一種變焦光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種變焦光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像捕捉設(shè)備，例如數(shù)碼相機(jī)W及數(shù)碼攝像機(jī)等，經(jīng)常利用變焦鏡頭和圖像傳感 器（CCD)來(lái)進(jìn)行圖像捕捉。變焦鏡頭對(duì)物體進(jìn)行成像后將其聚焦到圖像傳感器（CCD)上， 圖像傳感器（CCD)將攜帶圖像的模擬光信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理、傳遞W及實(shí)現(xiàn)最終 的存儲(chǔ)。
[0003] 變焦鏡頭包括多組透鏡組，而透鏡組的數(shù)目往往與變焦鏡頭的成本與尺寸成正 比，透鏡組的個(gè)數(shù)越少也就意味著成本越低、結(jié)構(gòu)尺寸越小、越緊湊。透鏡的材料則與系統(tǒng) 的重量的成本相關(guān)，往往塑料材料制造而成的透鏡要比玻璃材質(zhì)的透鏡重量要輕，成本也 相應(yīng)的更低，但是有一個(gè)缺陷是塑料材質(zhì)的透鏡對(duì)于溫度的敏感性要高的多。為了溫度對(duì) 于變焦系統(tǒng)的影響，塑料材質(zhì)透鏡的結(jié)構(gòu)尺寸往往比玻璃材質(zhì)透鏡的結(jié)構(gòu)尺寸要大很多， 從而變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸就會(huì)相應(yīng)的變大。太多的塑料材質(zhì)的透鏡被應(yīng)用在變焦系統(tǒng)中， 最終系統(tǒng)的成像質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)的降低，最終難W滿足成像要求?，F(xiàn)有技術(shù)中雖然變焦系統(tǒng) 基本能達(dá)到上述要求，但是上述存在視場(chǎng)角太?。ù笾聻?3. 64° )，變焦倍數(shù)較?。ú坏?5倍變焦），非球面透鏡較多，加工成本相對(duì)較高的不足。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本實(shí)用新型提供了一種變焦光學(xué)系統(tǒng)，使該變焦光學(xué) 系統(tǒng)具有低成本、結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí)，擁有大的視場(chǎng)角W及較小崎變、且成像質(zhì)量良好。 陽(yáng)〇化]本實(shí)用新型是通過(guò)W下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006] 一種變焦光學(xué)系統(tǒng)，包括由物面至像面I依次排列的具有負(fù)光焦度的第一透鏡 組、具有正光焦度的第二透鏡組和具有正光焦度的第=透鏡組；所述第一透鏡組和第二透 鏡組的有效焦距滿足：IfGl/fG2I>1. 3,其中，fGl為第一透鏡組的有效焦距，fG2為第二透 鏡組的有效焦距；
[0007] 所述第一透鏡組包括由物面至像面I依次排列的具有正光焦度的第一雙凸透鏡 和具有負(fù)的光焦度的第一凸凹透鏡；所述第二透鏡組包括由物面至像面I依次排列的具有 正光焦度的第二雙凸透鏡、具有正光焦度的第二凸凹透鏡和具有負(fù)的光焦度的第Ξ雙凹透 鏡；所述第Ξ透鏡組包括一個(gè)具有正光焦度的第四雙凸透鏡。
[0008] 進(jìn)一步的，所述第一凸凹透鏡、第二凸凹透鏡、第Ξ雙凹透鏡和第四雙凸透鏡為兩 個(gè)面都是非球面的非球面透鏡或者兩個(gè)面都是自由曲面的自由曲面透鏡或者是一個(gè)面為 自由曲面而另外一個(gè)面為非球面的透鏡。
[0009] 進(jìn)一步的，所述第一雙凸透鏡正對(duì)物體的凸面擁有負(fù)的曲率半徑；所述第一凸凹 透鏡正對(duì)物體的凸面擁有正的曲率半徑。
[0010] 進(jìn)一步的，所述第二雙凸透鏡和第二凸凹透鏡的有效焦距滿足：1.KE化3/ E化4<1. 42,VD3-VD4〉8 ;其中，E化3為第二雙凸透鏡的有效焦距，VD3為第二雙凸透鏡的阿 貝數(shù)；EFL4為第二凸凹透鏡的有效焦距，VD4為第二凸凹透鏡的阿貝數(shù)。
[0011] 進(jìn)一步的，所述變焦光學(xué)系統(tǒng)的變焦倍數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足W下條件：5<fl/f2<6,其中η 為攝遠(yuǎn)端的有效焦距，f2為廣角端的有效焦距。
