CN116819742A - 一种变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变焦镜头，包括第一固定透镜组、变焦透镜组、光阑、第二固定透镜组、对焦透镜组和第三固定透镜组，第一固定透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，变焦透镜组包括第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，第二固定透镜组包括第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜，对焦透镜组包括第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜和第十六透镜，第三固定透镜组包括第十七透镜。本发明实施例提供的变焦镜头，采用五组元结构，使用17枚透镜，通过设置五个透镜组及17枚透镜的焦距搭配，实现了体积小、光圈大、畸变小、红外和高低温共焦的4K变焦镜头，满足1/1.2″靶面下小畸变、大光圈及清晰成像的使用需求。

Description

一种变焦镜头

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种变焦镜头。

背景技术

在安防领域，变焦镜头凭借拍摄距离远、拍摄角度大等优点得到了广泛的应用，随着技术的发展，4K相机的应用在安防领域逐渐普及，高像素、大靶面、大光圈、小畸变成为对新一代的安防变焦镜头的要求。

目前市面上主流感光芯片的靶面大小为1/1.8″，分辨率为8M，已经越来越无法满足市场需求，1/1.2″靶面的感光芯片逐渐成为主流，而目前市场上能够匹配该感光芯片的变焦镜头种类较少，且存在体积大、光圈小、红外高低温不共焦、畸变大等问题。

发明内容

本发明提供了一种变焦镜头，以实现体积小、光圈大、畸变小、红外和高低温共焦的4K变焦镜头。

本发明提供了一种变焦镜头，包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一固定透镜组、变焦透镜组、光阑、第二固定透镜组、对焦透镜组和第三固定透镜组；

所述第一固定透镜组、所述第二固定透镜组和所述第三固定透镜组固定设置，所述变焦透镜组和所述对焦透镜组沿所述光轴方向移动设置；

所述第一固定透镜组具有正光焦度，所述变焦透镜组具有负光焦度，所述第二固定透镜组具有正光焦度，所述对焦透镜组具有正光焦度，所述第三固定透镜组具有负光焦度；

所述第一固定透镜组包括从物面至像面依次排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜具有负光焦度，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度；

所述变焦透镜组包括从物面至像面依次排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第四透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有负光焦度；

所述第二固定透镜组包括从物面至像面依次排列的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜；所述第八透镜具有正光焦度，所述第九透镜具有负光焦度，所述第十透镜具有正光焦度，所述第十一透镜具有负光焦度，所述第十二透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述对焦透镜组包括从物面至像面依次排列的第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜和第十六透镜；所述第十三透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第十四透镜具有正光焦度，所述第十五透镜具有正光焦度，所述第十六透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述第三固定透镜组包括第十七透镜，所述第十七透镜具有负光焦度。

可选的，所述第七透镜、所述第十二透镜、所述第十三透镜、所述第十五透镜和所述第十七透镜中的至少一者为非球面透镜。

可选的，所述第五透镜和所述第六透镜组成双胶合透镜组。

可选的，所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜和所述第十二透镜中的至少二者组成胶合透镜组。

可选的，所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜中的至少二者组成所述胶合透镜组；

所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜的总焦距为F，所述变焦镜头在长焦端的焦距为FT，其中，1.32≤F/FT≤66.5。

可选的，所述第一固定透镜组的焦距为F1，所述变焦透镜组的焦距为F2，所述第二固定透镜组的焦距为F3，所述对焦透镜组的焦距为F4，所述第三固定透镜组的焦距为F5，所述变焦镜头在广角端的焦距为FW，其中，

3.544≤F1/FW≤3.681；-1.155≤F2/FW≤-1.057；1.746≤F3/FW≤1.778；

1.537≤F4/FW≤2.179；-42.359≤F5/FW≤-1.798。

可选的，所述变焦透镜组的最大可移动距离为S2，所述对焦透镜组的最大可移动距离为S4，其中，4.044≤S2/S4≤4.680。

可选的，所述第六透镜的折射率为nd6，阿贝数为vd6；所述第七透镜的折射率为nd7，阿贝数为vd7；所述第九透镜的折射率为nd9，阿贝数为vd9；所述第十透镜的折射率为nd10，阿贝数为vd10；所述第十一透镜的折射率为nd11，阿贝数为vd11；所述第十六透镜的折射率为nd16，阿贝数为vd16；所述第十七透镜的折射率为nd17，阿贝数为vd17；其中，

2.00≤nd6≤2.05；25.47≤vd6≤28.47；

1.54≤nd7≤1.57；59.80≤vd7≤83.35；

1.64≤nd9≤1.70；47.55≤vd9≤58.73；

1.44≤nd10≤1.59；69.20≤vd10≤95.12；

1.80≤nd11≤1.85；30.39≤vd11≤36.00；

1.53≤nd16≤1.54；57.83≤vd16≤70.70；

1.54≤nd17≤1.57；47.20≤vd17≤70.00。

可选的，所述变焦镜头在广角端的焦距为FW，所述变焦镜头在长焦端的焦距为FT，其中，3.3≤FT/FW≤3.4。

可选的，所述变焦镜头的光学总长为TTL，所述变焦透镜组的最大可移动距离为S2，所述对焦透镜组的最大可移动距离为S4，其中，

3.800≤TTL/S2≤4.32；16.5≤TTL/S4≤18.05。

本发明实施例提供的变焦镜头，采用五组元结构，使用17枚透镜，通过设置五个透镜组的焦距采用正-负-正-正-负的搭配方式，并进一步限定17枚透镜的焦距搭配，使得变焦镜头的光学总长小于91mm，在1/1.2″靶面下，光圈数FNO满足1.35<FNO<1.51，在405nm~870nm波段下的畸变小于10％，从而实现了体积小、光圈大、畸变小、红外和高低温共焦的4K变焦镜头，满足在1/1.2″靶面下小畸变、大光圈及清晰成像的使用需求。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种变焦镜头在广角端的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种变焦镜头在长焦端的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差曲线图；

