CN114706205A - 变焦镜头 - Google Patents

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CN114706205A CN202210612537.8A CN202210612537A CN114706205A CN 114706205 A CN114706205 A CN 114706205A CN 202210612537 A CN202210612537 A CN 202210612537A CN 114706205 A CN114706205 A CN 114706205A
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Abstract

一种变焦镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑，具有正光焦度的第一群组，具有正光焦度的第二群组，具有正光焦度的第三群组，具有负光焦度的第四群组；第一群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜、第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜；第二群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第五透镜、第六透镜；第三群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜；第四群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第九透镜和滤光片。该变焦镜头能够搭配大靶面感光芯片实现连续变焦且无损像素，且具有良好的解像力及小型化的优点。

Description

变焦镜头
技术领域
本发明涉及成像镜头技术领域，特别是涉及一种变焦镜头。
背景技术
随着智能终端产品的不断升级换代，手机等便携式电子产品镜头的发展也在突飞猛进。如今，手机等便携式电子产品为了实现变焦的拍照效果，通常采用的解决方案为“接力棒”式变焦，即通过“广角镜头、标准镜头和长焦镜头”三颗镜头的切换使用来模拟变焦效果。
然而，这种多镜头切换方案的弊端非常明显。首先，多颗镜头在模拟变焦效果时需要多颗镜头之间进行切换，使得变焦不连贯；其次，镜头切换会导致白平衡不稳定，在使用时直观效果差强人意；同时，焦距在从广角状态切换到标准状态或是从标准状态切换到长焦状态的过程中，利用的是数码裁切变焦的原理，成像效果及性能上有很大损失。这些缺点大大降低了手机等便携式电子设备的变焦体验效果。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种变焦镜头，通过改变不同群组间的间隔距离，能够实现镜头在长焦端到广角端的2.3倍光学连续变焦，且在变焦过程中镜头成像靶面始终大于芯片感光面积，像素不会有损失，能够很好实现连续光学无损变焦，极大提高用户的体验效果。
本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。
本发明提供了一种变焦镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑，具有正光焦度的第一群组，具有正光焦度的第二群组，具有正光焦度的第三群组，具有负光焦度的第四群组；所述第一群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜；所述第二群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第五透镜、具有光焦度的第六透镜；所述第三群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜；所述第四群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第九透镜和滤光片；其中，各透镜之间互不粘连；所述第一群组、所述第二群组、所述第三群组、所述第四群组间各相邻群组及所述第四群组与所述成像面之间在光轴上的空气间隔可变；所述变焦镜头满足以下条件式：0.6<AC49W/AC49T<1；其中，AC49W表示在广角端所述第四透镜到所述第九透镜之间的空气间隙在光轴上的总和，AC49T表示在长焦端所述第四透镜到所述第九透镜之间的空气间隙在光轴上的总和。
相较现有技术，本发明提供的变焦镜头，通过改变四个群组及成像面之间的间隔距离，能够实现镜头在长焦端到广角端的2.3倍光学连续变焦，且在变焦过程中镜头成像靶面始终大于芯片感光面积，像素不会有损失；同时能够匹配50M/108M的成像芯片实现超高清成像，极大提高用户的体验效果。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第一实施例的变焦镜头处于广角端的结构示意图；
