大通光量高分辨率变焦镜头的制作方法

本发明涉及一种大通光量高分辨率变焦镜头。
背景技术：
：随着工程技术的发展，变焦镜头总是往更高分辨率，更大通光量以及更大变倍比发展，系统通光量的提高有助于提高系统在暗环境中的分辨能力，也有助于提高系统的衍射极限分辨率，在高分辨率大变倍比的基础上，为了提高变焦系统的通光量，本案由此产生。技术实现要素：本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的大通光量高分辨率变焦镜头。本发明的技术方案是，一种大通光量高分辨率变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有第一正透镜组a、第二负透镜组b、第三正透镜组c和第四负透镜组d。进一步的，所述第一正透镜组a从左往右依次由月牙正透镜a-1、月牙正透镜a-2、弯月负透镜a-3和月牙正透镜a-4组成，其中弯月负透镜a-3和月牙正透镜a-4胶合在一起；第二负透镜组b从左往右依次由平凹负透镜b-1、弯月负透镜b-2、月牙正透镜b-3和弯月负透镜b-4组成，其中弯月负透镜b-2和月牙正透镜b-3胶合在一起；第三正透镜组c从左往右依次由双凸正透镜c-1、弯月负透镜c-2、双凸正透镜c-3和月牙正透镜c-4组成，其中弯月负透镜c-2和双凸正透镜c-3胶合在一起；第四负透镜组d从左往右依次由双凹负透镜d-1、月牙正透镜d-2、弯月负透镜d-3、平凹负透镜d-4和双凸正透镜d-5组成，其中双凹负透镜d-1和月牙正透镜d-2胶合在一起，平凹负透镜d-4和双凸正透镜d-5胶合在一起。进一步的，为了实现衍射极限的分辨率，所述第一正透镜组a的焦距fa最大通光口径为da，第二负透镜组b的焦距fb最大通光口径为db，第三正透镜组c的焦距fc最大通光口径为dc，第四负透镜组d的焦距fd最大通光口径为dd，须满足以下条件：1.0≤|fa/da|≤2.00.8≤|fb/db|≤1.81.0≤|fc/dc|≤2.02.5≤|fd/dd|≤3.5进一步的，所述第二负透镜组b的移动范围lb，第三正透镜组c的移动范围lc，系统总长lt，满足以下条件：0.2≤lb/lt≤0.30.1≤lc/lt≤0.2进一步的，为了校正长焦时的二级光谱，月牙正透镜a-2和月牙正透镜a-4采用反常玻璃，分别为h-fk61和h-fk71。进一步的，为了校正短焦时的球差，第四负透镜组d采用五片式。进一步的，为了平衡场曲，弯月负透镜d-3采用低折射率场镜，其折射率为1.49。进一步的，为了减小变倍组b的光线偏折，第二负透镜组b的所有玻璃都是高折射率玻璃，最小折射率为1.79。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该大通光量高分辨率变焦镜头的结构简单，具有大通光量，有助于提高系统在暗环境中的分辨能力，也有助于提高系统的衍射极限分辨率。附图说明下面结合附图对本发明专利进一步说明。图1是本发明实施例的光学系统图。图2是本发明实施例在短焦时的mtf。图3是本发明实施例在长焦时的mtf。图4是本发明实施例的机械结构图。图5为调焦组件图一。图6为调焦组件图二。图7为调焦组件的立体示意图。图8为变倍凸轮组件图一。图9为变倍凸轮组件图二。图10为自动光圈组件图一。图11为自动光圈组件图二。图12为自动光圈的立体示意图。图13为滤光片切换组件图一。图14为滤光片切换组件图二。图15为滤光片切换件立体示意图。图中：a-前固定组a，44-月牙正透镜a-1，43-月牙正透镜a-2，42-弯月负透镜a-3，41-月牙正透镜a-4，b-变倍组b，b-1平凹负透镜b-1，b-2弯月负透镜b-2，b-3月牙正透镜b-3，b-4弯月负透镜b-4，c-补偿组c，c-1双凸正透镜c-1，c-2弯月负透镜c-2，c-3双凸正透镜c-3，c-4月牙正透镜c-4，d-自动光圈组d，61-双凹负透镜d-1，62-月牙正透镜d-2，63-弯月负透镜d-3，64-平凹负透镜d-4，65-双凸正透镜d-5；31-调焦组件，32-变倍组件，33-补偿组件，34自动光圈组件，35-凸轮组件，36-滤光片切换组件，37-摄像机组件；45-前组压圈，46-凸轮压圈，47-调焦凸轮，48-调焦主镜筒，49-前组镜筒，410-前组隔圈1，411-前组隔圈2，412-调焦限位钉，413-调焦限位支架1，414-欧姆龙微动开关，415-调焦电机，416-调焦电位器，417-调焦限位支架2，418-调焦导钉，419-调焦磙子1，420-调焦导环，421-调焦磙子2；51-变倍组镜片，52-变倍镜筒，53-变倍滑架，54-变倍导钉组件，55-变倍凸轮，