CN104155744A - 变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变焦镜头，沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜群、第二透镜群及第三透镜群，第一透镜群具有负屈光力，第二透镜群具有正屈光力，第三透镜群具有正屈光力。第一透镜群沿着光轴从物侧至像侧依序包括具负屈光力的第一透镜、具正屈光力的第二透镜及具负屈光力的第三透镜。第二透镜群沿着光轴从物侧至像侧依序包括第四透镜、第五透镜及第六透镜。其中第三透镜满足以下条件：|R₃₁/R₃₂|≤0.39，其中R₃₁为第三透镜物侧面的曲率半径，R₃₂为第三透镜像侧面的曲率半径。

Description

变焦镜头

技术领域

本发明有关于一种镜头，特别是有关于一种变焦镜头。

背景技术

消费型数字相机几乎都配备有变焦镜头，目前变焦倍率(Zoom Ratio)为3倍～5倍的变焦镜头已经是很成熟的产品，但是随着消费性电子产品往轻薄短小的趋势发展，变焦镜头的体积也必需跟着小型化，才能使消费型数字相机小型化。但，在要求小型化又需具备良好光学性能是不容易达到的。

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良好光学性能的缺陷，提供一种变焦镜头，其具备小型化，但是仍具有良好的光学性能。

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，沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜群、第二透镜群及第三透镜群，第一透镜群具有负屈光力，第二透镜群具有正屈光力，第三透镜群具有正屈光力。第一透镜群沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜及第三透镜，第一透镜具有负屈光力，第二透镜具有正屈光力，第三透镜具有负屈光力。第二透镜群沿着光轴从物侧至像侧依序包括第四透镜、第五透镜及第六透镜。其中第三透镜满足以下条件：|R₃₁/R₃₂|≤0.39，其中R₃₁为第三透镜物侧面的曲率半径，R₃₂为第三透镜像侧面的曲率半径。

其中变焦镜头由广角端变焦至望远程时，第二透镜群向物侧方向移动，第一透镜群先向像侧方向移动后再向物侧方向移动，使第一透镜群与第二透镜群的间距减少，第三透镜群移动。

其中第一透镜群、第二透镜群、第三透镜及第四透镜满足以下条件：

0.30≤(f_G1×f_G2)/(f₃×f₄)≤0.75

其中，f_G1为第一透镜群的有效焦距，f_G2为第二透镜群的有效焦距，f₃为第三透镜的有效焦距，f₄为第四透镜的有效焦距。

其中第一透镜群及第二透镜群满足以下条件：

1.24≤|f_G1/f_G2|≤1.27

其中，f_G1为第一透镜群的有效焦距，f_G2为第二透镜群的有效焦距。

其中变焦镜头满足以下条件：

1.66≤(f_w×L_T)/(f_T×Y)≤3.08

其中，f_w为变焦镜头于广角端的有效焦距、f_T为变焦镜头于望远程的有效焦距、Y为成像面的最大像高、L_T为变焦镜头于望远程时的镜头长度。

其中第一透镜为凸凹透镜，第一透镜的凸面朝向物侧，第二透镜为双凸透镜，第三透镜为凹凸透镜，第三透镜的凹面朝向物侧。

其中第三透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

其中第一透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

其中第四透镜具有正屈光力，第五透镜具有正屈光力，第六透镜具有负屈光力。

其中第四透镜为双凸透镜，第五透镜为双凸透镜。

其中第六透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

其中第一透镜群中的透镜至少一面为非球面表面，第二透镜群中的透镜至少二面为非球面表面。

其中第三透镜群包括第七透镜，第七透镜为双凸透镜，第七透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面，变焦镜头于近距离摄影对焦时第七透镜往物侧方向移动。

本发明的变焦镜头可更包括光圈，设置于第一透镜群与第二透镜群之间，光圈与第二透镜群的间距固定不变。

或者本发明的变焦镜头，沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜群、第二透镜群及第三透镜群，第一透镜群具有负屈光力，第二透镜群具有正屈光力，第三透镜群具有正屈光力。第一透镜群沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜及第三透镜，第一透镜具有负屈光力，第二透镜具有正屈光力，第三透镜具有负屈光力。第二透镜群沿着光轴从物侧至像侧依序包括第四透镜、第五透镜及第六透镜，第六透镜具有负屈光力。

