CN107728299A - 变焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变焦镜头，其包括第一透镜群与第二透镜群。第一透镜群与第二透镜群的屈光度分别为负、正。第一透镜群包括从物侧至像侧依序排列的第一透镜、第二透镜以及第三透镜。第二透镜群配置于第一透镜群与像侧之间，并包括从物侧至像侧依序排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜。变焦镜头符合‑2.4<f1/fw<‑1.0，其中f1为第一透镜群的有效焦距，且fw为变焦镜头切换至广角端时的有效焦距。第一透镜、第二透镜以及第三透镜至少其一的阿贝数大于70。变焦镜头的透镜总数不超过11片。

Description

变焦镜头
技术领域
本发明关于一种镜头，且特别关于一种变焦镜头。
背景技术
一般而言，目前市面上常见的变焦镜头多属大光圈广角变焦镜头，然而由于广角镜头无法清晰分辨较远的影像，因此在长廊、卖场长型货架等场所的较长距离的安全监控应用上，大光圈广角变焦镜头就无法符合须清晰分辨较远影像的需求。
另一方面，在变焦镜头中，为了消除像差(image aberration)与色差(chromaticaberration)，会使用非球面透镜来实现广角的目的。尽管非球面透镜对矫正像差的效果良好，但使用过多的非球面透镜会导致成本提高。
因此如何兼顾变焦镜头的影像品质及降低生产成本的考虑，已成为相关领域技术发展的重要课题之一。
美国专利第7405885号、第7061687号、第7489452号及第4348082号以及美国公开第2010182677号及第2006034000号皆提出了一种变焦镜头。
发明内容
本发明提供一种变焦镜头，其具有长景深、高解析与大光圈的优点。
本发明的其它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它目的，本发明的一实施例提出一种变焦镜头，其包括第一透镜群以及第二透镜群。第一透镜群具有负屈光度，且第一透镜群包括从物侧至像侧依序排列的第一透镜、第二透镜以及第三透镜。第二透镜群具有正屈光度，并配置于第一透镜群与像侧之间。第二透镜群包括从物侧至像侧依序排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜，且第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜的屈光度分别为正、负、正、负、正。变焦镜头符合-2.4<f1/fw<-1.0，f1为第一透镜群的有效焦距，fw为变焦镜头切换至广角端时的有效焦距。
在本发明的一实施例中，上述的变焦镜头还包括孔径光阑，配置于第一透镜群与第二透镜群之间，并相对于变焦镜头固定不动，第一透镜群与第二透镜群适于相对孔径光阑移动，以使变焦镜头在广角端与望远端之间切换，其中第二透镜群适于移动以进行变焦，且第一透镜群适于移动以进行对焦。
在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、第二透镜以及第三透镜的屈光度分别为正、负、负。
在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、第二透镜及第三透镜分别为凹面朝向物侧的凹凸透镜、双凹透镜及凸面朝向像侧的凸凹透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、第二透镜及第三透镜分别为凹面朝向物侧的凹凸透镜、双凹透镜及双凹透镜。
在本发明的一实施例中，上述的变焦镜头符合-2.4<f1/fw<-1.9，其中f1为第一透镜群的有效焦距，fw为变焦镜头切换至广角端时的有效焦距。
在本发明的一实施例中，上述的变焦镜头符合1.3<|f1/f2|<1.7，其中f1为第一透镜群的有效焦距，f2为第二透镜群的有效焦距。
在本发明的一实施例中，上述的变焦镜头符合D/TTLW＞0.65以及D/TTLT＞0.75，其中D为孔径光阑至位于像侧的成像面的距离；TTLW为变焦镜头切换至广角端时，第一透镜面向物侧的表面与变焦镜头的光轴相交的交点至成像面的距离；TTLT为变焦镜头切换至望远端时，第一透镜面向物侧的表面与变焦镜头的光轴相交的交点至成像面的距离。
在本发明的一实施例中，上述的第二透镜群还包括第九透镜，配置于第四透镜与第五透镜之间，且第九透镜的屈光度为正。
在本发明的一实施例中，上述的第九透镜为双凸透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的屈光度分别为负、负、正。
在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、第二透镜及第三透镜分别为双凹透镜、双凹透镜及凹面朝向像侧的凹凸透镜。
在本发明的一实施例中，上述的变焦镜头还包括第三透镜群，具有正屈光度，配置于物侧与第一透镜群之间，第三透镜群包括从物侧至像侧依序排列的第十透镜以及第十一透镜，且第十透镜、第十一透镜的屈光度分别为正、负。
在本发明的一实施例中，上述的第十透镜以及第十一透镜各为一球面透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第十透镜以及第十一透镜分别为双凸透镜及凸面朝向像侧的凸凹透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第三透镜群相对于变焦镜头固定不动。
在本发明的一实施例中，上述的变焦镜头符合-1.4<f1/fw<-1.0，其中f1为第一透镜群的有效焦距，fw为变焦镜头切换至广角端时的有效焦距。
在本发明的一实施例中，上述的变焦镜头符合0.8<|f1/f2|<1.2，其中f1为第一透镜群的有效焦距，f2为第二透镜群的有效焦距。
