CN106772964A - 一种变焦镜头 - Google Patents

一种变焦镜头 Download PDF

Info

Publication number
CN106772964A
CN106772964A CN201710067943.XA CN201710067943A CN106772964A CN 106772964 A CN106772964 A CN 106772964A CN 201710067943 A CN201710067943 A CN 201710067943A CN 106772964 A CN106772964 A CN 106772964A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
convex
models
refractive index
glass material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710067943.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106772964B (zh
Inventor
王元鹏
杨春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Goertek Optical Technology Co Ltd
Original Assignee
Goertek Techology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Goertek Techology Co Ltd filed Critical Goertek Techology Co Ltd
Priority to CN201710067943.XA priority Critical patent/CN106772964B/zh
Publication of CN106772964A publication Critical patent/CN106772964A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106772964B publication Critical patent/CN106772964B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/009—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras having zoom function
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/005—Diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)

Abstract

本发明公开了一种变焦镜头，该变焦镜头的光学系统包括20片表面为球面且为玻璃材质的透镜和1个光阑，且沿着光线入射方向依次构成正光焦度的前固定组、负光焦度的变倍组、正光焦度的补偿组以及正光焦度的后固定组。本发明的技术方案，通过合理排列各个元件，且选用合适的材料，达到焦距750mm到15mm的50倍的变倍比、350mm长焦距的光学指标要求，并且该变焦镜头可用于可见光波段和近红外波段共焦成像，从而应用在日夜两用型监控系统中。

