一种内变焦镜头，从物方至像方在光轴上依次包括一正屈光率的第一透镜组、一负屈光率的第二透镜组、一正屈光率的第三透镜组及一正屈光率的第四透镜组，其中用于收光的第一透镜组位置固定。当该内变焦镜头由广角端至望远端作焦点距离变化时，第二透镜组向像方移动，第三透镜组向物方移动，以加大第一与第二透镜组之间的间距并缩小第二与第三透镜组之间的间距。第四透镜组则在对焦时移动，并可在变焦时兼作补正系使用，其与第二透镜组、第三透镜组同时移动进行变焦动作以补偿变焦造成的成像面移动后，再单独移动进行对焦动作。本发明的内变焦镜头具有高变倍比及大光圈的特点，并可同时满足光学总长短、成像性能好及制造成本低等要求。
1.一种内变焦镜头，从物方至像方在光轴上依次包括：正屈光率的第一透镜组；
其特征在于：第一透镜组固定不动；当该内变焦镜头由广角端至望远端变焦时，第二透镜组向像方移动，第三透镜组向物方移动，以加大第一透镜组与第二透镜组之间的间距并缩小第二透镜组与第三透镜组之间的间距；第四透镜组则在对焦时移动；其中该第三透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凸透镜、一双凸透镜与一新月形凹透镜。
2.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组在变焦时兼作补正系使用，其与第二透镜组、第三透镜组同时移动进行变焦后，再单独移动进行对焦。
3.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于进一步包括一孔径光阑，位于第二透镜组与第三透镜组之间，其随第三透镜组在变焦时移动。
4.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于该第一透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一复合透镜与一新月形凸透镜。
5.如权利要求4所述的内变焦镜头，其特征在于该复合透镜是由一新月形凹透镜与一双凸透镜相互接合而成。
6.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凹透镜、一双凹透镜与一新月形凸透镜。
7.如权利要求6所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组的该新月形凹透镜的凸面与该新月形凸透镜的凸面均面向物方。
8.如权利要求7所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组的该新月形凹透镜是一非球面透镜。
9.如权利要求6所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组的该双凹透镜是一低色散透镜。
10.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于该第三透镜组的该新月形凸透镜的凸面面向物方，该第三透镜组的该新月形凹透镜的凸面面向像方。
11.如权利要求10所述的内变焦镜头，其特征在于该第三透镜组的该新月形凸透镜是一非球面透镜。
12.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凹透镜与一双凸透镜。
13.如权利要求12所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组的该新月形凹透镜的凸面面向像方。
14.如权利要求13所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组的该新月形凹透镜是一非球面透镜。
15.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于满足以下条件：其中，fG2是第二透镜组的焦距，TT是第一透镜组的最靠近物方的透镜表面至位于成像面与第四透镜组之间的玻璃件的像方表面之间的距离。
16.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于满足以下条件：其中，fG2是第二透镜组的焦距，fG3是第三透镜组的焦距。
