專利名稱：一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像光學(xué)系統(tǒng)，具體涉及一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一些光電探測(cè)系統(tǒng)，受探測(cè)視場(chǎng)和 探測(cè)器尺寸限制，需要成像系統(tǒng)具有長(zhǎng)焦距。但現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)焦距時(shí)，其占據(jù)的空間比較大，限制了相關(guān)光電探測(cè)目的的實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)焦距時(shí)，其占據(jù)的空間大，限制了相關(guān)光電探測(cè)目的實(shí)現(xiàn)的問題，進(jìn)而提供一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)包括望遠(yuǎn)目鏡鏡組，望遠(yuǎn)目鏡鏡組包括第五球面透鏡、第六球面透鏡和第七球面透鏡，第五球面透鏡、第六球面透鏡和第七球面透鏡由左至右依次并列設(shè)置，所述成像光學(xué)系統(tǒng)還包括望遠(yuǎn)物鏡鏡組、攝遠(yuǎn)物鏡鏡組和探測(cè)器，望遠(yuǎn)目鏡鏡組設(shè)置在望遠(yuǎn)物鏡鏡組和攝遠(yuǎn)物鏡鏡組之間，探測(cè)器的直徑為5_，探測(cè)器設(shè)置在攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的后方，望遠(yuǎn)目鏡鏡組、望遠(yuǎn)物鏡鏡組、攝遠(yuǎn)物鏡鏡組和探測(cè)器的中心均在同一條直線上，第五球面透鏡和第六球面透鏡之間的間距為0. 5mm，第六球面透鏡和第七球面透鏡之間的間距為10mm，望遠(yuǎn)物鏡鏡組包括第一球面透鏡、第二球面透鏡、第三球面透鏡和第四球面透鏡，第一球面透鏡、第二球面透鏡、第三球面透鏡和第四球面透鏡由左至右依次并列設(shè)置，第一球面透鏡和第二球面透鏡之間的間距為3_，第二球面透鏡和第三球面透鏡之間的間距為3mm，第三球面透鏡和第四球面透鏡之間的間距為6mm，第四球面透鏡和第五球面透鏡之間的間距為73mm，攝遠(yuǎn)物鏡鏡組包括第八球面透鏡、第九球面透鏡、第十球面透鏡和第i^一球面透鏡，第八球面透鏡、第九球面透鏡、第十球面透鏡和第十一球面透鏡由左至右依次并列設(shè)置，第七球面透鏡與第八球面透鏡之間的間距為0. 8mm,第八球面透鏡和第九球面透鏡之間的間距為2mm,第九球面透鏡和第十球面透鏡之間的間距為40. 2mm，第十球面透鏡和第i^一球面透鏡之間的間距為2mm，所述第一球面透鏡至第十一球面透鏡均由硒化鋅晶體材料制成，所述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦距為2900mm，接收口徑為60mm,視場(chǎng)角為0. I度,長(zhǎng)度260mm,使用波長(zhǎng)為I. 064 u m。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果1.本發(fā)明的焦距為2900mm，接收口徑為60mm,視場(chǎng)角為0. I度,探測(cè)器的直徑為5mm,系統(tǒng)長(zhǎng)度260mm,使用波長(zhǎng)為I. 064 u m,占據(jù)空間小，成像質(zhì)量達(dá)到了衍射極限。按照目前的工藝水平，系統(tǒng)的透過率可以達(dá)到95%以上。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了集小型、長(zhǎng)焦和高成像質(zhì)量為一體的成像光學(xué)系統(tǒng)。2.本發(fā)明的望遠(yuǎn)系統(tǒng)(這里的望遠(yuǎn)系統(tǒng)是指望遠(yuǎn)目鏡鏡組和望遠(yuǎn)物鏡鏡組的總稱)由七片球面透鏡組成，放大倍率為6倍，其功能是將物方探測(cè)視場(chǎng)放大，從而使攝遠(yuǎn)物鏡承擔(dān)的焦距降至系統(tǒng)總焦距的六分之一。攝遠(yuǎn)物鏡鏡組由四片球面透鏡組成，通過選擇恰當(dāng)?shù)某跏冀Y(jié)構(gòu)使其系統(tǒng)長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于其所承擔(dān)的焦距，成像質(zhì)量高。3.本發(fā)明透鏡都采用球面面型，在工程上容易實(shí)現(xiàn)，且可以達(dá)到較高的加工精度，加工成本低，便于大范圍推廣使用。