CN110749987B

CN110749987B - 一种镜头

Info

Publication number: CN110749987B
Application number: CN201911011479.8A
Authority: CN
Inventors: 林法官; 刘凯; 丁洪兴
Original assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2039-10-23
Also published as: CN110749987A

Abstract

本发明公开了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、光栏、第三透镜组、第四透镜组、滤光片和像面；所述第一透镜组和第三透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动；透镜组满足以下条件：0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7；其中，f2为第二透镜组的焦距，f3为第三透镜组的焦距，f4为第四透镜组的焦距。由于在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列四个透镜组，所述第一透镜组和第三透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动实现镜头变焦，并且镜头中的透镜组满足：0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7，实现了一种超星光变焦镜头。

Description

一种镜头

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种镜头。

背景技术

随着社会进步，人们对视频监控相机的要求也日益提高，目前监控变焦镜头广泛应用到人们的日常生活中，但是常规的安防监控镜头存在如下缺点：

一般的变焦镜头有从物侧至像侧顺次配置的具有正、负、正、正、负的光焦度的各透镜群而构成的5群变焦透镜。该变焦透镜中，将第一透镜群，第三透镜群和第五透镜群固定，使第二透镜群沿光轴方向移动而进行变倍。另外，通过使第四透镜群沿光轴的方向移动，从而进行伴随变倍的像面变动的校正和调焦。该变焦透镜光圈只有1.4，达不到超星光F1.0的要求，且长焦端焦距不够长。因此，提供一种超星光变焦镜头变得尤为重要。

发明内容

本发明实施例提供了一种镜头，用以提供一种超星光变焦镜头。

本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、光栏、第三透镜组、第四透镜组、滤光片和像面；

所述第一透镜组和第三透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动；

透镜组满足以下条件：

0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7；

其中，f2为第二透镜组的焦距，f3为第三透镜组的焦距，f4为第四透镜组的焦距。

进一步地，所述第一透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一子透镜组和第二正光焦度透镜。

进一步地，所述第一子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜和第一正光焦度透镜；

所述第一负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第一正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第一负光焦度透镜包括弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第一正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第二正光焦度透镜包括弯月凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面。

进一步地，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第二负光焦度透镜和第二子透镜组。

进一步地，所述第二子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第三负光焦度透镜和第三正光焦度透镜；

所述第三负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第三正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第二负光焦度透镜包括弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第三负光焦度透镜包括双凹透镜；

所述第三正光焦度透镜包括凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面。

进一步地，所述第三透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四正光焦度透镜、第三子透镜组、第四子透镜组和第五子透镜组。

进一步地，所述第三子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜和第五正光焦度透镜；所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第四子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第六正光焦度透镜和第五负光焦度透镜；所述第六正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第五子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第七正光焦度透镜和第六负光焦度透镜；所述第七正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第四正光焦度透镜包括凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第四负光焦度透镜包括弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第五正光焦度透镜包括弯月凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第六正光焦度透镜包括凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第五负光焦度透镜包括凹透镜，其朝向像侧的一面为凹面；

所述第七正光焦度透镜包括弯月凸透镜，其朝向像侧的一面为凸面；

所述第六负光焦度透镜包括双凹透镜。

进一步地，所述第四透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第八正光焦度透镜、第九正光焦度透镜、第十正光焦度透镜和第六子透镜组。

进一步地，所述第六子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第七负光焦度透镜和第十一正光焦度透镜；

所述第七负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第十一正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第八正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第九正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第十正光焦度透镜包括弯月凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第七负光焦度透镜包括凹透镜，其朝向物侧的一面为凹面；

