光学变焦系统、变焦模组及电子设备技术方案

本发明专利技术涉及一种光学变焦系统、变焦模组及电子设备。光学变焦系统包括：第一镜组，包括具有负屈折力的第一透镜和具有正屈折力的第二透镜，第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；第二镜组，包括具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜，第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面；第三镜组，包括具有负屈折力的第五透镜，第五透镜的像侧面于近光轴处为凹面，第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且其中至少一者存在反曲；第二镜组和第三镜组中的至少一者能够相对第一镜组移动，以改变光学变焦系统的有效焦距。上述光学变焦系统能够通过五片透镜设计便拥有优良的变焦性能。

【技术实现步骤摘要】
光学变焦系统、变焦模组及电子设备
本专利技术涉及摄影成像
，特别是涉及一种光学变焦系统、变焦模组及电子设备。
技术介绍
目前市面上存在的大部分拥有变焦拍摄功能的手机并不能实现真正意义上的光学连续变焦，而是通过主摄、广角、长焦等多种镜头配合形成的接力式变焦。具体地，为了方便拍摄不同物距、景深或视场范围的景物，电子设备上会搭载若干对应不同物距、景深等拍摄特性的定焦镜头，例如同时搭载长焦镜头、广角镜头、高清镜头等，在切换拍摄场景时，通过在不同定焦镜头所捕获的成像之间进行相应切换以实现变焦效果，从而实现对不同拍摄场景的清晰拍摄。但这种设计毫无疑问会导致设备的制备成本过高，且会占据过多的设备内部空间。因此，目前业界也开始探索将变焦功能集成于同一模组的设计。但对于将变焦功能集成于同一模组的设计而言，由于往往需要考虑较多设计因素，从而传统的变焦模组难以在像差、相对亮度、变焦比、大像面、制备成本之间取得较为优良的平衡，导致传统变焦模组的变焦性能尚不足以满足业界的期待。因此，如何合理配置变焦模组以获得更佳的变焦特性和成像品质成为业界欲解决的核心问题之一。
技术实现思路
基于此，有必要针对如何提高变焦性能的问题，提供一种光学变焦系统、变焦模组及电子设备。一种光学变焦系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：第一镜组，包括具有负屈折力的第一透镜和具有正屈折力的第二透镜，所述第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；第二镜组，包括具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面；第三镜组，包括具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且其中至少一者存在反曲；所述第二镜组和所述第三镜组中的至少一者能够相对所述第一镜组移动，以改变所述光学变焦系统的有效焦距。上述光学变焦系统中，作为最靠近系统物侧的第一透镜通过上述屈折力和面型设计以配合其他透镜，可以使光学变焦系统拥有合适的入光口径，有利于光学变焦系统在不同焦端下依然拥有足够的进光量。特别地，第二透镜的正屈折力设计可校正第一透镜产生的球面像差，同时对来自第一透镜的光线实现调节，防止入射光线在经过第一镜组时发生过大偏折，从而使经过第一镜组的光线能够向第二镜组合理过渡，特别是对于变焦系统而言，可有效防止切换焦端时由于第一镜组与第二镜组之间的光线偏折不合理而产生过大的成像清晰度差异。通过上述第三透镜的屈折力及面型设计，一方面可及时会聚来自第一镜组的光线，有利于缩短系统总长；另一方面也能够增大光学变焦系统于长焦端时的长焦特性，有利于增大光学变焦系统的变焦比，使系统拥有更佳的变焦性能。进一步地，第二镜组中的第四透镜的上述屈折力及面型设计可利于校正物方透镜产生的像差，与物方透镜相反的屈折力设置也有利于光线获得合理的偏转，以向第三镜组合理过渡。第五透镜的屈折力、面型及反曲设计能够使边缘视场的光线在经过时拥有合理的偏转，以提高边缘视场所对应的成像区域的相对亮度，同时也有利于光学变焦系统拥有大像面特性以匹配更高像素的图像传感器，进而提高成像品质。通过以上设计，光学变焦系统在像差校正、提高相对亮度、提高变焦比、实现大像面、降低制备成本等方面均实现良好的兼顾，即通过五片透镜设计便拥有优良的变焦性能。在其中一个实施例中，所述光学变焦系统满足关系：(ctg1+ctg2+ctg3)/ttld＜0.24；ctg1为所述第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面于光轴上的距离，ctg2为所述第三透镜的物侧面至所述第四透镜的像侧面于光轴上的距离，ctg3为所述第五透镜于光轴上的厚度，ttld为所述光学变焦系统于短焦端时所述第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离。满足该关系时，各镜组的轴向尺寸之和能够得到有效约束，光学变焦系统的光学总长得到了有效压缩，从而有利于实现光学变焦系统的小型化设计。当高于关系式上限时，光学变焦系统的轴向长度过大，难以实现小型化设计。在其中一个实施例中，所述光学变焦系统满足关系：3.5＜IMGH/FFLd＜7.0；IMGH为所述光学变焦系统的最大成像圆半径，FFLd为所述光学变焦系统于短焦端时所述第五透镜的像侧面至成像面于光轴方向上的最短距离。满足该关系时，一方面有利于光学变焦系统拥有大像面特性以匹配更高像素的图像传感器，从而获得更高质量的成像效果；另一方面，又可以在光学变焦系统处于大视角状态下，抑制边缘视场光线从第三镜组出射时相对光轴的偏折程度，即减小边缘视场光线于成像面上的入射角，从而可有效提高边缘成像区域的相对亮度，防止暗角的产生，进而提升成像质量。在其中一个实施例中，所述光学变焦系统满足关系：cj/dj＞1.53；cj为所述光学变焦系统于长焦端时的有效焦距，dj为所述光学变焦系统于短焦端时的有效焦距。满足该关系时，可使光学变焦系统拥有较大的变焦比，即变焦范围得到增大，系统的放大倍数得到有效提升，进而提升光学变焦系统的变焦性能。在其中一个实施例中，所述光学变焦系统满足关系：15＜|R52/sag52|＜250；R52为所述第五透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，sag52为光学变焦系统于短焦端时所述第五透镜的像侧面于最大有效径处的矢高。满足该关系时，第五透镜的像侧面的弯曲程度能够得到合理控制，以使第五透镜为光学变焦系统提供合适的屈折力，另外还可为边缘视场光线入射成像面提供合理的过渡环境，降低边缘视场光线于成像面上的入射角，从而有利于提高边缘成像区域的相对亮度，满足该关系的同时还可减小第五透镜的像侧面弯曲程度，从而降低该面的公差敏感度。当低于关系式的下限时，第五透镜的像侧面的有效径处矢高过大，易使得面型过于陡峭复杂，增加透镜的成型和加工难度。当高于关系式上限时，第五透镜的像侧面过于平缓，不足以提供足够的光线偏折力，使得第五透镜的像侧面难以对入射光线相对光轴的偏转程度实现合理抑制，易导致成像面上的光线的入射角增大，降低成像质量。在其中一个实施例中，所述光学变焦系统满足关系：7＜|f4|/et4d＜13；f4为所述第四透镜的有效焦距，et4d为光学变焦系统于短焦端时所述第四透镜的物侧面最大有效径处至像侧面最大有效径处于光轴方向距离。满足该关系时，第四透镜的屈折力能够被合理约束，有利于减小第二透镜组总长，第四透镜的中心厚度与边缘厚度之间可得到合适地控制，有利于降低透镜的加工成型难度以及提升组装过程中的稳定性。当低于关系式下限时，第四透镜为第二镜组提供的负屈折力过大，不利于校正像差和保证足够的解析力，且由于第四透镜的像方只剩一片透镜，因此会增大最后一片透镜的负担，容易使系统中最后一片透镜难以对剩余像差实现有效校正，进而导致成像质量降低。当高于关系的上限时，第四透镜为第二镜组提供的负屈折力不足，不足以偏折光线至合适的角度射入第三镜组，不利于实现系统的长焦和高变焦比特性。在其中一个实施例中，所述光学变焦系统满足关系：...

