專利名稱：變焦鏡頭系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著多媒體的發(fā)展，數(shù)碼產(chǎn)品等使用CCD (Charged CoupledDevice)或 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固體成像器件作為攝像元件的需求越來越大，由于這些固體成像器件如CXD或者CMOS的工藝技術(shù)提高，已經(jīng)能夠制作出每個(gè)像素只有幾個(gè)微米大小的成像器件。由此又要求和上述成像器件配套的變焦鏡頭系統(tǒng)做到小型化。變焦鏡頭系統(tǒng)小型化的途徑之一是提高變焦比，但是現(xiàn)有的變焦鏡頭系統(tǒng)，在變焦比要求較高時(shí)，對(duì)像差的矯正就變得困難，從而使得變焦鏡頭系統(tǒng)在滿足小型化的同時(shí)成像的品質(zhì)較差。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種滿足小型化的同時(shí)成像品質(zhì)較好的變焦鏡頭系統(tǒng)。一種變焦鏡頭系統(tǒng)，沿其光軸從物側(cè)到像側(cè)方向依次包括一個(gè)正光焦度的第一透鏡組、一個(gè)負(fù)光焦度的第二透鏡組、一個(gè)正光焦度的第三透鏡組、一個(gè)正光焦度的第四透鏡組及一個(gè)成像面，所述第一透鏡組及所述第三透鏡組在變焦過程中沿光軸方向固定，所述第二透鏡組及所述第四透鏡組在變焦過程中沿光軸移動(dòng)。該變焦鏡頭系統(tǒng)滿足條件式5 < f3/f4 <8.2 ；2. 1 < f2/fw < 3. 2，其中，f2為第二透鏡組的有效焦距；f3為第三透鏡組的有效焦距；f4為第四透鏡組的有效焦距；fV為變焦鏡頭系統(tǒng)處于廣角端狀態(tài)下的有效焦距。在滿足條件式的情況下，所述變焦鏡頭系統(tǒng)具有一較短的長度，從而滿足變焦鏡頭系統(tǒng)小型化的要求，同時(shí)確保第二、三及四透鏡組的光焦度在變焦鏡頭系統(tǒng)中的比例，以降低球差，提高成像品質(zhì)。


圖1為本發(fā)明提供的變焦鏡頭系統(tǒng)示意圖。圖2為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在廣角狀態(tài)的場曲圖。圖3為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在廣角狀態(tài)的畸變圖。圖4為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在廣角狀態(tài)的球差圖。圖5為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在中間焦距狀態(tài)的場曲圖。圖6為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在中間焦距狀態(tài)的畸變圖。圖7為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在中間焦距狀態(tài)的球差圖。圖8為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在望遠(yuǎn)狀態(tài)的場曲圖。圖9為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在望遠(yuǎn)狀態(tài)的畸變圖。
圖10為圖1的變焦鏡頭系統(tǒng)在望遠(yuǎn)狀態(tài)的球差圖。主要元件符號(hào)說明變焦鏡頭系統(tǒng)100第一透鏡組10第一透鏡11第二透鏡12第三透鏡13第四透鏡14第二透鏡組20第五透鏡21第六透鏡22第七透鏡23第三透鏡組30第四透鏡組40第九透鏡41第十透鏡42第^^一透鏡43光闌50濾光片60成像面70
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明提供的變焦鏡頭系統(tǒng)100。沿該變焦鏡頭系統(tǒng)100的光軸從物側(cè)到像側(cè)方向依次包括一個(gè)正光焦度的第一透鏡組10、一個(gè)負(fù)光焦度的第二透鏡組20、 一個(gè)光闌50、一個(gè)正光焦度的第三透鏡組30、一個(gè)正光焦度的第四透鏡組40、及一個(gè)濾光片60。變焦鏡頭系統(tǒng)100在像側(cè)具有一個(gè)成像面70。