紧凑型宽波段连续变焦光学系统的制作方法

1.本发明涉及机载光电侦查探测系统领域，尤其涉及一种紧凑型宽波段连续变焦光学系统。


背景技术：

2.连续变焦可见光是机载光电系统最主要使用的波段，可实现对目标高分辨成像，成像效果接近人眼视觉，但是可见光波段受天气等因素影响较大。短波红外透雾效果较好，能够弥补可见光的缺陷，提升光学系统适应性。
3.本设计通过将可见光连续变焦工作波段拓宽，覆盖了短波红外，实现了两个探测波段共用一个光学系统，极大降低了多波段探测光学系统所需要空间体积。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本发明的目的就是要克服上述缺点，旨在提供一种紧凑型宽波段连续变焦光学系统。
6.(二)技术方案
7.为达到上述目的，本发明的一种紧凑型宽波段连续变焦光学系统，自物面侧到像面侧依次包括物镜组、变倍透镜组、补偿透镜组和固定透镜组，所述变倍透镜组和所述补偿透镜组可沿着光轴方向移动，其中，
8.物镜组从物面侧到像面侧依次包括：
9.第一物镜，其物侧凸面，像侧凹面；
10.第二物镜，其物侧凸面，像侧凹面；
11.第三物镜，其物侧凸面，像侧凹面；
12.第四物镜，其物侧凸面，像侧凹面；
13.变倍透镜组从物面侧到像面侧依次包括：
14.第一变倍镜，其物侧凸面，像侧凹面；
15.第二变倍镜；
16.补偿透镜组从物面侧到像面侧依次包括：
17.第一补偿镜，其物侧和像侧均为凸面；
18.第二补偿镜，其物侧凸面，像侧凹面；
19.第三补偿镜，其物侧和像侧均为凸面；
20.固定透镜组从物面侧到像面侧依次包括：
21.第一固定镜，其物侧和像侧均为凹面；
22.第二固定镜，其物侧凸面，像侧凹面；
23.所述第二固定镜的像侧还设有滤光片，所述滤光片和像面之间设有第三固定镜。
24.进一步的，所述第二变倍镜为胶合透镜，其物侧和像侧均为凹面。
25.进一步的，所述滤光片为可切换滤光片，所述可切换滤光片为四组滤光片，包括：宽波段0.45μm-1.7μm的透过滤光片，0.45μm-0.65μm的彩色滤光片，0.65μm-0.9μm的近红外滤光片，0.9μm-1.7μm的短波红外滤光片。
26.进一步的，该光学系统的焦距范围为：19mm≤efl≤200mm。
27.进一步的，该光学系统的工作频段为0.45μm～1.7μm，像高为7mm。
28.进一步的，所述第四物镜和第一变倍镜在光轴上的空气间隔为l1、所述第二变倍镜与第一补偿镜在光轴上的空气间隔为l2满足：l1/l2《11。
29.进一步的，所述第二变倍镜与第一补偿镜在光轴上的空气间隔为l2、第三补偿镜与第一固定镜在光轴上的空气间隔为l3满足：l2/l3《53。
30.进一步的，第一物镜物侧面的曲率半径r1、第二物镜像侧面的曲率半径r2、第三物镜物侧面的曲率半径r3，第四物镜像侧面的曲率半径r4，满足：(r1 r2)/(r1-r2)《3.5，且r1/r2》r3/r4。
31.(三)有益效果
32.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明的一种紧凑型宽波段连续变焦光学系统，通过增加可见光连续变焦镜头工作波段，实现了可见光到短波红外共光路设计，并且在光路中设置可切换滤光片，通过调焦滤光片的工作波段，实现宽波段和多光谱探测，提升了光学系统探测能力。
附图说明
33.图1为本发明的宽波段连续变焦小视场示意图；
34.图2为本发明的宽波段连续变焦大视场光路图。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
36.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.本发明的一种紧凑型宽波段连续变焦光学系统，自物面侧到像面侧依次包括物镜组、变倍透镜组、补偿透镜组和固定透镜组，所述变倍透镜组和所述补偿透镜组可沿着光轴方向移动，其中，物镜组从物面侧到像面侧依次包括：第一物镜1，其物侧凸面，像侧凹面；第二物镜2，其物侧凸面，像侧凹面；第三物镜3，其物侧凸面，像侧凹面；第四物镜4，其物侧凸
面，像侧凹面；变倍透镜组从物面侧到像面侧依次包括：第一变倍镜5，其物侧凸面，像侧凹面；第二变倍镜6；补偿透镜组从物面侧到像面侧依次包括：第一补偿镜7，其物侧和像侧均为凸面；第二补偿镜8，其物侧凸面，像侧凹面；第三补偿镜9，其物侧和像侧均为凸面；固定透镜组从物面侧到像面侧依次包括：第一固定镜10，其物侧和像侧均为凹面；第二固定镜11，其物侧凸面，像侧凹面；所述第二固定镜11的像侧还设有滤光片12，所述滤光片12和像面之间设有第三固定镜13。
38.其中，第二变倍镜6为胶合透镜，其物侧和像侧均为凹面，胶合透镜能有效矫正色差，同时减小镜头体积，双凹面设计能使光线发散，从而拉长焦距，增大变倍比。
39.滤光片12为可切换滤光片，所述可切换滤光片为四组滤光片，包括：宽波段0.45μm-1.7μm的透过滤光片，0.45μm-0.65μm的彩色滤光片，0.65μm-0.9μm的近红外滤光片，0.9μm-1.7μm的短波红外滤光片。工作波段覆盖可见光到短波红外，并且在光路中设置可切换滤光片，通过调焦滤光片的工作波段，实现宽波段和多光谱探测，提升了光学系统探测能力。
40.第四物镜4和第一变倍镜5在光轴上的空气间隔为l1、所述第二变倍镜6与第一补偿镜7在光轴上的空气间隔为l2满足：l1/l2《11。第二变倍镜6与第一补偿镜7在光轴上的空气间隔为l2、第三补偿镜9与第一固定镜10在光轴上的空气间隔为l3满足：l2/l3《53。l1、l2、l3满足上述条件，实现10倍以上焦距调节要求。
41.第一物镜1物侧面的曲率半径r1、第二物镜2像侧面的曲率半径r2、第三物镜3物侧面的曲率半径r3，第四物镜4像侧面的曲率半径r4，满足：(r1 r2)/(r1-r2)《3.5，第一物镜1物侧面曲率大于像侧面曲率，有利于增加进光亮，同时，较大的曲率半径有效减小相差，r1/r2》r3/r4，有利于对光线收敛，便于后续变倍透镜实现动态调节。
42.本发明光学系统中各个镜片的具体参数见表1
[0043][0044][0045]
由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：
[0046]
焦距：fmin＝19mm，fmax＝200mm；
[0047]
光学f数为6；
[0048]
可实现宽波段0.45μm-1.7μm，彩色0.45μm-0.65μm，近红外0.65μm-0.9μm，短波红外0.9μm-1.7μm切换观测。
[0049]
本发明的一种紧凑型宽波段连续变焦光学系统，整个光路为连续变焦设计，通过增加可见光连续变焦镜头工作波段，实现了可见光到短波红外共光路设计，并且在光路中设置可切换滤光片，通过调焦滤光片的工作波段，实现宽波段和多光谱探测，提升了光学系统探测能力，满足大视场观察和小视场探测的需求。
[0050]
综上所述，上述实施方式并非是本发明的限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或者等效变形，均在本发明的技术范畴。