CN220323628U - 变焦光学系统及摄像设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变焦光学系统及摄像设备，所述变焦光学系统包括自所述物侧至所述像侧依次设置的光焦度为正的第一透镜组、光焦度为负的第二透镜组、光焦度为正的第三透镜组、光焦度为正的第四透镜组、光焦度为负的第五透镜组，所述像面大小设置为φ7.64mm，通过五个透镜组的合理设置以及所述变焦光学系统广角端焦距和各透镜组焦距比值的有条件的限制，所述变焦光学系统的光学总长小于81.5mm的状态下，所述变焦光学系统的焦距能够实现5.5mm到110mm范围内的焦距变化，多非球面透镜结合多ZOOM群结构，保证成像的质量，以提供一种更大的变倍比、更低的成本，且同时保证画质清晰，在高低温情况下仍然具有可用性的变焦光学系统。

Description

变焦光学系统及摄像设备

技术领域

本实用新型涉及光学系统设计技术领域，特别涉及一种应用于监控系统的变焦光学系统及摄像设备。

背景技术

目前市面上主流的高像质监控系统变焦镜头存在体积大、成本高的缺点，无法满足市场需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种变焦光学系统和摄像设备，旨在提供一种更大的变倍比、更低的成本，且同时保证画质清晰，在高低温情况下仍然具有可用性的变焦光学系统。

为实现上述目的，本实用新型提供一种变焦光学系统，所述变焦光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述变焦光学系统包括自所述物侧至所述像侧依次设置光焦度为正的第一透镜组、光焦度为负的第二透镜组、光焦度为正的第三透镜组、光焦度为正的第四透镜组、光焦度为负的第五透镜组以及像面，其中，所述第二透镜组、所述第三透镜组沿所述光轴的延伸方向可移动地设置，以将所述变焦光学系统变焦，所述第四透镜组沿所述光轴方向协同移动，以将所述变焦光学系统对焦；

其中，所述变焦光学系统处于广角端的焦距为fw，所述第一透镜组的焦距为f1，所述第二透镜组的焦距为f2，所述第三透镜组的焦距为f3，所述第四透镜组的焦距为f4，所述第五透镜组的焦距为f5，所述变焦光学系统满足以下条件：0.12692<fw/f1<0.1988，且-0.912<fw/f2<-0.642，且0.2323<fw/f3<0.3149，且0.2458<fw/f4<0.3596，且-0.0265<fw/f5<0.0196。

