TWI446058B - 變焦成像鏡頭 - Google Patents

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TWI446058B TW100144256A TW100144256A TWI446058B TW I446058 B TWI446058 B TW I446058B TW 100144256 A TW100144256 A TW 100144256A TW 100144256 A TW100144256 A TW 100144256A TW I446058 B TWI446058 B TW I446058B
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Sheng An Wang
An Tze Lee
Xiao-Na Liu
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    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
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Description

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之一個具有負光焦度之第一透鏡組、一個具有正光焦度之第二透鏡組及一個具有正光焦度之第三透鏡組，該變焦成像鏡頭滿足以下條件式：0.78<| f2/f1 |<0.91及0.72<L2/fT<0.87；其中，f1為該第一透鏡組之有效焦距，f2為該第二透鏡組之有效焦距，L2為該變焦成像鏡頭由廣角端(Wide)變化到望遠端(Tele)該第二透鏡組之移動距離，fT為該變焦成像鏡頭處於望遠端之有效焦距。
滿足上述條件式，改變該第一透鏡組與該第二透鏡組之間之距離可以改變該變焦成像鏡頭之有效焦距，且可得到較大之六倍之變 焦倍率。而若不滿足上述條件式，則不但難以獲得較高之變焦倍率，且小型化及高成像品質也難以獲得。具體地，若不滿足0.78<| f2/f1 |<0.91，例如，該第二透鏡組之有效焦距過短，會造成該變焦成像鏡頭在廣角端及望遠端之球差(Spheric Aberration)與色差(Color Aberration)較大，導致該變焦成像鏡頭之解析度下將，而若該第一透鏡組之有效焦距過短，則該變焦成像鏡頭在廣角端之畸變(Distortion)過大，降低該變焦成像鏡頭之解析度。另外，若該第一透鏡組之有效焦距過長，則該變焦成像鏡頭在廣角端之鏡頭總長過長，不利於小型化。而若0.72<L2/fT<0.87不滿足，例如，該第二透鏡組移動距離過大，會增加該變焦成像鏡頭之鏡頭總長，而若移動距離過小，則必須縮短該第二透鏡組之有效焦距，將導致該變焦成像鏡頭在廣角端及望遠端之球差與色差過大。
10,10’‧‧‧變焦成像鏡頭
100‧‧‧第一透鏡組
102‧‧‧第一鏡片
104‧‧‧第二鏡片
200‧‧‧第二透鏡組
202‧‧‧第三鏡片
204‧‧‧第四鏡片
206‧‧‧第五鏡片
208‧‧‧第六鏡片
300‧‧‧第三透鏡組
302‧‧‧第七鏡片
400‧‧‧光圈
20‧‧‧濾光片
30‧‧‧保護玻璃
S1-S18‧‧‧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的結構示意圖。
圖2-3分別為圖1的變焦成像鏡頭的處於廣角端的球差及場曲與畸變(Field Curvature & Distortion)特性曲線圖。
圖4-5分別為圖1的變焦成像鏡頭的處於遠攝端的球差及場曲與畸變特性曲線圖。
圖6為本發明另一實施方式的變焦成像鏡頭的結構示意圖。
圖7-8分別為圖6的變焦成像鏡頭的處於廣角端球差及場曲與畸變特性曲線圖。
圖9-10分別為圖6的變焦成像鏡頭的處於遠攝端的橫向像差、球 差及場曲與畸變特性曲線圖。
