一种大像面大孔径广角玻塑混合变焦镜头及电子设备的制作方法

本发明涉及变焦镜头，尤其涉及一种大像面大孔径广角玻塑混合变焦镜头及电子设备。

背景技术：

1、变焦镜头(zoom lens)是一种可以调整焦距的镜头，允许用户在一定范围内改变视角和成像距离。这种镜头的设计使得用户无需更换镜头即可实现不同的拍摄效果。现有的变焦镜头存在如下至少一个缺点：

2、1)目前市面上广角二组元变焦镜头像面一般较小，像面一般小于1/1.8”

3、(9mm)

4、2)目前市面上即使有较大像面大于12.8mm的变焦镜头其尺寸一般也较大较长，长度甚至有达到100mm以上。

5、3)由于使用了全玻璃材质，镜头的重量和体积可能会相对较大。

6、4)全玻璃镜头的加工技术要求比较高，需要使用精密的制造设备和工

7、艺，因此制造成本相对较高。这可能导致全玻璃二组元变焦镜头的售价较高，不适合所有消费者。

8、5)目前市面上有些变焦镜头在高低温情况会出现失焦问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种大像面大孔径广角玻塑混合变焦镜头及电子设备。该镜头具备如下优点：

2、1.具有较大的像面，像面大于12.8mm(1/1.2”)，且具备一定的大孔径，短焦光圈达到1.5。

3、2.具有可见光435-656nm与近红外850nm光共焦，可见与夜视成像清晰且无明显紫边问题。

4、3.具备较大像面的同时，光学总长较短，光学总长54mm以内。

5、4.使用玻塑混合方案，相比同等数量的全玻璃方案，重量较轻。

6、5.使用玻塑混合方案，相比同等数量的全玻璃方案，成本较低。

7、6.使用玻塑混合方案，考虑系统的无热化设计，在高低温情况能够成像清晰。

8、根据本发明的一个方面，提供一种大像面大孔径广角玻塑混合变焦镜头，所述镜头由物侧至像侧依序为：负光焦度的补偿组及正光焦度的变倍组；

9、在从短焦向长焦的变焦期间，变倍组沿光轴向远离像面方向移动，补偿组沿光轴向靠近像面方向移动；其中，

10、短焦位置时变倍组与补偿组间隔最大，此时变倍组与靶面距离最小；

11、长焦位置时变倍组与补偿组间隔最小，此时变倍组与靶面距离最大；

12、其中，所述补偿组由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜构成，

13、其中，所述变倍组由第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜构成；该变倍组包含至少三枚塑料透镜。

14、在上述技术方案中，本发明具有较大的像面，像面大于12.8mm(1/1.2”)，且具备一定的大孔径，短焦光圈达到1.5；本发明具有可见光435-656nm与近红外850nm光共焦，可见与夜视成像清晰。变倍组是镜头中是改变焦距的主要部分。当从短焦(广角)向长焦(远摄)变焦时，变倍组会沿光轴向远离像面的方向移动，这样可以增加镜头的焦距，使远处的物体看起来更大。而变倍组移动的过程中可能引起的像差变化，如球面像差、色差等，为了保持成像质量，所以用补偿组的移动进行补偿变倍组带来的像差。更进一步的，在整个变焦范围内，由于光阑位置固定，可以保持一致的光圈大小，有助于在不同焦距下获得相似的景深和曝光效果。即使在长焦端，也保证了一定的最小中心间隔，这有助于避免镜头在极端变焦位置时的机械干涉或碰撞。第一组补偿组的负光焦度可以有效地校正变倍组可能引入的像差，如球面像差和色差，从而在整个变焦范围内保持成像质量。补偿组和变倍组的光焦度相互抵消，减少了系统整体的光学畸变。结构设计上；可以拥有较大的变焦比，允许用户在短焦和长焦之间进行广泛的调整。

