变焦光学系统、变焦模组及电子设备
技术领域
本实用新型涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种变焦光学系统、变焦模组及电子设备。
背景技术
近年来，具有变焦功能的电子设备由于应用范围较大而广受追捧。具有变焦功能的电子设备，在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动内部的变焦光学系统的焦距来改变拍摄范围，以获取不同范围内景物较清晰的图像，即一个变焦光学系统可兼担起多个定焦光学系统的作用，使用范围广。但为了保证不同范围内的成像质量，传统的变焦光学系统的尺寸较大，难以满足电子设备小型化设计的需求。
实用新型内容
基于此，有必要针对传统的变焦光学系统的尺寸较大难以满足电子设备小型化设计的需求的问题，提供一种变焦光学系统、变焦模组及电子设备。
一种变焦光学系统，由物侧至像侧依次包括：
具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
具有负屈折力的第二透镜；
具有屈折力的第三透镜；
具有屈折力的第四透镜，所述第四透镜的像侧面为凹面；
具有正屈折力的第五透镜，所述第五透镜的像侧面为凸面；
具有屈折力的第六透镜；
其中，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜构成所述变焦光学系统的变倍组，所述变倍组具有负屈折力，且所述第一透镜及所述变倍组可分别相对所述第一透镜移动。
上述变焦光学系统，所述第一透镜具有正屈折力，有利于缩短所述变焦光学系统与光轴上的总长，而所述第一透镜的物侧面和像侧面均为凸面，可进一步加强所述第一透镜的正屈折力，从而进一步缩短所述变焦光学系统于光轴上的总长。由此，所述变焦光学系统于光轴上的尺寸较短，安装于电子设备中时，能够满足电子设备小型化设计的需求。另外，所述第二透镜具有负屈折力，且所述变倍组也具有负屈折力，可修正第一透镜产生的像差。所述第四透镜的像侧面为凹面，可平衡所述变焦光学系统的屈折力配置，以避免因屈折力过度集中而使所述变焦光学系统的球差过度增大，同时也可修正所述变焦光学系统的像散。所述第五透镜具有正屈折力且所述第五透镜的像侧面为凸面，可有效校正所述变焦光学系统的匹兹伐和数，使光线于视场范围内进入所述变焦光学系统后的汇聚点更集中于所述变焦光学系统的像面上，以提升所述变焦光学系统的解像能力。由此，在缩短所述变焦光学系统于光轴上的尺寸以满足电子设备小型化设计的需求的同时，也能够保证所述变焦光学系统有较好的成像质量。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下关系式：
2.1＜TTL/(ImgH*2)＜3；
10°＜HFOV＜15°；
0.7＜DL/TTL＜0.95；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学系统的像面于光轴上的距离，ImgH为所述变焦光学系统于有效像素区域的对角线长度的一半，HFOV为所述变焦光学系统的最大视场角的一半，DL为所述第一透镜的物侧面至所述第六透镜的像侧面于光轴上的距离。满足上述关系式时，所述变焦光学系统有较紧凑且合理的结构布局，由此，所述变焦光学系统对处于一定范围内不同距离的被摄物体，通过自身内部各透镜的移动，都能达到清晰的图像拍摄要求。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下关系式：
1＜TTL/f＜1.5；
其中，f为所述变焦光学系统的总有效焦距。满足上述关系式时，通过紧凑合理的结构布局以及总有效焦距的合理分配，提高所述变焦光学系统的成像质量，以使对不同视场范围内的景物进行拍摄时，所述变焦光学系统的像面均能形成较清晰的图像。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下关系式：
f5＞0；
其中，f5为所述第五透镜的有效焦距。满足上述关系式时，通过合理分配所述第五透镜的有效焦距，当所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜所构成的透镜组在所变焦光学系统中沿光轴的方向移动实现所述变焦光学系统的变焦功能时，所述第五透镜能在所述变焦光学系统中起到良好的焦距补偿作用，以提高所述变焦光学系统的成像质量。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下关系式：
D2+D3＞D1；
其中，D1为所述第一透镜的像侧面至所述第二透镜的物侧面于光轴上的距离，D2为所述第四透镜的像侧面至所述第五透镜的物侧面于光轴上的距离，D3为所述第五透镜的像侧面至所述第六透镜的物侧面于光轴上的距离。满足上述关系式时，所述变焦光学系统于光轴上有较合理的结构布局，可减缓变焦过程中光线进入所述变焦光学系统后的方向变化，以此降低所述变焦光学系统产生的杂散光的强度，提高成像质量。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下关系式：
0.93＜|f234/f5|＜1.1；