图2为本发明第一实施例的变焦镜头处于长焦端的结构示意图；
图3为本发明第一实施例的变焦镜头处于广角端的f-tanθ畸变曲线图；
图4为本发明第一实施例的变焦镜头处于广角端的近轴场曲曲线图；
图5为本发明第一实施例的变焦镜头处于广角端的垂轴色差曲线图；
图6为本发明第一实施例的变焦镜头处于长焦端的f-tanθ畸变曲线图；
图7为本发明第一实施例的变焦镜头处于长焦端的近轴场曲曲线图；
图8为本发明第一实施例的变焦镜头处于长焦端的垂轴色差曲线图；
图9为本发明第二实施例的变焦镜头处于广角端的结构示意图；
图10为本发明第二实施例的变焦镜头处于长焦端的结构示意图；
图11为本发明第二实施例的变焦镜头处于广角端的f-tanθ畸变曲线图；
图12为本发明第二实施例的变焦镜头处于广角端的近轴场曲曲线图；
图13为本发明第二实施例的变焦镜头处于广角端的垂轴色差曲线图；
图14为本发明第二实施例的变焦镜头处于长焦端的f-tanθ畸变曲线图；
图15为本发明第二实施例的变焦镜头处于长焦端的近轴场曲曲线图；
图16为本发明第二实施例的变焦镜头处于长焦端的垂轴色差曲线图；
图17为本发明第三实施例的变焦镜头处于广角端的结构示意图；
图18为本发明第三实施例的变焦镜头处于长焦端的结构示意图；
图19为本发明第三实施例的变焦镜头处于广角端的f-tanθ畸变曲线图；
图20为本发明第三实施例的变焦镜头处于广角端的近轴场曲曲线图；
图21为本发明第三实施例的变焦镜头处于广角端的垂轴色差曲线图；
图22为本发明第三实施例的变焦镜头处于长焦端的f-tanθ畸变曲线图；
图23为本发明第三实施例的变焦镜头处于长焦端的近轴场曲曲线图；
图24为本发明第三实施例的变焦镜头处于长焦端的垂轴色差曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
本发明提出一种变焦镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑，具有正光焦度的第一群组，具有正光焦度的第二群组，具有正光焦度的第三群组，具有负光焦度的第四群组；
所述第一群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜；
所述第二群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面为凸面、具有光焦度的第六透镜；
所述第三群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜；
所述第四群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第九透镜和滤光片；
其中，各透镜之间互不粘连；
所述第一群组、所述第二群组、所述第三群组、所述第四群组间各相邻群组及所述第四群组与所述成像面之间在光轴上的空气间隔可变；
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
0.6<AC49W/AC49T<1；（1）
其中，AC49W表示在广角端所述第四透镜到所述第九透镜之间的空气间隙在光轴上的总和，AC49T表示在长焦端所述第四透镜到所述第九透镜之间的空气间隙在光轴上的总和。
满足上述条件式（1），通过合理设置广角端和长焦端下各群组及成像面之间的空气间隔占比，有助于提升镜头的变焦倍数，可以均衡广角端及长焦端的慧差和光学畸变，从而提升成像品质；同时可以缩短光学系统总长，维持镜头的小型化。
本发明的变焦镜头通过改变第一群组和第二群组在光轴上的间隔距离、第二群组和第三群组在光轴上的间隔距离、第三群组和第四群组在光轴上的间隔距离以及第四群组与成像面在光轴上的间隔距离，能够使镜头在广角端和长焦端之间实现连续无损变焦。
具体地，在本发明实施例中，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凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；所述第四透镜的物侧面在近光轴处为凸面，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；所述第八透镜的像侧面为凸面；所述第九透镜的物侧面为凹面，所述第九透镜的像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述变焦镜头包含至少一个非球面镜片。
