CN212302052U

CN212302052U - 变焦镜头

Info

Publication number: CN212302052U
Application number: CN202022297749.0U
Authority: CN
Inventors: 赖景辉; 蓝岚; 杨学坤
Original assignee: Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
Current assignee: Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2030-10-15

Abstract

本实用新型涉及一种变焦镜头，沿物侧至像侧方向，依次包括具有负光焦度的补偿组(a)、光阑和具有正光焦度的变倍组(b)，所述补偿组(a)的焦距为Fa，所述变倍组(b)的焦距为Fb，满足：‑0.98≤Fa/Fb≤‑0.79。本实用新型的变焦镜头，具有高像素、低成本、无热化、红外共焦的特性。

Description

变焦镜头

技术领域

本实用新型涉及光学系统和器件设计技术领域，尤其涉及一种变焦镜头。

背景技术

为了适应监控场所的多样性，摄像需要获得远近两端的清晰成像，这就要求监控镜头具备足够的变倍效果。变焦监控镜头在满足近距离和远距离成像质量的同时，往往伴随着透镜数量的增加以及复杂的镜头结构。此外，安防领域普遍要求摄像机镜头具备红外共焦性能和高低温下图像不失正的特性，然而一般而言，变焦光学系统很难兼顾高分辨率、红外共焦、高低温环境图像不失正和低成本化的特性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种变焦镜头。

为实现上述目的，本实用新型提供一种变焦镜头，沿物侧至像侧方向，依次包括具有负光焦度的补偿组、光阑和具有正光焦度的变倍组，所述补偿组的焦距为Fa，所述变倍组的焦距为Fb，满足：-0.98≤Fa/Fb≤-0.79。

根据本实用新型的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述补偿组依次包括光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜和光焦度为正的第三透镜。

根据本实用新型的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述变倍组依次包括光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为负的第六透镜、光焦度为正的第七透镜和光焦度为负的第八透镜。

根据本实用新型的一个方面，所述第四透镜的焦距为f4，与所述变倍组的焦距Fb之间满足关系式：1.32≤f4/Fb≤1.86。

根据本实用新型的一个方面，所述第四透镜的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4，满足：1.46≤Nd4≤1.59、68.6≤Vd4≤96.2。

根据本实用新型的一个方面，所述第五透镜的焦距为f5，所述第六透镜的焦距为f6，满足：-2.8≤f5/f6≤-0.95。

根据本实用新型的一个方面，所述第七透镜和所述第八透镜组成胶合镜片组。

根据本实用新型的一个方面，所述第七透镜的阿贝数为Vd7，所述第八透镜的阿贝数为Vd8，满足34≤Vd7-Vd8≤55。

根据本实用新型的一个方面，所述第二透镜、第三透镜、第五透镜和第六透镜为非球面镜片。

根据本实用新型的一个方面，所述变焦镜头广角端的焦距为Fw，与所述变倍组的焦距Fb之间满足关系式：0.21≤Fw/Fb≤0.43。

本实用新型的变焦镜头，共设置八片透镜，并通过正负光焦度的合理搭配，使得本实用新型的变焦镜头具有超广角、大光圈的优越性能，视场角变化范围广，望远端可以达到30°以下，广角端可达160°以上，最大光圈达到F1.4，具有广阔的市场应用前景。

本实用新型的变焦镜头，其中第二透镜、第三透镜、第五透镜和第六透镜设置为非球面镜片。如此设置，采用非球面透镜与球面透镜合理搭配，充分利用非球面透镜强大的校正像差能力，极大地消除了透镜折射率随温度变化带来的后焦漂移，使得变焦镜头在高温和低温环境下仍具有良好的分辨率。

本实用新型的变焦镜头，变倍组中第七透镜和第八透镜组成胶合镜片组。其中第七透镜的阿贝数为Vd7，第八透镜的阿贝数为Vd8，满足34≤Vd7-Vd8≤55。如此设置，有利于本实用新型变焦镜头广角端与望远端的色差校正，达到变焦系统全程色差的合理平衡，实现红外共焦性能。

