一种变焦镜头的制作方法

1.本发明实施例涉及镜头技术，尤其涉及一种变焦镜头。


背景技术：

2.在安防领域，变焦镜头由于其焦距可变，可以按人们的需要获得各种放大率的画面而得到广泛的应用。
3.随着科技的发展，安防产品向小型化发展，作为安防摄像机成像系统核心部件的安防镜头，其体积大小则直接决定了摄像机的整体尺寸。这就对镜头的小型化及高清晰化提出了要求。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种变焦镜头，该变焦镜头为一种四组元变焦镜头，在提高变焦镜头的像质的同时缩小变焦镜头体积以及实现大光圈。该变焦镜头使用14枚镜片，可以实现1/1.8英寸cmos靶面下，对角视场角从约18
°
到50
°
的高性能变焦镜头，且在-40℃～80℃环境下使用满足成像要求。
5.本发明实施例提供一种变焦镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的正光焦度的第一透镜组、负光焦度的第二透镜组、正光焦度的第三透镜组和正光焦度的第四透镜组，所述第二透镜组和所述第四透镜组在变焦时沿所述光轴移动；
6.所述第一透镜组包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜；
7.所述第二透镜组包括沿光轴从物方至像方依次排列的第四透镜、第五透镜和第六透镜；
8.所述第三透镜组包括沿光轴从物方至像方依次排列的第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜；
9.所述第四透镜组包括沿光轴从物方至像方依次排列的第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；
10.所述第一透镜具有负光焦度，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度，所述第四透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有正光焦度，所述第八透镜具有正光焦度，所述第九透镜具有正光焦度，所述第十透镜具有负光焦度，所述第十一透镜具有正光焦度，所述第十二透镜具有负光焦度，所述第十三透镜具有正光焦度，所述第十四透镜具有正光焦度。
11.可选的，所述第一透镜和所述第二透镜组成胶合透镜，所述第九透镜和所述第十透镜组成胶合透镜。
12.可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第九透镜和所述第十透镜的光焦度满足：
13.[0014][0015]
其中，和分别表示所述第一透镜和所述第二透镜组成的胶合透镜与所述第九透镜和所述第十透镜组成的胶合透镜的光焦度，为所述变焦镜头在广角端的光焦度。
[0016]
可选的，所述第一透镜至所述第十四透镜的光焦度满足：
[0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027]
其中，和分别表示第一透镜至所述第十四透镜中对应序号的透镜的光焦度，为所述变焦镜头在广角端的光焦度，为所述第二透镜组的光焦度，为所述第四透镜组的光焦度。
[0028]
可选的，所述第一透镜至所述第十四透镜的折射率满足：
[0029]
1.71≤n1≤1.85；
[0030]
1.41≤n2≤1.55；
[0031]
1.53≤n4≤1.73；
[0032]
1.62≤n10≤1.71；
[0033]
1.52≤n13≤1.69；
[0034]
其中，n1、n2、n4、n10和n13分别表示所述第一透镜至所述第十四透镜中对应序号的透镜的折射率。
[0035]
可选的，所述第一透镜至所述第十四透镜的色散系数满足：
[0036]
17≤v1≤50；
[0037]
70≤v2≤98；
[0038]
37≤v3≤98；
[0039]
26≤v4≤88；
[0040]
53≤v5≤61.2；
[0041]
32≤v8≤65；
[0042]
65≤v11≤97；
[0043]
17≤v12≤31；
[0044]
32≤v13≤65；
[0045]
其中，v1、v2、v3、v4、v5、v8、v11、v12和v13分别表示所述第一透镜至所述第十四透镜中对应序号的透镜的色散系数。
[0046]
可选的，所述第一透镜的直径d1与所述变焦镜头在广角端的镜头总长ttl_w满足：
[0047]
d1/ttl_w《0.446。
[0048]
可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第七透镜、所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜均为玻璃球面透镜；
[0049]
所述第五透镜、所述第六透镜、所述第八透镜、所述第十二透镜、所述第十三透镜和所述第十四透镜均为塑胶非球面透镜。
[0050]
可选的，所述第一透镜为凸凹透镜，所述第二透镜为凸凹透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第七透镜为双凸透镜，所述第八透镜为凸凹透镜，所述第九透镜为双凸透镜，所述第十透镜为双凹透镜，所述第十一透镜为凸凹透镜，所述第十三透镜为凹凸透镜，所述第十四透镜为凸凹透镜。
