专利名称：变焦镜头和包括所述变焦镜头的图像拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种紧凑且便宜并具有高变倍比的变焦镜头以及包括所述变焦镜头 的图像拾取装置。
背景技术：
具有图像拾取器件(例如，电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)) 的数字相机或数字可携式摄像机中采用的变焦镜头需要是紧凑的且提供高的光学性能。然 而，在提供高性能的同时难以减小变焦镜头的尺寸，在减小变焦镜头的尺寸的同时，由于使 用具有高折射率的昂贵的非球面材料以减小变焦镜头的尺寸，所以难以降低制造成本。因 此，难以同时满足高光学性能和低制造成本的需求。
发明内容
本发明的实施例提供一种紧凑且廉价的变焦镜头。本发明的实施例还提供一种包括紧凑且廉价的变焦镜头的图像拾取装置。根据本发明的实施例，提供一种变焦镜头，包括第一透镜组，具有正屈光力；第 二透镜组，具有负屈光力；第三透镜组，具有正屈光力；第四透镜组，具有正屈光力，其中， 第一透镜组到第四透镜组从物方到像方顺序地布置，当从广角位置到摄远位置执行变焦 时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小， 第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加，第二透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透 镜，第二透镜组满足1. 45 彡 N(2_2)彡 1. 65，禾口1. 45 ^ N(2_3) ^ 1. 65其中，N(2_2)是第二透镜组的第二透镜的折射率，N(2_3)是第二透镜组的第三透镜的 折射率。第二透镜组的第一透镜可具有负屈光力，第二透镜组的第二透镜可具有负屈光 力，且第二透镜组的第三透镜可具有正屈光力。第二透镜组的第二透镜和第三透镜可以是非球面透镜。第二透镜组的第一透镜可以是双凹透镜，第二透镜组的第二透镜和第三透镜可以 是弯月透镜。第二透镜组的第二透镜和第三透镜可以是塑料透镜。所述变焦镜头可以满足4.6 < s 5.4’和
1. 45 ^ Ng-D ^ 1. 65其中，fw是变焦镜头在广角位置的总焦距，ft是变焦镜头在摄远位置的总焦距， N^1)是第三透镜组的最靠近物方的透镜的折射率。第三透镜组可包括双合透镜。根据本发明的另一实施例，提供一种图像拾取装置，包括变焦镜头；图像传感 器，用于将由变焦镜头形成的光学图像转换成电信号，其中，变焦镜头包括第一透镜组，具 有正屈光力；第二透镜组，具有负屈光力；第三透镜组，具有正屈光力；第四透镜组，具有正 屈光力，其中，第一透镜组到第四透镜组从物方到像方顺序地布置，当从广角位置到摄远位 置执行变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间 的距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加，第二透镜组包括第一透镜、第二透 镜和第三透镜，第二透镜组满足1. 45 彡 N(2_2)彡 1. 65，禾口1. 45 ^ N(2_3) ^ 1. 65其中，N(2_2)是第二透镜组的第二透镜的折射率，N(2_3)是第二透镜组的第三透镜的 折射率。
通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他特点和优点 将会变得更加清楚，附图中图1是根据本发明的实施例的变焦镜头在广角位置、中间位置和摄远位置的截面 图；图2A和图2B示出图1的变焦镜头在广角位置和摄远位置的纵向球面像差、像散 场曲和畸变；图3是根据本发明的另一实施例的变焦镜头在广角位置、中间位置和摄远位置的 截面图；图4A和图4B示出图3的变焦镜头在广角位置和摄远位置的纵向球面像差、像散 场曲和畸变；图5是根据本发明的另一实施例的变焦镜头在广角位置、中间位置和摄远位置的 截面图；图6A和图6B示出图5的变焦镜头在广角位置和摄远位置的纵向球面像差、像散 场曲和畸变；图7是根据本发明的实施例的图像拾取装置的透视图。
具体实施例方式
现在将参照附图来更充分地描述本发明的实施例。 图1是根据本发明的实施例的变焦镜头111的截面图。变焦镜头111可包括第 一透镜组Gl，具有正屈光力；第二透镜组G2，具有负屈光力；第三透镜组G3，具有正屈光力； 第四透镜组G4，具有正屈光力。第一透镜组Gl到第四透镜组G4从物方0到像方顺序地布置。