17.如权利要求1所述的内变焦镜头，其特征在于该内变焦镜头满足以下条件：其中，δ是该第三透镜组中的新月形凸透镜与双凸透镜沿光轴的间距，fG3是该第三透镜组的焦距。
18.一种内变焦镜头，从物方至像方在光轴上依次包括：正屈光率的第一透镜组；
其特征在于：用于收光的第一透镜组固定不动；第二透镜组及第三透镜组在变焦时作动；第四透镜组则在对焦时作动并在变焦时兼 作补正系使用，其与第二透镜组、第三透镜组同时移动进行变焦以补偿变焦造成的成像面移动后，再单独移动进行对焦；该第三透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凸透镜、一双凸透镜与一新月形凹透镜；该第四透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凹透镜与一双凸透镜。
19.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于该第三透镜组的该新月形凸透镜的凸面面向物方，该第三透镜组的该新月形凹透镜的凸面面向像方。
20.如权利要求19所述的内变焦镜头，其特征在于该第三透镜组的该新月形凸透镜是一非球面透镜。
21.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组的该新月形凹透镜的凸面面向像方。
22.如权利要求21所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组的该新月形凹透镜是一非球面透镜。
23.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于当该内变焦镜头由广角端至望远端变焦时，第二透镜组向像方移动，第三透镜组向物方移动，以加大第一与第二透镜组之间的间距并缩小第二与第三透镜组之间的间距。
24.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于进一步包括一孔径光阑，位于第二透镜组与第三透镜组之间，其随第三透镜组在变焦时移动。
25.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于该第一透镜 组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凹透镜、一双凸透镜与一新月形凸透镜。
26.如权利要求25所述的内变焦镜头，其特征在于该第一透镜组的该新月形凹透镜与该双凸透镜相互接合成一复合透镜。
27.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凹透镜、一双凹透镜与一新月形凸透镜。
28.如权利要求27所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组的该新月形凹透镜与该新月形凸透镜的凸面均面向物方。
29.如权利要求28所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组的该新月形凹透镜是一非球面透镜。
30.如权利要求27所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组的该双凹透镜是一低色散透镜。
31.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于满足以下条件：其中，fG2是第二透镜组的焦距，TT是第一透镜组的最靠近物方的透镜表面至位于成像面与第四透镜组之间的玻璃件的像方表面之间的距离。
32.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于满足以下条 件：其中，fG2是第二透镜组的焦距，fG3是第三透镜组的焦距。
33.如权利要求18所述的内变焦镜头，其特征在于满足以下条件：其中，δ是该第三透镜组中的该新月形凸透镜与该双凸透镜沿光轴的间距，fG3是该第三透镜组的焦距。
34.一种内变焦镜头，从物方至像方在光轴上依次包括：正屈光率的第一透镜组；
