變焦快的變焦光學系統的製作方法

2023-05-26 13:38:46 1

專利名稱：變焦快的變焦光學系統的製作方法
技術領域：
變焦快的變焦光學系統f技術領域本實用新型涉及變焦光學系統，尤其涉及一種應用於監控、照相 系統的體積小、重量輕、中等光圈、中型或大型快速變焦快的變焦光 學系統。背景技術：
目前照相、安防用的中型或大型變焦光學鏡頭普遍存在這樣的缺 點1、現有變焦鏡頭在調節變倍、補償兩透鏡群後，還需調變焦透 鏡或變焦透鏡群，其成像才能清晰，而其而再次調焦的系統結構複雜。 2、目前這種類型的鏡頭，其成本高昂的同時，體積比較較大、重量 比較較童，且增加使甩難度和增加調節時間，這在使用上有很大的局限性，不能滿足消費者的便攜性、隱蔽性、及操作簡單性等需要。3、現有中型或大型變焦鏡頭，在變焦過程中受機構限制，經常有變焦盲點，即在某一焦距附近解析度較差，成像不清晰。4、現有中型或大 型變焦鏡頭，近距離成像不清晰。本實用新型為了克服以上的缺點，特幵發了一種新型變焦快的變 焦光學系統，並採用大眾化的鏡片加工工藝，降低了成本，減小了體 積和童量、簡化了操作。
實用新型內容本實用新型目的是克服了現有技術中的不足而提供了一種體積 小、重量輕、操作簡單的變焦快的變焦光學系統。為了解決上述存在的技術問題，本實用新型採用下列技術方案-變焦快的變焦光學系統，其特徵在於包括有相鄰之間可以栩互調節間距的第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群和第四透鏡群以及感光晶片，在所述第三透鏡群設有光闌。如上所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在於所述的第一透鏡群、第三透鏡群在變倍過程中相對於感光晶片的位置不變；所述第二 透鏡群、第四透鏡群在變倍過程中相對於感光晶片的位置是可變動 的。如上所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在於所述的第一透鏡 群整體的焦距為正，第二透鏡群整體的焦距為負，第三透鏡群和第四 透鏡群的整體焦距都為正。如上所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在於所述第二透鏡群 的第一透鏡焦鉅為負。如上所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在於所述的第一透 鏡群、第二透鏡群、第三逢鏡群、第四透鏡群的系統元件特性滿足以 下表達式fl>_f2， fi>f4。其中，fl為第一透鏡群的組合焦距，f2 為第二透鏡群的組合麵距，G為第三透鏡群的組合焦距，f4為第四 透鏡群的組合焦距。如上所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在於所述第一透鏡 群、第二透鏡群、第三透鏡群和第四透鏡群以及感光晶片依次設置在 承座內，所速的第一透鏡群和第三透鏡群園定在承座內璧上；在承座 雖的兩側分別設有一導杆，所述第二透鏡群、第四透鏡群分別設在移動架上，移動架分別可移動地套在導杆上，在承座裡分別設有帶有螺 杆的第一馬達和第二馬達，在所述螺杆上設有螺母組件，在另一螺杆 上設有蟪母組件，所述螺母組件園定在移動架上，所述螺母組件圓定 在移動架上。本實用新型與現有技術相比有如下優點1、本實用新型的變焦 鏡頭在變倍時只需調節變倍(第二透鏡群)、補償(第四透鏡群)兩 透鏡群，就可成清晰像，這樣不但方便調節，還大大節省了調節時間， 達到快速變倍目的。2、本實用新型把光闌設在第三透鏡群，在其他 條件同樣的情況下，極大地縮小了第一透鏡群的體積，大大地減小整 機體積和重量，同時還去掉了調焦所需的複雜結構，節約了成本，減 小了體積和重量，提高了產品的可靠性。3、本實用新型的變焦鏡頭 銳利度高、顏色分明，色彩還廩性好。4、本實用新型的變焦鏡頭沒 有變焦盲點的存在，在整個變焦過程中全部能成清晰像。5、本實用 新型的變焦鏡頭近距離成像清晰，在70mm近距時還能成清晰像。6、 本設計實現了 22倍光學變焦，且採用自動對焦技術，這樣徹底實現 了一個光學系統可以同時對不同距離的物體成抬攝清晰的照片。
