CN107037574A - 成像变焦镜头的对焦机制 - Google Patents

Abstract

一种成像变焦镜头的对焦机制，该成像变焦镜头由从物侧至像侧沿一条光轴依序包含一个第一透镜群、一个第二透镜群及一个第三透镜群。该第一透镜群的等效焦距为正值且包括一个孔径光栏，该第二透镜群的等效焦距为正值，该第三透镜群的等效焦距为负值。在对焦时，该第一透镜群与第二透镜群同步移动对焦，且满足以下条件式：1.01<ΔT/ΔW<3.00；及1.50<ft/fw<5.00；其中，ΔT为该第一透镜群与该第二透镜群于最大倍率时的对焦行程移动量，ΔW为该第一透镜群与该第二透镜群于最小倍率时的对焦行程移动量，ft为该成像变焦镜头于最大倍率时的系统焦距，fw为该成像变焦镜头于最小倍率时的系统焦距。借此，能有效缩短对焦行程的移动量。

Description

成像变焦镜头的对焦机制

技术领域

本发明涉及一种成像变焦镜头，特别是涉及一种成像变焦镜头的对焦机制。

背景技术

近年来，手机和数字相机等携带型电子产品的普及使得影像模块相关技术蓬勃发展，该影像模块主要包含光学成像镜头、模块后座单元(module holder unit)与传感器(sensor)等组件，其中光学成像镜头为了满足用户摄影需求大都配置为变焦镜头，其焦距可在一定的范围内由使用者任意调整。当变焦镜头变焦至望远端时，可以将远处的物体拉近放大，当变焦镜头变焦至广角端时，可以将视野扩大以容纳更大范围的影像。

然而，上述变焦镜头由无限远处对焦至近处的对焦行程移动量正比于该变焦镜头的系统焦距，因此该变焦镜头在望远端时的系统焦距最长，此时该变焦镜头的对焦行程移动量则是最大，相对应的对焦速度是最慢，因此在既定的变焦倍率下，如何增进该变焦镜头于望远端时的对焦速度，以趋近于广角端时的对焦速度，长久以来一直是本领域产、官、学界所热切追求的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成像变焦镜头的对焦机制，能增进该变焦镜头于望远端时的对焦速度，以趋近于广角端时的对焦速度。

本发明的成像变焦镜头的对焦机制，该成像变焦镜头由从物侧至像侧沿一条光轴依序包含一个第一透镜群、一个第二透镜群及一个第三透镜群。

该第一透镜群的等效焦距为正值，且包括一个孔径光栏，该第二透镜群的等效焦距为正值，该第三透镜群的等效焦距为负值，在对焦时，该第一透镜群与该第二透镜群同步移动对焦，且满足以下条件式：

1.01<ΔT/ΔW<3.00；及

1.50<ft/fw<5.00；

较佳的，满足以下条件式：

1.1<ΔT/ΔW<2.5；及

2.30<ft/fw<3.00；

其中，ΔT为该第一透镜群与该第二透镜群于最大倍率时的对焦行程移动量，ΔW为该第一透镜群与该第二透镜群于最小倍率时的对焦行程移动量，ft为该成像变焦镜头于最大倍率时的系统焦距，fw为该成像变焦镜头于最小倍率时的系统焦距。

较佳地，该第一透镜群为三片透镜所组成，该第二透镜群为一片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

较佳地，该第一透镜群为两片透镜所组成，该第二透镜群为一片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

较佳地，该第一透镜群为四片透镜所组成，该第二透镜群为一片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

较佳地，该第一透镜群为三片透镜所组成，该第二透镜群为三片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

较佳地，该第一透镜群为四片透镜所组成，该第二透镜群为两片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

较佳地，该第一透镜群为三片透镜所组成，该第二透镜群为两片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

较佳地，该第一透镜群为两片透镜所组成，该第二透镜群为两片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

