一种大变倍比超小型化机载吊舱光学系统的制作方法

1.本发明涉及光电技术领域，特别是一种大变倍比超小型化机载吊舱光学系统。


背景技术：

2.由近几次世界局部战争来看，掌握战场局势的发展和瞬息万变的战场情报是取得战场主动权的关键，也是取得战争胜利的重要利器，要实现这一目标，需要能精确、实时的采集情报信息的系统装备。近年来，机载光电吊舱以其灵活快捷的优点成为国内外关注的重点。
3.在军事侦察过程中，各国一直致力于扩大侦查半径，希望能够提前获得敌方信息，先敌发现，先敌行动，从而掌握战场动向，为国家掌握战争主动权提供强有力的保障。因此，长焦距成为了机载吊舱光学系统的必需条件；同时，为了扩大搜索范围，大视场也是机载吊舱光学系统的追求目标。但是，受限于使用环境，现有的机载吊舱光学系统无法在满足大变倍比的同时实现超小型化。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种大变倍比超小型化机载吊舱光学系统；实现大变倍比和超小型化。
5.本发明采用以下方案实现：一种大变倍比超小型化机载吊舱光学系统，所述光学系统沿光线入射方向依次设有光焦度为正的固定组a，光焦度为负的变倍组b、光焦度为正的固定组c和光焦度为正的补偿组d；所述固定组a包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度透镜a1、正光焦度透镜a2、正光焦度透镜a3、正光焦度透镜a4以及正光焦度透镜a5；所述变倍组b包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度透镜b1、透镜b2和透镜b3；所述固定组c包括沿光线入射方向依次设置的正光焦度透镜c1、透镜c2； 所述补偿组d包括沿光线入射方向依次设置的透镜d1、透镜d2、透镜d3、透镜d4以及正光焦度透镜d5。
6.进一步的，所述固定组c包括位于透镜c2后方的透镜c3。
7.进一步的，所述固定组c包括位于透镜c3后方的透镜c4。
8.进一步的，所述补偿组d后方设有光焦度为负的固定组e；所述固定组e包括负光焦度透镜e1。
9.进一步的，所述光学系统总长与长焦焦距比值小于0.67，光学系统变焦倍数超过30倍。
10.进一步的，所述固定组a中至少三片透镜使用超低色散玻璃。
11.进一步的，所述变倍组b中至少一片透镜采用非球面面型；所述固定组c中至少一片透镜采用非球面面型；所述补偿组d中至少一片透镜采用非球面面型；所述非球面面型方程表达式为：。
12.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明大变倍比超小型化机载吊舱光学系统短焦水平视场角大于60
°
，长焦水平视场角小于2
°
，变焦倍数超过30倍；光学系统总长与长焦焦距比值小于0.67，实现超小型化。
13.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
14.图1为本发明实施例一广角端光学结构示意图；图2为本发明实施例一广角端的工作波段轴向色差图；图3为本发明实施例一广角端的工作波段垂轴色差图；图4为本发明实施例一广角端的工作波段场曲畸变图；图5为本发明实施例一望远端的工作波段轴向色差图；图6为本发明实施例一望远端的工作波段垂轴色差图；图7为本发明实施例一望远端的工作波段场曲畸变图；图8为本发明实施例二广角端光学结构示意图；图9为本发明实施例二广角端的工作波段轴向色差图；图10为本发明实施例二广角端的工作波段垂轴色差图；图11为本发明实施例二广角端的工作波段场曲畸变图；图12为本发明实施例二望远端的工作波段轴向色差图；图13为本发明实施例二望远端的工作波段垂轴色差图；图14为本发明实施例二望远端的工作波段场曲畸变图；图15为本发明实施例三广角端光学结构示意图；图16为本发明实施例三广角端的工作波段轴向色差图；图17为本发明实施例三广角端的工作波段垂轴色差图；图18为本发明实施例三广角端的工作波段场曲畸变图；图19为本发明实施例三望远端的工作波段轴向色差图；图20为本发明实施例三望远端的工作波段垂轴色差图；图21为本发明实施例三望远端的工作波段场曲畸变图。
具体实施方式
15.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
