阅读说明：本技术 一种变焦镜头 (Zoom lens ) 是由 上官秋和 刘青天 李雪慧 李志鹏 于 2019-12-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及镜头技术领域。本发明公开了一种变焦镜头,具有十二片透镜,第一透镜至第三透镜构成第一固定透镜组,第四透镜至第六透镜构成变倍透镜组,第七透镜至第九透镜构成补偿透镜组,第十透镜至第十二透镜构成第二固定透镜组,光阑设置在补偿透镜组和变倍透镜组之间,并对第一透镜至第十二透镜的屈光率和面型进行相应限定,且第一透镜和第二透镜组成胶合透镜,第五透镜和第六透镜组成胶合透镜。本发明具有焦距段跨度大,视野范围跨度大,对传递函数的管控好,解析度高,色差小、畸变小,成像质量高的优点。(The invention relates to the technical field of lenses. The invention discloses a zoom lens which is provided with twelve lenses, wherein a first lens to a third lens form a first fixed lens group, a fourth lens to a sixth lens form a variable power lens group, a seventh lens to a ninth lens form a compensation lens group, a tenth lens to a twelfth lens form a second fixed lens group, a diaphragm is arranged between the compensation lens group and the variable power lens group and correspondingly limits the refractive index and the surface type of the first lens to the twelfth lens, the first lens and the second lens form a cemented lens, and the fifth lens and the sixth lens form a cemented lens. The invention has the advantages of large focal length span, large visual field span, good control on the transfer function, high resolution, small chromatic aberration, small distortion and high imaging quality.)

一种变焦镜头

技术领域

本发明属于镜头技术领域，具体地涉及一种变焦镜头。

背景技术

随着技术的不断进步，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，广泛应用在智能手机、平板电脑、视频会议、安防监控等各个领域。

变焦镜头是在一定范围内可以变换焦距、从而得到不同宽窄的视场角，不同大小的影象和不同景物范围的照相机镜头。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，因此使用非常便捷。

但目前市场上用于安防监控的变焦镜头还存在着以下缺陷：焦距段跨度小，导致视野范围跨度小，不同使用环境下切换灵活性差；分辨率低，不同焦距段解析力不好，图像不均匀；色差较大，色彩还原不准确，容易产生蓝紫边现象；短焦畸变大，图像形变大，还原性较差，已无法满足用户日益提高的要求，需对其进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变焦镜头用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种变焦镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第六透镜、光阑以及第七透镜至第十二透镜；该第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

该第一透镜具负屈光率，该第一透镜的物侧面为凸面，该第一透镜的像侧面为凹面；第二透镜具正屈光率，该第二透镜的物侧面为凸面；该第一透镜的像侧面与第二透镜的物侧面相互胶合；第三透镜具正屈光率，该第三透镜的物侧面为凸面，该第三透镜的像侧面为凹面；该第一透镜至第三透镜构成第一固定透镜组；

第四透镜具负屈光率，该第四透镜的物侧面为凹面，该第四透镜的像侧面为凹面；第五透镜具负屈光率，该第五透镜的物侧面为凹面，该第五透镜的像侧面为凹面；该第六透镜具正屈光率，该第六透镜的物侧面为凸面，该第六透镜的像侧面为凹面；该第五透镜的像侧面与第六透镜的物侧面相互胶合；该第四透镜至第六透镜构成变倍透镜组；

第七透镜具正屈光率，该第七透镜的物侧面为凸面，该第七透镜的像侧面为凸面；第八透镜具正屈光率，该第八透镜的物侧面为凸面，该第八透镜的像侧面为凹面或平面；第九透镜具负屈光率，该第九透镜的物侧面为凹面，该第九透镜的像侧面为凹面；该第七透镜至第九透镜构成补偿透镜组；

