專利名稱：：一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及變焦光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于監(jiān)控、照相系統(tǒng)的體積小、重量輕、中等光圈、中型或大型快速一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(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(diǎn)1、鏡頭倍率較小；外形尺寸較大；2、現(xiàn)有變魚鏡頭變倍時(shí)在調(diào)節(jié)變焦、補(bǔ)償兩透鏡群后，還需調(diào)變焦透鏡或變焦透鏡群，才能成清晰像，這樣不但操作復(fù)雜，而且所花時(shí)間較長(zhǎng)；3、現(xiàn)有倍率高鏡頭，在變焦過(guò)程中受機(jī)構(gòu)限制，經(jīng)常有變焦盲點(diǎn)，即在某一焦距附近分辨率較差，成像不太清晰；現(xiàn)在只有少數(shù)鏡頭，在犧牲其它方面的情況下改善某個(gè)方面，比如為了實(shí)現(xiàn)倍率高，就要把體積做得很大，變倍時(shí)間要很長(zhǎng)等?，F(xiàn)在還沒(méi)有克服以上全部缺點(diǎn)的鏡頭。所以現(xiàn)在市場(chǎng)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(shí)，體積也比較大，且變倍時(shí)間很長(zhǎng)。這在使用上有很大的局限性，不能滿足消費(fèi)者的倍率高、方便攜帶、便于隱蔽、體積小、變倍快速等需要。本實(shí)用新型為了克服以上的缺點(diǎn)，特開(kāi)發(fā)了一種新型變焦光學(xué)系統(tǒng)，并采用太眾化的鏡片加工工藝，最終用更ft的成本，實(shí)現(xiàn)了倍率高、體積小、變倍快速等功能。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供了二種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)舉統(tǒng)。為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用下列技術(shù)方案一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包拮有相鄰之間可以相互調(diào)節(jié)間距的第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群和第四透鏡群以及感光芯片，在所述第三透鏡群設(shè)有光闌；所述的第一透鏡群、第三透鏡群在變倍過(guò)程中相對(duì)于感光芯片的位置不變；所述第二透鏡群、第四透鏡群在變倍過(guò)程中相對(duì)于感光芯片的位置是可變動(dòng)的。如上所述的一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡群整體的焦距為正，第二透鏡群整體的焦鉅為負(fù)，第三透鏡群和第四透鏡群的整體焦距都為正。如上所迷的一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第二透鏡群的第一透鏡焦距為負(fù)。如上所述的一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群、第四透鏡群的系統(tǒng)元件特性滿足以下表達(dá)式fl>-f2，G>f4。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，f3為第三透鏡群的組合焦距，f4為第四透鏡群的組合焦距。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型的變焦鏡頭可實(shí)現(xiàn)從低倍到高倍及超高變倍的各種規(guī)格；本實(shí)用新型把光闌設(shè)在第三透鏡群，在其他條件同樣的情況下，極大地縮小了第一透鏡群的體積，大大地減小整機(jī)體積。2、本實(shí)用新型的變焦鏡頭在變倍時(shí)只需調(diào)節(jié)變倍(第二透鏡群)、補(bǔ)償(第四透鏡群)兩透鏡群，就可成清晰像。這樣不但方便調(diào)節(jié)，還大大節(jié)省了調(diào)節(jié)時(shí)伺。3、本實(shí)用新型的變焦鏡頭銳利度高、顏色分明，色彩還原性好。4、本實(shí)用新型的變焦鏡頭沒(méi)有變焦盲點(diǎn)，在整個(gè)變焦過(guò)程中全部能成清晰像。5、本實(shí)用新型的變焦鏡頭近距離成像清晰，在10mm近距時(shí)還能成清晰像。6、本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了22倍光學(xué)ZOOM(變焦)，且采用AF(自動(dòng)對(duì)焦)技術(shù)，這樣徹底實(shí)現(xiàn)了一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可以對(duì)不同距離的物體拍攝清晰的照片。