CN105044892B

CN105044892B - 变焦镜头及变焦镜头模块

Info

Publication number: CN105044892B
Application number: CN201510527432.2A
Authority: CN
Inventors: 王国权; 洪国书; 陈信德
Original assignee: Young Optics Inc
Current assignee: Young Optics Inc
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2018-02-16
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN105044892A

Abstract

一种变焦镜头与变焦镜头模块，其中变焦镜头适于将物侧的景物成像于像侧的成像面上，且变焦镜头包括第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群及第四透镜群。第一透镜群配置于物侧与像侧之间，具有负屈光度。第二透镜群配置于第一透镜群与像侧之间，具有正屈光度。第三透镜群配置于第二透镜群与像侧之间，具有负屈光度。第四透镜群配置于第三透镜群与像侧之间。变焦镜头符合16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10及15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7，其中C.R.A.(W)为在该变焦镜头处于一广角端时该变焦镜头的一主光线入射至该成像面的最大场处的入射角，C.R.A.(T)为在该变焦镜头处于一望远端时该变焦镜头的一主光线入射至该成像面的最大场处的入射角，且ImgH为该成像面的最大像高。

Description

变焦镜头及变焦镜头模块

技术领域

本发明涉及一种镜头及镜头模块，且特别涉及一种变焦镜头(zoom lens)及变焦镜头模块(zoom lens module)。

背景技术

随着现代视讯技术的进步，近年来对于高画素、高品质的数字摄影机(digitalvideo camera,DVC)及数字相机(digital camera,DC)的镜头需求有逐渐增加的趋势，并且朝向小型化、大光圈与广视角发展。这些影像装置中的核心元件之一为变焦镜头，通过变焦镜头的光学变焦可使远、近影像能清晰地成像，因此变焦镜头的光学品质与影像成像的品质息息相关。在竞争激烈的市场中，各厂商莫不致力于改良变焦镜头的品质，并降低其制作成本，以提升上述影像装置的竞争优势。

然而，目前潜望式变焦镜头的设计，因加工较为困难且受限于较严谨的公差，故较难以同时达到高解析特性、大光圈的优势及广视角。另外，小光圈应用在夜间使用数字摄影机时，易面临光通量不足、杂讯较多以及曝光不足的窘境。举例而言，美国专利第7466500号与美国第7180684号所揭露的光圈的F数值(F-number)都在3.5以上，故易面临光通量不足的问题。

另外，美国专利第7286299号所提出的变焦镜头不仅未满足大光圈的需求，且视场角(field of view,FOV)(2ω)小，故会导致拍摄范围变小及光通量不足的缺点，进而无法满使用者需求。

除此之外，美国专利第7375901号也揭露一种变焦镜头，其中此变焦镜头包括四个透镜群。另外，美国公开专利第20120026603号揭露一种包括四个透镜群的变焦镜头。

发明内容

本发明提供一种变焦镜头及变焦镜头模块，其可应用于小型化的架构，且具有良好的光学成像品质。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种变焦镜头，适于将一物侧的景物成像于一像侧的一成像面上。变焦镜头包括一第一透镜群、一第二透镜群、一第三透镜群以及一第四透镜群。第一透镜群配置于物侧与像侧之间，且具有负屈光度。第二透镜群配置于第一透镜群与像侧之间，且具有正屈光度。第三透镜群配置于第二透镜群与像侧之间，且具有负屈光度。第四透镜群配置于第三透镜群与像侧之间。此外，第一透镜群与第四透镜群各为一固定群，第二透镜群适于相对第一透镜群移动以实现变焦。第三透镜群适于相对第一透镜群移动以实现对焦。变焦镜头符合1.90<∣T_1G/F_w|<2.40，其中T_1G为第一透镜群在变焦镜头的一光轴上的距离，F_w为变焦镜头于广角端的有效焦距(effective focal length)。

本发明的一实施例提出一种变焦镜头，适于将一物侧的景物成像于一像侧。变焦镜头包括一第一透镜群、一第二透镜群、一第三透镜群以及一第四透镜群。第一透镜群配置于物侧与像侧之间并具有负屈光度，且第一透镜群包含从物侧往像侧依序排列的一第一透镜、一棱镜及一第二透镜，并且第一透镜连结一致动器，其中当变焦镜头模块往一第一方向震动时，致动器使第一透镜往第一方向偏离变焦镜头模块的光轴。第二透镜群配置于第一透镜群与像侧之间，且具有正屈光度。第三透镜群配置于第二透镜群与像侧之间，且具有负屈光度。第四透镜群配置于第三透镜群与像侧之间，其中第一透镜群与第四透镜群各为一固定群，第二透镜群适于相对第一透镜群移动以实现变焦，第三透镜群适于相对第一透镜群移动以实现对焦。变焦镜头符合16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10及15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7，其中C.R.A.(W)为在变焦镜头处于广角端时，变焦镜头的一主光线入射至光侦测器的最大场处的入射角，C.R.A.(T)为在变焦镜头处于望远端时变焦镜头的一主光线入射至光侦测器的最大场处的入射角，且ImgH为光侦测器的最大像高。

