一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头及其成像方法与流程

1.本发明涉及一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头及其成像方法。

背景技术：

2.伴随我国工业化程度的不断提高，连续变焦镜头已被广泛运用于监控、探测识别、精密仪器以及各类军用载具上，变焦镜头所具备的焦距和视野调节能力为画面探测过程提供了诸多便捷，无需再像定焦镜头那样需要频繁的更换不同焦距的镜头。然而，变焦镜头因受倍率调节的机构影响，使变焦镜头的体积要比定焦镜头大上许多。同时因为不同焦距和不同物距的轴外像差的影响，变焦镜头在大靶面的相机上无法做到高清晰度成像，无法与超大靶面高像素相机匹配使用。

技术实现要素：

3.本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头及其成像方法，实现了不同焦距和不同物距的像差平衡，使镜头具备紧凑化以及大靶面高清晰度成像的能力。
4.本发明是这样构成的，它包括沿光线入射方向依次设置的前组镜片、光阑c、后组镜片和平板玻璃，所述前组镜片包括前固定组a和变倍组b，所述后组镜片包括补偿组d和后固定组e，所述前固定组包括自左向右依次设置的弯月负透镜a1、弯月正透镜a2和弯月正透镜a3，所述变倍组b包括自左到右依次设置的弯月负透镜b1、双凹负透镜b2和弯月正透镜b3；补偿组d包括自左到右依次设置的双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4和弯月正透镜d5；后固定组e包括自左到右依次设置的弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3和双凸正透镜e4。
5.进一步的，所述前固定组a、变倍组b、补偿组d、后固定e中均采用密接胶合透镜进行复光像差矫正；前固定组a中，弯月负透镜a1和弯月正透镜a2构成第一密接胶合透镜；变倍组b中，双凹负透镜b2和弯月正透镜b3构成第二密接胶合透镜；补偿组d中，弯月负透镜d3和双凸正透镜d4构成第三密接胶合透镜；后固定组e中，弯月正透镜e2和弯月负透镜e3构成第四密接胶合透镜。
6.进一步的，所述第一密接胶合透镜到弯月正透镜a3的空气距离为0.1mm；所述弯月正透镜a3到弯月负透镜b1的空气距离可变，范围为1.88mm~16.86mm；所述弯月负透镜b1到第二密接胶合透镜的空气距离为6.56mm，第二密接胶合透镜到光阑c的距离可变，范围为4.09mm~20.63mm; 光阑c到双凸正透镜d1的空气距离为1mm，双凸正透镜d1到弯月正透镜d2的空气距离为0.1mm，弯月正透镜d2到第三密接胶合透镜的空气距离为5.08mm，第三密接胶合透镜到弯月正透镜d5的空气距离为0.1mm；弯月正透镜d5到弯月负透镜e1的空气距离可变：范围为1.44~5.32mm；弯月负透镜e1到第四密接胶合透镜的空气距离为4.33mm；第四密接胶合透镜到双凸正透镜e4的空气距离为0.12mm；双凸正透镜e4到平板玻璃的空气距离为18mm；平板玻璃到像面的空气距离为0.1mm。
7.进一步的，前组镜片中前固定组a的光焦度为正，前组镜片中变倍组b的光焦度为负；后组镜片中补偿组d的光焦度为正，后组镜片中后固定组e的光焦度为负。
8.进一步的，所述变倍组b的焦距fb与广角端焦距fw的比值满足关系式：-0.85＜fb/fw＜-0.75。
9.进一步的，所述前固定组a中的第一密接胶合透镜的胶合面弯向光阑c一侧；所述变倍组b中的第二密接胶合透镜的胶合面弯向光阑c一侧；所述补偿组d中的第三密接胶合透镜的胶合面背离光阑c一侧，该第三密接胶合透镜的焦距f3和广角端焦距fw的比值满足关系式：-3.4＜f3/fw＜-2.8；所述后固定组e中的第四密接胶合透镜的胶合面弯向光阑一侧，该第四密接胶合透镜的焦距f4和广角端焦距fw的比值满足关系式：-2.5＜f4/fw＜-2.1。