其中第三透镜满足以下条件：

|R₃₁/R₃₂|≤0.39

其中，R₃₁为第三透镜物侧面的曲率半径，R₃₂为第三透镜像侧面的曲率半径。

其中第四透镜具有正屈光力，第五透镜具有正屈光力。

其中第四透镜为双凸透镜，第五透镜为双凸透镜。

其中变焦镜头由广角端变焦至望远程时，第二透镜群向物侧方向移动，第一透镜群先向像侧方向移动后再向物侧方向移动，使第一透镜群与第二透镜群的间距减少，第三透镜群移动。

其中第一透镜群、第二透镜群、第三透镜及第四透镜满足以下条件：

0.30≤(f_G1×f_G2)/(f₃×f₄)≤0.75

其中，f_G1为第一透镜群的有效焦距，f_G2为第二透镜群的有效焦距，f₃为第三透镜的有效焦距，f₄为第四透镜的有效焦距。

其中第一透镜群及第二透镜群满足以下条件：

1.24≤|f_G1/f_G2|≤1.27

其中，f_G1为第一透镜群的有效焦距，f_G2为第二透镜群的有效焦距。

其中变焦镜头满足以下条件：

1.66≤(f_w×L_T)/(f_T×Y)≤3.08

其中，f_w为变焦镜头于广角端的有效焦距、f_T为变焦镜头于望远程的有效焦距、Y为成像面的最大像高、L_T为变焦镜头于望远程时的镜头长度。

其中第一透镜为凸凹透镜，第一透镜的凸面朝向物侧，第二透镜为双凸透镜，第三透镜为凹凸透镜，第三透镜的凹面朝向物侧。

其中第三透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

其中第一透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

其中第六透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

其中第一透镜群中的透镜至少一面为非球面表面，第二透镜群中的透镜至少二面为非球面表面。

其中第三透镜群包括第七透镜，第七透镜为双凸透镜，第七透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面，变焦镜头于近距离摄影对焦时第七透镜往物侧方向移动。

本发明的变焦镜头可更包括光圈，设置于第一透镜群与第二透镜群之间，光圈与第二透镜群的间距固定不变。

实施本发明的变焦镜头，具有以下有益效果：其具备小型化，但是仍具有良好的光学性能。

附图说明

图1是依据本发明的变焦镜头的第一实施例处于广角端的透镜配置示意图。

图2A、2B和2C分别是图1的变焦镜头的纵向像差图、场曲图和畸变图。

图2D是图1的变焦镜头的横向光扇图。

图2E是图1的变焦镜头的横向光扇图。

图2F是图1的变焦镜头的横向光扇图。

图2G是图1的变焦镜头的横向色差图。

图3A、3B和3C分别是图1的变焦镜头处于广角端时的纵向像差图、场曲图和畸变图。

图3D是图1的变焦镜头处于广角端时的横向光扇图。

图3E是图1的变焦镜头处于广角端时的横向光扇图。

图3F是图1的变焦镜头处于广角端时的横向光扇图。

图3G是图1的变焦镜头处于广角端时的横向色差图。

图4A、4B和4C分别是图1的变焦镜头处于望远程时的纵向像差图、场曲图和畸变图。

图4D是图1的变焦镜头处于望远程时的横向光扇图。

图4E是图1的变焦镜头处于望远程时的横向光扇图。

图4F是图1的变焦镜头处于望远程时的横向光扇图。

图4G是图1的变焦镜头处于望远程时的横向色差图。

图5是依据本发明的变焦镜头第二实施例处于广角端的透镜配置示意图。

图6是依据本发明的变焦镜头第三实施例处于广角端的透镜配置示意图。

图7是依据本发明的变焦镜头第四实施例处于广角端的透镜配置示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是依据本发明的变焦镜头的第一实施例处于广角端的透镜配置示意图。变焦镜头1沿着光轴OA1从物侧至像侧依序包括第一透镜群G11、光圈ST1、第二透镜群G12、第三透镜群G13及滤光片OF1。变焦镜头1由广角端变焦至望远程时，第二透镜群G12向物侧方向移动，第一透镜群G11先向像侧方向移动后再向物侧方向移动，使第一透镜群G11与第二透镜群G12的间距D1₆₈减少，第三透镜群G13移动，使第二透镜群G12与第三透镜群G13的间距D1₁₃₁₄改变。藉由各透镜群的间距D1₆₈、D1₁₃₁₄的改变可达到调整变焦镜头1的有效焦距。

在本实施例中，第一透镜群G11具有负屈光力，第二透镜群G12具有正屈光力，第三透镜群G13具有正屈光力。

第一透镜群G11沿着光轴OA1从物侧至像侧依序包括第一透镜L11、第二透镜L12及第三透镜L13。第一透镜L11为凸凹透镜具有负屈光力，第一透镜L11的物侧面S11为凸面。第二透镜L12为双凸透镜具有正屈光力。第三透镜L13为凹凸透镜具有负屈光力，第三透镜L13的物侧面S15为凹面且物侧面S15为非球面表面。

