TWI574042B - Image zoom lens - Google Patents

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Description

成像變焦鏡頭
本發明是有關於一種成像變焦鏡頭，特別是指一種用於攜帶型電子產品的成像變焦鏡頭。
近年來，手機和數位相機等攜帶型電子產品的普及使得影像模組相關技術蓬勃發展，該影像模組主要包含光學成像鏡頭、模組後座單元(module holder unit)與感測器(sensor)等元件，而手機和數位相機的薄型輕巧化趨勢也讓影像模組的小型化需求愈來愈高，隨著感光耦合元件(Charge Coupled Device，簡稱為CCD)或互補性氧化金屬半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，簡稱為CMOS)之技術進步和尺寸縮小化，裝載在該影像模組中的光學成像鏡頭也需要相應地縮小體積，但是為了避免攝影效果與品質下降，在縮短該光學成像鏡頭的體積時仍然要兼顧良好的光學性能。然而該光學成像鏡頭最重要的特性不外乎就是成像品質與體積。
然而，微型化鏡頭的技術難度明顯高出傳統鏡頭，因此如何製作出符合攜帶型電子產品需求的光學成像鏡頭，並持續提升其成像品質，長久以來一直是本領域產、官、學界所熱切追求的目標。
因此，本發明之目的，即在提供一種成像變焦鏡頭，能實現體積輕薄化，且同時達到高成像品質，以滿足攜帶型電子產品的規格需求。
於是，本發明成像變焦鏡頭，由從物側至像側沿一光軸依序包含一第一透鏡群、一第二透鏡群及一第三透鏡群。
該第一透鏡群的等效焦距為正值，且包括一孔徑光欄，該第二透鏡群的等效焦距為正值，該第三透鏡群的等效焦距為負值，且該成像變焦鏡頭滿足：
1.31＜f1/fw＜2.87；
0.62＜f2/fw＜1.06；
0.45＜|f3|/fw＜1.00；
1.33＜TTLw/ImagH＜4.00；及
1.50＜ft/fw＜5.00；
其中，f1為該第一透鏡群的等效焦距，f2為該第二透鏡群的等效焦距，f3為該第三透鏡群的等效焦距，TTLw為該成像變焦鏡頭於最小倍率時的鏡頭總長，ImagH為該成像變焦鏡頭於一成像面上的成像像高，ft為該成像變焦鏡頭於最大倍率時的系統焦距，fw為該成像變焦鏡頭於最小倍率時的系統焦距。
本發明之功效在於：藉由上述透鏡群的等效焦距以及該成像變焦鏡頭其他參數的數值設計，使得該成像變焦鏡頭能實現體積輕薄化，且同時能滿足高成像品質需求。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1與圖2，分別顯示本發明成像變焦鏡頭的一第一實施例於廣角端(wide)及望遠端(tele)時各透鏡的位置。本發明成像變焦鏡頭的該第一實施例，從物側至像側沿一光軸I依序包含一等效焦距為正值的第一透鏡群G1、一等效焦距為正值的第二透鏡群G2、一等效焦距為負值的第三透鏡群G3，及一濾光片8。當由一待攝物(圖未示)所發出的光線進入該成像變焦鏡頭，並經由該第一透鏡群G1、該第二透鏡群G2、該第三透鏡群G3，及該濾光片8之後，會在一成像面(Image Plane)100形成一影像。該濾光片8為紅外線濾光片(IR Cut Filter)，用於防止光線中的紅外線透射至該成像面100而影響成像品質。補充說明的是，物側是朝向該待攝物的一側，而像側是朝向該成像面100的一側。
其中，於本實施例，依序自物側至像側，該第一透鏡群G1包括一孔徑光欄9、一第一透鏡1、一第二透鏡2及一第三透鏡3。該第二透鏡群G2包括一第四透鏡4。該第三透鏡群G3包括一第五透鏡5。該第一透鏡1、該第二透鏡2、該第三透鏡3、該第四透鏡4、該第五透鏡5，及該濾光片8都分別具有一朝向物側且使成像光線通過之物側面11、21、31、41、51、81，及一朝向像側且使成像光線通過之像側面12、22、32、42、52、82。
此外，為了滿足產品輕量化的需求，該第一透鏡1至該第五透鏡5皆為具備屈光率且都是塑膠材質所製成，但該第一透鏡1至該第五透鏡5的材質仍不以此為限制。
該第一透鏡1具有正屈光率，且該第一透鏡1的物側面11與像側面12皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第二透鏡2具有正屈光率，且該第二透鏡2的物側面21與像側面22皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第三透鏡3具有負屈光率，且該第三透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面，該第四透鏡4具有正屈光率，且該第四透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凹向像側的凹面，該第五透鏡5具有負屈光率，且該第五透鏡5的物側面51與像側面52皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面。在本實施例中，只有上述透鏡1、2、3、4、5具有屈光率。