可选地，所述第一透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜均为玻璃球面透镜；

所述第一透镜和所述第二透镜胶合连接；

所述第一透镜的焦距为f11，所述第二透镜的焦距为f12，所述第三透镜的焦距为f13，所述第三透镜的焦距为f14，在所述第一透镜组内的各透镜满足以下条件：

-0.48<f1/f11<-0.35，且0.44<f1/f12<0.59，且0.36<f1/f13<0.49，且0.43<f1/f14<0.59。

可选地，所述第二透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜；

所述第五透镜为玻璃球面透镜，所述第六透镜以及第七透镜为塑胶非球面透镜；

所述第五透镜的焦距为f21，所述第六透镜的焦距为f22，所述第七透镜的焦距为f23，在所述第二透镜组内的各透镜满足以下条件：

0.69<f2/f21<0.94，且0.53<f2/f22<0.72，且-0.57<f2/f23<-0.42。

可选地，所述第三透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜、具有负光焦度的第十透镜；

所述第八透镜为玻璃非球面透镜，所述第九透镜和所述第十透镜为玻璃球面透镜；

所述第八透镜的焦距为f31，所述第九透镜的焦距为f32，所述第十透镜的焦距为f33，在所述第三透镜组内的各透镜满足以下条件：

0.998<f3/f31<1.33，且0.90<f3/f32<1.22，且-0.70<f3/f33<-0.52。

可选地，所述第四透镜组包括具有正光焦度的第十一透镜、具有负光焦度的第十二透镜、具有正光焦度的第十三透镜；

所述第十一透镜、所述第十二透镜、所述第十三透镜为玻璃球面透镜；

所述第十一透镜和所述第十二透镜胶合连接；

所述第十一透镜的焦距为f41，所述第十二透镜的焦距为f42，所述第十三透镜的焦距为f43，在所述第三透镜组内的各透镜满足以下条件：

0.62<f4/f41<0.84，且-0.80<f4/f42<-0.59，且0.81<f4/f43<1.09。

可选地，所述第五透镜组包括具有负光焦度的第十四透镜；

所述第十四透镜为塑胶非球面透镜。

可选地，所述变焦光学系统满足以下条件：

其中，为所述第一透镜的有效通光孔径，TTL为所述变焦光学系统的光学总长。

可选地，所述变焦光学系统满足以下条件：0.07<ΔZ1_W-T/TTL<0.121，0.151<ΔZ2_W-T/TTL<0.385，0.05<ΔZ3_W-T/TTL<0.121；

其中，ΔZ1_W-T为所述第二透镜组在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，ΔZ2_W-T为所述第三透镜组在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，ΔZ3_W-T为所述第四透镜组在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，TTL为所述变焦光学系统的光学总长。

可选地，所述变焦光学系统还包括光阑，所述光阑位于所述第二透镜组与所述第三透镜组之间；

其中，所述光阑到所述变焦光学系统的像面在所述光轴上的距离为L，为所述变焦光学系统的光学总长为TTL，在所述变焦光学系统内：0.406<L/TTL<0.47。

一种摄像设备，所述摄像设备包括变焦光学系统，所述变焦光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述变焦光学系统包括自所述物侧至所述像侧依次设置光焦度为正的第一透镜组、光焦度为负的第二透镜组、光焦度为正的第三透镜组、光焦度为正的第四透镜组、光焦度为负的第五透镜组以及像面，其中，所述第二透镜组、所述第三透镜组沿所述光轴的延伸方向可移动地设置，以将所述变焦光学系统变焦，所述第四透镜组沿所述光轴方向协同移动，以将所述变焦光学系统对焦；

其中，所述变焦光学系统处于广角端的焦距为fw，所述第一透镜组的焦距为f1，所述第二透镜组的焦距为f2，所述第三透镜组的焦距为f3，所述第四透镜组的焦距为f4，所述第五透镜组的焦距为f5，所述变焦光学系统满足以下条件：0.12692<fw/f1<0.1988，且-0.912<fw/f2<-0.642，且0.2323<fw/f3<0.3149，且0.2458<fw/f4<0.3596，且-0.0265<fw/f5<0.0196。

在本实用新型提供的技术方案中，所述第一透镜组与所述像面的距离位置是固定设置，所述第二透镜组和所述第三透镜组沿光轴方向可活动地安装于所述镜筒，用以进行变焦，且所述第四透镜组沿所述光轴方向协同移动，做与所述第二透镜组和所述第三透镜组的位置、成像波长、成像物距对应的移动对焦，使所述变焦光学系统在变焦过程中保持所述像面成像清晰，并且所述第一透镜组具有正光焦度、所述第二透镜组具有负光焦度、所述第三透镜组具有正光焦度、所述第四透镜组具有正光焦度、所述第五透镜组具有负光焦度，所述像面大小设置为φ7.64mm，通过五个透镜组的合理设置以及所述变焦光学系统广角端焦距和各透镜组焦距比值的有条件的限制，所述变焦光学系统的光学总长小于81.5mm的状态下，所述变焦光学系统的焦距能够实现5.5mm到110mm范围内的焦距变化，多非球面透镜结合多ZOOM群结构，保证成像的质量，以提供一种更大的变倍比、更低的成本，且同时保证画质清晰，在高低温情况下仍然具有可用性的变焦光学系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的变焦光学系统第一实施例处于广角端时的结构示意图；

