CN106842527A - 一种变焦距镜头 - Google Patents
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Abstract
一种变焦距镜头，所述光学系统包括沿光线入射方向依次设有，光焦度为正的透镜群A、光焦度为负的透镜群B、光阑S、光焦度为正的透镜群C、光焦度为正的透镜群D。其中，所述A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使所述D透镜群沿着光轴做相应的非线性移动，进行伴随变倍而来的像面变动做出校正和调焦，保证系统像面在焦距变化过程中的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种变焦距镜头，特别是涉及一种低成本、小体积、轻重量、高性能、大光圈、高放大倍率的变焦距镜头。
背景技术
二十世纪初，美国光学专家Allen·Mann首次采用“物像交换”原理来保持像面的尽可能不动，并且成功设计出了世界上第一款真正意义上的变焦距镜头(U.S.P.696788)。但初期由于缺少计算机技术和光学冷加工、镀膜技术不完善，使得变焦距系统的光学设计和实际应用受到了很大的限制，所以这个时期的变焦距镜头未能得到普遍应用，仍处于研究发展阶段。
二十世纪四十年代到七十年代，由于受电影行业及摄影技术发展的推动，变焦距镜头获得了很大的发展。1932年德国光学专家赫尔穆特专门为西门子设计了一款25～80mm变焦距镜头。此变焦距镜头结构非常复杂，由6组(8个)透镜构成。该镜头中两个运动组元分别独立运动，这样不仅实现了系统焦距的变化，同时保证了系统像面在焦距变化过程中的稳定。随后几十年间机械加工水平，尤其是精密机械加工技术、镀膜技术、光学冷加工技术都得到了长足的发展，解决了当时机械补偿变焦法因达不到精度要求而无法实现的问题，充分显示出了它的优越性。而后，变焦距镜头的设计与生产进入了一个爆炸式发展时期，在解决了成像质量的前提下,人们开始追求以扩大倍率、增加视场、提高相对孔径为主要得研究目标。几乎所有之前定焦镜头出现的领域，都有变焦距镜头替代的身影，包括传统的电影拍摄镜头、监控镜头、天文望远镜头、显微镜，以及新兴的手机镜头、无人机镜头、扫描镜头等等。
目前，安防监控中所涉及的中大型变焦距镜头基本上存在以下这几点缺陷：镜头倍率较小；外形尺寸较大；无法实现大口径比；变焦、聚焦调节过程复杂，无法实现自动聚焦；红外共焦效果差等。因此，能够解决以上缺陷，并且应用于安防监控领域，实现低成本、小体积、轻重量、高性能、大光圈、高放大倍率的变焦距镜头少之又少。
例如专利文献(公开号103293646A)所述的变焦距镜头，基本解决了以上的几个缺陷。其在86mm的光学总长中实现了30X的有效光学变倍，且利用步进马达实现全程的自动变焦。但是，该专利文献所述的变焦距镜头为了实现1080P的性能要求，以及广角端大光圈的效果，使用了4片非球面镜片，且镜片群组高达5个，这使得该变焦距镜头的成本大大增加，量产的稳定性也大打折扣。
因此，30倍变焦距镜头作为安防监控领域中应用最为广泛的中大型变焦距镜头，急需在保证小体积、轻重量、高性能、大光圈、高放大倍率的前提下，尽可能少使用非球面镜片，且只使用4个镜片群组，实现低成本化的设计与量产。
发明内容
本发明要解决现有技术的上述问题提供一种变焦距镜头，在保证小体积、轻重量、高性能、大光圈、高放大倍率的前提下，跨越整个变倍域而良好地校正各类像差，并只使用4个镜片群组，2片非球面镜片，最终达到低成本化的设计与量产。
为了达到上述目的，本发明的变焦距镜头，其特征在于：所述光学系统包括沿光线入射方向依次设有，光焦度为正的透镜群A、光焦度为负的透镜群B、光阑S、光焦度为正的透镜群C、光焦度为正的透镜群D。其中，所述A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使所述D透镜群沿着光轴做相应的非线性移动，进行伴随变倍而来的像面变动做出校正和调焦，保证系统像面在焦距变化过程中的稳定。
所述透镜群A，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第二透镜为光焦度为正的球面透镜，且第一透镜与第二透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第三透镜为光焦度为正的球面透镜，第四透镜为光焦度为正的球面透镜；
