CN111722366B - 折反射光学系统的摄像镜头 - Google Patents

折反射光学系统的摄像镜头 Download PDF

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Abstract

本发明提供低高度、窄角且具有良好的光学特性的利用2个透镜组件和1组透镜组而构成的折反射光学系统的摄像镜头。折反射光学系统的摄像镜头从物侧起依次配置具有反射力和屈折力的第一透镜组件、具有反射力和屈折力的第二透镜组件以及具有屈折力的第三透镜组，所述第一透镜组件的物侧面在周边区域具有第一折射面，在中心区域具有第二反射面，所述第一透镜组件的像侧面从周边区域向中心区域依次具有第二折射面、第五折射面和第六折射面，所述第二透镜组件的物侧面从周边区域向中心区域依次具有第三折射面和第四折射面，在所述第二透镜组件的像侧面具有第一反射面，满足给定的关系式。

Description

折反射光学系统的摄像镜头
技术领域
本发明涉及光学透镜的领域，尤其涉及与小型的折反射光学系统的窄角镜头相关的摄像镜头的发明。
背景技术
近年，采用CCD、CMOS等摄像元件的各种摄像装置广泛普及。伴随这些摄像元件的小型化、高性能化，寻求低高度、窄角且具有良好的光学特性的折反射光学系统的摄像镜头。
与低高度、窄角且具有良好的光学特性的折反射光学系统的摄像镜头相关的技术开发正在推进。作为该折反射光学系统的摄像镜头，在专利文献1中提出了如下摄像镜头：从物侧起具有设置空气间隔而配置的第一透镜、以及第二透镜，在第一透镜的物侧面，在周边区域形成有第一折射面，在中心区域形成有第二反射面，在第二透镜的像侧面，在周边区域形成有第一反射面，在中心区域形成有第二折射面。
关于专利文献1的实施例1～5所记载的折反射光学系统的摄像镜头，第一及第二透镜周边区域的折射率与阿贝数之比、第一及第二透镜周边区域的折射率与第二透镜中心区域的焦距之比不充分，因此视场角为21.4°以上，窄角化不够。
(在先技术文献)
(专利文献)
专利文献1：JP特开2018-109673号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
本发明的目的在于，提供一种折反射光学系统的摄像镜头，低高度、窄角且具有良好的光学特性，是利用2个透镜组件和1组透镜组而构成的。
(用于解决课题的技术方案)
为了达成上述目标，对第一透镜组件及第二透镜组件的折射率与阿贝数之比、第一透镜组件及第二透镜组件的折射率与第三透镜组的合成焦距之比进行了锐意探讨，结果发现可得到改善了现有技术的课题的折反射光学系统的摄像镜头，从而完成本发明。
技术方案1记载的摄像镜头是一种折反射光学系统的摄像镜头，从物侧起依次配置具有反射力和屈折力的第一透镜组件、具有反射力和屈折力的第二透镜组件以及具有屈折力的第三透镜组，所述第一透镜组件的物侧面在周边区域具有第一折射面，且在中心区域具有第二反射面，所述第一透镜组件的像侧面从周边区域向中心区域依次具有第二折射面、第五折射面以及第六折射面，所述第二透镜组件的物侧面从周边区域向中心区域依次具有第三折射面以及第四折射面，在所述第二透镜组件的像侧面具有第一反射面，且所述折反射光学系统的摄像镜头满足以下的关系式(1)～(2)：
0.035≤(nd1/ν1)+(nd2/ν2)≤0.085 (1)
－0.40≤(nd1+nd2)/f3g≤－0.10 (2)
其中，
nd1表示第一透镜的d线的折射率，
nd2表示第二透镜的d线的折射率，
ν1表示第一透镜组件的阿贝数，
ν2表示第二透镜组件的阿贝数，
f3g表示第三透镜组的合成焦距。
技术方案2记载的摄像镜头是在技术方案1记载的折反射光学系统的摄像镜头的基础上，满足以下的关系式(3)：
－0.20≤d9/f3g≤0.00 (3)
其中，
d9表示从第六折射面S8到第七折射面S9的轴上距离，
f3g表示第三透镜组的合成焦距。
技术方案3记载的摄像镜头是在技术方案1记载的折反射光学系统的摄像镜头的基础上，满足以下的关系式(4)：
0.25≤TTL/f≤0.35 (4)
