一種變焦光學成像系統的製作方法
2023-05-07 17:11:56
本實用新型涉及光學鏡頭技術領域，具體而言，涉及一種變焦光學成像系統。
背景技術：
隨著社會安全問題日趨複雜、國家對公共安全日益重視以及人們安防意識的穩步增強，對安防視頻監控系統同時具備大區域物體概觀、小區域物體分辨的要求愈發迫切，因此亟需作為視頻監控系統核心部件之一的光學成像系統具備更大的監控範圍以及更遠的監控距離。相比於定焦距光學成像系統無法同時擴大視野和放大倍率的固有技術缺陷，變焦光學成像系統則可以通過改變系統組元之間間隔距離實現焦距的連續變化，進而實現大區域物體概觀、小區域物體分辨的目的。
此外，由於用於安防監控的光學成像系統白天是利用可見光波長範圍內的光成像，夜晚則是基於近紅外波段的光成像，因此對於通常只對可見光波段所設計的光學成像系統，在夜間的近紅外波段成像會有較大色差且發生離焦。這就對用於安防監控的光學成像系統提出了從可見光波段到近紅外波段均有優異成像性能的技術要求。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種變焦光學成像系統，其變倍比高，能夠對可見光波段至近紅外波段的寬光譜波長範圍內的光共焦成像，具有優異的成像性能且小型化。
本實用新型的實施例是這樣實現的：
本實用新型實施例提供了一種變焦光學成像系統，其包括從物體側依次配置的，具有正光焦度第一透鏡組、具有負光焦度的第二透鏡組、具有正光焦度的第三透鏡組、孔徑光闌、具有正光焦度的第四透鏡組，所述第一透鏡組包括從物體側依次配置的至少1片負透鏡和至少3片正透鏡，所述第二透鏡組包括從物體側依次配置的至少3片負透鏡和至少1片正透鏡，所述第三透鏡組包括至少2片正透鏡和至少2片負透鏡，所述第四透鏡組包括從物體側依次配置的整體上具有負光焦度的前組、整體上具有正光焦度的中組以及整體上具有正光焦度的後組，所述前組、所述中組和所述後組均以包含正透鏡和負透鏡的方式構成，所述變焦光學成像系統滿足以下條件，
-0.55≤Fw/Fv≤-0.40，
45≤|Vf2-Vf1|≤65，
其中，Fw表示所述變焦光學成像系統在廣角端的焦距，Fv表示所述第二透鏡組的焦距，Vf1表示所述第一透鏡組中配置在最靠近物體側的透鏡相對於d譜線的阿貝數，Vf2表示所述第一透鏡組中配置在從物體側起排在第二位的透鏡相對於d譜線的阿貝數，當所述第二透鏡組沿光軸向像側移動、所述第三透鏡組沿光軸向物體側移動時，所述變焦光學成像系統從廣角端向望遠端的焦距連續變化。
在本實用新型較佳的實施例中，所述第一透鏡組包括從物體側依次配置的1片負透鏡和4片正透鏡，所述第二透鏡組包括從物體側依次配置的3片負透鏡和1片正透鏡，所述第三透鏡組包括從物體側依次配置的1片正透鏡、1片負透鏡、2片正透鏡和2片負透鏡，所述第四透鏡組的所述前組包括從物體側依次配置的1片負透鏡、1片正透鏡、1片負透鏡和1片正透鏡，所述中組包括從物體側依次配置的1片正透鏡、1片負透鏡和1片正透鏡，所述後組包括從物體側依次配置的1片正透鏡、1片負透鏡和1片正透鏡。
在本實用新型較佳的實施例中，所述系統還滿足以下條件：
10<Ff/Fw<15，
其中，Ff表示所述第一透鏡組的焦距，Fw表示所述變焦光學成像系統在廣角端的焦距。
在本實用新型較佳的實施例中，所述系統還滿足以下條件：
1.75<NvGi，
20≤|Vv4-Vv3|，
其中，NvGi表示所述第二透鏡組中從物體側依次配置的第i片透鏡相對於d譜線的折射率，Vv4表示所述第二透鏡組中配置在最靠近像側的透鏡相對於d譜線的阿貝數，Vv3表示所述第二透鏡組中配置在從物體側起排在第三位的透鏡相對於d譜線的阿貝數。
在本實用新型較佳的實施例中，所述系統還滿足以下條件：
-0.75≤Fv/Fc≤-0.45，
其中，Fv表示所述第二透鏡組的焦距，Fc表示所述第三透鏡組的焦距。
在本實用新型較佳的實施例中，所述系統還滿足以下條件：
40≤Vc1-Vc2≤60，
40≤Vc6-Vc5≤60，
其中，Vc1表示所述第三透鏡組配置在最靠近物體側的透鏡相對於d譜線的阿貝數，Vc2表示所述第三透鏡組配置在從物體側起第二位的透鏡相對於d譜線的阿貝數，Vc5表示所述第三透鏡組配置在從物體側起第五位的透鏡相對於d譜線的阿貝數，Vc6表示所述第三透鏡組配置在最靠近像側的透鏡相對於d譜線的阿貝數。
