專利名稱：變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)ー種變焦鏡頭，特別是有關(guān)于ー種輕薄化、成本低、高變焦倍率且成像品質(zhì)佳的變焦鏡頭。
背景技術(shù)：
影像擷取裝置，例如數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝影機(jī)，通常借由鏡頭模塊和影像傳感器擷取待攝物的影像，其中鏡頭模塊使來自待攝物的光束產(chǎn)生折射并聚集在影像傳感器上，接著影像傳感器將模擬的光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)碼電子信號，以便進(jìn)行后續(xù)的影像處理、儲存及傳輸。影像擷取裝置的鏡頭模塊，通常是由多個透鏡(lens)所組成，為了減少鏡片的成本和重量以提高市場的競爭優(yōu)勢，通常會盡量利用塑料透鏡取代玻璃透鏡。然而，塑料材料 具有容易吸收水氣及高光吸收率的缺點(diǎn)；因此，使用塑料透鏡雖能降低成本，但可能無法兼顧鏡頭模塊對于輕薄化、高變焦倍率、高成像質(zhì)量的要求。有鑒于此，亟需提出ー種新的變焦鏡頭，可降低制造成本，并同時滿足變焦鏡頭的輕薄化、高變焦倍率，及高成像質(zhì)量的要求。由此可見，上述現(xiàn)有的影像擷取裝置在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一歩改進(jìn)。因此如何能創(chuàng)設(shè)ー種新型結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的影像擷取裝置存在的缺陷，而提供ー種新型結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭，所要解決的技術(shù)問題是使其在降低制造成本的前提下，同時實現(xiàn)輕薄化、高變焦倍率、高成像品質(zhì)的變焦鏡頭，非常適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的ー種變焦鏡頭，其特征在于自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有正屈光度的第一透鏡群、一具有負(fù)屈光度的第二透鏡群、一具有正屈光度的第三透鏡群，一具有正屈光度的第四透鏡群，一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群，以及一具有正屈光度的第六透鏡群，其中該第二透鏡群、該第四透鏡群及該第五透鏡群沿者一光軸移動，以使該變焦鏡頭于廣角端及望遠(yuǎn)端之間對焦。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)ー步實現(xiàn)。前述的變焦鏡頭，其中所述的該變焦鏡頭滿足以下條件5. 0 < fw/ft < 7. 0，其中，fw為該變焦鏡頭與廣角端的焦距，而ft為該變焦鏡頭與望遠(yuǎn)端的焦距。前述的變焦鏡頭，其中所述的該變焦鏡頭滿足以下條件2. 0< |fGl/fG2| <4.0，其中，fGl為該第一透鏡群的焦距，而fG2為該第二透鏡群的焦距。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第二透鏡群、該第四透鏡群以及該第五透鏡群朝該第三群透鏡相對移動，可以使該變焦鏡頭由廣角端至望遠(yuǎn)端對焦。
前述的變焦鏡頭，其中所述的該第一透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡、一具有正屈光度的第二透鏡，以及一具有正屈光度的第三透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第一透鏡群更包含一光反射組件，且該光反射組件設(shè)置于該第一透鏡及該第二透鏡之間。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第一透鏡群更包含ー棱鏡，該變焦鏡頭滿足以下條件1. 5 < PL/fw < 2. 2，其中，PL為ー入射光束在該棱鏡P內(nèi)的光程，而fw為該變焦鏡頭于廣角端的焦距。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第一透鏡群的該第三透鏡為ー非球面透鏡或ー自由曲面透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第二透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡、一具有負(fù)屈光度的第二透鏡，以及一具有正屈光度的第三透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第二透鏡群的該第一透鏡為ー非球面透鏡或ー自·由曲面透鏡，且該第二透鏡及該第三透鏡膠合成ー膠合透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