阅读说明：本技术 一种具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统 (Continuous zooming optical system with heat dissipation and wide pressure adaptability ) 是由 曲锐 武力 曹剑中 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统,解决现有光学系统无法同时实现对温度和气压变化被动补偿的问题。该系统包括沿光线传播方向依次同轴设置的前固定镜组、变倍镜组、光阑、中间固定镜组、补偿镜组、后固定镜组和滤光片,前固定镜组包括依次排列的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第三正透镜、第二负透镜和第四正透镜；变倍镜组包括依次排列的具有负光焦度第一胶合镜组和第四负透镜；中间固定镜组包括依次排列的第六正透镜、第七正透镜和第五负透镜；补偿镜组包括具有负光焦度的第二胶合镜组；后固定镜组包括从左至右依次排列的第七负透镜和第九正透镜；变倍镜组和补偿镜组可同步沿光轴方向前后移动实现连续变焦。(The invention provides a continuous zooming optical system with heat dissipation and wide-pressure adaptability, which solves the problem that the conventional optical system cannot realize passive compensation for temperature and air pressure changes at the same time. The system comprises a front fixed mirror group, a zoom mirror group, a diaphragm, a middle fixed mirror group, a compensation mirror group, a rear fixed mirror group and an optical filter which are coaxially arranged in sequence along the light propagation direction, wherein the front fixed mirror group comprises a first positive lens, a first negative lens, a second positive lens, a third positive lens, a second negative lens and a fourth positive lens which are sequentially arranged; the zoom lens group comprises a first cemented lens group and a fourth negative lens which are sequentially arranged and have negative focal power; the middle fixed lens group comprises a sixth positive lens, a seventh positive lens and a fifth negative lens which are sequentially arranged; the compensating lens group comprises a second cemented lens group with negative focal power; the rear fixed mirror group comprises a seventh negative lens and a ninth positive lens which are sequentially arranged from left to right; the zoom lens group and the compensation lens group can synchronously move back and forth along the optical axis direction to realize continuous zooming.)

一种具有消热和宽压适应能力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，具体涉及一种体积紧凑，可适配高清图像传感器，且具有光学被动无热化功能和宽气压适应能力的连续变焦光学系统。

背景技术

环境温度和气压的变化会导致光学系统产生离焦，降低成像质量。为了降低温度和气压变化对光学系统成像质量的影响，需要进行消热和消气压影响的设计，即通过一定的机械、光学及电子学等技术，补偿因温度和气压变化产生的离焦，使光学系统在一个变化范围较大的温度和气压区间内保持良好的成像质量。

目前，光学系统消热和消气压影响的方式主要有：机电主动式、机械被动式和光学被动式。其中，机电主动式是通过伺服机构驱动成像系统中的某个或某几个组件，实现对离焦的手动或自动补偿，是现在应用最多的方式，其缺点是在一些特定环境条件下无法完成对目标的实时清晰成像，而影响使用；机械被动式是通过不同膨胀系数光机结构材料的匹配，实现对温度离焦的自动补偿，缺点是难以实现对气压离焦的自动补偿，且结构复杂，目前应用较少；光学被动式是通过合理分配光焦度和光学材料，在温度和气压变化时实现焦面位置与镜筒长度变化的匹配，从而在特定温度和气压范围内保证镜头的成像质量，结构简单，可靠性高。

特别地，对于连续变焦光学系统，在焦距连续变化的过程中，因动组间相对位置发生变化，成像系统放大倍率、像差特性等均随之改变，对变焦系统各焦距位置的消热和消气压影响造成困难，而且，光学系统的大相对孔径化导致系统焦深范围变窄，也对消热和消气压影响的设计提出了更大的挑战。对于一些文献公开的相关连续变焦光学系统，或采用了机电主动调焦消除热和气压影响，或采用了复杂的机械被动式无热化设计，或只实现了光学被动无热化功能。

