一种变焦镜头的制作方法

本发明涉及光学镜头
技术领域：
，特别是涉及一种变焦镜头。
背景技术：
：所谓全画幅是针对传统135胶卷的尺寸来说的，传统的照相机胶卷尺寸为35mm(35mm为胶卷的宽度，包括齿孔部分)，35mm胶卷的感光面积为36x24mm。对于数码相机的感光元件(CCD或CMOS等感光成像元件)，其尺寸与135胶卷的尺寸相同为36x24mm，从而也称之为“全画幅”。全画幅相机指相机光学镜头的像面达到全画幅，全画幅相机感光面积更大，捕获的光子更多，使相机感光性能更好，信噪比降低，形成图像的画质效果更佳，全画幅相机可能成为未来数码相机发展的一大趋势。技术实现要素：本发明的目的是提供一种变焦镜头，可使镜头的像面尺寸达到全画幅。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变焦镜头，包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组；所述第一透镜组与所述第四透镜组相对位置固定，且都具有正光焦度；所述第二透镜组和所述第三透镜组可沿光轴方向以预设关联关系移动，实现变焦，所述第三透镜组用于补偿所述第二透镜组沿光轴移动时产生的焦点像差，所述第二透镜组具有负光焦度，所述第三透镜组具有正光焦度；所述变焦镜头从短焦段到长焦段的变焦过程中，所述第二透镜组在光轴上的移动矢量L2满足条件式：0.15<|L2|/Lt<0.25，所述第三透镜组在光轴上的移动矢量L3满足条件式：0.05<|L3|/Lt<0.15，其中，定义移动矢量L2和移动矢量L3从物端到像端为正值，从像端到物端为负值，Lt为所述变焦镜头沿光轴方向的总长度。可选地，所述第一透镜组包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜；所述第一透镜为双凹球面负透镜，所述第二透镜为双凸球面正透镜，所述第三透镜为双凸球面正透镜，所述第四透镜为球面弯月正透镜。可选地，所述第一透镜的折射率大于1.6小于1.7，色散系数大于40小于45；所述第二透镜的折射率大于1.4小于1.5，色散系数大于90小于95；所述第三透镜的折射率大于1.4小于1.5，色散系数大于90小于95；所述第四透镜的折射率大于1.7小于1.8，色散系数大于45小于50；上述各参数的取值范围均包括端点值。可选地，所述第二透镜组包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的具有负光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜和具有正光焦度的第七透镜；所述第五透镜为双凹球面负透镜，所述第六透镜为双凹球面负透镜，所述第七透镜为双凸球面正透镜，所述第六透镜和所述第七透镜组成双胶合透镜。可选地，所述第五透镜的折射率大于1.7小于1.8，其色散系数大于50小于55；所述第六透镜的折射率大于1.7小于1.8，其色散系数大于50小于55；所述第七透镜的折射率大于1.8小于1.9，其色散系数大于25小于30；上述各参数的取值范围均包括端点值。可选地，所述第三透镜组包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的具有负光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜、具有负光焦度的第十透镜和具有正光焦度的第十一透镜；所述第八透镜为球面弯月负透镜，所述第九透镜为球面弯月正透镜，所述第十透镜为双凸球面正透镜，所述第十一透镜为球面弯月正透镜，所述第九透镜和所述第十透镜组成双胶合透镜。可选地，所述第八透镜的折射率大于1.4小于1.5，其色散系数大于90小于95；所述第九透镜的折射率大于1.8小于1.9，其色散系数大于25小于30；所述第十透镜的折射率大于1.7小于1.8，其色散系数大于50小于55；所述第十一透镜的折射率大于1.4小于1.5，其色散系数大于90小于95；上述各参数的取值范围均包括端点值。可选地，所述第四透镜组包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的具有负光焦度的第十二透镜、具有正光焦度的第十三透镜、具有负光焦度的第十四透镜、具有负光焦度的第十五透镜和具有正光焦度的第十六透镜；所述第十二透镜为为双凹球面负透镜，第十三透镜为双凸球面正透镜，所述第十二透镜和所述第十三透镜组成双胶合透镜，所述第十四透镜为球面弯月负透镜，所述第十五透镜为双凹球面负透镜，所述第十六透镜为双凸球面正透镜，所述第十五透镜和所述第十六透镜组成双胶合透镜。