[發明專利]一種長焦距的大視場內調焦光學系統

在審

• 申請號: 202010559877.X
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111830693A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 龐志海
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B15/14
• 分類號: G02B15/14
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明公開了一種長焦距的大視場內調焦光學系統。該系統包括沿光傳播方向依次設置在同一光軸上的光學窗口玻璃、固定光學組件以及調焦光學組件；光學窗口玻璃的前、后表面的曲率半徑均為無窮大；固定光學組件的光出射面與像面之間的距離恒定；調焦光學組件位于固定光學組件與像面之間，且固定光學組件的光出射面與調焦光學組件的光入射面之間的距離可沿光傳播方向進行調節；固定光學組件焦距與調焦光學組件焦距比值為0.21～0.25，通過使用該系統大大提升觀察、測量目標的分辨率以及測試效率。

技術領域

本發明屬于光學系統技術領域，具體涉及一種長焦距的大視場內調焦光學系統。

背景技術

隨著現代光學儀器在各行各業的廣泛應用，為了能夠清晰的觀察、測量、瞄準遠近不同的目標，要求光學儀器均帶調焦功能。而光學系統的調焦分為內調焦和外調焦。

傳統測量均采用外調焦結構，其光學系統筒長普遍偏長、重量較大，在調焦過程中會產生較大的誤差性，系統長度發生變化，長時間的手動調焦會導致儀器密封性下降。此外，外調焦光學系統架構復雜，色差較大，視場角小。而內調焦光學系統是在光學系統后增加一組負透鏡，使其能夠在一定范圍內沿光軸來回移動，進而使整個光學系統焦距連續變化達到調焦目的。調焦過程中系統總長保持不變，調節范圍靈活，機械結構簡單。而現有內調焦光學系統焦距較短、視場角較小，使得觀察、測量目標分辨率較差，同時觀察、測量效率低下。

發明內容

為解決上述背景技術中所提出的外調焦光學系統結構復雜，色差大視場小，以及現有內調焦光學系統存在的焦距較短、視場角較小，使得觀察、測量目標分辨率較差的問題，本發明提供一種長焦距的大視場內調焦光學系統，其中，長焦距可提高觀察、測量目標的分辨率，大視場可以提高觀察、測試效率。

本發明的具體技術方案是：

本發明提供的一種長焦距的大視場內調焦光學系統，包括沿光傳播方向依次設置在同一光軸上的光學窗口玻璃、固定光學組件以及調焦光學組件；光學窗口玻璃的前、后表面的曲率半徑均為無窮大；固定光學組件的光出射面與像面之間的距離恒定；調焦光學組件位于固定光學組件與像面之間，且固定光學組件的光出射面與調焦光學組件的光入射面之間的距離可沿光傳播方向進行調節；固定光學組件焦距與調焦光學組件焦距比值為0.21～0.25；

固定光學組件包括沿光傳播方向依次設置的第一負透鏡、第二負透鏡、第三負透鏡、第一正透鏡、第二正透鏡以及第四負透鏡；

第一負透鏡的材料折射率為1.422～1.555，阿貝數為70.4，第一負透鏡前、后表面的曲率半徑分別為：81mm～82mm和44mm～ 45mm，厚度為15mm，第一負透鏡前表面距離光學窗口玻璃后表面的距離為2mm；

第二負透鏡的材料折射率為1.5～1.6，阿貝數為47.5，第二負透鏡前、后表面的曲率半徑分別為：101mm～102mm和49mm～50mm，厚度為8mm～12mm；第二負透鏡前表面與第一負透鏡后表面的距離為6.5mm～7.5mm；

第三負透鏡的材料折射率為1.63～1.65，阿貝數為58.3，第三負透鏡前、后表面的曲率半徑分別為：-70mm～-71.1mm和-85mm～-87mm，厚度為11.2mm～12.3mm；第三負透鏡前表面與第二負透鏡后表面的距離為9.5mm～11.2mm；

第一正透鏡的材料折射率為1.67～1.682，阿貝數為51.6，第四透鏡前、后表面的曲率半徑分別為：112mm～113mm和-248mm～ -251mm，厚度為11mm～13mm；第一正透鏡前表面與第三負透鏡后表面的距離為0.75mm～1.22mm；

第二正透鏡的材料折射率為1.7～1.725，阿貝數為47.5，第二正透鏡前、后表面的曲率半徑分別為：-1272mm～-1273mm和-66mm～ -67.4mm，厚度為7.85mm～8.12mm；第二正透鏡前表面與第一正透鏡后表面的距離為56mm～58mm；