CN115047600A - 一种超大光圈望远物镜和成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学领域，具体为一种超大光圈望远物镜和成像装置。所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一透镜，正光焦度的移动透镜组，正光焦度的第四透镜，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，正光焦度的第八透镜，负光焦度的第九透镜，第四透镜和第五透镜胶合，第八透镜和第九透镜胶合；所述移动透镜组包括一枚或两枚正光焦度的透镜；所述移动透镜组沿所述超大光圈望远物镜的主光轴方向移动；所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：Fno＜0.9；其中，Fno为所述超大光圈望远物镜的光圈数。实现了较大光圈的物镜，实现了超大光圈望远物镜小型化，增加了超大光圈望远物镜的适用范围。

Description

一种超大光圈望远物镜和成像装置

技术领域

本发明涉及光学领域，具体为一种超大光圈望远物镜和成像装置。

背景技术

物镜是一种由若干透镜组合而成用于观测景物的光学系统，物镜质量的好坏直接影响了成像素质的高低，它是决定观测的分辨能力和成像清晰程度的主要部件。因此，所以对于此类光学系统，物镜的规格性能尤为重要。

长期以来，如何适应各类复杂的观测环境一直是物镜系统设计开发工作致力解决的首要问题。为了实现在夜间、封闭环境等无自然光的暗场下拍摄，物镜应用波段需要覆盖从可见光到850nm近红外的宽光谱范围，而精密瞄具、地下探测等特殊的应用场合更需要物镜兼容940nm以上的红外波段。同时，物镜的光圈必须足够大，才能保证在超低照度的微光环境下物镜依然可以输出高分辨力的成像效果，从而提高光学系统的监测能力和检测范围。

根据拍摄物距的不同，观察者往往会选择使用不同焦距的物镜，针对远距离成像的物镜也被称为望远物镜。然而依照光学理论，镜头的焦距越长，上述宽光谱与大光圈的要求就越难以实现，而相同参数指标下镜头的尺寸也会越大，现有的物镜通常体积较大，且光圈较小，能够适用的场景较少。

发明内容

本发明将解决现有的技术问题，提供一种超大光圈望远物镜和成像装置，实现了较大光圈的物镜，且物镜的体积较小，实现了超大光圈望远物镜小型化，增加了超大光圈望远物镜的适用范围。

本发明提供的技术方案如下：

一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：

正光焦度的第一透镜，正光焦度的移动透镜组，正光焦度的第四透镜，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，正光焦度的第八透镜，负光焦度的第九透镜，第四透镜和第五透镜胶合，第八透镜和第九透镜胶合；

