CN211955966U - 内合焦式成像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型供了一种内合焦式成像镜头，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组，具有正光焦度的第二透镜组，具有负光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；合焦过程中第三透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第二透镜组和第四透镜组相对于像面位置保持不变；第一透镜组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；第二透镜组包括第六透镜、第七透镜和第八透镜，第六透镜和第七透镜组合成胶合透镜组；第三透镜组包括第九透镜；第四透镜组包括第十透镜、第十一透镜；第八透镜及第九透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。该镜头减轻了合焦组的重量及成像镜头总体重量，有利于成像镜头和成像设备的快速合焦。

Description

内合焦式成像镜头

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种内合焦式成像镜头。

背景技术

近些年来在摄影市场中，微单相机正在急速扩张，相对于单反相机体积大便携性较差而言，微单相机则因为反光板组件的取消使其体积小轻量且便携性优，同时得益于高精CCD成熟的技术使得微单相机也拥有不俗的高品质成像质量。50mm焦距的视角是最接近人眼视角，俗称标准镜头多适用于人像摄影或是抓拍动态摄影，同时具有从约40°到90°的拍摄视场角和2或更小的F数则可以拥有更亮的视场及，能帮助摄影爱好者更好的自由拍摄大场景影像。

微单相机镜头同单反相机镜头一样，使用者希望其拥有高性能，高成像质量。一方面，因为微单相机体积小，故其配套镜头体积相对于单反镜头而言需尽可能小。同时，由于一般使用者为普通摄影爱好者，高性价比也是被诉求的。正是因为上述几点，在微单镜头设计上存在许多制约。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在之缺失，提供一种成像镜头，其体积小重量轻，内部调焦部件可以做到仅由一枚透镜组成，具有对焦速度快，成像性能优异的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种成像镜头，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组，孔径光阑，具有正光焦度的第二透镜组，具有负光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；

合焦过程中第三透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第二透镜组和第四透镜组相对于像面位置保持不变；

所述第一透镜组包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜和具有负光焦度的第五透镜；所述第二透镜组包括具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜和具有正光焦度的第八透镜，所述第六透镜和第七透镜组合成胶合透镜组；所述第三透镜组包括具有负光焦度第九透镜；所述第四透镜组包括具有正光焦度第十透镜、具有负光焦度第十一透镜；第八透镜及第九透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面；所述第一透镜组满足以下条件式：

2.5≤F1/F≤3.8， (1)

其中，F表示成像镜头的焦距，F1表示第一透镜组的合成焦距。

作为一种优选方案，所述第二透镜组满足以下条件式：

1.80≤Nd2c≤1.95， (2)

40≤Vd2c≤60， (3)

其中，Nd2c定义为第二透镜组第八透镜关于波长为587.6nm的光线的折射率，Vd2c定义为第二透镜组第八透关于波长为587.6nm的光线的阿贝数。

作为一种优选方案，所述第四透镜组满足以下条件式：

2.5≤F4/F≤3.5， (4)

其中，F表示成像镜头的焦距，F4表示第四透镜组的合成焦距。

作为一种优选方案，所述第一透镜组满足以下条件式：

0.4≤TH15/F≤0.5， (5)

其中，TH15表示第一透镜组L11靠近物侧的面开始到孔径光阑间的距离；F表示成像镜头的焦距。

作为一种优选方案，所述成像镜头满足以下条件式：

-2.5≤(Ra+Rb)/(Ra-Rb)≤-1.5， (6)

其中，Ra表示第三透镜组第九透镜物侧面的曲率半径，Rb表示第三透镜组第九透镜像侧面的曲率半径。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

本实用新型涉及的成像镜头调焦组件仅由一枚透镜组成，减轻了合焦组的重量及推动马达的负荷，有利于成像镜头和成像设备的快速合焦；第一透镜组弱正光焦度引入使得入瞳位置靠近第一透镜限制入射光线口径的大小，同时有利于减小轴外对称光线产生的彗差；强正光焦度第二透镜组有效补正前后镜组引入的正球差，缩小一定系统的长度；合焦镜片使用超低色散玻璃非球面有效补正前后正光焦度产生的强负色差，使像面减少紫边的产生。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型作进一步详细说明：