[0051]
可选的，所述变焦镜头还包括光阑；
[0052]
所述光阑位于所述第六透镜和所述第七透镜之间。
[0053]
本发明实施例提供的变焦镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的正光焦度的第一透镜组、负光焦度的第二透镜组、正光焦度的第三透镜组和正光焦度的第四透镜组，并具体采用14枚镜片，透镜数量较少，从而有助于减小镜头长度。通过第二透镜组和第四透镜组在变焦时沿光轴移动来使变焦镜头在广角端和长焦端进行切换，其中变焦镜头的总有效焦距在10mm～30mm范围内连续变焦；通过合理设计各透镜的结构以及光焦度搭配关系，使得变焦镜头实现1/1.8英寸cmos靶面下，对角视场角从约18
°
到50
°
的高性能变焦镜头，且在-40℃～80℃环境下使用满足成像要求。
附图说明
[0054]
图1为本发明实施例提供的一种变焦镜头广角端的结构示意图；
[0055]
图2为图1中变焦镜头长焦端的结构示意图；
[0056]
图3为本实施例中一种变焦镜头的广角端球差曲线图；
[0057]
图4为本实施例中一种变焦镜头的长焦端球差曲线图；
[0058]
图5为本实施例中一种变焦镜头广角端的场曲畸变图；
[0059]
图6为本实施例中一种变焦镜头长焦端的场曲畸变图；
[0060]
图7为本发明实施例提供的另一种变焦镜头广角端的结构示意图；
[0061]
图8为图7中变焦镜头长焦端的结构示意图；
[0062]
图9为本实施例中一种变焦镜头的广角端球差曲线图；
[0063]
图10为本实施例中一种变焦镜头的长焦端球差曲线图；
[0064]
图11为本实施例中一种变焦镜头广角端的场曲畸变图；
[0065]
图12为本实施例中一种变焦镜头长焦端的场曲畸变图；
[0066]
图13为本发明实施例提供的又一种变焦镜头广角端的结构示意图；
[0067]
图14为图13中变焦镜头长焦端的结构示意图；
[0068]
图15为本实施例中一种变焦镜头的广角端球差曲线图；
[0069]
图16为本实施例中一种变焦镜头的长焦端球差曲线图；
[0070]
图17为本实施例中一种变焦镜头广角端的场曲畸变图；
[0071]
图18为本实施例中一种变焦镜头长焦端的场曲畸变图。
具体实施方式
[0072]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0073]
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0074]
图1为本发明实施例提供的一种变焦镜头广角端的结构示意图。参考图1，本发明实施例提供的变焦镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的正光焦度的第一透镜组10、负光焦度的第二透镜组20、正光焦度的第三透镜组30和正光焦度的第四透镜组40，第二透镜组20和第四透镜组40在变焦时沿光轴移动；其中第一透镜组10包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103；第二透镜组20包括沿光轴从物方至像方依次排列的第四透镜201、第五透镜202和第六透镜203；第三透镜组30包括沿光轴从物方至像方依次排列的第七透镜301、第八透镜302、第九透镜303和第十透镜304；第四透镜组40包括沿光轴从物方至像方依次排列的第十一透镜401、第十二透镜402、第十三透镜403和第十四透镜404。第一透镜101具有负光焦度，第二透镜102具有正光焦度，第三透镜103具有正光焦度，第四透镜201具有负光焦度，第五透镜202具有负光焦度，第六透镜203具有正光焦度，第七透镜301具有正光焦度，第八透镜302具有正光焦度，第九透镜303具有正光焦度，第十透镜304具有负光焦度，第十一透镜401具有正光焦度，第十二透镜402具有负光焦度，第十三透镜403具有正光焦度，第十四透镜404具有正光焦度。
[0075]
可以理解的是，光焦度为焦距的倒数，表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。在本实施例中，可以将第一透镜组10、第二透镜组20、第三透镜组30和第四透镜组40设置于一个镜筒(图1中未示出)内，第一透镜组10和第三透镜组30的位置固定，通过第二透镜组20和第四透镜组40的移动实现镜头焦距变化，第二透镜组20和第四透镜组40在移动过程中分别起到变倍和合焦的作用，通过设置各透镜组的光焦度关系，变焦镜头的总有效焦距可以在10mm到30mm的范围内连续变焦。
[0076]
其中，变焦镜头通过移动第二透镜组20和第四透镜组40实现变焦的过程中，焦距最短时变焦镜头位于广角端，而焦距最长时变焦镜头位于长焦端，在广角端和长焦端，变焦镜头具有不同的焦距和光焦度，也具有不同的长度或形态。
[0077]
本实施例的技术方案，通过第二透镜组20和第四透镜组40在变焦时沿光轴移动来使变焦镜头在广角端和长焦端进行切换，其中变焦镜头的总有效焦距在10mm～30mm范围内连续变焦；通过合理设计各透镜的结构以及光焦度搭配关系，使得变焦镜头实现1/1.8英寸cmos靶面下，对角视场角从约18
°
到50
°