其中，f234为所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜所构成的透镜组的有效焦距。满足上述关系式时，所述变焦光学系统在变焦的过程中，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜所构成的透镜组与所述第五透镜之间的焦距互相补偿，有利于平衡所述变焦光学系统的像差。
在其中一个实施例中，所述变焦光学系统满足以下关系式：
Vn(30)≥3；
其中，Vn(30)为所述变焦光学系统中色散系数小于30的透镜的数量。满足上述关系式时，所述变焦光学系统的各透镜具有较好的品质，能够更好地平衡所述变焦光学系统的像差。
在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜以及所述第六透镜的物侧面和像侧面均为非球面。非球面结构的采用能够提高各透镜设计的灵活性，并有效地校正所述变焦光学系统的球差，改善成像质量。
一种变焦模组，包括感光元件以及上述任一实施例所述的变焦光学系统，所述感光元件设置于所述变焦光学系统的像侧，且相对所述第一透镜固定。在所述变焦模组中采用所述变焦光学系统，成像质量好，且能够使所述变焦模组的尺寸较小，运用于电子设备中能够满足电子设备小型化设计的需求。
一种电子设备，包括壳体以及上述的变焦模组，所述变焦模组安装于所述壳体上。在所述电子设备中采用所述变焦模组，由于所述变焦模组的尺寸较小，使所述电子设备能够实现小型化设计。
附图说明
图1为本申请第一实施例中变焦光学系统处于一种短焦状态下的示意图；
图2为本申请第一实施例中变焦光学系统处于一种长焦状态下的示意图；
图3为本申请第一实施例中变焦光学系统的球差图、像散图和畸变图；
图4为本申请第二实施例中变焦光学系统处于一种短焦状态下的示意图；
图5为本申请第二实施例中变焦光学系统处于一种长焦状态下的示意图；
图6为本申请第二实施例中变焦光学系统的球差图、像散图和畸变图；
图7为本申请第三实施例中变焦光学系统处于一种短焦状态下的示意图；
图8为本申请第三实施例中变焦光学系统处于一种长焦状态下的示意图；
图9为本申请第三实施例中变焦光学系统的球差图、像散图和畸变图；
图10为本申请第四实施例中变焦光学系统处于一种短焦状态下的示意图；
图11为本申请第四实施例中变焦光学系统处于一种长焦状态下的示意图；
图12为本申请第四实施例中变焦光学系统的球差图、像散图和畸变图；
图13为本申请第五实施例中变焦光学系统处于一种短焦状态下的示意图；
图14为本申请第五实施例中变焦光学系统处于一种长焦状态下的示意图；
图15为本申请第五实施例中变焦光学系统的球差图、像散图和畸变图；
图16为本申请第六实施例中变焦光学系统处于一种短焦状态下的示意图；
图17为本申请第六实施例中变焦光学系统处于一种长焦状态下的示意图；
图18为本申请第六实施例中变焦光学系统的球差图、像散图和畸变图；
图19为本申请一种实施例中变焦模组的示意图；
图20为本申请一种实施例中电子设备的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1，在本申请的一个实施例中，变焦光学系统100由物侧到像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6。具体地，第一透镜L1包括物侧面S1及像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3及像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5及像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7及像侧面S8，第五透镜L5包括物侧面S9及像侧面S10，第六透镜L6包括物侧面S11及像侧面S12。第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4构成变焦光学系统100的变倍组L234。
其中，第一透镜L1具有正屈折力，有利于缩短变焦光学系统100的总长，且第一透镜L1的物侧面S1与像侧面S2均为凸面，可进一步缩短变焦光学系统100于光轴上的总长。由此，变焦光学系统100于光轴上的尺寸较短，安装于电子设备中时，能够满足电子设备小型化设计的需求。第二透镜L2具有负曲折力，且变倍组L234也具有负屈折力，可修正第一透镜L1产生的像差。第三透镜L3和第四透镜L4均具有屈折力。第四透镜L4的像侧面S8为凹面，可平衡变焦光学系统100的屈折力配置，以避免因屈折力过度集中而使变焦光学系统100的球差过度增大，同时也可修正变焦光学系统100的像散。第五透镜L5具有正屈折力且第五透镜L5的像侧面S10为凸面，可有效校正变焦光学系统100的匹兹伐和数，使光线于视场范围内进入变焦光学系统100后的汇聚点更集中于变焦光学系统100的像面S15上，以提升变焦光学系统100的解像能力。由此，在缩短变焦光学系统100于光轴上的尺寸以满足电子设备小型化设计的需求的同时，也能够保证变焦光学系统100有较好的成像质量。
