CN215769187U

CN215769187U - 变焦镜头组

Info

Publication number: CN215769187U
Application number: CN202121894846.6U
Authority: CN
Inventors: 吴琪; 戴付建; 赵烈烽
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2031-08-13

Abstract

本申请公开了一种变焦镜头组，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；具有正光焦度的第二透镜组，其包括第三透镜、第四透镜以及第五透镜；具有负光焦度的第三透镜组，其包括第六透镜和第七透镜；通过改变第二透镜组和第三透镜组在光轴上的位置，使变焦镜头组在长焦状态与广角状态之间进行连续变焦；以及第一透镜组的有效焦距FG1、第二透镜组的有效焦距FG2以及第三透镜组的有效焦距FG3满足：1.2＜FG2/(FG3‑FG1)＜1.8。

Description

变焦镜头组

技术领域

本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种变焦镜头组。

背景技术

随着社会的发展以及光学技术的不断进步，手机等便携式电子产品镜头的发展也在突飞猛进。如今，手机镜头的种类已经不仅仅局限于广角、长焦、大光圈、大像面等常规设计，连续变焦等新技术也在逐步的开发。

目前，市场上为实现镜头的变焦功能，通常采用的解决方案为“接力棒”式变焦，即通过“广角镜头、标准镜头和长焦镜头”三颗镜头的切换使用来模拟变焦效果。但这种通过切换镜头实现的变焦方式，会严重影响像素质量，容易造成像素损失。随着用户体验的不断提升，这种严重损失像素的方案将很难被用户所接受。

实用新型内容

本申请一方面提供了这样一种变焦镜头组，该变焦镜头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，其包括第一透镜和第二透镜；具有正光焦度的第二透镜组，其包括第三透镜、第四透镜以及第五透镜；具有负光焦度的第三透镜组，其包括第六透镜和第七透镜；通过改变第二透镜组和第三透镜组在光轴上的位置，使变焦镜头组在长焦状态与广角状态之间进行连续变焦；以及第一透镜组的有效焦距FG1、第二透镜组的有效焦距FG2以及第三透镜组的有效焦距FG3可满足：1.2＜FG2/(FG3-FG1)＜1.8。

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的至少一个镜面是非球面镜面。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面的曲率半径R1、第一透镜的像侧面的曲率半径R2以及第一透镜的有效焦距f1可满足：2.0＜(R1-R2)/f1＜3.0。

在一个实施方式中，第三透镜的有效焦距f3、第四透镜的有效焦距f4以及第五透镜的有效焦距f5可满足：1.0＜(f3-f4)/f5＜1.6。

在一个实施方式中，第四透镜的像侧面的曲率半径R8、五透镜的物侧面的曲率半径R9、第三透镜的物侧面的曲率半径R5以及第三透镜的像侧面的曲率半径R6可满足：1.3＜(R8+R9)/(R5-R6)＜1.7。

在一个实施方式中，第六透镜的有效焦距f6、第七透镜的有效焦距f7以及变焦镜头组处于长焦状态时的总有效焦距FT可满足：0.7＜(f6+f7)/FT＜1.2。

在一个实施方式中，变焦镜头组还具有介于广角状态与长焦状态之间的中间状态，第一透镜的有效焦距f1、第二透镜的有效焦距f2以及变焦镜头组处于中间状态时的总有效焦距FM可满足：1.5＜(f1+f2)/FM＜2.5。

在一个实施方式中，第二透镜的有效焦距f2、第二透镜的物侧面的曲率半径R3以及第二透镜的像侧面的曲率半径R4可满足：3.2＜f2/(R3+R4)＜4.2。

在一个实施方式中，变焦镜头组处于广角状态时的最大视场角FOVW可满足：0.7＜tan(FOVW)＜1.2。

在一个实施方式中，变焦镜头组处于长焦状态时的总有效焦距FT、变焦镜头组处于广角状态时的总有效焦距FW以及变焦镜头组的成像面上有效像素区域的对角线长的一半ImgH可满足：8mm＜ImgH×FT/FW＜12mm。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面至变焦镜头组的成像面在光轴上的距离TTL与第一透镜至第七透镜在光轴上的中心厚度的总和∑CT可满足：2.5＜TTL/∑CT＜3.0。

