CN110488472B - 变焦距光学系统 - Google Patents

变焦距光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110488472B
CN110488472B CN201810460083.0A CN201810460083A CN110488472B CN 110488472 B CN110488472 B CN 110488472B CN 201810460083 A CN201810460083 A CN 201810460083A CN 110488472 B CN110488472 B CN 110488472B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
lens group
optical system
zoom
focal power
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.)
Active
Application number
CN201810460083.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110488472A (zh
Inventor
葛航笠
江秉儒
盛亚茗
尚洁阳
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.)
Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiaxing Zhongrun Optical Technology 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 Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co Ltd filed Critical Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co Ltd
Priority to CN201810460083.0A priority Critical patent/CN110488472B/zh
Publication of CN110488472A publication Critical patent/CN110488472A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110488472B publication Critical patent/CN110488472B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • G02B15/16—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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group

Abstract

一种变焦距光学系统，从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的主变倍透镜群、光阑、正光焦度的第二固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群、正光焦度的辅助变倍透镜群和成像面，辅助变倍透镜群与主变倍透镜群位置一一对应且沿光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，聚焦透镜群沿着光轴做与主变倍透镜群的位置、成像波长、温度、成像物距对应的移动，对所述变倍进行校正和调焦，使得焦距变化过程中在成像面上能够稳定成像。本发明在实现的4K分辨率、大光圈、红外共焦的同时，大大缩短了光学系统的总长，结构更加紧凑，有利于4K摄像的推广。