圖3中的表格資料列出該第一實施例的成像變焦鏡頭的詳細資料，其包含該成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端時的系統焦距，及各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率及色散係數(Abbe Number)，以及該孔徑光欄9分別於廣角端、中間端及望遠端時的光圈值。
此外，上述非球面的形狀態樣是依下列公式定義：
；
其中，Y為非球面曲線上的點與光軸I的距離；Z為非球面之深度(非球面上距離光軸為Y的點，與相切於非球面光軸上頂點之切面，兩者間的垂直距離)；Ｒ為透鏡表面的曲率半徑；K為錐面係數(conic constant)； 為第2i階非球面係數。然而，圖4中的表格資料列出該第一實施例的成像變焦鏡頭的各透鏡1、2、3、4、5的物側面11、21、31、41、51及像側面12、22、32、42、52的錐面係數及非球面係數。
另外，該第一實施例的成像變焦鏡頭中各重要參數間的關係如圖36中表格資料所示。其中，f1為該第一透鏡群G1的等效焦距，f2為該第二透鏡群G2的等效焦距，f3為該第三透鏡群G3的等效焦距，TTLw為該成像變焦鏡頭於最小倍率(廣角端)時的鏡頭總長，ImagH為該成像變焦鏡頭於該成像面100上的成像像高，ft為該成像變焦鏡頭於最大倍率(望遠端)時的系統焦距，fw為該成像變焦鏡頭於最小倍率(廣角端)時的系統焦距。
該成像變焦鏡頭由廣角端變焦至望遠端時，該第一透鏡群G1與該第二透鏡群G2沿著該光軸I的間距變大，該第二透鏡群G2與該第三透鏡群G3沿著該光軸I的間距變小，該第三透鏡群G3與該濾光片8的物側面81沿著該光軸I的間距變大，上述間距隨著該成像變焦鏡頭由廣角端變焦至望遠端而變動的情形，可由圖1及圖2中明顯看出。該成像變焦鏡頭的變焦時各透鏡群G1、G2、G3皆能沿該光軸I移動，使得各透鏡群G1、G2、G3的移動量變小，可縮短變焦時間。
圖5-1、圖5-2及圖5-3分別顯示該第一實施例的成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端的縱向球差(longitudinal spherical aberration)、像散場曲曲線(astigmatism field curves)及畸變像差(distortion aberration)，各圖中標示(a)的圖式說明該成像變焦鏡頭的縱向球差，各圖中標示(b)與(c)的圖式則分別說明該成像變焦鏡頭在該成像面上有關弧矢(sagittal)方向的像散場曲曲線，及子午(tangential)方向的像散場曲曲線，各圖中標示(d)的圖式則說明該成像變焦鏡頭在該成像面上的畸變像差。本第一實施例的各縱向球差圖式顯示每一種波長所成的曲線皆很靠近並向中間靠近，說明每一種波長不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一波長的曲線的偏斜幅度可看出，不同高度的離軸光線的成像點偏差控制在±0.25mm範圍內，故本第一實施例確實明顯改善不同波長的球差，此外，三種代表波長彼此間的距離也相當接近，代表不同波長光線的成像位置已相當集中，因而使色像差也獲得明顯改善。
在本第一實施例標示(b)與(c)的二種像散場曲曲線圖式中，在整個視場範圍內的焦距變化量落在±0.1mm內，說明該成像變焦鏡頭能有效消除像差。而本第一實施例標示(d)的畸變像差圖式則顯示該成像變焦鏡頭的畸變像差維持在±2%的範圍內，說明該成像變焦鏡頭的畸變像差已符合光學系統的成像品質要求。
以上，本第一實施例的成像變焦鏡頭在廣角端與望遠端的場曲能獲得良好校正。據此說明本第一實施例在實現體積輕薄化的條件下，仍能提供較佳的成像品質。
參閱圖6及圖7，為本發明成像變焦鏡頭的一第二實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各透鏡群G1、G2、G3的透鏡數量、各透鏡的光學數據、非球面係數及該等透鏡間的參數或多或少有些不同，其中，該第二實施例的該成像變焦鏡頭的該第一透鏡群G1包括一孔徑光欄9、一第一透鏡1及一第二透鏡2，該第二透鏡群G2包括一第三透鏡3，該第三透鏡群G3包括一第四透鏡4。
該第一透鏡1具有正屈光率，且該第一透鏡1的物側面11與像側面12皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第二透鏡2具有負屈光率，且該第二透鏡2的物側面21與像側面22皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面，該第三透鏡3具有正屈光率，且該第三透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凸向像側的凸面，該第四透鏡4具有負屈光率，且該第四透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面。在本實施例中，只有上述透鏡1、2、3、4具有屈光率。