需要注意的是，在本申请的一些实施例中，第一透镜L1构成变焦光学系统100的前固定组，而第六透镜L6相对第一透镜L1固定设置，第六透镜L6构成变焦光学系统100的后固定组，第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4共同构成变焦光学系统100的变倍组L234，变倍组L234能够在前固定组第一透镜L1与后固定组第六透镜L6之间沿系统的光轴方向移动以改变变焦光学系统100的总有效焦距，其中第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4同步移动，进而实现变焦光学系统100的变焦功能。另外，第五透镜L5构成变焦光学系统100的补偿组，第五透镜L5也能够沿系统的光轴方向移动。一些实施例中的第五透镜L5可与变倍组L234同步移动，或者也可非同步移动。当变倍组L234在第一透镜L1与第六透镜L6之间沿光轴的方向移动时，补偿组第五透镜L5也能够在第一透镜L1与第六透镜L6之间沿光轴的方向相应移动，以补偿变焦光学系统100因变倍组L234移动而产生的像差以及最佳成像位置的偏离量，使系统的最佳成像位置能够始终处于感光元件的感光表面上，从而保证变焦光学系统100能够通过调节总有效焦距以在不同物距的拍摄条件下依然拥有优良的成像质量。例如，在一些实施例中，变倍组L234沿光轴朝向远离第一透镜L1的方向移动，而第五透镜L5沿光轴朝向靠近第六透镜L6的方向移动，以使变焦光学系统100的总有效焦距增大，实现变焦光学系统100的变焦功能。
在一些实施例中，变焦光学系统100可运用于变焦镜头中，此时，变焦镜头还包括变焦环和定焦环。第一透镜L1以及第六透镜L6固定于变焦镜头中，变焦环及定焦环设置于第一透镜L1与第六透镜L6之间，且变焦环与变倍组L234固定连接，定焦环与第五透镜L5固定连接。变焦环可带动变倍组L234于第一透镜L1及第六透镜L6之间沿系统的光轴方向移动，而定焦环可带动第五透镜L5于变倍组L234及第六透镜L6之间沿系统的光轴方向移动，以此实现变焦镜头的变焦功能。
另外，在一些实施例中，变焦光学系统100设置有光阑STO，且光阑STO可设置于第三透镜L3与第四透镜L4之间。并且，在一些实施例中，变焦光学系统100还包括设置于第六透镜L6像侧的红外滤光片L7，红外滤光片L7包括物侧面S13和像侧面S14。进一步地，变焦光学系统100还包括位于第六透镜L6像侧的像面S15，入射光经第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的调节后能够成像于像面S15。值得注意的是，红外滤光片L7可为红外截止滤光片，用于滤除干扰光，防止干扰光到达变焦光学系统100的像面S15而影响正常成像。
在一些实施例中，变焦光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面，非球面结构的采用能够提高各透镜设计的灵活性，并有效地校正变焦光学系统100的球差，改善成像质量。
在一些实施例中，变焦光学系统100中的各透镜的材质可均为玻璃或均为塑料。采用例如聚碳酸酯等塑料材质的透镜能够减小变焦光学系统100的重量并降低生产成本，而采用玻璃材质的透镜能够使变焦光学系统100具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。并且，变焦光学系统100的各透镜的材质也可以为玻璃和塑料的任意组合，并不一定均为玻璃或均为塑料。进一步地，在一些实施例中，变焦光学系统100的各透镜中的至少两个透镜的材质为塑料材质，且至少两个透镜采用的塑料材质的光学特性不同，由此，通过各透镜材料搭配的平衡，能够更好地平衡变焦光学系统100的像差，提高成像质量。
需要注意的是，第一透镜L1并不意味着只存在一片透镜，在一些实施例中，第一透镜L1中也可以存在两片或多片透镜，两片或多片透镜能够形成胶合透镜，胶合透镜最靠近物侧的表面可视为物侧面S1，最靠近像侧的表面可视为像侧面S2。或者，第一透镜L1中的各透镜之间并不形成胶合透镜，但各透镜之间的距离相对固定，此时最靠近物侧的透镜的物侧面为物侧面S1，最靠近像侧的透镜的像侧面为像侧面S2。另外，一些实施例中的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5或第六透镜L6中的透镜数量也可大于或等于两片，且任意相邻透镜之间可以形成胶合透镜，也可以为非胶合透镜。
进一步地，在一些实施例中，变焦光学系统100满足关系式：2.1＜TTL/(ImgH*2)＜3；10°＜HFOV＜15°；以及0.7＜DL/TTL＜0.95；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的像面S15于光轴上的距离，ImgH为变焦光学系统100于有效像素区域的对角线长度的一半，HFOV为变焦光学系统100的最大视场角的一半，即可理解为HFOV为变焦光学系统100的对角线视角的一半，DL为第一透镜L1的物侧面S1至所述第六透镜L6的像侧面S12于光轴上的距离。具体地，TTL/(ImgH*2)可以为2.7。HFOV可以为11.06°、11.28°、11.40°、11.67°、11.92°、12.11°、12.35°、12.90°、13.42°或13.70°。DL/TTL可以为0.917、0.921、0.924、0.928、0.932、0.933、0.935、0.937、0.938或0.940。满足上述关系式时，变焦光学系统100具有较紧凑且合理的结构布局，由此，变焦光学系统100对处于一定范围内不同距离的被摄物体，通过自身内部各透镜的移动，都能达到清晰的图像拍摄要求。