第十透镜具正屈光率，该第十透镜的物侧面为凸面，该第十透镜的像侧面为凸面；第十一透镜具负屈光率，该第十一透镜的物侧面为凸面，该第十一透镜的像侧面为凹面；该第十二透镜具正屈光率，该第十二透镜的物侧面为凸面；该第十透镜至第十二透镜构成第二固定透镜组；

该变焦镜头具有屈光率的透镜只有上述十二片。

进一步的，该变焦镜头更满足：∣vd1-vd2∣＞30，其中，vd1和vd2分别表示该第一透镜和第二透镜的色散系数。

进一步的，该变焦镜头更满足：∣vd5-vd6∣＞30，其中，vd5和vd6分别表示该第五透镜和第六透镜的色散系数。

进一步的，该变焦镜头更满足：R31＜25mm，其中，R31为该第三透镜的物侧面的曲率半径。

进一步的，该变焦镜头更满足：nd1＞1.8，nd6＞1.8，nd11＞1.8，其中，nd1、nd6和nd11分别为第一透镜、第六透镜和第十一透镜的折射率。

进一步的，该变焦镜头更满足：vd7＞80，vd10＞80，vd12＞80，其中，vd7、vd10和vd12分别为第七透镜、第十透镜和第十二透镜的色散系数。

进一步的，该第七透镜、第十透镜和第十二透镜均采用相对折射率温度系数Dn/Dt<0的材料制成。

进一步的，该变焦镜头更满足：0.8＜∣f11/f10∣＜1.2，其中，f10和f11分别为第十透镜和第十一透镜的焦距。

进一步的，该变焦镜头更满足：0.8<BFLt/BFLw<1.5，其中，BFLw为最短焦距时的后焦距，BFLt为最长焦距时的后焦距。

本发明的有益技术效果：

本发明具有焦距段跨度大，视野范围跨度大，远近监控灵活切换；设计传函管控好，分辨率高，不同焦距段保持高解像；色差管控好，规避严重的蓝紫边现象，色彩还原性好；短焦畸变小，物象形变量小的优点。

此外，本发明还具有温漂量小，高低温不失焦；光学系统工艺性好，敏感度低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本发明实施例一的处于最短焦距时的结构示意图；

图2为本发明实施例一的处于最长焦距时的结构示意图；

图3为本发明实施例一的处于最短焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图4为本发明实施例一的处于中焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图5为本发明实施例一的处于最长焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图6为本发明实施例一的处于最短焦距时的场曲和畸变示意图；

图7为本发明实施例一的处于中焦距时的场曲和畸变示意图；

图8为本发明实施例一的处于最长焦距时的场曲和畸变示意图；

图9为本发明实施例一的处于最短焦距时的横轴色差示意图；

图10为本发明实施例一的处于中焦距时的横轴色差示意图；

图11为本发明实施例一的处于最长焦距时的横轴色差示意图；

图12为本发明实施例二的处于最短焦距时的结构示意图；

图13为本发明实施例二的处于最长焦距时的结构示意图；

图14为本发明实施例二的处于最短焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图15为本发明实施例二的处于中焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图16为本发明实施例二的处于最长焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图17为本发明实施例二的处于最短焦距时的场曲和畸变示意图；

图18为本发明实施例二的处于中焦距时的场曲和畸变示意图；

图19为本发明实施例二的处于最长焦距时的场曲和畸变示意图；

图20为本发明实施例二的处于最短焦距时的横轴色差示意图；

图21为本发明实施例二的处于中焦距时的横轴色差示意图；

图22为本发明实施例二的处于最长焦距时的横轴色差示意图；

图23为本发明实施例三的处于最短焦距时的结构示意图；

图24为本发明实施例三的处于最长焦距时的结构示意图；

图25为本发明实施例三的处于最短焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图26为本发明实施例三的处于中焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图27为本发明实施例三的处于最长焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图28为本发明实施例三的处于最短焦距时的场曲和畸变示意图；

