一种无热化连续变焦光学系统的制作方法

本发明属于成像光学系统，具体涉及一种无热化连续变焦光学系统。

背景技术：

1、光电跟踪系统普遍采用多通道光谱探测技术实现对目标的全天候识别跟踪。光电跟踪系统中的可见光成像跟踪器通常采用连续变焦光学系统，以实现对不同距离典型目标的识别跟踪。随着雾、雨等天气或者低照度条件下对目标识别的需求日益增长，可见光连续变焦光学系统的设计波段有必要同时覆盖可见光波段和近红外波段以适应各种工作环境。实际使用中，随着高度、气候、区域和季节的改变，工作温度会在一个较大的范围内变化，引起的热离焦对光学系统的成像质量也产生了很大的影响。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种无热化连续变焦光学系统，该光学系统能同时覆盖450～900nm的可见光和近红外波段以满足透雾或低照度条件工作的需求。

2、为了解决上述技术问题，本发明的无热化连续变焦光学系统，由沿光轴从物方到像方依次设置的光焦度为正的前固定镜组、光焦度为负的变倍镜组、光焦度为正的补偿镜组、光焦度为负的后固定镜组和靶面组成；所述前固定镜组的焦距f1、变倍镜组的焦距f2、补偿镜组的焦距f3、后固定镜组的焦距f4与最短焦的焦距fs满足的关系为：

3、8.81＜f1/fs＜9.03；-1.93＜f2/fs＜-1.86；2.00＜f3/fs＜2.10；-20.00＜f4/fs＜-7.20；

4、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，变倍镜组沿着光轴从物方一侧向像方一侧移动实现系统的变倍，同时补偿镜组沿着光轴从像方一侧向物方一侧移动来补偿像面的偏移；焦距从最长焦向最短焦变化时，前固定镜组和后固定镜组固定不动，变倍镜组沿着光轴从像方一侧向物方一侧移动实现系统的变倍，同时补偿镜组沿着光轴从物方一侧向像方一侧移动来补偿像面的偏移。

5、进一步，所述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满足的关系为：

6、0.11＜tl1/ttl＜0.15；0.077＜tl2/ttl＜0.080；0.043＜tl3/ttl＜0.055；0.095＜tl4/ttl＜0.118。

7、所述前固定镜组由从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜组成；变倍镜组由从物方到像方依次设置的第四透镜、第五透镜和第六透镜组成；补偿镜组由从物方到像方依次设置的第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜组成；后固定镜组由从物方到像方依次设置的第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜组成；第一透镜的厚度为3.80mm~4.50mm，第二透镜的厚度为1.05mm~1.40mm，第三透镜的厚度为9.01mm~12.76mm，第四透镜的厚度为1.00mm~1.05mm，第五透镜的厚度为5.00mm~5.22mm，第六透镜的厚度为1.20mm~1.50mm，第七透镜的厚度为1.48mm~1.81mm，第八透镜的厚度为1.00mm~1.04mm，第九透镜的厚度为2.12mm~2.18mm，第十透镜的厚度为1.02mm~1.27mm，第十一透镜的厚度为1.18mm~1.66mm，第十二透镜的厚度为1.00mm~1.13mm，第十三透镜的厚度为0.88mm~1.06mm，第十四透镜的厚度为2.66mm~2.90mm。

8、所述第一透镜与第二透镜的空气间隔为0.13mm~0.46mm，第二透镜与第三透镜的空气间隔为1.26mm~1.80mm，第三透镜与第四透镜的空气间隔为1.50mm~48.98mm，第四透镜与第五透镜的空气间隔为0，第五透镜与第六透镜的空气间隔为3.38mm~3.60mm，第六透镜与第七透镜的空气间隔为0.97mm~65.87mm，第七透镜与第八透镜的空气间隔为0.11mm~0.46mm，第八透镜与第九透镜的空气间隔为0.28mm~1.16mm，第九透镜与第十透镜的空气间隔为0~0.15mm，第十透镜与第十一透镜的空气间隔为1.09mm~22.02mm，第十一透镜与第十二透镜的空气间隔为5.33mm~7.63mm，第十二透镜与第十三透镜的空气间隔为1.10mm~1.39mm，第十三透镜与第十四透镜的空气间隔为0.14mm~0.23mm。

