CN115933144A

CN115933144A - 一种变焦镜头和成像装置

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Publication number: CN115933144A
Application number: CN202211322485.7A
Authority: CN
Inventors: 王若可; 陈三忠; 唐国豪; 何强
Original assignee: Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2023-04-07

Abstract

本发明涉及光学领域，具体为一种变焦镜头和成像装置。所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度第一固定透镜群，负光焦度的第一变倍透镜群，光阑，正光焦度的第二固定透镜群，负光焦度的聚焦透镜群，正光焦度的第二变倍透镜群组成；所述变焦镜头满足以下条件式：TTL＜110mm；ft/fw＞25；其中，TTL为所述变焦镜头的光学总长，ft为所述变焦镜头望远状态的焦距，fw为所述变焦镜头广角状态的焦距。通过上述结构及参数的设置，能够在较小体积的情况下，实现较大倍率的变焦镜头，增大了变焦镜头的适用范围。

Description

一种变焦镜头和成像装置

技术领域

本发明涉及光学领域，具体为一种变焦镜头和成像装置。

背景技术

安防镜头，即监控镜头指监控摄像机的镜头，由于监控摄像机只是一个单一的视频扑捉设备，镜头的像素和分辨率比电脑的视频头要高但是赶不上专业的数码相机或dv。

随着安防行业的蓬勃发展，中倍率的变焦镜头由于其较大的视野范围深受用户的喜爱，但同时由于其倍率较大，需要使用的透镜数量较多，体积也较大，放置与携带较为不便，适用的场景要求较高，给客户造成了较多的不便。

发明内容

本发明将解决现有的技术问题，提供一种变焦镜头和成像装置，通过上述结构及参数的设置，能够在较小体积的情况下，实现较大倍率的变焦镜头，增大了变焦镜头的适用范围。

本发明提供的技术方案如下：

一种变焦镜头，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度第一固定透镜群，负光焦度的第一变倍透镜群，光阑，正光焦度的第二固定透镜群，负光焦度的聚焦透镜群，正光焦度的第二变倍透镜群组成；

所述第一变倍透镜群、所述聚焦透镜群及第二变倍透镜群沿所述变焦镜头的主光轴方向移动；

所述第一固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一固定透镜，正光焦度的第二固定透镜，正光焦度的第三固定透镜，正光焦度的第四固定透镜；

所述第一变倍透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一变倍透镜，负光焦度的第二变倍透镜，正光焦度的第三变倍透镜；

所述聚焦透镜群为一枚负光焦度的第一聚焦透镜；

所述变焦镜头满足以下条件式：

TTL＜110mm；

ft/fw＞25；

其中，TTL为所述变焦镜头的光学总长，ft为所述变焦镜头望远状态的焦距，fw为所述变焦镜头广角状态的焦距。

本技术方案中，通过上述结构及参数的设置，能够在较小体积的情况下，实现较大倍率的变焦镜头，增大了变焦镜头的适用范围。

优选地，所述第二固定透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第五固定透镜，正光焦度的第六固定透镜，负光焦度的第七固定透镜，正光焦度的第八固定透镜组成；所述第七固定透镜和第八固定透镜胶合。

优选地，所述第二变倍透镜群为一枚正光焦度的第四变倍透镜。

优选地，所述第二固定透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第五固定透镜，负光焦度的第六固定透镜，正光焦度的第七固定透镜，负光焦度的第八固定透镜组成；所述第六固定透镜、所述第七固定透镜和第八固定透镜形成三胶合透镜。

优选地，所述第二变倍透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第四变倍透镜和负光焦度的第五变倍透镜。

优选地，所述变焦镜头满足以下条件式：

Da7/fw＞1.4；

其中，Da7为所述第七固定透镜的厚度。

本技术方案中，通过第七固定透镜厚度的限定，减少了变焦镜头内透镜的使用，降低了变焦镜头的成本。

优选地，所述变焦镜头满足以下条件式：

|(Rc12+Rb41)/(Rc12-Rb41)|＞50；

其中，Rb41为所述第四变倍透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，Rc12为所述第一聚焦透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。