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足以下关系式：1＜TTL/f＜1.5；其中，f为变焦光学系统100的总有效焦距。具体地，TTL/f可以为1.140、1.151、1.163、1.211、1.298、1.301、1.335、1.386、1.402或1.416。满足上述关系式时，通过紧凑合理的结构布局以及总有效角度的合理分配，提高变焦光学系统100的成像质量，以使对不同视场范围内的景物进行拍摄时，变焦光学系统100的像面S15均能形成较清晰的图像。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足以下关系式：f5＞0；其中，f5为第五透镜L5的有效焦距。具体地，f5可以为10.065、10.098、10.155、10.236、10.322、10.458、10.523、10.687、10.711或10.786，f5的单位为mm。满足上述关系式时，通过合理分配第五透镜L5的有效焦距，当变倍组L234在第一透镜L1和第六透镜L6之间沿光轴的方向移动实现变焦光学系统100的变焦功能时，第五透镜L5能在变焦光学系统100中起到良好的焦距补偿作用，以提高变焦光学系统100的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足以下关系式：D2+D3＞D1；其中，D1为第一透镜L1的像侧面S2至第二透镜L2的物侧面S3于光轴上的距离，单位为mm，D2为第四透镜L4的像侧面S8至第五透镜L5的物侧面S9于光轴上的距离，单位为mm，D3为第五透镜L5的像侧面S10至第六透镜L6的物侧面S11于光轴上的距离，单位为mm。具体地，D1可以为0.433、0.456、0.498、0.535、0.574、0.629、0.667、0.685、0.722或0.726。D2可以为2.563、2.855、3.112、3.864、3.945、4.102、4.632、4.801、4.898或4.954。D3可以为0.102、0.323、0.587、0.965、1.322、1.593、1.865、1.996、2.155或2.377。满足上述关系式时，变焦光学系统100于光轴上有较合理的结构布局，可减缓变焦过程中光线进入变焦光学系统100后的方向变化，以此降低变焦光学系统100产生的杂散光的强度，提高成像质量。
进一步地，变倍组L234以及第五透镜L5在第一透镜L1与第六透镜L6之间沿光轴的方向移动，会导致D1、D2、D3的数值发生变化，进而导致变焦光学系统100的总有效焦距改变。根据变焦光学系统100的总有效焦距的不同，变焦光学系统100具有不同的状态，在本申请的各实施例中，仅列举了变焦光学系统100处于短焦、中焦以及长焦三种状态下的D1、D2、D3所对应的数值大小，但变焦光学系统100并不仅限于在该三种具体状态下变换。其中，在一个实施例中，处于短焦状态下时变焦光学系统100的总有效焦距为这三种状态下的总有效焦距的最小值，而处于长焦状态下时变焦光学系统100的总有效焦距为这三种状态下的总有效焦距的最大值。当然，以上三种状态仅为变焦光学系统100的总有效焦距发生变化时的其中三种变化状态示意，变焦光学系统100的总有效焦距还可为其他数值，相应地，D1、D2、D3的数值也可为其他数值。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足以下关系式：0.93＜|f234/f5|＜1.1；其中，f234为第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4所构成的透镜组的有效焦距，f234的单位为mm。具体地，f234可以为-10.907、-10.862、-10.655、-10.363、-10.124、-9.989、-9.753、-9.711、-9.685或-9.504。满足上述关系式时，变焦光学系统100在变焦的过程中，变倍组L234与第五透镜L5之间的焦距互相补偿，有利于平衡变焦光学系统100的像差。
在一些实施例中，变焦光学系统100满足以下关系式：Vn(30)≥3；其中，Vn(30)为变焦光学系统100中色散系数小于30的透镜的数量。具体地，Vn(30)可以为4。满足上述关系式时，变焦光学系统100的各透镜具有较好的品质，能够更好地平衡变焦光学系统100的像差，提高成像质量。
根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以详细说明。
第一实施例
请参见图1、图2和图3，图1为第一实施例中的变焦光学系统100处于一种短焦状态下的示意图，图2为第一实施例中的变焦光学系统100处于一种长焦状态下的示意图。变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图3由左至右依次为第一实施例中变焦光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图，其中像散和畸变图均为555nm下的曲线图，其他实施例相同。
第一透镜L1的物侧面S1于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于光轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的像侧面S4于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的物侧面S9于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于光轴处为凹面，于圆周处为凸面。
