CN115903196A - 一种变焦镜头、摄像头模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种变焦镜头、摄像头模组和电子设备。变焦镜头包括：沿光轴从物侧至像侧方向依次排列的第一、第二和第三透镜组；第一和第三透镜组具有负光焦度，第二透镜组具有正光焦度；第一透镜组为固定组，第二透镜组为能沿光轴移动的变焦组，且在靠近物侧的第一端向靠近像侧的第二端移动，实现变焦镜头从望远端至广角端的光学变焦，第三透镜组为能沿光轴移动的补偿组；在第一、第二和第三透镜组中：具有光焦度的透镜的总数为M，非球面个数为N，M≤7，N≥8；第二透镜组至少包括两个透镜，两个透镜中的至少一个透镜具有负光焦度，且其阿贝数V≤40。本申请实施例的变焦镜头，结构简单，具备小型化、薄型化优势，且能够连续变焦。

Description

一种变焦镜头、摄像头模组和电子设备

技术领域

本申请涉及光学成像领域，尤其涉及一种变焦镜头、摄像头模组和电子设备。

背景技术

随着手机拍照需求的提高以及手机摄像模组成像质量的提升，单单一个焦段的镜头以及数码变焦的方式已经不能满足消费者的需求，市面上大部分品牌旗舰手机搭载中长焦摄像头(3X/5X)，例如可达10倍光学变焦的潜望式镜头，通过分别搭载2到3颗广角、长焦的镜头实现。由于现有的镜头模组内的光学元件一般是沿着镜筒的中轴排布，镜头包含的透镜的数量较多，导致其长度较大，不利于实现小型化、薄型化，同时导致成本较高。并且，目前手机高倍光变基本都是“跳跃式”变焦，搭配基于算法的数码变焦，实现混合光学变焦，不能实现连续变焦，无法更好地满足用户需求。

发明内容

本申请实施例提供一种变焦镜头、摄像头模组和电子设备，该变焦镜头能够利用一颗镜头实现高倍率的连续变焦，且包含透镜数量较少，结构简单，有利于实现小型化和薄型化，同时能够降低成本。

为此，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种变焦镜头，所述变焦镜头包括：沿光轴从物侧至像侧方向依次排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组；所述第一透镜组和所述第三透镜组具有负光焦度，所述第二透镜组具有正光焦度；所述第一透镜组为固定组，所述第二透镜组为能够沿着所述光轴在第一端和第二端之间移动的变焦组，所述第一端靠近物侧，所述第二端靠近像侧，所述第二透镜组由所述第一端至所述第二端移动，实现所述变焦镜头从望远端至广角端的光学变焦，所述第三透镜组为能够沿着光轴移动的补偿组，所述补偿组用于补偿像面位置的偏移，以保持成像清晰；所述第一透镜组和所述第三透镜组分别包括至少一个透镜；所述第二透镜组至少包括两个透镜，所述两个透镜中的至少一个透镜具有负光焦度，且所述第二透镜组中具有负光焦度的透镜的阿贝数为V，V≤40；每个透镜包括相对的两个表面，所述两个表面中的至少一者为透镜面，所述透镜面为沿着所述变焦镜头的光轴延伸方向凸出或凹进的曲面，在所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组中：具有光焦度的透镜的总数为M，非球面的透镜面的总数为N，M为小于或等于7的整数，N为大于或等于8的整数。

在上述方案中，变焦镜头包括三个透镜组，且三个透镜组中透镜总数小于或等于7，非球面个数大于或等于8，通过选择各组元和透镜光焦度的配置方式，合理运用非球面，配合第二透镜组中的至少一个具有负光焦度的透镜的阿贝数，使得变焦镜头在获得高像质的同时，满足一定的倍率、长焦需求，实现连续变焦，同时变焦镜头包含的透镜数量少，结构简单，有利于实现小型化和薄型化，并且能够降低成本。

在一种可能的实现方式中，所述变焦镜头还包括光阑，所述光阑位于所述第二透镜组与所述第三透镜组之间。光阑能够减少变焦镜头中的杂光，以提高成像品质。光阑可以是孔径光阑和/或视场光阑。另外，在满足工作要求的情况下，光阑也可以位于其他位置。

在一种可能的实现方式中，所述第二透镜组的焦距为f2，所述变焦镜头的望远端的焦距为ft，满足：0.10≤|f2/ft|≤0.5。通过限定第二透镜组的光焦度的取值范围，可以提升系统变焦后的成像质量。

在一种可能的实现方式中，所述第三透镜组的焦距为f3，所述变焦镜头的望远端的焦距为ft，满足：0.10≤|f3/ft|≤0.5。通过限定第三透镜组的光焦度的取值范围，可以提升系统变焦后的成像质量。

在一种可能的实现方式中，所述变焦镜头的光学总长TTL与所述变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft的取值范围为0.8≤TTL/ft≤1.2。通过限定系统的压缩比即比值TTL/ft的取值范围，可以提升系统的变焦能力。其中，TTL/ft可为0.8、0.9、1.0、1.1和1.2中的一者。当然，TTL/ft还可根据实际需要选择其他数值。

在一种可能的实现方式中，所述变焦镜头的最大像高IH与所述变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft的取值范围为0.02≤IH/ft≤0.2。这样能够提升系统的变焦能力。其中，IH/ft可为0.02、0.05、0.1、0.15和0.2中的一者。当然，IH/ft还可根据实际需要选择其他数值。

在一种可能的实现方式中，所述第一透镜组包括第一透镜和第二透镜；所述第二透镜组包括第三透镜和第四透镜；所述第三透镜组包括第五透镜和第六透镜，M＝6；所述第一透镜、所述第三透镜和所述第五透镜具有正光焦度；所述第二透镜、所述第四透镜和所述第六透镜具有负光焦度；所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的透镜面为非球面，N＝10；所述变焦镜头的光圈值F#的取值范围为2.8≤F#≤5。通过利用光焦度的匹配，改善系统变焦后的像质量，保证变焦的连续性。

在一种可能的实现方式中，所述第一透镜组包括第一透镜；所述第二透镜组包括第二透镜和第三透镜，所述第三透镜组包括第四透镜和第五透镜，M＝5；所述第一透镜、所述第三透镜和所述第五透镜具有负光焦度；所述第二透镜和所述第四透镜具有正光焦度；所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的透镜面为非球面，N＝8；所述变焦镜头的光圈值F#的取值范围为2.8≤F#≤5。通过利用光焦度的匹配，改善系统变焦后的像质量，保证变焦的连续性。

