專利名稱：微型光學(xué)變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種微型光學(xué)變焦鏡頭，尤指一種適用于手持式通訊裝置的影像讀 取模塊上，且僅運用三鏡群共四片透鏡便能在高倍數(shù)變焦功能下同時仍具有體積小及良好 光學(xué)品質(zhì)等功效的微型光學(xué)變焦鏡頭。
背景技術(shù)：
近年來，照相與攝影功能已逐漸成為例如手機、個人數(shù)字助理、筆記型電腦等的手 持式通訊裝置的基本配備。由于這些手持式通訊裝置所使用的影像讀取模塊必須兼具小型 化與省電的功能，因此，如何讓影像讀取模塊的光學(xué)鏡頭能同時兼具小型化與良好光學(xué)效 能已成為一重要的研究課題。對于微型且具對焦或變焦功能的光學(xué)鏡頭而言，常需要在15mm立方以下的狹小 空間內(nèi)，配置至少兩組以上的鏡片群以及用來驅(qū)動鏡片群移動的電磁驅(qū)動裝置，所以，其鏡 片的數(shù)量、大小、以及重量，都會盡量地被縮減。目前，已有業(yè)者公開出具三鏡片群共四片透 鏡的光學(xué)鏡頭，例如美國專利號US Pat. No. 7019912及US Pat. No. 7312930。然而，這些現(xiàn) 有的微型光學(xué)鏡頭在設(shè)計上仍有其瓶頸與盲點；要不就是為了縮減體積而犧牲變焦倍率或 光學(xué)品質(zhì)，要不就是為了提供較大倍率或較佳光學(xué)品質(zhì)而增大了體積，很難兩全其美。以US Pat. No. 7019912為例，其變焦倍率只能達(dá)到約2X的倍率，無法達(dá)到目前消費者對于變焦光 學(xué)鏡頭的普遍期望。而對于US 1^丨^0.731四30來說，其雖可達(dá)到接近3乂的變焦倍率，但 其變焦倍率為2. 48X的實施例的光學(xué)系統(tǒng)總長(Overall Length of Lens System)達(dá)到 15. 83mm，且變焦倍率為2. 93X的時實施例的光學(xué)系統(tǒng)總長則高達(dá)17. 91mm，其過長的光學(xué) 系統(tǒng)總長直接增大了整體體積，而有進(jìn)一步縮短的必要。此外，這兩現(xiàn)有技術(shù)于光學(xué)品質(zhì)上 也都還有進(jìn)一步改善的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在于提供一種微型光學(xué)變焦鏡頭，其具有三鏡片群共四片透 鏡且可提供近3X的變焦倍率，更同時兼具更短的光學(xué)系統(tǒng)總長以及更佳的光學(xué)品質(zhì)的功 效。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一種微型光學(xué)變焦鏡頭，包括有三鏡片群共含四片透鏡。 第一鏡片群是具負(fù)折射率且固定不動。第二鏡片群是具正折射率且包含兩片透鏡，且在所 述第二鏡片群朝向第一鏡片群的側(cè)設(shè)有一光圈其是隨著第二鏡片群移動。第三鏡片群是具 正折射率。第二鏡片群與第三鏡片群是可沿一光軸方向相對應(yīng)位移于至少包括一廣角端位 置以及一望遠(yuǎn)端位置之間。其中，微型光學(xué)變焦鏡頭符合下列條件11. 5 < Dwl-2/Dw2"3 < 18. 5 ；以及，Dtl-2/Dt2-3 < 0. 2。其中，Dwl-2是在廣角端位置時，自第一鏡片群至第 二鏡片群之間的空氣間隔值；Dw2-3是在廣角端位置時，自第二鏡片群至第三鏡片群之間 的空氣間隔值；Dtl-2是在望遠(yuǎn)端位置時，自第一鏡片群至第二鏡片群之間的空氣間隔值； Dt2-3是在望遠(yuǎn)端位置時，自第二鏡片群至第三鏡片群之間的空氣間隔值。
在一較佳實施例中，本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭更符合下列條件1. 25 < (fw_ a)/(fg2_a*fg3_a) <2. 15。其中，fg2是第二透鏡的有效焦距值；fg3是第三透鏡的有效焦 距值；fV是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡 頭的有效焦距值；fg2_a = l/abs(fg2)，其中，abs 代表絕對值；fg3_a = l/abs(fg3) ；fw_a =1/abs(fw)ο


圖1為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭第一較佳實施例于廣角端位置的側(cè)視結(jié)構(gòu)光 路示意圖；圖2為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭第一較佳實施例于中間位置的側(cè)視結(jié)構(gòu)光路 示意圖；圖3為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭第一較佳實施例于望遠(yuǎn)端位置的側(cè)視結(jié)構(gòu)光 路示意圖；圖4A、圖4B及圖4C分別為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭的第一較佳實施例于圖1 所示的廣角端位置時的像散曲線、畸變曲線、以及橫向色差曲線；圖5A、圖5B及圖5C分別為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭的第一較佳實施例于圖2 