CN219285493U - 变焦镜头及成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种变焦镜头及成像装置，所述变焦镜头具有自物侧向像侧的光轴方向，所述变焦镜头包括镜筒、第一透镜组、光阑、第二透镜组、滤光片以及感光芯片，所述第一透镜组、所述光阑、所述第二透镜组、所述滤光片以及所述感光芯片设于所述镜筒内，且沿所述光轴方向依次设置；其中，所述第一透镜组具有负光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒，所述第二透镜组具有正光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒。本实用新型提供的变焦镜头具有体积小、倍率大、成本低的优点，利于在监控领域的推广和普及。

Description

变焦镜头及成像装置

技术领域

本实用新型涉及光学系统设计技术领域，尤其涉及一种变焦镜头及成像装置。

背景技术

目前监控用的变焦镜头普遍存在这样的缺点：体积大，同样总长情况下倍率小，亦或者成本太高，而体积大、倍率小和成本高的缺点，则影响变焦镜头在监控领域的推广和普及。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种变焦镜头及成像装置，旨在解决目前变焦镜头体积大、倍率小和成本高的问题，以得到一种小体积、大变倍、低成本的变焦镜头。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种变焦镜头，所述变焦镜头具有自物侧向像侧的光轴方向，所述变焦镜头包括镜筒、第一透镜组、光阑、第二透镜组、滤光片以及感光芯片，所述第一透镜组、所述光阑、所述第二透镜组、所述滤光片以及所述感光芯片设于所述镜筒内，且沿所述光轴方向依次设置；

其中，所述第一透镜组具有负光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒，所述第二透镜组具有正光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒。

可选地，所述第一透镜组包括沿所述光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜及第三透镜；

其中，所述第一透镜为玻璃球面镜片，所述第二透镜和所述第三透镜为塑料非球面镜片。

可选地，所述第二透镜的像侧面与所述第三透镜的物侧面贴合设置。

可选地，所述第二透镜组包括沿所述光轴方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜；

其中，所述第四透镜的光焦度为正，所述第五透镜的光焦度为负或正，所述第六透镜的光焦度为正，所述第七透镜的光焦度为负，所述第八透镜的光焦度为正，所述第九透镜的光焦度为负，所述第十透镜的光焦度为负或正。

可选地，在所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜中，相邻的侧面呈贴合设置。

可选地，所述第四透镜为玻璃非球面镜片，所述第六透镜和所述第九透镜为玻璃球面镜片，所述第五透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第十透镜均为塑料非球面镜片。

可选地，所述第四透镜为弯月形镜片。

可选地，所述变焦镜头的光学总长为TTL，其中，TTL＜45mm；和/或，

所述变焦镜头的焦距为fw，其中，3mm≤fw≤12mm。

可选地，所述第一透镜组与所述光阑的距离为D1，其中，0.6mm≤D1≤9.842mm；和/或，

所述第二透镜组与所述光阑的距离为D2，其中，0.33mm≤D2≤9.043mm。

本实用新型还提出的一种成像装置，包括如上所述的变焦镜头。

本实用新型的技术方案中，所述变焦镜头具有自物侧向像侧的光轴方向，所述变焦镜头包括镜筒、第一透镜组、光阑、第二透镜组、滤光片以及感光芯片，所述第一透镜组、所述光阑、所述第二透镜组、所述滤光片以及所述感光芯片设于所述镜筒内，且沿所述光轴方向依次设置；其中，所述第一透镜组具有负光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒，所述第二透镜组具有正光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒，如此，使得所述变焦镜头能够具有体积小、倍率大、成本低的优点，利于在监控领域的推广和普及。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的变焦镜头的一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	变焦镜头	32	第五透镜
1	第一透镜组	33	第六透镜
				11	第一透镜	34	第七透镜
12	第二透镜	35	第八透镜
				13	第三透镜	36	第九透镜
2	光阑	37	第十透镜
				3	第二透镜组	4	滤光片
31	第四透镜	5	感光芯片

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前监控用的变焦镜头普遍存在这样的缺点：体积大，同样总长情况下倍率小，亦或者成本太高，而体积大、倍率小和成本高的缺点，则影响变焦镜头在监控领域的推广和普及。

鉴于此，本实用新型提供一种变焦镜头，图1为本实用新型提供的变焦镜头的一实施例。

请参照图1，所述变焦镜头100具有自物侧向像侧的光轴方向，所述变焦镜头100包括镜筒、第一透镜组1、光阑2、第二透镜组3、滤光片4以及感光芯片5，所述第一透镜组1、所述光阑2、所述第二透镜组3、所述滤光片4以及所述感光芯片5设于所述镜筒内，且沿所述光轴方向依次设置；其中，所述第一透镜组1具有负光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒，所述第二透镜组3具有正光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒。

