CN218497250U

CN218497250U - 一种变焦镜头

Info

Publication number: CN218497250U
Application number: CN202222843431.7U
Authority: CN
Inventors: 刘峥嵘; 张磊; 何剑炜; 张占军
Original assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2023-02-17
Anticipated expiration: 2032-10-25

Abstract

本实用新型公开了一种变焦镜头，包括沿光轴从物面至像面依次排列第一透镜、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，各透镜的光焦度满足0.60≤φ1/φF≤0.75；0.15≤(φ2+φ3)/φF≤0.32；0.44≤φ4/φZ≤0.78；‑0.15≤φ5/φZ≤0.85；‑1.50≤φ6/φZ≤0.61；‑0.95≤φ7/φZ≤1.29；‑0.05≤φ8/φZ≤0.97。本实用新型实施例提供的变焦镜头，通过对第一透镜组中各透镜与第一透镜组的光焦度比值的限定以及第二透镜组中各透镜与第二透镜组的光焦度比值的限定，实现了大变倍、小体积的变焦镜头。

Description

一种变焦镜头

技术领域

本实用新型涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种变焦镜头。

背景技术

随着社会的不断发展和科学技术的不断进步，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，光学成像镜头被广泛的应用在视频会议、安防监控、车载监控、无人机航拍、智慧交通等各个领域。其中，变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动焦距来改变拍摄范围，因此被越来越广泛的使用。

但目前市场上用于安防监控、无人机航拍等领域的变焦镜头还存在许多的不足，现有倍率较高(如倍率大于2)的变焦镜头，往往透镜数量多(大于8枚)，存在体积较大(大于50mm)的问题；而现有小体积的变焦镜头往往倍率只有2倍，无法满足用户需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种变焦镜头，以实现小体积、大倍率的变焦镜头。

本实用新型提供了一种变焦镜头，包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一透镜组和第二透镜组；

所述第一透镜组包括从物面至像面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从物面至像面依次排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜；

所述第一透镜具有负光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第三透镜具有正光焦度；所述第四透镜具有正光焦度，所述第五透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第七透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第八透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述第一透镜的光焦度为φ1，所述第二透镜的光焦度为φ2，所述第三透镜的光焦度为φ3，所述第四透镜的光焦度为φ4，所述第五透镜的光焦度为φ5，所述第六透镜的光焦度为φ6，所述第七透镜的光焦度为φ7，所述第八透镜的光焦度为φ8，所述第一透镜组的光焦度为φF，所述第二透镜组的光焦度为φZ，其中：

0.60≤φ1/φF≤0.75；0.15≤(φ2+φ3)/φF≤0.32；

0.44≤φ4/φZ≤0.78；-0.15≤φ5/φZ≤0.85；

-1.50≤φ6/φZ≤0.61；-0.95≤φ7/φZ≤1.29；

-0.05≤φ8/φZ≤0.97。

可选的，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面；

所述第四透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凸面；或者，所述第四透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凹面；

所述第五透镜的物侧面为凸面，所述第五透镜的像侧面为凹面；或者，所述第五透镜的物侧面为凸面，所述第五透镜的像侧面为凸面；

所述第六透镜的物侧面为凸面，所述第六透镜的像侧面为凸面；或者，所述第六透镜的物侧面为凹面，所述第六透镜的像侧面为凹面；

所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面为凹面；或者，所述第七透镜的物侧面为凸面，所述第七透镜的像侧面为凸面；或者，所述第七透镜的物侧面为凸面，所述第七透镜的像侧面为凹面；

所述第八透镜的物侧面为凸面，所述第八透镜的像侧面为凹面。

可选的，所述第一透镜和所述第四透镜为玻璃球面透镜，所述第二透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜为塑料非球面透镜。

可选的，所述第六透镜和所述第七透镜组成胶合透镜组，或者，所述第五透镜和所述第六透镜组成胶合透镜组。

可选的，所述第一透镜的折射率为n1；所述第四透镜的折射率为n4，阿贝常数为v4；所述第五透镜的折射率为n5，阿贝常数为v5；所述第六透镜的折射率为n6，阿贝常数为v6；所述第七透镜的折射率为n7，阿贝常数为v7；所述第八透镜的折射率为n8，阿贝常数为v8；其中：