15、在一些实施例中，所述镜头由物侧至像侧依序为：

16、所述第一透镜具有负屈折力，物侧面为凸面；像侧面为凹面；

17、所述第二透镜具有负屈折力，物侧面为凸面；像侧面为凹面；

18、所述第三透镜具有负屈折力，物侧面为凹面；像侧面为凸面；

19、所述第四透镜具有正屈折力，物侧面为凸面；像侧面为平面或者凸面；

20、光阑；

21、所述第五透镜具有正屈折力，物侧面为凸面；像侧面为凸面；

22、所述第六透镜，物侧面为凸面；像侧面为凹面；

23、所述第七透镜具有负屈折力，物侧面为凸面；像侧面为凹面；

24、所述第八透镜具有正屈折力，物侧面为凸面；像侧面为凸面；

25、所述第九透镜具有负屈折力，物侧面为平面；像侧面为凹面；

26、所述第十透镜具有正屈折力，物侧面为凸面；像侧面为凸面；

27、所述第十一透镜具有负屈折力，物侧面为凹面；像侧面为凹面；

28、所述第十二透镜具有正屈折力，物侧面为凸面；像侧面为凹面。

29、在上述技术方案中，第一组为补偿组，第二组为变倍组；其从左至右依次为负光焦度的补偿组及正光焦度的变倍组。光阑位于第一组与第二组之间；且与成像面的距离保持固定数值。补偿组到光阑的距离为d1，光阑到变倍组距离为d2，变倍组到成像面的距离为d3，d1、d2、d3的数值随着系统变焦而变化。二组元变焦镜头变焦过程中，镜头由短焦向长焦变化时，变倍组向远离像面方向移动，补偿组向靠近像面方向移动，即变倍组与补偿组靠近；二组元变焦镜头变焦过程中，短焦位置变倍组与补偿组间隔最大，此时变倍组与靶面距离最小；长焦位置变倍组与补偿组间隔最小，但仍保证一定的最小中心间隔，此时变倍组与靶面距离最大。

30、在一些实施例中，所述第二透镜为玻璃非球面透镜；所述第五透镜为玻璃非球面透镜；所述第六透镜为塑料非球面透镜，且具有较小屈光度；所述第十一透镜为塑料非球面透镜；所述第十二透镜为塑料非球面透镜。

31、在上述技术方案中，引用了非球面设计能够有效地校正光学像差，有助于最大限度地减少光学系统中的球面像差、彗差、散光和畸变等像差。可以显著提高成像质量、减小系统尺寸和重量。本发明使用玻塑混合方案，相比于同等数量的全玻璃方案，重量较轻、成本较低；同时本发明考虑了系统的无热化设计，使用玻塑混合方案可以使镜头在高低温情况能够成像清晰。

32、在一些实施例中，所述镜头满足如下条件式：

33、|φ6|<0.005；φ11<-0.03；φ12>0.015

34、式中，φ6为所述第六透镜光焦度，φ11为所述第十一透镜光焦度，φ12为所述第十二透镜光焦度。

35、在上述技术方案中，在本玻塑混合光学系统中，采用了3片塑料非球面镜片。由于塑料材料的dn/dt(温度折射率系数)是玻璃材料的10倍以上，因此选择了奇数片塑料非球面镜片的配置。在这种配置中，有一片塑料非球面镜片的光焦度设计得接近于零，以减少其对系统温度漂移(thermal drift)的贡献。另外两片塑料非球面镜片具有相反的光焦度符号，能够在一定程度上相互抵消温度引起的光学性能变化。通过这种设计，能够利用非球面镜片的特性来优化整个光学系统的温度稳定性。此外，通过精确的系统设计和材料选择，包括隔圈和底座的热补偿措施，可以确保在整个温度范围内，光学系统都能保持优良的成像质量。

36、在一些实施例中，所述第三透镜、所述第四透镜，所述第五透镜，所述第八透镜，所述第十透镜使用异常色散玻璃材料；所述第七透镜与所述第八透镜胶合为第一胶合透镜组；所述第九透镜与所述第十透镜胶合为第二胶合透镜组。

37、在上述技术方案中，第三透镜、所述第四透镜，所述第五透镜，所述第八透镜，所述第十透镜使用异常色散玻璃材料，配合第一胶合透镜组，第二胶合透镜组，有利于校正色差。

