CN113534409B - 变焦光学系统、取像模组及电子设备 - Google Patents

变焦光学系统、取像模组及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种变焦光学系统、取像模组及电子设备。变焦光学系统包括具有正屈折力的第一透镜，物侧面为凸面；具有负屈折力的第二透镜，像侧面为凹面；具有正屈折力的第三透镜；以及至少一片具有屈折力的透镜；还包括变焦透镜，变焦透镜设置于第一透镜的物侧，或者设置于第一透镜、第二透镜与第三透镜中任意两者之间；最后一片透镜存在反曲点，满足：0.7≤(|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL≤5；SAGL1为最后一片透镜的物侧面最大有效口径处的矢高，SAGL2为最后一片透镜的像侧面最大有效口径处的矢高，CTL为最后一片透镜于光轴上的厚度。上述变焦光学系统，能够实现自动对焦，且具备良好的成像质量。

Description

变焦光学系统、取像模组及电子设备
技术领域
本发明涉及摄像领域，特别是涉及一种变焦光学系统、取像模组及电子设备。
背景技术
随着电子设备的迅速发展，智能手机、平板电脑、电子阅读器等越来越多的电子设备配置有光学系统以实现摄像功能。光学系统通常包括多片具有屈折力的透镜，光学系统中的各透镜相互配合，共同调节入射光线，使得入射光线能够经各透镜后到达光学系统的成像面形成图像。同时，业界对电子设备摄像功能的要求也越来越高，具备良好成像质量的光学系统能够形成清晰图像，有利于提升用户的摄像体验。然而，目前的光学系统成像质量还有待提升，容易影响用户的摄像体验。
发明内容
基于此，有必要针对目前的光学系统成像质量还有待提升的问题，提供一种变焦光学系统、取像模组及电子设备。
一种变焦光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面；
具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
具有正屈折力的第三透镜；以及
至少一片具有屈折力的透镜；
所述变焦光学系统还包括变焦透镜，所述变焦透镜设置于所述第一透镜的物侧，或者设置于所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜中任意相邻两片透镜之间；
所述变焦光学系统中最后一片透镜的物侧面和像侧面的至少一者存在反曲点，且所述变焦光学系统满足以下条件式：
0.7≤(|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL≤5；
其中，SAGL1为所述变焦光学系统中最后一片透镜的物侧面最大有效口径处的矢高，即所述变焦光学系统中最后一片透镜的物侧面最大有效口径处至物侧面与光轴的交点于光轴方向上的距离，SAGL2为所述变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面最大有效口径处的矢高，即变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面最大有效口径处至像侧面与光轴的交点于光轴方向上的距离，CTL为所述变焦光学系统中最后一片透镜于光轴上的厚度。
上述变焦光学系统，第一透镜具有正屈折力，与像方各透镜相配合，能够有效会聚光线，从而有利于缩短变焦光学系统的总长。第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，能够提升缩短变焦光学系统的总长的效果。第二透镜具有负屈折力，有利于校正第一透镜产生的像差。第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于提升对第一透镜产生的像差的校正效果。第三透镜具有正屈折力，与第一透镜的正屈折力以及第二透镜的负屈折力相配合，能够使得光线在前三片透镜平缓过渡，从而有利于降低变焦光学系统的敏感度。
另外，在变焦光学系统中采用变焦透镜实现变焦功能，相对于传统的通过电机带动马达从而驱动镜头运动实现变焦的设置而言，变焦透镜的耗电量少，体积小，对焦速度快，对焦范围大，同时不需要设置移动的机械部件，抗震及抗冲击能力强。有利于变焦光学系统的轻薄化设计。
变焦光学系统的最后一片透镜存在反曲点，使得最后一片透镜在垂轴方向上的屈折力分布更加合理，有利于校正物方各透镜产生的畸变和场曲，提升变焦光学系统的成像质量。具备上述的屈折力及面型特征，同时满足上述条件式时，能够对变焦光学系统最后一片透镜的矢高与厚度进行合理配置，使得最后一片透镜不会过薄或者过厚，最后一片透镜在垂轴方向上的屈折力配置也更加合理，从而有利于减小光线在成像面上的入射角度，进而降低变焦光学系统的敏感度。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
0.6≤TTL/(ImgH*2)≤1；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的成像面于光轴上的距离，即所述变焦光学系统的光学总长，ImgH为所述变焦光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式时，能够合理配置变焦光学系统的光学总长与半像高，有利于缩短变焦光学系统的小型化设计，同时也有利于扩大变焦光学系统的视场角，从而获取更多场景信息，再者，还有利于使得变焦光学系统能够匹配更大尺寸的感光元件，从而有利于提升变焦光学系统的成像质量。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
0.75≤DL/TTL≤1；
其中，DL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面于光轴上的距离，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的成像面于光轴上的距离。满足上述条件式时，有利于缩短变焦光学系统的总长，实现小型化设计，同时，也能够对变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面与成像面之间的距离进行合理配置，从而增大变焦光学系统中最后一片透镜与成像面之间的空间，进而有利于变焦光学系统结构端的空间布局。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
1≤TTL/f≤3；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的成像面于光轴上的距离，f为所述变焦光学系统的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置变焦光学系统的光学总长与有效焦距的比值，有利于使得变焦光学系统的结构更加紧凑合理，从而有利于小型化设计的实现。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
1≤f12/f≤1.6；
其中，f12为所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距，f为所述变焦光学系统的有效焦距。满足上述条件式时，能够对第一透镜与第二透镜在变焦光学系统中的屈折力占比进行合理配置，使得第一透镜与第二透镜能够有效会聚光线，从而有利于扩大变焦光学系统的视场角，并且有利于缩短变焦光学系统的总长，同时，也有利于减轻第二透镜像方各透镜校正像差以及有效会聚边缘光线的难度，从而有利于降低变焦光学系统的敏感度，提升变焦光学系统的成像质量。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
CTTlens≤0.6mm；
其中，CTTlens为所述变焦透镜于光轴上的厚度。满足上述条件式时，在实现自动对焦功能的同时，有利于缩短变焦光学系统的总长，实现小型化设计。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