可选地，所述第十二透镜的折射率大于1.8小于1.9，其色散系数大于35小于40；所述第十三透镜的折射率大于1.7小于1.8，其色散系数大于25小于30；所述第十四透镜的折射率大于1.4小于1.5，其色散系数大于90小于95；所述第十五透镜的折射率大于1.8小于1.9，其色散系数大于35小于40；所述第十六透镜的折射率大于1.4小于1.5，其色散系数大于65小于70；上述各参数的取值范围均包括端点值。可选地，还包括设置在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的光阑。由上述技术方案可以看出，本发明所提供的变焦镜头，包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组。其中，第一透镜组和第四透镜组相对位置固定，为固定透镜组；第二透镜组和第三透镜组为移动透镜组，可沿光轴方向以预设关联关系移动，实现变焦，第三透镜组用于补偿第二透镜组沿光轴移动时产生的焦点像差。所述变焦镜头从短焦段到长焦段的变焦过程中，第二透镜组的移动矢量L2满足条件式0.15<|L2|/Lt<0.25，第三透镜组的移动矢量L3满足条件式0.05<|L3|/Lt<0.15，Lt为变焦镜头沿光轴方向的总长度，将移动透镜组第二透镜组和第三透镜组的位移矢量限定满足上述条件式，保证外界光进入所述变焦镜头的视角范围足以使镜头像面达到全画幅。因此本发明变焦镜头，可使镜头的像面尺寸达到全画幅，可应用于实现全画幅相机。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种变焦镜头的示意图；图2为本发明实施例的变焦镜头处于短焦时的示意图；图3为本发明实施例变焦镜头处于短焦时的轴向像差图；图4为本发明实施例变焦镜头处于短焦时的畸变图；图5为本发明实施例的变焦镜头处于次短焦时的示意图；图6为本发明实施例变焦镜头处于次短焦时的轴向像差图；图7为本发明实施例变焦镜头处于次短焦时的畸变图；图8为本发明实施例的变焦镜头处于次长焦时的示意图；图9为本发明实施例变焦镜头处于次长焦时的轴向像差图；图10为本发明实施例变焦镜头处于次长焦时的畸变图；图11为本发明实施例的变焦镜头处于长焦时的示意图；图12为本发明实施例变焦镜头处于长焦时的轴向像差图；图13为本发明实施例变焦镜头处于长焦时的畸变图。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种变焦镜头，包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组；所述第一透镜组与所述第四透镜组相对位置固定，且都具有正光焦度；所述第二透镜组和所述第三透镜组可沿光轴方向以预设关联关系移动，实现变焦，所述第三透镜组用于补偿所述第二透镜组沿光轴移动时产生的焦点像差，所述第二透镜组具有负光焦度，所述第三透镜组具有正光焦度；所述变焦镜头从短焦段到长焦段的变焦过程中，所述第二透镜组在光轴上的移动矢量L2满足条件式：0.15<|L2|/Lt<0.25，所述第三透镜组在光轴上的移动矢量L3满足条件式：0.05<|L3|/Lt<0.15，其中，定义移动矢量L2和移动矢量L3从物端到像端为正值，从像端到物端为负值，Lt为所述变焦镜头沿光轴方向的总长度。由上述内容可以看出，本发明实施例提供的变焦镜头，包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组。其中，第一透镜组和第四透镜组相对位置固定，为固定透镜组；第二透镜组和第三透镜组为移动透镜组，可沿光轴方向以预设关联关系移动，实现变焦，第三透镜组用于补偿第二透镜组沿光轴移动时产生的焦点像差。所述变焦镜头从短焦段到长焦段的变焦过程中，第二透镜组的移动矢量L2满足条件式0.15<|L2|/Lt<0.25，第三透镜组的移动矢量L3满足条件式0.05<|L3|/Lt<0.15，Lt为变焦镜头沿光轴方向的总长度，将移动透镜组第二透镜组和第三透镜组在变焦过程中的位移矢量限定满足上述条件式，保证外界光进入所述变焦镜头的视角范围足以使镜头像面达到全画幅。因此本发明变焦镜头，可使镜头的像面尺寸达到全画幅，可应用于实现全画幅相机。在本发明变焦镜头的一种具体实施例中，请参考图1，为本实施例提供的一种变焦镜头的示意图。