一种变焦镜头的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在加入光学防振功能时也能维持高的光学性能，并且可以同时实现低成本、薄型化、广角、高倍率的沉筒变焦镜头。该变焦镜头从物侧顺序配置有具有正光焦度的第一透镜组(GR1)、具有负光焦度的第二透镜组(GR2)、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜(GR3)、以及具有正光焦度的第四透镜组(GR4)。第一透镜组(GR1)从物侧起由负透镜L1和正透镜L2组成的胶合透镜，以及一块正透镜L3组合而成。第二透镜组(GR2)从物侧起由负透镜L4、负透镜L5和正透镜L6组合而成。第三透镜组(GR3)从物侧起由正透镜L7和负透镜L8组成的胶合镜片，以及一块正透镜L9组合而成。第一透镜组(GR1)和第三透镜组(GR3)沿光轴移动实现倍率变化。而且，通过满足一定的条件，在满足高性能的情况下，即使用较低的成本也可以实现高倍率、广角和薄型化。
【专利说明】一种变焦镜头
【技术领域】
[0001]本发明涉及适于装载在数字照相机或家庭用摄像机等小型摄像装置中变倍比要求在10倍16倍左右的高变倍镜头。
【背景技术】
[0002]近年来，数字照相机和家庭用摄像机像素要求越来越高，倍率要求也在逐渐增大。在像素和倍率要求更高的情况下，同时还要求广角、薄型化和低成本。经查阅相关专利文献，10倍以上的镜头一般都使用至少2片非球面模造玻璃，以及多块ED材料。采用这种方式，成本会急剧上升，竞争力则急剧下降。本发明首先从成本角度考虑，采用塑料非球面与ED材料搭配，同时实现高像素、高倍率、 广角、低成本化。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决所述的现有技术问题，其目的在于提供一种即使在加入光学防振功能的情况下也能维持高光学性能，并且可以同时实现低成本、薄型化、广角、高倍率的沉筒变焦镜头。
[0004]为了解决所述课题、实现目的，本发明的第一方面提供一种沉筒变焦镜头，其构成为从物侧按顺序配置有:具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、光阑、具有正光焦度的第三透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组。
[0005]在进行从广角端向望远端的变倍时，将所述第一透镜组和第三透镜组沿光轴向物方移动，从而进行变倍。并且通过所述第四透镜组沿光轴移动，可以补偿由变倍引起的像面在光轴方向的移动，并进行合焦。
[0006]并且以满足以下条件式⑴、(2)的方式构成:
[0007]0.5 < M01/fl I < 0.6------(I)
[0008]1.5 < M02/f3 < 2.2------(2)
[0009]其中:
[0010]MOl:第一透镜组从广角端到望远端移动量；
[0011]M03:第三透镜组从广角端到望远端移动量；
[0012]fl:第一透镜组的焦距；
[0013]f3:第三透镜组的焦距；
[0014]根据所述第一方面，在满足光学性能需求的前提下，同时实现10倍以上高倍率广角镜头。
[0015]此外，本发明的第二方面提供一种沉筒变焦镜头，其构成为从物侧按顺序配置有:具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、光阑、具有正光焦度的第三透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组。其特征在于，其中第二透镜组从物侧到像侧依次由负透镜L4、负透镜L5、正透镜L6组合而成。其中L4为塑料非球面镜片，其中至少有一个面为非球面。且L4镜片的第一面向像方弯曲。并且以满足以下条件式(8)、(9)、(10)的方式构成:
[0016]VD4 > 50------(8)
[0017]VD6 < 20------(9)
[0018]ND6 >1.9------(10)
[0019]其中:
[0020]VD4:第四透镜色散；
[0021]VD6:第六透镜色散；
[0022]ND6:第六透镜折射率。
[0023]根据所述第二方面，在满足光学性能需求的前提下，L4使用塑料镜片，大幅降低了成本。且L4第一面向像方弯曲， 避免与第一透镜组镜片干涉，从而减少第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔，实现镜头的薄型化。
[0024]此外，本发明的第三方面提供一种沉筒变焦镜头，其构成为从物侧按顺序配置有:具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、光阑、具有正光焦度的第三透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组。其特征在于，其中第三透镜组从物侧到像侧依次由正透镜L7、负透镜L8、正透镜L9组合而成。其中L7和L8组合成胶合透镜。其中L9为塑料非球面镜片，其中至少有一个面为非球面。且L8镜片的第二面和L9镜片的第一面向像方弯曲。并且以满足以下条件式(11)、(12)、(13)、(14)、(15)的方式构成:
[0025]VD7 > 40------(11)
[0026]ND7 >1.8------(12)
[0027]5 < VD7-VD8 < 15------(13)
[0028]VD9 > 50------(14)
[0029]0.8 < rl4/rl5 < 1.2------(15)
[0030]其中:
[0031]VD7:第七透镜色散；
[0032]VD8:第八透镜色散；
[0033]VD9:第九透镜色散；
[0034]ND7:第七透镜折射率。
[0035]rl4:第八透镜第二面的半径；
[0036]rl5:第九透镜第一面的半径。
[0037]根据所述第三方面，在满足光学性能需求的前提下，L9使用塑料镜片，大幅降低了成本。
[0038]此外，本发明的第四方面提供一种沉筒变焦镜头，其构成为从物侧按顺序配置有:具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、光阑、具有正光焦度的第三透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组。其特征在于，其中第二透镜组和第三透镜组之间包含一个光阑，且光阑位置靠近第三透镜组第一片镜片第一面。
[0039]根据所述第四方面，在满足光学性能需求的前提下，由于无需在第三透镜组的物侧配置光圈机构，因而可以缩小第二透镜组和第三透镜组在产品CLOSE状态下的空气间隔，这样就增加了第三透镜组在变倍中移动的行程，从而实现更高的倍率。因为第二透镜组和第三透镜组在CLOSE状态下的空气间隔缩小了，即实现了产品的薄型化。[0040]此外，本发明的第五方面提供一种沉筒变焦镜头，其构成为从物侧按顺序配置有:具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、光阑、具有正光焦度的第三透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组。
[0041]当设所述第一透镜组到第四透镜组的光轴上的厚度分别为LT1、LT2、LT3、LT4 ;设对于最大入射光线的成像圆直径为DIMGMAX时，满足下面的条件式:
[0042](LT1+LT2+LT3+LT4) /DIMGMAX < 1.75------(3)
[0043]根据所述第五方面，在满足光学性能需求的前提下，可以缩小镜头在光轴上的厚度，使镜头在CLOSE状态下实现薄型化。
[0044]根据所述第一方面到第五方面特征，本发明具有如下效果，即:提供一种即使在加入光学防振功能的情况下也能维持高光学性能， 并且可以同时实现低成本、薄型化、广角、高倍率的沉筒变焦镜头。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1:本发明实施例沿光轴的剖面；
[0046]图2:本发明实施例广角端的球面像差图；
[0047]图3:本发明实施例广角端的象散像差图；
[0048]图4:本发明实施例广角端的歪曲像差图；
[0049]图5:本发明实施例中间位置的球面像差图；
[0050]图6:本发明实施例中间位置的象散像差图；
[0051]图7:本发明实施例中间位置的歪曲像差图；
[0052]图8:本发明实施例望远端的球面像差图；
[0053]图9:本发明实施例望远端的象散像差图；
[0054]图10:本发明实施例望远端的歪曲像差图。
[0055]标记说明
[0056]GRl:第一透镜组
[0057]GR2:第二透镜组
[0058]GR3:第三透镜组
[0059]GR4:第四透镜组 L1、L4、L5、L8
[0060]负透镜L2、L3、L6、L7、L9
[0061]正透镜MG像面
[0062]ST 光阑
[0063]FT滤光片
[0064]CG保护玻璃
【具体实施方式】
[0065]下面对至少一个示例性实施方案的描述仅为说明性质，不是要对本发明、其用途和使用加以限制。
[0066]以下不会详细讨论有关领域普通技术人员所知道的工艺、技术、设备和材料，例如透镜元件的制造和它们的材料，通过DSP对过大畸变进行补偿等。但是它们在适当的时候是用来使本说明书能够实现的一部分。
[0067]在此处所图解和所讨论的所有例子中，任何具体的值，例如变焦比和F数应被解释为仅是说明性的，而不是限制性的。因此，示例性实施方案的其它实施例可以有不同的值。
