專利名稱：變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭，特別是涉及一種輕薄化、成本低、高放大倍率且成像品質(zhì)佳的變焦鏡頭。
背景技術(shù)：
影像擷取裝置，例如數(shù)字相機或數(shù)字?jǐn)z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(chǎn)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(zhuǎn)換為數(shù)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，通常是由數(shù)個透鏡群(lens group)所組成，且通常透鏡群數(shù)愈少，鏡頭模塊的成本愈低、尺寸愈小。此外，為了減少鏡片的成本和重量，會盡可能利用塑膠透鏡取代玻璃透鏡。然而，塑膠透鏡容易受溫度影響，在調(diào)整焦距時，為了溫度補償必須有較大的位移量，因而增加鏡頭模塊的尺寸。另外，如果使用較多的塑膠透鏡，成像品質(zhì)可能無法達(dá)到要求。有鑒于此，有需要提出一種新的變焦鏡頭，可同時滿足低成本、輕薄化、及高成像品質(zhì)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種變焦鏡頭，在降低制造成本的前提下，同時實現(xiàn)輕薄化、高放大倍率、高成像品質(zhì)的變焦鏡頭。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種變焦鏡頭，自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡群；一具有正屈光度的第二透鏡群，至少包含一第一透鏡及一第二透鏡，其中所述第一透鏡的焦距為efl3，所述第二透鏡的焦距為ef 14，且ef 13與ef4滿足0 < ef 13/ef 14 < O. 3 ；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(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的變焦鏡頭，其中所述第二透鏡群的所述第一透鏡的阿貝數(shù)為VD3，所述第二透鏡的阿貝數(shù)為VD4，且VD3與VD4滿足以下條件VD3_VD4 > 6。前述的變焦鏡頭，其中所述變焦鏡頭滿足4 < ft/fw < 5，其中，fw是所述變焦鏡頭于廣角端的焦距，而ft是所述變焦鏡頭于望遠(yuǎn)端的焦距。前述的變焦鏡頭，其中所述變焦鏡頭還滿足|fGl/fG2| > 1，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。前述的變焦鏡頭，其中所述第一透鏡群、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。前述的變焦鏡頭，其中所述第一透鏡群、所述第二透鏡群、所述第三透鏡群各包含至少一塑膠透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述第一透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)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，其中所述第一透鏡群的所述第二透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡，且所述第一透鏡的材質(zhì)是玻璃，所述第二透鏡的材質(zhì)是塑膠。前述的變焦鏡頭，其中所述第一透鏡的物側(cè)表面具有負(fù)值曲率半徑。前述的變焦鏡頭，其中所述第二透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有正屈光度的第一透鏡，一具有正屈光度的第二透鏡，以及一具有負(fù)屈光度的第三透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述第二透鏡群的所述第二透鏡與所述第三透鏡是非球面透鏡或自由曲面透鏡，且所述第一透鏡的材質(zhì)是玻璃，所述第二透鏡與所述第三透鏡的材質(zhì)是塑膠。前述的變焦鏡頭，其中所述第三透鏡群包含一具有正屈光度的第一透鏡，所述第三透鏡群的所述第一透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡，且所述第一透鏡的材質(zhì)是塑膠。前述的變焦鏡頭，其更包含一光闌，所述光闌設(shè)置于所述第一透鏡群及所述第二透鏡群之間。前述的變焦鏡頭，其中所述第一透鏡比所述第二透鏡更靠近物側(cè)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)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，不僅實現(xiàn)降低成本與輕薄化的目的，同時其成像品質(zhì)可比擬由玻璃透鏡所構(gòu)成的變焦鏡頭。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)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(xì)說明如下。


圖1顯示本發(fā)明較佳實施例的變焦鏡頭ZL在望遠(yuǎn)端及廣角端時各透鏡的位置。圖2A與圖2B分別顯示本發(fā)明較佳實施例的變焦鏡頭，以波長587nm光束測試于廣角端與望遠(yuǎn)端的球面像差曲線。圖3A與圖3B分別顯示本發(fā)明較佳實施例的變焦鏡頭，以波長587nm光束測試于廣角端與望遠(yuǎn)端的場曲曲線。圖4A與圖4B分別顯示本發(fā)明較佳實施例的變焦鏡頭，以波長587nm光束測試于廣角端與望遠(yuǎn)端的畸變曲線。
