CN106990515B - 一种变焦镜头 - Google Patents

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CN106990515B CN201611166571.8A CN201611166571A CN106990515B CN 106990515 B CN106990515 B CN 106990515B CN 201611166571 A CN201611166571 A CN 201611166571A CN 106990515 B CN106990515 B CN 106990515B
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Abstract

一种变焦镜头，所述光学系统包括沿光线入射方向依次设有，光焦度为负的第一透镜群A、光焦度为正的第二透镜群B、光阑S、光焦度为负的第三透镜群C、光焦度为正的第四透镜群D。其中，第一透镜群A、第三透镜群C始终处于固定的状态，通过第二透镜群B沿着光轴从像面侧向物体侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使第四透镜群D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

一种变焦镜头
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头，特别是涉及一种低成本、小体积、轻重量、高性能、大光圈的，可以在众多场合替代常见定焦镜头的，具有自动对焦功能的变焦距镜头。
背景技术
世界上第一款真正意义上的变焦距镜头早在二十世纪初就出现了，但是由于精密机械加工技术、镀膜技术、光学冷加工技术不够完善，变焦距镜头的光学设计和实际应用受到了很大的限制。所以即使在技术手段已经非常完善的如今，变焦距镜头仍未能得到普遍应用，远远滞后于定焦镜头的应用。
但是常规的定焦镜头只有唯一的焦距，对于监视现场的视场需要变换时是很不方便的观测。随着科学技术的迅猛发展、人们安全意识的逐渐提高，监控意识也随之提高，定焦镜头已经无法满足大多数的检测场景，变焦距镜头替换定焦镜头的趋势已经越来越明显。退而求其次的，市场上出现了大量板机镜头(即手动变焦距镜头)，即通过镜头手动变焦、聚焦，达到客户理想的视场后，锁紧钉锁紧，变焦距镜头最终也只是实现定焦镜头的功能。
很少用具备自动聚焦功能的AF变焦距镜头来替换定焦镜头的原因也是显而易见的，主要有三个：成本、尺寸、性能。为了解决这三个问题，市面上已经有了各种尝试突破限制的产品，但都没有很好地综合解决所有这三个问题。
例如专利文献(CN103116213A所述的变焦距镜头，采用了两群7组10片结构，适配1/3”300万像素的sensor，焦距为2.8～10.5mm，视场角为119°～31.9°，广角端光圈数为1.4，基本上满足了使用的需求。但是光路总长超过了50mm，这一尺寸要远远大于普通定焦镜头，大大限制了其使用范围。再例如类似的专利文献(公开号103926682A)、专利文献(公开号104459962A)、专利文献(公开号104977702A)、专利文献(公开号105022146A)中所述的变焦距镜头，光学总长都超过了50mm。
例如专利文献CN10537279)所述的变焦距镜头，采用了两群8组8片结构，光学总长为31.5mm，在长度上已经和普通定焦镜头差异不大。但是，该镜头的焦段仅有3.1～6.4mm，变焦范围相当有限，应用的价值不高。
例如专利文献CN105259646A所述的变焦距镜头，适配1/2.7”200万像素的sensor，焦距为2.8～8.0mm，视场角为138°～60°，广角端光圈数为1.7，且光学总长为29.6mm。但是，该镜头采用了8片玻璃镜片，同等数量镜片的定焦镜头完全能够实现600万甚至800万像素，成本转化上差距较为明显，推广的难度也较大。如果想要大幅降低成本，使用塑胶非球面来替代玻璃镜片是一个比较好的选择。
之所以类似的镜头无法兼顾较长的焦段与较短的光学总长，与其光学结构有着重要的关系。这类小型化的变焦距镜头目前市面上无一例外得均采用二群或者三群结构，这种结构必然会造成光学总长过长。
综上所述，非常有必要设计一款能够在多种场合替代常规定焦镜头的小尺寸、低成本、高性能的具有自动聚焦功能的变焦距镜头。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供了一种变焦镜头，在保证小尺寸、轻重量、高性能的前提下，跨越整个变倍域而良好地校正各类像差，利用马达实现自动变焦与自动聚焦，最终达到低成本化的设计与量产，用来替换目前市面上常规的定焦镜头。
本发明的小型化变焦距镜头，其特征在于：包括沿光线入射方向依次设有，光焦度为负的第一透镜群A、光焦度为正的第二透镜群B、光阑S、光焦度为负的第三透镜群C、光焦度为正的第四透镜群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透镜群沿着光轴从像面侧向物体侧移动，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。