图4为本发明实施例一提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差曲线图；

图5-图11为本发明实施例一提供的变焦镜头在广角端不同视场角下的光线光扇图；

图12-图18为本发明实施例一提供的变焦镜头在长焦端不同视场角下的光线光扇图；

图19为本发明实施例一提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图；

图20为本发明实施例一提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图；

图21为本发明实施例二提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图22为本发明实施例二提供的变焦镜头在长焦端的结构示意图；

图23为本发明实施例二提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差曲线图；

图24为本发明实施例二提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差曲线图；

图25-图31为本发明实施例二提供的变焦镜头在广角端不同视场角下的光线光扇图；

图32-图38为本发明实施例二提供的变焦镜头在长焦端不同视场角下的光线光扇图；

图39为本发明实施例二提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图；

图40为本发明实施例二提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图；

图41为本发明实施例三提供的变焦镜头在广角端的结构示意图；

图42为本发明实施例三提供的变焦镜头在长焦端的结构示意图；

图43为本发明实施例三提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差曲线图；

图44为本发明实施例三提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差曲线图；

图45-图52为本发明实施例三提供的变焦镜头在广角端不同视场角下的光线光扇图；

图53-图60为本发明实施例三提供的变焦镜头在长焦端不同视场角下的光线光扇图；

图61为本发明实施例三提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图；

图62为本发明实施例三提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种变焦镜头在广角端的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种变焦镜头在长焦端的结构示意图，如图1和图2所示，本发明实施例提供的变焦镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、光阑STO、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5。

第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5固定设置，变焦透镜组G2和对焦透镜组G4沿光轴方向移动设置。

第一固定透镜组G1具有正光焦度，变焦透镜组G2具有负光焦度，第二固定透镜组G3具有正光焦度，对焦透镜组G4具有正光焦度，第三固定透镜组G5具有负光焦度。

第一固定透镜组G1包括从物面至像面依次排列的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3，第一透镜L1具有负光焦度，第二透镜L2具有正光焦度，第三透镜L3具有正光焦度。

变焦透镜组G2包括从物面至像面依次排列的第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7，第四透镜L4具有负光焦度，第五透镜L5具有负光焦度，第六透镜L6具有正光焦度，第七透镜L7具有负光焦度。

第二固定透镜组G3包括从物面至像面依次排列的第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12，第八透镜L8具有正光焦度，第九透镜L9具有负光焦度，第十透镜L10具有正光焦度，第十一透镜L11具有负光焦度，第十二透镜L12具有正光焦度或负光焦度。

对焦透镜组G4包括从物面至像面依次排列的第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15和第十六透镜L16，第十三透镜L13具有正光焦度或负光焦度，第十四透镜L14具有正光焦度，第十五透镜L15具有正光焦度，第十六透镜L16具有正光焦度或负光焦度。

第三固定透镜组G5包括第十七透镜L17，第十七透镜L17具有负光焦度。

具体的，如图1和图2所示，本发明实施例提供的变焦镜头沿光轴从物方至像方依次排列有：光焦度为正的第一固定透镜组G1、光焦度为负的变焦透镜组G2、光阑STO、光焦度为正的第二固定透镜组G3、光焦度为正的对焦透镜组G4以及光焦度为负的第三固定透镜组G5。

其中，第一固定透镜组G1由光焦度为负的第一透镜L1、光焦度为正的第二透镜L2和光焦度为正的第三透镜L3组成。

变焦透镜组G2由光焦度为负的第四透镜L4、光焦度为负的第五透镜L5、光焦度为正的第六透镜L6和光焦度为负的第七透镜L7组成。

第二固定透镜组G3由光焦度为正的第八透镜L8、光焦度为负的第九透镜L9、光焦度为正的第十透镜L10、光焦度为负的第十一透镜L11和光焦度为正或负的第十二透镜L12组成。

对焦透镜组G4由光焦度为正或负的第十三透镜L13、光焦度为正的第十四透镜L14、光焦度为正的第十五透镜L15和光焦度为正或负的第十六透镜L16组成。

第三固定透镜组G5仅由光焦度为负的第十七透镜L17组成。

在本发明实施例提供的变焦镜头中，可将第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5设置于一个镜筒（图中未示出）内，但并不局限于此。

其中，第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5在该镜筒中位置固定，以使第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5相对像面不动。

变焦透镜组G2和对焦透镜组G4可在镜筒中沿光轴作往复移动，移动变焦透镜组G2可以起到变焦作用，移动对焦透镜组G4可以起到对焦作用，通过改变变焦透镜组G2和对焦透镜组G4在光轴上的位置，可以实现变焦镜头在广角端和长焦端的切换。

可以理解的是，变焦镜头在通过改变变焦透镜组G2和对焦透镜组G4在光轴上的位置实现变焦的过程中，焦距最短时即该变焦镜头位于广角端，而焦距最长时即该变焦镜头位于长焦端，在广角端和长焦端，变焦镜头具有不同的焦距和光焦度。

