技术简介：
本专利针对现有微型变焦镜头成本高、结构复杂的问题，提出一种仅需三群透镜的解决方案。通过固定第一负屈光透镜群，仅移动第二、第三正屈光透镜群实现变焦，满足特定焦距条件，使总镜片数降至7片，显著降低成本并简化组装。创新点在于优化透镜群移动方式与材料选择，兼顾成像质量与紧凑性。
关键词：微型变焦镜头,透镜群组,焦距条件
专利名称：微型变焦镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微型变焦镜头，尤其涉及一种能应用于数字摄影机(DV)、数字相机(DSC)等便携式图像提取装置内的微型变焦镜头。
背景技术：
随着现代视频技术的进步，诸如投影机、数字摄影机及数字相机等图像装置已被广泛地使用。这些图像装置中的核心元件之一为微型变焦镜头，通过微型变焦镜头的焦距改变可使各种放大倍率不同的图像能清晰地成像。因此，微型变焦镜头的光学品质与图像成像的品质息息相关。其中，公知的变焦镜头常使用CXD或CMOS来作为可达到3倍变焦的图像感测器，例如已公开或核准的专利案US7106522、US7324288、US7339749、EP2015123、 US2009/0034067、US2009/0034092等等。上述的专利案都使用三群的透镜群组，其包括一具有负屈光能力的第一透镜群组、一具有正屈光能力的第二透镜群组及一具有正屈光能力的第三透镜群组，且该第一透镜群组、该第二透镜群组及该第三透镜群组分别从变焦镜头的物体侧至成像侧依序排列。然而，上述的专利案有些是三群透镜群组都需移动的设计，因此上述公知变焦镜头的整体成本较高。另外由于第一透镜群组为补偿群，所以此种变焦镜头在机构制作上较为困难。另外，有些已公开或核准的专利案(例如EP17^980、EP1959285, US7145730、 US7436449、US2009/0052052)所揭示的光学系统都有使用到一直角棱镜，其主要用于将原本的光路方向旋转90度(也即将光轴路径改变90度)，然而上述这些专利案通常使用过多的镜片数(大于8片镜片)且为三群透镜群组都需移动的设计，因此上述公知变焦镜头的整体成本较高。
发明内容本发明所要解决的技术问题，在于提供一种微型变焦镜头，其具有降低成本、容易制作及组装简易的特性，且同时能达到紧致体积的要求。为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种微型变焦镜头，其包括一具有负屈光能力的第一透镜群组、一具有正屈光能力的第二透镜群组及一具有正屈光能力的第三透镜群组。其中，上述具有负屈光能力的第一透镜群组固定于一特定位置上。上述具有正屈光能力的第二透镜群组可随着该微型变焦镜头的放大倍率的变动而沿着该微型变焦镜头的光轴移动。上述具有正屈光能力的第三透镜群组可沿着该微型变焦镜头的光轴移动，以保持该微型变焦镜头所产生的成像面准确投射在一图像记录器上。此外，该第一透镜群组、该第二透镜群组及该第三透镜群组沿着该光轴并从该微型变焦镜头的物体侧至成像侧依序排列，且该第一透镜群组及该第二透镜群组的焦距须符合下列两组条件
F2条件(1)1-2< ^r^r <:1·5;以及
V^ . τ
4Fl条件O) :1.1 幺——<1.25；
