CN102914856B - 变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变焦镜头，包含有沿光轴且由物侧至像侧依序排列的第一镜群、第二镜群、光圈、第三镜群、第四镜群、第五镜群以及成像面，其中，该第一镜群具有正屈光力；该第一镜群包含有三片镜片，且其中两片镜片具有正屈光力；该第二镜群具有负屈光力；该第二镜群包含有四片镜片；该第三镜群具有正屈光力；该第三镜群包含有二片镜片，且其中一片具有正屈光力；该第四镜群具有正屈光力；该第四镜群包含有五片镜片，且其中三片具有正屈光力；该第五镜群具有正屈光力；该第五镜群包含有二片镜片，且其中一片具有正屈光力，藉以利用上述配置达到小型化与高倍率的目的。

Description

变焦镜头

技术领域

本发明与镜头有关，更详而言的是指一种变焦镜头。

背景技术

近年来，随着科技的进步，如相机、摄影机、显微镜或扫描仪等影像装置，为方便人们携带与使用，而逐渐趋向小型化与轻量化发展，进而使得影像装置所用的变焦镜头的体积也因此被大幅缩小。另外，除了小型化与轻量化外，也要能够具有更高的光学效能，才能使影像达成高变焦倍率、高分辨率和高对比的展现。因此，小型化和高光学效能，是现今变焦镜头发展不可缺两项要件。然而，目前影像装置所采用的变焦镜头，为达到高变焦倍率与高光学效能的目的，不外乎使用了多组的镜群，甚至有镜片总合多于二十片者，而无法有效减少体积及重量。另外，亦有为达到使变焦镜头小型化的目的，仅使用数片镜片，而使得其高变焦倍率与光学效能无法有效提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的变焦镜头无法兼顾小型化和高变焦倍率的缺陷，提供一种变焦镜头，不仅可有效地达到小型化的目的，且同时具有高变焦倍率与高光学效能。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种变焦镜头，包含有沿光轴且由物侧至像侧依序排列的第一镜群、第二镜群、光圈、第三镜群、第四镜群、第五镜群以及成像面，其中，该第一镜群具有正屈光力；该第一镜群包含有三片镜片，且其中两片镜片具有正屈光力；该第二镜群具有负屈光力；该第二镜群包含有四片镜片；该第三镜群具有正屈光力；该第三镜群包含有二片镜片，且其中一片具有正屈光力；该第四镜群具有正屈光力；该第四镜群包含有五片镜片，且其中三片具有正屈光力；该第五镜群具有正屈光力；该第五镜群包含有二片镜片，且其中一片具有正屈光力。

另外，该变焦镜头由广角(wide-angle)状态变化至望远(telephoto)状态时，该第一镜群往该物侧方向移动；该第二镜群往该像侧方向移动，且与该第一镜群的间距增加；该第三镜群往该物侧方向移动，且与该第二镜群的间距减少；该第四镜群往该物侧方向移动，且与该第三镜群的间距减少。