所述移动透镜组包括一枚或两枚正光焦度的透镜；

所述移动透镜组沿所述超大光圈望远物镜的主光轴方向移动；

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

Fno＜0.9；

其中，Fno为所述超大光圈望远物镜的光圈数。

本技术方案中，通过上述结构与参数的设置，实现了较大光圈的物镜，且物镜的体积较小，实现了超大光圈望远物镜小型化，增加了超大光圈望远物镜的适用范围。

优选地，所述超大光圈望远物镜内还设有光阑，所述光阑设置于所述第五透镜的物面侧。

本技术方案中，通过光阑的位置的限定，进一步增大了超大光圈望远物镜的光圈，增加了超大光圈望远物镜的夜视效果。

优选地，从像面侧到物面侧的方向，第一透镜至第九透镜的外径逐渐减小。

本技术方案中，通过第一透镜至第九透镜外径的限定，进一步减小了透镜的焦距过大或过小的可能，继而减小了透镜过厚的可能，减小了超大光圈望远物镜像差与慧差。

优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

TTL/S＞50；

其中，S为所述移动透镜组的移动距离，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。

本技术方案中，通过上述参数的限定，减小了移动透镜组的移动距离，同时能够实现超大光圈望远物镜的小型化。

优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

-1.5＜f45/f＜-0.5；

其中，f45为所述第四透镜及所述第五透镜的组合焦距，f为所述超大光圈望远物镜的焦距。

本技术方案中，通过第四透镜及所述第五透镜的组合焦距的限定，实现了对第一透镜及移动透镜组像差及慧差的校正，增加了超大光圈望远物镜中间倍率的成像质量。

优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

-1.5＜f8/f9＜-0.8；

其中，f8为第八透镜的焦距，f9为第九透镜的焦距。

本技术方案中，通过第八透镜及第九透镜焦距比例的限定，继而减小了第八透镜及第九透镜焦距过大的可能，继而减小了第八透镜及第九透镜厚度过大的可能。

优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

φ9/Y＜2；

其中，φ9为所述第九透镜的外径，Y为所述超大光圈望远物镜的像高。

本技术方案中，通过第九透镜的外径和超大光圈望远物镜像高的限定，增大了超大光圈望远物镜光圈和靶面，能够在低照度的条件下实现大靶面成像，增加了超大光圈望远物镜的适用范围。

本发明的目的之一还在于提供一种成像装置，包括：超大光圈望远物镜；及成像元件，被配置为接收由所述超大光圈望远物镜形成的图像。

与现有技术相比，本发明提供的一种超大光圈望远物镜和成像装置具有以下有益效果：

1、通过上述结构与参数的设置，实现了较大光圈的物镜，且物镜的体积较小，实现了超大光圈望远物镜小型化，增加了超大光圈望远物镜的适用范围。

2、通过第一透镜至第九透镜外径的限定，进一步减小了透镜的焦距过大或过小的可能，继而减小了透镜过厚的可能，减小了超大光圈望远物镜像差与慧差。

3、通过第四透镜及所述第五透镜的组合焦距的限定，实现了对第一透镜及移动透镜组像差及慧差的校正，增加了超大光圈望远物镜中间倍率的成像质量。

4、通过第九透镜的外径和超大光圈望远物镜像高的限定，增大了超大光圈望远物镜光圈和靶面，能够在低照度的条件下实现大靶面成像，增加了超大光圈望远物镜的适用范围。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种超大光圈望远物镜和成像装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种超大光圈望远物镜的结构示意图；

图2是本发明一种超大光圈望远物镜的像差图；

图3是本发明另一种超大光圈望远物镜的结构示意图；

图4是本发明另一种超大光圈望远物镜的像差图；

图5是本发明又一种超大光圈望远物镜的结构示意图；

图6是本发明又一种超大光圈望远物镜的像差图。

附图标号说明：L1、第一透镜；L2、第二透镜；L3、第三透镜；L4、第四透镜；L5、第五透镜；L6、第六透镜；L7、第七透镜；L8、第八透镜；L9、第九透镜；STO、光阑；FI、滤光片；CG、保护玻璃。

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。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

实施例1

如图1，图3和图5所示，一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：

正光焦度的第一透镜L1，正光焦度的移动透镜组，正光焦度的第四透镜L4，负光焦度的第五透镜L5，负光焦度的第六透镜L6，正光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，第四透镜L4和第五透镜L5胶合，第八透镜L8和第九透镜L9胶合。

