变焦镜头和包括该变焦镜头的拍摄设备的制作方法与工艺

变焦镜头和包括该变焦镜头的拍摄设备本申请要求于2012年3月9日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0024545号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。技术领域实施例涉及一种能够通过利用重量轻的聚焦透镜组来快速聚焦的变焦镜头以及一种包括该变焦镜头的拍摄设备。

背景技术：
在使用固态图像拾取器件的光学系统（例如，电荷耦合器件（CCD）数字相机、可互换镜头或者摄像机）中，用户不仅要求高分辨率，而且要求宽视角和高放大倍率。另外，专业相机用户的数量持续增加。根据这样的市场需求，镜头可互换相机应使用视角在90°以上的超宽视角变焦镜头，以经由自动聚焦捕获高品质照片。然而，如果聚焦透镜组重，则自动聚焦会变慢。另一方面，如果聚焦透镜组轻，则像散场曲的像差校正会变难。因此，需要令人满意地执行像差校正，同时使得聚焦透镜组重量轻。

技术实现要素：
实施例提供一种能够快速聚焦的变焦镜头。实施例还提供一种包括能够快速聚焦的变焦镜头的拍摄设备。根据实施例，提供一种变焦镜头，所述变焦镜头按照从物方起的顺序包括：第一透镜组，具有负屈光力；第二透镜组，具有正屈光力；第三透镜组，具有正屈光力；第四透镜组，在第四透镜组的最靠近物方的一侧上具有可变光阑，第四透镜组具有正屈光力，其中，在从广角位置向远摄位置变焦时，第一透镜组到第四透镜组被移动，从而第一透镜组与第二透镜组之间的间距增加，第二透镜组与第三透镜组之间的间距减小，第三透镜组与第四透镜组之间的间距减小，通过移动第三透镜组来执行聚焦。变焦镜头可满足下面的式子：1.1<TL/TW<1.6其中，TW表示在广角位置的第一透镜组与第二透镜组之间的间距，TL表示在远摄位置的第一透镜组与第二透镜组之间的间距。第三透镜组可包括正透镜和负透镜。所述正透镜和所述负透镜可以是胶合透镜并满足下面的式子：其中，f3表示第三透镜组的焦距，fw表示变焦镜头在广角位置的总焦距，ft表示变焦镜头在远摄位置的总焦距。第一透镜组可包括至少两个负透镜，所述至少两个负透镜可包括至少一个非球面。第四透镜组可包括具有正屈光力的第一子透镜组和具有正屈光力的第二子透镜组。第一子透镜组可包括一个正透镜。第一子透镜组可包括胶合透镜，该胶合透镜包括正透镜和负透镜。第一子透镜组可满足下面的式子：0.4<fP/f4<1.3其中，fP表示第四透镜组的第一子透镜组的焦距，f4表示第四透镜组的焦距。第二子透镜组可包括胶合透镜，该胶合透镜包括负透镜和正透镜，并满足下面的式子：0.2<r/L4<0.7其中，r表示第二子透镜组的胶合透镜的胶合表面的曲率半径，L4表示第四透镜组的总长度。第二子透镜组可包括胶合透镜，该胶合透镜包括负透镜和正透镜，并满足下面的式子：n1-n2>0.25其中，n1表示第二子透镜组的胶合透镜的负透镜的折射率，n2表示第二子透镜组的胶合透镜的正透镜的折射率。第四透镜组可包括至少一个非球面。根据另一实施例，提供一种拍摄设备，所述拍摄设备包括变焦镜头和成像器件，成像器件用于接收由变焦镜头形成的像，其中，变焦镜头按照从物方起的顺序可包括：第一透镜组，具有负屈光力；第二透镜组，具有正屈光力；第三透镜组，具有正屈光力；第四透镜组，在第四透镜组的最靠近物方的一侧上具有可变光阑，第四透镜组具有正屈光力，其中，在从广角位置向远摄位置变焦时，第一透镜组到第四透镜组被移动，从而第一透镜组与第二透镜组之间的间距增加，第二透镜组与第三透镜组之间的间距减小，第三透镜组与第四透镜组之间的间距减小，通过移动第三透镜组来执行聚焦。附图说明通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，上面和其他的特点和优点将变得更加明显，附图中：图1是一个实施例的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的示图；图2A到图2C是图1的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的像差图；图3是另一实施例的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的示图；图4A到图4C是图3的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的像差图；图5是另一实施例的