0≤RL2/f≤1；
其中，RL2为所述变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，f为所述变焦光学系统的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置最后一片透镜的像侧面的曲率半径与变焦光学系统有效焦距的比值，使得最后一片透镜的像侧面面型不会过于弯曲，从而有利于抑制场曲、畸变的产生，提升变焦光学系统的成像质量，同时，也有利于降低最后一片透镜的成型难度，提升生产量率，再者，也有利于合理配置变焦光学系统的后焦，从而有利于缩短变焦光学系统的总长。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
0.5mm-1≤(n1+n2)/f≤2mm-1；
其中，n1为所述第一透镜在d线(587.56nm)下的折射率，n2为所述第二透镜在d线下的折射率，f为所述变焦光学系统的有效焦距。满足上述条件式时，能够对第一透镜与第二透镜在变焦光学系统中的屈折力占比进行合理配置，从而有利于抑制色差与球差的产生，提升变焦光学系统的成像质量，同时，有利于提升第一透镜与第二透镜会聚光线的能力，从而有利于缩短变焦光学系统的总长，实现小型化设计，并且有利于扩大变焦光学系统的视场角。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
(f1+|f2|)/|RL1|≤5；
其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二透镜的有效焦距，RL1为所述变焦光学系统中最后一片透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式时，有利于合理配置第一透镜与第二透镜的屈折力以及最后一片透镜的物侧面面型，从而有利于第一透镜与第二透镜抑制球差、色差与畸变的产生，提升变焦光学系统的成像质量，同时也有利于减小第二透镜像方各透镜校正像差的难度，进而有利于减小像方各透镜的设计及成型难度；另外，也有利于增强变焦光学系统的收光能力，使得光线能够有效会聚于成像面上，提升变焦光学系统的成像质量。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
0＜(CT1+CT2+CT3)/TTL≤0.5；
其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的成像面于光轴上的距离。满足上述条件式时，能够对第一透镜、第二透镜与第三透镜的中心厚度在变焦光学系统中的占比进行合理配置，有利于降低变焦光学系统的敏感度，同时有利于缩短变焦光学系统的总长，实现小型化设计。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件式：
0＜YcL2/SDL2≤1；
其中，YcL2为所述变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面距离所述变焦光学系统的成像面最近的点至光轴的垂直距离，SDL2为所述变焦光学系统中最后一片透镜的最大有效口径的一半。满足上述条件式时，能够合理配置最后一片透镜在垂直于光轴方向上的屈折力与尺寸分配，避免最后一片透镜过薄或者过厚，从而有利于减小光线在成像面上的入射角，降低变焦光学系统的敏感性。
一种取像模组，包括感光元件以及上述任一实施例所述的变焦光学系统，所述感光元件设置于所述变焦光学系统的像侧。在所述取像模组中采用上述变焦光学系统，在实现变焦功能的同时，有利于缩短取像模组的总长，实现小型化设计，同时也利于提升取像模组的成像质量。
一种电子设备，包括壳体以及上述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。在所述电子设备中采用上述取像模组，在实现变焦功能的同时，有利于缩短电子设备的总长，实现小型化设计，同时也利于提升电子设备的成像质量。
附图说明
图1为本申请第一实施例中的变焦光学系统的结构示意图；
图2为本申请第一实施例中的变焦光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
图3为本申请第二实施例中的变焦光学系统的结构示意图；
图4为本申请第二实施例中的变焦光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
图5为本申请第三实施例中的变焦光学系统的结构示意图；
图6为本申请第三实施例中的变焦光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
图7为本申请第四实施例中的变焦光学系统的结构示意图；
图8为本申请第四实施例中的变焦光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
图9为本申请第五实施例中的变焦光学系统的结构示意图；
图10为本申请第五实施例中的变焦光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
图11为本申请一实施例中的取像模组的示意图；
图12为本申请一实施例中的电子设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参见图1，在本申请的一些实施例中，变焦光学系统100沿光轴110由物侧到像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4。具体地，第一透镜L1包括物侧面S1及像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3及像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5及像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7及像侧面S8。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4同轴设置，变焦光学系统100中各透镜共同的轴线即为变焦光学系统100的光轴110。在其他实施例中，变焦光学系统100还可包括五片或六片具有屈折力的透镜，各透镜均具有物侧面与像侧面。变焦光学系统100还包括位于最后一片透镜像侧的像面S19，像面S19即为变焦光学系统100的成像面，入射光经变焦光学系统100各透镜的调解后能够成像与像面S19，例如，在图1所示的实施例中，入射光经第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4调节后能够成像于像面S19。
其中，第一透镜L1具有正屈折力，与像方各透镜相配合，能够有效会聚光线，从而有利于缩短变焦光学系统100的总长。第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，能够提升缩短变焦光学系统100的总长的效果。第二透镜L2具有负屈折力，有利于校正第一透镜L1产生的像差。第二透镜L2的像侧面S4于近光轴110处为凹面，有利于提升对第一透镜L1产生的像差的校正效果。第三透镜L3具有正屈折力，与第一透镜L1的正屈折力以及第二透镜L2的负屈折力相配合，能够使得光线在前三片透镜平缓过渡，从而有利于降低变焦光学系统100的敏感度。变焦光学系统100中最后一片透镜的物侧面和像侧面的至少一者存在反曲点，例如，在图1所示的实施例中，第四透镜L4的像侧面S8存在反曲点，使得最后一片透镜在垂轴方向上的屈折力分布更加合理，有利于校正物方各透镜产生的畸变和场曲，提升变焦光学系统100的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学系统100还包括变焦透镜L7，变焦透镜L7设置于第一透镜L1的物侧，或者设置于第一透镜L1、第二透镜L2与第三透镜L3中任意相邻两片透镜之间。例如，在图1所示的实施例中，变焦透镜L7设置于第一透镜L1的物侧。具体地，变焦透镜L7可以为Tlens或液体透镜等能够实现自动变焦功能的透镜。在图1所示的实施例中，变焦透镜L7为Tlens，变焦透镜L7沿光轴110由物侧至像侧依次包括玻璃基板层10、高分子聚合物层20以及压电薄膜层30，通过改变压电薄膜层30上施加的电压，能够使压电薄膜层30发生形变而改变变焦透镜L7的有效焦距，实现自动变焦功能。在变焦光学系统100中采用变焦透镜L7实现变焦功能，相对于传统的通过电机带动马达从而驱动镜头运动实现变焦的设置而言，变焦透镜L7的体积小，有利于变焦光学系统100的轻薄化设计；同时还具备耗电量少，对焦速度快，对焦范围大的优势，且不需要设置移动的机械部件，抗震及抗冲击能力强。