具體實施例方式以下將詳述本案的各實施例，并配合圖式作為例示。除了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的范圍內(nèi)，并以之后的專利范圍為準(zhǔn)。在說明書的描述中，為了使讀者對本發(fā)明有較完整的了解，提供了許多特定細(xì)節(jié)；然而，本發(fā)明可能在省略部分或全部這些特定細(xì)節(jié)的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。圖式中相同或類似的元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，并非代表元件實際的尺寸或數(shù)量，除非有特別說明。
為達(dá)到輕薄化、成本低、高放大倍率、高成像品質(zhì)的要求，本發(fā)明實施例提供一種變焦鏡頭，其自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)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。每個透鏡群各包含至少一個透鏡，且較佳地，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一放大倍率。此外，該第二透鏡群包含多個透鏡，其中最靠近物側(cè)的透鏡的焦距為efl3，次靠近物側(cè)的透鏡的焦距為efl4，且efl3與efl4滿足0 < efl3/efl4 < 0. 3。當(dāng)符合上述條件，可降低透鏡，特別是塑膠透鏡對于溫度的敏感度，使減少透鏡的溫度補償位移量，因此達(dá)到尺寸縮小化的目的。此外，較佳地，該第二透鏡群的多個透鏡中，最靠近物側(cè)的透鏡的阿貝數(shù)(Abbenumber)為VD3，次靠近物側(cè)的透鏡的阿貝數(shù)為VD4，且VD3與VD4滿足以下條件VD3_VD4> 6。在另一實施例，VD3與VD4滿足VD3-VD4 > 23。此外，該放大倍率具有一最大值ft/fV，其中ft為該變焦鏡頭于望遠(yuǎn)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 < ft/fw < 5。此外，較佳地，該變焦鏡頭還滿足|fGl/fG2| > 1，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，較佳地，該第一透鏡群包含多個透鏡，其中最靠近物側(cè)的透鏡，其朝物側(cè)表面的曲率半徑為負(fù)值，如此可進一步減少變焦鏡頭的總長。此外，當(dāng)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(diào)整放大倍率、調(diào)整焦距偏移。較佳地，當(dāng)變焦鏡頭由廣角端至望遠(yuǎn)端改變倍率時，第一透鏡群及第二透鏡群朝物側(cè)方向移動，其中第一透鏡群是先朝像側(cè)偏移、再朝物側(cè)方向移動，而第二透鏡群可以等速地朝物側(cè)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。此外，每個透鏡群各包含至少一非球面透鏡或一自由曲面透鏡，其材質(zhì)可以是塑膠或玻璃；其中，塑膠材質(zhì)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(xué)級的玻璃為材料，利用研磨拋光或玻璃模造制程(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，每一自由曲面透鏡具有至少一連續(xù)光滑曲面(free-form freedom surface),而每一非球面透鏡具有至少一非球面表面，且該非球面表面滿足下列數(shù)學(xué)式
CY1ZI2 V + A^4 + A^6 + + ^oyl0 +
l + y/l-(K+l)C2r2，其中Z為在光軸OA方向的坐標(biāo)值，以光傳輸方向為正方向，A4、A6、A8、A1(i及A12為非球面系數(shù)，K為二次曲面常數(shù)，C = 1/R，R為曲率半徑，Y為正交于光軸方向的坐標(biāo)值，以上方為正方向。此外，每一非球面透鏡的非球面數(shù)學(xué)式的各項參數(shù)或系數(shù)的值可分別設(shè)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(yīng)用于具有影像投影或擷取功能的一裝置上，例如，數(shù)字相機、數(shù)字?jǐn)z影機、手機，或投影機。以下以一個實施例說明本發(fā)明的變焦鏡頭。圖1顯示本發(fā)明較佳實施例的變焦鏡頭ZL在望遠(yuǎn)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(cè)至像側(cè)，具有負(fù)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(shè)置，且于像側(cè)具有成像面I。此外，變焦鏡頭ZL可包含光闌S及濾光片F(xiàn)。光闌S可設(shè)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(xiàn)可設(shè)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(xiàn)可以是一紅外線濾光片。此外，成像面I上可以設(shè)置一影像擷取單元，以接收穿透濾光片F(xiàn)的光束，并將光類比信號轉(zhuǎn)換成電數(shù)字信號。