一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，包括从物方到像方依次设置的整体焦距为正的第一透镜群、整体焦距为负的第二透镜群、整体焦距为正的第三透镜群、整体焦距为正的第四透镜群，在第二透镜群与第三透镜群之间设有光阑，所述第一透镜群包括有使入射光线发生偏折并使光线进入第二透镜群的三角棱镜，所述第二透镜群朝向物方的第一枚透镜焦距为负。本实用新型提供一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统。
【专利说明】一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及一种光学系统，尤其涉及一种应用于手机系统的体积小、成本低、大光圈、小畸变、高清的光学变焦系统，该系统由多片透镜组成。
【【背景技术】】
[0002]目前手机用的摄像头普遍存在这样的缺点:要么外形尺寸较大、要么不能变焦，要么就不是高清镜头。这类型的镜头，在成本高昂的同时，光圈小、近距离拍摄的图片畸变大，画面看起来严重变形，这在使用上有很大的局限性。目前在手机摄像头里还没有出现一种能改善所有上述提到的各种缺点的摄像头。
[0003]现有手机的镜头因为受限于手机本身的体积，几乎所有的摄像头都是定焦镜头，目前在手机上很少有真正的光学变焦的镜头，即使有，在体积较大的情况下，其分辨率也达不到高清，而且在变焦过程中清晰度不一致，即在某一段焦距分辨率较好，在下一段焦距分辨率较差，成像不稳定。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统。
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了下列技术方案:
[0006]一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:包括从物方到像方依次设置的整体焦距为正 的第一透镜群1、整体焦距为负的第二透镜群2、整体焦距为正的第三透镜群3、整体焦距为正的第四透镜群4，在第二透镜群2与第三透镜群3之间设有光阑5，所述第一透镜群I包括有使入射光线发生偏折并使光线进入第二透镜群2的三角棱镜6，所述第二透镜群朝向物方的第一枚透镜7焦距为负。
[0007]如上所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于所述第二透镜群朝向物方的第一枚透镜7采用塑料非球面透镜；所述第三透镜群3由两枚透镜组成，这两枚透镜均采用塑料非球面透镜。
[0008]如上所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于在第四透镜群4朝向像方的方向设有芯片，第一透镜群I和第二透镜群2之间的间隔是可变的，第二透镜群2和第三透镜群3之间的间隔是可变的，第三透镜群3和第四透镜群4之间的间隔是可变的，第四透镜群4和芯片之间的间隔是可变的。
[0009]如上所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:所述的第一透镜群1、第三透镜群3在变倍过程中相对于芯片的位置是固定的，第二透镜群2、第四透镜群4在变倍过程中相对于芯片的位置是变动的。
[0010]如上所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:所述通过三角棱镜6的光线产生90°的偏折。
[0011]如上所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:所述的第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群、第四透镜群的系统元件特性满足以下表达式:fl>_f2，f3>f4 ;其中，fl为第一透镜群的组合焦距，f2为第二透镜群的组合焦距，f3为第三透镜群的组合焦距，f4为第四透镜群的组合焦距。
[0012]如上所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:所述第一透镜群由三枚透镜组成；第二透镜群由三枚透镜组成，第三透镜群由两枚透镜组成，第四透镜群由三枚透镜组成。
[0013]本实用新型与现有技术相比具有如下的优点:
[0014]此光学变焦系统体积小、成本低、大光圈、小畸变、高清的光学变焦系统，并采用大众化的镜片加工工艺，最终用更低的成本，减小了体积和重量、简化了操作，解决了目前市场上这类镜头需求的空白。具体来说:
[0015]1、现有的潜望式镜头一般都是体积较大，不能适用于现在的超薄手机上；本实用新型的潜望式镜头体积小，成本低，其整体厚度在5_左右，它通过第一透镜群中的三角棱镜，最终使得入射光线正好发生90°偏折，在保证原本较薄厚度的同时，有效的缩小了光学系统的长度，而且使得入射光线和系统的成像面平行，因为使用了三枚非球面镜片，进一步保证了小体积，这样完全满足手机摄像头的使用要求了，同时节约了成本。
[0016]2、本实用新型的光学镜头能实现真正的三倍光学变焦，它通过第二透镜群(变倍群)和第四透镜群(补偿群)的前后移动，且采用AF(自动对焦)技术，这样彻底实现了一个光学系统可以同时对不同距离的物体成拍摄清晰的照片。此外，本系统通过使用三枚非球面镜片以及7枚玻璃球面镜片，通过合理的组合，有效的减小了系统的像差，实现了高清的功能，其有效像素能达到1600万，并在整个变焦过程中能成清晰像，而且成像画面的锐利度高、颜色分明，色彩 还原性好。
[0017]3、现有变焦的监控和手机镜头一般光圈较小，大多数都在3.0以上，只有极少数能达到2.8 ;本实用新型的光学系统把光阑设在第二透镜群和第三透镜群之间，使用的是前后对称的结构，即双高斯结构，这样就使得系统的光圈较大，达到了 2.0，而且对称结构使整个系统的公差宽松，提高了产品的可靠性。
[0018]4、现有变焦镜头，在近距离成像时畸变较大，严重影响了画面的真实性；本实用新型的变焦镜头近距离畸变较小，能轻易的还原真实的场景。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0019]图1是本实用新型的示意图。
【【具体实施方式】】
[0020]下面结合附图对本实用新型进行详细描述:
