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CN111427139A - 内合焦式成像镜头 - Google Patents

内合焦式成像镜头 Download PDF

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CN111427139A
CN111427139A CN202010380185.9A CN202010380185A CN111427139A CN 111427139 A CN111427139 A CN 111427139A CN 202010380185 A CN202010380185 A CN 202010380185A CN 111427139 A CN111427139 A CN 111427139A
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CN
China
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lens
lens group
refractive power
group
positive refractive
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CN202010380185.9A
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刘瑞军
陈宝锋
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Shenzhen Weizhuoshi Technology Co.,Ltd.
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Shenzhen Leiying Photoelectric Technology Co ltd
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Abstract

本发明供了一种内合焦式成像镜头，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组，具有正光焦度的第二透镜组，具有负光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；合焦过程中第三透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第二透镜组和第四透镜组相对于像面位置保持不变；第一透镜组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第二透镜组包括第五透镜、第六透镜和第七透镜，第五透镜和第六透镜组合成胶合透镜组；第三透镜组包括第八透镜；第四透镜组包括第九透镜、第十透镜；第七透镜及第八透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。本发明减轻了合焦组的重量及成像镜头总体重量，同时其有利于成像镜头和成像设备的快速合焦。

Description

内合焦式成像镜头
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种内合焦式成像镜头。
背景技术
近些年来在摄影市场中，微单相机正在急速扩张，相对于单反相机体积大便携性较差而言，微单相机则因为反光板组件的取消使其体积小轻量且便携性优，同时得益于高精CCD成熟的技术使得微单相机也拥有不俗的高品质成像质量。再者，拍摄运动或风景图像，具有从约40°到90°的拍摄视场角和2或更小的F数则可以拥有更亮的视场及视野，能帮助摄影爱好者更好的自由拍摄大场景影像。
微单相机镜头同单反相机镜头一样，使用者希望其拥有高性能，高成像质量。一方面，因为微单相机体积小，故其配套镜头体积相对于单反镜头而言需尽可能小。同时，由于一般使用者为普通摄影爱好者，高性价比也是被诉求的。正是因为上述几点，在微单镜头设计上存在许多制约。
发明内容
本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种内合焦式成像镜头，其体小量轻，内部调焦部件可以做到仅由一枚透镜组成，具有对焦速度快，成像性能优异的特点。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种成像镜头，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组，孔径光阑，具有正光焦度的第二透镜组，具有负光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；
合焦过程中第三透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第二透镜组和第四透镜组相对于像面位置保持不变；
所述第一透镜组包括具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜；所述第二透镜组包括具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜和具有正光焦度的第七透镜，所述第五透镜和第六透镜组合成胶合透镜组；所述第三透镜组包括具有负光焦度第八透镜；所述第四透镜组包括具有正光焦度第九透镜、具有负光焦度第十透镜；第七透镜及第八透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面；所述第一透镜组满足以下条件式：
0.3≤L1s/L≤0.5，(1)
其中，L1s表示第一透镜组到孔径光阑的轴上距离，L表示从第一透镜物侧面顶点到第十透镜像侧面顶点的轴上距离。