所述第十一正光焦度透镜包括凸透镜，其朝向像侧的一面为凸面。

进一步地，所述第四正光焦度透镜的折射率大于1.85；

所述第一正光焦度透镜、第二正光焦度透镜、第五正光焦度透镜和第六正光焦度透镜的阿贝数均大于65。

本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、光栏、第三透镜组、第四透镜组、滤光片和像面；所述第一透镜组和第三透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动；透镜组满足以下条件：0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7；其中，f2为第二透镜组的焦距，f3为第三透镜组的焦距，f4为第四透镜组的焦距。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列四个透镜组，所述第一透镜组和第三透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动实现镜头变焦，并且镜头中的透镜组满足：0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7，实现了一种超星光变焦镜头。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的镜头结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的镜头结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的镜头在25mm焦距端的传递函数(MTF)曲线图；

图4为本发明实施例1提供的镜头在65mm焦距端的传递函数(MTF)曲线图；

图5为发明实施例2提供的镜头结构示意图；

图6为发明实施例2提供的镜头在25mm焦距端的传递函数(MTF)曲线图；

图7为发明实施例2提供的镜头在65mm焦距端的传递函数(MTF)曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例1提供的一种镜头示意图，所述镜头包括从物侧到像侧依次排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2、光栏P、第三透镜组G3、第四透镜组G4、滤光片N和像面M；

透镜组满足以下条件：

0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7；

该镜头可以通过改变透镜组的位置来实现变焦，在该镜头中，第一透镜组和第三透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动实现变焦。也就是第二透镜组可以在第一透镜组与光栏之间的位置中进行移动。第二透镜组可以靠近第一透镜组，远离光栏；也可以远离第一透镜组，靠近光栏。第四透镜组可以在第三透镜组与滤光片之间的位置中进行移动。第四透镜组可以靠近第三透镜组，远离滤光片；也可以远离第三透镜组，靠近滤光片。第二透镜群沿光轴方向移动而进行变焦，称之为变焦组或变倍组。另外，通过使第四透镜群沿光轴的方向移动进行补偿，使得第二透镜组在像面处所引起的像点变动为零，从而实现变焦的同时像面不移动，称之为补偿组。另外，当所关注的物体移动时，通过微调第四透镜组使图像聚焦清晰。总得来说，在镜头系统中，第四透镜组起到补偿组和聚焦组等功能。有的变焦镜头是额外使用一个透镜组作为聚焦组，以实现聚焦功能，比如说高倍率(30倍、60倍)的电动两可变、三可变镜头。

由于在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列四个透镜组，所述第一透镜组和第三透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动实现镜头变焦，并且镜头中的透镜组满足：0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7，实现了一种超星光变焦镜头。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，第一透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一子透镜组和第二正光焦度透镜3。

所述第一子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜1和第一正光焦度透镜2；

所述第一正光焦度透镜包括双凸透镜；

为了进一步使得系统能够紧凑，所述第一负光焦度透镜1和第一正光焦度透镜2可以胶合连接或者贴合连接。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第二负光焦度透镜4和第二子透镜组。

所述第二子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第三负光焦度透镜5和第三正光焦度透镜6；

所述第三负光焦度透镜包括双凹透镜；

为了进一步使得系统能够紧凑，所述第三负光焦度透镜5和第三正光焦度透镜6可以胶合连接或者贴合连接。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第三透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四正光焦度透镜7、第三子透镜组、第四子透镜组和第五子透镜组。

所述第三子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜8和第五正光焦度透镜9；所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第四子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第六正光焦度透镜10和第五负光焦度透镜11；所述第六正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第五子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第七正光焦度透镜12和第六负光焦度透镜13；所述第七正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第六负光焦度透镜包括双凹透镜。

为了进一步使得系统能够紧凑，所述第四负光焦度透镜和第五正光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。第六正光焦度透镜和第五负光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。第七正光焦度透镜和第六负光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第四透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第八正光焦度透镜14、第九正光焦度透镜15、第十正光焦度透镜16和第六子透镜组。

所述第六子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第七负光焦度透镜17和第十一正光焦度透镜18；

所述第八正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第九正光焦度透镜包括双凸透镜；

为了进一步使得系统能够紧凑，所述第七负光焦度透镜和第十一正光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。