圖1是本實(shí)用新型近景狀態(tài)的示意圖；圖2是本實(shí)甩新型遠(yuǎn)景狀態(tài)的示意圖；圖3是本實(shí)用新型一般狀態(tài)的示意圖；圖4是^:實(shí)用新型剖面示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述-如圖1所示，一種高倍率、小體積、快竭變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，包括有相鄰之間可以相互調(diào)節(jié)間距的第一透鏡群1、第二透鏡群2、第三透鏡群3和第四透鏡群4以及感光芯片5，所述第一透鏡群1、第二透鏡群2、第三透鏡群3和第四透鏡群4以及感光芯片5依次設(shè)置在承座6內(nèi)，所述的第一透鏡群1和第三透鏡群3固定在承座11的內(nèi)壁上；在承座6里的兩側(cè)分別設(shè)有一導(dǎo)桿15，所述第二透鏡群2、第四透鏡群4分別設(shè)在移動(dòng)架13a、13b上，移動(dòng)架13a、13b分別可移動(dòng)地套在導(dǎo)桿15上，在承座6里分別設(shè)有帶有螺桿的第一馬達(dá)8和第二馬達(dá)9，在所述螺桿7a上設(shè)有螺母組件14a，在另一螺桿7b上設(shè)有螺母組件14b，所述螺母組件14a固定在移動(dòng)架13a上，所述螺母組件14b固定在移動(dòng)架13b上。當(dāng)?shù)谝获R達(dá)8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，而螺母組件14a茴定在移動(dòng)架13a上，螺桿7a就會(huì)拖動(dòng)移動(dòng)架13a的移動(dòng)；同要的原理，螺桿7b就會(huì)拖動(dòng)移動(dòng)架13b的移動(dòng)。故第二透鏡群2可由第一馬達(dá)8拖動(dòng)其水平移動(dòng)，第四透鏡群4可由第二馬達(dá)9拖動(dòng)其水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其中所述第一透鏡群1和第二透鏡群2之間的間隔是可調(diào)節(jié)的，第二透鏡群2和第三透鏡群3之間的間隔是可調(diào)節(jié)的，第三透鏡群3和第四透鏡群4之間的間隔是可調(diào)節(jié)的，第四透鏡群4和感光芯片5之間的間隔是可調(diào)節(jié)的，通過(guò)改變這四個(gè)可變的空氣間隔，可達(dá)到使鏡頭的焦距改變的目的。所述的感光芯片5可以用于相對(duì)便宜的高像素CMOS芯片或CCD心斤。所述的第一透鏡群1整體焦距為正，達(dá)到匯聚光線的目的。第二透鏡群2的整體焦距為負(fù)，且第二透鏡群2的第一透鏡6焦距也為負(fù)，整群在移動(dòng)過(guò)程中使整個(gè)系統(tǒng)的焦距改變，達(dá)到變倍的目的—又稱為變倍群。首先由于光闌12設(shè)在第三透鏡群3的整個(gè)系統(tǒng)中間靠后(光線進(jìn)入的方向?yàn)榍埃泄庑酒奈恢脼楹?的部分，這樣既利于縮小第一透鏡群的口徑，又利于控制第四透鏡群4的口徑；其次是所述第四群4既是補(bǔ)償群，又是調(diào)焦群，在其移動(dòng)時(shí)，為變倍補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，也調(diào)整了后焦，這就去掉了為調(diào)焦而設(shè)的復(fù)雜機(jī)構(gòu)；再有所述第三透鏡群3在變倍過(guò)程中相對(duì)于CMOS感光片或ccd芯片等感光器件(像面)是固定的，所以光闌12位置也是固定不動(dòng)的，只需調(diào)節(jié)孔徑大小，這樣極大的簡(jiǎn)化了機(jī)械設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了精度和可靠性。通過(guò)以上三種合理的設(shè)計(jì)安排，使得本實(shí)用新型的體積變得比較小。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)中非常合理的考慮到了光闌(快門的開(kāi)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(jì)能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。所述第二透鏡群2、第四透鏡群4在變倍過(guò)程中相對(duì)于感光芯片5的位置是可變動(dòng)的，首先所述的第四個(gè)透鏡群4整體焦距為正，把經(jīng)過(guò)前面三個(gè)透鏡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(guò)程中，變倍群移動(dòng)的同時(shí)，第四個(gè)透鏡群4同對(duì)移動(dòng)，當(dāng)變倍群移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，第四個(gè)透鏡群4也移動(dòng)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(guò)自動(dòng)對(duì)焦微調(diào)，使像面最清晰；相當(dāng)于節(jié)省了調(diào)焦這一步驟，達(dá)到了縮短時(shí)間的目的。再有兩個(gè)移動(dòng)群的通光口徑都較小，在變倍和調(diào)焦過(guò)程中移動(dòng)距離都較短，這樣變倍時(shí)就會(huì)花費(fèi)較少的時(shí)間a通過(guò)上述商種途徑安排，使得其變倍能快速實(shí)現(xiàn)。在所述的第一透鏡群1、第二透鏡群2、第三透鏡群3、第四透鏡群4的系統(tǒng)元件特性滿足以下表達(dá)式fl〉-f2,f3>f4。其中，fl為第一透鏡群1的組合焦距，f2為第二透鏡群2的組合焦距，f3為第三透鏡群3的組合焦距，f4為第四透鏡群4的組合焦距。