CN102043235A

CN102043235A - 变焦镜头和具有该变焦镜头的图像拾取装置

Info

Publication number: CN102043235A
Application number: CN2010105120891A
Authority: CN
Inventors: 朴英雨
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: CN102043235B; US20110085246A1; US8045275B2; KR20110040463A; KR101670054B1

Abstract

一种变焦镜头和具有该变焦镜头的图像拾取装置。变焦镜头按从物方到像方顺序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，变焦镜头通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离来执行变焦，并通过使用第二透镜组中最接近物方的第一透镜来执行对焦。

Description

变焦镜头和具有该变焦镜头的图像拾取装置

本申请要求于2009年10月14日提交到韩国知识产权局的第10-2009-0097739号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。

技术领域

实施例涉及一种紧凑型广角变焦镜头和具有该紧凑型广角变焦镜头的图像拾取装置。

背景技术

目前，流行包括固态成像器件(例如，电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMO1))的视频相机或数字相机。具体地讲，对百万像素相机模块的需求在增长，且正在推行具有高像素数和高质量性能的低价数字相机。使用诸如CCD或CMOS的成像器件的光学装置(例如，数字相机和移动相机电话)需要紧凑的、轻且低价的变焦镜头。此外，对于广角变焦镜头的需求在增长，通过广角变焦镜头可捕获广角的对象图像。

作为广角变焦镜头，通常使用包括具有负屈光力的前透镜组和具有正屈光力的后透镜组的反远距型透镜。反远距型透镜包括具有高负屈光力的非对称透镜，因此会容易发生像差(aberration)(例如，畸变和像散)。为了校正该像差，例如，使用非球面，因而透镜数量增加。因此不能容易地提供紧凑且低价的透镜系统。

此外，当反远距型透镜执行从无穷大物距到近物距的对焦时，入射到透镜系统中的近轴光线的高度变化极大，因而像差量增加。因此，在反远距型透镜中，校正像差的变化的方法被认为是主要问题。

发明内容

实施例包括紧凑型广角变焦镜头和具有紧凑型广角变焦镜头的图像拾取装置。

根据实施例，变焦镜头按从物方到像方的顺序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，所述变焦镜头通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离来执行变焦，并通过使用第二透镜组中最接近于物方的第一透镜来执行对焦，所述变焦镜头满足

和

其中，f_W表示广角位置处的总焦距，f_T表示远摄位置处的总焦距，f_II表示第二透镜组的焦距，L_T表示远摄位置处的变焦镜头的总长。

变焦镜头可满足

其中，f_I表示第一透镜组的焦距。

第二透镜组中的第一透镜可包括具有向物方凸出的形状或双凸形状的正透镜。

第一透镜组可包括每个都具有向物方凸出的弯月形状的两个负透镜。

第一透镜组可包括：每个都具有向物方凸出的弯月形状的第一负透镜和第二负透镜、第一正透镜和第三负透镜以及具有双凸形状的第二正透镜。

第二透镜组按从物方到像方的顺序可包括具有双凸形状的正透镜、第一双合透镜和第二双合透镜以及负透镜。

第二透镜组可包括光阑。

当第二透镜组中的第一透镜执行对焦时，第一透镜组可固定。

第二透镜组可具有至少一个非球面。

根据另一实施例，一种图像拾取装置，包括变焦镜头和接收由变焦镜头形成的像的成像器件。变焦镜头按从物方到像方的顺序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，变焦镜头通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离来执行变焦，并通过使用第二透镜组中最接近于物方的第一透镜来执行对焦，所述变焦镜头满足

以及

附图说明

通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述，上述和其它特点以及优点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是根据第一实施例的变焦镜头的结构示图；

