一种变焦镜头和成像装置的制作方法

1.本发明涉及光学领域，具体为一种变焦镜头和成像装置。


背景技术：

2.随着成像光学领域的研究不断深入，线上办公会议的需求在不断增加，随着国内外市场需求提高，视频会议镜头在镜头倍率的要求上的提升尤为明显。
3.在新兴的视频会议镜头中，在不改变拍摄物距的条件下，大倍率变焦镜头可以在单镜头上实现焦距十几倍的变倍过程，焦距变化导致相同靶面下视场角的变化，从而得到成像画面大小的变化。
4.在广角端时，变焦镜头可以拍摄相对广角的画面来获取更多的环境信息，而需要对画面某些部分进行放大观察时，则可以调整至长焦端来获取细节信息。
5.目前，现有的变焦镜头在变焦镜头在变焦过程中，由于移动群组的移动距离较大，增大了变焦镜头的体积，且变焦镜头的边沿位置的色差与慧差较低，降低了变焦镜头的成像质量。


技术实现要素：

6.本发明将解决现有的技术问题，提供一种变焦镜头和成像装置，实现了变焦镜头中等倍率变焦的状态下，变焦镜头有较小的光圈数，同时减低了变焦镜头光圈数的变化程度，继而减小了变焦镜头内移动群组的移动距离，减小了变焦镜头的体积，增加了变焦镜头的边沿位置的色差与慧差，提高了变焦镜头的成像质量。
7.本发明提供的技术方案如下：
8.一种变焦镜头，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：
9.正光焦度的第一透镜群，负光焦度的第二透镜群，光阑，正光焦度的第三透镜群，负光焦度的第四透镜群和正光焦度的第五透镜群；
10.所述第二透镜群和所述第四透镜群沿所述变焦镜头的主光轴移动；
11.10＜ft/fw＜15；
12.1.5＜fno＜3.5；
13.其中，ft为所述变焦镜头望远状态的焦距，fw为所述变焦镜头广角状态的焦距，fno为所述变焦镜头的光圈数。
14.本技术方案中，通过上述参数的限定，实现了变焦镜头中等倍率变焦的状态下，变焦镜头有较小的光圈数，同时减低了变焦镜头光圈数的变化程度，继而减小了变焦镜头内移动群组的移动距离，减小了变焦镜头的体积，增加了变焦镜头的边沿位置的色差与慧差，提高了变焦镜头的成像质量。
15.优选地，所述第一透镜群从物面侧到像面侧依次包括：
16.负光焦度的第一透镜，负光焦度的第二透镜，正光焦度的第三透镜，正光焦度的第四透镜和正光焦度的第五透镜，其中，第二透镜和第三透镜胶合。
17.优选地，所述第二透镜群从物面侧到像面侧依次包括：
18.负光焦度的第六透镜，负光焦度的第七透镜，正光焦度的第八透镜和负光焦度的第九透镜。
19.优选地，所述第五透镜群的透镜数量小于所述第三透镜群的透镜数量。
20.本技术方案中，通过第三透镜群与第五透镜群透镜数量的限定，实现了变焦镜头内透镜群光焦度的合理分配，继而减小了第二透镜群与第四透镜群的移动距离，以及各个透镜群的光学总长，实现了变焦镜头的小型化。
21.优选地，所述第三透镜群从物面侧到像面侧依次包括：
22.正光焦度的第十透镜，正光焦度的第十一透镜，负光焦度的第十二透镜和正光焦度的第十三透镜。
23.优选地，所述第五透镜群从物面侧到像面侧依次包括：
24.正光焦度的第十五透镜和正光焦度的第十六透镜。
25.优选地，所述第十六透镜的两侧曲面均向物面侧弯曲。
26.本技术方案中，通过最后一枚透镜曲面方向的限定，减小了传感器上像高的距离，继而减小了所需要匹配的传感器的尺寸，进一步实现了变焦镜头的小型化。
27.优选地，所述第十六透镜满足以下条件式：
28.|(r161+r162)/(r161
‑
r162)|＜2；
29.其中，r161为第十六透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，r162为第十六透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。
