【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于成像光学系统设计，具体涉及一种短波红外连续变焦光学系统。
技术介绍
1、在目标识别方面，短波红外成像系统是热成像系统的重要补充。热成像系统中的中波红外成像系统的探测器为制冷型探测器，体积大功耗高，光学透镜材料非常有限，制冷型探测器和光学镜片的价格也十分昂贵，而中波红外成像系统中普遍存在的冷反射现象会对成像效果造成一定的影响；另外，热成像系统中的长波红外成像系统探测器灵敏度低，无法对远距离目标进行较好的识别。短波红外成像系统的探测器无需低温制冷，尺寸小功耗低，光学透镜采用价格低廉的可见光玻璃材料就能实现设计需要，并且能较好的校正系统的色差，可实现远距离目标识别。在夜空辉光的夜视条件下，光子辐照度主要分布在1000～1800nm的短波红外波段范围内，这使得短波红外成像系统的夜视成像效果相比于可见光夜视成像系统而言具有显著的突出优势，成像对比度高、目标细节表达清晰，即使在没有月光的夜晚也能十分清晰的看清目标物体。水蒸气对光谱的散射特性，使得短波红外成像系统相比于可见光成像系统，能很好的区分水汽和烟气。
2、由于短波红外成像系统的工作波段范围宽，光学系统设计时色差校正的难度加大，大变倍比的连续变焦系统设计难度更大，因此目前主要以定焦距系统或是小变倍比的变焦距系统为主，这就导致了短波红外成像系统的应用具有一定的局限性，要满足如场地监控、火情预警、森林防火等诸多领域的使用需求，设计大变倍比短波红外连续变焦光学系统是十分有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的短波红外连续变焦光学系统，由沿光轴从物方到像方依次设置的前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组、后固定镜组和靶面img组成；前固定镜组的光焦度为正、变倍镜组的光焦度为负、补偿镜组的光焦度为负、后固定镜组的光焦度为正；前固定镜组由从物方到像方依次设置的双凸透镜a1、弯月透镜a2和弯月透镜a3组成；变倍镜组由从物方到像方依次设置的弯月透镜b1、双凹透镜b2和弯月透镜b3组成，双凹透镜b2与弯月透镜b3组成胶合透镜组；补偿镜组由从物方到像方依次设置的双凹透镜c1、透镜c2组成；后固定镜组由从物方到像方依次设置的双凸透镜d1、双凸透镜d2、弯月透镜d3、弯月透镜d4和弯月透镜d5组成；双凸透镜a1的焦距fa1、弯月透镜a2的焦距fa2、弯月透镜a3的焦距fa3与前固定镜组的焦距fa满足的关系为：1.20＜fa1/fa＜1.5；-2.35＜fa2/fa＜-1.80；1.25＜fa3/fa＜1.45；弯月透镜b1的焦距fb1、双凹透镜b2的焦距fb2、弯月透镜b3的焦距fb3与变倍镜组b的焦距fb满足的关系为：1.41＜fb1/fb＜1.80；0.82＜fb2/fb＜0.95；-1.62＜fb3/fb＜-1.15；双凹透镜c1的焦距fc1、双凸或弯月透镜c2的焦距fc2与补偿镜组的焦距fc满足的关系为：0.26＜fc1/fc＜0.52；-1.10＜fc2/fc＜-0.42；双凸透镜d1的焦距fd1、双凸透镜d2的焦距fd2、弯月透镜d3的焦距fd3、弯月透镜d4的焦距fd4、弯月透镜d5的焦距fd5与后固定镜组d的焦距fd满足的关系为：0.90＜fd1/fd＜1.32；1.38＜fd2/fd＜2.20；-2.90＜fd3/fd＜-1.19、-4.28＜fd4/fd＜-1.30；1.22＜fd5/fd＜2.45；最短焦时变倍镜组和补偿镜组距离最远，当焦距从最短焦向最长焦变化时，前固定镜组和后固定镜组固定不动，变倍镜组和补偿镜组沿光轴方向移动互相靠拢，当变倍镜组的放大倍率为最小值-1时，变倍镜组和补偿镜组一起沿着光轴从物方一侧向像方一侧移动。