所示的中間位置時的像散曲線、畸變曲線、以及橫向色差曲線；圖6A、圖6B及圖6C分別為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭的第一較佳實施例于圖3 所示的望遠(yuǎn)端位置時的像散曲線、畸變曲線、以及橫向色差曲線；圖7為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭第二較佳實施例于廣角端位置的側(cè)視結(jié)構(gòu)光 路示意圖；圖8為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭第二較佳實施例于中間位置的側(cè)視結(jié)構(gòu)光路 示意圖；圖9為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭第二較佳實施例于望遠(yuǎn)端位置的側(cè)視結(jié)構(gòu)光 路示意圖；圖10A、圖IOB及圖IOC分別為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭的第二較佳實施例于圖 7所示的廣角端位置時的像散曲線、畸變曲線、以及橫向色差曲線；圖11A、圖IlB及圖IlC分別為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭的第二較佳實施例于圖 8所示的中間位置時的像散曲線、畸變曲線、以及橫向色差曲線；圖12A、圖12B及圖12C分別為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭的第二較佳實施例于圖 9所示的望遠(yuǎn)端位置時的像散曲線、畸變曲線、以及橫向色差曲線。附圖標(biāo)記說明0B 物體側(cè)；A 光軸；AP 光圈；IMA 成像面；Gl、G2、G3 鏡 片群；L1-L4 透鏡；D1-D13 距離；S1-S13 表面；Fl 濾光片；F2 透明蓋片。
具體實施例方式本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭，主要適于搭配諸如VCM的電磁驅(qū)動裝置、以及例如 CCD或CMOS等的影像感測晶片以構(gòu)成一影像讀取模塊，且特別適于裝置在有小體積與省電 需求的手持式通訊裝置上，例如但不局限于手機、個人數(shù)字助理、與筆記型電腦等等，以提 供照相或攝影功能。
請參閱圖1、圖2及圖3所示，其分別為本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭第一較佳實施 例于一廣角端(wide angle)位置、一中間(middle)位置及一望遠(yuǎn)端(telephoto)位置時 的側(cè)視結(jié)構(gòu)光路示意圖。本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭自最左側(cè)的一物體側(cè)OB起沿一光軸 A方向至最右側(cè)的一成像面IMA之間是依序包括有一第一鏡片群G1、一光圈AP、一第二鏡 片群G2、一第三鏡片群G3、一濾光片F(xiàn)1、以及一透明蓋片F(xiàn)2。所述第一鏡片群Gl是固定不 動，所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3是可受電磁驅(qū)動裝置(圖中未示)所驅(qū)動而沿所 述光軸A方向相對應(yīng)位移于至少包括所述廣角端位置、中間位置以及望遠(yuǎn)端位置之間，以 分別提供廣角對焦、中間倍率對焦、以及望遠(yuǎn)(放大)對焦的變焦功能。其中，圖2所示的 中間位置的實施例并非指固定一個中間位置，而是在廣角端位置與望遠(yuǎn)端位置之間且具備 Ix 3x間任意倍率對焦的變焦位置。在本發(fā)明中，所述第一鏡片群Gl是具負(fù)折射率，且僅包含單一的一第一透鏡Li。 所述光圈AP是位于所述第二鏡片群G2朝向第一鏡片群Gl的側(cè)且是隨著第二鏡片群G2移 動。所述第二鏡片群G2是具正折射率，且包含有一第二透鏡L2及一第三透鏡L3共兩透鏡。 所述第三鏡片群G3是具正折射率，且僅包含單一的一第四透鏡L4。所述濾光片F(xiàn)l可以是 一紅外線濾片(IR cut filter)或是其他功能的光學(xué)濾片。所述透明蓋片F(xiàn)2可以是一玻 璃蓋體，其可防止微?；蛲饨缁覊m附著于成像面IMA上。所述成像面IMA是影像感測晶片 接收光訊號的作動面(active side)。在本第一實施例中，所述第一透鏡Ll為具負(fù)折射率的雙凹玻璃透鏡，其自物體側(cè) OB起向右方向(以下均同)依序具有一第一表面Sl以及一第二表面S2，且第一透鏡Ll的 兩表面S1、S2在光軸A處的厚度間隔為D1。所述第一透鏡Ll的第二表面S2與光圈AP之 間的空氣間隔為D2。光圈AP的表面為一第三表面S3。第二透鏡L2為具正折射率的雙凸 玻璃透鏡，其向右依序具有一第四表面S4以及一第五表面S5。光圈AP與第四表面S4之 間的空氣間隔為D3，且第二透鏡L2的兩表面S4、S5在光軸A處的厚度間隔為D4。第三透 鏡L3為具負(fù)折射率的雙凹塑膠透鏡，其向右依序具有一第六表面S6以及一第七表面S7。 第五表面S5與第六表面S6之間的空氣間隔為D5，且第三透鏡L3的兩表面S6、S7在光軸 A處的厚度間隔為D6。第四透鏡L4為具正折射率的雙凸塑膠透鏡，其向右依序具有一第八 表面S8以及一第九表面S9。第七表面S7與第八表面S8之間的空氣間隔為D7，且第四透 鏡L4的兩表面S8、S9在光軸A處的厚度間隔為D8。