图2为图1中光线经所述变焦光学系统的传播路径示意图；

图3为图1中的变焦光学系统处于广角端时的场曲图/畸变图；

图4为图1中的变焦光学系统处于广角端时的光扇图；

图5为图1中的变焦光学系统处于广角端时的轴向相差图；

图6为图1中的变焦光学系统处于广角端时的垂轴色差图；

图7为图1中的变焦光学系统处于中间倍率时的场曲图/畸变图；

图8为图1中的变焦光学系统处于中间倍率时的光扇图；

图9为图1中的变焦光学系统处于中间倍率时的轴向相差图；

图10为图1中的变焦光学系统处于中间倍率时的垂轴色差图；

图11为图1中的变焦光学系统处于望远端时的场曲图/畸变图；

图12为图1中的变焦光学系统处于望远端时的光扇图；

图13为图1中的变焦光学系统处于望远端时的轴向相差图；

图14为图1中的变焦光学系统处于望远端时的垂轴色差图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	第一透镜组	32	第九透镜
11	第一透镜	33	第十透镜
				12	第二透镜	4	第四透镜组
13	第三透镜	41	第十一透镜
				14	第四透镜	42	第十二透镜
2	第二透镜组	43	第十三透镜
				21	第五透镜	5	第五透镜组
22	第六透镜	51	第十四透镜
				23	第七透镜	6	像面
3	第三透镜组	7	光阑
				31	第八透镜

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。还有就是，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前市面上主流的高像质监控系统变焦镜头因光圈比较小，在弱光环境下效果不理想，或者在长焦距下性能下降剧烈，无法满足市场需求。

本实用新型提供一种变焦光学系统，旨在改善现有技术中广角度和小畸变不能共存的技术问题，请参照图1至图14，附图所示为所述变焦光学系统的具体实施例。

请参照图1至图2，所述变焦光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述变焦光学系统包括自所述物侧至所述像侧依次设置光焦度为正的第一透镜组1、光焦度为负的第二透镜组2、光焦度为正的第三透镜组3、光焦度为正的第四透镜组4、光焦度为负的第五透镜组5以及像面6，其中，所述第二透镜组2、所述第三透镜组3沿所述光轴的延伸方向可移动地设置，以将所述变焦光学系统变焦，所述第四透镜组4沿所述光轴方向协同移动，以将所述变焦光学系统对焦。

需要说明的是，所述第二透镜组2和所述第三透镜组3沿所述光轴的延伸方向移动时用以进行变焦，所述第四透镜组4沿所述光轴方向协同移动，做与所述第二透镜组2和所述第四透镜组4的位置、成像波长、成像物距对应的移动对焦，使所述变焦光学系统在变焦过程中保持所述像面6成像清晰。

还需要说明的是所述第二透镜组2、所述第三透镜组3、所述第四透镜组4均能够受到外力驱动而沿所述光轴方向移动，其中，外力驱动可以是驱动电机驱动，也可以是人工手动调节在此不做限制。

并且，所述变焦光学系统处于广角端的焦距为fw，所述第一透镜组11的焦距为f1，所述第二透镜组22的焦距为f2，所述第三透镜组33的焦距为f3，所述第四透镜组44的焦距为f4，所述第五透镜组55的焦距为f5，所述变焦光学系统满足以下条件：0.12692<fw/f1<0.1988，且-0.912<fw/f2<-0.642，且0.2323<fw/f3<0.3149，且0.2458<fw/f4<0.3596，且-0.0265<fw/f5<0.0196。

在本实用新型提供的技术方案中，所述第一透镜组1与所述像面6的距离位置是固定设置，所述第二透镜组2和所述第三透镜组3沿光轴方向可活动地安装于所述镜筒，用以进行变焦，且所述第四透镜组4沿所述光轴方向协同移动，做与所述第二透镜组2和所述第三透镜组3的位置、成像波长、成像物距对应的移动对焦，使所述变焦光学系统在变焦过程中保持所述像面6成像清晰，并且所述第一透镜组1具有正光焦度、所述第二透镜组2具有负光焦度、所述第三透镜组3具有正光焦度、所述第四透镜组4具有正光焦度、所述第五透镜组5具有负光焦度，所述像面6大小设置为φ7.64mm，通过五个透镜组的合理设置以及所述变焦光学系统广角端焦距和各透镜组焦距比值的有条件的限制，所述变焦光学系统的光学总长小于81.5mm的状态下，所述变焦光学系统的焦距能够实现5.5mm到110mm范围内的焦距变化，多非球面透镜结合多ZOOM群结构，保证成像的质量，以提供一种更大的变倍比、更低的成本，且同时保证画质清晰，在高低温情况下仍然具有可用性的变焦光学系统。

在一具体实施例中，所述变焦光学系统处于广角端的焦距与各个透镜组的焦距的比值如下所：fw/f1＝0.14；fw/f2＝-0.72；fw/f3＝0.29；fw/f4＝0.26；fw/f5＝-0.11。

