專利名稱：變焦鏡頭和包括所述變焦鏡頭的圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緊湊且便宜并具有高變倍比的變焦鏡頭以及包括所述變焦鏡頭 的圖像拾取裝置。
背景技術(shù)：
具有圖像拾取器件(例如，電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)) 的數(shù)字相機(jī)或數(shù)字可攜式攝像機(jī)中采用的變焦鏡頭需要是緊湊的且提供高的光學(xué)性能。然 而，在提供高性能的同時(shí)難以減小變焦鏡頭的尺寸，在減小變焦鏡頭的尺寸的同時(shí)，由于使 用具有高折射率的昂貴的非球面材料以減小變焦鏡頭的尺寸，所以難以降低制造成本。因 此，難以同時(shí)滿足高光學(xué)性能和低制造成本的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種緊湊且廉價(jià)的變焦鏡頭。本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種包括緊湊且廉價(jià)的變焦鏡頭的圖像拾取裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種變焦鏡頭，包括第一透鏡組，具有正屈光力；第 二透鏡組，具有負(fù)屈光力；第三透鏡組，具有正屈光力；第四透鏡組，具有正屈光力，其中， 第一透鏡組到第四透鏡組從物方到像方順序地布置，當(dāng)從廣角位置到攝遠(yuǎn)位置執(zhí)行變焦 時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小， 第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離增加，第二透鏡組包括第一透鏡、第二透鏡和第三透 鏡，第二透鏡組滿足1. 45 彡 N(2_2)彡 1. 65，禾口1. 45 ^ N(2_3) ^ 1. 65其中，N(2_2)是第二透鏡組的第二透鏡的折射率，N(2_3)是第二透鏡組的第三透鏡的 折射率。第二透鏡組的第一透鏡可具有負(fù)屈光力，第二透鏡組的第二透鏡可具有負(fù)屈光 力，且第二透鏡組的第三透鏡可具有正屈光力。第二透鏡組的第二透鏡和第三透鏡可以是非球面透鏡。第二透鏡組的第一透鏡可以是雙凹透鏡，第二透鏡組的第二透鏡和第三透鏡可以 是彎月透鏡。第二透鏡組的第二透鏡和第三透鏡可以是塑料透鏡。所述變焦鏡頭可以滿足4.6 < s 5.4’和
1. 45 ^ Ng-D ^ 1. 65其中，fw是變焦鏡頭在廣角位置的總焦距，ft是變焦鏡頭在攝遠(yuǎn)位置的總焦距， N^1)是第三透鏡組的最靠近物方的透鏡的折射率。第三透鏡組可包括雙合透鏡。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種圖像拾取裝置，包括變焦鏡頭；圖像傳感 器，用于將由變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號，其中，變焦鏡頭包括第一透鏡組，具 有正屈光力；第二透鏡組，具有負(fù)屈光力；第三透鏡組，具有正屈光力；第四透鏡組，具有正 屈光力，其中，第一透鏡組到第四透鏡組從物方到像方順序地布置，當(dāng)從廣角位置到攝遠(yuǎn)位 置執(zhí)行變焦時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，第二透鏡組和第三透鏡組之間 的距離減小，第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離增加，第二透鏡組包括第一透鏡、第二透 鏡和第三透鏡，第二透鏡組滿足1. 45 彡 N(2_2)彡 1. 65，禾口1. 45 ^ N(2_3) ^ 1. 65其中，N(2_2)是第二透鏡組的第二透鏡的折射率，N(2_3)是第二透鏡組的第三透鏡的 折射率。


