CN105334605A - 一种变焦镜头及一种图像采集设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变焦镜头及图像采集设备，涉及成像技术领域，用以提高变焦镜头的景深。本发明实施例提供的一种变焦镜头，包括从物侧到像侧依次设置的变焦组和聚焦组，其中，所述变焦组包括从物侧到像侧依次设置的光焦度为负的第一平凹透镜、光焦度为负的第一双凹透镜和光焦度为正的第一双凸透镜，其中，所述第一平凹透镜的平面朝向物侧；所述聚焦组包括从物侧到像侧依次设置的光焦度为正的第二双凸透镜、光焦度为负的第一弯月透镜、光焦度为正的第三双凸透镜、光焦度为负的第二双凹透镜、光焦度为正的第四双凸透镜和光焦度为负的第二弯月透镜，其中，所述第一弯月透镜的凹面和所述第二弯月透镜的凹面均朝向物侧。

Description

一种变焦镜头及一种图像采集设备

技术领域

本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种变焦镜头及图像采集设备。

背景技术

变焦镜头是指在一定范围内可以变换焦距，从而得到不同大小影像和不同景物范围的相机镜头。因其可以在不改变拍摄距离的情况下通过改变焦距来改变拍摄范围，以及可以减少携带摄像器材的数量而得到广泛的应用。

现有常见的变焦镜头在拍摄时，在对目标景物聚焦清楚后，目标景物前方的近景或后方的远景通常是模糊的，尤其是在长焦部分。造成这一现象的主要原因是：现有的变焦镜头的结构形状，色散系数等参数与成像条件匹配不好，使得变焦镜头只能保证目标景物和近景同时清晰，或目标景物和远景同时清晰，即现有的变焦镜头无法得到足够大的景深，从而很难保证目标景物、近景和远景三者同时清晰。具体的，普通变焦镜头在设计中只针对某一特定物距进行优化以及校正像差，而位于目标景物前后空间范围内的其他景物(即远景和近景)则会有不同程度的离焦现象；由于景深大小与焦距平方成反比，所以在望远端会表现更为明显；这样，必然会造成普通变焦镜头景深的范围较小。

综上，现有的变焦镜头无法得到足够大的景深。

发明内容

本发明实施例提供了一种变焦镜头及图像采集设备，用以提高变焦镜头的景深。

本发明实施例提供的一种变焦镜头，包括从物侧到像侧依次设置的变焦组和聚焦组，其中，

所述变焦组包括从物侧到像侧依次设置的光焦度为负的第一平凹透镜、光焦度为负的第一双凹透镜和光焦度为正的第一双凸透镜，其中，所述第一平凹透镜的平面朝向物侧；

所述聚焦组包括从物侧到像侧依次设置的光焦度为正的第二双凸透镜、光焦度为负的第一弯月透镜、光焦度为正的第三双凸透镜、光焦度为负的第二双凹透镜、光焦度为正的第四双凸透镜和光焦度为负的第二弯月透镜，其中，所述第一弯月透镜的凹面和所述第二弯月透镜的凹面均朝向物侧。

本发明实施例提供的变焦镜头，采用九个特定结构形状的透镜，并按照从物侧至像侧依次排列，以及通过各个光学透镜的光焦度的分配，使得变焦镜头的结构形状，色散系数等参数与成像条件匹配，能够获得清晰的目标景物、近景和远景的图像，即能够达到扩大变焦镜头景深的目的。

较佳地，所述第一双凹透镜与所述第一双凸透镜胶合，所述第二双凸透镜与所述第一弯月透镜胶合，所述第三双凸透镜与第二双凹透镜胶合。在此，通过胶合的方式连接，可以有效的减少色差。

较佳地，所述聚焦组还包括：设置于所述第二双凸透镜的朝向物侧的表面上的孔径光阑。

较佳地，所述聚焦组还包括：

设置于第一弯月透镜和第三双凸透镜之间的第一垫圈，所述第一垫圈用于固定第一弯月透镜和第三双凸透镜之间的相对位置；

设置于第二双凹透镜和第四双凸透镜之间的第二垫圈，所述第二垫圈用于固定第二双凹透镜和第四双凸透镜之间的相对位置。

较佳地，所述第二双凹透镜的阿贝系数大于55，折射率大于1.58；第四双凸透镜的阿贝系数大于60，折射率大于1.6。

较佳地，

变焦组的焦距f’1和聚焦组的焦距f’2之间满足：f’1>f’2；

变焦镜头在望远端的焦距f’T和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

2.5<f’T/f’W<3.2；

变焦组的焦距f’1和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

2.15<f’1/f’W<2.35；

变焦镜头从广角端到望远端变焦时变焦组的移动距离dd1、变焦镜头在望远端的焦距f’T和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