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、小型化以及良好的成像质量中至少之一的变焦镜头组。

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的变焦镜头组处于广角状态时的结构示意图；

图2示出了根据本申请实施例1的变焦镜头组处于中间状态时的结构示意图；

图3示出了根据本申请实施例1的变焦镜头组处于长焦状态时的结构示意图；

图4A至图4D分别示出了实施例1的变焦镜头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5A至图5D分别示出了实施例1的变焦镜头组处于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6A至图6D分别示出了实施例1的变焦镜头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7示出了根据本申请实施例2的变焦镜头组处于广角状态时的结构示意图；

图8示出了根据本申请实施例2的变焦镜头组处于中间状态时的结构示意图；

图9示出了根据本申请实施例2的变焦镜头组处于长焦状态时的结构示意图；

图10A至图10D分别示出了实施例2的变焦镜头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11A至图11D分别示出了实施例2的变焦镜头组处于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12A至图12D分别示出了实施例2的变焦镜头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13示出了根据本申请实施例3的变焦镜头组处于广角状态时的结构示意图；

图14示出了根据本申请实施例3的变焦镜头组处于中间状态时的结构示意图；

图15示出了根据本申请实施例3的变焦镜头组处于长焦状态时的结构示意图；

图16A至图16D分别示出了实施例3的变焦镜头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17A至图17D分别示出了实施例3的变焦镜头组处于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18A至图18D分别示出了实施例3的变焦镜头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19示出了根据本申请实施例4的变焦镜头组处于广角状态时的结构示意图；

图20示出了根据本申请实施例4的变焦镜头组处于中间状态时的结构示意图；

图21示出了根据本申请实施例4的变焦镜头组处于长焦状态时的结构示意图；

图22A至图22D分别示出了实施例4的变焦镜头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23A至图23D分别示出了实施例4的变焦镜头组处于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24A至图24D分别示出了实施例4的变焦镜头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。

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。

根据本申请示例性实施方式的变焦镜头组可包括三个具有光焦度的透镜组，分别是第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组。该三个透镜组包括七片具有光焦度的透镜，具体地，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；以及第三透镜组包括第六透镜和第七透镜。这七片透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。

在示例性实施方式中，可通过改变第二透镜组和第三透镜组在光轴上的位置，使变焦镜头组在长焦状态与广角状态之间进行连续变焦。具体地，可以通过改变第二透镜组和第三透镜组在光轴上的位置，即可以通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的空气间隔、第二透镜组和第三透镜组在光轴上的空气间隔以及第三透镜组至成像面在光轴上的空气间隔，以实现变焦镜头组的连续变焦。示例性地，第二透镜组可主要用于实现变焦功能，第三透镜组可主要用于实现补偿功能。具体地，在第二透镜组移动时，变焦镜头组的总有效焦距发生变化，从而使得到达成像面上的光线容易产生额外的光程差，进而造成像质的降低，此时，通过同步调整第三透镜组在光轴上的位置，可以补偿由第二透镜组引起的光程差，进而可以维持像质的稳定。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组还包括设置在第一透镜组和第二透镜组之间的光阑，具体地，光阑可设置在第二透镜和第三透镜之间。变焦镜头组在实现变焦的过程中，光阑沿光轴方向是可移动的。

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。第一透镜组至第三透镜组的这种光焦度的分配，既可以校正像差，又可以有效地控制第一透镜组至第三透镜组中任意两透镜组之间相对位移的变化量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：8mm＜ImgH×FT/FW＜12mm，其中，FT是变焦镜头组处于长焦状态时的总有效焦距，FW是变焦镜头组处于广角状态时的总有效焦距，ImgH是变焦镜头组的成像面上有效像素区域的对角线长的一半。更具体地，ImgH、FT和FW进一步可满足：8mm＜ImgH×FT/FW＜9.5mm。满足8mm＜ImgH×FT/FW＜12mm，有利于合理配置各透镜组的光焦度，提高成像质量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：2.0＜(R1-R2)/f1＜3.0，其中，R1是第一透镜的物侧面的曲率半径，R2是第一透镜的像侧面的曲率半径，f1是第一透镜的有效焦距。更具体地，R1、R2和f1进一步可满足：2.1＜(R1-R2)/f1＜2.7。满足2.0＜(R1-R2)/f1＜3.0，有利于合理调整第一透镜对变焦镜头组的像差贡献量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：1.0＜(f3-f4)/f5＜1.6，其中，f3是第三透镜的有效焦距，f4是第四透镜的有效焦距，f5是第五透镜的有效焦距。更具体地，f3、f4和f5进一步可满足：1.2＜(f3-f4)/f5＜1.5。满足1.0＜(f3-f4)/f5＜1.6，有利于合理分配各透镜的光焦度，以减小像差。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：1.3＜(R8+R9)/(R5-R6)＜1.7，其中，R8是第四透镜的像侧面的曲率半径，R9是五透镜的物侧面的曲率半径，R5是第三透镜的物侧面的曲率半径，R6是第三透镜的像侧面的曲率半径。更具体地，R8、R9、R5和R6进一步可满足：1.3＜(R8+R9)/(R5-R6)＜1.6。满足1.3＜(R8+R9)/(R5-R6)＜1.7，有利于合理调整第三透镜、第四透镜和第五透镜对变焦镜头组的像差贡献量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：0.7＜(f6+f7)/FT＜1.2，其中，f6是第六透镜的有效焦距，f7是第七透镜的有效焦距，FT是变焦镜头组处于长焦状态时的总有效焦距。满足0.7＜(f6+f7)/FT＜1.2，可以合理地控制长焦状态下第六透镜和第七透镜的光焦度的配置，以减小像差。

