[發明專利]具有強透霧能力的近紅外高清變焦光學系統

有效

• 申請號: 202011217864.0
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112230406B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 屈立輝;王芬;鐘兆銓;劉輝;陳秀秀
• 申請（專利權）人: 福建福光股份有限公司
• 主分類號: G02B15/167
• 分類號: G02B15/167
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林捷;蔡學俊

本發明涉及一種具有強透霧能力的近紅外高清變焦光學系統，其由物方至像方依次包括前固定組、變倍組、補償組、光闌、后固定組、濾色片，前固定組及補償組使用了超低色散材料，極大地減小了光學系統的二級光譜像差，實現了650nm~1000nm近紅外寬波段的高清成像。本發明光學系統相對孔徑大、分辨率高，同時可通過濾色片切換在1064nm激光照明條件下使用，增強透霧能力，在惡劣氣候環境下，較普通近紅外光學系統具有更強的透霧成像能力。

技術領域：

本發明涉及一種具有強透霧能力的近紅外高清變焦光學系統，屬于光電技術領域。

背景技術：

空氣中的煙塵、霧氣等小顆粒對可見光具有強烈散射作用，因此普通可見光鏡頭是無法探測到煙塵、霧氣后面的目標；波長越長則穿透能力越強，即容易繞過阻擋物，因此如近紅外等波長較長的光波在傳播時受氣溶膠的影響較小，能夠穿透煙塵、霧靄，實現準確聚焦，鏡頭具有透霧功能，增加了探測距離。

目前，普通透霧鏡頭主要工作波段一般為750nm~900nm，波段較窄，不能獲得寬光譜信息；對于寬光譜400nm-1000nm全波段高清的光學系統，設計上受限于二級光譜像差，無法完全兼顧可見光與近紅外波段像質，而且一般鏡頭裝調以可見光為主，導致近紅外透霧工作時無法真正實現高清成像。

在一些特殊環境下，透霧鏡頭還需要增加1064nm激光光源進行輔助照明，對于目前近紅外波段及部分短波紅外（900nm~1100nm）波段光譜響應能力較強的探測器，迫切需要與之適配的真正高清成像鏡頭。

發明內容：

本發明提供了一種具有強透霧能力的近紅外高清變焦光學系統，具有大相對孔徑，在近紅外寬波段650nm~1000nm高清成像，通過濾色片切換可在1064nm激光照明條件下工作，具有更強透霧能力。

本發明具體的技術方案如下：

本發明具有強透霧能力的近紅外高清變焦光學系統，其特征在于：由物空間至像空間依次設置有前固定組、變倍組、補償組、光闌、后固定組和濾色片；其中，前固定組包括第一正月牙透鏡、第二正月牙透鏡、由第一負月牙透鏡與第三正月牙透鏡密接組成的第一膠合組；變倍組包括由第一雙凹透鏡、第一雙凸透鏡與第二雙凹透鏡密接組成的第二膠合組和第三雙凹透鏡；補償組包括第二雙凸透鏡、由第二負月牙透鏡與第三雙凸透鏡密接組成的第三膠合組和第四正月牙透鏡；后固定組包括第四雙凹透鏡、第五正月牙透鏡、由第四雙凸透鏡與第五雙凹透鏡密接組成的第四膠合組和第五雙凸透鏡。

進一步的，上述變倍組及補償組為可移動鏡組，在變焦過程中，前固定組和變倍組的空氣間隔變化范圍是1.53mm~33.32mm，變倍組和補償組的空氣間隔變化范圍是1.31mm~53.53mm，補償組和光闌的空氣間隔變化范圍是0.15mm~20.53mm。

進一步的，上述前固定組中，第一正月牙透鏡和第二正月牙透鏡之間的空氣間隔為0.15mm，第二正月牙透鏡和第一膠合組之間的空氣間隔為0.40mm；所述變倍組中，第二膠合組和第三雙凹透鏡之間的空氣間隔為3.01mm；所述補償組中，第二雙凸透鏡和第三膠合組之間的空氣間隔為0.15mm，第三膠合組和第四正月牙透鏡之間的空氣間隔為0.15mm；所述后固定組中，第四雙凹透鏡E1和第五正月牙透鏡之間的空氣間隔為0.15mm，第五正月牙透鏡和第四膠合組之間的空氣間隔為14.25mm，第四膠合組和第五雙凸透鏡E5之間的空氣間隔為8.68mm。

進一步的，該光學系統在650nm~1000nm波段范圍內高清成像，同時通過切換濾色片可在1064nm激光照明條件下使用，增強光學系統的透霧能力。

進一步的，上述前固定組第一正月牙透鏡采用高折射率材料ZF52，以降低系統高級球差，提高分辨率。

進一步的，上述前固定組使用超低色散材料，且第一膠合組的透鏡材料滿足折射率差大于0.4，有效地校正光學系統長焦狀態下的二級光譜像差、高級球差，提高長焦成像質量。