一种变焦镜头的制作方法

本发明实施例涉及镜头技术，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，一款产品只能应用于特定场景，导致在许多场景下定焦镜头无法满足使用要求。变焦镜头由于焦距连续可变，在一定范围内视场角也是连续可变的，可适应更多种的应用场景，因而包括变焦镜头的变焦一体机在智慧交通、人脸识别等安防领域拥有广泛的应用。由于变焦镜头的尺寸直接影响整个摄像头的体积。对于安装空间有限，或者要求隐蔽的场合，小尺寸的安防变焦镜头拥有广泛的需求。目前的变焦一体机普遍在全长50mm以上，无法做到较小的体积。想要缩小镜头尺寸，面临着像差难以校正、成像靶面难以做大的难点。技术实现要素：本发明实施例提供一种变焦镜头，该变焦镜头可以在光学全长小于或等于33mm的前提下，获得等效焦距段为2.8mm-6mm，匹配1/2.7英寸靶面，具备成像质量高、光圈大以及日夜共焦的效果。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依次排列的调焦镜组、光阑和变倍镜组，所述调焦镜组和所述变倍镜组在变焦时沿所述光轴往复移动；所述调焦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、负光焦度的第八透镜以及正光焦度的第九透镜；其中，所述第一透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜均为球面透镜，所述第七透镜和所述第八透镜构成胶合透镜；所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第九透镜均为非球面透镜。可选的，所述变焦镜头满足：-2.2<f1/f4<-1.6；-1.6<f2/f4<-1.2；0.8<f3/f4<1.2；0.4<f5/f4<0.6；-0.8<f6/f4<-0.6；0.58<fj/f4<0.78；0.6<f9/f4<0.9；其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6和f9分别表示所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第九透镜的光焦度，fj表示所述第七透镜和所述第八透镜的组合光焦度。可选的，所述第七透镜的光焦度和所述第八透镜的光焦度满足：-1.35<f7/f8<-1.15；所述第三透镜满足：n3>1.6，v3<30；所述第四透镜满足：n4<1.6，v4>75；所述第七透镜满足：n7<1.65，v7>60；其中，f7和f8分别表示所述第七透镜和所述第八透镜的光焦度，n3和v3分别表示所述第三透镜的折射率和阿贝数，n4和v4分别表示所述第四透镜的折射率和阿贝数，n7和v7分别表示所述第七透镜的折射率和阿贝数。可选的，所述变焦镜头满足：-2.8<fa/f4<-2.2；1.7<fb/f4<2.1；0.2<f4/fw<0.3；0.3<f4/ft<0.55；其中，fa表示所述调焦镜组的光焦度，fb表示所述变倍镜组的光焦度，fw表示所述变焦镜头在广角端的光焦度，ft表示所述变焦镜头在长焦端的光焦度，f4表示所述第四透镜的光焦度。可选的，所述变焦镜头满足：bflw/ttlw>0.18；d1/ttlw<0.42；其中，bflw表示所述变焦镜头在广角端从所述第九透镜像方一侧表面到像面的距离，ttlw表示所述变焦镜头在广角端从所述第一透镜物方一侧表面到像面的距离，d1表示所述第一透镜的最大通光口径。可选的，所述变焦镜头的像面高度ih＝3.3mm时，视场角满足：70°<fovw/2<80°。可选的，所述第一透镜、所述第四透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜均为玻璃透镜，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第九透镜均为塑料透镜。可选的，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。可选的，所述第四透镜为双凸透镜，第五透镜为凹凸透镜、平凸透镜或双凸透镜中的一种，所述第七透镜为双凸透镜，所述第八透镜为双凹透镜、凹凸透镜或凹平透镜中的一种，所述第九透镜为凸凹透镜。可选的，所述变焦镜头的光学总长小于或等于33mm。