在示例性实施方式中，变焦镜头组还具有介于广角状态与长焦状态之间的中间状态，根据本申请的变焦镜头组可满足：1.5＜(f1+f2)/FM＜2.5，其中，f1是第一透镜的有效焦距，f2是第二透镜的有效焦距，FM是变焦镜头组处于中间状态时的总有效焦距。更具体地，f1、f2和FM进一步可满足：1.6＜(f1+f2)/FM＜2.2。满足1.5＜(f1+f2)/FM＜2.5，有利于减小像差。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：3.2＜f2/(R3+R4)＜4.2，其中，f2是第二透镜的有效焦距，R3是第二透镜的物侧面的曲率半径，R4是第二透镜的像侧面的曲率半径。满足3.2＜f2/(R3+R4)＜4.2，有利于合理调整第二透镜对变焦镜头组的像差贡献量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：0.7＜tan(FOVW)＜1.2，其中，FOVW是变焦镜头组处于广角状态时的最大视场角。更具体地，FOVW进一步可满足：0.7＜tan(FOVW)＜1.0。满足0.7＜tan(FOVW)＜1.2，有利于合理控制变焦镜头组处于广角状态时的最大视场角的范围。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：1.2＜FG2/(FG3-FG1)＜1.8，其中，FG1是第一透镜组的有效焦距，FG2是第二透镜组的有效焦距，FG3是第三透镜组的有效焦距。满足1.2＜FG2/(FG3-FG1)＜1.8，有利于合理配置各透镜组的光焦度，以减小像差。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头组可满足：2.5＜TTL/∑CT＜3.0，其中，TTL是第一透镜的物侧面至变焦镜头组的成像面在光轴上的距离，∑CT是第一透镜至第七透镜在光轴上的中心厚度的总和。更具体地，TTL和∑CT进一步可满足：2.6＜TTL/∑CT＜3.0。满足2.5＜TTL/∑CT＜3.0，有利于各透镜的空间分布。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头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。根据本申请的上述实施方式的变焦镜头组可采用多片镜片，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，使得变焦镜头组更有利于生产加工。本申请提供了一种具有连续变焦、小型化、高成像质量等特性的变焦镜头组。本申请提供的变焦镜头组在一定范围内可以通过变换焦距来实现不同宽窄的视场角、不同大小的影像以及拍摄不同范围的景物。该变焦镜头组可通过不同透镜组之间的相互运动来改变焦距，从而有利于拍出不损失像素的图片。

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，可改变构成变焦镜头组的透镜数量，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，但是该变焦镜头组不限于包括七个透镜。如果需要，该变焦镜头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镜头组的具体实施例。

实施例1

以下参照图1至图6D描述根据本申请实施例1的变焦镜头组。图1示出了根据本申请实施例1的变焦镜头组处于广角状态时的结构示意图。图2示出了根据本申请实施例1的变焦镜头组处于中间状态时的结构示意图。图3示出了根据本申请实施例1的变焦镜头组处于长焦状态时的结构示意图。

如图1至图3所示，变焦镜头组由物侧至像侧依序包括：第一透镜组G1、光阑STO、第二透镜组G2、第三透镜组G3、滤光片E8和成像面S17，其中第一透镜组G1包括第一透镜E1和第二透镜E2，第二透镜组G2包括第三透镜E3、第四透镜E4和第五透镜E5，第三透镜组G3包括第六透镜E6和第七透镜E7。