另外，在一些实施例中，变焦光学系统100设置有光阑STO，光阑STO可设置于第一透镜L1的物侧。在一些实施例中，变焦光学系统100还包括设置于最后一片透镜像侧的红外滤光片L8。具体地，红外滤光片L8可为红外截止滤光片，用于滤除干扰光，防止干扰光到达变焦光学系统100的像面S19而影响正常成像。在一些实施例中，变焦光学系统100还包括设置于第一透镜L1物侧的保护玻璃L9，保护玻璃L9对变焦光学系统100中各透镜起保护作用。当然，在一些实施例中，变焦光学系统100中最后一片透镜的像侧也可设置有保护玻璃，以保护位于像面S19处的感光元件。在图1所示的实施例中，保护玻璃L9、变焦透镜L7与第一透镜L1在沿光轴由物侧指向像侧的方向上依次设置。
在一些实施例中，变焦光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。非球面结构的采用能够提高透镜设计的灵活性，并有效地校正球差，改善成像质量。在另一些实施例中，变焦光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面也可以均为球面。需要注意的是，上述实施例仅是对本申请的一些实施例的举例，在一些实施例中，变焦光学系统100中各透镜的表面可以是非球面或球面的任意组合。
在一些实施例中，变焦光学系统100中的各透镜的材质可以均为玻璃或均为塑料。采用塑料材质的透镜能够减少变焦光学系统100的重量并降低生产成本，配合变焦光学系统100的小尺寸以实现变焦光学系统100的轻薄化设计。而采用玻璃材质的透镜使变焦光学系统100具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。需要注意的是，变焦光学系统100中各透镜的材质也可以为玻璃和塑料的任意组合，并不一定要是均为玻璃或均为塑料。进一步地，在一些实施例中，变焦光学系统100内至少两个透镜的材质为具有不同光学特性的塑料，从而有利于校正变焦光学系统100的色差，提升变焦光学系统100的成像质量。
需要注意的是，第一透镜L1并不意味着只存在一片透镜，在一些实施例中，第一透镜L1中也可以存在两片或多片透镜，两片或多片透镜能够形成胶合透镜，胶合透镜最靠近物侧的表面可视为物侧面S1，最靠近像侧的表面可视为像侧面S2。或者，第一透镜L1中的各透镜之间并不形成胶合透镜，但各透镜之间的距离相对固定，此时最靠近物侧的透镜的物侧面为物侧面S1，最靠近像侧的透镜的像侧面为像侧面S2。另外，一些实施例中的第二透镜L2、第三透镜L3或第四透镜L4中的透镜数量也可大于或等于两片，且任意相邻透镜之间可以形成胶合透镜，也可以为非胶合透镜。
进一步地，在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：0.7≤(|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL≤5；其中，SAGL1为变焦光学系统100中最后一片透镜的物侧面最大有效口径处的矢高，SAGL2为变焦光学系统100中最后一片透镜的像侧面最大有效口径处的矢高，CTL为变焦光学系统100中最后一片透镜于光轴110上的厚度。具体地，(|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL可以为：0.763、0.920、1.054、1.112、1.244、1.425、1.682、1.928、2.556或3.268。满足上述条件式时，能够对变焦光学系统100最后一片透镜的矢高与厚度进行合理配置，使得最后一片透镜不会过薄或者过厚，最后一片透镜在垂轴方向上的屈折力配置也更加合理，从而有利于减小光线在成像面上的入射角度，进而降低变焦光学系统100的敏感度。
需要说明的是，在本申请中，描述最后一片透镜，均指光学系统100从物侧指向像侧的方向上的最后一片透镜，例如，当光学系统100从物侧至像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3与第四透镜L4时，最后一片透镜指第四透镜L4。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：0.6≤TTL/(ImgH*2)≤1；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的成像面于光轴110上的距离，即变焦光学系统100的光学总长，ImgH为变焦光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半。具体地，TTL/(ImgH*2)可以为：0.670、0.682、0.690、0.751、0.777、0.802、0.884、0.925、0.957或0.999。满足上述条件式时，能够合理配置变焦光学系统100的光学总长与半像高，有利于缩短变焦光学系统100的小型化设计，同时也有利于扩大变焦光学系统100的视场角，从而获取更多场景信息，再者，还有利于使得变焦光学系统100能够匹配更大尺寸的感光元件，从而有利于提升变焦光学系统100的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：73deg≤FOV≤80deg；其中，FOV为变焦光学系统100的最大视场角。具体地，FOV可以为：76.0、76.5、77.1、77.4、78.0、78.2、78.6、78.7或78.8，数值单位为deg。满足上述条件式时，能够扩大变焦光学系统100的视场角，从而使得变焦光学系统100能够获取更多的场景信息。
需要说明的是，在一些实施例中，变焦光学系统100可以匹配具有矩形感光面的感光元件，变焦光学系统100的成像面与感光元件的感光面重合。此时，变焦光学系统100成像面上有效像素区域具有水平方向以及对角线方向，则FOV可以理解为变焦光学系统100于对角线方向的最大视场角，ImgH可以理解为变焦光学系统100成像面上有效像素区域对角线方向的长度的一半。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：0.75≤DL/TTL≤1；其中，DL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100中最后一片透镜的像侧面于光轴110上的距离，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的成像面于光轴110上的距离。具体地，DL/TTL可以为：0.740、0.745、0.753、0.761、0.765、0.772、0.776、0.778、0.793或0.849。满足上述条件式时，有利于缩短变焦光学系统100的总长，实现小型化设计，同时，也能够对变焦光学系统100中最后一片透镜的像侧面与成像面之间的距离进行合理配置，从而增大变焦光学系统100中最后一片透镜与成像面之间的空间，进而有利于变焦光学系统100结构端的空间布局。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：1≤TTL/f≤3；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的成像面于光轴110上的距离，f为变焦光学系统100的有效焦距。