CN218497244U - 光学透镜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光学透镜系统，光学透镜系统包括多个镜组，多个镜组之间形成光轴，多个镜组包括望远系统透镜组、扫描振镜、孔径光阑、物镜前组、物镜后组和像面，且望远系统透镜组、扫描振镜、物镜前组、物镜后组和像面从物方到像方依次布设；其中，光学透镜系统的工作波段被设置为常规可见光连续变焦波段486～656nm和透雾波段850～950nm两个波段，能够实现在白天有雾的环境下也能够实现观测，光学透镜系统的变倍比Γ的范围被设置为1＜Γ≤5，光学透镜系统的F数被设置为4.0，能够达到的像元大小为3.5um，对应光学视场覆盖范围由1.92°×1.08°至9.6°×5.41°，以解决现有的光学透镜系统轴外视场像点散焦，在能见度不好的情况下无法清晰成像的问题。

Description

光学透镜系统

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及光学透镜系统。

背景技术

随着现代科技的快速发展，为了适应海陆空等不同领域的目标探测和监控，可见光变焦距光学系统的使用日益广泛，针对不同位置，不同距离的目标可以快速瞄准清晰成像，已成为现代化武器装备之一。搭载转动云台，通过360°周扫或者重点区域角度范围内进行扫描成像，从而快速发现目标，在发现目标后，系统切换至凝视跟踪模式。这使可见光变焦距光学系统具备搜索和跟踪两种工作模式，大大提高系统对威胁目标的感知能力。

在现有技术中心，一般不具备无大视场目标扫描搜索功能，只具有凝视跟踪功能；并且在物镜组会聚光路中加扫描振镜，会导致轴外视场像点散焦，成像质量不易保证，设计难度大。且因工作波段的限制，使得现有的变焦光学系统只能在天气能见度良好的情况下工作，当环境恶劣，有严重烟、雾、霾的天气时，无法清晰成像。并且为了降低变焦镜头设计难度，一般会采用大F数(F≥5)，从而使得系统分辨率降低；或者变F数的设计方式，使得系统在不同焦距下的分辨率一致性降低，导致系统从短焦端变化到长焦端时成像性能有偏差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种光学透镜系统，旨在解决现有的光学透镜系统轴外视场像点散焦，在能见度不好的情况下无法清晰成像的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种光学透镜系统，其中所述光学透镜系统包括多个镜组，所述多个镜组之间形成光轴，所述多个镜组包括望远系统透镜组、扫描振镜、孔径光阑、物镜前组、物镜后组和像面，且所述望远系统透镜组、所述扫描振镜、所述物镜前组、所述物镜后组和像面从物方到像方依次布设，所述孔径光阑与所述望远系统透镜组的出瞳位置重合，且均位于所述扫描振镜处；

其中，所述光学透镜系统的工作波段被设置为486～656nm和850～950nm两个波段，所述光学透镜系统的变倍比Γ的范围被设置为1＜Γ≤5，所述光学透镜系统的F数被设置为4.0。

可选地，所述望远系统透镜组包括从物方到像方依次布设的前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组和后固定透镜组，其中，所述变倍透镜组和所述补偿透镜组均可沿所述光轴的延伸方向活动设置，以使得所述光学透镜系统的焦距f被设置在40mm到200mm之间连续变焦。

可选地，所述前固定透镜组包括从物方到像方依次布设的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜和所述第二透镜胶合连接形成第一胶合透镜；

所述变倍透镜组包括从物方到像方依次布设的第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第四透镜的光焦度为正，所述第五透镜和所述第六透镜胶合连接形成光焦度为负的第二胶合透镜；

所述补偿透镜组包括从物方到像方依次布设的第七透镜、第八透镜和第九透镜，所述第七透镜的光焦度为负，所述第八透镜的光焦度为正，所述第九透镜的光焦度为正；

所述后固定透镜组包括从物方到像方依次布设第十透镜、第十一透镜和第十二透镜，所述第十透镜和所述第十一透镜胶合连接形成光焦度为负的第三胶合透镜，所述第十二透镜的光焦度为正。

