专利摘要
本发明公开了一种高清摄像机和折返式变焦光学镜头，涉及摄像技术领域。本发明包括：折返式变焦光学镜头；及图像拾取元件，被配置为接收由所述折返式变焦光学镜头形成的图像；所述折返式变焦光学镜头从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的防抖透镜群、转折棱镜、具有负光焦度的固定透镜群、具有正光焦度的聚焦透镜群、具有正光焦度的变焦透镜群和带有成像元件的成像面；所述聚焦透镜群从物侧到像侧的第一枚透镜的物侧面上设有孔径光阑。本发明能够通过转折光路压缩镜头体积，变倍比率达到3X以上，并且在满足4K高清性能的前提下，具备光学防抖功能，防抖角度达到3°以上。
权利要求
1.一种高清摄像机，其特征在于，包括：
折返式变焦光学镜头；
及图像拾取元件，被配置为接收由所述折返式变焦光学镜头形成的图像；
所述折返式变焦光学镜头从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的防抖透镜群、转折棱镜、具有负光焦度的固定透镜群、具有正光焦度的聚焦透镜群和具有正光焦度的变焦透镜群；
所述聚焦透镜群从物侧到像侧的第一枚透镜的物侧面上设有孔径光阑；
所述转折棱镜包括：入射面、反射面和出射面；
所述折返式变焦光学镜头满足：(f
所述防抖透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述固定透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述聚焦透镜群从物侧到像侧依次包括：至少一枚具有正光焦度的透镜和一枚具有负光焦度的透镜；
所述变焦透镜群包括：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。
2.根据权利要求1所述的高清摄像机，其特征在于，所述固定透镜群内靠近像侧的方向增设一枚具有正光焦度的透镜。
3.根据权利要求1所述的高清摄像机，其特征在于，所述防抖透镜群满足：3000<f
4.根据权利要求1所述的高清摄像机，其特征在于，当所述固定透镜群内不存在正光焦度的透镜时，该固定透镜群满足：-7.25<f
5.根据权利要求2所述的高清摄像机，其特征在于，所述固定透镜群满足：-0.61<f
6.根据权利要求1所述的高清摄像机，其特征在于，所述聚焦透镜群满足：0.88<f
7.根据权利要求1所述的高清摄像机，其特征在于，所述变焦透镜群满足：1.03<f
8.根据权利要求1所述的高清摄像机，其特征在于，所述入射面和出射面的表面镀有增透膜以降低光损耗；所述反射面的表面镀有全反射膜以保证光路发生特定焦度的偏折。
9.一种折返式变焦光学镜头，其特征在于，从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的防抖透镜群、转折棱镜、具有负光焦度的固定透镜群、具有正光焦度的聚焦透镜群和具有正光焦度的变焦透镜群；
所述聚焦透镜群从物侧到像侧的第一枚透镜的物侧面上设有孔径光阑；
所述转折棱镜包括：入射面、反射面和出射面；
所述折返式变焦光学镜头满足：(f
所述防抖透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述固定透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述聚焦透镜群从物侧到像侧依次包括：至少一枚具有正光焦度的透镜和一枚具有负光焦度的透镜；
所述变焦透镜群包括：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。
说明书
技术领域
本发明涉及摄像领域的技术，具体是一种高清摄像机和折返式变焦光学镜头。
背景技术
高清摄像机，即是可以高质量、高清晰影像，拍摄出来的画面可以达到720线逐行扫描方式、分辨率1280*720，或达到1080线隔行扫描方式、分辨率 1920 *1080的数码摄像机。
高清摄像机为了使能够在拍摄远方的物体时也能够获得较高的清晰度，需要使用变焦的能力，现有高清摄像机内的镜头的变焦方式主要包括：多镜头拼接变焦和切换式变焦，其中多镜头拼接变焦的焦距变化是阶跃的，镜头数目越多，变焦过程越平滑，意味着高清摄像机的体积越臃肿；不同的镜头的光轴并不重合，切换时画面中心会有“跳跃”感，为了减轻这一现象，高清摄像机上的软件必须裁剪画幅，造成视场与像素的损失；多模组间的拼接工艺复杂，精度要求高，生产制造过程十分困难。
