一種大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大相對(duì)孔徑變焦距光學(xué)鏡頭，特別涉及一種應(yīng)用于小型成像設(shè) 備的大相對(duì)孔徑連續(xù)變焦距光學(xué)鏡頭，可在有限物距至無(wú)限遠(yuǎn)范圍內(nèi)清晰成像。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 小型成像設(shè)備在手持設(shè)備中的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，定焦鏡頭已無(wú)法滿(mǎn)足豐富的 用戶(hù)需求，亟待高性能緊湊的變焦成像鏡頭。傳統(tǒng)變焦距光學(xué)系統(tǒng)由前固定組、變倍組、補(bǔ) 償組和后固定組組成，通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜且機(jī)械長(zhǎng)度較長(zhǎng)，無(wú)法適用于小型成像設(shè)備。本發(fā)明 提出一種用于小型成像設(shè)備的變焦距光學(xué)鏡頭。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明需解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于小型成像設(shè)備、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉 的大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭。
[0004] 根據(jù)上述需解決的技術(shù)問(wèn)題，所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭沿光線入射 方向，依次設(shè)置有前固定組、三棱鏡、變倍組、孔徑光闌、補(bǔ)償組、物鏡組；采用連續(xù)變焦方 式，光學(xué)總長(zhǎng)固定，三棱鏡實(shí)現(xiàn)光路折轉(zhuǎn)，移動(dòng)變倍組與補(bǔ)償組實(shí)現(xiàn)焦距連續(xù)切換，物鏡 組實(shí)現(xiàn)不同距離場(chǎng)景對(duì)焦；前固定組包含第1透鏡，變倍組包含第2透鏡，補(bǔ)償組包含第3 透鏡和第4透鏡，物鏡組包含第5透鏡；其中第1透鏡為前凸后凹玻璃透鏡，第2透鏡為 雙凸的正透鏡，第3透鏡為雙凹透鏡，第4透鏡為前凹后凸透鏡，第5透鏡為雙凸透鏡。
[0005] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下（1)、 (2)的條件式，
[0006] I. 8<F/#s<2. 5 (1)；
[0007] 2. 8<F/#1<3. 2 (2)；
[0008]其中，
[0009] F/#s:短焦距光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)；
[0010] F/#l:長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)。
[0011] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下（3)、 (4)、（5)的條件式，
[0012] L 75 彡nTP彡 1. 85 (3)；
[0013] L 60 彡 n3 彡 1.66 (4)；
[0014] 20. 5 ^ v3 ^ 23 (5)；
[0015]其中，
[0016] nTP:三棱鏡的折射率；
[0017] n3:第3透鏡的折射率；
[0018]v3:第3透鏡的色散系數(shù)。
[0019] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下（6)、 (7)的條件式，
[0020] 0. 32<|f2/f34|<0. 50 (6)；
[0021] I. 55<|fl/fs|<3. 55 (7)；
[0022] 其中，
[0023] f2:變倍組的焦點(diǎn)距離；
[0024] f34:補(bǔ)償組的焦點(diǎn)距離；
[0025] f 1:長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離；
[0026] fs:短焦距光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離。
[0027]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下（8)、 (9)的條件式，
[0028] DKlOmm (8);
[0029] BF〈6mm (9);
[0030] 其中，
[0031] Dl:前固定組第1透鏡至三棱鏡折轉(zhuǎn)處的橫向總長(zhǎng)；
[0032] BF:大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭的后焦距。
[0033] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下（10)、 (11)的條件式，
[0034] MKllmm (10);
[0035] M2〈6mm (11);
[0036] 其中，
[0037] Ml:變倍組移動(dòng)距離；
[0038] M2:補(bǔ)償組移動(dòng)距離。 【【附圖說(shuō)明】】
[0039] 圖1為本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的構(gòu)成展示圖；
[0040] 圖2為本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的場(chǎng)曲和畸變展不圖；
[0041] 圖3為本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的點(diǎn)列圖；
[0042] 圖4為本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的垂軸色差圖；
[0043] 圖5為本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的場(chǎng)曲和畸變展不圖；
[0044] 圖6為本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的點(diǎn)列圖；
[0045] 圖7為本發(fā)明的第二中實(shí)施方式的垂軸色差圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0046] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0047] 參考說(shuō)明書(shū)附圖來(lái)說(shuō)明與本發(fā)明相關(guān)的大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭的各種 實(shí)施方式。圖1所示為本發(fā)明所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭的一種實(shí)施方式的構(gòu)成 圖。沿光線入射方向，依次設(shè)置有前固定組、三棱鏡（即TP)、變倍組、孔徑光闌（即SI)、 補(bǔ)償組、物鏡組、濾光片GF;采用連續(xù)變焦方式，光學(xué)總長(zhǎng)固定，三棱鏡實(shí)現(xiàn)光路折轉(zhuǎn)，移 動(dòng)變倍組與補(bǔ)償組實(shí)現(xiàn)焦距連續(xù)切換，物鏡組實(shí)現(xiàn)不同距離場(chǎng)景對(duì)焦；前固定組包含第1 透鏡LI,變倍組包含第2透鏡L2,補(bǔ)償組包含第3透鏡L3和第4透鏡L4,物鏡組包含第 5透鏡L5;其中第1透鏡Ll為前凸后凹玻璃透鏡，第2透鏡L2為雙凸的正透鏡，第3透 鏡L3為雙凹透鏡，第4透鏡L4為前凹后凸透鏡，第5透鏡L5為雙凸透鏡。
