CN107656362A - 大光圈大倍率变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及大光圈大倍率变焦镜头,沿入射光线依次包括：前固定群、变倍群、中间固定群及聚焦群，所述前固定群的总光焦度为正，所述中间固定群的总光焦度为正，所述变倍群的总光焦度为负，所述聚焦群的总光焦度为负，所述变倍群和所述聚焦群的相对位置可调，且所述聚焦群的焦距与所述变倍群的焦距满足如下关系：0.25<∣Bf'/Ff'∣<1.6；其中，所述Bf'为所述变倍群的焦距，所述Ff'为所述聚焦群的焦距。本发明实现了减小镜头的体积，增大视场角变化范围，并提高解析度的功能。

Description

大光圈大倍率变焦镜头

技术领域

本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及大光圈大倍率变焦镜头。

背景技术

大型广场，道路监控，森林防火等领域既需要大视野全局概览，也需要能够对重点目标放大锁定追踪。因此需要一种能够自动变焦兼顾广角与长焦的大倍率变焦镜头。

现有的变焦镜头光学结构有2组元的和多组元的(通常具备3群组以上)，其中2组元结构具备较小的体积，但其倍率也较小、通常小于4.5倍，而多组元结构具备较大的倍率通常能达到10倍以上，若采用4群组结构还能实现20倍以上的倍率。

现有常见的大倍率变焦镜头通常具备F2.0～F5.0的光圈；20～30倍的变焦倍率；130～200万像素左右的画质，随着行业越来越高清化的发展，现有的技术指标已经不能满足未来的需求了。因此开发一款倍率更大，像素更高，通光量更大的变焦镜头以满足要求。

发明内容

本发明提供了大光圈大倍率变焦镜头，实现了减小镜头的体积，增大视场角变化范围，并提高解析度的功能。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

大光圈大倍率变焦镜头，沿入射光线依次包括：前固定群、变倍群、中间固定群及聚焦群，所述前固定群的总光焦度为正，所述中间固定群的总光焦度为正，所述变倍群的总光焦度为负，所述聚焦群的总光焦度为负，所述变倍群和所述聚焦群的相对位置可调、且所述聚焦群的焦距与所述变倍群的焦距满足如下关系：

0.25<∣Bf'/Ff'∣<1.6；

其中，所述Bf'为所述变倍群的焦距，所述Ff'为所述聚焦群的焦距。

优选地，所述整个大光圈大倍率变焦镜头在广角端的焦距、所述整个大光圈大倍率变焦镜头在望远端的焦距，所述前固定群的焦距及所述中间固定群的焦距满足以下关系式：

2.5<∣fq'/fw'∣<14.5；

2.5<∣fz'/fw'∣<14.5；

2.1<∣ft'/fq'∣<10.2；

2.1<∣ft'/fz'∣<10.2；

其中，所述fq'为所述前固定群的焦距，所述fw'为所述整个大光圈大倍率变焦镜头在广角端的焦距，所述fz'为所述中间固定群的焦距，所述ft'为所述整个大光圈大倍率变焦镜头在望远端的焦距。

优选地，所述前固定群设有从物方空间一侧顺序排列的第一片透镜，第二片透镜，第三片透镜，第四片透镜，第五片透镜；所述第一片透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二片透镜是双凸正光焦度透镜，所述第一透镜与所述第二透镜通过光学胶粘合，所述第三透镜是凸凹正光焦度透镜，所述第二透镜与所述第三透镜通过垫圈紧靠，所述第四透镜是凸凹正光焦度透镜，所述第三透镜与所述第四透镜通过垫圈紧靠，所述第五透镜是凸凹正光焦度透镜，所述第四透镜与所述第五透镜通过垫圈紧靠。

