变焦镜头的制作方法

本发明涉及一种变焦镜头，应用在光学成像领域。

背景技术：

1、随着一体化摄像机的迅速普及，为解决不同距离和复杂背景目标的捕获跟踪问题，变焦跟踪技术已经成为镜头的一个重要的技术指标。变焦跟踪技术是指在进行变焦操作时，变焦镜头移动，焦距发生变化，从而导致对焦面随着发生变化，由于成像面固定，所以必须通过移动调焦镜头来移动对焦面，使得对焦面尽可能靠近成像面。虽然现有已公开的变焦镜头及成像装置(如cn219285493等)，由于其所用的镜片并非全是球面镜片，其存在着焦距范围小(3mm≤fw≤12mm)，在近摄的情况下分辨率低(约2000-3000w分辨率)的缺点。因此，提供一种焦距大、近摄的情况下分辨率高的变焦镜头己成为当务之亟。

技术实现思路

1、为了克服现有变焦镜头及成像装置存在焦距小、在近摄的情况下分辨率低等缺点，本发明提供一种变焦镜头，通过特别设计的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、光阑、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜以及第十四透镜共十三片透镜以及能放置于第九透镜与第十一透镜之间或取出的活动设置的的第十透镜的搭配，以及空气间隙、中心厚度、曲率半径的限定配合，具有焦距大、近摄的情况下分辨率高、可实现日夜成像的优点。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种变焦镜头，由沿光线入射方向从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、光阑、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜以及第十四透镜组成，第十透镜为活动设置，第十透镜能从第九透镜和第十一透镜之间取出；其中，所述第一透镜和第二透镜、第五透镜和第六透镜、第八透镜和第九透镜、第十二透镜和第十三透镜分别组成密接的双胶合透镜，其他各透镜均为单透镜；第四透镜、第五透镜与第六透镜组成变倍组，第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜与第十四透镜组成补偿组；