附图说明

图1示出本实用新型实施例1的结构示意图；

图2示出本实用新型实施例1在无限远合焦时的球面像差示意图；

图3示出本实用新型实施例1在无限远合焦时的场曲示意图；

图4示出本实用新型实施例1在无限远合焦时的畸变示意图；

图5示出本实用新型实施例1在最近合焦距离时的球面像差示意图；

图6示出本实用新型实施例1在最近合焦距离时的场曲示意图；

图7示出本实用新型实施例1在最近合焦距离时的畸变示意图；

图8示出本实用新型实施例2的结构示意图；

图9示出本实用新型实施例2在无限远合焦时的球面像差示意图；

图10示出本实用新型实施例2在无限远合焦时的场曲示意图；

图11示出本实用新型实施例2在无限远合焦时的畸变示意图；

图12示出本实用新型实施例2在最近合焦距离时的球面像差示意图；

图13示出本实用新型实施例2在最近合焦距离时的场曲示意图；

图14示出本实用新型实施例2在最近合焦距离时的畸变示意图；

图15示出本实用新型实施例3的结构示意图；

图16示出本实用新型实施例3在无限远合焦时的球面像差示意图；

图17示出本实用新型实施例3在无限远合焦时的场曲示意图；

图18示出本实用新型实施例3在无限远合焦时的畸变示意图；

图19示出本实用新型实施例3在最近合焦距离时的球面像差示意图；

图20示出本实用新型实施例3在最近合焦距离时的场曲示意图；

图21示出本实用新型实施例3在最近合焦距离时的畸变示意图；

图22示出本实用新型实施例4的结构示意图；

图23示出本实用新型实施例4在无限远合焦时的球面像差示意图；

图24示出本实用新型实施例4在无限远合焦时的场曲示意图；

图25示出本实用新型实施例4在无限远合焦时的畸变示意图；

图26示出本实用新型实施例4在最近合焦距离时的球面像差示意图；

图27示出本实用新型实施例4在最近合焦距离时的场曲示意图；

图28示出本实用新型实施例4在最近合焦距离时的畸变示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图28所示，一种成像镜头，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组G1，孔径光阑STP，具有正光焦度的第二透镜组G2，具有负光焦度的第三透镜组G3，具有正光焦度的第四透镜组G4；合焦过程中第三透镜组G3沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组G1，第二透镜组G2和第四透镜组G4相对于像面IMG位置保持不变；

所述第一透镜组G1包括具有负光焦度的第一透镜L11、具有正光焦度的第二透镜L12、具有正光焦度的第三透镜L13、具有正光焦度的第四透镜L14和具有负光焦度的第五透镜L15，所述第一透镜组G1满足以下条件式：

2.5≤F1/F≤3.8， (1)

0.4≤TH15/F≤0.5， (5)

其中，F表示成像镜头的焦距，F1表示第一透镜组G1的合成焦距，TH15表示第一透镜组G1靠近物侧的面开始到孔径光阑STP间的距离。

若满足条件式(1)、(5)，第一透镜组G1光焦度分配合理，且可以较好的校正正负球差及彗差，又因使用了多枚高者率镜片，使得入射到后续的透镜组的光线有效径减小；若在条件式(1)、(5)中低于其下限，则第一透镜组G1光焦度增大，球差彗差等在轴外视场处的数值将增大，同时距离孔径光阑STP面距离过小不利于结构设计。若在条件式(1)、(5)中高于其上限，第一透镜组G1光焦度减小，成像镜头整体长度延长，且光线入射到后组的有效口径将增大。

所述第二透镜组G2包括具有负光焦度的第六透镜L21、具有正光焦度的第七透镜L22和具有正光焦度的第八透镜L23，所述第二透镜组G2满足以下条件式：

1.80≤Nd2c≤1.95， (2)

40≤Vd2c≤60， (3)