优选地，所述变倍群设有从物方空间一侧顺序排列的第六片透镜，第七片透镜，第八片透镜，第九片透镜，所述第六透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第七透镜是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜和所述第七透镜之间通过镜片边缘直接承靠，所述第八透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第七透镜和所述第八透镜通过镜片边缘直接承靠，所述第九透镜是双凸正光焦度透镜，所述第八透镜和所述第九透镜通过垫圈紧靠。

优选地，所述中间固定群设有从物方空间一侧顺序排列的第十片透镜，第十一片透镜，所述第十透镜是一片双凸正光焦度透镜，所述第十一透镜是一片凸凹负光焦度透镜，所述第十透镜和所述第十一透镜通过垫圈紧靠。

优选地，所述聚焦群设有从物方空间一侧顺序排列的第十二片透镜，第十三片透镜，第十四片透镜和第十五片透镜，所述第十二透镜是双凸正光焦度透镜，所述第十三透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第十二透镜和所述第十三透镜通过光学胶粘合，所述第十四透镜是凸凹正光焦度透镜，所述第十三透镜和所述第十四透镜之间通过垫圈紧靠，所述第十五片透镜是双凸正光焦度透镜，所述第十四透镜和所述第十五透镜之间通过垫圈紧靠。

优选地，所述第六透镜是玻璃非球面透镜。

优选地，所述第十透镜是玻璃非球面透镜。

优选地，所述第十五透镜是玻璃非球面透镜。

本发明的大光圈大倍率变焦镜头，通过设置四组元光学变焦镜头，包括前固定群、变倍群、中间固定群及聚焦群，通过调节所述变倍群和所述聚焦群的相对位置，以及将所述聚焦群的焦距与所述变倍群的焦距关系设置成如下关系式：0.25<∣Bf'/Ff'∣<1.6，使得本发明实现了在减小了镜头的体积的前提下，仍能增大视场角变化范围，并提高了解析度，本发明可以实现在-40℃-+80℃的环境下使用不跑焦，可见光与红外光共焦，可见光成像清晰度在400万像素以上等技术指标。

附图说明

图1是本发明的大光圈大倍率变焦镜头的广角端的结构示意图。

图2是本发明的大光圈大倍率变焦镜头的望远端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

请参考图1及图2，本发明的大光圈大倍率变焦镜头，沿入射光线依次包括：前固定群1、变倍群2、中间固定群3及聚焦群4，其中，所述前固定群1的总光焦度为正，所述中间固定群3的总光焦度为正，所述变倍群2的总光焦度为负，所述聚焦群4的总光焦度为负，所述变倍群2和所述聚焦群4的相对位置可调，且所述聚焦群4的焦距与所述变倍群2的焦距满足如下关系：

0.25<∣Bf'/Ff'∣<1.6；

其中，所述Bf'为所述变倍群2的焦距，所述Ff'为所述聚焦群4的焦距。

所述整个大光圈大倍率变焦镜头在广角端的焦距、所述整个大光圈大倍率变焦镜头在望远端的焦距，所述前固定群的焦距及所述中间固定群的焦距满足以下关系式：

2.5<∣fq'/fw'∣<14.5；

2.5<∣fz'/fw'∣<14.5；

2.1<∣ft'/fq'∣<10.2；

2.1<∣ft'/fz'∣<10.2；

其中，所述fq'为所述前固定群的焦距，所述fw'为所述整个大光圈大倍率变焦镜头在广角端的焦距，所述fz'为所述中间固定群的焦距，所述ft'为所述整个大光圈大倍率变焦镜头在望远端的焦距

