CN112782836B

CN112782836B - 变焦镜头

Info

Publication number: CN112782836B
Application number: CN202110086753.9A
Authority: CN
Inventors: 李艳萍; 贺凌波; 戴付建; 赵烈烽
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-01-22
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2041-01-22
Also published as: CN112782836A

Abstract

本申请公开了一种变焦镜头，该变焦镜头包括：第一透镜组，包括第一透镜和第二透镜；第二透镜组，包括第三透镜、第四透镜和第五透镜；第三透镜组，包括第六透镜和第七透镜；以及第四透镜组，包括第八透镜。通过改变第二透镜组和第三透镜组在光轴上的位置，使变焦镜头在长焦状态与广角状态之间进行切换，并使变焦镜头的总有效焦距在15mm至30mm的范围内连续变焦。

Description

变焦镜头

技术领域

本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种变焦镜头。

背景技术

变焦镜头是在一定范围内可以变换焦距从而得到不同宽窄的视场角、不同大小的影像和不同景物范围的相机镜头。变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动焦距来改变拍摄范围，因此非常有利于画面构图。由于一个变焦镜头可以兼担当起若干个定焦镜头的作用，外出旅游时不仅减少了携带摄影器材的数量，也节省了更换镜头的时间。

近年来，手机变焦拍摄也成为主要研发方向。尽管目前手机拍照的光学变焦可以达到10x，但是这个变焦跟单反的光变镜头还是不一样的，因为手机镜头不是连续变焦，而是靠在不同镜头间进行切换来实现特定范围的变焦。手机拍照的镜头通常包括主摄、长焦、广角等，每个镜头的焦段是固定的，所谓的变焦倍数是靠不同镜头的焦段来实现的，通常有1x、3x、5x、10x光学变焦。但是，除了固定倍数之外，无法实现连续的光学变焦，比如3x与5x之间的4x光学变焦就无法实现。

发明内容

本申请的一方面提供了一种变焦镜头，其沿光轴由物侧至像侧可依序包括：第一透镜组，包括第一透镜和第二透镜；第二透镜组，包括第三透镜、第四透镜和第五透镜；第三透镜组，包括第六透镜和第七透镜；以及第四透镜组，包括第八透镜。通过改变第二透镜组和第三透镜组在光轴上的位置，使变焦镜头在长焦状态与广角状态之间进行切换，并使变焦镜头的总有效焦距在15mm至30mm的范围内连续变焦。

在一些实施方式中，第一透镜组可具有负光焦度；第二透镜组可具有正光焦度；以及第三透镜组可具有负光焦度。

在一些实施方式中，第一透镜的物侧面至变焦镜头的成像面在光轴上的距离TTL与第六透镜的有效焦距f6可满足：1.00<TTL/f6<3.00。

在一些实施方式中，第五透镜的有效焦距f5与第七透镜的有效焦距f7可满足：3.00<(f5+f7)/(f5-f7)<5.00。

在一些实施方式中，第四透镜的物侧面的曲率半径R7与第七透镜的像侧面的曲率半径R14可满足：2.00<R7/R14<4.00。

在一些实施方式中，第六透镜的有效焦距f6与第八透镜的像侧面至变焦镜头的成像面在光轴上的距离BFL可满足：10.00<f6/BFL<18.00。

在一些实施方式中，第二透镜的像侧面的曲率半径R4与第三透镜的物侧面的曲率半径R5可满足：3.00<(R4+R5)/(R5-R4)<7.00。

在一些实施方式中，变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距ft与第四透镜的有效焦距f4可满足：1.00<ft/f4<3.00。

在一些实施方式中，第一透镜的物侧面至变焦镜头的成像面在光轴上的距离TTL与变焦镜头处于广角状态时的第二透镜和第三透镜的组合焦距fw23可满足：1.00<TTL/fw23<3.00。

在一些实施方式中，变焦镜头处于长焦状态时的第七透镜和第八透镜在光轴上的间隔距离Tt78与第八透镜在光轴上的中心厚度CT8可满足：3.00<Tt78/CT8<8.00。

