CN101750718A - 光学变焦镜头 - Google Patents

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Abstract

一种光学变焦镜头，其从物侧到像侧依次包括：一个具有负光焦度的第一透镜组，一个具有正光焦度的第二透镜组，以及一个具有正光焦度的第三透镜组。其中，所述第二透镜组从物侧到像侧依次包括三个透镜。所述光学变焦镜头满足以下条件：ND3＞1.8、(ND3-ND4)＜0.1、TTL/fw＜＝1.3及R6/fw＞0.70，其中，ND3为所述第二透镜组的最靠近物侧的一个透镜对应的折射率，ND4为所述第二透镜组的次靠近物侧的另一个透镜对应的折射率，TTL为所述第一透镜组、所述第二透镜组及所述第三透镜组的厚度总和，fw为所属光学变焦镜头的最短焦距，R6为所述第二透镜组最靠近物侧的所述透镜的物侧表面的球面半径值。

Description

光学变焦镜头
技术领域
本发明涉及一种光学技术，尤其涉及一种用于成像装置的光学变焦镜头。
背景技术
近年来，随着多媒体的发展，对成像装置如：数码相机及摄像机等使用的CCD(ChargedCoupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固体成像器件的摄像元件的需求越来越大。另外，由于这些固体成像器件如CCD或者CMOS的工艺技术提高，已经制作出每个像素只有几个微米大小的成像器件，使得更加小型化的同时提高了对摄像镜头的分辨率的要求。
采用上述摄像元件的成像装置中，实现变焦功能的方式有两种，光学变焦与电子变焦。电子变焦方式中，像的放大率越大则分辨率越大，难以满足高分辨率的要求。光学变焦比电子变焦能获得更大的分辨率而成为优选采用的变焦方式。而随着小型化及高像素化的发展，对成像装置及搭载其上的镜头要求高对比度的同时也要求更进一步的小型化。但是现有的光学变焦镜头在保证光学性能优良且成像品质好的同时很难实现成本较低且小型化。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种成像性能良好、成本低且小型化的光学变焦镜头。
一种光学变焦镜头，其从物侧到像侧依次包括：一个具有负光焦度的第一透镜组，一个具有正光焦度的第二透镜组，以及一个具有正光焦度的第三透镜组。其中，所述第二透镜组从物侧到像侧依次包括三个透镜。所述光学变焦镜头满足以下条件：ND3＞1.8、(ND3-ND4)＜0.1、TTL/fw＜＝1.3及R6/fw＞0.70，其中，ND3为所述第二透镜组的最靠近物侧的一个透镜对应的折射率，ND4为所述第二透镜组的次靠近物侧的另一个透镜对应的折射率，TTL为所述第一透镜组、所述第二透镜组及所述第三透镜组的厚度总和，fw为所属光学变焦镜头的最短焦距，R6为所述第二透镜组最靠近物侧的所述透镜的物侧表面的球面半径值。
条件式ND3＞1.8、(ND3-ND4)＜0.1及R6/fw＞0.70可以减小系统的公差并保证该公差在可生产的范围内，条件式TTL/fw＜＝1.3可以使整个系统的厚度较小，满足上述条件的光学变焦镜头，成本较低，在该光学变焦镜头长度缩小的情况下仍能保证最终获取较好的图像质量。
附图说明
图1为本发明提供的光学变焦镜头在广角端的结构示意图。
图2为本发明提供的光学变焦镜头在望远端的结构示意图。
图3为图1的光学变焦镜头在广角端的场曲特性曲线图。
图4为图1的光学变焦镜头在广角端的畸变特性曲线图。
图5为图1的光学变焦镜头在广角端的长波及短波色差特性曲线图。
图6为图1的光学变焦镜头在广角端的球差特性曲线图。
图7为图2的光学变焦镜头在望远端的场曲特性曲线图。
图8为图2的光学变焦镜头在望远端的畸变特性曲线图。
图9为图2的光学变焦镜头在望远端的长波及短波色差特性曲线图。
图10为图2的光学变焦镜头在望远端的球差特性曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细说明。
请一并参阅图1及图2，其为本发明实施方式所提供的光学变焦镜头100。所述光学变焦镜头100从物侧到像侧依次包括：一个具有负光焦度的第一透镜组10，一个具有正光焦度的第二透镜组20，以及一个具有正光焦度的第三透镜组30。
所述光学变焦镜头100还包括一个光阑(Aperture stop)40以及一个滤光片50。所述光阑40位于所述第一透镜组10与所述第二透镜组20之间，以限制经过所述第一透镜组10的光线进入所述第二透镜组20的光通量，并让经过所述第一透镜组10后的光锥能更加对称，使所述光学变焦镜头100的彗差得以修正。为节约成本，缩短所述光学变焦镜头100的全长，可采用不透光材料涂布所述第二透镜组20中最靠近物侧的镜片的物侧表面外圈，充当所述光阑40。可以理解，所述光阑40如此设置还有利于缩短所述光学变焦镜头100的全长。所述滤光片50位于所述第三透镜组30与一个成像面60之间，主要用于滤除进入所述光学变焦镜头100光线中的位于红外波段的光线。
本实施方式中，所述第一透镜组10从物侧至像侧依次包括：一个具有负光焦度的第一透镜12以及一个具有正光焦度的第二透镜14。
