本實(shí)用新型涉及光學(xué)鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種變焦光學(xué)成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)安全問(wèn)題日趨復(fù)雜、國(guó)家對(duì)公共安全日益重視以及人們安防意識(shí)的穩(wěn)步增強(qiáng)，對(duì)安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)具備大區(qū)域物體概觀、小區(qū)域物體分辨的要求愈發(fā)迫切，因此亟需作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)核心部件之一的光學(xué)成像系統(tǒng)具備更大的監(jiān)控范圍以及更遠(yuǎn)的監(jiān)控距離。相比于定焦距光學(xué)成像系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)擴(kuò)大視野和放大倍率的固有技術(shù)缺陷，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)則可以通過(guò)改變系統(tǒng)組元之間間隔距離實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大區(qū)域物體概觀、小區(qū)域物體分辨的目的。

此外，由于用于安防監(jiān)控的光學(xué)成像系統(tǒng)白天是利用可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光成像，夜晚則是基于近紅外波段的光成像，因此對(duì)于通常只對(duì)可見(jiàn)光波段所設(shè)計(jì)的光學(xué)成像系統(tǒng)，在夜間的近紅外波段成像會(huì)有較大色差且發(fā)生離焦。這就對(duì)用于安防監(jiān)控的光學(xué)成像系統(tǒng)提出了從可見(jiàn)光波段到近紅外波段均有優(yōu)異成像性能的技術(shù)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種變焦光學(xué)成像系統(tǒng)，其變倍比高，能夠?qū)梢?jiàn)光波段至近紅外波段的寬光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光共焦成像，具有優(yōu)異的成像性能且小型化。

本實(shí)用新型的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種變焦光學(xué)成像系統(tǒng)，其包括從物體側(cè)依次配置的，具有正光焦度第一透鏡組、具有負(fù)光焦度的第二透鏡組、具有正光焦度的第三透鏡組、孔徑光闌、具有正光焦度的第四透鏡組，所述第一透鏡組包括從物體側(cè)依次配置的至少1片負(fù)透鏡和至少3片正透鏡，所述第二透鏡組包括從物體側(cè)依次配置的至少3片負(fù)透鏡和至少1片正透鏡，所述第三透鏡組包括至少2片正透鏡和至少2片負(fù)透鏡，所述第四透鏡組包括從物體側(cè)依次配置的整體上具有負(fù)光焦度的前組、整體上具有正光焦度的中組以及整體上具有正光焦度的后組，所述前組、所述中組和所述后組均以包含正透鏡和負(fù)透鏡的方式構(gòu)成，所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)滿足以下條件，

-0.55≤Fw/Fv≤-0.40，

45≤|Vf2-Vf1|≤65，

其中，F(xiàn)w表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在廣角端的焦距，F(xiàn)v表示所述第二透鏡組的焦距，Vf1表示所述第一透鏡組中配置在最靠近物體側(cè)的透鏡相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vf2表示所述第一透鏡組中配置在從物體側(cè)起排在第二位的透鏡相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，當(dāng)所述第二透鏡組沿光軸向像側(cè)移動(dòng)、所述第三透鏡組沿光軸向物體側(cè)移動(dòng)時(shí)，所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)從廣角端向望遠(yuǎn)端的焦距連續(xù)變化。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述第一透鏡組包括從物體側(cè)依次配置的1片負(fù)透鏡和4片正透鏡，所述第二透鏡組包括從物體側(cè)依次配置的3片負(fù)透鏡和1片正透鏡，所述第三透鏡組包括從物體側(cè)依次配置的1片正透鏡、1片負(fù)透鏡、2片正透鏡和2片負(fù)透鏡，所述第四透鏡組的所述前組包括從物體側(cè)依次配置的1片負(fù)透鏡、1片正透鏡、1片負(fù)透鏡和1片正透鏡，所述中組包括從物體側(cè)依次配置的1片正透鏡、1片負(fù)透鏡和1片正透鏡，所述后組包括從物體側(cè)依次配置的1片正透鏡、1片負(fù)透鏡和1片正透鏡。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還滿足以下條件：

10<Ff/Fw<15，

其中，F(xiàn)f表示所述第一透鏡組的焦距，F(xiàn)w表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在廣角端的焦距。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還滿足以下條件：

1.75<NvGi，

20≤|Vv4-Vv3|，

其中，NvGi表示所述第二透鏡組中從物體側(cè)依次配置的第i片透鏡相對(duì)于d譜線的折射率，Vv4表示所述第二透鏡組中配置在最靠近像側(cè)的透鏡相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vv3表示所述第二透鏡組中配置在從物體側(cè)起排在第三位的透鏡相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還滿足以下條件：