圖8中的表格資料列出該第二實施例的成像變焦鏡頭的詳細資料，其包含該成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端時的系統焦距，及各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率及色散係數，以及該孔徑光欄9分別於廣角端、中間端及望遠端時的光圈值。圖9中的表格資料列出該第二實施例的成像變焦鏡頭的各透鏡1、2、3、4的物側面11、21、31、41及像側面12、22、32、42的錐面係數及非球面係數。另外，該第二實施例的成像變焦鏡頭中各重要參數間的關係如圖36中表格資料所示。
圖10-1、圖10-2及圖10-3分別顯示該第二實施例的成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差，可看出本第二實施例也能維持良好光學性能。
參閱圖11及圖12，為本發明成像變焦鏡頭的一第三實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各透鏡群G1、G2、G3的透鏡數量、各透鏡的光學數據、非球面係數及該等透鏡間的參數或多或少有些不同，其中，該第三實施例的該成像變焦鏡頭的該第一透鏡群G1包括一孔徑光欄9、一第一透鏡1、一第二透鏡2、一第三透鏡3及一第四透鏡4，該第二透鏡群G2包括一第五透鏡5，該第三透鏡群G3包括一第六透鏡6。
該第一透鏡1具有正屈光率，且該第一透鏡1的物側面11與像側面12皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第二透鏡2具有負屈光率，且該第二透鏡2的物側面21與像側面22皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面，該第三透鏡3具有正屈光率，且該第三透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第四透鏡4具有負屈光率，且該第四透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第五透鏡5具有正屈光率，且該第五透鏡5的物側面51與像側面52皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凸向像側的凸面，該第六透鏡6具有負屈光率，且該第六透鏡6的物側面61與像側面62皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面。在本實施例中，只有上述透鏡1、2、3、4、5、6具有屈光率。
圖13中的表格資料列出該第三實施例的成像變焦鏡頭的詳細資料，其包含該成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端時的系統焦距，及各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率及色散係數，以及該孔徑光欄9分別於廣角端、中間端及望遠端時的光圈值。圖14中的表格資料列出該第三實施例的成像變焦鏡頭的各透鏡1、2、3、4、5、6的物側面11、21、31、41、51、61及像側面12、22、32、42、52、62的錐面係數及非球面係數。另外，該第三實施例的成像變焦鏡頭中各重要參數間的關係如圖36中表格資料所示。
圖15-1、圖15-2及圖15-3分別顯示該第三實施例的成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差，可看出本第三實施例也能維持良好光學性能。
參閱圖16及圖17，為本發明成像變焦鏡頭的一第四實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各透鏡群G1、G2、G3的透鏡數量、各透鏡的光學數據、非球面係數及該等透鏡間的參數或多或少有些不同，其中，該第四實施例的該成像變焦鏡頭的該第一透鏡群G1包括一孔徑光欄9、一第一透鏡1、一第二透鏡2及一第三透鏡3，該第二透鏡群G2包括一第四透鏡4、一第五透鏡5及一第六透鏡6，該第三透鏡群G3包括一第七透鏡7。
