[发明专利]一种紧凑型连续变焦光学系统

说明书

本发明提供了一种紧凑型连续变焦光学系统，解决现有连续变焦光学系统光学总长与小视场焦距的长焦大，无法实现小型化和大变倍比的问题。该系统沿光轴依次同轴设的前固定镜组、变倍镜组、光阑、中间固定镜组、补偿镜组、后固定镜组和滤光片；前固定镜组的光焦度为正；变倍镜组的光焦度为负，其包括从左至右依次排列的变倍前组和变倍后组，设变倍镜组的焦距为f7,变倍后组的焦距为f745，连续变焦光学系统的长焦端焦距为fL，f7、f745和fL满足以下条件式：35|fL/f7|74；0.7|f7/f745|1.2；中间固定镜组的光焦度为正；补偿镜组的光焦度为正；后固定镜组的光焦度为负；变倍镜组和补偿镜组可同步沿光轴方向前后移动，实现连续变焦。

技术领域

本发明属于光电技术领域，涉及一种连续变焦光学系统，具体涉及一种可适配高清图像传感器，且具有紧凑体积包络的连续变焦光学系统。

背景技术

连续变焦光学系统可以实现对目标图像的连续获取，在光电系统中具有重要意义，已在各类光电系统中得到广泛应用。近些年，随着小像元高灵敏度图像传感器的广泛应用，光电成像载荷旧产品的换代升级、新产品的试制开发也对光学系统的紧凑化和小型化提出了更为苛刻的要求。目前，国内外各种形式的连续变焦光学系统种类很多,但光学总长与小视场焦距的长焦比一般不小于0.4，均无法实现更为紧凑的长焦比，因此，开发紧凑型、且具备大变倍比、可高清成像的连续变焦光学系统变得十分迫切和重要。

如，2009年刊载于中国期刊《应用光学》第30卷第2期，题为《透雾连续变焦镜头的小型化设计》的文献，2015年刊载于中国期刊《应用光学》第36卷第5期，题为《高变倍比变焦光学系统设计》的文献，2019年刊载于中国期刊《光电工程》第46卷，第4期，题为《一种30倍连续变焦电视光学系统装设技术研究》的文献，2019年刊载于SPIE会议论文集第11106,卷，题为《Optical technologies for extra-high zoom ratio UHDTV broadcast lens》的文献，2020年刊载于中国期刊《应用光学》第41卷第6期，题为《50mm～1000mm大变倍比变焦光学系统设计》的文献，2020年刊载于美国期刊《Optics Express》第28卷第20期，题为《50Xfive-group inner-focus zoom lens design with focus tunable lens usingGaussian brackets and lens modules》的文献，2021年刊载于美国期刊《AppliedOptics》第60卷第11期，题为《Zoom lens with high zoom ratio design based onGaussian bracket and particle swarm optimization》的文献，等；以及公开号为US2004/0169934A1、US7466496 B2、US6961188B2、US8964305 B2、US9069155 B2、US7085069B2的美国专利；日本专利特许第4672860号、特许第4542933号、特许第4919330号；公开号为CN103268007A、CN103135209B、CN104101990B、CN105319690A、CN106125273A、CN110989150A的中国专利等，均实现了不小于20倍的连续变焦范围，但长焦比均不小于0.4，而且上述光学系统或采用多个非球面，或采用衍射面，或采用多动组等，也均存在加工装配困难的问题。

发明内容

为了解决现有连续变焦光学系统的光学总长与小视场焦距的长焦较大，无法实现小型化和大变倍比的技术问题，本发明提供了一种紧凑型连续变焦光学系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种紧凑型连续变焦光学系统，其特殊之处在于：定义光线从左至右入射，包括沿光轴从左至右依次同轴设置的前固定镜组、变倍镜组、光阑、中间固定镜组、补偿镜组、后固定镜组和滤光片，前固定镜组的左侧为光学系统的物面，滤光片的右侧为光学系统的焦面；

所述前固定镜组的光焦度为正；