CN112748557A - 变焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种变焦镜头，其沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜组，包括第一透镜和第二透镜；具有正光焦度的第二透镜组，包括第三透镜、第四透镜和第五透镜；具有负光焦度的第三透镜组，包括第六透镜；以及具有正光焦度的第四透镜组，包括第七透镜和第八透镜。第一透镜至第八透镜中的至少一个为非球面透镜。通过改变第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组中至少两个透镜组在光轴上的位置，变焦镜头在广角状态和长焦状态之间进行切换，并且变焦镜头的焦距在变焦镜头从广角状态切换到长焦状态的过程中呈线性变化。

Description

变焦镜头
技术领域
本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种具有四个透镜组的八片式变焦镜头。
背景技术
随着智能手机飞速发展，手机对搭载其上的摄像镜头的光学性能和功能多样化提出了广泛的要求。当前，手机镜头模组多采用数码变焦，这种变焦方式通过切换镜头来予以实现，但会造成像素损失。不仅如此，随着用户要求的提高，只能通过实现特定焦距值变化来实现变焦的手机镜头模组已不能满足人们的日常拍摄需求。
为了能让用户拥有更完美的拍照体验，具有连续光学变焦功能的手机镜头模组成是当前的发展趋势。
发明内容
一方面，本申请提供了这样一种变焦镜头，其沿光轴由物侧至像侧依序可包括：第一透镜组，包括第一透镜和第二透镜；具有正光焦度的第二透镜组，包括第三透镜、第四透镜和第五透镜；具有负光焦度的第三透镜组，包括第六透镜；以及具有正光焦度的第四透镜组，包括第七透镜和第八透镜。第一透镜至第八透镜中的至少一个为非球面透镜。通过改变第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组中至少两个透镜组在光轴上的位置，变焦镜头在广角状态和长焦状态之间进行切换，并且变焦镜头的焦距在变焦镜头从广角状态切换到长焦状态的过程中呈线性变化。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0.8<f3/fG2<1.2，其中，f3是第三透镜的有效焦距，fG2是第二透镜组的有效焦距。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0.8<f1/fG1<1.3，其中，f1是第一透镜的有效焦距，fG1是第一透镜组的有效焦距。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：-1.3<f4/f5<-0.8，其中，f4是第四透镜的有效焦距，f5是第五透镜的有效焦距。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0.5<R4/R5<1，其中，R4是第二透镜的像侧面的曲率半径，R5是第三透镜的物侧面的曲率半径。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0.8<fG4/((fw+ft)/2)<1.3，其中，fG4是第四透镜组的有效焦距，fw是变焦镜头在广角状态下的总有效焦距，ft是变焦镜头在长焦状态下的总有效焦距。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：1<TTL/ft<1.5，其中，TTL是第一透镜的物侧面至变焦镜头的成像面沿光轴的距离，ft是变焦镜头在长焦状态时的总有效焦距。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0<10×∑ATG2/TG2<0.5，其中，∑ATG2是第三透镜和第四透镜的间隔距离与第四透镜与第五透镜的间隔距离的总和，TG2是第三透镜的物侧面至第五透镜的像侧面沿光轴的距离。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：1<100×TG3/∑CT<5，其中，TG3是第六透镜的物侧面与第六透镜的像侧面沿光轴的距离，∑CT是第一透镜至第八透镜分别沿光轴的中心厚度的总和。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0.5<SAG71/SAG81<1.2，其中，SAG71是第七透镜的物侧面和光轴的交点至第七透镜的物侧面的有效半径顶点沿光轴的间隔距离，SAG81是第八透镜的物侧面和光轴的交点至第八透镜的物侧面的有效半径顶点沿光轴的间隔距离。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0<SAG71/CT7<0.5，其中，SAG71是第七透镜的物侧面和光轴的交点至第七透镜的物侧面的有效半径顶点沿光轴的间隔距离，CT7是第七透镜的中心厚度。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0.5<CT1/ET1<1，其中，CT1是第一透镜的中心厚度，ET1是第一透镜的物侧面的最大有效半径处与第一透镜的像侧面的最大有效半径处之间的水平距离。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：1<CT7/ET7<1.6，其中，CT7是第七透镜的中心厚度，ET7是第七透镜的物侧面的最大有效半径处与第七透镜的像侧面的最大有效半径处之间的水平距离。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0.7<DT81/ImgH<1，其中，DT81是第八透镜的物侧面的有效半径，ImgH是变焦镜头的成像面上有效像素区域对角线长的一半。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：1<DTmax/DTmin<1.5，其中，DTmax是变焦镜头中各透镜的有效半径的最大值，DTmin是变焦镜头中各透镜的有效半径的最小值。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：-0.8<△TG12/△f<-0.3，其中，△TG12是在变焦镜头从广角状态切换到长焦状态时，第一透镜组与第二透镜组沿光轴的间隔距离的变化量，△f是在变焦镜头从广角状态切换到长焦状态时，变焦镜头的总有效焦距的变化量。
在一些实施方式中，变焦镜头可满足：0<(R13-R14)/(R13+R14)<0.5，其中，R13是第七透镜的物侧面的曲率半径，R14是第七透镜的像侧面的曲率半径。
附图说明
结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
图1示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例1的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图；
图2示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例1的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图；
图3示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例1的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图；
图4示出了在物距为1000mm时，根据本申请实施例1的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图；
图5示出了在物距为1000mm时，根据本申请实施例1的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图；
图6示出了在物距为1000mm时，根据本申请实施例1的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图；
