CN114355590B - 一种连续变焦摄像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续变焦摄像镜头，所述镜头的光学系统包括沿入射光路依次设置的光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、可变光栏组件C、光焦度为正的后固定组D和光焦度为正的补偿组E；前固定组A沿入射光路依次设有正月牙透镜A‑1、由负弯月透镜A‑2和正月牙透镜A‑3密接而成的第一胶合组、正月牙透镜A‑4；变倍组B沿入射光路依次设有负弯月透镜B‑1、双凹透镜B‑2和正月牙透镜B‑3；后固定组D沿入射光路依次设有双凸透镜D‑1、由双凸透镜D‑2和双凸透镜D‑3密接的第二胶合组；所述补偿组E设有由双凸透镜E‑1和负弯月透镜E‑2密接的第三胶合组。该镜头具有图像光学畸变小，放大倍数大，对目标既能作大区域小倍率的全景搜索，又能作小区域大倍率的放大观察。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别是一种连续变焦摄像镜头。
背景技术
为了覆盖同一位置监测范围，或需要多个光学系统组合使用，或采用短焦距的镜头。机械补偿式变焦距镜头在视频摄像领域，传统的光路结构形式由前固定组、变倍组、补偿组和后固定组四个组元构成；但是它们普遍存在着体积较大、观测视场较小、变倍比小等缺点。为了能够满足成像芯片往高像素，小像元方向发展，光学镜头应具有高像质，因而普遍使结构复杂化，增加组元数量，例如采用五个组元的结构形式；又或在光学系统使用非球面，但同时都带来成本的增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有图像光学畸变小，放大倍数大的连续变焦摄像镜头，对目标既能作大区域小倍率的全景搜索，又能作小区域大倍率的放大观察。
本发明采用以下方案实现：一种连续变焦摄像镜头，所述镜头的光学系统由沿入射光路依次设置的光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、可变光栏组件C、光焦度为正的后固定组D和光焦度为正的补偿组E组成；前固定组A由沿入射光路依次设有的正月牙透镜A-1、由负弯月透镜A-2和正月牙透镜A-3密接而成的第一胶合组、正月牙透镜A-4组成；变倍组B由沿入射光路依次设有的负弯月透镜B-1、双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3组成；后固定组D由沿入射光路依次设有的双凸透镜D-1、由双凸透镜D-2和双凸透镜D-3密接的第二胶合组组成；所述补偿组E由双凸透镜E-1和负弯月透镜E-2密接的第三胶合组组成。
进一步的，镜头第一镜面到成像面在光轴的长度L、为所述镜头小视场的焦距f2′、镜头大视场的焦距f1′、镜头大视场的半视场角ω1满足关系式：L/f2′≤0.8，tanω1≥0.62且f1′/ f2′≥20.1。
进一步的，所述镜头大视场的半视场角ω1、镜头大视场的畸变值dist满足关系式：tanω1≥0.62，dist≤2.75%。
进一步的，所述镜头大视场的光圈数FNO大视场；所述镜头小视场的光圈数FNO小视场满足关系式：0.95≤FNO大视场/ FNO小视场≤1.0。
进一步的，所述镜头变倍组从大视场往小视场变焦移动的距离L1、镜头第一镜面到成像面在光轴的长度L满足关系式：0.3≤L1/L≤0.32。
进一步的，所述镜头变倍组组元B的焦距fB′、镜头补偿组组元E的焦距fE′满足关系式-0.3≤fB′/ fE′≤-0.25。
进一步的，前固定组A和变倍组B之间的空气间隔为0.4～15.3mm；变倍组B和后固定组D之间的空气间隔为16.2～1.3mm；后固定组D和补偿组E之间的空气间隔为6.1～8.7mm。
进一步的，所述正月牙透镜A-1和负弯月透镜A-2之间的空气间隔为0.06mm，正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4之间的空气间隔为0.06mm；负弯月透镜B-1和双凹透镜B-2之间的空气间隔为1.7mm，双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3之间的空气间隔为0.1mm；双凸透镜D-1和双凸透镜D-2之间的空气间隔0.1mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）系统体积小巧，系统的视场范围超过64°且光学放大倍数大于20.1但仍具有小巧的体积，补偿组按最速变焦路线运动，且先从像方向物方移动到达最近点后再向像方移动，使得变焦过程移动的导程最小，有效缩小镜头体积；
（2）变焦过程光圈值恒定，能够使得变焦镜头从大视场端向小视场端的变焦过程实现大倍率变焦，并且光圈值恒定，从而使监控画面亮暗变化较均匀，相机曝光时间无需频繁变化，且具有较佳的图像观感。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例光学系统示意图；
图2为本发明实施例的大视场畸变曲线图；
图3为本发明实施例的小视场畸变曲线图；
图4为本发明实施例的大视场点列图；
图5为本发明实施例的小视场点列图；
图6为本发明实施例的大视场MTF图；
图7为本发明实施例的小视场MTF图；