的高性能变焦镜头，且在-40℃～80℃环境下使用满足成像要求。并具体采用14枚透镜，透镜数量较少，从而有助于减小镜头长度。通过合理搭配各个透镜组以及其中各个透镜的光焦度，可以有效实现各焦段的像差平衡，保证不同焦距状态下图像的清晰，从而在较短的全长限制内实现较高像质，降低了成本和重量。
[0078]
可选的，继续参考图1，第一透镜101和第二透镜102组成胶合透镜100，第九透镜303和第十透镜304组成胶合透镜300。
[0079]
其中，通过设置第一透镜101和第二透镜102组成胶合透镜100，第九透镜303和第十透镜304组成胶合透镜300，可有效减小第一透镜101和第二透镜102之间，以及第九透镜303和第十透镜304之间的空气间隔，从而进一步减小镜头总长。此外，胶合透镜有利于减少或消除色差，使得变焦镜头的各种像差可得到充分校正，在结构紧凑的前提下，可提高分辨率，优化畸变等光学性能，并可减少镜片间反射引起光量损失，提升照度，从而改善像质、提升镜头成像的清晰度。另外，胶合透镜的使用还可减少镜片之间的组立部件，简化镜头制造过程中的装配程序，降低成本，并降低镜片单元因在组立过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。
[0080]
可选的，第一透镜101、第二透镜102、第九透镜303和第十透镜304的光焦度满足：
[0081][0082][0083]
其中，和分别表示第一透镜101和第二透镜102组成的胶合透镜100与第九透镜303和第十透镜304组成的胶合透镜300的光焦度，为变焦镜头在广角端的光焦度。
[0084]
通过合理设置胶合透镜100和变焦镜头在广角端的光焦度关系，可实现变焦镜头从约18
°
到50
°
的视场角变化；且通过合理设置胶合透镜100与胶合透镜300和变焦镜头在广角端的光焦度关系，有利于变焦镜头的像差校正，尤其有利于色差的校正。
[0085]
可选的，第一透镜101至第十四透镜404的光焦度满足：
[0086][0087][0088][0089][0090][0091][0092][0093][0094]
[0095][0096]
其中，和分别表示第一透镜101至第十四透镜404中对应序号的透镜的光焦度，为变焦镜头在广角端的光焦度，为第二透镜组20的光焦度，为第四透镜组40的光焦度。
[0097]
通过合理设计各透镜的光焦度与和的关系，可以实现减小变焦镜头的体积，实现小型化。
[0098]
可选的，第一透镜101至第十四透镜404的折射率满足：
[0099]
1.71≤n1≤1.85；
[0100]
1.41≤n2≤1.55；
[0101]
1.53≤n4≤1.73；
[0102]
1.62≤n10≤1.71；
[0103]
1.52≤n13≤1.69；
[0104]
其中，n1、n2、n4、n10和n13分别表示第一透镜101至第十四透镜404中对应序号的透镜的折射率。
[0105]
可选的，第一透镜101至第十四透镜404的色散系数满足：
[0106]
17≤v1≤50；
[0107]
70≤v2≤98；
[0108]
37≤v3≤98；
[0109]
26≤v4≤88；
[0110]
53≤v5≤61.2；
[0111]
32≤v8≤65；
[0112]
65≤v11≤97；
[0113]
17≤v12≤31；
[0114]
32≤v13≤65；
[0115]
其中，v1、v2、v3、v4、v5、v8、v11、v12和v13分别表示第一透镜101至第十四透镜404中对应序号的透镜的色散系数。
[0116]
通过将各透镜的折射率与阿贝数按给定范围设置，以达到相应的光焦度范围，从而有利于实现镜头的小体积、高性能、大靶面。
[0117]
可选的，第一透镜101的直径d1与变焦镜头在广角端的镜头总长ttl_w满足：
[0118]
d1/ttl_w《0.446。
[0119]
其中，第一透镜101的物侧面的光轴中心至像面的距离为变焦镜头的光学总长，第一透镜101为负透镜，用于收集尽可能多的光线进入镜头，通过限定d1与ttl_w的比值小于0.446，能够避免镜头的口径过大，满足最终产品的安装空间要求。
[0120]
可选的，第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜201、第七透镜301、第九透镜303、第十透镜304和第十一透镜401均为玻璃球面透镜；第五透镜202、第六透镜203、第八透镜302、第十二透镜402、第十三透镜403和第十四透镜404均为塑胶非球面透镜。
[0121]
其中，通过设置第五透镜202、第六透镜203、第八透镜302、第十二透镜402、第十三透镜403和第十四透镜404为非球面透镜，可有效地校正高级像差，提高镜头的像质。同时，
由于塑胶材质形成非球面透镜的成本远低于玻璃材质形成非球面透镜的成本，故上述透镜采用塑料非球面透镜还可降低变焦镜头的成本。
[0122]
非球面透镜面型满足公式：
[0123][0124]
其中，z表示非球面的矢高，c表示顶点处的基本曲率，k表示圆锥曲线常数，r表示垂直光轴方向的径向坐标，ai为高次项系数，a
ir2i
为非球面的高次项。
[0125]