濾光片F(xiàn)l為一平面透光片，其向右依 序具有一第十表面SlO以及一第i^一表面S11。第九表面S9與第十表面SlO之間的空氣 間隔為D9，且濾光片F(xiàn)l的兩表面S10、Sll在光軸A處的厚度間隔為D10。透明蓋片F(xiàn)2為 一平面透光片，其向右依序具有一第十二表面S12以及一第十三表面S13。第十一表面Sll 與第十二表面S12之間的空氣間隔為D11，且透明蓋片F(xiàn)2的兩表面S12、S13在光軸A處的 厚度間隔為D12。第十三表面S13與成像面IMA之間的空氣間隔為D13。在圖1至圖3所示的本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭的設(shè)計原理，主要包括了在位于光 圈之后的第二鏡片群G2的首片透鏡(也就是第二透鏡I^)，采用高折射率(nd 1. 58以上) 的材料來增強鏡頭的光學(xué)屈折力(power)、減少變焦鏡群(G2、G3)的移動行程，進(jìn)而縮短光 學(xué)系統(tǒng)總長，達(dá)到進(jìn)一步縮小整體體積的功效。并且，變焦鏡群與對焦鏡群(也就是G2與 G3)的三片透鏡L2、L3、L4的雙面(S4-S9)全都使用非球面設(shè)計，并搭配在第二透鏡L2采 用低色散材料(vd 59. 200)，對色像差能夠有效控制，增進(jìn)色彩飽和度，進(jìn)而提高光學(xué)影像的品質(zhì)。此外，位于光圈之后的首片第二透鏡L2更特別采用了玻璃材料，其物理性質(zhì)屬于 非結(jié)晶性，透明度高，可減少塑膠鏡片過多所產(chǎn)生的散射效應(yīng)(scattering)，進(jìn)而增進(jìn)影像 對比度與明亮度的光學(xué)效能。為了達(dá)到前述功效，本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭系符合了下 列光學(xué)條件(a) 2. 8 彡 ft/fw 彡 3. 2 ；(b) 11. 5 < Dwl-2/Dw2-3 < 18. 5 ；(c)Dtl-2/Dt2-3 < 0. 2 ；(d) 1. 25 < [(Dwl-2)-(Dtl-2)]/fw < 1. 95 ；(e) 1. 25 < (fw_a) / (fg2_a*fg3_a) < 2. 15 ；(f) 0. 32 < SQRT (fG2 X fG3) /Dw < 0. 50 ；(g) 0. 12 < abs (BFL_w_BFL_t) /fw < 0. 35 ；以及，(h)6. 5 < [ (Dw 1-2) - (Dt 1-2) ] / [ (BFL_w) - (BFL_t) ] < 10。其中，fw是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述廣角端位置(如圖1)時，所 述微型光學(xué)變焦鏡頭的有效焦距值；ft是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述望遠(yuǎn)端位置(如圖幻時，所 述微型光學(xué)變焦鏡頭的有效焦距值；Dwl-2是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述廣角端位置時，自第一鏡 片群Gl至第二鏡片群G2之間的空氣間隔值，也就是D2+D3 ；Dw2-3是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述廣角端位置時，自第二鏡 片群G2至第三鏡片群G3之間的空氣間隔值，也就是D7 ；Dt 1-2是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述望遠(yuǎn)端位置時，自第一鏡 片群Gl至第二鏡片群G2之間的空氣間隔值，也就是D2+D3 ；Dt2-3是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述望遠(yuǎn)端位置時，自第二鏡 片群G2至第三鏡片群G3之間的空氣間隔值，也就是D7 ；fG2是第二鏡片群G2的有效焦距值；
fG3是第三鏡片群G3的有效焦距值；Dw是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述廣角端位置時，所述微型光 學(xué)變焦鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)總長值(以下簡稱光學(xué)全長TT)，也就是從Sl互IMA的總距離；SQRT代表開根號；fg2是第二透鏡L2的有效焦距值；fg3是第三透鏡L3的有效焦距值；abs代表絕對值；fg2_a = 1/abs (fg2)；fg3_a = 1/abs (fg3)；fw_a = 1/abs (fw)；BFL_w是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述廣角端位置時，所述微型 光學(xué)變焦鏡頭的背焦長度值，也就是從S9到IMA的距離；
