TW201303354A - 變焦鏡頭 - Google Patents

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TW201303354A
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Abstract

一種變焦鏡頭包含有沿一光軸且由一物側至一像側依序排列之一第一鏡群、一第二鏡群、一光圈、一第三鏡群、一第四鏡群、一第五鏡群以及一成像面，其中，該第一鏡群具有正屈光力；該第一鏡群包含有三片鏡片，且其中兩片鏡片具有正屈光力；該第二鏡群具有負屈光力；該第二鏡群包含有四片鏡片；該第三鏡群具有正屈光力；該第三鏡群包含有二片鏡片，且其中一片具有正屈光力；該第四鏡群具有正屈光力；該第四鏡群包含有五片鏡片，且其中三片具有正屈光力；該第五鏡群具有正屈光力；該第五鏡群包含有二片鏡片，且其中一片具有正屈光力，藉以利用上述配置達到小型化與高倍率之目的。

Description

變焦鏡頭
本發明係與鏡頭有關，更詳而言之是指一種變焦鏡頭。
近年來，隨著科技的進步，如相機、攝影機、顯微鏡或掃描器等影像裝置，為方便人們攜帶與使用，而逐漸趨向小型化與輕量化發展，進而使得影像裝置所用之變焦鏡頭的體積也因此被大幅縮小。另外，除了小型化與輕量化外，也要能夠具有更高的光學效能，才能使影像達成高變焦倍率、高解析度和高對比之展現。因此，小型化和高光學效能，是現今變焦鏡頭發展不可缺兩項要件。
然而，目前影像裝置所採用的變焦鏡頭，為達到高變焦倍率與高光學效能之目的，不外乎使用了多組之鏡群，甚至有鏡片總合多於二十片者，而無法有效減少體積及重量。另外，亦有為達到使變焦鏡頭小型化之目的，僅使用數片鏡片，而使得其高變焦倍率與光學效能無法有效提升。
有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種變焦鏡頭，不僅可有效地達到小型化之目的，且同時具有高變焦倍率與高光學效能。
緣以達成上述目的，本發明所提供之變焦鏡頭包含有沿一光軸且由一物側至一像側依序排列之一第一鏡群、一第二鏡群、一光圈、一第三鏡群、一第四鏡群、一第五鏡群以及一成像面，其中，該第一鏡群具有正屈光力；該第一鏡群包含有三片鏡片，且其中兩片鏡片具有正屈光力；該第二鏡群具有負屈光力；該第二鏡群包含有四片鏡片；該第三鏡群具有正屈光力；該第三鏡群包含有二片鏡片，且其中一片具有正屈光力；該第四鏡群具有正屈光力；該第四鏡群包含有五片鏡片，且其中三片具有正屈光力；該第五鏡群具有正屈光力；該第五鏡群包含有二片鏡片，且其中一片具有正屈光力。
另外，該變焦鏡頭由一廣角(wide-angle)狀態變化至一望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群往該物側方向移動；該第二鏡群往該像側方向移動，且與該第一鏡群之間距增加；該第三鏡群往該物側方向移動，且與該第二鏡群之間距減少；該第四鏡群往該物側方向移動，且與該第三鏡群之間距減少。
為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。
請參閱圖1，為本發明第一較佳實施例之變焦鏡頭1的鏡片配置圖。該變焦鏡頭1包含有沿一光軸Z且由物側至像側依序排列之一第一鏡群G1、一第二鏡群G2、一光圈ST、一第三鏡群G3、一第四鏡群G4、一第五鏡群G5以及一成像面IMA。另外，依使用上的需求，在該第五鏡群G5與該成像面IMA之間更可設置一玻璃覆蓋CG(Cover Glass)，係一平板玻璃。其中：該第一鏡群G1具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第一鏡片L1、一第二鏡片L2以及一第三鏡片L3。該第一鏡片L1為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S1朝向物側。該第二鏡片L2為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第三鏡片L3為一具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面S5朝向物側。
該第二鏡群G2具有負屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第四鏡片L4、一第五鏡片L5、一第六鏡片L6以及一第七鏡片L7。該第四鏡片L4為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且其兩個凹面S7、S8皆為非球面表面。該第五鏡片L5為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第六鏡片L6為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且與該第五鏡片L5膠合構成一複合透鏡L5-6。該第七鏡片L7為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且其朝向物側之凹面S12為非球面表面。
該第三鏡群G3具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第八鏡片L8以及一第九鏡片L9。該第八鏡片L8為一具有正屈光力之新月型透鏡，其凸面S15朝向物側且為非球面表面。該第九鏡片L9為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S17朝向物側。
