CN211905845U - 变焦透镜组 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变焦透镜组，其沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有负光焦度的第一透镜组，其包括第一透镜和第二透镜，其中，第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜组，其包括第三透镜和第四透镜；具有正光焦度的第三透镜组，其包括第五透镜和第六透镜，其中，第五透镜和第六透镜形成胶合透镜；以及具有负光焦度的第四透镜组，其包括第七透镜。改变第一透镜组和第二透镜组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以及第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离，以实现变焦透镜组从长焦状态向广角状态的切换。

Description

变焦透镜组

技术领域

本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种变焦透镜组。

背景技术

随着摄像技术的发展和互联网行业的崛起，用户对智能手机、摄像机等可移动设备的拍照水平及摄像质量的要求越来越高。目前，本领域的镜头生产厂商普遍优化镜头成像质量的方法是采用超清主摄、超大广角、以及长焦镜头组合搭配。但是，目前市场上这种组合搭配的镜头在拍摄不同场景时需要切换不同的镜头来完成变焦。例如，现在的后置摄像头的变焦多为“接力棒”式变焦，即通过广角-主摄-长焦的切换使用来实现非真正光学意义上的“连续”变焦。此外，在可移动设备中安装多个镜头不仅会极大的挤占可移动设备的内部空间，还会造成成本高、尺寸大以及重量大幅增加等诸多问题。

如何通过合理分配变焦透镜组的光焦度以及优化光学参数来实现单个变焦透镜组真正光学意义上的“连续”变焦的目的，并且能够满足变焦透镜组的可加工性和小型化的要求是诸多光学镜头设计者亟待解决的关键问题之一。

实用新型内容

本申请一方面提供了这样一种变焦透镜组，该变焦透镜组沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有负光焦度的第一透镜组，其可包括第一透镜和第二透镜，其中，第一透镜可具有负光焦度，其物侧面可为凹面；具有正光焦度的第二透镜组，其可包括第三透镜和第四透镜；具有正光焦度的第三透镜组，其可包括第五透镜和第六透镜，其中，第五透镜和第六透镜胶合形成胶合透镜；以及具有负光焦度的第四透镜组，其可包括第七透镜。可以通过改变第一透镜组和第二透镜组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以及第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离，以实现变焦透镜组从长焦状态向广角状态的切换。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面至第七透镜的像侧面中至少有一个非球面镜面。

在一个实施方式中，第一透镜组的有效焦距F1与第四透镜组的有效焦距F4可满足：0.5＜F1/F4＜0.9。

在一个实施方式中，第二透镜组的有效焦距F2与第三透镜组的有效焦距F3可满足：0.5＜F2/F3＜1.0。

在一个实施方式中，变焦透镜组处于长焦状态时的总有效焦距FT与变焦透镜组处于广角状态时的总有效焦距FW可满足：1.9＜FT/FW＜3。

在一个实施方式中，变焦透镜组处于长焦状态时的总有效焦距FT、变焦透镜组处于从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态时的总有效焦距FM、变焦透镜组处于广角状态时的总有效焦距FW、以及第一透镜的有效焦距f11可满足：-1.3＜(FT+FM+FW)/f11＜-0.2。

在一个实施方式中，第五透镜的有效焦距f31、第六透镜的有效焦距f32、第三透镜的有效焦距f21以及第四透镜的有效焦距f22可满足：0.6＜(f31-f32)/(f21-f22)＜1.0。

在一个实施方式中，变焦透镜组处于长焦状态时的最大视场角FOVT可满足：10°＜FOVT＜15°。

在一个实施方式中，第四透镜的物侧面的曲率半径R7与第四透镜的像侧面的曲率半径R8可满足：0.3＜(R7-R8)/(R7+R8)＜0.5。

在一个实施方式中，第三透镜在光轴上的中心厚度CT3、第四透镜在光轴上的中心厚度CT4以及第一透镜在光轴上的中心厚度CT1可满足：0.4＜(CT3+CT4)/CT1＜0.6。

在一个实施方式中，第一透镜在光轴上的中心厚度CT1与第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离T12可满足：9.0mm＜CT1+T12＜11.0mm。

在一个实施方式中，第二透镜的有效焦距f12与第一透镜的物侧面的曲率半径R1可满足：0.1＜f12/R1＜1.5。

本申请通过合理的分配光焦度以及优化光学参数，提供了一种具有连续变焦、小型化、可加工以及良好的成像质量的变焦透镜组。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本申请实施例1的变焦透镜组处于长焦状态时的结构示意图；