例如：2012年，刊载于中国期刊《光学学报》第32卷，第9期的题为《航空变焦距镜头被动消热设计》的文献报道了一种机械被动连续变焦光学系统实现方式，基于差动原理的机械被动消热结构，补偿由镜筒材料和光学元件材料膨胀系数差别所产生的收缩间隙，从而保证光学系统成像质量。该方法相对光学被动无热化的方式，光机结构设计更为复杂，该方法也未考虑气压变化对成像性能的影响。

2012年，哈尔滨工业大学，题为《无热化电视导引头变焦光学系统设计研究》的硕士学位论文，公开了一种采用光学被动无热化方式设计子变焦光学系统。工作谱段为可见光，焦距范围为25～75mm，光学总长150mm，消热温度范围-40℃～+55℃，但未给出光学系统对气压变化的适应情况。

公开号为CN104090353B的中国发明专利，公开了一种光学被动消热差连续变焦高分辨率镜头光学系统。该光学系统焦距范围28～230mm，相对孔径1/5，视场角2ω＝3.02°～24.8°，光学总长≤285mm，消热温度范围-30℃～+60℃，但未实现对气压变化的被动补偿。并且由于采用了负组变倍负组补偿的变焦核，同等体积下较难实现光学系统的大孔径化。

公开号为CN109696740A，申请号为201910175475.7的中国专利，公开了一种大靶面高清变焦摄拍照一体镜头光学系统。该光学系统焦距范围21～230mm，工作谱段为可见-近红外，消热温度范围-45℃～+65℃，未实现对气压变化的被动补偿。

公开号为CN110687668A，申请号为201910807500.9的中国专利，公开了一种短波红外光学被动消热差变焦光学系统，消热温度范围-40℃～+60℃，也未实现对气压变化的被动补偿。

上述公开文献的光学系统均只实现对温度变化的补偿，但未实现对气压变化的被动补偿，因此，迫切需要设计出具有较小F数(F#即为光圈数，是入瞳口径与焦距之比的倒数，即F＝f/D)、较大视场、具有消热和消气压影响设计且可实现连续变焦功能的光学系统。

发明内容

为了解决现有光学系统无法同时实现对温度和气压变化被动补偿的技术问题，本发明提供了一种具有消热和宽压适应能力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：

一种具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统，其特殊之处在于：所述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、变倍镜组、光阑、中间固定镜组、补偿镜组、后固定镜组和滤光片，前固定镜组的左侧为光学系统的物面，滤光片的右侧为光学系统的焦面；

所述前固定镜组包括从左至右依次排列的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第三正透镜、第二负透镜和第四正透镜；

