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申请/专利权人：东莞市宇瞳光学科技股份有限公司

摘要：本发明实施例公开了一种变焦镜头。该镜头包括沿光轴从物方到像方排列的负光焦度的补偿透镜组和正光焦度的变倍透镜组，补偿透镜组与变倍透镜组在变焦时沿光轴往复移动；补偿透镜组包括从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜及正光焦度的第三透镜；变倍透镜组包括从物方到像方依次排列的正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜、正光焦度的第七透镜。本发明实施例提供的变焦镜头，其焦距变焦比大于或等于2.7，在‑40℃～80℃的环境下使用不跑焦，视场角变化范围广，可实现可见光与红外光共焦且成像清晰度与分辨率均在4百万以上，最大光圈可达F1.6。

主权项：1.一种变焦镜头，其特征在于，由具有光焦度的沿光轴从物方到像方排列的负光焦度的补偿透镜组和正光焦度的变倍透镜组组成，所述补偿透镜组与所述变倍透镜组在变焦时沿所述光轴往复移动；实现可见光与红外光共焦；所述补偿透镜组由从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜以及正光焦度的第三透镜组成；所述变倍透镜组由从物方到像方依次排列的正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜组成；所述补偿透镜组的焦距与所述变倍透镜组的焦距满足如下关系式：-1.1Ff'Bf'-0.8；所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜的焦距与所述补偿透镜组的焦距以及所述变倍透镜组的焦距满足如下关系式：1.2f2Ff'1.7；-2.5f3Ff'-2.1；1.2f5Bf'1.5；-1.2f6Bf'-0.9；-1.4f5f6-1.1；其中，f2、f3、f5和f6分别表示所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的焦距，Ff'表示所述补偿透镜组的焦距，Bf'表示所述变倍透镜组的焦距；所述第一透镜和所述第四透镜均为玻璃透镜，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为塑料透镜；所述补偿透镜组和所述变倍透镜组设置于同一镜筒内。

全文数据：一种变焦镜头技术领域本发明实施例涉及光学镜头技术，尤其涉及一种变焦镜头。背景技术由于定焦镜头的视场角固定，导致在许多场景下定焦镜头无法满足使用要求。变焦镜头由于在一定范围内视场角和焦距均连续可变，可适应更多种的应用场景，因此在安防领域得到很大的关注与应用。广角变焦镜头是安防监控系统常用的镜头类型，目前主流的广角变焦镜头通常使用5片以上的玻璃镜片，成本较高难以大量推广。发明内容本发明实施例提供一种变焦镜头，以实现一种低成本的大光圈超广角高清变焦镜头的设计，其焦距变焦比大于或等于2.7，在-40℃～80℃的环境下使用不跑焦，视场角变化范围广，可实现可见光与红外光共焦且成像清晰度与分辨率均在4百万以上，最大光圈可达F1.6，综合性能优异。本发明实施例提供一种变焦镜头，包括沿光轴从物方到像方排列的负光焦度的补偿透镜组和正光焦度的变倍透镜组，所述补偿透镜组与所述变倍透镜组在变焦时沿所述光轴往复移动；所述补偿透镜组包括从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜以及正光焦度的第三透镜；所述变倍透镜组包括从物方到像方依次排列的正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜；所述补偿透镜组的焦距与所述变倍透镜组的焦距满足如下关系式：-1.11a2a3a4a5a6a7a830-1.273E-04-9.313E-053.710E-07-3.443E-09-4.940E-115.121E-130401.002E-03-4.410E-051.505E-06-7.124E-08-7.540E-109.223E-120508.082E-04-2.196E-051.031E-06-1.643E-08-2.481E-106.343E-12060-1.507E-041.087E-05-3.495E-061.364E-08-5.566E-118.850E-120110-5.123E-04-2.356E-05-8.028E-07-1.286E-08-2.472E-097.129E-110120-1.237E-03-5.007E-05-3.314E-062.811E-086.327E-09-3.950E-1001301.561E-03-2.599E-05-1.900E-06-9.858E-082.833E-08-8.848E-1001402.185E-04-6.942E-058.244E-067.201E-07-1.287E-078.034E-090150-2.434E-03-1.153E-045.467E-065.183E-079.635E-09-8.712E-100160-1.554E-03-1.287E-043.610E-062.747E-07-2.599E-081.522E-100其中，面序号3、5、11、13、15分别对应第二透镜102、第三透镜103、第五透镜202、第六透镜203以及第七透镜204靠近物面的前表面，面序号4、6、12、14、16分别对应第二透镜102、第三透镜103、第五透镜202、第六透镜203以及第七透镜204靠近像面的后表面，-1.273E-04表示-1.273×10-4。