所述透镜群B，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起依次包括第五透镜、第六透镜和第七透镜，第五透镜为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第六透镜为光焦度为负的至少一面面型为非球面的非球面透镜，第七透镜为光焦度为正的球面透镜；
所述的光阑S，其为可变光阑，随着镜头倍率的增大而进行相应的缩光圈措施；
所述透镜群C，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第八透镜、第九透镜、第十透镜和第十一透镜，第八透镜为光焦度为正的非球面透镜，第九透镜为光焦度为负的球面透镜，第十透镜为光焦度为正的双凸球面透镜，且第九透镜与第十透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第十一透镜为光焦度为负的球面透镜，可以是双凹或前凸后凹透镜。
所述透镜群D，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括至少三枚透镜。
进一步的，所述光学系统满足以下条件。
所述透镜群A中，第一透镜满足条件式：
(1)Nd1＞1.7，Vd1＜30
式中Nd1为第一透镜的折射率，Vd1为第一透镜的阿贝数。
所述透镜群A中，第二透镜满足条件式：
(2)Nd2＜1.6，Vd2＞65
式中Nd2为第二透镜的折射率，Vd2为第二透镜的阿贝数。
所述透镜群A中，第三透镜满足条件式：
(3)Nd3＜1.6，Vd3＞65
式中Nd3为第三透镜的折射率，Vd3为第三透镜的阿贝数。
所述透镜群A中，第四透镜满足条件式：
(4)Nd4＜1.6，Vd4＞65
式中Nd4为第四透镜的折射率，Vd4为第四透镜的阿贝数。
所述透镜群B中，第五透镜满足条件式：
(5)Nd5＞1.85，Vd5＜35
式中Nd5为第五透镜的折射率，Vd5为第五透镜的阿贝数，r8、r9分别为第五透镜凸面与凹面的曲率半径，f5为第五透镜的焦距，fW为广角端光学系统全系的焦距。
所述透镜群B中，第七透镜满足条件式：
(8)Nd7＞1.9，Vd7＜30
式中Nd7为第七透镜的折射率，Vd7为第七透镜的阿贝数。
所述透镜群C中，第十透镜满足条件式：
(9)Nd10＜1.6，Vd10＞65
式中Nd10为第十透镜的折射率，Vd10为第十透镜的阿贝数，Φ18为第十透镜前表面的有效通光口径，r18为第十透镜前表面的曲率半径。
本发明，透镜群A中连续利用了三片具有低色散特性的第二透镜、第三透镜和第四透镜，这三片透镜的光焦度均为正，且镜片边缘厚度小，能够充分矫正光学系统在望远端的色差，尤其对于红外光线的收敛，能够保证望远端较好的红外共焦特性。同时，也能够收敛望远端蓝紫光波段的色差，使画面颜色感真实明锐，无明显的紫边现象。
透镜群B中，连续利用了一片前凸后凹的球面镜片与一片双凹的非球面镜片，且这两片透镜的光焦度均为负，能够有效矫正不同倍率的场曲，且对消除像散、控制广角端的畸变起到了良好的效果。
光阑S位于透镜群B与透镜群C之间，有效得控制了光学系统的通光亮，且能够随着光学系统倍率得增加相应地收缩光圈的孔径，能够有效减弱中间倍率的光晕现象，保证光学系统整个变倍域均具有良好的性能。
透镜群C中，第一片镜片为非球面镜片，这使得光学系统在广角端即使通光口径很大(FNO很小)时，也能够很好地矫正周边视场的球差，保证全视场均具有良好的性能。同时，透镜群C中将前凸后凹的第九透镜与具有低色散特性的双凸的第十透镜通过胶合形成一个胶合镜片，有效地改善了镜头在广角端的色差。使得镜头在380nm～850nm的宽光谱范围像差得以校正和平衡，实现了广角端完全红外共焦。这样镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度环境下，通过红外补光，也能清晰成像。
因此，本发明的优点在于：
利用一种只使用了4个镜片群组，2片非球面镜片的变焦距光学系统，提供了一款低成本、小体积、轻重量、高性能、大光圈、生产加工组装较为简易的变焦距镜头，该变焦距镜头跨越整个变倍域而良好地校正了各类像差，实现30倍的有效光学变倍率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1的变焦距镜头的构成的沿光轴的剖面图；
图2是本发明实施例1的变焦距镜头的相对于d线的各像差图；
图3是本发明实施例2的变焦距镜头的构成的沿光轴的剖面图；
图4是本发明实施例2的变焦距镜头的相对于d线的各像差图；
图5是本发明实施例3的变焦距镜头的构成的沿光轴的剖面图；