通過(guò)調(diào)節(jié)fl、G、S、f4之間的比值、調(diào)整fl的數(shù)值大小、使用非球面及增減各群透鏡數(shù)目，可設(shè)計(jì)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。再有本實(shí)用新型設(shè)計(jì)時(shí)采用寬光譜，且設(shè)計(jì)的理論解像力遠(yuǎn)高于理論需要值，保證了圖像銳利度和色彩還原性。所述第四群直接調(diào)節(jié)后焦，所以可直接調(diào)到最佳像面位置，而且采用高精度的步進(jìn)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(diǎn)的問(wèn)題；這樣同時(shí)也就提高了產(chǎn)品精度和產(chǎn)品可靠性。由于設(shè)計(jì)中還需要考慮到在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)變焦和自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的功能，則光學(xué)設(shè)計(jì)中必須考慮到馬達(dá)的力量和步進(jìn)的精度，故第二透鏡群2的變化曲線也需要很好的考慮以便在加工凸輪時(shí)生產(chǎn)可行性，第四透鏡群4的變化也要盡可能小，四個(gè)群的光焦度同樣需要很好的匹配。為實(shí)現(xiàn)最佳的像面效果，光學(xué)系統(tǒng)的后部還加有濾光片10>光線是從濾光片10進(jìn)入的，濾光片10對(duì)CMOS/CCD感光芯片有一定的保護(hù)作用，用以過(guò)濾掉干涉條紋，使圖像色彩亮麗和銳利的同時(shí)具有良好的色彩還原性。<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>E標(biāo)準(zhǔn)52.3481,05Air4>18D標(biāo)準(zhǔn)7.561.5LaF4<H8E標(biāo)準(zhǔn)12.484.05Aird>18F標(biāo)準(zhǔn)-10.5360.65K9小12G標(biāo)準(zhǔn)-9.3561.5zf74>12H標(biāo)準(zhǔn)25.323.52Air<H2光欄標(biāo)準(zhǔn)無(wú)窮大1.05Air<H2標(biāo)準(zhǔn)45.312.5Laf74>12K標(biāo)準(zhǔn)-62.柳1.5Air4>12標(biāo)準(zhǔn)33.452.56K9<H2M標(biāo)準(zhǔn)-33.451.15zf7d>12N標(biāo)準(zhǔn)33,451.5Air4>12O標(biāo)準(zhǔn)42.563.5zK74>12P標(biāo)準(zhǔn)-10.981.5zf74>12Q標(biāo)準(zhǔn)43.650.1Air4>12標(biāo)準(zhǔn)-43.652.5Lak4像面無(wú)窮大群組調(diào)焦移動(dòng)范圍；1，2群組間隔lmm20mm。2，3群組間隔lmm20mm。3，4群組間隔lmm9mm。4群組和像面間隔8mm20mm。權(quán)利要求1、一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括有相鄰之間可以相互調(diào)節(jié)間距的第一透鏡群(1)、第二透鏡群(2)、第三透鏡群(3)和第四透鏡群(4)以及感光芯片(5)，在所述第三透鏡群(3)設(shè)有光闌(12)，所述的第一透鏡群(1)、第三透鏡群(3)在變倍過(guò)程中相對(duì)于感光芯片(5)的位置不變；所述第二透鏡群(2)、第四透鏡群(4)在變倍過(guò)程中相對(duì)于感光芯片(5)的位置是可變動(dòng)的。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡群(l)整體的焦距為正，第二透鏡群(2)整體的焦距為負(fù)，第三透鏡群(3)和第四透鏡群(4)的整體焦距都為正。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第二透鏡群(2)的第一透鏡焦距為負(fù)。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡群(l)、第二透鏡群(2)、第三透鏡群(3)、第四透鏡群(4)的系統(tǒng)元件特性滿足以下表達(dá)式fl>-G，f3>f4，其中，fl為第一透鏡群(l)的組合焦距，f2為第二透鏡群(2)的組合焦距，f3為第三透鏡群(3)的組合焦距，f4為第四透鏡群(4)的組合焦距。專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，更具體來(lái)說(shuō)是涉及一種應(yīng)用于監(jiān)控、照相系統(tǒng)的體積小、重量輕、中等光圈、中型或大型快速一種高倍率、小體積、快速變倍的變焦光學(xué)系統(tǒng)，它包括有相鄰之間可以相互調(diào)節(jié)間距的第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡群和第四透鏡群以及感光芯片，在所述第三透鏡群設(shè)有光闌。本實(shí)用新型具有體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。文檔編號(hào)G02B9/34GK201116944SQ200720193328公開(kāi)日2008年9月17日申請(qǐng)日期2007年11月20日優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日發(fā)明者李建華,毛才熒申請(qǐng)人:中山聯(lián)合光電科技有限公司