一種變焦光學系統技術方案

本發明專利技術公開了用于電子監控系統的電動變焦鏡頭，適用于CMOS感光片或CCD芯片這二種感光器件，從物方至像方依次排列的具有折射力的第一透鏡組、具有負折射力的第二透鏡組、具有負折射力的第三透鏡組、具有正折射力的第四透鏡組、具有正折射力的第五透鏡組；其中，所述第一透鏡組、第二透鏡組與第三透鏡組在變焦過程中相對于感光器件的位置是變動的，所述第四透鏡組與第五透鏡組在變焦過程中相對于感光器件的位置是固定的。本發明專利技術變焦光學系統實現不同物距下實現不同變倍比，其在無限遠物距時可實現20倍變焦，在3米物距可實現25倍變焦；同時該光學系統還具有高解像力、低成本、長后焦距等特性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種變焦光學系統，尤其是一種無限遠物距和微距時可實現不同變倍比的變焦光學系統。
技術介紹
目前安防監控用的中大型電動變焦鏡頭普遍存在倍率較小、像素較低、價格昂貴等缺點。而隨著高清視頻監控系統的應用與普及，這些市場上流行的低像素小倍率電動變焦鏡頭的局限性也越來越明顯。因此，高倍率、高像素、低成本的新型電動變焦鏡頭將成為一種市場新趨勢。通常地，小變倍變焦光學系統在設計時只強調其在無限遠物距時的焦距和解像力，并不特別去優化微距時的焦距和解像力，因此其只能保證在無限遠物距時的變倍比和解像力； 而大變倍變焦光學系統在設計時雖然會同時重點優化無限遠物距和微距時的解像力，但對其微距的焦距并不作特別要求，因此其只能保證不同物距時光學系統的解像力和無限遠物距時鏡頭的變倍比。以上兩種類型的變焦光學系統都只實現了無限遠物距時光學系統的變倍比特性，而沒有對微距的變倍比進行 優化和強調，無法滿足市場對變焦鏡頭更高的需求。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術的目的是提供一種無限遠物距和微距時可實現不同變倍比的變焦光學系統。本專利技術米用的技術方案是一種變焦光學系統，用于電子監控系統的電動變焦鏡頭，適用于CMOS感光片或CXD芯片這二種感光器件，包括 從物方至像方依次排列的具有折射力的第一透鏡組、具有負折射力的第二透鏡組、具有負折射力的第三透鏡組、具有正折射力的第四透鏡組、具有正折射力的第五透鏡組； 其中，所述第一透鏡組、第二透鏡組與第三透鏡組在變焦過程中相對于感光器件的位置是變動的，所述第四透鏡組與第五透鏡組在變焦過程中相對于感光器件的位置是固定的。本專利技術的變焦光學系統從廣角端到攝遠端變焦過程中，第二透鏡組和第三透鏡組沿光軸相向移動，以實現改變放大倍率；第一透鏡組沿光軸向物方移動，以補償在放大倍率變化過程中發生的焦點位置移動。作為本技術方案的進一步限定，所述第一、二、三、四、五透鏡組的組合焦距分別為H、f2、f3、f4、f5，且符合以下條件100〈Π〈150，-20<f2<-15, -50<f3<-30, 15<f4<20,30〈f5〈50,焦距單位為mm。作為本技術方案的優化，本專利技術變焦光學系統具有一固定在第四透鏡組一側的光闌。作為本技術方案的優化，所述光闌固定設置在第四透鏡組靠近物方一側。作為本技術方案的進一步改進，所述第二透鏡組和第三透鏡組共用一個曲線筒單元，當改變放大倍數時，第二透鏡組和第三透鏡組因是相鄰組群，且均是變倍移動組，因此可通過單個的曲線筒單元來一起移動第二透鏡組和第三透鏡組，簡化變焦鏡頭的結構，降低成本。其中，所述第一、二、三、四、五透鏡組均為至少一個單透鏡，或至少一組膠合透鏡，或至少一個單透鏡與至少膠合透鏡的組合。作為本技術方案的進一步改進，所述第一、二、三、四、五透鏡組均采用玻璃球面透鏡，避免了使用玻璃非球面鏡片，大大提高了該專利技術的實用性和效益性，省略了非球面模具加工成本。其中，所述第一透鏡組從物方起依次包括具有正折射力的第十一透鏡、具有正折射力的第十二透鏡、具有負折射力的第十三透鏡，所述第十一透鏡與第十二透鏡構成膠合透鏡。所述第二透鏡組從物方起依次包括具有正折射力的第二十一透鏡、具有正折射力的第二十二透鏡、具有負折射力的第二十三透鏡、具有負折射力的第二十四透鏡，所述第二十二透鏡與第二十三透鏡構成膠合透鏡。所述第三透鏡組從物方起依次包括具有負折射力的第三十一透鏡、具有正折射力的第三十二透鏡，所述第三十一透鏡與第三十二透鏡構成膠合透鏡。所述第四透鏡組從物方起依次包括具有正折射力的第四十一透鏡、具有正折射力的第四十二透鏡、具有正折射力的第四十三透鏡、具有負折射力的第四十四透鏡、具有正折射力的第四十五透鏡，所述第四十三透鏡與第四十四透鏡構成膠合透鏡。所述第五透鏡組從物方起依次包括具有正折射力的第五十一透鏡、具有正折射力的第五十二透鏡。本專利技術變焦光學系統的有益效果是 1.本專利技術變焦光學系統設置分別具有正、負、負、正、正折射力的五組透鏡組群，通過移動第二、第三透鏡組，改變第一至第四透鏡組之間的空氣間隔實現變倍； 2.通過調整第一透鏡組相對于像面的距離實現無窮遠物距與微距的切換、以及廣角端、中間焦段、攝遠端的切換，并補償因第二、第三透鏡組變倍造成的像面偏移，使成像清晰； 3.設置在第四透鏡組一側的光闌，通過固定光闌、第四、第五透鏡組，不僅使生產過程中裝模簡化，提高生產效率，還保證了較長的后焦距； 4.