在一些实施方式中，变焦镜头处于广角状态时的第五透镜和第六透镜在光轴上的间隔距离Tw56与第六透镜在光轴上的中心厚度CT6可满足：3.00<Tw56/CT6<6.00。

在一些实施方式中，变焦镜头处于长焦状态时的第七透镜和第八透镜在光轴上的间隔距离Tt78与变焦镜头处于广角状态时的第七透镜和第八透镜在光轴上的间隔距离Tw78可满足：5.00<Tt78/Tw78<10.00。

在一些实施方式中，第二透镜的边缘厚度ET2与第一透镜的边缘厚度ET1可满足：2.00≤ET2/ET1<3.00。

本申请采用了八片透镜的组合，通过合理分配各透镜组的光焦度以及各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得上述变焦镜头具有连续变焦功能，并且在焦段范围内具有高倍率的解像能力和高成像品质。

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1A至图1C分别示出了根据本申请实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图；

图2A至图2B分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线和畸变曲线；

图3A至图3B分别示出了实施例1的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线和畸变曲线；

图4A至图4B分别示出了实施例1的变焦镜头处于长焦状态时的象散曲线和畸变曲线；

图5A至图5C分别示出了根据本申请实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图；

图6A至图6B分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线和畸变曲线；

图7A至图7B分别示出了实施例2的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线和畸变曲线；

图8A至图8B分别示出了实施例2的变焦镜头处于长焦状态时的象散曲线和畸变曲线；

图9A至图9C分别示出了根据本申请实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图；

图10A至图10B分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线和畸变曲线；

图11A至图11B分别示出了实施例3的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线和畸变曲线；

图12A至图12B分别示出了实施例3的变焦镜头处于长焦状态时的象散曲线和畸变曲线；

图13A至图13C分别示出了根据本申请实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图；

图14A至图14B分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线和畸变曲线；

图15A至图15B分别示出了实施例4的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线和畸变曲线；

图16A至图16B分别示出了实施例4的变焦镜头处于长焦状态时的象散曲线和畸变曲线；

图17A至图17C分别示出了根据本申请实施例5的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图；

图18A至图18B分别示出了实施例5的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线和畸变曲线；

图19A至图19B分别示出了实施例5的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线和畸变曲线；以及

图20A至图20B分别示出了实施例5的变焦镜头处于长焦状态时的象散曲线和畸变曲线。

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体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面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正式意义解释，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、原理和其他方面进行详细描述。

在示例性实施方式中，变焦镜头可包括沿光轴设置的四个透镜组，分别为第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4，其中，第一透镜组G1也可称为前固定组，第二透镜组G2也可称为变倍组，第三透镜组G3也可称为补偿组，第四透镜组G4也可称为后固定组。通过改变第二透镜组G2和第三透镜组G3在光轴上的位置，以实现变焦镜头的连续变焦功能。

在示例性实施方式中，第一透镜组可包括第一透镜和第二透镜；第二透镜组可包括第三透镜、第四透镜和第五透镜；第三透镜组可包括第六透镜和第七透镜；以及第四透镜组可包括第八透镜。换言之，变焦镜头可包括例如八片具有光焦度的透镜，即，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。这八片透镜沿着光轴由物侧至像侧依序排列。在第一透镜至第八透镜中，任意相邻两透镜之间均可具有空气间隔。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头的变焦范围是15mm至30mm。变焦镜头的变焦范围为15mm至30mm，可使变焦镜头的等效焦距在125-250mm范围内，能够实现在5-10倍的焦段内保持2倍以上的高倍率连续变焦解析能力和高画质能力。

