一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统技术方案

为了提高变焦系统的性能指标及实现系统的微小型化设计，本发明专利技术记载了一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，包括感光芯片，在所述感光芯片的一侧由感光芯片向外侧依次同光轴设置有相对感光芯片静止的固定组Ⅱ，能相对感光芯片前后运动的补偿组、相对感光芯片静止的光阑，能相对感光芯片前后移动的变倍组，相对感光芯片静止的固定组Ⅰ；在所述的变焦光学系统中，所述固定组Ⅰ、补偿组和固定组Ⅱ的整体焦距为正，所述变倍组的整体焦距为负。本发明专利技术属于光学成像技术领域，具有结构紧凑、体积小、重量轻、成像质量优良等特点，为实现无人机光电载荷的小型化设计提供了技术基础，广泛应用于警务航空、城市或水域巡逻、电力巡线、跟踪和监视等领域。

A High Resolution Micro Visible Zoom Optical System

In order to improve the performance index of the zoom system and realize the miniaturization design of the system, the present invention records a high-resolution micro-visible zoom optical system, including a photosensitive chip. On one side of the photosensitive chip, a fixed group with relative photosensitive chips stationary on the same optical axis is arranged from the photosensitive chip outward in turn. The compensation group and the relative motion of the photosensitive chips can be compared before and after the motion of the photosensitive chips. In the zoom optical system, the overall focal lengths of the fixed group I, the compensation group and the fixed group II are positive, and the overall focal lengths of the zoom group I are negative. The invention belongs to the field of optical imaging technology, and has the characteristics of compact structure, small size, light weight and excellent imaging quality. It provides the technical basis for realizing the miniaturization design of the photoelectric load of UAV, and is widely used in the fields of police aviation, urban or water patrol, electric power patrol, tracking and monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统
本专利技术属于光学成像
，具体而言，涉及一种用于监控侦察的高分辨率微小型可见光变焦光学系统。
技术介绍
变焦光学系统是一种焦距可以连续变化而像面保持稳定，且在变焦过程中像质保持良好的光学系统。变焦距光学系统可以实现对距离目标的连续探测，已广泛应用于国民经济和国防工业的很多领域。市场上常见的变焦镜头，普遍存在体积相对较大，分辨率低，视场较小的问题，通常以牺牲系统的分辨率为代价来解决存在的部分问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提高变焦系统的性能指标，并实现系统的微小型化设计，本专利技术提供一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，包括感光芯片，在所述感光芯片的一侧由感光芯片向外侧依次同光轴设置有相对感光芯片静止的固定组Ⅱ，能相对感光芯片前后运动的补偿组、相对感光芯片静止的光阑，能相对感光芯片前后移动的变倍组，相对感光芯片静止的固定组Ⅰ；在所述的变焦光学系统中，所述固定组Ⅰ的整体焦距为正，所述变倍组的整体焦距为负，所述补偿组的整体焦距为正，所述固定组Ⅱ的整体焦距为正。