CN203930189U - 变焦摄像镜头 - Google Patents

Abstract

一种变焦摄像镜头，包含一第一镜群、一光圈及一第二镜群。该第一镜群具有负屈光力，包含一第一镜片、一第二镜片及一第三镜片；该第一镜片具有负屈光力；该第二镜片具有负屈光力；该第三镜片具有正屈光力。该第二镜群具有正屈光力，包含一第四镜片、一第五镜片、一第六镜片及一第七镜片；该第四镜片具有正屈光力；该第五镜片具有负屈光力，并由一正屈光力透镜及一负屈光力透镜胶黏形成；该第六镜片为具有负屈光力的凸凹透镜；该第七镜片具有正屈光力。该变焦摄像镜头自广角状态变成望远状态时，该第二镜群自像侧方向往物侧方向移动。

Description

变焦摄像镜头

技术领域

本实用新型与光学镜头有关，特别是指一种变焦摄像镜头。

背景技术

近年来，由于摄像装置(如监视器、闭回路电视等)的发展，连带促进了镜头模块的市场需求。为了提供摄像装置的安装的方便性与隐匿性，市场普遍希望在维持质量的情况下，朝小型化、轻量化发展。

随着近年来这摄像装置的小型化，上述摄像装置以及应用在摄像装置的镜头模块的体积，也被大幅地缩小。另外，由于摄像装置的像素(pixel)愈来愈高，用以配合这些摄像装置使用的光学镜头，也要能够具有更高的光学效能，才能使这些影像捕获设备达成高分辨率和高对比度的展现。因此，小型化、高光学效能同时具有变焦效果，是摄像装置的镜头不可缺的几个要件。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变焦摄像镜头，可提供小型化的结构设计外，与的需求外，亦能有效提升光学效能。

为实现上述目的，本实用新型提供的变焦摄像镜头包含有沿一光轴且由一物侧至一像侧依序排列的一第一镜群、一光圈以及一第二镜群。其中，该第一镜群具有负屈光力，且包含有由该物侧至该像侧依序排列的一第一镜片、一第二镜片以及一第三镜片；该第一镜片具有负屈光力；该第二镜片具有负屈光力；该第三镜片具有正屈光力。该第二镜群具有正屈光力，且包含有由该物侧至该像侧依序排列的一第四镜片、一第五镜片、一第六镜片以及一第七镜片；该第四镜片具有正屈光力；该第五镜片具有负屈光力，并由一具有正屈光力透镜以及一具有负屈光力的透镜胶黏形成，且该具有正屈光力的透镜较该具有负屈光力的透镜接近该物侧；该第六镜片为具有负屈光力的凸凹透镜，且凸面朝向该物侧，而凹面朝向该像侧；该第七镜片具有正屈光力。

由此，该变焦摄像镜头自一广角(Wide)状态变成一望远(Telephoto)状态时，该第二镜群于该光圈与该像侧之间，自该像侧的方向往该物侧的方向移动。另外，该变焦摄像镜头对焦时，该第一镜群沿该光轴相对该光圈移动。

其中，该第一镜片为凸凹透镜，且凸面朝向该物侧，凹面朝向该像侧；该第二镜片为双凹透镜；该第三镜片为凸凹透镜，且凸面朝向该物侧，凹面朝向该像侧。

其中，该第四镜片为双凸透镜；该第七镜片为双凸透镜。

其中，该第四镜片的至少一镜面皆为非球面表面。

其中，该第七镜片的至少一镜面为非球面表面。

其中，该第五镜片最靠近该物侧的镜面为凸面，且最靠近该像侧的镜面为凹面。

其中，该第五镜片中，该具有正屈光力的透镜为凸凹透镜，而该具有负屈光力的透镜为凸凹透镜。

其中，该第五镜片中，该具有正屈光力的透镜为双凸透镜，而该具有负屈光力的透镜为双凹透镜。

其中，该第五镜片还满足下列条件：(C11+C12)/(C11-C12)＜1；其中，C11为该具有负屈光力的透镜朝向该物侧的镜面的曲率；C12为该具有负屈光力的透镜朝向该像侧的镜面的曲率。

