CN113589503A - 一种镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、孔径光阑、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组、滤光片和像面；所述第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动；所述镜头满足以下条件：
Figure DDA0003159217500000011
Figure DDA0003159217500000012
其中，所述第二透镜组的焦距为f2，第四透镜组的焦距为f4；镜头短焦状态下的焦距为fw，视场角为FOVW；镜头长焦状态下的焦距为fT，视场角为FOVT；镜头光学总长为TTL。因此本发明实施例提供了一种大靶面、大光圈、高分辨率的变焦镜头。

Description

一种镜头
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种镜头。
背景技术
得益于近年来智能安防领域的高速发展，光学镜头在安防领域得到越来越多的应用，尤其是在智能楼宇、智能交通等领域。随着安防领域的快速发展，变焦镜头的使用量逐年上涨，变焦镜头的光学性能和产品稳定性的要求也越来越高。
目前市面上的变焦镜头成像靶面尺寸小，采集的图像分辨率低。光圈较小，在低照度的情况下，采集到的图像很暗，图像质量较差。并且现有的镜头结构尺寸较大，无法满足小型化的设计要求。随着道路交通行业向智能化、高清化、环保化推进，需要镜头达到更高的性能。因此开发一款大靶面、大光圈、高分辨率的变焦镜头变的尤为重要。
发明内容
本发明实施例提供了一种镜头，用以提供一种大靶面、大光圈、高分辨率的变焦镜头。
本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、孔径光阑、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组、滤光片和像面；
所述第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动；
所述镜头满足以下条件：
Figure BDA0003159217480000011
Figure BDA0003159217480000021
其中，所述第二透镜组的焦距为f2，第四透镜组的焦距为f4；镜头短焦状态下的焦距为fw，视场角为FOVW；镜头长焦状态下的焦距为fT，视场角为FOVT；所述第一透镜组的物侧面到像面的距离为TTL，所述第五透镜组的像侧面到像面的距离为BFL；所述第一透镜组的物侧面到所述第五透镜组的像侧面的距离为TL。
进一步地，所述第一透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜、第一正光焦度透镜和第二正光焦度透镜；
所述第一负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第一正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第二正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第一负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第一正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
进一步地，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第二负光焦度透镜、第三负光焦度透镜和第三正光焦度透镜；
所述第二负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第三负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第三正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面。
进一步地，所述第三透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜、第四正光焦度透镜、第五正光焦度透镜和第五负光焦度透镜；
所述第四负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第四正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第五正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第五负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第四正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；
所述第五正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
进一步地，所述第四透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第六正光焦度透镜、第七正光焦度透镜、第六负光焦度透镜和第八正光焦度透镜；
所述第六正光焦度透镜包括双凸透镜，所述第六正光焦度透镜为非球面透镜；
所述第七正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第六负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第八正光焦度透镜包括双凸透镜，所述第八正光焦度透镜为非球面透镜；
所述第七正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
进一步地，所述第五透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第七负光焦度透镜和第九正光焦度透镜；
所述第七负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第九正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面。
进一步地，所述第二负光焦度透镜朝向像侧的一面的曲率半径R8与所述第三负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径R9满足以下条件：
(R8-R9)/(R8+R9)≤-2.3。
进一步地，所述第一正光焦度透镜的焦距f12、第三负光焦度透镜的焦距f22和第七正光焦度透镜的焦距f42满足以下条件：
f12≤125；f22≤-19；f42≤42。
进一步地，所述第一负光焦度透镜的阿贝数Vd11，第三正光焦度透镜的阿贝数Vd23，第七负光焦度透镜的阿贝数Vd51满足以下条件：
Vd11≤21；Vd23≤67；Vd51≤31；
所述第二负光焦度透镜的折射率Nd21，第六正光焦度透镜的折射率Nd41，第六负光焦度透镜的折射率Nd43，第九正光焦度透镜的折射率Nd52满足以下条件：
Nd21≤1.75；Nd41≤1.61；Nd43≤1.75；Nd52≥1.86。
进一步地，所述第五透镜组和滤光片之间设置有分光装置；
所述分光装置包括两个棱镜，所述两个棱镜的接合面设置有具有分光功能的膜层；每个棱镜的出光侧分别设有对应的滤光片和像面。