30.本技术方案中，通过第十六透镜两侧曲面曲率半径的限定，减小了第十六透镜光焦度过大或过小的可能，同时还能够减小变焦镜头的色差与像差，增加变焦镜头的成像质量。
31.优选地，所述第一透镜群、所述第三透镜群和所述第五透镜群内至多存在一枚非球面透镜。
32.本技术方案中，通过非球面透镜的设置，减少了变焦镜头中球面透镜的使用数量，简化了变焦镜头的结构，实现了变焦镜头的小型化。
33.优选地，所述非球面透镜设置于所述第三透镜群靠近物面侧的一端。
34.本技术方案中，通过非球面透镜位置的限定，在实现小型化的变焦镜头的同时，还能够进一步优化变焦镜头光阑后部光线的色差与像差，增加了变焦镜头的成像质量。
35.优选地，所述变焦镜头满足以下条件式：
36.0.25＜s4/s2＜0.7；
37.其中，s4为所述第四透镜群的移动距离，s2为所述第二透镜群的移动距离。
38.本技术方案中，通过第二透镜群和第四透镜群移动距离的限定，便于各个透镜群光焦度的设置，减小了第二透镜群和第四透镜群的移动距离，继而实现了变焦镜头的小型化。
39.优选地，所述变焦镜头满足以下条件式：
40.ttl＜100mm；
41.φg1/ttl＞0.35；
42.其中，ttl为所述变焦镜头的光学总长，φg1为所述第一透镜群的外径。
43.本技术方案中，通过上述参数的限定，在变焦镜头体积较小的情况下，增大第一透镜群的外径，继而增大了变焦镜头的视场角，实现了变焦镜头成像质量的提高。
44.优选地，所述第二透镜群内至少设有一枚非球面透镜；
45.和/或
46.所述第四透镜群内至少设有一枚非球面透镜。
47.本技术方案中，通过非球面透镜的设置，减少了变焦镜头中球面透镜的使用数量，简化了变焦镜头的结构，实现了变焦镜头的小型化。
48.本发明的目的之一还在于提供一种成像装置，包括：变焦镜头；及成像元件，被配置为接收由所述变焦镜头形成的图像。
49.与现有技术相比，本发明提供的一种变焦镜头和成像装置具有以下有益效果：
附图说明
50.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种变焦镜头和成像装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
51.图1是本发明一种变焦镜头的结构示意图；
52.图2是本发明一种变焦镜头望远状态的像差图；
53.图3是本发明一种变焦镜头广角状态的像差图；
54.图4是本发明一种变焦镜头望远状态的慧差图一；
55.图5是本发明一种变焦镜头望远状态的慧差图二；
56.图6是本发明一种变焦镜头广角状态的慧差图一；
57.图7是本发明一种变焦镜头广角状态的慧差图二；
58.图8是本发明另一种变焦镜头的结构示意图；
59.图9是本发明另一种变焦镜头望远状态的像差图；
60.图10是本发明另一种变焦镜头广角状态的像差图；
61.图11是本发明另一种变焦镜头望远状态的慧差图一；
62.图12是本发明另一种变焦镜头望远状态的慧差图二；
63.图13是本发明另一种变焦镜头广角状态的慧差图一；
64.图14是本发明另一种变焦镜头广角状态的慧差图二。
65.附图标号说明：g1、第一透镜群；g2、第二透镜群；g3、第三透镜群；g4、第四透镜群；g5、第五透镜群；g6、辅助组件；l1、第一透镜；l2、第二透镜；l3、第三透镜；l4、第四透镜；l5、第五透镜；l6、第六透镜；l7、第七透镜；l8、第八透镜；l9、第九透镜；l10、第十透镜；l11、第十一透镜；l12、第十二透镜；l13、第十三透镜；l14、第十四透镜；l15、第十五透镜；l16、第十六透镜；sto、光阑；cg、保护玻璃。
具体实施方式
66.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
