專利名稱：變焦快的變焦光學系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
變焦快的變焦光學系統(tǒng)f技術(shù)領域本實用新型涉及變焦光學系統(tǒng)，尤其涉及一種應用于監(jiān)控、照相 系統(tǒng)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(tǒng)。背景技術(shù)：
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(xiàn)有變焦鏡頭在調(diào)節(jié)變倍、補償兩透鏡群后，還需調(diào)變焦透 鏡或變焦透鏡群，其成像才能清晰，而其而再次調(diào)焦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。 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(diào)節(jié)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(xiàn)有中型或大型變焦鏡頭，在變焦過程中受機構(gòu)限制，經(jīng)常有變焦盲點，即在某一焦距附近分辨率較差，成像不清晰。4、現(xiàn)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(fā)了一種新型變焦快的變 焦光學系統(tǒng)，并采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(nèi)容本實用新型目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)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(tǒng)。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實用新型采用下列技術(shù)方案-變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特征在于包括有相鄰之間可以栩互調(diào)節(jié)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芯片，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(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡群、第三透鏡群在變倍過程中相對于感光芯片的位置不變；所述第二 透鏡群、第四透鏡群在變倍過程中相對于感光芯片的位置是可變動 的。如上所述的變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡 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(tǒng)，其特征在于所述第二透鏡群 的第一透鏡焦鉅為負。如上所述的變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透 鏡群、第二透鏡群、第三逢鏡群、第四透鏡群的系統(tǒng)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(tǒng)，其特征在于所述第一透鏡 群、第二透鏡群、第三透鏡群和第四透鏡群以及感光芯片依次設置在 承座內(nèi)，所速的第一透鏡群和第三透鏡群園定在承座內(nèi)璧上；在承座 雖的兩側(cè)分別設有一導桿，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桿上，在承座里分別設有帶有螺 桿的第一馬達和第二馬達，在所述螺桿上設有螺母組件，在另一螺桿 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(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點1、本實用新型的變焦 鏡頭在變倍時只需調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)，還大大節(jié)省了調(diào)節(jié)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(diào)焦所需的復雜結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本，減 小了體積和重量，提高了產(chǎn)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(xiàn)了 22倍光學變焦，且采用自動對焦技術(shù)，這樣徹底實現(xiàn) 了一個光學系統(tǒng)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(tài)的示意圖； 圖2是本實用新型遠景狀態(tài)的示意圖； 圖3是本實用新型一般狀態(tài)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(jié)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(tǒng)，包括有相鄰之間可以相互 調(diào)節(jié)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以及感光芯片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以及感光芯片5依次設置在承座6內(nèi)，所述的第 一透鏡群1和第三透鏡群3園定在承座11的內(nèi)壁上；在承座6里的 兩側(cè)分別設有一導桿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桿15上， 在承座6里分別設有帶有螺桿的第一馬達8和第二馬達9，在所述螺 桿7a上設有螺母組件14a，在另一螺桿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?shù)谝获R達8轉(zhuǎn)動吋，而螺母組件14a固定在移動架13a上，螺 桿7a就會拖動移動架13a的移動；同宴的原理，螺桿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(xiàn)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(diào)節(jié)的，第二透鏡群2和第三 透鏡群3之向的間隔是可調(diào)節(jié)的，第三透鏡群3和第四透鏡群4之間 的間隔是可調(diào)節(jié)的，第四透鏡群4和感光芯片5之間的間隔是可調(diào)節(jié) 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。所述的感光芯片5可以用于相對便食的髙像素CMOS芯片或CCD 芯片。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(tǒng)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(fā) 散的光線，光闌12在這一透鏡群，這樣，光闌12就處在中間靠后(光 線進入的方向為前，感光芯片5的位置為后)的部分，既利于縮小第 一透鏡群的口徑，又利于控制第四透鏡群的口徑，第三透鏡群在變倍 過程中相對于感光芯片5 (像面)是不變的，所以光闌位置也是固定 不動的，只需調(diào)節(jié)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(chǎn)生的像差，從而既合理分配了像差又使該快門設計實 現(xiàn)了量產(chǎn)化。所述第二透鏡群、第四透鏡群在變倍過程中相對于感光芯片的位 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(diào)節(jié)了后焦，不用再為變倍過程中觀察不同 距離的目標而再次調(diào)焦，達到了節(jié)省調(diào)焦步驟，節(jié)省時間的目的；由 于是直接調(diào)節(jié)后焦，所以可直接調(diào)到最佳像面位置，解決了近距離成 像不清和調(diào)焦盲點的問題；同時也去掉了復雜的調(diào)焦機構(gòu)，達到了減 小體積和重量的目的；這樣同時也就提高了產(chǎn)品精度和產(chǎn)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(tǒng)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。由于設計中還需要考慮到在結(jié)構(gòu)設計中實現(xiàn)變焦和自動對焦技 術(shù)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(chǎn)可 行性，第四透鏡群4的變化也要盡可能小，四個群的光焦度同樣需要 很好的匹配。為實現(xiàn)最佳的色彩還原性，光學系統(tǒng)的后部還加有濾光片10， 光線是從濾光片IO進入的，濾光片10對CMOS/CCD感光芯片有一 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(quán)利要求1、變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特征在于包括有相鄰之間可以相互調(diào)節(jié)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)以及感光芯片(5)，在所述第三透鏡群(3)設有光闌(12)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特征在 于所述的第一透鏡群(l)、第三透鏡群(3)在變倍過程中相對于感光 芯片(5)的位置不變；所述第二透鏡群(2)、第四透鏡群(4)在變倍 過程中相對于感光芯片(5)的位置是可變動的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特 征在于所述的第一透鏡群(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(jù)權(quán)利要求3所述的變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特征在 于所述第二透鏡群(2)的第一透鏡焦距為負。
5、 裉據(jù)權(quán)利要求4所述的變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特征在 于所述的第一透鏡群(l)、第二透鏡群(2)、第三透鏡群(3)、第四透 鏡群(4)的系統(tǒng)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(jù)權(quán)利要求5所述的變焦快的變焦光學系統(tǒng)，其特征在 于所述第一透鏡群(l)、第二透鏡群(2)、第三透鏡群<3)和第四透鏡 群(4)以及感光芯片(5)依次設置在承座(11)內(nèi)，所述的第一透鏡群(l)和第三透鏡群(3)閨定在承座(6)內(nèi)壁上；在承座(6)里 的兩側(cè)分別設有一導桿(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 移動地套在導桿(15)上，在承座(6)里分別設有帶有螺桿的第一 馬達(8)和第二馬達(9)，在所述螺桿(7a)上設有螺母組件(14a)， 在另一螺桿(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(tǒng)，更具體來說是涉及應用于監(jiān)控、照相系統(tǒng)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(tǒng)，它包括有相鄰之間可以相互調(diào)節(jié)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芯片，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(tǒng)。
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(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者李建華, 毛才熒 申請人:中山聯(lián)合光電科技有限公司