本发明的一实施例提出一种变焦镜头模块，适于将一物侧的景物成像于一像侧。变焦镜头模块包括变焦镜头以及光侦测器。变焦镜头包括一第一透镜群、一第二透镜群、一第三透镜群以及一第四透镜群。第一透镜群配置于物侧与像侧之间，且具有负屈光度。第二透镜群配置于第一透镜群与像侧之间，且具有正屈光度。第三透镜群配置于第二透镜群与像侧之间，且具有负屈光度。第四透镜群配置于第三透镜群与像侧之间。光侦测器配置于像侧，其中变焦镜头将景物成像于光侦测器上。此外，第一透镜群与第四透镜群各为一固定群，第二透镜群适于相对第一透镜群移动以实现变焦，第三透镜群适于相对第一透镜群移动以实现对焦。变焦镜头符合16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10及15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7，其中C.R.A.(W)为在变焦镜头处于广角端时，变焦镜头的一主光线入射至光侦测器的最大场处的入射角，C.R.A.(T)为在变焦镜头处于望远端时变焦镜头的一主光线入射至光侦测器的最大场处的入射角，且ImgH为光侦测器的最大像高。

本发明的实施例可达到下列优点的至少其一。在本发明的实施例的变焦镜头与变焦镜头模块中，在第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群以及第四透镜群的相互搭配及变焦镜头模块符合16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10及15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7的条件下，变焦镜头模块可应用于小型化的架构，且具有良好的光学成像品质。

附图说明

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。

图1A至图1D是本发明一实施例的变焦镜头模块在不同变焦倍率下的结构示意图。

图1E为图1A的第一透镜与变焦镜头的光轴相对于物侧的偏移方向的示意图。

图2A至图2B为对应表一与图1A的变焦镜头模块于广角端的成像光学模拟数据图。

图2C至图2D为对应表一与图1C的变焦镜头模块于望远端的成像光学模拟数据图。

图3是本发明另一实施例的变焦镜头模块的结构示意图。

图4A至图4B为对应表四与图3的变焦镜头模块于广角端的成像光学模拟数据图。

图4C至图4D为对应表四与图3的变焦镜头模块于望远端的成像光学模拟数据图。

【主要元件符号说明】

1000、2000：变焦镜头模块

100、200：变焦镜头

110、210：第一透镜群

112、212：第一透镜

114、214：棱镜

114a、214a：反射面

116、216：第二透镜

120、220：第二透镜群

122、222：第三透镜

124、224：第四透镜

130、230：第三透镜群

131、133、221、231：双胶合透镜

132、226：第五透镜

134、228：第六透镜

136、232：第七透镜

138、234：第八透镜

140、240：第四透镜群

142、236：第九透镜

144、238：第十透镜

150、250：孔径光栏

160、260：玻璃盖

170、270：光侦测器

180、280：致动器

C：光轴

D1：第一方向

D2：第二方向

P：景物

R1～R4、R1’～R4’：坐标

S1～S24、S1’～S27’：表面

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A至图1D是本发明一实施例的变焦镜头模块在不同变焦倍率下的结构示意图，其中图1A示出变焦镜头模块处于广角端(wide-end)时的结构，图1B示出变焦镜头模块处于第一中间位(middle)时的结构，图1C示出变焦镜头模块处于第二中间位时的结构，而图1D示出变焦镜头模块处于望远端(tele-end)时的结构。

请参照图1A至图1D，本实施例的变焦镜头模块1000配置于一物侧与一像侧之间。变焦镜头模块1000适于将位于物侧的景物P成像于像侧中的成像面上，其中变焦镜头模块1000包括变焦镜头100以及光侦测器170。

详细而言，变焦镜头100包括由物侧至像侧依序排列的一第一透镜群110、一第二透镜群120、一第三透镜群130以及一第四透镜群140。第一透镜群110配置于物侧与像侧之间，且具有负屈光度。第二透镜群120配置于第一透镜群110与像侧之间，且具有正屈光度。第三透镜群130配置于第二透镜群120与像侧之间，且具有负屈光度。第四透镜群140配置于第三透镜群130与像侧之间。在本实施例中，第四透镜群140具有正屈光度。具体而言，第一透镜群110与第四透镜群140各为一固定群，也就是说，第一透镜群110与第四透镜群140相对整个变焦镜头100而言是维持固定的位置不移动，第二透镜群120适于相对第一透镜群110移动以实现变焦，第三透镜群130适于相对第一透镜群110移动以实现对焦。

此外，第二透镜群120、第三透镜群130及第四透镜群140内所各自包含的透镜数量皆为偶数。举例来说，第二透镜群120的镜片数量为二个，第三透镜群130的镜片数量为四个，以及第四透镜群140的镜片数量为二个。进一步地说，第一透镜群110包括由物侧往像侧依序排列的二个负透镜，且第四透镜群140包括由物侧往像侧依序排列的一正透镜及一负透镜，而第三透镜群130包括二个胶合透镜，其中每一胶合透镜包括二个玻璃球面透镜，且第三透镜群130内没有非球面透镜。

在本实施例中，光侦测器170配置于像侧，且光侦测器170上的感测区可形成一成像面，而变焦镜头100可将位于物侧的景物P成像于光侦测器170上，也即成像于此成像面上。光侦测器170例如为电荷耦合元件(charge coupled device,CCD)、互补式金氧半导体感测元件(complementary metal-oxide-semiconductor sensor,CMOS sensor)或感光底片。

本实施例的变焦镜头模块1000可符合下列条件：

16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10，

15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7 (1)

