CN216927241U

CN216927241U - 变焦镜头

Info

Publication number: CN216927241U
Application number: CN202123066938.8U
Authority: CN
Inventors: 梁何; 梁伟朝; 范家永
Original assignee: Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
Current assignee: Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
Priority date: 2021-12-08
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2031-12-08

Abstract

本实用新型涉及一种变焦镜头，沿光轴从物侧至像侧方向，包括依次排列的第一固定透镜组(G1)、变焦透镜组(G2)、光阑(STO)、第二固定透镜组(G3)、对焦透镜组(G4)和第三固定透镜组(G5)，所述变焦透镜组(G2)和所述对焦透镜组(G4)可沿光轴移动，第二固定透镜组(G3)包括第八透镜(L8)、第九透镜(L9)、第十透镜(L10)、第十一透镜(L11)、第十二透镜(L12)和第十三透镜(L13)，所述第九透镜(L9)具有正光焦度。本实用新型的变焦镜头最大光圈可达1.4，且具有高像素、大靶面、响应速度快、无热化和红外可共焦的特点。

Description

变焦镜头

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种变焦镜头。

背景技术

随着科学的发展，安防镜头越来越普及，与此同时，对其性能指标的要求也越来越高。例如，要求安防镜头具有更宽的变焦范围、多个焦段、更强的解析力、更高清的画面以及能兼顾高低温和红外性能等。但是，现有的安防变焦镜头的光圈较小，难以在低照度环境下拍摄明亮清晰的图像，并且像素较低，在高低温环境下摄影性能差，且红外离焦量大，难以实现共焦，另外，还不能满足镜头小型化的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变焦镜头。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种变焦镜头，沿光轴从物侧至像侧方向，包括依次排列的第一固定透镜组、变焦透镜组、光阑、第二固定透镜组、对焦透镜组和第三固定透镜组，所述变焦透镜组和所述对焦透镜组可沿光轴移动，第二固定透镜组包括第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第九透镜具有正光焦度。

根据本实用新型的一个方面，所述第一固定透镜组具有正光焦度，所述变焦透镜组具有负光焦度，所述第二固定透镜组具有正光焦度，所述对焦透镜组具有正光焦度，所述第三固定透镜组具有正光焦度。

根据本实用新型的一个方面，所述第一固定透镜组包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜和具有正光焦度的第三透镜。

根据本实用新型的一个方面，所述变焦透镜组包括具有负光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜和具有负光焦度的第七透镜；

所述第五透镜和所述第六透镜胶合组成胶合镜组。

根据本实用新型的一个方面，所述第八透镜具有正光焦度，所述第十透镜具有正光焦度，所述第十一透镜具有负光焦度，所述第十二透镜具有正光焦度，所述第十三透镜具有负光焦度；

所述第二固定透镜组中至少具有一个胶合镜组。

根据本实用新型的一个方面，所述对焦透镜组包括具有正光焦度的第十四透镜、具有负光焦度的第十五透镜和具有正光焦度的第十六透镜。

根据本实用新型的一个方面，所述第三固定透镜组包括具有负光焦度的第十七透镜和具有正光焦度的第十八透镜。

根据本实用新型的一个方面，所述第一固定透镜组、所述变焦透镜组和所述对焦透镜组中的透镜均为球面透镜；

所述第二固定透镜组和所述第三固定透镜组中具有非球面透镜，且非球面透镜的两个面均为非球面。

根据本实用新型的一个方面，所述第一固定透镜组、所述变焦透镜组、所述第二固定透镜组、所述对焦透镜组和所述第三固定透镜组的焦距FG1、FG2、FG3、FG4和FG5分别与所述变焦镜头的广角端焦距Fw满足以下关系：5.00≤FG1/Fw≤10.00；-2.40≤FG2/Fw≤-1.70；2.10≤FG3/Fw≤4.5；1.20≤FG4/Fw≤2.10；3.90≤FG5/Fw≤6.80。

根据本实用新型的一个方面，所述变焦透镜组沿光轴运动行程的绝对值D2与所述变焦镜头的光学总长TTL满足以下关系：0.20≤D2/TTL≤0.40。

根据本实用新型的一个方面，所述对焦透镜组沿光轴运动行程的绝对值D4与所述变焦镜头的光学总长TTL满足以下关系：0≤D4/TTL≤0.015。

根据本实用新型的一个方面，所述对焦透镜组沿光轴运动行程的绝对值D4与所述变焦透镜组沿光轴运动行程的绝对值D2满足以下关系：0.02≤D4/D2≤0.04。

根据本实用新型的一个方面，所述第一固定透镜组的最大透镜直径

与所述变焦镜头的光学总长TTL满足以下关系：

根据本实用新型的一个方面，所述第三透镜的阿贝数∈[65，85]。

根据本实用新型的一个方面，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第七透镜的折射率∈[1.40，1.70]，阿贝数∈[55.2，90]。

