CN116088154A - 变焦镜头、镜头模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变焦镜头、镜头模组及电子设备，包括：自物侧至像侧依次设置具有正光焦度的第一透镜组以及具有负光焦度的第二透镜组；所述变焦镜头从短焦端状态向长焦端状态进行变焦时，所述第一透镜组以及所述第二透镜组沿光轴向物侧移动，并且所述第一透镜组与所述第二透镜组的间距逐渐减小；所述第一透镜组包括：自物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有光焦度的第三透镜以及具有正光焦度的第四透镜。本申请提供的变焦镜头，通过单个镜头实现连续变焦，能够使变焦镜头的成像清晰度总是保持在较佳水平；单个镜头的布局也便于电子设备的结构优化，可以较好地满足其小型化的设计要求。
Description
技术领域
本申请涉及变焦镜头领域，并且更具体地，涉及一种变焦镜头、镜头模组及电子设备。
背景技术
近些年来，搭载摄像镜头的电子设备(如数码相机、智能手机、笔记本电脑、平板电脑等)正在迅速发展普及，同时电子设备对于摄像镜头的性能也提出了新的要求。
目前市面上电子设备的摄像镜头，其高倍变焦基本都是“跳跃式”变焦，即通过搭载两到多颗不同焦距的镜头，搭配基于算法的数码变焦，实现混合光学变焦。
但是，“跳跃式”变焦是基于不同焦距的多个摄像镜头，依靠算法处理实现连续变焦的，并不是真实意义上的连续变焦。在变焦过程中，其多个摄像镜头的焦距过渡部分的成像清晰度，相比于连续光学变焦有所下降，进而影响到成像质量；同时，多个摄像镜头的搭载不仅导致制造工艺复杂，对于有强烈小型化需求的手持移动电子设备，也不能较好地适配。
综上，如何减少摄像镜头的数量，同时具有大变焦比以及好的成像质量，成为目前业界欲解决的问题之一。
发明内容
本申请提供一种变焦镜头，通过单个镜头即可实现大变焦比和较好成像质量的效果。另外，本申请还提供应用了该变焦镜头的镜头模组，以及应用了该镜头模组的电子设备。
第一方面，提供了一种变焦镜头，包括：
自物侧至像侧依次设置具有正光焦度的第一透镜组以及具有负光焦度的第二透镜组；
所述变焦镜头从短焦端状态向长焦端状态进行变焦时，所述第一透镜组以及所述第二透镜组沿光轴向物侧移动，并且所述第一透镜组与所述第二透镜组的间距逐渐减小；
所述第一透镜组包括：自物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有光焦度的第三透镜以及具有正光焦度的第四透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜的光焦度合理分配，能够使第一透镜组具有正光焦度。
本申请提供的变焦镜头，主要利用透镜的折射原理进行成像，光线通过变焦镜头后发生偏折，在聚焦平面上形成清晰的影像，并通过位于聚焦平面上的电子感光元件记录景物的影像。该变焦镜头包括自物侧至像侧依次设置的第一透镜组和第二透镜组，其中，第一透镜组为具有正光焦度的调焦透镜组，能够会聚光线以压缩进入变焦镜头的光束口径，第一透镜组能够沿着变焦镜头的光轴移动以改变变焦镜头的焦距，使得变焦镜头可以实现连续变焦；第二透镜组为具有负光焦度的补偿透镜组，也能够沿着变焦镜头的光轴移动以平衡和消除第一透镜组在移动过程中产生的像差影响，使变焦镜头的焦点落于电子感光元件的聚焦平面上，在满足变焦镜头的大变焦比的同时，能够保证好的成像质量。
本申请提供的变焦镜头，由于是通过单个镜头实现连续变焦，相比较现有技术中的“跳跃式”的变焦镜头，不存在多镜头的焦距过渡部分，也就杜绝了焦距过渡部分的成像质量问题，因此能够使变焦镜头的成像清晰度总是保持在较佳水平；同时，单个镜头的布局也便于电子设备的结构优化，可以较好地满足其小型化的设计要求。
可选地，第一透镜组和第二透镜组通过镜筒进行装配。
可选地，第一透镜组和第二透镜组通过马达进行驱动。具体地，第一透镜组安装于第一马达，第一马达用于驱动第一透镜组沿光轴移动；第二透镜组安装于第二马达，第二马达用于驱动第二透镜组沿光轴移动。
可选地，第一透镜组和第二透镜组所包括的透镜的总数量为7-12片。例如：第一透镜组由4片透镜组成，第二透镜组由3片透镜组成，则总数量为7片；第一透镜组由4片透镜组成，第二透镜组由7片透镜组成，则总数量为11片。
可选地，变焦镜头还包括孔径光阑，孔径光阑可以设置在第一透镜组中第一透镜的物侧，或者孔径光阑设置在第一透镜组中任一个透镜上。
可选地，变焦镜头还包括红外截止滤光片，红外截止滤光片设置于第二透镜组中第四透镜的像侧。
可选地，第一透镜组和第二透镜组中的透镜可以为塑料材质或者玻璃材质。
可选地，第一透镜组和第二透镜组中的透镜也可以为其他的能够满足折射率要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。
在一种可能的设计中，所述变焦镜头满足下列关系式：
0.5<fG1/fw<0.8。
其中，fG1为所述第一透镜组的焦距，fw为短焦端状态下所述变焦镜头的焦距。
上述关系式中规定了第一透镜组的焦距与变焦镜头在短焦端状态下的焦距的比值范围，该比值范围满足小于0.8时，能够限制第一透镜组的轴向空间长度，有利于压缩变焦镜头的光学总长以实现模组结构的小型化；该比值范围满足大于0.5时，可使变焦镜头有利于保持较好的成像质量。由此，将上述限制条件相结合，在保证变焦镜头的成像质量前提下，可使变焦镜头的尺寸能够做得更小，进而能够更好地适配于小型化的手持移动电子设备中。
在一种可能的设计中，所述变焦镜头满足下列关系式：
TTLt/ft<1.0；
其中，TTLt为长焦端状态下所述变焦镜头的光学总长，ft为长焦端状态下所述变焦镜头的焦距。
上述关系式中规定了第一透镜组的焦距与变焦镜头在短焦端状态下的焦距的比值范围，使变焦镜头在满足长焦特性的同时，能够限制变焦镜头的光学总长，以实现模组小型化，同时有利于在变焦镜头架构相同的情况下可以做等比例缩放。
在一种可能的设计中，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凸面。
上述限定进一步规定了第一透镜组中第一透镜的物侧面和第四透镜的像侧面的面型结构，其中，第一透镜组中第一透镜的物侧面为凸面，有利于减小球面像差，第一透镜组中第四透镜的像侧面为凸面，可以有效减小球面像差与畸变，以此提高了变焦镜头的成像质量；同时，这样设计也能够提升第一透镜组会聚光线的能力，能够延长变焦镜头的后焦长，使得变焦镜头在具有较好的成像效果的同时尽量减小变焦镜头的光学总长，进而实现小型化的目的。
在一种可能的设计中，所述变焦镜头满足下列关系式：
FNOt<5；
其中，FNOt为长焦端状态下所述变焦镜头的光圈值。
上述关系式中规定了变焦镜头在长焦端状态下的光圈值范围，可以使变焦镜头在短焦端有利于展示高分辨率，同时使镜头具有大通光量，提升成像性能，即使在较暗环境下拍摄，也能达到清晰的成像效果。
在一种可能的设计中，所述变焦镜头满足下列关系式：
ft/fw<1.6。
上述关系式中规定了变焦镜头在长焦端状态下的焦距与变焦镜头在短焦端状态下的焦距的比值范围，即变焦比小于1.6。在满足该变焦比的要求下，本申请中的变焦镜头的光学结构较为简单，通过两个透镜组可较容易地实现连续变焦，进而有利于实现模组小型化，同时兼顾好的成像质量。
在一种可能的设计中，所述变焦镜头满足下列关系式：
TTLt/Imgh<5.5；
其中，Imgh为聚焦平面上电子感光元件像素区域对角线长的一半。
上述关系式中规定了变焦镜头在长焦端状态下的光学总长与聚焦平面上电子感光元件像素区域对角线长的一半的比值范围，在保证变焦镜头具有高像素的图像时，限制变焦镜头的光学总长，有利于较好缩小整体尺寸实现小型化，同时兼顾好的成像质量。
在一种可能的设计中，所述变焦镜头满足下列关系式：
TT1-n/TTLt<0.4；
其中，TT1-n为所述第一透镜组和所述第二透镜组中所有透镜于光轴上的厚度之和。
上述关系式中规定了第一透镜组和第二透镜组中所有透镜于光轴上的厚度之和与变焦镜头在长焦端状态下的光学总长的比值范围，限制了第一透镜组和第二透镜组中所有透镜厚度，有利于变焦镜头的加工制造，同时有利于实现大的变焦比，以及具有较好变焦效果。该比值范围能较好地平衡变焦性能与加工制造的工艺性。
在一种可能的设计中，所述变焦镜头满足下列关系式：
0.6<fG1/f1<1.2；
其中，f1为所述第一透镜的焦距。
上述关系式中规定了第一透镜组的焦距与第一透镜组中第一透镜的焦距的比值范围，满足该比值范围时，有利于合理分配透镜的光焦度，避免透镜组中的光焦度局部集中而造成公差敏感，由此降低了加工制造难度，有利于提升良品率。
在一种可能的设计中，所述变焦镜头满足下列关系式：
0.6<fG1/f4<1.2；
其中，f4为所述第四透镜的焦距。