[0068]下面，参照附图对本发明沉筒变焦镜头的优选实施方式进行详细说明。该实施方式的沉筒变焦镜头构成为，如图1中标示，从物侧按顺序配置有:具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、光阑、具有正光焦度的第三透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组。此外，在第四透镜组GR4和像面MG之间配置有有红外线阻断滤光器或低通滤光器等构成的滤光器FT、和拍摄元件的保护玻璃CG。这些滤光器FT和保护玻璃CG根据需要配置。在进行从广角端向望远端的变倍时，将所述第一透镜组和第三透镜组沿光轴向物方移动，从而进行变倍。 并且通过所述第四透镜组沿光轴移动，可以补偿由变倍引起的像面在光轴方向的移动，并进行合焦。
[0069]并且以满足以下条件式⑴、(2)的方式构成:
[0070]0.5 < M01/fl I < 0.6------(I)
[0071]1.5 < |M02/f3| < 2.2------(2)
[0072]当设所述第一透镜组到第四透镜组的光轴上的厚度分别为LT1、LT2、LT3、LT4 ;设对于最大入射光线的成像圆直径为DIMGMAX时，满足下面的条件式:
[0073](LT1+LT2+LT3+LT4) /DIMGMAX < 1.75------(3)
[0074]下面对各个透镜组进行详细说明。第一透镜组(GRl)从物侧到像侧依次由负透镜L1、正透镜L2、正透镜L3组合而成。其中LI和L2组合成胶合透镜。LI和L3的第一面和第二面均向像面弯曲，L2的第一个面也向像面弯曲。L2的第二个面有较大的半径，向物方或像方弯曲对性能没有明显影响。第一透镜组以满足以下条件式(4)、(5)、(6), (7)的方式构成:
[0075]VDl < 25------(4)
[0076]VD2 > 60------(5)
[0077]VD3 > 50------(6)
[0078]VD2-VD1 > 45------(7)
[0079]第二透镜组从物侧到像侧依次由负透镜L4、负透镜L5、正透镜L6组合而成。其中L4为塑料非球面镜片，其中至少有一个面为非球面。且L4和L6的第一面和第二面均向像方弯曲；L5的第一面向物方弯曲，第二个面向像方弯曲。并且以满足以下条件式(8)、(9)、
(10)的方式构成:
[0080]VD4 > 50------(8)
[0081]VD6 < 20------(9)
[0082]ND6 >1.9------(10)
[0083]第三透镜组从物侧到像侧依次由正透镜L7、负透镜L8、正透镜L9组合而成。其中L7和L8组合成胶合透镜，L9为塑料非球面镜片，其中至少有一个面为非球面。且L7的第一个面向像面弯曲，第二个面向物方弯曲山8的第一个面向物方弯曲，第二个面向像方弯曲；L9两个面均向像面弯曲。 并且以满足以下条件式(11)、(12)、(13)、(14)、(15)的方式构成:[0084]VD7 > 40------(11)
[0085]ND7 >1.8------(12)
[0086]5 < VD7-VD8 < 15------(13)
[0087]VD9 > 50------(14)
[0088]0.8 < rl4/rl5 < 1.2------(15)
[0089]下面说明如上述构成的变焦镜头的作用和效果
[0090]条件式(I)和条件式(2)规定了第一透镜组和第三透镜组在变倍过程中的移动量和折射能力的适当关系。若超过条件式(I)和条件式(2)的上限，则虽然寻求了更高的倍率，但是广角端的畸变、望远端的色差都会变大到影响性能。要解决这两个问题，需要增加成本才行，比如将L4和 L9更换成高折射率的模造镜片。这样就失去了寻求低成本的目的。如超过下线，则不能获得高倍率化。
[0091]条件式(3)是表示用于缩小实施方式的沉筒变焦镜头在CLOSE时光轴上厚度的条件式子。条件式(3)中LT1、LT2、LT3、LT4厚度任何一项变大，都会导致光轴上厚度的增加，不能实现充分的薄型化，因此不优选。
[0092]条件式(4)到条件式(14)是控制望远端的色差和球差，若不在设定范围内，望远端的性能将得不到保证。其中条件式(11)到条件式(14)也是控制广角端的色差和球差条件式，若不在设定范围内，广角端的性能将得不到保证。
[0093]条件式(15)是为了控制望远端和广角端的色差和球差，以及组装公差，若不在范围内，性能将得不到保证，组装公差也会更严。将达不到最适效果。
[0094]如图2-10所示，下面说明本发明所涉及的变焦镜头的具体的数值实施例。
[0095]广角端的焦点距离(FW) = 4.86
[0096]中间位置的焦点距离(F) = 18.1
[0097]望远端的焦点距离(FT) = 53.27
[0098]光学倍率10.96X
[0099]Fn0.= 3.3 (广角端)~5.7 (中间位置)~6.28 (望远端)
[0100]FOV = 82° (广角端)~24.5° (中间位置)~8.4° (望远端)
[0101]有关条件式⑴~(15)的数据依次整理如下:
[0102]M01/f I = 0.55
[0103]M02/f3 = 1.856