本发明的有益效果在于：本发明对焦机制在对焦时，仅同步移动上述透镜群中皆具有正屈光率的该第一透镜群及该第二透镜群，而具有负屈光率的该第三透镜群是静止不动，相较于移动整个成像变焦镜头进行对焦的对焦机制，能有效缩短对焦行程的移动量，从而能实现较快的对焦速度。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是本发明成像变焦镜头的一个第一实施例于广角端的透镜配置示意图；

图2是该第一实施例于望远端的透镜配置示意图；

图3是一个表格图，说明该第一实施例的各透镜的光学数据；

图4是一个表格图，说明该第一实施例的各透镜的非球面系数；

图5-1是该第一实施例于广角端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图5-2是该第一实施例于中间端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图5-3是该第一实施例于望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图6-1是该第一实施例于广角端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图6-2是该第一实施例于望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图7是本发明成像变焦镜头的一个第二实施例于广角端的透镜配置示意图；

图8是该第二实施例于望远端的透镜配置示意图；

图9是一个表格图，说明该第二实施例的各透镜的光学数据；

图10是一个表格图，说明该第二实施例的各透镜的非球面系数；

图11-1是该第二实施例于广角端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图11-2是该第二实施例于中间端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图11-3是该第二实施例于望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图12-1是该第二实施例于广角端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图12-2是该第二实施例于望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图13是本发明成像变焦镜头的一个第三实施例于广角端的透镜配置示意图；

图14是该第三实施例于望远端的透镜配置示意图；

图15是一个表格图，说明该第三实施例的各透镜的光学数据；

图16是一个表格图，说明该第三实施例的各透镜的非球面系数；

图17-1是该第三实施例于广角端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图17-2是该第三实施例于中间端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图17-3是该第三实施例于望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图18-1是该第三实施例于广角端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图18-2是该第三实施例于望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图19是本发明成像变焦镜头的一个第四实施例于广角端的透镜配置示意图；

图20是该第四实施例于望远端的透镜配置示意图；

图21是一个表格图，说明该第四实施例的各透镜的光学数据；

图22是一个表格图，说明该第四实施例的各透镜的非球面系数；

图23-1是该第四实施例于广角端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图23-2是该第四实施例于中间端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图23-3是该第四实施例于望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图24-1是该第四实施例于广角端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图24-2是该第四实施例于望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图25是本发明成像变焦镜头的一个第五实施例于广角端的透镜配置示意图；

图26是该第五实施例于望远端的透镜配置示意图；

图27是一个表格图，说明该第五实施例的各透镜的光学数据；

图28是一个表格图，说明该第五实施例的各透镜的非球面系数；

图29-1是该第五实施例于广角端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图29-2是该第五实施例于中间端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图29-3是该第五实施例于望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图30-1是该第五实施例于广角端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图30-2是该第五实施例于望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图31是本发明成像变焦镜头的一个第六实施例于广角端的透镜配置示意图；

图32是该第六实施例于望远端的透镜配置示意图；

图33是一个表格图，说明该第六实施例的各透镜的光学数据；

图34是一个表格图，说明该第六实施例的各透镜的非球面系数；

图35-1是该第六实施例于广角端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图35-2是该第六实施例于中间端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图35-3是该第六实施例于望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图36-1是该第六实施例于广角端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图36-2是该第六实施例于望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图37是本发明成像变焦镜头的一个第七实施例于广角端的透镜配置示意图；

图38是该第七实施例于望远端的透镜配置示意图；

图39是一个表格图，说明该第七实施例的各透镜的光学数据；

图40是一个表格图，说明该第七实施例的各透镜的非球面系数；

图41-1是该第七实施例于广角端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图41-2是该第七实施例于中间端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图41-3是该第七实施例于望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图42-1是该第七实施例于广角端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图42-2是该第七实施例于望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差图；

