CN113448070A - 一种具有外置入瞳的连续变焦光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有外置入瞳的连续变焦光学系统，解决现有光学系统要么不具有外置入瞳；要么不具备内置光阑；要么系统结构复杂；要么不具备连续变焦功能；要么成像分辨率低的技术问题。该光学系统包括依次设的光焦度为正的前固定镜组、光焦度为负的变倍镜组、补偿镜组、光焦度为正的中继镜组、光阑和光焦度为正的后固定镜组；设变倍镜组焦距为f6，光学系统长焦位置焦距为fL，f6和fL满足以下条件式：10.2<|fL/f4|<23.6；补偿镜组光焦度为正，设补偿组在光学系统长焦位置的径向放大倍率为m5，m5满足以下的条件式：1.6<|m5|<6.5；变倍镜组和补偿镜组同步沿光轴方向前后移动，实现连续变焦。

Description

一种具有外置入瞳的连续变焦光学系统

技术领域

本发明涉及一种连续变焦光学系统，具体而言，涉及一种光阑内置，具有外置入瞳，且适配高分辨率图像传感器的连续变焦光学系统。

背景技术

相较于采用大像元尺寸的红外成像探测系统，采用CCD或CMOS等小尺寸像元光电成像器件的可见波段光学系统，可更容易地获得高的成像分辨率，在高分辨成像领域获得了更为广泛的应用。

具有外置入瞳的光学系统可独立完成光学成像功能，还可与无焦光学系统组合，构成更长焦距或更大视场的光学系统，实现光学系统的模块化；内置的孔径光阑还可通过手动或自动调节，适应更大的照度范围；另外，将具有外置入瞳的光学系统倒置使用，又可满足目标模拟器等对入瞳位置要求特属的应用。因此，研制可在可见波段工作，光阑内置，且具有外置入瞳的连续变焦光学系统，实现对大小视场的同时兼容和高分辨率成像，具有重要现实意义。

现有技术中公开的具有外置入瞳的光学系统，或成像分辨率低；或光阑外置；或变倍比小；或具有外置入瞳，但不具备连续变焦功能；或具有连续变焦功能，但光阑位于动组内，系统结构复杂。

1973年，刊载于Proc.SPIE 0039，题为《An Improved Zoom Lens With ExternalEntrance Pupil》的文献，给出了几种入瞳外置连续变焦光学系统的设计模型，未给出设计实例。2017年，刊载于Proc.SPIE 10590，题为《Dual FOV afocal zoom system withstationary pupils sing single moving group》的文献，给出了几种光瞳外置双视场无焦光学系统，虽具有固定的外置光瞳，但该光学系统并不具备连续变焦功能。而刊载于相同论文集，题为《Optimal power distribution for minimizing pupil walk in a7.5Xafocal zoom lens》的文献，则给出了几种光瞳外置连续变倍无焦光学系统，具有固定的出瞳位置，但该光学系统为一次成像结构，孔径光阑位于动组内，系统结构复杂，且入瞳位置在变倍过程存在较大游走。

2015年，刊载于中国期刊《光电工程》，题为《电视图像目标模拟器变焦准直光学系统设计》的文献，公开了一种光瞳前置型双视场可见成像光学系统。该系统具有外置入瞳，采用变倍透镜组的旋进和旋出实现大小视场的切换，系统结构复杂，且无法实现连续变焦功能。其入瞳与孔径光阑位置重合，为了保证视场切换前后，光学系统相对孔径不变，光阑开孔还需配合视场切换动作进行大小变化。

公开号为CN 102323671A和CN109739013A的中国专利公开了不同参数的具有外置入瞳的离轴三反镜光学成像系统，以及公开号为CN100504502和CN110989142A的中国专利公开的具有外置入瞳的透射式光学系统，均为定焦光学系统，无法实现连续变焦功能。

公开号为CN 106019543A的中国专利，公开了一种前置光栏高清变焦视频摄像转接镜头，该光学系统孔径光阑位于动组之间，具有外置入瞳，可完成与主体显微镜或望远镜较长出瞳相衔接，所用光学透镜约12片，像面大小直径为6mm，焦距范围为35mm～64mm，但变倍比较小，不足两倍。

