一种大光圈大像面的超广角变焦镜头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学镜头技术领域,尤其涉及一种大光圈大像面的超广角变焦镜头。
【背景技术】
[0002] 安防需要对目标日夜不间断的监控,夜晚由于环境亮度极低通常需要使用红外光 照明,画面也由彩色转为黑白色,清晰度降低,容易导致细节丢失。为了提高夜晚的监控质 量,技术人员进行了不懈的努力。
[0003] 随着电子科技的发展,市面上出现了一种高感光的成像芯片(微光成像芯片),其 可以利用微弱的环境光成像,若配合大光圈镜头即可获得较为清晰明亮的彩色画面,大大 提高了夜晚的监控质量,同时摒弃了红外补光灯,从而可以使得摄像机的温度大大降低,提 高了摄像机的工作寿命。
[0004] 然而这种成像芯片尺寸较大,达到1/1.7〃左右,而普通安防监控镜头使用的芯片 在1/3〃左右。因此普通的监控镜头将无法用于微光成像芯片。
[0005] 因此研发一种最大像面超过1/1.7〃,最大光圈可以达到F1.4的变焦镜头就显得很 有必要。
[0006] 因此,本发明旨在提供一种大光圈大像面的超广角变焦镜头,其采用13枚玻璃球 面镜片,最大视场角达到150°,最大光圈达到F1.4,分辨率达到八百万像素,焦距范围为 3.5-16mm,光学总长小于95mm,成像质量好,视野宽广,相对孔径大。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供一种大光圈大像面的超广角变 焦镜头,其采用13枚玻璃球面镜片,最大视场角达到150°,最大光圈达到F1.4,分辨率达到 八百万像素,焦距范围为3.5-16mm,光学总长小于95mm,成像质量好,视野宽广,相对孔径 大。
[0008] 为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0009] -种大光圈大像面的超广角变焦镜头,包括变倍组和补偿组,所述变倍组的总光 焦度为正,所述补偿组的总光焦度为负,通过改变所述变倍组和所述补偿组的相对位置来 进tx变焦;
[0010] 所述补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜、双凹负光焦度 的第二透镜和凸凹正光焦度的第三透镜;
[0011] 所述变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜、双凸正光焦度 的第五透镜、双凹负光焦度的第六透镜、双凸正光焦度的第七透镜和双凹负光焦度的第八 透镜、双凸正光焦度的第九透镜、凸凹正光焦度的第十透镜、凸凹负光焦度的第十一透镜、 双凸正光焦度的第十二透镜和双凹负光焦度的第十三透镜;第一透镜至第十三透镜均为玻 璃球面镜片,而且这些透镜均采用超低色散镜片。
[0012] 所述补偿组的焦距Ff'与变倍组的焦距Bf'满足如下条件:
[0013]
,以达到大像面高性能的目的。
[0014] 作为本发明大光圈大像面的超广角变焦镜头的一种改进,所述第一透镜和所述第 二透镜直接紧靠装配,所述第二透镜和所述第三透镜之间设置有垫圈。
[0015] 作为本发明大光圈大像面的超广角变焦镜头的一种改进,所述第四透镜和所述第 五透镜之间通过隔圈紧配,所述第七透镜和所述第八透镜直接紧靠装配,所述第九透镜和 所述第十透镜通过隔圈紧配,所述第十一透镜和所述第十二透镜之间直接紧靠。
[0016] 作为本发明大光圈大像面的超广角变焦镜头的一种改进,所述第五透镜、所述第 六透镜和所述第七透镜之间用光学胶粘合,所述第八透镜和所述第九透镜之间用光学胶粘 合,所述第十透镜和所述第十一透镜之间用光学胶粘合,所述第十二透镜和所述第十三透 镜之间用光学胶粘合。
[0017] 作为本发明大光圈大像面的超广角变焦镜头的一种改进,所述第五透镜、所述第 六透镜和所述第七透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf5,所述第八透镜和所述第九透镜胶 合而成的透镜组的焦距为Bf6,所述第十透镜和所述第十一透镜胶合而成的透镜组的焦距 为Bf 7,所述第十二透镜和所述第十三透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf 8,上述焦距与变 倍组的焦距Bf'存在如下关系:
[0022]作为本发明大光圈大像面的超广角变焦镜头的一种改进,所述第一透镜至所述第 十三透镜的焦距和折射率满足以下条件:
[0024]上表中,"f"为焦距,"η"为折射率,号表示方向为负;
[0025] 其中,Π 至Π 3分别对应于第一透镜至第十三透镜的焦距;nl至η13分别对应于第 一透镜至第十三透镜的折射率。
