CN103018888A - 变焦成像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变焦成像镜头,通过设计使该变焦成像镜头满足特定的条件式,从而使得该变焦成像镜头具有较大的变焦倍率、较小的镜头总长及较高的分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及成像镜头,特别涉及一种变焦成像镜头。
背景技术
高变焦倍率、小型化及高成像质量是目前变焦成像镜头发展的主要趋势。因此,如何在增大变焦倍率、缩短镜头总长(指变焦成像镜头靠近物侧的第一个光学表面到成像面的距离,缩短镜头总长利于小型化)的同时保证高分辨率(高成像质量)或进一步提高分辨率是目前变焦成像镜头设计的主要课题。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种具有较大的变焦倍率、较小的镜头总长及较高的分辨率的变焦成像镜头。
一种变焦成像镜头,其包括从物侧到像侧依次沿光轴移动设置的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及一个具有正光焦度的第三透镜组,该变焦成像镜头满足以下条件式:0.68<|f2/f1|<0.85及0.65<L2/fT<0.86。其中,f1为该第一透镜组的有效焦距,f2为该第二透镜组的有效焦距,L2为该变焦成像镜头由广角端(Wide)变化到远摄端(Tele)该第二透镜组的移动距离,fT为该变焦成像镜头处于远摄端的有效焦距。
满足上述条件式,改变该第一透镜组与该第二透镜组之间的距离可以改变该变焦成像镜头的有效焦距,且可得到较大的六倍的变焦倍率。而若不满足上述条件式,则不但难以获得较高的变焦倍率,且小型化及高成像质量也难以获得。具体地,若不满足0.68<|f2/f1|<0.85,例如,该第二透镜组的有效焦距过短,会造成该变焦成像镜头在广角端及远摄端的球差(Spheric Aberration)与色差(Color Aberration)较大,导致该变焦成像镜头的分辨率下将,而若该第一透镜组的有效焦距过短,则该变焦成像镜头在广角端的畸变(Distortion)过大,降低该变焦成像镜头的分辨率。另外,若该第一透镜组的有效焦距过长,则该变焦成像镜头在广角端的镜头总长过长,不利于小型化。而若0.65<L2/fT<0.86不满足,例如,该第二透镜组移动距离过大,会增加该变焦成像镜头的镜头总长,而若移动距离过小,则必须缩短该第二透镜组的有效焦距,将导致该变焦成像镜头在广角端及远摄端的球差与色差过大。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的变焦成像镜头的结构示意图。
图2-4分别为图1的变焦成像镜头的处于广角端的横向像差(Transverse Aberration)、球差及场曲与畸变(Field Curvature & Distortion)特性曲线图。
图5-7分别为图1的变焦成像镜头的处于远摄端的横向像差、球差及场曲与畸变特性曲线图。
图8为本发明另一实施方式的变焦成像镜头的结构示意图。
图9-11分别为图8的变焦成像镜头的处于广角端的横向像差、球差及场曲与畸变特性曲线图。
图12-14分别为图8的变焦成像镜头的处于远摄端的横向像差、球差及场曲与畸变特性曲线图。
主要元件符号说明
变焦成像镜头 | 10, 10’ |
第一透镜组 | 100 |
第一镜片 | 102 |
第二镜片 | 104 |
第三镜片 | 106 |
第二透镜组 | 200 |
第四镜片 | 202 |
第五镜片 | 204 |
第六镜片 | 206 |
第三透镜组 | 300 |
第七镜片 | 302 |
第一光圈 | 400 |
第二光圈 | 500 |
滤光片 | 20 |
保护玻璃 | 30 |
表面 | S1-S19 |
成像面 | IMG |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1(示意图,具体参数表1-4),本发明较佳实施方式的变焦成像镜头10,其包括从物侧到像侧依次沿光轴移动设置的一个具有负光焦度的第一透镜组100、一个具有正光焦度的第二透镜组200及一个具有正光焦度的第三透镜组300,该变焦成像镜头满足以下条件式:0.68<|f2/f1|<0.85及0.65<L2/fT<0.86。其中,f1为该第一透镜组100的有效焦距,f2为该第二透镜组200的有效焦距,L2为该变焦成像镜头10由广角端(Wide)变化到远摄端(Tele)该第二透镜组200的移动距离,fT为该变焦成像镜头10处于远摄端的有效焦距。