本技术方案中，通过上述参数的限定，降低了第一聚焦透镜在聚焦过程中的光路变化的可能，继而减小的变焦镜头的慧差。

优选地，所述变焦镜头满足以下条件式：

0.03＜S4/S2＜0.1；

其中，S2为所述第一变倍透镜群的移动距离，S4为所述聚焦透镜群的移动距离。

本技术方案中，通过上述参数的限定，在能够实现变焦镜头聚焦的基础上，还能够实现变焦镜头的小型化。

优选地，所述变焦镜头满足以下条件式：

|(Ra52+Ra61)/(Ra52-Ra61)|＞2；

其中，Ra52为所述第五固定透镜靠近像面侧曲面的曲率半径，Ra61为所述第六固定透镜靠近物面侧曲面的曲率半径。

本技术方案中，通过上述参数的限定，调整了穿过第五固定透镜的光路，便于后续的透镜接收光线，增加了变焦镜头的成像质量。

本发明的目的之一还在于提供一种成像装置，包括：变焦镜头；

及成像元件，被配置为接收由所述变焦镜头形成的图像。

与现有技术相比，本发明提供的一种变焦镜头和成像装置具有以下有益效果：

1、通过上述结构及参数的设置，能够在较小体积的情况下，实现较大倍率的变焦镜头，增大了变焦镜头的适用范围。

2、通过第七固定透镜厚度的限定，减少了变焦镜头内透镜的使用，降低了变焦镜头的成本。

3、通过上述参数的限定，降低了第一聚焦透镜在聚焦过程中的光路变化的可能，继而减小的变焦镜头的慧差。

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，对一种变焦镜头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是本发明一种变焦镜头望远状态的结构示意图；

图2是本发明一种变焦镜头广角状态的结构示意图；

图3是本发明一种变焦镜头望远状态的慧差图；

图4是本发明一种变焦镜头广角状态的慧差图；

图5是本发明一种变焦镜头望远状态的像差图；

图6是本发明一种变焦镜头广角状态的像差图；

图7是本发明另一种变焦镜头望远状态的结构示意图；

图8是本发明另一种变焦镜头广角状态的结构示意图；

图9是本发明另一种变焦镜头望远状态的慧差图；

图10是本发明另一种变焦镜头广角状态的慧差图；

图11是本发明另一种变焦镜头望远状态的像差图；

图12是本发明另一种变焦镜头广角状态的像差图。

附图标号说明：G1、第一固定透镜群；G2、第一变倍透镜群；G3、第二固定透镜群；G4、聚焦透镜群；G5、第二变倍透镜群；G6、辅助组件；a1、第一固定透镜；a2、第二固定透镜；a3、第三固定透镜；a4、第四固定透镜；a5、第五固定透镜；a6、第六固定透镜；a7、第七固定透镜；a8、第八固定透镜；b1、第一变倍透镜；b2、第二变倍透镜；b3、第三变倍透镜；b4、第四变倍透镜；b5、第五变倍透镜；c1、第一聚焦透镜；STO、光阑；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和图7所示，一种变焦镜头，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度第一固定透镜群G1，负光焦度的第一变倍透镜群G2，光阑STO，正光焦度的第二固定透镜群G3，负光焦度的聚焦透镜群G4，正光焦度的第二变倍透镜群G5组成；

所述第一变倍透镜群G2、所述聚焦透镜群G4及第二变倍透镜群G5沿所述变焦镜头的主光轴方向移动；

所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一固定透镜a1，正光焦度的第二固定透镜a2，正光焦度的第三固定透镜a3，正光焦度的第四固定透镜a4；

所述第一变倍透镜群G2从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一变倍透镜b1，负光焦度的第二变倍透镜b2，正光焦度的第三变倍透镜b3；

所述聚焦透镜群G4为一枚负光焦度的第一聚焦透镜c1；

所述变焦镜头满足以下条件式：

TTL＜110mm；

ft/fw＞25；

通过上述结构及参数的设置，能够在较小体积的情况下，实现较大倍率的变焦镜头，增大了变焦镜头的适用范围。

所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第五固定透镜a5，正光焦度的第六固定透镜a6，负光焦度的第七固定透镜a7，正光焦度的第八固定透镜a8组成；所述第七固定透镜a7和第八固定透镜a8胶合。

所述第二变倍透镜群G5为一枚正光焦度的第四变倍透镜b4。

所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第五固定透镜a5，负光焦度的第六固定透镜a6，正光焦度的第七固定透镜a7，负光焦度的第八固定透镜a8组成；所述第六固定透镜a6、所述第七固定透镜a7和第八固定透镜a8形成三胶合透镜。

所述第二变倍透镜群G5从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第四变倍透镜b4和负光焦度的第五变倍透镜b5。

