專利名稱：一種小型長焦高像質成像光學系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種成像光學系統，具體涉及一種小型長焦高像質成像光學系統。
背景技術：
一些光電探測系統，受探測視場和 探測器尺寸限制，需要成像系統具有長焦距。但現有的光學系統實現長焦距時，其占據的空間比較大，限制了相關光電探測目的的實現。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有的光學系統實現長焦距時，其占據的空間大，限制了相關光電探測目的實現的問題，進而提供一種小型長焦高像質成像光學系統。本發明的技術方案是一種小型長焦高像質成像光學系統包括望遠目鏡鏡組，望遠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置，所述成像光學系統還包括望遠物鏡鏡組、攝遠物鏡鏡組和探測器，望遠目鏡鏡組設置在望遠物鏡鏡組和攝遠物鏡鏡組之間，探測器的直徑為5_，探測器設置在攝遠物鏡鏡組的后方，望遠目鏡鏡組、望遠物鏡鏡組、攝遠物鏡鏡組和探測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，所述成像光學系統的焦距為2900mm，接收口徑為60mm,視場角為0. I度,長度260mm,使用波長為I. 064 u m。本發明與現有技術相比具有以下效果1.本發明的焦距為2900mm，接收口徑為60mm,視場角為0. I度,探測器的直徑為5mm,系統長度260mm,使用波長為I. 064 u m,占據空間小，成像質量達到了衍射極限。按照目前的工藝水平，系統的透過率可以達到95%以上。本發明實現了集小型、長焦和高成像質量為一體的成像光學系統。2.本發明的望遠系統(這里的望遠系統是指望遠目鏡鏡組和望遠物鏡鏡組的總稱)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視場放大，從而使攝遠物鏡承擔的焦距降至系統總焦距的六分之一。攝遠物鏡鏡組由四片球面透鏡組成，通過選擇恰當的初始結構使其系統長度遠小于其所承擔的焦距，成像質量高。3.本發明透鏡都采用球面面型，在工程上容易實現，且可以達到較高的加工精度，加工成本低，便于大范圍推廣使用。
圖I是本發明的整體結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I說明本實施方式，本實施方式的一種小型長焦高像質成像光學系統包括望遠目鏡鏡組，望遠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置，所述成像光學系統還包括望遠物鏡鏡組、攝遠物鏡鏡組和探測器12，望遠目鏡鏡組設置在望遠物鏡鏡組和攝遠物鏡鏡組之間，探測器12的直徑為5_，探測器12設置在攝遠物鏡鏡組的后方，望遠目鏡鏡組、望遠物鏡鏡組、攝遠物鏡鏡組和探測器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，所述成像光學系統的焦距為2900mm，接收口徑為60mm，視場角為0. I度，長度260mm,使用波長為I. 064 u m。本實施方式在使用時，將望遠望遠物鏡鏡組、目鏡鏡組、攝遠物鏡鏡組和探測器12設置在光電探測設備的殼體內。
具體實施方式
二 結合圖I說明本實施方式，本實施方式的望遠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_。如此設置，可以使整個系統沒有漸暈，保證光能的充分利用。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖I說明本實施方式，本實施方式的望遠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。如此設置，實現系統的焦距，消除系統的像差，保證成像質量，方便實際加工，保證加工精度和使用效果。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結合圖I說明本實施方式，本實施方式的望遠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。如此設置，可以保證系統的焦距，同時消除系統的像差，保證成像質量。其它組成和連接關系與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五結合圖I說明本實施方式，本實施方式的望遠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。如此設置，可以使整個系統沒有漸暈，保證光能的充分利用。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或四相同。
具體實施方式
六結合圖I說明本實施方式，本實施方式的望遠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。如此設置，實現系統的焦距，消除系統的像差，保證成像質量，方便實際加工，保證加工精度和使用效果。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或五相同。
具體實施方式
七結合圖I說明本實施方式，本實施方式的望遠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。如此設置，可以保證系統的焦距，同時消除系統的像差，保證成像質量。其它組成和連接關系與具體實施方式
一、五或六相同。
具體實施方式
八結合圖I說明本實施方式，本實施方式的攝遠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。如此設置，可以使整個系統沒有漸暈，保證光能的充分利用。其它組成和連接關系與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九結合圖I說明本實施方式，本實施方式的攝遠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_。如此設置，實現系統的焦距，消除系統的像差，保證成像質量，方便實際加工，保證加工精度和使用效果。其它組成和連接關系與具體實施方式
一、五或八相同。
具體實施方式
十結合圖I說明本實施方式，本實施方式的攝遠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。如此設置，可以保證系統的焦距，同時消除系統的像差，保證成像質量。其它組成和連接關系與具體實施方式
九相同。本發明的工作原理是本發明用于空間光電成像探測用途的成像光信號接收，具有一定視場角的成像光信號從第一球面透鏡I進入系統，然后，依次經過第二球面透鏡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，最后在探測器12上成與探測器尺寸相適應的目標像，實現相關的探測目的。
權利要求
1.一種小型長焦高像質成像光學系統，它包括望遠目鏡鏡組，望遠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置，其特征在于所述成像光學系統還包括望遠物鏡鏡組、攝遠物鏡鏡組和探測器(12)，望遠目鏡鏡組設置在望遠物鏡鏡組和攝遠物鏡鏡組之間，探測器(12)的直徑為5mm，探測器(12)設置在攝遠物鏡鏡組的后方，望遠目鏡鏡組、望遠物鏡鏡組、攝遠物鏡鏡組和探測器(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，所述成像光學系統的焦距為2900mm，接收口徑為60mm，視場角為0. I度，長度260mm，使用波長為I. 064 Um0
2.根據權利要求I所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述望遠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.根據權利要求I或2所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述望遠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.根據權利要求3所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述望遠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.根據權利要求I所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述望遠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.根據權利要求I或5所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述望遠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.根據權利要求6所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述望遠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.根據權利要求I所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述攝遠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.根據權利要求I或8所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述攝遠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.根據權利要求9所述一種小型長焦高像質成像光學系統，其特征在于所述攝遠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
一種小型長焦高像質成像光學系統，它涉及一種成像光學系統。本發明為了解決現有的光學系統實現長焦距時，其占據的空間大，限制了相關光電探測目的實現的問題。本發明的第五球面透鏡(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。本發明特別適用于車載、機載或星載空間使用。
文檔編號G02B23/00GK102681161SQ20121016651
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者劉麗萍, 吳龍, 張勇, 張宇, 趙遠, 靳辰飛 申請人:哈爾濱工業大學