[0026]相对于现有技术,本发明采用13枚玻璃球面镜片,具备总光焦度为正的变倍组与 总光焦度为负的补偿组,通过改变两组的间隔来实现变焦的功能,可以提高镜头的通光量 和像面尺寸,焦距变倍比范围为3-5倍,焦距范围为3.5mm-16mm,光学总长小于95mm,其最大 视场角达到150°,最大光圈达到F1.4,而且通过合理分配镜片的光焦度,使得镜头的分辨率 达到八百万像素,而且使得镜头在-40°C_+80°C的环境下使用也不跑焦。成像质量好,视野 宽广,相对孔径大。
[0027]此外,本发明通过大量采用胶合镜片(通过光学胶粘合的透镜),可以最大程度地 减少镜片直接紧靠装配的误差,提高镜头的装配良品率,而且,本发明通过采用超低色散镜 片的,使得镜头的色差降到最低,提高镜头的色彩还原效果与成像质量。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的结构示意图。
[0029] 图2为本发明的光学系统图之一。
[0030] 图3为本发明的光学系统图之二。
【具体实施方式】
[0031] 以下将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的说明,但是,本发 明的【具体实施方式】并不局限于此。
[0032] 如图1和图2所示,本发明提供的一种大光圈大像面的超广角变焦镜头,包括变倍 组1和补偿组2,变倍组1的总光焦度为正,补偿组2的总光焦度为负,通过改变变倍组1和补 偿组2的相对位置来进行变焦;
[0033] 补偿组2包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜21、双凹负光焦度 的第二透镜22和凸凹正光焦度的第三透镜23;
[0034]变倍组1包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜11、双凸正光焦度 的第五透镜12、双凹负光焦度的第六透镜13、双凸正光焦度的第七透镜14和双凹负光焦度 的第八透镜15、双凸正光焦度的第九透镜16、凸凹正光焦度的第十透镜17、凸凹负光焦度的 第十一透镜18、双凸正光焦度的第十二透镜19和双凹负光焦度的第十三透镜110;第一透镜 21至第十三透镜110均为玻璃球面镜片,而且这些透镜均采用超低色散镜片。
[0035]补偿组2的焦距Ff与变倍组1的焦距满足如下条件:
[0036]
,以达到大像面高性能的目的。
[0037] 第一透镜21和第二透镜22直接紧靠装配,第二透镜22和第三透镜23之间设置有垫 圈。
[0038] 第四透镜11和第五透镜12之间通过隔圈紧配,第七透镜14和第八透镜15直接紧靠 装配,第九透镜16和第十透镜17通过隔圈紧配,第十一透镜18和第十二19透镜
之间直接紧 与巨〇
[0039] 第五透镜12、第六透镜13和第七透镜14之间用光学胶粘合,第八透镜15和第九透 镜16之间用光学胶粘合,第十透镜17和第十一透镜18之间用光学胶粘合,第十二透镜19和 第十三透镜110之间用光学胶粘合。
[0040] 第五透镜12、第六透镜13和第七透镜14胶合而成的透镜组的焦距为Bf5,第八透镜 15和第九透镜16胶合而成的透镜组的焦距为Bf6,第十透镜17和第^^一透镜18胶合而成的 透镜组的焦距为Bf 7,第十二透镜19和第十三透镜110胶合而成的透镜组的焦距为Bf 8,上述 焦距与变倍组1的焦距Bf存在如下关系:
[0045]第一透镜21至第十三透镜110的焦距和折射率满足以下条件:
[0048]上表中,"f"为焦距,"η"为折射率,号表示方向为负;
[0049] 其中,Π 至Π 3分别对应于第一透镜21至第十三透镜110的焦距;nl至η13分别对应 于第一透镜21至第十三透镜110的折射率。
[0050]实践表明:本发明的焦距变倍比范围为3-5倍,焦距范围为3.5mm-16mm,光学总长 小于95_,其最大视场角达到150°,最大光圈达到F1.4。
[0051 ] 实施例1
[0052]该镜头的十三片透镜共二十个面的面型、曲率半径、镜片厚度、镜片间距和镜片折 射率分别满足以下条件:
[0053] 表1:十三片透镜的物理参数。
[0056]上表中,"R"为曲率半径,号表示方向为负,"PL"表示平面,上表同一面序号既 有折射率数据n,又有数据D的,数据D表示该透镜轴心线处的厚度,同一面序号只有数据D而 没有折射率数据η的,数据D表示该透镜到下一透镜面的间距。
[0057]本实施例中,镜头在-40°C_+80°C的环境下使用也不跑焦。成像质量好,视野宽广, 相对孔径大。
[0058]当然,本发明可以通过改变变倍组1和补偿组2的间隔来进行变焦,如图3所示,变 倍组1和补偿组2之间的间隔更小,也就是说,可以根据需要来调整二者之间的间隔,以进行 变焦操作。
[0059]总之,本发明采用13枚玻璃球面镜片,具备总光焦度为正的变倍组1与总光焦度为 负的补偿组2,通过改变两组的间隔来实现变焦的功能,可以提高镜头的通光量和像面尺 寸,焦距变倍比范围为3-5倍,焦距范围为3 · 5mm-16mm,光学总长小于95mm,其最大视场角达 到150°,最大光圈达到F1.4,而且通过合理分配镜片的光焦度,使得镜头的分辨率达到八百 万像素,而且使得镜头在-40°C_+80°C的环境下使用也不跑焦。成像质量好,视野宽广,相对 孔径大。
