PT872 23319twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於/種鏡頭’且特別是有關於一種變焦 鏡頭。 【先前技術】 請參照圖1，美國專利編號US5552937之專利案揭露 的變焦鏡頭100包括一第一透鏡群110以及一第二透鏡群 120。第—透鏡群110由二片透鏡112、114、116所組成， 而第二透鏡群120由四片透鏡122、124、126、128所組成。 在變焦鏡頭100中’為了消除像差(image aberration)與色差 (chromatic aberration)，第一透鏡群 no 與第二透鏡群 12〇 白使用一片以上的非球面透鏡(aspheric lens)。也就是說， 變焦鏡頭100使用較多的非球面透鏡來實現廣角的目的。 雖然非球面透鏡對橋正像差的效果很好，但使用過多 的非球面透鏡在量產時需有更嚴格的公差(tolerance)要 求’若在量產時沒有控制好公差，將會導致整體良率下降^ 此外’由於非球面透鏡的成本較高，使㈣多的非球面透 鏡也會導致變焦鏡頭100的成本提高。 清參照圖2，美國專利編號US6839183之專利案揭露 的變焦鏡頭200包括一笛 、 ^ 匕彷弟透鏡群210、一第二透鏡群220 以及-第三透鏡群膝第一透鏡群21〇由三片透鏡犯、 214、216所組成’第二透鏡群220 ^三片透鏡222、224、 226广f ’而第三透鏡群230由-片透鏡232所組成。 此外，&,，、、鏡項200更包括一孔徑光攔(aperture Stop)240， 1330720 PT872 23319twf.doc/n "T移動地配置在第一透錄雜Q川組签一、Α 變焦鏡頭細在變221G·與弟—透鏡群22G之間。 240雲踉葚#私α ( m〇Ut)時，孔徑光欄 而跟者㈣，所以變焦鏡頭㈣ 此不僅會糾㈣、辦__積變 頭200的生產成本。 疋賞瑨加交焦親 【發明内容】 本發明之目的是接/!£ _ -c^ ^ 積的優點。 種交焦鏡碩’具有廣角與小體 本發明之另—目的是提供—種㈣、鏡頭，崎低生產 成本。 / _'、他目的和優點可峨本發日⑽揭露的技術特 徵中4于到進一步的了解。 為達上述之-或部份或全部目的或是其他目的，本發 明提出-·焦鏡碩，包括—第—透鏡群以及—第二透鏡 群。第-透鏡群與第二透鏡群的屈光度㈣active Ρ_Γ) 分別為負、正。此外，第—透鏡群是由從-物側⑽ect side) 至一像側(image side)依序排列的—第—透鏡、一第二透鏡 及-第三透賴組成。第m賴及第三透鏡的 屈光度分別為負、貞、正。第二透鏡拜配置於第—透鏡群 與像側之間。第二透鏡群是由從物側至像側依序排列的一 第四透鏡、-第五透鏡及—第六麵所喊。第四透鏡、 第五透鏡及第六透鏡的屈光度分別為正、負正。第一透 鏡群與第二透鏡群適於在物側與像側之間移動。 在本發明之-實施例中，上述之第一透鏡、第二透鏡 6 1330720 PT872 23319twf.doc/n 及第二透鏡為球面透鏡。 在本發明之—實施例中，上抽：给 貝 上迷之第四透鏡、第五透鏡 及第六透鏡至少其中之一為非球面透鏡。 在本發明之-實施例中，上述之第四透鏡為非球面透 鏡。 在本發明之-實施例中，上述之第四透鏡與第六透鏡 為雙凸透鏡(biCOnvex lens)。第五透鏡的阿貝數(Abbe
number)大於22。第四透鏡與第六透鏡至少其中之一的阿 貝數大於80。 八 在本發明之一實施例中，上述之第五透鏡為凹面朝向 像側的平凹透鏡。 在本發明之一實施例中，上述之變焦鏡頭更包括一孔 控光攔，固定於第一透鏡群與第二透鏡群之間。 在本發明之一實施例中’上述之變焦鏡頭的焦距(f〇cal lengA)在一廣角端（wide-end)時，變焦鏡頭的f數值 (f-number)為 m，有效焦距(effective focai iength)為 N2， 其中 Nl/N2>0.6。 