其特征在于：用于收光的第一透镜组固定不动，第二透镜组及第三透镜组在变焦时作动，第四透镜组则在对焦时作动；其中该第三透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凸透镜、一双凸透镜与一新月形凹透镜；该内变焦镜头满足以下条件：及
其中，fG2是第二透镜组的焦距，fG3是第三透镜组的焦距，TT是第一透镜组的最靠近物方的透镜表面至位于成像面与第四透镜组 之间的玻璃件的像方表面之间的距离。
35.如权利要求34所述的内变焦镜头，其特征在于该内变焦镜头满足以下条件：其中，δ是该第三透镜组中的该新月形凸透镜与该双凸透镜沿光轴的间距，fG3是该第三透镜组的焦距。
36.如权利要求35所述的内变焦镜头，其特征在于该第三透镜组的该新月形凸透镜的凸面面向物方，该第三透镜组的该新月形凹透镜的凸面则面向像方。
37.如权利要求36所述的内变焦镜头，其特征在于该第三透镜组的该新月形凸透镜是一非球面透镜。
38.如权利要求34所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组在变焦时兼作补正系使用，其与第二透镜组、第三透镜组同时移动进行变焦动作以补偿变焦造成的成像面移动后，再单独移动进行对焦动作。
39.如权利要求34所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组从物方至像方在光轴上依次包括一新月形凹透镜与一双凸透镜。
40.如权利要求39所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组的该新月形凹透镜的凸面面向像方。
41.如权利要求40所述的内变焦镜头，其特征在于该第四透镜组的该新月形凹透镜是一非球面透镜。
42.如权利要求34所述的内变焦镜头，其特征在于当该内变焦 镜头由广角端至望远端变焦时，第二透镜组向像方移动，第三透镜组向物方移动，以加大第一与第二透镜组之间的间距并缩小第二与第三透镜组之间的间距。
43.如权利要求34所述的内变焦镜头，其特征在于进一步包括一孔径光阑，位于第二透镜组与第三透镜组之间，其随第三透镜组在变焦时移动。
44.如权利要求34所述的内变焦镜头，其特征在于该第二透镜组包括一低色散透镜。
内变焦镜头
技术领域
[0001] 本发明涉及一种变焦镜头，特别是关于一种应用于摄像或取像装置的具有高变倍比及大光圈的内变焦镜头。
背景技术
[0002] 外变焦式或沉胴式变焦镜头是一种可伸缩的镜头，在变焦时，镜头可伸缩移动而伸出至机身外侧。目前市场上大部分的数码相机均采用这种沉胴式镜头。为实现薄型结构，沉胴式镜头一般是采用屈光率分别为负、正、正的三群透镜组架构，再以其中一群(如第一群)退避的方式来进行变焦动作。但是，在这种架构下，为实现高变倍比，镜头变焦的移动距离势必会较大，因此仍无法有效地实现薄型化的目的。此外，由于这种沉胴式镜头，尤其是高变倍比的镜头，开机时要伸出机身很长一段距离，因此开机时极易发生碰撞而损坏镜头，并且在使用过程中镜头组也需伸出机身以做频繁的变焦伸缩，容易由于意外碰撞而发生因此障。此外，筒壁间也容易进入粉尘、油渍而损伤、磨损镜头组。另外，对于长焦镜头而言，采用外变焦设计在远焦拍摄时由于无镜头外筒可以把持，因此只能选择直接把持住伸出的镜头拍摄或使用三角架，才能有效防止抖动，因而使用上也较为不便。
[0003] 内变焦式或潜望镜式变焦镜头则是另一种可伸缩的镜头，通常应用于卡片机或监视器镜头等。由于这种内变焦镜头的光学变焦、对焦是在机身内部完成，镜头不需伸出至机身外侧，因此，不仅可使得机身的尺寸更加小巧，从而可以减小产品体积，而且也能有效保护镜头不受损伤并有效避免灰尘被吸入镜头内。此外，由于这种内变焦镜头的镜筒长度固定不变，因此可非常方便地进行密封处理，因而密封性相对沉胴式变焦镜头更佳，可同时满足防尘、防摔、防水等性能要求。
[0004] 对于监视器镜头而言，由于通常被放置在户外，因此要求光学总长固定，因而适宜采用内变焦式进行变焦。由于监视器镜头使用在光线强度变化极大的环境下，因此代表光通量的光圈系数(F值，F number)变化也相应较大。已知，F值越小，则光圈越大，可收集更多光线而有利于在低照度下即较暗环境下进行拍摄，并且较大的光圈可容许以较快的快门速度进行拍摄，从而降低影像模糊的机会。除光学总长短、光圈大等特点外，监视器镜头也日趋要求具有高变倍比(Zoom Ratio)，如10倍的变倍比，以能够拍摄清楚较远的景物而适用于望远拍摄，因此其设计困难度进一步增加。
