寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，包括驅(qū)動機構(gòu)和光闌，還包括從自左向右依次排列的前固定組、變倍組、補償組、光闌和后固定鏡組；前固定組的左側(cè)為物面，后固定鏡組的右側(cè)為所述光學系統(tǒng)的焦面；所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動變倍組、補償組在所述光學系統(tǒng)光軸方向前后直線移動實現(xiàn)連續(xù)變焦；所述前固定組、變倍組、補償組、光闌和后固定鏡組的中心軸線同軸；光闌與補償組和后固定鏡組之間均存在間隔；本發(fā)明采用材料較少，體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，無需手動調(diào)焦，能有效消除寬波段中波段間與波段內(nèi)色差，并且焦距可以連續(xù)變化的寬波段大相對孔徑多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)。
【專利說明】
寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種寬波段的連續(xù)變焦光學系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明涉及一種包含可見光0.4_?0.7_、近紅外0.7_?1.0M1和短波紅外1.0M1?1.7WI1三個波段，且兼具連續(xù)變焦功能的光學系統(tǒng)設(shè)計?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]可見光成像探測是對目標反射輻射的探測，具有成本低、圖像分辨率高、可獲得目標色彩信息、目標對比度強等優(yōu)點，但可見光波段環(huán)境適應(yīng)性差，在低照度、夜晚、有云霧等條件下不能有效工作，不能滿足某些軍事民用領(lǐng)域中對環(huán)境適應(yīng)性的要求。近紅外和短波紅外成像探測主要是對目標反射輻射的探測，工作原理類似于可見光成像探測，基于目標或背景的表面反射率差進行成像探測，可以復現(xiàn)室溫景物表面反射率差所形成的可見光圖像的大部分細節(jié)，而且自然環(huán)境中反射光能量在該波段要明顯高于可見光波段，對于非陰影區(qū)，在傍晚、夜晚等低照度條件下，可利用該波段實現(xiàn)成像探測;而且，當反射輻射能量較低時，還可對目標采用近紅外或短波紅外激光照明，進行主動紅外成像探測。另外，短波紅外較之可見光或近紅外波段具有更佳優(yōu)良的大氣透過特性，使得短波紅外探測具有較好的微光夜視能力、云霧和煙霧穿透能力，這些特點意味著更遠的工作距離及更好的全天候工作能力，可以在某些領(lǐng)域(如無人機光電載荷、車載艦載光電載荷、單兵偵察設(shè)備等)補充或替代成本高昂、分辨率偏低的中長波紅外成像探測裝備。
[0003]可見光-近紅外-短波紅外寬波段成像光學系統(tǒng)集成了可見光成像與短波紅外成像各自的優(yōu)點，具有好的全天候工作能力及光譜分辨能力。InGaAs探測器的逐漸成熟也使得集成有寬波段成像探測能力的光電裝備，不僅可以實現(xiàn)對目標的高分辨寬光譜成像探測，相對于傳統(tǒng)采用像增強器的近紅外微光夜視裝備圖像傳輸困難的問題，還可以實現(xiàn)圖像實時回傳，滿足戰(zhàn)場指揮、戰(zhàn)略部屬等需要。這些都對可見光-近紅外-短波紅外寬波段成像光學系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)提出了迫切需求。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中采用寬波段共光路連續(xù)變焦系統(tǒng)設(shè)計主要是透射式系統(tǒng)和反射式系統(tǒng)。在采用透射元件的寬波段設(shè)計中，由于涉及到多個波段，其波段間的色差和波段內(nèi)的色差較難同時消除。對于短焦距，或是在很小的相對孔徑，或較小光譜范圍工作的光學系統(tǒng)， 可以從已有國內(nèi)外的鏡頭手冊和專利庫中，選出除了光譜范圍以外與設(shè)計要求相似的光學系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上調(diào)換玻璃，一般較容易實現(xiàn)。