CN210348048U - 恒定光圈变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种恒定光圈变焦镜头，包括：沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有正光焦度的第一透镜群(G1)、具有负光焦度的第二透镜群(G2)、光阑(STOP)、具有正光焦度的第三透镜群(G3)和具有正光焦度的第四透镜群(G4)；在所述变焦镜头进行从广角端向望远端的变倍期间，所述第二透镜群(G2)沿光轴从物侧向像侧移动，同时所述第四透镜群(G4)也沿光轴移动，用于校正变倍过程中像面位置的变化。本实用新型的变焦镜头最大光圈≤1.4，广角端最大视场角75°以上，望远端视场角25°以下，焦距变倍比＞3.0，最短光学总长＜90mm，可实现可见光与红外光共焦。并考虑温度补偿，在‑40℃到80℃的的温度范围内，无需重新对焦可以保证与常温相同的解像力。

Description

恒定光圈变焦镜头

技术领域

本实用新型涉及光学成像领域，尤其涉及一种恒定光圈变焦镜头。

背景技术

变焦镜头由于其焦距可变从而可适用多种监控场景，在安防监控市场上越来越受到青睐。

市面现有的恒定光圈变焦头，仍存在一些性能缺陷而限制其使用场景。如广角端角度不够大，监控范围有限；光圈较小，不能满足低照度环境的监控需求；解像力不足，分辨率较低等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种恒定光圈变焦镜头。

为实现上述目的，本实用新型提供一种恒定光圈变焦镜头，包括：沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有正光焦度的第一透镜群、具有负光焦度的第二透镜群、光阑、具有正光焦度的第三透镜群和具有正光焦度的第四透镜群；

在所述变焦镜头进行从广角端向望远端的变倍期间，所述第二透镜群沿光轴从物侧向像侧移动，同时所述第四透镜群也沿光轴移动，用于校正变倍过程中像面位置的变化。

根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜群包括从物面到像面依次排列的光焦度为负的第一透镜、光焦度为正的第二透镜和光焦度为正的第三透镜；

所述第二透镜群包括从物面到像面依次排列的光焦度为负的第四透镜、光焦度为负的第五透镜、光焦度为负的第六透镜和光焦度为正的第七透镜；

所述第三透镜群包括从物面到像面依次排列的光焦度为正的第八透镜、光焦度为负的第九透镜、光焦度为正的第十透镜、光焦度为负的第十一透镜和光焦度为正的第十二透镜；

所述第四透镜群包括从物面到像面依次排列的光焦度为正的第十三透镜、光焦度为负的第十四透镜和光焦度为正的第十五透镜。

根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜和所述第二透镜组成第一胶合透镜组；

所述第六透镜和所述第七透镜组成第二胶合透镜组；

所述第九透镜和所述第十透镜组成第三胶合透镜组；

所述第十一透镜和所述第十二透镜组成第四胶合透镜组；

所述第十三透镜和所述第十四透镜组成第五胶合透镜组。

根据本实用新型的一个方面，所述第八透镜为非球面透镜。

根据本实用新型的一个方面，所述第二透镜群焦距F2与所述变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：-2.3≤F2/Fw≤-1.5。

根据本实用新型的一个方面，所述第三透镜群焦距F3与所述变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：4.9≤F3/Fw≤5.9。

根据本实用新型的一个方面，所述第四透镜群焦距F4与所述变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：2.5≤F4/Fw≤4.2。

根据本实用新型的一个方面，所述第十透镜的折射率nd10和阿贝数vd10满足以下关系：1.91≤nd10,vd10≤24。

根据本实用新型的一个方面，所述第十二透镜的折射率nd12和阿贝数vd12满足以下关系：1.42≤nd12≤1.63,63≤vd12≤96。

根据本实用新型的一个方案，第一透镜和第二透镜组成第一胶合透镜组；第六透镜和第七透镜组成第二胶合透镜组；第九透镜和第十透镜组成第三胶合透镜组；第十一透镜和第十二透镜组成第四胶合透镜组；第十三透镜和第十四透镜组成第五胶合透镜组。通过上述设置胶合透镜组的方式，一方面可有效的矫正系统的色差及二级光谱色差，从而提高镜头的日夜共焦性能；另一方面胶合透镜组的平台面的存在，可有效的改善镜片的组装稳定性。

根据本实用新型的一个方案，第八透镜为非球面透镜。此位置采用非球面可极大的提高其矫正球差效率，有利于提升全焦段镜头整体解析力。

根据本实用新型的一个方案，第十透镜的折射率nd10和阿贝数vd10满足以下关系：1.91≤nd10,vd10≤24。此位置采用高折射率低阿贝数的材料，可同时平衡系统的色差与温度特性。