具体地，TTL/f可以为：1.133、1.143、1.157、1.175、1.252、1.291、1.921、2.799、2.855或2.901。满足上述条件式时，能够合理配置变焦光学系统100的光学总长与有效焦距的比值，有利于使得变焦光学系统100的结构更加紧凑合理，从而有利于小型化设计的实现。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：1≤f12/f≤1.6；其中，f12为第一透镜L1与第二透镜L2的组合焦距，f为变焦光学系统100的有效焦距。具体地，f12/f可以为：1.154、1.192、1.220、1.305、1.407、1.428、1.490、1.503、1.522或1.582。满足上述条件式时，能够对第一透镜L1与第二透镜L2在变焦光学系统100中的屈折力占比进行合理配置，使得第一透镜L1与第二透镜L2能够有效会聚光线，从而有利于扩大变焦光学系统100的视场角，并且有利于缩短变焦光学系统100的总长，同时，也有利于减轻第二透镜L2像方各透镜校正像差以及有效会聚边缘光线的难度，从而有利于降低变焦光学系统100的敏感度，提升变焦光学系统100的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：CTTlens≤0.6mm；其中，CTTlens为变焦透镜L7于光轴110上的厚度。具体地，CTTlens可以为：0.40、0.41、0.43、0.44、0.46、0.47、0.49、0.53、0.54或0.55，数值单位为mm。满足上述条件式时，在实现自动对焦功能的同时，有利于缩短变焦光学系统100的总长，实现小型化设计。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：0≤RL2/f≤1；其中，RL2为变焦光学系统100中最后一片透镜的像侧面于光轴110处的曲率半径，f为变焦光学系统100的有效焦距。具体地，RL2/f可以为：0.314、0.335、0.353、0.367、0.386、0.387、0.399、0.458、0.521或0.675。满足上述条件式时，能够合理配置最后一片透镜的像侧面的曲率半径与变焦光学系统100有效焦距的比值，使得最后一片透镜的像侧面面型不会过于弯曲，从而有利于抑制场曲、畸变的产生，提升变焦光学系统100的成像质量，同时，也有利于降低最后一片透镜的成型难度，提升生产量率，再者，也有利于合理配置变焦光学系统100的后焦，从而有利于缩短变焦光学系统100的总长。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：0.5mm-1≤(n1+n2)/f≤2mm-1；其中，n1为第一透镜L1在d线下的折射率，n2为第二透镜L2在d线下的折射率，f为变焦光学系统100的有效焦距。具体地，(n1+n2)/f可以为：0.679、0.755、0.814、0.877、0.915、1.132、1.358、1.586、1.601或1.652。满足上述条件式时，能够对第一透镜L1与第二透镜L2在变焦光学系统100中的屈折力占比进行合理配置，从而有利于抑制色差与球差的产生，提升变焦光学系统100的成像质量，同时，有利于提升第一透镜L1与第二透镜L2会聚光线的能力，从而有利于缩短变焦光学系统100的总长，实现小型化设计，并且有利于扩大变焦光学系统100的视场角。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：(f1+|f2|)/|RL1|≤5；其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，f2为第二透镜L2的有效焦距，RL1为变焦光学系统100中最后一片透镜的物侧面于光轴110处的曲率半径。具体地，(f1+|f2|)/|RL1|可以为：0.014、0.105、0.183、0.283、0.327、0.551、2.384、4.308、4.422或4.574。满足上述条件式时，有利于合理配置第一透镜L1与第二透镜L2的屈折力以及最后一片透镜的物侧面面型，从而有利于第一透镜L1与第二透镜L2抑制球差、色差与畸变的产生，提升变焦光学系统100的成像质量，同时也有利于减小第二透镜L2像方各透镜校正像差的难度，进而有利于减小像方各透镜的设计及成型难度；另外，也有利于增强变焦光学系统100的收光能力，使得光线能够有效会聚于成像面上，提升变焦光学系统100的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：0＜(CT1+CT2+CT3)/TTL≤0.5；其中，CT1为第一透镜L1于光轴110上的厚度，CT2为第二透镜L2于光轴110上的厚度，CT3为第三透镜L3于光轴110上的厚度，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的成像面于光轴110上的距离。具体地，(CT1+CT2+CT3)/TTL可以为：0.253、0.265、0.287、0.291、0.295、0.355、0.401、0.451、0.466或0.488。满足上述条件式时，能够对第一透镜L1、第二透镜L2与第三透镜L3的中心厚度在变焦光学系统100中的占比进行合理配置，有利于降低变焦光学系统100的敏感度，同时有利于缩短变焦光学系统100的总长，实现小型化设计。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：0＜YcL2/SDL2≤1；其中，YcL2为变焦光学系统100中最后一片透镜的像侧面距离变焦光学系统100的成像面最近的点至光轴110的垂直距离，SDL2为变焦光学系统100中最后一片透镜的最大有效口径的一半。具体地，YcL2/SDL2可以为：0.415、0.430、0.456、0.488、0.498、0.552、0.633、0.720、0.725或0.730。满足上述条件式时，能够合理配置最后一片透镜在垂直于光轴110方向上的屈折力与尺寸分配，避免最后一片透镜过薄或者过厚，从而有利于减小光线在成像面上的入射角，降低变焦光学系统100的敏感性。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：-inf＜Ftlens＜+inf；其中，Ftlens为变焦透镜L7的有效焦距。满足以上条件式，变焦透镜L7具有大的变焦范围，能够满足更大范围的对焦，提升变焦光学系统100的适用性。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足条件式：30≤|V2-V1|≤40；其中，V2为第二透镜L2在587.56nm(d线)波长下的阿贝数，V1为第一透镜L1在587.56nm波长下的阿贝数。具体地，|V2-V1|可以为：35.71、35.83、35.95、36.04、36.15、36.27、36.38、36.42、36.55或36.87。满足上述条件式，能够对第一透镜L1与第二透镜L2的阿贝数进行合理配置，从而有利于校正变焦光学系统100的色差，提升变焦光学系统100的成像质量。
以上的有效焦距及组合焦距数值的参考波长均为555nm。
根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以详细说明。
第一实施例
请参见图1和图2，图1为第一实施例中的变焦光学系统100的结构示意图，变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括保护玻璃L9、变焦透镜L7、光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3以及具有负屈折力的第四透镜L4。图2由左至右依次为第一实施例中变焦光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为555nm，其他实施例相同。可以理解的是，在第一实施例中，第三透镜L3的像侧还设置有一片具有屈折力的透镜，第四透镜L4即为变焦光学系统100的最后一片透镜。