本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、孔径光阑、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组、滤光片和像面；所述第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动；
所述镜头满足以下条件：
Figure BDA0003159217480000041
Figure BDA0003159217480000042
其中，所述第二透镜组的焦距为f2，第四透镜组的焦距为f4；镜头短焦状态下的焦距为fw，视场角为FOVW；镜头长焦状态下的焦距为fT，视场角为FOVT；所述第一透镜组的物侧面到像面的距离为TTL，所述第五透镜组的像侧面到像面的距离为BFL；所述第一透镜组的物侧面到所述第五透镜组的像侧面的距离为TL。
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，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动实现变焦，并且镜头满足：
Figure BDA0003159217480000043
Figure BDA0003159217480000044
因此本发明实施例提供了一种大靶面、大光圈、高分辨率的变焦镜头，并且镜头尺寸较小。
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为本发明实施例提供的镜头示意图；
图2为本发明实施例提供的镜头在短焦状态下的示意图；
图3为本发明实施例提供的镜头在长焦状态下的示意图；
图4为本发明实施例提供的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；
图5为本发明实施例提供的镜头短焦状态下在可见光波段的场曲和畸变图；
图6为本发明实施例提供的镜头短焦状态下在可见光波段的横向光扇图；
图7为本发明实施例提供的镜头短焦状态下在可见光波段的点列图；
图8为本发明实施例提供的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；
图9为本发明实施例提供的镜头长焦状态下在可见光波段的场曲和畸变图；
图10为本发明实施例提供的镜头长焦状态下在可见光波段的横向光扇图；
图11为本发明实施例提供的镜头长焦状态下在可见光波段的点列图。
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为本发明实施例提供的镜头示意图，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2、孔径光阑P、第三透镜组G3、第四透镜组G4、第五透镜组G5、滤光片M和像面N；
所述第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动；
所述镜头满足以下条件：
Figure BDA0003159217480000061
Figure BDA0003159217480000062
其中，所述第二透镜组的焦距为f2，第四透镜组的焦距为f4；镜头短焦状态下的焦距为fw，视场角为FOVW；镜头长焦状态下的焦距为fT，视场角为FOVT；所述第一透镜组的物侧面到像面的距离为TTL，所述第五透镜组的像侧面到像面的距离为BFL；所述第一透镜组的物侧面到所述第五透镜组的像侧面的距离为TL。
孔径光阑P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，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动实现变焦，并且镜头满足：
Figure BDA0003159217480000063
Figure BDA0003159217480000064
因此本发明实施例提供了一种大靶面、大光圈、高分辨率的变焦镜头，并且镜头尺寸较小。
为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第一透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜L11、第一正光焦度透镜L12和第二正光焦度透镜L13；
所述第一负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第一正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第二正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第一负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第一正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
为了进一步使得系统能够紧凑，镜头尺寸更小，所述第一负光焦度透镜和第一正光焦度透镜可以贴合连接或胶合连接。
为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第二负光焦度透镜L21、第三负光焦度透镜L22和第三正光焦度透镜L23；
所述第二负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第三负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第三正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面。
为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第三透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜L31、第四正光焦度透镜L32、第五正光焦度透镜L33和第五负光焦度透镜L34；
所述第四负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第四正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第五正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第五负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第四正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；
所述第五正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
为了进一步使得系统能够紧凑，镜头尺寸更小，所述第四负光焦度透镜和第四正光焦度透镜可以贴合连接或胶合连接。所述第五正光焦度透镜和第五负光焦度透镜可以贴合连接或胶合连接。
为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第四透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第六正光焦度透镜L41、第七正光焦度透镜L42、第六负光焦度透镜L43和第八正光焦度透镜L44；
所述第六正光焦度透镜包括双凸透镜，所述第六正光焦度透镜为非球面透镜；
所述第七正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第六负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第八正光焦度透镜包括双凸透镜，所述第八正光焦度透镜为非球面透镜；
