变焦光学系统技术方案

本申请提供了一种变焦光学系统，属于光学系统的技术领域。该变焦光学系统包括沿所述变焦光学系统的入射光路依次设置的透镜组和第一可调空间压缩板；其中，所述透镜组包括至少一片透镜；所述第一可调空间压缩板被配置为压缩系数可调；并且，沿所述变焦光学系统的入射光路，所述第一可调空间压缩板的第一个表面与所述透镜组的最后一个表面的距离大于或等于零，并且小于所述透镜组的焦距与所述第一可调空间压缩板的厚度的差值，以使所述变焦光学系统的后焦距随所述第一可调空间压缩板的压缩系数的变化而变化。该变焦光学系统实现了小型化和轻量化。化和轻量化。化和轻量化。

【技术实现步骤摘要】
变焦光学系统


[0001]本申请涉及光学系统的
，具体地，本申请涉及变焦光学系统。

技术介绍

[0002]变焦光学系统是指焦距可以在一定范围内调节的光学系统。
[0003]传统变焦光学系统的变焦机制是通过变焦机构改变系统中各折射镜组的相对位置，从而使整个光学系统的焦距在设计范围内变化。这种变焦光学系统的结构复杂，不仅需要的镜片数量多，还需要对应的驱动机构和传动机构使透镜组中至少一片透镜的位置可调，从而实现透镜组之间的相对位置可调。此外，为了提供透镜位置调节时所需的运动空间，传统光学系统通常具有较长的长度。因此，传统的变焦光学系统的体积大、重量沉。
[0004]因此，亟需一种体积小、重量轻的变焦光学系统。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中变焦光学系统受变焦机制限制造成体积大且重量沉的技术问题，本申请提供了一种变焦光学系统。
[0006]本申请提供的变焦光学系统包括沿所述变焦光学系统的入射光路依次设置的透镜组和第一可调空间压缩板；
[0007]其中，所述透镜组包括至少一片透镜；所述第一可调空间压缩板被配置为压缩系数可调；
[0008]并且，沿所述变焦光学系统的入射光路，所述第一可调空间压缩板的第一个表面与所述透镜组的最后一个表面的距离大于等于零，并且小于所述透镜组的焦距与所述第一可调空间压缩板的厚度的差值，以使所述变焦光学系统的后焦距随所述第一可调空间压缩板的压缩系数的变化而变化。
[0009]可选地，所述第一可调空间压缩板包括层叠的至少两种折射率互不相同的介质；其中，所述层叠的至少两种折射率互不相同的介质中任意相邻的介质的折射率不同，并且，所述层叠的至少两种折射率互不相同的介质中包括至少一层折射率可调的介质，其余层为折射率固定的介质；
[0010]并且，所述第一可调空间压缩板的相位满足：
[0011][0012]其中，为所述第一可调空间压缩板的光相位，k为矢量波数，k
x
、k
y
分别为矢量波数在垂直于所述第一可调空间压缩板的光轴的方向上的分量；d
eff
为所述第一可调空间压缩板对应的自由空间的等效厚度。
[0013]可选地，所述至少一层折射率可调的介质包括相变材料。
[0014]可选地，所述至少一层折射率可调的介质包括Sb2S3、液晶、GST和VO2中的任意一种或多种。
[0015]可选地，所述折射率固定的介质包括氮化硅、氧化硅、氧化钛、氮化镓、磷化镓、非
晶硅、晶体硅、晶体锗、硫化锌、硒化锌、氧化铪和高分子塑料中的任意一种或多种。
[0016]可选地，所述第一可调空间压缩板中介质的层数、每一层介质的厚度以及每一层介质的折射率与所述第一可调空间压缩板的相位曲线的斜率和所述第一可调空间压缩板的目标相位曲线的斜率的差值相关。
[0017]可选地，所述第一可调空间压缩板中介质的层数大于或等于2。
[0018]可选地，所述第一可调空间压缩板中介质的层数大于或等于10。
[0019]可选地，所述至少一层折射率可调的介质中所有层的折射率的变化同步，以使所述第一可调空间压缩板的相位满足：
[0020][0021]其中，为所述第一可调空间压缩板的光相位，k为矢量波数，k
x
、k
y
分别为矢量波数在垂直于所述第一可调空间压缩板的光轴的方向上的分量；d
eff
为所述空间压缩板对应的自由空间的等效厚度。
[0022]可选地，所述透镜组包括至少一片超透镜和/或至少一片折射透镜。
[0023]可选地，沿所述入射光路，所述透镜组的最后一片透镜为超透镜。
[0024]可选地，沿所述入射光路，所述透镜组的最后一个表面为平面。
[0025]可选地，所述变焦光学系统还包括补充空间压缩元件；所述补充空间压缩元件包括至少一个第二可调空间压缩板和/或至少一个固定空间压缩板；
[0026]其中，所述固定空间压缩板的压缩系数被配置为定值。
[0027]本申请提供的上述技术方案，至少取得了以下有益效果：