可选地，所述第一透镜为凸凹透镜，所述第一透镜的凹面背离所述物方设置，所述第二透镜为双凸透镜，所述第三透镜为凸凹透镜，所述第三透镜的凹面背离所述物方设置；

所述第四透镜为凸凹透镜，所述第四透镜的凹面背离所述物方设置，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为凸凹透镜，所述第六透镜的凹面背离所述物方设置；

所述第七透镜为凸凹透镜，所述第七透镜的凹面背离所述物方设置，所述第八透镜为双凸透镜，所述第九透镜为双凸透镜；

所述第十透镜为双凹透镜，所述第十一透镜为凸凹透镜，所述第十一透镜的凹面背离所述物方设置，所述第十二透镜为凹凸透镜，所述第十二透镜的凹面朝向所述物方设置。

可选地，所述第一透镜的材质为HZLAF92型号的玻璃，所述第二透镜的材质为HFK61型号的玻璃；

所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜的材质为HFK61型号的玻璃。

可选地，所述物镜前组沿所述光轴的延伸方向可活动地设置，所述物镜前组包括从物方到像方依次布设的第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜和第十六透镜，所述第十三透镜的光焦度为正，所述第十四透镜和所述第十五透镜胶合连接形成光焦度为负的第四胶合透镜，所述第十六透镜的光焦度为正。

可选地，所述第十三透镜为双凸透镜，所述第十四透镜为双凸透镜，所述第十五透镜为双凹透镜，所述第十六透镜为凹凸透镜，所述第十六透镜的凹面朝向所述物方设置；和/或，

所述第十四透镜的材质为氟冕玻璃，所述第十五透镜的材质为重镧火石玻璃。

可选地，所述物镜后组包括从物方到像方依次布设的第十七透镜和第十八透镜，所述第十七透镜的光焦度为正，所述第十八透镜的光焦度为负；

所述第十七透镜的材质为HZLAF69型号的玻璃，所述第十八透镜的材质为HZF88型号的玻璃。

可选地，所述光学透镜系统还包括反射镜，所述反射镜设于所述物镜前组和所述物镜后组之间；

所述反射镜与所述扫描振镜相对应设置，以将自所述物方入射的光束经所述望远系统透镜组透射后，投射至所述扫描振镜，所述扫描振镜再反射光束经所述物镜前组投射至所述反射镜，所述反射镜反射光束经所述物镜前组，以使得自所述反射镜反射至像方的光束与自所述物方入射经所述望远系统透镜组的光束的传播路径平行且反向。

可选地，所述学透镜还包括设于所述物镜后组靠近像方的滤光片，所述滤光片可设置为可见光滤光片或红外滤光片，在所述光学透镜系统的工作波段被设置为486～656nm时，所述滤光片设置为可见光滤光片；

在所述光学透镜系统的工作波段被设置为850～950nm时，所述滤光片设置为近红外滤光片。

本实用新型提供的技术方案中，光学透镜系统包括望远系统透镜组、扫描振镜、孔径光阑、物镜前组、物镜后组和像面，通过望远系统透镜组将入射的光线转化为平行光束，并投向所述扫描振镜，所述扫描振镜对光路进行折转，所述扫描振镜具有固定状态和往返回扫状态，以使得所述光学透镜系统具有凝视跟踪模式和周扫搜索模式，在所述凝视跟踪模式下，所述望远系统透镜组实现连续变焦，在所述周扫搜索模式下，使得所述像面成像无离焦，并与探测器阵列为1920*1080进行搭配，实现所述光学透镜系统的两个工作波段为486～656nm和850～950nm，所述光学透镜系统的变倍比Γ的范围被设置为1＜Γ≤5，所述孔径光阑与所述望远系统透镜组的出瞳重合，且与所述扫描振镜5位置重合，减小了所述扫描振镜5的尺寸，提高扫描效率，减少轴外像差。所述光学透镜系统的F数被设置为4.0，能够达到的像元大小为3.5um，以解决现有的光学透镜系统轴外视场像点散焦，在能见度不好的情况下无法清晰成像的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的光学透镜系统对应短焦系统一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的光学透镜系统对应中焦系统一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型提供的光学透镜系统对应长焦系统一实施例的结构示意图；