1.70≤n1≤1.83；60.0≤v4≤93.0；

1.50≤n4≤1.65；20.6≤v5≤56.0；

1.55≤n5≤1.66；24.0≤v6≤58.0；

1.54≤n6≤1.64；20.0≤v7≤56.0；

1.54≤n7≤1.67；20.0≤v8≤56.0；

1.50≤n8≤1.68。

可选的，所述变焦镜头的像面直径为IC，所述变焦镜头在广角端的光学总长为TTL_W，其中，IC/TTL_W≥0.22。

可选的，所述变焦镜头的所述第一透镜组从广角端到长焦端沿光轴方向的位移量为G1_L，所述变焦镜头在所述广角端的光学总长为TTL_W，其中：

0.20≤G1_L/TTL_W≤0.28。

可选的，所述变焦镜头在广角端的后焦为BFL_W，所述变焦镜头在所述广角端的光学总长为TTL_W，其中，BFL_W/TTL_W≥0.13。

可选的，所述变焦镜头在广角端的焦距为F_W，所述变焦镜头的像面直径为IC，其中，0.42≤F_W/IC≤0.48。

可选的，所述变焦镜头还包括平板滤光片，所述平板滤光片位于所述第八透镜的像侧面一侧。

本实用新型实施例提供的变焦镜头，采用八枚透镜，通过对第一透镜组中各透镜与第一透镜组的光焦度比值的限定以及第二透镜组中各透镜与第二透镜组的光焦度比值的限定，以实现各透镜光焦度的合理搭配，通过光焦度的合理搭配，在有利于色差、球差、场曲等像差的矫正，满足高解像力要求的同时，变焦镜头的总有效焦距能够在3.1mm至7.4mm的范围内连续变焦，变倍超过2倍，可达到2.4倍变倍，并且，变焦镜头在广角端的光学总长不超过31mm，从而实现了大变倍、小体积的特性，可以满足更多种场合的使用。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种变焦镜头在广角端的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种变焦镜头在长焦端的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在广角端的球差曲线图；

图4为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在长焦端的球差曲线图；

图5为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差图；

图6为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差图；

图7为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图；

图8为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图；

图9为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图10为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在长焦端的结构示意图；

图11为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在广角端的球差曲线图；

图12为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在长焦端的球差曲线图；

图13为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差图；

图14为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差图；

图15为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图；

图16为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图；

图17为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图18为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在长焦端的结构示意图；

图19为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在广角端的球差曲线图；

图20为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在长焦端的球差曲线图；

图21为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差图；

图22为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差图；

图23为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图；

图24为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本实用新型实施例提供的一种变焦镜头在广角端的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的一种变焦镜头在长焦端的结构示意图，如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的变焦镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一透镜组10和第二透镜组20，第一透镜组10包括从物面至像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组20包括从物面至像面依次排列的第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180。第一透镜110具有负光焦度，第二透镜120具有负光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有正光焦度或负光焦度，第六透镜160具有正光焦度或负光焦度，第七透镜170具有正光焦度或负光焦度，第八透镜180具有正光焦度或负光焦度。第一透镜110的光焦度为φ1，第二透镜120的光焦度为φ2，第三透镜130的光焦度为φ3，第四透镜140的光焦度为φ4，第五透镜150的光焦度为φ5，第六透镜160的光焦度为φ6，第七透镜170的光焦度为φ7，第八透镜180的光焦度为φ8，第一透镜组10的光焦度为φF，第二透镜组20的光焦度为φZ，其中，0.60≤φ1/φF≤0.75；0.15≤(φ2+φ3)/φF≤0.32；0.44≤φ4/φZ≤0.78；-0.15≤φ5/φZ≤0.85；-1.50≤φ6/φZ≤0.61；-0.95≤φ7/φZ≤1.29；-0.05≤φ8/φZ≤0.97。

其中，在本实施例提供的变焦镜头中，可将第一透镜组10和第二透镜组20设置于一个镜筒(图1和图2中未示出)内，通过改变第一透镜组10和第二透镜组20在光轴上的相对位置来进行变焦，可以使变焦镜头的焦距实现从广角到长焦的连续变化。