进一步地，玻璃材质的透镜在高低温中较稳定，通过设置第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜201、第七透镜301、第九透镜303、第十透镜304和第十一透镜401为玻璃球面透镜，有利于镜头在高低温中的稳定性。同时，由于玻璃材质的透镜的光线转折能力较强，有助于减小非球面透镜的口径，从而降低非球面透镜的设计难度和制作成本。
[0126]
同时，玻璃和塑料这两类材质还可以起到互相补偿作用，可以平衡高低温，使得变焦镜头具有高低温性能稳定的特点，有助于提高变焦镜头的环境适应性。
[0127]
其中，塑胶非球面透镜的材质可为本领域技术人员可知的各种塑胶，玻璃球面透镜的材质为本领域技术人员可知的各种类型的玻璃，本发明实施例对此不作限定。
[0128]
可选的，第一透镜101为凸凹透镜，第二透镜102为凸凹透镜，第四透镜201为双凹透镜，第七透镜301为双凸透镜，第八透镜302为凸凹透镜，第九透镜303为双凸透镜，第十透镜304为双凹透镜，第十一透镜401为凸凹透镜，第十三透镜403为凹凸透镜，第十四透镜404为凸凹透镜。
[0129]
通过合理设置各个透镜的形状，满足上述实施例中光焦度要求的同时，还可以保证整个变焦镜头结构紧凑，集成度高。
[0130]
可选的，变焦镜头还包括光阑50；光阑50位于第六透镜203和第七透镜301之间。通过增设光阑50可以遮挡边缘光线，有利于提高成像质量。
[0131]
继续参考图1，变焦镜头还包括平板玻璃60，平板玻璃60设置在第十四透镜404的像侧面一侧。通过在第十四透镜404和像面之间设置具有一定厚度的平板玻璃60，起到保护作用的同时，还可滤除不需要的杂散光，从而提高变焦镜头的成像质量，例如，通过平板玻璃60在白天滤除红外光来提高变焦镜头的成像质量。
[0132]
示例性的，图2为图1中变焦镜头长焦端的结构示意图，表1为与图1和图2对应变焦镜头的具体参数：
[0133]
表1变焦镜头的具体参数
[0134][0135][0136]
表2为图1和图2中的变焦镜头的各透镜具体参数设计值：
[0137]
表2变焦镜头的各透镜参数设计值
[0138][0139][0140]
其中，面序号1表示第一透镜101的前表面(靠近物方一侧的表面)，面序号2表示第一透镜101的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推，其中，面序号2为第一透镜101与第二透镜102的胶合面；面序号18为第九透镜303和第十透镜304的胶合面；面序号28和29分别
表示镜头保护玻璃的前表面和后表面。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值表示该表面弯向像面一侧，负值表示该表面弯向物面一侧，其中“infinity”表示该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度单位为毫米，折射率(nd)表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，阿贝数(vd)表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。
[0141]
表3为表2中变焦间隔值：
[0142]
表3变焦间隔的一种设计值
[0143] 广角端中焦端长焦端变焦间隔11.0397.28410.606变焦间隔29.9893.7440.422变焦间隔31.8130.9492.272变焦间隔45.0805.9444.621
[0144]
表4为图1和图2中变焦镜头中非球面面型参数：
[0145]
表4定焦镜头中非球面系数的一种设计值
[0146]
[0147][0148]
其中，-1.174833e-03表示面序号9的a2系数为-1.174833
×
10-3
。
[0149]
图3为本实施例中一种变焦镜头的广角端球差曲线图，参考图3，该变焦镜头在不同波长(0.656μm、0.588μm、0.546μm、0.486μm和0.436μm)下的球差均在0.04mm以内，即该变焦镜头的轴向像差较小，从而可知，本发明实施例提供的变焦镜头在广角端能够较好地校正像差。
[0150]
图4为本实施例中一种变焦镜头的长焦端球差曲线图，参考图4，该变焦镜头在不同波长(0.656μm、0.588μm、0.546μm、0.486μm和0.436μm)下的球差均在0.05mm以内，即该变焦镜头的轴向像差较小，从而可知，本发明实施例提供的变焦镜头在长焦端也能够较好地校正像差。
[0151]
图5为本实施例中一种变焦镜头广角端的场曲畸变图，其中左侧为场曲，右侧为畸变。参考图5，场曲图中水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中t表示子午，s表示弧矢。由图5可以看出，本实施例提供的变焦镜头在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。畸变图中水平坐标表示畸变的大小，用百分数表示；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图5可以看出，本实施例提供的变焦镜头在广角端的畸变绝对值在10％左右，成像畸变较小，满足低畸变的要求。
[0152]
