TW201348737A - 光學變焦鏡片組 - Google Patents

光學變焦鏡片組 Download PDF

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Abstract

本發明係揭露一種光學變焦鏡片組,其沿著光軸由物側至像側依序包含:第一鏡群、第二鏡群及第三鏡群。第一鏡群係具有負光焦度,且第一鏡群包含至少一正透鏡及至少一負透鏡。第二鏡群係具有正光焦度,且第二鏡群包含至少一正透鏡及至少一負透鏡。第三鏡群係具有正光焦度,且第三鏡群包含至少一非球面透鏡。其中,第一鏡群、第二鏡群及第三鏡群之折射率係小於1.69。因此,本發明可降低製造成本且具有良好的成像品質,以應用於相機、手機式攝像裝置等裝置。

Description

光學變焦鏡片組
本發明係關於一種光學變焦鏡片組,特別是關於一種由全塑膠鏡片之三群透鏡所構成的光學變焦鏡片組,其可應用於電子產品上。

一般而言,變焦鏡頭可讓拍攝者能於同一個地點改變焦距,令取景構圖更加容易。同時,變焦鏡頭可取代多個定焦鏡頭,因此外出時可減輕使用者的負擔,在價格上也較為划算,因而廣受民眾喜愛。

然而,變焦鏡頭的組合複雜、構件較多,使得變焦鏡頭變得大、重和長。同時,由於造工複雜、組件多,加上還要解決成像質素下降的問題,價錢也較為昂貴。

為此,本發明提出更實用性的設計,藉由塑膠材質製成的三個鏡群,使變焦鏡頭保有高品質的成像能力,並可降低製造成本,以應用於電子產品上。

本發明主要目的為提供一種光學變焦鏡片組,其沿著光軸由物側至像側依序包含:一第一鏡群、一第二鏡群及一第三鏡群。第一鏡群係具有負光焦度,且第一鏡群包含至少一正透鏡及至少一負透鏡。第二鏡群係具有正光焦度,且第二鏡群包含至少一正透鏡及至少一負透鏡。第三鏡群係具有正光焦度,且第三鏡群包含至少一非球面。其中,第一鏡群、第二鏡群及第三鏡群之折射率係小於1.69。第二鏡群之焦距為f2,第二鏡群之一第三透鏡之焦距為f21,並滿足下列關係式:
0.3 < f21/f2< 0.8。

其中,第一鏡群沿著光軸由物側至像側依序包含一第一透鏡及一第二透鏡;第一透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凹面;以及第二透鏡係具有正光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凹面。

其中,第一透鏡之像側光學面、第二透鏡之物側光學面或像側光學面係為非球面。

其中,第二鏡群沿著光軸由物側至像側依序包含第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡;第三透鏡係具有正光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凸面;第四透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凹面;以及第五透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凹面。

其中,第三透鏡之像側光學面或第五透鏡之像側光學面係為非球面。

其中,第三鏡群係包含一第六透鏡,係具有正光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凸面。

其中,第六透鏡之物側光學面或像側光學面係為非球面。

本發明另一個主要目的為提供一種光學變焦鏡片組,其沿著光軸由物側至像側依序包含:一第一鏡群、一第二鏡群及一第三鏡群。第一鏡群包含:一第一透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凹面;以及一第二透鏡係具有正光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凹面。第二鏡群包含:一第三透鏡係具有正光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凸面;一第四透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凹面;以及一第五透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凹面。第三鏡群係包含一第六透鏡,第六透鏡具有正光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凸面。其中,第一鏡群、第二鏡群及第三鏡群之折射率係小於1.69;第二鏡群之焦距為f2,第三透鏡之焦距為f21,並滿足下列關係式:
0.3 < f21/f2< 0.8。

較佳地,第一鏡群具有負光焦度,第二鏡群具有正光焦度,第三鏡群具有正光焦度。

較佳地,第一透鏡之像側光學面、第二透鏡之物側光學面或像側光學面、第三透鏡之像側光學面、第五透鏡之像側光學面、第六透鏡之物側光學面或像側光學面係為非球面。

本發明之光學變焦鏡片組之透鏡可由塑膠材料所製成,以取代傳統由玻璃組成之變焦鏡頭,可有利於製造及降低成本。
為利貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效,茲將本發明配合附圖,並以實施例之表達形式詳細說明如下,而其中所使用之圖式,其主旨僅為示意及輔助說明書之用,未必為本發明實施後之真實比例與精準配置,故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍,合先敘明。

