TWI463174B - 變焦鏡頭 - Google Patents

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TWI463174B
TWI463174B TW102109601A TW102109601A TWI463174B TW I463174 B TWI463174 B TW I463174B TW 102109601 A TW102109601 A TW 102109601A TW 102109601 A TW102109601 A TW 102109601A TW I463174 B TWI463174 B TW I463174B
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Sintai Optical Shenzhen Co Ltd
Asia Optical Co Inc
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Description

變焦鏡頭
本發明係有關於一種鏡頭，特別是有關於一種變焦鏡頭。
消費型數位相機幾乎都配備有變焦鏡頭，目前變焦倍率(Zoom Ratio)為3倍~5倍的變焦鏡頭已經是很成熟的產品，但是隨著消費性電子產品往輕薄短小的趨勢發展，變焦鏡頭之體積也必需跟著小型化，才能使消費型數位相機小型化。惟，在要求小型化又需具備良好光學性能是不容易達到的。
有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種變焦鏡頭，其具備小型化，但是仍具有良好的光學性能。
本發明之變焦鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序包括一第一透鏡群、一第二透鏡群及一第三透鏡群，第一透鏡群具有負屈光力，第二透鏡群具有正屈光力，第三透鏡群具有正屈光力。第一透鏡群沿著光軸從物側至像側依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，第 一透鏡具有負屈光力，第二透鏡具有正屈光力，第三透鏡具有負屈光力。第二透鏡群沿著光軸從物側至像側依序包括一第四透鏡、一第五透鏡及一第六透鏡。其中第三透鏡滿足以下條件：|R31 /R32 |0.39，其中R31 為第三透鏡物側面之曲率半徑，R32 為第三透鏡像側面之曲率半徑。
其中變焦鏡頭由廣角端變焦至望遠端時，第二透鏡群向物側方向移動，第一透鏡群先向像側方向移動後再向物側方向移動，使第一透鏡群與第二透鏡群之間距減少，第三透鏡群移動。
其中第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡及第四透鏡滿足以下條件：
其中，fG1 為第一透鏡群之有效焦距，fG2 為第二透鏡群之有效焦距，f3 為第三透鏡之有效焦距，f4 為第四透鏡之有效焦距。
其中第一透鏡群及第二透鏡群滿足以下條件：
其中，fG1 為第一透鏡群之有效焦距，fG2 為第二透鏡群之有效焦距。
其中變焦鏡頭滿足以下條件：
其中，fw 為變焦鏡頭於廣角端之有效焦距、fT 為變焦鏡頭於望遠端之有效焦距、Y為成像面之最大像高、LT 為變焦鏡頭於望遠端時之鏡頭長度。
其中第一透鏡為凸凹透鏡，第一透鏡之凸面朝向物側，第二透鏡為雙凸透鏡，第三透鏡為凹凸透鏡，第三透鏡之凹面朝向物側。
其中第三透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
其中第一透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
其中第四透鏡具有正屈光力，第五透鏡具有正屈光力，第六透鏡具有負屈光力。
其中第四透鏡為雙凸透鏡，第五透鏡為雙凸透鏡。
其中第六透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
其中第一透鏡群中之透鏡至少一面為非球面表面，第二透鏡群中之透鏡至少二面為非球面表面。
其中第三透鏡群包括一第七透鏡，第七透鏡為雙凸透鏡，第七透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面，變焦鏡頭於近距離攝影對焦時第七透鏡往物側方向移動。
本發明之變焦鏡頭可更包括一光圈，設置於第一透 鏡群與第二透鏡群之間，光圈與第二透鏡群之間距固定不變。
或者本發明之變焦鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序包括一第一透鏡群、一第二透鏡群及一第三透鏡群，第一透鏡群具有負屈光力，第二透鏡群具有正屈光力，第三透鏡群具有正屈光力。第一透鏡群沿著光軸從物側至像側依序包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，第一透鏡具有負屈光力，第二透鏡具有正屈光力，第三透鏡具有負屈光力。第二透鏡群沿著光軸從物側至像側依序包括一第四透鏡、一第五透鏡及一第六透鏡，第六透鏡具有負屈光力。
其中第三透鏡滿足以下條件：
其中，R31 為第三透鏡物側面之曲率半徑，R32 為第三透鏡像側面之曲率半徑。