图4为图1中的短焦系统f40mm对应的传递函数曲线图；

图5为图2中的中焦系统f120mm对应的传递函数曲线图；

图6为图3中的长焦系统f200mm对应的传递函数曲线图；

图7为图2中的中焦系统f120mm时对应的光学透雾传递函数曲线图；

图8为图3中的长焦系统f200mm时对应的光学透雾传递函数曲线图；

图9为本实用新型提供的光学透镜系统对应f60mm扫描边缘传递函数曲线图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	前固定透镜组	42	第十一透镜
11	第一透镜	43	第十二透镜
				12	第二透镜	5	扫描振镜
13	第三透镜	6	物镜前组
				2	变倍透镜组	61	第十三透镜
21	第四透镜	62	第十四透镜
				22	第五透镜	63	第十五透镜
23	第六透镜	64	第十六透镜
				3	补偿透镜组3	7	反射镜
31	第七透镜	8	物镜后组
				32	第八透镜	81	第十七透镜
33	第九透镜	82	第十八透镜
				4	后固定透镜组	9	滤光片
41	第十透镜	10	像面

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

搜索跟踪系统是一种被动探测系统，可在方位360°范围内周扫搜索，在发现目标后，提供目标的方位俯仰位置信息，并对其进行持续高帧频的跟踪，具有全天候工作、灵敏度高、探测距离远等优点，在国防、安全等领域具有广泛的应用前景。传统的搜索跟踪系统是基于线列探测器推扫运动，实现全方位扫描成像，但其积分时间受扫描速率所限，通常花在每个像素的时间都在数十微秒量级，因此，输出的信号强度较低，信噪比较高。目前报道的面阵扫描光学系统均不具备大面阵、大倍率连续变倍面阵扫描功能。其在实际应用中，进行360°周扫搜索，以及凝视跟踪时，对目标的分辨率变化有限，尤其对于远距离目标的连续跟踪功能存在一定的局限性。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种光学透镜系统，图1至图9为本实用新型提供的光学透镜系统的具体实施例。

请参阅图1至图9，所述光学透镜系统包括多个镜组，所述多个镜组之间形成光轴，所述多个镜组包括望远系统透镜组、扫描振镜5、孔径光阑、物镜前组6、物镜后组8和像面10，且所述望远系统透镜组、所述扫描振镜5、所述物镜前组6、所述物镜后组8和像面10从物方到像方依次布设，所述孔径光阑与所述望远系统透镜组的出瞳位置重合，且均位于所述扫描振镜5处；其中，所述光学透镜系统的工作波段被设置为486～656nm和850～950nm两个波段，所述光学透镜系统的变倍比Γ的范围被设置为1＜Γ≤5，所述光学透镜系统的F数被设置为4.0。

本实用新型提供的技术方案中，光学透镜系统包括望远系统透镜组、扫描振镜5、孔径光阑、物镜前组6、物镜后组8和像面10，通过望远系统透镜组将入射的光线转化为平行光束，并投向所述扫描振镜5，所述扫描振镜5对光路进行折转，所述扫描振镜5具有固定状态和往返回扫状态，以使得所述光学透镜系统具有凝视跟踪模式和周扫搜索模式，在所述凝视跟踪模式下，所述望远系统透镜组实现连续变焦，在所述周扫搜索模式下，使得所述像面10成像无离焦，并与探测器阵列为1920*1080进行搭配，实现所述光学透镜系统的两个工作波段为486～656nm和850～950nm，所述孔径光阑与所述望远系统透镜组的出瞳重合，且与所述扫描振镜5位置重合，减小了所述扫描振镜5的尺寸，提高扫描效率，减少轴外像差。所述光学透镜系统的变倍比Γ的范围被设置为1＜Γ≤5，所述光学透镜系统的F数被设置为4.0，能够达到的像元大小为3.5um，对应光学视场覆盖范围由1.92°×1.08°至9.6°×5.41°，以解决现有的光学透镜系统轴外视场像点散焦，在能见度不好的情况下无法清晰成像的问题。

