CN112462506A - 一种阶段性变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阶段性变焦镜头，由物侧至像侧依次包含第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组；第一镜组具有负折射能力，由第一透镜、第二透镜和第三透镜构成；第三透镜在近轴的像侧表面为凹面；变焦的过程中，第一镜组相对于像面不发生位移；第二透镜组具有正折射力；由第四透镜、第五透镜和第六透镜构成，第四透镜在近轴物侧表面为凸面，具有正折射力；第六透镜的像侧表面为凹面；变焦的过程中，第二镜组相对于像面发生位移，在设定的位置进行变焦成像；第三透镜组具有正折射力；第三透镜由第七透镜和第八透镜构成；变焦的过程中相对于像面不发生位移；光阑设置在第四透镜的物侧表面上，跟随第二镜组进行移动。

Description

一种阶段性变焦镜头

技术领域

本发明是一种阶段性变焦镜头，相比较以往的变焦镜头具有小型化，稳定性高，易于生产和较高的成像的质量等技术优势。

背景技术

手机作为人们日常生活当中极为重要的信息交换工具，并且其也是逐渐发展进步当中，从单一的功能，到后来逐渐融合了拍摄功能、传真功能、上网功能、播放等功能。其中拍摄功能作为手机当中重要的信息输入工具，逐渐成为人关心的重要功能，并且成为人们评价手机新能的重要判定依据。近些年来手机镜头逐渐演化，不断出现的例如大光圈镜头、广角镜头、望远镜头和变焦镜，其中变焦镜头因为其可以实现在广角镜头和望远镜头间的切换，并拍摄清晰的图像，开始逐渐使用手机当中。

当下变焦镜头还具有一定局限性，如小型化的困难、生产难度大，对马达的需求高等难题，使得变焦镜头仅仅被应用到高端旗舰机当中，无法面向更广阔的市场。本阶段性变焦镜头，采用阶段性的变焦方式，只有当镜组达到规定位置时才进行成像，从而降低了镜头对马达的高要求，并降低了镜片的加工难度易于生产。

发明内容

本发明目的是解决上述技术问题，提供一种阶段性变焦镜头。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种阶段性变焦镜头，其特征在于：

由物侧至像侧依次包含第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组；

第一镜组具有负折射能力，由第一透镜、第二透镜和第三透镜构成；第三透镜在近轴的像侧表面为凹面；变焦的过程中，第一镜组相对于像面不发生位移；

第二透镜组具有正折射力；由第四透镜、第五透镜和第六透镜构成，第四透镜在近轴物侧表面为凸面，具有正折射力；第六透镜的像侧表面为凹面；变焦的过程中，第二镜组相对于像面发生位移，在设定的位置进行变焦成像；

第三透镜组具有正折射力；第三透镜由第七透镜和第八透镜构成；变焦的过程中相对于像面不发生位移；光阑设置在第四透镜的物侧表面上，跟随第二镜组进行移动；

变焦镜头在从广角位置到长焦位置的过程中，第一组透镜和第二组透镜的距离减小，第二组透镜和第三组透镜的距离增大；

变焦镜头满足下列公式：

OALt＝OALw

本变焦镜头采用阶段性变焦方式，其中，OALt为第二镜组移动到长焦位置时的镜头的光学总长，OALw为第二镜组移动到广角位置时的镜头的光学总长。

(R6+R7)/(R6-R7)<12

其中，R6为第三透镜的像侧表面的曲率半径；R7为第四透镜的物侧表面的曲率半径。在此条件下可控制第三透镜像面与第四透镜物面的表面曲率，有利于压制透镜的有效径，便于组装。

CTt＝CTw

其中，CTt为广角状态下的p1s1面到p7s1面中心距离；CTw为长焦状态下的p1s1面到p7s1面中心距离；。

在实施例中，变焦镜头的第一镜组由第一透镜、第二透镜和第三透镜三片塑料透镜构成，并且三片透镜的物侧和像侧表面至少存在一个非球面。这样的配置易加工、价格低及修正像差。

