CN115494628A - 变焦镜头 - Google Patents

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CN115494628A CN202211264667.3A CN202211264667A CN115494628A CN 115494628 A CN115494628 A CN 115494628A CN 202211264667 A CN202211264667 A CN 202211264667A CN 115494628 A CN115494628 A CN 115494628A
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王义龙
徐宇轩
李旦
李亮
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Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种变焦镜头，共五组透镜组，沿光轴从物侧到成像面依次为：具有负光焦度的第一透镜组包括：具有负光焦度的第一透镜，具有负光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第二透镜组包括：具有光焦度第三透镜，具有正光焦度的第四透镜；光阑；具有正光焦度的第三透镜组包括：具有正光焦度的第五透镜；具有正光焦度的第四透镜组包括：具有正光焦度的第六透镜，具有正光焦度的第七透镜；具有正光焦度的第五透镜组包括：具有正光焦度的第八透镜，具有负光焦度的第九透镜，具有正光焦度的第十透镜，具有负光焦度的第十一透镜。该变焦镜头具备大视场、大光圈、高像素以及小型化的优点。

Description

变焦镜头
技术领域
本发明涉及成像镜头的技术领域，特别涉及一种变焦镜头。
背景技术
随着技术的不断推进，消费者对于安防镜头的要求越来越高，广角变焦镜头一方面由于其焦距可变，可适用多种监控场景；另一方由于其大视场角，可以监控更大范围的目标，在安防市场越来越受欢迎。然而，目前而言广角变焦镜头光圈通常不是很大，只有F1.6～F1.8的最大光圈，而且伴随着光圈增大广角变焦镜头聚焦难度和轴外像差矫正难度成倍提升。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种变焦镜头，同时具备大视场、大光圈、高像素以及小型化的优点。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种变焦镜头，共五组透镜组，沿光轴从物侧到成像面依次为：
具有负光焦度的第一透镜组包括：具有负光焦度的第一透镜，具有负光焦度的第二透镜；
具有正光焦度的第二透镜组包括：具有光焦度第三透镜，具有正光焦度的第四透镜；
光阑；
具有正光焦度的第三透镜组包括：具有正光焦度的第五透镜；
具有正光焦度的第四透镜组包括：具有正光焦度的第六透镜，具有正光焦度的第七透镜；
具有正光焦度的第五透镜组包括：具有正光焦度的第八透镜，具有负光焦度的第九透镜，具有正光焦度的第十透镜，具有负光焦度的第十一透镜。
较佳地，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与长焦状态下的有效焦距fT满足：fT/fW＜2.0。
较佳地，所述变焦镜头的有效焦距f与光学总长TTL满足：8.0＜TTL/f＜24.0。
较佳地，所述变焦镜头的光学总长TTL与最大视场角所对应的真实像高IH满足：8.0＜TTL/IH＜10.0。
较佳地，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW和长焦状态下的有效焦距fT与最大视场角所对应的真实像高IH分别满足：2.0＜IH/fW＜2.4，1.0＜IH/fT＜1.3。
较佳地，所述变焦镜头的光学总长TTL与光学后焦BFL满足：0.02≤BFL/TTL。
较佳地，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与所述第一透镜组的焦距fG1满足：-5.0＜fG1/fW＜-1.0。
较佳地，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与所述第五透镜组的焦距fG5满足：12＜|fG5/fW|。
较佳地，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与所述第一透镜组和所述第二透镜组在光轴上的间距CT12满足：5.0＜CT12/fW＜6.5。
较佳地，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足：-0.8＜f2/f3＜-1.2。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：本申请的变焦镜头通过合理的搭配各透镜之间的镜片形状与光焦度组合，实现了具备大视场、大光圈、高像素以及小型化的优点。
本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
图1为本发明实施例1中变焦镜头广角状态的结构示意图；
图2为本发明实施例1中变焦镜头广角状态的场曲曲线图；
图3为本发明实施例1中变焦镜头广角状态的F-tanθ畸变曲线图；
图4为本发明实施例1中变焦镜头广角状态的MTF曲线图；
图5为本发明实施例1中变焦镜头长焦状态的结构示意图；
图6为本发明实施例1中变焦镜头长焦状态的场曲曲线图；
图7为本发明实施例1中变焦镜头长焦状态的F-tanθ畸变曲线图；
图8为本发明实施例1中变焦镜头长焦状态的MTF曲线图；
图9为本发明实施例2中变焦镜头广角状态的结构示意图；
