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CN108873279A - 一种塑胶非球面变焦镜头 - Google Patents

一种塑胶非球面变焦镜头 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种塑胶非球面变焦镜头，包括沿入射光路自前向后依次设置有光焦度为负的前组补偿组和光焦度为正的后组变倍组，所述前组补偿组沿入射光路自前向后包括弯月形透镜A、双凹透镜B和弯月透镜C，所述后组变倍组沿入射光路自前向后包括双凸透镜D、非球面E、非球面F、胶合片G、胶合片H和非球面I，所述非球面E、非球面F和非球面I组成用以矫正球差和色差的分离非球面组，所述非球面E与非球面F之间设置有用以补偿高级像差的非球面空气隙。本发明通过通过前补偿组和后变倍组点对点的对应关系，实现焦距在2.7mm到13.5mm之间变动；前组补偿组与后组变倍组的配合实现日夜共焦的功能，并能实现高分辨率，低温漂的功能。

Description

一种塑胶非球面变焦镜头
技术领域
本发明涉及一种塑胶非球面变焦镜头。
技术背景
现有市面上有各种各样的焦距在2.8mm-12mm变焦镜头应用于安防系统中，但是，由于使用玻璃设计的变焦镜头在像素及性能上很难满足市场需求。为了提高性能、提高像素、提高变倍比，故现今使用更多玻璃镜片来达到更高清的像质，也因此大大增加了产品成本，导致产品推广难度提升。目前，在安防行业中，鲜有真正意义上的低成本、高像质、低温漂、高变倍比的变焦镜头。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种塑胶非球面变焦镜头，采用前补偿组和后变倍组点对点的对应关系，实现焦距在2.7mm到13.5mm之间变动，前组补偿组与后组变倍组的配合能够实现日夜共焦的功能，同时能实现高分辨率，低温漂的功能。
本发明的技术方案是：一种塑胶非球面变焦镜头，包括沿入射光路自前向后依次设置有光焦度为负的前组补偿组和光焦度为正的后组变倍组，所述前组补偿组沿入射光路自前向后包括弯月形透镜A、双凹透镜B和弯月透镜C，所述后组变倍组沿入射光路自前向后包括双凸透镜D、非球面E、非球面F、胶合片G、胶合片H和非球面I，所述非球面E、非球面F和非球面I组成用以矫正球差和色差的分离非球面组，所述非球面E与非球面F之间设置有用以补偿高级像差的非球面空气隙。
进一步的，所述弯月形透镜A和双凹透镜B之间的空气间隔是5mm，所述双凹透镜B和弯月透镜C的空气间隔是0.6mm，所述弯月透镜C和双凸透镜D之间的空气间隔14mm，所述双凸透镜D和非球面E之间的空气间隔3.35mm，所述非球面E和非球面F之间的空气间隔2.3mm，所述非球面F和胶合片G之间的空气间隔1.3mm，所述胶合片G和胶合片H之间的空气间隔0.86mm，所述胶合片H和非球面I之间的空气间隔0.1mm。
进一步的，在前组补偿组和后组变倍组之间设置有用以限制光束的光阑J，所述后组变倍组的后方设置有像面K。
进一步的，所述弯月形透镜A、双凹透镜B、弯月透镜C、双凸透镜D、非球面E、非球面F、胶合片G、胶合片H和非球面I的焦距满足下列关系：设定整体镜头短焦焦距为f，弯月透镜A的焦距f1的范围为-4f<f1<-3f，双凹透镜B的焦距f2的范围为-6f<f2<-5f，弯月透镜C的焦距f3的范围为7f<f3<8f，光阑J的焦距f4的范围为4f<f4<4.5f，双凸透镜D的焦距f5的范围为18f<f5<20f，非球面E的焦距f6的范围为120f<f6<140f，非球面F的焦距f7的范围为-3f<f3<-2f，胶合片G的焦距f8的范围为2f<f8<3f，胶合片H的焦距f9的范围为2f<f9<3f，非球面I的焦距f10的范围为8f<f10<9f。