公开号为US 2012/0162750 A1的美国专利，公开了一种光瞳前置的中长波双色红外变焦光学系统，该光学系统焦距范围38mm～130mm，适配640×480阵列，20μm像元尺寸，成像分辨率低，且光学系统入瞳位于沿光路从前至后的第一正透镜靠近物方侧某一位置，在焦距连续变化过程中，其位置前后连续变化，使得成像分辨率较低。

发明内容

为了解决现有光学系统中，要么光阑内置，不具有外置入瞳；要么，光瞳外置，但不具备内置光阑；要么，光阑位于动组内，系统结构复杂；要么，具有外置入瞳，但不具备连续变焦功能；要么，工作波段为红外谱段，成像分辨率低的技术问题，本发明提供了一种具有外置入瞳的连续变焦光学系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特殊之处在于：包括从物面至像面依次设置的前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组、中继镜组、光阑和后固定镜组；

所述前固定镜组的光焦度为正；

所述变倍镜组的光焦度为负，设变倍镜组的焦距为f6，光学系统长焦位置的焦距为fL，f6和fL满足以下条件式：

10.2<|fL/f4|<23.6；

所述补偿镜组的光焦度为正，设补偿组在光学系统长焦位置的径向放大倍率为m5，m5满足以下的条件式：

1.6<|m5|<6.5；

所述中继镜组的光焦度为正；

所述后固定镜组的光焦度为正；

所述变倍镜组和补偿镜组能够同步沿光轴方向前后移动，实现连续变焦。

进一步地，设所述变倍镜组的焦距为f6，f6和fL满足以下条件式：

10.2<|fL/f4|<23.6。

进一步地，设所述补偿镜组的焦距为f5，中继镜组的焦距为f4，f5和f4满足以下条件式：

1.5<|f5/f4|<5.8。

进一步地，设所述后固定镜组的焦距为f2，f2和fL满足以下条件式：

6.1<|fL/f2|<16.8；

所述前固定镜组整体或者部分透镜能够沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦

进一步地，所述前固定镜组包括沿光线传输方向依次设置的第一正透镜、第二正透镜、第一负透镜、第三正透镜和第四正透镜；

所述第一正透镜沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦；

或者，第二正透镜和第一负透镜同步沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦；

或者，第三正透镜和第四正透镜同步沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦；

或者，第一正透镜、第二正透镜、第一负透镜、第三正透镜和第四正透镜同步沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦。

