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CN118131453B - 一种广角大光圈短法兰视频镜头 - Google Patents

一种广角大光圈短法兰视频镜头 Download PDF

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CN118131453B CN202410576574.7A CN202410576574A CN118131453B CN 118131453 B CN118131453 B CN 118131453B CN 202410576574 A CN202410576574 A CN 202410576574A CN 118131453 B CN118131453 B CN 118131453B
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Abstract

本发明涉及一种广角大光圈短法兰视频镜头，该镜头包括沿光路的光线入射方向依次设置的第一透镜组和第二透镜组，以及设置在第二透镜组内的可变光阑；其中第一透镜组作为固定组，光焦度为正，由沿光路的光线入射方向依次设置的透镜L1～L5构成；第二透镜组作为调焦组，光焦度为正，由沿光路的光线入射方向依次设置的透镜L6～L16构成，可变光阑位于透镜L9和透镜L10之间。该镜头具有高分辨率、大光圈、小畸变、良好色差、光学总长小的优点，而且满足匹配较短法兰后焦的相机模组。

Description

一种广角大光圈短法兰视频镜头
技术领域
本发明属于摄影镜头技术领域，特别涉及一种广角大光圈短法兰视频镜头。
背景技术
随着社会经济的快速发展，人们在影视和自媒体的需求日益增加，视频拍摄的场景需求量增多，从而对视频镜头的指标参数要求不断提高。其中对短焦的视频镜头的重要指标是高清晰度、大光圈、良好的色差效果和小畸变。
但是申请人发现：目前市场上的短焦视频镜头普遍存在分辨率不够高、畸变较大、光圈较小，以及光学总长过大和法兰后焦过长等缺点，根本满足不了电影拍摄视场需求的高要求。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种广角大光圈短法兰视频镜头。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种广角大光圈短法兰视频镜头，包括沿光路的光线入射方向依次设置的第一透镜组和第二透镜组，以及设置在第二透镜组内的可变光阑；其中，
所述第一透镜组，作为固定组，光焦度为正 ，所述第一透镜组由沿光路的光线入射方向依次设置的透镜L1～L5构成；
所述第二透镜组，作为调焦组，光焦度为正，所述第二透镜组由沿光路的光线入射方向依次设置的透镜L6～L16构成，所述可变光阑位于透镜L9和透镜L10之间。
进一步地，所述第一透镜组有三枚透镜的折射率大于1.9，其余透镜的折射率大于1.8小于1.9，所述第二透镜组有两枚透镜折射率大于1.5小于1.6。
进一步地，所述第一透镜组的透镜L1、透镜L4和透镜L5的折射率大于1.9，透镜L2和透镜L3的折射率大于1.8小于1.9，所述第二透镜组的透镜L13和透镜L15的折射率大于1.5小于1.6。
进一步地，所述第二透镜组有四枚透镜的阿贝数大于60小于70。
进一步地，所述第二透镜组的透镜L7、透镜L12、透镜L13和透镜L15的阿贝数大于60小于70。
进一步地，所述第一透镜组包含一组双胶合镜片，所述第二透镜组包含有一组四胶合镜片、一组双胶合镜片和一组三胶合镜片。
进一步地，所述第一透镜组的透镜L4和透镜L5构成一组双胶合镜片，所述第二透镜组的透镜L6～透镜L9构成一组四胶合镜片，透镜L11和透镜L12构成一组双胶合镜片，透镜L13～透镜L15构成一组三胶合镜片。
进一步地，所述第一透镜组的透镜L3和第二透镜组的透镜L16均为非球面透镜。
进一步地，所述透镜L3的物侧面系数为：K=0.289509536，E4=0.000075723086766480，E6=-0.000000413486588992，E8=0.000000000800498608，E10=-0.000000000001687180，R1=25.654285259；所述透镜L3的像侧面系数为：K=-0.197169726，E4=0.000077415561909640，E6=-0.000000574367481585，E8=-0.000000000419381379，E10=0.000000000001645743，R2=16.238494355；