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。滤光片E8具有物侧面S15和像侧面S16。来自物体的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面S17上。

表1示出了实施例1的变焦镜头组的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。

表1

在本示例中，通过改变第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔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)、第五透镜和第六透镜在光轴上的空气间隔D11(即，第五透镜E5的像侧面至第六透镜E6的物侧面在光轴上的间隔距离)以及第七透镜和滤光片在光轴上的空气间隔D15(即，第七透镜E7的像侧面至滤光片E8的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦镜头组在广角状态、中间状态以及长焦状态之间的切换。

表2示出了实施例1的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的变焦镜头组的的具体参数值，其中，f、TTL、ImgH、D4、D11以及D15的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)，Fno为变焦镜头组的光圈值。

各项参数	广角状态	中间状态	长焦状态
				f(mm)	12.01	19.22	24.03
Fno	2.43	3.35	3.83
				FOV(°)	39.33	24.76	19.80
TTL(mm)	25.30	25.30	25.30
				ImgH(mm)	4.20	4.20	4.20
D4(mm)	7.66	3.81	1.76
				D11(mm)	3.16	1.95	2.16
D15(mm)	0.51	5.57	7.41

表2

在本示例中，变焦镜头组可在12.01mm-24.03mm焦距范围内实现连续变焦。

在实施例1中，第一透镜E1至第七透镜E7中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3-1和表3-2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1-S14的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈、A₂₀、A₂₂、A₂₄、A₂₆、A₂₈和A₃₀。

表3-1

面号

A18

A20

A22

A24

A26

A28

A30

S1

3.3770E-08

-1.4902E-09

3.7498E-11

-4.0834E-13

0.0000E+00

S2

3.6840E-06

-3.4439E-07

2.2578E-08

-9.8198E-10

2.5374E-11

-2.9411E-13

0.0000E+00

S3

3.8259E-06

-3.7888E-07

2.6986E-08

-1.3369E-09

4.3457E-11

-8.2825E-13

6.9814E-15

S4

2.2248E-06

-2.5899E-07

2.1455E-08

-1.2212E-09

4.4936E-11

-9.4894E-13

8.5363E-15

S5

1.8514E-09

-3.5039E-11

0.0000E+00

S6

-2.1079E-09

4.0034E-11

0.0000E+00

S7

5.9483E-08

8.3433E-08

-1.7914E-08

1.9007E-09

-1.1585E-10

3.8764E-12

-5.5371E-14

S8

8.5554E-06

-1.3214E-06

1.4423E-07

-1.0933E-08

5.4903E-10

-1.6453E-11

2.2301E-13

S9

-3.9903E-05

7.3078E-06

-9.4787E-07

8.4822E-08

-4.9743E-09

1.7187E-10

-2.6500E-12

S10

5.9650E-07

5.1089E-07

-1.5194E-07

2.1707E-08

-1.7801E-09

8.0408E-11

-1.5579E-12

S11

5.6270E-05

-1.0784E-05

1.4856E-06

-1.4318E-07

9.1584E-09

-3.4911E-10

6.0011E-12

S12

1.3872E-05

-2.3756E-06

2.7846E-07

-2.1252E-08

9.5226E-10

-1.9032E-11

0.0000E+00

S13

7.2007E-05

-1.3316E-05

1.7812E-06

-1.6832E-07

1.0682E-08

-4.0908E-10

7.1456E-12

S14

-3.1821E-06

5.4417E-07

-6.7174E-08

5.7734E-09

-3.2613E-10

1.0853E-11

-1.6095E-13

表3-2

图4A、5A和6A分别示出了实施例1的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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4B、5B和6B分别示出了实施例1的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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4C、5C和6C分别示出了实施例1的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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4D、5D和6D分别示出了实施例1的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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4A至图6D可知，实施例1所给出的变焦镜头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的变焦镜头组。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的变焦镜头组处于广角状态时的结构示意图。图8示出了根据本申请实施例2的变焦镜头组处于中间状态时的结构示意图。图9示出了根据本申请实施例2的变焦镜头组处于长焦状态时的结构示意图。