图43是一个表格图，说明本发明成像变焦镜头的该第一实施例至该第七实施例的光学参数。

具体实施方式

在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

参阅图1与图2，分别显示本发明成像变焦镜头的对焦机制的一个第一实施例的该成像变焦镜头于广角端(wide)及望远端(tele)时各透镜的位置。该成像变焦镜头从物侧至像侧沿一条光轴I依序包含一个等效焦距为正值的第一透镜群G1、一个等效焦距为正值的第二透镜群G2、一个等效焦距为负值的第三透镜群G3，及一个滤光片8。当由一个待摄物(图未示)所发出的光线进入该成像变焦镜头，并经由该第一透镜群G1、该第二透镜群G2、该第三透镜群G3，及该滤光片8后，会在一个成像面(Image Plane)100形成一个影像。该滤光片8为红外线滤光片(IR Cut Filter)，用于防止光线中的红外线透射至该成像面100而影响成像质量。补充说明的是，物侧是朝向该待摄物的一侧，而像侧是朝向该成像面100的一侧。

该成像变焦镜头由广角端变焦至望远端时，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2沿着该光轴I的间距变大，该第二透镜群G2与该第三透镜群G3沿着该光轴I的间距变小，该第三透镜群G3与该滤光片8的物侧面81沿着该光轴I的间距变大，上述间距随着该成像变焦镜头由广角端变焦至望远端而变动的情形，可由图1及图2中明显看出。该成像变焦镜头的变焦时各透镜群G1、G2、G3皆能沿该光轴I移动，使得各透镜群G1、G2、G3的移动量变小，可缩短变焦时间。

该第一实施例的对焦机制是通过同步移动该第一透镜群G1与该第二透镜群G2进行对焦，而该第三透镜群G3是静止不动。在本实施例中，该成像变焦镜头的近拍距离为20厘米，该成像变焦镜头于最大倍率(望远端)时的系统焦距ft为12.9875mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最大倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔT为0.129mm，而该成像变焦镜头于最小倍率(广角端)时的系统焦距fw为4.9558mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最小倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔW为0.079mm。

其中，于本实施例，依序自物侧至像侧，该第一透镜群G1包括一个孔径光栏9、一个第一透镜1、一个第二透镜2及一个第三透镜3。该第二透镜群G2包括一个第四透镜4。该第三透镜群G3包括一个第五透镜5。该第一透镜1、该第二透镜2、该第三透镜3、该第四透镜4、该第五透镜5，及该滤光片8都分别具有一个朝向物侧且使成像光线通过的物侧面11、21、31、41、51、81，及一个朝向像侧且使成像光线通过的像侧面12、22、32、42、52、82。

此外，为了满足产品轻量化的需求，该第一透镜1至该第五透镜5皆为具备屈光率且都是塑料材质所制成，但该第一透镜1至该第五透镜5的材质仍不以此为限制。

该第一透镜1具有正屈光率，且该第一透镜1的物侧面11与像侧面12皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第二透镜2具有正屈光率，且该第二透镜2的物侧面21与像侧面22皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第三透镜3具有负屈光率，且该第三透镜3的物侧面31与像侧面32皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第四透镜4具有正屈光率，且该第四透镜4的物侧面41与像侧面42皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第五透镜5具有负屈光率，且该第五透镜5的物侧面51与像侧面52皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面。在本实施例中，只有上述透镜1、2、3、4、5具有屈光率。

图3中的表格数据列出该第一实施例的成像变焦镜头的详细资料，其包含该成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端时的系统焦距，及各透镜的曲率半径、厚度、折射率及色散系数(Abbe Number)，以及该孔径光栏9分别于广角端、中间端及望远端时的光圈值。

此外，上述非球面的形状态样是依下列公式定义：

其中，Y为非球面曲线上的点与光轴I的距离；Z为非球面的深度(非球面上距离光轴为Y的点，与相切于非球面光轴上顶点的切面，两者间的垂直距离)；R为透镜表面的曲率半径；K为锥面系数(conicconstant)；A_2i为第2i阶非球面系数。然而，图4中的表格数据列出该第一实施例的成像变焦镜头的各透镜1、2、3、4、5的物侧面11、21、31、41、51及像侧面12、22、32、42、52的锥面系数及非球面系数。