进一步的，双凸透镜D的焦距f5与非球面E的焦距f6满足关系：-1.2mm<< -0.8mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）通过前组补偿组和后组变倍组点对点的对应关系，实现焦距在2.7mm到13.5mm之间变动；
（2）光焦度为负的前组补偿组和光焦度为正的后组变倍组像差互补，其中后组变倍组中设置有非球面E、非球面F和非球面I组成分离非球面组能矫正球差及色差，非球面E与非球面F之间的空气隙能补偿高级像差，并合理计算各片非球面光焦度使高温和低温环境下镜头焦点无偏移，达到日夜齐焦的效果，使镜头不但在白天能达到高品质像素的同时，在光线不足或夜晚的情况下，也具有高清像质，同时在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像；
（3）非球面E、非球面F和非球面I采用塑料材质（PC材质），在实现矫正球差、色差和补偿高级像差功能的同时，成本相对较低。
为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
附图说明
图1为本发明光学系统短焦的光路结构示意图；
图2为本发明光学系统长焦的光路结构示意图；
图中：1-弯月形透镜A；2-双凹透镜B；3-弯月透镜C；4-双凸透镜D；5-非球面E；6-非球面F；7-胶合片G；8-胶合片H；9-非球面I；10-光阑J；11-像面K。
具体实施方式
如图1~2所示，一种塑胶非球面变焦镜头，包括沿入射光路自前向后依次设置有光焦度为负的前组补偿组和光焦度为正的后组变倍组，所述前组补偿组沿入射光路自前向后包括弯月形透镜A、双凹透镜B和弯月透镜C，所述后组变倍组沿入射光路自前向后包括双凸透镜D、非球面E、非球面F、胶合片G、胶合片H和非球面I，所述非球面E、非球面F和非球面I组成用以矫正球差和色差的分离非球面组，所述非球面E与非球面F之间设置有用以补偿高级像差的非球面空气隙。
本实施例中，所述弯月形透镜A和双凹透镜B之间的空气间隔是5mm，所述双凹透镜B和弯月透镜C的空气间隔是0.6mm，所述弯月透镜C和双凸透镜D之间的空气间隔14mm，所述双凸透镜D和非球面E之间的空气间隔3.35mm，所述非球面E和非球面F之间的空气间隔2.3mm，所述非球面F和胶合片G之间的空气间隔1.3mm，所述胶合片G和胶合片H之间的空气间隔0.86mm，所述胶合片H和非球面I之间的空气间隔0.1mm。
本实施例中，在前组补偿组和后组变倍组之间设置有用以限制光束的光阑J，所述后组变倍组的后方设置有像面K。
本实施例中，所述弯月形透镜A、双凹透镜B、弯月透镜C、双凸透镜D、非球面E、非球面F、胶合片G、胶合片H和非球面I的焦距满足下列关系：设定整体镜头短焦焦距为f，弯月透镜A的焦距f1的范围为-4f<f1<-3f，双凹透镜B的焦距f2的范围为-6f<f2<-5f，弯月透镜C的焦距f3的范围为7f<f3<8f，光阑J的焦距f4的范围为4f<f4<4.5f，双凸透镜D的焦距f5的范围为18f<f5<20f，非球面E的焦距f6的范围为120f<f6<140f，非球面F的焦距f7的范围为-3f<f3<-2f，胶合片G的焦距f8的范围为2f<f8<3f，胶合片H的焦距f9的范围为2f<f9<3f，非球面I的焦距f10的范围为8f<f10<9f。
本实施例中，双凸透镜D的焦距f5与非球面E的焦距f6满足关系：-1.2mm<< -0.8mm。
表一、光学元件参数表
具体实施方式：