在示例性实施方式中，第一透镜组可具有负光焦度；第二透镜组可具有正光焦度；第三透镜组可具有负光焦度；以及第四透镜组可具有正光焦度或负光焦度。通过合理地控制变焦镜头的各个透镜组的光焦度的正负分配，可有效地提升变焦镜头的成像质量。此外，第一透镜组具有负光焦度，有利于扩大变焦镜头处于广角状态时的视场角。第三透镜组具有负光焦度，可有效地分配第一透镜组的光焦度，有利于降低变焦镜头的敏感度，同时可有效地控制经由变焦镜头的光线入射至感光元件上的角度，从而提高变焦镜头的响应灵敏度。

在示例性实施方式中，第一透镜可具有负光焦度并且第二透镜可具有正光焦度或者第一透镜可具有正光焦度并且第二透镜可具有负光焦度。合理配置第一透镜和第二透镜的光焦度，可在扩大视场角的同时有效地控制变焦镜头的像差，从而有利于提高变焦镜头的成像品质。

在示例性实施方式中，第三透镜可具有正光焦度；第四透镜可具有正光焦度；第五透镜可具有负光焦度。第三透镜具有正光焦度，可有效地降低变焦镜头的总长度，有利于变焦镜头的小型化；第四透镜具有正光焦度，有利于修正变焦镜头的色差；第五透镜具有负光焦度，有利于修正变焦镜头的畸变。

在示例性实施方式中，第六透镜可具有正光焦度或负光焦度；以及第七透镜可具有正光焦度或负光焦度。此外，第八透镜可具有正光焦度或负光焦度。第八透镜具有正光焦度或负光焦度，有助于协助第三透镜组校正变焦镜头在连续变焦过程中对焦，从而有利于提高变焦镜头的成像品质。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足1.00<TTL/f6<3.00，其中，TTL是第一透镜的物侧面至变焦镜头的成像面在光轴上的距离，f6是第六透镜的有效焦距。变焦镜头满足：1.00<TTL/f6<3.00，能够合理地控制第六透镜的光焦度，同时能够合理地控制第六透镜的球差的贡献率，使第六透镜能够合理地平衡变焦镜头中的正球差。更具体地，TTL与f6可满足：1.2≤TTL/f6≤2.5。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足3.00<(f5+f7)/(f5-f7)<5.00，其中，f5是第五透镜的有效焦距，f7是第七透镜的有效焦距。变焦镜头满足：3.00<(f5+f7)/(f5-f7)<5.00，能够合理地控制第五透镜和第七透镜的光焦度，同时能够合理地控制第五透镜和第七透镜的球差贡献率，从而使第五透镜和第七透镜能够平衡变焦镜头中的其他透镜所产生的球差。更具体地，f5和f7可满足：3.5≤(f5+f7)/(f5-f7)≤4.7。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足2.00<R7/R14<4.00，其中，R7是第四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。变焦镜头满足：2.00<R7/R14<4.00，可有效地控制第四透镜和第七透镜的像差贡献量在合理的范围内，并且可使轴上视场获得良好的成像质量。更具体地，R7和R14可满足：2.5≤R7/R14≤3.8。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足10.00<f6/BFL<18.00，其中，f6是第六透镜的有效焦距，BFL是第八透镜的像侧面至变焦镜头的成像面在光轴上的距离。变焦镜头满足：10.00<f6/BFL<18.00，可有效地控制第五透镜和第六透镜的慧差和畸变的贡献量在合理的范围内，并且可避免轴上视场和轴外视场的成像质量由于慧差而产生明显的退化。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足3.00<(R4+R5)/(R5-R4)<7.00，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。变焦镜头满足：3.00<(R4+R5)/(R5-R4)<7.00，可有效地控制第二透镜和第三透镜的非球面的厚薄比，同时能够控制第二透镜和第三透镜的球差贡献量在合理范围内，避免轴上视场和轴外视场的成像质量由于球差而产生明显的退化。更具体地，R4和R5可满足：3.5≤(R4+R5)/(R5-R4)≤6.5。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足1.00<ft/f4<3.00，其中，ft是变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距，f4是第四透镜的有效焦距。变焦镜头满足：1.00<ft/f4<3.00，可有效地保证变焦镜头的长焦特性，同时可有效地降低变焦镜头的总长度以及在变焦过程中第二透镜组所需移动的行程，有利于实现变焦镜头的小型化。更具体地，ft和f4可满足：1.5≤ft/f4≤2.9。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足1.00<TTL/fw23<3.00，其中，TTL是第一透镜的物侧面至变焦镜头的成像面在光轴上的距离，fw23是变焦镜头处于广角状态时的第二透镜和第三透镜的组合焦距。变焦镜头满足：1.00<TTL/fw23<3.00，可使变焦镜头具有结构紧凑的特点，有利于实现变焦镜头的小型化，以能够搭载在轻薄的可携带式电子产品上。更具体地，TTL和fw23可满足：1.2≤TTL/fw23≤2.5。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足3.00<Tt78/CT8<8.00，其中，Tt78是变焦镜头处于长焦状态时的第七透镜和第八透镜在光轴上的间隔距离，CT8是第八透镜在光轴上的中心厚度。变焦镜头满足：3.00<Tt78/CT8<8.00，可保证变焦镜头处于长焦状态时具有足够的移动行程来实现变焦特性。更具体地。Tt78和CT8可满足：3.2≤Tt78/CT8≤7.2。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足3.00<Tw56/CT6<6.00，其中，Tw56是变焦镜头处于广角状态时的第五透镜和第六透镜在光轴上的间隔距离，CT6是第六透镜在光轴上的中心厚度。变焦镜头满足：3.00<Tw56/CT6<6.00，能够有效地约束第五透镜和第六透镜的形状和相对位置，以使第五透镜和第六透镜的厚度均匀、结构排列均匀，有利于成型加工和组立。更具体地，Tw56和CT6可满足：3.2≤Tw56/CT6≤5.6。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足5.00<Tt78/Tw78<10.00，其中，Tt78是变焦镜头处于长焦状态时的第七透镜和第八透镜在光轴上的间隔距离，Tw78是变焦镜头处于广角状态时的第七透镜和第八透镜在光轴上的间隔距离。变焦镜头满足：5.00<Tt78/Tw78<10.00，能够约束第七透镜和第八透镜的相对位置，同时能够合理地控制第七透镜和第八透镜相互补偿后的剩余畸变的贡献范围，以使变焦镜头具有良好的畸变表现。更具体地，Tt78和Tw78可满足：5.5≤Tt78/Tw78≤9.5。

