小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学系统技术方案

本实用新型专利技术公开了小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学系统，更具体来说是涉及一种应用于监控、照相系统的光学系统。它包括有相邻之间可以相互调节间距的第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群和第四透镜群以及感光芯片，在所述第三透镜群设有光阑，所述第三透镜群的第一透镜为塑料非球面透镜，所述第四透镜群为一塑料非球面透镜。第一透镜群的组合焦距为正，第二透镜群的组合焦距为负，第三透镜群和第四透镜群的组合焦距都为正。本实用新型专利技术具有体积小、大光圈、快对焦、低成本等特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学系统
本技术涉及一种光学系统，尤其涉及一种应用于监控、照相 系统的体积小、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学系统。
技术介绍
目前照相、安防用的中型或大型变焦镜头普遍存在这样的缺点 外形尺寸较大、变焦后不能保证对不同距离的物体摄像时达到清楚， 需要再次调焦，而再次调焦的系统结构复杂6这类型的镜头，在成本 高昂的同时，体积较大，重量较重，且增加使用难度和增加调节时间。 这在使用上有很大的局限性，不能满足消费者的便于携带、方便隐藏、 便宜、及操作简单等需要.
技术实现思路
本技术目的是克服了现有技术中的不足而提供了体积小、大 光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学系统5为了解决上述存在的技术问题，本技术采用下列技术方案小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学系统，其特 征在于包括有相邻之间可以相互调节间距的第一透镜群、第二透镜 群、第三透镜群和第四透镜群以及感光芯片，在所述第三透镜群设有 光阑，所述第三透镜群的第一透镜为塑料非球面透镜，所述第四透镜 群为一塑料非球面透镜6如上所述的小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学 系统，其特征在于所述的第一透镜群的组合焦距为正，第二透镜群的 组合焦距为负，第三透镜群和第四透镜群的组合焦距都为正。如上所述的小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学 系统，其特征在于所述的第一透镜群、第二透镜群的系统元件特性满 足以下表达式fl>-G，其中，fl为第一透镜群的组合焦距，f2为 第二透镜群的组合焦距。如上所述的小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光 学系统，其特征在于第三透镜群的第一透镜和第四透镜群的非球面表 面形状满足以下方程Z=cy2/ {1丰V } +a y丰a 2y4+ a 3y6+ a 4y8+ a ,10+ a 6y12+ a "14+ a sy160本技术与现有技术相比具有如下的优点1、 现有变焦镜头在调节变焦、补偿两透镜群后，还需调变焦透镜或变焦透镜群，才能成清晰像；本技术的变焦镜头在变焦时只 需调节变焦第二透镜群和补偿第四透镜群两透镜群，就可成清晰像。 这样不但方便调节，还大大节省了调节时间，达到快速变倍目的，同 时还去掉了调焦所需的复杂结构，节约了成本，减小了体积和重量， 提高了产品的可靠性。2、 本技术的变焦镜头锐利度高、颜色分明，色彩还原性好。3、 本技术把光阑设在第三透镜群，在其他条件同样的情况下， 极大縮小了第一透镜群的体积，这对减小整机体积和重量，贡献极大。4、 现有高倍率、快变焦镜头，在变焦过程中受机构限制，经常有焦盲点，即在某一焦距附近分辨率较差，成像不清晰；本技术的 变焦镜头没有变焦盲点，在整个变焦过程中全部能成清晰像65、现有高倍率、快变焦镜头，近距离成像不清晰；本技术 的变焦镜头近距离成像清晰，在10mm近距时还能成清晰像。6、采 用塑料非球面透镜代替部分玻璃球面透镜，既减小了体积，又减轻了 重量，同时降低了成本。7、本设计实现了 12倍光学ZOOM(变焦)，且采用AF(自动对焦) 技术，这样彻底实现了一个光学系统可以同时对不同距离的物体成 拍摄清晰的照片。