在本发明实施例中，为了在镜头在-40摄氏度至80摄氏度都能清晰成像，在本发明实施例中，所述第一正光焦度透镜、第二正光焦度透镜、第五正光焦度透镜和第六正光焦度透镜的阿贝数均大于65。另外，所述第一正光焦度透镜、第二正光焦度透镜、第五正光焦度透镜和第六正光焦度透镜的阿贝数均大于65，还可以降低图像的色差，从而提高成像质量。并且，第一正光焦度透镜、第二正光焦度透镜、第五正光焦度透镜和第六正光焦度透镜的阿贝数可以相同也可以不同。

为了提高镜头的成像质量，减小镜头的总长度，在本发明实施例中，所述第四正光焦度透镜的折射率大于1.85。并且，第四正光焦度透镜的折射率大于1.85，还可以降低球差，提高成像质量。

在本发明实施例中，所述第二透镜组和第三透镜组之间设置有光栏P。

光栏包括孔径光栏，孔径光栏的口径大小决定了系统的光圈值以及拍摄时的景深大小，其口径大小可以固定不变，或者根据需要放置可调整口径的孔径光栏以实现通光口径可调，即有可变系统光圈值和改变景深的目的。

所述第四透镜组和像面之间设置有滤光片N，滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件。

本发明实施例提供的镜头所实现的光学性能如下：焦距约为25-65mm，光圈Fno约为1.0，视场角2ω范围约为20度到7.6度，像面大小2y′是φ8.8mm。

本专利采用以上技术方案，实现了一种高分辨率、超星光、无热化等技术要求，并适应远距离的人脸识别要求。

下面针对本发明实施例提供的镜头参数进行举例说明。

实施例1：

所述镜头焦距为25-65mm，光圈Fno为1.0，镜头总长TTL约为120.5mm。

各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率nd、和阿贝常数Vd等数据，如表1所示：

表1

其中，可变厚度数据如表2：

表2

焦距	D5	D12	D22	D31
					25mm	0.75	36.36	1.46	8.89
65mm	33.45	3.66	4.92	5.43

根据表1、表2中的数据及相关的公式可得到：

第二透镜组的焦距f2＝-37.51；第三透镜组的焦距f3＝63.45；第四透镜组的焦距f4＝13.56；f3*f4/(f2*f2)＝0.61。

第一正光焦度透镜的阿贝数为68.62；第二正光焦度透镜的阿贝数为70.42；第五正光焦度透镜的阿贝数为68.62；第六正光焦度透镜的阿贝数为68.62。

图2为本发明实施例提供的镜头结构示意图。当第二透镜组向右线性移动时，与之对应的第四透镜组先往左运动，然后往右移动，以此实现本变焦镜头从25mm焦距向65mm焦距变化的功能。同时，当物体距离变化时，移动第四透镜组来实现聚焦功能。

下面通过对实施例1进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例1所提供的镜头。

光学传递函数是用来评价一个光学系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好，对像差进行了很好的校正。

图3是系统在25mm焦距端的传递函数(MTF)曲线图，其横坐标为分辨率，单位为lp/mm，纵坐标是MTF数值，下文的类似曲线不再重述。如图3，可见曲线平滑下降且集中。在100lp/mm时，y′像高4.4mm内MTF值大于0.3。从而实现了系统在白光下，镜头性能达到8百万像素的分辨率。图4是系统在65mm焦距端的传递函数(MTF)曲线图。

实施例2：

所述镜头焦距为25-65mm，光圈Fno为1.0，镜头总长TTL为122.9mm。

各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率nd、和阿贝常数Vd等数据，如表3所示：

表3

其中，可变厚度数据如表4：

表4

焦距	D5	D12	D22	D31
					25mm	0.70	37.15	1.20	6.14
65mm	35.78	2.06	4.50	5.85

根据表3、表4中的数据及相关的公式可得到：

第二透镜组的焦距f2＝-40.47；第三透镜组的焦距f3＝65.44；第四透镜组的焦距f4＝14.18；f3*f4/(f2*f2)＝0.57。

第一正光焦度透镜的阿贝数为68.62；第二正光焦度透镜的阿贝数为70.42；第五正光焦度透镜的阿贝数为68.62；第六正光焦度透镜的阿贝数为75.50。

图5为本发明实施例提供的镜头结构示意图。当第二透镜组向右线性移动时，与之对应的第四透镜组先往左运动，然后往右移动，以此实现本变焦镜头从25mm焦距向65mm焦距变化的功能。同时，当物体距离发变化时，移动第四透镜组来实现聚焦功能。