然而對于長焦距寬光譜段的光學系統(tǒng)，在初始結(jié)構(gòu)選型之后的焦距縮放，對已校正好像差的光學系統(tǒng)的影響是非常大的，并且盡管憑借著現(xiàn)代光學設(shè)計軟件計算速度上的優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上不斷更換玻璃，以達到在寬光譜段內(nèi)實現(xiàn)高質(zhì)量的像質(zhì)，但在方法上具有一定的盲目性，而且實踐證明很不容易成功。連續(xù)變焦光學系統(tǒng)通常兼具短焦大視場偵察與長焦窄視場分辨功能，就使得相應(yīng)寬波段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的設(shè)計變得更為困難。
[0005]在采用反射元件的變焦系統(tǒng)設(shè)計中，現(xiàn)有技術(shù)多采用三反式設(shè)計結(jié)構(gòu)，雖然反射式設(shè)計不存在色差及天然消熱差的特性，但三反式變焦系統(tǒng)的設(shè)計加工、裝調(diào)都較為困難，且變倍比一般較小、相對孔徑一般較大。另外，反射系統(tǒng)的中心遮攔還會影響輻射能量利用率。因此設(shè)計出具有較小F數(shù)(F#即為光圈數(shù)是入瞳口徑與焦距之比的倒數(shù)，S卩F = f/D)的寬波段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，難度較大;對于一些文獻公開的寬波段大相對孔連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，要么波段范圍較窄、要么系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。
[0006]2011年，刊載于中國文獻《應(yīng)用光學》雜志，第32卷第5期，第845?848頁，題為《38x 變倍比寬波段電視鏡頭光學系統(tǒng)設(shè)計》公開了一種寬波段電視鏡頭光學系統(tǒng)設(shè)計方法，其波段范圍為可見光-近紅外波段(〇.4wii?l.0wn);中國專利CN 202975461U、CN 102722017A 等也公開了幾種可見光-近紅外寬波段(〇.4wii?1.0wn)連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的設(shè)計。但參考 2015年，刊載于中國文獻《光學學報》雜志，第35卷第8期，第0822007頁，題為《0.4?1.7mi寬波段大相對孔徑光學系統(tǒng)設(shè)計》中對常光學玻璃材料在寬波段范圍不同波段色散特性差異的論述，可知上述文獻或?qū)＠袌蟮赖溺R頭均受制于各鏡頭光學結(jié)構(gòu)及所采用的光學玻璃材料，難于將文獻中各自設(shè)計擴展到更寬的工作波段范圍。
[0007]2012年，刊載于中國文獻《紅外與激光工程》，第41卷第6期，第1581-1586頁，題為 《新型離軸反射式變焦光學系統(tǒng)設(shè)計》報道了一種反射寬波段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作F數(shù)為4，波段范圍為450nm-850nm，焦距范圍為300mm-1200mm，變倍比為4，三片反射鏡皆采用高次非球面的設(shè)計，各反射鏡離軸的設(shè)計還克服了傳統(tǒng)反射式變焦系統(tǒng)中存在的中心遮攔。由于反射式光學系統(tǒng)本身無色差的優(yōu)勢，該系統(tǒng)可在0.4wii?1.7wii寬波段范圍工作， 經(jīng)過適當?shù)目s放，該系統(tǒng)也可在更短焦距范圍進行連續(xù)變焦工作，但受制于當前國內(nèi)外對離軸反射鏡的加工能力及對離軸三反系統(tǒng)的裝調(diào)水平，使得該系統(tǒng)在具體的工作實現(xiàn)當中存在較大困難。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種采用材料較少，體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，無需手動調(diào)焦，能有效消除寬波段中波段間與波段內(nèi)色差，并且焦距可以連續(xù)變化的寬波段大相對孔徑多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0010]寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，包括驅(qū)動機構(gòu)和光闌，其特殊之處在于:
[0011]還包括從自左向右依次排列的前固定組2、變倍組3、補償組4、光闌5和后固定鏡組 6;前固定組2的左側(cè)為物面，后固定鏡組6的右側(cè)為所述光學系統(tǒng)的焦面；
[0012]所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動變倍組3、補償組4在所述光學系統(tǒng)光軸方向前后直線移動實現(xiàn)連續(xù)變焦，即通過調(diào)節(jié)變倍組3和補償組4的間隔實現(xiàn)整個光學系統(tǒng)焦距的連續(xù)變化；
[0013]所述前固定組2、變倍組3、補償組4、光闌5和后固定鏡組6的中心軸線同軸;光闌與補償組4和后固定鏡組6之間均存在間隔；[〇〇14]所述前固定鏡組2包括自左向右中心軸線同軸排列固聯(lián)的第一正透鏡201、第一負透鏡202和第二正透鏡203;[〇〇15]變倍組3承擔本發(fā)明的變倍功能，包括自左向右中心軸線同軸排列的第三正透鏡 301、第二負透鏡302和第三負透鏡303;
[0016]補償組4承擔本發(fā)明的補償功能，包括自左向右中心軸線同軸排列的第四正透鏡 401、第五正透鏡402和第四負透鏡403;
[0017]后固定鏡組6包括自左向右中心軸線同軸排列的由第五負透鏡601、第六正透鏡 602、第六負透鏡603、第七正透鏡604和第七負透鏡605,后固定鏡組的這種結(jié)構(gòu)能夠用來校正寬波段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的殘余波段內(nèi)與波段間色差，同時對殘余的場曲、畸變等軸外像差進行校正。
[0018]上述第一正透鏡201、第一負透鏡202和第二正透鏡203順次排列。[0〇19]設(shè)所述第一正透鏡201對d線的阿貝數(shù)vd201，設(shè)所述第一負透鏡202對d線的阿貝數(shù)為vd202時，vd201和vd202滿足以下條件式:
[0020]Vd201>75；
[0021]Vd202<40；[〇〇22]能夠保證整個前固定鏡組2具有較小的殘余波段間色差和波段內(nèi)色差，對跨全變倍區(qū)域地相對于從可見光區(qū)域到短波紅外光區(qū)域的光而產(chǎn)生的色差良好地進行校正。 [〇〇23]設(shè)所述變倍組3的焦距為f3,設(shè)所述寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)長焦端焦距為fl，設(shè)所述第三正透鏡對d線的阿貝數(shù)為vd301，f 1、f 3和vd301滿足以下條件式:
[0024]3.8<|fl/f3|<5；
[0025]Vd301<26；[〇〇26]變倍組3，能夠?qū)εc大口徑化相伴而生的像差良好地進行校正，保證光學系統(tǒng)變焦迅速，并且能對跨全變倍區(qū)域的從可見光區(qū)域到近紅外光區(qū)域的光產(chǎn)生的色差更好地進行校正。[〇〇27]設(shè)所述補償組4的焦距為f4,設(shè)所述第4正透鏡401對d線的阿貝數(shù)為vd401，所述f 1、f 4和vd401滿足以下條件式:
[0028]4.3<|fl/f4|<5.5；
[0029]vd401>80；[〇〇3〇]能夠保證補償鏡組4運動平緩迅速，特別是能對短焦端中的彗差和色差的更好地進行校正。
[0031]變倍組和補償組采用的材料組合皆具有較小的波段間色散能力與波段內(nèi)色散能力，以保證整個光學在連續(xù)變焦過程中均具有小的波段內(nèi)與波段間色差。
[0032]設(shè)與所述補償鏡組4變倍相伴的從短焦端到長焦端的移動量為Dt3,設(shè)寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)總長為T0TL時，滿足以下的條件式:
[0033]12〈T0TL/Dt3〈18;
