一種可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于三視場光學(xué)系統(tǒng)，具體涉及一種可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)成像跟蹤在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用越來越廣，在航空、航天、軍工、安防和民用基礎(chǔ)等諸多領(lǐng)域均有著廣泛應(yīng)用。其中，可見光跟蹤系統(tǒng)以其技術(shù)成熟，價格低廉而備受關(guān)注。隨著科技的發(fā)展，成像跟蹤系統(tǒng)已朝著小型化、輕量化和集成化發(fā)展，其對光學(xué)系統(tǒng)的要求也越來越高。成像跟蹤系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)是成像跟蹤系統(tǒng)中的核心部分，針對目前的應(yīng)用需求，跟蹤系統(tǒng)中的光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)具備視場范圍大、視場切換快、體積小和重量輕等特點(diǎn)。
[0003]目前，可見光雙視場光學(xué)系統(tǒng)的研究開展的比較廣泛，研究集中在切換變倍領(lǐng)域，有移動式、插入式及旋轉(zhuǎn)式設(shè)計(jì)等。如現(xiàn)有技術(shù)中，魏群等在《小型可見光雙視場光學(xué)系統(tǒng)的研制》(光學(xué)精密工程，2012年)一文中設(shè)計(jì)了一種體積小、跟蹤范圍可以達(dá)到整個前半球的可見光雙視場光學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)由前部集束系統(tǒng)、中間光路轉(zhuǎn)折系統(tǒng)及后部成像系統(tǒng)3部分組成；集束系統(tǒng)采用望遠(yuǎn)鏡式機(jī)構(gòu)，用于改變光束的口徑；光路轉(zhuǎn)折系統(tǒng)采用庫德光路，由4片反射鏡組成，用于轉(zhuǎn)折光路及掃描；成像系統(tǒng)由長焦成像系統(tǒng)和短焦成像系統(tǒng)組成，分別形成兩個視場的像，用于目標(biāo)識別和跟蹤。該系統(tǒng)能同時完成大視場及小視場的圖像獲取，在可視范圍內(nèi)成像質(zhì)量滿足系統(tǒng)總體要求。但是，隨著可見光光學(xué)成像系統(tǒng)的發(fā)展，雙視場光學(xué)系統(tǒng)已不能滿足使用的要求，可見光三視場光學(xué)系統(tǒng)得到發(fā)展。
[0004]目前，國內(nèi)外可見光三視場光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式，主要為徑向切入方式。徑向切入方式三視場光學(xué)系統(tǒng)通過不同變倍鏡組切換的方式實(shí)現(xiàn)三視場的轉(zhuǎn)換，該方式的優(yōu)點(diǎn)是窄視場具有最高的光軸精度和最高的光學(xué)透過率。缺點(diǎn)是由于采用徑向切換方式造成了系統(tǒng)徑向尺寸過大、運(yùn)動機(jī)構(gòu)復(fù)雜并且重量較重，不能滿足輕量化設(shè)計(jì)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)，在保證系統(tǒng)的光軸精度的同時有效地減小系統(tǒng)體積，滿足輕量化設(shè)計(jì)要求。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)，包括沿光入射方向依次同軸設(shè)置的前透鏡組、固定透鏡、第一視場調(diào)節(jié)透鏡組、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組和后透鏡組；前透鏡組由緊密貼合的第一透鏡和第二透鏡組成，光焦度依次為正、負(fù)；固定透鏡的光焦度為正；第一視場調(diào)節(jié)透鏡組由緊密貼合的第四透鏡和第五透鏡組成，光焦度依次為負(fù)、正；第二視場調(diào)節(jié)透鏡組由緊密貼合的第六透鏡和第七透鏡組成，光焦度依次為負(fù)、正；后透鏡組由依次間隔設(shè)置的第七透鏡、第八透鏡和第九透鏡組成，光焦度均為正；所述第一、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組軸向移動以實(shí)現(xiàn)窄、中、寬視場的轉(zhuǎn)換。
[0008]本發(fā)明的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)中，第一視場調(diào)節(jié)透鏡組與第二視場調(diào)節(jié)透鏡組組成視場調(diào)節(jié)裝置；所述前透鏡組、固定透鏡和后透鏡組同軸設(shè)置，該光軸為成像系統(tǒng)的主光軸；所述第一視場調(diào)節(jié)透鏡組、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組軸向移動的移動光軸仍為主光軸，保證了光學(xué)系統(tǒng)的光軸精度。