[0005] 通常，高变倍比内变焦镜头是以多群透镜组、多枚透镜，较长的镜头长度型式来实现，从而不符合目前电子装置小型化、薄型化的趋势。同时，为修正随变倍率增加而产生的各种像差如横向色差等，这些内变焦镜头另加入了多枚特殊低色散(LD，Low Dispersion)透镜及非球面透镜来实现高解像力的要求，而加入多枚价格较为昂贵的特殊低色散透镜将会显著增加制造成本。
[0006] 因此，如何提供一种适用于摄像或取像装置的具有高变倍比及大光圈的内变焦镜头，同时使其满足光学总长短、成像性能优良及制造成本低等要求，已成为业界的共同需求。
发明内容
[0007] 本发明的主要目的在于提供一种具有高变倍比及大光圈的内变焦镜头，其变倍比可高达近10倍而可适用于具有高变倍比要求的摄像或取像装置，尤其是监控装置。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种具有高变倍比及大光圈的内变焦镜头，可同时满足光学总长短、成像性能好及制造成本低等要求。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供一种内变焦镜头，从物方至像方在光轴上依次包括正屈光率的第一透镜组、负屈光率的第二透镜组、正屈光率的第三透镜组及正屈光率的第四透镜组。其中，第一透镜组固定不动；当该内变焦镜头由广角端至望远端变焦时，第二透镜组向像方移动，第三透镜组向物方移动，以加大第一与第二透镜组之间的间距并缩小第二与第三透镜组之间的间距；第四透镜组则在对焦时移动。
[0010] 与现有技术相比，本发明内变焦镜头采用正、负、正、正的四群透镜组为架构，其中第一透镜组固定不动，以使该镜头的总长固定。当该内变焦镜头由广角端至望远端变焦时，第二透镜组向像方移动，第三透镜组向物方移动，以加大第一与第二透镜组之间的间距并缩小第二与第三透镜组之间的间距。第四透镜组则在对焦时移动。借助于这种特定的光学架构，本发明的内变焦镜头具有高变倍比及大光圈的特点，其变倍比可高达近10倍，其最大光圈约为1.6，可适用于具有高变倍比要求的摄像或取像装置，尤其是监控装置。此外，本发明的内变焦镜头可同时满足光学总长短、成像性能好及制造成本低等要求。通过采用内变焦及后对焦的设计方式，本发明镜头的总长固定并且系统光学总长较短，可有效将镜头小型化。
[0011] 以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
[0012] 图1为本发明第一实施例的内变焦镜头在广角端的结构示意图。
[0013] 图2为本发明第一实施例的内变焦镜头在中间角度端的结构示意图。
[0014] 图3为本发明第一实施例的内变焦镜头在望远端的结构示意图。
[0015] 图4A至图4D分别为本发明第一实施例的内变焦镜头在广角端的纵向球差、场曲、畸变与横向色差表现图。
[0016] 图5A至图5D分别为本发明第一实施例的内变焦镜头在中间角度端的纵向球差、场曲、畸变与横向色差表现图。
[0017] 图6A至图6D分别为本发明第一实施例的内变焦镜头在望远端的纵向球差、场曲、畸变与横向色差表现图。
[0018] 图7为本发明第二实施例的内变焦镜头在广角端的结构示意图。
[0019] 图8为本发明第二实施例的内变焦镜头在中间角度端的结构示意图。
[0020] 图9为本发明第二实施例的内变焦镜头在望远端的结构示意图。
[0021] 图10A至图10D分别为本发明第二实施例的内变焦镜头在广角端的纵向球差、场曲、畸变与横向色差表现图。
[0022] 图11A至图11D分别为本发明第二实施例的内变焦镜头在中间角度端的纵向球差、场曲、畸变与横向色差表现图。
[0023] 图12A至图12D分别为本发明第二实施例的内变焦镜头在望远端的纵向球差、场曲、畸变与横向色差表现图。
具体实施方式
[0024] 有关本发明的详细说明及技术内容，现就结合附图说明如下：