作为一种优选方案，所述第二透镜组满足以下条件式：
3≤(Cvob2-Cvim3)/φ≤4，(2)
其中，Cvob2表示第六透镜靠近物侧的面的曲率，Cvim3表示第七透镜靠近像侧的面的曲率，φ表示成像镜头的光焦度。
作为一种优选方案，所述第四透镜组满足以下条件式：
6≤F4/F≤13，(3)
其中，F表示成像镜头的焦距，F4表示第四透镜组的合成焦距。
作为一种优选方案，所述第四透镜组满足以下条件式：
0.6≤BFL/F≤0.7，(4)
其中，BFL表示第四透镜组第十透镜靠近像侧的面到像面间的距离，F表示成像镜头的焦距。
作为一种优选方案，所述成像镜头满足以下条件式：
30≤Vd4a-Vd4b≤50，(5)
其中，Vd4a为第四透镜组第九透镜关于波长为587.6nm光线的阿贝数，Vd4b为第四透镜组第十透镜关于波长为587.6nm光线的阿贝数。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明涉及的成像镜头调焦组件仅由一枚透镜组成，减轻了合焦组的重量及推动马达的负荷，有利于成像镜头和成像设备的快速合焦；通过条件式(1)(2)限制了光阑前后两组的光焦度的大小，使其在光焦度分配上占主要部分，使得后续透镜组可以更好的去补正色差且使得入瞳更靠近第一透镜减小入射孔径实现系统小型化；合焦镜片采用玻璃非球面确保成像面平直的场曲率，在合焦过程中平衡前后组的产生的轴外大像差，从边缘到中心都拥有较均匀的分辨率；通过合理的光学结构控制光线入射到像面的角度，有效提升画面边缘的亮度，淡化暗角；第四透镜组第九镜片采用超低色散弱正光焦度镜片与强负光焦度第十镜片进一步补正前组带来的负色差，减小画面紫边的产生。
为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明：
附图说明
图1示出本发明实施例1的结构示意图；
图2示出本发明实施例1在无限远合焦时的球面像差示意图；
图3示出本发明实施例1在无限远合焦时的场曲示意图；
图4示出本发明实施例1在无限远合焦时的畸变示意图；
图5示出本发明实施例1在最近合焦距离时的球面像差示意图；
图6示出本发明实施例1在最近合焦距离时的场曲示意图；
图7示出本发明实施例1在最近合焦距离时的畸变示意图；
图8示出本发明实施例2的结构示意图；
图9示出本发明实施例2在无限远合焦时的球面像差示意图；
图10示出本发明实施例2在无限远合焦时的场曲示意图；
图11示出本发明实施例2在无限远合焦时的畸变示意图；
图12示出本发明实施例2在最近合焦距离时的球面像差示意图；
图13示出本发明实施例2在最近合焦距离时的场曲示意图；
图14示出本发明实施例2在最近合焦距离时的畸变示意图；
图15示出本发明实施例3的结构示意图；
图16示出本发明实施例3在无限远合焦时的球面像差示意图；
图17示出本发明实施例3在无限远合焦时的场曲示意图；
图18示出本发明实施例3在无限远合焦时的畸变示意图；
图19示出本发明实施例3在最近合焦距离时的球面像差示意图；
图20示出本发明实施例3在最近合焦距离时的场曲示意图；
图21示出本发明实施例3在最近合焦距离时的畸变示意图；
图22示出本发明实施例4的结构示意图；
图23示出本发明实施例4在无限远合焦时的球面像差示意图；
图24示出本发明实施例4在无限远合焦时的场曲示意图；
图25示出本发明实施例4在无限远合焦时的畸变示意图；
图26示出本发明实施例4在最近合焦距离时的球面像差示意图；
图27示出本发明实施例4在最近合焦距离时的场曲示意图；
图28示出本发明实施例4在最近合焦距离时的畸变示意图。
附图标识说明：
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-28所示，一种成像镜头，包括从物体侧到像侧依次具有正光焦度的第一透镜组G1，孔径光阑STP，具有正光焦度的第二透镜组G2，具有负光焦度的第三透镜组G3，具有正光焦度的第四透镜组G4；合焦过程中第三透镜组G3沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组G1，第二透镜组G2和第四透镜组G4相对于像面IMG位置保持不变；
所述第一透镜组G1包括具有负光焦度的第一透镜L11、具有负光焦度的第二透镜L12、具有正光焦度的第三透镜L13和具有正光焦度的第四透镜L14，所述第一透镜组G1满足以下条件式：
0.3≤L1s/L≤0.5，(1)
其中，L1s表示第一透镜组到孔径光阑的轴上距离，L表示从第一透镜物侧面顶点到第十透镜像侧面顶点的轴上距离。
若满足条件式(1)，孔径光阑处于光学系统中合适的位置，保持了系统的良好成像性能，同时有利于实现光学系统口径小型化；若在条件式(1)中低于其下限，则孔径光阑逐渐靠近物方，靠近像方的后组透镜口径将增大，同时后组所产生的轴外像差，特别是像面弯曲会变得尤为显著。若在条件式(1)中高于其上限，则孔径光阑逐渐靠近像方，光阑前组口径将会受之影响增大，光学系统小型化变得困难。
所述第二透镜组G2包括具有负光焦度的第五透镜L21、具有正光焦度的第六透镜L22和具有正光焦度的第七透镜L23，所述第二透镜组G2满足以下条件式：
3≤(Cvob2-Cvim3)/φ≤4，(2)
其中，Cvob2表示第六透镜靠近物侧的面的曲率，Cvim3表示第七透镜L23靠近像侧的面的曲率，φ表示成像镜头的光焦度。满足条件式(2)的透镜组可以很好的校正色球差，轴外色差也收敛趋向光轴；若在条件式(2)中低于其下限，从胶合透镜组出射的光线角度增大，相应的球差彗差将会增大。若在条件式(2)中高于其上限，第二透镜组G2光焦度减分担的光焦度减小，进而使得成像镜头整体长度趋向于增大。
所述第三透镜组G3包括具有负光焦度第八透镜L31。
所述第四透镜组G4包括具有正光焦度第九透镜L41、具有负光焦度第十透镜L42，所述第四透镜组G4满足以下条件式：
6≤F4/F≤13，(3)