本发明实施例提供的变焦镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的调焦镜组、光阑和变倍镜组，调焦镜组和变倍镜组在变焦时沿光轴往复移动；调焦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；变倍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、负光焦度的第八透镜以及正光焦度的第九透镜；其中，第一透镜、第七透镜以及第八透镜均为球面透镜，第七透镜和第八透镜构成胶合透镜；第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第九透镜均为非球面透镜。通过调焦镜组和变倍镜组在变焦时沿光轴往复移动来改变两个镜组之间的间隔实现变焦，其中调焦镜组起到调焦作用，变倍镜组起到变倍作用，其等效焦距为2.8mm-6mm；通过合理设计各透镜的结构以及光焦度搭配关系，使得变焦镜头匹配1/2.7英寸靶面，且具有成像质量高、光圈大以及日夜共焦的效果。附图说明图1是本发明实施例提供的一种变焦镜头的结构示意图；图2是本发明实施例提供的第一种变焦镜头的结构示意图；图3是本发明实施例提供的第一种变焦镜头在常温条件下广角端的调制传递函数mtf曲线示意图；图4是本发明实施例提供的第一种变焦镜头在广角端的位置色差曲线示意图；图5是本发明实施例提供的第一种变焦镜头在长焦端的mtf曲线示意图；图6是本发明实施例提供的第一种变焦镜头在长焦端的位置色差曲线示意图；图7是本发明实施例提供的第二种变焦镜头的结构示意图；图8是本发明实施例提供的第二种变焦镜头在常温条件下广角端的mtf曲线示意图；图9是本发明实施例提供的第二种变焦镜头在广角端的位置色差曲线示意图；图10是本发明实施例提供的第二种变焦镜头在长焦端的mtf曲线示意图；图11是本发明实施例提供的第二种变焦镜头在长焦端的位置色差曲线示意图；图12是本发明实施例提供的第三种变焦镜头的结构示意图；图13是本发明实施例提供的第三种变焦镜头在常温条件下广角端的mtf曲线示意图；图14是本发明实施例提供的第三种变焦镜头在广角端的位置色差曲线示意图；图15是本发明实施例提供的第三种变焦镜头在长焦端的mtf曲线示意图；图16是本发明实施例提供的第三种变焦镜头在长焦端的位置色差曲线示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。图1所示为本发明实施例提供的一种变焦镜头的结构示意图。参考图1，本发明实施例提供的变焦镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的调焦镜组10、光阑30和变倍镜组20，调焦镜组10和变倍镜组20在变焦时沿光轴往复移动；调焦镜组10包括从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜101、负光焦度的第二透镜102以及正光焦度的第三透镜103；变倍镜组20包括从物方到像方依次排列的正光焦度的第四透镜201、正光焦度的第五透镜202、负光焦度的第六透镜203、正光焦度的第七透镜204、负光焦度的第八透镜205以及正光焦度的第九透镜206；其中，第一透镜101、第七透镜204以及第八透镜205均为球面透镜，第七透镜204和第八透镜205构成胶合透镜；第二透镜102、第三透镜103、第四透镜201、第五透镜202、第六透镜203以及第九透镜206均为非球面透镜。可以理解的是，光焦度为焦距的倒数，表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。在本实施例中，可以将调焦镜组10、光阑30和变倍镜组20设置于一个镜筒(图1中未示出)内，调焦镜组10用于实现镜头焦距变化，变倍镜组20用于起到变倍作用，通过调焦镜组10和变倍镜组20组合移动实现变焦功能，通过设置各透镜的球面和非球面的匹配关系消除各种像差，通过胶合透镜消除色差，达到成像清晰的效果，通过设置各透镜的光焦度关系，可以在光学全长小于或等于33mm的前提下，获得等效焦距段为2.8mm-6mm，匹配1/2.7英寸靶面，具备成像质量高、光圈大以及日夜共焦的效果。