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    • 专利摘要:
    一種變焦鏡頭包含有沿一光軸且由一物側至一像側依序排列設置之第一鏡群至第五鏡群，第一鏡群具有正屈光力，且有四片鏡片所組成；第二鏡群具有負屈光力，且由三片鏡片所組成；第三鏡群群具有正屈光力，且由一片鏡片所組成；第四鏡群具有正屈光力，且由五片鏡片所組成；第五鏡群具有正屈光力，且由一片鏡片所組成；另外，該變焦鏡頭之光圈位於第三鏡群與第四鏡群之間；再者，該變焦鏡頭由廣角(wide-angle)狀態變化至望遠(telephoto)狀態時，第二鏡群與第四鏡群往第三鏡群之方向移動。
    公开号:TW201323976A
    申请号:TW100144477
    申请日:2011-12-02
    公开日:2013-06-16
    发明作者:Hui-Jen Shin
    申请人:Asia Optical Co Inc；
    IPC主号:G02B15-00
    专利说明:
    變焦鏡頭
    本發明係與光學鏡頭有關，更詳而言之是指一種變焦鏡頭。
    近年來，隨著科技的進步，如相機、攝影機、顯微鏡或掃描器等影像裝置，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之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，才能使影像達成高解析度和高對比之展現。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，目前影像裝置所採用的變焦鏡頭，為達到高光學效能之目的，不外乎使用了六組或六組以上之鏡群，甚至有鏡片總合多於二十片者，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之目的，僅使用數片鏡片，而使得其光學效能無法有效提升。
    是以，綜上所述可得知，習用之變焦鏡頭仍未臻完善，且尚有待改進之處。
    有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種變焦鏡頭，不僅可有效地達到小型化之目的，且同時具有高光學效能。
    緣以達成上述目的，本發明所提供之變焦鏡頭包含有沿一光軸且由一物側至一像側依序排列之一第一鏡群、一第二鏡群、一第三鏡群、一光圈、一第四鏡群以及一第五鏡群。其中，該第一鏡群具有正屈光力；該第一鏡群由一第一鏡片、一第二鏡片、一第三鏡片以及一第四鏡片所組成，其中，該第一鏡片為具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面朝向該物側；該第二鏡片為平板透鏡；該第三鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡，且至少一表面為非球面表面；該第四鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡。
    該第二鏡群具有負屈光力；該第二鏡群由一第五鏡片、一第六鏡片以及一第七鏡片所組成，其中，該第五鏡片為具有負屈光力之雙凹透鏡，且至少一表面為非球面表面；該第六透鏡為具有負屈光力之雙凹透鏡；該第七透鏡為具有正屈光力之新月型透鏡，其凸面朝向該物側，且該第七透鏡與該第六透鏡膠合形成一具有負屈光力之膠合透鏡。
    該第三鏡群具有正屈光力；該第三鏡群由一第八鏡片所組成，該第八鏡片為具有正屈光力且由塑膠材質所製成之新月型透鏡，其凸面朝向該物側，且該第八鏡片之其中一個表面為非球面表面。
    該第四鏡群具有正屈光力；該第四鏡群由一第九鏡片、一第十鏡片、一第十一鏡片、一第十二鏡片以及一第十三鏡片所組成，其中，該第九鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡，且其中一表面為非球面表面；該第十鏡片為具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面朝向該物側；該第十一鏡片為具有負屈光力之新月型透鏡，其凸面朝向該物側，且該第十一鏡片與該第十鏡片膠合形成一具有正屈光力之膠合透鏡；該第十二鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡；該第十三鏡片為具有負屈光力之雙凹透鏡，且與該第十二鏡片膠合形成一具有正屈光力之膠合透鏡；該第五鏡群具有正屈光力；該第五鏡片由一第十四鏡片所組成，該第十四鏡片為具有正屈光力且由塑膠材質所製成之雙凸透鏡，且該第十四鏡片之至少一個表面為非球面表面；另外，該變焦鏡頭由一廣角(wide-angle)狀態變化至一望遠(telephoto)狀態時，該第二鏡群與該第四鏡群往該第三鏡群之方向移動。
