CN105467566B - 一种大孔径广角变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学镜头技术领域，尤其涉及一种大孔径广角变焦镜头，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间隔来进行变焦；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、第九透镜和第十透镜；第四透镜为玻璃非球面透镜；补偿组的焦距Ff'与变倍组的焦距Bf'满足如下条件：0.8<|Ff'/Bf'|<1.1。相对于现有技术，本发明采用玻璃球面镜片与玻璃非球面镜片的混合，非球面具备更强的像差矫正能力，可以达到更高的性能，合理的设置玻璃非球面镜片可以替代数枚玻璃球面镜片，由此可以简化镜头的光学结构，减小体积，提升装配效率。

Description

一种大孔径广角变焦镜头

技术领域

本发明属于光学镜头技术领域，尤其涉及一种大孔径广角变焦镜头。

背景技术

大孔径变焦镜头具有通光量大、画面明亮的优点，特别是带有自动光圈的大孔径变焦镜头，可以根据各种不同的环境得到各种放大率、各种亮度的画面，适应性极好，因此受到广泛的青睐。

然而大孔径变焦镜头通常体积巨大、价格昂贵，而且画质不佳，通常分辨率在一百万像素左右。

随着安防行业向高清化、小型化发展，普通的大孔径变焦镜头已经不能满足需求了。因此开发一种体积小的大孔径高清变焦镜头就很有必要了。

但是，大孔径的变焦镜头研发难度比较大，通常需要比较多的球面镜片才能够达到预期的性能。而镜片数量的多寡直接关系到镜头的制造成本，较多的镜片也会使得镜头的体积无法控制在一个较小的水平上。因此若采用全球面镜片的镜头，则无法在体积、性能、成本上取得一个良好的平衡。

有鉴于此，确有必要提供一种大孔径广角变焦镜头，其采用玻璃球面镜片与玻璃非球面镜片的混合，非球面具备更强的像差矫正能力，可以达到更高的性能，合理的设置玻璃非球面镜片可以替代数枚玻璃球面镜片，由此可以简化镜头的光学结构，减小体积，提升装配效率。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种大孔径广角变焦镜头，其采用玻璃球面镜片与玻璃非球面镜片的混合，非球面具备更强的像差矫正能力，可以达到更高的性能，合理的设置玻璃非球面镜片可以替代数枚玻璃球面镜片，由此可以简化镜头的光学结构，减小体积，提升装配效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大孔径广角变焦镜头，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间隔来进行变焦；

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凸凹正光焦度的第四透镜、双凸正光焦度的第五透镜、凸凹负光焦度的第六透镜、凸凹正光焦度的第七透镜和双凸正光焦度的第八透镜、双凹负光焦度的第九透镜和双凸正光焦度的第十透镜；

所述第四透镜为玻璃非球面透镜；

所述补偿组的焦距Ff'与变倍组的焦距Bf'满足如下条件：

0.8<|Ff'/Bf'|<1.1。

作为本发明大孔径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。

作为本发明大孔径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。

作为本发明大孔径广角变焦镜头的一种改进，所述第四透镜和所述第五透镜之间通过隔圈紧配，所述第五透镜和所述第六透镜之间通过隔圈紧配。

作为本发明大孔径广角变焦镜头的一种改进，所述第七透镜和所述第八透镜直接紧靠装配。

作为本发明大孔径广角变焦镜头的一种改进，所述第六透镜和第七透镜通过光学胶粘合，所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜通过光学胶粘合。

作为本发明大孔径广角变焦镜头的一种改进，所述第四透镜的焦距为Bf4，所述第五透镜的焦距为Bf5，所述第六透镜和所述第七透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf6，所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf7，上述焦距与变倍组的焦距Bf'存在如下关系：

2.6<|Bf4/Bf'|<4.1；

0.8<|Bf5/Bf'|<1.6；

0.7<|Bf6/Bf'|<1.7；

0.8<|Bf7/Bf'|<1.9。

作为本发明大孔径广角变焦镜头的一种改进，所述第一透镜至所述第十透镜的焦距和折射率满足以下条件：

-18.12≤f1≤-15.20	1.6≤n1≤1.85
		-12.85≤f2≤-10.12	1.62≤n2≤1.88
22.32≤f3≤26.51	1.75≤n3≤1.95
		32.41≤f4≤36.01	1.5≤n4≤1.7
9.12≤f5≤12.03	1.4≤n5≤1.65
		-8.99≤f6≤-6.15	1.7≤n6≤1.85
12.22≤f7≤17.24	1.55≤n7≤1.75
		5.53≤f8≤8.22	1.6≤n8≤1.82
-7.21≤f9≤-5.33	1.55≤n9≤1.7
		10.57≤f10≤14.62	1.6≤n10≤1.78

