专利名称：：光学变焦镜头的制作方法
技术领域：
：本发明涉及成像技术，特别涉及一种光学变焦镜头。
背景技术：
：为能更方便地进行摄影操作以及获得高清晰度的成像画面，多数数码相机趋向于采用光学变焦镜头。现有的光学变焦镜头一般包括沉恫式变焦镜头和内变焦式变焦镜头。沉恫式变焦镜头变焦时镜头在机身外进行伸縮调整，这种结构的镜头很难实现小型化的目的。内变焦式变焦镜头在机身内进行调焦，可有效减小数码相机的尺寸，然而，其变焦倍率一般只有3倍，无法满足消费者对变焦倍率更高的要求。
发明内容有鉴于此，有必要提供一种小型化且变焦倍率高的光学变焦镜头。一种光学变焦镜头，其从物侧到像侧依次包括具有一固定设置的正光焦度的第一透镜组、具有一可沿光轴移动的负光焦度的第二透镜组、具有一固定设置的正光焦度的第三透镜组及具有一可沿光轴移动的正光焦度的第四透镜组；其特征在于，所述光学变焦镜头满足条件式0.15〈fw/fl〈0.3;-O.6〈f2/f3〈-0.4;l〈f4/fw〈3;其中，fw为光学变焦镜头的最短焦距，fl、f2、f3与f4分别为第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组的有效焦距。所述光学变焦镜头满足条件式0.15〈fw/fl〈0.3，可有效限制光焦度以縮短镜头长度；满足条件式l〈f4/fw〈3，可限制变焦后的系统总长符合小型化要求；满足条件式-0.6〈f2/f3〈-0.4，可修正像差和提高变焦倍率到5倍以上。图l为本发明第一实施方式提供的光学变焦镜头在广角位置的系统构成示意图。图2为图1的光学变焦镜头在中角(medium-angle)位置的系统构成示意图。图3为图1的光学变焦镜头在远摄位置的系统构成示意图。图4为本发明第二实施方式提供的光学变焦镜头在广角位置的系统构成示意图。图5为图4的光学变焦镜头在中角位置的系统构成示意图。图6为图4的光学变焦镜头在远摄位置的系统构成示意图。图7为图1的光学变焦镜头在广角位置的场曲特性曲线图。图8为图1的光学变焦镜头在广角位置的畸变特性曲线图。图9为图1的光学变焦镜头在中角位置的场曲特性曲线图。图10为图1的光学变焦镜头在中角位置的畸变特性曲线图。图11为图1的光学变焦镜头在远摄位置的场曲特性曲线图。图12为图1的光学变焦镜头在远摄位置的畸变特性曲线图。图13为图4的光学变焦镜头在广角位置的场曲特性曲线图。图14为图4的光学变焦镜头在广角位置的畸变特性曲线图。图15为图4的光学变焦镜头在中角位置的场曲特性曲线图。图16为图4的光学变焦镜头在中角位置的畸变特性曲线图。图17为图4的光学变焦镜头在远摄位置的场曲特性曲线图。图18为图4的光学变焦镜头在远摄位置的畸变特性曲线图。具体实施例方式请参阅图1至图3，本发明第一实施方式的光学变焦镜头100从物侧到像侧依次包括具有正光焦度的第一透镜组IO、具有负光焦度的第二透镜组20、具有正光焦度的第三透镜组30及具有正光焦度的第四透镜组40。其中，所述第一透镜组10与所述第二透镜组20均由至少三片透镜组成。本实施方式的光学变焦镜头100在成像时，光线自物侧入射光学变焦镜头IOO，依次经第一透镜组IO、第二透镜组20、第三透镜组30及第四透镜组40后汇聚(成像)于成像面99。通过设置CCD或CM0S的感测面(图未示)于成像面99处便可组成成像系统。所述光学变焦镜头100还可包括一保护玻璃97，其设置于所述成像面99的物侧，用于保护影像感测器。所述第一透镜组10及第三透镜组30固定设置，所述第二透镜组20及第四透镜组40可沿光轴移动。如此，可通过改变各透镜组之间的位置，来改变光学变焦镜头100的有效焦距，实现变焦功能。具体地，第二透镜组20朝像侧移动、第四透镜组40朝物侧移动，将縮短光学变焦镜头100的有效焦距，反之，增长光学变焦镜头100的有效焦距。所述第三透镜组30的物侧端固定设置有光圈95，使得广角位置与远摄位置的光圈数维持一致，有效解决了远摄位置入光量不足的缺点，同时保持解析品质。另外，由于变焦时第一透镜组10固定不动，可将所述光学变焦镜头100设计在机身内进行变焦，使得小型化更容易实现，且能够使所述光学变焦镜头ioo防尘防水且减少损伤。其中，第一透镜组io从物侧到像侧依次包括具有负光焦度的第一镜片ii，具有正光焦度的第二镜片12及具有正光焦度的第三镜片13。具体地，第二镜片12胶合于第一镜片11。第二透镜组20从物侧到像侧依次包括具有负光焦度的第四镜片21，具有负光焦度的第五镜片22，及具有正光焦度的第六镜片23。具体地，第六镜片23胶合于第五镜片22。第三透镜组30从物侧到像侧依次包括具有正光焦度的第七镜片31，具有正光焦度的第八镜片32，及具有负光焦度的第九镜片33。所述第七镜片31、第八镜片32、第九镜片33中至少具有一个非球面镜。本实施方式中，第八镜片32为非球面镜。第四透镜组40从物侧到像侧依次包括具有正光焦度的第十镜片41及具有正光焦度的第十一镜片42。所述第十镜片41和第十一镜片42中至少具有一个非球面镜。本实施方式中，第十镜片32为非球面镜。