CN1300618C

CN1300618C - 变焦镜头的透镜组

Info

Publication number: CN1300618C
Application number: CNB03157453XA
Authority: CN
Inventors: 陈俊杉
Original assignee: Largan Precision Co Ltd
Current assignee: Largan Precision Co Ltd
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2023-09-22
Also published as: CN1601317A

Abstract

一种变焦镜头的透镜组，其从物侧方向开始的排列依次包括有：负曲折力的第一群透镜、正曲折力的第二群透镜以及正曲折力的第三群透镜；从广角双倍至望远时，第一群透镜与第二群透镜的间隔将缩小，而第二群透镜与第三群透镜的间隔将变宽；而本发明的特色在于该第一群透镜是包含有凸面向着物体侧的负弯月型透镜与凸面向着物体侧的正弯月型透镜，该第二群透镜则是从物侧方向依次为正曲折粘合的透镜与凸面向着物体的负弯月型透镜，该第三群透镜是一片两凸透镜。

Description

变焦镜头的透镜组

技术领域

本发明涉及感光耦合元件使用在摄像机与数码照相机的摄影器材，特别是涉及一种变焦镜头的透镜组。

背景技术

最近使用在摄像机与数码照相机等的固体摄像素子，伴随着摄像素子的高密度化及画素尺寸的微小化，其所使用的透镜系列，要求是高性能的制品，同时，出于方便携带的考虑，希望是较简便的透镜或变焦镜头的透镜。

此种照相机或银盐镀膜照相机，其所用的透镜系列不一样，对于摄像面来说，向着各种像高的光束的主光线，如果没有足量的垂直入射，那么从摄像素子构成的构造上，单只依透镜的特性，与CCD的效率系数的形成将造成周边照度低下，以及彩色相机发生颜色的细微变化或遮光荫蔽等现象；以上种种即是造成透镜系列繁杂的限制条件的主因，所以制造者都希望生产出“从物侧入射透镜的光线，在光轴外也与光轴平行的光学系，或是透镜朝向像的光在光轴外也与光轴平行的光学系”等良好的透镜组。

再者，采用这种固体摄像素子的照相机，随着素子的采样要防止其折返歪曲，以及为了从素子的分光感度特性减轻颜色再现的不适，在透镜系列的最后部分与摄像素子间，将配置Low pass滤光镜或颜色补正滤光镜等光学器材，而这类的光学透镜系列比后焦距较长的透镜系列，则是更为要求；所以，要可以接受这类要求的光学系透镜的技术，一向以负曲折力第一群透镜，正曲折力的第二群透镜，正曲折力的第三群透镜，即所谓的以三群透镜构成的变焦镜头的透镜组构成，此种技术大致可以使变焦镜头拉远或推近的成像比达到两倍至三倍的程度。

虽然目前部分从业者已开发出较为完善的技术以改进前述的种种缺陷，然而其改善的技术仍有尚待改进之处，例如：日本专利公开号：特开平H3-288113号的专利，其以第一群为固定型的技术，就会导致为了赋予第一群为调节镜头的焦距使成像清晰，第一群透镜的外径要加大，以及造成各群的镜片组成会较多，同时光学系全长会有变长的倾向。

另外，日本专利公开号：特开平H10-104518号，其第一群以负曲折力、负曲折力、正曲折力的三片透镜构成，第二群透镜是以正、粘合、正的四片透镜构成，使变焦镜头拉远或推近的成像比达到三倍的程度，然而此技术在镜片数目的多寡、前面镜片的外径大小、光学全长的长度、第二群透镜的偏心敏感度等在量产性来说有很多要改进的地方。

还有，日本专利公开号：特开2000-8911号，其第一群透镜是负、负、正的三片构成，第二群透镜是正、负、正的三片构成，虽然在镜片数目上有一定的削减效果，但是前镜片的外径与偏心特性等并没有改善反而更差。

同样，日本专利公开号：特开2001-318311号，其第一群透镜是负、负、正的三片构成，第二群透镜是正、粘合(正、负)的三片构成；虽然，光学全长的距离缩短与第二群透镜内的偏心敏感度等获得改善，但是对于前镜片的外径改善一点也看不到。

还有，以日本专利公开号：特开2001-281545号来说，其提出以第一群透镜为负、正的两片构成，第二群透镜是正、负粘合与负、正粘合的四片构成，虽然第一群透镜的细长化对于前镜片外径与光学长的缩减有一定的效果，但是，对于第二群透镜构成的镜片书仍稍嫌过多而不够令人满意。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有缩减镜片数、能补正透镜的各收差、以确实完成变焦镜头的小型化的变焦镜头的透镜组。