[0048] 第1透鏡Ll具有負(fù)光焦度，且其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面，為玻璃材質(zhì)；第 2透鏡L2具有正光焦度，且其物側(cè)面和像側(cè)面皆為凸面，為塑料材質(zhì)；第3透鏡L3具有 光焦度且其物側(cè)面和像側(cè)面皆為凹面，為塑料材質(zhì)；第4透鏡L4具有光焦度，且其物側(cè)面 為凹面，像側(cè)面為凸面，為玻璃材質(zhì)；補(bǔ)償組具有負(fù)光焦度；第5透鏡L5具有正光焦度， 且其物側(cè)面和像側(cè)面皆為凸面，為塑料材質(zhì)；為了更好的補(bǔ)正像差問(wèn)題，第2透鏡L2、第3 透鏡L3和第5透鏡L5的表面均為非球面。
[0049] 本發(fā)明所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下條件式（1)_(2)，
[0050] I. 8<F/#s<2. 5 (1)；
[0051] 2.8<F/#1<3. 2 (2)；
[0052]其中，
[0053] F/#s:短焦距光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)；
[0054] F/#l:長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)。
[0055] 條件（1)和條件（2)分別規(guī)定了短焦距光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)和長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)， 在條件（1)和條件（2)的范圍內(nèi)，能夠提高光學(xué)鏡頭在暗背景下的成像性能，優(yōu)選接近下 限值。
[0056] 本發(fā)明所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下條件式（3)_(5)，
[0057] 1. 75 彡 nTP 彡 1. 85 (3)；
[0058] 1. 60 彡 n3 彡 1. 66 (4)；
[0059] 20. 5 ^ v3 ^ 23 (5)；
[0060]其中，
[0061] nTP:三棱鏡TP的折射率；
[0062] n3:第3透鏡L3的折射率；
[0063] v3:第3透鏡L3的色散系數(shù)。
[0064] 條件（3)規(guī)定的是三棱鏡的折射率。在條件（3)的范圍內(nèi)，利于增大光線入射 角，提高鏡頭成像范圍，優(yōu)選接近上限值；超出下限時(shí)不利于增大光線入射角，不利于提 高鏡頭成像范圍；相反，超出上限時(shí)，可選材料少，成本會(huì)上升。
[0065] 條件⑷和條件（5)規(guī)定的是第3透鏡L3的折射率和色散系數(shù)。在條件⑷和 條件（5)的范圍內(nèi)，利于校正色差，提高成像性能，優(yōu)選條件（4)接近上限值，條件（5) 接近下限值；超出條件（4)的下限值，或者超出條件（5)的上限值時(shí)，不利于校正色差， 不利于提高成像性能；相反，超出條件（4)的上限值，或者超出條件（5)的下限值時(shí)，可 選材料少，成本會(huì)上升。
[0066] 本發(fā)明所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下條件式（6)_(7)，
[0067] 0. 32<|f2/f34|<0. 50 (6)；
[0068] I. 55<|fl/fs|<3. 55 (7)；
[0069]其中，
[0070] f2:變倍組的焦點(diǎn)距離；
[0071] f34:補(bǔ)償組的焦點(diǎn)距離；
[0072] f1:長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離；
[0073] fs:短焦距光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離。
[0074] 條件（6)規(guī)定的是變倍組和補(bǔ)償組焦距的比值的絕對(duì)值。在條件（6)的范圍內(nèi) 時(shí)，變倍組和補(bǔ)償組的光焦度分配較合理，可有效控制系統(tǒng)的場(chǎng)曲。
[0075] 條件（7)規(guī)定的是長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)和短焦距光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離的比值。
[0076] 本發(fā)明所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下條件式（8)_(9)，
[0077] DKlOmm (8);
[0078] BF〈6mm (9);
[0079]其中，
[0080] Dl:前固定組第1透鏡Ll至三棱鏡TP折轉(zhuǎn)處的橫向總長(zhǎng)；
[0081] BF:大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭的后焦距。
[0082] 條件（8)規(guī)定的是前固定組第1透鏡Ll至三棱鏡TP折轉(zhuǎn)處的橫向總長(zhǎng)。超過(guò)上 限時(shí)，不利于系統(tǒng)的小型化。
[0083] 條件（9)規(guī)定的是大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭的后焦距。超過(guò)上限時(shí)，不利 于系統(tǒng)的小型化。
[0084] 本發(fā)明所述大相對(duì)孔徑小型變焦距光學(xué)鏡頭還滿(mǎn)足以下條件式（10)-(11)，
[0085] MKllmm (10);
[0086] M2<6mm (11);
[0087]其中，
[0088] Ml:變倍組移動(dòng)距離；
[0089] M2:補(bǔ)償組移動(dòng)距離。
[0090] 條件（10)規(guī)定的是變倍組移動(dòng)距離。超過(guò)上限時(shí)，不利于小型化及系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。
[0091] 條件（11)規(guī)定的是補(bǔ)償組移動(dòng)距離。超過(guò)上限時(shí)，不利于小型化及系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。
[0092] 以下用實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所述攝像鏡頭LA。以下為各個(gè)實(shí)施例上所記載的記 號(hào)。另外，距離、半徑、中心厚度以及移動(dòng)量的單位是_。
[0093] f:全部攝像鏡頭LA的焦點(diǎn)距離；
[0094] f2:第2透鏡L2的焦點(diǎn)距離；
[0095] f34:第3透鏡L3和第4透鏡L4的組合焦點(diǎn)距離；
[0096] f3:第3透鏡L3的焦點(diǎn)距離；
[0097] Fno:F 數(shù)；
[0098] SI:光圈；
[0099] R:光學(xué)面的曲率半徑、透鏡時(shí)為中心曲率半徑；
[0100] R11:第1透鏡Ll的物側(cè)面的曲率半徑；
[0101] R12:第1透鏡Ll的像側(cè)面的曲率半徑；
[0102] R21:第2透鏡L2的物側(cè)面的曲率半