Description

变焦距光学系统
技术领域
本发明涉及的是一种光学设备领域的技术，具体是一种三群联动的支持八百万像素的1/1.8”靶面变焦距光学系统。
背景技术
4K超高清(八百万像素)摄像机技术已经由一个概念深入到了广泛推广的阶段，但是4K分辨率对于镜头的成像能力要求极高，因此普通结构的镜头无法避免的尺寸要比二百万像素、四百万像素的镜头庞大许多。如何在保证镜头尺寸体积与原有镜头保持相当的前提下实现分辨率的大幅提升，是光学系统急需解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种变焦距光学系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的主变倍透镜群、光阑、正光焦度的第二固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群、正光焦度的辅助变倍透镜群和成像面，辅助变倍透镜群与主变倍透镜群位置一一对应且沿光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，聚焦透镜群沿着光轴做与主变倍透镜群的位置、成像波长、温度、成像物距对应的移动，对所述变倍进行校正和调焦，使得焦距变化过程中在成像面上能够稳定成像。
所述的第一固定透镜群、主变倍透镜群、第二固定透镜群、聚焦透镜群、辅助变倍透镜群的焦距与整个光学系统的广角端的焦距的比值依次满足：(5.0,10.0)、(-1.5,-1.0)、(1.5,3.0)、(-4.0,-1.5)、(1.5,4.0)。
所述的第一固定透镜群包括：负光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜和正光焦度的第四透镜。
所述的第一透镜和第二透镜胶合形成合光焦度为正的胶合镜片，该胶合镜片的合焦距与第一固定透镜群的焦距的比值满足：(3.0,6.0)。
所述的第一至第四透镜的焦距与整个第一固定透镜群的焦距的比值依次满足：(-3.5,-2.0)、(1.3,2.2)、(1.3,7.0)、(2.0,5.5)。
所述的主变倍透镜群包括：负光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜和正光焦度的第七透镜。
所述的第六透镜为非球面镜。
所述的第五至第七透镜焦距与主变倍透镜群的焦距的比值依次满足：(1.0,2.0)、(1.0,4.0)、(-5.0,-1.5)。
所述的光阑为可变光阑，其随着环境光照强度的增强而进行相应的缩光圈措施；该光阑的位置满足：LS-IMG/TTL∈(0.4,0.5)，其中：LS-IMG为孔径光阑至像面的间距，TTL为光学系统的光学总长，即第一透镜前表面中心顶点至成像面的间距。
所述的第二固定透镜群包括：正光焦度的第八透镜、负光焦度的第九透镜、正光焦度的第十透镜和负光焦度的第十一透镜。
所述的第八透镜为非球面镜。
所述的第九至第十一透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的三胶合镜片，该三胶合镜片的合焦距与第二固定透镜群的焦距的比值满足：(2.0,5.0)。
所述的第八至第十一透镜焦距与第二固定透镜群的焦距的比值依次满足：(1.0,2.0)、(-3.0,-1.1)、(0.5,1.5)、(-3.0,-1.5)。
所述的聚焦透镜群包括：至少一片负光焦度的球面透镜。
所述的辅助变倍透镜群包括：至少一片正光焦度的球面透镜。
所述的辅助变倍透镜群与成像面之间优选设有滤光镜，以滤除不必要波段的光线和杂散光。
所述的成像面处设有CCD或CMOS等的固体摄像元件。
进一步地，所述的光学系统满足以下条件：
所述的第一透镜的有效通光孔径满足：
Figure BDA0001660674640000021
其中：
Figure BDA0001660674640000022
为第一透镜的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长，即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距。
所述的第二至第四透镜的折射率依次满足：(1.3,1.65)、(1.3,1.65)、(1.3,1.65)，阿贝数依次满足：(60,100)、(60,100)、(60,100)。
所述的第七透镜的折射率满足：(1.8,2.0)，阿贝数满足：(15,40)。
所述的第八透镜的有效通光孔径满足：
Figure BDA0001660674640000023
其中：
Figure BDA0001660674640000024
为第八透镜的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长，即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距。
所述的第十透镜的折射率满足：(1.3,1.65)，阿贝数满足：(60,100)，且第九至第十一透镜的折射率满足关系式：NdC3<NdC2，NdC3<NdC4。
所述的主变倍透镜群自光学系统广角端的位置至光学系统望远端的位置的移动量与光学系统的光学总长的比值ΔBW→T/TTL为：(0.18,0.37)，其中：ΔBW→T为主变倍透镜群中的第五透镜前顶点在广角端位置与望远端位置的相对位移，TTL为光学系统的光学总长，即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距。
所述的第六及第八镜片的非球面公式为：
Figure BDA0001660674640000031
其中：Z为非球面沿光轴方向的高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高sag，R为镜面的曲率半径，K为圆锥系数conic，A、B、C、D、E、F为高次非球面系数，而系数中的e代表科学计数号。
技术效果
本发明所述的变焦距光学系统采用了“正负正负正”的五群结构，且相较与传统的一个变倍群一个聚焦群的变焦结构，本发明所述的变焦距光学系统存在两个群组作为变倍组，其中主变倍透镜群作为主变倍组，辅助变倍透镜群作为辅助变倍组。两个变倍组的使用使得变倍行程缩短，总长更加紧凑。同时本发明所述的变焦距光学系统采用了负光焦度群组作为聚焦组，充分利用了负群镜组尺寸小，所需聚焦余量短的特点，进一步使得整个光学系统更加紧凑，总长更短。
第一固定透镜群中，连续利用了三片具有低色散特性、边缘厚度小且光焦度均为正的透镜，从而充分矫正光学系统在望远端的色差，尤其对于红外光线的收敛，能够保证望远端较好的红外共焦特性。同时，也能够收敛望远端蓝紫光波段的色差，使画面颜色感真实明锐，无明显的紫边现象。
主变倍透镜群中，连续利用了两片光焦度均为负的球面和非球面镜，能够有效矫正不同倍率的场曲，且对消除像散、控制广角端的畸变起到了良好的效果。
