[發(fā)明專利]一種大孔徑變焦光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810971865.0
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109031631B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹一青;沈志娟
• 申請（專利權(quán)）人: 莆田學(xué)院
• 主分類號: G02B15/177
• 分類號: G02B15/177;G02B27/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種大孔徑變焦光學(xué)系統(tǒng)。包括前固定組G1、第一變倍組G2、補償組G3、孔徑光闌、第二變倍組G4、后固定組G5和平行平板；所述前固定組G1由第1透鏡L11和第2透鏡L12組成；所述第一變倍組G2由第3透鏡L21和第4透鏡L22組成；所述補償組G3包括第5透鏡L31；所述第二變倍組G4由第6透鏡L41、第7透鏡L42和第8透鏡L43組成；所述后固定組G5由第9透鏡L51、第10透鏡L52和第11透鏡L53組成；所述前固定組G1和后固定組G5在整個系統(tǒng)中固定不動；所述變倍組G2和G4能夠左右移動，所述補償組G3能夠沿物方到像方的方向移動，以此能夠?qū)崿F(xiàn)改變系統(tǒng)的焦距。本發(fā)明具有大孔徑、成像質(zhì)量非常高、像面均勻性好等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)系統(tǒng)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種大孔徑變焦光學(xué)系統(tǒng)，能夠在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而實現(xiàn)倍率的改變的光學(xué)變焦系統(tǒng)。

背景技術(shù)

變焦距光學(xué)系統(tǒng)是在連續(xù)變焦過程中，仍保持成像面固定不動的一種光學(xué)系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和光學(xué)設(shè)計理論以及加工工藝的日趨成熟，變焦距光學(xué)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟和國防建設(shè)等各個領(lǐng)域中。

隨著變焦光學(xué)系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，它的研究設(shè)計已經(jīng)引起更多光學(xué)設(shè)計人員的濃厚興趣，特別是如今的變焦光學(xué)系統(tǒng)向著更大的視場和孔徑、倍率更高、體積更小、成像更加清晰的方向發(fā)展。對于變焦光學(xué)系統(tǒng)，通過把光學(xué)系統(tǒng)的焦距放大或縮小，在不改變物體位置的情況下，就可以清晰觀察到物體的不同部位。通過改變放大倍率，對物體的全局觀察和局部精確檢測就能實現(xiàn)，這些功能是單個定焦光學(xué)系統(tǒng)所無法具備的。對于變焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，人們都是完全依賴于Zemax來對其進行優(yōu)化設(shè)計，這種方法具有一定的盲目性，而且較難得到成像質(zhì)量非常好的變焦光學(xué)系統(tǒng)，尤其是在大孔徑成像情況下，這種設(shè)計方法更難設(shè)計出較好性能的鏡頭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大孔徑變焦光學(xué)系統(tǒng)，具有像面均勻性好、成像質(zhì)量高、大孔徑、結(jié)構(gòu)緊湊、易于加工和安裝等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明應(yīng)用PWC法對鏡頭像差進行了合理分配，并合理使用優(yōu)化函數(shù)對其進行像差校正，然后應(yīng)用光學(xué)設(shè)計軟件Zemax對其進行反復(fù)的優(yōu)化；另外，在設(shè)計過程中應(yīng)用非球面來對系統(tǒng)的像差進行校正；最終達到成像質(zhì)量較好的大孔徑變焦光學(xué)系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大孔徑變焦光學(xué)系統(tǒng)，由從物方到像方依次設(shè)置的具有負光焦度的前固定組G1、具有正光焦度的第一變倍組G2、具有負光焦度的補償組G3、具有正光焦度的第二變倍組G4、具有正光焦度的后固定組G5和平行平板，以及設(shè)于補償組G3與第二變倍組G4之間的孔徑光闌組成；

所述前固定組G1從物方到像方依次由具有負光焦度的第1透鏡L11和具有負光焦度的第2透鏡L12組成；第1透鏡L11朝向物方的光學(xué)面為凸向像方的凹面，朝向像方的光學(xué)面為凸向像方的凸面；第2透鏡L12的朝向物方的光學(xué)面和朝向像方的光學(xué)面均采用非球面結(jié)構(gòu)；

所述第一變倍組G2從物方到像方依次由具有正光焦度的第3透鏡L21和正光焦度的第4透鏡L22組成；第3透鏡L21朝向物方的光學(xué)面為凸向物方的凸面，朝向像方的光學(xué)面為凸向像方的凸面；第4透鏡L22朝向物方的光學(xué)面為凸向物方的凸面，朝向像方的光學(xué)面為凸向物方的凹面；

所述補償組G3為具有負光焦度的第5透鏡L31；第5透鏡L31朝向物方的光學(xué)面為凸向像方凹面，朝向像方的光學(xué)面為凸向物方的凹面；

所述第二變倍組G4從物方到像方依次由具有正光焦度的第6透鏡L41、具有負光焦度的第7透鏡L42和具有正光焦度的第8透鏡L43組成；第6透鏡L41朝向物方的光學(xué)面為凸向物方的凸面，朝向像方的光學(xué)面為凸向像方的凸面；第7透鏡L42朝向物方的光學(xué)面為凸向像方凹面，朝向像方的光學(xué)面為凸向物方的凹面；第8透鏡L43朝向物方的光學(xué)面為凸向物方的凸面，朝向像方的光學(xué)面為凸向像方的凸面；其中第7透鏡L42和第8透鏡L43為雙膠合透鏡；