实施本发明的变焦镜头，具有以下有益效果：不仅可以达到减少体积的目的，同时亦具有高倍率及高光学效能。

附图说明

图1为第一较佳实施例的镜片配置图。

图2A为第一较佳实施例在广角状态时的场曲图及畸变图。

图2B为第一较佳实施例在广角状态时的倍率色差图。

图2C为第一较佳实施例在广角状态时的球面像差图。

图2D为第一较佳实施例在广角状态时的彗星像差图。

图3A为第一较佳实施例在中间状态时的场曲图及畸变图。

图3B为第一较佳实施例在中间状态时的倍率色差图。

图3C为第一较佳实施例在中间状态时的球面像差图。

图3D为第一较佳实施例在中间状态时的彗星像差图。

图4A为第一较佳实施例在望远状态时的场曲图及畸变图。

图4B为第一较佳实施例在望远状态时的倍率色差图。

图4C为第一较佳实施例在望远状态时的球面像差图。

图4D为第一较佳实施例在望远状态时的彗星像差图。

图5为第二较佳实施例的镜片配置图。

图6A为第二较佳实施例在广角状态时的场曲图及畸变图。

图6B为第二较佳实施例在广角状态时的倍率色差图。

图6C为第二较佳实施例在广角状态时的球面像差图。

图6D为第二较佳实施例在广角状态时的彗星像差图。

图7A为第二较佳实施例在中间状态时的场曲图及畸变图。

图7B为第二较佳实施例在中间状态时的倍率色差图。

图7C为第二较佳实施例在中间状态时的球面像差图。

图7D为第二较佳实施例在中间状态时的彗星像差图。

图8A为第二较佳实施例在望远状态时的场曲图及畸变图。

图8B为第二较佳实施例在望远状态时的倍率色差图。

图8C为第二较佳实施例在望远状态时的球面像差图。

图8D为第二较佳实施例在望远状态时的彗星像差图。

图9为第三较佳实施例的镜片配置图。

图10A为第三较佳实施例在广角状态时的场曲图及畸变图。

图10B为第三较佳实施例在广角状态时的倍率色差图。

图10C为第三较佳实施例在广角状态时的球面像差图。

图10D为第三较佳实施例在广角状态时的彗星像差图。

图11A为第三较佳实施例在中间状态时的场曲图及畸变图。

图11B为第三较佳实施例在中间状态时的倍率色差图。

图11C为第三较佳实施例在中间状态时的球面像差图。

图11D为第三较佳实施例在中间状态时的彗星像差图。

图12A为第三较佳实施例在望远状态时的场曲图及畸变图。

图12B为第三较佳实施例在望远状态时的倍率色差图。

图12C为第三较佳实施例在望远状态时的球面像差图。

图12D为第三较佳实施例在望远状态时的彗星像差图。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合附图详细说明如后。

请参阅图1，为本发明第一较佳实施例的变焦镜头1的镜片配置图。该变焦镜头1包含有沿光轴Z且由物侧至像侧依序排列的第一镜群G1、第二镜群G2、光圈ST、第三镜群G3、第四镜群G4、第五镜群G5以及成像面IMA。另外，依使用上的需求，在该第五镜群G5与该成像面IMA之间更可设置玻璃覆盖CG(Cover Glass)，是平板玻璃。其中：

该第一镜群G1具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第一镜片L1、第二镜片L2以及第三镜片L3。该第一镜片L1为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S1朝向物侧。该第二镜片L2为具有正屈光力的双凸透镜。该第三镜片L3为具有正屈光力的新月型透镜，且其凸面S5朝向物侧。

该第二镜群G2具有负屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第四镜片L4、第五镜片L5、第六镜片L6以及第七镜片L7。该第四镜片L4为具有负屈光力的双凹透镜，且其两个凹面S7、S8皆为非球面表面。该第五镜片L5为具有负屈光力的双凹透镜。该第六镜片L6为具有正屈光力的双凸透镜，且与该第五镜片L5胶合构成复合透镜L5-6。该第七镜片L7为具有负屈光力的双凹透镜，且其朝向物侧的凹面S12为非球面表面。

该第三镜群G3具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第八镜片L8以及第九镜片L9。该第八镜片L8为具有正屈光力的新月型透镜，其凸面S15朝向物侧且为非球面表面。该第九镜片L9为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S17朝向物侧。

该第四镜群G4具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第十镜片L10、第十一镜片L11、第十二镜片L12、第十三透镜L13以及第十四镜片L14。该第十镜片L10为具有正屈光力的双凸透镜，且其两个凸面S19、S20皆为非球面表面。该第十一镜片L11为具有正屈光力的双凸透镜。该第十二镜片L12为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S23朝向物侧。该第十三镜片L13为正屈光力的双凸透镜。该第十四镜片L14为具有负屈光力的双凹透镜，且与该第十三镜片L13胶合构成复合透镜L13-14。

该第五镜群G5具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第十五镜片L15以及第十六镜片L16。该第十五镜片L15为具有负屈光力的双凹透镜。该第十六镜片L16为具有正屈光力的双凸透镜，且其朝向物侧的凸面S30为非球面表面。

另外，可通过移动该第一镜群G1、该第二镜群G2以及该第三镜群G3，使该变焦镜头2区分为广角(wide-angle)状态、中间(middle)状态与望远(telephoto)状态。当该变焦镜头2由广角(wide-angle)状态变化至望远(telephoto)状态时，该第一镜群G1往该物侧方向移动；该第二镜群G2往该像侧方向移动，且与该第一镜群G1的间距增加；该第三镜群G3往该物侧方向移动，且与该第二镜群G2的间距减少；该第四镜群G4往该物侧方向移动，且与该第二镜群G3的间距减少。再者，当该变焦镜头2对焦(focusing)时，该第五镜群G5往该物侧方向移动。