[0025] 本发明的内变焦镜头可应用于摄像或取像装置，尤其是监控装置，用来将目标物成像于一影像感测组件(CCD或CMOS)，其基本结构显示于图1至图3(第一实施例)及图7至图9(第二实施例)中，其中“OA”代表内变焦镜头的光轴，“OBJ”代表物方或物端，“IMA”代表像方或成像端，“ST”代表孔径光阑(Aperture Stop)，“EG”代表玻璃件，编号12则代表成像面。图1至图3分别显示了本发明第一实施例的内变焦镜头位于广角端(Wide-Angle End)、中间角度端(Medium-Angle End)及望远端(Telephoto End)的光学结构示意图；图7至图9则分别显示了本发明第二实施例的内变焦镜头位于广角端、中间角度端及望远端的对应光学结构示意图。
[0026] 请参考图1至图3及图7至图9，本发明内变焦镜头从物方“OBJ”至像方“IMA”在光轴“OA”上依次包括正屈光率的第一透镜组G1、负屈光率的第二透镜组G2、孔径光阑“ST”、正屈光率的第三透镜组G3、正屈光率的第四透镜组G4，以及示意性地代表摄影单元的玻璃盖与低通滤波器等组件的玻璃件“EG”。
[0027] 第一透镜组G1的屈光率为正，其位置固定不动，主要功能为修正横向色差(Lateral Color)与畸变(Distortion)。该第一透镜组G1由3枚透镜组成，其从物方“OBJ”至像方“IMA”在光轴“OA”上依次包括一负屈光率的新月形凹透镜L1、一正屈光率的双凸透镜L2与一正屈光率的新月形凸透镜L3，其中该新月形凹透镜L1与该双凸透镜L2可相互接合成一体而构成一复合透镜。
[0028] 第二透镜组G2的屈光率为负，可沿光轴“OA”移动做变焦(Zooming)，其移动的距离最长，主要功能为变焦并修正像散(Astigmatism)与彗差(Coma)。该第二透镜组G2由3枚透镜组成，其从物方“OBJ”至像方“IMA”在光轴“OA”上依次包括一负屈光率的新月形凹透镜L4、一负屈光率的双凹透镜L5与一正屈光率的新月形凸透镜L6，其中该新月形凹透镜L4的凸面R6与该新月形凸透镜L6的凸面R10均面向物方“OBJ”。该双凹透镜L5是一低色散(LD)透镜，主要用于有效减小色差，其可由萤石制成。较佳地，该新月形凹透镜L4是一非球面透镜。
[0029] 第三透镜组G3的的屈光率为正，其也可沿光轴“OA”移动做变焦，主要功能为修正纵向色差(Axial Color)与彗差。该第三透镜组G3由3枚透镜组成，其从物方“OBJ”至像方“IMA”在光轴“OA”上依次包括一正屈光率的新月形凸透镜L7、一正屈光率的双凸透镜L8与一负屈光率的新月形凹透镜L9，其中该新月形凸透镜L7的凸面R12面向物方“OBJ”，而该新月形凹透镜L9的凸面R18则面向像方“IMA”。该第三透镜组G3位于孔径光阑“ST”的后方，其新月形凸透镜L7最好是一非球面透镜。
[0030] 第四透镜组G4的的屈光率为正，其可移动做调焦(Focusing)并矫正像散和彗差。第四透镜组G4由2枚透镜组成，其从物方“OBJ”至像方“IMA”在光轴“OA”上依次包括一负屈光率的新月形凹透镜L10与一正屈光率的双凸透镜L11，其中该新月形凹透镜L 10最好是一非球面透镜，其凸面R20面向像方“IMA”。
[0031] 请一并参考图1至图3或图7至图9，当本发明内变焦镜头由广角端(图1或图7)至望远端(图3或图9)变焦(Zooming)时，第一透镜组G 1固定不动，第二透镜组G2向像方“IMA”移动，第三透镜组G3则向物方“OBJ”移动，使第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的第一可变间距D5增大，第二透镜组G2与第三透镜组G3的孔径光阑“ST”之间的第二可变间距D11缩小，而第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的第三可变间距D18则增大。
焦点距离变化时，孔径光阑“ST”随第三透镜组G3一起移动。
[0032] 本发明内变焦镜头的调焦或对焦(Focusing)作动由第四透镜组G4实现。在近距离对焦时，该第四透镜组G4沿光轴“OA”朝向物方“OBJ”线性移动，接近第三透镜组G3，使其与玻璃件“EG”之间的第四可变间距D22增大；而在远距离对焦时，该第四透镜组G4沿光轴“OA”朝向像方“IMA”线性移动，远离第三透镜组G3，使其与玻璃件“EG”之间的第四可变间距D22缩小。第四透镜组G4的另一种功能在于也可兼作补正系使用，其可沿一凸向物方“OBJ”的曲线轨迹与第二透镜组G2、第三透镜组G3同时移动进行变焦，以补偿变焦造成的成像面移动，随后可再单独移动进行对焦。