    依據上述構思，該第一鏡群之該第三鏡片的兩個表面皆為非球面表面。
    依據上述構思，該第二鏡群之該第五鏡片的兩個表面皆為非球面表面。
    依據上述構思，該第三鏡群之該第八鏡片朝向該物側之表面為非球面表面。
    依據上述構思，該第四鏡群之該第九鏡片朝向該物側之表面為非球面表面。
    依據上述構思，該第五鏡群之該第十四鏡片的兩個表面皆為非球面表面。
    依據上述構思，該變焦鏡頭更滿足下列條件：
    8≦L/Z≦9.5，其中，L為該變焦鏡頭之光學系全長；Z為該變焦鏡頭之變焦比。
    依據上述構思，該變焦鏡頭更滿足下列條件：
    3≦F1/D≦4，其中，F1為該第一鏡群之焦距；D為該變焦鏡頭之最大成像直徑。
    依據上述構思，該變焦鏡頭更滿足下列條件：
    Vd1n≧40，其中，Vd1n為第一鏡群中具有負屈光力之鏡片的阿貝係數(Abbe number)平均值。
    依據上述構思，該變焦鏡頭更滿足下列條件：
    Vd1p≧75，其中，Vd1p為第一鏡群中具有正屈光力之鏡片的阿貝係數(Abbe number)平均值。
    藉此，透過上述設計，該變焦鏡頭不僅可有效地達到小型化之目的，且同時具有高光學效能。
    為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。
    請參閱圖1至圖3，為本發明較佳實施例之變焦鏡頭的鏡片配置圖。該變焦鏡頭包含有沿一光軸X且由物側至像側依序排列之一第一鏡群G1、一第二鏡群G2、一第三鏡群G3、一光圈ST、一第四鏡群G4以及一第五鏡群G5。另外，可透過移動該第二鏡群G2以及該第四鏡群G4，使該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(telephoto)狀態(如圖3)。再者，依使用上的需求，在該第五鏡群G5與像側之間更可設置一玻璃覆蓋CG(Cover Glass)，係一平板玻璃。其中：
    該第一鏡群G1具有正屈光力。該第一鏡群G1由一第一鏡片L1、一第二鏡片L2、一第三鏡片L3以及一第四鏡片L4所組成，其中，該第一鏡L1片為具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S1朝向該物側。該第二鏡片L2為平板透鏡，用以使該變焦鏡頭之光路產生曲折。該第三鏡片L3為具有正屈光力之雙凸透鏡，且其兩個表面S5、S6皆為非球面表面。該第四鏡片L4為具有正屈光力之雙凸透鏡。
    該第二鏡群G2具有負屈光力。該第二鏡群G2由一第五鏡片L5、一第六鏡片L6以及一第七鏡片L7所組成，其中，該第五鏡片L5為具有負屈光力之雙凹透鏡，且其兩個表面S9、S10皆為非球面表面。該第六透鏡L6為具有負屈光力之雙凹透鏡。該第七透鏡L7為具有正屈光力之新月型透鏡，其凸面S12朝向物側，且該第七透鏡L7與該第六透鏡L6膠合形成一具有負屈光力之膠合透鏡L6-7。
    該第三鏡群G3具有正屈光力。該第三鏡群G3由一第八鏡片L8所組成，該第八鏡片L8為具有正屈光力且由塑膠材質所製成之新月型透鏡，其凸面S14朝向物側且為非球面表面。
    該第四鏡群G4具有正屈光力。該第四鏡群G4由一第九鏡片L9、一第十鏡片L10、一第十一鏡片L11、一第十二鏡片L12以及一第十三鏡片L13所組成，其中，該第九鏡片L9為具有正屈光力之雙凸透鏡，且朝向物側之表面S17為非球面表面。該第十鏡片L10為具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面S19朝向物側。該第十一鏡片L11為具有負屈光力之新月型透鏡，其凸面S12朝向物側，且該第十一鏡片L11與該第十鏡片L10膠合形成一具有正屈光力之膠合透鏡L10-11。該第十二鏡片L12為具有正屈光力之雙凸透鏡。該第十三鏡片L13為具有負屈光力之雙凹透鏡，且與該第十二鏡片L12膠合形成一具有正屈光力之膠合透鏡L12-13。