在本實用新型較佳的實施例中，所述系統還滿足以下條件：
TTL/Fw≤25，
Ft/Fw≥25，
其中，TTL表示所述第一透鏡組中配置在最靠近物體側的透鏡的物方側面頂點，到所述第四透鏡組中配置在最靠近像側的透鏡的像方側面頂點的距離，Fw表示所述變焦光學成像系統在廣角端的焦距，Ft表示所述變焦光學成像系統在望遠端的焦距。
在本實用新型較佳的實施例中，所述系統還滿足以下條件：
0.6≤D/Ft≤0.9，
其中，D表示所述第一透鏡組中配置在最靠近物體側的透鏡的物方側面頂點到像平面的距離，Ft表示所述變焦光學成像系統在望遠端的焦距。
在本實用新型較佳的實施例中，所述系統還滿足以下條件：
TGT/Fw＜7，
Ft/TGT＜10，
其中，TGT表示所述第一透鏡組、所述第二透鏡組、所述第三透鏡組以及所述第四透鏡組的鏡片中心厚度的總和，Fw表示所述變焦光學成像系統在廣角端的焦距，Ft表示所述變焦光學成像系統在望遠端的焦距。
在本實用新型較佳的實施例中，所述第三透鏡組中配置在最靠近像側的透鏡的至少一個表面、所述前組中配置在最靠近物體側的透鏡的至少一個表面均為偶次非球面。
本實用新型提供的變焦光學成像系統結構緊湊，通過對各個透鏡組的光焦度進行合理分配以及對玻璃材質的恰當選擇，可實現大變倍比、對於從可見光波段至近紅外波段的寬光譜波長範圍內的光共焦成像且成像性能優異的且小型化的變焦光學成像系統。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
圖1為本實用新型第一實施例提供的變焦光學成像系統的光路結構圖；
圖2為本實用新型第一實施例提供的變焦光學成像系統在焦距值為10mm時的光路結構圖；
圖3為本實用新型第一實施例提供的變焦光學成像系統在焦距值為130mm時的光路結構圖；
圖4為本實用新型第一實施例提供的變焦光學成像系統在焦距值為300mm時的光路結構圖；
圖5為本實用新型第一實施例提供的變焦光學成像系統在焦距值為10mm時的調製傳遞函數曲線圖；
圖6為本實用新型第一實施例提供的變焦光學成像系統在焦距值為130mm時的調製傳遞函數曲線圖；
圖7為本實用新型第一實施例提供的變焦光學成像系統在焦距值為300mm時的調製傳遞函數曲線圖。
圖標：100-第一透鏡組；110-第一透鏡；120-第二透鏡；130-第三透鏡；140-第四透鏡；150-第五透鏡；200-第二透鏡組；210-第六透鏡；220-第七透鏡；230-第八透鏡；240-第九透鏡；300-第三透鏡組；310-第十透鏡；320-第十一透鏡；330-第十二透鏡；340-第十三透鏡；350-第十四透鏡；360-第十五透鏡；400-第四透鏡組；411-第十六透鏡；412-第十七透鏡；413-第十八透鏡；414-第十九透鏡；421-第二十透鏡；422-第二十一透鏡；423-第二十二透鏡；431-第二十三透鏡；432-第二十四透鏡；433-第二十五透鏡；500-孔徑光闌；變焦光學成像系統-1000。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。除了這些詳細描述之外，本實用新型還可以廣泛地實施在其他實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本實用新型的範圍之內。
在說明書的描述中，為了使讀者對本實用新型有較為完整的了解，本實施方式提供了許多特定細節，然而，本實用新型可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下仍可實施。此外，眾所周知的步驟和元件並未描述於細節中，以避免造成對本實用新型不必要的限制。附圖中相同或類似的元件將以相同或類似的符號來表示。特別注意的是，附圖僅為示意之用，並非代表元件實際的尺寸，除非有特別說明。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「第一」、「第二」、「第三」、「第四」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