图3所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端可见光的调制传递函数MTF曲线示意图，图4所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端红外光的MTF曲线示意图，图5所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端在-40℃时可见光的MTF曲线示意图，图6所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端在80℃时可见光的MTF曲线示意图，图7所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端可见光的MTF曲线示意图，图8所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端红外光的MTF曲线示意图，图9所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端在-40℃时可见光的MTF曲线示意图，图10所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端在80℃时可见光的MTF曲线示意图。本实施例提供的变焦镜头，采用少量玻璃透镜与多数塑料非球面透镜混合的光学结构，有效地降低了镜头的成本，玻璃透镜易于加工，塑料非球面透镜可以较好的矫正像差，镜头具备较高的成像性能，而且镜头具备总光焦度为正的变倍透镜组与总光焦度为负的补偿透镜组，通过改变变倍透镜组和补偿透镜组的间隔可以实现变焦的功能，焦距变焦比大于或等于2.7，通过合理搭配塑料非球面镜片的材质，使得镜头可以在-40℃～80℃的环境下使用不跑焦，视场角变化范围广，视场角变化范围为40°以下到152°以上，也可以达到可见光与红外光共焦且成像清晰度、分辨率均在4百万以上的效果。图11所示为本发明实施例提供的另一种变焦镜头广角端的结构示意图，图12所示为图11提供的变焦镜头长焦端的结构示意图。表5所示为图11所示的变焦镜头的一种焦距关系设计值，该镜头的变焦比可达2.7，支持光圈F＝1.7～3.1，视场角为42°～152°。表5变焦镜头各焦距关系的设计值Ff'Bf'-0.9f2Ff'1.4f3Ff'-2.4f5Bf'1.4f6Bf'-1.1f5f6-1.2视场角152-42FNo1.7-3.1变焦比2.7表6所示为该变焦镜头的各透镜一种参数设计值：表6变焦镜头各透镜的一种设计值面序号面型RmmDmmndk1球面318.90.61.7202球面9.54.203非球面-18.83.91.54-54非球面11.70.5-115非球面13.03.21.6356非球面182.5可变间距1-11光阑平面∞6.508平面∞可变间距209球面8.62.81.50010球面-34.60.1011非球面14.93.41.54-312非球面-12.80.1-113非球面-9.82.61.63-514非球面27.90.41215非球面9.93.81.54-516非球面31.2可变间距31.517像面∞其中，面序号1表示第一透镜101靠近物方的前表面，依次类推，8表示光阑与第四透镜201之间的虚拟平面；R表示球面半径，正表示球面中心靠近像面一侧，负表示球面中心靠近物面一侧；D表示当前表面到下一个表面的在光轴上距离；nd表示透镜的折射率；k表示非球面的圆锥系数。表7表示表6中可变间距的数值：表7表6中可变间距值广角长焦可变间距111.81.8可变间距20.1-6.4可变间距36.212.7表8表示上述实施例中各非球面的偶次项系数：表8各非球面参数面序号a1a2a3a4a5a6a7a830-3.453E-045.839E-06-2.304E-08-2.781E-10000401.407E-03-5.235E-051.578E-06-1.260E-08000501.066E-03-3.230E-052.708E-07-4.752E-0900060-6.255E-054.163E-05-3.867E-074.047E-09000110-7.967E-04-4.789E-05-5.888E-077.198E-09000120-1.278E-035.196E-05-2.354E-065.640E-090001301.642E-03-1.788E-056.378E-07-2.740E-080001402.881E-036.256E-053.284E-065.483E-07000150-7.867E-041.172E-058.731E-062.395E-07000160-1.034E-033.773E-05-2.031E-064.874E-08000其中，面序号3、5、11、13、15分别对应第二透镜102、第三透镜103、第五透镜202、第六透镜203以及第七透镜204靠近物面的前表面，面序号4、6、12、14、16分别对应第二透镜102、第三透镜103、第五透镜202、第六透镜203以及第七透镜204靠近像面的后表面，-3.453E-04表示-3.453×10-4。