0.5<dd1/(f’T-f’W)<0.7；

第一弯月透镜的折射率大于1.8；

变焦镜头位于广角端时从第一平凹透镜朝向物侧的顶点到像面在光轴方向的距离LW和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

5.5<LW/f’W<5.8；

变焦镜头位于广角端时的后截距fbw和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

0.8<fbw/f’W<1.1。

较佳地，在所述变焦组中，所述第一平凹透镜的中心和所述第一双凹透镜的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[1mm，1.5mm]；

在所述聚焦组中，所述第一弯月透镜的中心和所述第三双凸透镜的中心在光轴方向上在光轴方向上的间隔的取值范围为[0.1mm，0.3mm]；所述第二双凹透镜的中心和第四双凸透镜的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[1.05mm，2.05mm]；所述第四双凸透镜的中心和所述第二弯月透镜的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[0.1mm，0.64mm]。

较佳地，在所述变焦组中，所述第一平凹透镜的中心和所述第一双凹透镜的中心在光轴方向上的间隔为1.25mm；

在所述聚焦组中，所述第一弯月透镜的中心和所述第三双凸透镜的中心在光轴方向上在光轴方向上的间隔为0.1mm，所述第二双凹透镜的中心和第四双凸透镜的中心在光轴方向上的间隔为1.55mm，所述第四双凸透镜的中心和所述第二弯月透镜的中心在光轴方向上的间隔为0.34mm。

较佳地，所述变焦镜头还包括电机驱动装置、变焦齿轮组以及联动装置，其中，所述变焦组和所述聚焦组设置于所述联动装置内，

所述电机驱动装置与所述变焦齿轮组连接，驱动所述变焦齿轮组转动；

所述变焦齿轮组转动时拖动所述联动装置运动，所述联动装置的运动带动所述联动装置内部的所述变焦组和所述聚焦组同步移动。

本发明实施例提供的一种图像采集设备，包括上述的变焦镜头。本发明实施例提供的图像采集设备可以是数码相机或数码摄像机。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种变焦镜头在广角端的结构示意图；

图2为本发明实施例一的变焦镜头在广角端对焦距离10m时的光学传递函数的曲线图；

图3为本发明实施例一的变焦镜头在广角端近摄距离5m时的光学传递函数的曲线图；

图4为本发明实施例一的变焦镜头在广角端远摄距离无穷远时的光学传递函数的曲线图；

图5(a)为本发明实施例一的变焦镜头在广角端对应的场曲图；

图5(b)为本发明实施例一的变焦镜头在广角端对应的畸变图；

图6为本发明实施例一的变焦镜头在广角端对应的色差图；

图7为本发明实施例一的变焦镜头在望远端对焦距离为20m时的光学传递函数的曲线图；

图8为本发明实施例一的变焦镜头在望远端近摄距离6m时的光学传递函数的曲线图；

图9为本发明实施例一的变焦镜头在望远端远摄距离无穷远时的光学传递函数的曲线图；

图10(a)为本发明实施例一的变焦镜头在望远端对应的场曲图；

图10(b)为本发明实施例一的变焦镜头在望远端对应的畸变图；

图11为本发明实施例一的变焦镜头在望远端对应的色差图；

图12为本发明实施例二提供的一种变焦镜头的结构示意图；

图13为图12所示的变焦镜头的凸轮曲线图。

附图标记：

1-第一平凹透镜，2-第一双凹透镜，3-第一双凸透镜，4-孔径光阑，5-第二双凸透镜，6-第一弯月透镜，7-第三双凸透镜，8-第二双凹透镜，9-第四双凸透镜，10-第二弯月透镜，11-第一垫圈，12-第二垫圈，21-电机驱动装置，22-变焦齿轮组，23-联动装置。