67.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
68.实施例1
69.一种变焦镜头，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：
70.正光焦度的第一透镜群g1，负光焦度的第二透镜群g2，光阑sto，正光焦度的第三透镜群g3，负光焦度的第四透镜群g4和正光焦度的第五透镜群g5；
71.所述第二透镜群g2和所述第四透镜群g4沿所述变焦镜头的主光轴移动；
72.10＜ft/fw＜15；
73.1.5＜fno＜3.5；
74.其中，ft为所述变焦镜头望远状态的焦距，fw为所述变焦镜头广角状态的焦距，fno为所述变焦镜头的光圈数。
75.本实施例中，通过上述参数的限定，实现了变焦镜头中等倍率变焦的状态下，变焦镜头有较小的光圈数，同时减低了变焦镜头光圈数的变化程度，继而减小了变焦镜头内移动群组的移动距离，减小了变焦镜头的体积，增加了变焦镜头的边沿位置的色差与慧差，提高了变焦镜头的成像质量。
76.所述第一透镜群g1从物面侧到像面侧依次包括：
77.负光焦度的第一透镜l1，负光焦度的第二透镜l2，正光焦度的第三透镜l3，正光焦度的第四透镜l4和正光焦度的第五透镜l5，其中，第二透镜l2和第三透镜l3胶合。
78.所述第二透镜群g2从物面侧到像面侧依次包括：
79.负光焦度的第六透镜l6，负光焦度的第七透镜l7，正光焦度的第八透镜l8和负光焦度的第九透镜l9。
80.所述第五透镜群g5的透镜数量小于所述第三透镜群g3的透镜数量。
81.通过第三透镜群g3与第五透镜群g5透镜数量的限定，实现了变焦镜头内透镜群光焦度的合理分配，继而减小了第二透镜群g2与第四透镜群g4的移动距离，以及各个透镜群的光学总长，实现了变焦镜头的小型化。
82.所述第三透镜群g3从物面侧到像面侧依次包括：
83.正光焦度的第十透镜l10，正光焦度的第十一透镜l11，负光焦度的第十二透镜l12和正光焦度的第十三透镜l13。
84.所述第五透镜群g5从物面侧到像面侧依次包括：
85.正光焦度的第十五透镜l15和正光焦度的第十六透镜l16。
86.所述第十六透镜l16的两侧曲面均向物面侧弯曲。
87.通过最后一枚透镜曲面方向的限定，减小了传感器上像高的距离，继而减小了所需要匹配的传感器的尺寸，进一步实现了变焦镜头的小型化。
88.所述第十六透镜l16满足以下条件式：
89.|(r161+r162)/(r161
‑
r162)|＜2；
90.其中，r161为第十六透镜l16靠近物面侧曲面的曲率半径，r162为第十六透镜l16靠近像面侧曲面的曲率半径。
91.通过第十六透镜l16两侧曲面曲率半径的限定，减小了第十六透镜l16光焦度过大或过小的可能，同时还能够减小变焦镜头的色差与像差，增加变焦镜头的成像质量。
92.所述第一透镜群g1、所述第三透镜群g3和所述第五透镜群g5内至多存在一枚非球面透镜。
93.通过非球面透镜的设置，减少了变焦镜头中球面透镜的使用数量，简化了变焦镜头的结构，实现了变焦镜头的小型化。
94.所述非球面透镜设置于所述第三透镜群g3靠近物面侧的一端。
95.通过非球面透镜位置的限定，在实现小型化的变焦镜头的同时，还能够进一步优化变焦镜头光阑sto后部光线的色差与像差，增加了变焦镜头的成像质量。
96.所述变焦镜头满足以下条件式：
97.0.25＜s4/s2＜0.7；
98.其中，s4为所述第四透镜群g4的移动距离，s2为所述第二透镜群g2的移动距离。
99.本实施例中，通过第二透镜群g2和第四透镜群g4移动距离的限定，便于各个透镜群光焦度的设置，减小了第二透镜群g2和第四透镜群g4的移动距离，继而实现了变焦镜头的小型化。
100.所述变焦镜头满足以下条件式：
101.ttl＜100mm；