进一步地，设所述前固定镜组的焦距为f7，第一负透镜的焦距为f703，第一负透镜对d线的阿贝数为vd703，则f703、f7和vd703满足条件：

1.7<|f7/f703|<4.2；

vd703<38。

进一步地，所述变倍镜组包括沿光线传输方向依次设置的第一胶合镜组和第二胶合镜组；

所述第一胶合镜组具有负光焦度，由光线传输方向依次设置的第五正透镜和第二负透镜胶合而成；

设所述第二负透镜对d线的阿贝数为vd602，vd602满足以下条件式：

Vd402>60；

所述第二胶合镜组具有负光焦度，由光线传输方向依次设置的第三负透镜和第六正透镜胶合而成。

进一步地，所述后固定镜组包括沿光线传输方向依次设置的第四胶合镜组、第十二正透镜和第十三正透镜，第四胶合镜组具有负光焦度；

设所述第四胶合镜组的焦距为f4c，f4c和f2满足以下条件式：

1.2<|f2/f4c|<4.2。

进一步地，所述补偿镜组包括第三胶合镜组，由光线传输方向依次设置的第四负透镜和第七正透镜胶合而成；

所述中继镜组包括沿光线传输方向依次设置的第八正透镜、第九正透镜和第十正透镜；

所述第四胶合镜组由光线传输方向依次设置的第五负透镜和第十一正透镜胶合而成。

进一步地，所述光阑固定在第十正透镜的像方侧，光阑为通光孔径可变光阑或者固定通光孔径光阑；

所述第一负透镜与第三正透镜之间设置第一平面反射镜，和/或第十三正透镜与像面之间设置第二平面反射镜；

所述变倍镜组和补偿镜组通过齿轮-导轨机构、凸轮-套筒机构或凸轮-导轨机构，同步沿光轴方向前后移动，实现连续变焦；

所述前固定镜组通过齿轮-导轨机构、凸轮-套筒机构或凸轮-导轨机构沿光轴方向前后移动；

所述物面至像面的光轴上设有滤光片，用于对工作谱段的更换。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明光学系统光阑内置，具有外置入瞳，并能实现变倍比不小于4倍的连续变焦大面阵高清成像功能；在焦距连续变化的过程中，光阑固定不动，入瞳位置稳定，所有焦距中心视场及边缘视场均具有较好的成像质量。

2、本发明光学系统由变倍镜组和补偿镜组组成变焦核，并按设计给定的运动规律连续运动，变焦形式为内变焦。在变焦过程中，变倍镜组和补偿镜组始终在光轴上前后移动，变倍时，总长固定不变，质心变化较小，系统体积小，结构紧凑。

3、本发明光学系统光阑固定位于中继镜组靠近像方侧某一特定位置，给采用不同类型的光阑留有足够空间，以保证光学系统相对孔径恒定不变、手动或自动变化，提高了光学系统的模块化水平；另一方面，光阑经后续镜组成像于像面侧很远距离处，构成准像方远心光路，可保证整个像面具有均匀的相对照度分布。

4、本发明光学系统体积小巧，结构紧凑，具有外置入瞳，可与无焦望远镜匹配使用，构成更长焦距或更大变倍范围的光学系统。特别地，本发明光学系统还适用于各类摆扫成像、周视成像等装备。

5、本发明光学系统内可设置滤光片，滤光片可根据工作需要进行更换，即可获得对应谱段的光学影像。

附图说明

图1是本发明具有外置入瞳的连续变焦光学系统实施例一光学结构示意图；

图2是本发明具有外置入瞳的连续变焦光学系统实施例一在不同焦距状态的光学结构示意图，其中，图a、b、c分别为短焦、中焦和长焦状态；

图3是本发明具有外置入瞳的连续变焦光学系统实施例一中焦状态的光路示意图；

图4是本发明具有外置入瞳的连续变焦光学系统实施例一短焦状态的像差分布示意图；

图5是本发明具有外置入瞳的连续变焦光学系统实施例一中焦状态的像差分布示意图；

图6是本发明具有外置入瞳的连续变焦光学系统实施例一长焦状态的像差分布示意图；

图7是本发明具有外置入瞳的连续变焦光学系统实施例二的光路示意图，其中，图a、b分别为短焦、短焦；

其中，附图标记如下：

1-像面，2-后固定镜组，201-第五负透镜，202-第十一正透镜，203-第十二正透镜，204-第十三正透镜；3-光阑；4-中继镜组，401-第八正透镜，402-第九正透镜，403-第十正透镜；5-补偿镜组，501-第四负透镜，502-第七正透镜；6-变倍镜组，601-第五正透镜，602-第二负透镜，603-第三负透镜，604-第六正透镜；7-前固定镜组，701-第一正透镜，702-第二正透镜，703-第一负透镜，704-第三正透镜，705-第四正透镜；8-入瞳，9-物面，10-第一平面反射镜，11-第二平面反射镜。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

实施例一

如图1所示，一种具有外置入瞳的连续变焦光学系统，定义光线从左至右入射，该光学系统包括沿光线传播方向从左至右依次同轴设置的前固定镜组7、变倍镜组6、补偿镜组5、中继镜组4、光阑3和后固定镜组2；前固定镜组7的左侧为光学系统的物面9，后固定镜组2的右侧为光学系统的像面1(焦面)；光学系统的入瞳8固定位于前固定镜组7的左侧且位于物面9的右侧，在变焦过程中前后位置稳定；变倍镜组6与光阑3、前固定镜组7、补偿镜组5、中继镜组4后固定镜组2共同构成完整的成像系统。