在一种可能的实现方式中，所述第一透镜组包括第一透镜和第二透镜；所述第二透镜组包括第三透镜和第四透镜；所述第三透镜组包括第五透镜，M＝5；所述第一透镜和所述第三透镜具有正光焦度；所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜具有负光焦度；所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的透镜面为非球面，N＝8；所述变焦镜头的光圈值F#的取值范围为3.5≤F#≤5.75。通过利用光焦度的匹配，改善系统变焦后的像质量，保证变焦的连续性。

在一种可能的实现方式中，所述第一透镜组包括第一透镜和第二透镜；所述第二透镜组包括第三透镜和第四透镜；所述第三透镜组包括第五透镜、第六透镜和第七透镜，M＝7；所述第一透镜、所述第三透镜、所述第五透镜和所述第七透镜具有正光焦度；所述第二透镜、所述第四透镜和所述第六透镜具有负光焦度；所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的透镜面为非球面，N＝10；所述变焦镜头的光圈值F#的取值范围为2.93≤F#≤5.5。通过利用光焦度的匹配，改善系统变焦后的像质量，保证变焦的连续性。

在一种可能的实现方式中，所述变焦镜头中的透镜沿第一对称轴和第二对称轴分别对称，且所述第一对称轴和所述第二对称轴垂直，所述变焦镜头中的透镜沿所述第一对称轴的延伸方向的最大尺寸小于沿所述第二对称轴的延伸方向的最大尺寸。在该实现方式中，可采用I-cut透镜，即透镜可为圆形的一部分，具体地，可将圆形的相对两侧的弧形边沿第二对称轴即直径方向截取，形成直线，圆形的另外两侧仍为弧形边，使得透镜在第一对称轴方向如高度方向上的最大尺寸小于在第二对称轴方向如宽度方向上的最大尺寸，从而减小了模组高度，例如垂直高度小于6mm。

第二方面，本申请实施例提供一种摄像头模组，所述摄像头模组包括感光元件和上述第一方面提供的变焦镜头，所述感光元件位于所述变焦镜头的像侧，其中，所述变焦镜头用于接收被拍摄物体所反射的光线并投射至所述感光元件，所述感光元件用于将所述光线转化成图像信号。

在一种可能的实现方式中，所述摄像头模组还包括棱镜或反射镜，用于改变光路的方向，使得经过所述棱镜或所述反射镜后的光能够沿着所述变焦镜头的光轴的延伸方向传播。这样形成光路偏转，实现潜望式光路。举例而言，变焦镜头的多个透镜可以沿着电子设备如手机的厚度方向排列，这样手机的厚度会大于多个透镜的厚度之和；增加棱镜或反射透镜后，可以使变焦镜头的多个透镜沿着手机所在平面的延伸方向排列，棱镜或反射透镜可将垂直于手机厚度方向入射的光改变为沿着手机的板面的延伸方向排列，通过合理设置，即可沿着变焦镜头的光轴的延伸方向传播。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括驱动芯片和上述第二方面提供的摄像头模组，所述驱动芯片用于驱动所述摄像头模组。

附图说明

下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。

图1A为本申请第一实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图1B为本申请第一实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图；

图1C为图1A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图；

图1D为图1A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图；

图1E为图1A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图；

图2A为本申请第二实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图2B为本申请第二实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图；

图2C为图2A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图；

图2D为图2A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图；

图2E为图2A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图；

图3A为本申请第三实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图3B为本申请第三实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图；

图3C为图3A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图；

图3D为图3A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图；

图3E为图3A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图；

图4A为本申请第四实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图4B为本申请第四实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图；

图4C为图4A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图；

图4D为图4A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图；

图4E为图4A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图；

图5A为本申请第五实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图5B为本申请第五实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图；

图5C为图5A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图；

图5D为图5A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图；

图5E为图5A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明申请，将参考实施例对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

下面针对本申请实施例中用到的缩略语和关键术语进行详细介绍：

F#：F-number，F数/光圈值，是镜头的焦距与镜头入瞳直径的比值。光圈值F#愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多；光圈值F#越大，景深越小，拍照的背景内容将会虚化，类似长焦镜头的效果；

EFL：effective focal length，镜头有效焦距；

TTL：total track length，总高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；

IH：image height，成像圆的半径，半像高；

FOV：field of view，视场角；

MIC：max image circle，最大像圆直径；

BFL：back focal length，后焦长度；

MTF：modulation transfer function，调制传递函数/调制对比度，系统成像质量的一种评价量；

主光线：chief ray，即通过系统入瞳及出瞳中心的光线；

CRA：chief ray angle，主光线入射角度，即主光线在像面上的入射角度；

ASP：asphere，非球面

T：tangential，子午，由光轴与主光线决定的面；

S：sagittal，弧矢，通过主光线并且与子午面垂直的面；

R:radius of curvature，曲率半径；

LP：line pair，线对；

广角端：wide end，镜头的最短焦距段，即短焦端，镜头视角最大，用于拍近景，尤其是大场面近景；

望远端：telescopic end，镜头的最长焦距段，即长焦端，镜头视角最小，用于拍远景，尤其是局部特写；

温漂：系统在某一温度下的最佳像面与常温下的最佳像面偏移量。

正光焦度：透镜或透镜组有正的焦距、有聚光线的效果；

负光焦度：透镜或透镜组有负的焦距、有光线发散的效果；

光焦度：focal power，镜头的焦距的倒数。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

现有手机摄像头变焦实现方式可以有但不限于以下三种：

第一种方案——搭载潜望式长焦摄像头，利用多摄像头算法变焦，通过算法进行数码变焦接力，实现高倍混合变焦，这样包含的摄像头数量较多，且算法复杂。

第二种方案——采用外伸缩式变焦设计，此种方案光学设计空间较大，设计较为自由。但是体积比较大，不利于手机小型化；拍照时镜头突出机身，破坏手机整体外观，不利于防水、放尘，可靠性较低。