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的示图；图6A到图6C是图5的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的像差图；图7是另一实施例的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的示图；图8A到图8C是图7的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的像差图；图9是另一实施例的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的示图；图10A到图10C是图9的变焦镜头在广角位置、中间位置和远摄位置的像差图；图11是根据本发明的实施例的拍摄设备的示图。具体实施方式以下参照附图来更加充分地描述各个实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被理解成局限于这里阐述的实施例。在附图中，相同的标号表示相同的元件，为了清楚起见，可能夸大层和区域的尺寸和厚度。图1是根据实施例的变焦镜头100的示图。按照从物方O起的顺序，变焦镜头100可包括：第一透镜组G1，具有负屈光力；第二透镜组G2，具有正屈光力；第三透镜组G3，具有正屈光力；第四透镜组G4，具有正屈光力。在第四透镜组G4的最靠近物方O的一侧上，第四透镜组G4可包括可变光阑（或孔径光阑）ST。当从广角位置向远摄位置变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距增加，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间距减小，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间距减小。当从广角位置向远摄位置变焦时，第一透镜组G1到第四透镜组G4可各自移动。当从广角位置向远摄位置变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距增加，从而可适当地控制穿过第一透镜组G1的主光线的高度与穿过第二透镜组G2的主光线的高度之间的差，穿过第一透镜组G1的主光线的高度和穿过第二透镜组G2的主光线的高度在远摄位置更低。因此，可以减小在广角变焦镜头中的由于变焦而造成的像散场曲波动和其他的像差波动。同时，第三透镜组G3可朝着像方I移动，以执行从无穷远距离到近距离的聚焦。第一透镜组G1可包括至少两个负透镜。例如，第一透镜组G1可包括具有负屈光力的第一透镜1和具有负屈光力的第二透镜2。第一透镜组G1可包括至少一个非球面。第二透镜组G2可包括至少一个正透镜。例如，第二透镜组G2可包括具有正屈光力的第三透镜3。第三透镜组G3可包括例如具有负屈光力的第四透镜4和具有正屈光力的第五透镜5。第四透镜4和第五透镜5可以由胶合透镜形成。这里，透镜按照负透镜和正透镜的顺序设置，但是，可选择地，透镜可以按照正透镜和负透镜的顺序设置。这样，由于第三透镜组G3包括相对少数量的透镜，所以第三透镜组G3的重量相对轻。因此，当第三透镜组G3被用作聚焦透镜组时，可以快速执行聚焦操作。第四透镜组G4可包括具有正屈光力的第一子透镜组G4-1和具有正屈光力的第二子透镜组G4-2。第一子透镜组G4-1可包括至少一个透镜，例如，具有正屈光力的第六透镜6和具有负屈光力的第七透镜7。第六透镜6和第七透镜7可形成胶合透镜。可选择地，如图3和图5所示，第一子透镜组G4-1可包括一个正透镜。第二子透镜组G4-2可包括至少一个胶合透镜。例如，第二子透镜组G4-2可包括具有正屈光力的第八透镜8、具有负屈光力的第九透镜9、具有正屈光力的第十透镜10、以及具有负屈光力的第十一透镜11。第九透镜9和第十透镜10可形成胶合透镜。由第九透镜9和第十透镜10形成的胶合透镜整体上可具有正屈光力。同时，根据当前实施例的变焦透镜100可满足下面的式1。<式1>1.1<TL/TW<1.6这里，TW表示在广角位置的第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距，TL表示在远摄位置的第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距。