CN114019657A - 一种全画幅大光圈变形镜头 - Google Patents

一种全画幅大光圈变形镜头 Download PDF

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Abstract

本发明涉及镜头技术领域，尤其涉及一种全画幅大光圈变形镜头。包括由柱面透镜组成的变形组及由球面透镜和柱面透镜组成的成像组，所述变形组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜与所述第三透镜胶合一起；其中，所述成像组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第五透镜与所述第六透镜胶合一起，所述第七透镜与所述第八透镜胶合一起。从而，本发明提供的全画幅大光圈变形镜头具有体积更小、重量更轻以及价格更加低廉的超性价比优势。

Description

一种全画幅大光圈变形镜头
技术领域
本发明涉及镜头技术领域，尤其涉及一种全画幅大光圈变形镜头。
背景技术
目前市面手机、相机等常规拍摄器材使用的镜头一般为普通摄影或电影镜头。宽荧幕(2.4:1)、椭圆焦外和水平拉丝等三个特有的光学特征是电影感视频不可或缺的一部分，是宽荧幕变形镜头独有的光学效果，普通镜头无法实现。
专业变形电影镜头虽然具有优异的光学品质，但因定位于专业级别的客户，价格一般都是几万美金甚至更贵、且变形镜头本身质量都在数千克，其中全画幅宽荧幕变形镜头价格更是普通人无法触及。因该变形镜头的价格昂贵且不易携带不适合普通用户使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全画幅大光圈变形镜头，以解决使用现有的变形镜头体积大、重量大、价格高昂等不适合普通用户使用的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种全画幅大光圈变形镜头，包括由柱面透镜组成的变形组及由球面透镜和柱面透镜组成的成像组，所述变形组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜与所述第三透镜胶合一起；其中，所述成像组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第五透镜与所述第六透镜胶合一起，所述第七透镜与所述第八透镜胶合一起。
进一步地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜、所述第十二透镜和所述第十三透镜的光焦度分配满足如下关系：
1.28<fx(1-13)/fy(1-13)<1.40；
50<abs(fy(1-3)/fx(4-13)；
-0.80<fy(1)/fy(2-3)<-0.70；
50mm<fx(4-13)<70mm；
1.00<fx(4-13)/fy(4-13)<1.10；
其中，fx和fy均表示镜头的x和y方向焦距，即fx(1-13)为第一透镜～第十三透镜的X方向组合焦距，fy(1-13)为第一透镜～第十三透镜的Y方向组合焦距；fy(1-3)为第一透镜、第二透镜和第三透镜的Y方向组合焦距，fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fy(1)为第一透镜的Y方向组合焦距，fy(2-3)为第二透镜和第三透镜的Y方向组合焦距；fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距，fy(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的Y方向组合焦距。
进一步地，所述第四透镜、所述第五透镜、所述六透镜、所述七透镜、所述八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜、所述第十二透镜和所述第十三透镜的光焦度分配满足如下关系：
1.85<fx(4-6)/fx(7-13)<2.10；
-0.65<fx(4)/fx(5-6)<-0.52；
-2.65<fx(7-8)/fx(9-13)<-2.45；
其中，fx和fy均表示镜头的x和y方向焦距，即fx(4-6)为第四透镜～第六透镜的X方向组合焦距，fx(7-13)为第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fx(4)为第四透镜的X方向组合焦距，fx(5-6)为第五透镜和第六透镜的X方向组合焦距；fx(7-8)为第七透镜和第八透镜的X方向组合焦距，fx(9-13)为第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距。
进一步地，所述第一透镜和所述第二透镜均为负光焦度柱面透镜。
进一步地，所述第三透镜为正光焦度柱面透镜。
进一步地，所述第六透镜、所述第七透镜和所述第十三透镜均为负光焦度球面透镜。
进一步地，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜均为正光焦度球面透镜。
进一步地，所述第十二透镜为负柱面透镜。
本发明提供的全画幅大光圈变形镜头，由于包括由柱面透镜组成的变形组及由球面透镜和柱面透镜组成的成像组，所述变形组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜与所述第三透镜胶合一起；其中，所述成像组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第五透镜与所述第六透镜胶合一起，所述第七透镜与所述第八透镜胶合一起；因此可实现全画幅大光圈变形镜头的具有1.33X变形倍率、椭圆焦外和水平拉丝等三个宽荧幕变形镜头特有的光学特征，其中最大光圈T2.9全开解析度可满足8K视频拍摄，且重量小于850g，长度小于125mm，具有体积更小、重量更轻以及价格更加低廉的超性价比优势。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的全画幅大光圈变形镜头的Y方向光学结构图。
图2是本发明实施例中提供的全画幅大光圈变形镜头的X方向光学结构图。