进一步地，焦距是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离。简单的说焦距是焦点到面镜的中心点之间的距离。焦距的绝对值越小，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越弱。焦距为正数时，光线的屈折是汇聚性的；焦距为负数时，光线的屈折是发散性的。焦距可以适用于表征一个透镜的某一个折射面（即透镜的一个表面），可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统（即透镜群）。

在本发明实施例中，第一固定透镜组G1的光焦度为正，变焦透镜组G2的光焦度为负，保证了光线能够通过第一固定透镜组G1进入后续结构中。

光阑STO放置在第七透镜L7和第八透镜L8之间，可使变焦镜头的高级像差在变焦镜头的前端得到良好的控制，起到扩大靶面和提高像质的作用。

可选的，继续参考图1和图2，变焦镜头还可包括平板玻璃CG，平板玻璃CG位于第十七透镜L17的像侧面一侧，以对成像传感器中的感光芯片起到保护作用。其中，感光芯片用于将变焦镜头收集的光信号转换为电信号，进而保证变焦镜头的成像效果。

本发明实施例提供的变焦镜头，采用五组元结构，使用17枚透镜，通过设置五个透镜组的焦距采用正-负-正-正-负的搭配方式，并进一步限定17枚透镜的焦距搭配，使得变焦镜头的光学总长小于91mm，在1/1.2″靶面下，光圈数FNO满足1.35<FNO<1.51，在405nm~870nm波段下的畸变小于10％，从而实现了体积小、光圈大、畸变小、红外和高低温共焦的4K变焦镜头，满足在1/1.2″靶面下小畸变、大光圈及清晰成像的使用需求。

作为一种可行的实施方式，第七透镜L7、第十二透镜L12、第十三透镜L13、第十五透镜L15和第十七透镜L17中的至少一者为非球面透镜。

其中，第七透镜L7采用非球面透镜，即，变焦透镜组G2中最靠近像面的透镜为非球面透镜，可以在光阑STO前对色差起到一定的控制作用，同时，变焦透镜组G2中搭配非球面透镜可以保证光线平滑的通过变焦镜头，并实现较长的焦距。

第十二透镜L12、第十三透镜L13和第十五透镜L15中的至少一者采用非球面透镜，可以对通过光阑STO后的色差等高级像差，以及畸变进行矫正。

第十七透镜L17采用非球面透镜，即，第三固定透镜组G5由一枚非球面镜片组成，也可对光阑STO后的高级像差进行矫正，有助于降低镜头畸变，同时也对镜头的其他参数如CRA有一定的控制作用。

进一步地，变焦透镜组G2、第二固定透镜组G3和对焦透镜组G4中均至少存在一枚塑胶非球面透镜，可进一步降低镜头的色差等高级像差，降低镜头畸变。同时，在光阑STO之前设置非球面透镜，配合光阑STO之后的非球面透镜，有利于实现镜头在436nm~870nm全波段共焦，且像质较高，可以满足更多情况下的使用要求。

进一步地，设置变焦镜头中包含至少五枚塑胶非球面透镜，例如，第七透镜L7、第十二透镜L12、第十三透镜L13、第十五透镜L15和第十七透镜L17均为塑胶非球面透镜，可更大程度的矫正高级像差，降低镜头畸变，实现镜头在436nm~870nm全波段共焦，并提高像质，满足更多情况下的使用要求。

需要说明的是，本发明实施例提供的变焦镜头中的非球面透镜均可采用塑胶非球面透镜，除非球面透镜之外的透镜可采用球面玻璃透镜。其中，玻璃和塑胶这两类材质可以起到互相补偿作用，从而可以平衡高低温并减小镜头的光学总长，使得变焦镜头具有高低温性能稳定的特点，提高变焦镜头的环境适应性，同时够较好的矫正像差。通过合理搭配玻塑混合材料的温度系数可以保证镜头在-20℃~70℃高低温环境下解像良好，且可以明显降低镜头重量，另外，与玻璃镜片相比，塑胶镜片成本也具有明显优势，可降低变焦镜头的成本。

其中，塑胶非球面透镜的材质可为本领域技术人员可知的各种塑胶，玻璃球面透镜的材质可为本领域技术人员可知的各种类型的玻璃，本发明实施例对此不赘述也不作限定。

作为一种可行的实施方式，如图1和图2所示，第一透镜L1和第二透镜L2组成双胶合透镜组，和/或，第五透镜L5和第六透镜L6组成双胶合透镜组。

其中，第一透镜L1和第二透镜L2组成双胶合透镜组，可以在光阑STO之前控制镜头的色差和畸变，同时，还可有效减小第一透镜L1和第二透镜L2之间的空气间隔，有助于减小镜头的光学总长，并可减少镜片间反射引起光量损失，提升照度，从而改善像质、提升镜头成像的清晰度。

同样的，第五透镜L5和第六透镜L6组成双胶合透镜组，可以在光阑STO之后矫正镜头的色差和畸变，同时，有效减小第五透镜L5和第六透镜L6之间的空气间隔，有助于减小镜头的光学总长，并可减少镜片间反射引起光量损失，提升照度，从而改善像质、提升镜头成像的清晰度。

需要说明的是，第一透镜L1和第二透镜L2，以及第五透镜L5和第六透镜L6也可拆分使用，可根据实际使用需求进行设置。

作为一种可行的实施方式，如图1和图2所示，第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12中的至少二者组成胶合透镜组。

