反射镜52的反射后成像到探测器中，光的传 播方向再次改变90度；通过反射镜51和反射镜52的作用，负透镜46的出射光线与经反射 镜52的反射后的出射光线之间的角度为180度，也就是说，两者方向正好相反。设置两个 反射镜，能够缩短系统长度，保证系统在较短的长度下也能够实现相应的功能，而且，缩短 长度也能够保证系统安装的方便。
[0033] 在后固定组G4中，正透镜41与正透镜42之间的间隔为7. 44mm;正透镜42与第 四胶合透镜组之间的间隔为0. 15mm;第四胶合透镜组与负透镜46之间的间隔为0. 15mm; 负透镜46与反射镜51之间的间隔为15mm;反射镜51与正透镜47之间的间隔为45mm;正 透镜47与反射镜52之间的间隔为40mm。
[0034] 利用前固定组来校正长焦的各种像差，在前固定组中加入正透镜13与正透镜14 两个分离透镜，利用空气间隔的大小和半径的差别进行长焦端像差校正。而且，前固定组 中的四个透镜中，至少有一个透镜选用H-FK61、H-FK71或GaF2等超低色散的光学材料， 用于降低光学系统长焦端的二级光谱等像差。作为具体实施例，本实施例中，该光学系统 中所有透镜的所有表面形均为球面，没有非球面镜片，易加工制造，成本低。而且系统中 透镜所用的材料均为国产材料，具体为：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，变倍组中的S个透镜的材料分别是出-化aF化A、H-Z脚A和 H-化aF75A，补偿组中的两个透镜的材料分别是：H-Z脚A和H-化aF75A，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。
[0035] 在保持现有结构中透镜的基本形状及运动范围的情况下，各个透镜的表面曲率 是可W有多组解的，比如说：透镜11的前表面是270. 55,也有可能是270. 65,只是如果是 270. 65则后续的表面曲率也有相应的调整，所W各个透镜的表面曲率半径并不是只有确定 的一个值，表1给出了一组具体的表面曲率的值。表1还给出了该光学系统的一组其他具 体参数。
[0036]表1
[0037]
[0038]
[0039]
[0040] 光学系统在进行焦距变化时，通过变倍组和补偿组的相对移动来实现变焦，当系 统由短焦向长焦变化时，变倍组和补偿组相对于固定组一起向后运动，二组之间又按不同 的运动规律做相对移动W补偿像面的移动，达到完全保持像面稳定的效果。使用该光学系 统时，由于被观测目标距离会发生变化，运就会引起光学系统离焦，所W需要对该光学系统 进行调焦，采取移动前固定组中的透镜的方式实现光学系统的调焦，使像面调整到探测器 焦平面位置。如图2, 3和4所示，图2是短焦状态下的光学系统，图3是中焦状态下的光学 系统，图4是长焦状态下的光学系统。
[0041] 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；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；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；图8是短焦状态下的光学系统场曲、崎变图；图9是中焦状态下的光 学系统场曲、崎变图；图10是长焦状态下的光学系统场曲、崎变图。
[0042] 上述实施例中，使用反射镜是为了缩短系统的长度，反射镜只改变光的传播方向， 不引入像差。当然，如果对于系统的长度没有要求的话，该反射镜还可W不设置。
[0043]另外，说明书中没有详细描述的内容属于【背景技术】中的已被公开的申请文件中的 技术特征或者是本领域技术人员公知的现有技术。
[0044] W上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用 新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导， 设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理 和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围 内。
【主权项】
1. 一种大靶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，变倍组由三个透镜组成：第一变倍透镜、第 二变倍透镜和第三变倍透镜，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 定组由七个透镜组成：第一至第七后固定透镜；所述第二变倍透镜和第三变倍透镜组成第 二胶合透镜组，所述第一补偿透镜和第二补偿透镜组成第三胶合透镜组，其特征在于，所述 补偿组和后固定组之间的光路上设有光阑，所述前固定组中的第一前固定透镜为凹面向光 阑的负透镜，第二前固定透镜为凹面向光阑的正透镜，第三前固定透镜为凹面向光阑的正 透镜，第四前固定透镜为凹面向光阑的正透镜，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，第三变 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阑的负 透镜；所述第一至第七后固定透镜依次为凸面向光阑的正透镜、凸面向光阑的正透镜、双凸 正透镜、双凹负透镜、凸面向光阑的正透镜、凸面向光阑的负透镜和凹面向光阑的正透镜， 第三后固定透镜、第四后固定透镜和第五后固定透镜组成第四胶合透镜组。2. 根据权利要求1所述的大靶面连续变焦光学系统，其特征在于，所述光学系统的技 术指标为：光学系统F# :5. 6 ;焦距：35mm~700mm;靶面大小为1英寸，应用于像素数为 1920X1080、像元大小为7. 4ym、靶面为1英寸的(XD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、靶面为2/3英寸的C⑶或CMOS时，视场 为 19. 64。~0? 99°。3. 根据权利要求1所述的大靶面连续变焦光学系统，其特征在于，所述前固定组和变 倍组之间的空气间隔为IOmm~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。4. 根据权利要求3所述的大靶面连续变焦光学系统，其特征在于，所述第一胶合透 镜组与第三前固定透镜的间隔是0.2mm，第三前固定透镜与第四前固定透镜之间的间隔为 0. 2_ ;第一变倍透镜与第二胶合透镜组之间的间隔为10_。5. 根据权利要求1所述的大靶面连续变焦光学系统，其特征在于，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。6. 根据权利要求5所述的大靶面连续变焦光学系统，其特征在于，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-ZLaF75A，所述变倍组中的三个透 镜的材料分别是：H-ZLaF4LA、H-ZK9A和H-ZLaF75A，所述补偿组中的两个透镜的材料分别 是：H-ZK9A和H-ZLaF75A，所述后固定组中的七个透镜的材料分别是：BaF2、H-ZLaF75A、 H-FK61、H-ZLaF4LA、H-BaF8、H-ZLaF4LA和ZF13。7. 根据权利要求4所述的大靶面连续变焦光学系统，其特征在于，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 镜的反射后射入第七后固定透镜中，光的传播方向改变90度；第七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。8. 根据权利要求7所述的大靶面连续变焦光学系统，其特征在于，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. 15_，第四胶合透镜组与第六后固定透镜之间的间隔为0. 15_，第六后固定透镜与第一 反射镜之间的间隔为15_，第一反射镜与第七后固定透镜之间的间隔为45_，第七后固定 透镜与第二反射镜之间的间隔为40mm。
【专利摘要】本实用新型涉及大靶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应地运动来实现光学系统的变焦。该连续变焦光学系统靶面为1英寸，适用于像素数为1920×1080、像元大小为7.4μm、靶面为1英寸的高清CCD或CMOS摄像机，也适用于像素数为1920×1080、像元大小为5.5μm、靶面为2/3英寸的高清CCD或CMOS摄像机。而且该光学系统的焦距为35mm～700mm，对远距离的观察能力相应地有了很大的提升，能够适用于高空飞行的机载光电系统，而且能够探测更远距离的目标，进而提高侦察、打击和远距离目标识别的能力，其应用范围十分宽广。
【IPC分类】G02B15/17
【公开号】CN204945480
【申请号】CN201520591561
【发明人】吴海清, 田海霞, 崔莉, 赵新亮, 李同海
【申请人】凯迈（洛阳）测控有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月3日