需要说明的是，因现有技术中，一般设计的波段在3.0～5.0μm主要反映的是景物的辐射特性，对场景目标还原的细节较差，影响使用者对目标和场景的识别判断。而在本实施例中，因486～656nm波段为常规可见光连续变焦波段，所述光学透镜系统对于处在该波段能够反映景物的反射特性，场景细节还原度更好，符合人眼的视觉习惯特性。在近红外波段850～950nm时为透雾波段，增加透雾波段可以保证光学系统在恶劣天气能见度低的环境(如烟、雾、霾等)下也能清晰成像，使得所述光学透镜系统能够实现在白天有雾的环境下也能够实现观测。

还需要说明的是，因短焦和长焦的范围不同变倍比范围不同，是因体积限制、成像范围及近物距盲区的影响。短焦越短识别近距离越近，近距盲区越小；长焦越长识别距离越远，焦距越长体积也越大。在现有技术中，近距离物距范围设置为10米～无穷远，因此其体积较大。而在本实施例中，在体积设置为体积252mm×130mm×83mm大小时，所述光学透镜系统能够实现在体积较小时，成像物距范围为1米～无穷远，具有更大的工作范围。

并且，在本实施例中，所述光学透镜系统的F数被设置为4.0，成像面10无离焦，像质清晰，避免了采用变F数时，导致各焦段的分辨率一致性降低，从而使从短焦到长焦端的成像性能有偏差。

需要进行具体说明的是，所述扫描振镜5位于望远系统平行光路中，且与光阑位置即望远系统的出瞳位置重合；一般扫描振镜5具有两种工作模式：一是凝视跟踪模式：当扫描振镜5处于锁紧状态，即与光轴呈45°夹角，将光路转折90°时，系统只进行连续变焦跟踪成像。二是周扫搜索模式：电机驱动振镜从零点沿有效扫描半角α往返扫描。

具体地，在本实施例中，所述望远系统透镜组包括从物方到像方依次布设的前固定透镜组1、变倍透镜组2、补偿透镜组3和后固定透镜组4，其中，所述变倍透镜组2和所述补偿透镜组3均可沿所述光轴的延伸方向活动设置，以使得所述光学透镜系统的焦距f被设置在40mm到200mm之间连续变焦。因所述变倍透镜组2在光路中移动可达到焦距变化的效果，但所述变倍组会带来像面10位置的移动，从而需要通过设置所述补偿透镜组3按照一定曲线规律做非线性运动来补偿，从而实现变焦距过程中，成像面10位置不改变，使得成像一直保持清晰。

在所述变倍透镜组2和所述补偿透镜组3活动行程中，所述光学透镜系统具有实现短焦的第一典型工作状态、实现中焦的第二典型工作状态和实现长焦的第三典型工作状态。

以所述光学透镜系统处在所述第一典型工作状态时的一个位置点进行说明，请参阅图1和图4，所述变倍透镜组2靠近所述前固定透镜组1移动，所述变倍透镜组2中的所述第四透镜21与所述第三透镜13相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为3mm，所述补偿透镜组3靠近所述后固定透镜组4活动，所述第九透镜33和所述第十透镜41相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为3.5mm，所述第六透镜23与所述第七透镜31相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为141.3mm，所述光学透镜系统的焦距被调整至40mm。

以所述光学透镜系统处在所述第二典型工作状态时的一个位置点进行说明，请参阅图2和图5，所述变倍透镜组2逐渐远离所述前固定透镜组1移动，所述变倍透镜组2中的所述第四透镜21与所述第三透镜13相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为84.8mm，所述补偿透镜组3远离所述后固定透镜组4活动，所述第九透镜33和所述第十透镜41相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为22mm，所述第六透镜23与所述第七透镜31相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为41mm，所述光学透镜系统的焦距被调整至120mm。