其中，Nd2c定义为第二透镜组G2第八透镜L23关于波长为587.6nm的光线的折射率，Vd2c定义为第二透镜组G2第八透镜L23关于波长为587.6nm的光线的阿贝数。满足条件式(2)、(3)的第二透镜组G2可以减小入射到第三透镜组G3的光线有效直径，与之对应所需的镜片外径减小，最终实现减小镜片重量的目的；若在条件式(2)、(3)中低于其下限，从第二透镜组G2出射的光线角度减小，第二透镜组G2分担的光焦度减小，进而使得成像镜头整体长度趋向于增大。若在条件式(2)、(3)中高于其上限，光焦度增大进而影响球差及彗差将增大，同时高折射率材料价格昂贵，密度大，不作为首选。

所述第三透镜组G3包括具有负光焦度第九透镜L31，所述第三透镜组G3满足以下条件式：

-2.5≤(Ra+Rb)/(Ra-Rb)≤-1.5， (6)

其中，Ra表示第三透镜组G3第九透镜L31物侧面的曲率半径，Rb表示第三透镜组G3第九透镜L31像侧面的曲率半径。

若满足条件式(6)，第九透镜L31拥有最合适的透镜面型，使得合焦过程球差彗差可以很好的相互补偿校正；若在条件式(6)中低于其下限，则第三透镜组G3光焦度减小，像面弯曲，彗差以及像散处于欠校正情况，球差彗差等在轴外视场处的数值将增大。若在条件式(6)中高于其上限，第三透镜组G3光焦度减大，像面弯曲彗差等处于过校正情况。

所述第四透镜组G4包括具有正光焦度第十透镜L41、具有负光焦度第十一透镜L42，所述第四透镜组G4满足以下条件式：

2.5≤F4/F≤3.5， (4)

其中，F表示成像镜头的焦距，F4表示第四透镜组G4的合成焦距。

若满足条件式(4)，第四透镜组G4拥有合适的光焦度，同时构成该成像镜头光学系统的补偿部分，维持良好的成像性能；若在条件式(4)中低于其下限，则第四透镜组G4光焦度增大，球差彗差等在轴外视场处的数值将增大，且像面弯曲处于欠校正情况。若在条件式(4)中高于其上限，第四透镜组G4光焦度减小，成像镜头整体长度延长，像面弯曲彗差处于过校正情况。

由一种滤光器配置的平行玻璃板GL布置在第四透镜组G4的负透镜L42和像面IMG之间。后焦距是从L42的像侧表面到像表面IMG的距离，其中平行玻璃平板GL可以变换为空气。

实施例1

图1所示的是实施例1的成像镜头结构示意图，所述成像镜头的数值数据如表1,表2和表3所示：

表1

表2

表3

其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；

在实施例1中，将在L23及L31的物侧表面和像侧表面均为非球面。在下记表格中，非球面的第四，第六，第八，第十阶非球面系数A4，A6，A8，A10，A12以及圆锥常数k共同示出。

关于非球面形状定义进行说明，同时下记实施例不再赘述非球面形状定义：

y:从光轴开始径向坐标。

z:非球面和光轴相交点开始，光轴方向的偏移量。

r:非球面的基准球面的曲率半径。

K，4次，6次，8次，10次，12次的非球面系数

图2-4示出实施例1在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图5-7示出实施例1在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。

球面像差曲线图表示的是在光圈数为1.8时的球面像差曲线，其中，F线、D线、C线分别代表在波长486nm、波长587nm、波长656nm的球面像差，横坐标表示球差值大小，纵坐标表示视场。场曲曲线图表示的是在半视场角ω为23.9°时的场曲曲线，其中，实线S表示主光线d线在弧矢像面的值，实线T表示主光线d线在子午像面的值，横坐标表示场曲值大小，纵坐标表示视场。畸变曲线图表示的是在半视场角ω为23.9°时的畸变曲线，其中，横坐标表示畸变值，纵坐标表示视场。有关各种球面像差、场曲、畸变曲线图的上述说明与其他实施例相同，下文中将不再赘述。由图示2-7可以看出，本实施例1的成像镜头具有良好的成像效果。

