CN115047601B - 一种超大光圈望远物镜和成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学领域，具体为一种超大光圈望远物镜和成像装置。从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一透镜群，正光焦度的第二透镜群，正光焦度的第三透镜群；所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：Fno＜1；35mm＜f＜55mm；TTL＜60mm；其中，Fno为所述超大光圈望远物镜的光圈数，f为超大光圈望远物镜的焦距，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。通过连续三组正光焦度的透镜群的设置，实现了超大光圈望远物镜的角度的视场角，同时也能够实现较大的光圈数；通过焦距的限定，有利于实现了超大光圈望远物镜较大的光谱，也有利于实现超大光圈望远物镜的小型化，增加了超大光圈望远物镜能够适用的场景。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，具体为一种超大光圈望远物镜和成像装置。
背景技术
物镜是一种由若干透镜组合而成用于观测景物的光学系统，物镜质量的好坏直接影响了成像素质的高低，它是决定观测的分辨能力和成像清晰程度的主要部件。因此，所以对于此类光学系统，物镜的规格性能尤为重要。
长期以来，如何适应各类复杂的观测环境一直是物镜系统设计开发工作致力解决的首要问题。为了实现在夜间、封闭环境等无自然光的暗场下拍摄，物镜应用波段需要覆盖从可见光到850nm近红外的宽光谱范围，而精密瞄具、地下探测等特殊的应用场合更需要物镜兼容940nm以上的红外波段。同时，物镜的光圈必须足够大，才能保证在超低照度的微光环境下物镜依然可以输出高分辨力的成像效果，从而提高光学系统的监测能力和检测范围。
根据拍摄物距的不同，观察者往往会选择使用不同焦距的物镜，针对远距离成像的物镜也被称为望远物镜。然而依照光学理论，镜头的焦距越长，上述宽光谱与大光圈的要求就越难以实现，而相同参数指标下镜头的尺寸也会越大，现有的物镜通常体积较大，且光圈较小，能够适用的场景较少。
发明内容
本发明将解决现有的技术问题，提供一种超大光圈望远物镜和成像装置，有利于实现了超大光圈望远物镜较大的光谱，也有利于实现超大光圈望远物镜的小型化，增加了超大光圈望远物镜能够适用的场景。
本发明提供的技术方案如下：
一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群，正光焦度的第二透镜群，正光焦度的第三透镜群；
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
Fno＜1；
35mm＜f＜55mm；
TTL＜60mm；
其中，Fno为所述超大光圈望远物镜的光圈数，f为超大光圈望远物镜的焦距，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。
本技术方案中，通过连续三组正光焦度的透镜群的设置，实现了超大光圈望远物镜的角度的视场角，同时也能够实现较大的光圈数；同时通过焦距的限定，有利于实现了超大光圈望远物镜较大的光谱，也有利于实现超大光圈望远物镜的小型化，增加了超大光圈望远物镜能够适用的场景。
优选地，所述第一透镜群从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一透镜和正光焦度的第二透镜。
优选地，所述第二透镜群从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第三透镜，负光焦度的第四透镜，正光焦度的第五透镜，负光焦度的第六透镜，第三透镜和第四透镜胶合，第五透镜和第六透镜胶合。
优选地，所述第三透镜群从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第七透镜，正光焦度的第八透镜，负光焦度的第九透镜，第八透镜和第九透镜胶合。
优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
f56/f＞-5；
其中，f56为所述第五透镜及所述第六透镜的组合焦距。
本技术方案中，通过第五透镜及第六透镜的组合焦距的限定，实现了对第三透镜及第四透镜像差及慧差的校正，增加了超大光圈望远物镜中间倍率的成像质量。
优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
3＜f89/f＜5；
其中，f89为所述第八透镜及所述第九透镜的组合焦距。
本技术方案中，通过第八透镜及所述第九透镜的组合焦距的限定，实现了对超大光圈望远物镜像差及慧差的校正，增加了超大光圈望远物镜的成像质量
优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
丨f8/f9丨＜1.5；
其中，f8为第八透镜的焦距，f9为第九透镜的焦距。
本技术方案中，通过第八透镜及第九透镜焦距比例的限定，继而减小了第八透镜及第九透镜焦距过大的可能，继而减小了第八透镜及第九透镜厚度过大的可能。
优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
