專利名稱：小型化變焦鏡頭的制作方法
技術領域：
本發明與鏡頭有關，更詳而言之是指一種小型化變焦鏡頭。
背景技術：
近年來，隨著科技的進步，如相機、攝影機、顯微鏡或掃描儀等影像裝置，為方便人們攜帶與使用，而逐漸趨向小型化與輕量化發展，進而使得影像裝置所用的變焦鏡頭的體積也因此被大幅縮小。另外，除了小型化與輕量化外，也要能夠具有更高的光學效能，才能使影像達成高分辨率和高對比的展現。因此，小型化和高光學效能，是現今變焦鏡頭發展不可缺兩項要件。然而，目前影像裝置所采用的變焦鏡頭，為達到高光學效能的目的，不外乎使用了多組的鏡群，甚至有鏡片總合多于十片者，而無法有效減少體積及重量。另外，亦有為達到使變焦鏡頭小型化的目的，僅使用數片鏡片，而使得其光學效能無法有效提升。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中的變焦鏡頭無法兼顧小型化與高光學性能的缺陷，提供一種小型化變焦鏡頭，不僅可有效地達到小型化的目的，且同時具有高光學效能。本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是，提供一種小型化變焦鏡頭，包含有沿光軸且由物側至像側依序排列的第一鏡群、第二鏡群、光圈、第三鏡群、第四鏡群以及成像面。其中，該第一鏡群具有正屈光力，并包含有至少兩片鏡片，且其中一片具有負屈光力，另外一片具有正屈光力；該第二鏡群具有負屈光力，并包含有三片鏡片，且該三鏡片其中一片具有正屈光力，另外兩片具有負屈光力；該第三鏡群具有正屈光力，并包含有至少兩片鏡片，且其中一片具有負屈光力，另外一片具有正屈光力；該第四鏡群具有正屈光力。另夕卜，該小型化變焦鏡頭由廣角(wide-angle)狀態變化至望遠(tel印hoto)狀態時，該第一鏡群往物側方向移動、該第二鏡群往像側方向移動、該第三鏡群往物側方向移動。藉此，利用上述鏡片配置及變焦設計達到小型化及高光學效能的目的。
圖1為第一較佳實施例在廣角狀態時的鏡片配置圖。圖2為第一較佳實施例在中間狀態時的鏡片配置圖。圖3為第一較佳實施例在望遠狀態時的鏡片配置圖。圖4A為第一較佳實施例在廣角狀態時的場曲圖及畸變圖。圖4B為第一較佳實施例在廣角狀態時的倍率色差圖。圖4C為第一較佳實施例在廣角狀態時的球面像差圖。圖4D為第一較佳實施例在廣角狀態時的彗星像差圖。圖5A為第一較佳實施例在中間狀態時的場曲圖及畸變圖。
圖5B為第一較佳實施例在中間狀態時的倍率色差圖。圖5C為第一較佳實施例在中間狀態時的球面像差圖。圖5D為第一較佳實施例在中間狀態時的彗星像差圖。圖6A為第一較佳實施例在望遠狀態時的場曲圖及畸變圖。圖6B為第一較佳實施例在望遠狀態時的倍率色差圖。圖6C為第一較佳實施例在望遠狀態時的球面像差圖。圖6D為第一較佳實施例在望遠狀態時的彗星像差圖。圖7為第二較佳實施例在廣角狀態時的鏡片配置圖。圖8為第二較佳實施例在中間狀態時的鏡片配置圖。圖9為第二較佳實施例在望遠狀態時的鏡片配置圖。圖IOA為第二較佳實施例在廣角狀態時的場曲圖及畸變圖。圖IOB為第二較佳實施例在廣角狀態時的倍率色差圖。圖IOC為第二較佳實施例在廣角狀態時的球面像差圖。圖IOD為第二較佳實施例在廣角狀態時的彗星像差圖。圖IlA為第二較佳實施例在中間狀態時的場曲圖及畸變圖。圖IlB為第二較佳實施例在中間狀態時的倍率色差圖。圖IlC為第二較佳實施例在中間狀態時的球面像差圖。圖IlD為第二較佳實施例在中間狀態時的彗星像差圖。圖12A為第二較佳實施例在望遠狀態時的場曲圖及畸變圖。圖12B為第二較佳實施例在望遠狀態時的倍率色差圖。圖12C為第二較佳實施例在望遠狀態時的球面像差圖。圖12D為第二較佳實施例在望遠狀態時的彗星像差圖。圖13為第三較佳實施例在廣角狀態時的鏡片配置圖。圖14為第三較佳實施例在中間狀態時的鏡片配置圖。圖15為第三較佳實施例在望遠狀態時的鏡片配置圖。圖16A為第三較佳實施例在廣角狀態時的場曲圖及畸變圖。