【技术保护点】
1.一种光学变焦系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：/n第一镜组，包括具有负屈折力的第一透镜和具有正屈折力的第二透镜，所述第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；/n第二镜组，包括具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面；/n第三镜组，包括具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且其中至少一者存在反曲；/n所述第二镜组和所述第三镜组中的至少一者能够相对所述第一镜组移动，以改变所述光学变焦系统的有效焦距。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学变焦系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：
第一镜组，包括具有负屈折力的第一透镜和具有正屈折力的第二透镜，所述第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
第二镜组，包括具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面；
第三镜组，包括具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且其中至少一者存在反曲；
所述第二镜组和所述第三镜组中的至少一者能够相对所述第一镜组移动，以改变所述光学变焦系统的有效焦距。


2.根据权利要求1所述的光学变焦系统，其特征在于，所述光学变焦系统满足关系：
(ctg1+ctg2+ctg3)/ttld＜0.24；
ctg1为所述第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面于光轴上的距离，ctg2为所述第三透镜的物侧面至所述第四透镜的像侧面于光轴上的距离，ctg3为所述第五透镜于光轴上的厚度，ttld为所述光学变焦系统于短焦端时所述第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离。


3.根据权利要求1所述的光学变焦系统，其特征在于，所述光学变焦系统满足关系：
3.5＜IMGH/FFLd＜7.0；
IMGH为所述光学变焦系统的最大成像圆半径，FFLd为所述光学变焦系统于短焦端时所述第五透镜的像侧面至成像面于光轴方向上的最短距离。


4.根据权利要求1所述的光学变焦系统，其特征在于，所述光学变焦系统满足关系：
cj/dj＞1.53；
cj为所述光学变焦系统于长焦端时的有效焦距，dj为所述光学变焦系统于短焦端时的有效焦距。


5.根据权利要求1所述的光学变焦系统，其特征在于，所述光学变焦系统满足关系：
15＜|R52/sag52|＜250；
R52为所述第五透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，sag52为所述光学变焦系统于短焦端时所述第五透镜的像侧面于最大有效径处的矢高。


6.根据权利要求1所述的光学变焦系统，其特征在于，所述光学变焦系统满...

【专利技术属性】
技术研发人员：华露，杨健，李明，
申请(专利权)人：江西晶超光学有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36