BFL_t是當(dāng)所述第二鏡片群G2與第三鏡片群G3位于所述望遠(yuǎn)端位置時，所述微型11光學(xué)變焦鏡頭的背焦長度值，也就是從S9到IMA的距離。以下將依序說明的(a) 2. 8 彡 ft/fw ^ 3. 2 其中，ft/fw值表示了本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭的光學(xué)變焦倍率，因此，本發(fā)明 的微型光學(xué)變焦鏡頭的光學(xué)變焦倍率是介于2. 8至3. 2之間，在業(yè)界的市場規(guī)格大體上均 視為3X的放大變焦倍率。(b) 11. 5 < Dwl-2/Dw2-3 < 18. 5 與(c) Dtl_2/Dt2_3 < 0. 2 (b)與(c)分別規(guī)范了當(dāng)本發(fā)明的微型光學(xué)變焦鏡頭在廣角端與望遠(yuǎn)端時，其變 焦群組(第二鏡片群⑵)與對焦群組(第三鏡片群兩者之間移動行程的比值。在滿 足此兩條件之下，將可讓本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)在變焦倍率在介于2. (至3. 2X的范圍內(nèi)時， 能夠有效壓縮光學(xué)全長(Sl-IMA)與系統(tǒng)體積。同時，光學(xué)效能還能夠兼具降低系統(tǒng)像差 (aberration)以及提高影像畫質(zhì)(Imagequality)與清析度(Resolution)的功效。倘若在 廣角端時的Dwl-2/Dw2-3值低于下限數(shù)值11. 5的話，則在有限的光學(xué)全長TT中將無過多 的位移空間可提供光學(xué)變焦用，如此一來，將導(dǎo)致光學(xué)全長TT需被迫增長而增大體積。倘 若在廣角端時的Dtl-2/Dt2-3值超過上限數(shù)值0. 2時，則與上述情況相同。又，倘若在廣角 端時的Dwl-2/Dw2-3值高于上限數(shù)值18. 5時，則系統(tǒng)像面彎曲(fieldcurvature)收斂困 難，如此將產(chǎn)生影像畫面某區(qū)塊清晰但其他地方模糊現(xiàn)象；而且，系統(tǒng)畸變(Distortion) 將呈發(fā)散現(xiàn)象，導(dǎo)致拍攝筆直的物體卻呈現(xiàn)扭曲影像的缺點。(d) 1. 25 < [(Dwl-2)-(Dtl-2)]/fw < 1. 95 此條件規(guī)范了本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭的變焦群組(也就是第二鏡片群⑵)的移 動行程，進(jìn)而限定變焦倍率與系統(tǒng)光學(xué)全長(Sl-IMA)。在理想狀態(tài)下，Dwl-2與Dtl-2相互 差值小(移動行程短)，代表鏡片屈折力(power)大，因此在有限制的光學(xué)全長(Sl-IMA)內(nèi) 便能達(dá)成3X變焦。倘若[(DwH)-(DtH)VfV值低于下限數(shù)值時，將造成變焦倍率不足與 畸變發(fā)散，進(jìn)而造成拍攝筆直的物體卻呈現(xiàn)扭曲影像的缺點。又，倘若[(Dwl-2) - (Dtl-2) ] / fw值高于上限數(shù)值時，則在變焦倍率大約是3X時，系統(tǒng)像差將無法收斂，且影像畫質(zhì) (Image quality)會變得模糊。(e) 1. 25 < (fw_a) / (fg2_a*fg3_a) < 2. 15 此條件規(guī)范了本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭的變焦群組(也就是第二鏡片群G2)，其 鏡片屈折力(power)增加，可在縮短光學(xué)系統(tǒng)總長(Sl-IMA)且不影響光學(xué)效能的前提下， 還能提供達(dá)到2. 8X 3. 2X的放大(變焦)倍率。由于微型光學(xué)變焦鏡頭必須具備低總 高系統(tǒng)模塊的要件，其鏡頭焦距(EFL)必定要短。而在限制焦距的條件下，就得增加變焦 群組(G2)的屈折力(power)，以完成變焦倍率的需求。本發(fā)明通過在光圈AP后的變焦群 組(第二鏡片群G2)中的首片透鏡(也就是第二透鏡I^)采用雙面非球面的設(shè)計，不僅能 增加鏡片屈折力，使所述鏡組的效用提升，更能有效抑制系統(tǒng)像差，進(jìn)而提升光學(xué)影像品 質(zhì)。于是，變焦群組因fg2屈折力增加，連帶提升fg3系統(tǒng)能力。本發(fā)明的第二透鏡L2采 玻璃鏡片，其緊鄰置于光圈后端，可有效降低系統(tǒng)散射(scattering)因素、增進(jìn)系統(tǒng)入光 效率，進(jìn)而提升影像對比與明亮度。倘若本條件中的(fw_a)/(fg2_a*fg3_a)值超過限定范 圍，則光學(xué)系統(tǒng)焦距變化量將影響系統(tǒng)像差大小，其對影像畫質(zhì)(Image quality)的清晰度 (Resolution)將有重大影響。因此，本條件特別適用于在低總高系統(tǒng)模塊(也就是微型光學(xué)變焦鏡頭系統(tǒng))中，取得(fw_a)/(fg2_a*fg3_a)值的最佳平衡點，以兼具短光學(xué)全長TT 與高影像品質(zhì)的功效。