[0028]本申请提供的变焦光学系统通过沿入射光路依次设置透镜组和第一可调空间压缩板，并且第一可调空间压缩板的最后一个表面与透镜组的最后一个表面的距离大于等于零且小于透镜组的焦距与第一可调空间压缩板的厚度的差值，从而实现了变焦光学系统的后焦距随第一可调空间压缩板的压缩系数的变化而变化。与传统变焦光学系统不同，该变焦光学系统通过后焦距随第一可调空间压缩板的压缩系数变化而变化，提供了新的变焦机制，省略了传统变焦光学系统的驱动、传动机构，且不用为透镜位置调节预留空间。因此，相比传统变焦光学系统，本申请提供的变焦光学系统实现了小型化和轻量化。
附图说明
[0029]所包括的附图用于提供本申请的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本申请的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本申请的原理。
[0030]图1示出了本申请实施例提供的变焦光学系统的一种可选的结构示意图；
[0031]图2示出了本申请实施例提供的变焦光学系统的又一种可选的结构示意图；
[0032]图3示出了本申请实施例提供的变焦光学系统的又一种可选的结构示意图；
[0033]图4示出了本申请实施例提供的变焦光学系统的又一种可选的结构示意图；
[0034]图5示出了本申请实施例提供的第一可调空间压缩板的一种可选的结构示意图；
[0035]图6示出了本申请实施例提供的第一可调空间压缩板的又一种可选的结构示意图；
[0036]图7示出了图6所示的第一可调空间压缩板的一种可选的聚焦示意图；
[0037]图8示出了图6所示的第一可调空间压缩板的又一种可选的聚焦示意图；
[0038]图9示出了本申请实施例提供的变焦光学系统的又一种可选的结构示意图；
[0039]图10示出了本申请实施例提供的变焦光学系统的又一种可选的结构示意图；
[0040]图11示出了图3所示的变焦光学系统的一种可选的聚焦示意图；
[0041]图12示出了图3所示的变焦光学系统的又一种可选的聚焦示意图；
[0042]图13示出了图9所示的变焦光学系统的一种可选的聚焦示意图；
[0043]图14示出了图9所示的变焦光学系统的又一种可选的聚焦示意图；
[0044]图15示出了图10所示的变焦光学系统的一种可选的聚焦示意图；
[0045]图16示出了图10所示的变焦光学系统的又一种可选的聚焦示意图；
[0046]图17示出了本申请实施例提供的超透镜的纳米结构的一种可选的排列示意图；
[0047]图18示出了本申请实施例提供的超透镜的纳米结构的又一种可选的排列示意图；
[0048]图19示出了本申请实施例提供的超透镜的纳米结构的又一种可选的排列示意图；
[0049]图20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统包括沿所述变焦光学系统的入射光路依次设置的透镜组(10)和第一可调空间压缩板(20)；其中，所述透镜组(10)包括至少一片透镜(101)；所述第一可调空间压缩板(20)被配置为压缩系数可调；并且，沿所述变焦光学系统的入射光路，所述第一可调空间压缩板(20)的第一个表面与所述透镜组(10)的最后一个表面的距离大于或等于零，并且小于所述透镜组(10)的焦距与所述第一可调空间压缩板(20)的厚度的差值，以使所述变焦光学系统的后焦距随所述第一可调空间压缩板(20)的压缩系数的变化而变化。2.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第一可调空间压缩板(20)包括层叠的至少两种折射率互不相同的介质；其中，所述层叠的至少两种折射率互不相同的介质中任意相邻的介质的折射率不同，并且，所述层叠的至少两种折射率互不相同的介质中包括至少一层折射率可调的介质，其余层为折射率固定的介质；并且，所述第一可调空间压缩板(20)的相位满足：其中，为所述第一可调空间压缩板(20)的光相位，k为矢量波数，k
x
、k
y
分别为矢量波数在垂直于所述第一可调空间压缩板(20)的光轴的方向上的分量；d
eff
为所述第一可调空间压缩板(20)对应的自由空间的等效厚度。3.根据权利要求2所述的变焦光学系统，其特征在于，所述至少一层折射率可调的介质包括相变材料。4.根据权利要求2所述的变焦光学系统，其特征在于，所述至少一层折射率可调的介质包括Sb2S3、液晶、GeSbTe和VO2中的任意一种或多种。5.根据权利要求2所述的变焦光学系统，其特征在于，所述折射率固定的介质包括氮化硅、氧化硅、氧化钛、氮化镓、磷化镓、非晶硅、晶体硅、晶体锗、硫化锌、硒化锌、氧化铪和高分子塑料中的任意一种或多种。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜雯，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：