該第四鏡群G4具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第十鏡片L10、一第十一鏡片L11、一第十二鏡片L12、一第十三透鏡L13以及一第十四鏡片L14。該第十鏡片L10為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且其兩個凸面S19、S20皆為非球面表面。該第十一鏡片L11為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第十二鏡片L12為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S23朝向物側。該第十三鏡片L13為一正屈光力之雙凸透鏡。該第十四鏡片L14為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且與該第十三鏡片L13膠合構成一複合透鏡L13-14。
該第五鏡群G5具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第十五鏡片L15以及一第十六鏡片L16。該第十五鏡片L15為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第十六鏡片L16為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且其朝向物側之凸面S30為非球面表面。
另外，可透過移動該第一鏡群G1、該第二鏡群G2以及該第三鏡群G3，使該變焦鏡頭2區分為廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態與望遠(telephoto)狀態。當該變焦鏡頭2由廣角(wide-angle)狀態變化至望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群G1往該物側方向移動；該第二鏡群G2往該像側方向移動，且與該第一鏡群G1之間距增加；該第三鏡群G3往該物側方向移動，且與該第二鏡群G2之間距減少；該第四鏡群G4往該物側方向移動，且與該第二鏡群G3之間距減少。再者，當該變焦鏡頭2對焦(focusing)時，該第五鏡群G5往該物側方向移動。
為使該變焦鏡頭1具有較佳之光學效能，該變焦鏡頭1更滿足下列條件：
(1)　fT/fW≧32
(2)　0.2≦(DG12‧fW)/(fT‧Y)≦0.5
(3)　9<|(MG2‧Y)/fG2|≦13
(4)　0<|M3T/M3W|≦0.7
(5)　0.75<|M345T/M345W|≦6.0
其中，fT為該變焦鏡頭1在該望遠(telephoto)狀態時之焦距；fW為該變焦鏡頭1在該廣角(wide-angle)狀態時之焦距；DG12為該變焦鏡頭1由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群G1與該第二鏡群G2之間距變化量；Y為該成像面IMA之最大對角長度的二分之一；MG2為該變焦鏡頭1由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(telephoto)狀態時，該第二鏡群G2之移動量；fG2為該第二鏡群G2之焦距；M3T為該變焦鏡頭1在該望遠(telephoto)狀態時，該第三鏡群G3之橫向倍率；M3W為該變焦鏡頭1在該廣角(wide-angle)狀態時，該第三鏡群G3之橫向倍率；M345T為該變焦鏡頭1在該望遠(telephoto)狀態時，該第三鏡群G3、第四鏡群G4與該第五鏡群G5之總橫向倍率；M345W為該變焦鏡頭1在該廣角(wide-angle)狀態時，該第三鏡群G3、第四鏡群G4與該第五鏡群G5之總橫向倍率。
為達高光學效能之目的，本實施例之變焦鏡頭1滿足上述條件(1)至條件(5)所計算之結果如下：
(1)　fT/fW=33.99
(2)　(DG12‧fW)/(fT‧Y)=0.37
(3)　|(MG2‧Y)/fG2|=12.30
(4)　|M3T/M3W|=0.37
(5)　|M345T/M345W|=4.64
本發明第一實施例之變焦鏡頭1的焦距F(Focus Length)、成像面IMA二分之一對角長度Y、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表一所示：
表一之厚度T中，(W)是指該變焦鏡頭1在廣角(wide-angle)狀態時，於光軸Z上之間距；(M)是指該變焦鏡頭1在中間(middle)狀態時，於光軸Z上之間距；(T)是指該變焦鏡頭1在望遠(telephoto)狀態時，於光軸Z上之間距。
本實施例的各個鏡片中，該等非球面表面S7、S8、S12、S15、S19、S20以及S30之表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：z：非球面表面之凹陷度；c：曲率半徑之倒數；h：表面之孔徑半徑；k：圓錐係數；A～E：表面之孔徑半徑h的各階係數。
在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數k(conic constant)及表面孔徑半徑h的各階係數A～E如表二所示：
藉由上述的鏡片及光圈ST配置，使得本實施例之變焦鏡頭1不但可有效縮小體積以符合小型化之需求，在廣角(wide-angle)狀態時之成像品質上也可達到要求，這可從圖2A至圖2D看出。圖2A所示的，是本實施例之變焦鏡頭1的場曲圖及畸變圖；圖2B所示的，是本實施例之變焦鏡頭1的倍率色差圖；圖2C所示的，是本實施例之變焦鏡頭1的球面像差圖；圖2D所示的，是本實施例之變焦鏡頭1的彗星像差圖。
從圖2A可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大場曲不超過0.105mm與-0.045mm，且畸變量最大不超過-6.4%。從圖2B可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大倍率色差不超過7μm。從圖2C可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大球面像差不超過0.04mm以及-0.005mm。從圖2D可看出，本實施例變焦鏡頭1各視角之彗星像差皆不嚴重。