56-主镜筒，57-钢珠，58-变倍凸轮压圈，59-补偿镜筒，510-补偿组镜片，511-补偿滑架，512-补偿导钉组件，513-连接底座，514-欧姆龙微动开关，515-变倍限位支架2，516-变倍限位支架1，517-欧姆龙微动开关，518-变倍电机架，519-变倍电机，520-变倍电位器，521-变倍电位器齿轮，522-变倍电机齿轮；66-后组隔圈1，67-光栏座，68-后组隔圈2，69-后组压圈，610-光驱压板；71-后组连接板，72-滤光片转盘，73-滤光片压圈，74-滤光片，75-滤光片罩，76-滤光片限位支架，77-欧姆龙微动开关，78-滤光片转轴，79-滤光盘过轮，710-滤光盘过轮轴，711-滤光片电机，712-电机齿轮。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。如图1～15所示，一种大通光量高分辨率变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有第一正透镜组a、第二负透镜组b、第三正透镜组c和第四负透镜组d。在本实施例中，所述第一正透镜组a从左往右依次由月牙正透镜a-1(44)、月牙正透镜a-2(43)、弯月负透镜a-3(42)和月牙正透镜a-4(41)组成，其中弯月负透镜a-3和月牙正透镜a-4胶合在一起；第二负透镜组b从左往右依次由平凹负透镜b-1、弯月负透镜b-2、月牙正透镜b-3和弯月负透镜b-4组成，其中弯月负透镜b-2和月牙正透镜b-3胶合在一起；第三正透镜组c从左往右依次由双凸正透镜c-1、弯月负透镜c-2、双凸正透镜c-3和月牙正透镜c-4组成，其中弯月负透镜c-2和双凸正透镜c-3胶合在一起；第四负透镜组d从左往右依次由双凹负透镜d-1(61)、月牙正透镜d-2(62)、弯月负透镜d-3(63)、平凹负透镜d-4(64)和双凸正透镜d-5(65)组成，其中双凹负透镜d-1和月牙正透镜d-2胶合在一起，平凹负透镜d-4和双凸正透镜d-5胶合在一起。在本实施例中，为了实现衍射极限的分辨率，所述第一正透镜组a的焦距fa最大通光口径为da，第二负透镜组b的焦距fb最大通光口径为db，第三正透镜组c的焦距fc最大通光口径为dc，第四负透镜组d的焦距fd最大通光口径为dd，须满足以下条件：1.0≤|fa/da|≤2.00.8≤|fb/db|≤1.81.0≤|fc/dc|≤2.02.5≤|fd/dd|≤3.5在本实施例中，所述第二负透镜组b的移动范围lb，第三正透镜组c的移动范围lc，系统总长lt，满足以下条件：0.2≤lb/lt≤0.30.1≤lc/lt≤0.2在本实施例中，为了校正长焦时的二级光谱，月牙正透镜a-2和月牙正透镜a-4采用反常玻璃，分别为h-fk61和h-fk71。在本实施例中，为了校正短焦时的球差，第四负透镜组d采用五片式。在本实施例中，为了平衡场曲，弯月负透镜d-3采用低折射率场镜，其折射率为1.49。在本实施例中，为了减小变倍组b的光线偏折，第二负透镜组b的所有玻璃都是高折射率玻璃，最小折射率为1.79。在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：1.焦距范围：25mm—350mm；2.通光孔径大于φ60；3.像面直径大于φ11；4.畸变小于0.5％；5.整个变焦范围内的分辨率都接近衍射极限；6.总长小于200mm。以下表格的数据，将说明本发明实施例的光学参数。表1本发明实施例的光学参数表面半径厚度折射率物面无穷大无穷大1150<r<2004.911.692750<r<8000.15350<r<1009.031.464150<r<2000.23550<r<1003.251.75630<r<5011.481.57150<r<20052.868无穷大1.201.79930<r<501.2710100<r<1501.201.831110<r<204.181.921250<r<1001.8713-40>r>-601.201.8814100<r<1501.841550<r<1002.991.6916-50>r>-1000.151750<r<1001.201.851820<r<304.471.519-50>r>-1000.152050<r<1002.491.6121450<r<50028.52光阑无穷大2.4023-30>r>-401.001.852420<r<302.011.922550<r<1000.152610<r<206.781.492710<r<203.1528-900>r>-9500.951.882910<r<203.191.630-20>r>-3039.40像面无穷大表2本发明实施例在长短焦的间隔参数表面短焦长焦77.9252.861471.921.84213.3928.52在本实施例中，如图4所示，沿光线入射方向，所述镜头的装配结构依次包括调焦组件31、变倍组件32、补偿组件33、自动光圈组件34、凸轮组件35、滤光片组件36，摄像机组件37；前固定组a设于调焦焦组件31内，变倍组b设于变倍组件32内，补偿组c设于补偿组件33内，自动光圈组d设于自动光圈组件34内。