其中，C.R.A.(W)为在变焦镜头模块1000处于广角端时变焦镜头模块1000的一主光线入射至成像面的最大场(maximum field)处(即成像面上离变焦镜头100的光轴C最远之处，而此处与光轴C的距离即为最大像高)的入射角，此入射角也可称为主光线角(chiefray angle,C.R.A.)。此外，C.R.A.(T)为在变焦镜头模块1000处于望远端时变焦镜头模块1000的一主光线入射至该成像面的最大场处的入射角，且ImgH为成像面的最大像高(也即光侦测器170的感测区中离变焦镜头100的光轴C最远之处至光轴C的距离。当光侦测器170的光轴与变焦镜头100的光轴C重合时，最大像高即为感测区的对角线长的一半。当变焦镜头模块1000符合(1)式时，可应用于小型化的架构，例如变焦镜头模块1000可应用于手机镜头，这是因为大的主光线角适用于手机镜头的光侦测器170。

此外，本实施例的变焦镜头模块1000可满足以下条件：

TTL_W/TTL_T＝1 (2)

其中TTL_W为变焦镜头模块1000于广角端的光学总长度，TTL_T为变焦镜头模块1000于望远端的光学总长度。须特别说明的是，以本实施的变焦镜头模块1000的架构而言，光学总长度指的是变焦镜头模块1000中最接近物侧的透镜(例如为第一透镜110)面向物侧的表面S1在光轴C上的点至光侦测器170的成像面于光轴C上的距离。当变焦镜头模块1000满足(2)式时，表示变焦镜头100在变焦时并不会改变光学总长，因此变焦镜头100适合用来作为潜望镜头。

此外，本实施例的变焦镜头模块1000可满足以下条件：

9≦TTL_T/ImgH≦15 (3)

其中TTL_T为变焦镜头模块1000于望远端的光学总长度，ImgH为成像面的最大像高。

本实施例的变焦镜头模块1000还可满足以下条件：

0.9<|F_G2/F_G1|<1.5 (4)

其中F_G1为第一透镜群110的有效焦距，F_G2为第二透镜群120的有效焦距。

此外，本实施例的变焦镜头模块1000还可满足以下条件：

0.3<|F_w/F_G2|<0.9，

0.2<|F_w/F_G3|<0.9 (5)

其中F_w为变焦镜头模块1000在广角端时的有效焦距(effective focal length,EFL)，F_G2为第二透镜群120的有效焦距，且F_G3为第三透镜群130的有效焦距。因此，当变焦镜头模块1000符合(5)式时，可达到良好的成像品质。

如此一来，当C.R.A.(W)、C.R.A.(T)、TTL_W、TTL_T、ImgH满足关系式(1)至关系式(3)，以及当F_w、F_G1、F_G2以及F_G3满足关系式(4)至关系式(5)时，变焦镜头模块1000可于像侧上撷取到品质良好的影像。

下文将举例说明变焦镜头模块1000中的各透镜群的组成，但其并非用以限定本发明。

请参照图1A的变焦镜头100，第一透镜群110包括由物侧往像侧依序排列的一第一透镜112、一棱镜114及一第二透镜116，且第一透镜112及第二透镜116的屈光度依序皆为负。此外，棱镜114具有一反射面114a，而反射面114a可将来自第一透镜112的光反射至第二透镜116。具体而言，棱镜114的表面S3为入光面，而棱镜114的表面S5为出光面。来自第一透镜112的光经由表面S3进入棱镜114后，会被反射面114a反射至表面S5，并经由表面S5传递至第二透镜116。在本实施例中，反射面114a例如为一全反射面。

第二透镜群120可包括由物侧往像侧依序排列的一第三透镜122及一第四透镜124，且第三透镜122及第四透镜124的屈光度依序皆为正。第三透镜群130可包括一第五透镜132、一第六透镜134、一第七透镜136及一第八透镜138，且第五透镜132、第六透镜134、第七透镜136及第八透镜138的屈光度依序为负、正、正与负。此外，第五透镜132与第六透镜134可构成一双胶合透镜131，且第七透镜136与第八透镜138可构成一双胶合透镜133。

第四透镜群140可包括由物侧往像侧依序排列的一第九透镜142及一第十透镜144，且第九透镜142与第十透镜144的屈光度依序为正与负。

具体而言，第一透镜112例如为一双凹透镜，且第二透镜116例如为一凹面朝向像侧的凸凹透镜。第三透镜122例如为一凸面朝向该物侧的凹凸透镜，且第四透镜124例如为一双凸透镜。第五透镜132例如为一双凹透镜，第六透镜134例如为一双凸透镜，第七透镜136为一双凸透镜，且第八透镜138例如为一双凹透镜。第九透镜142例如为一双凸透镜，且第十透镜144例如为一凹面朝向该物侧的凸凹透镜。此外，在本实施例的变焦镜头100中，第一透镜112、第二透镜116、第四透镜124及第十透镜144可各为一非球面透镜。

本实施例的变焦镜头模块1000可符合下列条件：

1.90<∣T_1G/F_w∣<2.40 (6)

其中，T_1G为第一透镜群110的第一透镜112面向物侧的表面到第一透镜群110的第二透镜116的面向像侧的表面的距离〈包括棱镜114〉，即表面S1到表面S7之间沿着光轴C的距离，F_w为在广角端时的有效焦距(effective focal length)。当关系式(6)小于1.90时，会使第一透镜群110的长度变长，故无法达到镜头小型化的架构。当关系式(6)大于2.40时(即，T_1G变小时)，会使得第一群透镜110的屈光度变大，造成第一群透镜110的第一透镜112的外径变大，导致制程成本增加，并无法达到镜头小型化架构。

本实施例的变焦镜头模块1000可符合下列条件：

1<CA_p(S3)/CA_stp<1.8 (7)