具体地，所述第一透镜组1包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第一透镜11、具有正光焦度的第二透镜12、具有正光焦度的第三透镜13、具有正光焦度的第四透镜14；所述第一透镜11的焦距为f11，所述第二透镜12的焦距为f12，所述第三透镜13的焦距为f13，所述第三透镜13的焦距为f14，在所述第一透镜组1内的各透镜满足以下条件：-0.48<f1/f11<-0.35，且0.44<f1/f12<0.59，且0.36<f1/f13<0.49，且0.43<f1/f14<0.59。

更为具体地，在一具体实施例中，所述第一透镜11具有负光焦度的凸凹球面透镜，即所述第一透镜11的物侧面为凸面，像侧面为凹面，所述第二透镜12为具有正光焦度的凸凹球面透镜，即所述第二透镜12的物侧面为凸面，像侧面为凹面，所述第三透镜13为具有正光焦度的凸凹球面透镜，即所述第三透镜13的物侧面为凸面，像侧面为凹面，所述第四透镜14为具有正光焦度的凸凹球面透镜，即所述第四透镜14的物侧面为凸面，像侧面为凹面；并且，所述第一透镜组1与其中各个透镜的焦距比值具体如下所示：f1/f11＝-0.41；f1/f12＝0.51；f1/f13＝0.43；f1/f14＝0.51。

更为具体地，在该实施例中，所述第一透镜组1和所述第一透镜组1中各个透镜的焦距值为：f1＝38.58；f11＝-93.39；f12＝75.33；f13＝90.25；f14＝75.73。

具体地，所述第二透镜组2包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第五透镜21、具有负光焦度的第六透镜22、具有正光焦度的第七透镜23；所述第五透镜21的焦距为f21，所述第六透镜22的焦距为f22，所述第七透镜23的焦距为f23，在所述第二透镜组2内的各透镜满足以下条件：0.69<f2/f21<0.94，且0.53<f2/f22<0.72，且-0.57<f2/f23<-0.42。

更为具体地，在本实施例中，所述第五透镜21为负光焦度的凸凹球面透镜，即所述第五透镜21的物侧面为凸面，像侧面为凹面，所述第六透镜22为具有负光焦度的双凹非球面透镜，所述第七透镜23为具有正光焦度的凸凹非球面透镜，即所述第七透镜23的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜组2与其中各个透镜的焦距比值如下所示：f2/f21＝0.81；f2/f22＝0.62；f2/f23＝-0.50。

更为具体地，在该实施例中，所述第二透镜组2和所述第二透镜组2中各个透镜的焦距值为：f2＝-7.59；f21＝-9.32；f22＝-12.21；f23＝15.32。

具体地，所述第三透镜组3包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第八透镜31、具有正光焦度的第九透镜32、具有负光焦度的第十透镜33；所述第八透镜31的焦距为f31，所述第九透镜32的焦距为f32，所述第十透镜33的焦距为f33，在所述第三透镜组3内的各透镜满足以下条件：0.998<f3/f31<1.33，且0.90<f3/f32<1.22，且-0.70<f3/f33<-0.52。

更为具体地，在本实施例中，所述第八透镜31为具有正光焦度的双凸非球面透镜，所述第九透镜32为具有正光焦度的双凸球面透镜，所述第十透镜33为具有负光焦度的凸凹球面透镜，即所述第十透镜33的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜组3与其中各个透镜的焦距比值如下所示：f3/f31＝1.15；f3/f32＝1.06；f3/f33＝-0.61。

更为具体地，在该实施例中，所述第三透镜组33和所述第三透镜组33中各个透镜的焦距值为：f3＝18.97；f31＝16.45；f32＝20.10；f32＝-11.57。

具体地，所述第四透镜组4包括具有正光焦度的第十一透镜41、具有负光焦度的第十二透镜42、具有正光焦度的第十三透镜43；所述第十一透镜41的焦距为f41，所述第十二透镜42的焦距为f42，所述第十三透镜43的焦距为f43，在所述第三透镜组3内的各透镜满足以下条件：0.62<f4/f41<0.84，且-0.80<f4/f42<-0.59，且0.81<f4/f43<1.09。

