专利名称：变焦镜头的制作方法
技术领域：
本发明关于一种镜头，且特别是关于一种变焦镜头。
背景技术：
随着显示技术的进步，各种不同于传统阴极射线管(cathode ray tube, CRT)的影像投影装置已被大量地研发及推广，其中这些影像投影装置例如是一投影机(projector) ^.Wi^i^M/^^ (rearprojection display) ^ (projection apparatus)。一般来说，投影装置是藉由光学引擎(optical engine)将光源提供的照明光束转换为影像光束，并藉由投影镜头将影像光束投影于荧幕上而显示影像。由此可知，投影装置所投影出的影像品质是与光学引擎及投影镜头息息相关。因此，在竞争激烈的市场中，各厂商莫不致力于改良投影镜头的品质，并降低其制作成本，以提升上述投影装置的竞争优势。台湾专利公告号1307813中揭露一种五片式的变焦镜头，其包括负屈光度的第一透镜群与正屈光度的第二透镜群，其中第一透镜群包括负屈光度的球面透镜，第二透镜群包括一正屈光度的双凸透镜、一正屈光度的弯月透镜、一负屈光度的双凹透镜与一正屈光度的双凸透镜。另外，孔径光栏位于第三透镜与第四透镜之间，且第一透镜群与第二透镜群均采用球面透镜，而可降低成本。另外，台湾专利公开号200734801、美国专利公告号 7085068及美国专利公开号20070223102皆揭露一种五片式的变焦镜头，其包括负屈光度的第一透镜群与正屈光度的第二透镜群。美国专利公告号6995925中揭露揭露一种五片式的变焦镜头，其包含第一透镜群与第二透镜群。第一透镜群包括一塑胶的第一透镜(且至少一面为非球面)与一第二透镜。 第二透镜群包括一塑胶的第三透镜(且至少一面为非球面)与一第四透镜与第五透镜组成的胶合透镜，且第四透镜的屈光度为负。另外，美国专利公开号20090034067揭露一种五片式的变焦镜头，其包含第一透镜群、第二透镜群与第三透镜群。而台湾专利公告号1277765中揭露一种五片式的变焦镜头，其包括第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群与第四透镜群，且孔径光栏位于第二透镜与第三透镜之间。台湾专利公告号1299408中揭露一种七片式的变焦镜头，其包括负屈光度的第一透镜群、正屈光度的第二透镜群与正屈光度的第三透镜群，且孔径光栏位于第一透镜群与第二透镜群之间。
发明内容
本发明提供一种变焦镜头，其可有效修正像差，且具有制作成本较低以及较佳的光学成像品质的优点。本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种变
焦镜头，其包括一第一透镜群以及一第二透镜群。第一透镜群具有负屈光度，且包括一第一透镜，其中第一透镜的屈光度为负。第二透镜群具有正屈光度，且配置于第一透镜群与一像侧之间。第二透镜群包括从一物侧至像侧依序排列的一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜，其中第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜的屈光度依序为正、正、负、 正，且第二透镜的折射率为Nd2。第一透镜群与第二透镜群适于在物侧与像侧之间移动，以使变焦镜头在一广角端与一望远端之间切换。变焦镜头的数值孔径为F，且变焦镜头满足1 < F/Nd2 < 1. 6。在本发明的一实施例中，第四透镜的有效焦距为f4。当变焦镜头切换至广角端时的有效焦距为fw，且变焦镜头满足0. 4 < I f4/fw < 0. 6。本发明的一实施例提出一种变焦镜头，其包括一第一透镜群以及一第二透镜群。 第一透镜群具有负屈光度，且包括一第一透镜，其中第一透镜的屈光度为负。第二透镜群具有正屈光度，且配置于第一透镜群与一像侧之间。第二透镜群包括从一物侧至像侧依序排列的一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜，其中第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜的屈光度依序为正、正、负、正，且第四透镜的有效焦距为f4。第一透镜群与第二透镜群适于在物侧与像侧之间移动，以使变焦镜头在一广角端与一望远端之间切换。当变焦镜头切换至广角端时的有效焦距为fw，且变焦镜头满足0.4 < f4/fj <0.6。在本发明的一实施例中，第四透镜的折射率大于1. 7。在本发明的一实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜各为一球面透镜。在本发明的一实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜依序为一凸面朝向物侧的凸凹透镜、一双凸透镜、一凹面朝向像侧的凹凸透镜、一双凹透镜及一双凸透镜。