当从广角位置到摄远位置执行变焦时，第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间的距 离增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4 之间的距离增加。在变焦期间，第四透镜组G4可在像平面移动的同时将图像聚焦在像平面 上。第一透镜组Gl可包括第一透镜1。第一透镜1可以是双凸透镜。图1的变焦镜 头111可通过利用软件来校正畸变和色差。根据实施例，当变焦镜头111通过利用软件来 校正像差时，第一透镜组Gl可仅由一个透镜构成。由于第一透镜组Gl包括一个透镜，所以 变焦镜头111的透镜支撑器的厚度减小，从而允许变焦镜头111小型化。第二透镜组G2可包括从物方0起顺序布置的第二透镜2、第三透镜3和第四透镜 4。第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4可以分别具有负屈光力、负屈光力和正屈光力。第 二透镜2可以是双凹透镜，第三透镜3和第四透镜4可以是朝物方0凸出的弯月透镜。由于 第二透镜组G2包括两个弯月透镜，所以第二透镜组G2的厚度减小，从而允许变焦镜头111 小型化。第二透镜组G2的第三透镜3和第四透镜4可以是非球面透镜。第二透镜组G2的 第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4中的最靠近物方0的第二透镜2的外径大于第三透 镜3和第四透镜4中的每个透镜的外径。由于第二透镜组G2的透镜中具有最大外径的第 二透镜2是球面透镜，所以可以减小制造成本。如果第三透镜3和第四透镜4是塑料透镜 且不是非球面透镜，则可以进一步减小制造成本。虽然塑料透镜在温度改变时在性能和像 平面的位置方面表现了的极大改变，如果第三透镜3是负透镜且第四透镜4是正透镜，则可 补偿和减小在温度改变期间引起的像平面的位置和性能的改变。第三透镜组G3可包括第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7。第五透镜5可包括非 球面凸透镜，以减小球面像差。第六透镜6可具有正屈光力，第七透镜7可具有负屈光力。 第六透镜6和第七透镜7被接合在一起作为双合透镜，从而减小了在变焦期间发生的横向 色差。第三透镜组G3还包括孔径光阑ST，所述光阑ST可在变焦期间与第五透镜5、第六透 镜6和第七透镜7 —起移动。第四透镜组G4可包括第八透镜8。根据实施例，第四透镜组G4可仅由一个透镜构 成，以允许变焦镜头111小型化。第八透镜8可以是具有大于1. 85的折射率的球面透镜。 如果第八透镜8是具有高折射率的透镜，则可以限制在广角位置光可以入射在像平面上的 角度。根据实施例，透镜的数量减小且变焦镜头111可以小型化。另外，第二透镜组G2 可包括具有低折射率的透镜。因此，变焦镜头111可以以低成本制造并仍具有高放大率。第二透镜组G2可满足式11. 45 ≤ N(2_2)≤ 1. 65，禾口式21. 45 ≤ N(2_3)≤ 1. 65其中，N(2_2)是第二透镜组G2的从物方0起的第二个透镜在d线(对应于587. 56nm 的波长)的折射率，N(2_3)是第二透镜组G2的从物方0起的第三个透镜在d线的折射率。式1和式2限定第二透镜组G2的从物方0起的第二个透镜的折射率和从物方0起的第三个透镜的折射率。例如，第二透镜和第三透镜可以是塑料透镜。塑料透镜可具有 低制造成本和高放大率。如果第二透镜组G2的从物方0起的第二个透镜的折射率和从物 方0起的第三个透镜的折射率超过式1和式2的上限或者下限，则难以利用塑性材料形成 第二透镜组G2的从物方0起的第二个透镜和从物方0起的第三个透镜，从而阻碍了制造成 本的降低。图1的变焦镜头111可满足式34.6 < S 5.4’和
/W式41. 45 ^ Ng-D ^ 1. 65其中，fw是变焦镜头111在广角位置的总焦距，ft是变焦镜头111在摄远位置的 总焦距，N(^1)是第三透镜组G3的从物方0起的第一个透镜在d线的折射率。式3限定了变焦镜头111的变倍比，式4限定了第三透镜组G3的最靠近物方0的 透镜的折射率。通常，为了制造具有高放大倍率的变焦镜头，变焦镜头由折射率大于1. 8的 非球面材料形成，这使得像差和放大倍率变得易于校正。然而，由于图1的第三透镜组G3包 括折射率低的透镜，因此制造成本降低。例如，第三透镜组G3的第五透镜5可由便宜的塑 性材料形成，第三透镜组G3的第六透镜6和第七透镜7可由折射率大于1. 8的材料形成， 以校正像差，从而确保了高放大倍率。术语“非球面”可定义如下。当光轴为χ轴、垂直于光轴的方向为y轴且光的前进方向为正方向时，图1的变焦 镜头111的非球面形状可由式5限定。这里，X是沿光轴的方向到透镜顶点的距离，y是沿 垂直于光轴的方向的高度，k是圆锥曲线常数，A、B、C和D是非球面系数，c是在透镜顶点 的曲率半径R的倒数(1/R)。式5χ = ^, ^2 7 7 + Ay4 + By6 + Cys + Dy10
l + ^]l-(K + Y)c2y2现在将详细解释根据本发明的实施例的紧凑且便宜的变焦镜头。以下，f是变焦镜头的总焦距，而0是F数，2ω是视角，R是曲率半径，Dn是透镜 的中心厚度或透镜之间的间距，Nd是折射率，Vd是阿贝数，ST是孔径光阑，D1、D2、D3和D4 是透镜之间的可变距离，ASP是非球面表面。在示出实施例的附图中，相同的标号来表示组 成各个透镜组的同一透镜。视角的单位是度，厂1 、011、01、02、03和04的单位是111111。标号 Pl和P2分别表示滤色器和盖玻璃。<实施例1>图1是根据本发明的实施例的变焦镜头111在广角位置、中间位置和摄远位置的 截面图。f :5· 74 12. 34 27. 26 Fno :3· 52 4. 54 6. 31 2 ω :68. 05 34. 86 16.18(° )
