專利名稱：變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭，特別是涉及一種輕薄化、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)：
現(xiàn)有習(xí)知的影像擷取裝置，例如數(shù)碼相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，多是借由結(jié)合鏡頭模塊和影像傳感器來使待攝物的影像成像，主要是利用鏡頭模塊讓來自待攝物的光束產(chǎn)生折射，使待攝物的影像聚集在影像傳感器上，經(jīng)由影像傳感器將模擬的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電子信號(hào)，其后再進(jìn)行后續(xù)的影像處理、儲(chǔ)存及傳輸。影像擷取裝置的鏡頭模塊通常是由多個(gè)透鏡(Lens)或棱鏡(Prism)所組成，為了減少鏡片的成本及整體的重量，以提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，通常在光學(xué)設(shè)計(jì)上會(huì)盡可能地利用塑料透鏡來取代玻璃透鏡。然而，由于塑料材料本身存在容易吸收水氣及光吸收率高的缺點(diǎn)，在使用塑料透鏡降低成本的同時(shí)，可能無法兼顧鏡頭模塊的輕薄化及高倍率的成像品質(zhì)。有鑒于此，亟需提出一種新的變焦鏡頭，以達(dá)到降低制造成本，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)變焦鏡頭輕薄化及高變焦倍率的成像質(zhì)量的目的。由此可見，上述現(xiàn)有的變焦鏡頭在結(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)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，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)有的變焦鏡頭存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭，所要解決的技術(shù)問題在于提出一種變焦鏡頭，在降低制造成本的前提下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕薄化及高變焦倍率的成像品質(zhì)的變焦鏡頭，非常適于實(shí)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(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的其自物側(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，及一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群，其中該第二透鏡群、該第四透鏡群及該第五群透鏡彼此相對(duì)移動(dòng)，以使該變焦鏡頭在廣角端及望遠(yuǎn)程之間對(duì)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)一步實(shí)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4. 0 < fw/ft < 6. 0，其中，fw是該變焦鏡頭在廣角端的焦距，而ft是該變焦鏡頭在望遠(yuǎn)程的焦距。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是該第一透鏡群的焦距，而fG2是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、該第四透鏡群及該第五群透鏡均向該第三群透鏡靠近，以使該變焦鏡頭由廣角端至望遠(yuǎn)程變焦。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第一透鏡群、該第二透鏡群、該第三透鏡群及該第五群透鏡各包含至少一非球面透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第一透鏡群、該第二透鏡群、該第三透鏡群及該第五群透鏡各包含至少一塑料透鏡。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棱鏡，該棱鏡設(shè)置于該第一透鏡及該第二透鏡之間。前述的變焦鏡頭，其中所述的該變焦鏡頭滿足以下條件1. 5 < PL/fw < 2. 2，其 中，PL是一入射光束在該棱鏡內(nèi)的光程，而fw是該變焦鏡頭在廣角端的焦距。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第一透鏡群的該第三透鏡是一非球面塑料透鏡。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是一非球面塑料透鏡，且該第二透鏡及該第三透鏡膠合成一膠合透鏡。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，及一具有負(fù)屈光度的第三透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第四透鏡群的該第二透鏡及該第三透鏡膠合成一月父合透鏡。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第一透鏡，該第五透鏡群包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的該第三透鏡群的該第一透鏡及該第五透鏡群的該第一透鏡均是非球面塑料透鏡。前述的變焦鏡頭，其中所述的其更包含一光闌及一濾光片，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)置于該第五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)明提供了一種變焦鏡頭，其自物側(cè)至像側(cè)主要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，及一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群，其中該第二透鏡群、該第四透鏡群及該第五群透鏡彼此相對(duì)移動(dòng)，以使該變焦鏡頭在廣角端及望遠(yuǎn)程之間對(duì)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)及有益效果其能在降低成本、輕薄化的條件下，產(chǎn)生比現(xiàn)有習(xí)知的變焦鏡頭更優(yōu)質(zhì)的影像質(zhì)量。綜上所述，本發(fā)明其自物側(cè)至像側(cè)主要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，及一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群，其中該第二透鏡群、該第四透鏡群及該第五群透鏡彼此相對(duì)移動(dòng)，以使該變焦鏡頭在廣角端及望遠(yuǎn)程之間對(duì)焦。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。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(shí)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(shí)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(shí)施例的變焦鏡頭在廣角端及望遠(yuǎn)程的各透鏡的位置。