其中，
TTL表示光学长度，即，从第二反射面到像面的轴上距离，
f表示折反射光学系统的摄像镜头整体的焦距。
技术方案4记载的摄像镜头是在技术方案1记载的折反射光学系统的摄像镜头的基础上，满足以下的关系式(5)：
－0.85≤TTL/f3g≤－0.20 (5)
其中，
TTL表示光学长度，即，从第二反射面到像面的轴上距离，
f3g表示第三透镜组的合成焦距。
技术方案5记载的摄像镜头是在技术方案1记载的折反射光学系统的摄像镜头的基础上，满足以下的关系式(6)：
3.05≤TTL/IH≤3.40 (6)
其中，
TTL表示光学长度，即，从第二反射面到像面的轴上距离，
IH表示最大像高。
(发明效果)
根据本发明，尤其与现有技术相比较，通过配置由第一透镜组件、第二透镜组件以及第三透镜组构成的共轴2次的折反射光学系统的光路，从而具有透镜的衍射极限得以改善、实现长焦化这样的优点，小型窄角透镜具有结构紧凑且小型这样的优点。提供适合采用高像素用CCD、CMOS等摄像元件的便携式用模块相机、WEB相机等的、低高度、窄角且具有良好的光学特性的利用2个透镜组件和1组透镜组而构成的折反射光学系统的摄像镜头所涉及的发明。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的摄像镜头LA的概略构成的图。
图2是表示本发明的实施例1的摄像镜头LA的球差、场曲、畸变的图。
图3是表示本发明的实施例2的摄像镜头LA的概略构成的图。
图4是表示本发明的实施例2的摄像镜头LA的球差、场曲、畸变的图。
图5是表示本发明的实施例3的摄像镜头LA的概略构成的图。
图6是表示本发明的实施例3的摄像镜头LA的球差、场曲、畸变的图。
图7是表示本发明的实施例4的摄像镜头LA的概略构成的图。
图8是表示本发明的实施例4的摄像镜头LA的球差、场曲、畸变的图。
具体实施方式
针对本发明所涉及的折反射光学系统的摄像镜头的实施方式进行说明。该折反射光学系统的摄像镜头LA具备透镜系统，该透镜系统利用从物侧向像侧配置有第一透镜组件L1、第二透镜组件L2、第三透镜组Gr3这样的2个透镜组件和1组透镜组而构成。在第三透镜组Gr3与像面之间配置玻璃平板GF。作为该玻璃平板GF，设想盖板玻璃以及各种滤光片等。在本发明中，玻璃平板GF也可以配置于不同的位置，还能为省略的构成。
透镜组件配置有：具有反射力和屈折力的第一透镜组件L1、具有反射力和屈折力的第二透镜组件L2、以及具有屈折力的第三透镜Gr3，在所述第一透镜组件L1的物侧面，在周边区域具有第一折射面S1，且在中心区域具有第二反射面S7，所述第一透镜组件L1的像侧面从周边区域向中心区域依次具有第二折射面S2、第五折射面S6和第六折射面S8，所述第二透镜组件L2的物侧面从周边区域向中心区域依次具有第三折射面S3和第四折射面S5，在所述第二透镜组件L2的像侧面具有第一反射面S4。这2个透镜组件和1组透镜组的透镜表面为了良好地校正诸像差，优选将全部面设为非球面形状。
在此，中心区域是指以透镜的光轴为中心时的透镜面的中心附近，周边区域是指从透镜面中排除中心区域后的区域，是指透镜面的外周附近。
入射至第一折射面S1的光线依次在经过第二折射面S2和第三折射面S3后被第一反射面S4反射后，经过第四折射面S5和第五折射面S6而入射至第二反射面S7，进而被第二反射面S7反射后，经过第六折射面S8后入射至第三透镜组Gr3。
在本实施方式中，第一透镜组件L1是一体结构，第二透镜组件L2是一体结构。在其他实施方式中，第一透镜组件以及第二透镜组件的至少一者可以是贴合透镜。
该折反射光学系统的摄像镜头LA满足以下的关系式(1)～(2)：
0.035≤(nd1/ν1)+(nd2/ν2)≤0.085 (1)
－0.40≤(nd1+nd2)/f3g≤－0.10 (2)
其中，
nd1：第一透镜的d线的折射率
nd2：第二透镜的d线的折射率
ν1：第一透镜组件的阿贝数
ν2：第二透镜组件的阿贝数
f3g：第三透镜组的合成焦距。
关系式(1)规定第一及第二透镜周边区域的折射率与阿贝数之比。在处于关系式(1)的范围外时，具有良好的光学特性的窄角、低高度化困难，因此不优选。