本發明提供一種光學變焦鏡片組,其沿著光軸由物側至像側依序包含:第一鏡群、第二鏡群及第三鏡群。其中,第一鏡群係具有負光焦度,且第一鏡群包含至少一正透鏡及至少一負透鏡。第二鏡群係具有正光焦度,且第二鏡群包含至少一正透鏡及至少一負透鏡。第三鏡群係具有正光焦度,且第三鏡群包含至少一非球面。

請參閱第1圖,其係為本發明之光學變焦鏡片組之第一示意圖。如第1圖所示,第一鏡群G1包含一第一透鏡110及一第二透鏡120,第二鏡群G2包含一第三透鏡130、一第四透鏡140及一第五透鏡150,第三鏡群G3包含一第六透鏡160。在光軸上由物側至像側依序包含:一具有負光焦度之第一透鏡110,為塑膠材質所製成,其物側光學面111為凹面,其像側光學面112為凹面;一具有正光焦度之第二透鏡120,為塑膠材質所製成,其物側光學面121為凸面,其像側光學面122為凹面;一光圈100;一具有正光焦度之第三透鏡130,為塑膠材質所製成,其物側光學面131為凸面,其像側光學面132為凸面;一具有負光焦度之第四透鏡140,為塑膠材質所製成,其物側光學面141為凹面,其像側光學面142為凹面;一具有負光焦度之第五透鏡150,為塑膠材質所製成,其物側光學面151為凸面,其像側光學面152為凹面;一具有正光焦度之第六透鏡160,為塑膠材質所製成,其物側光學面161為凹面,其像側光學面162為凸面;以及一紅外線濾除濾光片(IR-filter)170,其用以調整成像的光線波長區段;經由第一鏡群G1、第二鏡群G2、第三鏡群G3、光圈100及紅外線濾除濾光片160之組合,可將被攝物在一成像面180上成像。

光學變焦鏡片組主要由三個鏡群、光圈100及紅外線濾除濾光片170所構成的光學變焦鏡片組。光圈100設置於第一鏡群G1與第二鏡群G2間。紅外線濾除濾光片170設置於第六透鏡160與成像面180之間,通常為平板光學材料製成,不影響本發明光學變焦鏡片組的焦距。其中,該第一透鏡110之像側光學面112、該第二透鏡120之物側光學面121或像側光學面122、該第三透鏡130之物側光學面131、該第五透鏡150之物側光學面151或像側光學面152及該第六透鏡160之物側光學面161或像側光學面162之其中之一或其組合可為非球面光學面,其非球面之方程式(Aspherical Surface Formula)為下列關係式所構成,
…………(1)。

其中,
X:非球面上距離光軸為Y的點,其與相切於非球面光軸上頂點之切面的相對高度;
Y:非球面曲線上的點與光軸的距離;
R:曲率半徑;
K:錐面係數;以及
Ai:第i階非球面係數。

在本發明光學變焦鏡片組中,第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第五透鏡150及第六透鏡160可設置為球面或非球面,若使用非球面的光學面,則可藉由光學面的曲率半徑改變其屈折力,用以消減像差,進而縮減光學變焦鏡片組的總長度。

表一、第一示意圖的光學數據
參見表一,此組光學變焦鏡片組中,光學變焦鏡片組之焦距f=5.25(毫米),構成整體的光圈值(f-number)Fno=3.3。其中,第二鏡群G2之焦距為f2,該第二鏡群G2之一第三透鏡130之焦距為f21,並滿足下列關係式:0.3 < f21/f2< 0.8。值得注意的是,選用折射率小於1.69之材料來製造第一透鏡110至第六透鏡160,藉此可降低製造成本。

其中,第一透鏡110至第六透鏡160之物側光學面與像側光學面均使用式(1)之非球面方程式所構成,其非球面係數如下表二所示:

表二、非球面係數
其中,第一鏡群G1、第二鏡群G2及第三鏡群G3可於物側與像側間移動。

請參閱第2圖,其係為本發明之光學變焦鏡片組之第二示意圖。如第2圖所示,第一鏡群G1包含一第一透鏡210及一第二透鏡220,第二鏡群G2包含一第三透鏡230、一第四透鏡240及一第五透鏡250,第三鏡群G3包含一第六透鏡260。在光軸上由物側至像側依序包含:一具有負光焦度之第一透鏡210,為塑膠材質所製成,其物側光學面211為凹面,其像側光學面212為凹面;一具有正光焦度之第二透鏡220,為塑膠材質所製成,其物側光學面221為凸面,其像側光學面222為凹面;一光圈200;一具有正光焦度之第三透鏡230,為塑膠材質所製成,其物側光學面231為凸面,其像側光學面232為凸面;一具有負光焦度之第四透鏡240,為塑膠材質所製成,其物側光學面241為凹面,其像側光學面242為凹面;一具有負光焦度之第五透鏡250,為塑膠材質所製成,其物側光學面251為凸面,其像側光學面252為凹面;一具有正光焦度之第六透鏡260,為塑膠材質所製成,其物側光學面261為凹面,其像側光學面262為凸面;以及一紅外線濾除濾光片(IR-filter)270,其用以調整成像的光線波長區段;經由第一鏡群G1、第二鏡群G2、第三鏡群G3、光圈200及紅外線濾除濾光片270之組合,可將被攝物在一成像面280上成像。

光學變焦鏡片組主要由三個鏡群、光圈200及紅外線濾除濾光片270所構成的光學變焦鏡片組。光圈200設置於第一鏡群G1與第二鏡群G2間。紅外線濾除濾光片270設置於第六透鏡260與成像面280之間,通常為平板光學材料製成,不影響本發明光學變焦鏡片組的焦距。

在本發明光學變焦鏡片組中,第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、第五透鏡250及第六透鏡260可設置為球面或非球面,若使用非球面的光學面,則可藉由光學面的曲率半徑改變其屈折力,用以消減像差,進而縮減光學變焦鏡片組的總長度。

表三、第二示意圖的光學數據

參見表三,此組光學變焦鏡片組中,光學變焦鏡片組之焦距f=11.2(毫米),構成整體的光圈值(f-number)Fno=4.76。其中,第二鏡群G2之焦距為f2=13.18(毫米),該第二鏡群G2之一第三透鏡230之焦距為f21=6.4(毫米),並滿足下列關係式:0.3 < f21/f2< 0.8。值得注意的是,選用折射率小於1.69之材料來製造第一透鏡210至第六透鏡260,藉此可降低製造成本。

其中,第一鏡群G1、第二鏡群G2及第三鏡群G3可於物側與像側間移動。

請參閱第3圖,其係為本發明之光學變焦鏡片組之第三示意圖。如第3圖所示,第一鏡群G1包含一第一透鏡310及一第二透鏡320,第二鏡群G2包含一第三透鏡330、一第四透鏡340及一第五透鏡350,第三鏡群G3包含一第六透鏡360。在光軸上由物側至像側依序包含:一具有負光焦度之第一透鏡310,為塑膠材質所製成,其物側光學面311為凹面,其像側光學面312為凹面;一具有正光焦度之第二透鏡320,為塑膠材質所製成,其物側光學面321為凸面,其像側光學面322為凹面;一光圈300;一具有正光焦度之第三透鏡330,為塑膠材質所製成,其物側光學面331為凸面,其像側光學面332為凸面;一具有負光焦度之第四透鏡340,為塑膠材質所製成,其物側光學面341為凹面,其像側光學面342為凹面;一具有負光焦度之第五透鏡350,為塑膠材質所製成,其物側光學面351為凸面,其像側光學面352為凹面;一具有正光焦度之第六透鏡360,為塑膠材質所製成,其物側光學面361為凹面,其像側光學面362為凸面;以及一紅外線濾除濾光片(IR-filter)370,其用以調整成像的光線波長區段;經由第一鏡群G1、第二鏡群G2、第三鏡群G3、光圈300及紅外線濾除濾光片370之組合,可將被攝物在一成像面380上成像。