图5-1、图5-2及图5-3分别显示该第一实施例的成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端的纵向球差(longitudinal sphericalaberration)、像散场曲曲线(astigmatism field curves)及畸变像差(distortion aberration)，图6-1及图6-2分别显示该第一实施例的成像变焦镜头分别于广角端及望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，各图中标示(a)的图式说明该成像变焦镜头的纵向球差，各图中标示(b)与(c)的图式则分别说明该成像变焦镜头在该成像面上有关弧矢(sagittal)方向的像散场曲曲线，及子午(tangential)方向的像散场曲曲线，各图中标示(d)的图式则说明该成像变焦镜头在该成像面上的畸变像差。本第一实施例的各纵向球差图式显示每一种波长所成的曲线皆很靠近并向中间靠近，说明每一种波长不同高度的离轴光线皆集中在成像点附近，由每一个波长的曲线的偏斜幅度可看出，不同高度的离轴光线的成像点偏差控制在±0.25mm范围内，故本第一实施例确实明显改善不同波长的球差，此外，三种代表波长彼此间的距离也相当接近，代表不同波长光线的成像位置已相当集中，因而使色像差也获得明显改善。

在本第一实施例标示(b)与(c)的两种像散场曲曲线图式中，在整个视场范围内的焦距变化量落在±0.5mm内，说明该成像变焦镜头能有效消除像差。而本第一实施例标示(d)的畸变像差图式则显示该成像变焦镜头的畸变像差维持在±2％的范围内，说明该成像变焦镜头的畸变像差已符合光学系统的成像质量要求。

参阅图7及图8，为本发明成像变焦镜头的对焦机制的一个第二实施例，其与该第一实施例大致相似，仅该成像变焦镜头的各透镜群G1、G2、G3的透镜数量、各透镜的光学数据、非球面系数及所述透镜间的参数或多或少有些不同，其中，该成像变焦镜头于最大倍率(望远端)时的系统焦距ft为13.0122mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最大倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔT为0.142mm，而该成像变焦镜头于最小倍率(广角端)时的系统焦距fw为4.9883mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最小倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔW为0.082mm。该第二实施例的该成像变焦镜头的该第一透镜群G1包括一个孔径光栏9、一个第一透镜1及一个第二透镜2，该第二透镜群G2包括一个第三透镜3，该第三透镜群G3包括一个第四透镜4。

该第一透镜1具有正屈光率，且该第一透镜1的物侧面11与像侧面12皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第二透镜2具有负屈光率，且该第二透镜2的物侧面21与像侧面22皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第三透镜3具有正屈光率，且该第三透镜3的物侧面31与像侧面32皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第四透镜4具有负屈光率，且该第四透镜4的物侧面41与像侧面42皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面。在本实施例中，只有上述透镜1、2、3、4具有屈光率。

图9中的表格数据列出该第二实施例的成像变焦镜头的详细资料，其包含该成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端时的系统焦距，及各透镜的曲率半径、厚度、折射率及色散系数，以及该孔径光栏9分别于广角端、中间端及望远端时的光圈值。图10中的表格数据列出该第二实施例的成像变焦镜头的各透镜1、2、3、4的物侧面11、21、31、41及像侧面12、22、32、42的锥面系数及非球面系数。

图11-1、图11-2及图11-3分别显示该第二实施例的成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，图12-1及图12-2分别显示该第二实施例的成像变焦镜头分别于广角端及望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，可看出本第二实施例也能维持良好光学性能。

参阅图13及图14，为本发明成像变焦镜头的一个第三实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各透镜群G1、G2、G3的透镜数量、各透镜的光学数据、非球面系数及所述透镜间的参数或多或少有些不同，其中，该成像变焦镜头于最大倍率(望远端)时的系统焦距ft为12.9785mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最大倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔT为0.113mm，而该成像变焦镜头于最小倍率(广角端)时的系统焦距fw为4.9402mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最小倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔW为0.075mm。该第三实施例的该成像变焦镜头的该第一透镜群G1包括一个孔径光栏9、一个第一透镜1、一个第二透镜2、一个第三透镜3及一个第四透镜4，该第二透镜群G2包括一个第五透镜5，该第三透镜群G3包括一个第六透镜6。