另外，該變焦鏡頭1在中間(middle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖3A至圖3D看出。從圖3A可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大場曲不超過0.03mm與-0.06mm，且畸變量最大不超過2.4%。從圖3B可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大倍率色差不超過-0.35μm。從圖3C可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大球面像差不超過0.05mm以及-0.005mm。從圖3D可看出，本實施例變焦鏡頭1各視角之彗星像差皆不嚴重。
再者，該變焦鏡頭1在望遠(telephoto)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖4A至圖4D看出。從圖4A可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大場曲不超過0.015mm與-0.12mm，且畸變量最大不超過1.6%。從圖4B可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大倍率色差不超過-10μm。從圖4C可看出，本實施例變焦鏡頭1之最大球面像差不超過0.12mm以及-0.06mm。從圖4D可看出，本實施例變焦鏡頭1各視角之彗星像差皆不嚴重，顯見本實施例之變焦鏡頭1的光學效能是合乎標準的。
以上所述的，是本發明第一實施例的變焦鏡頭1；依據本發明的技術，以下配合圖5說明本發明的第二實施例。
本實施例之變焦鏡頭2包含有沿一光軸Z且由物側至像側依序排列之一第一鏡群G1、一第二鏡群G2、一光圈ST、一第三鏡群G3、一第四鏡群G4、一第五鏡群G5以及一成像面IMA。另外，在該第五鏡群G5與該成像面IMA之間同樣設置一玻璃覆蓋CG(Cover Glass)。其中：該第一鏡群G1具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第一鏡片L1、一第二鏡片L2以及一第三鏡片L3。該第一鏡片L1為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S1朝向物側。該第二鏡片L2為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且與該第一鏡片L1膠合構成一複合透鏡L1-2。該第三鏡片L3為一具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面S4朝向物側。
該第二鏡群G2具有負屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第四鏡片L4、一第五鏡片L5、一第六鏡片L6以及一第七鏡片L7。該第四鏡片L4為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且其兩個凹面S6、S7皆為非球面表面。該第五鏡片L5為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第六透鏡L6為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且與該第五透鏡L5膠合構成一複合透鏡L5-6。該第七鏡片L7為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且其朝向物側之凹面S11為非球面表面。
該第三鏡群G3具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第八鏡片L8以及一第九鏡片L9。該第八鏡片L8為一具有正屈光力之新月型透鏡，其凸面S14朝向物側且為非球面表面。該第九鏡片L9為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S16朝向物側。
該第四鏡群G4具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第十鏡片L10、一第十一鏡片L11、一第十二鏡片L12、一第十三鏡片L13以及一第十四鏡片L14。該第十鏡片L10為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且其兩個凸面S18、S19皆為非球面表面。該第十一鏡片L11為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第十鏡片L12為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S22朝向物側。該第十三鏡片L13為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第十四鏡片L14為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且與該第十三鏡片L13膠合構成一複合透鏡L13-14。
該第五鏡群G5具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第十五鏡片L15以及一第十六鏡片L16。該第十五鏡片L15為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S27朝向物側。該第十六鏡片L16為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且其朝向物側之凸面S29為非球面表面。
