[發明專利]小型化大靶面的高清變焦光學系統

在審

• 申請號: 201810772102.3
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN110716294A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 厲冰川;謝晨;盛亞茗;尚潔陽
• 申請（專利權）人: 嘉興中潤光學科技有限公司
• 主分類號: G02B15/173
• 分類號: G02B15/173
• 代理公司: 31201 上海交達專利事務所
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種小型化大靶面的高清變焦光學系統，從物側到像側方向依次包括：具有正光焦度的固定透鏡群、具有負光焦度的前變焦透鏡群、孔徑光闌、具有正光焦度的中變焦透鏡群、具有正光焦度的聚焦透鏡群、具有正光焦度的后變焦透鏡群以及成像面，前變焦透鏡群整體沿著光軸從物體側向像側移動且中變焦透鏡群沿著光軸從像側向物體側移動、后變焦透鏡群沿光軸從物體側向像側移動，而實現從廣角端向望遠端的變倍，通過使所述的聚焦透鏡群沿著光軸移動，校正變倍過程以及物距變化帶來的虛焦，本發明在極小的體積下以達到較大的成像圓徑，同時具備較高的變焦比率和4K高清解像力水平，兼容了紅外共焦功能，在低照環境下以使用多種模式，具有良好的效果。

技術領域

本發明涉及的是一種應用在安防監控領域的光學系統，具體是一種望遠端焦距與全長比例達到1.75以上，成像圓徑與全長比例達到0.07以上，具備極低照拍攝能力的高變倍比、4K高清變焦鏡頭。

背景技術

全天候監控鏡頭一般采用紅外成像技術、擴大鏡頭光圈或增大靶面與像素點尺寸的技術手段來確保低照環境下的圖像質量，但紅外成像技術會損失景物的顏色信息，道路監控等畫面色彩有要求的場景下無法滿足使用需求；擴大鏡頭光圈則無法適用于變焦鏡頭，從廣角端到望遠端全倍率的光圈擴大會導致鏡頭性能損失、設計難度上升；增大靶面與像素點尺寸技術則對成像面尺寸和光學鏡頭成像圓徑的要求非常嚴格。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷和不足，提出一種小型化大靶面的高清變焦光學系統，在極小的體積下以達到較大的成像圓徑，同時具備較高的變焦比率和4K高清解像力水平，兼容了紅外共焦功能，在低照環境下以使用多種模式，具有良好的效果。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明從物側到像側方向依次包括：具有正光焦度的固定透鏡群、具有負光焦度的前變焦透鏡群、孔徑光闌、具有正光焦度的中變焦透鏡群、具有正光焦度的聚焦透鏡群、具有正光焦度的后變焦透鏡群以及成像面，其中：前變焦透鏡群整體沿著光軸從物體側向像側移動，同時中變焦透鏡群沿著光軸從像側向物體側移動，后變焦透鏡群沿光軸從物體側向像側移動，而實現從廣角端向望遠端的變倍，通過使所述的聚焦透鏡群沿著光軸移動，校正變倍過程以及物距變化帶來的虛焦。

所述的成像面前優選配置有用于濾除不必要波段的光線和雜散光的濾光片和保護玻璃。

所述的成像面上設有CCD和CMOS等固體攝像元件。

所述的固定透鏡群包括：具有負光焦度的透鏡和具有正光焦度的透鏡組成的膠合透鏡以及至少兩枚具有正光焦度的透鏡，其中：膠合透鏡以保證望遠端焦距的延伸和光線走勢的穩定，具有正光焦度的透鏡使用了異常色散玻璃，收斂了望遠端的紅外色差。

所述的前變焦透鏡群包括：兩枚具有負光焦度的透鏡和一枚具有正光焦度的透鏡，使得鏡頭從廣角端到望遠端的變焦。

所述的兩枚具有負光焦度的透鏡，優選為一枚前表面凸后表面凹的透鏡和一枚前后表面均為凹的透鏡。

所述的正光焦度的透鏡之后，優選放置具有負光焦度的透鏡，可以提升鏡頭的變焦倍率。

所述的前變焦透鏡群中的具有正光焦度的透鏡，優選使用高阿貝數材料制成，從而保證望遠端的軸外色差不會外溢。

所述的前變焦透鏡群中的透鏡優選均采用非球面形狀，從而改善鏡頭望遠端的慧差。

所述的中變焦透鏡群包括：至少兩枚具有正光焦度的透鏡以及具有正光焦度的透鏡和具有負光焦度的透鏡組成的膠合透鏡。

所述的中變焦透鏡群中具有正光焦度的透鏡優選采用異常色散玻璃以收斂廣角端的各類色差，進一步優選使用非球面鏡以改善鏡頭廣角端的慧差。

所述的聚焦透鏡群包括：具有正光焦度的透鏡與具有負光焦度的透鏡。