其中第四透鏡具有正屈光力，第五透鏡具有正屈光力。
其中第四透鏡為雙凸透鏡，第五透鏡為雙凸透鏡。
其中變焦鏡頭由廣角端變焦至望遠端時，第二透鏡群向物側方向移動，第一透鏡群先向像側方向移動後再向物側方向移動，使第一透鏡群與第二透鏡群之間距減少，第三透鏡群移動。
其中第一透鏡群、第二透鏡群、第三透鏡及第四透鏡滿足以下條件：
其中，fG1 為第一透鏡群之有效焦距，fG2 為第二透鏡群之有效焦距，f3 為第三透鏡之有效焦距，f4 為第四透鏡之有效焦距。
其中第一透鏡群及第二透鏡群滿足以下條件：
其中，fG1 為第一透鏡群之有效焦距，fG2 為第二透鏡群之有效焦距。
其中變焦鏡頭滿足以下條件：
其中，fw 為變焦鏡頭於廣角端之有效焦距、fT 為變焦鏡頭於望遠端之有效焦距、Y為成像面之最大像高、LT 為變焦鏡頭於望遠端時之鏡頭長度。
其中第一透鏡為凸凹透鏡，第一透鏡之凸面朝向物側，第二透鏡為雙凸透鏡，第三透鏡為凹凸透鏡，第三透鏡之凹面朝向物側。
其中第三透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
其中第一透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
其中第六透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
其中第一透鏡群中之透鏡至少一面為非球面表面，第二透鏡群中之透鏡至少二面為非球面表面。
其中第三透鏡群包括一第七透鏡，第七透鏡為雙凸透鏡，第七透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面，變焦鏡頭於近距離攝影對焦時第七透鏡往物側方向移動。
本發明之變焦鏡頭可更包括一光圈，設置於第一透鏡群與第二透鏡群之間，光圈與第二透鏡群之間距固定不變。
為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
請參閱第1圖，第1圖係依據本發明之變焦鏡頭之第一實施例處於廣角端的透鏡配置示意圖。變焦鏡頭1沿著光軸OA1從物側至像側依序包括一第一透鏡群G11、一光圈ST1、一第二透鏡群G12、一第三透鏡群G13及一濾光片OF1。變焦鏡頭1由廣角端變焦至望遠端時，第二透鏡群G12向物側方向移動，第一透鏡群G11先向像側方向移動後再向物側方向移動，使第一透 鏡群G11與第二透鏡群G12之間距D168 減少，第三透鏡群G13移動，使第二透鏡群G12與第三透鏡群G13之間距D11314 改變。藉由各透鏡群之間距D168 、D11314 的改變可達到調整變焦鏡頭1之有效焦距。
在本實施例中，第一透鏡群G11具有負屈光力，第二透鏡群G12具有正屈光力，第三透鏡群G13具有正屈光力。
第一透鏡群G11沿著光軸OA1從物側至像側依序包括一第一透鏡L11、一第二透鏡L12及一第三透鏡L13。第一透鏡L11為凸凹透鏡具有負屈光力，第一透鏡L11之物側面S11為凸面。第二透鏡L12為雙凸透鏡具有正屈光力。第三透鏡L13為凹凸透鏡具有負屈光力，第三透鏡L13之物側面S15為凹面且物側面S15為非球面表面。
第二透鏡群G12沿著光軸OA1從物側至像側依序包括一第四透鏡L14、一第五透鏡L15及一第六透鏡L16。第四透鏡L14為雙凸透鏡具有正屈光力。第五透鏡L15為雙凸透鏡具有正屈光力，第五透鏡L15之物側面S110及像側面S111皆為非球面表面。第六透鏡L16為凸凹透鏡具有負屈光力，第六透鏡L16之像側面S113為凹面且像側面S113為非球面表面。
第三透鏡群G13包括一第七透鏡L17，第七透鏡 L17為雙凸透鏡具有正屈光力，第七透鏡L17之物側面S114為非球面表面。
光圈ST1與第二透鏡群G12之間距D1 78固定不變。濾光片OF1係由平板玻璃製成，其物側面S116與像側面S117皆為平面。
另外，為使本實施例之變焦鏡頭1能保持良好的光學性能，變焦鏡頭1需滿足以下四條件：
其中，R131 為第三透鏡L13之物側面S15之曲率半徑、R132 為第三透鏡L13之像側面S16之曲率半徑、f1G1 為第一透鏡群G11之有效焦距、f1G2 為第二透鏡群G12之有效焦距、f13 為第三透鏡L13之有效焦距、f14 為第四透鏡L14之有效焦距、f1w 為變焦鏡頭1於廣角端之有效焦距、f1T 為變焦鏡頭1於望遠端之有效焦距、Y1為成像面之最大像高、L1T 為變焦鏡頭1於望遠端之鏡頭長度。
利用上述透鏡與光圈ST1之設計，使得變焦鏡頭1仍然兼顧到小型化與良好的光學性能。
表一為第1圖之變焦鏡頭1分別處於廣角端、中 間端(未圖示)及望遠端(未圖示)時各透鏡之相關參數表，表一資料顯示本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端時之有效焦距等於4.01 mm，處於中間端時之有效焦距等於8.42 mm，處於望遠端時之有效焦距等於11.37 mm，變焦鏡頭1之變焦倍率大約為2.84倍。
表一中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：c：曲率；h：透鏡表面任一點至光軸之垂直距離；k：圓錐係數；A~G：非球面係數。
