变焦镜头制造技术

一种变焦镜头，从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的聚焦透镜群、孔径光阑、具有正光焦度的变焦透镜群、滤光片以及带有成像元件的成像面，本装置能够满足4K超高清分辨率、在广角端至望远端变倍时各个倍率均保证红外共焦，温漂补偿的同时在高温80℃和低温‑40℃下均能清晰成像。使得镜头基本能在所有温度环境下都能正常工作。

Zoom lens

A zoom lens, from the object side to the image side, in turn includes a group of focusing lenses with negative focus, an aperture, a zoom lens group with positive focus, a filter, and an imaging surface with an imaging element. The device can meet the requirements of 4K ultra-high resolution and ensure infrared at various magnification from the wide-angle end to the telescope end. Confocal and temperature drift compensation can clearly imaging at high temperature 80 and 40 degrees centigrade. So that the lens can work normally under all temperature conditions.

【技术实现步骤摘要】
变焦镜头
本技术涉及的是一种光学器件领域的技术，具体是一种变焦镜头。
技术介绍
为了满足监控摄像机能在近距离和远距离监控时均能清晰成像，监控摄像机的镜头需要具备适当倍率的变倍，一般情况下，倍率越大，设计难度越高，在高倍下的成像质量就会越差。在摄像机像素提升的同时，带来的是透镜数量的增加和整体结构复杂性的增加，高分辨率高像素往往对应着大尺寸和高成本。而且为了满足夜间监控的需求，监控摄像机也需要具备红外共焦的能力，以及一定的温漂补偿能力。
技术实现思路
本技术针对目前监控摄像机用的变焦镜头，在外形尺寸、成本、成像质量、红外共焦、温漂补偿、焦段等诸多影响镜头质量的制约因素方面往往不能做到兼顾的缺陷，提出一种变焦镜头，通过特殊的光学透镜搭配和面型优化，能够满足4K超高清分辨率、在广角端至望远端变倍时各个倍率均保证红外共焦，温漂补偿的同时在高温80℃和低温-40℃下均能清晰成像。使得镜头基本能在所有温度环境下都能正常工作。本技术是通过以下技术方案实现的：本技术从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的聚焦透镜群、孔径光阑、具有正光焦度的变焦透镜群、滤光片以及带有成像元件的成像面，当物距改变时，沿光轴方向调整聚焦透镜群的位置时，镜头实现在不同放大或缩小倍率下的聚焦；当变焦透镜群沿着光轴从物体侧向像侧移动时，镜头实现从望远端向广角端的变倍过程。所述的聚焦透镜群的整体焦距为(-15,-5)。所述的变焦透镜群的整体焦距为(5,15)。所述的镜头在广角端时的整体焦距与后焦距的比值为(0.3,0.7)，所述的广角端是指镜头焦距最小时透镜的相对状态。所述的镜头在望远端时的整体焦距与后焦距的比值为(0.6,1.0)，所述的望远端是指镜头焦距最大时透镜的相对状态。所述的聚焦透镜群和变焦透镜群中的透镜中至少包含一片塑料制成、光焦度为正的非球面透镜，优选该非球面透镜的折射率为(1.52,1.56)，阿贝数为(53,56)。技术效果与现有技术相比，本技术技术效果包括：1)4K超高清分辨率安防监控的摄像机要求能代替人眼，实时、形象、真实地反映被监控对象的形态、外貌等特征。因此对镜头的要求是解像力高，清晰度好。目前市面上的安防监控摄像机多为200万～300万像素，已经越来越无法满足安防监控的高清晰度要求。本技术的镜头，实现了4K超高清的分辨率，可搭配1200万以上像素的图像传感器使用，使被监控对象能真实、清晰地被拍摄下来，极大地提高了安防监控的安全性和真实性。另外，更高的分辨率使得本技术的镜头能拍摄更大场景的画面，即使将画面放大以后也能看清，因此本技术也能更好地应用在大场景下的监控。2)全程红外共焦本技术通过特殊的透镜材料组合搭配与面型设计，做到了从广角端到望远端全程红外共焦。因此在各个焦段和倍率下，都能保证白天和夜间24小时清晰成像，使得各个时段都能实时监控，让安防无死角，提高了监控的安全性。即使在雾霾、灰尘等恶劣条件下，通过其优秀的红外共焦性能，亦可拍摄到清晰、高对比度的图像。