专利名称：一种超薄型、低成本的变焦光学系统的制作方法
一种超薄型、低成本的变焦光学系统技术领域：
本发明涉及一种变焦光学系统，尤其涉及一种应用于照相系统的 小体积、超薄型、重量轻、中等光圈、大众化工艺要求、低成本的3.6倍以下变焦倍率的变焦光学系统。背景技术：
目前主流的超薄型数码相机、手机的变焦镜头的变焦倍率在3.6 倍以下，主要有传统直通式、群组侧移式和潜望镜式的三种结构，这 三种结构的缺点如下1. 传统直通式优点是工艺较为成熟，缺点是镜片群组厚度太大， 导致镜头厚度较大，是上述三种结构中厚度最厚的。2. 群组侧移式优点是镜头厚度比传统直通式薄，但由于镜头收 縮的时候需要将一个群组侧移开来，镜头的光轴与镜筒的中心不重 合，导致工艺难度较大。3. 潜望式优点是厚度比较薄，缺点是光圈比较小一般做到F3.5左右，成像效果不如直通式。
发明内容本发明目的是克服了现有技术中的不足而提供了一种低成本、超薄、小体积、厚度薄、工艺简单、3.6倍以下变焦倍率的变焦光学系统。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下列技术方案 一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于包括有感光芯片和在变倍过程中相对于感光芯片的位置为变动的第一透镜群； 在变倍过程中相对于感光芯片和第一透镜群的位置为变动的第 二透镜群；可以直接调节后焦的第三透镜群；在所述第一透镜群和第二透镜 群之间设有光阑。如上所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于所 述的第一透镜群整体的焦距为负，第二透镜群整体的焦距为正，第三 透镜群整体焦距为正。如上所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于所 述第一透镜群由两枚镜片组成，其中第一枚镜片的焦距为负、第二枚 镜片焦距为正。如上所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于所 述第二透镜群由三枚镜片组成，其中第一枚镜片的焦距为正、第二枚 镜片焦距为负。如上所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于 第二透镜群的第三枚镜片采用了非球面透镜。如上所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于所 述第二透镜群的第三枚镜片的材质为塑料。如上所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于第一透镜群的第二枚镜片采用了非球面透镜。如上所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于第 一透镜群的第二枚镜片的材质为塑料。本发明与现有技术相比有如下优点1、本发明的整个镜头三组 镜群共六枚镜片的厚度加起来只有不到镜头长焦距的50%，变焦镜头的总群组厚度做到很薄，不到感光器件成像范围的125%，在本例 子中，当长焦距15.1mm、感光器件成像范围小6.1mm的场合下，三 组镜群的累加厚度只有7.5mm，这个厚度只相当于传统直通式镜头一 个群组的厚度。2、本发明的变焦镜头在镜筒收縮的时候不需要像"群 组侧移式"结构那样把某一组镜片移动到正常光轴以外，镜筒直径可 以做得比较小，相当于减小了镜头体积。3、本发明的变焦镜头只采 用了六片小体积的镜片，并且其中两片采用了塑料镜片，降低了重量。 4、本发明的变焦镜头采用了两片塑料非球面镜片，避免了使用玻璃 非球面，降低了成本。5、本发明的变焦镜头采用了直通式的设计， 降低了工艺难度要求，用大众化的工艺水平就可达成。6、本发明的 变焦镜头光圈可以做到F2.8以下，优于潜望式镜头。7、本发明的 变焦镜头利用群组3实现AF自动对焦功能，从最远的无穷远到最近 的100mm微距都能够成清晰的影像。
图l为本发明的爆炸图； 图2为本发明的爆炸图； 图3为本发明的系统光学图。具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述如图所示， 一种超薄型、低成本的变焦光学系统，包括有第一透镜群1、第二透镜群2和第三透镜群3以及感光芯片5，在所述在所述第一透镜群1和第二透镜群2之间设有光阑6;所述的第一透镜群1、第二透镜群2在变倍过程中相对于感光芯片的位置是变动的，且 第一透镜群l、第二透镜群2之间的相对位置是变动的。第一透镜群 1、第二透镜群2之间在从短焦距向长焦距的变化过程中的相对距离 逐渐变小。所述的第一透镜群1整体的焦距为负，第二透镜群2整体的焦距 为正，第三透镜群3整体焦距为正。