CN106249392A - 一种变焦光学系统 - Google Patents

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王晓
李建华
龚俊强
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Abstract

本发明公开了一种变焦光学系统，包括感光芯片(30)，所述的感光芯片(30)一侧设有能相对其移动的第一透镜群(10)，所述的第一透镜群(10)与感光芯片(30)之间设有能相对感光芯片(30)移动的第二透镜群(20)，所述的第二透镜群(20)与第一透镜群(10)之间设有相对感光芯片(30)位置固定的光阑(40)，在所述的变焦光学系统从短焦距向长焦距的变化过程中，所述的第一透镜群(10)和第二透镜群(20)逐渐向光阑(40)靠拢，并且，所述的第一透镜群(10)的整体焦距为负，所述的第二透镜群(20)的整体焦距为正。本发明体积小、像面大、分辨率高。

Description

一种变焦光学系统
【技术领域】
本发明涉及一种变焦光学系统。
【背景技术】
目前随着监控市场的需求，镜头开始往高分辨率和高像质的方向发展，为了获得更好的成像品质，使用像素点更大的芯片是未来的发展方向。
目前主流的市面上的的监控镜头，分辨率多是1080p，像素点数是1920*1080，然而随着4G网络和4K感光芯片及4K显示系统的发展，更高像质的画面传输成为可能，而目前高像素的的镜头种类较少，成本较高。
另外，目前市场上的大画面的监控镜头，如1吋左右的镜头，像面大小达到16.0mm的，但是其体积比较大，使用不方便，与众多监控设备不兼容。
再者，目前市场上的监控镜头，多非红外共焦镜头，因此在光学波长段较多的场合如傍晚，或晚上有部分灯光照明时，拍摄的画面无法整体清晰，总会有部分模糊。
因此，本发明正是基于以上的不足而产生的。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种小体积、大像面、高分辨率的变焦光学系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种变焦光学系统，其特征在于：包括感光芯片30，所述的感光芯片30一侧设有能相对其移动的第一透镜群10，所述的第一透镜群10与感光芯片30之间设有能相对感光芯片30移动的第二透镜群20，所述的第二透镜群20与第一透镜群10之间设有相对感光芯片30位置固定的光阑40，在所述的变焦光学系统从短焦距向长焦距的变化过程中，所述的第一透镜群10和第二透镜群20逐渐向光阑40靠拢，并且，所述的第一透镜群10的整体焦距为负，所述的第二透镜群20的整体焦距为正。
如上所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第一透镜群10包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜1、第二透镜和第三透镜3，所述的第一透镜1的焦距为负，所述的第二透镜2的焦距为负，所述的第三透镜3的焦距为正。
如上所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第二透镜群20包括从物侧至像侧依次设置的第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8，所述的第四透镜4的焦距为正，所述的第五透镜5的焦距为负，所述的第六透镜6的焦距为正，所述的第七透镜7的焦距为正，所述的第八透镜8的焦距为负。
如上所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第四透镜4和第六透镜6均为非球面玻璃透镜。
如上所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第七透镜7和第八透镜8粘合在一起。
如上所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8均为玻璃透镜。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明的第一透镜群和第二透镜群的间隔是变化的，第一透镜群用于对焦功能，能够实现AF自动对焦功能，从无穷远到最近的500mm微距都能够形成清晰的影像，光学系统镜头短焦焦距达到6mm，长焦焦距大于24mm；光圈在近焦端相对孔径达到1.6，在焦距由小变大的过程中相对孔径变大，短焦端可以实现在较暗的环境下拍摄清晰，在长焦端也不会出现画面过曝的问题；而且本发明能够达到高于(4K像素800万像素)的分辨率，以2/3吋的CCD为例，中心分辨率可以高于2000TVline、周边0.7H(70％对角线位置)位置分辨率高于1600tvline。
2、本发明实现了全程红外共焦，在可见光波长段430nm-650nm和红外波长段830nm-870nm可以同时达到清晰成像，因此在多种波段存在的条件下使画面整体都清晰。
3、本发明的第四透镜和第六透镜为非球面玻璃透镜，能够获得较高的品质，而且体积较小，镜头的透过率也较高。
4、本发明的透镜全部为玻璃透镜，未使用塑料非球面镜片，因此温度变化对光学系统的性能影响很小，使得本发明在多种环境下均可使用。
5、本发明结构简单，体积小，像面大，分辨率高，适合推广应用。
【附图说明】
图1是本发明光学系统图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步描述：
一种变焦光学系统，包括感光芯片30，所述的感光芯片30一侧设有能相对其移动的第一透镜群10，所述的第一透镜群10与感光芯片30之间设有能相对感光芯片30移动的第二透镜群20，所述的第二透镜群20与第一透镜群10之间设有相对感光芯片30位置固定的光阑40，在所述的变焦光学系统从短焦距向长焦距的变化过程中，所述的第一透镜群10和第二透镜群20逐渐向光阑40靠拢，并且，所述的第一透镜群10的整体焦距为负，所述的第二透镜群20的整体焦距为正。
所述的第一透镜群10包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜1、第二透镜和第三透镜3，所述的第一透镜1的焦距为负，所述的第二透镜2的焦距为负，所述的第三透镜3的焦距为正。
所述的第二透镜群20包括从物侧至像侧依次设置的第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8，所述的第四透镜4的焦距为正，所述的第五透镜5的焦距为负，所述的第六透镜6的焦距为正，所述的第七透镜7的焦距为正，所述的第八透镜8的焦距为负。
所述的第四透镜4和第六透镜6均为非球面玻璃透镜。
所述的第七透镜7和第八透镜8粘合在一起。
所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8均为玻璃透镜。
所述的第四透镜4和第六透镜6为玻璃非球面透镜，其非球面表面形状满足以下方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数。当k系数小于-1时面形曲线为双曲线，等于-1时为抛物线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形，大于0时为扁圆形。α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的形状尺寸。
以下为高倍变焦镜头的实际设计案例：
非球面参数：
第一透镜群10和第二透镜群20变焦、调焦移动范围如下：
光阑40与感光芯片30之间的间隔为22.5mm；
第一透镜群10的移动范围是0～12.3mm；
第一透镜群20的移动范围是0～22.5mm。