-0.75≤Fv/Fc≤-0.45，

其中，F(xiàn)v表示所述第二透鏡組的焦距，F(xiàn)c表示所述第三透鏡組的焦距。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還滿足以下條件：

40≤Vc1-Vc2≤60，

40≤Vc6-Vc5≤60，

其中，Vc1表示所述第三透鏡組配置在最靠近物體側(cè)的透鏡相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vc2表示所述第三透鏡組配置在從物體側(cè)起第二位的透鏡相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vc5表示所述第三透鏡組配置在從物體側(cè)起第五位的透鏡相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vc6表示所述第三透鏡組配置在最靠近像側(cè)的透鏡相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還滿足以下條件：

TTL/Fw≤25，

Ft/Fw≥25，

其中，TTL表示所述第一透鏡組中配置在最靠近物體側(cè)的透鏡的物方側(cè)面頂點(diǎn)，到所述第四透鏡組中配置在最靠近像側(cè)的透鏡的像方側(cè)面頂點(diǎn)的距離，F(xiàn)w表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在廣角端的焦距，F(xiàn)t表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在望遠(yuǎn)端的焦距。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還滿足以下條件：

0.6≤D/Ft≤0.9，

其中，D表示所述第一透鏡組中配置在最靠近物體側(cè)的透鏡的物方側(cè)面頂點(diǎn)到像平面的距離，F(xiàn)t表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在望遠(yuǎn)端的焦距。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還滿足以下條件：

TGT/Fw＜7，

Ft/TGT＜10，

其中，TGT表示所述第一透鏡組、所述第二透鏡組、所述第三透鏡組以及所述第四透鏡組的鏡片中心厚度的總和，F(xiàn)w表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在廣角端的焦距，F(xiàn)t表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在望遠(yuǎn)端的焦距。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，所述第三透鏡組中配置在最靠近像側(cè)的透鏡的至少一個(gè)表面、所述前組中配置在最靠近物體側(cè)的透鏡的至少一個(gè)表面均為偶次非球面。

本實(shí)用新型提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，通過(guò)對(duì)各個(gè)透鏡組的光焦度進(jìn)行合理分配以及對(duì)玻璃材質(zhì)的恰當(dāng)選擇，可實(shí)現(xiàn)大變倍比、對(duì)于從可見(jiàn)光波段至近紅外波段的寬光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光共焦成像且成像性能優(yōu)異的且小型化的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在焦距值為10mm時(shí)的光路結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在焦距值為130mm時(shí)的光路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在焦距值為300mm時(shí)的光路結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在焦距值為10mm時(shí)的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線圖；

圖6為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在焦距值為130mm時(shí)的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線圖；

圖7為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)在焦距值為300mm時(shí)的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線圖。

圖標(biāo)：100-第一透鏡組；110-第一透鏡；120-第二透鏡；130-第三透鏡；140-第四透鏡；150-第五透鏡；200-第二透鏡組；210-第六透鏡；220-第七透鏡；230-第八透鏡；240-第九透鏡；300-第三透鏡組；310-第十透鏡；320-第十一透鏡；330-第十二透鏡；340-第十三透鏡；350-第十四透鏡；360-第十五透鏡；400-第四透鏡組；411-第十六透鏡；412-第十七透鏡；413-第十八透鏡；414-第十九透鏡；421-第二十透鏡；422-第二十一透鏡；423-第二十二透鏡；431-第二十三透鏡；432-第二十四透鏡；433-第二十五透鏡；500-孔徑光闌；變焦光學(xué)成像系統(tǒng)-1000。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例。除了這些詳細(xì)描述之外，本實(shí)用新型還可以廣泛地實(shí)施在其他實(shí)施例中，任何所述實(shí)施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。

在說(shuō)明書(shū)的描述中，為了使讀者對(duì)本實(shí)用新型有較為完整的了解，本實(shí)施方式提供了許多特定細(xì)節(jié)，然而，本實(shí)用新型可能在省略部分或全部這些特定細(xì)節(jié)的前提下仍可實(shí)施。此外，眾所周知的步驟和元件并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成對(duì)本實(shí)用新型不必要的限制。附圖中相同或類似的元件將以相同或類似的符號(hào)來(lái)表示。特別注意的是，附圖僅為示意之用，并非代表元件實(shí)際的尺寸，除非有特別說(shuō)明?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000，其包括從物體側(cè)到像側(cè)依次配置的，具有正光焦度第一透鏡組100、具有負(fù)光焦度的第二透鏡組200、具有正光焦度的第三透鏡組300、規(guī)定了口徑可變范圍的孔徑光闌500、具有正光焦度的第四透鏡組400。本實(shí)施例中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000的成像面上可以配置CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體元件)，用于接收成像信號(hào)。

