專利名稱：大變焦比光學(xué)變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光機電一體化領(lǐng)域，涉及一種大變焦比光學(xué)變焦鏡頭。特別是關(guān) 于一種從短焦、中焦到長焦的16倍大光學(xué)變焦距范圍的光學(xué)變焦鏡頭。
背景技術(shù)：
普通的監(jiān)控定焦鏡頭是針對比較穩(wěn)定的場合使用，不需要去改變監(jiān)控鏡頭的焦距 和視場角就能滿足一般的監(jiān)控需要。但是，在一些監(jiān)控目標活動范圍比較大的場合下，就要 求監(jiān)控系統(tǒng)能夠在像面上獲得不同放大率的像以清晰分辨遠近不同距離的目標。根據(jù)成像 原理，對于定焦鏡頭，想要在像面上獲得不同放大率的像，必須改變目標到鏡頭的距離，而 監(jiān)控鏡頭通常都是固定不動的，同時監(jiān)控目標不會主動靠近監(jiān)控鏡頭，所以對于監(jiān)控定焦 鏡頭是難于滿足監(jiān)控目標活動范圍比較大的監(jiān)控要求。而本實用新型大變焦比光學(xué)變焦鏡 頭，通過機械補償?shù)姆椒ǜ淖児鈱W(xué)系統(tǒng)的焦距從而在像面上獲得不同放大率的像，并且具 有16倍大變焦比的變焦能力，同時，在整個變焦過程中，像質(zhì)都達到了定焦鏡頭的成像質(zhì) 量。可見，實用新型大變焦比光學(xué)變焦鏡頭具有廣泛的應(yīng)用前景，順應(yīng)了監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展趨 勢，市場潛力巨大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種具有大變焦比能力的光學(xué)變焦鏡頭。該鏡頭匹配 相應(yīng)的攝像機，可以通過改變光學(xué)變焦鏡頭的焦距從而清晰的監(jiān)控遠近不同距離的目標。 該鏡頭具有16倍大變焦比能力，像質(zhì)也達到了定焦鏡頭的成像質(zhì)量，且結(jié)構(gòu)緊湊，操作便 捷，運用前景廣。本實用新型包括若干個透鏡組，這些透鏡組自物面至像面依次包括一個正光焦度 的前固定透鏡組Gl，和配置于前固定透鏡組Gl的像側(cè)的具有負光焦度的變焦透鏡組G2，光 闌，配置于光闌像側(cè)的具有正光焦度的后固定透鏡組G3，以及配置于像側(cè)的最后一組變焦 補償透鏡組G4。利用負光焦度的變焦透鏡組G2和正光焦度的變焦補償透鏡組G4之間的相 對位置變化來實現(xiàn)焦距6-96mm的16倍光學(xué)變焦。所述前固定透鏡組Gl裝在主筒[7]前 部，用一個前壓圈[1]于主筒固定[7]；所述變焦透鏡組G2裝在徑向設(shè)有三個導(dǎo)釘?shù)那敖M 鏡筒W]內(nèi)；所述的后固定組裝在主筒[7]的后部，用一個后壓圈W]固定；所述的變焦補 償透鏡組G4裝在徑向設(shè)有三個導(dǎo)釘?shù)暮蠼M鏡筒[18]內(nèi)，前組鏡筒[4]和后組鏡筒[18]裝 在有螺旋形通槽的主筒[7]內(nèi)，前、后組鏡筒通過導(dǎo)釘與主筒連接，使前、后組鏡筒能在主 筒內(nèi)螺旋上下滑動，通過分別調(diào)整前后組的各具有三個直槽的前調(diào)整凸輪[8]和后調(diào)整凸 輪[9]，實現(xiàn)改變變焦透鏡組G2和變焦補償透鏡組G4之間的相對位置，從而達到變焦的目 的。產(chǎn)品的主要光學(xué)指標焦距f = 6-96mm,視場角2W = 56. 8° -3. 6°，相對孔徑F =1. 95，成像大小對應(yīng)1/3寸CCD。按照上述方案制成的高分辨率鏡頭光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF在601p/m時，中心視場調(diào)制度達到0. 65，邊緣視場調(diào)制度達到0. 5。
附圖1是鏡頭組件結(jié)構(gòu)圖附圖2是焦距在6mm時的光學(xué)系統(tǒng)示意圖附圖3是焦距在96mm時的光學(xué)系統(tǒng)示意圖附圖4是光學(xué)系統(tǒng)玻璃鏡片的曲率半徑和折射率的示意圖
具體實施方式
參見附圖1、2、3，本專利中的前固定透鏡組Gl具有按物體一側(cè)順序排列的第一透 鏡為凸凹負鏡片Li、第二透鏡為雙凹正鏡片L2和凸凹的第三正透鏡L3，所述的第一透鏡Ll 和第二透鏡L2為膠合組件。本專利中的變焦透鏡組G2具有按物體一側(cè)順序排列的第四透 鏡為凸凹負鏡片L4，第五透鏡為雙凹負鏡片L5，第六透鏡為凸凹正鏡片L6，所述的第五透 鏡L5和第六透鏡L6為膠合組件。本專利中的后固定透鏡組G3具有按物體一側(cè)順序排列 的第七透鏡為雙凸正鏡片L7，第八透鏡為雙凸正鏡片L8，第九透鏡為雙凹負鏡片L9。本專 利中的變焦補償透鏡組G4具有按物體一側(cè)順序排列的第十透鏡為凹凸正鏡片L10，第十一 透鏡為凸凹負鏡片L11，第十二透鏡為雙凸正鏡片L12。