3)温漂补偿因为安防监控要求镜头在各种极端环境下也能正常使用，因此镜头需要保证在高温和低温下不能出现虚焦的情况。但是因为透镜的物理特性的关系，透镜的折射率和面型会随着温度的变化而改变。因此如果镜头在光学和机构设计的时候没有这方面的考量，那么就无法在安防监控摄像机中使用。目前市面上几乎所有的镜头都无法做到高温和低温下不出现虚焦的情况。附图说明图1为本技术实施例1的光学结构示意图；图2为本技术实施例1的广角端的相对于d线的各像差图；图3为本技术实施例1的望远端的相对于d线的各像差图；图4为本技术实施例2的光学结构示意图；图5为本技术实施例2的广角端相对于d线的各像差图；图6为本技术实施例2的望远端相对于d线的各像差图；图7为本技术实施例1的广角端MTF图及实拍图；图8为本技术实施例2的广角端MTF图及实拍图；图中:G1聚焦透镜群、G2变焦透镜群、STP孔径光阑、IMG成像面、ICF滤光片、L1～L8第一至第八透镜。具体实施方式实施例1如图1所示，本实施例涉及的变焦镜头，从物侧到像侧依次包括具有正光焦度的聚焦透镜群G1、孔径光阑STP、具有正光焦度的变焦透镜群G2、用于滤除杂散光的滤光片ICF和配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面和保护面的成像面IMG。当物距改变时，沿光轴方向调整聚焦透镜群G1的位置，可以实现镜头在不同放大或缩小倍率下的聚焦。变焦透镜群G2的作用是缩小或放大倍率：当变焦透镜群G2沿着光轴从物体侧向像侧移动时，镜头实现从望远端向广角端的变倍过程；反之，变焦透镜群G2沿着光轴从像侧向物体侧移动时，镜头实现从广角端向望远端的变倍过程。所述的聚焦透镜群G1，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3，其中：第一透镜为光焦度为负的玻璃球面透镜；第二透镜为光焦度为负的塑料非球面透镜；第三透镜为光焦度为正的玻璃球面透镜；所述的变焦透镜群G2，沿光轴方向从物方起依次包括第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6，其中：第四透镜为光焦度为正的塑料非球面透镜；第五透镜为光焦度为负的玻璃球面透镜；第六透镜为光焦度为正的玻璃球面透镜，且第五透镜与第六透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合透镜，胶合面凹面朝向像方。以下，示出关于实施例1的变焦镜头的各种数值数据。有效焦距EFL＝2.7(广角端)～7.5(中间端)～13(望远端)数值孔径FNO＝1.4(广角端)～2.6(中间端～3.0(望远端)表1实施例1镜头结构参数其中第五透镜的第二表面即第六透镜的第一表面。表2实施例1镜头变焦参数表面序号WMTA10.63.62.2B9.87.11.0C10.612.519.1表3实施例1镜头非球面系数表面序号KA4A6A8A1030-4.62E-05-2.82E-06-1.92E-085.67E-1240.0099.03E-04-2.03E-076.48E-11-6.57E-1380-4.11E-07-1.41E-07-6.48E-109.11E-1090.0036.51E-069.87E-08-6.48E-104.92E-11如图2所示，为实施例1的变焦镜头广角端相对于d线(λ＝587.56nm)的各像差图；如图3所示，为实施例1的变焦镜头望远端相对于d线(λ＝587.56nm)的各像差图。像散图中的S、M，分别表示弧矢像面、子午像面所对应的像差。如图7所示，为实施例1的MTF图和实拍图，MTF图中从中心视场、0.5视场、1.0视场三部分综合考察镜头的调制传递函数。实施例2如图4所示，本实施例涉及的变焦镜头，从物侧到像侧依次包括具有正光焦度的聚焦透镜群G1、孔径光阑STP、具有正光焦度的变焦透镜群G2、用于滤除杂散光的滤光片ICF和配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面和保护面的成像面IMG。当物距改变时，沿光轴方向调整聚焦透镜群G1的位置，可以实现镜头在不同放大或缩小倍率下的聚焦。变焦透镜群G2的作用是缩小或放大倍率：当变焦透镜群G2沿着光轴从物体侧向像侧移动时，镜头实现从望远端向广角端的变倍过程；反之，变焦透镜群G2沿着光轴从像侧向物体侧移动时，镜头实现从广角端向望本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变焦镜头，其特征在于，从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的聚焦透镜群、孔径光阑、具有正光焦度的变焦透镜群、滤光片以及带有成像元件的成像面。