图2示出了根据本申请实施例1的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的结构示意图；

图3示出了根据本申请实施例1的变焦透镜组处于广角状态时的结构示意图；

图4A至图4D分别示出了实施例1的变焦透镜组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5A至图5D分别示出了实施例1的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图6A至图6D分别示出了实施例1的变焦透镜组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7示出了根据本申请实施例2的变焦透镜组处于长焦状态时的结构示意图；

图8示出了根据本申请实施例2的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的结构示意图；

图9示出了根据本申请实施例2的变焦透镜组处于广角状态时的结构示意图；

图10A至图10D分别示出了实施例2的变焦透镜组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11A至图11D分别示出了实施例2的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图12A至图12D分别示出了实施例2的变焦透镜组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13示出了根据本申请实施例3的变焦透镜组处于长焦状态时的结构示意图；

图14示出了根据本申请实施例3的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的结构示意图；

图15示出了根据本申请实施例3的变焦透镜组处于广角状态时的结构示意图；

图16A至图16D分别示出了实施例3的变焦透镜组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17A至图17D分别示出了实施例3的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图18A至图18D分别示出了实施例3的变焦透镜组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19示出了根据本申请实施例4的变焦透镜组处于长焦状态时的结构示意图；

图20示出了根据本申请实施例4的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的结构示意图；

图21示出了根据本申请实施例4的变焦透镜组处于广角状态时的结构示意图；

图22A至图22D分别示出了实施例4的变焦透镜组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23A至图23D分别示出了实施例4的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；以及

图24A至图24D分别示出了实施例4的变焦透镜组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。

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，第一透镜组也可被称作第二透镜组或第三透镜组。

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。

根据本申请示例性实施方式的变焦透镜组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、第三透镜组和第四透镜组。通过改变第一透镜组和第二透镜组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以及第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离，可以实现变焦透镜组从长焦状态向广角状态的切换。

根据本申请示例性实施方式，第一透镜组可具有负光焦度，其可包括第一透镜和第二透镜，其中，第一透镜可具有负光焦度，其物侧面可为凹面；第二透镜组可具有正光焦度，其可包括第三透镜和第四透镜；第三透镜组可具有正光焦度，其可包括第五透镜和第六透镜，其中，第五透镜和第六透镜可胶合形成胶合透镜；第四透镜组可具有负光焦度，其可包括第七透镜。这四个透镜组沿着光轴从物侧至像侧依序排列。这七片透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。