第二固定透镜群中，光焦度为正的非球面镜使得光学系统在广角端即使通光口径很大(FNO很小)时，也能够很好地矫正周边视场的球差，保证全视场均具有良好的性能。同时，第二固定透镜群中，具有低色散特性的双凸正光焦度的第十透镜，与其前后的两片较高折射率的透镜通过胶合形成一个三胶合镜片，有效地改善了镜头在广角端的色差。使得镜头在380nm～850nm的宽光谱范围像差得以校正和平衡，实现了广角端完全红外共焦。这样镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度环境下，通过红外补光，也能清晰成像。
因此，本发明所述的光学系统与现有技术相比，在实现的4K分辨率、大光圈、红外共焦的同时，大大缩短了光学系统的总长，结构更加紧凑，有利于4K摄像的推广。
附图说明
图1为实施例1广角端、中间倍率、望远端的光学系统结构剖面示意图；
图2为实施例1轴上像差图；
图3为实施例2广角端、中间倍率、望远端的光学系统结构剖面示意图；
图4为实施例2轴上像差图；
图5为实施例3广角端、中间倍率、望远端的光学系统结构剖面示意图；
图6为实施例3轴上像差图；
图中：第一固定透镜群A、主变倍透镜群B、光阑S、第二固定透镜群C、聚焦透镜群D、辅助变倍透镜群E、成像面IMG、第一至第四透镜A1～A4、第五至第七透镜B1～B3、第八至第十一透镜C1～C4、第十二透镜D1、第十三透镜E1、第十四透镜E2、滤光镜IRCF。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，为本实施例的变焦距光学系统广角端、中间倍率、望远端的结构剖面示意图。该变焦距光学系统，从物面侧到像面侧依次排列的，有光焦度为正的第一固定透镜群、光焦度为负的主变倍透镜群、光阑、光焦度为正的第二固定透镜群、光焦度为负的聚焦透镜群、光焦度为正的辅助变倍透镜群，其中：第一固定透镜群、第二固定透镜群始终处于固定的状态，通过主变倍透镜群沿着光轴从物体侧向像面侧移动作为主变倍组，辅助变倍透镜群与主变倍透镜群位置一一对应且沿光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，聚焦透镜群沿着光轴做与主变倍透镜群的位置、成像波长、温度、成像物距对应的移动，对所述变倍进行校正和调焦，使得焦距变化过程中在成像面上能够稳定成像。
所述的第一固定透镜群沿光轴方向从物方起依次包括：第一透镜A1、第二透镜A2、第三透镜A3、第四透镜A4，第一透镜A1为前凸后凹的光焦度为负的球面透镜，第二透镜A2为双凸的光焦度为正的球面透镜，且第一透镜A1与第二透镜A2通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第三透镜A3为前凸后凹的光焦度为正的球面透镜，第四透镜A4为前凸后凹的光焦度为正的球面透镜。
所述的主变倍透镜群沿光轴方向从物方起依次包括：第五透镜B1、第六透镜B2、第七透镜B3，第五透镜B1为前凸后凹的光焦度为负的球面透镜，第六透镜B2为双凹的光焦度为负的非球面镜，第七透镜B3为双凸的光焦度为正的球面透镜。
所述的光阑S为可变光阑，可以随着环境光照强度的增强而进行相应的缩光圈措施。
所述的第二固定透镜群沿光轴方向从物方起依次包括：第八透镜C1、第九透镜C2、第十透镜C3、第十一透镜C4，第八透镜C1为双凸的光焦度为正的非球面镜，第九透镜C2为前凸后凹的光焦度为负的球面透镜，第十透镜C3为双凸的光焦度为正的球面透镜，第十一透镜C4为前凹后凸的光焦度为负的球面透镜，且第九至第十一透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的三胶合镜片。
所述的聚焦透镜群沿光轴方向从物方起依次包括：第十二透镜D1，第十二透镜D1为光焦度为双凹的负的球面透镜。
所述的辅助变倍透镜群沿光轴方向从物方起依次包括：第十三透镜E1和第十四透镜E2，其中：第十三透镜E1为双凸的光焦度为正的球面透镜，第十四透镜E2为双凸的光焦度为正的非球面镜。
所述的辅助变倍透镜群与成像面IMG之间设有滤光镜IRCF，以滤除不必要波段的光线和杂散光。
所述的成像面IMG处设有CCD或CMOS等的固体摄像元件。
本实施例中的变焦距光学系统的具体设置如下：
广角端焦距fW＝6.21mm，望远端焦距fT＝124.2mm；广角端光圈数FNOW＝1.58，望远端光圈数FNOT＝4.29；广角端半视场角ωW＝37.5°，望远端半视场角ωT＝2.05°；光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)TTL＝91.3mm。
Figure BDA0001660674640000051
Figure BDA0001660674640000061
本实施例中所应用的非球面镜片的对应圆锥系数(K)和非球面系数(A、B、C、D、E)如下：
Figure BDA0001660674640000062
本实施例广角端、中间倍率位置、望远端变倍数据如下：
广角端 中间倍率位置 望远端
D(7) 0.25 17.97 25.30
D(13) 25.85 8.13 0.80
D(20) 0.30 6.30 2.17
D(22) 9.33 7.20 15.34
D(26) 12.23 8.36 4.35
本实施例中的第一固定透镜群、主变倍透镜群、第二固定透镜群、聚焦透镜群、辅助变倍透镜群的焦距与整个光学系统的广角端的焦距的比值fA/fW、fB/fW、fC/fW、fD/fW、fE/fW依次为：6.60、-1.30、2.20、-2.18、2.25。
本实施例中的第一固定透镜群中的第一透镜A1、第二透镜A2、第三透镜A3、第四透镜A4的焦距与整个第一固定透镜群的焦距的比值fA1/fA、fA2/fA、fA3/fA、fA4/fA依次为：-2.88、1.80、2.12、2.86，第一透镜A1与第二透镜A2通过胶合形成的胶合镜片的合焦距与整个第一固定透镜群的焦距的比值fA1A2/fA为：4.89。
本实施例中的主变倍透镜群中的第五透镜B1、第六透镜B2、第七透镜B3焦距与整个主变倍透镜群的焦距的比值fB1/fB、fB2/fB、fB3/fB依次为：1.62、1.14、-2.11。
本实施例中的光阑S的位置为：LS-IMG/TTL＝0.44，其中：LS-IMG为孔径光阑至像面的间距，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的第二固定透镜群中的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜焦距与整个第二固定透镜群的焦距的比值fC1/fC、fC2/fC、fC3/fC、fC4/fC依次为：1.24、-1.66、-0.79、-2.12，第十透镜与C2、第十一透镜通过胶合形成的三胶合镜片的合焦距与整个第二固定透镜群的焦距的比值fC2C3C4/fC为：3.79。
本实施例中的第一固定透镜群中的A2、A3、第四透镜A4的折射率NdA2、NdA3、NdA4依次为：1.49700、1.49700、1.59282，A2、A3、第四透镜A4的阿贝数VdA2、VdA3、VdA4依次为：81.61、81.61、68.63。