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之變焦成像鏡頭10，其包括從物側到像側依次沿光軸移動設置之一個具有負光焦度之第一透鏡組100、一個具有正光焦度之第二透鏡組200及一個具有正光焦度之第三透鏡組300，該變焦成像鏡頭滿足以下條件式：0.78<| f2/f1 |<0.91及0.72<L2/fT<0.87。其中，f1為該第一透鏡組100之有效焦距，f2為該第二透鏡組200之有效焦距，L2為該變焦成像鏡頭10由廣角端(Wide)變化到望遠端(Tele)該第二透鏡組200之移動距離，fT為該變焦成像鏡頭10處於望遠端之有效焦距。
滿足上述條件式，改變該第一透鏡組100與該第二透鏡組200之間之距離可以改變該變焦成像鏡頭10之有效焦距，且可得到六倍之變焦倍率。而若不滿足上述條件式，則不但難以獲得較高之變焦倍率，且小型化及高成像品質也難以獲得。具體地，若不滿足0.78<| f2/f1 |<0.91，例如，該第二透鏡組200之有效焦距過短，會造成該變焦成像鏡頭10在廣角端及望遠端之球差(Spheric Aberration)與色差(Color Aberration)較大，導致該變焦成像鏡頭10之解析度下降，而若該第一透鏡組100之有效焦距過短，則該變焦成像鏡頭10在廣角端之畸變(Distortion)過大，降低該變焦成像鏡頭10之解析度。另外，若該第一透鏡組100之有效焦距過長，則該變焦成像鏡頭10在廣角端之鏡頭總長過長，不利於小型化。而若不滿足0.72<L2/fT<0.87，例如，該第二透鏡組200 移動距離過大，會增加該變焦成像鏡頭之鏡頭總長，而若移動距離過小，則必須縮短該第二透鏡組200之有效焦距，將導致該變焦成像鏡頭10在廣角端及望遠端之球差與色差過大。
該變焦成像鏡頭10成像時，光線經過該變焦成像鏡頭10，即依次經過該第一透鏡組100、該第二透鏡組200及該第三透鏡組300，再通過一個濾光片20與一個保護玻璃30，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之位置調節該第一透鏡組100與該第二透鏡組200之間之距離，改變該變焦成像鏡頭10之有效焦距，然後，調節該第三透鏡組300，使被拍攝物對焦于該成像面IMG。
具體地，該第一透鏡組100包括從物側到像側依次設置之一個具有負光焦度之第一鏡片102及一個具有正光焦度之第二鏡片104。該第二透鏡組200包括從物側到像側依次設置之一個具有正光焦度之第三鏡片202、一個具有正光焦度之第四鏡片204、一個具有負光焦度之第五鏡片206及一個具有負光焦度之第六鏡片208，該第四鏡片204與該第五鏡片206膠合。該第三透鏡組300包括一個具有負光焦度之第七透鏡302。
該變焦成像鏡頭10還滿足：1.75<V1/V2<2.45；其中，V1,V2分別為d光(波長587.6奈米)在該第一鏡片102及該第二鏡片104之阿貝數(Abbe number)。
滿足該條件式，可進一步補償該變焦成像鏡頭10之色差。若V2過大，則廣角端(Wide)軸向色差惡化，若V2過小則變焦成像鏡頭10 在中間端(Middle)端橫向色差會惡化。
該第三透鏡202包括至少一個非球面表面，則該變焦成像鏡頭10在廣角端及望遠端之球差與色差能夠獲得較好之平衡。該第六透鏡104採用塑膠鏡片，以降低該變焦成像鏡頭10之成本。
更加具體地，該變焦成像鏡頭10還包括一個設置在該第二透鏡組200與該第三透鏡組200之間之光圈(Aperture Stop)400。該變焦成像鏡頭10從該第一鏡片102到該成像面IMG依次包括有表面S1-S18。
R為光路上各個表面之曲率半徑，D為各個表面到像側下一個表面之軸上距離(即兩個表面截得之光軸之長度)，ND為d光在各個鏡片之折射率，VD為d光在各個鏡片之阿貝數。
該變焦成像鏡頭10滿足表1所列之條件：表1
以各個表面中心為原點，光軸為x軸，鏡片表面之非球面面型運算式為：