通過參照附圖對示例性實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 將會變得更加清楚，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦鏡頭在廣角位置、中間位置和攝遠(yuǎn)位置的截面 圖；圖2A和圖2B示出圖1的變焦鏡頭在廣角位置和攝遠(yuǎn)位置的縱向球面像差、像散 場曲和畸變；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦鏡頭在廣角位置、中間位置和攝遠(yuǎn)位置的 截面圖；圖4A和圖4B示出圖3的變焦鏡頭在廣角位置和攝遠(yuǎn)位置的縱向球面像差、像散 場曲和畸變；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦鏡頭在廣角位置、中間位置和攝遠(yuǎn)位置的 截面圖；圖6A和圖6B示出圖5的變焦鏡頭在廣角位置和攝遠(yuǎn)位置的縱向球面像差、像散 場曲和畸變；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取裝置的透視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖來更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施例。 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦鏡頭111的截面圖。變焦鏡頭111可包括第 一透鏡組Gl，具有正屈光力；第二透鏡組G2，具有負(fù)屈光力；第三透鏡組G3，具有正屈光力； 第四透鏡組G4，具有正屈光力。第一透鏡組Gl到第四透鏡組G4從物方0到像方順序地布置。
當(dāng)從廣角位置到攝遠(yuǎn)位置執(zhí)行變焦時(shí)，第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的距 離增加，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的距離減小，第三透鏡組G3和第四透鏡組G4 之間的距離增加。在變焦期間，第四透鏡組G4可在像平面移動(dòng)的同時(shí)將圖像聚焦在像平面 上。第一透鏡組Gl可包括第一透鏡1。第一透鏡1可以是雙凸透鏡。圖1的變焦鏡 頭111可通過利用軟件來校正畸變和色差。根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)變焦鏡頭111通過利用軟件來 校正像差時(shí)，第一透鏡組Gl可僅由一個(gè)透鏡構(gòu)成。由于第一透鏡組Gl包括一個(gè)透鏡，所以 變焦鏡頭111的透鏡支撐器的厚度減小，從而允許變焦鏡頭111小型化。第二透鏡組G2可包括從物方0起順序布置的第二透鏡2、第三透鏡3和第四透鏡 4。第二透鏡2、第三透鏡3和第四透鏡4可以分別具有負(fù)屈光力、負(fù)屈光力和正屈光力。第 二透鏡2可以是雙凹透鏡，第三透鏡3和第四透鏡4可以是朝物方0凸出的彎月透鏡。由于 第二透鏡組G2包括兩個(gè)彎月透鏡，所以第二透鏡組G2的厚度減小，從而允許變焦鏡頭111 小型化。第二透鏡組G2的第三透鏡3和第四透鏡4可以是非球面透鏡。第二透鏡組G2的 第二透鏡2、第三透鏡3和第四透鏡4中的最靠近物方0的第二透鏡2的外徑大于第三透 鏡3和第四透鏡4中的每個(gè)透鏡的外徑。由于第二透鏡組G2的透鏡中具有最大外徑的第 二透鏡2是球面透鏡，所以可以減小制造成本。如果第三透鏡3和第四透鏡4是塑料透鏡 且不是非球面透鏡，則可以進(jìn)一步減小制造成本。雖然塑料透鏡在溫度改變時(shí)在性能和像 平面的位置方面表現(xiàn)了的極大改變，如果第三透鏡3是負(fù)透鏡且第四透鏡4是正透鏡，則可 補(bǔ)償和減小在溫度改變期間引起的像平面的位置和性能的改變。第三透鏡組G3可包括第五透鏡5、第六透鏡6和第七透鏡7。第五透鏡5可包括非 球面凸透鏡，以減小球面像差。第六透鏡6可具有正屈光力，第七透鏡7可具有負(fù)屈光力。 第六透鏡6和第七透鏡7被接合在一起作為雙合透鏡，從而減小了在變焦期間發(fā)生的橫向 色差。第三透鏡組G3還包括孔徑光闌ST，所述光闌ST可在變焦期間與第五透鏡5、第六透 鏡6和第七透鏡7 —起移動(dòng)。第四透鏡組G4可包括第八透鏡8。根據(jù)實(shí)施例，第四透鏡組G4可僅由一個(gè)透鏡構(gòu) 成，以允許變焦鏡頭111小型化。第八透鏡8可以是具有大于1. 85的折射率的球面透鏡。 如果第八透鏡8是具有高折射率的透鏡，則可以限制在廣角位置光可以入射在像平面上的 角度。根據(jù)實(shí)施例，透鏡的數(shù)量減小且變焦鏡頭111可以小型化。另外，第二透鏡組G2 可包括具有低折射率的透鏡。