在本发明的一实施例中，上述的变焦镜头符合D/TTL＞0.45，其中D为孔径光阑至位于像侧的成像面的距离，TTL为第十透镜面向物侧的表面与变焦镜头的光轴相交的交点至成像面的距离。
在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、第二透镜以及第三透镜各为一球面透镜，且第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜至少其一为一非球面透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第四透镜为非球面透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜及第八透镜分别为双凸透镜、凸面朝向物侧的凸凹透镜、双凸透镜、凸面朝向物侧的凸凹透镜及凹面朝向像侧的凹凸透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜及第八透镜分别为凹面朝向像侧的凹凸透镜、凸面朝向物侧的凸凹透镜、双凸透镜、双凹透镜及凹面朝向像侧的凹凸透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜及第八透镜分别为凹面朝向像侧的凹凸透镜、凸面朝向物侧的凸凹透镜、双凸透镜、凸面朝向物侧的凸凹透镜及凹面朝向像侧的凹凸透镜。
在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、第二透镜以及第三透镜至少其一的阿贝数大于70。
在本发明的一实施例中，上述的第二透镜群中的至少两个相邻透镜形成一双胶合透镜，且至少两个相邻透镜中至少其一的阿贝数大于70。
基于上述，本发明的实施例的变焦镜头搭配屈光度分别为负与正的第一透镜群与第二透镜群，且通过第一透镜群与第二透镜群的搭配，来降低像差与色差。因此，本发明之实施例的变焦镜头具有良好的光学成像品质。
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。
附图说明
图1A至图1B分别是本发明一实施例的一种变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。
图2A至图2D是图1A的变焦镜头于广角端时的光学模拟数据图。
图2E至图2H是图1B的变焦镜头于望远端时的光学模拟数据图。
图3A至图3B分别是本发明另一实施例的一种变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。
图4A至图4D是图3A的变焦镜头于广角端时的光学模拟数据图。
图4E至图4H是图3B的变焦镜头于望远端时的光学模拟数据图。
图5A至图5B分别是本发明又一实施例的一种变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。
图6A至图6D是图5A的变焦镜头于广角端时的光学模拟数据图。
图6E至图6H是图5B的变焦镜头于望远端时的光学模拟数据图。
图7A至图7B分别是本发明再一实施例的一种变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。
图8A至图8D是图7A的变焦镜头于广角端时的光学模拟数据图。
图8E至图8H是图7B的变焦镜头于望远端时的光学模拟数据图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、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1B分别是本发明一实施例的一种变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。请参照图1A至图1B，在本实施例中，变焦镜头100包括第一透镜群110以及第二透镜群120，其中第一透镜群110具有负屈光度，而与第二透镜群120具有正屈光度。第一透镜群110包括从物侧至像侧依序排列的第一透镜111、第二透镜112以及第三透镜113。第一透镜111、第二透镜112以及第三透镜113的屈光度分别为正、负、负。第二透镜群120配置于第一透镜群110与像侧之间。第二透镜群120包括从物侧至像侧依序排列的第四透镜121、第五透镜122、第六透镜123、第七透镜124及第八透镜125，且第四透镜121、第五透镜122、第六透镜123、第七透镜124以及第八透镜125的屈光度分别为正、负、正、负、正。
此外，请参照图1A至图1B，在本实施例中，变焦镜头100还包括滤光片130，且滤光片130的其中一表面(表面S108)为孔径光阑131(Aperture stop)。孔径光阑131配置于第一透镜群110与第二透镜群120之间，并相对于变焦镜头100固定不动，第一透镜群110与第二透镜群120适于相对于孔径光阑131移动，以使变焦镜头100在广角端(wide-end)与望远端(tele-end)之间切换。具体而言，在本实施例中，第二透镜群120具有变焦(zoom)功能，并适于移动以进行变焦，且第一透镜群110具有调焦(focus)功能，并适于移动以进行对焦。
更详细而言，当第一透镜群110与第二透镜群120朝接近彼此的方向移动时，变焦镜头100由广角端往望远端切换，此时变焦镜头100的可变间距d1、d2会变小，可变间距d3会变大，而变焦镜头100的焦距将可从广角端(如图1A所示)变成望远端(如图1B所示)。反之，当第一透镜群110与第二透镜群120朝远离彼此的方向移动时，变焦镜头100由望远端往广角端切换，此时变焦镜头100的可变间距d1、d2会变大，可变间距d3会变小，而变焦镜头100的焦距也会从望远端(如图1B所示)变成广角端(如图1A所示)。在变焦的过程中，孔径光阑131一直是固定不动的。