在本发明的一实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜依序为一凸面朝向物侧的凸凹透镜、一双凸透镜、一双凸透镜、一双凹透镜及一双凸透镜。在本发明的一实施例中，变焦镜头还包括一孔径光阑，配置于第三透镜与第四透镜之间。在本发明的一实施例中，变焦镜头还包括一孔径光阑，配置于第四透镜与第五透镜之间。在本发明的一实施例中，当第一透镜群与第二透镜群朝远离彼此的方向移动时， 变焦镜头由望远端往广角端切换。在本发明的一实施例中，当第一透镜群与第二透镜群朝接近彼此的方向移动时， 变焦镜头由广角端往望远端切换。在本发明的一实施例中，第一透镜群为一对焦群及一变焦群，且第二透镜群为一变焦群。本发明实施例具有以下至少其中一个优点，本发明实施例的变焦镜头中的透镜皆是使用球面透镜，因此可使变焦镜头易于生产和加工外，同时也可达到降低成本的目的。其次，变焦镜头可使用较少数量的透镜(如5片)而达到变焦的目的。再者，变焦镜头若可满足前述的光学条件的至少其一时，可达到有效消除像差、色差、畸变、并具有良好的成像品质等功效。换言之，变焦镜头同时兼具制作成本较低与较佳的光学特性。为了让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作如下详细说明。
图IA与图IB分别为本发明一实施例的变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。图2A至图2B分别是图IA至图IB的变焦镜头的焦距为广角端与望远端时的光学品质参考图像。图3A与图:3B分别为本发明另一实施例的变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。图4A至图4B分别是图3A至图的变焦镜头的焦距为广角端与望远端时的光学品质参考图像。图5A与图5B分别为本发明又一实施例的变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。图6A至图6B分别是图5A至图5B的变焦镜头的焦距为广角端与望远端时的光学品质参考图像。
具体实施例方式有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如上、下、左、 右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。图IA与图IB分别为本发明一实施例的变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。请同时参照图IA与图1B，本实施例的变焦镜头100包括一第一透镜群110以及一第二透镜群120。第一透镜群110与第二透镜群120的屈光度分别为负、正。第一透镜群110 包括一第一透镜112，其中第一透镜112的屈光度为负。第二透镜群120具有正屈光度，且配置于第一透镜群110与一像侧之间。第二透镜群120包括从一物侧至像侧依序排列的一第二透镜122、一第三透镜124、一第四透镜1 及一第五透镜128，其中第二透镜122、第三透镜124、第四透镜1 及第五透镜1 的屈光度依序为正、正、负、正。在本实施例中，第一透镜112、第二透镜122、第三透镜124、第四透镜126以及第五透镜128的材质可以是采用玻璃或塑胶。在本实施例中，第一透镜112例如是一凹面(表面S2)朝向像侧，凸面(表面Si) 朝向物侧的凸凹透镜。第二透镜122例如是一双凸透镜。第三透镜IM例如是一凹面(表面S6)朝向像侧，凸面(表面SQ朝向物侧的凹凸透镜。第四透镜1 例如是一双凹透镜， 第五透镜1 例如是一双凸透镜。然而本发明不以此为限，于其他实施例中，上述的透镜亦可有不同于上述的形状，视实际的状况而定。需要说明的是，由于第四透镜126为第二透镜群120提供唯一的负焦距，因此可降低变焦镜头进行成像时的整体像差，如纵向色差 (Longitudinal chromaticaberration)，或是可同时平衡变焦镜头100在进行变焦时各透镜的相对位置所产生的像差。另外，在一实施例中，第四透镜126的折射率Nd4大于1. 7，可有助于修正纵向色差，提高变焦镜头100的解像。此外，上述的透镜112、122、IM、口6、1 由于皆是采用球面透镜(Spherical Lens)，因此可使变焦镜头100易于生产和加工外，同时也可达到降低成本的目的。另外，第一透镜群110与第二透镜群120适于在物侧与像侧之间移动，以使变焦镜头100可于一广角端与一望远端之间切换，如图IA与图IB所示。详细而言，变焦镜头100 可藉由改变第一透镜群110与第二透镜群120的相对距离dl (即后续说明所提及的可变间距dl)，以及改变第二透镜群120与像侧之间的相对距离(如后续说明中所提及的可变间距 d2)，从而可调整变焦镜头100切换至广角端与望远端时的成像焦距。