满足上述条件式,改变该第一透镜组100与该第二透镜组200之间的距离可以改变该变焦成像镜头10的有效焦距,且可得到较大的六倍的变焦倍率。而若不满足上述条件式,则不但难以获得较高的变焦倍率,且小型化及高成像质量也难以获得。具体地,若不满足0.68<|f2/f1|<0.85,例如,该第二透镜组200的有效焦距过短,会造成该变焦成像镜头10在广角端及远摄端的球差(Spheric Aberration)与色差(Color Aberration)较大,导致该变焦成像镜头10的分辨率下降,而若该第一透镜组100的有效焦距过短,则该变焦成像镜头10在广角端的畸变(Distortion)过大,降低该变焦成像镜头10的分辨率。另外,若该第一透镜组100的有效焦距过长,则该变焦成像镜头10在广角端的镜头总长过长,不利于小型化。而若0.65<L2/fT<0.86不满足,例如,该第二透镜组200移动距离过大,会增加该变焦成像镜头的镜头总长,而若移动距离过小,则必须缩短该第二透镜组200的有效焦距,将导致该变焦成像镜头10在广角端及远摄端的球差与色差过大。
该变焦成像镜头10成像时,光线经过该变焦成像镜头10,即依次经过该第一透镜组100、该第二透镜组200及该第三透镜组300,再通过一个滤光片20与一个保护玻璃30,最后成像于一个成像面IMG。在此过程中,使用者可根据被拍摄物的位置调节该第一透镜组100与该第二透镜组200之间的距离,改变该变焦成像镜头10的有效焦距,然后,调节该第三透镜组300,使被拍摄物对焦于该成像面IMG。
具体地,该第一透镜组100包括从物侧到像侧依次设置的一个具有负光焦度的第一镜片102、一个第二镜片104及一个具有正光焦度的第三镜片106。该第二透镜组200包括从物侧到像侧依次设置的一个具有正光焦度的第四镜片202、一个具有正光焦度的第五镜片204及一个具有负光焦度的第六镜片206,该第五镜片204与该第六镜片206胶合。该第三透镜组300包括一个具有正光焦度的第七透镜302。
该变焦成像镜头10还满足:
1.05<V5/V6<1.9;
其中,V5, V6分别为d光(波长587.6纳米)在该第五镜片204及该第六镜片206的阿贝数(Abbe number)。
满足该条件式,可进一步补偿该变焦成像镜头10的色差。
该变焦成像镜头10还满足:
1.0<V4/V5<2.0;
其中,V4为d光在该第四镜片202的阿贝数。
满足该条件式,可进一步补偿该变焦成像镜头10的色差。
优选地,该第二透镜104包括至少一个非球面表面,则该变焦成像镜头10在广角端场曲与散光能获得较好的补偿。该第四透镜202包括至少一个非球面表面,则该变焦成像镜头10在广角端及远摄端的球差与色差能够获得较好的平衡。该第二透镜104采用塑料镜片,以降低该变焦成像镜头10的成本。
更加具体地,该变焦成像镜头10还包括一个设置在该第一透镜组100与该第二透镜组200之间的第一光圈(Aperture Stop)400及一个设置在该第二透镜组200与该第三透镜组300之间的第二光圈500。该变焦成像镜头10从该第一镜片102到该成像面IMG依次包括有表面S1-S19。
该变焦成像镜头10满足表1所列的条件:
表1
表面 | R(mm) | D(mm) | ND | VD |
S1 | -50.423 | 0.6 | 1.835 | 42.72 |
S2 | 10.012 | 1.29 | - | - |
S3 | 9.787356 | 0.81 | 1.535 | 55.99 |
S4 | 9.191582 | 0.939 | - | - |
S5 | 30.479 | 1.6 | 1.946 | 17.98 |
S6 | -317.494 | D6(参表3) | - | - |
S7 | 无穷大 | 0.3 | - | - |
S8 | 6.935714 | 2.197 | 1.623 | 58.16 |
S9 | -19.83019 | 0.1 | - | - |
S10 | 11.329 | 1.515 | 1.755 | 52.32 |
S11 | -40.324 | 0.631 | 1.717 | 29.5 |
S12 | 4.78 | 1.3 | - | - |
S13 | 无穷大 | D13(参表3) | - | - |
S14 | 45.108 | 1.05 | 1.729 | 54.68 |
S15 | -29.755 | D15(参表3) | - | - |
S16 | 无穷大 | 0.3 | 1.52 | 64.2 |
S17 | 无穷大 | 0.3 | - | - |
S18 | 无穷大 | 0.5 | 1.52 | 64.2 |
S19 | 无穷大 | 0.4 | - | - |
IMG | 无穷大 | - | - | - |
该变焦成像镜头10满足表2所列的条件:
表2
S3 | S4 | S8 | S9 | |
k | -5.510856 | 0.8865993 | -0.3918423 | 2.78023 |