图10为本发明实施例2中变焦镜头广角状态的场曲曲线图；
图11为本发明实施例2中变焦镜头广角状态的F-tanθ畸变曲线图；
图12为本发明实施例2中变焦镜头广角状态的MTF曲线图；
图13为本发明实施例2中变焦镜头长焦状态的结构示意图；
图14为本发明实施例2中变焦镜头长焦状态的场曲曲线图；
图15为本发明实施例2中变焦镜头长焦状态的F-tanθ畸变曲线图；
图16为本发明实施例2中变焦镜头长焦状态的MTF曲线图；
图17为本发明实施例3中变焦镜头广角状态的结构示意图；
图18为本发明实施例3中变焦镜头广角状态的场曲曲线图；
图19为本发明实施例3中变焦镜头广角状态的F-tanθ畸变曲线图；
图20为本发明实施例3中变焦镜头广角状态的MTF曲线图；
图21为本发明实施例3中变焦镜头长焦状态的结构示意图；
图22为本发明实施例3中变焦镜头长焦状态的场曲曲线图；
图23为本发明实施例3中变焦镜头长焦状态的F-tanθ畸变曲线图；
图24为本发明实施例3中变焦镜头长焦状态的MTF曲线图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的实施例的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。
还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
根据本发明实施例的变焦镜头从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、具有正光焦度的第五透镜组G5以及滤光片A1和保护玻璃A2。
第一透镜组G1包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面。
第二透镜组G2包括：具有正光焦度第三透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。
第三透镜组G3包括：具有正光焦度的第五透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。
第四透镜组G4包括：具有正光焦度的第六透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有正光焦度的第七透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面。
第五透镜组G5包括：具有正光焦度的第八透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第九透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第十透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第十一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面。
其中，第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4可沿光轴移动，用于实现变焦镜头在广角状态和长焦状态之间的光学变焦，第五透镜组G5可沿光轴移动，用于补偿变焦镜头在光学变焦过程中像面位置的变化。
在一些实施例中，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间可设置用于限制光束的光阑，能够减少变焦镜头鬼影的产生，有利于收束进入光学系统的光线，降低变焦镜头后端口径；并且，光阑设置于此还能够使得变焦镜头具有较大的光圈，以实现变焦镜头大光圈的性能要求。
在一些实施例中，变焦镜头广角状态的有效焦距fW与长焦状态下的有效焦距fT满足：fT/fW＜2.0。满足上述范围，可以控制变焦镜头的变焦比，有利于实现连续变焦，并保证变焦镜头在不同场景下均具有良好的成像品质。
在一些实施例中，变焦镜头的有效焦距f与光学总长TTL满足：8.0＜TTL/f＜24.0。满足上述范围，可以有效地限制变焦镜头的长度，实现变焦镜头小型化。
在一些实施例中，变焦镜头的光学总长TTL与最大视场角所对应的真实像高IH满足：8.0＜TTL/IH＜10.0。满足上述范围，在兼顾良好的成像品质的同时有利于缩短变焦镜头的总长，实现变焦镜头小型化，满足安防监控应用场景下的小型化与大像面的需求。
在一些实施例中，变焦镜头广角状态的有效焦距fW和长焦状态下的有效焦距fT与最大视场角所对应的真实像高IH分别满足：2.0＜IH/fW＜2.4，1.0＜IH/fT＜1.3。满足上述范围，能够满足安防监控应用场景下对于主流视场角的需求。
在一些实施例中，变焦镜头的光学总长TTL与光学后焦BFL满足：0.02≤BFL/TTL。满足上述范围，有利于在取得良好地成像品质与易于装配地光学后焦距长度之间取得平衡，保证变焦镜头成像品质的同时，降低摄像头模组装配工艺难度。
在一些实施例中，变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与第一透镜组G1的焦距fG1满足：-5.0＜fG1/fW＜-1.0。满足上述范围，通过合理分配第一透镜组各透镜的焦距，有利于减小入射光线的入射角度，使得光线能正确平稳地进入后方变焦镜头，提升变焦镜头的成像品质。
在一些实施例中，变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与第二透镜组G2的焦距fG2满足：7.0＜fG2/fW＜9.0。满足上述范围，通过合理分配第二透镜组各透镜的焦距，有利于会聚光线压缩入射光线的角度，使光线平缓过渡，同时减小后端透镜口径。