第三种方案——采用双棱镜式变焦设计，此种设计第一个折光棱镜外部有一个透镜，厚度尺寸较大；体积空间受限，等效焦距分布范围较小。

上述三种方案中，为实现变焦功能，存在镜头的透镜数量较多和/或体积较大等问题，限制了未来手机镜头小型化、薄型化、像质高的行业局势，使变焦光学系统的竞争力受到一定的局限性。另外，目前手机高倍光变基本都是“跳跃式”变焦，搭配基于算法的数码变焦，实现混合光学变焦，不能实现连续变焦，无法更好地满足用户需求。

鉴于此，本申请实施例提供一种变焦镜头、摄像头模组和电子设备。通过各组元和透镜光焦度配置方式，合理运用非球面，并且在焦距、折射率、透镜系统的光学总长、轴上厚度和曲率半径等数据上由特定光学性能的透镜共同配合，使得变焦系统能够在获得高像质的前提下，满足一定的倍率、长焦需求，能够连续变焦，并且包含的透镜数量较少，结构简单，有利于实现小型化和薄型化，同时能够降低成本。其中，电子设备例如可为手机、平板电脑、监视器等便携式设备。另外，可采用I-cut透镜，即透镜可为圆形的一部分，具体地，将圆形的相对两侧的弧形边沿第二对称轴即直径方向截取成直线形，圆形的另外两侧仍为弧形，使得透镜在第一对称轴方向如高度方向上的最大尺寸小于在第二对称轴方向如宽度方向上的最大尺寸，从减小了模组高度。

其中，电子设备如手机可包括驱动芯片和摄像头模组，驱动芯片用于驱动摄像头模组。摄像头模组可包括感光元件和变焦镜头，变焦镜头朝向物体的侧为变焦镜头的物侧，变焦镜头形成图像的侧为像侧，感光元件位于变焦镜头的像侧。变焦镜头用于接收被拍摄物体所反射的光线并投射至感光元件，感光元件用于将光线转化成图像信号。

下面对本申请实施例提供的变焦镜头的具体结构进行详细介绍。本申请实施例基于小型化且具备连续变焦能力的需求，设计了一种包含前固定组、变焦组、补偿组的小型化连续变焦光学系统，即变焦镜头，可应用于智能终端拍摄以及录制影像，比如采用手机、平板电脑、监视器等便携式电子产品的镜头拍摄外部视频、照片的场景，包括不同倍率、不同焦距下的各种拍摄应用场景。可以理解的是，这些实施例仅是示例性的，除此之外，本申请还有多种实施方式。

具体地，本申请实施例的变焦镜头，包括具有负光焦度的前固定组即第一透镜组G1、具有正光焦度的变焦组即第二透镜组G2以及具有负光焦度的补偿组即第三透镜组G3。第二透镜组G2由像侧朝向物侧移动，实现由广角端到望远端变焦，能够进行连续变焦，光学倍率范围/变焦范围例如可为1.5x-2.5X。第三透镜组G3用于补偿像面位置的偏移，以保持成像清晰。像面位置的偏移可以是变焦组在变焦过程中或者外界温度变化时所造成的。第一透镜组G1和第三透镜组G3可分别包括至少一个透镜。第二透镜组G2至少包括两个透镜，其中至少有一个负透镜(即具有负光焦度的透镜)，且负透镜的阿贝数V≤40。

每个透镜包括相对的两个表面，两个表面中的至少一者为透镜面，透镜面为沿着变焦镜头的光轴延伸方向凸出或凹进的曲面，可参与成像以及矫正像差。具体地，进入透镜的光线，会在透镜面上产生折射，并因透镜面所具有的曲面形状而改变光路。这样通过透镜面改变入射光线的光路，即可让入射光线相应产生汇聚或发散现象，从而参与成像。通过变焦镜头中多个透镜面对入射光线的依次发散或汇聚作用，即可让光线实现光学成像。其中，透镜的透镜面可为非球面或非球面。在第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3中：具有光焦度的透镜的总数为M，非球面的透镜面的总数为N，M为小于或等于7的整数，N为大于或等于8的整数。

图1A为本申请第一实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图。图1B为本申请第一实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图。如图1A和图1B所示，本申请第一实施例的变焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧方向依次排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3。在图1A和图1B中，从左到右依次为物侧到像侧面，在第三透镜组G3的像侧还示出了滤光片L7以及成像面。

其中，第一透镜组G1可为负光焦度的两片式，第二透镜组G2可为正光焦度的两片式，第三透镜组G3可为负光焦度的两片式。具体地，第一透镜组G1包括第一透镜L1和第二透镜L2。第二透镜组G2包括第三透镜L3和第四透镜L4。第三透镜组G3包括第五透镜L5和第六透镜L6。即具有光焦度的透镜的总数M＝6。第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5具有正光焦度。第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6具有负光焦度。第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6的透镜面为非球面，N＝10。第二透镜L2的透镜面可为球面。该变焦透镜可包括10个非球面和2个球面。

进一步地，第一透镜组G1的焦距f1与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f1/ft|＝0.74；第二透镜组G2的焦距f2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f2/ft|＝0.33，两片式第二透镜组G2中的具有负光焦度的透镜即第四透镜L4的阿贝数V＝19.98；第三透镜组G3的焦距f3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f3/ft|＝0.724。

其中，各个透镜与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值可如下：第一透镜L1的焦距f_L1与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L1/ft|＝0.966；第二透镜L2的焦距f_L2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L2/ft|＝0.4；第三透镜L3的焦距f_L3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L3/ft|＝0.227；第四透镜L4的焦距f_L4与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L4/ft|＝0.519；第五透镜L5的焦距f_L5与变焦镜头的望远端的焦距ft比值为|f_L5/ft|＝0.343。第六透镜L6的焦距f_L6与变焦镜头的望远端的焦距ft比值为|f_L6/ft|＝0.235。

另外，变焦镜头的光圈值F#的取值范围可为2.8≤F#≤5，变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为0.981，变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.107。在一个例子中，变焦镜头在广角端的有效焦距fs＝11.99mm，变焦镜头在望远端的有效焦距ft＝27.99mm。

其中，变焦镜头还可包括光阑(图中未示出)，光阑位于第二透镜组G2与第三透镜组G3之间，具体地光阑可靠近第三透镜组G3设置，并且光阑在变焦镜头的变焦期间不移动。如图1A和图1B所示，将第一实施例的变焦镜头的各个透镜L1-L6和光阑按顺序排列，表面分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、STOP(光阑S9，图中未示出)、S10…。需说明的是，仅在图1A中标识了各个透镜L1-L6的表面的标号即S1、S2……，图1B中各个透镜L1-L6的表面的标号可参考图1A所示，即图1A和图1B中各个透镜L1-L6的表面的标号一致。

