专利名称：变焦镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变焦镜头。
背景技术：
轻薄短小且具有较高的变焦倍率是数码相机的发展趋势。但是现在的高变焦倍率的镜头内部需要给各镜群预留一定的空间，以供各镜群移动变焦，因此厚度较大。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种厚度薄且变焦倍率高的变焦镜头。一种变焦镜头，其包括沿其光轴方向从物端到像端依次排列的一个具有正光焦度的第一透镜组、一个具有负光焦度的第二透镜组、一个具有正光焦度的第三透镜组、一个具有正光焦度的第四透镜组。所述第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组及第四透镜组在变焦过程中都能够沿光轴方向移动，以实现变焦。所述变焦镜头满足以下条件式0. 15 < |L3|/Lt < 0. 25其中，L3为所述变焦镜头从广角端到望远端的变焦过程中，所述第三透镜组在光轴上的移动矢量，且所述移动矢量从物端到像端为正值，从像端到物端为负值；Lt为所述变焦镜头在望远端时沿光轴方向的总长度。本发明的变焦镜头，不仅可具有较高的变焦倍率，而且在光轴方向的厚度被大大减小。
图1为本发明的第一实施方式的变焦镜头的结构示意图。图2为图1的变焦镜头处于广角端时的球面像差图。图3为图1的变焦镜头处于广角端时的场曲图。图4为图1的变焦镜头处于广角端时的畸变图。图5为图1的变焦镜头处于望远端时的球面像差图。图6为图1的变焦镜头处于望远端时的场曲图。图7为图1的变焦镜头处于望远端时的畸变图。图8为本发明的第二实施方式的变焦镜头的结构示意图。图9为图8的变焦镜头处于广角端时的球面像差图。图10为图8的变焦镜头处于广角端时的场曲图。图11为图8的变焦镜头处于广角端时的畸变图。图12为图8的变焦镜头处于望远端时的球面像差图。图13为图8的变焦镜头处于望远端时的场曲图。图14为图8的变焦镜头处于望远端时的畸变图。主要元件符号说明
变焦镜头100、200第一透镜组10、210第一透镜11、211第二透镜12、212第二透镜组20、220第三透镜21、221第四透镜22、222第五透镜23、223第三透镜组30、230第六透镜31、231第七透镜32、232第四透镜组40、240第八透镜41、241成像面50>250光阑60J60滤光片80J80第九透镜233遮光片四0
具体实施例方式下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。请参阅图1，其为本发明第一实施方式所提供的变焦镜头100的结构示意图。所述变焦镜头100包括沿其光轴方向从物端到像端依序排列的一个具有正光焦度的第一透镜组10、一个具有负光焦度的第二透镜组20、一个具有正光焦度的第三透镜组30、一个具有正光焦度的第四透镜组40及一成像面50。取像时，光线经过第一透镜组10、第二透镜组 20、第三透镜组30、第四透镜组40，而成像于所述成像面50上，而获得清晰成像。所述第一透镜组10、第二透镜组20、第三透镜组30及第四透镜组40都能沿所述变焦镜头100的光轴方向移动，以实现变焦。其中，在所述变焦镜头100从广角端到望远端的变焦过程中，所述第一透镜组10与所述第二透镜组20的间距增加；所述第二透镜组20 与所述第三透镜组30的间距减小；所述第四透镜组移动，用于补偿所述变焦镜头100在变焦过程中物距变化所造成的所述成像面50的位置变化，使得被摄物体能够清晰的成像在所述成像面50上。所述第一透镜组10包括从物端到像端依次排列的一个具有负光焦度的第一透镜 11及一个具有正光焦度的第二透镜12。所述第一透镜11的像端表面与所述第二透镜12的物端表面胶合固定。所述第二透镜组20包括从物端到像端依次排列的一个具有负光焦度的第三透镜21、一个具有负光焦度的第四透镜22及一个具有正光焦度的第五透镜23。所述第三透镜组30包括从物端到像端依次排列的一个具有正光焦度的第六透镜31及一个具有负光焦度的第七透镜32。所述第四透镜组40包括从物端到像端依次排列的一个具有正光焦度的第八透镜41。
所述变焦镜头100还包括一个设置于所述第二透镜组20与所述第三透镜组30之间的光阑(Aperture stop) 60,以保证所述变焦镜头100的整体结构相对于光阑80对称，有效地降低慧差的影响；同时限制经过第二透镜组20的光线进入第三透镜组30的光通量，并让经过第三透镜组30后的光锥更加对称，使所述变焦镜头100的彗差(coma)得以修正。
所述变焦镜头100还包括一个设置于所述影像感测器的物侧的一个滤光片80。
所述变焦镜头100满足以下条件式