所述变倍镜组包括从左至右依次排列的第一胶合镜组和第四负透镜，第一胶合镜组具有负光焦度；

所述中间固定镜组包括从左至右依次排列的第六正透镜、第七正透镜和第五负透镜；

所述补偿镜组包括第二胶合镜组，第二胶合镜组具有负光焦度；

所述后固定镜组包括从左至右依次排列的第七负透镜和第九正透镜；

所述变倍镜组和补偿镜组可同步沿光轴方向前后移动，实现连续变焦。

进一步地，所述第一胶合镜组由第三负透镜与第五正透镜胶合而成；

所述第二胶合镜组由第八正透镜与第六负透镜胶合而成。

进一步地，设所述第二正透镜对d线的阿贝数为vd803,第三正透镜对d线的阿数为vd804，vd803和vd804分别满足以下条件式：

vd803<38；

vd804>56；

设所述第二正透镜的焦距为f803，第三正透镜的焦距为f804，前固定镜组的焦距为f8，f8与f803、f804分别满足以下条件式：

1.4<|f803/f8|<1.58；

6.9<|f804/f8|<8.5。

进一步地，设所述前固定镜组的焦距为f8,设连续变焦光学系统长焦端焦距为fL，fL和f8满足以下条件式：

1.58<|fL/f8|<1.85。

进一步地，设所述变倍镜组的焦距为f7,第五正透镜对d线的阿贝数为vd702，fL、f7和vd702满足以下条件式：

6.84<|fL/f7|<9.5；

vd702<26。

进一步地，设所述中间固定镜组的焦距为f5，第六正透镜对d线的阿贝数为vd501，fL、f5和vd501满足以下条件式：

6.8<|fL/f5|<8.5；

vd501>80。

进一步地，设所述补偿镜组的焦距为f4，第八正透镜对d线的阿贝数为vd401，fL、f4和vd401满足以下条件式：

4.65<|fL/f4|<6.2；

vd401<22。

进一步地，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；

所述光阑固定在第六正透镜的左侧；

所述滤光片与光学系统工作谱段相适配。

进一步地，设第九正透镜的规化热差系数为T302，T302满足以下条件式：

T302<2.2×10^-5。

进一步地，定义靠近物面侧的表面为前表面，靠近焦面侧的表面为后表面；

所述第一正透镜的厚度为3.36mm，前表面的曲率半径为180mm，后表面的曲率半径为-119.82mm；

所述第一负透镜厚度为2mm，前表面的曲率半径为-58.75mm，后表面的曲率半径为-151.47mm；

所述第二正透镜厚度为2.93mm，前表面的曲率半径为150mm，后表面的曲率半径为-282.13mm；

所述第三正透镜厚度为2.13mm，前表面的曲率半径为186.52mm，后表面的曲率半径为433.5mm；

所述第二负透镜厚度为2mm，前表面的曲率半径为180mm，后表面的曲率半径为30.95mm；

所述第四正透镜厚度为5.45mm，前表面的曲率半径为29.65mm，后表面的曲率半径为-242.63mm；

所述第三负透镜厚度为1.4mm，前表面的曲率半径为1081.33mm；

所述第五正透镜厚度为2.55mm，与第三负透镜胶合面的曲率半径为10.09mm，第五正透镜后表面的曲率半径为22.91mm；

所述第四负透镜厚度为1.4mm，前表面的曲率半径为-31.44mm，后表面的曲率半径为33.64mm；

所述第六正透镜厚度为2.65mm，前表面的曲率半径为25.12mm，后表面的曲率半径为-26.98mm；

所述第七正透镜厚度为2.9mm，前表面的曲率半径为17.17mm，后表面的曲率半径为-21.29mm；

所述第五负透镜厚度为1.4mm，前表面的曲率半径为-18.74mm，后表面的曲率半径为248.71mm；

所述第八正透镜厚度为4.8mm，前表面的曲率半径为-28.00mm；

所述第六负透镜厚度为1.4mm，与第八正透镜胶合面的曲率半径为-9.38mm，后表面的曲率半径为21.34mm；

所述第七负透镜厚度为1.4mm，前表面的曲率半径为-17.67mm，后表面的曲率半径为6.67mm；

所述第九正透镜厚度为2.25mm，前表面的曲率半径为11.68mm，后表面的曲率半径为-20.47mm。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明光学系统可实现宽温度和压强范围的被动适应，并在全变焦段范围内实现高清成像，可实现大于6倍的连续变倍功能。在焦距连续变化的过程中，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的变焦核，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，可实现各镜组始终在光轴上前后移动，变倍时光圈F数恒定不变，总长固定不变，质心变化较小，系统体积小，其结构简单、紧凑。

3、本发明光学系统兼具连续变焦和宽波段探测能力，能够有效实现探测手段的小型化、轻量化和集成化，同时也能减轻光学调试的难度，可以兼顾大视场搜索探测和小视场识别辨认，并能实现光学透雾、多谱段成像等功能。

4、本发明光学系统光阑固定位于中间固定镜组靠近物方侧透镜的外侧，可为采用不同类型的光阑留有足够空间，以保证具连续变焦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。

5、本发明光学系统采用准像方远心的设计形式，结合像差渐晕的设计方法，保证光学系统在各视场条件下均具有较好畸变特性的同时，亦可使各视场条件下像面照度分布更为均匀。

6、本发明光学系统适用于各类光电瞄准吊舱和转塔、警用民用监控、搜索与跟踪瞄准等用途，特别地，本发明适用于各类手持光电观瞄设备。

7、本发明光学系统放置在焦面前的滤光片可更换，当光学系统需要工作于彩色成像条件时，切入红外截止滤光片，保证所成图像彩色信息均匀丰富；当光学系统需要工作于全色模式或其他谱段时，切入相应谱段的滤光片，此时，即可获得对应谱段的光学影像。

