CN1160215A - 一种摄影镜头系统 - Google Patents

Abstract

一种摄影镜头系统，从物方起包括：有正折射光焦度的第一透镜组和有正折射光焦度的第二透镜组。其中第一和第二透镜组包含至少一个柱面透镜。摄影镜头系统满足条件1.0＜f₁/f₂＜1.2，这里f₁代表Y方向焦距，f₂代表Z方向焦距。由于Y方向与Z方向的后焦距不同，但焦点距离相同，该系统能够通过使水平与垂直放大率不相同而在同一位置形成图像。该摄影镜头系统可以用于有较大孔径比和优良成像性能的高质量照相机中。

Description

一种摄影镜头系统

本发明涉及一种摄影镜头系统，更为具体地讲，涉及一种用于单镜头反射式照相机摄影镜头系统，以产生一个其水平放大率不同于其垂直放大率的缩小比例的图像。

在传统单镜头反射式照相机里的摄影系统之中，用得最广的光学系统是一种高斯型标准镜头。由于高质量照相机其光学系统应有足够长的后焦距，这类照相机采用主点位于最后一个透镜后表面的标准镜头。另一种，高质量相机还采用负焦型镜头，该镜头最重要的透镜位于靠近最后一个透镜后表面之处。

传统的高斯型标准镜头公开于日本专利申请公开号86-55089，86-60414和84-25204中。

可是，当球面透镜和旋转对称型非球面透镜被用于光学系统时，就产生诸如水平与垂直放大率相同的缩小比例图像等问题。例如，如图5(a)所示，当一个正方形被摄入一个采用球面透镜或旋转对称型非球面透镜的光学系统中时，由于水平与垂直放大率是相同的，将形成一个具有与该正方形形状相同的成比例缩小图像。

为解决上述问题已经做出了本发明。本发明的一个目的是提供一种摄影镜头系统，它能够通过形成水平与垂直放大率不相同的成比例缩小图像，而形成可按使用者需要改变放大率的照片。

本发明的其他目的和优点一部分将在下面的说明书中提出，一部分将从本说明书中显而易见，或者可以从本发明的实践中体会出。本发明的目的和优点尤其被权利要求书所指出。

为了实现本发明所要达到的目的，如本文具体和概括说明的，本发明包括一种摄影镜头，它包括从物方起：具有总体上为正的折射光焦度的第一透镜组；和具有总的正折射光焦度的第二透镜组，其中第一和第二透镜组都包含至少一个柱面透镜，该摄影镜头满足1.0＜f₁/f₂＜1.2或者0.83＜f₁/f₂＜1.0的条件，这里f₁表示Y方向的焦距，而f₂表示Z方向焦距。

而且，第一透镜组从物方起包括：有正折射光焦度和凸的物方表面的第一透镜，有正折射光焦度和凸的物方表面的第二透镜，有负折射光焦度和凸的物方表面的第三透镜，和由有正或负折射光焦度的柱面透镜构成的第四透镜。而第二透镜组包括：一个折射光焦度与第四透镜折射光焦度相反的柱面透镜组成的第五透镜，一个包含至少一个有负折射光焦度和凹的物方表面透镜的第六透镜单元，及一个有正或负折射光焦度之一的第七透镜。

本发明的摄影镜头系统进一步满足1.21＜L_t/B_f＜1.37的条件，其中L_t代表自第一透镜物方表面至第七透镜像方表面的厚度，而B_f代表镜头系统的后焦距。

应该理解，前述的概括性说明及下文的详细说明均是示范性和解释性的，而不是象权利要求书那样对本发明进行什么限定。

说明书中作为说明书一部分的附图表示了本发明实施例，并与说明书一起解释本发明的原理。其中的附图有：

图1表示Y方向的本发明的摄影镜头系统。

图2表示Z方向的本发明的摄影镜头系统。

图3(a)～3(c)表示图1和2所示摄影镜头系统沿Y方向的镜头像差，像散和畸变。

图4(a)～4(c)表示图1和2所示摄影镜头系统沿Z方向的镜头像差，像散和畸变。

图5(a)表示当使用传统摄影镜头系统时，图像放大的结果。

图5(b)表示使用图1和2所示摄影镜头系统时图像放大的结果。

现在将参考附图详述本发明的优选实施例，即附图所示的实例。在所有的图中，相同的标号将表示相同或相似的部件。

参见图1和2，本发明一个优选实施例的摄影镜头系统包括：从物方开始的第一透镜组I和第二透镜组II。第一透镜组I包括一个有正折射光焦度的第一透镜1；有正折射光焦度的第二透镜2；有负折射光焦度的第三透镜3；有负折射光焦度和柱面形状的第四透镜4。