另外，当第一透镜群 110与第二透镜群120朝远离彼此的方向移动时，变焦镜头100由望远端往广角端切换，如图IA所示。反之，当第一透镜群110与第二透镜群120朝接近彼此的方向移动时，变焦镜头 100由广角端往望远端切换，如图IB所示。在本实施例中，第一透镜群110例如是一对焦群及一变焦群，且第二透镜群120例如是一变焦群。此外，变焦镜头100由望远端(Tele-end) 的焦距切换到广角端(Wide-end)的焦距的变焦比(Zoom Ratio)约为1. 1。在本实施例中，变焦镜头100切换至广角端时的有效焦距为fw，且当变焦镜头100 满足0.4< f4/fj <0.6时可使变焦镜头100具有较佳的成像品质，其中f4为第四透镜 126的有效焦距。详细而言，在变焦镜头100中，若|f4/fw| >0.6时，则第四透镜126的焦距f4相对变焦镜头100的有效焦距fw便会较长，如此容易造成广角端(Wide-end)或望远端(Tele-end)矫正力不足，而使其像差变大以及解像(Resolution)变差。反之，若|f4/fw|
<0. 4时，则第四透镜126的焦距f4相对变焦镜头100的有效焦距fw便会较短，意即是屈光力变强，如此容易造成在大光圈时，球差(Spherical aberration)矫正过度，以及高阶像差(High-order aberration)急遽增加。换言之，适当地调整第四透镜126的焦距f4，使其落在某一特定范围中，可使变焦镜头100切换至广角端与望远端时仍可呈现出较佳的成像品质，如修正像差。同样地，为了使变焦镜头100在广角端与望远端可呈现较佳的光学成像品质，变焦镜头100还可视实际状况满足1 < |F/Nd2| < 1.6的条件，其中F为变焦镜头100的数值孔径，Nd2为第二透镜122的折射率。进一步而言，数值孔径F可为变焦镜头100在广角端的数值孔径Fw或变焦镜头100在望远端的数值孔径Ft，只要Fw与Ft的其中之一满足1
<|F/Nd2 <1.6条件即可，并非两者需同时满足此条件。详细而言，在变焦镜头100中，若 F/Nd2| > 1.6时，则透镜所欲获得足够的折射力(power)所需的曲率(Curvature)便相对
增大，如此所造成的像差亦会增加，特别是应用于大孔径的投影镜头。反之，若|F/Nd2| < 1 时，则变焦镜头100的數值孔径F太小，亦会导致像差急遽增加，从而无法矫正像差。换言之，本实施例的变焦镜头100若是可满足1 < |F/Nd2| < 1.6的条件将可有效改善像差的问题，从而具有较佳的光学表现。补充说明一点，于设计变焦镜头100时，并不特别限定变焦镜头100需同时满足上述所列的条件，而是视光学成像品质的需求，选择性地满足上述所列的条件。在本实施例中，为了使变焦镜头100具有较佳的光学品质，变焦镜头100还包括一孔径光阑130，配置于第三透镜IM与第四透镜1 之间，如图IA与图IB所示。详细而言， 藉由上述孔径光阑130，除了可将所欲成像的光束限制为任意的大小，亦可过滤成像光束周边的杂散光，因此藉由孔径光阑130的使用可以调节成像光量，以及可调节成像于成像面 Pl上的焦点深度及视场深度(cbpth of field)，而可具有较佳的光学表现。
以下内容将举出变焦镜头100的一实施例。需注意的是，下述的表一中所列的数据资料并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在参照本发明之后，当可应用本发明的原则对其参数或设定作适当的更动，但其仍应属于本发明的范畴内。(表一)
权利要求
1.一种变焦镜头，包括一第一透镜群，具有负屈光度，该第一透镜群包括一第一透镜，其中该第一透镜的屈光度为负；以及一第二透镜群，具有正屈光度，且配置于该第一透镜群与一像侧之间，该第二透镜群包括从一物侧至该像侧依序排列的一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜，且该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜的屈光度依序为正、正、负、正，其中，该第一透镜群与该第二透镜群适于在该物侧与该像侧之间移动，以使该变焦镜头在一广角端与一望远端之间切换，该第二透镜的折射率为Nd2,该变焦镜头的数值孔径为 F，且该变焦镜头满足1 < |F/Nd2| < 1. 6。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其中该第四透镜的有效焦距为f4，当该变焦镜头切换至该广角端时的有效焦距为fw，且该变焦镜头满足0.4 < f4/fj <0.6。
