CN110531495B - 一种单反镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单反镜头，包括可变光栏S，位于可变光栏S一侧的正焦距第一镜片组和负透镜G4；该负透镜G4位于第一镜片组和可变光栏S之间；还包括位于可变光栏S另一侧的负焦距第二镜片组和正焦距第三镜片组，第二镜片组位于可变光栏S和第三镜片组之间。其中，第三镜片组为一个三胶合透镜组。本发明在焦距为35mm时，最大光圈可达到F/1.5左右，可以广泛地应用于数码相机的拍摄过程中，尤其是人像拍摄。由于使用多片球面透镜组合使用，和现有技术相比光圈增大，具有显著的技术效果。另外，本发明没有采用非球面透镜，成本降低。且由于三胶合透镜组的对称性，进一步减小了加工和装配成本，有利于产品的市场竞争。

Description

一种单反镜头
技术领域
本发明涉及用于摄影的光学镜头领域，尤其是涉及一种单反镜头。
背景技术
单反相机是指光线通过单镜头照射到反光镜上，通过反光取景的相机。单反相机中光圈是一个极其重要的指标参数。光圈是用来控制镜头孔径大小的部件，以控制景深、镜头成像质素、以及和快门协同控制进光量。
通常，光圈大小用F值表示，对于已经制造好的镜头，不能随意改变镜头的直径，但是可以通过在镜头内部加入多边形或者圆型，并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量，这个装置就叫做光圈，光圈F值＝镜头的焦距/光圈口径。光圈F值越小，即表示光圈口径越大，在同一单位时间内的进光量便越多，即光圈越大，进光量越多，景深越小，画面比较亮；光圈越小，进光量越小，景深越大，画面比较暗。
单反镜头用于拍摄特写画面时需要很小的景深，降低景深的一个方式就是增大光圈。但是大光圈会产生高级像差问题，从而导致画质下降。因此对于大光圈的单反镜头，需要对高级像差进行校正。现有技术中使用非球面透镜可以很好的校正高级像差，从而得到较好的画质，但是非球面透镜价格高，导致单反镜头的成本很高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种单反镜头，其最大光圈为F/1.5，该镜头不采用非球面透镜。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种单反镜头，包括可变光栏S，位于可变光栏S一侧的正焦距第一镜片组和负透镜G4；该负透镜G4位于第一镜片组和可变光栏S之间；
还包括位于可变光栏S另一侧的负焦距第二镜片组和正焦距第三镜片组，第二镜片组位于可变光栏S和第三镜片组之间。
作为本发明再进一步的方案：所述第一镜片组的组合焦距，满足以下条件：
fG1+G2+G3≤30mm
其中fG1+G2+G3表示第一镜片组的组合焦距。
作为本发明再进一步的方案：所述第一镜片组包括正透镜G1，正透镜G2，以及正透镜G3，满足以下条件：
fG1≥90mm，VG1≥50
fG2≥70mm，VG2≥40
fG3≥80mm，VG3≥60
其中：fG1和VG1分别表示正透镜G1的焦距和色散系数；fG2和VG2分别表示正透镜G2的焦距和色散系数；fG3和VG3分别表示正透镜G3的焦距和色散系数。
作为本发明再进一步的方案：所述负透镜G4满足条件：|fG4|≤30mm，VG4≤26；其中fG4和VG4分别表示正透镜G4的焦距和色散系数。
作为本发明再进一步的方案：所述第二镜片组为一个双胶合透镜组，所述双胶合透镜组包括负透镜G5和正透镜G6，满足以下条件：
|fG5|≤40mm，VG5≤26
fG6≤20mm，VG6≥40
其中：fG5和VG5分别表示负透镜G5的焦距和色散系数；fG6和VG6分别表示正透镜G6的焦距和色散系数。
作为本发明再进一步的方案：所述负透镜G5为弯月负透镜，所述正透镜G6为双凸正透镜。
作为本发明再进一步的方案：所述第三镜片组为一个三胶合透镜组，所述三胶合透镜组包括正透镜G7、负透镜G8、正透镜G9，其组合焦距满足以下条件：
fG7+G8+G9≤31mm
其中fG7+G8+G9表示第三镜片组的组合焦距。
作为本发明再进一步的方案：所述正透镜G7、负透镜G8、正透镜G9满足以下条件：
nG7＝nG9
VG7＝VG9
RG7A＝|RG9B|
|RG7B|＝|RG8A|＝RG8B＝RG9A
其中nG7和VG7分别表示正透镜G7的折射率和色散系数，nG9和VG9分别表示正透镜G9的折射率和色散系数，RG7A、RG8A和RG9A分别表示正透镜G7、负透镜G8和正透镜G9靠近物侧表面的半径，RG7B、RG8B和RG9B分别表示正透镜G7、负透镜G8和正透镜G9靠近像侧表面的半径。
作为本发明再进一步的方案：所述正透镜G7为双凸正透镜，所述负透镜G8为双凹负透镜，所述正透镜G9为双凸正透镜。
本发明的有益效果包括但不限于：