[0104](LTI+LT2+LT3+LT4)/DIMGMAX = 1.72
[0105]VDl = 18
[0106]VD2 = 68.6
[0107]VD3 = 63.4
[0108]VD2-VD1 = 50.62
[0109]VD4 = 55.75
[0110]VD6 = 17.5
[0111]ND6 = 1.96
[0112]VD7 = 42.7
[0113]ND7 = 1.83[0114]VD7-VD8 =10.4
[0115]VD9 = 55.7
[0116]rl4/rl5 =0.98
[0117]实施例详细数据表:
[0118]
【权利要求】
1.一种变焦镜头，其构成为从物侧按顺序配置有:具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、光阑、具有正光焦度的第三组透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组； 在进行从广角端向望远端的变倍时，将所述第一透镜组和第三透镜组沿光轴向物方移动，从而进行变倍。并且通过所述第四透镜组沿光轴移动，可以补偿由变倍引起的像面在光轴方向的移动，并进行合焦； 并且以满足以下条件式(I)、(2)的方式构成: 0.5 < M01/fl I < 0.6------(I) 1.5 < M02/f3 < 2.2------(2) 其中: MOl:第一透镜组从广角端到望远端移动量； M03:第三透镜组从广角端到望远端移动量； Π:第一透镜组的焦距； f3:第三透镜组的焦距。
2.一种变焦镜头，其构成为从物侧按顺序配置有:具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、光阑、具有正光焦度的第三透镜组、以及具有正光焦度的第四透镜组； 当设所述第一透镜组到第四透镜组的光轴上的厚度分别为LT1、LT2、LT3、LT4 ;设对于最大入射光线的成像圆直径为DIMGMAX时，满足下面的条件式: (LT1+LT2+LT3+LT4) /DIMGMAX < 1.75------(3)。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于:所述第一透镜组从物侧到像侧依次由负透镜L1、正透镜L2、正透镜L3组合而成；其中LI和L2组合成胶合透镜。并且以满足以下条件式⑷、(5)、(6)、(7)的方式构成: VDl < 25------(4) VD2 > 60------(5) VD3 > 50------(6) VD2-VD1 > 45 ------(7) 其中: VDl:第一透镜色散； VD2:第二透镜色散； VD3:第三透镜色散。
4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于:所述第二透镜组从物侧到像侧依次由负透镜L4、负透镜L5、正透镜L6组合而成；并且以满 足以下条件式⑶、(9)、(10)的方式构成: VD4 > 50------(8) VD6 < 20------(9) ND6 > 1.9------(10) 其中: VD4:第四透镜色散；VD6:第六透镜色散； ND6:第六透镜折射率。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于:所述第三透镜组从物侧到像侧依次由正透镜L7、负透镜L8、正透镜L9组合而成。其中L7和L8组合成胶合透镜。并且以满足以下条件式(11)、(12)、(13)、(14)的方式构成: VD7 > 40------(11) ND7 >1.8------(12) 5 < VD7-VD8 < 15 ------(13) VD9 > 50------( 14) 其中: VD7:第七透镜色散； VD8:第八透镜色散； VD9:第九透镜色散； ND7:第七透镜折射率。
6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于: 第二透镜组和第三透镜组之间包含一个光阑，且光阑位置靠近第三透镜组第一片镜片。
7.根据权利要求4所述的变焦透镜，其特征在于: 其中L4为塑料非球面镜片，其中至少有一个面为非球面。且L4镜片的第一面向像方弯曲。
8.根据权利要求5所述的变焦透镜，其特征在于: 其中L9为塑料非球面镜片，其中至少有一个面为非球面，且L8镜片的第二面和L9镜片的第一面向像方弯曲，并且以满足以下条件式的方式构成: .0.8 < rl4/rl5 < 1.2------(15) 其中: Π4:第八透镜第二面的半径； Π5:第九透镜第一面的半径。
【文档编号】G02B15/173GK103728714SQ201210392949
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月16日 优先权日:2012年10月16日
【发明者】侯志军 申请人:深圳市涞卡光电技术有限公司