CN215416080U - 一种超广角全画幅成像镜头及成像设备 - Google Patents
一种超广角全画幅成像镜头及成像设备 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种超广角全画幅成像镜头及成像设备。该成像镜头，包括：第一透镜组，其具有正光焦度；第二透镜组，其具有负光焦度；第三透镜组，其具有正光焦度；及光阑，其设置于第一透镜组和第二透镜组之间；其中，第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组自物侧沿光轴顺序排列，且第二透镜能够沿光轴移动。本实用新型在满足大视场角、短后截距等要求的同时，还能够对位置色差和倍率色差进行校正，具有优异的成像性能。
Description
技术领域
本实用新型属于成像设备领域，具体是一种超广角全画幅成像镜头及成像设备。
背景技术
近年，由于可交换镜头式照相机的普及使用，具有大视场范围的大口径超广角可交换镜头被广泛需求。在物体侧配置具有负光焦度的透镜组，在像侧配置具有正光焦度透镜组的光学系统，通常被称为反向望远系统(Retro-Focus system)，由于其具有焦点距离短，视场角大，后截距长等特点，作为常见的广角光学系统所被人熟知。
由于在孔径光阑靠近物体侧的前群透镜组的光焦度为负，而在孔径光阑像方的后群透镜组的光焦度为正，造成反向望远系统光焦度的配置呈非对称性，使前后群透镜组的像差无法抵消，造成系统的诸像差变大，成像性能的劣化。特别是在反向望远系统中，由于前后群透镜组的负方向畸变相互叠加，造成桶形畸变，对成像质量影响极大。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供一种超广角全画幅成像镜头，色差和赛德尔五像差都能被良好地校正，具有优异的成像性能。
本实用新型还提供一种成像设备，具有优异的成像性能。
根据本实用新型的一个方面，一种成像镜头，包括：
第一透镜组，其具有正光焦度；
第二透镜组，其具有负光焦度；
第三透镜组，其具有正光焦度；及
光阑，其设置于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间；
其中，所述第一透镜组、所述第二透镜组及所述第三透镜组自物侧沿光轴顺序排列，且所述第二透镜能够沿光轴移动。
在一优选的实施例中，所述第一透镜组包括自物侧沿光轴顺序排列的第一负透镜、第二负透镜和第三负透镜，并满足下式(1)
40<AVE<60 (1)
其中，AVE为所述第一负透镜、所述第二负透镜和所述第三负透镜的材料阿贝数的平均值。
在一更优选的实施例中，所述第一透镜组包括第一正透镜，所述第一正透镜满足下式(2)和(3)：
1.65<nd4<1.8 (2)
25<vd4<35 (3)
其中，nd4和vd4分别为所述第一正透镜的折射率和材料阿贝数。
在一更优选的实施例中，所述第一透镜组并满足下式(1)
其中，F1为所述第一透镜组的焦距，F为所述成像镜头的总焦距。
在一优选的实施例中，所述第一透镜组包括第四负透镜，所述第三透镜组包括第七负透镜。
在一优选的实施例中，所述第四负透镜及所述第七负透镜均为非球面镜片。
在一优选的实施例中，所述第二透镜组包括第五负透镜。
在一优选的实施例中，所述第三透镜组还包括自物侧沿光轴顺序排列的第三正透镜、第一胶合透镜、第五正透镜及第七负透镜，所述第一胶合透镜包括自物侧沿光轴顺序排列的第四正透镜和第六负透镜。
在一更优选的实施例中，所述第三透镜组满足下式(5)
其中，F3为所述第三透镜组的焦距。
在一优选的实施例中，所述成像镜头还包括镜筒，所述第一透镜组和所述第三透镜组固定设置于所述镜筒内，所述第二透镜组能够沿光轴移动地设置于所述镜筒内。
根据本实用新型的第二个方面，一种成像设备，包括如上所述的成像镜头。
本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本实用新型的成像镜头，自物侧顺序配置了具有正光焦度的第一透镜组、光阑、具有负光焦度的第二透镜组和具有正光焦度的第三透镜组，第二透镜组沿光轴移动以调焦，在满足大视场角、短后截距等要求的同时，还能够对位置色差和倍率色差进行校正，具有优异的成像性能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本实用新型实施例的成像镜头的光学系统图；