在本實(shí)施例中，通過(guò)使第二透鏡組200沿著光軸從物體側(cè)向像側(cè)移動(dòng)，進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)從廣角端向望遠(yuǎn)端的變倍；通過(guò)使第三透鏡組300沿著光軸從像側(cè)向物體側(cè)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)伴隨變倍的像面位置變動(dòng)的矯正，從而使像面位置穩(wěn)定，像差得以矯正。

所述第一透鏡組100包括從物體側(cè)依次配置的第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140和第五透鏡150。其中，所述第一透鏡110為負(fù)透鏡，第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140和第五透鏡150為正透鏡。通過(guò)此構(gòu)成，能夠較好地矯正光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的畸變和在望遠(yuǎn)端的位置色差。

所述第二透鏡組200包括從物體側(cè)依次配置的第六透鏡210、第七透鏡220、第八透鏡230和第九透鏡240。其中，所述第六透鏡210、第七透鏡220和第八透鏡230為負(fù)透鏡，第九透鏡240為正透鏡。得益于第二透鏡組200中的3片負(fù)透鏡，光學(xué)系統(tǒng)變焦時(shí)的第三透鏡組300的軸向移動(dòng)量得到抑制，因此，光學(xué)系統(tǒng)的小型化得以促進(jìn)。同時(shí)，得益于第二透鏡組200配置在最靠近像側(cè)的1片正透鏡，光學(xué)系統(tǒng)的位置色差和倍率色差得到有效矯正。

所述第三透鏡組300包括從物體側(cè)依次配置的第十透鏡310、第十一透鏡320、第十二透鏡330、第十三透鏡340、第十四透鏡350和第十五透鏡360。其中，所述第十透鏡310、第十二透鏡330和第十三透鏡340為正透鏡，第十一透鏡320、第十四透鏡350和第十五透鏡360為負(fù)透鏡。通過(guò)此構(gòu)成，能夠較好地矯正光學(xué)系統(tǒng)由廣角端向望遠(yuǎn)端變焦過(guò)程中在不同焦距處產(chǎn)生的位置色差和倍率色差。

所述第四透鏡組400包括從物體側(cè)依次配置的，包含有第十六透鏡411、第十七透鏡412、第十八透鏡413、第十九透鏡414且整體上具有負(fù)光焦度的前組，包含有第二十透鏡421、第二十一透鏡422、第二十二透鏡423且整體上具有正光焦度的中組，包含有第二十三透鏡431、第二十四透鏡432、第二十五透鏡433且整體上具有正光焦度的后組。其中，所述第十六透鏡411、第十八透鏡413、第二十一透鏡422和第二十四透鏡432為負(fù)透鏡，第十七透鏡412、第十九透鏡414、第二十透鏡421、第二十二透鏡423、第二十三透鏡431和第二十五透鏡433為正透鏡。本實(shí)施例中，第四透鏡組400的前組中第十六透鏡411最靠近物體側(cè)的光學(xué)表面可以設(shè)置為高階偶次非球面，以對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的球面像差進(jìn)行矯正。并且，得益于第四透鏡組400的中組中配置在最靠近物體側(cè)的第二十透鏡421，光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的球面像差矯正效果得到加強(qiáng)。此外，得益于第四透鏡組400的后組中配置在最靠近像側(cè)的第二十五透鏡433，光學(xué)系統(tǒng)在像面的場(chǎng)曲像差能夠得到較好的矯正。

在本實(shí)用新型的其他具體實(shí)施方案中，第三透鏡組300中配置在最靠近像側(cè)的第十五透鏡360的至少一個(gè)表面可以設(shè)置為偶次非球面，如此，能夠更好地矯正光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的球面像差和慧差。

同樣的，在本實(shí)用新型的其他具體實(shí)施方案中，第四透鏡組400中配置在最靠近物體側(cè)的第十六透鏡411的至少一個(gè)表面可以設(shè)置為偶次非球面，如此，能夠更好地矯正光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的球面像差和慧差。

在本實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000中，在保證光學(xué)成像質(zhì)量的情況下，使用非球面透鏡可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)，減少所需透鏡的數(shù)量，縮減整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)度，降低成本。