实施例2

如图8所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表4，表5和表6示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。

表4

表5

表6

其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；

在实施例2中，L23及L31的物侧表面和像侧表面均为非球面。在下记表格中，非球面的第四，第六，第八，第十阶非球面系数A4，A6，A8，A10,A12以及圆锥常数k共同示出。

图9-11示出实施例2在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图12-14示出实施例2在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示9-14可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。

实施例3

如图15所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表7，表8和表9示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。

表7

表8

表9

面序号

k

A4

A6

A8

A10

A12

13

0

-4.85E-06

-1.25E-08

1.56E-10

-6.93E-13

2.11E-15

14

0

7.59E-06

-7.94E-09

1.27E-10

-6.18E-13

2.22E-15

15

0

5.20E-05

-3.81E-07

1.42E-09

-2.36E-12

0

16

0

6.16E-05

-3.89E-07

1.43E-09

-2.38E-12

0

其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；

在实施例3中，L23及L31的物侧表面和像侧表面均为非球面。在下记表格中，非球面的第四，第六，第八，第十阶非球面系数A4，A6，A8，A10，A12以及圆锥常数k共同示出。

图16-18示出实施例3在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图19-21示出实施例3在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示16-21可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。

实施例4

如图22所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表10，表11和表12示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。

表10

表11

表12

面序号

k

A4

A6

A8

A10

A12

13

0

-2.96E-06

-1.36E-08

1.05E-10

-3.52E-13

6.54E-16

14

0

7.52E-06

-1.01E-08

8.46E-11

-2.79E-13

5.87E-16

15

0

3.00E-05

-2.52E-07

9.52E-10

-1.57E-12

0

16

0

3.67E-05

-2.60E-07

9.53E-10

-1.60E-12

0

其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；

在实施例4中，L23及L31的物侧表面和像侧表面均为非球面。在下记表格中，非球面的第四，第六，第八，第十阶非球面系数A4，A6，A8，A10，A12以及圆锥常数k共同示出。

图23-25出实施例4在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图26-28示出实施例4在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示23-28可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。

表9示出了各个实施例的条件式1-6的计算值一览表

表9

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种内合焦式成像镜头，其特征在于，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组，孔径光阑，具有正光焦度的第二透镜组，具有负光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；

合焦过程中第三透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第二透镜组和第四透镜组相对于像面位置保持不变；

所述第一透镜组包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜和具有负光焦度的第五透镜；所述第二透镜组包括具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜和具有正光焦度的第八透镜，所述第六透镜和第七透镜组合成胶合透镜组；所述第三透镜组包括具有负光焦度第九透镜；所述第四透镜组包括具有正光焦度第十透镜、具有负光焦度第十一透镜；第八透镜及第九透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面；所述第一透镜组满足以下条件式：

2.5≤F1/F≤3.8，(1)

其中，F表示成像镜头的焦距，F1表示第一透镜组的合成焦距。

2.根据权利要求1所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，所述第二透镜组满足以下条件式：

1.80≤Nd2c≤1.95，(2)

40≤Vd2c≤60，(3)

其中，Nd2c定义为第二透镜组第八透镜关于波长为587.6nm的光线的折射率，Vd2c定义为第二透镜组第八透关于波长为587.6nm的光线的阿贝数。

3.根据权利要求1所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，所述第四透镜组满足以下条件式：

2.5≤F4/F≤3.5，(4)

其中，F表示成像镜头的焦距，F4表示第四透镜组的合成焦距。

4.根据权利要求1所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，所述第一透镜组满足以下条件式：

0.4≤TH15/F≤0.5，(5)

其中，TH15表示第一透镜组L11靠近物侧的面开始到孔径光阑间的距离；F表示成像镜头的焦距。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的内合焦式成像镜头，其特征在于，第三透镜组满足以下条件式：

-2.5≤(Ra+Rb)/(Ra-Rb)≤-1.5，(6)

其中，Ra表示第三透镜组第九透镜物侧面的曲率半径，Rb表示第三透镜组第九透镜像侧面的曲率半径。

Images