TW201326889A - 變焦鏡頭 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種變焦鏡頭，通過設計該變焦鏡頭的構成並使其滿足特定的條件式，從而在提高防抖能力的同時縮短該變焦鏡頭的總長、提高該變焦鏡頭的解析度及方便該變焦鏡頭的組裝。

Description

變焦鏡頭
本發明涉及一種變焦鏡頭。
先前的一種變焦鏡頭包括三個鏡片組，其中，中間的鏡片組作為補償鏡片組，可根據變焦鏡頭的抖動方向及位移移動，補償變焦鏡頭的抖動，從而有效地防止因變焦鏡頭抖動產生的影像模糊現象，即實現光學防抖功能。然而，補償鏡片組的設計存在如下問題：若補償鏡片組過長，將導致補償鏡片組過重，難以實現快速補償，另外也將增加整個變焦鏡頭的總長，而若補償鏡片組過短，又將導致像差難以有效校正，且組裝困難。
有鑒於此，有必要提供一種提高防抖能力、縮短總長、提高解析度且易於組裝的變焦鏡頭。
一種變焦鏡頭，其包括從物側到像側依次設置的一個具有負屈光率的第一鏡片組、一個具有正屈光率的第二鏡片組及一個具有正屈光率第三鏡片組。該第一鏡片組包括從物側到像側依次設置的一個具有負屈光率的第一鏡片與一個具有正屈光率的第二鏡片。該第二鏡片組為光學防抖補償鏡片組且包括從物側到像側依次設置的一個具有正屈光率的第三鏡片、一個具有正屈光率的第四鏡片、一個具有負屈光率的第五鏡片及一個具有正屈光率的第六鏡片，該第三鏡片組包括一個具有正屈光率的第七鏡片。該變焦鏡頭滿足以下條件式﹕
0.3<d2a/D2<0.4
d2a為該第五鏡片的像側表面到該第六鏡片的像側表面的軸上距離(即該第五鏡片靠近像側的表面與該第六鏡片靠近像側的表面截得的該變焦鏡頭的光軸的長度)。D2為該第二鏡片組的厚度(該第二鏡片組最靠近物側的一點到最靠近像側的一點連線在該變焦鏡頭的光軸上的投影的長度)。
該變焦鏡頭滿足上述條件式可以在提高防抖能力的同時縮短該變焦鏡頭的總長、提高該變焦鏡頭的解析度及方便該變焦鏡頭的組裝。具體的，若D2過大而導致上述條件式無法滿足將導致該第二鏡片組過重而無法實現快速補償，降低該變焦鏡頭的防抖能力。若D2過短而導致上述條件式無法滿足將導致該變焦鏡頭產生的像差無法有效校正。若d2a過長而導致上述條件式無法滿足將無法有效縮短該變焦鏡頭的總長。若d2a過小而導致上述條件式無法滿足導致該第五鏡片與該第六鏡片之間的間隙過小，將提高組裝的公差要求，從而使得組裝困難。
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鏡頭10包括從物側到像側依次設置的一個具有負屈光率的第一鏡片組100、一個具有正屈光率的第二鏡片組200及一個具有正屈光率第三鏡片組300。該第一鏡片組100包括從物側到像側依次設置的一個具有負屈光率的第一鏡片102與一個具有正屈光率的第二鏡片104。該第二鏡片組200為光學防抖補償鏡片組且包括從物側到像側依次設置的一個具有正屈光率的第三鏡片202、一個具有正屈光率的第四鏡片204、一個具有負屈光率的第五鏡片206及一個具有正屈光率的第六鏡片208，該第三鏡片組300包括一個具有正屈光率的第七鏡片302。該變焦鏡頭10滿足以下條件式：
0.3<d2a/D2<0.4；
d2a為該第五鏡片206的像側表面到該第六鏡片208的像側表面的軸上距離(即該第五鏡片206靠近像側的表面與該第六鏡片208靠近像側的表面截得的該變焦鏡頭10的光軸的長度)。D2為該第二鏡片組200的厚度(該第二鏡片組200最靠近物側的一點到最靠近像側的一點的連線在該變焦鏡頭10的光軸上的投影的長度)。
該變焦鏡頭10滿足上述條件式可以在提高防抖能力的同時縮短該變焦鏡頭10的總長、提高該變焦鏡頭10的解析度及方便該變焦鏡頭10的組裝。具體的，若D2過大而導致上述條件式無法滿足將導致該第二鏡片組200過重而無法實現快速補償，降低該變焦鏡頭10的防抖能力。若D2過短而導致上述條件式無法滿足將導致該變焦鏡頭10產生的像差無法有效校正。若d2a過長而導致上述條件式無法滿足將無法有效縮短該變焦鏡頭10的總長。若d2a過小而導致上述條件式無法滿足導致該第五鏡片206與該第六鏡片208之間的間隙過小，組裝的公差要求較高，從而使得組裝困難。
成像時，被攝物發出的光線從物側進入該變焦鏡頭10，依次經過該第一鏡片組100、該第二鏡片組200及該第三鏡片組300，從該變焦鏡頭10出射後經過一個保護玻璃20成像于一個成像面IMG上。使用過程中，可以通過移動該第一鏡片組100、該第二鏡片組200及該第三鏡片組300在該變焦鏡頭10的廣角端與遠攝端之間變焦。具體的，從廣角端到攝遠端的變焦過程中，該第一鏡片組100與第二鏡片組200之間的間隔減小，該第二鏡片組200與該第三鏡片組300之間的間隔增加。
該第一鏡片102採用玻璃鏡片，且至少一個表面為非球面。如此，該變焦鏡頭10處於廣角端的場曲與像散能獲得有效校正。