上述关系式中规定了第一透镜组的焦距与第一透镜组中第四透镜的焦距的比值范围，满足该比值范围时，有利于合理分配透镜的光焦度，避免透镜组中的光焦度局部集中而造成公差敏感，由此降低了加工制造难度，有利于提升良品率。
在一种可能的设计中，所述第二透镜组包括：自物侧至像侧依次设置的具有光焦度的第五透镜、具有光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜以及具有光焦度的第八透镜。第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜的光焦度合理分配，能够使第二透镜组具有负光焦度。
可选地，第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜也可以按照其他方式分配光焦度，本申请对此不做限定。
第二方面，本申请还提供了一种镜头模组，包括反射件、电子感光元件以及上述的变焦镜头，所述反射件位于所述变焦镜头的物侧，用于将光线偏转至所述变焦镜头，所述电子感光元件位于所述变焦镜头的像侧，所述变焦镜头用于将光线成像至所述电子感光元件。
可选地，反射件为棱镜或反射镜。
可选地，反射镜的反射面可以是蒸镀法或溅射法制备的金属反射膜层，金属可以是镍、铝、银、金等或者其合金。
其中，反射件能够改变光线的传播方向，使得变焦镜头的光轴方向可以与外部光线进入电子设备的方向不同，进而使变焦镜头的布置位置和角度都更加灵活，例如，可以使变焦镜头的光轴方向平行于电子设备的显示屏，由此能够降低对电子设备厚度方向的容置空间的尺寸要求。
此外，由于镜头模组采用了上述的变焦镜头，因此镜头模组也具有与变焦镜头相应的大变焦比、成像质量优异、小型化、易加工制造、良品率高等优点。
第三方面，本申请还提供了一种电子设备，包括处理器以及上述的镜头模组，所述镜头模组用于获取图像数据并将所述图像数据输入到所述处理器中，所述处理器用于对所述图像数据进行处理。
可选地，电子设备还包括壳体和显示屏，显示屏安装于壳体上，壳体内形成有容置空间，镜头模组可以安装于该容置空间内，显示屏与处理器电性连接，显示屏能够显示经过处理器图像处理后的图片或者视频。
由于镜头模组具有小型化的优点，其对于容置空间的尺寸要求变低，由此，可以通过降低壳体厚度实现电子设备的轻薄化；或者，在不改变壳体厚度的前提下，可以为其他功能元件让出镜头模组所节省的容置空间。
可选地，壳体内还可以包括其他器件，例如电池、闪光灯、指纹识别模组、听筒、电路板、传感器等，但不限于此。
可选地，电子设备可以为具有摄像或拍照功能的终端设备，例如手机、平板电脑、手提电脑、摄像机、录像机、照相机、智能机器人或其他形态的具有拍照或摄像功能的设备。
附图说明
图1是本申请实施例提供的变焦镜头的一例的示意图；
图2是图1实施例中变焦镜头的像散场曲线示意图；
图3是图1实施例中变焦镜头的畸变曲线示意图；
图4是本申请实施例提供的变焦镜头的又一例的示意图；
图5是图4实施例中变焦镜头的像散场曲线示意图；
图6是图4实施例中变焦镜头的畸变曲线示意图；
图7是本申请实施例提供的变焦镜头的又一例的示意图；
图8是图7实施例中变焦镜头的像散场曲线示意图；
图9是图7实施例中变焦镜头的畸变曲线示意图；
图10是本申请实施例提供的变焦镜头的又一例的示意图；
图11是图10实施例中变焦镜头的像散场曲线示意图；
图12是图10实施例中变焦镜头的畸变曲线示意图；
图13是本申请实施例提供的变焦镜头的又一例的示意图；
图14是图13实施例中变焦镜头的像散场曲线示意图；
图15是图13实施例中变焦镜头的畸变曲线示意图；
图16是本申请实施例提供的变焦镜头的又一例的示意图；
图17是图16实施例中变焦镜头的像散场曲线示意图；
图18是图16实施例中变焦镜头的畸变曲线示意图；
图19是本申请实施例提供的镜头模组的一例的示意图；
图20是本申请实施例提供的镜头模组的又一例的示意图；
图21是本申请实施例提供的电子设备的示意图。
附图标记：10、第一透镜组；11、第一透镜；12、第二透镜；13、第三透镜；14、第四透镜；20、第二透镜组；25、第五透镜；26、第六透镜；27、第七透镜；28、第八透镜；30、孔径光阑；40、红外截止滤光片；50、电子感光元件；60、反射件；100、镜头模组；200、壳体；300、显示屏。
具体实施方式
下面示例性介绍本申请实施例可能涉及的相关内容。
为方便理解，下面先对本申请所涉及的技术术语进行解释和描述。
焦距(focal length)，也称为焦长，是光学***中衡量光的聚集或发散的度量方式，指无限远的景物通过透镜或透镜组在焦平面结成清晰影像时，透镜或透镜组的光学中心至焦平面的垂直距离。从实用的角度可以理解为镜头中心至胶片平面的距离。对于定焦镜头来说，其光学中心的位置是固定不变的；对于变焦镜头来说，镜头的光学中心的变化带来镜头焦距的变化。
光圈，是用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面光量的装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小用F/数值表示。
光圈值，是镜头的焦距/镜头通光直径得出的相对值(相对孔径的倒数)。光圈值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多。光圈值越大，景深越小，拍照的背景内容将会虚化，类似长焦距镜头的效果。
光焦度(focal power)：等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学***偏折光线的能力。光焦度常用字母
表示，折射球面光焦度
其中n'为像方折射率，n为物方折射率，r为球面半径，f'为像焦距，f为物焦距。一般光焦度表示为像方焦距的倒数(近似认为空气的折射率为1)。上述光焦度等式对任何光学***都是普适的(无傍轴之分)。
光焦度表征光学***对入射平行光束的屈折本领。
的数值越大，平行光束折得越厉害；
时，屈折是会聚性的；
时，屈折是发散性的。
时，对应于，即为平面折射。这时，沿轴平行光束经折射后仍是沿轴平行光束，不出现屈折现象。
光学总长(total track length，TTL)，指从镜筒头部至成像面的总长度，是形成相机高度的主要因素。
阿贝数，即色散系数，是光学材料在不同波长下的折射率的差值比，代表材料色散程度大小。
视场角(field of view，FOV)，在光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。
光轴，是一条垂直穿过理想透镜中心的光线。与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的凸镜应是所有的光线会聚在透镜后的一点，这个会聚所有光线的一点，即为焦点。
光阑，指用来限制成像光束大小或成像空间单位的光具组件中光学元件的边缘、框架或特别设置的带孔屏障。
孔径光阑，是限制轴上点成像光束中边缘光线的最大倾角的光阑，即入射孔径角最小的光阑。
入瞳，是物面上所有各点发出的光束的共同入口。
入瞳直径，是限制入射光束的有效孔径。
像差(aberration)，是指实际光学***中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差主要分为球差、彗差、场曲、像散、畸变、色差以及波像差。
畸变(distortion)，也称为失真，光学***对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度。畸变是由于光阑球差的影响，不同视场的主光线通过光学***后与高斯像面的交点高度不等于理想像高，两者之差就是畸变。因此畸变只改变轴外物点在理想面上的成像位置，使像的形状产生失真，但不影响像的清晰度。
变焦比，是指变焦镜头的最长焦距与最短焦距之比。
变焦镜头的长焦端，表示变焦镜头处于望远状态时，其所处的焦距的数值段。
变焦镜头的短焦端，表示变焦镜头处于广角状态时，所拍摄到的画面呈现出前景大，远景小时，其所处的焦距的数值段。
调焦组，是指在变焦镜头中，沿变焦镜头的光轴运动，负责调节变焦镜头的焦距的透镜组。
补偿组，是指在变焦镜头中，随同调焦组沿变焦镜头的光轴运动，负责平衡和消除调焦组在移动过程中产生的像差影响的透镜组。
变焦镜头是在一定范围内可以变换焦距、从而得到不同宽窄的视场角，不同大小的影象和不同景物范围的照相机镜头。变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动焦距来改变拍摄范围，因此非常有利于画面构图。由于一个变焦镜头可以担当起若干个定焦镜头的作用，可以适用于多种拍摄场景，用户在使用时不仅减少了所要携带的镜头数量，也节省了更换镜头的时间。
