CN114994863A - 紧凑型大幅面大光圈镜头及其成像方法 - Google Patents

紧凑型大幅面大光圈镜头及其成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种紧凑型大幅面大光圈镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前镜组A、光阑B、后镜组C，前镜组A与后镜组C之间的空气间隔为0.2 mm；前镜组A包括沿光线自左向右入射方向依次设置的正月牙透镜A‑1、负月牙透镜A‑2、由正月牙透镜A‑3和负月牙透镜A‑4密接的第一胶合镜组、双凸透镜A‑5、由双凸透镜A‑6与负月牙透镜A‑7密接的第二胶合镜组，前镜组C包括沿光线自左向右入射方向依次设置的由双凸透镜C‑1与双凹透镜C‑2密接的第三胶合镜组、正月牙透镜C‑3、双凹透镜C‑4、双凸透镜C‑5、正月牙透镜C‑6。本发明针对大幅面、大光圈的使用要求，提供了一种最大像面达Φ19mm，F#为1.3的镜头，共采用十三片球面镜片，系统总长小于65 mm，畸变小于4%，成像效果好。

Description

紧凑型大幅面大光圈镜头及其成像方法
技术领域
本发明涉及一种紧凑型大幅面大光圈镜头及其成像方法。
背景技术
同样的应用场合下，人们往往倾向于体积小、观察范围广、光圈大以及成像质量高的光学产品，然而小体积、大幅面与大光圈是矛盾的，大光圈总是伴随着难以校正的高级像差，大幅面往往带来难以校正的轴外像差，小体积也会造成轴上与轴外的差异，故现有技术方案中，这三者往往不会同时出现，随着光学行业的不断发展，光学产品也不断地深入人们的日常生活中，人们日益增长的需求又往往需要这三者的融合，才能在特定的应用场合下，得到更好的产品体验感。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种紧凑型大幅面大光圈镜头及其成像方法，结构简单且使用方便，满足人们日益增长的需求，获得更好的体验感。
本发明是这样构成的，它包括光学系统，所述光学系统包括沿光线入射方向依次设置的前镜组A、光阑B、后镜组C，前镜组A与后镜组C之间的空气间隔为0.2 mm；所述前镜组A包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、由正月牙透镜A-3和负月牙透镜A-4密接的第一胶合镜组、双凸透镜A-5、由双凸透镜A-6与负月牙透镜A-7密接的第二胶合镜组，所述前镜组C包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的由双凸透镜C-1与双凹透镜C-2密接的第三胶合镜组、正月牙透镜C-3、双凹透镜C-4、双凸透镜C-5、正月牙透镜C-6。
进一步的，所述正月牙透镜A-1与负月牙透镜A-2之间的空气间隔为0.1 mm；所述负月牙透镜A-2与第一胶合镜组之间的空气间隔为8.71 mm；所述第一胶合镜组与双凸透镜A-5之间的空气间隔为0.1 mm；所述双凸透镜A-5与第二胶合镜组之间的空气间隔为0.1mm；所述第三胶合镜组与正月牙透镜C-3之间的空气间隔为3.7 mm，所述正月牙透镜C-3与双凹透镜C-4之间的空气间隔为0.87 mm，所述双凹透镜C-4与双凸透镜C-5之间的空气间隔为4.17 mm，所述双凸透镜C-5与正月牙透镜C-6之间的空气间隔为0.1 mm。
进一步的，所述前镜组A最靠近光阑B的一面向物面弯曲，所述后镜组C最靠近光阑B的一面向像面弯曲，前镜组A的焦距fa与后镜组C的焦距fc的比值满足：0.5≤fa/fc≤0.7。
进一步的，所述前镜组A的焦距fa与整个系统的有效焦距f的比值满足：0.9≤fa/f≤1.1，后镜组C的焦距fc与整个系统的有效焦距f的比值满足：1.5≤fc/f≤1.7。
进一步的，所述光学系统的镜片中至少有两片透镜由H-ZPK5材料制成，且至少有一片透镜采用折射率大于2.00的材料制成。
进一步的，所述光学系统的后截距FL与整个系统的有效焦距f之比满足：0.3≤FL/f≤0.5。
进一步的，光学系统匹配最大像面为19 mm，观察视场角大于56.8°，畸变小于4%，总长小于65 mm。
