CN112925088B - 变焦镜头模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变焦镜头模块，包括从物端至像端依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜。变焦镜头模块中具有屈光力的透镜的数量共八片。第一透镜以及第二透镜组成第一透镜群。第三透镜以及第四透镜组成第二透镜群。第五透镜以及第六透镜组成第三透镜群。第七透镜以及第八透镜组成第四透镜群。第一透镜群以及第四透镜群在变焦时保持固定不动，且第二透镜群以及第三透镜群在变焦时移动。

Description

变焦镜头模块
技术领域
本发明涉及一种镜头模块，尤其涉及一种变焦镜头模块。
背景技术
目前移动设备(如手机、平板等)的镜头模块在长焦变倍时需使用多个镜头模块来互相搭配，且变倍的相片有分辨率下降的问题。
发明内容
本发明提供一种变焦镜头模块，其可提供连续光学变焦的功能。
根据本发明的实施例，变焦镜头模块包括从物端至像端依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜。变焦镜头模块中具有屈光力的透镜的数量共八片。第一透镜以及第二透镜组成第一透镜群。第三透镜以及第四透镜组成第二透镜群。第五透镜以及第六透镜组成第三透镜群。第七透镜以及第八透镜组成第四透镜群。第一透镜群以及第四透镜群在变焦时保持固定不动，且第二透镜群以及第三透镜群在变焦时移动。
在根据本发明的实施例中，第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群以及第四透镜群的屈光力依序为正、负、正以及正。
在根据本发明的实施例中，第二透镜群从广角端切换至望远端时，由物端向像端移动。
在根据本发明的实施例中，第三透镜群从广角端切换至望远端时，由像端向物端移动。
在根据本发明的实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜的屈光力依序为正、负、负、正、正、负、正以及负。
在根据本发明的实施例中，第一透镜至第八透镜包括七片非球面透镜以及一片球面透镜。
在根据本发明的实施例中，第一透镜至第八透镜全为非球面透镜。
在根据本发明的实施例中，变焦镜头模块还包括光圈。光圈位于第四透镜以及第五透镜之间。
在根据本发明的实施例中，变焦镜头模块还包括传感器。传感器设置在像端，其中变焦镜头模块满足以下条件：5<T/L<10，其中T为镜头总长，且L为传感器的对角线长度。
在根据本发明的实施例中，变焦镜头模块还包括传感器。传感器设置在像端，其中变焦镜头模块满足以下条件：0.3<(D11*fw)/(L*ft)<0.9，其中D11为第一透镜的直径，fw为变焦镜头模块在广角端的有效焦距，L为传感器的对角线长度，且ft为变焦镜头模块在望远端的有效焦距。
为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，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1至图3分别是本发明的一实施例的一种变焦镜头模块在广角端、中间位置以及望远端的示意图；
图4以及图5是第一实例的变焦镜头模块在广角端的光学质量参考图像；
图6以及图7是第一实例的变焦镜头模块在望远端的光学质量参考图像；
图8以及图9是第二实例的变焦镜头模块在广角端的光学质量参考图像；
图10以及图11是第二实例的变焦镜头模块在望远端的光学质量参考图像。
附图标号说明
1：变焦镜头模块；
9：滤光片；
10：传感器；
AS：光圈；
G1：第一透镜群；
G2：第二透镜群；
G3：第三透镜群；
G4：第四透镜群；
I：光轴；
L1：第一透镜；
L2：第二透镜；
L3：第三透镜；
L4：第四透镜；
L5：第五透镜；
L6：第六透镜；
L7：第七透镜；
L8：第八透镜；
S：目标物；
S11、S21、S31、S41、S51、S61、S71、S81、S91：物侧面；
S12、S22、S32、S42、S52、S62、S72、S82、S92：像侧面；
S10：感光面；
X1：物端；
X2：像端。
具体实施方式
本文中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。
