CN2833634Y - 变焦透镜组合 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构简单、总长度较短的变焦透镜组合。从物侧起，该变焦透镜组合依次包括具有负屈光力的第一透镜群、具有正屈光力的第二透镜群、具有负屈光力的第三透镜群以及具有正屈光力的第四透镜群。其中，第一透镜群、第三透镜群与第四透镜群均由单一镜体组成。在变焦过程中，第一透镜群与第四透镜群固定不动；第二透镜群与第三透镜群前后移动，并分别对该变焦透镜组合进行变焦与聚焦，其中第二透镜群仅处于广角位置与摄远位置之一。

Description

变焦透镜组合

技术领域

本实用新型涉及一种变焦透镜组合，尤其涉及一种应用于手机等便携式电子产品上的变焦透镜组合。

背景技术

近年来，具有拍照或录像功能的简易数位相机、移动电话、个人数位助理(Personal Digital Assistant，简称PDA)等便携式电子装置的应用越来越广泛。但这些内建有成像模组的电子装置因自身厚度的限制，通常要求其所携带的透镜组合的总长度尽可能短，结构也尽可能的简单。

公元2003年4月8日公告的美国专利第6,545,824号揭示了一种三群式负正正排列的透镜组合。该透镜组合的三群透镜群均由若干片透镜组成，其结构复杂，致使透镜组合的总长度较大，因而不适合应用到便携式电子产品上，并且第二透镜群前后移动以实现对焦功能而不能实现变焦功能，从而该透镜组合在拍照时不能改变视觉距离进行弹性取景。

又，公元2005年5月10日公告的美国专利第6,891,680号揭示了一种四群式正负正正排列的透镜组合。该透镜组合通过连续移动第二群和第三群来实现变焦功能，通过固定第一群的前后两片透镜而连续移动该前后两片透镜之间的透镜来达成聚焦功能。此类连续变焦方式设计需要复杂的控制结构，因此造成具有该透镜组合的镜头的体积较大、结构复杂，故而，此透镜组合也不适于应用到便携式电子产品上。

因此，如何提供一种可克服上述问题的变焦镜头已成为亟待解决的课题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种变焦镜头组合，具有结构简单、总长度较短的特点。

为实现上述目的，本实用新型所提供的变焦镜头组合从物侧方向起，依次包括具有负屈光力的第一透镜群、具有正屈光力的第二透镜群、具有负屈光力的第三透镜群和具有正屈光力的第四透镜群。其中，第一透镜群、第三透镜群与第四透镜群均为单一镜体组成。在变焦过程中，第一透镜群与第四透镜群固定不动；第二透镜群与第三透镜群前后移动，并分别对该变焦透镜组合进行变焦与聚焦，其中第二透镜群仅处于广角位置与摄远位置之一。

如上所述，由于本实用新型变焦镜头组合的第一透镜群、第三透镜群与第四透镜群均为单一镜体组成，在变焦时，该变焦镜头组合的第一透镜群与第四透镜群固定不动，变焦镜头组合的总长度固定，且第二透镜群仅处于广角位置或摄远位置，因而变焦镜头组合结构简单、总长度较短。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

图1为本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于广角位置的截面图。

图2为本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于摄远位置的截面图。

图3A为本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于广角位置的球面像差图。

图3B为本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于广角位置的像散图。

图3C为本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于广角位置的畸变图。

图4A为本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于摄远位置的球面像差图。

图4B为本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于摄远位置的像散图。

图4C为本实用新型变焦透镜组合的第一实施例处于摄远位置的畸变图。

图5为本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于广角位置的截面图。

图6为本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于摄远位置的截面图。

图7A为本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于广角位置的球面像差图。

图7B为本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于广角位置的像散图。

图7C为本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于广角位置的畸变图。

图8A为本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于摄远位置的球面像差图。

图8B为本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于摄远位置的像散图。

图8C为本实用新型变焦透镜组合的第二实施例处于摄远位置的畸变图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所达成的目的及功效，以下兹举实施例并配合图式详予说明。

请参阅图1及图2，其揭示本实用新型的变焦透镜组合100的第一实施例。在本实施例中，从物侧起，变焦透镜组合100依次包括具有负屈光力的第一透镜群110、具有正屈光力的第二透镜群120、具有负屈光力的第三透镜群130及具有正屈光力的第四透镜群140。