表二為表一中各個透鏡之非球面表面之相關參數表，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非球面係數。
本實施例之變焦鏡頭1，其中第三透鏡L13之物側面S15之曲率半徑R131 =-10.297 mm、第三透鏡L13之像側面S16之曲率半徑R132 =-100 mm、第一透鏡群G11之有效焦距f1G1 =-10.068 mm、第二透鏡群G12之有效焦距f1G2 =8.0106 mm、第三透鏡L13之有效焦距f13 =-21.508 mm、第四透鏡L14之有效焦距f14 =9.539 mm、變焦鏡頭1於廣角端之有效焦距f1w =4.014 mm、變焦鏡頭1於望遠端之有效焦距f1T =11.370 mm、成像面之最大像高Y1=3.21 mm、變焦鏡頭1於望遠端時之鏡頭長度L1T =26.438 mm，由上述資料可得到|R131 /R132 |=0.103、(f1G1 ×f1G2 )/(f13 ×f14 )=0.393、|f1G1 /f1G2 |=1.257、(f1w ×L1T )/(f1T ×Y1)=2.908皆能滿足上述條件(1)至條件(4)之要求。
另外，本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端、中間端及望遠端時其光學性能也可達到要求，這可從第2A至第2G圖、第3A至第3G圖及第4A至第4G圖看出。第2A圖、第3A圖及第4A圖所示的，是本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端、中間端及望遠端時的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。第2B圖、第3B圖及第4B圖所示的，是本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端、中間 端及望遠端時的場曲(Field Curvature)圖。第2C圖、第3C圖及第4C圖所示的，是本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端、中間端及望遠端時的畸變(Distortion)圖。第2D至第2F圖、第3D至第3F圖及第4D至第4F圖所示的，是本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端、中間端及望遠端時的橫向光扇(Transverse Ray Fan)圖。第2G圖、第3G圖及第4G圖所示的，是本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端、中間端及望遠端時的橫向色差(Lateral Color)圖。
由第2A圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端時，對波長範圍介於0.486 μm至0.656 μm之光線所產生的縱向像差值介於-0.06 mm至0.04 mm之間。由第2B圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端時，對波長等於0.588 μm之光線，所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.13 mm至0.04 mm之間。由第2C圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端時，對波長等於0.588 μm之光線，所產生的畸變介於正負8.0%之間。由第2D、2E、2F圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端時，對波長等於0.588 μm之光線於不同影像高度所產生的橫向像差值介於正負14 μm之間。由第2G圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端時，以波長0.587562 μm為參考波長，對波長範圍介於0.4861 μm至0.6563 μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-2.0 μm至2.5 μm之間。顯見本實施例之變焦鏡頭1處於廣角端時之縱向像差、場曲、畸變、橫向像差及橫向色差都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。