为使该变焦镜头1具有较佳的光学效能，该变焦镜头1更满足下列条件：

(1)fT/fW≥32

(2)0.2≤(DG12·fW)/(fT·Y)≤0.5

(3)9＜|(MG2·Y)/fG2|≤13

(4)0＜|M3T/M3W|≤0.7

(5)0.75＜|M345T/M345W|≤6.0

其中，fT为该变焦镜头1在该望远(telephoto)状态时的焦距；fW为该变焦镜头1在该广角(wide-angle)状态时的焦距；DG12为该变焦镜头1由该广角(wide-angle)状态变化至该望远(telephoto)状态时，该第一镜群G1与该第二镜群G2的间距变化量；Y为该成像面IMA的最大对角长度的二分之一；MG2为该变焦镜头1由该广角(wide-angle)状态变化至该望远(telephoto)状态时，该第二镜群G2的移动量；fG2为该第二镜群G2的焦距；M3T为该变焦镜头1在该望远(telephoto)状态时，该第三镜群G3的横向倍率；M3W为该变焦镜头1在该广角(wide-angle)状态时，该第三镜群G3的横向倍率；M345T为该变焦镜头1在该望远(telephoto)状态时，该第三镜群G3、第四镜群G4与该第五镜群G5的总横向倍率；M345W为该变焦镜头1在该广角(wide-angle)状态时，该第三镜群G3、第四镜群G4与该第五镜群G5的总横向倍率。

为达高光学效能的目的，本实施例的变焦镜头1满足上述条件(1)至条件(5)所计算的结果如下：

(1)fT/fW＝33.99

(2)(DG12·fW)/(fT·Y)＝0.37

(3)|(MG2·Y)/fG2|＝12.30

(4)|M3T/M3W|＝0.37

(5)|M345T/M345W|＝4.64

本发明第一实施例的变焦镜头1的焦距F(Focus Length)、成像面IMA二分之一对角长度Y、各个镜片表面的光轴Z通过处的曲率半径R(radius ofcurvature)、各镜片于光轴Z上的厚度T(thickness)、各镜片的折射率Nd(refractive index)及各镜片的阿贝系数Vd(Abbe number)，如表一所示：

表一

表一的厚度T中，(W)是指该变焦镜头1在广角(wide-angle)状态时，于光轴Z上的间距；(M)是指该变焦镜头1在中间(middle)状态时，于光轴Z上的间距；(T)是指该变焦镜头1在望远(telephoto)状态时，于光轴Z上的间距。

本实施例的各个镜片中，这些非球面表面S7、S8、S12、S15、S19、S20以及S30的表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}$

其中：

z：非球面表面的凹陷度；

c：曲率半径的倒数；

h：表面的孔径半径；

k：圆锥系数；

A～E：表面的孔径半径h的各阶系数。

在本实施例中，各个非球面表面的圆锥系数k(conic constant)及表面孔径半径h的各阶系数A～E如表二所示：

表二

藉由上述的镜片及光圈ST配置，使得本实施例的变焦镜头1不但可有效缩小体积以符合小型化的需求，在广角(wide-angle)状态时的成像质量上也可达到要求，这可从图2A至图2D看出。图2A所示的，是本实施例的变焦镜头1的场曲图及畸变图；图2B所示的，是本实施例的变焦镜头1的倍率色差图；图2C所示的，是本实施例的变焦镜头1的球面像差图；图2D所示的，是本实施例的变焦镜头1的彗星像差图。

从图2A可看出，本实施例变焦镜头1的最大场曲不超过0.105mm与-0.045mm，且畸变量最大不超过-6.4％。从图2B可看出，本实施例变焦镜头1的最大倍率色差不超过7μm。从图2C可看出，本实施例变焦镜头1的最大球面像差不超过0.04mm以及-0.005mm。从图2D可看出，本实施例变焦镜头1各视角的彗星像差皆不严重。