附图说明

图1是本发明具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统光路示意图；

图2是本发明具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统短焦状态光路示意图；

图3是本发明具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统中焦状态光路示意图；

图4是本发明具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统长焦状态光路示意图；

其中，附图标记如下：

1-焦面，2-滤光片，3-后固定镜组，301-第七负透镜，302-第九正透镜，4-补偿镜组，401-第八正透镜，402-第六负透镜，5-中间固定镜组，501-第六正透镜，502-第七正透镜，503-第五负透镜，6-光阑，7-变倍镜组，701-第三负透镜，702-第五正透镜，703-第四负透镜，8-前固定镜组，801-第一正透镜，802-第一负透镜，803-第二正透镜，804-第三正透镜，805-第二负透镜，806-第四正透镜，9-物面。

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。

如图1所示，一种具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统，定义光线从左至右入射，该光学系统包括从物面9向右依次同轴排列的前固定镜组8、变倍镜组7、光阑6、中间固定镜组5、补偿镜组4、后固定镜组3和滤光片2；滤光片2的右侧为具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统的焦面1(像面)；变倍镜组7与前固定镜组8、中间固定镜组5、补偿镜组4、后固定镜组3共同构成完整的成像系统。

变倍镜组7和补偿镜组4通过驱动机构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；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，本发明在焦距变化的过程中系统总长不变。

本实施例光学系统中各镜组如下：

1、前固定镜组8

前固定镜组8包括自左向右中心轴线同轴排列的第一正透镜801、第一负透镜802、第二正透镜803、第三正透镜804、第二负透镜805和第四正透镜806。如此，在光学系统的最靠物面9侧，能够配置具有较长焦距且具有正光焦度(正折射力)的前固定镜组8，有利于光学系统的小型化。

此外，设第二正透镜803对d线的阿贝数为vd803,第三正透镜804对d线的阿数为vd804时，vd803和vd804满足以下条件式：

vd803<38；(1)

vd804>56；(2)

条件式(1)和(2)是规定前固定镜组8跨全变倍区域的相对于整个工作谱段范围而产生的色差良好地进行校正的条件式子。通过由满足条件式(1)的高色散材料形成前固定镜组8中的第二正透镜803和满足条件式(2)的低色散材料形成前固定镜组8中的第三正透镜804，能够在全变倍范围对整个工作谱段，跨全变倍区域的相对于整个工作谱段范围而产生的色差良好地进行校正。另外，若超出条件式(1)的上限或低于条件式(2)的下限，则对由工作介质引入的色差校正变得困难。

此外，设第二正透镜803的焦距为f803,第三正透镜804的焦距为f804,并设前固定镜组8的焦距为f8时，f8、f803和f804满足以下条件式：

1.4<|f803/f8|<1.58； (3)

6.9<|f804/f8|<8.5； (4)

条件式(3)和(4)是规定前固定镜组8内消热宽压设计条件的式子。通过由满足条件式(3)光焦度限制的第二正透镜803和满足条件式(4)光焦度限制的第三正透镜804，能够在全变倍范围对镜组内由于环境温度压强变化产生的离焦良好地进行校正。另外，若超出条件式(3)或(4)的范围，则对由前固定镜组8内产生的温度气压离焦的校正变得困难。

设前固定镜组8的焦距为f8,具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统长焦段焦距为fL，fL和f8满足以下条件式：

1.58<|fL/f8|<1.85； (5)

条件式(5)是规定前固定镜组8对光学系统长焦端离焦影响最小化的式子。通过由满足条件式(5)光焦度限制的前固定镜组8，能够在全变倍范围内，尤其是长焦段由环境温度压强变化产生的离焦良好地进行校正。另外，若超出条件式(5)的范围，则对光学系统长焦段温度气压离焦的校正变得困难。

2、变倍镜组7

变倍镜组7包括自左向右中心轴线同轴排列的第一胶合镜组和第四负透镜703，其中，第一胶合镜组具有负光焦度，由从左至右依次同轴设置的第三负透镜701和第五正透镜702胶合而成。