以所述光学透镜系统处在所述第三典型工作状态时的一个位置点进行说明，请参阅图3和图6，所述变倍透镜组2进一步逐渐远离所述前固定透镜组1移动，所述变倍透镜组2中的所述第四透镜21与所述第三透镜13相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为105.4mm，所述补偿透镜组3进一步远离所述后固定透镜组4，且靠近所述变倍透镜组2，所述第九透镜33和所述第十透镜41相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为38.93mm，所述第六透镜23与所述第七透镜31相互靠近的表面中心在所述光轴上的间隔为3.5mm，所述光学透镜系统的焦距被调整至200mm。

根据图4中示意的短焦40mm光学调制传递函数图，图5中示意的中焦120mm光学调制传递函数图，图6中示意的长焦200mm光学调制传递函数图可以清晰的反应在100lp/mm处，各个焦段0.8Field以内的MTF均达到0.2以上，具有良好的成像质量。

请参阅图7和图8，图7～图8是中焦和长焦的透雾情况下的光学调制传递函数(MTF)图，透雾段主要需考量场景目标的辐射特性，无法反映高频的目标细节，所以透雾段在80lp/mm处，透雾各焦段0.8Field以内的MTF均达到0.1以上，具有良好的成像质量。

因所述扫描振镜5有效扫描半角α的确定由扫描焦距60mm对应的望远镜系统放大率M、转台转速ω，探测器积分时间t决定。所述扫描振镜5对转台转动后像面10产生拖影的补偿角度可以设置为tanα＝Mtan(ωt/2)。

面阵周扫搜索系统包括以下步骤：

步骤1、对所述望远系统透镜组的设计：根据平台转速确定满足回扫补偿无渐晕或挡光的望远系统的最小视场增加量ΔωFOV＝ωt，ω为平台转速，t为光学系统面阵探测器积分时间；得到望远系统的总视场为ωFOV＝ωmax+ΔωFOV，ωmax为光学系统中无扫描时视场要求最大值；

步骤2、根据所述望远系统透镜组的入瞳直径以及结构尺寸限制，确定是的望远系统中所述扫描振镜5尺寸最小的望远系统倍率M；

步骤3、根据望远系统倍率M＝f0＇/fe＇，结合系统的F数确定物镜组焦距f01＇～f02＇和目镜组焦距fe＇；

步骤4、将所述望远系统透镜组的出瞳位置与所述物镜前组6的入瞳位置严格匹配，并将所述扫描振镜5置于望远镜出瞳位置处；

步骤5、根据所述望远系统透镜组和物镜前组6进行匹配优化，得到面阵扫描光学系统。

在本实施例中，所述光学透镜系统可在60mm焦距状态下，进行面阵扫描工作，适应平台搜索速度设置为90°/s，探测器积分时间设置为10ms。

请参阅图9，图9是焦距60mm处的扫描搜索情况下的光学调制传递函数(MTF)图，该焦距完成周视扫描搜索工作，需要快速扫描发现目标，且视场覆盖的范围是要包含转台转动时的转动角度，这样所述扫描振镜5摆动方向与转台转动反方向时，可保证转动过程中无像移，始终成清晰的图像，图9的MTF在视场角最大的位置处0.8Field以内均达到0.5以上，可表明在扫描过程中，本系统具有清晰的成像效果。

更为具体地，在本实施例中，所述前固定透镜组1包括从物方到像方依次布设的第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13，所述第一透镜11和所述第二透镜12胶合连接形成第一胶合透镜；所述第一透镜11的材质为HZLAF92型号的玻璃，所述第二透镜12的材质为HFK61型号的玻璃，以消除所述光学透镜系统的色差。所述变倍透镜组2包括从物方到像方依次布设的第四透镜21、第五透镜22和第六透镜23，所述第四透镜21的光焦度为正，所述第五透镜22和所述第六透镜23胶合连接形成光焦度为负的第二胶合透镜，通过设置光焦度为正的所述第四透镜21和光焦度为负的所述第二胶合透镜来有效地抵消球差及像散。所述补偿透镜组3包括从物方到像方依次布设的第七透镜31、第八透镜32和第九透镜33。所述第七透镜31、所述第八透镜32和所述第九透镜33的材质为HFK61型号的玻璃。所述第七透镜31的光焦度为负，所述第八透镜32的光焦度为正，所述第九透镜33的光焦度为正，如此合理搭配正负透镜抵消球差和慧差。后固定透镜组4包括从物方到像方依次布设第十透镜41、第十一透镜42和第十二透镜43，所述第十透镜41和所述第十一透镜42胶合连接形成光焦度为负的第三胶合透镜，所述第十二透镜43的光焦度为正，所述第十透镜41和所述第十一透镜42由镧冕玻璃和重火石玻璃制成，形成的所述第三胶合透镜有效消除色散和二级光谱，同时搭配光焦度为正的所述第十二透镜43，可以有效的矫正球差，像散和畸变。如此，通过合理分配镜片光焦度，调整玻璃形状及材料搭配，有效消色差、色散及二级光谱，使各个镜片上的球差，慧差，像散等相互补偿抵消，以达到清晰成像的效果。

