专利名称：变焦镜头系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变焦镜头系统。
背景技术：
近年来，随着多媒体的发展，数码产品等使用CCD (Charged CoupledDevice)或 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固体成像器件作为摄像元件的需求越来越大，由于这些固体成像器件如CXD或者CMOS的工艺技术提高，已经能够制作出每个像素只有几个微米大小的成像器件。由此又要求和上述成像器件配套的变焦镜头系统做到小型化。变焦镜头系统小型化的途径之一是提高变焦比，但是现有的变焦镜头系统，在变焦比要求较高时，对像差的矫正就变得困难，从而使得变焦镜头系统在满足小型化的同时成像的品质较差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种满足小型化的同时成像品质较好的变焦镜头系统。一种变焦镜头系统，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜组、一个负光焦度的第二透镜组、一个正光焦度的第三透镜组、一个正光焦度的第四透镜组及一个成像面，所述第一透镜组及所述第三透镜组在变焦过程中沿光轴方向固定，所述第二透镜组及所述第四透镜组在变焦过程中沿光轴移动。该变焦镜头系统满足条件式5 < f3/f4 <8.2 ；2. 1 < f2/fw < 3. 2，其中，f2为第二透镜组的有效焦距；f3为第三透镜组的有效焦距；f4为第四透镜组的有效焦距；fV为变焦镜头系统处于广角端状态下的有效焦距。在满足条件式的情况下，所述变焦镜头系统具有一较短的长度，从而满足变焦镜头系统小型化的要求，同时确保第二、三及四透镜组的光焦度在变焦镜头系统中的比例，以降低球差，提高成像品质。
图1为本发明提供的变焦镜头系统示意图。图2为图1的变焦镜头系统在广角状态的场曲图。图3为图1的变焦镜头系统在广角状态的畸变图。图4为图1的变焦镜头系统在广角状态的球差图。图5为图1的变焦镜头系统在中间焦距状态的场曲图。图6为图1的变焦镜头系统在中间焦距状态的畸变图。图7为图1的变焦镜头系统在中间焦距状态的球差图。图8为图1的变焦镜头系统在望远状态的场曲图。图9为图1的变焦镜头系统在望远状态的畸变图。
图10为图1的变焦镜头系统在望远状态的球差图。主要元件符号说明变焦镜头系统100第一透镜组10第一透镜11第二透镜12第三透镜13第四透镜14第二透镜组20第五透镜21第六透镜22第七透镜23第三透镜组30第四透镜组40第九透镜41第十透镜42第^^一透镜43光阑50滤光片60成像面70
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，为本发明提供的变焦镜头系统100。沿该变焦镜头系统100的光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜组10、一个负光焦度的第二透镜组20、 一个光阑50、一个正光焦度的第三透镜组30、一个正光焦度的第四透镜组40、及一个滤光片60。变焦镜头系统100在像侧具有一个成像面70。当所述变焦镜头系统100用于成像时，来自被摄物的光线从物侧方向射入所述变焦镜头系统100并依次经过所述第一透镜组10、第二透镜组20、光阑50、第三透镜组30及第四透镜组40，最终通过所述滤光片60汇聚到所述成像面70上，通过将CXD或CMOS等固体成像器件置于所述成像面70处，即可获取该被摄物的像。当所述变焦镜头系统100进行变焦操作时，所述第一透镜组10沿光轴方向固定，所述第二透镜组20沿光轴移动，所述第三透镜组30沿光轴方向固定，所述第四透镜组40沿光轴移动，以补偿变焦过程及物距变化所造成的成像面位置变动。另外，当所述变焦镜头系统100由广角状态切换至望远状态时， 所述第二透镜组20与所述第一透镜组10之间的间距会增加。本实施方式中，所述第一透镜组10从从物侧到像侧依次包括由第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13及第四透镜14。其中，所述第一透镜11是凸面面向所述物侧的凹弯月透镜，所述第二透镜12是凸透镜，所述第一透镜11与所述第二透镜12胶合在一起组成胶合透镜。所述第三透镜13是凸面面向所述物侧的凸弯月透镜。所述第四透镜14是一球面玻璃镜片，具体地，所述第四透镜14是凸面面向所述物侧的凸弯月玻璃透镜。通过在所述第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13后增加所述球面玻璃的第四透镜14，能够适当地补偿第一透镜组10在中间焦距状态及望远状态时产生的球面像差，从而有效提升变焦镜头系统100的影像解析能力。