图6是本发明实施例3的变焦距镜头的相对于d线的各像差图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的变焦距镜头具备：沿光线入射方向依次设有，光焦度为正的透镜群A、光焦度为负的透镜群B、光阑S、光焦度为正的透镜群C、光焦度为正的透镜群D。其中，所述A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使所述D透镜群沿着光轴做相应的非线性移动，进行伴随变倍而来的像面变动做出校正和调焦，保证系统像面在焦距变化过程中的稳定。
本发明的目的在于提供一种变焦距镜头，在保证小体积、轻重量、高性能、大光圈、高放大倍率的前提下，跨越整个变倍域而良好地校正各类像差，并只使用4个镜片群组，2片非球面镜片，最终达到低成本化的设计与量产。
为了达到以上目的，而优选设定如下所示的各种条件。
所述透镜群A，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3和第四透镜G4，以物方为前方，第一透镜G1为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第二透镜G2为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，且第一透镜G1与第二透镜G2通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第三透镜G3为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，第四透镜G4为光焦度为正的前凸后凹球面透镜；
所述透镜群B，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起依次包括第五透镜G5、第六透镜G6和第七透镜G7，以物方为前方，第五透镜G5为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第六透镜G6为光焦度为负的至少一面面型为非球面的非球面透镜，第七透镜G7为光焦度为正的双凸球面透镜；
所述的光阑S，其为可变光阑，随着镜头倍率的增大而进行相应的缩光圈措施；
所述透镜群C，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第八透镜G8、第九透镜G9、第十透镜G10和第十一透镜G11，以物方为前方，第八透镜G8为光焦度为正的非球面透镜，第九透镜G9为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第十透镜G10为光焦度为正的双凸球面透镜，且第九透镜G9与第十透镜G10通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第十一透镜G11为光焦度为负的双凹球面透镜；
所述透镜群D，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第十二透镜G12、第十三透镜G13和第十四透镜G14，以物方为前方，第十二透镜G12为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，第十三透镜G13为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第十四透镜G14为光焦度为正的双凸球面透镜，且第十三透镜G13与第十四透镜G14通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片。
进一步的，所述光学系统满足以下条件。
所述透镜群A中，第一透镜G1满足条件式：
(1)Nd1＞1.7，Vd1＜30
式中Nd1为第一透镜G1的折射率，Vd1为第一透镜G1的阿贝数。
所述透镜群A中，第二透镜G2满足条件式：
(2)Nd2＜1.6，Vd2＞65
式中Nd2为第二透镜G2的折射率，Vd2为第二透镜G2的阿贝数。
所述透镜群A中，第三透镜G3满足条件式：
(3)Nd3＜1.6，Vd3＞65
式中Nd3为第三透镜G3的折射率，Vd3为第三透镜G3的阿贝数。
所述透镜群A中，第四透镜G4满足条件式：
(4)Nd4＜1.6，Vd4＞65
式中Nd4为第四透镜G4的折射率，Vd4为第四透镜G4的阿贝数。
所述透镜群B中，第五透镜G5满足条件式：
(5)Nd5＞1.85，Vd5＜35
式中Nd5为第五透镜G5的折射率，Vd5为第五透镜G5的阿贝数，r8、r9分别为第五透镜G5凸面与凹面的曲率半径，f5为第五透镜G5的焦距，fW为广角端光学系统全系的焦距。
所述透镜群B中，第七透镜G7满足条件式：
(8)Nd7＞1.9，Vd7＜30
式中Nd7为第七透镜G7的折射率，Vd7为第七透镜G7的阿贝数。
