CN102308243A - 微距镜头 - Google Patents

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Abstract

提供一种F值为2.5以下的大口径化的、在从无限远至等倍摄影倍率的整个范围内良好地补偿球面像差、像散、慧差的内聚焦式微距镜头。其特征在于该内聚焦式微距镜头从物侧起依次具有正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、正屈光力的第三透镜组、第三透镜组后方的后方透镜系统，且在进行从无限远至近距离的聚焦时，使第一透镜组固定，使第二透镜组朝像侧移动，使第三透镜组朝物侧移动，且该第一透镜组至少包括四枚正透镜和一枚负透镜，且第一透镜组中物侧的三枚透镜为正透镜。

Description

微距镜头
技术领域
本发明涉及微距镜头，尤其涉及在照相机、摄像机、电子静态相机等中，能够在从无限远物体至等倍摄影倍率的宽范围的被摄体距离下进行摄像的微距镜头。
背景技术
人们所知道的现有的微距镜头的聚焦方式包括通过移动最为靠近物侧的透镜组来进行合焦的前镜伸出方式和通过移动最为靠近物侧的透镜组以外的透镜组来进行合焦的内聚焦方式。
对于前镜伸出方式而言，为了进行合焦而使位于最为靠近物侧的最大且最重的透镜组移动。因此，对于组合了前镜伸出方式的微距镜头和自动聚焦机构的透镜而言，存在自动聚焦驱动力受限且前镜伸出方式微距镜头难以迅速聚焦的问题。
另外，对于内聚焦方式而言，由于为了进行合焦而使最为靠近物侧的透镜组以外的较轻的透镜组移动，因此适合进行迅速的聚焦。但是，相比前镜伸出方式，内聚焦方式存在与物距变化对应的像差变化，尤其球面像差变化较大的问题。越是大的口径比，发生此问题的倾向越显著。
主要因为此问题，所以现有的内聚焦方式微距镜头的光圈值(F值：FNo.)为2.8左右以上。例如，可实现等倍摄影倍率的专利文献1的微距镜头是一种如下的摄影镜头，所述摄影镜头具有四个透镜组，且第一透镜组的主点和第二透镜组的主点之间的间隔为负，并且在进行从无限远物体至近距离物体的聚焦时，使第一透镜组固定，使第二透镜组朝像侧移动，使第三透镜组朝物侧移动，以进行聚焦。并且，焦距为50.0～60.0mm，F值为2.8～2.9。
可实现等倍的摄影倍率专利文献2的微距镜头是一种具有如下特征的摄影镜头。所述摄影镜头从物侧起依次包括具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组、具有负屈光力的第四透镜组，且在进行从无限远至近距离的聚焦时，使第一透镜组固定，使第二透镜组朝像侧移动，使第三透镜组朝物侧移动，同时该摄影镜头满足以下条件式。
0.58＜sk/f＜0.70
0.65＜f34/f＜0.72
sk...从无限远至近距离的最短的后焦距
f...整个系统的焦距
f34...第三透镜组与第四透镜组的合成焦距。焦距为62.4mm，F值为2.9。
可实现等倍摄影倍率的专利文献3的微距镜头是在从物侧起依次由正的第一透镜组、负的第二透镜组、正的第三透镜组、负的第四透镜组构成，且在进行从无限远摄影距离朝最短摄影距离的聚焦时，使第二透镜组朝像侧移动，使第三透镜组朝物侧移动的望远微距镜头系统中，满足下面的条件式(1)的望远微距镜头系统。
(1)3.7＜|f×m/Δ×3|＜9.9
其中，f：无限远摄影时的整个系统的焦距，m：最短且-1倍摄影时的横向倍率，Δ×3：第三透镜组的从无限远摄影位置至最短摄影位置的整个移动量。焦距为200mm，F值为4.0。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2004-61680号
专利文献2：特开2006-153942号
专利文献3：专利第3538341号
发明内容
技术问题
上述的现有的内聚焦方式微距镜头，如果要实现F值为2.5以下的大口径化，则在从无限远至等倍摄影倍率的整个范围内难以良好地补偿球面像差、像散、慧差。
技术方案
本发明提供一种内聚焦式微距镜头，该内聚焦式微距镜头从物侧起依次具有正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、正屈光力的第三透镜组、第三透镜组后方的后方透镜系统，且在进行从无限远至近距离的聚焦时，使第一透镜组固定，使第二透镜组朝像侧移动，使第三透镜组朝物侧移动，该内聚焦式微距镜头的特征在于，该第一透镜组至少包括四枚正透镜和一枚负透镜，且第一透镜组中物侧的三枚透镜为正透镜。
发明效果
本发明的内聚焦式微距镜头具有能够构成如下的微距镜头的效果。即，该微距镜头虽然F值为2.5以下且大口径，但维持紧凑性，而且摄影距离涵盖从无限远至等倍摄影倍率的整个范围内抑制像差变化，尤其是球面像差变化。
进一步详细说明本发明的效果。一般来说，如果不对摄影透镜实施特殊的处理，则在进行无限远物体至近距离的聚焦时，具有球面像差补偿不足的倾向。这是因为，在进行近距离聚焦时，对于如微距镜头一样的最短摄影距离较短的镜头而言，尤其是入射到第一透镜组的轴上的光束因第一透镜组的正透镜而急剧地会聚。越是如本实施方式的大口径透镜，对应物距变化的对应变化的球面像差越大。
在本发明中，由于第一透镜组构成为至少包括四枚正透镜和一枚负透镜，且第一透镜组中物侧的三枚透镜为正透镜，因此在近距离聚焦时减少了球面像差补偿不足的倾向，而且使F值为2.5以下的大口径比的光束收敛，实现了光学系统的紧凑化。并且，第一透镜组中包括至少一枚负透镜，从而能够良好地补偿因第一透镜组中的正透镜所产生的像差。尤其构成如下的内聚焦式微距镜头，即该内聚焦式微距镜头通过在进行从无限远物体至近距离的聚焦时，使第一透镜组固定，使第二透镜组朝像侧移动，使第三透镜组朝物侧移动，从而涵盖整个物距良好地补偿球面像差、像散、慧差。
