[实用新型]一种多波段齐焦连续变焦光学装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多波段齐焦连续变焦光学装置，适用于为实现多波段成像于同一像平面的装置。 

背景技术

随着电视传感器在各领域的广泛使用，作为电视传感器的核心组成的光学装置也得到了迅速发展，按结构形式分，有定焦、跃式变焦、连续变焦、跃式与连续变焦复合等系统；按波段范围分，有可见光、近红外、红外、紫外等。近年来，对于既能大视场监控，又能小视场识别、跟踪，作用距离大，且能适应雾、尘等复杂环境的多波段（可见光+近红外）、长焦距、大像面尺寸的连续变焦光学装置被迫切需要，如森林防火、道路楼宇监控、国家安全等。 

定焦光学装置具有高像质、大相对孔径、结构紧凑等优势，但由于焦距、视场单一，只能作特定距离的观察。 

跃式变焦光学装置有2～4个不同的焦距、视场，能观察、监控不同距离和范围的目标，但因变焦过程跳跃，会导致被监视的目标呈现不连续性，造成目标丢失，不适合跟踪目标。 

可见光波段连续变焦光学装置因既能对目标进行大范围观察，又能识别重点目标，还能对选定的目标进行连续性跟踪等特点被广泛使用，但由于波段的限制，只能工作在具有足够照度的室内、外场所，在能见度较低的雾、尘天气条件下，该类光学装置的探测距离会受到严重影响。 

红外光学装置直接对目标的红外辐射成像，具有较好的雾、雨、尘穿透力，作用距离大，基本不受景物照度或雾气的影响，但受红外探测器分辨率较低、价格昂贵、使用寿命短的影响，难以普及应用。 

多波段连续变焦光学装置因其波段从传统的可见光延展到了近红外区域，即从400nm到700nm扩展到400nm到1000nm，利用近红外光较可见光波长长，具有较好的雾、尘穿透力的特点，弥补了传统可见光连续变焦光学装置的缺陷，拓展了电视传感器的使用环境，提升了电视传感器的作用距离。另外，多波段连续变焦光学装置较之红外光学装置，前者制造成本低廉、图像分辨率高。明显的性能和成本优势，使多波段连续变焦光学装置成为近年来的研究方向。 

现有技术的多波段、长焦距连续变焦光学装置普遍适配1/3英寸、1/2英寸CCD，但是，适配7.6mm×7.6mm及更大像面CCD的连续变焦光学装置很难实现，这是由于该类光学装置是长焦距和大视场这对矛盾的统一体，再加上波段宽，全波段像差校正十分困难；分波段像差校正又存在不齐焦问题。现有技术广泛使用的多波段、长焦距连续变焦光学装置主要有图3、图4所示的两种形式。图3用于不齐焦量较小的光学装置，以某一波段的像面为基准，分别将另外两波段的像面距离差折算成对应波段的滤光镜厚度，通过滤光镜的厚度将对应波段的像面拉回到基准面上，使之齐焦。该方法对滤光镜中心厚度尺寸的加工要求高，且互换性差。对于不齐焦量较大的光学装置，一般采用图4的方法补偿像面，该方法通过增加补偿镜组，校正不同波段的像差，使之齐焦，该方法结构复杂，装调难度大，可靠性低。 

概括地说，现有技术广泛使用的多波段、长焦距连续变焦光学装置存在以下主要缺陷： 

1、多波段观察不齐焦。对于不齐焦量小的光学装置，一般采用不同厚度的滤光镜补偿像面，该方法存在滤光镜中心厚度尺寸加工要求高、互换性差等缺陷；对于不齐焦量较大的光学装置，一般采用增加补偿镜组的方法补偿像面，该方法存在结构复杂，装调难度大，可靠性低等缺陷。

2、像面尺寸小。多波段、长焦距连续变焦光学装置普遍适配1/3英寸、1/2英寸CCD，适配7.6mm×7.6mm及更大像面CCD的该类光学装置很难实现，因该类光学装置是长焦距和大视场这对矛盾的统一体，再加上波段宽，像差校正十分困难。 

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中的问题和不足，提供一种多波段齐焦连续变焦光学装置，在保证系统光学性能和良好像质的前提下，实现多波段齐焦功能及7.6mm×7.6mm像面CCD适配，以及更大像面CCD类光学装置的适配。本实用新型通过对结构形式的改变，化解了长焦距、大视场、多波段之间的矛盾，像质良好，实现不同变倍比和不同焦距范围的多波段光学装置 

本实用新型的技术方案是：

一种多波段齐焦连续变焦光学装置，它包括安装于同一光轴上在连续改变焦距的过程中光学系统总长保持不变的6个镜组；所述镜组以光进入的前透镜组一端为前端，像面一端为后端，从前至后依次排列为：前透镜组、变倍组、补偿组、可变光阑组、后固定组以及滤光镜组。

更进一步的技术方案是：