图7A至图7D分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图8A至图8D分别示出了实施例1的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图9A至图9D分别示出了实施例1的变焦镜头处于长焦状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图10示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例2的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图；
图11示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例2的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图；
图12示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例2的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图；
图13A至图13D分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图14A至图14D分别示出了实施例2的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图15A至图15D分别示出了实施例2的变焦镜头处于长焦状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图16示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例3的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图；
图17示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例3的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图；
图18示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例3的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图；
图19A至图19D分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图20A至图20D分别示出了实施例3的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图21A至图21D分别示出了实施例3的变焦镜头处于长焦状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图22示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例4的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图；
图23示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例4的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图；
图24示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例4的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图；
图25A至图25D分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
图26A至图26D分别示出了实施例4的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；以及
图27A至图27D分别示出了实施例4的变焦镜头处于长焦状态时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线。
具体实施方式
为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被摄物的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像侧的表面称为该透镜的像侧面。
还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度形式化意义解释，除非本文中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
以下对本申请的特征、原理和其它方面进行详细描述。
根据本申请示例性实施方式的变焦镜头可包括四个具有光焦度的透镜组，分别是第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组，其中，第一透镜组为固定组，第二透镜组为变焦组，第三透镜组为补偿组，第四透镜组为自动调焦组。第一透镜组至第四透镜沿着变焦镜头的光轴从物侧至像侧依序排列，并且任意相邻两透镜组之间均可具有间隔距离。
在示例性实施方式中，第二透镜组可具有正光焦度，第三透镜组可具有负光焦度。
在示例性实施方式中，第一透镜组可包括沿着变焦镜头的光轴依序布置的第一透镜和第二透镜。第二透镜组可包括沿着变焦镜头的光轴依序布置的第三透镜、第四透镜以及第五透镜。第三透镜组可包括第六透镜。第四透镜组可包括沿着变焦镜头的光轴依序布置的第七透镜和第八透镜。
在示例性实施方式中，通过合理分配各透镜组的透镜组成以及各透镜组的光焦度，可以在保证系统主要技术参数符合一定规格的前提下，实现光学连续变焦的功能。通过合理分配各透镜组的光焦度和各透镜组中各透镜的光焦度，以及合理控制各透镜组的间隔距离，使得整个系统在工作时，可以通过改变各透镜组的间隔距离来实现连续变焦功能。
在一些实施方式中，通过改变第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组中至少两个透镜组在光轴上的位置，变焦镜头可以在广角状态和长焦状态之间进行切换，并且变焦镜头的焦距在切换过程中线性变化。在变焦镜头从广角状态切换到长焦状态时，变焦镜头可以从约23mm线性变化到约13mm。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.8<f3/fG2<1.2，其中，f3是第三透镜的有效焦距，fG2是第二透镜组的有效焦距。满足0.8<f3/fG2<1.2，通过约束第三透镜与第二透镜组的有效焦距范围，有利于使子午方向的彗差互补抵消。可选的，第三透镜可具有正光焦度。例如，f3和fG2可以满足0.9<f3/fG2≤1.1。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.8<f1/fG1<1.3，其中，f1是第一透镜的有效焦距，fG1是第一透镜组的有效焦距。通过合理分配第一透镜在第一透镜组中的光焦度，有利于减小第一透镜的物侧面和像侧面所承担的轴上球差。可选的，第一透镜可具有负光焦度。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：-1.3<f4/f5<-0.8，其中，f4是第四透镜的有效焦距，f5是第五透镜的有效焦距。通过控制第四透镜和第五透镜的焦距比值，有利于减小变焦镜头弧矢方向的象散量。可选的，第四透镜可具有负光焦度，第五透镜可具有正光焦度。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.5<R4/R5<1，其中，R4是第二透镜的像侧面的曲率半径，R5是第三透镜的物侧面的曲率半径。通过约束第二透镜的像侧面和第三透镜的物侧面的曲率半径的比值，使得前述两个表面之间反射产生的鬼像位置移动到像侧面边缘，有利于减弱鬼像风险。可选的，第二透镜的像侧面可以是凹面，第三透镜的物侧面可以是凸面。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.8<fG4/((fw+ft)/2)<1.3，其中，fG4是第四透镜组的有效焦距，fw是变焦镜头在广角状态时的总有效焦距，ft是变焦镜头在长焦状态时的总有效焦距。更具体地，本申请的变焦镜头可满足0.9<fG4/((fw+ft)/2)<1.2。满足0.8<fG4/((fw+ft)/2)<1.3，有利于控制第四透镜组的有效焦距，使第四透镜组在变焦镜头的不同焦段下都能起到减小子午方向象散量的作用。