另外，可透過移動該第一鏡群G1、該第二鏡群G2以及該第三鏡群G3，使該變焦鏡頭2區分為廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態與望遠(telephoto)狀態。當該變焦鏡頭2由廣角(wide-angle)狀態變化至望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群G1往該物側方向移動；該第二鏡群G2往該像側方向移動，且與該第一鏡群G1之間距增加；該第三鏡群G3往該物側方向移動，且與該第二鏡群G2之間距減少；該第四鏡群G4往該物側方向移動，且與該第二鏡群G3之間距減少。再者，當該變焦鏡頭2對焦(focusing)時，該第五鏡群G5往該物側方向移動。
為使該變焦鏡頭2具有較佳之光學效能，該變焦鏡頭2更滿足下列條件：
(1)　fT/fW≧32
(2)　0.2≦(DG12‧fW)/(fT‧Y)≦0.5
(3)　9<|(MG2‧Y)/fG2|≦13
(4)　0<|M3T/M3W|≦0.7
(5)　0.75<|M345T/M345W|≦6.0
其中，fT為該變焦鏡頭2在該望遠(telephoto)狀態時之焦距；fW為該變焦鏡頭2在該廣角(wide-angle)狀態時之焦距；DG12為該變焦鏡頭2由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群G1與該第二鏡群G2之間距變化量；Y為該成像面IMA之最大對角長度的二分之一；MG2為該變焦鏡頭2由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(telephoto)狀態時，該第二鏡群G2之移動量；fG2為該第二鏡群G2之焦距；M3T為該變焦鏡頭2在該望遠(telephoto)狀態時，該第三鏡群G3之橫向倍率；M3W為該變焦鏡頭2在該廣角(wide-angle)狀態時，該第三鏡群G3之橫向倍率；M345T為該變焦鏡頭2在該望遠(telephoto)狀態時，該第三鏡群G3、第四鏡群G4與該第五鏡群G5之總橫向倍率；M345W為該變焦鏡頭2在該廣角(wide-angle)狀態時，該第三鏡群G3、第四鏡群G4與該第五鏡群G5之總橫向倍率。
為達高光學效能之目的，本實施例之變焦鏡頭2滿足上述條件(1)至條件(5)所計算之結果如下：
(1)　fT/fW=33.97
(2)　(DG12‧fW)/(fT‧Y)=0.35
(3)　|(MG2‧Y)/fG2|=10.84
(4)　|M3T/M3W|=0.26
(5)　|M345T/M345W|=5.64
本發明第二實施例之變焦鏡頭2的焦距F(Focus Length)、成像面IMA二分之一對角長度Y、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表三所示：
表三之厚度T中，(W)是指該變焦鏡頭2在廣角(wide-angle)狀態時，於光軸Z上之間距；(M)是指該變焦鏡頭2在中間(middle)狀態時，於光軸Z上之間距；(T)是指該變焦鏡頭2在望遠(telephoto)狀態時，於光軸Z上之間距。
本實施例的各個鏡片中，該等非球面表面S6、S7、S11、S14、S18、S19以及S29之表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：z：非球面表面之凹陷度；c：曲率半徑之倒數；h：表面之孔徑半徑；k：圓錐係數；A～E：表面之孔徑半徑h的各階係數。
在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數k(conic constant)及表面孔徑半徑h的各階係數A～E如表四所示：
藉由上述的鏡片及光圈ST配置，使得本實施例之變焦鏡頭2不但可有效縮小體積以符合小型化之需求，在廣角(wide-angle)狀態時之成像品質上也可達到要求，這可從圖6A至圖6D看出。圖6A所示的，是本實施例之變焦鏡頭2的場曲圖及畸變圖；圖6B所示的，是本實施例之變焦鏡頭2的倍率色差圖；圖6C所示的，是本實施例之變焦鏡頭2的球面像差圖；圖6D所示的，是本實施例之變焦鏡頭2的彗星像差圖。
從圖6A可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大場曲不超過0.075mm與-0.06mm，且畸變量最大不超過-6.4%。從圖6B可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大倍率色差不超過9μm。從圖6C可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大球面像差不超過0.07mm以及-0.03mm。從圖6D可看出，本實施例變焦鏡頭2各視角之彗星像差皆不嚴重。
另外，該變焦鏡頭2在中間(middle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖7A至圖7D看出。從圖7A可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大場曲不超過0.06mm與-0.03mm，且畸變量最大不超過3.2%。從圖7B可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大倍率色差不超過-0.3μm。從圖7C可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大球面像差不超過0.08mm以及-0.03mm。從圖7D可看出，本實施例變焦鏡頭2各視角之彗星像差皆不嚴重。