其中CA_p(S3)表示棱镜114的表面S3的有效径(clear aperture)，而CA_stp表示孔径光阑150的有效径。

本实施例的变焦镜头100还可满足以下条件：

1.95＞Nd_p＞1.80 (8)

其中Nd为棱镜114的折射率。在本实施例中，由于1.95＞Nd_p＞1.80，故可减少棱镜114的尺寸及厚度，进而达到镜头小型化的功效。

另一方面，变焦镜头100可满足以下条件：

15<Vp<25，25<V1<35，20<V2<30 (9)

其中Vp为棱镜114的色散系数，V1为第九透镜142的色散系数，V2为第十透镜144的色散系数。

由于本实施例的变焦镜头100的四个透镜群110、120、130、140的屈光度采用上述负、正、负、正的组合，因此像差的程度可被有效地缩小。此外，在本实施例中，变焦镜头模块1000可具有接近三倍变焦的功能。如图1A至图1D所示，当变焦镜头模块1000的倍率从广角端(示出于图1A)依序经由第一中间位(示出于图1B)与第二中间位(示出于图1C)而逐渐变成望远端(示出于图1D)时，第二透镜群120与第三透镜群130是从靠近第四透镜群140的一侧往靠近第一透镜群110的一侧移动。

须特别说明的是，本实施例的变焦倍率是指变焦镜头模块1000中最大有效焦距长与最小有效焦距长的比率。换句话说，当第二透镜群120与第三透镜群130在第一透镜群110与第四透镜群140之间移动时，变焦镜头模块1000的有效焦距会于一定的范围内改变，而其中最大有效焦距长与最小有效焦距长的比率定义为变焦镜头模块1000的倍率。

进一步而言，第二透镜群120可视为变焦群，第三透镜群130为可为对焦群，且第二透镜群120与第三透镜群130适于在第一透镜群110与第四透镜群140间相对移动。当倍率小时，第二透镜群120及第三透镜群130会远离第一透镜群110，即为广角端。当倍率大时，第二透镜群120及第三透镜群130会接近第一透镜群110，即为望远端。换句话说，本实施例的变焦镜头模块1000可移动第二透镜群120及第三透镜群130即可具有接近三倍变焦的功效。

值得一提的是，如图1A所示，第一透镜群110还包括一个具有反射面114a的棱镜114。藉此，棱镜114可使被导引至变焦镜头模块1000的光线的行径方向可进行转折。也就是说，变焦镜头模块1000的光学变焦的方式是于变焦镜头模块1000的内部完成，故可达到变焦镜头模块1000的小型化的目的。举例而言。由于变焦镜头模块1000的变焦功能在机身内部完成，故变焦镜头模块1000可放置在手机内以改善手机镜头于数字变焦后的画质不良问题，或也可应用于小型数字摄影机(digital video,DV)产品。

另一方面，由于本实施例的第四透镜群140的屈光度为正，故可使变焦镜头模块1000的光轴C上的边缘光线入射到像平面的光路径与光轴C的夹角变大。如此一来，便可提升变焦镜头模块1000的数值孔径(numerical aperture,NA)与降低光圈的F数值(F-number)，进而达到大光圈的特性。

此外，在本实施例中，第一透镜112、第二透镜116、第四透镜124及第十透镜144可各为一非球面透镜，而变焦镜头模块1000中的其余六片透镜可为球面透镜或非球面透镜。通过非球面透镜与球面透镜的搭配，变焦镜头模块1000可实现接近三倍变焦的功效及具有高解析度优点。举例来说，变焦镜头模块1000可用于高画素镜头使用。

为了使变焦镜头模块1000具有更佳的光学品质，变焦镜头模块1000可还包括一孔径光栏150，位于第二透镜群120中。更详细地说，孔径光栏150配置于第三透镜122与第四透镜124之间，以控制入射光量。

此外，变焦镜头模块1000也可还包括一玻璃盖(cover glass)160以保护光侦测器170，其中玻璃盖160可配置于第四透镜群140的第十透镜144与光侦测器170之间。特别是，玻璃盖160朝向第十透镜144的表面S23或朝向光侦测器170的表面S24可具有滤光功能。举例来说，在玻璃盖160的表面S23或S24上可贴附红外光截止膜(IR cutting film)(未示出)，用以阻挡红外光束，并使可见光束通过。藉此，玻璃盖160可保护光侦测器170，且红外光截止膜可使光侦测器170所撷取的影像不易发生色偏的问题。

另外，本实施例的变焦镜头模块1000可选择性地配置一致动器180，其中致动器180可连接至第一透镜110。当变焦镜头模块1000相对于景物P往一第一方向D1震动时，致动器180使第一透镜110往该第一方向D1偏离变焦镜头模块1000的光轴C。如此一来，由于第一透镜110可与变焦镜头模块1000的光轴C产生相同方向的移动，因此可使成像面中的成像维持不动。反之，当变焦镜头模块1000往一第二方向D2震动时，致动器180则使第一透镜110往该第二方向D2偏离光轴C，如此仍可使成像面中的成像维持不动。本实施例并不限定第一方向D1与第二方向D2为何种方向，其可以是垂直于光轴C的任何方向，而其中第一方向D1与第二方向D2实质上为相反方向。