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：1<TTL/ft<1.5，其中，TTL是第一透镜的物侧面至变焦镜头的成像面沿光轴的距离，ft是变焦镜头在长焦状态时的总有效焦距，更具体地，本申请的变焦镜头可满足1.1<TTL/ft<1.3。通过将变焦镜头的光学总长控制在合理的范围内，有利于实现变焦镜头从广角状态到长焦状态的连续变焦功能。通过约束变焦镜头的光学总长与变焦镜头在长焦状态时的总有效焦距的比值，有利于控制变焦镜头的整体体积，同时实现变焦镜头的五倍光学变焦(等效焦距下)的效果。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0<10×∑ATG2/TG2<0.5，其中，∑ATG2是第二透镜组中任意相邻两透镜沿光轴的间隔距离的总和，TG2是第三透镜的物侧面至第五透镜的像侧面沿光轴的距离。满足0<10×∑ATG2/TG2<0.5，有利于将第二透镜组中相邻两个透镜沿光轴的间隔距离控制在较小的范围内，使得第二透镜组中各个透镜更加贴合，进而通过高低折射率及阿贝数材料的差异减小变焦镜头的倍率色差。在第二透镜组包括第三透镜、第四透镜和第五透镜的情况下，∑ATG2是第三透镜和第四透镜沿光轴的间隔距离与第四透镜和第五透镜沿光轴的间隔距离之和。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：1<100×TG3/∑CT<5，其中，TG3是第六透镜的物侧面至第六透镜的像侧面沿光轴的距离，∑CT是第一透镜至第八透镜分别沿光轴的中心厚度的总和。满足1<100×TG3/∑CT<5，有利于保证第六透镜的中心厚度在合理的工艺范围，同时还有利于使其承担的子午方向象散量尽量减小。可选的，第六透镜的像侧面可以是凹面。例如，TG3和∑CT可以满足2<100×TG3/∑CT<4.2。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.5<SAG71/SAG81<1.2，其中，SAG71是第七透镜的物侧面和光轴的交点至第七透镜的物侧面的有效半径顶点沿光轴的距离，SAG81是第八透镜的物侧面和光轴的交点至第八透镜的物侧面的有效半径顶点沿光轴的距离。通过约束第七透镜的物侧面和第八透镜的物侧面的矢高比值，有利于减小这两个表面产生的鬼像的单位面积的能量。可选的，第七透镜的物侧面可以是凸面，第八透镜的物侧面可以是凸面。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0<SAG71/CT7<0.5，其中，SAG71是第七透镜的物侧面和光轴的交点至第七透镜的物侧面的有效半径顶点沿光轴的距离，CT7是第七透镜的中心厚度。通过控制第七透镜的矢高和中心厚度的比值，可以将第七透镜的物侧面的边缘倾角控制在合理的范围内。例如，SAG71和CT7可以满足0.2<SAG71/CT7<0.5。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.5<CT1/ET1<1，其中，CT1是第一透镜的中心厚度，ET1是第一透镜的物侧面的最大有效半径处与第一透镜的像侧面的最大有效半径处的水平距离。通过控制第一透镜的中心厚度与边缘厚度的比值，有利于约束第一透镜的厚度，以保证其强度。另外，能够控制第一透镜的形状，有利于减小变焦镜头的球差。例如，CT1和ET1可以满足0.7<CT1/ET1<0.9。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：1<CT7/ET7<1.6，其中，CT7是第七透镜的中心厚度，ET7是第七透镜的物侧面的最大有效半径处与第七透镜的像侧面的最大有效半径处的水平距离。满足1<CT7/ET7<1.6，能够将第七透镜的形状控制在合理的加工范围内，有利于保证第七透镜的面型的成型工艺。例如，CT7和ET7可以满足1.1<CT7/ET7<1.6。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.7<DT81/ImgH<1，其中，DT81是第八透镜的物侧面的有效半径，ImgH是变焦镜头的成像面上有效像素区域对角线长的一半。通过控制第八透镜的物侧面的有效半径，使得第四透镜组整体的外型尺寸符合要求，同时也将第八透镜的切边比例控制在合理的范围内。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：1<DTmax/DTmin<1.5，其中，DTmax是变焦镜头中各透镜的有效半径的最大值，DTmin是变焦镜头中各透镜的有效半径的最小值。考虑变焦镜头在实际中采用的透镜的切边形式，控制各透镜中的有效半径的最大值与最小值的比值，尽可能减小切边后对变焦镜头相对照度等因素的影响。例如，DTmax和DTmin可以满足1.3<DTmax/DTmin<1.5。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：-0.8<△TG12/△f<-0.3，其中，△TG12是变焦镜头从广角状态切换到长焦状态时，第一透镜组与第二透镜组沿光轴的间隔距离(即，T1)的变化量，△f是变焦镜头从广角状态调整为长焦状态时，变焦镜头的总有效焦距的变化量。通过在变焦镜头从长焦状态到广角状态的变化过程中控制第一透镜组和第二透镜组在光轴方向上的间隔距离的变化量，保证变焦过程中马达的行程在所需的合理范围内。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0<(R13-R14)/(R13+R14)<0.5，其中，R13是第七透镜的物侧面的曲率半径，R14是第七透镜的像侧面的曲率半径。通过将第七透镜的物侧面和像侧面的曲率半径约束在一定的范围内，有利于减小变焦镜头的初级球差量，以及进一步矫正变焦镜头的光学畸变量。可选的，第七透镜的物侧面可以是凸面，像侧面可以是凹面。例如，R13和R14可以满足0.05<(R13-R14)/(R13+R14)<0.2。
在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头还可包括设置在第一透镜组和第二透镜组之间的光阑。可选的，上述变焦镜头还包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。
根据本申请的上述实施方式的变焦镜头可采用多个透镜，例如上文所述的八个。通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，可有效地缩小变焦镜头的体积并提高变焦镜头的可加工性，使得变焦镜头更有利于生产加工并可适用于便携式电子产品。通过上述配置的变焦镜头可具有例如连续变焦、能够实现在不同物距下的对焦以及良好的成像质量等特点。
在本申请的实施方式中，各透镜的镜面中至少一个为非球面镜片，即，第一透镜的物侧面至第八透镜的像侧面中至少一个镜面为非球面镜片。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差即改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，进而改善成像质量。可选地，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜中的每个透镜的物侧面和像侧面中的至少一个为非球面镜面。可选地，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜中的每个透镜的物侧面和像侧面均为非球面镜面。
然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成变焦镜头的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以八个透镜为例进行了描述，但是该变焦镜头不限于包括八个透镜。如果需要，该变焦镜头还可包括其他数量的透镜。
下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的变焦镜头的具体实施例。
实施例1