A4 | -0.00048842434 | -0.0016357736 | -0.00044334734 | 3.0390067e-005 |
A6 | -4.7214722e-005 | -3.2525921e-005 | 2.7626319e-005 | 3.482905e-005 |
A8 | 3.6857295e-006 | 3.8030952e-006 | -5.9218642e-006 | -1.2655887e-005 |
A10 | -6.5088414e-008 | -9.1511012e-008 | -3.1699994e-007 | 1.2722942e-006 |
A12 | -7.7884232e-010 | -6.496452e-010 | 1.602165e-007 | -5.4919471e-009 |
A14 | 2.717763e-011 | 4.5185624e-011 | -1.4419397e-008 | -6.630245e-009 |
A16 | -1.0836931e-013 | -4.2218162e-013 | 4.1297931e-010 | 2.8530968e-010 |
该变焦成像镜头10满足表3所列的条件:
表3
F | FNO | 2ω | D6(mm) | D13(mm) | D15(mm) |
5.192 | 3.38 | 74 | 24.295 | 4.136 | 4.582 |
19.836 | 5.26 | 22.4 | 2.645 | 20.077 | 4.109 |
29.809 | 6.15 | 15 | 0.441 | 30.482 | 2.435 |
本实施方式中,各参数及条件式的值如表4所示:
表4
条件式 | 值 |
f1 | -16.517 |
f2 | 11.934 |
fT | 29.809 |
L2 | 20.542 |
V4 | 58.16 |
V5 | 52.32 |
V6 | 29.5 |
|f2/f1| | 0.722 |
L2/fT | 0.689 |
V5/V6 | 1.774 |
V4/V5 | 1.112 |
另外,如图2-7所示,图2及5从上到下显示该变焦成像镜头10中心视场、1/4视场、1/2视场、3/4视场及全视场的光线像差特性曲线图,每个特性曲线图均包括486nm, 588nm, 656nm的光线对应的特性曲线。曲线a1, b1, c1表示波长为486nm, 588nm, 656nm的光线在该变焦成像镜头10的球差特性曲线。曲线at, as, bt, bs, ct, cs表示波长为486nm, 588nm, 656nm的光线在该变焦成像镜头10的子午场曲及弧矢场曲特性曲线。曲线a2, b2, c2表示波长为486nm, 588nm, 656nm的光线在该变焦成像镜头10的畸变特性曲线。由图3-8可知,该变焦成像镜头10在广角端及远摄端的各种像差都被控制在较小的范围内,从而,该变焦成像镜头10具有较高的分辨率。
请参图8,本发明另一实施方式的变焦成像镜头10’与该变焦成像镜头10的区别在于,该变焦成像镜头10’满足表5-8。
表5
表面 | R(mm) | D(mm) | ND | VD |
S1 | -98.164 | 0.6 | 1.835 | 42.71 |
S2 | 8.905 | 1.352 | - | - |
S3 | 8.449252 | 1.044 | 1.535 | 55.99 |
S4 | 8.80772 | 0.528 | - | - |
S5 | 26.58 | 1.187 | 1.946 | 17.98 |
S6 | 398.354 | D6 | - | - |
S7 | 无穷大 | 0.3 | - | - |
S8 | 6.314683 | 1.837 | 1.619 | 63.86 |
S9 | -19.38293 | 0.1 | - | - |
S10 | 12.496 | 1.661 | 1.806 | 33.27 |
S11 | -9.121 | 0.889 | 1.741 | 27.76 |
S12 | 4.352 | 1.3 | - | |
S13 | 无穷大 | D13 | - | - |
S14 | 147.075 | 1.05 | 1.729 | 54.68 |
S15 | -20.509 | D15 | - | - |
S16 | 无穷大 | 0.3 | 1.52 | 64.2 |
S17 | 无穷大 | 0.3 | - | - |
S18 | 无穷大 | 0.5 | 1.52 | 64.2 |
S19 | 无穷大 | 0.4 | - | - |
IMG | 无穷大 | - | - | - |
表6
S3 | S4 | S8 | S9 | |
