大靶面连续变焦光学系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及机载光电设备的可见光光学系统，具体设及大祀面连续变焦光学 系统。
【背景技术】
[0002] 载机的载重与其航程成反比关系，因此，适用于机载光电设备的可见光光学系统 要求其具有体积小、重量轻的特点；对于高空侦察、打击系统而言，要求光学系统既能做大 范围的目标捜索又能做小范围的目标跟踪、识别。所W，光学系统应具有焦距长、变倍比大、 分辨率高的特点。未来，机载光电设备将逐步由高清代替过去的标清设备，高清CCD或CMOS 成像器件的祀面均为2/3英寸或1英寸W上，但是现有的光学系统祀面小、焦距短，不能满 足高空侦察光电设备关于光学系统应具有高分辨率、作用距离远的要求。比如说：申请号 为201310723247. 1的中国专利申请文件中公开了一种机载变焦距镜头，该镜头的分辨率 是适配于1/3英寸的CCD，设计祀面小，不能与全高清摄像机匹配；而且，该镜头的焦距为 10. 5mm~300mm，整体焦距比较短，对远距离目标的探、识别能力有限，不能适用于高空飞 行的机载光电系统，所W，其应用有很大的限制。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种大祀面连续变焦光学系统，用W解决现有系统祀面 小、分辨率低，不能与高清CCD或CMOS摄像机不能匹配的问题。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种大祀面连续变焦光学系统，包括光 焦度为正的前固定组、光焦度为负的变倍组、光焦度为负的补偿组和光焦度为正的后固定 组；通过变倍组和补偿组的相对运动来实现光学系统的变焦；所述前固定组由四个透镜组 成，变倍组由=个透镜组成：第一变倍透镜、第二变倍透镜和第=变倍透镜，补偿组由两个 透镜组成：第一补偿透镜和第二补偿透镜，后固定组由屯个透镜组成：第一至第屯后固定 透镜；所述第二变倍透镜和第=变倍透镜组成第二胶合透镜组，所述第一补偿透镜和第二 补偿透镜组成第=胶合透镜组，所述补偿组和后固定组之间的光路上设有光阔，所述前固 定组中的第一前固定透镜为凹面向光阔的负透镜，第二前固定透镜为凹面向光阔的正透 镜，第=前固定透镜为凹面向光阔的正透镜，第四前固定透镜为凹面向光阔的正透镜，所述 第一前固定透镜和第二前固定透镜组成第一胶合透镜组；所述第一变倍透镜为双凹负透 镜，第二变倍透镜为双凹负透镜，第=变倍透镜为双凸正透镜；所述第一补偿透镜为双凹负 透镜，第二补偿透镜为凹面向光阔的负透镜；所述第一至第屯后固定透镜依次为凸面向光 阔的正透镜、凸面向光阔的正透镜、双凸正透镜、双凹负透镜、凸面向光阔的正透镜、凸面向 光阔的负透镜和凹面向光阔的正透镜，第=后固定透镜、第四后固定透镜和第五后固定透 镜组成第四胶合透镜组。
[0005] 所述光学系统的技术指标为：光学系统F# :5. 6 ;焦距：35mm~700mm;祀面大小为 1英寸，应用于像素数为1920X1080、像元大小为7. 4ym、祀面为1英寸的CCD或CMOS时， 视场为26. 56°~1.35。；应用于像素数为1920X1080、像元大小为5.5ym、祀面为2/3英 寸的CCD或CMOS时，视场为19. 64°~0.99。。
[0006] 所述前固定组和变倍组之间的空气间隔为10mm~147. 82mm，变倍组和补偿组之 间的间隔为6mm~95. 17mm，补偿组和后固定组之间的间隔为3mm~126. 88mm。
[0007] 所述第一胶合透镜组与第=前固定透镜的间隔是0.2mm，第=前固定透镜与第四 前固定透镜之间的间隔为0. 2mm;第一变倍透镜与第二胶合透镜组之间的间隔为10mm。
[0008] 所述前固定组中的四个透镜中，至少有一个透镜的光学材料为H-FK61、H-FK71或 GaF2〇
[0009] 所述前固定组中的四个透镜的材料分别是：H-ZF52、H-FK61、H-FK61和 H-化aF75A，所述变倍组中的S个透镜的材料分别是：H-化aF化A、H-Z脚A和H-化aF75A，所 述补偿组中的两个透镜的材料分别是：H-Z脚A和H-化aF75A，所述后固定组中的屯个透镜 的材料分别是：BaF2、H-化aF75A、H-FK61、H-化aF化A、H-BaF8、H-化aF化A和ZF13。
