大變倍比變焦鏡頭的製作方法
2023-10-27 23:20:47 2
專利名稱：大變倍比變焦鏡頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及變焦透鏡，尤其涉及一種大變倍比變焦鏡頭。
背景技術：
隨著攝影光學與數位技術的快速整合，CPU的高速化和存儲介質的高集成化，使其可以處理更大容量的圖像信息。同時，作為感光元件的CCD、CMOS也實現了更小型化、更高的集成度，達到了更高的空間頻率。這些都有利於實現鏡頭的小型化。
為了能夠在更廣泛的環境中使用，對變焦攝影鏡頭，特別是更大變倍比鏡頭的要求越來越高，可以同時完成可視範圍廣和拍攝特寫的任務；並為了便於操作，要求鏡頭具備自動變焦，自動對焦；並要求在大的相對孔徑下滿足高解像力的要求，不但滿足人們對畫質清晰度的要求，又利於自動對焦軟體分析精度的提高。通常高變倍比鏡頭是以多群鏡片組、多枚鏡片，較長的鏡頭長度形式來達到並加入特殊低色散鏡片及非球面鏡片來達到解像力的要求。在變焦鏡頭中，變焦的實現是通過鏡頭中某一群組鏡片的移動改變組群空氣間隔來實現焦距的變化，鏡頭達到的變焦比越大，就要求有更長的鏡頭長度。為了實現鏡頭小型化，就要求每組群組分擔更多的光焦度，而又不能使鏡頭過於複雜，這樣就會造成像差波動隨著變焦進程變大，難以進行良好的矯正，而難以在整個變焦範圍內得到高的光學性能。因此，對於小型化大變倍比變焦鏡頭，做到高的光學性能，又儘可能的簡化光學系統的組成，成為了此類鏡頭設計的一個難題。
發明內容
本發明的目的在於克服上述不足，提供一種變倍比大、成像清晰度好、成本低的小型的變焦鏡頭。為了達到上述技術目的，本發明採用以下技術方案—種大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於包括從物側到像側依次布置的以下組件具有正折射能力的第一透鏡單元；具有負折射能力的第二透鏡單元；具有正折射能力的第三透鏡單元；具有正折射能力的第四透鏡單元；具有正折射能力的第五透鏡單元；變焦過程中，從廣角端到攝遠端，第二透鏡單元向像側移動；所述第二透鏡單元自物側至像側依次包含一個負折射能力的前透鏡組和一個正折射能力的後透鏡組；並滿足下式I < R2fl/R2rf < I. 3其中，R2fl代表第二透鏡單元前透鏡組的最後一個面的R值，R2rf代表第二透鏡單元後透鏡組的第一個面的R值。
上述變焦鏡頭，滿足以下條件0. 3 < fVft < 0. 5，其中ft是整個變焦鏡頭在攝遠端的焦距，fi是第一透鏡單元的焦距，ft是整個變焦鏡頭在攝遠端的焦距；-0. I < f2/ft < -0. 06，其中f2是第二透鏡單元的焦距；0. 15 < f3/ft < 0. 3，其中f3是第三透鏡單元的焦距；0. 2 < f4/ft < 0. 3，其中f4是第四透鏡單元的焦距；4. 0 < f5/ft < 5. 0，其中f5是第五透鏡單元的焦距。本發明的變焦鏡頭採用五個透鏡單元的結構，第一透鏡單元、第三透鏡單元及第五透鏡單元為固定設置，第二透鏡單元及第四透鏡單元為可在光軸上移動的設置。在變焦過程中，除使用可以移動的第二透鏡組進行變焦外，還在第三透鏡組與第五透鏡組之間設 置了用於修正由於變焦引起的焦點位置移動的第四透鏡組，第二透鏡組移動時，第四透鏡組隨之移動以修正由於變焦引起的焦點位置移動。由於具有上述結構，本發明相比現有技術具有以下優點本發明大變倍比變焦鏡頭，有效解決了現有變焦鏡頭存在的結構複雜、變倍比小及成本高等問題，結構簡單、變倍比大、成本低，清晰度好。
圖IA是本發明變焦鏡頭短焦狀態的結構示意圖。圖IB是本發明變焦鏡頭中焦狀態的結構示意圖。圖IC是本發明變焦鏡頭長焦狀態的結構示意圖。圖2A是本發明變焦鏡頭短焦狀態的球差場曲畸變圖。圖2B是本發明變焦鏡頭中焦狀態的球差場曲畸變圖。圖2C是本發明變焦鏡頭長焦狀態的球差場曲畸變圖。圖3A是本發明變焦鏡頭短焦狀態的像差圖。圖3B是本發明變焦鏡頭中焦狀態的像差圖。圖3C是本發明變焦鏡頭長焦狀態的像差圖。圖4A是本發明變焦鏡頭紅外光短焦狀態的像差圖。圖4B是本發明變焦鏡頭紅外光長焦狀態的像差圖
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行進一步的說明如圖1、2、3所示，本發明提供的大變倍比變焦鏡頭實施例較佳從物側到像側依次包括固定設置的第一透鏡單元G1、可在光軸上移動的第二透鏡單元G2、固定設置的第三透鏡單元G3、可在光軸上移動的第四透鏡單元G4、固定設置的第五透鏡單元G5，第三透鏡單元G3處固定有光闌，第五透鏡單元G5的像側設有起保護作用的平板玻璃組。在變焦過程中，從廣角端到攝遠端，第二透鏡單元G2向像側移動；以執行變焦過程。其中，第二透鏡組在變焦過程中的移動距離較佳為0.8<LG2/(ft/fw) < 1.5，其中1^2是第二透鏡組62在光軸上的移動距離，ft/fw是變焦鏡頭的變倍比。從廣角端到中焦位置，第四透鏡單元G4向物側移動；從中焦位置到攝遠端，第四透鏡單元G4向像側移動，以修正在變焦過程由於變焦引起的焦點位置移動。第一透鏡單元Gl具有正折射能力，並且滿足0. 3 < fVft < 0. 5，其中ft是整個變焦鏡頭在攝遠端的焦距，是第一透鏡單元的焦距。第一透鏡單元Gl較佳包括一個具有正折射能力的第一雙膠合透鏡，其中，第一雙膠合透鏡由一個具有負折射能力的一號透鏡和一個具有正折射能力的二號透鏡組成；兩個具有正折射能力的三號透鏡和四號透鏡。其中，至少有兩個具有正折射能力的透鏡的阿貝數在70以上。二號透鏡使用低色散的玻璃材料，有利於矯正長焦時帶來的軸上色差，三號四號透鏡雙面彎向光闌方向，提供正的光焦度。當變焦到攝遠端時，第一透鏡單元Gl會產生較多的球差，所以在整個變焦範圍內矯正球差會比較困難。所以在第一透鏡單元Gl設置三片正折射能力的透鏡用來減小攝遠端的球差。在第一透鏡單元Gl的靠近物方的第一片設置一枚負折射能力的鏡片，對攝遠端球差的矯正可以起到更好的作用。並在三片正折射能力的透鏡使用低色散的玻璃材料，對攝遠端的色差也可以起到良好的矯正。
第二透鏡單元G2具有負折射能力，並且滿足-0. I < f2/ft < -0. 06，其中f2是第二透鏡單元的焦距；如果f2/ft是接近下限時，則變焦鏡頭畸變矯正較好，如果f2/ft接近下限時，則變焦鏡頭在變焦過程中，第二透鏡單元G2需要較長的變焦移動距離，這就使得變焦鏡頭體積變大，不利於小型化。第二透鏡單元G2包括具有負折射能力的前透鏡組和具有正折射能力的後透鏡組，該前透鏡組包括兩個負折射能力的五號透鏡和六號透鏡，該後透鏡組包括一個具有正折射能力的七號透鏡和一個具有負折射能力的八號透鏡，七號透鏡和八號透鏡形成膠合透鏡。前透鏡組與後透鏡組滿足以下條件1 <R2fl/R2rt< I. 3 ;其中，R2fl代表前透鏡組的最後一個面的R值，R2rf代表後透鏡組的第一個面的R值。並且五號透鏡的折射率範圍較佳為I. 75 I. 89，色散係數範圍較佳為40 55 ;六號透鏡的折射率範圍較佳為I. 75 I. 89，色散係數範圍較佳為40 55 ;七號透鏡的折射率範圍較佳為I. 83 I. 93，色散係數範圍較佳為20 25 ;八號透鏡的折射率範圍較佳為I. 83 I. 92，色散係數範圍較佳為30 41。從廣角端到攝遠端，第二透鏡單元G2與第一透鏡單元Gl的間隔逐漸增大，第二透鏡單元G2與第三透鏡單元G3的間隔逐漸減小，即第二透鏡單元G2向像側移動。當此變焦鏡頭在廣角端時，會產生較大的負畸變，所以在第二透鏡單元G2靠近物側的前透鏡組設置兩個具有負折射能力的透鏡，可以有效減小鏡頭在廣角端的畸變。在後透鏡組設置一個具有正折射能力的透鏡和一個具有負折射能力的透鏡，可以有效減小在變焦過程中第二透鏡單元G2在不同光軸位置時產生的像差。第三透鏡單元G3具有正折射能力，並且滿足0. 15 < f3/ft < 0.3，其中f3是第三透鏡單元的焦距。第三透鏡單元G3較佳包括一個光闌、一個具有正折射能力的九號透鏡和一個具有負折射能力的十號透鏡。對於此大口徑變焦鏡頭，在具有正折射能力的九號透鏡的兩面上設置非球面，用來矯正廣角端的像差。九號透鏡的折射率範圍較佳為I. 55
I.65，色散係數範圍較佳為60 65 ;十號透鏡的折射率範圍較佳為I. 83 I. 93，色散係數範圍較佳為20 25。第四透鏡單元G4具有正折射能力，並且滿足0. 2 < f4/ft < 0. 3，其中&是第四透鏡單元G4的焦距。第四透鏡單元G4較佳包括一個具有正折射能力的十一號透鏡和一個具有負折射能力的十二號透鏡，該十一號透鏡與十二號透鏡形成膠合透鏡。十一號透鏡的折射率範圍較佳為I. 50 I. 60，色散係數範圍較佳為55 65 ;十二號透鏡的折射率範圍較佳為I. 83 I. 92，色散係數範圍較佳為30 41。變焦鏡頭在從廣角端到攝遠端的變焦過程中，第四透鏡單元G4在所述光軸方向上移動，用來補償變焦引起的像面移動；第四透鏡單元G4在此焦距範圍內時，能夠矯正在不同的對焦位置處的像差的變化，並可以滿足在對焦至最近距離處第四透鏡單元G4移動的快速對焦，達到變焦鏡頭的小型化。第五透鏡單元G5具有正折射能力，並且滿足4. 0 < f5/ft < 5. 0，其中f5是第五透鏡單元G5的焦距。第五透鏡單元G5較佳包括一個具有負折射能力的十三號透鏡和一個具有正折射能力的十四號透鏡。十三號透鏡的折射率範圍較佳為I. 75 I. 89，色散係數範圍較佳為40 55 ;十四號透鏡的折射率範圍較佳為I. 50 I. 60，色散係數範圍較佳為45 55。平板玻璃組包括兩塊膠合在一起的平板玻璃，其厚度為0LPF、IR⑶T的總和。實施例採用上述結構本實施例的具體數據如下表所示