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的像侧面S6于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的像侧面S8于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4的物侧面和像侧面均为非球面。
需要注意的是，在本申请中，当描述透镜的一个表面于近光轴110处(该表面的中心区域)为凸面时，可理解为该透镜的该表面于光轴110附近的区域为凸面。当描述透镜的一个表面于圆周处为凹面时，可理解为该表面在靠近最大有效半径处的区域为凹面。举例而言，当该表面于近光轴110处为凸面，且于圆周处也为凸面时，该表面由中心(该表面与光轴110的交点)至边缘方向的形状可以为纯粹的凸面；或者是先由中心的凸面形状过渡到凹面形状，随后在靠近最大有效半径处时变为凸面。此处仅为说明光轴110处与圆周处的关系而做出的示例，表面的多种形状结构(凹凸关系)并未完全体现，但其他情况可根据以上示例推导得出。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4的材质均为塑料。
进一步地，变焦光学系统100满足条件式：(|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL＝1.244；其中，SAGL1为第四透镜L4的物侧面S7最大有效口径处的矢高，SAGL2为第四透镜L4的像侧面S8最大有效口径处的矢高，CTL为第四透镜L4于光轴110上的厚度。满足上述条件式时，能够对变焦光学系统100最后一片透镜的矢高与厚度进行合理配置，使得最后一片透镜不会过薄或者过厚，最后一片透镜在垂轴方向上的屈折力配置也更加合理，从而有利于减小光线在成像面上的入射角度，进而降低变焦光学系统100的敏感度。
变焦光学系统100满足条件式：TTL/(ImgH*2)＝0.925；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的成像面于光轴110上的距离，即变焦光学系统100的光学总长，ImgH为变焦光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式时，能够合理配置变焦光学系统100的光学总长与半像高，有利于缩短变焦光学系统100的小型化设计，同时也有利于扩大变焦光学系统100的视场角，从而获取更多场景信息，再者，还有利于使得变焦光学系统100能够匹配更大尺寸的感光元件，从而有利于提升变焦光学系统100的成像质量。
变焦光学系统100满足条件式：FOV＝78.6deg；其中，FOV为变焦光学系统100的最大视场角。满足上述条件式时，能够扩大变焦光学系统100的视场角，从而使得变焦光学系统100能够获取更多的场景信息。
变焦光学系统100满足条件式：DL/TTL＝0.740；其中，DL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100中最后一片透镜的像侧面于光轴110上的距离，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的成像面于光轴110上的距离。满足上述条件式时，有利于缩短变焦光学系统100的总长，实现小型化设计，同时，也能够对变焦光学系统100中最后一片透镜的像侧面与成像面之间的距离进行合理配置，从而增大变焦光学系统100中最后一片透镜与成像面之间的空间，进而有利于变焦光学系统100结构端的空间布局。
变焦光学系统100满足条件式：TTL/f＝2.799；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的成像面于光轴110上的距离，f为变焦光学系统100的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置变焦光学系统100的光学总长与有效焦距的比值，有利于使得变焦光学系统100的结构更加紧凑合理，从而有利于小型化设计的实现。
变焦光学系统100满足条件式：f12/f＝1.407；其中，f12为第一透镜L1与第二透镜L2的组合焦距，f为变焦光学系统100的有效焦距。满足上述条件式时，能够对第一透镜L1与第二透镜L2在变焦光学系统100中的屈折力占比进行合理配置，使得第一透镜L1与第二透镜L2能够有效会聚光线，从而有利于扩大变焦光学系统100的视场角，并且有利于缩短变焦光学系统100的总长，同时，也有利于减轻第二透镜L2像方各透镜校正像差以及有效会聚边缘光线的难度，从而有利于降低变焦光学系统100的敏感度，提升变焦光学系统100的成像质量。
变焦光学系统100满足条件式：CTTlens＝0.4mm；其中，CTTlens为变焦透镜L7于光轴110上的厚度。满足上述条件式时，在实现自动对焦功能的同时，有利于缩短变焦光学系统100的总长，实现小型化设计。
变焦光学系统100满足条件式：RL2/f＝0.386；其中，RL2为第四透镜L4的像侧面S8于光轴110处的曲率半径，f为变焦光学系统100的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置最后一片透镜的像侧面的曲率半径与变焦光学系统100有效焦距的比值，使得最后一片透镜的像侧面面型不会过于弯曲，从而有利于抑制场曲、畸变的产生，提升变焦光学系统100的成像质量，同时，也有利于降低最后一片透镜的成型难度，提升生产量率，再者，也有利于合理配置变焦光学系统100的后焦，从而有利于缩短变焦光学系统100的总长。
变焦光学系统100满足条件式：(n1+n2)/f＝1.652mm-1；其中，n1为第一透镜L1在d线下的折射率，n2为第二透镜L2在d线下的折射率，f为变焦光学系统100的有效焦距。满足上述条件式时，能够对第一透镜L1与第二透镜L2在变焦光学系统100中的屈折力占比进行合理配置，从而有利于抑制色差与球差的产生，提升变焦光学系统100的成像质量，同时，有利于提升第一透镜L1与第二透镜L2会聚光线的能力，从而有利于缩短变焦光学系统100的总长，实现小型化设计，并且有利于扩大变焦光学系统100的视场角。
变焦光学系统100满足条件式：(f1+|f2|)/|RL1|＝0.327；其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，f2为第二透镜L2的有效焦距，RL1为第四透镜L4的物侧面S7于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式时，有利于合理配置第一透镜L1与第二透镜L2的屈折力以及最后一片透镜的物侧面面型，从而有利于第一透镜L1与第二透镜L2抑制球差、色差与畸变的产生，提升变焦光学系统100的成像质量，同时也有利于减小第二透镜L2像方各透镜校正像差的难度，进而有利于减小像方各透镜的设计及成型难度；另外，也有利于增强变焦光学系统100的收光能力，使得光线能够有效会聚于成像面上，提升变焦光学系统100的成像质量。
变焦光学系统100满足条件式：(CT1+CT2+CT3)/TTL＝0.488；其中，CT1为第一透镜L1于光轴110上的厚度，CT2为第二透镜L2于光轴110上的厚度，CT3为第三透镜L3于光轴110上的厚度，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的成像面于光轴110上的距离。满足上述条件式时，能够对第一透镜L1、第二透镜L2与第三透镜L3的中心厚度在变焦光学系统100中的占比进行合理配置，有利于降低变焦光学系统100的敏感度，同时有利于缩短变焦光学系统100的总长，实现小型化设计。