10.进一步的，前固定组a中弯月负透镜a1的左面r值满足67.5＜r＜69.3，弯月负透镜a1的右面r值满足40.1＜r＜41.8，镜片厚度为2.20mm；弯月正透镜a2的左面r值满足40.1＜r＜41.8，弯月正透镜a2右面r值满足230.5＜r＜235.5，镜片厚度为7.96mm；弯月正透镜a3的左面r值满足46.5＜r＜47.8，弯月正透镜a3的右面r值满足154.2＜r＜156.8，镜片厚度为4.79mm；变倍组b中弯月负透镜b1的左面r值满足732.5＜r＜738.9，弯月负透镜b1右面r值满足13.3＜r＜14.6，镜片厚度为1.00mm；双凹负透镜b2的左面r值满足-39.8＜r＜-38.5，双凹负透镜b2右面r值满足19.5＜r＜20.4，镜片厚度为1.00mm；弯月正透镜b3的左面r值满足19.5＜r＜20.4，弯月正透镜b3右面r值满足84.1＜r＜85.6，镜片厚度为3.17mm；补偿组d中双凸正透镜d1左面r值满足49.8＜r＜52.8，双凸正透镜d1右面r值满足-117.1＜r＜-109.7，镜片厚度为1.36mm；弯月正透镜d2的左面r值满足11.9＜r＜13.7，弯月正透镜d2右面r值满足19.4＜r＜22.6，镜片厚度为1.48mm；弯月负透镜d3的左面r值满足41.5＜r＜44.2，弯月负透镜d3右面r值满足9.2＜r＜10.8，镜片厚度为1.00mm；双凸正透镜d4的左面r值满足9.2＜r＜10.8，双凸正透镜d4右面r值满足-60.9＜r＜-57.6，镜片厚度为3.11mm；弯月正透镜d5的左面r值满足16.5＜r＜18.1，弯月正透镜d5右面r值满足96.1＜r＜108.4，镜片厚度为2.06mm；后固定组e中弯月负透镜e1的左面r值满足61.5＜r＜66.8，弯月负透镜e1右面r值满足14.8＜r＜16.1，镜片厚度为1.00mm；弯月正透镜e2的左面r值满足-11.7＜r＜-10.2，弯月正透镜e2右面r值满足-8.7＜r＜-7.8，镜片厚度为3.68mm；弯月负透镜e3的左面r值满足-8.7＜r＜-7.8，弯月负透镜e3右面r值满足-15.2＜r＜-14.2，镜片厚度为1.00mm；双凸正透镜e4的左面r值满足109.5＜r＜115.8，双凸正透镜e4的右面r值满足-28.6＜r＜-26.8，镜片厚度为5.06mm。
11.进一步的，第一密接胶合透镜采用散系数差异较大的重火石玻璃和镧冕玻璃组合，用以有效的降低了差；第二密接胶合透镜采用折射率差异大、散系数差异大的重磷冕玻璃和重火石玻璃组合；第三密接胶合透镜采用折射率和散系数差异大的重磷冕玻璃和重火石玻璃组合；第四密接胶合透镜采用散系数较为接近的冕火石玻璃和镧冕玻璃组合来平衡超大靶面光线的轴外像差。
12.进一步的，一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头的成像方法，光线自左向右依次通过弯月负透镜a1、弯月正透镜a2、弯月正透镜a3、弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3、双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5、弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3和双凸正透镜e4后进行成像。
13.进一步的，在前组镜片中，由弯月负透镜a1、弯月正透镜a2、弯月正透镜a3构成的
前固定组a在变倍和聚焦过程中相对像面保持静止状态；由弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3构成的变倍组b在变倍过程中相对于像面左右移动，以达到连续变焦的目的；在后组镜片中，由双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5构成的补偿组d在聚焦过程中相对于像面左右移动进行聚焦，以补偿变倍过程中的引入的后焦及像差变化；由弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3、双凸正透镜e4构成的后固定组e在变倍和聚焦过程中相对于像面保持静止状态；弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3构成的变倍组b在连续变焦的过程中，由双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5构成的补偿组d在对整个变焦过程进行聚焦补偿的同时还可对同焦距下的不同物距进行聚焦补偿。
14.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、通过对镜头动态过程的像质平衡优化，使得双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5构成的补偿组d不仅可对整个变焦过程进行聚焦补偿，还可对同一个焦距下的不同拍摄距离进行聚焦补偿，以实现宽物距探测的目的，相较于传统变焦镜头所采用的前固定组a的微补偿机制，具备更优异的分辨率，拓宽了该镜头的使用场景。