本实施例中，非球面透镜面型满足公式：其中，z表示非球面沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，表示面型中心的曲率半径，k表示圆锥系数，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8表示高次非球面系数。本实施例的技术方案，通过调焦镜组和变倍镜组在变焦时沿光轴往复移动来改变两个镜组之间的间隔实现变焦，其中调焦镜组起到调焦作用，变倍镜组起到变倍作用，其等效焦距为2.8mm-6mm；通过合理设计各透镜的结构以及光焦度搭配关系，使得变焦镜头匹配1/2.7英寸靶面，且具有成像质量高、光圈大以及日夜共焦的效果。在上述技术方案的基础上，可选的，变焦镜头满足：-2.2<f1/f4<-1.6；-1.6<f2/f4<-1.2；0.8<f3/f4<1.2；0.4<f5/f4<0.6；-0.8<f6/f4<-0.6；0.58<fj/f4<0.78；0.6<f9/f4<0.9；其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6和f9分别表示第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜201、第五透镜202、第六透镜203和第九透镜206的光焦度，fj表示第七透镜204和第八透镜205的组合光焦度。其中，光焦度为焦距的倒数，本实施例中，透镜的焦距、光焦度、折射率、阿贝数等参数均对于587.56nm的波长确定。第四透镜201为镜头聚光成像的主要部件，设计为正光焦度的汇聚透镜，其他透镜为配合校正光线传输过程中的球差、慧差、场曲、象散等像差，第一透镜101和第二透镜102均为负光焦度透镜，且第一透镜101的通光孔径较大，以利于接收外界光线，保证镜头的视场角；第三透镜103为正光焦度透镜，用于校正前两片透镜的球差；第一透镜101至第三透镜103组合形成调焦镜组，用于实现镜头焦距变化；第七透镜204和第八透镜205构成胶合透镜，用于校正色差；通过设置各透镜的光焦度满足各光焦度的比例要求，以达到可见光成像清晰的效果。可选的，第七透镜204的光焦度和第八透镜205的光焦度满足：-1.35<f7/f8<-1.15；第三透镜103满足：n3>1.6，v3<30；第四透镜201满足：n4<1.6，v4>75；第七透镜204满足：n7<1.65，v7>60；其中，f7和f8分别表示第七透镜204和第八透镜205的光焦度，n3和v3分别表示第三透镜103的折射率和阿贝数，n4和v4分别表示第四透镜201的折射率和阿贝数，n7和v7分别表示第七透镜204的折射率和阿贝数。可以理解的是，第七透镜204和第八透镜205为正负光焦度的双胶合透镜，设置-1.35<f7/f8<-1.15，可以有效校正倍率色差，通过设置第三透镜103、第四透镜201、第七透镜204的折射率和阿贝数满足n3>1.6，v3<30，n4<1.6，v4>75，n7<1.65，v7>60，可以有效提高镜头日夜共焦能力，保证夜间红外成像效果。可选的，为了保证变焦镜头达到合适的变焦倍率，变焦镜头满足：-2.8<fa/f4<-2.2；1.7<fb/f4<2.1；0.2<f4/fw<0.3；0.3<f4/ft<0.55；其中，fa表示调焦镜组10的光焦度，fb表示变倍镜组20的光焦度，fw表示变焦镜头在广角端的光焦度，ft表示变焦镜头在长焦端的光焦度，f4表示第四透镜201的光焦度。可选的，为了避免变焦镜头在安装时与底座和外壳干涉，变焦镜头满足：bflw/ttlw>0.18；d1/ttlw<0.42；其中，bflw表示变焦镜头在广角端从第九透镜206像方一侧表面到像面的距离，ttlw表示变焦镜头在广角端从第一透镜101物方一侧表面到像面的距离，d1表示第一透镜101的最大通光口径。可选的，变焦镜头的像面高度ih＝3.3mm时，视场角满足：70°<fovw/2<80°。可选的，第一透镜101、第四透镜201、第七透镜204以及第八透镜205均为玻璃透镜，第二透镜102、第三透镜103、第五透镜202、第六透镜203以及第九透镜206均为塑料透镜。其中，第一透镜101、第七透镜204以及第八透镜205均为玻璃球面透镜，玻璃球面透镜易于加工，有助于降低变焦镜头的成本；第四透镜201为核心部件，采用非球面透镜，有助于校正像差；第二透镜102、第三透镜103、第五透镜202、第六透镜203以及第九透镜206均为塑料非球面透镜，可以保证成本较低的同时尽可能提高成像质量。