專利名稱：變焦鏡頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種變焦鏡頭，特別是涉及ー輕薄化、成本低、高放大倍率且成像品質佳的種變焦鏡頭。
背景技術：
影像擷取裝置，例如數字相機或數字攝影機，通常藉由鏡頭模塊和影像感測器擷取待攝物的影像，其中鏡頭模塊使來自待攝物的光束產生折射并聚集在影像感測器上，接著影像感測器將類比的光信號轉換為數字電子信號，以便進行后續(xù)的影像處理、儲存及傳輸。影像擷取裝置的鏡頭模塊，通常是由三到六個透鏡群(lens group)所組成，且通常透鏡群數愈少，鏡頭模塊的成本愈低、尺寸愈小。然而，低透鏡群數的鏡頭模塊，可能無法 兼顧到高放大倍率的要求。有鑒于此，有需要提出ー種新的變焦鏡頭，可同時滿足低成本、輕薄化、高放大倍率，及高成像品質的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提出ー種變焦鏡頭，在降低制造成本的前提下，同時實現輕薄化、高放大倍率、高成像品質的變焦鏡頭。本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發(fā)明提出的一種變焦鏡頭，自物側至像側依序包含一具有負屈光度的第一透鏡群；一具有正屈光度的第二透鏡群，包含多個透鏡，其中最靠近像側的透鏡的折射率為NDi，最靠近物側的透鏡的折射率為NDo，且NDi與NDo滿足NDi_NDo > 0 ;以及一具有正屈光度的第三透鏡群。本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進ー步實現。前述的變焦鏡頭，其中所述的第一透鏡群的一物側表面具有負屈光度。前述的變焦鏡頭，其中所述的第二透鏡群的多個透鏡中，最靠近物側的透鏡的阿貝數為VDo，最靠近像側的透鏡的阿貝數為VDi，且VDo與VDi滿足VDo_VDi > 29。前述的變焦鏡頭，其中所述的變焦鏡頭滿足4. 0 < ft/fw < 7. 0，其中，fw是該變焦鏡頭在廣角端的焦距，而ft是該變焦鏡頭在望遠端的焦距。前述的變焦鏡頭，其中所述的變焦鏡頭還滿足1.0 < |fGl/fG2|，其中，fGl是該第一透鏡群的焦距，fG2是該第二透鏡群的焦距。前述的變焦鏡頭，其中該第一透鏡群、該第二透鏡群、該第三透鏡群各包含至少ー非球面透鏡或ー自由曲面透鏡。前述的變焦鏡頭，其中該第一透鏡群、該第二透鏡群、該第三透鏡群各包含至少ー塑膠透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第一透鏡群自物側至像側依序包含一具有負屈光度的第一透鏡以及一具有正屈光度的第二透鏡。
前述的變焦鏡頭，其中所述的第一透鏡群的該第二透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第一透鏡群的該第一透鏡是一玻璃透鏡，該第二透鏡是一塑膠透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第二透鏡群自物側至像側依序包含一具有正屈光度的第一透鏡，以及一具有負屈光度的第二透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第二透鏡群的該第一透鏡與該第二透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第二透鏡群的該第一透鏡與該第二透鏡之間更包含一具有正屈光度的第三透鏡。 前述的變焦鏡頭，其中所述的第二透鏡群的該第一透鏡及該第三透鏡是一玻璃透鏡，該第二透鏡是一塑膠透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第二透鏡群的該第一透鏡是一模造的玻璃透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第三透鏡群包含一具有正屈光度的第一透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第三透鏡群的該第一透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的第三透鏡群的該第一透鏡是一塑膠透鏡。前述的變焦鏡頭，其還包含一光闌及一濾光片，該光闌設置于該第一透鏡群及該第二透鏡群之間，該濾光片設置于該第三透鏡群及該變焦鏡頭的一成像面之間。前述的變焦鏡頭，其中所述的變焦鏡頭藉由該第一透鏡群及該第二透鏡群于一光軸上移動，以決定一放大倍率。本發(fā)明與現有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術方案，本發(fā)明變焦鏡頭至少具有下列優(yōu)點及有益效果本發(fā)明的變焦鏡頭，能在降低成本、輕薄化的條件下，產生比習知變焦鏡頭更高的放大倍率與更優(yōu)質的影像品質。上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖I顯示本發(fā)明第一實施例的變焦鏡頭ZL在望遠端及廣角端時各透鏡的位置。圖2A(a，b，c)至圖2B(a，b，c)分別顯示第一實施例的變焦鏡頭，以波長587nm光束測試于廣角端與望遠端的球面像差曲線、場曲曲線、畸變曲線。圖3顯示本發(fā)明第二與第三實施例的變焦鏡頭ZL在望遠端及廣角端時各透鏡的位置。