[实用新型]变倍光学系统和成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种变倍光学系统(variable magnification optical system)和成像设备。具体地，本发明涉及一种能够用于摄像机、电子静止照相机等的变倍光学系统，并且其特别适用于监控摄像机。此外，本发明还涉及一种包括该变倍光学系统的成像设备。

背景技术

通常，监控摄像机用于防止犯罪、记录图像等。用于监控摄像机的光学系统应当小并且成本低。光学系统需要具有大的孔径比，从而使得即使在低亮度摄影条件下也能够识别物体，以及具有高的光学性能。此外，近年来对于具有变倍功能的监控摄像机的需求在增加。自然地，监控摄像机的光学系统的主流趋势将是变倍光学系统。例如，在日本未审查的专利公开公报No.2006-251437(专利文献1)和日本未审查的专利公开公报No.2006-091643(专利文献2)中公开了能够用于监控摄像机的变倍光学系统。专利文献1和专利文献2中公开的变倍光学系统是两组变焦光学系统，每个系统包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组。专利文献1和2中公开的变倍光学系统整体来看是六透镜或八透镜光学系统，并且第一透镜组中的所有透镜是非球面透镜。

同时，在前述领域中，成像装置，例如CCD(电荷耦合器，ChargeCoupled Device)和CMOS(互补金属氧化物半导体，Complementary MetalOxide Semiconductor)，安装在摄像机上。近年来，成像装置的分辨率变得越来越高，并且对于使用监控摄像机的高品质的图像或视频图像的需求也在增加。特别地，对于能够适应于具有1百万像素或更高的成像装置的高性能的变倍光学系统的需求在增加。然而，在传统的光学系统中，难以实现能够与近年来分辨率的增加相适应，同时能够保持大的孔径比和小体 积(这对于监控摄像机是必须的)的高性能光学系统。

发明内容

鉴于前述情况，本发明的一个目的是提供一种具有高的光学性能的变倍光学系统，其能够适应近年来增加分辨率的需求，同时保持光学系统的大孔径比和小体积。此外，本发明的另一个目的是提供一种包括该变倍光学系统的成像设备。

本发明的变倍光学系统为一种变倍光学系统，包括从所述变倍光学系统的物侧开始布置的：

具有负屈光力的第一透镜组；

孔径光阑；和

具有正屈光力的第二透镜组，

其中通过改变第一透镜组和第二透镜组之间在光轴方向上的间距来改变变倍光学系统的放大倍率，并且当通过改变所述放大倍率使得必须进行像平面的位置校正时，通过在所述光轴的方向上移动第一透镜组来校正所述像平面的位置，并且

其中具有面向变倍光学系统的像侧的凹面的负透镜布置在所述第一透镜组的最远物侧，并且具有面向所述物侧的凹面和面向所述像侧的非球面的非球面透镜布置在所述第一透镜组的最远像侧，并且具有面向所述像侧的凸面的正透镜布置在所述非球面透镜的物侧，紧靠在所述非球面透镜之前，并且

其中与所述非球面透镜的在所述光轴附近的表面的区域的能力相比，所述非球面透镜的像侧表面包括在轴向光束的最外光线穿过的位置的外侧、具有更高的正能力(positive power)的部分。

语句“具有面向所述像侧的凸面的正透镜布置在所述非球面透镜的物侧，紧靠在所述非球面透镜之前”意思为在所述非球面透镜和具有面向像侧的凸面的正透镜之间没有光学元件。

此外，语句“具有面向像侧的凹面的负透镜”，“具有面向物侧的凹面”和“具有面向像侧的凸面的正透镜”是指当透镜为非球面透镜时透镜的近轴区域。

此外，术语“轴向光束”是指当光束进入基于光学系统的规范最大的孔径时的轴向光束。此外，术语“轴向光束的最外光线”是指包括在轴向光束中的并且在垂直于光轴的方向上到光轴最远的光线。

此外，当连接一点和一表面在该点处的法线与光轴之间的交点(在该交点处，该表面在该点处的法线与光轴彼此相交)的线段的长度为曲率半径R，该表面的物侧的折射率为N1，并且该表面的像侧的折射率为N2时，该表面上的该点处的能力(power)可以用(N2-N1)/R表示。此时，当该交点位于该表面的像侧时曲率半径R(正或负)的符号是正。当该交点位于该表面的物侧时曲率半径R(正或负)的符号是负。

此外，语句“与所述非球面透镜的在所述光轴附近的表面的区域的能力相比，......具有更高的正能力的部分”不仅指在光轴的附近具有正能力和在轴向光束的最外光线穿过的位置的外侧具有更高的正能力的情况，而且还指在光轴的附近具有负或零能力和在轴向光束的最外光线穿过的位置的外侧具有正能力的情况。