本实施例中的主变倍透镜群中的第七透镜B3的折射率NdB3为：1.92286，第七透镜B3的阿贝数VdB3为：20.88。
本实施例中的第二固定透镜群中的第十透镜的折射率NdC3为：1.49700，第十透镜的阿贝数VdC3为：81.61，且C2、C3、第十一透镜的折射率NdC2、NdC3、NdC4依次为：1.75211，1.49700，1.84666，满足NdC3<NdC2，NdC3<NdC4。
本实施例中的第一固定透镜群中第一透镜A1的有效通光孔径与光学系统的光学总长的比值：
Figure BDA0001660674640000071
其中：
Figure BDA0001660674640000072
为第一透镜A1的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的第二固定透镜群中第八透镜的有效通光孔径与光学系统的光学总长的比值：
Figure BDA0001660674640000073
其中：
Figure BDA0001660674640000074
为第八透镜的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的主变倍透镜群自光学系统广角端的位置至光学系统望远端的位置的移动量与光学系统的光学总长的比值ΔBW→T/TTL为：0.27，其中：ΔBW→T为主变倍透镜群中的第五透镜B1前顶点在广角端位置与望远端位置的相对位移，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
如图2所示，为本实施例的变焦距光学系统相对于d线(λ＝587.56nm)的轴上像差图；图中的S、T，分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。
实施例2
如图3所示，为本实施例的变焦距光学系统广角端、中间倍率、望远端的结构剖面示意图。与实施例1相比，本实施例中第一固定透镜群A的第二透镜A2为前凸后凹的光焦度为正的球面透镜，辅助变倍透镜群E为第十三透镜E1，具体为双凸的光焦度为正的非球面镜。
本实施例中的变焦距光学系统的具体设置如下：
广角端焦距fW＝6.05mm，望远端焦距fT＝118.4mm；广角端光圈数FNOW＝1.51，望远端光圈数FNOT＝4.03；广角端半视场角ωW＝40.0°，望远端半视场角ωT＝2.19°；光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)TTL＝90.25mm。
表面编号 表面曲率半径/mm 厚度/mm 材料折射率 材料阿贝数
s1 63.266 1.20 1.92119 23.96
s2 38.781 5.93 1.43700 95.10
s3 526.312 0.10
s4 33.912 4.13 1.49700 81.61
s5 116.432 0.10
s6 27.468 2.82 1.48749 70.45
s7 45.314 D(7)
s8 40.513 0.70 1.95375 32.32
s9 8.529 5.43
*s10 -8.779 1.21 1.75501 51.16
*s11 35.708 0.71
s12 37.262 2.28 1.94595 17.98
s13 -37.262 D(13)
S ∞ 0.30
*s15 17.233 2.82 1.58913 61.25
*s16 -82.691 2.61
s17 15.545 0.60 1.48749 70.45
s18 8.609 4.84 1.43700 95.10
s19 -11.160 0.50 1.84666 23.78
s20 -19.981 D(20)
*s21 -23.324 0.50 1.69350 53.20
*s22 17.126 D(22)
*s23 40.403 2.50 1.49710 81.56
*s24 -24.454 D(24)
s25 ∞ 0.80 1.51680 64.20
s26 ∞ 1.00
IMG ∞ 0
本实施例中所应用的非球面镜片的对应圆锥系数(K)和非球面系数(A、B、C、D、E)如下：
Figure BDA0001660674640000081
Figure BDA0001660674640000091
本实施例广角端、中间倍率位置、望远端变倍数据如下：
广角端 中间倍率位置 望远端
D(7) 0.35 17.83 23.38
D(13) 24.17 6.69 1.14
D(20) 0.82 6.81 3.11
D(22) 10.61 9.78 17.34
D(24) 13.22 8.06 4.20
本实施例中的第一固定透镜群、主变倍透镜群、第二固定透镜群、聚焦透镜群、辅助变倍透镜群的焦距与整个光学系统的广角端的焦距的比值fA/fW、fB/fW、fC/fW、fD/fW、fE/fW依次为：4.32、-1.17、1.99、-3.05、3.61。
本实施例中的第一固定透镜群中的第一透镜A1、第二透镜A2、第三透镜A3、第四透镜A4的焦距与整个第一固定透镜群的焦距的比值fA1/fA、fA2/fA、fA3/fA、fA4/fA依次为：-2.47、1.63、1.57、3.51，第一透镜A1与第二透镜A2通过胶合形成的胶合镜片的合焦距与整个第一固定透镜群的焦距的比值fA1A2/fA为：3.85。
本实施例中的主变倍透镜群中的第五透镜B1、第六透镜B2、第七透镜B3焦距与整个主变倍透镜群的焦距的比值fB1/fB、fB2/fB、fB3/fB依次为：1.11、1.45、-2.01。
本实施例中的光阑S的位置为：LS-IMG/TTL＝0.45，其中：LS-IMG为孔径光阑至像面的间距，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的第二固定透镜群中的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜焦距与整个第二固定透镜群的焦距的比值fC1/fC、fC2/fC、fC3/fC、fC4/fC依次为：1.17、-2.05、-0.66、-2.58，第十透镜与C2、第十一透镜通过胶合形成的三胶合镜片的合焦距与整个第二固定透镜群的焦距的比值fC2C3C4/fC为：4.32。
本实施例中的第一固定透镜群中的A2、A3、第四透镜A4的折射率NdA2、NdA3、NdA4依次为：1.43700、1.49700、1.48749，A2、A3、第四透镜A4的阿贝数VdA2、VdA3、VdA4依次为：95.10、81.61、70.45。
本实施例中的主变倍透镜群中的第七透镜B3的折射率NdB3为：1.94595，第七透镜B3的阿贝数VdB3为：17.98。
本实施例中的第二固定透镜群中的第十透镜的折射率NdC3为：1.43700，第十透镜的阿贝数VdC3为：95.10，且C2、C3、第十一透镜的折射率NdC2、NdC3、NdC4依次为：1.48749，1.43700，1.84666，满足NdC3<NdC2，NdC3<NdC4。
