本發(fā)明涉及光學(xué)鏡頭，具體涉及一種小行程內(nèi)對焦形式的可見近紅外光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前光學(xué)鏡頭技術(shù)中，針對不同波長范圍和特定物距的鏡頭設(shè)計有多種類型。然而，對于波長?400nm?-?1100nm?且物距從無限遠到?50mm?的應(yīng)用場景，傳統(tǒng)鏡頭存在一些局限性，現(xiàn)有鏡頭往往不能同時對不同波長的光線進行有效聚焦，存在色差問題。特別是在短波長（400nm?左右）和長波長（1100nm?左右）區(qū)域，色差導(dǎo)致成像模糊，影響圖像質(zhì)量和后續(xù)的分析處理。內(nèi)對焦鏡頭雖在一定程度上解決了部分對焦問題，但對于此特定波長范圍和物距條件下焦距基本不變且小對焦行程的設(shè)計要求，現(xiàn)有技術(shù)仍存在不足。當(dāng)物距在從無限遠到?50mm?變化時，現(xiàn)有鏡頭難以保持焦距基本不變。這使得在近距離拍攝或觀測時，成像平面不穩(wěn)定，導(dǎo)致成像質(zhì)量下降，無法滿足高精度觀測的需求。為實現(xiàn)物距變化范圍內(nèi)的對焦功能，部分鏡頭的對焦行程設(shè)計較大，不僅使鏡頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積增大，而且在一些對空間要求嚴(yán)格的應(yīng)用場景中無法適用，同時也增加了鏡頭制造和裝配的難度。因此，通過結(jié)合現(xiàn)有對焦技術(shù)，材料選擇，研發(fā)一種小行程內(nèi)對焦形式的可見近紅外光學(xué)系統(tǒng)具有非常大的實際意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，而提供一種小行程內(nèi)對焦形式的可見近紅外光學(xué)系統(tǒng)。

2、本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：一種小行程內(nèi)對焦形式的可見近紅外光學(xué)系統(tǒng)，由物面至像面依次設(shè)置有前固定透鏡組、前移動透鏡組、中間固定透鏡組、后補償透鏡組、后固定透鏡組和光闌，

3、所述前固定透鏡組包括：

4、具有正光焦度的第一透鏡，物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面；

5、具有負(fù)光焦度的第二透鏡，物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面；

6、所述前移動透鏡組包括：

7、具有正光焦度的第三透鏡，物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面；

8、具有負(fù)光焦度的第四透鏡，物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面；

9、所述中間固定透鏡組包括：

10、具有正光焦度的第五透鏡，物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面；

11、所述后補償透鏡組包括：

12、具有負(fù)光焦度的第六透鏡，物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面；

13、具有正光焦度的第七透鏡，物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面；

14、具有正光焦度的第八透鏡，物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面；

15、所述后固定透鏡組包括：

16、具有負(fù)光焦度的第九透鏡，物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面。

17、優(yōu)選的，所述前移動透鏡組和后補償透鏡組為可移動組，

18、對焦過程中，前固定透鏡組和前移動透鏡組的空氣間隔d1變化范圍滿足3.9mm≤d1≤5.6mm，前移動透鏡組和中間固定透鏡組的空氣間隔d2變化范圍滿足0.3mm≤d2≤2.0mm，

19、中間固定透鏡組和后補償透鏡組的空氣間隔d3變化范圍滿足3.5mm≤d3≤4.6mm，后補償透鏡組和后固定透鏡組的空氣間隔d4變化范圍滿足1.4?mm≤d4≤2.5mm。

20、優(yōu)選的，所述前固定透鏡組中，第一透鏡和第二透鏡之間的空氣間隔為0.7-0.8mm，

21、前移動透鏡組中，第三透鏡和第四透鏡之間的空氣間隔為1.6-1.8mm，

22、后補償透鏡組中，第六透鏡與第七透鏡之間的空氣間隔為0.7-0.8mm，第七透鏡與第八透鏡之間的空氣間隔為0.2-0.4mm，

23、所述后固定透鏡組與光闌之間的空氣間隔為11.5-12.0mm。

24、優(yōu)選的，第一透鏡物側(cè)面的曲率半徑r1滿足355mm≤r1≤405mm，第一透鏡像側(cè)面的曲率半徑r2滿足-45mm≤r2≤-35mm；