16.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
17.实施例一：如图1~7所示，一种大变倍比超小型化机载吊舱光学系统，所述光学系统沿光线入射方向依次设有光焦度为正的固定组a，光焦度为负的变倍组b、光焦度为正的
固定组c和光焦度为正的补偿组d；所述固定组a包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度透镜a1、正光焦度透镜a2、正光焦度透镜a3、正光焦度透镜a4以及正光焦度透镜a5；所述变倍组b包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度透镜b1、透镜b2和透镜b3，透镜b2为负光焦度，透镜b3为正光焦度；所述固定组c包括沿光线入射方向依次设置的正光焦度透镜c1、透镜c2，透镜c2为正光角度； 所述补偿组d包括沿光线入射方向依次设置的透镜d1、透镜d2、透镜d3、透镜d4以及正光焦度透镜d5，透镜d5后方设有平板玻璃；透镜d1和透镜d2密接成胶合组，透镜d3和透镜d4密接成胶合组，透镜d1和透镜d3为负光焦度，透镜d2和透镜d4为正光焦度。
18.在本实施例中，所述固定组c包括位于透镜c2后方的透镜c3。
19.在本实施例中，固定组a中透镜a1为双凹负透镜，透镜a2为双凸正透镜，透镜a3为双凸正透镜，透镜a4为弯月正透镜，透镜a5为弯月正透镜；变倍组b中透镜b1为弯月负透镜，透镜b2为双凹负透镜、透镜b3为双凸正透镜；后固定组c中透镜c1为弯月正透镜，透镜c2为双凸正透镜、透镜c3为弯月负透镜；补偿组d中透镜d1为双凹负透镜，透镜d2为双凸正透镜，透镜d3为双凹负透镜，透镜d4为双凸正透镜，透镜d5为双凸正透镜。
20.在本实施例中，所述光学系统总长与长焦焦距比值小于0.67，光学系统变焦倍数超过30倍。
21.在本实施例中，所述固定组a中至少三片透镜使用超低色散玻璃。
22.在本实施例中，所述变倍组b中至少一片透镜采用非球面面型；所述固定组c中至少一片透镜采用非球面面型；所述补偿组d中至少一片透镜采用非球面面型。
23.在本实施例中，透镜b1、透镜c2、透镜d5为非球面透镜。
24.为实现上述设计参数，本实施例光学系统中各透镜所采用的具体设计见下表：
本实施例光学系统实现的技术指标如下：（1） 水平视场角：广角端=60.6
°
，望远端=1.95
°
。
25.（2） 光学系统总长与长焦焦距比值=0.65。
26.非球面透镜的非球面面型方程表达式为：
。
27.本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：实施例二：如图8~14所示，一种大变倍比超小型化机载吊舱光学系统，所述光学系统沿光线入射方向依次设有光焦度为正的固定组a，光焦度为负的变倍组b、光焦度为正的固定组c和光焦度为正的补偿组d；所述固定组a包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度透镜a1、正光焦度透镜a2、正光焦度透镜a3、正光焦度透镜a4以及正光焦度透镜a5，透镜a1和透镜a2密接成胶合组；所述变倍组b包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度透镜b1、透镜b2和透镜b3，透镜b2为负光焦度，透镜b3为正光焦度；所述固定组c包括沿光线入射方向依次设置的正光焦度透镜c1、透镜c2，透镜c2为正光角度； 所述补偿组d包括沿光线入射方向依次设置的透镜d1、透镜d2、透镜d3、透镜d4以及正光焦度透镜d5，透镜d5后方设有平板玻璃；透镜d1和透镜d2密接成胶合组，透镜d3和透镜d4密接成胶合组，透镜d1和透镜d3为负光焦度，透镜d2和透镜d4为正光焦度。
28.在本实施例中，所述固定组c包括位于透镜c2后方的透镜c3。
29.在本实施例中，所述固定组c还包括位于透镜c3后方的透镜c4，透镜c3和透镜c4密接成胶合组，透镜c3为负光焦度，透镜c4为正光焦度。
30.在本实施例中，固定组a中透镜a1为双凹负透镜，透镜a2为双凸正透镜，透镜a3为双凸正透镜，透镜a4为弯月正透镜，透镜a5为弯月正透镜；变倍组b中透镜b1为弯月负透镜，透镜b2为双凹负透镜、透镜b3为双凸正透镜；后固定组c中透镜c1为弯月正透镜，透镜c2为双凸正透镜、透镜c3为双凹负透镜，透镜c4为弯月正透镜；补偿组d中透镜d1为弯月负透镜，透镜d2为双凸正透镜，透镜d3为双凹负透镜，透镜d4为双凸正透镜，透镜d5为双凸正透镜。