該第一透鏡1具有正屈光率，且該第一透鏡1的物側面11與像側面12皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凹向像側的凹面，該第二透鏡2具有正屈光率，且該第二透鏡2的物側面21與像側面22皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凹向像側的凹面，該第三透鏡3具有負屈光率，且該第三透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面，該第四透鏡4具有負屈光率，且該第四透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凸向像側的凸面，該第五透鏡5具有正屈光率，且該第五透鏡5的物側面51與像側面52皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第六透鏡6具有正屈光率，且該第六透鏡6的物側面61與像側面62皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凸向像側的凸面，該第七透鏡7具有負屈光率，且該第七透鏡7的物側面71與像側面72皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面。在本實施例中，只有上述透鏡1、2、3、4、5、6、7具有屈光率。
圖18中的表格資料列出該第四實施例的成像變焦鏡頭的詳細資料，其包含該成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端時的系統焦距，及各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率及色散係數，以及該孔徑光欄9分別於廣角端、中間端及望遠端時的光圈值。圖19中的表格資料列出該第四實施例的成像變焦鏡頭的各透鏡1、2、3、4、5、6、7的物側面11、21、31、41、51、61、71及像側面12、22、32、42、52、62、72的錐面係數及非球面係數。另外，該第四實施例的成像變焦鏡頭中各重要參數間的關係如圖36中表格資料所示。
圖20-1、圖20-2及圖20-3分別顯示該第四實施例的成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差，可看出本第三實施例也能維持良好光學性能。
參閱圖21及圖22，為本發明成像變焦鏡頭的一第五實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各透鏡群G1、G2、G3的透鏡數量、各透鏡的光學數據、非球面係數及該等透鏡間的參數或多或少有些不同，其中，該第五實施例的該成像變焦鏡頭的該第一透鏡群G1包括一孔徑光欄9、一第一透鏡1、一第二透鏡2、一第三透鏡3及一第四透鏡4，該第二透鏡群G2包括一第五透鏡5及一第六透鏡6，該第三透鏡群G3包括一第七透鏡7。
該第一透鏡1具有正屈光率，且該第一透鏡1的物側面11與像側面12皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第二透鏡2具有負屈光率，且該第二透鏡2的物側面21與像側面22皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面，該第三透鏡3具有正屈光率，且該第三透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第四透鏡4具有負屈光率，且該第四透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面，該第五透鏡5具有正屈光率，且該第五透鏡5的物側面51與像側面52皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凸向像側的凸面，該第六透鏡6具有正屈光率，且該第六透鏡6的物側面61與像側面62皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凸向像側的凸面，該第七透鏡7具有負屈光率，且該第七透鏡7的物側面71與像側面72皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面。在本實施例中，只有上述透鏡1、2、3、4、5、6、7具有屈光率。
圖23中的表格資料列出該第五實施例的成像變焦鏡頭的詳細資料，其包含該成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端時的系統焦距，及各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率及色散係數，以及該孔徑光欄9分別於廣角端、中間端及望遠端時的光圈值。圖24中的表格資料列出該第五實施例的成像變焦鏡頭的各透鏡1、2、3、4、5、6、7的物側面11、21、31、41、51、61、71及像側面12、22、32、42、52、62、72的錐面係數及非球面係數。另外，該第五實施例的成像變焦鏡頭中各重要參數間的關係如圖36中表格資料所示。
圖25-1、圖25-2及圖25-3分別顯示該第五實施例的成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差，可看出本第五實施例也能維持良好光學性能。