[0033] 本发明内变焦镜头的第二透镜组G2的焦距fG2与系统光学总长TT(Total Track)满足以下条件式(1)，其中光学总长TT是指新月型凹透镜L1的物方表面R1至玻璃件“EG”的像方表面R24两者之间的距离：
[0034]
[0035] 当小于条件式(1)的下限0.1时，整个光学系统将会变长而不满足短小型或紧凑型(compact)要求；而当大于条件式(1)的上限0.25时，则系统的变倍率将会变小。
[0036] 本发明内变焦镜头的第二透镜组G2的焦距fG2与第三透镜组G3的焦距fG3满足以下条件式(2)：
[0037]
[0038] 当小于条件式(2)的下限0.3时，彗差和像散将难以矫正而不满足高光学品质的特性；而当大于条件式(2)的上限0.7时，则第二透镜组G2与第三透镜组G3的变焦行程将会变长，从而使系统光学总长变长。
[0039] 另，本发明内变焦镜头的第三透镜组G3的焦距fG3与该第三透镜组G3中新月型凸透镜L7与双凸透镜L8沿光轴“OA”的间距δ满足以下条件式(3)：
[0040]
[0041] 当小于条件式(3)的下限0.12时，彗差和像散将难以矫正而不满足高光学品质的特性；而当大于条件式(3)的上限0.4时，第三透镜组G3的总长将会变长，从而使系统光学总长变长。
[0042] 如图1至图3及图7至图9所示，本发明内变焦镜头的4群透镜组共包括11枚透镜，其中1枚为低色散透镜，至少有2枚为非球面透镜，以使本发明内变焦镜头具有较佳的像差矫正效果。具体而言，第二透镜组G2中的双凹透镜L5是一低色散透镜；第三透镜组G3中的新月型凸透镜L 7及第四透镜组G4中的新月型凹透镜L 10均为非球面透镜。较佳地，第二透镜组G2中的新月型凹透镜L4也可以是一非球面透镜。这些非球面透镜的非球面形状可用下式表达：
[0043]
[0044] 其中z代表非球面透镜在离透镜中心轴的相对高度h时的矢(Sag)量，c表示顶点曲率，h表示非球面透镜距离透镜中心轴的相对高度，k表示非球面透镜的圆锥常数(Conic Constant)，A、B、C、D分别为四阶、六阶、八阶及十阶的非球面修正系数。
[0045] 以下将以两个具体的实施例来对本发明的内变焦镜头作进一步详细说明：
[0046] 第一实施例
[0047] 请同时参考图1至图3、图4A至图4D、图5A至图5D及图6A至图6D。其中，图1至图3分别显示了本发明第一实施例的内变焦镜头位于广角端(Wide-Angle End)、中间角度端(Medium-AngleEnd)及望远端(Telephoto End)的光学结构示意图；图4A至图4D所示为本发明第一实施例的内变焦镜头位于广角端的纵向球差(Longitudinal Spherical Aberration)、场曲(Field Curvature)、畸变(Distortion)与横向色差(Lateral Color)的表现图；图5A至图5D所示为本发明第一实施例的内变焦镜头位于中间角度端的相应像差表现图；而图6A至图6D所示则为本发明第一实施例的内变焦镜头位于望远端的相应像差表现图。由这些像差表现图可知，本发明第一实施例的内变焦镜头可有效修正各种像差而获得较佳的光学品质。
[0048] 本发明第一实施例的内变焦镜头各光学组件的具体数值列于表一中。其中，R代表曲率半径，D表示厚度或相邻组件间的空气间隔，Nd表示d线处的折射率，Vd表示d线为基准的阿贝系数。各光学组件的表面序号为从物方“OBJ”开始顺序编号(请配合参考图1)。
[0049] 表一
[0050]表面序 曲率半径R 厚度/间隔D 折射率Nd 阿贝系数
(mm) (mm) Vd
号
R1 39.4069 0.9 1.84666 23.78
R2 22.1293 3.369 1.48749 70.24
R3 -205.5094 0.1
R4 21.451 2.278 1.72916 54.68
R5 80.1634 D 5
R6 157.3893 0.8 1.8061 40.93
R7 6.6 2.972
R8 -20.5337 0.8 1.497 81.55
R9 19.1441 0.315
R10 13.5482 1.544 1.92286 18.90