图3是本发明实施例中提供的全画幅大光圈变形镜头的MTF图。
图4是本发明实施例中提供的全画幅大光圈变形镜头的光学畸变、场曲和像散图。
附图标记说明：
1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、第七透镜；8、第八透镜；9、第九透镜；10、第十透镜；11、第十一透镜；12、第十二透镜；13、第十三透镜；14、变形组；15、成像组。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参阅图1至图4，本发明实施例提供的一种全画幅大光圈变形镜头，包括由柱面透镜组成的变形组14及由球面透镜和柱面透镜组成的成像组15，所述变形组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3，所述第二透镜2与所述第三透镜3胶合一起；其中，所述成像组15包括沿光路指向像方的方向依次设置的第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11、第十二透镜12和第十三透镜13，所述第五透镜5与所述第六透镜6胶合一起，所述第七透镜7与所述第八透镜8胶合一起；胶合在一起的透镜看作为一个整体；所述第十二透镜12与所述第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3的母线互相垂直；因此可实现全画幅大光圈变形镜头的具有1.33X变形倍率、椭圆焦外和水平拉丝等三个宽荧幕变形镜头特有的光学特征，其中最大光圈T2.9全开解析度可满足8K视频拍摄，且重量小于850g，长度小于125mm，具有体积更小、重量更轻以及价格更加低廉的超性价比优势。
对于各个透镜的实际参数的具体数值，不做具体限制，本实施例中，所述第一透镜1、所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第四透镜4、所述第五透镜5、所述第六透镜6、所述第七透镜7、所述第八透镜8、所述第九透镜9、所述第十透镜10、所述第十一透镜11、所述第十二透镜12和所述第十三透镜13的光焦度分配满足如下关系：
1.28<fx(1-13)/fy(1-13)<1.40；
50<abs(fy(1-3)/fx(4-13)；
-0.80<fy(1)/fy(2-3)<-0.70；
50mm<fx(4-13)<70mm；
1.00<fx(4-13)/fy(4-13)<1.10；
其中，fx和fy均表示镜头的x和y方向焦距，即fx(1-13)为第一透镜～第十三透镜的X方向组合焦距，fy(1-13)为第一透镜～第十三透镜的Y方向组合焦距；fy(1-3)为第一透镜、第二透镜和第三透镜的Y方向组合焦距，fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fy(1)为第一透镜的Y方向组合焦距，fy(2-3)为第二透镜和第三透镜的Y方向组合焦距；fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距，fy(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的Y方向组合焦距。
所述第四透镜4、所述第五透镜5、所述六透镜6、所述七透镜7、所述八透镜8、所述第九透镜9、所述第十透镜10、所述第十一透镜11、所述第十二透镜12和所述第十三透镜13的光焦度分配满足如下关系：
1.85<fx(4-6)/fx(7-13)<2.10；
-0.65<fx(4)/fx(5-6)<-0.52；
-2.65<fx(7-8)/fx(9-13)<-2.45；
其中，fx和fy均表示镜头的x和y方向焦距，即fx(4-6)为第四透镜～第六透镜的X方向组合焦距，fx(7-13)为第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fx(4)为第四透镜的X方向组合焦距，fx(5-6)为第五透镜和第六透镜的X方向组合焦距；fx(7-8)为第七透镜和第八透镜的X方向组合焦距，fx(9-13)为第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距。
下面列出符合上述数学关系的本实施例的各个透镜实际参数：
透镜 面型 半径(mm) 厚度(mm) 折射率 阿贝数 质量(g)
第一透镜 柱面Y -117.444 4.520 1.639 58.10 约60g
柱面Y 54.809 5.613
第二透镜 柱面Y 341.899 14.320 1.785 21.42 约85g
第三透镜 柱面Y 35.0346 15.000 1.920 28.07 约78g
柱面Y -122.137 5.000
第四透镜 球面 46.845 4.820 1.807 46.15 约12g
球面 371.852 0.250
第五透镜 球面 25.494 6.040 1.515 67.23 约8.5g
第六透镜 球面 -187.704 5.500 1.662 36.08 约10.7g
球面 18.177 3.560
光栏 Inf 11.932
第七透镜 球面 -17.349 2.460 1.596 33.52 约5.6g
第八透镜 球面 -47.606 2.800 1.697 55.53 约5.7g
球面 -25.213 0.220
第九透镜 球面 -40.877 2.710 1.697 55.53 约4.3g
球面 -32.968 0.200
第十透镜 球面 77.928 7.520 1.487 70.42 约11.1g
球面 -39.942 0.200
第十一透镜 球面 495.225 3.590 1.697 55.53 约10.4g
球面 -98.439 5.466
第十二透镜 柱面X 132.263 2.000 1.487 70.42 约5.4g
柱面X 98.492 4.791
第十三透镜 球面 -37.920 1.220 1.707 54.37 约13.7g
球面 Inf 质量合计： 310.4g
其中，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第十二透镜为柱面透镜，其余透镜为球面透镜。