变焦光学系统100满足条件式：YcL2/SDL2＝0.720；其中，YcL2为第四透镜L4的像侧面S8距离变焦光学系统100的成像面最近的点至光轴110的垂直距离，SDL2为第四透镜L4的最大有效口径的一半。满足上述条件式时，能够合理配置最后一片透镜在垂直于光轴110方向上的屈折力与尺寸分配，避免最后一片透镜过薄或者过厚，从而有利于减小光线在成像面上的入射角，降低变焦光学系统100的敏感性。
变焦光学系统100满足条件式：|V2-V1|＝35.71；其中，V2为第二透镜L2在587.56nm(d线)波长下的阿贝数，V1为第一透镜L1在587.56nm波长下的阿贝数。满足上述条件式，能够对第一透镜L1与第二透镜L2的阿贝数进行合理配置，从而有利于校正变焦光学系统100的色差，提升变焦光学系统100的成像质量。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表1给出。其中，表1中的像面S19可理解为变焦光学系统100的成像面。由物面(图未示出)至像面S19的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。表1中的曲率半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴110处的曲率半径。面序号S1和面序号S2分别为第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2，即同一透镜中，面序号较小的表面为物侧面，面序号较大的表面为像侧面。第一透镜L1的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴110上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至像侧方向的后一表面于光轴110上的距离。
需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，变焦光学系统100也可不设置红外滤光片L8，但此时第四透镜L4的像侧面S8至像面S19的距离保持不变。
在第一实施例中，变焦光学系统100的有效焦距f＝1.94mm，光圈数FNO＝2.8，最大视场角FOV＝78.6deg，光学总长TTL＝5.43mm，半像高ImgH＝2.934mm，第一透镜L1的物侧面S1至第四透镜L4的像侧面S8于光轴110上的距离DL＝4.02mm。可以理解的是，由于变焦光学系统100设置有变焦透镜L7，具备变焦功能，因而表1中变焦光学系统100的有效焦距f的数值仅为变焦光学系统100其中一个焦距状态下的举例，实际上，当被摄物与变焦光学系统100的相对位置发生改变时，变焦光学系统100进行对焦后，变焦光学系统100的有效焦距f也会相应改变，以适应不同的被摄物距离。
且各透镜的焦距的参考波长为555nm、折射率和阿贝数的参考波长均为587.56nm，其他实施例也相同。
表1
Figure BDA0003141525740000101
Figure BDA0003141525740000111
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表2给出。其中，面序号从S1-S8分别表示像侧面或物侧面S1-S8。而从上到下的K-A20分别表示非球面系数的类型，其中，K表示圆锥系数，A4表示四次非球面系数，A6表示六次非球面系数，A8表示八次非球面系数，以此类推。另外，非球面系数公式如下：
Figure BDA0003141525740000112
其中，Z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴110的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。
表2
Figure BDA0003141525740000113
另外，图2包括变焦光学系统100的纵向球面像差图(Longitudinal SphericalAberration)，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。纵向球面像差图的纵坐标表示归一化的由光瞳中心至光瞳边缘的光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator)，横坐标表示成像面到光线与光轴110交点的距离(单位为mm)。由纵向球面像差图可知，第一实施例中的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图2还包括变焦光学系统100的场曲图(ASTIGMATIC FIELD CURVES)，其中S曲线代表555nm下的弧矢场曲，T曲线代表555nm下的子午场曲。由图中可知，变焦光学系统100的场曲较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像。图2还包括变焦光学系统100的畸变图(DISTORTION)，由图中可知，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。
第二实施例
请参见图3和图4，图3为第二实施例中的变焦光学系统100的结构示意图，变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括保护玻璃L9、光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、变焦透镜L7、具有正屈折力的第三透镜L3以及具有负屈折力的第四透镜L4。图4由左至右依次为第二实施例中变焦光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。可以理解的是，在第二实施例中，第三透镜L3的像侧还设置有一片具有屈折力的透镜，第四透镜L4即为变焦光学系统100的最后一片透镜。
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的像侧面S6于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的像侧面S8于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4的物侧面和像侧面均为非球面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4的材质均为塑料。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表3
Figure BDA0003141525740000121
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表4
Figure BDA0003141525740000131
根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
TTL/(ImgH*2) 0.999 |V2-V1| 35.710
DL/TTL 0.753 (n1+n2)/f(mm<sup>-1</sup>) 1.586
TTL/f 2.901 (f1+|f2|)/|RL1| 0.183
f12/f 1.490 (|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL 1.054
CTTlens(mm) 0.400 (CT1+CT2+CT3)/TTL 0.451
RL2/f 0.387 YcL2/SDL2 0.730
另外，由图4中的像差图可知，变焦光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的变焦光学系统100拥有良好的成像品质。
第三实施例