该第一透镜1具有正屈光率，且该第一透镜1的物侧面11与像侧面12皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第二透镜2具有负屈光率，且该第二透镜2的物侧面21与像侧面22皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第三透镜3具有正屈光率，且该第三透镜3的物侧面31与像侧面32皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第四透镜4具有负屈光率，且该第四透镜4的物侧面41与像侧面42皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第五透镜5具有正屈光率，且该第五透镜5的物侧面51与像侧面52皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第六透镜6具有负屈光率，且该第六透镜6的物侧面61与像侧面62皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面。在本实施例中，只有上述透镜1、2、3、4、5、6具有屈光率。

图15中的表格数据列出该第三实施例的成像变焦镜头的详细资料，其包含该成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端时的系统焦距，及各透镜的曲率半径、厚度、折射率及色散系数，以及该孔径光栏9分别于广角端、中间端及望远端时的光圈值。图16中的表格数据列出该第三实施例的成像变焦镜头的各透镜1、2、3、4、5、6的物侧面11、21、31、41、51、61及像侧面12、22、32、42、52、62的锥面系数及非球面系数。

图17-1、图17-2及图17-3分别显示该第三实施例的成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，图18-1及图18-2分别显示该第三实施例的成像变焦镜头分别于广角端及望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，可看出本第三实施例也能维持良好光学性能。

参阅图19及图20，为本发明成像变焦镜头的一个第四实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各透镜群G1、G2、G3的透镜数量、各透镜的光学数据、非球面系数及所述透镜间的参数或多或少有些不同，其中，该成像变焦镜头于最大倍率(望远端)时的系统焦距ft为12.5516mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最大倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔT为0.132mm，而该成像变焦镜头于最小倍率(广角端)时的系统焦距fw为4.8969mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最小倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔW为0.082mm。该第四实施例的该成像变焦镜头的该第一透镜群G1包括一个孔径光栏9、一个第一透镜1、一个第二透镜2及一个第三透镜3，该第二透镜群G2包括一个第四透镜4、一个第五透镜5及一个第六透镜6，该第三透镜群G3包括一个第七透镜7。

该第一透镜1具有正屈光率，且该第一透镜1的物侧面11与像侧面12皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凹向像侧的凹面，该第二透镜2具有正屈光率，且该第二透镜2的物侧面21与像侧面22皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凹向像侧的凹面，该第三透镜3具有负屈光率，且该第三透镜3的物侧面31与像侧面32皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第四透镜4具有负屈光率，且该第四透镜4的物侧面41与像侧面42皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第五透镜5具有正屈光率，且该第五透镜5的物侧面51与像侧面52皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第六透镜6具有正屈光率，且该第六透镜6的物侧面61与像侧面62皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第七透镜7具有负屈光率，且该第七透镜7的物侧面71与像侧面72皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面。在本实施例中，只有上述透镜1、2、3、4、5、6、7具有屈光率。

图21中的表格数据列出该第四实施例的成像变焦镜头的详细资料，其包含该成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端时的系统焦距，及各透镜的曲率半径、厚度、折射率及色散系数，以及该孔径光栏9分别于广角端、中间端及望远端时的光圈值。图22中的表格数据列出该第四实施例的成像变焦镜头的各透镜1、2、3、4、5、6、7的物侧面11、21、31、41、51、61、71及像侧面12、22、32、42、52、62、72的锥面系数及非球面系数。

图23-1、图23-2及图23-3分别显示该第四实施例的成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，图24-1及图24-2分别显示该第四实施例的成像变焦镜头分别于广角端及望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，可看出本第三实施例也能维持良好光学性能。

