CN113848634A - 一种全焦段超大光圈变焦镜头系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，包括具有正光焦度的第一镜片群组，第一镜片群组从左到右依次设置有具有负光焦度的第二镜片群组、具有负光焦度的第三镜片群组以及具有正光焦度的第四镜片群组，第一镜片群组的左侧为物侧，第四镜片群组的右侧为像侧，第二镜片群组与第三镜片群组之间设置有光阑，第四镜片群组的右侧设置有探测器，此全焦段超大光圈变焦镜头系统，镜头FNo在广角端与望远端达到，有极大通光量，保证在低照度环境如夜晚都能保证足够通光量，极大地提高探测器的感光性能。

Description

一种全焦段超大光圈变焦镜头系统

技术领域

本发明涉及光学镜头光学系统设计技术领域，具体为一种全焦段超大光圈变焦镜头系统。

背景技术

变焦镜头是在一定范围内可以变换焦距、从而得到不同宽窄的视场角，不同大小的影像和不同景物范围的照相机镜头，变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动焦距来改变拍摄范围，因此非常有利于画面构图，由于一个变焦镜头可以兼担当起若干个定焦镜头的作用，外出旅游时不仅减少了携带摄影器材的数量，也节省了更换镜头的时间。

目前，市场上主流视频监控应用的高像素变焦镜头，在广角端可以做到超大光圈，而随着焦距的增大，FNo不断增大，因而在长焦时FNo的增大镜头通光量严重减少，在低照度环境下应用图像质量下降，成像的观感质量下降。目前应用于视频监控的变焦镜头，无法满足对低照度应用的环境(如较暗室内、傍晚、晚上)市场需求，为此，我们提出一种全焦段超大光圈变焦镜头系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，包括具有正光焦度的第一镜片群组，具有负光焦度的第二镜片群组、具有负光焦度的第三镜片群组以及具有正光焦度的第四镜片群组，所述第一镜片群组的左侧为物侧，所述第四镜片群组的右侧为像侧，所述第二镜片群组与所述第三镜片群组之间设置有光阑，所述第四镜片群组的右侧设置有探测器。

优选的，所述第一镜片群组从物侧至像侧依次为第一胶合镜片和第二镜片，所述第一胶合镜片和所述第二镜片均具有正光焦度。

优选的，所述第二镜片群组从物侧至像侧依次为第三镜片、第四胶合镜片和第五镜片，所述第三镜片和所述第五镜片均具有负光焦度，所述第四胶合镜片具有正光焦度。

优选的，所述第三镜片群组从物侧至像侧依次为第六镜片、第七胶合镜片和第八胶合镜片，所述第六镜片和所述第七胶合镜片均具有正光焦度，所述第八胶合镜片具有负光焦度。

优选的，所述第四镜片群组从物侧至像侧依次第九镜片、第十胶合镜片、第十一镜片、第十二镜片和第十三镜片，所述第九镜片、所述第十胶合镜片、所述第十一镜片和所述第十二镜片均具有正光焦度，所述第十三镜片具有负光焦度。

优选的，所述第二镜片群组沿光轴向像侧方向移动，镜头焦距从广角端向望远端变化。

优选的，所述第四镜片群组沿光轴移动。

优选的，所述第一镜片群组与所述第三镜片群组相对于所述探测器位置固定不变。

优选的，所述第五镜片、所述第九镜片、所述第十一镜片为非球面镜片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明镜头FNo在广角端与望远端达到，有极大通光量，保证在低照度环境如夜晚都能保证足够通光量，极大的提高探测器的感光性能。

2.本发明镜头系统第一镜片群组与像面间距是保证不动，有利于实际生产过程其物理相对位置与公差的保证，从而提高生产效率。

3.本发明镜头系统非球面镜片采用玻璃材质，提高镜头对温度变化的敏感性，从而提高镜头的多环境的适应性。

4.本发明镜头系统像面大小达到9.4mm以上，适应1/1.7”及以下大小的探测器，光学分辨率中心高于300lp/mm，周边0.85F(0.85视场)高于250lp/mm.弥散圆RMS中心小于1.7um，周边0.85F弥散圆RMS达到2um，以1/1.7”探测器其像素达到12MP的分辨率，同时像素有极高的对比度。

5.本发明对焦组放在第四镜片群组，从无穷远到近距离移动量小于4mm，实际使用操作时可以快速调整对焦到位。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明第一镜片群组结构示意图；