(1) 0. 15 < I L3 | /Lt < 0. 25
其中，L3为所述变焦镜头100从广角端到望远端的变焦过程中，所述第三透镜组 30在光轴上的移动矢量，且所述移动矢量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100在望远端时沿光轴方向的总长度。若此条件式大于0. 25，则所述第二透镜组20及所述第三透镜组30的光焦度过大，使得所述变焦镜头100在望远端时像差过大，需要所述变焦镜头100在望远端时沿光轴方向的总长度过长，才能确保所述变焦镜头 100在望远端的像差得到良好的补正，但这样不能满足所述变焦镜头100小型化的要求。 若此条件式小于0. 15，则所述第三透镜组30沿光轴方向的移动量过小，使得所述变焦镜头 100在望远端时的像散会劣化，难以修正，影响所述变焦镜头100在望远端的成像品质。在本实施方式中，L3 = -14. 394mm, Lt = 60. 081mm, L3 | /Lt = 0. 240
优选地，为了光学性能更好，所述变焦镜头100需满足以下条件式
(2)0. 15 < f3/ft < 0. 2
其中，f3为所述第三透镜组30的有效焦距；ft为所述变焦镜头100在望远端的有效焦距。若此条件式大于0. 2，则所述第三透镜组30的焦距过长，为使所述变焦镜头100 的像差平衡及维持变倍比(即所述变焦镜头的望远端的焦距与广角短的焦距的比值)，则所述第二透镜组20需焦距变长，即所述第二透镜组20的光焦度变小，会导致所述变焦镜头 100在广角端时，无法会聚大角度的光线，必须增加所述第一透镜组10的外径，导致所述变焦镜头100的外径将会过大。若此条件式小于0. 2，则所述第三透镜组30的焦距过短，为了使所述变焦镜头100的像差平衡及维持变倍比，则需要所述第二透镜组20的焦距较短，即所述第二透镜组20的光焦度变大，从而导致所述变焦镜头100的横向色差、轴向色差及球面色差难以补正。在本实施方式中，f3 = 10. 146mm, ft = 57. 900mm, f3/ft = 0. 175。
优选地，为了使厚度更薄，所述变焦镜头100还需满足以下条件式
(3) 1.2 < LwX Lt/fw Xft < 7. 8
其中，Lw为所述变焦镜头100在广角端时的沿光轴方向的总长度，fw为所述变焦镜头100在广角端的有效焦距。在本实施方式中，Lw = 37. 814mm, Lt = 60. 081mm, fw = 5. 144mm, ft = 57. 900mm, Lw*Lt/fw*ft = 7. 628。
以透镜表面中心为原点，光轴为χ轴，透镜表面的非球面面型表达式为c/z2
^ =-；9 / + Σ^'\ + ^j\-(k + \)c2h2
其中，C为镜面表面中心的曲率，H = -^JY2+ Z2为从光轴到透镜表面的高度，k是二次曲面系数，Ai为第i阶的非球面面型系数。通过将表1至表4 (请参阅下文)的数据代入上述表达式，可获知透镜表面的非球面形状。
所述变焦镜头100的各光学元件满足表1-4的条件。下列表(一)中分别列有由5物端到像端依序排列的光学表面、R为各透镜的光学表面的曲率半径、D为为对应的光学表面到后一个光学表面的轴上距离(两个光学表面截得光轴的长度)、Nd为对应透镜组对d 光(波长为587纳米)的折射率，Vd为d光在对应透镜组的阿贝数(Abbe number)，f为所
述变焦镜头100的有效焦距；Fnumber为所述变焦镜头100的光圈数；2 ω为所述变焦镜头 100的视场角。表 1
光学表面面型 R(mm)D (mm) NdVd
第一透镜11的物端表面球面 19.4870.8422.00129.1347
第一透镜11的像端表面球面 12.7232.7881.696855.46 (第二透镜I2的物端表面)
第二透镜12的像端表面非球面 -1683.17D3——
第三透镜21的物端表面球面 -1068.0260.5361.74152.6
第三透镜21的像端表面球面 5.4822.4——
第四透镜22的物端表面球面 -14.7270.4591.701541.149
第四透镜22的像端表面球面 34.6190.05——
第五透镜23的物端表面球面 1 1.0721.182.002719.317
第五透镜23的像端表面球面 27.746D9——
光阑80的表面平面无穷大0.22——
第六透镜31的物端表面非球面 4.9662.141.59267.0227
第六透镜31像端表面非球面 -12.9860.153——
第七透镜32的物端表面球面 7.0041.1381.80822.76
第七透镜32的像端表面球面 3.47D14——
第八透镜41的物端表面球面 19.0532.1331.603438.01
