[发明专利]小型化大靶面的高清变焦光学系统

说明书

一种小型化大靶面的高清变焦光学系统，从物侧到像侧方向依次包括：具有正光焦度的固定透镜群、具有负光焦度的前变焦透镜群、孔径光阑、具有正光焦度的中变焦透镜群、具有正光焦度的聚焦透镜群、具有正光焦度的后变焦透镜群以及成像面，前变焦透镜群整体沿着光轴从物体侧向像侧移动且中变焦透镜群沿着光轴从像侧向物体侧移动、后变焦透镜群沿光轴从物体侧向像侧移动，而实现从广角端向望远端的变倍，通过使所述的聚焦透镜群沿着光轴移动，校正变倍过程以及物距变化带来的虚焦，本发明在极小的体积下以达到较大的成像圆径，同时具备较高的变焦比率和4K高清解像力水平，兼容了红外共焦功能，在低照环境下以使用多种模式，具有良好的效果。

技术领域

本发明涉及的是一种应用在安防监控领域的光学系统，具体是一种望远端焦距与全长比例达到1.75以上，成像圆径与全长比例达到0.07以上，具备极低照拍摄能力的高变倍比、4K高清变焦镜头。

背景技术

全天候监控镜头一般采用红外成像技术、扩大镜头光圈或增大靶面与像素点尺寸的技术手段来确保低照环境下的图像质量，但红外成像技术会损失景物的颜色信息，道路监控等画面色彩有要求的场景下无法满足使用需求；扩大镜头光圈则无法适用于变焦镜头，从广角端到望远端全倍率的光圈扩大会导致镜头性能损失、设计难度上升；增大靶面与像素点尺寸技术则对成像面尺寸和光学镜头成像圆径的要求非常严格。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷和不足，提出一种小型化大靶面的高清变焦光学系统，在极小的体积下以达到较大的成像圆径，同时具备较高的变焦比率和4K高清解像力水平，兼容了红外共焦功能，在低照环境下以使用多种模式，具有良好的效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明从物侧到像侧方向依次包括：具有正光焦度的固定透镜群、具有负光焦度的前变焦透镜群、孔径光阑、具有正光焦度的中变焦透镜群、具有正光焦度的聚焦透镜群、具有正光焦度的后变焦透镜群以及成像面，其中：前变焦透镜群整体沿着光轴从物体侧向像侧移动，同时中变焦透镜群沿着光轴从像侧向物体侧移动，后变焦透镜群沿光轴从物体侧向像侧移动，而实现从广角端向望远端的变倍，通过使所述的聚焦透镜群沿着光轴移动，校正变倍过程以及物距变化带来的虚焦。

所述的成像面前优选配置有用于滤除不必要波段的光线和杂散光的滤光片和保护玻璃。

所述的成像面上设有CCD和CMOS等固体摄像元件。

所述的固定透镜群包括：具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的胶合透镜以及至少两枚具有正光焦度的透镜，其中：胶合透镜以保证望远端焦距的延伸和光线走势的稳定，具有正光焦度的透镜使用了异常色散玻璃，收敛了望远端的红外色差。

所述的前变焦透镜群包括：两枚具有负光焦度的透镜和一枚具有正光焦度的透镜，使得镜头从广角端到望远端的变焦。

所述的两枚具有负光焦度的透镜，优选为一枚前表面凸后表面凹的透镜和一枚前后表面均为凹的透镜。

所述的正光焦度的透镜之后，优选放置具有负光焦度的透镜，可以提升镜头的变焦倍率。

所述的前变焦透镜群中的具有正光焦度的透镜，优选使用高阿贝数材料制成，从而保证望远端的轴外色差不会外溢。

所述的前变焦透镜群中的透镜优选均采用非球面形状，从而改善镜头望远端的慧差。

所述的中变焦透镜群包括：至少两枚具有正光焦度的透镜以及具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜组成的胶合透镜。

所述的中变焦透镜群中具有正光焦度的透镜优选采用异常色散玻璃以收敛广角端的各类色差，进一步优选使用非球面镜以改善镜头广角端的慧差。

所述的聚焦透镜群包括：具有正光焦度的透镜与具有负光焦度的透镜。