    該第五鏡群G5具有正屈光力。該第五鏡群G5由一第十四鏡片L14所組成，該第十四鏡片L14為具有正屈光力且由塑膠材質所製成之雙凸透鏡，且該第十四鏡片L14之兩個表面S25、S26皆為非球面表面。
    藉此，請參閱圖1及圖2，當該變焦鏡頭由廣角(wide-angle)狀態變化成中間(middle)狀態時，該第二鏡群G2與該第四鏡群G4往該第三鏡群G3之方向移動。另外，請參閱圖2及圖3，當該變焦鏡頭由中間(middle)狀態變化成望遠(telephoto)狀態時，該第二鏡群G2與該第四鏡群G4同樣往該第三鏡群G3之方向移動。整體而言，請參閱圖1及圖3，當該變焦鏡頭由廣角(wide-angle)狀態變化成望遠(telephoto)狀態時，該第二鏡群G2與該第四鏡群G4皆往該第三鏡群G3之方向移動。
    為使該變焦鏡頭具有較佳之光學效能，該變焦鏡頭更滿足下列條件：
    (1) 8≦L/Z≦9.5；
    (2) 3≦F1/D≦4；
    (3) Vd1n≧40；
    (4) Vd1p≧75；
    其中，L為該變焦鏡頭之光學系全長；Z為該變焦鏡頭之變焦比；F1為該第一鏡群G1之焦距；D為該變焦鏡頭之最大成像直徑；Vd1n為第一鏡群G1中具有負屈光力之鏡片的阿貝係數(Abbe number)平均值；Vd1p為第一鏡群G1中具有正屈光力之鏡片的阿貝係數(Abbe number)平均值。
    於本實施例中，上述光學設計所得之L為59.49、Z為6.59、F1為13.960、D為3.88、Vd1n為40.765、Vd1p為88.245，但不以此為限，只要是符合上述條件者，亦應屬本發明之發明精神範疇。
    另外，本發明較佳實施例之變焦鏡頭的焦距F(Focus Length)、各個鏡片表面的光軸X通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡面於光軸X上之間距、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表一所示：
    表一之間距中，(W)是指該變焦鏡頭在廣角(wide-angle)狀態時，於光軸X上之間距；(M)是指該變焦鏡頭在中間(middle)狀態時，於光軸X上之間距；(T)是指該變焦鏡頭在望遠(telephoto)狀態時，於光軸X上之間距。
    再者，本實施例的各個鏡片中，該等非球面表面S5、S6、S9、S10、S14、S17、S25以及S26之表面凹陷度z由下列公式所得到：
    其中：
    z：非球面表面之凹陷度；
    c：曲率半徑之倒數；
    h：表面之孔徑半徑；
    k：圓錐係數；
    A～F：表面之孔徑半徑h的各階係數。
    在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數k(conic constant)及表面孔徑半徑h的各階係數A～G如表二所示：
    藉由上述的鏡片及光圈ST配置，使得本實施例之變焦鏡頭不但可有效縮小體積以符合小型化之需求，在廣角(wide-angle)狀態時之成像品質上也可達到要求，這可從圖4A至圖4D看出。從圖4A可看出，本實施例變焦鏡頭之最大場曲不超過0.18mm與-0.10mm，且畸變量最大不超過-7%。從圖4B可看出，本實施例變焦鏡頭之最大倍率色差不超過3μm與-3μm。從圖4C可看出，本實施例變焦鏡頭之最大球面像差不超過0.06mm以及-0.08mm。從圖4D可看出，本實施例變焦鏡頭各視角之彗星像差皆不嚴重。
    另外，該變焦鏡頭在中間(middle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖5A至圖5D看出。從圖5A可看出，本實施例變焦鏡頭之最大場曲不超過0.10mm與-0.05mm，且畸變量最大不超過2.5%。從圖5B可看出，本實施例變焦鏡頭之最大倍率色差不超過2μm與-3μm。從圖5C可看出，本實施例變焦鏡頭之最大球面像差不超過0.04mm以及-0.04mm。從圖5D可看出，本實施例變焦鏡頭各視角之彗星像差皆不嚴重。
