具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例1提供的一种镜头示意图，所述镜头由物侧至像侧依次排列第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、孔径光阑P、第四透镜组G4、第五透镜组G5、滤光片M和像面N构成；

所述第一透镜组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5的位置固定，第二透镜组G2和第四透镜组G4可沿光轴进行移动；

透镜组满足以下条件：

其中，f2为所述第二透镜组的焦距，f4为所述第四透镜组的焦距，f_w为所述镜头在短焦状态下的焦距，f_T为所述镜头在长焦状态下的焦距，FOV_w为所述镜头在短焦状态下的视场角，FOV_T为所述镜头在长焦状态下的视场角；

所述第一透镜组G1由第一负光焦度透镜L11构成；

所述第二透镜组G2由从物侧到像侧依次排列的第二负光焦度透镜L21和第三负光焦度透镜L2构成；

所述第三透镜组G3由从物侧到像侧依次排列的第一正光焦度透镜L31、第二正光焦度透镜L32、第三正光焦度透镜L33、第四负光焦度透镜L34和第四正光焦度透镜L35构成；

所述第四透镜组G4由从物侧到像侧依次排列的第五正光焦度透镜L41和第六正光焦度透镜42构成；

所述第五透镜组G5由从物侧到像侧依次排列的第七正光焦度透镜L51、第五负光焦度透镜L52和第六负光焦度透镜L53构成。

该镜头可以通过改变透镜组的位置来实现变焦，在该镜头中，第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动实现变焦。也就是第二透镜组可以在第一透镜组与第三透镜组之间的位置中进行移动。第二透镜组可以靠近第一透镜组，远离第三透镜组；也可以远离第一透镜组，靠近第三透镜组。第四透镜组可以在孔径光阑与第五透镜组之间的位置中进行移动。第四透镜组可以靠近孔径光阑，远离第五透镜组；也可以远离孔径光阑，靠近第五透镜组。第二透镜组沿光轴方向移动而进行变焦，称之为变焦组或变倍组。另外，通过使第四透镜组沿光轴的方向移动进行补偿，使得第二透镜组在像面处所引起的像点变动为零，从而实现变焦的同时像面不移动，称之为补偿组。另外，当所关注的物体移动时，通过微调第四透镜组使图像聚焦清晰。总得来说，在镜头系统中，第四透镜组起到补偿组和聚焦组等功能。

孔径光阑的口径大小决定了系统的光圈值以及拍摄时的景深大小，其口径大小可以固定不变，或者根据需要放置可调整口径的孔径光阑以实现通光口径可调，即有可变系统光圈值和改变景深的目的。

由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列五个透镜组，五个透镜组包括13个特定光焦度的透镜，所述第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动实现镜头变焦，并且镜头中的透镜组满足： 实现了一种大靶面、大光圈、低成本的高分辨率镜头。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第一负光焦度透镜为双凹透镜；

所述第二负光焦度透镜为双凹透镜；

所述第三负光焦度透镜为双凹透镜；

所述第一正光焦度透镜为弯月透镜，其朝向像侧的一面为凸面；

所述第二正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第三正光焦度透镜为弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第四负光焦度透镜为弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第四正光焦度透镜为弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第五正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第六正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第七正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第五负光焦度透镜为弯月透镜，其朝向像侧的一面为凸面；

所述第六负光焦度透镜为弯月透镜，其朝向像侧的一面为凸面。

为了进一步使得系统能够紧凑，在本发明实施例中，所述第四负光焦度透镜和第四正光焦度透镜构成胶合透镜组；

所述第七正光焦度透镜和第五负光焦度透镜构成胶合透镜组。

为了进一步提高镜头的成像质量，并且提高镜头的加工性能，在本发明实施例中，所述第一负光焦度透镜像侧面的中心曲率半径R2与所述第二负光焦度透镜的物侧面的中心曲率半径R3之间满足：