在附图中，各附图示出的是特定实施例中所使用的方法、结构和/或材料的通常性特征。然而，这些附图不应被解释为界定或限制由这些实施例所涵盖的范围或性质。举例来说，为了清楚起见，各膜层、区域或结构的相对尺寸、厚度及位置可能缩小或放大。
本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名不同元件或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限，也并非用以限定元件的制造顺序或设置顺序。此外，一元件/膜层设置在另一元件/膜层上(或上方)可涵盖所述元件/膜层直接设置在所述另一元件/膜层上(或上方)，且两个元件/膜层直接接触的情况；以及所述元件/膜层间接设置在所述另一元件/膜层上(或上方)，且两个元件/膜层之间存在一或多个元件/膜层的情况。
图1至图3分别是本发明的一实施例的一种变焦镜头模块在广角端、中间位置以及望远端的示意图。请参照图1至图3，变焦镜头模块1可应用于电子装置(如手机或平板，但不以此为限)中，以捕获目标物S的图片或视频。
变焦镜头模块1具有物端X1以及像端X2。物端X1以及像端X2为变焦镜头模块1的相对两端。在捕获目标物S的图片或视频时，物端X1为变焦镜头模块1面向目标物S的一端，而像端X2则为传感器10的所在端。
变焦镜头模块1可包括从物端X1至像端X2依序排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7以及第八透镜L8。变焦镜头模块1中具有屈光力的透镜只有上述八片透镜，即，变焦镜头模块1中具有屈光力的透镜的数量共八片。
第一透镜L1至第八透镜L8的材质可为玻璃或塑料，但不以此为限。在一些实施例中，第一透镜L1至第八透镜L8可全为非球面透镜，但不以此为限。在其他实施例中，第一透镜L1至第八透镜L8可包括七片非球面透镜以及一片球面透镜。
在本实施例中，第一透镜L1的屈光力为正，且第一透镜L1为双凸透镜，其中第一透镜L1的物侧面S11以及像侧面S12皆为非球面，但不以此为限。第二透镜L2的屈光力为负，且第二透镜L2为凸面(像侧面S22)朝向像端X2的凸凹透镜，其中第二透镜L2的物侧面S21以及像侧面S22皆为非球面，但不以此为限。第三透镜L3的屈光力为负，且第三透镜L3为双凹透镜，其中第三透镜L3的物侧面S31以及像侧面S32皆为非球面，但不以此为限。第四透镜L4的屈光力为正，且第四透镜L4为双凸透镜，其中第四透镜L4的物侧面S41以及像侧面S42皆为非球面，但不以此为限。第五透镜L5的屈光力为正，且第五透镜L5为双凸透镜，其中第五透镜L5的物侧面S51以及像侧面S52皆为非球面，但不以此为限。第六透镜L6的屈光力为负，且第六透镜L6为双凹透镜，其中第六透镜L6的物侧面S61以及像侧面S62皆为非球面，但不以此为限。第七透镜L7的屈光力为正，且第七透镜L7为双凸透镜，其中第七透镜L7的物侧面S71以及像侧面S72皆为非球面，但不以此为限。第八透镜L8的屈光力为负，且第八透镜L8为凸面(像侧面S82)朝向像端X2的凸凹透镜，其中第八透镜L8的物侧面S81以及像侧面S82皆为非球面，但不以此为限。
第一透镜L1以及第二透镜L2组成第一透镜群G1。第一透镜群G1的屈光力例如为正，以利收光和/或消除基础像差。第三透镜L3以及第四透镜L4组成第二透镜群G2。第二透镜群G2的屈光力例如为负，以利光学变倍。第五透镜L5以及第六透镜L6组成第三透镜群G3。第三透镜群G3的屈光力例如为正，以补偿光学变倍时像点的移动，使像点的位置固定，而不随光学变倍而改变。第七透镜L7以及第八透镜L8组成第四透镜群G4。第四透镜群G4的屈光力例如为正，以将来自第三透镜群G3的光汇聚在像平面(传感器10的感光面S10)上和/或消除像差或色差。
如图1至图3所示，第一透镜群G1以及第四透镜群G4在变焦时保持固定不动，且第二透镜群G2以及第三透镜群G3在变焦时移动。举例来说，第二透镜群G2从广角端(图1)切换至望远端(图3)时，由物端X1向像端X2移动。另一方面，第三透镜群G3从广角端(图1)切换至望远端(图3)时，由像端X2向物端X1移动。
