反射鏡52的反射后成像到探測(cè)器中，光的傳 播方向再次改變90度；通過反射鏡51和反射鏡52的作用，負(fù)透鏡46的出射光線與經(jīng)反射 鏡52的反射后的出射光線之間的角度為180度，也就是說，兩者方向正好相反。設(shè)置兩個(gè) 反射鏡，能夠縮短系統(tǒng)長度，保證系統(tǒng)在較短的長度下也能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能，而且，縮短 長度也能夠保證系統(tǒng)安裝的方便。
[0033] 在后固定組G4中，正透鏡41與正透鏡42之間的間隔為7. 44mm;正透鏡42與第 四膠合透鏡組之間的間隔為0. 15mm;第四膠合透鏡組與負(fù)透鏡46之間的間隔為0. 15mm; 負(fù)透鏡46與反射鏡51之間的間隔為15mm;反射鏡51與正透鏡47之間的間隔為45mm;正 透鏡47與反射鏡52之間的間隔為40mm。
[0034] 利用前固定組來校正長焦的各種像差，在前固定組中加入正透鏡13與正透鏡14 兩個(gè)分離透鏡，利用空氣間隔的大小和半徑的差別進(jìn)行長焦端像差校正。而且，前固定組 中的四個(gè)透鏡中，至少有一個(gè)透鏡選用H-FK61、H-FK71或GaF2等超低色散的光學(xué)材料， 用于降低光學(xué)系統(tǒng)長焦端的二級(jí)光譜等像差。作為具體實(shí)施例，本實(shí)施例中，該光學(xué)系統(tǒng) 中所有透鏡的所有表面形均為球面，沒有非球面鏡片，易加工制造，成本低。而且系統(tǒng)中 透鏡所用的材料均為國產(chǎn)材料，具體為：前固定組中的四個(gè)透鏡的材料分別是：H-ZF52、 H-FK61、H-FK61和H-化aF75A，變倍組中的S個(gè)透鏡的材料分別是出-化aF化A、H-Z腳A和 H-化aF75A，補(bǔ)償組中的兩個(gè)透鏡的材料分別是：H-Z腳A和H-化aF75A，固定組中的屯個(gè)透 鏡的材料分別是：BaF2、H-化aF75A、H-FK61、H-化aF化A、H-BaF8、H-化aF化A和ZF13。
[0035] 在保持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中透鏡的基本形狀及運(yùn)動(dòng)范圍的情況下，各個(gè)透鏡的表面曲率 是可W有多組解的，比如說：透鏡11的前表面是270. 55,也有可能是270. 65,只是如果是 270. 65則后續(xù)的表面曲率也有相應(yīng)的調(diào)整，所W各個(gè)透鏡的表面曲率半徑并不是只有確定 的一個(gè)值，表1給出了一組具體的表面曲率的值。表1還給出了該光學(xué)系統(tǒng)的一組其他具 體參數(shù)。
[0036]表1
[0037]
[0038]
[0039]
[0040] 光學(xué)系統(tǒng)在進(jìn)行焦距變化時(shí)，通過變倍組和補(bǔ)償組的相對(duì)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)變焦，當(dāng)系 統(tǒng)由短焦向長焦變化時(shí)，變倍組和補(bǔ)償組相對(duì)于固定組一起向后運(yùn)動(dòng)，二組之間又按不同 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律做相對(duì)移動(dòng)W補(bǔ)償像面的移動(dòng)，達(dá)到完全保持像面穩(wěn)定的效果。使用該光學(xué)系 統(tǒng)時(shí)，由于被觀測(cè)目標(biāo)距離會(huì)發(fā)生變化，運(yùn)就會(huì)引起光學(xué)系統(tǒng)離焦，所W需要對(duì)該光學(xué)系統(tǒng) 進(jìn)行調(diào)焦，采取移動(dòng)前固定組中的透鏡的方式實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)焦，使像面調(diào)整到探測(cè)器 焦平面位置。如圖2, 3和4所示，圖2是短焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)，圖3是中焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué) 系統(tǒng)，圖4是長焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)。
[0041] 圖5是短焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)在空間頻率901p/mm傳遞函數(shù)圖；圖6是中焦?fàn)顟B(tài) 下的光學(xué)系統(tǒng)在空間頻率901p/mm傳遞函數(shù)圖；圖7是長焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)在空間頻率 901p/mm傳遞函數(shù)圖；圖8是短焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)曲、崎變圖；圖9是中焦?fàn)顟B(tài)下的光 學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)曲、崎變圖；圖10是長焦?fàn)顟B(tài)下的光學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)曲、崎變圖。
[0042] 上述實(shí)施例中，使用反射鏡是為了縮短系統(tǒng)的長度，反射鏡只改變光的傳播方向， 不引入像差。當(dāng)然，如果對(duì)于系統(tǒng)的長度沒有要求的話，該反射鏡還可W不設(shè)置。
[0043]另外，說明書中沒有詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于【背景技術(shù)】中的已被公開的申請(qǐng)文件中的 技術(shù)特征或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