为达成上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种变焦镜头的透镜组，其从物侧方向开始的排列依次包括：负曲折力的第一群透镜、正曲折力的第二群透镜以及正曲折力的第三群透镜；从广角双倍至望远时，第一群透镜与第二群透镜的间隔将缩小，而第二群透镜与第三群透镜的间隔将变宽；又该第一群透镜是包含有凸面向着物体侧的负弯月型透镜与凸面向着物体侧的正弯月型透镜可，该第二群透镜则是从物侧方向依次为正曲折粘合的透镜与凸面向着物体的负弯月型透镜，该第三群透镜系一片两凸透镜；同时该第二群透镜的负弯月型透镜的焦点距离为f2n，而第二群透镜整体的焦点距离为f2时，此条件式为1.0＜|f2n/f2|＜2.2，以及该第二群透镜的负弯月型透镜的色散系数为V2n时，此条件式为35＜V2n＜58，与该第二群透镜的负弯月型透镜的物体侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面；另该第一群透镜种的负弯月型透镜的像侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面。

使用本发明的有益效果在于：本发明能改善先前使变焦镜头拉远或推近的成像比达到三倍的程度的技术，并使第二群透镜小型化，轴上厚度减少，镜片数缩减，同时可良好补正透镜的各收差，是一种高性能的变焦镜头的透镜组。

附图说明

图1本发明第一较佳实施例透镜组的断面图。

图2至图4本发明第一较佳实施例的广角端/中间/望远端的收差图。

图5本发明第二较佳实施例透镜组的断面图。

图6至图8本发明第二较佳实施例的广角端/中间/望远端的收差图。

图9本发明第三较佳实施例透镜组的断面图。

图10至图12本发明第三较佳实施例的广角端/中间/望远端的收差图。

图13本发明第四较佳实施例透镜组的断面图。

图14至图16本发明第四较佳实施例的广角端/中间/望远端的收差图。

图17本发明第五较佳实施例透镜组的断面图。

图18至图20本发明第五较佳实施例的广角端/中间/望远端的收差图。

附件一：各实施例的实验数据附表(实施例1至实施例5)

附图元件符号说明：

第一群透镜(G1) 第二群透镜(G2) 第三群透镜(G3)

滤波器(G4) 像面(IP)

具体实施方式

为使审查员能更加清楚地了解本发明，以下面列举较佳实施例并配合附图说明如后，其中：

请参阅各实施例的附图与附件一(各实施例的实施数据附表)配合参照，本发明所列举的各较佳实施例所提供的变焦镜头的透镜组，在图1、图5、图9、图13、图17中，G1是负曲折力的第一群透镜，G2是正曲折力的第二群透镜，G3是正曲折力的第三群透镜，G4是低通滤光镜或色补正滤光镜等的玻璃镜组，箭头由广角端双倍至望远端时，有明示各透镜群G1、G2、G3的移动轨迹。

在图1、图5、图9、图13、图17中，其负曲折力的第一群透镜G1是凸面向着物体侧的负弯月型透镜与凸面向着物体侧的正弯月型透镜两片构成，正曲折力的第二群透镜G2是从物体侧的这边依次为正透镜与负透镜所组成的正曲折粘合透镜与凸面向着物体侧的负弯月型透镜三片构成，还有，正曲折力的第三群透镜G3是一片两凸透镜。

如上所述，各透镜群依其需要的曲折力配置与收差补正而构成的透镜，达到良好性的保持，并达到透镜的简洁化，第一群透镜与平常的广角透镜相同，为防止前镜片的增大，配置了负透镜、正透镜，并且尽可能不要让轴外主光线的曲折量变大，对于主光线的入射方向，以曲折形状少的负弯月型透镜及正弯月型透镜来抑制显著产生非点收差、歪曲。

还有以上记载的负弯月型透镜的像侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面，其非点收差与歪曲得到平均的补正，构成片数最少，实质两片的第一群透镜G1对于透镜全体的外径与简洁化，贡献很大。

随着CCD等固体摄像素子的高画素画及画素尺寸的微细化，为了对应所要求的色收差补正水平的缩小化，而配置的第二群透镜G2为正透镜、负透镜的粘合及凸面向着物体侧的负弯月型透镜，该负弯月型透镜的色散系数为V2n，且满足35＜V2n＜58时，那么轴上色收差及倍率色收差，将获得良好补正。

如果超过条件式的上限，那么轴上色收差的可视域的量将增大，造成轴上色收差及倍率色收差补正过剩，特别是短波长，闪耀很显著，造成性能降低，如果设定在条件式的范围里面，轴上色收差以d线为基准，那么g线及F线就变成等量，亦即是二次光谱范围变成最小，倍率色收差也在期望的量里被补正，成为良好的光学性能；还有因为第二群透镜G2是轴上光线通过最高的群，该粘合的透镜与随后的凸面向着物体侧的负弯月型透镜，随着向周边移动，配置负曲折力变弱的非球面，主要是贡献球面收差与彗形像差收差。