在本实施例中，如图5、6所示，调焦组件31是用调焦组压圈45将月牙正透镜a-1、月牙正透镜a-2、弯月负透镜a-3和月牙正透镜a-4密接的胶合组安置于前组镜筒49内，用410隔圈1将月牙正透镜a-1和月牙正透镜a-2隔开，用411隔圈2将月牙正透镜a-2与弯月负透镜a-3和月牙正透镜a-4密接的胶合组隔开，前组镜筒49通过两个180°均布的线性直槽，用调焦导钉组件418安置于调焦主镜筒48上；图中调焦电机415、调焦电位器416、调焦主镜筒48、欧姆龙微动开关414组成电动聚焦机构，调焦电机415通过调焦电机架安置在调焦主镜筒48上，欧姆龙微动开关414通过调焦限位支架413安置在调焦主镜筒48上，调焦凸轮47上开设有精密加工的两条160°均布的线性斜槽，用调焦导钉组件与调焦主镜筒48连接在一起，调焦齿轮与调焦凸轮47上的齿轮啮合，当调焦电机415通电转动，通过调焦齿轮带动调焦凸轮47旋转，通过调焦主镜筒48上的直槽限制，前组镜筒410的旋转被限制从而只做直槽内的直线运动，从而实现对远近目标的聚焦功能；当系统的调节距离发生变化，调焦电位器416通过与调焦凸轮47啮合，使电位器发生旋转，则电位器阻值发生变化，通过适当的取样电路可以取出电位器的变化值，并传给控制中心，从而实现调焦距离的显示；反之，通过控制中心给出命令，可实现调焦距离实时控制。如图8、9所示，变倍镜筒52通过连接螺钉安置在变倍滑架53上组成变倍组件32；补偿镜筒59通过连接螺钉安置在补偿滑架511上组成补偿组件33；变倍滑架53与补偿滑架511通过与主镜筒56研磨配合安置在主镜筒56上，变倍凸轮55通过钢珠57置于主镜筒56组成滚动轴承，由轴承压环和变倍凸轮压圈58锁紧；所述变倍凸轮55按光学变焦运动方程的要求加工变倍、补偿曲线槽，分别用变倍导钉组件和补偿导钉组件把变倍凸轮55与变倍滑架53、补偿滑架511连接在一起；变倍电机519、变倍电位器520、霍尔元件517组成电动变焦机构，变倍电机519、变倍电位器520通过变倍电机架518安置在主镜筒56上，霍尔元件517通过变倍限位支架516安置于主镜筒56上；变倍电机齿轮522与变倍凸轮55啮合，当变倍电机519转子做正负旋转运动时，带动变倍凸轮55做相应的转动，通过变倍、补偿曲线槽及变倍导钉组件、补偿导钉组件带动变倍滑架53、补偿滑架511按变倍、补偿曲线槽的方式运动，主镜筒56上的两条直槽起到限制变倍导钉组件、补偿导钉组件的作用，并使变倍滑架53、补偿滑架511的旋转运动变为直线运动；严格控制变倍导钉组件和补偿导钉组件与变倍凸轮55的曲线槽和主镜筒56上的直线槽之间的配合间隙，保证变倍组件32和补偿组件33滑动平稳、无卡带；这样通过电机旋转实现变倍组件32和补偿组件33按变焦运动方程要求做来回的直线运动，从而实现系统焦距的连续变化功能；当系统的焦距发生变化时，变倍电位器齿轮521与变倍凸轮55啮合，同步的与变倍凸轮55发生相对的旋转，电位器的阻值发生变化，通过适当的取样电路可以求出电位器的变化值，并传给控制中心，从而实现变焦值的显示；反之，通过控制中心给出相应阻值命令，可实现焦距的实时控制。如图10、11所示，自动光圈组件34是用后组压圈69将双凹负透镜d-1和月牙正透镜d-2密接胶合组、弯月负透镜d-3、平凹负透镜d-4和双凸正透镜d-5密接胶合组安置在光栏座67内，用后组隔圈1(66)将双凹负透镜d-1和月牙正透镜d-2密接胶合组、弯月负透镜d-3隔开，用后组隔圈2(68)将弯月负透镜d-3、平凹负透镜d-4和双凸正透镜d-5密接胶合组隔开，利用光驱压板610将光驱固定于光栏座67上。如图13、14所示，滤光片切换组件36是用后组连接板71将自动光圈组和滤光片切换组件连接起来，滤光片转轴78将滤光片转盘72固定于后组连接板71上，滤光片74是用滤光片压圈73固定于滤光片转盘72内，当滤光片电机711转子做正负旋转运动时，带动电机齿轮712、滤光盘过轮79、滤光片转盘72做相应的运动，利用欧姆龙微动开关77实现滤光片的切换。上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12