上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“-”号表示方向为负；

其中，f1至f10分别对应于第一透镜至第十透镜的焦距；n1至n10分别对应于第一透镜至第十透镜的折射率。

相对于现有技术，本发明采用玻璃球面镜片与玻璃非球面镜片的混合，非球面镜片具备更强的像差矫正能力，可以达到更高的性能，合理的设置玻璃非球面镜片可以替代数枚玻璃球面镜片，由此可以简化镜头的光学结构，减小体积，提升装配效率，本发明的焦距范围为2.8mm-10mm，焦距变倍比范围为2.5-3.5倍；而且通过使用玻璃球面镜片与玻璃非球面镜片混合的结构可以有效地降低镜头的光学总长，与此同时使得镜头具备较高的成像性能，本发明的光学总长小于50mm，具有F1.2的最大通光孔径，而且镜头可以在-40℃-+80℃的环境下使用不跑焦，亦可以达到可见光3百万像素分辨率。

总之，本发明可以达到体积、性能和成本的完美平衡，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之一。

图3为本发明的光学系统图之二。

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，本发明提供的一种大孔径广角变焦镜头，包括变倍组1和补偿组2，变倍组1的总光焦度为正，补偿组2的总光焦度为负，通过改变变倍组1和补偿组2的间隔来进行变焦；

补偿组2包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜21、双凹负光焦度的第二透镜22和凸凹正光焦度的第三透镜23；

变倍组1包括从物方一侧顺序排列的凸凹正光焦度的第四透镜11、双凸正光焦度的第五透镜12、凸凹负光焦度的第六透镜13、凸凹正光焦度的第七透镜14和双凸正光焦度的第八透镜15、双凹负光焦度的第九透镜16和双凸正光焦度的第十透镜17；

第四透镜11为玻璃非球面透镜；

补偿组2的焦距Ff'与变倍组1的焦距Bf'满足如下条件：

0.8<|Ff'/Bf'|<1.1。

第一透镜21和第二透镜22直接紧靠装配。

第二透镜22和第三透镜23之间设置有垫圈。

第四透镜11和第五透镜12之间通过隔圈紧配，第五透镜12和第六透镜13之间通过隔圈紧配。

第七透镜14和第八透镜15直接紧靠装配。

第六透镜13和第七透镜14通过光学胶粘合，第八透镜15、第九透镜16和第十透镜17通过光学胶粘合。

第四透镜11的焦距为Bf4，第五透镜12的焦距为Bf5，第六透镜13和第七透镜14胶合而成的透镜组的焦距为Bf6，第八透镜15、第九透镜16和第十透镜17胶合而成的透镜组的焦距为Bf7，上述焦距与变倍组1的焦距Bf'存在如下关系：

2.6<|Bf4/Bf'|<4.1；

0.8<|Bf5/Bf'|<1.6；

0.7<|Bf6/Bf'|<1.7；

0.8<|Bf7/Bf'|<1.9。

第一透镜21至第十透镜17的焦距和折射率满足以下条件：

-18.12≤f1≤-15.20	1.6≤n1≤1.85
		-12.85≤f2≤-10.12	1.62≤n2≤1.88
22.32≤f3≤26.51	1.75≤n3≤1.95
		32.41≤f4≤36.01	1.5≤n4≤1.7
9.12≤f5≤12.03	1.4≤n5≤1.65
		-8.99≤f6≤-6.15	1.7≤n6≤1.85
12.22≤f7≤17.24	1.55≤n7≤1.75
		5.53≤f8≤8.22	1.6≤n8≤1.82
-7.21≤f9≤-5.33	1.55≤n9≤1.7
		10.57≤f10≤14.62	1.6≤n10≤1.78

上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“-”号表示方向为负；

其中，f1至f10分别对应于第一透镜21至第十透镜17的焦距；n1至n10分别对应于第一透镜21至第十透镜17的折射率。

实践表明：本发明的焦距范围为2.8mm-10mm，焦距变倍比范围为2.5-3.5，光学总长小于50mm。

实施例1

该镜头的十片透镜共二十个面的面型、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1：十片透镜的物理参数。