在实施方式中，该变焦镜头的第一镜组和第三镜组固定不动，通过移动第二镜组进行变焦。满足该条件后镜头可实现阶段式变焦。

在实施方式中，表述的第一镜组的焦距f_G1和第二镜组的焦距f_G2满足条件：

2.2<|f_G1/f_G2|<2.8

满足此条件后镜头的全长控制在一定范围内，可以实现镜头体积小型化，并减小了像散与畸变。

在实施方式中，表述的变焦镜头处于广角状态时的总焦距fw和变焦镜头处于长焦状态时的总焦距满足条件：

1<f_w/f_t<2

满足此条件后的镜头在由广角状态变成长焦状态时移动距离适中，实现变焦镜头体积小型化。

在实施方式中，表述的第一透镜物侧表面的曲率半径R₂和第一透镜的焦距F₁满足条件：

-0.05<R₂/F₁<0.05

满足此条件后镜头的像差有所减小。

在实施方式中，表述的第一镜组的厚度T₁，变焦镜头处于广角状态时的第一镜组与第二镜组间的距离D_w12，变焦镜头处于长焦状态时的第一镜组与第二镜组间的距离D_t12，变焦镜头处于广角状态时的总焦距f_w满足条件：

0.3<T₁+(D_w12-D_t12)/f_w<0.65

满足此条件后镜头可实现高变焦比及镜头的小型化。

在实施方式中，第二镜组中至少存在一个塑料透镜，并且光阑位于第二镜组中，并随镜组进行移动。

在实施方式中，表述的第三透镜焦距F13和第一镜组的焦距F1满足条件：

1<F13/F1<2

在满足该条件后可以减小畸变与像散，进而提高镜头的成像品质。

本发明的优点是：相比较现有的变焦镜头具有小型化，稳定性高，易于生产和较高的成像的质量等技术优势。

附图说明

图1是本发明实施例1的光学镜头的结构示意图。

图2A是本发明实施例1的光学镜头在广角状态下的照度曲线。

图2B是本发明实施例1的光学镜头在广角状态下的轴上象散曲线。

图2C是本发明实施例1的光学镜头在广角状态下的畸变图。

图3A是本发明实施例1的光学镜头在长焦状态下的照度曲线。

图3B是本发明实施例1的光学镜头在长焦状态下的轴上象散曲线。

图3C是本发明实施例1的光学镜头在长焦状态下的畸变图。

图4是本发明实施例2的光学镜头的结构示意图。

图5A是本发明实施例2的光学镜头在广角状态下的照度曲线。

图5B是本发明实施例2的光学镜头在广角状态下的轴上象散曲线。

图5C是本发明实施例2的光学镜头在广角状态下的畸变图。

图6A是本发明实施例2的光学镜头在长焦状态下的照度曲线。

图6B是本发明实施例2的光学镜头在长焦状态下的轴上象散曲线。

图6C是本发明实施例2的光学镜头在长焦状态下的畸变图。

图7是本发明实施例3的光学镜头的结构示意图。

图8A是本发明实施例3的光学镜头在广角状态下的照度曲线。

图8B是本发明实施例3的光学镜头在广角状态下的轴上象散曲线。

图8C是本发明实施例3的光学镜头在广角状态下的畸变图。

图9A是本发明实施例3的光学镜头在长焦状态下的照度曲线。

图9B是本发明实施例3的光学镜头在长焦状态下的轴上象散曲线。

图9C是本发明实施例3的光学镜头在长焦状态下的畸变图。

具体实施方式

实施例1

以下参照图1是根据本申请实施例1给出光学镜头的二维图。

如图1所示，根据本申请示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一镜组具有负折射力；第二镜组具有正折射力；第三镜组具有正折射力；滤光片具有物侧面和像侧面。入射的光依序穿过各镜片表面最终成像在成像面。

表一示出了实施例1的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例中，具体设计参数请参照下表：

表一(a)

镜片	表面序号	表面类型	曲率半径	厚度	材料特性(Nd:Vd)
							物	球面	Inf	Inf
P1	1	非球面	6.5021	0.86	544000.560000
							2	非球面	6.3801	0.20
P2	3	非球面	6.5471	0.50	544000.560000
							4	非球面	4.4278	0.20
P3	5	非球面	7.6420	2.53	634000.239000
						广角位置	6	非球面	5.3462	5.20
望远位置	6	非球面	5.3462	1.30
						P4光阑	7	非球面	4.4758	2.20	535200.561150
	8	非球面	-6.0779	0.22
						P5	9	非球面	-7.99	0.50	661200.203540
	10	非球面	-8.2454	1.60
						P6	11	非球面	-118.2331	1.14	634000.239000
广角位置	12	非球面	4.9977	6.23
						望远位置	12	非球面	4.9977	10.13
P7	13	非球面	-12.4432	0.60	544000.560000
							14	非球面	11.2394	0.76
P8	15	非球面	22.9154	1.18	634000.239000
							16	非球面	-5.6785	0.78
IR	17	球面	Inf	0.21	BK7_SCHOTT
							18	球面	Inf	1.10
	像	球面	Inf	0

