CN113253420A - 一种广角大光圈无反相机和定焦镜头 - Google Patents

一种广角大光圈无反相机和定焦镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种广角大光圈无反相机和定焦镜头，涉及相机技术领域。包括：定焦镜头；及图像拾取元件，被配置为接收由定焦镜头形成的图像；定焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一透镜群、光阑和正光焦度的第二透镜群；定焦镜头满足以下条件式：22mm＜EFL＜30mm；Fno＜1.3；1<EFL/BFL<2；其中，EFL为定焦镜头的整体焦距，Fno为定焦镜头的相对孔径，BFL为定焦镜头的光学后焦。通过选取了适当大小的后焦距，减小了广角大光圈无反相机后焦距过大的可能，继而减小了第二透镜群光焦度过大的可能，便于第二透镜群的设计与加工。

Description

一种广角大光圈无反相机和定焦镜头
技术领域
本发明涉及相机技术领域，尤其涉及一种广角大光圈无反相机和定焦镜头。
背景技术
无反相机即无反光板相机，也称半透镜相机。早在胶片单反相机时期，佳能等光学厂商便设计出采用半透镜技术的无反，用意其实是想在超高速连拍时，消除传统单反反光板上下运动所产生的振动、延迟、取景器全黑时间过长等不利因素。随着人们对相机和镜头的便捷性要求的提高，对镜头的重量与体积的要求也越来越高，人们纷纷追求更轻更小的镜头与相机。因此，无反相机将渐渐取代单反相机，无反相机镜头的需求也将越来越多。
目前市面上的无反镜头，特别是广角的无反相机镜头，由于受限于体积与成本，都无法实现大光圈的要求。基本市面上所有的广角镜头的Fno都在 1.4以下。而Fno越小，镜头的进光亮也越小，在暗光低照环境下的拍摄就越不利。
发明内容
本发明将解决现有的技术问题，提供一种广角大光圈无反相机和定焦镜头，通过选取了适当大小的后焦距，减小了广角大光圈无反相机后焦距过大的可能，继而减小了第二透镜群光焦度过大的可能，便于第二透镜群的设计与加工。
本发明提供的技术方案如下：
一种广角大光圈无反相机，包括：定焦镜头；及图像拾取元件，被配置为接收由所述定焦镜头形成的图像；所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一透镜群、光阑和正光焦度的第二透镜群；所述定焦镜头满足以下条件式：22mm＜EFL＜30mm；Fno＜1.3；1<EFL/BFL<2；其中， EFL为所述定焦镜头的整体焦距，Fno为所述定焦镜头的相对孔径，BFL为定焦镜头的光学后焦。
优选地，所述第一透镜群内至少包括一组胶合透镜；和/或所述第二透镜群内至少包括一组胶合透镜。
优选地，所述第一透镜群最靠近所述光阑的透镜向所述物面侧弯曲；所述第二透镜群最靠近所述光阑的透镜向所述像面侧弯曲。
优选地，所述第一透镜群内包括负光焦度的第一透镜和负光焦度的第二透镜；所述第一透镜的两侧曲面均朝向物面侧，所述第二透镜的两侧曲面均朝向像面侧。
优选地，所述第一透镜群内包括正光焦度的第三透镜和正光焦度的第四透镜；所述第三透镜的两侧曲面均朝向像面侧，所述第四透镜的两侧曲面均朝向物面侧。
优选地，所述第一透镜群满足以下条件式：|(R31-R22)/(R31+R22)|＜0.5；其中，R22为所述第二透镜靠近所述像面侧的曲面，R31为所述第三透镜靠近所述物面侧的曲面。
优选地，所述第二透镜与所述第三透镜胶合。
优选地，所述第一透镜与定焦镜头的焦距比值大于2，小于2.5，所述第二透镜与定焦镜头的焦距比值大于-3.5，小于-2，所述第三透镜与定焦镜头的焦距比值大于2.4，小于2.8，所述第四透镜与定焦镜头的焦距比值大于2.7，小于2.8；所述第一透镜的折射率大于1.65，小于1.8，所述第二透镜的折射率大于1.6，小于1.75，所述第三透镜的折射率大于1.65，小于1.8，所述第四透镜的折射率大于1.78，小于1.9；所述第一透镜的阿贝数大于46，小于56，所述第二透镜的阿贝数大于24，小于38，所述第三透镜的阿贝数大于44，小于49，所述第四透镜的阿贝数大于38，小于47。
优选地，所述第二透镜群包括负光焦度的第七透镜，正光焦度的第八透镜，正光焦度的第九透镜，负光焦度的第十透镜和正光焦度的第十一透镜，所述第七透镜和所述第八透镜胶合。