其中，C為鏡面表面中心之曲率，k是二次曲面係數，為從光軸到鏡片表面之高度，ΣA i h i表示對A i h i 累加，i為自然數，Ai為第i階之非球面面型係數。
該變焦成像鏡頭10滿足表2所列之條件：
續表2
F為該變焦成像鏡頭10之有效焦距，FNO為該變焦成像鏡頭10之光圈數，2ω為該變焦成像鏡頭10之視場角。
該變焦成像鏡頭10滿足表3所列之條件：
本實施方式中，各參數及條件式之值如表4所示：表4
另外，如圖2-7所示，圖2及5從上到下顯示該變焦成像鏡頭10中心視場、1/4視場、1/2視場、3/4視場及全視場之光線像差特性曲線圖，每個特性曲線圖均包括486nm,588nm,656nm之光線對應之特性曲線。曲線a1,b1,c1表示波長為486nm,588nm,656nm之光線在該變焦成像鏡頭10之球差特性曲線。曲線at,as,bt,bs,ct,cs表示波長為486nm,588nm,656nm之光線在該變焦成像鏡頭10之子午場曲及弧矢場曲特性曲線。曲線a2,b2,c2表示波長為486nm,588nm,656nm之光線在該變焦成像鏡頭10之畸變特性曲線。由圖3-8可知，該變焦成像鏡頭10在廣角端及望 遠端之各種像差都被控制在較小之範圍內，從而，該變焦成像鏡頭10具有較高之解析度。
請參圖8，本發明另一實施方式之變焦成像鏡頭10’與該變焦成像鏡頭10之區別在於，該變焦成像鏡頭10’滿足表5-8。
表6
續表6
表8
另外，如圖9-14所示，該變焦成像鏡頭10’在廣角端及望遠端之各種像差都被控制在較小之範圍內，從而，該變焦成像鏡頭10’具有較高之解析度。
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‧‧‧第一透鏡組
102‧‧‧第一鏡片
104‧‧‧第二鏡片
200‧‧‧第二透鏡組
202‧‧‧第三鏡片
204‧‧‧第四鏡片
206‧‧‧第五鏡片
208‧‧‧第六鏡片
300‧‧‧第三透鏡組
302‧‧‧第七鏡片
400‧‧‧光圈
20‧‧‧濾光片
30‧‧‧保護玻璃
S1-S18‧‧‧表面
IMG‧‧‧成像面

Claims (7)

  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之一個具有負光焦度之第一透鏡組、一個具有正光焦度之第二透鏡組及一個具有正光焦度之第三透鏡組，該變焦成像鏡頭滿足以下條件式：0.897<| f2/f1 |<0.91及0.858<L2/fT<0.87；其中，f1為該第一透鏡組之有效焦距，f2為該第二透鏡組之有效焦距，L2為該變焦成像鏡頭由廣角端變化到望遠端該第二透鏡組之移動距離，fT為該變焦成像鏡頭處於望遠端之有效焦距。
  2. 如請求項1所述之變焦成像鏡頭，其特徵在於，該第一透鏡組包括從物側到像側依次設置之一個具有負光焦度之第一鏡片及一個具有正光焦度之第二鏡片；該第二透鏡組包括從物側到像側依次設置之一個具有正光焦度之第三鏡片、一個具有正光焦度之第四鏡片、一個具有負光焦度之第五鏡片及一個具有正光焦度之第六鏡片，該第四鏡片與該第五鏡片膠合；該第三透鏡組包括一個具有正光焦度之第七鏡片。
  3. 如請求項2所述之變焦成像鏡頭，其特徵在於，該變焦成像鏡頭還滿足：1.75<V1/V2<2.45；其中，V1,V2分別為波長為587.6奈米之光線在該第一鏡片及該第二鏡片之阿貝數。
  4. 如請求項2所述之變焦成像鏡頭，其特徵在於，該變焦成像鏡頭還滿足：0.28<f2/f3<0.5；其中，f2為該第二透鏡組之有效焦距，f3為該第三透鏡組之有效焦距。
  5. 如請求項2所述之變焦成像鏡頭，其特徵在於，該第三鏡片包括至少一個非球面表面。
  6. 如請求項2所述之變焦成像鏡頭，其特徵在於，該第六鏡片採用塑膠鏡片 。
  7. 如請求項1所述之變焦成像鏡頭，其特徵在於，該變焦成像鏡頭還包括一個設置在該第二透鏡組與該第三透鏡組之間之光圈。
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