參見附圖4，本專利光學(xué)系統(tǒng)中的十二個光學(xué)透鏡的焦距和折射率及其二十二個 曲率半徑分別滿足以下條件-75 < fl < -501.72<nl< 19245 < Rl < 65 18 < R2 < 38[0014]35 < f2 < 551.61<n2< 18118 < R2 < 38 300 < R3 < 500[0015]51 < f3 < 711.61<n3< 18119 < R4 < 29 50 <R5 < 70[0016]光闌[0017]-25 < f4 < -151.65<n4< 18510 < R6 < 205 < R7 < 13[0018]-15 < f5 < -51.65<n5< 185-18 < R8 < -95. 5 < R9 < 16. 5[0019]7. 5 < f6 < 201.73<n6< 1935. 5 < R9 < 16. 5350 < RlO < 550[0020]18 < f7 < 381.55<n7< 17535 < Rll < 60-35 < R12 < -15[0021]16 < f8 < 351.62<n8< 18215 < R13 < 35-30 < R14 < -20[0022]-31 < f9 < -121.70<n9< 190-35 < R15 < -1580 < R16 < 130[0023]42 < no < 621.65<nlO <1. 80-35 < R17 < -15-30 < R18 < -10[0024]-31 < fll < -131.70<nil <1. 9014 < R19 < 256. 5 < R20 < 12. 5[0025]9 < fl2 < 221.65<nl2 <1. 857. 5 < R21 < 14. 5R22 =①[0026]其中fi表示第i個鏡片的焦距，單位為毫米；ni表示第i個鏡片的折射率；Ri表
示第i個曲率半徑，單位為毫米，其中i = 1，2，3. . .，i為正整數(shù)。 按照上述方案制成的大變焦比光學(xué)變焦鏡頭，能夠?qū)崿F(xiàn)焦距在6_96mm范圍內(nèi)的 16倍變焦，在整個變焦過程中各焦距點成像質(zhì)量良好。而且該變焦鏡頭中各鏡片的基本參 數(shù)合理，易于加工，適合大批量生產(chǎn)，具有廣闊的市場前景。
權(quán)利要求1.大變焦比光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于具有的透鏡組自物面至像面依次為一個正光 焦度的前固定透鏡組(Gl)，和配置于前固定透鏡組(Gl)的像側(cè)的具有負光焦度的變焦透 鏡組(G2)，配置于光闌像側(cè)的具有正光焦度的后固定透鏡組(G3)，以及配置于像側(cè)的補償 透鏡組(G4)，通過變焦透鏡組(G》和補償透鏡組(G4)之間的相對位置的變化實現(xiàn)焦距 6-96mm的16倍光學(xué)變焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變焦比光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于所述16倍光學(xué)變焦系統(tǒng) 的光學(xué)技術(shù)參數(shù)為焦距范圍f = 6_96mm，視場角2ω = 56. 8° -3. 6°，其中ω表示半視場 角，2ω表示全視場角，光學(xué)鏡頭的入瞳直徑與焦距的比值相對孔徑D/f= 1 1.95，后截 距大于6. 8mm，光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF在601p/mm時，中心視場的調(diào)制度達到0. 65，邊緣視 場的調(diào)制度達到0.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變焦比光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于所述的前固定透鏡組 (Gl)具有按物體一側(cè)順序排列的第一透鏡為凸凹負鏡片(Li)、第二透鏡為雙凹正鏡片 (L2)和凸凹的第三正透鏡(L3)，所述的第一透鏡(Li)和第二透鏡(U)為膠合組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變焦比光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于所述的變焦透鏡組(G2) 具有按物體一側(cè)順序排列的第四透鏡為凸凹負鏡片(L4)，第五透鏡為雙凹負鏡片(L5)，第 六透鏡為凸凹正鏡片(L6)，所述的第五透鏡(U)和第六透鏡(L6)為膠合組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變焦比光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于所述的后固定透鏡組 (G3)具有按物體一側(cè)順序排列的第七透鏡為雙凸正鏡片(L7)，第八透鏡為雙凸正鏡片 (L8)，第九透鏡為雙凹負鏡片(L9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變焦比光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于所述的補償透鏡組 (G4)具有按物體一側(cè)順序排列的第十透鏡為凹凸正鏡片(LlO)，第十一透鏡為凸凹負鏡片 (Lll)，第十二透鏡為雙凸正鏡片(L12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6所述的鏡組，其特征在于所述的前固定透鏡組(Gl)、 變焦透鏡組(G2)、后固定透鏡組(G3)、補償透鏡組(G4)的十二個光學(xué)透鏡的焦距和折射率 及其二十二個曲率半徑自物面至像面依次分別滿足以下條件·-75 < Π < -50 1. 72 < nl < 1. 92 45 < Rl < 65 18 < R2 < 38·35 < f2 < 55 1. 61 < n2 < 1. 81 18 < R2 < 38 300 < R3 < 500·51 < f3 < 71 1. 61 < n3 < 1. 81 19 < R4 < 29 50 < R5 < 70光闌·-25 < f4 < -151.65< n4 < 1.8510 < R6 < 205 < R7 < 13·-15 < f5 < -51.65< n5 < 1.85-18 < R8 < -95. 5 < R9 < 16. 5·7. 5 < f6 < 201.73< n6 < 1.935. 5 < R9 < 16. 5350 < RlO < 550·18 < f7 < 381.55< n7 < 1.7535 < Rll < 60-35 < R12 < -15·16 < f8 < 351.62< n8 < 1.8215 < R13 < 35-30 < R14 < -20-31 < f9 < -121.70< n9 < 1.90-35 < R15 < -1580 < R16 < 130·42 < Π0 < 621.65< nlO < 1.80-35 < R17 < -15-30 < R18 < -10·-31 < fll < -131.70< nil < 1.9014 < R19 < 256. 5 < R20 < 12. 5·9 < fl2 < 221.65< nl2 < 1.857. 5 < R21 < 14. 5R22 =①其中fi表示第i個鏡片的焦距，單位為毫米；ni表示第i個鏡片的折射率；Ri表示第i個曲率半徑，單位為毫米，其中i = 1，2，3. . .，i為正整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變焦比光學(xué)變焦鏡頭，其主要特征在于所述前固定透鏡 組(Gl)裝在主筒(7)前部，用一個前壓圈(1)于主筒固定(7)；所述變焦透鏡組(6 裝在 徑向設(shè)有三個導(dǎo)釘?shù)那敖M鏡筒內(nèi)；所述的后固定透鏡組(G!3)組裝在主筒(7)的后部， 用一個后壓圈(6)固定；所述的補償透鏡組(G4)裝在徑向設(shè)有三個導(dǎo)釘?shù)暮蠼M鏡筒(18) 內(nèi)，前組鏡筒(4)和后組鏡筒(18)裝在有螺旋形通槽的主筒(7)內(nèi)，前、后組鏡筒通過導(dǎo)釘 與主筒連接，使前、后組鏡筒能在主筒內(nèi)螺旋上下滑動，通過分別調(diào)整前后組的各具有三個 直槽的前調(diào)整凸輪(8)和后調(diào)整凸輪(9)，實現(xiàn)改變變焦透鏡組(G》和補償透鏡組(G4)之 間的相對位置，從而實現(xiàn)變焦。
專利摘要大變焦比光學(xué)變焦鏡頭具有一個正光焦度的前固定透鏡組(G1)，和配置于前固定透鏡組(G1)的像側(cè)的具有負光焦度的變焦透鏡組(G2)、光闌，配置于光闌像側(cè)的具有正光焦度的后固定透鏡組(G3)，以及配置于光闌像側(cè)的最后一組變焦補償透鏡組(G4)。利用負光焦度的變焦透鏡組(G2)和正光焦度的變焦補償透鏡組(G4)之間的相對位置變化來實現(xiàn)焦距6-96mm的16倍光學(xué)變焦。產(chǎn)品焦距f`＝6-96mm，視場角2ω＝56.8°-3.6°，其中2ω表示全視場角，光學(xué)鏡頭入瞳直徑與焦距的比值相對孔徑D/f`＝1∶1.95，是一種從短焦、中焦到長焦焦距可變的16倍大變焦比光學(xué)變焦鏡頭。
文檔編號G02B15/16GK201867531SQ200920182909
公開日2011年6月15日 申請日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者付瑞斯, 鄭志明, 陳俊杰, 陳金發(fā) 申請人:福州開發(fā)區(qū)鴻發(fā)光電子技術(shù)有限公司