所述透镜群C中，第十透镜G10满足条件式：
(9)Nd10＜1.6，Vd10＞65
式中Nd10为第十透镜G10的折射率，Vd10为第十透镜G10的阿贝数，Φ18为第十透镜G10前表面的有效通光口径，r18为第十透镜G10前表面的曲率半径。
本发明所有非球面镜片的非球面公式表达如下：
式中，Z为非球面沿光轴方向的高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高sag；c＝1/R，R表示镜面的曲率半径，K为圆锥系数conic，A、B、C、D、E、F为高次非球面系数，而系数中的e代表科学计数号，例e-005表示10-5。
本发明，透镜群A中连续利用了三片具有低色散特性的第二透镜G2、第三透镜G3和第四透镜G4，这三片透镜的光焦度均为正，且镜片边缘厚度小，能够充分矫正光学系统在望远端的色差，尤其对于红外光线的收敛，能够保证望远端较好的红外共焦特性。同时，也能够收敛望远端蓝紫光波段的色差，使画面颜色感真实明锐，无明显的紫边现象。
透镜群B中，连续利用了一片前凸后凹的球面镜片与一片双凹的非球面镜片，且这两片透镜的光焦度均为负，能够有效矫正不同倍率的场曲，且对消除像散、控制广角端的畸变起到了良好的效果。
光阑S位于透镜群B与透镜群C之间，有效得控制了光学系统的通光亮，且能够随着光学系统倍率得增加相应地收缩光圈的孔径，能够有效减弱中间倍率的光晕现象，保证光学系统整个变倍域均具有良好的性能。
透镜群C中，第一片镜片G1为非球面镜片，这使得光学系统在广角端即使通光口径很大(FNO很小)时，也能够很好地矫正周边视场的球差，保证全视场均具有良好的性能。同时，透镜群C中将前凸后凹的第九透镜G9与具有低色散特性的双凸的第十透镜G10通过胶合形成一个胶合镜片，有效地改善了镜头在广角端的色差。使得镜头在380nm～850nm的宽光谱范围像差得以校正和平衡，实现了广角端完全红外共焦。这样镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度环境下，通过红外补光，也能清晰成像。
如以上说明，本发明的变焦距镜头，通过具备上述构成，可达成小型化、广角化、大口径比化、高倍率化，并且跨越整个变倍域良好地校正诸像差，能够对应可以进行全高清方式的摄影的固体摄像元件。特别是通过满足上述各条件式，可以使小型化、广角化、大口径比化、高倍率化和高光学性能的维持并立。
以下，基于附图，详细地说明本发明的变焦透镜的实施例。还有，本发明不受以下的实施例限定。
【实施例1】
图1是表示实施例1的变焦距镜头的构成的沿光轴的剖面图。该变焦距镜头，沿光线入射方向依次设有，光焦度为正的透镜群A、光焦度为负的透镜群B、光阑S、光焦度为正的透镜群C、光焦度为正的透镜群D。该变焦透镜，
另外，在透镜群D的G14和成像面IMAGE之间，配置有保护玻璃CG。保护玻璃CG可根据需要配置，而在不需要时可以省略。还有，在成像面IMAGE，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面。
就透镜群A而言，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3和第四透镜G4，以物方为前方，第一透镜G1为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第二透镜G2为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，且第一透镜G1与第二透镜G2通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第三透镜G3为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，第四透镜G4为光焦度为正的前凸后凹球面透镜；
就透镜群B而言，沿光轴方向从物方起依次包括第五透镜G5、第六透镜G6和第七透镜G7，以物方为前方，第五透镜G5为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第六透镜G6为光焦度为负的至少一面面型为非球面的非球面透镜，第七透镜G7为光焦度为正的双凸球面透镜；
就透镜群C而言，沿光轴方向从物方起依次包括第八透镜G8、第九透镜G9、第十透镜G10和第十一透镜G11，以物方为前方，第八透镜G8为光焦度为正的非球面透镜，第九透镜G9为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第十透镜G10为光焦度为正的双凸球面透镜，且第九透镜G9与第十透镜G10通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第十一透镜G11为光焦度为负的双凹球面透镜；