所述第七正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
为了进一步使得系统能够紧凑，镜头尺寸更小，所述第七正光焦度透镜和第六负光焦度透镜可以贴合连接或胶合连接。
为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第五透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第七负光焦度透镜L51和第九正光焦度透镜L52；
所述第七负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第九正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面。
考虑到透镜的加工工艺，为了便于透镜的加工，在本发明实施例中，所述第二负光焦度透镜朝向像侧的一面的曲率半径R8与所述第三负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径R9满足以下条件：
(R8-R9)/(R8+R9)≤-2.3。
为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第一正光焦度透镜的焦距f12、第三负光焦度透镜的焦距f22和第七正光焦度透镜的焦距f42满足以下条件：
f12≤125；f22≤-19；f42≤42。
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，所述第一负光焦度透镜的阿贝数Vd11，第三正光焦度透镜的阿贝数Vd23，第七负光焦度透镜的阿贝数Vd51满足以下条件：
Vd11≤21；Vd23≤67；Vd51≤31；
另外，第一负光焦度透镜的阿贝数Vd11，第三正光焦度透镜的阿贝数Vd23，第七负光焦度透镜的阿贝数Vd51满足Vd11≤21；Vd23≤67；Vd51≤31，还可以降低图像的色差，从而进一步提高成像质量。
为了进一步减小镜头的总长度，在本发明实施例中，所述第二负光焦度透镜的折射率Nd21，第六正光焦度透镜的折射率Nd41，第六负光焦度透镜的折射率Nd43，第九正光焦度透镜的折射率Nd52满足以下条件：
Nd21≤1.75；Nd41≤1.61；Nd43≤1.75；Nd52≥1.86。
并且，所述第二负光焦度透镜的折射率Nd21，第六正光焦度透镜的折射率Nd41，第六负光焦度透镜的折射率Nd43，第九正光焦度透镜的折射率Nd52满足Nd21≤1.75；Nd41≤1.61；Nd43≤1.75；Nd52≥1.86，还可以降低球差，进一步提高成像质量。
为了使镜头具备红外共焦功能，在本发明实施例中，所述第五透镜组和滤光片之间设置有分光装置Q；
所述分光装置包括两个棱镜，所述两个棱镜的接合面设置有具有分光功能的膜层；每个棱镜的出光侧分别设有对应的滤光片和像面。
本发明实施例提供的镜头所实现的光学性能如下：
本发明实施例提供的镜头，镜头成像靶面可以最高支持1/1.2英寸，在有效实现镜头结构小型化同时确保成像质量。
①成像可最高可最大支持靶面1/1.2英寸的sensor使用，镜头机械总长不超过141mm；
②全视场MTF值在100lp/mm情况下，达到0.6以上；
③镜头的镜片数量较少，并且加工性好，成本控制较低；
④光圈较大，F数为1.2，特别适用低照度条件下的监控需求；
⑤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，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：
Figure BDA0003159217480000101
Figure BDA0003159217480000111
表1参数表
其中，本发明实施例中的第六正光焦度透镜L41和第八正光焦度透镜L44均为非球面透镜。
非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：
Figure BDA0003159217480000112
其中，Z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-G为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶、16阶项系数。
Figure BDA0003159217480000113
表2参数表
需要说明的是，表1和表2中的面号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号。
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≤140.5mm；
镜头焦距f：10(W)mm-50(T)mm；
镜头的视场角：62°(W)-16°(T)；
镜头的光学畸变：-9.0％(W)-0.2％(T)；
镜头系统的光圈FNO.：FNO≤1.2；
镜头像面尺寸：1/1.2〞；
注：W表示短焦，T表示长焦。
下面通过对实施例进行详细的分析，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镜头的成像质量较准确、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，对各种像差(如：球差、慧差、象散、场曲、轴向色差、垂轴色差等)进行了很好的校正。
如图2所示，为镜头在短焦状态下的示意图；
如图3所示，为镜头在长焦状态下的示意图；
如图4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5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6所示，为镜头短焦状态下在可见光波段的横向光扇图；
如图7所示，为镜头短焦状态下在可见光波段的点列图。
如图8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9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10所示，为镜头长焦状态下在可见光波段的横向光扇图；
如图11所示，为镜头长焦状态下在可见光波段的点列图。
从图4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’＝6.4mm)MTF平均值达到0.6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8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’＝6.4mm)MTF平均值达到0.6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5和图9中可以看到，镜头短焦状态下的场曲控制在±0.05mm以内，长焦状态下的场曲控制在场曲控制在±0.05mm。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5和图9中可知，该成像系统短焦状态下畸变控制较好，在-9.0％以内，长焦状态下畸变控制也较好，在-0.2％以内。图3参考多个波长(0.436mm、0.486mm、0.546mm、0.587mm和0.656mm)的曲线在图3中发生了重合。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9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-9.0％，长焦状态下仅为-0.2％；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6和图10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7和图11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。并且在波长0.850nm下依然可以实现光斑半径很小，说明该镜头在白光和红外共焦上性能很好。
