CN103376538B - 变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变焦镜头，从物侧到像侧依序包括：第一透镜组与第二透镜组。第一透镜组具有负光学能力、且从物侧到像侧依序包括：负凹凸透镜与正凹凸透镜，其中，负凹凸透镜的凸面朝向物侧，正凹凸透镜的凸面朝向物侧。第二透镜组具有正光学能力、且从物侧到像侧依序包括：正凸透镜、负双凹透镜与正双凸透镜。第一透镜组与第二透镜组适于在物侧与像侧间移动，而使变焦镜头在广角模式、中间模式与望远模式之间进行转换。

Description

变焦镜头

技术领域

本发明是有关于一种镜头，且特别是有关于一种变焦镜头(zoominglens)。

背景技术

随着科技的进步，已发展出诸多视讯或摄像器材，比方说投影机、数字摄影机(DigitalVideoCamera，DVC)、数字相机等影像装置。

变焦镜头为此类影像装置的重要组件之一。藉由使变焦镜头内的不同透镜群进行移动，变焦镜头的焦距随的变化，能增加变焦镜头的应用灵活度。传统上，变焦镜头大多采用多群作动的方式，来进行变焦操作。

然而，采用多群作动的变焦镜头需使用多个光学组件。由于变焦镜头内含的光学组件过多，使得变焦镜头的光学长度无法缩短，价格也无法降低。另一方面，若是减少变焦镜头内含的光学组件数量，则会使光学设计的自由度会变小，相对的光学设计难度也会变高。

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光学设计的自由度和低制造成本的缺陷，提供一种变焦镜头，能够使用较少的光学组件来达成变焦功能，而能提供良好的光学特性与低制造成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种变焦镜头，从物侧到像侧依序包括：第一透镜组与第二透镜组。第一透镜组具有负光学能力，第一透镜组从物侧到像侧依序包括：负凹凸透镜与正凹凸透镜，其中，负凹凸透镜与的凸面朝向物侧，正凹凸透镜的凸面朝向物侧。第二透镜组具有正光学能力，第二透镜组从物侧到像侧依序包括：正凸透镜、负双凹透镜与正双凸透镜，其中，第一透镜组与第二透镜组适于在物侧与像侧之间移动，而使变焦镜头在广角模式、中间模式与望远模式间进行切换。

本发明又提出一种变焦镜头，从物侧到像侧依序包括：第一透镜组，具有负光学能力；以及第二透镜组，具有正光学能力，第一透镜组与第二透镜组适于在物侧与像侧之间移动，而使变焦镜头在广角模式、中间模式与望远模式之间进行切换，其中，第一透镜组的有效焦距为f₁，变焦镜头于广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$2.0<\left|\frac{f_1}{f_w}\right|<2.30;$ 且

第二透镜组的有效焦距为f₂，变焦镜头于广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$1.4<\left|\frac{f_2}{f_w}\right|<1.55.$

基于上述，本发明的变焦镜头具有第一透镜组与第二透镜组。利用两群透镜组的作动方式、并且可在第一透镜组与第二透镜组中使用塑料或玻璃制作的非球面镜片。藉由两群透镜组的架构，可减少光学组件的使用数量，而降低生产成本，且变焦镜头仍可在广角模式、中间模式与望远模式之间进行良好的切换。再者，藉由非球面镜片的使用，可有效缩短变焦镜头的光学长度且能修正像差，进而能得到良好的光学特性。

附图说明

图1A为本发明的第一实施例的变焦镜头的示意图。

图1B为图1A的变焦镜头在不同模式下的架构示意图。

图2A至图2D为利用图1A与图1B所示的变焦镜头，根据表一～表三的参数，在不同模式(广角模式、中间模式、望远模式)下所得到的光学仿真数据图。

图3为本发明第二实施例的变焦镜头的示意图。

图4A至图4D为利用图3所示的变焦镜头，根据表四～表六的参数，在不同的模式(广角模式、中间模式、望远模式)下所得到的光学仿真数据图。

图5为本发明第三实施例的变焦镜头的示意图。

图6A至图6D为利用图5所示的变焦镜头，根据表七～表九的参数，在不同的模式(广角模式、中间模式、望远模式)下所得到的光学仿真数据图。

具体实施方式

[第一实施例]

