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CN111308676B - 一种连续变倍镜头 - Google Patents

一种连续变倍镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续变倍镜头，包括沿光轴从物方到像方依次设置的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜，所述第三透镜和第四透镜胶合。本发明镜片数量少，体积小，性价比高，第一透镜和第二透镜组成的正光焦镜组往物侧面移动，第三透镜和第四透镜组成的负光焦镜组同时往物侧面移动。移动过程中，第三第四透镜组成的负光焦镜组主要承担了倍率变化的功能，第一第二透镜组成的正光焦镜组则平衡调整倍率变化，以及校正系统的像差。最后第五透镜为平衡整体系统的残余像差和补偿后焦的变化量。

Description

一种连续变倍镜头
技术领域
本发明涉及镜头技术领域，特别是指一种连续变倍镜头。
背景技术
目前，工业检测中用于显示屏检测的多用0.8～2倍的小物方远心镜头，但由于检测项目较多，其中会经常用到该范围中的多个倍率，而传统定倍物方远心镜头只在某一个倍率下能提供良好成像，这样会造成检测不同项目时，需要切换多个不同倍率的镜头再对机器进行装调和检测，极大提高了成本和降低生产效率。
发明内容
本发明提出一种连续变倍镜头，单镜头可实现多个倍率切换，极大地降低了成本，提高生产效率。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种连续变倍镜头，包括沿光轴从物方到像方依次设置的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜，所述第三透镜和第四透镜胶合。
作为本发明的一个优选实施例，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第二透镜物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第三透镜物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第四透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面或平面。
作为本发明的一个优选实施例，光阑设在所述第二透镜和第三透镜之间。
作为本发明的一个优选实施例，镜头满足30<TTL/P<60，且0.03<H/TTL<0.08，P为系统变倍比，H为像面大小，TTL为最大倍率时第一透镜物侧面中心到像面的距离。
作为本发明的一个优选实施例，所述第一透镜和第二透镜满足0.15<L1/TTL<0.4，其中L1为第一透镜和第二透镜组成的正光焦镜组在系统支持倍率范围内的最大移动量，TTL为最大倍率时第一透镜物侧面中心到像面的距离。
作为本发明的一个优选实施例，所述第一透镜～第五透镜采用玻璃制成。
作为本发明的一个优选实施例，所述第二透镜和第三透镜至少有一片满足：1.75<n<1.95，15<λ<35，其中n为玻璃的折射率，λ为玻璃的阿贝数。
作为本发明的一个优选实施例，所述第三透镜和第四透镜满足:1.5<|f12/f34|<2.5，其中f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f34为第三第四透镜的组全焦距。
作为本发明的一个优选实施例，镜头满足2.4<f1/H<3.6，其中f1为第一透镜的焦点距离，H为像面大小。
本发明的有益效果在于：镜片数量少，体积小，性价比高，第一透镜和第二透镜组成的正光焦镜组往物侧面移动，第三透镜和第四透镜组成的负光焦镜组同时往物侧面移动。移动过程中，第三第四透镜组成的负光焦镜组主要承担了倍率变化的功能，第一第二透镜组成的正光焦镜组则平衡调整倍率变化，以及校正系统的像差。最后第五透镜为平衡整体系统的残余像差和补偿后焦的变化量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种连续变倍镜头一个实施例的结构示意图；
图2为本发明一种连续变倍镜头变焦过程的结构示意图；
图3为本发明一种连续变倍镜头0.8X的轴上色差曲线示意图；
图4为本发明一种连续变倍镜头2.0X的轴上色差曲线示意图；
图5为本发明一种连续变倍镜头0.8X的象散曲线示意图；
图6为本发明一种连续变倍镜头2.0X的象散曲线示意图；
图7为本发明一种连续变倍镜头0.8X的畸变曲线示意图；
图8为本发明一种连续变倍镜头2.0X的畸变曲线示意图；
图9为本发明一种连续变倍镜头0.8X的倍率色差曲线示意图；
图10为本发明一种连续变倍镜头2.0X的倍率色差曲线示意图；。