根据本实用新型的一个方面，所述第一固定透镜组、所述变焦透镜组和所述第二固定透镜组中至少具有三个胶合镜组。

根据本实用新型的构思，提出了一种最大光圈可达1.4、高像素、大靶面、响应速度快、无热化、红外可共焦的安防变焦镜头。

根据本实用新型的一个方案，使第一固定透镜组、变焦透镜组和对焦透镜组中的透镜均为球面透镜，并使第二固定透镜组和第三固定透镜组中具有非球面透镜，且非球面透镜的两个面均为非球面。如此，通过使用塑料非球面透镜可以有效的降低成本，并能保证高低温下镜头的性能。

根据本实用新型的一个方案，通过合理设置变焦透镜组沿光轴运动行程的绝对值、对焦透镜组沿光轴运动行程的绝对值以及变焦镜头的光学总长的相互关系，可以使得透镜组的运动行程较短，响应速度较快。

根据本实用新型的一个方案，通过合理设置第一固定透镜组的最大透镜直径与变焦镜头的光学总长的关系，可以使变焦镜头具备较大的光圈，并能实现镜头的小型化。

根据本实用新型的一个方案，通过合理设置第三透镜、第四透镜、第五透镜和第七透镜的折射率和阿贝数，并使第一固定透镜组、变焦透镜组和第二固定透镜组中至少具有三个胶合镜组，从而通过合理选材和透镜搭配有效的矫正了色差以及二级光谱色差。

附图说明

图1示意性表示本实用新型的第一种实施方式的变焦镜头的结构图；

图2示意性表示本实用新型的第一种实施方式的变焦镜头在广角端的MTF图；

图3示意性表示本实用新型的第一种实施方式的变焦镜头在长焦端的MTF图；

图4示意性表示本实用新型的第二种实施方式的变焦镜头的结构图；

图5示意性表示本实用新型的第二种实施方式的变焦镜头在广角端的MTF图；

图6示意性表示本实用新型的第二种实施方式的变焦镜头在长焦端的MTF图；

图7示意性表示本实用新型的第三种实施方式的变焦镜头的结构图；

图8示意性表示本实用新型的第三种实施方式的变焦镜头在广角端的MTF图；

图9示意性表示本实用新型的第三种实施方式的变焦镜头在长焦端的MTF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。

参见图1，本实用新型的变焦镜头，沿光轴从物侧至像侧方向，包括依次排列的第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、光阑STO、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5。其中，变焦透镜组G2和对焦透镜组G4均可沿光轴移动，变焦透镜组G2用于实现变焦镜头在广角端和望远端间的光学变焦，对焦透镜组G4用于补偿光学变焦过程中像面位置的变化。

本实用新型中，第二固定透镜组G3包括第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11、第十二透镜L12和第十三透镜L13，其中，第九透镜L9具有正光焦度，从而可以避免第八透镜L8的光焦度过大而产生难以校正的球差。

本实用新型中，第一固定透镜组G1具有正光焦度，变焦透镜组G2具有负光焦度，第二固定透镜组G3具有正光焦度，对焦透镜组G4具有正光焦度，第三固定透镜组G5具有正光焦度。

本实用新型中，第一固定透镜组G1包括具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2和具有正光焦度的第三透镜L3。变焦透镜组G2包括具有负光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5、具有正光焦度的第六透镜L6和具有负光焦度的第七透镜L7。其中，第五透镜L5和第六透镜L6胶合组成胶合镜组。第八透镜L8具有正光焦度，第十透镜L10具有正光焦度，第十一透镜L11具有负光焦度，第十二透镜L12具有正光焦度，第十三透镜L13具有负光焦度。其中，第二固定透镜组G3中至少具有一个胶合镜组。对焦透镜组G4包括具有正光焦度的第十四透镜L14、具有负光焦度的第十五透镜L15和具有正光焦度的第十六透镜L16。第三固定透镜组G5包括具有负光焦度的第十七透镜L17和具有正光焦度的第十八透镜L18。

本实用新型中，第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2和对焦透镜组G4中的透镜均为球面透镜；第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5中具有非球面透镜，且非球面透镜的两个面均为非球面。如此，通过使用塑料非球面透镜可以有效降低成本，还能较好的保证高低温下镜头的性能。

本实用新型中，第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和所述第三固定透镜组G5的焦距FG1、FG2、FG3、FG4和FG5分别与变焦镜头的广角端焦距Fw满足以下关系：5.00≤FG1/Fw≤10.00；-2.40≤FG2/Fw≤-1.70；2.10≤FG3/Fw≤4.5；1.20≤FG4/Fw≤2.10；3.90≤FG5/Fw≤6.80。

