CN201116943Y

CN201116943Y - 变焦快的变焦光学系统

Info

Publication number: CN201116943Y
Application number: CNU2007200587374U
Authority: CN
Inventors: 李建华; 毛才荧
Original assignee: Union Optech Co Ltd
Current assignee: Union Optech Co Ltd
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2017-10-26

Abstract

本实用新型公开了变焦快的变焦光学系统，更具体来说是涉及应用于监控、照相系统的体积小、重量轻、中等光圈、中型或大型快速变焦快的变焦光学系统，它包括有相邻之间可以相互调节间距的第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群和第四透镜群以及感光芯片，在所述第三透镜群设有光阑。本实用新型能提供体积小、重量轻、操作简单的变焦快的变焦光学系统。

Description

变焦快的变焦光学系统

【技术领域】

本实用新型涉及变焦光学系统，尤其涉及一种应用于监控、照相系统的体积小、重量轻、中等光圈、中型或大型快速变焦快的变焦光学系统。

【背景技术】

目前照相、安防用的中型或大型变焦光学镜头普遍存在这样的缺点：1、现有变焦镜头在调节变倍、补偿两透镜群后，还需调变焦透镜或变焦透镜群，其成像才能清晰，而其而再次调焦的系统结构复杂。2、目前这种类型的镜头，其成本高昂的同时，体积比较较大、重量比较较重，且增加使用难度和增加调节时间，这在使用上有很大的局限性，不能满足消费者的便携性、隐蔽性、及操作简单性等需要。3、现有中型或大型变焦镜头，在变焦过程中受机构限制，经常有变焦盲点，即在某一焦距附近分辨率较差，成像不清晰。4、现有中型或大型变焦镜头，近距离成像不清晰。

本实用新型为了克服以上的缺点，特开发了一种新型变焦快的变焦光学系统，并采用大众化的镜片加工工艺，降低了成本，减小了体积和重量、简化了操作。

【实用新型内容】

本实用新型目的是克服了现有技术中的不足而提供了一种体积小、重量轻、操作简单的变焦快的变焦光学系统。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下列技术方案：

变焦快的变焦光学系统，其特征在于包括有相邻之间可以相互调节间距的第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群和第四透镜群以及感光芯片，在所述第三透镜群设有光阑。

如上所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述的第一透镜群、第三透镜群在变倍过程中相对于感光芯片的位置不变；所述第二透镜群、第四透镜群在变倍过程中相对于感光芯片的位置是可变动的。

如上所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述的第一透镜群整体的焦距为正，第二透镜群整体的焦距为负，第三透镜群和第四透镜群的整体焦距都为正。

如上所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述第二透镜群的第一透镜焦距为负。

如上所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述的第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群、第四透镜群的系统元件特性满足以下表达式：f1＞-f2，f3＞f4。其中，f1为第一透镜群的组合焦距，f2为第二透镜群的组合焦距，f3为第三透镜群的组合焦距，f4为第四透镜群的组合焦距。

如上所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群和第四透镜群以及感光芯片依次设置在承座内，所述的第一透镜群和第三透镜群固定在承座内壁上；在承座里的两侧分别设有一导杆，所述第二透镜群、第四透镜群分别设在移动架上，移动架分别可移动地套在导杆上，在承座里分别设有带有螺杆的第一马达和第二马达，在所述螺杆上设有螺母组件，在另一螺杆上设有螺母组件，所述螺母组件固定在移动架上，所述螺母组件固定在移动架上。

本实用新型与现有技术相比有如下优点：1、本实用新型的变焦镜头在变倍时只需调节变倍(第二透镜群)、补偿(第四透镜群)两透镜群，就可成清晰像，这样不但方便调节，还大大节省了调节时间，达到快速变倍目的。2、本实用新型把光阑设在第三透镜群，在其他条件同样的情况下，极大地缩小了第一透镜群的体积，大大地减小整机体积和重量，同时还去掉了调焦所需的复杂结构，节约了成本，减小了体积和重量，提高了产品的可靠性。3、本实用新型的变焦镜头锐利度高、颜色分明，色彩还原性好。4、本实用新型的变焦镜头没有变焦盲点的存在，在整个变焦过程中全部能成清晰像。5、本实用新型的变焦镜头近距离成像清晰，在70mm近距时还能成清晰像。6、本设计实现了22倍光学变焦，且采用自动对焦技术，这样彻底实现了一个光学系统可以同时对不同距离的物体成拍摄清晰的照片。

【附图说明】

图1是本实用新型近景状态的示意图；

图2是本实用新型远景状态的示意图；

图3是本实用新型一般状态的示意图；

图4是本实用新型剖面示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型进行详细描述：

如图1所示，变焦快的变焦光学系统，包括有相邻之间可以相互调节间距的第一透镜群1、第二透镜群2、第三透镜群3和第四透镜群4以及感光芯片5，所述第一透镜群1、第二透镜群2、第三透镜群3和第四透镜群4以及感光芯片5依次设置在承座6内，所述的第一透镜群1和第三透镜群3固定在承座11的内壁上；在承座6里的两侧分别设有一导杆15，所述第二透镜群2、第四透镜群4分别设在移动架13a、13b上，移动架13a、13b分别可移动地套在导杆15上，在承座6里分别设有带有螺杆的第一马达8和第二马达9，在所述螺杆7a上设有螺母组件14a，在另一螺杆7b上设有螺母组件14b，所述螺母组件14a固定在移动架13a上，所述螺母组件14b固定在移动架13b上。