具体而言，在本实施例中，变焦镜头100符合-2.4<f1/fw<-1.0，其中f1为第一透镜群110的有效焦距，fw为变焦镜头100切换至广角端时的有效焦距。进一步而言，当变焦镜头100不符合-2.4<f1/fw<-1.0时，将可能导致下列缺点。当变焦镜头的时f1/fw<-2.4时，将会使得第一透镜群110的整体尺寸变大，而无法小型化，而当f1/fw>-1时，将会使得第一透镜群110的屈光度变大，而使得制造成本增加，并降低变焦镜头的功能性。更详细而言，在本实施例中，变焦镜头100更符合-2.4<f1/fw<-1.9以及1.3<|f1/f2|<1.7，其中f2为第二透镜群120的有效焦距。
另一方面，请参照图1A，在本实施例的变焦镜头100切换至广角端时，变焦镜头100符合D/TTLW＞0.65，其中D为孔径光阑131至位于像侧的成像面SI的距离，TTLW为此时的第一透镜111面向物侧的表面S101与变焦镜头100的光轴L相交的交点P1至成像面SI的距离。此外，请参照图1B，在本实施例的变焦镜头100切换至望远端时，变焦镜头100符合D/TTLT＞0.75，其中TTLT为此时的第一透镜111面向物侧的表面S101与变焦镜头100的光轴L相交的交点P2至成像面SI的距离。如此一来，可限制变焦镜头100的厚度，而可缩小变焦镜头100的体积。
以下将针对变焦镜头100的各透镜结构及材质进行进一步地说明。
在上述的变焦镜头100中，第一透镜111、第二透镜112及第三透镜113例如各为一球面透镜。第四透镜121、第五透镜122、第六透镜123、第七透镜124及第八透镜125至少其中之一是一非球面透镜。在本实施例中，第四透镜121为非球面透镜，但本发明不限于此。更具体而言，在本实施例中，第一透镜111例如是凹面(表面S101)朝向物侧的凹凸透镜、第二透镜112例如是双凹透镜，第三透镜113例如是凸面(表面S106)朝向像侧的凸凹透镜。此外，第四透镜121例如是双凸透镜、第五透镜122例如是凸面(表面S111)朝向物侧的凸凹透镜、第六透镜123例如是双凸透镜、第七透镜124例如是凸面(表面S114)朝向物侧的凸凹透镜及第八透镜125例如是凹面(表面S117)朝向像侧的凹凸透镜。
在本实施例中，第一透镜111至第八透镜125的材质例如是玻璃或塑胶。然而，由于一般透镜会对不同波长产生色散作用，因此可见光与红外光无法聚焦于相同距离的平面上，进而会造成色差现象。为了克服上述色差问题，在本实施例中，第一透镜111、第二透镜112以及第三透镜113至少其一的阿贝数大于70。具体而言，在本实施例中，第三透镜113的阿贝数大于70，但本发明不限于此。举例而言，在本实施例中，第三透镜113透镜所使用的材质例如是低色散镜片的材质。
此外，在本实施例中，第二透镜群120中的至少两个相邻透镜形成第一双胶合透镜D121，且此至少两个相邻透镜中至少其一的阿贝数大于70。具体而言，在本实施例中，第五透镜122与第六透镜123形成第一双胶合透镜D121，其中第五透镜122朝向像侧的表面与第六透镜123朝向物侧的表面具有相同曲率半径(即表面S112)，而第五透镜122与第六透镜123至少其中之一的阿贝数大于70。详细而言，在本实施例中，第六透镜123的阿贝数大于70，但本发明不限于此。在本实施例中，第六透镜123透镜所使用的材质例如也是低色散镜片的材质。
如此一来，当不同波长的光线通过第三透镜113与第六透镜123时，其色散程度会较小，以使变焦镜头100在可见光与红外光成像时，不同波长的成像位置将会较佳地聚焦于相同的平面上，进而可有效消除色差。因此，当变焦镜头100可具有良好的红外光矫正效果，而具有较佳的成像品质，如此，无论白天或夜晚使用，都可以发挥其良好的红外光矫正效果与成像品质。
本实施例的变焦镜头100是使用七片球面透镜加上一片非球面透镜的组合，并搭配屈光度分别为负与正的第一透镜群110与第二透镜群120，且通过第一透镜群110与第二透镜群120的搭配，来减低像差与色差。此外，在变焦的过程中，由于孔径光阑131固定不动，因此变焦镜头100的连动机构较为简单，如此不仅能降低成本，也使变焦镜头100具有小体积的优点。另外，由于本实施例的变焦镜头100中使用的非球面透镜与低色散镜片的数量较少且没有使用超低色散镜片，而可节省透镜的成本，进而可提高生产良率。此外，本实施例的变焦镜头100可具有二百万像素级的高解析度，而具有良好的影像品质。
以下内容将举出变焦镜头100的一实施例，然而，下文中所列举的数据资料并非用以限定本发明，任何所属领域中具有通常知识者在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的改动，但其仍应属于本发明的范畴内。
〈表一〉
在表一中，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的距离。举例来说，表面S101的间距，即表面S101至表面S102在光轴L上的距离。备注栏中各透镜所对应的厚度、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。此外，表面S101、S102是第一透镜111的两表面，表面S103、S104是第二透镜112的两表面，而表面S105、S106是第三透镜113的两表面。表面S107、S108是滤光片130的两表面，且表面S108为孔径光阑131，此滤光片130可为红外线截止滤镜(IR Cut Filter)。表面S109、S110是第四透镜121的两表面，表面S111是第五透镜122朝向物侧的表面，表面S112是第五透镜122与第六透镜123接触的表面，表面S113是第六透镜123的朝向像侧的表面，表面S114、S115是第七透镜124的两表面，表面S116、S117是第八透镜125的两表面。表面S118与S119为玻璃盖150(cover glass)的两表面。在本实施例中，变焦镜头100用于成像时，像侧可设置影像感测元件160，其中玻璃盖150用以保护影像感测元件160，且表面S120即为影像感测元件160的成像表面SI。此外，在本实施例中，影像感测元件160例如为电荷耦合元件(charge coupleddevice,CCD)或互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)影像感测元件。
