CN219590590U - 变焦镜头及监控摄像设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变焦镜头及监控摄像设备,所述变焦镜头包括壳体以及透镜组,所述透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有正光焦度的第四透镜组以及具有负光焦度的第五透镜组,所述第一透镜组、所述第五透镜组固定安装于所述壳体,所述第二透镜组、所述第三透镜组、第四透镜组沿所述光轴方向可移动地安装于所述壳体,本实用新型技术方案中,通过五个透镜组的合理设置以及所述变焦镜头广角端焦距和各透镜组焦距比值的有条件的限制,以解决现有变焦镜头无法具备低成本、小口径、广角、小畸变与大变倍共存的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学***设计技术领域,特别涉及一种应用于室外监控***的变焦镜头及监控摄像设备。
背景技术
目前市面上主流的高像质变焦的监控镜头,需要镜头有足够大视场角以获得更为广阔的视野范围,常常会将镜头设计为具有广角的效果,而具有广角效果的镜头的设计理念是以牺牲镜头的畸变为代价,以极大的畸变以尽可能多的收入光线,因而在画面的边缘区域因为巨大的形变被严重压缩,无法分辨出画面周边的影像信息,造成成像的观感质量不佳。
在室外监控中,为了保证能够清晰地监控到大范围的被摄区域,对画面的畸变有着较高的要求。现有的监控镜头一般是通过很多枚玻璃非球面透镜来减弱畸变带来的影响,但是制造成本较高无法满足市场需求。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种变焦镜头和监控摄像设备,旨在解决现有变焦镜头无法具备低成本、小口径、广角、小畸变与大变倍共存的技术问题。
为实现上述目的,本实用新型提供一种变焦镜头,所述变焦镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧,所述变焦镜头包括:
壳体;以及,
多个透镜组,设于所述壳体内,包括自所述物侧至所述像侧依次设置光焦度为正的第一透镜组、光焦度为负的第二透镜组、光阑、光焦度为正的第三透镜组、光焦度为正的第四透镜组、光焦度为负的第五透镜组以及感光芯片,其中,所述第一透镜组、所述第五透镜组固定安装于所述壳体,所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组沿所述光轴的延伸方向可移动地设置,所述第二透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴方向协同移动,以调节所述变焦镜头的焦距,所述第四透镜组沿所述光轴方向可移动设置,以将所述变焦镜头对焦;
其中,所述变焦镜头处于广角端的焦距为fw,所述第一透镜组的焦距为f1,所述第二透镜组的焦距为f2,所述第三透镜组的焦距为f3,所述第四透镜组的焦距为f4,所述第五透镜组的焦距为f5,所述变焦镜头满足以下条件:0.128<fw/f1<0.173,且-0.825<fw/f2<-0.61,且0.195<fw/f3<0.264,且0.272<fw/f4≤0.313,且-0.126<fw/f5<-0.093。
可选地,所述第一透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜;
所述第一透镜的焦距为f11,所述第二透镜的焦距为f12,所述第三透镜的焦距为f13,所述第三透镜的焦距为f14,所述第一透镜组与所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜满足以下条件:
-0.529<f1/f11<-0.391,且0.468<f1/f12<0.633,且0.378<f1/f13<0.511,且0.438<f1/f14<0.593。
可选地,所述第二透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜,并且,所述第六透镜为玻璃非球面透镜;
所述第五透镜的焦距为f21,所述第六透镜的焦距为f22,所述第七透镜的焦距为f23,所述第二透镜组与所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜满足以下条件:
0.764<f2/f21<1.033,且0.393<f2/f22<0.531,且-0.424<f2/f23<-0.313。
