專利名稱：一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于監(jiān)控、照相 系統(tǒng)的超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前照相、安防用的中型或大型變焦鏡頭普遍存在這樣的缺點 鏡頭倍率較小；外形尺寸較大；變倍時間長?，F(xiàn)在只有少數(shù)鏡頭，在 犧牲其它方面的情況下改善某個方面，比如為了實現(xiàn)倍率高，就要把 體積做得很大，變倍時間很長?，F(xiàn)在還沒有克服以上全部缺點的鏡頭。 所以現(xiàn)在市場上流行的照相、安防用的中型或大型變焦鏡頭，在成本 高昂的同時，體積較大，且變倍時間很長。這在使用上有很大的局限 性，不能滿足消費者的倍率高、方便攜帶、便于隱蔽、體積小、變倍 快速等需要。
實用新型內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種成本低、超高倍 率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，用于CMOS感
光片或ccd芯片等感光器件，其特征在于包括依次設(shè)有第一透鏡群、
第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群和第五透鏡群，在第三透鏡群
前設(shè)有光闌；其中第一透鏡群和第二透鏡群之間的間隔是可變的，第二透鏡群和第三透鏡群之間的間隔是可變的，第三透鏡群和第四透鏡 群之間的間隔是可變的，第四透鏡群和第五透鏡群之間的間隔是可變 的，第五透鏡群和感光芯片之間的間隔是可變的，通過改變這五個可 變的空氣間隔，可達(dá)到使鏡頭的焦距改變的目的。
如上所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，所述 的第一透鏡群、第三透鏡群在變焦過程中相對于感光器件的位置是固 定的，第二透鏡群、第四透鏡群和第五透鏡群在變倍過程中相對于感 光器件的位置是變動的。
如上所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，所述 第一透鏡群整體焦距為正，第二透鏡群的整體焦距為負(fù)，且第二透鏡 群的第一透鏡焦距也為負(fù)，整組在移動過程中使整個系統(tǒng)的焦距改 變，達(dá)到變倍的目的；第三透鏡群的整體焦距為正；第四個透鏡群的 整體焦距為負(fù)，在變倍過程中，通過移動此透鏡群，為第二透鏡群的 移動進(jìn)行補(bǔ)償；第五透鏡群為調(diào)焦群。
如上所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，所述 的第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群、第五透鏡群 的系統(tǒng)元件特性滿足以下表達(dá)式fl〉-f2。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。
如上所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，在光 學(xué)系統(tǒng)和芯片之間還可設(shè)LPF濾光片。
本實用新型的有益效果是1本實用新型的變焦鏡頭可實現(xiàn)從低 倍到高倍及超高變倍的各種規(guī)格，尤其適用于超高變倍系統(tǒng)；2、本實用新型的鏡頭體積?。?、本實用新型的鏡頭變倍及調(diào)焦速度快；4、
本實用新型的變焦鏡頭銳利度高、顏色分明，色彩還原性好；5、本 實用新型的變焦鏡頭沒有變焦盲點，在整個變焦過程中全部能成清晰 像；6、本實用新型的變焦鏡頭近距離成像清晰，在10mm近距時還 能成清晰像；7、本設(shè)計實現(xiàn)了 36倍光學(xué)變焦(ZOOM)，且采用 AF(自動對焦)技術(shù)，這樣實現(xiàn)了一個光學(xué)系統(tǒng)可以對不同距離的物 體拍攝清晰的照片。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實用新型的剖視示意圖； 圖2是第一透鏡群的示意圖； 圖3是第二透鏡群的示意圖； 圖4是第三透鏡群的示意圖； 圖5是第四透鏡群的示意圖； 圖6是第五透鏡群的示意圖；具體實施方式
參照