需要注意的是，在本申请中，当描述透镜的一个表面于光轴处(该侧面的中心区域)为凸面时，可理解为该透镜的该表面于光轴附近的区域为凸面，因此也可认为该表面于光近轴处为凸面。当描述透镜的一个表面于圆周处为凹面时，可理解为该表面在靠近最大有效半径处的区域为凹面。举例而言，当该表面于光轴处为凸面，且于圆周处也为凸面时，该表面由中心(光轴)至边缘方向的形状可以为纯粹的凸面；或者是先由中心的凸面形状过渡到凹面形状，随后在靠近最大有效半径处时变为凸面。此处仅为说明光轴处与圆周处的关系而做出的示例，表面的多种形状结构(凹凸关系)并未完全体现，但其他情况可根据以上示例推导得出。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。
进一步地，变焦光学系统100满足关系式：TTL/(ImgH*2)＝2.7；DL/TTL＝0.916666667。且当变焦光学系统100处于一种短焦状态下时，HFOV＝13.7；处于一种中焦状态下时，HFOV＝13.1；处于一种长焦状态下时，HFOV＝12.55。其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至变焦光学系统100的像面S15于光轴上的距离，ImgH为变焦光学系统100于有效像素区域的对角线长度的一半，HFOV为变焦光学系100统的最大视场角的一半，DL为第一透镜L1的物侧面S1至第六透镜L6的像侧面S12于光轴上的距离。满足上述关系式时，变焦光学系统100具有较紧凑且合理的结构布局，由此，变焦光学系统100对处于一定范围内不同距离的被摄物体，通过自身内部各透镜的移动，都能达到清晰的图像拍摄要求。
变焦光学系统100满足关系式：当变焦光学系统100处于一种短焦状态下时，TTL/f＝1.304833；处于一种中焦状态下时，TTL/f＝1.195911；处于一种长焦状态下时，TTL/f＝1.13961。其中，f为所述变焦光学系统100的总有效焦距。满足上述关系式时，通过紧凑合理的结构布局以及总有效角度的合理分配，提高变焦光学系统100的成像质量，以使当对不同视场范围内的景物进行拍摄时，变焦光学系统100的像面S15也能形成较清晰的图像。
变焦光学系统100满足关系式：f5＝10.78613。其中，f5为第五透镜L5的有效焦距。满足上述关系式时，通过合理分配第五透镜L5的有效焦距，当变倍组L234在第一透镜L1和第六透镜L6之间沿光轴的方向移动实现变焦光学系统100的变焦功能时，第五透镜L5能在变焦光学系统100中起到良好的焦距补偿作用，以提高变焦光学系统100的成像质量。
变焦光学系统100满足关系式：当变焦光学系统100处于一种短焦状态下时，D1＝0.5518224，D2＝3.611136，D3＝2.140662；处于一种中焦状态下时，D1＝0.607735，D2＝4.40985，D3＝1.289771；处于一种长焦状态下时，D1＝0.644651，D2＝4.854519，D3＝0.794074。其中，D1为第一透镜L1的像侧面S2至第二透镜L2的物侧面S3于光轴上的距离，单位为mm，D2为第四透镜L4的像侧面S8至第五透镜L5的物侧面S9于光轴上的距离，单位为mm，D3为第五透镜L5的像侧面S10至第六透镜L6的物侧面S11于光轴上的距离，单位为mm。满足上述条件式时，即满足条件式：D2+D3＞D1时，变焦光学系统100于光轴上有较合理的结构布局，可减缓变焦过程中光线进入变焦光学系统100后的方向变化，以此降低变焦光学系统100产生的杂散光的强度，提高成像质量。
进一步地，当变焦光学系统100处于一种短焦状态时，变焦光学系统100的总有效焦距f＝10.76mm；处于一种中焦状态时，f＝11.74mm；处于一种长焦状态时，f＝12.32mm。并且，参考图1和图2所示，在一种变焦调节的方式下，当变焦光学系统100由短焦状态向长焦状态变化时，第一透镜L1与第六透镜L6位置固定，而变倍组L234沿光轴朝向远离第一透镜L1的方向移动，第五透镜L5沿光轴朝向靠近第六透镜L6的方向移动，且变倍组L234与第五透镜L5之间于光轴上的距离变大，其他实施例中的移动趋势也相同。
变焦光学系统100满足关系式：f234＝-11.5791mm。其中，f234为第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4所构成的透镜组的有效焦距。满足上述关系式时，即满足关系式：0.93＜|f234/f5|＜1.1时，变焦光学系统100在变焦的过程中，变倍组L234与第五透镜L5之间的焦距互相补偿，有利于平衡变焦光学系统100的像差。