在一些实施例中，变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与第三透镜组G3的焦距fG3满足：6.0＜fG3/fW＜7.0。满足上述范围，通过合理分配第三透镜组各透镜的焦距，有利于收集更多的光线进入后方光学系统以增加通光量，进而有利于实现较高的成像质量。
在一些实施例中，变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与第四透镜组G4的焦距fG4满足：4.0＜fG4/fW＜7.0。满足上述范围，通过合理分配第四透镜组各透镜的焦距，有利于收集更多的光线进入后方光学系统以增加通光量，进而有利于实现较高的成像质量。
在一些实施例中，变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与第五透镜组G5的焦距fG5满足：12＜|fG5/fW|。满足上述范围，通过合理分配第五透镜组各透镜的焦距，能够控制出射光线的角度，可以使变焦镜头的CRA与芯片感光元件的CRA之间的容许误差数值较大，提升变焦镜头对于图像传感器的适配能力。
在一些实施例中，变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与第一透镜组G1和第二透镜组G2在光轴上的间距CT12满足：5.0＜CT12/fW＜6.5。满足上述范围，可以有效地限制变焦镜头的长度，实现变焦镜头小型化。
在一些实施例中，变焦镜头长焦状态下的有效焦距fT与第二透镜组G2和第三透镜组G3在光轴上的间距CT23满足：0.6＜CT23/fT＜1.4。满足上述范围，可以有效地限制变焦镜头的长度，实现变焦镜头小型化。
为使系统具有更好的光学性能，镜头中采用多片非球面透镜，所述变焦镜头的各非球面表面形状满足下列方程：
Figure 602377DEST_PATH_IMAGE001
其中，z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，h为光轴到曲面的距离，c为曲面顶点的曲率，K为二次曲面系数，A、B、C、D、E、F、G、H分别为二阶、四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶曲面系数。
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。
实施例1
请参阅图1和图5，所示为本发明实施例1中提供的变焦镜头的结构示意图，该变焦镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、具有正光焦度的第五透镜组G5以及滤光片A1和保护玻璃A2。
第一透镜组G1包括：具有负光焦度的第一透镜L1，其物侧面S1为凸面、像侧面S2为凹面；具有负光焦度的第二透镜L2，其物侧面S3为凸面、像侧面S4为凹面。
第二透镜组G2包括：具有正光焦度第三透镜L3，其物侧面S5为凸面、像侧面S6为凹面；具有正光焦度的第四透镜L4，其物侧面S7和像侧面S8均为凸面。
第三透镜组G3包括：具有正光焦度的第五透镜L5，其物侧面S9和像侧面S10均为凸面。
第四透镜组G4包括：具有正光焦度的第六透镜L6，其物侧面S11和像侧面S12均为凸面；具有正光焦度的第七透镜L7，其物侧面S13为凹面、像侧面S14为凸面。
第五透镜组G5包括：具有正光焦度的第八透镜L8，其物侧面S15和像侧面S16均为凸面；具有负光焦度的第九透镜L9，其物侧面S17和像侧面S18均为凹面；具有正光焦度的第十透镜L10，其物侧面S19和像侧面S20均为凸面；具有负光焦度的第十一透镜L11，其物侧面S21为凸面、像侧面S22为凹面。
其中，第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4可沿光轴移动，用于实现变焦镜头在广角状态和长焦状态之间的光学变焦，第五透镜组G5可沿光轴移动，用于补偿变焦镜头在光学变焦过程中像面位置的变化；
滤光片A1的物侧面S23、像侧面S24均为平面；
保护玻璃A2的物侧面S25、像侧面S26均为平面
成像面S27为平面。
实施例1中的变焦镜头中各透镜的相关参数如表1-1所示。
表 1-1
Figure 134989DEST_PATH_IMAGE002
实施例1中的变焦镜头的非球面透镜的面型参数如表1-2所示。
表 1-2
Figure 661786DEST_PATH_IMAGE003
实施例1中的变焦镜头的可变间距值如表1-3所示。
表 1-3
Figure 330664DEST_PATH_IMAGE004
图2示出了实施例1中变焦镜头广角状态的场曲曲线，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.04mm以内，说明变焦镜头在广角状态下能够极好地矫正场曲。
图3示出了实施例1中变焦镜头广角状态的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，变焦镜头的F-tanθ畸变控制在±5%以内，说明变焦镜头在广角状态下能够极好地矫正F-tanθ畸变。
图4示出了实施例1中变焦镜头广角状态的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.5以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好的成像品质和良好的细节分辨能力。
图6示出了实施例1中变焦镜头长焦状态的场曲曲线，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.03mm以内，说明变焦镜头在长焦状态下能够极好地矫正场曲。
图7示出了实施例1中变焦镜头长焦状态的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，变焦镜头的F-tanθ畸变控制在±20%以内，说明变焦镜头在长焦状态下能够较好地矫正F-tanθ畸变。
