CN103424845A - 远摄镜头系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远摄镜头系统,所述远摄镜头系统包括:第一透镜组,具有正屈光力并包括负透镜,该负透镜被设置为最靠近物方并且具有朝向物方凸起的弯月形状;第二透镜组,具有负屈光力,并且包括沿光轴运动并执行聚焦的单个负透镜;第三透镜组,具有正屈光力,其中,第一透镜组至第三透镜组从物方到像方顺序设置,远摄镜头系统满足以下条件:0.5<|f2/f|<0.81,其中,f2表示第二透镜组的焦距,f表示远摄镜头系统的焦距。

Description

远摄镜头系统
本申请要求于2012年5月22日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0054450号韩国专利申请的权益,所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
实施例涉及一种内聚焦式的远摄镜头系统,其用于数字静态相机或数字摄像机。
背景技术
近来,随着镜头可互换的数字相机的需求增长,数字相机中使用的图像传感器(诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS))随着技术的发展而具有高像素分辨率。
为了补充高分辨率的图像传感器,镜头可互换的数字相机中使用的透镜应该具有优良的光学性能和针对便携性的紧凑尺寸。
此外,最近发布的大多数镜头可互换的数字相机具有基本的视频拍摄功能并且在视频拍摄期间要求快速和精准的聚焦。为了满足镜头可互换的数字相机的快速和精准的聚焦,镜头可互换的数字相机需要具有重量轻的聚焦透镜组,该聚焦透镜组能够根据物体的位置而运动。
传统上,双高斯型光学系统在镜头可互换的数字相机中被主要用作单聚焦半远摄镜头,该单聚焦半远摄镜头具有等于或小于2.0的F数。尽管通过双高斯型光学系统可有效地减少球面像差(该球面像差是大孔径镜头系统中的主要问题),然而由于彗差耀斑(coma flare)的发生使得双高斯型光学系统的性能劣化。此外,双高斯型光学系统通常基于整个透镜组的运动,以根据物体的位置的变化来对像面的变化进行校正,从而使得聚焦透镜组的重量增加,由此聚焦速度下降。
发明内容
本发明的实施例涉及一种具有大孔径的、能够执行稳定的自动聚焦的内聚焦式远摄镜头系统。
根据一实施例,提供一种远摄镜头系统,所述远摄镜头系统包括:第一透镜组,具有正屈光力并包括负透镜,所述负透镜被设置为最靠近物方并且具有朝向物方凸起的弯月形状;第二透镜组,具有负屈光力,并且包括沿光轴运动并执行聚焦的单个负透镜;第三透镜组,具有正屈光力,其中,第一透镜组至第三透镜组从物方到像方顺序设置,远摄镜头系统满足以下条件:
0.5<|f2/f|<0.81,
其中,f2表示第二透镜组的焦距,f表示远摄镜头系统的焦距。
在第三透镜组中,具有朝向物方的凸起形状的正透镜可设置在最靠近物方的位置。
第二透镜组的阿贝数vd2可满足以下条件,vd2>63。
远摄镜头系统可满足以下条件:
nd3>1.78,
其中,nd3表示构成第三透镜组的透镜的平均折射率。
远摄镜头系统还可包括设置在第二透镜组与第三透镜组之间的孔径光阑。
第一透镜组可包括从物方到像方顺序布置的具有弯月形状的负透镜、正透镜以及另一正透镜。
第三透镜组可包括从物方到像方顺序布置的正透镜、另一正透镜以及负透镜。
根据本发明的另一方面,提供一种成像设备,所述成像设备包括:如上所述的远摄镜头系统;成像器件,用于将远摄镜头系统形成的光学图像转换为电信号。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述,上述和其他特点及优点将会变得更加明显,附图中:
图1是示出根据第一实施例的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置和最近位置时的光学布置的视图。
图2示出图1中的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置时的球面像差、像散场曲和畸变的像差图。
图3是示出根据第二实施例的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置和最近位置时的光学布置的视图。
图4示出图3中的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置时的球面像差、像散场曲和畸变的像差图。
图5是示出根据第三实施例的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置和最近位置时的光学布置的视图。
图6示出图5中的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置时的球面像差、像散场曲和畸变的像差图。
图7是示出根据第四实施例的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置和最近位置时的光学布置的视图。
图8示出图7中的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置时的球面像差、像散场曲和畸变的像差图。
具体实施方式
以下将参照附图来详细地描述示例性实施例。附图中相同的标号表示相同的元件。在附图中,为了清楚起见,可以夸大层和区域的厚度。
图1、图3、图5和图7是示出根据本发明实施例的远摄镜头系统在物体位于无穷远距离和近距离时的光学布置的视图。
远摄镜头系统是具有大孔径的半远摄镜头。远摄镜头系统提供一种光学系统,该光学系统适用于自动聚焦,这是因为在聚焦期间单个透镜运动,以根据物体位置的改变来校正像面的变化,并且该光学系统可以在聚焦期间执行不引起总长度的改变的内聚焦。
根据当前实施例的远摄镜头系统包括:第一透镜组G1,具有正屈光力;第二透镜组G2,具有负屈光力,沿着光轴运动并执行聚焦;第三透镜组G3,具有正屈光力,其中,第一透镜组G1到第三透镜组G3从物方OBJ朝向像方IMG顺序设置。远摄透镜系统还可包括在第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的孔径光阑ST。滤光器400被设置在第三透镜组G3的像方IMG。
在第一透镜组G1中,具有朝向物方OBJ凸起的弯月形状的负透镜设置在最靠近物方OBJ的位置。第二透镜组G2包括沿着光轴运动以执行聚焦的单个负透镜。
通常,为了有效地校正球面像差,传统的具有大孔径的半远摄镜头光学系统主要是双高斯型光学系统。在这样的双高斯型光学系统中,在聚焦期间,整个光学系统或者多个透镜沿着光轴运动,因此,由于聚焦透镜组的重量的增加使得聚焦速度减小,并且发生彗差耀斑。
在当前实施例中,通过构造这样的光学系统实现聚焦透镜组的重量减小,该光学系统包括具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2以及具有正屈光力的第三透镜组G3,并且该光学系统利用由单个透镜构成的第二透镜组G2作为聚焦透镜组。
当前实施例的远摄镜头系统满足以下条件:
0.5<|f2/f|<0.81,
其中,f2表示第二透镜组G2的焦距,f表示远摄镜头系统的焦距。
上述的实施例提供了优化的条件以通过适当地设定聚焦透镜组的运动量来增加聚焦速度。如果远摄透镜系统偏离了上述条件的上限,则有利于只使用单个透镜来校正像差,但是聚焦透镜组的屈光力减小,从而增加了聚焦透镜组在聚焦期间的运动量。因此,应该增加聚焦透镜组可运动的空间,这样就难以构造紧凑的光学系统。此外,由于聚焦透镜组所运动的可用空间受到限制,因此难以确保最小拍摄距离。
如果远摄透镜系统偏离了上述条件的下限,则因为在聚焦期间聚焦透镜组的运动量可被减少,所以有利于构造紧凑的光学系统。然而,相对于在聚焦期间聚焦透镜组的运动量,聚焦变化的灵敏度大大增加,因此难以精确地调节聚焦。此外,校正球面像差是困难的,并且在聚焦时像散场曲也被大大地改变。
另外,在当前实施例的远摄透镜系统中,在第一透镜组G1中,具有朝向物方OBJ凸起的弯月形状的负透镜被设置在最靠近物方OBJ的位置,以使远摄透镜系统相比于传统的双高斯型光学系统可以获得改善的后焦距。
在第三透镜组G3中,凸透镜被设置在最靠近物方OBJ,以便减小穿过第二透镜组G2并入射到第三透镜组G3中的最靠近物方OBJ的透镜表面的轴外光束的低光束的入射角,从而减小彗差耀斑的发生。
此外,在当前实施例的远摄镜头系统中,第二透镜组G2的阿贝数vd2可满足以下条件:
vd2>63。
低色散透镜可被用于校正具有大孔径的光学系统中频繁出现的色差,并且上述条件定义了优化的条件。
此外,当前实施例的远摄镜头系统可满足以下条件:
nd3>1.78,
其中,nd3表示构成第三透镜组G3的透镜的平均折射率。
上述条件限制了第三透镜组G3的平均折射率的范围。如果相对于孔径光阑ST设置于像方IMG的透镜由具有高折射率的材料形成以补偿佩兹伐和,那么透镜的曲率半径会增加,从而可减少球面像差或像散场曲的发生,并且也可减少彗差耀斑的发生。
在下文中,将描述根据实施例的构成每个透镜组的透镜的构造以及透镜数据。在透镜数据中,ST表示孔径光阑,EFL表示总焦距,Fno表示F数,2ω表示视角。R、Th、nd和vd分别表示曲率半径、透镜的厚度或者透镜之间的距离、折射率和阿贝数。D0、D1和D2表示根据聚焦的可变距离。在透镜数据中,距离的单位为mm。
<第一实施例>
图1是示出了根据第一实施例的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置和最近位置时的光学布置的视图。远摄镜头系统包括具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2和具有正屈光力的第三透镜组G3。第一透镜组G1包括:第一透镜111,为具有弯月形状的负透镜;第二透镜121,为正透镜;第三透镜131,为正透镜。第一透镜111与第二透镜121一起形成胶合透镜。第二透镜组G2包括第四透镜211,第四透镜211为负透镜。第三透镜组G3包括:第五透镜311,为具有朝向物方的凸起形状的正透镜;第六透镜321,为正透镜;第七透镜331,为具有双凹形状的负透镜。
透镜数据如下:
EFL:46.33mm Fno:1.84 2ω:35.1°
透镜表面序号 R(mm) Th(mm) Nd vd
0 无穷大 D0
1 27.807 1.30 1.87387 28.7
2 16.174 5.49 1.7139 53.2
3 60.506 0.10
4 33.390 2.87 1.79824 45.1
5 94.571 D1
6 -156.340 1.20 1.61799 63.4
7 22.456 D2
ST 无穷大 12.88
9 34.750 4.41 1.83481 42.7
10 -44.687 0.50
11 33.660 2.94 1.83481 42.7
12 287.183 1.34
13 -43.649 1.20 1.76495 24.9
14 24.240 21.48
15 无穷大 2.80 1.51679 64.2
16 无穷大 0.12
IMG
[表1]
无穷远距离 近距离
D0 无穷大 407.1
D1 2.99 7.01
D2 6.81 2.78
图2示出图1中的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置时的纵向球面像差、像散场曲和畸变的像差图。
示出了关于波长为656.2700nm、587.5600nm、486.1300nm的光的球面像差,并且示出了关于波长为587.5600nm的光的像散场曲和畸变。在像散中,T和S分别表示子午表面和弧矢表面的场曲。
<第二实施例>
图3是示出了根据第二实施例的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置和最近位置时的光学布置的视图。远摄镜头系统包括具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2和具有正屈光力的第三透镜组G3。第一透镜组G1包括:第一透镜112,为具有弯月形状的负透镜;第二透镜122,为正透镜;第三透镜132,为正透镜。第一透镜112与第二透镜122一起形成胶合透镜。第二透镜组G2包括第四透镜212,为负透镜。第三透镜组G3包括:第五透镜312,为具有朝向物方的凸起形状的正透镜;第六透镜322,为正透镜;第七透镜332,为具有双凹形状的负透镜。
透镜数据如下:
EFL:44.9mm Fno:1.85 2ω:36.2°
透镜表面序号 R(mm) Th(mm) nd Vd
0 无穷大 D0
1 29.510 1.10 1.80610 33.3
2 15.296 5.65 1.69680 55.5
3 62949 0.10
4 28.553 3.12 1.71300 53.9
5 90.302 D1
6 -198.933 1.10 1.61800 63.4
7 20.997 D2
ST 无穷大 11.49
9 33.261 4.31 1.83481 42.7
10 -40.992 0.10
11 32.698 2.95 1.77250 49.6
12 721.470 1.25
13 -39.275 1.10 1.76182 26.6
14 23.530 20.70
15 无穷大 2.80 1.51680 64.2
16 无穷大 0.69
IMG
[表2]
无穷远距离 近距离
D0 无穷大 394.65
D1 2.89 6.91
D2 7.41 3.4
图4示出图3中的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置时的纵向球面像差、像散场曲和畸变的像差图。
<第三实施例>
图5是示出了根据第三实施例的远摄镜头系统在物体为无穷远位置和最近位置时的光学布置的视图。远摄镜头系统包括具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2和具有正屈光力的第三透镜组G3。第一透镜组G1包括:第一透镜113,为具有弯月形状的负透镜;第二透镜123,为正透镜;第三透镜133,为正透镜。第二透镜组G2包括第四透镜213,为负透镜。第三透镜组G3包括:第五透镜313,为具有朝向物方的凸起形状的正透镜;第六透镜323,为正透镜;第七透镜333,为具有双凹形状的负透镜。
当前实施例的透镜数据如下:
EFL:50.02mm Fno:2.0 2ω:32°
透镜表面序号 R(mm) Th(mm) nd vd
0 无穷大 D0
1 37.922 1.00 1.832080 22.9
2 22.330 0.48
3 23.306 5.89 1.763917 47.9
4 -368.292 0.10
5 20.718 3.94 1.487000 70.5
6 29.560 D1
7 -137.854 1.00 1.617998 63.4
8 18.699 D2
ST 无穷大 11.20
10 56.437 3.47 1.774319 70.0
11 -44.083 0.10
12 98.217 2.92 1.812801 44.1
13 -52.506 3.03
14 -33.398 1.00 1.786907 24.2
15 69.168 21.21
16 无穷大 2.80 1.516798 64.2
17 无穷大 0.12
IMG
[表3]
无穷远距离 近距离
D0 无穷大 431.8
D1 4.15 7.3
D2 6.32 3.17
图6示出图5中的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置时的纵向球面像差、像散场曲和畸变的像差图。
<第四实施例>
图7是示出了根据第四实施例的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置和最近位置时的光学布置的视图。远摄镜头系统包括具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2和具有正屈光力的第三透镜组G3。第一透镜组G1包括第一透镜114,为具有弯月形状的负透镜;第二透镜124,为正透镜;第三透镜134,为正透镜。第一透镜114与第二透镜124一起形成胶合透镜。第二透镜组G2包括第四透镜214,为负透镜。第三透镜组G3包括:第五透镜314,为具有朝向物方的凸起形状的正透镜;第六透镜324,为正透镜;第七透镜334,为具有双凹形状的负透镜。
当前实施例的透镜数据如下:
EFL:43.8mm Fno:2.0 2ω:36.6°
透镜表面序号 R(mm) Th(mm) nd vd
0 无穷大 D0
1 106.929 1.00 1.806099 33.3
2 21.582 5.78 1.729160 54.7
3 -104.298 0.10
4 22.213 3.03 1.804200 46.5
5 36.887 D1
6 -81.867 1.00 1.534463 65.2
7 19.742 D2
ST 无穷大 9.49
9 350.000 3.13 1.772500 49.6
10 -36.069 4.45
11 28.130 4.47 1.834810 42.7
12 -52565 1.22
13 -42.536 1.00 1.784719 25.7
14 25.500 21.34
15 无穷大 2.00 1.516798 64.2
16 无穷大 0.10
IMG
[表4]
无穷远距离 近距离
D0 无穷大 385.3
D1 3.86 7.82
D2 7.03 3.07
图8示出图7中的远摄镜头系统在物体位于无穷远位置时的纵向球面像差、像散场曲和畸变的像差图。
下表示出了前述实施例中满足上述条件。
[表5]
实施例/条件 |f2/f| vd2 nd3
第一实施例 0.684 63.4 1.811
第二实施例 0.6828 63.4 1.789
第三实施例 0.5314 63.4 1.791
第四实施例 0.6776 65.2 1.797
根据上述的实施例,提供这样的远摄镜头系统,所述远摄镜头系统适用于电子静态相机或摄像机,是执行稳定的自动聚焦的内聚焦式,并且包括具有1.8-2.0的F数和约35°的视角的镜头。
根据上述实施例的远摄镜头系统可用于各种成像设备,所述成像设备包括将由远摄镜头系统形成的光学图像转换为电信号的成像器件。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明,但是本领域普通技术人员将理解,在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以在这里做出形式和细节上的各种修改。

Claims (12)

1.一种远摄镜头系统,包括:
第一透镜组,具有正屈光力并包括负透镜,所述负透镜被设置为最靠近物方并且具有朝向物方凸起的弯月形状;
第二透镜组,具有负屈光力,并且包括沿光轴运动并执行聚焦的单个负透镜;
第三透镜组,具有正屈光力,
其中,第一透镜组至第三透镜组从物方到像方顺序设置,远摄镜头系统满足条件:
0.5<|f2/f|<0.81,
其中,f2表示第二透镜组的焦距,f表示远摄镜头系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的远摄镜头系统,其中,在第三透镜组中,具有朝向物方的凸起形状的正透镜设置在最靠近物方的位置。
3.根据权利要求1所述的远摄镜头系统,其中,第二透镜组的阿贝数vd2满足条件:
vd2>63。
4.根据权利要求2所述的远摄镜头系统,其中,第二透镜组的阿贝数vd2满足条件:
vd2>63。
5.根据权利要求1所述的远摄镜头系统,其中,远摄镜头系统满足条件:
nd3>1.78,
其中,nd3表示构成第三透镜组的透镜的平均折射率。
6.根据权利要求2所述的远摄镜头系统,其中,远摄镜头系统满足条件:
nd3>1.78,
其中,nd3表示构成第三透镜组的透镜的平均折射率。
7.根据权利要求3所述的远摄镜头系统,其中,远摄镜头系统满足条件:
nd3>1.78,
其中,nd3表示构成第三透镜组的透镜的平均折射率。
8.根据权利要求4所述的远摄镜头系统,其中,远摄镜头系统满足条件:
nd3>1.78,
其中,nd3表示构成第三透镜组的透镜的平均折射率。
9.根据权利要求4所述的远摄镜头系统,远摄镜头系统还包括设置在第二透镜组与第三透镜组之间的孔径光阑。
10.根据权利要求1所述的远摄镜头系统,其中,第一透镜组包括从物方到像方顺序布置的具有弯月形状的负透镜、正透镜以及另一正透镜。
11.根据权利要求1所述的远摄镜头系统,其中,第三透镜组包括从物方到像方顺序布置的正透镜、另一正透镜以及负透镜。
12.一种成像设备,包括:
权利要求1所述的远摄镜头系统;
成像器件,用于将远摄镜头系统形成的光学图像转换为电信号。
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