变焦镜头及应用该变焦镜头的取像装置的制作方法

本发明涉及一种光学技术，尤其涉及一种变焦镜头及应用该变焦镜头的取像装置。
背景技术：
：随着科技的不断发展，电子产品不断地朝向轻薄短小以及多功能的方向发展，而电子产品中，如数码相机、计算机等已具备取像装置之外，甚至移动电话或个人数字辅助器(pda)等装置也有加上取像装置的需求；而为了携带方便及符合人性化的需求，取像装置往往体积越来越小，然而却无法兼顾成像品质等其他方面。技术实现要素：有鉴于此，有必要提供一种成像品质好的变焦镜头。另外，还有必要提供一种应用上述变焦镜头的取像装置。一种变焦镜头，其从物端至成像端依次包括：一具有负屈光度的第一透镜组、一具有正屈光度的第二透镜组、一具有负屈光度的第三透镜组及一成像面，从物端至成像端所述第一透镜组依次包括一具有正屈光度的第一透镜及一具有负屈光度的第二透镜，从物端至成像端所述第二透镜组依次包括一具有正屈光度的第三透镜、一具有负屈光度的第四透镜及一具有正屈光度的第五透镜，所述第三透镜组至少包括一具有负屈光度的第六镜片。一种应用上所述的变焦镜头的取像装置。满足上述条件的变焦镜头，其成像品质好且利于小型化。附图说明图1a～1c依次为本发明实施方式的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的结构示意图。图2a～2c依次为本发明实施例1的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的场曲图。图3a～3c依次为本发明实施例1的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的畸变图。图4a～4c依次为本发明实施例1的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的色差图。图5a～5c依次为本发明实施例1的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的球面像差图。图6a～6c依次为本发明实施例1的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时各视角的彗星像差图。图7a～7c依次为本发明实施例2的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的场曲图。图8a～8c依次为本发明实施例2的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的畸变图。图9a～9c依次为本发明实施例2的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的色差图。图10a～10c依次为本发明实施例2的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的球面像差图。图11a～11c依次为本发明实施例2的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时各视角的彗星像差图。图12a～12c依次为本发明实施例3的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的场曲图。图13a～13c依次为本发明实施例3的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的畸变图。图14a～14c依次为本发明实施例3的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的色差图。图15a～15c依次为本发明实施例3的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时的球面像差图。图16a～16c依次为本发明实施例3的变焦镜头在广角端、中间焦距及望远端时各视角的彗星像差图。主要元件符号说明变焦镜头100第一透镜组10第一透镜11第二透镜13第二透镜组20第三透镜21第四透镜23第五透镜25第三透镜组30第六透镜31平面透镜40成像面50光阑60第一表面s1第二表面s2第三表面s3第四表面s4第五表面s5第六表面s6第七表面s7第八表面s8第九表面s9第十表面s10第十一表面s11第十二表面s12第十三表面s13第十四表面s14如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式请参阅图1a～1c，本发明较佳实施方式所提供的变焦镜头100，其可应用于照相机或摄像机等具有取像功能的取像装置(图未示)上。其中，图1a～1c依次分别为所述变焦镜头100在广角端、中交焦距及望远端时的状态。所述变焦镜头100沿光轴方向从物端至成像端依次包括：一具有负屈光度且可沿该变焦镜头100的光轴移动的第一透镜组10、一具有正屈光度且可沿该变焦镜头100的光轴移动的第二透镜组20、一具有负屈光度且可沿该变焦镜头100的光轴移动的第三透镜组30、一平面透镜40及一成像面50。当变焦镜头100从广角端变化至望远端时，所述第一透镜组10、第二透镜组20及第三透镜组30均朝物端方向移动，从而达到光学变焦的效果。所述第一透镜组10沿光轴方向从物端至成像端依次包括一具有正屈光度的第一透镜11及一具有负屈光度的第二透镜13。所述第一透镜11与第二透镜13为间隔设置，以使所述第一透镜11与第二透镜13之间可以设置一遮光片(图未示)来吸收杂散光，以减少鬼影的产生。所述第一透镜11与第二透镜13中至少有一透镜可由塑料制成，以降低成本。所述第一透镜11从物端至成像端依次包括第一表面s1及与第一表面s1对应的第二表面s2。所述第二透镜13从物端至成像端依次包括第三表面s3及与第三表面s3对应的第四表面s4。所述第一透镜11及第二透镜13均为弯月形透镜，所述第一表面s1及第三表面s3均为凹面朝向物端，所述第二表面s2及第四表面s4均为凸面朝向成像端。所述第一表面s1、第二表面s2、第三表面s3及第四表面s4中至少有一表面为非球面表面。所述第二透镜组20沿光轴方向从物端至成像端依次包括一具有正屈光度的第三透镜21、一具有负屈光度的第四透镜23及一具有正屈光度的第五透镜25。所述第三透镜21与第四透镜23间隔设置，所述第四透镜23与第五透镜25相胶合。所述第三透镜21、第四透镜23及第五透镜25中至少一透镜由塑料制成。所述第三透镜21从物端至成像端依次包括第五表面s5及与第五表面s5对应的第六表面s6。所述第四透镜23从物端至成像端依次包括第七表面s7及与第七表面s7对应的第八表面s8。所述第五透镜25从物端至成像端依次包括第九表面s9及与第九表面s9对应的第十表面s10。所述第七表面s7及第九表面s9均为凸面朝向物端，所述第八表面s8及第十表面s10均为凹面朝向成像端。所述第七表面s7、第八表面s8、第九表面s9及第十表面s10中至少有一表面为非球面表面。本实施方式中，所述第五表面s5为一平整表面，所述第六表面s6为一凸面朝向成像端。所述第三透镜组30包括至少一具有负屈光度的镜片。所述第三透镜组30至少一透镜由塑料制成。本实施方式中，所述第三透镜组30仅包括一具有负屈光度的第六透镜31。该第六透镜31由塑料制成。