目前市面上电子设备的摄像镜头，其高倍变焦基本都是“跳跃式”变焦，即通过搭载两到多颗不同焦距的镜头，搭配基于算法的数码变焦，实现混合光学变焦。在变焦过程中，其多个摄像镜头的焦距过渡部分的成像清晰度，相比于连续光学变焦有所下降，进而影响到成像质量；同时，多个摄像镜头的搭载不仅导致制造工艺复杂，对于有强烈小型化需求的手持移动电子设备，也不能较好地适配。
基于上述问题，本申请提供了一种变焦镜头，通过单个镜头即可实现大变焦比和较好成像质量的效果，能够减少摄像镜头的布设数量，可较好地适用于小型化的手持移动电子设备中。
为描述方便，定义变焦镜头左侧为景物侧(以下也可称为物侧)，镜片的朝向物侧的表面可以称为物侧面，物侧面也可以理解为镜片靠近物侧的表面，变焦镜头右侧为图像侧(以下也可称为像侧)，镜片的朝向像侧的表面可以称为像侧面，像侧面也可以理解为镜片靠近像侧的表面。
图1是本申请实施例提供的变焦镜头的一例的示意图。其中，图1中(a)示出了变焦镜头在短焦端时的示意图；图1中(b)示出了变焦镜头在长焦端时的示意图。
如图1所示，本申请实施例的变焦镜头包括：自物侧至像侧依次设置具有正光焦度的第一透镜组10以及具有负光焦度的第二透镜组20。
变焦镜头从短焦端状态向长焦端状态进行变焦时，即图1中由(a)向(b)的状态转化过程中，第一透镜组10以及第二透镜组20沿光轴向物侧移动，并且第一透镜组10与第二透镜组20的间距逐渐减小。
其中，第一透镜组10具有4片透镜，每片透镜具有一定的光焦度，多片透镜的光焦度合理分配，能够使第一透镜组10具有正光焦度，使第一透镜组10具有会聚光线的能力；具体地，第一透镜组10包括：自物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一透镜11、具有负光焦度的第二透镜12、具有光焦度的第三透镜13以及具有正光焦度的第四透镜14。
第二透镜组20也是具有一定的光焦度的多片透镜组成，多片透镜的光焦度合理分配，能够使第二透镜组20具有负光焦度，使第二透镜组20具有发散光线的能力。
本申请实施例提供的变焦镜头，主要利用透镜的折射原理进行成像，光线通过变焦镜头后发生偏折，在聚焦平面上形成清晰的影像，并通过位于聚焦平面上的电子感光元件50记录景物的影像。该变焦镜头包括自物侧至像侧依次设置的第一透镜组10和第二透镜组20，其中，第一透镜组10为具有正光焦度的调焦透镜组，能够会聚光线以压缩进入变焦镜头的光束口径，第一透镜组10能够沿着变焦镜头的光轴移动以改变变焦镜头的焦距，使得变焦镜头可以实现连续变焦；第二透镜组20为具有负光焦度的补偿透镜组，也能够沿着变焦镜头的光轴移动以平衡和消除第一透镜组10在移动过程中产生的像差影响，使变焦镜头的焦点落于电子感光元件50的聚焦平面上，在满足变焦镜头的大变焦比的同时，能够保证好的成像质量。
本申请实施例提供的变焦镜头，由于是通过单个镜头实现连续变焦，相比较现有技术中的“跳跃式”的变焦镜头，不存在多镜头的焦距过渡部分，也就杜绝了焦距过渡部分的成像质量问题，因此能够使变焦镜头的成像清晰度总是保持在较佳水平；同时，单个镜头的布局也便于电子设备的结构优化，可以较好地满足其小型化的设计要求。
可选地，第一透镜组10和第二透镜组20通过镜筒进行装配。
可选地，第一透镜组10和第二透镜组20通过马达进行驱动。具体地，第一透镜组10安装于第一马达，第一马达用于驱动第一透镜组10沿光轴移动；第二透镜组20安装于第二马达，第二马达用于驱动第二透镜组20沿光轴移动。
可选地，第一透镜组10和第二透镜组20所包括的透镜的总数量为7-12片。
在一些实施例中，第一透镜组10由4片透镜组成，第二透镜组20由3片透镜组成，其中，构成第二透镜组20中的3片透镜分别具有正光焦度、负光焦度和负光焦度，通过3片透镜的光焦度合理分配，使第二透镜组20整体具有负光焦度。
在一些实施例中，第一透镜组10由4片透镜组成，第二透镜组20由6片透镜组成，其中，构成第二透镜组20中的6片透镜分别具有正光焦度、正光焦度、负光焦度、正光焦度、负光焦度和负光焦度，通过6片透镜的光焦度合理分配，使第二透镜组20整体具有负光焦度。
在一些实施例中，第一透镜组10由4片透镜组成，第二透镜组20由8片透镜组成，其中，构成第二透镜组20中的8片透镜分别具有正光焦度、负光焦度、正光焦度、负光焦度、负光焦度、负光焦度、负光焦度和正光焦度，通过8片透镜的光焦度合理分配，使第二透镜组20整体具有负光焦度。
在一些实施例中，第一透镜组10和第二透镜组20所包括的透镜分别为4片，则总数量为8片。在第二透镜组20中，定义4片透镜分别为自物侧至像侧依次设置的第五透镜25、第六透镜26、第七透镜27以及第八透镜28。
其中，如前所述，第二透镜组20的每片透镜也具有一定的光焦度，多片透镜的光焦度合理分配，能够使第二透镜组20具有负光焦度。具体地，第五透镜25具有光焦度，第六透镜26具有光焦度，第七透镜27具有负光焦度，第四透镜14具有光焦度，以此组合形成具有负光焦度的第二透镜组20。
可选地，变焦镜头还包括孔径光阑30，在第一透镜组10的物侧还可以设置孔径光阑30，或者孔径光阑30设置在第一透镜组10中任一个透镜上。孔径光阑30的有效通光口的形状可为圆形，有效通光口的面可以垂直于光轴，并且有效通光口的中心可以位于光轴上。孔径光阑30可采用塑料、铝合金、铍铝合金、钛合金、铝、铍等中的任意一种材料制成。
孔径光阑30保证近光轴条件，改善成像质量，提高成像的清晰度，控制成像物空间的范围，控制像面的亮度。本申请中通过对孔径光阑30的尺寸调节，进而能够获得更大的入瞳直径，在镜头焦距一定的情况下，能够获得更小的光圈值，即能够获得更大的光圈和衍射极限值，从而有利于改善变焦镜头的成像质量。
可选地，变焦镜头还包括红外截止滤光片40，红外截止滤光片40设置于第八透镜28的像侧。
红外截止滤光片40可有效阻挡干扰成像质量的红外光，并保持可见光高透过，可使所成影像更加符合人眼的最佳感觉。
为方便理解和描述，本申请实施例对变焦镜头的相关参数的表示形式进行了定义，例如用f表示变焦镜头的焦距，用fG1表示第一透镜组10的组合焦距等，类似定义的字母表示仅仅是示意性的，当然也可以用其他形式表示，本申请不做任何限定。
还需要说明的是，以下关系式中涉及比值的参数的单位保持一致，例如，分子的单位为毫米(mm)，分母的单位也是毫米。
此外，变焦镜头满足下列关系式：
0.5<fG1/fw<0.8。
其中，fG1为第一透镜组10的焦距，fw为短焦端状态下变焦镜头的焦距。
应理解，上述变焦镜头指的是第一透镜组10以及第二透镜组20的组合。另外，fG1为第一透镜组10的焦距，即第一透镜组10中第一透镜11至第四透镜14的组合焦距。
上述关系式中规定了第一透镜组10的焦距与变焦镜头在短焦端状态下的焦距的比值范围0.5<fG1/fw<0.8，该比值范围满足小于0.8时，能够限制第一透镜组10的轴向空间长度，有利于压缩变焦镜头的光学总长以实现模组结构的小型化，该比值范围满足大于0.5时，可使变焦镜头有利于保持较好的成像质量。由此，将上述限制条件相结合，在保证变焦镜头的成像质量前提下，可使变焦镜头的尺寸能够做得更小，进而能够更好地适配于小型化的手持移动电子设备中。
可选地，第一透镜组10中的透镜可以为塑料材质或者玻璃材质。
可选地，第一透镜组10中的透镜也可以为其他的能够满足折射率要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。
可选地，第二透镜组20中的透镜可以为塑料材质或者玻璃材质。
可选地，第二透镜组20中的透镜还可以为其他的能够满足折射率要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。
在一些实施例中，变焦镜头满足下列关系式：
TTLt/ft<1.0。
其中，TTLt为长焦端状态下变焦镜头的光学总长，ft为长焦端状态下变焦镜头的焦距。
上述关系式中规定了变焦镜头在长焦端状态下的光学总长与变焦镜头在长焦端状态下的焦距的比值范围TTLt/ft<1.0，使变焦镜头在满足长焦特性的同时，能够限制变焦镜头的光学总长，以实现模组小型化，同时有利于在变焦镜头架构相同的情况下可以做等比例缩放。
可选地，第一透镜组10中第一透镜11的物侧面为凸面，第四透镜14的像侧面为凸面。
上述限定进一步规定了第一透镜组10中第一透镜11的物侧面和第四透镜14的像侧面的面型结构，其中，第一透镜组10中第一透镜11的物侧面为凸面，有利于减小球面像差，第一透镜组10中第四透镜14的像侧面为凸面，可以有效减小球面像差与畸变，以此提高了变焦镜头的成像质量，同时，这样设计也能够提升第一透镜组10会聚光线的能力，能够延长变焦镜头的后焦长，使得变焦镜头在具有较好的成像效果的同时尽量减小变焦镜头的光学总长，进而实现小型化的目的。
在一些实施例中，变焦镜头满足下列关系式：
FNOt<5。
其中，FNOt为长焦端状态下变焦镜头的光圈值。
上述关系式中规定了变焦镜头在长焦端状态下的光圈值范围FNOt<5，可以使变焦镜头在短焦端有利于展示高分辨率，同时使镜头具有大通光量，提升成像性能，即使在较暗环境下拍摄，也能达到清晰的成像效果。