15.2、该镜头后固定组e采用低光焦度的结构形式，并通过对变倍组b及补偿组d的光焦度优化控制，控制大靶面光线的入射角，使镜头体积进一步缩小，实现紧凑化。同时，合理的四组元光焦度分配和材料搭配选择使镜头具备被动无热化的功能。
16.3、该变焦镜头采用四组元结构形式，通过镜片面型优化，实现了不同焦距和不同物距的像差平衡，使镜头具备紧凑化以及大靶面高清晰度成像的能力。
附图说明
17.图1为本发明实施例的短焦光路示意图；图2为本发明实施例的次长焦光路示意图；图3为本发明实施例的长焦光路示意图；图4为本发明实施例的短焦光路下的fay fan图；图5为本发明实施例的次长焦光路下的fay fan图；图6为本发明实施例的长焦光路下的fay fan图；图7为本发明实施例的短焦光路下的点列图；图8为本发明实施例的次长焦光路下的点列图；图9为本发明实施例的长焦光路下的点列图；图10为本发明实施例的短焦光路下的mtf调制传递函数图；图11为本发明实施例的次长焦光路下的mtf调制传递函数图；图12为本发明实施例的长焦光路下的mtf调制传递函数图。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
19.实施例1：参照附图1-12所示，本实施例中，提供一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组镜片、光阑c、后组镜片和平板玻璃ima，所
述前组镜片包括前固定组a和变倍组b，所述后组镜片包括补偿组d和后固定组e，所述前固定组包括自左向右依次设置的弯月负透镜a1、弯月正透镜a2和弯月正透镜a3，所述变倍组b包括自左到右依次设置的弯月负透镜b1、双凹负透镜b2和弯月正透镜b3；补偿组d包括自左到右依次设置的双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4和弯月正透镜d5；后固定组e包括自左到右依次设置的弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3和双凸正透镜e4。
20.以光阑c为界，上述的前组镜片的光焦度为负，后组镜片的光焦度为正。
21.在本实施例中，所述前固定组a、变倍组b、补偿组d、后固定e中均采用密接胶合透镜进行复光像差矫正；其中，前固定组a中，弯月负透镜a1和弯月正透镜a2构成第一密接胶合透镜；变倍组b中，双凹负透镜b2和弯月正透镜b3构成第二密接胶合透镜；补偿组d中，弯月负透镜d3和双凸正透镜d4构成第三密接胶合透镜；后固定组e中，弯月正透镜e2和弯月负透镜e3构成第四密接胶合透镜。
22.在本实施例中，所述第一密接胶合透镜到弯月正透镜a3的空气距离为0.1mm；所述弯月正透镜a3到弯月负透镜b1的空气距离可变，范围为1.88mm~16.86mm；所述弯月负透镜b1到第二密接胶合透镜的空气距离为6.56mm，第二密接胶合透镜到光阑c的距离可变，范围为4.09mm~20.63mm; 光阑c到双凸正透镜d1的空气距离为1mm，双凸正透镜d1到弯月正透镜d2的空气距离为0.1mm，弯月正透镜d2到第三密接胶合透镜的空气距离为5.08mm，第三密接胶合透镜到弯月正透镜d5的空气距离为0.1mm；弯月正透镜d5到弯月负透镜e1的空气距离可变：范围为1.44~5.32mm；弯月负透镜e1到第四密接胶合透镜的空气距离为4.33mm；第四密接胶合透镜到双凸正透镜e4的空气距离为0.12mm；双凸正透镜e4到平板玻璃的空气距离为18mm；平板玻璃到像面的空气距离为0.1mm。
23.在本实施例中，前组镜片中前固定组a的光焦度为正，前组镜片中变倍组b的光焦度为负；后组镜片中补偿组d的光焦度为正，后组镜片中后固定组e的光焦度为负。其中，所述变倍组b的焦距fb与广角端焦距fw的比值满足关系式：-0.85＜fb/fw＜-0.75。
24.在本实施例中，所述前固定组a中的第一密接胶合透镜的胶合面弯向光阑c一侧；所述变倍组b中的第二密接胶合透镜的胶合面弯向光阑c一侧；所述补偿组d中的第三密接胶合透镜的胶合面背离光阑c一侧，该第三密接胶合透镜的焦距f3和广角端焦距fw的比值满足关系式：-3.4＜f3/fw＜-2.8；所述后固定组e中的第四密接胶合透镜的胶合面弯向光阑一侧，该第四密接胶合透镜的焦距f4和广角端焦距fw的比值满足关系式：-2.5＜f4/fw＜-2.1。