另外，该变焦镜头1在中间(middle)状态时，其成像质量上也可达到要求，这可从图3A至图3D看出。从图3A可看出，本实施例变焦镜头1的最大场曲不超过0.03mm与-0.06mm，且畸变量最大不超过2.4％。从图3B可看出，本实施例变焦镜头1的最大倍率色差不超过-0.35μm。从图3C可看出，本实施例变焦镜头1的最大球面像差不超过0.05mm以及-0.005mm。从图3D可看出，本实施例变焦镜头1各视角的彗星像差皆不严重。

再者，该变焦镜头1在望远(telephoto)状态时，其成像质量上也可达到要求，这可从图4A至图4D看出。从图4A可看出，本实施例变焦镜头1的最大场曲不超过0.015mm与-0.12mm，且畸变量最大不超过1.6％。从图4B可看出，本实施例变焦镜头1的最大倍率色差不超过-10μm。从图4C可看出，本实施例变焦镜头1的最大球面像差不超过0.12mm以及-0.06mm。从图4D可看出，本实施例变焦镜头1各视角的彗星像差皆不严重，显见本实施例的变焦镜头1的光学效能是合乎标准的。

以上所述的，是本发明第一实施例的变焦镜头1；依据本发明的技术，以下配合图5说明本发明的第二实施例。

本实施例的变焦镜头2包含有沿光轴z且由物侧至像侧依序排列的第一镜群G1、第二镜群G2、光圈ST、第三镜群G3、第四镜群G4、第五镜群G5以及成像面IMA。另外，在该第五镜群G5与该成像面IMA之间同样设置玻璃覆盖CG(Cover Glass)。其中：

该第一镜群G1具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第一镜片L1、第二镜片L2以及第三镜片L3。该第一镜片L1为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S1朝向物侧。该第二镜片L2为具有正屈光力的双凸透镜，且与该第一镜片L1胶合构成复合透镜L1-2。该第三镜片L3为具有正屈光力的新月型透镜，且其凸面S4朝向物侧。

该第二镜群G2具有负屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第四镜片L4、第五镜片L5、第六镜片L6以及第七镜片L7。该第四镜片L4为具有负屈光力的双凹透镜，且其两个凹面S6、S7皆为非球面表面。该第五镜片L5为具有负屈光力的双凹透镜。该第六透镜L6为具有正屈光力的双凸透镜，且与该第五透镜L5胶合构成复合透镜L5-6。该第七镜片L7为具有负屈光力的双凹透镜，且其朝向物侧的凹面S11为非球面表面。

该第三镜群G3具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第八镜片L8以及第九镜片L9。该第八镜片L8为具有正屈光力的新月型透镜，其凸面S14朝向物侧且为非球面表面。该第九镜片L9为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S16朝向物侧。

该第四镜群G4具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第十镜片L10、第十一镜片L11、第十二镜片L12、第十三镜片L13以及第十四镜片L14。该第十镜片L10为具有正屈光力的双凸透镜，且其两个凸面S18、S19皆为非球面表面。该第十一镜片L11为具有正屈光力的双凸透镜。该第十镜片L12为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S22朝向物侧。该第十三镜片L13为具有正屈光力的双凸透镜。该第十四镜片L14为具有负屈光力的双凹透镜，且与该第十三镜片L13胶合构成复合透镜L13-14。

该第五镜群G5具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第十五镜片L15以及第十六镜片L16。该第十五镜片L15为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S27朝向物侧。该第十六镜片L16为具有正屈光力的双凸透镜，且其朝向物侧的凸面S29为非球面表面。

另外，可通过移动该第一镜群G1、该第二镜群G2以及该第三镜群G3，使该变焦镜头2区分为广角(wide-angle)状态、中间(middle)状态与望远(telephoto)状态。当该变焦镜头2由广角(wide-angle)状态变化至望远(telephoto)状态时，该第一镜群G1往该物侧方向移动；该第二镜群G2往该像侧方向移动，且与该第一镜群G1的间距增加；该第三镜群G3往该物侧方向移动，且与该第二镜群G2的间距减少；该第四镜群G4往该物侧方向移动，且与该第二镜群G3的间距减少。再者，当该变焦镜头2对焦(focusing)时，该第五镜群G5往该物侧方向移动。