本实用新型中，变焦透镜组G2沿光轴运动行程的绝对值D2与变焦镜头的光学总长TTL(即最靠近物侧的表面至成像面的总长度)满足以下关系：0.20≤D2/TTL≤0.40。对焦透镜组G4沿光轴运动行程的绝对值D4与变焦镜头的光学总长TTL满足以下关系：0≤D4/TTL≤0.015。对焦透镜组G4沿光轴运动行程的绝对值D4和变焦透镜组G2沿光轴运动行程的绝对值D2满足以下关系：0.02≤D4/D2≤0.04。如此，可以使得透镜组的运动行程较短，响应速度较快。

本实用新型中，第一固定透镜组G1的最大透镜直径

与变焦镜头的光学总长TTL满足以下关系：

如此，可以使变焦镜头具备较大的光圈，并能实现镜头的小型化。

本实用新型中，第三透镜L3的阿贝数∈[65，85]。第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第七透镜L7的折射率∈[1.40，1.70]，阿贝数∈[55.2，90]。第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2和第二固定透镜组G3中至少具有三个胶合镜组，胶合镜组包括至少两枚透镜，且相邻透镜临近的表面形状相同并贴合在一起。如此，通过合理选择材料和透镜搭配有利于矫正色差及二级光谱色差。

综上所述，本实用新型的变焦镜头采用五群架构，通过合理设置各群组的焦距、透镜数量和形状，可在F1.4大光圈状态下仍具有较好的解析力，并能实现全焦段4K成像。另通过合理的分配光焦度并搭配适当的材料，可以进一步矫正镜头的色差和二级光谱，从而兼顾红外和可见光的共聚焦能力，同时具有温度补偿功能，以实现在高低温环境下(-40℃-80℃)不虚焦，达到清晰成像的效果。并且，本实用新型通过合理设置群组的间隙和各群组的搭配，可实现变焦行程短，响应速度快。最后，通过合理搭配非球面塑料透镜，可以有效降低成本，并有助于像差的校正。

以下以三种实施方式来详细描述本实用新型的变焦镜头，下列实施方式中，以S1、S2、…、SN表示各透镜的面，光阑记为STO，物面记为OBJ，像面记为IMA。

具体符合上述条件式的各实施方式的参数如下表1所示：

表1

本实用新型的变焦镜头的非球面透镜满足以下公式：

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；k为圆锥系数；A₂、A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆···分别表示二阶、四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶···非球面系数。

第一种实施方式

参见图1，在本实施方式中，变焦镜头具有18枚透镜。其中，第十三透镜L13和第十七透镜L17为塑胶非球面透镜，第一透镜L1和第二透镜L2胶合组成胶合镜组，第五透镜L5和第六透镜L6胶合组成胶合镜组，第九透镜L9和第十透镜L0胶合组成胶合镜组，第十一透镜L11和第十二透镜L12胶合组成胶合镜组。

本实施方式的变焦镜头的各参数如下表2所示：

表2

本实施方式中的各非球面透镜的非球面系数如下表3所示：

表3

其中，K为该表面的二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12、A14分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶和十四阶的非球面系数。

本实施方式的变焦镜头的广角端和望远端变倍数据如下表4所示：

表4

结合图2和图3，本实施方式的变焦镜头，最大光圈F1.4，可矫正430～850nm之间的位置色差和倍率色差，实现430-850nm共焦，且-40℃-80℃高低温不需重新对焦仍然满足全4K分辨率。并且，镜头尺寸小，光圈大，可适用于较多不同条件的场景。

第二种实施方式

参见图4，在本实施方式中，变焦镜头具有18枚透镜，其中，第十三透镜L13和第十七透镜L17为塑胶非球面透镜，第一透镜L1和第二透镜L2胶合组成胶合镜组，第五透镜L5和第六透镜L6胶合组成胶合镜组，第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11胶合组成胶合镜组。

本实施方式的变焦镜头的各参数如下表5所示：

表5

本实施方式中的各非球面透镜的非球面系数如下表6所示：

表6

本实施方式的变焦镜头的广角端和望远端变倍数据如下表7所示：

表7

结合图5和图6，本实施方式的变焦镜头，最大光圈F1.4，可矫正430～850nm之间的位置色差和倍率色差，实现430-850nm共焦，且-40℃-80℃高低温不需重新对焦仍然满足全4K分辨率。并且，镜头尺寸小，光圈大，可适用于较多不同条件的场景。