0.6≤BFL/F≤0.7，(4)
30≤Vd4a-Vd4b≤50，(5)
其中，F表示成像镜头的焦距，F4表示第四透镜组G4的合成焦距，BFL表示第四透镜组第十透镜靠近像侧的面到像面间的距离，Vd4a为第四透镜组第九透镜关于波长为587.6nm光线的阿贝数，Vd4b为第四透镜组第十透镜关于波长为587.6nm光线的阿贝数。满足条件式(3)、(4)、(5),第四透镜组拥有合适的光焦度，能很好的校正轴外正负色差，且镜头到相机像面CCD间有适当的余量可供摄影爱好者搭配其他摄影附件适用。若在条件式(3)、(4)、(5)中低于其下限，第四透镜组光焦度增强，球差彗差将增大，且摄影镜头到像面CCD的距离将缩短，靠近像面的镜片将压缩外径，成像的亮度会受到影响。若在条件式(3)、(4)、(5)中高于其上限，第四透镜组的光焦度减小，像面弯曲，彗差，轴外色差增大，成像镜头整体长度增大，同时成像镜头的F值会有变大的倾向，同时后焦距也将会一定程度增大。
本发明中，由一种滤光器配置的平行玻璃板GL布置在第四透镜组G4的负透镜L42和像面IMG之间。后焦距是从L42的像侧表面到像表面IMG的距离，其中平行玻璃平板GL可以变换为空气。
实施例1
图1所示的是实施例1的成像镜头结构示意图，所述成像镜头的数值数据如表1,表2和表3所示：
表1
Figure BDA0002481671850000071
Figure BDA0002481671850000081
表2
Figure BDA0002481671850000091
表3
面序号 k A4 A6 A8 A10
13 0 -7.55E-06 3.58E-09 -1.28E-11 1.11E-13
14 0 1.05E-05 -5.18E-09 -2.37E-11 3.64E-14
15 0 9.27E-05 -5.08E-07 1.65E-09 -2.56E-12
16 0 1.03E-04 -4.96E-07 1.57E-09 -2.41E-12
其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；
在实施例1中，将在L23及L31的物侧表面和像侧表面形成为非球面。在下记表格中，非球面的第四，第六，第八，第十阶非球面系数A4，A6，A8，A10以及圆锥常数k共同示出。
关于非球面形状定义进行说明，同时下记实施例不再赘述非球面形状定义：
y:从光轴开始径向坐标。
z:非球面和光轴相交点开始，光轴方向的偏移量。
r:非球面的基准球面的曲率半径。
K，4次，6次，8次，10次，12次的非球面系数
Figure BDA0002481671850000092
图2-4示出实施例1在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图5-7示出实施例1在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。
球面像差曲线图表示的是在光圈数为1.4时的球面像差曲线，其中，F线、D线、C线分别代表在波长486nm、波长587nm、波长656nm的球面像差，横坐标表示球差值大小，纵坐标表示视场。场曲曲线图表示的是在半视场角ω为31.60时的场曲曲线，其中，实线S表示主光线d线在弧矢像面的值，实线T表示主光线d线在子午像面的值，横坐标表示场曲值大小，纵坐标表示视场。畸变曲线图表示的是在半视场角ω为31.60时的畸变曲线，其中，横坐标表示畸变值，纵坐标表示视场。有关各种球面像差、场曲、畸变曲线图的上述说明与其他实施例相同，下文中将不再赘述。由图示2-7可以看出，本实施例1的成像镜头具有良好的成像效果。
实施例2
如图8所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表4，表5和表6示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。
表4
Figure BDA0002481671850000101
Figure BDA0002481671850000111
表5
Figure BDA0002481671850000121
表6
面序号 k A4 A6 A8 A10
13 0 -9.70E-06 -5.74E-11 -3.14E-12 7.01E-14
14 0 8.29E-06 -3.69E-09 -3.97E-11 5.52E-14
15 0 8.61E-05 -4.12E-07 1.11E-09 -1.41E-12
16 0 9.59E-05 -4.02E-07 1.05E-09 -1.30E-12
其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；
在实施例2中，将在L23及L31的物侧表面和像侧表面形成为非球面。在下记表格中，非球面的第四，第六，第八，第十阶非球面系数A4，A6，A8，A10以及圆锥常数k共同示出。
图9-11示出实施例2在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图12-14示出实施例2在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示9-14可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。
实施例3
如图15所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表7，表8和表9示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。
表7
Figure BDA0002481671850000131
Figure BDA0002481671850000141
表8
Figure BDA0002481671850000142