变倍镜组7能够压缩后组孔径，对与大口径化相伴而生的像差良好地进行校正，保证光学系统变焦迅速，并且能对跨全变倍区域的在整个工作谱段范围内的光产生的色差更好地进行校正。

设变倍镜组7的焦距为f7,第五正透镜702对d线的阿贝数为vd702，fL、f7和vd702满足以下条件式：

6.84<|fL/f7|<9.5； (6)

vd702<26； (7)

条件式(6)是对变倍镜组7的焦距范围进行限定的式子。通过满足该条件式(6)，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(6)中，若低于其下限，则变倍镜组7的移动量增加，因此光学系统的小型化变得困难。另一方面，若超过条件式(6)的上限，对光学系统小型化有利，但特别是短焦端中的彗差和像散的校正变得困难，光学性能劣化，而成为问题。

条件式(7)是规定跨全变倍区域地对变倍镜组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式子。通过由满足条件式(7)的高色散材料形成变倍镜组7中的第五正透镜702，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(7)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。

如此，变倍镜组7能够有效压缩光线在后组镜片表面的入射角，降低后组镜片像差校正的难度。

3、中间固定镜组5

中间固定镜组5由自左向右中心轴线同轴排列的第六正透镜501、第七正透镜502和第五负透镜503构成。设中间固定镜组5的焦距为f5，第六正透镜501对d线的阿贝数为vd501，fL、f5和vd501满足以下条件式：

6.8<|fL/f5|<8.5； (8)

vd501>60； (9)

条件式(8)是对中间固定镜组5焦距范围进行限定的式子。通过满足该条件式(8)，能够压缩补偿镜组4的外径，并且可以有效缩短补偿镜组4的变焦行程，保证镜组运动平缓迅速。条件式(8)若低于其下限，则补偿镜组4的外径变大，光学系统的小型化变得困难。另一方面，在条件式(4)中若超过其上限，对光学系统的小型化有利，但将引入过多畸变，使光学系统所成影像出现扭曲变形。

条件式(9)是规定跨全变倍区域地对与变倍镜组移动相伴产生的色差进行校正的条件式子。通过由满足条件式(5)的低色散材料形成中间固定镜组5中的第六正透镜，能够对与变倍镜组移动相伴产生的色差良好地进行校正。另外，条件式(5)中，若低于它的下限，则中间固定镜组5内的色差校正变得困难，导致后续镜组光学结构变得复杂。

如此，中间固定镜组5能够使与变倍镜组移动相伴产生的色差最小化，并能压缩补偿镜组4的外径，有效缩短补偿镜组45的变焦行程，保证镜组运动平缓迅速。

4、补偿镜组4

补偿镜组4为单镜组结构，由具有负光焦度的第二胶合镜组构成，第二胶合镜组由从左至右依次同轴设置的第八正透镜401与第六负透镜402而成；设补偿镜组4的焦距为f4，设第八正透镜401对d线的阿贝数为vd401，fL、f4和vd401满足以下条件式：

4.65<|fL/f4|<6.2； (10)

vd401<22； (11)

条件式(10)是对与变倍镜组相伴的补偿镜组4的焦距范围进行限定的式子。通过满足该条件式(10)，能够保证光学系统补偿镜组4运动平缓迅速，并能够更好地对长焦端中的场曲进行校正。条件式(10)中若低于其下限，则补偿镜组4的移动量增加，光学系统的小型化变得困难。另一方面，在条件式(10)中若高于其上限，长焦端中场曲的校正变得困难，光学性能劣化，而成为问题。

条件式(11)，与条件式(1)、(2)、(7)和(9)相同，是规定用于跨全变倍区域地对整个工作谱段区域的光而产生的色像差良好地进行校正的条件式子。利用满足条件式(11)的低色散材料形成补偿镜组4的第八正透镜401，而对跨全变倍区域地在整个工作谱段范围内的光所产生的色差进一步良好地进行校正。另外，条件式(11)中若高于其上限，则补偿镜组45中的轴外色像差的校正变得困难。