(f) 0. 32 < SQRT (fG2 X fG3) /Dw < 0. 50 此條件規(guī)范了本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭，其變焦群組(第二鏡片群G2)與對焦群 組(第三鏡片群G3)兩者的屈折力(power)與系統(tǒng)全長(Sl-IMA)之間的關(guān)系。能在縮 短總體高度的前提下，還同時能縮小光學(xué)像差與提升影像品質(zhì)(Image quality)。在符合 本條件的范圍內(nèi)時，變焦群組(第二鏡片群G2)與對焦群組(第三鏡片群G3)的整體屈 折力大，可縮減鏡組移動量，進(jìn)而降低光學(xué)系統(tǒng)全長(S1-IMA)。本發(fā)明的變焦群組(第二 鏡片群G2)中所含的兩片透鏡L2、L3采取4面都是非球面的設(shè)計，可有效抑制系統(tǒng)像差、 提升影像品質(zhì)、并有利于對焦群組(第三鏡片群G3)修正像差(aberration)的能力。同 時，本發(fā)明的調(diào)焦群組(第三鏡片群G3)的鏡片L4亦采雙面非球面設(shè)計，可有效抑制像散 (astigmatism)與色差(chromatic aberration)，在低總高系統(tǒng)中能提供好的影像品質(zhì)。倘 若，SQRT(fG2XfG!3)/DW值超過了本條件的限定范圍，則系統(tǒng)長度(Sl-IMA)無法縮短，并且 像差抑制有所困難，特別是像散部分，影像會有重影現(xiàn)象。(g) 0. 12 < abs (BFL_w_BFL_t) /fw < 0. 35 此條件規(guī)范了本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭，其廣角端(wide)與望遠(yuǎn)端(Tele)的背 焦差異量，可以達(dá)到壓縮系統(tǒng)光學(xué)全長(Sl-IMA)的功效。在有限制的光學(xué)全長(Sl-IMA) 下，適切的背焦長度(BFL)是重要的。當(dāng)BFL過短時，鏡頭模塊無法封裝在影像感測器模塊 上，且無法預(yù)留對焦空間。并且，背焦過長也將造成系統(tǒng)光學(xué)全長(Sl-IMA)的增加，同時， 對于像差是無法有效抑制，也降低影像的解析度(Resolution)。對于背焦長度的限制，能 夠觀察系統(tǒng)光學(xué)全長(Sl-IMA)與鏡頭像差(aberration)是否達(dá)成平衡。在滿足本發(fā)明 的此條件的范圍下，將易于達(dá)成低總高系統(tǒng)并且有效抑制像差產(chǎn)生的噪聲。倘若abs(BFL_ w-BFL_t) /fw值低于下限數(shù)值，則系統(tǒng)倍率不足，易造成畸變發(fā)散，去拍攝筆直的物體卻呈 現(xiàn)扭曲的影像。倘若abs(BFL_W-BFL_t)/fW值高于上限數(shù)值，則光學(xué)全長(Sl-IMA)增加， 像差無法有效抑制，且將降低影像畫質(zhì)(Imagequality)的清析度(Resolution)。(h) 6. 5 < [ (Dw 1-2) - (Dt 1-2) ] / [ (BFL_w) - (BFL_t) ] < 10 此條件規(guī)范了本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭，其變焦群組(第二鏡片群G2)的移動量 與背焦差異量的關(guān)系。當(dāng)Dwl-2與Dtl-2相互差值小時，顯示變焦移動行程短。若能配合 適切的背焦長度，將能有效縮減總體長度，使像差更容易收斂，提升鏡片屈折能力(power)， 以及提高影像畫質(zhì)(Image quality)的清析度(Resolution)。倘若此條件的值低于下限數(shù) 值時，則背焦補償量大，導(dǎo)致系統(tǒng)光學(xué)全長(Sl-IMA)無法有效縮短。倘若此條件的值高于 上限數(shù)值時，系統(tǒng)像差收斂相對困難，且背焦長度容易不足，無法進(jìn)行對焦作業(yè)。請參閱表一至表二，為如圖1至圖3所示的本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭的第一實施 例的各項參數(shù)值，其中凡是厚度、距離、直徑或半徑、位置等的長度單位一律均為mm 表一本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)的整體參數(shù)廣角端位置中間位置望遠(yuǎn)端位置 (W)(M)(T)物體側(cè)的距離無限大光學(xué)系統(tǒng)的焦距長fwfmft4. 489. 0213. 3放大倍率2. 97光圏大小3. 455. 256. 15出光孔在系統(tǒng)中的位置-6. 63-34. 10-748. 10視角(2co) )43. 5324. 7518. 78透鏡總長10. 3211. 4010. 95(從Sl到S9的距離)光學(xué)系統(tǒng)總長15. 25(Si到IMA的空氣間隔距離)背焦長度3. 612. 532. 99(S9到IMA的空氣間隔距離)第一鏡片群的焦距(f Gl)-15.76第二鏡片群的焦距(fG2)5. 38第三鏡片群的焦距(f G3)8. 89第二透鏡的焦距(fg2)2. 66表二 本發(fā)明微型光學(xué)變焦鏡頭內(nèi)的各透鏡的光學(xué)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，其自一物體側(cè)起沿一光軸方向至一成像面依 序包括有一第一鏡片群，其是具負(fù)折射率且固定不動；一第二鏡片群，其是具正折射率，且在所述第二鏡片群朝向所述第一鏡片群之側(cè)設(shè)有 一光圈其是隨著所述第二鏡片群移動；以及 一第三鏡片群，其是具正折射率；其中，所述第二鏡片群與所述第三鏡片群是可沿所述光軸方向相對應(yīng)位移于至少包括 一廣角端位置以及一望遠(yuǎn)端位置之間，且所述微型光學(xué)變焦鏡頭符合下列條件 11. 5 < Dwl-2/Dw2"3 < 18. 5 ；以及， Dtl-2/Dt2-3 < 0. 