可选地,所述第三透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜、具有负光焦度的第十透镜、具有正光焦度的第十一透镜,并且所述第十一透镜为玻璃非球面透镜;
所述第八透镜的焦距为f31,所述第九透镜的焦距为f32,所述第十透镜的焦距为f33,所述第十一透镜的焦距为f34,所述第三透镜组与所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜满足以下条件:
0.737<f3/f31<0.997,且0.863<f3/f32<1.167,且-2.809<f3/f33<-2.077,且1.111<f3/f33<1.503。
可选地,所述第四透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第十二透镜、具有正光焦度的第十三透镜、具有负光焦度的第十四透镜;
所述第十二透镜的焦距为f41,所述第十三透镜的焦距为f42,所述第十四透镜的焦距为f43,所述第四透镜组与所述第十二透镜、所述第十三透镜、所述第十四透镜满足以下条件:
0.353<f4/f41<0.477,且0.698<f4/f42<0.944,且-0.218<f4/f43<-0.161。
可选地,所述第五透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第十五透镜、具有负光焦度的第十六透镜,并且所述第十六透镜为玻璃非球面透镜。
可选地,所述变焦镜头满足以下条件:
其中,为所述第一透镜的有效通光孔径,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
可选地,所述变焦镜头满足以下条件:0.233<ΔZ1W-T/TTL<0.329;
其中,ΔZW-T为所述第二透镜组在所述变焦镜头处于广角端位置时与所述变焦镜头处于望远端位置时的相对位移,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
可选地,所述变焦镜头满足以下条件:0.099<ΔZ2W-T/TTL<0.14;
其中,ΔZ2W-T为所述第三透镜组在所述变焦镜头处于广角端位置时与所述变焦镜头处于望远端位置时的相对位移,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
一种监控摄像设备,所述监控摄像设备包括变焦镜头,所述变焦镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧,所述变焦镜头包括:
壳体;以及,
多个透镜组,设于所述壳体内,包括自所述物侧至所述像侧依次设置光焦度为正的第一透镜组、光焦度为负的第二透镜组、光阑、光焦度为正的第三透镜组、光焦度为正的第四透镜组、光焦度为负的第五透镜组以及感光芯片,其中,所述第一透镜组、所述第五透镜组固定安装于所述壳体,所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组沿所述光轴的延伸方向可移动地设置,所述第二透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴方向协同移动,以调节所述变焦镜头的焦距,所述第四透镜组沿所述光轴方向可移动设置,以将所述变焦镜头对焦;
其中,所述变焦镜头处于广角端的焦距为fw,所述第一透镜组的焦距为f1,所述第二透镜组的焦距为f2,所述第三透镜组的焦距为f3,所述第四透镜组的焦距为f4,所述第五透镜组的焦距为f5,所述变焦镜头满足以下条件:0.128<fw/f1<0.173,且-0.825<fw/f2<-0.61,且0.195<fw/f3<0.264,且0.272<fw/f4≤0.313,且-0.126<fw/f5<-0.093。
在本实用新型提供的技术方案中,所述第一透镜组和所述第五透镜组固定安装于所述壳体,所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组沿光轴方向可活动地安装于所述壳体,其中,所述第二透镜组和所述第三透镜组用以进行变焦,所述第四透镜组用以进行对焦,在所述第二透镜组和所述第三透镜组中沿所述光轴方向协同移动,以使得所述变焦镜头由广角端变焦至望远端,并且所述第四透镜组受到外力驱动沿着所述光轴做与所述第二透镜组和所述第三透镜组的位置、成像波长、成像物距对应的移动对焦,使所述变焦镜头在变焦过程中保持所述成像面成像清晰,并且所述第一透镜组具有正光焦度、所述第二透镜组具有负光焦度、所述第三透镜组具有正光焦度、所述第四透镜组具有正光焦度、所述第五透镜组光焦度可以是正也可以是负,通过五个透镜组的合理设置以及所述变焦镜头广角端焦距和各透镜组焦距比值的有条件的限制,以解决现有变焦镜头无法具备低成本、小口径、广角、小畸变与大变倍共存的技术问题。