可以理解的是，变焦镜头通过改变第一透镜组10和第二透镜组20的相对位置实现变焦的过程中，焦距最短时即该变焦镜头位于广角端，而焦距最长时即该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。

进一步地，光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，其数值为焦距的倒数，它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。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。

本实施例提供了一种二组元变焦镜头，采用八枚透镜，通过对第一透镜组10中各透镜与第一透镜组10的光焦度比值的限定以及第二透镜组20中各透镜与第二透镜组20的光焦度比值的限定，以实现各透镜光焦度的合理搭配，通过光焦度的合理搭配，在有利于色差、球差、场曲等像差的矫正，满足高解像力要求的同时，变焦镜头的总有效焦距能够在3.1mm至7.4mm的范围内连续变焦，变倍超过2倍，可达到2.4倍变倍，并且，变焦镜头在广角端的光学总长不超过31mm，从而实现了大变倍、小体积的特性，可以满足更多种场合的使用。

此外，本实施例提供的变焦镜头通过光焦度的合理搭配，还使变焦镜头在广角端的光圈FNo_W满足1.2≤FNo_W≤1.6，具有较大的光圈，从而能够满足超大通光量需求，适用于低照度条件下的成像需求。

作为一种可行的实施方式，如图1和图2所示，第一透镜110的物侧面为凸面，第一透镜110的像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凹面，第二透镜120的像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凸面，第四透镜140的像侧面为凸面；或者，第四透镜140的物侧面为凸面，第四透镜140的像侧面为凹面；第五透镜150的物侧面为凸面，第五透镜150的像侧面为凹面；或者，第五透镜150的物侧面为凸面，第五透镜150的像侧面为凸面；第六透镜160的物侧面为凸面，第六透镜160的像侧面为凸面；或者，第六透镜160的物侧面为凹面，第六透镜160的像侧面为凹面；第七透镜170的物侧面为凹面，第七透镜170的像侧面为凹面；或者，第七透镜170的物侧面为凸面，第七透镜170的像侧面为凸面；或者，第七透镜170的物侧面为凸面，第七透镜170的像侧面为凹面；第八透镜180的物侧面为凸面，第八透镜180的像侧面为凹面。

其中，通过调整各透镜表面的弯曲方向，在实现上述实施例中光焦度搭配，有利于实现大变倍、小体积的特性的同时，有助于矫正球差、像散等像差，从而提高成像质量。

作为一种可行的实施方式，第一透镜110和第四透镜140为玻璃球面透镜，第二透镜120、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180为塑料非球面透镜。

其中，通过设置第二透镜120、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180为非球面透镜，在有助于减小镜头总长的同时，可矫正轴外像差，包括场曲、慧差、像散等，提高成像质量。

同时，由于塑料材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，本实施例提供的变焦镜头中，通过设置6片塑料非球面透镜，像质好，成本低，重量轻。

此外，第一透镜110采用玻璃球面透镜可以有效减小第一透镜110的镜片口径、降低公差感度，从而满足镜头整体小型化的要求。

第四透镜140采用玻璃球面透镜，可以有效矫正镜头的轴向色差及色球差等像差，从而提升镜头的成像质量。

需要注意的是，以上塑料非球面透镜的材质可为本领域技术人员可知的各种塑料，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，本实施例对此不赘述也不作限定。

作为一种可行的实施方式，如图1和图2所示，第六透镜160和第七透镜170组成胶合透镜组，或者，第五透镜150和第六透镜160组成胶合透镜组。

示例性的，如图1和图2所示，通过设置第六透镜160和第七透镜170组成胶合透镜组，可有效减小第六透镜160和第七透镜170之间的空气间隔，从而有助于减小镜头总长。此外，第六透镜160和第七透镜170胶合可最大限度地减少色差或消除色差，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，胶合透镜组的使用还可减少两个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，保证良好的装配性。

在其他实施例中，也可设置第五透镜150和第六透镜160组成胶合透镜组，从而可有效减小第五透镜150和第六透镜160之间的空气间隔，有助于减小镜头总长。此外，第五透镜150和第六透镜160胶合可最大限度地减少色差或消除色差，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，胶合透镜组的使用还可减少两个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，保证良好的装配性。