由第3A圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於中間端時，對波長範圍介於0.486 μm至0.656 μm之光線所產生的縱向像差值介於-0.025 mm至0.045 mm之間。由第3B圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於中間端時，對波長等於0.588 μm之光線，所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.13 mm至0.00 mm之間。由第3C圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於中間端時，對波長等於0.588 μm之光線，所產生的畸變介於正負0.5%之間。由第3D、3E、3F圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於中間端時，對波長等於0.588 μm之光線於不同影像高度所產生的橫向像差值介於正負8 μm之間。由第3G圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於中間端時，以波長0.587562 μm為參考波長，對波長範圍介於0.486 μm至0.656 μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-0.5 μm至1.5 μm之間。顯見本實施例之變焦鏡頭1處於中間端時之縱向像差、場曲、畸變、橫向像差及橫 向色差都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。
由第4A圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於望遠端時，對波長範圍介於0.486 μm至0.656 μm之光線所產生的縱向像差值介於-0.03 mm至0.08 mm之間。由第4B圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於望遠端時，對波長等於0.588 μm之光線，所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.13 mm至0.00 mm之間。由第4C圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於望遠端時，對波長等於0.588 μm之光線，所產生的畸變介於正負0.5%之間。由第4D、4E、4F圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於望遠端時，對波長等於0.588 μm之光線於不同影像高度所產生的橫向像差值介於正負8 μm之間。由第4G圖可看出，本實施例之變焦鏡頭1處於望遠端時，以波長0.587562 μm為參考波長，對波長範圍介於0.4861 μm至0.6563 μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於0 μm至1.5 μm之間。顯見本實施例之變焦鏡頭1處於望遠端時之縱向像差、場曲、畸變、橫向像差及橫向色差都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。
請參閱第5圖，第5圖係依據本發明之變焦鏡頭之第二實施例處於廣角端的透鏡配置示意圖。變焦鏡頭2沿著光軸OA2從物側至像側依序包括一第一透鏡群 G21、一光圈ST2、一第二透鏡群G22、一第三透鏡群G23及一濾光片OF2。變焦鏡頭2由廣角端變焦至望遠端時，第二透鏡群G22向物側方向移動，第一透鏡群G21先向像側方向移動後再向物側方向移動，使第一透鏡群G21與第二透鏡群G22之間距D268 減少，第三透鏡群G23移動，使第二透鏡群G22與第三透鏡群G23之間距D21314 改變，藉由各透鏡群之間距D268 、D21314 的改變可達到調整變焦鏡頭2之有效焦距。
在本實施例中，第一透鏡群G21具有負屈光力，第二透鏡群G22具有正屈光力，第三透鏡群G23具有正屈光力。
第一透鏡群G21沿著光軸OA2從物側至像側依序包括一第一透鏡L21、一第二透鏡L22及一第三透鏡L23。第一透鏡L21為凸凹透鏡具有負屈光力，第一透鏡L21之物側面S21為凸面。第二透鏡L22為雙凸透鏡具有正屈光力。第三透鏡L23為凹凸透鏡具有負屈光力，第三透鏡L23之物側面S25為凹面且物側面S25為非球面表面。
第二透鏡群G22沿著光軸OA2從物側至像側依序包括一第四透鏡L24、一第五透鏡L25及一第六透鏡L26。第四透鏡L24為雙凸透鏡具有正屈光力，第四透鏡L24之物側面S18及像側面S19皆為非球面表面。 第五透鏡L25為雙凸透鏡具有正屈光力。第六透鏡L26為雙凹透鏡具有負屈光力，第六透鏡L26之像側面S213為非球面表面。
第三透鏡群G23包括一第七透鏡L27，第七透鏡L27為雙凸透鏡具有正屈光力，第七透鏡L27之物側面S214為非球面表面。
光圈ST2與第二透鏡群G22之間距D278 固定不變。濾光片OF2係由平板玻璃製成，其物側面S216與像側面S217皆為平面。
另外，為使本實施例之變焦鏡頭2能保持良好的光學性能，變焦鏡頭2需滿足以下四條件：
其中，R231 為第三透鏡L23之物側面S25之曲率半徑、R232 為第三透鏡L23之像側面S26之曲率半徑、f2G1 為第一透鏡群G21之有效焦距、f2G2 為第二透鏡群G22之有效焦距、f23 為第三透鏡L23之有效焦距、f24 為第四透鏡L24之有效焦距、f2w 為變焦鏡頭2於廣角端之有效焦距、f2T 為變焦鏡頭2於望遠端之有效焦距、Y2為成像面之最大像高、L2T 為變焦鏡頭2於望遠端之 鏡頭長度。
利用上述透鏡與光圈ST2之設計，使得變焦鏡頭2仍然兼顧到小型化與良好的光學性能。