为了缩短透镜组的整体长度，第二群透镜G2是正曲折的粘合透镜与负曲折的负弯月型透镜，即所谓远距离摄像的透镜配置，第二群透镜G2的前方主点位置，使它很大的向物体侧进出，还有第二群透镜G2的整体焦点距离为f2，其负弯月型透镜的焦点距离为f2时，随着此1.0＜|f2n/f2|＜2.2的条件式满足时，有同时的性能提升效果。

如果超过上限，曲折力变弱时，第二群透镜G2其正曲折的粘合透镜与负曲折的负弯月型透镜的远距离摄像效果将变弱，第二群透镜G2的前方主点位置向像侧IP方向移动，将使透镜全长变长，并不是好现象；如果超过下限，则曲折力变强会产生像面歪曲不正和突然的变大，像面也会超过预定的成像范围，导致像性能低劣；如果在条件式的范围内，随着曲折力的平均分配，将会获得全长变短和高性能的透镜。

至于第三群透镜G3是有正曲折力两凸的一片透镜构成，不只是像侧IP从物侧射入透镜的光，在于光轴外也与光轴平行的光学系，或是透镜朝向像的光在于光轴外也与光轴平行的光学系会良好，还兼有提升轴外周边部的光学性能。

藉此，本发明所列举的各较佳实施例所提供的变焦镜头的透镜组，在近距离摄影时，其各自第一群透镜G1的移动量可获得良好的光学性能。

再者，有以下理由，随着第三群透镜G3的移动，则调节镜头的焦距使成像清晰方面会更好，即假使第一群透镜G1移动，比其他群透镜的径要大的第一群透镜G1其周边配置有调节镜头的焦距使成像清晰的马达，那镜筒就会变大，还有，因为是移动比他群透镜大的第一群透镜G1，将也会对马达产生较大的负荷，因此，假使以替换第三群透镜G3为调节镜头的焦距使成像清晰，那么随调节镜头的焦距使成像清晰的马达的配置并不会发生镜筒径要变大的情形，而且因第三群透镜G3的径很小，所以重量也轻，对马达的负荷将相对减轻；还有，取消以第一群透镜G1执行调节镜头的焦距使成像清晰的移动时，第一群透镜G1与第二群透镜G2只以调节镜头的系统连结，所以对构造及精度都比较有利。

该理由如下明示：

R：是透镜各面的曲率半径

D：是透镜厚度或镜间距

N：是构成透镜的材料的d线的曲折率

V：是该透镜的材料的色散系数

A、B、C、D、E：非球面系数

H：光轴的高

X：光轴方向的变位

那么非球面形状以A、B、C、D、E为球面系数，从光轴的高H的位置的光轴方向的变位X以面顶点为基准所示即为：

X＝(1/R)H^2/[1+【1-(1+K)(H/R)^2】^1/2]+A(H^4)+B(H^6)+C(H^8)+D(H^10)+E(H^12)

R是近轴曲率

K是Conic系数

^2，表示二次方

^4，表示四次方

^6，表示六次方

^8，表示八次方

^10，表示十次方

^12，表示十二次方

在前述条件式与各实施例的数值的关系，如下：

条件式：1.0＜|f2n/f2|＜2.2

第一较佳实施例的|f2n/f2|为：1.44

第二较佳实施例的|f2n/f2|为：1.20

第三较佳实施例的|f2n/f2|为：1.13

第四较佳实施例的|f2n/f2|为：1.88

第五较佳实施例的|f2n/f2|为：2.06

条件式：35＜V2n＜58，其中：

第一较佳实施例的V2n为：40.9

第二较佳实施例的V2n为：40.9

第三较佳实施例的V2n为：40.9

第四较佳实施例的V2n为：55.2

第五较佳实施例的V2n为：55.2

综上所述，本发明变焦镜头的透镜组，确实可改善现有技术不足之处，故本发明的实用性与进步型毋庸质疑，且查察相关文献、资料，并未发现有雷同的发明公开在先，本发明的专利要件应已足备，今为保障申请人的权益，遂依法提出发明专利申请。