所述第二透镜组20从所述物侧到像侧依次包括第五透镜21、第六透镜22及第七透镜23。所述第五透镜21是凸面面向所述物侧的凹弯月透镜，所述第六透镜22是负光焦度透镜，所述第七透镜23是正光焦度透镜。所述第六透镜22与所述第七透镜23胶合在一起组成胶合透镜。为了实现整个变焦镜头系统100的低高度及低球差，该变焦镜头系统100满足以下条件式(1) 5 < f3/f4 < 8. 2 ；及(2)2. 1 < |f2/fw| < 3. 2,f2为所述第二透镜组20的有效焦距；f3为所述第三透镜组30的有效焦距；f4为所述第四透镜组40的有效焦距；fV为所述变焦镜头系统100处于广角端状态下的有效焦距。由于所述变焦镜头系统100中所述第三透镜组30光焦度过小会导致球差难以充分补偿，所述第四透镜组40光焦度过小则会导致第四透镜组40变焦时移动距离过长，不利于缩短镜头总长，且望远端的后焦会过短。另外，所述变焦镜头系统100中所述第二透镜组20的光焦度过大会导致组装敏感度过大，容易因组装偏心等因素使解析大幅下降，若所述第二透镜组20光焦度过小则会导致所述第二透镜组20于变焦时移动距离过长，不利于缩短镜头总长。而条件式(1)及条件式( 中分别给出了所述第三透镜组30有效焦距与所述第四透镜组40的焦距之间的关系，所述第二透镜组20与所述变焦镜头系统100处于广角端状态下的有效焦距之间的关系，通过上述两个条件式的限定，能够确保所述变焦镜头系统100 提高成像质量的同时，能够缩短变焦镜头系统100整体的长度。优选地，所述第一透镜组10满足条件式(3) 70 < V2 ；其中V2表示所述第二透镜的阿贝数，以更好的补正望远状态时的横向色差。优选地，所述第二透镜组20还满足条件式(4) 0. 2 < M2/L <0.4;其中M2为变焦镜头系统从广角状态切换到望远状态时第二透镜组沿光轴的最大移动量，L为变焦镜头系统总长，即第一透镜11靠近物侧的表面到所述成像面70的距离。 因为高变焦比的镜头，若第二透镜组20变焦时移动距离过短，则必须提高第二透镜组20的光焦度，从而会造成组装敏感度增加。若移动距离过长，一方面增加变焦镜头系统100总长，另一方面也增加了变焦时像面弯曲与球差的变化量。通过上述条件式(4)可以降低变焦镜头系统100的组装敏感度，减少变焦镜头系统100的长度及降低变焦时像面弯曲与球差的变化量。所述第三透镜组30为第八透镜，所述第三透镜组30是凸面面向所述物方的凸弯月透镜，所述第三透镜组30包含至少一个由非球面形成的表面。本实施方式中，所述第三透镜组30包含两个由非球面形成的表面，可以消除球差、慧差及像散，提升成像品质。优选地，所述第三透镜组30采用塑料镜片以降低变焦镜头系统100的成本。
所述第四透镜组40从所述物侧依次包括第九透镜41、第十透镜42及第十一透镜 43。所述第九透镜41是正光焦度透镜，所述第九透镜41包括至少一个由非球面形成的表面。本实施方式中，所述第九透镜41包括两个由非球面形成的表面，从而可以消除球差、慧差及像散，提升成像品质。所述第十透镜42是负光焦度透镜，所述第十一透镜43是正光焦度透镜，所述第十透镜42与所述第十一透镜43胶合在一起组成胶合透镜。由于所述第九透镜41没有与所述第十透镜42与所述第十一透镜43胶合，所以可以降低胶合步骤中因胶合不准确造成的产品报废的风险。优选地，所述第二透镜组20满足条件式(5)45 < (V6-V7)，其中，其中V6、V7表示所述第六及第七透镜的阿贝数，以更好的补正望远状态时的横向色差。所述光阑50位于第二透镜组20与第三透镜组30之间，以限制经过所述第二透镜组20的光线进入所述第三透镜组30的光通量，并让经过所述第二透镜组20后的光锥能更加对称，使所述变焦镜头系统100的慧差得以修正。优选地，所述光阑50设置于所述第三透镜组30靠近物侧的表面上，从而可减少所述变焦镜头系统100的元件数量，降低所述变焦镜头系统100组装的复杂度。实际操作时，可以直接将所述第三透镜组30的靠近物侧的表面上一外围环状区域涂黑以当作光阑50。所述滤光片60位于所述第四透镜组40与所述成像面70之间，主要用于滤除进入所述变焦镜头系统100光线中的位于红外波段的光线。可以理解，所述变焦镜头系统100的第二透镜组20及第四透镜组40都采用低色散材料制成。本实施方式中，第二透镜组20及第四透镜组40均由玻璃制成。下面请参照图2至图10，以具体实施方式
来详细说明本发明的变焦镜头系统100。以下实施方式中，所述第三透镜组30及所述第九透镜41的两个表面均采用非球面。非球面面型表达式如下