圖16B為第三較佳實施例在廣角狀態時的倍率色差圖。圖16C為第三較佳實施例在廣角狀態時的球面像差圖。圖16D為第三較佳實施例在廣角狀態時的彗星像差圖。圖17A為第三較佳實施例在中間狀態時的場曲圖及畸變圖。圖17B為第三較佳實施例在中間狀態時的倍率色差圖。圖17C為第三較佳實施例在中間狀態時的球面像差圖。圖17D為第三較佳實施例在中間狀態時的彗星像差圖。圖18A為第三較佳實施例在望遠狀態時的場曲圖及畸變圖。圖18B為第三較佳實施例在望遠狀態時的倍率色差圖。圖18C為第三較佳實施例在望遠狀態時的球面像差圖。圖18D為第三較佳實施例在望遠狀態時的彗星像差圖。圖19為第四較佳實施例在廣角狀態時的鏡片配置圖。圖20為第四較佳實施例在中間狀態時的鏡片配置圖。
圖21為第四較佳實施例在望遠狀態時的鏡片配置圖。圖22A為第四較佳實施例在廣角狀態時的場曲圖及畸變圖。圖22B為第四較佳實施例在廣角狀態時的倍率色差圖。圖22C為第四較佳實施例在廣角狀態時的球面像差圖。圖22D為第四較佳實施例在廣角狀態時的彗星像差圖。圖23A為第四較佳實施例在中間狀態時的場曲圖及畸變圖。圖2 為第四較佳實施例在中間狀態時的倍率色差圖。圖23C為第四較佳實施例在中間狀態時的球面像差圖。圖23D為第四較佳實施例在中間狀態時的彗星像差圖。圖24A為第四較佳實施例在望遠狀態時的場曲圖及畸變圖。圖MB為第四較佳實施例在望遠狀態時的倍率色差圖。圖MC為第四較佳實施例在望遠狀態時的球面像差圖。圖MD為第四較佳實施例在望遠狀態時的彗星像差圖。
具體實施例方式為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。請參閱圖1至圖3，為本發明第一較佳實施例的小型化變焦鏡頭1的鏡片配置圖。 該小型化變焦鏡頭1包含有沿光軸Z且由物側至像側依序排列的第一鏡群G1、第二鏡群 G2、光圈ST、第三鏡群G3、第四鏡群G4以及成像面IMA。另外，可透過移動該第一鏡群G1、該第二鏡群G2以及該第三鏡群G3，使該小型化變焦鏡頭區分為廣角(wide-angle)狀態(如圖1)、中間(middle)狀態(如圖2)與望遠(tel印hoto)狀態(如圖3)。再者，依使用上的需求，在該第四鏡群G4與該成像面IMA之間更可設置玻璃覆蓋CG(CoVer Glass)，是平板玻璃。其中該第一鏡群Gl具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列的第一鏡片Li、第二鏡片L2以及第三鏡片L3。該第一鏡片Ll為具有負屈光力的新月型透鏡，且其凸面Sl朝向物側。該第二鏡片L2為具有正屈光力的新月型透鏡，其凸面S3朝向物側且為非球面表面。該第三鏡片L3為具有正屈光力的新月型透鏡，且其凸面S5朝向物側。該第二鏡群G2具有負屈光力，且包含有由物側至像側依序排列的第四鏡片L4、第五鏡片L5以及第六鏡片L6。該第四鏡片L4為具有負屈光力的雙凹透鏡，且其兩個凹面S7、 S8皆為非球面表面。該第五鏡片L5為具有負屈光力的雙凹透鏡，且其兩個凹面S9、S10皆為非球面表面。該第六鏡片L6為具有正屈光力的新月型透鏡，其凸面Sll朝向物側且為非球面表面。該第三鏡群G3具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列的第七鏡片L7、第八鏡片L8以及第九鏡片L9。該第七鏡片L7為具有正屈光力的雙凸鏡片，且其朝向物側的凸面S14為非球面表面。該第八鏡片L8為具有正屈光力的雙凸鏡片，且其朝向像側的凸面 S17為非球面表面。該第九鏡片L9為具有負屈光力的雙凹透鏡，且其兩個凹面S18、S19皆為非球面表面。該第四鏡群G4具有正屈光力，且包含有第十鏡片L10。該第十鏡片LlO為具有正屈光力的雙凸透鏡，且其朝向物側的凸面S20為非球面表面。