其中，设置第二固定透镜组G3中至少包含一个由2枚或3枚相邻透镜胶合而成的胶合透镜组，在光线刚刚经过光阑STO的情况下，胶合透镜组的使用能够很好地矫正色差，避免色差在镜头后端叠加导致镜头后端需要大量高阿贝数材料的透镜拉回色差的情况，节约成本的同时能够提高像质。

作为一种可行的实施方式，继续参考图1和图2，第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11中的至少二者组成胶合透镜组。第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11的总焦距为F，变焦镜头在长焦端的焦距为FT，其中，1.32≤F/FT≤66.5。

其中，第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11可组成三胶合透镜组，或者，第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11拆分成双胶合透镜组和单镜片使用，即，第九透镜L9和第十透镜L10组成双胶合透镜组，或者，第十透镜L10和第十一透镜L11组成双胶合透镜组。如此设置，可在光线刚刚经过光阑STO的情况下，更好地矫正色差，避免色差在镜头后端叠加导致镜头后端需要大量高阿贝数材料的透镜进行色差矫正的情况，节约成本的同时能够进一步提高像质。

进一步地，第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11的总焦距F和变焦镜头在长焦端的焦距FT满足1.32≤F/FT≤66.5，可使第二固定透镜组G3中第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11所组成的透镜组单元中的光焦度分别表现为负-正-负的搭配，使得第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11所组成的透镜组单元的光焦度较小，保证光线在通过该透镜组单元时基本无偏折，可避免在该透镜组单元产生较为严重的高级像差。

其中，第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11的总焦距F是指第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11所组成的透镜组单元的焦距。

作为一种可行的实施方式，继续参考图1和图2，在第一固定透镜组G1中，第一透镜L1的物侧面为凸面，第一透镜L1的像侧面为凹面。第二透镜L2的物侧面和像侧面均为凸面。第三透镜L3的物侧面为凸面，第三透镜L3的像侧面为凹面。

在变焦透镜组G2中，第四透镜L4的物侧面为凸面，第四透镜L4的像侧面为凹面。第五透镜L5的物侧面和像侧面均为凹面。第六透镜L6的物侧面为凸面。第七透镜L7的物侧面和像侧面均为凹面。

在第二固定透镜组G3中，第八透镜L8的物侧面和像侧面均为凸面。第九透镜L9的物侧面为凸面，第九透镜L9的像侧面为凹面。第十透镜L10的物侧面和像侧面均为凸面。第十一透镜L11的物侧面为凹面。第十二透镜L12的物侧面为凹面，第十二透镜L12的像侧面为凸面；或者，第十二透镜L12的物侧面为凸面，第十二透镜L12的像侧面为凹面。

在对焦透镜组G4中，第十三透镜L13的物侧面为凸面，第十三透镜L13的像侧面为凹面；或者，第十三透镜L13的物侧面为凹面，第十三透镜L13的像侧面为凸面。第十四透镜L14的物侧面和像侧面均为凸面。第十五透镜L15的物侧面为凹面，第十五透镜L15的像侧面为凸面；或者，第十五透镜L15的物侧面和像侧面均为凹面。第十六透镜L16的物侧面为凸面，第十六透镜L16的像侧面为凹面；或者，第十六透镜L16的物侧面和像侧面均为凸面。

在第三固定透镜组G5中，第十七透镜L17的物侧面为凹面，第十七透镜L17的像侧面为凸面；或者，第十七透镜L17的物侧面为凸面，第十七透镜L17的像侧面为凹面。

其中，通过限定各个透镜表面的弯曲方向，在实现上述实施例中各个透镜焦距搭配，实现体积小、光圈大、畸变小、红外和高低温共焦的4K变焦镜头的同时，还可满足各透镜之间的胶合需求，从而有利于矫正镜头的色差和畸变，提高成像质量，并有利于缩短镜头的光学总长。

作为一种可行的实施方式，第一固定透镜组G1的焦距为F1，变焦透镜组G2的焦距为F2，第二固定透镜组G3的焦距为F3，对焦透镜组G4的焦距为F4，第三固定透镜组G5的焦距为F5，变焦镜头在广角端的焦距为FW，其中，3.544≤F1/FW≤3.681；-1.155≤F2/FW≤-1.057；1.746≤F3/FW≤1.778；1.537≤F4/FW≤2.179；-42.359≤F5/FW≤-1.798。

其中，通过对各个透镜的焦距进行限定，可实现各个透镜光焦度的合理搭配，使光线较为平滑的通过变焦镜头，更大程度上矫正高级像差对成像质量的影响。

作为一种可行的实施方式，变焦透镜组G2的最大可移动距离为S2，对焦透镜组G4的最大可移动距离为S4，其中，4.044≤S2/S4≤4.680。

其中，通过对变焦透镜组G2和对焦透镜组G4的移动距离进行控制，可在较大程度上减小对焦透镜组G4的体积，进而很大程度上减小变焦镜头的体积。

作为一种可行的实施方式，第六透镜L6的折射率为nd6，阿贝数为vd6；第七透镜L7的折射率为nd7，阿贝数为vd7；第九透镜L9的折射率为nd9，阿贝数为vd9；第十透镜L10的折射率为nd10，阿贝数为vd10；第十一透镜L11的折射率为nd11，阿贝数为vd11；第十六透镜L16的折射率为nd16，阿贝数为vd16；第十七透镜L17的折射率为nd17，阿贝数为vd17；其中，2.00≤nd6≤2.05；25.47≤vd6≤28.47；1.54≤nd7≤1.57；59.80≤vd7≤83.35；1.64≤nd9≤1.70；47.55≤vd9≤58.73；1.44≤nd10≤1.59；69.20≤vd10≤95.12；1.80≤nd11≤1.85；30.39≤vd11≤36.00；1.53≤nd16≤1.54；57.83≤vd16≤70.70；1.54≤nd17≤1.57；47.20≤vd17≤70.00。