Description

一种变焦镜头
本发明专利申请是申请日为2014年08月06日、申请号为201410384641.1、名称为“一种变焦镜头”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及视频技术的光学摄像装置，特别涉及一种变焦镜头。
背景技术
目前，监控镜头(即CCTV镜头，Closed Circuit Television，即闭路电视所使用的镜头)需要较大的视野宽度，对被监控的物体或人物要求较高的分辨率以及日夜两用的功能。但是就前两者来说是相互冲突的，由于要清晰的分辨被监控者的细节，则需要系统具有很长的焦距，而对于光学系统来说同时拥有极大的视野和较长的焦距是不可能实现的。所以引入变焦来实现这两方面的需求，即用短焦来实现大视场，发现需要被跟踪监控的物体或者人物时切换到长焦，以获得更多细节方面的信息。
但是，现有的监控镜头存在焦距短、变倍比低的问题。
发明内容
本发明提供的一种变焦镜头，以解决现有变焦镜头焦距短、变倍比低的问题。
本发明实施例提供了一种变焦镜头，该变焦镜头包括20片透镜和1个光阑，沿着光线入射方向依次构成正光焦度的前固定组、负光焦度的变倍组、正光焦度的补偿组以及正光焦度的后固定组，所述前固定组沿着光线入射方向依次包括：第一透镜为正透镜，第二透镜为负透镜，第三透镜为正透镜，第四透镜为负透镜，第五透镜为正透镜，第六透镜为正透镜，第七透镜为负透镜；所述变倍组沿着光线入射方向依次包括：第八透镜为负透镜，第九透镜为负透镜，第十透镜为正透镜，第十一透镜为正透镜；所述补偿组沿着光线入射方向依次包括：第十二透镜为正透镜，第十三透镜为负透镜，第十四透镜为正透镜，第十五透镜为负透镜，以及与所述补偿组镜片同步移动的所述光阑；所述后固定组沿着光线入射方向依次包括：第十六透镜为负透镜，第十七透镜为正透镜，第十八透镜为正透镜，第十九透镜为负透镜，第二十透镜为正透镜。
进一步地，
第一透镜具有凸向物面的第一面和凸向像面的第二面；
第二透镜具有向凹向物方的第二胶合表面和凸向像方的第三表面；
第三透镜具有凸向物方的第四表面和凸向像方第五表面；
第四透镜具有凹向物方的第五表面和凹向像方的第六表面，其中第六面为胶合面；
第五透镜具有凸向物方的第六表面和凹向像方的第七表面；
第六透镜具有凸向物方的第八表面和凸向像方的第九表面；
第七透镜具有凸向物方的第十表面和凹向像方的第十一表面；
第八透镜具有凸向物方的第十二表面和凹向像方的第十三表面；
第九透镜具有凹向物方的第十四表面和凹向像方的第十五表面；
第十透镜具有有凸向物方的第十六表面和凹向像方的第十七表面；
第十一透镜具有凸向物方的第十七表面和凸向像方的第十八表面；
第十二透镜具有凸向物方的第十九表面和凸向像方的第二十表面；
第十三透镜具有凸向物方的第二十一表面和凹向像方的第二十二表面；
第十四透镜具有凸向物方的第二十二表面和凸向像方的第二十三表面；
第十五透镜具有凹向物方的第二十三表面和凸向像方的第二十四表面；
所述光阑的光阑面构成第二十五面；
第十六透镜具有凹向物方的第二十六表面和凹向像方的第二十七表面；
第十七透镜具有凸向物方的第二十八表面和凸向像方的第二十九表面；
第十八透镜具有凸向物方的第三十表面和凸向像方的第三十一表面；
第十九透镜具有凹向物方的第三十二表面和凹向像方的第三十三表面；
第二十透镜具有凸向物方的第三十四表面和凸向像方的第三十五表面。
具体的，所述第一透镜和所述第二透镜构成第一双胶合结构，所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜构成第一三胶合结构，所述第十透镜和所述第十一透镜构成第二双胶合结构，所述第十三透镜、所述第十四透镜和所述第十五透镜构成第二三胶合结构。
优选的，
所述第一透镜的折射率和色散范围分别为1.45＜n1＜1.70，50＜v1＜75；
所述第二透镜的折射率和色散范围分别为1.45＜n2＜1.75，30＜v2＜50；
所述第三透镜的折射率和色散范围分别为1.55＜n3＜1.70，40＜v3＜65；
所述第四透镜的折射率和色散范围分别为1.60＜n4＜1.70，20＜v4＜45；
所述第五透镜的折射率和色散范围分别为1.55＜n5＜1.75，30＜v5＜50；
所述第六透镜的折射率和色散范围分别为1.50＜n6＜1.75，35＜v6＜50；
所述第七透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n7＜1.80，20＜v7＜40；
所述第八透镜的折射率和色散范围分别为1.60＜n8＜1.75，45＜v8＜60；
所述第九透镜的折射率和色散范围分别为1.60＜n9＜1.75，45＜v9＜60；
所述第十透镜的折射率和色散范围分别为1.45＜n10＜1.60，50＜v10＜75；
所述第十一透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n11＜1.80，20＜v11＜35；
所述第十二透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n12＜1.80，25＜v12＜45；
所述第十三透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n13＜1.80，30＜v13＜50；
所述第十四透镜的折射率和色散范围分别为1.55＜n14＜1.70，50＜v14＜70；
所述第十五透镜的折射率和色散范围分别为1.50＜n15＜1.70，30＜v15＜50；