[0021]如图1所示，一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，可以用于高像素的CMOS感光片或ccd芯片。包括从物方到像方依次设有第一透镜群1、第二透镜群2、第三透镜群3，和第四透镜群4。光阑5设在第二透镜群2和第三透镜群3之间。其中第一透镜群I和第二透镜群2之间的间隔是可变的，第二透镜群2和第三透镜群3之间的间隔是可变的，第三透镜群3和第四透镜群4之间的间隔是可变的，第四透镜群4和芯片之间的间隔是可变的，通过改变这四个可变的空气间隔，可达到使镜头的焦距改变的目的。[0022]所述的第一透镜群I整体焦距为正，达到汇聚光线的目的，所述第一透镜群I包括有使入射光线发生偏折并使光线进入第二透镜群2的三角棱镜6。它通过第一透镜群中的三角棱镜6，最终使得入射光线发生偏折，在保证原本较薄厚度的同时，有效的缩小了第一透镜群的长度，对减小整个系统的长度贡献极大，而且通过改变光线角度，使得入射光线能从手机背面垂直入射，这样就满足了手机对镜头的使用要求。
[0023]第二透镜群2的整体焦距为负，且第二透镜群朝向物方的第一枚透镜7焦距也为负，整群在移动过程中使整个系统的焦距改变，达到变倍的目的，该群又称为变倍群。
[0024]第三透镜群3的整体焦距为正，重新汇聚被第二透镜群发散的光线，光阑设在第二透镜群和第三透镜群之间，并处在靠近第三透镜群(光线进入的方向为前，ccd芯片的位置为后)的位置，既利于缩小第一透镜群的口径，又利于控制第四透镜群的口径，同时能实现大光圈的要求。光阑和第三透镜群在变倍过程中相对于CMOS感光片或ccd芯片(像面)是固定的。所述第二透镜群朝向物方的第一枚透镜7采用塑料非球面透镜。所述第三透镜群3由两枚透镜组成，这两枚透镜均采用塑料非球面透镜。第二透镜群和第三透镜群共使用了 3枚非球面镜片，其能有效的减小系统的体积，降低成本的同时，还实现了镜头高清光学变焦的功能。本实用新型设计中非常合理的考虑到了光阑(快门的开孔)位置所产生的像差，从而既合理分配了像差又使该快门设计实现了量产化。
[0025]所述第一透镜群由三枚透镜组成，置于中间的是三角棱镜，其余两枚是玻璃透镜；第二透镜群由三枚透镜组成，第三透镜群由两枚透镜组成，第四透镜群由三枚透镜组成。除了三角棱镜，共有10枚透镜组成，其中三枚是非球面透镜，七枚是玻璃透镜。
[0026]第四个透镜群又称为补偿群，整体焦距为正，在变倍过程中，通过移动此透镜群，既为变倍群(第二透镜群)的移动起到补偿作用，这样前后群配合调节最终使得此系统拥有3倍光学变焦的能力，而且通过使用3枚塑料非球面镜片和7片玻璃球面镜片之间巧妙的设计和配合，使得此系统的有效像素达到1600万，并且在近距离时的畸变也较小，能清晰还原真实的场景。
[0027]由于设计中还需要考虑到在结构设计中实现ZOOM和AF功能，则光学设计中必须考虑到马达的力量和步进的精度，故第二群的变化曲线也需要很好的考虑以便在加工CAM时生产可行，第四群的变化也要尽可能小，四个群的光焦度同样需要很好的匹配.[0028]为实现最佳的色彩还原性，光学系统的后部还加有滤光片，光线是从滤光片进入的，滤光片有选择的过滤一部分光线，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。
[0029]本实用新型融合了小体积、低成本、大光圈、小畸变、高清及光学变焦等优点于一体，能有效的运用于手机摄像头中，填补了手机摄像头也能高清光学变焦的市场空白，为手机事业的发展做出了重要的贡献。
【权利要求】
1.一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:包括从物方到像方依次设置的整体焦距为正的第一透镜群(I)、整体焦距为负的第二透镜群(2)、整体焦距为正的第三透镜群(3)、整体焦距为正的第四透镜群(4)，在第二透镜群(2)与第三透镜群(3)之间设有光阑(5)，所述第一透镜群(I)包括有使入射光线发生偏折并使光线进入第二透镜群(2)的三角棱镜(6)，所述第二透镜群朝向物方的第一枚透镜(7)焦距为负。
2.根据权利要求1所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于所述第二透镜群朝向物方的第一枚透镜(7)采用塑料非球面透镜；所述第三透镜群(3)由两枚透镜组成，这两枚透镜均采用塑料非球面透镜。
3.根据权利要求1或2所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于在第四透镜群(4)朝向像方的方向设有芯片，第一透镜群(I)和第二透镜群(2)之间的间隔是可变的，第二透镜群(2)和第三透镜群(3)之间的间隔是可变的，第三透镜群(3)和第四透镜群(4)之间的间隔是可变的，第四透镜群(4)和芯片之间的间隔是可变的。
4.根据权利要求1或2所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:所述的第一透镜群(I)、第三透镜群(3)在变倍过程中相对于芯片的位置是固定的，第二透镜群(2)、第四透镜群(4)在变倍过程中相对于芯片的位置是变动的。
5.根据权利要求1或2所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:所述通过三角棱镜(6)的光线产生90°的偏折。
6.根据权利要求1或2所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:所述的第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群、第四透镜群的系统元件特性满足以下表达式:fl>_f2，f3>f4 ;其中，fl为第一透镜群的组合焦距，f2为第二透镜群的组合焦距，f3为第三透镜群的组合焦距，f4为第四透镜群的组合焦距。
7.根据权利要求1或2所述的一种高清、体积小、造价低的光学变焦系统，其特征在于:所述第一透镜群由三枚透镜组成；第二透镜群由三枚透镜组成，第三透镜群由两枚透镜组成，第四透镜群由三枚透镜组成。
【文档编号】G02B15/173GK203376516SQ201320410565
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】李建华, 郑敏, 王玉荣, 邹文镔, 王晓 申请人:中山联合光电科技有限公司