表9
面序号 k A4 A6 A8 A10
13 0 -1.14E-05 -2.00E-08 1.52E-10 -6.26E-13
14 0 9.43E-06 -2.65E-08 1.26E-10 -6.58E-13
15 0 8.50E-05 -3.59E-07 7.89E-10 -8.25E-13
16 0 9.57E-05 -3.34E-07 6.44E-10 -5.51E-13
其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；
在实施例3中，将在L23及L31的物侧表面和像侧表面形成为非球面。在下记表格中，非球面的第四，第六，第八，第十阶非球面系数A4，A6，A8，A10以及圆锥常数k共同示出。
图16-18示出实施例3在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图19-21示出实施例3在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示16-21可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。
实施例4
如图22所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表10，表11和表12示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。
表10
Figure BDA0002481671850000151
Figure BDA0002481671850000161
表11
Figure BDA0002481671850000162
表12
Figure BDA0002481671850000163
Figure BDA0002481671850000171
其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；
在实施例4中，将在L23及L31的物侧表面和像侧表面形成为非球面。在下记表格中，非球面的第四，第六，第八，第十阶非球面系数A4，A6，A8，A10以及圆锥常数k共同示出。
图23-25示出实施例4在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图26-28示出实施例4在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示23-28可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。
表9示出了各个实施例的条件式1-6的计算值一览表：
表9
Figure BDA0002481671850000172
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种内合焦式成像镜头，其特征在于，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组，孔径光阑，具有正光焦度的第二透镜组，具有负光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；
合焦过程中第三透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第二透镜组和第四透镜组相对于像面位置保持不变；
所述第一透镜组包括具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜；所述第二透镜组包括具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜和具有正光焦度的第七透镜，所述第五透镜和第六透镜组合成胶合透镜组；所述第三透镜组包括具有负光焦度非球面第八透镜；所述第四透镜组包括具有正光焦度第九透镜、具有负光焦度第十透镜；第七透镜及第八透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面；所述第一透镜组满足以下条件式：
0.3≤L1s/L≤0.5，(1)
其中，L1s表示第一透镜组到孔径光阑的轴上距离，L表示从第一透镜物侧面顶点到第十透镜像侧面顶点的轴上距离。
2.根据权利要求1所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，所述第二透镜组满足以下条件式：
3≤(Cvob2-Cvim3)/φ≤4，(2)
其中，Cvob2表示第六透镜靠近物侧的面的曲率，Cvim3表示第七透镜靠近像侧的面的曲率，φ表示成像镜头的光焦度。
3.根据权利要求1所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，所述第四透镜组满足以下条件式：
6≤F4/F≤13，(3)
其中，F表示成像镜头的焦距，F4表示第四透镜组的合成焦距。
4.根据权利要求1所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，所述第四透镜组满足以下条件式：
0.6≤BFL/F≤0.7，(4)
其中，BFL表示第四透镜组第十透镜靠近像侧的面到像面间的距离，F表示成像镜头的焦距。
5.根据权利要求1-5任意一项所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，第四透镜组满足以下条件式：
30≤Vd4a-Vd4b≤50，(5)
其中，Vd4a为第四透镜组第九透镜关于波长为587.6nm光线的阿贝数，Vd4b为第四透镜组第十透镜关于波长为587.6nm光线的阿贝数。
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