CN104965298B - 一种体积小的广角变焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光学镜头技术领域，尤其涉及一种体积小的广角变焦镜头，包括变倍组和补偿组，变倍组的总光焦度为正，补偿组的总光焦度为负；补偿组包括从物方一侧顺序排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜；变倍组包括从物方一侧顺序排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜；第四透镜、第五透镜、第六透镜和第八透镜均为塑料非球面透镜。相对于现有技术，本发明提供一种采用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片混合的变焦镜头，由于非球面具备更强的像差矫正能力可以达到更高的性能，而光学塑料材质成本远低于光学玻璃。因此采用玻璃镜片与塑料非球面镜片混合的这种结构可以达到体积，性能，成本的完美平衡。

Description

一种体积小的广角变焦镜头
技术领域
本发明属于光学镜头技术领域，尤其涉及一种体积小的广角变焦镜头。
背景技术
在安防领域，变焦镜头由于其焦距可变、可以按人们的需要获得各种放大率的画面而得到广泛的应用。
随着科技的发展，各种电子元器件体积越做越小，这也带动了安防行业向小型化发展。作为安防摄像机成像系统核心部件的安防镜头，其体积大小则直接决定了摄像机的整体尺寸。目前主流的变焦镜头其光学总长通常在53mm以上，体积比较大，不符合小型化的要求。
通常来说在成像性能要求相同的前提下，光学总长大幅度缩短的镜头需要更多数量的镜片来矫正平衡像差，而镜片数量的多寡直接关系到镜头的制造成本。因此若采用全玻璃镜片的镜头，则无法在体积、性能、成本上取得一个良好的平衡。
有鉴于此，确有必要提供一种体积小的广角变焦镜头，其采用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片混合，由于非球面具备更强的像差矫正能力，因此可以达到更高的性能，而光学塑料材质成本远低于光学玻璃。因此采用玻璃镜片与塑料非球面镜片混合的这种结构可以达到体积，性能，成本的完美平衡。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种体积小的广角变焦镜头，其混合使用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片，由于非球面具备更强的像差矫正能力，因此可以达到更高的性能，而且光学塑料材质成本远低于光学玻璃。因此采用玻璃镜片与塑料非球面镜片混合的这种结构可以达到体积，性能，成本的完美平衡。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种体积小的广角变焦镜头，包括变倍组和补偿组，所述变倍组的总光焦度为正，所述补偿组的总光焦度为负，通过改变所述变倍组和所述补偿组的相对位置来进行变焦；
所述补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜、双凹负光焦度的第二透镜和凸凹正光焦度的第三透镜；
所述变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜、凹凸负光焦度的第五透镜、双凹负光焦度的第六透镜、双凸正光焦度的第七透镜和双凹负光焦度的第八透镜；
所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第八透镜均为塑料非球面透镜；
所述补偿组的焦距Ff'与变倍组的焦距Bf'满足如下条件：
0.75<|Ff'/Bf'|<1.1；
所述第四透镜的焦距f4、所述第五透镜的焦距f5、所述第六透镜的焦距f6和所述第七透镜的焦距f7与所述变倍组的焦距Bf'满足如下条件：
0.45<|f4/Bf'|<0.7；
1<|f5/Bf|'<2；
0.65<|f6/Bf'|<1；
0.7<|f7/Bf'|<1.2；
所述第四透镜的焦距f4和所述第五透镜的焦距f5满足如下条件：
0.28<|f4/f5|<0.5；
所述第五透镜的焦距f5和所述第六透镜的焦距f6满足如下条件：
1.6 <|f5/f6|<2.3。
作为本发明体积小的广角变焦镜头的一种改进，所述第一透镜至所述第八透镜的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f8分别对应于第一透镜至第八透镜的焦距；n1至n8分别对应于第一透镜至第八透镜的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15分别对应于第一透镜至第八透镜的靠近物方的一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16分别对应于第一透镜至第八透镜的远离物方的一面的曲率半径。
作为本发明体积小的广角变焦镜头的一种改进，所述第一透镜和所述第二透镜直接紧靠装配，所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜直接紧靠。
作为本发明体积小的广角变焦镜头的一种改进，所述第二透镜和所述第三透镜之间设置有垫圈，所述第七透镜和所述第八透镜之间通过隔圈紧配。
作为本发明体积小的广角变焦镜头的一种改进，所述第三透镜和所述第四透镜之间设置有光阑。
作为本发明体积小的广角变焦镜头的一种改进，所述镜头的焦距变倍比为2倍～3.5倍。
相对于现有技术，本发明提供的广角变焦镜头混合使用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片相，由于非球面具备更强的像差矫正能力，因此可以达到更高的性能，而且光学塑料材质成本远低于光学玻璃。因此采用玻璃镜片与塑料非球面镜片混合的这种结构可以达到体积、性能和成本的完美平衡。而且，通过混合使用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片，可以有效地降低镜头的光学总长，与此同时可以使得镜头具备较高的成像性能。通过合理搭配塑料非球面镜片的焦距和折射率等，可以使得镜头在-40℃～+80℃的环境下使用不跑焦，亦可以实现可见光与红外光成像清晰度均在3百万像素以上。
另外，本发明包括总光焦度为正的变倍组与总光焦度为负的补偿组，通过改变两组的间隔来实现变焦的功能，焦距范围为2.8～8mm，光学总长小于32mm，具有结构紧凑、成像质量好、可用焦段广和相对孔径大等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的光学系统图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的说明，但是，本发明的具体实施方式并不局限于此。
如图1和图2所示，本发明提供的一种体积小的广角变焦镜头，包括变倍组和补偿组，变倍组的总光焦度为正，补偿组的总光焦度为负，通过改变变倍组和补偿组的相对位置来进行变焦；焦距变倍比为2倍～3.5倍，焦距范围为2.8～8mm，光学总长小于32mm。
补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜1、双凹负光焦度的第二透镜2和凸凹正光焦度的第三透镜3；
变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜4、凹凸负光焦度的第五透镜5、双凹负光焦度的第六透镜6、双凸正光焦度的第七透镜7和双凹负光焦度的第八透镜8；
而且，第一透镜1至第八透镜8依次从物方一侧顺序排列。
第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第八透镜8均为塑料非球面透镜；
补偿组的焦距Ff'与变倍组的焦距Bf'满足如下条件：
0.75<|Ff'/Bf'|<1.1；
第四透镜4的焦距f4、第五透镜5的焦距f5、第六透镜6的焦距f6和第七透镜7的焦距f7与变倍组的焦距Bf'满足如下条件：
0.45<|f4/Bf'|<0.7；
1<|f5/Bf'|<2；
0.65<|f6/Bf'|<1；
0.7<|f7/Bf'|<1.2；
第四透镜4的焦距f4和第五透镜5的焦距f5满足如下条件：
0.28<|f4/f5|<0.5；
第五透镜5的焦距f5和第六透镜6的焦距f6满足如下条件：
1.6 <|f5/f6|<2.3。
第一透镜1至第八透镜8的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f8分别对应于第一透镜1至第八透镜8的焦距；n1至n8分别对应于第一透镜1至第八透镜8的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15分别对应于第一透镜1至第八透镜8的靠近物方的一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16分别对应于第一透镜1至第八透镜8的远离物方的一面的曲率半径。
第一透镜1和第二透镜2直接紧靠装配，第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6直接紧靠。
第二透镜2和第三透镜3之间设置有垫圈，第七透镜7和第八透镜8之间通过隔圈紧配。
第三透镜3和第四透镜4之间设置有光阑。
实践表明：本发明的焦距范围为2.8～8mm，光学总长小于32mm。
实施例1
该镜头的八片透镜共十六个面的面型、曲率半径、镜片厚度、镜片间距、镜片折射率和K值分别满足以下条件：
表1：八片透镜的物理参数。
上表中，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负，“PL”表示平面，上表同一面序号既有折射率数据n，又有数据D的，数据D表示该透镜轴心线处的厚度，同一面序号只有数据D而没有折射率数据n的，数据D表示该透镜到下一透镜面的间距。
其中具有非球面结构的第7、8、9、10、11、12、15和16表面的形状可用下列公式表述：
其中 C=1/R
表2：第7、8、9和10表面的非球面参数。
表3：第11、12、15和16表面的非球面参数。
本实施例中，镜头在-40℃～+80℃的环境下使用不跑焦，亦可以实现可见光与红外光成像清晰度均在3百万像素以上。
总之，本发明提供的广角变焦镜头混合使用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片相，由于非球面具备更强的像差矫正能力，因此可以达到更高的性能，而且光学塑料材质成本远低于光学玻璃。因此采用玻璃镜片与塑料非球面镜片混合的这种结构可以达到体积、性能和成本的完美平衡。而且，通过混合使用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片，可以有效地降低镜头的光学总长，与此同时可以使得镜头具备较高的成像性能。通过合理搭配塑料非球面镜片的焦距和折射率等，可以使得镜头在-40℃～+80℃的环境下使用不跑焦，亦可以实现 可见光与红外光成像清晰度均在3百万像素以上。
另外，本发明包括总光焦度为正的变倍组与总光焦度为负的补偿组，通过改变两组的间隔来实现变焦的功能，焦距范围为2.8～8mm，光学总长小于32mm，具有结构紧凑、成像质量好、可用焦段广和相对孔径大等优点。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (3)