在一些实施例中，变焦镜头满足下列关系式：
ft/fw<1.6。
ft为长焦端状态下变焦镜头的焦距，fw为短焦端状态下变焦镜头的焦距。
上述关系式中规定了变焦镜头在长焦端状态下的焦距与变焦镜头在短焦端状态下的焦距的比值范围ft/fw<1.6，即变焦比小于1.6。在满足该变焦比的要求下，本申请中的变焦镜头的光学结构较为简单，通过两个透镜组可较容易地实现连续变焦，进而有利于实现模组小型化，同时兼顾好的成像质量。
在一些实施例中，变焦镜头满足下列关系式：
TTLt/Imgh<5.5。
其中，TTLt为长焦端状态下变焦镜头的光学总长，Imgh为聚焦平面上电子感光元件50像素区域对角线长的一半。
上述关系式中规定了变焦镜头在长焦端状态下的光学总长与聚焦平面上电子感光元件50像素区域对角线长的一半的比值范围TTLt/Imgh<5.5，在保证变焦镜头具有高像素的图像时，限制变焦镜头的光学总长，有利于较好缩小整体尺寸实现小型化，同时兼顾好的成像质量。
在一些实施例中，变焦镜头满足下列关系式：
TT1-n/TTLt<0.4。
其中，TT1-n为第一透镜组10和第二透镜组20中所有透镜于光轴上的厚度之和，TTLt为长焦端状态下变焦镜头的光学总长。
例如：第一透镜组10和第二透镜组20所包括的透镜分别为4片，TT1-n指的是第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、第五透镜25、第六透镜26、第七透镜27以及第八透镜28于光轴上的厚度之和。
需要说明的是，TT1-n不包括相邻两个透镜之间的间隙。
上述关系式中规定了第一透镜组10和第二透镜组20中所有透镜于光轴上的厚度之和与变焦镜头在长焦端状态下的光学总长的比值范围TT1-n/TTLt<0.4，限制了第一透镜组10和第二透镜组20中所有透镜厚度，有利于变焦镜头的加工制造，同时有利于实现大的变焦比，以及具有较好变焦效果。该比值范围能较好地平衡变焦性能与加工制造的工艺性。
在一些实施例中，变焦镜头满足下列关系式：
0.6<fG1/f1<1.2。
其中，fG1为第一透镜组10的焦距，f1为第一透镜11的焦距。
上述关系式中规定了第一透镜组10的焦距与第一透镜组10中第一透镜11的焦距的比值范围0.6<fG1/f1<1.2，满足该比值范围时，有利于合理分配透镜的光焦度，避免透镜组中的光焦度局部集中而造成公差敏感，由此降低了加工制造难度，有利于提升良品率。
在一些实施例中，变焦镜头满足下列关系式：
0.6<fG1/f4<1.2。
其中，fG1为第一透镜组10的焦距，f4为第四透镜14的焦距。
上述关系式中规定了第一透镜组10的焦距与第一透镜组10中第四透镜14的焦距的比值范围0.6<fG1/f4<1.2，满足该比值范围时，有利于合理分配透镜的光焦度，避免透镜组中的光焦度局部集中而造成公差敏感，由此降低了加工制造难度，有利于提升良品率。
可选地，第一透镜11可以为塑料材质或者玻璃材质，还可以为其他能够满足第一透镜11性能要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。第一透镜11具有正光焦度。第一透镜11的物侧面在靠近光轴处均为凸面，第一透镜11的像侧面在靠近光轴处均为凹面。第一透镜11的物侧面在靠近周边处均为凸面，第一透镜11的像侧面在靠近周边处均为凹面。
可选地，第二透镜12可以为塑料材质或者玻璃材质，还可以为其他能够满足第二透镜12性能要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。第二透镜12具有负光焦度。第二透镜12的物侧面在靠近光轴处可以为凸面，也可以为凹面，第二透镜12的像侧面在靠近光轴处均为凹面。第二透镜12的物侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面，第二透镜12的像侧面在靠近周边处均为凹面。
可选地，第三透镜13可以为塑料材质或者玻璃材质，还可以为其他能够满足第三透镜13性能要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。第三透镜13可以具有正光焦度，也可以具有负光焦度。第三透镜13的物侧面在靠近光轴处可以为凸面，也可以为凹面，第三透镜13的像侧面在靠近光轴处均为凹面。第三透镜13的物侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面，第三透镜13的像侧面在靠近周边处均为凹面。
可选地，第四透镜14可以为塑料材质或者玻璃材质，还可以为其他能够满足第四透镜14性能要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。第四透镜14具有负光焦度。第四透镜14的物侧面在靠近光轴处均为凸面，第四透镜14的像侧面在靠近光轴处均为凸面。第四透镜14的物侧面在靠近周边处均为凸面，第四透镜14的像侧面在靠近周边处均为凸面。
可选地，第五透镜25可以为塑料材质或者玻璃材质，还可以为其他能够满足第五透镜25性能要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。第五透镜25具有正光焦度，也可以具有负光焦度。第五透镜25的物侧面在靠近光轴处均为凹面，第五透镜25的像侧面在靠近光轴处可以为凸面，也可以为凹面。第五透镜25的物侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面，第五透镜25的像侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面。
可选地，第六透镜26可以为塑料材质或者玻璃材质，还可以为其他能够满足第六透镜26性能要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。第六透镜26具有正光焦度，也可以具有负光焦度。第六透镜26的物侧面在靠近光轴处均为凹面，第六透镜26的像侧面在靠近光轴处可以为凸面，也可以为凹面。第六透镜26的物侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面，第六透镜26的像侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面。
可选地，第七透镜27可以为塑料材质或者玻璃材质，还可以为其他能够满足第七透镜27性能要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。第七透镜27具有负光焦度。第七透镜27的物侧面在靠近光轴处可以为凸面，也可以为凹面，第七透镜27的像侧面在靠近光轴处可以为凸面，也可以为凹面。第七透镜27的物侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面，第七透镜27的像侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面。
可选地，第八透镜28可以为塑料材质或者玻璃材质，还可以为其他能够满足第八透镜28性能要求的材料，如：将无机金属氧化物、无机金属硫化物等的细颗粒掺混到树脂基体中的复合材料。第八透镜28具有正光焦度，也可以具有负光焦度。第八透镜28的物侧面在靠近光轴处可以为凸面，也可以为凹面，第八透镜28的像侧面在靠近光轴处可以为凸面，也可以为凹面。第八透镜28的物侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面，第八透镜28的像侧面在靠近周边处可以为凸面，也可以为凹面。
可选地，第一透镜组10中的第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14，以及第二透镜组20中的第五透镜25、第六透镜26、第七透镜27、第八透镜28均由塑料材质构成，由此能够控制变焦镜头的重量，进而降低了镜头模组100中马达设计和制造的难度。此外，根据注塑成型的工艺特点，塑料材质可以实现高精度要求的球面、非球面以及自由曲面等面型，能够满足本申请对第一透镜组10和第二透镜组20中各个透镜的面型要求。
可选地，第一透镜组10中的第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14，以及第二透镜组20中的第五透镜25、第六透镜26、第七透镜27、第八透镜28可以采用玻璃材质与塑料材质的混合设计，利用玻璃有更多的折射率与阿贝系数选择来实现大光圈或超大光圈摄像镜头的设计和光学***设计，并且玻璃材质与塑料材质的混合设计的变焦镜头还可以使光学设计有更多的架构可能性，更易得到小型化且像差矫正能力强的变焦镜头。