在示例性实施方式中，本申请的变焦镜头可满足2.00≤ET2/ET1<3.00，其中，ET2是第二透镜的边缘厚度，ET1是第一透镜的边缘厚度。变焦镜头满足：2.00≤ET2/ET1<3.00，能够有效地约束第一透镜和第二透镜的形状，以使第一透镜和第二透镜的厚度均匀、结构排列均匀，有利于成型加工和组立。

在示例性实施方式中，上述变焦镜头还可包括至少一个光阑。光阑可根据需要设置在适当位置处，例如，设置在第二透镜与第三透镜之间。可选地，上述变焦镜头还可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片镜片，例如上文所述的八片。通过合理分配各透镜组的光焦度以及各透镜的光焦度、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、降低变焦镜头的敏感度并提高摄像镜头组的可加工性，使得变焦镜头更有利于生产加工并且可适用于便携式电子产品。通过以上配置的变焦镜头可以具有连续变焦功能，并且可以在焦段范围内具有高倍率的解析能力和高成像品质。

在本申请的实施方式中，各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面，即，第一透镜的物侧面至第八透镜的像侧面中的至少一个为非球面镜面。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，具有改善歪曲像差及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，从而改善成像质量。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它数量的透镜。

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4B描述根据本申请实施例1的变焦镜头。图1A至图1C分别示出了根据本申请实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图。

如图1A至图1C所示，变焦镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6、第七透镜E7、第八透镜E8和滤光片E9。