本发明的目的之一还在于提供一种定焦镜头，从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一透镜群、光阑和正光焦度的第二透镜群；所述定焦镜头满足以下条件式：22mm＜EFL＜30mm；Fno＜1.3；1<EFL/BFL<2；其中， EFL为所述定焦镜头的整体焦距，Fno为所述定焦镜头的相对孔径，BFL为该镜头的光学后焦。
与现有技术相比，本发明提供的一种广角大光圈无反相机和定焦镜头具有以下有益效果：
1、本发明实现了无反相机大光圈的功能；通过选取了适当大小的后焦距，减小了广角大光圈无反相机后焦距过大的可能，继而减小了第二透镜群光焦度过大的可能，便于第二透镜群的设计与加工；也减小了广角大光圈无反相机后焦距过小的可能，减小了广角大光圈无反相机调焦敏感度过高的可能。
2、通过光阑两侧透镜曲面弯曲方向的限定，进一步增大了光阑的通光量，继而增加了广角大光圈无反相机成像的亮度。
3、第三透镜和第四透镜能够形成双高斯结构的结构，由于对称的光学结构，第三透镜和第四透镜能够对垂轴色差进行良好的控制；同时第三透镜和第四透镜的设置，能够进一步调节了由于第一透镜和第二透镜两个负透镜形成的色差和像散，进一步增加了广角大光圈无反相机成像的质量。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种广角大光圈无反相机和定焦镜头的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明一种广角大光圈无反相机中定焦镜头的流程示意图；
图2是本发明另一种广角大光圈无反相机中定焦镜头的流程示意图；
附图标号说明：G1、第一透镜群；G2、第二透镜群；STP、光阑；L1、第一透镜；L2、第二透镜；L3、第三透镜；L4、第四透镜；L5、第五透镜； L6、第六透镜；L7、第七透镜；L8、第八透镜；L9、第九透镜；L10、第十透镜；L11、第十一透镜。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
实施例一，如图1所示，一种广角大光圈无反相机，包括定焦镜头；
及图像拾取元件，被配置为接收由定焦镜头形成的图像；图像拾取元件为CCD或CMOS，图像拾取元件能够设置在定焦镜头的像侧面IMG上。
定焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群G1、光阑STP和正光焦度的第二透镜群G2；
定焦镜头满足以下条件式：
22mm＜EFL＜30mm；
Fno＜1.3；
1<EFL/BFL<2；
其中，EFL为所述定焦镜头的整体焦距，Fno为所述定焦镜头的相对孔径， BFL为该镜头的光学后焦。
本实施例中，通过上述条件式的限定，实现了无反相机大光圈的功能；通过选取了适当大小的后焦距，减小了广角大光圈无反相机后焦距过大的可能，继而减小了第二透镜群G2光焦度过大的可能，便于第二透镜群G2的设计与加工；也减小了广角大光圈无反相机后焦距过小的可能，减小了广角大光圈无反相机调焦敏感度过高的可能。
所述第一透镜群G1内至少包括一组胶合透镜；和/或所述第二透镜群G2 内至少包括一组胶合透镜。
本实施例中，通过胶合透镜的设置，极大地改善了成像的色差和像散，增加了广角大光圈无反相机成像的质量。
第一透镜群G1最靠近光阑STP的透镜向物面侧弯曲；第二透镜群G2最靠近光阑STP的透镜向像面侧弯曲。
本实施例中，通过光阑STP两侧透镜曲面弯曲方向的限定，进一步增大了光阑STP的通光量，继而增加了广角大光圈无反相机成像的亮度。
具体地，第二透镜群G2包括负光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，正光焦度的第九透镜L9，负光焦度的第十透镜L10和正光焦度的第十一透镜L11，所述第七透镜L7和所述第八透镜L8胶合。
实施例二，如图1所示，一种广角大光圈无反相机，本实施例与实施例一的区别在于第一透镜群G1的具体结构。
在第一种实施例的基础上，本实施例中，第一透镜群G1内包括负光焦度的第一透镜L1和负光焦度的第二透镜L2；
第一透镜L1的两侧曲面均朝向物面侧，第二透镜L2的两侧曲面均朝向像面侧。
第一透镜L1和第二透镜L2能够形成双高斯结构的结构，由于对称的光学结构，第一透镜L1和第二透镜L2能够对垂轴色差进行良好的控制。
第一透镜群G1内包括正光焦度的第三透镜L3和正光焦度的第四透镜L4；
所述第三透镜L3的两侧曲面均朝向像面侧，所述第四透镜L4的两侧曲面均朝向物面侧。