图29为本发明实施例三的处于中焦距时的场曲和畸变示意图；

图30为本发明实施例三的处于最长焦距时的场曲和畸变示意图；

图31为本发明实施例三的处于最短焦距时的横轴色差示意图；

图32为本发明实施例三的处于中焦距时的横轴色差示意图；

图33为本发明实施例三的处于最长焦距时的横轴色差示意图；

图34为本发明实施例四的处于最短焦距时的结构示意图；

图35为本发明实施例四的处于最长焦距时的结构示意图；

图36为本发明实施例四的处于最短焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图37为本发明实施例四的处于中焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图38为本发明实施例四的处于最长焦距时的0.435-0.656um的MTF图；

图39为本发明实施例四的处于最短焦距时的场曲和畸变示意图；

图40为本发明实施例四的处于中焦距时的场曲和畸变示意图；

图41为本发明实施例四的处于最长焦距时的场曲和畸变示意图；

图42为本发明实施例四的处于最短焦距时的横轴色差示意图；

图43为本发明实施例四的处于中焦距时的横轴色差示意图；

图44为本发明实施例四的处于最长焦距时的横轴色差示意图；

图45为本发明四个实施例的各个重要参数的数值表。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面为凸面；当R值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面为凹面；当R值为负时，判定像侧面为凸面。

本发明提供了一种变焦镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第六透镜、光阑以及第七透镜至第十二透镜；该第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。

该第一透镜具负屈光率，该第一透镜的物侧面为凸面，该第一透镜的像侧面为凹面，第一透镜采用弯月状结构，优化畸变；第二透镜具正屈光率，该第二透镜的物侧面为凸面；该第一透镜的像侧面与第二透镜的物侧面相互胶合；第三透镜具正屈光率，该第三透镜的物侧面为凸面，该第三透镜的像侧面为凹面；该第一透镜至第三透镜构成第一固定透镜组。

第四透镜具负屈光率，该第四透镜的物侧面为凹面，该第四透镜的像侧面为凹面；第五透镜具负屈光率，该第五透镜的物侧面为凹面，该第五透镜的像侧面为凹面；该第六透镜具正屈光率，该第六透镜的物侧面为凸面，该第六透镜的像侧面为凹面；该第五透镜的像侧面与第六透镜的物侧面相互胶合；该第四透镜至第六透镜构成变倍透镜组。

第七透镜具正屈光率，该第七透镜的物侧面为凸面，该第七透镜的像侧面为凸面；第八透镜具正屈光率，该第八透镜的物侧面为凸面，该第八透镜的像侧面为凹面或平面；第九透镜具负屈光率，该第九透镜的物侧面为凹面，该第九透镜的像侧面为凹面；该第七透镜至第九透镜构成补偿透镜组。

第十透镜具正屈光率，该第十透镜的物侧面为凸面，该第十透镜的像侧面为凸面；第十一透镜具负屈光率，该第十一透镜的物侧面为凸面，该第十一透镜的像侧面为凹面；该第十二透镜具正屈光率，该第十二透镜的物侧面为凸面；该第十透镜至第十二透镜构成第二固定透镜组。

该变焦镜头具有屈光率的透镜只有上述十二片，本发明具有焦距段跨度大，视野范围跨度大，远近监控灵活切换；设计传函管控好，高分辨率，不同焦距段保持高解像；色差管控好，规避严重的蓝紫边现象，色彩还原性好；短焦畸变小，物象形变量小的优点。

优选的，该变焦镜头更满足：∣vd1-vd2∣＞30，其中，vd1和vd2分别表示该第一透镜和第二透镜的色散系数，进一步矫正色差。

优选的，该变焦镜头更满足：∣vd5-vd6∣＞30，其中，vd5和vd6分别表示该第五透镜和第六透镜的色散系数，进一步矫正色差。

优选的，该变焦镜头更满足：R31＜25mm，其中，R31为该第三透镜的物侧面的曲率半径，进一步优化焦距。

优选的，该变焦镜头更满足：nd1＞1.8，nd6＞1.8，nd11＞1.8，其中，nd1、nd6和nd11分别为第一透镜、第六透镜和第十一透镜的折射率，能够比较好的优化光学结构，控制系统外径。