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)包括望遠(yuǎn)目鏡鏡組，望遠(yuǎn)目鏡鏡組包括第五球面透鏡5、第六球面透鏡6和第七球面透鏡7，第五球面透鏡5、第六球面透鏡6和第七球面透鏡7由左至右依次并列設(shè)置，所述成像光學(xué)系統(tǒng)還包括望遠(yuǎn)物鏡鏡組、攝遠(yuǎn)物鏡鏡組和探測(cè)器12，望遠(yuǎn)目鏡鏡組設(shè)置在望遠(yuǎn)物鏡鏡組和攝遠(yuǎn)物鏡鏡組之間，探測(cè)器12的直徑為5_，探測(cè)器12設(shè)置在攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的后方，望遠(yuǎn)目鏡鏡組、望遠(yuǎn)物鏡鏡組、攝遠(yuǎn)物鏡鏡組和探測(cè)器12的中心均在同一條直線上，第五球面透鏡5和第六球面透鏡6之間的間距為0. 5mm，第六球面透鏡6和第七球面透鏡7之間的間距為10mm，望遠(yuǎn)物鏡鏡組包括第一球面透鏡I、第二球面透鏡2、第三球面透鏡3和第四球面透鏡4，第一球面透鏡I、第二球面透鏡2、第三球面透鏡3和第四球面透鏡4由左至右依次并列設(shè)置，第一球面透鏡I和第二球面透鏡2之間的間距為3_，第二球面透鏡2和第三球面透鏡3之間的間距為3mm，第三球面透鏡3和第四球面透鏡4之間的間距為6mm，第四球面透鏡4和第五球面透鏡5之間的間距為73mm，攝遠(yuǎn)物鏡鏡組包括第八球面透鏡8、第九球面透鏡9、第十球面透鏡10和第^ 球面透鏡11，第八球面透鏡8、第九球面透鏡9、第十球面透鏡10和第十一球面透鏡11由左至右依次并列設(shè)置，第七球面透鏡7與第八球面透鏡8之間的間距為0. 8mm，第八球面透鏡8和第九球面透鏡9之間的間距為2mm,第九球面透鏡9和第十球面透鏡10之間的間距為40. 2mm,第十球面透鏡10和第^
球面透鏡11之間的間距為2_，所述第一球面透鏡I至第i^一球面透鏡11均由硒化鋅晶體材料制成，所述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦距為2900mm，接收口徑為60mm，視場(chǎng)角為0. I度，長(zhǎng)度260mm,使用波長(zhǎng)為I. 064 u m。本實(shí)施方式在使用時(shí)，將望遠(yuǎn)望遠(yuǎn)物鏡鏡組、目鏡鏡組、攝遠(yuǎn)物鏡鏡組和探測(cè)器12設(shè)置在光電探測(cè)設(shè)備的殼體內(nèi)。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的望遠(yuǎn)目鏡鏡組中的第五球面透鏡5、第六球面透鏡6和第七球面透鏡7的球面透鏡口徑分別為12mm、llmm和11_。如此設(shè)置，可以使整個(gè)系統(tǒng)沒有漸暈，保證光能的充分利用。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的望遠(yuǎn)目鏡鏡組中的第五球面透鏡5、第六球面透鏡6和第七球面透鏡7的球面透鏡厚度分別為2mm、2mm和3mm。如此設(shè)置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的焦距，消除系統(tǒng)的像差，保證成像質(zhì)量，方便實(shí)際加工，保證加工精度和使用效果。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的望遠(yuǎn)目鏡鏡組中的第五球面透鏡5、第六球面透鏡6和第七球面透鏡7的球面半徑分別為247. 626mm,-440. 705mm ； 145. 995mm, 27. 489mm ；73. 233mm, 158. 484mm。如此設(shè)置，可以保證系統(tǒng)的焦距，同時(shí)消除系統(tǒng)的像差，保證成像質(zhì)量。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的望遠(yuǎn)物鏡鏡組的第一球面透鏡I、第二球面透鏡2、第三球面透鏡3和第四球面透鏡4的球面透鏡口徑分別為60mm、56mm、50mm和40mm。如此設(shè)置，可以使整個(gè)系統(tǒng)沒有漸暈，保證光能的充分利用。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或四相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的望遠(yuǎn)物鏡鏡組的第一球面透鏡I、第二球面透鏡2、第三球面透鏡3和第四球面透鏡4的球面透鏡厚度均為8mm。如此設(shè)置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的焦距，消除系統(tǒng)的像差，保證成像質(zhì)量，方便實(shí)際加工，保證加工精度和使用效果。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或五相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的望遠(yuǎn)物鏡鏡組的第一球面透鏡I、第二球面透鏡2、第三球面透鏡3和第四球面透鏡4的球面半徑分別為 110.99mm,3884. 