CN111624751A - 变焦光学*** - Google Patents

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Abstract

提供一种变焦光学***。变焦光学***包括第一透镜组，第一透镜组相对于成像面的位置可调节并且包括第一透镜和第二透镜。变焦光学***还包括第二透镜组，第二透镜组相对于成像面的位置可调节并且包括第三透镜至第五透镜。变焦光学***还包括第三透镜组，第三透镜组包括第六透镜。第一透镜的物方表面凸出。

Description

变焦光学***
本申请是申请日为2016年10月28日，申请号为201610971911.8的发明专利申请“变焦光学***”的分案申请。
技术领域
下面的描述涉及一种用于调节焦距的变焦光学***。
背景技术
变焦光学***具有可调节的焦距。例如，调节变焦光学***的焦距以清晰地捕捉位于长距离处的对象或位于短距离处的对象的图像。这样的变焦光学***通常包括由玻璃制成的透镜，以减小色差。
随时间推移，包括变焦光学***的相机模块多年来在尺寸方面已逐渐小型化。因此，还需要变焦光学***的小型化。然而，由于包括由玻璃制成的透镜的变焦光学***的制造成本相对高且难于生产轻量化的变焦光学***，因此难于将包括由玻璃制成的透镜的变焦光学***应用于小相机。因此，需要能够安装在小的相机模块中的轻量化变焦光学***的开发。
发明内容
提供本发明内容用于以简化形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的发明构思的选择。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要技术特征，也不意在用于帮助决定所要求保护的主题的范围。
根据实施例，提供一种变焦光学***，所述变焦光学***包括：第一透镜组，具有负屈光力；第二透镜组，具有正屈光力；第三透镜组，具有正屈光力，其中，第一透镜组至第三透镜组从物方朝向成像面顺序地设置，从广角位置变焦至摄远位置时，第一透镜组与第二透镜组之间的间距可减小，第二透镜组与第三透镜组之间的间距可以是可调节的，第一透镜组可包括第一透镜和第二透镜，第二透镜组可包括第三透镜、第四透镜和第五透镜，第三透镜组可包括第六透镜，1.9≤|fG1/fw|≤3.0，4.0<ft/fw<7.0和1.61<n4<1.68，其中，fw可以为变焦光学***在广角位置的总焦距，fG1可以为第一透镜组的合成焦距，ft可以为变焦光学***在摄远位置的总焦距，n4可以为第四透镜的折射率。
第一透镜可具有负屈光力且可由塑料制成，第一透镜的一个表面可以为非球面，第二透镜可具有正屈光力、呈弯月形状且由塑料制成。
第三透镜可具有正屈光力、可由塑料制成，并且第三透镜的物方表面可凸出，第四透镜可由塑料制成，第五透镜可由塑料制成。
第六透镜可具有正屈光力且可由塑料制成。
所述变焦光学***还可包括设置在第一透镜组与第二透镜组之间的光阑。
第一透镜的像方表面可凹入，第一透镜的物方表面可凸出或凹入。
第一透镜至第六透镜可具有非球面形状。
1.51<n3<1.57，其中，n3可以为第三透镜的折射率。
0.7<|fG2/fG1|<1.2，其中，fG1可以为第一透镜组的合成焦距，fG2可以为第二透镜组的合成焦距。
1.4<fG2/fw<2.8，其中，fG2可以为第二透镜组的合成焦距，fw可以为变焦光学***在广角位置的总焦距。
TG1+TG2+TG3<8.5mm，其中，TG1可以为从第一透镜的物方表面至第二透镜的像方表面的距离，TG2可以为从第三透镜的物方表面至第五透镜的像方表面的距离，TG3可以为第六透镜在光轴上的中心厚度。
0.25<1-MG3T2<0.6，其中，MG3T可以为第三透镜组位于无穷远处的摄远位置的成像放大倍率。
4.0<MG2T/MG2W<6.8，其中，MG2T可以为第二透镜组位于无穷远处的摄远位置的成像放大倍率，MG2W可以为第二透镜组位于无穷远处的广角位置的成像放大倍率。
50<V1<60，其中，V1可以为第一透镜的阿贝数。
30<V1-V2<37，其中，V1可以为第一透镜的阿贝数，V2可以为第二透镜的阿贝数。
n1+n2<3.25，其中，n1可以为第一透镜的折射率，n2可以为第二透镜的折射率。
0<n4-n1<0.2，其中，n1可以为第一透镜的折射率，n4可以为第四透镜的折射率。
2.2<fw/EPDw<3.0，其中，fw可以为变焦光学***在广角位置的总焦距，EPDw可以为在广角位置的入瞳直径。
根据另一实施例，提供一种变焦光学***，所述变焦光学***包括：第一透镜，具有负屈光力；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有正屈光力；第四透镜，具有负屈光力；第五透镜，具有正屈光力；第六透镜，具有正屈光力，第六透镜的物方表面凸出，其中，第一透镜至第六透镜从物方朝向成像面顺序地设置，第一透镜至第六透镜相对于成像面的位置可调节。
第一透镜的像方表面可凹入，第一透镜的物方表面可凸出或凹入，第二透镜的像方表面可凸出，第二透镜的物方表面可凹入，第三透镜的像方表面可凸出，第三透镜的物方表面可凸出，第四透镜的像方表面可凸出，第四透镜的物方表面可凹入，第五透镜的像方表面可凸出，第五透镜的物方表面可凹入，第六透镜的像方表面可凸出。
其它特征和方面将通过下面的具体实施方式、附图和权利要求而显而易见。
附图说明
图1是根据第一实施例的变焦光学***在中间位置的构造图；
图2是图1中示出的变焦光学***在广角位置的构造图；
图3是图1中示出的变焦光学***在摄远位置的构造图；
图4是表示图1中示出的变焦光学***在广角位置的像差曲线的曲线图；
图5是表示图1中示出的变焦光学***在摄远位置的像差曲线的曲线图；