其中，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同的材料的折射率不同，且材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。

阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝数越大。

在本发明实施例中，设置第六透镜L6为大折射率透镜可以使光线在光阑STO前具有较大的入射口径，从而可以在高级像差的矫正以及增大像高等方向具备较大的优势。同时，第六透镜L6和第七透镜L7组合使用时，第六透镜L6和第七透镜L7的折射率和阿贝数搭配能够较好的矫正色差对后续成像带来的影响。

另外，通过控制第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11的折射率和阿贝数配合，可以控制通过光阑STO的最大光线口径，避免高级像差带来的影响，同时在透镜折射率和阿贝数搭配的情况下，也能起到一定的色差控制作用，得到较宽的成像波段范围。

除此之外，控制第十六透镜L16和第十七透镜L17的折射率和阿贝数，一方面能够保证镜头前端的光线顺滑出射，保证较优的解像和像高，另一方面，高阿贝数也能够在镜头的尾端矫正色差，从而进一步保证镜头在全波段的清晰成像。

作为一种可行的实施方式，变焦镜头在广角端的焦距为FW，变焦镜头在长焦端的焦距为FT，其中，3.3≤FT/FW≤3.4。

其中，通过控制变焦镜头在广角端和长焦端的焦距比，在保证变倍范围和大靶面的条件下，能够控制畸变在一个合理的小范围内，从而满足镜头小畸变的要求。

作为一种可行的实施方式，变焦镜头的光学总长为TTL，变焦透镜组G2的最大可移动距离为S2，对焦透镜组G4的最大可移动距离为S4，其中，3.800≤TTL/S2≤4.32；16.5≤TTL/S4≤18.05。

其中，变焦镜头的光学总长TTL是指第一透镜L1的物侧面的光轴中心至像面的距离。

在本实施例中，通过限定变焦透镜组G2以及对焦透镜组G4的移动距离和变焦镜头的光学总长TTL之间的关系，能够压缩透镜空间，保证变焦镜头的体积较小的同时，满足成像质量和变倍程度的要求。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的变焦镜头的具体实施例。

实施例一

继续参考图1和图2，本发明实施例一提供的变焦镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、光阑STO、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5，第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5固定设置，变焦透镜组G2和对焦透镜组G4沿光轴方向移动设置。第一固定透镜组G1包括从物面至像面依次排列的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3。变焦透镜组G2包括从物面至像面依次排列的第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。第二固定透镜组G3包括从物面至像面依次排列的第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12。对焦透镜组G4包括从物面至像面依次排列的第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15和第十六透镜L16。第三固定透镜组G5包括第十七透镜L17。

沿物面至像面还设置有平板玻璃CG，平板玻璃CG位于第十七透镜L17的像侧面一侧，平板玻璃CG可以保护成像传感器中的感光芯片，其中，感光芯片用于将变焦镜头收集的光信号转换为电信号，进而保证变焦镜头的成像效果。

其中，在本实施例提供的变焦镜头中，可将第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5设置于一个镜筒（图1和图2中未示出）内。第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5在该镜筒中位置固定，变焦透镜组G2和对焦透镜组G4可在镜筒中沿光轴作往复移动，通过变焦透镜组G2和对焦透镜组G4的共同运动，使变焦镜头的焦距可以实现从广角到长焦的连续变化，保证变焦镜头在各个焦点位置均有较高画质。

表1以一种可行的实施方式，详细说明了本发明实施例一提供的变焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数，表1中的变焦镜头对应图1和图2所示的变焦镜头。

表1 变焦镜头的光学物理参数的设计值

其中，表1中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“1”代表第一透镜L1的物侧面，面序号“2”代表第一透镜L1的像侧面，依次类推；“STO”代表变焦镜头的光阑；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表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；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)；材料（nd）代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料（vd）代表阿贝数（也称色散系数），即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；半口径代表各个透镜的表面上对应的光线半高度。

表2表示表1中变焦镜头在广角端和长焦端的变焦间隔的数值。

表2 变焦镜头的变焦间隔的设计值

其中，表2中的变焦间隔为变焦镜头在广角端和长焦端不同的间隔值。

在本实施例中，变焦镜头的非球面透镜可满足以下公式：

其中，Z为沿光轴方向，垂直于光轴高度为r的位置处的曲面到该面顶点的轴向距离；c表示非球面顶点处的曲率；、/>、/>、/>、/>、/>、/>、/>和/>为对应非球面的四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶、十八阶、二十阶的高阶非球面系数，/>组合成为对应非球面的高次项。

示例性的，表3以一种可行的实施方式详细说明了本实施例一中各透镜的非球面系数。

表3 变焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

本实施例一的变焦镜头实现了如下的技术指标：

表4 变焦镜头的技术指标

进一步地，图3为本发明实施例一提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差曲线图，图4为本发明实施例一提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差曲线图，其中，如图3和图4所示，垂直方向表示孔径的归一化，0表示在光轴上，垂轴方向顶点表示最大的光瞳半径；主波长使用546.07nm，水平方向表示相对主波长的偏移量，单位为微米（μm）。图3和图4中的最大视场为6.55毫米。由图3和图4可以看出，变焦镜头在广角端时，不同波长的垂轴色差均控制在（-3μm，+2μm）范围内；变焦镜头在长焦端时，不同波长的垂轴色差均控制在（-6μm，+2μm）范围内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的垂轴色差均得到较好的控制，可以满足全波段的宽光谱应用需求。