所述第三透鏡組300和所述第四透鏡組400都為整體上具有正光焦度的透鏡組，第三透鏡組300可將經(jīng)過(guò)所述第二透鏡組200的光束會(huì)聚進(jìn)入孔徑光闌500，從孔徑光闌500出射的光束再經(jīng)過(guò)所述第四透鏡組400會(huì)聚到像面。通過(guò)此構(gòu)成，在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)焦距的基礎(chǔ)上，縮減了整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)度，促進(jìn)了光學(xué)系統(tǒng)的小型化。

本實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000處于廣角端下，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)的1000的整體視野最廣、放大倍率最小，適合進(jìn)行遠(yuǎn)距離大范圍的物體概觀；處于望遠(yuǎn)端下，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000的整體視野最窄、放大倍率最大，適合進(jìn)行近距離小范圍的物體分辨。

可以理解的是，本實(shí)施例中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000從廣角端調(diào)整至望遠(yuǎn)端以及從望遠(yuǎn)端調(diào)整至廣角端的過(guò)程中，由于所述第二透鏡組200和所述第三透鏡組300沿光軸平移的過(guò)程是連續(xù)的，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000整體的視野和倍率變化也是連續(xù)的。變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000從廣角端向望遠(yuǎn)端調(diào)整時(shí)，其整體觀察視野范圍逐漸變小，倍率逐漸變大；從望遠(yuǎn)端向廣角端調(diào)整時(shí)，其整體觀察視野范圍逐漸變大，倍率逐漸變小。

本實(shí)施例中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000通過(guò)設(shè)置第二透鏡組200和第三透鏡組300，控制兩個(gè)光組同時(shí)移動(dòng)來(lái)進(jìn)行視野和倍率的調(diào)整。這種雙光組調(diào)節(jié)方式使得系統(tǒng)在變倍的同時(shí)，還能夠?qū)ψ儽端鶐?lái)的像面變動(dòng)進(jìn)行矯正，從而使像面位置保持穩(wěn)定，像差得以矯正。因此，系統(tǒng)在廣角端與望遠(yuǎn)端之間的整個(gè)調(diào)整過(guò)程中，都具有較好的成像性能。

本實(shí)施例提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000采取內(nèi)焦方式，由于在廣角端與望遠(yuǎn)端之間調(diào)節(jié)的過(guò)程中只移動(dòng)了第二透鏡組200和第三透鏡組300，而位于最靠近物體側(cè)的第一透鏡組100和最靠近像側(cè)的第四透鏡組400的位置沒(méi)有發(fā)生改變，系統(tǒng)的光學(xué)總長(zhǎng)度沒(méi)有因?yàn)榻咕嗟淖兓a(chǎn)生改變，且四個(gè)透鏡組在各個(gè)焦距位置產(chǎn)生的像差相互匹配，保證了系統(tǒng)在像平面處具有優(yōu)異的成像性能。

在本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方案中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000還可以滿足以下條件：

(1)-0.55≤Fw/Fv≤-0.40

(2)45≤|Vf2-Vf1|≤65

其中，F(xiàn)w表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在廣角端的焦距，F(xiàn)v表示所述第二透鏡組200的焦距，Vf1表示所述第一透鏡組100配置在最靠近物體側(cè)的第一透鏡110相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vf2表示所述第一透鏡組100配置在從物體側(cè)起第二位的第二透鏡120相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)。所述d譜線為氦黃光譜線，其中心波長(zhǎng)為587.56nm。

通過(guò)設(shè)計(jì)變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000滿足(1)、(2)式中的條件，有利于進(jìn)一步提高光學(xué)系統(tǒng)對(duì)從可見(jiàn)光波段到近紅外波段的寬光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的成像性能，以及促進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。

在本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方案中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000還可以滿足以下條件：

(3)10<Ff/Fw<15

其中，F(xiàn)f表示所述第一透鏡組100的焦距，F(xiàn)w表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在廣角端的焦距。

通過(guò)設(shè)計(jì)變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000滿足(3)式中的條件，有利于進(jìn)一步促進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。

在本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方案中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000還可以滿足以下條件：

(4)1.75<NvGi(i＝1,2,3,4)

(5)20≤|Vv4-Vv3|

其中，NvGi表示所述第二透鏡組200中從物體側(cè)依次配置的第i(i＝1,2,3,4)片透鏡相對(duì)于d譜線的折射率，可以理解的是，所述第六透鏡210、第七透鏡220、第八透鏡230和第九透鏡240相對(duì)于d譜線的折射率均大于1.75。Vv4表示所述第二透鏡組200中配置在最靠近像側(cè)的第九透鏡240相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vv3表示所述第二透鏡組200中配置在從物體側(cè)起排在第三位的第八透鏡230相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)。