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第一实施例处于广角端时的结构示意图;
图2为图1中的变焦镜头处于中间倍率时的结构示意图;
图3为图1中的变焦镜头处于望远端时的结构示意图;
图4为图1中的变焦镜头处于广角端时的像差图;
图5为图1中的变焦镜头处于广角端时的场曲图;
图6为图1中的变焦镜头处于广角端时的畸变图;
图7为图2中的变焦镜头处于中间倍率时的球面像差图;
图8为图2中的变焦镜头处于中间倍率时的场曲图;
图9为图2中的变焦镜头处于中间倍率时的畸变图;
图10为图3中的变焦镜头处于望远端时的像差图;
图11为图3中的变焦镜头处于望远端时的场曲图;
图12为图3中的变焦镜头处于望远端时的畸变图;
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
1 | 第一透镜组 | 33 | 第十透镜 |
11 | 第一透镜 | 34 | 第十一透镜 |
12 | 第二透镜 | 4 | 第四透镜组 |
13 | 第三透镜 | 41 | 第十二透镜 |
14 | 第四透镜 | 42 | 第十三透镜 |
2 | 第二透镜组 | 43 | 第十四透镜 |
21 | 第五透镜 | 5 | 第五透镜组 |
22 | 第六透镜 | 51 | 第十五透镜 |
23 | 第七透镜 | 52 | 第十六透镜 |
3 | 第三透镜组 | 6 | 光阑 |
31 | 第八透镜 | 8 | 感光芯片 |
32 | 第九透镜 |
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,则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态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。还有就是,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。
目前市面上主流的高像质变焦的监控镜头,需要镜头有足够大视场角以获得更为广阔的视野范围,常常会将镜头设计为具有广角的效果,而具有广角效果的镜头的设计理念是以牺牲镜头的畸变为代价,以极大的畸变以尽可能多的收入光线,因而在画面的边缘区域因为巨大的形变被严重压缩,无法分辨出画面周边的影像信息,造成成像的观感质量不佳。在室外监控中,为了保证能够清晰地监控到大范围的被摄区域,对画面的畸变有着较高的要求。现有的监控镜头一般是通过很多枚玻璃非球面透镜来减弱畸变带来的影响,但是制造成本较高无法满足市场需求。
本实用新型提供一种变焦镜头,旨在改善现有技术中广角度和小畸变不能共存的技术问题,请参照图1至图12,附图所示为所述变焦镜头的具体实施例。
图1至图12为本实用新型提供的变焦镜头的第一实施例。
请参照图1至图3,所述变焦镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧,所述变焦镜头包括壳体(图中未示出)以及多个透镜组,所述壳体沿所述光轴方向延伸设置,所述透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第一透镜组1、具有负光焦度的第二透镜组2、光阑6、具有正光焦度的第三透镜组3、具有正光焦度的第四透镜组4、第五透镜组5以及感光芯片8,并且,所述第五透镜组的光焦度可以是正也可以是负,其中,所述第一透镜组1、所述第五透镜组5和所述感光芯片8固定安装于所述壳体,所述第二透镜组2、所述第三透镜组3、第四透镜组4沿所述光轴方向可移动地安装于所述壳体,并且所述第二透镜组2和所述第三透镜组3沿所述光轴方向协同移动,以使得所述变焦镜头变焦,所述第四透镜组4沿所述光轴方向移动,以使得所述变焦镜头对焦,在所述第二透镜组2和所述第三透镜组3受到外力驱动沿所述光轴朝向所述像侧方向移动时,所述变焦镜头由广角端变焦至望远端,而所述第四透镜组4受到外力驱动沿着光轴做与所述第二透镜组2和所述第三透镜组3的位置、成像波长、成像物距对应的移动对焦,以使所述变焦镜头在变焦过程中保持所述成像面成像清晰。