975mm ；-352.941mm, -505. 768mm ；56.365mm,56. 187mm ； 194.711mm,61.780mm。如此設(shè)置，可以保證系統(tǒng)的焦距，同時(shí)消除系統(tǒng)的像差，保證成像質(zhì)量。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、五或六相同。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的第八球面透鏡8、第九球面透鏡9、第十球面透鏡10和第i^一球面透鏡11的球面透鏡口徑分別為11mm、10mm、3mm和3mm。如此設(shè)置，可以使整個(gè)系統(tǒng)沒有漸暈，保證光能的充分利用。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
七相同。
具體實(shí)施方式
九結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的第八球面透鏡8、第九球面透鏡9和第十球面透鏡10的球面透鏡厚度分別為3mm、3mm和2_。如此設(shè)置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的焦距，消除系統(tǒng)的像差，保證成像質(zhì)量，方便實(shí)際加工，保證加工精度和使用效果。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、五或八相同。
具體實(shí)施方式
十結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的第八球面透鏡8、第九球面透鏡9、第十球面透鏡10和第i^一球面透鏡11的球面半徑分別為 92.400mm,2203. 038mm ；-559.161mm,159. 228mm ；36.699mm,17. 979mm ；41.691mm,20.269mm。如此設(shè)置，可以保證系統(tǒng)的焦距，同時(shí)消除系統(tǒng)的像差，保證成像質(zhì)量。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
九相同。本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明用于空間光電成像探測(cè)用途的成像光信號(hào)接收，具有一定視場(chǎng)角的成像光信號(hào)從第一球面透鏡I進(jìn)入系統(tǒng)，然后，依次經(jīng)過第二球面透鏡2、第三球面透鏡3、第四球面透鏡4、第五球面透鏡5、第六球面透鏡6、第七球面透鏡I、第八球面透鏡8、第九球面透鏡9、第十球面透鏡10和第十一球面透鏡11，最后在探測(cè)器12上成與探測(cè)器尺寸相適應(yīng)的目標(biāo)像，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的探測(cè)目的。
權(quán)利要求
1.一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，它包括望遠(yuǎn)目鏡鏡組，望遠(yuǎn)目鏡鏡組包括第五球面透鏡(5 )、第六球面透鏡(6 )和第七球面透鏡(7 )，第五球面透鏡(5 )、第六球面透鏡(6 )和第七球面透鏡(7)由左至右依次并列設(shè)置，其特征在于所述成像光學(xué)系統(tǒng)還包括望遠(yuǎn)物鏡鏡組、攝遠(yuǎn)物鏡鏡組和探測(cè)器(12)，望遠(yuǎn)目鏡鏡組設(shè)置在望遠(yuǎn)物鏡鏡組和攝遠(yuǎn)物鏡鏡組之間，探測(cè)器(12)的直徑為5mm，探測(cè)器(12)設(shè)置在攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的后方，望遠(yuǎn)目鏡鏡組、望遠(yuǎn)物鏡鏡組、攝遠(yuǎn)物鏡鏡組和探測(cè)器(12)的中心均在同一條直線上，第五球面透鏡(5)和第六球面透鏡(6)之間的間距為0. 5mm，第六球面透鏡(6)和第七球面透鏡(7)之間的間距為10mm，望遠(yuǎn)物鏡鏡組包括第一球面透鏡(I)、第二球面透鏡(2)、第三球面透鏡(3)和第四球面透鏡(4)，第一球面透鏡(I)、第二球面透鏡(2)、第三球面透鏡(3)和第四球面透鏡(4)由左至右依次并列設(shè)置，第一球面透鏡(I)和第二球面透鏡(2)之間的間距為3_，第二球面透鏡(2 )和第三球面透鏡(3 )之間的間距為3mm，第三球面透鏡(3 )和第四球面透鏡(4)之間的間距為6mm，第四球面透鏡(4)和第五球面透鏡(5)之間的間距為73mm，攝遠(yuǎn)物鏡鏡組包括第八球面透鏡(8)、第九球面透鏡(9)、第十球面透鏡(10)和第i^一球面透鏡(11)，第八球面透鏡(8)、第九球面透鏡(9)、第十球面透鏡(10)和第i^一球面透鏡(11)由左至右依次并列設(shè)置，第七球面透鏡(7)與第八球面透鏡(8)之間的間距為0. 