就透镜群D而言，沿光轴方向从物方起依次包括第十二透镜G12、第十三透镜G13和第十四透镜G14，以物方为前方，第十二透镜G12为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，第十三透镜G13为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第十四透镜G14为光焦度为正的双凸球面透镜，且第十三透镜G13与第十四透镜G14通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片。
该变焦距镜头，A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使所述D透镜群沿着光轴做相应的非线性移动，进行伴随变倍而来的像面变动做出校正和调焦，保证系统像面在焦距变化过程中的稳定。
以下，示出关于实施例1的变焦距镜头的各种数值数据。
变焦透镜全系的焦距：4.7(广角端)～26.5(中间焦点位置)～141.0(望远端)
FNO＝1.5(广角端)～2.9(中间焦点位置)～4.1(望远端)
半视场角(ω)＝34.8(广角端)～6.98(中间焦点位置)～1.20(望远端)
(透镜数据)
圆锥系数(k)和非球面系数(A、B、C、D、E、F)
(第10面)
k＝-33.2105，
A＝-2.45067e-003，B＝5.26772e-005，
C＝2.15007e-006，D＝-7.50500e-008，
E＝-1.80649e-009，F＝-9.64586e-012
(第11面)
k＝42.5967，
A＝1.50661e-004，B＝2.58579e-005，
C＝-7.45459e-006，D＝-1.29614e-007，
E＝3.71175e-009，F＝-2.17129e-011
(第15面)
k＝0.0235，
A＝-4.00462e-005，B＝-1.88690e-007，
C＝6.19393e-008，D＝2.00788e-010，
E＝-6.28802e-012，F＝-6.04722e-014
(第16面)
k＝0，
A＝8.05082e-005，B＝1.24778e-006，
C＝-5.47311e-008，D＝6.93326e-010，
E＝-8.00028e-014，F＝-7.31238e-014
(变倍数据)
(关于条件式(1)的数值)
Nd1＝1.84666，Vd1＝23.78
(关于条件式(2)的数值)
Nd2＝1.49700，Vd2＝81.60
(关于条件式(3)的数值)
Nd3＝1.49700，Vd3＝81.60
(关于条件式(4)的数值)
Nd4＝1.49700，Vd4＝81.60
(关于条件式(5)的数值)
Nd5＝2.00069，Vd5＝25.46
(关于条件式(6)的数值)
(关于条件式(7)的数值)
(关于条件式(8)的数值)
Nd7＝1.94595，Vd7＝17.98
(关于条件式(9)的数值)
Nd10＝1.49700，Vd10＝81.60
(关于条件式(10)的数值)
图2是实施例1的变焦距镜头的相对于d线(λ＝587.56nm)的各像差图。另，像散图中的S、M，分别表示弧矢像面、子午像面所对应的像差。
【实施例2】
图3是表示实施例2的变焦距镜头的构成的沿光轴的剖面图。该变焦距镜头，沿光线入射方向依次设有，光焦度为正的透镜群A、光焦度为负的透镜群B、光阑S、光焦度为正的透镜群C、光焦度为正的透镜群D。该变焦透镜，
另外，在透镜群D的G14和成像面IMAGE之间，配置有保护玻璃CG。保护玻璃CG可根据需要配置，而在不需要时可以省略。还有，在成像面IMAGE，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面。
就透镜群A而言，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3和第四透镜G4，以物方为前方，第一透镜G1为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第二透镜G2为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，且第一透镜G1与第二透镜G2通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第三透镜G3为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，第四透镜G4为光焦度为正的前凸后凹球面透镜；