[0044] W上給出了具體的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。本實(shí)用 新型的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)， 設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本實(shí)用新型的原理 和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，包括光焦度為正的前固定組、光焦度為負(fù)的變倍組、 光焦度為負(fù)的補(bǔ)償組和光焦度為正的后固定組；通過變倍組和補(bǔ)償組的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)光 學(xué)系統(tǒng)的變焦；所述前固定組由四個(gè)透鏡組成，變倍組由三個(gè)透鏡組成：第一變倍透鏡、第 二變倍透鏡和第三變倍透鏡，補(bǔ)償組由兩個(gè)透鏡組成：第一補(bǔ)償透鏡和第二補(bǔ)償透鏡，后固 定組由七個(gè)透鏡組成：第一至第七后固定透鏡；所述第二變倍透鏡和第三變倍透鏡組成第 二膠合透鏡組，所述第一補(bǔ)償透鏡和第二補(bǔ)償透鏡組成第三膠合透鏡組，其特征在于，所述 補(bǔ)償組和后固定組之間的光路上設(shè)有光闌，所述前固定組中的第一前固定透鏡為凹面向光 闌的負(fù)透鏡，第二前固定透鏡為凹面向光闌的正透鏡，第三前固定透鏡為凹面向光闌的正 透鏡，第四前固定透鏡為凹面向光闌的正透鏡，所述第一前固定透鏡和第二前固定透鏡組 成第一膠合透鏡組；所述第一變倍透鏡為雙凹負(fù)透鏡，第二變倍透鏡為雙凹負(fù)透鏡，第三變 倍透鏡為雙凸正透鏡；所述第一補(bǔ)償透鏡為雙凹負(fù)透鏡，第二補(bǔ)償透鏡為凹面向光闌的負(fù) 透鏡；所述第一至第七后固定透鏡依次為凸面向光闌的正透鏡、凸面向光闌的正透鏡、雙凸 正透鏡、雙凹負(fù)透鏡、凸面向光闌的正透鏡、凸面向光闌的負(fù)透鏡和凹面向光闌的正透鏡， 第三后固定透鏡、第四后固定透鏡和第五后固定透鏡組成第四膠合透鏡組。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)的技 術(shù)指標(biāo)為：光學(xué)系統(tǒng)F# :5. 6 ;焦距：35mm~700mm;靶面大小為1英寸，應(yīng)用于像素?cái)?shù)為 1920X1080、像元大小為7. 4ym、靶面為1英寸的(XD或CMOS時(shí)，視場(chǎng)為26. 56°~1. 35。； 應(yīng)用于像素?cái)?shù)為1920X1080、像元大小為5. 5ym、靶面為2/3英寸的C⑶或CMOS時(shí)，視場(chǎng) 為 19. 64。~0? 99°。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述前固定組和變 倍組之間的空氣間隔為IOmm~147. 82mm，變倍組和補(bǔ)償組之間的間隔為6mm~95. 17mm， 補(bǔ)償組和后固定組之間的間隔為3mm~126. 88mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一膠合透 鏡組與第三前固定透鏡的間隔是0.2mm，第三前固定透鏡與第四前固定透鏡之間的間隔為 0. 2_ ;第一變倍透鏡與第二膠合透鏡組之間的間隔為10_。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述前固定組中的 四個(gè)透鏡中，至少有一個(gè)透鏡的光學(xué)材料為H-FK61、H-FK71或GaF2。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述前固定組中的 四個(gè)透鏡的材料分別是：H-ZF52、H-FK61、H-FK61和H-ZLaF75A，所述變倍組中的三個(gè)透 鏡的材料分別是：H-ZLaF4LA、H-ZK9A和H-ZLaF75A，所述補(bǔ)償組中的兩個(gè)透鏡的材料分別 是：H-ZK9A和H-ZLaF75A，所述后固定組中的七個(gè)透鏡的材料分別是：BaF2、H-ZLaF75A、 H-FK61、H-ZLaF4LA、H-BaF8、H-ZLaF4LA和ZF13。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)中還 設(shè)有用于折轉(zhuǎn)光路的第一反射鏡和第二反射鏡，第六后固定透鏡的出射光線通過第一反射 鏡的反射后射入第七后固定透鏡中，光的傳播方向改變90度；第七后固定透鏡的出射光線 通過第二反射鏡的反射后射出，光的傳播方向再次改變90度；通過第一反射鏡和第二反射 鏡的作用，第六后固定透鏡的出射光線與經(jīng)第二反射鏡的反射后射出的光線之間的角度為 180 度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，第一后固定透鏡與 第二后固定透鏡之間的間隔為7. 44mm，第二后固定透鏡與第四膠合透鏡組之間的間隔為 0. 15_，第四膠合透鏡組與第六后固定透鏡之間的間隔為0. 15_，第六后固定透鏡與第一 反射鏡之間的間隔為15_，第一反射鏡與第七后固定透鏡之間的間隔為45_，第七后固定 透鏡與第二反射鏡之間的間隔為40mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及大靶面連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，包括光焦度為正的前固定組、光焦度為負(fù)的變倍組、光焦度為負(fù)的補(bǔ)償組和光焦度為正的后固定組；通過變倍組和補(bǔ)償組的相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的變焦。該連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)靶面為1英寸，適用于像素?cái)?shù)為1920×1080、像元大小為7.4μm、靶面為1英寸的高清CCD或CMOS攝像機(jī)，也適用于像素?cái)?shù)為1920×1080、像元大小為5.5μm、靶面為2/3英寸的高清CCD或CMOS攝像機(jī)。而且該光學(xué)系統(tǒng)的焦距為35mm～700mm，對(duì)遠(yuǎn)距離的觀察能力相應(yīng)地有了很大的提升，能夠適用于高空飛行的機(jī)載光電系統(tǒng)，而且能夠探測(cè)更遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，進(jìn)而提高偵察、打擊和遠(yuǎn)距離目標(biāo)識(shí)別的能力，其應(yīng)用范圍十分寬廣。
【IPC分類】G02B15/17
【公開號(hào)】CN204945480
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520591561
【發(fā)明人】吳海清, 田海霞, 崔莉, 趙新亮, 李同海
【申請(qǐng)人】凱邁（洛陽）測(cè)控有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年8月3日