本发明实施例提供了一种大靶面、大光圈、低成本，具有红外共焦的成像高清的光学变焦镜头。采用16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，使得镜头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，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、孔径光阑、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组、滤光片和像面；所述第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动；
所述镜头满足以下条件：
Figure BDA0003159217480000141
Figure BDA0003159217480000142
其中，所述第二透镜组的焦距为f2，第四透镜组的焦距为f4；镜头短焦状态下的焦距为fw，视场角为FOVW；镜头长焦状态下的焦距为fT，视场角为FOVT；所述第一透镜组的物侧面到像面的距离为TTL，所述第五透镜组的像侧面到像面的距离为BFL；所述第一透镜组的物侧面到所述第五透镜组的像侧面的距离为TL。
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，第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动实现变焦，并且镜头满足：
Figure BDA0003159217480000143
Figure BDA0003159217480000144
因此本发明实施例提供了一种大靶面、大光圈、高分辨率的变焦镜头，并且镜头尺寸较小。
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。

Claims (10)

1.一种镜头，其特征在于，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、孔径光阑、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组、滤光片和像面；
所述第二透镜组和第四透镜组可沿光轴方向移动；
所述镜头满足以下条件：
Figure FDA0003159217470000011
Figure FDA0003159217470000012
其中，所述第二透镜组的焦距为f2，第四透镜组的焦距为f4；镜头短焦状态下的焦距为fw，视场角为FOVW；镜头长焦状态下的焦距为fT，视场角为FOVT；所述第一透镜组的物侧面到像面的距离为TTL，所述第五透镜组的像侧面到像面的距离为BFL；所述第一透镜组的物侧面到所述第五透镜组的像侧面的距离为TL。
2.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜、第一正光焦度透镜和第二正光焦度透镜；
所述第一负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第一正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第二正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第一负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第一正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
3.如权利要求2所述的镜头，其特征在于，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第二负光焦度透镜、第三负光焦度透镜和第三正光焦度透镜；
所述第二负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第三负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第三正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面。
4.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第三透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜、第四正光焦度透镜、第五正光焦度透镜和第五负光焦度透镜；
所述第四负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第四正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第五正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第五负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第四正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；
所述第五正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
5.如权利要求3所述的镜头，其特征在于，所述第四透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第六正光焦度透镜、第七正光焦度透镜、第六负光焦度透镜和第八正光焦度透镜；
所述第六正光焦度透镜包括双凸透镜，所述第六正光焦度透镜为非球面透镜；
所述第七正光焦度透镜包括双凸透镜；
所述第六负光焦度透镜包括双凹透镜；
所述第八正光焦度透镜包括双凸透镜，所述第八正光焦度透镜为非球面透镜；
所述第七正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同。
6.如权利要求5所述的镜头，其特征在于，所述第五透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第七负光焦度透镜和第九正光焦度透镜；
所述第七负光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
所述第九正光焦度透镜包括弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面。
7.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第二负光焦度透镜朝向像侧的一面的曲率半径R8与所述第三负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径R9满足以下条件：
(R8-R9)/(R8+R9)≤-2.3。
8.如权利要求5所述的镜头，其特征在于，所述第一正光焦度透镜的焦距f12、第三负光焦度透镜的焦距f22和第七正光焦度透镜的焦距f42满足以下条件：
f12≤125；f22≤-19；f42≤42。
9.如权利要求6所述的镜头，其特征在于，所述第一负光焦度透镜的阿贝数Vd11，第三正光焦度透镜的阿贝数Vd23，第七负光焦度透镜的阿贝数Vd51满足以下条件：