在采用本实施例的变形镜头前，60mm焦距T2.9光圈的镜头的焦距为：V(竖直)60.0mm，H(水平)60mm。采用本实施例的变形镜头后，60mm焦距T2.9光圈的镜头的焦距为：V(竖直)60.0mm，H(水平)45.0mm。对比测试变形比为：60.0/45.0＝1.333。
本实施例中，所述第一透镜和所述第二透镜均为负光焦度柱面透镜，所述第三透镜为正光焦度柱面透镜。
本实施例中，所述第六透镜、所述第七透镜和所述第十三透镜均为负光焦度球面透镜，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜均为正光焦度球面透镜，所述第十二透镜为负柱面透镜。成像组由9枚球面透镜和1枚柱面透镜组成，且该柱面透镜同变形组柱面透镜母线互相垂直。其中成像组的柱面透镜对像散进行校正，使变形镜头实现光学性能和物理尺寸的有效统一。
本实施例的变形镜头在制作时，变形镜头本身长度小于125mm，最大外径小于85mm，质量小于850g，远小于市面上同规格的专业电影变形镜头。加上该变形镜头利用构成变形组14和成像组15的光学特性，将水平进入的光线进行“光学压缩”，而垂直方向进入的光线保持不变，从而将镜头水平拍摄的视场角增加，使实际拍摄的画面宽度变大；无需进行后期剪辑，在不牺牲像素的前提下也能得到2.4:1的宽荧幕视频或照片；同时本方案的变形镜头除了变形功能外还会有椭圆形焦外光斑和科幻线条耀斑等变形镜头独有的光学特性。
其中，对于各个透镜的制作材料，不做具体限制，本实施例中，各透镜均采用光学玻璃制成。
本申请的透镜可根据实际使用需求设计兼容匹配市面上各品牌微单相机的卡口，以实现个性化定制和配合通用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。明显变化方案列举如下：
1、将该方案的胶合镜片第五透镜和第六透镜分为两个独立的透镜；
2、将该方案的胶合镜片第七透镜和第八透镜分为两个独立的透镜；
3、将该方案的除胶合镜片进行简单拆分为多个单透镜或者将成像组柱面透镜进行简单变换位置，只要拆分后的镜片组光焦度在原方案范围内即属于没有实质的创新。
这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种全画幅大光圈变形镜头，其特征在于：包括由柱面透镜组成的变形组及由球面透镜和柱面透镜组成的成像组，所述变形组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜与所述第三透镜胶合一起；其中，所述成像组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第五透镜与所述第六透镜胶合一起，所述第七透镜与所述第八透镜胶合一起。
2.如权利要求1所述的全画幅大光圈变形镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜、所述第十二透镜和所述第十三透镜的光焦度分配满足如下关系：
1.28<fx(1-13)/fy(1-13)<1.40；
50<abs(fy(1-3)/fx(4-13)；
-0.80<fy(1)/fy(2-3)<-0.70；
50mm<fx(4-13)<70mm；
1.00<fx(4-13)/fy(4-13)<1.10；
其中，fx和fy均表示镜头的x和y方向焦距，即fx(1-13)为第一透镜～第十三透镜的X方向组合焦距，fy(1-13)为第一透镜～第十三透镜的Y方向组合焦距；fy(1-3)为第一透镜、第二透镜和第三透镜的Y方向组合焦距，fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fy(1)为第一透镜的Y方向组合焦距，fy(2-3)为第二透镜和第三透镜的Y方向组合焦距；fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fx(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距，fy(4-13)为第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的Y方向组合焦距。
3.如权利要求1所述的全画幅大光圈变形镜头，其特征在于，所述第四透镜、所述第五透镜、所述六透镜、所述七透镜、所述八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十一透镜、所述第十二透镜和所述第十三透镜的光焦度分配满足如下关系：
1.85<fx(4-6)/fx(7-13)<2.10；
-0.65<fx(4)/fx(5-6)<-0.52；
-2.65<fx(7-8)/fx(9-13)<-2.45；
其中，fx和fy均表示镜头的x和y方向焦距，即fx(4-6)为第四透镜～第六透镜的X方向组合焦距，fx(7-13)为第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距；fx(4)为第四透镜的X方向组合焦距，fx(5-6)为第五透镜和第六透镜的X方向组合焦距；fx(7-8)为第七透镜和第八透镜的X方向组合焦距，fx(9-13)为第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜的X方向组合焦距。
4.如权利要求1所述的全画幅大光圈变形镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜均为负光焦度柱面透镜。
5.如权利要求1所述的全画幅大光圈变形镜头，其特征在于，所述第三透镜为正光焦度柱面透镜。
6.如权利要求1所述的全画幅大光圈变形镜头，其特征在于，所述第六透镜、所述第七透镜和所述第十三透镜均为负光焦度球面透镜。
7.如权利要求1所述的全画幅大光圈变形镜头，其特征在于，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜和所述第十一透镜均为正光焦度球面透镜。
8.如权利要求1所述的全画幅大光圈变形镜头，其特征在于，所述第十二透镜为负柱面透镜。
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