25.在本实施例中，前固定组a中弯月负透镜a1的左面r值满足67.5＜r＜69.3，弯月负透镜a1的右面r值满足40.1＜r＜41.8，镜片厚度为2.20mm；弯月正透镜a2的左面r值满足40.1＜r＜41.8，弯月正透镜a2右面r值满足230.5＜r＜235.5，镜片厚度为7.96mm；弯月正透镜a3的左面r值满足46.5＜r＜47.8，弯月正透镜a3的右面r值满足154.2＜r＜156.8，镜片厚度为4.79mm。
26.在本实施例中，变倍组b中弯月负透镜b1的左面r值满足732.5＜r＜738.9，弯月负透镜b1右面r值满足13.3＜r＜14.6，镜片厚度为1.00mm；双凹负透镜b2的左面r值满足-39.8＜r＜-38.5，双凹负透镜b2右面r值满足19.5＜r＜20.4，镜片厚度为1.00mm；弯月正透镜b3的左面r值满足19.5＜r＜20.4，弯月正透镜b3右面r值满足84.1＜r＜85.6，镜片厚度为3.17mm。
27.在本实施例中，补偿组d中双凸正透镜d1左面r值满足49.8＜r＜52.8，双凸正透镜d1右面r值满足-117.1＜r＜-109.7，镜片厚度为1.36mm；弯月正透镜d2的左面r值满足11.9＜r＜13.7，弯月正透镜d2右面r值满足19.4＜r＜22.6，镜片厚度为1.48mm；弯月负透镜d3的左面r值满足41.5＜r＜44.2，弯月负透镜d3右面r值满足9.2＜r＜10.8，镜片厚度为1.00mm；双凸正透镜d4的左面r值满足9.2＜r＜10.8，双凸正透镜d4右面r值满足-60.9＜r＜-57.6，镜片厚度为3.11mm；弯月正透镜d5的左面r值满足16.5＜r＜18.1，弯月正透镜d5右面r值满足96.1＜r＜108.4，镜片厚度为2.06mm。
28.在本实施例中，后固定组e中弯月负透镜e1的左面r值满足61.5＜r＜66.8，弯月负透镜e1右面r值满足14.8＜r＜16.1，镜片厚度为1.00mm；弯月正透镜e2的左面r值满足-11.7＜r＜-10.2，弯月正透镜e2右面r值满足-8.7＜r＜-7.8，镜片厚度为3.68mm；弯月负透镜e3的左面r值满足-8.7＜r＜-7.8，弯月负透镜e3右面r值满足-15.2＜r＜-14.2，镜片厚度为1.00mm；双凸正透镜e4的左面r值满足109.5＜r＜115.8，双凸正透镜e4的右面r值满足-28.6＜r＜-26.8，镜片厚度为5.06mm。
29.在本实施例中，所述前固定组a中弯月负透镜a1和弯月正透镜a2构成的第一密接胶合透镜采用散系数差异较大的重火石玻璃和镧冕玻璃组合，有效的降低了差；所述变倍组b中双凹负透镜b2和弯月正透镜b3构成的第二密接胶合透镜采用折射率差异大、散系数差异大的重磷冕玻璃和重火石玻璃组合；所述补偿组d中由弯月负透镜d3和双凸正透镜d4构成的第三密接胶合透镜采用折射率和散系数差异大的重磷冕玻璃和重火石玻璃组合；所述后固定组e中弯月正透镜e2和弯月负透镜e3构成的第四密接胶合透镜采用散系数较为接近的冕火石玻璃和镧冕玻璃组合来平衡超大靶面光线的轴外像差。
30.在本实施例中，所述前固定组a中弯月负透镜a1和弯月正透镜a2构成的第一密接胶合片通过隔圈与弯月正透镜a3承靠；变倍组b中弯月负透镜b1与由双凹负透镜b2、弯月正透镜b3构成的第二密接胶合片之间通过镜片边缘直接承靠；补偿组d中双凸正透镜d1和弯月正透镜d2之间通过隔圈承靠，弯月正透镜d2与由弯月负透镜d3、双凸正透镜d4构成的第三密接胶合片之间通过隔圈承靠，由弯月负透镜d3、双凸正透镜d4构成的第三密接胶合片与弯月正透镜d5之间通过隔圈承靠；后固定组中弯月负透镜e1与由弯月正透镜e2、弯月负透镜e3构成的第四密接胶合片之间通过镜片边缘直接承靠，由弯月正透镜e2、弯月负透镜e3构成的第四密接胶合片与双凸正透镜e4之间通过隔圈承靠。
31.在本实施例中，成像时：光线自左向右依次通过弯月负透镜a1、弯月正透镜a2、弯月正透镜a3、弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3、双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5、弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3和双凸正透镜e4后进行成像。
32.在本实施例中，在前组镜片中，由弯月负透镜a1、弯月正透镜a2、弯月正透镜a3构成的前固定组a在变倍和聚焦过程中相对像面保持静止状态；由弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3构成的变倍组b在变倍过程中相对于像面左右移动，以达到连续变焦的目的；在后组镜片中，由双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5构成的补偿组d在聚焦过程中相对于像面左右移动进行聚焦，以补偿变倍过程中的引入的后焦及像差变化；由弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3、双凸正透镜e4构成的后固定组e在变倍和聚焦过程中相对于像面保持静止状态。
