CN2604696Y - 变焦透镜组合 - Google Patents
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Abstract
一种变焦透镜组合，其包含具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组及具有正屈光的第三透镜组。该第一透镜组由具有负屈光力的第一透镜单元及具有正屈光力的第二透镜单元组成，其中第一透镜单元包括一负透镜与一具有非球面的负透镜，第二透镜单元包括一正透镜；该第二透镜组由孔径光阑、具有正屈光力的第一透镜单元、具有正屈光力的第二透镜单元及具有负屈光力的第三透镜单元组成，其中第一透镜单元包括一正透镜，第二透镜单元为一正透镜与一负透镜胶合而成的正透镜，第三透镜单元包括一具有非球面的负透镜；该第三透镜组包括一正透镜，该正透镜朝向物侧的面镀有隔滤红外线的多层膜，以降低红外线对成像的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变焦透镜组合，尤其涉及一种数码相机或类似***用的变焦倍率在3左右的变焦透镜组合。
背景技术
传统的变焦镜头主要以两组式非正负排列的透镜组变焦，这种变焦镜头虽然在结构上比较简单，但变焦倍率小，一般在2倍左右，而且当应用于数码相机时，因其出瞳距离(exit pupil distance)短，易造成影像的四角亮度不足。
为得到较佳的变焦倍率，现有技术已公开有三组式变焦镜头组合，如2001年10月16日公告的美国专利第6,304,389号，但该专利公开的变焦镜头的变焦倍率也只能达到2.5倍的变焦倍率，尚未能达到数码相机所要求3.0倍的变焦倍率，另外，由于运用三个镜头组，相对造成镜头总长度太长，而且三个镜头组在变焦时，必须在光轴方向分别前后移动，控制困难大，另外，变焦***中无控制红外线干扰的设计，易造成影像质量下降。
综上可知，所述现有技术的变焦镜头，在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本实用新型的目的是提供一种变焦透镜组合，该变焦透镜组合不仅可加长出瞳距离，提高影像的四角亮度，而且可降低红外线的干扰，提高成像质量，并且结构简单、控制容易、制造技术要求低。
为达到上述目的，本实用新型提供一种变焦透镜组合，其包含一具有负屈光力的第一透镜组，一具有正屈光力的第二透镜组及一具有正屈光力的第三透镜组。该第一透镜组由一具有负屈光力的第一透镜单元及一具有正屈光力的第二透镜单元组成，其中第一透镜单元包括一片负透镜与一片具有非球面的负透镜，第二透镜单元包括一片正透镜；该第二透镜组由孔径光阑、一具有正屈光力的第一透镜单元、一具有正屈光力的第二透镜单元及一具有负屈光力的第三透镜单元组成，其中第一透镜单元包括一片正透镜，第二透镜单元为一片正透镜与一片负透镜胶合而成的正透镜，第三透镜单元包括一片具有非球面的负透镜；该第三透镜组固定，可加长出瞳距离，提高影像的四角亮度，其包括一片正透镜，该正透镜朝向物侧的面镀有隔滤红外线的多层膜，以降低红外线对成像的影响，而省去红外线滤波片，使镜头更短，组装零件减少，易于调整及组装。而上述透镜的非球面设计则可对像差与色差进行有效的校正，以提高成像质量。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种变焦透镜组合，以从物侧起的顺序，包含：一具有负屈光力的第一透镜组，该第一透镜组包含一具有负屈光力的第一透镜单元及一具有正屈光力的第二透镜单元，该第一透镜单元包括一片朝向物侧的面为球面的负透镜与一片双凹负透镜，该第二透镜单元包括一片朝向物侧的面为凸面的正透镜；一具有正屈光力的第二透镜组；一具有正屈光力第三透镜组，该第三透镜组包括一片正透镜，其中，该第一透镜组的第一透镜单元的双凹负透镜至少一面为非球面；第二透镜组包含孔径光阑、一具有正屈光力的第一透镜单元、一具有正屈光力的第二透镜单元及一具有负屈光力的第三透镜单元，该第一透镜单元包括一片正透镜，该第二透镜单元包含一片正透镜与一片负透镜，该第三透镜单元包括一片负透镜，该负透镜至少有一面为非球面；该第三透镜组固定。
所述的变焦透镜组合，其中，该第二透镜组的第二透镜单元的两片透镜胶合为一正透镜。
所述的变焦透镜组合，其中，该第二透镜组的第三透镜单元的负透镜为凸凹负透镜。
