变焦光学系统及图像采集设备技术方案

本公开实施例提供一种变焦光学系统及图像采集设备。变焦光学系统包括沿光入射方向依次设置第一透镜群、第二透镜群、光阑、第三透镜群、第四透镜群和分光棱镜，位于分光棱镜的透射出光侧且垂直光轴设置的第一感光芯片，以及位于分光棱镜的反射出光侧且平行光轴设置的第二感光芯片，其中：第一透镜群、第三透镜群和第四透镜群的焦距为正，第二透镜群的焦距为负；第一透镜群、光阑、第三透镜群、分光棱镜、第一感光芯片和第二感光芯片的位置相对固定，第二透镜群和第四透镜群能够沿光轴方向相对第一感光芯片前后移动，以使可见光在第一感光芯片成像，红外光在第二感光芯片成像。

【技术实现步骤摘要】
变焦光学系统及图像采集设备
本公开涉及光学成像
，特别涉及一种变焦光学系统及图像采集设备。
技术介绍
目前广泛应用于人们日常生活中的变焦镜头，多采用单一镜头匹配单一感光芯片的设计，所拍摄画面的清晰度、色彩锐利饱和度和分辨率不够理想，成像品质有待进一步提升。
技术实现思路
本公开实施例提供一种变焦光学系统及图像采集设备，以提升成像品质。根据本公开实施例的一个方面，提供一种变焦光学系统，包括沿光入射方向依次设置第一透镜群、第二透镜群、光阑、第三透镜群、第四透镜群和分光棱镜，位于分光棱镜的透射出光侧且垂直光轴设置的第一感光芯片，以及位于分光棱镜的反射出光侧且平行光轴设置的第二感光芯片，其中：第一透镜群、第三透镜群和第四透镜群的焦距为正，第二透镜群的焦距为负；第一透镜群、光阑、第三透镜群、分光棱镜、第一感光芯片和第二感光芯片的位置相对固定，第二透镜群和第四透镜群能够沿光轴方向相对第一感光芯片前后移动，以使可见光在第一感光芯片成像，红外光在第二感光芯片成像。在一些实施例中，第一透镜群的焦距f1、第二透镜群的焦距f2、第三透镜群的焦距f3和第四透镜群的焦距f4，满足：-5≤f1/f2≤-3.5；0.8≤f1/f3≤1.5；1.5≤f1/f4≤3。在一些实施例中，变焦光学系统的光学总长TTL和长焦端的焦距ft，满足：3＜TTL/ft＜6。在一些实施例中，变焦光学系统从广角端变焦至长焦端，第二透镜群的移动距离m2和第二透镜群的焦距f2，满足：0.5＜|m2/f2|＜2。>在一些实施例中，变焦光学系统还满足以下特征至少之一：第二透镜群的移动范围为0～12毫米；第四透镜群的移动范围为0～2.6毫米；光阑与第一感光芯片之间的距离为38.42毫米～42.46毫米；第一透镜群与光阑之间的距离为42.71毫米～47.20毫米；光阑的孔径为固定值，取值范围为11.59毫米～12.81毫米。在一些实施例中，变焦光学系统从广角端变焦至长焦端的过程中，控制第二透镜群朝向光阑移动，根据第二透镜群的移动距离和物距的变化量，确定第四透镜群相对第一感光芯片的目标移动距离，根据目标移动距离控制第四透镜群移动，其中，目标移动距离为使成像面落在第一感光芯片和第二感光芯片上的第四透镜群的移动距离。在一些实施例中，第一透镜群包括沿光入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，第一透镜为双凸球面凸透镜，第二透镜为双凹球面凹透镜，第二透镜和第一透镜粘合，第三透镜为凸面朝向第二透镜的弯月形球面凸透镜；和/或第二透镜群包括沿光入射方向依次设置的第四透镜、第五透镜和第六透镜，其中，第四透镜和第五透镜为双凹球面凹透镜，第六透镜为双凸球面凸透镜；和/或第三透镜群包括沿光入射方向依次设置的第七透镜、第八透镜和第九透镜，其中，第七透镜为双凸非球面凸透镜，第八透镜为双凹球面凹透镜，第九透镜为双凸球面凸透镜；和/或第四透镜群包括沿光入射方向依次设置的第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，其中，第十透镜为弯月形球面凹透镜且凸面朝向第九透镜，第十一透镜为双凸球面凸透镜，第十一透镜和第十透镜粘合，第十二透镜为弯月形球面凸透镜且凸面朝向第十一透镜，第十三透镜为双凸球面凸透镜。在一些实施例中，第七透镜的非球面表达式为：其中，c为曲率半径，y为径向坐标，k为圆锥曲线系数，a2、a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16为径向坐标系数。在一些实施例中，变焦光学系统还包括：位于分光棱镜的透射出光侧与第一感光芯片之间的第一滤光片，及位于分光棱镜的反射出光侧与第二感光芯片之间的第二滤光片。根据本公开实施例的另一个方面，提供一种图像采集设备，包括前述技术方案所述的变焦光学系统。本公开实施例可以通过调整后焦距实现双光路变焦，第一感光芯片和第二感光芯片分别对不同波段的光进行感测和还原，可以显著提升变焦光学系统的解像力，从而提升图像的分辨率，提高拍摄画面的清晰度和色彩锐利饱和度，改善甚至消除了紫边现象，成像品质显著提高。当然，实施本公开任一实施例的产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面对本公开实施例或相关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公开的一些实施例，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获得其它的附图。图1为本公开一些实施例变焦光学系统的示意图；图2为本公开一些实施例中各透镜群在广角端、中间端和长焦端下的相对位置示意图。具体实施方式下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。相关技术中，变焦镜头的光学系统多采用单一镜头匹配单一感光芯片的设计，感光芯片既接收可见光波段，又接收红外光波段，导致感光芯片对不同波段光的还原度差别较大，色差与红外解像无法取得平衡，这些原因导致：拍摄图像分辨率较低(通常为720P或1080P)，拍摄画面的清晰度和色彩锐利饱和度不理想，容易出现紫边(紫边是指由于被摄物体反差较大，在高光与低光部位交界处出现色斑的现象)。另外，变焦镜头在从广角端变焦至长焦端的过程中，光圈逐渐减小，使得低照度环境中长焦距段的通光量下降明显，也会导致拍摄画面不清晰。本公开实施例提供了一种变焦光学系统及图像采集设备，以解决上述技术问题，提升成像品质。如图1所示，本公开一些实施例提供的变焦光学系统，包括沿光入射方向依次设置的第一透镜群1、第二透镜群2、光阑5、第三透镜群3、第四透镜群4和分光棱镜6，位于分光棱镜6的透射出光侧6a且垂直光轴S设置的第一感光芯片8，以及位于分光棱镜6的反射出光侧6b且平行光轴S设置的第二感光芯片10，其中：第一透镜群1、第三透镜群3和第四透镜群4的焦距为正，第二透镜群2的焦距为负；第一透镜群1、光阑5、第三透镜群3、分光棱镜6、第一感光芯片8和第二感光芯片10的位置相对固定，第二透镜群2和第四透镜群4能够沿光轴S方向相对第一感光芯片8前后移动，以使可见光在第一感光芯片8成像，红外光在第二感光芯片10成像。分光棱镜6通常包括两个直角棱镜60，其中一个直角棱镜60的斜面设有镀膜61，两个直角棱镜60胶合构成立方体结构。分光棱镜6通过其结构和镀膜设计，可以将入射光按波段分为相正交的两部分，一部分(波长为430纳米～650纳米的可见光)从透射出光侧6a射出，一部分(波长为740纳米～760纳米、840纳米～860纳米的红外光)反射后从反射出光侧6b射出。本公开实施例共包含四个透镜群，第二透镜群2前后移动，变焦光学系统的后焦距随之发生变化，第四透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变焦光学系统，其特征在于，包括沿光入射方向依次设置第一透镜群、第二透镜群、光阑、第三透镜群、第四透镜群和分光棱镜，位于分光棱镜的透射出光侧且垂直光轴设置的第一感光芯片，以及位于分光棱镜的反射出光侧且平行光轴设置的第二感光芯片，其中：/n第一透镜群、第三透镜群和第四透镜群的焦距为正，第二透镜群的焦距为负；/n第一透镜群、光阑、第三透镜群、分光棱镜、第一感光芯片和第二感光芯片的位置相对固定，第二透镜群和第四透镜群能够沿光轴方向相对第一感光芯片前后移动，以使可见光在第一感光芯片成像，红外光在第二感光芯片成像。/n