在一些实施方式中，所述第二透镜具有正光焦度，所述第六透镜具有负光焦度。在另一些实施方式中，所述第二透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度。第二透镜和第六透镜采用不同的光焦度搭配，均能实现良好的成像效果。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
1.3<fT/fW<2.3；（2）
其中，fT表示所述变焦镜头在长焦端的焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距。
满足上述条件式（2），能够使变焦镜头具有较广的变焦范围，可实现从长焦端到广角端的2.3倍光学连续变焦，且保证在广角状态至长焦状态过程中实现画质连续无损变焦，提升了用户的拍摄体验。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
0.6<(T1W+T2W+T3W)/(T1T+T2T+T3T)<0.9；（3）
其中，T1W表示在广角端所述第一群组和所述第二群组在光轴上的间隔距离，T2W表示在广角端所述第二群组和所述第三群组在光轴上的间隔距离，T3W表示在广角端所述第三群组和所述第四群组在光轴上的间隔距离，T1T表示在长焦端所述第一群组和所述第二群组在光轴上的间隔距离，T2T表示在长焦端所述第二群组和所述第三群组在光轴上的间隔距离，T3T表示在长焦端所述第三群组和所述第四群组在光轴上的间隔距离。
满足上述条件式（3），通过合理分配广角状态及长焦状态下四个群组中相邻群组间的间隔距离，有利于减小变焦镜头在变焦过程中变焦组的移动量，有利于驱动变焦马达的设计，同时可以减小整个镜头模组的体积，节省空间，实现镜头的小型化。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
8<fQ1/fW<15；（4）
0.7<fQ2/fW<2.2；（5）
0.5<fQ3/fW<1.5；（6）
-1<fQ4/fW<-0.5；（7）
其中，fQ1表示所述第一群组的组合焦距，fQ2表示所述第二群组的组合焦距，fQ3表示所述第三群组的组合焦距，fQ4表示所述第四群组的组合焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距。
满足上述条件式（4）至（7），通过合理分配第一群组、第二群组、第三群组、第四群组中各群组的光焦度占比，使其在变焦过程中具有正光焦度的第一群组、第二群组、第三群组产生的负球差与具有负光焦度的第四群组产生的正球差平衡，进而获得良好的成像质量，实现高解像力的效果。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
3<(fT+fW)/ΣCT19<5；（8）
其中，fT表示所述变焦镜头在长焦端的焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距，ΣCT19表示所述第一透镜到所述第九透镜在光轴上的厚度总和。
满足上述条件式（8），合理分配各个透镜的中心厚度，在满足加工制作的同时保证变焦效果，同时有利于缩短镜头总长。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
1.2<TLT/TLW<1.8；（9）
其中，TLT表示所述变焦镜头在长焦端的光学总长，TLW表示所述变焦镜头在广角端的光学总长。
满足上述条件式（9），有助于变焦镜头整体总长的缩短，满足整机空间的安装要求。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
1.2<TLW/(fW×tanθW)<1.8；（10）
其中，TLW表示所述变焦镜头在广角端的光学总长，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距，θW表示所述变焦镜头在广角端的半视场角。(fW×tanθW)为变焦镜头在广角端的成像面上的理想像高。
当TLW/(fW×tanθW)的值超过上限时，整个变焦镜头的总长过大，不能达到镜头小型化、紧凑的目的；当TLW/(fW×tanθW)的值超过下限时，由于各透镜的光焦度过大，镜头的像差矫正困难，不利于解像品质的提高。
在一些实施方式中，所述第九透镜为非球面透镜，且所述变焦镜头满足以下条件式：
0.4<YR92/IHW<0.6；（11）
其中，YR92表示所述第九透镜的像侧面上反曲点与光轴的垂直距离，IHW表示所述变焦镜头在广角端的实际半像高。
满足上述条件式（11），第九透镜的像侧面上设置有反曲点，能够合理控制第九透镜的像侧面上反曲点的位置，有助于加强轴外视场的慧差矫正，同时很好的收敛场曲，提升变焦镜头的成像品质。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