2 ； 其中，Dwl-2是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，自第一鏡片群至第 二鏡片群之間的空氣間隔值；Dw2-3是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，自第二鏡片群至第 三鏡片群之間的空氣間隔值；Dtl-2是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述望遠(yuǎn)端位置時，自第一鏡片群至第 二鏡片群之間的空氣間隔值；Dt2-3是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述望遠(yuǎn)端位置時，自第二鏡片群至第 三鏡片群之間的空氣間隔值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，所述第一鏡片群具有單一 的一第一透鏡，所述第二鏡片群具有一第二透鏡及一第三透鏡共兩透鏡，所述第三鏡片群 具有單一的一第四透鏡；并且，所述微型光學(xué)變焦鏡頭更符合下列條件2. 8 彡 ft/fw 彡 3. 2 ；1. 25 < [(Dwl-2)-(Dtl-2) ]/fw < 1. 95 ；0.32 < SQRT (fG2 X fG3) /Dw < 0. 50 ；1.25 < (fw_a)/(fg2_a*fg3_a) < 2. 15 ； 0. 12 < abs(BFL_w-BFL_t)/fw < 0.35 ；.6.5 < [ (Dwl-2) - (Dtl-2) ] / [ (BFL_w) - (BFL_t) ] < 10 ； 其中，fw是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡頭 的有效焦距值；ft是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述望遠(yuǎn)端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡頭 的有效焦距值；fG2是第二鏡片群的有效焦距值； fG3是第三鏡片群的有效焦距值；Dw是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡頭 的光學(xué)全長值；SQRT代表開根號；fg2是第二透鏡的有效焦距值；fg3是第三透鏡的有效焦距值；fV是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡頭 的有效焦距值；fg2_a = 1/abs(fg2)； fg3_a = 1/abs(fg3)； fw_a = 1/abs(fw)；fV是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡頭 的有效焦距值；BFL_w是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦 鏡頭的背焦長度值；BFL_t是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述望遠(yuǎn)端位置時，所述微型光學(xué)變焦 鏡頭的背焦長度值； abs代表絕對值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡為一雙凹透 鏡且具有兩表面(Si)及(S2)，所述光圈的面為(S3)，所述第二透鏡為一雙凸透鏡且具有兩 表面(S4)及(S5)，所述第三透鏡具有兩表面(S6)及(S7)且為一雙凹透鏡以及一凸凹透鏡 其中之一，所述第四透鏡為一雙凸透鏡且具有兩表面(S8)及(S9)；并且，(Si)及(S》為球 面，(S4)、(S5)、(S6)、(S7)、(S8)與(S9)均為非球面；此外，所述第二透鏡的材質(zhì)為玻璃； 并且，更包括有一濾光片其位于所述第四透鏡與成像面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，以光軸上的任一位置點向 右為正值、向左為負(fù)值來計算距離與厚度，則所述微型光學(xué)變焦鏡頭是符合下列參數(shù)值(Si)的曲率半徑為-21. 480mm ；(51)與(S2)之間的距離為0.799mm ；(52)的曲率半徑為13.280mm ；(52)與(S3)之間的距離為可變；(53)與(S4)之間的距離為Omm；(54)的曲率半徑為2.089mm ；(54)與(S5)之間的距離為1.815mm；(55)的曲率半徑為-4.121mm ；(55)與(S6)之間的距離為0.303mm ；(56)的曲率半徑為-4.934mm ；(56)與(S7)之間的距離為0.769mm ；(57)的曲率半徑為1.977mm ；(57)與(S8)之間的距離為可變；(58)的曲率半徑為13.479mm ；(58)與(S9)之間的距離為1.308mm ；(59)的曲率半徑為-7.028mm ； (S9)與成像面之間的距離為可變；并且，所述第一透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為1. 517且色散系數(shù)為64. 167 ；所述第二透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為1. 584且色散系數(shù)為59. 200 ；所述第三透鏡的材質(zhì)所具 有的折射系數(shù)為1. 585且色散系數(shù)為29. 