图1A为本发明的第一实施例的变焦镜头的示意图。请参照图1A，变焦镜头100的所有光学组件沿着光轴OA、而在物侧与像侧之间排列。变焦镜头100从物侧到像侧依序包括：第一透镜组110与第二透镜组120。第一透镜组110具有负光学能力(即负屈光力)，第一透镜组110从物侧到像侧依序包括：负凹凸透镜112与正凹凸透镜114，负凹凸透镜112的凸面朝向物侧，正凹凸透镜114的凸面朝向物侧。第二透镜组120具有正光学能力(即正屈光力)，第二透镜组120从物侧到像侧依序包括：正凸透镜122、负双凹透镜124与正双凸透镜126。第一透镜组110与第二透镜组120适于在物侧与像侧之间移动，而使变焦镜头100在广角模式、中间模式与望远模式之间进行切换。

在一实施例中，变焦透镜100中，第一透镜组110的负凹凸透镜112可为非球面镜片，第二透镜组120的正凸透镜122与正双凸透镜126中至少一者可为非球面镜片。

上述采用第一透镜组110与第二透镜组120的两群作动方式，能够减少光学组件的使用数量；并且，在第一透镜组110与第二透镜组120中可采用非球面镜片，以有效缩短变焦镜头100的光学长度且修正像差，进而能得到良好的光学特性。

详细而言，请参照图1A，负凹凸透镜112的表面S1，S2、正凸透镜122的表面S5，S6以及正双凸透镜126的表面S10，S11皆可为非球面表面，用来消除像差、并能达到缩短变焦镜头100的光学长度的技术效果。

此外，在镜片材质的选用上，第一透镜组110的材质可以采用塑料，亦即：负凹凸透镜112的材质可使用塑料；而第二透镜组120的材质可采用玻璃，亦即：正凸透镜122与正双凸透镜126至少其中之一的材质可使用玻璃。实际的情形是，当变焦镜头100使用于非远心系统的前投式投影机时，由于负凹凸透镜112处于远离光源(未绘示，即热源)的位置，即使利用塑料来制作负凹凸透镜112也不会使负凹凸透镜112受到光源的热影响而劣化、且还能降低制作成本。

再者，由于正凸透镜122与正双凸透镜126处于靠近光源的位置，但是正凸透镜122与正双凸透镜126可使用玻璃制成，所以较能耐受高温，仍能维持良好的光学特性。

此外，请参照图1A，变焦镜头100还可以包括：光圈128，配置于正凸透镜122与负双凹透镜124之间，用以调整成像质量与控制通过变焦镜头100的光线。

另外，变焦镜头100还可以包括：光学组件170，配置于正双凸透镜126的朝向像侧的一侧，即光学组件170可配置在正双凸透镜126的表面S11与像侧之间。光学组件170可采用透光平板或红外光滤光器。红外光滤光器可用以过滤变焦镜头100中的红外光，并只允许可见光通过，从而产生清晰的影像。透光平板则可为玻璃盖体，藉此来使可见光通过、并保护可能设置于像侧的光学调制组件(未绘示)。

在像侧端，变焦镜头100还可以包括：光学调制组件(未绘示)，位于像侧的像面180上。光学调制组件例如为数字微镜组件(digitalmicro-mirrordevice，DMD)，用作于影像源。若搭配为其它光学组件，则此变焦镜头100也可以适用于影像撷取系统。

图1B为图1A的变焦镜头在不同模式下的架构示意图。图1B仅标示第一透镜组110与第二透镜组120的标号，以呈现第一透镜组110与第二透镜组120的相对位置关系。请参照图1B，在变焦镜头100中，第一透镜组110与第二透镜组120在物侧与像侧之间是可移动的，藉此来调整变焦镜头100的焦距、并切换成不同的模式。

如图1B所示，根据第一透镜组110与第二透镜组120之间的位置关系，变焦镜头100可成为：广角模式(wide-anglemode)、中间模式(middlemode)与望远模式(telephotomode)。在图1B的例子中，在广角模式之下，第一透镜组110与第二透镜组120沿光轴OA的距离是三种模式之中相差较远的。随着第一透镜组110与第二透镜组120沿着光轴OA相对接近时，变焦镜头100随着第一透镜组110与第二透镜组120之间的距离逐渐接近，而切换成中间模式或望远模式。