25、第二透鏡物側(cè)面的曲率半徑r3滿足55mm≤r3≤65mm，第二透鏡像側(cè)面的曲率半徑r4滿足5mm≤r4≤15mm；

26、第三透鏡物側(cè)面的曲率半徑r5滿足-25mm≤r5≤-15mm，第三透鏡像側(cè)面的曲率半徑r6滿足-20mm≤r6≤-10mm；

27、第四透鏡物側(cè)面的曲率半徑r7滿足-15mm≤r7≤-5mm，第四透鏡像側(cè)面的曲率半徑r8滿足-20mm≤r8≤-10mm；

28、第五透鏡物側(cè)面的曲率半徑r9滿足15mm≤r9≤25mm，第五透鏡像側(cè)面的曲率半徑r10滿足-25mm≤r10≤-15mm；

29、第六透鏡物側(cè)面的曲率半徑r11滿足30mm≤r11≤40mm，第六透鏡6像側(cè)面的曲率半徑r12滿足5mm≤r12≤15mm；

30、第七透鏡物側(cè)面的曲率半徑r13滿足5mm≤r13≤15mm，第七透鏡7像側(cè)面的曲率半徑r14滿足-45mm≤r14≤-35mm；

31、第八透鏡物側(cè)面的曲率半徑r15滿足35mm≤r15≤45mm，第八透鏡8像側(cè)面的曲率半徑r16滿足-15mm≤r16≤-5mm；

32、第九透鏡物側(cè)面的曲率半徑r17滿足-15mm≤r17≤-5mm，第九透鏡9像側(cè)面的曲率半徑r18滿足-15mm≤r18≤-5mm。

33、優(yōu)選的，第一透鏡的中心厚度為3-4mm；

34、第二透鏡的中心厚度為2-3mm；

35、第三透鏡的中心厚度為3-5mm；

36、第四透鏡的中心厚度為3-4mm；

37、第五透鏡的中心厚度為2-4mm；

38、第六透鏡的中心厚度為1-2mm；

39、第七透鏡的中心厚度為2-3mm；

40、第八透鏡的中心厚度為1-3mm；

41、第九透鏡的中心厚度為1-2mm。

42、優(yōu)選的，所述第一透鏡的物側(cè)面和像側(cè)面均為非球面。

43、優(yōu)選的，所述第一透鏡的材料為hqk3l_cdgm。

44、優(yōu)選的，第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡的物側(cè)面和像側(cè)面均為球面。

45、優(yōu)選的，第一透鏡、第二透鏡的色散系數(shù)大于70。

46、本發(fā)明的有益效果如下：

47、1、本發(fā)明適用于波長?400nm?-?1100nm、物距從無限遠到?50mm?的范圍，能夠保持焦距基本不變，實現(xiàn)小對焦行程，同時有效解決色差問題，提高成像質(zhì)量，以滿足光譜分析、高精度成像和檢測等應(yīng)用需求。

48、2、前固定透鏡組為了適應(yīng)寬波長范圍，采用了特殊的光學(xué)材料和非球面設(shè)計。使用了具有高阿貝數(shù)（阿貝數(shù)大于70，一般來說，阿貝數(shù)高于?50?通?？烧J(rèn)為屬于高阿貝數(shù)。在光學(xué)材料中，常見的光學(xué)玻璃材料阿貝數(shù)大多在?30-60?之間，其中阿貝數(shù)高于?50?的材料相對而言色散較小，成像質(zhì)量更優(yōu)異。）和低色散特性的材料，以減少短波長和長波長光線的色差。其非球面形狀有助于校正球差，提高光線的會聚效率。

49、3、前移動透鏡組、后補償透鏡組是實現(xiàn)內(nèi)對焦功能的關(guān)鍵部分。通過采用可移動的透鏡單元設(shè)計，在鏡筒內(nèi)的高精度導(dǎo)軌上移動。前移動透鏡組、后補償透鏡組的材料和曲率設(shè)計經(jīng)過優(yōu)化，使其在小范圍內(nèi)移動時能有效補償物距變化引起的光線傳播差異，同時保持焦距基本不變。

50、4、后固定透鏡負(fù)責(zé)將經(jīng)過前移動透鏡組、后補償透鏡組調(diào)整后的光線準(zhǔn)確聚焦到成像平面上。其設(shè)計考慮了整個波長范圍的光線傳播特性，確保在?400nm?-?1100nm?內(nèi)都能獲得清晰的圖像。

51、5、系統(tǒng)光闌后置，可以使得光線在通過前面的透鏡組后，經(jīng)過光闌的篩選，使得不同高度的光線能夠更好地會聚在像平面上，后置的設(shè)計可以優(yōu)化光線傳播路徑，可以使整個視場范圍內(nèi)的圖像更加平坦地成像在探測器平面上，減少邊緣視場的模糊，使遠處的成像更加清晰、對稱，提高成像的清晰度。光闌后置可以根據(jù)探測器的尺寸和光學(xué)系統(tǒng)的焦距等參數(shù)，合理地選擇進入系統(tǒng)的光束范圍，避免過多的雜散光進入系統(tǒng)，從而提高光能在探測器上的利用率。在可見近紅外波段，一些光學(xué)材料的折射率會隨溫度變化而改變，從而影響光學(xué)系統(tǒng)的性能。光闌后置可以在一定程度上降低這種影響，因為它可以使光學(xué)系統(tǒng)的光線傳播路徑相對更加穩(wěn)定。