如图7至图9所示，变焦镜头组由物侧至像侧依序包括：第一透镜组G1、光阑STO、第二透镜组G2、第三透镜组G3、滤光片E8和成像面S17，其中第一透镜组G1包括第一透镜E1和第二透镜E2，第二透镜组G2包括第三透镜E3、第四透镜E4和第五透镜E5，第三透镜组G3包括第六透镜E6和第七透镜E7。

在本示例中，通过改变第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔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)、第五透镜和第六透镜在光轴上的空气间隔D11(即，第五透镜E5的像侧面至第六透镜E6的物侧面在光轴上的间隔距离)以及第七透镜和滤光片在光轴上的空气间隔D15(即，第七透镜E7的像侧面至滤光片E8的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦镜头组在广角状态、中间状态以及长焦状态之间的切换。在本示例中，变焦镜头组可在11.81mm-24.04mm焦距范围内实现连续变焦。

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

表4

表5示出了实施例2的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的变焦镜头组的的具体参数值，其中，f、TTL、ImgH、D4、D11以及D15的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)，Fno为变焦镜头组的光圈值。

各项参数	广角状态	中间状态	长焦状态
				f(mm)	11.81	19.21	24.04
Fno	2.39	3.33	3.81
				FOV(°)	39.94	24.70	19.77
TTL(mm)	25.34	25.34	25.34
				ImgH(mm)	4.20	4.20	4.20
D4(mm)	7.86	3.77	1.66
				D11(mm)	3.37	1.95	2.07
D15(mm)	1.24	6.76	8.75