参阅图25及图26，为本发明成像变焦镜头的一个第五实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各透镜群G1、G2、G3的透镜数量、各透镜的光学数据、非球面系数及所述透镜间的参数或多或少有些不同，其中，该成像变焦镜头于最大倍率(望远端)时的系统焦距ft为15.7905mm，第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最大倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔT为0.221mm，而该成像变焦镜头于最小倍率(广角端)时的系统焦距fw为5.8311mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最小倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔW为0.115mm。该第五实施例的该成像变焦镜头的该第一透镜群G1包括一个孔径光栏9、一个第一透镜1、一个第二透镜2、一个第三透镜3及一个第四透镜4，该第二透镜群G2包括一个第五透镜5及一个第六透镜6，该第三透镜群G3包括一个第七透镜7。

该第一透镜1具有正屈光率，且该第一透镜1的物侧面11与像侧面12皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第二透镜2具有负屈光率，且该第二透镜2的物侧面21与像侧面22皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第三透镜3具有正屈光率，且该第三透镜3的物侧面31与像侧面32皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第四透镜4具有负屈光率，且该第四透镜4的物侧面41与像侧面42皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第五透镜5具有正屈光率，且该第五透镜5的物侧面51与像侧面52皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第六透镜6具有正屈光率，且该第六透镜6的物侧面61与像侧面62皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第七透镜7具有负屈光率，且该第七透镜7的物侧面71与像侧面72皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面。在本实施例中，只有上述透镜1、2、3、4、5、6、7具有屈光率。

图27中的表格数据列出该第五实施例的成像变焦镜头的详细资料，其包含该成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端时的系统焦距，及各透镜的曲率半径、厚度、折射率及色散系数，以及该孔径光栏9分别于广角端、中间端及望远端时的光圈值。图28中的表格数据列出该第五实施例的成像变焦镜头的各透镜1、2、3、4、5、6、7的物侧面11、21、31、41、51、61、71及像侧面12、22、32、42、52、62、72的锥面系数及非球面系数。

图29-1、图29-2及图29-3分别显示该第五实施例的成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，图30-1及图30-2分别显示该第五实施例的成像变焦镜头分别于广角端及望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，可看出本第五实施例也能维持良好光学性能。

参阅图31及图32，为本发明成像变焦镜头的一个第六实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各透镜群G1、G2、G3的透镜数量、各透镜的光学数据、非球面系数及所述透镜间的参数或多或少有些不同，其中，该成像变焦镜头于最大倍率(望远端)时的系统焦距ft为13.7548mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最大倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔT为0.147mm，而该成像变焦镜头于最小倍率(广角端)时的系统焦距fw为5.0085mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最小倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔW为0.093mm。该第六实施例的该成像变焦镜头的该第一透镜群G1包括一个孔径光栏9、一个第一透镜1、一个第二透镜2及一个第三透镜3，该第二透镜群G2包括一个第四透镜4及一个第五透镜5，该第三透镜群G3包括一个第六透镜6。

该第一透镜1具有正屈光率，且该第一透镜1的物侧面11与像侧面12皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凹向像侧的凹面，该第二透镜2具有正屈光率，且该第二透镜2的物侧面21与像侧面22皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第三透镜3具有负屈光率，且该第三透镜3的物侧面31与像侧面32皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第四透镜4具有正屈光率，且该第四透镜4的物侧面41与像侧面42皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第五透镜5具有正屈光率，且该第五透镜5的物侧面51与像侧面52皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第六透镜6具有负屈光率，且该第六透镜6的物侧面61与像侧面62皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面。在本实施例中，只有上述透镜1、2、3、4、5、6具有屈光率。

图33中的表格数据列出该第六实施例的成像变焦镜头的详细资料，其包含该成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端时的系统焦距，及各透镜的曲率半径、厚度、折射率及色散系数，以及该孔径光栏9分别于广角端、中间端及望远端时的光圈值。图34中的表格数据列出该第六实施例的成像变焦镜头的各透镜1、2、3、4、5、6的物侧面11、21、31、41、51、61及像侧面12、22、32、42、52、62的锥面系数及非球面系数。

图35-1、图35-2及图35-3分别显示该第六实施例的成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，图36-1及图36-2分别显示该第六实施例的成像变焦镜头分别于广角端及望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，可看出本第六实施例也能维持良好光学性能。

