CN101470256B - 变焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变焦镜头，其由物侧至像侧依次包括一具有负光焦度的第一透镜组，一具有正光焦度的第二透镜组以及一具有正光焦度的第三透镜组，所述第一透镜组位置固定；所述第二透镜组为变焦透镜组，当变焦镜头由广角端向望远端变焦时所述第二透镜组向物侧移动；所述第三透镜组为对焦透镜组，其位置可动且用于调节成像面的位置。该变焦装置具有体积小、结构简单之优点。

Description

变焦镜头
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头，尤其是一种结构紧凑的变焦镜头。
背景技术
随着摄像技术的发展，相机模组在各种用途的摄像装置中得到广泛的应用，相机模组与各种便携式电子装置如手机、摄像机、电脑等的结合，更是得到众多消费者的青睐。
为拍摄不同放大倍数的图像，相机通常要求具有变焦功能(请参见Zoom Lens Systemswith Aspherical Plastic Lens，Consumer Electronics，IEEE Transactions on VolumeCE-33，Issue 3，Aug.1987Page(s)：256-266)，实现相机的变焦功能有两种方法：数码变焦和光学变焦。
所谓数码变焦实际上是一种图画的电子放大，影像感光器上的图片像素通过相机内部的处理器进行放大，从而达到放大图像的目的。数码变焦与光学变焦不同，数码变焦后拍摄的景物虽然放大了，但是景物的清晰度会下降，导致画质较差。所谓光学变焦是依靠光学镜头本身结构来实现变焦，即通过驱动装置驱动镜头内的镜片移动或手动旋转镜筒使得镜片移动以使拍摄的景物放大或缩小。变焦倍数越大的相机其镜头体积相对较大，因此其内部的镜片或影像感光器移动空间较大。
由于便携式电子装置限于体积的原因，其内部的有限空间限制了镜片和影像感光器的移动，限制了光学变焦在便携式电子装置中的广泛应用。
有鉴于此，有必要提供一种结构紧凑、体积较小的光学变焦镜头。
发明内容
下面将以具体实施例说明一种结构紧凑、体积较小的光学变焦镜头。
一种变焦镜头，其由物侧至像侧依次包括一具有负光焦度的第一透镜组，一具有正光焦度的第二透镜组以及一具有正光焦度的第三透镜组，所述第一透镜组位置固定；所述第二透镜组为变焦透镜组，当变焦镜头由广角端向望远端变焦时所述第二透镜组向物侧移动；所述第三透镜组为对焦透镜组，其位置可动且用于调节成像面的位置，该变焦镜头满足下列公式：
2.3＜|F1|/FW＜2.9；
1＜|F2|/FW＜1.5；
0.2＜|FBW|/TTL＜0.5；
2＜TTL/y＜4.1；
2.5＜TTL/D2W＜4.5；
其中，F1为所述第一透镜组的焦距，FW为所述变焦镜头位于广角端的焦距，F2为所述第二透镜组的焦距，FBW为所述变焦镜头位于广角端的后焦长度，y为所述变焦镜头的像面高度，TTL为所述变焦镜头的全长，D2W为所述变焦镜头位于广角端时第一透镜组与第二透镜组之间的距离。
与现有技术相比，本发明所提供的变焦镜头采用负、正、正三透镜组结构，并使第一透镜组及成像面之位置固定不变，通过改变具有正光焦度的第二透镜组的位置达到变焦的效果，并通过第三透镜组补偿因变焦而产生的成像面移动，该变焦镜头镜片结构紧凑且在变焦过程中的总长度不变并可达到两倍光学变焦。
附图说明
图1是本发明变焦镜头的结构示意图。
图2是本发明变焦镜头处于望远端拍摄状态时的示意图。
图3是本发明变焦镜头处于中间端拍摄状态时的示意图。
图4是本发明变焦镜头处于广角端拍摄状态时的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
参见图1，本发明第一实施例提供的变焦镜头10由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组11、具有正光焦度的第二透镜组12以及具有正光焦度的第三透镜组13。
所述第一透镜组11的位置固定不变，其包括一具有负光焦度的透镜110。该透镜110设置于变焦镜头10的最前端，用于接收来自待拍摄物体发出的光线。该透镜110的两个表面1101、1102中至少一个为非球面。该透镜110可为树脂复合透镜或玻璃模造透镜。
所述第二透镜组12用以改变变焦镜头10的焦距。该第二透镜组12包括一具有正光焦度的透镜120，该透镜120的两个表面1201、1202中至少一个为非球面。该透镜120可为树脂复合透镜或玻璃模造透镜。
所述第三透镜组13用以对焦。该第三透镜组13包括一具有正光焦度的透镜130。该透镜130的两个表面1301、1302中至少一个为非球面。该透镜130可为树脂复合透镜或玻璃模造透镜。本实施例中，第三透镜组13为单个透镜130。
另外，该第一透镜组11和第二透镜组12之间还设置有光阑14，用于控制入射的光线的通过量。该光阑14在所述变焦镜头10的变焦过程中是与所述第二透镜组12一起移动的。
所述变焦镜头10满足以下关系式：
2.3＜|F1|/FW＜2.9；(1)
1＜|F2|/FW＜1.5；(2)
0.2＜|FBW|/TTL＜0.5；(3)
2＜TTL/y＜4.1；(4)
2.5＜TTL/D2W＜4.5；(5)
其中，F1为所述第一透镜组的焦距，FW为所述变焦镜头位于广角端的焦距，F2为所述第二透镜组的焦距，FBW为所述变焦镜头位于广角端的后焦长度，y为所述变焦镜头的像面高度，TTL为所述变焦镜头的全长，D2W为所述变焦镜头位于广角端时第一透镜组与第二透镜组之间的距离。
所述第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组的包括至少一非球面的透镜的非球面设计满足下列公式：
z = ch 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 h 2 + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 + A 10 h 10 ; - - - ( 6 )
其中，z为沿光轴方向在高度h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值，k为锥度常数，c＝1/r，r为曲率半径，h为镜片高度，A4为四阶非球面系数，A6为六阶非球面系数，A8为八阶非球面系数，A10为十阶非球面系数。
图2、图3、图4所示分别为变焦镜头10处于远景拍摄状态、一般拍摄状态以及广角拍摄状态的示意图，当变焦镜头10由远景拍摄状态向变换至广角拍摄状态的变焦过程中，所述第一透镜组11及第三透镜组13的位置保持不变，所述第二透镜组12则由靠近第三透镜组13的位置朝向所述第一透镜组11移动。在此，所述第三透镜组13用于对焦，从而补偿因变焦而产生的成像面移动。
根据前述内容，可依照下列数值具体实施该实施例：
Figure G20071K3509620071228D000032
Figure G20071K3509620071228D000041
另外，非球面系数的具体数值如下表所列：
Figure G20071K3509620071228D000042
本发明所提供的变焦镜头10采用负、正、正三透镜组结构，并使第一透镜组11及成像面之位置固定不变，通过改变具有正光焦度的第二透镜组12的位置达到变焦的效果，并通过第三透镜组13补偿因变焦而产生的成像面移动，该变焦镜头10的结构紧凑，其总长度小于10毫米，且该变焦镜头10在变焦过程中的总长度不变并可达到两倍光学变焦。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，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 (7)