Fl其中，Fl为该第一透镜群组的焦距，F2为该第二透镜群组的焦距，Fff为广角状态时光学系统的焦距，且Ft为望远状态时光学系统的焦距。因此，本发明的有益效果在于1、本发明的微型变焦镜头只使用三群的透镜群组，且本发明的微型变焦镜头具有内部对焦的结构。换言之，本发明的微型变焦镜头在变倍的过程中，该第一透镜群组为静止状态，而只移动该第二透镜群组及该第三透镜群组，以使得本发明可达到降低成本、容易制作及组装简易的特性。2、本发明的微型变焦镜头的光阑可随着不同的图像提取应用时改变其Fm。例如 当拍摄动态图像而需要较大的进光量时，可选用较小的Fto ；当拍摄静态图像而需要较高的解析度时，可选用较大的Fto。3、在本发明的微型变焦镜头中，该第一透镜群组最少可使用3片镜片，该第二透镜群组最少可使用3片镜片，该第三透镜群组最少可使用1片镜片，因此该第一透镜群组、 该第二透镜群组及该第三透镜群组加总起来所使用到的总镜片数最少可为7片，以使得本发明可达到降低成本、容易制作及组装简易的特性。为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图IA至图IC分别显示本发明第一实施例的微型变焦镜头的各透镜群组在广角、 标准位置及望远三种型态下的透镜配置示意图；图ID至图IF分别表示第一实施例处于广角型态时、标准位置型态时及望远型态时的像散与场曲图；图2A至图2C分别显示本发明第二实施例的微型变焦镜头的各透镜群组在广角、 标准位置及望远三种型态下的透镜配置示意图；图2D至图2F分别表示第二实施例处于广角型态时、标准位置型态时及望远型态时的像散与场曲图；图3A至图3C分别显示本发明第三实施例的微型变焦镜头的各透镜群组在广角、 标准位置及望远三种型态下的透镜配置示意图；以及图3D至图3F分别表示第三实施例处于广角型态时、标准位置型态时及望远型态时的像散与场曲图。上述附图中的附图标记说明如下第一透镜群组Gl第一镜片Lll直角棱镜L12第三镜片L13第二透镜群组G2第一镜片L21
第二镜片L22第三镜片L23第四镜片L24第三透镜群组G3第一镜片L31光学表面Sl至S17轴向距离Dl至D17光阑A图像记录器I光轴Z
具体实施例方式请参阅图IA至图IC所示，其分别显示本发明第一实施例的微型变焦镜头的各透镜群组在广角端(Wide)(图1A)、标准位置(Normal)(图1B)及望远端(Tele)(图1C)三种型态下的透镜配置示意图，其中图IA中的Dl至D15表示各光学表面之间的轴向距离，图 IB中的Sl至S15为各镜片的光学表面编号。本发明第一实施例的微型变焦镜头可由7片透镜所组成。由图IA至图IC中所揭示的各镜片组合配置关系可知，本发明第一实施例的微型变焦镜头包括有一第一透镜群组Gl、一第二透镜群组G2及一第三透镜群组G3，其中该第一透镜群组Gl具有负屈光能力， 且该第二透镜群组G2及该第三透镜群组G3都具有正屈光能力。利用该第一透镜群组G1、 该第二透镜群组G2及该第三透镜群组G3彼此之间的间隔变化(也即通过改变上述透镜群组间沿着光轴Z方向的间距)，即可改变此微型变焦镜头的焦距。在本发明的第一实施例中，该第一透镜群组Gl包括有一第一镜片Ln、一直角棱镜 L12及一第二镜片L13。该第二透镜群组G2包括有一第一镜片L21、一第二镜片L22及一第三镜片L23。该第三透镜群组G3为单一的第一镜片L31。此外，位于该第二透镜群组G2的第一镜片L21前方为一可随着该第二透镜群组G2来移动的光阑A(也即该光阑A设置于该第一透镜群组Gl及第二透镜群组G2之间，且可随着该第二透镜群组G2来移动)，且该光阑A的大小可随着使用的需要而进行调整。换言之，上述具有负屈光能力的第一透镜群组Gl固定于一特定位置上。上述具有正屈光能力的第二透镜群组G2可随着该微型变焦镜头的放大倍率的变动而沿着该微型变焦镜头的光轴Z移动。上述具有负屈光能力的第三透镜群组G3可沿着该微型变焦镜头的光轴Z移动，以保持该微型变焦镜头所产生的成像面准确投射在一图像记录器I上。此外， 该第一透镜群组Gl、该第二透镜群组G2及该第三透镜群组G3沿着该光轴Z并从该微型变焦镜头的物体侧至成像侧依序排列。举例来说，本发明为达成具有尺寸紧致及维持图像的品质，该第一透镜群组Gl及该第二透镜群组G2的焦距须符合下列两组条件 条件