再者，該變焦鏡頭2在望遠(telephoto)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖8A至圖8D看出。從圖8A可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大場曲不超過0.015mm與-0.105mm，且畸變量最大不超過1.6%。從圖8B可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大倍率色差不超過-9μm。從圖8C可看出，本實施例變焦鏡頭2之最大球面像差不超過0.14mm以及-0.10mm。從圖8D可看出，本實施例變焦鏡頭2各視角之彗星像差皆不嚴重，顯見本實施例之變焦鏡頭2的光學效能是合乎標準的。
請參閱圖9，為本發明第三實施例之變焦鏡頭3之鏡片配置圖。該變焦鏡頭3包含有有沿一光軸Z且由物側至像側依序排列之一第一鏡群G1、一第二鏡群G2、一光圈ST、一第三鏡群G3、一第四鏡群G4、一第五鏡群G5以及一成像面IMA。另外，在該第五鏡群G5與該成像面IMA之間同樣設置一玻璃覆蓋CG(Cover Glass)。其中：該第一鏡群G1具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第一鏡片L1、一第二鏡片L2以及一第三鏡片L3。該第一鏡片L1為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S1朝向物側。該第二鏡片L2為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第三鏡片L3為一具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面S5朝向物側。
該第二鏡群G2具有負屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第四鏡片L4、一第五鏡片L5、一第六鏡片L6以及一第七鏡片L7。該第四鏡片L4為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且其兩個凹面S7、S8皆為非球面表面。該第五鏡片L5為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第六鏡片L6為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且與該第五鏡片L5膠合構成一複合透鏡L5-6。該第七鏡片L7為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且其朝向物側之凹面S12為非球面表面。
該第三鏡群G3具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第八鏡片L8以及一第九鏡片L9。該第八鏡片L8為一具有正屈光力之新月型透鏡，其凸面S15朝向物側且為非球面表面。該第九鏡片L9為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S17朝向物側。
該第四鏡群G4具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第十鏡片L10、一第十一鏡片L11、一第十二鏡片L12、第十三鏡片L13以及一第十四鏡片L14。該第十鏡片L10為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且其兩個凸面S19、S20皆為非球面表面。該第十一鏡片L11為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第十二鏡片L12為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S23朝向物側。該第十三鏡片L13為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第十四鏡片L14為一具有負屈光力之雙凹透鏡，且與該第十三鏡片L13膠合構成一複合透鏡L13-14。
該第五鏡群G5具有正屈光力，且包含有由物側至像側依序排列之一第十五鏡片L15以及一第十六鏡片L16。該第十五鏡片L15為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面S28朝向物側。該第十六鏡片L16為一具有正屈光力之新月型透鏡，其凸面S30朝向物側且為非球面表面。
另外，可透過移動該第一鏡群G1、該第二鏡群G2以及該第三鏡群G3，使該變焦鏡頭2區分為廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態與望遠(telephoto)狀態。當該變焦鏡頭2由廣角(wide-angle)狀態變化至望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群G1往該物側方向移動；該第二鏡群G2往該像側方向移動，且與該第一鏡群G1之間距增加；該第三鏡群G3往該物側方向移動，且與該第二鏡群G2之間距減少；該第四鏡群G4往該物側方向移動，且與該第二鏡群G3之間距減少。再者，當該變焦鏡頭2對焦(focusing)時，該第五鏡群G5往該物側方向移動。
為使該變焦鏡頭3具有較佳之光學效能，該變焦鏡頭3同樣滿足下列條件：
(1)　fT/fW≧32
(2)　0.2≦(DG12‧fW)/(fT‧Y)≦0.5
(3)　9<|(MG2‧Y)/fG2|≦13
(4)　0<|M3T/M3W|≦0.7
(5)　0.75<|M345T/M345W|≦6.0