为使该变焦镜头2具有较佳的光学效能，该变焦镜头2更满足下列条件：

(1)fT/fW≥32

(2)0.2≤(DG12·fW)/(fT·Y)≤0.5

(3)9＜|(MG2·Y)/fG2|≤13

(4)0＜|M3T/M3W|≤0.7

(5)0.75＜|M345T/M345W|≤6.0

其中，fT为该变焦镜头2在该望远(telephoto)状态时的焦距；fW为该变焦镜头2在该广角(wide-angle)状态时的焦距；DG12为该变焦镜头2由该广角(wide-angle)状态变化至该望远(telephoto)状态时，该第一镜群G1与该第二镜群G2的间距变化量；Y为该成像面IMA的最大对角长度的二分之一；MG2为该变焦镜头2由该广角(wide-angle)状态变化至该望远(telephoto)状态时，该第二镜群G2的移动量；fG2为该第二镜群G2的焦距；M3T为该变焦镜头2在该望远(telephoto)状态时，该第三镜群G3的横向倍率；M3W为该变焦镜头2在该广角(wide-angle)状态时，该第三镜群G3的横向倍率；M345T为该变焦镜头2在该望远(telephoto)状态时，该第三镜群G3、第四镜群G4与该第五镜群G5的总横向倍率；M345W为该变焦镜头2在该广角(wide-angle)状态时，该第三镜群G3、第四镜群G4与该第五镜群G5的总横向倍率。

为达高光学效能的目的，本实施例的变焦镜头2满足上述条件(1)至条件(5)所计算的结果如下：

(1)fT/fW＝33.97

(2)(DG12·fW)/(fT·Y)＝0.35

(3)|(MG2·Y)/fG2|＝10.84

(4)|M3T/M3W|＝0.26

(5)|M345T/M345W|＝5.64

本发明第二实施例的变焦镜头2的焦距F(Focus Length)、成像面IMA二分之一对角长度Y、各个镜片表面的光轴Z通过处的曲率半径R(radius ofcurvature)、各镜片于光轴Z上的厚度T(thickness)、各镜片的折射率Nd(refractive index)及各镜片的阿贝系数Vd(Abbe number)，如表三所示：

表三

表三的厚度T中，(W)是指该变焦镜头2在广角(wide-angle)状态时，于光轴Z上的间距；(M)是指该变焦镜头2在中间(middle)状态时，于光轴Z上的间距；(T)是指该变焦镜头2在望远(telephoto)状态时，于光轴Z上的间距。

本实施例的各个镜片中，这些非球面表面S6、S7、S11、S14、S18、S19以及S29的表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}$

其中：

z：非球面表面的凹陷度；

c：曲率半径的倒数；

h：表面的孔径半径；

k：圆锥系数；

A～E：表面的孔径半径h的各阶系数。

在本实施例中，各个非球面表面的圆锥系数k(conic constant)及表面孔径半径h的各阶系数A～E如表四所示：

表四

藉由上述的镜片及光圈ST配置，使得本实施例的变焦镜头2不但可有效缩小体积以符合小型化的需求，在广角(wide-angle)状态时的成像质量上也可达到要求，这可从图6A至图6D看出。图6A所示的，是本实施例的变焦镜头2的场曲图及畸变图；图6B所示的，是本实施例的变焦镜头2的倍率色差图；图6C所示的，是本实施例的变焦镜头2的球面像差图；图6D所示的，是本实施例的变焦镜头2的彗星像差图。

从图6A可看出，本实施例变焦镜头2的最大场曲不超过0.075mm与-0.06mm，且畸变量最大不超过-6.4％。从图6B可看出，本实施例变焦镜头2的最大倍率色差不超过9μm。从图6C可看出，本实施例变焦镜头2的最大球面像差不超过0.07mm以及-0.03mm。从图6D可看出，本实施例变焦镜头2各视角的彗星像差皆不严重。

另外，该变焦镜头2在中间(middle)状态时，其成像质量上也可达到要求，这可从图7A至图7D看出。从图7A可看出，本实施例变焦镜头2的最大场曲不超过0.06mm与-0.03mm，且畸变量最大不超过3.2％。从图7B可看出，本实施例变焦镜头2的最大倍率色差不超过-0.3μm。从图7C可看出，本实施例变焦镜头2的最大球面像差不超过0.08mm以及-0.03mm。从图7D可看出，本实施例变焦镜头2各视角的彗星像差皆不严重。