变倍镜组6和补偿镜组5通过驱动机构可在光学系统光轴方向同步前后直线移动(图1中左右方向)，实现连续变焦，本发明光学系统在连续变焦过程中总长恒定；驱动机构可为齿轮-导轨机构、凸轮-套筒机构或凸轮-导轨机构等其他类似驱动机构；同时，前固定镜组7可整组或部分镜片沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦。

本发明光学系统中各镜组如下：

1、前固定镜组7

前固定镜组7具有正光焦度，包括从左至右依次中心轴线同轴排列的第一正透镜701、第二正透镜702、第一负透镜703、第三正透镜704和第四正透镜705；在光学系统的最靠物面9侧，能够配置具有较短焦距且具有正光焦度的前固定镜组7，有利于光学系统的大视场化；同时，前固定镜组7可整组或部分镜片沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦，即第一正透镜701沿光轴方向前后移动，或者第二正透镜702和第一负透镜703同步沿光轴方向前后移动，或者第三正透镜704和第四正透镜705同步沿光轴方向前后移动，或者第一正透镜701、第二正透镜702、第一负透镜703、第三正透镜704和第四正透镜705同步沿光轴方向前后移动，均可实现全变焦范围对不同物距场景的对焦；

设第一负透镜703的焦距为f703，前固定镜组77的焦距为f7，第一负透镜703对d线的阿贝数为vd703，则f703、f7和vd703满足条件：

1.7<|f7/f703|<4.2； (1)

vd703<38； (2)

条件式(1)是规定前固定镜组7中第一负透镜703焦距范围进行限定的式子。通过满足该条件式(1)，能够保证光学系统调焦迅速。条件式(1)中若低于其下限，则前固定镜组7的移动量增加，因此光学系统的调焦速率变低。另一方面，在条件式(2)中若超过其上限，对光学系统调焦速率有利，但特别是短焦端中的球差的校正变得困难，光学性能劣化，导致成像质量变差。

条件式(2)是规定跨全变倍区域地对前固定镜组7相对于整个工作谱段区域的光产生的色像差良好地进行校正的条件的式子。通过由满足条件式(2)的高色散材料形成前固定镜组7中的第一负透镜703，能够在全变倍范围对相对于工作谱段范围的光而产生的色差良好地进行校正。另外，条件式(2)中，若低于它的下限，则轴上色差的校正变得困难，不能够对于整个工作谱段范围的光产生的色差充分地进行校正。

2、变倍镜组6

变倍镜组6的光焦度为负，由从左至右依次固联排列的第一胶合镜组和第二胶合镜组组成；第一胶合镜组具有负光焦度，由第五正透镜601和第二负透镜602胶合而成；第二胶合镜组具有负光焦度，由第三负透镜603和第六正透镜604胶合而成；

设变倍镜组6的焦距为f6，变焦光学系统长焦位置的焦距为fL，设第二负透镜602对d线的阿贝数为vd602，fL、f6和vd602满足以下条件式：

10.2<|fL/f4|<23.6； (3)

Vd402>60； (4)

条件式(3)是对变倍镜组6焦距范围进行限定的式子。通过满足该条件式(3)，能够保证光学系统变焦迅速，并能够实现光学系统的小型化。条件式(3)中若低于其下限，则变倍镜组6的移动量增加，因此光学系统的小型化变得困难。另一方面，在条件式(3)中若超过其上限，对光学系统小型化有利，但特别是短焦端中，像散的校正变得困难，光学性能劣化，导致成像质量变差。

条件式(4)是规定跨全变倍区域地对变倍镜组6相对于整个工作谱段区域的光产生的色像差良好地进行校正的条件式子。通过由满足条件式(4)的高色散材料形成变倍镜组6中的第二负透镜602，能够在全变倍范围对工作谱段范围的光而产生的色差良好地进行校正。另外，条件式(4)中，若低于它的下限，则轴上色差的校正变得困难，不能够对于整个工作谱段范围的光产生的色差充分地进行校正。