附图说明

图1示意性表示根据本实用新型实施例1的变焦镜头广角端的结构示图；

图2示意性表示根据本实用新型实施例1的变焦镜头望远端的结构示图；

图3示意性表示根据本实用新型实施例1的变焦镜头广角端的光线扇形图；

图4示意性表示根据本实用新型实施例1的变焦镜头广角端的垂轴色差图；

图5示意性表示根据本实用新型实施例1的变焦镜头望远端的光线扇形图；

图6示意性表示根据本实用新型实施例1的变焦镜头望远端的垂轴色差图；

图7示意性表示根据本实用新型实施例2的变焦镜头广角端的结构示图；

图8示意性表示根据本实用新型实施例2的变焦镜头望远端的结构示图；

图9示意性表示根据本实用新型实施例2的变焦镜头广角端的光线扇形图；

图10示意性表示根据本实用新型实施例2的变焦镜头广角端的垂轴色差图；

图11示意性表示根据本实用新型实施例2的变焦镜头望远端的光线扇形图；

图12示意性表示根据本实用新型实施例2的变焦镜头望远端的垂轴色差图；

图13示意性表示根据本实用新型实施例3的变焦镜头广角端的结构示图；

图14示意性表示根据本实用新型实施例3的变焦镜头望远端的结构示图；

图15示意性表示根据本实用新型实施例3的变焦镜头广角端的光线扇形图；

图16示意性表示根据本实用新型实施例3的变焦镜头广角端的垂轴色差图；

图17示意性表示根据本实用新型实施例3的变焦镜头望远端的光线扇形图；

图18示意性表示根据本实用新型实施例3的变焦镜头望远端的垂轴色差图。

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。

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。

结合图1和图2所示，本实用新型提供一种变焦镜头，沿物侧至像侧方向，依次包括具有负光焦度的补偿组a、光阑和具有正光焦度的变倍组b，补偿组a的焦距为Fa，变倍组b的焦距为Fb，满足：-0.98≤Fa/Fb≤-0.79。

本实用新型的变焦镜头，沿物侧至像侧方向，补偿组a依次包括光焦度为负的第一透镜1、光焦度为负的第二透镜2和光焦度为正的第三透镜3。变倍组b依次包括光焦度为正的第四透镜4、光焦度为正的第五透镜5、光焦度为负的第六透镜6、光焦度为正的第七透镜7和光焦度为负的第八透镜8。

本实用新型的变焦镜头，其中第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5和第六透镜6设置为非球面镜片。如此设置，采用非球面透镜与球面透镜合理搭配，充分利用非球面透镜强大的校正像差能力，极大地消除了透镜折射率随温度变化带来的后焦漂移，使得变焦镜头在高温和低温环境下仍具有良好的分辨率。

本实用新型的变焦镜头，其中所有的非球面满足以下公式：

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

其中，Z为沿光轴方向，垂直于光轴的高度为h的位置处曲面到顶点的轴向距离；c表示非球面曲面顶点处的曲率；y为非球面透镜的径向坐标；k为圆锥系数；a₄、a₆、a₈、a₁₀、a₁₂分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶非球面系数。

本实用新型的变焦镜头，第四透镜4的焦距为f4，与变倍组b的焦距Fb之间满足关系式：1.32≤f4/Fb≤1.86。第四透镜4的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4，满足：1.46≤Nd4≤1.59、68.6≤Vd4≤96.2。第五透镜5的焦距为f5，第六透镜6的焦距为f6，满足：-2.8≤f5/f6≤-0.95。

本实用新型的变焦镜头，变倍组b中第七透镜7和第八透镜8组成胶合镜片组。其中第七透镜7的阿贝数为Vd7，第八透镜8的阿贝数为Vd8，满足34≤Vd7-Vd8≤55。如此设置，有利于本实用新型变焦镜头广角端与望远端的色差校正，达到变焦系统全程色差的合理平衡，实现红外共焦性能。

本实用新型的变焦镜头广角端的焦距为Fw，其与变倍组b的焦距Fb之间满足关系式：0.21≤Fw/Fb≤0.43。

综上，本实用新型的变焦镜头按照以上限定进行设置，使得本实用新型的变焦镜头具有超广角、大光圈，在保证高分辨率、红外共焦、高低温环境下图像不失真的情况，可以降低成产成本。

以下根据本实用新型的上述设置给出3组具体实施方式来具体说明根据本实用新型的变焦镜头。本实用新型的变焦镜头共包含8片透镜，其中第七透镜7和第八透镜8组合胶合镜片组，加上光阑和像面共17个光学面，为叙述方便，将17个光学面依次进行编号为S1-S17。