式1涉及在变焦期间第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距，如果TL/TW低于下限值，则在远摄位置的第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距减小，在远摄位置的主光线的穿过位置可能不会被适当地设置，因此在远摄位置的像散场曲可能会被过校正。如果TL/TW高于上限值，则像差可以被令人满意地校正，但是变焦镜头100在远摄位置的总长度可能会太高，因此第一透镜组G1和第二透镜组G2可能不会获得适当的屈光力关系。根据变焦镜头100，第三透镜组G3执行聚焦。第三透镜组G3可满足下面的式2。<式2>这里，f3表示第三透镜组G3的焦距，fw表示变焦镜头100在广角位置的总焦距，ft表示变焦镜头100在远摄位置的总焦距。如果低于下限值，则第三透镜组G3的屈光力增加，因此由于聚焦造成的球面像差和像散场曲波动大幅增加。如果高于上限值，则第三透镜组G3的屈光力过度地减小，因此由于在聚焦期间所需要的相对大的运动而使得自动聚焦不会被快速地执行。在当前的实施例中，第一透镜组G1包括至少两个负透镜和至少一个非球面，因此可校正畸变和像散场曲。第四透镜组G4在第四透镜组G4的最靠近物方O的一侧可包括可变光阑ST，以防止出射光瞳的位置过度接近像I。另外，具有正屈光力的第一子透镜组G4-1设置在可变光阑ST之后，第一子透镜组G4-1满足下面的式3。<式3>0.4<fP/f4<1.3这里，fP表示第四透镜组G4的第一子透镜组G4-1的焦距，f4表示第四透镜组G4的焦距。如果fP/f4低于下限值，则第一子透镜组G4-1的屈光力过度增加，因此球面像差不会被令人满意地校正。如果fP/f4高于上限值，则第一子透镜组G4-1的屈光力会过度减小，出射光瞳的位置会过度接近像I，从而造成阴影问题。另外，第四透镜组G4的第二子透镜组G4-2可包括由负透镜和正透镜形成的胶合透镜，该胶合透镜的胶合表面可满足下面的式4。<式4>0.2<r/L4<0.7这里，r表示第二子透镜组G4-2中包括的胶合透镜的胶合表面的曲率半径，L4表示第四透镜组G4的总长度。另外，第二子透镜组G4-2可满足下面的式5。<式5>n1-n2>0.25这里，n1表示胶合透镜的负透镜的折射率，n2表示胶合透镜的正透镜的折射率。式4和式5涉及由第二子透镜组G4-2的胶合透镜对更高阶的像差的控制，如果r/L4低于下限值，则胶合表面的曲率过度增加，因此更高阶的像差（例如，球面像差或像散场曲）经常产生，难以调节像差平衡。如果r/L4高于上限值，则胶合表面的曲率减小，因此更高阶的像差不会适当地产生。如果n1-n2不满足式5，则胶合表面的屈光力过度减小，因此难以获得控制更高阶的像差的自由度。同时，第四透镜组G4可包括至少一个非球面。例如，当非球面被设置为相对靠近物方O时（下面的示例1），非球面可有助于校正球面像差或校正彗形像差。另一方面，当非球面被设置为相对靠近像方I时（下面的示例2到示例5），非球面可有助于校正像散场曲或校正畸变。如上所述，根据当前实施例的变焦镜头100具有宽视角，即，在广角位置的高于90°的视角，能够快速自动聚焦并且是紧凑的，因此实现了高性能的超宽视角变焦镜头。根据实施例，在变焦镜头100中使用的非球面可以被限定如下。假设非球面形状的光轴方向是x轴，与光轴方向垂直的方向是y轴，光的行进方向被称为正方向，则在变焦镜头100中使用的非球面可满足式8。这里，x表示沿光轴方向到透镜的顶点的距离，y表示沿着垂直于光轴方向的方向到x轴的距离，K表示圆锥曲线常数，A、B、C和D表示非球面系数，c表示透镜的顶点处的曲率半径的倒数（1/R）。<式8>根据下面的示例中的各种设计来实现变焦镜头。以下，f表示以mm为单位的变焦镜头的总焦距，fno表示F数，2ω表示以度为单位的视角，R表示以mm为单位的曲率半径，Dn表示以mm为单位的透镜之间的间距或者透镜的厚度，Nd表示折射率，νd表示阿贝数，*表示非球面。在各个示例中，至少一个滤光器（未示出）可以包括在最靠近像方I的一侧上。<示例1>图1是根据示例1的变焦镜头100在广角位置、中间位置和远摄位置的示图，下面的表1示出了设计数据。图1示出了每个透镜的透镜表面的标号，但是透镜表面的标号在其他示例的附图中被省略。