通過(guò)設(shè)計(jì)變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000滿足(4)、(5)式中的條件，有利于該系統(tǒng)更為有效的矯正球面像差和像散像差，并且系統(tǒng)的位置色差和倍率色差也能夠得到較好的抑制。

在本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方案中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000還可以滿足以下條件：

(6)-0.75≤Fv/Fc≤-0.45

其中，F(xiàn)v表示所述第二透鏡組200的焦距，F(xiàn)c表示所述第三透鏡組300的焦距。

通過(guò)設(shè)計(jì)變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000滿足(6)式中的條件，有利于進(jìn)一步促進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。

在本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方案中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000還可以滿足以下條件：

(7)40≤Vc1-Vc2≤60

(8)40≤Vc6-Vc5≤60

其中，Vc1表示所述第三透鏡組300配置在最靠近物體側(cè)的第十透鏡310相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vc2表示所述第三透鏡組300配置在從物體側(cè)起第二位的第十一透鏡320相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vc5表示所述第三透鏡組300配置在從物體側(cè)起第五位的第十四透鏡350相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)，Vc6表示所述第三透鏡組300配置在最靠近像側(cè)的第十五透鏡360相對(duì)于d譜線的阿貝數(shù)。

通過(guò)設(shè)計(jì)變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000滿足(7)、(8)式中的條件，能夠更加良好的矯正光學(xué)系統(tǒng)對(duì)可見(jiàn)光波段到近紅外波段的寬光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光進(jìn)行成像的過(guò)程中，由廣角端向望遠(yuǎn)端變焦時(shí)在不同焦距處產(chǎn)生的位置色差和倍率色差。

在本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方案中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000還可以滿足以下條件：

(9)TTL/Fw≤25

(10)Ft/Fw≥25

其中，TTL表示所述第一透鏡組100配置在最靠近物體側(cè)的第一透鏡110的物方側(cè)面頂點(diǎn)，到所述第四透鏡組400配置在最靠近像側(cè)的第二十五透鏡433的像方側(cè)面頂點(diǎn)的距離，F(xiàn)w表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在廣角端的焦距，F(xiàn)t表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在望遠(yuǎn)端的焦距。

通過(guò)設(shè)計(jì)變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000滿足(9)、(10)式中的條件，能夠進(jìn)一步提高光學(xué)系統(tǒng)的變倍比，且不會(huì)損害光學(xué)系統(tǒng)的小型化。

在本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方案中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000還可以滿足以下條件：

(11)0.6≤D/Ft≤0.9

其中，D表示所述第一透鏡組100配置在最靠近物體側(cè)的第一透鏡110的物方側(cè)面頂點(diǎn)到像平面的距離，F(xiàn)t表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在望遠(yuǎn)端的焦距。

通過(guò)設(shè)計(jì)變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000滿足(11)式中的條件，能夠更加有利于光學(xué)系統(tǒng)的小型化，且不會(huì)損害光學(xué)系統(tǒng)的成像性能。

在本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方案中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000還可以滿足以下條件：

(12)TGT/Fw＜7

(13)Ft/TGT＜10

其中，TGT表示所述第一透鏡組100、所述第二透鏡組200、所述第三透鏡組300以及所述第四透鏡組400的鏡片中心厚度的總和，F(xiàn)w表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在廣角端的焦距，F(xiàn)t表示所述變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在望遠(yuǎn)端的焦距。

通過(guò)設(shè)計(jì)變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000滿足(12)、(13)式中的條件，能夠進(jìn)一步提高光學(xué)系統(tǒng)的變倍比，且不會(huì)損害光學(xué)系統(tǒng)的小型化。

本實(shí)用新型提供的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000，通過(guò)滿足上述條件式，能夠?qū)崿F(xiàn)大變倍比，能對(duì)從可見(jiàn)光波段至近紅外波段的寬光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光共焦成像，且成像性能優(yōu)異、小型化的變焦光學(xué)成像系統(tǒng)。

本實(shí)施例中，具體的，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000的各透鏡參數(shù)可以如下設(shè)計(jì)。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，所述第一透鏡組100從物體側(cè)到像側(cè)依次配置：

第一透鏡110為負(fù)透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s1，凹向物側(cè)的膠合表面s2。

優(yōu)選的，第一透鏡110的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.75<n₁₁₀<1.90，30<v₁₁₀<50；

優(yōu)選的，第一透鏡110采用牌號(hào)為H-ZLAF76的玻璃材質(zhì)。

第二透鏡120為正透鏡，具有凸向物側(cè)的膠合表面s3和凸向像側(cè)的表面s4。

優(yōu)選的，第二透鏡120的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.45<n₁₂₀<1.65，60<v₁₂₀<90；

