变焦镜头

文档序号：1183918 发布日期：2020-09-22 浏览：23次 >En<

阅读说明：本技术 变焦镜头 (Zoom lens ) 是由戴付建徐武超吴琪赵烈烽于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种变焦镜头,其沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有光焦度的第三透镜组；以及具有光焦度的第四透镜组；通过改变第二透镜组与第三透镜组在光轴上的位置,能够使变焦镜头进行连续变焦；变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距ft与变焦镜头处于广角状态时的总有效焦距fw满足：1.3＜ft/fw＜3.3。(The application discloses a zoom lens, which comprises the following components in order from an object side to an image side along an optical axis: a first lens group having power; a second lens group having negative optical power; a third lens group having power; and a fourth lens group having power; the zoom lens can carry out continuous zooming by changing the positions of the second lens group and the third lens group on the optical axis; the total effective focal length ft when the zoom lens is in a long-focus state and the total effective focal length fw when the zoom lens is in a wide-angle state meet the following conditions: 1.3 < ft/fw < 3.3.)

变焦镜头

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。

背景技术

随着科学技术的不断发展，手机等可移动设备的摄像镜头也得到了飞速的进步。市场上对手机等可移动设备的镜头的拍照水平及摄像质量的要求越来越高。目前，手机镜头主要是通过“广角镜头-标准镜头-长焦镜头”组合的方式来实现变焦功能的。但是，这种方式会进行镜头的切换，导致变焦不连贯。并且镜头的切换会使白平衡不稳定，在切换的过程中，镜头的性能也会受到很大损失，致使用户的使用效果不佳。

发明内容

本申请一方面提供了这样一种变焦镜头，该变焦镜头沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有光焦度的第三透镜组；以及具有光焦度的第四透镜组，通过改变第二透镜组与第三透镜组在光轴上的位置，能够使变焦镜头进行连续变焦；以及变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距ft与变焦镜头处于广角状态时的总有效焦距fw可满足：1.3＜ft/fw＜3.3。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面至第八透镜的像侧面中至少一个为非球面镜面。

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：-1.5＜F2/F3＜0。

在一个实施方式中，变焦镜头处于广角状态时的总有效焦距fw与第一透镜组的有效焦距F1可满足：0.3＜fw/F1＜1.3。

在一个实施方式中，第四透镜组的有效焦距F4与变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距ft可满足：0.2＜|F4|/(|F4|+ft)＜1.0。

在一个实施方式中，变焦镜头处于长焦状态时的第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离Tt12与变焦镜头处于广角状态时的第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离Tw23可满足：0.5＜Tt12/Tw23＜1.5。

在一个实施方式中，变焦镜头处于长焦状态时的第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离Tt34与变焦镜头处于广角状态时的第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离Tw34可满足：0.2＜Tw34/Tt34＜1.0。

在一个实施方式中，第一透镜组包括沿光轴依序布置的第一透镜和第二透镜；第二透镜组包括沿光轴依序布置的第三透镜和第四透镜；第三透镜组包括沿光轴依序布置的第五透镜、第六透镜以及第七透镜；以及第四透镜组包括第八透镜。

在一个实施方式中，第一透镜的有效焦距f1、第五透镜的有效焦距f5以及第六透镜的有效焦距f6可满足：0.2＜(f6-f5)/f1＜1.0。

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、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：0.2＜(R1+R2)/(R3-R4)＜1.0。

在一个实施方式中，第四透镜的物侧面的曲率半径R7、第四透镜的像侧面的曲率半径R8、第五透镜的物侧面的曲率半径R9以及第五透镜的像侧面的曲率半径R10可满足：0.3＜(R7+R8)/(R9-R10)＜1.3。

在一个实施方式中，第二透镜在光轴上的中心厚度CT2、第五透镜在光轴上的中心厚度CT5以及第一透镜至第八透镜在光轴上的中心厚度的总和∑CT可满足：0.3＜(CT2+CT5)/ΣCT＜0.8。

在一个实施方式中，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总有效焦距fw可满足：2.0＜TTL/fw＜3.5。

在一个实施方式中，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与变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距ft可满足：0.8＜TTL/ft＜1.8。