变焦光学系统100满足关系式：Vn(30)＝4；其中，Vn(30)为变焦光学系统100中色散系数小于30的透镜的数量。满足上述关系式时，变焦光学系统100的各透镜具有较好的品质，能够更好地平衡变焦光学系统100的像差，提高成像质量。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表1给出。其中，表1中的像面S15可理解为变焦光学系统100的成像面。由物面(图未示出)至像面S15的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。面序号1和面序号2分别为第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2，即同一透镜中，面序号较小的表面为物侧面，面序号较大的表面为像侧面。第一透镜L1的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至像侧方向的后一透镜的物侧面于光轴上的距离。
需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，变焦光学系统100也可不设置红外滤光片L7，但此时第六透镜L6的像侧面S12至像面S15的距离保持不变。
在第一实施例中，第一透镜L1物侧面S1至像面S15于光轴上的距离TTL＝14.04mm，第一透镜L1的物侧面S1至第六透镜L6的像侧面S12于光轴上的距离DL＝12.87mm，变焦光学系统100于有效像素区域的对角线长度的一半ImgH＝2.6mm，变焦光学系统100于像面S15成像的最大成像圆直径MIC＝5.5m。
且各透镜的焦距和折射率为d线(587.56nm)下的数值，其他实施例也相同。
表1
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表2给出。其中，面序号从1-12分别表示像侧面或物侧面S1-S12。而从上到下的K-A20分别表示非球面系数，其中，K表示圆锥常数，A4表示四次非球面系数，A6表示六次非球面系数，A8为八次非球面系数，以此类推。另外，非球面系数公式如下：
其中，Z是非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r是非球面上相应点到光轴的距离，c是非球面顶点的曲率，k是圆锥常数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数，如A4、A6或A8。
表2
第二实施例
请参见图4、图5和图6，图4为第二实施例中的变焦光学系统100处于一种短焦状态下的示意图，图5为第二实施例中的变焦光学系统100处于一种长焦状态下的示意图。变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有正屈折力的第六透镜L6。图6由左至右依次为第二实施例中变焦光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于光轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的像侧面S4于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的物侧面S9于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于光轴处为凹面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表3
并且，当变焦光学系统100处于一种短焦状态时，f＝10.75mm；处于一种中焦状态时，f＝11.75mm；处于一种长焦状态时，f＝12.31mm。
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表4
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下关系式：
TTL/(ImgH*2)＝2.7；DL/TTL＝0.940883191；f5＝10.57311mm；f234＝-10.6176mm；
Vn(30)＝4。
且当变焦光学系统100处于一种短焦状态下时，HFOV＝13.16°；TTL/f＝1.306047；D1＝0.544513mm；D2＝3.564296mm；D3＝1.853047mm。处于一种中焦状态下时，HFOV＝12.2°；TTL/f＝1.194894；D1＝0.664997mm；D2＝4.469058mm；D3＝0.837801mm。处于一种长焦状态下时，HFOV＝11.75°；TTL/f＝1.140536；D1＝0.690522mm；D2＝4.954337mm；D3＝0.326996mm。
第三实施例
请参见图7、图8和图9，图7为第三实施例中的变焦光学系统100处于一种短焦状态下的示意图，图8为第三实施例中的变焦光学系统100处于一种长焦状态下的示意图。变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图9由左至右依次为第三实施例中变焦光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的物侧面S9于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于光轴处为凸面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表5
并且，当变焦光学系统100处于一种短焦状态时，f＝10.8mm；处于一种中焦状态时，f＝11.7mm；处于一种长焦状态时，f＝12.2mm。
