大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及機(jī)載光電設(shè)備的可見光光學(xué)系統(tǒng)，具體設(shè)及大祀面連續(xù)變焦光學(xué) 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 載機(jī)的載重與其航程成反比關(guān)系，因此，適用于機(jī)載光電設(shè)備的可見光光學(xué)系統(tǒng) 要求其具有體積小、重量輕的特點(diǎn)；對(duì)于高空偵察、打擊系統(tǒng)而言，要求光學(xué)系統(tǒng)既能做大 范圍的目標(biāo)捜索又能做小范圍的目標(biāo)跟蹤、識(shí)別。所W，光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)具有焦距長(zhǎng)、變倍比大、 分辨率高的特點(diǎn)。未來，機(jī)載光電設(shè)備將逐步由高清代替過去的標(biāo)清設(shè)備，高清CCD或CMOS 成像器件的祀面均為2/3英寸或1英寸W上，但是現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)祀面小、焦距短，不能滿 足高空偵察光電設(shè)備關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)具有高分辨率、作用距離遠(yuǎn)的要求。比如說：申請(qǐng)?zhí)?為201310723247. 1的中國(guó)專利申請(qǐng)文件中公開了一種機(jī)載變焦距鏡頭，該鏡頭的分辨率 是適配于1/3英寸的CCD，設(shè)計(jì)祀面小，不能與全高清攝像機(jī)匹配；而且，該鏡頭的焦距為 10. 5mm~300mm，整體焦距比較短，對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的探、識(shí)別能力有限，不能適用于高空飛 行的機(jī)載光電系統(tǒng)，所W，其應(yīng)用有很大的限制。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的是提供一種大祀面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，用W解決現(xiàn)有系統(tǒng)祀面 小、分辨率低，不能與高清CCD或CMOS攝像機(jī)不能匹配的問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括一種大祀面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，包括光 焦度為正的前固定組、光焦度為負(fù)的變倍組、光焦度為負(fù)的補(bǔ)償組和光焦度為正的后固定 組；通過變倍組和補(bǔ)償組的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的變焦；所述前固定組由四個(gè)透鏡組 成，變倍組由=個(gè)透鏡組成：第一變倍透鏡、第二變倍透鏡和第=變倍透鏡，補(bǔ)償組由兩個(gè) 透鏡組成：第一補(bǔ)償透鏡和第二補(bǔ)償透鏡，后固定組由屯個(gè)透鏡組成：第一至第屯后固定 透鏡；所述第二變倍透鏡和第=變倍透鏡組成第二膠合透鏡組，所述第一補(bǔ)償透鏡和第二 補(bǔ)償透鏡組成第=膠合透鏡組，所述補(bǔ)償組和后固定組之間的光路上設(shè)有光闊，所述前固 定組中的第一前固定透鏡為凹面向光闊的負(fù)透鏡，第二前固定透鏡為凹面向光闊的正透 鏡，第=前固定透鏡為凹面向光闊的正透鏡，第四前固定透鏡為凹面向光闊的正透鏡，所述 第一前固定透鏡和第二前固定透鏡組成第一膠合透鏡組；所述第一變倍透鏡為雙凹負(fù)透 鏡，第二變倍透鏡為雙凹負(fù)透鏡，第=變倍透鏡為雙凸正透鏡；所述第一補(bǔ)償透鏡為雙凹負(fù) 透鏡，第二補(bǔ)償透鏡為凹面向光闊的負(fù)透鏡；所述第一至第屯后固定透鏡依次為凸面向光 闊的正透鏡、凸面向光闊的正透鏡、雙凸正透鏡、雙凹負(fù)透鏡、凸面向光闊的正透鏡、凸面向 光闊的負(fù)透鏡和凹面向光闊的正透鏡，第=后固定透鏡、第四后固定透鏡和第五后固定透 鏡組成第四膠合透鏡組。
[0005] 所述光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)為：光學(xué)系統(tǒng)F# :5. 6 ;焦距：35mm~700mm;祀面大小為 1英寸，應(yīng)用于像素?cái)?shù)為1920X1080、像元大小為7. 4ym、祀面為1英寸的CCD或CMOS時(shí)， 視場(chǎng)為26. 56°~1.35。；應(yīng)用于像素?cái)?shù)為1920X1080、像元大小為5.5ym、祀面為2/3英 寸的CCD或CMOS時(shí)，視場(chǎng)為19. 64°~0.99。。
[0006] 所述前固定組和變倍組之間的空氣間隔為10mm~147. 82mm，變倍組和補(bǔ)償組之 間的間隔為6mm~95. 17mm，補(bǔ)償組和后固定組之間的間隔為3mm~126. 88mm。
[0007] 所述第一膠合透鏡組與第=前固定透鏡的間隔是0.2mm，第=前固定透鏡與第四 前固定透鏡之間的間隔為0. 2mm;第一變倍透鏡與第二膠合透鏡組之間的間隔為10mm。
[0008] 所述前固定組中的四個(gè)透鏡中，至少有一個(gè)透鏡的光學(xué)材料為H-FK61、H-FK71或 GaF2〇
[0009] 所述前固定組中的四個(gè)透鏡的材料分別是：H-ZF52、H-FK61、H-FK61和 H-化aF75A，所述變倍組中的S個(gè)透鏡的材料分別是：H-化aF化A、H-Z腳A和H-化aF75A，所 述補(bǔ)償組中的兩個(gè)透鏡的材料分別是：H-Z腳A和H-化aF75A，所述后固定組中的屯個(gè)透鏡 的材料分別是：BaF2、H-化aF75A、H-FK61、H-化aF化A、H-BaF8、H-化aF化A和ZF13。
[0010] 所述光學(xué)系統(tǒng)中還設(shè)有用于折轉(zhuǎn)光路的第一反射鏡和第二反射鏡，第六后固定透 鏡的出射光線通過第一反射鏡的反射后射入第屯后固定透鏡中，光的傳播方向改變90度； 第屯后固定透鏡的出射光線通過第二反射鏡的反射后射出，光的傳播方向再次改變90度； 通過第一反射鏡和第二反射鏡的作用，第六后固定透鏡的出射光線與經(jīng)第二反射鏡的反射 后射出的光線之間的角度為180度。