表一(b)

面号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-3.60E+00

-2.49E-01

-1.66E-02

5.98E-03

-3.50E-03

1.53E-03

-2.66E-03

5.68E-04

S2

1.72E-01

-1.63E-02

-2.82E-02

-2.62E-02

-4.77E-03

-1.59E-03

-5.78E-03

1.85E-03

S3

-2.02E+00

-1.11E-01

-6.81E-02

-2.95E-02

3.31E-03

-2.61E-03

-2.69E-03

1.31E-03

S4

-2.43E+00

-2.37E-01

-1.15E-01

1.81E-02

-7.33E-03

6.52E-03

-4.24E-03

1.93E-03

S5

5.50E+00

3.61E-02

-9.47E-02

1.01E-02

-1.54E-02

5.10E-03

-4.82E-03

1.35E-03

S6

-4.23E+00

1.29E-01

1.95E-03

1.74E-03

-1.07E-03

3.94E-04

-2.30E-04

1.20E-04

S7

-6.50E-02

2.33E-02

4.10E-03

1.81E-03

2.27E-04

4.78E-05

9.66E-08

4.43E-05

S8

-2.45E+00

3.75E-02

5.69E-03

5.21E-03

2.46E-03

-1.82E-03

1.03E-03

-2.30E-04

S9

1.62E+00

-3.80E-02

5.86E-03

7.46E-03

4.69E-03

-3.65E-03

1.48E-03

-3.90E-04

S10

-8.02E+00

-4.45E-03

-1.23E-02

7.15E-03

3.14E-03

-2.04E-03

6.22E-04

-1.40E-04

S11

-2.52E+01

4.17E-03

-2.83E-02

2.83E-03

2.10E-04

-4.68E-05

0.00E+00

0.00E+00

S12

-1.65E+00

4.76E-02

-1.55E-02

1.81E-03

1.41E-04

-3.49E-05

0.00E+00

0.00E+00

S13

3.16E+00

1.97E-01

-1.35E-02

-1.06E-03

-2.10E-04

-7.41E-05

0.00E+00

0.00E+00

S14

1.08E+01

1.67E-01

-3.57E-02

3.48E-03

-2.63E-03

-1.90E-04

0.00E+00

0.00E+00

S15

8.46E+01

9.51E-02

-6.96E-02

1.75E-02

-1.35E-03

-3.20E-04

-2.70E-04

0.00E+00

S16

5.52E-01

1.11E-01

-6.20E-02

1.62E-02

5.74E-04

-4.95E-05

-5.36E-05

0.00E+00

本实施例中，镜头符合要求,其具体参数如下表所示：

表一(c)

根据表一(a)、表一(b)和图1，将当前实施例的镜片形状和镜片的各项属性较为清楚的展示出来，说明当前实施例是可以实现阶段式变焦的摄像镜头。

根据表一(c)中和图2A中镜头处于广角状态的照度曲线，镜头在满足要求后，镜头的边缘视场的照度值掉落值较小。说明当前实施例拍摄的图片照度分布均匀，可以拍摄出完整的图像。

根据表一(c)中和图2B中镜头处于广角状态的像散曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的像散S线和T线最大差值在0.02mm左右，表明该透镜具有较好改善像散的能力。

根据表一(c)中和图2C中镜头处于广角状态的畸变曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的畸变最大值小于2％，说明镜头具有良好的改善畸变的能力。

根据表一(c)中和图3A中镜头处于长焦状态的照度曲线，镜头在满足要求后，镜头的边缘视场的照度值掉落值较小。说明当前实施例拍摄的图片照度分布均匀，可以拍摄出完整的图像。

根据表一(c)中和图3B中镜头处于长焦状态的像散曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的像散S线和T线最大差值在0.06mm左右，表明该透镜具有较好改善像散的能力。

根据表一(c)中和图3C中镜头处于长焦状态的畸变曲线较为清晰的展示了，镜头在满要求后，镜头的畸变最大值小于2％，说明镜头具有良好的改善畸变的能力。

实施例2

以下参照图4是根据本申请实施例2给出光学镜头的二维图。

如图4所示，根据本申请示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一镜组具有负折射力；第二镜组具有正折射力；第三镜组具有正折射力；滤光片具有物侧面和像侧面。入射的光依序穿过各镜片表面最终成像在成像面。

表二示出了实施例2的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例中，具体设计参数请参照下表：

表二(a)

表二(b)

本实施例中，镜头符合要求,其具体参数如下表所示：

表二(c)