所述第一透镜群1由两枚镜片组 成，其中第一枚镜片11的焦距为负、第二枚镜片12焦距为正；第二 透镜群2由三枚镜片组成，其中第一枚镜片21的焦距为正、第二枚 镜片22焦距为负；第三透镜群3由一枚镜片组成，本发明的整个光 学系统只采用了六片小体积的镜片，故其厚度可以做到很薄。第二透镜群2的第三枚镜片23采用了塑料材质制造的非球面透 镜，在第二透镜群2的第三枚镜片23采用非球面透镜，则可以縮小 总群组的厚度，采用塑料材质制造也可以降低重量。第一透镜群1的第二枚镜片12采用了塑料材质制造的非球面透 镜，采用塑料材质制造同样降低了重量。所述第一透镜群1、第二透镜群2和第三透镜群3依次穿过直进 筒16的直槽161设置在转动筒17里，所述转动筒17设置在固定筒4及底座7共同装配成的内腔里。在转动筒17内表面分别设有第一 导槽171和第二导槽172，所述的第一透镜群1和第二透镜群2分别 固定在第一群框8和第二群框9上，在第一群框8上设有第一凸销 81，在第二群框9上设有第二凸销82;在所述转动筒17外表设有第 三凸销83，在固定筒4内表面设有第三导槽41。所述第一群框8通 过第一凸销81与转动筒17的第一导槽171连接；所述第二群框9通 过第二凸销82与转动筒17的第二导槽172连接。
在底座7上还设有第一马达14和第二马达15，当第一马达14 转动时会通过驱动齿轮组带动转动筒17转动。当转动筒17转动时， 第一群框8通过第一凸销81与转动筒17上的第一导槽171连接，所 以会受到转动筒17转动力的驱动。当马达l转动时，通过驱动齿轮 组驱使转动筒17转动，由于转动筒17上的第三凸销与固定筒4内表 面上的第三导槽41连接，所以转动筒17转动时，其在第三导槽41 的限制下会一边转动一边沿着轴的方向上下移动。当转动筒17转动 时，第一群框8通过第一凸销81会穿过直进筒16的直槽161与转动 筒17的第一导槽171连接，所以会受到转动筒17转动力的驱动，而 直进筒16不会转动，所以导致第一群框8也不会转动，从而将转动 筒17的旋转驱动力转化为轴向驱动力，驱使第一群框8在轴向方向 运动，而转动筒17的轴向运动同时也会带动第一群框8的轴向运动， 实现其中所述第一透镜群1和第二透镜群2之间的间隔是可调节的。
同样的道理，当转动筒17转动时，第二群框9通过第二凸销S2 会穿过直进筒16的直槽161与转动筒17的第二导槽172连接，所以会受到转动筒17转动力的驱动，而直进筒16不会转动，所以导致第 二群框9也不会转动，从而将转动筒17的旋转驱动力转化为轴向驱 动力，驱使第二群框9在轴向方向运动，而转动筒17的轴向运动同 时也会带动第二群框9的轴向运动，实现其中所述第一透镜群1和第 二透镜群2以及第三透镜群3之间的间隔是可调节的。通过改变三者 的空间间隔，可达到使镜头的焦距改变的目的。所述的感光芯片5可 以用于相对便宜的高像素CMOS芯片或CCD芯片。
所述第三透镜群3可以直接调节后焦，所以可直接调到最佳像面 位置，而且第二马达15采用高精度的步进马达，该第二马达15用来 带动第三透镜群3的上下移动来实现调节后焦，这就彻底解决了传统 镜头近距离成像不清和调焦盲点的问题；这样同时也就提高了产品精 度和产品可靠性。
由于设计中还需要考虑到在结构设计中实现变焦和自动对焦技 术的功能，则在光学设计中必须考虑到第一马达14的力量和步进的 精度，故在加工第一导槽171和第二导槽172的变化曲线的精度需要 比较高，所述第三透镜群3的变化精度也要比较高，故三个群的光焦 度同样需要很好的匹配才能实现变焦和自动对焦技术的功能。
本发明设计时采用宽光谱，且设计的理论解像力远高于理论需要 值，保证了图像锐利度和色彩还原性。
为实现最佳的像面效果，光学系统的后部还加有滤光片20，光 线是从滤光片20进入的，滤光片20用以过滤掉对成像有害的红外光 线，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。下面举一 3倍变焦的实际设计案例:
SURFACE DATA DETAIL:
面编号 3 : 参数在2次项 参数在4次项 参数在6次项 参数在8次项 参数在10次项
非球面
-8.644983e-005 -3.3279551e-005 -2.2030729e-007
-2.0964907e-007
面编号 4 参数在2次项 参数在4次项 参数在6次项 参数在8次项 参数在10次项
非球面
0
-0.0015563724 2.3116175e-005 -6.0885869e-006 4.12932%e-008
面编号10 参数在2次项 参数在4次项 参数在S次项
非球面
0
-0.0084091807 -1.7586708e-006
激
5
S
半径R厚度 一
InfinityInfinity
