[发明专利]紧凑型高倍率高清连续变焦光学系统

说明书

本发明涉及光电成像技术领域，针对现有变焦光学系统长焦焦距较短，难以实现高变倍比、小型化、可见光与透雾双波段高清成像等要求的问题，提出紧凑型高倍率高清连续变焦光学系统，该系统包括，沿光轴方向自左向右依次同轴设置的前固定组、第一移动组、第二移动组、第三移动组、后固定组和滤光片，第一移动组和第二移动组之间的光路上设有光阑，前固定组的左侧为物面，滤光片的右侧为像面；通过第一移动组、第二移动组和第三移动组在光轴方向前后相对运动实现连续变焦与补偿。

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，具体涉及紧凑型高倍率高清连续变焦光学系统。

背景技术

随着现代社会的发展以及科学技术的进步，尤其是小像元高分辨率图像探测器不断出现以及视频监控的网络化，连续变焦光学系统已广泛应用于生活的各个方面，例如安防、监控、天网、交通、安全生产、森林防火等领域。随之而来，人们对变焦镜头的要求和期望也越来越高，不仅要求看得远，看得清，还要系统结构紧凑，小巧。变焦系统既要能在雨、雪、薄雾等恶劣条件下的不间断连续监控，又要成像分辨率高、变倍比大。

虽然变焦镜头的应用已有几十年的历史，传统的变焦镜头光路结构形式由前固定组、变倍组、补偿组、后固定组构成，导致变焦系统体积庞大、分辨率低，已经无法满足人们日益增长的对高倍率、高分辨率、小型化连续变焦系统的需求。因此，研制高倍率、长焦距、结构紧凑、成像优良的双波段(可见光与近红外)高清连续变焦光学系统就显得非常迫切和重要。

中国专利申请CN205027963U，公开了一种小型化高清透雾变焦摄像镜头，实现了19.35～144mm的连续变焦，总长为108mm，远摄比(光学系统总长与长焦焦距比)为0.75。该技术方案可同时实现可见光与近红外透雾波段高清成像，但变倍比较小只有7.4，且长焦焦距较短，若要应用在更长焦距、更高倍率的光学系统设计时，系统体积较难实现紧凑化或小型化。

中国专利申请CN106483644A，公开了一种38倍超大变倍比变焦距摄像机镜头，实现了5.5～220mm的连续变焦，总长为140mm，远摄比为0.64。该技术方案提供的光学系统实现了较大的变倍比，但系统体积尺寸一般，长焦焦距仍然较短，且不能同时实现可见光与近红外透雾波段成像。

中国专利申请CN104749755A，公开了一种紧凑型三组元大变倍比连续变焦距镜头，实现了12.5～750mm的连续变焦，总长为368mm，远摄比为0.5。该光学系统变倍很大，长焦焦距较长，且结构较紧凑，但只能用于可见光成像，不具备近红外透雾波段成像能力。此外，光学系统空间频率只计算到50lp/mm，系统不具备高清成像能力。

中国专利申请CN104049347A，公开了一种紧凑型连续变焦镜头，实现了65.6～398.5mm的连续变焦，总长为214.8mm，远摄比为0.54。该系统体积较小，结构较紧凑，但变倍很小，长焦焦距较短，且不能同时实现可见光与近红外透雾波段成像。

目前现有技术中的连续变焦镜头普遍存在长焦焦距较短，难以实现高变倍比、小型化、高清成像、可见光与透雾双波段成像等要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有变焦光学系统长焦焦距较短，难以实现高变倍比、小型化、可见光与透雾双波段高清成像等要求，而提供一种紧凑型高倍率高清连续变焦光学系统，全部采用球面透镜，其具有变倍比大、长焦焦距长、分辨率高、高清成像、结构紧凑等特点，同时具有可见光成像与光学透雾功能，满足在大气能见度较差的薄雾、雨、雪等雾霾天气条件下对目标成像与探测需求。