[0034]能夠維持高的光學性能，并能夠?qū)崿F(xiàn)光學系統(tǒng)的小型化。[〇〇35]上述光闌為固定式機械光闌或可變光闌；采用固定式機械光闌可保證整個變焦成像光學系統(tǒng)在變焦過程中相對孔徑恒定，采用可變光闌實現(xiàn)整個變成像光學系統(tǒng)在各視場處相對孔徑的連續(xù)變化，以實現(xiàn)光學系統(tǒng)成像景深范圍的連續(xù)變化。
[0036]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有效果:
[0037]通過透鏡材料按本發(fā)明的技術(shù)方案進行配對組合，配合變倍組3與補償組4軸向位置的連續(xù)變化，能夠?qū)崿F(xiàn)同時消色差的寬波段共光路連續(xù)變焦成像的功能；
[0038]本發(fā)明具有寬的工作波段范圍，能有效消除寬波段中波段間與波段內(nèi)色差，并能通過焦距的連續(xù)變化對遠近不同目標實現(xiàn)寬波段清晰成像;結(jié)合各個透鏡焦距的設(shè)計，使得本發(fā)明具有較小的體積、較輕的重量和較大的相對孔徑、且能夠?qū)崿F(xiàn)更大的變倍比的特點。
[0039]本發(fā)明光學結(jié)構(gòu)針對可見到短波紅外寬波段范圍(包含可見光0.4m?0.7m、近紅外0 ? 7_?1 ? 0_和短波紅外1 ? 0_?1 ? 7_三個波段)，常溫下，在焦距范圍25mm?150mm 范圍內(nèi)，只需通過相應(yīng)的凸輪套筒機構(gòu)或直線電機驅(qū)動機構(gòu)按一定規(guī)律改變變倍組3與補償組4之間間隔，即可實現(xiàn)對遠近不同景物的清晰成像。在0.4wii?1.7wii寬波段范圍內(nèi)，同時消除了各波段間色差和各自波段內(nèi)色差。0.4m?1.7wii寬波段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)使一個光學系統(tǒng)兼具多種波段的探測能力及遠近不同目標的成像探測能力，能夠有效實現(xiàn)探測手段的小型化輕量化和集成化，同時也能減輕光學調(diào)試的難度。
[0040]本發(fā)明光學結(jié)構(gòu)能夠針對可見到短波紅外寬波段范圍，在-45°C?60°C的溫度范圍內(nèi)，對遠近不同景物成像時，只需微小移動后固定鏡組中任一組元，均可保證成像清晰， 各視場的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF都能保持截止頻率為341p/mm時在0.55以上。
[0041]本發(fā)明采用光闌5位于后固定組6與補償組4之間，并與固定組6和補償組4之間均具有一定的光學間隔，使得光學系統(tǒng)具有類對稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計，利于畸變、倍率色差軸外像差的消除。這種類對稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合消除波段間色差和消各自波段內(nèi)色差能力較強的材料配對組合，使得所述光學系統(tǒng)具有較好畸變特性及色差較正特性;也使得本發(fā)明連續(xù)變焦光學系統(tǒng)可以采用固定式光闌實現(xiàn)對遠近不同景物的大相對孔徑連續(xù)成像，也可采用可變光闌實現(xiàn)對成像景深范圍的主被動連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0042]本發(fā)明通過彎曲關(guān)鍵表面與鍍制寬波段減反膜的方法，所涉及的光學系統(tǒng)在各視場都具有較好的鬼像抑制特性。鬼像是雜散光的一種，是由成真實像的光線在工作表面經(jīng)過偶數(shù)次反射產(chǎn)生在像面的像。對于成像光學系統(tǒng)，鬼像會增加像面上的噪聲，降低像面的對比度和光學系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)。
[0043]本發(fā)明適用于各類各類光電瞄準吊艙和轉(zhuǎn)塔、軍警民用監(jiān)控、搜索與跟蹤瞄準、多光譜成像分析等用途。【附圖說明】