第三透镜L3和第四透镜L4能够形成双高斯结构的结构，由于对称的光学结构，第三透镜L3和第四透镜L4能够对垂轴色差进行良好的控制；同时第三透镜L3和第四透镜L4的设置，能够进一步调节了由于第一透镜L1和第二透镜 L2两个负透镜形成的色差和像散，进一步增加了广角大光圈无反相机成像的质量。
第一透镜群G1满足以下条件式：
|(R31-R22)/(R31+R22)|＜0.5；
其中，R22为所述第二透镜L2靠近所述像面侧的曲面，R31为所述第三透镜L3靠近所述物面侧的曲面。
当第二透镜L2和第三透镜L3光焦度较小时，进一步减小了光线从第二透镜L2传输至第三透镜L3时产生色差与像差的可能，继而增加了广角大光圈无反相机成像的质量。
优选地，第二透镜L2与第三透镜L3胶合。
当第二透镜L2与第三透镜L3胶合，进一步减小了光线从第二透镜L2传输至第三透镜L3时产生色差与像差，增加了广角大光圈无反相机成像的质量。
具体的，所述第一透镜L1与定焦镜头的焦距比值大于2，小于2.5，所述第二透镜L2与定焦镜头的焦距比值大于-3.5，小于-2，所述第三透镜L3与定焦镜头的焦距比值大于2.4，小于2.8，所述第四透镜L4与定焦镜头的焦距比值大于2.7，小于2.8；
所述第一透镜L1的折射率大于1.65，小于1.8，所述第二透镜L2的折射率大于1.6，小于1.75，所述第三透镜L3的折射率大于1.65，小于1.8，所述第四透镜L4的折射率大于1.78，小于1.9；
所述第一透镜L1的阿贝数大于46，小于56，所述第二透镜L2的阿贝数大于24，小于38，所述第三透镜L3的阿贝数大于44，小于49，所述第四透镜L4 的阿贝数大于38，小于47。
实施例三，如图1所示，一种广角大光圈无反相机，包括定焦镜头；
及图像拾取元件，被配置为接收由定焦镜头形成的图像；图像拾取元件为CCD或CMOS，图像拾取元件能够设置在定焦镜头的像侧面IMG上。
定焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群G1、光阑STP和正光焦度的第二透镜群G2。
第一透镜群G1包括负光焦度的第一透镜L1，负光焦度的第二透镜L2，正光焦度的第三透镜L3，正光焦度的第四透镜L4，正光焦度的第五透镜L5和负光焦度的第六透镜L6，第二透镜L2和第三透镜L3胶合，第五透镜L5和第六透镜L6胶合。
第二透镜群G2包括负光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，正光焦度的第九透镜L9，负光焦度的第十透镜L10和正光焦度的第十一透镜L11，第七透镜L7和第八透镜L8胶合。
将本实施例的变焦镜头的基本透镜数据示于表1中，将非球面系数示于表 2中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表2中，K为圆锥系数，e为科学计数号，例如e-005表示10-5。
面编号 表面类型 曲率半径 中心厚度 折射率 阿贝数
OBJ
1 球面 136.59 1.83 1.73 54.5
2 球面 25.02 12.59
3 球面 -27.76 1.99 1.69 31.1
4 球面 -116.06 6.82 1.74 44.8
5 球面 -25.21 0.16
6 非球面 43.79 5.13 1.88 40.1
7 球面 255.42 6.23
8 球面 39.88 8.13 1.77 49.6
9 球面 -87.41 1.10 1.65 33.8
10 球面 94.16 7.97
STP 球面 INF 5.87
12 球面 -31.82 1.18 1.75 27.5
13 球面 25.62 5.16 1.49 81.6
14 球面 -573.85 0.57
15 非球面 37.12 5.04 1.88 40.1
16 球面 -42.44 4.47
17 球面 -40.56 0.84 1.57 42.8
18 球面 35.48 0.98
19 球面 46.42 2.97 1.85 40.1
20 非球面 -110.60 14.70
IMG
【表2】
S6 S15 S20
二次曲面常数(K) -0.52 1.058 5.109
4阶系数(A) 1.35E-08 6.26E-08 4.52E-04
6阶系数(B) -1.02E-06 1.06E-04 3.28E-05
8阶系数(C) 5.05E-05 -2.25E-05 -7.25E-07
10阶系数(D) -4.83E-04 -2.85E-08 -2.86E-08