下面将结合图1至图21更加详细地描述本申请实施例的一些具体的而非限制性的例子。
实施例一
图1示出了实施例一的变焦镜头的示意图。其中，图1中的(a)示出了实施例一的变焦镜头在短焦端时的示意图；图1中的(b)示出了实施例一的变焦镜头在长焦端时的示意图。
如图1所示的变焦镜头包括：第一透镜组10以及第二透镜组20，第一透镜组10由具有正光焦度的第一透镜11、具有负光焦度的第二透镜12、具有正光焦度的第三透镜13以及具有正光焦度的第四透镜14组成，第二透镜组20由具有正光焦度的第五透镜25、具有负光焦度的第六透镜26、具有负光焦度的第七透镜27以及具有正光焦度的第八透镜28组成。
依据上文的关系式，本申请实施例一中变焦镜头的设计参数如下表1A。
表1A实施例一设计参数
表1B示出了本申请实施例一中变焦镜头各透镜的非球面系数，如表1B所示。
表1B实施例一变焦镜头的非球面系数
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
在本申请实施例一中，各表面的非球面面型方程可以为：
其中，z是非球面上距离光轴为r的点，其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离；r是非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；c是曲率；k是圆锥系数；A4至A20是非球面系数。
应理解，变焦镜头中的各个透镜的非球面可以使用上述非球面面型方程所示的非球面，也可以使用其他非球面公式，本申请不做限定。
表1C示出了本申请实施例一中变焦镜头的基本参数，如表1C所示。
表1C实施例一变焦镜头基本参数
| 短焦端(wide) | 长焦端(tele) | |
| f | 16.29mm | 24.58mm |
| FNO | 3.00 | 4.55 |
| FOV | 26.96° | 18.33° |
| TTL | 20.02mm | 20.19mm |
| d1 | 4.41mm | 0mm |
| d9 | 1.618mm | 0.2mm |
| d18 | 0.497mm | 6.489mm |
表1C中，f表示变焦镜头的焦距，FNO表示光圈值，FOV表示视场角，TTL表示光学总长，d1表示孔径光阑30与第一透镜11的物侧面于光轴上的间隙，d9表示第四透镜14的像侧面与第五透镜25的物侧面于光轴上的间隙，d18表示第八透镜28的像侧面与红外截止滤光片40的物侧面于光轴上的间隙。
图2示出了波长分别为555nm的光经过实施例一的变焦镜头后的像散场曲线示意图，图2中的实线为子午方向的焦点偏移量，虚线为弧矢方向的焦点偏移量。
其中，图2中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的像散场曲线示意图，从图2中的(a)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.005mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.02mm范围内；图2中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的像散场曲线示意图，从图2中的(b)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.005mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.02mm范围内。可以看出像散和场曲都得到了严格的校正，成像质量优异。
图3示出了波长分别为555nm的光经过实施例一的变焦镜头后的畸变曲线示意图。
其中，图3中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的畸变曲线示意图，从图3中的(a)可以看出畸变量控制在0～2.5％范围内；图3中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的畸变曲线示意图，从图3中的(b)可以看出畸变量控制在0～1％范围内。该变焦镜头的最大畸变量在2.5％以内，失真成都低，表现出较好的成像质量。
实施例二
图4示出了实施例二的变焦镜头的示意图。其中，图4中的(a)示出了实施例二的变焦镜头在短焦端时的示意图；图4中的(b)示出了实施例二的变焦镜头在长焦端时的示意图。
如图4所示的变焦镜头包括：第一透镜组10以及第二透镜组20，第一透镜组10由具有正光焦度的第一透镜11、具有负光焦度的第二透镜12、具有正光焦度的第三透镜13以及具有正光焦度的第四透镜14组成，第二透镜组20由具有正光焦度的第五透镜25、具有负光焦度的第六透镜26、具有负光焦度的第七透镜27以及具有正光焦度的第八透镜28组成。
依据上文的关系式，本申请实施例二中变焦镜头的设计参数如下表2A。
表2A实施例二设计参数
表2B示出了本申请实施例二中变焦镜头各透镜的非球面系数，如表2B所示。
表2B实施例二变焦镜头的非球面系数
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
本实施例二中的变焦镜头中的各个透镜的非球面可以使用实施例一中的非球面面型方程，也可以使用其他非球面公式，本申请不做限定。
表2C示出了本申请实施例二中变焦镜头的基本参数，如表2C所示。
表2C实施例二变焦镜头基本参数
| 短焦端 | 长焦端 | |
| f | 17.00mm | 24.00mm |
| FNO | 3.15 | 4.44 |
| FOV | 26.00° | 18.75° |
| TTL | 19.00mm | 19.40mm |
| d1 | 3.636mm | -0.4mm |
| d9 | 1.545mm | 0.2mm |
| d18 | 0.55mm | 5.931mm |
表2C中，f表示变焦镜头的焦距，FNO表示光圈值，FOV表示视场角，TTL表示光学总长，d1表示孔径光阑30与第一透镜11的物侧面于光轴上的间隙，d9表示第四透镜14的像侧面与第五透镜25的物侧面于光轴上的间隙，d18表示第八透镜28的像侧面与红外截止滤光片40的物侧面于光轴上的间隙。
图5示出了波长分别为555nm的光经过实施例二的变焦镜头后的像散场曲线示意图，图5中的实线为子午方向的焦点偏移量，虚线为弧矢方向的焦点偏移量。
其中，图5中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的像散场曲线示意图，从图5中的(a)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.01mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.02mm范围内；图5中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的像散场曲线示意图，从图5中的(b)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.005mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.02mm范围内。可以看出像散和场曲都得到了严格的校正，成像质量优异。
图6示出了波长分别为555nm的光经过实施例二的变焦镜头后的畸变曲线示意图。
其中，图6中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的畸变曲线示意图，从图6中的(a)可以看出畸变量控制在0～2％范围内；图6中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的畸变曲线示意图，从图6中的(b)可以看出畸变量控制在0～1％范围内。该变焦镜头的最大畸变量在2％以内，失真成都低，表现出较好的成像质量。
实施例三
图7示出了实施例三的变焦镜头的示意图。其中，图7中的(a)示出了实施例三的变焦镜头在短焦端时的示意图；图7中的(b)示出了实施例三的变焦镜头在长焦端时的示意图。
如图7所示的变焦镜头包括：第一透镜组10以及第二透镜组20，第一透镜组10由具有正光焦度的第一透镜11、具有负光焦度的第二透镜12、具有正光焦度的第三透镜13以及具有正光焦度的第四透镜14组成，第二透镜组20由具有负光焦度的第五透镜25、具有正光焦度的第六透镜26、具有负光焦度的第七透镜27以及具有正光焦度的第八透镜28组成。
依据上文的关系式，本申请实施例三中变焦镜头的设计参数如下表3A。
表3A实施例三设计参数
表3B示出了本申请实施例三中变焦镜头各透镜的非球面系数，如表3B所示。
表3B实施例三变焦镜头的非球面系数