光學變焦鏡片組主要由三個鏡群、光圈300及紅外線濾除濾光片370所構成的光學變焦鏡片組。光圈300設置於第一鏡群G1與第二鏡群G2間。紅外線濾除濾光片370設置於第六透鏡360與成像面380之間,通常為平板光學材料製成,不影響本發明光學變焦鏡片組的焦距。

在本發明光學變焦鏡片組中,第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、第五透鏡350及第六透鏡360可設置為球面或非球面,若使用非球面的光學面,則可藉由光學面的曲率半徑改變其屈折力,用以消減像差,進而縮減光學變焦鏡片組的總長度。

表四、第三示意圖的光學數據

參見表四,本組光學變焦鏡片組中,光學變焦鏡片組之焦距f=25(毫米),構成整體的光圈值(f-number)Fno=8.2。其中,第二鏡群G2之焦距為f2,該第二鏡群G2之一第三透鏡330之焦距為f21,並滿足下列關係式:0.3 < f21/f2< 0.8。值得注意的是,選用折射率小於1.69之材料來製造第一透鏡310至第六透鏡360,藉此可降低製造成本。

其中,第一鏡群G1、第二鏡群G2及第三鏡群G3可於物側與像側間移動。

請參閱第4圖,其係為本發明之光學變焦鏡片組之曲線圖。其中,光學變焦鏡片組之變焦距離可為5mm~25mm,構成整體的光圈值(f-number)Fno可為3.3~8.5,在光軸上第一透鏡之物側光學面至成像面的距離TTL最大值可為54mm。當第一鏡群與第二鏡群間之距離為22.66mm,而第二鏡群與第三鏡群間之距離為4.07mm時,即為廣角端(wide);若第一鏡群與第二鏡群間之距離為2.476mm,而第二鏡群30與第三鏡群40間之距離為29.142時,即為望遠端(tele)。

再者,第一鏡群20採用負光焦度可增大場視角,而第一鏡群20與正光焦度之第二鏡群30組合後,可增大成像的放大倍率,以提高其解像力;第三鏡群40採用正光焦度,可有效地對第一鏡群20與第二鏡群30所產生的像差進行補償,使其像差與歪曲能符合解析度的要求。

由表一至表四及第4圖至第7圖可知,藉由本發明之光學變焦鏡片組,在像散(field curving)、歪曲(distortion)、縱向色差(longitudinal spherical aberration)與橫向色差(lateral color)有良好的補償效果。

表一至表四所示為本發明光學變焦鏡片組不同態樣的數值變化表,然本發明各個示意圖的數值變化皆屬具體實驗所得,即使使用不同數值,相同結構的產品仍應屬於本發明的保護範疇,故以上的說明所描述及圖式中所說明僅做為例示性,非用以限制本發明的申請專利範園。
G1...第一鏡群
G2...第二鏡群
G3...第三鏡群
100、200、300...光圈
110、210、310...第一透鏡
111、211、311...第一透鏡之物側光學面
112、212、312...第一透鏡之像側光學面
120、220、320...第二透鏡
121、221、321...第二透鏡之物側光學面
122、222、322...第二透鏡之像側光學面
130、230、330...第三透鏡
131、231、331...第三透鏡之物側光學面
132、232、332...第三透鏡之像側光學面
140、240、340...第四透鏡
141、241、341...第四透鏡之物側光學面
142、242、342...第四透鏡之像側光學面
150、250、350...第五透鏡
151、251、351...第五透鏡之物側光學面
152、252、352...第五透鏡之像側光學面
160、260、360...第六透鏡
161、261、361...第六透鏡之物側光學面
162、262、362...第六透鏡之像側光學面
170、270、370...濾光片
180、280、380...成像面
f...光學變焦鏡片組之焦距
f2...第二鏡群之焦距
f21...第三透鏡之焦距
TTL...在光軸上第一透鏡之物側光學面至成像面的距離
Fno...光圈值
第1圖係為本發明之光學變焦鏡片組之第一示意圖。
第2圖係為本發明之光學變焦鏡片組之第二示意圖。
第3圖係為本發明之光學變焦鏡片組之第三示意圖。
第4圖係為本發明之光學變焦鏡片組之像散曲線圖。
第5圖係為本發明之光學變焦鏡片組之歪曲曲線圖。
第6圖係為本發明之光學變焦鏡片組之縱向色差曲線圖。
第7圖係為本發明之光學變焦鏡片組之橫向色差曲線圖。