所述第六透镜31从物端至成像端依次包括第十一表面s11及与第十一表面s11对应的第十二表面s12。所述第十一表面s11为凹面朝向物端，第十二表面s12为凸面朝向成像端。所述第十一表面s11及第十二表面s12中至少有一表面为非球面表面。所述平面透镜40从物端至成像端依次包括第十三表面s13及第十四表面s14。所述变焦镜头100还包括一设置于所述第一透镜组10与第二透镜组20之间并邻近所述第二透镜组20的光阑60(aperturestop)，该光阑60用以限制经过第一透镜组10的光线进入第二透镜组20的光通量，并让经过第一透镜组10后的光锥更加对称，使变焦镜头100的慧差(coma)得以修正。所述光阑60可与所述第二透镜组20一起沿该变焦镜头100的光轴移动。所述变焦镜头100满足以下条件式：(1)tlw/hy≤1.6；(2)0.03＜|f3/ft|＜0.15；(3)8.9＜|(fw×f1)/(ft×f3)|＜12.6。其中，tlw为所述变焦镜头100在广角端时第一表面s1至成像面50的总长度；hy为所述变焦镜头100的成像端的像高；f1为所述第一透镜组10的有效焦距；f3为所述第三透镜组10的有效焦距；fw为所述变焦镜头100在广角端时的有效焦距；ft为所述变焦镜头100在望远端时的有效焦距。满足条件式(1)、(2)及(3)，可保证所述变焦镜头100在达到小型化的情况下仍具有较大视角，并使所述变焦镜头100在望远端时，能控制入射视角并改善畸变像差使其在合理范围内。优选地，变焦镜头100还满足以下条件：(4)1.06＜|r12/r11|＜1.15；(5)0.12＜|(tlw－tlt)/fw|＜0.13。其中，r11为所述第一表面s1的曲率半径；r12为所述第二表面s2的曲率半径；tlt为所述变焦镜头100在望远端时第一表面s1至成像面50的总长度。满足条件式(4)及(5)可使得所述变焦镜头100具有快速对焦的效果。优选地，变焦镜头100还满足以下条件：(6)n1＜30且|n1－n2|＜0.13；(7)0.28＜|f4/v4+f5/v5|＜0.42。其中，n1为所述第一透镜11的折射率；n2为所述第二透镜13的折射率；f4为所述第四透镜23的有效焦距；f5为所述第五透镜25的有效焦距；v4为所述第四透镜23的阿贝数；v5为所述第五透镜25的阿贝数。满足条件式(6)及(7)可修正所述变焦镜头100的像面弯曲及像差，并补偿所述变焦镜头100的横向色差。本实施方式的变焦透镜100，其可达到大光圈、高倍广角的要求，并使其光学总长得以缩小，且在所述变焦镜头100光学总长度缩小的情况下仍能保证获取较高画质的图像。所述非球面表面可满足以下数学式：其中，z为透镜表面在沿光轴方向上的坐标值；c为基准球面曲率半径的倒数；h为透镜表面相对光轴的距离；k为二次曲面系数；e4、e6、e8及e10分别为第4、6、8及10阶的非球面系数。每一非球面透镜的两个非球面数学式的各项参数值或系数值可分别设定，以决定该非球面透镜的焦距。实施例1实施例1的变焦镜头100的各光学元件满足表1、表2及表3的条件，其中，i表示从物端开始的第i个透镜表面；di表示从物端开始的第i个透镜表面至第i+1个透镜表面间的轴向距离。表1表2表面ke4e6e8e10s30-2.073e-02-1.557e-037.299e-04-6.310e-05s4-9.949e+39-1.237e-02-5.217e-046.206e-04-6.615e-05s5-9.958e+391.307e-02-2.180e-032.062e-04-2.647e-06s608.397e-045.799e-04-1.564e-042.343e-05s70-4.156e-03-3.281e-043.177e-04-2.897e-05s807.676e-031.404e-023.047e-02-1.302e-04s100-1.105e-031.022e-03-8.505e-052.280e-05s11-2.199e+01-7.819e-021.699e-02-2.321e-031.394e-04s12-1.127e+39-2.930e-025.359e-03-4.821e-041.563e-05表3表3示出了表1中每个可变间距d4、d10及d12分别在广角端、中间焦距及望远端时对应的值。所述变焦镜头100在广角端时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图2a至图6a所示。图2a中，曲线t及曲线s分别为子午场曲(tangentialfieldcurvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittalfieldcurvature)特性曲线。可见，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.01mm,0.039mm)范围内。图3a为畸变特性曲线，所述变焦镜头100的畸变量控制在4.2％以内。从图4a可以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在2.7μm以内。从图5a可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(0.009mm,0.039mm)范围内。从图6a可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。所述变焦镜头100在中间焦距时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图2b至图6b所示。从图2b可以看出，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.015mm,0.027mm)范围内。从图3b可以看出，所述变焦镜头100的畸变量控制在4.4％以内。从图4b可以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在2.7μm以内。从图5b可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(0.000mm,0.027mm)范围内。从图6b可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。所述变焦镜头100在望远端时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图2c至图6c所示。从图2c可以看出，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.01mm,0.027mm)范围内。从图3c可以看出，所述变焦镜头100的畸变量控制在-7.6％以内。从图4c可以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在5.2μm以内。从图5c可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(-0.01mm,0.027mm)范围内。从图6c可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。