本申请另一方面提供了这样一种变焦镜头，该变焦镜头沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有光焦度的第一透镜组，其包括沿光轴依序布置的第一透镜和第二透镜；具有负光焦度的第二透镜组，其包括沿光轴依序布置的第三透镜和第四透镜；具有光焦度的第三透镜组，其包括沿光轴依序布置的第五透镜、第六透镜以及第七透镜；以及具有光焦度的第四透镜组，其包括第八透镜；通过改变第二透镜组与第三透镜组在光轴上的位置，能够使变焦镜头进行连续变焦。

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：-1.5＜F2/F3＜0。

在一个实施方式中，变焦镜头处于广角状态时的总有效焦距fw与第一透镜组的有效焦距F1可满足：0.3＜fw/F1＜1.3。

在一个实施方式中，第四透镜组的有效焦距F4与变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距ft可满足：0.2＜|F4|/(|F4|+ft)＜1.0。

在一个实施方式中，第一透镜的有效焦距f1、第五透镜的有效焦距f5以及第六透镜的有效焦距f6可满足：0.2＜(f6-f5)/f1＜1.0。

在一个实施方式中，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总有效焦距fw可满足：2.0＜TTL/fw＜3.5。

在一个实施方式中，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与变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距ft可满足：0.8＜TTL/ft＜1.8。

在一个实施方式中，变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距ft与变焦镜头处于广角状态时的总有效焦距fw可满足：1.3＜ft/fw＜3.3。

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、变焦过程中画面过渡流畅、小型化以及良好的成像质量的变焦镜头。

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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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24A至图24D分别示出了实施例4的变焦镜头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25示出了根据本申请实施例5的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图；

图26示出了根据本申请实施例5的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图；

图27示出了根据本申请实施例5的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图；

图28A至图28D分别示出了实施例5的变焦镜头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29A至图29D分别示出了实施例5的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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30A至图30D分别示出了实施例5的变焦镜头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于形式化意义解释，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、第三透镜组以及第四透镜组。这四个透镜组沿着光轴从物侧至像侧依序排列。通过改变第二透镜组与第三透镜组在光轴上的位置，可以使变焦镜头进行连续变焦。

根据本申请示例性实施方式的变焦镜头可包括八片具有光焦度的透镜，分别是第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜。这八片透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。第一透镜和第二透镜可构成第一透镜组；第三透镜和第四透镜可构成第二透镜组；第五透镜、第六透镜以及第七透镜可构成第三透镜组；第八透镜可构成第四透镜组。