參閱圖26及圖27，為本發明成像變焦鏡頭的一第六實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各透鏡群G1、G2、G3的透鏡數量、各透鏡的光學數據、非球面係數及該等透鏡間的參數或多或少有些不同，其中，該第六實施例的該成像變焦鏡頭的該第一透鏡群G1包括一孔徑光欄9、一第一透鏡1、一第二透鏡2及一第三透鏡3，該第二透鏡群G2包括一第四透鏡4及一第五透鏡5，該第三透鏡群G3包括一第六透鏡6。
該第一透鏡1具有正屈光率，且該第一透鏡1的物側面11與像側面12皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凹向像側的凹面，該第二透鏡2具有正屈光率，且該第二透鏡2的物側面21與像側面22皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第三透鏡3具有負屈光率，且該第三透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面，該第四透鏡4具有正屈光率，且該第四透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第五透鏡5具有正屈光率，且該第五透鏡5的物側面51與像側面52皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凸向像側的凸面，該第六透鏡6具有負屈光率，且該第六透鏡6的物側面61與像側面62皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面。在本實施例中，只有上述透鏡1、2、3、4、5、6具有屈光率。
圖28中的表格資料列出該第六實施例的成像變焦鏡頭的詳細資料，其包含該成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端時的系統焦距，及各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率及色散係數，以及該孔徑光欄9分別於廣角端、中間端及望遠端時的光圈值。圖29中的表格資料列出該第六實施例的成像變焦鏡頭的各透鏡1、2、3、4、5、6的物側面11、21、31、41、51、61及像側面12、22、32、42、52、62的錐面係數及非球面係數。另外，該第六實施例的成像變焦鏡頭中各重要參數間的關係如圖36中表格資料所示。
圖30-1、圖30-2及圖30-3分別顯示該第六實施例的成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差，可看出本第六實施例也能維持良好光學性能。
參閱圖31及圖32，為本發明成像變焦鏡頭的一第七實施例，其與該第一實施例大致相似，僅各透鏡群G1、G2、G3的透鏡數量、各透鏡的光學數據、非球面係數及該等透鏡間的參數或多或少有些不同，其中，該第七實施例的該成像變焦鏡頭的該第一透鏡群G1包括一孔徑光欄9、一第一透鏡1及一第二透鏡2，該第二透鏡群G2包括一第三透鏡3及一第四透鏡4，該第三透鏡群G3包括一第五透鏡5。
該第一透鏡1具有正屈光率，且該第一透鏡1的物側面11與像側面12皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凹向像側的凹面，該第二透鏡2具有負屈光率，且該第二透鏡2的物側面21與像側面22皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面，該第三透鏡3具有正屈光率，且該第三透鏡3的物側面31與像側面32皆為非球面並分別為一凸向物側的凸面及一凸向像側的凸面，該第四透鏡4具有正屈光率，且該第四透鏡4的物側面41與像側面42皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凸向像側的凸面，該第五透鏡5具有負屈光率，且該第五透鏡5的物側面51與像側面52皆為非球面並分別為一凹向物側的凹面及一凹向像側的凹面。在本實施例中，只有上述透鏡1、2、3、4、5具有屈光率。
圖33中的表格資料列出該第七實施例的成像變焦鏡頭的詳細資料，其包含該成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端時的系統焦距，及各透鏡的曲率半徑、厚度、折射率及色散係數，以及該孔徑光欄9分別於廣角端、中間端及望遠端時的光圈值。圖34中的表格資料列出該第七實施例的成像變焦鏡頭的各透鏡1、2、3、4、5的物側面11、21、31、41、51及像側面12、22、32、42、52的錐面係數及非球面係數。另外，該第七實施例的成像變焦鏡頭中各重要參數間的關係如圖36中表格資料所示。