第三种实施方式

参见图7，在本实施方式中，变焦镜头具有18枚透镜，其中，第十三透镜L13和第十七透镜L17为塑胶非球面透镜，第一透镜L1和第二透镜L2胶合组成胶合镜组，第五透镜L5和第六透镜L6胶合组成胶合镜组，第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11胶合组成胶合镜组。

本实施方式的变焦镜头的各参数如下表8所示：

表8

本实施方式中的各非球面透镜的非球面系数如下表9所示：

表9

本实施方式的变焦镜头的广角端和望远端变倍数据如下表10所示：

表10

结合图8和图9，本实施方式的变焦镜头，最大光圈F1.4，可矫正430～850nm之间的位置色差和倍率色差，实现430-850nm共焦，且-40℃-80℃高低温不需重新对焦仍然满足全4K分辨率。并且，镜头尺寸小，光圈大，可适用于较多不同条件的场景。

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，均应包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种变焦镜头，沿光轴从物侧至像侧方向，包括依次排列的第一固定透镜组(G1)、变焦透镜组(G2)、光阑(STO)、第二固定透镜组(G3)、对焦透镜组(G4)和第三固定透镜组(G5)，所述变焦透镜组(G2)和所述对焦透镜组(G4)可沿光轴移动，第二固定透镜组(G3)包括第八透镜(L8)、第九透镜(L9)、第十透镜(L10)、第十一透镜(L11)、第十二透镜(L12)和第十三透镜(L13)，其特征在于，所述第九透镜(L9)具有正光焦度，所述第三固定透镜组(G5)具有正光焦度。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一固定透镜组(G1)具有正光焦度，所述变焦透镜组(G2)具有负光焦度，所述第二固定透镜组(G3)具有正光焦度，所述对焦透镜组(G4)具有正光焦度。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一固定透镜组(G1)包括具有负光焦度的第一透镜(L1)、具有正光焦度的第二透镜(L2)和具有正光焦度的第三透镜(L3)。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦透镜组(G2)包括具有负光焦度的第四透镜(L4)、具有负光焦度的第五透镜(L5)、具有正光焦度的第六透镜(L6)和具有负光焦度的第七透镜(L7)；

所述第五透镜(L5)和所述第六透镜(L6)胶合组成胶合镜组。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第八透镜(L8)具有正光焦度，所述第十透镜(L10)具有正光焦度，所述第十一透镜(L11)具有负光焦度，所述第十二透镜(L12)具有正光焦度，所述第十三透镜(L13)具有负光焦度；

所述第二固定透镜组(G3)中至少具有一个胶合镜组。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述对焦透镜组(G4)包括具有正光焦度的第十四透镜(L14)、具有负光焦度的第十五透镜(L15)和具有正光焦度的第十六透镜(L16)。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第三固定透镜组(G5)包括具有负光焦度的第十七透镜(L17)和具有正光焦度的第十八透镜(L18)。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一固定透镜组(G1)、所述变焦透镜组(G2)和所述对焦透镜组(G4)中的透镜均为球面透镜；

所述第二固定透镜组(G3)和所述第三固定透镜组(G5)中具有非球面透镜，且非球面透镜的两个面均为非球面。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一固定透镜组(G1)、所述变焦透镜组(G2)、所述第二固定透镜组(G3)、所述对焦透镜组(G4)和所述第三固定透镜组(G5)的焦距FG1、FG2、FG3、FG4和FG5分别与所述变焦镜头的广角端焦距Fw满足以下关系：5.00≤FG1/Fw≤10.00；-2.40≤FG2/Fw≤-1.70；2.10≤FG3/Fw≤4.5；1.20≤FG4/Fw≤2.10；3.90≤FG5/Fw≤6.80。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦透镜组(G2)沿光轴运动行程的绝对值D2与所述变焦镜头的光学总长TTL满足以下关系：0.20≤D2/TTL≤0.40。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述对焦透镜组(G4)沿光轴运动行程的绝对值D4与所述变焦镜头的光学总长TTL满足以下关系：0≤D4/TTL≤0.015。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述对焦透镜组(G4)沿光轴运动行程的绝对值D4与所述变焦透镜组(G2)沿光轴运动行程的绝对值D2满足以下关系：0.02≤D4/D2≤0.04。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一固定透镜组(G1)的最大透镜直径

与所述变焦镜头的光学总长TTL满足以下关系：

14.根据权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜(L3)的折射率∈[1.40，1.70]，阿贝数∈[55.2，90]。

15.根据权利要求4所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜(L4)、所述第五透镜(L5)和所述第七透镜(L7)的折射率∈[1.40，1.70]，阿贝数∈[55.2，90]。

16.根据权利要求1-8中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一固定透镜组(G1)、所述变焦透镜组(G2)和所述第二固定透镜组(G3)中至少具有三个胶合镜组。