再者，该变焦镜头2在望远(telephoto)状态时，其成像质量上也可达到要求，这可从图8A至图8D看出。从图8A可看出，本实施例变焦镜头2的最大场曲不超过0.015mm与-0.105mm，且畸变量最大不超过1.6％。从图8B可看出，本实施例变焦镜头2的最大倍率色差不超过-9μm。从图8C可看出，本实施例变焦镜头2的最大球面像差不超过0.14mm以及-0.10mm。从图8D可看出，本实施例变焦镜头2各视角的彗星像差皆不严重，显见本实施例的变焦镜头2的光学效能是合乎标准的。

请参阅图9，为本发明第三实施例的变焦镜头3的镜片配置图。该变焦镜头3包含有有沿光轴Z且由物侧至像侧依序排列的第一镜群G1、第二镜群G2、光圈ST、第三镜群G3、第四镜群G4、第五镜群G5以及成像面IMA。另外，在该第五镜群G5与该成像面IMA之间同样设置玻璃覆盖CG(Cover Glass)。其中：

该第一镜群G1具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第一镜片L1、第二镜片L2以及第三镜片L3。该第一镜片L1为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S1朝向物侧。该第二镜片L2为具有正屈光力的双凸透镜。该第三镜片L3为具有正屈光力的新月型透镜，且其凸面S5朝向物侧。

该第二镜群G2具有负屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第四镜片L4、第五镜片L5、第六镜片L6以及第七镜片L7。该第四镜片L4为具有负屈光力的双凹透镜，且其两个凹面S7、S8皆为非球面表面。该第五镜片L5为具有负屈光力的双凹透镜。该第六镜片L6为具有正屈光力的双凸透镜，且与该第五镜片L5胶合构成复合透镜L5-6。该第七镜片L7为具有负屈光力的双凹透镜，且其朝向物侧的凹面S12为非球面表面。

该第三镜群G3具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第八镜片L8以及第九镜片L9。该第八镜片L8为具有正屈光力的新月型透镜，其凸面S15朝向物侧且为非球面表面。该第九镜片L9为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S17朝向物侧。

该第四镜群G4具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第十镜片L10、第十一镜片L11、第十二镜片L12、第十三镜片L13以及第十四镜片L14。该第十镜片L10为具有正屈光力的双凸透镜，且其两个凸面S19、S20皆为非球面表面。该第十一镜片L11为具有正屈光力的双凸透镜。该第十二镜片L12为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S23朝向物侧。该第十三镜片L13为具有正屈光力的双凸透镜。该第十四镜片L14为具有负屈光力的双凹透镜，且与该第十三镜片L13胶合构成复合透镜L13-14。

该第五镜群G5具有正屈光力，且包含有由物侧至像侧依序排列的第十五镜片L15以及第十六镜片L16。该第十五镜片L15为具有负屈光力的新月型透镜，且其凸面S28朝向物侧。该第十六镜片L16为具有正屈光力的新月型透镜，其凸面S30朝向物侧且为非球面表面。

另外，可通过移动该第一镜群G1、该第二镜群G2以及该第三镜群G3，使该变焦镜头2区分为广角(wide-angle)状态、中间(middle)状态与望远(telephoto)状态。当该变焦镜头2由广角(wide-angle)状态变化至望远(telephoto)状态时，该第一镜群G1往该物侧方向移动；该第二镜群G2往该像侧方向移动，且与该第一镜群G1的间距增加；该第三镜群G3往该物侧方向移动，且与该第二镜群G2的间距减少；该第四镜群G4往该物侧方向移动，且与该第二镜群G3的间距减少。再者，当该变焦镜头2对焦(focusing)时，该第五镜群G5往该物侧方向移动。