第一透镜E1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凸面。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为凹面。第四透镜E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。第五透镜E5具有负光焦度，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。第六透镜E6具有正光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凸面。第七透镜E7具有负光焦度，其物侧面S13为凹面，像侧面S14为凹面。第八透镜E8具有正光焦度，其物侧面S15为凹面，像侧面S16为凸面。滤光片E9具有物侧面S17和像侧面S18。变焦镜头具有成像面S19，来自物体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示出了实施例1的变焦镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表1

在实施例1中，第一透镜E1的物侧面S1至变焦镜头的成像面S19在光轴上的距离TTL的值为22.00mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域对角线长的一半ImgH的值为2.90mm。

表2示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，Semi-FOV的单位为度(°)，其中，f为变焦镜头的总有效焦距，Semi-FOV为变焦镜头的最大视场角的一半。

变焦状态	Semi-FOV	Fno	f	D1	D2	D3
							广角状态	10.9	2.65	15.10	4.9592	4.7245	0.8333
中间状态	7.8	3.43	21.20	2.9240	3.8966	3.6965
							长焦状态	5.5	4.40	29.90	0.4000	3.9837	6.1333

表2

通过改变第二透镜组(即，第三透镜、第四透镜和第五透镜)和第三透镜组(即，第六透镜和第七透镜)在光轴上的位置，根据本实施例的变焦镜头可以实现在15.10mm至29.90mm的范围内的连续变焦。

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，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

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。下表3给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1至S16的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。

表3

图2A示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2B示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图3A示出了实施例1的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图3B示出了实施例1的变焦镜头处于中间状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图4A示出了实施例1的变焦镜头处于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4B示出了实施例1的变焦镜头处于长焦状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图2A至图4B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5A至图8B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5A至图5C分别示出了根据本申请实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图。

如图5A至图5C所示，变焦镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6、第七透镜E7、第八透镜E8和滤光片E9。

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为凹面。第四透镜E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。第五透镜E5具有负光焦度，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。第六透镜E6具有正光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凸面。第七透镜E7具有负光焦度，其物侧面S13为凹面，像侧面S14为凹面。第八透镜E8具有正光焦度，其物侧面S15为凹面，像侧面S16为凸面。滤光片E9具有物侧面S17和像侧面S18。变焦镜头具有成像面S19，来自物体的光依序穿过各表面S1至S18并最终成像在成像面S19上。

表4示出了实施例2的变焦镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表4

在实施例2中，第一透镜E1的物侧面S1至变焦镜头的成像面S19在光轴上的距离TTL的值为22.00mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域对角线长的一半ImgH的值为2.90mm。

表5示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，Semi-FOV的单位为度(°)，其中，f为变焦镜头的总有效焦距，Semi-FOV为变焦镜头的最大视场角的一半。

变焦状态	Semi-FOV	Fno	f	D1	D2	D3
							广角状态	10.9	2.65	15.10	4.9749	4.4538	0.8574
中间状态	9.1	3.43	18.20	3.9627	3.8801	2.4434
							长焦状态	5.5	4.40	29.90	0.4000	3.5287	6.3574

表5

表6示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，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。

表6

图6A示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6B示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图7A示出了实施例2的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图7B示出了实施例2的变焦镜头处于中间状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图8A示出了实施例2的变焦镜头处于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8B示出了实施例2的变焦镜头处于长焦状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图6A至图8B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9A至图12B描述根据本申请实施例3的变焦镜头。图9A至图9C分别示出了根据本申请实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图。

如图9A至图9C所示，变焦镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6、第七透镜E7、第八透镜E8和滤光片E9。

第一透镜E1具有正光焦度，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具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。第五透镜E5具有负光焦度，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。第六透镜E6具有正光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凸面。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为凸面。滤光片E9具有物侧面S17和像侧面S18。变焦镜头具有成像面S19，来自物体的光依序穿过各表面S1至S18并最终成像在成像面S19上。

表7示出了实施例3的变焦镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表7

在实施例3中，第一透镜E1的物侧面S1至变焦镜头的成像面S19在光轴上的距离TTL的值为22.00mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域对角线长的一半ImgH的值为2.90mm。