圖2A至圖2B分別顯示本發(fā)明一實(shí)施例的變焦鏡頭在廣角端與望遠(yuǎn)程的球面像差特性曲線。圖3A與圖3B分別顯示本發(fā)明一實(shí)施例的變焦鏡頭在廣角端與望遠(yuǎn)程的場(chǎng)曲特性曲線。圖4A與圖4B分別顯示本發(fā)明一實(shí)施例的變焦鏡頭在廣角端與望遠(yuǎn)程的畸變特性曲線。
具體實(shí)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(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的變焦鏡頭其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。以下將詳述本發(fā)明的各實(shí)施例，并配合圖式作為例示。除了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實(shí)施例中，任何所述實(shí)施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并以之后的專利范圍為準(zhǔn)。在說明書的描述中，為了使讀者對(duì)本發(fā)明有較完整的了解，提供了許多特定細(xì)節(jié)；然而，本發(fā)明可能在省略部分或全部這些特定細(xì)節(jié)的前提下，仍可實(shí)施。此外，眾所周知的步驟或元件并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。圖式中相同或類似的元件將以相同或類似符號(hào)來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，并非代表元件實(shí)際的尺寸或數(shù)量，除非有特別說明。圖IA與圖IB分別顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的變焦鏡頭ZL在廣角端(Wide)及望遠(yuǎn)程(Tele)的各透鏡的位置。為顯現(xiàn)本實(shí)施例的特征，僅顯示與本實(shí)施例有關(guān)的結(jié)構(gòu)，其余結(jié)構(gòu)均予以省略。本實(shí)施例所例示的變焦鏡頭ZL，可應(yīng)用于具有投影或攝像功能的一裝置上，如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、照相手機(jī)或投影機(jī)。如圖IA及圖IB所示，在本實(shí)施例，變焦鏡頭ZL主要包含五透鏡群及成像面I，自物側(cè)(object side)至像側(cè)(image-forming side)依序?yàn)榈谝煌哥R群G1、第二透鏡群G2、第三透鏡群G3、第四透鏡群G4及第五透鏡群G5。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。為實(shí)現(xiàn)輕薄化、低成本及高變焦倍率的成像質(zhì)量的需求，變焦鏡頭ZL滿足以下條件(I) 4. 0 < fw/ft < 6. 0 及(2) 2. 0 < I fGl/fG2 | < 4. 0
其中，fw是變焦鏡頭ZL在廣角端的焦距，ft是變焦鏡頭ZL在望遠(yuǎn)程的焦距，fGl是第一透鏡群Gl的焦距，而fG2是第二透鏡群G2的焦距。再如圖IA及圖IB所示，變焦鏡頭ZL更包含光軸0A、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，用以限制通過第一透鏡群G1、第二透鏡群G2及第三透鏡群G3的光束進(jìn)入第四透鏡群G4的光通量，并讓通過光闌S后的光束更加對(duì)稱；濾光片F(xiàn)設(shè)置于第五透鏡群G5及成像面I之間，用以在光束在成像面I成像之前，先濾除不可見光，其中濾光片F(xiàn)可以是一紅外濾光片。此外，成像面I上可采用具有光電轉(zhuǎn)換功能的影像擷取單元，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)之間更可增加平板玻璃C,以作為影像擷取單元的保護(hù)玻璃(Cover Glass)。在本實(shí)施例中，當(dāng)變焦鏡頭ZL在由廣角端及望遠(yuǎn)程之間作變焦動(dòng)作時(shí)，變焦鏡頭ZL中的第一透鏡群G1、第三群透鏡G3及光闌S的位置維持固定，而第二透鏡群G2、第四透鏡群G4及第五群透鏡G5則沿著光軸OA彼此相對(duì)移動(dòng)，以調(diào)整變焦鏡頭ZL的整體焦距，進(jìn) 而改變倍率并修正像差。具體而言，當(dāng)變焦鏡頭ZL由廣角端至望遠(yuǎn)程進(jìn)行變焦時(shí)，第二透鏡群G2、第四透鏡群G4及第五群透鏡G5均向第三群透鏡G3靠近。同時(shí)參閱圖IA及圖1B，變焦鏡頭ZL中至少包含四塑料透鏡及四非球面透鏡。具體而言，第一透鏡群G1、第二透鏡群G2、第三群透鏡G3及第五群透鏡G5中各包含一塑料透鏡及一非球面透鏡，且塑料透鏡可以是非球面透鏡，亦即，第一透鏡群G1、第二透鏡群G2、第三群透鏡G3及第五群透鏡G5中可各包含一非球面塑料透鏡。其中塑料透鏡可以是樹脂或高分子聚合物等材料所制成，特別是由包含聚碳酸脂(polyearbonate)、環(huán)烯烴共聚物(例如APEL)，以及聚酯樹脂(例如0KP4或0KP4HT)等材料所制成，但不以此為限；而非球面透鏡則具有至少一非球面表面，且該非球面表面可滿足下列數(shù)學(xué)式
ny1(3) Z =，-- + A4Y4+ A6Y6 + AtYs + A10Y10 + Ax2Yu
