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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:TW201314291A
    申请号:TW100134895
    申请日:2011-09-27
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Yang-Cheng Luo
    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鏡群、一個具有正光焦度的第二鏡群及一個具有正光焦度的第三鏡群。該第一鏡群包括從物側到像側沿光軸設置的一個具有負光焦度的第一鏡片及一個具有正光焦度的第二鏡片。該第二鏡群包括從物側到像側沿光軸依次設置的一個具有正光焦度的第三鏡片、一個具有負光焦度的第四鏡片及一個具有負光焦度的第五鏡片。該變焦成像鏡頭滿足以下條件式：R5/FW>0.9, 2.6>F1/FW>2.1, 1.5>F2/FW>2, TTL/FW<1.6, 25>VD2>20, 25>(VD1-VD2)>20, 20>(VD3-VD4)>15, 23>VD5>28及ND3>1.8。其中，R5為該第三鏡片的物側表面的曲率半徑，FW為該變焦成像鏡頭在廣角端(Wide)的有效焦距，F1及F2分別為該第一鏡群及該第二鏡群的有效焦距，TTL為該變焦成像鏡頭的鏡頭總長，VD1﹑VD2﹑VD3﹑VD4﹑VD5分別為d光(波長為587.6納米)在該第一鏡片、該第二鏡片、該第三鏡片、該第四鏡片及該第五鏡片的阿貝數(Abbe number)，ND3為d光在該第三鏡片的折射率(refractive index)。
    滿足上述條件式，改變該第一鏡群與該第二鏡群之間的距離可以改變該變焦成像鏡頭的有效焦距，且可得到較大的變焦倍率，而且在此前提下，該變焦成像鏡頭的鏡頭總長與像差得到較好平衡，從而得到較大的變焦倍率、較小的鏡頭總長及較高的解析度(較小的像差)。而若上述任一條件式不滿足都將難獲得較大的變焦倍率、較小的鏡頭總長及較高的解析度。
    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及圖2(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鏡群100、一個具有正光焦度的第二鏡群200及一個具有正光焦度的第三鏡群300。該第一鏡群100包括從物側到像側沿光軸設置的一個具有負光焦度的第一鏡片102及一個具有正光焦度的第二鏡片104。該第二鏡群200包括從物側到像側沿光軸依次設置的一個具有正光焦度的第三鏡片202、一個具有負光焦度的第四鏡片204及一個具有負光焦度的第五鏡片206。該變焦成像鏡頭10滿足以下條件式：R5/FW>0.9, 2.6>F1/FW>2.1, 1.5>F2/FW>2, TTL/FW<1.6, 25>VD2>20, 25>(VD1-VD2)>20, 20>(VD3-VD4)>15, 23>VD5>28及ND3>1.8。
    其中，R5為該第三鏡片202的物側表面的曲率半徑，FW為該變焦成像鏡頭10在廣角端的有效焦距，F1及F2分別為該第一鏡群100及該第二鏡群200的有效焦距，TTL為該變焦成像鏡頭10的鏡頭總長，VD1﹑VD2﹑VD3﹑VD4﹑VD5分別為d光(波長為587.6納米)在該第一鏡片102、該第二鏡片104、該第三鏡片202、該第四鏡片204及該第五鏡片206的阿貝數(Abbe number)，ND3為d光在該第三鏡片202的折射率(refractive index)。
    滿足上述條件式，改變該第一鏡群100與該第二鏡群200之間的距離可以改變該變焦成像鏡頭10的有效焦距，且可得到較大的變焦倍率，而且在此前提下，該變焦成像鏡頭10的鏡頭總長與像差得到較好平衡，從而得到較大的變焦倍率、較小的鏡頭總長及較高的解析度(較小的像差)。而若上述任一條件式不滿足都將難獲得較大的變焦倍率、較小的鏡頭總長及較高的解析度。
    該變焦成像鏡頭10成像時，光線經過該變焦成像鏡頭10，即依次經過該第一鏡群100、該第二鏡群200及該第三鏡群300，再通過一個保護玻璃20，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鏡群100與該第二鏡群200之間的距離，改變該變焦成像鏡頭10的有效焦距，然後，調節該第三鏡群300，使被拍攝物對焦于該成像面IMG。
    具體地，該第一鏡片102採用玻璃球面鏡片，該第二鏡片104採用塑膠非球面鏡片，該第三鏡片202及該第四鏡片204為膠合塑膠球面鏡片，該第五鏡片206採用塑膠非球面鏡片。該第三鏡群300包括一個具有正光焦度的第六鏡片302。該第六鏡片302採用塑膠非球面鏡片。這樣的結構，在未採用玻璃非球面鏡片的前提下，可獲得較佳的解析度，可有效降低成本。