本实施例中，EFL＝28mm，FNO＝1.2，TTL＝93.73mm，BFL＝20mm，EFL/ BFL＝1.4。
其中，EFL为定焦镜头的整体焦距，Fno为定焦镜头的相对孔径，TTL为光学镜头的光学总长，BFL为定焦镜头的光学后焦。
R31＝R22；|(R31-R22)/(R31+R22)|＝0；
其中，R22为所述第二透镜L2靠近所述像面侧的曲面，R31为所述第三透镜L3靠近所述物面侧的曲面。
EFLL1＝-57.4mm，EFLL2＝-859.7mm，EFLL3＝68.8mm，EFLL4＝77.3mm；
EFLL1/ELF＝2.05，EFLL2/ELF＝-30.7，EFLL3/ELF＝2.46，EFLL4/ELF ＝2.76；
其中，EFLL1～EFLL4为第一透镜L1至第四透镜L4的焦距。
实施例四，如图2所示，一种广角大光圈无反相机，包括定焦镜头；
及图像拾取元件，被配置为接收由定焦镜头形成的图像；图像拾取元件为CCD或CMOS，图像拾取元件能够设置在定焦镜头的像侧面IMG上。
定焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群G1、光阑STP和正光焦度的第二透镜群G2。
第一透镜群G1包括负光焦度的第一透镜L1，负光焦度的第二透镜L2，正光焦度的第三透镜L3，正光焦度的第四透镜L4，正光焦度的第五透镜L5和负光焦度的第六透镜L6，第五透镜L5和第六透镜L6胶合。
第二透镜群G2包括负光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，正光焦度的第九透镜L9，负光焦度的第十透镜L10和正光焦度的第十一透镜L11，第七透镜L7和第八透镜L8胶合。
将本实施例的变焦镜头的基本透镜数据示于表3中，将非球面系数示于表 4中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表4中，K为圆锥系数，e为科学计数号，例如e-005表示10-5。
【表3】
面编号 表面类型 曲率半径 中心厚度 折射率 阿贝数
OBJ
1 球面 176.27 1.98 1.77 49.6
2 球面 30.97 15.20
3 球面 -28.97 2.04 1.69 31.1
4 球面 -265.8 1.05
5 球面 -135.9 8.08 1.74 44.8
6 球面 -34.89 0.06
7 非球面 49.91 5.94 1.88 40.1
8 球面 313.74 7.19
9 球面 45.77 9.65 1.77 49.6
10 球面 -108.31 0.98 1.65 33.8
11 球面 114.86 9.75
STP 球面 INF 6.81
13 球面 -35.97 1.01 1.69 31.1
14 球面 20.98 6.03 1.49 81.6
15 球面 -722.79 0.10
16 非球面 45.58 6.32 1.88 40.1
17 球面 -47.27 5.04
18 球面 -54.84 1.02 1.65 33.8
19 球面 48.69 0.80
20 球面 62.51 3.48 1.85 40.1
21 非球面 -136.58 14.61
IMG
【表4】
S7 S16 S21
二次曲面常数(K) 4.75E-09 7.58E-04 8.54E-08
4阶系数(A) -2.83E-07 2.03E-06 5.72E-06
6阶系数(B) 3.23E-06 -3.16E-07 -8.13E-07
8阶系数(C) -2.95E-07 -3.72E-05 -8.23E-06
10阶系数(D) -4.83E-04 -2.85E-08 -2.86E-08
本实施例中，EFL＝26mm，FNO＝1.2，TTL＝107.14mm，BFL＝20mm，EFL/ BFL＝1.3。
其中，EFL为定焦镜头的整体焦距，Fno为定焦镜头的相对孔径，TTL为光学镜头的光学总长，BFL为定焦镜头的光学后焦。
|(R31-R22)/(R31+R22)|＝|(265.8mm-135.9mm)/(265.8mm+135.9mm)|＝0.33
其中，R22为所述第二透镜L2靠近所述像面侧的曲面，R31为所述第三透镜L3靠近所述物面侧的曲面。
EFLL1＝-60.3mm，EFLL2＝-57.9mm，EFLL3＝70.8mm，EFLL4＝71.5mm；
EFLL1/ELF＝2.32，EFLL2/ELF＝-2.23，EFLL3/ELF＝2.72，EFLL4/ELF ＝2.75；