[0044]圖1是本發(fā)明短焦狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖2是本發(fā)明中焦狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖3是本發(fā)明長焦狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖中:2前固定組，3變倍組，4補償組，5光闌，6后固定組，7焦面。[〇〇48]具體實施方法[〇〇49]為了進一步清楚闡述本技術(shù)方案的特點，下面提供【具體實施方式】并與附圖相結(jié)合，對本發(fā)明進行說明，但不應(yīng)當將其理解為對本發(fā)明的限定。
[0050]圖1描述了寬波段連續(xù)變化焦光學系統(tǒng)透鏡結(jié)構(gòu)一個最佳實施例。在圖1的寬波段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)中，所述透鏡結(jié)構(gòu)主要包括:從物面到焦面7依次排列固聯(lián)的前固定組2、 變倍組3、補償組4、光闌5和后固定鏡組6,構(gòu)成完整的成像系統(tǒng)。[〇〇511 其中，前固定組2由間距恒定的第一正透鏡201、第一負透鏡202和第二正透鏡三片式三分離透鏡組組成。如此，在光學系統(tǒng)的最靠物面?zhèn)龋軌蚺渲镁哂休^長焦距且具有正的折射力前固定鏡組2,有利于光學系統(tǒng)的小型化。[〇〇52] 優(yōu)選地，設(shè)所述第一正透鏡201對d線的阿貝數(shù)vd201，設(shè)所述第一負透鏡202對d線的阿貝數(shù)為vd202時，vd201和vd202滿足以下條件式:
[0053]Vd201>75；
[0054]Vd202<40；
[0055]條件式(1)以及條件式(2)是規(guī)定前固定鏡組2對從可見光區(qū)域到短波紅外光區(qū)域的光產(chǎn)生的色差良好地進行校正的條件的式子。能夠保證整個前固定鏡組2具有較小的殘余波段間色差和波段內(nèi)色差，對跨全變倍區(qū)域地相對于從可見光區(qū)域到短波紅外光區(qū)域的光而產(chǎn)生的色差良好地進行校正。[〇〇56]變倍組3包括自左向右中心軸線同軸排列的第三正透鏡301、第二負透鏡302和第三負透鏡303;[〇〇57]優(yōu)選地，設(shè)所述變倍組3的焦距為f3,設(shè)所述寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)長焦端焦距為fl，設(shè)所述第三正透鏡對d線的阿貝數(shù)為vd301，fl、f3和vd301滿足以下條件式:
[0058]3.8<|fl/f3|<5；
[0059]Vd301<26；[〇〇6〇]變倍組3，能夠?qū)εc大口徑化相伴而生的像差良好地進行校正，保證光學系統(tǒng)變焦迅速，并且能對跨全變倍區(qū)域的從可見光區(qū)域到近紅外光區(qū)域的光產(chǎn)生的色差更好地進行校正。[0061 ]補償組4包括自左向右中心軸線同軸排列的第四正透鏡401、第五正透鏡402和第四負透鏡403;所述第五正透鏡402和第四負透鏡403相膠合構(gòu)成第一膠合透鏡組；[〇〇62]優(yōu)選地，設(shè)所述補償組4的焦距為f 4,設(shè)所述第4正透鏡401對d線的阿貝數(shù)為vd401，所述fl、f4和vd401滿足以下條件式:
[0063]4.3<|fl/f4|<5.5；
[0064]vd401>80；[〇〇65]能夠保證補償鏡組4運動平緩迅速，特別是能對短焦端中的彗差和色差的更好地進行校正。
[0066]變倍組和補償組采用的材料組合皆具有較小的波段間色散能力與波段內(nèi)色散能力，以保證整個光學在連續(xù)變焦過程中均具有小的波段內(nèi)與波段間色差。[〇〇67]優(yōu)選地，設(shè)與所述補償鏡組4變倍相伴的從短焦端到長焦端的移動量Dt3,設(shè)變焦光學系統(tǒng)總長為T0TL時，滿足以下的條件式:
[0068]12〈T0TL/Dt3〈18;
[0069]能夠維持高的光學性能，并能夠?qū)崿F(xiàn)光學系統(tǒng)的小型化。[0〇7〇]后固定組6含五片透鏡，米用第五負透鏡601、第六正透鏡602膠合，第六負透鏡603第七正透鏡第七負透鏡組成。承擔變焦光學系統(tǒng)變倍功能的變倍組3由第三正透鏡、第二負透鏡和第三負透鏡的三分離透鏡組配對組合;承擔光學系統(tǒng)補償功能的補償組4由第四正透鏡和第五正透鏡和第四負透鏡組成;本發(fā)明中透鏡的中心軸線同軸。