[0060] 此外,本发明通过大量采用胶合镜片(通过光学胶粘合的透镜),可以最大程度地 减少镜片直接紧靠装配的误差,提高镜头的装配良品率,而且,本发明通过采用超低色散镜 片的,使得镜头的色差降到最低,提高镜头的色彩还原效果与成像质量。
[0061] 根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方 式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】,对本 发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书 中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
【主权项】
1. 一种大光圈大像面的超广角变焦镜头,包括变倍组和补偿组,所述变倍组的总光焦 度为正,所述补偿组的总光焦度为负,通过改变所述变倍组和所述补偿组的相对位置来进 行变焦;其特征在于: 所述补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜、双凹负光焦度的第 二透镜和凸凹正光焦度的第三透镜; 所述变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜、双凸正光焦度的第 五透镜、双凹负光焦度的第六透镜、双凸正光焦度的第七透镜和双凹负光焦度的第八透镜、 双凸正光焦度的第九透镜、凸凹正光焦度的第十透镜、凸凹负光焦度的第十一透镜、双凸正 光焦度的第十二透镜和双凹负光焦度的第十三透镜; 所述补偿组的焦距Ff '与变倍组的焦距Bf '满足如下条件: 0.8<|FfVBf'|<1.2〇2. 根据权利要求1所述的大光圈大像面的超广角变焦镜头,其特征在于:所述第一透镜 和所述第二透镜直接紧靠装配,所述第二透镜和所述第三透镜之间设置有垫圈。3. 根据权利要求1所述的大光圈大像面的超广角变焦镜头,其特征在于:所述第四透镜 和所述第五透镜之间通过隔圈紧配,所述第七透镜和所述第八透镜直接紧靠装配,所述第 九透镜和所述第十透镜通过隔圈紧配,所述第十一透镜和所述第十二透镜之间直接紧靠。4. 根据权利要求1所述的大光圈大像面的超广角变焦镜头,其特征在于:所述第五透 镜、所述第六透镜和所述第七透镜之间用光学胶粘合,所述第八透镜和所述第九透镜之间 用光学胶粘合,所述第十透镜和所述第十一透镜之间用光学胶粘合,所述第十二透镜和所 述第十三透镜之间用光学胶粘合。5. 根据权利要求4所述的大光圈大像面的超广角变焦镜头,其特征在于:所述第五透 镜、所述第六透镜和所述第七透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf5,所述第八透镜和所述第 九透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf6,所述第十透镜和所述第十一透镜胶合而成的透镜 组的焦距为Bf7,所述第十二透镜和所述第十三透镜胶合而成的透镜组的焦距为Bf8,上述 焦距与变倍组的焦距Bf '存在如下关系: 3.95<|Bf5/Bf'|<5.61; l<|Bf6/Bf'I<3.5; l<|Bf7/Bf'I<3; 1.5<|Bf8/Bf'|<3.2〇6. 根据权利要求1所述的大光圈大像面的超广角变焦镜头,其特征在于:所述第一透镜 至所述第十三透镜的焦距和折射率满足以下条件:上表中,"f"为焦距,"η"为折射率,号表示方向为负; 其中,Π 至Π 3分别对应于第一透镜至第十三透镜的焦距;nl至η13分别对应于第一透 镜至第十三透镜的折射率。
【专利摘要】本发明属于光学镜头技术领域,尤其涉及一种大光圈大像面的超广角变焦镜头,包括变倍组和补偿组;补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜、双凹负光焦度的第二透镜和凸凹正光焦度的第三透镜;变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜、双凸正光焦度的第五透镜、双凹负光焦度的第六透镜、双凸正光焦度的第七透镜和双凹负光焦度的第八透镜、双凸正光焦度的第九透镜、凸凹正光焦度的第十透镜、凸凹负光焦度的第十一透镜、双凸正光焦度的第十二透镜和双凹负光焦度的第十三透镜;其采用13枚玻璃球面镜片,最大视场角达到150°,最大光圈达到F1.4,分辨率达到八百万像素,成像质量好,视野宽广,相对孔径大。
【IPC分类】G02B15/16, G02B13/00, G02B13/06
【公开号】CN105487211
【申请号】CN201610013062
【发明人】张品光, 邹文镔, 何剑炜
【申请人】东莞市宇瞳光学科技股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月7日