其中，EFLL1～EFLL4为第一透镜L1至第四透镜L4的焦距。
实施例五，如图1和图2所示，一种定焦镜头，从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群G1、光阑STP和正光焦度的第二透镜群G2；
定焦镜头满足以下条件式：
22mm＜EFL＜30mm；
Fno＜1.3；
1<EFL/BFL<2；
其中，EFL为所述定焦镜头的整体焦距，Fno为所述定焦镜头的相对孔径， BFL为该镜头的光学后焦。
本实施例中，通过上述条件式的限定，实现了定焦镜头大光圈的功能；通过选取了适当大小的后焦距，减小了定焦镜头后焦距过大的可能，继而减小了第二透镜群G2光焦度过大的可能，便于第二透镜群G2的设计与加工；也减小了定焦镜头后焦距过小的可能，减小了定焦镜头调焦敏感度过高的可能。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种广角大光圈无反相机，其特征在于，包括：
定焦镜头；
及图像拾取元件，被配置为接收由所述定焦镜头形成的图像；
所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群、光阑和正光焦度的第二透镜群；
所述定焦镜头满足以下条件式：
22mm＜EFL＜30mm；
Fno＜1.3；
1 < EFL/ BFL < 2；
其中，EFL为所述定焦镜头的整体焦距，Fno为所述定焦镜头的相对孔径，BFL为定焦镜头的光学后焦。
2.根据权利要求1所述的一种广角大光圈无反相机，其特征在于：
所述第一透镜群内至少包括一组胶合透镜；
和/或
所述第二透镜群内至少包括一组胶合透镜。
3.根据权利要求1所述的一种广角大光圈无反相机，其特征在于：
所述第一透镜群最靠近所述光阑的透镜向所述物面侧弯曲；
所述第二透镜群最靠近所述光阑的透镜向所述像面侧弯曲。
4.根据权利要求1所述的一种广角大光圈无反相机，其特征在于：
所述第一透镜群内包括负光焦度的第一透镜和负光焦度的第二透镜；
所述第一透镜的两侧曲面均朝向物面侧，所述第二透镜的两侧曲面均朝向像面侧。
5.根据权利要求4所述的一种广角大光圈无反相机，其特征在于：
所述第一透镜群内包括正光焦度的第三透镜和正光焦度的第四透镜；
所述第三透镜的两侧曲面均朝向像面侧，所述第四透镜的两侧曲面均朝向物面侧。
6.根据权利要求5所述的一种广角大光圈无反相机，其特征在于：
所述第一透镜群满足以下条件式：
|(R31-R22)/(R31+R22)|＜0.5；
其中，R22为所述第二透镜靠近所述像面侧的曲面，R31为所述第三透镜靠近所述物面侧的曲面。
7.根据权利要求6所述的一种广角大光圈无反相机，其特征在于：
所述第二透镜与所述第三透镜胶合。
8.根据权利要求5所述的一种广角大光圈无反相机，其特征在于：
所述第一透镜与定焦镜头的焦距比值大于2，小于2.5，所述第二透镜与定焦镜头的焦距比值大于-3.5，小于-2，所述第三透镜与定焦镜头的焦距比值大于2.4，小于2.8，所述第四透镜与定焦镜头的焦距比值大于2.7，小于2.8；
所述第一透镜的折射率大于1.65，小于1.8，所述第二透镜的折射率大于1.6，小于1.75，所述第三透镜的折射率大于1.65，小于1.8，所述第四透镜的折射率大于1.78，小于1.9；
所述第一透镜的阿贝数大于46，小于56，所述第二透镜的阿贝数大于24，小于38，所述第三透镜的阿贝数大于44，小于49，所述第四透镜的阿贝数大于38，小于47。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的一种广角大光圈无反相机，其特征在于：
所述第二透镜群包括负光焦度的第七透镜，正光焦度的第八透镜，正光焦度的第九透镜，负光焦度的第十透镜和正光焦度的第十一透镜，所述第七透镜和所述第八透镜胶合。
10.一种定焦镜头，其特征在于，从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群、光阑和正光焦度的第二透镜群；
所述定焦镜头满足以下条件式：
22mm＜EFL＜30mm；
Fno＜1.3；
1 < EFL/ BFL < 2；
其中，EFL为所述定焦镜头的整体焦距，Fno为所述定焦镜头的相对孔径，BFL为该镜头的光学后焦。
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