[发明专利]一种非球面双波段共焦变焦镜头

说明书

技术领域

本专利属于光机电一体化领域，涉及一种光学变焦镜头，尤其是采用非球面镜片的高分辨率日夜双波段共焦变焦镜头。

背景技术

焦距段在3.0-10mm附近的日夜双波段变焦镜头，是目前安防监控领域应用最广泛的产品。所谓日夜双波段，是指镜头在白天通过可见光波段成像，夜间通过近红外光波段成像，且两波段成像点大致上共焦面，以保证镜头安装完成后，白天和夜间的影像都能保持清晰。随着高分辨率传感元件的制造工艺逐年成熟，高清摄像机越来越普及，市场对该类镜头的光学性能要求逐年增高，在可见光和红外光下都能达到百万像素以上分辨率的镜头才能适应全天候高清监控的需求。

另一方面，为了控制生产成本，光学结构紧凑、装配流程简单的产品将是市场的发展方向。采用非球面镜片，可以减少镜头所使用的镜片数量，减小镜头体积，降低生产装配成本，同时又能提高镜头的成像质量，特别是在达到较大相对孔径的情况下，使镜头维持较高分辨率。

目前，市面上可见光波段能达到百万像素以上高清成像的相关产品，通常要使用八片到九片球面镜片，且其在夜间红外波段只能达到约30万像素的分辨率，尚未达到较理想的双波段共焦成像。例如编号为200910112238.2的中国专利，名为“双波段光学变焦镜头”，焦距段为2.8-10mm，实现了可见光百万像素高清成像，但其采用九片球面镜片，生产成本较高。

若能利用非球面镜片开发出使用镜片数较少且日夜双波段都能高清成像的产品，将具有非常实用的市场价值。

发明内容

本专利的目的是设计一种光学镜片总数为七片，变倍比超过2.8倍，可见光与红外光成像能够共焦的光学变焦镜头。并且，所设计的镜头在白天可见光波段和夜间红外光波段的成像分辨率，均超过百万像素。为了在镜片片数较少、相对孔径较大的情况下满足上述技术指标，该镜头采用一片非球面镜片。该镜头需结构紧凑，装配便捷。

为实现上述目的，本专利采用的技术方案是：

一种非球面双波段共焦变焦镜头，包括负光焦度的前透镜组Gn、光阑和配置于前透镜组Gn像侧的具有正光焦度的后透镜组Gp，利用前透镜组Gn和后透镜组Gp之间的空气间隔变化来实现焦距的变化。更进一步的，通过在光轴上前后移动前透镜组Gn完成对镜头的调焦。

所述前透镜组Gn具有按物方到像方顺序依次排列的负光焦度弯月形第一透镜、负光焦度双凹形第二透镜和正光焦度弯月形第三透镜。负光焦度的第一透镜和第二透镜保证了前透镜组Gn具有足够的负光焦度，以满足广角端成像。所述的第二透镜和第三透镜为胶合组件，起到了减少色差的作用。

所述后透镜组Gp具有按物方到像方顺序依次排列的正光焦度双凸形第四透镜、负光焦度弯月或双凹形第五透镜、正光焦度双凸形第六透镜和正光焦度双凸形第七透镜。所述的第四透镜靠近光阑，至少有一面是非球面，通过光阑的全口径光束均能较大范围覆盖该透镜，以此利用非球面校正球差的作用，有效降低全系统的球差，实现大相对孔径条件下的清晰成像。

本专利光学镜头中的七个光学透镜的焦距和折射率及其十四个面的曲率半径分别满足以下条件：

-13.5﹤f1﹤-11     1.68﹤n1﹤1.75     24﹤R1﹤47        6﹤R2﹤7.2

-13.5﹤f2﹤-11.6   1.49﹤n2﹤1.62     -19﹤R3﹤-15      9﹤R4﹤13.1

14.7﹤f3﹤16.9     1.8﹤n3﹤1.88      9﹤R5﹤13.1       32<R6<62

光阑

7.9﹤f4﹤9.6       1.67﹤n4﹤1.75      5.9﹤R7﹤8.5       -200﹤R8﹤-16

-9﹤f5﹤-7          1.8﹤n5﹤1.88       |35|﹤R9﹤|500|    6.1﹤R10﹤8.6

9﹤f6﹤16           1.49﹤n6﹤1.69      7.8﹤R11﹤12.5    R12﹤-10

16﹤f7﹤45          1.49﹤n7﹤1.70     14﹤R13﹤50        |13|﹤R14

这里，fi表示第i个镜片的焦距，单位为毫米；ni表示第i个镜片的折射率；Ri表示第i个镜面的曲率半径，单位为毫米；i=1，2，3…。