所述第十六透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n16＜1.80，50＜v16＜60；
所述第十七透镜的折射率和色散范围分别为1.50＜n17＜1.70，30＜v17＜55；
所述第十八透镜的折射率和色散范围分别为1.60＜n18＜1.70，35＜v18＜50；
所述第十九透镜的折射率和色散范围分别为1.55＜n19＜1.70，30＜v19＜50；
所述第二十透镜的折射率和色散范围分别为1.45＜n20＜1.60，60＜v20＜80。
优选的，所述第一透镜至第二十透镜的表面均为球面。
优选的，
所述第一透镜采用ZK9型号的玻璃材质；
所述第二透镜采用N-KZFS11型号的玻璃材质；
所述第三透镜采用H-ZPK1型号的玻璃材质；
所述第四透镜采用N-KZFS11型号的玻璃材质；
所述第五透镜采用H-ZBAF5型号的玻璃材质；
所述第六透镜采用H-LAF3型号的玻璃材质；
所述第七透镜采用ZF11型号的玻璃材质；
所述第八透镜采用H-LAK67型号的玻璃材质；
所述第九透镜采用H-LAK67型号的玻璃材质；
所述第十透镜采用H-K51型号的玻璃材质；
所述第十一透镜采用H-ZF5型号的玻璃材质；
所述第十二透镜采用H-LAF3型号的玻璃材质；
所述第十三透镜采用H-LAF62型号的玻璃材质；
所述第十四透镜采用H-ZPK1型号的玻璃材质；
所述第十五透镜采用N-KZFS11型号的玻璃材质；
所述第十六透镜采用H-LAK67型号的玻璃材质；
所述第十七透镜采用BAF3型号的玻璃材质；
所述第十八透镜采用BAF4型号的玻璃材质；
所述第十九透镜采用N-KZFS11型号的玻璃材质；
所述第二十透镜采用H-K9L型号的玻璃材质。
进一步的，该变焦镜头的光学系统为连续变焦系统，从所述第一透镜的第一面到所述第二十透镜的第二面的总长为350mm，且任意焦距下该总长不变。
进一步的，在该变焦镜头的焦距从15mm变化到750mm时，所述前固定组与所述变倍组之间的间距变化范围是3.34mm-137.31mm；所述变倍组与所述补偿组之间的间距变化范围是207.84mm-1mm；所述补偿组与所述后固定组之间的间距变化范围是0.77mm-73.65mm。
基于上述技术方案，该变焦镜头的焦距范围为750mm-15mm；该变焦镜头的F数变化范围为4.78-10.54，其中焦距为15mm时F数为4.78，焦距为750mm时F数为10.54。
本发明实施例的有益效果是：本发明公开了一种变焦镜头，该变焦镜头的光学系统包括20片的表面为球面且为玻璃材质的透镜和1个固定光阑，沿着光线入射方向依次构成正光焦度的前固定组、负光焦度的变倍组、正光焦度的补偿组以及正光焦度的后固定组；前固定组通过采用一个双胶合结构校正球差和色差，采用一个三胶合结构校正色差和二级光谱；变倍组通过采用负负正结构且包括一个双胶合结构用以避免像差过校正；补偿组包括光学利用率高的光阑和一个三胶合结构，能够使色差得到有效控制实现双波段共焦成像。该变焦镜头通过合理排列各个元件，且选用合适的材料，达到焦距750mm到15mm的50倍的变倍比、350mm长焦距的光学指标要求，并且该变焦镜头可用于可见光波段和近红外波段共焦成像，从而应用在日夜两用型监控系统中。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种变焦镜头的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种变焦镜头的光学系统在变焦过程中镜片间距的变化示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明中，通过前固定组、变倍组、补偿组以及后固定组四部分构成该变焦镜头，其中，变倍组前后移动使焦距改变，补偿组移动补偿焦距移动引起的总长变化，保证系统的总长不变；
设计各组光焦度时，首先根据变焦公式计算并分配各个组的光角度，然后利用理想面型建立初始架构后，加入焦距、筒长的第一边界条件优化初始架构，从而确定各组的光焦度分配；
所述前固定组包括：采用一个正、负透镜构成的双胶合结构，在其后是一个两正透镜和一个负透镜构成的三胶合结构，再之后是两个单镜片，并且双胶合结构中的正透镜采用ZK系列玻璃、负透镜采用N-KZFS系列玻璃，用于校正球差和色差，三胶合结构中的两正透镜分别采用PK(磷冕)玻璃、ZBAF系列玻璃，负透镜采用N-KZFS系列玻璃，用于校正色差和二级光谱；
所述变倍组初始结构采用负负正结构，在设计过程中按具体情况复杂化，负透镜采用折射率和阿贝数均很高的透镜以避免像差过校正；
所述补偿组包含光阑，此部分光线利用率高，是校正球差的关键位置，因此采用折射率和阿贝数均很高的材料；
所述后固定组因入射到后固定组的光纤视场和口径均不大，故采用柯克三片式结构作为初始结构，在设计过程中按具体情况复杂化。
基于上述设计思想，本发明提供了一种变焦镜头，如图1所示，为本发明实施例提供的一种变焦镜头的结构示意图，该变焦镜头的光学系统包括20片的表面为球面且为玻璃材质的透镜和1个光阑，且沿着光线入射方向依次构成正光焦度的前固定组01、负光焦度的变倍组02、正光焦度的补偿组03以及正光焦度的后固定组04；
所述前固定组01沿着光线入射方向依次包括：
第一透镜L1为正透镜，具有凸向物面的第一面和凸向像面的第二面，其中第二面为胶合面。
优选的，该第一透镜L1的折射率和色散范围分别为1.45＜n1＜1.70，50＜v1＜75；
优选的，该第一透镜L1采用ZK9型号的玻璃材质。
第二透镜L2为负透镜，具有向凹向物方的第二胶合表面和凸向像方的第三表面。
优选的，该第二透镜L2的折射率和色散范围分别为1.45＜n2＜1.75，30＜v2＜50；