承上述，表面S109、S110为非球面，而非球面的公式如下：
其中，Z为光轴L方向的偏移量。R是密切球面(osculating sphere)的半径，也就是接近光轴L处的曲率半径(如表格内S109、S110的曲率半径)。K为圆锥常数(conicconstant)。H是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度，从公式中可得知，不同的H会对应出不同的Z值。A、B、C、D、E为非球面系数(aspheric coefficient)。表面S109、S110的非球面系数及K值如表二所示：
〈表二〉
表面 K A B C D E
S109 0 -7.641E-05 1.609E-06 1.630E-08 -9.744E-10 3.051E-11
S110 0 3.223E-04 1.629E-06 9.083E-08 -3.296E-09 7.794E-11
在表三中分别列出变焦镜头100的焦距为广角端及望远端时的一些重要参数值，包括有效焦距(effective focal length,EFL)、视场角(field of view,FOV)、F数值及可变间距d1、d2、d3。
〈表三〉
如表三所示，由于本实施例的变焦镜头100的F数值可小至1.6，所以具有光圈较大的优点。此外，由于变焦镜头100的有效焦距可达8-22mm，因此也具有长景深的优点。
图2A至图2D是图1A的变焦镜头于广角端时的光学模拟数据图。图2E至图2H是图1B的变焦镜头于望远端时的光学模拟数据图。此外，图2A至图2H皆是利用波长为587奈米(nm)的光所作的光学模拟数据图。在图2A与图2E的纵向球差图形中，纵轴为像高，且像高为1处代表是在最大场(maximum field)处。此外，在图2B与图2F的像散场曲图形中，S代表弧矢(sagittal)方向的数据，而T代表子午(tangential)方向的数据。在图2D与图2H的横向色差图形中，Short-Long(S-L)代表短波长486nm与长波长656nm的差异，Short-Ref(S-R)代表短波长486nm与参考波长587nm的差异。如图2A至2H所示，变焦镜头100的焦距为在望远端及广角端于纵向球差(longitudinal spherical aberration)、畸变(distortion)、像散场曲(astigmatic field curves)及横向色差(lateral color)方面上，皆有良好的成像品质。因此，本实施例的变焦镜头100可在维持良好成像品质的前提下，达到小体积及低成本的优点。
图3A至图3B分别是本发明另一实施例的一种变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。请参照图3A至图3B，本实施例的变焦镜头300与图1A至图1B的变焦镜头100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的变焦镜头300中，第一透镜群310的第三透镜313为双凹透镜，而第二透镜群320的第四透镜321为凹面(S310)朝向像侧的凹凸透镜以及第七透镜324为双凹透镜。此外，在本实施例中，第四透镜321为非球面透镜，且第三透镜313与第七透镜324为球面透镜。另一方面，在本实施例中，第二透镜112与第三透镜313的阿贝数皆大于70，但本发明不限于此。
另一方面在本实施例中，第二透镜群320还包括第九透镜326，配置于第四透镜321与第五透镜122之间，第九透镜326的屈光度为正，且为球面透镜。举例而言，在本实施例中，第九透镜326例如为双凸透镜，但本发明不限于此。
此外，在本实施例中，第一透镜群310与第二透镜群320的作动机制与图1实施例中的第一透镜群110与第二透镜群120的作动机制类似，相关细节请参考上述段落，在此不再重述。在本实施例中，由于变焦镜头300与变焦镜头100结构相似，因此，变焦镜头300同样具有变焦镜头100所提及的优点，在此也不再赘述。
同样地，以下内容将举出变焦镜头300的一实施例，然而，下文中所列举的数据资料并非用以限定本发明，任何所属领域中具有通常知识者在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的改动，但其仍应属于本发明的范畴内。
〈表四〉
在表四中，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的距离。举例来说，表面S301的间距，即表面S301至表面S302间的距离。备注栏中各透镜所对应的厚度、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。此外，表面S301、S302是第一透镜111的两表面，表面S303、S304是第二透镜112的两表面，而表面S305、S306是第三透镜313的两表面。表面S307、S308是滤光片130的两表面，且表面S308为孔径光阑131的表面。表面S309、S310是第四透镜321的两表面，表面S311、S312是第九透镜326的两表面，表面S313是第五透镜122朝向物侧的表面，表面S314是第五透镜122与第六透镜123接触的表面，表面S315是第六透镜123的朝向像侧的表面，表面S316、S317是第七透镜324的两表面，表面S318、S319是第八透镜125的两表面。表面S320与S321为玻璃盖150的两表面。在本实施例中，变焦镜头300用于成像时，像侧可设置影像感测元件160，其中玻璃盖150用以保护影像感测元件160，且表面S322即为影像感测元件160的成像表面SI。此外，在本实施例中，影像感测元件160例如为电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体影像感测元件。