图中，1-第一透镜；2-第二透镜；3-第三透镜；4-第四透镜；5-第五透镜；6-像方；7-光阑。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图10所示，本发明提出了一种连续变倍镜头，包括沿光轴从物方到像方6依次设置的具有正光焦度的第一透镜1，其物侧面为凸面，包括第一球面(凸面)，第二球面(凸面)；具有负光焦度的第二透镜2，其物侧面为凹面，包括第三球面(凹面)，第四球面(凸面)；具有正光焦度的第三透镜3，其物侧面为凹面，包括第五球面(凹面)，第六球面(凸面)；具有负光焦度的第四透镜4，其物侧面为凹面，包括第七非球面(凹面)，第八球面(凸面)；具有正光焦度的第五透镜5，其物侧面为凸面，包括第九球面(凸面)，第十球面(凸面或平面)；其中，第三透镜的第六球面和第四透镜的第七球面胶合，有利于校正系统的轴向色差。
光阑7设在第二透镜和第三透镜之间。其作用为限制系统的进光量，以取得成像画面亮度和成像锐度的平衡，若太大则引入更大的像差，成像会相对模糊，若太小，成像画面则变暗，需要引入更多的外置光源。
第一透镜～第五透镜采用玻璃制成，可有效控制经济成本。
镜头满足30<TTL/P<60，且0.03<H/TTL<0.08，P为系统变倍比，H为像面大小，TTL为最大倍率时第一透镜物侧面中心到像面的距离。本发明主要支持倍率为0.8X～2X，随系统变长可扩大至更大范围，比如0.5X～2.5X.系统满足:30<TTL/P<60，且0.03<H/TTL<0.08，其中，P为系统变倍比，H为像面大小，TTL为最大倍率时第一透镜物侧面中心到像面的距离.当TTL/P超出下限时，为了维持良好的成像，需要引入更多的镜片数量，当TTL/P超出上限时，则系统体积变大，都对整体的成本控制不利。
在系统支持倍率范围内，系统共轭距(物面到像面距离)不会变化，从小倍率(0.8X)到大倍率(2X)连续变化过程中，第一透镜和第二透镜组成的正光焦镜组往物侧面移动，第三透镜和第四透镜组成的负光焦镜组同时往物侧面移动。移动过程中，第三第四透镜组成的负光焦镜组主要承担了倍率变化的功能，第一第二透镜组成的正光焦镜组则平衡调整倍率变化，以及校正系统的像差.最后第五透镜为平衡整体系统的残余像差和补偿后焦的变化量。
第一透镜和第二透镜满足0.15<L1/TTL<0.4，其中L1为第一透镜和第二透镜组成的正光焦镜组在系统支持倍率范围内的最大移动量，TTL为最大倍率时第一透镜物侧面中心到像面的距离。
为了缩减体积，系统可引入高折射率镜片，第二透镜和第三透镜至少有一片满足：1.75<n<1.95，15<λ<35，其中n为玻璃的折射率，λ为玻璃的阿贝数。
第三透镜和第四透镜满足:1.5<|f12/f34|<2.5，其中f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f34为第三第四透镜的组全焦距。
镜头满足2.4<f1/H<3.6，其中f1为第一透镜的焦点距离，H为像面大小。
本发明的镜片数量少，体积小，性价比高，第一透镜和第二透镜组成的正光焦镜组往物侧面移动，第三透镜和第四透镜组成的负光焦镜组同时往物侧面移动。移动过程中，第三第四透镜组成的负光焦镜组主要承担了倍率变化的功能，第一第二透镜组成的正光焦镜组则平衡调整倍率变化，以及校正系统的像差。最后第五透镜为平衡整体系统的残余像差和补偿后焦的变化量。
系统参数：TTL＝71～103.1；EFL＝32.2～34.5；H＝6.2；F/#＝15.4～17，PMAG(倍率)＝0.8X～2X；厚度栏有“/”前数值为最小倍率时的间隔，“/”后为最大倍率时的间隔。
以上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。

Claims (3)

1.一种连续变倍镜头，其特征在于：包括沿光轴从物方到像方依次设置的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜，所述第三透镜和第四透镜胶合；
该连续变倍镜头满足如下参数：
第一球面和第二球面分别代表所述第一透镜的物侧面和像侧面；
第三球面和第四球面分别代表所述第二透镜的物侧面和像侧面；
第五球面和第六球面分别代表所述第三透镜的物侧面和像侧面；
第七球面和第八球面分别代表所述第四透镜的物侧面和像侧面；
第九球面和第十球面分别代表所述第五透镜的物侧面和像侧面；
所述连续变倍镜头中具有光焦度的透镜片数为五片。
2.根据权利要求1所述的一种连续变倍镜头，其特征在于：镜头满足30mm<TTL/P<60mm，P为系统变倍比，TTL为最大倍率时第一透镜物侧面中心到像面的距离。
3.根据权利要求1所述的一种连续变倍镜头，其特征在于：所述第一透镜～第五透镜采用玻璃制成。
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