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表6给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表6
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下关系式：
TTL/(ImgH*2)＝2.7；DL/TTL＝0.939458689；f5＝10.54453mm；f234＝-10.8067mm；
Vn(30)＝4。
且当变焦光学系统100处于一种短焦状态下时，HFOV＝13.2°；TTL/f＝1.3；D1＝0.529575mm；D2＝3.518013mm；D3＝1.562384mm。处于一种中焦状态下时，HFOV＝12.24°；TTL/f＝1.2；D1＝0.654841mm；D2＝4.310994mm；D3＝0.654137mm。处于一种长焦状态下时，HFOV＝11.79°；TTL/f＝1.15082；D1＝0.68837mm；D2＝4.731202mm；D3＝0.2004mm。
第四实施例
请参见图10、图11和图12，图10为第四实施例中的变焦光学系统100处于一种短焦状态下的示意图，图11为第四实施例中的变焦光学系统100处于一种长焦状态下的示意图。变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图12由左至右依次为第四实施例中变焦光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的物侧面S9于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于光轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于光轴处为凹面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。
进一步地，第六透镜L6的物侧面S11于光轴处为凸面，像侧面S12于光轴处为凹面，且像侧面S12于圆周处为凸面，即像侧面S12于离轴处至少具有一个凸点。如此设置，可有效校正变焦光学系统100的像散，修正离轴像差，进一步提高成像质量，同时使得变焦光学系统100的主点远离像面S15，由此缩短变焦光学系统100的焦距，进而缩短变焦光学系统100于光轴上的尺寸，使变焦光学系统100能够进一步满足电子设备小型化设计的需求。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表7给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表7
并且，当变焦光学系统100处于一种短焦状态时，f＝10.8mm；处于一种中焦状态时，f＝11.76mm；处于一种长焦状态时，f＝12.2mm。
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表8给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表8
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下关系式：
TTL/(ImgH*2)＝2.7；DL/TTL＝0.934472934；f5＝10.50032mm；f234＝-10.9074mm；
Vn(30)＝4。
且当变焦光学系统100处于一种短焦状态下时，HFOV＝13.42°；TTL/f＝1.3；D1＝0.504692mm；D2＝3.435929mm；D3＝1.561913mm。处于一种中焦状态下时，HFOV＝12.4°；TTL/f＝1.193878；D1＝0.64634mm；D2＝4.272064mm；D3＝0.59065mm。处于一种长焦状态下时，HFOV＝11.97°；TTL/f＝1.15082；D1＝0.678644mm；D2＝4.645257mm；D3＝0.188634mm。
第五实施例
请参见图13、图14和图15，图13为第五实施例中的变焦光学系统100处于一种短焦状态下的示意图，图14为第五实施例中的变焦光学系统100处于一种长焦状态下的示意图。变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图15由左至右依次为第五实施例中变焦光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的物侧面S9于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于光轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于光轴处为凹面，于圆周处为凸面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表9给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表9
并且，当变焦光学系统100处于一种短焦状态时，f＝9.93mm；处于一种中焦状态时，f＝11.62mm；处于一种长焦状态时，f＝12.13mm。
