本發(fā)明涉及一種光學(xué)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種兩組式變焦鏡頭及其使用方法以及包括該變焦鏡頭的成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
：機器視覺鏡頭的發(fā)展趨勢是透鏡數(shù)越少，成本越低，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，像質(zhì)高。在不使用非球面透鏡的情況下，透鏡數(shù)少的鏡頭成像質(zhì)量不太高，而高透鏡群很難達到輕小化的要求。迄今為止，目前本領(lǐng)域這種變焦距鏡頭多采用四組元兩組動或者三組式實現(xiàn)變焦，結(jié)構(gòu)繁雜，成本高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：實現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)簡單、低成本的雙組式變焦鏡頭。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種兩組式變焦鏡頭包括：從物方側(cè)到像方側(cè)依次同軸設(shè)置的具有負光焦度的第一透鏡組、孔徑光闌、具有正光焦度的第二透鏡組，所述第一透鏡組包括從物方側(cè)到像方側(cè)依次同軸設(shè)置的具有負光焦度的第一月牙透鏡、具有負光焦度的第一雙凹透鏡以及具有正光焦度的第一雙凸透鏡；所述第二透鏡組包括從物方側(cè)到像方側(cè)依次同軸設(shè)置的具有正光焦度的第二雙凸透鏡、具有正光焦度的第二月牙透鏡、具有負光焦度的第二雙凹透鏡、具有正光焦度的第三雙凸透鏡、具有負光焦度的第三月牙透鏡、具有負光焦度的第四月牙透鏡、具有正光焦度的第四雙凸透鏡。在可選示例中，所述第三雙凸透鏡和所述第三月牙透鏡彼此接合以形成整體具有正光焦度的第一粘合透鏡，并且所述第四月牙透鏡和所述第四雙凸透鏡彼此接合以形成整體上具有正光焦度的第二粘合透鏡。在可選示例中，該變焦鏡頭滿足下述條件：1.2<|fg1|/fg2<2.0，其中“fg1”表示第一透鏡組的焦距，“fg2”表示第二透鏡組的焦距。在可選示例中，該變焦鏡頭滿足下述條件：1.8<|fg1|/ft<2.6，0.9<fg2/ft<1.8，其中“ft”表示處于望遠位置的變焦鏡頭的焦距。在可選示例中，該變焦鏡頭滿足下述條件：2.4<fs/fg2<3.2，其中“fs”表示第二透鏡組g2的該l21至l23透鏡的有效焦距。在可選示例中，該變焦鏡頭的孔徑光闌被設(shè)置于第一透鏡組與第二透鏡組之間并且固定不動。本發(fā)明還涉及一種如上文所述的變焦鏡頭的使用方法，其通過將第一透鏡組向物方移動和/或?qū)⒌诙哥R組向像方移動來執(zhí)行變焦。本發(fā)明還涉及一種成像設(shè)備，其包括根據(jù)上文所述的變焦鏡頭。本發(fā)明的有益效果在于：該方案采用二組式實現(xiàn)變焦，在保證成像質(zhì)量優(yōu)良的前提下，使繁雜的結(jié)構(gòu)大大簡化，透鏡全為球面玻璃，成像質(zhì)量優(yōu)良，體積小，并且結(jié)構(gòu)緊湊。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例中的兩組式變焦鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中的兩組式變焦鏡頭在廣角狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中的兩組式變焦鏡頭在中間狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中的兩組式變焦鏡頭在望遠狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明一實施例中兩組式變焦鏡頭在廣角狀態(tài)的球差曲線圖；圖6為本發(fā)明一實施例中兩組式變焦鏡頭在中間狀態(tài)的球差曲線圖；圖7為本發(fā)明一實施例中兩組式變焦鏡頭在望遠狀態(tài)的球差曲線圖；圖8為本發(fā)明一實施例中兩組式變焦鏡頭在廣角狀態(tài)的mtf圖。圖9為本發(fā)明一實施例中兩組式變焦鏡頭在中間狀態(tài)的mtf圖。圖10為本發(fā)明一實施例中兩組式變焦鏡頭在望遠狀態(tài)的mtf圖。標(biāo)號說明：g1、第一透鏡組；g2、第二透鏡組；l11、第一月牙透鏡；l12、第一雙凹透鏡；l13、第一雙凸透鏡；l21、第二雙凸透鏡；l22、第二月牙透鏡；l23、第二雙凹透鏡；l24、第三雙凸透鏡；l25、第三月牙透鏡；l26、第四月牙透鏡；l27、第四雙凸透鏡；s、孔徑光闌；h、平板玻璃。具體實施方式為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖予以說明。如圖1所示，本發(fā)明實施例的變焦鏡頭包括從物方到像方沿軸向光線自左向右入射依次同軸設(shè)置的具有負光焦度的第一透鏡組g1、具有正光焦度的第二透鏡組g2。在使用中，通過將第一透鏡組g1向物方移動，將第二透鏡組g2向像方移動來執(zhí)行對變焦鏡頭的變焦。