当第一马达8转动时，而螺母组件14a固定在移动架13a上，螺杆7a就会拖动移动架13a的移动；同要的原理，螺杆7b就会拖动移动架13b的移动。故第二透镜群2可由第一马达8拖动其水平移动，第四透镜群4可由第二马达9拖动其水平移动，实现其中所述第一透镜群1和第二透镜群2之间的间隔是可调节的，第二透镜群2和第三透镜群3之间的间隔是可调节的，第三透镜群3和第四透镜群4之间的间隔是可调节的，第四透镜群4和感光芯片5之间的间隔是可调节的，通过改变这四个可变的空气间隔，可达到使镜头的焦距改变的目的。所述的感光芯片5可以用于相对便宜的高像素CMOS芯片或CCD芯片。

所述的第一透镜群1整体焦距为正，达到汇聚光线的目的。第二透镜群2的整体焦距为负，且第二透镜群2的第一透镜6焦距也为负，整群在移动过程中使整个系统的焦距改变，达到变倍的目的，又称为变倍群。第三透镜群3的整体焦距为正，重新汇聚被第二透镜群2发散的光线，光阑12在这一透镜群，这样，光阑12就处在中间靠后(光线进入的方向为前，感光芯片5的位置为后)的部分，既利于缩小第一透镜群的口径，又利于控制第四透镜群的口径，第三透镜群在变倍过程中相对于感光芯片5(像面)是不变的，所以光阑位置也是固定不动的，只需调节孔径大小，这样极大的简化了机械设计，提高了精度和可靠性。本实用新型设计中非常合理的考虑到了光阑12(快门的开孔)位置所产生的像差，从而既合理分配了像差又使该快门设计实现了量产化。

所述第二透镜群、第四透镜群在变倍过程中相对于感光芯片的位置是可变动的，所述第四个透镜4群又称为补偿群，整体焦距为正，在变倍过程中，通过移动此透镜群，既为变倍群(第二透镜群)的移动起到补偿作用，同时也调节了后焦，不用再为变倍过程中观察不同距离的目标而再次调焦，达到了节省调焦步骤，节省时间的目的；由于是直接调节后焦，所以可直接调到最佳像面位置，解决了近距离成像不清和调焦盲点的问题；同时也去掉了复杂的调焦机构，达到了减小体积和重量的目的；这样同时也就提高了产品精度和产品可靠性。

在所述的第一透镜群1、第二透镜群2、第三透镜群3、第四透镜群4的系统元件特性满足以下表达式：f1＞-f2，f3＞f4。其中，f1为第一透镜群1的组合焦距，f2为第二透镜群2的组合焦距，f3为第三透镜群3的组合焦距，f4为第四透镜群4的组合焦距。

由于设计中还需要考虑到在结构设计中实现变焦和自动对焦技术的功能，则光学设计中必须考虑到马达的力量和步进的精度，故第二透镜群2的变化曲线也需要很好的考虑以便在加工凸轮时生产可行性，第四透镜群4的变化也要尽可能小，四个群的光焦度同样需要很好的匹配。

为实现最佳的色彩还原性，光学系统的后部还加有滤光片10，光线是从滤光片10进入的，滤光片10对CMOS/CCD感光芯片有一定的保护作用，同时也有选择的过滤一部分光线，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。

Claims

1、变焦快的变焦光学系统，其特征在于包括有相邻之间可以相互调节间距的第一透镜群(1)、第二透镜群(2)、第三透镜群(3)和第四透镜群(4)以及感光芯片(5)，在所述第三透镜群(3)设有光阑(12)。

2、根据权利要求1所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述的第一透镜群(1)、第三透镜群(3)在变倍过程中相对于感光芯片(5)的位置不变；所述第二透镜群(2)、第四透镜群(4)在变倍过程中相对于感光芯片(5)的位置是可变动的。

3、根据权利要求1或2所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述的第一透镜群(1)整体的焦距为正，第二透镜群(2)整体的焦距为负，第三透镜群(3)和第四透镜群(4)的整体焦距都为正。

4、根据权利要求3所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述第二透镜群(2)的第一透镜焦距为负。

5、根据权利要求4所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述的第一透镜群(1)、第二透镜群(2)、第三透镜群(3)、第四透镜群(4)的系统元件特性满足以下表达式：f1＞-f2，f3＞f4，其中，f1为第一透镜群(1)的组合焦距，f2为第二透镜群(2)的组合焦距，f3为第三透镜群(3)的组合焦距，f4为第四透镜群(4)的组合焦距。

6、根据权利要求5所述的变焦快的变焦光学系统，其特征在于所述第一透镜群(1)、第二透镜群(2)、第三透镜群(3)和第四透镜群(4)以及感光芯片(5)依次设置在承座(11)内，所述的第一透镜群(1)和第三透镜群(3)固定在承座(6)内壁上；在承座(6)里的两侧分别设有一导杆(15)，所述第二透镜群(2)、第四透镜群(4)分别设在移动架(13a)、(13b)上，移动架(13a)、(13b)分别可移动地套在导杆(15)上，在承座(6)里分别设有带有螺杆的第一马达(8)和第二马达(9)，在所述螺杆(7a)上设有螺母组件(14a)，在另一螺杆(7b)上设有螺母组件(14b)，所述螺母组件(14a)固定在移动架(13a)上，所述螺母组件(14b)固定在移动架(13b)上。