为得到高变焦倍率、小型化的光学变焦镜头IOO，光学变焦镜头100满足条件式0.15〈fw/fl〈0.3;(1)l〈f4/fw〈3;(2)-O.6〈f2/f3〈-0.4;(3)其中，fw为光学变焦镜头100的最短焦距，fl、f2、f3与f4分别为第一透镜组10、第二透镜组20、第三透镜组30以及第四透镜组40的有效焦距。条件式(l)给出光学变焦镜头100的最短有效焦距fw与第一透镜组10有效焦距fl的关系，以此条件应用在光焦度为正、负、正排布的远摄(tel印hoto)成像结构中，可有效限制光焦度以縮短镜头长度，从而达到小型化目的。具体地，如fw/fl〉0.3，则第一透镜组10具有较大光焦度，使得第一透镜组10需使用更多透镜组成，无法得到小型化的光学变焦镜头IOO;如fw/f1〈0.15，则第一透镜组10的光焦度过小，无法有效平衡像差，影响解析品质。条件式(2)给出光学变焦镜头100的最短有效焦距fw与第四透镜组40的有效焦距f4的关系，可限制变焦后的镜头总长，以符合小型化要求。若此条件小于下限值l，则变焦后的光学变焦系统100的总长较长，需要较大的预留空间，无法达到小型化目标。另外，为了达到远心(telecentric)成像要求，f4/fw〈3。若此条件大于上限值3，则光线入射感测面99的角度将变大，光学变焦镜头100不满足远心成像的要求。条件式(3)给出第二透镜组20的有效焦距f2与第三透镜组30有效焦距f3的关系，以修正像差和提高变焦倍率。具体地，若此条件超过上限值-0.4则会增大畸变像差，限制在f2/f3〈-0.4的情况下，可有效修正像差。另限制-0.6〈f2/f3，可使变焦倍率提高，若此条件小于下限值-O.6，则光学变焦镜头100的变焦倍率很难达到5倍以上。另外，为节约成本，本实施方式的光学变焦镜头100中的非球面镜均采用塑胶材料制成。其他的球面镜则均采用玻璃镜片，以降低色散。以透镜组表面中心为原点，光轴为x轴，所述非球面镜表面的非球面面型表达式为其中，c为镜面表面中心的曲率，k是二次曲面系数，^^^"+^为从光轴到透镜组表面的高度，Z^^表示对Aihi累加，i为自然数，Ai为第i阶的非球面面型系数。约定F为光学变焦镜头100的有效焦距，FN。为光学变焦镜头100的光圈数，2w为光学变焦镜头100的视场角。R为对应表面的曲率半径，D为对应表面到后一个表面的轴上距离(两个表面截得光轴的长度)，Nd为对应透镜组对d光(波长为656.3纳米，下同)的折射率(下同)，Vd为d光在对应透镜组的阿贝数(abbe皿mber，下同)。以下结合图4至图18，以进一步说明光学变焦镜头IOO。第一实施方式本实施方式的光学变焦镜头100满足表1、表2及表3所列的条件。表l表面R(mm)D(mm)NdVd第一镜片物侧表面33.050.81.8523.8第一镜片像侧表面与第二镜片物侧表面(重合)18.53.841.4981.6第二镜片像侧表面180.50.1——第三镜片物侧表面21.922.71.846.5第三镜片像侧表面80.550.7——第四镜片物侧表面35.40.61.8337.3第四镜片像侧表面5.192.7——第五镜片物侧表面-17.410.71.4981.6第五镜片像侧表面与第六镜片物侧表面(重合)6.32.21.8423.8第六镜片像侧表面24.3814——光阑表面无穷大1——<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>第十镜片像侧表k=0.683;A4=0,000657;A6=0.0000047;面A8=0.000000243;A1()=-0.0000000143本实施方式的光学变焦镜头100在广角位置(2=59.1°)、中角位置(2"=23.8°)以及远摄位置(2=12.5°)的场曲特性曲线及畸变特性曲线分别如图7至图12所示(图7、图8对应广角位置的光学变焦镜头100，图9、图IO对应中角位置的光学变焦镜头IOO，图ll、图12对应远摄位置的光学变焦镜头100)。图7、图9及图11中，曲线t及s为子亇场曲(tangentialfieldcurvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittalfieldcurvature)特性曲线(下同)。可见，子亇场曲值及弧矢场曲值被控制在-0.05mnT0.05mm间。图8、图10及图12中，曲线dis为畸变特性曲线(下同)。可见，畸变量被控制在-2%2%间。综前，第一实施方式的光学变焦镜头100在变焦时产生的场曲及畸变像差被控制(修正)在较小的范围内。第二实施方式本实施方式中，所述光学变焦镜头100'与第一实施方式的光学变焦镜头100基本相同，其区别在于第三透镜组30'由第七镜片31'与第八镜片32'组成，第四透镜组40'由第九镜片33'、第十镜片41'以及第十一镜片42'组成。其中，第七镜片31'和第九镜片33'为非球面镜。具体的，本实施方式的光学变焦镜头100'满足表4、表5及表6所列的条件。