3、所述的前固定镜组在光轴上的总长tl1、变倍镜组在光轴上的总长tl2、补偿镜组在光轴上的总长tl3、后固定镜组在光轴上的总长tl4与光学系统总长ttl的关系为：
4、0.13＜tl1/ttl＜0.175；0.087＜tl2/ttl＜0.10；0.018＜tl3/ttl＜0.024；0.094＜tl4/ttl＜0.14；
5、其中ttl为双凸透镜a1前表面到靶面之间在光轴上的距离；tl1为双凸透镜a1前表面与弯月透镜a3后表面之间在光轴上的距离；tl2为弯月透镜b1前表面与弯月透镜b3后表面之间在光轴上的距离；tl3为双凹透镜c1前表面与透镜c2后表面之间在光轴上的距离；tl4为双凸透镜d1前表面与弯月透镜d5后表面之间在光轴上的距离。
6、所述的双凸透镜a1的厚度为12.70mm~14.41mm，弯月透镜a2的厚度为2.60mm~3.00mm，弯月透镜a3的厚度为9.02mm~10.34mm，弯月透镜b1的厚度为1.20mm~1.40 mm，双凹透镜b2的厚度为1.20mm~1.40mm，弯月透镜b3的厚度为4.18mm~4.85mm，双凹透镜c1的厚度为1.20mm~1.40mm，透镜c2的厚度为2.29mm~2.78mm，双凸透镜d1的厚度为4.77mm~6.07mm，双凸透镜d2的厚度为2.34mm~3.86mm，弯月透镜d3的厚度为1.20mm~1.40mm，弯月透镜d4的厚度为1.40mm~7.06mm，弯月透镜d5的厚度为3.04mm ~4.64mm。
7、所述的双凸透镜a1与弯月透镜a2之间的空气间隔为0~3.62mm，弯月透镜a2与弯月透镜a3之间的空气间隔为0.18mm~0.22mm，弯月透镜a3与弯月透镜b1之间的空气间隔为2.0mm~67.18mm，弯月透镜b1与双凹透镜b2之间的空气间隔为8.83mm~10.09mm，双凹透镜b2与弯月透镜b3之间的空气间隔为0，弯月透镜b3与双凹透镜c1之间的空气间隔为3.92mm~62.77mm，双凹透镜c1与透镜c2之间的空气间隔为0~0.22mm，透镜c2与双凸透镜d1之间的空气间隔为1.50mm~10.65mm，双凸透镜d1与双凸透镜d2之间的空气间隔为0.18mm ~0.21mm，双凸透镜d2与弯月透镜d3之间的空气间隔为1.53mm~2.52 mm，弯月透镜d3与弯月透镜d4之间的空气间隔为0.19mm ~0.21mm，弯月透镜d4与弯月透镜d5之间的空气间隔为0~2.30 mm。
8、所述弯月透镜a3与弯月透镜b1之间的空气间隔，长焦时为1.85mm ~2.00mm，中焦时为54.28mm ~58.53mm，短焦时为61.87 mm~67.18mm；弯月透镜b3与双凹透镜c1之间的空气间隔，长焦时为57.79mm~62.77mm，中焦时为3.92mm~5.54mm，短焦时为4.21mm~6.16mm；透镜c2与双凸透镜d1之间的空气间隔，长焦时为8.71mm~9.73mm，中焦时为9.31mm~10.65mm，短焦时为1.50mm。
9、所述光学系统的所有透镜均为玻璃本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种短波红外连续变焦光学系统，其特征在于由沿光轴从物方到像方依次设置的前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组、后固定镜组和靶面IMG组成；前固定镜组的光焦度为正、变倍镜组的光焦度为负、补偿镜组的光焦度为负、后固定镜组的光焦度为正；前固定镜组由从物方到像方依次设置的双凸透镜A1、弯月透镜A2和