图2为本实施例的成像镜头的色球差图；
图3为本实施例的成像镜头的像散畸变示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
本文中，折射率和焦距为d线的值；光学镜头相关数据中，若未特别说明，则长度的单位为mm。
本实施例提供一种超广角全画幅成像镜头及包括这种成像镜头的成像设备，具体而言，该成像设备为可交换镜头相机，特别是无反可交换镜头相机，即微单相机，该成像镜头为用于微单相机的标准镜头。参照图1所示，该成像镜头包括具有正光焦度的第一透镜组GR1、具有负光焦度的第二透镜组GR2及具有正光焦度的第三透镜组GR3。第一透镜组GR1、第二透镜组GR2及第三透镜组GR3自物侧沿光轴顺序排列地设置于一镜筒(图中未示出)内；具体而言，第一透镜组GR1和第三透镜组GR3固定设置于镜筒内，第二透镜组GR2能够沿光轴移动地设置于镜筒内以能够在第一透镜组GR1和第三透镜组GR3之间移动，实现调焦；在从无穷远到最近端物距调焦过程中第二透镜组GR2随着光轴向像端移动，第一透镜组GR1和第三透镜组GR3相对于像面被固定。该成像镜头还包括设于镜筒内的光阑SP，其具体设于第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间。该成像镜头还包括布置在第三透镜组GR3(具体为其中含的距像表面IMG最近的那个透镜)和像表面IMG之间的具有滤光器配置的玻璃板GL，该玻璃板GL与像面IMG相互平行。后截距是从第三透镜组GR3(具体为其中含的距像表面IMG最近的那个透镜)的像侧面到像表面IMG的距离，其中平行玻璃平板GL变换为空气。
具体到本实施例中，第一透镜组GR1包括自物侧沿光轴顺序排列的第一负透镜G1、第二负透镜G2、第三负透镜G3、第一正透镜G4、第二正透镜G5和第四负透镜G6，且第一负透镜G1、第二负透镜G2和第三负透镜G3满足下式(1)：
40<AVE<60 (1)
其中，AVE为第一负透镜G1、第二负透镜G2、第三负透镜G3的材料阿贝数的平均值。申请人研究发现，符合式(1)的成像镜头，能够通过合理设定第一透镜组内负透镜材料的阿贝数，将光学系统的位置色差和倍率色差控制在一定的范围内。在AVE低于40时，则负透镜的色散过大，则倍率色差的校正过剩，系统成像性能低下。若在AVE超过60时，则负透镜的色散过小，则倍率色差的校正不足，系统成像性能低下。
第一透镜组GR1中的第一正透镜G4满足下式(2)和(3)：
1.65<nd4<1.8 (2)
25<vd4<35 (3)
其中，nd4和vd4分别为第一正透镜G4的折射率和材料阿贝数。式(2)和式(3)通过合理设定第一透镜组GR1中正透镜材料的折射率和阿贝数，将光学系统的位置色差和倍率色差控制在一定的范围内。在nd4大于1.8时，则正透镜的光焦度过大，倍率色差向正方向移动，造成倍率色差的校正不足，周边成像性能低下。在nd4小于1.65时，则正透镜的光焦度过小，畸变向负方向移动，造成畸变校正不足，周边成像性能低下。在vd4大于35时，则正透镜材料的色散过小，造成位置色差的校正不足，中心成像性能低下。在vd4小于25时，则正透镜材料的色散过大，造成位置色差的校正过剩，中心成像性能低下。
第一透镜组GR1满足下式(4)
其中，F1为第一透镜组GR1的焦距，F为成像镜头的总焦距。式(4)通过合理设定第一透镜组GR1的光焦度，能够容易实现短焦距和后截距的要求。若
大于8时，第一透镜组GR1的光焦度过小，则光路长度增加，不利于光学系统的小型化。若
小于4时，第一透镜组GR1的光焦度过大，则产生的像差无法靠第三透镜组GR3校正，系统成像性能低下。
第二透镜组GR2包括第五负透镜G7。第三透镜组GR3包括自物侧沿光轴顺序排列的第三正透镜G8、第一胶合透镜GJ1、第五正透镜G11和第七负透镜G12，第一胶合透镜GJ1包括第四正透镜G9和第六负透镜G10，第三透镜组GR3满足下式满足下式(5)
其中，F3为第三透镜组GR3的焦距。通过合理设定第三透镜组GR3的光焦度，能够容易实现短焦距和长后截距的要求。若
小于0.8时，调焦透镜组的光焦度过大，在大口径的前提下不利于长后截距的实现，无法满足光学设备的使用。若