所述透镜L16的物侧面系数为：K=0.000000000，E4=0.000098295664238460，E6=-0.000000086607748906，E8=-0.000000000501073539，E10=0.000000000001541093，R1=-20.084825158；所述透镜L16的像侧面系数为：K=0.000000000，E4=0.000090778529153690，E6=-0.000000018857308361，E8=-0.000000000630824523，E10=0.000000000001350288，R2=-25.269571723。
进一步地，所述第一透镜组和第二透镜组构成的光学系统的焦距调整范围为17.92mm～18.09mm，而且该光学系统在焦距调整范围调整过程，相对孔径的调整范围为2.28mm～2.2mm，视场角的调整范围为99.874479°～99.12663°，物距的调整范围为118.279mm～无穷远，可变光阑的STO面与透镜L9的像侧面距离调整范围为1.712794mm～4.2055mm，后焦的调整范围为31.911389mm～29.418683mm。
进一步地，所述第一透镜组和第二透镜组构成的光学系统的总长为130mm～133mm，不含端点130mm和133mm。
本发明的有益效果：
本发明通过采用14枚标准球面镜片和2枚非球面镜片优化组合得到了一种广角大光圈短法兰视频镜头，不仅使镜头同时具有高分辨率、大光圈、小畸变和良好色差的优点，而且使镜头的光学总长减小，光学结构更加紧凑，从而减小镜头尺寸和重量，同时满足匹配较短法兰后焦的相机模组，还能避免了因光学后焦过长而存在结构干涉从而导致暗角风险的问题。
附图说明
图1是本发明所述广角大光圈短法兰视频镜头的结构示意图；
图2是本发明实施例所述广角大光圈短法兰视频镜头的相对照度曲线图；
图3是本发明实施例所述广角大光圈短法兰视频镜头的横向色差图；
图4是本发明实施例所述广角大光圈短法兰视频镜头的场曲畸变图；
图5是本发明实施例所述广角大光圈短法兰视频镜头的MTF曲线图；
图6是本发明实施例所述广角大光圈短法兰视频镜头MTF离焦曲线图；
图7是本发明对比例1所述视频镜头的相对照度曲线图；
图8是本发明对比例1所述视频镜头的横向色差图；
图9是本发明对比例1所述视频镜头的场曲畸变图；
图10是本发明对比例1所述视频镜头的MTF曲线图；
图11是本发明对比例1所述视频镜头MTF离焦曲线图；
图12是本发明对比例2所述视频镜头的相对照度曲线图；
图13是本发明对比例2所述视频镜头的横向色差图；
图14是本发明对比例2所述视频镜头的场曲畸变图；
图15是本发明对比例2所述视频镜头的MTF曲线图；
图16是本发明对比例2所述视频镜头MTF离焦曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明所述一种广角大光圈短法兰视频镜头沿光路的光线入射方向依次设有第一透镜组100和第二透镜组200，以及设置在第二透镜组200内的可变光阑300。
其中，所述第一透镜组100为固定组，光焦度为正 ，所述第一透镜组100由沿光路的光线入射方向依次设置的透镜L1～L5构成，共5枚透镜；而且所述第一透镜组100有三枚透镜的折射率大于1.9，其余透镜的折射率大于1.8小于1.9，所述第一透镜组100包含一组双胶合镜片，具体地，所述第一透镜组100的透镜L1、透镜L4和透镜L5的折射率大于1.9，透镜L2和透镜L3的折射率大于1.8小于1.9，所述第一透镜组100的透镜L4和透镜L5构成一组双胶合镜片。
所述第二透镜组200为调焦组，光焦度为正，所述第二透镜组200由沿光路的光线入射方向依次设置的透镜L6～L16构成，共11枚透镜，所述可变光阑300位于透镜L9和透镜L10之间；而且所述第二透镜组有四枚透镜的阿贝数大于60小于70，所述第二透镜组200有两枚透镜折射率大于1.5小于1.6，所述第二透镜组200包含有一组四胶合镜片、一组双胶合镜片和一组三胶合镜片，具体地，所述第二透镜组200的透镜L7、透镜L12、透镜L13和透镜L15的阿贝数大于60小于70，所述第二透镜组200的透镜L13和透镜L15的折射率大于1.5小于1.6，所述第二透镜组200的透镜L6～透镜L9构成一组四胶合镜片，透镜L11和透镜L12构成一组双胶合镜片，透镜L13～透镜L15构成一组三胶合镜片。
而且，所述第一透镜组100和第二透镜组200构成的光学系统的总长为130mm～133mm，不含端点130mm和133mm。
本发明所述广角大光圈短法兰视频镜头由第一透镜组100和第二透镜组200构成的光学系统的焦距调整范围为17.92mm～18.09mm，而且该光学系统在焦距调整范围调整过程，相对孔径的调整范围为2.28mm～2.2mm，视场角的调整范围为99.874479°～99.12663°，物距的调整范围为118.279mm～无穷远，可变光阑300的STO面与透镜L9的像侧面距离调整范围为1.712794mm～4.2055mm，后焦的调整范围为31.911389mm～29.418683mm。