表8示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，Semi-FOV的单位为度(°)，其中，f为变焦镜头的总有效焦距，Semi-FOV为变焦镜头的最大视场角的一半。

变焦状态	Semi-FOV	Fno	f	D1	D2	D3
							广角状态	10.9	2.65	15.10	4.7853	4.9958	0.6743
中间状态	9.2	3.43	18.20	3.7732	4.3205	2.3616
							长焦状态	5.8	4.40	29.00	0.4000	3.8841	6.1713

表8

通过改变第二透镜组(即，第三透镜、第四透镜和第五透镜)和第三透镜组(即，第六透镜和第七透镜)在光轴上的位置，根据本实施例的变焦镜头可以实现在15.10mm至29.00mm的范围内的连续变焦。

表9示出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数，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。

表9

图10A示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图10B示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图11A示出了实施例3的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图11B示出了实施例3的变焦镜头处于中间状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图12A示出了实施例3的变焦镜头处于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12B示出了实施例3的变焦镜头处于长焦状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图10A至图12B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13A至图16B描述根据本申请实施例4的变焦镜头。图13A至图13C分别示出了根据本申请实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图。

如图13A至图13C所示，变焦镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6、第七透镜E7、第八透镜E8和滤光片E9。

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具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。第五透镜E5具有负光焦度，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。第六透镜E6具有正光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凸面。第七透镜E7具有负光焦度，其物侧面S13为凹面，像侧面S14为凹面。第八透镜E8具有负光焦度，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。变焦镜头具有成像面S19，来自物体的光依序穿过各表面S1至S18并最终成像在成像面S19上。

表10示出了实施例4的变焦镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表10

在实施例4中，第一透镜E1的物侧面S1至变焦镜头的成像面S19在光轴上的距离TTL的值为22.00mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域对角线长的一半ImgH的值为2.90mm。

表11示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，Semi-FOV的单位为度(°)，其中，f为变焦镜头的总有效焦距，Semi-FOV为变焦镜头的最大视场角的一半。

变焦状态	Semi-FOV	Fno	f	D1	D2	D3
							广角状态	10.9	2.65	15.10	5.0123	5.0999	1.1747
中间状态	9.0	3.43	18.20	3.9947	4.4470	2.8452
							长焦状态	5.6	4.40	29.90	0.4000	4.2122	6.6747

表11

表12示出了可用于实施例4中各非球面镜面的高次项系数，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。

表12

图14A示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图14B示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图15A示出了实施例4的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图15B示出了实施例4的变焦镜头处于中间状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图16A示出了实施例4的变焦镜头处于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16B示出了实施例4的变焦镜头处于长焦状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图14A至图16B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。

实施例5

以下参照图17A至图20B描述根据本申请实施例5的变焦镜头。图17A至图17C分别示出了根据本申请实施例5的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的结构示意图。

如图17A至图17C所示，变焦镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、光阑STO、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6、第七透镜E7、第八透镜E8和滤光片E9。

表13示出了实施例5的变焦镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表13

在实施例5中，第一透镜E1的物侧面S1至变焦镜头的成像面S19在光轴上的距离TTL的值为22.00mm，变焦镜头的成像面S19上有效像素区域对角线长的一半ImgH的值为2.90mm。

表14示出了实施例5的变焦镜头处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，Semi-FOV的单位为度(°)，其中，f为变焦镜头的总有效焦距，Semi-FOV为变焦镜头的最大视场角的一半。

变焦状态	Semi-FOV	Fno	f	D1	D2	D3
							广角状态	10.9	2.66	15.10	4.9814	4.7666	0.8268
中间状态	7.8	3.44	21.20	2.9319	3.9471	3.6958
							长焦状态	5.5	4.40	29.90	0.4000	4.0479	6.1268

表14

表15示出了可用于实施例5中各非球面镜面的高次项系数，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。