通过适当地调整变焦透镜组整体的焦距，可以使变焦透镜组具有连续变焦的特性。通过控制第一透镜和第二透镜的口径，可以使系统具有小尺寸的特性。通过控制第三透镜和第四透镜为正负焦距的组合，可以优化系统像差。通过控制第五透镜和第六透镜形成胶合透镜，可以起到优化色差的效果。通过合理分配各透镜组之间的光焦度，以及各透镜组中的各个透镜的光焦度，来控制透镜组之间的距离，使得整个系统在工作时，从长焦状态向广角状态切换时，上述四个透镜组可以通过改变相邻透镜组之间的间隔距离来实现连续变焦功能。具体变焦过程可通过如下方式实现：通过合理分配系统光焦度，当系统处于广角状态时，第一透镜组和第二透镜组构成的变焦组间距最大，第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组构成的补偿组间距最小，以使系统实现最小焦距、最大视场角的目的。当系统从广角状态向长焦状态切换时，第一透镜组和第二透镜组构成的变焦组间距缩短，第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组构成的补偿组间距拉长。长焦状态时变焦透镜组的总有效焦距与广角状态时变焦透镜组的总有效焦距的比值可以实现连续变化，以完成变焦透镜组的连续变焦过程。第一透镜可以是棱镜，用于折转光路，实现潜望式连续变焦的效果。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：0.5＜F1/F4＜0.9，其中，F1是第一透镜组的有效焦距，F4是第四透镜组的有效焦距。满足0.5＜F1/F4＜0.9，可以合理地控制第一透镜组和第四透镜组的光焦度的贡献范围，同时可以合理地控制第一透镜组和第四透镜组的球差贡献率。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：0.5＜F2/F3＜1.0，其中，F2是第二透镜组的有效焦距，F3是第三透镜组的有效焦距。更具体地，F2和F3进一步可满足：0.5＜F2/F3＜0.9。满足0.5＜F2/F3＜1.0，可以控制两个透镜组像差的贡献量，有利于与后端光学透镜产生的像差进行平衡，使系统像差处于合理的范围内，进而有利于使光学成像系统具有良好的成像质量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：1.9＜FT/FW＜3，其中，FT是变焦透镜组处于长焦状态时的总有效焦距，FW是变焦透镜组处于广角状态时的总有效焦距。满足1.9＜FT/FW＜3，有利于实现光学成像系统的连续变焦的过程，使光学成像系统具有良好的成像质量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：-1.3＜(FT+FM+FW)/f11＜-0.2，其中，FT是变焦透镜组处于长焦状态时的总有效焦距，FM是变焦透镜组处于从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态时的总有效焦距，FW是变焦透镜组处于广角状态时的总有效焦距，f11是第一透镜的有效焦距。满足-1.3＜(FT+FM+FW)/f11＜-0.2，有利于使第一透镜组具有负光焦度的透镜，来与后端具有正光焦度的透镜组产生的像差进行平衡，进而获得良好的成像质量，实现高解像力的效果。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：0.6＜(f31-f32)/(f21-f22)＜1.0，其中，f31是第五透镜的有效焦距，f32是第六透镜的有效焦距，f21是第三透镜的有效焦距，f22是第四透镜的有效焦距。满足0.6＜(f31-f32)/(f21-f22)＜1.0，既可以保证光学系统具有优良的像质，也可以保证系统具有良好的加工性。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：10°＜FOVT＜15°，其中，FOVT是变焦透镜组处于长焦状态时的最大视场角。更具体地，FOVT进一步可满足：10°＜FOVT＜12°。满足10°＜FOVT＜15°，有利于实现摄像镜头的长焦特性。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：0.3＜(R7-R8)/(R7+R8)＜0.5，其中，R7是第四透镜的物侧面的曲率半径，R8是第四透镜的像侧面的曲率半径。满足0.3＜(R7-R8)/(R7+R8)＜0.5，可以有效地约束第四透镜的形状，进而有效地控制第四透镜的物侧面和像侧面的像差贡献率，来有效地平衡系统与孔径带相关的像差，进而有效的提升系统的成像质量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：0.4＜(CT3+CT4)/CT1＜0.6，其中，CT3是第三透镜在光轴上的中心厚度，CT4是第四透镜在光轴上的中心厚度，CT1是第一透镜在光轴上的中心厚度。满足0.4＜(CT3+CT4)/CT1＜0.6，可以使变焦透镜组具有良好的加工性能。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：9.0mm＜CT1+T12＜11.0mm，其中，CT1是第一透镜在光轴上的中心厚度，T12是第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离。更具体地，CT1和T12进一步可满足：10mm＜CT1+T12＜11.0mm。满足9.0mm＜CT1+T12＜11.0mm，可以使变焦透镜组具有良好的加工性能。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组可满足：0.1＜f12/R1＜1.5，其中，f12是第二透镜的有效焦距，R1是第一透镜的物侧面的曲率半径。满足0.1＜f12/R1＜1.5，可以有效地约束第一透镜的物侧面的像差贡献率，来有效地平衡系统与孔径带相关的像差，进而有效的提升系统的成像质量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦透镜组还包括设置在第一透镜组与第二透镜组之间的光阑。可选地，上述变焦透镜组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。

本申请提出了一种具有连续变焦、小型化、高成像质量等特性的变焦透镜组。根据本申请的上述实施方式的变焦透镜组可采用多片镜片，例如上文所述的七片。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，可有效地汇聚入射光线、降低成像镜头的光学总长并提高成像镜头的可加工性，使得变焦透镜组更有利于生产加工。

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七透镜的像侧面中的至少一个镜面为非球面镜面。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、第六透镜和第七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、第六透镜和第七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，可改变构成变焦透镜组的透镜数量，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七个透镜为例进行了描述，但是该变焦透镜组不限于包括七个透镜。如果需要，该变焦透镜组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透镜组的具体实施例。

实施例1

以下参照图1至图6D描述根据本申请实施例1的变焦透镜组。图1示出了根据本申请实施例1的变焦透镜组处于长焦状态时的结构示意图。图2示出了根据本申请实施例1的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的结构示意图。图3示出了根据本申请实施例1的变焦透镜组处于广角状态时的结构示意图。