更为具体地，在本实施例中，所述第十一透镜41为具有正光焦度的凹凸球面透镜，即所述第十一透镜41的物侧面为凹面，像侧面为凸面，所述第十二透镜42为具有正光焦度的凹凸球面透镜，即所述第十二透镜42的物侧面为凹面，像侧面为凸面，所述第十三透镜43为具有负光焦度的双凸球面透镜；所述第四透镜组4与其中各个透镜的焦距比值如下所示：f4/f41＝0.73；f4/42＝-0.69；f4/f43＝0.95。

更为具体地，在该实施例中，所述第四透镜组4和所述第四透镜组4中各个透镜的焦距值为：f4＝21.44；f41＝29.25；f42＝-30.87；f42＝22.61。

具体地，所述第五透镜组5包括具有负光焦度的第十四透镜51。

更为具体地，在本实施例中，所述第十四透镜51为具有负光焦度的凹凸透镜，即所述第十四透镜51的物侧面为凹面，像侧面为凸面。

更为具体地，在该实施例中，所述第五透镜组5的焦距值为：f5＝-51.80。

具体地，为了保证所述变焦光学系统受温度变化的稳定性，所述第一透镜11、所述第二透镜12、所述第三透镜13、所述第四透镜14、所述第五透镜21、所述第九透镜32、所述第十透镜33、所述第十一透镜41、所述第十二透镜42、所述第十三透镜43均为玻璃球面透镜。因玻璃透镜不容易受热胀冷缩的影响出现跑焦现象，因此玻璃透镜可以很好的抵抗镜头受热变形的问题，长时间保持镜头的高精度，并且使用球面透镜在保证像质和可靠性的前提下，减少成本，组装敏感度较低，提升了成品良率。

在本实施例中，所述第六透镜22、所述第七透镜23、所述第十四透镜51均为塑胶非球面透镜，所述第八透镜31为玻璃非球面透镜，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，从而提升镜头的成像质量，而采用玻璃材质的透镜，可减小温度对镜头光学性能的影响。

进一步地，为了减少光能损失，增加成像清晰度，保护刻度面，进一步优化加工流程达到设计要求，在本实施例中，所述第一透镜11和所述第二透镜12胶合连接，形成第一胶合透镜，所述第十一透镜41和所述第十二透镜42胶合连接，形成第二胶合透镜，如此，合理使用胶合件，让光学元器件改善光学系统像质。

如此设置，通过合理分配透镜光焦度，调整玻璃形状及材料搭配，有效消色差及二级光谱，使各个透镜上的球差，慧差，像散等相互补偿抵消，以达到清晰成像的效果，以实现高阶像差和色差的最优矫正。

具体地，在一具体实施例中，透镜的材质折射率，曲率半径，厚度间隔如下表所示：

进一步地，在本实施例中，非球面透镜的非球面表面形状满足以下条件：

其中，c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数，(当k系数小于-1时面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时为抛物线，当k系数介于-1到0之间时为椭圆，当k系数等于0时为圆形，当k系数大于0时为扁圆形)，A、B、C、D、E、F、G为高次非球面系数(请参照下表2)，通过以上参数即可设定透镜物侧面和像侧面非球面的形状尺寸。

表2非球面透镜对应的圆锥系数和非球面系数

可以理解的是，所述像面6为感光芯片朝向所述物侧的表面。

具体地，所述变焦光学系统还包括光阑7，所述光阑7位于所述第二透镜组2与所述第三透镜组3之间；即所述光阑7位于所述第七透镜23和所述第八透镜31之间，在本实施例中，所述变焦光学系统满足以下条件：0.406<L/TTL<0.47；其中，L为所述光阑7到所述像面6在所述光轴上的距离，TTL为所述变焦光学系统的光学总长，需要说明的是，所述光学总长即为所述第一透镜11的物侧面中心顶点到所述像面6的距离。在一具体实施例中，L＝35.02mm。

在本实施例中，所述光阑7到所述像面6的距离与所述变焦光学系统的光学总长的比值：L/TTL＝0.4302。

具体地，在本实施例中，所述变焦光学系统还包括滤光镜，所述滤光镜位于所述第五透镜组5与所述像面6之间，所述滤光镜用于滤除不必要波段的光线和杂散光，以减小光噪声，为后续的光电模块处理部分减小困难，所述滤光镜也可用以调节最后成像时物象的色彩度，从而提高成像质量。