“中心厚度Th”为该表面与相邻的下游表面之间沿光轴方向的距离。“下游表面”为比“该表面”更靠近像侧的表面。举例而言，第一透镜的表面S2的中心厚度Th为表面S2与表面S3之间沿光轴方向的距离；第三透镜的表面S5的中心厚度Th为表面S5与第四透镜的表面S6之间沿光轴方向的距离。各个透镜L1-L6和滤光片L7的曲率半径R、中心厚度Th、折射率Nd及阿贝数Vd的一种示例性的具体取值可参见下表1。其中，第二透镜组G2和第三透镜组G3可沿光轴方向移动来改变变焦镜头整体的焦距，同时使得一些表面之间的空气间隔即中心厚度Th发生变化，D1、D2、D3、D4分别为变焦镜头变化到四个不同焦距时对应的中心厚度Th的数值。也就是说，在变焦镜头整体具有第一焦距时，中心厚度Th为D1；在变焦镜头整体具有第二焦距时，中心厚度Th为D2；在变焦镜头整体具有第三焦距时，中心厚度Th为D3；在变焦镜头整体具有第四焦距时，中心厚度Th为D4。

表1、各透镜的曲率半径、折射率、阿贝数和不同焦距下的中心厚度

需说明的是，在表1中，空格表示对数值没有具体要求；“inf”即Infinity，表示为平面。

另外，在本申请第一实施例中，所有偶次非球面面型z可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12为非球面系数。本申请第一实施例的各透镜的表面的二次曲面常数和非球面系数如下表2所示。

表2、各透镜的非球面系数

由表2可知，本申请第一实施例的变焦镜头共包含10个非球面。L2的两个表面S3和S4为球面。非球面系数的数值按如下规则计算：以第一行数值为例，-7.35E-06＝-7.35×10^-6，-4.38E-07＝-4.38×10^-7，-3.10E-08＝-3.10×10^-8，-1.29E-09＝-1.29×10^-9。

本申请第一实施例的变焦镜头能够实现的效果可参见下表3。

	光学参数
		焦距f	11.99-27.99mm
F值	2.8-5
		像高IMH	3mm
TTL	27.45mm
		设计波长	650nm、610nm、555nm、510nm、470nm

表3、变焦镜头能够实现的效果

下面参考图1C、图1D和图1E以变焦镜头在广角端为例对离焦量、横向色差值和畸变进行介绍，变焦镜头在望远端的离焦曲线、横向色差曲线和畸变与变焦镜头在广角端处类似。

图1C为图1A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图。如图1C所示，横坐标为离焦量，纵坐标为调制传递函数(modulation transfer function，MTF)的数值，单位为lp/mm(line pairs per mm)，根据离焦曲线示出的不同视场下的成像质量(125lp/mm)仿真结果可知，离焦量为0时，在T方向和R方向的MTF值大部分位于0.7以上，其中，R方向为沿着曲率半径的方向。

图1D为图1A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图，如图1D所示，横坐标为色差值，纵坐标为视场/像高，示例性示出了650nm、555nm、470nm波长的颜色光。由图1D可知，不同波长下光的色差值较小。

图1E为图1A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图。如图1E所示，横坐标为畸变，纵坐标为视场/像高，表示成像变形与理想形状的差异。在图1E中，由于畸变较小，畸变曲线与纵坐标基本重合，故变焦镜头在广角端可将畸变控制在5％以内。

图2A为本申请第二实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图。图2B为本申请第二实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图。如图2A和2B所示，本申请第二实施例的变焦镜头与本申请第一实施例的变焦镜头包含的透镜数量、各个透镜的光焦度的类型以及变焦镜头的光圈值F#的取值范围可相同，本申请第二实施例的变焦镜头与本申请第一实施例的变焦镜头不同之处如下：

第一透镜组G1的焦距f1与变焦镜头的望远端的焦距的比值|f1/ft|＝0.591；第二透镜组G2的焦距f2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f2/ft|＝0.358，两片式第二透镜组G2中的具有负光焦度的透镜即第四透镜L4的阿贝数V＝19.24；第三透镜组G3的焦距f3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f3/ft|＝24.8。

其中，第一透镜L1的焦距f_L1与变焦镜头的望远端的焦距ft比值为|f_L1/ft|＝0.603；第二透镜L2的焦距f_L2与变焦镜头的望远端的焦距ft比值为|f_L2/ft|＝0.264；第三透镜L3的焦距f_L3与变焦镜头的望远端的焦距ft比值为|f_L3/ft|＝0.217；第四透镜L4的焦距f_L4与变焦镜头的望远端的焦距ft比值为|f_L4/ft|＝0.354；第五透镜L5的焦距f_L5与变焦镜头的望远端的焦距ft比值为|f_L5/ft|＝0.538；第六透镜L6的焦距f_L6与变焦镜头的望远端的焦距ft比值为|f_L6/ft|＝0.404。

另外，变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为1.004；变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.1。

在一个例子中，变焦镜头在广角端的有效焦距fs＝11.5mm，变焦镜头在望远端的有效焦距＝30mm。

变焦镜头还可包括光阑(图中未示出)，光阑位于第二透镜组G2与第三透镜组G3之间，具体地光阑可靠近第三透镜组G3设置，并且光阑在变焦镜头的变焦期间不移动。如图2A和图2B所示，将第二实施例的变焦镜头的各个透镜L1-L6和光阑按顺序排列，表面分别为S1、S2、S3、S4、…STOP(光阑，S9)、S10…。需说明的是，仅在图2A中标识了各个透镜L1-L6的表面的标号即S1、S2……，图2B中各个透镜L1-L6的表面的标号可参考图2A所示，即图2A和图2B中各个透镜的表面的标号一致。各个透镜L1-L6和滤光片L7的曲率半径R、中心厚度Th、折射率Nd及阿贝数Vd如下表4所示。第二透镜组G2和第三透镜组G3可沿光轴方向移动来改变变焦镜头整体的焦距，同时使得一些表面之间的空气间隔即中心厚度Th发生变化，D1、D2、D3、D4分别为变焦镜头变化到四个不同焦距时对应的中心厚度Th的数值。