__曲率半徑厚度__折射率阿貝數
5123.327840.3092781.8466623.78
5211.131961.0153391.4970081.61
53-39.263820.020619
548.362450.7432691.4874970.44
5551.968250.020619
565.129900.7674451.4874970.44
5712.268040.112196
5810.226820.1443301.8830040.80
591.526800.451222
SlO-2.191750.1443301.8830040.80
權利要求
1.一種大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於包括從物側到像側依次布置的以下組件 具有正折射能力的第一透鏡單元； 具有負折射能力的第二透鏡單元； 具有正折射能力的第三透鏡單元； 具有正折射能力的第四透鏡單元； 具有正折射能力的第五透鏡單元； 變焦過程中，從廣角端到攝遠端，第二透鏡單元向像側移動；所述第二透鏡單元自物側至像側依次包含一個負折射能力的前透鏡組和一個正折射能力的後透鏡組；並滿足下式I < R2fl/R2rf < 1.3 其中，R2fl代表第二透鏡單元前透鏡組的最後ー個面的R值，R2rt代表第二透鏡單元後透鏡組的第一個面的R值。
2.根據權利要求I所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於滿足以下條件 -0. I < f2/ft < -0. 06，其中f2是第二透鏡單元的焦距，ft是整個變焦鏡頭在攝遠端的焦距。
3.根據權利要求I所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於變焦過程中，從廣角端到中焦位置，第四透鏡單元向物側移動；從中焦位置到攝遠端，第四透鏡單元向像側移動。
4.根據權利要求I所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於滿足以下條件 . 0.2 < f4/ft < 0. 3，其中f4是第四透鏡單元的焦距。
5.根據權利要求I所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於滿足以下條件 . 0.3 < Vft < 0. 5，其中f:是第一透鏡單元的焦距。
6.根據權利要求I所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於滿足以下條件 .0. 15 < f3/ft < 0. 3，其中f3是第三透鏡單元的焦距。
7.根據權利要求I所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於滿足以下條件 . 4.0 < f5/ft < 5. 0，其中f5是第五透鏡單元的焦距。
8.根據權利要求6所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於所述第三透鏡單元設有固定光闌。
9.根據權利要求I或2所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於所述第二透鏡單元的前透鏡組包括兩個負折射能力的透鏡，後透鏡組包括一個正折射能力的透鏡和ー個負折射能力的透鏡。
10.根據權利要求3或4所述大變倍比變焦鏡頭，其特徵在於所述第四透鏡單元至少包括ー個膠合透鏡，所述膠合透鏡包括一個正折射能力的透鏡和ー個負折射能力的透鏡。
全文摘要
本發明提供一種大變倍比變焦鏡頭，其包括從物側到像側依次布置的以下組件具有正折射能力的第一透鏡單元；具有負折射能力的第二透鏡單元；具有正折射能力的第三透鏡單元；具有正折射能力的第四透鏡單元；具有正折射能力的第五透鏡單元；變焦過程中，從廣角端到攝遠端，第二透鏡單元向像側移動；所述第二透鏡單元自物側至像側依次包含一個負折射能力的前透鏡組和一個正折射能力的後透鏡組；並滿足下式1＜R2f1/R2rf＜1.3其中，R2f1代表第二透鏡單元前透鏡組的最後一個面的R值，R2rf代表第二透鏡單元後透鏡組的第一個面的R值。
文檔編號G02B15/173GK102798964SQ20111014108
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者白振, 林宏金, 倪功望, 韋義壯, 李軍利 申請人:廣州長步道光電科技有限公司