請參照圖1，本實施例提供一種變焦光學成像系統1000，其包括從物體側到像側依次配置的，具有正光焦度第一透鏡組100、具有負光焦度的第二透鏡組200、具有正光焦度的第三透鏡組300、規定了口徑可變範圍的孔徑光闌500、具有正光焦度的第四透鏡組400。本實施例中，變焦光學成像系統1000的成像面上可以配置CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體元件)，用於接收成像信號。
在本實施例中，通過使第二透鏡組200沿著光軸從物體側向像側移動，進行光學系統從廣角端向望遠端的變倍；通過使第三透鏡組300沿著光軸從像側向物體側移動，實現對伴隨變倍的像面位置變動的矯正，從而使像面位置穩定，像差得以矯正。
所述第一透鏡組100包括從物體側依次配置的第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140和第五透鏡150。其中，所述第一透鏡110為負透鏡，第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140和第五透鏡150為正透鏡。通過此構成，能夠較好地矯正光學系統在廣角端的畸變和在望遠端的位置色差。
所述第二透鏡組200包括從物體側依次配置的第六透鏡210、第七透鏡220、第八透鏡230和第九透鏡240。其中，所述第六透鏡210、第七透鏡220和第八透鏡230為負透鏡，第九透鏡240為正透鏡。得益於第二透鏡組200中的3片負透鏡，光學系統變焦時的第三透鏡組300的軸向移動量得到抑制，因此，光學系統的小型化得以促進。同時，得益於第二透鏡組200配置在最靠近像側的1片正透鏡，光學系統的位置色差和倍率色差得到有效矯正。
所述第三透鏡組300包括從物體側依次配置的第十透鏡310、第十一透鏡320、第十二透鏡330、第十三透鏡340、第十四透鏡350和第十五透鏡360。其中，所述第十透鏡310、第十二透鏡330和第十三透鏡340為正透鏡，第十一透鏡320、第十四透鏡350和第十五透鏡360為負透鏡。通過此構成，能夠較好地矯正光學系統由廣角端向望遠端變焦過程中在不同焦距處產生的位置色差和倍率色差。
所述第四透鏡組400包括從物體側依次配置的，包含有第十六透鏡411、第十七透鏡412、第十八透鏡413、第十九透鏡414且整體上具有負光焦度的前組，包含有第二十透鏡421、第二十一透鏡422、第二十二透鏡423且整體上具有正光焦度的中組，包含有第二十三透鏡431、第二十四透鏡432、第二十五透鏡433且整體上具有正光焦度的後組。其中，所述第十六透鏡411、第十八透鏡413、第二十一透鏡422和第二十四透鏡432為負透鏡，第十七透鏡412、第十九透鏡414、第二十透鏡421、第二十二透鏡423、第二十三透鏡431和第二十五透鏡433為正透鏡。本實施例中，第四透鏡組400的前組中第十六透鏡411最靠近物體側的光學表面可以設置為高階偶次非球面，以對光學系統的球面像差進行矯正。並且，得益於第四透鏡組400的中組中配置在最靠近物體側的第二十透鏡421，光學系統在廣角端的球面像差矯正效果得到加強。此外，得益於第四透鏡組400的後組中配置在最靠近像側的第二十五透鏡433，光學系統在像面的場曲像差能夠得到較好的矯正。
在本實用新型的其他具體實施方案中，第三透鏡組300中配置在最靠近像側的第十五透鏡360的至少一個表面可以設置為偶次非球面，如此，能夠更好地矯正光學系統在廣角端的球面像差和慧差。
同樣的，在本實用新型的其他具體實施方案中，第四透鏡組400中配置在最靠近物體側的第十六透鏡411的至少一個表面可以設置為偶次非球面，如此，能夠更好地矯正光學系統在廣角端的球面像差和慧差。
在本實施例提供的變焦光學成像系統1000中，在保證光學成像質量的情況下，使用非球面透鏡可簡化系統的光路結構，減少所需透鏡的數量，縮減整個系統的長度，降低成本。