权利要求
1. 一种变焦镜头，包括 第一透镜组，具有正屈光力； 第二透镜组，具有负屈光力； 第三透镜组，具有正屈光力； 第四透镜组，具有正屈光力，其中，第一透镜组到第四透镜组从物方到像方顺序地布置，当从广角位置到摄远位置 执行变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的 距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加，第二透镜组包括第一透镜、第二透镜 和第三透镜，第二透镜组满足 1. 45 ( N(2_2) ( 1. 65，和1.45 彡 N(2_3)彡 1. 65其中，N(2_2)是第二透镜组的第二透镜的折射率，N(2_3)是第二透镜组的第三透镜的折射率。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，第二透镜组的第一透镜具有负屈光力，第二 透镜组的第二透镜具有负屈光力，且第二透镜组的第三透镜具有正屈光力。
3.根据权利要求2所述的变焦镜头，其中，第二透镜组的第二透镜和第三透镜是非球 面透镜。
4.根据权利要求2所述的变焦镜头，其中，第二透镜组的第一透镜是双凹透镜，第二透 镜组的第二透镜和第三透镜是弯月透镜。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，第二透镜组的第二透镜和第三透镜是塑料 透镜。
6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的变焦镜头，其中，所述变焦镜头满足 4.6 < 年 S 5.4，和JW1. 45 彡 N(H)彡 1. 65其中，fV是变焦镜头在广角位置的总焦距，ft是变焦镜头在摄远位置的总焦距，N(^1) 是第三透镜组的最靠近物方的透镜的折射率。
7.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的变焦镜头，其中，所述第三透镜组包括 双合透镜。
8.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的变焦镜头，其中，第四透镜组包括一个透镜。
9.根据权利要求8所述的变焦镜头，其中，第四透镜组的所述一个透镜具有大于1.85 的折射率。
10.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的变焦镜头，其中，第四透镜组执行聚焦ο
11.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的变焦镜头，其中，第一透镜组包括一个透镜。
12.根据权利要求11所述的变焦镜头，其中，第一透镜组的所述一个透镜是双凸透镜。
13.根据权利要求11所述的变焦镜头，其中，所述变焦镜头利用软件校正畸变。
14.一种图像拾取装置，包括 变焦镜头；图像传感器，用于将由变焦镜头形成的光学图像转换成电信号， 其中，变焦镜头包括第一透镜组，具有正屈光力；第二透镜组，具有负屈光力；第三透 镜组，具有正屈光力；第四透镜组，具有正屈光力，其中，第一透镜组到第四透镜组从物方到像方顺序地布置，当从广角位置到摄远位置 执行变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的 距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加，第二透镜组包括第一透镜、第二透镜 和第三透镜，第二透镜组满足 1. 45 ( N(2_2) ( 1. 65，和 1. 45 彡 N(2_3)彡 1. 65其中，N(2_2)是第二透镜组的第二透镜的折射率，N(2_3)是第二透镜组的第三透镜的折射率。
15.根据权利要求14所述的图像拾取装置，其中，第二透镜组的第一透镜具有负屈光力，第二透镜组的第二透镜具有负屈光力，且第二 透镜组的第三透镜具有正屈光力。
全文摘要
本发明公开了一种变焦镜头和包括所述变焦镜头的图像拾取装置。变焦镜头包括第一透镜组，具有正屈光力；第二透镜组，具有负屈光力；第三透镜组，具有正屈光力；第四透镜组，具有正屈光力。第一透镜组到第四透镜组从物方起顺序地布置。第二透镜组包括由折射率低的材料形成的透镜。
文档编号G02B15/16GK102087405SQ201010579289
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月6日 优先权日2009年12月4日
发明者金东佑 申请人:三星电子株式会社