當(dāng)所述變焦鏡頭系統(tǒng)100用于成像時(shí)，來自被攝物的光線從物側(cè)方向射入所述變焦鏡頭系統(tǒng)100并依次經(jīng)過所述第一透鏡組10、第二透鏡組20、光闌50、第三透鏡組30及第四透鏡組40，最終通過所述濾光片60匯聚到所述成像面70上，通過將CXD或CMOS等固體成像器件置于所述成像面70處，即可獲取該被攝物的像。當(dāng)所述變焦鏡頭系統(tǒng)100進(jìn)行變焦操作時(shí)，所述第一透鏡組10沿光軸方向固定，所述第二透鏡組20沿光軸移動(dòng)，所述第三透鏡組30沿光軸方向固定，所述第四透鏡組40沿光軸移動(dòng)，以補(bǔ)償變焦過程及物距變化所造成的成像面位置變動(dòng)。另外，當(dāng)所述變焦鏡頭系統(tǒng)100由廣角狀態(tài)切換至望遠(yuǎn)狀態(tài)時(shí)， 所述第二透鏡組20與所述第一透鏡組10之間的間距會(huì)增加。本實(shí)施方式中，所述第一透鏡組10從從物側(cè)到像側(cè)依次包括由第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13及第四透鏡14。其中，所述第一透鏡11是凸面面向所述物側(cè)的凹彎月透鏡，所述第二透鏡12是凸透鏡，所述第一透鏡11與所述第二透鏡12膠合在一起組成膠合透鏡。所述第三透鏡13是凸面面向所述物側(cè)的凸彎月透鏡。所述第四透鏡14是一球面玻璃鏡片，具體地，所述第四透鏡14是凸面面向所述物側(cè)的凸彎月玻璃透鏡。通過在所述第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13后增加所述球面玻璃的第四透鏡14，能夠適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償?shù)谝煌哥R組10在中間焦距狀態(tài)及望遠(yuǎn)狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的球面像差，從而有效提升變焦鏡頭系統(tǒng)100的影像解析能力。所述第二透鏡組20從所述物側(cè)到像側(cè)依次包括第五透鏡21、第六透鏡22及第七透鏡23。所述第五透鏡21是凸面面向所述物側(cè)的凹彎月透鏡，所述第六透鏡22是負(fù)光焦度透鏡，所述第七透鏡23是正光焦度透鏡。所述第六透鏡22與所述第七透鏡23膠合在一起組成膠合透鏡。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)100的低高度及低球差，該變焦鏡頭系統(tǒng)100滿足以下條件式(1) 5 < f3/f4 < 8. 2 ；及(2)2. 1 < |f2/fw| < 3. 2,f2為所述第二透鏡組20的有效焦距；f3為所述第三透鏡組30的有效焦距；f4為所述第四透鏡組40的有效焦距；fV為所述變焦鏡頭系統(tǒng)100處于廣角端狀態(tài)下的有效焦距。由于所述變焦鏡頭系統(tǒng)100中所述第三透鏡組30光焦度過小會(huì)導(dǎo)致球差難以充分補(bǔ)償，所述第四透鏡組40光焦度過小則會(huì)導(dǎo)致第四透鏡組40變焦時(shí)移動(dòng)距離過長，不利于縮短鏡頭總長，且望遠(yuǎn)端的后焦會(huì)過短。另外，所述變焦鏡頭系統(tǒng)100中所述第二透鏡組20的光焦度過大會(huì)導(dǎo)致組裝敏感度過大，容易因組裝偏心等因素使解析大幅下降，若所述第二透鏡組20光焦度過小則會(huì)導(dǎo)致所述第二透鏡組20于變焦時(shí)移動(dòng)距離過長，不利于縮短鏡頭總長。而條件式(1)及條件式( 中分別給出了所述第三透鏡組30有效焦距與所述第四透鏡組40的焦距之間的關(guān)系，所述第二透鏡組20與所述變焦鏡頭系統(tǒng)100處于廣角端狀態(tài)下的有效焦距之間的關(guān)系，通過上述兩個(gè)條件式的限定，能夠確保所述變焦鏡頭系統(tǒng)100 提高成像質(zhì)量的同時(shí)，能夠縮短變焦鏡頭系統(tǒng)100整體的長度。優(yōu)選地，所述第一透鏡組10滿足條件式(3) 70 < V2 ；其中V2表示所述第二透鏡的阿貝數(shù)，以更好的補(bǔ)正望遠(yuǎn)狀態(tài)時(shí)的橫向色差。優(yōu)選地，所述第二透鏡組20還滿足條件式(4) 0. 2 < M2/L <0.4;其中M2為變焦鏡頭系統(tǒng)從廣角狀態(tài)切換到望遠(yuǎn)狀態(tài)時(shí)第二透鏡組沿光軸的最大移動(dòng)量，L為變焦鏡頭系統(tǒng)總長，即第一透鏡11靠近物側(cè)的表面到所述成像面70的距離。 因?yàn)楦咦兘贡鹊溺R頭，若第二透鏡組20變焦時(shí)移動(dòng)距離過短，則必須提高第二透鏡組20的光焦度，從而會(huì)造成組裝敏感度增加。