所述第二透镜组20从物侧至像侧依次包括：一个具有正光焦度的第三透镜22、一个具有负光焦度的第四透镜24以及一个具有负光焦度的第五透镜26。其中，所述第三透镜22与所述第四透镜24使用点胶手段粘合在一起，构成一胶合透镜，以改善光线经过所述光学变焦镜头100产生的色像差。
所述第三透镜组30包括一个具有正光焦度的第六透镜32。
当所述光学变焦镜头100用于成像时，来自被摄物的光线从物侧方向入射所述光学变焦镜头100并依次经过所述第一透镜组10、所述第二透镜组20及所述第三透镜组30，最终汇聚到像侧，通过将CCD或CMOS等影像感测装置设于所述成像面60处，即可获取该被摄物的像。所述光学变焦镜头100变焦时，通过所述第一透镜组10及所述第二透镜组20在光轴上的移动进行。所述光学变焦镜头100聚焦时，通过所述第三透镜组30在光轴上的移动进行。
可以理解，考虑到成像品质，本发明实施方式的所述第一透镜组10、所述第二透镜组20、以及所述第三透镜组30中的所述第一透镜12、所述第三透镜22、所述第四透镜24、所述第六透镜32均采用玻璃制成，以降低色散。为进一步降低成本所述第二透镜14和所述第五透镜26均采用塑胶材料制成。在保证所述光学变焦镜头100成像质量较好的同时，成本相对较低，并且易于实现量产。
为实现小型化及高成像性能的要求，所述光学变焦镜头100满足以下条件式：
(1)ND3＞1.8；
(2)(ND3-ND4)＜0.1；
(3)TTL/fw＜＝1.3；及
(4)R6/fw＞0.70，
其中，ND3为所述第三透镜22的对应的折射率，ND4为所述第四透镜24对应的折射率，TTL为所述第一透镜组10、所述第二透镜组20及所述第三透镜组30的厚度总和，fw为所述光学变焦镜头100的最短焦距，R6为所述第三透镜22物侧表面的球面半径值。
条件式(1)ND3＞1.8，可以使所述第三透镜22的折射率较高，可以减小所述第三透镜22的曲率，从而减小系统的公差。
条件式(2)(ND3-ND4)＜0.1，由于满足条件式(1)，即所述第三透镜22的折射率较高，而所述第三透镜22的折射率与所述第四透镜24的折射率之间的差异较小，所以第四透镜24的折射率也较高，故也可以减小所述第四透镜24的曲率，进一步减小系统的公差。
条件式(3)TTL/fw＜＝1.3，可以保证所述第一透镜组10、所述第二透镜组20及所述第三透镜组30的厚度总和较小，从而使所述光学变焦镜头100小型化。
条件式(4)R6/fw＞0.70，可以保证系统公差在可生产范围内。
优选地，所述光学变焦镜头100还满足以下条件：
(5)10.5＜(V3-V4)＜11，满足该条件式可以有效校正系统色差。
下面请参照图3至图10，以具体实施方式来详细说明光学变焦镜头100。
本实施方式中，所述第一透镜组10、所述第二透镜组20、所述第三透镜组30中所述第一透镜12、所述第三透镜22、所述第四透镜24以及所述第六透镜32的各表面均为球面，所述第二透镜14以及所述第五透镜26的各表面均为非球面。
以透镜表面中心为原点，光轴为x轴，透镜表面的非球面面型表达式为：
x = ch 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 h 2 + Σ A i h i
其中，
Figure G2008103064103D0000042
为从光轴到透镜表面的高度，k是二次曲面系数，Ai为第i阶的非球面面型系数。
f：所述光学变焦镜头100的有效焦距；FNO：F(光圈)数；2ω：视场角。D4为所述第二透镜14的两个表面的轴上距离(两个表面截得光轴的长度)，D10为所述第五透镜26的两个表面的轴上距离。
所述光学变焦镜头100各光学元件满足表1～表3的条件，且其f＝6.36～18.02mm；FNO＝3.09～5.8；2ω＝23.46°～63.24°。
表1
  表面   曲率半径(mm)   厚度(mm)   折射率   阿贝数
  第一透镜12物侧表面   27.6967   0.6   1.72   50.34
  第一透镜12像侧表面   5.4255   1   ---   ---
  第二透镜14物侧表面   7.1295   1.72   1.60727   26.64
  第二透镜14像侧表面   14.0636   D4(可变)   ---   ---
  光阑40表面   无穷大   0.4   ---   ---
  第三透镜22物侧表面   4.7600   1.66   1.883   40.79
  第三透镜22像侧表面与第四透镜24物侧表面(重合)   -4.7600   0.48   1.85013   30.06
  第四透镜24像侧表面   242.4692   0.06   ---   ---
  第五透镜26物侧表面   6.2799   0.65   1.60727   26.64
  第五透镜26像侧表面   2.4800   D10(可变)   ---   ---