就透镜群B而言，沿光轴方向从物方起依次包括第五透镜G5、第六透镜G6和第七透镜G7，以物方为前方，第五透镜G5为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第六透镜G6为光焦度为负的至少一面面型为非球面的非球面透镜，第七透镜G7为光焦度为正的双凸球面透镜；
就透镜群C而言，沿光轴方向从物方起依次包括第八透镜G8、第九透镜G9、第十透镜G10和第十一透镜G11，以物方为前方，第八透镜G8为光焦度为正的非球面透镜，第九透镜G9为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第十透镜G10为光焦度为正的双凸球面透镜，且第九透镜G9与第十透镜G10通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第十一透镜G11为光焦度为负的双凹球面透镜；
就透镜群D而言，沿光轴方向从物方起依次包括第十二透镜G12、第十三透镜G13和第十四透镜G14，以物方为前方，第十二透镜G12为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，第十三透镜G13为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第十四透镜G14为光焦度为正的双凸球面透镜，且第十三透镜G13与第十四透镜G14通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片。
该变焦距镜头，A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使所述D透镜群沿着光轴做相应的非线性移动，进行伴随变倍而来的像面变动做出校正和调焦，保证系统像面在焦距变化过程中的稳定。
以下，示出关于实施例2的变焦距镜头的各种数值数据。
变焦透镜全系的焦距：4.7(广角端)～26.5(中间焦点位置)～141.0(望远端)
FNO＝1.5(广角端)～2.9(中间焦点位置)～4.1(望远端)
半视场角(ω)＝34.8(广角端)～6.98(中间焦点位置)～1.20(望远端)
(透镜数据)
圆锥系数(k)和非球面系数(A、B、C、D、E、F)
(第10面)
k＝-36.2532，
A＝-1.99037e-003，B＝4.85322e-005，
C＝3.00010e-006，D＝-8.21500e-008，
E＝-3.65789e-009，F＝-1.58756e-011
(第11面)
k＝66.4012，
A＝3.25482e-004，B＝1.45165e-005，
C＝-7.16556e-006，D＝-4.56259e-007，
E＝9.82851e-009，F＝-2.15926e-011
(第15面)
k＝0.0148，
A＝-5.29456e-005，B＝-9.47515e-007，
C＝6.05458e-008，D＝2.95754e-010，
E＝-7.55636e-012，F＝-3.71476e-014
(第16面)
k＝0，
A＝-4.55905e-005，B＝1.95233e-006，
C＝-5.28349e-008，D＝6.24824e-010，
E＝-8.28429e-014，F＝-7.28942e-015
(变倍数据)
(关于条件式(1)的数值)
Nd1＝1.84666，Vd1＝23.78
(关于条件式(2)的数值)
Nd2＝1.49700，Vd2＝81.60
(关于条件式(3)的数值)
Nd3＝1.49700，Vd3＝81.60
(关于条件式(4)的数值)
Nd4＝1.49700，Vd4＝81.60
(关于条件式(5)的数值)
Nd5＝2.00069，Vd5＝25.46
(关于条件式(6)的数值)
(关于条件式(7)的数值)
(关于条件式(8)的数值)
Nd7＝1.94595，Vd7＝17.98
(关于条件式(9)的数值)
Nd10＝1.49700，Vd10＝81.60
(关于条件式(10)的数值)
图4是实施例2的变焦距镜头的相对于d线(λ＝587.56nm)的各像差图。另，像散图中的S、M，分别表示弧矢像面、子午像面所对应的像差。
【实施例3】
图5是表示实施例3的变焦距镜头的构成的沿光轴的剖面图。该变焦距镜头，沿光线入射方向依次设有，光焦度为正的透镜群A、光焦度为负的透镜群B、光阑S、光焦度为正的透镜群C、光焦度为正的透镜群D。该变焦透镜，