第二透镜群G12沿着光轴OA1从物侧至像侧依序包括第四透镜L14、第五透镜L15及第六透镜L16。第四透镜L14为双凸透镜具有正屈光力。第五透镜L15为双凸透镜具有正屈光力，第五透镜L15的物侧面S110及像侧面S111皆为非球面表面。第六透镜L16为凸凹透镜具有负屈光力，第六透镜L16的像侧面S113为凹面且像侧面S113为非球面表面。

第三透镜群G13包括第七透镜L17，第七透镜L17为双凸透镜具有正屈光力，第七透镜L17的物侧面S114为非球面表面。该变焦镜头1于近距离摄影对焦时，该第七透镜L17往该物侧方向移动。

光圈ST1与第二透镜群G12的间距D₁78固定不变。滤光片OF1由平板玻璃制成，其物侧面S116与像侧面S117皆为平面。

另外，为使本实施例的变焦镜头1能保持良好的光学性能，变焦镜头1需满足以下四条件：

|R1₃₁/R1₃₂|≤0.39      (1)

0.30≤(f1_G1×f1_G2)/(f1₃×f1₄)≤0.75       (2)

1.24≤|f1_G1/f1_G2|≤1.27     (3)

1.66≤(f1_w×L1_T)/(f1_T×Y1)≤3.08     (4)

其中，R1₃₁为第三透镜L13的物侧面S15的曲率半径、R1₃₂为第三透镜L13的像侧面S16的曲率半径、f1_G1为第一透镜群G11的有效焦距、f1_G2为第二透镜群G12的有效焦距、f1₃为第三透镜L13的有效焦距、f1₄为第四透镜L14的有效焦距、f1_w为变焦镜头1于广角端的有效焦距、f1_T为变焦镜头1于望远程的有效焦距、Y1为成像面的最大像高、L1_T为变焦镜头1于望远程的镜头长度。

利用上述透镜与光圈ST1的设计，使得变焦镜头1仍然兼顾到小型化与良好的光学性能。

表一为图1的变焦镜头1分别处于广角端、中间端(未图示)及望远程(未图示)时各透镜的相关参数表，表一数据显示本实施例的变焦镜头1处于广角端时的有效焦距等于4.01mm，处于中间端时的有效焦距等于8.42mm，处于望远程时的有效焦距等于11.37mm，变焦镜头1的变焦倍率大约为2.84倍。

表一

表一中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Fh}}^{14}+{\mathrm{Gh}}^{16}$

其中：

c：曲率；

h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；

k：圆锥系数；

A～G：非球面系数。

表二为表一中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数（Conic Constant）、A～G为非球面系数。

表二

本实施例的变焦镜头1，其中第三透镜L13的物侧面S15的曲率半径R1₃₁=-10.297mm、第三透镜L13的像侧面S16的曲率半径R1₃₂=-100mm、第一透镜群G11的有效焦距f1_G1=-10.068mm、第二透镜群G12的有效焦距f1_G2=8.0106mm、第三透镜L13的有效焦距f1₃=-21.508mm、第四透镜L14的有效焦距f1₄=9.539mm、变焦镜头1于广角端的有效焦距f1_w=4.014mm、变焦镜头1于望远程的有效焦距f1_T=11.370mm、成像面的最大像高Y1=3.21mm、变焦镜头1于望远程时的镜头长度L1_T=26.438mm，由上述数据可得到|R1₃₁/R1₃₂|＝0.103、(f1_G1×f1_G2)/(f1₃×f1₄)＝0.393、|f1_G1/f1_G2|=1.257、(f1_w×L1_T)/(f1_T×Y1)=2.908皆能满足上述条件(1)至条件(4)的要求。

另外，本实施例的变焦镜头1处于广角端、中间端及望远程时其光学性能也可达到要求，这可从图2A至图2G、图3A至图3G及图4A至图4G看出。图2A、图3A及图4A所示的，是本实施例的变焦镜头1处于广角端、中间端及望远程时的纵向像差(Longitudinal Aberration)图。图2B、图3B及图4B所示的，是本实施例的变焦镜头1处于广角端、中间端及望远程时的场曲(FieldCurvature)图。图2C、图3C及图4C所示的，是本实施例的变焦镜头1处于广角端、中间端及望远程时的畸变(Distortion)图。图2D至图2F、图3D至图3F及图4D至图4F所示的，是本实施例的变焦镜头1处于广角端、中间端及望远程时的横向光扇(Transverse Ray Fan)图。图2G、图3G及图4G所示的，是本实施例的变焦镜头1处于广角端、中间端及望远程时的横向色差(LateralColor)图。