以下参照图1至图9D描述根据本申请实施例1的变焦镜头。图1示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例1的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图。图2示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例1的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图。图3示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例1的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。图4示出了在物距为1000mm时，根据本申请实施例1的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图。图5示出了在物距为1000mm时，根据本申请实施例1的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图。图6示出了在物距为1000mm时，根据本申请实施例1的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。
如图1至图6所示，变焦镜头由物侧至像侧依序可包括：第一透镜组G1(第一透镜E1和第二透镜E2)、光阑STO、第二透镜组G2(第三透镜E3、第四透镜E4以及第五透镜E5)、第三透镜组G3(第六透镜E6)、第四透镜组G4(第七透镜E7和第八透镜E8)、滤光片E9、成像面S19。
第一透镜E1具有负光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五透镜E5具有正光焦度，其物侧面S9为凸面，像侧面S10为凹面。第六透镜E6具有负光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凹面。第七透镜E7具有负光焦度，其物侧面S13为凸面，像侧面S14为凹面。第八透镜E8具有正光焦度，其物侧面S15为凸面，像侧面S16为凹面。滤光片E9具有物侧面S17和像侧面S18。来自被摄物的光依序穿过各表面S1至S18并最终成像在成像面S19上。
表1中示出了实施例1的变焦镜头的基本参数，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
Figure BDA0002900247550000071
Figure BDA0002900247550000081
表1
在本示例中，通过改变第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组在光轴上的位置，可以实现变焦镜头的连续变焦。换言之，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离T1(即，第二透镜E2的像侧面和第三透镜E3的物侧面在光轴上的间隔距离)、第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离T2(即，第五透镜E5的像侧面和第六透镜E6的物侧面在光轴上的间隔距离)、第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离T3(即，第六透镜E6的像侧面和第七透镜E7的物侧面在光轴上的间隔距离)、以及第四透镜组和滤光片在光轴上的间隔距离T4(即，第八透镜E8的像侧面和滤光片E9的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态。变焦镜头的最大半视场角HFOV、光圈值Fno、总有效焦距f随着变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态而变化。
表2示出了在物距为无穷远时实施例1的随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，T1、T2、T3、T4和f的单位均为毫米(mm)，HFOV的单位为度(°)。
物距＝无穷 T1 T2 T3 T4 HFOV Fno f
广角状态 6.2066 2.0042 1.2871 3.9014 33.6 3.21 13.91
中间状态 3.4858 2.9021 3.1100 3.9014 24.3 3.74 18.41
长焦状态 1.5066 4.0887 3.9027 3.9014 20.4 4.22 23.03
表2
表3示出了在物距为1000mm时实施例1的随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，T3和T4的单位均为毫米(mm)。物距为1000mm时的T1、T2、HFOV、Fno以及f与表2中所示一致。
物距＝1000mm T3 T4
广角状态 1.0269 4.1617
中间状态 2.6518 4.3597
长焦状态 3.1859 4.6182
表3
从表2和表3的数据可以看出，物距为1000mm，第四透镜组G4在光轴上轻微左移。根据本实施例的变焦镜头可以实现从13.91mm至23.03mm的连续变焦。
在本示例中，变焦镜头的总长度TTL(即，从第一透镜E1的物侧面S1至变焦镜头的成像面S19沿光轴的距离)为26.94mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为4.20mm，第一透镜组G1的有效焦距fG1为-17.86mm，第二透镜组G2的有效焦距fG2为7.98mm，第三透镜组G3的有效焦距fG3为-12.19mm，第四透镜组G4的有效焦距fG4为20.43mm。
在实施例1中，第一透镜E1至第八透镜E8中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0002900247550000091
其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。表4给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1-S16的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16 A18 A20
S1 4.1438E-03 -4.1278E-04 2.3725E-05 -1.2216E-06 1.7050E-07 -2.7736E-08 2.4036E-09 -9.7693E-11 1.3944E-12
S2 5.7167E-03 2.6034E-04 -5.1235E-04 1.8170E-04 -4.4165E-05 7.6199E-06 -8.8869E-07 6.1420E-08 -1.8885E-09
S3 4.0369E-04 4.2131E-04 -2.6157E-04 6.4597E-05 -8.8058E-06 6.3249E-07 -1.8668E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S4 -3.5286E-04 -2.1500E-04 -7.3953E-06 9.5097E-06 -2.0511E-06 1.9634E-07 -7.3718E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S5 7.2942E-04 5.7350E-05 -3.1140E-05 8.7671E-06 -1.4496E-06 1.1934E-07 -4.5892E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S6 -1.1542E-03 1.3198E-04 2.7903E-06 -3.0059E-06 7.2231E-07 -8.9372E-08 3.9204E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S7 -2.6257E-03 9.8057E-05 3.8355E-05 -1.3133E-05 2.9347E-06 -3.3262E-07 1.4996E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S8 -2.2154E-03 -5.1306E-04 1.1595E-04 3.6629E-06 -1.7444E-06 -7.3109E-08 1.9337E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S9 -5.0767E-04 -5.5150E-04 7.1919E-05 2.9094E-05 -8.0070E-06 6.3143E-07 -1.1065E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S10 2.6162E-03 1.4130E-04 -3.2272E-05 1.8831E-05 -4.0750E-06 3.8869E-07 -1.2249E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S11 1.5839E-03 -1.7278E-03 1.2942E-03 -7.0139E-04 2.4886E-04 -5.5547E-05 7.4491E-06 -5.4513E-07 1.6639E-08