并且,所述变焦镜头满足以下条件:0.128<fw/f1<0.173,且-0.825<fw/f2<-0.61,且0.195<fw/f3<0.264,且0.272<fw/f4≤0.313,且-0.126<fw/f5<-0.093;其中,fw为所述变焦镜头处于广角端的焦距,f1为所述第一透镜组1的焦距,f2为所述第二透镜组2的焦距,f3为所述第三透镜组3的焦距,f4为所述第四透镜组4的焦距,f5为所述第五透镜组5的焦距。
本实施例中,所述变焦镜头处于广角端的焦距与各个透镜组的焦距的比值如下所:fw/f1=0.147;fw/f2=-0.701;fw/f3=0.224;fw/f4=0.313;fw/f5=-0.107。
需要说明的是所述第二透镜组2、所述第三透镜组3、所述第四透镜组4均能够受到外力驱动而沿所述光轴方向移动,其中,外力驱动可以是驱动电机驱动,也可以是人工手动调节在此不做限制。
在本实用新型提供的技术方案中,所述第一透镜组1和所述第五透镜组5固定安装于所述壳体,所述第二透镜组2、所述第三透镜组3、所述第四透镜组4沿光轴方向可活动地安装于所述壳体,其中,所述第二透镜组2和所述第三透镜组3用以进行变焦,所述第四透镜组4用以进行对焦,在所述第二透镜组2和所述第三透镜组3沿所述光轴方向协同移动,以使得所述变焦镜头由广角端变焦至望远端,并且所述第四透镜组4受到外力驱动沿着所述光轴做与所述第二透镜组2和所述第三透镜组3的位置、成像波长、成像物距对应的移动对焦,使所述变焦镜头在变焦过程中保持所述成像面成像清晰,并且所述第一透镜组1具有正光焦度、所述第二透镜组2具有负光焦度、所述第三透镜3群具有正光焦度、所述第四透镜组4具有正光焦度、所述第五透镜组5光焦度可以是正也可以是负,通过五个透镜组的合理设置以及所述变焦镜头广角端焦距和各透镜组焦距比值的有条件的限制,以解决现有变焦镜头无法具备低成本、小口径、广角、小畸变与大变倍共存的技术问题。
具体地,所述第一透镜组1包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第一透镜11、具有正光焦度的第二透镜12、具有正光焦度的第三透镜13,具有正光焦度的第三透镜14,并且,所述第一透镜组1与所述第一透镜11、所述第二透镜12、所述第三透镜13、所述第三透镜14满足以下条件:-0.529<f1/f11<-0.391,且0.468<f1/f12<0.633,且0.378<f1/f13<0.511,且0.438<f1/f14<0.593;其中,f1所述第一透镜组1的焦距,f11为所述第一透镜11的焦距,f12为所述第二透镜12的焦距,f13为所述第三透镜13的焦距,f14为所述第四透镜14的焦距。
更为具体地,在本实施例中,所述第一透镜11为具有负光焦度的凸凹球面透镜,即所述第一透镜11的物侧面为凸面,像侧面为凹面,所述第二透镜12为具有正光焦度的凸凹球面透镜,所述第三透镜13为具有正光焦度的凸凹球面透镜,所述第四透镜13为具有正光焦度的凸凹球面透镜;并且,所述第一透镜组与其中各个透镜的焦距比值具体如下所示:f1/f11=-0.449;f1/f12=0.538;f1/f13=0.435;f1/f14=0.504;
进一步地,所述第一透镜11与所述第二透镜12通过胶合形成具有正光焦度的第一胶合透镜,并且满足以下条件:0.101<f1/f1112<0.075;其中,f1为所述第一透镜组1的焦距,f1112为所述第一胶合透镜的焦距。如此,合理使用胶合件,让光学元器件改善光学***像质,减少光能损失,增加成像清晰度,保护刻度面,进一步优化加工流程达到设计要求。
在本实施例中,所述第一透镜组1与所述第一胶合透镜的比值具体为:f1/f1112=0.086。
具体地,所述第二透镜组2包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第五透镜21、第六透镜22、具有正光焦度的第七透镜23,所述第六透镜为玻璃非球面透镜,所述第六透镜的光焦度可以是正也可以是负;并且,所述第二透镜组2与所述第五透镜21、所述第六透镜22、所述第七透镜23满足以下条件:0.764<f2/f21<1.033,且0.393<f2/f22<0.531,且-0.424<f2/f23<-0.313;
其中,f2为所述第二透镜组2的焦距,f21为所述第五透镜21的焦距,f22为所述第六透镜22的焦距,f23为所述第七透镜23的焦距。
更为具体地,在本实施例中,所述第五透镜21为负光焦度,所述第六透镜22为具有负光焦度的凸凹球面透镜,所述第七透镜23为凸凹非球面透镜;所述第二透镜组与其中各个透镜的焦距比值如下所示:f2/f21=0.878;f2/f22=0.451;f2/f23=-0.36。