第一透镜群110由一单一镜体(胶合透镜、复合透镜或单一镜片)组成，在本实施例中，其由一片双凹负透镜111组成。为减少透镜组合100的色差，双凹负透镜111的阿贝数最好大于50。另为减少透镜组合100的像差，该双凹负透镜111的朝向物侧的折射面为球面，朝向像侧的折射面为非球面，该非球面可用如下公式(1)表示：

$X=\frac{{\mathrm{cS}}^2}{1+\sqrt{1-(K+1)c^2{S}^2}}+A_4{S}^4+A_6{S}^6+A_8{S}^8+A_{10}{S}^{10}+A_{12}{S}^{12}---\left(1\right)$

其中，c表示非球面折射面顶点处的曲率，S表示从非球面折射面坐标点到光轴的距离，K表示圆锥系数，A4、A6、A8与A10表示非球面系数，X表示从与光轴距离为S的非球面折射面坐标点到非球面折射面顶点处的切平面之间的距离。

第二透镜群120包括三片透镜，其依次为双凸正透镜121、凹凸负透镜122及凸凹负透镜123。凸凹负透镜123的两个拆射面皆为非球面，该等非球面可用公式(1)表示。双凸正透镜121及凹凸负透镜122的材料为燧石玻璃。此外，第二透镜群120还包括一孔径光阑(图中未标出)，该孔径光阑附着在双凸正透镜121的朝向物侧的折射面上并与第二透镜群120固定为一体，以随第二透镜群120一同移动。

第三透镜群130由一片凹凸负透镜131组成，该凹凸负透镜131的两个折射面皆为非球面，该等非球面也用公式(1)表示。

第四透镜群140由一片双凸正透镜141组成，用于改善透镜组合100的聚焦远心(Telecentricity)，并且双凸正透镜141固定不动，用以保护影像感应器。

下面结合图1以及图2说明本实用新型的变焦透镜组合100的变焦过程。

第一透镜群110与第四透镜群140固定不动，移动第二透镜群120与第三透镜群130以分别对该变焦透镜组合100进行变焦与聚焦。在上述变焦过程中，通过将第二透镜群120由一位置移至另一位置以改变变焦透镜组合100的焦距，从而达成变焦透镜组合100的变焦功能，通过将第三透镜群130移动至相应位置对变焦透镜组合100进行聚焦，从而达成变焦透镜组合100的聚焦功能。因而，此种变焦方式不同于连续变焦方式，而仅能离散的选择变焦位置而达成分段式变焦，从而可以减化该变焦透镜组合100的变焦与聚焦的控制结构、减小该变焦透镜组合100的体积，因而该变焦透镜组合100适于应用到便携式电子装置上。在本实施例中，第一位置为广角端，第二位置为摄远端。当第二透镜群120处于广角位置时，如图1所示，第二透镜群120与第三透镜群130靠近第四透镜群140；当第二透镜群120处于摄远位置时，如图2所示，第二透镜群120与第三透镜群130靠近第一透镜群110，且相对于第一位置，第二透镜120与第三透镜130之间的距离变大。

与第一实施例有关的特定数据列在表一、二中，其中，R表示曲率半径，d1、d2分别表示第一及第二位置处的透镜折射面顶点之间的距离，v表示透镜的阿贝数，PR(Pupil Radius)表示分段式变焦镜头100的光瞳半径，MF(Maximum Field)表示分段式变焦镜头100的最大像场，nd表示d线(λ＝587.6nm)的折射率，另d1、d2及R的单位为“mm”。

表一

折射面	R	d1	d2	nd	v
							123456789101112	-4.451511.05052.0000-5.2023-3.2432-17.51122.96751.5177-9.0822-50.926926.5590-8.2526	0.60001.57481.11180.10000.74200.33910.60720.66510.80000.80511.35480.3000	0.60000.10001.11180.10000.74200.33910.60721.60600.80001.33911.35480.3000	1.5251.8041.8061.8051.6071.5251.805	56.346.525.525.527.656.325.5	非球面孔径光阑非球面非球面非球面非球面