3、补偿镜组5

补偿镜组5具有正光焦度，包括由从左至右依次排列的第四负透镜501和第七正透镜502胶合而成的第三胶合镜组；设补偿组的在光学系统长焦位置时的径向放大倍率为m5，则m5满足以下的条件式：

1.6<|m5|<6.5； (5)

条件式(5)，是对与光学系统补偿镜组5光焦度范围进行限定的式子。通过满足该条件式(5)，更好地对与变倍组运动过程产生的焦面偏移进行补偿。条件式(5)中若低于其下限，则补偿镜组5的移动量增加，补偿效率变差。另一方面，在条件式(5)中若高于其上限，对变倍镜组6的同轴性要求提高，装调工艺性变差，而成为问题。

补偿镜组5能够对自身镜组内产生的色差进行独立校正。

如此，变倍镜和补偿镜组5能够维持变焦系统连续变焦过程中具有相同的入瞳8位置，若超出条件式(3)和(5)中的限制，光学系统在焦距变化过程时，入瞳8位置将发生较大的相对移动，无法实现外置入瞳8的稳定。

4、中继镜组4

中继镜组4具有正光焦度，包括从左至右依次排列的第八正透镜401、第九正透镜402和第十正透镜403；设补偿镜组5的焦距为f5，中继镜组4的焦距为f4，则f4和f5满足以下的条件式：

1.5<|f5/f4|<5.8； (6)

条件式(6)，是对与光学系统中继镜组4光焦度范围进行限定的式子。通过满足该条件式(6)，更好地对光阑3的位置进行设置。条件式(6)中若低于其下限，则光阑3将远离中继镜组4，中继镜组4尺寸变大，导致光学系统复杂化。另一方面，在条件式(6)中若高于其上限，光阑3的位置左移进入镜组内部，而成为问题。

5、光阑3

光阑3固定在第十正透镜403的像方侧，光阑3为通光孔径可变光阑3或者固定通光孔径光阑3。

6、后固定镜组2

后固定镜组2具有正光焦度，由第四胶合镜组、第十二正透镜203和第十三正透镜204构成，第四胶合镜组具有负光焦度，第四胶合镜组由沿光线传播方向从左至右依次排列的第五负透镜201和第十一正透镜202胶合而成；

设后固定镜组2的焦距为f2，第四胶合镜组的焦距为f4c，fL、f2和f4c满足以下条件式：

6.1<|fL/f2|<16.8； (7)

1.2<|f2/f4c|<4.2； (8)

条件式(7)是对后固定镜组2的焦距范围进行限定的式子。通过满足该条件式(7)，能够维持后固定镜组2简单的光学结构，不致使整个后固定镜组2复杂化。条件式(7)中若低于其下限或超过其上限，均会导致后固定镜组2的复杂化，而使整个光学系统性能劣化。

通过满足该条件式(8)，能够有效校正与大面阵探测器相伴产生的场曲、畸变。条件式(8)若低于其下限，将导致场曲和畸变的校正变得困难。另一方面，在条件式(8)中若超过其上限，对采用大面阵探测器相伴产生的场曲和畸变的校正有利，但将引入过多彗差和像散，使光学系统所成影像发生模糊。

本发明光学系统通过同时满足上述条件或满足多个上述各条件，能够实现具有外置入瞳、连续变焦、高清成像，并能够在全变倍区域对整个工作谱段范围的光产生的诸像差良好地进行校正，得到更优良的光学性能。

如图2和图3所示，变倍镜组6和补偿镜组5在本发明光学系统光轴方向按设定规律，同步前后直线移动(图中左右方向移动)，实现连续变焦；在连续变焦过程中，光学系统的总长恒定；如图2所示，在从宽视场向窄视场变化时，变倍镜组6靠近物面9方向一侧平移，在从窄视场向宽视场变化时，变倍镜组6向焦面方向一侧移动。

