CN206863325U

CN206863325U - 高像素、低成本、大视场的变焦光学装置

Info

Publication number: CN206863325U
Application number: CN201720631475.XU
Authority: CN
Inventors: 张艺婷; 李建华; 王晓; 龚俊强
Original assignee: Union Optech Co Ltd
Current assignee: Union Optech Co Ltd
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2027-06-01

Abstract

本实用新型公开了高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，从物面至像面依次设置有：相对像面静止的第一透镜组，第一透镜组的光焦度为正，第一透镜组包括所述第一透镜和第二透镜；能相对像面前后移动的第二透镜组，第二透镜组的光焦度为负，第二透镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜；光阑；能相对像面前后移动的第三透镜组，第三透镜组的光焦度为正，第三透镜组包括第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜；滤光片。本实用新型采用了三个透镜组的结构，第一透镜组相对成像面静止不动，第二透镜组、第三透镜组相对成像面运动；此结构在满足光学性能的基础上，降低了结构的复杂性，从而减小了多透镜组之间的累计公差，提升了生产良率。

Description

高像素、低成本、大视场的变焦光学装置

【技术领域】

本实用新型涉及镜头，尤其是高像素、低成本、大视场的变焦光学装置。

【背景技术】

目前视讯会议用的变焦距光学装置普遍存在这样的缺点：装置成本高、分辨率低、视场角小、结构复杂、在变焦过程中不能保证每个焦距高低温共焦等等。目前市场上还没有镜头能够完全克服上述缺点。只有少数镜头，在牺牲其它方面的情况下改善某个方面，比如为了实现高像素、大视场,就得增加装置体积和成本，远远不能满足视讯会议要求成本低、像素高的现实。

因此，本实用新型正是基于以上的不足而产生的。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，该装置像素高、成本低、视场角大、结构简单。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，其特征在于，从物面至像面依次设置有：

相对像面静止的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为正，所述的第一透镜组包括第一透镜和第二透镜；

能相对像面前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为负，所述的第二透镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜；

光阑；

能相对像面前后移动的第三透镜组，所述第三透镜组的光焦度为正，所述第三透镜组包括第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜；

滤光片。

如上所述的高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，其特征在于：所述第一透镜与所述第二透镜通过光学胶水粘合，所述第七透镜与所述第八透镜通过光学胶水粘合。

如上所述的高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，其特征在于：所述第四透镜采用塑料非球面镜片；所述第九透镜采用玻璃非球面镜片；所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜采用玻璃球面镜片。

与现有技术相比，本实用新型的高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，达到了如下效果：

1、目前市场上较大倍率的视讯会议镜头采用的结构均是四个透镜组的结构，第一透镜组、第三透镜组均相对成像面是静止不动的，第二透镜组、第四透镜组均相对成像面是运动的。本实用新型采用了三个透镜组的结构，第一透镜组相对成像面是静止不动的，第二透镜组、第三透镜组相对成像面是运动的；此结构在满足光学性能的基础上，降低了结构的复杂性，从而减小了多透镜组之间的累计公差，提升了生产良率；同时，此结构从低倍到高倍整个过程中，光阑口径大小均不变，也降低了结构的复杂性。

2、目前市场上大部分变焦距镜头为了实现高像素采用了较多的玻璃镜片和玻璃非球面镜片；本实用新型利用塑料非球面替代了口径较大的玻璃非球面镜片，大幅降低了成本和第二个移动群的重量。

3、目前市场上大部分大视场的变焦距镜头的像素偏低，通常表现为中心分辨率高，周边低，而且在变倍过程中，为了提升中间倍率的解像，光阑口径是逐渐缩小的；本实用新型的分辨率非常高，从中心到周边，从低倍到高倍的整个过程都能够拍摄到整个画面清晰、高对比度的图像。

4、目前市场上大部分采用塑料非球面的变焦装置，在常温对焦状况下，高低温会出现虚焦、发蒙的情况；本实用新型保证了各倍率段高低温的完全共焦。

5、目前市场上大角度的变焦距镜头低倍状态下的畸变非常大，本实用新型低倍状态下的畸变非常小，拍摄过程中，几乎看不到物体有变形。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本实用新型的示意图；

附图说明：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、光阑；7、第六透镜；8、第七透镜；9、第八透镜；10、第九透镜；11、滤光片；12、像面。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，从物面至像面依次设置有：

相对像面12静止的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为正，所述的第一透镜组包括第一透镜1和第二透镜2；

能相对像面12前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为负，所述的第二透镜组包括第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5；