圖1至圖6， 一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)， 可以用于相對便宜的高像素CMOS感光片或ccd芯片等感光器件， 包括依次設(shè)有第一透鏡群1、第二透鏡群2、第三透鏡群3、第四透 鏡群4和第五透鏡群5，光闌6設(shè)在第三透鏡群3前。其中第一透鏡 群1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和第五透鏡群5之間的間隔是可變的，第 五透鏡群5和芯片之間的間隔是可變的，通過改變這五個可變的空 氣間隔，可達(dá)到使鏡頭的焦距改變的目的。
本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)的倍率高低主要通過以下四種方法實現(xiàn)-
1、 調(diào)節(jié)fl、 f2、 f3、 f4、 f5之間的比值、調(diào)整fl的數(shù)值大??；2、使 用非球面；3、增減各透鏡群透鏡數(shù)目；4、增減透鏡群的數(shù)目；5縮 放鏡頭體積。通過以上五種措施可設(shè)計出從小倍率到大倍率到超大倍 率各種不同倍率、不同規(guī)格的變焦鏡頭。上述fl、 f2、 f3、 f4、 f5分 別為第一透鏡群l、第二透鏡群2、第三透鏡群3、第四透鏡群4和 第五透鏡群5的組合焦距。
如上所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，體積 小主要通過以下三種方法實現(xiàn)1光闌設(shè)在第三群、整個系統(tǒng)中間(光 線進(jìn)入的方向為前，感光芯片的位置為后)部分，這樣既非常利于縮 小第一透鏡群的口徑，又很利于控制第四透鏡群、第五透鏡群的口徑;
2、 變倍時多個移動群同時移動，所以，移動較少的距離就能改變較 大倍率，減小了光學(xué)系統(tǒng)的總長。3第三透鏡群在變倍過程中相對于 CMOS感光片或ccd芯片等感光器件(像面)是固定的，所以光闌位 置也是固定不動的，只需調(diào)節(jié)孔徑大小，這樣極大的簡化了機(jī)械設(shè)計， 同時提高了精度和可靠性；本實用新型設(shè)計中非常合理的考慮到了光 闌(快門的開孔)位置所產(chǎn)生的像差，從而既合理分配了像差又使該快 門設(shè)計能實現(xiàn)量產(chǎn)化。
如上所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，其變倍快速主要是通過以下兩種途徑實現(xiàn)的1、第四個透鏡群整體焦距 為正，把經(jīng)過前面四個群的光線匯聚到像面。其既是補(bǔ)償群，又是調(diào) 焦群。在變倍過程中，變倍群移動的同時，此群同時移動，當(dāng)變倍群 移動到預(yù)定位置時，此群也移動到預(yù)先設(shè)定好的、使像面基本清晰(也 可能已到最清晰)的位置，然后通過自動對焦微調(diào)，使像面最清晰。 相當(dāng)于節(jié)省了調(diào)焦步驟，達(dá)到了縮短時間的目的。2、兩個移動群的 通光口徑都較小，在變倍和調(diào)焦過程中移動距離都較短，這樣變倍時 就會花費較少的時間。
如上所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)計 時采用寬光譜，且設(shè)計的理論解像力適當(dāng)高于理論需要值，保證了圖 像銳利度和色彩還原性。
第四透鏡群直接調(diào)節(jié)后焦，所以可直接調(diào)到最佳像面位置，而且 采用步進(jìn)精度高的馬達(dá)，這就徹底解決了傳統(tǒng)鏡頭近距離成像不清和 調(diào)焦盲點的問題；這樣同時也就提高了產(chǎn)品精度和產(chǎn)品可靠性。
為實現(xiàn)最佳的像面效果，光學(xué)系統(tǒng)的后部還可加LPF，以過濾掉 干涉條紋。
下面舉一 36倍變焦的實際設(shè)計案例
序號類型半徑(厚度)光學(xué)材料直徑
1 標(biāo)準(zhǔn)61.511.5ZF74>30
2 標(biāo)準(zhǔn)28.565.45Lak34>30
3 標(biāo)準(zhǔn)-40,326.25Air4> 28
4 標(biāo)準(zhǔn)50.563.5Lak34>255標(biāo)準(zhǔn)152.3481.05Air<1>25
6標(biāo)準(zhǔn)78.561.5LaF44) 16
7標(biāo)準(zhǔn)12.484.05Air4>16