本发明光学系统共五个镜组，从物面9到焦面依次排列固联具有正光焦度的前固定镜组7、具有负光焦度的变倍镜组6、具有正光焦度的补偿镜组5、具有正光焦度的中继镜组4和具有正光焦度的后固定镜组2，在成像面配置CCD、CMOS等成像元件的受光面。光阑3固定在第十正透镜403的像方侧，光阑3为通光孔径可变光阑3或者固定通光孔径光阑3。

本发明光学系统内可设置滤光片，滤光片位于物面9至像面1的光轴上，滤光片可根据各透镜的间隔距离进行合理设置即可，滤光片可根据工作需要进行更换，即可获得对应谱段的光学影像。

本发明一个实施例所涉及变焦光学系统相关的各种数值数据如下：

焦距范围：100mm～400mm；

相对孔径：1/10；

入瞳距离：25mm(光学系统入瞳8与第一正透镜701物方侧表面顶点的距离)；

焦面尺寸：直径22mm；

工作谱段范围：500nm～750nm；

工作温度范围：-45℃～+70℃；

以下表1、表2和表3表示本实施例变焦光学系统的光学参数数据。

表1本实施例光学系统各透镜的具体参数(单位：mm)

在进行变倍调焦的过程中，由于变倍镜组6和补偿镜组5移动将产生间隔距离的变化，其中可变面间隔数据如表2所示；

表2本实施例光学系变焦可变面间隔数据

面间隔	f＝100	f＝400
			D11	14.45	5.52
D17	9.38	69.81
			D20	54.50	3

在本实施例中，部分透镜对d线的阿贝数以及焦距等数据参数如表3所示；

表3本实施例光学系统的参数表

条件	参数值
		|f7/f703|	2.6
vd703	23.7
		|fL/f4|	17.7
vd402	70.4
		|m5|	2.06
|f5/f4|	2.2
		|fL/f2|	10.7
|f2/f4c|	2.89

本实施例光学系统镜片总数数量少，具有较好的公差特性，各镜组所用光学材料均为常用光学玻璃材料，均具有较好的可获得性与可加工特性。

本实施例中，从光阑3靠近物面9一侧的面到像面1的总长小于370mm，各透镜最大口径小于45mm，焦距范围100mm～400mm，实现变倍比为4。变倍过程中，系统总长恒定，焦距连续变化，且属于内变焦，变倍过程中质心变化不大。

本实施例中，光学系统光阑3可以采用可变光阑3的设计方式，位在中间固定镜组靠近物方侧固定位置，可以保证光学系统焦距或外界环境照度变化时，通过调节光圈大小，保证较好的成像对比度，扩宽成像组件的动态范围。

图4、图5和图6给出了本实施例光学系统在短焦、中焦和长焦位置的球差、像散及相对畸变分布，可以看出，各像差分布合理，表明本实施例光学系统具有较好的成像质量。

实施例二

与实施例一不同之处在于：如图7所示，在第一负透镜703与第三正透镜704之间设置第一平面反射镜10；在第十三正透镜204与像面1之间设置第二平面反射镜11；各透镜面型参数值保持不变，位置进行相应调整，图7中，图a为长焦下的镜组分布示意图，图b为短焦下的镜组分布示意图。平面反射镜可改变光束的传播方向，压缩整个光学系统的体积，进一步实现小型化和灵巧化，在其他实施例中，也可仅设置第一平面反射镜10或者仅设置第二平面反射镜11。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (10)

1.一种具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：包括从物面(9)至像面(1)依次设置的前固定镜组(7)、变倍镜组(6)、补偿镜组(5)、中继镜组(4)、光阑(3)和后固定镜组(2)；

