CN104570304B - 一种短焦距连续变焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种短焦连续变焦镜头。包括变焦组、中固定组和后固定组，变焦组包括第一胶合镜和自镜头一端依次设置的第一透镜、第二透镜；中固定组对变焦组前组剩余像差进行补偿；中固定组包括依次设置在第二透镜后方的第三透镜、第四透镜；第一胶合镜设置于第四透镜后方；后固定组对变焦组和中固定组剩余像差进行补偿；后固定组包括在第一胶合镜后方依次设置的第五透镜、第二胶合镜；还包括设置在第三透镜与第四透镜之间用于调节光能量的孔径光栏。本发明提供了一种实现简单、经济性好，成像品质高的短焦连续变焦镜头。

Description

一种短焦距连续变焦镜头
技术领域
本发明属于光学器械领域，涉及一种变焦镜头，具体涉及一种短焦距连续变焦镜头。
背景技术
短焦距变焦距镜头在商用监控、数码摄像、医疗诊断、公安侦查等领域有着广泛的应用。特别是应用于目前商用、民用监控领域，除了要求焦距短、视场大、变焦实现简单、像面稳定、成像质量好，还要求外形紧凑、镜片数量少，造价低廉。
目前常用的商用、民用监控短焦变焦镜头，变焦过程中通常需要移动运动曲线是线性的变倍组和运动曲线是非线性的补偿组(或者是探测器)来保证像面稳定，因而机械机构和控制过程相对复杂，成像质量不容易保证，成本也相对高。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提供一种短焦距连续变焦镜头。
本发明的技术方案为：一种短焦连续变焦镜头，由变焦组、中固定组、后固定组和用于调节光能量的孔径光栏构成，其特殊之处在于：上述变焦组由第一胶合镜和自镜头一端依次设置的第一透镜、第二透镜构成；上述中固定组对变焦组前组剩余像差进行补偿；上述中固定组由依次设置在第二透镜后方的第三透镜、第四透镜构成；所述第一胶合镜设置于第四透镜后方；上述后固定组对变焦组和中固定组剩余像差进行补偿；上述后固定组由在第一胶合镜后方依次设置的第五透镜、第二胶合镜构成；孔径光栏设置在第三透镜与第四透镜之间；上述第一透镜和第二透镜均为弯向像方的负光焦度弯月透镜；上述第三透镜为弯向物方的正光焦度弯月透镜；上述第四透镜和第五透镜均为双凸的正光焦度透镜；
上述第一胶合镜为双凹且胶合面弯向像方的负光焦度胶合镜；
上述第二胶合镜为弯向像方且胶合面弯向物方的正光焦度弯月胶合镜；
上述孔径光栏与第三透镜空气间隔为4.05mm，孔径光栏与第四透镜空气间隔为0.1mm。
本发明的优点是：本发明通过最前面一组相隔镜组的直线运动即可实现变焦功能，结构紧凑、像面稳定，成像品质能够满足要求。具有实现简单、经济性好，成像品质高特点，能够满足实际使用要求。该短焦距连续变焦镜头由两个负光焦度透镜和一个负光焦度胶合镜构成的变焦组实现变焦；由两个正光焦度透镜构成的中固定组，用于对变焦组前组剩余像差进行补偿；由一个正光焦度透镜和一个正光焦度胶合镜构成的后固定组，用于对变焦组和中固定组剩余像差进行补偿，以实现提高成像质量目的。变焦组通过调节光学间隔变化实现连续变焦。与现有技术相比，本发明是3组9片式结构，镜片面形均为球面，有较好的工艺性，变焦组做线性运动实现变焦，机械结构实现简单，像面稳定，视场较大，成像质量较好，能够满足实际使用要求。
附图说明
图1为本发明短焦状态光路图；
图2为本发明中焦状态光路图；
图3为本发明长焦状态光路图；
图4为本发明空间频率为20lp/mm，短焦状态光学系统的MTF曲线图；
图5为本发明空间频率为20lp/mm，中焦状态光学系统的MTF曲线图；
图6为本发明空间频率为20lp/mm，长焦状态光学系统的MTF曲线图；
图7为本发明短焦状态畸变曲线图；
图8为本发明中焦状态畸变曲线图；
图9为本发明长焦状态畸变曲线图；
其中：1-第一透镜、2-第二透镜、3-第三透镜、4-第四透镜、5-第一胶合镜、6-第五透镜、7-第二胶合镜。
具体实施方式
参见图1-9，本发明提出了一种短焦连续变焦镜头，由变焦组、中固定组、后固定组和用于调节光能量的孔径光栏构成，变焦组由第一胶合镜5和自镜头一端依次设置的第一透镜1、第二透镜2构成；中固定组对变焦组前组剩余像差进行补偿；中固定组由依次设置在第二透镜2后方的第三透镜3、第四透镜4构成；第一胶合镜5设置于第四透镜4后方；后固定组对变焦组和中固定组剩余像差进行补偿；后固定组由在第一胶合镜5后方依次设置的第五透镜6、第二胶合镜7构成；孔径光栏设置在第三透镜3与第四透镜4之间；第一透镜1和第二透镜2均为弯向像方的负光焦度弯月透镜；第三透镜3为弯向物方的正光焦度弯月透镜；第四透镜4和第五透镜6均为双凸的正光焦度透镜；第一胶合镜5为双凹且胶合面弯向像方的负光焦度胶合镜；第二胶合镜7为弯向像方且胶合面弯向物方的正光焦度弯月胶合镜；孔径光栏与第三透镜3空气间隔为4.05mm，孔径光栏与第四透镜4空气间隔为0.1mm。
孔径光栏是镜头中限制进入镜头光束口径的机械结构，它的位置与像差相关，在进行像差优化计算光路时只需设置其位置，不用考虑具体结构。
如上所述，可变光栏是孔径可以连续改变的孔径光栏，作用是可以根据工作时外界光照条件，连续改变入射到探测器焦平面上的光束能量，实现调节光能量的目的。这里不用考虑具体结构。
该短焦距连续变焦镜头由变焦组、中固定组、后固定组和用于调节光能量的孔径光栏构成。变焦组由两个负光焦度透镜的第一透镜、第二透镜和一个负光焦度第一胶合镜构成；中固定组由正光焦度透镜的第三透镜和第四透镜构成；后固定组由一个正光焦度透镜第五透镜和一个正光焦度第二胶合镜构成；孔径光栏位置在中固定组的中间，便于可变光栏的放置，方便实现调光。所述变焦组、中固定组和后固定组构成系统的焦距变化范围4.2mm～8mm，F数为3，成像尺寸6.2mm，系统总长60mm。所述变焦组通过调节光学间隔变化实现连续变焦。
如图1、2、3所示的4.2mm～8mm/F3短焦距连续变焦镜头光学系统，采用3组9片式结构，包括由两个负光焦度第一透镜、第二透镜和一个负光焦度第一胶合镜构成的变焦组实现变焦；由两个正光焦度第三透镜和第四透镜(序号4)构成的中固定组，用于对变焦组前组剩余像差进行补偿；由一个正光焦度第五透镜和一个正光焦度第二胶合镜构成的后固定组，用于对变焦组和中固定组剩余像差进行补偿，实现系统像差平衡，最后成像在φ6.2mm范围内。变焦组通过图示间隔变化实现连续变焦。如图4、5、6、7、8、9所示系统在短焦、中焦、长焦情况下，空间频率为20lp/mm时的MTF曲线值和畸变曲线图可以看出，具有较好的成像质量，全视场畸变适中，能够满足商用和民用监控要求。