（1）镜头在起始位置时，前组距离光阑J10的距离为14mm，后组距离光阑J10的距离为8mm，此时设计前组负光焦度f=-8,实现前组光线发散，设计后组正光焦度f=10,实现光线汇聚作用，最终使光线汇聚在的像面K上,实现焦距为2.7mm，随着后组向光阑J10方向移动，前组同时相对应向光阑J10移动，实现焦距变动，保证前后组光焦度比例（f前组/f后组=-0.8）,一直实现成像在像面K上，实现变焦，最终当后组移动至距离光阑J10距离为0.5时，此时前组同时移动至距离光阑J10的距离为2时，焦距调至最大值13.5mm；
（2）光焦度为负时对光线起到发散作用，此时光线发散成虚像，光线无法汇聚一点，成像芯片无法识别，需要正光焦度进行补偿，正光焦度对光线起汇聚作用，可让发散的光线汇聚到一点，从而被芯片识别，后组变倍组中的非球面E5、非球面F6和非球面I9组成分离非球面，可以通过表面不同程度、不同方向的弯曲，控制不同颜色波长的光线、不同位置的光线的方向，让光线在像面K上汇聚一点，实现球差，色差，以及高级像差的矫正，不同镜片的光焦度在高温时膨胀、在低温时收缩，导致像面K发生偏移，正光焦度在温度变化时对像面偏移方向为负方向，负光焦在温度变化时对像面K偏移方向为正，控制正负光焦度比列，让正负光焦度在温度变化时对像面K的偏移量相同，以保证高低温成像零偏移，实现高低温成像清晰。
上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种塑胶非球面变焦镜头，其特征在于：包括沿入射光路自前向后依次设置有光焦度为负的前组补偿组和光焦度为正的后组变倍组，所述前组补偿组沿入射光路自前向后包括弯月形透镜A、双凹透镜B和弯月透镜C，所述后组变倍组沿入射光路自前向后包括双凸透镜D、非球面E、非球面F、胶合片G、胶合片H和非球面I，所述非球面E、非球面F和非球面I组成用以矫正球差和色差的分离非球面组，所述非球面E与非球面F之间设置有用以补偿高级像差的非球面空气隙。
2.一种塑胶非球面变焦镜头，其特征在于：所述弯月形透镜A和双凹透镜B之间的空气间隔是5mm，所述双凹透镜B和弯月透镜C的空气间隔是0.6mm，所述弯月透镜C和双凸透镜D之间的空气间隔14mm，所述双凸透镜D和非球面E之间的空气间隔3.35mm，所述非球面E和非球面F之间的空气间隔2.3mm，所述非球面F和胶合片G之间的空气间隔1.3mm，所述胶合片G和胶合片H之间的空气间隔0.86mm，所述胶合片H和非球面I之间的空气间隔0.1mm。
3.根据权利要求1所述的塑胶非球面变焦镜头，其特征在于：在前组补偿组和后组变倍组之间设置有用以限制光束的光阑J，所述后组变倍组的后方设置有像面K。
4.根据权利要求1所述的塑胶非球面变焦镜头，其特征在于：所述弯月形透镜A、双凹透镜B、弯月透镜C、双凸透镜D、非球面E、非球面F、胶合片G、胶合片H和非球面I的焦距满足下列关系：设定整体镜头短焦焦距为f，弯月透镜A的焦距f1的范围为-4f<f1<-3f，双凹透镜B的焦距f2的范围为-6f<f2<-5f，弯月透镜C的焦距f3的范围为7f<f3<8f，光阑J的焦距f4的范围为4f<f4<4.5f，双凸透镜D的焦距f5的范围为18f<f5<20f，非球面E的焦距f6的范围为120f<f6<140f，非球面F的焦距f7的范围为-3f<f3<-2f，胶合片G的焦距f8的范围为2f<f8<3f，胶合片H的焦距f9的范围为2f<f9<3f，非球面I的焦距f10的范围为8f<f10<9f。
5.根据权利要求4所述的塑胶非球面变焦镜头，其特征在于：双凸透镜D的焦距f5与非球面E的焦距f6满足关系：-1.2mm<< -0.8mm。
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