3.如权利要求1所述的变焦镜头，其中该第四透镜的折射率大于1.7。
4.如权利要求1所述的变焦镜头，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜以及该第五透镜各为一球面透镜。
5.如权利要求1所述的变焦镜头，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜依序为一凸面朝向该物侧的凸凹透镜、一双凸透镜、一凹面朝向该像侧的凹凸透镜、一双凹透镜及一双凸透镜。
6.如权利要求1所述的变焦镜头，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜依序为一凸面朝向该物侧的凸凹透镜、一双凸透镜、一双凸透镜、一双凹透镜及一双凸透镜。
7.如权利要求1所述的变焦镜头，还包括一孔径光阑，配置于该第三透镜与该第四透镜之间。
8.如权利要求1所述的变焦镜头，还包括一孔径光阑，配置于该第四透镜与该第五透镜之间。
9.如权利要求1所述的变焦镜头，其中当该第一透镜群与该第二透镜群朝远离彼此的方向移动时，该变焦镜头由该望远端往该广角端切换。
10.如权利要求1所述的变焦镜头，其中当该第一透镜群与该第二透镜群朝接近彼此的方向移动时，该变焦镜头由该广角端往该望远端切换。
11.如权利要求1所述的变焦镜头，其中该第一透镜群为一对焦群及一变焦群，且该第二透镜群为一变焦群。
12.一种变焦镜头，包括一第一透镜群，具有负屈光度，该第一透镜群包括一第一透镜，其中该第一透镜的屈光度为负；以及一第二透镜群，具有正屈光度，且配置于该第一透镜群与一像侧之间，该第二透镜群包括从一物侧至该像侧依序排列的一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜，且该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜的屈光度依序为正、正、负、正，其中，该第四透镜的有效焦距为f4，该第一透镜群与该第二透镜群适于在该物侧与该像侧之间移动，以使该变焦镜头在一广角端与一望远端之间切换，当该变焦镜头切换至该广角端时的有效焦距为fw，且该变焦镜头满足0.4 < f4/fj <0.6。
13.如权利要求12所述的变焦镜头，其中该第四透镜的折射率大于1.7。
14.如权利要求12所述的变焦镜头，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜以及该第五透镜各为一球面透镜。
15.如权利要求12所述的变焦镜头，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜依序为一凸面朝向该物侧的凸凹透镜、一双凸透镜、一凹面朝向该像侧的凹凸透镜、一双凹透镜及一双凸透镜。
16.如权利要求12所述的变焦镜头，其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜及该第五透镜依序为一凸面朝向该物侧的凸凹透镜、一双凸透镜、一双凸透镜、一双凹透镜及一双凸透镜。
17.如权利要求12所述的变焦镜头，还包括一孔径光阑，配置于该第三透镜与该第四透镜之间。
18.如权利要求12所述的变焦镜头，还包括一孔径光阑，配置于该第四透镜与该第五透镜之间。
19.如权利要求12所述的变焦镜头，其中当该第一透镜群与该第二透镜群朝远离彼此的方向移动时，该变焦镜头由该望远端往该广角端切换。
20.如权利要求12所述的变焦镜头，其中当该第一透镜群与该第二透镜群朝接近彼此的方向移动时，该变焦镜头由该广角端往该望远端切换。
21.如权利要求12所述的变焦镜头，其中该第一透镜群为一对焦群及一变焦群，且该第二透镜群为一变焦群。
全文摘要
一种变焦镜头，包括一第一透镜群及一第二透镜群。第一透镜群具有负屈光度，且包括一第一透镜，其中第一透镜的屈光度为负。第二透镜群具有正屈光度，且配置于第一透镜群与一像侧之间。第二透镜群包括从一物侧至像侧依序排列的一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜及一第五透镜。第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜的屈光度依序为正、正、负、正，且第二透镜的折射率为Nd2。第一透镜群与第二透镜群适于在物侧与像侧之间移动，以使变焦镜头在一广角端与一望远端之间切换。变焦镜头的数值孔径为F，且变焦镜头满足1＜|F/Nd2|＜1.6。
文档编号G02B13/00GK102207607SQ20101015864
公开日2011年10月5日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者廖陈成 申请人:中强光电股份有限公司