9、所述第三透镜与第四透镜的空气间隔，长焦时为47.03mm~48.98mm，中焦时为38.98mm~40.75mm，短焦时为1.50mm~2.59mm；第六透镜与第七透镜的空气间隔，长焦时为0.97mm~1.05mm，中焦时为15.69mm~16.36mm，短焦时为63.44mm~65.87mm；第十透镜与第十一透镜的空气间隔，长焦时为17.71mm~22.02mm，中焦时为11.06mm~14.74mm，短焦时为1.09mm~2.92mm。

10、所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜均为玻璃球面透镜，其折射率n1、n2、…、n14和阿贝数v1、v2、…、v14分别满足如下关系：

11、1.48＜n1＜1.56、1.60＜n2＜1.63、1.59＜n3＜1.60、1.64＜n4＜1.67、1.80＜n5＜1.85、1.61＜n6＜1.63、1.43＜n7＜1.46、1.85＜n8＜1.96、1.49＜n9＜1.60、1.74＜n10＜1.78、1.61＜n11＜1.65、1.51＜n12＜1.53、1.85＜n13＜1.86、1.61＜n14＜1.63；

12、59.50＜v1＜70.60、35.50＜v2＜38.30、67.00＜v3＜69.00、54.50＜v4＜60.50、23.50＜v5＜25.60、55.50＜v6＜56.80、90.10＜v7＜95.00、31.20＜v8＜32.50、68.20＜v9＜82.00、49.20＜v10＜49.65、33.50＜v11＜37.20、58.50＜v12＜64.50、30.00＜v13＜32.50、35.50＜v14＜36.80。

13、所述第一透镜为双凸透镜；第二透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第三透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第四透镜和第五透镜组成第一胶合透镜组，第四透镜为双凹透镜，第五透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第六透镜为双凹透镜；第七透镜为双凸透镜；第八透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第九透镜为双凸透镜；第十透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向像方；第九透镜和第十透镜组成第二胶合透镜组；第十一透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向像方；第十二透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第十三透镜为双凹透镜；第十四透镜为双凸透镜。

14、所述第一透镜为双凸透镜；第二透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第三透镜为双凸透镜；第四透镜和第五透镜组成第一胶合透镜组，第四透镜为双凹透镜，第五透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第六透镜为双凹透镜；第七透镜为双凸透镜；第八透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第九透镜为双凸透镜；第十透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向像方；第九透镜和第十透镜组成第二胶合透镜组；第十一透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向像方；第十二透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第十三透镜为双凹透镜；第十四透镜为双凸透镜。

15、所述第一透镜为双凸透镜；第二透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第三透镜为双凸透镜；第四透镜和第五透镜组成第一胶合透镜组，第四透镜为双凹透镜，第五透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第六透镜为双凹透镜；第七透镜为双凸透镜；第八透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第九透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第十透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第九透镜和第十透镜组成第二胶合透镜组；第十一透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向像方；第十二透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第十三透镜为双凹透镜；第十四透镜为双凸透镜。

16、所述第一透镜为双凸透镜；第二透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第三透镜为双凸透镜；第四透镜和第五透镜组成第一胶合透镜组，第四透镜为双凹透镜，第五透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第六透镜为双凹透镜；第七透镜为双凸透镜；第八透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第九透镜和第十透镜分别为单透镜；第九透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第十透镜为正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第十一透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向像方；第十二透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第十三透镜为负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；第十四透镜为双凸透镜。

17、本发明的有益效果在于：无热化连续变焦光学系统工作波段范围宽，无需额外加入滤光片或移动靶面就可以实现可见光到近红外齐焦成像，除此之外还可根据场景需要灵活引入适当的滤光片实现可见光或近红外波段的单独成像，可以灵活适配目前市面上2/3"、1/2"、1/1.7"的探测器，环境温度在-40℃～60℃范围内变化时无需调焦就可以清晰成像，快速实现了对不同距离典型目标的识别跟踪，避免了反复调焦引起的目标丢失等不利影响，利于光电跟踪系统小型化、轻量化的需求。