一种小型化大变焦比双波段光学镜头制造技术

一种小型化大变焦比双波段光学镜头，属于光机一体化领域，特别是关于一种１０倍大光学变焦距范围，适用于板机接口的日夜两用光学变焦镜头。该镜头具有个正光焦度的前固定透镜组Ｇ１，和配置于前固定透镜绀Ｇ１的像侧的具有负光焦度的变焦透镜组Ｇ２，光阑Ｓ，配置于光阑像侧的具有正光焦度的后固定透镜组Ｇ３，以及配置于像侧的最后一组补偿透镜组Ｇ４。利用变焦透镜组Ｇ２和补偿透镜组Ｇ４之间的相对位置变化来实现焦距５－５０ｍｍ的１０倍光学变焦，同时兼顾优化可见光和红外光成像，且结构紧凑小巧。产品的主要光学指标：焦距ｆ＝５－５０ｍｍ，视场角２ω＝６０．０°－７．２°，相对孔径Ｄ：ｆ＝１：：１．９５，适用于１／３”ＣＣＤ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光机一体化领域，涉及一种昼夜两用安防监控镜头，特别是关于 一种10倍大光学变焦距范围，适用于板机接口的小型化昼夜两用光学变焦镜头。
技术介绍
目前，已经有了许多适用于板机接口的变焦镜头，板机镜头在结构上要求其尽量 的小型化。在其中，变焦系统的变焦比约为二至四倍的变焦系统比较多，而大变焦比的板机 接口镜头却很少见。板机镜头一般应用于监控场合比较固定的场所，镜头安装调整好后焦 距就不再改变，比如银行、工厂、学校等。大变焦比的板机接口镜头相对于普通的二至四倍 的小变焦比镜头有更大的调整范围，能更方便的安装应用于不同场合。而且近年来，随着安 全防范意识和自动化程度不断提高，具备红外功能的日夜两用镜头已经具有相当广泛的用 途，可以完成全天24小时、昼夜不间断的监控任务，这就要求镜头在设计上就要考虑红外 光和可见光波段的成像质量都能达到清晰成像的要求。本专利技术通过机械补偿的方法实 现光学系统焦距的变化从而在像面上获得不同放大率的像，并且具有10倍大变焦比的变 焦能力，而且在红外和可见光双波段的成像质量同时得到了优化，产品顺应了监控行业的 发展趋势，市场潜力巨大，具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种具有小型化大变焦比，同时具有双波段共焦能力的 光学变焦镜头。该镜头匹配相应的板机接口的摄像机，可以通过改变光学变焦镜头的焦距 从而方便的适用于不同监控距离和范围的场合，再匹配上红外灯，更能实现昼夜不间断的 监控。该镜头具有10倍大变焦比能力，像质也达到了定焦镜头的成像质量，且结构紧凑小 巧，操作便捷，运用前景广。参见附图1是本专利技术光学镜头结构图、附图2是光学系统示意图，包括四个透 镜组，自物面至像面I依次包括一个正光焦度的前固定透镜组G1，和配置于前固定透镜组 Gl的像侧的具有负光焦度的变焦透镜组G2，光阑S，配置于光阑S像侧的具有正光焦度的后 固定透镜组G3，以及配置于像侧的最后一组具有正光焦度的补偿透镜组G4。利用负光焦度 的变焦透镜组G2和正光焦度的补偿透镜组G4之间的相对位置变化来实现焦距5-50mm的 10倍光学变焦。参见图2、3、4光学系统示意图，本专利技术中的前固定透镜组Gl具有按物体一侧 顺序排列的第一透镜为凸凹负镜片Li、第二透镜为凸凹正镜片L2和凸凹的第三正透镜L3。 本专利技术中的变焦透镜组G2具有按物体一侧顺序排列的第四透镜为凸凹负镜片L4，第 五透镜为双凹负镜片L5，第六透镜为凸凹正镜片L6。本专利技术中的后固定透镜组G3具有 按物体一侧顺序排列的第七透镜为双凸正镜片L7，第八透镜为双凸正镜片L8，第九透镜为 双凹负镜片L9。本专利技术中的补偿透镜组G4具有按物体一侧顺序排列的第十透镜为凸 凹正镜片L10，第十一透镜为双凸正镜片L11。本专利技术中的四个透镜组满足以下条件 0. 55 < 0. 12 < 0. 29 < 0. 31 <fGl/fl fG2/fl fG3/fl fG4/fl<0. 69<0. 23<0. 41<0. 43其中，fG1是前固定透镜组Gl的焦距； fe2是变焦透镜组G2的焦距； fG3是后固定透镜组G3的焦距； fe4是补偿透镜组G4的焦距；f 1是整个光学镜头长焦焦距； fl，fG1 fG2，fG3， fG4的单位是:mm。