进一步的，一种紧凑型大幅面大光圈镜头的成像方法，光线自左向右依次通过正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、由正月牙透镜A-3和负月牙透镜A-4密接的第一胶合镜组、双凸透镜A-5、由双凸透镜A-6与负月牙透镜A-7密接的第二胶合镜组、由双凸透镜C-1与双凹透镜C-2密接的第三胶合镜组、正月牙透镜C-3、双凹透镜C-4、双凸透镜C-5、正月牙透镜C-6后进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置针对大幅面、大光圈的使用要求，共采用十片球面镜片，结构紧凑，总长较短，小于65 mm；幅面大，达Φ19 mm；具有超大光圈为1.3；畸变较小，为4%，成像效果好。
附图说明
图1是本发明实施例光学系统构造示意图；
图2是本发明实施例光学系统常温下调制传递函数曲线；
图3是本发明实施例光学系统畸变曲线；
图4是本发明实施例光学系统相对照度曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1：参照附图1-4所示，本实施例中，提供一种紧凑型大幅面大光圈镜头，包括光学系统，所述光学系统包括沿光线入射方向依次设置的前镜组A、光阑B、后镜组C，前镜组A与后镜组C之间的空气间隔为0.2 mm；所述前镜组A包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、由正月牙透镜A-3和负月牙透镜A-4密接的第一胶合镜组、双凸透镜A-5、由双凸透镜A-6与负月牙透镜A-7密接的第二胶合镜组，所述前镜组C包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的由双凸透镜C-1与双凹透镜C-2密接的第三胶合镜组、正月牙透镜C-3、双凹透镜C-4、双凸透镜C-5、正月牙透镜C-6。
上述的正月牙透镜A-1与负月牙透镜A-2之间的空气间隔为0.1 mm；所述负月牙透镜A-2与第一胶合镜组之间的空气间隔为8.71 mm；所述第一胶合镜组与双凸透镜A-5之间的空气间隔为0.1 mm；所述双凸透镜A-5与第二胶合镜组之间的空气间隔为0.1 mm；所述第三胶合镜组与正月牙透镜C-3之间的空气间隔为3.7 mm，所述正月牙透镜C-3与双凹透镜C-4之间的空气间隔为0.87 mm，所述双凹透镜C-4与双凸透镜C-5之间的空气间隔为4.17 mm，所述双凸透镜C-5与正月牙透镜C-6之间的空气间隔为0.1 mm。
在本实施例中，所述前镜组A最靠近光阑B的一面向物面弯曲，所述后镜组C最靠近光阑B的一面向像面弯曲，前镜组A的焦距fa与后镜组C的焦距fc的比值满足：0.5≤fa/fc≤0.7。
在本实施例中，所述前镜组A的焦距fa与整个系统的有效焦距f的比值满足：0.9≤fa/f≤1.1，后镜组C的焦距fc与整个系统的有效焦距f的比值满足：1.5≤fc/f≤1.7。
在本实施例中，所述光学系统的镜片中至少有两片透镜由H-ZPK5材料制成，且至少有一片透镜采用折射率大于2.00的材料制成。
紧凑型大幅面大光圈镜头中正月牙透镜A-3与双凸透镜C-1由H-ZPK5材料制成，双凸透镜A-5与正月牙透镜C-6分别由H-ZLAF90和H-ZLAF92材料制成。
在本实施例中，光学系统的后截距FL可以为8mm，所述光学系统的后截距FL与整个系统的有效焦距f之比满足：0.3≤FL/f≤0.5。
在本实施例中，所述第一胶合镜组中正月牙透镜A-3和负月牙透镜A-4都是向物面弯曲的，其中负月牙透镜A-4材料特性满足1.60≤n≤1.70，30≤Vd≤40，且正月牙透镜A-3焦距f3和负月牙透镜A-4de 焦距f4满足：-1.5≤f3/f4≤-1。
在本实施例中，所述正月牙透镜A-1厚度为3.02 mm，负月牙透镜A-2厚度为1.2mm，第一胶合镜组厚度为6.00 mm，双凸透镜A-5厚度为3.68 mm，第二胶合镜组厚度为7.02mm，第三胶合镜组厚度为5.88 mm，正月牙透镜C-3厚度为2.59 mm，双凹透镜C-4厚度为1.2mm，双凸透镜C-5厚度为5.21 mm，正月牙透镜C-6厚度为2.33 mm。
在本实施例中，成像时：光线自左向右依次通过正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、由正月牙透镜A-3和负月牙透镜A-4密接的第一胶合镜组、双凸透镜A-5、由双凸透镜A-6与负月牙透镜A-7密接的第二胶合镜组、由双凸透镜C-1与双凹透镜C-2密接的第三胶合镜组、正月牙透镜C-3、双凹透镜C-4、双凸透镜C-5、正月牙透镜C-6后进行成像。