31.在本实施例中，所述光学系统总长与长焦焦距比值小于0.67，光学系统变焦倍数超过30倍。
32.在本实施例中，所述固定组a中至少三片透镜使用超低色散玻璃。
33.在本实施例中，所述变倍组b中至少一片透镜采用非球面面型；所述固定组c中至少一片透镜采用非球面面型；所述补偿组d中至少一片透镜采用非球面面型。
34.在本实施例中，透镜b1、透镜c2、透镜d5为非球面透镜。
35.为实现上述设计参数，本实施例光学系统中各透镜所采用的具体设计见下表：
本实施例光学系统实现的技术指标如下：（1） 水平视场角：广角端=60.3
°
，望远端=1.92
°
。
36.（2） 光学系统总长与长焦焦距比值=0.66。
37.非球面透镜的非球面面型方程表达式为：
。
38.本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：实施例三：如图15~21所示，一种大变倍比超小型化机载吊舱光学系统，所述光学系统沿光线入射方向依次设有光焦度为正的固定组a，光焦度为负的变倍组b、光焦度为正的固定组c和光焦度为正的补偿组d；所述固定组a包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度透镜a1、正光焦度透镜a2、正光焦度透镜a3、正光焦度透镜a4以及正光焦度透镜a5，透镜a1和透镜a2密接成胶合组；所述变倍组b包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度透镜b1、透镜b2和透镜b3，透镜b2为负光焦度，透镜b3为正光焦度，透镜b2和透镜b3密接成胶合组；所述固定组c包括沿光线入射方向依次设置的正光焦度透镜c1、透镜c2，透镜c2为正光角度； 所述补偿组d包括沿光线入射方向依次设置的透镜d1、透镜d2、透镜d3、透镜d4以及正光焦度透镜d5，透镜d5后方设有平板玻璃；透镜d1和透镜d2密接成胶合组，透镜d3和透镜d4密接成胶合组，透镜d1和透镜d3为负光焦度，透镜d2和透镜d4为正光焦度。
39.在本实施例中，所述补偿组d后方设有光焦度为负的固定组e；所述固定组e包括负光焦度透镜e1。
40.在本实施例中，固定组a中透镜a1为双凹负透镜，透镜a2为双凸正透镜，透镜a3为双凸正透镜，透镜a4为弯月正透镜，透镜a5为弯月正透镜；变倍组b中透镜b1为弯月负透镜，透镜b2为双凹负透镜、透镜b3为双凸正透镜；后固定组c中透镜c1为双凸正透镜，透镜c2为弯月负透镜；补偿组d中透镜d1为双凹负透镜，透镜d2为双凸正透镜，透镜d3为双凸正透镜，透镜d4为弯月负透镜，透镜d5为弯月正透镜。
41.在本实施例中，所述光学系统总长与长焦焦距比值小于0.67，光学系统变焦倍数超过30倍。
42.在本实施例中，所述固定组a中至少三片透镜使用超低色散玻璃。
43.在本实施例中，所述变倍组b中至少一片透镜采用非球面面型；所述固定组c中至少一片透镜采用非球面面型；所述补偿组d中至少一片透镜采用非球面面型。
44.在本实施例中，透镜b1、透镜c1、透镜d5为非球面透镜。
45.为实现上述设计参数，本实施例光学系统中各透镜所采用的具体设计见下表：
本实施例光学系统实现的技术指标如下：（1） 水平视场角：广角端=60.7
°
，望远端=1.97
°
。
46.（2） 光学系统总长与长焦焦距比值=0.67。
47.非球面透镜的非球面面型方程表达式为：。
48.本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
49.本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
50.另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
51.本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
52.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。