切换式变焦能够直接在高清摄像机中设置变焦群组，直接搭载意味着光学结构除了满足高清摄像机本身的性能要求外，还要设置额外的光学变焦组，导致高清摄像机内的空间拥挤，变倍比较低，进一步造成了高清摄像机的体积增大；增倍镜作为独立的光学系统会引入额外的像差，造成高清摄像机的光学性能下降；后期安装方式无法作为常驻变焦手段，造成使用上的不便。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种高清摄像机和折返式变焦光学镜头，能够在极小的体积下达到较大的变倍比率，同时具备4K高清解像力水平，并且还搭载了光学防抖的校准方案。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的目的在于提供一种高清摄像机，包括：折返式变焦光学镜头；
及图像拾取元件，被配置为接收由所述折返式变焦光学镜头形成的图像；
所述折返式变焦光学镜头从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的防抖透镜群、转折棱镜、具有负光焦度的固定透镜群、具有正光焦度的聚焦透镜群和具有正光焦度的变焦透镜群；
所述聚焦透镜群从物侧到像侧的第一枚透镜的物侧面上设有孔径光阑；
所述转折棱镜包括：入射面、反射面和出射面；
所述折返式变焦光学镜头满足： ，其中：fwide为所述折返式变焦光学镜头在广角端的焦距，ftele为所述折返式变焦光学镜头在望远端的焦距，TTL为所述折返式变焦光学镜头的光学全长；
所述防抖透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述固定透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述聚焦透镜群从物侧到像侧依次包括：至少一枚具有正光焦度的透镜和一枚具有负光焦度的透镜；
所述变焦透镜群包括：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。
优选地，所述固定透镜群内靠近像侧的方向增设一枚具有正光焦度的透镜。
优选地，所述防抖透镜群满足： 和 ，其中：fS1为防抖透镜群整体的焦距，S为防抖透镜群G1垂直于光轴方向的偏移量，φG1R1为防抖透镜群从物侧到像侧的第一枚透镜前表面的有效口径，RG1R2为防抖透镜群的第一枚透镜后表面的曲率半径。
优选地，当所述固定透镜群内不存在正光焦度的透镜时，该固定透镜群满足： ，其中：fS2为固定透镜群整体的焦距，φS2R为固定透镜群的最后一个光学表面的有效口径。
优选地，所述固定透镜群满足： 和 ，其中：fS1G1为具有负光焦度的透镜的焦距，fS1G2为具有正光焦度的透镜的焦距，fS2为固定透镜群整体的焦距，φS2R为固定透镜群的最后一个光学表面的有效口径。
优选地，所述聚焦透镜群满足： 和 ，其中：fS3G1为聚焦透镜群从物侧到像侧的第一枚具有正光焦度的透镜的焦距，φS3F为聚焦透镜群从物侧到像侧的第一个光学表面的有效口径，NdS3R为聚焦透镜群内具有负光焦度的透镜的折射率。
优选地，所述变焦透镜群满足： 和 ，其中：fS4为变焦透镜群整体的焦距，fS4G1为变焦透镜群从物侧到像侧第一枚具有正光焦度的透镜的焦距，VdS4F为变焦透镜群中第一枚具有正光焦度的透镜的阿贝数。
优选地，所述入射面和出射面的表面镀有增透膜以降低光损耗；所述反射面的表面镀有全反射膜以保证光路发生特定焦度的偏折。
本发明的目的之一还在于提供一种折返式变焦光学镜头，从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的防抖透镜群、转折棱镜、具有负光焦度的固定透镜群和具有正光焦度的聚焦透镜群、具有正光焦度的变焦透镜群；
所述聚焦透镜群从物侧到像侧的第一枚透镜的物侧面上设有孔径光阑；
所述转折棱镜包括：入射面、反射面和出射面；
所述折返式变焦光学镜头满足： ，其中：fwide为所述折返式变焦光学镜头在广角端的焦距，ftele为所述折返式变焦光学镜头在望远端的焦距，TTL为所述折返式变焦光学镜头的光学全长；
所述防抖透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述固定透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述聚焦透镜群从物侧到像侧依次包括：至少一枚具有正光焦度的透镜和一枚具有负光焦度的透镜；
所述变焦透镜群包括：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。
与现有技术相比，本发明能够通过转折光路压缩镜头体积，变倍比率达到3X以上，并且在满足4K高清性能的前提下，具备光学防抖功能，防抖角度达到3°以上。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例1广角端向望远端变倍的示意图；
图3为实施例1的望远端相对于d线的各像差图；
图4为实施例1的广角端相对于d线的各像差图；
图5为实施例2的结构示意图；
图6为实施例2广角端向望远端变倍的示意图；