【技术特征摘要】
1.一种变焦镜头，其特征在于，从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的聚焦透镜群、孔径光阑、具有正光焦度的变焦透镜群、滤光片以及带有成像元件的成像面。2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是，所述的聚焦透镜群的整体焦距为(-15,-5)；所述的变焦透镜群的整体焦距为(5,15)。3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是，所述的镜头在广角端，即镜头焦距最小时的整体焦距与后焦距的比值为(0.3,0.7)；所述的镜头在望远端，即镜头焦距最大时的整体焦距与后焦距的比值为(0.6,1.0)。4.根据上述任一权利要求所述的变焦镜头，其特征是，所述的聚焦透镜群和变焦透镜群中的透镜中至少包含一片塑料制成、光焦度为正的非球面透镜。5.根据权利要求4所述的变焦镜头，其特征是，所述的非球面透镜的折射率为(1.52,1.56)，阿贝数为(53,56)。6.根据权利要求1～3中任一所述的变焦镜头，其特征是，所述的聚焦透镜群，沿光轴方向从物方起依次包括：光焦度为负的玻璃球面透镜、光焦度为负的塑料非球面透镜以及光焦度为正的玻璃球面透镜。7.根据权利要求1～3中任一所述的变焦镜头，其特征是，所述的变焦透镜群，沿光轴方向从物方起依次包括：光焦度为正的塑料非球面透镜以及具有正合光焦度的胶合透镜，该胶合透镜的胶合面凹面朝向像方。8.根据权利要求7所述的变焦镜头，其特征是，所述的变焦透镜群，沿光轴方向从物方起依次包括：光焦度为正的塑料非球面透镜、具有正合光焦度的胶合透镜、光焦度为负的塑料非球面透镜以及光焦度为正的玻璃球面透镜；所述的胶合透镜的胶合面凹面朝向像方。9.根据权利要求8所述的变焦镜头，其特征是，所述的胶合透镜包括光焦度为负的玻璃球面透镜以及光焦度为正的玻璃球面透镜。10.根据权利要求9所述的变焦镜头，其特征是，采用以下任意一种结构实现：①第一透镜的第一表面为球面，其曲率半径为141.44，其厚度为0.94，其折射率为1.81，其阿贝数为40.2,第一透镜的第二表面为球面，其曲率半径为7.19，其厚度为3.75,第二透镜的第一表面为非球面，其曲率半径为-27.55，其厚度为1.75，其折射率为1.53，其阿贝数为56,第二透镜的第二表面为非球面，其曲率半径为17.55，其厚度为1.29,第三透镜的第一表面为球面，其曲率半径为13.38，其厚度为1.92，其折射率为1.88，其阿贝数为42.5,第三透镜的第二表面为球面，其曲率半径为33.46，其厚度为A,光阑为球面，其曲率半径为INF，其厚度为B,第四透镜的第一表面为非球面，其曲率半径为8.09，其厚度为6.05，其折射率为1.56，其阿贝数为53.5,第四透镜的第二表面为非球面，其曲率半径为-15.99，其厚度为0.13,第五透镜的第一表面为球面，其曲率半径为-141.21，其厚度为2.08，其折射率为1.77，其阿贝数为49.5,第五透镜的第二表面为球面，其曲率半径为5.72，其厚度为6，其折射率为1.5，其阿贝数为70.8,第六透镜的第二表面为球面，其曲率半径为-11.75，其厚度为C,第二透镜的第一表面的圆锥系数为0，其四阶非球面系数为-4.62E-05，其六阶非球面系数为-2.82E-06，其八阶非球面系数为-1.92E-08，其十阶非球面系数为5.67E-12,第二透镜的第二表面的圆锥系数为0.009，其四阶非球面系数为9.03E-04，其六阶非球面系数为-2.03E-07，其八阶非球面系数为6.48...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸益炜，尚洁阳，李长锋，盛亚茗，张平华，
申请(专利权)人：嘉兴中润光学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33