变焦镜头包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的第一透镜组20、第二透镜组21、第三透镜组22和第四透镜组23。其中，所述第一透镜组20与所述第四透镜组23相对位置固定，为固定透镜组，所述第二透镜组21和所述第三透镜组22可沿光轴方向以预设关联关系移动，所述第二透镜组21为变倍组，第三透镜组22为补偿组，第三透镜组22用于补偿第二透镜组21沿光轴移动时产生的焦点像差，通过调节第二透镜组21和第三透镜组22实现变焦。所述变焦镜头从短焦段到长焦段的变焦过程中，第二透镜组21在光轴上的移动矢量L2满足条件式：0.15<|L2|/Lt<0.25，所述第三透镜组22在光轴上的移动矢量L3满足条件式：0.05<|L3|/Lt<0.15，其中，定义移动矢量L2和移动矢量L3从物端到像端为正值，从像端到物端为负值，Lt为所述变焦镜头沿光轴方向的总长度。所述第一透镜组20、所述第三透镜组22、所述第四透镜组23具有正光焦度，所述第二透镜组21具有负光焦度。在本实施例中，所述第一透镜组20包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的具有负光焦度的第一透镜1、具有正光焦度的第二透镜2、具有正光焦度的第三透镜3和具有正光焦度的第四透镜4。所述第一透镜1为双凹球面负透镜，所述第二透镜2为双凸球面正透镜，所述第三透镜3为双凸球面正透镜，所述第四透镜4为球面弯月正透镜。所述第二透镜组21包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的具有负光焦度的第五透镜5、具有负光焦度的第六透镜6和具有正光焦度的第七透镜7。所述第五透镜5为双凹球面负透镜，所述第六透镜6为双凹球面负透镜，所述第七透镜7为双凸球面正透镜，所述第六透镜6和所述第七透镜7组成双胶合透镜。所述第三透镜组22包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的具有负光焦度的第八透镜8、具有正光焦度的第九透镜9、具有负光焦度的第十透镜10和具有正光焦度的第十一透镜11。所述第八透镜8为球面弯月负透镜，所述第九透镜9为球面弯月正透镜，所述第十透镜10为双凸球面正透镜，所述第十一透镜11为球面弯月正透镜，所述第九透镜9和所述第十透镜10组成双胶合透镜。所述第四透镜组23包括沿光轴方向从物端到像端依次排列的具有负光焦度的第十二透镜12、具有正光焦度的第十三透镜13、具有负光焦度的第十四透镜14、具有负光焦度的第十五透镜15和具有正光焦度的第十六透镜16。所述第十二透镜12为双凹球面负透镜，第十三透镜13为双凸球面正透镜，所述第十二透镜12和所述第十三透镜13组成双胶合透镜，所述第十四透镜14为球面弯月负透镜，所述第十五透镜15为双凹球面负透镜，所述第十六透镜16为双凸球面正透镜，所述第十五透镜15和所述第十六透镜16组成双胶合透镜。本实施例变焦镜头，在所述第三透镜组22和所述第四透镜组23之间还设置有光阑，参考图1所示，图中17指光阑面。本实施例所述变焦镜头所有透镜均采用球面，均采用球面设计来矫正各种像差，避免了采用非球面带来的加工难度和成本。本实施例中各透镜的折射率及散射系数具体可按照如下设置：所述第一透镜1的折射率大于1.6小于1.7，包括端点值；色散系数大于40小于45，包括端点值；优选选择第一透镜1材料的折射率为1.612423,色散系数为44.09386。所述第二透镜2的折射率大于1.4小于1.5，包括端点值；色散系数大于90小于95，包括端点值；优选选择第二透镜2材料的折射率为1.45650,色散系数为90.269745。所述第三透镜3的折射率大于1.4小于1.5，包括端点值；色散系数大于90小于95，包括端点值；优选选择第三透镜3的材料折射率为1.45650，色散系数为90.269745。所述第四透镜4的折射率大于1.7小于1.8，包括端点值；色散系数大于45小于50，包括端点值。优选选择第四透镜4的材料折射率为1.716996,色散系数为47.920216。所述第五透镜5的折射率大于1.7小于1.8，包括端点值；其色散系数大于50小于55，包括端点值；优选选择第五透镜5的材料折射率为1.746934,色散系数为51.008591。所述第六透镜6的折射率大于1.7小于1.8，包括端点值；其色散系数大于50小于55，包括端点值；优选选择第六透镜6的材料折射率为1.746934,色散系数为51.008591。所述第七透镜7的折射率大于1.8小于1.9，包括端点值；其色散系数大于25小于30，包括端点值。