專利名稱：變焦透鏡組合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種變焦透鏡組合，尤其涉及一種數(shù)碼相機(jī)或類似系統(tǒng)用的變焦倍率在3左右的變焦透鏡組合。
為得到較佳的變焦倍率，現(xiàn)有技術(shù)已公開有三組式變焦鏡頭組合，如2001年10月16日公告的美國專利第6,304,389號，但該專利公開的變焦鏡頭的變焦倍率也只能達(dá)到2.5倍的變焦倍率，尚未能達(dá)到數(shù)碼相機(jī)所要求3.0倍的變焦倍率，另外，由于運(yùn)用三個鏡頭組，相對造成鏡頭總長度太長，而且三個鏡頭組在變焦時，必須在光軸方向分別前后移動，控制困難大，另外，變焦系統(tǒng)中無控制紅外線干擾的設(shè)計，易造成影像質(zhì)量下降。
綜上可知，所述現(xiàn)有技術(shù)的變焦鏡頭，在實際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。
為達(dá)到上述目的，本實用新型提供一種變焦透鏡組合，其包含一具有負(fù)屈光力的第一透鏡組，一具有正屈光力的第二透鏡組及一具有正屈光力的第三透鏡組。該第一透鏡組由一具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元及一具有正屈光力的第二透鏡單元組成，其中第一透鏡單元包括一片負(fù)透鏡與一片具有非球面的負(fù)透鏡，第二透鏡單元包括一片正透鏡；該第二透鏡組由孔徑光闌、一具有正屈光力的第一透鏡單元、一具有正屈光力的第二透鏡單元及一具有負(fù)屈光力的第三透鏡單元組成，其中第一透鏡單元包括一片正透鏡，第二透鏡單元為一片正透鏡與一片負(fù)透鏡膠合而成的正透鏡，第三透鏡單元包括一片具有非球面的負(fù)透鏡；該第三透鏡組固定，可加長出瞳距離，提高影像的四角亮度，其包括一片正透鏡，該正透鏡朝向物側(cè)的面鍍有隔濾紅外線的多層膜，以降低紅外線對成像的影響，而省去紅外線濾波片，使鏡頭更短，組裝零件減少，易于調(diào)整及組裝。而上述透鏡的非球面設(shè)計則可對像差與色差進(jìn)行有效的校正，以提高成像質(zhì)量。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種變焦透鏡組合，以從物側(cè)起的順序，包含一具有負(fù)屈光力的第一透鏡組，該第一透鏡組包含一具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元及一具有正屈光力的第二透鏡單元，該第一透鏡單元包括一片朝向物側(cè)的面為球面的負(fù)透鏡與一片雙凹負(fù)透鏡，該第二透鏡單元包括一片朝向物側(cè)的面為凸面的正透鏡；一具有正屈光力的第二透鏡組；一具有正屈光力第三透鏡組，該第三透鏡組包括一片正透鏡，其中，該第一透鏡組的第一透鏡單元的雙凹負(fù)透鏡至少一面為非球面；第二透鏡組包含孔徑光闌、一具有正屈光力的第一透鏡單元、一具有正屈光力的第二透鏡單元及一具有負(fù)屈光力的第三透鏡單元，該第一透鏡單元包括一片正透鏡，該第二透鏡單元包含一片正透鏡與一片負(fù)透鏡，該第三透鏡單元包括一片負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡至少有一面為非球面；該第三透鏡組固定。
所述的變焦透鏡組合，其中，該第二透鏡組的第二透鏡單元的兩片透鏡膠合為一正透鏡。
所述的變焦透鏡組合，其中，該第二透鏡組的第三透鏡單元的負(fù)透鏡為凸凹負(fù)透鏡。
所述的變焦透鏡組合，其中，該第二透鏡組的第三透鏡單元的負(fù)透鏡為雙凹負(fù)透鏡。
所述的變焦透鏡組合，其中，該第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡組滿足如下條件-2.7≤f1/fw≤-1.7其中，f1表示變焦透鏡組合的第一透鏡組的焦距，fw表示變焦透鏡組合處于廣角態(tài)時的焦距。