变焦镜头模块1可依需求而增加或减少一个或多个元件。举例来说，变焦镜头模块1可进一步包括光圈AS。光圈AS位于第四透镜L4以及第五透镜L5之间。换句话说，光圈AS位于第二透镜群G2以及第三透镜群G3之间。光圈AS在变焦时可移动。举例来说，光圈AS从广角端(图1)切换至望远端(图3)时，由像端X2向物端X1移动。
变焦镜头模块1也可进一步包括滤光片9以及传感器10。传感器10设置在像端X2，而滤光片9可设置在第四透镜群G4以及传感器10之间。举例来说，滤光片9可为用以过滤红外光的红外光滤光片，但不以此为限。传感器10可包括电荷耦合元件(charge coupleddevice，CCD)影像感测元件或互补氧化物金属半导体(complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)影像感测元件，但不以此为限。在一实例中，传感器10可为3200万像素的传感器，但不以此为限。
在一些实施例中，变焦镜头模块1可满足以下条件：5<T/L<10，其中T为镜头总长，且L为传感器10的对角线长度。镜头总长指的是第一透镜L1的物侧面S1到传感器10的感光面S10在光轴I上的距离。传感器10的对角线长度指的是传感器10的感光区域的对角线长度。在一实例中，T为42mm，且L为5.76mm，但本公开不以此为限。
在一些实施例中，变焦镜头模块1可满足以下条件：0.3<(D11*fw)/(L*ft)<0.9，其中D11为第一透镜L1的直径，fw为变焦镜头模块1在广角端的有效焦距，且ft为变焦镜头模块1在望远端的有效焦距。第一透镜L1的直径指的是第一透镜L1的有效区域(光学作用区)的直径。在一实例中，D11为10.8mm，fw10.38 mm，L为5.76mm，且ft为27.7mm，但本公开不以此为限。
在一些实施例中，变焦镜头模块1的视场角(Field of View，FOV)为31.6至11.8，其中31.6为变焦镜头模块1在广角端的视场角，而11.8为变焦镜头模块1在望远端的视场角。在一些实施例中，变焦镜头模块1可满足在3倍到8倍连续光学变焦的需求。在一些实施例中，变焦镜头模块1的光圈值(F数，F/#)为3.4至4.3，其中3.4为变焦镜头模块1在广角端的光圈值，而4.3为变焦镜头模块1在望远端的光圈值。
表一至表三分别举出变焦镜头模块1的一实例。然而，表一至表三所列举的数据并非用以限定本公开，任何本领域技术人员在参照本公开之后，当可对参数或设定作适当的更动，唯其仍应属于本公开的范畴内。
Figure BDA0002932123250000071
表一
在表一中，间距指的是所在表面至下一表面在光轴I上的距离。例如，物侧面S11的间距为2.473指的是第一透镜L1的物侧面S11至像侧面S12在光轴I上的距离为2.473。像侧面S22、像侧面S42以及像侧面S62所对应的间距随着光学变倍而改变，请参照表二。
广角端 中间位置 望远端
F/# 3.4 3.9 4.3
D4 2.000 5.622 7.241
D8 12.430 5.292 0.800
D13 3.115 6.631 9.504
表二
非球面的公式如下：
Figure BDA0002932123250000072
其中，X为光轴I方向的偏移量。R是密切球面(osculating sphere)的半径，也就是接近光轴处的曲率半径。K为圆锥常数(conic constant)。H是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度，从公式中可得知，不同的H会对应出不同的X值。A、B、C、D、E、F、G为非球面系数(aspheric coefficient)。在一实例中，各透镜表面的K值皆为0，且非球面系数如表三所示：
表面 A B C D E F G
S11 1.86E-04 -8.39E-06 8.94E-08 3.73E-09 3.08E-12 2.68E-13 1.02E-14
S12 7.29E-04 -3.18E-05 1.08E-06 -1.28E-08 6.29E-12 8.80E-13 3.40E-15
S21 2.52E-03 -7.00E-05 1.46E-06 -1.60E-08 1.09E-11 1.46E-13 4.11E-14
S22 1.88E-03 -4.32E-05 2.10E-07 3.68E-09 2.16E-11 1.45E-12 1.20E-14
