[發明專利]變焦光學系統及圖像采集設備

有效

• 申請號: 202011033202.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112099211B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張藝婷
• 申請（專利權）人: 杭州海康威視數字技術股份有限公司
• 主分類號: G02B15/14
• 分類號: G02B15/14;G02B13/18
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 高鶯然;馬敬

1.一種變焦光學系統，其特征在于，包括沿光入射方向依次設置第一透鏡群、第二透鏡群、光闌、第三透鏡群、第四透鏡群和分光棱鏡，位于分光棱鏡的透射出光側且垂直光軸設置的第一感光芯片，以及位于分光棱鏡的反射出光側且平行光軸設置的第二感光芯片，其中：

第一透鏡群、第三透鏡群和第四透鏡群的焦距為正，第二透鏡群的焦距為負；

第一透鏡群、光闌、第三透鏡群、分光棱鏡、第一感光芯片和第二感光芯片的位置相對固定，第二透鏡群和第四透鏡群能夠沿光軸方向相對第一感光芯片前后移動，以使可見光在第一感光芯片成像，紅外光在第二感光芯片成像；

其中，第一透鏡群的焦距f1、第二透鏡群的焦距f2、第三透鏡群的焦距f3和第四透鏡群的焦距f4，滿足：-5≤f1/f2≤-3.5；0.8≤f1/f3≤1.5；1.5≤f1/f4≤3；變焦光學系統的光學總長TTL和長焦端的焦距ft，滿足：3＜TTL/ft＜6。

2.根據權利要求1所述的變焦光學系統，其特征在于，變焦光學系統從廣角端變焦至長焦端，第二透鏡群的移動距離m2和第二透鏡群的焦距f2，滿足：0.5＜|m2/f2|＜2。

3.根據權利要求1所述的變焦光學系統，其特征在于，還滿足以下特征至少之一：

第二透鏡群的移動范圍為0～12毫米；

第四透鏡群的移動范圍為0～2.6毫米；

光闌與第一感光芯片之間的距離為38.42毫米～42.46毫米；

第一透鏡群與光闌之間的距離為42.71毫米～47.20毫米；

光闌的孔徑為固定值，取值范圍為11.59毫米～12.81毫米。

4.根據權利要求1所述的變焦光學系統，其特征在于，變焦光學系統從廣角端變焦至長焦端的過程中，控制第二透鏡群朝向光闌移動，根據第二透鏡群的移動距離和物距的變化量，確定第四透鏡群相對第一感光芯片的目標移動距離，根據目標移動距離控制第四透鏡群移動，其中，目標移動距離為使成像面落在第一感光芯片和第二感光芯片上的第四透鏡群的移動距離。

5.根據權利要求1-4任一項所述的變焦光學系統，其特征在于，

第一透鏡群包括沿光入射方向依次設置的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，其中，第一透鏡為雙凸球面凸透鏡，第二透鏡為雙凹球面凹透鏡，第二透鏡和第一透鏡粘合，第三透鏡為凸面朝向第二透鏡的彎月形球面凸透鏡；和/或

第二透鏡群包括沿光入射方向依次設置的第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡，其中，第四透鏡和第五透鏡為雙凹球面凹透鏡，第六透鏡為雙凸球面凸透鏡；和/或

第三透鏡群包括沿光入射方向依次設置的第七透鏡、第八透鏡和第九透鏡，其中，第七透鏡為雙凸非球面凸透鏡，第八透鏡為雙凹球面凹透鏡，第九透鏡為雙凸球面凸透鏡；和/或

第四透鏡群包括沿光入射方向依次設置的第十透鏡、第十一透鏡、第十二透鏡和第十三透鏡，其中，第十透鏡為彎月形球面凹透鏡且凸面朝向第九透鏡，第十一透鏡為雙凸球面凸透鏡，第十一透鏡和第十透鏡粘合，第十二透鏡為彎月形球面凸透鏡且凸面朝向第十一透鏡，第十三透鏡為雙凸球面凸透鏡。

6.根據權利要求5所述的變焦光學系統，其特征在于，第七透鏡的非球面表達式為：

其中，c為曲率半徑，y為徑向坐標，k為圓錐曲線系數，a₂、a₄、a₆、a₈、a₁₀、a₁₂、a₁₄、a₁₆為徑向坐標系數。

7.根據權利要求5所述的變焦光學系統，其特征在于，還包括：

位于分光棱鏡的透射出光側與第一感光芯片之間的第一濾光片，及位于分光棱鏡的反射出光側與第二感光芯片之間的第二濾光片。

8.一種圖像采集設備，其特征在于，包括根據權利要求1-7任一項所述的變焦光學系統。