[实用新型]一种变焦光学系统

说明书

技术领域

本实用新型属于成像技术领域，尤其是涉及一种变焦光学系统。

背景技术

图像捕捉设备，例如数码相机以及数码摄像机等，经常利用变焦镜头和图像传感器(CCD)来进行图像捕捉。变焦镜头对物体进行成像后将其聚焦到图像传感器(CCD)上，图像传感器(CCD)将携带图像的模拟光信号转变成数字信号进行处理、传递以及实现最终的存储。

变焦镜头包括多组透镜组，而透镜组的数目往往与变焦镜头的成本与尺寸成正比，透镜组的个数越少也就意味着成本越低、结构尺寸越小、越紧凑。透镜的材料则与系统的重量的成本相关，往往塑料材料制造而成的透镜要比玻璃材质的透镜重量要轻，成本也相应的更低，但是有一个缺陷是塑料材质的透镜对于温度的敏感性要高的多。为了温度对于变焦系统的影响，塑料材质透镜的结构尺寸往往比玻璃材质透镜的结构尺寸要大很多，从而变焦系统的结构尺寸就会相应的变大。太多的塑料材质的透镜被应用在变焦系统中，最终系统的成像质量也会相应的降低，最终难以满足成像要求。现有技术中虽然变焦系统基本能达到上述要求，但是上述存在视场角太小(大致为43.64°)，变焦倍数较小(不到5倍变焦)，非球面透镜较多，加工成本相对较高的不足。

实用新型内容

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种变焦光学系统，使该变焦光学系统具有低成本、结构紧凑的同时，拥有大的视场角以及较小畸变、且成像质量良好。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种变焦光学系统，包括由物面至像面I依次排列的具有负光焦度的第一透镜组、具有正光焦度的第二透镜组和具有正光焦度的第三透镜组；所述第一透镜组和第二透镜组的有效焦距满足：|fG1/fG2|>1.3，其中，fG1为第一透镜组的有效焦距，fG2为第二透镜组的有效焦距；

所述第一透镜组包括由物面至像面I依次排列的具有正光焦度的第一双凸透镜和具有负的光焦度的第一凸凹透镜；所述第二透镜组包括由物面至像面I依次排列的具有正光焦度的第二双凸透镜、具有正光焦度的第二凸凹透镜和具有负的光焦度的第三双凹透镜；所述第三透镜组包括一个具有正光焦度的第四双凸透镜。

进一步的，所述第一凸凹透镜、第二凸凹透镜、第三双凹透镜和第四双凸透镜为两个面都是非球面的非球面透镜或者两个面都是自由曲面的自由曲面透镜或者是一个面为自由曲面而另外一个面为非球面的透镜。

进一步的，所述第一双凸透镜正对物体的凸面拥有负的曲率半径；所述第一凸凹透镜正对物体的凸面拥有正的曲率半径。

进一步的，所述第二双凸透镜和第二凸凹透镜的有效焦距满足：1.1<EFL3/EFL4<1.42，VD3-VD4>8；其中，EFL3为第二双凸透镜的有效焦距，VD3为第二双凸透镜的阿贝数；EFL4为第二凸凹透镜的有效焦距，VD4为第二凸凹透镜的阿贝数。

进一步的，所述变焦光学系统的变焦倍数应当满足以下条件：5<f1/f2<6，其中f1为摄远端的有效焦距，f2为广角端的有效焦距。

进一步的，所述第一透镜组和第二透镜组之间还设有孔径光阑S；所述第三透镜组和像面I之间设置有滤波器F；所述滤波器F和像面I之间设置有平场镜。

进一步的，所述第一凸凹透镜、第二凸凹透镜、第三双凹透镜和第四双凸透镜的材质为塑料材质。

进一步的，所述第一双凸透镜和第二双凸透镜为由玻璃或者塑料制造而成的球面透镜。

本实用新型的有益效果：本实用新型所述的变焦光学系统，通过依次设置分别具有负光焦度、正光焦度、正光焦度的三组透镜组，并限定各个透镜组之间以及透镜组内部所需满足的条件，得到低成本、结构紧凑、视场角大、畸变小的变焦光学系统。本系统的变焦倍数大致为6倍，在广角端视场角可达到98°，系统畸变在50％以内，并且拥有相对现有技术中的变焦系统更小的F数以及较高的MTF衍射极限频率，系统的总长度也相应的减小，同时也拥有良好的成像质量。

附图说明

图1为本实用新型所述变焦光学系统的结构示意图。

图2为本实用新型所述变焦系统的广角端和摄远端纵向球差示意图。

图3为本实用新型所述变焦系统的广角端和摄远端色散示意图。

图4为本实用新型所述变焦系统的广角端和摄远端畸变示意图。

附图标记说明如下：