S31 6.14E-03 -3.84E-04 2.19E-05 -3.90E-07 -1.83E-09 -9.85E-11 1.30E-11
S32 1.73E-03 2.09E-04 -5.88E-05 4.43E-06 -1.14E-07 -1.62E-10 1.33E-11
S41 -2.44E-03 5.16E-04 -4.88E-05 2.36E-07 6.23E-08 -7.55E-10 -3.26E-11
S42 -1.07E-03 1.90E-04 -8.92E-06 -2.14E-06 1.48E-07 -2.27E-09 -4.00E-11
S51 -7.69E-04 -5.11E-05 -1.61E-05 1.08E-06 -1.87E-07 2.53E-09 2.24E-10
S52 5.27E-05 -1.22E-04 -2.91E-05 1.95E-06 -3.80E-08 1.04E-09 -2.32E-10
S61 1.46E-02 -1.98E-03 1.01E-04 4.23E-06 -8.81E-08 -1.97E-08 -1.14E-09
S62 1.59E-02 -1.46E-03 1.48E-05 1.75E-05 -8.96E-07 1.59E-08 -5.80E-09
S71 -1.64E-04 -7.30E-05 -1.13E-05 1.38E-06 5.02E-08 -1.57E-08 5.66E-10
S72 3.97E-04 -2.20E-04 -2.28E-05 7.30E-06 -6.04E-07 1.78E-08 -7.00E-11
S81 3.84E-03 -6.67E-04 7.55E-06 8.50E-06 7.07E-08 -1.08E-07 5.13E-09
S82 1.82E-03 6.75E-05 -1.11E-04 2.49E-05 -2.85E-06 1.73E-07 -4.36E-09
表三
图4以及图5是第一实例的变焦镜头模块在广角端的光学质量参考图像，包括像散场曲(astigmatic field curves)图及畸变(distortion)图。图6以及图7是第一实例的变焦镜头模块在望远端的光学质量参考图像。图4至图7显示变焦镜头模块的焦距在广角端及望远端时皆有良好的成像质量。因此，本实施例的变焦镜头模块可通过光学变焦维持分辨率及良好的成像质量。
表四至表六分别举出变焦镜头模块1的另一实例。在此实例中，第八透镜L8例如为球面透镜，即，第八透镜L8的物侧面S81以及像侧面S82皆为球面。
Figure BDA0002932123250000091
表四
广角端 中间位置 望远端
F/# 3.4 3.9 4.3
D4 2.000 5.623 7.340
D8 12.314 5.203 0.800
D13 2.744 6.233 8.918
表五
在此实例中，各非球面的K值皆为0，且非球面系数如表六所示：
表面 A B C D E F G
S11 -4.54E-06 1.62E-06 6.65E-08 4.64E-09 -1.85E-11 -6.56E-13 4.83E-15
S12 2.10E-04 -1.10E-05 9.23E-07 -9.89E-09 -8.19E-12 4.16E-13 -1.12E-13
S21 1.50E-03 -8.18E-05 2.83E-06 -3.10E-08 2.56E-12 -6.34E-12 -7.74E-15
S22 1.34E-03 -6.86E-05 1.89E-06 -1.47E-08 -6.38E-11 2.12E-12 -1.47E-13
S31 2.71E-03 -2.99E-05 5.69E-08 2.34E-07 -6.84E-09 -1.46E-10 7.45E-12
S32 1.85E-03 1.95E-05 -5.24E-05 6.63E-06 -2.63E-07 -2.45E-10 1.30E-10
S41 3.23E-03 -5.62E-05 -3.81E-05 4.91E-06 -1.54E-07 -1.79E-09 8.65E-11