所述移动透镜组包括一枚或两枚正光焦度的透镜；

所述移动透镜组沿所述超大光圈望远物镜的主光轴方向移动；

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

Fno＜0.9；

其中，Fno为所述超大光圈望远物镜的光圈数。

本实施例中，通过上述结构与参数的设置，实现了较大光圈的物镜，且物镜的体积较小，实现了超大光圈望远物镜小型化，增加了超大光圈望远物镜的适用范围。

所述超大光圈望远物镜内还设有光阑STO，所述光阑STO设置于所述第五透镜L5的物面侧。

本实施例中，通过光阑STO的位置的限定，进一步增大了超大光圈望远物镜的光圈，增加了超大光圈望远物镜的夜视效果。

从像面侧到物面侧的方向，第一透镜L1至第九透镜L9的外径逐渐减小。

本实施例中，通过第一透镜L1至第九透镜L9外径的限定，进一步减小了透镜的焦距过大或过小的可能，继而减小了透镜过厚的可能，减小了超大光圈望远物镜像差与慧差。

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

TTL/S＞50；

其中，S为所述移动透镜组的移动距离，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。

通过上述参数的限定，减小了移动透镜组的移动距离，同时能够实现超大光圈望远物镜的小型化。

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

-1.5＜f45/f＜-0.5；

其中，f45为所述第四透镜L4及所述第五透镜L5的组合焦距，f为所述超大光圈望远物镜的焦距。

本实施例中，通过第四透镜L4及所述第五透镜L5的组合焦距的限定，实现了对第一透镜L1及移动透镜组像差及慧差的校正，增加了超大光圈望远物镜中间倍率的成像质量。

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

-1.5＜f8/f9＜-0.8；

其中，f8为第八透镜L8的焦距，f9为第九透镜L9的焦距。

通过第八透镜L8及第九透镜L9焦距比例的限定，继而减小了第八透镜L8及第九透镜L9焦距过大的可能，继而减小了第八透镜L8及第九透镜L9厚度过大的可能。

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

φ9/Y＜2；

其中，φ9为所述第九透镜L9的外径，Y为所述超大光圈望远物镜的像高。

本实施例中，通过第九透镜L9的外径和超大光圈望远物镜像高的限定，增大了超大光圈望远物镜光圈和靶面，能够在低照度的条件下实现大靶面成像，增加了超大光圈望远物镜的适用范围。

实施例2

如图1和图2所示，一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：

正光焦度的第一透镜L1，正光焦度的移动透镜组，正光焦度的第四透镜L4，负光焦度的第五透镜L5，负光焦度的第六透镜L6，正光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，滤光片FI和保护玻璃CG，第四透镜L4和第五透镜L5胶合，第八透镜L8和第九透镜L9胶合。

移动透镜组为正光焦度的第二透镜组L2。

将本实施例的超大光圈望远物镜的基本透镜数据示于表1中，将表1中的可变参数示于表2。

在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。

在表2中，WIDE栏表示超大光圈望远物镜处于广角端状态时，各个可变参数的具体数值，TELE栏表示超大光圈望远物镜处于望远端状态时，各个可变参数的具体数值。

【表1】

【表2】

本实施例中，f＝30.9mm，fno＝0.82，Y＝7mm，TTL＝72mm；

其中，f为所述超大光圈望远物镜的焦距，fno为所述超大光圈望远物镜的光圈，Y为所述超大光圈望远物镜的像高，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。

S＝1.22mm，TTL/S＝59；

其中，S为所述移动透镜组的移动距离。

f45＝-24.6mm，f45/f＝-0.80；

f89＝100.4mm，f89/f＝3.25；

其中，f45为所述第四透镜及所述第五透镜的组合焦距，f89为所述第八透镜L8及所述第九透镜L9的组合焦距。

f8＝27.5mm，f9＝-28.0mm，f8/f9＝-0.98；

其中，f8为第八透镜L8的焦距，f9为第九透镜L9的焦距。

φ9＝11.72，φ9/Y＝1.67；

其中，φ9为所述第九透镜L9的外径，Y为所述变焦镜头的像高。

实施例3

如图3和图4所示，一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：

正光焦度的第一透镜L1，正光焦度的移动透镜组，正光焦度的第四透镜L4，负光焦度的第五透镜L5，负光焦度的第六透镜L6，正光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，滤光片FI和保护玻璃CG，第四透镜L4和第五透镜L5胶合，第八透镜L8和第九透镜L9胶合。

移动透镜组为正光焦度的第二透镜组L2。

将本实施例的超大光圈望远物镜的基本透镜数据示于表3中，将表4中的可变参数示于表4。

在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。

在表4中，WIDE栏表示超大光圈望远物镜处于广角端状态时，各个可变参数的具体数值，TELE栏表示超大光圈望远物镜处于望远端状态时，各个可变参数的具体数值。

【表3】

【表4】

	WIDE	TELE
			D1	23.98	25.00
D2	1.12	0.10

本实施例中，f＝36.5mm，fno＝0.8，Y＝7mm，TTL＝72.65mm；

其中，f为所述超大光圈望远物镜的焦距，fno为所述超大光圈望远物镜的光圈，Y为所述超大光圈望远物镜的像高，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。