图6为本实施例中一种变焦镜头长焦端的场曲畸变图，其中左侧为场曲，右侧为畸变。参考图6，场曲图中水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中t表示子午，s表示弧矢。由图6可以看出，本实施例提供的变焦镜头在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。畸变图中水平坐标表示畸变的大小，用百分数表示；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图6可以看出，本实施例提供的变焦镜头在长焦端的畸变小于5％，成像畸变较小，满足低畸变的要求。
[0153]
综上，由图3～图6可知，本发明实施例提供的变焦镜头具有良好的成像能力。
[0154]
示例性的，图7为本发明实施例提供的另一种变焦镜头在广角端的结构示意图，图8为图7中变焦镜头长焦端的结构示意图，表5为与图7和图8对应变焦镜头的具体参数：
[0155]
表5变焦镜头的具体参数
[0156][0157]
表6为图7和图8中的变焦镜头的各透镜具体参数设计值：
[0158]
表6变焦镜头的各透镜参数设计值
[0159][0160][0161]
其中，面序号1表示第一透镜101的前表面(靠近物方一侧的表面)，面序号2表示第一透镜101的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推，其中，面序号2为第一透镜101与第二透镜102的胶合面；面序号18为第九透镜303和第十透镜304的胶合面；面序号28和29分别
表示镜头保护玻璃的前表面和后表面。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值表示该表面弯向像面一侧，负值表示该表面弯向物面一侧，其中“infinity”表示该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度单位为毫米，折射率(nd)表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，阿贝数(vd)表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。
[0162]
表7为表6中变焦间隔值：
[0163]
表7变焦间隔的一种设计值
[0164] 广角端中焦端长焦端变焦间隔10.8497.09310.416变焦间隔210.2754.0300.708变焦间隔32.2551.3922.714变焦间隔45.2046.0674.744
[0165]
表8为图7和图8中变焦镜头中非球面面型参数：
[0166]
表8定焦镜头中非球面系数的一种设计值
[0167]
[0168][0169]
其中，-1.121690e-03表示面序号9的a2系数为-1.121690
×
10-3
。
[0170]
图9为本实施例中一种变焦镜头的广角端球差曲线图，参考图9，该变焦镜头在不同波长(0.656μm、0.588μm、0.546μm、0.486μm和0.436μm)下的球差均在0.03mm以内，即该变焦镜头的轴向像差较小，从而可知，本发明实施例提供的变焦镜头在广角端能够较好地校正像差。
[0171]
图10为本实施例中一种变焦镜头的长焦端球差曲线图，参考图10，该变焦镜头在不同波长(0.656μm、0.588μm、0.546μm、0.486μm和0.436μm)下的球差均在0.05mm以内，即该变焦镜头的轴向像差较小，从而可知，本发明实施例提供的变焦镜头在长焦端也能够较好地校正像差。
[0172]
图11为本实施例中一种变焦镜头广角端的场曲畸变图，其中左侧为场曲，右侧为畸变。参考图11，场曲图中水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中t表示子午，s表示弧矢。由图11可以看出，本实施例提供的变焦镜头在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。畸变图中水平坐标表示畸变的大小，用百分数表示；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图11可以看出，本实施例提供的变焦镜头在广角端的畸变绝对值在8％左右，成像畸变较小，满足低畸变的要求。
[0173]
图12为本实施例中一种变焦镜头长焦端的场曲畸变图，其中左侧为场曲，右侧为畸变。参考图12，场曲图中水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中t表示子午，s表示弧矢。由图12可以看出，本实施例提供的变焦镜头在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。畸变图中水平坐标表示畸变的大小，用百分数表示；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图12可以看出，本实施例提供的变焦镜头在长焦端的畸变小于4％，成像畸变较小，满足低畸变的要求。
[0174]
综上，由图9～图12可知，本发明实施例提供的变焦镜头具有良好的成像能力。
[0175]
示例性的，图13为本发明实施例提供的又一种变焦镜头在广角端的结构示意图，图14为图13中变焦镜头长焦端的结构示意图，表9为与图13和图14对应变焦镜头的具体参数：