具体地,所述第三透镜组3包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第八透镜31、具有正光焦度的第九透镜32、具有负光焦度的第十透镜33,具有正光焦度的第十一透镜34,并且,所述第十一透镜为玻璃非球面透镜;并且,所述第三透镜组3与所述第八透镜31、所述第九透镜32、所述第十透镜33、所述第十一透镜34满足以下条件:0.737<f3/f31<0.997,且0.863<f3/f32<1.167,且-2.809<f3/f33<-2.077,且1.111<f3/f33<1.503;其中,f3为所述第三透镜组3的焦距,f31为所述第九透镜31的焦距,f32为所述第十透镜32的焦距,f33为所述第十一透镜33的焦距。
更为具体地,在本实施例中,所述第八透镜31为具有正光焦度的双凸球面透镜,所述第九透镜32为具有正光焦度的双凸球面透镜,所述第十透镜33为具有负光焦度的平凹球面透镜,所述第十一透镜34为具有正光焦度的双凸非球面透镜;所述第三透镜组3与其中各个透镜的焦距比值如下所示:f3/f31=0.847;f3/f32=0.992;f3/f33=-2.388;f3/f34=1.278。
具体地,所述第四透镜组4包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第十二透镜41、具有正光焦度的第十三透镜42、具有负光焦度的第十四透镜43,所述第四透镜组4与所述第十二透镜41、所述第十三透镜42、所述第十四透镜43满足以下条件:0.353<f4/f41<0.477,且0.698<f4/f42<0.944,且-0.218<f4/f43<-0.161;其中,f4为所述第四透镜组4的焦距,f41为所述第十二透镜42的焦距,f42为所述第十三透镜42的焦距,f43为所述第十四透镜43的焦距,f44为所述第十五透镜44的焦距,f45为所述第十六透镜45的焦距。
更为具体地,在本实施例中,所述第十二透镜41为具有正光焦度的双凸球面透镜,所述第十三透镜42为具有正光焦度的双凸球面透镜,所述第十四透镜43为具有负光焦度的凹凸球面透镜,所述第四透镜组4与其中各个透镜的焦距比值如下所示:f4/f41=0.406;f4/f42=0.803;f4/f43=-1.185。
进一步地,所述第十三透镜42与所述第十四透镜43通过胶合形成第二胶合透镜,所述第二胶合透镜具有正光焦度,并且满足以下条件:0.537<f4/f4243<0.726;其中,f4为所述第四透镜组4的焦距,f4344为所述第二胶合透镜的焦距。
在本实施例中,所述第四透镜组4与所述第二胶合透镜的具体比值为:f4/f4344=0.617。
具体地,在本实施例中,所述第五透镜组5包括第十五透镜51,第十六透镜52,所述第十六透镜52为玻璃非球面透镜,所述第十六透镜52的光焦度可以是正也可以是负。
更为具体地,在本实施例中,所述第十五透镜51为正光焦度的凹凸透镜,所述第十六透镜52为负光焦度的凹凸透镜。
如此设置,通过合理分配镜片光焦度,调整玻璃形状及材料搭配,有效消色差及二级光谱,使各个镜片上的球差,慧差,像散等相互补偿抵消,以达到清晰成像的效果,以实现高阶像差和色差的最优矫正。
可以理解的是,所述感光芯片8朝向所述物侧的表面为成像面。
具体地,所述变焦镜头还包括光阑6,所述光阑6位于所述第二透镜组2与所述第三透镜组3之间;即所述光阑6位于所述第七透镜23和所述第八透镜31之间,在本实施例中,所述光阑6为可调光阑,所述可调光阑能够随着环境光照强度的变化而进行相应的缩放光圈措施,并且,所述变焦镜头满足以下条件:0.419<L/TTL<0.59;其中,L为所述光阑6到所述成像面在所述光轴上的距离,TTL为所述变焦镜头的光学总长,需要说明的是,所述光学总长即为所述第一透镜11的物侧面中心顶点到所述成像面的距离。
在本实施例中,所述光阑6到所述成像面的距离与所述变焦镜头的光学总长的比值:L/TTL=0.505。
具体地,在本实施例中,所述变焦镜头还包括滤光镜,所述滤光镜位于所述第五透镜组5与所述成像面之间,所述滤光镜7用于滤除不必要波段的光线和杂散光,以减小光噪声,为后续的光电模块处理部分减小困难,所述滤光镜也可用以调节最后成像时物象的色彩度,从而提高成像质量。
具体地,所述成像面可以理解为所述感光芯片朝向所述物侧的表面,即可以为CCD或者CMOS等摄像元件的表面,更为具体地,在本实施例中,所述成像面为CMOS固体摄像元件的表面(本实施例中CMOS的尺寸为1/1.8”inch H*V=7.8mm*4.38mm),可以理解的是,携带被摄物体信息的光线能够依次经过所述第一透镜组1、所述第二透镜组2、所述光阑6、所述第三透镜组3、所述第四透镜组4、所述第五透镜组5、所述滤光镜并最终成像于所述成像面上。