其中，该第四镜片还满足下列条件：Vd4＞70；其中，Vd4为该第四镜片的阿贝系数。

其中，该第七镜片还满足下列条件：65＞Vd7＞45；其中，Vd7为该第七镜片的阿贝系数。

通过上述变焦摄像镜头的设计，除可提供小型化的结构设计外，亦同时具有高光学效能。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例于广角状态时镜片排列图；

图2为本实用新型第一实施例于望远状态时镜片排列图；

图3A为图1于光线波长为587纳米时的纵向球差图；

图3B为图1于光线波长为587纳米时的场曲图；

图3C为图1于光线波长为587纳米时的畸变图；

图4A为图2于光线波长为587纳米时的纵向球差图；

图4B为图2于光线波长为587纳米时的场曲图；

图4C为图2于光线波长为587纳米时的畸变图；

图5为本实用新型第二实施例于广角状态时镜片排列图；

图6为本实用新型第二实施例于望远状态时镜片排列图；

图7A为图5于光线波长为587纳米时的纵向球差图；

图7B为图5于光线波长为587纳米时的场曲图；

图7C为图5于光线波长为587纳米时的畸变图；

图8A为图6于光线波长为587纳米时的纵向球差图；

图8B为图6于光线波长为587纳米时的场曲图；

图8C为图6于光线波长为587纳米时的畸变图。

附图中主要组件符号说明：

1、2变焦摄像镜头；G1第一镜群；L1第一镜片；L2第二镜片；L3第三镜片；ST光圈；G2第二镜群；L4第四镜片；L5第五镜片；L51透镜；L52透镜；L6第六镜片；L7第七镜片；S1～S17面；Z光轴。

具体实施方式

为能更清楚地说明本实用新型，举较佳实施例并配合附图详细说明如下。

请参图1与图2所示，本实用新型第一较佳实施例的变焦摄像镜头1包含有沿一光轴Z且由一物侧至一像侧依序排列的一第一镜群G1、一光圈ST以及一第二镜群G2。其中：

该第一镜群G1具有负屈光力，且包含有由该物侧至该像侧依序排列的一第一镜片L1、一第二镜片L2以及一第三镜片L3。该第一镜片L1为具有负屈光力的凸凹透镜，且凸面S1朝向该物侧，凹面S2朝向该像侧。该第二镜片L2为具有负屈光力的双凹透镜。该第三镜片L3为具有正屈光力的凸凹透镜，且凸面S5朝向该物侧，凹面S6朝向该像侧。

该第二镜群G2具有正屈光力，且包含有由该物侧至该像侧依序排列的一第四镜片L4、一第五镜片L5、一第六镜片L6以及一第七镜片L7。该第四镜片L4为具有正屈光力的双凸透镜，且两个镜面S8、S9皆为非球面表面。该第五镜片L5具有负屈光力，并由一具有正屈光力的透镜L51以及一具有负屈光力的透镜L52胶黏形成，且该透镜L51较该透镜L52接近该物侧。于本实施例中，该透镜L51为凸凹透镜，且凸面S10朝向该物侧，凹面S11朝向该像侧，而该透镜L52同样为凸凹透镜，凸面S11朝向该物侧，凹面S12朝向该像侧，而使得该第五镜片L5最靠近该物侧的镜面S10为凸面，且最靠近该像侧的镜面S12为凹面。该第六镜片L6为具有负屈光力的凸凹透镜，且凸面S13朝向该物侧，而凹面S14朝向该像侧。该第七镜片L7为具有正屈光力的双凸透镜，且两个镜面S15、S16皆为非球面表面。

由此，该变焦摄像镜头1自一广角状态(如图1)变成一望远状态(如图2)时，该第二镜群G2于该光圈ST与该像侧之间，自该像侧的方向往该物侧的方向沿该光轴Z移动。另外，该变焦摄像镜头1对焦时，该第一镜群G1沿该光轴Z相对该光圈ST移动。