所述的变焦透镜组合，其中，该第二透镜组的第三透镜单元的负透镜为双凹负透镜。
所述的变焦透镜组合，其中，该第一透镜、第二透镜和第三透镜组满足如下条件：
-2.7≤f1/fw≤-1.7
其中，f1表示变焦透镜组合的第一透镜组的焦距，fw表示变焦透镜组合处于广角态时的焦距。
所述的变焦透镜组合，其中，该第一透镜、第二透镜和第三透镜组满足如下条件：
1.7≤f2/fw≤2.2
其中，f2表示变焦透镜组合的第二透镜组的焦距，fw表示变焦透镜组合处于广角态时的焦距。
所述的变焦透镜组合，其中，该第三透镜组的正透镜为平凸正透镜。
所述的变焦透镜组合，其中，该第三透镜组的正透镜为双凸正透镜。
所述的变焦透镜组合，其中，该第三透镜组的正透镜在朝向物侧的面上镀有隔滤红外线的多层膜。
本实用新型的有益效果是，可提高影像的四角亮度，降低红外线的干扰，有效地校正像差与色差，提高成像质量，并且结构简单、控制容易、制造技术要求低。
附图简要说明
下面结合附图，通过对本实用新型的较佳实施例的详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1是本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于广角态的示意图；
图2是图1的变焦透镜组合处于远摄态的示意图；
图3是本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于广角态的示意图。
图4是图3的变焦透镜组合处于远摄态的示意图；
图5A至5D是本实用新型第一实施例的变焦透镜组合处于广角态的各种像差分析图；
图6A至6D是本实用新型第一实施例的变焦透镜组合处于远摄态的各种像差分析图；
图7A至7D是本实用新型第二实施例的变焦透镜组合处于广角态的各种像差分析图；
图8A至8D是本实用新型第二实施例的变焦透镜组合处于远摄态的各种像差分析图。
具体实施方式
下文，将详细描述本实用新型。
如图1及图2所示，本实用新型的变焦透镜组合，以从物侧的顺序起，包含一具有负屈光力的第一透镜组100、一具有正屈光力的第二透镜组200及一具有正屈光力的第三透镜组300。光线从物侧起，依续通过第一透镜组100，第二透镜组200及第三透镜组300。
第一透镜组100由一具有负屈光力的第一透镜单元110及一具有正屈光力的第二透镜单元120组成。第一透镜单元110包括一片朝向物侧的面为球面的凸凹负透镜111与一片两面均为非球面的双凹负塑料透镜112，这样可以明显减小像差，提高成像质量，又可减少镜片的制造难度，降低生产成本。第二透镜单元120包括一片朝向物侧的面为凸面的凸凹正透镜121。双凹负塑料透镜112与凸凹正透镜121用以修正凸凹负透镜111的色差与像差。
第二透镜组200由呈中空状以供光线通过的孔径光阑201、一具有正屈光力的第一透镜单元210、一具有正屈光力的第二透镜单元220及一具有负屈光力的第三透镜单元230组成。第一透镜单元210包括一片双凸正透镜211。第二透镜单元220包含一片双凸正透镜221与一片凹凸负透镜222，该两透镜221、222胶合成为正透镜。第二透镜组200的第三透镜单元230包括一片凸凹负透镜231。另外，凸凹负透镜231的两面设计为非球面，可以减小像差，使得透镜***的变焦倍率达到3时，仍能控制像差在一定范围内。
第三透镜组300包括一片双凸正透镜301，该双凸正透镜301朝向物侧的面镀有隔滤红外线的多层膜，可以提高成像质量。第三透镜组300是固定的，以加长出瞳距离，提高影像的四角亮度，且由于不需另设红外线隔滤波片而使镜头更短。固定第三透镜组300，移动第一和第二透镜组100、200，使得透镜在广角态(提供透镜***的最短焦距的状态)与远摄态(提供***的最长焦距状态)之间变动，而透镜的焦距也随之改变。