根据本实用新型的一个方案，第十二透镜的折射率nd12和阿贝数vd12满足以下关系：1.42≤nd12≤1.63,63≤vd12≤96。此位置采用低折射率高阿贝数的材料，有利于进一步平衡系统的色差和二级光谱色差。

附图说明

图1是示意性表示根据本实用新型的恒定光圈变焦镜头的结构图；

图2是示意性表示根据本实用新型的实施方式一的恒定光圈变焦镜头的广角端光线扇形图；

图3是示意性表示根据本实用新型的实施方式一的恒定光圈变焦镜头的广角端垂轴色差图；

图4是示意性表示根据本实用新型的实施方式一的恒定光圈变焦镜头的望远端光线扇形图；

图5是示意性表示根据本实用新型的实施方式一的恒定光圈变焦镜头的望远端垂轴色差图；

图6是示意性表示根据本实用新型的实施方式二的恒定光圈变焦镜头的广角端光线扇形图；

图7是示意性表示根据本实用新型的实施方式二的恒定光圈变焦镜头的广角端垂轴色差图；

图8是示意性表示根据本实用新型的实施方式二的恒定光圈变焦镜头的望远端光线扇形图；

图9是示意性表示根据本实用新型的实施方式二的恒定光圈变焦镜头的望远端垂轴色差图；

图10是示意性表示根据本实用新型的实施方式三的恒定光圈变焦镜头的广角端光线扇形图；

图11是示意性表示根据本实用新型的实施方式三的恒定光圈变焦镜头的广角端垂轴色差图；

图12是示意性表示根据本实用新型的实施方式三的恒定光圈变焦镜头的望远端光线扇形图；

图13是示意性表示根据本实用新型的实施方式三的恒定光圈变焦镜头的望远端垂轴色差图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本实用新型的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

图1是示意性表示根据本实用新型的恒定光圈变焦镜头的结构图。如图1所示，本实用新型的恒定光圈变焦镜头，包括：沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有正光焦度的第一透镜群G1、具有负光焦度的第二透镜群G2、光阑STOP、具有正光焦度的第三透镜群G3和具有正光焦度的第四透镜群G4。

本实用新型中，通过使第二透镜群G2沿光轴从物侧向像侧移动，进行从广角端向望远端的变倍，在此期间通过使第四透镜群G4沿光轴移动，校正变倍过程中像面位置的变化，从而保证像面的位置不随第二透镜群G2的移动而改变。

本实用新型中，第一透镜群G1包括从物面到像面依次排列的光焦度为负的第一透镜L1、光焦度为正的第二透镜L2和光焦度为正的第三透镜L3；第二透镜群G2包括从物面到像面依次排列的光焦度为负的第四透镜L4、光焦度为负的第五透镜L5、光焦度为负的第六透镜L6和光焦度为正的第七透镜L7；第三透镜群G3包括从物面到像面依次排列的光焦度为正的第八透镜L8、光焦度为负的第九透镜L9、光焦度为正的第十透镜L10、光焦度为负的第十一透镜L11和光焦度为正的第十二透镜L12；第四透镜群G4包括从物面到像面依次排列的光焦度为正的第十三透镜L13、光焦度为负的第十四透镜L14和光焦度为正的第十五透镜L15。

本实用新型中，第一透镜L1和第二透镜L2组成第一胶合透镜组B1；第六透镜L6和第七透镜L7组成第二胶合透镜组B2；第九透镜L9和第十透镜L10组成第三胶合透镜组B3；第十一透镜L11和第十二透镜L12组成第四胶合透镜组B4；第十三透镜L13和第十四透镜L14组成第五胶合透镜组B5。通过上述设置胶合透镜组的方式，一方面可有效的矫正系统的色差及二级光谱色差，从而提高镜头的日夜共焦性能；另一方面胶合透镜组的平台面的存在，可有效的改善镜片的组装稳定性。

本实用新型中，第八透镜L8为非球面透镜。此位置采用非球面可极大的提高其矫正球差效率，有利于提升全焦段镜头整体解析力。

本实用新型中，第二透镜群G2焦距F2与变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：-2.3≤F2/Fw≤-1.5。第三透镜群G3焦距F3与变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：4.9≤F3/Fw≤5.9。第四透镜群G4焦距F4与变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：2.5≤F4/Fw≤4.2。

本实用新型中，第十透镜L10的折射率nd10和阿贝数vd10满足以下关系：1.91≤nd10,vd10≤24。此位置采用高折射率低阿贝数的材料，可同时平衡系统的色差与温度特性。