图5-图11为本发明实施例一提供的变焦镜头在广角端不同视场角下的光线光扇图，图12-图18为本发明实施例一提供的变焦镜头在长焦端不同视场角下的光线光扇图，其中，光线光扇图是目前光学设计者常用的评价方法之一。图中横坐标为归一化光束口径，纵坐标为垂轴像差。理想情况下各曲线应为与横坐标轴完全重合，此时该视场下所有光线在像面上聚焦于同一点；图像中的纵坐标也可以表示为光束在理想像面的最大弥散范围。光扇图不仅能够反应出不同波长的单色像差，也可表示出垂轴色差的大小。图5-图18中最大缩放比例为±50μm。由图5-图18可知，此变焦镜头在各视场下各波长均较好的贴近横坐标，说明其各波长的垂轴像差得到较好的矫正。另外，各个颜色的曲线也没有明显的分散，说明此变焦镜头对色差也有较好的矫正，保证此变焦镜头的全波段成清晰像的成像要求。

图19为本发明实施例一提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图，图20为本发明实施例一提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图，如图19和图20所示，图中左侧坐标系中，水平坐标表示变焦镜头场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，无单位；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变（F-Tan（Theta））的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；图19中最大视场是25.159度，图20中最大视场是7.322度。由图19和图20可以看出，本实施例提供的变焦镜头在广角端和长焦端从波长为436nm的光到870nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。同时，变焦镜头在广角端的畸变在-7%~1%以内，变焦镜头在长焦端的畸变在-1%~3%以内，因此，本实施例提供的变焦镜头在广角端和长焦端的畸变均得到较好地矫正，成像畸变较小。

实施例二

图21为本发明实施例二提供的变焦镜头在广角端的结构示意图，图22为本发明实施例二提供的变焦镜头在长焦端的结构示意图，如图21和图22所示，本发明实施例二提供的变焦镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、光阑STO、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5，第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5固定设置，变焦透镜组G2和对焦透镜组G4沿光轴方向移动设置。第一固定透镜组G1包括从物面至像面依次排列的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3。变焦透镜组G2包括从物面至像面依次排列的第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。第二固定透镜组G3包括从物面至像面依次排列的第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12。对焦透镜组G4包括从物面至像面依次排列的第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15和第十六透镜L16。第三固定透镜组G5包括第十七透镜L17。沿物面至像面还设置有平板玻璃CG，平板玻璃CG位于第十七透镜L17的像侧面一侧，平板玻璃CG可以保护成像传感器中的感光芯片。

其中，在本实施例提供的变焦镜头中，可将第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5设置于一个镜筒（图21和图22中未示出）内。第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5在该镜筒中位置固定，变焦透镜组G2和对焦透镜组G4可在镜筒中沿光轴作往复移动，通过变焦透镜组G2和对焦透镜组G4的共同运动，使变焦镜头的焦距可以实现从广角到长焦的连续变化，保证变焦镜头在各个焦点位置均有较高画质。

表5以一种可行的实施方式，详细说明了本发明实施例二提供的变焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

表5 变焦镜头的光学物理参数的设计值

其中，表5中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“1”代表第一透镜L1的物侧面，面序号“2”代表第一透镜L1的像侧面，依次类推；“STO”代表变焦镜头的光阑；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表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；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)；材料（nd）代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料（vd）代表阿贝数（也称色散系数），即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；半口径代表各个透镜的表面上对应的光线半高度。

表6表示表5中变焦镜头在广角端和长焦端的变焦间隔的数值。

表6 变焦镜头的变焦间隔的设计值

其中，表6中的变焦间隔为变焦镜头在广角端和长焦端不同的间隔值。

在本实施例中，变焦镜头的非球面透镜可满足以下公式：

其中，Z为沿光轴方向，垂直于光轴高度为r的位置处的曲面到该面顶点的轴向距离；c表示非球面顶点处的曲率；、/>、/>、/>、/>、/>、/>、/>和/>为对应非球面的四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶、十八阶、二十阶的高阶非球面系数，/>组合成为对应非球面的高次项。

示例性的，表7以一种可行的实施方式详细说明了本实施例二中各透镜的非球面系数。

表7 变焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

本实施例二的变焦镜头实现了如下的技术指标：

表8 变焦镜头的技术指标

进一步地，图23为本发明实施例二提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差曲线图，图24为本发明实施例二提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差曲线图，其中，如图23和图24所示，垂直方向表示孔径的归一化，0表示在光轴上，垂轴方向顶点表示最大的光瞳半径；主波长使用546.07nm，水平方向表示相对主波长的偏移量，单位为微米（μm）。图23和图24中的最大视场为6.55毫米。由图23和图24可以看出，变焦镜头在广角端时，不同波长的垂轴色差均控制在（-2μm，+3μm）范围内；变焦镜头在长焦端时，不同波长的垂轴色差均控制在（-7μm，+1.5μm）范围内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的垂轴色差均得到较好的控制，可以满足全波段的宽光谱应用需求。