所述的光阑S为固定孔径光阑，位于第二透镜群B前部或第二透镜群B内，是实际光阑或与第二透镜群B中的一个透镜的表面重合，随着第二透镜群B一起移动。
所述第一透镜群A，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜为光焦度为负的球面透镜或非球面透镜，第二透镜为光焦度为负的非球面透镜，第三透镜为光焦度为正的球面透镜；
所述第二透镜群B，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起至少依次包括第四透镜、第五透镜和第六透镜，第四透镜为光焦度为正的非球面透镜，第五透镜为光焦度为负的球面透镜，第六透镜为双凸球面透镜，且第五透镜与第六透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片；
所述的光阑S，其为固定孔径光阑，位于第二透镜群B前部或第二透镜群B内，可以为实际光阑，也可以与第二透镜群B中某个透镜的表面重合，随着第二透镜群B一起移动；
所述第三透镜群C，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起包括第七透镜第七透镜为光焦度为负的非球面透镜；
所述第四透镜群D，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起包括至少一枚透镜第八透镜，第八透镜为光焦度为正的非球面透镜。
进一步的，所述光学系统满足以下条件。
所述第一透镜群A中，第一透镜满足条件式：
(1)
式中Φ2为第一透镜后表面的有效通光口径，r2为第一透镜后表面的曲率半径。
所述第一透镜群A中，第三透镜满足条件式：
(2)Nd3＞1.82，Vd3＜42
式中Nd3为第三透镜的折射率，Vd3为第三透镜的阿贝数。
所述第二透镜群B中，第六透镜满足条件式：
(3)Nd6＜1.6，Vd6＞65
式中Nd6为第六透镜的折射率，Vd6为第六透镜的阿贝数。
所述第三透镜群C中，满足条件式：
(4)
式中fC为第三透镜群C的群组折射率，ΦC为第三透镜群C的最大有效通光口径。
所述的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。
第一透镜为光焦度为负的前凸后凹的球面透镜或非球面透镜，所述的第五透镜为光焦度为负的前凸后凹的球面透镜。
本发明，舍弃了小倍率变焦镜头常用的两群或者三群的结构，而是采用了大倍率变焦镜头常用的四群结构。但与大倍率变焦镜头一般一群光焦度为正、二群光焦度为负恰恰相反，本发明一群光焦度为负、二群光焦度为正，目的是为了实现广角端的超大视场角。因此，本发明结构二群变倍群在变倍过程中的移动方向与大倍率变焦镜头常用的四群结构的二群变倍群恰恰相反，自广角端向望远端的移动方向为自三群向一群移动，而不是自一群向三群移动。只有采用这个结构，才能摆脱小倍率变焦镜头常用的两群或者三群的结构聚焦行程长、总长无法剪短的缺陷，实现超小型化。
第一透镜群A中采用三片光焦度分别为负、负、正的三片镜片，其中第一透镜的后表面曲率半径相对较小，能够有效增大广角端的视场角，同时第二透镜采用非球面镜片，能够有效地矫正广角端的畸变，使得画面更加自然。第三透镜前后表面的曲率半径往往设计成一致，便于装配。
第二透镜群B中将前凸后凹的第五透镜与具有低色散特性的双凸的第六透镜通过胶合形成一个胶合镜片，有效地改善了镜头的色差。使得镜头在380nm～850nm的宽光谱范围像差得以校正和平衡，实现了全倍率完全红外共焦。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。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。
镜头中的所有非球面镜片，包括第二透镜、第四透镜、第七透镜、第八透镜均可采用塑料非球面镜片，这样在大量量产的过程中可以降低成本。
因此，本发明的优点在于：舍弃了小倍率变焦镜头常用的两群或者三群的结构，而是采用了大倍率变焦镜头常用的四群结构，摆脱小倍率变焦镜头常用的两群或者三群的结构聚焦行程长、总长无法剪短的缺陷，实现超小型化、低成本化、轻重量化、高性能化，最终使得该类型参数的具有自动对焦功能的变焦距镜头可以在众多场合替代常见定焦镜头。
附图说明
图1是本发明实施例的光学结构示意图图；
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的变焦距镜头的相对于d线的各像差图；
图4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；
图中符号含义：
A第一透镜群
B第二透镜群
C第三透镜群
D第四透镜群
G1、G2…G8第一透镜、第二透镜…第八透镜
S光阑
IMAGE成像面
CG保护玻璃
r1、r2…r18第一表面、第二表面…第十八表面
d1、d2…d17第一距离、第二距离…第十七距离