在示例性实施方式中，第一透镜组可具有正光焦度或负光焦度；第二透镜组可具有负光焦度；第三透镜组可具有正光焦度或负光焦度；第四透镜组可具有正光焦度或负光焦度。

在示例性实施方式中，通过合理分配各透镜组的透镜组成以及各透镜组的光焦度，可以在保证系统主要技术参数符合一定规格的前提下，实现光学连续变焦的功能。通过合理分配各透镜组的光焦度和各透镜组中各透镜的光焦度，以及合理控制各透镜组的间隔距离，使得整个系统在工作时，可以通过改变各透镜组的间隔距离来实现连续变焦功能。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：1.3＜ft/fw＜3.3，其中，ft是变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距，fw是变焦镜头处于广角状态时的总有效焦距。更具体地，ft和fw进一步可满足：1.4＜ft/fw＜3.1。满足1.3＜ft/fw＜3.3，并结合长焦状态和广角状态时的像面大小，可以有效地控制连续变焦的范围，使得变焦镜头在一定范围内具有连续变焦功能。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：-1.5＜F2/F3＜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：-1.2＜F2/F3＜-0.7。满足-1.5＜F2/F3＜0，可以合理分配系统的光焦度，保证系统具有连续变焦的功能。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.3＜fw/F1＜1.3，其中，fw是变焦镜头处于广角状态时的总有效焦距，F1是第一透镜组的有效焦距。更具体地，fw和F1进一步可满足：0.4＜fw/F1＜0.8。满足0.3＜fw/F1＜1.3，可以有效降低第一透镜组对像差的贡献量，提高系统的成像质量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.2＜|F4|/(|F4|+ft)＜1.0，其中，F4是第四透镜组的有效焦距，ft是变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距。更具体地，F4和ft进一步可满足：0.3＜|F4|/(|F4|+ft)＜1.0。满足0.2＜|F4|/(|F4|+ft)＜1.0，可以有效控制第四透镜组的光焦度，在保证系统主要技术参数的同时，使系统具有较高的像质。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.5＜Tt12/Tw23＜1.5，其中，Tt12是变焦镜头处于长焦状态时的第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离，Tw23是变焦镜头处于广角状态时的第二透镜组和第三透镜组在光轴上的间隔距离。更具体地，Tt12和Tw23进一步可满足：0.6＜Tt12/Tw23＜1.2。满足0.5＜Tt12/Tw23＜1.5，可以有效控制第二透镜组的移动范围，以实现系统连续变焦的功能。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.2＜Tw34/Tt34＜1.0，其中，Tt34是变焦镜头处于长焦状态时的第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离，Tw34是变焦镜头处于广角状态时的第三透镜组和第四透镜组在光轴上的间隔距离。更具体地，Tt34和Tw34进一步可满足：0.3＜Tw34/Tt34＜0.8。满足0.2＜Tw34/Tt34＜1.0，可以有效控制第三透镜组的移动范围，以实现系统连续变焦的功能。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.2＜(f6-f5)/f1＜1.0，其中，f1是第一透镜的有效焦距，f5是第五透镜的有效焦距，f6是第六透镜的有效焦距。更具体地，f6、f5和f1进一步可满足：0.3＜(f6-f5)/f1＜0.6。满足0.2＜(f6-f5)/f1＜1.0，可以合理分配系统光焦度，保证系统具有较好的加工性，同时可以保证系统具有较好的像质。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.2＜(R1+R2)/(R3-R4)＜1.0，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，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。更具体地，R1、R2、R3和R4进一步可满足：0.4＜(R1+R2)/(R3-R4)＜0.9。满足0.2＜(R1+R2)/(R3-R4)＜1.0，可以较好地控制第一透镜和第二透镜的形状，合理分配透镜的光焦度，提高透镜的可加工性，使系统具有较好的像质。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.3＜(R7+R8)/(R9-R10)＜1.3，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，R9是第五透镜的物侧面的曲率半径，R10是第五透镜的像侧面的曲率半径。更具体地，R7、R8、R9和R10进一步可满足：0.4＜(R7+R8)/(R9-R10)＜1.1。满足0.3＜(R7+R8)/(R9-R10)＜1.3，可以较好地控制第四透镜和第五透镜的形状，使得第四透镜和第五透镜在满足光学性能的同时，其敏感度降低，以提高系统的性能。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.3＜(CT2+CT5)/ΣCT＜0.8，其中，CT2是第二透镜在光轴上的中心厚度，CT5是第五透镜在光轴上的中心厚度，∑CT是第一透镜至第八透镜在光轴上的中心厚度的总和。更具体地，CT2、CT5和ΣCT进一步可满足：0.3＜(CT2+CT5)/ΣCT＜0.6。满足0.3＜(CT2+CT5)/ΣCT＜0.8，可以较好地控制各透镜对系统场曲的贡献量，通过各透镜的配合，使系统具有较小的场曲，提高系统的成像质量。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：2.0＜TTL/fw＜3.5，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，fw是变焦镜头处于广角状态时的总有效焦距。更具体地，TTL和fw进一步可满足：2.0＜TTL/fw＜3.3。满足2.0＜TTL/fw＜3.5，可以有效控制系统在广角状态时的总有效焦距在较小的范围内，可以有效保证系统具有较大的连续变焦范围。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头可满足：0.8＜TTL/ft＜1.8，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，ft是变焦镜头处于长焦状态时的总有效焦距。满足0.8＜TTL/ft＜1.8，可以有效控制系统在长焦状态时的总有效焦距在较大的范围内，有效保证系统具有较大的连续变焦范围。

在示例性实施方式中，根据本申请的变焦镜头还包括设置在第二透镜组与第三透镜组之间的光阑。本申请提出了一种具有连续变焦、变焦过程中画面过渡流畅、小型化、高成像质量等特性的变焦镜头。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八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、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。可选地，第一透镜的物侧面和像侧面均为球面镜面；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6D描述根据本申请实施例1的变焦镜头。图1示出了根据本申请实施例1的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。