承上述，表面S309、S310为非球面，其公式相同于上述表一所适用的公式，其中各参数的物理意义可参照对表一的说明，在此不再重述。表面S309、S310的非球面系数及各参数值如表五所示：
〈表五〉
表面 K A B C D
S309 0 -4.538E-05 -4.022E-07 7.322E-09 5.571E-10
S310 0 2.025E-04 -2.580E-07 2.836E-08 7.326E-10
在表六中分别列出变焦镜头300的焦距为广角端及望远端时的一些重要参数值，包括有效焦距、视场角、F数值及可变间距d1、d2、d3。
〈表六〉
如表六所示，由于本实施例的变焦镜头300的F数值可小至1.6，所以具有光圈较大的优点。此外，由于变焦镜头300的有效焦距可达8-22mm，因此也具有长景深的优点。
图4A至图4D是图3A的变焦镜头于广角端时的光学模拟数据图。图4E至图4H是图3B的变焦镜头于望远端时的光学模拟数据图。此外，图4A至图4H皆是利用波长为587nm的光所作的光学模拟数据图。在图4A与图4E的纵向球差图形中，纵轴为像高，且像高为1处代表是在最大场处。此外，在图4B与图4F的像散场曲图形中，S代表弧矢方向的数据，而T代表子午方向的数据。在图4D与图4H的横向色差图形中，Short-Long(S-L)代表短波长486nm与长波长656nm的差异，Short-Ref(S-R)代表短波长486nm与参考波长587nm的差异。如图4A至4H所示，变焦镜头300的焦距为在望远端及广角端于纵向球差、畸变、像散场曲及横向色差方面上，皆有良好的成像品质。因此，本实施例的变焦镜头300也可在维持良好成像品质的前提下，达到小体积及低成本的优点。
图5A至图5B分别是本发明又一实施例的一种变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。请参照图5A至图5B，本实施例的变焦镜头500与图1A至图1B的变焦镜头100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的变焦镜头500中，第一透镜群510的第一透镜511、第二透镜512、第三透镜513的屈光度分别为负、负、正。详细而言，在本实施例中，第一透镜群510的第一透镜511、第二透镜512、第三透镜513也各为球面透镜。更详细而言，在本实施例中，第一透镜511、第二透镜512及第三透镜513分别为双凹透镜、双凹透镜及凹面(S508)朝向像侧的凹凸透镜。此外，在本实施例中，第一透镜511的阿贝数大于70，而第二透镜512及第三透镜513形成第二胶合透镜D511，但本发明皆不限于此。
另一方面，在本实施例中，第二透镜群520的第四透镜521为凹面(S512)朝向像侧的凹凸透镜，且第四透镜521也为非球面透镜。此外，本实施例的变焦镜头500更符合-1.4<f1/fw<-1.0以及0.8<|f1/f2|<1.2，其中f1为第一透镜群510的有效焦距，fw为变焦镜头500切换至广角端时的有效焦距，f2为第二透镜群520的有效焦距。在本实施例中，第一透镜群510与第二透镜群520的作动机制与图1实施例中的第一透镜群110与第二透镜群120的作动机制类似，相关细节请参考上述段落，在此不再重述。
另一方面，请参照图5A至图5B，在本实施例中，变焦镜头500还包括第三透镜群540。第三透镜群540具有正屈光度，并配置于物侧与第一透镜群510之间。具体而言，第三透镜群540包括从物侧至像侧依序排列的第十透镜541以及第十一透镜542，且第十透镜541以及第十一透镜542的屈光度分别为正、负。详细而言，在本实施例中，第十透镜541以及第十一透镜542各为球面透镜。更详细而言，第十透镜541以及第十一透镜542分别为双凸透镜及凸面(S503)朝向像侧的凸凹透镜，且两者形成第三双胶合透镜D541，但本发明不限于此。
进一步而言，在本实施例中，第三透镜群540相对于变焦镜头500固定不动，且当变焦镜头500切换至广角端时，变焦镜头500符合D/TTL＞0.45，其中D为孔径光阑131至位于像侧的成像面SI的距离，TTL为第十透镜541面向物侧的表面S501与变焦镜头500的光轴L相交的交点P3至成像面SI的距离。如此一来，可限制变焦镜头500的厚度，而可缩小变焦镜头500的体积。
在本实施例中，由于变焦镜头500与变焦镜头100结构相似，因此，变焦镜头500同样具有变焦镜头100所提及的优点，在此便不再赘述。
同样地，以下内容将举出变焦镜头500的一实施例，然而，下文中所列举的数据资料并非用以限定本发明，任何所属领域中具有通常知识者在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的改动，但其仍应属于本发明的范畴内。
〈表七〉