由图2A可看出，本实施例的变焦镜头1处于广角端时，对波长范围介于0.486μm至0.656μm的光线所产生的纵向像差值介于-0.06㎜至0.04㎜之间。由图2B可看出，本实施例的变焦镜头1处于广角端时，对波长等于0.588μm的光线，所产生的子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向场曲介于-0.13㎜至0.04㎜之间。由图2C可看出，本实施例的变焦镜头1处于广角端时，对波长等于0.588μm的光线，所产生的畸变介于正负8.0%之间。由图2D、2E、2F可看出，本实施例的变焦镜头1处于广角端时，对波长等于0.588μm的光线于不同影像高度所产生的横向像差值介于正负14μm之间。由图2G可看出，本实施例的变焦镜头1处于广角端时，以波长0.587562μm为参考波长，对波长范围介于0.4861μm至0.6563μm的光线于不同视场高度所产生的横向色差值介于-2.0μm至2.5μm之间。显见本实施例的变焦镜头1处于广角端时的纵向像差、场曲、畸变、横向像差及横向色差都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。

由图3A可看出，本实施例的变焦镜头1处于中间端时，对波长范围介于0.486μm至0.656μm的光线所产生的纵向像差值介于-0.025㎜至0.045㎜之间。由图3B可看出，本实施例的变焦镜头1处于中间端时，对波长等于0.588μm的光线，所产生的子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向场曲介于-0.13㎜至0.00㎜之间。由图3C可看出，本实施例的变焦镜头1处于中间端时，对波长等于0.588μm的光线，所产生的畸变介于正负0.5%之间。由图3D、3E、3F可看出，本实施例的变焦镜头1处于中间端时，对波长等于0.588μm的光线于不同影像高度所产生的横向像差值介于正负8μm之间。由图3G可看出，本实施例的变焦镜头1处于中间端时，以波长0.587562μm为参考波长，对波长范围介于0.486μm至0.656μm的光线于不同视场高度所产生的横向色差值介于-0.5μm至1.5μm之间。显见本实施例的变焦镜头1处于中间端时的纵向像差、场曲、畸变、横向像差及横向色差都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。

由图4A可看出，本实施例的变焦镜头1处于望远程时，对波长范围介于0.486μm至0.656μm的光线所产生的纵向像差值介于-0.03㎜至0.08㎜之间。由图4B可看出，本实施例的变焦镜头1处于望远程时，对波长等于0.588μm的光线，所产生的子午(Tangential)方向与弧矢(Sagittal)方向场曲介于-0.13㎜至0.00㎜之间。由图4C可看出，本实施例的变焦镜头1处于望远程时，对波长等于0.588μm的光线，所产生的畸变介于正负0.5%之间。由图4D、4E、4F可看出，本实施例的变焦镜头1处于望远程时，对波长等于0.588μm的光线于不同影像高度所产生的横向像差值介于正负8μm之间。由图4G可看出，本实施例的变焦镜头1处于望远程时，以波长0.587562μm为参考波长，对波长范围介于0.4861μm至0.6563μm的光线于不同视场高度所产生的横向色差值介于0μm至1.5μm之间。显见本实施例的变焦镜头1处于望远程时的纵向像差、场曲、畸变、横向像差及横向色差都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。

请参阅图5，图5是依据本发明的变焦镜头的第二实施例处于广角端的透镜配置示意图。变焦镜头2沿着光轴OA2从物侧至像侧依序包括第一透镜群G21、光圈ST2、第二透镜群G22、第三透镜群G23及滤光片OF2。变焦镜头2由广角端变焦至望远程时，第二透镜群G22向物侧方向移动，第一透镜群G21先向像侧方向移动后再向物侧方向移动，使第一透镜群G21与第二透镜群G22的间距D2₆₈减少，第三透镜群G23移动，使第二透镜群G22与第三透镜群G23的间距D2₁₃₁₄改变，藉由各透镜群的间距D2₆₈、D2₁₃₁₄的改变可达到调整变焦镜头2的有效焦距。

在本实施例中，第一透镜群G21具有负屈光力，第二透镜群G22具有正屈光力，第三透镜群G23具有正屈光力。

第一透镜群G21沿着光轴OA2从物侧至像侧依序包括第一透镜L21、第二透镜L22及第三透镜L23。第一透镜L21为凸凹透镜具有负屈光力，第一透镜L21的物侧面S21为凸面。第二透镜L22为双凸透镜具有正屈光力。第三透镜L23为凹凸透镜具有负屈光力，第三透镜L23的物侧面S25为凹面且物侧面S25为非球面表面。

第二透镜群G22沿着光轴OA2从物侧至像侧依序包括第四透镜L24、第五透镜L25及第六透镜L26。第四透镜L24为双凸透镜具有正屈光力，第四透镜L24的物侧面S28及像侧面S29皆为非球面表面。第五透镜L25为双凸透镜具有正屈光力。第六透镜L26为双凹透镜具有负屈光力，第六透镜L26的像侧面S213为非球面表面。

