[實(shí)用新型]一種環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721630243.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207541323U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張凱勝;楊小君;趙華龍;康偉;朱文宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02B13/00
• 分類(lèi)號(hào): G02B13/00
• 代理公司: 西安智邦專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本實(shí)用新型屬于光學(xué)鏡頭領(lǐng)域，涉及一種環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊、小型化、成像質(zhì)量好，適用于較為惡劣環(huán)境的大光圈定焦光學(xué)鏡頭。該鏡頭包括6片透鏡，采用反攝遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)，透鏡焦距符號(hào)分別為正負(fù)正負(fù)正負(fù)，該系統(tǒng)無(wú)復(fù)雜面型和膠合鏡，大大降低了成本和加工難度。光學(xué)系統(tǒng)焦距32mm，相對(duì)孔徑為1/2.8，視場(chǎng)不小于27度，畸變優(yōu)于0.6％。由于焦距較長(zhǎng)和相對(duì)孔徑較大，該系統(tǒng)成像性能對(duì)于溫度和氣壓較為敏感，本實(shí)用新型基于理論分析溫度和氣壓變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)性能的影響，分配光焦度、有效匹配光學(xué)材料改變透鏡形狀實(shí)現(xiàn)全被動(dòng)補(bǔ)償。經(jīng)光學(xué)軟件仿真分析，實(shí)現(xiàn)在真空、常壓和高低溫條件下MTF≧0.4@90lp/mm，具有良好的成像性能，具有較高的環(huán)境適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光學(xué)鏡頭領(lǐng)域，涉及一種環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊、小型化、成像質(zhì)量好，適用于較為惡劣環(huán)境的大光圈定焦光學(xué)鏡頭。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大部分?jǐn)z像裝置，尤其是應(yīng)用在軍事領(lǐng)域和空間的光學(xué)儀器，對(duì)其光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量及環(huán)境適應(yīng)性的要求越來(lái)越高，一般都要求其能適應(yīng)較寬的環(huán)境氣壓和溫度范圍。

環(huán)境影響主要考慮溫度和氣壓對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的改變。溫度和氣壓的變化都會(huì)導(dǎo)致光學(xué)鏡片的特性變化，引起像面偏離設(shè)計(jì)相面，使光學(xué)系統(tǒng)像點(diǎn)在探測(cè)器上形成彌散斑，直接導(dǎo)致像質(zhì)惡化，分辨率降低。溫度變化時(shí)玻璃材料的折射率和阿貝系數(shù)將會(huì)隨之發(fā)生較大變化，加上鏡片的熱脹冷縮導(dǎo)致其幾何尺寸(諸如曲率半徑、厚度、外徑和空氣間隔等)發(fā)生變化；氣壓變化主要導(dǎo)致折射率和阿貝系數(shù)改變。

環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)要求在極端環(huán)境條件下保證光學(xué)系統(tǒng)具有穩(wěn)定的成像質(zhì)量，目前主要有3種手段：光學(xué)被動(dòng)式、機(jī)電主動(dòng)式和機(jī)械被動(dòng)式。機(jī)電主動(dòng)式和機(jī)械被動(dòng)式主要采用微電機(jī)、溫度位置傳感器和控制電路以及鏡筒材料的匹配等非光學(xué)手段來(lái)補(bǔ)償環(huán)境變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，且有滯后效應(yīng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、成像質(zhì)量好和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的光學(xué)被動(dòng)式光學(xué)系統(tǒng)，即通過(guò)光學(xué)材料和鏡面參數(shù)的合理匹配，完成對(duì)溫度變化的補(bǔ)償，其具有較高的地面、空間環(huán)境適應(yīng)性。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是提供一種環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的光學(xué)系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括沿光線(xiàn)入射方向依次同軸排布的第一正透鏡、第二正透鏡、第一負(fù)透鏡、第三正透鏡、第四正透鏡和第二負(fù)透鏡；

上述第一正透鏡的焦距與系統(tǒng)總焦距f比值的絕對(duì)值小于0.3；

上述第二正透鏡的焦距與系統(tǒng)總焦距f比值的絕對(duì)值小于2；

上述第一負(fù)透鏡的焦距與系統(tǒng)總焦距f比值的絕對(duì)值小于0.1；

上述第三正透鏡的焦距與系統(tǒng)總焦距f比值的絕對(duì)值小于0.2；

上述第四正透鏡的焦距與系統(tǒng)總焦距f比值的絕對(duì)值小于4；

上述第二負(fù)透鏡的焦距與系統(tǒng)總焦距f比值的絕對(duì)值小于3。

優(yōu)選地，上述第一正透鏡、第二正透鏡、第一負(fù)透鏡、第三正透鏡、第四正透鏡和第二負(fù)透鏡均為球面鏡。

優(yōu)選地，上述第一正透鏡的材料為H-LAK3；上述第二正透鏡和第三正透鏡的材料均為H-LAK53A；上述第一負(fù)透鏡和第四正透鏡的材料均為H-ZF52A；上述第二負(fù)透鏡的材料為H-ZF1。上述材料均為常用廉價(jià)材料。

優(yōu)選地，上述第一正透鏡的通光孔徑為18～20mm，厚度為4～6mm；

上述第二正透鏡的通光孔徑為11～13mm，厚度為4～6mm；

上述第一負(fù)透鏡的通光孔徑為8～10mm，厚度為3～4mm；

上述第三正透鏡的通光孔徑為11～13mm，厚度為4～6mm；