若移動(dòng)距離過長，一方面增加變焦鏡頭系統(tǒng)100總長，另一方面也增加了變焦時(shí)像面彎曲與球差的變化量。通過上述條件式(4)可以降低變焦鏡頭系統(tǒng)100的組裝敏感度，減少變焦鏡頭系統(tǒng)100的長度及降低變焦時(shí)像面彎曲與球差的變化量。所述第三透鏡組30為第八透鏡，所述第三透鏡組30是凸面面向所述物方的凸彎月透鏡，所述第三透鏡組30包含至少一個(gè)由非球面形成的表面。本實(shí)施方式中，所述第三透鏡組30包含兩個(gè)由非球面形成的表面，可以消除球差、慧差及像散，提升成像品質(zhì)。優(yōu)選地，所述第三透鏡組30采用塑料鏡片以降低變焦鏡頭系統(tǒng)100的成本。
所述第四透鏡組40從所述物側(cè)依次包括第九透鏡41、第十透鏡42及第十一透鏡 43。所述第九透鏡41是正光焦度透鏡，所述第九透鏡41包括至少一個(gè)由非球面形成的表面。本實(shí)施方式中，所述第九透鏡41包括兩個(gè)由非球面形成的表面，從而可以消除球差、慧差及像散，提升成像品質(zhì)。所述第十透鏡42是負(fù)光焦度透鏡，所述第十一透鏡43是正光焦度透鏡，所述第十透鏡42與所述第十一透鏡43膠合在一起組成膠合透鏡。由于所述第九透鏡41沒有與所述第十透鏡42與所述第十一透鏡43膠合，所以可以降低膠合步驟中因膠合不準(zhǔn)確造成的產(chǎn)品報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選地，所述第二透鏡組20滿足條件式(5)45 < (V6-V7)，其中，其中V6、V7表示所述第六及第七透鏡的阿貝數(shù)，以更好的補(bǔ)正望遠(yuǎn)狀態(tài)時(shí)的橫向色差。所述光闌50位于第二透鏡組20與第三透鏡組30之間，以限制經(jīng)過所述第二透鏡組20的光線進(jìn)入所述第三透鏡組30的光通量，并讓經(jīng)過所述第二透鏡組20后的光錐能更加對(duì)稱，使所述變焦鏡頭系統(tǒng)100的慧差得以修正。優(yōu)選地，所述光闌50設(shè)置于所述第三透鏡組30靠近物側(cè)的表面上，從而可減少所述變焦鏡頭系統(tǒng)100的元件數(shù)量，降低所述變焦鏡頭系統(tǒng)100組裝的復(fù)雜度。實(shí)際操作時(shí)，可以直接將所述第三透鏡組30的靠近物側(cè)的表面上一外圍環(huán)狀區(qū)域涂黑以當(dāng)作光闌50。所述濾光片60位于所述第四透鏡組40與所述成像面70之間，主要用于濾除進(jìn)入所述變焦鏡頭系統(tǒng)100光線中的位于紅外波段的光線?？梢岳斫猓鲎兘圭R頭系統(tǒng)100的第二透鏡組20及第四透鏡組40都采用低色散材料制成。本實(shí)施方式中，第二透鏡組20及第四透鏡組40均由玻璃制成。下面請(qǐng)參照?qǐng)D2至圖10，以具體實(shí)施方式
來詳細(xì)說明本發(fā)明的變焦鏡頭系統(tǒng)100。以下實(shí)施方式中，所述第三透鏡組30及所述第九透鏡41的兩個(gè)表面均采用非球面。非球面面型表達(dá)式如下
c/z2^ =-/ 9 · + Α^其中，A = "/2+Z2為從光軸到透鏡表面的高度，k是二次曲面系數(shù)，Ai為第i階的非球面面型系數(shù)，c為鏡面表面中心的曲率。該變焦鏡頭系統(tǒng)100各光學(xué)元件滿足表1、表2、表3和表4的條件。表1至表4中各參數(shù)的含義如下f 變焦鏡頭系統(tǒng)100的有效焦距；D7 第一透鏡組10與第二透鏡組20的表面間距，即第四透鏡14像側(cè)表面與第五透鏡21物側(cè)表面之間的距離；D12 第二透鏡組20與第三透鏡組30的表面間距，即第七透鏡23像側(cè)表面與第三透鏡組30物側(cè)表面之間的距離；D15 第三透鏡組30與第四透鏡組40的表面間距，即第三透鏡組30像側(cè)表面與第九透鏡41物側(cè)表面之間的距離；D20 第四透鏡組40與濾光片60的表面間距，即第十一透鏡43像側(cè)表面與濾光片 60物側(cè)表面之間的距離；