图6是表示图1中示出的变焦光学***的透镜的各种特性的表格；
图7是表示透镜组之间基于广角位置、中间位置和摄远位置的光学特性和距离(D1、D2和D3)的表格；
图8是表示图1中示出的变焦光学***的非球面特性的表格；
图9是根据第二实施例的变焦光学***在中间位置的构造图；
图10是图9中示出的变焦光学***在广角位置的构造图；
图11是图9中示出的变焦光学***在摄远位置的构造图；
图12是表示图9中示出的变焦光学***在广角位置的像差曲线的曲线图；
图13是表示图9中示出的变焦光学***在摄远位置的的像差曲线的曲线图；
图14是表示图9中示出的变焦光学***的透镜的各种特性的表格；
图15是表示透镜组之间基于广角位置、中间位置和摄远位置的光学特性和距离(D1和D2)的表格；
图16是表示图9中示出的变焦光学***的非球面特性的表格；
图17是根据第三实施例的变焦光学***在中间位置的构造图；
图18是图17中示出的变焦光学***在广角位置的构造图；
图19是图17中示出的变焦光学***在摄远位置的构造图；
图20是表示图17中示出的变焦光学***在广角位置的像差曲线的曲线图；
图21是表示图17中示出的变焦光学***在摄远位置的像差曲线的曲线图；
图22是表示图17中示出的变焦光学***的透镜的各种特性的表格；
图23是表示透镜组之间基于广角位置、中间位置和摄远位置的光学特性和距离(D1、D2和D3)的表格；
图24是表示图17中示出的变焦光学***的非球面特性的表格；
图25是根据第四实施例的变焦光学***在中间位置的构造图；
图26是图25中示出的变焦光学***在广角位置的构造图；
图27是图25中示出的变焦光学***在摄远位置的构造图；
图28是表示图25中示出的变焦光学***在广角位置的像差曲线的曲线图；
图29是表示图25中示出的变焦光学***在摄远位置的的像差曲线的曲线图；
图30是表示图25中示出的变焦光学***的透镜的各种特性的表格；
图31是表示透镜组之间基于广角位置、中间位置和摄远位置的光学特性和距离(D1、D2和D3)的表格；
图32是表示图25中示出的变焦光学***的非球面特性的表格；
图33是根据第五实施例的变焦光学***在中间位置的构造图；
图34是图33中示出的变焦光学***在广角位置的构造图；
图35是图33中示出的变焦光学***在摄远位置的构造图；
图36是表示图33中示出的变焦光学***在广角位置的像差曲线的曲线图；
图37是表示图33中示出的变焦光学***在摄远位置的像差曲线的曲线图；
图38是表示图33中示出的变焦光学***的透镜的各种特性的表格；
图39是表示透镜组之间基于广角位置、中间位置和摄远位置的光学特性和距离(D1、D2和D3)的表格；
图40是表示图33中示出的变焦光学***的非球面特性的表格。
在整个附图和具体实施方式中，除非另外描述，否则相同的附图标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明及便利起见，可夸大这些元件的相对尺寸和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式，以帮助读者获得在此描述的方法、设备和/或***的全面理解。然而，在此所描述的方法、设备和/或***的各种改变、修改及其等同物对于本领域普通技术人员将是明显的。在此描述的操作顺序仅仅是示例，且其并不局限于在此所阐述的，而是除了必须以特定顺序出现的操作外，可做出对于本领域的普通技术人员将是明显的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省去本领域的普通技术人员公知的功能和结构的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为限制于在此描述的示例。更确切地说，已经提供了在此描述的示例，以使本公开将是彻底的和完整的，并且将把本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。
将理解的是，虽然在此可使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各个透镜，但是这些透镜不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个透镜与另一透镜区分开。这些术语不一定表明透镜的特定顺序或布置。因此，在不脱离各个实施例的教导描述的情况下，下面论述的第一透镜可被称为第二透镜。
现在将参照附图来详细地描述本公开的示例实施例。
此外，每个透镜的最靠近物的表面称作第一表面或物方表面，每个透镜的最靠近成像表面的表面称作第二表面或像方表面。此外，透镜的曲率半径、厚度/距离、TTL(从第一透镜的物方表面到成像面之间的距离)、Y(成像面的对角线长度的1/2)和焦距以及其它参数的全部数值均以毫米(mm)为单位来表示。
相关领域的技术人员将领会的是，可使用其他测量单位。此外，在本说明书中，透镜的曲率半径、厚度、OAL(从第一透镜的第一表面至图像传感器的光轴距离(OAL))、光阑与图像传感器之间在光轴上的距离(SL)、图像高度(IMG HT，image height)和后焦距(BFL，back focus length)中的全部、光学***的总焦距以及每个透镜的焦距均以毫米(mm)为单位来表示。此外，透镜的厚度、透镜之间的间距、OAL和SL均是基于透镜的光轴测量的距离。
此外，在实施例中，相对于透镜的光轴部分来描述并示出透镜的形状。