在表七中，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的距离。举例来说，表面S501的间距，即表面S501至表面S502间的距离。备注栏中各透镜所对应的厚度、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。此外，表面S501是第十透镜541朝向物侧的表面，表面S502是第十透镜541与第十一透镜542接触的表面，表面S503是第十一透镜542的朝向像侧的表面。表面S504、S505是第一透镜511的两表面，表面S506是第二透镜512朝向物侧的表面，表面S507是第二透镜512与第三透镜513接触的表面，表面S508是第三透镜513的朝向像侧的表面。表面S509、S510是滤光片130的两表面，且表面S510为孔径光阑131的表面。表面S511、S512是第四透镜521的两表面，表面S513是第五透镜122朝向物侧的表面，表面S514是第五透镜122与第六透镜123接触的表面，表面S515是第六透镜123的朝向像侧的表面，表面S516、S517是第七透镜124的两表面，表面S518、S519是第八透镜125的两表面。表面S520与S521为玻璃盖150的两表面。在本实施例中，变焦镜头500用于成像时，像侧可设置影像感测元件160，其中玻璃盖150用以保护影像感测元件160，且表面S522即为影像感测元件160的成像表面SI。此外，在本实施例中，影像感测元件160例如为电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体影像感测元件。
承上述，表面S511、S512为非球面，其公式相同于上述表一所适用的公式，其中各参数的物理意义可参照对表一的说明，在此不再重述。表面S511、S512的非球面系数及各参数值如表八所示：
〈表八〉
表面 K A B C D
S511 0 1.228E-05 2.200E-06 -2.938E-08 2.489E-09
S512 0 5.200E-04 6.675E-06 -1.188E-07 1.264E-08
在表九中分别列出变焦镜头500的焦距为广角端及望远端时的一些重要参数值，包括有效焦距、视场角、F数值及可变间距d1、d2、d3。
〈表九〉
如表九所示，由于本实施例的变焦镜头500的F数值可小至1.6，所以具有光圈较大的优点。由于变焦镜头500的有效焦距可达8-22mm，因此也具有长景深的优点。
图6A至图6D是图5A的变焦镜头于广角端时的光学模拟数据图。图6E至图6H是图5B的变焦镜头于望远端时的光学模拟数据图。此外，图6A至图6H皆是利用波长为587nm的光所作的光学模拟数据图。在图6A与图6E的纵向球差图形中，纵轴为像高，且像高为1处代表是在最大场处。此外，在图6B与图6F的像散场曲图形中，S代表弧矢方向的数据，而T代表子午方向的数据。在图6D与图6H的横向色差图形中，Short-Long(S-L)代表短波长486nm与长波长656nm的差异，Short-Ref(S-R)代表短波长486nm与参考波长587nm的差异。如图6A至6H所示，变焦镜头500的焦距为在望远端及广角端于纵向球差、畸变、像散场曲及横向色差方面上，皆有良好的成像品质。因此，本实施例的变焦镜头500也可在维持良好成像品质的前提下，达到小体积及低成本的优点。
图7A至图7B分别是本发明再一实施例的一种变焦镜头的焦距为广角端与望远端的示意图。请参照图7A至图7B，本实施例的变焦镜头700与图5A至图5B的变焦镜头500类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的变焦镜头700中，第一透镜群510的第一透镜511与第二透镜512的阿贝数皆大于70，而第二透镜群720的第四透镜721为双凸透镜的非球面透镜，但本发明皆不限于此。此外，在本实施例中，第二透镜群720还包括第九透镜726，配置于第四透镜721与第五透镜122之间，且第九透镜726的屈光度为正，并为球面透镜。举例而言，在本实施例中，第九透镜726例如为双凸透镜，但本发明也不限于此。
在本实施例中，第一透镜群510与第二透镜群720的作动机制与图1实施例中的第一透镜群110与第二透镜群120的作动机制类似，相关细节请参考上述段落，在此不再重述。此外，在本实施例中，由于变焦镜头700与变焦镜头500结构相似，因此，变焦镜头700同样具有变焦镜头500所提及的优点，在此便不再赘述。
同样地，以下内容将举出变焦镜头700的一实施例，然而，下文中所列举的数据资料并非用以限定本发明，任何所属领域中具有通常知识者在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的改动，但其仍应属于本发明的范畴内。
〈表十〉
在表十中，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的距离。举例来说，表面S701的间距，即表面S701至表面S702间的距离。备注栏中各透镜所对应的厚度、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。此外，表面S701是第十透镜541朝向物侧的表面，表面S702是第十透镜541与第十一透镜542接触的表面，表面S703是第十一透镜542的朝向像侧的表面。表面S704、S705是第一透镜511的两表面，表面S706是第二透镜512朝向物侧的表面，表面S707是第二透镜512与第三透镜513接触的表面，表面S708是第三透镜513的朝向像侧的表面。表面S709、S7510是滤光片130的两表面，且表面S710为孔径光阑131的表面。表面S711、S712是第四透镜721的两表面。表面S713、S714是第九透镜726的两表面。表面S715是第五透镜122朝向物侧的表面，表面S716是第五透镜122与第六透镜123接触的表面，表面S717是第六透镜123的朝向像侧的表面，表面S718、S719是第七透镜124的两表面，表面S720、S721是第八透镜125的两表面。表面S722与S723为玻璃盖150的两表面。在本实施例中，变焦镜头700用于成像时，像侧可设置影像感测元件160，其中玻璃盖150用以保护影像感测元件160，且表面S724即为影像感测元件160的成像表面SI。此外，在本实施例中，影像感测元件160例如为电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体影像感测元件。