实施例2：在本实施例中，所述紧凑型大幅面大光圈镜头在奈奎斯特频率处的调制传递函数值接近0.3，成像质量好。
参照图4，所述紧凑型大幅面大光圈镜头在边缘处的相对照度大于60%。
在本实施例中，光学系统实现的技术指标如下：
1.最大像面：19 mm；
2.波长范围：可见光；
3.焦距：18.3 mm；
4.视场角：56.8°；
5.F#：1.3；
6.畸变：4 %；
7.光学总长：65 mm；
8.后截距：8 mm；
9.光学重量：60g。
在本实施例中，光学系统匹配最大像面为19 mm，观察视场角大于56.8°，畸变小于4%，总长小于65 mm。
本实施例光学系统中各个镜片的具体参数见下表1：
Figure 1
表1
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种紧凑型大幅面大光圈镜头，其特征在于，包括光学系统，所述光学系统包括沿光线入射方向依次设置的前镜组A、光阑B、后镜组C，前镜组A与后镜组C之间的空气间隔为0.2mm；所述前镜组A包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、由正月牙透镜A-3和负月牙透镜A-4密接的第一胶合镜组、双凸透镜A-5、由双凸透镜A-6与负月牙透镜A-7密接的第二胶合镜组，所述前镜组C包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的由双凸透镜C-1与双凹透镜C-2密接的第三胶合镜组、正月牙透镜C-3、双凹透镜C-4、双凸透镜C-5、正月牙透镜C-6。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型大幅面大光圈镜头，其特征在于，所述正月牙透镜A-1与负月牙透镜A-2之间的空气间隔为0.1 mm；所述负月牙透镜A-2与第一胶合镜组之间的空气间隔为8.71 mm；所述第一胶合镜组与双凸透镜A-5之间的空气间隔为0.1 mm；所述双凸透镜A-5与第二胶合镜组之间的空气间隔为0.1 mm；所述第三胶合镜组与正月牙透镜C-3之间的空气间隔为3.7 mm，所述正月牙透镜C-3与双凹透镜C-4之间的空气间隔为0.87mm，所述双凹透镜C-4与双凸透镜C-5之间的空气间隔为4.17 mm，所述双凸透镜C-5与正月牙透镜C-6之间的空气间隔为0.1 mm。
3.根据权利要求1所述的一种紧凑型大幅面大光圈镜头，其特征在于，所述前镜组A最靠近光阑B的一面向物面弯曲，所述后镜组C最靠近光阑B的一面向像面弯曲，前镜组A的焦距fa与后镜组C的焦距fc的比值满足：0.5≤fa/fc≤0.7。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑型大幅面大光圈镜头，其特征在于，所述前镜组A的焦距fa与整个系统的有效焦距f的比值满足：0.9≤fa/f≤1.1，后镜组C的焦距fc与整个系统的有效焦距f的比值满足：1.5≤fc/f≤1.7。
5.根据权利要求1所述的一种紧凑型大幅面大光圈镜头，其特征在于，所述光学系统的镜片中至少有两片透镜由H-ZPK5材料制成，且至少有一片透镜采用折射率大于2.00的材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种紧凑型大幅面大光圈镜头，其特征在于，所述光学系统的后截距FL与整个系统的有效焦距f之比满足：0.3≤FL/f≤0.5。
7.根据权利要求1所述的一种紧凑型大幅面大光圈镜头，其特征在于，光学系统匹配最大像面为19 mm，观察视场角大于56.8°，畸变小于4%，总长小于65 mm。
8.一种如权利要求1~7任一所述的紧凑型大幅面大光圈镜头的成像方法，其特征在于，光线自左向右依次通过正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、由正月牙透镜A-3和负月牙透镜A-4密接的第一胶合镜组、双凸透镜A-5、由双凸透镜A-6与负月牙透镜A-7密接的第二胶合镜组、由双凸透镜C-1与双凹透镜C-2密接的第三胶合镜组、正月牙透镜C-3、双凹透镜C-4、双凸透镜C-5、正月牙透镜C-6后进行成像。
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