表三為第5圖之變焦鏡頭2分別處於廣角端、中間端(未圖示)及望遠端(未圖示)時各透鏡之相關參數表，表三資料顯示本實施例之變焦鏡頭2處於廣角端時之有效焦距等於5.26 mm，處於中間端時之有效焦距等於9.74 mm，處於望遠端時之有效焦距等於14.90 mm，變焦鏡頭2之變焦倍率大約為2.83倍。
表三中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：c：曲率；h：透鏡表面任一點至光軸之垂直距離；k：圓錐係數；A~G：非球面係數。
表四為表三中各個透鏡之非球面表面之相關參數表，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非球面係數。
本實施例之變焦鏡頭2，其中第三透鏡L23之物側面S25之曲率半徑R231 =-13.5250 mm、第三透鏡L23之像側面S26之曲率半徑R232 =-37.8232 mm、第一透鏡群G21之有效焦距f2G1 =-12.819 mm、第二透鏡群G22之有效焦距f2G2 =10.160 mm、第三透鏡L23之有效焦距f23 =-39.809 mm、第四透鏡L24之有效焦距f24 =9.148 mm、變焦鏡頭2於廣角端之有效焦距f2w =5.264 mm、變焦鏡頭2於望遠端之有效焦距f2T =14.896 mm、成像面之最大像高Y2=4.07 mm、變焦鏡頭2於望遠端時之鏡頭長度L2T =32.822 mm，由上述資料可得到|R231 /R232 |=0.358、(f2G1 ×f2G2 )/(f23 ×f24 )=0.358、|f2G1 /f2G2 |=1.262、(f2w ×L2T )/(f2T ×Y2)=2.850皆能滿足上述條件(5)至條件(8)之要求。
另外，本實施例之變焦鏡頭2處於廣角端、中間端及望遠端時其光學性能也可達到要求，其縱向像差、場曲、畸變、橫向像差及橫向色差(上述圖例與第一實施例中的圖例相似，因此省略其圖例)都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。
請參閱第6圖，第6圖係依據本發明之變焦鏡頭 之第三實施例處於廣角端的透鏡配置示意圖。變焦鏡頭3沿著光軸OA3從物側至像側依序包括一第一透鏡群G31、一光圈ST3、一第二透鏡群G32、一第三透鏡群G33及一濾光片OF3。變焦鏡頭3由廣角端變焦至望遠端時，第二透鏡群G32向物側方向移動，第一透鏡群G31先向像側方向移動後再向物側方向移動，使第一透鏡群G31與第二透鏡群G32之間距D368 減少，第三透鏡群G33移動，使第二透鏡群G32與第三透鏡群G33之間距D31314 改變，藉由各透鏡群之間距D368 、D31314 的改變可達到調整變焦鏡頭3之有效焦距。
在本實施例中，第一透鏡群G31具有負屈光力，第二透鏡群G32具有正屈光力，第三透鏡群G33具有正屈光力。
第一透鏡群G31沿著光軸OA3從物側至像側依序包括一第一透鏡L31、一第二透鏡L32及一第三透鏡L33。第一透鏡L31為凸凹透鏡具有負屈光力，第一透鏡L31之物側面S31為凸面。第二透鏡L32為雙凸透鏡具有正屈光力。第三透鏡L33為凹凸透鏡具有負屈光力，第三透鏡L33之物側面S35為凹面且物側面S35為非球面表面。
第二透鏡群G32沿著光軸OA3從物側至像側依序包括一第四透鏡L34、一第五透鏡L35及一第六透鏡 L36。第四透鏡L34為雙凸透鏡具有正屈光力，第四透鏡L34之物側面S38及像側面S39皆為非球面表面。第五透鏡L35為雙凸透鏡具有正屈光力。第六透鏡L36為雙凹透鏡具有負屈光力，第六透鏡L36之像側面S313為非球面表面。
第三透鏡群G33包括一第七透鏡L37，第七透鏡L37為雙凸透鏡具有正屈光力，第七透鏡L37之像側面S315為非球面表面。
光圈ST3與第二透鏡群G32之間距D378 固定不變。濾光片OF3係由平板玻璃製成，其物側面S316與像側面S317皆為平面。
另外，為使本實施例之變焦鏡頭3能保持良好的光學性能，變焦鏡頭3需滿足以下四條件：
其中，R331 為第三透鏡L33之物側面S35之曲率半徑、R332 為第三透鏡L33之像側面S36之曲率半徑、f3G1 為第一透鏡群G31之有效焦距、f3G2 為第二透鏡群G32之有效焦距、f33 為第三透鏡L33之有效焦距、f34 為第四透鏡L34之有效焦距、f3w 為變焦鏡頭3於廣角 端之有效焦距、f3T 為變焦鏡頭3於望遠端之有效焦距、Y3為成像面之最大像高、L3T 為變焦鏡頭3於望遠端之鏡頭長度。
利用上述透鏡與光圈ST3之設計，使得變焦鏡頭3仍然兼顧到小型化與良好的光學性能。
表五為第6圖之變焦鏡頭3分別處於廣角端、中間端(未圖示)及望遠端(未圖示)時各透鏡之相關參數表，表五資料顯示本實施例之變焦鏡頭3處於廣角端時之有效焦距等於5.15 mm，處於中間端時之有效焦距等於7.97 mm，處於望遠端時之有效焦距等於14.56 mm，變焦鏡頭3之變焦倍率大約為2.83倍。
表五中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：c：曲率；h：透鏡表面任一點至光軸之垂直距離；k：圓錐係數；A~G：非球面係數。
表六為表五中各個透鏡之非球面表面之相關參數表，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非球面係數。