【技术特征摘要】
1.一种变焦光学系统，其特征在于，包括沿光入射方向依次设置第一透镜群、第二透镜群、光阑、第三透镜群、第四透镜群和分光棱镜，位于分光棱镜的透射出光侧且垂直光轴设置的第一感光芯片，以及位于分光棱镜的反射出光侧且平行光轴设置的第二感光芯片，其中：
第一透镜群、第三透镜群和第四透镜群的焦距为正，第二透镜群的焦距为负；
第一透镜群、光阑、第三透镜群、分光棱镜、第一感光芯片和第二感光芯片的位置相对固定，第二透镜群和第四透镜群能够沿光轴方向相对第一感光芯片前后移动，以使可见光在第一感光芯片成像，红外光在第二感光芯片成像。


2.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，第一透镜群的焦距f1、第二透镜群的焦距f2、第三透镜群的焦距f3和第四透镜群的焦距f4，满足：-5≤f1/f2≤-3.5；0.8≤f1/f3≤1.5；1.5≤f1/f4≤3。


3.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，变焦光学系统的光学总长TTL和长焦端的焦距ft，满足：3＜TTL/ft＜6。


4.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，变焦光学系统从广角端变焦至长焦端，第二透镜群的移动距离m2和第二透镜群的焦距f2，满足：0.5＜|m2/f2|＜2。


5.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，还满足以下特征至少之一：
第二透镜群的移动范围为0～12毫米；
第四透镜群的移动范围为0～2.6毫米；
光阑与第一感光芯片之间的距离为38.42毫米～42.46毫米；
第一透镜群与光阑之间的距离为42.71毫米～47.20毫米；
光阑的孔径为固定值，取值范围为11.59毫米～12.81毫米。


6.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，变焦光学系统从广角端变焦至长焦端的过程中，控制第二透镜群朝向光阑移动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艺婷，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33