其中，fT為該變焦鏡頭3在該望遠(telephoto)狀態時之焦距；fW為該變焦鏡頭3在該廣角(wide-angle)狀態時之焦距；DG12為該變焦鏡頭3由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群G1與該第二鏡群G2之間距變化量；Y為該成像面IMA之最大對角長度的二分之一；MG2為該變焦鏡頭3由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(telephoto)狀態時，該第二鏡群G2之移動量；fG2為該第二鏡群G2之焦距；M3T為該變焦鏡頭3在該望遠(telephoto)狀態時，該第三鏡群G3之橫向倍率；M3W為該變焦鏡頭3在該廣角(wide-angle)狀態時，該第三鏡群G3之橫向倍率；M345T為該變焦鏡頭3在該望遠(telephoto)狀態時，該第三鏡群G3、第四鏡群G4與該第五鏡群G5之總橫向倍率；M345W為該變焦鏡頭3在該廣角(wide-angle)狀態時，該第三鏡群G3、第四鏡群G4與該第五鏡群G5之總橫向倍率。
為達高光學效能之目的，本實施例之變焦鏡頭3滿足上述條件(1)至條件(5)所計算之結果如下：
(1)　fT/fW=34.02
(2)　(DG12‧fW)/(fT‧Y)=0.40
(3)　|(MG2‧Y)/fG2|=11.72
(4)　|M3T/M3W|=0.64
(5)　|M345T/M345W|=0.87
本發明第三實施例之變焦鏡頭3的焦距F(Focus Length)、成像面IMA二分之一對角長度Y、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表五所示：
表五之厚度T中，(W)是指該變焦鏡頭3在廣角(wide-angle)狀態時，於光軸Z上之間距；(M)是指該變焦鏡頭3在中間(middle)狀態時，於光軸Z上之間距；(T)是指該變焦鏡頭3在望遠(telephoto)狀態時，於光軸Z上之間距。
本實施例的各個鏡片中，該等非球面表面S7、S8、S12、S15、S19、S20以及S30之表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：z：非球面表面之凹陷度；c：曲率半徑之倒數；h：表面之孔徑半徑；k：圓錐係數；A～E：表面之孔徑半徑h的各階係數。
在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數k(conic constant)及表面孔徑半徑h的各階係數A～E如表六所示：
藉由上述的鏡片及光圈ST配置，使得本實施例之變焦鏡頭3不但可有效縮小體積以符合小型化之需求，在廣角(wide-angle)狀態時之成像品質上也可達到要求，這可從圖10A至圖10D看出。圖10A所示的，是本實施例之變焦鏡頭3的場曲圖及畸變圖；圖10B所示的，是本實施例之變焦鏡頭3的倍率色差圖；圖10C所示的，是本實施例之變焦鏡頭3的球面像差圖；圖10D所示的，是本實施例之變焦鏡頭3的彗星像差圖。
從圖10A可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大場曲不超過0.15mm與-0.045mm，且畸變量最大不超過-4.8%。從圖10B可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大倍率色差不超過7μm。從圖10C可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大球面像差不超過0.035mm以及-0.025mm。從圖10D可看出，本實施例變焦鏡頭3各視角之彗星像差皆不嚴重。
另外，該變焦鏡頭3在中間(middle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖11A至圖11D看出。從圖11A可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大場曲不超過0.03mm與-0.15mm，且畸變量最大不超過2.4%。從圖11B可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大倍率色差不超過3.5μm。從圖11C可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大球面像差不超過0.05mm以及-0.005mm。從圖11D可看出，本實施例變焦鏡頭3各視角之彗星像差皆不嚴重。
再者，該變焦鏡頭3在望遠(telephoto)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖12A至圖12D看出。從圖12A可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大場曲不超過0.015mm與-0.15mm，且畸變量最大不超過2.4%。從圖12B可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大倍率色差不超過-12μm。從圖12C可看出，本實施例變焦鏡頭3之最大球面像差不超過0.12mm以及-0.10mm。從圖12D可看出，本實施例變焦鏡頭3各視角之彗星像差皆不嚴重，顯見本實施例之變焦鏡頭3的光學效能是合乎標準的。
綜合以上所述可得知，本發明之變焦鏡頭不僅可以達到減少體積之目的，同時亦具有高倍率及高光學效能。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構及製作方法變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
1．．．變焦鏡頭
G1．．．第一鏡群
L1．．．第一鏡片
L2．．．第二鏡片
L3．．．第三鏡片
G2．．．第二鏡群
L4．．．第四鏡片
L5．．．第五鏡片