作为一种可行的实施方式，第一透镜110的折射率为n1；第四透镜140的折射率为n4，阿贝常数为v4；第五透镜150的折射率为n5，阿贝常数为v5；第六透镜160的折射率为n6，阿贝常数为v6；第七透镜170的折射率为n7，阿贝常数为v7；第八透镜180的折射率为n8，阿贝常数为v8；其中：1.70≤n1≤1.83；60.0≤v4≤93.0；1.50≤n4≤1.65；20.6≤v5≤56.0；1.55≤n5≤1.66；24.0≤v6≤58.0；1.54≤n6≤1.64；20.0≤v7≤56.0；1.54≤n7≤1.67；20.0≤v8≤56.0；1.50≤n8≤1.68。

其中，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同的材料的折射率不同，且材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。阿贝常数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝常数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝常数越大。

在本实施例中，通过搭配设置各透镜的折射率和阿贝常数，有利于轴向色差及垂轴色差的矫正，从而使得变焦镜头在广角端和长焦端都能够具有良好的解像，获得更高分辨率和更好的成像质量。

作为一种可行的实施方式，变焦镜头的像面直径为IC，变焦镜头在广角端的光学总长为TTL_W，其中，IC/TTL_W≥0.22。

其中，变焦镜头在广角端时，第一透镜110的物侧面的光轴中心至像面的距离为变焦镜头在广角端的光学总长TTL_W。

在本实施例中，通过合理的光焦度搭配，实现小体积、大变倍、大光圈特性的同时，通过设置变焦镜头的像面直径IC和变焦镜头在广角端的光学总长TTL_W满足IC/TTL_W≥0.22，使得变焦镜头具有较大像面和较小体积，从而在能够保证变焦镜头具有更好的成像质量、画面更加清晰的同时，实现小型化设计。

作为一种可行的实施方式，变焦镜头的第一透镜组10从广角端到长焦端沿光轴方向的位移量为G1_L，变焦镜头在广角端的光学总长为TTL_W，其中，0.20≤G1_L/TTL_W≤0.28。

其中，第一透镜组10从广角端到长焦端沿光轴方向的位移量G1_L和变焦镜头在广角端的光学总长TTL_W的单位均为mm。

在本实施例中，通过设置第一透镜组10从广角端到长焦端沿光轴方向的位移量G1_L和变焦镜头在广角端的光学总长TTL_W满足0.20≤G1_L/TTL_W≤0.28，使得变焦镜头在相应的变倍数的情况下均能够合焦清晰，满足各变倍数下的成像质量。

作为一种可行的实施方式，变焦镜头在广角端的后焦为BFL_W，变焦镜头在广角端的光学总长为TTL_W，其中，BFL_W/TTL_W≥0.13。

其中，变焦镜头在广角端时，第八透镜180像侧面的光轴中心至像面的距离可以理解为变焦镜头在广角端的后焦BFL_W。

在本实施例中，通过合理设置变焦镜头在广角端的后焦BFL_W和变焦镜头在广角端的光学总长TTL_W之间的关系，能够保证成像传感器和平板滤光片有足够的安装空间。

作为一种可行的实施方式，变焦镜头在广角端的焦距为F_W，变焦镜头的像面直径为IC，其中，0.42≤F_W/IC≤0.48。

其中，通过设置变焦镜头在广角端的焦距F_W和变焦镜头的像面直径为IC满足0.42≤F_W/IC≤0.48，使得变焦镜头具有更大的成像靶面，能够搭配靶面更大的成像传感器(sensor)，从而实现1/2.7英寸cmos靶面下，焦距从3.1mm到7.4mm的变焦范围,且在广角端的光学总长小于或等于31mm的高性能小型大光圈变焦镜头，保证变焦镜头具有更好的成像质量，画面更清晰。