具体地,所述变焦镜头满足以下条件:其中,/>为所述第一透镜11的有效通光孔径,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
在本实施例中,所述第一透镜11的有效通光孔径与所述变焦镜头的光学总长的比值:
具体地,所述变焦镜头满足以下条件:0.233<ΔZ1W-T/TTL<0.329;其中,ΔZW-T为所述第二透镜组在所述变焦镜头处于广角端位置时与所述变焦镜头处于望远端位置时的相对位移,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
在本实施例中,所述第二透镜组在所述变焦镜头自广角端至望远端时的移动量与所述变焦镜头的光学总长的比值:ΔZ1W-T/TTL=0.273;
具体地,所述变焦镜头满足以下条件:0.099<ΔZ2W-T/TTL<0.14;其中,ΔZ2W-T为所述第三透镜组在所述变焦镜头处于广角端位置时与所述变焦镜头处于望远端位置时的相对位移,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
在本实施例中,所述第三透镜组在所述变焦镜头自广角端至望远端时的移动量与所述变焦镜头的光学总长的比值:ΔZ2W-T/TTL=0.116。
具体地,在本实施例中,所述变焦镜头的参数如下所示:
广角端焦距fw=7.09mm,望远端焦距ft=175.1mm;广角端光圈数Fnow=1.6,望远端光圈数FnoT=5.2;广角端水平场角FOVHw=59°,望远端半视场角FOVHT=2.5°;光学畸变范围在-4.4%到2%之间;所述变焦镜头的光学总长TTL=110mm。
具体地,本实施例中,镜片的材质折射率,曲率半径,厚度间隔如下表所示:
表1镜片的参数
具体地,在本实施例中,所述第六透镜22、所述第十一透镜34、所述第十六透镜52为非球面玻璃透镜,非球面镜片的特点是:从镜片中心到镜片周边,曲率是连续变化的,与从镜片中心到镜片周边具有恒定曲率的球面镜片不同,非球面镜片具有更佳的曲率半径特性,具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点,采用非球面镜片后,能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差,从而提升镜头的成像质量,而采用玻璃材质的镜片,可减小温度对镜头光学性能的影响。
进一步地,在本实施例中,非球面透镜的非球面表面形状满足以下条件:
/>
其中,c为半径所对应的曲率,y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同),k为圆锥二次曲线系数,(当k系数小于-1时面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时为抛物线,当k系数介于-1到0之间时为椭圆,当k系数等于0时为圆形,当k系数大于0时为扁圆形),A、B、C、D、E、F为高次非球面系数(请参照下表2),通过以上参数即可设定透镜物侧面和像侧面非球面的形状尺寸。
表2非球面镜片对应的圆锥系数和非球面系数
R | K | A | B | C | D | E | F | |
S10 | -24.72 | 2.54 | -5.83E-05 | 1.59E-07 | 1.67E-08 | -6.00E-11 | -7.31E-12 | 6.76E-14 |
S11 | 29.12 | 9.29 | -1.85E-04 | 2.71E-07 | 2.06E-09 | 5.85E-12 | -6.01E-12 | 4.83E-14 |
S20 | 8.58 | 0.14 | -6.60E-05 | -2.19E-07 | -2.30E-08 | 1.27E-10 | 3.84E-12 | -1.37E-13 |
S21 | 22.62 | 8.81 | 1.00E-04 | 8.01E-07 | -1.78E-08 | -1.60E-09 | 6.93E-11 | -1.13E-12 |
S29 | -9.77 | -12.40 | 2.00E-03 | -1.75E-04 | 4.06E-06 | -1.65E-08 | 1.16E-09 | -5.92E-11 |
S30 | -19.88 | -8.22 | 3.65E-03 | -2.29E-04 | 4.69E-06 | 7.65E-09 | -1.02E-10 | -3.82E-11 |