弯月透镜A3组成；变倍镜组由从物方到像方依次设置的弯月透镜B1、双凹透镜B2和弯月透镜B3组成，双凹透镜B2与弯月透镜B3组成胶合透镜组；补偿镜组由从物方到像方依次设置的双凹透镜C1、透镜C2组成；后固定镜组由从物方到像方依次设置的双凸透镜D1、双凸透镜D2、弯月透镜D3、弯月透镜D4和弯月透镜D5组成；双凸透镜A1的焦距fA1、弯月透镜A2的焦距fA2、弯月透镜A3的焦距fA3与前固定镜组的焦距fA满足的关系为：1.20＜fA1/fA＜1.5；-2.35＜fA2/fA＜-1.80；1.25＜fA3/fA＜1.45；弯月透镜B1的焦距fB1、双凹透镜B2的焦距fB2、弯月透镜B3的焦距fB3与变倍镜组B的焦距fB满足的关系为：1.41＜fB1/fB＜1.80；0.82＜fB2/fB＜0.95；-1
2.根据权利要求1所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于所述的前固定镜组在光轴上的总长TL1、变倍镜组在光轴上的总长TL2、补偿镜组在光轴上的总长TL3、后固定镜组在光轴上的总长TL4与光学系统总长TTL的关系为：
3.根据权利要求1所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于所述的双凸透镜A1的厚度为12.70mm~14.41mm，弯月透镜A2的厚度为2.60mm~3.00mm，弯月透镜A3的厚度为9.02mm~10.34mm，弯月透镜B1的厚度为1.20mm~1.40 mm，双凹透镜B2的厚度为1.20mm~1.40mm，弯月透镜B3的厚度为4.18mm~4.85mm，双凹透镜C1的厚度为1.20mm~1.40mm，透镜C2的厚度为2.29mm~2.78mm，双凸透镜D1的厚度为4.77mm~6.07mm，双凸透镜D2的厚度为2.34mm~3.86mm，弯月透镜D3的厚度为1.20mm~1.40mm，弯月透镜D4的厚度为1.40mm~7.06mm，弯月透镜D5的厚度为3.04mm ~4.64mm。
4.根据权利要求1所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于所述的双凸透镜A1与弯月透镜A2之间的空气间隔为0~3.62mm，弯月透镜A2与弯月透镜A3之间的空气间隔为0.18mm~0.22mm，弯月透镜A3与弯月透镜B1之间的空气间隔为2.0mm~67.18mm，弯月透镜B1与双凹透镜B2之间的空气间隔为8.83mm~10.09mm，双凹透镜B2与弯月透镜B3之间的空气间隔为0，弯月透镜B3与双凹透镜C1之间的空气间隔为3.92mm~62.77mm，双凹透镜C1与透镜C2之间的空气间隔为0~0.22mm，透镜C2与双凸透镜D1之间的空气间隔为1.50mm~10.65mm，双凸透镜D1与双凸透镜D2之间的空气间隔为0.18mm ~0.21mm，双凸透镜D2与弯月透镜D3之间的空气间隔为1.53mm~2.52 mm，弯月透镜D3与弯月透镜D4之间的空气间隔为0.19mm ~0.21mm，弯月透镜D4与弯月透镜D5之间的空气间隔为0~2.30 mm。
5.根据权利要求4所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于所述弯月透镜A3与弯月透镜B1之间的空气间隔，长焦时为1.85mm ~2.00mm，中焦时为54.28mm ~58.53mm，短焦时为61.87 mm~67.18mm；弯月透镜B3与双凹透镜C1之间的空气间隔，长焦时为57.79mm~62.77mm，中焦时为3.92mm~5.54mm，短焦时为4.21mm~6.16mm；透镜C2与双凸透镜...