承上述，表面S711、S712为非球面，其公式相同于上述表一所适用的公式，其中各参数的物理意义可参照对表一的说明，在此不再重述。表面S711、S712的非球面系数及各参数值如表十一所示：
〈表十一〉
表面 K A B C D
S711 0 2.865E-05 5.839E-07 1.893E-07 -7.048E-09
S712 0 4.778E-04 3.212E-06 2.954E-07 -1.022E-08
在表十二中分别列出变焦镜头700的焦距为广角端及望远端时的一些重要参数值，包括有效焦距、视场角、F数值及可变间距d1、d2、d3。
〈表十二〉
如表十二所示，由于本实施例的变焦镜头700的F数值可小至1.6，所以具有光圈较大的优点。由于变焦镜头700的有效焦距可达8-22mm，因此也具有长景深的优点。
图8A至图8D是图7A的变焦镜头于广角端时的光学模拟数据图。图8E至图8H是图7B的变焦镜头于望远端时的光学模拟数据图。此外，图8A至图8H皆是利用波长为587nm的光所作的光学模拟数据图。在图8A与图8E的纵向球差图形中，纵轴为像高，且像高为1处代表是在最大场处。此外，在图8B与图8F的像散场曲图形中，S代表弧矢方向的数据，而T代表子午方向的数据。在图8D与图8H的横向色差图形中，Short-Long(S-L)代表短波长486nm与长波长656nm的差异，Short-Ref(S-R)代表短波长486nm与参考波长587nm的差异。如图8A至8H所示，变焦镜头700的焦距为在望远端及广角端于纵向球差、畸变、像散场曲及横向色差方面上，皆有良好的成像品质。因此，本实施例的变焦镜头700也可在维持良好成像品质的前提下，达到小体积及低成本的优点。
综上所述，本发明的实施例的变焦镜头搭配屈光度分别为负与正的第一透镜群与第二透镜群，且通过第一透镜群与第二透镜群的搭配，来减低像差与色差。此外，在变焦的过程中，由于变焦镜头的连动机构较为简单，如此不仅能降低成本，也使变焦镜头具有小体积的优点。另一方面，本发明的实施例的F数值可小至1.6以及变焦镜头的有效焦距可达8-22mm，因此也具有大光圈与长景深的优点。另外，由于本实施例的变焦镜头中使用的非球面透镜与低色散镜片的数量较少且没有使用超低色散镜片，而可节省透镜镜片的成本，进而可提高生产良率。
虽然本发明已以实施例揭露如上，但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，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
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，凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单等效变化与修饰，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检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。另外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
符号说明
100、300、500、700：变焦镜头
110、310、510：第一透镜群
111、511：第一透镜
112、512：第二透镜
113、313、513：第三透镜
120、320、520、720：第二透镜群
121、321、521、721：第四透镜
122：第五透镜
123：第六透镜
124、324：第七透镜
125：第八透镜
326、726：第九透镜
130：滤光片
131：孔径光阑
150：玻璃盖
160：影像感测元件
540：第三透镜群
D121、D511、D521、D541：双胶合透镜
SI：成像面
P1、P2、P3：交点
L：光轴
S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108、S109、S110、S111、S112、S113、S114、S115、S116、S117、S118、S119、S120、S301、S302、S303、S304、S305、S306、S307、S308、S309、S310、S311、S312、S313、S314、S315、S316、S317、S318、S319、S320、S321、S322、S501、S502、S503、S504、S505、S506、S507、S508、S509、S510、S511、S512、S513、S514、S515、S516、S517、S518、S519、S520、S521、S522、S701、S702、S703、S704、S705、S706、S707、S708、S709、S710、S711、S712、S713、S714、S715、S716、S717、S718、S719、S720、S721、S722、S723、S724：表面
D、TTLW、TTLT、TTL：距离。

Claims (10)

1.一种变焦镜头，其特征在于，包括：
一第一透镜群，具有负屈光度，所述第一透镜群包括从一物侧至一像侧依序排列的一第一透镜、一第二透镜以及一第三透镜，其中所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜至少其一的阿贝数大于70；以及