光阑6；

能相对像面12前后移动的第三透镜组，所述第三透镜组的光焦度为正，所述第三透镜组包括第六透镜7、第七透镜8、第八透镜9和第九透镜10；

滤光片11。

如图1所示，在本实施例中，所述第一透镜1与所述第二透镜2通过光学胶水粘合，所述第七透镜8与所述第八透镜9通过光学胶水粘合。

如图1所示，在本实施例中，所述第四透镜4采用塑料非球面镜片；所述第九透镜10采用玻璃非球面镜片；所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜7、第七透镜8、第八透镜9采用玻璃球面镜片。

实现了结构简单，变焦倍率大，本实用新型设计时采用第一透镜组固定，第二透镜组和第三透镜组沿物象方向移动，在第一透镜组和光阑之间留有较大的空间，使第二透镜组从低倍状态到高倍状态移动量较大。这样，就实现了仅使用三个透镜组的结构就达到了市场上需要使用四个透镜组才能达到的大倍率的变焦装置。同时，第一透镜组的焦距为正，第二透镜组的焦距为负，保证不管是大角度还是大口径的光线入射，都能够进入后面透镜组，实现较大的变焦倍率。

本实用新型实现高分辨率、大视场角，采用第二透镜组、第三透镜组移动，第一透镜组固定，这样第二透镜组的共轭距改变量与第四透镜组引起的共轭距的改变量相抵消，实现像面补偿。同时，第一透镜组的焦距为正，第二透镜组的焦距为负，保证不管是大角度还是大口径的光线入射，都能够进入后面透镜组。第一透镜组采用胶合透镜，胶合面弯向光阑，能够矫正高倍位置的球差和正弦差；第二透镜组采用三个单透镜很好的矫正了低倍位置的像差。第三透镜组采用两个单透镜和一个胶合透镜且可移动，矫正不同倍率时前面透镜组的剩余像差。整个装置多处采用单透镜和胶合透镜配合使用，不仅消除了整个装置的色差，也很好的平衡了整个装置的像差。最后，设置一定的渐晕，在不影响像面照度的情况下，还能拦掉周边杂散光线，使像面中心分辨率高的同时，边缘也有很高的分辨率。

本实用新型实现装置成本降低和高低温共焦，设计过程中充分考虑了各塑料材料和玻璃材料折射率、阿贝数高低温的变化同时匹配面型的变化,实现了高低温各要素的匹配,从而实现高低温时像面的固定和清晰，将其中大口径的非球面采用塑料材料，大大降低了成本和重量。

同时，采用三个透镜组的结构，不仅降低了成本，而且降低了透镜组之间的累积公差，提高了生产过程中的良率，从根本上降低了成本。

本实用新型采用宽光谱,且设计的理论解像力远高于理论需要值,保证了图像锐利度和色彩还原性。

下面列举该变焦的实际设计案例：

各个面的非球面系数：

k

a₂

a₃

a₄

a₅

a₆

S6

-91.61

2.46E-004

-2.61E-006

8.59E-009

4.35E-011

-4.13E-013

S7

0.017

4.18E-004

-5.95E-006

1.89E-008

-1.45E-010

3.34E-012

S17

6.062

1.61E-003

-1.95E-004

9.38E-006

-3.13E-007

1.43E-008

S18

-49.340

4.24E-003

-3.06E-004

1.41E-005

8.13E-007

-1.69E-007

其中方程式：

中的c对应半径R的倒数即：1/R。

透镜组之间变焦移动范围：

第一透镜组至第二透镜组之间的间隔为2.79mm至40.11mm；

第二透镜组至光阑之间的间隔为37.85mm至0.53mm；

光阑至第三透镜组之间的间隔为7.82mm至1.4mm。

Claims

1.高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，其特征在于，从物面至像面依次设置有：

相对像面(12)静止的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为正，所述的第一透镜组包括第一透镜(1)和第二透镜(2)；

能相对像面(12)前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为负，所述的第二透镜组包括第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)；

光阑(6)；

能相对像面(12)前后移动的第三透镜组，所述第三透镜组的光焦度为正，所述第三透镜组包括第六透镜(7)、第七透镜(8)、第八透镜(9)和第九透镜(10)；

滤光片(11)。

2.根据权利要求1所述的高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，其特征在于：所述第一透镜(1)与所述第二透镜(2)通过光学胶水粘合，所述第七透镜(8)与所述第八透镜(9)通过光学胶水粘合。

3.根据权利要求2所述的高像素、低成本、大视场的变焦光学装置，其特征在于：所述第四透镜(4)采用塑料非球面镜片；所述第九透镜(10)采用玻璃非球面镜片；所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第五透镜(5)、第六透镜(7)、第七透镜(8)、第八透镜(9)采用玻璃球面镜片。