[0176]
表9变焦镜头的具体参数
[0177][0178]
表10为图13和图14中的变焦镜头的各透镜具体参数设计值：
[0179]
表10变焦镜头的各透镜参数设计值
[0180]
[0181][0182]
其中，面序号1表示第一透镜101的前表面(靠近物方一侧的表面)，面序号2表示第一透镜101的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推，其中，面序号2为第一透镜101与第二透镜102的胶合面；面序号18为第九透镜303和第十透镜304的胶合面；面序号28和29分别表示镜头保护玻璃的前表面和后表面。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值表示该表面弯向像面一侧，负值表示该表面弯向物面一侧，其中“infinity”表示该表面为平面，曲率
半径为无穷大；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度单位为毫米，折射率(nd)表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，阿贝数(vd)表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。
[0183]
表11为表10中变焦间隔值：
[0184]
表3变焦间隔的一种设计值
[0185] 广角端中焦端长焦端变焦间隔11.0437.28710.609变焦间隔29.9673.7230.400变焦间隔31.8610.9972.323变焦间隔45.0475.9104.585
[0186]
表12为图13和图14中变焦镜头中非球面面型参数：
[0187]
表12定焦镜头中非球面系数的一种设计值
[0188]
[0189][0190]
其中，-1.178704e-03表示面序号9的a2系数为-1.178704
×
10-3
。
[0191]
图15为本实施例中一种变焦镜头的广角端球差曲线图，参考图15，该变焦镜头在不同波长(0.656μm、0.588μm、0.546μm、0.486μm和0.436μm)下的球差均在0.05mm以内，即该变焦镜头的轴向像差较小，从而可知，本发明实施例提供的变焦镜头在广角端能够较好地校正像差。
[0192]
图16为本实施例中一种变焦镜头的长焦端球差曲线图，参考图16，该变焦镜头在不同波长(0.656μm、0.588μm、0.546μm、0.486μm和0.436μm)下的球差均在0.04mm以内，即该变焦镜头的轴向像差较小，从而可知，本发明实施例提供的变焦镜头在长焦端也能够较好地校正像差。
[0193]
图17为本实施例中一种变焦镜头广角端的场曲畸变图，其中左侧为场曲，右侧为畸变。参考图17，场曲图中水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中t表示子午，s表示弧矢。由图17可以看出，本实施例提供的变焦镜头在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。畸变图中水平坐标表示畸变的大小，用百分数表示；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图17可以看出，本实施例提供的变焦镜头在广角端的畸变绝对值在8％左右，成像畸变较小，满足低畸变的要求。
[0194]
图18为本实施例中一种变焦镜头长焦端的场曲畸变图，其中左侧为场曲，右侧为畸变。参考图18，场曲图中水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中t表示子午，s表示弧矢。由图18可以看出，本实施例提供的变焦镜头在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。畸变图中水平坐标表示畸变的大小，用百分数表示；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图18可以看出，本实施例提供的变焦镜头在长焦端的畸变小于6％，成像畸变较小，满足低畸变的要求。
[0195]
综上，由图15～图18可知，本发明实施例提供的变焦镜头具有良好的成像能力。
[0196]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还