关系式(2)规定第一透镜组件及第二透镜组件的折射率与第三透镜组的合成焦距之比。在处于关系式(2)的范围外时，色差的校正变难，因此不优选。
折反射光学系统的摄像镜头LA满足以下的关系式(3)：
－0.20≤d9/f3g≤0.00 (3)
其中，
d9：从第六折射面S8到第七折射面S9的轴上距离
f3g：第三透镜组的合成焦距。
关系式(3)规定第一透镜组件L1和第三透镜组Gr3的轴上的空气间隔与第三透镜组的合成焦距之比。在处于关系式(3)的范围内时，具有良好的光学特性的窄角、低高度化容易，因此优选。
折反射光学系统的摄像镜头LA满足以下的关系式(4)：
0.25≤TTL/f≤0.35 (4)
其中，
TTL：光学长度(从第二反射面到像面的轴上距离)
f：折反射光学系统的摄像镜头整体的焦距。
关系式(4)规定光学长度与焦距之比。若为关系式(4)的上限值以下，则窄角化容易，若为下限值以上，则球差以及彗差的校正容易，因此优选。
折反射光学系统的摄像镜头LA满足以下的关系式(5)：
－0.85≤TTL/f3g≤－0.20 (5)
其中，
TTL：光学长度(从第二反射面到像面的轴上距离)
f3g：第三透镜组的合成焦距。
关系式(5)规定光学长度与第三透镜组Gr3的合成焦距之比。若为关系式(5)的上限值以下，则窄角化容易，若为下限值以上，则球差以及彗差的校正容易，因此优选。
折反射光学系统的摄像镜头LA满足以下的关系式(6)。
3.05≤TTL/IH≤3.40 (6)
其中，
TTL：光学长度(从第二反射面到像面的轴上距离)
IH：最大像高。
关系式(6)规定光学长度与最大像高之比。若为关系式(6)的上限值以下，则容易实现光学长度相对于像高较大程度地低高度化。若为下限值以上，则球差以及彗差的校正容易，因此优选。
构成摄像镜头LA的2个透镜组件和1组透镜组分别满足上述构成以及关系式，从而能得到低高度、窄角且具有良好的光学特性的利用2个透镜组件和1组透镜组而构成的折反射光学系统的摄像镜头。
【实施例】
以下，使用实施例来说明本发明的折反射光学系统的摄像镜头LA。实施例1中记载的记号如下所示。此外，距离、半径以及中心厚度的单位是mm。
f：折反射光学系统的摄像镜头LA整体的焦距
f3g：第三透镜组的合成焦距
Fno：F值
2ω：全视场角
STOP：开口光圈
R：光学面的曲率半径，在透镜的情况下为中心曲率半径
R1：第一折射面S1的曲率半径
R2：第二折射面S2的曲率半径
R3：第三折射面S3的曲率半径
R4：第一反射面S4的曲率半径
R5：第四折射面S5的曲率半径
R6：第五折射面S6的曲率半径
R7：第二反射面S7的曲率半径
R8：第六折射面S8的曲率半径
R9：第七折射面S9的曲率半径
R10：第八折射面S10的曲率半径
R11：第九折射面S11的曲率半径
R12：第十折射面S12的曲率半径
R13：玻璃平板GF的物侧面的曲率半径
R14：玻璃平板GF的像侧面的曲率半径
d：透镜的中心厚度或透镜间距离
d1：第一折射面S1至第二折射面S2的轴上中心厚度
d2：从第二折射面S2到开口光圈STOP的轴上距离
d3：从开口光圈STOP到第三折射面S3的轴上距离
d4：第三折射面S3至第一反射面S4的轴上中心厚度
d5：第一反射面S4至第四折射面S5的轴上中心厚度
d6：从第四折射面S5到第五折射面S6的轴上距离
d7：第五折射面S6至第二反射面S7的轴上中心厚度
d8：第二反射面S7至第六折射面S8的轴上中心厚度
d9：从第六折射面S8到第七折射面S9的轴上距离
d10：第七折射面S9至第八折射面S10的轴上中心厚度
d11：从第八折射面S10到第九折射面S11的轴上距离
d12：从第九折射面S11到第十折射面S12的轴上中心厚度
d13：从第十折射面S12到玻璃平板GF的物侧面S13的轴上距离
d14：玻璃平板GF的中心厚度
d15：从玻璃平板GF的像侧面S12到像面的轴上距离
TTL：光学长度(从第二反射面S7到像面的轴上距离)
LB：从第三透镜组Gr3的像侧面到像面的轴上距离(包含玻璃平板GF的厚度)