    再者，該變焦鏡頭在望遠(telephoto)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖6A至圖6D看出。從圖6A可看出，本實施例變焦鏡頭之最大場曲不超過0.01mm與-0.08mm，且畸變量最大不超過0.8%。從圖6B可看出，本實施例變焦鏡頭之最大倍率色差不超過5μm與-1μm。從圖6C可看出，本實施例變焦鏡頭之最大球面像差不超過0.04mm以及-0.04mm。從圖6D可看出，本實施例變焦鏡頭各視角之彗星像差皆不嚴重，顯見本實施例之變焦鏡頭的光學效能是合乎標準的。
    綜合以上所述可得知，本發明之變焦鏡頭，不僅可以達到體積小之目的，且同時具有高光學效能。
    以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
    G1．．．第一鏡群
    L1．．．第一鏡片
    L2．．．第二鏡片
    L3．．．第三鏡片
    L4．．．第四鏡片
    G2．．．第二鏡群
    L5．．．第五鏡片
    L6．．．第六鏡片
    L7．．．第七鏡片
    L6-7．．．膠合透鏡
    G3．．．第三鏡群
    L8．．．第八鏡片
    G4．．．第四鏡群
    L9．．．第九鏡片
    L10．．．第十鏡片
    L11．．．第十一鏡片
    L10-11．．．膠合透鏡
    L12．．．第十二鏡片
    L13．．．第十三鏡片
    L12-13．．．膠合透鏡
    G5．．．第五鏡群
    L14．．．第十四鏡片
    S1~S28．．．表面
    ST．．．光圈
    X．．．光軸
    CG．．．玻璃覆蓋
    圖1為本發明較佳實施例在廣角狀態時之鏡片配置圖。
    圖2為本發明較佳實施例在中間狀態時之鏡片配置圖。
    圖3為本發明較佳實施例在望遠狀態時之鏡片配置圖。
    圖4A為本發明較佳實施例在廣角狀態時之場曲圖及畸變圖。
    圖4B為本發明較佳實施例在廣角狀態時之倍率色差圖。
    圖4C為本發明較佳實施例在廣角狀態時之球面像差圖。
    圖4D為本發明較佳實施例在廣角狀態時之彗星像差圖。
    圖5A為本發明較佳實施例在中間狀態時之場曲圖及畸變圖。
    圖5B為本發明較佳實施例在中間狀態時之倍率色差圖。
    圖5C為本發明較佳實施例在中間狀態時之球面像差圖。
    圖5D為本發明較佳實施例在中間狀態時之彗星像差圖。
    圖6A為本發明較佳實施例在望遠狀態時之場曲圖及畸變圖。
    圖6B為本發明較佳實施例在望遠狀態時之倍率色差圖。
    圖6C為本發明較佳實施例在望遠狀態時之球面像差圖。
    圖6D為本發明較佳實施例在望遠狀態時之彗星像差圖。
    G1．．．第一鏡群
    L1．．．第一鏡片
    L2．．．第二鏡片
    L3．．．第三鏡片
    L4．．．第四鏡片
    G2．．．第二鏡群
    L5．．．第五鏡片
    L6．．．第六鏡片
    L7．．．第七鏡片
    L6-7．．．膠合透鏡
    G3．．．第三鏡群
    L8．．．第八鏡片
    G4．．．第四鏡群
    L9．．．第九鏡片
    L10．．．第十鏡片
    L11．．．第十一鏡片
    L10-11．．．膠合透鏡
    L12．．．第十二鏡片
    L13．．．第十三鏡片
    L12-13．．．膠合透鏡
    G5．．．第五鏡群
    L14．．．第十四鏡片
    S1~S28．．．表面
    ST．．．光圈
    X．．．光軸
    CG．．．玻璃覆蓋
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種變焦鏡頭，包含有沿一光軸且由一物側至一像側依序排列設置之：一第一鏡群，具有正屈光力；該第一鏡群由一第一鏡片、一第二鏡片、一第三鏡片以及一第四鏡片所組成，其中，該第一鏡片為具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面朝向該物側；該第二鏡片為平板透鏡；該第三鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡，且至少一表面為非球面表面；該第四鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡；一第二鏡群，具有負屈光力；