本实用新型中，第十二透镜L12的折射率nd12和阿贝数vd12满足以下关系：1.42≤nd12≤1.63,63≤vd12≤96。此位置采用低折射率高阿贝数的材料，有利于进一步平衡系统的色差和二级光谱色差。

以下根据本实用新型的上述设置给出三组具体实施方式来具体说明根据本实用新型的恒定光圈变焦镜头。因为根据本实用新型的恒定光圈变焦镜头共有十五片透镜，再加上光阑面STO，一共26个面。这26个面按照本实用新型的结构顺序依次排列布置，为了便于叙述说明，将26个面编号为S1至S26，其中光阑面用STO代替S13，S2为第一透镜L1和第二透镜L2的胶合面，S11为第六透镜L6和第七透镜L7的胶合面，S20为第十一透镜L11和第十二透镜L12的胶合面，S23为第十三透镜L13和第十四透镜L14的胶合面，成像面Image标注为IMA。

此外，在以下实施方式中，非球面透镜面型满足下式：

Z＝cy²/{1+[1-(1+k)c²y²]^1/2}+a₄y⁴+a₆y⁶+a₈y⁸+a₁₀y¹⁰+a₁₂y¹²

其中，参数c为非球面透镜的半径所对应的曲率；y为非球面透镜的径向坐标，其单位与透镜长度单位相同；k为非球面透镜的圆锥二次曲线系数；a4，a6…a12分别为非球面相应阶次系数。

三组实施方式数据如下表1中数据：

条件式	实施方式一	实施方式二	实施方式三
				-2.3≤F2/Fw≤-1.5	-2.23	-1.91	-1.52
4.9≤F3/Fw≤5.9	4.95	5.45	5.88
				2.5≤F4/Fw≤4.2	2.53	3.32	4.16
1.91≤nd10	1.95	1.92	2.0
				vd10≤24	18.1	23.9	19.3
1.42≤nd12≤1.63	1.43	1.49	1.62
				63≤vd12≤96	95.1	81.5	63.8

表1

图1是示意性表示根据本实用新型的恒定光圈变焦镜头的结构图。以下各实施方式均基于图1所示的变焦镜头结构进行说明。

实施方式一：

表2 为实施方式一的参数表：

表2

在本实施方式中，非球面数据如下表3所示：

k

a4

a6

a8

a10

a12

S14

-0.489

-2.99E-04

-7.18E-05

5.61E-07

-4.92E-09

8.39E-11

S15

-0.896

-6.82E-03

-3.60E-05

2.05E-07

-1.91E-08

3.07E-10

表3

图2至图5分别示意性表示根据本实用新型的实施方式一的恒定光圈变焦镜头的广角端光线扇形图；根据本实用新型的实施方式一的恒定光圈变焦镜头的广角端垂轴色差图；根据本实用新型的实施方式一的恒定光圈变焦镜头的望远端光线扇形图；根据本实用新型的实施方式一的恒定光圈变焦镜头的望远端垂轴色差图。

结合图2至图5，通过优选以上参数值，本实施方式镜头最大光圈1.4，广角端最大视场角75.4°，望远端视场角23.1°，最短光学总长＜90mm，配1/1.8′芯片解像力可达1200W，可实现可见光与红外光共焦。镜头设计考虑温度补偿，在-40℃到80℃的的温度范围内，镜头不需要重新对焦可以保证与常温相同的解像力。

实施方式二：

表4 为实施方式二参数表：

表4

在本实施方式中，非球面数据如下表5所示：

k

a4

a6

a8

a10

a12

S14

-1.258

-3.78E-04

-6.85E-05

4.32E-07

--3.96E-09

4.69E-11

S15

-0.254

-5.45E-03

-4.52E-05

1.38E-07

-7.52E-08

7.33E-10

表5

图6至图9分别示意性表示根据本实用新型的实施方式二的恒定光圈变焦镜头的广角端光线扇形图；根据本实用新型的实施方式二的恒定光圈变焦镜头的广角端垂轴色差图；根据本实用新型的实施方式二的恒定光圈变焦镜头的望远端光线扇形图；根据本实用新型的实施方式二的恒定光圈变焦镜头的望远端垂轴色差图。

结合图6至图9，通过优选以上参数值，本实施方式镜头最大光圈≤1.4，广角端最大视场角76.2°，望远端视场角24.3°，最短光学总长＜90mm，配1/1.8′芯片解像力可达1200W，可实现可见光与红外光共焦。镜头设计考虑温度补偿，在-40℃到80℃的的温度范围内，镜头不需要重新对焦可以保证与常温相同的解像力。