优选的，该第二透镜L2采用N-KZFS11型号的玻璃材质。
第三透镜L3为正透镜，具有凸向物方的第四表面和凸向像方第五表面，其中第五面为胶合面。
优选的，该第三透镜L3的折射率和色散范围分别为1.55＜n3＜1.70，40＜v3＜65；
优选的，该第三透镜L3采用H-ZPK1型号的玻璃材质。
第四透镜L4为负透镜，具有凹向物方的第五表面和凹向像方的第六表面，其中第六面为胶合面。
优选的，该第四透镜L4的折射率和色散范围分别为1.60＜n4＜1.70，20＜v4＜45；
优选的，该第四透镜L4采用N-KZFS11型号的玻璃材质。
第五透镜L5为正透镜，具有凸向物方的第六表面和凹向像方的第七表面。
优选的，该第五透镜L5的折射率和色散范围分别为1.55＜n5＜1.75，30＜v5＜50；
优选的，该第五透镜L5采用H-ZBAF5型号的玻璃材质。
第六透镜L6为正透镜，具有凸向物方的第八表面和凸向像方的第九表面。
优选的，该第六透镜L6的折射率和色散范围分别为1.50＜n6＜1.75，35＜v6＜50；
优选的，该第六透镜L6采用H-LAF3型号的玻璃材质。
第七透镜L7为负透镜，具有凸向物方的第十表面和凹向像方的第十一表面。
优选的，该第七透镜L7的折射率和色散范围分别为1.65＜n7＜1.80，20＜v7＜40；
优选的，该第七透镜L7采用ZF11型号的玻璃材质。
需要说明的是，上述第一透镜L1和第二透镜L2构成第一双胶合结构，上述第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5构成第一三胶合结构。
所述变倍组02沿着光线入射方向依次包括：
第八透镜L8为负透镜，具有凸向物方的第十二表面和凹向像方的第十三表面。
优选的，该第八透镜L8的折射率和色散范围分别为1.60＜n8＜1.75，45＜v8＜60；
优选的，该第八透镜L8采用H-LAK67型号的玻璃材质。
第九透镜L9为负透镜，具有凹向物方的第十四表面和凹向像方的第十五表面。
优选的，该第九透镜L9的折射率和色散范围分别为1.60＜n9＜1.75，45＜v9＜60；
优选的，该第九透镜L9采用H-LAK67型号的玻璃材质。
第十透镜L10为正透镜，具有凸向物方的第十六表面和凹向像方的第十七表面，其中第十七面为胶合面。
优选的，该第十透镜L10的折射率和色散范围分别为1.45＜n10＜1.60，50＜v10＜75；
优选的，该第十透镜L10采用H-K51型号的玻璃材质。
第十一透镜L11为正透镜，具有凸向物方的第十七表面和凸向像方的第十八表面。
优选的，该第十一透镜L11的折射率和色散范围分别为1.65＜n11＜1.80，20＜v11＜35；
优选的，该第十一透镜L11采用H-ZF5型号的玻璃材质。
需要说明的是，上述第十一透镜L10和第十一透镜L11构成第二双胶合结构。
所述补偿组03沿着光线入射方向依次包括：
第十二透镜L12为正透镜，具有凸向物方的第十九表面和凸向像方的第二十表面。
优选的，该第十二透镜L12的折射率和色散范围分别为1.65＜n12＜1.80，25＜v12＜45；
优选的，该第十二透镜L12采用H-LAF3型号的玻璃材质。
第十三透镜L13为负透镜，具有凸向物方的第二十一表面和凹向像方的第二十二表面，其中二十二表面为胶合面。
优选的，该第十三透镜L13的折射率和色散范围分别为1.65＜n13＜1.80，30＜v13＜50；
优选的，该第十三透镜L13采用H-LAF62型号的玻璃材质。
第十四透镜L14为正透镜，具有凸向物方的第二十二表面和凸向像方的第二十三表面，其中二十三表面为胶合面。
优选的，该第十四透镜L14的折射率和色散范围分别为1.55＜n14＜1.70，50＜v14＜70；
优选的，该第十四透镜L14采用H-ZPK1型号的玻璃材质。
第十五透镜L15为负透镜，具有凹向物方的第二十三表面和凸向像方的第二十四表面。
优选的，该第十五透镜L15的折射率和色散范围分别为1.50＜n15＜1.70，30＜v15＜50；
优选的，该第十五透镜L15采用N-KZFS11型号的玻璃材质。
光阑与补偿组03的透镜同步移动，其光阑面构成第二十五面。
需要说明的是，上述第十五透镜L13、第十五透镜L14和第十五透镜L15构成第二三胶合结构。
所述后固定组04沿着光线入射方向依次包括：
第十六透镜L16为负透镜，具有凹向物方的第二十六表面和凹向像方的第二十七表面。
优选的，该第十六透镜L16的折射率和色散范围分别为1.65＜n16＜1.80，50＜v16＜60；
优选的，该第十六透镜L16采用H-LAK67型号的玻璃材质。
第十七透镜L17为正透镜，具有凸向物方的第二十八表面和凸向像方的第二十九表面。
优选的，该第十七透镜L17的折射率和色散范围分别为1.50＜n17＜1.70，30＜v17＜55；
优选的，该第十七透镜L17采用BAF3型号的玻璃材质。
第十八透镜L18为正透镜，具有凸向物方的第三十表面和凸向像方的第三十一表面。
优选的，该第十八透镜L18的折射率和色散范围分别为1.60＜n18＜1.70，35＜v18＜50；
优选的，该第十八透镜L18采用BAF4型号的玻璃材质。
第十九透镜L19为负透镜，具有凹向物方的第三十二表面和凹向像方的第三十三表面。
优选的，该第十九透镜L19的折射率和色散范围分别为1.55＜n19＜1.70，30＜v19＜50；
优选的，该第十九透镜L19采用N-KZFS11型号的玻璃材质。
第二十透镜L20为正透镜，具有凸向物方的第三十四表面和凸向像方的第三十五表面。
优选的，该第二十透镜L20的折射率和色散范围分别为1.45＜n20＜1.60，60＜v20＜80；