Claims (2)

1.一种短焦连续变焦镜头，由变焦组、中固定组、后固定组和用于调节光能量的孔径光栏构成，其特征在于：所述变焦组由第一胶合镜和自镜头一端依次设置的第一透镜、第二透镜构成；所述中固定组对变焦组前组剩余像差进行补偿；所述中固定组由依次设置在第二透镜后方的第三透镜、第四透镜构成；所述第一胶合镜设置于第四透镜后方；所述后固定组对变焦组和中固定组剩余像差进行补偿；所述后固定组由在第一胶合镜后方依次设置的第五透镜、第二胶合镜构成；所述孔径光栏设置在第三透镜与第四透镜之间；所述第一透镜和第二透镜均为弯向像方的负光焦度弯月透镜；所述第三透镜为弯向物方的正光焦度弯月透镜；所述第四透镜和第五透镜均为双凸的正光焦度透镜；
所述第一胶合镜为双凹且胶合面弯向像方的负光焦度胶合镜；
所述第二胶合镜为弯向像方且胶合面弯向物方的正光焦度弯月胶合镜。
2.根据权利要求1所述的一种短焦连续变焦镜头，其特征在于：所述孔径光栏与第三透镜空气间隔为4.05mm，孔径光栏与第四透镜空气间隔为0.1mm。
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