一第二透镜群，具有正屈光度，并配置于所述第一透镜群与所述像侧之间，所述第二透镜群包括从所述物侧至所述像侧依序排列的一第四透镜、一第五透镜、一第六透镜、一第七透镜以及一第八透镜，且所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜的屈光度分别为正、负、正、负、正，其中所述变焦镜头符合-2.4<f1/fw<-1.0，f1为所述第一透镜群的有效焦距，fw为所述变焦镜头切换至一广角端时的有效焦距，其中，所述变焦镜头的透镜总数不超过11片。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，玻璃盖到影像感测元件为固定距离。
3.如权利要求1和2任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还满足下列条件之一：(1)F数值介于1.6和3之间，(2)视场角介于18.4和50度之间。
4.如权利要求1和2任一项所述的变焦镜头，其特征在于，还包括一孔径光阑，配置于所述第一透镜群与所述第二透镜群之间，并相对于所述变焦镜头固定不动，所述第一透镜群与所述第二透镜群适于相对所述孔径光阑移动，以使所述变焦镜头在所述广角端与一望远端之间切换，其中所述第二透镜群适于移动以进行变焦，且所述第一透镜群适于移动以进行对焦。
5.如权利要求1和2任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜的屈光度分别为正、负、负。
6.如权利要求5所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还满足下列条件之一：(1)所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜分别为凹面朝向所述物侧的凹凸透镜、双凹透镜及凸面朝向所述像侧的凸凹透镜，(2)所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜分别为凹面朝向所述物侧的凹凸透镜、双凹透镜及双凹透镜，(3)所述变焦镜头符合-2.4<f1/fw<-1.9，其中f1为所述第一透镜群的有效焦距，fw为所述变焦镜头切换至所述广角端时的有效焦距，(4)所述变焦镜头符合1.3<|f1/f2|<1.7，其中f1为所述第一透镜群的有效焦距，f2为所述第二透镜群的有效焦距，(5)所述变焦镜头符合D/TTLW＞0.65以及D/TTLT＞0.75，其中D为所述孔径光阑至位于所述像侧的一成像面的距离，而TTLW为所述变焦镜头切换至所述广角端时，所述第一透镜面向所述物侧的一表面与所述变焦镜头的一光轴相交的交点至所述成像面的距离，且TTLT为所述变焦镜头切换至所述望远端时，所述第一透镜面向所述物侧的所述表面与所述变焦镜头的所述光轴相交的交点至所述成像面的距离。
7.如权利要求1和2任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还满足下列条件之一：(1)所述第二透镜群还包括一第九透镜，配置于所述第四透镜与所述第五透镜之间，且所述第九透镜的屈光度为正，(2)所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜各为一球面透镜，且所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜至少其一为一非球面透镜，(3)所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜及所述第八透镜分别为双凸透镜、凸面朝向所述物侧的凸凹透镜、双凸透镜、凸面朝向所述物侧的凸凹透镜及凹面朝向所述像侧的凹凸透镜，(4)所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜及所述第八透镜分别为凹面朝向所述像侧的凹凸透镜、凸面朝向所述物侧的凸凹透镜、双凸透镜、双凹透镜及凹面朝向所述像侧的凹凸透镜，(5)所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜及所述第八透镜分别为凹面朝向所述像侧的凹凸透镜、凸面朝向所述物侧的凸凹透镜、双凸透镜、凸面朝向所述物侧的凸凹透镜及凹面朝向所述像侧的凹凸透镜，(6)所述第二透镜群中的至少两个相邻透镜形成一双胶合透镜，且所述至少两个相邻透镜中至少其一的阿贝数大于70。
8.如权利要求1和2任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜的屈光度分别为负、负、正。
9.如权利要求8所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还包括一第三透镜群，具有正屈光度，配置于所述物侧与所述第一透镜群之间，所述第三透镜群包括从所述物侧至所述像侧依序排列的第十透镜以及第十一透镜，且所述第十透镜、所述第十一透镜的屈光度分别为正、负。
10.如权利要求9所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还满足下列条件之一：(1)所述第十透镜以及所述第十一透镜各为一球面透镜，(2)所述第十透镜以及所述第十一透镜分别为双凸透镜以及凸面朝向所述像侧的凸凹透镜，(3)所述第三透镜群相对于所述变焦镜头固定不动，(4)所述变焦镜头符合-1.4<f1/fw<-1.0，其中f1为所述第一透镜群的有效焦距，fw为所述变焦镜头切换至所述广角端时的有效焦距，(5)所述变焦镜头符合0.8<|f1/f2|<1.2，其中f1为所述第一透镜群的有效焦距，f2为所述第二透镜群的有效焦距，(6)所述变焦镜头符合D/TTL＞0.45，其中D为所述孔径光阑至位于所述像侧的一成像面的距离，TTL为所述第十透镜面向所述物侧的一表面与所述变焦镜头的一光轴相交的交点至所述成像面的距离。
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