另外，除上述该些镜群G1、G2的结构设计外，于本实施例中，该变焦摄像镜头1更满足以下条件式：

(1)Vd4＞70；

(2)(C11+C12)/(C11-C12)＜1；

(3)65＞Vd7＞45。

其中，C11为该镜面S11的曲率；C12为该镜面S12的曲率；Vd4为该第四镜片L4的阿贝系数；Vd7为该第七镜片L7的阿贝系数。而于本实施例中，C11实际数值为0.02435332094633，C12实际数值为0.12575206403917，而使得(C11+C12)/(C11-C12)的数值为-1.4803475901872。

由此，通过上述设计，经由该第一镜群G1所发散的光线再经过第二镜群G2中具有非球面的第四镜片L4之后，便可以达到有效消除球差(Spherical aberration)、慧差(coma aberration)、像散(astigmatism)等像差的目的。除此之外，通过将第四镜片L4以及该具有正屈光力的透镜L51皆设计为正屈光力，则可以将光线压抑至较靠近该光轴Z的高度，而可间接地有效减少像差形成，而且满足前述第(1)式的话，则可有效地抑制光线通过该第一镜群G1后的色差(Chromatic aberration)，且通过第四镜片L4与该第五镜片L5(即胶合镜片)相配合的设计，则可达到更进一步抑制色差的效果。

另外，该具有负屈光力的透镜L52满足第(2)式的目的，在于在变焦的过程中，各种像差可被有效抑制，换言之，若无法满足(2)式，则该第五镜片L5相胶合的表面的曲率会变的过度弯折(over bending)，使得镜片的制造难度和组装敏感性增加，抑制横向色差(Lateral color)也会变得困难。

再者，该第七镜片L7的满足第(3)式的目的，在于可有效地降低横向色差。换言之，若第七镜片的阿贝系数超出(3)式的上下限，则会使得该变焦摄像镜头1于横向色差会表现的较差。

为有效提升该变焦摄像镜头1的光学效能，本实用新型较佳实施例的变焦摄像镜头1各个镜片表面的光轴Z通过处的曲率半径R、各镜面与下一镜面(或成像面)于光轴Z上的距离D、各镜片的折射率Nd、各镜片的阿贝系数Vd，如表4所示。

除上述参数外，本实施例的变焦摄像镜头1于广角状态以及望远状态时，有效焦距EFL、相对孔径Fno、可视角FOV以及间距D6、D7、D16的数值，如表5所示。

另外，本实施例的各个透镜中，该些非球面表面S8、S9、S15、S16的表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{h}^2}}+{\mathrm{\α}}_2{h}^4+{\mathrm{\α}}_3{h}^6+{\mathrm{\α}}_4{h}^8+{\mathrm{\α}}_5{h}^{10}$

其中：

z：非球面表面的凹陷度；

c：曲率半径的倒数；

h：表面的离轴半高；

k：圆锥系数；

α2～α5：表面的离轴半高h的各阶系数。

在本实施例中，各个非球面表面的非球面系数k及各阶系数α2～α5，如表3所示。

由上述的镜群G1、G2及光圈ST配置，使得本实施例的该变焦摄像镜头1于广角状态时的成像质量上也可达到要求，这可从图3A至图3C看出，其中，由图3A可看出，本实施例的变焦摄像镜头1于广角状态时的纵向球差不超过-0.050mm及0.050mm；由图3B可看出，本实施例的变焦摄像镜头1于广角状态时的最大场曲不超过-0.050mm及0.1mm；由图3C可看出，本实施例的变焦摄像镜头1于广角状态时的最大畸变量不超过-60％及30％。

此外，本实施例的该变焦摄像镜头1于望远状态时的成像质量上也可达到要求，这可从图4A至图4C看出，其中，由图4A可看出，本实施例的变焦摄像镜头1于望远状态时的纵向球差不超过-0.050mm及0.050mm；由图4B可看出，本实施例的变焦摄像镜头1于望远状态时的最大场曲不超过-0.050mm及0.050mm；由图4C可看出，本实施例的变焦摄像镜头1于望远状态时的最大畸变量不超过-30％及30％，显见本实施例的变焦摄像镜头1应用于摄像装置(如监视器、闭回路电视等)时的高光学效能。

另外，除上述第一较佳实施例的变焦摄像镜头1外，请参图5与图6所示，本实用新型第二较佳实施例的变焦摄像镜头2同样包含有沿一光轴Z且由一物侧至一像侧依序排列的一第一镜群G1、一光圈ST以及一第二镜群G2。其中：

