CN100399098C - 变焦透镜光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种变焦透镜光学系统，其包括第一光学组，该第一光学组包括具有负折射的第一透镜、具有正折射的第二透镜和改变通过第一透镜的入射光的路径并使光入射至第二透镜的光路改变单元。第二光学组，用于改变放大倍率。该第二光学组有具有负折射的第三透镜、第四透镜和第五透镜，其中第四和第五透镜被整体连接在一起并具有负折射。第三光学组，该第三光学组包括可变光圈、具有正折射的第六透镜以及具有负折射的第七透镜。第四光学组用于聚焦。该第四光学组具有被整体连接在一起并均具有正折射的第八透镜和第九透镜。

Description

变焦透镜光学系统
技术领域
本发明总的涉及变焦透镜光学系统。更具体地，本发明涉及装备光路改变棱镜的、用于最小化垂直照相设备尺寸的变焦透镜光学系统。
背景技术
两种类型的活动图像照相设备是射击(gunshot)照相设备和垂直照相设备。两种设备均获得顾客的欢迎。射击式照相设备在尺寸上相对垂直照相设备较大，但是用户操作射击式照相设备更容易。例如，在拍照同时，用户可操作该设备的其他功能。一般地，用户需要两手拿住该设备以拍摄清晰的图像。换句话说，垂直照相设备便于携带，并且一般适于一只手操作该设备和同时拍照图像。因为方便的原因，垂直照相设备现在更流行。
因射击式照相设备被更广泛地使用，商业化的照相技术更普遍地用于射击式照相设备。这也是如图1中所示垂直照相设备使用变焦透镜光学系统的原因，该变焦透镜光学系统被应用至射击式照相设备用于拍照目标。
参考图1，常规变焦透镜光学系统100包含用于转换目标为图像的第一透镜组110、用于改变放大倍率的第二透镜组120、被远离可变光圈100a放置的用于转换目标的图像的第三透镜组130以及用于聚焦的第四透镜组140。具体地，两条虚线、一条长点划线以及一条长双点划线表示显示目标成像的光路。
然而，一般的变焦透镜光学系统100被专门设计用于射击式照相设备。这样，就限制了将变焦透镜光学系统100应用至垂直照相设备。即变焦透镜光学系统100是那么大，以致于因其尺寸不适用于应用至常规垂直照相设备。假如垂直照相设备在尺寸上增加，则作为可携带的、便利的产品的吸引力变小。从而，该设备的商业化变得更困难。此外，相关技术的变焦透镜光学系统100包含四个透镜组110、120、130和140，因此不能被应用至CCD(电荷耦合设备)，该设备具有高像素数，但不能传送高清晰度、高分辨率的图像。
因此，需要一种能够最小化垂直照相设备的尺寸，同时传送高分辨率的图像的变焦透镜光学系统。
发明内容
本发明的一个方面是至少解决上面问题和/或缺点，并至少提供下面说明的优点。因此，本发明的一个方面是提供一种能够减小垂直照相设备的长度和传送高分辨率的图像的变焦透镜光学系统。
为了实现上述方面和优点，提供一种变焦透镜光学系统。该变焦透镜光学系统包含第一光学组，所述第一光学组包括具有负折射的第一透镜、具有正折射的第二透镜和改变通过第一透镜的入射光的路径并使光入射至第二透镜的光路改变单元。第二光学组改变放大倍率，并包括第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第三透镜具有负折射，其中所述第四和第五透镜被整体连接在一起并具有负折射。第三光学组包含可变光圈、具有正折射的第六透镜以及具有负折射的第七透镜。用于聚焦的第四光学组包括被整体连接在一起并均具有正折射的第八透镜和第九透镜。
优选地，该变焦透镜光学系统另外包含用于校正最终像差的第五光学组。第五光学组包含具有负折射的第十透镜和具有正折射的第十一透镜。
优选地，光路改变单元是棱镜或反射镜，以及第二透镜是非球面透镜。
还优选地，第六透镜的面向第七透镜的一侧被熔合在可变光圈上。此外，优选的是，第六透镜的所述一侧和可变光圈之间的距离不大于0.2mm。
根据本发明的一方面，提供了一种变焦透镜光学系统，包括：第一光学组，其包括具有负折射的第一透镜、具有正折射的第二透镜和改变通过第一透镜的入射光的路径并使光入射至第二透镜的光路改变单元；第二光学组，其用于改变放大倍率，包括第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第三透镜、第四透镜和第五透镜具有负折射，其中第四和第五透镜被整体连接在一起并具有负折射；第三光学组，其包括可变光圈、具有正折射的第六透镜以及具有负折射的第七透镜；和用于聚焦的第四光学组，其包括被整体连接在一起并且均具有正折射的第八透镜和第九透镜，其中所述第三光学组设置在所述第二光学组和所述第四光学组之间，并将用第二光学组所变化的放大倍率的图像传递到第四光学组。
本领域技术人员根据下面结合附图、说明该发明优选实施例的的详细说明，该发明的其他目的、优点和显著的特征将是清楚的。
附图说明
根据下面结合附图的说明，本发明具体实施例的上面和其它目的、特征和优点将更清楚，其中：
图1说明常规变焦透镜光学系统；和
图2说明依据本发明实施例的变焦透镜光学系统。
在所有附图中，相同附图标记可被认为涉及相同部件、特征和结构。
具体实施方式
在说明书中限定的内容譬如详细的结构和部件被提供以帮助对发明实施例的理解领会。因此，本领域普通技术人员将明白，不脱离该发明的范围和宗旨，这里说明的实施例的各种变化和改良可被实现。同样，为了清楚和简明，省略了众所周知的功能和结构的说明。
图2说明依据本发明实施例的变焦透镜光学系统。
如图2中所示，变焦透镜光学系统200包含第一光学组210、第二光学组220、第三光学组230、第四光学组240和第五光学组250。在图2中，虚线、长点划线以及长双点划线表示显示目标成像的光路。
在垂直照相设备(未显示)的透镜镜筒(未显示)中，变焦透镜光学系统200的第一至第五光学组210、220、230、240和250被从目标侧顺序放置(即，第一光学组最接近目标)。第一光学组210的第二透镜L2。此外，第二光学组220、第三光学组230、第四光学组240和第五光学组250被从光路改变单元210a顺序安置在光轴(未显示)上
优选地，第一光学组210、第三光学组230和第五光学组250被固定地安装在透镜镜筒(未显示)中，而第二光学组220和第四光学组240被可动地安装在透镜镜筒(未显示)中。
第一光学组210是前光学组，并传递目标的图像。为此目的，第一光学组210包含第一透镜L1、光路改变单元210a和第二透镜L2。
第一透镜L1具有负折射，并传递显示目标图像的入射光至光路改变单元210a。
光路改变单元210a改变通过第一透镜L1的入射光的路径，并使光入射到第二透镜L2。至于光路改变单元210a，可使用至少一个棱镜或至少一个譬如镜面的反射镜。在本发明中，棱镜被用作光路改变单元210a。
第二透镜L2具有正折射，并传递由光路改变单元210a改变路径的光至第二光学组220。非球面透镜被用作第二透镜L2，并被用以减少变焦透镜光学系统200的长度。因一个非球面透镜等效于2-3个球面透镜，这有可能实现。
第二光学组220是涉及变焦的变焦透镜组，例如改变光学系统的放大倍率。为此目的，第二光学组220包含具有负折射的第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5。第四和第五透镜L4、L5被连接在一起并具有负折射。
第三光学组230是中转透镜组。第三光学组230传递光至第四光学组240，以显示具有由第二光学组220改变的放大倍率的图像。为此目的，第三光学组230包含具有正折射的第六透镜L6、可变光圈200a以及具有负折射的第七透镜L7。
通过熔合处理，第六透镜L6和第七透镜L7直接与可变光圈200a熔合在一起。更具体地，面向第七透镜L7的第六透镜L6的一侧被热熔合在可变光圈200a上。在第六透镜L6一侧上的最圆部分至可变光圈200a的距离(d)优选是0.2mm或更少。以这种方式，可增加在垂直照相设备(未显示)中被使用空间的百分数。此外，变焦透镜光学系统200的长度被最小化。从而，可在尺寸上最小化垂直照相设备(未显示)。
第四光学组240是涉及放大率变化的聚焦透镜组，并依据目标距离的改变来聚焦图像。为此目的，第四光学组240包含第八透镜L8和第九透镜L9，二者被连接在一起并具有正折射。
第五光学组250是补偿透镜组，其会聚通过第四光学组240的光并且校正会聚光的最终像差。为此目的，第五光学组250包含具有负折射的第十透镜L10和具有正折射的第十一透镜L11。
依据本发明的实施例，譬如棱镜的光路改变单元210a明显有助于减少具有在一条直线上的光学组的变焦透镜光学系统200的长度。通过将第三光学组230熔合在可变光圈200a上，安装有变焦透镜光学系统200的垂直照相设备(未显示)在尺寸上被最小化。
优选地，被使用于变焦透镜光学系统200的第一至第十一透镜L1-L11由玻璃或塑料材料制造。
变焦透镜光学系统200适用于所有种类的照相设备，包含属于垂直照相设备(未显示)的可携式摄像机和静照相机。
总之，依据本发明实施例的变焦透镜光学系统包括属于五个光学组的十一个透镜和一个棱镜。这些部件共同地最小化变焦透镜光学系统的尺寸。具体地，通过使用非球面透镜作为前组透镜以将第三光学组熔合在可变光圈上，在狭窄空间内校正光学像差成为可能。因此，变焦透镜光学系统的尺寸被最小化。
此外，第五光学组可以实现针对大像素数的改善的像差校正，譬如百万像素。因此，可以传送高分辨率图像。
因此，采用变焦透镜光学系统的垂直照相设备的总的尺寸被最小化。从而，产品的价值和产品的竞争力被提高。
尽管参考本发明的具体实施例显示和说明了本发明，本领域技术人员可以理解，在不脱离由权利要求书限定的该发明宗旨和范围的条件下，可以在形式上和细节上进行各种变化。