本实施例中的第一固定透镜群中第一透镜A1的有效通光孔径与光学系统的光学总长的比值：
Figure BDA0001660674640000102
其中：
Figure BDA0001660674640000103
为第一透镜A1的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的第二固定透镜群中第八透镜的有效通光孔径与光学系统的光学总长的比值：
Figure BDA0001660674640000104
其中：
Figure BDA0001660674640000105
为第八透镜的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的主变倍透镜群自光学系统广角端的位置至光学系统望远端的位置的移动量与光学系统的光学总长的比值ΔBW→T/TTL为：0.26，其中：ΔBW→T为主变倍透镜群中的第五透镜B1前顶点在广角端位置与望远端位置的相对位移，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
如图4示，为本实施例的变焦距光学系统相对于d线(λ＝587.56nm)的轴上像差图；图中的S、T，分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。
实施例3
如图5示，为本实施例的变焦距光学系统广角端、中间倍率、望远端的结构剖面示意图。与实施例1相比，本实施例中在主变倍透镜群B的第七透镜B3后进一步增加前凹后凸的光焦度为负的球面透镜B4。
本实施例中的变焦距光学系统的具体设置如下：
广角端焦距fW＝6.52mm，望远端焦距fT＝124.0mm；广角端光圈数FNOW＝1.60，望远端光圈数FNOT＝4.31；广角端半视场角ωW＝36.3°，望远端半视场角ωT＝2.05°；光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)TTL＝94.7mm。
Figure BDA0001660674640000101
Figure BDA0001660674640000111
本实施例中所应用的非球面镜片的对应圆锥系数(K)和非球面系数(A、B、C、D、E)如下：
Figure BDA0001660674640000112
Figure BDA0001660674640000121
本实施例广角端、中间倍率位置、望远端变倍数据如下：
广角端 中间倍率位置 望远端
D(7) 0.54 19.56 25.35
D(14) 26.01 6.99 1.20
D(21) 0.76 8.81 3.57
D(23) 9.29 6.00 16.58
D(27) 14.60 9.84 4.50
本实施例中的第一固定透镜群、主变倍透镜群、第二固定透镜群、聚焦透镜群、辅助变倍透镜群的焦距与整个光学系统的广角端的焦距的比值fA/fW、fB/fW、fC/fW、fD/fW、fE/fW依次为：8.72、-1.45、2.78、-1.80、2.01。
本实施例中的第一固定透镜群中的第一透镜A1、第二透镜A2、第三透镜A3、第四透镜A4的焦距与整个第一固定透镜群的焦距的比值fA1/fA、fA2/fA、fA3/fA、fA4/fA依次为：-2.54、1.48、6.48、2.43，第一透镜A1与第二透镜A2通过胶合形成的胶合镜片的合焦距与整个第一固定透镜群的焦距的比值fA1A2/fA为：4.92。
本实施例中的主变倍透镜群中的第五透镜B1、第六透镜B2、第七透镜B3焦距与整个主变倍透镜群的焦距的比值fB1/fB、fB2/fB、fB3/fB依次为：1.58、3.17、-3.77。
本实施例中的光阑S的位置为：LS-IMG/TTL＝0.46，其中：LS-IMG为孔径光阑至像面的间距，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的第二固定透镜群中的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜焦距与整个第二固定透镜群的焦距的比值fC1/fC、fC2/fC、fC3/fC、fC4/fC依次为：1.53、-1.68、-1.05、-1.85，第十透镜与C2、第十一透镜通过胶合形成的三胶合镜片的合焦距与整个第二固定透镜群的焦距的比值fC2C3C4/fC为：2.58。
本实施例中的第一固定透镜群中的A2、A3、第四透镜A4的折射率NdA2、NdA3、NdA4依次为：1.43700、1.43700、1.61997，A2、A3、第四透镜A4的阿贝数VdA2、VdA3、VdA4依次为：95.10、95.10、63.88。
本实施例中的主变倍透镜群中的第七透镜B3的折射率NdB3为：2.00272，第七透镜B3的阿贝数VdB3为：19.32。
本实施例中的第二固定透镜群中的第十透镜的折射率NdC3为：1.45860，第十透镜的阿贝数VdC3为：90.20，且C2、C3、第十一透镜的折射率NdC2、NdC3、NdC4依次为：1.51680，1.45860，1.76182，满足NdC3<NdC2，NdC3<NdC4。
本实施例中的第一固定透镜群中第一透镜A1的有效通光孔径与光学系统的光学总长的比值：
Figure BDA0001660674640000132
其中：
Figure BDA0001660674640000133
为第一透镜A1的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的第二固定透镜群中第八透镜的有效通光孔径与光学系统的光学总长的比值：
Figure BDA0001660674640000134
其中：
Figure BDA0001660674640000135
为第八透镜的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
本实施例中的主变倍透镜群自光学系统广角端的位置至光学系统望远端的位置的移动量与光学系统的光学总长的比值ΔBW→T/TTL为：0.26，其中：ΔBW→T为主变倍透镜群中的第五透镜B1前顶点在广角端位置与望远端位置的相对位移，TTL为光学系统的光学总长(即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距)。
如图6所示，为本实施例的变焦距光学系统相对于d线(λ＝587.56nm)的轴上像差图；图中的S、T，分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。
下表为以上三个实施例的主要参数以及各条件式对比列表。
Figure BDA0001660674640000131
Figure BDA0001660674640000141
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (12)