Claims (6)

1.一种变焦光学系统，其特征在于：包括感光芯片(30)，所述的感光芯片(30)一侧设有能相对其移动的第一透镜群(10)，所述的第一透镜群(10)与感光芯片(30)之间设有能相对感光芯片(30)移动的第二透镜群(20)，所述的第二透镜群(20)与第一透镜群(10)之间设有相对感光芯片(30)位置固定的光阑(40)，在所述的变焦光学系统从短焦距向长焦距的变化过程中，所述的第一透镜群(10)和第二透镜群(20)逐渐向光阑(40)靠拢，并且，所述的第一透镜群(10)的整体焦距为负，所述的第二透镜群(20)的整体焦距为正。
2.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第一透镜群(10)包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜(1)、第二透镜()和第三透镜(3)，所述的第一透镜(1)的焦距为负，所述的第二透镜(2)的焦距为负，所述的第三透镜(3)的焦距为正。
3.根据权利要求2所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第二透镜群(20)包括从物侧至像侧依次设置的第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)和第八透镜(8)，所述的第四透镜(4)的焦距为正，所述的第五透镜(5)的焦距为负，所述的第六透镜(6)的焦距为正，所述的第七透镜(7)的焦距为正，所述的第八透镜(8)的焦距为负。
4.根据权利要求3所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第四透镜(4)和第六透镜(6)均为非球面玻璃透镜。
5.根据权利要求3所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第七透镜(7)和第八透镜(8)粘合在一起。
6.根据权利要求4所述的变焦光学系统，其特征在于：所述的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)和第八透镜(8)均为玻璃透镜。
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