优选的，该变焦镜头更满足：vd7＞80，vd10＞80，vd12＞80，其中，vd7、vd10和vd12分别为第七透镜、第十透镜和第十二透镜的色散系数，有效减小光的色散，进一步优化色差。

优选的，该第七透镜、第十透镜和第十二透镜均采用相对折射率温度系数Dn/Dt<0的材料制成，实现温漂的控制，使得光学系统的温漂与结构件和相机更好匹配。

优选的，该变焦镜头更满足：0.8＜∣f11/f10∣＜1.2，其中，f10和f11分别为第十透镜和第十一透镜的焦距，进一步控制温漂。

优选的，该变焦镜头更满足：0.8<BFLt/BFLw<1.5，其中，BFLw为最短焦距时的后焦距，BFLt为最长焦距时的后焦距，控制长焦和短焦的温漂。

下面将以具体实施例对本发明的变焦镜头进行详细说明。

实施例一

如图1和2所示，本发明提供了一种变焦镜头，从物侧A1至像侧A2沿一光轴I依次包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、光阑130、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜100、第十一透镜110、第十二透镜120、保护玻璃140和成像面150；该第一透镜1至第十二透镜120各自包括一朝向物侧A1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧A2且使成像光线通过的像侧面。

该第一透镜1具负屈光率，该第一透镜1的物侧面11为凸面，该第一透镜1的像侧面12为凹面；该第二透镜2具正屈光率，该第二透镜2的物侧面21为凸面，该第二透镜2的像侧面22为凹面；该第一透镜1的像侧面21与第二透镜2的物侧面22相互胶合；该第三透镜3具正屈光率，该第三透镜3的物侧面31为凸面，该第三透镜3的像侧面32为凹面；该第一透镜1至第三透镜3构成第一固定透镜组。

该第四透镜4具负屈光率，该第四透镜4的物侧面41为凹面，该第四透镜4的像侧面42为凹面；该第五透镜5具负屈光率，该第五透镜5的物侧面51为凹面，该第五透镜5的像侧面52为凹面；该第六透镜6具正屈光率，该第六透镜6的物侧面61为凸面，该第六透镜6的像侧面62为凹面；该第五透镜5的像侧面52与第六透镜6的物侧面61相互胶合；该第四透镜4至第六透镜6构成变倍透镜组。

该第七透镜7具正屈光率，该第七透镜7的物侧面71为凸面，该第七透镜7的像侧面72为凸面；第八透镜8具正屈光率，该第八透镜8的物侧面81为凸面，该第八透镜8的像侧面82为平面；第九透镜9具负屈光率，该第九透镜9的物侧面91为凹面，该第九透镜9的像侧面92为凹面；该第七透镜7至第九透镜9构成补偿透镜组。

第十透镜100具正屈光率，该第十透镜100的物侧面101为凸面，该第十透镜100的像侧面102为凸面；第十一透镜110具负屈光率，该第十一透镜110的物侧面111为凸面，该第十一透镜110的像侧面112为凹面；该第十二透镜120具正屈光率，该第十二透镜120的物侧面121为凸面，该第十二透镜120的像侧面122为凹面；该第十透镜100至第十二透镜120构成第二固定透镜组。

本具体实施例中，该第七透镜7、第十透镜100和第十二透镜120均采用相对折射率温度系数Dn/Dt<0的材料制成。

本具体实施例中，第一透镜1至第十二透镜120均采用玻璃材料制成，但并不限于此。

当然，在其它实施例中，第二透镜2的像侧面22也可以是凹面或平面，第八透镜8的像侧面82也可以是凹面，第十二透镜120的像侧面122也可以是凸面或平面。

本具体实施例的最短焦距时的详细光学数据如表1-1所示。

表1-1实施例一的最短焦距时的详细光学数据

本具体实施例的最长焦距时的详细光学数据如表1-2所示。

表1-2实施例一的最长焦距时的详细光学数据

本具体实施例的一些条件表达式的数值请参考图45。

本具体实施例的解像力请参阅图3至图5，从图上可以看出对传函管控好，解析度和成像质量高，在最短焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.3，在中焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.25，在最长焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.2；场曲及畸变图详见图6、图7以及图8的(A)和(B)，可以看出畸变小，最短焦距下光学畸变小于±13.5％，最长焦距下光学畸变小于±0.3％；横轴色差图详见图9、图10和图11，可以看出色差小，横轴色差小于±0.007mm。

