本發(fā)明涉及一種變焦光學(xué)系統(tǒng),更具體地說是一種大光圈小體積低成本。

背景技術(shù)：

目前監(jiān)控用的變焦距光學(xué)系統(tǒng)普遍存在這樣的缺點：分辨率偏低，光圈較小，光學(xué)系統(tǒng)成本較高，高低溫虛焦等等。目前市場上還沒有鏡頭能夠同時克服上述缺點，只有少數(shù)鏡頭，只能在某一方面進行改善，但卻要犧牲鏡頭其它性能指標(biāo)，比如為了實現(xiàn)大光圈，小體積，高分辨率，就得在光學(xué)系統(tǒng)中加入較多的玻璃球面或玻璃非球面透鏡，導(dǎo)致制造成本較高，成本無法降到最低；為了實現(xiàn)成本最低化，就得加入較多的塑膠非球面透鏡，導(dǎo)致鏡頭在高低溫狀態(tài)下虛焦嚴重，紅外效果較差。目前市場上還沒有克服以上全部缺點的廣角變焦鏡頭。

因此，本發(fā)明正是基于以上的不足而產(chǎn)生的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，光圈大，體積小，像素高，紅外共焦，高低溫共焦的廣角變焦光學(xué)系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括感光芯片30，所述的感光芯片30一側(cè)設(shè)有能相對其移動的第一透鏡組10，所述的第一透鏡組10與感光芯片30之間設(shè)有能相對感光芯片30移動的第二透鏡組20，所述的第二透鏡組20與第一透鏡組10之間設(shè)有光闌40，所述的第一透鏡組10包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡1、第二透鏡2和第三透鏡3，并且所述的第一透鏡組10的光焦度φ₁₀為正，所述的第二透鏡組20包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6和第七透鏡7，并且所述的第二透鏡組20的光焦度φ₂₀為負。

如上所述的大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一透鏡組10的光焦度φ₁₀和第二透鏡組20的光焦度φ₂₀滿足如下表達式：-0.12≤φ₁₀≤-0.1，0.1≤φ₂₀≤0.2，-1.1≤φ₁₀/φ₂₀≤-1。

如上所述的大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第四透鏡4的光焦度φ₄和第五透鏡5的光焦度φ₅滿足如下表達式：φ₄/φ₅＞0；所述的第四透鏡4的膨脹系數(shù)P₄和第五透鏡5的膨脹系數(shù)P₅滿足如下表達式：5＜P₄/P₅＜6.5。

如上所述的大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第二透鏡2的阿貝數(shù)VD₂和第三透鏡3的阿貝數(shù)VD₃滿足如下表達式：33＜VD₂-VD₃＜35；第四透鏡4的阿貝數(shù)VD₄和第五透鏡5的阿貝數(shù)VD₅分別滿足如下表達式：55＜VD₅＜57、67＜VD₅＜69。

如上所述的大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一透鏡1和第五透鏡5均為球面透鏡且均為玻璃透鏡，所述的第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第六透鏡6和第七透鏡7均為非球面透鏡且均為塑膠透鏡，并且所述的第四透鏡4朝向物側(cè)的一面為凸面、朝向像側(cè)的一面為凹面。

如上所述的大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第六透鏡6的光焦度φ₆為負，所述的第七透鏡7的光焦度φ₇為正，并且所述的第六透鏡6兩面均為凹面。

如上所述的大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的感光芯片30與第二透鏡組20之間設(shè)有濾光片50。

如上所述的大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第六透鏡6和第七透鏡7為塑膠非球面透鏡，其非球面表面形狀滿足以下方程：

在公式中，參數(shù)c為半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，k為圓錐二次曲線系數(shù)。當(dāng)k系數(shù)小于-1時面形曲線為雙曲線，k等于-1時為拋物線，k介于-1到0之間時為橢圓，k等于0時為圓形，k大于0時為扁圓形；α₁至α₈分別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明在光圈較大，視場角較大的情況下實現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)的高分辨率、高對比度，并且周邊分辨率和中心分辨率相當(dāng)，紅外分辨率和可見光分辨率相當(dāng)，可滿足市場上5M像素的相機使用需求。

