CN111025438B - 一种变焦成像镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变焦成像镜头，包括具有正光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片和具有负光焦度的第五镜片，特点是第一镜片前设置有液体镜片，液体镜片曲率半径R值满足‑31mm＜R≤∞，光焦度φ满足‑0.002<φ<0.02，整个系统的焦距f满足：7.94mm≤f≤8.7mm，光学总长满足：TTL<17mm，优点在于在光学系统最前端设置一个特定的液体镜片，通过改变电流来调节其表面曲率实现变焦功能。采用液体透镜结构不需要移动任何光学元件，能够快速实现镜头的自动对焦过程，使用镜片数量较少，减少了镜头体积及成本，同时具有较高的分辨率，具有响应速度快、功耗低、无噪声等优点。

Description

一种变焦成像镜头

技术领域

本发明涉及一种成像镜头，尤其是涉及一种变焦成像镜头。

背景技术

随着科学技术的迅速发展和信息技术的普及应用，成像镜头普遍应用于车载、交通运输、工业生产、零售业等领域的电子元器件中。传统的电子元器件多采用定焦镜头，此类镜头虽然结构简单，容易制造，价格便宜，但定焦费时长、速率慢、分辨率低且景深短，已无法满足当前高速、精准和多种工作距离采集的需求，尤其是在大型物流及工业生产等领域。因此，开发出具有自动变焦功能，且分辨率更高、景深更长的镜头，已成为国内外信息采集领域所关注的重点。目前大部分变焦镜头是通过手动或电动移动镜片的位置来实现，其体积大、变焦速度慢、变焦精度低，无法满足当前市场对快速和精准的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种易于加工、结构简单、变焦速度快且变焦精度高的变焦成像镜头。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种变焦成像镜头，包括具有正光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片和具有负光焦度的第五镜片，其特征在于所述的第一镜片前设置有液体镜片，所述的液体镜片曲率半径R值满足-31mm＜R≤∞，光焦度φ满足-0.002<φ<0.02，整个系统的焦距f满足：7.94mm≤f≤8.7mm，光学总长满足：TTL<17mm。

所述的第一镜片为双凸型结构，所述的第二镜片为双凹型结构，所述的第三镜片、所述的第四镜片和所述的第五镜片均为一凹一凸型结构，物侧为凹面，像侧为凸面。

进一步地，为了校正色差，同时提高系统成像质量，所述第一镜片与所述的第二镜片胶合构成第一胶合件，所述的第三镜片与所述的第四镜片胶合构成第二胶合件，且满足关系式：(V1-V2)>10，(V4-V3)>25，其中V1、V2、V3和V4分别为所述的第一镜片、所述的第二镜片、所述的第三镜片和所述的第四镜片的阿贝数。

整个系统满足以下关系式：1<f1/f<1.5，1.5<f/f2<2，其中，f1为所述的第一胶合件的焦距,f2为所述的第二胶合件的焦距。

进一步地，为了更好的矫正彗差以及减小液体镜片口径，所述的第一镜片与所述的液体镜片之间设置有光阑。

进一步地，为了节约成本，所述的第三镜片、所述的第四镜片和所述的第五镜片是至少一面为非球面面型的塑料镜片，其面型满足以下方程式：

y代表透镜垂直光轴的径向坐标值，Z为所述非球面透镜沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/R,R表示对应非球面透镜面型中心曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D、E、F、…为高次非球面系数。

与现有技术相比，本发明的优点在于在光学系统最前端设置一个特定的液体镜片，通过改变电流来调节其表面曲率实现变焦功能，可实现80mm-infinity范围内的调焦；本发明采用液体透镜结构不需要移动任何光学元件，能够快速实现镜头的自动对焦过程，自动变焦速度快，响应时间<2ms；本发明使用镜片数量较少，减少了镜头体积及成本，同时具有较高的分辨率，具有响应速度快、功耗低、无噪声等优点。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明示例中物距500mm时传递函数(MTF)示意图；