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表面形状可用下列公式表述：

其中C＝1/R

表2：第7、8表面的非球面参数。

	面序号：7	面序号：8
			α1参数	3.201212E-005	3.581426E-004
α2参数	-3.831690E-006	4.883452E-006
			α3参数	-1.436421E-006	-1.2891472E-006
α4参数	4.328164E-008	4.354671E-008
			α5参数	0	0
α6参数	0	0
			α7参数	0	0
α8参数	0	0

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。

当然，本发明可以通过改变变倍组1和补偿组2的间隔来进行变焦，如图3所示，变倍组1和补偿组2之间的间隔更小，也就是说，可以根据需要来调整二者之间的间隔，以进行变焦操作。

总之，本发明采用玻璃球面镜片与玻璃非球面镜片的混合，非球面镜片具备更强的像差矫正能力，可以达到更高的性能，合理的设置玻璃非球面镜片可以替代数枚玻璃球面镜片，由此可以简化镜头的光学结构，减小体积，提升装配效率，本发明的焦距范围为2.8mm-10mm，焦距变倍比范围为2.5-3.5倍；而且通过使用玻璃球面镜片与玻璃非球面镜片混合的结构可以有效地降低镜头的光学总长，与此同时使得镜头具备较高的成像性能，本发明的光学总长小于50mm，具有F1.2的最大通光孔径，而且镜头可以在-40℃-+80℃的环境下使用不跑焦，亦可以达到可见光3百万像素分辨率。

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 (8)

1.一种大孔径广角变焦镜头，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间隔来进行变焦；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凸凹正光焦度的第四透镜、双凸正光焦度的第五透镜、凸凹负光焦度的第六透镜、凸凹正光焦度的第七透镜和双凸正光焦度的第八透镜、双凹负光焦度的第九透镜和双凸正光焦度的第十透镜；

所述第四透镜为玻璃非球面透镜；

所述补偿组的焦距Ff'与变倍组的焦距Bf'满足如下条件：

0.8<|Ff'/Bf'|<1.1。

2.根据权利要求1所述的大孔径广角变焦镜头，其特征在于：所述第一透镜和所述第二透镜直接紧靠装配。

3.根据权利要求1所述的大孔径广角变焦镜头，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。

4.根据权利要求1所述的大孔径广角变焦镜头，其特征在于：所述第四透镜和所述第五透镜之间通过隔圈紧配，所述第五透镜和所述第六透镜之间通过隔圈紧配。

5.根据权利要求1所述的大孔径广角变焦镜头，其特征在于：所述第七透镜和所述第八透镜直接紧靠装配。

6.根据权利要求1所述的大孔径广角变焦镜头，其特征在于：所述第六透镜和第七透镜通过光学胶粘合，所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜通过光学胶粘合。

7.根据权利要求6所述的大孔径广角变焦镜头，其特征在于：所述第四透镜的焦距为Bf4，所述第五透镜的焦距为Bf5，所述第六透镜和所述第七透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf6，所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf7，上述焦距与变倍组的焦距Bf'存在如下关系：

2.6<|Bf4/Bf'|<4.1；

0.8<|Bf5/Bf'|<1.6；

0.7<|Bf6/Bf'|<1.7；

0.8<|Bf7/Bf'|<1.9。

8.根据权利要求1所述的大孔径广角变焦镜头，其特征在于：所述第一透镜至所述第十透镜的焦距和折射率满足以下条件：

-18.12≤f1≤-15.20 1.6≤n1≤1.85 -12.85≤f2≤-10.12 1.62≤n2≤1.88 22.32≤f3≤26.51 1.75≤n3≤1.95 32.41≤f4≤36.01 1.5≤n4≤1.7 9.12≤f5≤12.03 1.4≤n5≤1.65 -8.99≤f6≤-6.15 1.7≤n6≤1.85 12.22≤f7≤17.24 1.55≤n7≤1.75 5.53≤f8≤8.22 1.6≤n8≤1.82 -7.21≤f9≤-5.33 1.55≤n9≤1.7 10.57≤f10≤14.62 1.6≤n10≤1.78

其中，f1至f10分别对应于第一透镜至第十透镜的焦距；n1至n10分别对应于第一透镜至第十透镜的折射率，焦距的单位为mm。