一種大相對孔徑小型變焦距光學系統的制作方法
【專利說明】一種大相對孔徑小型變焦距光學系統 【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種大相對孔徑變焦距光學鏡頭，特別涉及一種應用于小型成像設 備的大相對孔徑連續變焦距光學鏡頭，可在有限物距至無限遠范圍內清晰成像。 【【背景技術】】
[0002] 小型成像設備在手持設備中的應用領域日益廣泛，定焦鏡頭已無法滿足豐富的 用戶需求，亟待高性能緊湊的變焦成像鏡頭。傳統變焦距光學系統由前固定組、變倍組、補 償組和后固定組組成，通常結構復雜且機械長度較長，無法適用于小型成像設備。本發明 提出一種用于小型成像設備的變焦距光學鏡頭。 【
【發明內容】
】
[0003] 本發明需解決的技術問題是提供一種適用于小型成像設備、結構簡單、成本低廉 的大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭。
[0004] 根據上述需解決的技術問題，所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭沿光線入射 方向，依次設置有前固定組、三棱鏡、變倍組、孔徑光闌、補償組、物鏡組；采用連續變焦方 式，光學總長固定，三棱鏡實現光路折轉，移動變倍組與補償組實現焦距連續切換，物鏡 組實現不同距離場景對焦；前固定組包含第1透鏡，變倍組包含第2透鏡，補償組包含第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] 作為本發明的一種改進，所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下（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:短焦距光學系統的F數；
[0010] F/#l:長焦距光學系統的F數。
[0011] 作為本發明的一種改進，所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下（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。
[0019] 作為本發明的一種改進，所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下（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:變倍組的焦點距離；
[0024] f34:補償組的焦點距離；
[0025] f 1:長焦距光學系統的焦點距離；
[0026] fs:短焦距光學系統的焦點距離。
[0027]作為本發明的一種改進，所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下（8)、 (9)的條件式，
[0028] DKlOmm (8);
[0029] BF〈6mm (9);
[0030] 其中，
[0031] Dl:前固定組第1透鏡至三棱鏡折轉處的橫向總長；
[0032] BF:大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭的后焦距。
[0033] 作為本發明的一種改進，所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下（10)、 (11)的條件式，
[0034] MKllmm (10);
[0035] M2〈6mm (11);
[0036] 其中，
[0037] Ml:變倍組移動距離；
[0038] M2:補償組移動距離。 【【附圖說明】】
[0039] 圖1為本發明的第一種實施方式的構成展示圖；
[0040] 圖2為本發明的第一種實施方式的場曲和畸變展不圖；
[0041] 圖3為本發明的第一種實施方式的點列圖；
[0042] 圖4為本發明的第一種實施方式的垂軸色差圖；
[0043] 圖5為本發明的第二種實施方式的場曲和畸變展不圖；
[0044] 圖6為本發明的第二種實施方式的點列圖；
[0045] 圖7為本發明的第二中實施方式的垂軸色差圖。 【【具體實施方式】】
[0046] 下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步說明。
[0047] 參考說明書附圖來說明與本發明相關的大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭的各種 實施方式。圖1所示為本發明所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭的一種實施方式的構成 圖。沿光線入射方向，依次設置有前固定組、三棱鏡（即TP)、變倍組、孔徑光闌（即SI)、 補償組、物鏡組、濾光片GF;采用連續變焦方式，光學總長固定，三棱鏡實現光路折轉，移 動變倍組與補償組實現焦距連續切換，物鏡組實現不同距離場景對焦；前固定組包含第1 透鏡LI,變倍組包含第2透鏡L2,補償組包含第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具有負光焦度，且其物側面為凸面，像側面為凹面，為玻璃材質；第 2透鏡L2具有正光焦度，且其物側面和像側面皆為凸面，為塑料材質；第3透鏡L3具有 光焦度且其物側面和像側面皆為凹面，為塑料材質；第4透鏡L4具有光焦度，且其物側面 為凹面，像側面為凸面，為玻璃材質；補償組具有負光焦度；第5透鏡L5具有正光焦度， 且其物側面和像側面皆為凸面，為塑料材質；為了更好的補正像差問題，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] 本發明所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下條件式（1)_(2)，
[0050] I. 8<F/#s<2. 5 (1)；
[0051] 2.8<F/#1<3. 2 (2)；
[0052]其中，
[0053] F/#s:短焦距光學系統的F數；
[0054] F/#l:長焦距光學系統的F數。
[0055] 條件（1)和條件（2)分別規定了短焦距光學系統的F數和長焦距光學系統的F數， 在條件（1)和條件（2)的范圍內，能夠提高光學鏡頭在暗背景下的成像性能，優選接近下 限值。
[0056] 本發明所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下條件式（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。
[0064] 條件（3)規定的是三棱鏡的折射率。在條件（3)的范圍內，利于增大光線入射 角，提高鏡頭成像范圍，優選接近上限值；超出下限時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，可選材料少，成本會上升。
[0065] 條件⑷和條件（5)規定的是第3透鏡L3的折射率和色散系數。在條件⑷和 條件（5)的范圍內，利于校正色差，提高成像性能，優選條件（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，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，可 選材料少，成本會上升。
[0066] 本發明所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下條件式（6)_(7)，
[0067] 0. 32<|f2/f34|<0. 50 (6)；
[0068] I. 55<|fl/fs|<3. 55 (7)；
[0069]其中，
[0070] f2:變倍組的焦點距離；
[0071] f34:補償組的焦點距離；
[0072] f1:長焦距光學系統的焦點距離；
[0073] fs:短焦距光學系統的焦點距離。
[0074] 條件（6)規定的是變倍組和補償組焦距的比值的絕對值。在條件（6)的范圍內 時，變倍組和補償組的光焦度分配較合理，可有效控制系統的場曲。
[0075] 條件（7)規定的是長焦距光學系統和短焦距光學系統的焦點距離的比值。
[0076] 本發明所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下條件式（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折轉處的橫向總長；
[0081] BF:大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭的后焦距。
[0082] 條件（8)規定的是前固定組第1透鏡Ll至三棱鏡TP折轉處的橫向總長。超過上 限時，不利于系統的小型化。
[0083] 條件（9)規定的是大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭的后焦距。超過上限時，不利 于系統的小型化。
[0084] 本發明所述大相對孔徑小型變焦距光學鏡頭還滿足以下條件式（10)-(11)，
[0085] MKllmm (10);
[0086] M2<6mm (11);
[0087]其中，
[0088] Ml:變倍組移動距離；
[0089] M2:補償組移動距離。
[0090] 條件（10)規定的是變倍組移動距離。超過上限時，不利于小型化及系統的穩定 性。
[0091] 條件（11)規定的是補償組移動距離。超過上限時，不利于小型化及系統的穩定 性。
[0092] 以下用實施例來說明本發明所述攝像鏡頭LA。以下為各個實施例上所記載的記 號。另外，距離、半徑、中心厚度以及移動量的單位是_。
[0093] f:全部攝像鏡頭LA的焦點距離；
[0094] f2:第2透鏡L2的焦點距離；
[0095] f34:第3透鏡L3和第4透鏡L4的組合焦點距離；
[0096] f3:第3透鏡L3的焦點距離；
[0097] Fno:F 數；
[0098] SI:光圈；
[0099] R:光學面的曲率半徑、透鏡時為中心曲率半徑；
[0100] R11:第1透鏡Ll的物側面的曲率半徑；
[0101] R12:第1透鏡Ll的像側面的曲率半徑；
[0102] R21:第2透鏡L2的物側面的曲率半