在本發明之一實施例中，上述之變焦鏡頭的焦距為一 廣角端時’第一透鏡之面向物側的一表面至像側的距離為 D1，而第一透鏡的直徑為D2，且D2/D1C0.32。 在本發明之一實施例中，上述之第一透鏡是凸面朝向 物側的凸凹透鏡(convex-concave lens)，第二透鏡是雙凹透 鏡（biconcave lens)，第三透鏡是凸面朝向物側的凹凸 (concave-convex lens)透鏡，第四透鏡是雙凸透鏡，第五透 7 1330720 PT872 233i9twf.doc/n 六透 鏡是凹面朝向像側的平凹透鏡(plano_concave Iens)，第 鏡是雙凸透鏡。 本發明之變焦鏡頭藉由第一透鏡群與第二透鏡群的 屈光度為負、正的組合，並搭配較少的非球面透鏡即可有 效減低像差與色差，且達到廣角的目的。此外，本發明 變焦鏡頭在變f、的過程巾，孔#光_定不動，所二連
機構的設計上較為簡單。如此，變焦鏡頭的體積可以縮小， 且生產成本亦可有效降低。 【實施方式】 下列各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示 發明可Μ實施之特定實_。本發賴提到 語’例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、$ 等’僅是參考附加圖式的方向H使㈣方向用語J 用來說明，而非用來限制本發明。 請參照圖3，變焦鏡頭3〇〇包括一第一透鏡群3ι〇 =一第二透鏡群320。第-透鏡群31()與第二透鏡群32〇 j光度分別為負、正。第—透鏡群31〇是由從—物側至 ^侧^排列的一第一透鏡312、一第二透鏡314以及 及=H316所組成。第—透鏡312、第二透鏡314以 及第二透鏡316的屈光度分別為負 正 320配置於第—靜貝 透鏡群 與像側之間。第二透鏡群320 =從物側至像側依序排列的一第四透鏡奶、 鏡324及第ί 所組成。第四透鏡322、第五透 弟，、透鏡326的屈光度分別為正、負、正。第一 8 PT872 23319twf.doc/n 透鏡群310與第一透鏡群320適於在物侧與像側之間移動。 上述之變焦鏡頭300中’第一透鏡312、第二透鏡314 及第三透鏡316例如為球面透鏡。第四透鏡322、第五透 鏡324及第六透鏡326至少其中之一是非球面透鏡，而本 實施例以第四透鏡322是非球面透鏡為例。此外，第五透 鏡324的阿貝數例如是大於22。第四透鏡322與第六透鏡 326至少其中之一的阿貝數例如是大於8〇。 在本實施例中，第一透鏡312例如是凸面（表面S1)朝 向物側的凸凹透鏡，第二透鏡314是雙凹透鏡，而第三透 鏡316是凸面（表面S5)朝向物側的凹凸透鏡^第四透鏡322 是雙凸透鏡’第五透鏡324是凹面（表面S11)朝向像側的平 凹透鏡，第六透鏡326是雙凸透鏡。此外，變焦鏡頭3〇〇 更包括一孔控光欄330，固定於第一透鏡群;31〇與第二透 鏡群320之間。 焦鏡頭300的焦距從廣角端(wide-end)變成中間 位置(middle focal length region)或從中間位置變成望遠端 (tele-end)時’第一透鏡群31〇與第二透鏡群32〇是朝向互 相罪近的方向移動。反之，當變焦鏡頭3〇〇的焦距從中間 位置變成廣角端或從望遠端變成中間位置時，第一透鏡群 310與第一透鏡群320是朝向互相遠離的方向移動。需注 意的是，在變焦的過程中，孔徑光攔330是固定不動的。 當_焦鏡頭300的焦距為廣角端時，變焦鏡頭3〇〇的 f數值(f-number ;焦距孔徑比’焦距/孔裎)為N1，變焦有 效焦距為N2，第一透鏡312之面向物側的表面si至像側 丄川υ/2〇 ΡΤ872 23319twf.doc/n 的距離為ΙΜ，而第一透鏡312的直徑為D2，且;^1爪2例 如是大於0.6’D2/D1例如是小於0 3^如此，可限制變焦 鏡頭300的厚度(在γ方向的總長），進而縮小變焦鏡頭3〇〇 的體積。