透镜的表面是凸面意味着相应表面的光轴部分凸出，透镜的表面是凹面意味着相应表面的光轴部分凹入。因此，在透镜的一个表面被描述为凸面的构造中，透镜的所述一个表面的边缘部分可能凹入。类似地，在透镜一个表面被描述为是凹面的构造中，透镜的所述一个表面的边缘部分可能凸出。换句话说，透镜的近轴区可凸出，而透镜的在近轴区之外的剩余部分凸出、凹入或平坦。此外，透镜的近轴区可凹入，而透镜的在近轴区之外的剩余部分凸出、凹入或平坦。
此外，在实施例中，关于相应透镜的光轴来测量透镜的厚度和曲率半径。
根据实施例的光学***包括六个透镜。作为示例，光学***可包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜。在不脱离这里所描述的实施例的范围的情况下，镜头模块可包括四个透镜至六个透镜。根据示例性示例，描述的实施例的光学***包括具有屈光力的六个透镜。然而，相关领域的普通技术人员将领会的是，在实现下文描述的各种结果和效果时，可改变光学***中透镜的数量(例如，两个透镜至六个透镜)。此外，虽然每个透镜被描述为具有特定的屈光力，但透镜中的至少一个透镜可采用不同的屈光力，以获得期望的结果。
在光学***中，根据实施例，第一透镜至第六透镜由包括玻璃、塑料材料或其它类似种类的聚碳酸酯材料的材料制成。在另一实施例中，第一透镜至第六透镜中的至少一个透镜由与形成第一透镜至第六透镜中的其它透镜的材料不同的材料形成。
此外，在本说明书中，第一透镜指的是最靠近物(或对象)的透镜，而第六透镜指的是最靠近成像面(图像传感器)的透镜。此外，透镜的厚度、透镜之间的间距以及TTL为透镜的光轴上的距离。变焦光学***包括多个透镜组。例如，变焦光学***包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组。第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组从物方朝向成像面顺序地设置。
第一透镜组包括多个透镜。例如，第一透镜组包括具有负屈光力的第一透镜和具有正屈光力的第二透镜。包括这样的第一透镜和第二透镜的第一透镜组具有总的负屈光力。第一透镜组包括由塑料制成的透镜。例如，构成第一透镜组的第一透镜和第二透镜这二者由塑料制成。第一透镜组可包括非球面透镜。例如，构成第一透镜组的第一透镜和第二透镜这二者具有非球面形状。第一透镜组被构造为使得其相对于成像面的位置可调节。在一个示例中，第一透镜组被设置为在中间位置最靠近成像面且在摄远位置最远离成像面。此外，第二透镜可呈弯月状。
第二透镜组包括多个透镜。例如，第二透镜组包括具有正屈光力的第三透镜、具有负屈光力的第四透镜和具有正屈光力的第五透镜。包括第三透镜、第四透镜和第五透镜的第二透镜组具有总的正屈光力。第二透镜组包括由塑料制成的透镜。例如，构成第二透镜组的第三透镜、第四透镜和第五透镜由塑料制成。第二透镜组包括非球面透镜。例如，构成第二透镜组的第三透镜至第五透镜中的全部透镜具有非球面形状。第二透镜组被构造为使得其相对于成像面的位置可调节。例如，第二透镜组被设置为在广角位置最靠近成像面且在摄远位置最远离成像面。
第三透镜组包括一个或更多个透镜。例如，第三透镜组包括具有正屈光力的第六透镜。包括第六透镜的第三透镜组具有总的正屈光力。第三透镜组可包括由塑料制成的透镜。例如，构成第三透镜组的第六透镜由塑料制成。第三透镜组包括非球面透镜。例如，构成第三透镜组的第六透镜具有非球面形状。第三透镜组被构造为使得其相对于成像面的位置可调节。例如，第三透镜组被设置为在摄远位置最靠近成像面且在中间位置最远离成像面。然而，第三透镜组与成像面之间的距离并不是一直改变。在一个示例中，无论广角位置、中间位置和摄远位置如何，第三透镜组与成像面之间的距离被恒定地保持。
如上所述，构成每个透镜组的透镜中的至少一个可具有非球面形状。在示例中，可通过下面的式1来表示透镜的非球面表面。
[式1]
Figure BDA0002522453280000071
在式1中，c为透镜的曲率半径的倒数，K为圆锥曲线常数，r为从透镜的非球面表面上的某一点到光轴的距离。A至D为非球面系数，Z(或SAG)为透镜的非球面表面上的距光轴的距离为r处的某一点与切平面之间的距离，其中，所述切平面与透镜的所述非球面表面的顶点相交。
变焦光学***包括光阑。光阑可设置在第一透镜组与第二透镜组之间。
变焦光学***包括滤光器。滤光器可部分地阻挡穿过第一透镜组至第三透镜组入射的某波长的入射光。例如，滤光器阻挡红外波长的入射光。滤光器可被制造为具有减小的厚度。为此，滤光器可由塑料制成。
变焦光学***包括图像传感器。图像传感器提供成像面，被透镜折射的光在成像面上成像。例如，图像传感器的表面形成成像面。图像传感器被构造为实现高分辨率图像。例如，构成图像传感器的像素的单位尺寸可以为1.12μm或更小。
变焦光学***可满足以下的条件表达式：
[条件表达式1]1.9≤|fG1/fw|≤3.0
[条件表达式2]4.0<ft/fw<7.0
[条件表达式3]1.61<n4<1.68
[条件表达式4]0.7<|fG2/fG1|<1.2
[条件表达式5]1.4<fG2/fw<2.8
[条件表达式6]TG1+TG2+TG3<8.5mm
[条件表达式7]0.25<1-MG3T2<0.6
[条件表达式8]4.0<MG2T/MG2W<6.8
[条件表达式9]50<V1<60
[条件表达式10]30<V1-V2<37
[条件表达式11]1.51<n3<1.57
[条件表达式12]n1+n2<3.25
[条件表达式13]0<n4-n1<0.2
[条件表达式14]2.2<fw/EPDw<3.0