IH：最大像高
y＝(x2/R)/[1+{1－(k+1)(x2/R2)}1/2]+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14+A16x16+A18x18+A20x20 (7)
为方便起见，各透镜面的非球面使用式(7)中所示的非球面。然而，本发明不限于该式(7)的非球面多项式。
(实施例1)
图1是表示实施例1的折反射光学系统的摄像镜头LA的配置的构成图。构成实施例1的折反射光学系统的摄像镜头LA的第一透镜组L1～玻璃平板GF的各自的反射面以及折射面的曲率半径R、透镜中心厚度或透镜间距离d、折射率nd、阿贝数ν如表1所示，圆锥系数k、非球面系数如表2所示，2ω、Fno、f、f3g、TTL、LB、IH如表3所示。
(表1)
Figure BDA0002558442200000081
参照波长＝588nm
(表2)
Figure BDA0002558442200000091
(表3)
2ω(°) 9.52
Fno 1.75
f(mm) 24.500
f3g(mm) -7.570
TTL(mm) 6.330
LB(mm) 1.077
IH(mm) 2.040
后述的表13示出与在各实施例1～4的关系式(1)～(6)中规定的参数对应的值。
实施例1如表13所示，满足关系式(1)～(6)。
实施例1的折反射光学系统的摄像镜头LA的球差、场曲、畸变如图2所示。此外，图的场曲的S是针对弧矢像面的场曲，T是针对子午像面的场曲，在实施例2～4中也同样。实施例1的折反射光学系统的摄像镜头LA如图2所示可知，2ω＝9.52°，窄角低高度化为TTL/f＝0.258，具有良好的光学特性。
(实施例2)
图3是表示实施例2的折反射光学系统的摄像镜头LA的配置的构成图。构成实施例2的折反射光学系统的摄像镜头LA的第一透镜组件L1～玻璃平板GF的各自的物侧以及像侧的曲率半径R、透镜中心厚度或透镜间距离d、折射率nd、阿贝数ν如表4所示，圆锥系数k、非球面系数如表5所示，2ω、Fno、f、f3g、TTL、LB、IH如表6所示。
(表4)
Figure BDA0002558442200000101
参照波长＝588nm
(表5)
Figure BDA0002558442200000111
(表6)
2ω(°) 11.27
Fno 1.85
f(mm) 20.075
f3g(mm) -33.801
TTL(mm) 6.924
LB(mm) 1.610
IH(mm) 2.040
实施例2如表13所示，满足关系式(1)～(6)。
实施例2的折反射光学系统的摄像镜头LA的球差、场曲、畸变如图4所示。实施例2的折反射光学系统的摄像镜头LA如图4所示可知，2ω＝11.27°，窄角低高度化为TTL/f＝0.345，具有良好的光学特性。
(实施例3)
图5是表示实施例3的折反射光学系统的摄像镜头LA的配置的构成图。构成实施例3的折反射光学系统的摄像镜头LA的第一透镜组件L1～玻璃平板GF的各自的物侧以及像侧的曲率半径R、透镜中心厚度或透镜间距离d、折射率nd、阿贝数ν如表7所示，圆锥系数k、非球面系数如表8所示，2ω、Fno、f、f3g、TTL、LB、IH如表9所示。
(表7)
Figure BDA0002558442200000121
参照波长＝588nm
(表8)
Figure BDA0002558442200000131
(表9)
2ω(°) 10.79
Fno 2.20
f(mm) 21.384
f3g(mm) -12.354
TTL(mm) 6.630
LB(mm) 0.998
IH(mm) 2.040
实施例3如表13所示，满足关系式(1)～(6)。
实施例3的折反射光学系统的摄像镜头LA的球差、场曲、畸变如图6所示。实施例3的折反射光学系统的摄像镜头LA如图6所示可知，2ω＝10.79°，窄角低高度化为TTL/f＝0.31，具有良好的光学特性。
(实施例4)
