[發明專利]一種高解像力光學變焦鏡頭

有效

• 申請號: 201010221631.8
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN101915982A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 陳金發;鄭志明;周明東
• 申請（專利權）人: 福州開發區鴻發光電子技術有限公司
• 主分類號: G02B15/177
• 分類號: G02B15/177
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本專利屬于光機一體化領域，涉及一種變焦鏡頭，尤其是指一種適應百萬像素高畫質的光學變焦鏡頭。

技術背景

焦距段在3.0-8mm附近的變焦鏡頭，廣泛運用于學校、網吧、超市等公共場所。一直以來，在安防業內具有很大的市場。近年來隨著國內外安防業的發展，特別是網絡視屏監控的發展，人們對監控鏡頭成像質量的要求越來越高。鏡頭所成的像經攝像機轉換成的圖像信號在傳輸的過程中會有損耗，傳輸的距離越遠，損耗越大，還原出來的圖像像質也越差。一般，網絡視屏監控體系中的監控室和攝像機的距離較遠，視屏信號的損耗較大，如果鏡頭的解像力不夠，那么監視器上的圖像就會失真，達不到監控目的。網絡視屏監控體系使用的鏡頭一般都是具有高解像力、實現百萬像素對應的高畫質的鏡頭。如日本騰龍公司生產的型號為13VM308的變焦鏡頭，焦距段在3.0-8mm，采用了非球面鏡片及LD鏡片，使其體積小、像質高，能夠滿足網絡監控對鏡頭像質的要求，同時也使其價格高居不下。本專利技術通過光學設計，研發出焦距段在3.0-8mm附近、鏡片材料全部采用普通玻璃、實現百萬像素對應的高畫質的變焦鏡頭，能夠有效控制生產成本，使鏡頭的售價較低，在市場競爭中將具有一定的推廣優勢。

發明內容

本專利的目的是設計一種焦距段在3.0-8mm，而且整個焦距段內具有實現百萬像素對應的高畫質的光學變焦鏡頭。

如圖2所示，本專利從物方到像方依次包括負光焦度的第一透鏡組G1、光闌和正光焦度的第二透鏡組G2。通過移動第二透鏡組G2實現3.0-8mm的變焦；通過移動第一透鏡組G1，補償變焦后像面位置的變化，保證在整個變焦范圍內像面的位置固定不變。

本專利的第一透鏡組G1具有按物體一側順序排列的第一透鏡為凸凹鏡片L1、第二透鏡為雙凹鏡片L2和凸凹的第三透鏡L3。所述的第一透鏡L1和第二透鏡L3都采用彎月形結構，有利于校正鏡片的匹茲凡和，同時它們都向光闌彎曲，有利于校正軸外像差；所述的第二透鏡L2與第三透鏡L3的距離較小，而且相鄰的兩個鏡面的曲率半徑大小相差不大，符號相反，這種組合有利于減小和校正帶球差，使得系統能夠承受較大的相對孔徑。

本專利的正光焦度的第二透鏡組G2具有按物體一側順序排列的第四透鏡為雙凸鏡片L4，第五透鏡為凹凸鏡片L5，第六透鏡為雙凸鏡片L6，第七透鏡為雙凹鏡片L7，第八透鏡為雙凸鏡片L8，第九透鏡為雙凸鏡片L9。所述的第四透鏡L4、第八透鏡L8和第九透鏡L9都采用雙凸結構，能夠產生正的匹茲凡和，跟第一透鏡組G1產生的負匹茲凡和相互抵消，從而有利于整個光學系統匹茲凡和的校正；所述的第六透鏡L6和第七透鏡L7為膠合組件，有利于校正整個光學系統的位置色差；第八透鏡L8和第九透鏡L9為同一種鏡片，組成對稱結構，在校正垂軸色差的同時產生正的初級球差，用于補償前面鏡片遺留下的負球差。

如圖5、圖6及圖7所示，上述的鏡片結構組合的采用，使鏡頭的各種像差得到較好的平衡和校正，在整個焦距段內各個視場的光學傳遞函數MTF值在130lp/mm處都大于0.3，對應于1/3寸靶面，鏡頭的成像質量能夠適應的像素值為：3.6*130*2*4.8*130*2＝1168128＞1000000，保證鏡頭的解像力在整個焦距段內都能實現百萬像素對應的高畫質。

本專利光學系統中的九個光學透鏡的焦距、折射率及其十八個面的曲率半徑分別滿足以下條件：

-20＜f1＜-15???????1.6＜n1＜1.7?????22＜R1＜29????5＜R2＜10

-15＜f2＜-10???????1.6＜n2＜1.7?????-33＜R3＜-25??8＜R4＜14

15＜f3＜25?????????1.8＜n3＜1.9?????8＜R5＜14?????33＜R6＜41

光闌

15＜f4＜20?????????1.7＜n4＜1.8?????60＜R7＜70????-17＜R8＜-10

-42＜f5＜-30???????1.7＜n5＜1.8?????-12＜R9＜-7???-19＜R10＜-13

20＜f6＜30?????????1.6＜n6＜1.7?????9＜R11＜15????-19＜R12＜-11

-16＜f7＜-10???????1.8＜n7＜1.9?????-19＜R12＜-11?10＜R13＜16

15＜f8＜20?????????1.7＜n8＜1.8?????150＜R14＜165?-18＜R15＜-11