[0010] 所述光学系统中还设有用于折转光路的第一反射镜和第二反射镜，第六后固定透 镜的出射光线通过第一反射镜的反射后射入第屯后固定透镜中，光的传播方向改变90度； 第屯后固定透镜的出射光线通过第二反射镜的反射后射出，光的传播方向再次改变90度； 通过第一反射镜和第二反射镜的作用，第六后固定透镜的出射光线与经第二反射镜的反射 后射出的光线之间的角度为180度。
[0011] 第一后固定透镜与第二后固定透镜之间的间隔为7. 44mm，第二后固定透镜与第 四胶合透镜组之间的间隔为0. 15mm，第四胶合透镜组与第六后固定透镜之间的间隔为 0. 15mm，第六后固定透镜与第一反射镜之间的间隔为15mm，第一反射镜与第屯后固定透镜 之间的间隔为45mm，第屯后固定透镜与第二反射镜之间的间隔为40mm。
[0012] 本实用新型的提供的连续变焦光学系统，其祀面为1英寸，适用于像素数为 1920X1080、像元大小为7. 4ym、祀面为1英寸的高清CCD或CMOS,也适用于像元大小为 5. 5ym、祀面为2/3英寸的高清CCD或CMOS。而且该光学系统的焦距为35mm~700mm，对 远距离目标的探测、识别能力相应地有了很大的提升，进而提高侦察、打击设备对远距离目 标的识别、跟踪能力，能够适用于高空飞行的机载光电系统，其应用范围十分宽广。
【附图说明】
[0013] 图1是大祀面连续变焦光学系统的结构示意图；
[0014] 图2是短焦状态下的光学系统的结构示意图；
[0015] 图3是中焦状态下的光学系统的结构示意图；
[0016] 图4是长焦状态下的光学系统的结构示意图；
[0017] 图5是短焦状态下的光学系统在空间频率901p/mm传递函数图；
[001引图6是中焦状态下的光学系统在空间频率901p/mm传递函数图；
[0019] 图7是长焦状态下的光学系统在空间频率901p/mm传递函数图；
[0020] 图8是短焦状态下的光学系统场曲、崎变图；
[0021] 图9是中焦状态下的光学系统场曲、崎变图；
[0022] 图10是长焦状态下的光学系统场曲、崎变图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0024] 如图1所示的大祀面连续变焦光学系统，光线由物方入射到该光学系统中，沿着 光线传播方向，该光学系统依次包括光焦度为正的前固定组G1、光焦度为负的变倍组G2、 光焦度为负的补偿组G3和光焦度为正的后固定组G4。补偿组G3和后固定组G4之间的光 路上设有光阔ST。
[00巧]前固定组由四个透镜组成，分别是：第一前固定透镜为凹面向光阔的负透镜11， 第二前固定透镜为凹面向光阔的正透镜12,第=前固定透镜为凹面向光阔的正透镜13,第 四前固定透镜为凹面向光阔的正透镜14,其中，负透镜11与正透镜12组成第一胶合透镜 组；变倍组由=个透镜组成，分别是：第一变倍透镜为双凹负透镜21，第二变倍透镜为双凹 负透镜22,第=变倍透镜为双凸正透镜23,其中，负透镜22和正透镜23组成第二胶合透镜 组；补偿组由两个透镜组成，分别是：第一补偿透镜为双凹负透镜31，第二补偿透镜为凹面 向光阔的负透镜32,负透镜31和负透镜32组成第=胶合透镜组；后固定组由屯个透镜组 成，分别是：第一至第屯后固定透镜依次为凸面向光阔的正透镜41、凸面向光阔的正透镜 42、双凸正透镜43、双凹负透镜44、凸面向光阔的正透镜45、凸面向光阔的负透镜46和凹面 向光阔的正透镜47,其中，正透镜43、负透镜44、正透镜45组成第四胶合透镜组。
[002引本实施例中：
[0027] 该光学系统实现的技术指标为：
[002引波段：可见光波段；祀面：1英寸；F#:5. 6 ;焦距：f' = 35mm~700mm;视场：应 用于像素数为1920X1080、像元大小为7.4ym、祀面为1英寸的CCD或CMOS时，视场为 26. 56°~1.35。；应用于像素数为1920X1080、像元大小为5.5ym、祀面为2/3英寸的CCD 或CMOS时，视场为19. 64°~0.99。。
[0029] 前固定组G1和变倍组G2之间的空气间隔为10mm~147. 82mm，变倍组G2和补偿组 G3之间的间隔为6mm~95. 17mm，补偿组G3和后固定组G4之间的间隔为3mm~126. 88mm。
[0030] 在前固定组G1中，第一胶合透镜组与正透镜13的间隔是0. 2mm，正透镜13与正透 镜14之间的间隔为0. 2mm。
[0031] 在变倍组G2中，负透镜21与第二胶合透镜组之间的间隔为10mm。
[0032] 该光学系统中还设有反射镜51和反射镜52,反射镜51设置在负透镜46和正透 镜47之间，负透镜46出射的光线通过反射镜51的反射后射入第屯后固定透镜中，光的传 播方向改变90度；正透镜47的出射光线通过