圖1是本實用新型近景狀態的示意圖； 圖2是本實用新型遠景狀態的示意圖； 圖3是本實用新型一般狀態的示意圖； 團4是本賣用新型剖面示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述如圖1所示，變焦快的變焦光學系統，包括有相鄰之間可以相互 調節間距的第一透鏡群1、第二透鏡群2、第三透鏡群3和第四透鏡群4以及感光晶片5，所述第一透鏡群1、第二透鏡群2、第三透鏡 群3和第四透鏡群4以及感光晶片5依次設置在承座6內，所述的第 一透鏡群1和第三透鏡群3園定在承座11的內壁上；在承座6裡的 兩側分別設有一導杆15，所述第二透鏡群2、第四透鏡群4分別設在 移動架13 a、 13b上，移動架13 a、 13b分別可移動地套在導杆15上， 在承座6裡分別設有帶有螺杆的第一馬達8和第二馬達9，在所述螺 杆7a上設有螺母組件14a，在另一螺杆7b上設有螺母組件14b，所 述螺母組件14a固定在移動架13a上，所述螺母組件14b固定在移動 架13b上。當第一馬達8轉動吋，而螺母組件14a固定在移動架13a上，螺 杆7a就會拖動移動架13a的移動；同宴的原理，螺杆7b就會拖動移 動架13b的移動。故第二透鏡群2可由第一馬達8拖動其水平移動， 第四透鏡群4可由第二馬達9拖動其水平移動，實現其中所述第一透 鏡群1和第二透鏡群2之間的間隔是可調節的，第二透鏡群2和第三 透鏡群3之向的間隔是可調節的，第三透鏡群3和第四透鏡群4之間 的間隔是可調節的，第四透鏡群4和感光晶片5之間的間隔是可調節 的，通過改變這四個可變的空氣間隔，可達到使鏡頭的焦距改變的目 的。所述的感光晶片5可以用於相對便食的髙像素CMOS晶片或CCD 晶片。所述的第一透鏡群1整體焦距為正，達到匯聚光線的目的。第二透鏡群2的整體焦距為負，且第二透鏡群2的第一透鏡6焦距也為負， 整群在移動過程中使整個系統的焦距改變，達到變倍的目的，又稱為 變倍群。第三透鏡群3的整體焦距為正，重新匯聚被第二透鏡群2發 散的光線，光闌12在這一透鏡群，這樣，光闌12就處在中間靠後(光 線進入的方向為前，感光晶片5的位置為後)的部分，既利於縮小第 一透鏡群的口徑，又利於控制第四透鏡群的口徑，第三透鏡群在變倍 過程中相對於感光晶片5 (像面)是不變的，所以光闌位置也是固定 不動的，只需調節孔徑大小，錄樣極大的簡化了機械設計，提高了精 度和可靠性。本實用新型設計中非常合理的考慮到了光鬧12(快門的 開孔)位置所產生的像差，從而既合理分配了像差又使該快門設計實 現了量產化。所述第二透鏡群、第四透鏡群在變倍過程中相對於感光晶片的位 置是可變動的，所述第四個透鏡4群又稱為補償群，整體焦距為正， 在變倍過程中，通過移動此透鏡群，既為變倍群(第二透鏡群)的移 動起5狩卜償作用，同時也調節了後焦，不用再為變倍過程中觀察不同 距離的目標而再次調焦，達到了節省調焦步驟，節省時間的目的；由 於是直接調節後焦，所以可直接調到最佳像面位置，解決了近距離成 像不清和調焦盲點的問題；同時也去掉了複雜的調焦機構，達到了減 小體積和重量的目的；這樣同時也就提高了產品精度和產品可靠性。在所述的第一透鏡群1、第二透鏡群2、第三透鏡群3、第四透 鏡群4的系統元件特性滿足以下表達式fl>-f2， G>f4。