因此，變焦鏡頭111可以以低成本制造并仍具有高放大率。第二透鏡組G2可滿足式11. 45 ≤ N(2_2)≤ 1. 65，禾口式21. 45 ≤ N(2_3)≤ 1. 65其中，N(2_2)是第二透鏡組G2的從物方0起的第二個(gè)透鏡在d線(對應(yīng)于587. 56nm 的波長)的折射率，N(2_3)是第二透鏡組G2的從物方0起的第三個(gè)透鏡在d線的折射率。式1和式2限定第二透鏡組G2的從物方0起的第二個(gè)透鏡的折射率和從物方0起的第三個(gè)透鏡的折射率。例如，第二透鏡和第三透鏡可以是塑料透鏡。塑料透鏡可具有 低制造成本和高放大率。如果第二透鏡組G2的從物方0起的第二個(gè)透鏡的折射率和從物 方0起的第三個(gè)透鏡的折射率超過式1和式2的上限或者下限，則難以利用塑性材料形成 第二透鏡組G2的從物方0起的第二個(gè)透鏡和從物方0起的第三個(gè)透鏡，從而阻礙了制造成 本的降低。圖1的變焦鏡頭111可滿足式34.6 < S 5.4’和
/W式41. 45 ^ Ng-D ^ 1. 65其中，fw是變焦鏡頭111在廣角位置的總焦距，ft是變焦鏡頭111在攝遠(yuǎn)位置的 總焦距，N(^1)是第三透鏡組G3的從物方0起的第一個(gè)透鏡在d線的折射率。式3限定了變焦鏡頭111的變倍比，式4限定了第三透鏡組G3的最靠近物方0的 透鏡的折射率。通常，為了制造具有高放大倍率的變焦鏡頭，變焦鏡頭由折射率大于1. 8的 非球面材料形成，這使得像差和放大倍率變得易于校正。然而，由于圖1的第三透鏡組G3包 括折射率低的透鏡，因此制造成本降低。例如，第三透鏡組G3的第五透鏡5可由便宜的塑 性材料形成，第三透鏡組G3的第六透鏡6和第七透鏡7可由折射率大于1. 8的材料形成， 以校正像差，從而確保了高放大倍率。術(shù)語“非球面”可定義如下。當(dāng)光軸為χ軸、垂直于光軸的方向?yàn)閥軸且光的前進(jìn)方向?yàn)檎较驎r(shí)，圖1的變焦 鏡頭111的非球面形狀可由式5限定。這里，X是沿光軸的方向到透鏡頂點(diǎn)的距離，y是沿 垂直于光軸的方向的高度，k是圓錐曲線常數(shù)，A、B、C和D是非球面系數(shù)，c是在透鏡頂點(diǎn) 的曲率半徑R的倒數(shù)(1/R)。式5χ = ^, ^2 7 7 + Ay4 + By6 + Cys + Dy10
l + ^]l-(K + Y)c2y2現(xiàn)在將詳細(xì)解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的緊湊且便宜的變焦鏡頭。以下，f是變焦鏡頭的總焦距，而0是F數(shù)，2ω是視角，R是曲率半徑，Dn是透鏡 的中心厚度或透鏡之間的間距，Nd是折射率，Vd是阿貝數(shù)，ST是孔徑光闌，D1、D2、D3和D4 是透鏡之間的可變距離，ASP是非球面表面。在示出實(shí)施例的附圖中，相同的標(biāo)號來表示組 成各個(gè)透鏡組的同一透鏡。視角的單位是度，廠1 、011、01、02、03和04的單位是111111。標(biāo)號 Pl和P2分別表示濾色器和蓋玻璃。<實(shí)施例1>圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦鏡頭111在廣角位置、中間位置和攝遠(yuǎn)位置的 截面圖。f :5· 74 12. 34 27. 26 Fno :3· 52 4. 54 6. 31 2 ω :68. 05 34. 86 16.18(° )
權(quán)利要求
1. 一種變焦鏡頭，包括 第一透鏡組，具有正屈光力； 第二透鏡組，具有負(fù)屈光力； 第三透鏡組，具有正屈光力； 第四透鏡組，具有正屈光力，其中，第一透鏡組到第四透鏡組從物方到像方順序地布置，當(dāng)從廣角位置到攝遠(yuǎn)位置 執(zhí)行變焦時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，第二透鏡組和第三透鏡組之間的 距離減小，第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離增加，第二透鏡組包括第一透鏡、第二透鏡 和第三透鏡，第二透鏡組滿足 1. 45 ( N(2_2) ( 1. 65，和1.45 彡 N(2_3)彡 1. 