Fno :F m ；2 ω 視場角。表權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭系統(tǒng)，沿其光軸從物側(cè)到像側(cè)方向依次包括一個(gè)正光焦度的第一透鏡組、一個(gè)負(fù)光焦度的第二透鏡組、一個(gè)正光焦度的第三透鏡組、一個(gè)正光焦度的第四透鏡組及一個(gè)成像面，所述第一透鏡組及所述第三透鏡組在變焦過程中沿光軸方向固定，所述第二透鏡組及所述第四透鏡組在變焦過程中沿光軸移動(dòng)，其特征在于該變焦鏡頭系統(tǒng)滿足條件式5<€3/^4<8.2;2.1< f2/fw < 3. 2，其中，f2為第二透鏡組的有效焦距；f3為第三透鏡組的有效焦距；f4為第四透鏡組的有效焦距；fV為變焦鏡頭系統(tǒng)處于廣角端狀態(tài)下的有效焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述變焦鏡頭系統(tǒng)還滿足條件式 0. 2 < M2/L < 0. 4，其中M2為變焦鏡頭系統(tǒng)從廣角端到望遠(yuǎn)端時(shí)第二透鏡組沿光軸的最大移動(dòng)量，L為變焦鏡頭系統(tǒng)總長，為第一透鏡靠近物側(cè)的表面到所述成像面的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述第一透鏡組從從物側(cè)到像側(cè)依次包括膠合成膠合透鏡的第一透鏡與第二透鏡，以及第三透鏡與第四透鏡，所述第二透鏡是凸透鏡；所述第二透鏡組從所述物側(cè)到像側(cè)依次包括膠合成膠合透鏡的第五透鏡及第六透鏡與第七透鏡，所述第六透鏡是負(fù)光焦度透鏡，所述第七透鏡是正光焦度透鏡；所述第三透鏡組包括第八透鏡，其中所述第八透鏡包括至少一個(gè)由非球面形成的表面；所述第四透鏡組從所述物側(cè)到像側(cè)依次包括第九透鏡以及膠合成膠合透鏡的第十透鏡與第十一透鏡，所述第九透鏡是正光焦度透鏡，所述第九透鏡包括至少一個(gè)由非球面形成的表面，所述第十透鏡是負(fù)光焦度透鏡，所述第十一透鏡是正光焦度透鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述變焦鏡頭系統(tǒng)還滿足條件式 70 < V2，其中V2表示所述第二透鏡的阿貝數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述變焦鏡頭系統(tǒng)還滿足條件式 45 < (V6-V7)，其中V6、V7分別表示第六透鏡及第七透鏡的阿貝數(shù)。
6.如權(quán)利要求3所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述第一透鏡是凸面面向所述物側(cè)的凹彎月透鏡，所述第三透鏡、第四透鏡及第八透鏡是凸面面向所述物側(cè)的凸彎月透鏡， 所述第五透鏡是凸面面向所述物側(cè)的凹彎月透鏡，所述第四透鏡是一球面玻璃鏡片，所述第八透鏡是塑料鏡片。
7.如權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述變焦鏡頭系統(tǒng)還包括一個(gè)濾光片，所述濾光片位于所述第四透鏡組與所述成像面之間。
8.如權(quán)利要求3所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述變焦鏡頭系統(tǒng)還包括一個(gè)光闌，所述光闌位于第七透鏡與第八透鏡之間。
9.如權(quán)利要求8所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述光闌設(shè)于第八透鏡靠近物側(cè)的表面上。
10.如權(quán)利要求8所述的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述光闌為形成在所述第八透鏡的靠近物側(cè)的表面上的一外圍環(huán)狀區(qū)域涂黑層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭系統(tǒng)，沿其光軸從物側(cè)到像側(cè)方向依次包括一正光焦度的第一透鏡組、一負(fù)光焦度的第二透鏡組、一正光焦度的第三透鏡組、一正光焦度的第四透鏡組及一成像面，第一、三透鏡組在變焦過程中沿光軸方向固定，第二、四透鏡組在變焦過程中沿光軸移動(dòng)。變焦鏡頭系統(tǒng)滿足條件式5＜f3/f4＜8.2；2.1＜|f2/fw|＜3.2，其中，f2、f3及f4分別為第二、第三及第四透鏡組的有效焦距；fw為變焦鏡頭系統(tǒng)處于廣角端狀態(tài)下的有效焦距。在滿足條件式的情況下，變焦鏡頭系統(tǒng)具有較短的長度，從而滿足變焦鏡頭系統(tǒng)小型化的要求，同時(shí)確保第二、三及四透鏡組的光焦度在變焦鏡頭系統(tǒng)中的比例，以降低球差，提高成像品質(zhì)。
文檔編號(hào)G02B15/20GK102455496SQ201010514760
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者彭芳英, 柳曉娜, 王圣安, 黃海若 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司