其中，fl為第一透鏡群1的組合焦距，f2為第二透鏡群2的組合焦距，f3為 第三透鏡群3的組合焦距，f4為第四透鏡群4的組合焦距。由於設計中還需要考慮到在結構設計中實現變焦和自動對焦技 術的功能，則光學設計中必須考慮到馬達的力量和步進的精度，故第 二透鏡群2的變化曲線也需要很好的考慮以便在加工凸輪時生產可 行性，第四透鏡群4的變化也要儘可能小，四個群的光焦度同樣需要 很好的匹配。為實現最佳的色彩還原性，光學系統的後部還加有濾光片10， 光線是從濾光片IO進入的，濾光片10對CMOS/CCD感光晶片有一 定的保護作用，同時也有選擇的過濾一部分光線，使圖像色彩亮麗和 銳利的同時具有良好的色彩還原性。
權利要求1、變焦快的變焦光學系統，其特徵在於包括有相鄰之間可以相互調節間距的第一透鏡群(1)、第二透鏡群(2)、第三透鏡群(3)和第四透鏡群(4)以及感光晶片(5)，在所述第三透鏡群(3)設有光闌(12)。
2、 根據權利要求1所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在 於所述的第一透鏡群(l)、第三透鏡群(3)在變倍過程中相對於感光 晶片(5)的位置不變；所述第二透鏡群(2)、第四透鏡群(4)在變倍 過程中相對於感光晶片(5)的位置是可變動的。
3、 根據權利要求1或2所述的變焦快的變焦光學系統，其特 徵在於所述的第一透鏡群(l)整體的焦距為正，第二透鏡群(2)整體的 焦距為負，第三透鏡群(3)和第四透鏡群(4)的整體焦距都為芷。
4、 根據權利要求3所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在 於所述第二透鏡群(2)的第一透鏡焦距為負。
5、 裉據權利要求4所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在 於所述的第一透鏡群(l)、第二透鏡群(2)、第三透鏡群(3)、第四透 鏡群(4)的系統元件特性滿足以下表達式fl>-G， ￡3>f4,其中， fl為第一透鏡群(l)的組合焦距，2為第二透鏡群( )的組合焦距，G 為第三透鏡群(3)的組合焦距，f4為第四透鏡群(4)的組合焦尿巨。
6、 根據權利要求5所述的變焦快的變焦光學系統，其特徵在 於所述第一透鏡群(l)、第二透鏡群(2)、第三透鏡群<3)和第四透鏡 群(4)以及感光晶片(5)依次設置在承座(11)內，所述的第一透鏡群(l)和第三透鏡群(3)閨定在承座(6)內壁上；在承座(6)裡 的兩側分別設有一導杆(15)，所述第二透鏡群(2)、第四透鏡群(4) 分別設在移動架(13 &)、 (Bb)上，移動架(13 a)、 (13b)分別可 移動地套在導杆(15)上，在承座(6)裡分別設有帶有螺杆的第一 馬達(8)和第二馬達(9)，在所述螺杆(7a)上設有螺母組件(14a)， 在另一螺杆(7b)上設有螺母組件(14b)，所述螺,組件(14a)固 定在移動架(13a)上，所述螺母組件(14b)固定在移動架(13b) 上。
專利摘要本實用新型公開了變焦快的變焦光學系統，更具體來說是涉及應用於監控、照相系統的體積小、重量輕、中等光圈、中型或大型快速變焦快的變焦光學系統，它包括有相鄰之間可以相互調節間距的第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群和第四透鏡群以及感光晶片，在所述第三透鏡群設有光闌。本實用新型能提供體積小、重量輕、操作簡單的變焦快的變焦光學系統。
文檔編號G02B15/16GK201116943SQ20072005873
公開日2008年9月17日 申請日期2007年10月26日 優先權日2007年10月26日
發明者李建華, 毛才熒 申請人:中山聯合光電科技有限公司