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，光焦度为负的第一透镜群A、光焦度为正的第二透镜群B、光阑S、光焦度为负的第三透镜群C、光焦度为正的第四透镜群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透镜群沿着光轴从像面侧向物体侧移动，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镜头，在保证小尺寸、轻重量、高性能的前提下，跨越整个变倍域而良好地校正各类像差，利用马达实现自动变焦与自动聚焦，最终达到低成本化的设计与量产，用来替换目前市面上常规的定焦镜头。
为了达到以上目的，而优选设定如下所示的各种条件。
所述第一透镜群A，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜G1、第二透镜G2和第三透镜G3，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为光焦度为负的塑料非球面透镜，第三透镜G3为光焦度为正的球面透镜；
所述第二透镜群B，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第四透镜G4、第五透镜G5和第六透镜G6，第四透镜G4为光焦度为正的塑料非球面透镜，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为双凸球面透镜，且第五透镜G5与第六透镜G6通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片；
所述的光阑S，其为固定孔径光阑，位于第二透镜群B内，与第二透镜群B中某个透镜的表面重合，随着第二透镜群B一起移动；
所述第三透镜群C，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起包括第七透镜G7，第七透镜G7为光焦度为负的塑料非球面透镜；
所述第四透镜群D，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起包括第八透镜G8，第八透镜G8为光焦度为正的塑料非球面透镜。
进一步的，所述光学系统满足以下条件。
所述第一透镜群A中，第一透镜G1满足条件式：
(1)
式中Φ2为第一透镜G1后表面的有效通光口径，r2为第一透镜G1后表面的曲率半径。
所述第一透镜群A中，第三透镜G3满足条件式：
(2)Nd3＞1.82，Vd3＜42
式中Nd3为第三透镜G3的折射率，Vd3为第三透镜G3的阿贝数。
所述第二透镜群B中，第六透镜G6满足条件式：
(3)Nd6＜1.6，Vd6＞65
式中Nd6为第六透镜G6的折射率，Vd6为第六透镜G6的阿贝数。
所述第三透镜群C中，满足条件式：
(4)
式中fC为第三透镜群C的群组折射率，ΦC为第三透镜群C的最大有效通光口径。
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，舍弃了小倍率变焦镜头常用的两群或者三群的结构，而是采用了大倍率变焦镜头常用的四群结构。但与大倍率变焦镜头一般一群光焦度为正、二群光焦度为负恰恰相反，本发明一群光焦度为负、二群光焦度为正，目的是为了实现广角端的超大视场角。因此，本发明结构二群变倍群在变倍过程中的移动方向与大倍率变焦镜头常用的四群结构的二群变倍群恰恰相反，自广角端向望远端的移动方向为自三群向一群移动，而不是自一群向三群移动。只有采用这个结构，才能摆脱小倍率变焦镜头常用的两群或者三群的结构聚焦行程长、总长无法剪短的缺陷，实现超小型化。
第一透镜群A中采用三片光焦度分别为负、负、正的三片镜片，其中第一透镜G1的后表面曲率半径相对较小，能够有效增大广角端的视场角，同时第二透镜G2采用非球面镜片，能够有效地矫正广角端的畸变，使得画面更加自然。第三透镜G3前后表面的曲率半径往往设计成一致，便于装配。
第二透镜群B中将前凸后凹的第五透镜G5与具有低色散特性的双凸的第六透镜G6通过胶合形成一个胶合镜片，有效地改善了镜头的色差。使得镜头在380nm～850nm的宽光谱范围像差得以校正和平衡，实现了全倍率完全红外共焦。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。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。
镜头中的所有非球面镜片，包括第二透镜G2、第四透镜G4、第七透镜G7、第八透镜G8均可采用塑料非球面镜片，这样在大量量产的过程中可以降低成本。
如以上说明，本发明的变焦距镜头，舍弃了小倍率变焦镜头常用的两群或者三群的结构，而是采用了大倍率变焦镜头常用的四群结构，摆脱小倍率变焦镜头常用的两群或者三群的结构聚焦行程长、总长无法剪短的缺陷，实现超小型化、低成本化、轻重量化、高性能化，最终使得该类型参数的具有自动对焦功能的变焦距镜头可以在众多场合替代常见定焦镜头。