38、在一些实施例中，所述镜头满足如下条件式：

39、|vd7-vd8|＞40；|vd9-vd10|＞40

40、其中，vd7为第七透镜色散系数，vd8为第八透镜色散系数，vd9为第九透镜色散系数，vd10为第十透镜色散系数。

41、在上述技术方案中，特别关注色差的校正。为此，采用了正透镜与负透镜的胶合技术，确保了两种透镜材料的色散系数差值大于40。这种设计策略显著提高了色差的校正能力，从而在胶合透镜中实现了更好的色差矫正效果。此外，设计中充分考虑了可见光与红外光的共焦性能，确保了在两种光谱范围内都能获得良好的成像效果。控制了紫外光波长下的色差，避免了在实际拍摄中出现的紫边现象，从而保证了图像质量。

42、在一些实施例中，所述镜头满足如下条件式：

43、ttl≤54mm；c≥12.8mm；1.5≤f≤2.9

44、式中，ttl为所述镜头的光学总长，c为所述镜头的成像圈直径，f为相对孔径。

45、在上述技术方案中，本发明镜头具备较大的像面的同时，光学总长较短，光学总长54mm以内。f/1.5-f/2.9，成像质量高，成像范围≥φ12.8mm，适用1/1.2″ccd或cmos芯片，整体结构紧凑，体积小，实用性强，安装使用极为便捷。

46、在一些实施例中，所述第三透镜与第四透镜采用异常色散材料；

47、所述镜头满足如下条件式：

48、1.70<nd1<1.80；50<vd1<60；1.50<nd2<1.60；50<vd2<70

49、1.45<nd3<1.60；80<vd3<90；1.90<nd4<2.00；17<vd4<30式中，nd1为所述第一透镜的折射率，vd1为所述第一透镜的色散系数，nd2为所述第二透镜的折射率，vd2为所述第二透镜的色散系数，nd3为所述第三透镜的折射率，vd3为所述第三透镜的色散系数，nd4为所述第四透镜的折射率，vd4为所述第四透镜的色散系数。

50、在上述技术方案中，第三，第四透镜使用异常色散材料，对短焦及长焦，实现共焦效果取到较大帮助。异常色散材料具有不同于常规光学玻璃的色散特性，这使得它们能够更有效地校正色差，尤其是在不同波长下。：通过精确控制各透镜的折射率(nd)和色散系数(vd)，可以设计出能够在整个可见光谱范围内提供良好成像性能的光学系统。

51、在一些实施例中，所述镜头满足如下条件式：

52、1.45<nd5<1.60；80<vd5<90；1.60<nd6<1.70；18<vd6<30

53、1.60<nd7<1.70；30<vd7<40；1.40<nd8<1.60；80<vd8<96

54、1.70<nd9<1.90；40<vd9<50；1.40<nd10<1.60；80<vd10<96式中，nd5为所述第五透镜的折射率，vd5为所述第五透镜的色散系数，nd6为所述第六透镜的折射率，vd6为所述第六透镜的色散系数，nd7为所述第七透镜的折射率，vd7为所述第七透镜的色散系数，nd8为所述第八透镜的折射率，vd8为所述第八透镜的色散系数，nd9为所述第九透镜的折射率，vd9为所述第九透镜的色散系数，nd10为所述第十透镜的折射率，vd10为所述第十透镜的色散系数。

55、在上述技术方案中，选择不同透镜的折射率和色散系数范围，实现了对色差的有效校正和成像质量的优化，同时确保了光学系统在不同光谱范围内的高性能表现。

56、根据本发明的另一个方面，提供一种电子设备，根据上述的一种大像面大孔径广角玻塑混合变焦镜头；以及

57、图像传感器，其被配置为接收所述大像面大孔径广角玻塑混合变焦镜头所形成的图像。

58、在上述技术方案中，该电子设备的优点依赖于大像面大孔径广角玻塑混合变焦镜头，此处不再展开说明。