实施方式三：

表6 为实施方式三的参数表：

表6

在本实施方式中，非球面数据如下表7所示：

k

a4

a6

a8

a10

a12

S14

-0.61125

-0.00037

-9E-05

7.01E-07

-6.2E-09

1.05E-10

S15

-1.12

-0.00853

-4.5E-05

2.56E-07

-2.4E-08

3.84E-10

表7

图10至图13分别示意性表示根据本实用新型的实施方式三的恒定光圈变焦镜头的广角端光线扇形图；根据本实用新型的实施方式三的恒定光圈变焦镜头的广角端垂轴色差图；根据本实用新型的实施方式三的恒定光圈变焦镜头的望远端光线扇形图；根据本实用新型的实施方式三的恒定光圈变焦镜头的望远端垂轴色差图。

结合图10至图13，通过优选以上参数值，本实施方式镜头最大光圈≤1.4，广角端最大视场角76.9°，望远端视场角24.5°，最短光学总长＜90mm，配1/1.8′芯片解像力可达1200W，可实现可见光与红外光共焦。镜头设计考虑温度补偿，在-40℃到80℃的的温度范围内，镜头不需要重新对焦可以保证与常温相同的解像力。

通过上述描述可知，本实用新型的变焦镜头实现了最大光圈≤1.4，广角端最大视场角75°以上，望远端视场角25°以下，焦距变倍比＞3.0，最短光学总长＜90mm，配1/1.8′芯片解像力可达1200W，可实现可见光与红外光共焦。并且镜头设计考虑温度补偿，在-40℃到80℃的的温度范围内，镜头不需要重新对焦可以保证与常温相同的解像力。

以上所述仅为本实用新型的一个实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种恒定光圈变焦镜头，包括：沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有正光焦度的第一透镜群(G1)、具有负光焦度的第二透镜群(G2)、光阑(STOP)、具有正光焦度的第三透镜群(G3)和具有正光焦度的第四透镜群(G4)；

其特征在于，在所述变焦镜头进行从广角端向望远端的变倍期间，所述第二透镜群(G2)沿光轴从物侧向像侧移动，同时所述第四透镜群(G4)也沿光轴移动，用于校正变倍过程中像面位置的变化。

2.根据权利要求1所述的恒定光圈变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜群(G1)包括从物面到像面依次排列的光焦度为负的第一透镜(L1)、光焦度为正的第二透镜(L2)和光焦度为正的第三透镜(L3)；

所述第二透镜群(G2)包括从物面到像面依次排列的光焦度为负的第四透镜(L4)、光焦度为负的第五透镜(L5)、光焦度为负的第六透镜(L6)和光焦度为正的第七透镜(L7)；

所述第三透镜群(G3)包括从物面到像面依次排列的光焦度为正的第八透镜(L8)、光焦度为负的第九透镜(L9)、光焦度为正的第十透镜(L10)、光焦度为负的第十一透镜(L11)和光焦度为正的第十二透镜(L12)；

所述第四透镜群(G4)包括从物面到像面依次排列的光焦度为正的第十三透镜(L13)、光焦度为负的第十四透镜(L14)和光焦度为正的第十五透镜(L15)。

3.根据权利要求2所述的恒定光圈变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜(L1)和所述第二透镜(L2)组成第一胶合透镜组(B1)；

所述第六透镜(L6)和所述第七透镜(L7)组成第二胶合透镜组(B2)；

所述第九透镜(L9)和所述第十透镜(L10)组成第三胶合透镜组(B3)；

所述第十一透镜(L11)和所述第十二透镜(L12)组成第四胶合透镜组(B4)；

所述第十三透镜(L13)和所述第十四透镜(L14)组成第五胶合透镜组(B5)。

4.根据权利要求3所述的恒定光圈变焦镜头，其特征在于，所述第八透镜(L8)为非球面透镜。

5.根据权利要求1至4之一所述的恒定光圈变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜群(G2)焦距F2与变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：-2.3≤F2/Fw≤-1.5。

6.根据权利要求1至4之一所述的恒定光圈变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜群(G3)焦距F3与变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：4.9≤F3/Fw≤5.9。

7.根据权利要求1至4之一所述的恒定光圈变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜群(G4)焦距F4与变焦镜头广角端焦距Fw满足以下关系式：2.5≤F4/Fw≤4.2。

8.根据权利要求2至4之一所述的恒定光圈变焦镜头，其特征在于，所述第十透镜(L10)的折射率nd10和阿贝数vd10满足以下关系：1.91≤nd10,vd10≤24。

9.根据权利要求2至4之一所述的恒定光圈变焦镜头，其特征在于，所述第十二透镜(L12)的折射率nd12和阿贝数vd12满足以下关系：1.42≤nd12≤1.63,63≤vd12≤96。

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