所述第三透鏡組300和所述第四透鏡組400都為整體上具有正光焦度的透鏡組，第三透鏡組300可將經過所述第二透鏡組200的光束會聚進入孔徑光闌500，從孔徑光闌500出射的光束再經過所述第四透鏡組400會聚到像面。通過此構成，在實現長焦距的基礎上，縮減了整個光學系統的長度，促進了光學系統的小型化。
本實施例提供的變焦光學成像系統1000處於廣角端下，變焦光學成像系統的1000的整體視野最廣、放大倍率最小，適合進行遠距離大範圍的物體概觀；處於望遠端下，變焦光學成像系統1000的整體視野最窄、放大倍率最大，適合進行近距離小範圍的物體分辨。
可以理解的是，本實施例中，變焦光學成像系統1000從廣角端調整至望遠端以及從望遠端調整至廣角端的過程中，由於所述第二透鏡組200和所述第三透鏡組300沿光軸平移的過程是連續的，變焦光學成像系統1000整體的視野和倍率變化也是連續的。變焦光學成像系統1000從廣角端向望遠端調整時，其整體觀察視野範圍逐漸變小，倍率逐漸變大；從望遠端向廣角端調整時，其整體觀察視野範圍逐漸變大，倍率逐漸變小。
本實施例中，變焦光學成像系統1000通過設置第二透鏡組200和第三透鏡組300，控制兩個光組同時移動來進行視野和倍率的調整。這種雙光組調節方式使得系統在變倍的同時，還能夠對變倍所帶來的像面變動進行矯正，從而使像面位置保持穩定，像差得以矯正。因此，系統在廣角端與望遠端之間的整個調整過程中，都具有較好的成像性能。
本實施例提供的變焦光學成像系統1000採取內焦方式，由於在廣角端與望遠端之間調節的過程中只移動了第二透鏡組200和第三透鏡組300，而位於最靠近物體側的第一透鏡組100和最靠近像側的第四透鏡組400的位置沒有發生改變，系統的光學總長度沒有因為焦距的變化而產生改變，且四個透鏡組在各個焦距位置產生的像差相互匹配，保證了系統在像平面處具有優異的成像性能。
在本實施例的優選實施方案中，變焦光學成像系統1000還可以滿足以下條件：
(1)-0.55≤Fw/Fv≤-0.40
(2)45≤|Vf2-Vf1|≤65
其中，Fw表示所述變焦光學成像系統1000在廣角端的焦距，Fv表示所述第二透鏡組200的焦距，Vf1表示所述第一透鏡組100配置在最靠近物體側的第一透鏡110相對於d譜線的阿貝數，Vf2表示所述第一透鏡組100配置在從物體側起第二位的第二透鏡120相對於d譜線的阿貝數。所述d譜線為氦黃光譜線，其中心波長為587.56nm。
通過設計變焦光學成像系統1000滿足(1)、(2)式中的條件，有利於進一步提高光學系統對從可見光波段到近紅外波段的寬光譜波長範圍內的光的成像性能，以及促進光學系統的小型化。
在本實施例的優選實施方案中，變焦光學成像系統1000還可以滿足以下條件：
(3)10<Ff/Fw<15
其中，Ff表示所述第一透鏡組100的焦距，Fw表示所述變焦光學成像系統1000在廣角端的焦距。
通過設計變焦光學成像系統1000滿足(3)式中的條件，有利於進一步促進光學系統的小型化。
在本實施例的優選實施方案中，變焦光學成像系統1000還可以滿足以下條件：
(4)1.75<NvGi(i＝1,2,3,4)
(5)20≤|Vv4-Vv3|
其中，NvGi表示所述第二透鏡組200中從物體側依次配置的第i(i＝1,2,3,4)片透鏡相對於d譜線的折射率，可以理解的是，所述第六透鏡210、第七透鏡220、第八透鏡230和第九透鏡240相對於d譜線的折射率均大於1.75。Vv4表示所述第二透鏡組200中配置在最靠近像側的第九透鏡240相對於d譜線的阿貝數，Vv3表示所述第二透鏡組200中配置在從物體側起排在第三位的第八透鏡230相對於d譜線的阿貝數。
通過設計變焦光學成像系統1000滿足(4)、(5)式中的條件，有利於該系統更為有效的矯正球面像差和像散像差，並且系統的位置色差和倍率色差也能夠得到較好的抑制。
在本實施例的優選實施方案中，變焦光學成像系統1000還可以滿足以下條件：
(6)-0.75≤Fv/Fc≤-0.45
其中，Fv表示所述第二透鏡組200的焦距，Fc表示所述第三透鏡組300的焦距。
通過設計變焦光學成像系統1000滿足(6)式中的條件，有利於進一步促進光學系統的小型化。
在本實施例的優選實施方案中，變焦光學成像系統1000還可以滿足以下條件：