具体实施方式

为了提高变焦镜头的景深，本发明提供了一种变焦镜头，采用九个特定结构形状的透镜，并以一定的次序排列，以及通过各个光学透镜的光焦度的分配，能够获得清晰的目标景物、近景和远景的图像，进而达到提高变焦镜头景深的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施案例提供的一种变焦镜头在广角端的结构示意图。该变焦镜头包括：从物侧到像侧依次设置的变焦组和聚焦组；其中，所述变焦组包括从物侧到像侧依次设置的平面朝向物侧且光焦度为负的第一平凹透镜1、光焦度为负的第一双凹透镜2、光焦度为正的第一双凸透镜3。

所述聚焦组包括从物侧到像侧依次设置的光焦度为正的第二双凸透镜5、光焦度为负的第一弯月透镜6、光焦度为正的第三双凸透镜7、光焦度为负的第二双凹透镜8、光焦度为正的第四双凸透镜9和光焦度为负的第二弯月透镜10。

较佳地，为了减小色差，所述第一双凹透镜与所述第一双凸透镜胶合，所述第二双凸透镜与所述第一弯月透镜胶合，所述第三双凸透镜与第二双凹透镜胶合。其中，胶合技术采用现有技术，在此不再赘述。

较佳地，为了限制从变焦组进入聚焦组中的光通量，上述聚焦组还包括：设置于第二双凸透镜5朝向物侧的表面上的孔径光阑4。

较佳地，为了使聚焦组中各个透镜的位置相对固定，严格保证各个透镜之间的间隔，其中，第二双凸透镜5、第一弯月透镜6、第三双凸透镜7、第二双凹透镜8、第四双凸透镜9、第二弯月透镜10因结构形状和朝向的限制，在第一弯月透镜6和第三双凸透镜7之间设置一个第一垫圈11保证间隔，在第二双凹透镜8和第四双凸透镜9之间设置一个第二垫圈12保证间隔；其中，第一垫圈和第二垫圈的结构根据镜筒的内径以及光学性能的设计需要而定，材料可以采用现有技术，例如可以选择铝制材料；另外，需要说明的是，该第二垫圈12还起到渐晕光阑的作用：由于孔径适当比例缩小，遮挡了一部分大视场的大孔径的光线，所以它起到了渐晕光阑的作用，有利于提升成像质量；比如该第二垫圈遮挡了0.7视场的0.86孔径以外的光线，保留了0.86以内孔径的光线，从而使0.7视场像质较好，且不会被完全挡掉。

较佳地，为了使变焦镜头可以实现日夜两用，即红外光波段与可见光波段共焦，上述第二双凹透镜8的阿贝系数大于55，折射率大于1.58；第四双凸透镜的阿贝系数大于60，折射率大于1.6。

较佳地，在该变焦镜头中，各参数满足以下条件：

变焦组的焦距f’1和聚焦组的焦距f’2之间满足：f’1>f’2；

变焦镜头在望远端的焦距f’T和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

2.5<f’T/f’W<3.2；

变焦组的焦距f’1和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

2.15<f’1/f’W<2.35；

变焦镜头从广角端到望远端变焦时变焦组的移动距离dd1、变焦镜头在望远端的焦距f’T和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

0.5<dd1/(f’T-f’W)<0.7；

第一弯月透镜的折射率大于1.8；

变焦镜头位于广角端时从第一平凹透镜朝向物侧的顶点到像面在光轴方向的距离LW和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

5.5<LW/f’W<5.8；

变焦镜头位于广角端时的后截距fbw和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

0.8<fbw/f’W<1.1。

在满足以上条件时，保证了整个系统的像差得到很好的校正，变焦倍率达到使用要求。

较佳地，在变焦组中，第一平凹透镜1的中心和第一双凹透镜2的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[1mm，1.5mm]；为了使变焦组中各个透镜的位置相对固定，严格保证各个透镜之间的间隔，其中，第一平凹透镜1的边缘和第一双凹透镜2的边缘直接接触，即以面接触方式相对固定；而第一双凹透镜2与第一双凸透镜3二者胶合，这样省去一个隔圈；

在聚焦组中，第二双凸透镜5与第一弯月透镜6二者胶合，形成双胶合镜片，第一弯月透镜6的中心和第三双凸透镜7的中心在光轴方向上在光轴方向上的间隔的取值范围为[0.1mm，0.3mm]；第三双凸透镜7与第二双凹透镜8胶合，形成双胶合镜片；第二双凹透镜8的中心和第四双凸透镜9的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[1.05mm，2.05mm]；第四双凸透镜9的中心和第二弯月透镜10的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[0.1mm，0.64mm]。