在实施例中，fw为变焦光学***在广角位置的总焦距，ft为变焦光学***在摄远位置的总焦距，fG1为第一透镜组的合成焦距，fG2为第二透镜组的合成焦距，n1为第一透镜的折射率，n2为第二透镜的折射率，n3为第三透镜的折射率，n4为第四透镜的折射率，TG1为从第一透镜的物方表面至第二透镜的像方表面的距离，TG2为从第三透镜的物方表面至第五透镜的像方表面的距离，TG3为从第六透镜在光轴上的中心厚度，MG2T为第二透镜组位于无穷大处的摄远位置的成像放大倍率，MG2W为第二透镜组位于无穷远处的广角位置的成像放大倍率，MG3T为第三透镜组位于无穷远处的摄远位置的成像放大倍率，V1为第一透镜的阿贝数，V2为第二透镜的阿贝数，EPDw为在广角位置的入瞳直径。
在以上描述的条件表达式中，条件式1为限制第一透镜组的屈光力的大小的条件。例如，超过条件表达1的下限值的第一透镜组可具有强的屈光力，所述强的屈光力使得难于校正广角位置的场曲像差、摄远位置的球面像差以及慧形像差。此外，在超过条件表达式1的下限值的第一透镜组的透镜的情况下，这会难以使第一透镜组的透镜成型且难以处理第一透镜组的透镜。由于超过条件表达1的上限值的第一透镜组具有弱的屈光力，因此这会难于确保后焦距，从而无法获得清晰的图像。
在条件表达式中，条件表达式2为用于限制变焦光学性能的条件。例如，满足条件表达式2的变焦光学***大体上获得有用的光学性能。
在条件表达式中，条件表达式3以及条件表达式9至条件表达式13为用于减小色差、彗形像差和像散的条件。例如，包括满足条件表达式3以及条件表达式9至条件表达式13的数值范围的塑料透镜的变焦光学***具有良好的色差、彗形像差和像散特性。
在条件表达式中，条件表达式4为用于减小像差并改善光学性能的条件。例如，满足条件表达式4的第一透镜组和第二透镜组适用于校正像散和彗形像差。此外，满足条件表达式4的变焦光学***具有5×至6×的变焦放大倍率，并且光学***的总长度明显减小。
在条件表达式中，条件表达式5为用于限制第二透镜组的屈光力的大小的条件。例如，在第二透镜组超过条件表达式5的下限值的情况下，第二透镜组将会难于被制造。此外，在第二透镜组超过条件表达式5的上限值的情况下，用于变焦操作的第二透镜组的移动量会变大。
在条件表达式中，条件表达式6为用于使变焦光学***小型化的条件。例如，由于超过条件表达式6的上限的变焦光学***具有很长的长度，因此这会难于将变焦光学***安装在小的终端或移动装置中。
在条件表达式中，条件表达式7为用于使变焦光学***小型化并快速地控制自动聚焦(AF)功能的条件。例如，由于在超过条件表达式7的下限值的变焦光学***中，透镜组的移动位移会大，因此这会难于使变焦光学***小型化。相比之下，在超过条件表达式7的上限值的变焦光学***中，景深会大，因此导致难于控制AF功能。
在条件表达式中，条件表达式8为用于使变焦光学***小型化且实现高分辨率的条件。例如，在超过条件表达式8的下限值的变焦光学***中，第三透镜组的移动位移会大，这导致难于使变焦光学***小型化。相比之下，在超过条件表达式8的上限值的变焦光学***中，第二透镜组不能校正球面像差，导致难于实现清晰的分辨率。
在条件表达式中，条件表达式14为用于实现清晰图像的条件。例如，满足条件表达式14的变焦光学***在低照度环境下实现清晰图像。
在下文中，将描述根据多个实施例的变焦光学***。
首先，将参照图1至图3来描述根据第一实施例的变焦光学***。
变焦光学***100包括多个透镜。例如，变焦光学***100包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150和第六透镜160。
构成变焦光学***100的透镜分成多个透镜组。例如，第一透镜110和第二透镜120构成第一透镜组G1，第三透镜130至第五透镜150构成第二透镜组G2，第六透镜160构成第三透镜组G3。
第一透镜组G1至第三透镜组G3沿着光轴方向移动。例如，第一透镜组G1被设置为当在中间位置时最靠近成像表面，并且被设置为当在摄远位置时最远离成像面。第二透镜组G2可被设置为当在广角位置时最靠近成像面，并且被设置为当在摄远位置时最远离成像面。相比之下，第三透镜组G3被设置为位于距成像面大体恒定的距离处。
第一透镜组G1包括两个透镜。例如，第一透镜组G1包括第一透镜110和第二透镜120。第一透镜110具有负屈光力。第一透镜110的物方表面凸出且其像方表面凹入。第一透镜110由塑料制成。第一透镜110具有非球面表面。例如，第一透镜110的物方表面和像方表面均为非球面。第二透镜120具有正屈光力。第二透镜120的物方表面凸出且其像方表面凹入。第二透镜120由塑料制成。第二透镜120可具有非球面表面。例如，第二透镜120的物方表面和像方表面均为非球面。
第二透镜组G2包括三个透镜。例如，第二透镜组G2包括第三透镜130至第五透镜150。第三透镜130具有正屈光力。第三透镜130的两个表面凸出。第三透镜130由塑料制成。第三透镜130具有非球面表面。例如，第三透镜130的物方表面和像方表面均为非球面。第四透镜140具有负屈光力。第四透镜140的物方表面凸出且其像方表面凹入。第四透镜140由塑料制成。第四透镜140具有非球面表面。例如，第四透镜140的物方表面和像方表面均为非球面。第五透镜150具有正屈光力。第五透镜150的物方表面凸出且其像方表面凹入。第五透镜150由塑料制成。第五透镜150具有非球面表面。例如，第五透镜150的物方表面和像方表面均为非球面。
第三透镜组G3包括一个或更多个透镜。例如，第三透镜组G3包括第六透镜160。第六透镜160具有正屈光力。第六透镜160的两个表面凸出。第六透镜160可由塑料制成。第六透镜160具有非球面表面。例如，第六透镜160的物方表面和像方表面均为非球面。
变焦光学***100还包括光阑ST。在一个示例中，光阑ST设置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。如上所述设置的光阑ST调节光入射在成像面180上的量。