图7是表示实施例4的折反射光学系统的摄像镜头LA的配置的构成图。构成实施例4的折反射光学系统的摄像镜头LA的第一透镜L1～玻璃平板GF的各自的物侧以及像侧的曲率半径R、透镜中心厚度或透镜间距离d、折射率nd、阿贝数ν如表10所示，圆锥系数k、非球面系数如表11所示，2ω、Fno、f、f3g、TTL、LB、IH如表12所示。
(表10)
Figure BDA0002558442200000141
参照波长＝588nm
(表11)
Figure BDA0002558442200000151
(表12)
2ω(°) 10.58
Fno 1.88
f(mm) 21.387
f3g(mm) -12.355
TTL(mm) 6.630
LB(mm) 1.179
IH(mm) 2.040
实施例4如表13所示，满足关系式(1)～(6)。
实施例4的折反射光学系统的摄像镜头LA的球差、场曲、畸变如图8所示。实施例4的折反射光学系统的摄像镜头LA如图8所示可知，2ω＝10.58°，窄角低高度化为TTL/f＝0.31，具有良好的光学特性。
表13示出与在实施例1～4的关系式(1)～(6)中规定的参数对应的值。
(表13)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 备注
(nd1/v1)+(nd2/v2) 0.037 0.083 0.055 0.055 (1)式
(nd1+nd2)/f3g -0.395 -0.105 -0.250 -0.250 (2)式
d9/f3g -0.053 -0.005 -0.190 -0.106 (3)式
TTL/f 0.258 0.345 0.310 0.310 (4)式
TTL/f3g -0.836 -0.205 -0.537 -0.537 (5)式
TTL/IH 3.103 3.394 3.250 3.250 (6)式

Claims (5)

1.一种折反射光学系统的摄像镜头，其特征在于，
从物侧起依次配置具有反射力和屈折力的第一透镜组件、具有反射力和屈折力的第二透镜组件以及具有屈折力的第三透镜组，所述第一透镜组件的物侧面在周边区域具有第一折射面，且在中心区域具有第二反射面，所述第一透镜组件的像侧面从周边区域向中心区域依次具有第二折射面、第五折射面以及第六折射面，所述第二透镜组件的物侧面从周边区域向中心区域依次具有第三折射面以及第四折射面，在所述第二透镜组件的像侧面具有第一反射面，且所述折反射光学系统的摄像镜头满足以下的关系式(1)～(2)：
0.035≤(nd1/ν1)+(nd2/ν2)≤0.085 (1)
－0.40≤(nd1+nd2)/f3g≤－0.10 (2)
其中，
nd1表示第一透镜的d线的折射率，
nd2表示第二透镜的d线的折射率，
ν1表示第一透镜组件的阿贝数，
ν2表示第二透镜组件的阿贝数，
f3g表示第三透镜组的合成焦距。
2.根据权利要求1所述的折反射光学系统的摄像镜头，其特征在于，
所述第三透镜组的物侧面具有第七折射面，所述折反射光学系统的摄像镜头满足以下的关系式(3)：
－0.20≤d9/f3g≤0.00 (3)
其中，
d9表示从第六折射面到第七折射面的轴上距离，
f3g表示第三透镜组的合成焦距。
3.根据权利要求1所述的折反射光学系统的摄像镜头，其特征在于，
所述折反射光学系统的摄像镜头满足以下的关系式(4)：
0.25≤TTL/f≤0.35 (4)
其中，
TTL表示光学长度，即，从第二反射面到像面的轴上距离，
f表示折反射光学系统的摄像镜头整体的焦距。
4.根据权利要求1所述的折反射光学系统的摄像镜头，其特征在于，
所述折反射光学系统的摄像镜头满足以下的关系式(5)：
－0.85≤TTL/f3g≤－0.20 (5)
其中，
TTL表示光学长度，即，从第二反射面到像面的轴上距离，
f3g表示第三透镜组的合成焦距。
5.根据权利要求1所述的折反射光学系统的摄像镜头，其特征在于，
所述折反射光学系统的摄像镜头满足以下的关系式(6)：
3.05≤TTL/IH≤3.40 (6)
其中，
TTL表示光学长度，即，从第二反射面到像面的轴上距离，
IH表示最大像高。
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