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】
下面参照图1、2，说明本发明的第一个实施例。
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，光焦度为负的第一透镜群A、光焦度为正的第二透镜群B、光焦度为负的第三透镜群C、光焦度为正的第四透镜群D。
另外，在第四透镜群D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或CMOS等的固体摄像元件的光接收面。
第一透镜群A，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜G1、第二透镜G2和第三透镜G3，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为光焦度为负的塑料非球面透镜，第三透镜G3为光焦度为正的球面透镜；
第二透镜群B，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第四透镜G4、第五透镜G5和第六透镜G6，第四透镜G4为光焦度为正的塑料非球面透镜，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为双凸球面透镜，且第五透镜G5与第六透镜G6通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片；
第三透镜群C，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起包括第七透镜G7，第七透镜G7为光焦度为负的塑料非球面透镜；
第四透镜群D，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起包括第八透镜G8，第八透镜G8为光焦度为正的塑料非球面透镜。
该变焦距镜头，所述A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从像面侧向物体侧移动，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：3.0(广角端W)～5.3(中间焦点位置M)～7.5(望远端T)
FNO＝1.7(广角端W)～2.2(中间焦点位置M)～2.7(望远端T)
半视场角(ω)＝62.6(广角端W)～33.8(中间焦点位置M)～22.5(望远端T)
(透镜数据)
r1＝-258.510
d1＝0.60 nd1＝1.80420 vd1＝46.50
r2＝3.735
d2＝2.51
*r3＝-8.5676(非球面)
d3＝0.50 nd2＝1.53460 vd2＝56.00
*r4＝17.8982(非球面)
d4＝0.44
r5＝35.948
d5＝1.21 nd3＝2.00272 vd3＝19.32
r6＝-35.948
d6＝D(6)(可变)
*r7＝5.6384(非球面)
d7＝2.50 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r8＝-12.7854(非球面)
d8＝0.27
r9＝-10.030
d9＝1.47 nd5＝2.00100 vd5＝29.13
r10＝3.620
d10＝2.63 nd6＝1.49700 vd6＝81.60
r11＝7.770
d11＝D(11)(可变)
*r12＝-26.7389(非球面)
d12＝0.5 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r13＝6.0536(非球面)
d13＝D(13)(可变)
*r14＝8.2340(非球面)
d14＝1.62 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r15＝-10.0139(非球面)
d15＝D(15)(可变)
r16＝∞
d16＝0.21 nd15＝1.51680 vd15＝64.20
r17＝∞
d17＝1.0
r18＝∞(成像面)
“*”表示该表面是非球面
圆锥系数(k)和非球面系数(A、B、C、D、E、F)
(第3面)
k＝-4.75580，
A＝-2.57772e-003，B＝5.22850e-004，
C＝-4.50500e-005，D＝1.80649e-006，
E＝-1.57210e-018，F＝0
(第4面)
k＝-99.00000，
A＝-1.50661e-003，B＝1.78579e-004，
C＝-1.56801e-005，D＝4.29614e-007，
E＝1.80175e-018，F＝0
(第7面)
k＝-1.55680，
A＝1.80462e-004，B＝-1.58690e-006，
C＝2.19393e-006，D＝-2.00788e-007，
E＝-3.86802e-009，F＝0
(第8面)
k＝0，
A＝7.35082e-004，B＝1.70778e-005，