图7为实施例2的望远端相对于d线的各像差图；
图8为实施例2的广角端相对于d线的各像差图；
图9为实施例3的结构示意图；
图10为实施例3广角端向望远端变倍的示意图；
图11为实施例3的望远端相对于d线的各像差图；
图12为实施例3的广角端相对于d线的各像差图；
附图标号说明：防抖透镜群G1、转折棱镜P、固定透镜群G2、光阑STP、聚焦透镜群G3、变焦透镜群G4、保护玻璃CG、成像面IMG、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种高清摄像机，包括：
折返式变焦光学镜头；
及图像拾取元件，被配置为接收由所述折返式变焦光学镜头形成的图像；所述图像拾取元件为CCD或CMOS，图像拾取元件能够设置在折返式变焦光学镜头的像侧面IMG上。
折返式变焦光学镜头从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的防抖透镜群G1、转折棱镜P、具有负光焦度的固定透镜群G2、具有正光焦度的聚焦透镜群G3和具有正光焦度的变焦透镜群G4；本实施例中，各个透镜群及内部的镜片靠近物侧的表面为前表面，靠近像侧的表面为后表面。
所述防抖透镜群G1为具有负光焦度的第一透镜L1，该透镜的前表面为凸后表面为凹。
所述转折棱镜P的入射面和出射面的表面镀有增透膜以降低光线在穿透棱镜过程中因吸收和反射导致的光损耗，反射面的表面镀有全反射膜以保证光路发生特定角度的偏折；具体地，入射面与出射面之间的夹角设置为90度。
所述固定透镜群G2包括：具有负光焦度的第二透镜L2和具有正光焦度的第三透镜L3，其中：第二透镜L2前后表面均为凹，第三透镜L3前表面为凸后表面为凹。
所述聚焦透镜群G3包括：具有正光焦度的第四透镜L4和具有负光焦度的第五透镜L5，其中：第四透镜L4前后表面均为凸且为非球面，第五透镜L5前表面为凸后表面为凹。
所述第四透镜L4的前表面设有孔径光阑STP。
所述变焦透镜群G4包括：具有正光焦度的第六透镜L6，以及具有正光焦度的第七透镜L7和具有负光焦度的第八透镜L8组成的胶合透镜，其中：第六透镜L6前后表面均为凸，第七透镜L7前后表面均为凸，第八透镜L8前表面为凹后表面为凸。
所述成像面IMG的物侧方设有用于滤除不必要波段的光线和杂散光的滤光片IRCF和保护玻璃CG。
如图2所示，所述变焦透镜群G4沿着光轴从像侧向物侧移动，实现从广角端向望远端的变倍；聚焦透镜群G3沿着光轴移动，校正变倍过程以及物距变化造成的虚焦。
所述防抖透镜群G1沿垂直于光轴的方向移动，能够补正因抖动而导致的光轴偏移与像质损失。
表1 实施例1镜头的基本光学参数
表中：f为镜头的焦距；Fno为数值孔径；Y为焦距在相机有效像圆径。
表2 实施例1镜头结构参数
其中第七透镜L7与第八透镜L8胶合，故第七透镜L7后表面为第八透镜L8前表面。
表3 实施例1的变焦参数
表4 实施例1的非球面系数
本实施例的镜头满足 ，其中：fwide为镜头在广角端的焦距，ftele为镜头在望远端的焦距，TTL为镜头的光学全长。
本实施例的防抖透镜群G1满足 ，其中：fS1为防抖透镜群G1整体的焦距，ftele为镜头在望远端的焦距，S为防抖透镜群G1垂直于光轴方向的偏移量，具体地，本实施例中，S=1.5mm；还满足 ，其中：φG1R1为第一透镜L1靠近物侧表面的有效口径，RG1R2为第一透镜L1靠近像侧表面的曲率半径，本实施例中，通过第一透镜L1有效口径与曲率半径的限定，有效地控制了第一透镜L1内的折射光路，增加了成像元件上成像的质量。
本实施例的固定透镜群G2满足 ，其中：fS1G1为第二透镜L2的焦距，fS1G2为第三透镜L3的焦距；还满足 ，其中：fS2为固定透镜群G2整体的焦距，φS2R为第三透镜L3后表面的有效口径；通过第二透镜L2与第三透镜L3焦距的限定，调整了光路在镜头内的走向，继而图像的色差与像散，增加了成像的质量。
本实施例的聚焦透镜群G3满足 ，其中：fS3G1为第四透镜L4的焦距，φS3F为第四透镜L4前表面的有效口径；还满足 ，其中：NdS3R为第五透镜L5的折射率。
本实施例的变焦透镜群G4满足 ，其中：fS4为变焦透镜群G4整体的焦距，fS4G1为第六透镜L6的焦距；还满足 ，其中：VdS4F为第六透镜L6的阿贝数。
如图3所示，从左至右分别表示镜头在Wide端的球差、场曲、畸变数值。
如图4所示，从左至右分别展示了镜头在Tele端的球差、场曲、畸变数值。
实施例2：如图5和图6所示，与实施例1相比，本实施例的固定透镜群G2仅具有一枚具有负光焦度的第二透镜L2，该透镜的前后表面均凹且为非球面。
表5实施例2镜头的基本光学参数
表中：f为焦距；Fno为数值孔径；Y为焦距在相机有效像圆径。
表6 实施例2镜头结构参数
其中第七透镜L7与第八透镜L8胶合，故第七透镜L7后表面为第八透镜L8前表面。
表7 实施例2的变焦参数