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
本实施例三中的变焦镜头中的各个透镜的非球面可以使用实施例一中的非球面面型方程，也可以使用其他非球面公式，本申请不做限定。
表3C示出了本申请实施例三中变焦镜头的基本参数，如表3C所示。
表3C实施例三变焦镜头基本参数
| 短焦端 | 长焦端 | |
| f | 17.00mm | 24.00mm |
| FNO | 3.15 | 4.44 |
| FOV | 26.00° | 18.77° |
| TTL | 19.00mm | 19.40mm |
| d1 | 3.484mm | -0.4mm |
| d9 | 1.47mm | 0.2mm |
| d18 | 0.55mm | 5.706mm |
表3C中，f表示变焦镜头的焦距，FNO表示光圈值，FOV表示视场角，TTL表示光学总长，d1表示孔径光阑30与第一透镜11的物侧面于光轴上的间隙，d9表示第四透镜14的像侧面与第五透镜25的物侧面于光轴上的间隙，d18表示第八透镜28的像侧面与红外截止滤光片40的物侧面于光轴上的间隙。
图8示出了波长分别为555nm的光经过实施例三的变焦镜头后的像散场曲线示意图，图8中的实线为子午方向的焦点偏移量，虚线为弧矢方向的焦点偏移量。
其中，图8中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的像散场曲线示意图，从图8中的(a)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.015mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.02mm范围内；图8中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的像散场曲线示意图，从图8中的(b)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.01mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.025mm范围内。可以看出像散和场曲都得到了严格的校正，成像质量优异。
图9示出了波长分别为555nm的光经过实施例三的变焦镜头后的畸变曲线示意图。
其中，图9中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的畸变曲线示意图，从图9中的(a)可以看出畸变量控制在0～2.5％范围内；图9中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的畸变曲线示意图，从图9中的(b)可以看出畸变量控制在0～1％范围内。该变焦镜头的最大畸变量在2.5％以内，失真成都低，表现出较好的成像质量。
实施例四
图10示出了实施例四的变焦镜头的示意图。其中，图10中的(a)示出了实施例四的变焦镜头在短焦端时的示意图；图10中的(b)示出了实施例四的变焦镜头在长焦端时的示意图。
如图10所示的变焦镜头包括：第一透镜组10以及第二透镜组20，第一透镜组10由具有正光焦度的第一透镜11、具有负光焦度的第二透镜12、具有正光焦度的第三透镜13以及具有正光焦度的第四透镜14组成，第二透镜组20由具有负光焦度的第五透镜25、具有正光焦度的第六透镜26、具有负光焦度的第七透镜27以及具有负光焦度的第八透镜28组成。
需要说明的是，本实施例四中，孔径光阑30的设置位置可以在第一透镜组10内的任一个透镜上，并且可以跟随第一透镜组10进行移动。图10中实例性的将孔径光阑30设置在第二透镜12的物侧，并不代表孔径光阑30仅设置在第二透镜12上，应理解的，孔径光阑30还可以设置在第一透镜11、第三透镜13、第四透镜14上，并且能够跟随着第一透镜组10进行移动。
依据上文的关系式，本申请实施例四中变焦镜头的设计参数如下表4A。
表4A实施例四设计参数
表4B示出了本申请实施例四中变焦镜头各透镜的非球面系数，如表4B所示。
表4B实施例四变焦镜头的非球面系数
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
本实施例四中的变焦镜头中的各个透镜的非球面可以使用实施例一中的非球面面型方程，也可以使用其他非球面公式，本申请不做限定。
表4C示出了本申请实施例四中变焦镜头的基本参数，如表4C所示。
表4C实施例四变焦镜头基本参数
| 短焦端 | 长焦端 | |
| f | 16.00mm | 24.00mm |
| FNO | 2.96 | 4.44 |
| FOV | 27.60° | 18.90° |
| TTL | 15.34mm | 19.90mm |
| d9 | 1.707mm | 0.2mm |
| d18 | 2.05mm | 7.116mm |
表4C中，f表示变焦镜头的焦距，FNO表示光圈值，FOV表示视场角，TTL表示光学总长，d9表示第四透镜14的像侧面与第五透镜25的物侧面于光轴上的间隙，d18表示第八透镜28的像侧面与红外截止滤光片40的物侧面于光轴上的间隙。
图11示出了波长分别为555nm的光经过实施例四的变焦镜头后的像散场曲线示意图，图11中的实线为子午方向的焦点偏移量，虚线为弧矢方向的焦点偏移量。
其中，图11中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的像散场曲线示意图，从图11中的(a)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.025mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.025mm范围内；图11中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的像散场曲线示意图，从图11中的(b)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.025mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.05mm范围内。可以看出像散和场曲都得到了严格的校正，成像质量优异。
图12示出了波长分别为555nm的光经过实施例四的变焦镜头后的畸变曲线示意图。
其中，图12中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的畸变曲线示意图，从图12中的(a)可以看出畸变量控制在0～2％范围内；图12中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的畸变曲线示意图，从图12中的(b)可以看出畸变量控制在0～0.2％范围内。该变焦镜头的最大畸变量在2％以内，失真成都低，表现出较好的成像质量。
实施例五
图13示出了实施例五的变焦镜头的示意图。其中，图13中的(a)示出了实施例五的变焦镜头在短焦端时的示意图；图13中的(b)示出了实施例五的变焦镜头在长焦端时的示意图。
如图13所示的变焦镜头包括：第一透镜组10以及第二透镜组20，第一透镜组10由具有正光焦度的第一透镜11、具有负光焦度的第二透镜12、具有负光焦度的第三透镜13以及具有正光焦度的第四透镜14组成，第二透镜组20由具有正光焦度的第五透镜25、具有负光焦度的第六透镜26、具有负光焦度的第七透镜27以及具有负光焦度的第八透镜28组成。
依据上文的关系式，本申请实施例五中变焦镜头的设计参数如下表5A。
表5A实施例五设计参数
表5B示出了本申请实施例五中变焦镜头各透镜的非球面系数，如表5B所示。
表5B实施例五变焦镜头的非球面系数
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
本实施例五中的变焦镜头中的各个透镜的非球面可以使用实施例一中的非球面面型方程，也可以使用其他非球面公式，本申请不做限定。
表5C示出了本申请实施例五中变焦镜头的基本参数，如表5C所示。
表5C实施例五变焦镜头基本参数
| 短焦端 | 长焦端 | |
| f | 17.00mm | 24.00mm |
| FNO | 3.15 | 4.44 |
| FOV | 26.00° | 18.77° |
| TTL | 19.00mm | 19.40mm |
| d1 | 3.482mm | -0.4mm |
| d9 | 1.534mm | 0.2mm |
| d18 | 0.55mm | 6.105mm |
表5C中，f表示变焦镜头的焦距，FNO表示光圈值，FOV表示视场角，TTL表示光学总长，d1表示孔径光阑30与第一透镜11的物侧面于光轴上的间隙，d9表示第四透镜14的像侧面与第五透镜25的物侧面于光轴上的间隙，d18表示第八透镜28的像侧面与红外截止滤光片40的物侧面于光轴上的间隙。