在优选实施例中，在变焦组中，第一平凹透镜1的中心和第一双凹透镜2的中心在光轴方向上的间隔为1.25mm；

在聚焦组中，第一弯月透镜6的中心和第三双凸透镜7的中心在光轴方向上的间隔为0.1mm，第二双凹透镜8的中心和第四双凸透镜9的中心在光轴方向上的间隔为1.55mm，第四双凸透镜9的中心和第二弯月透镜10的中心在光轴方向上的间隔为0.34mm。

在具体实施过程中，在该变焦镜头的镜筒的内径取值固定时，比如为Φ10，所述变焦镜头的各个透镜的参数满足表一所列的条件：

表一

其中，R1为透镜朝向物侧的面的曲率半径，R2为透镜朝向像侧的面的曲率半径，Tc为透镜中心厚度，Nd为透镜的折射率，Vd为透镜的阿贝系数；当然，若其中一个透镜的某一个参数值固定，则该变焦镜头的其它各参数的取值均固定，例如，在优选实施例中，当第一平凹透镜1的R2取值为29.277时，所述变焦镜头中的各个透镜的参数满足下表二所列的条件：

透镜序号	R1(mm)	R2(mm)	Tc(mm)	Nd	Vd
						1	∞	29.277	1.14	1.723	38.022
2	-13.355	13.2	0.7	1.806	40.945
						3	13.25	-27.2	2.19	1.785	25.72

5	13.376	-9.1	3.19	1.617	53.928
						6	-9.1	-34.6	0.7	1.847	23.79
7	8.18	-8.18	3.9	1.657	51.157
						8	-8.18	5.4	1.31	1.623	56.952
9	8.134	-18.15	3.33	1.618	63.417
						10	-7.7	-27.954	1.29	1.702	41.14

表二

下面结合附图和具体的实施例对本发明进行说明。

实施例一

在实施例一中，所述变焦镜头如图1所示，该变焦镜头包括：从物侧到像侧依次设置的变焦组和聚焦组；其中，所述变焦组包括从物侧到像侧依次设置的平面朝向物侧且光焦度为负的第一平凹透镜1、光焦度为负的第一双凹透镜2、光焦度为正的第一双凸透镜3；所述聚焦组包括从物侧到像侧依次设置的光焦度为正的第二双凸透镜5、光焦度为负的第一弯月透镜6、光焦度为正的第三双凸透镜7、光焦度为负的第二双凹透镜8、光焦度为正的第四双凸透镜9和光焦度为负的第二弯月透镜10；其中，所述第一双凹透镜2与所述第一双凸透镜3胶合，所述第二双凸透镜5与所述第一弯月透镜6胶合，所述第三双凸透镜7与第二双凹透镜8胶合；

设置于第二双凸透镜5朝向物侧的表面上的孔径光阑4；

设置在第一弯月透镜6和第三双凸透镜7之间的第一垫圈11；

设置第二双凹透镜8和第四双凸透镜9之间的第二垫圈12保证间隔。

其中，各透镜满足表二所确定的条件，且，该变焦镜头在广角端时满足：在变焦组中，第一平凹透镜1的中心和第一双凹透镜2的中心在光轴方向上的间隔为1.25mm；在聚焦组中，第一弯月透镜6的中心和第三双凸透镜7的中心在光轴方向上的间隔为0.1mm，第二双凹透镜8的中心和第四双凸透镜9的中心在光轴方向上的间隔为1.55mm，第四双凸透镜9的中心和第二弯月透镜10的中心在光轴方向上的间隔为0.34mm。

下面结合该变焦镜头的光学传递函数(ModulationTransferFunction，MTF)曲线图，对本发明实施例一提供的变焦镜头实现大景深的情况进行说明。其中，光学传递函数用来评价一个光学系统的成像质量，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好。

如图2、图3和图4所示，其中，图2为变焦镜头在广角端对焦距离10m时的光学传递函数的曲线图，图3为变焦镜头在广角端近摄距离5m时的光学传递函数的曲线图，图4为变焦镜头在广角端远摄距离无穷远时的光学传递函数的曲线图。从这三幅图中可知，变焦镜头在广角端对近景(物距为5m)、目标景物(物距为10m)和远景(物距为无穷远)拍摄时，三种场景对应的MTF的曲线图基本一致，而且，三种场景中MTF曲线都比较平滑且集中，也就是说，该变焦镜头能够同时对目标景物、近景和远景进行拍摄，并且图像品质良好；可见采用本实施例一提供的变焦镜头可同时获得清晰的近景、目标景物和远景的图像，即本实施例一提供的变焦镜头具有较大的景深。