请参见图5和图6，图5为第三实施例中的变焦光学系统100的结构示意图，变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括变焦透镜L7、光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4以及具有负屈折力的第五透镜L5。图6由左至右依次为第三实施例中变焦光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。可以理解的是，在第三实施例中，第三透镜L3的像侧还设置有两篇具有屈折力的透镜，分别为第四透镜L4与第五透镜L5，第五透镜L5即为变焦光学系统100的最后一片透镜。
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的像侧面S4于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的像侧面S6于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的像侧面S8于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的像侧面S10于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的物侧面和像侧面均为非球面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的材质均为塑料。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。需要说明的是，第三实施例相比于第一实施例而言，变焦光学系统100还包括第五透镜L5，第五透镜L5具有物侧面S9和像侧面S10。
表5
Figure BDA0003141525740000141
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表6给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表6
Figure BDA0003141525740000142
Figure BDA0003141525740000151
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
TTL/(ImgH*2) 0.690 |V2-V1| 35.710
DL/TTL 0.778 (n1+n2)/f(mm<sup>-1</sup>) 0.915
TTL/f 1.157 (f1+|f2|)/|RL1| 0.014
f12/f 1.220 (|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL 1.928
CTTlens(mm) 0.400 (CT1+CT2+CT3)/TTL 0.287
RL2/f 0.314 YcL2/SDL2 0.498
另外，由图6中的像差图可知，变焦光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的变焦光学系统100拥有良好的成像品质。
第四实施例
请参见图7和图8，图7为第四实施例中的变焦光学系统100的结构示意图，变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、变焦透镜L7、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4以及具有负屈折力的第五透镜L5。图8由左至右依次为第四实施例中变焦光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。可以理解的是，在第四实施例中，第五透镜L5即为变焦光学系统100的最后一片透镜。
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的像侧面S6于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的像侧面S8于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的像侧面S10于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的物侧面和像侧面均为非球面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的材质均为塑料。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表7给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表7
Figure BDA0003141525740000161
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表8给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表8
Figure BDA0003141525740000162
Figure BDA0003141525740000171
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
TTL/(ImgH*2) 0.777 |V2-V1| 36.870
DL/TTL 0.849 (n1+n2)/f(mm<sup>-1</sup>) 0.814
TTL/f 1.291 (f1+|f2|)/|RL1| 4.574
f12/f 1.582 (|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL 3.268
CTTlens(mm) 0.550 (CT1+CT2+CT3)/TTL 0.295
RL2/f 0.675 YcL2/SDL2 0.456
另外，由图8中的像差图可知，变焦光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的变焦光学系统100拥有良好的成像品质。
第五实施例
请参见图9和图10，图9为第五实施例中的变焦光学系统100的结构示意图，变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括变焦透镜L7、光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图10由左至右依次为第五实施例中变焦光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。可以理解的是，在第五实施例中，第三透镜L3的像侧还设置有三片具有屈折力的透镜，分别为第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6，第六透镜L6即为变焦光学系统100的最后一片透镜。
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的像侧面S4于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的像侧面S6于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的像侧面S8于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的像侧面S12于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表9给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表9
Figure BDA0003141525740000172
Figure BDA0003141525740000181