(7)40≤Vc1-Vc2≤60
(8)40≤Vc6-Vc5≤60
其中，Vc1表示所述第三透鏡組300配置在最靠近物體側的第十透鏡310相對於d譜線的阿貝數，Vc2表示所述第三透鏡組300配置在從物體側起第二位的第十一透鏡320相對於d譜線的阿貝數，Vc5表示所述第三透鏡組300配置在從物體側起第五位的第十四透鏡350相對於d譜線的阿貝數，Vc6表示所述第三透鏡組300配置在最靠近像側的第十五透鏡360相對於d譜線的阿貝數。
通過設計變焦光學成像系統1000滿足(7)、(8)式中的條件，能夠更加良好的矯正光學系統對可見光波段到近紅外波段的寬光譜波長範圍內的光進行成像的過程中，由廣角端向望遠端變焦時在不同焦距處產生的位置色差和倍率色差。
在本實施例的優選實施方案中，變焦光學成像系統1000還可以滿足以下條件：
(9)TTL/Fw≤25
(10)Ft/Fw≥25
其中，TTL表示所述第一透鏡組100配置在最靠近物體側的第一透鏡110的物方側面頂點，到所述第四透鏡組400配置在最靠近像側的第二十五透鏡433的像方側面頂點的距離，Fw表示所述變焦光學成像系統1000在廣角端的焦距，Ft表示所述變焦光學成像系統1000在望遠端的焦距。
通過設計變焦光學成像系統1000滿足(9)、(10)式中的條件，能夠進一步提高光學系統的變倍比，且不會損害光學系統的小型化。
在本實施例的優選實施方案中，變焦光學成像系統1000還可以滿足以下條件：
(11)0.6≤D/Ft≤0.9
其中，D表示所述第一透鏡組100配置在最靠近物體側的第一透鏡110的物方側面頂點到像平面的距離，Ft表示所述變焦光學成像系統1000在望遠端的焦距。
通過設計變焦光學成像系統1000滿足(11)式中的條件，能夠更加有利於光學系統的小型化，且不會損害光學系統的成像性能。
在本實施例的優選實施方案中，變焦光學成像系統1000還可以滿足以下條件：
(12)TGT/Fw＜7
(13)Ft/TGT＜10
其中，TGT表示所述第一透鏡組100、所述第二透鏡組200、所述第三透鏡組300以及所述第四透鏡組400的鏡片中心厚度的總和，Fw表示所述變焦光學成像系統1000在廣角端的焦距，Ft表示所述變焦光學成像系統1000在望遠端的焦距。
通過設計變焦光學成像系統1000滿足(12)、(13)式中的條件，能夠進一步提高光學系統的變倍比，且不會損害光學系統的小型化。
本實用新型提供的變焦光學成像系統1000，通過滿足上述條件式，能夠實現大變倍比，能對從可見光波段至近紅外波段的寬光譜波長範圍內的光共焦成像，且成像性能優異、小型化的變焦光學成像系統。
本實施例中，具體的，變焦光學成像系統1000的各透鏡參數可以如下設計。
請參照圖1，所述第一透鏡組100從物體側到像側依次配置：
第一透鏡110為負透鏡，具有凸向物側的表面s1，凹向物側的膠合表面s2。
優選的，第一透鏡110的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.75<n110<1.90，30<v110<50；
優選的，第一透鏡110採用牌號為H-ZLAF76的玻璃材質。
第二透鏡120為正透鏡，具有凸向物側的膠合表面s3和凸向像側的表面s4。
優選的，第二透鏡120的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.45<n120<1.65，60<v120<90；
優選的，第二透鏡120採用牌號為H-FK61的玻璃材質。
第三透鏡130為正透鏡，具有凸向物側的表面s5和凹向物側的表面s6。
優選的，第三透鏡130的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.45<n130<1.65，60<v130<90；
優選的，第三透鏡130採用牌號為H-FK61的玻璃材質。
第四透鏡140為正透鏡，具有凸向物側的表面s7和凹向物側的表面s8。
優選的，第四透鏡140的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.45<n140<1.65，60<v140<90；