表5

表6-1和表6-2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

S1

2.6911E-03

1.5929E-04

-4.0866E-04

1.7508E-04

-4.2853E-05

6.7406E-06

-7.0243E-07

S2

7.6078E-03

3.9656E-03

-4.8863E-03

2.5777E-03

-8.7975E-04

2.1450E-04

-3.8737E-05

S3

-3.2147E-03

5.7161E-03

-4.7103E-03

2.2560E-03

-7.2325E-04

1.6338E-04

-2.6195E-05

S4

-4.1091E-03

2.6538E-03

-1.9366E-03

1.0174E-03

-3.9829E-04

1.1704E-04

-2.5655E-05

S5

-3.3056E-04

3.9434E-04

-1.4524E-04

3.7063E-05

-6.5121E-06

7.6929E-07

-5.8159E-08

S6

-4.5974E-03

2.7990E-03

-8.0285E-04

1.4527E-04

-1.6609E-05

1.1290E-06

-3.9215E-08

S7

-1.6717E-02

7.5809E-03

-2.4975E-03

6.3261E-04

-1.4846E-04

3.2070E-05

-4.9479E-06

S8

-1.7542E-02

9.2481E-03

-3.9059E-03

1.6764E-03

-7.6058E-04

2.9397E-04

-8.4969E-05

S9

-5.1896E-03

3.6426E-03

-1.4501E-04

-8.6529E-04

6.9293E-04

-3.4044E-04

1.2011E-04

S10

1.7588E-03

1.5643E-03

-9.5063E-04

1.1092E-03

-1.0336E-03

6.2158E-04

-2.4983E-04

S11

2.0070E-03

5.9493E-04

-8.5736E-04

9.2212E-04

-6.9492E-04

3.7501E-04

-1.4755E-04

S12

-3.7366E-03

-6.2556E-05

2.9537E-03

-2.5900E-03

9.9751E-04

-4.6257E-05

-1.3332E-04

S13

-2.6470E-02

4.4507E-03

1.5244E-04

1.5084E-03

-3.4452E-03

3.0434E-03

-1.5799E-03

S14

-1.5256E-02

4.5313E-04

3.9882E-03

-4.1564E-03

2.4884E-03

-1.0034E-03

2.8583E-04

表6-1

面号

A18

A20

A22

A24

A26

A28

A30

S1

4.8266E-08

-2.1034E-09

5.2686E-11

-5.7759E-13

0.0000E+00

S2

5.2107E-06

-5.1438E-07

3.6044E-08

-1.6904E-09

4.7413E-11

-5.9979E-13

0.0000E+00

S3

2.8830E-06

-1.9413E-07

4.2561E-09

5.0731E-10

-5.2639E-11

2.0912E-12

-3.2358E-14

S4

4.1509E-06

-4.8932E-07

4.1227E-08

-2.4045E-09

9.1704E-11

-2.0438E-12

2.0012E-14

S5

2.5104E-09

-4.6950E-11

0.0000E+00

S6

3.5148E-10

9.2865E-12

0.0000E+00

S7

2.8542E-07

6.1691E-08

-1.6904E-08

1.9381E-09

-1.2401E-10

4.3240E-12

-6.4363E-14

S8

1.7716E-05

-2.6426E-06

2.7935E-07

-2.0448E-08

9.8644E-10

-2.8229E-11

3.6317E-13

S9

-3.1108E-05

5.8698E-06

-7.9224E-07

7.4176E-08

-4.5646E-09

1.6579E-10

-2.6908E-12

S10

6.9404E-05

-1.3539E-05

1.8520E-06

-1.7407E-07

1.0708E-08

-3.8813E-10

6.2818E-12

S11

4.2714E-05

-9.0723E-06

1.3927E-06

-1.4996E-07

1.0719E-08

-4.5584E-10

8.7162E-12

S12

6.7860E-05

-1.7587E-05

2.7709E-06

-2.6780E-07

1.4654E-08

-3.4853E-10

0.0000E+00

S13

5.4014E-04

-1.2673E-04

2.0582E-05

-2.2769E-06

1.6378E-07

-6.9040E-09

1.2931E-10

S14

-5.8585E-05

8.6654E-06

-9.1555E-07

6.7297E-08

-3.2651E-09

9.3887E-11

-1.2105E-12

表6-2

图10A、11A和12A分别示出了实施例2的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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10B、11B和12B分别示出了实施例2的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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10C、11C和12C分别示出了实施例2的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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10D、11D和12D分别示出了实施例2的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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10A至图12D可知，实施例2所给出的变焦镜头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的变焦镜头组。图13示出了根据本申请实施例3的变焦镜头组处于广角状态时的结构示意图。图14示出了根据本申请实施例3的变焦镜头组处于中间状态时的结构示意图。图15示出了根据本申请实施例3的变焦镜头组处于长焦状态时的结构示意图。

如图13至图15所示，变焦镜头组由物侧至像侧依序包括：第一透镜组G1、光阑STO、第二透镜组G2、第三透镜组G3、滤光片E8和成像面S17，其中第一透镜组G1包括第一透镜E1和第二透镜E2，第二透镜组G2包括第三透镜E3、第四透镜E4和第五透镜E5，第三透镜组G3包括第六透镜E6和第七透镜E7。

在本示例中，通过改变第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔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)、第五透镜和第六透镜在光轴上的空气间隔D11(即，第五透镜E5的像侧面至第六透镜E6的物侧面在光轴上的间隔距离)以及第七透镜和滤光片在光轴上的空气间隔D15(即，第七透镜E7的像侧面至滤光片E8的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦镜头组在广角状态、中间状态以及长焦状态之间的切换。在本示例中，变焦镜头组可在11.70mm-24.44mm焦距范围内实现连续变焦。

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

表7

表8示出了实施例3的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的变焦镜头组的的具体参数值，其中，f、TTL、ImgH、D4、D11以及D15的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)，Fno为变焦镜头组的光圈值。

各项参数	广角状态	中间状态	长焦状态
				f(mm)	11.70	19.21	24.44
Fno	2.37	3.34	3.86
				FOV(°)	41.17	25.27	19.90
TTL(mm)	25.29	25.29	25.29
				ImgH(mm)	4.30	4.30	4.30
D4(mm)	8.02	3.87	1.60
				D11(mm)	3.41	1.95	2.07
D15(mm)	1.01	6.62	8.76

