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    • 专利摘要:
    本發明提供一種變焦成像鏡頭，通過設計使該變焦成像鏡頭滿足特定的條件式，從而使得該變焦成像鏡頭具有較大的變焦倍率、較小的鏡頭總長及較高的解析度。
    公开号:TW201314258A
    申请号:TW100135169
    申请日:2011-09-29
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Hai-Jo Huang；Sheng-An Wang；Fang-Ying Peng；An-Tze Lee；Xiao-Na Liu
    申请人:Hon Hai Prec Ind Co Ltd；
    IPC主号:G02B15-00
    专利说明:
    變焦成像鏡頭
    本發明涉及成像鏡頭，特別涉及一種變焦成像鏡頭。
    高變焦倍率、小型化及高成像品質是目前變焦成像鏡頭發展的主要趨勢。因此，如何在增大變焦倍率、縮短鏡頭總長(指變焦成像鏡頭靠近物側的第一個光學表面到成像面的距離，縮短鏡頭總長利於小型化)的同時保證高解析度(高成像品質)或進一步提高解析度是目前變焦成像鏡頭設計的主要課題。
    有鑒於此，有必要提供一種具有較大的變焦倍率、較小的鏡頭總長及較高的解析度的變焦成像鏡頭。
    一種變焦成像鏡頭，其包括從物側到像側依次沿光軸移動設置的一個具有負光焦度的第一透鏡組、一個具有正光焦度的第二透鏡組及一個具有正光焦度的第三透鏡組，該變焦成像鏡頭滿足以下條件式：0.68<|f2/f1|<0.85及0.65<L2/fT<0.86。其中，f1為該第一透鏡組的有效焦距，f2為該第二透鏡組的有效焦距，L2為該變焦成像鏡頭由廣角端(Wide)變化到遠攝端(Tele)該第二透鏡組的移動距離，fT為該變焦成像鏡頭處於遠攝端的有效焦距。
    滿足上述條件式，改變該第一透鏡組與該第二透鏡組之間的距離可以改變該變焦成像鏡頭的有效焦距，且可得到較大的六倍的變焦倍率。而若不滿足上述條件式，則不但難以獲得較高的變焦倍率，且小型化及高成像品質也難以獲得。具體地，若不滿足0.68<|f2/f1|<0.85，例如，該第二透鏡組的有效焦距過短，會造成該變焦成像鏡頭在廣角端及遠攝端的球差(Spheric Aberration)與色差(Color Aberration)較大，導致該變焦成像鏡頭的解析度下將，而若該第一透鏡組的有效焦距過短，則該變焦成像鏡頭在廣角端的畸變(Distortion)過大，降低該變焦成像鏡頭的解析度。另外，若該第一透鏡組的有效焦距過長，則該變焦成像鏡頭在廣角端的鏡頭總長過長，不利於小型化。而若0.65<L2/fT<0.86不滿足，例如，該第二透鏡組移動距離過大，會增加該變焦成像鏡頭的鏡頭總長，而若移動距離過小，則必須縮短該第二透鏡組的有效焦距，將導致該變焦成像鏡頭在廣角端及遠攝端的球差與色差過大。
    下面將結合附圖與實施例對本技術方案作進一步詳細說明。
    請參閱圖1(示意圖，具體參數表1-4)，本發明較佳實施方式的變焦成像鏡頭10，其包括從物側到像側依次沿光軸移動設置的一個具有負光焦度的第一透鏡組100、一個具有正光焦度的第二透鏡組200及一個具有正光焦度的第三透鏡組300，該變焦成像鏡頭滿足以下條件式：0.68<|f2/f1|<0.85及0.65<L2/fT<0.86。其中，f1為該第一透鏡組100的有效焦距，f2為該第二透鏡組200的有效焦距，L2為該變焦成像鏡頭10由廣角端(Wide)變化到遠攝端(Tele)該第二透鏡組200的移動距離，fT為該變焦成像鏡頭10處於遠攝端的有效焦距。
    滿足上述條件式，改變該第一透鏡組100與該第二透鏡組200之間的距離可以改變該變焦成像鏡頭10的有效焦距，且可得到較大的六倍的變焦倍率。而若不滿足上述條件式，則不但難以獲得較高的變焦倍率，且小型化及高成像品質也難以獲得。具體地，若不滿足0.68<|f2/f1|<0.85，例如，該第二透鏡組200的有效焦距過短，會造成該變焦成像鏡頭10在廣角端及遠攝端的球差(Spheric Aberration)與色差(Color Aberration)較大，導致該變焦成像鏡頭10的解析度下降，而若該第一透鏡組100的有效焦距過短，則該變焦成像鏡頭10在廣角端的畸變(Distortion)過大，降低該變焦成像鏡頭10的解析度。另外，若該第一透鏡組100的有效焦距過長，則該變焦成像鏡頭10在廣角端的鏡頭總長過長，不利於小型化。而若0.65<L2/fT<0.86不滿足，例如，該第二透鏡組200移動距離過大，會增加該變焦成像鏡頭的鏡頭總長，而若移動距離過小，則必須縮短該第二透鏡組200的有效焦距，將導致該變焦成像鏡頭10在廣角端及遠攝端的球差與色差過大。
    該變焦成像鏡頭10成像時，光線經過該變焦成像鏡頭10，即依次經過該第一透鏡組100、該第二透鏡組200及該第三透鏡組300，再通過一個濾光片20與一個保護玻璃30，最後成像于一個成像面IMG。在此過程中，使用者可根據被拍攝物的位置調節該第一透鏡組100與該第二透鏡組200之間的距離，改變該變焦成像鏡頭10的有效焦距，然後，調節該第三透鏡組300，使被拍攝物對焦于該成像面IMG。
    具體地，該第一透鏡組100包括從物側到像側依次設置的一個具有負光焦度的第一鏡片102、一個第二鏡片104及一個具有正光焦度的第三鏡片106。該第二透鏡組200包括從物側到像側依次設置的一個具有正光焦度的第四鏡片202、一個具有正光焦度的第五鏡片204及一個具有負光焦度的第六鏡片206，該第五鏡片204與該第六鏡片206膠合。該第三透鏡組300包括一個具有正光焦度的第七透鏡302。
    該變焦成像鏡頭10還滿足：
    1.05<V5/V6<1.9；
    其中，V5, V6分別為d光(波長587.6納米)在該第五鏡片204及該第六鏡片206的阿貝數(Abbe number)。
    滿足該條件式，可進一步補償該變焦成像鏡頭10的色差。
    該變焦成像鏡頭10還滿足：
    1.0<V4/V5<2.0；
    其中，V4為d光在該第四鏡片202的阿貝數。
    滿足該條件式，可進一步補償該變焦成像鏡頭10的色差。
    優選地，該第二透鏡104包括至少一個非球面表面，則該變焦成像鏡頭10在廣角端場曲與散光能獲得較好的補償。該第四透鏡202包括至少一個非球面表面，則該變焦成像鏡頭10在廣角端及遠攝端的球差與色差能夠獲得較好的平衡。該第二透鏡104採用塑膠鏡片，以降低該變焦成像鏡頭10的成本。
    更加具體地，該變焦成像鏡頭10還包括一個設置在該第一透鏡組100與該第二透鏡組200之間的第一光圈(Aperture Stop)400及一個設置在該第二透鏡組200與該第三透鏡組300之間的第二光圈500。該變焦成像鏡頭10從該第一鏡片102到該成像面IMG依次包括有表面S1-S19。
    R為光路上各個表面的曲率半徑，D為各個表面到像側下一個表面的軸上距離(即兩個表面截得的光軸的長度)，ND為d光在各個鏡片的折射率，VD為光在各個鏡片的阿貝數。
    該變焦成像鏡頭10滿足表1所列的條件：
    表1