所述的變焦透鏡組合，其中，該第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡組滿足如下條件1.7≤f2/fw≤2.2其中，f2表示變焦透鏡組合的第二透鏡組的焦距，fw表示變焦透鏡組合處于廣角態(tài)時的焦距。
所述的變焦透鏡組合，其中，該第三透鏡組的正透鏡為平凸正透鏡。
所述的變焦透鏡組合，其中，該第三透鏡組的正透鏡為雙凸正透鏡。
所述的變焦透鏡組合，其中，該第三透鏡組的正透鏡在朝向物側(cè)的面上鍍有隔濾紅外線的多層膜。
本實用新型的有益效果是，可提高影像的四角亮度，降低紅外線的干擾，有效地校正像差與色差，提高成像質(zhì)量，并且結(jié)構(gòu)簡單、控制容易、制造技術(shù)要求低。
附圖中，


圖1是本實用新型變焦透鏡組合的第一實施例處于廣角態(tài)的示意圖；圖2是
圖1的變焦透鏡組合處于遠(yuǎn)攝態(tài)的示意圖；圖3是本實用新型變焦透鏡組合的第二實施例處于廣角態(tài)的示意圖。
圖4是圖3的變焦透鏡組合處于遠(yuǎn)攝態(tài)的示意圖；圖5A至5D是本實用新型第一實施例的變焦透鏡組合處于廣角態(tài)的各種像差分析圖；圖6A至6D是本實用新型第一實施例的變焦透鏡組合處于遠(yuǎn)攝態(tài)的各種像差分析圖；圖7A至7D是本實用新型第二實施例的變焦透鏡組合處于廣角態(tài)的各種像差分析圖；圖8A至8D是本實用新型第二實施例的變焦透鏡組合處于遠(yuǎn)攝態(tài)的各種像差分析圖。
具體實施方式
下文，將詳細(xì)描述本實用新型。
如
圖1及圖2所示，本實用新型的變焦透鏡組合，以從物側(cè)的順序起，包含一具有負(fù)屈光力的第一透鏡組100、一具有正屈光力的第二透鏡組200及一具有正屈光力的第三透鏡組300。光線從物側(cè)起，依續(xù)通過第一透鏡組100，第二透鏡組200及第三透鏡組300。
第一透鏡組100由一具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元110及一具有正屈光力的第二透鏡單元120組成。第一透鏡單元110包括一片朝向物側(cè)的面為球面的凸凹負(fù)透鏡111與一片兩面均為非球面的雙凹負(fù)塑料透鏡112，這樣可以明顯減小像差，提高成像質(zhì)量，又可減少鏡片的制造難度，降低生產(chǎn)成本。第二透鏡單元120包括一片朝向物側(cè)的面為凸面的凸凹正透鏡121。雙凹負(fù)塑料透鏡112與凸凹正透鏡121用以修正凸凹負(fù)透鏡111的色差與像差。
第二透鏡組200由呈中空狀以供光線通過的孔徑光闌201、一具有正屈光力的第一透鏡單元210、一具有正屈光力的第二透鏡單元220及一具有負(fù)屈光力的第三透鏡單元230組成。第一透鏡單元210包括一片雙凸正透鏡211。第二透鏡單元220包含一片雙凸正透鏡221與一片凹凸負(fù)透鏡222，該兩透鏡221、222膠合成為正透鏡。第二透鏡組200的第三透鏡單元230包括一片凸凹負(fù)透鏡231。另外，凸凹負(fù)透鏡231的兩面設(shè)計為非球面，可以減小像差，使得透鏡系統(tǒng)的變焦倍率達(dá)到3時，仍能控制像差在一定范圍內(nèi)。
第三透鏡組300包括一片雙凸正透鏡301，該雙凸正透鏡301朝向物側(cè)的面鍍有隔濾紅外線的多層膜，可以提高成像質(zhì)量。第三透鏡組300是固定的，以加長出瞳距離，提高影像的四角亮度，且由于不需另設(shè)紅外線隔濾波片而使鏡頭更短。固定第三透鏡組300，移動第一和第二透鏡組100、200，使得透鏡在廣角態(tài)(提供透鏡系統(tǒng)的最短焦距的狀態(tài))與遠(yuǎn)攝態(tài)(提供系統(tǒng)的最長焦距狀態(tài))之間變動，而透鏡的焦距也隨之改變。