第四透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有正屈光度的第一透鏡、一具有正屈光度的第二透鏡，以及一具有負(fù)屈光度的第三透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第一透鏡為ー非球面透鏡或ー自由曲面透鏡，且該第四透鏡群的該第二透鏡及該第三透鏡膠合成ー膠合透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第三透鏡群包含一具有正屈光度的非球面透鏡或一自由曲面透鏡，該第五透鏡群包含一具有負(fù)屈光度的非球面透鏡或ー自由曲面透鏡，且該第六透鏡群包含一具有正屈光度的非球面塑料透鏡或ー自由曲面透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的更包含一光闌及ー濾光片，該光闌設(shè)置于該第三透鏡群及該第四透鏡群之間，該濾光片設(shè)置于該第六透鏡群及該變焦鏡頭的一成像面之間。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了ー種變焦鏡頭，其自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有正屈光度的第一透鏡群、一具有負(fù)屈光度的第二透鏡群、一具有正屈光度的第三透鏡群，一具有正屈光度的第四透鏡群，一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群，以及一具有正屈光度的第六透鏡群，其中該第二透鏡群、該第四透鏡群及該第五透鏡群沿者一光軸移動，可以使該變焦鏡頭與廣角端及望遠(yuǎn)端之間對焦。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明變焦鏡頭至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果借此，本發(fā)明的變焦鏡頭，能在降低成本、輕薄化的條件下，產(chǎn)生比現(xiàn)有習(xí)知變焦鏡頭更優(yōu)質(zhì)的影像質(zhì)量。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖IA與圖IB分別顯示本發(fā)明較佳實施例的變焦鏡頭在廣角端及望遠(yuǎn)端時各透鏡的位置。圖2A至圖2B分別顯示本發(fā)明ー實施例的變焦鏡頭在廣角端與望遠(yuǎn)端的球面像差特性曲線。
圖3A與圖3B分別顯示本發(fā)明ー實施例的變焦鏡頭在廣角端與望遠(yuǎn)端的場曲特性曲線。圖4A與圖4B分別顯示本發(fā)明ー實施例的變焦鏡頭在廣角端與望遠(yuǎn)端的畸變特性曲線。
具體實施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的變焦鏡頭其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。圖IA與圖IB分別顯示本發(fā)明較佳實施例的變焦鏡頭ZL在廣角端(wide)及望遠(yuǎn)端(tele)時各透鏡的位置。為顯現(xiàn)本實施例的特征，僅顯示與本實施例有關(guān)的結(jié)構(gòu)，其余結(jié)構(gòu)予以省略。本實施例的變焦鏡頭ZL，可應(yīng)用于具有影像投影或擷取功能的一裝置上，例如，數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝影機(jī)、手機(jī)，或投影機(jī)。 如圖IA及圖IB所示，在本實施例，變焦鏡頭ZL主要包含六個透鏡群，自物側(cè)(object side)至像側(cè)(image-forming side),依序為第一透鏡群G1、第二透鏡群G2、第三透鏡群G3、第四透鏡群G4、第五透鏡群G5、第六透鏡群G6。此六個透鏡群沿著光軸OA設(shè)置，且于像側(cè)具有成像面I，其中，第一透鏡群Gl具有正屈光度，第二透鏡群G2具有負(fù)屈光度，第三透鏡群G3具有正屈光度，第四透鏡群G4具有正屈光度，第五透鏡群G5具有負(fù)屈光度，第六透鏡群G6具有正屈光度。為實現(xiàn)輕薄化、低成本、高變焦倍率、高成像質(zhì)量的需求，變焦鏡頭ZL滿足以下條件(1)5. 0 < fw/ft < 7. 0(2) 2. 0 < I fGl/fG2 | < 4. 0其中，fGl為第一透鏡群Gl的焦距，fG2為第二透鏡群G2的焦距，fw為變焦鏡頭ZL與廣角端的焦距，ft為變焦鏡頭ZL與望遠(yuǎn)端的焦距再者，如圖IA及圖IB所示，變焦鏡頭ZL更包含光闌S及濾光片F(xiàn)。光闌S設(shè)置于第三透鏡群G3及第四透鏡群G4之間，用以限制通過第三透鏡群G3的光束進(jìn)入第四透鏡群G4的光通量；濾光片F(xiàn)設(shè)置于第五透鏡群G5及成像面I之間，用以濾除光束中的不可見光，其中濾光片F(xiàn)可以是ー紅外濾光片。