进一步的，所述固定组Ⅰ包括从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜，所述变倍组包括从物侧到像侧依次设置的第三透镜、第四透镜、第五透镜，所述补偿组包括从物侧到像侧依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜，所述固定组Ⅱ包括从物侧到像侧依次设置的第九透镜和第十透镜。进一步的，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、第十透镜均为球面镜片。进一步的，所述第一透镜外表面的曲率半径为8.49mm，内表面的曲率半径为6.109mm，厚度为0.8mm；第二透镜外表面的曲率半径为6.109mm，内表面的曲率半径为INFINITY，厚度为2mm；第三透镜外表面的曲率半径为-17.4mm，内表面的曲率半径为9.1mm，厚度为0.6mm；第四透镜外表面的曲率半径为-43.95mm，内表面的曲率半径为4mm，厚度为0.6mm；第五透镜外表面的曲率半径为4mm，内表面的曲率半径为12.53mm，厚度为0.7mm；第六透镜外表面的曲率半径为11.38mm，内表面的曲率半径为-10.6mm，厚度为0.8mm；第七透镜外表面的曲率半径为8mm，内表面的曲率半径为-5.35mm，厚度为0.8mm；第八透镜外表面的曲率半径为-5.35mm，内表面的曲率半径为-18.52mm，厚度为0.6mm；第九透镜外表面的曲率半径为2.572mm，内表面的曲率半径为1.521mm，厚度为1.7mm；第十透镜外表面的曲率半径为4.528mm，内表面的曲率半径为73.86mm，厚度为0.6mm。进一步的，所述固定组Ⅰ与所述光阑的距离为11.585mm；所述光阑与所述固定组Ⅱ的距离为6.603mm；所述固定组Ⅱ与所述感光芯片的距离0.967mm。进一步的，所述第一透镜与第二透镜之间利用光学胶水粘合；所述第三透镜与所述第四透镜的空气间隔是0.37mm；所述第四透镜与第五透镜之间利用光学胶水粘合；所述第六透镜与所述第七透镜的空气间隔0.05mm；所述第七透镜与所述第八透镜之间利用光学胶水粘合；所述第九透镜与所述第十透镜的空气间隔是2.54mm。进一步的，所述第一透镜采用H-ZLAF53B材料制成；所述第二透镜采用H-FK61材料制成；所述第三透镜采用H-LAK52材料制成；所述第四透镜采用H-LAK53A材料制成；所述第五透镜采用H-ZF52A材料制成；所述第六透镜采用H-FK61材料制成；所述第七透镜采用H-ZPK2A材料制成；所述第八透镜采用H-ZF52A材料制成；所述第九透镜采用H-LAF50B材料制成；所述第十透镜采用H-LAK52材料制成。进一步的，第一透镜的质量为0.24g，第二透镜的质量为0.25g，第三透镜的质量为0.05g，第四透镜的质量为0.06g，第五透镜的质量为0.03g，第六透镜的质量为0.03g，第七透镜的质量为0.02g，第八透镜的质量为0.03g，第九透镜的质量为0.05g，第十透镜的质量为0.01g，十片透镜的总重量为0.77g。进一步的，所述一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统的工作波段为0.48μm～0.65μm，焦距为2.68mm～17.5mm连续变倍，变倍比6.5倍，视场为4.7°～31°，物镜的像方F数为2.15～3，光学系统的传递函数在250lp/mm时，不同焦距位置0视场均大于0.43，全视场均大于0.26，系统畸变均小于4.31％，像元大小为2μm。进一步的，所述一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统的总长为26.85mm，最大口径为本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术所记载的一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，在不降低系统分辨率的同时，极大的减小了系统尺寸，减轻了系统的重量，具有结构紧凑、体积小、重量轻，分辨率高，成像质量优良等优点，是一款小型化的微小型连续变焦光学系统，是搭载无人机微小型吊舱的关键技术手段，适用于对空间、负载要求苛刻的小型光电侦察设备，在数码摄像、道路交通、无人机侦察等领域有着广泛且必不可少的实际应用，可实现对目标的搜索、侦查、精确定位。附图说明图1变焦原理图；图2变焦间隔计算示意图；图3为一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统结构图；图4为结构一的透镜位置图；图5为结构二的透镜位置图；图6为结构三的透镜位置图；图7为结构四的透镜位置图；图8为结构五的透镜位置图；图9为结构六的透镜位置图；图10为变倍组的凸轮曲线图；图11为补偿组的凸轮曲线图；图12为结构一的传递函数曲线图；图13为结构一的畸变曲线图；图14为结构二的传递函数曲线图；图15为结构二的畸变曲线图；图16为结构三的传递函数曲线图；图17为结构三的畸变曲线图；图18为结构四的传递函数曲线图；图19为结构四的畸变曲线图；图20为结构五的传递函数曲线图；图21为结构五的畸变曲线图；图22为结构六的传递函数曲线图；图23为结构六的畸变曲线图；图中：1、固定组Ⅰ，2、变倍组，3、补偿组，4、固定组Ⅱ，5、光阑，6、感光芯片，11、第一透镜，12、第二透镜，21、第三透镜，22、第四透镜，23、第五透镜，31、第六透镜，32、第七透镜，33、第八透镜，41、第九透镜，42、第十透镜。