第三透镜群G23包括第七透镜L27，第七透镜L27为双凸透镜具有正屈光力，第七透镜L27的物侧面S214为非球面表面。该变焦镜头2于近距离摄影对焦时，该第七透镜L27往该物侧方向移动。

光圈ST2与第二透镜群G22的间距D2₇₈固定不变。滤光片OF2由平板玻璃制成，其物侧面S216与像侧面S217皆为平面。

另外，为使本实施例的变焦镜头2能保持良好的光学性能，变焦镜头2需满足以下四条件：

|R2₃₁/R2₃₂|≤0.39      (5)

0.30≤(f2_G1×f2_G2)/(f2₃×f2₄)≤0.75    (6)

1.24≤|f2_G1/f2_G2|≤1.27          (7)

1.66≤(f2_w×L2_T)/(f2_T×Y2)≤3.08       (8)

其中，R2₃₁为第三透镜L23的物侧面S25的曲率半径、R2₃₂为第三透镜L23的像侧面S26的曲率半径、f2_G1为第一透镜群G21的有效焦距、f2_G2为第二透镜群G22的有效焦距、f2₃为第三透镜L23的有效焦距、f2₄为第四透镜L24的有效焦距、f2_w为变焦镜头2于广角端的有效焦距、f2_T为变焦镜头2于望远程的有效焦距、Y2为成像面的最大像高、L2_T为变焦镜头2于望远程的镜头长度。

利用上述透镜与光圈ST2的设计，使得变焦镜头2仍然兼顾到小型化与良好的光学性能。

表三为图5的变焦镜头2分别处于广角端、中间端(未图示)及望远程(未图示)时各透镜的相关参数表，表三数据显示本实施例的变焦镜头2处于广角端时的有效焦距等于5.26mm，处于中间端时的有效焦距等于9.74mm，处于望远程时的有效焦距等于14.90mm，变焦镜头2的变焦倍率大约为2.83倍。

表三

表三中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Fh}}^{14}+{\mathrm{Gh}}^{16}$

其中：

c：曲率；

h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；

k：圆锥系数；

A～G：非球面系数。

表四为表三中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数（ConicConstant）、A～G为非球面系数。

表四

本实施例的变焦镜头2，其中第三透镜L23的物侧面S25的曲率半径R2₃₁=-13.5250mm、第三透镜L23的像侧面S26的曲率半径R2₃₂=-37.8232mm、第一透镜群G21的有效焦距f2_G1=-12.819mm、第二透镜群G22的有效焦距f2_G2=10.160mm、第三透镜L23的有效焦距f2₃=-39.809mm、第四透镜L24的有效焦距f2₄=9.148mm、变焦镜头2于广角端的有效焦距f2_w=5.264mm、变焦镜头2于望远程的有效焦距f2_T=14.896mm、成像面的最大像高Y2=4.07mm、变焦镜头2于望远程时的镜头长度L2_T=32.822mm，由上述数据可得到|R2₃₁/R2₃₂|=0.358、(f2_G1×f2_G2)/(f2₃×f2₄)＝0.358、|f2_G1/f2_G2|＝1.262、(f2_w×L2_T)/(f2_T×Y2)＝2.850皆能满足上述条件(5)至条件(8)的要求。

另外，本实施例的变焦镜头2处于广角端、中间端及望远程时其光学性能也可达到要求，其纵向像差、场曲、畸变、横向像差及横向色差(上述图例与第一实施例中的图例相似，因此省略其图例)都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。

请参阅图6，图6是依据本发明的变焦镜头的第三实施例处于广角端的透镜配置示意图。变焦镜头3沿着光轴OA3从物侧至像侧依序包括第一透镜群G31、光圈ST3、第二透镜群G32、第三透镜群G33及滤光片OF3。变焦镜头3由广角端变焦至望远程时，第二透镜群G32向物侧方向移动，第一透镜群G31先向像侧方向移动后再向物侧方向移动，使第一透镜群G31与第二透镜群G32的间距D3₆₈减少，第三透镜群G33移动，使第二透镜群G32与第三透镜群G33的间距D3₁₃₁₄改变，藉由各透镜群的间距D3₆₈、D3₁₃₁₄的改变可达到调整变焦镜头3的有效焦距。

在本实施例中，第一透镜群G31具有负屈光力，第二透镜群G32具有正屈光力，第三透镜群G33具有正屈光力。

第一透镜群G31沿着光轴OA3从物侧至像侧依序包括第一透镜L31、第二透镜L32及第三透镜L33。第一透镜L31为凸凹透镜具有负屈光力，第一透镜L31的物侧面S31为凸面。第二透镜L32为双凸透镜具有正屈光力。第三透镜L33为凹凸透镜具有负屈光力，第三透镜L33的物侧面S35为凹面且物侧面S35为非球面表面。