  第六透镜32物侧表面   33.4740   1.5   1.6968   55.53
  第六透镜32像侧表面   -15.6467   0.6   ---   ---
  滤光片50物侧表面   无穷大   0.8   1.5872   64.2
  滤光片50像侧表面   无穷大   0   ---   ---
表2
Figure G2008103064103D0000043
Figure G2008103064103D0000051
表3
  可变系数   广角端   望远端
  D4   11.08   1.1
  D10   3.93   15.7
在所述光学变焦镜头100中，其在广角端、望远端的像差特性曲线分别如图3到图10所示。所述光学变焦镜头100在广角端时，图3中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.1mm，0.1mm)范围内。图4中的畸变率控制在(-5％，5％)范围内。图5中的长波(656.3nm)及短波(435.8nm)的色差控制在(-0.004mm，0.004mm)范围内。图6中的球差控制在(-0.5mm，0.5mm)范围内。光学变焦镜头100在望远端时，图7中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.5mm，0.5mm)范围内。图8中的畸变率控制在(-1％，1％)范围内。图9中的长波及短波的色差控制在(0mm，0.0035mm)范围内。图10中的球差控制在(-0.5mm，0.5mm)范围内。由此可见，所述光学变焦镜头100在广角端、望远端的场曲、畸变、长波及短波的色差、球差均能被很好的校正。
所述光学变焦镜头具有较小的长度，成本较低、从而满足光学变焦镜头小型化、低成本的要求，且所述光学变焦镜头在其长度缩小的情况下仍能保证所述光学变焦镜头总长与像差之间的平衡，提高最终获取图像的质量，并且将公差控制在可生产的范围内。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种光学变焦镜头，其从物侧到像侧依次包括：一个具有负光焦度的第一透镜组，一个具有正光焦度的第二透镜组，以及一个具有正光焦度的第三透镜组，其中，所述第二透镜组从物侧到像侧依次包括三个透镜，所述光学变焦镜头满足以下条件：ND3＞1.8、(ND3-ND4)＜0.1、TTL/fw＜＝1.3及R6/fw＞0.70，其中，ND3为所述第二透镜组的最靠近物侧的一个透镜对应的折射率，ND4为所述第二透镜组的次靠近物侧的另一个透镜对应的折射率，TTL为所述第一透镜组、所述第二透镜组及所述第三透镜组的厚度总和，fw为所属光学变焦镜头的最短焦距，R6为所述第二透镜组最靠近物侧的所述透镜的物侧表面的球面半径值。
2.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于：所述光学变焦镜头还满足以下条件：10.5＜(V3-V4)＜11，其中，V3为所述第二透镜组中最靠近物侧的一个透镜对应的色散系数，V4为所述第二透镜组中次靠近物侧的另一个透镜对应的色散系数。
3.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于：所述光学变焦镜头还包括一个光阑，该光阑位于所述第一透镜组与所述第二透镜组之间。
4.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于：所述第一透镜组包括两个透镜，靠物侧的一个透镜的各表面均为球面，靠像侧的一个透镜的各表面均为非球面。
5.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于：所述第一透镜组包括两个透镜，靠物侧的一个透镜由玻璃制成，靠像侧的一个透镜由塑胶制成。
6.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于：所述第二透镜组中最靠物侧的所述透镜和次靠物侧的所述透镜的各表面均为球面，靠像侧的一个透镜的各表面均为非球面。
7.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于：所述第二透镜组中最靠物侧的所述透镜和次靠物侧的所述透镜均由玻璃制成，所述第二透镜组中靠像侧的一个透镜由塑胶制成。
8.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于：所述第三透镜组包括一个具有正光焦度的透镜，所述透镜的各表面均为球面。
9.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于：所述第三透镜组包括一个具有正光焦度的透镜，所述透镜由玻璃制成。
10.如权利要求1所述的光学变焦镜头，其特征在于，所述光学变焦镜头还包括设置于所述第三透镜组像侧的红外滤光片。
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