優(yōu)選的，第二透鏡120采用牌號(hào)為H-FK61的玻璃材質(zhì)。

第三透鏡130為正透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s5和凹向物側(cè)的表面s6。

優(yōu)選的，第三透鏡130的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.45<n₁₃₀<1.65，60<v₁₃₀<90；

優(yōu)選的，第三透鏡130采用牌號(hào)為H-FK61的玻璃材質(zhì)。

第四透鏡140為正透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s7和凹向物側(cè)的表面s8。

優(yōu)選的，第四透鏡140的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.45<n₁₄₀<1.65，60<v₁₄₀<90；

優(yōu)選的，第四透鏡140采用牌號(hào)為H-FK61的玻璃材質(zhì)。

第五透鏡150為正透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s9和凹向物側(cè)的表面s10。

優(yōu)選的，第五透鏡150的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.45<n₁₅₀<1.65，60<v₁₅₀<90；

優(yōu)選的，第五透鏡150采用牌號(hào)為H-FK61的玻璃材質(zhì)。

需要說(shuō)明的是，所述第一透鏡110和第二透鏡120構(gòu)成第一雙膠合結(jié)構(gòu)。

所述第二透鏡組200從物體側(cè)到像側(cè)依次配置：

第六透鏡210為負(fù)透鏡，具有凹向像側(cè)的表面s11和凹向物側(cè)的表面s12。

優(yōu)選的，第六透鏡210的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.70<n₂₁₀<1.90，35<v₂₁₀<55；

優(yōu)選的，第六透鏡210采用牌號(hào)為H-ZLAF55C的玻璃材質(zhì)。

第七透鏡220為負(fù)透鏡，具有凹向像側(cè)的表面s13和凹向物側(cè)的表面s14。

優(yōu)選的，第七透鏡220的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.70<n₂₂₀<1.90，40<v₂₂₀<65；

優(yōu)選的，第七透鏡220采用牌號(hào)為H-LAF50B的玻璃材質(zhì)。

第八透鏡230為負(fù)透鏡，具有凹向像側(cè)的表面s15和凹向物側(cè)的膠合表面s16。

優(yōu)選的，第八透鏡230的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.70<n₂₃₀<1.90，35<v₂₃₀<55；

優(yōu)選的，第八透鏡230采用牌號(hào)為H-ZLAF55C的玻璃材質(zhì)。

第九透鏡240為正透鏡，具有凸向物側(cè)的膠合表面s17和凸向像側(cè)的表面s18。

優(yōu)選的，第九透鏡240的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.75<n₂₄₀<1.95，20<v₂₄₀<40；

優(yōu)選的，第九透鏡240采用牌號(hào)為H-ZF62的玻璃材質(zhì)。

需要說(shuō)明的是，所述第八透鏡230和第九透鏡240構(gòu)成第二雙膠合結(jié)構(gòu)。

所述第三透鏡組300從物體側(cè)到像側(cè)依次配置：

第十透鏡310為正透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s19和凸向像側(cè)的表面s20。

優(yōu)選的，第十透鏡310的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.45<n₃₁₀<1.65，60<v₃₁₀<90；

優(yōu)選的，第十透鏡310采用牌號(hào)為H-FK61的玻璃材質(zhì)。

第十一透鏡320為負(fù)透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s21和凹向物側(cè)的膠合表面s22。

優(yōu)選的，第十一透鏡320的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.70<n₃₂₀<1.90，20<v₃₂₀<45；

優(yōu)選的，第十一透鏡320采用牌號(hào)為H-ZF52A的玻璃材質(zhì)。

第十二透鏡330為正透鏡，具有凸向物側(cè)的膠合表面s23和凸向像側(cè)的表面s24。

優(yōu)選的，第十二透鏡330的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.55<n₃₃₀<1.75，50<v₃₃₀<70；

優(yōu)選的，第十二透鏡330采用牌號(hào)為H-ZPK1A的玻璃材質(zhì)。

第十三透鏡340為正透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s25和凸向像側(cè)的膠合表面s26。

優(yōu)選的，第十三透鏡340的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.55<n₃₄₀<1.75，50<v₃₄₀<70；

優(yōu)選的，第十三透鏡340采用牌號(hào)為H-ZPK1A的玻璃材質(zhì)。

第十四透鏡350為負(fù)透鏡，具有凹向像側(cè)的膠合表面s27和凸向像側(cè)的表面s28。

優(yōu)選的，第十四透鏡350的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.70<n₃₅₀<1.90，20<v₃₅₀<45；