[0009]所述的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)，沿光入射方向，在后透鏡組的后方像平面處還設(shè)有(XD焦平面。入射光依次通過前透鏡組、固定透鏡、第一視場調(diào)節(jié)透鏡組、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組、后透鏡組至C⑶焦平面，形成相應(yīng)的視場。
[0010]本發(fā)明的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)中，所用透鏡均為玻璃透鏡。
[0011]所述前透鏡組中，第一透鏡的材料為K9玻璃，第二透鏡的材料為CaF2;K述固定透鏡的材料為K10玻璃。
[0012]所述第一視場調(diào)節(jié)透鏡組中，第四透鏡的材料為ZK10玻璃，第五透鏡的材料為ZF6玻璃；所述第二視場調(diào)節(jié)透鏡組中，第六透鏡的材料為ZF6玻璃，第五透鏡的材料為ZK11玻璃。
[0013]所述后透鏡組中，第七透鏡的材料為ZF6玻璃，第八透鏡的材料為K9玻璃，第九透鏡的材料為ZK1玻璃。
[0014]所述的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)，還包括用于驅(qū)動第一、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組軸向移動的驅(qū)動電機(jī)。
[0015]本發(fā)明的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)使用時，通過軸向移動第一、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組實(shí)現(xiàn)三視場的轉(zhuǎn)換。一般的，第一視場調(diào)節(jié)透鏡越靠近固定透鏡，視場越寬；第一視場調(diào)節(jié)透鏡越靠近后透鏡組，視場越窄。
[0016]本發(fā)明的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)，包括沿光入射方向依次同軸設(shè)置的前透鏡組、固定透鏡、第一視場調(diào)節(jié)透鏡組、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組和后透鏡組，其中第一、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組組成視場調(diào)節(jié)裝置，通過軸向移動第一、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組，實(shí)現(xiàn)三視場的轉(zhuǎn)換，不僅能夠保證光學(xué)系統(tǒng)具有較高的光軸精度，而且重量輕、運(yùn)動機(jī)構(gòu)簡單，易于控制；軸向移動方式通過不同鏡組在光軸上的不同位置實(shí)現(xiàn)三視場的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)方式簡單，能夠在保證系統(tǒng)光軸精度的同時有效地減小系統(tǒng)體積，使可見光三視場同時具有高的成像質(zhì)量及效果，系統(tǒng)體積小、重量輕，符合輕量化設(shè)計(jì)要求。
[0017]本發(fā)明的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1)多視場:針對不同的使用需求，可提供窄、中、寬三個光學(xué)視場，窄視場用于遠(yuǎn)距離目標(biāo)的識別；中視場用于目標(biāo)的探測；寬視場用于輔助導(dǎo)航及起降。
[0019]2)光軸精度高，光機(jī)裝調(diào)可保證視場光軸達(dá)到很高的精度，光軸易于保證。
[0020]3)構(gòu)型簡單，采用軸向移動鏡組的方式實(shí)現(xiàn)三視場轉(zhuǎn)換，有效地簡化了系統(tǒng)構(gòu)型，控制方式簡單易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0021]圖1為實(shí)施例1的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)調(diào)節(jié)到窄視場光路時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為實(shí)施例1的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)調(diào)節(jié)到中視場光路時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為實(shí)施例1的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)調(diào)節(jié)到寬視場光路時的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]本實(shí)施例的可見光三視場光學(xué)成像系統(tǒng)，如圖1、2、3所不，包括沿光入射方向依次同軸設(shè)置的前透鏡組1、固定透鏡2、第一視場調(diào)節(jié)透鏡組3、第二視場調(diào)節(jié)透鏡組4和后透鏡組5 ;后透鏡組5的后方像平面處設(shè)有(XD焦平面6 ;
[0027]所述前透鏡組1由緊密貼合的第一透鏡1-1和第二透鏡1-2組成，光焦度依