1.一种体积小的广角变焦镜头，包括变倍组和补偿组，所述变倍组的总光焦度为正，所述补偿组的总光焦度为负，通过改变所述变倍组和所述补偿组的相对位置来进行变焦；其特征在于：
所述补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜、双凹负光焦度的第二透镜和凸凹正光焦度的第三透镜；
所述变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜、凹凸负光焦度的第五透镜、双凹负光焦度的第六透镜、双凸正光焦度的第七透镜和双凹负光焦度的第八透镜；
所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第八透镜均为塑料非球面透镜；
该镜头的八片透镜共十六个面的面型、曲率半径、镜片厚度、镜片间距、镜片折射率和K值分别满足以下条件：
上表中，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负，“PL”表示平面，上表同一面序号既有折射率数据n，又有数据D的，数据D表示该透镜轴心线处的厚度，同一面序号只有数据D而没有折射率数据n的，数据D表示该透镜到下一透镜面的间距，数据R和数据D的单位都是mm。
2.根据权利要求1所述的体积小的广角变焦镜头，其特征在于：所述第二透镜和所述第三透镜之间设置有垫圈，所述第七透镜和所述第八透镜之间通过隔圈紧配。
3.根据权利要求1所述的体积小的广角变焦镜头，其特征在于：所述第三透镜和所述第四透镜之间设置有光阑。
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