表8

表9-1和表9-2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9-1

面号

A18

A20

A22

A24

A26

A28

A30

S1

1.3361E-08

-4.6443E-10

8.5398E-12

-5.7380E-14

0.0000E+00

S2

7.1923E-06

-7.4069E-07

5.3073E-08

-2.5070E-09

7.0068E-11

-8.7672E-13

0.0000E+00

S3

6.0045E-06

-5.4479E-07

3.1260E-08

-8.8018E-10

-7.9241E-12

1.2983E-12

-2.6836E-14

S4

8.2661E-06

-1.0141E-06

8.8868E-08

-5.4127E-09

2.1739E-10

-5.1702E-12

5.5092E-14

S5

1.6222E-09

-2.9848E-11

0.0000E+00

S6

3.3371E-09

-4.0829E-11

0.0000E+00

S7

1.0613E-05

-1.5064E-06

1.5334E-07

-1.0919E-08

5.1715E-10

-1.4656E-11

1.8822E-13

S8

2.0529E-05

-3.0655E-06

3.2734E-07

-2.4324E-08

1.1944E-09

-3.4841E-11

4.5729E-13

S9

-5.5461E-05

1.0237E-05

-1.3476E-06

1.2326E-07

-7.4332E-09

2.6545E-10

-4.2487E-12

S10

9.2393E-07

-3.5077E-07

4.5371E-08

-1.9730E-09

-1.2435E-10

1.6583E-11

-5.0762E-13

S11

1.0475E-04

-2.1097E-05

3.0491E-06

-3.0765E-07

2.0552E-08

-8.1607E-10

1.4574E-11

S12

6.3425E-06

-3.2423E-06

6.3527E-07

-6.8650E-08

4.0279E-09

-1.0065E-10

0.0000E+00

S13

3.3344E-04

-7.3019E-05

1.1292E-05

-1.2046E-06

8.4267E-08

-3.4751E-09

6.3952E-11

S14

-7.3475E-06

9.5177E-07

-8.5188E-08

5.0348E-09

-1.7919E-10

3.0956E-12

-1.0652E-14

表9-2

图16A、17A和18A分别示出了实施例3的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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16B、17B和18B分别示出了实施例3的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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16C、17C和18C分别示出了实施例3的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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16D、17D和18D分别示出了实施例3的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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16A至图18D可知，实施例3所给出的变焦镜头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的变焦镜头组。图19示出了根据本申请实施例4的变焦镜头组处于广角状态时的结构示意图。图20示出了根据本申请实施例4的变焦镜头组处于中间状态时的结构示意图。图21示出了根据本申请实施例4的变焦镜头组处于长焦状态时的结构示意图。

如图19至图21所示，变焦镜头组由物侧至像侧依序包括：第一透镜组G1、光阑STO、第二透镜组G2、第三透镜组G3、滤光片E8和成像面S17，其中第一透镜组G1包括第一透镜E1和第二透镜E2，第二透镜组G2包括第三透镜E3、第四透镜E4和第五透镜E5，第三透镜组G3包括第六透镜E6和第七透镜E7。

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

表10

表11示出了实施例4的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以及长焦状态时的变焦镜头组的的具体参数值，其中，f、TTL、ImgH、D4、D11以及D15的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)，Fno为变焦镜头组的光圈值。

各项参数	广角状态	中间状态	长焦状态
				f(mm)	11.81	19.21	24.04
Fno	2.39	3.34	3.82
				FOV(°)	40.81	25.27	20.23
TTL(mm)	25.29	25.29	25.29
				ImgH(mm)	4.30	4.30	4.30
D4(mm)	7.96	3.87	1.76
				D11(mm)	3.35	1.95	2.05
D15(mm)	1.13	6.62	8.63

表11

表12-1和表12-2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。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

