后组调距的视频摄像高清变焦镜头及该镜头的后组调距方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及摄像镜头领域，特别设及一种后组调距的视频摄像高清变焦镜头及该 镜头的后组调距方法。
【背景技术】
[0002]目前，大多数视频监控变焦摄像镜头，都采用第2组变倍、第3组补偿或第2组变 倍、第4组补偿的方案。为了观察近距离的景物，第2组变倍、第3组补偿方案，采用第1组 (前组）调距的办法；第2组变倍、第4组补偿的方案，则采用第2组和第4组联动的办法 进行调距。采用第1组（前组）调距的办法，在长焦端，在观察1米内的景物时要获得好的 像质是比较困难的，而且随着物距的缩短，前组的口径增大的很快。采用第2组和第4组联 动的变倍办法，则需要用事先设定的不同近摄距离的第2组和第4组的联动移动数据进行， 它在较近距离时也较难获得好的像质。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服W上缺点，提供一种后组调距的视频摄像高清变焦镜头及 该镜头的后组调距方法，通过后调距镜组进行调距，不仅能在较近距离条件下，获得比用前 组调距方法更好的成像质量，而且在调焦过程中，镜头前组的口径不变、镜头总长不变，镜 头的合焦距基本不变。
[0004]本发明通过W下技术方案来实现：
[0005] 方案（一）；
[0006]一种后组调距的视频摄像高清变焦镜头，其特征在于：该镜头包括沿光线入射方 向依次设置于主光轴上的焦距为正的前固定镜组、焦距为负的变倍镜组、焦距为正或负的 补偿镜组、光栏W及焦距为正的后固定镜组，该镜头还包括位于后固定镜组和像面之间的 后调距镜组，所述后调距镜组焦距为正且能在后固定镜组和像面之间前后移动W在物距变 化时对物体成的像进行调整使呈现在像面位置的图像清晰，所述变倍镜组和补偿镜组联动 实现镜头焦距的变化，构成镜头的各组光学元件需满足W下条件：
[0007]If'前 3/LI< 30......①
[0008]dl9+d26 =C......②
[0009] 其中，f'前3为前S组即前固定镜组、变倍镜组和补偿镜组的焦距，L为最近摄距 离，dl9为后固定镜组最后一面与后调距镜组第一个镜片面的距离，d26为后调距镜组最后 一面到像面的距离，C为根据实际使用要求而设定的固定值。
[0010]所述后调距镜组设置于前四组镜组所在主光轴上或与主光轴偏折了设定角度的 第二光轴上；当后调距镜组设置于与主光轴偏折的第二光轴上时，所述视频摄像高清变焦 镜头还包括使主光轴光线偏折到第二光轴上的反射镜面，各组光学元件需满足W下条件：
[0011] 3.8<f'后 /f'短< 5......⑨
[0012] 3. 5 <dl9/f'短< 4. 9......④
[0013] 其中，f'后为后固定镜组的焦距，f'短为该镜头在短焦时的焦距，dl9为后固定 镜组最后一面与后调距镜组第一个镜片面的距离。
[0014] 各组光学元件需满足W下条件：
[00巧]7. 5 <f'前/f'短< 9......⑥
[001 引1.8<|f'变A?'短I<2. 3......⑧
[0017] 其中，f'前为前固定镜组的焦距，f'变为变倍镜组的焦距，f'短为该镜头在短 焦时的焦距。
[0018] 各组光学元件需满足W下条件：
[0019] 40<1' 19/f'短......⑦
[0020] 其中，r19为后固定镜组最后一面的轴上光束像截距，f'短为该镜头在短焦时 的焦距。
[0021] 所述前固定镜组由第一透镜、第二透镜和第=透镜沿光线入射方向依次排列组 成，其中第一透镜为凸凹负透镜，第二透镜为双凸正透镜，第立透镜为凸凹正透镜，且第一 透镜和第二透镜组成密接的胶合组；
[0022] 所述变倍镜组由第四透镜、第五透镜和第六透镜沿光线入射方向依次排列组成， 其中第四透镜凸凹负透镜，第五透镜为双凹负透镜，第六透镜为双凸正透镜，且第五透镜和 第六透镜组成密接的胶合组；
[0023] 所述补偿镜组由第走透镜和第八透镜沿光线入射方向依次排列组成，其中第走透 镜为双凹负透镜，第八透镜为凸凹正透镜，且第^；：透镜和第八透镜组成密接的胶合组；
[0024] 所述后固定镜组由第九透镜、第十透镜和第十一透镜沿光线入射方向依次排列组 成，其中第九透镜为凸凹正透镜，第十透镜为双凸正透镜，第^^一透镜为凹凸负透镜，且第 十透镜和第十一透镜组成密接的胶合组；
[00巧]所述后调距镜组由第十二透镜、第十=透镜、第十四透镜和第十五透镜沿光线入 射方向依次排列组成，其中第十二透镜为双凸正透镜，第十=透镜为凸凹正透镜，第十四透 镜为凸凹负透镜，第十五透镜为凸凹正透镜，且第十四透镜和第十五透镜组成密接的胶合 组。