三组实施方式数据如下表1中数据：

条件式	实施例1	实施例2	实施例3
				-0.98≤Fa/Fb≤-0.79	-0.79	-0.83	-0.98
0.21≤Fw/Fb≤0.43	0.29	0.43	0.21
				1.32≤f4/Fb≤1.86	1.77	1.86	1.32
1.46≤Nd4≤1.59	1.46	1.49	1.59
				68.6≤Vd4≤96.2	96.2	81.6	68.6
-2.8≤f5/f6≤-0.95	-1.09	-0.95	-2.80
				34≤Vd7-Vd8≤55	45.3	34.1	55

表1

实施方式一：

图1和图2分别示意性表示本实施例变焦镜头广角端和望远端的结构示图。结合图1和图2所示，在本实施例中，变焦镜头的第一透镜组a包括三枚镜片，第二透镜组b包括五枚镜片，其中，第七透镜7和第八透镜8构成胶合镜片组。

以下表2列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：

表面序号	表面类型	曲率半径	厚度	折射率	阿贝数
						1	球面	Infinity	0.61	1.71	50.3
2	球面	7.638	4.46
						3	非球面	-15.372	1.16	1.53	56.1
4	非球面	13.285	0.15
						5	非球面	11.645	2.15	1.64	23.5
6	非球面	-360.125	可变
						STO	球面	Infinity	可变
8	球面	8.574	2.35	1.46	96.2
						9	球面	210.077	0.15
10	非球面	6.425	1.68	1.53	56.1
						11	非球面	10.754	0.96
12	非球面	-28.815	1.20	1.66	20.3
						13	非球面	36.299	0.47
14	球面	8.195	3.00	1.46	90.2
						15	球面	-8.195	3.10	1.74	44.9
16	球面	-17.527	可变
						像面	球面	Infinity

表2表3列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数：

表面序号

k

a4

a6

a8

a10

a12

3

-1.0

3.391E-04

-3.527E-05

1.388E-06

-2.354E-08

1.433E-010

4

-1.0

1.152E-04

-1.654E-05

1.474E-07

-1.614E-09

1.274E-010

5

-1.0

-3.398E-04

2.287E-05

-1.237E-06

1.442E-08

2.861E-011

6

-1.0

-1.712E-04

1.150E-03

-4.579E-07

1.832E-09

1.248E-011

10

-1.0

5.768E-04

-5.938E-05

2.248E-05

-1.368E-07

2.546E-09

11

-1.0

1.345E-03

-1.840E-04

6.721E-06

-1.728E-06

2.286E-09

12

-1.0

4.984E-03

-2.587E-04

1.308E-05

-3.927E-07

4.487E-09

13

-1.0

5.015E-03

-1.088E-04

7.835E-06

-1.184E-07

-4.537E-09

表3

图3-图6分别示意性表示根据本实用新型实施例1的变焦镜头广角端的光线扇形图、广角端的垂轴色差图、望远端的光线扇形图和望远端的垂轴色差图。结合附图可以得知，本实施例变焦镜头，具有高像素、低成本、无热化、红外共焦的特性。

实施方式二：

图7和图8分别示意性表示本实施例变焦镜头广角端和望远端的结构示图。结合图7和图8所示，在本实施例中，变焦镜头的第一透镜组a包括三枚镜片，第二透镜组b包括五枚镜片，其中，第七透镜7和第八透镜8构成胶合镜片组。

以下表4列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：

表面序号	表面类型	曲率半径	厚度	折射率	阿贝数
						1	球面	150	0.61	1.81	42.0
2	球面	8.332	4.26
						3	非球面	-16.785	1.35	1.53	56.1
4	非球面	10.257	0.32
						5	非球面	8.724	2.06	1.64	23.5
6	非球面	56.335	可变
						STO	球面	Infinity	可变
8	球面	9.735	2.23	1.49	81.6
						9	球面	250	0.15
10	非球面	5.813	1.72	1.54	55.9
						11	非球面	8.547	0.90
12	非球面	-27.147	0.96	1.66	20.4
						13	非球面	56.317	0.62
14	球面	9.443	3.60	1.49	81.6
						15	球面	-5.254	3.16	1.67	47.5
16	球面	-13.665	可变
						像面	球面	Infinity