102.φg1/ttl＞0.35；
103.其中，ttl为所述变焦镜头的光学总长，φg1为所述第一透镜群g1的外径。
104.通过上述参数的限定，在变焦镜头体积较小的情况下，增大第一透镜群g1的外径，继而增大了变焦镜头的视场角，实现了变焦镜头成像质量的提高。
105.所述第二透镜群g2内至少设有一枚非球面透镜；
106.和/或
107.所述第四透镜群g4内至少设有一枚非球面透镜。
108.通过非球面透镜的设置，减少了变焦镜头中球面透镜的使用数量，简化了变焦镜头的结构，实现了变焦镜头的小型化。
109.实施例2
110.一种变焦镜头，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：
111.正光焦度的第一透镜群g1，负光焦度的第二透镜群g2，光阑sto，正光焦度的第三透镜群g3，负光焦度的第四透镜群g4、正光焦度的第五透镜群g5和辅助组件g6。
112.所述第一透镜群g1从物面侧到像面侧依次包括：
113.负光焦度的第一透镜l1，负光焦度的第二透镜l2，正光焦度的第三透镜l3，正光焦度的第四透镜l4和正光焦度的第五透镜l5，其中，第二透镜l2和第三透镜l3胶合。
114.所述第二透镜群g2从物面侧到像面侧依次包括：
115.负光焦度的第六透镜l6，负光焦度的第七透镜l7，正光焦度的第八透镜l8和负光焦度的第九透镜l9。
116.所述第三透镜群g3从物面侧到像面侧依次包括：
117.正光焦度的第十透镜l10，正光焦度的第十一透镜l11，负光焦度的第十二透镜l12和正光焦度的第十三透镜l13。
118.所述第四透镜群g4为一枚负光焦度的第十四透镜l14。
119.所述第五透镜群g5从物面侧到像面侧依次包括：
120.正光焦度的第十五透镜l15和正光焦度的第十六透镜l16。
121.辅助组件g6为一枚保护玻璃cg。
122.将本实施例的变焦镜头的基本透镜数据示于表1中，将表1中的可变参数示于表2，将非球面系数示于表3中。
123.在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
124.在表2中，wide栏表示变焦镜头处于广角端状态时，各个可变参数的具体数值，tele栏表示变焦镜头处于望远端状态时，各个可变参数的具体数值。
125.在表3中，k为圆锥系数，e为科学计数号，例如e
‑
005表示10
‑
5。
126.【表1】
127.[0128][0129]
【表2】
[0130] wideteled10.5027.03d227.631.10d30.6017.17d417.330.76
[0131]
【表3】
[0132][0133]
本实施例中，ft＝57.5mm，fw＝3.96mm，ft/fw＝14.52，fno＝1.8
‑
3，ttl＝94.87mm；
[0134]
其中，ft为所述变焦镜头望远状态的焦距，fw为所述变焦镜头广角状态的焦距，fno为所述变焦镜头的光圈数。
[0135]
r161＝10.6mm，r162＝34.05mm；
[0136]
|(r161+r162)/(r161
‑
r162)|＝1.9；
[0137]
其中，r161为第十六透镜l16靠近物面侧曲面的曲率半径，r162为第十六透镜l16靠近像面侧曲面的曲率半径。
[0138]
s4＝16.57mm，s2＝26.53mm；
[0139]
s4/s2＝0.62；
[0140]
其中，s4为所述第四透镜群g4的移动距离，s2为所述第二透镜群g2的移动距离。
[0141]
hfovw＞72.5
°
；
[0142]
hfovt＞5.4
°
；
[0143]
其中，hfovw为变焦镜头在广角状态下的视场角，hfovt为变焦镜头在望远状态下的视场角。
[0144]
φg1＝37.65mm，φg1/ttl＝0.397；