表4、各透镜的曲率半径、折射率、阿贝数和不同焦距下的中心厚度需说明的是，在表4中，空格表示对数值没有具体要求；“inf”即Infinity，表示为平面。

另外，在本申请第二实施例中，所有偶次非球面面型z可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12为非球面系数。本申请第二实施例的各透镜的表面的二次曲面常数和非球面系数如下表5所示。

表5、各透镜的非球面系数

由表5可知，本申请第二实施例的变焦镜头共包含10个非球面。L2的两个表面S3和S4为球面。表5中的非球面系数的数值的计算规则可参考表2的计算规则。

本申请第二实施例的变焦镜头能够实现的效果可参见下表6。

表6、变焦镜头能够实现的效果

下面参考图2C、图2D和图2E以变焦镜头在广角端为例对离焦量、横向色差值和畸变进行介绍，变焦镜头在望远端的离焦曲线、横向色差曲线和畸变与变焦镜头在广角端处类似。

图2C为图2A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图。如图2C所示，横坐标为离焦量，纵坐标为调制传递函数(modulation transfer function，MTF)的数值，单位为lp/mm(line pairs per mm)，根据离焦曲线示出的不同视场下的成像质量(125lp/mm)仿真结果可知，离焦量为0时，在T方向和R方向的MTF值大部分位于0.4以上，其中，R方向为沿着曲率半径的方向。

图2D为图2A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图，如图2D所示，横坐标为色差值，纵坐标为视场/像高，示例性示出了650nm、555nm、470nm波长的颜色光。由图2D可知，不同波长下光的色差值较小。

图2E为图2A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图。如图2E所示，横坐标为畸变，纵坐标为视场/像高，表示成像变形与理想形状的差异。在图2E中，由于畸变较小，畸变曲线与纵坐标基本重合，故变焦镜头在广角端可将畸变控制在5％以内。

图3A为本申请第三实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图。图3B为本申请第三实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图。如图3A和3B所示，本申请第三实施例的变焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧方向依次排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3。在图3A和图3B中，从左到右依次为物侧到像侧面，在第三透镜组G3的像侧还示出了滤光片L6以及成像面。

其中，第一透镜组G1可为具有负光焦度的单片式，第二透镜组G2可为正光焦度的两片式，第三透镜组G3可为负光焦度的两片式。具体地，第一透镜组G1包括第一透镜L1。第二透镜组G2包括第二透镜L2和第三透镜L3，第三透镜组G3包括第四透镜L4和第五透镜L5。即具有光焦度的透镜的总数M＝5。第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5具有负光焦度；第二透镜L2和第四透镜L4具有正光焦度。第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的透镜面为非球面，N＝8。第一透镜L1的透镜面可为球面。该变焦透镜可包括8个非球面和2个球面。

进一步地，第一透镜组G1的焦距f1与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f1/ft|＝1.217；第二透镜组G2的焦距f2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f2/ft|＝0.4，两片式第二透镜组G2中的具有负光焦度的透镜即第三透镜L3的阿贝数V＝19.24；第三透镜组G3的焦距f3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f3/ft|＝0.778。

其中，各个透镜与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值可如下：第一透镜L1的焦距f_L1与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L1/ft|＝1.216；第二透镜L2的焦距f_L2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L2/fl|＝0.273；第三透镜L3的焦距f_L3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L3/fl|＝0.594；第四透镜L4的焦距f_L4与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L4/fl|＝0.492；第五透镜L5的焦距f_L5与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L5/f|＝0.299。

另外，变焦镜头的光圈值F#的取值范围可为2.8≤F#≤5；变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为1.02；变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.12。在一个例子中，变焦镜头在广角端的有效焦距fs＝12mm，变焦镜头在望远端的有效焦距ft＝25mm。

变焦镜头还可包括光阑(图中未示出)，光阑位于第二透镜组G2与第三透镜组G3之间，光阑可靠近第三透镜组G3设置，且光阑在变焦镜头的变焦期间不移动。如图3A和图3B所示，将第三实施例的变焦镜头的各个透镜L1-L5和光阑按顺序排列，表面分别为S1、S2、S3、S4、…STOP(光阑S7)、S8…。需说明的是，仅在图3A中标识了各个透镜L1-L5的表面的标号即S1、S2……，图3B中各个透镜L1-L5的表面的标号可参考图3A所示，即图3A和图3B中各个透镜L1-L5的表面的标号一致。各个透镜L1-L5和滤光片L6的曲率半径R、中心厚度Th、折射率Nd及阿贝数Vd如下表7所示。其中，第二透镜组G2和第三透镜组G3可沿光轴方向移动来改变变焦镜头整体的焦距，同时使得一些表面之间的空气间隔即中心厚度Th发生变化，D1、D2、D3、D4分别为变焦镜头变化到四个不同焦距时对应的中心厚度Th的数值。

表7、各透镜的曲率半径、折射率、阿贝数和不同焦距下的中心厚度需说明的是，在表4中，空格表示对数值没有具体要求；“inf”即Infinity，表示为平面。

另外，本申请第三实施例的各透镜的表面的二次曲面常数和非球面系数如下表8所示。

表8、各透镜的非球面系数。

在本申请第三实施例中，所有偶次非球面面型z可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12为非球面系数。由表8可知，本申请第三实施例的变焦镜头共包含8个非球面。L1的两个表面S1和S2为球面。表8中的非球面系数的数值的计算规则可参考表2的计算规则。

本申请第三实施例的变焦镜头能够实现的效果可参见下表9。

	光学参数
		焦距f	12-25mm
F值	2.8-5
		像高IMH	3mm
TTL	25mm
		设计波长	650nm、610nm、555nm、510nm、470nm

表9、变焦镜头能够实现的效果

下面参考图3C、图3D和图3E以变焦镜头在广角端为例对离焦量、横向色差值和畸变进行介绍，变焦镜头在望远端的离焦曲线、横向色差曲线和畸变与变焦镜头在广角端处类似。

图3C为图3A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图。如图3C所示，横坐标为离焦量，纵坐标为调制传递函数(modulation transfer function，MTF)的数值，单位为lp/mm(line pairs per mm)，根据离焦曲线示出的不同视场下的成像质量(125lp/mm)仿真结果可知，离焦量为0时，在T方向和R方向的MTF值大部分位于0.5以上，其中，R方向为沿着曲率半径的方向。