该第一镜群G1具有负屈光力，且包含有由该物侧至该像侧依序排列的一第一镜片L1、一第二镜片L2以及一第三镜片L3。该第一镜片L1为具有负屈光力的凸凹透镜，且凸面S1朝向该物侧，凹面S2朝向该像侧。该第二镜片L2为具有负屈光力的双凹透镜。该第三镜片L3为具有正屈光力的凸凹透镜，且凸面S5朝向该物侧，凹面S6朝向该像侧。

该第二镜群G2具有正屈光力，且包含有由该物侧至该像侧依序排列的一第四镜片L4、一第五镜片L5、一第六镜片L6以及一第七镜片L7。该第四镜片L4为具有正屈光力的双凸透镜，且两个镜面S8、S9皆为非球面表面。该第五镜片L5具有负屈光力，并由一具有正屈光力的透镜L51以及一具有负屈光力的透镜L52胶黏形成，且该透镜L51较该透镜L52接近该物侧。于本实施例中，该透镜L51为双凸透镜，而该透镜L52为双凹透镜，而使得该第五镜片L5最靠近该物侧的镜面S10为凸面，且最靠近该像侧的镜面S12为凹面。该第六镜片L6为具有负屈光力的凸凹透镜，且凸面S13朝向该物侧，而凹面S14朝向该像侧。该第七镜片L7为具有正屈光力的双凸透镜，且两个镜面S15、S16皆为非球面表面。

由此，该变焦摄像镜头2自一广角状态(如图5)变成一望远状态(如图6)时，该第二镜群G2于该光圈ST与该像侧之间，自该像侧的方向往该物侧的方向沿该光轴Z移动。另外，该变焦摄像镜头2对焦时，该第一镜群G1沿该光轴Z相对该光圈ST移动。

另外，除上述该些镜群G1、G2的结构设计外，于本实施例中，该变焦摄像镜头2还满足以下条件式：

(1)(C11+C12)/(C11-C12)＜1；

(2)65＞Vd7＞45。

其中，C11为该镜面S11的曲率；C12为该镜面S12的曲率；Vd7为该第七镜片L7的阿贝系数。而于本实施例中，C11实际数值为-0.0113817668766，C12实际数值为0.13994121131795，而使得(C11+C12)/(C11-C12)的数值为-0.8495698801021。

由此，通过上述设计，经由该第一镜群G1所发散的光线再经过第二镜群G2中具有非球面的第四镜片L4之后，便可以达到有效消除球差(Spherical aberration)、慧差(coma aberration)、像散(astigmatism)等像差的目的。除此之外，通过将第四镜片L4以及该具有正屈光力的透镜L51皆设计为正屈光力，则可以将光线压抑至较靠近该光轴Z的高度，而可间接地有效减少像差形成，且通过与第四镜片L4之后安排该第五镜片L5的设计，则可达到抑制色差的效果。

另外，该具有负屈光力的透镜L52满足第(1)式的目的，在于在变焦的过程中，各种像差可被有效抑制，换言之，若无法满足(1)式，则该第五镜片L5相胶合的表面的曲率会变的过度弯折(over bending)，使得镜片的制造难度和组装敏感性增加，抑制横向色差(Lateral color)也会变得困难。

再者，该第七镜片L7的满足第(2)式的目的，在于可有效地降低横向色差。换言的，若第七镜片的阿贝系数超出(3)式的上下限，则会使得该变焦摄像镜头2于横向色差会表现的较差。

为有效提升该变焦摄像镜头2的光学效能，本实用新型较佳实施例的变焦摄像镜头2各个镜片表面的光轴Z通过处的曲率半径R、各镜面与下一镜面(或成像面)于光轴Z上的距离D、各镜片的折射率Nd、各镜片的阿贝系数Vd，如表4所示：

除上述参数外，本实施例的变焦摄像镜头2于广角状态以及望远状态时，有效焦距EFL、相对孔径Fno、可视角FOV以及间距D6、D7、D16的数值，如表5所示：

另外，本实施例的各个透镜中，该些非球面表面S8、S9、S15、S16的表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{h}^2}}+{\mathrm{\α}}_2{h}^4+{\mathrm{\α}}_3{h}^6+{\mathrm{\α}}_4{h}^8+{\mathrm{\α}}_5{h}^{10}$