如图1-图3所示，变焦镜头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)、光阑STO、第三透镜组G3(第五透镜E5、第六透镜E6和第七透镜E7)、第四透镜组G4(第八透镜E8)和成像面S17。

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为凸面。第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S5为凹面，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为凸面。第六透镜E6具有负光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凹面。第七透镜E7具有正光焦度，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为凹面，像侧面S16为凸面。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，通过改变第二透镜组和第三透镜组在光轴上的位置，可以实现变焦镜头的连续变焦。换言之，通过改变第一透镜组和第二透镜组在光轴上的间隔距离D1(即，第二透镜E2的像侧面和第三透镜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D2(即，第四透镜E4的像侧面和第五透镜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D3(即，第七透镜E7的像侧面和第八透镜E8的物侧面在光轴上的间隔距离)来实现变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态。变焦镜头的总有效焦距f、最大视场角FOV、光圈值Fno随着变焦镜头从广角状态切换为长焦状态或者从长焦状态切换为广角状态而变化。

表2示出了实施例1的随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

	f	FOV	Fno	D1	D2	D3
							广角状态	9.20	36.4	3.23	1.2335	9.1352	7.4165
中间状态	14.98	21.6	3.70	3.1136	5.2782	9.3935
							长焦状态	27.50	11.7	4.03	6.0848	0.9264	10.7741

表2

在本示例中，变焦镜头的总长度(即，从第一透镜E1的物侧面S1至变焦镜头的成像面S17在光轴上的距离)TTL为30.02mm，变焦镜头的成像面S17上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为2.90mm。

在实施例1中，第二透镜E2至第八透镜E8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给出了可用于实施例1中各非球面镜面S3-S16的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄和A₁₆。

面号

A10

A12

A14

A16

1.1592E-04

-9.8634E-06

1.9295E-06

2.3828E-08

-1.0623E-09

1.7696E-12

-7.0811E-13

9.7852E-05

-1.4737E-05

1.5180E-06

1.3827E-07

-3.5864E-09

1.2126E-10

3.0652E-12

1.8969E-04

6.1340E-06

4.8272E-07

-8.0718E-09

8.8316E-10

0.0000E+00

4.3402E-04

1.3046E-05

1.4410E-06

-1.7800E-07

2.4977E-09

0.0000E+00

4.4172E-03

-7.1206E-04

6.1885E-05

-2.2063E-06

2.2067E-08

0.0000E+00

-1.1458E-04

5.8946E-05

-8.7564E-05

5.2265E-06

5.5318E-08

0.0000E+00

-3.8844E-03

2.2023E-04

-1.9995E-06

-6.0327E-06

1.8547E-07

0.0000E+00

S10

-1.8084E-03

-2.1849E-04

5.0014E-05

-8.4814E-07

-9.7337E-07

5.5009E-08

0.0000E+00

S11

-5.8225E-04

-1.2276E-05

2.1877E-06

-8.2215E-08

0.0000E+00

S12

4.8384E-03

-6.0466E-05

7.0725E-05

-1.4762E-05

7.5122E-07

0.0000E+00

S13

8.2281E-04

3.1212E-04

2.6653E-05

-6.8419E-06

0.0000E+00

S14

2.6123E-04

2.9529E-04

6.7008E-06

1.1043E-05

6.9689E-07

0.0000E+00

S15

-1.9273E-03

-8.7326E-04

-3.9958E-05

-1.3646E-05

8.7264E-06

-8.5341E-07

0.0000E+00

S16

-1.4030E-03

-6.6758E-04

-1.9092E-04

5.4074E-05

-4.0376E-06

0.0000E+00

表3

图4A、图5A、图6A分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、图5B、图6B分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、图5C、图6C分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、图5D、图6D分别示出了实施例1的变焦镜头处于广角状态、中间状态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。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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。

如图7-图9所示，变焦镜头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)、光阑STO、第三透镜组G3(第五透镜E5、第六透镜E6和第七透镜E7)、第四透镜组G4(第八透镜E8)和成像面S17。

在本示例中，变焦镜头的总长度TTL为30.01mm，变焦镜头的成像面S17上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为2.90mm。

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/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。

