一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，包括從物方到像方依次設(shè)置的整體焦距為正的第一透鏡群、整體焦距為負(fù)的第二透鏡群、整體焦距為正的第三透鏡群、整體焦距為正的第四透鏡群，在第二透鏡群與第三透鏡群之間設(shè)有光闌，所述第一透鏡群包括有使入射光線發(fā)生偏折并使光線進(jìn)入第二透鏡群的三角棱鏡，所述第二透鏡群朝向物方的第一枚透鏡焦距為負(fù)。本實(shí)用新型提供一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于手機(jī)系統(tǒng)的體積小、成本低、大光圈、小畸變、高清的光學(xué)變焦系統(tǒng)，該系統(tǒng)由多片透鏡組成。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前手機(jī)用的攝像頭普遍存在這樣的缺點(diǎn):要么外形尺寸較大、要么不能變焦，要么就不是高清鏡頭。這類型的鏡頭，在成本高昂的同時(shí)，光圈小、近距離拍攝的圖片畸變大，畫(huà)面看起來(lái)嚴(yán)重變形，這在使用上有很大的局限性。目前在手機(jī)攝像頭里還沒(méi)有出現(xiàn)一種能改善所有上述提到的各種缺點(diǎn)的攝像頭。
[0003]現(xiàn)有手機(jī)的鏡頭因?yàn)槭芟抻谑謾C(jī)本身的體積，幾乎所有的攝像頭都是定焦鏡頭，目前在手機(jī)上很少有真正的光學(xué)變焦的鏡頭，即使有，在體積較大的情況下，其分辨率也達(dá)不到高清，而且在變焦過(guò)程中清晰度不一致，即在某一段焦距分辨率較好，在下一段焦距分辨率較差，成像不穩(wěn)定。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案:
[0006]一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:包括從物方到像方依次設(shè)置的整體焦距為正 的第一透鏡群1、整體焦距為負(fù)的第二透鏡群2、整體焦距為正的第三透鏡群3、整體焦距為正的第四透鏡群4，在第二透鏡群2與第三透鏡群3之間設(shè)有光闌5，所述第一透鏡群I包括有使入射光線發(fā)生偏折并使光線進(jìn)入第二透鏡群2的三角棱鏡6，所述第二透鏡群朝向物方的第一枚透鏡7焦距為負(fù)。
[0007]如上所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于所述第二透鏡群朝向物方的第一枚透鏡7采用塑料非球面透鏡；所述第三透鏡群3由兩枚透鏡組成，這兩枚透鏡均采用塑料非球面透鏡。
[0008]如上所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于在第四透鏡群4朝向像方的方向設(shè)有芯片，第一透鏡群I和第二透鏡群2之間的間隔是可變的，第二透鏡群2和第三透鏡群3之間的間隔是可變的，第三透鏡群3和第四透鏡群4之間的間隔是可變的，第四透鏡群4和芯片之間的間隔是可變的。
[0009]如上所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡群1、第三透鏡群3在變倍過(guò)程中相對(duì)于芯片的位置是固定的，第二透鏡群2、第四透鏡群4在變倍過(guò)程中相對(duì)于芯片的位置是變動(dòng)的。
[0010]如上所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述通過(guò)三角棱鏡6的光線產(chǎn)生90°的偏折。
[0011]如上所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群的系統(tǒng)元件特性滿足以下表達(dá)式:fl>_f2，f3>f4 ;其中，fl為第一透鏡群的組合焦距，f2為第二透鏡群的組合焦距，f3為第三透鏡群的組合焦距，f4為第四透鏡群的組合焦距。
[0012]如上所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述第一透鏡群由三枚透鏡組成；第二透鏡群由三枚透鏡組成，第三透鏡群由兩枚透鏡組成，第四透鏡群由三枚透鏡組成。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0014]此光學(xué)變焦系統(tǒng)體積小、成本低、大光圈、小畸變、高清的光學(xué)變焦系統(tǒng)，并采用大眾化的鏡片加工工藝，最終用更低的成本，減小了體積和重量、簡(jiǎn)化了操作，解決了目前市場(chǎng)上這類鏡頭需求的空白。具體來(lái)說(shuō):
[0015]1、現(xiàn)有的潛望式鏡頭一般都是體積較大，不能適用于現(xiàn)在的超薄手機(jī)上；本實(shí)用新型的潛望式鏡頭體積小，成本低，其整體厚度在5_左右，它通過(guò)第一透鏡群中的三角棱鏡，最終使得入射光線正好發(fā)生90°偏折，在保證原本較薄厚度的同時(shí)，有效的縮小了光學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)度，而且使得入射光線和系統(tǒng)的成像面平行，因?yàn)槭褂昧巳斗乔蛎骁R片，進(jìn)一步保證了小體積，這樣完全滿足手機(jī)攝像頭的使用要求了，同時(shí)節(jié)約了成本。