2、本發(fā)明僅使用兩片玻璃球面鏡片，其余鏡片采用塑膠非球面鏡片，在不影響光學(xué)系統(tǒng)其它光學(xué)性能指標(biāo)的情況下實現(xiàn)了成本的最低化，并且在高低溫狀態(tài)下不虛焦。

3、本發(fā)明在總長較短的情況下實現(xiàn)了較大的變倍比，提高了變焦光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明的示意圖。

【具體實施方式】

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述：

一種大光圈小體積低成本變焦光學(xué)系統(tǒng)，包括感光芯片30，所述的感光芯片30一側(cè)設(shè)有能相對其移動的第一透鏡組10，所述的第一透鏡組10與感光芯片30之間設(shè)有能相對感光芯片30移動的第二透鏡組20，所述的第二透鏡組20與第一透鏡組10之間設(shè)有光闌40，所述的第一透鏡組10包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡1、第二透鏡2和第三透鏡3，并且所述的第一透鏡組10的光焦度φ₁₀為正，所述的第二透鏡組20包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6和第七透鏡7，并且所述的第二透鏡組20的光焦度φ₂₀為負。在光圈較大，視場角較大的情況下實現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)的高分辨率、高對比度，并且周邊分辨率和中心分辨率相當(dāng)，紅外分辨率和可見光分辨率相當(dāng)，可滿足市場上5M像素的相機使用需求。大角度入射的光線在經(jīng)過第一透鏡組10后光線角度變小，接著進入第二透鏡組20，使得整個光學(xué)系統(tǒng)的焦平面位置向后移動。

所述的第一透鏡組10的光焦度φ₁₀和第二透鏡組20的光焦度φ₂₀滿足如下表達式：-0.12≤φ₁₀≤-0.1，0.1≤φ₂₀≤0.2，-1.1≤φ₁₀/φ₂₀≤-1。因此，光學(xué)系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)較小的總長，從而使光學(xué)系統(tǒng)體積小而緊湊，而且實現(xiàn)較大的變倍比。

所述的第四透鏡4的光焦度φ₄和第五透鏡5的光焦度φ₅滿足如下表達式：φ₄/φ₅＞0；所述的第四透鏡4的膨脹系數(shù)P₄和第五透鏡5的膨脹系數(shù)P₅滿足如下表達式：5＜P₄/P₅＜6.5。因此，光學(xué)系統(tǒng)的高低溫共焦性能指標(biāo)更優(yōu)秀。

所述的第二透鏡2的阿貝數(shù)VD₂和第三透鏡3的阿貝數(shù)VD₃滿足如下表達式：33＜VD₂-VD₃＜35，所以能夠校正大角度產(chǎn)生的倍率色差，使光學(xué)系統(tǒng)周邊解像力大幅度提高；第四透鏡4的阿貝數(shù)VD₄和第五透鏡5的阿貝數(shù)VD₅分別滿足如下表達式：55＜VD₅＜57、67＜VD₅＜69，能夠較正軸向色差，實現(xiàn)可見光和紅外光共焦。

所述的第一透鏡1和第五透鏡5均為球面透鏡且均為玻璃透鏡，所述的第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第六透鏡6和第七透鏡7均為非球面透鏡且均為塑膠透鏡。第二透鏡2和第三透鏡3均采用非球面透鏡，能夠校正因第一透鏡組10的入射光線角度較大引起的像散，使周邊解像力進一步提高，而且第二透鏡2也能校正入射光線的慧差。第四透鏡4采用非球面透鏡，校正大口徑入射光線的球差和光闌慧差，并且第四透鏡4的朝向物側(cè)的一面為凸面、朝向像側(cè)的一面為凹面，這樣可提高第二透鏡組20的光線口徑，實現(xiàn)較大光圈。