該變焦鏡頭10還滿足以下條件式：
0.27<ψ1/L<0.31；
ψ1為該第一鏡片102的有效半徑。L為該變焦鏡頭10處於遠攝端的總長。
該變焦鏡頭10滿足上述條件式可以在降低成本的同時保證該變焦鏡頭10產生的像差得到有效校正，並利於小型化。
具體的，若ψ1過大而不滿足上述條件式將提高採用具有非球面的玻璃鏡片的該第一鏡片102的成本，但，ψ1較小而導致上述條件式不滿足將導致該變焦鏡頭處於廣角端的色差無法得到有效校正。L過大而導致上述條件式無法滿足將導致該變焦鏡頭的總長過長，不利於小型化。
該變焦鏡頭10還滿足以下條件式：
18<N1-N2<25；
N1為d光(波長為586.6納米)在該第一鏡片102的阿貝數，N2為d光在該第二鏡片104的阿貝數。
該變焦鏡頭10滿足上述條件式使得該變焦鏡頭10處於遠攝端的橫向色差及縱向色差得到有效校正。
該變焦鏡頭10還滿足以下條件式：
；
f2為該第二鏡片組200的有效焦距，fW為該變焦鏡頭10處於廣角端的有效焦距，fT為該變焦鏡頭10處於遠攝端的有效焦距。
滿足上述條件式可以提高該變焦鏡頭10的製造良率的同時提高該變焦鏡頭的變焦倍率而控制該變焦鏡頭10的總長。具體的，若f2過小而導致上述條件式不滿足則該第二鏡片組的光焦度過大，導致偏心的公差要求高，將降低製造良。若f2過大而導致上述條件式不滿足則在維持相同的變焦倍率的情況下該第二鏡片組200所需移動的行程過長，導致該變焦鏡頭10處於遠攝端的總長過長，不利於小型化。
該第三鏡片202至少一面為非球面。如此，該變焦鏡頭處於廣角端及遠攝端的球差與色差能夠獲得較好的平衡。
該第七鏡片302採用異常分散玻璃，具有較高的阿貝數值。如此，該變焦鏡頭10處於遠攝端的橫向色差可以得到有效校正。
該變焦鏡頭10還包括一個第一光闌400及一個第二光闌500。該第一光闌400設置於該第一鏡片組100與該第二鏡片組200之間。該第二光闌500設置於該第二鏡片組200與該第三鏡片組300之間。
該變焦鏡頭10從像側到物側依次包括有表面S1-S15。該保護玻璃20包括有一個面向該變焦鏡頭的表面S16及一個背向該變焦鏡頭10的表面S17。
T表示各個表面的類型，其中A為非球面，S為標準標賣(球面或平面)。R為各表面的曲率半徑，D為各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)，N為d光在各個鏡片的折射率，V為光在各個鏡片的阿貝數，k為非球面的二次曲面係數，ψ為各個鏡片的有效半徑。
該變焦鏡頭10滿足表1所列的條件：
表1
表1續
以各表面中心為原點，光軸為軸，表面的非球面面型運算式為：
其中，為鏡面表面中心的曲率，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。
該變焦鏡頭10滿足表2所列的條件：
表2
表2續
F為該變焦鏡頭10的有效焦距，F#為該變焦鏡頭10的光圈數，FOV為該變焦鏡頭10的市場角。L為該變焦鏡頭10的鏡頭總長。
該變焦鏡頭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
表4續
另外，如圖2至圖7所示，其中，曲線a1, b1, c1表示波長為435nm, 586nm, 652nm的光線在該變焦鏡頭10的球差特性曲線。曲線at, as, bt, bs, ct, cs表示波長為450nm, 550nm, 630nm的光線在該變焦鏡頭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435nm, 586nm, 652nm的光線在該變焦鏡頭10的畸變特性曲線(三種波長的光線的畸變特性曲線重疊)。從圖2至圖7可見，該變焦鏡頭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，該變焦鏡頭10具有較高的成像品質。
請參圖8-14所示，本發明第二實施方式的變焦鏡頭40與該變焦鏡頭10相同，但滿足表5-8而非表1-4。
表5
表5續
表6
表6續
表7
本實施方式中，各個條件式的值如表4所示：
表8
表8續
如圖9至圖14所示，其中，曲線a1, b1, c1表示波長為435nm, 586nm, 652nm的光線在該變焦鏡頭10的球差特性曲線。曲線at, as, bt, bs, ct, cs表示波長為450nm, 550nm, 630nm的光線在該變焦鏡頭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435nm, 586nm, 652nm的光線在該變焦鏡頭40的畸變特性曲線(三種波長的光線的畸變特性曲線重疊)。從圖9至圖14可見，該變焦鏡頭40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，該變焦鏡頭40具有較高的成像品質。