所述变焦镜头满足以下条件式：

Da7/fw＞1.4；

其中，Da7为所述第七固定透镜a7的厚度。

本实施例中，通过第七固定透镜a7厚度的限定，减少了变焦镜头内透镜的使用，降低了变焦镜头的成本。

所述变焦镜头满足以下条件式：

|(Rc12+Rb41)/(Rc12-Rb41)|＞50；

其中，Rb41为所述第四变倍透镜b4靠近物面侧曲面的曲率半径，Rc12为所述第一聚焦透镜c1靠近像面侧曲面的曲率半径。

本实施例中，通过上述参数的限定，降低了第一聚焦透镜c1在聚焦过程中的光路变化的可能，继而减小的变焦镜头的慧差。

所述变焦镜头满足以下条件式：

0.03＜S4/S2＜0.1；

其中，S2为所述第一变倍透镜群G2的移动距离，S4为所述聚焦透镜群G4的移动距离。

通过上述参数的限定，在能够实现变焦镜头聚焦的基础上，还能够实现变焦镜头的小型化。

所述变焦镜头满足以下条件式：

|(Ra52+Ra61)/(Ra52-Ra61)|＞2；

其中，Ra52为所述第五固定透镜a5靠近像面侧曲面的曲率半径，Ra61为所述第六固定透镜a6靠近物面侧曲面的曲率半径。

通过上述参数的限定，调整了穿过第五固定透镜a5的光路，便于后续的透镜接收光线，增加了变焦镜头的成像质量。

实施例2

如图1至图6所示，一种变焦镜头，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度第一固定透镜群G1，负光焦度的第一变倍透镜群G2，光阑STO，正光焦度的第二固定透镜群G3，负光焦度的聚焦透镜群G4，正光焦度的第二变倍透镜群G5和辅助组件G6组成；

所述聚焦透镜群G4为一枚负光焦度的第一聚焦透镜c1；

所述第二变倍透镜群G5为一枚正光焦度的第四变倍透镜b4。

辅助组件G6为一枚保护玻璃CG。

将本实施例的变焦镜头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，将非球面系数示于表3中。

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栏表示变焦镜头处于广角端状态时，各个可变参数的具体数值，TELE栏表示变焦镜头处于望远端状态时，各个可变参数的具体数值。

在表3中，K为圆锥系数，e为科学计数号，例如e-05表示10^-5。

【表1】

【表2】

	WIDE	TELE
			D1	0.81	41.7
D2	41.42	0.53
			D3	0.7	2.6
D4	11.81	13.67
			D5	4.06	0.3

【表3】

本实施例中，TTL＝108.02mm，fw＝5.5mm，ft＝140mm，ft/fw＝25.5，fno＝1.48～3.44；

其中，TTL为所述变焦镜头的光学总长，ft为所述变焦镜头望远状态的焦距，fw为所述变焦镜头广角状态的焦距，fno为所述变焦镜头的光圈数。

Rc12＝11.70mm，Rb41＝11.96mm；

|(Rc12+Rb41)/(Rc12-Rb41)|＝91；

S2＝40.89mm；S4＝1.9mm；

S4/S2＝0.046；

Ra52＝63.58mm，Ra61＝22.5mm；

(Ra52+Ra61)/(Ra52-Ra61)|＝2.1；

实施例3

如图7至图12所示，一种变焦镜头，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度第一固定透镜群G1，负光焦度的第一变倍透镜群G2，光阑STO，正光焦度的第二固定透镜群G3，负光焦度的聚焦透镜群G4，正光焦度的第二变倍透镜群G5和辅助组件G6组成；

