CN111443470A - 内合焦式成像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提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，具有负光焦度的第二透镜组，孔径光阑，具有正光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；合焦过程中第二透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第三透镜组和第四透镜组相对于像面位置保持不变；第二透镜组包括第五透镜；第四透镜组包括第八透镜、第九透镜和第十透镜，所述第八透镜和第九透镜组合形成胶合透镜组，且所述第八透镜和第九透镜均为异常色散镜片，所述异常色散镜片波长越大折射率越大。该成像镜头的合焦组件仅由一枚透镜组成，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。同时在人像摄影方面，85mm的焦段是如实再现脸部比例的最佳焦段，广角镜头会使近距离的被摄体放大变形，长焦镜头会使画面压缩扁平化，而85mm中长焦则恰到好处，这样的摄影距离方便交流，易掌控。
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，具有负光焦度的第二透镜组，孔径光阑，具有正光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；
合焦过程中第二透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第三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正光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜，所述第二透镜和第三透镜组合成胶合透镜组；所述第二透镜组包括具有负光焦度的第五透镜；所述第三透镜组包括具有负光焦度第六透镜和具有正光焦度的第七透镜，所述第六透镜和第七透镜组合成胶合透镜组；所述第四透镜组包括具有正光焦度第八透镜、具有负光焦度第九透镜和具有负光焦度第十透镜，所述第八透镜和第九透镜组合形成胶合透镜组，且所述第八透镜和第九透镜均为异常色散镜片，所述异常色散镜片波长越大折射率越大；
所述第一透镜组满足以下条件式：
0.7≤φ1/φ≤0.9，(1)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ1表示第一透镜组的合成光焦度。
作为一种优选方案，所述第二透镜组满足以下条件式：
30≤Vd2≤50，(2)
其中，Vd2定义为第五透镜关于波长为587.6nm的光线的阿贝数。
作为一种优选方案，所述第三透镜组满足以下条件式：
0.2≤φ3/φ≤0.8，(3)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ3表示第三透镜组的合成光焦度。
作为一种优选方案，所述第四透镜组满足以下条件式：
0.5≤φ4/φ≤1.1，(4)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ4表示第四透镜组的合成光焦度。
作为一种优选方案，镜满足以下条件式：
-0.05≤φ2+φ1d≤0.05，(5)
其中，φ2表示第二透镜组的光焦度，φ1d表示第一透镜组第四透镜的光焦度。
作为一种优选方案，所述成像镜头满足以下条件式：
-0.15≤TH2/φ2≤-0.1，(6)
其中，TH2为第二透镜组中第五透镜在合焦过程中的移动量；φ2表示第二透镜组的合成光焦度。
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；正负正正光焦度的透镜组构成，有效抑制光学系统总长；第一透镜组具有较强正光焦度能够良好的抑制球差，且入射后有利于减小光线效有效径至后续透镜组；合焦镜片具有较强负光焦度且使用阿贝数较高的材料，有益于平衡前后正光焦度透镜组产生的负像差；第三透镜组、第四透镜组具有相对较弱正光焦度可以补正彗差以及轴外场曲，减小边缘画质与中心画质的差异。
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。
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，一种内合焦式成像镜头，从物体侧到像侧依次：具有正光焦度的第一透镜组G1，具有负光焦度的第二透镜组G2，孔径光阑STP，具有正光焦度的第三透镜组G3，具有正光焦度的第四透镜组G4，由一种滤光器配置的平行玻璃板GL布置在第四透镜组G4和像面IMG之间，后焦距是第四透镜组G4的像侧表面到像面IMG的距离，其中平行玻璃平板GL可以变换为空气；合焦过程中第二透镜组G2沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组G1，第三透镜组G3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包括具有正光焦度的第一透镜L11、具有正光焦度的第二透镜L12、具有负光焦度的第三透镜L13和具有正光焦度的第四透镜L14，所述第二透镜L12和第三透镜L13组合成胶合透镜组；所述第一透镜组G1满足以下条件式：
0.7≤φ1/φ≤0.9，(1)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ1表示第一透镜组G1的合成光焦度。若在条件式(1)中低于其下限，则第一透镜组G1光焦度减小，成像镜头的整体长度会趋向增大。若在条件式(1)中高于其上限，第一透镜组G1光焦度增大，所引入的球差彗差等也将增大，后组补正前组产生的球差彗差困难。
所述第二透镜组G2包括具有负光焦度的第五透镜L21，该第五透镜L21满足以下条件式：
30≤Vd2≤50，(2)
-25≤TH2/φ2≤70，(6)
其中，Vd2定义为第五透镜L21关于波长为587.6nm的光线的阿贝数，TH2为第二透镜组G2中第五透镜L21在合焦过程中的移动量，φ2表示第二透镜组G2的合成光焦度。满足条件式(2)的透镜组可以有效的减小在合焦过程中产生的色球差，若在条件式(2)中低于其下限，第二透镜组G2产生的轴外色球差将增大。在条件式(2)中高于其上限，相对应材料成本将增加，不作为优先考虑。满足条件式(6)的第二透镜组G2可以有一个合理的合焦行程空间，同时便于机械结构的设计。若在条件式(6)中低于其下限时，移动行程虽然可以缩短，但是过窄的空间不利于合焦机械结构的稳定性。若在条件式(6)中高于其上限时，合焦行程将增大，进而影响镜头的整体长度。
所述第三透镜组G3包括具有负光焦度第六透镜L31和具有正光焦度的第七透镜L32，所述第六透镜L31和第七透镜L32组合成胶合透镜组，所述第三透镜组G3满足以下条件式：