本实用新型的技术方案中，所述变焦镜头100具有自物侧向像侧的光轴方向，所述变焦镜头100包括镜筒(附图未示出)、第一透镜组1、光阑2、第二透镜组3、滤光片4以及感光芯片5，所述第一透镜组1、所述光阑2、所述第二透镜组3、所述滤光片4以及所述感光芯片5设于所述镜筒内，且沿所述光轴方向依次设置；其中，所述第一透镜组1具有负光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒，所述第二透镜组3具有正光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒，如此，使得所述变焦镜头100能够具有体积小、倍率大、成本低的优点，利于在监控领域的推广和普及。

进一步地，所述第一透镜组1包括沿所述光轴方向依次设置的第一透镜11、第二透镜12及第三透镜13；其中，所述第一透镜11为玻璃球面镜片，所述第二透镜12和所述第三透镜13为塑料非球面镜片。通过将所述第一透镜11设计为玻璃球面镜片，将所述第二透镜12和所述第三透镜13设计为塑料非球面镜片，各透镜的材料以及表面类型搭配合理，利于实现镜头小体积和低成本的要求，同时，利于实现在体积尽可能小情况下，让镜头的变倍效率更高。

具体地，在本实用新型实施例中，所述第二透镜12的像侧面与所述第三透镜13的物侧面贴合设置。如此，所述第二透镜12与所述第三透镜13形成类似粘合镜片，有效矫正镜头色差，在控制镜头紫边情况下，实现红外的共焦。

进一步地，所述第二透镜组3包括沿所述光轴方向依次设置的第四透镜31、第五透镜32、第六透镜33、第七透镜34、第八透镜35、第九透镜36及第十透镜37；其中，所述第四透镜31的光焦度为正，所述第五透镜32的光焦度为负或正，所述第六透镜33的光焦度为正，所述第七透镜34的光焦度为负，所述第八透镜35的光焦度为正，所述第九透镜36的光焦度为负，所述第十透镜37的光焦度为负或正。如此，各透镜光焦度正负搭配合理，利于实现高阶像差和色差的矫正。

具体地，在本实用新型实施例中，所述第五透镜32的光焦度为负，所述第十透镜37的光焦度为正，也就是说，所述第二透镜组3各透镜光焦度正负依次为：正、负、正、负、正、负、正，如此，镜头对高阶像差和色差的矫正效果更好。

具体地，在本实用新型实施例中，在所述第五透镜32、所述第六透镜33、所述第七透镜34、所述第八透镜35、所述第九透镜36和所述第十透镜37中，相邻的侧面呈贴合设置。如此设置，所述第五透镜32、所述第六透镜33、所述第七透镜34、所述第八透镜35、所述第九透镜36和所述第十透镜37形成类似胶合结构，如此，实现高阶像差和色差的最优矫正。

具体地，在本实用新型实施例中，所述第四透镜31为玻璃非球面镜片，所述第六透镜33和所述第九透镜36为玻璃球面镜片，所述第五透镜32、所述第七透镜34、所述第八透镜35和所述第十透镜37均为塑料非球面镜片。如此设置，所述第二透镜组3各透镜的材料以及表面类型搭配合理，利于实现镜头小体积和低成本的要求，同时，利于实现在体积尽可能小情况下，让镜头的变倍效率更高；同时，由于在所述光阑2之后使用的所述第四透镜31为玻璃非球面镜片，使得所述第四透镜31能矫正所述光阑2出射光线的像差，保证高低温镜头解像的稳定。

具体地，在本实用新型实施例中，所述第四透镜31为弯月形镜片。进一步减小畸变。

进一步地，所述变焦镜头100的光学总长为TTL，其中，TTL＜45mm。如此，镜头的体积小，满足监控环境各场景小体积要求。

进一步地，所述变焦镜头100的焦距为fw，其中，3mm≤fw≤12mm。如此，令焦距fw为3mm到12mm，满足倍率4x要求，实现所述变焦镜头100的大变倍的性能。

进一步地，所述第一透镜组1与所述光阑2的距离为D1，其中，0.6mm≤D1≤9.842mm。也即，所述第一透镜组1的变焦移动范围为0.6mm～9.842mm，提升所述变焦镜头100的性能。