本實施例之變焦鏡頭3，其中第三透鏡L33之物側面S35之曲率半徑R331 =-12.5861 mm、第三透鏡L33之像側面S36之曲率半徑R332 =-280.5606 mm、第一透鏡群G31之有效焦距f3G1 =-10.314 mm、第二透鏡群G32之有效焦距f3G2 =8.258 mm、第三透鏡L33之有效焦距f33 =-22.3529 mm、第四透鏡L34之有效焦距f34 =8.4556 mm、變焦鏡頭3於廣角端之有效焦距f3w =5.1469 mm、變焦鏡頭3於望遠端之有效焦距f3T =14.5647 mm、成像面之最大像高Y3=4.07 mm、變焦鏡頭3於望遠端時之鏡頭長度L3T =29.077 mm，由上述資料可得到|R331 /R332 |=0.045、(f3G1 ×f3G2 )/(f33 ×f34 )=0.451、|f3G1 /f3G2 |=1.249、(f3w ×L3T )/(f3T ×Y3)=2.525皆能滿足上述條件(9)至條件(12)之要求。
另外，本實施例之變焦鏡頭3處於廣角端、中間端及望遠端時其光學性能也可達到要求，其縱向像差、場曲、畸變、橫向像差及橫向色差(上述圖例與第一實施例中的圖例相似，因此省略其圖例)都能被有效修 正，從而得到較佳的光學性能。
請參閱第7圖，第7圖係依據本發明之變焦鏡頭之第四實施例處於廣角端的透鏡配置示意圖。變焦鏡頭4沿著光軸OA4從物側至像側依序包括一第一透鏡群G41、一光圈ST4、一第二透鏡群G42、一第三透鏡群G43及一濾光片OF4。變焦鏡頭4由廣角端變焦至望遠端時，第二透鏡群G42向物側方向移動，第一透鏡群G41先向像側方向移動後再向物側方向移動，使第一透鏡群G41與第二透鏡群G42之間距D468 減少，第三透鏡群G43移動，使第二透鏡群G42與第三透鏡群G43之間距D41314 改變，藉由各透鏡群之間距D468 、D41314 的改變可達到調整變焦鏡頭4之有效焦距。
在本實施例中，第一透鏡群G41具有負屈光力，第二透鏡群G42具有正屈光力，第三透鏡群G43具有正屈光力。
第一透鏡群G41沿著光軸OA4從物側至像側依序包括一第一透鏡L41、一第二透鏡L42及一第三透鏡L43。第一透鏡L41為凸凹透鏡具有負屈光力，第一透鏡L41之物側面S41為凸面，第一透鏡L41之像側面S42為非球面表面。第二透鏡L42為雙凸透鏡具有正屈光力。第三透鏡L43為凹凸透鏡具有負屈光力，第三透鏡L43之物側面S45為凹面且物側面S45為非球面表 面。
第二透鏡群G42沿著光軸OA4從物側至像側依序包括一第四透鏡L44、一第五透鏡L45及一第六透鏡L46。第四透鏡L44為雙凸透鏡具有正屈光力，第四透鏡L44之物側面S48及像側面S49皆為非球面表面。第五透鏡L45為雙凸透鏡具有正屈光力。第六透鏡L46為凸凹透鏡具有負屈光力，第六透鏡L46之像側面S413為凹面且像側面S413為非球面表面。
第三透鏡群G43包括一第七透鏡L47，第七透鏡L47為雙凸透鏡具有正屈光力，第七透鏡L47之物側面S414及像側面S415皆為非球面表面。
光圈ST4與第二透鏡群G42之間距D478 固定不變。濾光片OF4係由平板玻璃製成，其物側面S416與像側面S417皆為平面。
另外，為使本實施例之變焦鏡頭4能保持良好的光學性能，變焦鏡頭4需滿足以下四條件：
其中，R431 為第三透鏡L43之物側面S45之曲率半徑、R432 為第三透鏡L43之像側面S46之曲率半徑、 f4G1 為第一透鏡群G41之有效焦距、f4G2 為第二透鏡群G42之有效焦距、f43 為第三透鏡L43之有效焦距、f44 為第四透鏡L44之有效焦距、f4w 為變焦鏡頭4於廣角端之有效焦距、f4T 為變焦鏡頭4於望遠端之有效焦距、Y4為成像面之最大像高、L4T 為變焦鏡頭4於望遠端之鏡頭長度。
利用上述透鏡與光圈ST4之設計，使得變焦鏡頭4仍然兼顧到小型化與良好的光學性能。
表七為第7圖之變焦鏡頭4分別處於廣角端、中間端(未圖示)及望遠端(未圖示)時各透鏡之相關參數表，表七資料顯示本實施例之變焦鏡頭4處於廣角端時之有效焦距等於4.43 mm，處於中間端時之有效焦距等於9.73 mm，處於望遠端時之有效焦距等於21.04 mm，變焦鏡頭4之變焦倍率大約為4.75倍。
表七中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：c：曲率；h：透鏡表面任一點至光軸之垂直距離；k：圓錐係數；A~G：非球面係數。
表八為表七中各個透鏡之非球面表面之相關參數表，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非 球面係數。
本實施例之變焦鏡頭4，其中第三透鏡L43之物側面S45之曲率半徑R431 =-7.7145 mm、第三透鏡L43之像側面S46之曲率半徑R432 =-416.6499 mm、第一透鏡群G41之有效焦距f4G1 =-9.4095 mm、第二透鏡群G42之有效焦距f4G2 =7.50667 mm、第三透鏡L43之有效焦距f43 =-13.10729 mm、第四透鏡L44之有效焦距f44 =7.62128 mm、變焦鏡頭4於廣角端之有效焦距f4w =4.4281 mm、變焦鏡頭4於望遠端之有效焦距f4T =21.0349 mm、成像面之最大像高Y4=4.07 mm、變焦鏡頭4於望遠端時之鏡頭長度L4T =34.0339 mm，由上述資料可得到|R431 /R432 |=0.019、(f4G1 ×f4G2 )/(f43 ×f44 )=0.707、|f4G1 /f4G2 |=1.253、(f4w ×L4T )/(f4T ×Y4)=1.760皆能滿足上述條件(13)至條件 (16)之要求。