33.在本实施例中，弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3构成的变倍组b在连续变焦的过程中，由双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5构成的补偿组d在对整个变焦过程进行聚焦补偿的同时还可对同焦距下的不同物距进行聚焦补偿。
34.实施例2：在本实施例中，由上述光学镜片组所构成的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头的视场角为27
°
~72
°
，焦距范围为21mm ~50mm，全像高≥28.8mm，光学总长＜100mm，可在0.5m至无穷远物距下搭配4k级大靶面高分辨率相机使用。
35.在本实施例中，一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头采用四组元光学变焦结构形式，其包含了前固定组a和变倍组b，补偿组d和后固定组e，在进行超大靶面成像的同时能实现结构紧凑化，其中变倍组b的焦距fb和补偿组d的焦距fd存在以下关系：-1.2＜fb/fd＜-0.8。
36.本实施例，光学系统中各个镜片的具体参数见下表1，下表1中所示各半径及厚度单位均为mm，面序号依次为各个镜片沿图1所示从左至右的次序排列：
表1图1、2、3及表1所示的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头在短焦、次长焦、长焦下的镜片光路示意图及镜片参数图表，在实现镜头体积紧凑化的同时，对球面形状进
行优化改善，确保各个镜片的加工性良好，通过二、三组镜组左右移动的结构形式，保证了各组元在调节焦距和视野过程中的稳定性及良好的装配性。
37.图4、图5、图6所示的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头在短焦、次长焦、长焦下的光学ray fan图，可知该镜头的各个镜组间的像差得到了比较好的矫正和平衡，随着视场的增大，像差呈现良好的过渡性。
38.图7、图8、图9所示的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头在短焦、次长焦、长焦下的光学点列图，由点列图可知，各个孔径带和视场的光线经过该镜头聚焦在像面上的点较小，表明其在不同视场都具备优异的分辨能力。
39.图10至图12为该镜头在短焦、次长焦和长焦下的mtf调制传递函数图，在短焦下该镜头具备全视场80lp/mm＞0.2的分辨能力，在次长焦下具备全视场80lp/mm＞0.4的分辨力，而在长焦下同时具备全视场80lp/mm＞0.3的分辨力，表示着镜头在整个连续变焦的过程中均能保持优异的成像质量。
40.综上所述，本发明提供的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，该镜头通过对各组元之间像差的优化平衡，改善了大靶面紧凑型镜头固有的轴外像差，并通过聚焦组二次补偿的形式实现同焦距不同物距下的清晰成像，通过合理的材料搭配进行矫正二级光谱的同时对不同温度下的像差进行了补偿矫正，实现了光学无热化，使超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头得以实现。
41.上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
42.同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
43.如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
44.另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
45.本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
46.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