优选选择第七透镜7的材料折射率为1.805190,色散系数为25.471232。所述第八透镜8的折射率大于1.4小于1.5，包括端点值；其色散系数大于90小于95，包括端点值；优选选择第八透镜8的材料折射率1.45650,色散系数为90.269745。所述第九透镜9的折射率大于1.8小于1.9，包括端点值；其色散系数大于25小于30，包括端点值；优选选择第九透镜9的材料折射率为1.805190,色散系数为25.471232。所述第十透镜10的折射率大于1.7小于1.8，包括端点值；其色散系数大于50小于55，包括端点值；优选选择第十透镜10的材料折射率为1.746934,色散系数为51.008591。所述第十一透镜11的折射率大于1.4小于1.5，包括端点值；其色散系数大于90小于95，包括端点值。优选选择第十一透镜11的材料折射率为1.45650,色散系数为90.269745。所述第十二透镜12的折射率大于1.8小于1.9，包括端点值；其色散系数大于35小于40，包括端点值；优选选择第十二透镜12的材料折射率为1.834,色散系数为37.166863。所述第十三透镜13的折射率大于1.7小于1.8，包括端点值；其色散系数大于25小于30，包括端点值；优选选择第十三透镜13的材料折射率为1.784724,色散系数为25.754051。所述第十四透镜14的折射率大于1.4小于1.5，包括端点值；其色散系数大于90小于95，包括端点值；优选选择第十四透镜14的材料折射率为1.45650,色散系数为90.269745。所述第十五透镜15的折射率大于1.8小于1.9，包括端点值；其色散系数大于35小于40，包括端点值；优选的，选择该第十五透镜15的材料折射率为1.804505,色散系数为39.639509。所述第十六透镜16的折射率大于1.4小于1.5，包括端点值；其色散系数大于65小于70，包括端点值。优选的，选择该第十六透镜16的材料折射率为1.470466,色散系数为66.899195。在本实施例变焦镜头的一种具体实施方式中，第一透镜至第十六透镜各透镜的面型、曲率半径、厚度、折射率Nd及色散系数Vd等参数值按照如下表1设置。表1变焦镜头中各透镜的面型及各透镜参数按表1设置，且其中各透镜的折射率及色散系数采用上文所述的优选情况，在这种参数设置下，本实施例变焦镜头的有效焦距范围为70mm～450mm，F数为8，整个光学系统的像面对角线长度为40mm，其镜头总长为393mm。达到了具有变焦和全画幅的双重功能。本实施例中变焦镜头处于短焦70mm、次短焦150mm、次长焦288mm、长焦450mm时第二透镜组21和第三透镜组22的位置如下表2所示，其中D1指第四透镜与第五透镜之间的距离，D2指第七透镜与第八透镜之间的距离，D3指第十一透镜与光阑之间的距离：表2D1(mm)D2(mm)D3(mm)短焦20.8061102.80704.1958次短焦52.784161.232413.8024次长焦71.532031.224625.0623长焦81.040511.870134.9083参考图2、图3和图4所示，图2为本实施例变焦镜头处于短焦时的示意图，图3为本实施例变焦镜头处于短焦时的轴向像差图，图4为本实施例变焦镜头处于短焦时的畸变图。可以看到，本实施例变焦距镜头处于短焦时轴向像差大于-0.2mm小于0.1mm，光学畸变大于-1.4％小于0。参考图5、图6和图7所示，图5为本实施例的变焦镜头处于次短焦时的示意图；图6为本实施例变焦镜头处于次短焦时的轴向像差图；图7为本实施例变焦镜头处于次短焦时的畸变图。可以看到，本实施例变焦镜头处于次短焦时轴向像差大于-0.4mm小于0.2mm，光学畸变大于0小于0.4％。参考图8、图9和图10，图8为本实施例的变焦镜头处于次长焦时的示意图；图9为本实施例变焦镜头处于次长焦时的轴向像差图；图10为本实施例变焦镜头处于次长焦时的畸变图。可以看到，本实施例变焦镜头处于次长焦时轴向像差大于-0.4mm小于0.3mm，光学畸变大于0小于0.8％。参考图11、图12和图13，图11为本实施例变焦镜头处于长焦时的示意图；图12为本实施例变焦镜头处于长焦时的轴向像差图；图13为本实施例变焦镜头处于长焦时的畸变图。可以看到，本实施例变焦镜头处于长焦时轴向像差大于-0.2mm小于0.1mm，光学畸变大于0小于1％，均满足成像性能的要求。以上对本发明所提供的一种变焦镜头进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。当前第1页1 2 3