[0011] 第一后固定透鏡與第二后固定透鏡之間的間隔為7. 44mm，第二后固定透鏡與第 四膠合透鏡組之間的間隔為0. 15mm，第四膠合透鏡組與第六后固定透鏡之間的間隔為 0. 15mm，第六后固定透鏡與第一反射鏡之間的間隔為15mm，第一反射鏡與第屯后固定透鏡 之間的間隔為45mm，第屯后固定透鏡與第二反射鏡之間的間隔為40mm。
[0012] 本實(shí)用新型的提供的連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，其祀面為1英寸，適用于像素?cái)?shù)為 1920X1080、像元大小為7. 4ym、祀面為1英寸的高清CCD或CMOS,也適用于像元大小為 5. 5ym、祀面為2/3英寸的高清CCD或CMOS。而且該光學(xué)系統(tǒng)的焦距為35mm~700mm，對(duì) 遠(yuǎn)距離目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別能力相應(yīng)地有了很大的提升，進(jìn)而提高偵察、打擊設(shè)備對(duì)遠(yuǎn)距離目 標(biāo)的識(shí)別、跟蹤能力，能夠適用于高空飛行的機(jī)載光電系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍十分寬廣。
【附圖說明】
[0013] 圖1是大祀面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是短焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3是中焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖4是長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖5是短焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)在空間頻率901p/mm傳遞函數(shù)圖；
[001引圖6是中焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)在空間頻率901p/mm傳遞函數(shù)圖；
[0019] 圖7是長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)在空間頻率901p/mm傳遞函數(shù)圖；
[0020] 圖8是短焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)曲、崎變圖；
[0021] 圖9是中焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)曲、崎變圖；
[0022] 圖10是長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)曲、崎變圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0024] 如圖1所示的大祀面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，光線由物方入射到該光學(xué)系統(tǒng)中，沿著 光線傳播方向，該光學(xué)系統(tǒng)依次包括光焦度為正的前固定組G1、光焦度為負(fù)的變倍組G2、 光焦度為負(fù)的補(bǔ)償組G3和光焦度為正的后固定組G4。補(bǔ)償組G3和后固定組G4之間的光 路上設(shè)有光闊ST。
[00巧]前固定組由四個(gè)透鏡組成，分別是：第一前固定透鏡為凹面向光闊的負(fù)透鏡11， 第二前固定透鏡為凹面向光闊的正透鏡12,第=前固定透鏡為凹面向光闊的正透鏡13,第 四前固定透鏡為凹面向光闊的正透鏡14,其中，負(fù)透鏡11與正透鏡12組成第一膠合透鏡 組；變倍組由=個(gè)透鏡組成，分別是：第一變倍透鏡為雙凹負(fù)透鏡21，第二變倍透鏡為雙凹 負(fù)透鏡22,第=變倍透鏡為雙凸正透鏡23,其中，負(fù)透鏡22和正透鏡23組成第二膠合透鏡 組；補(bǔ)償組由兩個(gè)透鏡組成，分別是：第一補(bǔ)償透鏡為雙凹負(fù)透鏡31，第二補(bǔ)償透鏡為凹面 向光闊的負(fù)透鏡32,負(fù)透鏡31和負(fù)透鏡32組成第=膠合透鏡組；后固定組由屯個(gè)透鏡組 成，分別是：第一至第屯后固定透鏡依次為凸面向光闊的正透鏡41、凸面向光闊的正透鏡 42、雙凸正透鏡43、雙凹負(fù)透鏡44、凸面向光闊的正透鏡45、凸面向光闊的負(fù)透鏡46和凹面 向光闊的正透鏡47,其中，正透鏡43、負(fù)透鏡44、正透鏡45組成第四膠合透鏡組。
[002引本實(shí)施例中：
[0027] 該光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)為：
[002引波段：可見光波段；祀面：1英寸；F#:5. 6 ;焦距：f' = 35mm~700mm;視場(chǎng)：應(yīng) 用于像素?cái)?shù)為1920X1080、像元大小為7.4ym、祀面為1英寸的CCD或CMOS時(shí)，視場(chǎng)為 26. 56°~1.35。；應(yīng)用于像素?cái)?shù)為1920X1080、像元大小為5.5ym、祀面為2/3英寸的CCD 或CMOS時(shí)，視場(chǎng)為19. 64°~0.99。。
[0029] 前固定組G1和變倍組G2之間的空氣間隔為10mm~147. 82mm，變倍組G2和補(bǔ)償組 G3之間的間隔為6mm~95. 17mm，補(bǔ)償組G3和后固定組G4之間的間隔為3mm~126. 88mm。
[0030] 在前固定組G1中，第一膠合透鏡組與正透鏡13的間隔是0. 2mm，正透鏡13與正透 鏡14之間的間隔為0. 2mm。
[0031] 在變倍組G2中，負(fù)透鏡21與第二膠合透鏡組之間的間隔為10mm。
[0032] 該光學(xué)系統(tǒng)中還設(shè)有反射鏡51和反射鏡52,反射鏡51設(shè)置在負(fù)透鏡46和正透 鏡47之間，負(fù)透鏡46出射的光線通過反射鏡51的反射后射入第屯后固定透鏡中，光的傳 播方向改變90度；正透鏡47的出射光線通過