权利要求1.一种微型变焦镜头，其特征在于，包括一具有负屈光能力的第一透镜群组，其固定于一特定位置上； 一具有正屈光能力的第二透镜群组，其随着该微型变焦镜头的放大倍率的变动而沿着该微型变焦镜头的光轴移动；以及一具有正屈光能力的第三透镜群组，其沿着该微型变焦镜头的光轴移动，以保持该微型变焦镜头所产生的成像面准确投射在一图像记录器上；其中，该第一透镜群组、该第二透镜群组及该第三透镜群组沿着该光轴并从该微型变焦镜头的物体侧至成像侧依序排列，且该第一透镜群组及该第二透镜群组的焦距须符合下列两组条件
2.如权利要求1所述的微型变焦镜头，其特征在于，更进一步包括一直径大小可进行调整的光阑，且该光阑沿着该光轴且设置于该第一透镜群组及第二透镜群组之间。
3.如权利要求1所述的微型变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群组包括一第一镜片、一设置于该第一镜片的一侧边且用于将该光轴的路径改变90度的直角棱镜及一设置于该直角棱镜的一侧边且具有正屈光能力的第二镜片，且该第一透镜群组的第一镜片及第二镜片的焦距须符合下列的条件
4.如权利要求3所述的微型变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群组为一前固定群组， 该第一透镜群组的第一镜片为一弯月形透镜，且该第一透镜群组的第二镜片为一双凸透镜。
5.如权利要求3所述的微型变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群组的第一镜片及第二镜片都由折射率大于1. 8的玻璃材料所制成。
6.如权利要求1所述的微型变焦镜头，其特征在于，该第二透镜群组包括一第一镜片、一设置于该第一镜片的一侧边的第二镜片及一设置于该第二镜片的一侧边的第三镜片，该第二透镜群组的第一镜片、第二镜片及第三镜片沿着该光轴并从该微型变焦镜头的物体侧至成像侧依序排列，且该第二透镜群组的第二镜片与第三镜片的焦距须符合下列的条件
7.如权利要求6所述的微型变焦镜头，其特征在于，该第二透镜群组为一变倍群组，该第二透镜群组的第一镜片为一单片式凸透镜，且该第二透镜群组的第二镜片及第三镜片为两个彼此分离一特定距离且分别用于控制场曲与轴向色差的弯月形镜片。
8.如权利要求6所述的微型变焦镜头，其特征在于，该第二透镜群组的第一镜片的焦距与该第二透镜群组的焦距比值为1.85<^-<1.2； Fl其中I721为该第二透镜群组的第一镜片的焦距，F2为该第二透镜群组的焦距。
9.如权利要求6所述的微型变焦镜头，其特征在于，该第二透镜群组的第三镜片由折射率介于1. 8至30之间的玻璃材料所制成。
10.如权利要求1所述的微型变焦镜头，其特征在于，该第二透镜群组的焦距为该微型变焦镜头的系统总长的0. 3至0. 35。
全文摘要一种微型变焦镜头，其第一、二、三透镜群组沿着光轴从物体侧至成像侧依序排列，各透镜群组的屈光能力为负、正、正。第一透镜群组固定于一特定位置上；第二透镜群组根据图像放大倍率的改变而沿着光轴移动；第三透镜群组沿着光轴移动，以保持成像面固定在图像记录器上。微型变焦镜头在变倍的过程中，第一透镜群组为静止状态，而只移动第二透镜群组及第三透镜群组，且三群透镜群组加总起来所使用到的总镜片数最少可为7片，以使得本发明可达到降低成本、容易制作及组装简易的特性。
文档编号G02B3/02GK102455492SQ20101051312
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者林世穆, 林昭弘, 郑昇芳 申请人:广圆光电股份有限公司