0.15＜SG23/TTL＜0.25；
其中，SG23为第二透镜群和第三透镜群之间的间距。
本技术方案中，通过第二透镜群和第三透镜群之间的间距的限定，有利于实现大光圈望远物镜的小型化，同时也能够减小由于大光圈望远物镜体积过小而导致的像差与慧差。
优选地，所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
ΣDi/TTL＜0.15；
其中，i＝1,2,3，ΣDi分别为第一透镜群至第三透镜群内的间隙之和。
本技术方案中，通过第一透镜群至第三透镜群内的间隙的限定，进一步减小了超大光圈望远物镜的间隙，继而实现了超大光圈望远物镜的小型化。
本发明的目的之一还在于提供一种成像装置，包括：超大光圈望远物镜；及成像元件，被配置为接收由所述超大光圈望远物镜形成的图像。
与现有技术相比，本发明提供的一种超大光圈望远物镜和成像装置具有以下有益效果：
1、通过连续三组正光焦度的透镜群的设置，实现了超大光圈望远物镜的角度的视场角，同时也能够实现较大的光圈数；同时通过焦距的限定，有利于实现了超大光圈望远物镜较大的光谱，也有利于实现超大光圈望远物镜的小型化，增加了超大光圈望远物镜能够适用的场景。
2、通过第二透镜群和第三透镜群之间的间距的限定，有利于实现大光圈望远物镜的小型化，同时也能够减小由于大光圈望远物镜体积过小而导致的像差与慧差。
3、通过第一透镜群至第三透镜群内的间隙的限定，进一步减小了超大光圈望远物镜的间隙，继而实现了超大光圈望远物镜的小型化。
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，对一种超大光圈望远物镜和成像装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明一种超大光圈望远物镜的结构示意图；
图2是本发明一种超大光圈望远物镜的像差图；
图3是本发明另一种超大光圈望远物镜的结构示意图；
图4是本发明另一种超大光圈望远物镜的像差图。
附图标号说明：G1、第一透镜群；G2、第二透镜群；G3、第三透镜群；G4、辅助组件；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；STO、光阑；FI、滤光片；CG、保护玻璃。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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1
如图1和图3所示，一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群G1，正光焦度的第二透镜群G2，正光焦度的第三透镜群G3；
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
Fno＜1；
35mm＜f＜55mm；
TTL＜60mm；
其中，Fno为所述超大光圈望远物镜的光圈数，f为超大光圈望远物镜的焦距，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。
本实施例中，通过连续三组正光焦度的透镜群的设置，实现了超大光圈望远物镜的角度的视场角，同时也能够实现较大的光圈数；同时通过焦距的限定，有利于实现了超大光圈望远物镜较大的光谱，也有利于实现超大光圈望远物镜的小型化，增加了超大光圈望远物镜能够适用的场景。
所述第一透镜群G1从物面侧到像面侧依次包括：正光焦度的第一透镜L1和正光焦度的第二透镜L2。
所述第二透镜群G2从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第三透镜G3，负光焦度的第四透镜L4，正光焦度的第五透镜L5，负光焦度的第六透镜L6，第三透镜L3和第四透镜L4胶合，第五透镜L5和第六透镜L6胶合。
所述第三透镜群G3从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，第八透镜L8和第九透镜L9胶合。
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
f56/f＞-5；
其中，f56为所述第五透镜L5及所述第六透镜L6的组合焦距。
本实施例中，通过第五透镜L5及第六透镜L6的组合焦距的限定，实现了对第三透镜L3及第四透镜L4像差及慧差的校正，增加了超大光圈望远物镜中间倍率的成像质量。
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
3＜f89/f＜5；
其中，f89为所述第八透镜L8及所述第九透镜L9的组合焦距。
本实施例中，通过第八透镜L8及所述第九透镜L9的组合焦距的限定，实现了对超大光圈望远物镜像差及慧差的校正，增加了超大光圈望远物镜的成像质量。
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
丨f8/f9丨＜1.5；
其中，f8为第八透镜L8的焦距，f9为第九透镜L9的焦距。
本实施例中，通过第八透镜L8及第九透镜L9焦距比例的限定，继而减小了第八透镜L8及第九透镜L9焦距过大的可能，继而减小了第八透镜L8及第九透镜L9厚度过大的可能。