f:12.36到17.00到23.28fno：4.1到4.73到5.82ω：103°到82°到64°[表1]透镜表面RDnNdvd133.4803.5001.7725049.6213.5858.0313363.2413.0001.7725049.64*14.785D1541.4133.0001.8466623.86252.681D2732.1111.0001.8466623.8821.5883.0001.5481445.89-69.778D310无穷大1.0001112.5712.0001.4874970.412-20.0811.0001.7725049.613-40.6834.65214*-21.4452.4001.4874970.215-10.8230.80016-18.7591.6971.7995242.21710.6136.5001.4874970.418-11.5791.00019-10.0121.5001.7725049.620-13.233下面的表2示出了示例1中的非球面系数。[表2]下面的表3示出了在示例1中在变焦期间的可变距离。[表3]D0无穷大无穷大无穷大232.177239.016239.856D16.1407.2947.8376.1407.2947.837D218.2467.8371.00019.2318.8822.126D38.8574.9572.1277.8723.9131.001图2A到图2C示出了图1的变焦镜头100在广角位置、中间位置和远摄位置中的每个位置的纵向球面像差、像散场曲和畸变。子午场曲T和弧矢场曲S被示出作为像散场曲。<示例2>图3是根据示例2的变焦镜头100的示图，下面的表4示出了设计数据。f:12.36到17.00到23.40fno:4.1到4.73到5.82ω:103°到82°到64°[表4]透镜表面RDnNdvd138.4123.0001.7725049.6213.8028.2223*836.0771.7001.7725049.64*14.967D1540.5573.0001.8466623.86173.187D2735.1600.8001.8466623.8826.5003.0001.5481445.89-70.576D310无穷大1.0001114.4902.0001.4970081.61273.1435.3351317.6252.4001.4874970.414-24.1340.80015-17.7841.2001.7995242.21612.2217.9451.4874970.417-13.8581.00018-19.5611.5001.7725049.619*-32.460在示例2中，表5示出了非球面系数。[表5]下面的表6示出了在示例2中在变焦期间的可变距离。[表6]D0无穷大无穷大无穷大141.002148.597149.915D14.6516.0886.7264.6516.0886.726D215.1616.3571.00016.4037.6942.445D314.2987.5742.46613.0556.2381.021图4A到图4C示出了图3的变焦镜头100分别在广角位置、中间位置和远摄位置中的每个位置的纵向球面像差、像散场曲和畸变。<示例3>图5是根据示例3的变焦镜头100的示图，下面的表7示出了设计数据。f:12.36到17.00到23.28fno:4.1到4.73到5.82ω:103°到82°到64°[表7]透镜表面RDnNdvd140.4603.3521.7725049.6213.8168.1913*881.9872.9641.8045039.64*14.678D1537.6993.0001.8466623.86654.674D2739.5420.8001.8466623.8829.2333.0001.5481445.89-64.786D310无穷大1.0001113.9382.0001.4970081.61246.8285.9711316.0962.4001.4874970.414-21.1770.80015-15.8761.2001.7995242.21612.2196.6711.4874970.417-12.1351.00018-16.6711.5001.7725049.619*-29.185下面的表8示出了在示例3中的非球面系数。[表8]下面的表9示出了在示例3中在变焦期间的可变距离。[表9]D0无穷大无穷大无穷大141.000148.620149.920D14.6775.5986.0324.6775.5986.032D215.6896.7131.00017.0758.1962.606D312.7416.8522.61811.3555.3701.012图6A到图6C示出了图5的变焦镜头100分别在广角位置、中间位置和远摄位置中的每个位置的纵向球面像差、像散场曲和畸变。<示例4>图7是根据示例4的变焦镜头100的示图，下面的表10示出了设计数据。