4、第一透镜为负光焦度透镜，第一表面为凸面，第二表面为凹面，

5、第二透镜为正光焦度透镜，第二表面为凹面，

6、第三透镜为正光焦度透镜，第一表面为凸面，第二表面为凹面，

7、第四透镜为负光焦度透镜，第一表面为凸面，第二表面为凹面，

8、第五透镜为负光焦度透镜，第一表面为凹面，第二表面为凹面，

9、第六透镜为正光焦度透镜，第二表面为凹面，

10、第七透镜为正光焦度透镜，第一表面为凸面，第二表面为凸面，

11、第八透镜为正光焦度透镜，第一表面为凸面，第二表面为凸面，

12、第九透镜为负光焦度透镜，第二表面为凹面，

13、第十透镜为平面滤光片，该第十透镜的入光面镀有增透波长为400-1000nm的增透膜，出光面镀有截止波长为400-830nm和870-1100nm的截止膜。

14、第十一透镜为正光焦度透镜，第一表面为凸面，第二表面为凸面，

15、第十二透镜为正光焦度透镜，第一表面为凹面，第二表面为凸面，

16、第十三透镜为负光焦度透镜，第二表面为凹面，

17、第十四透镜为正光焦度透镜，第一表面为凸面，第二表面为凸面；

18、第二透镜与第三透镜之间的空气间隙为：0.09～0.11mm，

19、第三透镜与第四透镜之间的空气间隙为：29.443～36.638mm，

20、第四透镜与第五透镜之间的空气间隙为：1.29～1.577mm，

21、第六透镜与光阑之间的空气间隙为：6.014～10.67mm，

22、光阑与第七透镜之间的空气间隙为：0.6～0.66mm，

23、第七透镜与第八透镜之间的空气间隙为：0.09m～0.11mm，

24、第九透镜与第十透镜之间的空气间隙为：0.903～2.09mm，

25、第十透镜与第十一透镜之间的空气间隙为：10.318～12.611mm，

26、第十一透镜与第十二透镜之间的空气间隙为：0.364～0.445mm，

27、第十三透镜与第十四透镜之间的空气间隙为：0.854～1.044mm；

28、第一透镜的中心厚度为：1.35～2.032mm，

29、第二透镜的中心厚度为：3.499～6.95mm，

30、第三透镜的中心厚度为：4.108～5.021mm，

31、第四透镜的中心厚度为：1.35～2.144mm，

32、第五透镜的中心厚度为：1.35～1.710mm，

33、第六透镜的中心厚度为：2.535～3.551mm，

34、第七透镜的中心厚度为：2.675～3.33mm，

35、第八透镜的中心厚度为：3.209～3.922mm，

36、第九透镜的中心厚度为：1.294～1.65mm，

37、第十透镜的厚度为：1.35～1.65mm，

38、第十一透镜的中心厚度为：2.074～3.606mm，

39、第十二透镜的中心厚度为：3.384～4.785mm，

40、第十三透镜的中心厚度为：1.35～1.811mm，

41、第十四透镜的中心厚度为：2.432～3.018mm；

42、第一透镜第一表面的曲率半径为76.21～93.141mm，

43、第二表面的曲率半径为34.93～42.695mm，

44、第二透镜第二表面的曲率半径为780.28～953.672mm，

45、第三透镜第一表面的曲率半径为49.91～61mm，

46、第二表面的曲率半径为460.3～562.583mm，

47、第四透镜第一表面的曲率半径为235.2～287.47mm，

48、第二表面的曲率半径为25.278～30.895mm，

49、第五透镜第一表面的曲率半径为-26.879～-32.852mm，

50、第二表面的曲率半径为14.03～25.587mm，

51、第六透镜第二表面的曲率半径为129.89～158.748mm，

52、第七透镜第一表面的曲率半径为58.38～71.35mm，

53、第二表面的曲率半径为-35.88～-43.85mm，

54、第八透镜第一表面的曲率半径为36.61～44.747mm，

55、第二表面的曲率半径为-27.13～-24.42mm，

56、第九透镜第二表面的曲率半径为73.37～90.522mm，

57、第十一透镜第一表面的曲率半径为27.52～33.627mm，

58、第二表面的曲率半径为-83.79～-102.414，

59、第十二透镜第一表面的曲率半径为-42.05～-51.389mm，

60、第二表面的曲率半径为-9.77～-11.947mm，

61、第十三透镜第二表面的曲率半径为19.94～24.375mm，

62、第十四透镜第一表面的曲率半径为65.95～80.61mm，

63、第二表面的曲率半径为-69.39～-84.811mm。

64、与现有的cn219285493公开的变焦镜头及成像装置相比，本技术的变焦镜头的除了第十透镜(滤光片)外的各镜片均采用球面透镜，而没有采用非球面透镜，通过多片胶合镜片在有效矫正镜头色差的同时使场曲畸变程度做到更小，且通过变倍组、补偿组以及其他透镜的配合，使变焦范围更大(焦距：45-135mm)的同时，有效地降低了系统像差，使镜头在近摄的情况下分辨率显著提高(近摄的情况下分辨率约25000w)，可实现日夜成像。变倍组镜片用于调节成像大小，补偿组镜片用于调节成像清晰度。该变焦镜头的物距分为三段：(1)2-3.59米为定焦；(2)3.59-11米为连续变焦区间；(3)11-30米为定焦。其中，物距2-3.59米为定焦时，变倍组镜片不动，调节补偿组镜片，焦距为40mm；物距3.59-11米为连续变焦区间时，同时调节变倍组镜片和补偿组镜片，焦距为40mm＜f＜150mm；物距11-30米为定焦时，调节变倍组镜片，补偿组镜片不动，焦距为150mm。该变焦镜头通过变倍和补偿曲线做到物距3.59至11米恒定放大倍率，在缩短了自动对焦所需要的移动范围的同时，实现大范围的连续变焦；不管是在放大或缩小的对焦操作下，镜头均处于对焦状态。所述变焦镜头具体使用方法如下：先取下第十透镜(滤光片)，变焦镜头找到成像对象的大概位置；再在第九透镜和第十一透镜之间放上第十透镜(滤光片)，实现对焦。该变焦镜头可实现日夜成像。所述变焦镜头可在-10℃至60℃的环境下均适用，镜头采用的工作波段为850nm，保证该波段下成像质量最佳；可见光波段下的图像可见即可，全视场mtf满足120lp/mm>0.3,全视场rms半径<2.5um，全视场畸变<0.1％，全视场相对照度>80％，且特征在于满足以下参数：焦距：40-150mm，f数：3.45-4.48，光学总长：135-165mm，fov：4.61-13.916°，半像高：4.95～6.05mm。