变焦光学***100包括滤光器170。在一个示例中，滤光器170设置在第三透镜组G3与成像面180之间。如上所述设置的滤光器170阻挡红外(IR)光入射在成像面180上。
变焦光学***100可包括图像传感器。图像传感器提供成像面180，被透镜折射的光在成像面180上成像。此外，图像传感器将成像面180上形成的光信号转换为电信号。
变焦光学***提供如图4和图5所示的像差特性。图4示出了在广角位置的像差特性，图5示出了在摄远位置的像差特性。
图6是表示根据第一实施例的变焦光学***的透镜的各种特性的表格。图7是表示基于广角位置、中间位置和摄远位置的位置的总焦距、F数以及D1值、D2值和D3值的表格。图8是表示根据第一实施例的变焦光学***的非球面特性的表格。
如图7所示，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离D1在广角位置最长且在摄远位置最短。相反，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离D2在广角位置最短且在摄远位置最长。然而，第三透镜组G3与成像面180之间的距离不论广角位置、中间位置和摄远位置都大体恒定。在实施例中，变焦光学***100的变焦放大倍率基本上为4.7。
将参照图9至图11来描述根据第二实施例的变焦光学***。
变焦光学***200包括多个透镜。例如，变焦光学***200包括第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250和第六透镜260。
构成变焦光学***200的透镜分成多个透镜组。例如，第一透镜210和第二透镜220构成第一透镜组G1，第三透镜230至第五透镜250构成第二透镜组G2，第六透镜260构成第三透镜组G3。
第一透镜组G1至第三透镜组G3沿着光轴方向移动。例如，第一透镜组G1被设置为当在中间位置时最靠近成像表面，并且被设置为当在摄远位置时最远离成像面。第二透镜组G2可被设置为当在广角位置时最靠近成像面，并且被设置为当在摄远位置时最远离成像面。相比之下，第三透镜组G3被设置为位于距成像面大体恒定的距离处。
第一透镜组G1包括两个透镜。例如，第一透镜组G1包括第一透镜210和第二透镜220。第一透镜210具有负屈光力。第一透镜210的物方表面凸出且其像方表面凹入。第一透镜210可由塑料制成。第一透镜210具有非球面表面。例如，第一透镜210的物方表面和像方表面均为非球面。第二透镜220具有正屈光力。第二透镜220的物方表面凸出且其像方表面凹入。第二透镜220可由塑料制成。第二透镜220具有非球面表面。例如，第二透镜220的物方表面和像方表面均为非球面。
第二透镜组G2包括三个透镜。例如，第二透镜组G2包括第三透镜230至第五透镜250。第三透镜230具有正屈光力。第三透镜230的两个表面凸出。第三透镜230可由塑料制成。第三透镜230具有非球面表面。例如，第三透镜230的物方表面和像方表面均为非球面。第四透镜240具有负屈光力。第四透镜240的物方表面凸出且其像方表面凹入。第四透镜240由塑料制成。第四透镜240具有非球面表面。例如，第四透镜240的物方表面和像方表面均为非球面。第五透镜250具有正屈光力。第五透镜250的物方表面凸出且其像方表面凹入。第五透镜250由塑料制成。第五透镜250具有非球面表面。例如，第五透镜250的物方表面和像方表面均为非球面。
第三透镜组G3包括一个或更多个透镜。例如，第三透镜组G3包括第六透镜260。第六透镜260具有正屈光力。第六透镜260的两个表面凸出。第六透镜260可由塑料制成。第六透镜260具有非球面表面。例如，第六透镜260的物方表面和像方表面均为非球面。
变焦光学***200包括光阑ST。在一个示例中，光阑ST设置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。如上所述设置的光阑ST调节光入射在成像面280上的量。
变焦光学***200包括滤光器270。例如，滤光器270设置在第三透镜组G3与成像面280之间。如上所述设置的滤光器270阻挡红外(IR)光入射在成像面280上。
变焦光学***200可包括图像传感器。图像传感器提供成像面280，被透镜折射的光在成像面280上成像。此外，图像传感器将成像面280上形成的光信号转换为电信号。
变焦光学***提供如图12和图13所示的像差特性。图12示出了在广角位置的像差特性，图13示出了在摄远位置的像差特性。
图14是表示根据实施例的变焦光学***的透镜的各种特性的表格。图15是表示基于广角位置、中间位置和摄远位置的位置的总焦距、F数以及D1值和D2值的表格。图16是表示根据实施例的变焦光学***的非球面特性的表格。
如图15所示，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离D1在广角位置最长且在摄远位置最短。相反，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离D2在广角位置最短且在摄远位置最长。然而，第三透镜组G3与成像面280之间的距离不论广角位置、中间位置和摄远位置都大体恒定。在实施例中，变焦光学***200的变焦放大倍率基本上为4.7。
将参照图17至图19来描述根据第三实施例的变焦光学***。
变焦光学***300包括多个透镜。例如，变焦光学***300包括第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340、第五透镜350和第六透镜360。
构成变焦光学***300的透镜分成多个透镜组。例如，第一透镜310和第二透镜320构成第一透镜组G1，第三透镜330至第五透镜350构成第二透镜组G2，第六透镜360构成第三透镜组G3。