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
0.15＜SG23/TTL＜0.25；
其中，SG23为第二透镜群G2和第三透镜群G3之间的间距。
本实施例中，通过第二透镜群G2和第三透镜群G3之间的间距的限定，有利于实现大光圈望远物镜的小型化，同时也能够减小由于大光圈望远物镜体积过小而导致的像差与慧差。
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
ΣDi/TTL＜0.15；
其中，i＝1,2,3，ΣDi分别为第一透镜群G1至第三透镜群G3内的间隙之和。
本实施例中，通过第一透镜群G1至第三透镜群G3内的间隙的限定，进一步减小了超大光圈望远物镜的间隙，继而实现了超大光圈望远物镜的小型化。
实施例2
如图1和图2所示，一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群G1，正光焦度的第二透镜群G2，正光焦度的第三透镜群G3和辅助组件G4。
所述第一透镜群G1从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜L1和正光焦度的第二透镜L2。
所述第二透镜群G2从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第三透镜L3，负光焦度的第四透镜L4，正光焦度的第五透镜L5，负光焦度的第六透镜L6，第三透镜L3和第四透镜L4胶合，第五透镜L5和第六透镜L6胶合。
所述第三透镜群G3从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，第八透镜L8和第九透镜L9胶合，光阑STO设置在第七透镜L7与第八透镜L8之间。
辅助组件G4从物面侧到像面侧依次包括：
滤光片FI和保护玻璃CG。
将本实施例的超大光圈望远物镜的基本透镜数据示于表1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。
【表1】
本实施例中，f＝40mm，fno＝0.8，Y＝7mm，TTL＝72mm；
其中，f为所述超大光圈望远物镜的焦距，fno为所述超大光圈望远物镜的光圈，Y为所述超大光圈望远物镜的像高，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。
f34＝-28.0mm，f34/f＝-0.70；
f56＝-176.7mm，f56/f＝-4.42；
f89＝127.4mm，f89/f＝3.19；
其中，f56为所述第五透镜L5及所述第六透镜L6的组合焦距，f89为所述第八透镜L8及所述第九透镜L9的组合焦距。
f8＝27.6mm，f9＝-27.0mm，f8/f9＝-1.02；
其中，f8为第八透镜L8的焦距，f9为第九透镜L9的焦距。
SG23＝13.83mm，SG23/TTL＝0.192；
其中，SG23为第二透镜群G2和第三透镜群G3之间的间距。
ΣD1＝8.26mm，ΣD1/TTL＝0.115；
ΣD2＝4.5mm，ΣD2/TTL＝0.063；
ΣD3＝0.1mm，ΣD3/TTL＝0.0014；
ΣD1，ΣD2，ΣD3分别为第一透镜群G1至第三透镜群G3内的间隙之和。
实施例3
如图3和图4所示，一种超大光圈望远物镜，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜群G1，正光焦度的第二透镜群G2，光阑STO，正光焦度的第三透镜群G3和辅助组件G4。
所述第一透镜群G1从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第一透镜L1和正光焦度的第二透镜L2。
所述第二透镜群G2从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第三透镜L3，负光焦度的第四透镜L4，正光焦度的第五透镜L5，负光焦度的第六透镜L6，第三透镜L3和第四透镜L4胶合，第五透镜L5和第六透镜L6胶合。
所述第三透镜群G3从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第七透镜L7，正光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，第八透镜L8和第九透镜L9胶合。
辅助组件G4从物面侧到像面侧依次包括：
滤光片FI和保护玻璃CG。
将本实施例的超大光圈望远物镜的基本透镜数据示于表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。
【表2】
| 面编号 | 表面类型 | 曲率半径/mm | 中心厚度/mm | 折射率 | 阿贝数 |
| OBJ | |||||
| S1 | 球面 | 53.73 | 5.57 | 1.95 | 17.98 |
| S2 | 球面 | 111.77 | 0.10 | ||
| S3 | 球面 | 35.70 | 9.15 | 1.59 | 68.62 |
| S4 | 球面 | 139.71 | 0.50 | ||
| S5 | 球面 | 28.13 | 9.14 | 1.59 | 68.62 |
| S6 | 球面 | 2640.55 | 1.30 | 1.81 | 25.46 |