参见附图5是本专利技术光学系统玻璃镜片的曲率半径和折射率的示意图，包括 十一个光学透镜的焦距Π Π1 (单位mm)和折射率nl nil及其十九个面的曲率半径 Rl R19(单位mm)分别满足以下条件90 < f 1 < 1101..72 < nl < 1 9235 < Rl < 5516 < R2 < 28-99 < f2 < -791.51 < n2 < 1.7116 < R2 < 28150 < R3 < 50036 < f3 < 561..51 < n3 < 1 7112 < R4 < 2940 < R5 < 65-9. 5 < f4 < -81..65 < n4 < 1 8561 < R6 < 1005 < R7 < 926. 3 < f5 < 46. 31.42 < n5 < 1.62-40 < R8 < -225. 5 < R9 < 12. 558 < f6 < 781..73 < n6 < 1 935. 5 < R9 < 12. 518 < RlO < 35光阑12 < f7 < 221.55 < n7 < 1.7512 < Rll < 30-30 < R12 < -1210 < f8 < 201.54 <n8 < 1. 747 < R13 < 15 ■-200 < R14 < -80-15 < f9 < -71..65 < n9 < 1 85-35 < R15 < -157 < R16 < 1521 < flO < 41 560 < fll < 5801. 76 < nlO < 1. 90 1. 55 < nil < 1. 7510 < R17 < 22 5 < R18 < 12. 55 < R18 < 12. 5 -35 < R19 < -18本专利技术的光学变焦原理参见附图2、3、4，分别是焦距在5mm、20mm、50mm 水时的光学系统示意图，前固定透镜组Gl是固定不动的，对无穷远聚焦成像，提供-初始像和焦距fei，0.55 < fG1/fl <0.69;变焦透镜组G2从靠近Gl移动到靠近像 面I的位置，改变了其物距，从而改变了 G2的成像放大倍率，G2放大倍率m2变化范围 为-O. 4 -1 -4. 16 ；固定透镜组G3靠近光阑S固定不动，对经过G2所成的像进一步的 变倍，G3放大倍率m3变化范围为-O. 96 -1. 72 -0. 7，G2，G3总放大倍率m2*m3变化 范围为0. 38 1 2. 91 ；补偿透镜组G4根据变焦透镜组G3变焦所产生的像面漂移进行 补偿，使像面I保持稳定，G4的放大率变化范围为0. 45 0. 32 0. 58，补偿后G2，G3，G4 总的倍率Hitl = m2*m3*m4变化范围为0. 17 1 1. 69，镜头的总焦距变化范围为fG1*m0， 变焦比1.69/0. 17为10倍。在变焦结构型式上，变焦核采用两移动组分G2和G4被后固定组G3隔开的型式， 根据变焦系统的像面稳定原理，变焦透镜组G2的放大倍率从小于-1到大于-1的变化必然 导致补偿透镜组G4的迂回补偿，即短焦时，补偿透镜组G4向物面方向移动；达到某一个焦 距——即变焦透镜组G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化大变焦比双波段光学镜头，其包括四个透镜组，自物面至像面依次为一个正光焦度的前固定透镜组Ｇ１，和配置于前固定透镜组Ｇ１的像侧的具有负光焦度的变焦透镜组Ｇ２，光阑Ｓ，配置于光阑Ｓ像侧的具有正光焦度的后固定透镜组Ｇ３，以及配置于像侧的补偿透镜组Ｇ４，其特征在于前固定透镜组Ｇ１和后固定透镜组Ｇ３是固定不动的，利用负光焦度的变焦透镜组Ｇ２和正光焦度的补偿透镜组Ｇ４之间的相对位置变化来实现焦距５－５０ｍｍ的１０倍光学变焦，同时整个镜头具有三组高反差色散系数的胶合透镜组件校正色差，实现可见光波段和红外光波段共焦成像，光学系统的焦距范围ｆ＝５－５０ｍｍ，视场角２ω＝６０．０°－７．２°，相对孔径Ｄ：ｆ＝１：１．９５，其中Ｄ为光学镜头的入瞳直径，后截距人于６．５ｍｍ，像高对应１／３”ＣＣＤ，光学传递函数ＭＴＦ值在７０１ｐ／ｍｍ时，中心达到０．５５，边缘达到０．４５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金发，郑志明，陈俊杰，
申请(专利权)人：福州开发区鸿发光电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]