第一透镜组G1至第三透镜组G3沿着光轴方向移动。例如，第一透镜组G1被设置为在中间位置时最靠近成像面，并且被设置为在摄远位置时最远离成像面。第二透镜组G2可被设置为在广角位置时最靠近成像面，并且被设置为在摄远位置时最远离成像面。相比之下，第三透镜组G3被设置为位于距成像面大体恒定的距离处。
第一透镜组G1包括两个透镜。例如，第一透镜组G1包括第一透镜310和第二透镜320。第一透镜310具有负屈光力。第一透镜310的物方表面凸出且其像方表面凹入。第一透镜310由塑料制成。第一透镜310具有非球面表面。例如，第一透镜310的物方表面和像方表面均为非球面。第二透镜320具有正屈光力。第二透镜320的物方表面凸出且其像方表面凹入。第二透镜320由塑料制成。第二透镜320具有非球面表面。例如，第二透镜320的物方表面和像方表面均为非球面。
第二透镜组G2包括三个透镜。例如，第二透镜组G2包括第三透镜330至第五透镜350。第三透镜330具有正屈光力。第三透镜330的两个表面凸出。第三透镜330由塑料制成。第三透镜330具有非球面表面。例如，第三透镜330的物方表面和像方表面均为非球面。第四透镜340具有负屈光力。第四透镜340的物方表面凸出且其像方表面凹入。第四透镜340由塑料制成。第四透镜340具有非球面表面。例如，第四透镜340的物方表面和像方表面均为非球面。第五透镜350具有正屈光力。第五透镜350的物方表面凸出且其像方表面凹入。第五透镜350由塑料制成。第五透镜350具有非球面表面。例如，第五透镜350的物方表面和像方表面均为非球面。
第三透镜组G3包括一个或更多个透镜。例如，第三透镜组G3包括第六透镜360。第六透镜360具有正屈光力。第六透镜360的两个表面凸出。第六透镜360由塑料制成。第六透镜360具有非球面表面。例如，第六透镜360的物方表面和像方表面均为非球面。
变焦光学***300包括光阑ST。例如，光阑ST设置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。如上所述设置的光阑ST调节光入射在成像面380上的量。
变焦光学***300包括滤光器370。例如，滤光器370设置在第三透镜组G3与成像面380之间。如上所述设置的滤光器370阻挡红外(IR)光入射在成像面380上。
变焦光学***300包括图像传感器。图像传感器提供成像面380，被透镜折射的光在成像面380上成像。此外，图像传感器将成像面380上形成的光信号转换为电信号。
变焦光学***呈现如图20和图21所示的像差特性。图20示出了在广角位置的像差特性，图21示出了在摄远位置的像差特性。
图22是表示根据实施例的变焦光学***的透镜的各种特性的表格。图23是表示基于广角位置、中间位置和摄远位置的位置的总焦距、F数以及D1值、D2值和D3值的表格。图24是表示根据实施例的变焦光学***的非球面特性的表格。
如图23所示，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离D1在广角位置最长且在摄远位置最短。相反，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离D2在广角位置最短且在摄远位置最长。然而，第三透镜组G3与成像面380之间的距离不论广角位置、中间位置和摄远位置都大体恒定。在实施例中，变焦光学***300的变焦放大倍率基本上为4.7。
将参照图25至图27来描述根据第四实施例的变焦光学***。
变焦光学***400包括多个透镜。例如，变焦光学***400包括第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、第四透镜440、第五透镜450和第六透镜460。
构成变焦光学***400的透镜分成多个透镜组。例如，第一透镜410和第二透镜420构成第一透镜组G1，第三透镜430至第五透镜450构成第二透镜组G2，第六透镜460构成第三透镜组G3。
第一透镜组G1至第三透镜组G3沿着光轴方向移动。例如，第一透镜组G1被设置为在中间位置时最靠近成像面，并且被设置为在摄远位置时最远离成像面。第二透镜组G2可被设置为在广角位置时最靠近成像面，并且被设置为在摄远位置时最远离成像面。相比之下，第三透镜组G3被设置为位于距成像面大体恒定的距离处。
第一透镜组G1包括两个透镜。例如，第一透镜组G1包括第一透镜410和第二透镜420。第一透镜410具有负屈光力。第一透镜410的物方表面凸出且其像方表面凹入。第一透镜410由塑料制成。第一透镜410具有非球面表面。例如，第一透镜410的物方表面和像方表面均为非球面。第二透镜420具有正屈光力。第二透镜420的物方表面凸出且其像方表面凹入。第二透镜420由塑料制成。第二透镜420具有非球面表面。例如，第二透镜420的物方表面和像方表面均为非球面。
第二透镜组G2包括三个透镜。例如，第二透镜组G2包括第三透镜430至第五透镜450。第三透镜430具有正屈光力。第三透镜430的两个表面凸出。第三透镜430由塑料制成。第三透镜430具有非球面表面。例如，第三透镜430的物方表面和像方表面均为非球面。第四透镜440具有负屈光力。第四透镜440的物方表面凸出且其像方表面凹入。第四透镜440由塑料制成。第四透镜440具有非球面表面。例如，第四透镜440的物方表面和像方表面均为非球面。第五透镜450具有正屈光力。第五透镜450的物方表面凸出且其像方表面凹入。第五透镜450由塑料制成。第五透镜450具有非球面表面。例如，第五透镜450的物方表面和像方表面均为非球面。
第三透镜组G3包括一个或更多个透镜。例如，第三透镜组G3由第六透镜460构成。第六透镜460具有正屈光力。第六透镜460的两个表面凸出。第六透镜460由塑料制成。第六透镜460具有非球面表面。例如，第六透镜460的物方表面和像方表面均为非球面。