65其中，N(2_2)是第二透鏡組的第二透鏡的折射率，N(2_3)是第二透鏡組的第三透鏡的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其中，第二透鏡組的第一透鏡具有負(fù)屈光力，第二 透鏡組的第二透鏡具有負(fù)屈光力，且第二透鏡組的第三透鏡具有正屈光力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變焦鏡頭，其中，第二透鏡組的第二透鏡和第三透鏡是非球 面透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變焦鏡頭，其中，第二透鏡組的第一透鏡是雙凹透鏡，第二透 鏡組的第二透鏡和第三透鏡是彎月透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其中，第二透鏡組的第二透鏡和第三透鏡是塑料 透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變焦鏡頭，其中，所述變焦鏡頭滿足 4.6 < 年 S 5.4，和JW1. 45 彡 N(H)彡 1. 65其中，fV是變焦鏡頭在廣角位置的總焦距，ft是變焦鏡頭在攝遠(yuǎn)位置的總焦距，N(^1) 是第三透鏡組的最靠近物方的透鏡的折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組包括 雙合透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變焦鏡頭，其中，第四透鏡組包括一個(gè)透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變焦鏡頭，其中，第四透鏡組的所述一個(gè)透鏡具有大于1.85 的折射率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變焦鏡頭，其中，第四透鏡組執(zhí)行聚焦ο
11.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變焦鏡頭，其中，第一透鏡組包括一個(gè)透鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，其中，第一透鏡組的所述一個(gè)透鏡是雙凸透鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，其中，所述變焦鏡頭利用軟件校正畸變。
14.一種圖像拾取裝置，包括 變焦鏡頭；圖像傳感器，用于將由變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號， 其中，變焦鏡頭包括第一透鏡組，具有正屈光力；第二透鏡組，具有負(fù)屈光力；第三透 鏡組，具有正屈光力；第四透鏡組，具有正屈光力，其中，第一透鏡組到第四透鏡組從物方到像方順序地布置，當(dāng)從廣角位置到攝遠(yuǎn)位置 執(zhí)行變焦時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，第二透鏡組和第三透鏡組之間的 距離減小，第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離增加，第二透鏡組包括第一透鏡、第二透鏡 和第三透鏡，第二透鏡組滿足 1. 45 ( N(2_2) ( 1. 65，和 1. 45 彡 N(2_3)彡 1. 65其中，N(2_2)是第二透鏡組的第二透鏡的折射率，N(2_3)是第二透鏡組的第三透鏡的折射率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像拾取裝置，其中，第二透鏡組的第一透鏡具有負(fù)屈光力，第二透鏡組的第二透鏡具有負(fù)屈光力，且第二 透鏡組的第三透鏡具有正屈光力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變焦鏡頭和包括所述變焦鏡頭的圖像拾取裝置。變焦鏡頭包括第一透鏡組，具有正屈光力；第二透鏡組，具有負(fù)屈光力；第三透鏡組，具有正屈光力；第四透鏡組，具有正屈光力。第一透鏡組到第四透鏡組從物方起順序地布置。第二透鏡組包括由折射率低的材料形成的透鏡。
文檔編號G02B15/16GK102087405SQ201010579289
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者金東佑 申請人:三星電子株式會社