第二透镜组II包括由正折射光焦度柱面透镜构成的第五透镜5；包含至少一个有负折射光焦度透镜的第六透镜单元6；以及有正折射光焦度的第七透镜7。

第一透镜1有一个曲率半径为r₁的凸的物方表面和一个曲率半径为r₂的像方表面。第二透镜2有一个曲率半径为r₃的凸的物方表面和一个曲率半径为r₄的像方表面。第三透镜3有一个曲率半径为r₅的稍凸的物方表面和一个曲率半径为r₆的凹的像方表面。第四透镜4有一个曲率半径为r₇的凸的物方表面和一个曲率半径为r₈的像方表面。第五透镜5作为一个柱面透镜5，有一个曲率半径为r₁₀的凸的物方表面和一个曲率半径为r₁₁的像方表面。

第六透镜单元6包含一个有曲率半径为r₁₂凹的物方表面和曲率半径为r₁₃稍凹的像方表面的透镜，和一个具有胶合到曲率半径为r₁₃的像方表面上的物方表面和一个曲率半径为r₁₄凸的像方表面的透镜。最后，第七透镜7有一个曲率半径为r₁₅凸的物方表面和一个曲率半径为r₁₆凸的像方表面。

在该优选实施例中，只有第六透镜单元6具有多于一个的透镜，而其余的透镜均为单透镜。第五透镜5也可以有多于一个的透镜。但是本发明并非限于这种组合。只要组合中的透镜1～7满足以下所提出的具体特征，任意的或全部透镜1～7都可以是具有多于一个透镜的透镜单元。

根据本发明的优选实施例，可以形成水平与垂直放大率不相同的图像。另外，Y和Z方向的后焦距可以是相等的，而垂直方向(Z方向)和垂直方向(Y方向)的焦点距离不同。在这种情况下，摄影镜头系统进一步包括至少一个在Z方向无折射光焦度，在Y方向有正折射光焦度的柱面透镜，和至少一个在Z方向无折射光焦度而在Y方向有负折射光焦度的柱面透镜。

为了校正图像的像差，第一透镜组II包含两个有凸的物方表面和正折射光焦度的弯月形透镜，以及一个有负折射光焦度的弯月形透镜。而且，第二透镜组II包含两个有正折射光焦度的双凸透镜，和一个有负折射光焦度的双凹透镜。

下面列出本发明优选实施例摄影镜头系统的条件：

          1.0＜f₁/f₃＜1.2      (1)

          0.83＜f₁/f₂＜1.0     (2)

          1.21＜L_t/B_f＜1.37    (3)

其中f₁是Y方向焦距，f₂是Z方向焦距，L_t是从第一透镜1的表面到第七透镜表面之间的厚度，以及B_f是镜头系统的后焦距。

条件(1)涉及图像水平与垂直方向放大率。如果超过条件(1)的上限，则由于Y和Z方向焦距之差大而难以使Y和Z方向焦距相等。而且由于像差变大而难以形成清晰的像。

条件(2)涉及放大结果，其中通过将镜头系统转动90°，水平放大率可以大于垂直放大率。

条件(3)涉及镜头系统的总长和后焦距。如果超过条件(3)的上限，则后焦距变得很短。其结果是，使该镜头系统不能用于高质量照相机。而且，镜头系统变得很厚且透镜之间距离拉长。致使镜头系统总长度加长，且镜头系统重量增加。

另一方面，如果超过条件(3)的下限，则透镜间距缩短且镜头系统变得很薄。其结果是，像差增大，并且由于后焦距变长而增加了第一透镜1与像方表面之间距离，而不能实现照相机的小型化。

根据本发明优选的实施例，为了精确校正各种像差，用旋转对称的非球面透镜作为第一透镜1和第二透镜2。

镜头系统非球面系数满足上述条件(1)～(3)，并由下式给出： $x=\frac{{\mathrm{Cy}}^2}{1+{\{1-(K+1)C^2{y}^2\}}^{1/2}}+A_4{y}^4+A_6{y}^6+A_8{y}^8+A_{10}{y}^{10}$