表8实施例2的非球面系数
本实施例的镜头满足 ，其中：fwide为镜头在广角端的焦距，ftele为镜头在望远端的焦距，TTL为镜头的光学全长。
本实施例的防抖透镜群G1满足 ，其中：fS1为防抖透镜群G1整体的焦距，ftele为镜头在望远端的焦距，S为防抖透镜群G1垂直于光轴方向的偏移量，具体地，本实施例中，S=1.3mm；还满足 ，其中：φG1R1为第一透镜L1前表面的有效口径，RG1R2为第一透镜L1后表面的曲率半径。
本实施例的固定透镜群G2满足 ，其中：fS2为固定透镜群G2整体的焦距，φS2R为第二透镜L2后表面的有效口径。
本实施例的聚焦透镜群G3满足 ，其中：fS3G1为第四透镜L4的焦距，φS3F为第四透镜L4前表面的有效口径；还满足 ，其中：NdS3R为第五透镜L5的折射率。
本实施例的变焦透镜群G4满足 ，其中：fS4为变焦透镜群G4整体的焦距，fS4G1为第六透镜L6的焦距；还满足 ，其中：VdS4F为第六透镜L6的阿贝数。
如图7所示，从左至右分别表示镜头在Wide端的球差、场曲、畸变数值。
如图8所示，从左至右分别表示镜头在Tele端的球差、场曲、畸变数值。
实施例3：如图9和图10所示，与实施例1相比，本实施例的第六透镜L6前后两面均为非球面。
表9 实施例3镜头的基本光学参数
表中：f为焦距；Fno为数值孔径；Y为焦距在相机有效像圆径。
表10 实施例3镜头结构参数
其中第七透镜L7与第八透镜L8胶合，故第七透镜L7后表面为第八透镜L8前表面。
表11 实施例3的变焦参数
表12 实施例3的非球面系数
本实施例的镜头满足 ，其中：fwide为镜头在广角端的焦距，ftele为镜头在望远端的焦距，TTL为镜头的光学全长。
本实施例的防抖透镜群G1满足 ，其中：fS1为防抖透镜群G1整体的焦距，ftele为镜头在望远端的焦距，S为防抖透镜群G1垂直于光轴方向的偏移量，具体地，本实施例中，S=1.6mm；还满足 ，其中：φG1R1为第一透镜L1前表面的有效口径，RG1R2为第一透镜L1后表面的曲率半径。
本实施例的固定透镜群G2满足 ，其中：fS1G1为第二透镜L2的焦距，fS1G2为第三透镜L3的焦距；还满足 ，其中：fS2为固定透镜群G2整体的焦距，φS2R为第三透镜L3后表面的有效口径。
本实施例的聚焦透镜群G3满足 ，其中：fS3G1为第四透镜L4的焦距，φS3F为第四透镜L4前表面的有效口径；还满足 ，其中：NdS3R为第五透镜L5的折射率。
本实施例的变焦透镜群G4满足 ，其中：fS4为变焦透镜群G4整体的焦距，fS4G1为第六透镜L6的焦距；还满足 ，其中：VdS4F为第六透镜L6的阿贝数。
如图11所示，从左至右分别表示镜头在Wide端的球差、场曲、畸变数值。
如图12所示，从左至右分别表示镜头在Tele端的球差、场曲、畸变数值。
经过具体实际实验，高清摄像机的镜头搭载传感器后，在可见光环境下进行光学变焦/聚焦并获取相应的图像，变倍比率达到3X以上，并实现了全程4K性能与光学防抖。与现有技术相比，本高清摄像机通过转折式的光路结构压缩了镜头体积，同等变倍比率下镜头转折尺寸小于15mm，并且在满足4K高清性能的前提下，各倍率均具备光学防抖功能，防抖角度达到3°以上。
实施例4：如图1至图9所示，一种折返式变焦光学镜头，从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的防抖透镜群G1、转折棱镜P、具有负光焦度的固定透镜群G2、具有正光焦度的聚焦透镜群G3和具有正光焦度的变焦透镜群G4。本实施例中，各个透镜群及内部的镜片靠近物侧的表面为前表面，靠近像侧的表面为后表面。
所述聚焦透镜群G3从物侧到像侧的第一枚透镜的物侧面上设有孔径光阑STP。
所述转折棱镜P包括：入射面、反射面和出射面。
所述折返式变焦光学镜头满足： ，其中：fwide为所述折返式变焦光学镜头在广角端的焦距，ftele为所述折返式变焦光学镜头在望远端的焦距，TTL为所述折返式变焦光学镜头的光学全长；
所述防抖透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述固定透镜群包括：至少一枚具有负光焦度的透镜；
所述聚焦透镜群G3从物侧到像侧依次包括：至少一枚具有正光焦度的透镜和一枚具有负光焦度的透镜；
所述变焦透镜群G4包括：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。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
高清摄像机和折返式变焦光学镜头专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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