优选的，该第二十透镜L20采用H-K9L型号的玻璃材质。
进一步的，该变焦镜头的光学系统为连续变焦系统，从上述第一透镜L1的第一面到上述第二十透镜L20的第二面的总长为350mm，且任意焦距下该总长不变。
优选的，如图2所示，为该光学系统中第7与第8透镜间距d1，第11与第12透镜间距d2，第15与第16透镜间距d3在变焦过程中的变化示意图，所述前固定组01与所述变倍组02之间的间距变化范围是3.34mm-137.31mm；所述变倍组02与所述补偿组03之间的间距变化范围是207.84mm-1mm；所述补偿组03与所述后固定组04之间的间距变化范围是0.77mm-73.65mm。
具体的，当该光学系统焦距为750mm时，所述前固定组与所述变倍组之间距离为137.31mm，所述变倍组与所述补偿组之间的距离为1mm，所述补偿组与所述后固定组之间的距离为73.65mm；当该光学系统焦距为15mm时，所述前固定组与所述变倍组之间的距离为3.34mm，所述变位组与所述补偿组之间的距离为207.84mm，所述补偿组与所述后固定组之间的距离为0.77mm。
进一步的，该变焦镜头的光学系统中的后截距大于50mm，在该后截距中放置滤光片。
在实际应用中，该滤光片的厚度、位置以及膜系按照项目具体的要求设定。
需要说明的是，该光学系统的全长小于410mm，且任意焦距下该光学系统的全长不变。
在本实施例中，由上述20片的表面为球面且为玻璃材质的镜片和1个光阑构成的光学系统达到了如下的技术指标：
实现焦距f的范围是750mm-15mm的50倍焦距变换；
实现可见光(RGB波段486nm-656nm)以及800nm-950nm近红外波段的共焦成像；
镜头的F数变换范围为4.78-10.54，其中焦距为15mm时F数为4.78，焦距为750mm时F数为10.54；
视场角范围为35°到0.7°，其中焦距为15mm时视场角为35°，焦距为750mm时视场角为0.7°；
可采用1/1.8英寸探测器作为像面；
任意焦距下系统在可见光波段下于120lp/mm达到较高的MTF值，在近红外光波段下于80lp/mm达到较高的MTF值。
综上所述，本发明公开了一种变焦镜头，该变焦镜头的光学系统包括20片的表面为球面且为玻璃材质的透镜和1个光阑，沿着光线入射方向依次构成正光焦度的前固定组、负光焦度的变倍组、正光焦度的补偿组以及正光焦度的后固定组；前固定组通过采用一个双胶合结构校正球差和色差，采用一个三胶合结构校正色差和二级光谱；变倍组通过采用负负正结构且包括一个双胶合结构用以避免像差过校正；补偿组包括光学利用率高的光阑和一个三胶合结构，能够使色差得到有效控制实现双波段共焦成像。该变焦镜头通过合理排列各个元件，且选用合适的材料，达到焦距750mm到15mm的50倍的变倍比、350mm长焦距的光学指标要求，并且该变焦镜头可用于可见光波段和近红外波段共焦成像，从而应用在日夜两用型监控系统中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变焦镜头，其特征在于，包括20片透镜和1个光阑，沿着光线入射方向依次构成正光焦度的前固定组、负光焦度的变倍组、正光焦度的补偿组以及正光焦度的后固定组，所述前固定组沿着光线入射方向依次包括：第一透镜为正透镜，第二透镜为负透镜，第三透镜为正透镜，第四透镜为负透镜，第五透镜为正透镜，第六透镜为正透镜，第七透镜为负透镜；所述变倍组沿着光线入射方向依次包括：第八透镜为负透镜，第九透镜为负透镜，第十透镜为正透镜，第十一透镜为正透镜；所述补偿组沿着光线入射方向依次包括：第十二透镜为正透镜，第十三透镜为负透镜，第十四透镜为正透镜，第十五透镜为负透镜，以及与所述补偿组镜片同步移动的所述光阑所述后固定组沿着光线入射方向依次包括：第十六透镜为负透镜，第十七透镜为正透镜，第十八透镜为正透镜，第十九透镜为负透镜，第二十透镜为正透镜。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
第一透镜具有凸向物面的第一面和凸向像面的第二表面；
第二透镜具有向凹向物方的第二表面和凸向像方的第三表面；
第三透镜具有凸向物方的第四表面和凸向像方第五表面；
第四透镜具有凹向物方的第五表面和凹向像方的第六表面；
第五透镜具有凸向物方的第六表面和凹向像方的第七表面；
第六透镜具有凸向物方的第八表面和凸向像方的第九表面；
第七透镜具有凸向物方的第十表面和凹向像方的第十一表面；
第八透镜具有凸向物方的第十二表面和凹向像方的第十三表面；
第九透镜具有凹向物方的第十四表面和凹向像方的第十五表面；
第十透镜具有凸向物方的第十六表面和凹向像方的第十七表面；
第十一透镜具有凸向物方的第十七表面和凸向像方的第十八表面；
第十二透镜具有凸向物方的第十九表面和凸向像方的第二十表面；
第十三透镜具有凸向物方的第二十一表面和凹向像方的第二十二表面；
第十四透镜具有凸向物方的第二十二表面和凸向像方的第二十三表面；
第十五透镜具有凹向物方的第二十三表面和凸向像方的第二十四表面；
所述光阑的光阑面构成第二十五面；
第十六透镜具有凹向物方的第二十六表面和凹向像方的第二十七表面；
第十七透镜具有凸向物方的第二十八表面和凸向像方的第二十九表面；
第十八透镜具有凸向物方的第三十表面和凸向像方的第三十一表面；
第十九透镜具有凹向物方的第三十二表面和凹向像方的第三十三表面；
第二十透镜具有凸向物方的第三十四表面和凸向像方的第三十五表面。
3.根据权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第一透镜的折射率和色散范围分别为1.45＜n1＜1.70，50＜v1＜75；