L6．．．第六鏡片
L7．．．第七鏡片
L5-6．．．複合透鏡
G3．．．第三鏡群
L8．．．第八鏡片
L9．．．第九鏡片
G4．．．第四鏡群
L10．．．第十鏡片
L11．．．第十一鏡片
L12．．．第十二鏡片
L13．．．第十三鏡片
L14．．．第十四鏡片
L13-14．．．複合透鏡
G5．．．第五鏡群
L15．．．第十五鏡片
L16．．．第十六鏡片
Z．．．光軸
ST．．．光圈
IMA．．．成像面
CG．．．玻璃覆蓋
S1~S33．．．面
2．．．變焦鏡頭
G1．．．第一鏡群
L1．．．第一鏡片
L2．．．第二鏡片
L3．．．第三鏡片
L1-2．．．複合透鏡
G2．．．第二鏡群
L4．．．第四鏡片
L5．．．第五鏡片
L6．．．第六鏡片
L7．．．第七鏡片
L5-6．．．複合透鏡
G3．．．第三鏡群
L8．．．第八鏡片
L9．．．第九鏡片
G4．．．第四鏡群
L10．．．第十鏡片
L11．．．第十一鏡片
L12．．．第十二鏡片
L13．．．第十三鏡片
L14．．．第十四鏡片
L13-14．．．複合透鏡
G5．．．第五鏡群
L15．．．第十五鏡片
L16．．．第十六鏡片
Z．．．光軸
ST．．．光圈
IMA．．．成像面
CG．．．玻璃覆蓋
S1~S32．．．面
3．．．變焦鏡頭
G1．．．第一鏡群
L1．．．第一鏡片
L2．．．第二鏡片
L3．．．第三鏡片
G2．．．第二鏡群
L4．．．第四鏡片
L5．．．第五鏡片
L6．．．第六鏡片
L7．．．第七鏡片
L5-6．．．複合透鏡
G3．．．第三鏡群
L8．．．第八鏡片
L9．．．第九鏡片
G4．．．第四鏡群
L10．．．第十鏡片
L11．．．第十一鏡片
L12．．．第十二鏡片
L13．．．第十三鏡片
L14．．．第十四鏡片
L13-14．．．複合透鏡
G5．．．第五鏡群
L15．．．第十五鏡片
L16．．．第十六鏡片
Z．．．光軸
ST．．．光圈
IMA．．．成像面
CG．．．玻璃覆蓋
S1~S33．．．面
圖1為第一較佳實施例之鏡片配置圖。
圖2A為第一較佳實施例在廣角狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖2B為第一較佳實施例在廣角狀態時之倍率色差圖。
圖2C為第一較佳實施例在廣角狀態時之球面像差圖。
圖2D為第一較佳實施例在廣角狀態時之彗星像差圖。
圖3A為第一較佳實施例在中間狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖3B為第一較佳實施例在中間狀態時之倍率色差圖。
圖3C為第一較佳實施例在中間狀態時之球面像差圖。
圖3D為第一較佳實施例在中間狀態時之彗星像差圖。
圖4A為第一較佳實施例在望遠狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖4B為第一較佳實施例在望遠狀態時之倍率色差圖。
圖4C為第一較佳實施例在望遠狀態時之球面像差圖。
圖4D為第一較佳實施例在望遠狀態時之彗星像差圖。
圖5為第二較佳實施例之鏡片配置圖。
圖6A為第二較佳實施例在廣角狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖6B為第二較佳實施例在廣角狀態時之倍率色差圖。
圖6C為第二較佳實施例在廣角狀態時之球面像差圖。
圖6D為第二較佳實施例在廣角狀態時之彗星像差圖。
圖7A為第二較佳實施例在中間狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖7B為第二較佳實施例在中間狀態時之倍率色差圖。
圖7C為第二較佳實施例在中間狀態時之球面像差圖。
圖7D為第二較佳實施例在中間狀態時之彗星像差圖。
圖8A為第二較佳實施例在望遠狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖8B為第二較佳實施例在望遠狀態時之倍率色差圖。
圖8C為第二較佳實施例在望遠狀態時之球面像差圖。
圖8D為第二較佳實施例在望遠狀態時之彗星像差圖。
圖9為第三較佳實施例之鏡片配置圖。
圖10A為第三較佳實施例在廣角狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖10B為第三較佳實施例在廣角狀態時之倍率色差圖。
圖10C為第三較佳實施例在廣角狀態時之球面像差圖。
圖10D為第三較佳實施例在廣角狀態時之彗星像差圖。
圖11A為第三較佳實施例在中間狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖11B為第三較佳實施例在中間狀態時之倍率色差圖。
圖11C為第三較佳實施例在中間狀態時之球面像差圖。
圖11D為第三較佳實施例在中間狀態時之彗星像差圖。
圖12A為第三較佳實施例在望遠狀態時之場曲圖及畸變圖。
圖12B為第三較佳實施例在望遠狀態時之倍率色差圖。
圖12C為第三較佳實施例在望遠狀態時之球面像差圖。
圖12D為第三較佳實施例在望遠狀態時之彗星像差圖。
1．．．變焦鏡頭
G1．．．第一鏡群
L1．．．第一鏡片
L2．．．第二鏡片
L3．．．第三鏡片
G2．．．第二鏡群
L4．．．第四鏡片
L5．．．第五鏡片
L6．．．第六鏡片
L7．．．第七鏡片
L5-6．．．複合透鏡
G3．．．第三鏡群
L8．．．第八鏡片
L9．．．第九鏡片
G4．．．第四鏡群
L10．．．第十鏡片
L11．．．第十一鏡片
L12．．．第十二鏡片
L13．．．第十三鏡片
L14．．．第十四鏡片
L13-14．．．複合透鏡
G5．．．第五鏡群
L15．．．第十五鏡片
L16．．．第十六鏡片
Z．．．光軸
ST．．．光圈
IMA．．．成像面
CG．．．玻璃覆蓋
S1~S33．．．面

Claims (20)