f:12.36到17.00到23.41fno:4.1到4.73到5.82ω:103°到82°到64°[表10]透镜表面RDnNdvd139.1323.0001.7725049.6212.9117.6613*1130.6291.7001.7725049.64*14.191D1539.5603.0001.7466623.86224.560D2726.0680.8001.8466623.8816.4773.5001.6258835.79-233.053D310无穷大2.5001116.6613.0001.4970081.612-31.7372.52213-18.8991.2001.7725049.61468.5620.5001511.7292.8001.4874970.416-52.1390.8001797.1741.2001.7725049.6187.6956.5001.4874970.419-13.7121.00020-11.1471.5001.7725049.621*-18.629下面的表11示出了在示例4中的非球面系数。[表11]下面的表12示出了在示例4中在变焦期间的可变距离。[表12]D0无穷大无穷大无穷大141.015146.011145.423D14.5005.6256.05854.5005.6256.055D214.8246.7862.00015.9067.9563.270D312.9727.7193.25411.8906.5491.984图8A到图8C示出了图7的变焦镜头100分别在广角位置、中间位置和远摄位置中的每个位置的纵向球面像差、像散场曲和畸变。<示例5>图9是根据示例5的变焦镜头100的示图，下面的表13示出了设计数据。f:12.36到18.00到23.4fno:4.1到4.73到5.82ω:103°到79°到64°[表13]透镜表面RDnNdvd135.5373.0001.8348142.72212.6838.1103*3231.8061.7001.7725049.624*14.805D1533.6423.2101.8466623.786374.122D2726.1771.0001.8466623.78815.7164.0001.6034238.019-230.085D310无穷大2.5001114.2893.0001.4970081.6112304.4432.5501319.0222.4001.4874970.4414-33.5611.20015-20.8911.2001.8830040.801614.5286.5001.4874970.4417-15.1861.00018-22.5681.5001.7725049.6219*-38.034表14示出了在示例5中的非球面系数。[表14]表15示出了在示例5中在变焦期间的可变距离。[表15]D0无穷大无穷大无穷大144.102150.293149.963D14.5005.2505.1004.5005.2505.100D214.2444.5511.30215.6306.0742.896D312.6687.6453.91311.2836.1232.319图10A到图10C示出了图9的变焦镜头100分别在广角位置、中间位置和远摄位置中的每个位置的纵向球面像差、像散场曲和畸变。表16示出了满足上面的式1到式5的示例1到5。[表16]式1式2式3式4式5示例11.282.900.600.470.31示例21.452.871.040.530.31示例31.293.011.100.540.31示例41.352.670.630.330.29示例51.132.990.900.670.40图11是根据本发明的实施例的包括变焦镜头100的拍摄设备的示图。拍摄设备包括上面描述的变焦镜头100、以及用于接收被变焦镜头100形成为像的光的成像器件112。所述拍摄设备还可包括：记录单元，与通过成像器件112进行光电转换的对象图像对应的信息记录在所述记录单元上；取景器114，用于观察对象图像。此外，拍摄设备可包括其上可显示对象图像的显示单元115。这里，单独地包括取景器114和显示单元115，但是可选择地，可包括显示单元115而不包括取景器114。图11的拍摄设备仅仅是一个示例，变焦镜头100除了可被应用于相机之外，还可被应用于其他光学装置。这样，通过将变焦镜头100应用到可以是数字相机的拍摄设备，可以实现一种执行快速自动聚焦、具有宽视角、明亮的并能够以高放大倍率捕获图像的光学装置。虽然这里已经具体示出并描述了示例性实施例，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里做出形式和细节上的各种改变。