本具体实施例中，变焦镜头的焦距f＝6-42mm；光圈值FNO＝2.25，视场角FOV＝63°-9°，像面高度IMH＝6.5mm。

实施例二

如图12和13所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，仅第二透镜2的像侧面22为凸面，第八透镜8的像侧面82为凹面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数不同。

本具体实施例的最短焦距时的详细光学数据如表2-1所示。

表2-1实施例二的最短焦距时的详细光学数据

本具体实施例的最长焦距时的详细光学数据如表2-2所示。

表2-2实施例二的最长焦距时的详细光学数据

本具体实施例的一些条件表达式的数值请参考图45。

本具体实施例的解像力请参阅图14至图16，从图上可以看出对传函管控好，解析度和成像质量高，在最短焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.3，在中焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.25，在最长焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.2；场曲及畸变图详见图17、图18以及图19的(A)和(B)，可以看出畸变小，最短焦距下光学畸变小于±13.5％，最长焦距下光学畸变小于±0.3％；横轴色差图详见图20、图21和图22，可以看出色差小，横轴色差小于±0.007mm。

本具体实施例中，变焦镜头的焦距f＝6-42mm；光圈值FNO＝2.25，视场角FOV＝63°-9°，像面高度IMH＝6.46mm。

实施例三

如图23和24所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率相同，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数不同。

本具体实施例的最短焦距时的详细光学数据如表3-1所示。

表3-1实施例三的最短焦距时的详细光学数据

本具体实施例的最长焦距时的详细光学数据如表3-2所示。

表3-2实施例三的最长焦距时的详细光学数据

本具体实施例的一些条件表达式的数值请参考图45。

本具体实施例的解像力请参阅图25至图27，从图上可以看出对传函管控好，解析度和成像质量高，在最短焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.3，在中焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.25，在最长焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.2；场曲及畸变图详见图28、图29以及图30的(A)和(B)，可以看出畸变小，最短焦距下光学畸变小于±13.5％，最长焦距下光学畸变小于±0.3％；横轴色差图详见图31、图32和图33，可以看出色差小，横轴色差小于±0.007mm。

本具体实施例中，变焦镜头的焦距f＝6-42mm；光圈值FNO＝2.25，视场角FOV＝63°-9°，像面高度IMH＝6.46mm。

实施例四

如图34和35所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率相同，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数不同。

本具体实施例的最短焦距时的详细光学数据如表4-1所示。

表4-1实施例四的最短焦距时的详细光学数据

本具体实施例的最长焦距时的详细光学数据如表4-2所示。

表4-2实施例四的最长焦距时的详细光学数据

本具体实施例的一些条件表达式的数值请参考图45。

本具体实施例的解像力请参阅图36至图38，从图上可以看出对传函管控好，解析度和成像质量高，在最短焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.3，在中焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.25，在最长焦距下，160lp/mm空间频率的MTF值大于0.2；场曲及畸变图详见图39、图40以及图41的(A)和(B)，可以看出畸变小，最短焦距下光学畸变小于±13.5％，最长焦距下光学畸变小于±0.3％；横轴色差图详见图42、图43和图44，可以看出色差小，横轴色差小于±0.007mm。

本具体实施例中，变焦镜头的焦距f＝6-42mm；光圈值FNO＝2.25，视场角FOV＝63°-9°，像面高度IMH＝6.46mm。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。