图13所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端可见光的MTF曲线示意图，图14所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端红外光的MTF曲线示意图，图15所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端在-40℃时可见光的MTF曲线示意图，图16所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端在80℃时可见光的MTF曲线示意图，图17所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端可见光的MTF曲线示意图，图18所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端红外光的MTF曲线示意图，图19所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端在-40℃时可见光的MTF曲线示意图，图20所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端在80℃时可见光的MTF曲线示意图。本实施例提供的变焦镜头，采用少量玻璃透镜与多数塑料非球面透镜混合的光学结构，有效地降低了镜头的成本，玻璃透镜易于加工，塑料非球面透镜可以较好的矫正像差，镜头具备较高的成像性能，而且镜头具备总光焦度为正的变倍透镜组与总光焦度为负的补偿透镜组，通过改变变倍透镜组和补偿透镜组的间隔可以实现变焦的功能，焦距变焦比大于或等于2.7，通过合理搭配塑料非球面镜片的材质，使得镜头可以在-40℃～80℃的环境下使用不跑焦，视场角变化范围广，视场角变化范围为42°以下到152°以上，也可以达到可见光与红外光共焦且成像清晰度、分辨率均在4百万以上的效果。图21所示为本发明实施例提供的又一种变焦镜头广角端的结构示意图，图22所示为图21提供的变焦镜头长焦端的结构示意图。表9所示为图21所示的变焦镜头的一种焦距关系设计值，该镜头的变焦比可达2.8，支持光圈F＝1.8～3.2，视场角为42°～151°。表9变焦镜头各焦距关系的设计值Ff'Bf'-1.0f2Ff'1.4f3Ff'-2.4f5Bf'1.4f6Bf'-1.1f5f6-1.3视场角151-42FNo1.8-3.2变焦比2.8表10所示为该变焦镜头的各透镜一种参数设计值：表10变焦镜头各透镜的一种设计值其中，面序号1表示第一透镜101靠近物方的前表面，依次类推，8表示光阑与第四透镜201之间的虚拟平面；R表示球面半径，正表示球面中心靠近像面一侧，负表示球面中心靠近物面一侧；D表示当前表面到下一个表面的在光轴上距离；nd表示透镜的折射率；k表示非球面的圆锥系数。表11表示表10中可变间距的数值：表11表10中可变间距值广角长焦可变间距113.51.8可变间距2-0.1-6.4可变间距36.612.9表12表示上述实施例中各非球面的偶次项系数：表12各非球面参数面序号a1a2a3a4a5a6a7a830-2.514E-04-5.106E-062.599E-07-2.583E-10-8.320E-117.982E-130401.413E-03-5.235E-051.465E-06-7.821E-09-6.614E-11-1.691E-120505.941E-04-2.371E-054.320E-07-3.012E-09-4.049E-11-1.356E-12060-6.491E-053.986E-06-8.007E-072.950E-09-1.188E-101.877E-120110-8.017E-04-2.198E-051.168E-07-1.391E-09-3.642E-092.186E-100120-9.569E-043.894E-05-1.243E-068.725E-084.187E-09-1.239E-1001301.880E-03-1.692E-051.581E-06-1.121E-07-8.909E-097.123E-1001405.747E-041.436E-043.558E-066.794E-07-9.120E-09-7.192E-090150-6.072E-042.231E-051.403E-054.175E-07-4.900E-08-4.848E-090160-1.077E-03-2.130E-053.128E-06-3.611E-073.573E-09-6.475E-100其中，面序号3、5、11、13、15分别对应第二透镜102、第三透镜103、第五透镜202、第六透镜203以及第七透镜204靠近物面的前表面，面序号4、6、12、14、16分别对应第二透镜102、第三透镜103、第五透镜202、第六透镜203以及第七透镜204靠近像面的后表面，-2.514E-04表示-2.514×10-4。