[发明专利]一种环境适应性强的光学系统

说明书

技术领域

本发明属于光学镜头领域，涉及一种环境适应性强的光学系统，尤其涉及一种结构紧凑、小型化、成像质量好，适用于较为恶劣环境的大光圈定焦光学镜头。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，大部分摄像装置，尤其是应用在军事领域和空间的光学仪器，对其光学系统成像质量及环境适应性的要求越来越高，一般都要求其能适应较宽的环境气压和温度范围。

环境影响主要考虑温度和气压对光学系统成像质量的改变。温度和气压的变化都会导致光学镜片的特性变化，引起像面偏离设计相面，使光学系统像点在探测器上形成弥散斑，直接导致像质恶化，分辨率降低。温度变化时玻璃材料的折射率和阿贝系数将会随之发生较大变化，加上镜片的热胀冷缩导致其几何尺寸(诸如曲率半径、厚度、外径和空气间隔等)发生变化；气压变化主要导致折射率和阿贝系数改变。

环境适应性设计要求在极端环境条件下保证光学系统具有稳定的成像质量，目前主要有3种手段：光学被动式、机电主动式和机械被动式。机电主动式和机械被动式主要采用微电机、温度位置传感器和控制电路以及镜筒材料的匹配等非光学手段来补偿环境变化对光学系统的影响，但其结构复杂，可靠性差，且有滞后效应。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、重量轻、成像质量好和环境适应性强的光学被动式光学系统，即通过光学材料和镜面参数的合理匹配，完成对温度变化的补偿，其具有较高的地面、空间环境适应性。

本发明的技术解决方案是提供一种环境适应性强的光学系统，其特殊之处在于：包括沿光线入射方向依次同轴排布的第一正透镜、第二正透镜、第一负透镜、第三正透镜、第四正透镜和第二负透镜；

上述第一正透镜的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.3；

上述第二正透镜的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于2；

上述第一负透镜的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.1；

上述第三正透镜的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于0.2；

上述第四正透镜的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于4；

上述第二负透镜的焦距与系统总焦距f比值的绝对值小于3。

优选地，上述第一正透镜、第二正透镜、第一负透镜、第三正透镜、第四正透镜和第二负透镜均为球面镜。

优选地，上述第一正透镜的材料为H-LAK3；上述第二正透镜和第三正透镜的材料均为H-LAK53A；上述第一负透镜和第四正透镜的材料均为H-ZF52A；上述第二负透镜的材料为H-ZF1。上述材料均为常用廉价材料。

优选地，上述第一正透镜的通光孔径为18～20mm，厚度为4～6mm；

上述第二正透镜的通光孔径为11～13mm，厚度为4～6mm；

上述第一负透镜的通光孔径为8～10mm，厚度为3～4mm；

上述第三正透镜的通光孔径为11～13mm，厚度为4～6mm；

上述第四正透镜的通光孔径为12～14mm，厚度为4～6mm；

上述第二负透镜的通光孔径为12～14mm，厚度为5～7mm。

优选地，上述第一正透镜的通光孔径为19mm，厚度为5mm；

上述第二正透镜的通光孔径为12mm，厚度为5mm；

上述第一负透镜的通光孔径为9mm，厚度为3.5mm；

上述第三正透镜的通光孔径为12mm，厚度为5mm；

上述第四正透镜的通光孔径为13mm，厚度为5mm；

上述第二负透镜的通光孔径为13mm，厚度为6mm。

优选地，为了保证足够的对象面调整空间，上述第二负透镜的光线出射面的中心距像面的距离为7.1mm。

优选地，该系统的f＝32mm，F数为2.8。

优选地，该光学系统的尺寸为

本发明的有益效果是：

1、该光学系统的焦距为32mm，F数为2.8，通过分配光焦度及有效匹配光学材料，改变透镜形状，实现全被动补偿；在真空、常压和高低温条件下MTF≧0.4@90lp/mm，具有良好的成像性能及较高的环境适应性，实现了对恶劣环境的适应性；

2、该光学系统共用六片透镜，结构简单，便于装配；

3、光学镜头中透镜均采用球面镜无复杂面型，加工简单；

4、该光学系统尺寸为φ19.6×43，满足小型化设计。

附图说明

图1是本发明提供的光学系统结构示意图；

图2a是常温常压条件下光学系统光学调制传递函数；