優選的，第四透鏡140採用牌號為H-FK61的玻璃材質。
第五透鏡150為正透鏡，具有凸向物側的表面s9和凹向物側的表面s10。
優選的，第五透鏡150的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.45<n150<1.65，60<v150<90；
優選的，第五透鏡150採用牌號為H-FK61的玻璃材質。
需要說明的是，所述第一透鏡110和第二透鏡120構成第一雙膠合結構。
所述第二透鏡組200從物體側到像側依次配置：
第六透鏡210為負透鏡，具有凹向像側的表面s11和凹向物側的表面s12。
優選的，第六透鏡210的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.70<n210<1.90，35<v210<55；
優選的，第六透鏡210採用牌號為H-ZLAF55C的玻璃材質。
第七透鏡220為負透鏡，具有凹向像側的表面s13和凹向物側的表面s14。
優選的，第七透鏡220的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.70<n220<1.90，40<v220<65；
優選的，第七透鏡220採用牌號為H-LAF50B的玻璃材質。
第八透鏡230為負透鏡，具有凹向像側的表面s15和凹向物側的膠合表面s16。
優選的，第八透鏡230的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.70<n230<1.90，35<v230<55；
優選的，第八透鏡230採用牌號為H-ZLAF55C的玻璃材質。
第九透鏡240為正透鏡，具有凸向物側的膠合表面s17和凸向像側的表面s18。
優選的，第九透鏡240的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.75<n240<1.95，20<v240<40；
優選的，第九透鏡240採用牌號為H-ZF62的玻璃材質。
需要說明的是，所述第八透鏡230和第九透鏡240構成第二雙膠合結構。
所述第三透鏡組300從物體側到像側依次配置：
第十透鏡310為正透鏡，具有凸向物側的表面s19和凸向像側的表面s20。
優選的，第十透鏡310的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.45<n310<1.65，60<v310<90；
優選的，第十透鏡310採用牌號為H-FK61的玻璃材質。
第十一透鏡320為負透鏡，具有凸向物側的表面s21和凹向物側的膠合表面s22。
優選的，第十一透鏡320的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.70<n320<1.90，20<v320<45；
優選的，第十一透鏡320採用牌號為H-ZF52A的玻璃材質。
第十二透鏡330為正透鏡，具有凸向物側的膠合表面s23和凸向像側的表面s24。
優選的，第十二透鏡330的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.55<n330<1.75，50<v330<70；
優選的，第十二透鏡330採用牌號為H-ZPK1A的玻璃材質。
第十三透鏡340為正透鏡，具有凸向物側的表面s25和凸向像側的膠合表面s26。
優選的，第十三透鏡340的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.55<n340<1.75，50<v340<70；
優選的，第十三透鏡340採用牌號為H-ZPK1A的玻璃材質。
第十四透鏡350為負透鏡，具有凹向像側的膠合表面s27和凸向像側的表面s28。
優選的，第十四透鏡350的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.70<n350<1.90，20<v350<45；