图8示出了实施例1中变焦镜头长焦状态的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.5以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好的成像品质和良好的细节分辨能力。
实施例2
请参阅图9和图13，所示为本发明实施例2中提供的变焦镜头的结构示意图，该变焦镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、具有正光焦度的第五透镜组G5以及滤光片A1和保护玻璃A2。
第一透镜组G1包括：具有负光焦度的第一透镜L1，其物侧面S1为凸面、像侧面S2为凹面；具有负光焦度的第二透镜L2，其物侧面S3为凸面、像侧面S4为凹面。
第二透镜组G2包括：具有负光焦度第三透镜L3，其物侧面S5为凸面、像侧面S6为凹面；具有正光焦度的第四透镜L4，其物侧面S7和像侧面S8均为凸面。
第三透镜组G3包括：具有正光焦度的第五透镜L5，其物侧面S9和像侧面S10均为凸面。
第四透镜组G4包括：具有正光焦度的第六透镜L6，其物侧面S11和像侧面S12均为凸面；具有正光焦度的第七透镜L7，其物侧面S13为凹面、像侧面S14为凸面。
第五透镜组G5包括：具有正光焦度的第八透镜L8，其物侧面S15和像侧面S16均为凸面；具有负光焦度的第九透镜L9，其物侧面S17和像侧面S18均为凹面；具有正光焦度的第十透镜L10，其物侧面S19和像侧面S20均为凸面；具有负光焦度的第十一透镜L11，其物侧面S21为凸面、像侧面S22为凹面。
其中，第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4可沿光轴移动，用于实现变焦镜头在广角状态和长焦状态之间的光学变焦，第五透镜组G5可沿光轴移动，用于补偿变焦镜头在光学变焦过程中像面位置的变化。
实施例2中的变焦镜头中各透镜的相关参数如表2-1所示。
表 2-1
Figure 589607DEST_PATH_IMAGE005
实施例2中的变焦镜头的非球面透镜的面型参数如表2-2所示。
表 2-2
Figure 140674DEST_PATH_IMAGE006
实施例2中的变焦镜头的可变间距值如表2-3所示。
表 2-3
Figure 143265DEST_PATH_IMAGE007
图10示出了实施例2中变焦镜头广角状态的场曲曲线图，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.04mm以内，说明变焦镜头广角状态能够极好地矫正场曲。
图11示出了实施例2中变焦镜头广角状态的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，变焦镜头的F-tanθ畸变控制在±5%以内，说明变焦镜头广角状态能够极好地矫正F-tanθ畸变。
图12示出了实施例2中变焦镜头广角状态的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.5以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力。
图14示出了实施例2中变焦镜头长焦状态的场曲曲线图，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.03mm以内，说明变焦镜头长焦状态能够极好地矫正场曲。
图15示出了实施例2中变焦镜头长焦状态的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，变焦镜头的F-tanθ畸变控制在±20%以内，说明变焦镜头长焦状态能够较好地矫正F-tanθ畸变。
图16示出了实施例2中变焦镜头长焦状态的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.5以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力。
实施例3
请参阅图17和图21，所示为本发明实施例3中提供的变焦镜头的结构示意图，该变焦镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组G1、具有正光焦度的第二透镜组G2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4、具有正光焦度的第五透镜组G5以及滤光片A1和保护玻璃A2。
第一透镜组G1包括：具有负光焦度的第一透镜L1，其物侧面S1为凸面、像侧面S2为凹面；具有负光焦度的第二透镜L2，其物侧面S3为凸面、像侧面S4为凹面。
第二透镜组G2包括：具有负光焦度第三透镜L3，其物侧面S5为凸面、像侧面S6为凹面；具有正光焦度的第四透镜L4，其物侧面S7和像侧面S8均为凸面。
第三透镜组G3包括：具有正光焦度的第五透镜L5，其物侧面S9和像侧面S10均为凸面。
第四透镜组G4包括：具有正光焦度的第六透镜L6，其物侧面S11和像侧面S12均为凸面；具有正光焦度的第七透镜L7，其物侧面S13为凹面、像侧面S14为凸面。
第五透镜组G5包括：具有正光焦度的第八透镜L8，其物侧面S15和像侧面S16均为凸面；具有负光焦度的第九透镜L9，其物侧面S17和像侧面S18均为凹面；具有正光焦度的第十透镜L10，其物侧面S19和像侧面S20均为凸面；具有负光焦度的第十一透镜L11，其物侧面S21为凸面、像侧面S22为凹面。
其中，第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4可沿光轴移动，用于实现变焦镜头在广角状态和长焦状态之间的光学变焦，第五透镜组G5可沿光轴移动，用于补偿变焦镜头在光学变焦过程中像面位置的变化。