[0012] 進(jìn)一步的，所述第一透鏡組和第二透鏡組之間還設(shè)有孔徑光闊S;所述第Ξ透鏡 組和像面I之間設(shè)置有濾波器F;所述濾波器F和像面I之間設(shè)置有平場(chǎng)鏡。
[0013] 進(jìn)一步的，所述第一凸凹透鏡、第二凸凹透鏡、第Ξ雙凹透鏡和第四雙凸透鏡的材 質(zhì)為塑料材質(zhì)。
[0014] 進(jìn)一步的，所述第一雙凸透鏡和第二雙凸透鏡為由玻璃或者塑料制造而成的球面 透鏡。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型所述的變焦光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)依次設(shè)置分別具 有負(fù)光焦度、正光焦度、正光焦度的Ξ組透鏡組，并限定各個(gè)透鏡組之間W及透鏡組內(nèi)部所 需滿足的條件，得到低成本、結(jié)構(gòu)緊湊、視場(chǎng)角大、崎變小的變焦光學(xué)系統(tǒng)。本系統(tǒng)的變焦倍 數(shù)大致為6倍，在廣角端視場(chǎng)角可達(dá)到98°，系統(tǒng)崎變?cè)?0%W內(nèi)，并且擁有相對(duì)現(xiàn)有技術(shù) 中的變焦系統(tǒng)更小的F數(shù)W及較高的MTF衍射極限頻率，系統(tǒng)的總長(zhǎng)度也相應(yīng)的減小，同時(shí) 也擁有良好的成像質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型所述變焦光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為本實(shí)用新型所述變焦系統(tǒng)的廣角端和攝遠(yuǎn)端縱向球差示意圖。
[0018] 圖3為本實(shí)用新型所述變焦系統(tǒng)的廣角端和攝遠(yuǎn)端色散示意圖。
[0019] 圖4為本實(shí)用新型所述變焦系統(tǒng)的廣角端和攝遠(yuǎn)端崎變示意圖。
[0020] 附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0021] 1-第一透鏡組；2-第二透鏡組；3-第Ξ透鏡組；11-第一雙凸透鏡；12-第一凸凹 透鏡；21-第二雙凸透鏡；22-第二凸凹透鏡；23-第Ξ雙凹透鏡；31-第四雙凸透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖W及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍并不限于此。
[002引如圖1所示，一種變焦光學(xué)系統(tǒng)，包括由物面至像面I依次排列的具有負(fù)光焦度的 第一透鏡組1、具有正光焦度的第二透鏡組2和具有正光焦度的第Ξ透鏡組3 ;所述第一透 鏡組1和第二透鏡組2之間還設(shè)有孔徑光闊S，主要的目的是為了提高成像光束到第二透鏡 組的光通量；所述第Ξ透鏡組3和像面I之間設(shè)置有濾波器F，主要用來(lái)過(guò)濾光束中的非可 見(jiàn)光，實(shí)際上我們用的就是紅外濾波器；在像面I和濾波器F之間還設(shè)有平場(chǎng)鏡，主要用來(lái) 保護(hù)圖像捕捉元件；像面I主要是一個(gè)圖形抓捕元件，主要用來(lái)接收通過(guò)濾波器F的成像光 束，并且將W光波形式傳輸?shù)哪M信號(hào)轉(zhuǎn)化成W電的形式傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。所述第一透鏡 組1和第二透鏡組2的有效焦距滿足：IfGl/fG2I>1. 3,其中，fGl為第一透鏡組1的有效焦 距，fG2為第二透鏡組2的有效焦距。
[0024] 所述第一透鏡組1包括由物面至像面I依次排列的具有正光焦度的第一雙凸透鏡 11和具有負(fù)的光焦度的第一凸凹透鏡12 ;所述第一雙凸透鏡11正對(duì)物體的凸面擁有負(fù)的 曲率半徑；所述第一凸凹透鏡12正對(duì)物體的凸面擁有正的曲率半徑。所述第二透鏡組2包 括由物面至像面I依次排列的具有正光焦度的第二雙凸透鏡21、具有正光焦度的第二凸凹 透鏡22和具有負(fù)的光焦度的第Ξ雙凹透鏡23 ;所述第Ξ透鏡組3包括一個(gè)具有正光焦度 的第四雙凸透鏡31。所述第一凸凹透鏡12、第二凸凹透鏡22、第Ξ雙凹透鏡23和第四雙凸 透鏡31為兩個(gè)面都是非球面的非球面透鏡或者兩個(gè)面都是自由曲面的自由曲面透鏡或者 是一個(gè)面為自由曲面而另外一個(gè)面為非球面的透鏡。 陽(yáng)0巧]所述第二雙凸透鏡21和第二凸凹透鏡22的有效焦距滿足：1.KE化3/E化4<1. 42，VD3-VD4〉8 ;其中，EFL3為