表3变焦镜头分别处于广角端、中间倍率位置、望远端的变倍数据
广角 | 中间倍率 | 望远 | |
T(7) | 0.693 | 28.581 | 30.713 |
T(13) | 41.937 | 4.22 | -0.88 |
T(ST) | 2 | 2 | 2 |
T(26) | 6.991 | 13.927 | 28.428 |
T(30) | 9.883 | 12.775 | 1.242 |
在本实施例中,请参照图1至图3,为所述变焦镜头分别处于广角端时、中间倍率时、望远端时的结构示意图;其中,中间倍率可以理解为所述变焦镜头处于广角端和望远端之间时,所述变焦镜头中各个透镜组的位置示意图。
图4至图6分别显示所述变焦镜头处于广角端时的像差图(longitudinalaberration)、场曲图(fied curvature)以及畸变图(distortion),其中,d线(λ=588nm),图中的S、T,分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。
请参照图7至图9,为所述变焦镜头处于中间倍率时的像差图、场曲图以及畸变图,其中,d线(λ=546nm),图中的S、T,分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。
请参照图10至图12,为所述变焦镜头处于望远端时的球面像差图、场曲图以及畸变图,其中,d线(λ=546nm),图中的S、T,分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。
由上述图可知,本实施例中的所述变焦镜头分别在中间倍率、广角端、望远端时的球面像差、场曲以及畸变均能够获得良好的校正。
由上述图可知,本实施例中的所述变焦镜头分别在中间倍率、广角端、望远端时的球面像差、场曲以及畸变均能够获得良好的校正。
综上所述,本实用新型所述的变焦镜头采用了“正负正正负”的五群结构,其中二个变倍群一个聚焦群二个固定群,随着所述第二透镜组2、所述第三透镜组3相应的移动,焦距发生变化,所述第四透镜组4用于对焦,(以1/1.8”16:9的CCD为例)焦距可在广角端<7.09mm,望远端>175mm变化,广角端(WIDE)拍摄角度水平>59°,广角端与望远端光学畸变于-4.4%以内,具备广角,小畸变,大变倍的效果;并且所述变焦镜头中含有3枚玻璃非球面,充分保证良好的光学性能。
所述变焦镜头使用可调光阑,而且在广角端光圈数达到1.6,在望远端光圈数达到5.19的情况下,具有极高的感光性能,即使在较暗的环境下仍可拍摄较清晰的画面。
所述第一透镜组1与所述感光芯片8的距离位置是固定的,所述第一透镜组1与所述感光芯片8的距离小于110mm(以1/1.8”的CCD为例,使用其他尺寸的CCD则作适当缩放)。
所述变焦镜头能够达到高于4K(800万像素)的分辨率,以1/1.8”的sensor为例,本实用新型可以达到中心分辨率高于300lp/mm、周边0.7H(70%对角线位置)分辨率高于1400TVline。
此外,本实用新型还提供一种监控摄像设备,所述监控摄像设备包括上述技术方案所述的变焦镜头,因所述监控摄像设备包括所述变焦镜头,该变焦镜头的具体结构参照上述实施例,由于本监控摄像设备的变焦镜头采用了上述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可选地实施例,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 (10)
1.一种变焦镜头,其特征在于,所述变焦镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧,所述变焦镜头包括:
壳体;以及,
多个透镜组,设于所述壳体内,包括自所述物侧至所述像侧依次设置光焦度为正的第一透镜组、光焦度为负的第二透镜组、光阑、光焦度为正的第三透镜组、光焦度为正的第四透镜组、光焦度为负的第五透镜组以及感光芯片,其中,所述第一透镜组、所述第五透镜组固定安装于所述壳体,所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组沿所述光轴的延伸方向可移动地设置,所述第二透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴方向协同移动,以调节所述变焦镜头的焦距,所述第四透镜组沿所述光轴方向可移动设置,以将所述变焦镜头对焦;