表4

表5示出了实施例2中随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

	f	FOV	Fno	D1	D2	D3
							广角状态	11.50	28.8	3.56	1.4087	7.9957	7.2420
中间状态	16.99	19.1	3.97	2.8810	4.8304	8.9350
							长焦状态	16.99	11.1	4.29	5.5202	0.8769	10.2494

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10A、11A、12A分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、12B分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、12C分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、12D分别示出了实施例2的变焦镜头处于广角状态、中间状态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。图13示出了根据本申请实施例3的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。

如图13-图15所示，变焦镜头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)、光阑STO、第三透镜组G3(第五透镜E5、第六透镜E6和第七透镜E7)、第四透镜组G4(第八透镜E8)和成像面S17。

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为凸面。第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S5为凹面，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为凸面。第六透镜E6具有负光焦度，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面。第七透镜E7具有正光焦度，其物侧面S13为凹面，像侧面S14为凸面。第八透镜E8具有负光焦度，其物侧面S15为凹面，像侧面S16为凸面。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。

在本示例中，变焦镜头的总长度TTL为26.83mm，变焦镜头的成像面S17上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为2.90mm。

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/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。

表7

表8示出了实施例3中随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

	f	FOV	Fno	D1	D2	D3
							广角状态	11.50	29.6	3.51	0.9945	7.4914	5.1436
中间状态	15.89	21.0	3.80	2.4086	5.0946	6.1263
							长焦状态	27.50	12.0	4.15	5.0271	1.2394	7.3630

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。

表9

图16A、17A、18A分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、18B分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、18C分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、18D分别示出了实施例3的变焦镜头处于广角状态、中间状态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。图19示出了根据本申请实施例4的变焦镜头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的变焦镜头在从广角状态切换到长焦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的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。

如图19-图21所示，变焦镜头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)、光阑STO、第三透镜组G3(第五透镜E5、第六透镜E6和第七透镜E7)、第四透镜组G4(第八透镜E8)和成像面S17。

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为凸面。第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S5为凹面，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为凸面。第六透镜E6具有负光焦度，其物侧面S11为凹面，像侧面S12为凹面。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为凹面，像侧面S16为凸面。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。

在本示例中，变焦镜头的总长度TTL为24.15mm，变焦镜头的成像面S17上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为2.90mm。

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/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。

表10

表11示出了实施例4中随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

	f	FOV	Fno	D1	D2	D3
							广角状态	11.50	27.8	3.15	1.1083	6.9598	1.7505
中间状态	15.89	20.0	3.48	2.3470	4.9191	2.5525
							长焦状态	27.50	11.9	4.32	3.7589	1.4607	4.5990

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。

面号

A10

A12

A14

A16

8.0987E-05

-2.0837E-05

1.0676E-06

4.6439E-09

-1.6950E-09

-1.8858E-11

3.9667E-12

-1.5683E-04

-3.3638E-05

5.6912E-07

7.3338E-08

-4.5534E-09

2.4111E-10

-6.0822E-12

-1.5418E-04

-4.6317E-06

-2.3417E-07

1.6229E-08

4.9547E-09

0.0000E+00

2.5975E-04

5.5077E-06

1.3644E-06

-1.4296E-07

8.7319E-09

0.0000E+00

2.9123E-03

-5.2854E-04

6.2168E-05

-3.8754E-06

1.1024E-07

0.0000E+00

7.6497E-05

-1.2868E-04

-6.5814E-05

5.0718E-06

1.5939E-08

0.0000E+00

-5.4928E-03

2.9185E-05

-3.0246E-05

-2.1941E-06

2.0830E-07

0.0000E+00

S10

-3.5317E-03

-1.9753E-04

5.7494E-05

-5.0731E-06

-3.0622E-07

3.7304E-08

0.0000E+00

S11

-1.2735E-03

-1.8551E-04

-1.0296E-05

-2.5137E-06

-2.0311E-07

-5.3314E-08

0.0000E+00

S12

3.6764E-03

-2.4358E-04

5.9268E-05

-1.1647E-05

8.1528E-07

-2.8125E-08

0.0000E+00

S13

-1.6205E-03

1.3898E-04

4.4777E-05

5.1264E-07

3.8283E-07

1.8061E-08

0.0000E+00

S14

2.3233E-03

8.0019E-04

1.4976E-04

1.4529E-05

-2.3387E-06

2.0950E-06

0.0000E+00

S15

-1.3412E-03

-5.6876E-04

9.5152E-05

-2.3528E-05

1.1082E-05

-1.6078E-06

0.0000E+00

S16

-4.5672E-04

-4.5129E-04

-1.0258E-04

4.2713E-05

-4.5720E-06

0.0000E+00

表12

图22A、23A、24A分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、24B分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、24C分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态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、24D分别示出了实施例4的变焦镜头处于广角状态、中间状态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所给出的变焦镜头在各个状态下均能够实现良好的成像品质。