图3D为图3A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图，如图3D所示，横坐标为色差值，纵坐标为视场/像高，示例性示出了650nm、555nm、470nm波长的颜色光。由图3D可知，不同波长下光的色差值较小。

图3E为图3A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图。如图3E所示，横坐标为畸变，纵坐标为视场/像高，表示成像变形与理想形状的差异。在图3E中，由于畸变较小，畸变曲线与纵坐标基本重合，故变焦镜头在广角端可将畸变控制在5％以内。

图4A为本申请第四实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图。图4B为本申请第四实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图。如图4A和5B所示，根据申请实施例四的光学镜头，包括沿光轴从物侧至像侧方向依次排列的第一透镜组G1、第二组透镜G2和第三透镜组G3。在图4A和图4B中，从左到右为物侧到像侧，在第三透镜组G3的像侧还示出了滤光片L6以及成像面。

其中，第一透镜组G1可为负光焦度的两片式，第二透镜组G2可为正光焦度的两片式，第三透镜组G3可为具有负光焦度的单片式。具体地，第一透镜组G1包括第一透镜L1和第二透镜L2；第二透镜组G2包括第三透镜L3和第四透镜L4；第三透镜组G3包括第五透镜L5。即具有光焦度的透镜的总数M＝5。第一透镜L1和第三透镜L3具有正光焦度；第二透镜L2、第四透镜L4和第五透镜L5具有负光焦度。第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的透镜面为非球面，N＝8。第二透镜L2的透镜面可为球面。该变焦透镜可包括8个非球面和2个球面。

进一步地，第一透镜组G1的焦距f1与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f1/ft|＝0.796；第二透镜组G2的焦距f2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f2/ft|＝0.419，两片式第二透镜组G2中的具有负光焦度的透镜即第四透镜L4的阿贝数V＝19.24；第三透镜组G3的焦距f3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f3/ft|＝1.072。

其中，各个透镜与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值可如下：第一透镜L1的焦距f_L1与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L1/ft|＝1.607；第二透镜L2的焦距f_L2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L2/ft|＝0.559；第三透镜L3的焦距f_L3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L3/ft|＝0.314；第四透镜L4的焦距f_L4与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L4/ft|＝1.243；第五透镜L5的焦距f_L5与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L5/ft|＝1.072。

另外，变焦镜头的光圈值F#的取值范围可为3.5≤F#≤5.75；变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为1.164；变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.12。

在一个例子中，变焦镜头在广角端的有效焦距fs＝12mm，变焦镜头在望远端的有效焦距ft＝25mm。

变焦镜头还可包括光阑，光阑位于第二透镜组G2与第三透镜组G3之间，光阑可靠近第三透镜组G3设置，且光阑在变焦镜头的变焦期间不移动。如图4A和图4B所示，将第四实施例的变焦镜头的各个透镜L1-L5和光阑按顺序排列，表面分别为S1、S2、S3、S4、…STOP(光阑S9)、S10…。需说明的是，仅在图4A中标识了各个透镜L1-L5的表面的标号即S1、S2……，图4B中各个透镜L1-L5的表面的标号可参考图4A所示，即图4A和图4B中各个透镜L1-L5的表面的标号一致。各个透镜L1-L5和滤光片L6的曲率半径R、中心厚度Th、折射率Nd及阿贝数Vd如下表10所示。其中，第二透镜组G2和第三透镜组G3可沿光轴方向移动来改变变焦镜头整体的焦距，同时使得一些表面之间的空气间隔即中心厚度Th发生变化，D1、D2、D3、D4分别为变焦镜头变化到四个不同焦距时对应的中心厚度Th的数值。

表10、各透镜的曲率半径、折射率、阿贝数和不同焦距下的中心厚度需说明的是，在表4中，空格表示对数值没有具体要求；“inf”即Infinity，表示为平面。

另外，在本申请第四实施例中，所有偶次非球面面型z可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12为非球面系数。本申请第四实施例的各透镜的表面的二次曲面常数和非球面系数如下表11所示。

表11、各透镜的非球面系数

由表11可知，本申请第四实施例的变焦镜头共包含8个非球面。L2的两个表面S3和S4为球面。表11中的非球面系数的数值的计算规则可参考表2的计算规则。

本申请第四实施例的变焦镜头能够实现的效果可参见下表12。

	光学参数
		焦距f	12-25mm
F值	3.55-5.75
		像高IMH	3mm
TTL	30.13mm
		设计波长	650nm、610nm、555nm、510nm、470nm

表12、变焦镜头能够实现的效果

下面参考图4C、图4D和图4E以变焦镜头在广角端为例对离焦量、横向色差值和畸变进行介绍，变焦镜头在望远端的离焦曲线、横向色差曲线和畸变与变焦镜头在广角端处类似。

图4C为图4A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图。如图4C所示，横坐标为离焦量，纵坐标为调制传递函数(modulation transfer function，MTF)的数值，单位为lp/mm(line pairs per mm)，根据离焦曲线示出的不同视场下的成像质量(125lp/mm)仿真结果可知，离焦量为0时，在T方向和R方向的MTF值大部分位于0.5以上，其中，R方向为沿着曲率半径的方向。

图4D为图4A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图，如图4D所示，横坐标为色差值，纵坐标为视场/像高，示例性示出了650nm、555nm、470nm波长的颜色光。由图4D可知，不同波长下光的色差值较小。

图4E为图4A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图，如图4E所示，横坐标为畸变，纵坐标为视场/像高，表示成像变形与理想形状的差异。在图4E中，由于畸变较小，畸变曲线与纵坐标基本重合，故变焦镜头在广角端可将畸变控制在5％以内。

图5A为本申请第五实施例提供的变焦镜头在广角端的结构示意图。图5B为本申请第五实施例提供的变焦镜头在望远端的结构示意图。如图5A和5B所示，本申请第五实施例的变焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧方向依次排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3。在图5A和图5B中，从左到右依次为物侧到像侧面，在第三透镜组G3的像侧还示出了滤光片L8以及成像面。