参阅图37及图38，为本发明成像变焦镜头的一个第七实施例，其与该第一实施例大致相似，仅各透镜群G1、G2、G3的透镜数量、各透镜的光学数据、非球面系数及所述透镜间的参数或多或少有些不同，其中，该成像变焦镜头于最大倍率(望远端)时的系统焦距ft为15.3659mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最大倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔT为0.175mm，而该成像变焦镜头于最小倍率(广角端)时的系统焦距fw为5.6314mm，该第一透镜群G1与该第二透镜群G2于最小倍率时由无限远处对焦至近处(近拍距离)的对焦行程移动量ΔW为0.109mm。该第七实施例的该成像变焦镜头的该第一透镜群G1包括一个孔径光栏9、一个第一透镜1及一个第二透镜2，该第二透镜群G2包括一个第三透镜3及一个第四透镜4，该第三透镜群G3包括一个第五透镜5。

该第一透镜1具有正屈光率，且该第一透镜1的物侧面11与像侧面12皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凹向像侧的凹面，该第二透镜2具有负屈光率，且该第二透镜2的物侧面21与像侧面22皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面，该第三透镜3具有正屈光率，且该第三透镜3的物侧面31与像侧面32皆为非球面并分别为一个凸向物侧的凸面及一个凸向像侧的凸面，该第四透镜4具有正屈光率，且该第四透镜4的物侧面41与像侧面42皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凸向像侧的凸面，该第五透镜5具有负屈光率，且该第五透镜5的物侧面51与像侧面52皆为非球面并分别为一个凹向物侧的凹面及一个凹向像侧的凹面。在本实施例中，只有上述透镜1、2、3、4、5具有屈光率。

图39中的表格数据列出该第七实施例的成像变焦镜头的详细资料，其包含该成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端时的系统焦距，及各透镜的曲率半径、厚度、折射率及色散系数，以及该孔径光栏9分别于广角端、中间端及望远端时的光圈值。图40中的表格数据列出该第七实施例的成像变焦镜头的各透镜1、2、3、4、5的物侧面11、21、31、41、51及像侧面12、22、32、42、52的锥面系数及非球面系数。

图41-1、图41-2及图41-3分别显示该第七实施例的成像变焦镜头分别于广角端、中间端及望远端的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，图42-1及图42-2分别显示该第七实施例的成像变焦镜头分别于广角端及望远端且对焦于20厘米处的纵向球差、像散场曲曲线及畸变像差，可看出本第七实施例也能维持良好光学性能。

再配合参阅图43，为上述七个实施例的各项光学参数的表格图，当本发明成像变焦镜头中的各项光学参数间的关系式满足下列条件式时，有较佳的光学性能表现，同时能达到较快的对焦速度：

一、该成像变焦镜头于最大倍率时的系统焦距ft与该成像变焦镜头于最小倍率时的系统焦距fw的比值越大，表示该成像变焦镜头的变焦倍率比值越大，则各透镜群的移动量大，且光圈值通常也会随之变大，造成集光效率变差，若能能满足以下条件式1.50<ft/fw<5.00，能使得该成像变焦镜头能具有适当的变焦倍率比值，且光圈值能维持一定大小以具有良好的集光效率，较佳地限制为2.30<ft/fw<3.00。

二、本发明成像变焦镜头的对焦机制通过不让具有负屈光率的第三透镜群G3加入对焦，只同步驱动具有正屈光率的第一透镜群G1和第二透镜群G2进行对焦，目的就是让进行移动对焦的透镜群的焦距越短，其对焦行程移动量就越短，相对的对焦速度就越快。若能满足以下条件式1.01<ΔT/ΔW<3.00，能使得该成像变焦镜头在适当的变焦倍率比值下，能有效缩短对焦行程移动量，使得该成像变焦镜头在最大倍率时的对焦速度能趋近于在最小倍率时的对焦速度，较佳地限制为1.10<ΔT/ΔW<2.50。