第二透镜群G32沿着光轴OA3从物侧至像侧依序包括第四透镜L34、第五透镜L35及第六透镜L36。第四透镜L34为双凸透镜具有正屈光力，第四透镜L34的物侧面S38及像侧面S39皆为非球面表面。第五透镜L35为双凸透镜具有正屈光力。第六透镜L36为双凹透镜具有负屈光力，第六透镜L36的像侧面S313为非球面表面。

第三透镜群G33包括第七透镜L37，第七透镜L37为双凸透镜具有正屈光力，第七透镜L37的像侧面S315为非球面表面。该变焦镜头3于近距离摄影对焦时，该第七透镜L37往该物侧方向移动。

光圈ST3与第二透镜群G32的间距D3₇₈固定不变。滤光片OF3由平板玻璃制成，其物侧面S316与像侧面S317皆为平面。

另外，为使本实施例的变焦镜头3能保持良好的光学性能，变焦镜头3需满足以下四条件：

|R3₃₁/R3₃₂|≤0.39          (9)

0.30≤(f3_G1×f3_G2)/(f3₃×f3₄)≤0.75       (10)

1.24≤|f3_G1/f3_G2|≤1.27      (11)

1.66≤(f3_w×L3_T)/(f3_T×Y3)≤3.08        (12)

其中，R3₃₁为第三透镜L33的物侧面S35的曲率半径、R3₃₂为第三透镜L33的像侧面S36的曲率半径、f3_G1为第一透镜群G31的有效焦距、f3_G2为第二透镜群G32的有效焦距、f3₃为第三透镜L33的有效焦距、f3₄为第四透镜L34的有效焦距、f3_w为变焦镜头3于广角端的有效焦距、f3_T为变焦镜头3于望远程的有效焦距、Y3为成像面的最大像高、L3_T为变焦镜头3于望远程的镜头长度。

利用上述透镜与光圈ST3的设计，使得变焦镜头3仍然兼顾到小型化与良好的光学性能。

表五为图6的变焦镜头3分别处于广角端、中间端(未图示)及望远程(未图示)时各透镜的相关参数表，表五数据显示本实施例的变焦镜头3处于广角端时的有效焦距等于5.15mm，处于中间端时的有效焦距等于7.97mm，处于望远程时的有效焦距等于14.56mm，变焦镜头3的变焦倍率大约为2.83倍。

表五

表五中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Fh}}^{14}+{\mathrm{Gh}}^{16}$

其中：

c：曲率；

h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；

k：圆锥系数；

A～G：非球面系数。

表六为表五中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数（Conic Constant）、A～G为非球面系数。

表六

本实施例的变焦镜头3，其中第三透镜L33的物侧面S35的曲率半径R3₃₁=-12.5861mm、第三透镜L33的像侧面S36的曲率半径R3₃₂=-280.5606mm、第一透镜群G31的有效焦距f3_G1=-10.314mm、第二透镜群G32的有效焦距f3_G2=8.258mm、第三透镜L33的有效焦距f3₃=-22.3529mm、第四透镜L34的有效焦距f3₄=8.4556mm、变焦镜头3于广角端的有效焦距f3_w=5.1469mm、变焦镜头3于望远程的有效焦距f3_T=14.5647mm、成像面的最大像高Y3=4.07mm、变焦镜头3于望远程时的镜头长度L3_T=29.077mm，由上述数据可得到|R3₃₁/R3₃₂|＝0.045、(f3_G1×f3_G2)/(f3₃×f3₄)＝0.451、|f3_G1/f3_G2|＝1.249、(f3_w×L3_T)/(f3_T×Y3)＝2.525皆能满足上述条件(9)至条件(12)的要求。

另外，本实施例的变焦镜头3处于广角端、中间端及望远程时其光学性能也可达到要求，其纵向像差、场曲、畸变、横向像差及横向色差(上述图例与第一实施例中的图例相似，因此省略其图例)都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。

请参阅图7，图7是依据本发明的变焦镜头的第四实施例处于广角端的透镜配置示意图。变焦镜头4沿着光轴OA4从物侧至像侧依序包括第一透镜群G41、光圈ST4、第二透镜群G42、第三透镜群G43及滤光片OF4。变焦镜头4由广角端变焦至望远程时，第二透镜群G42向物侧方向移动，第一透镜群G41先向像侧方向移动后再向物侧方向移动，使第一透镜群G41与第二透镜群G42的间距D4₆₈减少，第三透镜群G43移动，使第二透镜群G42与第三透镜群G43的间距D4₁₃₁₄改变，藉由各透镜群的间距D4₆₈、D4₁₃₁₄的改变可达到调整变焦镜头4的有效焦距。