G1...第一鏡群
G2...第二鏡群
G3...第三鏡群
100...光圈
110...第一透鏡
111...第一透鏡之物側光學面
112...第一透鏡之像側光學面
120...第二透鏡
121...第二透鏡之物側光學面
122...第二透鏡之像側光學面
130...第三透鏡
131...第三透鏡之物側光學面
132...第三透鏡之像側光學面
140...第四透鏡
141...第四透鏡之物側光學面
142...第四透鏡之像側光學面
150...第五透鏡
151...第五透鏡之物側光學面
152...第五透鏡之像側光學面
160...第六透鏡
161...第六透鏡之物側光學面
162...第六透鏡之像側光學面
170...濾光片
180...成像面

Claims (10)

  1. 一種光學變焦鏡片組,其沿著光軸由一物側至一像側依序包含:
    一第一鏡群,係具有負光焦度,且該第一鏡群包含至少一正透鏡及至少一負透鏡;
    一第二鏡群,係具有正光焦度,且該第二鏡群包含至少一正透鏡及至少一負透鏡;以及
    一第三鏡群,係具有正光焦度,且該第三鏡群包含至少一非球面透鏡;
    其中,該第一鏡群、該第二鏡群及該第三鏡群之折射率係小於1.69;
    其中,該第二鏡群之焦距為f2,該第二鏡群之一第三透鏡之焦距為f21,並滿足下列關係式:
    0.3 < f21/f2< 0.8。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學變焦鏡片組,其中該第一鏡群沿著光軸由該物側至該像側依序包含一第一透鏡及一第二透鏡;該第一透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凹面;以及該第二透鏡係具有正光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凹面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學變焦鏡片組,其中該第一透鏡之像側光學面、該第二透鏡之物側光學面或像側光學面係為非球面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學變焦鏡片組,其中該第二鏡群沿著光軸由該物側至該像側依序包含該第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡;該第三透鏡係具有正光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凸面;第四透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凹面;以及該第五透鏡係具有負光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凹面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光學變焦鏡片組,其中該第三透鏡之物側光學面或該第五透鏡之物側光學面或像側光學面係為非球面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學變焦鏡片組,其中該第三鏡群係包含一第六透鏡,係具有正光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凸面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學變焦鏡片組,其中該第六透鏡之物側光學面或像側光學面係為非球面。
  8. 一種光學變焦鏡片組,其沿著光軸由物側至像側依序包含:
    一第一鏡群,其包含:
    一第一透鏡,係具有負光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凹面;以及
    一第二透鏡,係具有正光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凹面;
    一第二鏡群,其包含:
    一第三透鏡,係具有正光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凸面;
    一第四透鏡,係具有負光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凹面;以及
    一第五透鏡,係具有負光焦度,其物側光學面為凸面,其像側光學面為凹面;以及
    一第三鏡群,係包含一第六透鏡,該第六透鏡具有正光焦度,其物側光學面為凹面,其像側光學面為凸面;
    其中,該第一鏡群、該第二鏡群及該第三鏡群之折射率係小於1.69;
    其中,該第二鏡群之焦距為f2,該第三透鏡之焦距為f21,並滿足下列關係式:
    0.3 < f21/f2< 0.8。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光學變焦鏡片組,其中該第一鏡群具有負光焦度,該第二鏡群具有正光焦度,該第三鏡群具有正光焦度。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之光學變焦鏡片組,其中該第一透鏡之像側光學面、該第二透鏡之物側光學面或像側光學面、該第三透鏡之物側光學面、該第五透鏡之物側光學面或像側光學面及該第六透鏡之物側光學面或像側光學面之其中之一或其組合係為非球面。
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