圖4A(a，b，c)至圖4B(a，b，c)分別顯示第二實施例的變焦鏡頭，以波長587nm光束測試于廣角端與望遠端的球面像差曲線、場曲曲線、畸變曲線。圖5A(a，b，c)至圖5B(a，b，c)分別顯示第三實施例的變焦鏡頭，以波長587nm光束測試于廣角端與望遠端的球面像差曲線、場曲曲線、畸變曲線。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發(fā)明提出的變焦鏡頭其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。為達到輕薄化、成本低、高放大倍率、高成像品質的要求，本發(fā)明實施例提供ー種變焦鏡頭，其自物側至像側依序包含一具有負屈光度的第一透鏡群、一具有正屈光度的第ニ透鏡群，以及一具有正屈光度的第三透鏡群。每個透鏡群各包含至少ー個透鏡，且該第一透鏡群及該第二透鏡群于一光軸上相對移動，以決定該變焦鏡頭的ー放大倍率。此外，該第二透鏡群包含多個透鏡，其中最靠近像側的透鏡的折射率為NDi，最靠近物側的透鏡的折射率為NDo，且NDi與NDo滿足以下條件NDi_NDo > O。
此外，較佳地，該第一透鏡群包含多個透鏡，且最靠近物側的透鏡，其于靠近物側的表面具有負屈光度。此外，較佳地，該第二透鏡群的多個透鏡中，最靠近物側的透鏡的阿貝數(Abbenumber)為VDo，最靠近像側的透鏡的阿貝數為VDi，且VDo與VDi滿足以下條件VDo-VDi> 29。此外，該放大倍率具有一最大值ft/fw，其中f t為該變焦鏡頭于望遠端的焦距，fw為該變焦鏡頭于廣角端的焦距fw，且ft/fw滿足下列條件4. 0 < ft/fw <7.0 ;較佳地，該變焦鏡頭更滿足5. 0 < ft/fw < 7. O0此外，較佳地，該變焦鏡頭還滿足1. 0 < |fGl/fG2|，其中，fGl為該第一透鏡群的焦距，fG2為該第二透鏡群的焦距。此外，當變焦鏡頭需要改變其整體焦距，各透鏡群會沿著光軸移動，以調整放大倍率、改變整體焦距。具體而言，當變焦鏡頭由廣角端至望遠端改變倍率時，第一透鏡群及第ニ透鏡群均朝物側方向移動，其中第一透鏡群是先朝像側偏移、再朝物側方向移動，而第二透鏡群則是等速地朝物側方向移動。此外，第三透鏡也會沿者光軸微幅移動，以補償焦距偏移(shift)。此外，每個透鏡群各包含至少ー非球面透鏡或ー自由曲面透鏡，其材質可以是塑膠或玻璃；其中，塑膠材質可包含，但不限制于，聚碳酸脂(polycarbonate)、環(huán)烯烴共聚物，例如是APEL，以及聚酯樹脂，例如0KP4或0KP4HT等。具體而言，玻璃透鏡是以光學級的玻璃為材料，利用研磨拋光或玻璃模造エ藝(glass molding process, GMP)制成,而塑膠透鏡可以是利用聚合物射出成型制成。此外，每ー自由曲面透鏡具有至少ー連續(xù)光滑曲面，而每ー非球面透鏡具有至少ー非球面表面，且該非球面表面滿足下列數學式z = I ち—-+ AJ4+A6Y6+ AY8 + A10Y10 + AuYu
\ + Jl-(K + l)C2Y2其中Z為在光軸OA方向的坐標值，以光傳輸方向為正方向，A4、A6、A8、A1(i及A12為非球面系數，K為二次曲面常數，C = 1/R，R為曲率半徑，Y為正交于光軸方向的坐標值，以上方為正方向。此外，每ー非球面透鏡的非球面數學式的各項參數或系數的值可分別設定，以決定各非球面透鏡的焦距。本發(fā)明實施例的變焦鏡頭，可應用于具有影像投影或擷取功能的一裝置上，例如，數字相機、數字攝影機、手機，或投影機。
以下以三個實施例說明本發(fā)明的變焦鏡頭。圖I顯示本發(fā)明第一實施例的變焦鏡頭ZL在望遠端(tele)及廣角端(wide)時各透鏡的位置。在本實施例中，變焦鏡頭ZL主要包含，自物側至像側，具有負屈光度的第一透鏡群G1、具有正屈光度的第二透鏡群G2、具有正屈光度的第三透鏡群G3。此三個透鏡群沿著光軸OA設置，且于像側具有成像面I。此外，變焦鏡頭ZL可包含光闌S及濾光片F。光闌S設置于第一透鏡群Gl及第二透鏡群G2之間，用以限制通過第一透鏡群Gl的光束進入第二透鏡群G2的光通量；濾光片F設置于第三透鏡群G3及成像面I之間，用以濾除光束中的不可見光，其中濾光片F可以是一紅外線濾光片。此外，成像面I上可以設置一具有光電轉換功能的影像擷取單元，以接收穿透過濾光片F的光束。在本實施例，依序自物側至像側，第一透鏡群Gl包含具有負屈光度的第一透鏡L11、具有正屈光度的第二透鏡L12 ;第二透鏡群G2包含具有正屈光度的第一透鏡L21、具有正屈光度的第三透鏡L23、具有負屈光度的第二透鏡L22 ;第三透鏡群G3包含具有正屈光度的第一透鏡L31。本發(fā)明的變焦鏡頭ZL不限定于上述結構。 另外，第一透鏡群Gl的第二透鏡L12、第二透鏡群G2的第一透鏡L21與第二透鏡L22，以及第三透鏡群G3的第一透鏡L31，可采用兩表面均為非球面的非球面透鏡或兩表面均為自由曲面的自由曲面透鏡，或一表面為非球面另一表面為自由曲面的透鏡，其余透鏡可采用兩面均為球面的玻璃透鏡或塑膠透鏡。在本實施例，第二透鏡L12、第二透鏡L22、第一透鏡L31為塑膠透鏡，而其余透鏡均為玻璃透鏡，且實作上，第一透鏡L21是以模造工藝所成型的玻璃透鏡。表一列出根據第一實施例變焦鏡頭的詳細資料，其包含各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、阿貝數等。其中鏡片的表面代號是從物側至像側依序編排，例如「Si」代表第一透鏡Lll朝物側的表面，「S2」代表第一透鏡Lll朝像側的表面、「S3J代表第二透鏡L12朝物側的表面、「S」代表光闌表面等等。表一