图3为本发明示例中物距500mm时的点列图；

图4为本发明示例中物距500mm时的场曲示意图；

图5为本发明示例中物距80mm时传递函数(MTF)示意图；

图6为本发明示例中物距80mm时的点列图；

图7为本发明示例中物距80mm时的场曲示意图；

图8为本发明示例中物距1000mm时传递函数(MTF)示意图；

图9为本发明示例中物距1000mm时的点列图；

图10为本发明示例中物距1000mm时的场曲示意图；

图11为本发明示例中物距infinity时传递函数(MTF)示意图；

图12为本发明示例中物距infinity时的点列图；

图13为本发明示例中物距infinity时的场曲示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例：如图1所示，一种变焦成像镜头，由物侧至像侧包括液体镜片1、光阑2、具有正光焦度的第一镜片L1、具有负光焦度的第二镜片L2、具有正光焦度的第三镜片L3、具有正光焦度的第四镜片L4和具有负光焦度的第五镜片L5，所有部件沿光轴方向依次排列且关于光轴对称，第一镜片L1与第二镜片L2胶合构成第一胶合件3，第三镜片L3与第四镜片L4胶合构成第二胶合件4，且满足关系式：(V1-V2)>10，(V4-V3)>25，其中V1、V2、V3和V4分别为第一镜片L1、第二镜片L2、第三镜片L3和第四镜片L4的阿贝数，液体镜片1的曲率半径R值满足-31mm＜R≤∞，光焦度φ满足-0.002<φ<0.02，第一镜片L1为双凸型结构，第二镜片L2为双凹型结构，第三镜片L3、第四镜片L4和第五镜片L5均为一凹一凸型结构，物侧为凹面，像侧为凸面，整个系统的焦距f满足：7.94mm≤f≤8.7mm，光学总长满足：TTL<17mm，整个系统满足以下关系式：1<f1/f<1.5，1.5<f/f2<2，其中，f1为第一胶合件的焦距,f2为第二胶合件的焦距。

本发明的一个具体示例中，第三镜片L3、第四镜片L4和第五镜片L5是非球面的塑料镜片，其面型满足以下方程式：

y代表透镜垂直光轴的径向坐标值，Z为所述非球面透镜沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/R，R表示对应非球面透镜面型中心曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D、E、F、…为高次非球面系数。

本示例的具体参数如下表所示：

本示例中非球面透镜高次项系数见下表(A：2阶项，B：4阶项,C：6阶项,D：8阶项,E：10阶项,F:12阶项,G:14阶项,H:16阶项)：

本示例中，液体透镜参数如下表所示：

物距(mm)	曲率半径(mm)
		80	-30.303
500	无限
		1000	313.302
Infinity	179.152

Claims (6)

1.一种变焦成像镜头，由具有正光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片、具有负光焦度的第五镜片和设置在所述的第一镜片前的液体镜片组成，其特征在于所述的液体镜片曲率半径R值满足-31mm＜R≤∞，光焦度φ满足-0.002<φ<0.02，整个系统的焦距f满足：7.94mm≤f≤8.7mm，光学总长满足：TTL<17mm。

2.如权利要求1所述的一种变焦成像镜头，其特征在于所述的第一镜片为双凸型结构，所述的第二镜片为双凹型结构，所述的第三镜片、所述的第四镜片和所述的第五镜片均为一凹一凸型结构，物侧为凹面，像侧为凸面。

3.如权利要求1或2所述的一种变焦成像镜头，其特征在于所述第一镜片与所述的第二镜片胶合构成第一胶合件，所述的第三镜片与所述的第四镜片胶合构成第二胶合件，且满足关系式：(V1-V2)>10，(V4-V3)>25，其中V1、V2、V3和V4分别为所述的第一镜片、所述的第二镜片、所述的第三镜片和所述的第四镜片的阿贝数。

4.如权利要求3所述的一种变焦成像镜头，其特征在于整个系统满足以下关系式：1<f1/f<1.5，1.5<f/f2<2，其中，f1为所述的第一胶合件的焦距，f2为所述的第二胶合件的焦距。

5.如权利要求4所述的一种变焦成像镜头，其特征在于所述的第一镜片与所述的液体镜片之间设置有光阑。

6.如权利要求1或2所述的一种变焦成像镜头，其特征在于所述的第三镜片、所述的第四镜片和所述的第五镜片是至少一面为非球面面型的塑料镜片，其面型满足以下方程式：

y代表透镜垂直光轴的径向坐标值，Z为所述非球面透镜沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/R，R表示对应非球面透镜面型中心曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D、E、F、…为高次非球面系数。

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