  1. 一種變焦鏡頭，包含有沿一光軸且由一物側至一像側依序排列之：一第一鏡群，具有正屈光力；該第一鏡群包含有三片鏡片，且其中兩片鏡片具有正屈光力，；一第二鏡群，具有負屈光力；該第二鏡群包含有四片鏡片；一光圈；一第三鏡群，具有正屈光力；該第三鏡群包含有二片鏡片，且其中一片具有正屈光力；一第四鏡群，具有正屈光力；該第四鏡群包含有五片鏡片，且其中三片具有正屈光力；一第五鏡群，具有正屈光力；該第五鏡群包含有二片鏡片，且其中一片具有正屈光力；一成像面；另外，該變焦鏡頭由一廣角(wide-angle)狀態變化至一望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群往該物側方向移動；該第二鏡群往該像側方向移動，且與該第一鏡群之間距增加；該第三鏡群往該物側方向移動，且與該第二鏡群之間距減少；該第四鏡群往該物側方向移動，且與該第三鏡群之間距減少。
  2. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第一鏡群之三片鏡片的屈光力由該物側至該像側依序為負、正、正。
  3. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第一鏡群由該物側至該像側算起第一片鏡片以及第二片鏡片膠合構成一複合透鏡。
  4. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第二鏡群之四片鏡片的屈光力由該物側至該像側依序為負、負、正、負。
  5. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第二鏡群由該物側至該像側算起第一片鏡片至少一面為非球面表面。
  6. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第二鏡群由該物側至該像側算起第二片鏡片以及第三片鏡片膠合構成一複合透鏡。
  7. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第二鏡群由該物側至該像側算起第四片鏡片至少一面為非球面表面。
  8. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第三鏡群之二片鏡片的屈光力由該物側至該像側依序為正、負。
  9. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第三鏡群由該物側至該像側算起第一片鏡片至少一面為非球面表面。
  10. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第四鏡群之五片鏡片的屈光力由該物側該至像側依序為正、正、負、正、負。
  11. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第四鏡群由該物側至該像側算起第一片鏡片至少一面為非球面表面。
  12. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第四鏡群由該物側至該像側算起第四片鏡片以及第五片鏡片膠合構成一複合透鏡。
  13. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第五鏡群之二片鏡片的屈光力由該物側該至像側依序為負、正。
  14. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，該第五鏡群由該物側至該像側算起第二片鏡片至少一面為非球面表面。
  15. 如請求項1所述之變焦鏡頭，其中，當該變焦鏡頭對焦(focusing)時，該第五鏡群往該物側方向移動。
  16. 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：fT/fW≧32，其中，fT為該變焦鏡頭在該望遠(telephoto)狀態時之焦距；fW為該變焦鏡頭在該廣角(wide-angle)狀態時之焦距。
  17. 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：0.2≦(DG12‧fW)/(fT‧Y)≦0.5，其中，fT為該變焦鏡頭在該望遠(telephoto)狀態時之焦距；fW為該變焦鏡頭在該廣角(wide-angle)狀態時之焦距；DG12為該變焦鏡頭由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(telephoto)狀態時，該第一鏡群與該第二鏡群之間距變化量；Y為該成像面之最大對角長度。
  18. 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：9<|(MG2‧Y)/fG2|≦13，其中，MG2為該變焦鏡頭由該廣角(wide-angle)狀態變化至該望遠(telephoto)狀態時，該第二鏡群之移動量；Y為該成像面之最大對角長度；fG2為該第二鏡群之焦距。
  19. 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：0<|M3T/M3W|≦0.7，其中，M3T為該變焦鏡頭在該望遠(telephoto)狀態時，該第三鏡群之橫向倍率；M3W為該變焦鏡頭在該廣角(wide-angle)狀態時，該第三鏡群之橫向倍率。
  20. 如請求項1所述之變焦鏡頭，更滿足下列條件：0.75<|M345T/M345W|≦6.0，其中，M345T為該變焦鏡頭在該望遠(telephoto)狀態時，該第三鏡群、第四鏡群與該第五鏡群之總橫向倍率；M345W為該變焦鏡頭在該廣角(wide-angle)狀態時，該第三鏡群、第四鏡群與該第五鏡群之總橫向倍率。
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