本发明的实施方式如下。
(A)特征在于，所述后方透镜系统具有负屈光力。根据这样的构成，能够得到可使镜头全长紧凑的效果和可减小所述第三透镜组的聚焦移动量的效果。
(B)特征在于，所述第三透镜组包括具有正屈光力的第三透镜前小组L3A和具有正屈光力的第三透镜后小组L3B，且在进行无限远至近距离的聚焦时，所述第三透镜后小组L3B相对所述第三透镜前小组L3A移动为取朝像侧凸出状的轨迹。
根据这样的构成，能够良好地补偿中间距离聚焦时的球面像差。
(C)特征在于，当整个系统的焦距为f，所述第一透镜组的焦距为f1时，满足以下条件。
0.5≤f1/f≤0.8………………(1)
该条件为用于实现内聚焦式微距镜头的紧凑化和良好地补偿近距离时的球面像差、慧差、畸变的条件。若小于式(1)的下限值，则虽然有利于光学系统的紧凑化，但是难以进行球面像差的补偿。若超过式(1)的上限值，则虽然有利于球面像差的补偿，但难以实现紧凑化。
(D)权利要求1记载的内聚焦式微距透镜特征在于所述第一透镜组具有一枚以上的由双凸的正透镜和双凹的负透镜形成的复合透镜，且满足以下条件。
0.2≤|Nd2-Nd1|………………(2)
35≤|vd1-vd2|………………(3)
其中，Nd1为该复合透镜的正透镜的折射率，Nd2为该复合透镜的负透镜的折射率，vd1为该复合透镜的正透镜的阿贝数，vd2为该复合透镜的负透镜的阿贝数。
该条件为用于良好地补偿第一透镜组所产生的球面像差、轴上色差、倍率色差的条件。若小于式(2)的下限，则会发生对近距离物体的球面像差补偿不足，且难以补偿的问题。并且，还发生难以补偿色差的问题。若小于式(3)的下限，则会发生难以补偿色差的问题。
本发明的其他实施方式如下。
(a)特征在于，在进行从无限远至近距离的聚焦时，第四透镜组被固定。根据这样的构成，可简化镜筒构造。
(b)特征在于，当整个系统的焦距为f，第二透镜组的焦距为f2时，满足以下条件。
-0.5≤f2/f≤-0.3………………(4)
若小于式(4)的下限，则虽然有利于像差补偿，但会发生聚焦时的移动量变大，且难以实现光学系统的紧凑化的问题。通过超过式(4)的上限，虽然能够减小聚焦时的移动量，但会使通过第二透镜组的光线变成发散光，导致第三透镜组大型化。并且，会发生难以良好地补偿第一透镜组所产生的像差的问题。
(c)特征在于，第三透镜组中最为靠近物侧的透镜是正透镜。根据这样的构成，可得到能够会聚通过第二透镜组的发散光以及抑制第三透镜组和后方透镜系统的大型化的效果。
像差图中EPH表示入射光瞳半径，Y表示像圈(Image Circle)半径。倍率色差表示的是在g线的像差，对于除此之外的像差，表示的是在d线的像差。并且，在像散中实线表示弧矢光线(sagittal ray)，虚线表示子午光线(Meridional ray)。长度的单位使用mm。球面像差、像散、倍率色差以mm表示，畸变以％表示。
附图说明
图1为第一实施方式的内聚焦式微距透镜的光学剖面图，其中(A)示出摄影距离为无限远的状态，(B)示出等倍摄影倍率的状态；
图2为第一实施方式的内聚焦式微距镜头的摄影距离为无限远时的各像差图；
图3为第一实施方式的内聚焦式微距镜头的5倍摄影倍率时的各像差图；
图4为第一实施方式的内聚焦式微距镜头的等倍摄影倍率时的各像差图；
图5为第二实施方式的内聚焦式微距透镜的光学剖面图，其中(A)示出摄影距离为无限远的状态，(B)示出等倍摄影倍率的状态；
图6为第二实施方式的内聚焦式微距镜头的摄影距离为无限远时的各像差图；
图7为第二实施方式的内聚焦式微距镜头的等倍摄影倍率时的各像差图；
图8为第三实施方式的内聚焦式微距透镜的光学剖面图，其中(A)示出摄影距离为无限远的状态，(B)示出等倍摄影倍率的状态；
图9为第三实施方式的内聚焦式微距镜头的摄影距离为无限远时的各像差图；
图10为第三实施方式的内聚焦式微距镜头的5倍摄影倍率时的各像差图；
图11为第三实施方式的内聚焦式微距镜头的等倍摄影倍率时的各像差图。
符号说明：L1为第一透镜组、L2为第二透镜组，L3为第三透镜组，L3A为第三透镜前小组，L3B为第三透镜后小组，L4为后方透镜系统，ST为孔径光阑，IP为像面。
具体实施方式
在本实施方式的说明中，f表示焦距，fno表示F值，2ω表示视角(°)，NO表示表面号，R表示曲率半径，D表示间隔，Nd、vd分别表示在d线的折射率和阿贝数。长度的单位虽然使用mm，但可以使用任意的单位。
(第一实施方式)
Figure BPA00001411614900061
可变间隔
Figure BPA00001411614900071
条件式的值
条件式(1)  f1/f＝0.65
条件式(2)  |Nd1-Nd2|＝0.276
条件式(3)  |vd1-vd2|＝54.1
条件式(4)  f2/f＝-0.40
(第二实施方式)
Figure BPA00001411614900081
可变间隔
条件式的值
条件式(1)  f1/f＝0.65
条件式(2)  |Nd1-Nd2|＝0.012
条件式(3)  |vd1-vd2|＝23.9
条件式(4)  f2/f＝-0.35
(第三实施方式)
Figure BPA00001411614900091
可变间隔
Figure BPA00001411614900092
Figure BPA00001411614900101
条件式的值
条件式(1) f1/f＝0.66
条件式(2) |Nd1-Nd2|＝0.276
条件式(3) |vd1-vd2|＝54.1
条件式(4) f2/f＝-0.40

