[发明专利]变焦距针孔镜头光学系统及其成像方法

权利要求书

1.一种变焦距针孔镜头光学系统，其特征在于：所述光学系统为四组元变焦透射式结构，工作在可见光波段，从物方到像方沿轴向光线自左向右入射依次同轴设置光阑、前固定组A、变倍组B、补偿组C、补偿组D；所述前固定组A依次设有正光焦度的月牙透镜A1、正光焦度的月牙透镜A2和负光焦度的月牙透镜A3组成的双胶合正透镜组；所述变倍组B依次设有正光焦度的双凸透镜B1和正光焦度的月牙透镜B2组成的双胶合正透镜组、正光焦度的双凸透镜B3和负光焦度的月牙透镜B4组成的双胶合正透镜组；所述补偿组C依次设有负光焦度的双凹透镜C1、正光焦度的月牙透镜C2、正光焦度的月牙透镜C3、负光焦度的月牙透镜C4、负光焦度的月牙透镜C5、正光焦度的月牙透镜C6；所述补偿组D依次设有正光焦度的双凸透镜D1、负光焦度的月牙透镜D2和正光焦度的月牙透镜D3组成的双胶合正透镜组。

2.根据权利要求1所述的变焦距针孔镜头光学系统，其特征在于：所述光学系统的焦距为4～16mm连续可变。

3.根据权利要求1或2所述的变焦距针孔镜头光学系统，其特征在于：所述前固定组A焦距为f_A′=35～37mm，所述变倍组B焦距为f_B′=20～21mm，所述补偿组C焦距为f_C′=-121.5～-124mm，所述补偿组D焦距为f_D′=17～18mm。

4.根据权利要求1或2所述的变焦距针孔镜头光学系统，其特征在于：所述光阑到CCD像面之间的距离固定不变；所述光阑与前固定组A之间的空气间隔固定不变；所述前固定组A与变倍组B之间的空气间隔为0.3～18.9mm可变；所述变倍组B与补偿组C之间的空气间隔为4.05～28.96mm可变，所述补偿组C与补偿组D之间的空气间隔为0.3～2mm可变，所述补偿组D与CCD像面之间的空气间隔为17.19～21.82mm可变；通过上述间隔的变化可得到4～16mm连续可变的焦距。

5.根据权利要求1或2所述的变焦距针孔镜头光学系统，其特征在于：光束经过光阑、前固定组A、变倍组B后第一次成像，一次像面位于变倍组B和补偿组C之间，一次像面经过补偿组C、补偿组D后第二次成像，二次像面位于CCD上。

6.根据权利要求1或2所述的变焦距针孔镜头光学系统，其特征在于：光阑设置在镜头的最前端，变焦过程光阑孔的大小不变。

7.根据权利要求1或2所述的变焦距针孔镜头光学系统，其特征在于：变焦过程光阑到CCD像面之间的距离保持不变。

8.根据权利要求1或2所述的变焦距针孔镜头光学系统，其特征在于：所有透镜均采用标准球面。

9.一种如权利要求1-8任一所述的变焦距针孔镜头光学系统的成像方法，其特征在于，按以下步骤进行：光线自左向右依次经光阑、月牙透镜A1、月牙透镜A2、月牙透镜A3、双凸透镜B1、月牙透镜B2、双凸透镜B3、月牙透镜B4、双凹透镜C1、月牙透镜C2、月牙透镜C3、月牙透镜C4、月牙透镜C5、月牙透镜C6、双凸透镜D1、月牙透镜D2、月牙透镜D3后成像在CCD上。