亦即，当变焦镜头100由广角模式经由中间模式而切换至望远模式时，变焦镜头100的有效焦距会逐渐地增加，而光圈数(焦距与光圈直径的比值，F-number)因有效焦距增加而也随之增加(如后续表三、表六与表九所示)。变焦镜头100的整体光学长度随之缩减，但变焦镜头100的后焦的长度是逐渐增长。

在第一透镜组110(具有负光学能力)与第二透镜组120(具有正光学能力)的两群作动之下，变焦镜头100可以调整有效焦距，来提高影像的清晰度。

当所述的变焦镜头100满足以下条件时，可使得变焦镜头100在修正各阶像差的能力上具有良好的效果。以下将进一步说明关于变焦镜头100的第一透镜组110与第二透镜组120的光学设计参数及各种可能的实施型态。藉由满足下述式(1)～(7)的条件，可使变焦镜头100得到优异的光学性能。

请参照图1A，例如：当第一透镜组110的有效焦距为f₁，变焦镜头100于广角模式下的有效焦距为f_w，可满足式(1)的条件：

$2.0<\left|\frac{f_1}{f_w}\right|<2.30......\left(1\right)$

藉由满足式(1)，在广角模式之下，可使第一透镜组110在变焦镜头100内的光学配置关系达到最佳化。

此外，当第二透镜组120的有效焦距为f₂，变焦镜头100于广角模式下的有效焦距为f_w，可满足式(2)的条件：

$1.4<\left|\frac{f_2}{f_w}\right|<1.55......\left(2\right)$

藉由满足式(2)，在广角模式之下，可使第二透镜组120在变焦镜头100内的光学配置关系达到最佳化。

再者，当第一透镜组110的负凹凸透镜112的有效焦距为f_L1，变焦镜头100于广角模式下的有效焦距为f_w，可满足式(3)的条件：

$1.4<\left|\frac{f_{L1}}{f_w}\right|<1.8......\left(3\right)$

藉由满足式(3)，在广角模式之下，可使负凹凸透镜112在变焦镜头100内的光学配置关系达到最佳化。

在光学镜头的设计上，镜片的折射率(N)与色散系数(阿贝数，v)为两个重要的参数，其中，当色散系数越大时，代表光线的色散程度越低；反之当色散系数越小时，光线的色散程度越高。承上述，在设计变焦镜头100时，还可分别针对第一透镜组110的正凹凸透镜114的折射率、色散系数，还有第二透镜组120的负双凹透镜124的色散系数，进行适当的光学设计。

例如，当第二透镜组120的焦距为f₂，负双凹透镜124的色散系数为v_L4，可满足式(4)的条件：

$0.9<\left|\frac{v_{L4}}{f_2}\right|<1.07......\left(4\right)$

藉由满足式(4)，可使负双凹透镜124在第二透镜组120内的光学性能达到最佳化。

再者，当第一透镜组110的有效焦距为f₁，正凹凸透镜114的折射率为N_L2，可满足式(5)的条件：

$0.038<\left|\frac{N_{L2}}{f_1}\right|<0.052......\left(5\right)$

另外，当第一透镜组110的有效焦距为f₁，正凹凸透镜114的色散系数为v_L2，可满足式(6)的条件：

$0.5<\left|\frac{v_{L2}}{f_1}\right|<0.75......\left(6\right)$

藉由满足式(5)与式(6)，可使正凹凸透镜114在第一透镜组110内的光学性能达到最佳化。

请参照图1A，在变焦镜头100中，沿着光轴OA、从正双凸透镜126朝向像侧的表面S11到像面180之间的距离，可视为变焦镜头100的后焦长度bf在变焦镜头100中，通过光圈128的直径的范围的光线可离开变焦镜头100而抵达像面180。另外，在变焦镜头100中，系统出瞳位置ex(exitpupilposition)为一个虚拟的光学面(未绘示于图1A中)。

当变焦镜头100的后焦长度为bf变焦镜头100的系统出瞳位置为ex，可满足式(7)的条件：

$1.35<\left|\frac{\mathrm{ex}}{\mathrm{bf}}\right|<1.5......\left(7\right)$

当满足上述式(1)～式(7)时，能够有效地缩减变焦镜头100的镜头总长并修正像差，另外，当能够满足式(5)～式(6)时，特别是，能够使变焦镜头100的解像能力有显著的提升。