表4表5列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数：

表面序号

k

a4

a6

a8

a10

a12

3

-1.0

6.905E-04

-5.568E-05

1.605E-06

-2.725E-08

1.916E-010

4

-1.0

5.425E-04

-3.712E-05

-2.705E-08

4.078E-09

7.684E-011

5

-1.0

-2.001E-04

1.668E-05

-9.118E-07

1.521E-08

5.631E-011

6

-1.0

-8.932E-05

8.877E-06

-5.028E-08

5.098E-09

2.547E-011

10

-1.0

8.945E-04

-5.258E-05

2.487E-06

-1.482E-07

-2.417E-09

11

-1.0

1.642E-03

-1.786E-04

6.567E-06

-1.875E-07

2.547E-09

12

-1.0

5.187E-03

-2.484E-04

1.317E-05

-4.030E-07

4.956E-09

13

-1.0

5.101E-03

-9.578E-05

7.656E-06

-9.483E-08

-4.670E-09

表5

图9-图12分别示意性表示根据本实用新型实施例2的变焦镜头广角端的光线扇形图、广角端的垂轴色差图、望远端的光线扇形图和望远端的垂轴色差图。结合附图可以得知，本实施例变焦镜头，具有高像素、低成本、无热化、红外共焦的特性。

实施方式三：

图13和图14分别示意性表示本实施例变焦镜头广角端和望远端的结构示图。结合图13和图14所示，在本实施例中，变焦镜头的第一透镜组a包括三枚镜片，第二透镜组b包括五枚镜片，其中，第七透镜7和第八透镜8构成胶合镜片组。

以下表6列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：

表面序号	表面类型	曲率半径	厚度	折射率	阿贝数
						1	球面	74.501	0.60	1.75	51.0
2	球面	7.586	4.82
						3	非球面	-15.042	1.15	1.53	56.1
4	非球面	12.358	0.15
						5	非球面	11.095	2.15	1.64	23.5
6	非球面	337.723	可变
						STO	球面	Infinity	可变
8	球面	8.338	1.028	1.59	68.6
						9	球面	459.624	0.476
10	非球面	7.489	1.921	1.53	65.1
						11	非球面	9.187	0.489
12	非球面	-19.402	0.115	1.66	20.4
						13	非球面	38.888	1.318
14	球面	7.687	1.007	1.44	94.5
						15	球面	-9.655	2.538	1.65	39.5
16	球面	-15.730	0.814
						像面	球面	Infinity

表6表7列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数：

表7

图15-图18分别示意性表示根据本实用新型实施例3的变焦镜头广角端的光线扇形图、广角端的垂轴色差图、望远端的光线扇形图和望远端的垂轴色差图。结合附图可以得知，本实施例变焦镜头，具有高像素、低成本、无热化、红外共焦的特性。

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

1.一种变焦镜头，其特征在于，沿物侧至像侧方向，依次包括具有负光焦度的补偿组(a)、光阑和具有正光焦度的变倍组(b)，所述补偿组(a)的焦距为Fa，所述变倍组(b)的焦距为Fb，满足：-0.98≤Fa/Fb≤-0.79。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，沿物侧至像侧方向，所述补偿组(a)依次包括光焦度为负的第一透镜(1)、光焦度为负的第二透镜(2)和光焦度为正的第三透镜(3)。

3.根据权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，沿物侧至像侧方向，所述变倍组(b)依次包括光焦度为正的第四透镜(4)、光焦度为正的第五透镜(5)、光焦度为负的第六透镜(6)、光焦度为正的第七透镜(7)和光焦度为负的第八透镜(8)。

4.根据权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜(4)的焦距为f4，与所述变倍组(b)的焦距Fb之间满足关系式：1.32≤f4/Fb≤1.86。

5.根据权利要求3或4所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜(4)的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4，满足：1.46≤Nd4≤1.59、68.6≤Vd4≤96.2。

6.根据权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，所述第五透镜(5)的焦距为f5，所述第六透镜(6)的焦距为f6，满足：-2.8≤f5/f6≤-0.95。

7.根据权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，所述第七透镜(7)和所述第八透镜(8)组成胶合镜片组。

8.根据权利要求3或7所述的变焦镜头，其特征在于，所述第七透镜(7)的阿贝数为Vd7，所述第八透镜(8)的阿贝数为Vd8，满足34≤Vd7-Vd8≤55。

9.根据权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜(2)、第三透镜(3)、第五透镜(5)和第六透镜(6)为非球面镜片。

10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头广角端的焦距为Fw，与所述变倍组(b)的焦距Fb之间满足关系式：0.21≤Fw/Fb≤0.43。