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做详细的介绍。实施例1本实施方式记载了一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，包括感光芯片6，在所述感光芯片6的一侧由感光芯片6向外侧依次同光轴设置有相对感光芯片6静止的固定组Ⅱ4，能相对感光芯片6前后运动的补偿组3、相对感光芯片6静止的光阑5，能相对感光芯片6前后移动的变倍组2，相对感光芯片6静止的固定组Ⅰ1；所述固定组Ⅰ1的整体焦距为正，所述变倍组2的整体焦距为负，所述补偿组3的整体焦距为正，所述固定组Ⅱ4的整体焦距为正。进一步的，的所述固定组Ⅰ1包括从物侧到像侧依次设置的第一透镜11、第二透镜12，所述变倍组2包括从物侧到像侧依次设置的第三透镜21、第四透镜22、第五透镜23，所述补偿组3包括从物侧到像侧依次设置的第六透镜31、第七透镜32、第八透镜33，所述固定组Ⅱ4包括从物侧到像侧依次设置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，其特征在于：包括感光芯片(6)，在所述感光芯片(6)的一侧由感光芯片(6)向外侧依次同光轴设置有相对感光芯片(6)静止的固定组Ⅱ(4)，能相对感光芯片(6)前后运动的补偿组(3)、相对感光芯片(6)静止的光阑(5)，能相对感光芯片(6)前后移动的变倍组(2)，相对感光芯片(6)静止的固定组Ⅰ(1)；所述固定组Ⅰ(1)的整体焦距为正，所述变倍组(2)的整体焦距为负，所述补偿组(3)的整体焦距为正，所述固定组Ⅱ(4)的整体焦距为正。

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，其特征在于：包括感光芯片(6)，在所述感光芯片(6)的一侧由感光芯片(6)向外侧依次同光轴设置有相对感光芯片(6)静止的固定组Ⅱ(4)，能相对感光芯片(6)前后运动的补偿组(3)、相对感光芯片(6)静止的光阑(5)，能相对感光芯片(6)前后移动的变倍组(2)，相对感光芯片(6)静止的固定组Ⅰ(1)；所述固定组Ⅰ(1)的整体焦距为正，所述变倍组(2)的整体焦距为负，所述补偿组(3)的整体焦距为正，所述固定组Ⅱ(4)的整体焦距为正。2.根据权利要求1所述的一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，其特征在于：所述固定组Ⅰ(1)包括从物侧到像侧依次设置的第一透镜(11)、第二透镜(12)，所述变倍组(2)包括从物侧到像侧依次设置的第三透镜(21)、第四透镜(22)、第五透镜(23)，所述补偿组(3)包括从物侧到像侧依次设置的第六透镜(31)、第七透镜(32)、第八透镜(33)，所述固定组Ⅱ(4)包括从物侧到像侧依次设置的第九透镜(41)和第十透镜(42)。3.根据权利要求2所述的一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，其特征在于：所述第一透镜(11)、第二透镜(12)、第三透镜(21)、第四透镜(22)、第五透镜(23)、第六透镜(31)、第七透镜(32)、第八透镜(33)、第九透镜(41)、第十透镜(42)均为球面镜片。4.根据权利要求2所述的一种高分辨率微小型可见光变焦光学系统，其特征在于：所述第一透镜(11)外表面的曲率半径为8.49mm，内表面的曲率半径为6.109mm，厚度为0.8mm；所述第二透镜(12)外表面的曲率半径为6.109mm，内表面的曲率半径为INFINITY，厚度为2mm；所述第三透镜(21)外表面的曲率半径为-17.4mm，内表面的曲率半径为9.1mm，厚度为0.6mm；所述第四透镜(22)外表面的曲率半径为-43.95mm，内表面的曲率半径为4mm，厚度为0.6mm；所述第五透镜(23)外表面的曲率半径为4mm，内表面的曲率半径为12.53mm，厚度为0.7mm；所述第六透镜(31)外表面的曲率半径为11.38mm，内表面的曲率半径为-10.6mm，厚度为0.8mm；所述第七透镜(32)外表面的曲率半径为8mm，内表面的曲率半径为-5.35mm，厚度为0.8mm；所述第八透镜(33)外表面的曲率半径为-5.35mm，内表面的曲率半径为-18.52mm，厚度为0.6mm；所述第九透镜(41)外表面的曲率半径为2.572mm，内表面的曲率半径为1.521mm，厚度为1.7mm；所述第十透镜(42)外表面的曲率半径为4.528mm，内表面的曲率半径为73.86mm，厚度为0.6mm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺磊，
申请(专利权)人：哈尔滨新光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23