表二

折射面	K	A4	A6	A8	A10
						278910	39.0062-17.1964-0.1246-10-10	-4.05740E-03-1.97602E-02-6.69706E-023.67969E-03-6.79528E-03	-1.50710E-03-1.22007E-01-6.12734E-029.51233E-034.30880E-03	-1.14035E-046.30003E-023.53452E-02-1.95842E-03-7.83427E-04	9.22284E-06-4.58731E-02-9.16573E-031.69337E-041.17297E-04

在本实施例中，各透镜群的焦距如下：

f1＝-5.9428

f2＝2.8059

f3＝-21.1167

f4＝7.8855

其中，f1表示第一透镜群110的焦距，f2表示第二透镜群120的焦距，f3表示第三透镜群130的焦距，f4表示第四透镜群140的焦距。

图3A-3C分别为本实施例的变焦透镜组合100处于广角位置时的球面像差图、像散图、畸变图，图4A-4C分别为本实施例的变焦透镜组合100处于摄远位置时的球面像差图、像散图、畸变图，其中，由D线(λ＝546.0740nm)、F线(λ＝486.1327nm)及C线(λ＝632.8000nm)的各种像差说明变焦透镜组合100的光学特性，在像散图中，S线为径向像散曲线，T线为切向像散曲线。

图5及图6揭示本实用新型的变焦透镜组合100的第二实施例，本实施例近似于图1、图2所示的实施例，其不同之处主要在于：本实施例第三透镜群130’由一双凹负透镜131’组成。

与第二实施例有关的特定数据列在表三、四中，其特定参数意义如第一实施例中所述。

表三

折射面	R	d1	d2	nd	v
							123456789101112	-4.149612.04112.0000-4.5897-2.9064-11.75212.87001.4902-7.317083.589958.3954-5.8623	0.60001.51371.08250.10000.75000.39910.60000.58590.80000.70941.45930.3000	0.60000.10001.08250.10000.75000.39910.60001.30360.80001.40541.45930.3000	1.5251.8041.8061.8051.6071.5251.805	56.346.525.525.527.656.325.5	非球面孔径光阑非球面非球面非球面非球面

表四

折射面	K	A4	A6	A8	A10
						278910	18.5534-13.31660.047888-10-10	-1.69078E-03-2.39933E-02-5.95527E-021.59720E-026.63994E-04	-1.18934E-03-1.19464E-01-8.94148E-024.12035E-031.74196E-03	-1.35367E-045.96592E-025.08341E-02-5.30247E-04-5.73486E-04	1.72931E-04-4.63294E-02-1.54165E-023.38511E-051.38850E-04

在本实施例中，各透镜群的焦距如下：

f1＝-5.78

f2＝2.70

f3＝-12.73

f4＝6.62

其中，f1表示第一透镜群110的焦距，f2表示第二透镜群120的焦距，f3表示第三透镜群130’的焦距，f4表示第四透镜群140的焦距。

图7A-7C及图8A-8C为本实施例之变焦透镜组合100分别处于广角位置与摄远位置时的各种像差图，其各符号意义如第一实施例中所述。

Claims (6)

1、一种变焦透镜组合，从物侧方向起，依次包括：第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群、第四透镜群，其特征在于：

第一透镜群具有负屈光力；

第二透镜群具有正屈光力；

第三透镜群具有负屈光力；

第四透镜群具有正屈光力；

其中，第一透镜群、第三透镜群与第四透镜群均由单一镜体组成；第一透镜群与第四透镜群固定不动；第二透镜群与第三透镜群前后移动，并分别对该变焦透镜组合进行变焦与聚焦，其中第二透镜群仅处于广角位置与摄远位置之一。

2、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于：第一透镜群由一片双凹负透镜组成，该双凹负透镜朝向物侧的折射面为球面，所述远离物侧的折射面为非球面。

3、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于：所述第二透镜群由双凸正透镜、凹凸负透镜及凸凹负透镜组成，且凸凹负透镜的两个折射面均为非球面。

4、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于：所述第三透镜群由一片双凹负透镜组成，且该双凹负透镜的两个折射面均为非球面。

5、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于：所述第三透镜群由一片凹凸负透镜组成，且该凹凸负透镜的两个折射面均为非球面。

6、如权利要求1所述的变焦透镜组合，其特征在于：所述第四透镜群由一片双凸正透镜组成。

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