[发明专利]一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统

说明书

一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，设置在像增强器阴极面的前方，沿光线的传播方向依次同轴设置有第一弯月形负透镜、第一弯月正形透镜、双凹负透镜、第一双凸正透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、色差校正透镜组和第三弯月负形透镜。本发明提供一种用于微光电视成像系统的大视场、大相对孔径前置物镜光学系统，视场50°，相对孔径1:1.0；物镜T数≤1.2，光学长度≤55mm。有效提高了对微弱光线的聚光能力及系统的灵敏度，用于将微弱自然光（如星光、月光和大气辉光）照射下的目标成像在像增强器阴极面上。

技术领域

本发明属于微光电视成像系统技术领域，具体涉及一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统。

背景技术

微光电视成像系统是利用星光、月光和大气辉光由目标表面反射后经前置物镜聚焦于像增强器光阴极面，利用图像增强器件对暗弱目标光辐射信号进行增强放大后成像的技术。便于进行夜间观察。

微光电视系统在军事领域起着举足轻重的地位，通过微光电视系统，前线战士可以在夜间清晰洞察到敌军的动静，而且可将视频传输到位于战线后方的指挥中心，指挥人员也可以清晰的了解到前线作战情况并根据情况的不同制定合理的应战措施，因此研究微光电视成像系统具有重要意义。

微光电视成像系统的主要工作原理如图1所示，自然光由目标表面反射进入前置物镜11后聚焦成像在像增强器10的阴极面上，通过像增强器进行信号的增强放大，在像增强器的荧光屏上成像，再由中继耦合光学系统12将荧光屏的像耦合至CMOS/CCD成像探测器13上，然后在图像显示器14进行图像显示供人眼观察。

中国期刊《兵工学报》在2014年8月出版的第35卷第8期1308～1312页刊登了张良、潘晓东发表的题为“采用塑料光学元件的微光夜视物镜设计”的论文。文中介绍了一种采用光学玻璃元件和光学塑料元件混合的微光夜视物镜，用于降低系统重量。该系统相对孔径为1/1.2，视场为40°。由于塑料元件的光学性能受温度影响较大，引入非球面用于实现系统无热化设计，非球面透镜的加工成本高，对系统的装配精度要求高。此外，该系统存在相对孔径小，系统像面照度低的缺陷。

申请号为201510474928.8的中国专利申请公开了一种广角微光摄像镜头，该系统相对孔径为1/1.2，由于像增强器中心的光照度与前置物镜相对孔径的平方成正比，为使像面有足够的照度，需要大相对孔径的物镜。此外，该系统镜片数量较多，由11片透镜组成，因此系统透过率不高、对微弱光线的聚光能力不够，系统的灵敏度不高。

申请号为201420804888.X的中国专利申请公开了一种用于微光夜视前置镜，该系统总长达285mm，光学系统长、体积大，在实际应用中难于满足微光电视成像系统的小型化、轻量化的要求。

发明内容

为了解决传统的微光电视成像前置物镜光学系统相对孔径小、聚光能力低的技术问题，本发明提供一种用于微光电视成像系统的大视场、大相对孔径前置物镜光学系统，用于将微弱自然光如星光、月光和大气辉光照射下的目标成像在像增强器上，能够有效提高微光电视成像系统对微弱光线的聚光能力及系统的灵敏度。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种大相对孔径微光电视成像前置物镜光学系统，设置在像增强器的前方，沿光线的传播方向依次同轴设置有第一弯月形负透镜、第一弯月形正透镜、双凹负透镜、第一双凸正透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、色差校正透镜组和第二弯月形负透镜。

所述色差校正透镜组由第四双凸正透镜与第二弯月形正透镜胶合而成；所述第一弯月形负透镜、第一弯月形正透镜均弯向像方，第二弯月形正透镜、第二弯月形负透镜均弯向物方。