具体地，所述感光芯片可以为CCD或者CMOS等摄像元件的表面，可以理解的是，携带被摄物体信息的光线能够依次经过所述第一透镜组1、所述第二透镜组2、所述光阑7、所述第三透镜组3、所述第四透镜组4、所述第五透镜组55、所述滤光镜并最终成像于所述像面6上。

具体地，所述变焦光学系统满足以下条件：其中，/>为所述第一透镜11的有效通光孔径，TTL为所述变焦光学系统的光学总长。

在本实施例中，所述第一透镜11的有效通光孔径与所述变焦光学系统的光学总长的比值：所述第一透镜11的有效通光孔径为40.00mm。

具体地，所述变焦光学系统满足以下条件：0.07<ΔZ1W-T/TTL<0.121；其中，ΔZ1W-T为所述第二透镜组2在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，TTL为所述变焦光学系统的光学总长。

在本实施例中，所述第二透镜组2在所述变焦光学系统自广角端至望远端时的移动量与所述变焦光学系统的光学总长的比值：ΔZ1W-T/TTL＝0.082；所述第二透镜组2位移量ΔZ1W-T＝22.74。

具体地，所述变焦光学系统满足以下条件：0.151<ΔZ2W-T/TTL<0.385；其中，ΔZ2W-T为所述第三透镜组3在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，TTL为所述变焦光学系统的光学总长。

在本实施例中，所述第三透镜组3在所述变焦光学系统自广角端至望远端时的移动量与所述变焦光学系统的光学总长的比值：ΔZ2W-T/TTL＝0.2478；所述第三透镜组3位移量ΔZ2W-T＝6.72。

具体地，所述变焦光学系统满足以下条件：0.05<ΔZ3W-T/TTL<0.121；其中，ΔZ3W-T为所述第四透镜组4在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，TTL为所述变焦光学系统的光学总长。

在本实施例中，所述第四透镜组4在所述变焦光学系统自广角端至望远端时的移动量与所述变焦光学系统的光学总长的比值：ΔZ3W-T/TTL＝0.0738；所述第四透镜组4位移量ΔZ3W-T＝6.01。

具体地，本实施例像面6大小设置为φ7.64mm，达到如下性能参数：

广角端焦距fw＝5.50mm，望远端焦距ft＝110.00mm；广角端光圈数＝1.66，望远端光圈数＝4.20；所述变焦光学系统的光学总长TTL＝81.40mm。

表3变焦光学系统分别处于广角端、中间倍率位置、望远端的变倍数据

	广角	中间倍率	望远
				T(7)	0.48	19.78	23.22
T(13)	24.01	4.71	1.28
				T(14)	7.02	0.88	0.30
T(20)	2.72	2.66	15.44
				T(25)	7.11	13.30	1.10

在本实施例中，请参照图1，为所述变焦光学系统的结构示意图；图2为光线经所述变焦光学系统的传播路径示意图。

图3至图6分别显示所述变焦光学系统处于广角端时的场曲图(field curvature)以及畸变图(distortion)、光扇图、轴向相差图、垂轴色差图，图中的S、T，分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。

请参照图7至图10，为所述变焦光学系统处于中间倍率时的场曲图(fieldcurvature)以及畸变图(distortion)、光扇图、轴向相差图、垂轴色差图，图中的S、T，分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。

请参照图11至图14，为所述变焦光学系统处于望远端时的场曲图(fieldcurvature)以及畸变图(distortion)、光扇图、轴向相差图、垂轴色差图，图中的S、T，分别为弧矢像面、子午像面所对应的像差。