909 ；所述第四透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為 1.531且色散系數(shù)為56. 000。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，以光軸上的任一位置點向 右為正值、向左為負(fù)值來計算距離與厚度，則所述微型光學(xué)變焦鏡頭系符合下列參數(shù)值(Si)的曲率半徑為-71. 997mm ；(51)與(S2)之間的距離為0.4mm ；(52)的曲率半徑為8.047mm ；(52)與(S3)之間的距離為可變；(53)與(S4)之間的距離為0.038mm ；(54)的曲率半徑為2.253mm ；(54)與(S5)之間的距離為1.483mm ；(55)的曲率半徑為-6.321mm ；(55)與(S6)之間的距離為0.315mm ；(56)的曲率半徑為4.038mm ；(56)與(S7)之間的距離為0.531mm ；(57)的曲率半徑為1.084mm ；(57)與(S8)之間的距離為可變；(58)的曲率半徑為7.714mm ；(58)與(S9)之間的距離為1.975mm ；(59)的曲率半徑為-5.067mm ；(S9)與成像面之間的距離為可變；并且，所述第一透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為1. 497且色散系數(shù)為81. 608 ；所述第 二透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為1. 584且色散系數(shù)為59. 200 ；所述第三透鏡的材質(zhì)所具 有的折射系數(shù)為1. 585且色散系數(shù)為29. 909 ；所述第四透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為 1. 531且色散系數(shù)為56. 044。
6.一種微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，其自一物體側(cè)起沿一光軸方向至一成像面依 序包括有一第一鏡片群，其是具負(fù)折射率且固定不動；一第二鏡片群，其是具正折射率，且在所述第二鏡片群朝向第一鏡片群的側(cè)設(shè)有一光 圈其是隨著第二鏡片群移動；以及一第三鏡片群，其是具正折射率；其中，所述第二鏡片群與第三鏡片群是可沿所述光軸方向相對應(yīng)位移于至少包括一廣 角端位置以及一望遠(yuǎn)端位置之間，且所述微型光學(xué)變焦鏡頭符合下列條件.1. 25 < [(Dwl-2)-(Dtl-2)]/fw < 1. 95 ；其中，Dwl-2是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，自第一鏡片群至第 二鏡片群之間的空氣間隔值；Dtl-2是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述望遠(yuǎn)端位置時，自第一鏡片群至第二鏡片群之間的空氣間隔值；fV是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡頭 的有效焦距值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，所述第一鏡片群具有單一 的一第一透鏡，所述第二鏡片群具有一第二透鏡及一第三透鏡共兩透鏡，所述第三鏡片群 具有單一的一第四透鏡；并且，所述微型光學(xué)變焦鏡頭更符合下列條件2. 8 ≤ ft/fw ≤ 3. 2 ；11. 5 < Dwl-2/Dw2-3 < 18. 5 ；Dtl-2/Dt2-3 < 0. 2 ；0.32 < SQRT (fG2 X fG3) /Dw < 0. 50 ；1.25 < (fw_a)/(fg2_a*fg3_a) < 2. 15 ；0. 12 < abs (BFL_w-BFL_t) /fw < 0. 35 ；以及，6.5 < [ (Dw 1-2) - (Dt 1-2) ] / [ (BFL_w) - (BFL_t) ] < 10 ；其中，ft是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述望遠(yuǎn)端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡頭 的有效焦距值；Dw2-3是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，自第二鏡片群至第 三鏡片群之間的空氣間隔值；Dt2-3是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述望遠(yuǎn)端位置時，自第二鏡片群至第 三鏡片群之間的空氣間隔值；fG2是第二鏡片群的有效焦距值； fG3是第三鏡片群的有效焦距值；Dw是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦鏡頭 的光學(xué)全長值；SQRT代表開根號；fg2是第二透鏡的有效焦距值；fg3是第三透鏡的有效焦距值；fg2_a = 1/abs(fg2)；fg3_a = 1/abs(fg3)；fw_a = 1/abs(fw)；BFL_w是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述廣角端位置時，所述微型光學(xué)變焦 