圖35-1、圖35-2及圖35-3分別顯示該第七實施例的成像變焦鏡頭分別於廣角端、中間端及望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差，可看出本第七實施例也能維持良好光學性能。
再配合參閱圖36，為上述七個實施例的各項光學參數的表格圖，當本發明成像變焦鏡頭中的各項光學參數間的關係式滿足下列條件式時，有較佳的光學性能表現：
一、該第一透鏡群G1設置有該孔徑光欄9，且其等效焦距小以及其所組成各透鏡的曲率半徑小，容易引進較大像差，故若該第一透鏡群G1的等效焦距f1與該成像變焦鏡頭於最小倍率時的系統焦距fw的比值能滿足以下條件式1.31＜f1/fw＜2.87，該第一透鏡群G1能有效分擔該第二透鏡群G2的部分屈光率，且能平均分配像差，較佳地限制為1.69＜f1/fw＜3.09。然而，f1/fw過小則該第一透鏡群G1所引進的像差變大，f1/fw過大則該第一透鏡群G1不能有效分擔該第二透鏡群G2的屈光率。
二、該第二透鏡群G2的等效焦距小，移動時能有效改變該成像變焦鏡頭的系統焦距，故若該第二透鏡群G2的等效焦距f2與該成像變焦鏡頭於最小倍率時的系統焦距fw的比值能滿足以下條件式0.62＜f2/fw＜1.06，能有效提高該成像變焦鏡頭的變焦倍率比值，較佳地限制為0.69＜f2/fw＜0.98。然而，f2/fw過小則該第二透鏡群G2所引進的像差變大，f2/fw過大則會使得該成像變焦鏡頭的變焦倍率比值變小。
三、該第三透鏡群G3為負屈光率且配合與該第二透鏡群G2間的距離，可有效平衡該第一透鏡群G1與該第二透鏡群G2兩者的正屈光率，使得該第三透鏡群G3所引進的像差最小化，故若該第三透鏡群G3的等效焦距f3絕對值與該成像變焦鏡頭於最小倍率時的系統焦距fw的比值能滿足以下條件式0.58＜|f3|/fw＜0.83，能使得該成像變焦鏡頭維持較佳成像品質，較佳地限制為0.58＜|f3|/fw＜0.83。然而，f3/fw過小則使得該第三透鏡群G3所引進的像差變大，f3/fw過大則使得該成像變焦鏡頭的系統像差無法平衡。
四、該成像變焦鏡頭於最小倍率時的鏡頭總長TTLw與該成像變焦鏡頭於該成像面100上的成像像高ImagH的比值越小，表示該成像變焦鏡頭的系統體積越小，則設計製造組裝難度越高，而TTLw/ImagH比值越大表示該成像變焦鏡頭的系統體積越大，若能能滿足以下條件式1.33＜TTLw/ImagH＜4.00，能使得該成像變焦鏡頭能有較佳的配置，以達到一定的輕薄化程度，且較易於設計製造組裝，較佳地限制為1.71＜TTLw/ImagH＜2.14。
五、該成像變焦鏡頭於最大倍率時的系統焦距ft與該成像變焦鏡頭於最小倍率時的系統焦距fw的比值越大，表示該成像變焦鏡頭的變焦倍率比值越大，則各透鏡群的移動量大，且光圈值通常也會隨之變大，造成集光效率變差，若能能滿足以下條件式1.50＜ft/fw＜5.00，能使得該成像變焦鏡頭能具有適當的變焦倍率比值，且光圈值能維持一定大小以具有良好的集光效率，較佳地限制為2.30＜ft/fw＜3.00。
然而，有鑑於光學系統設計的不可預測性，前述所列之示例性限定關係式，亦可任意選擇性地合併不等數量施用於本發明之實施態樣中，使本發明成像變焦鏡頭的倍率提高、成像品質提升，或組裝良率提升而改善先前技術的缺點。在實施本發明時，除了前述關係式之外，亦可針對單一透鏡或廣泛性地針對多個透鏡額外設計出其他更多的透鏡的凹凸曲面排列等細部結構，以加強對系統性能及／或解析度的控制。須注意的是，此些細節需在無衝突之情況之下，選擇性地合併施用於本發明之其他實施例當中。
歸納上述，本發明成像變焦鏡頭，可獲致下述的功效及優點，故能達到本發明的目的：
一、該第一透鏡群G1的等效焦距小且為正值，有利於光線聚焦，且再搭配該孔徑光欄9的設置，有助於分擔該第二透鏡群G2部分屈光率，平均分配像差。該第二透鏡群G2的等效焦距小且為正值，在移動時能有效改變該成像變焦鏡頭的系統焦距，以提高該成像變焦鏡頭的變焦倍率比值。該第三透鏡群G3的等效焦距為負值且配合與該第二透鏡群G2間的距離，可有效平衡該第一透鏡群G1與該第二透鏡群G2兩者的正屈光率，使得該第三透鏡群G3所引進的像差最小化。
二、本發明各實施例的縱向球差、像散場曲、畸變像差皆符合使用規範。另外，紅、綠、藍三種代表波長在不同高度的離軸光線皆集中在成像點附近，由每一曲線的偏斜幅度可看出不同高度的離軸光線的成像點偏差皆獲得控制而具有良好的縱向球差、像散場曲、畸變像差抑制能力。進一步參閱成像品質數據，紅、綠、藍三種代表波長彼此間的距離亦相當接近，顯示本發明在各種狀態下對不同波長光線的集中性佳而具有優良的色散抑制能力。也就是說，本發明藉由所述透鏡的設計與相互搭配，而能產生優異的成像品質。
三、由前述七個實施例的說明，顯示本發明成像變焦鏡頭的設計，能實現體積輕薄化，且同時達到高成像品質，以滿足攜帶型電子產品的規格需求。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