第二透鏡組和第三透鏡組共用一個曲線筒單元，結構簡化，節約了鏡筒數量； 5.第一、二、三、四、五透鏡組均采用玻璃球面透鏡，較非球面透鏡成本大大降低； 綜上所述，配合嚴格設計各透鏡組及其子透鏡的光學參數，本專利技術變焦光學系統實現了無限遠物距和微距時不同變倍比的，且有較高解像力，可達百萬像素，光學性能較傳統小變倍變焦光學系統與大變倍變焦光學系統有極大地提升。附圖說明下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式做進一步的說明。圖1是本專利技術的變焦示意 圖2是本專利技術的廣角端剖視示意 圖3是本專利技術的中間焦段剖視示意 圖4是本專利技術的攝遠端剖視示意 圖5是本專利技術的第一透鏡組的示意 圖6是本專利技術的第二透鏡組的示意 圖7是本專利技術的第三透鏡組的示意 圖8是本專利技術的第四透鏡組的示意 圖9是本專利技術的第五透鏡組的示意 圖10是本專利技術的第一實施例MTF (調制傳遞函數)值 圖11是本專利技術的第二實施例MTF (調制傳遞函數)值圖。具體實施例方式圖1所示為本專利技術的變焦示意圖，一種變焦光學系統，用于電子監控系統的電動變焦鏡頭，適用于CMOS感光片或CXD芯片這二種感光器件，包括 從物方至像方依次排列的具有折射力的第一透鏡組G1、具有負折射力的第二透鏡組G2、具有負折射力的第三透鏡組G3、固定在第四透鏡組G4靠近G3側的光闌ST、具有正折射力的第四透鏡組G4、具有正折射力的第五透鏡組G5 ； 其中，第一透鏡組G1、第二透鏡組G2與第三透鏡組G3在變焦過程中相對于感光器件的位置是變動的，第四透鏡組G4與第五透鏡組G5在變焦過程中相對于感光器件的位置是固定的。圖1所示兩部分(l-a)、(l_b)即為本專利技術的變焦光學系統從廣角端到攝遠端變焦過程，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3沿光軸相向移動，以實現改變放大倍率；第一透鏡組Gl沿光軸向物方移動，以補償在放大倍率變化過程中發生的焦點位置移動。其中，本專利技術第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3、第四透鏡組G4、第五透鏡組G5的組合焦距分別為fl、f2、f3、f4、f5，且符合以下條件100〈fl〈150，-20〈f2〈-15, -50<f3<-30, 15〈f4〈20, 30〈f5〈50,焦距單位為 mm。進一步，第一透鏡組 Gl、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3、第四透鏡組G4、第五透鏡組G5均為至少一個單透鏡，或至少一組膠合透鏡，或至少一個單透鏡與至少膠合透鏡的組合，且均采用玻璃球面透鏡，避免了使用玻璃非球面鏡片，大大提高了該專利技術的實用性和效益性，省略了非球面模具加工成本。如圖5所示，為本專利技術變焦光學系統的第一透鏡組G1，從物方起依次包括具有正折射力的第十一透鏡、具有正折射力的第十二透鏡、具有負折射力的第十三透鏡本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變焦光學系統，用于電子監控系統的電動變焦鏡頭，其特征在于包括：從物方至像方依次排列有具有正折射力的第一透鏡組、具有負折射力的第二透鏡組、具有負折射力的第三透鏡組、具有正折射力的第四透鏡組、具有正折射力的第五透鏡組；其中，所述第一透鏡組、第二透鏡組與第三透鏡組在變焦過程中相對于感光器件的位置是變動的，所述第四透鏡組與第五透鏡組在變焦過程中相對于感光器件的位置是固定的。

【技術特征摘要】
1.一種變焦光學系統，用于電子監控系統的電動變焦鏡頭，其特征在于包括從物方至像方依次排列有具有正折射力的第一透鏡組、具有負折射力的第二透鏡組、 具有負折射力的第三透鏡組、具有正折射力的第四透鏡組、具有正折射力的第五透鏡組；其中，所述第一透鏡組、第二透鏡組與第三透鏡組在變焦過程中相對于感光器件的位置是變動的，所述第四透鏡組與第五透鏡組在變焦過程中相對于感光器件的位置是固定的。2.根據權利要求1所述的一種變焦光學系統，其特征在于從廣角端到攝遠端變焦過程中，第二透鏡組和第三透鏡組沿光軸相向移動，以實現改變放大倍率；第一透鏡組沿光軸向物方移動，以補償在放大倍率變化過程中發生的焦點位置移動。3.根據權利要求2所述的一種變焦光學系統，其特征在于所述第一、二、三、四、五透鏡組的組合焦距分別為H、f2、f3、f4、f5，且符合以下條件100<fl<150, -20〈f2〈_15， -50〈f3〈-30, 15〈f4〈20, 30〈f5〈50,焦距單位為 mm。4.根據權利要求3所述的一種變焦光學系統，其特征在于具有一固定在第四透鏡組一側的光闌。5.根據權利要求4所述的一種變焦光學系統，其特征在于所述第二透鏡組和第三透鏡組共用一個曲線筒單元。6.根據權利要求1-5中任一所述的一種變焦光學系統,其特征在于所述第一、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡長濤，粱宏皓，鄭德裕，劉洪海，王瑤，
申請(專利權)人：鳳凰光學廣東有限公司，
類型：發明
國別省市：