所述聚焦透镜群G4为一枚负光焦度的第一聚焦透镜c1；

所述第二变倍透镜群G5为一枚正光焦度的第四变倍透镜b4。

辅助组件G6为一枚保护玻璃CG。

将本实施例的变焦镜头的基本透镜数据示于表4中，将表4中的可变参数示于表5，将非球面系数示于表6中。

在表5中，WIDE栏表示变焦镜头处于广角端状态时，各个可变参数的具体数值，TELE栏表示变焦镜头处于望远端状态时，各个可变参数的具体数值。

在表6中，K为圆锥系数，e为科学计数号，例如e-05表示10^-5。

【表4】

面编号	表面类型	曲率半径/mm	中心厚度/mm	折射率	阿贝数
						OBJ
S1	球面	67.60	0.70	1.91	24.78
						S2	球面	42.69	5.07	1.50	81.61
S3	球面	-1453.84	0.10
						S4	球面	37.11	3.81	1.50	81.61
S5	球面	181.75	0.10
						S6	球面	29.11	3.13	1.44	95.10
S7	球面	66.23	D1
						S8	球面	99.54	0.70	1.94	31.95
S9	球面	8.32	2.52
						S10	非球面	-11.49	0.70	1.69	53.20
S11	非球面	13.76	0.91
						S12	球面	18.47	1.76	1.95	17.98
S13	球面	-70.86	D2
						STO	球面	INF	1.00
S15	非球面	13.40	4.00	1.69	53.23
						S16	非球面	-33.13	0.10
S17	球面	-113	0.70	1.52	64.20
						S18	球面	7.25	7.54	1.44	95.10
S19	球面	-8.62	0.70	1.77	49.05
						S20	球面	-13.56	D3
S21	球面	52.30	0.70	1.93	24.72
						S22	球面	13.18	D4
S23	球面	12.68	3.89	1.50	81.61
						S24	球面	-16.20	0.10
S25	非球面	-113.36	0.70	1.81	40.73
						S26	非球面	2471.53	D5
S27	球面	INF	1.90
						S28	球面	INF	1.00	1.52	64.20
S29	球面	INF	1.00
						IMG

【表5】

【表6】

本实施例中，TTL＝90.51mm，fw＝5.3mm，ft＝129.88mm，ft/fw＝24.5，fno＝1.66～4.56；

Rc12＝13.18mm，Rb41＝12.68mm；

|(Rc12+Rb41)/(Rc12-Rb41)|＝51.72；

S2＝28.23mm；S4＝2.08mm；

S4/S2＝0.074；

Ra52＝-33.13mm，Ra61＝-113mm；

(Ra52+Ra61)/(Ra52-Ra61)|＝1.83；

Da7＝7.54mm；

Da7/fw＝1.42；

其中，Da7为所述第七固定透镜a7的厚度。

实施例4

如图1至图12所示，一种成像装置，包括：如上述任意一种实施例所描述的变焦镜头，及成像元件，被配置为接收由变焦镜头形成的图像。

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

1.一种变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度第一固定透镜群，负光焦度的第一变倍透镜群，光阑，正光焦度的第二固定透镜群，负光焦度的聚焦透镜群，正光焦度的第二变倍透镜群组成；

所述聚焦透镜群为一枚负光焦度的第一聚焦透镜；

所述变焦镜头满足以下条件式：

TTL＜110mm；

ft/fw＞25；

2.根据权利要求1所述的一种变焦镜头，其特征在于：

所述第二固定透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第五固定透镜，正光焦度的第六固定透镜，负光焦度的第七固定透镜，正光焦度的第八固定透镜组成；所述第七固定透镜和第八固定透镜胶合。

3.根据权利要求2所述的一种变焦镜头，其特征在于：

所述第二变倍透镜群为一枚正光焦度的第四变倍透镜。

4.根据权利要求1所述的一种变焦镜头，其特征在于：

所述第二固定透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第五固定透镜，负光焦度的第六固定透镜，正光焦度的第七固定透镜，负光焦度的第八固定透镜组成；所述第六固定透镜、所述第七固定透镜和第八固定透镜形成三胶合透镜。

5.根据权利要求4所述的一种变焦镜头，其特征在于：

所述第二变倍透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第四变倍透镜和负光焦度的第五变倍透镜。

6.根据权利要求4所述的一种变焦镜头，其特征在于：

所述变焦镜头满足以下条件式：

Da7/fw＞1.4；

其中，Da7为所述第七固定透镜的厚度。

7.根据权利要求2或4所述的一种变焦镜头，其特征在于：

所述变焦镜头满足以下条件式：

|(Rc12+Rb41)/(Rc12-Rb41)|＞50；

8.根据权利要求1所述的一种变焦镜头，其特征在于：

所述变焦镜头满足以下条件式：

0.03＜S4/S2＜0.1；

9.根据权利要求2或4所述的一种变焦镜头，其特征在于：

所述变焦镜头满足以下条件式：

|(Ra52+Ra61)/(Ra52-Ra61)|＞2；

10.一种成像装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任何一项所述的变焦镜头；

及成像元件，被配置为接收由所述变焦镜头形成的图像。