所述前固定镜组(7)的光焦度为正；

所述变倍镜组(6)的光焦度为负，设变倍镜组(6)的焦距为f6，光学系统长焦位置的焦距为fL，f6和fL满足以下条件式：

10.2<|fL/f4|<23.6；

所述补偿镜组(5)的光焦度为正，设补偿组在光学系统长焦位置的径向放大倍率为m5，m5满足以下的条件式：

1.6<|m5|<6.5；

所述中继镜组(4)的光焦度为正；

所述后固定镜组(2)的光焦度为正；

所述变倍镜组(6)和补偿镜组(5)能够同步沿光轴方向前后移动，实现连续变焦。

2.根据权利要求1所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

设所述变倍镜组(6)的焦距为f6，f6和fL满足以下条件式：

10.2<|fL/f4|<23.6。

3.根据权利要求2所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

设所述补偿镜组(5)的焦距为f5，中继镜组(4)的焦距为f4，f5和f4满足以下条件式：

1.5<|f5/f4|<5.8。

4.根据权利要求3所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

设所述后固定镜组(2)的焦距为f2，f2和fL满足以下条件式：

6.1<|fL/f2|<16.8；

所述前固定镜组(7)整体或者部分透镜能够沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦。

5.根据权利要求1至4任一所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

所述前固定镜组(7)包括沿光线传输方向依次设置的第一正透镜(701)、第二正透镜(702)、第一负透镜(703)、第三正透镜(704)和第四正透镜(705)；

所述第一正透镜(701)沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦；

或者，第二正透镜(702)和第一负透镜(703)同步沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦；

或者，第三正透镜(704)和第四正透镜(705)同步沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦；

或者，第一正透镜(701)、第二正透镜(702)、第一负透镜(703)、第三正透镜(704)和第四正透镜(705)同步沿光轴方向前后移动，实现全变焦范围对不同物距场景的对焦。

6.根据权利要求5所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

设所述前固定镜组(7)的焦距为f7，第一负透镜(703)的焦距为f703，第一负透镜(703)对d线的阿贝数为vd703，则f703、f7和vd703满足条件：

1.7<|f7/f703|<4.2；

vd703<38。

7.根据权利要求6所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

所述变倍镜组(6)包括沿光线传输方向依次设置的第一胶合镜组和第二胶合镜组；

所述第一胶合镜组具有负光焦度，由光线传输方向依次设置的第五正透镜(601)和第二负透镜(602)胶合而成；

设所述第二负透镜(602)对d线的阿贝数为vd602，vd602满足以下条件式：

Vd402>60；

所述第二胶合镜组具有负光焦度，由光线传输方向依次设置的第三负透镜(603)和第六正透镜(604)胶合而成。

8.根据权利要求7所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

所述后固定镜组(2)包括沿光线传输方向依次设置的第四胶合镜组、第十二正透镜(203)和第十三正透镜(204)，第四胶合镜组具有负光焦度；

设所述第四胶合镜组的焦距为f4c，f4c和f2满足以下条件式：

1.2<|f2/f4c|<4.2。

9.根据权利要求8所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

所述补偿镜组(5)包括第三胶合镜组，由光线传输方向依次设置的第四负透镜(501)和第七正透镜(502)胶合而成；

所述中继镜组(4)包括沿光线传输方向依次设置的第八正透镜(401)、第九正透镜(402)和第十正透镜(403)；

所述第四胶合镜组由光线传输方向依次设置的第五负透镜(201)和第十一正透镜(202)胶合而成。

10.根据权利要求9所述具有外置入瞳的连续变焦光学系统，其特征在于：

所述光阑(3)固定在第十正透镜(403)的像方侧，光阑(3)为通光孔径可变光阑(3)或者固定通光孔径光阑(3)；

所述第一负透镜(703)与第三正透镜(704)之间设置第一平面反射镜(10)，和/或第十三正透镜(204)与像面(1)之间设置第二平面反射镜(11)；

所述变倍镜组(6)和补偿镜组(5)通过齿轮-导轨机构、凸轮-套筒机构或凸轮-导轨机构，同步沿光轴方向前后移动，实现连续变焦；

所述前固定镜组(7)通过齿轮-导轨机构、凸轮-套筒机构或凸轮-导轨机构沿光轴方向前后移动；

所述物面(9)至像面(1)的光轴上设有滤光片，用于对工作谱段的更换。

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