1.一种变焦镜头，其由物侧至像侧依次包括一具有负光焦度的第一透镜组、一具有正光焦度的第二透镜组以及一具有正光焦度的第三透镜组，其特征在于：
所述第一透镜组的位置固定；
所述第二透镜组为变焦透镜组，当变焦镜头由广角端向望远端变焦时所述第二透镜组向物侧移动；
所述第三透镜组为对焦透镜组，其位置可动且用于补偿因变焦而产生的成像面的移动，以使成像面之位置固定不变；
该变焦镜头满足下列公式：
2.3＜|F1|/FW＜2.9；
1＜|F2|/FW＜1.5；
0.2＜|FBW|/TTL＜0.5；
2＜TTL/y＜4.1；
2.5＜TTL/D2W＜4.5；
其中，F1为所述第一透镜组的焦距，FW为所述变焦镜头位于广角端的焦距，F2为所述第二透镜组的焦距，FBW为所述变焦镜头位于广角端的后焦长度，y为所述变焦镜头的像面高度，TTL为所述变焦镜头的全长，D2W为所述变焦镜头位于广角端时第一透镜组与第二透镜组之间的距离。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组包括一负光焦度透镜，且该负光焦度透镜包括至少一非球面。
3.如权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜组包括一正光焦度透镜，且该正光焦度透镜包括至少一非球面。
4.如权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组包括一正光焦度透镜，且该正光焦度透镜包括至少一非球面。
5.如权利要求4所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组的所述负、正、正光焦度透镜为树脂复合透镜或玻璃模造透镜。
6.如权利要求4所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组的所述负、正，正光焦度透镜的非球面设计满足下列公式：
z = ch 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 h 2 + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 + A 10 h 10 ;
其中，z为沿光轴方向在高度h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值，k为锥度常数，c＝l/r，r为曲率半径，h为镜片高度，A4为四阶非球面系数，A6为六阶非球面系数，A8为八阶非球面系数，A10为十阶非球面系数。
7.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组与第二透镜组之间还设置有光阑，且该光阑与第二透镜组固定设置。
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