图25-图31为本发明实施例二提供的变焦镜头在广角端不同视场角下的光线光扇图，图32-图38为本发明实施例二提供的变焦镜头在长焦端不同视场角下的光线光扇图，如图25-图38所示，图中横坐标为归一化光束口径，纵坐标为垂轴像差。理想情况下各曲线应为与横坐标轴完全重合，此时该视场下所有光线在像面上聚焦于同一点；图像中的纵坐标也可以表示为光束在理想像面的最大弥散范围。光扇图不仅能够反应出不同波长的单色像差，也可表示出垂轴色差的大小。图25-图38中最大缩放比例为±30μm。由图25-图38可知，此变焦镜头在各视场下各波长均较好的贴近横坐标，说明其各波长的垂轴像差得到较好的矫正。另外，各个颜色的曲线也没有明显的分散，说明此变焦镜头对色差也有较好的矫正，保证此变焦镜头的全波段成清晰像的成像要求。

图39为本发明实施例二提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图，图40为本发明实施例二提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图，如图39和图40所示，图中左侧坐标系中，水平坐标表示变焦镜头场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，无单位；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变（F-Tan（Theta））的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；图39中最大视场是25.706度，图40中最大视场是7.455度。由图39和图40可以看出，本实施例提供的变焦镜头在广角端和长焦端从波长为436nm的光到870nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。同时，变焦镜头在广角端的畸变在-8%~1%以内，变焦镜头在长焦端的畸变在-0.5%~3%以内，因此，本实施例提供的变焦镜头在广角端和长焦端的畸变均得到较好地矫正，成像畸变较小。

实施例三

图41为本发明实施例三提供的变焦镜头在广角端的结构示意图，图42为本发明实施例三提供的变焦镜头在长焦端的结构示意图，如图41和图42所示，本发明实施例三提供的变焦镜头包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、光阑STO、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5，第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5固定设置，变焦透镜组G2和对焦透镜组G4沿光轴方向移动设置。第一固定透镜组G1包括从物面至像面依次排列的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3。变焦透镜组G2包括从物面至像面依次排列的第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。第二固定透镜组G3包括从物面至像面依次排列的第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12。对焦透镜组G4包括从物面至像面依次排列的第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15和第十六透镜L16。第三固定透镜组G5包括第十七透镜L17。沿物面至像面还设置有平板玻璃CG，平板玻璃CG位于第十七透镜L17的像侧面一侧，平板玻璃CG可以保护成像传感器中的感光芯片。

其中，在本实施例提供的变焦镜头中，可将第一固定透镜组G1、变焦透镜组G2、第二固定透镜组G3、对焦透镜组G4和第三固定透镜组G5设置于一个镜筒（图21和图22中未示出）内。第一固定透镜组G1、第二固定透镜组G3和第三固定透镜组G5在该镜筒中位置固定，变焦透镜组G2和对焦透镜组G4可在镜筒中沿光轴作往复移动，通过变焦透镜组G2和对焦透镜组G4的共同运动，使变焦镜头的焦距可以实现从广角到长焦的连续变化，保证变焦镜头在各个焦点位置均有较高画质。

表9以一种可行的实施方式，详细说明了本发明实施例三提供的变焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

表9 变焦镜头的光学物理参数的设计值

其中，表9中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号“1”代表第一透镜L1的物侧面，面序号“2”代表第一透镜L1的像侧面，依次类推；“STO”代表变焦镜头的光阑；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表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；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)；材料（nd）代表折射率，即当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；材料（vd）代表阿贝数（也称色散系数），即当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；半口径代表各个透镜的表面上对应的光线半高度。

表10表示表9中变焦镜头在广角端和长焦端的变焦间隔的数值。

表10 变焦镜头的变焦间隔的设计值

其中，表10中的变焦间隔为变焦镜头在广角端和长焦端不同的间隔值。

在本实施例中，变焦镜头的非球面透镜可满足以下公式：

其中，Z为沿光轴方向，垂直于光轴高度为r的位置处的曲面到该面顶点的轴向距离；c表示非球面顶点处的曲率；、/>、/>、/>、/>、/>、/>、/>和/>为对应非球面的四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶、十八阶、二十阶的高阶非球面系数，/>组合成为对应非球面的高次项。

示例性的，表11以一种可行的实施方式详细说明了本实施例三中各透镜的非球面系数。

表11 变焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

本实施例三的变焦镜头实现了如下的技术指标：

表12 变焦镜头的技术指标

进一步地，图43为本发明实施例三提供的变焦镜头在广角端的垂轴色差曲线图，图44为本发明实施例三提供的变焦镜头在长焦端的垂轴色差曲线图，其中，如图43和图44所示，垂直方向表示孔径的归一化，0表示在光轴上，垂轴方向顶点表示最大的光瞳半径；主波长使用656.27nm，水平方向表示相对主波长的偏移量，单位为微米（μm）。图43中的最大视场为11.3319 Deg，图44中的最大视场为2.2211 Deg。由图43和图44可以看出，变焦镜头在广角端时，不同波长的垂轴色差均控制在（-3μm，+2μm）范围内；变焦镜头在长焦端时，不同波长的垂轴色差均控制在（-2μm，+2μm）范围内，说明该变焦镜头在广角端和长焦端的垂轴色差均得到较好的控制，可以满足全波段的宽光谱应用需求。