優(yōu)選的，第十四透鏡350采用牌號(hào)為H-ZF52A的玻璃材質(zhì)。

第十五透鏡360為負(fù)透鏡，具有凹向像側(cè)的表面s29和凸向像側(cè)的表面s30。

優(yōu)選的，第十五透鏡360的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.45<n₃₆₀<1.65，60<v₃₆₀<80；

優(yōu)選的，第十五透鏡360采用牌號(hào)為H-QK3L的玻璃材質(zhì)。

需要說(shuō)明的是，所述第十一透鏡320和第十二透鏡330構(gòu)成第三雙膠合結(jié)構(gòu)；所述第十三透鏡340和第十四透鏡350構(gòu)成第四雙膠合結(jié)構(gòu)。

所述第四透鏡組400從物體側(cè)到像側(cè)依次配置：

第十六透鏡411為負(fù)透鏡，具有凹向像側(cè)的表面s31和凹向物側(cè)的膠合表面s32。

優(yōu)選的，第十六透鏡411的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.65<n₄₁₁<1.85，40<v₄₁₁<60；

優(yōu)選的，第十六透鏡411采用牌號(hào)為H-LAF52的玻璃材質(zhì)。

第十七透鏡412為正透鏡，具有凸向物側(cè)的膠合表面s33和凸向像側(cè)的表面s34。

優(yōu)選的，第十七透鏡412的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.65<n₄₁₂<1.85，20<v₄₁₂<40；

優(yōu)選的，第十七透鏡412采用牌號(hào)為H-ZF7LA的玻璃材質(zhì)。

第十八透鏡413為負(fù)透鏡，具有凹向像側(cè)的表面s35和凹向物側(cè)的膠合表面s36。

優(yōu)選的，第十八透鏡413的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.60<n₄₁₃<1.80，50<v₄₁₃<70；

優(yōu)選的，第十八透鏡413采用牌號(hào)為H-LAK51A的玻璃材質(zhì)。

第十九透鏡414為正透鏡，具有凸向物側(cè)的膠合表面s37和凸向像側(cè)的表面s38。

優(yōu)選的，第十九透鏡414的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.60<n₄₁₄<1.80，40<v₄₁₄<60；

優(yōu)選的，第十九透鏡414采用牌號(hào)為H-ZBAF16的玻璃材質(zhì)。

第二十透鏡421為正透鏡，具有凹向像側(cè)的表面s39和凸向像側(cè)的表面s40。

優(yōu)選的，第二十透鏡421的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.60<n₄₂₁<1.80，40<v₄₂₁<60；

優(yōu)選的，第二十透鏡421采用牌號(hào)為H-LAK52的玻璃材質(zhì)。

第二十一透鏡422為負(fù)透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s41和凹向物側(cè)的膠合表面s42。

優(yōu)選的，第二十一透鏡422的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.65<n₄₂₂<1.85，30<v₄₂₂<50；

優(yōu)選的，第二十一透鏡422采用牌號(hào)為H-LAF52的玻璃材質(zhì)。

第二十二透鏡423為正透鏡，具有凸向物側(cè)的膠合表面s43和凸向像側(cè)的表面s44。

優(yōu)選的，第二十二透鏡423的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.45<n₄₂₃<1.65，60<v₄₂₃<90；

優(yōu)選的，第二十二透鏡423采用牌號(hào)為H-FK61的玻璃材質(zhì)。

第二十三透鏡431為正透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s45和凸向像側(cè)的膠合表面s46。

優(yōu)選的，第二十三透鏡431的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.45<n₄₃₁<1.65，60<v₄₃₁<90；

優(yōu)選的，第二十三透鏡431采用牌號(hào)為H-FK61的玻璃材質(zhì)。

第二十四透鏡432為負(fù)透鏡，具有凹向像側(cè)的膠合表面s47和凸向像側(cè)的表面s48。

優(yōu)選的，第二十四透鏡432的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.60<n₄₃₂<1.80，20<v₄₃₂<40；

優(yōu)選的，第二十四透鏡432采用牌號(hào)為H-ZF50的玻璃材質(zhì)。

第二十五透鏡433為正透鏡，具有凸向物側(cè)的表面s49和凸向像側(cè)的表面s50。

優(yōu)選的，第二十五透鏡433的相對(duì)于d譜線的折射率和阿貝數(shù)分別滿足1.60<n₄₃₃<1.80，40<v₄₃₃<60；

優(yōu)選的，第二十五透鏡433采用牌號(hào)為H-LAK3的玻璃材質(zhì)。

需要說(shuō)明的是，所述第十六透鏡411和第十七透鏡412構(gòu)成第五雙膠合結(jié)構(gòu)；所述第十八透鏡413和第十九透鏡414構(gòu)成第六雙膠合結(jié)構(gòu)；所述第二十一透鏡422和第二十二透鏡423構(gòu)成第七雙膠合結(jié)構(gòu)；所述第二十三透鏡431和第二十四透鏡432構(gòu)成第八雙膠合結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中，變焦成像光學(xué)系統(tǒng)1000在廣角端的焦距值Fw為10mm，在望遠(yuǎn)端的焦距值Ft為300mm，第一透鏡組100的焦距值Ff為126mm，第二透鏡組200的焦距值Fv為-20mm，第三透鏡組300的焦距值Fc為35mm。