0.2≤φ3/φ≤0.8，(3)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ1表示第三透镜组G3的合成光焦度。满足条件式(3),第三透镜组G3拥有合适的光焦度，维持良好的成像性能。若在条件式(3)中低于其下限，第三透镜组G3的光焦度减小，光学系统F值有倾向于增大的趋势，进而影响光学系的亮度。若在条件式(3)中高于其上限，第三透镜组G3的光焦度增大，彗差像散等补正较困难。
所述第四透镜组G4包括具有正光焦度第八透镜L41、具有负光焦度第九透镜L42和具有负光焦度第十透镜L43，所述第八透镜L41和第九透镜L42组合形成胶合透镜组，且所述第八透镜L41和第九透镜L42均为异常色散镜片，所述异常色散镜片波长越大折射率越大，所述第四透镜组G4满足以下条件式：
0.5≤φ4/φ≤1.1，(4)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ4表示第四透镜组G4的合成光焦度。满足条件式(4),第四透镜组G4拥有合适的光焦度，维持良好的成像性能。若在条件式(4)中低于其下限，第四透镜组G4的光焦度减小，光学系统F值有倾向于增大的趋势，进而影响光学系的亮度。若在条件式(4)中高于其上限，第四透镜组G4的光焦度增大，矫正像面弯曲以及抑制系统总长困难。
所述第一透镜组G1以及第二透镜组G2满足以下条件式：
-0.05≤φ2+φ1d≤0.05，(5)
其中，φ2表示第二透镜组G2的合成光焦度，φ1d表示第一透镜组G1第四透镜L14的光焦度。满足条件式(5),光阑前组可以较好的矫正与孔径有关的球差及彗差。若在条件式(5)中低于其下限或高于其上限，第一透镜组G1及第二透镜组G2中正负光焦度差异较大，在合焦过程中无法补正正负球差彗差等于孔径有关的像差，同时垂轴色差差异也将增大。
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和表2所示：
表1
Figure BDA0002483430270000081
Figure BDA0002483430270000091
表2
Figure BDA0002483430270000092
其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；
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1.8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11.70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11.70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3和表4示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。
表3
Figure BDA0002483430270000101
Figure BDA0002483430270000111
表4
Figure BDA0002483430270000112
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5
Figure BDA0002483430270000121
Figure BDA0002483430270000131
表6
Figure BDA0002483430270000132
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7和表8示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。
表7
Figure BDA0002483430270000141
Figure BDA0002483430270000151
表8
Figure BDA0002483430270000152
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 BDA0002483430270000161
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 (6)

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，具有负光焦度的第二透镜组，孔径光阑，具有正光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；
合焦过程中第二透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第三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正光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜和具有正光焦度的第四透镜，所述第二透镜和第三透镜组合成胶合透镜组；所述第二透镜组包括具有负光焦度的第五透镜；所述第三透镜组包括具有负光焦度第六透镜和具有正光焦度的第七透镜，所述第六透镜和第七透镜组合成胶合透镜组；所述第四透镜组包括具有正光焦度第八透镜、具有负光焦度第九透镜和具有负光焦度第十透镜，所述第八透镜和第九透镜组合形成胶合透镜组，且所述第八透镜和第九透镜均为异常色散镜片，所述异常色散镜片波长越大折射率越大；
所述第一透镜组满足以下条件式：
0.7≤φ1/φ≤0.9，(1)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ1表示第一透镜组的合成光焦度。
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：
30≤Vd2≤50，(2)
其中，Vd2定义为第五透镜关于波长为587.6nm的光线的阿贝数。
3.根据权利要求1所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，所述第三透镜组满足以下条件式：
0.2≤φ3/φ≤0.8，(3)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ3表示第三透镜组的合成光焦度。
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：
0.5≤φ4/φ≤1.1，(4)
其中，φ表示成像镜头的光焦度，φ4表示第四透镜组的合成光焦度。
5.根据权利要求1所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，满足以下条件式：
-0.05≤φ2+φ1d≤0.05，(5)
其中，φ2表示第二透镜组的合成光焦度，φ1d表示第一透镜组第四透镜的光焦度。
6.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，满足以下条件式：
-25≤TH2/φ2≤70，(6)
其中，TH2为第二透镜组中第五透镜在合焦过程中的移动量；φ2表示第二透镜组的合成光焦度。
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