图14示出了波长分别为555nm的光经过实施例五的变焦镜头后的像散场曲线示意图，图14中的实线为子午方向的焦点偏移量，虚线为弧矢方向的焦点偏移量。
其中，图14中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的像散场曲线示意图，从图14中的(a)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.01mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.025mm范围内；图14中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的像散场曲线示意图，从图14中的(b)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.005mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.02mm范围内。可以看出像散和场曲都得到了严格的校正，成像质量优异。
图15示出了波长分别为555nm的光经过实施例五的变焦镜头后的畸变曲线示意图。
其中，图15中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的畸变曲线示意图，从图15中的(a)可以看出畸变量控制在0～2.5％范围内；图15中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的畸变曲线示意图，从图15中的(b)可以看出畸变量控制在0～1％范围内。该变焦镜头的最大畸变量在2.5％以内，失真成都低，表现出较好的成像质量。
实施例六
图16示出了实施例六的变焦镜头的示意图。其中，图16中的(a)示出了实施例六的变焦镜头在短焦端时的示意图；图16中的(b)示出了实施例六的变焦镜头在长焦端时的示意图。
如图16所示的变焦镜头包括：第一透镜组10以及第二透镜组20，第一透镜组10由具有正光焦度的第一透镜11、具有负光焦度的第二透镜12、具有正光焦度的第三透镜13以及具有正光焦度的第四透镜14组成，第二透镜组20由具有负光焦度的第五透镜25、具有正光焦度的第六透镜26、具有负光焦度的第七透镜27以及具有负光焦度的第八透镜28组成。
依据上文的关系式，本申请实施例六中变焦镜头的设计参数如下表6A。
表6A实施例六设计参数
表6B示出了本申请实施例六中变焦镜头各透镜的非球面系数，如表6B所示。
表6B实施例六变焦镜头的非球面系数
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
本实施例六中的变焦镜头中的各个透镜的非球面可以使用实施例一中的非球面面型方程，也可以使用其他非球面公式，本申请不做限定。
表6C示出了本申请实施例六中变焦镜头的基本参数，如表6C所示。
表6C实施例六变焦镜头基本参数
| 短焦端 | 长焦端 | |
| f | 17.00mm | 24.00mm |
| FNO | 3.03 | 4.28 |
| FOV | 26.00° | 18.80° |
| TTL | 19.00mm | 19.40mm |
| d1 | 3.366mm | -0.4mm |
| d9 | 1.677mm | 0.2mm |
| d18 | 0.55mm | 5.794mm |
表6C中，f表示变焦镜头的焦距，FNO表示光圈值，FOV表示视场角，TTL表示光学总长，d1表示孔径光阑30与第一透镜11的物侧面于光轴上的间隙，d9表示第四透镜14的像侧面与第五透镜25的物侧面于光轴上的间隙，d18表示第八透镜28的像侧面与红外截止滤光片40的物侧面于光轴上的间隙。
图17示出了波长分别为555nm的光经过实施例六的变焦镜头后的像散场曲线示意图，图17中的实线为子午方向的焦点偏移量，虚线为弧矢方向的焦点偏移量。
其中，图17中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的像散场曲线示意图，从图17中的(a)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.01mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.01mm范围内；图17中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的像散场曲线示意图，从图17中的(b)可以看出，子午方向的焦点偏移量控制在0～0.03mm范围内，弧矢方向的焦点偏移量控制在0～0.03mm范围内。可以看出像散和场曲都得到了严格的校正，成像质量优异。
图18示出了波长分别为555nm的光经过实施例六的变焦镜头后的畸变曲线示意图。
其中，图18中的(a)示出了变焦镜头在短焦端时的畸变曲线示意图，从图18中的(a)可以看出畸变量控制在0～2.5％范围内；图18中的(b)示出了变焦镜头在长焦端时的畸变曲线示意图，从图18中的(b)可以看出畸变量控制在0～1％范围内。该变焦镜头的最大畸变量在2.5％以内，失真成都低，表现出较好的成像质量。
表7列出了上述变焦镜头满足的条件式以及本申请实施例中对应各条件式的值。
表7变焦镜头满足的条件式及对应各条件式的值
| 参数及条件式 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | 实施例五 | 实施例六 |
| <![CDATA[f<sub>G1</sub>/fw]]> | 0.60 | 0.59 | 0.59 | 0.61 | 0.58 | 0.63 |
| TTLt/ft | 0.821 | 0.808 | 0.808 | 0.829 | 0.808 | 0.808 |
| FNOt | 4.55 | 4.44 | 4.45 | 4.40 | 4.44 | 4.28 |
| ft/fw | 1.51 | 1.41 | 1.41 | 1.50 | 1.41 | 1.41 |
| TTLt/Imgh | 5.05 | 4.85 | 4.85 | 4.98 | 4.85 | 4.85 |
| <![CDATA[TT<sub>1-n</sub>/TTLt]]> | 0.26 | 0.27 | 0.28 | 0.27 | 0.28 | 0.29 |
| <![CDATA[f<sub>G1</sub>/f<sub>1</sub>]]> | 0.70 | 1.03 | 0.85 | 0.77 | 0.99 | 0.91 |
| <![CDATA[f<sub>G1</sub>/f<sub>4</sub>]]> | 1.07 | 0.86 | 0.99 | 1.16 | 1.10 | 1.02 |
本申请实施例提供的变焦镜头，其设计参数在满足上述对应各条件式的情况下，具有大变焦比、成像质量优异、小型化、易加工制造、良品率高等优点。
本申请实施例还提供了一种镜头模组100，该镜头模组100包括反射件60、电子感光元件50以及上述的变焦镜头，反射件60位于变焦镜头的物侧，用于将光线偏转至变焦镜头，电子感光元件50位于变焦镜头的像侧，变焦镜头用于将光线成像至电子感光元件50。
反射件60可以以任何需要的角度设置以弯折光路，反射件60将光线偏转至变焦镜头的第一透镜组10，光线依次经过第一透镜组10、第二透镜组20及红外截止滤光片40后，在电子感光元件50上成像。
图19是本申请实施例提供的镜头模组100的一例的示意图。图20是本申请实施例提供的镜头模组100的又一例的示意图。
如图19所示，在一些实施例中，反射件60为棱镜，棱镜包括两个直边和一个斜边，光线经一个直边进入棱镜，被斜边反射后，由另一个直边射出棱镜。斜边可以与变焦镜头的光轴成45°夹角，该夹角也可以根据需要调整。本申请不对棱镜的结构、斜边位置、角度做严格限定。
如图20所示，在一些实施例中，反射件60为反射镜，反射镜的反射面可以与变焦镜头的光轴成45°夹角，该夹角也可以根据需要调整。本申请不对反射镜的反射面位置、角度等做严格限定。
可选地，反射镜的反射面可以是蒸镀法或溅射法制备的金属反射膜层，金属可以是镍、铝、银、金等或者其合金。