根据表二(a)、表二(b)和图4，将当前实施例的镜片形状和镜片的各项属性较为清楚的展示出来，说明当前实施例是可以实现阶段式变焦的摄像镜头。

根据表二(c)中和图5A中镜头处于广角状态的照度曲线，镜头在满足要求后，镜头的边缘视场的照度值掉落值较小。说明当前实施例拍摄的图片照度分布均匀，可以拍摄出完整的图像。

根据表二(c)中和图5B中镜头处于广角状态的像散曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的像散S线和T线最大差值在0.1mm左右，表明该透镜具有较好改善像散的能力。

根据表一(c)中和图5C中镜头处于广角状态的畸变曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的畸变最大值小于2％，说明镜头具有良好的改善畸变的能力。

根据表二(c)中和图6A中镜头处于长焦状态的照度曲线，镜头在满足要求后，镜头的边缘视场的照度值掉落值较小。说明当前实施例拍摄的图片照度分布均匀，可以拍摄出完整的图像。

根据表二(c)中和图6B中镜头处于长焦状态的像散曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的像散S线和T线最大差值在0.1mm左右，表明该透镜具有较好改善像散的能力。

根据表一(c)中和图6C中镜头处于长焦状态的畸变曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的畸变最大值小于2％，说明镜头具有良好的改善畸变的能力。

实施例3

以下参照图7是根据本申请实施例3给出光学镜头的二维图。

如图7所示，根据本申请示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一镜组具有负折射力；第二镜组具有正折射力；第三镜组具有正折射力；滤光片具有物侧面和像侧面。入射的光依序穿过各镜片表面最终成像在成像面。

表三示出了实施例3的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的透镜组的设计参数具体请参照下表：

表三(a)

表三(b)

面号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-3.64E+00

-1.45E-01

-1.38E-02

4.11E-03

-2.10E-03

1.78E-03

-1.42E-03

4.13E-04

S2

2.24E-01

-2.04E-02

-3.31E-02

-1.77E-02

-2.68E-03

-4.80E-04

-4.07E-03

1.30E-03

S3

-2.05E+00

-1.30E-01

-7.23E-02

-3.17E-02

4.79E-03

-1.60E-03

-2.53E-03

8.76E-04

S4

-1.58E+00

-2.55E-01

-1.19E-01

1.67E-02

-6.86E-03

8.15E-03

-5.07E-03

1.59E-03

S5

4.69E+00

5.18E-03

-8.96E-02

9.62E-03

-1.52E-02

6.04E-03

-4.74E-03

8.40E-04

S6

-4.34E+00

1.12E-01

8.35E-04

1.03E-03

-7.50E-04

2.88E-04

-1.40E-04

5.86E-05

S7

-6.20E-02

1.48E-02

3.30E-03

2.90E-04

3.77E-05

-1.40E-04

-5.90E-05

9.88E-06

S8

-2.46E+00

2.22E-02

5.45E-04

7.09E-04

2.64E-03

-2.28E-03

9.15E-04

-2.00E-04

S9

1.49E+00

-3.56E-02

-2.25E-03

3.41E-03

4.10E-03

-3.36E-03

1.23E-03

-3.00E-04

S10

-6.34E+00

-3.70E-03

-1.18E-02

3.50E-03

3.36E-03

-1.68E-03

4.65E-04

-1.10E-04

S11

-2.52E+01

2.66E-02

-2.66E-02

1.39E-03

7.30E-04

-9.43E-05

1.05E+00

0.00E+00

S12

-1.13E+00

5.78E-02

-1.41E-02

1.08E-03

3.47E-04

-6.98E-05

2.00E+00

0.00E+00

S13

-1.93E+00

2.16E-01

-4.99E-04

-8.21E-03

2.64E-03

-6.00E-04

0.00E+00

0.00E+00

S14

8.58E+00

2.30E-01

-3.74E-02

-3.80E-03

-5.40E-04

-1.29E-04

0.00E+00

0.00E+00

S15

7.44E+01

2.48E-01

-1.22E-01

1.34E-02

-6.62E-03

-4.30E-04

-5.00E-04

0.00E+00

S16

-2.21E-01

4.86E-01

-1.56E-01

1.58E-02

-7.59E-03

-1.93E-03

-3.90E-04

0.00E+00

本实施例中，镜头符合要求,其具体参数如下表所示：

表三(c)

根据表三(a)、表三(b)和图7，将当前实施例的镜片形状和镜片的各项属性较为清楚的展示出来，说明当前实施例是可以实现阶段式变焦的摄像镜头。

根据表三(c)中和图8A中镜头处于广角状态的照度曲线，镜头在满足要求后，镜头的边缘视场的照度值掉落值较小。说明当前实施例拍摄的图片照度分布均匀，可以拍摄出完整的图像。