大于3时，调焦透镜组的光焦度过小，不利于光学系统的小型化。
第一透镜组GR1和第三透镜组GR3各有一片非球面镜片，分别为第四负透镜G6和第七负透镜G12。在本实施例的光学系统中，第一透镜组GR1和第三透镜组GR3为了修正倍率色差和畸变等像差，产生了额外球差，并且无法互相抵消，因此分别添加一片非球面镜片，用于校正各自透镜组中的球差，提高成像性能。
图2至图3分别示出了本实施例的超广角成像镜头的色球差和像散畸变示意图。
本实施例提供的一种超广角全画幅成像镜头，通过在第一透镜组配置正光焦度，第二透镜组配置负光焦度的对焦镜片组，第三透镜配置正光焦度的透镜组，极大地改善了传统广角光学系统的短板；在调焦过程中无需移动孔径光阑，仅需移动一片透镜，即第二透镜组，在保证入瞳位置的同时，能够降低调焦机械结构的负载，有利于光学系统和具有该光学系统设备的小型化和轻量化；此外，在满足大视场角，短后截距的要求以外，通过合理设定透镜组的光焦度和合理选择光学玻璃材料在校正反向望远系统所具有的负畸变的同时，对位置色差和倍率色差进行校正，达到高性能的成像效果。
虽然上面描述了本发明的原理以及具体实施方式，但是，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种成像镜头，其特征在于，包括：
第一透镜组(GR1)，其具有正光焦度；
第二透镜组(GR2)，其具有负光焦度；
第三透镜组(GR3)，其具有正光焦度；及
光阑(SP)，其设置于所述第一透镜组(GR1)和所述第二透镜组(GR2)之间；
其中，所述第一透镜组(GR1)、所述第二透镜组(GR2)及所述第三透镜组(GR3)自物侧沿光轴顺序排列，且所述第二透镜组(GR2)能够沿光轴移动；
所述第一透镜组(GR1)包括自物侧沿光轴顺序排列的第一负透镜(G1)、第二负透镜(G2)和第三负透镜(G3)，并满足下式(1)：
40<AVE<60 (1)
其中，AVE为所述第一负透镜(G1)、所述第二负透镜(G2)和所述第三负透镜(G3)的材料阿贝数的平均值。
2.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述第一透镜组(GR1)包括第一正透镜(G4)，所述第一正透镜(G4)满足下式(2)和(3)：
1.65<nd4<1.8 (2)
25<vd4<35 (3)
其中，nd4和vd4分别为所述第一正透镜(G4)的折射率和材料阿贝数。
3.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述第一透镜组(GR1) 满足下式(4)
其中，F1为所述第一透镜组(GR1)的焦距，F为所述成像镜头的总焦距。
4.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述第一透镜组(GR1)包括第四负透镜(G6)，所述第三透镜组(GR3)包括第七负透镜(G12)。
5.根据权利要求4所述的成像镜头，其特征在于，所述第四负透镜(G6)及所述第七负透镜(G12)均为非球面镜片。
6.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述第二透镜组(GR2)包括第五负透镜(G7)；和/或，所述第三透镜组(GR3)还包括自物侧沿光轴顺序排列的第三正透镜(G8)、第一胶合透镜(GJ1)、第五正透镜(G11)及第七负透镜(G12)，所述第一胶合透镜(GJ1)包括自物侧沿光轴顺序排列的第四正透镜(G9)和第六负透镜(G10)。
7.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述第三透镜组(GR3)满足下式(5)
其中，F3为所述第三透镜组(GR3)的焦距。
8.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头还包括镜筒，所述第一透镜组(GR1)和所述第三透镜组(GR3)固定设置于所述镜筒内，所述第二透镜组(GR2)能够沿光轴移动地设置于所述镜筒内。
9.一种成像设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的成像镜头。
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