[發明專利]多波段齊焦連續變焦光學裝置

有效

• 申請號: 201210242731.8
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102722017A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 胡際先;耿安兵;胡鋒
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一七研究所
• 主分類號: G02B15/173
• 分類號: G02B15/173;G02B1/00
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明涉及多波段齊焦連續變焦光學裝置，適用于為實現多波段成像于同一像平面的裝置。

背景技術

隨著電視傳感器在各領域的廣泛使用，作為電視傳感器的核心組成的光學裝置也得到了迅速發展，按結構形式分，有定焦、躍式變焦、連續變焦、躍式與連續變焦復合等系統；按波段范圍分，有可見光、近紅外、紅外、紫外等。近年來，對于既能大視場監控，又能小視場識別、跟蹤，作用距離大，且能適應霧、塵等復雜環境的多波段（可見光+近紅外）、長焦距、大像面尺寸的連續變焦光學裝置被迫切需要，如森林防火、道路樓宇監控、國家安全等。

定焦光學裝置具有高像質、大相對孔徑、結構緊湊等優勢，但由于焦距、視場單一，只能作特定距離的觀察。

躍式變焦光學裝置有2～4個不同的焦距、視場，能觀察、監控不同距離和范圍的目標，但因變焦過程跳躍，會導致被監視的目標呈現不連續性，造成目標丟失，不適合跟蹤目標。

可見光波段連續變焦光學裝置因既能對目標進行大范圍觀察，又能識別重點目標，還能對選定的目標進行連續性跟蹤等特點被廣泛使用，但由于波段的限制，只能工作在具有足夠照度的室內、外場所，在能見度較低的霧、塵天氣條件下，該類光學裝置的探測距離會受到嚴重影響。

紅外光學裝置直接對目標的紅外輻射成像，具有較好的霧、雨、塵穿透力，作用距離大，基本不受景物照度或霧氣的影響，但受紅外探測器分辨率較低、價格昂貴、使用壽命短的影響，難以普及應用。

多波段連續變焦光學裝置因其波段從傳統的可見光延展到了近紅外區域，即從400nm到700nm擴展到400nm到1000nm，利用近紅外光較可見光波長長，具有較好的霧、塵穿透力的特點，彌補了傳統可見光連續變焦光學裝置的缺陷，拓展了電視傳感器的使用環境，提升了電視傳感器的作用距離。另外，多波段連續變焦光學裝置較之紅外光學裝置，前者制造成本低廉、圖像分辨率高。明顯的性能和成本優勢，使多波段連續變焦光學裝置成為近年來的研究方向。

現有技術的多波段、長焦距連續變焦光學裝置普遍適配1/3英寸、1/2英寸CCD，但是，適配7.6mm×7.6mm及更大像面CCD的連續變焦光學裝置很難實現，這是由于該類光學裝置是長焦距和大視場這對矛盾的統一體，再加上波段寬，全波段像差校正十分困難；分波段像差校正又存在不齊焦問題。現有技術廣泛使用的多波段、長焦距連續變焦光學裝置主要有圖3、圖4所示的兩種形式。圖3用于不齊焦量較小的光學裝置，以某一波段的像面為基準，分別將另外兩波段的像面距離差折算成對應波段的濾光鏡厚度，通過濾光鏡的厚度將對應波段的像面拉回到基準面上，使之齊焦。該方法對濾光鏡中心厚度尺寸的加工要求高，且互換性差。對于不齊焦量較大的光學裝置，一般采用圖4的方法補償像面，該方法通過增加補償鏡組，校正不同波段的像差，使之齊焦，該方法結構復雜，裝調難度大，可靠性低。

概括地說，現有技術廣泛使用的多波段、長焦距連續變焦光學裝置存在以下主要缺陷：

1、多波段觀察不齊焦。對于不齊焦量小的光學裝置，一般采用不同厚度的濾光鏡補償像面，該方法存在濾光鏡中心厚度尺寸加工要求高、互換性差等缺陷；對于不齊焦量較大的光學裝置，一般采用增加補償鏡組的方法補償像面，該方法存在結構復雜，裝調難度大，可靠性低等缺陷。

2、像面尺寸小。多波段、長焦距連續變焦光學裝置普遍適配1/3英寸、1/2英寸CCD，適配7.6mm×7.6mm及更大像面CCD的該類光學裝置很難實現，因該類光學裝置是長焦距和大視場這對矛盾的統一體，再加上波段寬，像差校正十分困難。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術中的問題和不足，提供一種多波段齊焦連續變焦光學裝置，在保證系統光學性能和良好像質的前提下，實現多波段齊焦功能及7.6mm×7.6mm像面CCD適配，以及更大像面CCD類光學裝置的適配。本發明通過對結構形式和玻璃材料配對，化解了長焦距、大視場、多波段之間的矛盾，像質良好，是能實現不同變倍比和不同焦距范圍的多波段光學裝置

本發明的技術方案是：多波段齊焦連續變焦光學裝置，它包括安裝于同一光軸o－o上在連續改變焦距的過程中光學系統總長保持不變的6個鏡組；所述鏡組以光進入的前透鏡組一端為前端，像面一端為后端，從前至后依次排列為：前透鏡組、變倍組、補償組、可變光闌組、后固定組以及濾光鏡組。

更進一步的技術方案是：