優選的，第十四透鏡350採用牌號為H-ZF52A的玻璃材質。
第十五透鏡360為負透鏡，具有凹向像側的表面s29和凸向像側的表面s30。
優選的，第十五透鏡360的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.45<n360<1.65，60<v360<80；
優選的，第十五透鏡360採用牌號為H-QK3L的玻璃材質。
需要說明的是，所述第十一透鏡320和第十二透鏡330構成第三雙膠合結構；所述第十三透鏡340和第十四透鏡350構成第四雙膠合結構。
所述第四透鏡組400從物體側到像側依次配置：
第十六透鏡411為負透鏡，具有凹向像側的表面s31和凹向物側的膠合表面s32。
優選的，第十六透鏡411的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.65<n411<1.85，40<v411<60；
優選的，第十六透鏡411採用牌號為H-LAF52的玻璃材質。
第十七透鏡412為正透鏡，具有凸向物側的膠合表面s33和凸向像側的表面s34。
優選的，第十七透鏡412的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.65<n412<1.85，20<v412<40；
優選的，第十七透鏡412採用牌號為H-ZF7LA的玻璃材質。
第十八透鏡413為負透鏡，具有凹向像側的表面s35和凹向物側的膠合表面s36。
優選的，第十八透鏡413的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.60<n413<1.80，50<v413<70；
優選的，第十八透鏡413採用牌號為H-LAK51A的玻璃材質。
第十九透鏡414為正透鏡，具有凸向物側的膠合表面s37和凸向像側的表面s38。
優選的，第十九透鏡414的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.60<n414<1.80，40<v414<60；
優選的，第十九透鏡414採用牌號為H-ZBAF16的玻璃材質。
第二十透鏡421為正透鏡，具有凹向像側的表面s39和凸向像側的表面s40。
優選的，第二十透鏡421的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.60<n421<1.80，40<v421<60；
優選的，第二十透鏡421採用牌號為H-LAK52的玻璃材質。
第二十一透鏡422為負透鏡，具有凸向物側的表面s41和凹向物側的膠合表面s42。
優選的，第二十一透鏡422的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.65<n422<1.85，30<v422<50；
優選的，第二十一透鏡422採用牌號為H-LAF52的玻璃材質。
第二十二透鏡423為正透鏡，具有凸向物側的膠合表面s43和凸向像側的表面s44。
優選的，第二十二透鏡423的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.45<n423<1.65，60<v423<90；
優選的，第二十二透鏡423採用牌號為H-FK61的玻璃材質。
第二十三透鏡431為正透鏡，具有凸向物側的表面s45和凸向像側的膠合表面s46。
優選的，第二十三透鏡431的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.45<n431<1.65，60<v431<90；
優選的，第二十三透鏡431採用牌號為H-FK61的玻璃材質。
第二十四透鏡432為負透鏡，具有凹向像側的膠合表面s47和凸向像側的表面s48。
優選的，第二十四透鏡432的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.60<n432<1.80，20<v432<40；
優選的，第二十四透鏡432採用牌號為H-ZF50的玻璃材質。