另外，在透镜群D的G14和成像面IMAGE之间，配置有保护玻璃CG。保护玻璃CG可根据需要配置，而在不需要时可以省略。还有，在成像面IMAGE，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面。
就透镜群A而言，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3和第四透镜G4，以物方为前方，第一透镜G1为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第二透镜G2为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，且第一透镜G1与第二透镜G2通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第三透镜G3为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，第四透镜G4为光焦度为正的前凸后凹球面透镜；
就透镜群B而言，沿光轴方向从物方起依次包括第五透镜G5、第六透镜G6和第七透镜G7，以物方为前方，第五透镜G5为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第六透镜G6为光焦度为负的至少一面面型为非球面的非球面透镜，第七透镜G7为光焦度为正的双凸球面透镜；
就透镜群C而言，沿光轴方向从物方起依次包括第八透镜G8、第九透镜G9、第十透镜G10和第十一透镜G11，以物方为前方，第八透镜G8为光焦度为正的非球面透镜，第九透镜G9为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第十透镜G10为光焦度为正的双凸球面透镜，且第九透镜G9与第十透镜G10通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第十一透镜G11为光焦度为负的双凹球面透镜；
就透镜群D而言，沿光轴方向从物方起依次包括第十二透镜G12、第十三透镜G13和第十四透镜G14，以物方为前方，第十二透镜G12为光焦度为正的前凸后凹球面透镜，第十三透镜G13为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第十四G14透镜为光焦度为正的双凸球面透镜，且第十三透镜G13与第十四透镜G14通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片。
该变焦距镜头，A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使所述D透镜群沿着光轴做相应的非线性移动，进行伴随变倍而来的像面变动做出校正和调焦，保证系统像面在焦距变化过程中的稳定。
以下，示出关于实施例2的变焦距镜头的各种数值数据。
变焦透镜全系的焦距：4.7(广角端)～26.5(中间焦点位置)～141.0(望远端)
FNO＝1.5(广角端)～2.9(中间焦点位置)～4.1(望远端)
半视场角(ω)＝34.8(广角端)～6.98(中间焦点位置)～1.20(望远端)
(透镜数据)
圆锥系数(k)和非球面系数(A、B、C、D、E、F)
(第10面)
k＝-40.7687，
A＝-2.87676e-003，B＝2.57466e-005，
C＝6.05857e-006，D＝-8.69543e-008，
E＝-3.68857e-009，F＝-1.40006e-011
(第11面)
k＝54.1357，
A＝2.97636e-004，B＝3.00467e-005，
C＝-7.16775e-006，D＝-4.58786e-007，
E＝9.10105e-009，F＝-2.78550e-012
(第15面)
k＝0.0057，
A＝-6.40577e-005，B＝-8.55075e-007，
C＝6.47922e-008，D＝2.47669e-010，
E＝-8.58599e-012，F＝-6.55580e-014
(第16面)
k＝0，
A＝-1.50880e-004，B＝7.89556e-006，
C＝-5.90848e-008，D＝6.10648e-010，
E＝-7.49099e-013，F＝-5.98490e-015
(变倍数据)
(关于条件式(1)的数值)
Nd1＝1.84666，Vd1＝23.78
(关于条件式(2)的数值)
Nd2＝1.49700，Vd2＝81.60
(关于条件式(3)的数值)
Nd3＝1.49700，Vd3＝81.60