0.5<SD82/SD91<0.8；（12）
其中，SD82表示所述第八透镜的像侧面的有效半口径，SD91表示所述第九透镜的物侧面的有效半口径。
满足上述条件式（12），通过合理搭配第八透镜与第九透镜的有效口径，有助于增大成像面的面积，实现镜头的大成像靶面效果，同时有利于校正轴外视场和中心视场的像差，提高所述变焦镜头的成像质量。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
0.5<(R81-R82)/(R81+R82)<1.8；（13）
其中，R81表示所述第八透镜的物侧面的曲率半径，R82表示所述第八透镜的像侧面的曲率半径。
满足上述条件式（13），通过设置第八透镜的面形，以修正离轴像差，并让光线在第八透镜上能有适当的入射及出射角度，有助于增大成像面的面积，实现镜头的大成像靶面效果。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
-2.5<(R91-R92)/(R91+R92)<-1.2；（14）
其中，R91表示所述第九透镜的物侧面的曲率半径，R92表示所述第九透镜的像侧面的曲率半径。
满足上述条件式（14），调整第九透镜的表面在近光轴处的面形，可减缓第九透镜的形状变化，降低杂散光的产生，有利于提高整体成像质量，同时提高透镜的可制造性。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
0.15mm<CT5-CT6<1mm；（15）
其中，CT5表示所述第五透镜在光轴上的厚度，CT6表示所述第六透镜在光轴上的厚度。
满足上述条件式（15），有效控制第五、六透镜的厚度差异，以避免第五透镜的厚度过厚导致镜片成型后冷却不均而容易变形，或避免第六透镜厚度过薄而容易造成镜片成型塑胶材料填充不均的现象，提高镜头的可加工性。
在一些实施方式中，所述变焦镜头满足以下条件式：
-0.3mm<SD42-SD11<-0.05mm；（16）
其中，SD42表示所述第四透镜的像侧面的有效半口径，SD11表示所述第一透镜的物侧面的有效半口径。
满足上述条件式（16），可以将边缘光线适当遮挡，使其轴外子午方向的光束截去一部分像差较大的光线，使其不能通过光学系统到达成像面，从而减小轴外像差的影响，提升成像质量，同时有助于光机结构的小型化设计。
作为一种实施方式，所述变焦镜头中至少包含一片非球面镜片，具体地，可以采用全塑胶非球面镜片，也可以采用玻塑混合搭配，均能取得良好的成像效果；在本发明中，为了更好减小镜头的体积及重量，采用九片塑胶非球面镜片结构，可以有效降低成本，修正像差，提供更高性价比的光学性能产品。
在本发明所有实施方式中，为实现镜头在广角端和长焦端之间实现连续无损变焦，主要是通过调节改变各群组及成像面之间的空气间隔距离来实现，各群组内部的透镜之间的空气间隔保持不变；在调节四个群组及成像面之间的间隔距离时，所述变焦镜头均能够实现很好的成像品质，且在变焦过程中镜头成像靶面始终大于芯片感光面积，像素不会有损失；而且能够匹配50M/108M的成像芯片实现超高清成像，极大提高用户的体验效果。
需要说明的是，当变焦镜头在广角端时，焦距较短，拍摄的视场角大，但远景成像不是很清晰，因此广角端一般用于拍近景尤其是大场面的近景；当变焦镜头在长焦端时，焦距长，拍摄的视场角小，但能把远处的东西拍的很清晰，因此长焦端一般用于拍远景，尤其是局部特写。本发明的变焦镜头能够实现从长焦端到广角端的2.3倍光学连续无损变焦，可以满足用户不同的使用场景及拍摄需求。
下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，变焦镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
在本发明各个实施例中，当透镜采用非球面透镜时，非球面镜头的表面形状均满足下列方程：
Figure 716772DEST_PATH_IMAGE001
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为表面的近轴曲率，k为二次曲面系数，A2i为第2i阶的非球面面型系数。
第一实施例
请参阅图1、图2所示，分别为本发明第一实施例中提供的变焦镜头100在广角端与长焦端的结构示意图，该变焦镜头100沿光轴从物侧到成像面S21依次包括：光阑ST、具有正光焦度的第一群组Q1、具有正光焦度的第二群组Q2、具有正光焦度的第三群组Q3、具有负光焦度的第四群组Q4。