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表10给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表10
Figure BDA0003141525740000182
Figure BDA0003141525740000191
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
TTL/(ImgH*2) 0.670 |V2-V1| 36.870
DL/TTL 0.772 (n1+n2)/f(mm<sup>-1</sup>) 0.679
TTL/f 1.133 (f1+|f2|)/|RL1| 4.308
f12/f 1.154 (|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL 0.763
CTTlens(mm) 0.400 (CT1+CT2+CT3)/TTL 0.253
RL2/f 0.353 YcL2/SDL2 0.415
另外，由图10中的像差图可知，变焦光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的变焦光学系统100拥有良好的成像品质。
请参见图11，在一些实施例中，变焦光学系统100可与感光元件210组装形成取像模组200。此时，感光元件210的感光面可视为变焦光学系统100的像面S19。取像模组200还可设置有红外滤光片L8，红外滤光片L8设置于变焦光学系统100中最后一片透镜与像面S19之间。具体地，感光元件210可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOSSensor)。在取像模组200中采用上述变焦光学系统100，在实现变焦功能的同时，有利于缩短取像模组200的总长，实现小型化设计，同时也利于提升取像模组100的成像质量。
请参见图11和图12，在一些实施例中，取像模组200可应用于电子设备300中，电子设备包括壳体310，取像模组200设置于壳体310。具体地，电子设备300可以为但不限于便携电话机、视频电话、智能手机、电子书籍阅读器、行车记录仪等车载摄像设备或智能手表等可穿戴装置。当电子设备300为智能手机时，壳体310可以为电子设备300的中框。在电子设备300中采用上述取像模组200，在实现变焦功能的同时，有利于缩短电子设备300的总长，实现小型化设计，同时也利于提升电子设备300的成像质量。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种变焦光学系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面；
具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
具有正屈折力的第三透镜；以及
至少一片具有屈折力的透镜；
所述变焦光学系统还包括变焦透镜，所述变焦透镜设置于所述第一透镜的物侧，或者设置于所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜中任意相邻两片透镜之间；
所述变焦光学系统中最后一片透镜的物侧面和像侧面的至少一者存在反曲点，且所述变焦光学系统满足以下条件式：
0.7≤(|SAGL1|+|SAGL2|)/CTL≤5；
其中，SAGL1为所述变焦光学系统中最后一片透镜的物侧面最大有效口径处的矢高，SAGL2为所述变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面最大有效口径处的矢高，CTL为所述变焦光学系统中最后一片透镜于光轴上的厚度。
2.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
0.6≤TTL/(ImgH*2)≤1；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的成像面于光轴上的距离，ImgH为所述变焦光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。
3.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
0.75≤DL/TTL＜1；
其中，DL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面于光轴上的距离，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的成像面于光轴上的距离。
4.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
1≤TTL/f≤3；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的成像面于光轴上的距离，f为所述变焦光学系统的有效焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
1≤f12/f≤1.6；
其中，f12为所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距，f为所述变焦光学系统的有效焦距。
6.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
CTTlens≤0.6mm；
其中，CTTlens为所述变焦透镜于光轴上的厚度。
7.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
0≤RL2/f≤1；
其中，RL2为所述变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，f为所述变焦光学系统的有效焦距。
8.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
0.5mm-1≤(n1+n2)/f≤2mm-1；
其中，n1为所述第一透镜在d线下的折射率，n2为所述第二透镜在d线下的折射率，f为所述变焦光学系统的有效焦距。
9.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
(f1+|f2|)/|RL1|≤5；
其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二透镜的有效焦距，RL1为所述变焦光学系统中最后一片透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。
10.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
0＜(CT1+CT2+CT3)/TTL≤0.5；
其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的成像面于光轴上的距离。
11.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，满足以下条件式：
0＜YcL2/SDL2≤1；
其中，YcL2为所述变焦光学系统中最后一片透镜的像侧面距离所述变焦光学系统的成像面最近的点与光轴的垂直距离，SDL2为所述变焦光学系统中最后一片透镜的最大有效口径的一半。
12.一种取像模组，其特征在于，包括感光元件以及权利要求1-11任一项所述的变焦光学系统，所述感光元件设置于所述变焦光学系统的像侧。
13.一种电子设备，其特征在于，包括壳体以及权利要求12所述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。
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