此外，成像面I代表一具有光電轉(zhuǎn)換功能的影像擷取単元，用以接收穿過濾光片F(xiàn)的光束，且在成像面I與濾光片F(xiàn)之間，可増加平板玻璃C作為影像擷取單元的保護(hù)玻璃(cover glass)。在本實施例，當(dāng)變焦鏡頭ZL需要改變其整體焦距，第一透鏡群G1、第三群透鏡G3及第六透鏡群G6的位置維持固定，而第二透鏡群G2、第四透鏡群G4及第五透鏡群G5沿著光軸OA移動，以改變整體焦距、調(diào)整變焦倍率及修正像差。具體而言，當(dāng)變焦鏡頭ZL由廣角端至望遠(yuǎn)端進(jìn)行變焦時，第二透鏡群G2、第四透鏡群G4及第五透鏡群G5均朝第三群透鏡G3的方向移動。同時參考圖IA及圖1B，變焦鏡頭ZL中至少包含六個非球面透鏡或自由曲面透鏡(free-from surface lens)。具體而言,前述六個透鏡群分別各包含一個非球面透鏡或一個自由曲面透鏡，其材質(zhì)可以是塑料或玻璃，其中，塑料材質(zhì)可包含，但不限制于，聚碳酸脂(polycarbonate)、環(huán)烯烴共聚物(例如APEL)，以及聚酯樹脂(例如0KP4或0KP4HT)等。此外，每ー自由曲面透鏡具有至少ー連續(xù)光滑曲面，而每ー非球面透鏡具有至少ー非球面表面，且各非球面表面可滿足下列數(shù)學(xué)式(3) Z =——,-CV+ A4F4 + AV6 + AsY8 + A10Y10 + Al2Yn
\ + ^\-{K + \)C2Y2其中Z為在光軸OA方向的坐標(biāo)值，以光傳輸方向為正方向，A4、A6、A8、A10及A12為非球面系數(shù)，K為二次曲面常數(shù)，C = 1/R, R為曲率半徑，Y為正交于光軸方向的坐標(biāo)值，以上方為正方向。此外，每ー非球面透鏡的非球面數(shù)學(xué)式(3)的各項參數(shù)或系數(shù)的值可分別設(shè)定，以決定各非球面透鏡的焦距。本實施例，第一透鏡群Gl自物側(cè)至像側(cè)依序包含第一透鏡L11、第二透鏡L12、第三透鏡L13，其中第一透鏡Lll為負(fù)雙凹透鏡，第二透鏡L12為凸面朝像側(cè)的正凸透鏡，第 三透鏡L13為正雙凸透鏡；第二透鏡群G2自物側(cè)至像側(cè)依序包含第一透鏡L21、第二透鏡L22、第三透鏡L23，其中第一透鏡L21為負(fù)雙凹透鏡，第二透鏡L22為負(fù)雙凹透鏡，第三透鏡L23為正雙凸透鏡；第三透鏡群G3包含第一透鏡L31，其為凸面朝物測的正凹凸透鏡；第四透鏡群G4自物側(cè)至像側(cè)依序包含第一透鏡L41、第二透鏡L42、第三透鏡L43，其中第一透鏡L41為正雙凸透鏡，第二透鏡L42為正雙凸透鏡，第三透鏡L43為負(fù)雙凹透鏡；第五透鏡群G5包含第一透鏡L51，其為凸面朝物側(cè)的負(fù)凹凸透鏡；第六透鏡群G6包含第一透鏡L61，其為凸面朝像側(cè)的正凹凸透鏡。具體而言，變焦鏡頭可再包含一光反射組件，其用以改變?nèi)肷涔馐较?，例如，使入射光束的路徑轉(zhuǎn)90度。本實施例中，光反射組件以是采用ー棱鏡P，其設(shè)置于第一透鏡群Gl的第一透鏡Lll與第二透鏡L12之間，用以同時改變?nèi)肷涔馐穆窂讲⒖s短變焦鏡頭ZL的整體長度，但也可設(shè)置于其它位置。此外，光反射組件亦可以是一反射鏡(mirror)，但不用以限定本發(fā)明。再者，本實施例中，變焦鏡頭ZL還滿足以下條件(4) I. 5 < PL/fw < 2. 2其中，PL為入射光束在棱鏡P內(nèi)的光程。在較佳實施例中，條件(3)更可以是I. 75< PL/fw < 2. O0需注意的是，本發(fā)明實施例中，可以省略光反射組件。實作上，第一透鏡群Gl的第三透鏡L13、第二透鏡群G2的第一透鏡L21、第三透鏡群G3的第一透鏡L31、第四透鏡群G4的第一透鏡L41、第五透鏡群G5的第一透鏡L51,以及第六透鏡群G6的第一透鏡L61可米用兩表面均為非球面的非球面透鏡，其余透鏡可采用兩面均為球面的硝材透鏡。本較佳實施例中，六個非球面透鏡除第一透鏡L41為硝材透鏡，其余為塑料透鏡，且各非球面透鏡亦可以自由曲面透鏡取代。再者，第二透鏡群G2的第二透鏡L22與第三透鏡L23可利用一粘膠形成ー膠合透鏡，第四透鏡群G4的第二透鏡L42與第三透鏡L43亦可以是膠合透鏡，但本發(fā)明不限于此。具體而言，硝材透鏡是由玻璃所制成，特別是光學(xué)級的玻璃材料，利用研磨拋光或玻璃模造エ藝(glass molding process, GMP)制成,而塑料透鏡是以聚合物為材料,利用射出成型制成。
表一列出根據(jù)本發(fā)明如圖IA變焦鏡頭的ー實例的詳細(xì)數(shù)據(jù)，其包含各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率、色散為數(shù)等。其中鏡片的表面代號是從物側(cè)至像側(cè)依序編排，例如“SI”代表第一透鏡Lll朝物側(cè)的表面，“S2”代表第一透鏡Lll朝像側(cè)的表面、“S3”代表棱鏡P朝物側(cè)的表面、“S”代表光闌表面、“S27”及“S28”分別代表濾光片F(xiàn)的物側(cè)表面及像側(cè)表面等等。表一