其中，第一群组Q1从物侧到成像面依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4；第二群组Q2从物侧到成像面依次包括第五透镜L5和第六透镜L6；第三群组Q3从物侧到成像面依次包括第七透镜L7和第八透镜L8；第四群组Q4从物侧到成像面依次包括第九透镜L9以及滤光片G1。
具体地，第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜的物侧面S1为凸面，第一透镜的像侧面S2为凹面；
第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜的物侧面S3为凸面，第二透镜的像侧面S4为凹面；
第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凹面；
第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜的物侧面S7在近光轴处为凸面，第四透镜的像侧面S8为凹面；
第五透镜L5具有正光焦度，第五透镜的物侧面S9为凸面，第五透镜的像侧面S10为凸面；
第六透镜L6具有负光焦度，第六透镜的物侧面S11为凹面，第六透镜的像侧面S12为凸面；
第七透镜L7具有负光焦度，第七透镜的物侧面S13为凹面，第七透镜的像侧面S14为凸面；
第八透镜L8具有正光焦度，第八透镜的物侧面S15为凹面，第八透镜的像侧面S16为凸面；
第九透镜L9具有负光焦度，第九透镜的物侧面S17为凹面，第九透镜的像侧面S18在近光轴处为凹面且具有至少一个反曲点。
滤光片G1的物侧面为S19、像侧面为S20。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及第九透镜L9均为塑胶非球面镜片。
具体的，本实施例提供的变焦镜头100的各透镜的设计参数如表1所示。
表1
Figure 718226DEST_PATH_IMAGE002
其中，第一群组Q1和第二群组Q2在光轴上的间隔距离为T1，第二群组Q2和第三群组Q3在光轴上的间隔距离为T2，第三群组Q3和第四群组Q4在光轴上的间隔距离为T3，第四群组Q4与成像面S21的间隔距离为T4，通过改变各相邻群组的间隔距离T1、T2、T3、T4来实现所述镜头从广角状态到长焦状态或者从长焦状态到广角状态的连续无损变焦。
表2示出了实施例1的变焦镜头100处于广角状态（即广角端）和长焦状态（即长焦端）时相邻两群组及成像面在光轴上的间隔距离T1-T4的具体参数值，以及所述变焦镜头在不同状态下的焦距f及最大视场角FOV。
表2
Figure 448285DEST_PATH_IMAGE003
本实施例中，变焦镜头100中各个透镜的非球面参数如表3所示。
表3
Figure 648322DEST_PATH_IMAGE004
请参照图3至图5，所示分别为变焦镜头100在广角端的f-tanθ畸变曲线图、近轴场曲曲线、垂轴色差曲线图；请参照图6至图8，所示分别为变焦镜头100在长焦端的f-tanθ畸变曲线图、近轴场曲曲线、垂轴色差曲线图。从图3与图6可以看出广角端和长焦端的光学畸变均控制在±1%以内，说明变焦镜头100的畸变得到良好的矫正；从图4与图7中可以看出广角端和长焦端的场曲控制在±0.07mm以内，说明变焦镜头100的场曲矫正较好；从图5与图8中可以看出广角端和长焦端在不同波长处的垂轴色差控制在±2微米以内，说明变焦镜头100的垂轴色差得到良好的矫正；从图3至图5以及图6至图8可以看出变焦镜头100的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
第二实施例
请参阅图9、图10所示，分别为本发明第二实施例中提供的变焦镜头200在广角端与长焦端的结构示意图，本实施例当中的变焦镜头200与第一实施例当中的变焦镜头100大抵相同，不同之处在于，变焦镜头200中的第二透镜L2具有负光焦度；第五透镜的像侧面S10为凹面；第六透镜L6具有正光焦度；第七透镜的物侧面S13在近光轴处为凸面，第七透镜的像侧面S14在近光轴处为凹面；第八透镜的物侧面S15在近光轴处为凸面；以及各个镜片间的厚度及空气间隔等相关参数存在差异。
具体的，本实施例提供的变焦镜头200的各透镜的设计参数如表4所示。
表4
Figure 172844DEST_PATH_IMAGE005
表5示出了实施例2中变焦镜头200处于广角状态和长焦状态时相邻两群组及成像面在所述光轴上的间隔距离T1-T4的具体参数值，以及所述变焦镜头200在该状态下的焦距及最大视场角。
表5
Figure 458332DEST_PATH_IMAGE006
本实施例中，变焦镜头200中各个透镜的非球面参数如表6所示。
表6
Figure 992081DEST_PATH_IMAGE007