为了进一步使得系统能够紧凑，在本发明实施例中，所述第六负光焦度透镜的像侧面到像面的距离BFL与所述第一负光焦度透镜物面侧到第六负光焦度透镜像侧面的距离TL之间满足：BFL/TL≤0.3。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第一负光焦度透镜的焦距的f11,第三负光焦度透镜的焦距的f22，第四正光焦度透镜的焦距的f35满足：f12≤-15；f22≤-53；f35≤45。

在本发明实施例中，为了在镜头在较大的温度范围内都能清晰成像，在本发明实施例中，所述第二负光焦度透镜的玻璃材质的阿贝数Vd21，第三正光焦度透镜的玻璃材质的阿贝数Vd33，第七正光焦度透镜的玻璃材质的阿贝数Vd51满足：Vd21≤40；Vd33≤35；Vd51≤92。另外，满足：Vd21≤40；Vd33≤35；Vd51≤92还可以降低图像的色差，从而提高成像质量。

为了提高镜头的成像质量，减小镜头的总长度，在本发明实施例中，所述第二正光焦度透镜的玻璃材质的折射率Nd32，第四负光焦度透镜的玻璃材质的折射率Nd34，第五正光焦度透镜的玻璃材质的折射率Nd41，第五负光焦度透镜的玻璃材质的折射率Nd52满足：Nd32≤1.85；Nd34≤1.95；Nd41≤1.75；Nd52≥1.85。并且，满足：Nd32≤1.85；Nd34≤1.95；Nd41≤1.75；Nd52≥1.85还可以降低球差，提高成像质量。

本发明实施例提供的镜头所实现的光学性能如下：

本发明实施例提出的变焦镜头及设计方案，镜头成像靶面可以最高支持1英寸，在有效实现镜头结构小型化同时确保成像质量。成像最大支持靶面1英寸的sensor使用，镜头机械总长不超过94mm；全视场MTF值在100lp/mm情况下，达到0.5以上；镜头的镜片数量较少，并且加工性好，成本控制较低；具有红外共焦的性能。

下面针对本发明实施例提供的镜头参数进行举例说明。

实施例1：

在具体实施过程中，所述镜头的各个透镜的曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd、阿贝常数Vd和圆锥系数k满足表1所列的条件：

表1

需要说明的是，表1中的镜面序号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号；

其中，可变厚度数据如参数表2：

表2

本实施例所提供的镜头具有如下光学技术指标：

光学总长TTL≤94mm；

镜头焦距f：12(W)mm-16(T)mm；

镜头的视场角：78.1°(W)-60.3°(T)；

镜头的光学畸变：-8.3％(W)-4.9％(T)；

镜头系统的光圈FNO.：FNO≤1.6；

镜头像面尺寸：1〞；

注：W表示短焦，T表示长焦。

实施例2：

在具体实施过程中，所述镜头的各个透镜的曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd、阿贝常数Vd和圆锥系数k满足表3所列的条件：

表3

需要说明的是，表3中的镜面序号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号；

其中，可变厚度数据如参数表4：

表4

本实施例所提供的镜头具有如下光学技术指标：

光学总长TTL≤94mm；

镜头焦距f：12.3(W)mm-15.8(T)mm；

镜头的视场角：70°(W)-53°(T)；

镜头的光学畸变：-7.6％(W)-4.7％(T)；

镜头系统的光圈FNO.：FNO≤1.6；

镜头像面尺寸：1〞；

注：W表示短焦，T表示长焦。

下面通过对实施例进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例所提供的镜头。

光学传递函数是用来评价一个光学系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好，对像差进行了很好的校正。