可选的，第一透镜101为凸凹透镜、平凹透镜或双凹透镜中的一种，第二透镜102为双凹透镜，第三透镜103为凸凹透镜、凸平透镜或双凸透镜中的一种。可选的，第四透镜201为双凸透镜，第五透镜202为凹凸透镜、平凸透镜或双凸透镜中的一种，第七透镜204为双凸透镜，第八透镜205为双凹透镜、凹凸透镜或凹平透镜中的一种，第九透镜206为凸凹透镜。可以理解的是，上述各透镜形状仅是示意性的，具体实施时可以各透镜的形状可以根据实际情况设计。可选的，具体实施时，各镜片直接可以通过麦拉片或者隔圈间隔承靠。示例性的，图2所示为本发明实施例提供的第一种变焦镜头的结构示意图，表1所示为第一种变焦镜头的参数设计值：表1第一种变焦镜头的一种参数设计值实例1下限上限f1/f4-2.05-2.20-1.60f2/f4-1.50-1.60-1.20f3/f41.050.801.20f5/f40.550.400.60f6/f4-0.71-0.80-0.60f7/f8-1.25-1.35-1.15f9/f40.800.600.90fj/f40.750.580.78fa/f4-2.63-2.80-2.20fb/f41.831.702.10f4/fw0.240.200.30f4/ft0.410.300.55n31.66131.6v320.430n41.45861.6v490.275n71.59281.65v768.460bflw/ttlw0.2030.18d1/ttlw0.3700.42表2所示为第一种变焦镜头的各透镜具体参数设计值：表2第一种变焦镜头的各透镜参数设计值其中，面序号1表示第一透镜101的前表面(靠近物方一侧的表面)，面序号2表示第一透镜101的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推，其中，面序号15为第七透镜204与第八透镜205的胶合面；面序号19和20分别表示镜头保护玻璃的前表面和后表面。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值表示该表面弯向像面一侧，负值表示该表面弯向物面一侧，其中“inf”表示该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，阿贝数表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。表3所示为表2中变焦间隔值：表3变焦间隔的一种设计值广角端长焦端变焦间隔15.9840.796变焦间隔24.0927.552表4所示为第一种变焦镜头中非球面面型参数：表4第一种定焦镜头中非球面系数的一种设计值其中，-3.476339e-06表示面序号3的a1系数为-3.476339×10-6。图3所示为本发明实施例提供的第一种变焦镜头在常温条件下广角端的调制传递函数mtf曲线示意图，由图3中mtf曲线可知该变焦镜头的像质达到了较高的水平。图4所示为本发明实施例提供的第一种变焦镜头在广角端的位置色差曲线示意图，由图4可知850nm波长的位置色差得到了较好的校正，镜头的日夜共焦功能达到了较好的水平。图5所示为本发明实施例提供的第一种变焦镜头在长焦端的mtf曲线示意图，由图5中mtf曲线可知该变焦镜头的像质达到了较高的水平。图6所示为本发明实施例提供的第一种变焦镜头在长焦端的位置色差曲线示意图，由图6可知850nm波长的位置色差得到了较好的校正，镜头的日夜共焦功能达到了较好的水平。示例性的，图7所示为本发明实施例提供的第二种变焦镜头的结构示意图，表5所示为第二种变焦镜头的参数设计值：表5第二种变焦镜头的一种参数设计值实例2下限上限f1/f4-1.78-2.20-1.60f2/f4-1.35-1.60-1.20f3/f40.920.801.20f5/f40.450.400.60f6/f4-0.65-0.80-0.60f7/f8-1.23-1.35-1.15f9/f40.710.600.90fj/f40.630.580.78fa/f4-2.36-2.80-2.20fb/f41.831.702.10f4/fw0.270.200.30f4/ft0.460.300.55n31.66141.6v320.430n41.49701.6v481.675n71.59281.65v768.360bflw/ttlw0.2540.18d1/ttlw0.3780.42表6所示为第二种变焦镜头的各透镜具体参数设计值：表6第二种变焦镜头的各透镜参数设计值其中，面序号1表示第一透镜101的前表面(靠近物方一侧的表面)，面序号2表示第一透镜101的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推，其中，面序号15为第七透镜204与第八透镜205的胶合面；面序号19和20分别表示镜头保护玻璃的前表面和后表面。