[实用新型]一种长焦距高变倍比连续变焦光学系统

说明书

本实用新型公开了一种长焦距高变倍比连续变焦光学系统，包括正光焦度的前固定组、负光焦度的变倍组、光阑、正光焦度的补偿组、正光焦度的后固定组、滤光片和像面，依次沿光轴方向同轴排列。本实用新型的有益效果包括：采用机械补偿法，采用正负正正的光焦度结构，即由具有正光焦度的前固定组，负光焦度的线性运动的变倍组，正光焦度的非线性运动的补偿组，正光焦度的后固定组构成，具有长焦距、高变倍比、可见光红外双波段连续变焦的特点，最大焦距达到900mm，特别适用于远距离目标的识别观察。

技术领域

本实用新型属于光电探测设备领域，具体涉及一种长焦距高变倍比连续变焦光学系统。

背景技术

军事领域中，通常要求光电探测设备既能够对大区域进行成像，进而探测到区域内的目标，又能够以小视场放大目标对其进行识别。因此通常要求光电设备采用连续变焦光学系统，具有变焦功能。连续变焦光学系统能在短焦情况下以大视场实现对目标的捕获，然后通过连续变倍到长焦以小视场对目标进行放大识别，且在整个变焦过程中，光学系统都具有较清晰的像质。此外，当大气能见度较差时，如雾天，沙尘等不良天气时，可见光变焦光学系统的探测距离受限，因为红外波长在大气中的衰减小于可见光，要求光电探测设备在红外波段也能工作，以克服不良天气对可见光系统的影响。因此，通常要求连续变焦光学系统工作波段为可见光、红外双波段。此外，为了兼顾探测视场范围和识别距离，又要求变焦光学系统具有高变倍比，即具有大的焦距范围，短焦波段用来对大区域进行成像，长焦波段用来放大目标对其进行识别。

变焦光学系统通过改变透镜组间的间隔来改变焦距，在移动透镜组时，像面会发生移动，需要采取相应的补偿措施将像面移动补偿回来。通常有光学补偿和机械补偿两种方式。光学补偿式变焦系统，通过一组或几组透镜的线性移动，所有的运动组元都做线性移动，系统在变焦过程中像面的稳定性很难保持，只有几个补偿点处的像面保持不动，因此目前已经很少使用。机械补偿变焦系统通常由前固定组、变倍组、补偿组和后固定组四部分组成，变倍组做线性运动，补偿组做非线性运动，通过引入非线性运动，可以使像面保持不动，焦距可以连续变化，而且在整个连续变焦过程中都具有较好的像质。目前的连续变焦光学系统主要采用机械补偿方式，如公开号CN106886084A一种可变焦度光学系统。

现有技术中，包含可见光、红外双波段的高变倍连续变焦光学系统普遍长焦的焦距比较短，最大的长焦焦距只有750mm(范围为50mm～750mm)。军事领域中，通常要求光电探测设备能够对远距离的目标进行探测识别，因此要求连续变焦光学系统的长焦的焦距值较大。因此，针对远距离的目标探测应用，开发一种长焦距、高变倍比、可见光红外双波段的连续变焦光学系统是十分必要的。

实用新型内容

针对现有技术焦距短且变倍比低的问题，本实用新型提供了一种长焦距高变倍比连续变焦光学系统，采用机械补偿法，采用正负正正的光焦度结构，具有长焦距高变倍比的特点，特别适用于远距离目标的识别观察。

以下是本实用新型的技术方案。

一种长焦距高变倍比连续变焦光学系统，包括正光焦度的前固定组、负光焦度的变倍组、光阑、正光焦度的补偿组、正光焦度的后固定组、滤光片和像面，依次沿光轴方向同轴排列。

本实用新型的变焦光学系统采用机械补偿法，采用正负正正的光焦度结构，即由具有正光焦度的前固定组，负光焦度的线性运动的变倍组，正光焦度的非线性运动的补偿组，正光焦度的后固定组构成，具有长焦距、高变倍比、可见光红外双波段连续变焦的特点，能够对远距离的目标进行探测识别。

作为优选，所述前固定组采用双双的结构，包括前组双胶合透镜组和后组双胶合透镜组，其中前组双胶合透镜组包括一片高折射率低阿贝数材料的凹透镜L1和一片低折射率高阿贝数材料的双凸透镜L2，后组双胶合透镜组包括一片高折射率低阿贝数材料的凹透镜L3和一片高折射率低阿贝数材料的双凸透镜L4，上述结构依次沿光轴方向同轴排列。前固定组由于口径较大，对应的球差较难校正，高折射率玻璃有利于校正前固定组的球差。