[0145]
其中，φg1为所述第一透镜群g1的外径。
[0146]
实施例3
[0147]
一种变焦镜头，所述变焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：
[0148]
正光焦度的第一透镜群g1，负光焦度的第二透镜群g2，光阑sto，正光焦度的第三
透镜群g3，负光焦度的第四透镜群g4、正光焦度的第五透镜群g5和辅助组件g6。
[0149]
所述第一透镜群g1从物面侧到像面侧依次包括：
[0150]
负光焦度的第一透镜l1，负光焦度的第二透镜l2，正光焦度的第三透镜l3，正光焦度的第四透镜l4和正光焦度的第五透镜l5，其中，第二透镜l2和第三透镜l3胶合。
[0151]
所述第二透镜群g2从物面侧到像面侧依次包括：
[0152]
负光焦度的第六透镜l6，负光焦度的第七透镜l7，正光焦度的第八透镜l8和负光焦度的第九透镜l9。
[0153]
所述第三透镜群g3从物面侧到像面侧依次包括：
[0154]
正光焦度的第十透镜l10，正光焦度的第十一透镜l11，负光焦度的第十二透镜l12和正光焦度的第十三透镜l13。
[0155]
所述第四透镜群g4为一枚负光焦度的第十四透镜l14。
[0156]
所述第五透镜群g5从物面侧到像面侧依次包括：
[0157]
正光焦度的第十五透镜l15和正光焦度的第十六透镜l16。
[0158]
辅助组件g6为一枚保护玻璃cg。
[0159]
将本实施例的变焦镜头的基本透镜数据示于表4中，将表4中的可变参数示于表5，将非球面系数示于表6中。
[0160]
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
[0161]
在表5中，wide栏表示变焦镜头处于广角端状态时，各个可变参数的具体数值，tele栏表示变焦镜头处于望远端状态时，各个可变参数的具体数值。
[0162]
在表6中，k为圆锥系数，e为科学计数号，例如e
‑
005表示10
‑
5。
[0163]
【表4】
[0164]
[0165][0166]
【表5】
[0167] wideteled10.5527.11d227.861.30d38.150.10d40.278.32
[0168]
【表6】
[0169][0170]
本实施例中，ft＝57.5mm，fw＝3.98mm，ft/fw＝14.45，fno＝2
‑
3.1，ttl＝86.4mm；
[0171]
其中，ft为所述变焦镜头望远状态的焦距，fw为所述变焦镜头广角状态的焦距，fno为所述变焦镜头的光圈数。
[0172]
r161＝10.82mm，r162＝∞；
[0173]
|(r161+r162)/(r161
‑
r162)|＝1；
[0174]
其中，r161为第十六透镜l16靠近物面侧曲面的曲率半径，r162为第十六透镜l16靠近像面侧曲面的曲率半径。
[0175]
s4＝8.05mm，s2＝26.56mm；
[0176]
s4/s2＝0.3；
[0177]
其中，s4为所述第四透镜群g4的移动距离，s2为所述第二透镜群g2的移动距离。
[0178]
hfovw＞72.5
°
；
[0179]
hfovt＞5.4
°
；
[0180]
其中，hfovw为变焦镜头在广角状态下的视场角，hfovt为变焦镜头在望远状态下的视场角。
[0181]
φg1＝33.7mm，φg1/ttl＝0.39；
[0182]
其中，φg1为所述第一透镜群g1的外径。
[0183]
实施例4
[0184]
一种成像装置，如图1至图14所示，包括：如上述任意一种实施例所描述的变焦镜头，及成像元件，被配置为接收由变焦镜头形成的图像。
[0185]
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。