C＝-3.47311e-006，D＝1.93326e-007，
E＝-6.47028e-009，F＝0
(第14面)
k＝1.14675，
A＝-1.11042e-004，B＝9.18690e-005，
C＝1.68393e-005，D＝1.26788e-006，
E＝-5.49298e-023，F＝0
(第15面)
k＝0.29257，
A＝-5.45082e-004，B＝2.63350e-004，
C＝-3.57311e-005，D＝2.13326e-006，
E＝-5.90028e-023，F＝0
(变倍数据)
(关于条件式(1)的数值)
(关于条件式(2)的数值)
Nd3＝2.00272，Vd3＝19.32
(关于条件式(3)的数值)
Nd6＝1.49700，Vd6＝81.60
(关于条件式(4)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】
下面参照图1、3，说明本发明的第二个实施例。
图1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，光焦度为负的第一透镜群A、光焦度为正的第二透镜群B、光焦度为负的第三透镜群C、光焦度为正的第四透镜群D。
另外，在第四透镜群D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或CMOS等的固体摄像元件的光接收面。
第一透镜群A，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜G1、第二透镜G2和第三透镜G3，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为光焦度为负的塑料非球面透镜，第三透镜G3为光焦度为正的球面透镜；
第二透镜群B，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第四透镜G4、第五透镜G5和第六透镜G6，第四透镜G4为光焦度为正的塑料非球面透镜，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为双凸球面透镜，且第五透镜G5与第六透镜G6通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片；
第三透镜群C，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起包括第七透镜G7，第七透镜G7为光焦度为负的塑料非球面透镜；
第四透镜群D，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起包括第八透镜G8，第八透镜G8为光焦度为正的塑料非球面透镜。
该变焦距镜头，所述A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从像面侧向物体侧移动，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：3.0(广角端W)～5.3(中间焦点位置M)～7.5(望远端T)
FNO＝1.7(广角端W)～2.2(中间焦点位置M)～2.7(望远端T)
半视场角(ω)＝62.6(广角端W)～33.8(中间焦点位置M)～22.5(望远端T)
(透镜数据)
r1＝199.510
d1＝0.60 nd1＝1.77250 vd1＝49.62
r2＝3.966
d2＝2.50
*r3＝-8.0096(非球面)
d3＝0.50 nd2＝1.53460 vd2＝56.00
*r4＝17.2749(非球面)
d4＝0.46
r5＝28.2340
d5＝1.20 nd3＝2.00272 vd3＝19.32
r6＝-28.2340
d6＝D(6)(可变)
*r7＝5.6380(非球面)
d7＝2.50 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r8＝-12.9600(非球面)
d8＝0.27
r9＝-11.330
d9＝1.47 nd5＝2.00100 vd5＝29.13
r10＝3.786
d10＝2.63 nd6＝1.49700 vd6＝81.60
r11＝7.350
d11＝D(11)(可变)
*r12＝-27.0534(非球面)
d12＝0.5 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r13＝6.1346(非球面)
d13＝D(13)(可变)
*r14＝8.8805(非球面)
d14＝1.62 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r15＝-10.2544(非球面)
d15＝D(15)(可变)
r16＝∞
d16＝0.21 nd15＝1.51680 vd15＝64.20
r17＝∞
d17＝1.0
r18＝∞(成像面)
“*”表示该表面是非球面