G1‧‧‧第一透鏡群
G2‧‧‧第二透鏡群
G3‧‧‧第三透鏡群
1‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧物側面
12‧‧‧像側面
2‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧物側面
22‧‧‧像側面
3‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧物側面
32‧‧‧像側面
4‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧物側面
42‧‧‧像側面
5‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧物側面
52‧‧‧像側面
6‧‧‧第六透鏡
61‧‧‧物側面
62‧‧‧像側面
7‧‧‧第七透鏡
71‧‧‧物側面
72‧‧‧像側面
8‧‧‧濾光片
81‧‧‧物側面
82‧‧‧像側面
9‧‧‧孔徑光欄
100‧‧‧成像面
I‧‧‧光軸
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明成像變焦鏡頭的一第一實施例於廣角端的透鏡配置示意圖； 圖2是該第一實施例於望遠端的透鏡配置示意圖； 圖3是一表格圖，說明該第一實施例的各透鏡的光學數據； 圖4是一表格圖，說明該第一實施例的各透鏡的非球面係數； 圖5-1是該第一實施例於廣角端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖5-2是該第一實施例於中間端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖5-3是該第一實施例於望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖6是本發明成像變焦鏡頭的一第二實施例於廣角端的透鏡配置示意圖； 圖7是該第二實施例於望遠端的透鏡配置示意圖； 圖8是一表格圖，說明該第二實施例的各透鏡的光學數據； 圖9是一表格圖，說明該第二實施例的各透鏡的非球面係數； 圖10-1是該第二實施例於廣角端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖10-2是該第二實施例於中間端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖10-3是該第二實施例於望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖11是本發明成像變焦鏡頭的一第三實施例於廣角端的透鏡配置示意圖； 圖12是該第三實施例於望遠端的透鏡配置示意圖； 圖13是一表格圖，說明該第三實施例的各透鏡的光學數據； 圖14是一表格圖，說明該第三實施例的各透鏡的非球面係數； 圖15-1是該第三實施例於廣角端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖15-2是該第三實施例於中間端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖15-3是該第三實施例於望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖16是本發明成像變焦鏡頭的一第四實施例於廣角端的透鏡配置示意圖； 圖17是該第四實施例於望遠端的透鏡配置示意圖； 圖18是一表格圖，說明該第四實施例的各透鏡的光學數據； 圖19是一表格圖，說明該第四實施例的各透鏡的非球面係數； 圖20-1是該第四實施例於廣角端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖20-2是該第四實施例於中間端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖20-3是該第四實施例於望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖21是本發明成像變焦鏡頭的一第五實施例於廣角端的透鏡配置示意圖； 圖22是該第五實施例於望遠端的透鏡配置示意圖； 圖23是一表格圖，說明該第五實施例的各透鏡的光學數據； 圖24是一表格圖，說明該第五實施例的各透鏡的非球面係數； 圖25-1是該第五實施例於廣角端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖25-2是該第五實施例於中間端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖25-3是該第五實施例於望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖26是本發明成像變焦鏡頭的一第六實施例於廣角端的透鏡配置示意圖； 