另外，本實施例之變焦鏡頭4處於廣角端、中間端及望遠端時其光學性能也可達到要求，其縱向像差、場曲、畸變、橫向像差及橫向色差(上述圖例與第一實施例中的圖例相似，因此省略其圖例)都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、2、3、4‧‧‧變焦鏡頭
G11、G21、G31、G41‧‧‧第一透鏡群
G12、G22、G32、G42‧‧‧第二透鏡群
G13、G23、G33、G43‧‧‧第三透鏡群
L11、L21、L31、L41‧‧‧第一透鏡
L12、L22、L32、L42‧‧‧第二透鏡
L13、L23、L33、L43‧‧‧第三透鏡
L14、L24、L34、L44‧‧‧第四透鏡
L15、L25、L35、L45‧‧‧第五透鏡
L16、L16、L26、L36‧‧‧第六透鏡
L17、L27、L37、L47‧‧‧第七透鏡
ST1、ST2、ST3、ST4‧‧‧光圈
OF1、OF2、OF3、OF4‧‧‧濾光片
IMA1、IMA2、IMA3、IMA4‧‧‧成像面
OA1、OA2、OA3、OA4‧‧‧光軸
S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19‧‧‧面
S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28、S29‧‧‧面
S31、S32、S33、S34、S35、S36、S37、S38、S39‧‧‧面
S41、S42、S43、S44、S45、S46、S47、S48、S49‧‧‧面
S110、S111、S112、S113、S114、S115、S116、S117‧‧‧面
S210、S211、S212、S213、S214、S215、S216、S217‧‧‧面
S310、S311、S312、S313、S314、S315、S316、S317‧‧‧面
S410、S411、S412、S413、S414、S415、S416、S417‧‧‧面
D167 、D178 、D168 、D11314 、D11516 ‧‧‧間距
D267 、D278 、D268 、D21314 、D21516 ‧‧‧間距
D367 、D378 、D368 、D31314 、D31516 ‧‧‧間距
D467 、D478 、D468 、D41314 、D41516 ‧‧‧間距
第1圖係依據本發明之變焦鏡頭之第一實施例處於廣角端的透鏡配置示意圖。
第2A圖係第1圖之變焦鏡頭之縱向像差圖。
第2B圖係第1圖之變焦鏡頭之場曲圖。
第2C圖係第1圖之變焦鏡頭之畸變圖。
第2D圖係第1圖之變焦鏡頭之橫向光扇圖。
第2E圖係第1圖之變焦鏡頭之橫向光扇圖。
第2F圖係第1圖之變焦鏡頭之橫向光扇圖。
第2G圖係第1圖之變焦鏡頭之橫向色差圖。
第3A圖係第1圖之變焦鏡頭處於廣角端時之縱向像差圖。
第3B圖係第1圖之變焦鏡頭處於廣角端時之場曲圖。
第3C圖係第1圖之變焦鏡頭處於廣角端時之畸變圖。
第3D圖係第1圖之變焦鏡頭處於廣角端時之橫向光扇圖。
第3E圖係第1圖之變焦鏡頭處於廣角端時之橫向光扇圖。
第3F圖係第1圖之變焦鏡頭處於廣角端時之橫向光扇圖。
第3G圖係第1圖之變焦鏡頭處於廣角端時之橫向色差圖。
第4A圖係第1圖之變焦鏡頭處於望遠端時之縱向像差圖。
第4B圖係第1圖之變焦鏡頭處於望遠端時之場曲圖。
第4C圖係第1圖之變焦鏡頭處於望遠端時之畸變圖。
第4D圖係第1圖之變焦鏡頭處於望遠端時之橫向光扇圖。
第4E圖係第1圖之變焦鏡頭處於望遠端時之橫向光扇圖。
第4F圖係第1圖之變焦鏡頭處於望遠端時之橫向光扇圖。
第4G圖係第1圖之變焦鏡頭處於望遠端時之橫向色差圖。
第5圖係依據本發明之變焦鏡頭之第二實施例處於廣角端的透鏡配置示意圖。
第6圖係依據本發明之變焦鏡頭之第三實施例處於廣角端的透鏡配置示意圖。
第7圖係依據本發明之變焦鏡頭之第四實施例處於廣角端的透鏡配置示意圖。
1‧‧‧變焦鏡頭
G11‧‧‧第一透鏡群
G12‧‧‧第二透鏡群
G13‧‧‧第三透鏡群
L11‧‧‧第一透鏡
L12‧‧‧第二透鏡
L13‧‧‧第三透鏡
L14‧‧‧第四透鏡
L15‧‧‧第五透鏡
L16‧‧‧第六透鏡
L17‧‧‧第七透鏡
ST1‧‧‧光圈
OF1‧‧‧濾光片
IMA1‧‧‧成像面
OA1‧‧‧光軸
S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18‧‧‧面
S19、S110、S111、S112、S113、S114、S115‧‧‧面
S116、S117‧‧‧面
D167 、D178 、D168 、D11314 、D11516 ‧‧‧間距

Claims (18)