具体地，所述前固定群1设有从物方空间一侧顺序排列的第一片透镜L1，第二片透镜L2，第三片透镜L3，第四片透镜L4，第五片透镜L5；所述第一片透镜L1是凸凹负光焦度透镜，所述第二片透镜L2是双凸正光焦度透镜，所述第一透镜L1与所述第二透镜L2通过光学胶粘合，所述第三透镜L3是凸凹正光焦度透镜，所述第二透镜L2与所述第三透镜L3通过垫圈紧靠，所述第四透镜L4是凸凹正光焦度透镜，所述第三透镜L3与所述第四透镜L4通过垫圈紧靠，所述第五透镜L5是凸凹正光焦度透镜，所述第四透镜L4与所述第五透镜L5通过垫圈紧靠。所述变倍群2设有从物方空间一侧顺序排列的第六片透镜L6，第七片透镜L7，第八片透镜L8，第九片透镜L9，所述第六透镜L6是凸凹负光焦度透镜，所述第七透镜L7是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜L6和所述第七透镜L7之间通过镜片边缘直接承靠，所述第八透镜L8是凹凸负光焦度透镜，所述第七透镜L7和所述第八透镜L8通过镜片边缘直接承靠，所述第九透镜L9是双凸正光焦度透镜，所述第八透镜L8和所述第九透镜L9通过垫圈紧靠。所述中间固定群3设有从物方空间一侧顺序排列的第十片透镜L10，第十一片透镜L11，所述第十透镜L10是一片双凸正光焦度透镜，所述第十一透镜L11是一片凸凹负光焦度透镜，所述第十透镜L10和所述第十一透镜L11通过垫圈紧靠。所述聚焦群4设有从物方空间一侧顺序排列的第十二片透镜L12，第十三片透镜L13，第十四片透镜L14和第十五片透镜L15，所述第十二透镜L12是双凸正光焦度透镜，所述第十三透镜L13是凹凸负光焦度透镜，所述第十二透镜L12和所述第十三透镜L13通过光学胶粘合，所述第十四透镜L14是凸凹正光焦度透镜，所述第十三透镜L13和所述第十四透镜L14之间通过垫圈紧靠，所述第十五片透镜L15是双凸正光焦度透镜，所述第十四透镜L14和所述第十五透镜L15之间通过垫圈紧靠。进一步地，所述第六透镜L6是玻璃非球面透镜，所述第十透镜L10是玻璃非球面透镜,所述第十五透镜L15是玻璃非球面透镜。

更具体地，本发明的所述第一透镜L1至所述第十五透镜L15相对应的镜片焦距，折射率的范围如表1：

表1

其中，f1-f15一一对应所述第一透镜L1至所述第十五透镜L15的焦距，n1-n15一一对应所述第一透镜L1至所述第十五透镜L15的折射率。

根据如下非球面方程式：

其中，C＝1/R，k为非球面的圆锥系数，R表示面型中心的曲率半径，α表示非球面的曲面的参数。

本发明的所述第一透镜L1至所述第十五透镜L15的物理参数请参见表2：

表2

其中，所述R表示曲率半径，D表示中心厚度，nd表示折射率，k值表示圆锥系数。PL表示平面，“-”表示方向为负。

满足上述非球面方程式的非球面参数如表3：

表3

本发明采用13组15片全玻璃的光学结构，其中具有3个玻璃非球面镜片；具有4个群组，其中所述变倍群2的总光焦度为负，所述聚焦群4总光焦度为正，通过改变两组的间隔来实现变焦的功能，焦距变倍比大于33倍，视场角变化范围广，为2.1度以下到70度以上，同时拥有400万像素以上的分辨率，光圈范围为F1.4～F4.5。

从以上描述可以看出，本发明的大光圈大倍率变焦镜头，通过设置四组元光学变焦镜头，包括前固定群1、变倍群2、中间固定群3及聚焦群4，通过调节所述变倍群2和所述聚焦群4的相对位置，以及将所述聚焦群4的焦距与所述变倍群2的焦距关系设置成如下关系式：0.25<∣Bf'/Ff'∣<1.6，使得本发明实现了在减小了镜头的体积的前提下，仍能增大视场角变化范围，并提高了解析度，本发明可以实现在-40℃-+80℃的环境下使用不跑焦，可见光与红外光共焦，可见光成像清晰度在400万像素以上等技术指标。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.大光圈大倍率变焦镜头，沿入射光线依次包括：前固定群、变倍群、中间固定群及聚焦群，其特征在于，所述前固定群的总光焦度为正，所述中间固定群的总光焦度为正，所述变倍群的总光焦度为负，所述聚焦群的总光焦度为负，所述变倍群和所述聚焦群的相对位置可调，且所述聚焦群的焦距与所述变倍群的焦距满足如下关系：