在本实施例中，第一透镜群G41具有负屈光力，第二透镜群G42具有正屈光力，第三透镜群G43具有正屈光力。

第一透镜群G41沿着光轴OA4从物侧至像侧依序包括第一透镜L41、第二透镜L42及第三透镜L43。第一透镜L41为凸凹透镜具有负屈光力，第一透镜L41的物侧面S41为凸面，第一透镜L41的像侧面S42为非球面表面。第二透镜L42为双凸透镜具有正屈光力。第三透镜L43为凹凸透镜具有负屈光力，第三透镜L43的物侧面S45为凹面且物侧面S45为非球面表面。

第二透镜群G42沿着光轴OA4从物侧至像侧依序包括第四透镜L44、第五透镜L45及第六透镜L46。第四透镜L44为双凸透镜具有正屈光力，第四透镜L44的物侧面S48及像侧面S49皆为非球面表面。第五透镜L45为双凸透镜具有正屈光力。第六透镜L46为凸凹透镜具有负屈光力，第六透镜L46的像侧面S413为凹面且像侧面S413为非球面表面。

第三透镜群G43包括第七透镜L47，第七透镜L47为双凸透镜具有正屈光力，第七透镜L47的物侧面S414及像侧面S415皆为非球面表面。该变焦镜头4于近距离摄影对焦时，该第七透镜L47往该物侧方向移动。

光圈ST4与第二透镜群G42的间距D4₇₈固定不变。滤光片OF4由平板玻璃制成，其物侧面S416与像侧面S417皆为平面。

另外，为使本实施例的变焦镜头4能保持良好的光学性能，变焦镜头4需满足以下四条件：

|R4₃₁/R4₃₂|≤0.39        (13)

0.30≤(f4_G1×f4_G2)/(f4₃×f4₄)≤0.75      (14)

1.24≤|f4_G1/f4_G2|≤1.27         (15)

1.66≤(f4_w×L4_T)/(f4_T×Y4)≤3.08        (16)

其中，R4₃₁为第三透镜L43的物侧面S45的曲率半径、R4₃₂为第三透镜L43的像侧面S46的曲率半径、f4_G1为第一透镜群G41的有效焦距、f4_G2为第二透镜群G42的有效焦距、f4₃为第三透镜L43的有效焦距、f4₄为第四透镜L44的有效焦距、f4_w为变焦镜头4于广角端的有效焦距、f4_T为变焦镜头4于望远程的有效焦距、Y4为成像面的最大像高、L4_T为变焦镜头4于望远程的镜头长度。

利用上述透镜与光圈ST4的设计，使得变焦镜头4仍然兼顾到小型化与良好的光学性能。

表七为图7的变焦镜头4分别处于广角端、中间端(未图示)及望远程(未图示)时各透镜的相关参数表，表七数据显示本实施例的变焦镜头4处于广角端时的有效焦距等于4.43mm，处于中间端时的有效焦距等于9.73mm，处于望远程时的有效焦距等于21.04mm，变焦镜头4的变焦倍率大约为4.75倍。

表七

表七中各个透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{\frac{1}{2}}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Fh}}^{14}+{\mathrm{Gh}}^{16}$

其中：c：曲率；

h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；

k：圆锥系数；

A～G：非球面系数。

表八为表七中各个透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数（Conic Constant）、A～G为非球面系数。

表八

本实施例的变焦镜头4，其中第三透镜L43的物侧面S45的曲率半径R4₃₁=-7.7145mm、第三透镜L43的像侧面S46的曲率半径R4₃₂=-416.6499mm、第一透镜群G41的有效焦距f4_G1=-9.4095mm、第二透镜群G42的有效焦距f4_G2=7.50667mm、第三透镜L43的有效焦距f4₃=-13.10729mm、第四透镜L44的有效焦距f4₄=7.62128mm、变焦镜头4于广角端的有效焦距f4_w=4.4281mm、变焦镜头4于望远程的有效焦距f4_T=21.0349mm、成像面的最大像高Y4=4.07mm、变焦镜头4于望远程时的镜头长度L4_T=34.0339mm，由上述数据可得到|R4₃₁/R4₃₂|＝0.019、(f4_G1×f4_G2)/(f4₃×f4₄)＝0.707、|f4_G1/f4_G2|＝1.253、(f4_w×L4_T)/(f4_T×Y4)＝1.760皆能满足上述条件(13)至条件(16)的要求。

另外，本实施例的变焦镜头4处于广角端、中间端及望远程时其光学性能也可达到要求，其纵向像差、场曲、畸变、横向像差及横向色差(上述图例与第一实施例中的图例相似，因此省略其图例)都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。