其中，第一透镜组G1可为负光焦度的两片式，第二透镜组G2可为正光焦度的两片式，第三透镜组G3可为负光焦度的三片式。具体地，第一透镜组G1包括第一透镜L1和第二透镜L2。第二透镜组G2包括第三透镜L3和第四透镜L4。第三透镜组G3包括第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。即具有光焦度的透镜的总数M＝7。第一透镜L1、第三透镜L3、第五透镜L5和第七透镜L7具有正光焦度。第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6具有负光焦度。第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6的透镜面为非球面，N＝10。即第二透镜L2的两个透镜面和和第七透镜L7的两个透镜面可为球面。该变焦透镜可包括10个非球面和4个球面。

进一步地，第一透镜组G1的焦距f1与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f1/ft|＝0.665；第二透镜组G2的焦距f2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f2/ft|＝0.306，两片式第二透镜组G2中的具有负光焦度的透镜即第四透镜L4的阿贝数V＝31.3；第三透镜组G3的焦距f3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值|f3/ft|＝0.647。

其中，各个透镜与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值可如下：第一透镜L1的焦距f_L1与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L1/ft|＝0.563；第二透镜L2的焦距f_L2与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L2/ft|＝0.266；第三透镜L3的焦距f_L3与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L3/ft|＝0.204；第四透镜L4的焦距f_L4与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L4/ft|＝0.398；第五透镜L5的焦距f_L5与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L5/ft|＝0.294；第六透镜L6的焦距f_L6与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L6/ft|＝0.167；第七透镜L7的焦距f_L7与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值为|f_L7/ft|＝0.91。

另外，变焦镜头的光圈值F#的取值范围可为2.93≤F#≤5.5；变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为1.1；变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.103。

在一个例子中，变焦镜头在广角端的有效焦距fs＝11.5mm，变焦镜头在望远端的有效焦距ft＝29mm。

变焦镜头还可包括光阑，光阑位于第二透镜组G2与第三透镜组G3之间，光阑可靠近第三透镜组G3设置，且光阑在变焦镜头的变焦期间不移动。如图5A和图5B所示，将第五实施例的变焦镜头的各个透镜L1-L7和光阑按顺序排列，表面分别为S1、S2、S3、S4、…STOP(光阑S9)、S10…。需说明的是，仅在图5A中标识了各个透镜L1-L7的表面的标号即S1、S2……，图5B中各个透镜L1-L7的表面的标号可参考图5A所示，即图5A和图5B中各个透镜L1-L7的表面的标号一致。各个透镜L1-L7和滤光片L8的曲率半径R、中心厚度Th、折射率Nd及阿贝数Vd如下表13所示。其中，第二透镜组G2和第三透镜组G3可沿光轴方向移动来改变变焦镜头整体的焦距，同时使得一些表面之间的空气间隔即中心厚度Th发生变化，D1、D2、D3、D4分别为变焦镜头变化到四个不同焦距时对应的中心厚度Th的数值。

表13、各透镜的曲率半径、折射率、阿贝数和不同焦距下的中心厚度需说明的是，在表13中，空格表示对数值没有具体要求；“inf”即Infinity，表示为平面。

另外，在本申请第五实施例中，所有偶次非球面面型z可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12为非球面系数。本申请第五实施例的各透镜的表面的二次曲面常数和非球面系数如下表14所示。

表14、各透镜的非球面系数

由表14可知，本申请第五实施例的变焦镜头包含10个非球面。L2的两个表面S3和S4、L7的两个表面S14和S15为球面。表14中的非球面系数的数值的计算规则可参考表2的计算规则。

本申请第五实施例的变焦镜头能够实现的效果可参见下表15。

	光学参数
		焦距f	11.5-29mm
F值	2.93-5.5
		像高IMH	3mm
TTL	31.9mm
		设计波长	650nm、610nm、555nm、510nm、470nm

表15、变焦镜头能够实现的效果

下面参考图5C、图5D和图5E以变焦镜头在广角端为例对离焦量、横向色差值和畸变进行介绍，变焦镜头在望远端的离焦曲线、横向色差曲线和畸变与变焦镜头在广角端处类似。

图5C为图5A所示的在广角端的变焦镜头的离焦曲线图。如图5C所示，横坐标为离焦量，纵坐标为调制传递函数(modulation transfer function，MTF)的数值，单位为lp/mm(line pairs per mm)，根据离焦曲线示出的不同视场下的成像质量(125lp/mm)仿真结果可知，离焦量为0时，在T方向和R方向的MTF值大部分位于0.6以上，其中，R方向为沿着曲率半径的方向。

图5D为图5A所示的在广角端的变焦镜头的横向色差曲线图，如图5D所示，横坐标为色差值，纵坐标为视场/像高，示例性示出了650nm、555nm、470nm波长的颜色光。由图5D可知，不同波长下光的色差值较小。

图5E为图5A所示的在广角端的变焦镜头的畸变曲线图。如图5E所示，横坐标为畸变，纵坐标为视场/像高，表示成像变形与理想形状的差异。在图5E中，由于畸变较小，畸变曲线与纵坐标基本重合，故变焦镜头在广角端可将畸变控制在5％以内。

综上所述，本申请实施例在第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3中：具有光焦度的透镜的总数为M，M为小于或等于7的整数，即变焦镜头最多包括7片透镜，因此最多具有7×2＝14个表面，而非球面的透镜面的总数N可为大于或等于8的整数，由于三个透镜组包括的透镜数量M较少，使得变焦镜头结构简单，有利于实现小型化和薄型化，同时能够降低成本；另外，变焦镜头可以使用I-cut透镜(垂直高度例如可小于6mm)，实现镜头模组高度减小，有利于实现小型化。例如，第一片透镜口径可小于9mm，适用于手机等小型化镜头，可以实现小型化镜头内部的连续变焦。

其中，变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft的取值范围可为0.8≤TTL/ft≤1.2。具体地，TTL/ft可为0.8、0.9、1.0、1.1和1.2中的一者。当然，TTL/ft还可根据实际需要选择其他数值。例如，在第一实施例中，变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为0.981；在第二实施例中，变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为1.004；在第三实施例中，变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为1.02；在第四实施例中，变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为1.164；在第五实施例中，变焦镜头的光学总长TTL与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft可为1.1。