表一为说明通过第一透镜112偏移方向与变焦镜头100的光轴C偏移方向的关系。图1E为图1A的第一透镜与变焦镜头的光轴相对于物侧的偏移方向的示意图。请参照表一与图1E，通过第一透镜112的摆动进行光轴调整，使整体解像力不受到摆动的影响。例如：当变焦镜头100的光轴C往第一象限偏移，且偏移至(0.005,0.005)的坐标R1时，第一透镜112的光轴也往第一象限偏移，且偏移至(0.03481,0.03481)的坐标R1’，来做调整。此坐标例如是落在实质上平行于第一方向D1与第二方向D2且实质上垂直于光轴C的平面上。同理，当变焦镜头100的光轴C往第二象限偏移，且偏移至(-0.005,0.005)的坐标R2时，第一透镜112的光轴也往第二象限偏移，且偏移至(-0.03481,0.03481)的坐标R2’，来做调整。同理，当变焦镜头100的光轴C往第三象限偏移，且偏移至(-0.005,-0.005)的坐标R3时，第一透镜112的光轴也往第三象限偏移，且偏移至(-0.03481,-0.03481)的坐标R3’，来做调整。同理，当变焦镜头100的光轴C往第四象限偏移，且偏移至(0.005,-0.005)的坐标R4时，第一透镜112的光轴也往第四象限偏移，且偏移至(0.03481,-0.03481)的坐标R4’，来做调整。

(表一)

以下内容将举出变焦镜头模块1000的一实施例。需注意的是，下述的表二、表三及表四中所列的数据资料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参照本发明之后，当可应用本发明的原则对其参数或设定作适当的更动，但其仍应属于本发明的范畴内。

(表二)

在表二中，曲率半径是指每一表面的曲率半径，间距是指两相邻表面间于光轴C上的直线距离，举例来说，表面S1的间距，即表面S1至表面S2间于光轴C上的直线距离。备注栏中各透镜所对应的厚度、折射率与色散系数请参照同列中各间距、折射率与色散系数对应的数值。

此外，在表二中，表面S1、S2为第一透镜112的两表面。表面S3、S4、S5分别为棱镜114的入光面、反射面114a及出光面。表面S6、S7为第二透镜116的两表面。表面S8、S9为第三透镜122的两表面。表面S10为孔径光阑150。表面S11、S12为第四透镜124的两表面。表面S13为第五透镜132的朝向物侧的表面，表面S14为连接第五透镜132与第六透镜134的表面，且表面S15为第六透镜134的朝向像侧的表面。表面S16为第七透镜136的朝向物侧的表面，表面S17为连接第七透镜136与第八透镜138的表面，且表面S18为第八透镜138的朝向像侧的表面。表面S19、S20为第九透镜142的两表面。表面S21、S22为第十透镜144的两表面。表面S23、S24为玻璃盖160的两表面。表面S18那列的间距值为表面S18至像侧的距离。

上述的表面S1、S2、S6、S7、S11、S12、S21、S22为非球面，而非球面公式如下：

在非球面公式中，Z为光轴方向的偏移量(sag)，c是密切球面(osculatingsphere)的半径的倒数，也就是接近光轴C处的曲率半径(如表格内S1、S2的曲率半径)的倒数。K是二次曲面系数(conic constant)，y是非球面上距光轴C的垂直高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度，而A₁～A₅为非球面系数(aspheric coefficient)，其中系数A₁为0。表二所列出的是表面S1、S2、S6、S7、S11、S12、S21、S22的参数值。

(表三)

(表四)

表四分别列出变焦镜头模块1000于广角端、第一中间位置、第二中间位置及望远端时的一些重要参数值，包括有效焦距及表面S7、S12、S18的可变动距离，其中表面S7、S12及S18的间距这三列的数据分别表示表面S7、S12及S18于广角端、第一中间位、第二中间位及望远端时分别与下一个表面(例如与S8、S13及S19)的距离。另外，本实施例的变焦镜头模块1000的有效焦距的范围例如为3.2至8.7毫米(mm)，F数值(F-number)的范围例如为2.9至5.2，且视场角(field of view,FOV)(2ω)的范围例如为28度至74度。除此之外，表二至表四所对应的变焦镜头模块1000满足前述的关系式(1)至关系式(9)。

图2A至图2B为对应表二与图1A的变焦镜头模块1000于广角端的成像光学模拟数据图，图2C至图2D为对应表二与图1C的变焦镜头模块1000于望远端的成像光学模拟数据图。在此分别以波长为650nm的红光、波长555nm的绿光以及波长470nm的蓝光作为参考波段进行模拟。图2A与图2C是横向光线扇形图(transverse ray fan plot)，而图2B与图2D中的每一张图由左而右依序为场曲(field curvature)及畸变(distortion)的图形。由于图2A至图2C所显示出的图形均在标准的范围内，因此本实施例的变焦镜头模块1000具有良好的成像品质。

图3为本发明的另一实施例的变焦镜头模块的结构示意图。请参照图3，本实施例的变焦镜头模块2000与图1A的变焦镜头模块1000类似，而两者的差异主要在于，本实施例的变焦镜头模块2000的第四透镜群240的屈光度为负。

详细而言，第一透镜群210包括由物侧往像侧依序排列的一第一透镜212、一棱镜214及一第二透镜216，且第一透镜212与第二透镜216的屈光度分皆为负。此外，棱镜214具有一反射面214a，反射面214a可将来自第一透镜212的光反射至第二透镜216。第二透镜群220包括由物侧往像侧依序排列的一第三透镜222、一第四透镜224、一第五透镜226及一第六透镜228，且第三透镜222、第四透镜224、第五透镜226及第六透镜228的屈光度分别为正、正、负与正，第三透镜群230包括由物侧往像侧依序排列的一第七透镜232、一第八透镜234、一第九透镜236及一第十透镜238，且第七透镜232、第八透镜234、第九透镜236及第十透镜238的屈光度分别为负、正、负与正。第四透镜群240的屈光度为负，且第四透镜群240包括由物侧往像侧依序排列的一第十一透镜242及一第十二透镜244，且第十一透镜242与第十二透镜244的屈光度分别为负与正。

