[發(fā)明專利]大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910034098.1
• 申請日: 2009-08-21
• 公開（公告）號: CN101639569A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設計）人: 沈為民;陸強
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B15/167
• 分類號: G02B15/167
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發(fā)明涉及一種變焦透鏡系統(tǒng)，特別涉及一種具有大相對孔徑、長焦距、像方遠心且連續(xù)變焦的透鏡系統(tǒng)，特別適合用于光譜成像儀的前置物鏡，也可適用于測量、攝影等領域。

背景技術

光譜成像技術是將光譜技術和成像技術有機結合于一起，在探測地物空間特征的同時，可以幾十乃至上百個波段獲取地物的光譜特征，大大提高了地物的分類與識別能力，在全球環(huán)境、軍事等許多領域顯示出廣闊的應用前景，成為90年代遙感技術發(fā)展最為活躍的前沿之一。

進入21世紀，隨著科學技術的不斷發(fā)展，特別是航空航天事業(yè)的不斷進步，人們對光譜成像儀的技術指標要求也越來越高，如在空間分辨率、光譜分辨率和光譜范圍等方面。相應地對光譜成像儀的前置光學系統(tǒng)的要求也越來越高。在本發(fā)明作出之前，用于光譜成像儀的前置光學系統(tǒng)的鏡頭均為定焦鏡頭，公開號為CN101435913A的中國發(fā)明中，公開了一種用于光譜成像儀前置物鏡的三反射鏡系統(tǒng)，由主鏡、次鏡和三鏡組成，其相對孔徑為1/0.5～1/3，焦距為360mm。定焦鏡頭限制了成像光譜儀只能對地面特定距離的景物成像，若景物超出該特定范圍則必須調整成像光譜儀的對地位置，造成很大的不便。

此外，目前市場上及專利中的變焦鏡頭普遍存在以下缺點：(1)鏡頭的相對孔徑較小，且在變焦過程中變化，光能利用率不高；(2)無法做到像方遠心，使得像面大小隨著像面的移動而改變，且照度不均勻。公開號為CN1409149A的中國發(fā)明專利中，公開了一種變焦鏡頭系統(tǒng)，相對孔徑為1/2.8～1/4.7，焦距為7.4～21.3mm；又如佳能EF-S變焦鏡頭，相對孔徑為1/3.5～1/5.6，焦距為18～200mm，它們均無法滿足光譜成像儀前置物鏡的使用要求。

因此，研制一種特別適合成像光譜儀使用的前置變焦鏡頭，以及適用于測量、攝影等領域的變焦鏡頭具有十分重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種大相對孔徑的可見光波段連續(xù)變焦鏡頭。該鏡頭具有高光能利用率和像方遠心的特點，特別適合用作高分辨率成像光譜儀的前置系統(tǒng)，也適合用于測量、攝影等領域。像面大小不隨像面移動而改變，且照度均勻。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭，按從物體側起的順序，它所包括的透鏡組為前固定組、變倍組、補償組和后固定組，各組的組合焦距滿足如下條件式：3.5＜F1/FW＜6，-1.6＜F2/FW＜-0.9，1.1＜F3/FW＜2和1.3＜F4/FW＜1.9，其中，F(xiàn)1、F2、F3及F4分別為前固定組、變倍組、補償組和后固定組的組合焦距，F(xiàn)W為該變焦鏡頭在廣角端狀態(tài)時的焦距；所述的前固定組由一個雙膠合透鏡和一個負透鏡組成；所述的變倍組由一個負透鏡和一個雙膠合透鏡組成；所述的補償組由一個正透鏡和一個雙膠合透鏡組成；所述的后固定組包括前組和后組，所述的前組由一個雙膠合透鏡和一個正透鏡組成，其合成焦距為負值，所述的后組由一個雙膠合透鏡組成，其焦距為正值。

該大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭從廣角端狀態(tài)變焦到遠攝端狀態(tài)時，前固定組和后固定組固定不動，變倍組移向像側，補償組移向物體側。

該大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭的光闌固定于補償組和后固定組之間。

該大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭的后固定組中前組的雙膠合透鏡，其后表面為非球面。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、由于采用大相對孔徑設計，相對孔徑達到了1∶2，且在變焦過程中保持不變，可以保證鏡頭具有高光能利用率；

2、具有較大的變倍比和較長的焦距，在變焦過程中成像質量良好；

3、采用像方遠心設計，像面大小不隨像面移動而改變，且照度均勻。

4、所有玻璃均為中國玻璃，成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭在廣角端狀態(tài)時的系統(tǒng)構成示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭在中間焦段時的系統(tǒng)構成示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭在遠攝端狀態(tài)時的系統(tǒng)構成示意圖；

圖4A、圖4B和圖4C分別為本發(fā)明實施例的大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭在廣角端狀態(tài)時的球差特性曲線圖、色散特性曲線圖和畸變百分數(shù)曲線圖；

圖5A、圖5B和圖5C分別為本發(fā)明實施例的大相對孔徑長焦距像方遠心變焦鏡頭在中間焦段時的球差特性曲線圖、色散特性曲線圖和畸變百分數(shù)曲線圖；