然而，有鉴于光学系统设计的不可预测性，前述所列的示例性限定关系式，也可任意选择性地合并不等数量施用于本发明的实施态样中，使本发明成像变焦镜头的变焦倍率比值提高、对焦速度提升、成像质量提升，或组装良率提升而改善先前技术的缺点。在实施本发明时，除了前述关系式外，也可针对单一个透镜或广泛性地针对多个透镜额外设计出其他更多的透镜的凹凸曲面排列等细部结构，以加强对系统性能及/或分辨率的控制。须注意的是，此些细节需在无冲突的情况下，选择性地合并施用于本发明的其他实施例当中。

归纳上述，本发明成像变焦镜头的对焦机制，可获致下述的功效及优点，故能达到本发明的目的：

该第一透镜群G1的等效焦距小且为正值，以及该第二透镜群G2的等效焦距小且为正值，不仅在变焦移动时能有效改变该成像变焦镜头的系统焦距，以提高该成像变焦镜头的变焦倍率比值，另外在本发明对焦机制下，也就是同步移动该第一透镜群G1及该第二透镜群G2进行对焦时，使得该成像变焦镜头在适当的变焦倍率比值下，能有效缩短对焦行程的移动量，以提高该成像变焦镜头的对焦速度。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (9)

1.一种成像变焦镜头的对焦机制，该成像变焦镜头由从物侧至像侧沿一条光轴依序包含一个第一透镜群、一个第二透镜群及一个第三透镜群，其特征在于：

该第一透镜群的等效焦距为正值，且包括一个孔径光栏，该第二透镜群的等效焦距为正值，该第三透镜群的等效焦距为负值，在对焦时，该第一透镜群与该第二透镜群同步移动对焦，且满足以下条件式：

1.01<ΔT/ΔW<3.00；及

1.50<ft/fw<5.00；

其中，ΔT为该第一透镜群与该第二透镜群于最大倍率时的对焦行程移动量，ΔW为该第一透镜群与该第二透镜群于最小倍率时的对焦行程移动量，ft为该成像变焦镜头于最大倍率时的系统焦距，fw为该成像变焦镜头于最小倍率时的系统焦距。

2.根据权利要求1所述的成像变焦镜头的对焦机制，其特征在于：该第一透镜群为三片透镜所组成，该第二透镜群为一片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

3.根据权利要求1所述的成像变焦镜头的对焦机制，其特征在于：该第一透镜群为两片透镜所组成，该第二透镜群为一片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

4.根据权利要求1所述的成像变焦镜头的对焦机制，其特征在于：该第一透镜群为四片透镜所组成，该第二透镜群为一片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

5.根据权利要求1所述的成像变焦镜头的对焦机制，其特征在于：该第一透镜群为三片透镜所组成，该第二透镜群为三片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

6.根据权利要求1所述的成像变焦镜头的对焦机制，其特征在于：该第一透镜群为四片透镜所组成，该第二透镜群为两片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

7.根据权利要求1所述的成像变焦镜头的对焦机制，其特征在于：该第一透镜群为三片透镜所组成，该第二透镜群为两片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

8.根据权利要求1所述的成像变焦镜头的对焦机制，其特征在于：该第一透镜群为两片透镜所组成，该第二透镜群为两片透镜所组成，该第三透镜群为一片透镜所组成。

9.一种成像变焦镜头的对焦机制，该成像变焦镜头由从物侧至像侧沿一条光轴依序包含一个第一透镜群、一个第二透镜群及一个第三透镜群，其特征在于：

该第一透镜群的等效焦距为正值，该第二透镜群的等效焦距为正值，该第三透镜群的等效焦距为负值，在对焦时，该第一透镜群与该第二透镜群同步移动对焦，且满足以下条件式：

1.1<ΔT/ΔW<2.5；及

2.30<ft/fw<3.00；

其中，ΔT为该第一透镜群与该第二透镜群于最大倍率时的对焦行程移动量，ΔW为该第一透镜群与该第二透镜群于最小倍率时的对焦行程移动量，ft为该成像变焦镜头于最大倍率时的系统焦距，fw为该成像变焦镜头于最小倍率时的系统焦距。