本實施例之變焦鏡頭3〇〇可利用五片球面透鏡加 上一片非球面透鏡的组合，並搭配第一透鏡群31〇與第二 透鏡群320屈光度分別為負與正，來減低像差與色差，且 可達到廣角的目的。由於非球面透鏡的數量較少，所以可 節省非球面透鏡的成本，並提高生產良率。此外，由於變 焦的過程中，孔徑光攔330固定不動，所以變焦鏡頭3〇〇 的連動機構較為簡單，如此不僅能降低成本，還可使變焦 鏡頭300具有小體積的優點。 承上述’ I焦鏡頭300具有廣角及大光圈（aperture)的 特性。第一透鏡群310與第二透鏡群32〇皆具有調焦 (focusing)的功能，在使用上較具彈性。此外，變焦鏡頭3〇〇 還具有長景深(depth of field)的特性，當變焦鏡頭3〇〇與物 體的距離改變時，即使不做調焦的動作，成像品質也相當 良好。另外，限制第五透鏡324的阿貝數大於22，第四透 鏡322與第六透鏡326至少其中之一的阿貝數大於8〇，可 有效消除色差。 以下内容將舉出變焦鏡頭300之一實施例，然而，下 文中所列舉的數據資料並非用以限定本發明，任何熟習此 項技術之人士在參照本發明之後，當可對其參數或設定作 適當的更動，惟其仍應屬於本發明之範嘴内。 〈表一〉 1330720
PT872 23319twf.doc/n 表面 曲率半徑 (mm) 間距(mm) 折射率 阿貝數 備註 物側 無限大 1500 \ SI 15.76 1.00 1.834 37.2 第一透鏡 S2 5.36 2.61 \ S3 -26.84 1.00 1.64 60.1 第二透鏡 S4 8.44 0.94 S5 9.52 1.72 1.847 23.8 第三透鏡 S6 37.66 可變間距 (dl) \ \ S7 無限大 可變間距 (d2) \ \ 孔徑光欄 S8 5.85091 2.18 1.847 23.8 第四透鏡 S9 -9.18081 0.41 S10 無限大 2.50 1.678 54.9 第五透鏡 Sll 4.94 0.38 S12 13.13 1.84 1.497 81.5 第六透鏡 S13 -7.16 可變間距 (d3) \ \ S14 無限大 0.952 1.544 70.1 低通濾波 片 S15 無限大 1.00 S16 無限大 0.80 1.517 64.1 去紅外線 濾波片 11 1330720 PT872 23319twf.doc/n S17 無限大 1.16 像偵丨P 無限大1 2^, 在表一中，曲率半徑是指每—表面之曲率半徑，間距 是指兩相鄰表面間之距離。舉例來說，表面S1之間距， 即表面S1至表面S2間之距離。備註攔中各透鏡所對應之 厚度、折射率與阿貝數請參照同列中各間距、折射率與阿 貝數對應之數值。此外’表面SI、S2是第一透鏡312的 兩表面’表面S3、S4是第二透鏡314的兩表面，而表面 S5、S6疋弟二透鏡316的兩表面。表面S7是孔徑光欄330 的表面。表面S8、S9是第四透鏡322的兩表面，表面si〇、 S11是第五透鏡324的兩表面，而表面S12、S13是第六透 鏡326的兩表面。表面S14、S15是一低通濾波片（i〇Wpass filter)410的兩表面，表面S16、S17是一去紅外線濾波片 (IR cut filter)420的兩表面。另外，當變焦鏡頭300用於取 像時’像側可設置一影像感測元件，如電荷耦合元件 (charge coupled device，CCD)或 CMOS 影像感測元件。當 變焦鏡頭300用於投影時，像側可設置一光閥（light valve)，如數位微鏡元件(digital micro-mirror deivce)或單晶 石夕液晶顯示面板（liquid crystal on silicon panel, LCOS panel) ° 承上述，表面S8、S9為非球面，而非球面的公式如 下： X = — {^R)H2 + ληα + ΒΗβ + Cffs + DH，〇 1 + +K)(H/R)2 其中，X為光軸方向之偏移量。