[0016]2、本實(shí)用新型的光學(xué)鏡頭能實(shí)現(xiàn)真正的三倍光學(xué)變焦，它通過(guò)第二透鏡群(變倍群)和第四透鏡群(補(bǔ)償群)的前后移動(dòng)，且采用AF(自動(dòng)對(duì)焦)技術(shù)，這樣徹底實(shí)現(xiàn)了一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)不同距離的物體成拍攝清晰的照片。此外，本系統(tǒng)通過(guò)使用三枚非球面鏡片以及7枚玻璃球面鏡片，通過(guò)合理的組合，有效的減小了系統(tǒng)的像差，實(shí)現(xiàn)了高清的功能，其有效像素能達(dá)到1600萬(wàn)，并在整個(gè)變焦過(guò)程中能成清晰像，而且成像畫(huà)面的銳利度高、顏色分明，色彩 還原性好。
[0017]3、現(xiàn)有變焦的監(jiān)控和手機(jī)鏡頭一般光圈較小，大多數(shù)都在3.0以上，只有極少數(shù)能達(dá)到2.8 ;本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)把光闌設(shè)在第二透鏡群和第三透鏡群之間，使用的是前后對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，即雙高斯結(jié)構(gòu)，這樣就使得系統(tǒng)的光圈較大，達(dá)到了 2.0，而且對(duì)稱結(jié)構(gòu)使整個(gè)系統(tǒng)的公差寬松，提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0018]4、現(xiàn)有變焦鏡頭，在近距離成像時(shí)畸變較大，嚴(yán)重影響了畫(huà)面的真實(shí)性；本實(shí)用新型的變焦鏡頭近距離畸變較小，能輕易的還原真實(shí)的場(chǎng)景。
【【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0021]如圖1所示，一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，可以用于高像素的CMOS感光片或ccd芯片。包括從物方到像方依次設(shè)有第一透鏡群1、第二透鏡群2、第三透鏡群3，和第四透鏡群4。光闌5設(shè)在第二透鏡群2和第三透鏡群3之間。其中第一透鏡群I和第二透鏡群2之間的間隔是可變的，第二透鏡群2和第三透鏡群3之間的間隔是可變的，第三透鏡群3和第四透鏡群4之間的間隔是可變的，第四透鏡群4和芯片之間的間隔是可變的，通過(guò)改變這四個(gè)可變的空氣間隔，可達(dá)到使鏡頭的焦距改變的目的。[0022]所述的第一透鏡群I整體焦距為正，達(dá)到匯聚光線的目的，所述第一透鏡群I包括有使入射光線發(fā)生偏折并使光線進(jìn)入第二透鏡群2的三角棱鏡6。它通過(guò)第一透鏡群中的三角棱鏡6，最終使得入射光線發(fā)生偏折，在保證原本較薄厚度的同時(shí)，有效的縮小了第一透鏡群的長(zhǎng)度，對(duì)減小整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)度貢獻(xiàn)極大，而且通過(guò)改變光線角度，使得入射光線能從手機(jī)背面垂直入射，這樣就滿足了手機(jī)對(duì)鏡頭的使用要求。
[0023]第二透鏡群2的整體焦距為負(fù)，且第二透鏡群朝向物方的第一枚透鏡7焦距也為負(fù)，整群在移動(dòng)過(guò)程中使整個(gè)系統(tǒng)的焦距改變，達(dá)到變倍的目的，該群又稱為變倍群。
[0024]第三透鏡群3的整體焦距為正，重新匯聚被第二透鏡群發(fā)散的光線，光闌設(shè)在第二透鏡群和第三透鏡群之間，并處在靠近第三透鏡群(光線進(jìn)入的方向?yàn)榍?，ccd芯片的位置為后)的位置，既利于縮小第一透鏡群的口徑，又利于控制第四透鏡群的口徑，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)大光圈的要求。光闌和第三透鏡群在變倍過(guò)程中相對(duì)于CMOS感光片或ccd芯片(像面)是固定的。所述第二透鏡群朝向物方的第一枚透鏡7采用塑料非球面透鏡。所述第三透鏡群3由兩枚透鏡組成，這兩枚透鏡均采用塑料非球面透鏡。第二透鏡群和第三透鏡群共使用了 3枚非球面鏡片，其能有效的減小系統(tǒng)的體積，降低成本的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了鏡頭高清光學(xué)變焦的功能。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)中非常合理的考慮到了光闌(快門(mén)的開(kāi)孔)位置所產(chǎn)生的像差，從而既合理分配了像差又使該快門(mén)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)化。