技术特征：

1.一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，其特征在于，包括沿光线入射方向依次设置的前组镜片、光阑c、后组镜片和平板玻璃，所述前组镜片包括前固定组a和变倍组b，所述后组镜片包括补偿组d和后固定组e，所述前固定组包括自左向右依次设置的弯月负透镜a1、弯月正透镜a2和弯月正透镜a3，所述变倍组b包括自左到右依次设置的弯月负透镜b1、双凹负透镜b2和弯月正透镜b3；补偿组d包括自左到右依次设置的双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4和弯月正透镜d5；后固定组e包括自左到右依次设置的弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3和双凸正透镜e4。2.根据权利要求1所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，其特征在于，所述前固定组a、变倍组b、补偿组d、后固定e中均采用密接胶合透镜进行复光像差矫正；前固定组a中，弯月负透镜a1和弯月正透镜a2构成第一密接胶合透镜；变倍组b中，双凹负透镜b2和弯月正透镜b3构成第二密接胶合透镜；补偿组d中，弯月负透镜d3和双凸正透镜d4构成第三密接胶合透镜；后固定组e中，弯月正透镜e2和弯月负透镜e3构成第四密接胶合透镜。3.根据权利要求2所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，其特征在于，所述第一密接胶合透镜到弯月正透镜a3的空气距离为0.1mm；所述弯月正透镜a3到弯月负透镜b1的空气距离可变，范围为1.88mm~16.86mm；所述弯月负透镜b1到第二密接胶合透镜的空气距离为6.56mm，第二密接胶合透镜到光阑c的距离可变，范围为4.09mm~20.63mm; 光阑c到双凸正透镜d1的空气距离为1mm，双凸正透镜d1 到弯月正透镜d2的空气距离为0.1mm，弯月正透镜d2到第三密接胶合透镜的空气距离为5.08mm，第三密接胶合透镜到弯月正透镜d5的空气距离为0.1mm；弯月正透镜d5到弯月负透镜e1的空气距离可变：范围为1.44~5.32mm；弯月负透镜e1到第四密接胶合透镜的空气距离为4.33mm；第四密接胶合透镜到双凸正透镜e4的空气距离为0.12mm；双凸正透镜e4到平板玻璃的空气距离为18mm；平板玻璃到像面的空气距离为0.1mm。4.根据权利要求1所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，其特征在于，前组镜片中前固定组a的光焦度为正，前组镜片中变倍组b的光焦度为负；后组镜片中补偿组d的光焦度为正，后组镜片中后固定组e的光焦度为负。5.根据权利要求1所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，其特征在于，所述变倍组b的焦距f
b
与广角端焦距f
w
的比值满足关系式：-0.85＜f
b
/f
w
＜-0.75。6.根据权利要求2所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，其特征在于，所述前固定组a中的第一密接胶合透镜的胶合面弯向光阑c一侧；所述变倍组b中的第二密接胶合透镜的胶合面弯向光阑c一侧；所述补偿组d中的第三密接胶合透镜的胶合面背离光阑c一侧，该第三密接胶合透镜的焦距f3和广角端焦距f
w
的比值满足关系式：-3.4＜f3/f
w
＜-2.8；所述后固定组e中的第四密接胶合透镜的胶合面弯向光阑一侧，该第四密接胶合透镜的焦距f4和广角端焦距f
w
的比值满足关系式：-2.5＜f4/f
w
＜-2.1。7.根据权利要求1所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，其特征在于，前固定组a中弯月负透镜a1的左面r值满足67.5＜r＜69.3，弯月负透镜a1的右面r值满足40.1＜r＜41.8，镜片厚度为2.20mm；弯月正透镜a2的左面r值满足40.1＜r＜41.8，弯月正透镜a2右面r值满足230.5＜r＜235.5，镜片厚度为7.96mm；弯月正透镜a3的左面r值满足46.5＜r＜47.8，弯月正透镜a3的右面r值满足154.2＜r＜156.8，镜片厚度为4.79mm；变倍组b中弯月负透镜b1的左面r值满足732.5＜r＜738.9，弯月负透镜b1右面r值满足13.3＜r＜14.6，
镜片厚度为1.00mm；双凹负透镜b2的左面r值满足-39.8＜r＜-38.5，双凹负透镜b2右面r值满足19.5＜r＜20.4，镜片厚度为1.00mm；弯月正透镜b3的左面r值满足19.5＜r＜20.4，弯月正透镜b3右面r值满足84.1＜r＜85.6，镜片厚度为3.17mm；补偿组d中双凸正透镜d1左面r值满足49.8＜r＜52.8，双凸正透镜d1右面r值满足-117.1＜r＜-109.7，镜片厚度为1.36mm；弯月正透镜d2的左面r值满足11.9＜r＜13.7，弯月正透镜d2右面r值满足19.4＜r＜22.6，镜片厚度为1.48mm；弯月负透镜d3的左面r值满足41.5＜r＜44.2，弯月负透镜d3右面r值满足9.2＜r＜10.8，镜片厚度为1.00mm；双凸正透镜d4的左面r值满足9.2＜r＜10.8，双凸正透镜d4右面r值满足-60.9＜r＜-57.6，镜片厚度为3.11mm；弯月正透镜d5的左面r值满足16.5＜r＜18.1，弯月正透镜d5右面r值满足96.1＜r＜108.4，镜片厚度为2.06mm；后固定组e中弯月负透镜e1的左面r值满足61.5＜r＜66.8，弯月负透镜e1右面r值满足14.8＜r＜16.1，镜片厚度为1.00mm；弯月正透镜e2的左面r值满足-11.7＜r＜-10.2，弯月正透镜e2右面r值满足-8.7＜r＜-7.8，镜片厚度为3.68mm；弯月负透镜e3的左面r值满足-8.7＜r＜-7.8，弯月负透镜e3右面r值满足-15.2＜r＜-14.2，镜片厚度为1.00mm；双凸正透镜e4的左面r值满足109.5＜r＜115.8，双凸正透镜e4的右面r值满足-28.6＜r＜-26.8，镜片厚度为5.06mm。8.根据权利要求2所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，其特征在于，第一密接胶合透镜采用散系数差异较大的重火石玻璃和镧冕玻璃组合，用以有效的降低了差；第二密接胶合透镜采用折射率差异大、散系数差异大的重磷冕玻璃和重火石玻璃组合；第三密接胶合透镜采用折射率和散系数差异大的重磷冕玻璃和重火石玻璃组合；第四密接胶合透镜采用散系数较为接近的冕火石玻璃和镧冕玻璃组合来平衡超大靶面光线的轴外像差。9.一种利用如权利要求1-8任一所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头的成像方法，其特征在于，光线自左向右依次通过弯月负透镜a1、弯月正透镜a2、弯月正透镜a3、弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3、双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5、弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3和双凸正透镜e4后进行成像。10.根据权利要求9所述的一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头的成像方法，其特征在于，在前组镜片中，由弯月负透镜a1、弯月正透镜a2、弯月正透镜a3构成的前固定组a在变倍和聚焦过程中相对像面保持静止状态；由弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3构成的变倍组b在变倍过程中相对于像面左右移动，以达到连续变焦的目的；在后组镜片中，由双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5构成的补偿组d在聚焦过程中相对于像面左右移动进行聚焦，以补偿变倍过程中的引入的后焦及像差变化；由弯月负透镜e1、弯月正透镜e2、弯月负透镜e3、双凸正透镜e4构成的后固定组e在变倍和聚焦过程中相对于像面保持静止状态；弯月负透镜b1、双凹负透镜b2、弯月正透镜b3构成的变倍组b在连续变焦的过程中，由双凸正透镜d1、弯月正透镜d2、弯月负透镜d3、双凸正透镜d4、弯月正透镜d5构成的补偿组d在对整个变焦过程进行聚焦补偿的同时还可对同焦距下的不同物距进行聚焦补偿。

