变焦镜头的制作方法

本发明属于光学器件
技术领域：
，具体涉及一种变焦镜头。
背景技术：
：目前，公知的变焦电影镜头多数以屈光度为正的第一组固定，和若干移动组结合的结构比较多，比如日本特开2015-4917号专利公开的：从物体一侧起，变焦时第一组为正的屈光度固定不动，分别移动负的屈光度第2组，负的屈光度第3镜片组，正的屈光度第4组，和固定不动的正屈光度第5组等多组成分构成，物体从无限远到近距离移动时，合焦组为第一组的中间一部分，向像面方向移动进行合焦。还有日本特开2015-18083号专利公开的：从物体一侧起，变焦时第一组为正的屈光度固定不动，分别移动负的屈光度第2组，负的屈光度第3镜片组，负的屈光度第4组，和固定不动的正屈光度第5组等多组成分构成，物体从无限远到近距离移动时，合焦组为第一组的中间一部分，向像面方向移动进行合焦。以上结构虽然实现了高性能，包括3倍以上的变焦功能，但是存在着移动组过多，结构过于复杂，并且采用非球面矫正，导致体积庞大，制造难度大，成本高昂等缺点。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种变焦镜头，该变焦镜头具有结构简单，体积小巧，制造成本低的优点。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种变焦镜头，从物体侧至像面侧依次包括正屈光度的第一透镜组g1，负屈光度的第二透镜组g2，正屈光度的第三透镜组g3和正屈光度的第四透镜组g4；其中，从广角端向望远端变焦时，第一透镜组g1固定，第二透镜组g2由物体侧向像面侧移动，第三透镜组g3先从物体侧向像面侧移动，中途折返从像面侧向物体侧方向移动，第四透镜组g4由像面侧向物体侧方向移动；所述的第一透镜组g1包括三枚负透镜组成的负屈光度前组g1a，两枚正透镜组成的中间组g1b和正屈光度后组g1c组成，当物体从无限远向近距离移动时，所述的中间组g1b由物体侧向像面侧移动实现合焦；所述的变焦镜头还满足以下条件式：3≤wl/f1b≤7(1)2.5≤|f1c/f1b|≤6.5(2)0.1≤|tbc/fw|≤0.4(3)其中，wl：变焦镜头的光学全长；该光学全长为从物体侧第一面到像面的距离；f1b：第一透镜组g1的中间组g1b的焦距；f1c：第一透镜组g1的后组g1c的焦距；tbc：无穷远状态下，第一透镜组g1中的中间组g1b和后组g1c的空气间隔；fw：无穷远状态下，广角端的光学系焦距。优选的，所述的第一透镜组g1满足以下条件式：0.5≤|f1a/f1|≤0.8(4)其中，f1a：第一镜片组g1中的前组g1a的焦距；f1：无穷远状态下，第一透镜组g1的焦距。优选的，所述第三透镜组g3从广角端向望远端移动时中途折返并形成u形移动轨迹，且满足以下条件式：0.5≤(s2+s3+s4)/(fw×z)≤0.8(5)其中，s2：第二透镜组g2从广角端向望远端变焦时候的总移动量；s3：第三透镜组g3从广角端向望远端变焦时候的总移动量；s4：第四透镜组g4从广角端向望远端变焦时候的总移动量；fw：无穷远状态下，广角端的光学系焦距；z：变焦倍率。本发明中，如果超过条件式(1)的上限的话，镜头的全长过长，或者中间组g1b的屈光度过强，这样就会导致体积庞大，或者因为合焦组屈光度太强导致性能低下；如果超过条件式(1)的下限的话，虽然能够实现小型化，但是会导致对焦组屈光度太弱，合焦移动距离会很大，最终导致近摄能力很难实现。本发明中，如果超过条件式(2)的上限的话，第一透镜组g1的中间组g1b的屈光度会很强，虽然会改善近摄能力，但是太强会带来无法很好矫正的球差，畸变以及其他各种像差，会导致性能低下，如果超过条件式(2)的下限的话，虽然性能容易矫正，但是中间组g1b的屈光度太弱，会导致合焦移动量增大，体积也会变大，如果控制体积，就会导致近摄能力下降，这样就无法做到体积和性能得到很好的平衡。本发明中，如果超过条件式(3)的上限的话，第一透镜组g1中的中间组g1b和后组g1c的间隔过大，虽然近摄能力很容易实现，但是会导致镜头体积庞大，尤其是前组大口径镜片重量急剧增加，体积，成本和加工难度都会提高，无法做到小型化低成本的变焦镜头。如果超过条件式(3)的下限的话，中间组g1b和后组g1c的间隔过小，虽然容易实现小型化，但是合焦间隔很小，很难实现很好的近摄能力。本发明中，如果超过条件式(4)的上限的话，第一透镜组g1中的前组g1a的负屈光度过弱，因为中间组g1b和后组g1c均为正屈光度，将很难做到正负像差相互补正的功能，同时因为负屈光度过弱，也无法实现广角效果。如果超过条件式(4)的下限的话，虽然能实现很好的正负像差补正的效果，但是因为负屈光度过强，同样会产生多余的像差，如边缘慧差，像散等像差将很难矫正。本发明中，如果超过条件式(5)的上限的话，移动组第二透镜组g2，第三透镜组g3，第四透镜组g4的移动量过大，虽然能很好的实现高倍率的效果，但是会导致光学系体积庞大，成本增加。如果超过条件式(5)的下限的话，虽然能实现小体积，但是如果要实现同样的变焦倍率，就要增加各透镜组的屈光度，这样就会导致各种像差产生，很难实现高性能的要求。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明通过合理的镜头组群配合和指定的移动方式，可以实现体积小巧，性能高，成本低的效果，且实现了变焦倍率超过3倍的变焦镜头。