權(quán)利要求
1.ー種變焦鏡頭，其特征在于自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有正屈光度的第一透鏡群、一具有負(fù)屈光度的第二透鏡群、一具有正屈光度的第三透鏡群，一具有正屈光度的第四透鏡群，一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群，以及一具有正屈光度的第六透鏡群，其中該第二透鏡群、該第四透鏡群及該第五透鏡群沿者一光軸移動，以使該變焦鏡頭于廣角端及望遠(yuǎn)端之間對焦。
2.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于該變焦鏡頭滿足以下條件5.O < fw/ft< 7. O，其中，fw為該變焦鏡頭與廣角端的焦距，而ft為該變焦鏡頭與望遠(yuǎn)端的焦距。
3.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于該變焦鏡頭滿足以下條件2.0< IfGl/fG2 < 4. 0，其中，fGl為該第一透鏡群的焦距，而fG2為該第二透鏡群的焦距。
4.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于該第二透鏡群、該第四透鏡群以及該第五透鏡群朝該第三群透鏡相對移動，可以使該變焦鏡頭由廣角端至望遠(yuǎn)端對焦。
5.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于該第一透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡、一具有正屈光度的第二透鏡，以及一具有正屈光度的第三透鏡。
6.如權(quán)利要求5所述的變焦鏡頭，其特征在于該第一透鏡群更包含一光反射組件，且該光反射組件設(shè)置于該第一透鏡及該第二透鏡之間。
7.如權(quán)利要求5所述的變焦鏡頭，其特征在于該第一透鏡群更包含ー棱鏡，該變焦鏡頭滿足以下條件1. 5 < PL/fw < 2. 2，其中，PL為ー入射光束在該棱鏡P內(nèi)的光程，而fw為該變焦鏡頭于廣角端的焦距。
8.如權(quán)利要求5所述的變焦鏡頭，其特征在于該第一透鏡群的該第三透鏡為ー非球面透鏡或ー自由曲面透鏡。
9.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于該第二透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡、一具有負(fù)屈光度的第二透鏡，以及一具有正屈光度的第三透鏡。
10.如權(quán)利要求9所述的變焦鏡頭，其特征在于該第二透鏡群的該第一透鏡為ー非球面透鏡或ー自由曲面透鏡，且該第二透鏡及該第三透鏡膠合成ー膠合透鏡。
11.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于該第四透鏡群自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有正屈光度的第一透鏡、一具有正屈光度的第二透鏡，以及一具有負(fù)屈光度的第三透鏡。
12.如權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，其特征在于該第一透鏡為ー非球面透鏡或ー自由曲面透鏡，且該第四透鏡群的該第二透鏡及該第三透鏡膠合成ー膠合透鏡。
13.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于該第三透鏡群包含一具有正屈光度的非球面透鏡或ー自由曲面透鏡，該第五透鏡群包含一具有負(fù)屈光度的非球面透鏡或ー自由曲面透鏡，且該第六透鏡群包含一具有正屈光度的非球面塑料透鏡或ー自由曲面透鏡。
14.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于更包含一光闌及ー濾光片，該光闌設(shè)置 于該第三透鏡群及該第四透鏡群之間，該濾光片設(shè)置于該第六透鏡群及該變焦鏡頭的一成像面之間。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種變焦鏡頭，自物側(cè)至像側(cè)主要包含一種變焦鏡頭，自物側(cè)至像側(cè)依序包含一具有正屈光度的第一透鏡群、一具有負(fù)屈光度的第二透鏡群、一具有正屈光度的第三透鏡群、一具有正屈光度的第四透鏡群、一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群、一具有正屈光度的第六透鏡群，其中第一透鏡群包含一棱鏡，且第二透鏡群、第四透鏡群及第五透鏡群沿一光軸朝第三群透鏡移動，可以使變焦鏡頭由廣角端至望遠(yuǎn)端對焦。
文檔編號G02B3/02GK102759792SQ201110113238
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者周祥禾 申請人:佳能企業(yè)股份有限公司