S12 2.0652E-03 -1.7264E-03 1.2779E-03 -6.8413E-04 2.3737E-04 -5.1614E-05 6.7484E-06 -4.8322E-07 1.4519E-08
S13 2.7909E-03 -3.0331E-04 6.3211E-05 -1.5235E-05 2.6683E-06 -3.0185E-07 2.0784E-08 -7.9329E-10 1.2846E-11
S14 -1.5700E-03 -3.3923E-04 1.4456E-04 -3.3763E-05 5.2966E-06 -5.5165E-07 3.5956E-08 -1.3292E-09 2.1265E-11
S15 -5.0597E-03 2.1595E-04 -1.0984E-04 3.7250E-05 -6.3423E-06 6.1433E-07 -3.4770E-08 1.0591E-09 -1.3648E-11
S16 1.2529E-03 1.4878E-04 -2.1156E-04 7.2208E-05 -1.2553E-05 1.2735E-06 -7.5466E-08 2.3777E-09 -3.0238E-11
表4
图7A、图8A、图9A分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图7B、图8B、图9B分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图7C、图8C、图9C分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图7D、图8D、图9D分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图7A至图9D可知，实施例1所给出的变焦镜头能够实现良好的成像品质。
实施例2
以下参照图10至图15D描述根据本申请实施例2的变焦镜头。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图10示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例2的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图。图11示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例2的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图。图12示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例2的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。
如图10至图12所示，变焦镜头由物侧至像侧依序可包括：第一透镜组G1(第一透镜E1和第二透镜E2)、光阑STO、第二透镜组G2(第三透镜E3、第四透镜E4以及第五透镜E5)、第三透镜组G3(第六透镜E6)、第四透镜组G4(第七透镜E7和第八透镜E8)、滤光片E9、成像面S19。
第一透镜E1具有负光焦度，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面。第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五透镜E5具有正光焦度，其物侧面S9为凸面，像侧面S10为凹面。第六透镜E6具有负光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凹面。第七透镜E7具有负光焦度，其物侧面S13为凸面，像侧面S14为凹面。第八透镜E8具有正光焦度，其物侧面S15为凸面，像侧面S16为凹面。滤光片E9具有物侧面S17和像侧面S18。来自被摄物的光依序穿过各表面S1至S18并最终成像在成像面S19上。
在本示例中，变焦镜头的总长度TTL为27.86mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为4.20mm，第一透镜组G1的有效焦距fG1为-17.48mm，第二透镜组G2的有效焦距fG2为8.13mm，第三透镜组G3的有效焦距fG3为-12.04mm，第四透镜组G4的有效焦距fG4为21.88mm。
表5中示出了实施例2的变焦镜头的基本参数，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
Figure BDA0002900247550000101
表5
在本示例中，通过改变第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组在光轴上的位置，可以实现变焦镜头的连续变焦。换言之，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离T1(即，第二透镜E2的像侧面和第三透镜E3的物侧面在光轴上的间隔距离)、第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离T2(即，第五透镜E5的像侧面和第六透镜E6的物侧面在光轴上的间隔距离)、第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离T3(即，第六透镜E6的像侧面和第七透镜E7的物侧面在光轴上的间隔距离)、以及第四透镜组和滤光片在光轴上的间隔距离T4(即，第八透镜E8的像侧面和滤光片E9的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态。变焦镜头的最大半视场角HFOV、光圈值Fno、总有效焦距f随着变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态而变化。
表6示出了在物距为无穷远时实施例2的随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，T1、T2、T3、T4和f的单位均为毫米(mm)，HFOV的单位为度(°)。
物距＝无穷 T1 T2 T3 T4 HFOV Fno f
广角状态 5.8966 1.9957 1.1713 1.2703 33.8 3.30 13.90
中间状态 3.1060 2.8477 3.1100 1.2703 25.9 3.81 18.30
长焦状态 1.0004 4.0030 4.0603 1.2703 20.7 4.28 23.00
表6
表7示出了在物距为1000mm时实施例2的随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，T3和T4的单位均为毫米(mm)。物距为1000mm时的T1、T2、HFOV、Fno以及f与表6中所示一致。
物距＝1000mm T3 T4
广角状态 1.2957 1.4299
中间状态 2.8381 1.6783
长焦状态 3.8794 1.8530
表7
从表6和表7的数据可以看出，物距为1000mm，第四透镜组G4在光轴上轻微左移。根据本实施例的变焦镜头可以实现从13.90mm至23.00mm的连续变焦。
表8给出了可用于实施例2中各非球面镜面S1-S16的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16 A18 A20
S1 4.1827E-03 -4.1381E-04 2.5238E-05 -1.2144E-06 1.6538E-07 -2.7596E-08 2.4263E-09 -1.0124E-10 1.5443E-12