附图说明图1为实施例1提供的变焦镜头的示意图；图2为实施例1的无穷远，最近摄影距离时的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差；图3为实施例2提供的变焦镜头的示意图；图4为实施例2的无穷远，最近摄影距离时的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。实施例1结合图1所示，从物体侧起至像面侧依次包括正屈光度的第一透镜组g1，负屈光度的第二透镜组g2，正屈光度的第三透镜组g3和正屈光度第四透镜组g4四个部分组成；从广角端向望远端变焦的时候，第一透镜组g1固定，第二透镜组g2由物体侧向像面侧移动，移动量为s2，第三透镜组g3先从物体侧向像面侧方向移动，中途折返从像面侧向物体侧方向移动，总移动量为s3，第四透镜组g4由像面侧向物体侧方向移动；其中，所述的第一透镜组g1有三部分组成，分别为由三枚负透镜组成的负屈光度前组g1a，两枚正透镜组成的中间组g1b和正屈光度后组g1c组成；当物体从无限远向近距离移动时候，所述中间组g1b由物体侧向像面侧移动实现合焦。实施例1的无穷远，最近摄影距离时的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差如图2所示。实施例1的数据如下：其中，r(mm)：各个面的曲率半径；d(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；nd：d线的各个玻璃的折射率；vd：玻璃的阿贝数；焦点距离：20.8060～36.2317～77.8754；fno：2.8～2.8～2.8；半画角ω：34.65～20.5～9.85；焦点距离20.80636.231777.8754d(6)0.80540.80540.8054d(10)5.42315.42315.4231d(15)0.966518.187929.5193d(23)33.907822.27331.4163d(28)21.600412.157110.0212d(36)28.275732.127143.7612实施例2如图3所示，从物体侧起至像面侧依次包括正屈光度的第一透镜组g1，负屈光度的第二透镜组g2，正屈光度的第三透镜组g3和正屈光度第四透镜组g4四个部分组成；从广角端向望远端变焦的时候，第一透镜组g1固定，第二透镜组g2由物体侧向像面侧移动，移动量为s2，第三透镜组g3先从物体侧向像面侧方向移动，中途折返从像面侧向物体侧方向移动，总移动量为s3，第四透镜组g4由像面侧向物体侧方向移动；其中，所述的第一透镜组g1有三部分组成，分别为由三枚负透镜组成的负屈光度前组g1a，两枚正透镜组成的中间组g1b和正屈光度后组g1c组成；当物体从无限远向近距离移动时候，中间组g1b由物体侧向像面侧移动实现合焦。实施例2的无穷远，最近摄影距离时的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差如图4所示。实施例2的数据如下：其中，r(mm)：各个面的曲率半径；d(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；nd：d线的各个玻璃的折射率；vd：玻璃的阿贝数；焦点距离：23.0191～40.1343～86.2597；fno：2.8～2.8～2.8；半画角ω：32.2～18.9～9.05；焦点距离23.019140.134386.2597d(6)1.78341.78341.7834d(10)4.75684.75684.7568d(15)1.177418.668129.7437d(23)38.97725.43961.6766d(29)18.03059.37417.7281d(37)31.32636.029150.3625条件式满足情况：实施例1实施例2条件式(1):3≤wl/f1b≤75.8025.752条件式(2):2.5≤|f1c/f1b|≤6.55.1563.706条件式(3):0.1≤|tbc/fw|≤0.40.2610.207条件式(4):0.5≤|f1a/f1|≤0.80.6560.615条件式(5):0.5≤(s2+s3+s4)/(fw×z)≤0.80.6160.652通过本发明给出的技术方案，如实施例1和实施例2中从物体侧起至像面侧依次包括正屈光度的第一透镜组g1，负屈光度的第二透镜组g2，正屈光度的第三透镜组g3和正屈光度第四透镜组g4四个部分组成；从广角端向望远端变焦的时候，第一透镜组g1固定，第二透镜组g2由物体侧向像面侧移动，移动量为s2，第三透镜组g3先从物体侧向像面侧方向移动，中途折返从像面侧向物体侧方向移动，总移动量为s3，第四透镜组g4由像面侧向物体侧方向移动；其中，所述的第一透镜组g1有三部分组成，分别为由三枚负透镜组成的负屈光度前组g1a，两枚正透镜组成的中间组g1b和正屈光度后组g1c组成；当物体从无限远向近距离移动时候，中间组g1b由物体侧向像面侧移动实现合焦。因为通过各透镜组的焦距最优化匹配和各透镜组的指定移动轨迹，实现了透镜组少量化，结构简单化，且实现了体积小，去处了昂贵的非球面，降低加工难度，实现了低成本，高性能，且变焦倍率超过3倍的效果。可以广泛的应用于数码相机镜头，摄像机镜头，尤其用于电影镜头等领域。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12