0.25<∣Bf'/Ff'∣<1.6；

其中，所述Bf'为所述变倍群的焦距，所述Ff'为所述聚焦群的焦距。

2.如权利要求1所述的大光圈大倍率变焦镜头，其特征在于，所述整个大光圈大倍率变焦镜头在广角端的焦距、所述整个大光圈大倍率变焦镜头在望远端的焦距，所述前固定群的焦距及所述中间固定群的焦距满足以下关系式：

2.5<∣fq'/fw'∣<14.5；

2.5<∣fz'/fw'∣<14.5；

2.1<∣ft'/fq'∣<10.2；

2.1<∣ft'/fz'∣<10.2；

其中，所述fq'为所述前固定群的焦距，所述fw'为所述整个大光圈大倍率变焦镜头在广角端的焦距，所述fz'为所述中间固定群的焦距，所述ft'为所述整个大光圈大倍率变焦镜头在望远端的焦距。

3.如权利要求1或2所述的大光圈大倍率变焦镜头，其特征在于，所述前固定群设有从物方空间一侧顺序排列的第一片透镜，第二片透镜，第三片透镜，第四片透镜，第五片透镜；所述第一片透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二片透镜是双凸正光焦度透镜，所述第一透镜与所述第二透镜通过光学胶粘合，所述第三透镜是凸凹正光焦度透镜，所述第二透镜与所述第三透镜通过垫圈紧靠，所述第四透镜是凸凹正光焦度透镜，所述第三透镜与所述第四透镜通过垫圈紧靠，所述第五透镜是凸凹正光焦度透镜，所述第四透镜与所述第五透镜通过垫圈紧靠。

4.如权利要求1所述的大光圈大倍率变焦镜头，其特征在于，所述变倍群设有从物方空间一侧顺序排列的第六片透镜，第七片透镜，第八片透镜，第九片透镜，所述第六透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第七透镜是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜和所述第七透镜之间通过镜片边缘直接承靠，所述第八透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第七透镜和所述第八透镜通过镜片边缘直接承靠，所述第九透镜是双凸正光焦度透镜，所述第八透镜和所述第九透镜通过垫圈紧靠。

5.如权利要求1或2所述的大光圈大倍率变焦镜头，其特征在于，所述中间固定群设有从物方空间一侧顺序排列的第十片透镜，第十一片透镜，所述第十透镜是一片双凸正光焦度透镜，所述第十一透镜是一片凸凹负光焦度透镜，所述第十透镜和所述第十一透镜通过垫圈紧靠。

6.如权利要求1所述的大光圈大倍率变焦镜头，其特征在于，所述聚焦群设有从物方空间一侧顺序排列的第十二片透镜，第十三片透镜，第十四片透镜和第十五片透镜，所述第十二透镜是双凸正光焦度透镜，所述第十三透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第十二透镜和所述第十三透镜通过光学胶粘合，所述第十四透镜是凸凹正光焦度透镜，所述第十三透镜和所述第十四透镜之间通过垫圈紧靠，所述第十五片透镜是双凸正光焦度透镜，所述第十四透镜和所述第十五透镜之间通过垫圈紧靠。

7.如权利要求4所述的大光圈大倍率变焦镜头，其特征在于，所述第六透镜是玻璃非球面透镜。

8.如权利要求5所述的大光圈大倍率变焦镜头，其特征在于，所述第十透镜是玻璃非球面透镜。

9.如权利要求6所述的大光圈大倍率变焦镜头，其特征在于，所述第十五透镜是玻璃非球面透镜。