S2 5.2648E-03 2.6566E-04 -5.0665E-04 1.8137E-04 -4.4142E-05 7.6269E-06 -8.8878E-07 6.1298E-08 -1.8799E-09
S3 1.6538E-04 3.8122E-04 -2.6397E-04 6.5151E-05 -8.8201E-06 6.2589E-07 -1.8073E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S4 -6.6615E-04 -2.0705E-04 -9.7377E-06 9.3379E-06 -2.0202E-06 1.9433E-07 -7.3528E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S5 6.3238E-04 4.5952E-05 -2.9580E-05 8.7510E-06 -1.4408E-06 1.2149E-07 -4.3470E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S6 -1.1031E-03 1.3679E-04 3.7390E-06 -2.8681E-06 7.0274E-07 -9.3435E-08 4.0379E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S7 -2.3748E-03 1.1254E-04 3.8580E-05 -1.3422E-05 2.9256E-06 -3.3405E-07 1.4192E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S8 -2.2335E-03 -4.8958E-04 1.1856E-04 3.8891E-06 -1.7455E-06 -8.0127E-08 1.6140E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S9 -2.4306E-04 -5.0977E-04 7.8150E-05 2.9652E-05 -7.9547E-06 6.1930E-07 -1.4018E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S10 2.9201E-03 1.6442E-04 -3.1708E-05 1.9470E-05 -3.8947E-06 4.0096E-07 -1.7338E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S11 6.5606E-04 -1.7609E-03 1.2988E-03 -6.9988E-04 2.4887E-04 -5.5572E-05 7.4462E-06 -5.4513E-07 1.6713E-08
S12 1.8743E-03 -1.7783E-03 1.2894E-03 -6.8346E-04 2.3724E-04 -5.1639E-05 6.7486E-06 -4.8247E-07 1.4469E-08
S13 2.3067E-03 -2.9534E-04 6.3873E-05 -1.5264E-05 2.6636E-06 -3.0198E-07 2.0799E-08 -7.9151E-10 1.2724E-11
S14 -1.4830E-03 -3.3428E-04 1.4374E-04 -3.3792E-05 5.2954E-06 -5.5156E-07 3.5980E-08 -1.3277E-09 2.1129E-11
S15 -3.9163E-03 1.8268E-04 -1.0870E-04 3.7085E-05 -6.3438E-06 6.1471E-07 -3.4780E-08 1.0555E-09 -1.3471E-11
S16 8.5324E-04 2.0723E-04 -2.1696E-04 7.2321E-05 -1.2541E-05 1.2725E-06 -7.5564E-08 2.3778E-09 -2.9790E-11
表8
图13A、图14A、图15A分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图13B、图14B、图15B分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图13C、图14C、图15C分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图13D、图14D、图15D分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图13A至图15D可知，实施例2所给出的变焦镜头能够实现良好的成像品质。
实施例3
以下参照图16至图21D描述根据本申请实施例3的变焦镜头。图16示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例3的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图。图17示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例3的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图。图18示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例3的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。
如图16至图18所示，变焦镜头由物侧至像侧依序可包括：第一透镜组G1(第一透镜E1和第二透镜E2)、光阑STO、第二透镜组G2(第三透镜E3、第四透镜E4以及第五透镜E5)、第三透镜组G3(第六透镜E6)、第四透镜组G4(第七透镜E7和第八透镜E8)、滤光片E9、成像面S19。
第一透镜E1具有负光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。第二透镜E2具有负光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五透镜E5具有正光焦度，其物侧面S9为凸面，像侧面S10为凹面。第六透镜E6具有负光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凹面。第七透镜E7具有负光焦度，其物侧面S13为凸面，像侧面S14为凹面。第八透镜E8具有正光焦度，其物侧面S15为凸面，像侧面S16为凹面。滤光片E9具有物侧面S17和像侧面S18。来自被摄物的光依序穿过各表面S1至S18并最终成像在成像面S19上。
在本示例中，变焦镜头的总长度TTL为27.06mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为4.20mm，第一透镜组G1的有效焦距fG1为-17.08mm，第二透镜组G2的有效焦距fG2为7.52mm，第三透镜组G3的有效焦距fG3为-9.81mm，第四透镜组G4的有效焦距fG4为17.98mm。
表9中示出了实施例3的变焦镜头的基本参数，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
Figure BDA0002900247550000121
Figure BDA0002900247550000131
表9
在本示例中，通过改变第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组在光轴上的位置，可以实现变焦镜头的连续变焦。换言之，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离T1(即，第二透镜E2的像侧面和第三透镜E3的物侧面在光轴上的间隔距离)、第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离T2(即，第五透镜E5的像侧面和第六透镜E6的物侧面在光轴上的间隔距离)、第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离T3(即，第六透镜E6的像侧面和第七透镜E7的物侧面在光轴上的间隔距离)、以及第四透镜组和滤光片在光轴上的间隔距离T4(即，第八透镜E8的像侧面和滤光片E9的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态。变焦镜头的最大半视场角HFOV、光圈值Fno、总有效焦距f随着变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态而变化。
