一種折反變焦系統(tǒng)系列化的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種折反變焦系統(tǒng)系列化的方法，屬于應(yīng)用光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法利用替換不同口徑主鏡系統(tǒng)，主鏡系統(tǒng)為主次鏡加調(diào)焦鏡組，包括主鏡（1）、次鏡（2）、保護(hù)玻璃（3）、反射鏡（4）、調(diào)焦鏡組（6）和反射鏡（7），該方法共用變焦成像鏡組（9），達(dá)到折反變焦系統(tǒng)系列化。本發(fā)明該方法系列化后的各種口徑折反變焦系統(tǒng)F數(shù)不變，成像質(zhì)量不變，探測器尺寸不變。
【專利說明】一種折反變焦系統(tǒng)系列化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及長焦距、大口徑、折反變焦光學(xué)系統(tǒng)，具體涉及一種折反變焦系統(tǒng)系列化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大口徑折反變焦系統(tǒng)保持F數(shù)不變的情況下增大角分辨率，則必須增大系統(tǒng)的口徑。為滿足不同角分辨率的要求，保持F數(shù)不變，則需設(shè)計(jì)加工不同口徑的折反變焦系統(tǒng)，達(dá)到折反變焦系統(tǒng)系列化?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)不同口徑的折反變焦系統(tǒng)，一般都是單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，各口徑折反變焦系統(tǒng)之間沒有共用組件。為了提高制造折反變焦系統(tǒng)的效率，不同口徑折反變焦系統(tǒng)共用部分光學(xué)組件成為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有的一種口徑折反變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加工一套光機(jī)組件，相互間沒有公用組件的不足，提供一種有共用組件的折反變焦系統(tǒng)系列化的方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種折反變焦系統(tǒng)系列化的方法，該方法利用替換主鏡系統(tǒng)，主鏡系統(tǒng)包括主次鏡加調(diào)焦鏡組，后面變焦成像鏡組不變，達(dá)到折反變焦系統(tǒng)系列化的方法，具體按下面的方法或者鏡組進(jìn)行系統(tǒng)系列化，達(dá)到增大系統(tǒng)的入瞳口徑，保持系統(tǒng)F數(shù)不變，探測器尺寸不變，增大系統(tǒng)探測能力:
[0005]①、不同入瞳口徑折反變焦系統(tǒng)具有相同的F數(shù)；
[0006]②、不同入瞳口徑折反變焦系統(tǒng)具有相同的最大成像面尺寸；
[0007]③、不同入瞳口徑折反變焦系統(tǒng)間主鏡系統(tǒng)可相互替換，替換后能滿足①和②；
[0008]④、滿足①、②和③的不同入瞳口徑折反變焦系統(tǒng)具有相同的成像質(zhì)量。
[0009]其中，主鏡系統(tǒng)可以是典型消球差兩鏡系統(tǒng)加調(diào)焦鏡組，也可以是牛頓式系統(tǒng)加調(diào)焦鏡組。
[0010]本發(fā)明的原理在于:
[0011]折反變焦系統(tǒng)可以看成望遠(yuǎn)系統(tǒng)(即主鏡系統(tǒng))和光闌在前的變焦成像系統(tǒng)組成。對不同口徑系列的折反變焦系統(tǒng)，共用后面的光闌在前變焦成像系統(tǒng)，只替換主鏡系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)折反變焦系統(tǒng)系列化。所述的主鏡系統(tǒng)可以是典型消球差兩鏡系統(tǒng)加調(diào)焦鏡組，也可以是牛頓式系統(tǒng)加調(diào)焦鏡組。本發(fā)明利用替換圖2所示主鏡系統(tǒng)(主次鏡加調(diào)焦鏡組)，圖3所示變焦成像鏡組不變，達(dá)到圖1所示折反變焦系統(tǒng)系列化的方法，涉及折反變焦系統(tǒng)探測能力的提高及折反變焦系統(tǒng)系列化技術(shù)。系列化后的折反變焦系統(tǒng)F數(shù)不變，探測器尺寸不變。本發(fā)明通過替換主鏡系統(tǒng)增大折反變焦系統(tǒng)角分辨率，共用變焦成像鏡組降低折反變焦系統(tǒng)系列化成本。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013](I)、本發(fā)明顛覆了傳統(tǒng)的折反變焦系統(tǒng)系列化時(shí)，一種口徑折反變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加工一套光機(jī)組件，各口徑折反變焦系統(tǒng)間沒有公用組件，提供一種有共用組件的折反變焦系統(tǒng)系列化的方法。
[0014](2)、本發(fā)明采用各口徑折反變焦系統(tǒng)共用組件的辦法，可以提高折反變焦系統(tǒng)的成品效率。
[0015](3)、本發(fā)明采用各口徑折反變焦系統(tǒng)共用組件的辦法，可以降低折反變焦系統(tǒng)系列化的成本。
[0016](4)、本發(fā)明同樣適用于牛頓式折反變焦系統(tǒng)，具有普適性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為400mm 口徑折反變焦系統(tǒng)(主鏡系統(tǒng)+光闌在前變焦系統(tǒng));圖中，I為主鏡，2為次鏡，3為保護(hù)玻璃，4為反射鏡，5為一次像面，6為調(diào)焦鏡組，7為反射鏡，8為調(diào)光器件，9為變焦成像鏡組，10為成像靶面。
[0018]圖2為400mm 口徑望遠(yuǎn)系統(tǒng)(即圖1中系統(tǒng)的前半部分,也可稱為主鏡系統(tǒng)),系列化時(shí)可替換部分。
[0019]圖3為400mm 口徑折反變焦系統(tǒng)中光闌在前變焦系統(tǒng)(即圖1中系統(tǒng)的后半部分)；即400_ 口徑與600_ 口徑共用組件(變焦成像鏡組)。
[0020]圖4為400毫米口徑系統(tǒng)短焦位置(如圖4 Ca)所示)和長焦位置(如圖4 (b)所示)時(shí)的MTF (調(diào)制傳函)曲線。
[0021]圖5為600mm 口徑折反變焦系統(tǒng)。
[0022]圖6為600毫米口徑折反變焦系統(tǒng)短焦位置(如圖6 Ca)所示)和長焦位置(如圖6 (b)所示)時(shí)的MTF (調(diào)制傳函)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0024]如圖1，圖2，圖3所示，折反變焦系統(tǒng)可以看成為望遠(yuǎn)系統(tǒng)加上光闌在前的變焦系統(tǒng)。
[0025]如圖1所示，400mm 口徑折反變焦系統(tǒng)其特征在于:光束通過主鏡1、次鏡2、保護(hù)玻璃3、反射鏡4后形成一次像面5，一次像面5后依次為調(diào)焦鏡組6、反射鏡7、調(diào)光器件8，最后光束通過正光焦度的變焦成像鏡組9成像在成像靶面10上。
[0026]在進(jìn)行折反變焦系統(tǒng)系列化時(shí)，只需替換圖2所示的折反變焦系統(tǒng)前半部分，圖3所示的折反變焦系統(tǒng)后半部分為公用組件。如口徑400mm, 500mm, 600mm, 800mnr..等折反變焦系統(tǒng)，只需將圖2所示的折反變焦系統(tǒng)前半部分分別設(shè)計(jì)和加工為相應(yīng)口徑的望遠(yuǎn)系統(tǒng)，再和圖3所示的共用組件結(jié)合,即可實(shí)現(xiàn)口徑400mm, 500mm, 600mm, 800mm…等折反變焦系統(tǒng)，并且各口徑折反變焦系統(tǒng)的F數(shù)相同，探測器尺寸相同。
[0027]下面以400_ 口徑和600毫米口徑折反變焦系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。