综上可知，所述变焦镜头100在广角端、中间焦距及望远端时对应的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差均能被控制(修正)在较小的范围内。实施例2实施例2的变焦镜头100与实施例1的变焦镜头100的结构相同，不同的是实施例2的变焦镜头100的各光学元件满足表4、表5及表6的条件。表4表5表6d4d10d12广角端(fw＝3.03mm)0.43663.07230.0200中间焦距(fm＝3.09mm)0.44813.04800.0584望远端(ft＝15.18mm)0.52672.18901.1849表6示出了表4中每个可变间距d4、d10及d12分别在广角端、中间焦距及望远端时对应的值。所述变焦镜头100在广角端时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图7a至图11a所示。从图7a可以看出，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.014mm,0.041mm)范围内。从图8a可以看出，所述变焦镜头100的畸变量控制在-4.6％以内。从图9a可以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在3.5μm以内。从图10a可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(0.008mm,0.041mm)范围内。从图11a可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。所述变焦镜头100在中间焦距时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图7b至图11b所示。从图7b可以看出，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.019mm,0.030mm)范围内。从图8b可以看出，所述变焦镜头100的畸变量控制在-4.8％以内。从图9b可以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在3.4μm以内。从图10b可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(-0.003mm,0.030mm)范围内。从图11b可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。所述变焦镜头100在望远端时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图7c至图11c所示。从图7c可以看出，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.019mm,0.035mm)范围内。从图8c可以看出，所述变焦镜头100的畸变量控制在-4.66％以内。从图9c可以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在3.6μm以内。从图10c可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(-0.014mm,0.035mm)范围内。从图11c可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。综上可知，所述变焦镜头100在广角端、中间焦距及望远端时对应的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差均能被控制(修正)在较小的范围内。实施例3实施例3的变焦镜头100与实施例1的变焦镜头100的结构相同，不同的是实施例3的变焦镜头100的各光学元件满足表7、表8及表9的条件。表7表8表9d4d10d12广角端(fw＝4.24mm)0.45023.42990.0200中间焦距(fm＝6.27mm)0.46003.42030.0431望远端(ft＝12.91mm)0.54562.57151.1825表9示出了表7中每个可变间距d4、d10及d12分别在广角端、中间焦距及望远端时对应的值。所述变焦镜头100在广角端时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图12a至图16a所示。从图12a可以看出，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.014mm,0.050mm)范围内。从图13a可以看出，所述变焦镜头100的畸变量控制在-4.6％以内。从图14a以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在2.8μm以内。从图15a可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(0.008mm,0.049mm)范围内。从图16a可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。所述变焦镜头100在中间焦距时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图12b至图16b所示。从图12b可以看出，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.019mm,0.037mm)范围内。从图13b可以看出，所述变焦镜头100的畸变量控制在-4.8％以内。从图14b可以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在2.8μm以内。从图15b可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(-0.003mm,0.037mm)范围内。从图16b可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。所述变焦镜头100在望远端时分别针对蓝光(b，波长486.1nm)、绿光(g，波长546.1nm)及红光(r，波长656.3nm)的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差分别如图12c至图16c所示。从图12c可以看出，所述变焦镜头100的子午场曲值及最大弧矢场曲值均控制在(-0.011mm,0.039mm)范围内。从图13c可以看出，所述变焦镜头100的畸变量控制在-10.6％以内。从图15c可以看出，所述变焦镜头100的倍率色差控制在3.5μm以内。从图15c可以看出，所述变焦镜头100的球面像差控制在(-0.019mm,0.038mm)范围内。从图16c可以看出，所述变焦镜头100各视角的彗星像差均在可接受范围内。综上可知，所述变焦镜头100在广角端、中间焦距及望远端时对应的场曲、畸变、色差、球面像差及彗星像差均能被控制(修正)在较小的范围内。可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。当前第1页12