第一透镜212为一凸面朝向物侧的凸凹透镜，且第二透镜216为一双凹透镜，第三透镜222为一双凸透镜，第四透镜224为一双凸透镜，第五透镜226为一双凹透镜，且第六透镜228为一双凸透镜，第七透镜232为一双凹透镜，且第八透镜234为一双凸透镜，第九透镜236为一双凹透镜，且第十透镜238为一双凸透镜。第十一透镜242为一凹面朝向像侧的凸凹形透镜，且第十二透镜244为一双凸透镜。此外，第一透镜212、第二透镜216、第三透镜222、第十一透镜242及第十二透镜244可各为一非球面透镜。

另一方面，变焦镜头200可满足以下条件：

30<Vp<40，20<V1<30，50<V2<60 (10)

其中Vp为棱镜214的色散系数，V1为第十一透镜242的色散系数，V2为第十二透镜244的色散系数。

需要说明的是，由于变焦镜头模块2000与变焦镜头模块1000的结构相似，主要差异在于变焦镜头模块2000的第四透镜群240的屈光度为负，因此变焦镜头模块2000同样具有变焦镜头模块1000所提及的优点。换言之，若变焦镜头模块2000符合前述的关系式(1)至关系式(8)至少其中之一时，其整体尺寸及其光学品质将可获得较佳的表现。

以下内容将举出变焦镜头模块2000的一实施例。需注意的是，下述的表五、表六及表七中所列的数据资料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参照本发明之后，当可应用本发明的原则对其参数或设定作适当的更动，但其仍应属于本发明的范畴内。

(表五)

在表五中，曲率半径是指每一表面的曲率半径，间距是指两相邻表面间于光轴C上的直线距离，举例来说，表面S1’的间距，即表面S1’至表面S2’间于光轴C上的直线距离。备注栏中各透镜所对应的厚度、折射率与色散系数请参照同列中各间距、折射率与色散系数对应的数值。

此外，在表五中，表面S1’、S2’为第一透镜212的两表面。表面S3’、S4’、S5’分别为棱镜214的入光面、反射面与出光面。表面S6’、S7’为第二透镜216的两表面。表面S8’、S9’为第三透镜222的两表面。表面S10’、S11’为第四透镜224的两表面。表面S12’为第五透镜226的朝向物侧的表面，表面S13’为连接第五透镜226与第六透228的表面S14’为第六透镜228的朝向像侧的表面，且表面S14’为孔径光阑250。表面S15’为第七透镜232的朝向物侧的表面，表面S16’为连接第七透镜232与第八透镜234的表面，且表面S17’为第八透镜234的朝向像侧的表面。表面S18’、S19’为第九透镜236的两表面。表面S20’、S21’为第十透镜238的两表面。表面S22’、S23’为第十一透镜242的两表面。表面S24’、S25’为第十二透镜244的两表面。表面S26’、S27’为玻璃盖260的两表面。表面S27’的间距值为表面S27’至像侧的距离。

上述的表面S1’、S2’、S6’、S7’、S8’、S9’、S22’、S23’、S24’、S25’为非球面，而非球面公式如下：

式中，Z为光轴方向的偏移量(sag)，c是密切球面(osculating sphere)的半径的倒数，也就是接近光轴C处的曲率半径(如表格内S1’、S2’的曲率半径)的倒数。K是二次曲面系数(conic constant)，y是非球面上距光轴C的垂直高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度，而A₁～A₅为非球面系数(aspheric coefficient)，其中系数A₁为0。表五所列出的是表面S1’、S2’、S6’、S7’、S8’、S9’、S22’、S23’、S24’、S25’的参数值。

(表六)

(表七)

表七分别列出变焦镜头模块2000于广角端、第一中间位置、第二中间位置及望远端时的一些重要参数值，包括有效焦距及表面S7’、S14’、S21’的可变动距离，其中表面S7’、S14’及S21’的间距这三列的数据分别表示表面S7’、S14’及S21’于广角端、第一中间位、第二中间位及望远端时分别与下一个表面(例如与S8’、S15’及S22’)的距离。另外，本实施例的变焦镜头模块2000的有效焦距的范围例如为3.1至8.5毫米(mm)，F数值(F-number)的范围例如为2.8至5.6，且视场角(field of view,FOV)(2ω)的范围例如为28度至76度。除此之外，类似于变焦镜头模块1000，表五至表七所对应的变焦镜头模块2000满足前述的关系式(1)至关系式(6)以及关系式(8)。

图4A至图4B为对应表四与图3的变焦镜头模块2000于广角端的成像光学模拟数据图，图4C至图4D为对应表四与图3的变焦镜头模块2000于望远端的成像光学模拟数据图。在此分别以波长为650nm的红光、波长555nm的绿光以及波长470nm的蓝光作为参考波段进行模拟。图4A与图4C是横向光线扇形图，而图4B与图4D中的每一张图由左而右依序为场曲及畸变的图形。由于图4A至图4D所显示出的图形均在标准的范围内，因此本实施例的变焦镜头模块2000具有良好的成像品质。