所述第二透镜的折射率和色散范围分别为1.45＜n2＜1.75，30＜v2＜50；
所述第三透镜的折射率和色散范围分别为1.55＜n3＜1.70，40＜v3＜65；
所述第四透镜的折射率和色散范围分别为1.60＜n4＜1.70，20＜v4＜45；
所述第五透镜的折射率和色散范围分别为1.55＜n5＜1.75，30＜v5＜50；
所述第六透镜的折射率和色散范围分别为1.50＜n6＜1.75，35＜v6＜50；
所述第七透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n7＜1.80，20＜v7＜40；
所述第八透镜的折射率和色散范围分别为1.60＜n8＜1.75，45＜v8＜60；
所述第九透镜的折射率和色散范围分别为1.60＜n9＜1.75，45＜v9＜60；
所述第十透镜的折射率和色散范围分别为1.45＜n10＜1.60，50＜v10＜75；
所述第十一透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n11＜1.80，20＜v11＜35；
所述第十二透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n12＜1.80，25＜v12＜45；
所述第十三透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n13＜1.80，30＜v13＜50；
所述第十四透镜的折射率和色散范围分别为1.55＜n14＜1.70，50＜v14＜70；
所述第十五透镜的折射率和色散范围分别为1.50＜n15＜1.70，30＜v15＜50；
所述第十六透镜的折射率和色散范围分别为1.65＜n16＜1.80，50＜v16＜60；
所述第十七透镜的折射率和色散范围分别为1.50＜n17＜1.70，30＜v17＜55；
所述第十八透镜的折射率和色散范围分别为1.60＜n18＜1.70，35＜v18＜50；
所述第十九透镜的折射率和色散范围分别为1.55＜n19＜1.70，30＜v19＜50；
所述第二十透镜的折射率和色散范围分别为1.45＜n20＜1.60，60＜v20＜80。
4.根据权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第一透镜采用ZK9型号的玻璃材质；
所述第二透镜采用N-KZFS11型号的玻璃材质；
所述第三透镜采用H-ZPK1型号的玻璃材质；
所述第四透镜采用N-KZFS11型号的玻璃材质；
所述第五透镜采用H-ZBAF5型号的玻璃材质；
所述第六透镜采用H-LAF3型号的玻璃材质；
所述第七透镜采用ZF11型号的玻璃材质；
所述第八透镜采用H-LAK67型号的玻璃材质；
所述第九透镜采用H-LAK67型号的玻璃材质；
所述第十透镜采用H-K51型号的玻璃材质；
所述第十一透镜采用H-ZF5型号的玻璃材质；
所述第十二透镜采用H-LAF3型号的玻璃材质；
所述第十三透镜采用H-LAF62型号的玻璃材质；
所述第十四透镜采用H-ZPK1型号的玻璃材质；
所述第十五透镜采用N-KZFS11型号的玻璃材质；
所述第十六透镜采用H-LAK67型号的玻璃材质；
所述第十七透镜采用BAF3型号的玻璃材质；
所述第十八透镜采用BAF4型号的玻璃材质；
所述第十九透镜采用N-KZFS11型号的玻璃材质；
所述第二十透镜采用H-K9L型号的玻璃材质。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜构成第一双胶合结构，所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜构成第一三胶合结构，所述第十透镜和所述第十一透镜构成第二双胶合结构，所述第十三透镜、所述第十四透镜和所述第十五透镜构成第二三胶合结构。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜至第二十透镜的表面均为球面。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，该变焦镜头的焦距范围为750mm-15mm。
8.根据权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于，该变焦镜头的F数变化范围为4.78-10.54，其中焦距为15mm时F数为4.78，焦距为750mm时F数为10.54。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该变焦镜头的光学系统为连续变焦系统，从所述第一透镜的第一面到所述第二十透镜的第二面的总长为350mm，且任意焦距下该总长不变。
10.根据权利要求9所述的变焦镜头，其特征在于，在该变焦镜头的焦距从15mm变化到750mm时，所述前固定组与所述变倍组之间的间距变化范围是3.34mm-137.31mm；所述变倍组与所述补偿组之间的间距变化范围是207.84mm-1mm；所述补偿组与所述后固定组之间的间距变化范围是0.77mm-73.65mm。
CN201710067943.XA 2014-08-06 2014-08-06 一种变焦镜头 Active CN106772964B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710067943.XA CN106772964B (zh) 2014-08-06 2014-08-06 一种变焦镜头