以下内容将例示第一实施例的变焦镜头100的各光学组件的相关光学参数。

(表一)

表一中，间距是指：两相邻表面之间、于光轴OA上的直线距离。举例来说，表面S1的间距即表示：表面S1至表面S2之间、于光轴OA上的直线距离(即为负凹凸透镜112沿着光轴OA的厚度)。

在表一的备注栏中，各光学组件(负凹凸透镜112、正凹凸透镜114、正凸透镜122、负双凹透镜124、正双凸透镜126、光圈128、光学组件170)所对应的间距、折射率与阿贝数，请参照同列中各间距、折射率与阿贝数对应的数值。按照上述间距的定义的同样原则，可类推其它光学组件的沿着光轴OA的厚度。特别是，由于表面S4与S13的间距是可变动的，因此另列于表三。

此外，可同时参照图1A，在表一中，STOP代表光圈128；表面S1、S2为负凹凸透镜112的两表面；表面S3、S4为正凹凸透镜114的两表面；表面S5、S6为正凸透镜122的两表面；S7为光圈；S8、S9为负双凹透镜124的两表面；表面S10、S11为正双凸透镜126的两表面；表面S12、S13为光学组件170的两表面，其中，表面S13的间距为表面S13到像面180的间距。

如同前述，在此第一实施例中，负凹凸透镜112、正凸透镜122与正双凸透镜126皆可为非球面镜片，因此，表面S1、S2、S5、S6、S10、S11皆可为非球面的表面，且用式(8)来定义非球面：

$D=\frac{C\&CenterDot;H^2}{1+\sqrt{1-(1+K)\&CenterDot;C^2\&CenterDot;H^2}}+E_4{H}^4+E_6{H}^6+E_8{H}^8+E_{10}{H}^{10}+E_{12}{H}^{12}+E_{14}{H}^{14}+E_{16}{H}^{16}......\left(8\right)$

在式(8)中，D为在光轴OA方向的偏移量(sag)，C是密切球面(osculatingsphere)的半径的倒数，也就是接近光轴OA处的曲率半径(如表一内S1、S2、S5、S6、S10、S11的曲率半径)的倒数。K是二次曲面系数，H是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度。E₄～E₁₆为非球面系数(asphericcoefficient)。表二所列出的是表面S1、S2、S5、S6、S10、S11的参数值。

(表二)

表面序号	K	E4	E6	E8
					S1	-12.2332	-3.90E-05	1.83E-07	-4.06E-10
S2	-0.76717	-0.00014	6.49E-07	-2.65E-09
					S5	0.022517	-4.87E-06	7.81E-08	4.14E-10
S6	-52.666	1.44E-05	3.14E-07	-3.60E-09
					S10	3.440496	3.47E-05	-5.27E-07	-9.84E-11
S11	-11.3517	5.75E-05	1.51E-06	-1.35E-08
					表面序号	E10	E12	E14	E16
S1	-2.54E-13	3.72E-15	-8.01E-18	5.71E-21
					S2	5.12E-12	-2.11E-14	1.46E-16	-3.84E-19
S5	-3.67E-12	9.21E-14	0	0
					S6	2.56E-11	-1.21E-13	0	0
S10	1.20E-11	-1.25E-12	0	0
					S11	4.59E-10	-3.23E-12	0	0

变焦镜头100随着第一透镜组110与第二透镜组120在物侧与像侧间的移动，而在广角模式、中间模式与望远模式之间进行切换。因此，变焦镜头100的有效焦距、光圈数(F-number)等等，在不同的模式中皆有不同的值。表三中列出变焦镜头100在不同模式中，一些重要的参数值。

(表三)

表三中的可变动距离仍是指：两相邻表面之间、于光轴OA上的直线距离。举例来说，可变动距离S4代表表面S4至表面S5之间、于光轴OA上变动的直线距离。

由于变焦镜头100的第一透镜组110与第二透镜组120会在物侧与像侧间移动，所以第一透镜组110与第二透镜组120的距离(即正凹凸透镜114的表面S4与正凸透镜130的表面S5间距)会随着第一透镜组110与第二透镜组120的移动而改变。