其中：

z：非球面表面的凹陷度；

c：曲率半径的倒数；

h：表面的离轴半高；

k：圆锥系数；

α2～α5：表面的离轴半高h的各阶系数。

在本实施例中，各个非球面表面的非球面系数k及各阶系数α2～α5，如表6所示：

由上述的镜群G1、G2及光圈ST配置，使得本实施例的该变焦摄像镜头2于广角状态时的成像质量上也可达到要求，这可从图7A至图7C看出，其中，由图7A可看出，本实施例的变焦摄像镜头2于广角状态时的纵向球差不超过-0.050mm及0.050mm；由图7B可看出，本实施例的变焦摄像镜头2于广角状态时的最大场曲不超过-0.10mm及0.05mm；由图7C可看出，本实施例的变焦摄像镜头2于广角状态时的最大畸变量不超过-60％及30％。

此外，本实施例的该变焦摄像镜头2于望远状态时的成像质量上也可达到要求，这可从图8A至图8C看出，其中，由图8A可看出，本实施例的变焦摄像镜头2于望远状态时的纵向球差不超过-0.050mm及0.100mm；由图8B可看出，本实施例的变焦摄像镜头2于望远状态时的最大场曲不超过-0.050mm及0.050mm；由图8C可看出，本实施例的变焦摄像镜头2于望远状态时的最大畸变量不超过-30％及30％，显见本实施例的变焦摄像镜头2应用于摄像装置(如监视器、闭回路电视等)时的高光学效能。

以上所述仅为本实用新型较佳可行实施例而已，举凡应用本实用新型说明书及申请专利范围所为的等效变化，理应包含在本实用新型的专利范围内。

表1

表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	Vd	备注
						S1	24.7127	0.87384	1.740999	52.6365	第一镜片L1
S2	7.0844	4.94307
						S3	-34.6623	0.71000	1.740999	52.6365	第二镜片L2
S4	9.6216	1.08500
						S5	11.3517	2.48716	1.808095	22.7608	第三镜片L3
S6	44.6049	D6
						S7	∞	D7			光圈ST
S8	6.9504	3.98523	1.496999	81.54	第四镜片L4
						S9	-14.9686	0.11000
S10	11.7008	1.75555	1.729157	54.68	透镜L51
						S11	41.0622	0.71000	1.846660	23.7779	透镜L52
S12	7.9522	1.08423
						S13	11.7204	1.91508	1.903664	31.3183	第六镜片L6
S14	7.6823	0.96566
						S15	10.0989	2.35275	1.669550	55.4	第七镜片L7
S16	-39.4596	D16
						S17	∞				成像面

表2

	EFL	Fno	FOV	D6	D7	D16
							广角状态	3.12	1.46	130.15	10.85	7.62492	5.3
望远状态	8.96	2.68	42.85	1.70997	0.75700	12.16701

表3

表面	S8	S9	S15	S16
					K	0	0	0	0
α2	-.264394E-03	0.459607E-03	-.495779E-04	0.167274E-03
					α3	-.300424E-05	-.283414E-05	-.354637E-04	-.240486E-04
α4	0.153817E-06	0.139784E-06	-.130151E-05	-.241311E-05
					α5	-.974013E-08	-.799712E-08	-.154358E-06	0.135554E-08

表4

表面序号	R(mm)	D(mm)	Nd	Vd	备注
						S1	20.2789	0.8948	1.834000	37.16	第一镜片L1
S2	7.3634	5.0658
						S3	-40.7674	0.7300	1.834807	42.71	第二镜片L2
S4	10.8475	1.1784
						S5	13.1486	2.4915	1.922860	18.90	第三镜片L3
S6	60.6607	D6
						S7	∞	D7			光圈ST
S8	7.6496	2.9691	1.669550	55.40	第四镜片L4
						S9	-32.2392	0.1300
S10	12.7048	1.9299	1.729157	54.68	透镜L51
						S11	-87.8598	0.7300	1.846660	23.78	透镜L52
S12	7.1459	1.1454
						S13	11.5636	2.4496	1.846660	23.78	第六镜片L6
S14	7.6725	0.8024
						S15	8.3417	1.9246	1.669550	55.40	第七镜片L7
S16	-38.3043	D16
						S17	∞				成像面