综上所述，本发明的实施例可达到下列优点的至少其一。

1.在本发明的实施例的变焦镜头模块中，由于变焦镜头的第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群的屈过光依序为负、正及负，且第一透镜群与第四透镜群各为一固定群，第二透镜群适于相对第一透镜群移动以实现变焦，以及第三透镜群适于相对第一透镜群移动以实现对焦。此外，变焦镜头模块符合16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10及15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7。藉此，变焦镜头模块可具有简单的架构及良好的光学成像品质。

2.本发明的实施例的变焦镜头模块中，符合1.90<∣T_1G/F_w∣<2.40其中，T_1G为第一透镜群110的第一透镜112面向物侧的表面到第一透镜群110的第二透镜116的面向像侧的表面的距离，即表面S1到表面S7之间沿着光轴C的距离，F_w为在广角端时的有效焦距。当∣T_1G/F_w∣小于1.90时，会使第一透镜群110的长度变长，故无法达到镜头小型化的架构。当∣T_1G/F_w∣大于2.40时，会使得第一群透镜110的屈光度变大，造成第一群透镜110的第一透镜112的外径变大，导致制程成本增加，并无法达到镜头小型化架构。

3.本发明的实施例的变焦镜头模块中可选择性地配置一致动器，其中致动器可连接至第一透镜。当变焦镜头模块相对于景物往一第一方向震动时，致动器使第一透镜往该第一方向偏离变焦镜头模块的光轴。由于第一透镜可与变焦镜头模块的光轴产生相同方向的移动，因此可使成像面中的成像维持不动。因此本发明的变焦镜头模块不会因拍摄时所造成的震动而使影像模糊。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。另外，说明书中提及的第一透镜(群)、第二透镜(群)等用语，仅用以表示元件的名称，并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims

1.一种变焦镜头模块，适于将一物侧的景物成像于一像侧，该变焦镜头模块包括一变焦镜头和一光侦测器，其中

该变焦镜头包括：

一第一透镜群，配置于该物侧与该像侧之间，且具有负屈光度；

一第二透镜群，配置于该第一透镜群与该像侧之间，且具有正屈光度；

一第三透镜群，配置于该第二透镜群与该像侧之间，且具有负屈光度；以及

一第四透镜群，配置于该第三透镜群与该像侧之间；

该光侦测器配置于该像侧，其中该变焦镜头将该景物成像于该光侦测器上，该第一透镜群与该第四透镜群各为一固定群，该第二透镜群适于相对该第一透镜群移动以实现变焦，该第三透镜群适于相对该第一透镜群移动以实现对焦，该变焦镜头符合16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10及15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7，其中C.R.A.(W)为在该变焦镜头处于一广角端时，该变焦镜头的一主光线入射至该光侦测器的最大场处的入射角，C.R.A.(T)为在该变焦镜头处于一望远端时，该变焦镜头的一主光线入射至该光侦测器的最大场处的入射角，且ImgH为该光侦测器的最大像高。

2.如权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，该第一透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第一透镜、一棱镜及一第二透镜，该棱镜的折射率为Nd_p，且1.95＞Nd_p＞1.80。

3.如权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，该变焦镜头符合0.9<|F_G2/F_G1|<1.5，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。

4.如权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，该变焦镜头符合0.3<|F_w/F_G2|<0.9，0.2<|F_w/F_G3|<0.9，其中F_w为该变焦镜头于该广角端的有效焦距，F_G2为该第二透镜群的有效焦距，且F_G3为该第三透镜群的有效焦距。

5.如权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，该变焦镜头符合TTL_W/TTL_T＝1，其中TTL_W为该变焦镜头于该广角端的光学总长度，TTL_T为该变焦镜头于该望远端的光学总长度。

6.如权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，该变焦镜头符合9≦TTL_T/ImgH≦15，其中TTL_T为该变焦镜头于望远端的光学总长度，ImgH为该光侦测器的最大像高。

7.如权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，该第一透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第一透镜、一棱镜及一第二透镜，且该第一透镜与该第二透镜的屈光度皆为负，该第二透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第三透镜及一第四透镜，且该第三透镜与该第四透镜的屈光度皆为正，该第三透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第五透镜、一第六透镜、一第七透镜及一第八透镜，且该第五透镜、该第六透镜、该第七透镜及该第八透镜的屈光度分别为负、正、正与负，该第四透镜群的屈光度为正，且该第四透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第九透镜及一第十透镜，该第九透镜与该第十透镜的屈光度分别为正与负，且该棱镜具有一反射面，该反射面将来自该第一透镜的光反射至该第二透镜。

8.如权利要求7所述的变焦镜头模块，其特征在于，该第一透镜为一双凹透镜，该第二透镜为一凹面朝向该像侧的凸凹透镜，该第三透镜为一凸面朝向该物侧的凹凸透镜，该第四透镜为一双凸透镜，该第五透镜为一双凹透镜，该第六透镜为一双凸透镜，该第七透镜为一双凸透镜，且该第八透镜为一双凹透镜，该第九透镜为一双凸透镜，且第十透镜为一凸面朝向该像侧的凸凹透镜。

9.如权利要求7所述的变焦镜头模块，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第四透镜及该第十透镜各为一非球面透镜。

10.如权利要求7所述的变焦镜头模块，其特征在于，该变焦镜头符合15<Vp<25，25<V1<35，20<V2<30，其中Vp为该棱镜的色散系数，V1为该第九透镜的色散系数，V2为该第十透镜的色散系数。