Claims (6)

1.一种变焦透镜光学系统，包括：
第一光学组，其包括具有负折射的第一透镜、具有正折射的第二透镜和改变通过第一透镜的入射光的路径并使光入射至第二透镜的光路改变单元；
第二光学组，其用于改变放大倍率，包括第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第三透镜具有负折射，其中所述第四和第五透镜被整体连接在一起并具有负折射；
第三光学组，其包括可变光圈、具有正折射的第六透镜以及具有负折射的第七透镜；和
用于聚焦的第四光学组，其包括被整体连接在一起的第八透镜和第九透镜，其中被连接的透镜具有正折射，
其中所述第三光学组设置在所述第二光学组和所述第四光学组之间，并将用第二光学组所变化的放大倍率的图像传递到第四光学组。
2.依据权利要求1的变焦透镜光学系统，另外包括用于校正最终像差的第五光学组，所述第五光学组包括具有负折射的第十透镜，以及具有正折射的第十一透镜。
3.依据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中光路改变单元是棱镜或反射镜。
4.依据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中第二透镜是非球面透镜。
5.依据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中第六透镜的面对第七透镜的一侧被熔合在可变光圈上。
6.依据权利要求5的变焦透镜光学系统，其中第六透镜的该侧和可变光圈之间的距离不大于0.2mm。
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