图3为本发明第二镜片群组结构示意图；

图4为本发明第三镜片群组结构示意图；

图5为本发明第四镜片群组结构示意图。

图中：1-第一镜片群组；2-第二镜片群组；3-第三镜片群组；4-第四镜片群组；5-光阑；6-探测器；12-第一胶合镜片；13-第二镜片；23-第三镜片；24-第四胶合镜片；25-第五镜片；36-第六镜片；37-第七胶合镜片；38-第八胶合镜片；49-第九镜片；410-第十胶合镜片；411-第十一镜片；412-第十二镜片；413-第十三镜片。。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1说明实施例1，图示中一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，包括具有正光焦度的第一镜片群组1、具有负光焦度的第二镜片群组2、具有负光焦度的第三镜片群组3以及具有正光焦度的第四镜片群组4，所述第一镜片群组1的左侧为物侧，所述第四镜片群组4的右侧为像侧，所述第二镜片群组2与所述第三镜片群组3之间设置有光阑5，所述第四镜片群组4的右侧设置有探测器6；

请参阅图2，图示中的所述第一镜片群组1从物侧至像侧依次为第一胶合镜片11和第二镜片12，所述第一胶合镜片11和所述第二镜片12均具有正光焦度；

请参阅图3，图示中的第二镜片群组2从物侧至像侧依次为第三镜片23、第四胶合镜片24和第五镜片25，所述第三镜片23和所述第五镜片25均具有负光焦度，所述第四胶合镜片24具有正光焦度；

请参阅图4，图示中的第三镜片群组3从物侧至像侧依次为第六镜片36、第七胶合镜片37和第八胶合镜片38，所述第六镜片36和所述第七胶合镜片37均具有正光焦度，所述第八胶合镜片38具有负光焦度；

请参阅图5，图示中的第四镜片群组4从物侧至像侧依次第九镜片49、第十胶合镜片410、第十一镜片411、第十二镜片412和第十三镜片413，所述第九镜片49、所述第十胶合镜片410、所述第十一镜片411和所述第十二镜片412均具有正光焦度，所述第十三镜片413具有负光焦度；

本实施方式中，第一胶合镜片11、第二镜片12满足以下条件：0.21<f1/f11<0.44,0.60<f1/f12<0.82，且0.19<f1/Φ11<0.26，其中：f1为第一镜片群组1焦距，f11为第一胶合镜片11焦距，f12为第二镜片12的焦距，Φ11为第一胶合镜片11的光线有效口径；

第三镜片23、第四胶合镜片24、第五镜片25满足以下条件：0.64<f2/f23<0.92,-0.58<f2/f24<-0.31,0.40<f2/f25<0.80，其中：f2为第二镜片群组2的焦距，f23为第三镜片23的焦距，f24为第四胶合镜片24的焦距，f25为第五镜片25的焦距；

第六镜片36、第七胶合镜片37、第八胶合镜片38满足以下条件：2.58<f3/f36<3.02,0.86<f3/f37<1.16,-4.53<f3/f38<-4.02，其中：f3为第三镜片群组3的焦距，f36为第六镜片36的焦距，f37为第七胶合镜片37的焦距，f38为第八胶合镜片38的焦距；

第九镜片49、第十胶合镜片410、第十一镜片411、第十二镜片412、第十三镜片413满足以下条件：

0.31<f4/f49<0.62,0.04<f4/f410<0.24,0.24<f4/f411<0.70,0.54<f4/f412<0.92,-1.44<f4/f413<-1.01，其中：f4为第四镜片群组4的焦距，f49为第九镜片49的焦距，f410为第十胶合镜片410的焦距，f411为第十一镜片411的焦距，f412为第十二镜片412的焦距，f413为第十三镜片413的焦距。

实施例2

请参阅图1-图5说明实施例2，本实施方式对实施例1作进一步说明，图示中第二镜片群组2沿光轴向像侧方向移动，且第四镜片群组4沿光轴移动，且第一镜片群组1与第三镜片群组3相对于探测器6位置固定不变，且第五镜片25、第九镜片49、第十一镜片411为非球面镜片；

本实施方式中，第二镜片群组2沿光轴向像侧方向移动，变焦镜头系统由广角端变焦至望远端，且第四镜片群组4沿光轴移动，使变焦镜头对焦，且第一镜片群组1与第三镜片群组3相对于探测器6位置固定不变，第二镜片群组2从物测向像测沿光轴移动其焦距由广角端向望远端变化，且镜头系统非球面镜片采用玻璃材质，提高镜头对温度变化的敏感性，从而提高镜头的多环境的适应性。

实施例3

请参阅图1-图5说明实施例3，本实施方式对实施例1作进一步说明，图示中一种全焦段超大光圈变焦镜头系统从物侧至像侧依次是第一镜片群组1、第二镜片群组2、光阑5、第三镜片群组3、第四镜片群组4，第一镜片群组1与第三镜片群组3相对于探测器6位置固定不变，第二镜片群组2从物测向像测沿光轴移动其焦距由广角端向望远端变化，第四群组沿光轴前后移动使镜头对焦，第一镜片群组1整体光焦度为正，第二镜片群组2整体光焦度为负，第三镜片群组3整体光焦度为负，第四镜片群组4整体光焦度为正；