更为具体地，在本实施例中，所述第一透镜11为凸凹透镜，所述第一透镜11的凹面背离所述物方设置，所述第二透镜12为双凸透镜，所述第三透镜13为凸凹透镜，所述第三透镜13的凹面背离所述物方设置；所述第四透镜21为凸凹透镜，所述第四透镜21的凹面背离所述物方设置，所述第五透镜22为双凹透镜，所述第六透镜23为凸凹透镜，所述第六透镜23的凹面背离所述物方设置；所述第七透镜31为凸凹透镜，所述第七透镜31的凹面背离所述物方设置，所述第八透镜32为双凸透镜，所述第九透镜33为双凸透镜；所述第十透镜41为双凹透镜，所述第十一透镜42为凸凹透镜，所述第十一透镜42的凹面背离所述物方设置，所述第十二透镜43为凹凸透镜，所述第十二透镜43的凹面朝向所述物方设置。由所述前固定透镜组1、所述变倍透镜组2、所述补偿透镜组3和所述后固定透镜组4来组成所述望远系统透镜组，完成变焦距工作，且所述望远系统透镜组的出射光为平行光，即整个系统的光阑放在所述后固定透镜组4之后，也就是望远系统出瞳位置处，在此处放置所述扫描振镜5，可保证振镜的口径小、重量轻，电机带动振镜摆扫的速率高，从而提高振镜的扫描速率，同时也减小来回摆扫时轴外像差对像质的影响。

具体地，在本实施例中，所述物镜前组6沿所述光轴的延伸方向可活动地设置，所述物镜前组6包括从物方到像方依次布设的第十三透镜61、第十四透镜62、第十五透镜63和第十六透镜64，所述第十三透镜61的光焦度为正，所述第十四透镜62和所述第十五透镜63胶合连接形成光焦度为负的第四胶合透镜，所述第十六透镜64的光焦度为正。

更为具体地，在本实施例中，所述第十三透镜61为双凸透镜，所述第十四透镜62为双凸透镜，所述第十五透镜63为双凹透镜，所述第十六透镜64为凹凸透镜，所述第十六透镜64的凹面朝向所述物方设置，所述第十四透镜62的材质为氟冕玻璃，所述第十五透镜63的材质为重镧火石玻璃，如此设置，对消除球差、慧差、色散等像差具有正向效果。且所述物镜前组6沿所述光轴的延伸方向可活动地设置，可完成近物距1m清晰成像，也减少近距离盲区和高低温-40℃～+60℃成像，同时能减少温度变化对成像质量的影响。

具体地，所述物镜后组8包括从物方到像方依次布设的第十七透镜81和第十八透镜82，所述第十七透镜81的光焦度为正，所述第十八透镜82的光焦度为负。所述第十七透镜81的材质为HZLAF69型号的玻璃，所述第十八透镜82的材质为HZF88型号的玻璃。如此可用来消除前面各透镜最终带来的残余的像散、场区和畸变。