请参照图11至图13，所示分别为变焦镜头200在广角端的f-tanθ畸变曲线图、近轴场曲曲线、垂轴色差曲线图；请参照图14至图16，所示分别为变焦镜头200在长焦端的f-tanθ畸变曲线图、近轴场曲曲线、垂轴色差曲线图。从图11与图14可以看出广角端和长焦端的光学畸变控制在±2%以内，说明变焦镜头200的畸变得到良好的矫正；从图12与图15中可以看出广角端和长焦端的场曲均控制在±0.12mm以内，说明变焦镜头200的场曲矫正较好；从图13与图16中可以看出广角端和长焦端在不同波长处的垂轴色差控制在±2微米以内，说明变焦镜头200的垂轴色差得到良好的矫正；从图11至图13以及图14至图16可以看出变焦镜头200的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
第三实施例
请参阅图17、图18所示，分别为本发明第三实施例中提供的变焦镜头300在广角端与长焦端的结构示意图，本实施例当中的变焦镜头300与第一实施例当中的变焦镜头100大抵相同，不同之处在于，变焦镜头300中的第二透镜L2具有负光焦度；第五透镜的像侧面S10为凹面；第六透镜L6具有正光焦度，第六透镜的物侧面S11为凸面，第六透镜的像侧面S12为凹面；第七透镜的物侧面S13在近光轴处为凸面，第七透镜的像侧面S14在近光轴处为凹面；第八透镜的物侧面S15在近光轴处为凸面；以及各个镜片间的厚度及空气间隔等相关参数存在差异。
具体的，本实施例提供的变焦镜头300的各透镜的设计参数如表7所示。
表7
Figure 46625DEST_PATH_IMAGE008
表8示出了实施例3中变焦镜头300处于广角状态和长焦状态时相邻两群组及成像面在所述光轴上的间隔距离T1-T4的具体参数值，以及所述变焦镜头300在该状态下的焦距及最大视场角。
表8
Figure 7628DEST_PATH_IMAGE009
本实施例中，变焦镜头300中各个透镜的非球面参数如表9所示。
表9
Figure 983674DEST_PATH_IMAGE010
请参照图19至图21，所示分别为变焦镜头300在广角端的f-tanθ畸变曲线图、近轴场曲曲线、垂轴色差曲线图；请参照图22至图24，所示分别为变焦镜头300在长焦端的f-tanθ畸变曲线图、近轴场曲曲线、垂轴色差曲线图。从图19与图22可以看出广角端和长焦端的光学畸变控制在±1%以内，说明变焦镜头300的畸变得到良好的矫正；从图20与图23中可以看出广角端和长焦端的场曲控制在±0.16mm以内，说明变焦镜头300的场曲矫正较好；从图21与图24中可以看出广角端和长焦端在不同波长处的垂轴色差控制在±3微米以内，说明变焦镜头300的垂轴色差得到良好的矫正；从图19至图21以及图22至图24可以看出变焦镜头300的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
请参阅表10，所示为上述三个实施例中提供的变焦镜头分别对应的光学特性，包括变焦镜头在广角端的视场角2θW、焦距fW、光学总长TLW、实际半像高IHW；变焦镜头在长焦端的视场角2θT、焦距fT、光学总长TLT、实际半像高IHT以及与前述的每个条件式对应的相关数值。
表10
Figure 789956DEST_PATH_IMAGE011
从以上各个实施例中的变焦镜头在广角端与长焦端的畸变曲线、场曲曲线以及垂轴色差曲线图可以看出，本发明实施例中提供的变焦镜头能够搭配大靶面感光芯片实现连续变焦且无损像素，同时具有良好的解像力及小型化的优点。
与现有技术相比，本发明提供的变焦镜头至少具有以下优点：
（1）将光阑前置设计，即光阑设置在第一透镜之前，有利于减小变焦镜头的头部尺寸；同时，光阑位于光学系统的前端位置，可以使光学系统的总长更短，有利于缩小镜头在整机空间的占比；并且光阑位置不受变焦时组件位置移动影响，可降低变焦模组设计难度。
（2）通过合理分配四个群组的光焦度占比，并通过调节改变各群组及成像面之间的空气间隔距离来实现镜头的连续无损变焦且保持高成像质量，同时通过合理搭配各透镜的焦距及面型、中心厚度、轴上间距等，可有效地汇聚入射光线、降低变焦镜头的光学总长并提高镜头的可加工性。
综上所述，本发明提供的变焦镜头，由于各群组的光焦度设置合理，以及群组内各透镜的光焦度、面型、厚度、间距等搭配合理，使得通过改变四个群组及成像面之间的空气间隔距离，能够实现镜头在长焦端到广角端的2.3倍光学连续变焦，且在变焦过程中镜头成像靶面始终大于芯片感光面积，像素不会有损失；同时能够匹配50M/108M的成像芯片实现超高清成像，极大提高用户的体验效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种变焦镜头，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑，具有正光焦度的第一群组，具有正光焦度的第二群组，具有正光焦度的第三群组，具有负光焦度的第四群组；