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410384641.1A CN104199178B (zh) 2014-08-06 2014-08-06 一种变焦镜头
CN201710067943.XA CN106772964B (zh) 2014-08-06 2014-08-06 一种变焦镜头

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410384641.1A Division CN104199178B (zh) 2014-08-06 2014-08-06 一种变焦镜头

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106772964A true CN106772964A (zh) 2017-05-31
CN106772964B CN106772964B (zh) 2019-12-27

Family

ID=52084486

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410384641.1A Active CN104199178B (zh) 2014-08-06 2014-08-06 一种变焦镜头
CN201710067943.XA Active CN106772964B (zh) 2014-08-06 2014-08-06 一种变焦镜头

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410384641.1A Active CN104199178B (zh) 2014-08-06 2014-08-06 一种变焦镜头

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10107995B2 (zh)
EP (1) EP3112914A4 (zh)
JP (1) JP2017510852A (zh)
KR (1) KR101748104B1 (zh)
CN (2) CN104199178B (zh)
WO (1) WO2016019823A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112763192A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 福建福光股份有限公司 一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路
CN115685512A (zh) * 2022-11-23 2023-02-03 福建福光股份有限公司 具有恒等光圈超大变倍比的变焦光学系统及其成像方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104199178B (zh) * 2014-08-06 2017-03-29 青岛歌尔声学科技有限公司 一种变焦镜头
JP6649287B2 (ja) * 2017-01-05 2020-02-19 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
CN108572433B (zh) * 2017-03-10 2020-12-29 湖北华中光电科技有限公司 一种二元面高倍变焦镜头
CN107102422B (zh) 2017-05-09 2023-08-15 东莞市宇瞳光学科技股份有限公司 一种大光圈超广角超高清变焦镜头
CN107238916B (zh) * 2017-07-13 2019-12-24 福建福光股份有限公司 大变焦比、长焦距的高清连续变焦镜头
CN107656539A (zh) * 2017-07-17 2018-02-02 浙江天衡五维电子科技有限公司 一种基于旋翼机的紫外自主盲降系统和方法
CN107272173B (zh) * 2017-08-10 2019-11-15 福建福光股份有限公司 具有视场连续输出功能的强透雾高清变焦摄像镜头
CN108020911B (zh) * 2017-12-14 2023-02-14 中国科学院西安光学精密机械研究所 具有超长焦距的30倍中波红外变焦光学系统
CN109343026B (zh) * 2018-10-17 2022-09-06 孝感华中精密仪器有限公司 一种基于二元面的激光电视一体机光学系统
CN109975965B (zh) * 2019-04-17 2023-12-15 厦门力鼎光电股份有限公司 一种变焦镜头
CN110412759B (zh) * 2019-08-21 2024-08-16 杭州图谱光电科技有限公司 一种有限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器
KR102416100B1 (ko) * 2019-10-15 2022-07-04 삼성전기주식회사 촬상 광학계
CN111290107B (zh) * 2020-03-31 2024-07-09 深圳市东正光学技术股份有限公司 一种大倍率变焦电影镜头
CN111722346B (zh) * 2020-06-30 2024-04-16 福建福光天瞳光学有限公司 一种大通光高分辨率日夜两用镜头及工作方法
CN112230406B (zh) * 2020-11-04 2022-09-16 福建福光股份有限公司 具有强透雾能力的近红外高清变焦光学系统
CN112612129B (zh) * 2020-12-24 2021-11-26 西安中科立德红外科技有限公司 一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统
CN113514941B (zh) * 2021-03-22 2022-07-15 福建福光股份有限公司 长焦距可见光连续变焦镜头
CN113219631B (zh) * 2021-04-30 2022-09-23 江西凤凰光学科技有限公司 一种长焦光学镜头
CN114114622B (zh) * 2021-11-30 2023-08-29 湖南长步道光学科技有限公司 一种高清变倍远心工业镜头
CN114967062B (zh) * 2022-06-22 2023-05-02 浙江大学 一种大相对孔径宽光谱光学系统
CN116165782B (zh) * 2022-12-25 2024-03-15 福建福光股份有限公司 一种带透雾30倍高清长焦连续变焦镜头
CN118131496A (zh) * 2024-04-16 2024-06-04 齐鲁中科光物理与工程技术研究院 一种用于光纤输出激光的波前校正的变焦准直镜头

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06242378A (ja) * 1993-02-17 1994-09-02 Canon Inc ズームレンズ
US5757554A (en) * 1995-06-29 1998-05-26 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens
US6282032B1 (en) * 1998-10-14 2001-08-28 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens
US20080291546A1 (en) * 2007-02-15 2008-11-27 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image pickup apparatus having the same
US20090034091A1 (en) * 2007-08-02 2009-02-05 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image pickup apparatus having the same
JP2009086537A (ja) * 2007-10-02 2009-04-23 Nikon Corp ズームレンズと、これを有する光学装置
CN101639569A (zh) * 2009-08-21 2010-02-03 苏州大学 大相对孔径长焦距像方远心变焦镜头
US20140029112A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image pickup apparatus including the same