藉此，請參閱圖1及圖2，當該小型化變焦鏡頭1由廣角(wide-angle)狀態變化成中間(middle)狀態時，該第一鏡群Gl往物側移動，且該第二鏡群G2往像側移動，而該第三鏡群G3則往物側方向移動。另外，請參閱圖2及圖3，當該小型化變焦鏡頭1由中間 (middle)狀態變化成望遠(tel印hoto)狀態時，該第一鏡群Gl往物側移動，且該第二鏡群 G2往物側移動，而該第三鏡群G3則往物側方向移動。整體而言，請參閱圖1及圖3，當該小型化變焦鏡頭1由廣角(wide-angle)狀態變化成望遠(tel印hoto)狀態時，該第一鏡群Gl 往物側移動，且該第二鏡群G2往像側移動，而該第三鏡群G3則往物側方向移動。再者，當該小型化變焦鏡頭1在對焦(focusing)時，該第四鏡群G4則往該物側方向移動。為使該小型化變焦鏡頭1具有較佳的光學效能，該小型化變焦鏡頭1更滿足下列條件(1) 0. 35 彡(MGl · fff) / (fT · Y)彡 0. 9(2) 0 < I (MG2 · Y) /fG2 ^ 1. 0(3) 1. 3 彡(fG2 · MG3) /fGl 彡 1. 8(4) 1. 00 彡 I fG3/fG2 ^ 1. 45其中，MGl為該第一鏡群Gl在該小型化變焦鏡頭1由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(tel印hoto)狀態時的移動量；MG2為該第二鏡群G2在該小型化變焦鏡頭1 由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(tel印hoto)狀態時的移動量；MG3為該第三鏡群G3在該小型化變焦鏡頭1由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(tel印hoto)狀態時的移動量；fW為該小型化變焦鏡頭1在該廣角(wide-angle)狀態時的焦距；fT為該小型化變焦鏡頭1在該望遠(tel印hoto)狀態時的焦距；fGl為該第一鏡群Gl的焦距；fG2為該第二鏡群G2的焦距；fG3為該第三鏡群G3的焦距；Y為該成像面IMA的最大對角長度的二分之一。本發明第一實施例的小型化變焦鏡頭的焦距F(FocuS Length)、成像面IMA 二分之一對角長度Y、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片于光軸Z上的厚度T (thickness)、各鏡片的折射率Nd (refractive index)及各鏡片的阿貝系數Vd (Abbe number)，如表一所示表一
權利要求
1.一種小型化變焦鏡頭，其特征在于，包含有沿光軸且由物側至像側依序排列的第一鏡群，具有正屈光力；該第一鏡群包含有至少兩片鏡片，且其中一片具有負屈光力，另外一片具有正屈光力；第二鏡群，具有負屈光力；該第二鏡群包含有三片鏡片，且該三鏡片其中一片具有正屈光力，另外兩片具有負屈光力；光圈；第三鏡群，具有正屈光力；該第三鏡群包含有至少兩片鏡片，且其中一片具有負屈光力，另外一片具有正屈光力；第四鏡群，具有正屈光力；成像面；另外，該小型化變焦鏡頭由廣角狀態變化至一望遠狀態時，該第一鏡群往物側方向移動、該第二鏡群往像側方向移動、該第三鏡群往物側方向移動。
2.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第一鏡群包含有三片鏡片，且該三片鏡片的屈光力由物側至像側依序為負、正、正。
3.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第一鏡群包包含有兩片鏡片， 且該二片鏡片的屈光力由物側至像側依序為負、正。
4.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第一鏡群由物側至像側算起第二片鏡片至少一面為非球面表面。
5.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第二鏡群的三片鏡片的屈光力由物側至像側依序為負、負、正。