基于本实用新型的变焦透镜组合提供第一透镜组100具有三片透镜，第一片透镜111为负透镜，材料为高阿贝数的冕牌镜片(crown glass)，第二片透镜112的至少一面为非球面透镜，第三片透镜121为正透镜，其材料为燧石玻璃(flint glass)，第二、第三片透镜112、121可校正第一片透镜111的像差与色差。第二透镜组200由四片透镜组成，是主要的聚焦镜组，第一及第二片透镜211、221的材料为高折射率高阿贝数的冕牌镜片，第四片透镜231为具有非球面的负透镜，用以减小像差。第三透镜组300包括一片正透镜301，该正透镜301朝向物侧的面镀有隔滤红外线的多层膜，可以提高成像质量，并且第三透镜组300固定，可加长出瞳距离，从而提高影像的四角亮度。另外，第一、第二透镜组100、200均有非球面镜，可使本实用新型使用较少的镜片实现***的更简单、更紧凑目的及变焦倍率仍可达到3，且像差仍可控制在一定范围内；并由于非球面透镜不直接和外部接触，可采用塑料材料制成，因而使本***制造容易、成本低。
请再参阅图3及图4，本实用新型的第二实施例，本实施例近似于图1及图2所示的实施例，其包含第一透镜组100，第二透镜组200及第三透镜组300。第一透镜组100由第一透镜单元110及第二透镜单元120组成，第一透镜单元110包括凸凹负玻璃透镜111与双凹负塑料透镜112，第二透镜单元120包括一片凸凹正透镜121。第二透镜组200由孔径光阑201、第一透镜单元210、第二透镜单元220及第三透镜单元230组成。第二透镜组200的第一透镜单元210包括一片双凸正透镜211，第二透镜单元220包含一片双凸正透镜221与一片凹凸负透镜222，第三透镜单元230包括一负透镜231’。第三透镜组300包括一正透镜301’。
本实施例与第一实施例明显不同在于：第二透镜组200的第三透镜单元230的负透镜为一片双凹负透镜231’，且两面均使用非球面，以有效减小像差，使得透镜***的变焦倍率达到3时像差仍能控制在一定范围内；第三透镜组300的正透镜为一片平凸正透镜301’，以使其朝向物侧的平面更容易镀膜。
在每个实施例中，固定第三透镜组，移动第一和第二透镜组100、200，第一和第二透镜组100、200之间的距离将随之改变，并且满足如下条件：
-2.7≤f1/fw≤-1.7
1.7≤f2/fw≤2.2
其中，f1表示变焦透镜组合的第一透镜组的焦距，f2表第二透镜组的焦距，fw表示变焦透镜组合处于广角态时的焦距。
<第一实施例>
图1及2表示变焦透镜组合的第一实施例，特定的数据在表一中列出，其中，r表示透镜表面的曲率半径，d表示透镜表面的之间的距离，v表示透镜的阿贝数，n表示d线(λ＝587.6nm)的折射率。
图5A～5D及图6A～6D是第一实施例的变焦透镜组合分别处于广角态与远摄态的各种像差分析图，其中，f表示变焦透镜组合***的有效焦距，ω表示变焦透镜组合的视角，在球面像差图中有d线(λ＝587.6nm)的球面像差曲线，f线(λ＝486.1nm)的球面像差曲线及c线(λ＝656.3nm)的球面像差曲线，在像散图中，S线为径向像散曲线，T线为切向像散曲线。图中清晰表明各种像差得到有效的校正，并可获得较高质量的图像。
表一
| r | d | v | n | ||
| 1 | 15.663 | 1 | 41.01 | 1.88067 | |
| 2 | 7.334 | 2.527 | |||
| 3 | -64.490 | 0.598 | 57.44 | 1.49176 | 非球面 |
| 4 | 9.266 | 2.405 | 非球面 | ||
| 5 | 12.708 | 2.5 | 23.83 | 1.84667 | |
| 6 | 28.415 | 18.433 | |||
| 7 | ∞ | 0.993 | 孔径光阑 | ||
| 8 | 15.451 | 2 | 46.38 | 1.80318 | |
| 9 | -117.146 | 0.93 | |||
| 10 | 8.075 | 2.5 | 84.47 | 1.48656 | |
| 11 | -8.075 | 2.2 | 35.83 | 1.66446 | |
| 12 | -19.193 | 0.564 | |||
| 13 | 13.003 | 0.6 | 29.91 | 1.58547 | 非球面 |
| 14 | 4.827 | 8.614 | 非球面 | ||
| 15 | 39.959 | 2.5 | 41.01 | 1.88067 | |
| 16 | -55.542 |
<第二实施例>
图3及4表示变焦透镜组合的第二实施例，特定的数据在表二中列出，其特定参数意义如第一实施例中所述。
图7A～7D及图8A～8D是第二实施例的变焦透镜组合分别处于广角态与远摄态的各种像差分析图，其符号意义如第一实施例中所述，图中清晰表明各种像差得到有效的校正，并可获得较高质量的图像。