圆锥系数(k)和非球面系数(A、B、C、D、E、F)
(第3面)
k＝-4.85003，
A＝-2.80649e-003，B＝5.57445e-004，
C＝-4.68708e-005，D＝1.22850e-006，
E＝-1.95909e-018，F＝0
(第4面)
k＝-99.00000，
A＝-3.08488e-003，B＝-1.85995e-004，
C＝-1.55998e-005，D＝4.59590e-007，
E＝1.898950e-018，F＝0
(第7面)
k＝-1.79859，
A＝1.06609e-004，B＝-1.78990e-006，
C＝2.06560e-006，D＝-2.60480e-007，
E＝-3.31840e-009，F＝0
(第8面)
k＝0，
A＝7.30450e-004，B＝1.30454e-005，
C＝-3.60088e-006，D＝1.78480e-007，
E＝-6.12058e-009，F＝0
(第14面)
k＝1.69504，
A＝-1.97890e-004，B＝9.66970e-005，
C＝1.15720e-005，D＝1.45456e-006，
E＝-5.69048e-023，F＝0
(第15面)
k＝0.23305，
A＝-5.66870e-004，B＝2.11506e-004，
C＝-3.30156e-005，D＝2.01556e-006，
E＝-5.36048e-023，F＝0
(变倍数据)
(关于条件式(1)的数值)
(关于条件式(2)的数值)
Nd3＝2.00272，Vd3＝19.32
(关于条件式(3)的数值)
Nd6＝1.49700，Vd6＝81.60
(关于条件式(4)的数值)
图3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】
下面参照图1、4，说明本发明的第三个实施例。
图1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，光焦度为负的第一透镜群A、光焦度为正的第二透镜群B、光焦度为负的第三透镜群C、光焦度为正的第四透镜群D。
另外，在第四透镜群D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或CMOS等的固体摄像元件的光接收面。
第一透镜群A，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜G1、第二透镜G2和第三透镜G3，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为光焦度为负的塑料非球面透镜，第三透镜G3为光焦度为正的球面透镜；
第二透镜群B，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起依次包括第四透镜G4、第五透镜G5和第六透镜G6，第四透镜G4为光焦度为正的塑料非球面透镜，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为双凸球面透镜，且第五透镜G5与第六透镜G6通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片；
第三透镜群C，其光焦度为负，沿光轴方向从物方起包括第七透镜G7，第七透镜G7为光焦度为负的塑料非球面透镜；
第四透镜群D，其光焦度为正，沿光轴方向从物方起包括第八透镜G8，第八透镜G8为光焦度为正的塑料非球面透镜。
该变焦距镜头，所述A透镜群、C透镜群始终处于固定的状态，通过所述B透镜群沿着光轴从像面侧向物体侧移动，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3的变焦距镜头的各种数值数据。
变焦透镜全系的焦距：3.0(广角端W)～5.3(中间焦点位置M)～7.5(望远端T)
FNO＝1.7(广角端W)～2.2(中间焦点位置M)～2.7(望远端T)
半视场角(ω)＝62.6(广角端W)～33.8(中间焦点位置M)～22.5(望远端T)
(透镜数据)
r1＝215.532
d1＝0.60 nd1＝1.80420 vd1＝46.50
r2＝3.866
d2＝2.51
*r3＝-7.8890(非球面)
d3＝0.50 nd2＝1.53460 vd2＝56.00
*r4＝17.1266(非球面)
d4＝0.44
r5＝29.2340
d5＝1.21 nd3＝2.00272 vd3＝19.32
r6＝29.2340
d6＝D(6)(可变)
*r7＝5.5346(非球面)
d7＝2.50 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r8＝-12.0078(非球面)
d8＝0.27
r9＝-11.110
d9＝1.47 nd5＝2.00100 vd5＝29.13
r10＝3.700
d10＝2.63 nd6＝1.49700 vd6＝81.60
r11＝7.530
d11＝D(11)(可变)