可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种变焦镜头，其特征在于，包括沿光轴从物方到像方依次排列的正光焦度的第一透镜组、负光焦度的第二透镜组、正光焦度的第三透镜组和正光焦度的第四透镜组，所述第二透镜组和所述第四透镜组在变焦时沿所述光轴移动；所述第一透镜组包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第二透镜组包括沿光轴从物方至像方依次排列的第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第三透镜组包括沿光轴从物方至像方依次排列的第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜；所述第四透镜组包括沿光轴从物方至像方依次排列的第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；所述第一透镜具有负光焦度，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度，所述第四透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有正光焦度，所述第八透镜具有正光焦度，所述第九透镜具有正光焦度，所述第十透镜具有负光焦度，所述第十一透镜具有正光焦度，所述第十二透镜具有负光焦度，所述第十三透镜具有正光焦度，所述第十四透镜具有正光焦度。2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜组成胶合透镜，所述第九透镜和所述第十透镜组成胶合透镜。3.根据权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第九透镜和所述第十透镜的光焦度满足：九透镜和所述第十透镜的光焦度满足：其中，和分别表示所述第一透镜和所述第二透镜组成的胶合透镜与所述第九透镜和所述第十透镜组成的胶合透镜的光焦度，为所述变焦镜头在广角端的光焦度。4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第十四透镜的光焦度满足：焦度满足：焦度满足：焦度满足：焦度满足：焦度满足：焦度满足：焦度满足：焦度满足：焦度满足：
其中，和分别表示第一透镜至所述第十四透镜中对应序号的透镜的光焦度，为所述变焦镜头在广角端的光焦度，为所述第二透镜组的光焦度，为所述第四透镜组的光焦度。5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第十四透镜的折射率满足：1.71≤n1≤1.85；1.41≤n2≤1.55；1.53≤n4≤1.73；1.62≤n10≤1.71；1.52≤n13≤1.69；其中，n1、n2、n4、n10和n13分别表示所述第一透镜至所述第十四透镜中对应序号的透镜的折射率。6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第十四透镜的色散系数满足：17≤v1≤50；70≤v2≤98；37≤v3≤98；26≤v4≤88；53≤v5≤61.2；32≤v8≤65；65≤v11≤97；17≤v12≤31；32≤v13≤65；其中，v1、v2、v3、v4、v5、v8、v11、v12和v13分别表示所述第一透镜至所述第十四透镜中对应序号的透镜的色散系数。7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的直径d1与所述变焦镜头在广角端的镜头总长ttl_w满足：d1/ttl_w<0.446。8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第七透镜、所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜均为玻璃球面透镜；所述第五透镜、所述第六透镜、所述第八透镜、所述第十二透镜、所述第十三透镜和所述第十四透镜均为塑胶非球面透镜。9.根据权利要求8所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜为凸凹透镜，所述第二透镜为凸凹透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第七透镜为双凸透镜，所述第八透镜为凸凹透镜，所述第九透镜为双凸透镜，所述第十透镜为双凹透镜，所述第十一透镜为凸凹透镜，所述第十三透镜为凹凸透镜，所述第十四透镜为凸凹透镜。10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还包括光阑；所述光阑位于所述第六透镜和所述第七透镜之间。

技术总结
本发明实施例公开了一种变焦镜头。该变焦镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的正光焦度的第一透镜组、负光焦度的第二透镜组、正光焦度的第三透镜组和正光焦度的第四透镜组，第二透镜组和第四透镜组在变焦时沿光轴移动；第一透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；第二透镜组包括第四透镜、第五透镜和第六透镜；第三透镜组包括第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜；第四透镜组包括第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜。本发明实施例提供的变焦镜头使用14枚镜片，可以实现1/1.8英寸CMOS靶面下，对角视场角从约18


技术研发人员：何剑炜 景姣 张磊 张占军
受保护的技术使用者：东莞市宇瞳光学科技股份有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2023/9/22