  1. 一種變焦鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序包括：一第一透鏡群，該第一透鏡群具有負屈光力，該第一透鏡群沿著該光軸從該物側至該像側依序包括一第一透鏡、一第二透鏡以及一第三透鏡，該第一透鏡具有負屈光力，該第二透鏡具有正屈光力，該第三透鏡具有負屈光力；一第二透鏡群，該第二透鏡群具有正屈光力，該第二透鏡群沿著該光軸從該物側至該像側依序包括一第四透鏡、一第五透鏡以及一第六透鏡；以及一第三透鏡群，該第三透鏡群具有正屈光力；其中該第三透鏡滿足以下條件： 其中，R31 為該第三透鏡物側面之曲率半徑，R32 為該第三透鏡像側面之曲率半徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭由廣角端變焦至望遠端時，該第二透鏡群向該物側方向移動，該第一透鏡群先向該像側方向移動後再向該物側方向移動，使該第一透鏡群與該第二透鏡群之間距減少，該第三透鏡群移動；
  3. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該 第一透鏡群、該第二透鏡群、該第三透鏡以及該第四透鏡滿足以下條件： 其中，fG1 為該第一透鏡群之有效焦距，fG2 為該第二透鏡群之有效焦距，f3 為該第三透鏡之有效焦距，f4 為該第四透鏡之有效焦距。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該第一透鏡群以及該第二透鏡群滿足以下條件： 其中，fG1 為該第一透鏡群之有效焦距，fG2 為該第二透鏡群之有效焦距。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭滿足以下條件： 其中，fw 為該變焦鏡頭於廣角端之有效焦距、fT 為該變焦鏡頭於望遠端之有效焦距、Y為成像面之最大像高、LT 為該變焦鏡頭於望遠端時之鏡頭長度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該第一透鏡為凸凹透鏡，該第一透鏡之凸面朝向該物側，該第二透鏡為雙凸透鏡，該第三透鏡為凹凸透鏡，該第三透鏡之凹面朝向該物側。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之變焦鏡頭，其中該 第三透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之變焦鏡頭，其中該第一透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該第四透鏡具有正屈光力，該第五透鏡具有正屈光力，該第六透鏡具有負屈光力。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之變焦鏡頭，其中該第四透鏡為雙凸透鏡，該第五透鏡為雙凸透鏡。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之變焦鏡頭，其中該第六透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該第一透鏡群中之透鏡至少一面為非球面表面，該第二透鏡群中之透鏡至少二面為非球面表面。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該第三透鏡群包括一第七透鏡，該第七透鏡為雙凸透鏡，該第七透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面，該變焦鏡頭於近距離攝影對焦時，該第七透鏡往該物側方向移動。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其更包括一光圈，設置於該第一透鏡群與該第二透鏡群之間，該光圈與該第二透鏡群之間距固定不變。
  15. 一種變焦鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序包 括：一第一透鏡群，該第一透鏡群具有負屈光力，該第一透鏡群沿著該光軸從該物側至該像側依序包括一第一透鏡、一第二透鏡以及一第三透鏡，該第一透鏡具有負屈光力，該第二透鏡具有正屈光力，該第三透鏡具有負屈光力；一第二透鏡群，該第二透鏡群具有正屈光力，該第二透鏡群沿著該光軸從該物側至該像側依序包括一第四透鏡、一第五透鏡以及一第六透鏡，該第六透鏡具有負屈光力；以及一第三透鏡群，該第三透鏡群具有正屈光力。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之變焦鏡頭，其中該第三透鏡滿足以下條件： 其中，R31 為該第三透鏡物側面之曲率半徑，R32 為該第三透鏡像側面之曲率半徑。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之變焦鏡頭，其中該第四透鏡具有正屈光力，該第五透鏡具有正屈光力。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之變焦鏡頭，其中該第四透鏡為雙凸透鏡，該第五透鏡為雙凸透鏡。
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