此外，在成像面I與濾光片F(xiàn)之間更可增加平面鏡片(未圖示)，用以保護影像擷取單元。在本實施例中，依序自物側(cè)至像側(cè)，第一透鏡群Gl包含具有負(fù)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、具有正屈光度的第二透鏡L22、具有負(fù)屈光度的第三透鏡L23 ;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可不限定于上述結(jié)構(gòu)。另外，第一透鏡群Gl的第二透鏡L12、第二透鏡群G2的第二透鏡L22與第三透鏡L23，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。在本實施例中，第二透鏡L12、第二透鏡L22、第三透鏡L23、第一透鏡L31均為塑膠透鏡，而其余透鏡均為玻璃透鏡。表一列出根據(jù)本較佳實施例變焦鏡頭的詳細(xì)資料，其包含各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、阿貝數(shù)、焦距(focal length, effective focal length)等。其中鏡片的表面代號是從物側(cè)至像側(cè)依序編排，例如「SI」代表第一透鏡Lll朝物側(cè)的表面，「S2」代表第一透鏡Lll朝像側(cè)的表面、「S3J代表第二透鏡L12朝物側(cè)的表面、「SJ代表光闌表面等等。于本實例，第二透鏡群的第一透鏡L21的焦距為7. 98，第二透鏡的焦距為60，兩者的比值符合前述定義0 < efl3/efl4 < O. 3。在另一實施例，efl3/efl4的值可小于O. 145。表一
權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭，其特征在于其自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡群；一具有正屈光度的第二透鏡群，至少包含一第一透鏡及一第二透鏡，其中所述第一透鏡的焦距為efl3，所述第二透鏡的焦距為efl4，且efl3與efl4滿足0 < efl3/efl4 < O. 3 ;以及一具有正屈光度的第三透鏡群。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第二透鏡群的所述第一透鏡的阿貝數(shù)為VD3，所述第二透鏡的阿貝數(shù)為VD4，且VD3與VD4滿足以下條件VD3_VD4 > 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其特征在于所述變焦鏡頭滿足4< ft/fw < 5， 其中，fw是所述變焦鏡頭于廣角端的焦距，而ft是所述變焦鏡頭于望遠(yuǎn)端的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其特征在于所述變焦鏡頭還滿足IfGl/fG2 I > 1，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的變焦鏡頭，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡以及一具有正屈光度的第二透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡群的所述第二透鏡是一非球面透鏡或一自由曲面透鏡，且所述第一透鏡的材質(zhì)是玻璃，所述第二透鏡的材質(zhì)是塑膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡的物側(cè)表面具有負(fù)值曲率半徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第二透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有正屈光度的第一透鏡，一具有正屈光度的第二透鏡，以及一具有負(fù)屈光度的第三透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第二透鏡群的所述第二透鏡與所述第三透鏡是非球面透鏡或自由曲面透鏡，且所述第一透鏡的材質(zhì)是玻璃，所述第二透鏡與所述第三透鏡的材質(zhì)是塑膠。
12.根據(jù)權(quán)利要求6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，且所述第三透鏡群的所述第一透鏡是一塑膠的非球面透鏡或一塑膠的自由曲面透鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其特征在于其更包含一光闌，所述光闌設(shè)置于所述第一透鏡群及所述第二透鏡群之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于所述第一透鏡比所述第二透鏡更靠近物側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種變焦鏡頭，自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)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，其中最靠近物側(cè)的透鏡的焦距為efl3，次靠近物側(cè)的透鏡的焦距為efl4，且efl3與efl4滿足0＜efl3/efl4＜0.3。
文檔編號G02B1/00GK102998780SQ20111027472
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者周祥禾 申請人:佳能企業(yè)股份有限公司