实施例5

以下参照图25至图30D描述根据本申请实施例5的变焦镜头。图25示出了根据本申请实施例5的变焦镜头处于广角状态时的结构示意图。图26示出了根据本申请实施例5的变焦镜头在从广角状态切换到长焦状态的过程中的中间状态的结构示意图。图27示出了根据本申请实施例5的变焦镜头处于长焦状态时的结构示意图。

如图25-图27所示，变焦镜头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)、光阑STO、第三透镜组G3(第五透镜E5、第六透镜E6和第七透镜E7)、第四透镜组G4(第八透镜E8)和成像面S17。

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为凸面。第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S5为凹面，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为凸面。第六透镜E6具有负光焦度，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面。第七透镜E7具有正光焦度，其物侧面S13为凸面，像侧面S14为凸面。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。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。

在本示例中，变焦镜头的总长度TTL为23.28mm，变焦镜头的成像面S17上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为2.90mm。

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/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。

表13

表14示出了实施例5中随着变焦镜头不同状态而变化的参数表，其中，f、D1、D2和D3的单位均为毫米(mm)，FOV的单位为度(°)。

	f	FOV	Fno	D1	D2	D3
							广角状态	9.70	35.0	3.25	1.5270	6.0302	1.1205
中间状态	15.41	21.7	3.96	2.0728	3.1505	3.4545
							长焦状态	24.50	13.2	3.42	6.0380	0.9520	1.6878

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。

面号

A10

A12

A14

A16

1.0191E-04

-1.2696E-05

1.6127E-06

6.6288E-09

-1.6183E-09

2.2878E-12

9.3413E-13

-2.6433E-05

-2.3731E-05

9.2904E-07

1.1607E-07

-3.7129E-09

1.3806E-10

-1.0341E-12

-1.5203E-05

-8.6391E-06

-9.1531E-08

-1.4332E-08

3.1433E-09

0.0000E+00

3.9325E-04

4.0064E-06

1.0615E-06

-1.6641E-07

4.9938E-09

0.0000E+00

7.9683E-04

-5.3010E-04

6.9987E-05

-2.7403E-06

0.0000E+00

-1.3975E-03

-4.4509E-04

-1.8717E-04

1.7009E-05

0.0000E+00

-8.8446E-03

-4.6804E-04

-4.1106E-05

-1.5884E-05

-2.9841E-07

0.0000E+00

S10

-8.7452E-03

-2.4473E-04

1.2734E-04

-8.8297E-06

-5.6298E-06

5.7185E-07

0.0000E+00

S11

-1.3418E-03

-4.9762E-05

2.6234E-05

-3.7716E-06

0.0000E+00

S12

4.7291E-03

-3.9577E-04

9.4942E-05

-1.8280E-05

1.1548E-06

0.0000E+00

S13

1.7817E-03

-1.1975E-03

3.4082E-05

-4.0404E-05

0.0000E+00

S14

4.7159E-03

0.0000E+00

S15

-4.1176E-03

8.0216E-05

4.4351E-05

-9.8940E-06

2.9197E-06

-3.3944E-07

0.0000E+00

S16

-5.4096E-03

2.1691E-04

-7.4661E-05

2.4273E-05

-2.2751E-06

0.0000E+00

表15

图28A、29A、30A分别示出了实施例5的变焦镜头处于广角状态、中间状态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28B、29B、30B分别示出了实施例5的变焦镜头处于广角状态、中间状态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28C、29C、30C分别示出了实施例5的变焦镜头处于广角状态、中间状态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28D、29D、30D分别示出了实施例5的变焦镜头处于广角状态、中间状态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28A至图30D可知，实施例5所给出的变焦镜头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5分别满足表16中所示的关系。

表16

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。

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。

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