变焦光学***400包括光阑ST。例如，光阑ST设置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。如上所述设置的光阑ST调节光入射在成像面480上的量。
变焦光学***400包括滤光器470。例如，滤光器470设置在第三透镜组G3与成像面480之间。如上所述设置的滤光器470阻挡红外(IR)光入射在成像面480上。
变焦光学***400可包括图像传感器。图像传感器提供成像面480，被透镜折射的光在成像面480上成像。此外，图像传感器将成像面480上形成的光信号转换为电信号。
变焦光学***呈现如图28和图29所示的像差特性。图28示出了在广角位置的像差特性，图29示出了在摄远位置的像差特性。
图30是表示根据实施例的变焦光学***的透镜的各种特性的表格。图31是表示基于广角位置、中间位置和摄远位置的位置的总焦距、F数以及D1值、D2值和D3值的表格。图32是表示根据实施例的变焦光学***的非球面特性的表格。
如图31所示，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离D1在广角位置最长且在摄远位置最短。相反，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离D2在广角位置最短且在摄远位置最长。然而，第三透镜组G3与成像面480之间的距离不论广角位置、中间位置和摄远位置都大体恒定。在实施例中，变焦光学***400的变焦放大倍率基本上为4.7。
将参照图33至图35来描述根据第五实施例的变焦光学***。
变焦光学***500包括多个透镜。例如，变焦光学***500包括第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530、第四透镜540、第五透镜550和第六透镜560。
构成变焦光学***500的透镜分成多个透镜组。例如，第一透镜510和第二透镜520构成第一透镜组G1，第三透镜530至第五透镜550构成第二透镜组G2，第六透镜560构成第三透镜组G3。
第一透镜组G1至第三透镜组G3沿着光轴方向移动。例如，第一透镜组G1被设置为在中间位置时最靠近成像表面，并且被设置为在摄远位置时最远离成像面。第二透镜组G2可被设置为在广角位置时最靠近成像面，并且被设置为在摄远位置时最远离成像面。相比之下，第三透镜组G3被设置为位于距成像面大体恒定的距离处。
第一透镜组G1包括两个透镜。例如，第一透镜组G1包括第一透镜510和第二透镜520。第一透镜510具有负屈光力。第一透镜510的物方表面凹入且其像方表面凹入。第一透镜510由塑料制成。第一透镜510具有非球面表面。例如，第一透镜510的物方表面和像方表面均为非球面。第二透镜520具有正屈光力。第二透镜520的物方表面凸出且其像方表面凹入。第二透镜520由塑料制成。第二透镜520具有非球面表面。例如，第二透镜520的物方表面和像方表面均为非球面。
第二透镜组G2包括三个透镜。例如，第二透镜组G2包括第三透镜530至第五透镜550。第三透镜530具有正屈光力。第三透镜530的两个表面凸出。第三透镜530由塑料制成。第三透镜530具有非球面表面。例如，第三透镜530的物方表面和像方表面均为非球面。第四透镜540具有负屈光力。第四透镜540的物方表面凸出且其像方表面凹入。第四透镜540由塑料制成。第四透镜540具有非球面表面。例如，第四透镜540的物方表面和像方表面均为非球面。第五透镜550具有正屈光力。第五透镜550的物方表面凸出且其像方表面凹入。第五透镜550由塑料制成。第五透镜550具有非球面表面。例如，第五透镜550的物方表面和像方表面均为非球面。
第三透镜组G3包括一个或更多个透镜。例如，第三透镜组G3包括第六透镜560。第六透镜560具有正屈光力。第六透镜560的两个表面凸出。第六透镜560由塑料制成。第六透镜560具有非球面表面。例如，第六透镜560的物方表面和像方表面均为非球面。
变焦光学***500包括光阑ST。例如，光阑ST设置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。如上所述设置的光阑ST调节光入射在成像面580上的量。
变焦光学***500包括滤光器570。例如，滤光器570设置在第三透镜组G3与成像面580之间。如上所述设置的滤光器570阻挡红外(IR)光入射在成像面580上。
变焦光学***500可包括图像传感器。图像传感器提供成像面580，被透镜折射的光在成像面580上成像。此外，图像传感器将成像面580上形成的光信号转换为电信号。
变焦光学***呈现如图36和图37所示的像差特性。图36示出了在广角位置的像差特性，图37示出了在摄远位置的像差特性。
图38是表示根据实施例的变焦光学***的透镜的各种特性的表格。图39是表示基于广角位置、中间位置和摄远位置的位置的总焦距、F数以及D1值、D2值和D3值的表格。图40是表示根据实施例的变焦光学***的非球面特性的表格。
如图39所示，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离D1在广角位置最长且在摄远位置最短。相反，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离D2在广角位置最短且在摄远位置最长。然而，第三透镜组G3与成像面580之间的距离不论广角位置、中间位置和摄远位置都大体恒定。在实施例中，变焦光学***500的变焦放大倍率基本上为6。
表1表示根据第一实施例至第五实施例的变焦光学***的透镜组的光学特性的值。
[表1]
Figure BDA0002522453280000181