如图1-图3所示，变焦透镜组由物侧至像侧依序包括：第一透镜组G1(第一透镜E1和第二透镜E2)、第二透镜组G2(第三透镜E3和第四透镜E4)、第三透镜组G3(第五透镜E5和第六透镜E6)、第四透镜组G4(第七透镜E7)、滤光片E8和成像面S16。

第一透镜E1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凸面。第二透镜E2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五透镜E5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。第六透镜E6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凹面。第七透镜E7的物侧面S12为凹面，像侧面S13为凸面。滤光片E8具有物侧面S14和像侧面S15。来自物体的光依序穿过各表面S1至S15并最终成像在成像面S16上。

表1示出了实施例1的变焦透镜组的基本参数表，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

表1

在本示例中，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离D4(即，第二透镜E2的像侧面至第三透镜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D8(即，第四透镜E4的像侧面至第五透镜E5的物侧面在光轴上的间隔距离)以及第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离D11(即，第六透镜E6的像侧面至第七透镜E7的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦透镜组从长焦状态切换为广角状态或者从广角状态切换为长焦状态。变焦透镜组的总有效焦距f、光圈值Fno、最大视场角FOV、变焦透镜组的总长度TTL(即，从第一透镜E1的物侧面S1至变焦透镜组的成像面S16在光轴上的距离)以及变焦透镜组的成像面S16上有效像素区域的对角线长的一半ImgH随着变焦透镜组从长焦状态切换为广角状态或者从广角状态切换为长焦状态而变化。

表2示出了实施例1的在变焦透镜组的不同状态下的各项参数表，其中，f、TTL、ImgH、D4、D8和D11的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

各项参数	长焦状态	中间状态	广角状态
				f	29.90	21.94	15.17
Fno	3.81	3.34	2.77
				FOV	10.4	14.2	20.6
TTL	45.00	45.00	45.00
				ImgH	2.72	2.72	2.72
D4	0.03	4.11	9.29
				D8	5.11	4.14	0.57
D11	5.08	1.96	0.35

表2

在实施例1中，第四透镜E4的物侧面S7和像侧面S8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S7和S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄和A₁₆。

表3

图4A、图5A、图6A分别示出了实施例1的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角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4B、图5B、图6B分别示出了实施例1的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及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4C、图5C、图6C分别示出了实施例1的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角状态时的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图4D、图5D、图6D分别示出了实施例1的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角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4A至图6D可知，实施例1所给出的变焦透镜组在各个状态下均能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图7至图12D描述根据本申请实施例2的变焦透镜组。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7示出了根据本申请实施例2的变焦透镜组处于长焦状态时的结构示意图。图8示出了根据本申请实施例2的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的结构示意图。图9示出了根据本申请实施例2的变焦透镜组处于广角状态时的结构示意图。

如图7-图9所示，变焦透镜组由物侧至像侧依序包括：第一透镜组G1(第一透镜E1和第二透镜E2)、第二透镜组G2(第三透镜E3和第四透镜E4)、第三透镜组G3(第五透镜E5和第六透镜E6)、第四透镜组G4(第七透镜E7)、滤光片E8和成像面S16。

第一透镜E1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凸面。第二透镜E2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五透镜E5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。第六透镜E6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凹面。第七透镜E7的物侧面S12为凹面，像侧面S13为凸面。滤光片E8具有物侧面S14和像侧面S15。来自物体的光依序穿过各表面S1至S15并最终成像在成像面S16上。

表4示出了实施例2的变焦透镜组的基本参数表，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

表4

在本示例中，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离D4、第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离D8以及第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离D11来实现变焦透镜组从长焦状态切换为广角状态或者从广角状态切换为长焦状态。变焦透镜组的总有效焦距f、光圈值Fno、最大视场角FOV、变焦透镜组的总长度TTL以及变焦透镜组的成像面S16上有效像素区域的对角线长的一半ImgH随着变焦透镜组从长焦状态切换为广角状态或者从广角状态切换为长焦状态而变化。

表5示出了实施例2的在变焦透镜组的不同状态下的各项参数表，其中，f、TTL、ImgH、D4、D8和D11的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

各项参数	长焦状态	中间状态	广角状态
				f	28.02	16.37	12.25
Fno	3.81	3.34	2.77
				FOV	11.1	19.1	25.7
TTL	45.00	45.00	45.00
				ImgH	2.72	2.72	2.72
D4	0.03	6.88	10.75
				D8	5.77	3.70	0.54
D11	5.76	0.98	0.27

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。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S7