作为一种可行的实施方式，变焦镜头还包括平板滤光片200，平板滤光片200位于第八透镜180的像侧面一侧。

其中，通过在第八透镜180的像侧面一侧设置平板滤光片200，可以滤除不需要的杂散光，从而提高变焦镜头的像质，保证该变焦镜头在白天和晚上都具有较好的成像效果，例如，通过平板滤光片200在白天滤除红外光来提高变焦镜头的成像质量。同时，平板滤光片200还能够对成像传感器起到保护作用。

作为一种可行的实施方式，变焦镜头还包括光阑300，光阑300位于第一透镜组10和第二透镜组20之间的光路中。

其中，通过设置光阑300可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。

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。

实施例一

继续参考图1和图2，本实用新型实施例一提供的变焦镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一透镜组10和第二透镜组20，第一透镜组10包括从物面至像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组20包括从物面至像面依次排列的第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180。第一透镜110具有负光焦度，第二透镜120具有负光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有负光焦度，第六透镜160具有正光焦度，第七透镜170具有负光焦度，第八透镜180具有正光焦度。其中，第六透镜160和第七透镜170组成胶合透镜组，平板滤光片200位于第八透镜180的像侧面一侧，光阑300位于第一透镜组10和第二透镜组20之间的光路中。

表1以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例一提供的变焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数，表1中的变焦镜头对应图1和图2所示的变焦镜头。

表1变焦镜头的光学物理参数的设计值

其中，表1中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“1”代表第一透镜110的物侧面，面序号“2”代表第一透镜110的像侧面，依次类推；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离；材料(nd)代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料(vd)代表阿贝常数(也称色散系数)，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；半直径代表各个透镜的表面上对应的光线半高度。

其非球面公式如下，但不仅限于以下表示方法：

其中，Z为非球面的矢高，c为顶点处的基本曲率，k为圆锥曲线常数，r为垂直光轴方向的径向坐标，a_i为高次项系数，a_ir²ⁱ为非球面的高次项。

示例性的，表2以一种可行的实施方式详细说明了本实施例一中各透镜的非球面系数。

表2变焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

其中，-5.206295E-3表示面序号为3的系数a₂为-5.206295*10^-3，依此类推。

表3表示表1中变焦间隔的数值。

表3变焦镜头的变焦间隔的设计值

	广角端	长焦端
			变焦间隔1	8.320	1.139
变焦间隔2	3.746	8.426

本实施例一的变焦镜头达到了如下的技术指标：

表4变焦镜头的技术指标

焦距	3.2mm(广角端W)～7.4mm(长焦端T)
		F.no(光圈)	1.6(广角端W)～2.4(长焦端T)
总长	30.0mm(广角端W)

进一步地，图3为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在广角端的球差曲线图，图4为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在长焦端的球差曲线图，如图3和图4所示，纵轴为无量纲量，表示归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离，图中不同线形曲线表示的系统成像的不同波长，由图3和图4可以看出，不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)的横坐标值均在±0.1mm范围内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的轴向色差矫正良好，可以满足安防监控、无人机航拍等领域的应用需求。

图5为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差图，图6为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差图，垂轴色差图可以表示变焦镜头在不同视场的垂轴色差，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)。由图5和图6可以看出，曲线值均在10μm以内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的色差得到了较好的控制，可以满足安防监控、无人机航拍等领域的应用需求。

图7为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图，图8为本实用新型实施例一提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图，如图7和图8所示，左侧坐标系中，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表示弧失；由图7和图8可以看出，本实施例提供的变焦镜头从波长为436nm的光到656nm的光，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；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图7和图8可以看出，本实施例提供的变焦镜头符合安防监控中小型变焦镜头的畸变要求。

实施例二

图9为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在广角端的结构示意图，图10为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在长焦端的结构示意图，如图9和图10所示，本实用新型实施例二提供的变焦镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一透镜组10和第二透镜组20，第一透镜组10包括从物面至像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组20包括从物面至像面依次排列的第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180。第一透镜110具有负光焦度，第二透镜120具有负光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有正光焦度，第六透镜160具有负光焦度，第七透镜170具有正光焦度，第八透镜180具有负光焦度。其中，第五透镜150和第六透镜160组成胶合透镜组，平板滤光片200位于第八透镜180的像侧面一侧，光阑300位于第一透镜组10和第二透镜组20之间的光路中。

示例性的，表5以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例二提供的变焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