当变焦镜头110由广角模式经中间模式切换至望远模式时，随着第一透镜组110与第二透镜组120间的距离渐渐减少，光圈数(F-number)与有效焦距(EFL)的数值都会增加，如表三所示。

图2A至图2D为利用图1A与图1B所示的变焦镜头，根据表一～表三的参数，在不同模式(广角模式、中间模式、望远模式)下所得到的光学仿真数据图。图2A为纵向色差(Longitudinalcolor)的曲线图。图2B为横向色差(LateralColor)的曲线图。图2C为场曲(FieldCurvature)与畸变(Distortion)的曲线图。图2D为调制转换函数曲线图(modulationtransferfunction，MTF)，其中，横轴为空间频率(spatialfrequency)，空间频率的单位为cycles/mm，而纵轴为光学转移函数的模数(modulusoftheopticaltransferfunction)。

上述光学仿真数据图皆以波长为450nm，480nm，550nm，580nm，630nm的光所作的模拟。由图2A～图2D所显示出的图形可知，第一实施例的变焦镜头100在参照表一～表三的参数的情况下，可表现出良好的成像质量。

[第二实施例]

图3为本发明第二实施例的变焦镜头的示意图。请参照图3，变焦镜头300与图1A中的变焦镜头100具有相似的结构。

同样地，图3的变焦镜头300从物侧到像侧依序包括：第一透镜组310与第二透镜组320。第一透镜组310具有负光学能力(即负屈光力)，第一透镜组310从物侧到像侧依序包括：负凹凸透镜312与正凹凸透镜314，负凹凸透镜312的凸面朝向物侧，正凹凸透镜314的凸面朝向物侧。第二透镜组320具有正光学能力(即正屈光力)，第二透镜组320从物侧到像侧依序包括：正凸透镜322、负双凹透镜324与正双凸透镜326。

变焦镜头300也可包括光圈328与光学组件370，且在像面380也可具有光学调制组件。关于变焦镜头300的各光学组件(负凹凸透镜312、正凹凸透镜314、正凸透镜322、负双凹透镜324、正双凸透镜326、光圈328、光学组件370等)的光学参数与设置关系，可参考第一实施例的相关叙述(如式(1)～式(7)的条件)，在此即不予以重述。

然而，可注意到，在第二实施例中，变焦镜头300仅有负凹凸透镜312与正双凸透镜326为非球面镜片。而正凸透镜322的一个表面S6为平面，其曲率半径为无限大。此外，在变焦镜头300中、第一透镜组310与第二透镜组320的间距是可移动的(即表四与表六所示的可变动距离S4)，不论在何种模式中进行操作，都要比变焦镜头100中、第一透镜组110与第二透镜组220的间距(即表一与表三所示的可变动距离S4)来得短。

以下将例示第二实施例的变焦镜头300的各光学组件的相关光学参数。

(表四)

表四中，间距是指：两相邻表面之间、于光轴OA上的直线距离。举例来说，表面S1的间距即表示：表面S1至表面S2之间、于光轴OA上的直线距离(即为负凹凸透镜312沿着光轴OA的厚度)。

在表四的备注栏中，各光学组件(负凹凸透镜312、正凹凸透镜314、正凸透镜322、负双凹透镜324、正双凸透镜326、光圈328、光学组件370)所对应的间距、折射率与阿贝数，请参照同列中各间距、折射率与阿贝数对应的数值。按照上述间距的定义的同样原则，可类推其它光学组件的沿着光轴OA的厚度。特别是，由于表面S4与S13的间距是可变动的，因此另列于表六。

此外，可同时参照图3，在表四中，STOP代表光圈328；表面S1、S2为负凹凸透镜312的两表面；表面S3、S4为正凹凸透镜314的两表面；表面S5、S6为正凸透镜322的两表面；S7为光圈；S8、S9为负双凹透镜324的两表面；表面S10、S11为正双凸透镜326的两表面；表面S12、S13为光学组件370的两表面，其中，表面S13的间距为表面S13到像面380的间距。

如同前述，在此第二实施例中，负凹凸透镜312与正双凸透镜326皆可为非球面镜片，因此表面S1、S2、S10、S11皆可为非球面的表面，可用上述第一实施例中的式(8)来定义非球面。