2.6498E-03

2.7200E-05

-2.3248E-04

8.8925E-05

-1.9070E-05

2.6081E-06

-2.3293E-07

S2

8.7125E-03

2.8989E-03

-4.2348E-03

2.4560E-03

-9.3336E-04

2.5319E-04

-5.0040E-05

S3

-3.0547E-03

5.5140E-03

-4.7953E-03

2.5380E-03

-9.2700E-04

2.4192E-04

-4.5296E-05

S4

-4.3832E-03

3.1164E-03

-2.5083E-03

1.4915E-03

-6.5345E-04

2.0916E-04

-4.8759E-05

S5

-3.6081E-04

3.9309E-04

-1.3707E-04

3.2728E-05

-5.2616E-06

5.6467E-07

-3.9464E-08

S6

-4.6817E-03

2.8727E-03

-8.5291E-04

1.7084E-04

-2.3265E-05

2.0637E-06

-1.1213E-07

S7

-1.7495E-02

8.4518E-03

-3.4843E-03

1.4373E-03

-5.9045E-04

2.0493E-04

-5.4337E-05

S8

-1.8387E-02

1.0014E-02

-4.6467E-03

2.1778E-03

-9.7492E-04

3.5814E-04

-9.9875E-05

S9

-5.8347E-03

4.1021E-03

-2.7628E-05

-1.3262E-03

1.1544E-03

-6.0182E-04

2.1620E-04

S10

1.4192E-03

1.7785E-03

-2.0251E-04

-2.0080E-04

1.3757E-04

-4.0115E-05

3.9625E-06

S11

1.7326E-03

1.3450E-03

-2.2113E-03

2.4664E-03

-1.8643E-03

9.8994E-04

-3.7778E-04

S12

-4.2379E-03

1.3757E-03

1.0234E-03

-1.3650E-03

7.5911E-04

-2.2719E-04

2.6037E-05

S13

-2.5365E-02

6.9906E-03

-4.0863E-03

4.3073E-03

-3.9216E-03

2.4751E-03

-1.0819E-03

S14

-1.5471E-02

2.7860E-03

1.5723E-04

-6.4109E-04

4.0337E-04

-1.5352E-04

3.9994E-05

表12-1

表12-2

图22A、23A和24A分别示出了实施例4的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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22B、23B和24B分别示出了实施例4的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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22C、23C和24C分别示出了实施例4的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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22D、23D和24D分别示出了实施例4的变焦镜头组处于广角状态、中间状态以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22A至图24D可知，实施例4所给出的变焦镜头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。

条件式/实施例	1	2	3	4
					ImgH×FT/FW(mm)	8.40	8.55	8.98	8.75
FG2/(FG3-FG1)	1.56	1.46	1.34	1.34
					(R1-R2)/f1	2.29	2.41	2.56	2.56
(f3-f4)/f5	1.36	1.36	1.39	1.39
					(R8+R9)/(R5-R6)	1.42	1.43	1.44	1.44
(f6+f7)/FT	0.99	0.96	0.89	0.91
					TTL/∑CT	2.75	2.84	2.87	2.87
(f1+f2)/FM	1.79	1.91	2.05	2.05
					f2/(R3+R4)	3.31	3.67	3.98	3.98
tan(FOVW)	0.82	0.84	0.87	0.86

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镜头组。

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

1.变焦镜头组，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；

具有正光焦度的第二透镜组，其包括第三透镜、第四透镜以及第五透镜；

具有负光焦度的第三透镜组，其包括第六透镜和第七透镜；

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，使所述变焦镜头组在长焦状态与广角状态之间进行连续变焦；以及

所述第一透镜组的有效焦距FG1、所述第二透镜组的有效焦距FG2以及所述第三透镜组的有效焦距FG3满足：1.2＜FG2/(FG3-FG1)＜1.8。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头组，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径R1、所述第一透镜的像侧面的曲率半径R2以及所述第一透镜的有效焦距f1满足：2.0＜(R1-R2)/f1＜3.0。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头组，其特征在于，所述第三透镜的有效焦距f3、所述第四透镜的有效焦距f4以及所述第五透镜的有效焦距f5满足：1.0＜(f3-f4)/f5＜1.6。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头组，其特征在于，所述第四透镜的像侧面的曲率半径R8、所述五透镜的物侧面的曲率半径R9、所述第三透镜的物侧面的曲率半径R5以及所述第三透镜的像侧面的曲率半径R6满足：1.3＜(R8+R9)/(R5-R6)＜1.7。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头组，其特征在于，所述第六透镜的有效焦距f6、所述第七透镜的有效焦距f7以及所述变焦镜头组处于所述长焦状态时的总有效焦距FT满足：0.7＜(f6+f7)/FT＜1.2。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头组，其特征在于，所述变焦镜头组还具有介于所述广角状态与所述长焦状态之间的中间状态，所述第一透镜的有效焦距f1、所述第二透镜的有效焦距f2以及所述变焦镜头组处于所述中间状态时的总有效焦距FM满足：1.5＜(f1+f2)/FM＜2.5。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头组，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2、所述第二透镜的物侧面的曲率半径R3以及所述第二透镜的像侧面的曲率半径R4满足：3.2＜f2/(R3+R4)＜4.2。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的变焦镜头组，其特征在于，所述变焦镜头组处于广角状态时的最大视场角FOVW满足：0.7＜tan(FOVW)＜1.2。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的变焦镜头组，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至所述变焦镜头组的成像面在所述光轴上的距离TTL与所述第一透镜至所述第七透镜在所述光轴上的中心厚度的总和∑CT满足：2.5＜TTL/∑CT＜3.0。

10.根据权利要求9所述的变焦镜头组，其特征在于，所述变焦镜头组处于长焦状态时的总有效焦距FT、所述变焦镜头组处于所述广角状态时的总有效焦距FW以及所述变焦镜头组的成像面上有效像素区域的对角线长的一半ImgH满足：8mm＜ImgH×FT/FW＜12mm。