1.一种变焦距光学系统，其特征在于，从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的主变倍透镜群、光阑、正光焦度的第二固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群、正光焦度的辅助变倍透镜群和成像面，辅助变倍透镜群与主变倍透镜群位置一一对应且沿光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，聚焦透镜群沿着光轴做与主变倍透镜群的位置、成像波长、温度、成像物距对应的移动，对所述变倍进行校正和调焦，使得焦距变化过程中在成像面上能够稳定成像。
2.根据权利要求1所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的第一固定透镜群、主变倍透镜群、第二固定透镜群、聚焦透镜群、辅助变倍透镜群的焦距与整个光学系统的广角端的焦距的比值依次满足：(5.0,10.0)、(-1.5,-1.0)、(1.5,3.0)、(-4.0,-1.5)、(1.5,4.0)。
3.根据权利要求1或2所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的第一固定透镜群包括：负光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜和正光焦度的第四透镜，其中第一透镜和第二透镜胶合形成合光焦度为正的胶合镜片，该胶合镜片的合焦距与第一固定透镜群的焦距的比值满足：(3.0,6.0)，第一至第四透镜的焦距与整个第一固定透镜群的焦距的比值依次满足：(-3.5,-2.0)、(1.3,2.2)、(1.3,7.0)、(2.0,5.5)。
4.根据权利要求1或2所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的主变倍透镜群包括：负光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜和正光焦度的第七透镜，第五至第七透镜焦距与主变倍透镜群的焦距的比值依次满足：(1.0,2.0)、(1.0,4.0)、(-5.0,-1.5)。
5.根据权利要求1或2所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的主变倍透镜群包括：负光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜、正光焦度的第七透镜以及其后光焦度为负的球面透镜，第五至第六透镜焦距与主变倍透镜群的焦距的比值依次满足：(1.0,2.0)、(1.0,4.0)，第七透镜以及其后光焦度为负的球面透镜胶合形成合光焦度为正的胶合镜片的合焦距与主变倍透镜群的焦距的比值满足(-5.0,-1.5)。
6.根据权利要求1所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的光阑为可变光阑，其随着环境光照强度的增强而进行相应的缩光圈措施；该光阑的位置满足：LS-IMG/TTL∈(0.4,0.5)，其中：LS-IMG为孔径光阑至像面的间距，TTL为光学系统的光学总长，即第一透镜前表面中心顶点至成像面的间距。
7.根据权利要求1或2所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的第二固定透镜群包括：正光焦度的第八透镜、负光焦度的第九透镜、正光焦度的第十透镜和负光焦度的第十一透镜，第八至第十一透镜焦距与第二固定透镜群的焦距的比值依次满足：(1.0,2.0)、(-3.0,-1.1)、(0.5,1.5)、(-3.0,-1.5)。
8.根据权利要求7所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的第九至第十一透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的三胶合镜片，该三胶合镜片的合焦距与第二固定透镜群的焦距的比值满足：(2.0,5.0)。
9.根据权利要求1或2所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的辅助变倍透镜群包括：至少一片正光焦度的球面透镜。
10.根据权利要求3所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的第一透镜的有效通光孔径满足：
Figure FDA0001660674630000021
其中：
Figure FDA0001660674630000022
为第一透镜的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长，即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距；
所述的第二至第四透镜的折射率依次满足：(1.3,1.65)、(1.3,1.65)、(1.3,1.65)，阿贝数依次满足：(60,100)、(60,100)、(60,100)。
11.根据权利要求7或8所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的第八透镜的有效通光孔径满足：
Figure FDA0001660674630000023
其中：
Figure FDA0001660674630000024
为第八透镜的有效通光孔径，TTL为光学系统的光学总长，即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距；
所述的第十透镜的折射率满足：(1.3,1.65)，阿贝数满足：(60,100)，且第九至第十一透镜的折射率满足关系式：NdC3<NdC2，NdC3<NdC4。
12.根据上述任一权利要求所述的变焦距光学系统，其特征是，所述的主变倍透镜群自光学系统广角端的位置至光学系统望远端的位置的移动量与光学系统的光学总长的比值ΔBW→T/TTL为：(0.18,0.37)，其中：ΔBW→T为主变倍透镜群中的第五透镜前顶点在广角端位置与望远端位置的相对位移，TTL为光学系统的光学总长，即第一透镜前表面中心顶点至像面的间距。
CN201810460083.0A 2018-05-15 2018-05-15 变焦距光学系统 Active CN110488472B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810460083.0A CN110488472B (zh) 2018-05-15 2018-05-15 变焦距光学系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810460083.0A CN110488472B (zh) 2018-05-15 2018-05-15 变焦距光学系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110488472A CN110488472A (zh) 2019-11-22
CN110488472B true CN110488472B (zh) 2021-04-23

