一种大相对孔径小型变焦距光学系统的制作方法
【专利说明】一种大相对孔径小型变焦距光学系统 【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大相对孔径变焦距光学镜头，特别涉及一种应用于小型成像设 备的大相对孔径连续变焦距光学镜头，可在有限物距至无限远范围内清晰成像。 【【背景技术】】
[0002] 小型成像设备在手持设备中的应用领域日益广泛，定焦镜头已无法满足丰富的 用户需求，亟待高性能紧凑的变焦成像镜头。传统变焦距光学系统由前固定组、变倍组、补 偿组和后固定组组成，通常结构复杂且机械长度较长，无法适用于小型成像设备。本发明 提出一种用于小型成像设备的变焦距光学镜头。 【
【发明内容】
】
[0003] 本发明需解决的技术问题是提供一种适用于小型成像设备、结构简单、成本低廉 的大相对孔径小型变焦距光学镜头。
[0004] 根据上述需解决的技术问题，所述大相对孔径小型变焦距光学镜头沿光线入射 方向，依次设置有前固定组、三棱镜、变倍组、孔径光阑、补偿组、物镜组；采用连续变焦方 式，光学总长固定，三棱镜实现光路折转，移动变倍组与补偿组实现焦距连续切换，物镜 组实现不同距离场景对焦；前固定组包含第1透镜，变倍组包含第2透镜，补偿组包含第3 透镜和第4透镜，物镜组包含第5透镜；其中第1透镜为前凸后凹玻璃透镜，第2透镜为 双凸的正透镜，第3透镜为双凹透镜，第4透镜为前凹后凸透镜，第5透镜为双凸透镜。
[0005] 作为本发明的一种改进，所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下（1)、 (2)的条件式，
[0006] I. 8<F/#s<2. 5 (1)；
[0007] 2. 8<F/#1<3. 2 (2)；
[0008]其中，
[0009] F/#s:短焦距光学系统的F数；
[0010] F/#l:长焦距光学系统的F数。
[0011] 作为本发明的一种改进，所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下（3)、 (4)、（5)的条件式，
[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:三棱镜的折射率；
[0017] n3:第3透镜的折射率；
[0018]v3:第3透镜的色散系数。
[0019] 作为本发明的一种改进，所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下（6)、 (7)的条件式，
[0020] 0. 32<|f2/f34|<0. 50 (6)；
[0021] I. 55<|fl/fs|<3. 55 (7)；
[0022] 其中，
[0023] f2:变倍组的焦点距离；
[0024] f34:补偿组的焦点距离；
[0025] f 1:长焦距光学系统的焦点距离；
[0026] fs:短焦距光学系统的焦点距离。
[0027]作为本发明的一种改进，所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下（8)、 (9)的条件式，
[0028] DKlOmm (8);
[0029] BF〈6mm (9);
[0030] 其中，
[0031] Dl:前固定组第1透镜至三棱镜折转处的横向总长；
[0032] BF:大相对孔径小型变焦距光学镜头的后焦距。
[0033] 作为本发明的一种改进，所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下（10)、 (11)的条件式，
[0034] MKllmm (10);
[0035] M2〈6mm (11);
[0036] 其中，
[0037] Ml:变倍组移动距离；
[0038] M2:补偿组移动距离。 【【附图说明】】
[0039] 图1为本发明的第一种实施方式的构成展示图；
[0040] 图2为本发明的第一种实施方式的场曲和畸变展不图；
[0041] 图3为本发明的第一种实施方式的点列图；
[0042] 图4为本发明的第一种实施方式的垂轴色差图；
[0043] 图5为本发明的第二种实施方式的场曲和畸变展不图；
[0044] 图6为本发明的第二种实施方式的点列图；
[0045] 图7为本发明的第二中实施方式的垂轴色差图。 【【具体实施方式】】
[0046] 下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
[0047] 参考说明书附图来说明与本发明相关的大相对孔径小型变焦距光学镜头的各种 实施方式。图1所示为本发明所述大相对孔径小型变焦距光学镜头的一种实施方式的构成 图。沿光线入射方向，依次设置有前固定组、三棱镜（即TP)、变倍组、孔径光阑（即SI)、 补偿组、物镜组、滤光片GF;采用连续变焦方式，光学总长固定，三棱镜实现光路折转，移 动变倍组与补偿组实现焦距连续切换，物镜组实现不同距离场景对焦；前固定组包含第1 透镜LI,变倍组包含第2透镜L2,补偿组包含第3透镜L3和第4透镜L4,物镜组包含第 5透镜L5;其中第1透镜Ll为前凸后凹玻璃透镜，第2透镜L2为双凸的正透镜，第3透 镜L3为双凹透镜，第4透镜L4为前凹后凸透镜，第5透镜L5为双凸透镜。