如图1所示，为镜头在短焦状态下的示意图；

如图2所示，为镜头在长焦状态下的示意图；

如图3所示，为镜头短焦状态下在可见光波段常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图；

如图4所示，为镜头短焦状态下在可见光波段的场曲和畸变图；

如图5所示，为镜头短焦状态下在可见光波段的横向光扇图；

如图6所示，为镜头短焦状态下在可见光波段的点列图；

如图7所示，为镜头长焦状态下在可见光波段常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图；

如图8所示，为镜头长焦状态下在可见光波段的场曲和畸变图；

如图9所示，为镜头长焦状态下在可见光波段的横向光扇图；

如图10所示，为镜头长焦状态下在可见光波段的点列图。

从图3中可知，镜头短焦状态下在可见光部分常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图较平滑、较为集中，而且全视场(半像高Y’＝4.0mm)MTF平均值达到0.5以上；可见本实施例提供的镜头在短焦状态下能够达到较高的成像要求。

从图7中可知，镜头长焦状态下在可见光部分常温状态的光学传递函数(MTF)曲线图较平滑、较为集中，而且全视场(半像高Y’＝4.0mm)MTF平均值达到0.5以上；可见本实施例提供的镜头在长焦状态下能够达到较高的成像要求。

从图4和图8中可以看到，镜头短焦状态下的场曲控制在±0.1mm以内，长焦状态下的场曲控制在±0.05m。以内场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时，整个光束的交点不与理想像点重合，虽然在每个特定点都能得到清晰的像点，但整个像平面则是一个曲面。T代表子午场曲，S代表弧矢场曲。场曲曲线显示作为视场坐标函数的当前的焦平面或像平面到近轴焦面的距离，子午场曲数据是沿着Z轴测量的从当前所确定的聚焦面到近轴焦面的距离，并且是在子午(YZ面)上测量的。弧矢场曲数据测量的是在与子午面垂直的平面上测量的距离，示意图中的基线是在光轴上，曲线顶部代表最大视场(角度或高度)，在纵轴上不设置单位，这是因为曲线总是用最大的径向视场来归一化的。

从图4和图8中可知，镜头短焦状态下畸变控制较好，在-8.3％以内，长焦状态下畸变控制也较好，在-4.9％以内。图4和图8均参考多个波长(0.486mm、0.587mm和0.656mm)的设计。一般来说，镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称，也就是因为透视原因造成的失真，这种失真对于照片的成像质量是非常不利的，毕竟摄影的目的是为了再现，而非夸张，但因为这是透镜的固有特性(凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线)，所以无法消除，只能改善。由图8可见，本发明实施例提供的变焦镜头的畸变在短焦状态下为-8.3％，长焦状态下仅为-4.9％；这样设置畸变是为了平衡焦距，视场角及对应相机靶面的大小，畸变造成的形变可以通过后期图像处理对其进行校正。

从图5和图9中可知，光扇图中曲线较为集中，镜头的球差及色散也控制较好。

从图6和图10中可知，镜头光斑半径较小，也比较集中，对应的像差和慧差也很好。

综上，本发明实施例提供了一种大靶面、大光圈、低成本的成像高清的光学变焦镜头。采用13个特定结构形状的光学透镜，并按照特定顺序从物侧至像侧依次排列，以及通过各个光学透镜的特定的光焦度的分配及组合，使得该成像系统的能够实现较好的畸变控制及出色的成像特性。

本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头由物侧至像侧依次排列第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、孔径光阑、第四透镜组、第五透镜组、滤光片和像面构成；所述第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动；透镜组满足以下条件： 其中，f2为所述第二透镜组的焦距，f4为所述第四透镜组的焦距，f_w为所述镜头在短焦状态下的焦距，f_T为所述镜头在长焦状态下的焦距，FOV_w为所述镜头在短焦状态下的视场角，FOV_T为所述镜头在长焦状态下的视场角。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列五个透镜组，五个透镜组包括13个特定光焦度的透镜，所述第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组的位置固定，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴进行移动实现镜头变焦，并且镜头中的透镜组满足： 实现了一种大靶面、大光圈、低成本的高分辨率镜头。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。