其中x是从镜头顶点起在光轴上的距离，y是垂直于光轴的距离，C是曲率半径的倒数，K是圆锥曲线系数，而A₄，A₆，A₈和A₁₀是非球面系数。下面将说明满足上述条件(1)～(3)的值。

在表1中，折射表面的曲率由r_i表示(i＝1～16)，透镜厚度或透镜之间以距离由d_i表示(i＝1～16)，透镜的d线折射率用nd表示，透镜的阿贝数用γ表示，整个光学系统放大率用m表示，半视角用ω表示。

在表1中，Y方向的半视角ω为50.42°，Y方向焦距f为49.592mm，Y方向孔径值F为2.0。而Z方向的半视角ω是42.26°，Z方向焦距f为56.550mm，Z方向孔径值F为2.0。

                    表1表面序号    曲率半径(r)    厚度(d)  折射率(nd)    阿贝数γ

1        33.875         5.66    1.63854        55.45

2        ∞             0.10

3        24.701         5.13    1.72342        37.99

4        49.004         1.05

5        206.902        0.80    1.69895        30.05

6     18.344    3.83

7     R7        10.00   1.48749    70.44

8     ∞        1.00

9     孔径      1.00

10    R10       2.87    1.48749    70.44

11    ∞        3.5

12    -21.665   2.88    1.74077    27.7 6

13    188.959   5.16    1.78590    43.73

14    -25.592   0.30

15    88.531    2.13    1.80610    40.73

16    -142.185  BF

在本发明优选实施例中，透镜间的距离，厚度和非球面系数，如表2和3所示随视角而变。

                  表2

                Y方向               Z方向(ω＝50.42°)    (ω＝42.26 °)

r7            -33.327              ∞

K             0.52751711E-2         0

A4            0.3 5637360E-4        0

A6            -0.35902128E-6        0

A8            0.47630387E-8         0

A10           -0.25231791E-10       0

r10           30.417                ∞

K     -0.65898902E-2        0

A4    -0.36182355E-4        0

A6    0.59166200E-6         0

A8    -0.86657170E-8        0

A10   0.44229085E-10        0

BF    35.000mm          35.000mm

                 表3

   第三表面的非球面系数    第十五表面的非球面系数

K     0.80752401                0.27023844

A4    -0.58878742E-5            0.35721352E-5

A6    -0.21706187E-7            -0.21358901E-7

A8    0.57193357E-10            0.37875808E-9

A10   -0.36320100E-12           -0.15121478E-11

如上所述，本发明实施例的摄影镜头系统具有下述优点。第一，它提供了一个水平与垂直放大率不相同的成比例缩小图像，从而得到一个可根据使用者需要改变放大率的照片。第二，由于Y方向后焦距不同于Z方向后焦距，而Y和Z方向焦点距离相等，它提供了一个借助于使水平与垂直放大率不同而在同一位置形成图像。第三，它提供了一种用于有较大孔径比和优良成像性能的高质量照相机的摄影镜头系统。

Claims (4)

1、一种摄影镜头系统，包括，从物方起：

一个有总的正折射光焦度的第一透镜组，和

一个有总的正折射光焦度的第二透镜组，其中所述的第一和第二透镜组都包含至少一个柱面透镜，且所述的摄影镜头系统满足条件1.0＜f₁/f₂＜1.2，其中f₁代表Y方向焦距，f₂代表Z方向焦距。

2、根据权利要求1的摄影镜头系统，其中所述的第一透镜组包括，从物方起：

一个有正折射光焦度和凸物方表面的第一透镜，

一个有正折射光焦度和凸物方表面的第二透镜，

一个有负折射光焦度和凸物方表面的第三透镜，

一个由有负折射光焦度的柱面透镜构成的第四透镜；

所述的第二透镜组包括：

一个为正折射光焦度的柱面透镜的第五透镜，

一个包含至少一个有负折射光焦度和凹物方表面的透镜的第六透镜单元，及

一个有正或负折射光焦度的第七透镜。

3、根据权利要求2的摄影镜头系统，其中所述的镜头系统满足条件1.21＜L_t/B_f＜1.37，这里L_t代表自所述第一透镜的物方表面至所述第七透镜像方表面的厚度，而B_f代表镜头系统的后焦距。

4、根据权利要求2的摄影镜头系统，其中所述的第一透镜和所述第二透镜都包括至少一个非球面透镜。

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