圖27是該第六實施例於望遠端的透鏡配置示意圖； 圖28是一表格圖，說明該第六實施例的各透鏡的光學數據； 圖29是一表格圖，說明該第六實施例的各透鏡的非球面係數； 圖30-1是該第六實施例於廣角端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖30-2是該第六實施例於中間端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖30-3是該第六實施例於望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖31是本發明成像變焦鏡頭的一第七實施例於廣角端的透鏡配置示意圖； 圖32是該第七實施例於望遠端的透鏡配置示意圖； 圖33是一表格圖，說明該第七實施例的各透鏡的光學數據； 圖34是一表格圖，說明該第七實施例的各透鏡的非球面係數； 圖35-1是該第七實施例於廣角端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖35-2是該第七實施例於中間端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖； 圖35-3是該第七實施例於望遠端的縱向球差、像散場曲曲線及畸變像差圖；及 圖36是一表格圖，說明本發明成像變焦鏡頭的該第一實施例至該第七實施例的光學參數。
G1‧‧‧第一透鏡群
G2‧‧‧第二透鏡群
G3‧‧‧第三透鏡群
1‧‧‧第一透鏡
11‧‧‧物側面
12‧‧‧像側面
4‧‧‧第四透鏡
41‧‧‧物側面
42‧‧‧像側面
5‧‧‧第五透鏡
51‧‧‧物側面
52‧‧‧像側面
2‧‧‧第二透鏡
21‧‧‧物側面
22‧‧‧像側面
3‧‧‧第三透鏡
31‧‧‧物側面
32‧‧‧像側面
8‧‧‧濾光片
81‧‧‧物側面
82‧‧‧像側面
9‧‧‧孔徑光欄
100‧‧‧成像面
I‧‧‧光軸

Claims (9)

  1. 一種成像變焦鏡頭，由從物側至像側沿一光軸依序包含一第一透鏡群、一第二透鏡群及一第三透鏡群； 該第一透鏡群的等效焦距為正值，且包括一孔徑光欄，該第二透鏡群的等效焦距為正值，該第三透鏡群的等效焦距為負值，且該成像變焦鏡頭滿足： 1.31＜f1/fw＜2.87； 0.62＜f2/fw＜1.06； 0.45＜|f3|/fw＜1.00； 1.33＜TTLw/ImagH＜4.00；及 1.50＜ft/fw＜5.00； 其中，f1為該第一透鏡群的等效焦距，f2為該第二透鏡群的等效焦距，f3為該第三透鏡群的等效焦距，TTLw為該成像變焦鏡頭於最小倍率時的鏡頭總長，ImagH為該成像變焦鏡頭於一成像面上的成像像高，ft為該成像變焦鏡頭於最大倍率時的系統焦距，fw為該成像變焦鏡頭於最小倍率時的系統焦距。
  2. 如請求項1所述的成像變焦鏡頭，其中，該第一透鏡群為三片透鏡所組成，該第二透鏡群為一片透鏡所組成，該第三透鏡群為一片透鏡所組成。
  3. 如請求項1所述的成像變焦鏡頭，其中，該第一透鏡群為兩片透鏡所組成，該第二透鏡群為一片透鏡所組成，該第三透鏡群為一片透鏡所組成。
  4. 如請求項1所述的成像變焦鏡頭，其中，該第一透鏡群為四片透鏡所組成，該第二透鏡群為一片透鏡所組成，該第三透鏡群為一片透鏡所組成。
  5. 如請求項1所述的成像變焦鏡頭，其中，該第一透鏡群為三片透鏡所組成，該第二透鏡群為三片透鏡所組成，該第三透鏡群為一片透鏡所組成。
  6. 如請求項1所述的成像變焦鏡頭，其中，該第一透鏡群為四片透鏡所組成，該第二透鏡群為兩片透鏡所組成，該第三透鏡群為一片透鏡所組成。
  7. 如請求項1所述的成像變焦鏡頭，其中，該第一透鏡群為三片透鏡所組成，該第二透鏡群為兩片透鏡所組成，該第三透鏡群為一片透鏡所組成。
  8. 如請求項1所述的成像變焦鏡頭，其中，該第一透鏡群為兩片透鏡所組成，該第二透鏡群為兩片透鏡所組成，該第三透鏡群為一片透鏡所組成。
  9. 一種成像變焦鏡頭，由從物側至像側沿一光軸依序包含一第一透鏡群、一第二透鏡群及一第三透鏡群； 該第一透鏡群的等效焦距為正值，該第二透鏡群的等效焦距為正值，該第三透鏡群的等效焦距為負值，且該成像變焦鏡頭滿足： 1.69＜f1/fw＜3.09； 0.69＜f2/fw＜0.98； 0.58＜|f3|/fw＜0.83； 1.71＜TTLw/ImagH＜2.14；及 2.30＜ft/fw＜3.00； 其中，f1為該第一透鏡群的等效焦距，f2為該第二透鏡群的等效焦距，f3為該第三透鏡群的等效焦距，TTLw為該成像變焦鏡頭於最小倍率時的鏡頭總長，ImagH為該成像變焦鏡頭於一成像面上的成像像高，ft為該成像變焦鏡頭於最大倍率時的系統焦距，fw為該成像變焦鏡頭於最小倍率時的系統焦距。
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