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1~7所示，一种连续变焦摄像镜头，所述镜头的光学系统由沿入射光路依次设置的光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、可变光栏组件C、光焦度为正的后固定组D和光焦度为正的补偿组E组成；前固定组A由沿入射光路依次设有的正月牙透镜A-1、由负弯月透镜A-2和正月牙透镜A-3密接而成的第一胶合组、正月牙透镜A-4组成；变倍组B由沿入射光路依次设有的负弯月透镜B-1、双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3组成；后固定组D由沿入射光路依次设有的双凸透镜D-1、由双凸透镜D-2和双凸透镜D-3密接的第二胶合组组成；所述补偿组E由双凸透镜E-1和负弯月透镜E-2密接的第三胶合组组成。该镜头具有图像光学畸变小，放大倍数大，对目标既能作大区域小倍率的全景搜索，又能作小区域大倍率的放大观察。
在本实施例中，镜头第一镜面到成像面在光轴的长度L、为所述镜头小视场的焦距f2′、镜头大视场的焦距f1′、镜头大视场的半视场角ω1满足关系式：L/f2′≤0.8，tanω1≥0.62且f1′/ f2′≥20.1。
在本实施例中，所述镜头大视场的半视场角ω1、镜头大视场的畸变值dist满足关系式：tanω1≥0.62，dist≤2.75%。
在本实施例中，所述镜头大视场的光圈数FNO大视场；所述镜头小视场的光圈数FNO小视场满足关系式：0.95≤FNO大视场/ FNO小视场≤1.0。
在本实施例中，所述镜头变倍组从大视场往小视场变焦移动的距离L1、镜头第一镜面到成像面在光轴的长度L满足关系式：0.3≤L1/L≤0.32。
在本实施例中，所述镜头变倍组组元B的焦距fB′、镜头补偿组组元E的焦距fE′满足关系式-0.3≤fB′/ fE′≤-0.25。
在本实施例中，前固定组A和变倍组B之间的空气间隔为0.4～15.3mm；变倍组B和后固定组D之间的空气间隔为16.2～1.3mm；后固定组D和补偿组E之间的空气间隔为6.1～8.7mm。
在本实施例中，所述正月牙透镜A-1和负弯月透镜A-2之间的空气间隔为0.06mm，正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4之间的空气间隔为0.06mm；负弯月透镜B-1和双凹透镜B-2之间的空气间隔为1.7mm，双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3之间的空气间隔为0.1mm；双凸透镜D-1和双凸透镜D-2之间的空气间隔0.1mm。
本实施例光学系统中各个镜片的具体参数见下表：
本实施例中，光学系统实现的指标如下：
1. 焦距：大视场f′≤3mm；小视场f′≥60.5mm；
2. 相对孔径D/f′优于1/4；
3. 视场角2ω=64°～1.68°。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种连续变焦摄像镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统由沿入射光路依次设置的光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、可变光栏组件C、光焦度为正的后固定组D和光焦度为正的补偿组E组成；前固定组A由沿入射光路依次设有的正月牙透镜A-1、由负弯月透镜A-2和正月牙透镜A-3密接而成的第一胶合组、正月牙透镜A-4组成；变倍组B由沿入射光路依次设有的负弯月透镜B-1、双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3组成；后固定组D由沿入射光路依次设有的双凸透镜D-1、由双凸透镜D-2和双凸透镜D-3密接的第二胶合组组成；所述补偿组E由双凸透镜E-1和负弯月透镜E-2密接的第三胶合组组成；镜头第一镜面到成像面在光轴的长度L、为所述镜头小视场的焦距f2′、镜头大视场的焦距f1′、镜头大视场的半视场角ω1满足关系式：L/f2′≤0.8，tanω1≥0.62且f1′/ f2′≥20.1；所述镜头变倍组组元B的焦距fB′、镜头补偿组组元E的焦距fE′满足关系式-0.3≤fB′/ fE′≤-0.25。
2.根据权利要求1所述的连续变焦摄像镜头，其特征在于：所述镜头大视场的半视场角ω1、镜头大视场的畸变值dist满足关系式：tanω1≥0.62，dist≤2.75%。
3.根据权利要求1所述的连续变焦摄像镜头，其特征在于：所述镜头大视场的光圈数FNO大视场；所述镜头小视场的光圈数FNO小视场满足关系式：0.95≤FNO大视场/ FNO小视场≤1.0。
4.根据权利要求1所述的连续变焦摄像镜头，其特征在于：所述镜头变倍组从大视场往小视场变焦移动的距离L1、镜头第一镜面到成像面在光轴的长度L满足关系式：0.3≤L1/L≤0.32。
5.根据权利要求1所述的连续变焦摄像镜头，其特征在于：前固定组A和变倍组B之间的空气间隔为0.4～15.3mm；变倍组B和后固定组D之间的空气间隔为16.2～1.3mm；后固定组D和补偿组E之间的空气间隔为6.1～8.7mm。
6.根据权利要求5所述的连续变焦摄像镜头，其特征在于：所述正月牙透镜A-1和负弯月透镜A-2之间的空气间隔为0.06mm，正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4之间的空气间隔为0.06mm；负弯月透镜B-1和双凹透镜B-2之间的空气间隔为1.7mm，双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3之间的空气间隔为0.1mm；双凸透镜D-1和双凸透镜D-2之间的空气间隔0.1mm。
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