Figure BDA0002522453280000191
表2表示根据第一实施例至第五实施例的变焦光学***关于条件表达式的计算值。
[表2]
Figure BDA0002522453280000192
如上所述，根据实施例，变焦光学***被构造为重量更轻且像差减小。
虽然本公开包括具体示例，但本领域技术人员将领会的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可在这些示例中作出形式和细节上的各种变化。这里所描述的示例将仅仅被理解为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的形式组合和/或通过其他组件或他们的等同物替换或增添描述的***、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，权利要求及其等同物的范围之内的全部变换将被理解为包括在本公开中。

Claims (19)

1.一种变焦光学***，包括：
第一透镜组，具有负屈光力；
第二透镜组，具有正屈光力；
第三透镜组，具有正屈光力，
其中，
第一透镜组包括第一透镜和第二透镜，第二透镜组包括第三透镜、第四透镜和第五透镜，第三透镜组包括第六透镜，
1.9≤|fG1/fw|≤3.0，4.0<ft/fw<7.0和1.61<n4<1.68，其中，fw为变焦光学***在广角位置的总焦距，fG1为第一透镜组的合成焦距，ft为变焦光学***在摄远位置的总焦距，n4为第四透镜的折射率，
其中，所述第二透镜的像方表面凹入。
2.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，
第一透镜具有负屈光力且由塑料制成，第一透镜的一个表面为非球面，
第二透镜具有正屈光力、呈弯月形状且由塑料制成。
3.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，第三透镜具有正屈光力、由塑料制成，并且第三透镜的物方表面凸出，
第四透镜由塑料制成，
第五透镜由塑料制成。
4.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，第六透镜具有正屈光力且由塑料制成。
5.如权利要求1所述的变焦光学***，所述变焦光学***还包括设置在第一透镜组与第二透镜组之间的光阑。
6.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，第一透镜的像方表面凹入。
7.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，第一透镜至第六透镜具有非球面形状。
8.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，1.51<n3<1.57，n3为第三透镜的折射率。
9.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，0.7<|fG2/fG1|<1.2，fG2为第二透镜组的合成焦距。
10.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，1.4<fG2/fw<2.8，fG2为第二透镜组的合成焦距。
11.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，TG1+TG2+TG3<8.5，TG1为从第一透镜的物方表面至第二透镜的像方表面的距离，TG2为从第三透镜的物方表面至第五透镜的像方表面的距离，TG3为第六透镜在光轴上的中心厚度。
12.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，0.25<1-MG3T2<0.6，MG3T为第三透镜组位于无穷远处的摄远位置的成像放大倍率。
13.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，4.0<MG2T/MG2W<6.8，MG2T为第二透镜组位于无穷远处的摄远位置的成像放大倍率，MG2W为第二透镜组位于无穷远处的广角位置的成像放大倍率。
14.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，50<V1<60，V1为第一透镜的阿贝数。
15.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，30<V1-V2<37，V1为第一透镜的阿贝数，V2为第二透镜的阿贝数。
16.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，n1+n2<3.25，n1为第一透镜的折射率，n2为第二透镜的折射率。
17.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，0<n4-n1<0.2，n1为第一透镜的折射率。
18.如权利要求1所述的变焦光学***，其中，2.2<fw/EPDw<3.0，EPDw为在广角位置的入瞳直径。
19.一种变焦光学***，包括：
第一透镜，具有负屈光力；
第二透镜，具有正屈光力；
第三透镜，具有正屈光力；
第四透镜，具有负屈光力；
第五透镜，具有正屈光力；
第六透镜，具有正屈光力，第六透镜的物方表面凸出，
其中，第一透镜至第六透镜从物方朝向成像面顺序地设置，
第一透镜至第五透镜相对于成像面的位置是可调节的，
其中，所述第二透镜的像方表面凹入。
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