表二
| r | d | v | n | ||
| 1 | 21.435 | 1 | 40.8 | 1.88300 | |
| 2 | 7.433 | 2.054 | |||
| 3 | -34.090 | 1 | 56.10 | 1.53117 | 非球面 |
| 4 | 23.746 | 2.614 | 非球面 | ||
| 5 | 13.417 | 2 | 23.8 | 1.84666 | |
| 6 | 30.387 | 20.413 | |||
| 7 | ∞ | 1 | 孔径光阑 | ||
| 8 | 8.692 | 1.327 | 46.5 | 1.80420 | |
| 9 | 94.293 | 0.955 | |||
| 10 | 8.917 | 2.2 | 70.4 | 1.48749 | |
| 11 | -8.917 | 1.2 | 25.5 | 1.80518 | |
| 12 | -36.318 | 0.315 | |||
| 13 | -8.909 | 1.2 | 29.91 | 1.58547 | 非球面 |
| 14 | 80.337 | 6.612 | 非球面 | ||
| 15 | ∞ | 2 | 40.8 | 1.88300 | |
| 16 | -26.201 |
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1、一种变焦透镜组合，以从物侧起的顺序，包含：一具有负屈光力的第一透镜组，该第一透镜组包含一具有负屈光力的第一透镜单元及一具有正屈光力的第二透镜单元，该第一透镜单元包括一片朝向物侧的面为球面的负透镜与一片双凹负透镜，该第二透镜单元包括一片朝向物侧的面为凸面的正透镜；一具有正屈光力的第二透镜组；一具有正屈光力第三透镜组，该第三透镜组包括一片正透镜，其特征在于，该第一透镜组的第一透镜单元的双凹负透镜至少一面为非球面；第二透镜组包含孔径光阑、一具有正屈光力的第一透镜单元、一具有正屈光力的第二透镜单元及一具有负屈光力的第三透镜单元，该第一透镜单元包括一片正透镜，该第二透镜单元包含一片正透镜与一片负透镜，该第三透镜单元包括一片负透镜，该负透镜至少有一面为非球面；该第三透镜组固定。
2、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于，该第二透镜组的第二透镜单元的两片透镜胶合为一正透镜。
3、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于，该第二透镜组的第三透镜单元的负透镜为凸凹负透镜。
4、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于，该第二透镜组的第三透镜单元的负透镜为双凹负透镜。
5、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于，该第一、第二和第三透镜组满足如下条件：
-2.7≤f1/fw≤-1.7
其中，f1表示变焦透镜组合的第一透镜组的焦距，fw表示变焦透镜组合处于广角态时的焦距。
6、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于，该第一、第二和第三透镜组满足如下条件：
1.7≤f2/fw≤2.2
其中，f2表示变焦透镜组合的第二透镜组的焦距，fw表示变焦透镜组合处于广角态时的焦距。
7、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于，该第三透镜组的正透镜为平凸正透镜。
8、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于，该第三透镜组的正透镜为双凸正透镜。
9、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于，该第三透镜组的正透镜在朝向物侧的面上镀有隔滤红外线的多层膜。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Expiration termination date: 20130218 Granted publication date: 20040225 |