图2A和图2B示出显示分别处于图1示出的变焦镜头的广角位置和远摄位置的纵向球面像差、场曲和畸变的曲线；

图3是根据第二实施例的变焦镜头的结构示图；

图4A和图4B示出显示分别处于图3示出的变焦镜头的广角位置和远摄位置的纵向球面像差、场曲和畸变的曲线；

图5示出根据实施例的图像拾取装置。

具体实施方式

以下，参照附图详细描述实施例。

根据实施例的变焦镜头按从物方起的顺序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。当物距从无穷远变化到近距离时，最接近于物方的第二透镜组的透镜执行对焦。

图1是根据第一实施例的变焦镜头111的结构示图。

参照图1，变焦镜头111包括第一透镜组G1和第二透镜组G2。第一透镜组G1具有负屈光力且可包括多个透镜。例如，第一透镜组G1可包括第一透镜1至第五透镜5。第一透镜组G1可包括至少一个双合透镜且还可包括其表面具有向物方O凸出的弯月形状的至少一个透镜。例如，第一透镜组G1可包括：作为第一透镜1的第一负透镜和作为第二透镜2的第二负透镜，第一负透镜和第二负透镜均有具有向物方O凸出的弯月形状的表面；作为第三透镜3的第一正透镜和作为第四透镜4的第三负透镜；作为第五透镜5的具有双凸形状的第二正透镜。第一正透镜和第三负透镜(即，第三透镜3和第四透镜4)可形成双合透镜。

第二透镜组G2可包括多个透镜。例如，第二透镜组G2可包括第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10和第十一透镜11。第二透镜组G2可包括光阑ST。在第十一透镜11的像方I可包括滤光器12。

第二透镜组G2通过使用最接近于物方O的透镜(即，第六透镜6)执行对焦。第六透镜6可以是具有向物方O凸出的形状或具有双凸形状的正透镜。例如，第二透镜组G2从物方O至像方I可包括：作为第六透镜6的双凸正透镜；作为第七透镜7和第八透镜8的第一双合透镜和作为第九透镜9和第十透镜10的第二双合透镜；作为第十一透镜11的负透镜。光阑ST可设置在双凸正透镜6和第一双合透镜(透镜7和透镜8)之间。第一双合透镜可包括两个正透镜。第二透镜组G2可具有至少一个非球面。

根据实施例，为了确保充分的后焦距，如果对象从无穷远移动到近距离，则第六透镜6(即，正透镜且为第二透镜组G2中最接近于物方O的透镜)移动以执行内对焦。

当从广角位置到远摄位置执行变焦时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离D1变化。更具体地讲，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离D1会减少。

变焦镜头111可满足表达式1和2。

[表达式1]

1.2 \leq \frac{f_{II}}{\sqrt{f_{W} \cdot f_{T}}} \leq 1.8

[表达式2]

\frac{L_{T}}{\sqrt{f_{W} \cdot f_{T}}} \leq 6.0

这里，f_W表示广角位置处的总焦距，f_T表示远摄位置处的总焦距，f_II表示第二透镜组G2的焦距，L_T表示远摄位置处的变焦镜头111的总长。表达式1表示第二透镜组G2的焦距相对于广角位置处的总焦距和远摄位置处的总焦距的比率。如果所述比率超过上限，则不能容易地校正广角位置处的畸变和彗差(coma)以及远摄位置处的球面像差和彗差。如果所述比率低于下限，则第一透镜组G1的大小增加且整个变焦镜头的大小也会增加。

表达式2表示远摄位置处的变焦镜头111的总长相对于广角位置处的总焦距和远摄位置处的总焦距的比率。如果所述比率在表达式2的范围之外，则变焦镜头111的总长增加。

表达式3表示第一透镜组G1的焦距(f_I)相对于第二透镜组G2的焦距(f_II)的比率。

[表达式3]

- 0.8 \leq \frac{f_{I}}{f_{II}} \leq - 0.65

如果f_I/f_II的值超过上限，则第一透镜组G1的屈光力高于第二透镜组G2的屈光力，因而不能容易地校正畸变和场曲。如果f_I/f_II的值低于下限，则第一透镜组G1的屈光力低于第二透镜组G2的屈光力，因而第一透镜组G1中的物方O处的负透镜的大小增加且整个变焦镜头111的大小也会增加。