8mm，第八球面透鏡(8)和第九球面透鏡(9)之間的間距為2mm，第九球面透鏡(9)和第十球面透鏡(10)之間的間距為40. 2mm，第十球面透鏡(10)和第i^一球面透鏡(11)之間的間距為2mm，所述第一球面透鏡(I)至第十一球面透鏡(11)均由硒化鋅晶體材料制成，所述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦距為2900mm，接收口徑為60mm，視場(chǎng)角為0. I度，長(zhǎng)度260mm，使用波長(zhǎng)為I. 064 Um0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述望遠(yuǎn)目鏡鏡組中的第五球面透鏡(5)、第六球面透鏡(6)和第七球面透鏡(7)的球面透鏡口徑分別為 12mm、I Imm 和 11mnin
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述望遠(yuǎn)目鏡鏡組中的第五球面透鏡(5)、第六球面透鏡(6)和第七球面透鏡(7)的球面透鏡厚度分別為2mm、2_和3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述望遠(yuǎn)目鏡鏡組中的第五球面透鏡(5)、第六球面透鏡(6)和第七球面透鏡(7)的球面半徑分別為247. 626mm，-440. 705mm ； 145. 995mm，27. 489mm ；73. 233mm，158. 484mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述望遠(yuǎn)物鏡鏡組的第一球面透鏡(I)、第二球面透鏡(2 )、第三球面透鏡(3 )和第四球面透鏡(4 )的球面透鏡口徑分別為60mm、56mm、50_和40mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述望遠(yuǎn)物鏡鏡組的第一球面透鏡(I)、第二球面透鏡(2 )、第三球面透鏡(3 )和第四球面透鏡(4 )的球面透鏡厚度均為8_。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述望遠(yuǎn)物鏡鏡組的第一球面透鏡(I)、第二球面透鏡(2)、第三球面透鏡(3)和第四球面透鏡(4)的球面半徑分別為 110. 99mm, 3884. 975mm ；-352. 941mm, -505. 768 ；56. 365mm, 56. 187mm ；194. 711mm,61. 780mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的第八球面透鏡(8)、第九球面透鏡(9)、第十球面透鏡(10)和第i^一球面透鏡(11)的球面透鏡口徑分別為11mm、10mm、3mm和3mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的第八球面透鏡(8)、第九球面透鏡(9)和第十球面透鏡(10)的球面透鏡厚度分別為3mm、3mm和2mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述攝遠(yuǎn)物鏡鏡組的第八球面透鏡(8)、第九球面透鏡(9)、第十球面透鏡(10)和第i^一球面透鏡(11)的球面半徑分別為 92. 400mm, 2203. 038mm ；-559. 161mm, 159. 228mm ；36. 699mm, 17. 979mm ；·41. 691mm,20. 269mm。
全文摘要
一種小型長(zhǎng)焦高像質(zhì)成像光學(xué)系統(tǒng)，它涉及一種成像光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)焦距時(shí)，其占據(jù)的空間大，限制了相關(guān)光電探測(cè)目的實(shí)現(xiàn)的問題。本發(fā)明的第五球面透鏡(5)、第六球面透鏡(6)和第七球面透鏡(7)由左至右依次設(shè)置，第一球面透鏡(1)、第二球面透鏡(2)、第三球面透鏡(3)和第四球面透鏡(4)由左至右依次設(shè)置，第八球面透鏡(8)、第九球面透鏡(9)、第十球面透鏡(10)和第十一球面透鏡(11)由左至右依次設(shè)置，所述第一球面透鏡(1)至第十一球面透鏡(11)均為硒化鋅晶體材料的球面透鏡。本發(fā)明特別適用于車載、機(jī)載或星載空間使用。
文檔編號(hào)G02B23/00GK102681161SQ20121016651
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者劉麗萍, 吳龍, 張勇, 張宇, 趙遠(yuǎn), 靳辰飛 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)