基于本實用新型的變焦透鏡組合提供第一透鏡組100具有三片透鏡，第一片透鏡111為負(fù)透鏡，材料為高阿貝數(shù)的冕牌鏡片(crown glass)，第二片透鏡112的至少一面為非球面透鏡，第三片透鏡121為正透鏡，其材料為燧石玻璃(flint glass)，第二、第三片透鏡112、121可校正第一片透鏡111的像差與色差。第二透鏡組200由四片透鏡組成，是主要的聚焦鏡組，第一及第二片透鏡211、221的材料為高折射率高阿貝數(shù)的冕牌鏡片，第四片透鏡231為具有非球面的負(fù)透鏡，用以減小像差。第三透鏡組300包括一片正透鏡301，該正透鏡301朝向物側(cè)的面鍍有隔濾紅外線的多層膜，可以提高成像質(zhì)量，并且第三透鏡組300固定，可加長出瞳距離，從而提高影像的四角亮度。另外，第一、第二透鏡組100、200均有非球面鏡，可使本實用新型使用較少的鏡片實現(xiàn)系統(tǒng)的更簡單、更緊湊目的及變焦倍率仍可達(dá)到3，且像差仍可控制在一定范圍內(nèi)；并由于非球面透鏡不直接和外部接觸，可采用塑料材料制成，因而使本系統(tǒng)制造容易、成本低。
請再參閱圖3及圖4，本實用新型的第二實施例，本實施例近似于
圖1及圖2所示的實施例，其包含第一透鏡組100，第二透鏡組200及第三透鏡組300。第一透鏡組100由第一透鏡單元110及第二透鏡單元120組成，第一透鏡單元110包括凸凹負(fù)玻璃透鏡111與雙凹負(fù)塑料透鏡112，第二透鏡單元120包括一片凸凹正透鏡121。第二透鏡組200由孔徑光闌201、第一透鏡單元210、第二透鏡單元220及第三透鏡單元230組成。第二透鏡組200的第一透鏡單元210包括一片雙凸正透鏡211，第二透鏡單元220包含一片雙凸正透鏡221與一片凹凸負(fù)透鏡222，第三透鏡單元230包括一負(fù)透鏡231’。第三透鏡組300包括一正透鏡301’。
本實施例與第一實施例明顯不同在于第二透鏡組200的第三透鏡單元230的負(fù)透鏡為一片雙凹負(fù)透鏡231’，且兩面均使用非球面，以有效減小像差，使得透鏡系統(tǒng)的變焦倍率達(dá)到3時像差仍能控制在一定范圍內(nèi)；第三透鏡組300的正透鏡為一片平凸正透鏡301’，以使其朝向物側(cè)的平面更容易鍍膜。
在每個實施例中，固定第三透鏡組，移動第一和第二透鏡組100、200，第一和第二透鏡組100、200之間的距離將隨之改變，并且滿足如下條件-2.7≤f1/fw≤-1.71.7≤f2/fw≤2.2其中，f1表示變焦透鏡組合的第一透鏡組的焦距，f2表第二透鏡組的焦距，fw表示變焦透鏡組合處于廣角態(tài)時的焦距。
<第一實施例>
圖1及2表示變焦透鏡組合的第一實施例，特定的數(shù)據(jù)在表一中列出，其中，r表示透鏡表面的曲率半徑，d表示透鏡表面的之間的距離，v表示透鏡的阿貝數(shù)，n表示d線(λ＝587.6nm)的折射率。
圖5A～5D及圖6A～6D是第一實施例的變焦透鏡組合分別處于廣角態(tài)與遠(yuǎn)攝態(tài)的各種像差分析圖，其中，f表示變焦透鏡組合系統(tǒng)的有效焦距，ω表示變焦透鏡組合的視角，在球面像差圖中有d線(λ＝587.6nm)的球面像差曲線，f線(λ＝486.1nm)的球面像差曲線及c線(λ＝656.3nm)的球面像差曲線，在像散圖中，S線為徑向像散曲線，T線為切向像散曲線。圖中清晰表明各種像差得到有效的校正，并可獲得較高質(zhì)量的圖像。
表一

<第二實施例>
圖3及4表示變焦透鏡組合的第二實施例，特定的數(shù)據(jù)在表二中列出，其特定參數(shù)意義如第一實施例中所述。
圖7A～7D及圖8A～8D是第二實施例的變焦透鏡組合分別處于廣角態(tài)與遠(yuǎn)攝態(tài)的各種像差分析圖，其符號意義如第一實施例中所述，圖中清晰表明各種像差得到有效的校正，并可獲得較高質(zhì)量的圖像。
表二