[0025]所述第一透鏡群由三枚透鏡組成，置于中間的是三角棱鏡，其余兩枚是玻璃透鏡；第二透鏡群由三枚透鏡組成，第三透鏡群由兩枚透鏡組成，第四透鏡群由三枚透鏡組成。除了三角棱鏡，共有10枚透鏡組成，其中三枚是非球面透鏡，七枚是玻璃透鏡。
[0026]第四個(gè)透鏡群又稱為補(bǔ)償群，整體焦距為正，在變倍過(guò)程中，通過(guò)移動(dòng)此透鏡群，既為變倍群(第二透鏡群)的移動(dòng)起到補(bǔ)償作用，這樣前后群配合調(diào)節(jié)最終使得此系統(tǒng)擁有3倍光學(xué)變焦的能力，而且通過(guò)使用3枚塑料非球面鏡片和7片玻璃球面鏡片之間巧妙的設(shè)計(jì)和配合，使得此系統(tǒng)的有效像素達(dá)到1600萬(wàn)，并且在近距離時(shí)的畸變也較小，能清晰還原真實(shí)的場(chǎng)景。
[0027]由于設(shè)計(jì)中還需要考慮到在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)ZOOM和AF功能，則光學(xué)設(shè)計(jì)中必須考慮到馬達(dá)的力量和步進(jìn)的精度，故第二群的變化曲線也需要很好的考慮以便在加工CAM時(shí)生產(chǎn)可行，第四群的變化也要盡可能小，四個(gè)群的光焦度同樣需要很好的匹配.[0028]為實(shí)現(xiàn)最佳的色彩還原性，光學(xué)系統(tǒng)的后部還加有濾光片，光線是從濾光片進(jìn)入的，濾光片有選擇的過(guò)濾一部分光線，使圖像色彩亮麗和銳利的同時(shí)具有良好的色彩還原性。
[0029]本實(shí)用新型融合了小體積、低成本、大光圈、小畸變、高清及光學(xué)變焦等優(yōu)點(diǎn)于一體，能有效的運(yùn)用于手機(jī)攝像頭中，填補(bǔ)了手機(jī)攝像頭也能高清光學(xué)變焦的市場(chǎng)空白，為手機(jī)事業(yè)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:包括從物方到像方依次設(shè)置的整體焦距為正的第一透鏡群(I)、整體焦距為負(fù)的第二透鏡群(2)、整體焦距為正的第三透鏡群(3)、整體焦距為正的第四透鏡群(4)，在第二透鏡群(2)與第三透鏡群(3)之間設(shè)有光闌(5)，所述第一透鏡群(I)包括有使入射光線發(fā)生偏折并使光線進(jìn)入第二透鏡群(2)的三角棱鏡(6)，所述第二透鏡群朝向物方的第一枚透鏡(7)焦距為負(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于所述第二透鏡群朝向物方的第一枚透鏡(7)采用塑料非球面透鏡；所述第三透鏡群(3)由兩枚透鏡組成，這兩枚透鏡均采用塑料非球面透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于在第四透鏡群(4)朝向像方的方向設(shè)有芯片，第一透鏡群(I)和第二透鏡群(2)之間的間隔是可變的，第二透鏡群(2)和第三透鏡群(3)之間的間隔是可變的，第三透鏡群(3)和第四透鏡群(4)之間的間隔是可變的，第四透鏡群(4)和芯片之間的間隔是可變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡群(I)、第三透鏡群(3)在變倍過(guò)程中相對(duì)于芯片的位置是固定的，第二透鏡群(2)、第四透鏡群(4)在變倍過(guò)程中相對(duì)于芯片的位置是變動(dòng)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述通過(guò)三角棱鏡(6)的光線產(chǎn)生90°的偏折。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群的系統(tǒng)元件特性滿足以下表達(dá)式:fl>_f2，f3>f4 ;其中，fl為第一透鏡群的組合焦距，f2為第二透鏡群的組合焦距，f3為第三透鏡群的組合焦距，f4為第四透鏡群的組合焦距。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高清、體積小、造價(jià)低的光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述第一透鏡群由三枚透鏡組成；第二透鏡群由三枚透鏡組成，第三透鏡群由兩枚透鏡組成，第四透鏡群由三枚透鏡組成。
【文檔編號(hào)】G02B15/173GK203376516SQ201320410565
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】李建華, 鄭敏, 王玉榮, 鄒文鑌, 王曉 申請(qǐng)人:中山聯(lián)合光電科技有限公司