[0026] 所述第=透镜、第走透镜和第十透镜需满足W下光学条件：
[0027] 1. 61 < n3 < 1. 64, 55 <v3 < 62......⑨
[0028] 1. 72 < n7 < 1. 75, 51 <v7 < 54......⑨
[0029] 1. 45 < nlO< 1. 51，70 <vlO< 90......⑩
[0030] 其中，n3、n7、nl0 分别为第S透镜、第^ig镜和第十透镜的折射率，v3、v7、vl0分 别为第=透镜、第走透镜和第十透镜的阿贝系数。
[0031]所述前固定镜组的第一透镜、第二透镜和第S透镜采用的材料分别为H-ZF7、 H-ZK21和H-Z脚；所述变倍镜组的第四透镜、第五透镜和第六透镜采用的材料分别为 H-LAK54、H-LAK54和H-ZF7;所述补偿镜组的第透镜和第八透镜采用的材料分别为 H-LAK6和H-ZF6;所述后固定镜组的第九透镜、第十透镜和第十一透镜采用的材料分别为 H-BAK3、H-FK61和H-ZF5 ;所述后调距镜组的第十二透镜、第十S透镜、第十四透镜和第 十五透镜采用的材料分别为H-BAK3、H-BAK3、H-Z巧和H-QOL。
[0032] 所述光栏为可变光栏。
[0033]方案（二）；
[0034] -种后组调距的视频摄像高清变焦镜头的后组调距方法，其特征在于：该方法在 镜头中设置了沿光线入射方向依次设置于主光轴上的焦距为正的前固定镜组、焦距为负的 变倍镜组、焦距为正或负的补偿镜组、光栏W及焦距为正的后固定镜组，并在后固定镜组和 像面之间设置了焦距为正且能在后固定镜组和像面之间前后移动的后调距镜组，当物距发 生变化时，通过变倍镜组和补偿镜组联动实现镜头焦距的变化，通过移动后调距镜组对物 体成的像进行调焦从而使图像清晰。
[00巧]该方法在后组调距时，根据W下方法来调整后调距镜组的位移量，包括W下步 骤：
[0036] ①当dl9+d26 =C中的C值设定好后，先根据不同的近摄距离在同一坐标系内分 别绘制出若干条在对应的近摄距离时镜头的焦距变化与后调距镜组（巧的位移量关系曲 线；
[0037] ②选取其中一条表征某一近摄距离的曲线作为特征曲线来加工后调距镜组（F) 的调整部件，该特征曲线能去除在极近距离成像质量较差的焦距段并涵盖多数不同近摄距 离后调距镜组（巧的位移量。
[0038] 较之现有技术而言，本发明具有W下优点：
[0039] (1)本发明提供的后组调距的视频摄像高清变焦镜头及该镜头的后组调距方法， 该镜头通过后调距镜组进行调距，不仅能在较近距离条件下，获得比用前组调距方法更好 的成像质量，而且在调焦过程中，镜头前组的口径不变、镜头总长不变，镜头的合焦距基本 不变；
[0040] (2)本发明提供的后组调距的视频摄像高清变焦镜头，通过控制前组的焦距的大 小，使前组承担的孔径偏角不致于过大，利于变倍镜头在长焦时，轴上光束不产生大的高 级像差，特别是高级球差和色球差.同时，也防止在短焦时，轴外高级像差过大；
[0041] (3)本发明提供的后组调距的视频摄像高清变焦镜头，通过控制变倍组的焦距在 一定范围内可使它能适应各焦距段的像差的平衡，控制它和补偿组的移动长度，利于镜头 的小型化；
[0042] (4)本发明提供的后组调距的视频摄像高清变焦镜头，通过控制前3组的焦距的 大小，使物距调到近距离时，由于偏角较小，因此近入后固定后组的光束像点还是比较远 的，对已平衡好的各焦距在-的像差影响较小，因此可W用后固定后组的移动来调焦使图 像清晰；
[0043] (5)本发明提供的后组调距的视频摄像高清变焦镜头，通过控制变倍组的焦距在 一定范围内可使它的前焦点能在补偿组像方后截距的附近，保证后固定组能产生较大的 后截距W满足光路偏折的需求。
【附图说明】
[0044] 下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明：
[0045] 图1是现有技术变焦距镜头常用的近摄时调距方法的示意图，它用镜头的前组移 动来进行调焦。
[0046] 图2是本发明光学变焦镜头装置采用的近摄时调距方法的示意图，它用镜头的后 组的调距组移动来进行调焦。
[0047] 图3是本发明光学镜头变焦装置的光学结构图。
[0048] 图4是本发明光学镜头变焦装置光路进行偏折的光学结构图。
[0049] 图5是利用本发明光学变焦镜头装置的数据对前组调焦方法和用后调焦组方法 在近摄距离的成像质量进行对比的主要像差曲线图。由于中、长焦时像差变化较大，因此 选取了近摄距离为500mm、焦距为64mm的长焦进行对比。图5a是近摄距为500mm、f'= 64mm、F2.6(前组口径和后组调焦方法基本相同）、像面大小06.6mm时前组调焦方法的主 要像差曲线图和MTF曲