第八透镜41的像端表面球面 -17.485D16——
滤光片60的像端表面平面无穷大0.81.51664.1
滤光片60的物端表面平面无穷大1.1—…
成像面50平面无穷大———表 权利要求
1.一种变焦镜头，其包括沿其光轴方向从物端到像端依次排列的一个具有正光焦度的第一透镜组、一个具有负光焦度的第二透镜组、一个具有正光焦度的第三透镜组、一个具有正光焦度的第四透镜组，所述第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组及第四透镜组在变焦过程中都能够沿光轴方向移动，以实现变焦，所述变焦镜头满足以下条件式0. 15 < L3 I /Lt < 0. 25其中，L3为所述变焦镜头从广角端到望远端的变焦过程中，所述第三透镜组在光轴上的移动矢量，且所述移动矢量从物端到像端为正值，从像端到物端为负值；Lt为所述变焦镜头在望远端时沿光轴方向的总长度。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还满足以下条件式0. 15 < f3/ft < 0. 2其中，f3为所述第三透镜组的有效焦距；ft为所述变焦镜头在望远端的有效焦距。
3.如权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式1.2 < LwXLt/fwXft < 7. 8其中，Lw为所述变焦镜头在广角端时的沿光轴方向的总长度，fw为所述变焦镜头在广角端时的有效焦距。
4.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，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一个具有负光焦度的第一透镜及一个具有正光焦度的第二透镜，所述第一透镜的像端表面与所述第二透镜的物端表面胶合固定。
5.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，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一个具有负光焦度的第三透镜、一个具有负光焦度的第四透镜及一个具有正光焦度的第五透镜。
6.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，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一个具有正光焦度的第六透镜与一个具有负光焦度的第七透镜。
7.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜组包括一个具有正光焦度的第八透镜。
8.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，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一个具有正光焦度的第六透镜、一个具有正光焦度的第七透镜及一个具有负光焦度的第九透镜。
9.如权利要求8所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还包括一个遮光片，所述遮光片设置于所述第三透镜组与所述第四透镜组之间。
10.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还包括一个光阑，所述光阑位于所述第二透镜组与所述第三透镜组之间。
全文摘要
一种变焦镜头，其包括沿其光轴方向从物端到像端依次排列的一个具有正光焦度的第一透镜组、一个具有负光焦度的第二透镜组、一个具有正光焦度的第三透镜组、一个具有正光焦度的第四透镜组。所述第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组及第四透镜组在变焦过程中都能沿光轴方向移动，以实现变焦。所述变焦镜头满足条件式0.15＜|L3|/Lt＜0.25，其中，L3为所述变焦镜头从广角端到望远端的变焦过程中，所述第三透镜组在光轴上的移动矢量，且所述移动矢量从物端到像端为正值，从像端到物端为负值；Lt为所述变焦镜头在望远端时沿光轴方向的总长度。本发明的变焦镜头，具有较高变焦倍率，且在光轴方向的厚度变薄。
文档编号G02B15/16GK102478705SQ201010553220
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者彭芳英, 柳晓娜, 王圣安, 黄海若 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