k | -2.523638 | 0.6554902 | -0.487115 | -0.0111555 |
A4 | -0.00042927112 | -0.0013555506 | -0.00052116953 | 6.6876152e-005 |
A6 | -3.7874988e-005 | -2.7563208e-005 | 2.4691574e-005 | 2.8884653e-005 |
A8 | 3.6431805e-006 | 3.4723458e-006 | -5.5155905e-006 | -1.1550513e-005 |
A10 | -9.6328692e-008 | -1.0525035e-007 | -2.6243932e-007 | 1.2547865e-006 |
A12 | -3.3054893e-010 | -4.5890591e-010 | 1.5657249e-007 | -9.6150402e-009 |
A14 | 4.5211536e-011 | 6.1230076e-011 | -1.4964286e-008 | -6.7493613e-009 |
A16 | -4.6969267e-013 | -7.1815015e-013 | 4.3892983e-010 | 2.9521777e-010 |
表7
F | FNO. | 2ω | D6(mm) | D13(mm) | D15(mm) |
5.194 | 3.38 | 74 | 22.781 | 2.063 | 4.963 |
19.835 | 5.26 | 22.4 | 2.546 | 17.377 | 3.431 |
29.815 | 6.15 | 15 | 0.548 | 26.722 | 0.846 |
表8
条件式 | 值 |
f1 | -15.935 |
f2 | 12.806 |
fT | 29.815 |
L2 | 24.199 |
V4 | 63.89 |
V5 | 33.27 |
V6 | 27.76 |
|f2/f1| | 0.804 |
L2/fT | 0.812 |
V5/V6 | 1.198 |
V4/V5 | 1.92 |
另外,如图9-14所示,该变焦成像镜头10’在广角端及远摄端的各种像差都被控制在较小的范围内,从而,该变焦成像镜头10’具有较高的分辨率。
应该指出,上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式,本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。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 (8)
1.一种变焦成像镜头,其包括从物侧到像侧依次沿光轴移动设置的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及一个具有正光焦度的第三透镜组,该变焦成像镜头满足以下条件式:0.68<|f2/f1|<0.85及0.65<L2/fT<0.86;其中,f1为该第一透镜组的有效焦距,f2为该第二透镜组的有效焦距,L2为该变焦成像镜头由广角端(Wide)变化到远摄端(Tele)该第二透镜组的移动距离,fT为该变焦成像镜头处于远摄端的有效焦距。
2.如权利要求1所述的变焦成像镜头,其特征在于,该第一透镜组包括从物侧到像侧依次设置的一个具有负光焦度的第一镜片、一个第二镜片及一个具有正光焦度的第三镜片;该第二透镜组包括从物侧到像侧依次设置的一个具有正光焦度的第四镜片、一个具有正光焦度的第五镜片及一个具有负光焦度的第六镜片,该第五镜片与该第六镜片胶合;该第三透镜组包括一个具有正光焦度的第七透镜。
3.如权利要求2所述的变焦成像镜头,其特征在于,该变焦成像镜头还满足:1.05<V5/V6<1.9;其中,V5, V6分别为d光在该第五镜片及该第六镜片的阿贝数。
4.如权利要求2所述的变焦成像镜头,其特征在于,该变焦成像镜头还满足:1.0<V4/V5<2.0;其中,V4为d光在该第四镜片的阿贝数;
如权利要求2所述的变焦成像镜头,其特征在于,该第二透镜包括至少一个非球面表面。
5.如权利要求2所述的变焦成像镜头,其特征在于,该第四透镜包括至少一个非球面表面。
6.如权利要求2所述的变焦成像镜头,其特征在于,该第二透镜采用塑料镜片,以降低该变焦成像镜头的成本。
7.如权利要求1所述的变焦成像镜头,其特征在于,该变焦成像镜头还包括一个设置在该第一透镜组与该第二透镜组之间的第一光圈。
8.如权利要求1所述的变焦成像镜头,其特征在于,该变焦成像镜头还包括一个设置在该第二透镜组与该第三透镜组之间的第二光圈。
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