-2.3900E-03

6.8623E-05

-1.3503E-06

6.4360E-09

-2.7500E-10

5.5339E-12

-3.1488E-13

S8

-1.9200E-03

9.1762E-05

-3.0886E-07

-9.8462E-09

5.5977E-10

-9.2928E-12

5.1821E-13

表6

图10A、11A、12A分别示出了实施例2的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角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10B、11B、12B分别示出了实施例2的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及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10C、11C、12C分别示出了实施例2的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角状态时的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图10D、11D、12D分别示出了实施例2的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角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10A至图12D可知，实施例2所给出的变焦透镜组在各个状态下均能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图13至图18D描述根据本申请实施例3的变焦透镜组。图13示出了根据本申请实施例3的变焦透镜组处于长焦状态时的结构示意图。图14示出了根据本申请实施例3的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的结构示意图。图15示出了根据本申请实施例3的变焦透镜组处于广角状态时的结构示意图。

如图13-图15所示，变焦透镜组由物侧至像侧依序包括：第一透镜组G1(第一透镜E1和第二透镜E2)、第二透镜组G2(第三透镜E3和第四透镜E4)、第三透镜组G3(第五透镜E5和第六透镜E6)、第四透镜组G4(第七透镜E7)、滤光片E8和成像面S16。

第一透镜E1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面。第二透镜E2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五透镜E5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。第六透镜E6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凹面。第七透镜E7的物侧面S12为凹面，像侧面S13为凹面。滤光片E8具有物侧面S14和像侧面S15。来自物体的光依序穿过各表面S1至S15并最终成像在成像面S16上。

表7示出了实施例3的变焦透镜组的基本参数表，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

表7

在本示例中，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离D4、第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离D8以及第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离D11来实现变焦透镜组从长焦状态切换为广角状态或者从广角状态切换为长焦状态。变焦透镜组的总有效焦距f、光圈值Fno、最大视场角FOV、变焦透镜组的总长度TTL以及变焦透镜组的成像面S16上有效像素区域的对角线长的一半ImgH随着变焦透镜组从长焦状态切换为广角状态或者从广角状态切换为长焦状态而变化。

表8示出了实施例3的在变焦透镜组的不同状态下的各项参数表，其中，f、TTL、ImgH、D4、D8和D11的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

各项参数	长焦状态	中间状态	广角状态
				f	29.90	21.94	14.97
Fno	3.81	3.34	2.77
				FOV	10.4	14.2	20.9
TTL	45.00	45.00	45.00
				ImgH	2.72	2.72	2.72
D4	0.03	4.07	9.27
				D8	5.48	4.31	0.55
D11	4.61	1.74	0.30

表8

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。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S7

-2.2700E-03

6.4089E-05

-1.2382E-06

5.9809E-09

-2.1424E-10

3.6939E-12

-2.1899E-13

S8

-1.7900E-03

8.6324E-05

-5.2203E-07

-1.1815E-09

1.3198E-10

6.4118E-12

0.0000E+00

表9

图16A、17A、18A分别示出了实施例3的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角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16B、17B、18B分别示出了实施例3的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及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16C、17C、18C分别示出了实施例3的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角状态时的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图16D、17D、18D分别示出了实施例3的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角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16A至图18D可知，实施例3所给出的变焦透镜组在各个状态下均能够实现良好的成像品质。

实施例4

以下参照图19至图24D描述根据本申请实施例4的变焦透镜组。图19示出了根据本申请实施例4的变焦透镜组处于长焦状态时的结构示意图。图20示出了根据本申请实施例4的变焦透镜组在从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态的结构示意图。图21示出了根据本申请实施例4的变焦透镜组处于广角状态时的结构示意图。

如图19-图21所示，变焦透镜组由物侧至像侧依序包括：第一透镜组G1(第一透镜E1和第二透镜E2)、第二透镜组G2(第三透镜E3和第四透镜E4)、第三透镜组G3(第五透镜E5和第六透镜E6)、第四透镜组G4(第七透镜E7)、滤光片E8和成像面S16。

第一透镜E1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凸面。第二透镜E2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凸面。第三透镜E3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五透镜E5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。第六透镜E6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凹面。第七透镜E7的物侧面S12为凸面，像侧面S13为凹面。滤光片E8具有物侧面S14和像侧面S15。来自物体的光依序穿过各表面S1至S15并最终成像在成像面S16上。

