一种短波红外连续变焦光学系统的制作方法

本申请涉及光学镜头，尤其涉及一种短波红外连续变焦光学系统。

背景技术：

1、短波红外波段(0.9～1.7um)成像主要是基于目标反射光成像原理，这种与可见光相似的成像方式使得短波红外成像对比度高，能够透过玻璃成像，受大气散射作用小、透雾、透烟尘能力较强，目前广泛于机器视觉、工业检测、质量控制等领域。

2、连续变焦且具备温度适应性的光学系统可以灵活应用于不同场景的拍摄需求，具有较强的通用性，低畸变和高对比度的系统可以获得更真实、准确和清晰的高质量图像。现有的短波红外连续变焦系统，在达到长焦距的同时并未提出低畸变的要求，因此开发设计一款具有高对比度和低畸变且具备温度适应性的短波红外光学系统很有必要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例通过提供一种短波红外连续变焦光学系统，用以至少解决现有技术中存在的上述技术问题。

2、根据本申请第一方面，本申请实施例提供了一种短波红外连续变焦光学系统，包括：

3、从物方到像方依次设置的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、孔径光阑、光焦度为正的后固定组和光焦度为正的调焦组；前固定组由三个透镜组成，从物方到像方依次为第一负弯月形负透镜、第一双凸正透镜和第一正弯月形正透镜；变倍组由两个透镜组成，从物方到像方依次为第一双凹负透镜和第二正弯月形正透镜；补偿组为一个光焦度为负的第一双胶合镜；后固定组由两个透镜组成，从物方到像方依次为第二双凸正透镜和第二负弯月形负透镜；调焦组为一个第三正弯月形正透镜；调焦组可根据环境温度的变化沿光轴方向前后移动，用于补偿光学系统的热差；变倍组与补偿组沿光轴方向前后移动，实现光学系统连续变焦成像。

4、可选地，当环境温度由20℃变化到t1时，调焦组向像方移动；当环境温度由20℃变化到t2时，调焦组向物方移动；其中，-40℃≤t1＜20℃，20℃＜t2≤75℃。

5、可选地，从短焦状态向长焦状态变化时，变倍组与补偿组均向像方移动；从长焦状态向短焦状态变化时，变倍组与补偿组均向物方移动。

6、可选地，第一负弯月形负透镜的前后表面曲率半径分别为208.432mm～254.7mm和73.158mm～78.34mm；第一双凸正透镜的前后表面曲率半径分别为76.796mm～85.11mm和-1000mm～-512mm；第一正弯月形正透镜的前后表面曲率半径分别为70.486mm～72.456mm和785.2mm～971.341mm；第一双凹负透镜的前后表面曲率半径分别为-131.327mm～-120.156mm和26.089mm～26.802mm；第二正弯月形正透镜的前后表面曲率半径分别为27.73mm～28.722mm和36.762mm～38.202mm；第一双胶合镜的前表面、胶合面和后表面曲率半径分别为-42.853mm～-41.538mm、-24.55mm～-23.947mm和101.16mm～108.52mm；第二双凸正透镜的前后表面曲率半径分别为44.344mm～49.66mm和-21.884mm～-21.224mm；第二负弯月形负透镜的前后表面曲率半径分别为-20.041mm～-19.561mm和-39.99mm～-38.479mm；第三正弯月形正透镜的前后表面曲率半径分别为91.78mm～142.275mm和112.308mm～153.653mm。

7、可选地，第一负弯月形负透镜和第一双凸正透镜之间的空气间隔为2.63mm～3mm，第一双凸正透镜和第一正弯月形正透镜之间的空气间隔为0.2mm～0.5mm，第一双凹负透镜和第二正弯月形正透镜之间的空气间隔为1.29mm～2.17mm，第二双凸正透镜和第二负弯月形负透镜之间的空气间隔为1.25mm～1.37mm，第二负弯月形负透镜和第三正弯月形正透镜之间的空气间隔为10mm～10.27mm。

8、可选地，前固定组和变倍组之间的空气间隔为5mm～95.19mm；变倍组和补偿组之间的空气间隔为6.52mm～67.09mm；孔径光阑和后固定组之间的空气间隔为1mm，补偿组和后固定组之间的空气间隔为2.5mm～46.25mm。

9、可选地，第一双凸正透镜、第一正弯月形正透镜和第一双凹负透镜均采用氟化钙玻璃或氟化钡玻璃制成。

10、可选地，从物方到像方，在调焦组之后，短波红外连续变焦光学系统还包括：依次设置的滤光片、保护窗口和像面；

11、滤光片为以石英玻璃作为基底的平面玻璃；保护窗口为平面玻璃，厚度为1mm，材料为蓝宝石。

12、可选地，调焦组和滤光片之间的空气间隔为37.35mm，滤光片和保护窗口之间的空气间隔为39.07mm，保护窗口和像面之间的空气间隔为5.73mm。

13、可选地，滤光片的膜层透过波段范围为900nm～1700nm。

14、本申请实施例提供的短波红外连续变焦光学系统，采用二组元(变倍组和补偿组)机械补偿的方式，变倍组和补偿组沿光轴同时前后移动，两者都承担光学系统变倍比，可以使得光学系统变焦速度快，6秒就可以实现从短焦到长焦全行程成像清晰稳定切换，且光学系统的像差也容易平衡，像面位置稳定，变焦方式简单；并且通过调节调焦组沿光轴方向前后移动，可以实现在宽温度范围(-60℃～75℃)内保持像面一致，在实现大焦距的同时实现在宽温度范围(-60℃～75℃)内，使得全视场在空间频率34lp/mm处的传递函数均大于0.4，实现在宽温度范围(-60℃～75℃)内高对比度成像；并且通过配合低折射率、低色散的透镜材料，可以很好的校正二级光谱，抑制光学系统色差，有效的降低光学系统的畸变，使得光学系统在短焦到长焦范围内，畸变＜|5|％，实现系统的高对比度低畸变成像。

15、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种短波红外连续变焦光学系统，其特征在于，包括：

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，

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，

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，

5.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，

6.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，

7.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，

8.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，从物方到像方，在所述调焦组之后，还包括：

9.根据权利要求8所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的短波红外连续变焦光学系统，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种短波红外连续变焦光学系统，包括：从物方到像方依次设置的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、孔径光阑、光焦度为正的后固定组和光焦度为正的调焦组；前固定组从物方到像方依次为第一负弯月形负透镜、第一双凸正透镜和第一正弯月形正透镜；变倍组从物方到像方依次为第一双凹负透镜和第二正弯月形正透镜；补偿组为一个光焦度为负的第一双胶合镜；后固定组从物方到像方依次为第二双凸正透镜和第二负弯月形负透镜；调焦组为一个第三正弯月形正透镜；调焦组可根据环境温度的变化沿光轴方向前后移动，用于补偿光学系统的热差；变倍组与补偿组沿光轴方向前后移动，实现光学系统连续变焦成像。

技术研发人员：李垚,丁金阳,翟英新,冯宏臣,赵华鹤
受保护的技术使用者：长春精仪光电技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24