所述第一群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜；
所述第二群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第五透镜、具有光焦度的第六透镜；
所述第三群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜；
所述第四群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第九透镜和滤光片；
其中，各透镜之间互不粘连；
所述第一群组、所述第二群组、所述第三群组、所述第四群组间各相邻群组及所述第四群组与所述成像面之间在光轴上的空气间隔可变；
所述变焦镜头满足以下条件式：
0.6<AC49W/AC49T<1；
其中，AC49W表示在广角端所述第四透镜到所述第九透镜之间的空气间隙在光轴上的总和，AC49T表示在长焦端所述第四透镜到所述第九透镜之间的空气间隙在光轴上的总和。
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；
所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；
所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；
所述第四透镜的物侧面在近光轴处为凸面，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；
所述第八透镜的像侧面为凸面；
所述第九透镜的物侧面为凹面，所述第九透镜的像侧面在近光轴处为凹面；
其中，所述变焦镜头包含至少一个非球面镜片。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
1.3<fT/fW<2.3；
其中，fT表示所述变焦镜头在长焦端的焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
0.6<(T1W+T2W+T3W)/(T1T+T2T+T3T)<0.9；
其中，T1W表示在广角端所述第一群组和所述第二群组在光轴上的间隔距离，T2W表示在广角端所述第二群组和所述第三群组在光轴上的间隔距离，T3W表示在广角端所述第三群组和所述第四群组在光轴上的间隔距离，T1T表示在长焦端所述第一群组和所述第二群组在光轴上的间隔距离，T2T表示在长焦端所述第二群组和所述第三群组在光轴上的间隔距离，T3T表示在长焦端所述第三群组和所述第四群组在光轴上的间隔距离。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
8<fQ1/fW<15；
其中，fQ1表示所述第一群组的组合焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
0.7<fQ2/fW<2.2；
其中，fQ2表示所述第二群组的组合焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
0.5<fQ3/fW<1.5；
其中，fQ3表示所述第三群组的组合焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
-1<fQ4/fW<-0.5；
其中，fQ4表示所述第四群组的组合焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
3<(fT+fW)/ΣCT19<5；
其中，fT表示所述变焦镜头在长焦端的焦距，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距，ΣCT19表示所述第一透镜到所述第九透镜在光轴上的厚度总和。
10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
1.2<TLT/TLW<1.8；
其中，TLT表示所述变焦镜头在长焦端的光学总长，TLW表示所述变焦镜头在广角端的光学总长。
11.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件式：
1.2<TLW/(fW×tanθW)<1.8；
其中，TLW表示所述变焦镜头在广角端的光学总长，fW表示所述变焦镜头在广角端的焦距，θW表示所述变焦镜头在广角端的半视场角。
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