R11 47.722 D 11
R12(ST) ∞ 0.7
R13 5.9893 2.729 1.58913 61.15
R14 6.6427 4.173
R15 16.5265 3.5 1.72916 54.68
R16 -9.0546 0.349
R17 -7.5736 0.75 1.84667 23.78
R18 -31.6391 D 18
R19 -8.7682 0.8 1.84667 23.78
R20 -16.2358 0.1
R21 66.3076 3.605 1.8040 46.57
R22 -9.5742 D22
R23 ∞ 1.2 1.51633 64.14
R24 ∞
[0051] 表二所示为本发明第一实施例的内变焦镜头分别位于广角端“W”、中间角度端“M”及望远端“T”时，该内变焦镜头作为一整体的对应焦距f及相应的光圈F值(Fno)，以及第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的第一可变间距D5、第二透镜组G2与第三透镜组G3的孔径光阑“ST”之间的第二可变间距D11、第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的第三可变间距D18以及第四透镜组G4与玻璃件“EG”之间的第四可变间距D22。其中，D5代表自第一透镜组G1最靠近像方“IMA”的表面R5至第二透镜组G2最靠近物方“OBJ”的表面R6之间的沿光轴“OA”方向的距离；D11代表自第二透镜组G2最靠近像方“IMA”的表面R11至孔径光阑“ST”(表面R12)之间的沿光轴“OA”方向的距离；D18代表自第三透镜组G3最靠近像方“IMA”的表面R18至第四透镜组G4最靠近物方“OBJ”的表面R19之间的沿光轴“OA”方向的距离；D22则代表自第四透镜组G4最靠近像方“IMA”的表面R22至玻璃件“EG”最靠近物方“OBJ”的表面R23之间的沿光轴“OA”方向的距离。
[0052] 表二
[0053]Fno D5 D11 D18 D22
W 1.66 0.4 18.681835 1.4 9.599
(f＝5.29)
M 1.78 10.58527 3.92318 4.28986 11.2567
(f＝16.9)
T 2.68 18.11382 0.9 6.7606 4.3084
(f＝49.42)
[0054] 由表二可知，本发明第一实施例的内变焦镜头可获得近10倍(9.342)的高变倍率，并且最大光圈可达F1.66而满足大光圈的需求。
[0055] 表三所示为本发明第一实施例的内变焦镜头的各非球面表面的相关参数。其中，k为圆锥常数；A、B、C及D分别为四阶、六阶、八阶及十阶的非球面修正系数。由表三可知，本发明第一实施例的内变焦镜头共包括6个非球面表面。详细而言，第二透镜组G2中的新月型凹透镜L4的物方表面R6与像方表面R7均为非球面，第三透镜组G3中的新月型凸透镜L7的物方表面R13与像方表面R14均为非球面，第四透镜组G4中的新月型凹透镜L10的物方表面R19与像方表面R20也均为非球面。
[0056] 表三
[0057]表面序
k A B C D
号
7.827042E-0 -8.157814E-
R6 -2.615958 0 0
6 08
R7 -0.198546 0 0 0 0
2.746819E-0 1.405296E-0
R13 -0.606719 2.14573E-04 0
6 7
R14 0.320502 0 0 0 0
8.929516E-0 -1.294811E-
R19 0.908672 3.70362E-06 0
5 08
2.100455E-0 -2.849083E-
R20 -1.0 2.33255E-06 0
4 09
[0058] 第二实施例
[0059] 请同时参考图7至图9、图10A至图10D、图11A至图11D及图12A至图12D。其中，图7至图9分别显示了本发明第二实施例的内变焦镜头位于广角端(Wide-Angle End)、中间角度端(Medium-Angle End)及望远端(Telephoto End)的光学结构示意图；图10A至图10D所示为本发明第二实施例的内变焦镜头位于广角端的纵向球差(Longitudinal Spherical Aberration)、场 曲(FieldCurvature)、畸变(Distortion)与 横 向色 差(Lateral Color)的表现图；图11A至图11D所示为本发明第二实施例的内变焦镜头位于中间角度端的相应像差表现图；而图12A至第12D所示则为本发明第二实施例的内变焦镜头位于望远端的相应像差表现图。由这些像差表现图可知，本发明第二实施例的内变焦镜头可有效修正各种像差而获得较佳的光学品质。