l + Vl-(^ + l)C272其中Z為在光軸OA方向的坐標(biāo)值，以光傳輸方向?yàn)檎较?，A4、A6、A8、A1(i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，每一非球面透鏡的非球面數(shù)學(xué)式(3)的各項(xiàng)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。實(shí)作上，第一透鏡群Gl自物側(cè)至像側(cè)依序包含第一透鏡LI I、第二透鏡L12及第三透鏡L13，第一透鏡Lll具有負(fù)屈光度，第二透鏡L12具有正屈光度，第三透鏡L13具有正屈光度；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及第三透鏡L23，第一透鏡L21具有負(fù)屈光度，第二透鏡L22具有負(fù)屈光度，第三透鏡L23具有正屈光度；第三群透鏡G3包含具有正屈光度的第一透鏡L31 ;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及第三透鏡L43，第一透鏡L41具有正屈光度，第二透鏡L42具有正屈光度，第三透鏡L43具有負(fù)屈光度；而第五群透鏡G5包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡L51。其中，在第一透鏡群Gl的第一透鏡Lll及第二透鏡L12之間更可包含一棱鏡P。再者，在本實(shí)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是光束在棱鏡P內(nèi)的光程。此外，在本發(fā)明之較佳實(shí)施例中，上述條件(4)更可以是修改為I. 75 < PL/fw < 2. O。
需特別注意的是，第三透鏡L13、第一透鏡L21、第一透鏡L 31及第一透鏡L51可采用兩表面均為非球面的塑料透鏡，第一透鏡L11、第二透鏡L12、第二透鏡L22、第三透鏡L23、第一透鏡L41、第二透鏡L42及第三透鏡L43則可采用兩面均為球面的硝材透鏡。再者，第二透鏡群G2的第二透鏡L22與第三透鏡L23可膠合成膠合透鏡，且第四透鏡群G4的第二透鏡L42與第三透鏡L43也可膠合成膠合透鏡，但不用以限定本發(fā)明。具體而言，硝材透鏡是以光學(xué)玻璃材料所制成，特別是經(jīng)由研磨拋光或玻璃模造工藝(Glass Molding Process, GMP)而成,且塑料透鏡可以是以塑料射出成型而成。表一列出根據(jù)本發(fā)明圖I的變焦鏡頭ZL的詳細(xì)資料，包含各透鏡表面代號(hào)的曲率半徑、厚度、折射率、阿貝數(shù)等。其中鏡片的表面代號(hào)是從物側(cè)至像側(cè)依序編排，例如” SI”代表第一透鏡Lll的物側(cè)表面，”S2”代表第一透鏡Lll的像側(cè)表面，”S3”代表棱鏡P的物側(cè)表面，之后以此類推，且濾光片F(xiàn)的物側(cè)表面及像側(cè)表面分別是”S25”及”S26”，而平板玻璃C的物側(cè)及像側(cè)表面分別是” S27”及” S28”。表一
權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭，其特征在于 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，及一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群，其中該第二透鏡群、該第四透鏡群及該第五群透鏡彼此相對(duì)移動(dòng)，以使該變焦鏡頭在廣角端及望遠(yuǎn)程之間對(duì)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4.O < fw/ft<6. O，其中，fw是該變焦鏡頭在廣角端的焦距，而ft是該變焦鏡頭在望遠(yuǎn)程的焦距。
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是該第一透鏡群的焦距，而fG2是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、該第四透鏡群及該第五群透鏡均向該第三群透鏡靠近，以使該變焦鏡頭由廣角端至望遠(yuǎn)程變焦。
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、該第二透鏡群、該第三透鏡群及該第五群透鏡各包含至少一非球面透鏡。
6.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、該第二透鏡群、該第三透鏡群及該第五群透鏡各包含至少一塑料透鏡。
7.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及一具有正屈光度的第三透鏡。
8.如權(quán)利要求7所述的變焦鏡頭，其特征在于該第一透鏡群更包含一棱鏡，該棱鏡設(shè)置于該第一透鏡及該第二透鏡之間。
9.如權(quán)利要求8所述的變焦鏡頭，其特征在于該變焦鏡頭滿足以下條件1.5 < PL/fw<2. 2，其中，PL是一入射光束在該棱鏡內(nèi)的光程，而fw是該變焦鏡頭在廣角端的焦距。
10.如權(quán)利要求7所述的變焦鏡頭，其特征在于該第一透鏡群的該第三透鏡是一非球面塑料透鏡。
11.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)屈光度的第二透鏡及一具有正屈光度的第三透鏡。
12.如權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，其特征在于該第二透鏡群的該第一透鏡是一非球面塑料透鏡，且該第二透鏡及該第三透鏡膠合成一膠合透鏡。
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，及一具有負(fù)屈光度的第三透鏡。
14.如權(quán)利要求13所述的變焦鏡頭，其特征在于該第四透鏡群的該第二透鏡及該第三透鏡膠合成一膠合透鏡。
15.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第一透鏡，該第五透鏡群包含一具有負(fù)屈光度的第一透鏡。
16.如權(quán)利要求15所述的變焦鏡頭，其特征在于該第三透鏡群的該第一透鏡及該第五透鏡群的該第一透鏡均是非球面塑料透鏡。
17.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于其更包含一光闌及一濾光片，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)置于該第五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，其自物側(cè)至像側(cè)主要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，及一具有負(fù)屈光度的第五透鏡群，其中該第二透鏡群、該第四透鏡群及該第五群透鏡彼此相對(duì)移動(dòng)，以使該變焦鏡頭在廣角端及望遠(yuǎn)程之間對(duì)焦。
文檔編號(hào)G02B1/04GK102736228SQ201110097400
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者周祥禾 申請(qǐng)人:佳能企業(yè)股份有限公司