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4749586B2 (ja) 2001-04-02 2011-08-17 富士フイルム株式会社 撮影用レンズ
JP5006575B2 (ja) * 2006-05-25 2012-08-22 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置
JP4869827B2 (ja) * 2006-08-10 2012-02-08 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP4880498B2 (ja) * 2007-03-01 2012-02-22 株式会社タムロン 望遠ズームレンズ
EP2309300A4 (en) * 2008-07-15 2013-12-04 Nikon Corp OPTICAL SYSTEM WITH VARIABLE MAGNIFICATION, OPTICAL DEVICE EQUIPPED THEREFORE AND METHOD FOR VARIABLE MAGNIFICATION ON THE BASIS OF THE OPTICAL SYSTEM WITH VARIABLE MAGNIFICATION
JP5438620B2 (ja) * 2010-07-29 2014-03-12 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP5693322B2 (ja) * 2011-03-28 2015-04-01 キヤノン株式会社 ズームレンズ及び撮像装置
JP5870786B2 (ja) * 2012-03-19 2016-03-01 ソニー株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP5959989B2 (ja) 2012-08-17 2016-08-02 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP6034656B2 (ja) 2012-10-26 2016-11-30 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
KR20140125980A (ko) * 2013-04-19 2014-10-30 삼성전자주식회사 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬상장치
JP6271868B2 (ja) * 2013-05-30 2018-01-31 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2015004917A (ja) 2013-06-24 2015-01-08 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP6305098B2 (ja) 2014-02-19 2018-04-04 キヤノン株式会社 ズーム光学系及びそれを有する画像投射装置
CN204129320U (zh) * 2014-08-06 2015-01-28 青岛歌尔声学科技有限公司 一种变焦镜头
CN104199178B (zh) * 2014-08-06 2017-03-29 青岛歌尔声学科技有限公司 一种变焦镜头
JP2016057387A (ja) 2014-09-08 2016-04-21 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06242378A (ja) * 1993-02-17 1994-09-02 Canon Inc ズームレンズ
US5757554A (en) * 1995-06-29 1998-05-26 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens
US6282032B1 (en) * 1998-10-14 2001-08-28 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens
US20080291546A1 (en) * 2007-02-15 2008-11-27 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image pickup apparatus having the same
US20090034091A1 (en) * 2007-08-02 2009-02-05 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image pickup apparatus having the same
JP2009086537A (ja) * 2007-10-02 2009-04-23 Nikon Corp ズームレンズと、これを有する光学装置
CN101639569A (zh) * 2009-08-21 2010-02-03 苏州大学 大相对孔径长焦距像方远心变焦镜头
US20140029112A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image pickup apparatus including the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112763192A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 福建福光股份有限公司 一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路
CN115685512A (zh) * 2022-11-23 2023-02-03 福建福光股份有限公司 具有恒等光圈超大变倍比的变焦光学系统及其成像方法
CN115685512B (zh) * 2022-11-23 2024-03-15 福建福光股份有限公司 具有恒等光圈超大变倍比的变焦光学系统及其成像方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10107995B2 (en) 2018-10-23
JP2017510852A (ja) 2017-04-13
CN106772964B (zh) 2019-12-27
EP3112914A4 (en) 2017-08-30
EP3112914A1 (en) 2017-01-04
CN104199178A (zh) 2014-12-10
CN104199178B (zh) 2017-03-29
WO2016019823A1 (zh) 2016-02-11
US20170038567A1 (en) 2017-02-09
KR101748104B1 (ko) 2017-06-15
KR20160116015A (ko) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104199178B (zh) 一种变焦镜头
CN103901588B (zh) 变焦镜头以及摄像装置
CN107045186B (zh) 变焦距镜头及其摄像装置
CN110456492A (zh) 一种变焦监控镜头
CN105807400A (zh) 单反相机超大光圈广角镜头
CN107957622A (zh) 一种大光圈大像面的长焦变焦镜头
CN107390351A (zh) 光学系统及光学设备
CN207601413U (zh) 多光谱的超大光圈望远物镜
CN208888463U (zh) 一种变焦镜头
CN108227152A (zh) 大视场角针孔摄像光学系统
CN102722017B (zh) 多波段齐焦连续变焦光学装置
CN105425365B (zh) 6mm大通光定焦镜头
CN107741632B (zh) 多光谱的超大光圈望远物镜
CN106249387A (zh) 一种成像镜头和成像设备
CN207636835U (zh) 光学系统及光学设备
CN203965714U (zh) 一种长焦距长波红外连续变焦镜头
CN104797968B (zh) 一种变焦监控镜头及监控设备
CN107656362A (zh) 大光圈大倍率变焦镜头
CN204129320U (zh) 一种变焦镜头
CN204945480U (zh) 大靶面连续变焦光学系统
CN207833095U (zh) 一种大光圈大像面的长焦变焦镜头
CN207440380U (zh) 一种反衰减透雾可见光镜头
CN110058384A (zh) 一种镜头
CN206057668U (zh) 一种长焦高倍率透雾摄像机镜头
CN108205189A (zh) 微距变焦光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201012

Address after: 261031 north of Yuqing street, east of Dongming Road, high tech Zone, Weifang City, Shandong Province (Room 502, Geer electronic office building)

Patentee after: GoerTek Optical Technology Co.,Ltd.

Address before: 266104 Laoshan Qingdao District North House Street investment service center room, Room 308, Shandong

Patentee before: GOERTEK TECHNOLOGY Co.,Ltd.