图23所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端可见光的MTF曲线示意图，图24所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端红外光的MTF曲线示意图，图25所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端在-40℃时可见光的MTF曲线示意图，图26所示为本发明实施例提供的变焦镜头广角端在80℃时可见光的MTF曲线示意图，图27所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端可见光的MTF曲线示意图，图28所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端红外光的MTF曲线示意图，图29所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端在-40℃时可见光的MTF曲线示意图，图30所示为本发明实施例提供的变焦镜头长焦端在80℃时可见光的MTF曲线示意图。本实施例提供的变焦镜头，采用少量玻璃透镜与多数塑料非球面透镜混合的光学结构，有效地降低了镜头的成本，玻璃透镜易于加工，塑料非球面透镜可以较好的矫正像差，镜头具备较高的成像性能，而且镜头具备总光焦度为正的变倍透镜组与总光焦度为负的补偿透镜组，通过改变变倍透镜组和补偿透镜组的间隔可以实现变焦的功能，焦距变焦比大于或等于2.8，通过合理搭配塑料非球面镜片的材质，使得镜头可以在-40℃～80℃的环境下使用不跑焦，视场角变化范围广，视场角变化范围为42°以下到151°以上，也可以达到可见光与红外光共焦且成像清晰度、分辨率均在4百万以上的效果。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

权利要求：1.一种变焦镜头，其特征在于，包括沿光轴从物方到像方排列的负光焦度的补偿透镜组和正光焦度的变倍透镜组，所述补偿透镜组与所述变倍透镜组在变焦时沿所述光轴往复移动；所述补偿透镜组包括从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜以及正光焦度的第三透镜；所述变倍透镜组包括从物方到像方依次排列的正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜；所述补偿透镜组的焦距与所述变倍透镜组的焦距满足如下关系式：-1.1Ff'Bf'-0.8；所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜的焦距与所述补偿透镜组的焦距以及所述变倍透镜组的焦距满足如下关系式：1.2f2Ff'1.7；-2.5f3Ff'-2.1；1.2f5Bf'1.5；-1.2f6Bf'-0.9；-1.4f5f6-1.1；其中，f2、f3、f5和f6分别表示所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的焦距，Ff'表示所述补偿透镜组的焦距，Bf'表示所述变倍透镜组的焦距。2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜为凸凹透镜、平凹透镜或双凹透镜中的一种；所述第二透镜为双凹透镜；所述第三透镜为凸凹透镜、凸平透镜或双凸透镜中的一种。3.根据权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜通过透镜边缘直接承靠或使用隔圈承靠，所述第二透镜和所述第三透镜通过透镜边缘直接承靠或使用隔圈承靠。4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜为凸平透镜、双凸透镜或凸凹透镜中的一种；所述第五透镜为凸平透镜、双凸透镜或凸凹透镜中的一种；所述第六透镜为双凹透镜；所述第七透镜为凸凹透镜、凸平透镜、双凸透镜或凹凸透镜中的一种。5.根据权利要求4所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜至所述第七透镜中相邻两个透镜边缘直接承靠或使用间隔圈承靠。6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，还包括光阑，设置于所述第三透镜与所述第四透镜之间。7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第四透镜均为玻璃透镜，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为塑料透镜。8.根据权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜为玻璃球面透镜或玻璃非球面透镜，所述第四透镜为玻璃球面透镜或玻璃非球面透镜。9.根据权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为塑料非球面透镜。10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头的变焦比大于或等于2.7。

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