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表10给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表10
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下关系式：
TTL/(ImgH*2)＝2.7；DL/TTL＝0.929487179；f5＝10.11845mm；f234＝-10.5499mm；
Vn(30)＝4。
且当变焦光学系统100处于一种短焦状态下时，HFOV＝13.11°；TTL/f＝1.413897；D1＝0.455355mm；D2＝2.691823mm；D3＝2.301812mm。处于一种中焦状态下时，HFOV＝11.47°；TTL/f＝1.208262；D1＝0.704234mm；D2＝4.211118mm；D3＝0.538792mm。处于一种长焦状态下时，HFOV＝11.06°；TTL/f＝1.157461；D1＝0.721666mm；D2＝4.628373mm；D3＝0.104509mm。
第六实施例
请参见图16、图17和图18，图16为第六实施例中的变焦光学系统100处于一种短焦状态下的示意图，图17为第六实施例中的变焦光学系统100处于一种长焦状态下的示意图。变焦光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有负屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图18由左至右依次为第六实施例中变焦光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的物侧面S5于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的物侧面S9于光轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于光轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的像侧面S12于光轴处为凹面，于圆周处为凹面。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。
另外，变焦光学系统100的各项参数由表11给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表11
并且，当变焦光学系统100处于一种短焦状态时，f＝9.91mm；处于一种中焦状态时，f＝11.62mm；处于一种长焦状态时，f＝12.13mm。
进一步地，变焦光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表12给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表12
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下关系式：
TTL/(ImgH*2)＝2.7；DL/TTL＝0.925925926；f5＝10.06431mm；f234＝-9.50306mm；
Vn(30)＝4。
且当变焦光学系统100处于一种短焦状态下时，HFOV＝13.53°；TTL/f＝1.416751；D1＝0.432284mm；D2＝2.562738mm；D3＝2.377303mm。处于一种中焦状态下时，HFOV＝11.83°；TTL/f＝1.208262；D1＝0.707238mm；D2＝4.119785mm；D3＝0.547578mm。处于一种长焦状态下时，HFOV＝11.4°；TTL/f＝1.157461；D1＝0.726793mm；D2＝4.547918mm；D3＝0.101815mm。
请参见图19，在一些实施例中，变焦光学系统100可与感光元件210组装形成变焦模组200。其中，第六透镜L6以及感光元件210相对第一透镜L1固定，而变倍组L234及第五透镜L5可分别相对第一透镜L1移动，以实现变焦模组200的变焦功能。此时，变焦光学系统100的像面S15可视为感光元件210的感光面。变焦模组200还可设置有红外滤光片L7，红外滤光片L7设置于第六透镜L6的像侧面S12与像面S15之间。具体地，感光元件210可以为感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补性氧化金属半导体元件(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)。在变焦模组200中采用变焦光学系统100，成像质量好，且能够使变焦模组200的尺寸较小，运用于电子设备中时能够满足电子设备小型化设计的需求。
请参见图20，在一些实施例中，变焦模组200可运用于电子设备300中，电子设备300包括壳体310，变焦模组200安装于壳体310上。具体地，电子设备300可以为具有变焦功能的智能手机、摄像机、摄影机或平板电脑。由于变焦模组200的成像质量好，且尺寸较小，在电子设备300中采用变焦模组200，能够提高电子设备300的成像质量，同时使电子设备300能够实现小型化设计。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