該第二鏡群由一第五鏡片、一第六鏡片以及一第七鏡片所組成，其中，該第五鏡片為具有負屈光力之雙凹透鏡，且至少一表面為非球面表面；該第六透鏡為具有負屈光力之雙凹透鏡；該第七透鏡為具有正屈光力之新月型透鏡，其凸面朝向該物側，且該第七透鏡與該第六透鏡膠合形成一具有負屈光力之膠合透鏡；一第三鏡群，具有正屈光力；該第三鏡群由一第八鏡片所組成，該第八鏡片為具有正屈光力且由塑膠材質所製成之新月型透鏡，其凸面朝向該物側，且該第八鏡片之其中一個表面為非球面表面；一光圈；一第四鏡群，具有正屈光力；該第四鏡群由一第九鏡片、一第十鏡片、一第十一鏡片、一第十二鏡片以及一第十三鏡片所組成，其中，該第九鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡，且其中一表面為非球面表面；該第十鏡片為具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面朝向該物側；該第十一鏡片為具有負屈光力之新月型透鏡，其凸面朝向該物側，且該第十一鏡片與該第十透鏡膠合形成一具有正屈光力之膠合透鏡；該第十二鏡片為具有正屈光力之雙凸透鏡；該第十三鏡片為具有負屈光力之雙凹透鏡，且與該第十二鏡片膠合形成一具有正屈光力之膠合透鏡；一第五鏡群，具有正屈光力；該第五鏡群由一第十四鏡片所組成，該第十四鏡片為具有正屈光力且由塑膠材質所製成之雙凸透鏡，且該第十四鏡片之至少一個表面為非球面表面；另外，該變焦鏡頭由一廣角(wide-angle)狀態變化至一望遠(telephoto)狀態時，該第二鏡群與該第四鏡群往該第三鏡群之方向移動。
    [2] 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第一鏡群之該第三鏡片的兩個表面皆為非球面表面。
    [3] 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第二鏡群之該第五鏡片的兩個表面皆為非球面表面。
    [4] 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第三鏡群之該第八鏡片朝向該物側之表面為非球面表面。
    [5] 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第四鏡群之該第九鏡片朝向該物側之表面為非球面表面。
    [6] 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第五鏡群之該第十四鏡片的兩個表面皆為非球面表面。
    [7] 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第五鏡群與該像側之間具有一玻璃覆蓋。
    [8] 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：8≦L/Z≦9.5，其中，L為該變焦鏡頭之光學系全長；Z為該變焦鏡頭之變焦比。
    [9] 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：3≦F1/D≦4，其中，F1為該第一鏡群之焦距；D為該變焦鏡頭之最大成像直徑。
    [10] 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：Vd1n≧40，其中，Vd1n為第一鏡群中，具有負屈光力之鏡片的阿貝係數(Abbe number)平均值。
    [11] 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：Vd1p≧75，其中，Vd1p為第一鏡群中，具有正屈光力之鏡片的阿貝係數(Abbe number)平均值。
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    CN201210506561.XA| CN103135208B|2011-12-02|2012-11-29|变焦镜头|
    US13/690,045| US8854740B2|2011-12-02|2012-11-30|Zoom lens|
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