进一步地，因所述光学透镜系统包括至少十八个透镜，并且所述扫描振镜5将光路进行反射，使得所述光学透镜系统的体积较大，为了减小所述光学透镜系统的体积，在本实施例中，所述光学透镜系统还包括反射镜7，所述反射镜7设于所述物镜前组6和所述物镜后组8之间，所述反射镜7与所述扫描振镜5相对应设置，以将自所述物方入射的光束经所述望远系统透镜组透射后，投射至所述扫描振镜5，因所述扫描振镜5的与入射光路的夹角为45°，能将光束最终转折90°，所述扫描振镜5再反射光束经所述物镜前组6投射至所述反射镜7，所述反射镜7与光路夹角的角度不做具体的限定，只需于所述扫描振镜5共同配合作用，使得光束能够进行折回，优选地，所述反射镜7与光路夹角为45°，因此将光路再折转90°，所述反射镜7反射光束经所述物镜前组6，以使得自所述反射镜7反射至像方的光束与自所述物方入射经所述望远系统透镜组的光束的传播路径平行且反向，从而减小整个系统的体积，减小所述光学透镜系统的整体的长度。

进一步地，为了减少光噪声对成像质量的影响，同时也减少后续光电转换部分的处理工作，在本实施例中，所述光学透镜系统还包括设于所述物镜后组8靠近像方的滤光片9，所述滤光片9可设置为可见光滤光片或近红外滤光片，在天气晴朗，能见度高的情况下，所述光学透镜系统的工作波段被设置为486～656nm时，所述滤光片9设置为可见光滤光片，可将红外波段的光滤掉。在在白天天气有雾、霾等恶劣天气时，所述光学透镜系统的工作波段被设置为850～950nm，所述滤光片9设置为近红外滤光片，将可见光波段的光滤掉，这样可以减少光噪声对成像质量的影响。

具体地，像面10可以理解为感光芯片朝向所述物方的表面，即可以为CCD或者CMOS等摄像元件的表面，可以理解的是，携带被摄物体信息的光线能够依次经过前固定透镜组1、变倍透镜组2、补偿透镜组3和后固定透镜组4、所述扫描振镜5、所述物镜前组6、所述反射镜7、所述物镜后组8和所述滤光片9并最终成像于所述成像面10上。

需要说明的是，在一实施例中，所述光学透镜系统的基本参数表如表1所示，其中曲率半径、厚度单位均为毫米(mm)。

表1

综上所述，通过所述变倍透镜组2、所述补偿透镜组3的移动以及所述扫描振镜5的往返回扫，实现了焦距为60mm处的扫描，以及连续变焦凝视跟踪。

保证多档焦距状态扫描过程中全视场范围内图像精确配准，保证成像的清晰与稳定。

控制所述扫描振镜5回摆带来的畸变值＜1％，保证焦距为60mm处的扫描过程中全视场范围内图像精确配准，保证成像的清晰与稳定。

本实用新型的所述光学透镜系统为40mm～200mm可见光连续变焦面阵扫描光学系统，工作波段为486～656nm和850～950nm；探测器阵列为1920×1080，像元大小3.5um；系统F数为4。焦距系统的短焦焦距为f 1＝40mm，长焦焦距为f2＝200mm，系统的变倍比为：Γ＝f2/f 1＝4；对应光学视场覆盖范围由1.92°×1.08°至9.6°×5.41°。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学透镜系统，其特征在于，包括多个镜组，所述多个镜组之间形成光轴，所述多个镜组包括望远系统透镜组、扫描振镜、孔径光阑、物镜前组、物镜后组和像面，且所述望远系统透镜组、所述扫描振镜、所述物镜前组、所述物镜后组和像面从物方到像方依次布设，所述孔径光阑与所述望远系统透镜组的出瞳位置重合，且均位于所述扫描振镜处；

其中，所述光学透镜系统的工作波段被设置为486～656nm和850～950nm两个波段，所述光学透镜系统的变倍比Γ的范围被设置为1＜Γ≤5，所述光学透镜系统的F数被设置为4.0。

2.如权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于，所述望远系统透镜组包括从物方到像方依次布设的前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组和后固定透镜组，其中，所述变倍透镜组和所述补偿透镜组均可沿所述光轴的延伸方向活动设置，以使得所述光学透镜系统的焦距f被设置在40mm到200mm之间连续变焦。