第一镜片群组1从物侧至像侧依次第一胶合镜片11、第二镜片12，其中第一胶合镜片11具有正光焦度，第二镜片12具有正光焦度，第一胶合镜片11采用高折射率镜片与高色散镜片胶合有效校正系统色差；

第二镜片群组2从物侧至像侧依次第三镜片23、第四胶合镜片24、第五镜片25，其中第三镜片23具有负光焦度，第四胶合镜片24具有正光焦度，第五镜片25具有负光焦度，第五镜片25采用非球面有效校正大视场球差；

第三镜片群组3从物侧至像侧依次第六镜片36、第七胶合镜片37、第八胶合镜片38，其中第六镜片36具有正光焦度，第七胶合镜片37具有正光焦度，第八胶合镜片38具有负光焦度，第七胶合镜片37与第八胶合镜片38采用胶合镜片可以有效校正色差；

第四镜片群组4从物侧至像侧依次第九镜片49、第十胶合镜片410、第十一镜片411、第十二镜片412，第十三镜片413.其中第九镜片49具有正光焦度、第十胶合镜片410具有正焦度、第十一镜片411具有正光焦度、第十二镜片412具有正光焦度，第十三镜片413具有负光焦度，第九镜片49与第十一镜片411采用非球面可以有效正变焦过程中大口径光线球差；

本系统中非球面镜片的表面形状满足以下方程：

在公式中，c为半径所对应的曲率，r为径向坐标(其单位与镜片长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数(当k系数小于－1时面形为双曲线，当k系数等于－1时为抛物线，当k系数在－1至0之间时为椭圆，当k系数等于0时为圆形，当k系数大于0时为扁圆形)，a1至a8分别为高次非球面系数，通过以上参数即可设定镜片表面非球面的形状与尺寸；

下面是变焦镜头的实际设计案，下表所列参数是案例在望远端时参数

非球面对应的圆锥系数与非球面系数

表面编号

圆锥系数

a4

a6

a8

a10

a12

5a

-6.22

-3.96E-05

8.14E-08

-2.25E-10

8.49E-13

-3.49E-15

5b

-102.05

3.46E-05

-4.85E-07

3.58E-09

-1.82E-11

4.05E-14

9a

-12.39

-8.55E-06

-6.32E-08

2.92E-10

3.79E-13

1.64E-14

9b

-1.20

1.51E-06

-4.64E-08

1.06E-10

8.53E-13

1.65E-14

12a

-2.80

-1.94E-05

4.76E-08

-6.66E-10

4.08E-12

-2.7E-14

12b

1.49

-8.46E-06

-6.68E-09

-3.86E-10

1.60E-12

-1.44E-14

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：包括：

具有正光焦度的第一镜片群组(1)、具有负光焦度的第二镜片群组(2)、具有负光焦度的第三镜片群组(3)以及具有正光焦度的第四镜片群组(4)，所述第一镜片群组(1)的左侧为物侧，所述第四镜片群组(4)的右侧为像侧，所述第二镜片群组(2)与所述第三镜片群组(3)之间设置有光阑(5)，所述第四镜片群组(4)的右侧设置有探测器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：所述第一镜片群组(1)从物侧至像侧依次为第一胶合镜片(11)和第二镜片(12)，所述第一胶合镜片(11)和所述第二镜片(12)均具有正光焦度。

3.根据权利要求1所述的一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：所述第二镜片群组(2)从物侧至像侧依次为第三镜片(23)、第四胶合镜片(24)和第五镜片(25)，所述第三镜片(23)和所述第五镜片(25)均具有负光焦度，所述第四胶合镜片(24)具有正光焦度。

4.根据权利要求1所述的一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：所述第三镜片群组(3)从物侧至像侧依次为第六镜片(36)、第七胶合镜片(37)和第八胶合镜片(38)，所述第六镜片(36)和所述第七胶合镜片(37)均具有正光焦度，所述第八胶合镜片(38)具有负光焦度。

5.根据权利要求1所述的一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：所述第四镜片群组(4)从物侧至像侧依次第九镜片(49)、第十胶合镜片(410)、第十一镜片(411)、第十二镜片(412)和第十三镜片(413)，所述第九镜片(49)、所述第十胶合镜片(410)、所述第十一镜片(411)和所述第十二镜片(412)均具有正光焦度，所述第十三镜片(413)具有负光焦度。

6.根据权利要求1所述的一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：所述第二镜片群组(2)沿光轴向像侧方向移动，镜头焦距从广角端向望远端变化。

7.根据权利要求1所述的一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：所述第四镜片群组(4)沿光轴移动。

8.根据权利要求1所述的一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：所述第一镜片群组(1)与所述第三镜片群组(3)相对于所述探测器(6)位置固定不变。

9.根据权利要求5所述的一种全焦段超大光圈变焦镜头系统，其特征在于：所述第五镜片(25)、所述第九镜片(49)、所述第十一镜片(411)为非球面镜片。

Images