所述的第六透鏡6的光焦度φ₆為負，所述的第七透鏡7的光焦度φ₇為正，并且所述的第六透鏡6兩面均為凹面，能夠大幅度提高中心視場及周邊視場的解像力，實現(xiàn)大視場角、高分辨率，高對比度。

所述的感光芯片30與第二透鏡組20之間設(shè)有濾光片50。

所述的第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第六透鏡6和第七透鏡7為塑膠非球面透鏡，其非球面表面形狀滿足以下方程：

在公式中，參數(shù)c為半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數(shù)。當(dāng)k系數(shù)小于-1時面形曲線為雙曲線，k等于-1時為拋物線，k介于-1到0之間時為橢圓，k等于0時為圓形，k大于0時為扁圓形；α₁至α₈分別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。

以下為3X變焦鏡頭的實際設(shè)計參數(shù)：

所述的第二透鏡2的第一面S3的系數(shù)為：

k：3.40234

a₁：0

a₂：-0.00024583658

a₃：1.6456488e-005

a₄：-2.7673846e-007

a₅：2.7028091e-009

a₆：7.1502633e-012

a₇：0

a₈：0

所述的第二透鏡2的第二面S4的系數(shù)為：

k：-4.268

a₁：0

a₂：-0.0002343518

a₃：5.1069679e-006

a₄：1.4551328e-007

a₅：-2.604887e-009

a₆：5.1401583e-011

a₇：0

a₈：0

所述的第三透鏡3的第一面S5的系數(shù)為：

k：-1.244

a₁：0

a₂：0.00013061221

a₃：-1.7648774e-006

a₄：1.2649139e-007

a₅：5.4551842e-010

a₆：-8.9048658e-011

a₇：0

a₈：0

所述的第三透鏡3的第二面S6的系數(shù)為：

k：184.71

a₁：0

a₂：0.00016643406

a₃：4.7983669e-006

a₄：-1.21138e-007

a₅：-2.0567073e-009

a₆：-2.1003312e-011

a₇：0

a₈：0

所述的第四透鏡4的第一面S8的系數(shù)為：

k：1.696

a₁：0

a₂：0.0005310386

a₃：9.4913028e-006

a₄：-1.6249913e-006

a₅：-4.7913991e-008

a₆：1.9259367e-009

a₇：3.8751991e-013

a₈：-1.064423e-011

所述的第四透鏡4的第二面S9的系數(shù)為：

k：297.26

a₁：0

a₂：0.0015459153

a₃：4.3571996e-006

a₄：-1.8188738e-006

a₅：-6.1974286e-008

a₆：-2.812532e-009

a₇：1.1527772e-010

a₈：-4.2808473e-012。

所述的第六透鏡6的第一面S12的系數(shù)為：

k：-51.689

a₁：0

a₂：0.00031971344

a₃：-2.3927236e-005

a₄：-3.8900355e-007

a₅：-1.4594505e-008

a₆：-2.7204241e-009

a₇：-1.2016645e-010

a₈：2.3449603e-011

所述的第六透鏡6的第二面S13的系數(shù)為：

k：-0.269

a₁：0

a₂：-0.00084231835

a₃：4.5976336e-005

a₄：6.9078115e-006

a₅：-3.6419011e-007

a₆：-7.5136833e-008

a₇：-2.450137e-009

a₈：1.2591545e-009

所述的第七透鏡7的第一面S14的系數(shù)為：

k：-1.26

a₁：0

a₂：-0.0014278246

a₃：-2.1111034e-005

a₄：-2.1896881e-006

a₅：1.9782997e-007

a₆：-3.9647663e-008

a₇：-5.0742801e-009

a₈：2.0871373e-011

所述的第七透鏡7的第二面S15的系數(shù)為：

k：15.328

a₁：0

a₂：-0.00036735947

a₃：-4.319447e-005

a₄：-5.5789703e-006

a₅：8.3419913e-008

a₆：-1.365999e-008

a₇：1.8885198e-009

a₈：-5.2111744e-010

在光學(xué)系統(tǒng)變焦時，所述的第一透鏡組10與第二透鏡組20之間的間隔為1.37mm至20.508mm。