圖2為本發(fā)明實施例中的兩組式變焦鏡頭在廣角狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中的兩組式變焦鏡頭在中間狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中的兩組式變焦鏡頭在望遠狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的實施例提供的該兩組式變焦鏡頭，如圖1所示，其采用兩組動變焦透射式結(jié)構(gòu)：從物方側(cè)到像方側(cè)依次同軸設(shè)置的具有負光焦度的第一透鏡組g1、孔徑光闌s、具有正光焦度的第二透鏡組g2。該具有負光焦度的第一透鏡組g1包括從物方側(cè)到像方側(cè)依次同軸設(shè)置的具有負光焦度的第一月牙透鏡l11、具有負光焦度的第一雙凹透鏡l12以及具有正光焦度的第一雙凸透鏡l13；所述具有正光焦度的第二透鏡組g2包括從物方側(cè)到像方側(cè)依次同軸設(shè)置的具有正光焦度的第二雙凸透鏡l21、具有正光焦度的第二月牙透鏡l22、具有負光焦度的第二雙凹透鏡l23、具有正光焦度的第三雙凸透鏡l24、具有負光焦度的第第三月牙透鏡l25、具有負光焦度的第四月牙透鏡l26、具有正光焦度的第四雙凸透鏡l27。進一步的，第三雙凸透鏡l24與第三月牙透鏡l25彼此接合以形成整體上具有正光焦度的粘合透鏡，第四月牙透鏡l26與第四雙凸透鏡l27彼此接合以形成整體上具有正光焦度的粘合透鏡。進一步的，變焦鏡頭滿足下述條件：1.2<|fg1|/fg2<2.0，其中“fg1”表示第一透鏡組的焦距，“fg2”表示第二透鏡組的焦距。進一步的，該變焦鏡頭滿足下述條件：1.8<|fg1|/ft<2.6，0.9<fg2/ft<1.8，其中“ft”表示處于望遠位置的變焦鏡頭的焦距。進一步的，改變焦鏡頭滿足下述條件：2.4<fs/fg2<3.2，其中“fs”表示第二透鏡組g2的該l21至l23透鏡的有效焦距。進一步的，該變焦鏡頭的孔徑光闌被設(shè)置于第一透鏡組g1與第二透鏡組g2之間并且固定不動。該方案采用二組式實現(xiàn)變焦，在保證成像質(zhì)量優(yōu)良的前提下，使繁雜的結(jié)構(gòu)大大簡化，透鏡全為球面玻璃，成像質(zhì)量優(yōu)良，體積小，并且結(jié)構(gòu)緊湊。表一列出根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭的一具體實例的詳細參數(shù)，其包含各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、色散系數(shù)等。其中鏡片的表面代號是從物方側(cè)至像方側(cè)依序編排，例如：“s1”代表第一透鏡l11朝物方側(cè)的表面，“s2”代表第一透鏡l11朝像方側(cè)的表面、“s”代表光闌表面、平板玻璃h的物方側(cè)及像方側(cè)表面分別是“s20”及“s21”等等。表一其中厚度或間距值標(biāo)示為“d1”、“d2”、“d3”，表示兩表面在廣角端(wide)、中間端、望遠端(tele)的距離，其距離如表二所示。表二本發(fā)明上述實例在廣角端、中間端、望遠端的焦距f、光圈值fno、半視場角ω(halfangleview)、像高y如表三所示。表三參數(shù)廣角端中間端望遠端f(mm)8.01012.0fno2.482.572.69ω(°)20.72719.29516.355y(mm)7.017.027.02本發(fā)明上述實例的波長數(shù)據(jù)如表四所示。表四參數(shù)波長(nm)14362486354645885656當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明實施例的變焦鏡頭的各個透明也可以具有除了以上的表格列出的參數(shù)之外的參數(shù)。圖5至圖7分別顯示本發(fā)明一實施例的變焦鏡頭在廣角端，中間端，望遠端的球面像差(longitudinalsphericalaberration)曲線圖。圖中用a、b、c、d、e分別表示針對波長為436、486、546、588或656nm時的測試曲線。圖中顯示鏡頭在廣角端，中間端，望遠端，波長為436nm與656nm的光束的球面像差皆控制0.004mm范圍內(nèi)。另外，根據(jù)實驗顯示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的變焦鏡頭在廣角端時，波長546nm的光束的正切場曲值與弧矢場曲值均控制在(-0.027mm，0.003mm)范圍內(nèi)，畸變率控制在(-4.1％，0％)范圍內(nèi)，在中間端時，正切場曲值與弧矢場曲值均控制在(-0.025mm，0.008mm)范圍內(nèi)，畸變率控制在(-2.5％，0％)范圍內(nèi)，在望遠端時，正切場曲值與弧矢場曲值均控制在(-0.020mm，0.022mm)范圍內(nèi)，畸變率控制在(-1.6％，0％)范圍內(nèi)。另外，圖8至圖10分別示出本發(fā)明的實施例的變焦鏡頭在廣角端、中間端和望遠端時的調(diào)制傳遞函數(shù)mtf(modulationtransferfunction)測試曲線。從圖中可看出，本發(fā)明一實施例的變焦鏡頭在廣角端、中間端和望遠端時，在0.8視場內(nèi)的調(diào)制傳遞函數(shù)mtf在215lp/mm均大于0.3。從上可知，本發(fā)明實施例的變焦鏡頭在廣角端，中間端，望遠端的球面像差、場曲及畸變均能獲得良好校正，傳遞函數(shù)平直銳度好。并且，利用本發(fā)明實施例的變焦鏡頭，在保證成像質(zhì)量優(yōu)良的前提下，使繁雜的結(jié)構(gòu)大大簡化，透鏡全為球面玻璃，成像質(zhì)量優(yōu)良，體積小，并且結(jié)構(gòu)緊湊，成本低。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12