    以各個表面中心為原點，光軸為軸，鏡片表面的非球面面型運算式為：

    其中，為鏡面表面中心的曲率，是二次曲面係數，為從光軸到鏡片表面的高度，表示對累加，為自然數，為第階的非球面面型係數。
    該變焦成像鏡頭10滿足表2所列的條件：
    表2
    表2續

    F為該變焦成像鏡頭10的有效焦距，FNO為該變焦成像鏡頭10的光圈數，為該變焦成像鏡頭10的視場角。
    該變焦成像鏡頭10滿足表3所列的條件：
    表3
    本實施方式中，各參數及條件式的值如表4所示：
    表4
    另外，如圖2-7所示，圖2從上到下顯示該變焦成像鏡頭10中心視場、1/4視場、1/2視場、3/4視場及全視場的光線像差特性曲線圖，每個特性曲線圖均包括486nm, 588nm, 656nm的光線對應的特性曲線。曲線a1, b1, c1表示波長為486nm, 588nm, 656nm的光線在該變焦成像鏡頭10的球差特性曲線。曲線at, as, bt, bs, ct, cs表示波長為486nm, 588nm, 656nm的光線在該變焦成像鏡頭10的子午場曲及弧矢場曲特性曲線。曲線a2, b2, c2表示波長為486nm, 588nm, 656nm的光線在該變焦成像鏡頭10的畸變特性曲線。由圖2-7可知，該變焦成像鏡頭10在廣角端及遠攝端的各種像差都被控制在較小的範圍內，從而，該變焦成像鏡頭10具有較高的解析度。
    請參圖8，本發明另一實施方式的變焦成像鏡頭10’與該變焦成像鏡頭10的區別在於，該變焦成像鏡頭10’滿足表5-8。
    表5