变焦镜头111可恰当地用作在广角位置具有大于约80°的广视角、孔径比为1∶4且变焦比率约为2x的紧密型广角变焦镜头。此外，可通过使用第二透镜组G2中最接近于物方O的透镜来简单地执行对焦。

同时，在本实施例中，如以下所述定义非球面。

当光轴方向为x轴、垂直于光轴方向的方向为y轴、且光前进的方向是正方向时，可由表达式4表示非球面形状。在表达式4中，x表示沿光轴方向距透镜顶点的距离，y表示沿垂直于光轴方向的方向的距离，K表示圆锥曲线(conic)常数，A、B、C和D表示非球面系数，c表示顶点的曲率半径的倒数(1/R)。

[表达式4]

x = \frac{{cy}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (K + 1) c^{2} y^{2}}} + {Ay}^{4} + {By}^{6} + {Cy}^{8} + {Dy}^{10}

现在将描述各个实施例。

在图1和图3中，最右侧的直线表示像平面的位置，成像器件的盖玻片或红外(IR)截止滤光器布置在像平面的物方O。在下文中，将提供根据本发明的第一实施例和第二实施例的透镜数据、非球面数据、焦距f、F数(Fnumber)Fno、视角2ω、折射率Nd、阿贝数(Abbe number)Vd和变焦镜头的透镜之间的可变距离D0、D1、D2和D3。ASP表示非球面。

<实施例1>

f：12.3～16.5～23.3 Fno：4.10 2ω：100.2°～81.9°～62.7°

图1所示的变焦镜头111中的第一透镜1可以是复合透镜(hybrid lens)。

图1中示出的在近物焦距(short object focus distance)和无穷远物焦距(infinite object focus distance)处的变焦镜头111的广角位置、中间位置以及远摄位置处的可变距离如下。

图2A和图2B示出分别在图1示出的变焦镜头111的广角位置和远摄位置处的纵向球面像差、场曲和畸变。

在图2A和图2B中，纵向球面像差的曲线的竖直轴表示F数，所述纵向球面像差的曲线显示关于656.27nm、587.56nm和486.13nm的纵向球面像差。在场曲曲线中，竖直轴表示最大像高度IH，实线表示弧矢场曲S，虚线表示切子午场曲T。在畸变曲线中，竖直轴表示最大像高度IH。

<实施例2>

图3是根据第二实施例的变焦镜头111的结构示图。

f：12.0～16.55～23.19 Fno：4.10 2ω：101.8°～81.9°～63.1°

图3中示出的在近物焦距以及无穷远物焦距处的变焦镜头111的广角位置、中间位置以及远摄位置处的可变距离如下。

图4A和图4B示出分别在图3中示出的变焦镜头111的广角位置和远摄位置处的纵向球面像差、场曲和畸变。

下表显示第一实施例和第二实施例满足表达式1到表达式3。

表达式1

表达式2

表达式3

第一实施例	1.57	5.67	-0.76
				第二实施例	1.53	5.83	-0.72

根据实施例的变焦镜头可具有广角和紧凑尺寸。此外，变焦镜头可被恰当地用在使用固态成像器件(例如，电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS))的图像拾取装置(例如，数字静态相机、视频相机和用于便携式终端的相机)中。

图5示出根据实施例的图像拾取装置100。

参照图5，图像拾取装置100包括图1或图3中示出的变焦镜头111以及用于接收由变焦镜头111形成的像的成像器件112。图像拾取装置可包括：记录元件113，用于记录与对象图像对应的记录数据，所述对象图像被成像器件112光电转换；取景器114，用于查看对象图像；显示单元115，用于显示对象图像。取景器114和显示单元115分离地包括在图5中。然而，可选择地，可仅包括显示单元115而不包括取景器114。尽管图5示出相机作为图像拾取装置100的示例，但本发明不限于此，除相机之外，本发明还可被应用于各种光学装置。同样，可提供能够以广角捕获明亮图像的紧凑且低价的光学装置。