Claims (20)

1.一种变焦镜头，其特征在于，沿着光轴从物侧至像侧依序包括：

第一透镜群，该第一透镜群具有负屈光力，该第一透镜群沿着该光轴从该物侧至该像侧依序包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，该第一透镜具有负屈光力，该第二透镜具有正屈光力，该第三透镜具有负屈光力；

第二透镜群，该第二透镜群具有正屈光力，该第二透镜群沿着该光轴从该物侧至该像侧依序包括第四透镜、第五透镜以及第六透镜；以及

第三透镜群，该第三透镜群具有正屈光力；

其中该第三透镜满足以下条件：

|R₃₁/R₃₂|≤0.39

其中，R₃₁为该第三透镜物侧面的曲率半径，R₃₂为该第三透镜像侧面的曲率半径。

2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该变焦镜头由广角端变焦至望远程时，该第二透镜群向该物侧方向移动，该第一透镜群先向该像侧方向移动后再向该物侧方向移动，使该第一透镜群与该第二透镜群的间距减少，该第三透镜群移动。

3.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群、该第二透镜群、该第三透镜以及该第四透镜满足以下条件：

0.30≤(f_G1×f_G2)/(f₃×f₄)≤0.75

其中，f_G1为该第一透镜群的有效焦距，f_G2为该第二透镜群的有效焦距，f₃为该第三透镜的有效焦距，f₄为该第四透镜的有效焦距。

4.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群以及该第二透镜群满足以下条件：

1.24≤|f_G1/f_G2|≤1.27

其中，f_G1为该第一透镜群的有效焦距，f_G2为该第二透镜群的有效焦距。

5.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该变焦镜头满足以下条件：

1.66≤(f_w×L_T)/(f_T×Y)≤3.08

其中，f_w为该变焦镜头于广角端的有效焦距、f_T为该变焦镜头于望远程的有效焦距、Y为成像面的最大像高、L_T为该变焦镜头于望远程时的镜头长度。

6.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜为凸凹透镜，该第一透镜的凸面朝向该物侧，该第二透镜为双凸透镜，该第三透镜为凹凸透镜，该第三透镜的凹面朝向该物侧。

7.如权利要求6所述的变焦镜头，其特征在于，该第三透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

8.如权利要求6所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

9.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第四透镜具有正屈光力，该第五透镜具有正屈光力，该第六透镜具有负屈光力。

10.如权利要求9所述的变焦镜头，其特征在于，该第四透镜为双凸透镜，该第五透镜为双凸透镜。

11.如权利要求10所述的变焦镜头，其特征在于，该第六透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面。

12.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群中的透镜至少一面为非球面表面，该第二透镜群中的透镜至少二面为非球面表面。

13.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该第三透镜群包括第七透镜，该第七透镜为双凸透镜，该第七透镜至少一面为非球面表面或两个面皆为非球面表面，该变焦镜头于近距离摄影对焦时，该第七透镜往该物侧方向移动。

14.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，更包括光圈，设置于该第一透镜群与该第二透镜群之间，该光圈与该第二透镜群的间距固定不变。

15.一种变焦镜头，其特征在于，沿着光轴从物侧至像侧依序包括：

第一透镜群，该第一透镜群具有负屈光力，该第一透镜群沿着该光轴从该物侧至该像侧依序包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，该第一透镜具有负屈光力，该第二透镜具有正屈光力，该第三透镜具有负屈光力；

第二透镜群，该第二透镜群具有正屈光力，该第二透镜群沿着该光轴从该物侧至该像侧依序包括第四透镜、第五透镜以及第六透镜，该第六透镜具有负屈光力；以及

第三透镜群，该第三透镜群具有正屈光力。

16.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，该第三透镜满足以下条件：

|R₃₁/R₃₂|≤0.39

其中，R₃₁为该第三透镜物侧面的曲率半径，R₃₂为该第三透镜像侧面的曲率半径。

17.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，该第四透镜具有正屈光力，该第五透镜具有正屈光力。

18.如权利要求17所述的变焦镜头，其特征在于，该第四透镜为双凸透镜，该第五透镜为双凸透镜。

19.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，该变焦镜头满足以下条件：

1.66≤(f_w×L_T)/(f_T×Y)≤3.08

其中，f_w为该变焦镜头于广角端的有效焦距、f_T为该变焦镜头于望远程的有效焦距、Y为成像面的最大像高、L_T为该变焦镜头于望远程时的镜头长度。

20.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群以及该第二透镜群满足以下条件：

1.24≤|f_G1/f_G2|≤1.27

其中，f_G1为该第一透镜群的有效焦距，f_G2为该第二透镜群的有效焦距。