根据表三(c)中和图8B中镜头处于广角状态的像散曲线较为清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头的像散S线和T线最大差值在0.03mm左右，表明该透镜具有较好改善像散的能力。

根据表一(c)中和图8C中镜头处于广角状态的畸变曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的畸变最大值小于2％，说明镜头具有良好的改善畸变的能力。

根据表三(c)中和图9A中镜头处于长焦状态的照度曲线，镜头在满足要求后，镜头的边缘视场的照度值掉落值较小。说明当前实施例拍摄的图片照度分布均匀，可以拍摄出完整的图像。

根据表三(c)中和图9B中镜头处于长焦状态的像散曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的像散S线和T线最大差值在0.06mm左右，表明该透镜具有较好改善像散的能力。

根据表一(c)中和图9C中镜头处于长焦状态的畸变曲线较为清晰的展示了，镜头在满足要求后，镜头的畸变最大值小于2％，说明镜头具有良好的改善畸变的能力。

Claims (8)

1.一种阶段性变焦镜头，其特征在于：

由物侧至像侧依次包含第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组；

第一镜组具有负折射能力，由第一透镜、第二透镜和第三透镜构成；第三透镜在近轴的像侧表面为凹面；变焦的过程中，第一镜组相对于像面不发生位移；

第二透镜组具有正折射力；由第四透镜、第五透镜和第六透镜构成，第四透镜在近轴物侧表面为凸面，具有正折射力；第六透镜的像侧表面为凹面；变焦的过程中，第二镜组相对于像面发生位移，在设定的位置进行变焦成像；

第三透镜组具有正折射力；第三透镜由第七透镜和第八透镜构成；变焦的过程中相对于像面不发生位移；

光阑设置在第四透镜的物侧表面上，跟随第二镜组进行移动；

变焦镜头从广角位置到长焦位置的过程中，第一组透镜和第二组透镜的距离减小，第二组透镜和第三组透镜的距离增大；

变焦镜头满足下列公式：

OALt＝OALw

本变焦镜头采用阶段性变焦方式，其中，OALt为第二镜组移动到望远位置时的镜头的光学总长，OALw为第二镜组移动到广角位置时的镜头的光学总长。

(R6+R7)/(R6-R7)<12

其中，R6为第三透镜的像侧表面的曲率半径；R7为第四透镜的物侧表面的曲率半径。

CTt＝CTw

其中，CTt为广角状态下的p1s1面到p7s1面中心距离；CTw为长焦状态下的p1s1面到p7s1面中心距离；。

2.根据权利要求1所述的阶段性变焦镜头，其特征在于，第一透镜、第二透镜和第三透镜采用塑料透镜，并且三片透镜的物侧和像侧表面至少存在一个非球面。

3.根据权利要求1所述的阶段性变焦镜头，其特征在于，还满足以下关系式：

2.2<|fG1/fG2|<2.8

其中，fG1为第一镜组的焦距，单位毫米，fG2为第二镜组的焦距，单位毫米。

4.根据权利要求1所述的阶段性变焦镜头，其特征在于，还满足以下关系式：

0.59<fw/ft<0.65

其中，fw为变焦镜头处于广角状态时的总焦距，ft为变焦镜头处于长焦状态时的总焦距。

5.根据权利要求1所述的阶段性变焦镜头，其特征在于，还满足以下关系式：

-0.05<R2/F1<0.05

其中，R2为第一个镜片物侧的曲率半径，F1为第一个镜片的焦距。

6.根据权利要求1所述的阶段性变焦镜头，其特征在于，还满足以下关系式：

0.3<T1+(Dw12-Dt12)/fw<0.65

其中，T1为第一镜组的厚度，Dw12为变焦镜头处于广角状态时的第一镜组与第二镜组间的距离；Dt12为变焦镜头处于长焦状态时的第一镜组与第二镜组间的距离；fw为变焦镜头处于广角状态时的总焦距。

7.根据权利要求1所述的阶段性变焦镜头，其特征在于，第一镜组和第三镜组固定不动，第二镜组中至少存在一个塑料透镜，并且光阑位于第二镜组中，并随镜组进行移动。

8.根据权利要求1所述的阶段性变焦镜头，其特征在于，还满足以下关系式：

1<F13/F1<2

其中，F13为第三透镜焦距，单位毫米，F1为第一镜组的焦距，单位毫米。

Images