[0071]優(yōu)選地，所述后固定鏡組6由三個分離光學元件沿光軸依次排列組成，各元件順次分別具有由正、負、正光焦度，主要用來校正寬波段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)的殘余波段內(nèi)與波段間色差，同時對殘余的場曲、畸變等軸外像差進行校正。[〇〇72]本發(fā)明的優(yōu)選實施例[〇〇73]前固定組2:第一正透鏡201的焦距為119.30mm、采用氟冕牌玻璃HFK61，第一負透鏡202焦距約-95.58mm，采用鑭火石玻璃HLAF50B，第二正透鏡203的焦距為154.31mm，采用氟冕牌玻璃HFK61。[〇〇74] 變倍組3:第三正透鏡301的焦距為56.72mm，采用重火石玻璃HZF3;第二負透鏡302 的焦距為-52.15mm，采用冕牌玻璃HK9L;第三負透鏡303的焦距為-34.16mm，采用鑭火石玻璃HLAF3B。[〇〇75] 補償組4:第四正透鏡401的焦距為47.65mm，采用氟冕牌玻璃HFK61;第一膠合透鏡組的焦距為73.78mm;構(gòu)成第一膠合透鏡組第五正透鏡402和第四負透鏡403的材料分別采用氟冕牌玻璃HFK61和重火石玻璃HZF3;
[0076]光闌3位于后固定組6和補償組4的之間，使得光學系統(tǒng)具有較好的對稱性，以利于畸變、彗差、倍率色差等像差的消除。[〇〇77]后固定組6共含三組光學元件，[〇〇78]第二膠合透鏡組的焦距為856.59mm，構(gòu)成第二膠合透鏡組的第五負透鏡601和第六正透鏡602分別采用冕牌玻璃HK9L和氟冕牌玻璃HFK61;第六負透鏡603的焦距為-38.38mm，采用重火石玻璃HZF3;第三雙膠合透鏡組的焦距為66.27mm，構(gòu)成第三雙膠合透鏡組的第七正透鏡604和第七負透鏡605分別采用重火石玻璃HZF3和鑭火石玻璃HLAF3B。 [〇〇79]鏡筒材料采用線膨脹系數(shù)為236X 1(T7/K的鋁合金材料，采用機電主動消熱差技術(shù)，可保證光學系統(tǒng)在_45°C?60°C的溫度范圍內(nèi)的成像質(zhì)量。當然，本設(shè)計還可以采用其它熱膨脹系數(shù)更低或更高的鏡筒材料，采用本光學結(jié)構(gòu)對鏡片的曲率半徑、厚度和鏡片間隔等進行修改，則可在高低溫下獲得與本發(fā)明相近或更為優(yōu)良的光學性能。
[0080]本實施例中，冕牌玻璃HK9L可由BSC7或S-BSL7或N-BK7代替，或其它力學熱學性質(zhì)優(yōu)良的材料代替;氟冕牌玻璃HFK61可由FCD1或S-FPL51或N-PK52A代替;鑭火石玻璃HLAF3B 可由LAF2或S-LAM2或N-LAF2代替；重火石玻璃HZF3可由E-FD1或S-TIH1或N-SF1代替；鑭火石玻璃HLAF50B可由TAF1或S-LAH66或N-LAF34代替。另外，本發(fā)明采用的光學玻璃材料也可由其它對應(yīng)牌號或折射率色散特性相近的光學玻璃或其它特種材料替換。此時只需對本光學結(jié)構(gòu)中各鏡片的曲率半徑、厚度、鏡片間隔等進行修改，即可在高低溫下獲得與本發(fā)明相近或更為優(yōu)良的光學性能。
[0081]本發(fā)明的優(yōu)選實施例將該光學設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)用于0.4WI1?1.7WI1寬波段焦平面探測器上，像元尺寸為15miX15mi，對角線長度為12.28mm，像元數(shù)為640X512,實例采用光圈數(shù) F#4,焦距范圍為25mm?150mm，從物面到焦面7依次排列前固定組2、變倍組3、補償組4、光闌 5和后固定鏡組6,以及焦面7。當對在對遠近不同景物成像時，在-45°C?60°C溫度范圍內(nèi)， 通過微小移動后固定鏡組6中任一組元，均可保證成像清晰。
[0082]本實施例中，能夠滿足:從前固定組201靠近物面一側(cè)的面到像面7的總長小于 205mm，各透鏡最大口徑約70mm，焦距可在25mm?150mm間連續(xù)變化，光圈數(shù)F#4恒定不變。其中，相對孔徑為焦距與入瞳口徑之比，為光圈數(shù)F#的倒數(shù)。因此具有較小的體積、較輕的重量和較大的相對孔徑。