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。
10,40．．．變焦鏡頭
100．．．第一鏡片組
102．．．第一鏡片
104．．．第二鏡片
200．．．第二鏡片組
202．．．第三鏡片
204．．．第四鏡片
206．．．第五鏡片
208．．．第六鏡片
300．．．第三鏡片組
302．．．第七鏡片
400．．．第一光闌
500．．．第二光闌
20．．．保護玻璃
S1-S17．．．表面
IMG．．．成像面
a1,b1,c1,at,as,bs,bt,cs,ct,a2,b2,c2．．．曲線
圖1為本發明第一實施方式的變焦鏡頭的結構示意圖。
圖2為圖1的變焦鏡頭處於廣角端的球差特性曲線圖。
圖3為圖1的變焦鏡頭處於廣角端的場曲特性曲線圖。
圖4為圖1的變焦鏡頭處於廣角端的畸變特性曲線圖。
圖5為圖1的變焦鏡頭處於遠攝端的球差特性曲線圖。
圖6為圖1的變焦鏡頭處於遠攝端的場曲特性曲線圖。
圖7為圖1的變焦鏡頭處於遠攝端的畸變特性曲線圖。
圖8為本發明第二實施方式的變焦鏡頭的結構示意圖。
圖9為圖8的變焦鏡頭處於廣角端的球差特性曲線圖。
圖10為圖8的變焦鏡頭處於廣角端的場曲特性曲線圖。
圖11為圖8的變焦鏡頭處於廣角端的畸變特性曲線圖。
圖12為圖8的變焦鏡頭處於遠攝端的球差特性曲線圖。
圖13為圖8的變焦鏡頭處於遠攝端的場曲特性曲線圖。
圖14為圖8的變焦鏡頭處於遠攝端的畸變特性曲線圖。
10．．．變焦鏡頭
100．．．第一鏡片組
102．．．第一鏡片
104．．．第二鏡片
200．．．第二鏡片組
202．．．第三鏡片
204．．．第四鏡片
206．．．第五鏡片
208．．．第六鏡片
300．．．第三鏡片組
302．．．第七鏡片
400．．．第一光闌
500．．．第二光闌
20．．．保護玻璃
S1-S17．．．表面
IMG．．．成像面

Claims (10)

  1. 一種變焦鏡頭，其包括從物側到像側依次設置的一個具有負屈光率的第一鏡片組、一個具有正屈光率的第二鏡片組及一個具有正屈光率第三鏡片組；該第一鏡片組包括從物側到像側依次設置的一個具有負屈光率的第一鏡片與一個具有正屈光率的第二鏡片；該第二鏡片組為光學防抖補償鏡片組且包括從物側到像側依次設置的一個具有正屈光率的第三鏡片、一個具有正屈光率的第四鏡片、一個具有負屈光率的第五鏡片及一個具有正屈光率的第六鏡片，該第三鏡片組包括一個具有正屈光率的第七鏡片；該變焦鏡頭滿足以下條件式﹕
    0.3<d2a/D2<0.4
    d2a為該第五鏡片的像側表面到該第六鏡片的像側表面的軸上距離；D2為該第二鏡片組的厚度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，從廣角端到攝遠端的變焦過程中，該第一鏡片組與第二鏡片組之間的間隔減小，該第二鏡片組與該第三鏡片組之間的間隔增加。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，該第一鏡片採用玻璃鏡片，且至少一個表面為非球面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的變焦鏡頭，其中，該變焦鏡頭還滿足以下條件式：
    0.27<ψ1/L<0.31；
    ψ1為該第一鏡片的有效半徑，L為該變焦鏡頭處於遠攝端的總長。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，該變焦鏡頭還滿足以下條件式：
    18<N1-N2<25；
    N1為d光在該第一鏡片的阿貝數，N2為d光在該第二鏡片的阿貝數。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，該變焦鏡頭還滿足以下條件式：
    ；
    f2為該第二鏡片組的有效焦距，fW為該變焦鏡頭處於廣角端的有效焦距，fT為該變焦鏡頭處於遠攝端的有效焦距。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，該第三鏡片至少一面為非球面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，該第七鏡片採用異常分散玻璃，具有較高的阿貝數值。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，該變焦鏡頭還包括一個設置於該第一鏡片組與該第二鏡片組之間的第一光闌。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，該變焦鏡頭還包括一個設置於該第二鏡片組與該第三鏡片組之間的第二光闌。
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