3.如权利要求2所述的光学透镜系统，其特征在于，所述前固定透镜组包括从物方到像方依次布设的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜和所述第二透镜胶合连接形成第一胶合透镜；

所述变倍透镜组包括从物方到像方依次布设的第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第四透镜的光焦度为正，所述第五透镜和所述第六透镜胶合连接形成光焦度为负的第二胶合透镜；

所述补偿透镜组包括从物方到像方依次布设的第七透镜、第八透镜和第九透镜，所述第七透镜的光焦度为负，所述第八透镜的光焦度为正，所述第九透镜的光焦度为正；

所述后固定透镜组包括从物方到像方依次布设第十透镜、第十一透镜和第十二透镜，所述第十透镜和所述第十一透镜胶合连接形成光焦度为负的第三胶合透镜，所述第十二透镜的光焦度为正。

4.如权利要求3所述的光学透镜系统，其特征在于，所述第一透镜为凸凹透镜，所述第一透镜的凹面背离所述物方设置，所述第二透镜为双凸透镜，所述第三透镜为凸凹透镜，所述第三透镜的凹面背离所述物方设置；

所述第四透镜为凸凹透镜，所述第四透镜的凹面背离所述物方设置，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为凸凹透镜，所述第六透镜的凹面背离所述物方设置；

所述第七透镜为凸凹透镜，所述第七透镜的凹面背离所述物方设置，所述第八透镜为双凸透镜，所述第九透镜为双凸透镜；

所述第十透镜为双凹透镜，所述第十一透镜为凸凹透镜，所述第十一透镜的凹面背离所述物方设置，所述第十二透镜为凹凸透镜，所述第十二透镜的凹面朝向所述物方设置。

5.如权利要求3所述的光学透镜系统，其特征在于，所述第一透镜的材质为HZLAF92型号的玻璃，所述第二透镜的材质为HFK61型号的玻璃；

所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜的材质为HFK61型号的玻璃。

6.如权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于，所述物镜前组沿所述光轴的延伸方向可活动地设置，所述物镜前组包括从物方到像方依次布设的第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜和第十六透镜，所述第十三透镜的光焦度为正，所述第十四透镜和所述第十五透镜胶合连接形成光焦度为负的第四胶合透镜，所述第十六透镜的光焦度为正。

7.如权利要求6所述的光学透镜系统，其特征在于，所述第十三透镜为双凸透镜，所述第十四透镜为双凸透镜，所述第十五透镜为双凹透镜，所述第十六透镜为凹凸透镜，所述第十六透镜的凹面朝向所述物方设置；和/或，

所述第十四透镜的材质为氟冕玻璃，所述第十五透镜的材质为重镧火石玻璃。

8.如权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于，所述物镜后组包括从物方到像方依次布设的第十七透镜和第十八透镜，所述第十七透镜的光焦度为正，所述第十八透镜的光焦度为负；

所述第十七透镜的材质为HZLAF69型号的玻璃，所述第十八透镜的材质为HZF88型号的玻璃。

9.如权利要求2所述的光学透镜系统，其特征在于，所述光学透镜系统还包括反射镜，所述反射镜设于所述物镜前组和所述物镜后组之间；

所述反射镜与所述扫描振镜相对应设置，以将自所述物方入射的光束经所述望远系统透镜组透射后，投射至所述扫描振镜，所述扫描振镜再反射光束经所述物镜前组投射至所述反射镜，所述反射镜反射光束经所述物镜前组，以使得自所述反射镜反射至像方的光束与自所述物方入射经所述望远系统透镜组的光束的传播路径平行且反向。

10.如权利要求2所述的光学透镜系统，其特征在于，所述光学透镜系统还包括设于所述物镜后组靠近像方的滤光片，所述滤光片可设置为可见光滤光片或近红外滤光片；

在所述光学透镜系统的工作波段被设置为486～656nm时，所述滤光片设置为可见光滤光片；

在所述光学透镜系统的工作波段被设置为850～950nm时，所述滤光片设置为近红外滤光片。

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