电子感光元件50是一种半导体芯片，表面包含有几十万到几百万的光电二极管，受到光照射时，会产生电荷。电子感光元件50可以是电荷耦合器件(chargecoupleddevice，CCD)，也可以是互补金属氧化物导体器件(complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)。电荷藕合器件使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。电荷藕合器件由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当电荷藕合器件表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。互补金属氧化物导体器件主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在互补金属氧化物导体器件上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
本申请实施例中，反射件60能够改变光线的传播方向，使得变焦镜头的光轴方向可以与外部光线进入电子设备的方向不同，进而使变焦镜头的布置位置和角度都更加灵活，例如，可以使变焦镜头的光轴方向平行于电子设备的显示屏300，由此能够降低对电子设备厚度方向的容置空间的尺寸要求。
此外，由于镜头模组100采用了上述的变焦镜头，因此镜头模组100也具有与变焦镜头相应的大变焦比、成像质量优异、小型化、易加工制造、良品率高等优点。
可选地，镜头模组100还可以包括固定器(holder)、自动聚焦驱动组件、线路板、连接器、以及周边电子元件等元件中部分或全部元件(图中未示出)。固定器可以来固定镜头，自动对焦驱动组件可以包括音圈马达、驱动集成电路等，用于对镜头进行自动对焦或光学防抖。线路板可以是柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)或印刷电路板(printedcircuit board，PCB)，用于传输电信号，其中，FPC可以是单面柔性板、双面柔性板、多层柔性板、刚柔性板或混合结构的柔性电路板等。
图21是本申请实施例提供的电子设备的示意图。图21中的(a)和(b)部分分别是电子设备的正面视图和背面视图。
如图21所示，本申请实施例还提供了一种电子设备。该电子设备包括前述实施例提供的镜头模组100，此外，还包括处理器，镜头模组100用于获取图像数据并将图像数据输入到处理器中，处理器用于对图像数据进行处理。
镜头模组100的安装个数不限于一个，也可以是两个甚至更多，例如电子设备的背面安装两个镜头模组100。本申请实施例对镜头模组100的安装个数不做任何限定。
镜头模组100可以用于拍摄外部视频或照片，可以用于拍摄不同距离的景象，例如镜头模组100可以用于拍摄远处景象，可以用于拍摄近处景象，也可以用于拍摄微距景象。镜头模组100也可以用于自拍，图21中所示的位于手机背面的镜头模组100还可以用于前置摄像头等。
此外，电子设备还包括壳体200和显示屏300，显示屏300安装于壳体200上，壳体200内形成有容置空间，镜头模组100可以安装于该容置空间内，显示屏300与处理器电性连接，显示屏300能够显示经过处理器图像处理后的图片或者视频。
由于镜头模组100具有小型化的优点，其对于容置空间的尺寸要求变低，由此，可以通过降低壳体200厚度实现电子设备的轻薄化，或者，在不改变壳体200厚度的前提下，可以为其他功能元件让出镜头模组100所节省的容置空间。
可选地，显示屏300可以是发光二极管(light emitting diode，LED)显示屏300、液晶(liquid crystal display，LCD)显示屏300或者有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)显示屏300等，但不限于此。
可选地，壳体200内还可以包括其他器件，例如电池、闪光灯、指纹识别模组、听筒、电路板、传感器等，但不限于此。
可选地，电子设备可以为具有摄像或拍照功能的终端设备，例如手机、平板电脑、手提电脑、摄像机、录像机、照相机、智能机器人或其他形态的具有拍照或摄像功能的设备。
最后应说明的是：以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种变焦镜头，其特征在于，包括：自物侧至像侧依次设置具有正光焦度的第一透镜组(10)以及具有负光焦度的第二透镜组(20)；
所述变焦镜头从短焦端状态向长焦端状态进行变焦时，所述第一透镜组(10)以及所述第二透镜组(20)沿光轴向物侧移动，并且所述第一透镜组(10)与所述第二透镜组(20)的间距逐渐减小；
所述第一透镜组(10)包括：自物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一透镜(11)、具有负光焦度的第二透镜(12)、具有光焦度的第三透镜(13)以及具有正光焦度的第四透镜(14)。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足下列关系式：
0.5<fG1/fw<0.8；
其中，fG1为所述第一透镜组(10)的焦距，fw为短焦端状态下所述变焦镜头的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足下列关系式：
TTLt/ft<1.0；
其中，TTLt为长焦端状态下所述变焦镜头的光学总长，ft为长焦端状态下所述变焦镜头的焦距。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜(11)的物侧面为凸面，所述第四透镜(14)的像侧面为凸面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足下列关系式：
FNOt<5；
其中，FNOt为长焦端状态下所述变焦镜头的光圈值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足下列关系式：
ft/fw<1.6。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足下列关系式：
TTLt/Imgh<5.5；
其中，Imgh为聚焦平面上电子感光元件(50)像素区域对角线长的一半。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足下列关系式：
TT1-n/TTLt<0.4；
其中，TT1-n为所述第一透镜组(10)和所述第二透镜组(20)中所有透镜于光轴上的厚度之和。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足下列关系式：
0.6<fG1/f1<1.2；
其中，f1为所述第一透镜(11)的焦距。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足下列关系式：
0.6<fG1/f4<1.2；
其中，f4为所述第四透镜(14)的焦距。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜组(20)包括：自物侧至像侧依次设置的具有光焦度的第五透镜(25)、具有光焦度的第六透镜(26)、具有负光焦度的第七透镜(27)以及具有光焦度的第八透镜(28)。
12.一种镜头模组，其特征在于，包括反射件(60)、电子感光元件(50)以及如权利要求1至11中任一项所述的变焦镜头，所述反射件(60)位于所述变焦镜头的物侧，用于将光线偏转至所述变焦镜头，所述电子感光元件(50)位于所述变焦镜头的像侧，所述变焦镜头用于将光线成像至所述电子感光元件(50)。
13.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及如权利要求12所述的镜头模组，所述镜头模组用于获取图像数据并将所述图像数据输入到所述处理器中，所述处理器用于对所述图像数据进行处理。
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| CN202111275212.7A CN116088154A (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 变焦镜头、镜头模组及电子设备 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117389016A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-01-12 | 江西联益光学有限公司 | 光学镜头 |
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2021
- 2021-10-29 CN CN202111275212.7A patent/CN116088154A/zh active Pending
Cited By (2)
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