附件一

实施例1

焦点距离：6.050-17.443，F值：2.8-4.6，画角：59.2-21.5

焦点距离 6.05 9.3 17.443

可变间隔

D4 14.6 37.59 2.73

D10 5.47 8.166 18.6

D12 1 1.921 1.214

非球面系数

R2 K：-0.50713

A：-0.12545e-3.B：0.12513e-4，C：-0.14594e-5，D：0.64259e-7，E：-0.12677e-8

R9 K：-4.0

A：-0.10000e-3，B：-0.14753e-3，C：0.43244e-4，D：-0.73470e-5，E：0.43533e-6

实施例2

焦点距离：6.026-17.403，F值：2.9-5.2，画角：62.4-22.7

焦点距离 6.026 9.30 117.403

可变间隔

D4 15.465 7.51 2.69

D10 5.5 7.377 17.852

D12 1 2.359 1.197

非球面系数

R2 K：-0.73635

A：0.17323e-3，B：0.19925e-4，C：-0.14204e-5，D：0.59161e-7，E：-0.95709e-9

R9 K：-6.0

A：-0.10000e-4，B：-0.41925e-3，C：0.16119e-4，D：-0.17371e-5，E：0.21220e-6

实施例3

焦点距离：6.043-17.485，F值：3.0-5.5，画角：63.4-23.3

焦点距离 6.043 9.3 17.485

可变间隔

D4 13.418 6.891 2.73

D10 5.552 9.113 18.6

D12 1 1.197 1.178

非球面系数

R2 K：-0.73984

A：0.17591e-3，B：0.23166e-4，C：-0.19438e-5，D：0.91107e-7，E：-0.16429e-8

R9 K：-6.0

A：0.00000e+00，B：-0.44014e-4，C：-0.48368e-5，D：0.46377e-6，E：0.00000e+00

实施例4

焦点距离：5.500-15.600，F值：2.7-4.8，画角：672-25.5

焦点距离 5.5 9.3 15.6

可变间隔

D4 14.541 6.932 2.5

D10 4.152 8.806 16.497

D12 1 0.98 0.922

非球面系数

R2 K：-0.47397

A：-0.19975e-4，B：-0.50634e-5，C：0.18373e-6，D：-0.66868e-8，E：0.00000e+00

R9 K：-18.18088

A：-0.11693e-2，B：-0.32361e-4，C：-0.35676e-4，D：0.65228e-5，E：-0.47099e-6

实施例5

焦点距离：5.500-15.600，F值：2.7-4.8，画角：67.2-25.3

焦点距离 5.5 9.3 15.6

可变间隔

D4 14202 6.809 2.5

D10 4.019 8.623 16.222

D12 1 0.977 0.918

非球面系数

R2 K：-0.69157

A：0.24231e-3，B：-0.32548e-5，C：0.57339e-6，D：-0.20088e-7，E：0.28833e-9

R9 K：10.00823

A：-0.22267e-2，B：-0.67801e-5，C：-0.25821e-4，D：0.38852e-5，E：-0.26274e-6

Claims

1.一种变焦镜头的透镜组，其从物侧方向开始的排列依次包括：负曲折力的第一群透镜、正曲折力的第二群透镜以及正曲折力的第三群透镜；从广角双倍至望远时，第一群透镜与第二群透镜的间隔将缩小，而第二群透镜与第三群透镜的间隔将变宽；其特征在于：该第一群透镜包含有凸面向着物体侧的负弯月型透镜与凸面向着物体侧的正弯月型透镜，该第二群透镜则是从物体侧方向依次为正透镜与负透镜所组成的正曲折粘合透镜与凸面向着物体的负弯月型透镜，该第三群透镜是一片两凸透镜。

2.如权利要求1所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：与该第一群透镜配合的该第二群透镜，其负弯月型透镜的焦点距离为f2n，而第二群透镜整体的焦点距离为f2时，此条件式为1.0＜|f2n/f2|＜2.2。

3.如权利要求1所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：与该第一群透镜配合的该第二群透镜，其负弯月型透镜的色散系数为V2n时，此条件式为35＜V2n＜58。

4.如权利要求2所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：与该第一群透镜配合的该第二群透镜，其负弯月型透镜的色散系数为V2n时，此条件式为35＜V2n＜58。

5.如权利要求1所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：与该第一群透镜配合的该第二群透镜，其负弯月型透镜的物体侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面。

6.如权利要求2所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：与该第一群透镜配合的该第二群透镜，其负弯月型透镜的物体侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面。

7.如权利要求3所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：与该第一群透镜配合的该第二群透镜，其负弯月型透镜的物体侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面。

8.如权利要求1所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：该第一群透镜中的负弯月型透镜的像侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面。

9.如权利要求2所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：该第一群透镜中的负弯月型透镜的像侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面。

10.如权利要求3所述变焦镜头的透镜组，其特征在于：该第一群透镜中的负弯月型透镜的像侧透镜面，随着向周边移动成为负曲折力变弱的非球面。