[0083]以上利用實施實例對本發(fā)明的描述，其意圖是示例性的，不對本發(fā)明的保護范圍起限制作用。因此，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明所提出的權(quán)利要求范圍的條件內(nèi)，可對所描述的本發(fā)明進行特征替換或修改。
【主權(quán)項】
1.寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，包括驅(qū)動機構(gòu)和光闌，其特征在于:還包括從自左向右依次排列的前固定組(2)、變倍組(3)、補償組(4)、光闌(5)和后固定 鏡組(6);前固定組(2)的左側(cè)為物面，后固定鏡組(6)的右側(cè)為所述光學系統(tǒng)的焦面；所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動變倍組(3)、補償組(4)在所述光學系統(tǒng)光軸方向前后直線移動實現(xiàn) 連續(xù)變隹.所述前固定組(2)、變倍組(3)、補償組(4)、光闌(5)和后固定鏡組(6)的中心軸線同軸； 光闌與補償組(4)和后固定鏡組(6)之間均存在間隔；所述前固定鏡組(2)包括自左向右中心軸線同軸排列固聯(lián)的第一正透鏡(201 )、第一負 透鏡(202)和第二正透鏡(203);變倍組(3)包括自左向右中心軸線同軸排列的第三正透鏡(301 )、第二負透鏡(302)和 第三負透鏡(303);補償組(4)包括自左向右中心軸線同軸排列的第四正透鏡(401)、第五正透鏡(402)和 第四負透鏡(403);所述第五正透鏡(402)和第四負透鏡(403)相膠合構(gòu)成第一膠合透鏡組； 后固定鏡組(6)包括自左向右中心軸線同軸排列的由第五負透鏡(601)、第六正透鏡 (602)、第六負透鏡(603)、第七正透鏡(604)和第七負透鏡(605)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)所述第一正透鏡(201)對d線的阿貝數(shù)vd201，設(shè)所述第一負透鏡(202)對d線的阿貝 數(shù)為vd202時，vd201和vd202滿足以下條件式:Vd201>75；Vd202<40〇3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)所述變倍組(3)的焦距為f3,設(shè)所述寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)長焦端焦距為 f 1，設(shè)所述第三正透鏡(301)對d線的阿貝數(shù)為vd301，f 1、f 3和vd301滿足以下條件式: 3.8<|fl/f3|<5；Vd301<26〇4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)所述補償鏡組(4)的焦距為f4,設(shè)所述第4正透鏡(401)對d線的阿貝數(shù)為vd401，所述 f 1、f 4和vd401滿足以下條件式:4.3<|fl/f4|<5.5；vd401>80〇5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)與所述補償鏡組(4)變倍相伴的從短焦端到長焦端的移動量為Dt3,設(shè)寬波段多用途 連續(xù)變焦光學系統(tǒng)總長為TOTL時，Dt3和TOTL滿足以下的條件式:12〈TOTL/Dt3〈18。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬波段多用途連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，其特征在于:所述光闌為固 定式機械光闌或可變光闌。
【文檔編號】G02B15/167GK106019542SQ201610481986
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】曲銳, 楊洪濤, 曹劍中
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所