可以理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型后附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種變焦透鏡組合，以從物側(cè)起的順序，包含一具有負(fù)屈光力的第一透鏡組，該第一透鏡組包含一具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元及一具有正屈光力的第二透鏡單元，該第一透鏡單元包括一片朝向物側(cè)的面為球面的負(fù)透鏡與一片雙凹負(fù)透鏡，該第二透鏡單元包括一片朝向物側(cè)的面為凸面的正透鏡；一具有正屈光力的第二透鏡組；一具有正屈光力第三透鏡組，該第三透鏡組包括一片正透鏡，其特征在于，該第一透鏡組的第一透鏡單元的雙凹負(fù)透鏡至少一面為非球面；第二透鏡組包含孔徑光闌、一具有正屈光力的第一透鏡單元、一具有正屈光力的第二透鏡單元及一具有負(fù)屈光力的第三透鏡單元，該第一透鏡單元包括一片正透鏡，該第二透鏡單元包含一片正透鏡與一片負(fù)透鏡，該第三透鏡單元包括一片負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡至少有一面為非球面；該第三透鏡組固定。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組合，其特征在于，該第二透鏡組的第二透鏡單元的兩片透鏡膠合為一正透鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組合，其特征在于，該第二透鏡組的第三透鏡單元的負(fù)透鏡為凸凹負(fù)透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組合，其特征在于，該第二透鏡組的第三透鏡單元的負(fù)透鏡為雙凹負(fù)透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組合，其特征在于，該第一、第二和第三透鏡組滿足如下條件-2.7≤f1/fw≤-1.7其中，f1表示變焦透鏡組合的第一透鏡組的焦距，fw表示變焦透鏡組合處于廣角態(tài)時的焦距。
6.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組合，其特征在于，該第一、第二和第三透鏡組滿足如下條件1.7≤f2/fw≤2.2其中，f2表示變焦透鏡組合的第二透鏡組的焦距，fw表示變焦透鏡組合處于廣角態(tài)時的焦距。
7.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組合，其特征在于，該第三透鏡組的正透鏡為平凸正透鏡。
8.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組合，其特征在于，該第三透鏡組的正透鏡為雙凸正透鏡。
9.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組合，其特征在于，該第三透鏡組的正透鏡在朝向物側(cè)的面上鍍有隔濾紅外線的多層膜。
專利摘要一種變焦透鏡組合，其包含具有負(fù)屈光力的第一透鏡組、具有正屈光力的第二透鏡組及具有正屈光的第三透鏡組。該第一透鏡組由具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元及具有正屈光力的第二透鏡單元組成，其中第一透鏡單元包括一負(fù)透鏡與一具有非球面的負(fù)透鏡，第二透鏡單元包括一正透鏡；該第二透鏡組由孔徑光闌、具有正屈光力的第一透鏡單元、具有正屈光力的第二透鏡單元及具有負(fù)屈光力的第三透鏡單元組成，其中第一透鏡單元包括一正透鏡，第二透鏡單元為一正透鏡與一負(fù)透鏡膠合而成的正透鏡，第三透鏡單元包括一具有非球面的負(fù)透鏡；該第三透鏡組包括一正透鏡，該正透鏡朝向物側(cè)的面鍍有隔濾紅外線的多層膜，以降低紅外線對成像的影響。
文檔編號G02B13/18GK2604696SQ0320335
公開日2004年2月25日 申請日期2003年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月18日
發(fā)明者張國文, 梁明 申請人:矽峰光電科技股份有限公司