同样地，D为在光轴OA方向的偏移量，C是密切球面的半径的倒数，也就是接近光轴OA处的曲率半径(口表四内S1、S2、S10、S11的曲率半径)的倒数。K是二次曲面系数，H是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度。E4～E16为非球面系数。表五所列出的是表面S1、S2、S10、S11的参数值。

(表五)

表面序号	K	E4	E6	E8
					S1	-2.33398	-6.20E-05	1.51E-07	-7.61E-11
S2	-0.86848	-0.00015	4.00E-07	-1.35E-09
					S10	-3.50593	3.49E-05	3.26E-07	1.23E-08
S11	-1.70656	3.04E-05	5.16E-07	4.52E-10
					表面序号	E10	E12	E14	E16
S1	-3.45E-13	2.09E-16	1.09E-18	-1.03E-21
					S2	7.83E-12	-2.13E-14	-9.77E-17	4.49E-19
S10	-1.79E-11	1.78E-12	0	0
					S11	7.47E-11	8.25E-13	0	0

变焦镜头300随着第一透镜组310与第二透镜组320在物侧与像侧间的移动，而在广角模式、中间模式与望远模式之间进行切换。因此，变焦镜头300的有效焦距、光圈数(F-number)等等，在不同的模式中皆有不同的值。表六中列出变焦镜头300在不同模式中，一些重要的参数值。

(表六)

表六中的可变动距离仍是指：两相邻表面之间、于光轴OA上的直线距离。举例来说，可变动距离S4代表表面S4至表面S5之间、于光轴OA上变动的直线距离。

由于变焦镜头300的第一透镜组310与第二透镜组320会在物侧与像侧间移动，所以第一透镜组310与第二透镜组320的距离(即正凹凸透镜314的表面S4与正凸透镜322的表面S5间距)会随着第一透镜组310与第二透镜组320的移动而改变。

图4A至图4D为利用图3所示的变焦镜头，根据表四～表六的参数，在不同的模式(广角模式、中间模式、望远模式)下所得到的光学仿真数据图。图4A为纵向色差的曲线图。图4B为横向色差的曲线图。图4C为场曲与畸变的曲线图。图4D为调制转换函数曲线图，其中，横轴为空间频率，而纵轴为光学转移函数的模数。

上述光学仿真数据图皆以波长为450nm，480nm，550nm，580nm，630nm的光所作的模拟。由图4A～图4D所显示出的图形可知，第二实施例的变焦镜头300在参照表四～表六的参数的情况下，仍旧表现出良好的成像质量。

[第三实施例]

图5为本发明第三实施例的变焦镜头的示意图。请参照图5，变焦镜头500与图1A中的变焦镜头100具有相似的结构。

同样地，图5的变焦镜头500从物侧到像侧依序包括：第一透镜组510与第二透镜组520。第一透镜组510具有负光学能力(即负屈光力)，第一透镜组510从物侧到像侧依序包括：负凹凸透镜512与正凹凸透镜514，负凹凸透镜512的凸面朝向物侧，正凹凸透镜514的凸面朝向物侧。第二透镜组520具有正光学能力(即正屈光力)，第二透镜组520从物侧到像侧依序包括：正凸透镜522、负双凹透镜524与正双凸透镜526。

变焦镜头500也可包括光圈528与光学组件570，且在像面580也可具有光学调制组件。关于变焦镜头500的各光学组件(负凹凸透镜512、正凹凸透镜514、正凸透镜522、负双凹透镜524、正双凸透镜526、光圈528、光学组件570等)的光学参数与设置关系，可参考第一实施例的相关叙述(如式(1)～式(7)的条件)，在此即不予以重述。

以下将例示第三实施例的变焦镜头500的各光学组件的相关光学参数。

(表七)

表七中，间距是指：两相邻表面之间、于光轴OA上的直线距离。举例来说，表面S1的间距即表示：表面S1至表面S2之间、于光轴OA上的直线距离(即为负凹凸透镜512沿着光轴OA的厚度)。

在表七的备注栏中，各光学组件(负凹凸透镜512、正凹凸透镜514、正凸透镜522、负双凹透镜524、正双凸透镜526、光圈528、光学组件570)所对应的间距、折射率与阿贝数，请参照同列中各间距、折射率与阿贝数对应的数值。按照上述间距的定义的同样原则，可类推其它光学组件的沿着光轴OA的厚度。特别是，由于表面S4与S13的间距是可变动的，因此另列于表九。

