一种可见光精跟踪两档变焦镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头设计，尤其涉及一种可见光精跟踪两档变焦镜头。
背景技术
随着我国激光武器技术的不断发展，高能激光武器和反激光武器均取得了很大的成果。而在使用激光武器时稳瞄装置中的光学系统即精跟踪镜头如何能够快速准确的跟踪与打击目标始终是我们所关注的焦点所在。而在现有的光学产品和光学镜头设计中，精跟踪镜头很难达到对大范围距离内目标始终清晰成像、并且目标所占像素在合理范围内的效果。为解决这一问题，本发明提出了一种可见光精跟踪两档变焦镜头，在两档焦距下实现150米到无穷远目标清晰成像。
可见光精跟踪两档变焦镜头随着焦距的长短变化，可以得到不同宽窄的视场角。在使用所述两档变焦镜头的过程中，可以根据实际需要进行长短焦距的选择。通常，使用者对于远距离目标，会选择利用长焦距窄视场进行成像；对于近距离目标，可利用短焦距宽视场模式进行成像。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可见光精跟踪两档变焦镜头，其变焦焦距分别为800mm和2000mm，该变焦光学系统可实现对150米到无穷远清晰成像。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种可见光精跟踪两档变焦光学系统，其特征在于，通过次镜进行调焦可以实现大范围距离内目标始终清晰成像。所述光学系统的光学波长范围为486nm～656nm；该光学系统包括2个抛物面反射镜和12个镜组，从而形成了望远单元、第一透镜群、第二透镜群和第三透镜群所组成的可见光精跟踪两档变焦镜头；根据所述的望远单元，主镜为抛物面，顶点曲率为947.2694，通光口径为200mm，次镜为抛物面，顶点曲率为142.2297。根据所述的两档变焦光学系统，其变焦焦距分别为800mm和2000mm，可实现150米到无穷远清晰成像，其中对150米到600米的目标用800mm焦距进行成像，对600米到无穷远的目标用 2000mm焦距进行成像。
为保证望远单元在150米到无穷远的调焦范围内的系统像质，次镜(同轴不倾斜)需要在垂直与光轴方向(Y方向)进行移动。
与现有技术相比，本发明提供的可见光精跟踪两档变焦镜头通过第二透镜群沿光轴往复移动来进行变焦的方式，可实现系统焦距两档切换；利用次镜调焦的方式可实现在两档焦距情况下对150米到无穷远目标的清晰成像，解决了对大范围距离内的目标清晰成像与目标提取的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的可见光精跟踪两档变焦光学系统的结构示意图。
图2是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝2000mm时的系统光路图。
图3是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝2000mm时的系统子光路细节图。
图4是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝800mm时的系统光路图。
图5是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝800mm时的系统子光路细节图。
图6是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝2000mm物距在无穷远位置成像的调制传递函数曲线图。
图7是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝2000mm物距在600米位置成像的调制传递函数曲线图。
图8是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝2000mm物距在2000米位置成像的调制传递函数曲线图。
图9是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝800mm物距在无穷远位置成像的调制传递函数曲线图。
图10是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝800mm物距在600米位置成像的调制传递函数曲线图。
图11是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统焦距f＝800mm物距在150米位置成像的调制传递函数曲线图。
表1是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统在物距不同的情况下，通过次镜进行调焦实现对150米到无穷远的物体清晰成像时，主次镜间隔的参数。
表2是图1所示的可见光精跟踪两档变焦光学系统镜头参数表。
图标：1-第一抛物面主镜；2-第二抛物面次镜、3-第一双胶合透镜；4-第一弯月透镜；5-第二双胶合透镜；6-第三双胶合透镜；7-第二弯月透镜；8-第四双胶合透镜；9-第一双凸透镜；10-第五双胶合透镜；11-第一双凹透镜；12-第二双凸透镜；13-第二双凹透镜； 14-第三双凸透镜。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种可见光精跟踪两档变焦光学系统，该光学系统适用于波段范围为486nm～656nm；该光学系统包括2个抛物面反射镜和12个镜组，从而形成了望远单元、前组镜头、变焦组镜头和后组镜头的可见光精跟踪两档变焦镜头；根据所述的望远单元，主镜为抛物面，顶点曲率为947.2694，通光口径为200mm，次镜为抛物面，顶点曲率为142.2297。；根据所述的两档变焦光学系统，其变焦焦距分别为800mm和 2000mm，可实现150米到无穷远清晰捕捉成像。
所述望远单元主次镜均为抛物面。
所述前组镜头包括第一双胶合透镜3，第一弯月透镜4，第二双胶合透镜5。
所述变焦组镜头包括第三双胶合透镜6，第二弯月透镜7，第四双胶合透镜8，第一双凸透镜9。
所述后组镜头包括第五双胶合透镜10，第一双凹透镜11，第二双凸透镜12，第二双凹透镜13，第三双凸透镜14。其中，胶合技术采用现有技术，在此不再一一赘述。
如图2至图5所示，分别给出了上述可见光精跟踪两档变焦光学系统在短焦(f＝800mm)以及长焦(f＝2000mm)位置的系统光路图以及子光路细节图。图6至图11分别给出了上述可见光精跟踪两档变焦光学系统在不同物距长短焦型态的MTF，从图中可以看出，在截止频率50lp/mm处，可见光精跟踪两档变焦光学系统的MTF保持了较高的水平，具有清晰的成像质量。
如表1所示，分别给出了上述可见光精跟踪两档变焦光学系统在物距不同的情况下，主次镜间隔的参数。
表1：不同物距下，主次镜间隔的参数。
如表2所示，给出了上述可见光精跟踪两档变焦光学系统的镜头参数表。
表2：镜头参数表。