本實(shí)施例中，變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在焦距值為10mm，130mm，300mm時(shí)各光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)位置參數(shù)如表1所示：

表1

本實(shí)施例中，第一透鏡組100配置在最靠近物體側(cè)的第一透鏡110的物方側(cè)面頂點(diǎn)，到第四透鏡組400配置在最靠近像側(cè)的第二十五透鏡433的像方側(cè)面頂點(diǎn)的距離TTL為230mm，第一透鏡組100配置在最靠近物體側(cè)的第一透鏡110的物方側(cè)面頂點(diǎn)到像平面的距離D為248mm，第一透鏡組100、第二透鏡組200、第三透鏡組300以及第四透鏡組400的鏡片中心厚度的總和TGT為65mm。

本實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)變化范圍為2.8到5，其中系統(tǒng)焦距值為10mm時(shí)F數(shù)為2.8，系統(tǒng)焦距值為300mm時(shí)F數(shù)為5。

本實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角變化范圍為45°到1.6°，其中系統(tǒng)焦距值為10mm時(shí)視場(chǎng)角為45°，系統(tǒng)焦距值為300mm時(shí)視場(chǎng)角為1.6°。

具體的，條件式(1)的數(shù)值Fw/Fv＝-0.5；

條件式(2)的數(shù)值|Vf2-Vf1|＝60.21；

條件式(3)的數(shù)值Ff/Fw＝12.6；

條件式(4)的數(shù)值NvG1＝1.83，NvG2＝1.77，NvG3＝1.83，NvG4＝1.92；

條件式(5)的數(shù)值|Vv4-Vv3|＝21.86；

條件式(6)的數(shù)值Fv/Fc＝-0.57；

條件式(7)的數(shù)值Vc1-Vc2＝57.80；

條件式(8)的數(shù)值Vc6-Vc5＝46.63；

條件式(9)的數(shù)值TTL/Fw＝23；

條件式(10)的數(shù)值Ft/Fw＝30；

條件式(11)的數(shù)值D/Ft＝0.83；

條件式(12)的數(shù)值TGT/Fw＝6.50；

條件式(13)的數(shù)值Ft/TGT＝4.62。

進(jìn)一步的，請(qǐng)參照?qǐng)D2、圖3和圖4，分別為變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在焦距值為10mm、130mm和300mm時(shí)的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。

請(qǐng)參照?qǐng)D5、圖6和圖7，分別為變焦光學(xué)成像系統(tǒng)1000在焦距值為10mm、130mm和300mm時(shí)的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線圖，可以看出該系統(tǒng)具有優(yōu)異的成像性能。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)變焦曲線平滑，工作穩(wěn)定，能夠滿足大變倍比、對(duì)于從可見(jiàn)光波段至近紅外波段的寬光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的共焦成像、成像性能優(yōu)異且小型化的設(shè)計(jì)要求。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。例如，在遵循上述實(shí)施例(1)、(2)式設(shè)計(jì)的前提下，第一透鏡組100可以包含1片負(fù)透鏡、3片正透鏡，第二透鏡組200可以包含1片正透鏡、3片負(fù)透鏡，第三透鏡組300可以包含2片正透鏡、2片負(fù)透鏡，也可以包含3片正透鏡、2片負(fù)透鏡等。類似的，在上述實(shí)施例(1)、(2)式所述范圍內(nèi)，第一透鏡組100從物體側(cè)起依次以至少1片負(fù)透鏡和至少3片正透鏡的配置，第二透鏡組200從物體側(cè)依次以至少3片負(fù)透鏡和至少1片正透鏡的配置，第三透鏡組300以至少2片正透鏡和至少2片負(fù)透鏡的配置，第四透鏡組400從物體側(cè)依次以整體上具有負(fù)光焦度的前組、整體上具有正光焦度的中組以及整體上具有正光焦度的后組且各光組均包含正透鏡和負(fù)透鏡的配置，在此前提下所進(jìn)行的透鏡數(shù)量的改變或替換，均能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，例如均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。