表15

图18A示出了实施例5的变焦镜头处于广角状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图18B示出了实施例5的变焦镜头处于广角状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图19A示出了实施例5的变焦镜头处于中间状态时的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图19B示出了实施例5的变焦镜头处于中间状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。

图20A示出了实施例5的变焦镜头处于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20B示出了实施例5的变焦镜头处于长焦状态时的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图18A至图20B可知，实施例5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5分别满足表16中所示的关系。

条件式\实施例	1	2	3	4	5
						TTL/f6	2.25	2.25	1.32	1.85	2.32
(f5+f7)/(f5-f7)	4.00	3.61	4.60	4.28	3.97
						R7/R14	2.76	3.13	3.78	3.03	2.69
f6/BFL	10.86	10.87	17.54	13.16	10.52
						(R4+R5)/(R5-R4)	6.05	4.07	6.16	3.69	6.13
ft/f4	2.89	2.79	1.86	2.50	2.88
						TTL/fw23	1.31	2.21	1.77	2.36	1.31
Tt78/CT8	3.28	3.66	4.89	7.12	3.23
						Tw56/CT6	4.98	4.81	3.42	5.48	5.03
Tt78/Tw78	7.36	7.41	9.15	5.68	7.41
						ET2/ET1	2.76	2.00	2.40	2.29	2.91

表16

本申请还提供了一种成像装置，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)。成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成像模块。该成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，本申请中所涉及的保护范围，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本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。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

1.变焦镜头，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依序包括：

具有负光焦度的第一透镜组，包括第一透镜和第二透镜；

具有正光焦度的第二透镜组，包括具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜和具有负光焦度的第五透镜；

具有负光焦度的第三透镜组，包括具有正光焦度的第六透镜和具有负光焦度的第七透镜；以及

第四透镜组，包括第八透镜；

通过改变所述第二透镜组和所述第三透镜组在所述光轴上的位置，使所述变焦镜头在长焦状态与广角状态之间进行切换，并使所述变焦镜头的总有效焦距在15 mm至30 mm的范围内连续变焦。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至所述变焦镜头的成像面在所述光轴上的距离TTL与所述第六透镜的有效焦距f6满足：

1.00<TTL/f6<3.00。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第五透镜的有效焦距f5与所述第七透镜的有效焦距f7满足：

3.00<(f5+f7)/(f5-f7)<5.00。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜的物侧面的曲率半径R7与所述第七透镜的像侧面的曲率半径R14满足：

2.00<R7/R14<4.00。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第六透镜的有效焦距f6与所述第八透镜的像侧面至所述变焦镜头的成像面在所述光轴上的距离BFL满足：

10.00<f6/BFL<18.00。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜的像侧面的曲率半径R4与所述第三透镜的物侧面的曲率半径R5满足：

3.00<(R4+R5)/(R5-R4)<7.00。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头处于所述长焦状态时的总有效焦距ft与所述第四透镜的有效焦距f4满足：

1.00<ft/f4<3.00。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至所述变焦镜头的成像面在所述光轴上的距离TTL与所述变焦镜头处于所述广角状态时的所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距fw23满足：

1.00<TTL/fw23<3.00。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头处于所述长焦状态时的所述第七透镜和所述第八透镜在所述光轴上的间隔距离Tt78与所述第八透镜在所述光轴上的中心厚度CT8满足：

3.00<Tt78/CT8<8.00。

10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头处于所述广角状态时的所述第五透镜和所述第六透镜在所述光轴上的间隔距离Tw56与所述第六透镜在所述光轴上的中心厚度CT6满足：

3.00<Tw56/CT6<6.00。

11.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头处于所述长焦状态时的所述第七透镜和所述第八透镜在所述光轴上的间隔距离Tt78与所述变焦镜头处于所述广角状态时的所述第七透镜和所述第八透镜在所述光轴上的间隔距离Tw78满足：

5.00<Tt78/Tw78<10.00。

12.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜的边缘厚度ET2与所述第一透镜的边缘厚度ET1满足：

2.00≤ET2/ET1<3.00。