由上述图可知，本实施例中的所述变焦光学系统分别在中间倍率、广角端、望远端时的球面像差、场曲以及畸变均能够获得良好的校正。

此外，本实用新型还提供一种摄像设备，所述摄像设备包括上述技术方案所述的变焦光学系统，因所述摄像设备包括所述变焦光学系统，该变焦光学系统的具体结构参照上述实施例，由于本摄像设备的变焦光学系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选地实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述变焦光学系统包括自所述物侧至所述像侧依次设置光焦度为正的第一透镜组、光焦度为负的第二透镜组、光焦度为正的第三透镜组、光焦度为正的第四透镜组、光焦度为负的第五透镜组以及像面，其中，所述第二透镜组、所述第三透镜组沿所述光轴的延伸方向可移动地设置，以将所述变焦光学系统变焦，所述第四透镜组沿所述光轴方向协同移动，以将所述变焦光学系统对焦；

其中，所述变焦光学系统处于广角端的焦距为fw，所述第一透镜组的焦距为f1，所述第二透镜组的焦距为f2，所述第三透镜组的焦距为f3，所述第四透镜组的焦距为f4，所述第五透镜组的焦距为f5，所述变焦光学系统满足以下条件：0.12692<fw/f1<0.1988，且-0.912<fw/f2<-0.642，且0.2323<fw/f3<0.3149，且0.2458<fw/f4<0.3596，且-0.0265<fw/f5<0.0196。

2.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第一透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜均为玻璃球面透镜；

所述第一透镜和所述第二透镜胶合连接；

所述第一透镜的焦距为f11，所述第二透镜的焦距为f12，所述第三透镜的焦距为f13，所述第三透镜的焦距为f14，在所述第一透镜组内的各透镜满足以下条件：

-0.48<f1/f11<-0.35，且0.44<f1/f12<0.59，且0.36<f1/f13<0.49，且0.43<f1/f14<0.59。

3.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第二透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有负光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜；

所述第五透镜为玻璃球面透镜，所述第六透镜以及第七透镜为塑胶非球面透镜；

所述第五透镜的焦距为f21，所述第六透镜的焦距为f22，所述第七透镜的焦距为f23，在所述第二透镜组内的各透镜满足以下条件：

0.69<f2/f21<0.94，且0.53<f2/f22<0.72，且-0.57<f2/f23<-0.42。

4.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第三透镜组包括自所述物侧至所述像侧依次设置的具有正光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜、具有负光焦度的第十透镜；

所述第八透镜为玻璃非球面透镜，所述第九透镜和所述第十透镜为玻璃球面透镜；

所述第八透镜的焦距为f31，所述第九透镜的焦距为f32，所述第十透镜的焦距为f33，在所述第三透镜组内的各透镜满足以下条件：

0.998<f3/f31<1.33，且0.90<f3/f32<1.22，且-0.70<f3/f33<-0.52。

5.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第四透镜组包括具有正光焦度的第十一透镜、具有负光焦度的第十二透镜、具有正光焦度的第十三透镜；

所述第十一透镜、所述第十二透镜、所述第十三透镜为玻璃球面透镜；

所述第十一透镜和所述第十二透镜胶合连接；

所述第十一透镜的焦距为f41，所述第十二透镜的焦距为f42，所述第十三透镜的焦距为f43，在所述第三透镜组内的各透镜满足以下条件：

0.62<f4/f41<0.84，且-0.80<f4/f42<-0.59，且0.81<f4/f43<1.09。

6.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述第五透镜组包括具有负光焦度的第十四透镜；

所述第十四透镜为塑胶非球面透镜。

7.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统满足以下条件：

其中，为所述第一透镜的有效通光孔径，TTL为所述变焦光学系统的光学总长。

8.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统满足以下条件：0.07<ΔZ1_W-T/TTL<0.121，0.151<ΔZ2_W-T/TTL<0.385，0.05<ΔZ3_W-T/TTL<0.121；

其中，ΔZ1_W-T为所述第二透镜组在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，ΔZ2_W-T为所述第三透镜组在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，ΔZ3_W-T为所述第四透镜组在所述变焦光学系统处于广角端位置时与所述变焦光学系统处于望远端位置时的相对位移，TTL为所述变焦光学系统的光学总长。

9.如权利要求1所述的变焦光学系统，其特征在于，所述变焦光学系统还包括光阑，所述光阑位于所述第二透镜组与所述第三透镜组之间；

其中，所述光阑到所述变焦光学系统的像面在所述光轴上的距离为L，为所述变焦光学系统的光学总长为TTL，在所述变焦光学系统内：0.406<L/TTL<0.47。

10.一种摄像设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的变焦光学系统。