其中,所述变焦镜头处于广角端的焦距为fw,所述第一透镜组的焦距为f1,所述第二透镜组的焦距为f2,所述第三透镜组的焦距为f3,所述第四透镜组的焦距为f4,所述第五透镜组的焦距为f5,所述变焦镜头满足以下条件:
0.128<fw/f1<0.173,且-0.825<fw/f2<-0.61,且0.195<fw/f3<0.264,且0.272<fw/f4≤0.313,且-0.126<fw/f5<-0.093。
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自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜;
所述第一透镜的焦距为f11,所述第二透镜的焦距为f12,所述第三透镜的焦距为f13,所述第三透镜的焦距为f14,所述第一透镜组与所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜满足以下条件:
-0.529<f1/f11<-0.391,且0.468<f1/f12<0.633,且0.378<f1/f13<0.511,且0.438<f1/f14<0.593。
3.如权利要求1所述的变焦镜头,其特征在于,所述第二透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜,并且,所述第六透镜为玻璃非球面透镜;
所述第五透镜的焦距为f21,所述第六透镜的焦距为f22,所述第七透镜的焦距为f23,所述第二透镜组与所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜满足以下条件:
0.764<f2/f21<1.033,且0.393<f2/f22<0.531,且-0.424<f2/f23<-0.313。
4.如权利要求1所述的变焦镜头,其特征在于,所述第三透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜、具有负光焦度的第十透镜、具有正光焦度的第十一透镜,并且所述第十一透镜为玻璃非球面透镜;
所述第八透镜的焦距为f31,所述第九透镜的焦距为f32,所述第十透镜的焦距为f33,所述第十一透镜的焦距为f34,所述第三透镜组与所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜满足以下条件:
0.737<f3/f31<0.997,且0.863<f3/f32<1.167,且-2.809<f3/f33<-2.077,且1.111<f3/f33<1.503。
5.如权利要求1所述的变焦镜头,其特征在于,所述第四透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第十二透镜、具有正光焦度的第十三透镜、具有负光焦度的第十四透镜;
所述第十二透镜的焦距为f41,所述第十三透镜的焦距为f42,所述第十四透镜的焦距为f43,所述第四透镜组与所述第十二透镜、所述第十三透镜、所述第十四透镜满足以下条件:
0.353<f4/f41<0.477,且0.698<f4/f42<0.944,且-0.218<f4/f43<-0.161。
6.如权利要求1所述的变焦镜头,其特征在于,所述第五透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第十五透镜、具有负光焦度的第十六透镜,并且所述第十六透镜为玻璃非球面透镜。
7.如权利要求1所述的变焦镜头,其特征在于,所述变焦镜头满足以下条件:
其中,为所述第一透镜的有效通光孔径,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
8.如权利要求1所述的变焦镜头,其特征在于,所述变焦镜头满足以下条件:0.233<ΔZ1W-T/TTL<0.329;
其中,ΔZW-T为所述第二透镜组在所述变焦镜头处于广角端位置时与所述变焦镜头处于望远端位置时的相对位移,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
9.如权利要求1所述的变焦镜头,其特征在于,所述变焦镜头满足以下条件:0.099<ΔZ2W-T/TTL<0.14;
其中,ΔZ2W-T为所述第三透镜组在所述变焦镜头处于广角端位置时与所述变焦镜头处于望远端位置时的相对位移,TTL为所述变焦镜头的光学总长。
10.一种监控摄像设备,其特征在于,所述监控摄像设备包括如权利要求1至9中任意一项所述的变焦镜头。
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