S42 2.30E-03 -4.71E-05 -9.43E-06 1.92E-06 -1.49E-07 8.84E-09 -2.56E-10
S51 -7.70E-04 -6.66E-05 -1.81E-06 -7.01E-08 -2.05E-08 2.48E-09 -2.04E-10
S52 3.27E-03 -3.60E-04 -2.19E-05 4.10E-06 -2.31E-07 9.51E-10 3.79E-10
S61 1.40E-02 -1.12E-03 6.55E-05 -2.00E-06 -4.15E-08 -1.67E-09 5.99E-10
S62 9.35E-03 -2.84E-04 1.13E-05 1.28E-06 -4.88E-08 -1.48E-08 6.78E-10
S71 -8.94E-05 2.98E-05 -1.59E-05 3.64E-06 -4.62E-07 2.95E-08 -7.35E-10
S72 -7.15E-04 -7.70E-08 -6.59E-06 1.75E-06 -2.51E-07 1.71E-08 -4.31E-10
表六
图8以及图9是第二实例的变焦镜头模块在广角端的光学质量参考图像，包括像散场曲图及畸变图。图10以及图11是第二实例的变焦镜头模块在望远端的光学质量参考图像。图8至图11显示变焦镜头模块的焦距在广角端及望远端时皆有良好的成像质量。因此，本实施例的变焦镜头模块可通过光学变焦维持分辨率及良好的成像质量。
综上所述，在本发明的实施例中，通过第二透镜群以及第三透镜群在变焦时移动，来实现光学变焦，从而改善现有技术中变焦时分辨率下降的问题，并维持良好的成像质量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种变焦镜头模块，其特征在于，包括从物端至像端依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜，且所述变焦镜头模块中具有屈光力的透镜的数量共八片，其中：
所述第一透镜以及所述第二透镜组成第一透镜群，
所述第三透镜以及所述第四透镜组成第二透镜群，
所述第五透镜以及所述第六透镜组成第三透镜群，
所述第七透镜以及所述第八透镜组成第四透镜群，
所述第一透镜群以及所述第四透镜群在变焦时保持固定不动，且所述第二透镜群以及所述第三透镜群在变焦时移动，
所述第一透镜群、所述第二透镜群、所述第三透镜群以及所述第四透镜群的屈光力依序为正、负、正以及正，
所述变焦镜头模块还包括：
传感器，设置在所述像端，其中所述变焦镜头模块满足以下条件：
5＜T/L＜10，其中T为镜头总长，且L为所述传感器的对角线长度。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，所述第二透镜群从广角端切换至望远端时，由所述物端向所述像端移动。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，所述第三透镜群从广角端切换至望远端时，由所述像端向所述物端移动。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜的屈光力依序为正、负、负、正、正、负、正以及负。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，所述第一透镜至所述第八透镜包括七片非球面透镜以及一片球面透镜。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，所述第一透镜至所述第八透镜全为非球面透镜。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，还包括：
光圈，位于所述第四透镜以及所述第五透镜之间。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，所述变焦镜头模块满足以下条件：
0.3＜(D11*fw)/(L*ft)＜0.9，其中D11为所述第一透镜的直径，fw为所述变焦镜头模块在广角端的有效焦距，且ft为所述变焦镜头模块在望远端的有效焦距。
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