| S7 | 球面 | 16.29 | 7.62 | ||
| S8 | 球面 | 19.80 | 6.28 | 1.62 | 63.88 |
| S9 | 球面 | -40.73 | 3.82 | 1.95 | 17.98 |
| S10 | 球面 | 18.59 | 7.50 | ||
| STO | 球面 | INF | 8.00 | ||
| S12 | 球面 | 65.54 | 1.59 | 2.00 | 19.32 |
| S13 | 球面 | -36.48 | 0.20 | ||
| S14 | 球面 | 14.36 | 4.96 | 1.92 | 20.88 |
| S15 | 球面 | 21.48 | 1.30 | 1.75 | 25.05 |
| S16 | 球面 | 11.16 | 2.38 | ||
| S17 | 球面 | INF | 1.00 | 1.52 | 64.20 |
| S18 | 球面 | INF | 0.40 | ||
| S19 | 球面 | INF | 0.55 | 1.52 | 64.20 |
| S20 | 球面 | INF | 0.65 | ||
| IMG |
本实施例中，f＝50mm，fno＝0.9，Y＝7mm，TTL＝72mm；
其中，f为所述超大光圈望远物镜的焦距，fno为所述超大光圈望远物镜的光圈，Y为所述超大光圈望远物镜的像高，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。
f34＝-45.7mm，f34/f＝-0.91；
f56＝-53.6mm，f56/f＝-1.07；
f89＝222.5mm，f89/f＝4.45；
其中，f56为所述第五透镜L5及所述第六透镜L6的组合焦距，f89为所述第八透镜L8及所述第九透镜L9的组合焦距。
f8＝34.7mm，f9＝-32.4mm，f8/f9＝-1.07；
其中，f8为第八透镜L8的焦距，f9为第九透镜L9的焦距。
SG23＝15.5mm，SG23/TTL＝0.215；
其中，SG23为第二透镜群G2和第三透镜群G3之间的间距。
ΣD1＝0.1mm，ΣD1/TTL＝0.0014；
ΣD2＝7.62mm，ΣD2/TTL＝0.1058；
ΣD3＝0.2mm，ΣD3/TTL＝0.0028；
ΣD1，ΣD2，ΣD3分别为第一透镜群G1至第三透镜群G3内的间隙之和。
实施例4
一种成像装置，如图1至图4所示，包括：如上述任意一种实施例所描述的大光圈望远物镜，及成像元件，被配置为接收由大光圈望远物镜形成的图像。
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 (7)
1.一种超大光圈望远物镜，其特征在于，所述超大光圈望远物镜从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一透镜群，正光焦度的第二透镜群，正光焦度的第三透镜群组成；
所述第一透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一透镜和正光焦度的第二透镜组成；
所述第二透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第三透镜，负光焦度的第四透镜，正光焦度的第五透镜，负光焦度的第六透镜组成，第三透镜和第四透镜胶合，第五透镜和第六透镜胶合；
所述第三透镜群从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第七透镜，正光焦度的第八透镜，负光焦度的第九透镜组成，第八透镜和第九透镜胶合；
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
Fno＜1；
35mm＜f＜55mm；
TTL＜60mm；
其中，Fno为所述超大光圈望远物镜的光圈数，f为超大光圈望远物镜的焦距，TTL为所述超大光圈望远物镜的光学总长。
2.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
f56/f＞-5；
其中，f56为所述第五透镜及所述第六透镜的组合焦距。
3.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
3＜f89/f＜5；
其中，f89为所述第八透镜及所述第九透镜的组合焦距。
4.根据权利要求1或3所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
丨f8/f9丨＜1.5；
其中，f8为第八透镜的焦距，f9为第九透镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
0.15＜SG23/TTL＜0.25；
其中，SG23为第二透镜群和第三透镜群之间的间距。
6.根据权利要求1所述的一种超大光圈望远物镜，其特征在于：
所述超大光圈望远物镜满足以下条件式：
ΣDi/TTL＜0.15；
其中，i=1,2,3，ΣDi分别为第一透镜群至第三透镜群内的间隙之和。
7.一种成像装置，包括：
如权利要求1至6中任何一项所述的超大光圈望远物镜；
及成像元件，被配置为接收由所述超大光圈望远物镜形成的图像。
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