图45-图52为本发明实施例三提供的变焦镜头在广角端不同视场角下的光线光扇图，图53-图60为本发明实施例三提供的变焦镜头在长焦端不同视场角下的光线光扇图，如图45-图60所示，图中横坐标为归一化光束口径，纵坐标为垂轴像差。理想情况下各曲线应为与横坐标轴完全重合，此时该视场下所有光线在像面上聚焦于同一点；图像中的纵坐标也可以表示为光束在理想像面的最大弥散范围。光扇图不仅能够反应出不同波长的单色像差，也可表示出垂轴色差的大小。图45-图60中最大缩放比例为±50μm。由图45-图60可知，此变焦镜头在各视场下各波长均较好的贴近横坐标，说明其各波长的垂轴像差得到较好的矫正。另外，各个颜色的曲线也没有明显的分散，说明此变焦镜头对色差也有较好的矫正，保证此变焦镜头的全波段成清晰像的成像要求。

图61为本发明实施例三提供的变焦镜头在广角端的场曲畸变图，图62为本发明实施例三提供的变焦镜头在长焦端的场曲畸变图，如图61和图62所示，图中左侧坐标系中，水平坐标表示变焦镜头场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，无单位；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变（F-Tan（Theta））的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；图61中最大视场是11.332度，图62中最大视场是2.221度。由图61和图62可以看出，本实施例提供的变焦镜头在广角端和长焦端从波长为436nm的光到1000nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。同时，变焦镜头在广角端的畸变在-2%~2%以内，变焦镜头在长焦端的畸变在-1%~4%以内，因此，本实施例提供的变焦镜头在广角端和长焦端的畸变均得到较好地矫正，成像畸变较小。

为了更加清楚的对上述实施例进行说明，表13详细说明了本发明实施例一至三提供的变焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

表13 变焦镜头的光学物理参数的设计值

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变焦镜头，其特征在于，包括沿光轴从物面至像面依次排列的第一固定透镜组、变焦透镜组、光阑、第二固定透镜组、对焦透镜组和第三固定透镜组；

所述第一固定透镜组、所述第二固定透镜组和所述第三固定透镜组固定设置，所述变焦透镜组和所述对焦透镜组沿所述光轴方向移动设置；

所述第一固定透镜组具有正光焦度，所述变焦透镜组具有负光焦度，所述第二固定透镜组具有正光焦度，所述对焦透镜组具有正光焦度，所述第三固定透镜组具有负光焦度；

所述第一固定透镜组包括从物面至像面依次排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜具有负光焦度，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度；

所述变焦透镜组包括从物面至像面依次排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第四透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有负光焦度；

所述第二固定透镜组包括从物面至像面依次排列的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜；所述第八透镜具有正光焦度，所述第九透镜具有负光焦度，所述第十透镜具有正光焦度，所述第十一透镜具有负光焦度，所述第十二透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述对焦透镜组包括从物面至像面依次排列的第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜和第十六透镜；所述第十三透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第十四透镜具有正光焦度，所述第十五透镜具有正光焦度，所述第十六透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述第三固定透镜组包括第十七透镜，所述第十七透镜具有负光焦度。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第七透镜、所述第十二透镜、所述第十三透镜、所述第十五透镜和所述第十七透镜中的至少一者为非球面透镜。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第五透镜和所述第六透镜组成双胶合透镜组。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜和所述第十二透镜中的至少二者组成胶合透镜组。

5.根据权利要求4所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜中的至少二者组成所述胶合透镜组；

所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜的总焦距为F，所述变焦镜头在长焦端的焦距为FT，其中，1.32≤F/FT≤66.5。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第一固定透镜组的焦距为F1，所述变焦透镜组的焦距为F2，所述第二固定透镜组的焦距为F3，所述对焦透镜组的焦距为F4，所述第三固定透镜组的焦距为F5，所述变焦镜头在广角端的焦距为FW，其中，

3.544≤F1/FW≤3.681；-1.155≤F2/FW≤-1.057；1.746≤F3/FW≤1.778；

1.537≤F4/FW≤2.179；-42.359≤F5/FW≤-1.798。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述变焦透镜组的最大可移动距离为S2，所述对焦透镜组的最大可移动距离为S4，其中，4.044≤S2/S4≤4.680。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第六透镜的折射率为nd6，阿贝数为vd6；所述第七透镜的折射率为nd7，阿贝数为vd7；所述第九透镜的折射率为nd9，阿贝数为vd9；所述第十透镜的折射率为nd10，阿贝数为vd10；所述第十一透镜的折射率为nd11，阿贝数为vd11；所述第十六透镜的折射率为nd16，阿贝数为vd16；所述第十七透镜的折射率为nd17，阿贝数为vd17；其中，

2.00≤nd6≤2.05；25.47≤vd6≤28.47；

1.54≤nd7≤1.57；59.80≤vd7≤83.35；

1.64≤nd9≤1.70；47.55≤vd9≤58.73；

1.44≤nd10≤1.59；69.20≤vd10≤95.12；

1.80≤nd11≤1.85；30.39≤vd11≤36.00；

1.53≤nd16≤1.54；57.83≤vd16≤70.70；

1.54≤nd17≤1.57；47.20≤vd17≤70.00。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述变焦镜头在广角端的焦距为FW，所述变焦镜头在长焦端的焦距为FT，其中，3.3≤FT/FW≤3.4。

10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述变焦镜头的光学总长为TTL，所述变焦透镜组的最大可移动距离为S2，所述对焦透镜组的最大可移动距离为S4，其中，

3.800≤TTL/S2≤4.32；16.5≤TTL/S4≤18.05。