CN102455485B - 广角转接镜头及其应用的光学系统 - Google Patents

广角转接镜头及其应用的光学系统 Download PDF

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Abstract

一种光学系统,其包括主摄影镜头及位于主摄影镜头物侧的广角转接镜头。主摄影镜头的光轴与广角转接镜头的光轴重合。主摄影镜头包括一入瞳面。广角转接镜头由物端至像端依次包括:一具有负光焦度的第一透镜及一具有正光焦度的第二透镜。第一、第二透镜均包括一前方主点面及一后方主点面。广角转接镜头满足:0.53<|f1/f2|<0.57;1.54<v1/v2<3.11及0.22<D2/D1<0.65。f1为第一透镜的有效焦距;f2为第二透镜的有效焦距;v1为第一透镜的阿贝数;v2为第二透镜的阿贝数;D1为第一透镜的后方主点面与第二透镜的前方主点面的间距;D2为第二透镜的后方主点面与入瞳面的间距。

Description

广角转接镜头及其应用的光学系统
技术领域
本发明涉及光学镜头领域,尤其涉及一种广角转接镜头及其应用的光学系统。
背景技术
随着数码相机或数码摄像机的逐渐普及,人们对摄像的品质提出了更高的要求,比如使用者希望能够拍摄出更广角度的画面,这样就需要使用者另外购买与数码相机或数码摄像机的型号相匹配的大广角摄影镜头,但大广角摄影镜头一般比较昂贵,给使用者带来了较大的经济负担。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种广角转接镜头及其应用的光学系统,以拍摄更广角度的画面。
一种广角转接镜头,设置在一个主摄影镜头的物侧。所述主摄影镜头包括一个入瞳面。所述入瞳面为光线进入所述主摄影镜头的窗口。所述广角转接镜头由物端至像端依次包括:一个具有负光焦度的第一透镜及一个具有正光焦度的第二透镜。所述第一透镜及第二透镜均包括一前方主点面及一后方主点面。所述前方主点面是将所述第一透镜或所述第二透镜等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头的像侧入射的光线发生折射的平面;所述后方主点面是将所述第一透镜或所述第二透镜等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头的物侧入射的光线发生折射的平面;所述广角转接镜头满足以下条件式:0.53<|f1/f2|<0.57;1.54<v1/v2<3.11及0.22<D2/D1<0.65。其中,f1为所述第一透镜的有效焦距;f2为所述第二透镜的有效焦距;v1为所述第一透镜的阿贝数;v2为所述第二透镜的阿贝数;D1为所述第一透镜的后方主点面与第二透镜的前方主点面之间的间距;D2为所述第二透镜的后方主点面与所述主摄影镜头的入瞳面之间的间距。
一种光学系统,其包括一个主摄影镜头及一个位于所述主摄影镜头的物侧的广角转接镜头。所述主摄影镜头的光轴与所述广角转接镜头的光轴重合。所述主摄影镜头包括一入瞳面。所述入瞳面为光线进入所述主摄影镜头的窗口。所述广角转接镜头由物端至像端依次包括:一个具有负光焦度的第一透镜及一个具有正光焦度的第二透镜。所述第一透镜及所述第二透镜均包括一个前方主点面及一个后方主点面。所述前方主点面是将所述第一透镜或所述第二透镜等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头的像侧入射的光线发生折射的平面;所述后方主点面是将所述第一透镜或所述第二透镜等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头的物侧入射的光线发生折射的平面。所述广角转接镜头满足以下条件式:0.53<|f1/f2|<0.57;1.54<v1/v2<3.11及0.22<D2/D1<0.65。其中,f1为所述第一透镜的有效焦距;f2为所述第二透镜的有效焦距;v1为所述第一透镜的阿贝数;v2为所述第二透镜的阿贝数;D1为所述第一透镜的后方主点面与第二透镜的前方主点面之间的间距;D2为所述第二透镜的后方主点面与所述主摄影镜头的入瞳面之间的间距。
本发明的光学系统,只需在所述主摄影镜头的物侧设置一个广角转接镜头,就能提高广角倍率,以拍摄更广角度的画面,从而可大大降低使用者的经济负担。
附图说明
图1为本发明的光学系统的结构示意图。
图2为本发明光学系统的第一实施方式的球差图。
图3为本发明光学系统的第一实施方式的场曲图。
图4为本发明光学系统的第一实施方式的畸变图。
图5为本发明光学系统的第二实施方式的球差图。
图6为本发明光学系统的第二实施方式的场曲图。
图7为本发明光学系统的第二实施方式的畸变图。
图8为本发明光学系统的第三实施方式的球差图。
图9为本发明光学系统的第三实施方式的场曲图。
图10为本发明光学系统的第三实施方式的畸变图。
主要元件符号说明
广角转接镜头                100
主摄影镜头                  200
入瞳面                      220
影像感测器                  230
成像面                      231
光学系统                    300
第一透镜                    10
第一物侧表面                11
第一像侧表面                12
第二透镜                    20
第二物侧表面                21
第二像侧表面                22
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1,其为本发明实施方式所提供的光学系统300,其包括一广角转接镜头100及设置在所述广角转接镜头100像侧的一个主摄影镜头200。所述主摄影镜头200的光轴与所述广角转接镜头100的光轴重合。所述主摄影镜头200包括一个入瞳面220及一个影像感测器230。所述入瞳面220表示光线进入所述主摄影镜头200的窗口,即相当于光圈所在的平面。所述影像感测器230包括一成像面231。
所述广角转接镜头100由物端至像端依次包括:一个具有负光焦度的第一透镜10及一个具有正光焦度的第二透镜20。所述第一透镜10包括面向物端的第一物侧表面11及面向像端的第一像侧表面12。所述第一物侧表面11为平面,所述第一像侧表面12为凹面。所述第二透镜20包括面向物端的第二物侧表面21及面向像端的第二像侧表面22。所述第一透镜10及所述第二透镜20均包括一前方主点面及一个后方主点面。所述前方主点面是将所述第一透镜10或所述第二透镜20等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头100的像侧入射的光线发生折射的平面;所述后方主点面是将所述第一透镜10或所述第二透镜20等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头100的物侧入射的光线发生折射的平面。
所述广角转接镜头100满足以下条件式:
(1)0.53<|f1/f2|<0.57;
其中,f1为所述第一透镜10的有效焦距,f2为所述第二透镜20的有效焦距。若所述第一透镜10的有效焦距过大,则须增大所述第一透镜10与所述第二透镜20的间距,使所述广角转接镜头100的总厚度增加;若所述第一透镜10的有效焦距过小,则所述第一透镜10与所述第二透镜20的间距减少,则所述光学系统300的慧差与横向色差将难以修正。
(2)1.54<v1/v2<3.11;
其中,v1为所述第一透镜10的阿贝数,f2为所述第二透镜20的阿贝数。若v1过大,则所述光学系统300的像散会劣化难以修正,若v1过小,则所述光学系统300的横向色差会过大。
(3)0.22<D2/D1<0.65;
其中,D1为所述第一透镜的后方主点面与第二透镜的前方主点面之间的间距;D2为所述第二透镜的后方主点面与所述主摄影镜头的入瞳面之间的间距。若D1过小,则所述光学系统300的慧差会劣化,难以修正,若D1过大,则所述光学系统300的像散会过大。
优选地,所述广角转接镜头100还满足以下条件:
(4)-1.18<(R21+R22)/(R21-R22)<0.62;
其中,R21为所述第二物侧表面21的曲率半径,R22为所述第二像侧表面22的曲率半径。若此条件式高于上限,则所述光学系统300的像散过大,难以修正,若低于下限,则所述光学系统300的横向色差会劣化。
以下列举三个较佳实施方式,并分别说明:
第一实施方式
所述光学系统300的各光学元件满足表1的条件,且所述主摄影镜头200的有效焦距f3=4.1mm;所述光学系统的合成焦距f4=2.25mm;所述广角转接倍率为f4/f3=0.55X;f1=-18.91mm;f2=34.051mm;|f1/f2|=0.555;D1=15.5mm;D2=3.33mm;D2/D1=0.215;v1/v2=3.11;(R21+R22)/(R21-R22)=0.618。
表1
  表面   表面要求   曲率半径(mm)   厚度(mm)   折射率   阿贝数
  第一物端表面11   球面   无穷大   1   1.49   81.8
  第一像端表面12   球面   9.19   14.82   --   --
  第二物端表面21   球面   139.2   1.5   1.78   26.3
  第二像端表面22   球面   -32.91   3.17   --   --
  入瞳面   平面   无穷大   4.1   --   --
  成像面   球面   无穷大   --   --   --
所述第一实施方式的光学系统300的球差、场曲及畸变分别如图2至图4所示。图2中,分别针对g线(波长值436nm),F线(波长值486nm),e线(波长值546nm),d线(波长值588nm),C线(波长值656nm)而观察到的球差值。总体而言,第一实施方式的光学系统300对可见光(波长范围在400nm-700nm之间)产生的球差值在(-0.05mm,0.05mm)范围内。图3中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.2mm,0.2mm)范围内。图4中的畸变率控制在(-50%,50%)范围内。由此可见,所述光学系统300的球差、场曲都能被很好的校正。
第二实施方式
所述光学系统300的各光学元件满足表2的条件,且所述主摄影镜头200的有效焦距f3=4.1mm;所述光学系统300的合成焦距f4=2.23mm;所述广角转接倍率为f4/f3=0.54X;f1=-13.559mm;f2=24.882mm;|f1/f2|=0.545;D1=11.387mm;D2=7.436mm;D2/D1=0.653;v1/v2=1.548;(R21+R22)/(R21-R22)=-0.07。
表2
  表面   表面要求   曲率半径(mm)   厚度(mm)   折射率   阿贝数
  第一物端表面11   球面   无穷大   1   1.91   35.3
  第一像端表面12   球面   12.35   11   --   --
  第二物端表面21   球面   37.27   1.5   1.81   22.8
  第二像端表面22   球面   -42.88   6.99   --   --
  入瞳面   平面   无穷大   4.1   --   --
  成像面   球面   无穷大   --   --   --
所述第二实施方式的光学系统300的球差、场曲及畸变分别如图5至图7所示。图5中,分别针对g线(波长值436nm),F线(波长值486nm),e线(波长值546nm),d线(波长值588nm),C线(波长值656nm)而观察到的球差值。总体而言,第一实施方式的光学系统300对可见光(波长范围在400nm-700nm之间)产生的球差值在(-0.05mm,0.05mm)范围内。图6中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.2mm,0.2mm)范围内。图7中的畸变率控制在(-50%,50%)范围内。由此可见,所述光学系统300的球差、场曲都能被很好的校正。
第三实施方式
所述光学系统300的各光学元件满足表3的条件,且所述主摄影镜头200的有效焦距f3=4.1mm;所述光学系统300的合成焦距f4=2.26mm;所述广角转接倍率为f4/f3=0.55X;f1=-17.41mm;f2=31.348mm;|f1/f2|=0.555;D1=14.125mm;D2=4.69mm;D2/D1=0.332;v1/v2=2.21;(R21+R22)/(R21-R22)=-1.18。
表3
  表面   表面要求   曲率半径(mm)   厚度(mm)   折射率   阿贝数
  第一物端表面11   球面   无穷大   1   1.7   56.4
  第一像端表面12   球面   12.13   14.2   --   --
  第二物端表面21   球面   23.21   1.5   1.81   25.5
  第二像端表面22   球面   280.16   3.79   --   --
  入瞳面   平面   无穷大   4.1   --   --
  成像面   球面   无穷大   --   --   --
所述第三实施方式的光学系统300的球差、场曲及畸变分别如图8至图10所示。图8中,分别针对g线(波长值436nm),F线(波长值486nm),e线(波长值546nm),d线(波长值588nm),C线(波长值656nm)而观察到的球差值。总体而言,第一实施方式的光学系统300对可见光(波长范围在400nm-700nm之间)产生的球差值在(-0.05mm,0.05mm)范围内。图9中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.2mm,0.2mm)范围内。图10中的畸变率控制在(-50%,50%)范围内。由此可见,所述光学系统300的球差、场曲都能被很好的校正。
本发明的光学系统,只需在所述主摄影镜头的物端设置一个广角转接镜头,就能提高广角倍率,以拍摄更广角度的画面,从而可大大降低使用者的经济负担。
可以理解的是,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形,而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种广角转接镜头,设置在一个主摄影镜头的物侧;所述主摄影镜头包括一个入瞳面;所述入瞳面为光线进入所述主摄影镜头的窗口;所述广角转接镜头由物端至像端依次包括:一个具有负光焦度的第一透镜及一个具有正光焦度的第二透镜;所述第一透镜包括面向物端的第一物侧表面及面向像端的第一像侧表面;所述第一物侧表面为平面,所述第一像侧表面为凹面;所述第二透镜包括面向物端的第二物侧表面及面向像端的第二像侧表面;所述第一透镜及第二透镜均包括一个前方主点面及一个后方主点面;所述前方主点面是将所述第一透镜或第二透镜等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头的像侧入射的光线发生折射的平面;所述后方主点面是将所述第一透镜或所述第二透镜等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头的物侧入射的光线发生折射的平面;其特征在于,所述广角转接镜头满足以下条件式﹕
0.53<|f1/f2|<0.57
1.54<v1/v2<3.11
0.22<D2/D1<0.65
其中,f1为所述第一透镜的有效焦距;f2为所述第二透镜的有效焦距;v1为所述第一透镜的阿贝数;v2为所述第二透镜的阿贝数;D1为所述第一透镜的后方主点面与第二透镜的前方主点面之间的间距;D2为所述第二透镜的后方主点面与所述主摄影镜头的入瞳面之间的间距。
2.如权利要求1所述的广角转接镜头,其特征在于,所述广角转接镜头满足以下条件式﹕
-1.18<(R21+R22)/(R21-R22)<0.62
其中,R21为所述第二物侧表面的曲率半径;R22为所述第二像侧表面的曲率半径。
3.一种光学系统,其包括一个主摄影镜头及一个位于所述主摄影镜头的物侧的广角转接镜头;所述主摄影镜头的光轴与所述广角转接镜头的光轴重合;所述主摄影镜头包括一入瞳面;所述入瞳面为光线进入所述主摄影镜头的窗口;所述广角转接镜头由物端至像端依次包括:一个具有负光焦度的第一透镜及一个具有正光焦度的第二透镜;所述第一透镜包括面向物端的第一物侧表面及面向像端的第一像侧表面;所述第一物侧表面为平面,所述第一像侧表面为凹面;所述第二透镜包括面向物端的第二物侧表面及面向像端的第二像侧表面;所述第一透镜及第二透镜均包括一个前方主点面及一个后方主点面;所述前方主点面是将所述第一透镜或第二透镜等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头的像侧入射的光线发生折射的平面;所述后方主点面是将所述第一透镜或所述第二透镜等效成的一个无厚度且使从所述广角转接镜头的物侧入射的光线发生折射的平面;所述广角转接镜头满足以下条件式﹕
0.53<|f1/f2|<0.57
1.54<v1/v2<3.11
0.22<D2/D1<0.65
其中,f1为所述第一透镜的有效焦距;f2为所述第二透镜的有效焦距;v1为所述第一透镜的阿贝数;v2为所述第二透镜的阿贝数;D1为所述第一透镜的后方主点面与第二透镜的前方主点面之间的间距;D2为所述第二透镜的后方主点面与所述主摄影镜头的入瞳面之间的间距。
4.如权利要求3所述的光学系统,其特征在于,所述广角转接镜头满足以下条件式﹕
-1.18<(R21+R22)/(R21-R22)<0.62
其中,R21为所述第二物侧表面的曲率半径;R22为所述第二像侧表面的曲率半径。
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JP特开平8-334684A 1996.12.17

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