鏡頭的背焦長度值；BFL_t是當(dāng)所述第二鏡片群與第三鏡片群位于所述望遠(yuǎn)端位置時，所述微型光學(xué)變焦 鏡頭的背焦長度值； abs代表絕對值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡為一雙凹透 鏡且具有兩表面(Si)及(S2)，所述光圈的面為(S3)，所述第二透鏡為一雙凸透鏡且具有兩 表面(S4)及(S5)，第三透鏡具有兩表面(S6)及(S7)且為一雙凹透鏡以及一凸凹透鏡其 中之一，所述第四透鏡為一雙凸透鏡且具有兩表面(S8)及(S9)；并且，(Si)及(S》為球面，(S4)、(S5)、(S6)、(S7)、(S8)與(S9)均為非球面；此外，所述第二透鏡的材質(zhì)為玻璃； 并且，更包括有一濾光片其位于所述第四透鏡與成像面之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，以光軸上的任一位置點向 右為正值、向左為負(fù)值來計算距離與厚度，則所述微型光學(xué)變焦鏡頭是符合下列參數(shù)值(Si)的曲率半徑為-21. 480mm ；(51)與(S2)之間的距離為0.799mm ；(52)的曲率半徑為13.280mm ；(52)與(S3)之間的距離為可變；(53)與(S4)之間的距離為Omm；(54)的曲率半徑為2.089mm ；(54)與(S5)之間的距離為1.815mm；(55)的曲率半徑為-4.121mm ；(55)與(S6)之間的距離為0.303mm ；(56)的曲率半徑為-4.934mm ；(56)與(S7)之間的距離為0.769mm ；(57)的曲率半徑為1.977mm ；(57)與(S8)之間的距離為可變；(58)的曲率半徑為13.479mm ；(58)與(S9)之間的距離為1.308mm ；(59)的曲率半徑為-7.028mm ； (S9)與成像面之間的距離為可變；并且，所述第一透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為1. 517且色散系數(shù)為64. 167 ；所述第 二透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為1. 584且色散系數(shù)為59. 200 ；所述第三透鏡的材質(zhì)所具 有的折射系數(shù)為1. 585且色散系數(shù)為29. 909 ；所述第四透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為 1.531且色散系數(shù)為56. 000。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型光學(xué)變焦鏡頭，其特征在于，以光軸上的任一位置點向 右為正值、向左為負(fù)值來計算距離與厚度，則所述微型光學(xué)變焦鏡頭是符合下列參數(shù)值(Si)的曲率半徑為-71. 997mm;(51)與(S2)之間的距離為0.4mm;(52)的曲率半徑為8.047mm ；(52)與(S3)之間的距離為可變；(53)與(S4)之間的距離為0.038mm ；(54)的曲率半徑為2.253mm ；(54)與(S5)之間的距離為1.483mm ；(55)的曲率半徑為-6.321mm ；(55)與(S6)之間的距離為0.315mm ；(56)的曲率半徑為4.038mm ；(56)與(S7)之間的距離為0.531mm ；(57)的曲率半徑為1.084mm ；(57)與(S8)之間的距離為可變；(58)的曲率半徑為7.714mm ；(58)與(S9)之間的距離為1.975mm ；(59)的曲率半徑為-5.067mm ； (S9)與成像面之間的距離為可變；并且，所述第一透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為1. 497且色散系數(shù)為81. 608 ；所述第 二透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為1. 584且色散系數(shù)為59. 200 ；所述第三透鏡的材質(zhì)所具 有的折射系數(shù)為1. 585且色散系數(shù)為29. 909 ；所述第四透鏡的材質(zhì)所具有的折射系數(shù)為 1. 531且色散系數(shù)為56. 044。
全文摘要
一種微型光學(xué)變焦鏡頭，包括有三鏡片群共含四片透鏡。第一鏡片群具負(fù)折射率且固定不動。第二鏡片群具正折射率且包含兩片透鏡，且在所述第二鏡片群朝向第一鏡片群的側(cè)設(shè)有一光圈其是隨著第二鏡片群移動。第三鏡片群是具正折射率。第二鏡片群與第三鏡片群是可沿一光軸方向相對應(yīng)位移于至少包括一廣角端位置以及一望遠(yuǎn)端位置之間。其中，微型光學(xué)變焦鏡頭符合下列條件11.5＜Dw1-2/Dw2-3＜18.5；以及，Dt1-2/Dt2-3＜0.2。其中，Dw1-2、Dw2-3分別是在廣角端位置時，自第一鏡片群至第二鏡片群之間的空氣間隔值及自第二鏡片群至第三鏡片群之間的空氣間隔值；Dt1-2、Dt2-3分別是在望遠(yuǎn)端位置時，自第一鏡片群至第二鏡片群之間的空氣間隔值及自第二鏡片群至第三鏡片群之間的空氣間隔值。
文檔編號G02B15/177GK102053349SQ20091021230
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者徐辰二, 翁智偉, 胡朝彰, 陳樹山 申請人:臺灣東電化股份有限公司