*r12＝-26.0000(非球面)
d12＝0.5 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r13＝6.2630(非球面)
d13＝D(13)(可变)
*r14＝8.7950(非球面)
d14＝1.62 nd4＝1.53460 vd4＝56.00
*r15＝-10.6359(非球面)
d15＝D(15)(可变)
r16＝∞
d16＝0.21 nd15＝1.51680 vd15＝64.20
r17＝∞
d17＝1.0
r18＝∞(成像面)
“*”表示该表面是非球面
圆锥系数(k)和非球面系数(A、B、C、D、E、F)
(第3面)
k＝-4.93903，
A＝-2.56649e-003，B＝5.00445e-004，
C＝-4.89708e-005，D＝1.74850e-006，
E＝-1.95329e-018，F＝0
(第4面)
k＝-99.00000，
A＝-3.08568e-003，B＝-1.70095e-004，
C＝-1.58498e-005，D＝4.04500e-007，
E＝1.53950e-018，F＝0
(第7面)
k＝-1.70059，
A＝1.06109e-004，B＝-1.11990e-006，
C＝2.47560e-006，D＝-2.55480e-007，
E＝-3.86840e-009，F＝0
(第8面)
k＝0，
A＝7.38450e-004，B＝1.54454e-005，
C＝-3.45688e-006，D＝1.78980e-007，
E＝-6.11458e-009，F＝0
(第14面)
k＝1.45604，
A＝-1.42390e-004，B＝9.78970e-005，
C＝1.47540e-005，D＝1.47556e-006，
E＝-5.00048e-023，F＝0
(第15面)
k＝0.11308，
A＝-5.47580e-004，B＝2.75478e-004，
C＝-3.00048e-005，D＝2.75860e-006，
E＝-5.74874e-023，F＝0
(变倍数据)
(关于条件式(1)的数值)
(关于条件式(2)的数值)
Nd3＝2.00272，Vd3＝19.32
(关于条件式(3)的数值)
Nd6＝1.49700，Vd6＝81.60
(关于条件式(4)的数值)
图4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 (3)

1.一种变焦镜头，其特征在于：
所述镜头包括沿光线入射方向依次设有，光焦度为负的第一透镜群A、光焦度为正的第二透镜群B、光阑S、光焦度为负的第三透镜群C、光焦度为正的第四透镜群D；其中，所述透镜群A、透镜群C始终处于固定的状态，通过所述透镜群B沿着光轴从像面侧向物体侧移动，使得镜头视场角从广角端向望远端进行变倍，同时通过使所述透镜群D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；
所述的光阑S为固定孔径光阑，位于第二透镜群B前部或第二透镜群B内，是实际光阑或与第二透镜群B中的一个透镜的表面重合，随着第二透镜群B一起移动；
所述第一透镜群A，沿光轴方向从物方起依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜为光焦度为负的球面透镜或非球面透镜，第二透镜为光焦度为负的非球面透镜，第三透镜为光焦度为正的球面透镜；
所述第二透镜群B，沿光轴方向从物方起至少依次包括第四透镜、第五透镜和第六透镜，第四透镜为光焦度为正的非球面透镜，第五透镜为光焦度为负的球面透镜，第六透镜为双凸球面透镜，且第五透镜与第六透镜通过胶合形成一个合光焦度为正的胶合镜片；
所述第三透镜群C，沿光轴方向从物方起包括第七透镜，第七透镜为光焦度为负的非球面透镜；
所述第四透镜群D，沿光轴方向从物方起包括至少一枚第八透镜，第八透镜为光焦度为正的非球面透镜；
所述第一透镜群A中，第一透镜满足条件式：
(1)
式中Φ2为第一透镜后表面的有效通光口径，r2为第一透镜后表面的曲率半径；
所述第一透镜群A中，第三透镜满足条件式：
(2)Nd3＞1.82，Vd3＜42
式中Nd3为第三透镜的折射率，Vd3为第三透镜的阿贝数；
所述第二透镜群B中，第六透镜满足条件式：
(3)Nd6＜1.6，Vd6＞65
式中Nd6为第六透镜的折射率，Vd6为第六透镜的阿贝数；
所述第三透镜群C中，满足条件式：
(4)
式中fC为第三透镜群C的群组折射率，ΦC为第三透镜群C的最大有效通光口径。
2.如权利要求1所述的一种变焦镜头，其特征在于：所述的非球面透镜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。
3.如权利要求1或2所述的一种变焦镜头，其特征在于：第一透镜为光焦度为负的前凸后凹的球面透镜或非球面透镜，所述的第五透镜为光焦度为负的前凸后凹的球面透镜。
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