表10示出了在物距为无穷远时实施例3的随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，T1、T2、T3、T4和f的单位均为毫米(mm)，HFOV的单位为度(°)。
物距＝无穷 T1 T2 T3 T4 HFOV Fno f
广角状态 5.7394 1.9099 1.1972 1.4255 33.9 3.11 13.84
中间状态 3.0026 2.7339 3.1100 1.4255 26.0 3.56 18.20
长焦状态 0.9171 3.7970 4.1325 1.4255 20.7 4.05 23.00
表10
表11示出了实施例3的变焦镜头在物距为1000mm时对应于不同状态的参数表，其中，T3和T4的单位均为毫米(mm)。物距为1000mm时的T1、T2、HFOV、Fno以及f与表10中所示一致。
物距＝1000mm T3 T4
广角状态 1.1425 1.6271
中间状态 2.8831 1.8014
长焦状态 4.0403 1.9785
表11
从表10和表11的数据可以看出，物距为1000mm，第四透镜组G4在光轴上轻微左移。根据本实施例的变焦镜头可以实现从13.84mm至23.00mm的连续变焦。
表12给出了可用于实施例3中各非球面镜面S1-S16的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
Figure BDA0002900247550000132
Figure BDA0002900247550000141
表12
图19A、图20A、图21A分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图19B、图20B、图21B分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图19C、图20C、图21C分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图19D、图20D、图21D分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图19A至图21D可知，实施例3所给出的变焦镜头能够实现良好的成像品质。
实施例4
以下参照图22至图27D描述根据本申请实施例4的变焦镜头。图22示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例4的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图。图23示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例4的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图。图24示出了在物距无穷远时，根据本申请实施例4的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。
如图22至图24所示，变焦镜头由物侧至像侧依序可包括：第一透镜组G1(第一透镜E1和第二透镜E2)、光阑STO、第二透镜组G2(第三透镜E3、第四透镜E4以及第五透镜E5)、第三透镜组G3(第六透镜E6)、第四透镜组G4(第七透镜E7和第八透镜E8)、滤光片E9、成像面S19。
第一透镜E1具有负光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S7为凹面，像侧面S8为凹面。第五透镜E5具有正光焦度，其物侧面S9为凸面，像侧面S10为凹面。第六透镜E6具有负光焦度，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面。第七透镜E7具有负光焦度，其物侧面S13为凸面，像侧面S14为凹面。第八透镜E8具有正光焦度，其物侧面S15为凸面，像侧面S16为凹面。滤光片E9具有物侧面S17和像侧面S18。来自被摄物的光依序穿过各表面S1至S18并最终成像在成像面S19上。
在本示例中，变焦镜头的总长度TTL为27.90mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为4.20mm，第一透镜组G1的有效焦距fG1为-18.14mm，第二透镜组G2的有效焦距fG2为8.21mm，第三透镜组G3的有效焦距fG3为-12.97mm，第四透镜组G4的有效焦距fG4为21.96mm。
表13中示出了实施例4的变焦镜头的基本参数，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
Figure BDA0002900247550000151
表13
在本示例中，通过改变第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组在光轴上的位置，可以实现变焦镜头的连续变焦。换言之，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离T1(即，第二透镜E2的像侧面和第三透镜E3的物侧面在光轴上的间隔距离)、第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离T2(即，第五透镜E5的像侧面和第六透镜E6的物侧面在光轴上的间隔距离)、第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离T3(即，第六透镜E6的像侧面和第七透镜E7的物侧面在光轴上的间隔距离)、以及第四透镜组和滤光片在光轴上的间隔距离T4(即，第八透镜E8的像侧面和滤光片E9的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态。变焦镜头的最大半视场角HFOV、光圈值Fno、总有效焦距f随着变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态而变化。
表14示出了实施例4变焦镜头在物距为无穷远时对应于不同状态的参数表，其中，T1、T2、T3、T4和f的单位均为毫米(mm)，HFOV的单位为度(°)。
物距＝无穷 T1 T2 T3 T4 HFOV Fno f
广角状态 6.0143 2.0253 1.1767 1.0002 33.7 3.15 13.87
中间状态 3.2792 2.8272 3.1100 1.0002 25.9 3.64 18.20
长焦状态 1.1289 4.0083 4.0791 1.0002 46.0 4.10 23.00
表14
表15示出了实施例4变焦镜头在物距为1000mm时对应于不同状态的参数表，其中，T3和T4的单位均为毫米(mm)。物距为1000mm时的T1、T2、HFOV、Fno以及f与表14中所示一致。
物距＝1000mm T3 T4
广角状态 1.3319 1.1475
中间状态 2.9057 1.3942
长焦状态 3.8408 1.6049
表15
从表14和表15的数据可以看出，物距为1000mm，第四透镜组G4在光轴上轻微左移。根据本实施例的变焦镜头可以实现从13.87mm至23.00mm的连续变焦。
表16给出了可用于实施例4中各非球面镜面S1-S16的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16 A18 A20
S1 4.3287E-03 -4.0120E-04 2.4118E-05 -1.2808E-06 1.6813E-07 -2.7434E-08 2.4227E-09 -1.0025E-10 1.4493E-12
S2 5.7531E-03 2.9305E-04 -5.1002E-04 1.8159E-04 -4.4166E-05 7.6231E-06 -8.8834E-07 6.1421E-08 -1.8956E-09