值得一提的是，上述变焦镜头具有如下光学技术指标：

光学总长TTL≤46mm；

变焦镜头的系统焦距f为7-22mm；

变焦镜头的系统像面：1/2.7〞；

光圈范围F为1.6-2.8。

下面通过对变焦镜头进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例一提供的变焦镜头。

如图5(a)所示，为变焦镜头在广角端时(对焦距离)的场曲图；其中，三条曲线T分别表示三种波长(486nm、587nm和656nm)对应的子午光束(TangentialRays)的像差，三条曲线S分别表示三种波长(486nm、587nm和656nm)对应的弧矢光束(SagittialRays)的像差，正切场曲值控制在0～0.05mm范围内，弧矢场曲值控制在0～0.05mm范围内。

如图5(b)所示，为变焦镜头在广角端时的畸变图，畸变率控制在-9％～0范围内。

如图6所示，为变焦镜头在广角端时的色差图。图中曲线代表初级色差特性曲线，可见，初级色差控制在-0.05～+0.05之间。

从上述图5(a)、5(b)和图6可知，本实施例提供的变焦镜头，其产生的球差、慧差、象散及色差可以被控制在较小的范围内。

以上是结合该变焦镜头在广角端时的各个附图进行的说明，为进一步说明本发明实施例提供的变焦镜头能够提高景深，下面结合该变焦镜头在望远端的各个附图进行说明。

如图7、图8和图9所示，其中，图7为变焦镜头在望远端对焦距离20m时的光学传递函数的曲线图，图8为变焦镜头在望远端近摄距离6m时的光学传递函数的曲线图，图9为变焦镜头在望远端远摄距离无穷远时的光学传递函数的曲线图。从这三幅图中可知，变焦镜头在望远端对近景(物距为6m)、目标景物(物距为20m)和远景(物距为无穷远)拍摄时，三种场景对应的MTF的曲线图基本一致，而且，三种场景中MTF曲线都比较平滑且集中，也就是说，该变焦镜头在望远端也能够同时对目标景物、近景和远景进行拍摄，并且图像品质良好。

下面通过对变焦镜头进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例一提供的变焦镜头。

如图10(a)所示，为变焦镜头在望远端时(对焦距离)的场曲图；其中，三条曲线T分别表示三种波长(486nm、587nm和656nm)对应的子午光束(TangentialRays)的像差，三条曲线S分别表示三种波长(486nm、587nm和656nm)对应的弧矢光束(SagittialRays)的像差，正切场曲值控制在0～0.1mm范围内，弧矢场曲值控制在0～0.1mm范围内。

如图10(b)所示，为变焦镜头在望远端时的畸变图，畸变率控制在-1％～0范围内。

如图11所示，为变焦镜头在望远端时的色差图。图中曲线代表初级色差特性曲线，可见，初级色差控制在-0.05～+0.05之间。

从上述图10(a)、10(b)和图11可知，本实施例提供的变焦镜头在望远端，其产生的球差、慧差、象散及色差可以被控制在较小的范围内。

因此，本发明实施例一提供的变焦镜头，采用九个特定结构形状的透镜，并按照从物侧至像侧依次排列，以及通过各个光学透镜的光焦度的分配，使得变焦镜头的结构形状，色散系数等参数与成像条件匹配，能有效的减小单色像差、色差，从而能够获得清晰的目标景物、近景和远景的图像，进而达到扩大变焦镜头景深的目的。再者，本发明提供的变焦镜头结构简单、紧凑，可以减小变焦镜头的外观总长，进而可以减小使用空间和存放空间。

实施例二

在实施例一中详细描述了本发明提供的变焦镜头的光学性能，具有上述光学性能的变焦镜头可以是手动控制的，只不过，当手动控制时，在实现变焦之后需要很长的调节时间才可以实现聚焦，导致在变焦之后聚焦之前镜头所显示的画面都是不清晰的。因此，本实施例二提供一种自动控制的变焦镜头。