[0028]鏡頭設(shè)計(jì)指標(biāo):
[0029]400口徑系統(tǒng)
[0030]?工作波段:可見光
[0031]?焦距范圍:1000mm ~2400mm[0032].f/#:2.5 ~6
[0033]?瞳面尺寸:入瞳固定為400mm
[0034]?象面尺寸:對角線8_
[0035]?光學(xué)傳遞函數(shù):MTF ≥ 0.4i401p/mm
[0036]系統(tǒng)圖如圖1所示，系統(tǒng)由10倍望遠(yuǎn)系統(tǒng)和口徑40毫米變焦成像系統(tǒng)組成，成像質(zhì)量如圖4所示。
[0037]600 口徑系統(tǒng)
[0038]?工作波段:可見光
[0039]?焦距范圍:I5OOmm ~3600mm
[0040].f/#:2.5 ~6
[0041]?瞳面尺寸:入瞳固定為600mm
[0042]?象面尺寸:對角線8_
[0043]?光學(xué)傳遞函數(shù):MTF ≥ 0.4i401p/mm [0044]系統(tǒng)圖如圖5所示,系統(tǒng)由15倍望遠(yuǎn)系統(tǒng)和入瞳口徑40毫米變焦成像系統(tǒng)組成，成像質(zhì)量如圖6所示。從圖中可看出，由于口徑越大，則替換部分望遠(yuǎn)系統(tǒng)的倍率越大，則設(shè)計(jì)越困難，600_ 口徑替換部分組件多用了一塊玻璃校正像差。
[0045]400mm 口徑和600毫米口徑折反變焦系統(tǒng)的共用組件為圖3所示的變焦成像鏡組。
[0046]對于視放大倍率為η的望遠(yuǎn)系統(tǒng)和焦距為的光闌在前變焦系統(tǒng)組合而成的折反變焦系統(tǒng)，它的焦距f由下式?jīng)Q定:
[0047]f= n Xfjs,故用相同焦距的光闌在前變焦系統(tǒng)和不同視放大倍率的望遠(yuǎn)系統(tǒng)組合，即可組合不同焦距范圍的折反變焦系統(tǒng)。
[0048]當(dāng)然在具體實(shí)施時(shí)，望遠(yuǎn)系統(tǒng)和光闌在前變焦系統(tǒng)可以組合消象差。望遠(yuǎn)系統(tǒng)不一定是嚴(yán)格意義的無象差的望遠(yuǎn)系統(tǒng)，可以具有一定的象差。望遠(yuǎn)系統(tǒng)的象差和光闌在前變焦系統(tǒng)的象差符號(hào)相反，正好互補(bǔ)，從而組合系統(tǒng)的象差幾乎為零。
[0049]本發(fā)明未詳細(xì)公開的部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
[0050]盡管上面對本發(fā)明說明性的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
【權(quán)利要求】
1.一種折反變焦系統(tǒng)系列化的方法，其特征在于，該方法利用替換不同口徑主鏡系統(tǒng)，主鏡系統(tǒng)包括主次鏡加調(diào)焦鏡組，后面變焦成像鏡組不變，達(dá)到折反變焦系統(tǒng)系列化的方法，具體按下面的方法或者鏡組進(jìn)行系統(tǒng)系列化: ①、不同口徑折反變焦系統(tǒng)具有相同的F數(shù)； ②、不同口徑折反變焦系統(tǒng)具有相同的最大成像面尺寸； ③、不同口徑折反變焦系統(tǒng)間主鏡系統(tǒng)可相互替換，替換后能滿足①和②； ④、滿足①、②和③的不同口徑折反變焦系統(tǒng)具有相同的成像質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折反變焦系統(tǒng)系列化方法，其特征在于主鏡系統(tǒng)可以是典型的消球差兩鏡系統(tǒng)加調(diào)焦鏡組，也可以是牛頓式系統(tǒng)加調(diào)焦鏡組。
【文檔編號(hào)】G02B17/08GK103472581SQ201310414016
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】劉銀輝, 吳欽章, 韓夢赟, 于 玲, 徐楊, 謝博 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所