下面通过对实施例2进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例2所提供的镜头。

图6是系统在25mm焦距端的传递函数(MTF)曲线图。如图，可见曲线平滑下降且集中。在100lp/mm时，y′像高4.4mm内MTF值大于0.3。从而实现了系统在白光下，镜头性能达到8百万像素的分辨率。图7是系统在65mm焦距端的传递函数(MTF)曲线图。

综上所述，本发明实施例提供了一种镜头，采用4个透镜组共18片式的变焦镜头，并按照特定顺序从左到右依次排列，以及通过各个光学透镜的光焦度的分配，同时采用合理的光学玻璃材质，使得透镜系统的结构形式，透镜的折射率、阿贝系数等参数与成像条件匹配，进而使透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，从而达到8百万像素的分辨率，具有良好环境适用性(从-40度到80度)。

本镜头焦距为25-65mm，光圈为F1.0，利用第4群组调焦方式。本方案采用18片型式，所有的光学透镜均采用球面设计，冷加工工艺性能良好，生产成本低。

对于关系式：0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7，当数值大于上限时，成像性能及良率会提升，但会造成系统体积和成本快速增加，且不利用减小系统的总长；当数值小于下限时，虽然系统结构会更紧凑，但系统成像性能及良率较差将达不到8百万像素的使用要求。

为了实现较佳的消除色差以及无热化(在-40至80度都能清晰成像)，所述第1群组从左到右的第二、三片透镜以及第3群组从左到右的第三、四片透镜采用了低色散材料的，阿贝数均为大于65。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种镜头，其特征在于，所述镜头由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、光栏、第三透镜组、第四透镜组、滤光片和像面组成；

透镜组满足以下条件：

0.5<f3*f4/(f2*f2)<0.7；

其中，f2为第二透镜组的焦距，f3为第三透镜组的焦距，f4为第四透镜组的焦距；

所述第一透镜组的光焦度为正，所述第二透镜组的光焦度为负，所述第三透镜组的光焦度为正，所述第四透镜组的光焦度为正。

2.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜组由从物侧到像侧依次排列的第一子透镜组和第二正光焦度透镜组成。

3.如权利要求2所述的镜头，其特征在于，所述第一子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜和第一正光焦度透镜组成；

所述第一正光焦度透镜包括双凸透镜；

4.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第二透镜组由从物侧到像侧依次排列的第二负光焦度透镜和第二子透镜组组成。

5.如权利要求4所述的镜头，其特征在于，所述第二子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第三负光焦度透镜和第三正光焦度透镜组成；

所述第三负光焦度透镜包括双凹透镜；

6.如权利要求3所述的镜头，其特征在于，所述第三透镜组由从物侧到像侧依次排列的第四正光焦度透镜、第三子透镜组、第四子透镜组和第五子透镜组组成。

7.如权利要求6所述的镜头，其特征在于，所述第三子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜和第五正光焦度透镜组成；所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第四子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第六正光焦度透镜和第五负光焦度透镜组成；所述第六正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第五子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第七正光焦度透镜和第六负光焦度透镜组成；所述第七正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第六负光焦度透镜包括双凹透镜。

8.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第四透镜组由从物侧到像侧依次排列的第八正光焦度透镜、第九正光焦度透镜、第十正光焦度透镜和第六子透镜组组成。

9.如权利要求8所述的镜头，其特征在于，所述第六子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第七负光焦度透镜和第十一正光焦度透镜组成；

所述第八正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第九正光焦度透镜包括双凸透镜；

10.如权利要求6所述的镜头，其特征在于，所述第四正光焦度透镜的折射率大于1.85；