此外，在表七中，STOP代表光圈528；表面S1、S2为负凹凸透镜512的两表面；表面S3、S4为正凹凸透镜514的两表面；表面S5、S6为正凸透镜522的两表面；S7为光圈；S8、S9为负双凹透镜524的两表面；表面S10、S11为正双凸透镜526的两表面；表面S12、S13为光学组件570的两表面，其中，表面S13的间距为表面S13到像面580的间距。

如同前述，在第三实施例中，负凹凸透镜512、正凸透镜524与正双凸透镜526皆可为非球面镜片，因此表面S1、S2、S5、S6、S10、S11皆可为非球面的表面，可用上述第一实施例中的式(8)来定义非球面。

同样地，D为光轴OA方向的偏移量(sag)，C是密切球面(osculatingsphere)的半径的倒数，也就是接近光轴OA处的曲率半径(如表七内S1、S2、S6、S10、S10、S11的曲率半径)的倒数。K是二次曲面系数(conic)，H是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度，而E₄～E₁₆为非球面系数(asphericcoefficient)。表八所列出的是表面S1、S2、S5、S6、S10、S11的参数值。

(表八)

表面序号	K	E4	E6	E8
					S1	-16.3548	-3.69E-05	1.83E-07	-4.39E-10
S2	-0.76933	-0.00013	6.64E-07	-2.77E-09
					S5	-0.01171	-8.53E-06	7.10E-08	-5.95E-10
S6	-42.4482	5.60E-06	3.61E-07	-3.09E-09
					S10	4.115156	6.54E-05	-1.75E-07	-1.57E-09
S11	-19.8104	8.32E-05	1.73E-06	-1.59E-08
					表面序号	E10	E12	E14	E16
S1	-1.90E-13	3.99E-15	-9.05E-18	6.50E-21
					S2	4.71E-12	-2.20E-14	2.18E-16	-6.95E-19
S5	1.05E-11	-3.12E-14	0	0
					S6	1.15E-11	-2.31E-14	0	0
S10	4.48E-11	-1.01E-12	0	0
					S11	4.93E-10	-4.19E-12	0	0

变焦镜头500随着第一透镜组510与第二透镜组520在物侧与像侧间的移动，而在广角模式、中间模式与望远模式之间进行切换。因此，变焦镜头500的有效焦距、光圈数(F-number)等等，在不同的模式中皆有不同的值。表九中列出变焦镜头500在不同模式中，一些重要的参数值。

(表九)

表九中的可变动距离仍是指：两相邻表面之间、于光轴OA上的直线距离。举例来说，可变动距离S4代表表面S4至表面S5之间、于光轴OA上变动的直线距离。

由于变焦镜头500的第一透镜组510与第二透镜组520会在物侧与像侧间移动，所以第一透镜组510与第二透镜组520的距离(即正凹凸透镜514的表面S4与正凸透镜522的表面S5间距)会随着第一透镜组510与第二透镜组520的移动而改变。

图6A至图6D为利用图5所示的变焦镜头，根据表七～表九的参数，在不同的模式(广角模式、中间模式、望远模式)下所得到的光学仿真数据图。图6A为纵向色差的曲线图。图6B为横向色差的曲线图。图6C为场曲与畸变的曲线图。图6D为调制转换函数曲线图，其中，横轴为空间频率，而纵轴为光学转移函数的模数。

上述光学仿真数据图皆以波长为450nm，480nm，550nm，580nm，630nm的光所作的模拟。由图6A～图6D所显示出的图形可知，第三实施例的变焦镜头500在参照表七～表九参数的情况下，仍旧表现出良好的成像质量。

此外，上述的图1A、图3、与图5所绘示的变焦镜头100、300、500，在各自的第一透镜组110、310、510与第二透镜组120、320、520中分别具有各自的光学镜片，亦即：第一透镜组110、310、510所包含的：负凹凸透镜112、312、512以及正凹凸透镜114、314、514；第二透镜组120、320、520所包含的：正凸透镜122、322、522；负双凹透镜124、324、524；正双凸透镜126、326、526。

然而，变焦镜头的第一透镜组与第二透镜组各自所含的光学镜片的种类、数量等，是本技术领域的人员可以进行调整与设计的，至少满足上述的式(1)与式(2)，变焦镜头即可进行良好的变焦动作。