附图说明图l是本技术剖面示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术进行详细描述如图1所示，小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光 学系统，包括有相邻之间可以相互调节间距的第一透镜群l、第二透 镜群2、第三透镜群3和第四透镜群4以及感光芯片5。由于第一透 镜群1和第二透镜群2之间的间隔是可变的、第二透镜群2和第三透 镜群3之间的间隔是可变的、第三透镜群3和第四透镜群4之间的间 隔是可变的、第四透镜群4和感光芯片5之间的间隔是可变的，故通 过改变这四个可变的空气间隔，可达到使镜头的焦距改变的目的.关 于如何实现第一透镜群l、第二透镜群2、第三透镜群3和第四透镜 群4以及感光芯片5之间可以相互调节间距的问题，本人于2007年11月20日提交一相关专利申请，里面详细介绍了利用机构实现调节 间距的问题，其专利号为ZL200720193328.5，名称为 一种高倍率、 小体积、快速变倍的变焦光学系统。在所述第三透镜群3设有光阑12，首先由于光阑12设在第三透 镜群3的整个系统中间靠后部分，这样既利于縮小第一透镜群的口 径，又利于控制第四透镜群4的口径；其次是所述第四群4既是补偿 群，又是调焦群，在其移动时，为变倍补偿的同时，也调整了后焦， 这就去掉了为调焦而设的复杂机构；所述第三透镜群3的第一透镜31为塑料非球面透镜，所述第四 透镜群4为一塑料非球面透镜。第三透镜群3的第一透镜31采用塑 料非球面透镜，这样既减小了体积，又减轻了重量，同时降低了成本6所述的第一透镜群1整体焦距为正，达到汇聚光线的目的。第二 透镜群2的整体焦距为负，且第二透镜群2的第一透镜6焦距也为负， 整群在移动过程中使整个系统的焦距改变，达到变倍的目的，又称为 变倍群。首先所述的第四个透镜群4整体焦距为正，把经过前面三个透镜 群的光线汇聚到像面，其既是补偿群，又是调焦群6在变倍过程中； 变倍群移动的同时，第四个透镜群4同时移动，当变倍群移动到预定 位置时，第四个透镜群4也移动到预先设定好的、使像面基本清晰的 位置，然后通过自动对焦微调，使像面最清晰；相当于节省了调焦这 一步骤，达到了縮短时间的目的。再有，两个移动群的通光口径都较 小，在变倍和调焦过程中移动距离都较短，这样变倍时就会花费较少的时间。通过上述两种途径安排，使得其变倍能快速实现。在所述的第一透镜群1、第二透镜群2、第三透镜群3、第四透 镜群4的系统元件特性满足以下表达式fl〉-G。其中，fl为第一透 镜群1的组合焦距，Q为第二透镜群2的组合焦距。通过调节fl、 f2 之间的比值、调整fl的数值大小、使用非球面及增减各群透镜数目> 可设计出从小倍率到大倍率到超大倍率各种不同倍率、不同规格的变 焦镜头。第三透镜群3的第一透镜31和第四透镜群4的非球面表面形状 满足以下方程Z=cy2/ } + a ,y2+a 2y4+a 3y6+S4y8+Q5yW+a一2+G^"牛c^6。在公式中，参数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-l时面形曲线为双曲线，等于-l时为抛物 线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形，大于O时为扁圆 形6 cn至a8分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精 确设定透镜前后两面非球面的形状尺寸。所述第四透镜群直接调节后焦，所以可直接调到最佳像面位置， 而且采用高精度的步进马达，这就彻底解决了传统镜头近距离成像不 清和调焦盲点的问题；这样同时也就提高了产品精度和产品可靠性。下面举一 22倍变焦的实际设计案例 序号 类型R值(1/C)厚度 光学材料 直径 l画a 标准42.51 1.05 ZF6 4>20l-b，2-a标准19.46 3.45 Lak3 4>202-b 标准 240.320.25Air<J)203-a 标准 18.562.5Lak3<M43-b 标准 52.3481.05本文档来自技高网...

【技术保护点】
小体积、大光圈、快对焦、低成本的高倍率变焦光学系统，其特征在于包括有相邻之间可以相互调节间距的第一透镜群（１）、第二透镜群（２）、第三透镜群（３）和第四透镜群（４）以及感光芯片（５），在所述第三透镜群（３）设有光阑（１２），所述第三透镜群（３）的第一透镜（３１）为塑料非球面透镜，所述第四透镜群（４）为一塑料非球面透镜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建华，肖明志，
申请(专利权)人：中山联合光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]