本发明通过采用14枚标准球面镜片和2枚非球面镜片优化组合得到了一种广角大光圈短法兰视频镜头，一方面使镜头同时具有高分辨率、大光圈、小畸变和良好色差的优点，二方面使第一透镜组100和第二透镜组200构成的光学系统的总长大于130毫米且小于133毫米（市场上同等大光圈且焦距为18mm的短焦视频镜头的光学总长普遍大于143mm），光学总长减小，光学结构更加紧凑，镜头的尺寸和重量均可减小，同时还能满足匹配较短法兰后焦的相机模组（如图1所示，相机模组的法兰后焦400为30mm左右，而目前市面上现有短焦视频镜头的法兰后焦多为40～50mm，微单相机口的法兰后焦普遍20-30mm左右，可见现有短焦视频镜头难以匹配微单口相机短法兰后焦），并且避免了因光学后焦过长而存在结构干涉从而导致暗角风险的问题。
下面通过实施例和对比例对本发明所述广角大光圈短法兰视频镜头做进一步说明。
实施例
本发明实施例所述视频镜头包括如图1所示沿光路的光线入射方向依次设有的第一透镜组100和第二透镜组200，以及设置在第二透镜组200内的可变光阑300；其中所述第一透镜组100和第二透镜组200的结构如前述，在此不再重复描述。本实施例的第一透镜组100和第二透镜组200的焦距值满足f1/f2=3.56，而且由第一透镜组100和第二透镜组200构成的光学系统的结构具体如下表1所示。
表1
而且，为非球面透镜的透镜L3和透镜L16的结构具体如下表2：
表2
本发明实施例由所述第一透镜组100和第二透镜组200构成的光学系统整体规格如下表3。
表3
当物体从无穷远向近距离移动，本发明实施例通过第一透镜组100固定不动，第二透镜组200向物体方向移动，实现合焦，且该镜头具有高分辨率（参见图5和图6）、大光圈（参见图2，该图为本发明实施例视频镜头对波长0.435000μm光源测试的相对照度曲线图）、畸变小（参见图4，该图为本发明实施例视频镜头在21.5000毫米最大视场下分别对波长为0.435μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm光源测试的场曲畸变图）和色差小（参见图3，该图为本发明实施例视频镜头在21.5000毫米最大视场下对波长0.546000μm光源测试的横向色差图）的优点。
对比例1
该对比例1所述视频镜头的结构与实施例基本相同，包括沿光路的光线入射方向依次设有的第一透镜组100和第二透镜组200，以及设置在第二透镜组200内的可变光阑300。区别仅于，本对比例1的第一透镜组100和第二透镜组200的焦距值满足f1/f2=3.3，而且由第一透镜组100和第二透镜组200构成的光学系统的结构具体如下表4所示。
表4
而且，本对比例1中为非球面透镜的透镜L3和透镜L16的结构具体如下表5：
表5
对比例2
该对比例2所述视频镜头的结构与实施例基本相同，包括沿光路的光线入射方向依次设有的第一透镜组100和第二透镜组200，以及设置在第二透镜组200内的可变光阑300。区别仅于，本对比例2的第一透镜组100和第二透镜组200的焦距值满足f1/f2=4.1，而且由第一透镜组100和第二透镜组200构成的光学系统的结构具体如下表6所示。
表6
而且，本对比例2中为非球面透镜的透镜L3和透镜L16的结构具体如下表7：
表7
从上述实施例和对比例可知，对比例1和对比例2在第一透镜组100和第二透镜组200的焦距值分别满足f1/f2=3.3和f1/f2=4.1时，虽然镜头焦距满足18mm的要求，分辨率、光圈、畸变和色差性能也与实施例接近（参见图7-16），但是第一透镜组100和第二透镜组200构成的光学系统的总长分别为143.71mm和145.21mm，过长的光学系统总长不利于适配短法兰微单相机系统，容易造成镜头结构与预设外形干涉，不利于系列化镜头外形和重量统一，而且光学总长过长将导致镜片和隔圈的规格变得更大，成本和重量明显增加，售价更贵，既增加了摄影师的拍摄难度，又降低了产品的市场竞争力。具体参见下表8。
表8
表中f为该实施例的焦距，f1为第一透镜组100的焦距值，f2为第二透镜组200的焦距值，OTL为光学系统的总长。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种广角大光圈短法兰视频镜头，其特征在于，包括沿光路的光线入射方向依次设置的第一透镜组和第二透镜组，以及设置在第二透镜组内的可变光阑；其中，
所述第一透镜组，作为固定组，光焦度为正 ，所述第一透镜组由沿光路的光线入射方向依次设置的透镜L1～L5构成；
所述第二透镜组，作为调焦组，光焦度为正，所述第二透镜组由沿光路的光线入射方向依次设置的透镜L6～L16构成，所述可变光阑位于透镜L9和透镜L10之间；
该广角大光圈短法兰视频镜头的光学系统共由16片透镜构成，具体参数如下表；
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