[0060] 表四中列出本发明第二实施例的内变焦镜头各光学组件的具体数值(请配合参考图7)。
[0061] 表四
[0062]表面序 曲率半径R 厚度/间隔D 折射率Nd 阿贝系数
(mm) (mm) Vd
号
R1 37.3532 0.75 1.84666 23.78
R2 20.7392 3.306 1.48749 70.24
R3 -452.8325 0.1
R4 21.5767 2.685 1.72916 54.68
R5 107.4821 D 5
R6 78.9858 0.8 1.883 40.77
R7 6.8412 2.775
R8 -21.4411 0.75 1.497 81.55
R9 16.8174 0.1
R10 11.4746 1.598 1.92286 18.90
R11 28.6272 D 11
R12(ST) ∞ 1.0111
R13 5.9477 2.391 1.58913 61.15
R14 7.2540 4.5
R15 13.2122 4.0 1.72916 54.68
R16 -11.3492 0.52
R17 -7.4728 0.7 1.84667 23.78
R18 -25.0645 D18
R19 -7.6558 0.949 1.84667 23.78
R20 -16.7863 0.1
R21 50.8715 3.651 1.8040 46.57
R22 -8.9881 D22
R23 ∞ 1.2 1.51633 64.14
R24 ∞
[0063] 表五所示为本发明第二实施例的内变焦镜头分别位于广角端“W”、中间角度端“M”及望远端“T”时，该内变焦镜头作为一整体的对应焦距f及相应的光圈F值(Fno)，以及各透镜组之间的间距。
[0064] 表五
[0065]Fno D5 D11 D18 D22
W 1.68 0.543452 19.0 1.466234 8.59497
(f＝5.3)
M 1.88 9.481089 5.188392 4.718928 10.204026
(f＝16.1)
T 2.74 16.50059 0.9 8.728832 3.51448
(f＝49.48)
[0066] 由表五可知，本发明第二实施例的内变焦镜头可获得近10倍(9.336)的高变倍率，并且最大光圈可达F1.68而满足大光圈的需求。
[0067] 第二实施例中，各非球面表面的相关参数如表六所示。由表六可知，本发明第二实施例的内变焦镜头共包括4个非球面表面。详细而言，第三透镜组G3中的新月型凸透镜L7的物方表面R13与像方表面R14均为非球面，第四透镜组G4中的新月型凹透镜L10的物方表面R19与像方表面R20也均为非球面。
[0068] 表六
[0069]
[0070] 综上所述，与现有技术相比，本发明内变焦镜头采用正、负、正、正的四群透镜组为架构，其中第一透镜组G1固定不动而可使该镜头的总长固定。当该内变焦镜头由广角端至望远端变焦时，第二透镜组G2向像方移动，第三透镜组G3向物方移动，以加大第一与第二透镜组G1、G2之间的间距并缩小第二与第三透镜组G2、G3之间的间距。第四透镜组G4则在对焦时移动。借助于这种特定的光学架构，本发明的内变焦镜头具有高变倍比及大光圈的特点，其变倍比可高达近10倍，其最大光圈约为1.6，可适用于具有高变倍比要求的摄像或取像装置，尤其是监控装置。此外，本发明的内变焦镜头可同时满足光学总长短、成像性能好及制造成本低等要求。通过采用内变焦及后对焦的设计方式，本发明镜头的总长固定并且系统光学总长较短，可有效将镜头小型化。非球面透镜与低色散透镜的采用，以及特定条件式的满足，可使本发明内变焦镜头在整个变焦范围内均具有优良的光学性能。此外，本发明内变焦镜头仅有11枚透镜组成，其中仅有一枚为特殊的低色散透镜，因此镜头总长较短，生产成本也较低。