65、第一透镜为玻璃材料：1.55<n<1.75，45<vd<55，

66、第二透镜为玻璃材料：1.45<n<1.65，55<vd<70，

67、第三透镜为玻璃材料：1.45<n<1.65，75<vd<85，

68、第四透镜为玻璃材料：1.80<n<2.10，10<vd<35，

69、第五透镜为玻璃材料：1.80<n<2.10，10<vd<35，

70、第六透镜为玻璃材料：1.80<n<2.10，10<vd<35，

71、第七透镜为玻璃材料：1.55<n<1.75，55<vd<70，

72、第八透镜为玻璃材料：1.55<n<1.75，30<vd<40，

73、第九透镜为玻璃材料：1.75<n<1.95，10<vd<35，

74、第十透镜为玻璃材料：1.5<n<1.65，55<vd<70，

75、第十一透镜为玻璃材料：1.80<n<2.10，30<vd<40，

76、第十二透镜为玻璃材料：1.55<n<1.75，55<vd<70，

77、第十三透镜为玻璃材料：1.55<n<1.75，30<vd<40，

78、第十四透镜为玻璃材料：1.80<n<2.10，30<vd<40；

79、其中，n为折射率，vd为阿贝系数。

80、优选的各透镜材料具有高度的透明性、化学稳定性及物理学(结构和性能)上的高度均匀性，具有特定和准确的光学常数；在低温固态下仍保留了高温液态的无定形结构，理想情况下玻璃内部沿各方向理化性能相同；其是一种硬质玻璃，能够承受多种物理和化学刺激，比较耐刮而且耐化学品；气泡少、杂质含量低。

81、第一透镜第一表面的半直径为16.56～20.24mm，

82、第二表面的半直径为16.56～20.24mm，

83、第二透镜第二表面的半直径为15.813～19.32mm，

84、第三透镜第一表面的半直径为15.422～18.84mm，

85、第二表面的半直径为15.009～18.34mm，

86、第四透镜第一表面的半直径为5.668～6.93mm，

87、第二表面的半直径为5.36～6.65mm，

88、第五透镜第一表面的半直径为5.339～6.52mm，

89、第二表面的半直径为5.439～6.65mm，

90、第六透镜第二表面的半直径为5.492～6.72mm，

91、光阑的半直径为6.03～7.37mm，

92、第七透镜第一表面的半直径为6.273～7.58mm，

93、第二表面的半直径为6.381～7.73mm，

94、第八透镜第一表面的半直径为6.372～7.74mm，

95、第二表面的半直径为6.253～7.6mm，

96、第九透镜第二表面的半直径为6.211～7.57mm，

97、第十透镜第一表面的半直径为6.272～7.65mm，

98、第二表面的半直径为6.31～7.7mm，

99、第十一透镜第一表面的半直径为6.84～8.36mm，

100、第二表面的半直径为6.853～8.24mm，

101、第十二透镜第一表面的半直径为6.833～8.22mm，

102、第二表面的半直径为6.703～8.13mm，

103、第十三透镜第二表面的半直径为6.44～7.86mm，

104、第十四透镜第一表面的半直径为6.454～7.88mm，

105、第二表面的半直径为6.503～7.94mm。

106、优选各透镜各表面的半直径配合成像高度及芯片大小，不阻拦光线通过。

107、所述变焦镜头使用时安装在探测器前方，变焦镜头与探测器之间还设有保护玻璃，所述保护玻璃为平面透镜，第十四透镜与保护玻璃之间的空气间隙为：46.169～56.429mm；保护玻璃的厚度为：1.35～1.65mm。

108、保护玻璃用于保护探测器不被刮花，不受损伤。

109、保护玻璃为玻璃材料：1.5<n<1.65，55<vd<70，其中，n为折射率，vd为阿贝系数。

110、优选的保护玻璃易得、成本低。

111、保护玻璃第一表面的半直径为4.986～6.09mm，第二表面的半直径为4.957～6.05mm。

112、优选保护玻璃各表面半直径配合成像高度及芯片大小，不阻拦光线通过。

113、保护玻璃与探测器之间的空气间隙为：0.1mm。

114、优选保护玻璃与探测器之间的空气间隙能得到更好的成像质量。

115、与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：

116、1)本技术的变焦镜头通过特别设计的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、光阑、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜以及第十四透镜共十三片透镜以及活动设置的第十透镜的搭配，以及空气间隙、中心厚度、曲率半径的限定配合，具有焦距大、近摄的情况下分辨率高、可实现日夜成像的优点；

117、2)保护玻璃用于保护探测器不被刮花，不受损伤。