变焦镜头的最大像高IH与所述变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft的取值范围可为0.02≤IH/ft≤0.2。具体地，IH/ft可为0.02、0.05、0.1、0.15和0.2中的一者。当然，IH/ft还可根据实际需要选择其他数值。例如，在第一实施例中，变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.107；在第二实施例中，变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.1；在第三实施例中，变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.12；在第四实施例中，变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.12；在第五实施例中，变焦镜头的最大像高IH与变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft可为0.103。

最后说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种变焦镜头，其特征在于，包括：沿光轴从物侧至像侧方向依次排列的第一透镜组(G1)、第二透镜组(G2)和第三透镜组(G3)；

所述第一透镜组(G1)和所述第三透镜组(G3)具有负光焦度，所述第二透镜组(G2)具有正光焦度；

所述第一透镜组(G1)为固定组，所述第二透镜组(G2)为能够沿着所述光轴在第一端和第二端之间移动的变焦组，所述第一端靠近物侧，所述第二端靠近像侧，所述第二透镜组(G2)由所述第一端至所述第二端移动，实现所述变焦镜头从望远端至广角端的光学变焦，所述第三透镜组(G3)为能够沿着光轴移动的补偿组，所述补偿组用于补偿像面位置的偏移，以保持成像清晰；

所述第一透镜组(G1)和所述第三透镜组(G3)分别包括至少一个透镜；所述第二透镜组(G2)至少包括两个透镜，所述两个透镜中的至少一个透镜具有负光焦度，且所述第二透镜组(G2)中具有负光焦度的透镜的阿贝数为V，V≤40；每个透镜包括相对的两个表面，所述两个表面中的至少一者为透镜面，所述透镜面为沿着所述变焦镜头的光轴延伸方向凸出或凹进的曲面，在所述第一透镜组(G1)、所述第二透镜组(G2)和所述第三透镜组(G3)中：具有光焦度的透镜的总数为M，非球面的透镜面的总数为N，M为小于或等于7的整数，N为大于或等于8的整数。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头还包括光阑，所述光阑位于所述第二透镜组(G2)与所述第三透镜组(G3)之间。

3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜组(G2)的焦距为f2，所述变焦镜头的望远端的焦距为ft，满足：0.10≤|f2/ft|≤0.5。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组(G3)的焦距为f3，所述变焦镜头的望远端的焦距为ft，满足：0.10≤|f3/ft|≤0.5。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头的光学总长TTL与所述变焦镜头的望远端的焦距ft的比值TTL/ft的取值范围为0.8≤TTL/ft≤1.2。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头的最大像高IH与所述变焦镜头的望远端的焦距ft的比值IH/ft的取值范围为0.02≤IH/ft≤0.2。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组(G1)包括第一透镜(L1)和第二透镜(L2)；所述第二透镜组(G2)包括第三透镜(L3)和第四透镜(L4)；所述第三透镜组(G3)包括第五透镜(L5)和第六透镜(L6)，M＝6；

所述第一透镜(L1)、所述第三透镜(L3)和所述第五透镜(L5)具有正光焦度；所述第二透镜(L2)、所述第四透镜(L4)和所述第六透镜(L6)具有负光焦度；

所述第一透镜(L1)、所述第三透镜(L3)、所述第四透镜(L4)、所述第五透镜(L5)和所述第六透镜(L6)的透镜面为非球面，N＝10；所述变焦镜头的光圈值F#的取值范围为2.8≤F#≤5。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组(G1)包括第一透镜(L1)；所述第二透镜组(G2)包括第二透镜(L2)和第三透镜(L3)，所述第三透镜组(G3)包括第四透镜(L4)和第五透镜(L5)，M＝5；

所述第一透镜(L1)、所述第三透镜(L3)和所述第五透镜(L5)具有负光焦度；所述第二透镜(L2)和所述第四透镜(L4)具有正光焦度；

所述第二透镜(L2)、所述第三透镜(L3)、所述第四透镜(L4)和所述第五透镜(L5)的透镜面为非球面，N＝8；所述变焦镜头的光圈值F#的取值范围为2.8≤F#≤5。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组(G1)包括第一透镜(L1)和第二透镜(L2)；所述第二透镜组(G2)包括第三透镜(L3)和第四透镜(L4)；所述第三透镜组(G3)包括第五透镜(L5)，M＝5；

所述第一透镜(L1)和所述第三透镜(L3)具有正光焦度；所述第二透镜(L2)、所述第四透镜(L4)和所述第五透镜(L5)具有负光焦度；

所述第一透镜(L1)、所述第三透镜(L3)、所述第四透镜(L4)和所述第五透镜(L5)的透镜面为非球面，N＝8；所述变焦镜头的光圈值F#的取值范围为3.5≤F#≤5.75。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组(G1)包括第一透镜(L1)和第二透镜(L2)；所述第二透镜组(G2)包括第三透镜(L3)和第四透镜(L4)；所述第三透镜组(G3)包括第五透镜(L5)、第六透镜(L6)和第七透镜(L7)，M＝7；

所述第一透镜(L1)、所述第三透镜(L3)、所述第五透镜(L5)和所述第七透镜(L7)具有正光焦度；所述第二透镜(L2)、所述第四透镜(L4)和所述第六透镜(L6)具有负光焦度；

所述第一透镜(L1)、所述第三透镜(L3)、所述第四透镜(L4)、所述第五透镜(L5)和所述第六透镜(L6)的透镜面为非球面，N＝10；所述变焦镜头的光圈值F#的取值范围为2.93≤F#≤5.5。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头中的透镜沿第一对称轴和第二对称轴分别对称，且所述第一对称轴和所述第二对称轴垂直，所述变焦镜头中的透镜沿所述第一对称轴的延伸方向的最大尺寸小于沿所述第二对称轴的延伸方向的最大尺寸。

12.一种摄像头模组，其特征在于，包括感光元件和如权利要求1至11中任一项所述的变焦镜头，所述感光元件位于所述变焦镜头的像侧，其中，所述变焦镜头用于接收被拍摄物体所反射的光线并投射至所述感光元件，所述感光元件用于将所述光线转化成图像信号。

13.根据权利要求12所述的摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组还包括棱镜或反射镜，用于改变光路的方向，使得经过所述棱镜或所述反射镜后的光能够沿着所述变焦镜头的光轴的延伸方向传播。

14.一种电子设备，其特征在于，包括驱动芯片和如权利要求12或13所述的摄像头模组，所述驱动芯片用于驱动所述摄像头模组。

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