Claims (5)

1.一种内聚焦式微距镜头，该内聚焦式微距镜头从物侧起依次具有正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、正屈光力的第三透镜组、第三透镜组后方的后方透镜系统，且在从无限远至近距离进行的聚焦时，使第一透镜组固定，使第二透镜组朝像侧移动，使第三透镜组朝物侧移动，其特征在于，
该第一透镜组至少包括四枚正透镜和一枚负透镜，且第一透镜组中物侧的三枚透镜为正透镜。
2.如权利要求1所述的内聚焦式微距镜头，其特征在于，所述后方透镜系统具有负屈光力。
3.如权利要求1或2所述的内聚焦式微距镜头，其特征在于，所述第三透镜组包括具有正屈光力的第三透镜前小组(L3A)和具有正屈光力的第三透镜后小组(L3B)，且在从无限远至近距离进行聚焦时，所述第三透镜后小组(L3B)相对所述第三透镜前小组(L3A)移动为取朝像侧凸出状的轨迹。
4.如权利要求1至3中任一项所述的内聚焦式微距镜头，其特征在于，当整个系统的焦距为f，所述第一透镜组的焦距为f1时，满足以下条件，
0.5≤f1/f≤0.8………………(1)。
5.如权利要求2至4中任一项所述的内聚焦式微距镜头，其特征在于所述第一透镜组具有一枚以上的由双凸的正透镜与双凹的负透镜形成的复合透镜，且满足以下条件，
0.2≤|Nd2-Nd1|………………(2)
35≤|vd1-vd2|………………(3)
其中，Nd1为该复合透镜的正透镜的折射率，Nd2为该复合透镜的负透镜的折射率，vd为该复合透镜的正透镜的阿贝数，vd2为该复合透镜的负透镜的阿贝数。
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