表10示出了实施例4的变焦透镜组的基本参数表，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

表10

在本示例中，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离D4、第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离D8以及第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离D11来实现变焦透镜组从长焦状态切换为广角状态或者从广角状态切换为长焦状态。变焦透镜组的总有效焦距f、光圈值Fno、最大视场角FOV、变焦透镜组的总长度TTL以及变焦透镜组的成像面S16上有效像素区域的对角线长的一半ImgH随着变焦透镜组从长焦状态切换为广角状态或者从广角状态切换为长焦状态而变化。

表11示出了实施例4的在变焦透镜组的不同状态下的各项参数表，其中，f、TTL、ImgH、D4、D8和D11的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

各项参数	长焦状态	中间状态	广角状态
				f	27.18	15.71	9.09
Fno	3.81	2.85	1.96
				FOV	10.9	19.2	34.2
TTL	45.00	45.00	45.00
				ImgH	2.72	2.72	2.72
D4	0.03	5.20	12.28
				D8	2.34	5.25	0.86
D11	10.77	2.70	0.00

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

S7

-2.3600E-03

6.2320E-05

-1.1313E-06

4.4893E-09

-5.8635E-11

-6.0481E-12

1.8487E-13

-5.9618E-15

0.0000E+00

S8

-1.8800E-03

8.1984E-05

5.1453E-07

-2.6891E-08

9.2734E-11

6.7969E-11

-4.2829E-12

1.5966E-13

-2.2922E-15

表12

图22A、23A、24A分别示出了实施例4的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角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22B、23B、24B分别示出了实施例4的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及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22C、23C、24C分别示出了实施例4的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角状态时的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图22D、23D、24D分别示出了实施例4的变焦透镜组处于长焦状态、中间状态及广角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22A至图24D可知，实施例4所给出的变焦透镜组在各个状态下均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13中所示的关系。

表13

本申请还提供一种成像装置，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成像设备，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透镜组。

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 (11)

1.变焦透镜组，其特征在于，沿着光轴由物侧至像侧依序包括：

具有负光焦度的第一透镜组，其包括第一透镜和第二透镜，其中，所述第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面；

具有正光焦度的第二透镜组，其包括第三透镜和第四透镜；

具有正光焦度的第三透镜组，其包括第五透镜和第六透镜，其中，所述第五透镜和所述第六透镜胶合形成胶合透镜；以及

具有负光焦度的第四透镜组，其包括第七透镜；

改变所述第一透镜组和所述第二透镜组在所述光轴上的间隔距离、所述第二透镜组和所述第三透镜组在所述光轴上的间隔距离以及所述第三透镜组和所述第四透镜组在所述光轴上的间隔距离，以实现所述变焦透镜组从长焦状态向广角状态的切换。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述第一透镜组的有效焦距F1与所述第四透镜组的有效焦距F4满足：0.5＜F1/F4＜0.9。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述第二透镜组的有效焦距F2与所述第三透镜组的有效焦距F3满足：0.5＜F2/F3＜1.0。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述变焦透镜组处于长焦状态时的总有效焦距FT与所述变焦透镜组处于广角状态时的总有效焦距FW满足：1.9＜FT/FW＜3。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述变焦透镜组处于长焦状态时的总有效焦距FT、所述变焦透镜组处于从长焦状态切换到广角状态的过程中的中间状态时的总有效焦距FM、所述变焦透镜组处于广角状态时的总有效焦距FW、以及所述第一透镜的有效焦距f11满足：-1.3＜(FT+FM+FW)/f11＜-0.2。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述第五透镜的有效焦距f31、所述第六透镜的有效焦距f32、所述第三透镜的有效焦距f21以及所述第四透镜的有效焦距f22满足：0.6＜(f31-f32)/(f21-f22)＜1.0。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述变焦透镜组处于长焦状态时的最大视场角FOVT满足：10°＜FOVT＜15°。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述第四透镜的物侧面的曲率半径R7与所述第四透镜的像侧面的曲率半径R8满足：0.3＜(R7-R8)/(R7+R8)＜0.5。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度CT3、所述第四透镜在所述光轴上的中心厚度CT4以及所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1满足：0.4＜(CT3+CT4)/CT1＜0.6。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度CT1与所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的间隔距离T12满足：9.0mm＜CT1+T12＜11.0mm。

11.根据权利要求1所述的变焦透镜组，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f12与所述第一透镜的物侧面的曲率半径R1满足：0.1＜f12/R1＜1.5。

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