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>光阑表面无穷人0.3——第七镜片物侧表面-6.051.751.4970.2第七镜片像侧表面-25.420.15——第八镜片物侧表面-45.640.71.5447.2第八镜片像侧表面6.825.56——第九镜片物侧表面-11.762.861.4870.2第九镜片像侧表面-14.120.48——第十镜片物侧表面-无穷大0.81.8337.3第十镜片像侧表面16.090.8——第十一镜片物侧表面23.092.231.4981.6第十一镜片像侧表面-12.095.34——保护玻璃物侧表面-无穷大11.5164.2保护玻璃像侧表面无穷人5.3——成像面无穷大———莉镜头F(mm)Fn。2wD5D10D15D21状态(mm)(mm)(咖)(mm)广角位置(图4所6.353.051.5°1.0510.975.565.34示)中角位置18.43.721.3°7.994.032.128.78(图5所示)远摄位置(图6所30.44.720.r10.681.341.689.22示)颗表面非球面面型系数第七镜片物侧表面k=-0.72;A4=0.000107;A6=-0.00000746;A8=0.00000191;A1()=0.000000076丄第七镜片像侧表面k=-0.21;A4=0.000303;A6=0.00000878;A8=0.00000276;A10=0.0000000519第九镜片物侧表面k=-1.47;A4=-0.000302;A6=-0.00000453;A8=-0.000000179;A10=-0.00000000458第九镜片像侧表面k=0;A4=0.0000188;A6=-0.00000615;A8=-0.000000102;A10=-0.00000000681本实施方式的光学变焦镜头100'在广角位置(2w=51.5°)、中角位置(2w=21.3°)以及远摄位置(2w=20.1°)的场曲特性曲线与畸变的特性曲线分别如图13-18所示(图13、图14对应广角位置的光学变焦镜头100'，图15、图16对应中角位置的光学变焦镜头100'，图17、图18对应远摄位置的光学变焦镜头100')。可见，第二实施方式的光学变焦镜头100'产生的子午场曲值及弧矢场曲值被控制在-O.05mnT0.05mm间；畸变量被控制在-3%3%间。综前，第二实施方式的光学变焦镜头100'在变焦范围内产生的场曲及畸变像差被控制(修正)在较小的范围内。综上所述，所述光学变焦镜头从物端到像端依次包括一个正光焦度的第一透镜组、一个负光焦度的第二透镜组、一个正光焦度的第三透镜组及一个正光焦度的第四透镜。其满足条件式0.15〈fW/fl〈0.3，可有效限制光焦度以縮短镜头长度；满足条件式l〈f4/fw〈3，可限制变焦后的系统总长符合小型化要求；满足条件式-0.6〈f2/f3〈-0.4，可修正像差和提高变焦倍率到5倍以上。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包括在本发明所要求保护的范围之内。权利要求1.一种光学变焦镜头，其从物侧到像侧依次包括具有一固定设置的正光焦度的第一透镜组、具有一可沿光轴移动的负光焦度的第二透镜组、具有一固定设置的正光焦度的第三透镜组及具有一可沿光轴移动的正光焦度的第四透镜组；其特征在于，所述光学变焦镜头满足条件式0.15＜fw/f1＜0.3；-0.6＜f2/f3＜-0.4；及，1＜f4/fw＜3；其中，fw为光学变焦镜头的最短焦距，f1、f2、f3与f4分别为第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组的有效焦距。2.如权利要求l所述的光学变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组与所述第二透镜组均分别由至少三片透镜组成。3.如权利要求l所述的光学变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组至少包括一个非球面镜。4.如权利要求l所述的光学变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜组至少包括一个非球面镜。5.如权利要求3或4所述的光学变焦镜头，其特征在于，所述非球面镜均采用塑胶材料制成。6.如权利要求l所述的光学变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组上固定有光圈。全文摘要一种光学变焦镜头，其从物侧到像侧依次包括具有一固定设置的正光焦度的第一透镜组、具有一可沿光轴移动的负光焦度的第二透镜组、具有一固定设置的正光焦度的第三透镜组及具有一可沿光轴移动的正光焦度的第四透镜组。所述光学变焦镜头满足条件式0.15＜fw/f1＜0.3；-0.6＜f2/f3＜-0.4；1＜f4/fw＜3；其中，fw为光学变焦镜头的最短焦距，f1、f2、f3与f4分别为第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组的有效焦距。文档编号G02B15/16GK101598848SQ20081030204公开日2009年12月9日申请日期2008年6月6日优先权日2008年6月6日发明者许德伦,黄俊翔申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司