    更加具體地，該變焦成像鏡頭10還包括一個設置在該第二鏡群200與該第三鏡群300之間的光圈(Aperture Stop)400。該變焦成像鏡頭從該第一鏡片102到該成像面IMG依次包括有表面S1-S14。
    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，各個條件式的值如表4所示：
    表4
    另外，如圖3-10所示，其中，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的縱向像差特性曲線。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的橫向色像差特性曲線。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a3, b3, c3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。圖5及圖10分別顯示該變焦成像鏡頭10中心視場、1/3視場、2/3視場及全視場(從上到下)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。從圖3-10可見，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．．．變焦成像鏡頭
    100．．．第一鏡群
    102．．．第一鏡片
    104．．．第二鏡片
    200．．．第二鏡群
    202．．．第三鏡片
    204．．．第四鏡片
    206．．．第五鏡片
    300．．．第三鏡群
    302．．．第六鏡片
    20．．．保護玻璃
    400．．．光圈
    S1-S14．．．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處於廣角端的結構示意圖。
    圖2為圖1的變焦成像鏡頭處於遠攝端(Tele)的結構示意圖。
    圖3-6分別為圖1的變焦成像鏡頭的縱向像差(Longitudinal Aberration)、橫向色像差(Lateral Color Aberration)、散光與畸變(Astigmatism & Distortion)及光線像差(Ray Aberration)特性曲線圖。
    圖7-10分別為圖2的變焦成像鏡頭的縱向像差、橫向色像差、散光與畸變及光線像差特性曲線圖。
    10．．．變焦成像鏡頭
    100．．．第一鏡群
    102．．．第一鏡片
    104．．．第二鏡片
    200．．．第二鏡群
    202．．．第三鏡片
    204．．．第四鏡片
    206．．．第五鏡片
    300．．．第三鏡群
    302．．．第六鏡片
    20．．．保護玻璃
    400．．．光圈
    S1-S14．．．表面
    IMG．．．成像面
    权利要求:
    Claims (3)
    [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鏡群、一個具有正光焦度的第二鏡群及一個具有正光焦度的第三鏡群；該第一鏡群包括從物側到像側沿光軸設置的一個具有負光焦度的第一鏡片及一個具有正光焦度的第二鏡片；該第二鏡群包括從物側到像側沿光軸依次設置的一個具有正光焦度的第三鏡片、一個具有負光焦度的第四鏡片及一個具有負光焦度的第五鏡片；該變焦成像鏡頭滿足以下條件式：R5/FW>0.9, 2.6>F1/FW>2.1, 1.5>F2/FW>2, TTL/FW<1.6, 25>VD2>20, 25>(VD1-VD2)>20, 20>(VD3-VD4)>15, 23>VD5>28及ND3>1.8, 其中，R5為該第三鏡片的物側表面的曲率半徑，FW為該變焦成像鏡頭在廣角端的有效焦距，F1及F2分別為該第一鏡群及該第二鏡群的有效焦距，TTL為該變焦成像鏡頭的鏡頭總長，VD1﹑VD2﹑VD3﹑VD4﹑VD5分別為d光在該第一鏡片、該第二鏡片、該第三鏡片、該第四鏡片及該第五鏡片的阿貝數，ND3為d光在該第三鏡片的折射率。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的變焦成像鏡頭，其中，該第一鏡片採用玻璃球面鏡片，該第二鏡片採用塑膠非球面鏡片，該第三鏡片及該第四鏡片為膠合塑膠球面鏡片，該第五鏡片採用塑膠非球面鏡片；該第三鏡群包括一個具有正光焦度的第六鏡片；該第六鏡片採用塑膠非球面鏡片。
    [3] 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鏡群與該第三鏡群之間的光圈。
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