换言之，本发明还试图提出一种变焦镜头(未绘示)，从物侧到像侧依序包括：第一透镜组，具有负光学能力；以及第二透镜组，具有正光学能力，第一透镜组与第二透镜组适于在物侧与像侧之间移动，而使变焦镜头在广角模式、中间模式与望远模式之间进行切换，其中，第一透镜组的有效焦距为f₁，变焦镜头于广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$2.0<\left|\frac{f_1}{f_w}\right|<2.30;$ 且

第二透镜组的有效焦距为f₂，变焦镜头于广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$1.4<\left|\frac{f_2}{f_w}\right|<1.55.$

上述变焦镜头采用两群作动的方式，藉由满足上述设定焦距的式(1)与式(2)，无论第一透镜组与第二透镜组实际所包含的镜片种类、数量为何，都可达到本发明的变焦镜头的技术功效。

需注意的是，表一至表九中所列的数据数据并非用以限定本发明。

综上所述，本发明的变焦镜头至少具有以下优点：

由于采用第一透镜组(具有负光学能力)与第二透镜组(具有正光学能力)的两群作动方式，且第一透镜组与第二透镜组可包括非球面镜片，藉此，可减少光学组件的使用数量、降低生产成本、有效缩短变焦镜头的光学长度且能修正像差，进而能得到良好的光学特性。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种变焦镜头，其特征在于，从物侧到像侧依序包括：

第一透镜组，具有负光学能力，该第一透镜组从该物侧到该像侧依序包括：负凹凸透镜与正凹凸透镜，其中，该负凹凸透镜的凸面朝向该物侧，该正凹凸透镜的凸面朝向该物侧；以及

第二透镜组，具有正光学能力，该第二透镜组从该物侧到该像侧依序包括：正凸透镜、负双凹透镜与正双凸透镜，

其中，该第一透镜组与该第二透镜组适于在该物侧与该像侧之间移动，而使该变焦镜头在广角模式、中间模式与望远模式之间进行切换；

该第一透镜组的该负凹凸透镜的有效焦距为f_L1，该变焦镜头于该广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$1.4<\left|\frac{f_{L1}}{f_w}\right|<\mathrm{1.8.}$

2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第二透镜组更包括：

光圈，位于该正凸透镜与该负双凹透镜之间。

3.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

该第一透镜组的材质包括塑料；

该第二透镜组的材质包括玻璃。

4.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜组的有效焦距为f₁，该变焦镜头于该广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$2.0<\left|\frac{f_1}{f_w}\right|<\mathrm{2.30.}$

5.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第二透镜组的有效焦距为f₂，该变焦镜头于该广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$1.4<\left|\frac{f_2}{f_w}\right|<\mathrm{1.55.}$

6.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第二透镜组的有效焦距为f₂，该负双凹透镜的色散系数为v_L4，满足：

$0.9<\left|\frac{v_{L4}}{f_2}\right|<\mathrm{1.07.}$

7.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜组的有效焦距为f₁，该正凹凸透镜的折射率为N_L2，满足：

$0.038<\left|\frac{N_{L2}}{f_1}\right|<\mathrm{0.052.}$

8.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜组的有效焦距为f₁，该正凹凸透镜的色散系数为v_L2，满足：

$0.5<\left|\frac{v_{L2}}{f_1}\right|<\mathrm{0.75.}$

9.一种变焦镜头，其特征在于，从物侧到像侧依序包括：

第一透镜组，具有负光学能力，该第一透镜组包括：负凹凸透镜；以及

第二透镜组，具有正光学能力，

该第一透镜组与该第二透镜组适于在该物侧与该像侧之间移动，而使该变焦镜头在广角模式、中间模式与望远模式之间进行切换，

该第一透镜组的有效焦距为f₁，该变焦镜头于该广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$2.0<\left|\frac{f_1}{f_w}\right|<2.30;$

该第二透镜组的有效焦距为f₂，该变焦镜头于该广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$1.4<\left|\frac{f_2}{f_w}\right|<1.55;$ 且

该第一透镜组的该负凹凸透镜的有效焦距为f_L1，该变焦镜头于该广角模式下的有效焦距为f_w，满足：

$1.4<\left|\frac{f_{L1}}{f_w}\right|<\mathrm{1.8.}$