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值表示该表面弯向像面一侧，负值表示该表面弯向物面一侧，其中“inf”表示该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，阿贝数表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。表7所示为表6中变焦间隔值：表6变焦间隔的一种设计值广角端长焦端变焦间隔15.8100.874变焦间隔24.0257.433表8所示为第二种变焦镜头中非球面面型参数：表8第二种定焦镜头中非球面系数的一种设计值其中，-5.129259e-06表示面序号3的a1系数为-5.129259×10-6。图8所示为本发明实施例提供的第二种变焦镜头在常温条件下广角端的mtf曲线示意图，由图8中mtf曲线可知该变焦镜头的像质达到了较高的水平。图9所示为本发明实施例提供的第二种变焦镜头在广角端的位置色差曲线示意图，由图9可知850nm波长的位置色差得到了较好的校正，镜头的日夜共焦功能达到了较好的水平。图10所示为本发明实施例提供的第二种变焦镜头在长焦端的mtf曲线示意图，由图10中mtf曲线可知该变焦镜头的像质达到了较高的水平。图11所示为本发明实施例提供的第二种变焦镜头在长焦端的位置色差曲线示意图，由图11可知850nm波长的位置色差得到了较好的校正，镜头的日夜共焦功能达到了较好的水平。示例性的，图12所示为本发明实施例提供的第三种变焦镜头的结构示意图，表9所示为第三种变焦镜头的参数设计值：表9第三种变焦镜头的一种参数设计值表10所示为第三种变焦镜头的各透镜具体参数设计值：表10第三种变焦镜头的各透镜参数设计值其中，面序号1表示第一透镜101的前表面(靠近物方一侧的表面)，面序号2表示第一透镜101的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推，其中，面序号15为第七透镜204与第八透镜205的胶合面；面序号19和20分别表示镜头保护玻璃的前表面和后表面。曲率半径表示透镜表面的弯曲程度，正值表示该表面弯向像面一侧，负值表示该表面弯向物面一侧，其中“inf”表示该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度表示当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，阿贝数表示当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性。表11所示为表10中变焦间隔值：表11变焦间隔的一种设计值广角端长焦端变焦间隔15.8810.827变焦间隔24.0477.463表12所示为第三种变焦镜头中非球面面型参数：表12第三种定焦镜头中非球面系数的一种设计值其中，2.569664e-05表示面序号3的a1系数为2.569664e-05×10-5。图13所示为本发明实施例提供的第三种变焦镜头在常温条件下广角端的mtf曲线示意图，由图13中mtf曲线可知该变焦镜头的像质达到了较高的水平。图14所示为本发明实施例提供的第三种变焦镜头在广角端的位置色差曲线示意图，由图14可知850nm波长的位置色差得到了较好的校正，镜头的日夜共焦功能达到了较好的水平。图15所示为本发明实施例提供的第三种变焦镜头在长焦端的mtf曲线示意图，由图15中mtf曲线可知该变焦镜头的像质达到了较高的水平。图16所示为本发明实施例提供的第三种变焦镜头在长焦端的位置色差曲线示意图，由图16可知850nm波长的位置色差得到了较好的校正，镜头的日夜共焦功能达到了较好的水平。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。当前第1页12