一种变焦光学系统技术方案

本发明专利技术公开了用于电子监控系统的电动变焦镜头，适用于CMOS感光片或CCD芯片这二种感光器件，从物方至像方依次排列的具有折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组、具有负折射力的第三透镜组、具有正折射力的第四透镜组、具有正折射力的第五透镜组；其中，所述第一透镜组、第二透镜组与第三透镜组在变焦过程中相对于感光器件的位置是变动的，所述第四透镜组与第五透镜组在变焦过程中相对于感光器件的位置是固定的。本发明专利技术变焦光学系统实现不同物距下实现不同变倍比，其在无限远物距时可实现20倍变焦，在3米物距可实现25倍变焦；同时该光学系统还具有高解像力、低成本、长后焦距等特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变焦光学系统，尤其是一种无限远物距和微距时可实现不同变倍比的变焦光学系统。
技术介绍
目前安防监控用的中大型电动变焦镜头普遍存在倍率较小、像素较低、价格昂贵等缺点。而随着高清视频监控系统的应用与普及，这些市场上流行的低像素小倍率电动变焦镜头的局限性也越来越明显。因此，高倍率、高像素、低成本的新型电动变焦镜头将成为一种市场新趋势。通常地，小变倍变焦光学系统在设计时只强调其在无限远物距时的焦距和解像力，并不特别去优化微距时的焦距和解像力，因此其只能保证在无限远物距时的变倍比和解像力； 而大变倍变焦光学系统在设计时虽然会同时重点优化无限远物距和微距时的解像力，但对其微距的焦距并不作特别要求，因此其只能保证不同物距时光学系统的解像力和无限远物距时镜头的变倍比。以上两种类型的变焦光学系统都只实现了无限远物距时光学系统的变倍比特性，而没有对微距的变倍比进行 优化和强调，无法满足市场对变焦镜头更高的需求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种无限远物距和微距时可实现不同变倍比的变焦光学系统。本专利技术米用的技术方案是一种变焦光学系统，用于电子监控系统的电动变焦镜头，适用于CMOS感光片或CXD芯片这二种感光器件，包括 从物方至像方依次排列的具有折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组、具有负折射力的第三透镜组、具有正折射力的第四透镜组、具有正折射力的第五透镜组； 其中，所述第一透镜组、第二透镜组与第三透镜组在变焦过程中相对于感光器件的位置是变动的，所述第四透镜组与第五透镜组在变焦过程中相对于感光器件的位置是固定的。本专利技术的变焦光学系统从广角端到摄远端变焦过程中，第二透镜组和第三透镜组沿光轴相向移动，以实现改变放大倍率；第一透镜组沿光轴向物方移动，以补偿在放大倍率变化过程中发生的焦点位置移动。作为本技术方案的进一步限定，所述第一、二、三、四、五透镜组的组合焦距分别为H、f2、f3、f4、f5，且符合以下条件100〈Π〈150，-20<f2<-15, -50<f3<-30, 15<f4<20,30〈f5〈50,焦距单位为mm。作为本技术方案的优化，本专利技术变焦光学系统具有一固定在第四透镜组一侧的光阑。作为本技术方案的优化，所述光阑固定设置在第四透镜组靠近物方一侧。作为本技术方案的进一步改进，所述第二透镜组和第三透镜组共用一个曲线筒单元，当改变放大倍数时，第二透镜组和第三透镜组因是相邻组群，且均是变倍移动组，因此可通过单个的曲线筒单元来一起移动第二透镜组和第三透镜组，简化变焦镜头的结构，降低成本。其中，所述第一、二、三、四、五透镜组均为至少一个单透镜，或至少一组胶合透镜，或至少一个单透镜与至少胶合透镜的组合。作为本技术方案的进一步改进，所述第一、二、三、四、五透镜组均采用玻璃球面透镜，避免了使用玻璃非球面镜片，大大提高了该专利技术的实用性和效益性，省略了非球面模具加工成本。其中，所述第一透镜组从物方起依次包括具有正折射力的第十一透镜、具有正折射力的第十二透镜、具有负折射力的第十三透镜，所述第十一透镜与第十二透镜构成胶合透镜。所述第二透镜组从物方起依次包括具有正折射力的第二十一透镜、具有正折射力的第二十二透镜、具有负折射力的第二十三透镜、具有负折射力的第二十四透镜，所述第二十二透镜与第二十三透镜构成胶合透镜。所述第三透镜组从物方起依次包括具有负折射力的第三十一透镜、具有正折射力的第三十二透镜，所述第三十一透镜与第三十二透镜构成胶合透镜。所述第四透镜组从物方起依次包括具有正折射力的第四十一透镜、具有正折射力的第四十二透镜、具有正折射力的第四十三透镜、具有负折射力的第四十四透镜、具有正折射力的第四十五透镜，所述第四十三透镜与第四十四透镜构成胶合透镜。所述第五透镜组从物方起依次包括具有正折射力的第五十一透镜、具有正折射力的第五十二透镜。本专利技术变焦光学系统的有益效果是 1.本专利技术变焦光学系统设置分别具有正、负、负、正、正折射力的五组透镜组群，通过移动第二、第三透镜组，改变第一至第四透镜组之间的空气间隔实现变倍； 2.通过调整第一透镜组相对于像面的距离实现无穷远物距与微距的切换、以及广角端、中间焦段、摄远端的切换，并补偿因第二、第三透镜组变倍造成的像面偏移，使成像清晰； 3.