技术总结

本发明涉及一种超大靶面宽物距紧凑型连续变焦镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组镜片、光阑C、后组镜片和平板玻璃，所述前组镜片包括前固定组A和变倍组B，所述后组镜片包括补偿组D和后固定组E，所述前固定组包括自左向右依次设置的弯月负透镜A1、弯月正透镜A2和弯月正透镜A3，所述变倍组B包括自左到右依次设置的弯月负透镜B1、双凹负透镜B2和弯月正透镜B3；补偿组D包括自左到右依次设置的双凸正透镜D1、弯月正透镜D2、弯月负透镜D3、双凸正透镜D4和弯月正透镜D5；后固定组E包括自左到右依次设置的弯月负透镜E1、弯月正透镜E2、弯月负透镜E3和双凸正透镜E4。本发明设计合理，结构体积紧凑，对各个镜片的像差进行约束矫正，实现大靶面高像素成像，并使镜头具备宽工作距范围，通过镜片面型优化，实现了不同焦距和不同物距的像差平衡，使镜头具备紧凑化以及大靶面高清晰度成像的能力。面高清晰度成像的能力。面高清晰度成像的能力。

技术研发人员：

李俊攀 唐秀娥 张昌炜 黄伟奇 陈秋萍

受保护的技术使用者：

福建福光股份有限公司

技术研发日：

2022.07.18

技术公布日：

2022/11/3