如图12所示，本发明实施例二提供的变焦镜头，包括上述的变焦组和聚焦组，还包括：

电机驱动装置21、变焦齿轮组22以及联动装置23，其中，变焦组和聚焦组设置于所述联动装置23内，

电机驱动装置21与变焦齿轮组22连接，驱动变焦齿轮组22转动；

所述变焦齿轮组22转动时拖动所述联动装置23运动，所述联动装置23的运动带动所述联动装置23内部的所述变焦组和所述聚焦组同步移动。

此处，由于每一变焦镜头都存在一外固定筒用以保护以及固定内部所有元件，因此该变焦组和该聚焦组还同时受到外固定筒内侧的直线槽限制，所以二者只能延光轴做直线运动而不会发生转动，该实现方式采用现有技术，在此不再赘述。

优选的，电机驱动装置21包括一个电机，电机为直流电机或步进电机。在需要变焦时，电机驱动装置21根据接收到的驱动信号进行转动，并驱动变焦齿轮组22转动，变焦齿轮组22拖动联动装置23运动，此处，该联动装置可以是一转动筒，变焦齿轮组22的齿轮带动转动筒转动，变焦组和聚焦组都是装配在转动筒内部，进而带动转动筒内部的变焦组和聚焦组同步移动。

变焦组和聚焦组在移动过程中具有唯一对应的位置，即对于变焦组所在的任意位置，聚焦组都有与其唯一相对应的位置，从而在实现变焦与聚焦同步的过程中，能够保证聚焦清晰。

从而，本发明实施例二提供的变焦镜头可以使变焦组和聚焦组同时移动，使变焦和聚焦同步，能够实现变焦过程全程清晰。

进一步地，电机驱动装置21接收到的驱动信号是预先根据对变焦组和聚焦组的位置关系的模拟计算而确定的，而变焦组和聚焦组的位置关系体现在变焦组和聚焦组的凸轮曲线图中。如图13所示，为本发明实施例二提供的自动控制的变焦镜头中变焦组和聚焦组的凸轮曲线图，其中，优选的，变焦组和聚焦组采用实施例一确定的变焦组和聚焦组。由图13可知，变焦组和聚焦组在移动过程中具有唯一对应的位置，例如，在广角端，即转角为0度时，变焦组位于-9.96mm，聚焦组位于7.6mm；在望远端，即转角为75.5度时，变焦组位于-1.75mm聚焦组位于0.05mm，在从广角端向望远端移动变焦的过程中，任一位置如转角为31度时，变焦组位于-3.08mm聚焦组位于4.5mm。需要说明的是，本段中涉及的位置都是相对于参考基准面来计算的，在基准面左侧为负，在基准面右侧为正；而基准面的位置在像面左侧，距离像面30.47mm的位置处。从而，预先根据得到的变焦组和聚焦组的凸轮曲线，设计电机驱动装置的驱动信号，在该变焦镜头实际工作时，转到某一转角时，电机驱动装置21根据接收到的驱动信号进行转动，并驱动变焦齿轮组22转动，变焦齿轮组22拖动联动装置23移动，并控制联动装置23内部的所述变焦组和聚焦组同步移动，即控制变焦组和聚焦组同步移动到图13所示的凸轮曲线中各自的位置处，从而可以实现变焦的过程中画面都是清晰的。

此外，本发明还提供了一种图像采集设备，该图像采集设备包括实施例一或实施例二所述的变焦镜头。本发明实施例提供的图像采集设备，例如可以是数码相机或数据摄像机，在此不作限定。

综上所述，本发明实施例提供了一种变焦镜头和图像采集设备，用以提高变焦镜头的景深。本发明提供的变焦镜头具有变焦组和聚焦组两个透镜组结构，且在变焦组中的各个透镜位置相对固定，聚焦组中的各个透镜位置相对固定，通过各个光学透镜的光焦度的分配，使得变焦镜头的结构形状，色散系数等参数与成像条件匹配，并能能够有效的减小像差，从而能够获得清晰的目标景物、近景和远景的图像，进而达到扩大变焦镜头景深的目的。此外，本发明提供的变焦镜头结构简单、紧凑，可以减小变焦镜头的外观总长，进而可以减小使用空间和存放空间。以及，本发明实施例还提供了一种自动控制的变焦镜头，通过电机驱动装置与变焦齿轮组连接，驱动变焦齿轮组转动；所述变焦齿轮组转动时拖动所述联动装置运动，所述联动装置的运动带动所述联动装置内部的所述变焦组和所述聚焦组同步移动。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种变焦镜头，其特征在于，所述镜头包括从物侧到像侧依次设置的变焦组和聚焦组，其中，