Family

ID=68545188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810460083.0A Active CN110488472B (zh) 2018-05-15 2018-05-15 变焦距光学系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110488472B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114384668A (zh) * 2020-10-22 2022-04-22 华为技术有限公司 光学系统及终端设备
CN114153104B (zh) * 2022-02-09 2022-04-19 嘉兴中润光学科技股份有限公司 一种大倍率防抖摄像装置和变焦镜头

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085913A (ja) * 1994-06-23 1996-01-12 Canon Inc リヤフォーカス式ズームレンズ
JP2000298235A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd ズームレンズ及びそれを用いたビデオカメラ
JP3423508B2 (ja) * 1995-11-09 2003-07-07 キヤノン株式会社 リアーフォーカス式ズームレンズ
JP2005352183A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Sony Corp 可変焦点距離レンズ系及び撮像装置
CN101369049A (zh) * 2007-08-15 2009-02-18 索尼株式会社 变焦透镜和成像设备
JP2009156891A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Nikon Corp 変倍光学系、この変倍光学系を備えた光学機器、及び、変倍光学系の変倍方法
CN102193172A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 松下电器产业株式会社 变焦透镜系统、可换镜头装置及照相机系统
CN102216825A (zh) * 2008-04-07 2011-10-12 佳能株式会社 变焦透镜系统和包含变焦透镜系统的相机
JP2015141272A (ja) * 2014-01-28 2015-08-03 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
CN105992963A (zh) * 2013-11-22 2016-10-05 株式会社尼康 变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法
CN106154518A (zh) * 2016-08-17 2016-11-23 福建福光股份有限公司 大靶面高分辨率变焦数码相机镜头
CN107076972A (zh) * 2014-09-24 2017-08-18 株式会社尼康 变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法
CN107807439A (zh) * 2017-11-24 2018-03-16 嘉兴中润光学科技有限公司 远摄可交换式定焦镜头