權利要求
1.一種變焦鏡頭，其特征在于其自物側至像側依序包含 一具有負屈光度的第一透鏡群； 一具有正屈光度的第二透鏡群，包含多個透鏡，其中最靠近像側的透鏡的折射率為NDi，最靠近物側的透鏡的折射率為NDo，且NDi與NDo滿足NDi_NDo > O ;以及一具有正屈光度的第三透鏡群。
2.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡群的一物側表面具有負屈光度。
3.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第二透鏡群的多個透鏡中，最靠近物側的透鏡的阿貝數為VDo，最靠近像側的透鏡的阿貝數為VDi，且VDo與VDi滿足VDo-VDi > 29。
4.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述變焦鏡頭滿足4.O < ft/fw< 7. 0，其中，fw是所述變焦鏡頭在廣角端的焦距，而ft是所述變焦鏡頭在望遠端的焦距。
5.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述變焦鏡頭還滿足1.0< IfGl/fG2|，其中，fGl是所述第一透鏡群的焦距，fG2是所述第二透鏡群的焦距。
6.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡群、所述第二透鏡群、所述第三透鏡群各包含至少一非球面透鏡或一自由曲面透鏡。
7.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡群、所述第二透鏡群、所述第三透鏡群各包含至少一塑膠透鏡。
8.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡群自物側至像側依序包含一具有負屈光度的第一透鏡以及一具有正屈光度的第二透鏡。
9.根據權利要求8所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第二透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡。
10.根據權利要求8所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡是一玻璃透鏡，所述第二透鏡是一塑膠透鏡。
11.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第二透鏡群自物側至像側依序包含一具有正屈光度的第一透鏡，以及一具有負屈光度的第二透鏡。
12.根據權利要求11所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡與所述第二透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡。
13.根據權利要求11所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡與所述第二透鏡之間更包含一具有正屈光度的第三透鏡。
14.根據權利要求13所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡及所述第三透鏡是一玻璃透鏡，所述第二透鏡是一塑膠透鏡。
15.根據權利要求14所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡是一模造的玻璃透鏡。
16.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第三透鏡群包含一具有正屈光度的第一透鏡。
17.根據權利要求16所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡。
18.根據權利要求16所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡是一塑膠透鏡。
19.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于其還包含一光闌及一濾光片，所述光闌設置于所述第一透鏡群及所述第二透鏡群之間，所述濾光片設置于所述第三透鏡群及所述變焦鏡頭的一成像面之間。
20.根據權利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于所述變焦鏡頭藉由所述第一透鏡群及所述第二透鏡群于一光軸上移動，以決定一放大倍率。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種變焦鏡頭，自物側至像側依序包含一具有負屈光度的第一透鏡群、一具有正屈光度的第二透鏡群，以及一具有正屈光度的第三透鏡群。該第二透鏡群包含多個透鏡，其中最靠近像側的透鏡的折射率為NDi，最靠近物側的透鏡的折射率為NDo，且NDi與NDo滿足NDi-NDo＞0.1。
文檔編號G02B15/177GK102819101SQ20111015961
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權日2011年6月8日
發(fā)明者周祥禾 申請人:佳能企業(yè)股份有限公司