所述变焦组包括从物侧到像侧依次设置的光焦度为负的第一平凹透镜、光焦度为负的第一双凹透镜和光焦度为正的第一双凸透镜，其中，所述第一平凹透镜的平面朝向物侧；

所述聚焦组包括从物侧到像侧依次设置的光焦度为正的第二双凸透镜、光焦度为负的第一弯月透镜、光焦度为正的第三双凸透镜、光焦度为负的第二双凹透镜、光焦度为正的第四双凸透镜和光焦度为负的第二弯月透镜，其中，所述第一弯月透镜的凹面和所述第二弯月透镜的凹面均朝向物侧。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一双凹透镜与所述第一双凸透镜胶合，所述第二双凸透镜与所述第一弯月透镜胶合，所述第三双凸透镜与第二双凹透镜胶合。

3.根据权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，所述聚焦组还包括：设置于所述第二双凸透镜的朝向物侧的表面上的孔径光阑。

4.根据权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，所述聚焦组还包括：

设置于第一弯月透镜和第三双凸透镜之间的第一垫圈，所述第一垫圈用于固定第一弯月透镜和第三双凸透镜之间的相对位置；

设置于第二双凹透镜和第四双凸透镜之间的第二垫圈，所述第二垫圈用于固定第二双凹透镜和第四双凸透镜之间的相对位置。

5.根据权利要求1-4任一权项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二双凹透镜的阿贝系数大于55，折射率大于1.58；第四双凸透镜的阿贝系数大于60，折射率大于1.6。

6.根据权利要求5所述的变焦镜头，其特征在于，

变焦组的焦距f’1和聚焦组的焦距f’2之间满足：f’1>f’2；

变焦镜头在望远端的焦距f’T和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

2.5<f’T/f’W<3.2；

变焦组的焦距f’1和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

2.15<f’1/f’W<2.35；

变焦镜头从广角端到望远端变焦时变焦组的移动距离dd1、变焦镜头在望远端的焦距f’T和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

0.5<dd1/(f’T-f’W)<0.7；

第一弯月透镜的折射率大于1.8；

变焦镜头位于广角端时从第一平凹透镜朝向物侧的顶点到像面在光轴方向的距离LW和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

5.5<LW/f’W<5.8；

变焦镜头位于广角端时的后截距fbw和变焦镜头在广角端的焦距f’W之间满足：

0.8<fbw/f’W<1.1。

7.根据权利要求6所述的变焦镜头，其特征在于，在所述变焦组中，所述第一平凹透镜的中心和所述第一双凹透镜的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[1mm，1.5mm]；

在所述聚焦组中，所述第一弯月透镜的中心和所述第三双凸透镜的中心在光轴方向上在光轴方向上的间隔的取值范围为[0.1mm，0.3mm]；所述第二双凹透镜的中心和第四双凸透镜的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[1.05mm，2.05mm]；所述第四双凸透镜的中心和所述第二弯月透镜的中心在光轴方向上的间隔的取值范围为[0.1mm，0.64mm]。

8.根据权利要求6所述的变焦镜头，其特征在于，在所述变焦组中，所述第一平凹透镜的中心和所述第一双凹透镜的中心在光轴方向上的间隔为1.25mm；

在所述聚焦组中，所述第一弯月透镜的中心和所述第三双凸透镜的中心在光轴方向上在光轴方向上的间隔为0.1mm，所述第二双凹透镜的中心和第四双凸透镜的中心在光轴方向上的间隔为1.55mm，所述第四双凸透镜的中心和所述第二弯月透镜的中心在光轴方向上的间隔为0.34mm。

9.根据权利要求8所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还包括电机驱动装置、变焦齿轮组以及联动装置，其中，所述变焦组和所述聚焦组设置于所述联动装置内，

所述电机驱动装置与所述变焦齿轮组连接，驱动所述变焦齿轮组转动；

所述变焦齿轮组转动时拖动所述联动装置运动，所述联动装置的运动带动所述联动装置内部的所述变焦组和所述聚焦组同步移动。

10.一种图像采集设备，其特征在于，包括如权利要求1-10任一权项所述的变焦镜头。