6.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第二鏡群的三片鏡片的屈光力由物側至像側依序為負、正、負。
7.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第二鏡群的三片鏡片皆至少一面為非球片表面。
8.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第三鏡群包含有三片鏡片，且該三片鏡片的屈光力由物側至像側依序為正、正、負。
9.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第三鏡群包含有二片鏡片，且該二片鏡片的屈光力由物側至像側依序為正、負。
10.如權利要求9所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第三鏡群中具有負屈光力的鏡片為膠合透鏡，由雙凸透鏡與雙凹透鏡膠合而成，且該雙凸透鏡較該雙凹透鏡接近物側。
11.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，該第三鏡群具有至少一片鏡片為非球面鏡片。
12.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，在該小型化變焦鏡頭對焦時， 該第四鏡群往該物側方向移動。
13.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，更滿足下列條件0. 35 ≤ (MGl · fff)/(fT · Y)≤0. 9，其特征在于，MGl為該第一鏡群在該小型化變焦鏡頭由該廣角狀態變化至該望遠狀態時的移動量；fW為該小型化變焦鏡頭在該廣角狀態時的焦距；fT為該小型化變焦鏡頭在該望遠狀態時的焦距；Y為該成像面的最大對角長度的二分之一。
14.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，更滿足下列條件0< (MG2-Y)/fG2彡1.0，其中，MG2為該第二鏡群在該小型化變焦鏡頭由該廣角狀態變化至該望遠狀態時的移動量；Y為該成像面的最大對角長度的二分之一 ；fG2為該第二鏡群的焦距。
15.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，更滿足下列條件·1. 3 ( (fG2 -MG3)/fGl ( 1. 8，其中，fG2為該第二鏡群的焦距；MG3為該第三鏡群在該小型化變焦鏡頭由該廣角狀態變化至該望遠狀態時的移動量；fGl為該第一鏡群的焦距。
16.如權利要求1所述的小型化變焦鏡頭，其特征在于，更滿足下列條件·1.00^ fG3/fG2 <1.45，其中，fG3為該第三鏡群的焦距；fG2為該第二鏡群的焦距。
全文摘要
本發明涉及一種小型化變焦鏡頭，包含沿光軸且由物側至像側依序排列的第一鏡群、第二鏡群、光圈、第三鏡群、第四鏡群以及成像面。其中，第一鏡群具有正屈光力，并包含有至少兩片鏡片，其中一片具有負屈光力，另外一片具有正屈光力；第二鏡群具有負屈光力，并包含有三片鏡片，該三鏡片其中一片具有正屈光力，另外兩片具有負屈光力；第三鏡群具有正屈光力，并包含有至少兩片鏡片，其中一片具有負屈光力，另外一片具有正屈光力；第四鏡群具有正屈光力。該小型化變焦鏡頭由廣角狀態變化至望遠狀態時，第一鏡群往物側方向移動、第二鏡群往像側方向移動、第三鏡群往物側方向移動。
文檔編號G02B15/173GK102566020SQ20111037176
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月21日 優先權日2010年12月28日
發明者張裕民 申請人:亞洲光學股份有限公司