Vd11≤21；Vd23≤67；Vd51≤31；
所述第二负光焦度透镜的折射率Nd21，第六正光焦度透镜的折射率Nd41，第六负光焦度透镜的折射率Nd43，第九正光焦度透镜的折射率Nd52满足以下条件：
Nd21≤1.75；Nd41≤1.61；Nd43≤1.75；Nd52≥1.86。
10.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第五透镜组和滤光片之间设置有分光装置；
所述分光装置包括两个棱镜，所述两个棱镜的接合面设置有具有分光功能的膜层；每个棱镜的出光侧分别设有对应的滤光片和像面。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005091755A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Olympus Corp 顕微鏡用アフォーカルズームレンズ
EP1705508A1 (en) * 2004-10-14 2006-09-27 Sony Corporation Zoom lens and imaging device
US20060274426A1 (en) * 2003-05-30 2006-12-07 Sony Corporation Zoom lens and imaging device
CN101046550A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 富士能株式会社 变焦透镜及使用该变焦透镜的投影型显示装置
CN102103253A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 索尼公司 变焦透镜和图像拾取装置
CN103293645A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 株式会社理光 变焦镜头、成像设备以及便携数字设备
CN203811886U (zh) * 2013-10-30 2014-09-03 福州开发区鸿发光电子技术有限公司 一种紧凑型大变倍比高分辨率变焦镜头
US20150241673A1 (en) * 2014-02-26 2015-08-27 Fujifilm Corporation Zoom lens and imaging apparatus
US20180267279A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Olympus Corporation Variable magnification optical system and image pickup apparatus using the same
CN110187484A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头
CN110196484A (zh) * 2019-05-30 2019-09-03 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头
CN111751968A (zh) * 2019-03-26 2020-10-09 富士胶片株式会社 变焦镜头及摄像装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102455491A (zh) * 2010-10-22 2012-05-16 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 变焦镜头系统
WO2016121927A1 (ja) * 2015-01-30 2016-08-04 株式会社ニコン ズームレンズ、光学機器、およびズームレンズの製造方法
CN111427139A (zh) * 2020-05-08 2020-07-17 深圳市雷影光电科技有限公司 内合焦式成像镜头
CN111830677B (zh) * 2020-07-13 2022-02-18 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头
CN111781717B (zh) * 2020-07-22 2022-03-11 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头
CN111999872B (zh) * 2020-09-27 2022-02-18 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060274426A1 (en) * 2003-05-30 2006-12-07 Sony Corporation Zoom lens and imaging device
JP2005091755A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Olympus Corp 顕微鏡用アフォーカルズームレンズ
EP1705508A1 (en) * 2004-10-14 2006-09-27 Sony Corporation Zoom lens and imaging device
CN1906518A (zh) * 2004-10-14 2007-01-31 索尼株式会社 变焦镜头和摄像装置
US20080212184A1 (en) * 2004-10-14 2008-09-04 Sony Corporation Zoom Lens and Imaging Apparatus
CN101046550A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 富士能株式会社 变焦透镜及使用该变焦透镜的投影型显示装置
CN102103253A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 索尼公司 变焦透镜和图像拾取装置
CN103293645A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 株式会社理光 变焦镜头、成像设备以及便携数字设备
CN203811886U (zh) * 2013-10-30 2014-09-03 福州开发区鸿发光电子技术有限公司 一种紧凑型大变倍比高分辨率变焦镜头
US20150241673A1 (en) * 2014-02-26 2015-08-27 Fujifilm Corporation Zoom lens and imaging apparatus
US20180267279A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Olympus Corporation Variable magnification optical system and image pickup apparatus using the same
CN111751968A (zh) * 2019-03-26 2020-10-09 富士胶片株式会社 变焦镜头及摄像装置
CN110187484A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头
CN110196484A (zh) * 2019-05-30 2019-09-03 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头

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