[0048] 第1透镜Ll具有负光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面，为玻璃材质；第 2透镜L2具有正光焦度，且其物侧面和像侧面皆为凸面，为塑料材质；第3透镜L3具有 光焦度且其物侧面和像侧面皆为凹面，为塑料材质；第4透镜L4具有光焦度，且其物侧面 为凹面，像侧面为凸面，为玻璃材质；补偿组具有负光焦度；第5透镜L5具有正光焦度， 且其物侧面和像侧面皆为凸面，为塑料材质；为了更好的补正像差问题，第2透镜L2、第3 透镜L3和第5透镜L5的表面均为非球面。
[0049] 本发明所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下条件式（1)_(2)，
[0050] I. 8<F/#s<2. 5 (1)；
[0051] 2.8<F/#1<3. 2 (2)；
[0052]其中，
[0053] F/#s:短焦距光学系统的F数；
[0054] F/#l:长焦距光学系统的F数。
[0055] 条件（1)和条件（2)分别规定了短焦距光学系统的F数和长焦距光学系统的F数， 在条件（1)和条件（2)的范围内，能够提高光学镜头在暗背景下的成像性能，优选接近下 限值。
[0056] 本发明所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下条件式（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:三棱镜TP的折射率；
[0062] n3:第3透镜L3的折射率；
[0063] v3:第3透镜L3的色散系数。
[0064] 条件（3)规定的是三棱镜的折射率。在条件（3)的范围内，利于增大光线入射 角，提高镜头成像范围，优选接近上限值；超出下限时不利于增大光线入射角，不利于提 高镜头成像范围；相反，超出上限时，可选材料少，成本会上升。
[0065] 条件⑷和条件（5)规定的是第3透镜L3的折射率和色散系数。在条件⑷和 条件（5)的范围内，利于校正色差，提高成像性能，优选条件（4)接近上限值，条件（5) 接近下限值；超出条件（4)的下限值，或者超出条件（5)的上限值时，不利于校正色差， 不利于提高成像性能；相反，超出条件（4)的上限值，或者超出条件（5)的下限值时，可 选材料少，成本会上升。
[0066] 本发明所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下条件式（6)_(7)，
[0067] 0. 32<|f2/f34|<0. 50 (6)；
[0068] I. 55<|fl/fs|<3. 55 (7)；
[0069]其中，
[0070] f2:变倍组的焦点距离；
[0071] f34:补偿组的焦点距离；
[0072] f1:长焦距光学系统的焦点距离；
[0073] fs:短焦距光学系统的焦点距离。
[0074] 条件（6)规定的是变倍组和补偿组焦距的比值的绝对值。在条件（6)的范围内 时，变倍组和补偿组的光焦度分配较合理，可有效控制系统的场曲。
[0075] 条件（7)规定的是长焦距光学系统和短焦距光学系统的焦点距离的比值。
[0076] 本发明所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下条件式（8)_(9)，
[0077] DKlOmm (8);
[0078] BF〈6mm (9);
[0079]其中，
[0080] Dl:前固定组第1透镜Ll至三棱镜TP折转处的横向总长；
[0081] BF:大相对孔径小型变焦距光学镜头的后焦距。
[0082] 条件（8)规定的是前固定组第1透镜Ll至三棱镜TP折转处的横向总长。超过上 限时，不利于系统的小型化。
[0083] 条件（9)规定的是大相对孔径小型变焦距光学镜头的后焦距。超过上限时，不利 于系统的小型化。
[0084] 本发明所述大相对孔径小型变焦距光学镜头还满足以下条件式（10)-(11)，
[0085] MKllmm (10);
[0086] M2<6mm (11);
[0087]其中，
[0088] Ml:变倍组移动距离；
[0089] M2:补偿组移动距离。
[0090] 条件（10)规定的是变倍组移动距离。超过上限时，不利于小型化及系统的稳定 性。
[0091] 条件（11)规定的是补偿组移动距离。超过上限时，不利于小型化及系统的稳定 性。
[0092] 以下用实施例来说明本发明所述摄像镜头LA。以下为各个实施例上所记载的记 号。另外，距离、半径、中心厚度以及移动量的单位是_。
[0093] f:全部摄像镜头LA的焦点距离；
[0094] f2:第2透镜L2的焦点距离；
[0095] f34:第3透镜L3和第4透镜L4的组合焦点距离；
[0096] f3:第3透镜L3的焦点距离；
[0097] Fno:F 数；
[0098] SI:光圈；
[0099] R:光学面的曲率半径、透镜时为中心曲率半径；
[0100] R11:第1透镜Ll的物侧面的曲率半径；
[0101] R12:第1透镜Ll的像侧面的曲率半径；
[0102] R21:第2透镜L2的物侧面的曲率半