第二十五透鏡433為正透鏡，具有凸向物側的表面s49和凸向像側的表面s50。
優選的，第二十五透鏡433的相對於d譜線的折射率和阿貝數分別滿足1.60<n433<1.80，40<v433<60；
優選的，第二十五透鏡433採用牌號為H-LAK3的玻璃材質。
需要說明的是，所述第十六透鏡411和第十七透鏡412構成第五雙膠合結構；所述第十八透鏡413和第十九透鏡414構成第六雙膠合結構；所述第二十一透鏡422和第二十二透鏡423構成第七雙膠合結構；所述第二十三透鏡431和第二十四透鏡432構成第八雙膠合結構。
本實施例中，變焦成像光學系統1000在廣角端的焦距值Fw為10mm，在望遠端的焦距值Ft為300mm，第一透鏡組100的焦距值Ff為126mm，第二透鏡組200的焦距值Fv為-20mm，第三透鏡組300的焦距值Fc為35mm。
本實施例中，變焦光學成像系統1000在焦距值為10mm，130mm，300mm時各光學元件的結構位置參數如表1所示：
表1
本實施例中，第一透鏡組100配置在最靠近物體側的第一透鏡110的物方側面頂點，到第四透鏡組400配置在最靠近像側的第二十五透鏡433的像方側面頂點的距離TTL為230mm，第一透鏡組100配置在最靠近物體側的第一透鏡110的物方側面頂點到像平面的距離D為248mm，第一透鏡組100、第二透鏡組200、第三透鏡組300以及第四透鏡組400的鏡片中心厚度的總和TGT為65mm。
本實施例中，光學系統的F數變化範圍為2.8到5，其中系統焦距值為10mm時F數為2.8，系統焦距值為300mm時F數為5。
本實施例中，光學系統的視場角變化範圍為45°到1.6°，其中系統焦距值為10mm時視場角為45°，系統焦距值為300mm時視場角為1.6°。
具體的，條件式(1)的數值Fw/Fv＝-0.5；
條件式(2)的數值|Vf2-Vf1|＝60.21；
條件式(3)的數值Ff/Fw＝12.6；
條件式(4)的數值NvG1＝1.83，NvG2＝1.77，NvG3＝1.83，NvG4＝1.92；
條件式(5)的數值|Vv4-Vv3|＝21.86；
條件式(6)的數值Fv/Fc＝-0.57；
條件式(7)的數值Vc1-Vc2＝57.80；
條件式(8)的數值Vc6-Vc5＝46.63；
條件式(9)的數值TTL/Fw＝23；
條件式(10)的數值Ft/Fw＝30；
條件式(11)的數值D/Ft＝0.83；
條件式(12)的數值TGT/Fw＝6.50；
條件式(13)的數值Ft/TGT＝4.62。
進一步的，請參照圖2、圖3和圖4，分別為變焦光學成像系統1000在焦距值為10mm、130mm和300mm時的光學結構示意圖。
請參照圖5、圖6和圖7，分別為變焦光學成像系統1000在焦距值為10mm、130mm和300mm時的調製傳遞函數曲線圖，可以看出該系統具有優異的成像性能。在實際應用中，系統變焦曲線平滑，工作穩定，能夠滿足大變倍比、對於從可見光波段至近紅外波段的寬光譜波長範圍內的光的共焦成像、成像性能優異且小型化的設計要求。
以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。例如，在遵循上述實施例(1)、(2)式設計的前提下，第一透鏡組100可以包含1片負透鏡、3片正透鏡，第二透鏡組200可以包含1片正透鏡、3片負透鏡，第三透鏡組300可以包含2片正透鏡、2片負透鏡，也可以包含3片正透鏡、2片負透鏡等。類似的，在上述實施例(1)、(2)式所述範圍內，第一透鏡組100從物體側起依次以至少1片負透鏡和至少3片正透鏡的配置，第二透鏡組200從物體側依次以至少3片負透鏡和至少1片正透鏡的配置，第三透鏡組300以至少2片正透鏡和至少2片負透鏡的配置，第四透鏡組400從物體側依次以整體上具有負光焦度的前組、整體上具有正光焦度的中組以及整體上具有正光焦度的後組且各光組均包含正透鏡和負透鏡的配置，在此前提下所進行的透鏡數量的改變或替換，均能夠解決現有技術中存在的問題。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，例如均應包含在本實用新型的保護範圍之內。