表5变焦镜头的光学物理参数的设计值

其中，表5中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“1”代表第一透镜110的物侧面，面序号“2”代表第一透镜110的像侧面，依次类推；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离；材料(nd)代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料(vd)代表阿贝常数(也称色散系数)，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；半直径代表各个透镜的表面上对应的光线半高度。

其非球面公式如下，但不仅限于以下表示方法：

示例性的，表6以一种可行的实施方式详细说明了本实施例二中各透镜的非球面系数。

表6变焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

其中，-1.811434E-3表示面序号为3的系数a₂为-1.811434*10^-3，依此类推。

表7表示表5中变焦间隔的数值。

表7变焦镜头的变焦间隔的设计值

	广角端	长焦端
			变焦间隔1	8.531	0.952
变焦间隔2	3.128	7.882

本实施例二的变焦镜头达到了如下的技术指标：

表8变焦镜头的技术指标

焦距	3.1mm(广角端W)～7.4mm(长焦端T)
		F.no(光圈)	1.6(广角端W)～2.3(长焦端T)
总长	30.0mm(广角端W)

进一步地，图11为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在广角端的球差曲线图，图12为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在长焦端的球差曲线图，如图11和图12所示，纵轴为无量纲量，表示归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离，图中不同线形曲线表示的系统成像的不同波长，由图11和图12可以看出，不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)的横坐标值均在±0.1mm范围内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的轴向色差矫正良好，可以满足安防监控、无人机航拍等领域的应用需求。

图13为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差图，图14为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差图，垂轴色差图可以表示变焦镜头在不同视场的垂轴色差，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)。由图13和图14可以看出，曲线值均在10μm以内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的色差得到了较好的控制，可以满足安防监控、无人机航拍等领域的应用需求。

图15为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图，图16为本实用新型实施例二提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图，如图15和图16所示，左侧坐标系中，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表示弧失；由图15和图16可以看出，本实施例提供的变焦镜头从波长为436nm的光到656nm的光，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；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图15和图16可以看出，本实施例提供的变焦镜头符合安防监控中小型变焦镜头的畸变要求。

实施例三

图17为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在广角端的结构示意图，图18为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在长焦端的结构示意图，如图17和图18所示，本实用新型实施例三提供的变焦镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一透镜组10和第二透镜组20，第一透镜组10包括从物面至像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组20包括从物面至像面依次排列的第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180。第一透镜110具有负光焦度，第二透镜120具有负光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有正光焦度，第六透镜160具有负光焦度，第七透镜170具有正光焦度，第八透镜180具有正光焦度。其中，第五透镜150和第六透镜160组成胶合透镜组，平板滤光片200位于第八透镜180的像侧面一侧，光阑300位于第一透镜组10和第二透镜组20之间的光路中。

示例性的，表9以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例三提供的变焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

表9变焦镜头的光学物理参数的设计值

面序号	表面类型	曲率半径	厚度	材料(nd)	材料(vd)	半直径
							1	球面	18.4815	0.600	1.77	49.6	6.80
2	球面	5.1547	4.009			4.59
							3	非球面	-15.4666	0.907	1.55	55.5	4.15
4	非球面	6.6899	0.076			3.70
							5	非球面	8.1904	1.621	1.64	23.0	3.69
6	非球面	92.6376	变焦间隔1			3.63
							光阑	平面	无限	-0.400			3.10
8	球面	6.0891	3.254	1.50	82.0	4.36
							9	球面	-16.2645	0.100			4.36
10	非球面	7.0775	1.147	1.65	21.5	3.01
							11	非球面	16.0721	0.244			2.99
12	非球面	-19.1487	0.820	1.64	24.0	2.93
							13	非球面	3.5259	0.050			2.86
14	非球面	3.4531	2.787	1.54	56.0	2.91
							15	非球面	-12.6910	0.100			2.84
16	非球面	8.3367	1.839	1.64	23.5	2.84
							17	非球面	9.5203	变焦间隔2			3.01
18	平面	无限	0.700	1.52	64.2	3.56
							19	平面	无限	0.100			3.62
20	像面	无限				3.51