S＝1.02mm，TTL/S＝71.23；

其中，S为所述移动透镜组的移动距离。

f45＝-44.0mm，f45/f＝-1.20；

f89＝-550.3mm，f89/f＝-15.1；

其中，f45为所述第四透镜及所述第五透镜的组合焦距，f89为所述第八透镜L8及所述第九透镜L9的组合焦距。

f8＝35.5mm，f9＝-27.5mm，f8/f9＝-1.29；

其中，f8为第八透镜L8的焦距，f9为第九透镜L9的焦距。

φ9＝13.53，φ9/Y＝1.93；

其中，φ9为所述第九透镜L9的外径，Y为所述变焦镜头的像高。

实施例4

如图5和图6所示，一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：

正光焦度的第一透镜L1，正光焦度的移动透镜组，正光焦度的第四透镜L4，负光焦度的第五透镜L5，负光焦度的第六透镜L6，正光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，滤光片FI和保护玻璃CG，第四透镜L4和第五透镜L5胶合，第八透镜L8和第九透镜L9胶合。

移动透镜组包括正光焦度的第二透镜组L2和正光焦度的第三透镜组L3。

将本实施例的超大光圈望远物镜的基本透镜数据示于表5中，将表6中的可变参数示于表6。

在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。

在表6中，WIDE栏表示超大光圈望远物镜处于广角端状态时，各个可变参数的具体数值，TELE栏表示超大光圈望远物镜处于望远端状态时，各个可变参数的具体数值。

【表5】

【表6】

	WIDE	TELE
			D1	8.26	8.54
D2	0.78	0.50

本实施例中，f＝40mm，fno＝0.8，Y＝7mm，TTL＝72mm；

其中，f为所述超大光圈望远物镜的焦距，fno为所述超大光圈望远物镜的光圈，Y为所述超大光圈望远物镜的像高，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。

S＝0.28mm，TTL/S＝257；

其中，S为所述移动透镜组的移动距离。

f45＝-30.7mm，f45/f＝-0.77；

f89＝154.6mm，f89/f＝3.87；

其中，f45为所述第四透镜及所述第五透镜的组合焦距，f89为所述第八透镜L8及所述第九透镜L9的组合焦距。

f8＝49.8mm，f9＝-56.2mm，f8/f9＝-0.89；

其中，f8为第八透镜L8的焦距，f9为第九透镜L9的焦距。

φ9＝11.43，φ9/Y＝1.63；

其中，φ9为所述第九透镜L9的外径，Y为所述变焦镜头的像高。

实施例5

一种成像装置，如图1-图6所示，包括：如上述任意一种实施例所描述的超大光圈望远物镜，及成像元件，被配置为接收由超大光圈望远物镜形成的图像。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超大光圈望远物镜，其特征在于，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：

正光焦度的第一透镜，正光焦度的移动透镜组，正光焦度的第四透镜，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，正光焦度的第八透镜，负光焦度的第九透镜，第四透镜和第五透镜胶合，第八透镜和第九透镜胶合；

所述移动透镜组包括一枚或两枚正光焦度的透镜；

所述移动透镜组沿所述超大光圈望远物镜的主光轴方向移动；

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

Fno＜0.9；

其中，Fno为所述超大光圈望远物镜的光圈数。

2.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：

所述超大光圈望远物镜内还设有光阑，所述光阑设置于所述第五透镜的物面侧。

3.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：

从像面侧到物面侧的方向，第一透镜至第九透镜的外径逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

TTL/S＞50；

其中，S为所述移动透镜组的移动距离，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。

5.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

-1.5＜f45/f＜-0.5；

其中，f45为所述第四透镜及所述第五透镜的组合焦距，f为所述超大光圈望远物镜的焦距。

6.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

-1.5＜f8/f9＜-0.8；

其中，f8为第八透镜的焦距，f9为第九透镜的焦距。

7.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：

所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：

φ9/Y＜2；

其中，φ9为所述第九透镜的外径，Y为所述超大光圈望远物镜的像高。

8.一种成像装置，包括：

如权利要求1至7中任何一项所述的超大光圈望远物镜；

及成像元件，被配置为接收由所述超大光圈望远物镜形成的图像。

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