S3 2.7175E-04 3.9593E-04 -2.6185E-04 6.4908E-05 -8.7838E-06 6.3160E-07 -1.8755E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S4 -5.8879E-04 -2.3674E-04 -7.8003E-06 9.6172E-06 -2.0387E-06 1.9410E-07 -7.5262E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S5 6.4212E-04 6.0929E-05 -3.1840E-05 8.7652E-06 -1.4442E-06 1.2018E-07 -4.5082E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S6 -1.2510E-03 1.3966E-04 3.6164E-06 -3.0410E-06 7.0912E-07 -9.1734E-08 3.6859E-09 0.0000E+00 0.0000E+00
S7 -2.1995E-03 1.2839E-04 4.0205E-05 -1.3017E-05 2.9214E-06 -3.3783E-07 1.4082E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S8 -1.8756E-03 -4.5292E-04 1.2329E-04 4.0765E-06 -1.6834E-06 -7.3445E-08 1.3856E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S9 -6.1213E-04 -5.4603E-04 7.5391E-05 3.0057E-05 -8.0076E-06 6.0868E-07 -1.2871E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S10 3.2192E-03 9.5552E-05 -2.7734E-05 1.7133E-05 -4.0959E-06 4.3981E-07 -1.6381E-08 0.0000E+00 0.0000E+00
S11 7.5299E-04 -1.7581E-03 1.3019E-03 -7.0142E-04 2.4889E-04 -5.5549E-05 7.4459E-06 -5.4561E-07 1.6771E-08
S12 1.9203E-03 -1.7522E-03 1.2843E-03 -6.8335E-04 2.3721E-04 -5.1644E-05 6.7498E-06 -4.8240E-07 1.4466E-08
S13 2.2534E-03 -2.8735E-04 6.3436E-05 -1.5276E-05 2.6677E-06 -3.0173E-07 2.0788E-08 -7.9345E-10 1.2886E-11
S14 -1.3570E-03 -3.4548E-04 1.4418E-04 -3.3734E-05 5.2993E-06 -5.5145E-07 3.5971E-08 -1.3285E-09 2.1182E-11
S15 -3.9325E-03 2.1059E-04 -1.0875E-04 3.7294E-05 -6.3420E-06 6.1439E-07 -3.4767E-08 1.0588E-09 -1.3692E-11
S16 1.0805E-03 1.8575E-04 -2.1200E-04 7.2199E-05 -1.2551E-05 1.2736E-06 -7.5459E-08 2.3772E-09 -3.0448E-11
表16
图25A、图26A、图27A分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图25B、图26B、图27B分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图25C、图26C、图27C分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图25D、图26D、图27D分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态及长焦状态时的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图25A至图27D可知，实施例4所给出的变焦镜头能够实现良好的成像品质。
综上，实施例1至实施例4分别满足表17中所示的关系。
Figure BDA0002900247550000161
Figure BDA0002900247550000171
表17
本申请还提供了一种摄像装置，其电子感光元件可以是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。摄像装置可以是诸如数码相机的独立摄像设备，也可以是集成在诸如手机等移动电子设备上的摄像模块。该摄像装置装配有以上描述的变焦镜头。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.变焦镜头，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依序包括：
第一透镜组，包括第一透镜和第二透镜；
具有正光焦度的第二透镜组，包括第三透镜、第四透镜和第五透镜；
具有负光焦度的第三透镜组，包括第六透镜；以及
具有正光焦度的第四透镜组，包括第七透镜和第八透镜，
其中，所述第一透镜至所述第八透镜中的至少一个为非球面透镜，
其中，通过改变所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组中至少两个透镜组在光轴上的位置，所述变焦镜头在广角状态和长焦状态之间进行切换，并且所述变焦镜头的焦距在所述变焦镜头从所述广角状态切换到所述长焦状态的过程中呈线性变化。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，0.8<f3/fG2<1.2，
其中，f3是所述第三透镜的有效焦距，fG2是所述第二透镜组的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，0.8<f1/fG1<1.3，
其中，f1是所述第一透镜的有效焦距，fG1是所述第一透镜组的有效焦距。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，-1.3<f4/f5<-0.8，
其中，f4是所述第四透镜的有效焦距，f5是所述第五透镜的有效焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，0.5<R4/R5<1，
其中，R4是所述第二透镜的像侧面的曲率半径，R5是所述第三透镜的物侧面的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，0.8<fG4/((fw+ft)/2)<1.3，
其中，fG4是所述第四透镜组的有效焦距，fw是所述变焦镜头在所述广角状态下的总有效焦距，ft是所述变焦镜头在所述长焦状态下的总有效焦距。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，1<TTL/ft<1.5，
其中，TTL是所述第一透镜的物侧面至所述变焦镜头的成像面沿所述光轴的距离，ft是所述变焦镜头在所述长焦状态下的总有效焦距。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，0<10×∑ATG2/TG2<0.5，
其中，∑ATG2是所述第三透镜和所述第四透镜的间隔距离与所述第四透镜与所述第五透镜的间隔距离的总和，TG2是所述第三透镜的物侧面至所述第五透镜的像侧面沿所述光轴的距离。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，1<100×TG3/∑CT<5，
其中，TG3是所述第六透镜的物侧面与所述第六透镜的像侧面沿所述光轴的距离，∑CT是所述第一透镜至所述第八透镜分别沿所述光轴的中心厚度的总和。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，-0.8<△TG12/△f<-0.3，
其中，△TG12是在所述变焦镜头从所述广角状态切换到所述长焦状态时，所述第一透镜组与所述第二透镜组沿所述光轴的间隔距离的变化量，△f是在所述变焦镜头从所述广角状态切换到所述长焦状态时，所述变焦镜头的总有效焦距的变化量。
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