如此，补偿镜组4能够对组内各透镜产生的色差进行独立校正，并对变倍镜组7和中间固定镜组5引入的场曲和畸变进行部分补偿。

5、后固定镜组3

后固定镜组3包括自左向右依次排列的第七负透镜301和第九正透镜302。设后固定镜组3中的第九正透镜302的规化热差系数为T302，规化热差系数n为透镜材料的折射率，dn/dt为透镜材料的折射率/温度系数；α_g为透镜材料的膨胀系数，T302满足中以下条件式：

T302<2.2×10^-5 (12)

条件式(12)，是对与光学系统短焦端相伴产生的热差进行良好校正的式子。通过满足该条件式(12)，能够维持整个光学系统在短焦段的离焦量，并能够保证光学系统在不同使用条件下短焦段的环境适应性。条件式(12)中若高于其上限，则第九正透镜302的规化热差系数变大，短焦段环境离焦量变大，因此光学系统的消热宽压化变得困难，而成为问题。

如上，本实施光学系统，通过同时满足或满足多个上述各条件，能够实现消热宽压化、小型化、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至图4所示，变倍镜组7和补偿镜组4在本实施例光学系统光轴方向按一定规律前后直线移动(图1中左右方向)，实现连续变焦；在从宽视场向窄视场变化时，变倍镜组7往靠近焦面1(像面)方向一侧平移，补偿镜组进行适应性移动，如图4所示为长焦状态；在从窄视场向宽视场变化时，变倍镜组7向物面9方向一侧移动，补偿镜组进行适应性移动，如图2所示为短焦状态；运动过程中焦距连续变化，中焦状态光路如图3所示。

本实施例光学系统共五个镜组，从物面9到焦面1依次排列固联具有正光焦度(折射力)的前固定镜组8、具有负光焦度的变倍镜组7、具有正光焦度的中间固定镜组5、具有负光焦度的补偿镜组4和具有正光焦度的后固定镜组3。在成像面配置CCD、CMOS等成像元件的受光面。

表示与实施例所涉及的变焦光学系统相关的各种数值数据如下：

对角线视场角：(2ω)＝2.36°(长焦端)～14.2°(短焦端)

清晰成像范围：8m～INF

F/#＝4，F#即为光圈数是入瞳口径与焦距之比的倒数，即F＝f/D

工作谱段范围：450nm～950nm

消热温度范围：-45℃～+70℃

气压适应范围：0.05MPa～0.1MPa

以下表表1、表2和表3表示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)

表2本实施例光学系统可变面间隔数据

面间隔	f＝20	f＝50	f＝120
				D12	2.4	21.4	36.12
D17	35.59	16.59	1.68
				D24	4.46	7.00	2.99
D27	4.66	2.12	6.13

表3本实施例光学系统的参数表

本实施例光学系统的镜片总数量少，具有较好的公差特性；各镜组所用光学材料均可为常用光学玻璃材料，均具有较好的可获得与可加工特性。

本发明采用与镜筒材料线膨胀系数相匹配的透镜材料组合和-45℃～+70℃全温度范围内光学被动消热宽压补偿的方式，补偿因镜筒材料温度变化和环境气压变化造成的离焦。

本发明光学系统所安装的镜筒可为普通铝合金材料，其热膨胀系数为23.6×10^-6/K，无需其它热膨胀系数更低的镜筒材料。

本实施例中，从前固定镜组8靠近物面9一侧的面到像面的总长小于105mm，各透镜最大口径不大于30mm，焦距范围20mm～120mm，变倍比为6，适配成像传感器不小于1/3”。变倍过程中，系统总长恒定，F数固定不变，随焦距位置的变化连续变化，具有较小的体积、较轻的重量，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6采用可变光阑的设计方式，位在中间固定镜组5靠近像方侧固定位置，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。

本实施例中，放置在焦面1前的滤光片2可更换，滤光片的选择与光学系统工作谱段相适配，当光学系统需要工作于彩色成像条件时，切入红外截止滤光片，保证所成图像彩色信息均匀丰富；当光学系统需要工作于透雾模式、全色模式或其他谱段时，切入相应谱段的滤光片，此时，即可获得对应谱段的光学影像。

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。