(关于条件式(4)的数值)
Nd4＝1.49700，Vd4＝81.60
(关于条件式(5)的数值)
Nd5＝2.00069，Vd5＝25.46
(关于条件式(6)的数值)
(关于条件式(7)的数值)
(关于条件式(8)的数值)
Nd7＝1.94595，Vd7＝17.98
(关于条件式(9)的数值)
Nd10＝1.49700，Vd10＝81.60
(关于条件式(10)的数值)
图6是实施例3的变焦距镜头的相对于d线(λ＝587.56nm)的各像差图。另，像散图中的S、M，分别表示弧矢像面、子午像面所对应的像差。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (4)
1.一种变焦距镜头，其特征在于：
所述光学系统包括沿光线入射方向依次设有，光焦度为正的透镜群A、光焦度为负的透镜群B、光阑S、光焦度为正的透镜群C、光焦度为正的透镜群D；其中，所述A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从物体侧向像面侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使所述D透镜群沿着光轴做相应的非线性移动，进行伴随变倍而来的像面变动做出校正和调焦，保证系统像面在焦距变化过程中的稳定；
所述透镜群A，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，以物方为前方，第一透镜为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第二透镜为光焦度为正的球面透镜，且第一透镜与第二透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第三透镜为光焦度为正的球面透镜，第四透镜为光焦度为正的球面透镜；
所述透镜群B，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起依次包括第五透镜、第六透镜和第七透镜，第五透镜为光焦度为负的前凸后凹球面透镜，第六透镜为光焦度为负的至少一面面型为非球面的非球面透镜，第七透镜为光焦度为正的球面透镜；
所述的光阑S，其为可变光阑，随着镜头倍率的增大而进行相应的缩光圈措施；
所述透镜群C，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第八透镜、第九透镜、第十透镜和第十一透镜，第八透镜为光焦度为正的非球面透镜，第九透镜为光焦度为负的球面透镜，第十透镜为光焦度为正的双凸球面透镜，且第九透镜与第十透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片，第十一透镜为光焦度为负的球面透镜，可以是双凹或前凸后凹透镜；
所述透镜群D，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括至少三枚透镜。
2.根据权利要求1所述的变焦距镜头，其特征在于，
所述透镜群A中，第一透镜满足条件式：
(1)Nd1＞1.7，Vd1＜30
式中Nd1为第一透镜的折射率，Vd1为第一透镜的阿贝数；
所述透镜群A中，第二透镜满足条件式：
(2)Nd2＜1.6，Vd2＞65
式中Nd2为第二透镜的折射率，Vd2为第二透镜的阿贝数；
所述透镜群A中，第三透镜满足条件式：
(3)Nd3＜1.6，Vd3＞65
式中Nd3为第三透镜的折射率，Vd3为第三透镜的阿贝数；
所述透镜群A中，第四透镜满足条件式：
(4)Nd4＜1.6，Vd4＞65
式中Nd4为第四透镜的折射率，Vd4为第四透镜的阿贝数。
3.根据权利要求1所述的变焦距镜头，其特征在于，
所述透镜群B中，第五透镜满足条件式：
(5)Nd5＞1.85，Vd5＜35
(6)
(7)
式中Nd5为第五透镜的折射率，Vd5为第五透镜的阿贝数，r8、r9分别为第五透镜凸面与凹面的曲率半径，f5为第五透镜的焦距，fW为广角端光学系统全系的焦距；
所述透镜群B中，第七透镜满足条件式：
(8)Nd7＞1.9，Vd7＜30
式中Nd7为第七透镜的折射率，Vd7为第七透镜的阿贝数。
4.根据权利要求1所述的变焦距镜头，其特征在于，
所述透镜群C中，第十透镜满足条件式：
(9)Nd10＜1.6，Vd10＞65
(10)
式中Nd10为第十透镜的折射率，Vd10为第十透镜的阿贝数，Φ18为第十透镜前表面的有效通光口径，r18为第十透镜前表面的曲率半径。
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