实施例3中的变焦镜头中各透镜的相关参数如表3-1所示。
表 3-1
Figure 869913DEST_PATH_IMAGE008
实施例3中的变焦镜头的非球面透镜的面型参数如表3-2所示。
表 3-2
Figure 565337DEST_PATH_IMAGE009
实施例3中的变焦镜头的可变间距值如表3-3所示。
表 3-3
Figure 134858DEST_PATH_IMAGE010
图18示出了实施例3中变焦镜头广角状态的场曲曲线图，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.04mm以内，说明变焦镜头广角状态能够良好地矫正场曲。
图19示出了实施例3中变焦镜头广角状态的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，变焦镜头的F-tanθ畸变控制在±5%以内，说明变焦镜头广角状态能够极好地矫正F-tanθ畸变。
图20示出了实施例3中变焦镜头广角状态的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.5以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力。
图22示出了实施例3中变焦镜头长焦状态的场曲曲线图，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.03mm以内，说明变焦镜头长焦状态能够极好地矫正场曲。
图23示出了实施例3中变焦镜头长焦状态的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，变焦镜头的F-tanθ畸变控制在±20%以内，说明变焦镜头长焦状态能够较好地矫正F-tanθ畸变。
图24示出了实施例3中变焦镜头长焦状态的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.5以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力。
请参阅表4，为上述各实施例对应的光学特性，包括所述变焦镜头的有效焦距f、光学总长TTL、光圈值FNO、真实像高IH以及最大视场角FOV以及与各实施例中每个条件式对应的数值。
表 4
Figure 675561DEST_PATH_IMAGE011
综上所述，本发明实施例的变焦镜头通过合理的搭配各透镜之间的镜片形状与光焦度组合，实现了具备大视场、大光圈、高像素以及小型化的优点。
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，其描述较为具体与详细，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与改进，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 (10)

1.一种变焦镜头，共五组透镜组，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次为：
具有负光焦度的第一透镜组包括：具有负光焦度的第一透镜，具有负光焦度的第二透镜；
具有正光焦度的第二透镜组包括：具有光焦度第三透镜，具有正光焦度的第四透镜；
光阑；
具有正光焦度的第三透镜组包括：具有正光焦度的第五透镜；
具有正光焦度的第四透镜组包括：具有正光焦度的第六透镜，具有正光焦度的第七透镜；
具有正光焦度的第五透镜组包括：具有正光焦度的第八透镜，具有负光焦度的第九透镜，具有正光焦度的第十透镜，具有负光焦度的第十一透镜。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与长焦状态下的有效焦距fT满足：fT/fW＜2.0。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头的有效焦距f与光学总长TTL满足：8.0＜TTL/f＜24.0。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头的光学总长TTL与最大视场角所对应的真实像高IH满足：8.0＜TTL/IH＜10.0。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW和长焦状态下的有效焦距fT与最大视场角所对应的真实像高IH分别满足：2.0＜IH/fW＜2.4，1.0＜IH/fT＜1.3。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头的光学总长TTL与光学后焦BFL满足：0.02≤BFL/TTL。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与所述第一透镜组的焦距fG1满足：-5.0＜fG1/fW＜-1.0。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与所述第五透镜组的焦距fG5满足：12＜|fG5/fW|。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头广角状态下的有效焦距fW与所述第一透镜组和所述第二透镜组在光轴上的间距CT12满足：5.0＜CT12/fW＜6.5。
10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足：-0.8＜f2/f3＜-1.2。
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