为使该变焦镜头3具有较佳的光学效能，该变焦镜头3同样满足下列条件：

(1)fT/fW≥32

(2)0.2≤(DG12·fW)/(fT·Y)≤0.5

(3)9＜|(MG2·Y)/fG2|≤13

(4)0＜|M3T/M3W|≤0.7

(5)0.75＜|M345T/M345W|≤6.0

其中，fT为该变焦镜头3在该望远(telephoto)状态时的焦距；fW为该变焦镜头3在该广角(wide-angle)状态时的焦距；DG12为该变焦镜头3由该广角(wide-angle)状态变化至该望远(telephoto)状态时，该第一镜群G1与该第二镜群G2的间距变化量；Y为该成像面IMA的最大对角长度的二分之一；MG2为该变焦镜头3由该广角(wide-angle)状态变化至该望远(telephoto)状态时，该第二镜群G2的移动量；fG2为该第二镜群G2的焦距；M3T为该变焦镜头3在该望远(telephoto)状态时，该第三镜群G3的横向倍率；M3W为该变焦镜头3在该广角(wide-angle)状态时，该第三镜群G3的横向倍率；M345T为该变焦镜头3在该望远(telephoto)状态时，该第三镜群G3、第四镜群G4与该第五镜群G5的总横向倍率；M345W为该变焦镜头3在该广角(wide-angle)状态时，该第三镜群G3、第四镜群G4与该第五镜群G5的总横向倍率。

为达高光学效能的目的，本实施例的变焦镜头3满足上述条件(1)至条件(5)所计算的结果如下：

(1)fT/fW＝34.02

(2)(DG12·fW)/(fT·Y)＝0.40

(3)|(MG2·Y)/fG2|＝11.72

(4)|M3T/M3W|＝0.64

(5)|M345T/M345W|＝0.87

本发明第三实施例的变焦镜头3的焦距F(Focus Length)、成像面IMA二分之一对角长度Y、各个镜片表面的光轴Z通过处的曲率半径R(radius ofcurvature)、各镜片于光轴Z上的厚度T(thickness)、各镜片的折射率Nd(refractive index)及各镜片的阿贝系数Vd(Abbe number)，如表五所示：

表五

表五的厚度T中，(W)是指该变焦镜头3在广角(wide-angle)状态时，于光轴Z上的间距；(M)是指该变焦镜头3在中间(middle)状态时，于光轴Z上的间距；(T)是指该变焦镜头3在望远(telephoto)状态时，于光轴Z上的间距。

本实施例的各个镜片中，这些非球面表面S7、S8、S12、S15、S19、S20以及S30的表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}$

其中：

z：非球面表面的凹陷度；

c：曲率半径的倒数；

h：表面的孔径半径；

k：圆锥系数；

A～E：表面的孔径半径h的各阶系数。

在本实施例中，各个非球面表面的圆锥系数k(conic constant)及表面孔径半径h的各阶系数A～E如表六所示：

表六

藉由上述的镜片及光圈ST配置，使得本实施例的变焦镜头3不但可有效缩小体积以符合小型化的需求，在广角(wide-angle)状态时的成像质量上也可达到要求，这可从图10A至图10D看出。图10A所示的，是本实施例的变焦镜头3的场曲图及畸变图；图10B所示的，是本实施例的变焦镜头3的倍率色差图；图10C所示的，是本实施例的变焦镜头3的球面像差图；图10D所示的，是本实施例的变焦镜头3的彗星像差图。

从图10A可看出，本实施例变焦镜头3的最大场曲不超过0.15mm与-0.045mm，且畸变量最大不超过-4.8％。从图10B可看出，本实施例变焦镜头3的最大倍率色差不超过7μm。从图10C可看出，本实施例变焦镜头3的最大球面像差不超过0.035mm以及-0.025mm。从图10D可看出，本实施例变焦镜头3各视角的彗星像差皆不严重。

另外，该变焦镜头3在中间(middle)状态时，其成像质量上也可达到要求，这可从图11A至图11D看出。从图11A可看出，本实施例变焦镜头3的最大场曲不超过0.03mm与-0.15mm，且畸变量最大不超过2.4％。从图11B可看出，本实施例变焦镜头3的最大倍率色差不超过3.5μm。从图11C可看出，本实施例变焦镜头3的最大球面像差不超过0.05mm以及-0.005mm。从图11D可看出，本实施例变焦镜头3各视角的彗星像差皆不严重。

再者，该变焦镜头3在望远(telephoto)状态时，其成像质量上也可达到要求，这可从图12A至图12D看出。从图12A可看出，本实施例变焦镜头3的最大场曲不超过0.015mm与-0.15mm，且畸变量最大不超过2.4％。从图12B可看出，本实施例变焦镜头3的最大倍率色差不超过-12μm。从图12C可看出，本实施例变焦镜头3的最大球面像差不超过0.12mm以及-0.10mm。从图12D可看出，本实施例变焦镜头3各视角的彗星像差皆不严重，显见本实施例的变焦镜头3的光学效能是合乎标准的。