进一步地，所述第二透镜组3与所述光阑2的距离为D2，其中，0.33mm≤D2≤9.043mm。也即，所述第二透镜组3的变焦移动范围为0.33mm～9.043mm，提升所述变焦镜头100的性能。

具体地，在本实用新型实施例中，所述变焦镜头各透镜的材质折射率，曲率半径，厚度如表1所示。

表1透镜的参数

具体地，在本实用新型实施例中，所述变焦镜头中非球面镜片的非球面表面形状满足以下公式：

其中，c为镜片半径R的倒数，即c＝1/R；k为圆锥系数；a₁和a₂为非球面系数。各非球面镜片的圆锥系数和非球面系数如表2所示。

表2非球面镜片的圆锥系数和非球面系数

综上而言，为实现镜头小体积要求，设计时充分考虑不同镜片材质折射率，阿贝数，曲率和芯厚的搭配；实现体积尽可能小情况下，让镜头的变倍效率更高。

为实现所述变焦镜头的低成本要求,镜头使用多枚塑料镜片；通过材料的合理搭配，在保证常温和高低温性能情况下，让成本更低。

为实现所述变焦镜头在小体积情况下性能的保证和红外完全共焦，设计采用所述第一透镜组的共轭距改变量与所述第二透镜组纵向放大之后的共轭距改变量相抵消，实现像面补偿。所述第一透镜组采用单玻璃球面镜片和二枚塑料非球面镜片搭配，其中，所述第二透镜和所述第三透镜形成类似粘合镜片能有效的矫正镜头色差，在控制镜头紫边情况下，实现红外的共焦。所述第二透镜组镜片采用七枚不同镜片搭配，所述光阑后使用的所述第四透镜为玻璃非球面镜片，能矫正光阑出射光线的像差，保证高低温镜头解像的稳定；同时所述第四透镜的弯月形状能进一步减小畸变；再结合所述第四透镜之后的六枚镜片的合理排布，形成完美的类似胶合结构(即所述光阑后第五到十枚镜片的光焦度正负依次为负，正，负，正，负，正)，实现高阶像差和色差的最优矫正。同时设置渐晕，在不影响照度的情况下，拦掉周边杂散光线，使像面中心和边缘保证同样的解像要求。

为实现系统在高低温环境中(高温70℃，低温-40℃)解像的清晰，系统采用了高低温对应折射率差异较小塑料材质同时考虑各种镜片材料折射率、阿贝数高低温的变化量匹配面型和空气间隔的变化，保证高低温环境中各要素变化量的正负搭配，从而实现高低温环境中像面的同步和清晰。

本实用新型还提供一种成像装置，所述成像装置包括如上所述的变焦镜头。由于该成像装置采用了上述变焦镜头所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头具有自物侧向像侧的光轴方向，所述变焦镜头包括镜筒、第一透镜组、光阑、第二透镜组、滤光片以及感光芯片，所述第一透镜组、所述光阑、所述第二透镜组、所述滤光片以及所述感光芯片设于所述镜筒内，且沿所述光轴方向依次设置；

其中，所述第一透镜组具有负光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒，所述第二透镜组具有正光焦度，且沿所述光轴方向可移动地安装于所述镜筒；

所述第二透镜组包括沿所述光轴方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜；

其中，所述第四透镜的光焦度为正，所述第五透镜的光焦度为负或正，所述第六透镜的光焦度为正，所述第七透镜的光焦度为负，所述第八透镜的光焦度为正，所述第九透镜的光焦度为负，所述第十透镜的光焦度为负或正；

所述第四透镜为玻璃非球面镜片，所述第六透镜和所述第九透镜为玻璃球面镜片，所述第五透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第十透镜均为塑料非球面镜片。

2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组包括沿所述光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜及第三透镜；

其中，所述第一透镜为玻璃球面镜片，所述第二透镜和所述第三透镜为塑料非球面镜片。

3.如权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜的像侧面与所述第三透镜的物侧面贴合设置。

4.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，在所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜中，相邻的侧面呈贴合设置。

5.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜为弯月形镜片。

6.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头的光学总长为TTL，其中，TTL＜45mm；和/或，

所述变焦镜头的焦距为fw，其中，3mm≤fw≤12mm。

7.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组与所述光阑的距离为D1，其中，0.6mm≤D1≤9.842mm；和/或，

所述第二透镜组与所述光阑的距离为D2，其中，0.33mm≤D2≤9.043mm。

8.一种成像装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的变焦镜头。

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