表5

	EFL	Fno	FOV	D6	D7	D16
							广角状态	3.15	1.45	127.02	11.9920	7.0148	5.3
望远状态	8.95	2.47	42.28	1.4038	0.7570	11.5584

表6

表面	S8	S9	S15	S16
					K	0	0	0	0
α2	0.844888E-04	0.521542E-03	0.298375E-03	0.782187E-03
					α3	0.351352E-05	0.170928E-05	-.118928E-05	-.512830E-05
α4	-.417999E-07	0.123260E-06	-.276629E-05	-.120234E-05
					α5	0.166529E-08	-.153448E-08	-.375276E-07	-.922812E-07

Claims (11)

1.一种变焦摄像镜头，其特征是，包含有沿一光轴且由一物侧至一像侧依序排列的一第一镜群、一光圈以及一第二镜群，其中：

该第一镜群具有负屈光力，且包含有由该物侧至该像侧依序排列的一第一镜片、一第二镜片以及一第三镜片；该第一镜片具有负屈光力；该第二镜片具有负屈光力；该第三镜片具有正屈光力；

该第二镜群具有正屈光力，包含有由该物侧至该像侧依序排列的一第四镜片、一第五镜片、一第六镜片以及一第七镜片；该第四镜片具有正屈光力；该第五镜片具有负屈光力，并由一具有正屈光力的透镜以及一具有负屈光力的透镜胶黏形成，且该具有正屈光力的透镜较该具有负屈光力的透镜接近该物侧；该第六镜片为具有负屈光力的凸凹透镜，且凸面朝向该物侧，而凹面朝向该像侧；该第七镜片具有正屈光力；

由此，该变焦摄像镜头自一广角状态变成一望远状态时，该第二镜群于该光圈与该像侧之间，自该像侧的方向往该物侧的方向移动；另外，该变焦摄像镜头对焦时，该第一镜群沿该光轴相对该光圈移动。

2.根据权利要求1所述的变焦摄像镜头，其特征是，该第一镜片为凸凹透镜，且凸面朝向该物侧，凹面朝向该像侧；该第二镜片为双凹透镜；该第三镜片为凸凹透镜，且凸面朝向该物侧，凹面朝向该像侧。

3.根据权利要求1所述的变焦摄像镜头，其特征是，该第四镜片为双凸透镜；该第七镜片为双凸透镜。

4.根据权利要求1所述的变焦摄像镜头，其特征是，该第四镜片的至少一镜面皆为非球面表面。

5.根据权利要求1所述的变焦摄像镜头，其特征是，该第七镜片的至少一镜面为非球面表面。

6.根据权利要求1所述的变焦摄像镜头，其特征是，该第五镜片最靠近该物侧的镜面为凸面，且最靠近该像侧的镜面为凹面。

7.根据权利要求6所述的变焦摄像镜头，其特征是，该第五镜片中，该具有正屈光力的透镜为凸凹透镜，而该具有负屈光力的透镜为凸凹透镜。

8.根据权利要求6所述的变焦摄像镜头，其特征是，该第五镜片中，该具有正屈光力的透镜为双凸透镜，而该具有负屈光力的透镜为双凹透镜。

9.根据权利要求1所述变焦摄像镜头，其特征是，该第五镜片满足下列条件：

(C11+C12)/(C11-C12)＜1；

其中，C11为该具有负屈光力的透镜朝向该物侧的镜面的曲率；C12为该具有负屈光力的透镜朝向该像侧的镜面的曲率。

10.根据权利要求1所述变焦摄像镜头，其特征是，该第四镜片满足下列条件：

Vd4＞70；

其中，Vd4为该第四镜片的阿贝系数。

11.根据权利要求1所述变焦摄像镜头，其特征是，该第七镜片满足下列条件：

65＞Vd7＞45；

其中，Vd7为该第七镜片的阿贝系数。