    表6
    表6續
    表7
    表8

    另外，如圖9-14所示，該變焦成像鏡頭10’在廣角端及遠攝端的各種像差都被控制在較小的範圍內，從而，該變焦成像鏡頭10’具有較高的解析度。
    綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
    10,10’．．．變焦成像鏡頭
    100．．．第一透鏡組
    102．．．第一鏡片
    104．．．第二鏡片
    106．．．第三鏡片
    200．．．第二透鏡組
    202．．．第四鏡片
    204．．．第五鏡片
    206．．．第六鏡片
    300．．．第三透鏡組
    302．．．第七鏡片
    400．．．第一光圈
    500．．．第二光圈
    20．．．濾光片
    30．．．保護玻璃
    S1-S19．．．表面
    IMG．．．成像面
    圖1為本發明較佳實施方式的變焦成像鏡頭的結構示意圖。
    圖2-4分別為圖1的變焦成像鏡頭的處於廣角端的橫向像差(Transverse Aberration)、球差及場曲與畸變(Field Curvature & Distortion)特性曲線圖。
    圖5-7分別為圖1的變焦成像鏡頭的處於遠攝端的橫向像差、球差及場曲與畸變特性曲線圖。
    圖8為本發明另一實施方式的變焦成像鏡頭的結構示意圖。
    圖9-11分別為圖8的變焦成像鏡頭的處於廣角端的橫向像差、球差及場曲與畸變特性曲線圖。
    圖12-14分別為圖8的變焦成像鏡頭的處於遠攝端的橫向像差、球差及場曲與畸變特性曲線圖。
    10．．．變焦成像鏡頭
    100．．．第一透鏡組
    102．．．第一鏡片
    104．．．第二鏡片
    106．．．第三鏡片
    200．．．第二透鏡組
    202．．．第四鏡片
    204．．．第五鏡片
    206．．．第六鏡片
    300．．．第三透鏡組
    302．．．第七鏡片
    400．．．第一光圈
    500．．．第二光圈
    20．．．濾光片
    30．．．保護玻璃
    S1-S19．．．表面
    IMG．．．成像面
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] 一種變焦成像鏡頭，其包括從物側到像側依次沿光軸移動設置的一個具有負光焦度的第一透鏡組、一個具有正光焦度的第二透鏡組及一個具有正光焦度的第三透鏡組，該變焦成像鏡頭滿足以下條件式：0.68<|f2/f1|<0.85及0.65<L2/fT<0.86；其中，f1為該第一透鏡組的有效焦距，f2為該第二透鏡組的有效焦距，L2為該變焦成像鏡頭由廣角端變化到遠攝端該第二透鏡組的移動距離，fT為該變焦成像鏡頭處於遠攝端的有效焦距。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的變焦成像鏡頭，其中，該第一透鏡組包括從物側到像側依次設置的一個具有負光焦度的第一鏡片、一個第二鏡片及一個具有正光焦度的第三鏡片；該第二透鏡組包括從物側到像側依次設置的一個具有正光焦度的第四鏡片、一個具有正光焦度的第五鏡片及一個具有負光焦度的第六鏡片，該第五鏡片與該第六鏡片膠合；該第三透鏡組包括一個具有正光焦度的第七透鏡。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述的變焦成像鏡頭，其中，該變焦成像鏡頭還滿足：1.05<V5/V6<1.9；其中，V5, V6分別為d光在該第五鏡片及該第六鏡片的阿貝數。
    [4] 如申請專利範圍第2項所述的變焦成像鏡頭，其中，該變焦成像鏡頭還滿足：1.0<V4/V5<2.0；其中，V4為d光在該第四鏡片的阿貝數。
    [5] 如申請專利範圍第2項所述的變焦成像鏡頭，其中，該第二透鏡包括至少一個非球面表面。
    [6] 如申請專利範圍第2項所述的變焦成像鏡頭，其中，該第四透鏡包括至少一個非球面表面。
    [7] 如申請專利範圍第2項所述的變焦成像鏡頭，其中，該第二透鏡採用塑膠鏡片，以降低該變焦成像鏡頭的成本。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述的變焦成像鏡頭，其中，該變焦成像鏡頭還包括一個設置在該第一透鏡組與該第二透鏡組之間的第一光圈。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述的變焦成像鏡頭，其中，該變焦成像鏡頭還包括一個設置在該第二透鏡組與該第三透鏡組之間的第二光圈。
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