R是密切球面 1330720 PT872 23319twf.doc/n (osculating sphere)的半徑，也就是接近光軸處的曲率半徑 (如表格内S8、S9的曲率半徑）。K為圓錐常數(conic constant)。Η是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣 的高度，從公式中可得知，不同的Η會對應出不同的X值。 A、Β、C、D 為非球面係數(aSpheric coefficient)。表面 S8、 S9的非球面係數及K值如表二所示： 〈表二〉 表 面 K A B C D S8 0 -0.100677E-02 -0.916864E-04 0.12644E-04 -0.151224E-05 S9 0 0.718213Ε-Ό3 -0.691854E-04 0.437529E-05 -0.88594E-06 〈表三〉 廣角端 中間位置 望遠端 有效焦距(mm) 2.78 4.92 7.25 f數值 1.9 2.3 3.1 視場角（度） 93.7 51.7 35 可變間距 (mm) dl 1.342 20.443 26.235 d2 25.893 6.792 1.000 d3 8.502 3.125 15.145 在表三中分別列出變焦鏡頭300之焦距為廣角端、中 間位置及望遠端時的一些重要參數值，包括有效焦距 (effective focal length，EFL)、視場角（field of view，F0V)、f 數值及可變間距dl、d2、d3。 13 1330720 PT872 23319twf.doc/n 由於本實施例之變焦鏡頭300的f數值可小至1 9,所 以具有光圈較大的優點。此外’變焦鏡頭300在廣角端的 視場角可達93.7度’所以具有廣角的優點。 圖4A至圖4C中的縱向球差(i〇ngitudinal spherical aberration)、畸變（distortion)、像散場曲（astigmatism field
curves)及橫向色差(later color)顯示變焦鏡頭300的焦距為 廣角端、中間位置及望遠端時皆有良好的成像品質。因此， 本實施例之變焦鏡頭300可在維持良好成像品質的前提 下，達到小體積及低成本的優點。 综上所述，本發明實施例之變焦鏡頭具有下列之一或 部分或全部的優點： 1.本發明之變焦鏡頭使用較少的非球面透鏡，除了可 節省非球面透鏡的成本外，還可提高生產良率。所以，本 發明之變焦鏡頭的生產成本較低。 β之雙焦鏡頭在變焦的過程中，孔徑光攔固定 不動，所以連動機構的設計上較為簡單。如此，不僅變焦 鏡頭的體積可以縮小，而且生產成本也可以降低。… p f ί本發明已啸佳實施_露如上，然其並非用以 發明’任何關技術領域巾具有通常知識者，在不 明之精神和範圍内’當可作些許之更動與潤飾， 為準保鍊圍當視_之申請圍所界定者 本發明所揭露請專利範圍不須達成 和標題僅是用來輔助專。=用，要部分 發明之權利範圍。 用，並_來限制本 1330720 PT872 23319twf.doc/n 【圖式簡單說明】 圖1是習知一種變焦鏡頭的示意圖。 圖2是習知一種變焦鏡頭的焦距為廣角端、中間位置 與望遠端的示意圖。 圖3是本發明一實施例之變焦鏡頭的焦距為廣角端、 中間位置與望遠端的示意圖。 圖4A至圖4C分別是圖3之變焦鏡頭的焦距為廣角 端、中間位置與望遠端時的光學品質參考圖像。 【主要元件符號說明】 100、200、300 :變焦鏡頭 110、210、310 :第一透鏡群 112、114、116、122、124、126、128、212、214、 216、222、224、226、232 ··透鏡 120、220、320 :第二透鏡群 230 :第三透鏡群 240、330 :孔徑光攔 312 第一透鏡 314 第二透鏡 316 第三透鏡 322 第四透鏡 324 第五透鏡 326 第六透鏡 410 低通慮波片 420 去紅外線;慮波片 S1〜 S17 :表面 15