综合以上所述可得知，本发明的变焦镜头不仅可以达到减少体积的目的，同时亦具有高倍率及高光学效能。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及权利要求所做的等效结构及制作方法变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (20)

1.一种变焦镜头，包含有沿光轴且由物侧至像侧依序排列的：

第一镜群，具有正屈光力；该第一镜群包含有三片镜片，且其中两片镜片具有正屈光力；

第二镜群，具有负屈光力；该第二镜群包含有四片镜片；

光圈；

第三镜群，具有正屈光力；

第四镜群，具有正屈光力；

第五镜群，具有正屈光力；该第五镜群包含有二片镜片，且其中一片具有正屈光力；

成像面；

另外，该变焦镜头由广角状态变化至望远状态时，该第一镜群往该物侧方向移动；

其特征在于，该第三镜群包含有二片镜片，且其中一片具有正屈光力；该第四镜群包含有五片镜片，且其中三片具有正屈光力；该变焦镜头由广角状态变化至望远状态时，该第二镜群往该像侧方向移动，且与该第一镜群的间距增加；该第三镜群往该物侧方向移动，且与该第二镜群的间距减少；该第四镜群往该物侧方向移动，且与该第三镜群的间距减少。

2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一镜群的三片镜片的屈光力由该物侧至该像侧依序为负、正、正。

3.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一镜群由该物侧至该像侧算起第一片镜片以及第二片镜片胶合构成复合透镜。

4.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第二镜群的四片镜片的屈光力由该物侧至该像侧依序为负、负、正、负。

5.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第二镜群由该物侧至该像侧算起第一片镜片至少一面为非球面表面。

6.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第二镜群由该物侧至该像侧算起第二片镜片以及第三片镜片胶合构成复合透镜。

7.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第二镜群由该物侧至该像侧算起第四片镜片至少一面为非球面表面。

8.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第三镜群的二片镜片的屈光力由该物侧至该像侧依序为正、负。

9.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第三镜群由该物侧至该像侧算起第一片镜片至少一面为非球面表面。

10.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第四镜群的五片镜片的屈光力由该物侧该至像侧依序为正、正、负、正、负。

11.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第四镜群由该物侧至该像侧算起第一片镜片至少一面为非球面表面。

12.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第四镜群由该物侧至该像侧算起第四片镜片以及第五片镜片胶合构成复合透镜。

13.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第五镜群的二片镜片的屈光力由该物侧该至像侧依序为负、正。

14.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第五镜群由该物侧至该像侧算起第二片镜片至少一面为非球面表面。

15.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，当该变焦镜头对焦时，该第五镜群往该物侧方向移动。

16.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，更满足下列条件：

fT/fW≧32，其中，fT为该变焦镜头在该望远状态时的焦距；fW为该变焦镜头在该广角状态时的焦距。

17.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，更满足下列条件：

0.2≦(DG12·fW)/(fT·Y)≦0.5，其中，fT为该变焦镜头在该望远状态时的焦距；fW为该变焦镜头在该广角状态时的焦距；DG12为该变焦镜头由该广角状态变化至该望远状态时，该第一镜群与该第二镜群的间距变化量；Y为该成像面的最大对角长度。

18.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，更满足下列条件：

9<|(MG2·Y)/fG2|≦13，其中，MG2为该变焦镜头由该广角状态变化至该望远状态时，该第二镜群的移动量；Y为该成像面的最大对角长度；fG2为该第二镜群的焦距。

19.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，更满足下列条件：

0<|M3T/M3W|≦0.7，其中，M3T为该变焦镜头在该望远状态时，该第三镜群的横向倍率；M3W为该变焦镜头在该广角状态时，该第三镜群的横向倍率。

20.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，更满足下列条件：

0.75<|M345T/M345W|≦6.0，其中，M345T为该变焦镜头在该望远状态时，该第三镜群、第四镜群与该第五镜群的总横向倍率；M345W为该变焦镜头在该广角状态时，该第三镜群、第四镜群与该第五镜群的总横向倍率。