8標(biāo)準(zhǔn)26.361.0LaF24> 12
9標(biāo)準(zhǔn)6.062.05Air4>12
10標(biāo)準(zhǔn)100.5360.65K94>12
11標(biāo)準(zhǔn)10.3561.9zf74>10
12標(biāo)準(zhǔn)20.3223.52Air4>10
光欄標(biāo)準(zhǔn)無窮大1.05Air(1> 12
13標(biāo)準(zhǔn)35.312.5Laf7<H2
14標(biāo)準(zhǔn)-52.6931.0Air4>12
15標(biāo)準(zhǔn)23.452.56K9(J) 12
16柴 返23.450.52Air4>12
17標(biāo)準(zhǔn)15.381.15zf7<H1
18標(biāo)準(zhǔn)75.601.5Air4>11
19標(biāo)準(zhǔn)-23.450.86ZK94>10
20標(biāo)準(zhǔn)205.320.8Air<H0
21標(biāo)準(zhǔn)805.480.75zf7
22標(biāo)準(zhǔn)15.451.5Air4>10
23標(biāo)準(zhǔn)42.56"zK74>12
24標(biāo)準(zhǔn)-10.981.5zf74> 12
25標(biāo)準(zhǔn)-43.650.1Air4>1226 標(biāo)準(zhǔn)13.65 2.5 Lak4 4>12<J>
27 標(biāo)準(zhǔn) -53.86 2.5 Air 4>12 4> 像面無窮大
群組調(diào)焦移動范圍-1， 2群組間隔lmm 20.5mm 2， 3群組間隔lmm 20.5mm 3， 4群組間隔1.3mm 8.3mm 4， 5群組間隔1.5mm 13.6mm 5群組和像面間隔8.1mm 18.4mm。
權(quán)利要求1. 一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，用于CMOS感光片或ccd芯片等感光器件，其特征在于包括依次設(shè)有第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群和第五透鏡群，在第三透鏡群前設(shè)有光闌；其中第一透鏡群和第二透鏡群之間的間隔是可變的，第二透鏡群和第三透鏡群之間的間隔是可變的，第三透鏡群和第四透鏡群之間的間隔是可變的，第四透鏡群和第五透鏡群之間的間隔是可變的，第五透鏡群和感光芯片之間的間隔是可變的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué) 系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡群、第三透鏡群相對于感光器 件的位置是固定的，第二透鏡群、第四透鏡群和第五透鏡群相對 于感光器件的位置是變動的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué) 系統(tǒng)，其特征在于所述第一透鏡群整體焦距為正，第二透鏡群的 整體焦距為負(fù)，且第二透鏡群的第一透鏡焦距也為負(fù)；第三透鏡 群的整體焦距為正；第四個透鏡群的整體焦距為負(fù)；第五透鏡群 為調(diào)焦群，整體焦距為正。
專利摘要本實用新型公開了一種超高倍率、小體積、快速變倍的光學(xué)系統(tǒng)，可以用于CMOS感光片或ccd芯片等感光器件，包括依次設(shè)有第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群和第五透鏡群，光闌設(shè)在第三透鏡群。其中相鄰?fù)哥R群之間的間隔是可變的；第一透鏡群整體焦距為正；第二透鏡群的整體焦距為負(fù)，且第二透鏡群的第一透鏡焦距也為負(fù)，第三透鏡群的整體焦距為正，第四個透鏡群又稱為補(bǔ)償群，整體焦距為負(fù)，第五透鏡群為調(diào)焦群，直接調(diào)節(jié)后焦；整體焦距為正；本實用新型具有鏡頭倍率超高、體積小、變倍及調(diào)焦快速、銳利度高、顏色分明、色彩還原性好、沒有變焦盲點、近距離成像清晰等特點。
文檔編號G02B15/16GK201247341SQ20082004825
公開日2009年5月27日 申請日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者李建華, 肖明志 申請人:中山聯(lián)合光電科技有限公司