这里引用的包括出版物、专利申请和专利的所有的参考文件通过引用在一定程度上包含于此，即，如同每份参考文件被独立并具体地注明为通过引用全部包含于此，并在此全部进行阐述。

在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求的上下文中)单数形式和类似的表述的使用应被解释成覆盖单数形式和复数形式。此外，除非这里另外指示，否则对这里的值的范围的列举仅仅意在用作单独地引用落入所述范围之内的各个离散值的简略方法，并且各个离散值被合并在说明书中，就如同它在这里被单独列举一样。除非另有声明，否则任意和所有示例或在此提供的示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅意在更好的阐明本发明，而不对发明的范围加以限制。除非元件被专门地描述为“必需的”或“关键的”，否则没有项目或组件对本发明的实现是必需的。

尽管已参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明，但本领域的普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上做出各种改变。

Claims

1.一种按从物方到像方的顺序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的变焦镜头，所述变焦镜头通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离来执行变焦，并通过使用第二透镜组中最接近于物方的第一透镜来执行对焦，所述变焦镜头满足：

1.2 \leq \frac{f_{II}}{\sqrt{f_{W} \cdot f_{T}}} \leq 1.8

以及

\frac{L_{T}}{\sqrt{f_{W} \cdot f_{T}}} \leq 6.0,

2.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，变焦镜头满足：

- 0.8 \leq \frac{f_{I}}{f_{II}} \leq - 0.65

其中，f_I表示第一透镜组的焦距。

3.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，第二透镜组中的第一透镜包括正透镜，所述正透镜具有向物方凸出的形状或双凸形状。

4.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，第一透镜组包括两个负透镜，所述两个负透镜都具有向物方凸出的弯月形状。

5.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，第一透镜组包括：第一负透镜和第二负透镜，所述第一负透镜和所述第二负透镜都具有向物方凸出的弯月形状；第一正透镜和第三负透镜；第二正透镜，具有双凸形状。

6.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的变焦镜头，其中，第二透镜组按从物方到像方的顺序包括具有双凸形状的正透镜、第一双合透镜和第二双合透镜以及负透镜。

7.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的变焦镜头，其中，第二透镜组包括光阑。

8.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的变焦镜头，其中，当第二透镜组中的第一透镜执行对焦时，第一透镜组固定。

9.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的变焦镜头，其中，第二透镜组具有至少一个非球面。

10.一种图像拾取装置，包括：

变焦镜头；

成像器件，接收由变焦镜头形成的像，

其中，变焦镜头按从物方到像方的顺序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，变焦镜头通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离来执行变焦，并通过使用第二透镜组中最接近于物方的第一透镜来执行对焦，所述变焦镜头满足：

1.2 \leq \frac{f_{II}}{\sqrt{f_{W} \cdot f_{T}}} \leq 1.8

以及

\frac{L_{T}}{\sqrt{f_{W} \cdot f_{T}}} \leq 6.0,

11.如权利要求10所述的图像拾取装置，其中，变焦镜头满足：

- 0.8 \leq \frac{f_{I}}{f_{II}} \leq - 0.65

其中，f_I表示第一透镜组的焦距。

12.如权利要求10所述的图像拾取装置，其中，第二透镜组中的第一透镜包括正透镜，所述正透镜具有向物方凸出的形状或双凸形状。

13.如权利要求10所述的图像拾取装置，其中，第一透镜组包括两个负透镜，所述两个负透镜都具有向物方凸出的弯月形状。

14.如权利要求10所述的图像拾取装置，其中，第一透镜组包括：第一负透镜和第二负透镜，所述第一负透镜和所述第二负透镜都具有向物方凸出的弯月形状；第一正透镜和第三负透镜；第二正透镜，具有双凸形状。

15.如权利要求10所述的图像拾取装置，其中，第二透镜组按从物方到像方的顺序包括具有双凸形状的正透镜、第一双合透镜和第二双合透镜以及负透镜。