设置在第四透镜组一侧的光阑，通过固定光阑、第四、第五透镜组，不仅使生产过程中装模简化，提高生产效率，还保证了较长的后焦距； 4.第二透镜组和第三透镜组共用一个曲线筒单元，结构简化，节约了镜筒数量； 5.第一、二、三、四、五透镜组均采用玻璃球面透镜，较非球面透镜成本大大降低； 综上所述，配合严格设计各透镜组及其子透镜的光学参数，本专利技术变焦光学系统实现了无限远物距和微距时不同变倍比的，且有较高解像力，可达百万像素，光学性能较传统小变倍变焦光学系统与大变倍变焦光学系统有极大地提升。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。图1是本专利技术的变焦示意 图2是本专利技术的广角端剖视示意 图3是本专利技术的中间焦段剖视示意 图4是本专利技术的摄远端剖视示意 图5是本专利技术的第一透镜组的示意 图6是本专利技术的第二透镜组的示意 图7是本专利技术的第三透镜组的示意 图8是本专利技术的第四透镜组的示意 图9是本专利技术的第五透镜组的示意 图10是本专利技术的第一实施例MTF (调制传递函数)值 图11是本专利技术的第二实施例MTF (调制传递函数)值图。具体实施例方式图1所示为本专利技术的变焦示意图，一种变焦光学系统，用于电子监控系统的电动变焦镜头，适用于CMOS感光片或CXD芯片这二种感光器件，包括 从物方至像方依次排列的具有折射力的第一透镜组G1、具有负折射力的第二透镜组G2、具有负折射力的第三透镜组G3、固定在第四透镜组G4靠近G3侧的光阑ST、具有正折射力的第四透镜组G4、具有正折射力的第五透镜组G5 ； 其中，第一透镜组G1、第二透镜组G2与第三透镜组G3在变焦过程中相对于感光器件的位置是变动的，第四透镜组G4与第五透镜组G5在变焦过程中相对于感光器件的位置是固定的。图1所示两部分(l-a)、(l_b)即为本专利技术的变焦光学系统从广角端到摄远端变焦过程，第二透镜组G2和第三透镜组G3沿光轴相向移动，以实现改变放大倍率；第一透镜组Gl沿光轴向物方移动，以补偿在放大倍率变化过程中发生的焦点位置移动。其中，本专利技术第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4、第五透镜组G5的组合焦距分别为fl、f2、f3、f4、f5，且符合以下条件100〈fl〈150，-20〈f2〈-15, -50<f3<-30, 15〈f4〈20, 30〈f5〈50,焦距单位为 mm。进一步，第一透镜组 Gl、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4、第五透镜组G5均为至少一个单透镜，或至少一组胶合透镜，或至少一个单透镜与至少胶合透镜的组合，且均采用玻璃球面透镜，避免了使用玻璃非球面镜片，大大提高了该专利技术的实用性和效益性，省略了非球面模具加工成本。如图5所示，为本专利技术变焦光学系统的第一透镜组G1，从物方起依次包括具有正折射力的第十一透镜、具有正折射力的第十二透镜、具有负折射力的第十三透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变焦光学系统，用于电子监控系统的电动变焦镜头，其特征在于包括：从物方至像方依次排列有具有正折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组、具有负折射力的第三透镜组、具有正折射力的第四透镜组、具有正折射力的第五透镜组；其中，所述第一透镜组、第二透镜组与第三透镜组在变焦过程中相对于感光器件的位置是变动的，所述第四透镜组与第五透镜组在变焦过程中相对于感光器件的位置是固定的。

【技术特征摘要】
1.一种变焦光学系统，用于电子监控系统的电动变焦镜头，其特征在于包括从物方至像方依次排列有具有正折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组、 具有负折射力的第三透镜组、具有正折射力的第四透镜组、具有正折射力的第五透镜组；其中，所述第一透镜组、第二透镜组与第三透镜组在变焦过程中相对于感光器件的位置是变动的，所述第四透镜组与第五透镜组在变焦过程中相对于感光器件的位置是固定的。2.根据权利要求1所述的一种变焦光学系统，其特征在于从广角端到摄远端变焦过程中，第二透镜组和第三透镜组沿光轴相向移动，以实现改变放大倍率；第一透镜组沿光轴向物方移动，以补偿在放大倍率变化过程中发生的焦点位置移动。3.根据权利要求2所述的一种变焦光学系统，其特征在于所述第一、二、三、四、五透镜组的组合焦距分别为H、f2、f3、f4、f5，且符合以下条件100<fl<150, -20〈f2〈_15， -50〈f3〈-30, 15〈f4〈20, 30〈f5〈50,焦距单位为 mm。4.根据权利要求3所述的一种变焦光学系统，其特征在于具有一固定在第四透镜组一侧的光阑。5.根据权利要求4所述的一种变焦光学系统，其特征在于所述第二透镜组和第三透镜组共用一个曲线筒单元。6.根据权利要求1-5中任一所述的一种变焦光学系统,其特征在于所述第一、...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡长涛，粱宏皓，郑德裕，刘洪海，王瑶，
申请(专利权)人：凤凰光学广东有限公司，
类型：发明
国别省市：