11.如权利要求1所述的变焦镜头模块，其特征在于，该第一透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第一透镜、一棱镜及一第二透镜，且该第一透镜与该第二透镜的屈光度皆为负，该第二透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜，且该第三透镜、该第四透镜、该第五透镜及该第六透镜的屈光度分别为正、正、负与正，该第三透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第七透镜、一第八透镜、一第九透镜及一第十透镜，且该第七透镜、该第八透镜、该第九透镜及该第十透镜的屈光度分别为负、正、负与正，该第四透镜群的屈光度为负，且该第四透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第十一透镜及一第十二透镜，该第十一透镜与该第十二透镜的屈光度分别为负与正，且该棱镜具有一反射面，该反射面将来自该第一透镜的光反射至该第二透镜。

12.如权利要求11所述的变焦镜头模块，其特征在于，该第一透镜为一凸面朝向该物侧的凸凹透镜，且该第二透镜为一双凹透镜，该第三透镜为一双凸透镜，该第四透镜为一双凸透镜，该第五透镜为一双凹透镜，且该第六透镜为一双凸透镜，该第七透镜为一双凹透镜，且该第八透镜为一双凸透镜，该第九透镜为一双凹透镜，且该第十透镜为一双凸透镜，该第十一透镜为一凹面朝向该像侧的凸凹透镜，且该第十二透镜为一双凸透镜。

13.如权利要求11所述的变焦镜头模块，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第十一透镜及该第十二透镜各为一非球面透镜。

14.如权利要求11所述的变焦镜头模块，其特征在于，该变焦镜头符合30<Vp<40，20<V1<30，50<V2<60，其中Vp为该棱镜的色散系数，V1为该第十一透镜的色散系数，V2为该第十二透镜的色散系数。

15.一种变焦镜头，适于将一物侧的景物成像于一像侧的一成像面上，该变焦镜头包括：

一第一透镜群，配置于该物侧与该像侧之间并具有负屈光度，且该第一透镜群包含从该物侧往该像侧依序排列的一第一透镜、一棱镜及一第二透镜并且该第一透镜连结一致动器；

一第三透镜群，配置于该第二透镜群与该像侧之间，且具负屈光度；以及

一第四透镜群，配置于该第三透镜群与该像侧之间，

其中该第一透镜群与该第四透镜群各为一固定群，该第二透镜群适于相对该第一透镜群移动以实现变焦，该第三透镜群适于相对该第一透镜群移动以对焦，该变焦镜头符合16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10及15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7，其中C.R.A.(W)为在该变焦镜头处于一广角端时该变焦镜头的一主光线入射至该成像面的最大场处的入射角，C.R.A.(T)为在该变焦镜头处于一望远端时该变焦镜头的一主光线入射至该成像面的最大场处的入射角，且ImgH为该成像面的最大像高，其中，当该变焦镜头往一第一方向震动时，该致动器使该第一透镜往该第一方向偏离该变焦镜头的光轴。

16.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1.90<∣T_1G/F_w∣<2.40，其中T_1G为该第一透镜群沿着该变焦镜头的一光轴上的距离，F_w为该变焦镜头于该广角端的有效焦距。

17.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，第一透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一第一透镜、一棱镜及一第二透镜，且该第二透镜群还包括一孔径光阑，且该棱镜与该孔径光阑满足1<CAp(S3)/CAstp<1.8，其中CAp(S3)表示该棱镜的朝向该物侧的有效径，而CAstp表示该孔径光阑的有效径。

18.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，该第二透镜群、该第三透镜群及该第四透镜群所各自包含的透镜数量皆为偶数。

19.如权利要求18所述的变焦镜头，其特征在于，该第二透镜群的透镜数量为二个，该第三透镜群的透镜数量为四个，且该第四透镜群的透镜数量为二个。

20.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的二个负透镜，且该第四透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一正透镜及一负透镜。

21.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，该第一透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的二个负透镜，且该第四透镜群包括由该物侧往该像侧依序排列的一负透镜及一正透镜。

22.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，该第三透镜群包括二个胶合透镜，每一该胶合透镜包括二个玻璃球面透镜，且该第三透镜群内没有非球面透镜。

23.一种变焦镜头，适于将一物侧的景物成像于一像侧的一成像面上，该变焦镜头包括：

一第四透镜群，配置于该第三透镜群与该像侧之间，其中该第一透镜群与该第四透镜群各为一固定群，该第二透镜群适于相对该第一透镜群移动以实现变焦，该第三透镜群适于相对该第一透镜群移动以实现对焦，该变焦镜头符合1.90<∣T_1G/F_w∣<2.40，其中T_1G为该第一透镜群沿着该变焦镜头的一光轴上的距离，F_w为该变焦镜头于一广角端的有效焦距，该第二透镜群、该第三透镜群及该第四透镜群内所各自包含的透镜数量皆为偶数；

其中该变焦镜头符合16≧C.R.A.(W)/ImgH≧10及15≧C.R.A.(T)/ImgH≧7，其中C.R.A.(W)为在该变焦镜头处于该广角端时该变焦镜头的一主光线入射至该成像面的最大场处的入射角，C.R.A.(T)为在该变焦镜头处于一望远端时该变焦镜头的一主光线入射至该成像面的最大场处的入射角，且ImgH为该成像面的最大像高。

24.如权利要求23所述的变焦镜头，其特征在于，该第二透镜群的透镜数量为二个，该第三透镜群的透镜数量为四个，且该第四透镜群的透镜数量为二个。