【技术特征摘要】
1.一种短波红外连续变焦光学系统，其特征在于由沿光轴从物方到像方依次设置的前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组、后固定镜组和靶面img组成；前固定镜组的光焦度为正、变倍镜组的光焦度为负、补偿镜组的光焦度为负、后固定镜组的光焦度为正；前固定镜组由从物方到像方依次设置的双凸透镜a1、弯月透镜a2和弯月透镜a3组成；变倍镜组由从物方到像方依次设置的弯月透镜b1、双凹透镜b2和弯月透镜b3组成，双凹透镜b2与弯月透镜b3组成胶合透镜组；补偿镜组由从物方到像方依次设置的双凹透镜c1、透镜c2组成；后固定镜组由从物方到像方依次设置的双凸透镜d1、双凸透镜d2、弯月透镜d3、弯月透镜d4和弯月透镜d5组成；双凸透镜a1的焦距fa1、弯月透镜a2的焦距fa2、弯月透镜a3的焦距fa3与前固定镜组的焦距fa满足的关系为：1.20＜fa1/fa＜1.5；-2.35＜fa2/fa＜-1.80；1.25＜fa3/fa＜1.45；弯月透镜b1的焦距fb1、双凹透镜b2的焦距fb2、弯月透镜b3的焦距fb3与变倍镜组b的焦距fb满足的关系为：1.41＜fb1/fb＜1.80；0.82＜fb2/fb＜0.95；-1.62＜fb3/fb＜-1.15；双凹透镜c1的焦距fc1、双凸或弯月透镜c2的焦距fc2与补偿镜组的焦距fc满足的关系为：0.26＜fc1/fc＜0.52；-1.10＜fc2/fc＜-0.42；双凸透镜d1的焦距fd1、双凸透镜d2的焦距fd2、弯月透镜d3的焦距fd3、弯月透镜d4的焦距fd4、弯月透镜d5的焦距fd5与后固定镜组d的焦距fd满足的关系为：0.90＜fd1/fd＜1.32；1.38＜fd2/fd＜2.20；-2.90＜fd3/fd＜-1.19、-4.28＜fd4/fd＜-1.30；1.22＜fd5/fd＜2.45；最短焦时变倍镜组和补偿镜组距离最远，当焦距从最短焦向最长焦变化时，前固定镜组和后固定镜组固定不动，变倍镜组和补偿镜组沿光轴方向移动互相靠拢，当变倍镜组的放大倍率为最小值-1时，变倍镜组和补偿镜组一起沿着光轴从物方一侧向像方一侧移动。
2.根据权利要求1所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于所述的前固定镜组在光轴上的总长tl1、变倍镜组在光轴上的总长tl2、补偿镜组在光轴上的总长tl3、后固定镜组在光轴上的总长tl4与光学系统总长ttl的关系为：
3.根据权利要求1所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于所述的双凸透镜a1的厚度为12.70mm~14.41mm，弯月透镜a2的厚度为2.60mm~3.00mm，弯月透镜a3的厚度为9.02mm~10.34mm，弯月透镜b1的厚度为1.20mm~1.40 mm，双凹透镜b2的厚度为1.20mm~1.40mm，弯月透镜b3的厚度为4.18mm~4.85mm，双凹透镜c1的厚度为1.20mm~1.40mm，透镜c2的厚度为2.29mm~2.78mm，双凸透镜d1的厚度为4.77mm~6.07mm，双凸透镜d2的厚度为2.34mm~3.86mm，弯月透镜d3的厚度为1.20mm~1.40mm，弯月透镜d4的厚度为1.40mm~7.06mm，弯月透镜d5的厚度为3.04mm ~4.64mm。
4.根据权利要求1所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于所述的双凸透镜a1与弯月透镜a2之间的空气间隔为0~3.62mm，弯月透镜a2与弯月透镜a3之间的空气间隔为0.18mm~0.22mm，弯月透镜a3与弯月透镜b1之间的空气间隔为2.0mm~67.18mm，弯月透镜b1与双凹透镜b2之间的空气间隔为8.83mm~10.09mm，双凹透镜b2与弯月透镜b3之间的空气间隔为0，弯月透镜b3与双凹透镜c1之间的空气间隔为3.92mm~62.77mm，双凹透镜c1与透镜c2之间的空气间隔为0~0.22mm，透镜c2与双凸透镜d1之间的空气间隔为1.50m...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨德静，曲锋，韩希珍，王健，孙金霞，
申请(专利权)人：苏州东方克洛托光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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