其中，表9中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“1”代表第一透镜110的物侧面，面序号“2”代表第一透镜110的像侧面，依次类推；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离；材料(nd)代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料(vd)代表阿贝常数(也称色散系数)，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；半直径代表各个透镜的表面上对应的光线半高度。

其非球面公式如下，但不仅限于以下表示方法：

示例性的，表10以一种可行的实施方式详细说明了本实施例三中各透镜的非球面系数。

表10变焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

其中，-2.278545E-3表示面序号为3的系数a₂为-2.278545*10^-3，依此类推。

表11表示表9中变焦间隔的数值。

表11变焦镜头的变焦间隔的设计值

	广角端	长焦端
			变焦间隔1	7.810	0.976
变焦间隔2	4.338	9.233

本实施例三的变焦镜头达到了如下的技术指标：

表12变焦镜头的技术指标

焦距	3.2mm(广角端W)～7.4mm(长焦端T)
		F.no(光圈)	1.6(广角端W)～2.5(长焦端T)
总长	30.1mm(广角端W)

进一步地，图19为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在广角端的球差曲线图，图20为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在长焦端的球差曲线图，如图19和图20所示，纵轴为无量纲量，表示归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离，图中不同线形曲线表示的系统成像的不同波长，由图19和图20可以看出，不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)的横坐标值均在±0.1mm范围内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的轴向色差矫正良好，可以满足安防监控、无人机航拍等领域的应用需求。

图21为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差图，图22为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差图，垂轴色差图可以表示变焦镜头在不同视场的垂轴色差，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)。由图21和图22可以看出，曲线值均在10μm以内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的色差得到了较好的控制，可以满足安防监控、无人机航拍等领域的应用需求。

图23为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图，图24为本实用新型实施例三提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图，如图23和图24所示，左侧坐标系中，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表示弧失；由图23和图24可以看出，本实施例提供的变焦镜头从波长为436nm的光到656nm的光，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；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图23和图24可以看出，本实施例提供的变焦镜头符合安防监控中小型变焦镜头的畸变要求。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种变焦镜头，其特征在于，

包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一透镜组和第二透镜组；

0.60≤φ1/φF≤0.75；0.15≤(φ2+φ3)/φF≤0.32；

0.44≤φ4/φZ≤0.78；-0.15≤φ5/φZ≤0.85；

-1.50≤φ6/φZ≤0.61；-0.95≤φ7/φZ≤1.29；

-0.05≤φ8/φZ≤0.97。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

3.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四透镜为玻璃球面透镜，所述第二透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜为塑料非球面透镜。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第六透镜和所述第七透镜组成胶合透镜组，或者，所述第五透镜和所述第六透镜组成胶合透镜组。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第一透镜的折射率为n1；所述第四透镜的折射率为n4，阿贝常数为v4；所述第五透镜的折射率为n5，阿贝常数为v5；所述第六透镜的折射率为n6，阿贝常数为v6；所述第七透镜的折射率为n7，阿贝常数为v7；所述第八透镜的折射率为n8，阿贝常数为v8；其中：

1.70≤n1≤1.83；60.0≤v4≤93.0；

1.50≤n4≤1.65；20.6≤v5≤56.0；

1.55≤n5≤1.66；24.0≤v6≤58.0；

1.54≤n6≤1.64；20.0≤v7≤56.0；

1.54≤n7≤1.67；20.0≤v8≤56.0；

1.50≤n8≤1.68。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述变焦镜头的像面直径为IC，所述变焦镜头在广角端的光学总长为TTL_W，其中，IC/TTL_W≥0.22。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述变焦镜头的所述第一透镜组从广角端到长焦端沿光轴方向的位移量为G1_L，所述变焦镜头在所述广角端的光学总长为TTL_W，其中：

0.20≤G1_L/TTL_W≤0.28。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述变焦镜头在广角端的后焦为BFL_W，所述变焦镜头在所述广角端的光学总长为TTL_W，其中，BFL_W/TTL_W≥0.13。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述变焦镜头在广角端的焦距为F_W，所述变焦镜头的像面直径为IC，其中，0.42≤F_W/IC≤0.48。

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平板滤光片，所述平板滤光片位于所述第八透镜的像侧面一侧。