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5191476A (en) * 1990-12-03 1993-03-02 Nikon Corporation Great relative aperture zoom lens
JP4210272B2 (ja) * 2005-06-29 2009-01-14 フジノン株式会社 防振ズームレンズ及びこれを備えたカメラ
JP5006634B2 (ja) * 2006-12-20 2012-08-22 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びこれを有する撮像装置
JP4706940B2 (ja) * 2009-02-10 2011-06-22 ソニー株式会社 ズームレンズ及び撮像装置
JP5275891B2 (ja) * 2009-05-08 2013-08-28 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP5804878B2 (ja) * 2010-11-01 2015-11-04 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
JP6291408B2 (ja) * 2014-12-02 2018-03-14 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP6742149B2 (ja) * 2016-05-19 2020-08-19 株式会社タムロン 変倍光学系及び撮像装置
JP6808441B2 (ja) * 2016-10-24 2021-01-06 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
CN206362998U (zh) * 2016-11-10 2017-07-28 嘉兴中润光学科技有限公司 一种变焦距镜头

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085913A (ja) * 1994-06-23 1996-01-12 Canon Inc リヤフォーカス式ズームレンズ
JP3423508B2 (ja) * 1995-11-09 2003-07-07 キヤノン株式会社 リアーフォーカス式ズームレンズ
JP2000298235A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd ズームレンズ及びそれを用いたビデオカメラ
JP2005352183A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Sony Corp 可変焦点距離レンズ系及び撮像装置
CN101369049A (zh) * 2007-08-15 2009-02-18 索尼株式会社 变焦透镜和成像设备
JP2009156891A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Nikon Corp 変倍光学系、この変倍光学系を備えた光学機器、及び、変倍光学系の変倍方法
CN102216825A (zh) * 2008-04-07 2011-10-12 佳能株式会社 变焦透镜系统和包含变焦透镜系统的相机
CN102193172A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 松下电器产业株式会社 变焦透镜系统、可换镜头装置及照相机系统
CN105992963A (zh) * 2013-11-22 2016-10-05 株式会社尼康 变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法
JP2015141272A (ja) * 2014-01-28 2015-08-03 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
CN107076972A (zh) * 2014-09-24 2017-08-18 株式会社尼康 变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法
CN106154518A (zh) * 2016-08-17 2016-11-23 福建福光股份有限公司 大靶面高分辨率变焦数码相机镜头
CN107807439A (zh) * 2017-11-24 2018-03-16 嘉兴中润光学科技有限公司 远摄可交换式定焦镜头

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
15倍连续变焦镜头设计;周隆梅;《舰船科学技术》;20121231;第34卷;第56-58、78页 *
Design of an 8x Four-group Inner-focus Zoom System Using a Focus Tunable Lens;Daye Lee;《Journal of the Optical Society of Korea》;20160430;第20卷(第2期);第283-290页 *
后组调焦高清变焦镜头调焦凸轮曲线分析与设计;王新夏等;《光学仪器》;20170228;第39卷(第1期);第6-10页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110488472A (zh) 2019-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105527694B (zh) 光学镜头
KR101932722B1 (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
TWI420138B (zh) 變焦鏡頭
KR102004988B1 (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
KR20140125680A (ko) 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬상장치
CN109425975B (zh) 变焦镜头系统
CN110488473B (zh) 小型化大孔径大靶面高分辨率的变焦镜头
CN113534426A (zh) 变焦镜头
CN105938241B (zh) 变焦镜头以及包括该变焦镜头的拍摄设备
CN216927244U (zh) 一种变焦镜头
CN110488472B (zh) 变焦距光学系统
CN113296251B (zh) 一种变焦镜头和成像装置
CN111538148B (zh) 一种小倍率摄像头和小倍率变焦镜头
CN218497250U (zh) 一种变焦镜头
CN217767016U (zh) 变焦镜头
CN115236843B (zh) 变焦镜头
CN217587748U (zh) 变焦镜头
KR20140086623A (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
KR20150060398A (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
CN114019656A (zh) 一种小型广角高低温日夜共焦镜头
CN112904537A (zh) 一种光学摄像镜头
CN111722384A (zh) 一种变焦镜头
CN211086781U (zh) 用于机器人的大广角全长固定变焦摄影镜头
CN217879799U (zh) 变焦镜头
CN110579867B (zh) 变焦安防镜头

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
CB02 Change of applicant information

Address after: 314000 No.188, Taojing Road, Gaozhao street, Xiuzhou District, Jiaxing City, Zhejiang Province

Applicant after: Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co.,Ltd.

Address before: 314000 Room 2F201-6, Building 6, Jiaxing Photovoltaic Science Park, 1288 Kanghe Road, Xiuzhou District, Jiaxing City, Zhejiang Province

Applicant before: JIAXING ZHONGRUN OPTICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant