CN103576288A

CN103576288A - 一种大口径透镜系统

Info

Publication number: CN103576288A
Application number: CN201310321112.2A
Authority: CN
Inventors: 加藤浩司
Original assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Current assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103576288B; JP2014026184A; JP5966728B2

Abstract

本发明的目的在于得到一种明亮的大口径透镜系统，其光圈F值（口径比）约为1.8，且透镜片数少，还能够通过较佳地校正慧差、像散、光轴上的球面像差而获得良好的光学性能。本发明的大口径透镜系统，其从物侧起依次包括：前透镜组，其具有正屈光度；光圈；以及后透镜组，其具有正屈光度，其中，前透镜组从物侧起依次包括：第一透镜，其具有正屈光度；第二透镜，其具有正屈光度；以及第三透镜，其具有负屈光度，而后透镜组从物侧起依次包括：第四透镜，其具有负屈光度；第五透镜，其具有正屈光度，以及第六透镜，其具有正屈光度，并且所述大口径透镜系统还满足下述条件式（1）及（2），（1）1.03＜L2f／f＜1.83（2）0.3＜（r5-r4）／（r5+r4）＜0.8其中，L2f：第二透镜的焦距，f：整个系统的焦距，r4：第二透镜像侧面的曲率半径，r5：第三透镜物侧面的曲率半径。

Description

一种大口径透镜系统

技术领域

本发明涉及一种大口径透镜系统。

背景技术

作为照相用明亮的摄影透镜系统，经常使用高斯型的摄影透镜系统，并且以大口径化、小型化、高性能化、低成本化等为目标不断进行着开发研究。

例如，在专利文献1-4中公开了一种高斯型的摄影透镜系统，其前透镜组与后透镜组夹着光圈而相对，且前透镜组由屈光度为正正负的三片透镜构成，后透镜组由屈光度为负正正的三片透镜构成。

然而，专利文献1中所述的摄影透镜系统，由于其前透镜组的第2个正透镜的光焦度不适宜，因此无法较佳地校正像散以及光轴上的球面像差。此外，其光圈F值约为2.8，未能充分实现大口径化。

专利文献2中所述的摄影透镜系统，其无法较佳地校正像散以及慧差。此外，其光圈F值约为4.5，未能充分实现大口径化。

专利文献3中所述的摄影透镜系统，其由于不包含接合透镜，因此增加了设计的自由度，且进行像差校正。然而，位于光圈后侧的后透镜组，其负透镜与正透镜之间的气室敏感度非常高，因此需要高精度的组装技术。此外，其无法较佳地校正慧差、像散以及光轴上的球面像差。

专利文献4中所述的摄影透镜系统，其光圈F值约为1.5，实现了大口径化。但是，由于在最后的透镜（后透镜组中最靠近像侧的正透镜）中使用了非球面透镜，因此透镜最后面的形状具有转折点，这样则需要高精度的成形技术，导致透镜成本的提高。此外，其无法较佳地校正慧差。

【专利文献1】日本专利文献特开平6-337348号公报

【专利文献2】日本专利文献特开平11-183792号公报

【专利文献3】日本专利文献特开2001-281535号公报

【专利文献4】日本专利文献特开2000-330014号公报

发明所要解决的技术问题

本发明基于上述问题而完成，其目的在于得到一种明亮的大口径透镜系统，其光圈F值（口径比）约为1.8，且透镜片数少，还能够通过较佳地校正慧差、像散、光轴上的球面像差而获得良好的光学性能。

发明内容

本发明的大口径透镜系统，其特征在于，从物侧起依次包括：前透镜组，其具有正屈光度；光圈；后透镜组，其具有正屈光度，其中，前透镜组从物侧起依次包括：第一透镜，其具有正屈光度；第二透镜，其具有正屈光度；以及第三透镜，其具有负屈光度，而后透镜组从物侧起依次包括：第四透镜，其具有负屈光度；第五透镜，其具有正屈光度；以及第六透镜，其具有正屈光度，并且所述大口径透镜系统满足下述条件式（1）及（2），

（1）1.03＜L2f／f＜1.83

（2）0.3＜（r5-r4）／（r5+r4）＜0.8

其中，

L2f：第二透镜的焦距，

f：整个系统的焦距，

r4：第二透镜像侧面的曲率半径，

r5：第三透镜物侧面的曲率半径。

本发明的大口径透镜系统，其第一透镜可以是凸面朝向物侧的正弯月透镜。

本发明的大口径透镜系统，其满足下述条件式（3）为佳。

（3）1.0＜（r2+r1）／（r2-r1）＜1.45

其中，

r1：第一透镜物侧面的曲率半径，

r2：第一透镜像侧面的曲率半径。

本发明的大口径透镜系统，其后透镜组从物侧起依次包括：第四透镜，其凹面朝向物侧，且具有负屈光度；第五透镜，其凸面朝向像侧，且具有正屈光度；第六透镜，其具有正屈光度。

较为理想的是，第四透镜与第五透镜相接合。

本发明的大口径透镜系统，其满足下述条件式（4）为佳。

（4）－21＜L45f／f＜－4

其中，

L45f：第四透镜与第五透镜的合成焦距，

f：整个系统的焦距。

本发明的大口径透镜系统，其满足下述条件式（5）为佳。

（5）－1.2＜r6／r7＜－0.85

其中，

r6：第三透镜像侧面的曲率半径，

r7：第四透镜物侧面的曲率半径。

本发明的大口径透镜系统所包含的正透镜，满足下述条件式（6）为佳。

（6）1.75＜（L1N+L2N+L5N+L6N）／4＜1.82

其中，

LiN：第i透镜相对于d线的折射率。

发明效果

根据本发明，可以得到一种明亮的大口径透镜系统，其光圈F值（口径比）约为1.8，且透镜片数少，还能够通过较好地校正慧差、像散、光轴上的球面像差而获得良好的光学性能。

附图说明

图1是本发明的大口径透镜系统在数值实施例1中对准无限远处聚焦时的透镜结构图。

图2是图1的结构中的纵向像差图。

图3是图1的结构中的横向像差图。

图4是本发明的大口径透镜系统在数值实施例2中对准无限远处聚焦时的透镜结构图。

图5是图4的结构中的纵向像差图。

图6是图4的结构中的横向像差图。

图7是本发明的大口径透镜系统在数值实施例3中对准无限远处聚焦时的透镜结构图。

图8是图7的结构中的纵向像差图。

图9是图7的结构中的横向像差图。

图10是本发明的大口径透镜系统在数值实施例4中对准无限远处聚焦时的透镜结构图。

图11是图10的结构中的纵向像差图。

图12是图10的结构中的横向像差图。

图13是本发明的大口径透镜系统在数值实施例5中对准无限远处聚焦时的透镜结构图。

图14是图13的结构中的纵向像差图。

图15是图13的结构中的横向像差图。

图16是本发明的大口径透镜系统在数值实施例6中对准无限远处聚焦时的透镜结构图。

图17是图16的结构中的纵向像差图。

图18是图16的结构中的横向像差图。

图19是本发明的大口径透镜系统在数值实施例7中对准无限远处聚焦时的透镜结构图。

图20是图19的结构中的纵向像差图。

图21是图19的结构中的横向像差图。

符号说明

d 透镜厚度或透镜间隔

f 整个系统的焦距

r1 第一透镜物侧面的曲率半径

r2 第一透镜像侧面的曲率半径

r4 第二透镜像侧面的曲率半径

r5 第三透镜物侧面的曲率半径

r6 第三透镜像侧面的曲率半径

r7 第四透镜物侧面的曲率半径

d线与波长相对应的像差

g线与波长相对应的像差

C线与波长相对应的像差

I 像面

L 透镜全长

L1 具有正屈光度的第一透镜

L2 具有正屈光度的第二透镜

L3 具有负屈光度的第三透镜

L4 具有负屈光度的第四透镜

L5 具有正屈光度的第五透镜

L6 具有正屈光度的第六透镜

L2f 第二透镜的焦距

L45f 第四透镜与第五透镜的合成焦距

LiN 第i透镜相对于d线的折射率

M 子午面

S 光圈或弧矢面

R 曲率半径

W 半场角（°）

Y 像高

GF 前透镜组

GR 后透镜组

N（d）相对于d线的折射率

ν（d）相对于d线的阿贝数

fB 后焦点

FNO. 光圈F值（口径比）

具体实施方式

本实施方式的大口径透镜系统，如图1、图4、图7、图10、图13、图16以及图19的各数值实施例1-7所示，从物侧起依次包括：前透镜组GF，其具有正屈光度；光圈S；后透镜组GR，其具有正屈光度。

前透镜组GF，从物侧起依次包括：第一透镜L1，其具有正屈光度；第二透镜L2，其具有正屈光度；以及第三透镜L3，其具有负屈光度。

后透镜组GR，从物侧起依次包括：第四透镜L4，其具有负屈光度；第五透镜L5，其具有正屈光度；以及第六透镜L6，其具有正屈光度。第四透镜L4与第五透镜L5相接合。

在前透镜组GF中，具有正屈光度的第一透镜L1与第二透镜L2的凸面朝向物侧，具有负屈光度的第三透镜L3的凹面朝向像侧。在后透镜组GR中，具有负屈光度的第四透镜L4的凹面朝向物侧，具有正屈光度的第五透镜L5与第六透镜L6的凸面朝向像侧。此外，第四透镜L4与第五透镜L5相接合。因此，本实施方式的大口径透镜系统，其透镜结构为五组六片的高斯型。通过将第四透镜L4与第五透镜L5相接合，能够较佳地校正球面像差与色像差，从而获得良好的光学性能。

本实施方式的大口径透镜系统，其在前透镜组GF，通过适当地设定第二透镜L2的光焦度、以及第二透镜L2与第三透镜L3之间空气透镜的光焦度，无需使用非球面透镜，通过较佳地校正慧差、像散、光轴上的球面像差而成功地获得良好的光学性能。由于不需要非球面透镜，因此不存在环境温度变化所导致的树脂非球面透镜性能恶化。此外，成本也不会因玻璃模压非球面透镜而增加。

条件式（1）规定了第二透镜L2的焦距与整个系统的焦距之间的比。通过满足条件式（1），能够较佳地校正慧差与像散，从而能够获得良好的光学性能。

如果超出条件式（1）的上限，则第二透镜L2的光焦度变得过弱，难以进行慧差的校正。

如果超出条件式（1）的下限，则第二透镜L2的光焦度变得过强，难以进行像散的校正。

条件式（2）规定了第二透镜L2与第三透镜L3之间空气透镜的光焦度。通过满足条件式（2），能够较佳地校正慧差、像散、球面像差而获得良好的光学性能。

如果超出条件式（2）的上限，则第二透镜L2与第三透镜L3之间空气透镜的发散作用变得过强，导致光轴上的球面像差校正过度。并且，难以进行像散的校正。

如果超出条件式（2）的下限，则第二透镜L2与第三透镜L3之间空气透镜的发散作用变得过弱，光圈S前后的负透镜（第三透镜L3与第四透镜L4）的作用变强，从而产生较大的慧差。

条件式（3）规定了前透镜组GF中第一透镜L1的具体形状（形状因子）。通过满足条件式（3），能够较佳地校正光轴上的球面像差与光轴外的像面弯曲而获得良好的光学性能。

如果超出条件式（3）的上限，则导致光轴上的球面像差校正过度。

如果超出条件式（3）的下限，则珀兹伐（Petzval）和变大，难以进行光轴外的像面弯曲的校正。

条件式（4）规定了后透镜组GR中构成接合透镜的第四透镜L4与第五透镜L5的合成焦距与整个系统的焦距的比。通过满足条件式（4），能够较佳地校正慧差、像散、球面像差从获得良好的光学性能。

如果超出条件式（4）的上限，则第四透镜L4与第五透镜L5的合成光焦度变得过强，难以进行慧差与像散的校正。

如果超出条件式（4）的下限，则第四透镜L4与第五透镜L5的合成光焦度变得过弱，导致球面像差的校正不足。

条件式（5）规定了夹着光圈S而相对的第三透镜L3的像侧面与第四透镜L4的物侧面之间曲率半径的比。通过满足条件式（5），能够较佳地校正球面像差、彗差、像面弯曲而获得良好的光学性能。

如果超出条件式（5）的上限，则第四透镜L4的物侧面变成深度（陡峭）凹面，因此后透镜组GR的正光焦度变得过强，难以进行球面像差与彗差的校正。

如果超出条件式（5）的下限，则第四透镜L4的物侧面变成浅度（缓和）凹面，因此球面像差校正不足，并且难以进行像面弯曲的校正。

条件式（6）规定了光学系统所包含的4个正透镜（第一透镜L1、第二透镜L2、第五透镜L5、第六透镜L6）相对于d线的折射率的平均值。通过满足条件式（6），能够较佳地校正光轴上色像差，从而防止与高亮度部分相邻接而产生伪紫色的紫边现象。并且能够通过较佳地校正像面弯曲而获得良好的光学性能。

如果超出条件式（6）的上限，则光轴上色像差，特别是g线（435.8nm）严重地趋向负值，存在紫边现象问题。在上述专利文献1中，夹住光圈的前透镜组与后透镜组分别包含接合透镜，但光轴上色像差校正，特别是g线（435.8nm）的校正仍不够充分，存在紫边现象问题。

如果超出条件式（6）的下限，则珀兹伐和变大，难以进行像面弯曲的校正。

【实施例】

接下来，显示具体的数值实施例1-7。在纵向像差图、横向像差图以及表中，d线、g线、C线表示与各个波长相对应的像差，S表示弧矢面，M表示子午面，FNO.表示光圈F值，f表示整个系统的焦距，W表示半场角（°），Y表示像高，fB表示后焦点（后透镜组GR中第六透镜L6的像侧面到像面I的空气等效距离）、L表示透镜全长，R表示曲率半径，d表示透镜厚度或透镜间隔，N（d）表示相对于d线的折射率，ν（d）表示相对于d线的阿贝数。长度单位为“mm”。在数值实施例1-7中，均未使用非球面透镜。

[数值实施例1]

图1-图3以及表1-表2显示本发明的大口径透镜系统的数值实施例1。图1是对准无限远处聚焦时的透镜结构图，图2是其纵向像差图，图3是其横向像差图。表1是面数据，表2是各种数据。

本数值实施例1的大口径透镜系统，其从物侧起依次包括：前透镜组GF，其具有正屈光度；光圈S；以及后透镜组GR，其具有正屈光度。I为像面。

前透镜组GF，从物侧起依次包括：第一透镜（向物侧凸出的正弯月透镜）L1，其具有正屈光度；第二透镜（向物侧凸出的正弯月透镜）L2，其具有正屈光度；以及第三透镜（向物侧凸出的负弯月形透镜）L3，其具有负屈光度。

后透镜组GR，从物侧起依次包括：第四透镜（双凹负透镜）L4，其具有负屈光度；第五透镜（双凸正透镜）L5，其具有正屈光度；以及第六透镜（双凸正透镜）L6，其具有正屈光度。第四透镜L4与第五透镜L5相接合。

（表1）

（表2）

[数值实施例2]

图4-图6以及表3-表4显示本发明的大口径透镜系统的数值实施例2。图4是对准无限远处聚焦时的透镜结构图，图5是其纵向像差图，图6是其横向像差图。表3是面数据，表4是各种数据。

本数值实施例2的透镜结构，其除第四透镜L4为向像侧凸出的负弯月形透镜，第5透镜L5为向像侧凸出的正弯月透镜这两点以外，均与数值实施例1的结构相同。

（表3）

（表4）

[数值实施例3]

图7-图9以及表5-表6显示本发明的大口径透镜系统的数值实施例3。图7是对准无限远处聚焦时的透镜结构图，图8是其纵向像差图，图9是其横向像差图。表5是面数据，表6是各种数据。

本数值实施例3的透镜结构与数值实施例2的透镜结构相同。

（表5）

（表6）

[数值实施例4]

图10-图12以及表7-表8显示本发明的大口径透镜系统的数值实施例4。图10是对准无限远处聚焦时的透镜结构图，图11是其纵向像差图，图12是其横向像差图。表7是面数据，表8是各种数据。

本数值实施例4的透镜结构与数值实施例2的透镜结构相同。

（表7）

（表8）

[数值实施例5]

图13-图15以及表9-表10显示本发明的大口径透镜系统的数值实施例5。图13是对准无限远处聚焦时的透镜结构图，图14是其纵向像差图，图15是其横向像差图。表9是面数据，表10是各种数据。

本数值实施例5的透镜结构与数值实施例2的透镜结构相同。

（表9）

（表10）

[数值实施例6]

图16-图18以及表11-表12显示本发明的大口径透镜系统的数值实施例6。图16是对准无限远处聚焦时的透镜结构图，图17是其纵向像差图，图18是其横向像差图。表11是面数据，表12是各种数据。

本数值实施例6的透镜结构与数值实施例2的透镜结构相同。

（表11）

（表12）

[数值实施例7]

图19-图21以及表13-表14显示本发明的大口径透镜系统的数值实施例7。图19是对准无限远处聚焦时的透镜结构图，图20是其纵向像差图，图21是其横向像差图。

表13是面数据，表14是各种数据。

本数值实施例7的透镜结构与数值实施例2的透镜结构相同。

（表13）

（表14）

表15显示各数值实施例在各条件式中的值。

（表15）

从表15可以明确，数值实施例1～数值实施例7满足条件式（1）～（6），此外，从各像差图可以明确，各像差均被较佳地校正。

Claims

1.一种大口径透镜系统，其特征在于，

其从物侧起依次包括：前透镜组，其具有正屈光度；光圈；后透镜组，其具有正屈光度，其中，

前透镜组从物侧起依次包括：第一透镜，其具有正屈光度；第二透镜，其具有正屈光度；以及第三透镜，其具有负屈光度，

后透镜组从物侧起依次包括：第四透镜，其具有负屈光度；第五透镜，其具有正屈光度，以及第六透镜，其具有正屈光度，

并且所述大口径透镜系统满足下述条件式（1）及（2），

（1）1.03＜L2f／f＜1.83

（2）0.3＜（r5-r4）／（r5+r4）＜0.8

其中，

L2f：第二透镜的焦距，

f：整个系统的焦距，

r4：第二透镜像侧面的曲率半径，

r5：第三透镜物侧面的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的大口径透镜系统，其特征在于，

第一透镜为凸面朝向物侧的正弯月透镜。

3.根据权利要求1或2所述的大口径透镜系统，其特征在于，

其满足下述条件式（3），

（3）1.0＜（r2+r1）／（r2-r1）＜1.45

其中，

r1：第一透镜物侧面的曲率半径，

r2：第一透镜像侧面的曲率半径。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的大口径透镜系统，其特征在于，

后透镜组从物侧起依次包括：第四透镜，其凹面朝向物侧，且具有负屈光度；第五透镜，其凸面朝向像侧，且具有正屈光度；以及第六透镜，其具有正屈光度。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的大口径透镜系统，其特征在于，

第四透镜与第五透镜相接合。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的大口径透镜系统，其特征在于，

其满足下述条件式（4）：

（4）－21＜L45f／f＜－4

其中，

L45f：第四透镜与第五透镜的合成焦距，

f：整个系统的焦距。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的大口径透镜系统，其特征在于，

其满足下述条件式（5）：

（5）－1.2＜r6／r7＜－0.85

其中，

r6：第三透镜像侧面的曲率半径，

r7：第四透镜物侧面的曲率半径。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的大口径透镜系统，其特征在于，

其满足下述条件式（6）：

（6）1.75＜（L1N+L2N+L5N+L6N）／4＜1.82

其中，

LiN：第i透镜相对于d线的折射率。