一种日夜两用大变倍镜头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本专利属于光机电一体化领域，涉及一种日夜两用大变倍镜头，尤其是指变倍比 范围为6-12倍的变焦镜头。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着高清C⑶或CMOS传感器价格大幅下降，以及人们对监控图像质量要 求提升，高清监控系统使用更加广泛。这就需要镜头的成像质量与之同步提升。虽然有些 监控高清变焦镜头提高了白天效果，但夜间效果差强人意，尤其是长焦部分夜间效果较差。 本方案解决了该问题，以达到日夜使用条件下，全部焦距段均能很好地匹配高清传感器。
【发明内容】
[0003] 本专利的目的是设计一种日夜两用大变倍镜头，成像面积能达到1/2. 7"以上，变 倍比范围为6-12倍，白光分辨率满足两百万像素摄像机的要求，且在日夜共焦条件下，实 现夜间全部焦距段的分辨率不低于百万像素。为了同时满足这几项技术指标，本专利所述 的变焦镜头采用了四个透镜组，合理布局各个透镜组以及各个镜片的焦距，以达到大靶面、 大变倍比的要求；为使得全部焦距段均达到高分辨率指标，合理地布局反常色散玻璃和高 折射率的玻璃。
[0004] 为实现上述目的，本专利采用的技术方案是： 一种日夜两用大变倍镜头，包括固定透镜组和移动透镜组，其特征在于从物方到像方 依次为： 第一透镜组（G1)，具有正焦距且位置固定； 第二透镜组（G2)，具有负焦距且位置可以移动； 第三透镜组（G3)，具有正焦距且位置固定； 第四透镜组（G4)，具有正焦距且位置可以移动； 上述透镜组同时满足：l〈fg3/fg4〈2 其中，fg3、fg4分别代表第三组、第四组的焦距。
[0005] 第一透镜组由双胶合镜组和单镜片组成，焦距均为正值；第二透镜组包含了单镜 片和双胶合镜组，均为负焦距；第三透镜组由正焦距的单镜片和负焦距的双胶合镜组构成； 第四透镜组由单镜片和双胶合镜组，焦距皆为正值；系统的光阑位于第二、三透镜组之间且 位置固定。
[0006] 第一透镜组中：ν12>65、ν13>65、1· 42〈η12〈1· 61、1· 42〈η13〈1· 61。其中，vl2、vl3 和nl2、nl3分别为该透镜组中双胶合镜组的正透镜L2以及单镜片L3的阿贝数、折射率； 第二透镜组中：v21>32、v23〈27、l. 78〈η21〈2· 0、1· 85〈η23〈2· 10。其中，v21、v23 和n21、n23分别为该透镜组中单镜片L4以及双胶合镜组的正透镜L6的阿贝数、折射率； 第三透镜组中：v32>65、l. 42〈n32〈l. 61。其中，v32、n32分别为该透镜组中双胶合镜组 的正透镜L8的阿贝数、折射率。
[0007] 从广角端到摄远端的变焦过程中，第二透镜组往像方移动；第四组在广角端向中 焦端变化过程中由像方朝物方移动，在中焦端向摄远端变化过程中由物方朝像方移动。
[0008] 根据本专利，在全部焦段都能良好地校正可见光主波长d(约587nm)与夜间红外 补光灯的主波长850nm的离焦。
[0009] 根据本专利，所起到的效果是，能够提供一种倍比为6-12倍，在日夜共焦情况下， 实现白光分辨率达两百万像素，夜间分辨率不低于百万像素，能够很好地满足高清摄像机 对日夜共焦的成像要求。
【附图说明】
[0010] 附图1是本专利的实施例1在变焦广角端时的光学系统示意图 附图2是本专利的实施例1在变焦中焦端时的光学系统示意图 附图3是本专利的实施例1在变焦摄远端时的光学系统示意图 附图4是本专利的实施例1在变焦广角端时的球差、像散、畸变曲线图 附图5是本专利的实施例1在变焦中焦端时的球差、像散、畸变曲线图 附图6是本专利的实施例1在变焦摄远端时的球差、像散、畸变曲线图 附图7是本专利的实施例2在变焦广角端时的光学系统示意图 附图8是本专利的实施例2在变焦中焦端时的光学系统示意图 附图9是本专利的实施例2在变焦摄远端时的光学系统示意图 附图10是本专利的实施例2在变焦广角端时的球差、像散、畸变曲线图 附图11是本专利的实施例2在变焦中焦端时的球差、像散、畸变曲线图 附图12是本专利的实施例2在变焦摄远端时的球差、像散、畸变曲线图 附图13是本专利的实施例3在变焦广角端时的光学系统示意图 附图14是本专利的实施例3在变焦中焦端时的光学系统示意图 附图15是本专利的实施例3在变焦摄远端时的光学系统示意图 附图16是本专利的实施例3在变焦广角端时的球差、像散、畸变曲线图 附图17是本专利的实施例3在变焦中焦端时的球差、像散、畸变曲线图 附图18是本专利的实施例3在变焦摄远端时的球差、像散、畸变曲线图 符号说明： G1、G2、G3、G4 表示第 1、2、3、4 透镜组； d表不可见光主波长587nm;850表不红外补光灯的主波长850nm; S表τκ弧矢方向的场曲，T表τκ子午方向的场曲。
【具体实施方式】
[0011] 本专利的变焦镜头具备：物方到像方依次分布了四个透镜组，第一透镜组（G1)， 具有正焦距且位置固定；第二透镜组（G2)，具有负焦距且位置可以移动；第三透镜组（G3)， 具有正焦距且位置固定；第四透镜组（G4)，具有正焦距且位置可以移动。系统的光阑位于 第二组与第三组之间，位置固定不变。由第二透镜组（G2)实现变焦功能，第四透镜组（G4) 来相应的补偿运动实现像面保持稳定不动。G2、G4两个透镜组的运动，在Gl、G3透镜组保 持不动情况下，沿透镜的中心线即光轴移动，以实现像面不动情况下改变系统焦距。从广角 端到摄远端的变焦过程中，第二透镜组只往像方移动，不朝物方移动；第四组在广角端向中 焦端变化过程中由像方朝物方移动，如附图2、8、14所示；第四组在中焦端向摄远端变化过 程中，由物方朝像方移，如附图3、9、15所示。
[0012] 第一透镜组G1从物方到像方依次分布双胶合透镜L1和L2、凸透镜L3。其中，胶 合透镜中的凸透镜L2和凸透镜L3,使用了满足关系式：ν12>65、ν13>65、1. 42〈nl2〈l. 61、 1.42〈nl3〈l. 61的反常色散系数的光学玻璃，不但可以降低了镜头摄远端可见光的色差影 响，而且对镜头摄远端减少d光与850nm红外光的离焦起到至关重要的作用，大大提升摄远 端的夜间分辨率。
[0013] 第二透镜组G2自物方至像方依次包含了凹透镜L3,包含凹透镜L5和凸透镜L6 的负焦距胶合双透镜。凹透镜L3满足关系式1.78〈n21〈2.0可以大大降低广角端轴外光 束的单色像差，且满足v21>32下能有效防止L3镜片带来较大的色差。凸透镜L6满足式 1. 85〈n23〈2. 10减小高级像差，且在满足v23〈27关系下，可以大幅度消减色差，提升该透镜 组的夜间分辨率。
[0014] 第三透镜组G3自物方到像方依次包括了凸透镜L7,由凸透镜L8和凹透镜L9构 成的双胶合镜组。适当地选取较高折射率、较低折率的玻璃