c/z2^ =-/ 9 · + Α^其中，A = "/2+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，c为镜面表面中心的曲率。该变焦镜头系统100各光学元件满足表1、表2、表3和表4的条件。表1至表4中各参数的含义如下f 变焦镜头系统100的有效焦距；D7 第一透镜组10与第二透镜组20的表面间距，即第四透镜14像侧表面与第五透镜21物侧表面之间的距离；D12 第二透镜组20与第三透镜组30的表面间距，即第七透镜23像侧表面与第三透镜组30物侧表面之间的距离；D15 第三透镜组30与第四透镜组40的表面间距，即第三透镜组30像侧表面与第九透镜41物侧表面之间的距离；D20 第四透镜组40与滤光片60的表面间距，即第十一透镜43像侧表面与滤光片 60物侧表面之间的距离；
Fno :F m ；2 ω 视场角。表权利要求
1.一种变焦镜头系统，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一个正光焦度的第一透镜组、一个负光焦度的第二透镜组、一个正光焦度的第三透镜组、一个正光焦度的第四透镜组及一个成像面，所述第一透镜组及所述第三透镜组在变焦过程中沿光轴方向固定，所述第二透镜组及所述第四透镜组在变焦过程中沿光轴移动，其特征在于该变焦镜头系统满足条件式5<€3/^4<8.2;2.1< f2/fw < 3. 2，其中，f2为第二透镜组的有效焦距；f3为第三透镜组的有效焦距；f4为第四透镜组的有效焦距；fV为变焦镜头系统处于广角端状态下的有效焦距。
2.如权利要求1所述的变焦镜头系统，其特征在于所述变焦镜头系统还满足条件式 0. 2 < M2/L < 0. 4，其中M2为变焦镜头系统从广角端到望远端时第二透镜组沿光轴的最大移动量，L为变焦镜头系统总长，为第一透镜靠近物侧的表面到所述成像面的距离。
3.如权利要求1所述的变焦镜头系统，其特征在于所述第一透镜组从从物侧到像侧依次包括胶合成胶合透镜的第一透镜与第二透镜，以及第三透镜与第四透镜，所述第二透镜是凸透镜；所述第二透镜组从所述物侧到像侧依次包括胶合成胶合透镜的第五透镜及第六透镜与第七透镜，所述第六透镜是负光焦度透镜，所述第七透镜是正光焦度透镜；所述第三透镜组包括第八透镜，其中所述第八透镜包括至少一个由非球面形成的表面；所述第四透镜组从所述物侧到像侧依次包括第九透镜以及胶合成胶合透镜的第十透镜与第十一透镜，所述第九透镜是正光焦度透镜，所述第九透镜包括至少一个由非球面形成的表面，所述第十透镜是负光焦度透镜，所述第十一透镜是正光焦度透镜。
4.如权利要求3所述的变焦镜头系统，其特征在于所述变焦镜头系统还满足条件式 70 < V2，其中V2表示所述第二透镜的阿贝数。
5.如权利要求3所述的变焦镜头系统，其特征在于所述变焦镜头系统还满足条件式 45 < (V6-V7)，其中V6、V7分别表示第六透镜及第七透镜的阿贝数。
6.如权利要求3所述的变焦镜头系统，其特征在于所述第一透镜是凸面面向所述物侧的凹弯月透镜，所述第三透镜、第四透镜及第八透镜是凸面面向所述物侧的凸弯月透镜， 所述第五透镜是凸面面向所述物侧的凹弯月透镜，所述第四透镜是一球面玻璃镜片，所述第八透镜是塑料镜片。
7.如权利要求1所述的变焦镜头系统，其特征在于所述变焦镜头系统还包括一个滤光片，所述滤光片位于所述第四透镜组与所述成像面之间。
8.如权利要求3所述的变焦镜头系统，其特征在于所述变焦镜头系统还包括一个光阑，所述光阑位于第七透镜与第八透镜之间。
9.如权利要求8所述的变焦镜头系统，其特征在于所述光阑设于第八透镜靠近物侧的表面上。
10.如权利要求8所述的变焦镜头系统，其特征在于所述光阑为形成在所述第八透镜的靠近物侧的表面上的一外围环状区域涂黑层。
全文摘要
本发明涉及一种变焦镜头系统，沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括一正光焦度的第一透镜组、一负光焦度的第二透镜组、一正光焦度的第三透镜组、一正光焦度的第四透镜组及一成像面，第一、三透镜组在变焦过程中沿光轴方向固定，第二、四透镜组在变焦过程中沿光轴移动。变焦镜头系统满足条件式5＜f3/f4＜8.2；2.1＜|f2/fw|＜3.2，其中，f2、f3及f4分别为第二、第三及第四透镜组的有效焦距；fw为变焦镜头系统处于广角端状态下的有效焦距。在满足条件式的情况下，变焦镜头系统具有较短的长度，从而满足变焦镜头系统小型化的要求，同时确保第二、三及四透镜组的光焦度在变焦镜头系统中的比例，以降低球差，提高成像品质。
文档编号G02B15/20GK102455496SQ201010514760
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21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