18.334130.4498775
5.283682U8465
6.2394630.9371132
8.6744649.935606
Infinity-0.3242673
3,4561771,368175
-5.4554280
-5.4554281.205306
2.7537990.1208839
2,5528590.4499109
3.1195252.118263
150.81751.236054
-9.1535932.455511
Infinity0.75
Infinity0.62
Infinity
光学材料
LAF11
PC
ZIAF1
ZF4
PC
LAFll
K9
口径 0
9.056361 7.684867 7,668047 7.697058 3.072861 3.116213 3.013729 3.013729 2.706998 2.739515 2.81439 6.989354 7.088739 5.350188 5.499471 6.100
二次曲线 0 0 0
-3.014667 -3.768517
0
0
0
0
0
-1.105736 0.1034847
0
0
0
0
0
类g准准球球5准准准准球球准准准准g
物标标非非光标标标标非非标标标标像
号
面
B 1
o 1
s
6
o 1 2参数在8次项 参数在IO次项:
面编号 11 参数在2次项 参数在4次项 参数在6次项 参数在8次项 参数在10次项:
-0,0063840543 0,0014450004
非球面
C
-0.0022853657 -0.0033930767 -0.00450481 0.001393911
群组调焦移动范围一
1 2群组之间的间隔1.55mm 10.98mm 2群组 像面距离7.18mm 13.95mm 3群组 像面距离3mm 4.5mm 。
权利要求
1、一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于包括有感光芯片(5)和在变倍过程中相对于感光芯片(5)的位置为变动的第一透镜群(1)；在变倍过程中相对于感光芯片(5)和第一透镜群(1)的位置为变动的第二透镜群(2)；可以直接调节后焦的第三透镜群(3)；在所述第一透镜群(1)和第二透镜群(2)之间设有光阑(6)。
2、 根据权利要求1所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系 统，其特征在于所述的第一透镜群(1)整体的焦距为负，第二透镜 群(2)整体的焦距为正，第三透镜群(3)整体焦距为正。
3、 根据权利要求2所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系 统，其特征在于所述第一透镜群(1)由两枚镜片组成，其中第一枚 镜片(11)的焦距为负、第二枚镜片(12)焦距为正。
4、 根据权利要求2所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系 统，其特征在于所述第二透镜群(2)由三枚镜片组成，其中第一枚 镜片(21)的焦距为正、第二枚镜片(22)焦距为负。
5、 根据权利要求2或4所述的一种超薄型、低成本的变焦光 学系统，其特征在于第二透镜群(2)的第三枚镜片(23)采用了 非球面透镜。
6、 根据权利要求5所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系统，其特征在于所述第二透镜群(2)的第三枚镜片(23)的材质为 塑料。
7、 根据权利要求3所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系 统，其特征在于第一透镜群(1)的第二枚镜片(12)采用了非球 面透镜。
8、 根据权利要求7所述的一种超薄型、低成本的变焦光学系 统，其特征在于第一透镜群(1)的第二枚镜片(12)的材质为塑料。
全文摘要
本发明公开了一种超薄型、低成本的变焦光学系统，它包括有感光芯片和在变倍过程中相对于感光芯片的位置为变动的第一透镜群；在变倍过程中相对于感光芯片和第一透镜群的位置为变动的第二透镜群；可以直接调节后焦的第三透镜群；在所述第一透镜群和第二透镜群之间设有光阑。所述的第一透镜群整体的焦距为负，第二透镜群整体的焦距为正，第三透镜群整体焦距为正。本发明的优点为小体积、超薄型、重量轻、中等光圈、大众化工艺要求等，其广泛应用于相机和照相手机方面。
文档编号G02B1/04GK101546026SQ200810027120
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者邹文镔, 韦义壮 申请人:中山联合光电科技有限公司