(1)本发明提供的单反镜头在焦距为35mm时，最大光圈可达到F/1.5左右，物距为3米时的景深小于等于10mm，景深较浅，可以广泛地应用于数码相机的拍摄过程中，尤其是人像拍摄。由于使用多片球面透镜组合使用，和现有技术相比光圈增大，具有显著的技术效果。另外，本发明没有采用非球面透镜，成本降低，应用更广泛。
(2)和常规的采用非球面透镜来校正大孔径产生的高级像差相比，本发明采用三胶合透镜组来减小通过孔径较大时产生的高级像差。同时由于三胶合透镜组的对称性，减小了加工和装配成本，有利于产品的市场竞争。
(3)本发明所提供的单反镜头，全视场角为42°左右，相对照度大于等于0.3，畸变小于等于1％，紫边倍率色差小于等于20μm，0.7视场的30lp/mm的传递函数大于等于0.5，像质较高。
附图说明
图1是本发明提供的一种单反镜头的光学***图；
图2是本发明实施例1提供的单反镜头在60lp/mm下的调制传递函数图，其中T1表示子午方向，S1表示弧矢方向；
图3是本发明实施例1提供的单反镜头在0.45μm-0.65μm波长范围内的倍率色差图；
图4是本发明实施例1提供的单反镜头的畸变图；
图5是本发明实施例1提供的单反镜头的相对照度图；
图6是本发明实施例1提供的单反镜头的离焦传递函数图；
图7是本发明实施例1提供的单反镜头的实际成像效果图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
图1是本发明提供的单反镜头的光学***图，如图1所示，该单反镜头包括可变光栏S，位于可变光栏S一侧的正焦距第一镜片组和负透镜G4；该负透镜G4位于第一镜片组和可变光栏S之间；
还包括位于可变光栏S另一侧的负焦距第二镜片组和正焦距第三镜片组，第二镜片组位于可变光栏S和第三镜片组之间。
为了汇聚光线的同时减小球差和色差，本发明采用分离光焦度的方法，设置第一镜片组为三个镜片，该三个镜片从物体侧至像面侧的顺序分别是：正透镜G1，正透镜G2，正透镜G3。第一镜片组的组合焦距满足以下条件：fG1+G2+G3≤30mm。该三个镜片满足以下条件：
fG1≥90mm，VG1≥50
fG2≥70mm，VG2≥40
fG3≥80mm，VG3≥60
其中：fG1+G2+G3表示第一镜片组的组合焦距；fG1和VG1分别表示正透镜G1的焦距和色散系数；fG2和VG2分别表示正透镜G2的焦距和色散系数；fG3和VG3分别表示正透镜G3的焦距和色散系数。
为了减少第一镜片组三个正透镜产生的色差，本发明设置负透镜G4满足以下条件：|fG4|≤30mm，VG4≤26；其中fG4和VG4分别表示正透镜G4的焦距和色散系数。
第二镜片组包括两个镜片，该两个镜片从物体侧至像面侧的顺序分别是：负透镜G5、正透镜G6，构成一个双胶合透镜组。负透镜G5能够校正场曲和本透镜后面正透镜产生的色差，正透镜G6能够汇聚负透镜G4和负透镜G5产生的发散光线。该两个镜片分别满足以下条件：
|fG5|≤40mm，VG5≤26
fG6≤20mm，VG6≥40
其中：fG5和VG5分别表示负透镜G5的焦距和色散系数；fG6和VG6分别表示正透镜G6的焦距和色散系数。
第三镜片组为一个三胶合透镜组，由两个正透镜分别胶合在负透镜的两边构成。该三个镜片从物体侧至像面侧的顺序分别是：正透镜G7、负透镜G8、正透镜G9。该三胶合透镜组能够把光线汇聚至像面，同时校正大孔径产生的高级像差。其组合焦距满足以下条件：
fG7+G8+G9≤31mm
其中fG7+G8+G9表示第三镜片组的组合焦距。
在本实施例中，为了减少加工成本，该三个镜片满足以下条件：
nG7＝nG9
VG7＝VG9
RG7A＝|RG9B|
|RG7B|＝|RG8A|＝RG8B＝RG9A
其中nG7和VG7分别表示正透镜G7的折射率和色散系数，nG9和VG9分别表示正透镜G9的折射率和色散系数，RG7A、RG8A和RG9A分别表示正透镜G7、负透镜G8和正透镜G9靠近物侧表面的半径，RG7B、RG8B和RG9B分别表示正透镜G7、负透镜G8和正透镜G9靠近像侧表面的半径。
上述条件下，虽然该镜头需要9片镜片，但是正透镜G7和正透镜G9一模一样，因此相当于只要加工8套镜片。而且，又因为RG7A＝|RG9B|以及|RG8A|＝RG8B，所以该三胶合件在组装的时候不需要考虑正反面，减小了组装成本。
本发明提供的单反镜头焦距为35mm时，最大光圈可达到F/1.5左右，可以广泛地应用于数码相机的拍摄过程中，尤其是人像拍摄，解决了现有技术中镜头光圈小、使用非球面玻璃透镜带来的成本高的问题，并且本发明采用三胶合透镜组，利用三胶合透镜组的对称性，进一步减小了加工和装配成本。
实施例1：
本实施例中第一镜片组的组合焦距为29.8mm，其中正透镜G1为平凸正透镜，正透镜G2为月牙正透镜，正透镜G3为月牙正透镜。平凸正透镜G1，月牙正透镜G2，以及月牙正透镜G3的具体取值如下：
fG1＝106.3mm，VG1＝53.9
fG2＝76.1mm，VG2＝42.7
fG3＝91.2mm，VG3＝68.6
负透镜G4为弯月负透镜，其取值如下：
|fG4|＝28.9mm，VG4＝25.7
第二镜片组中的负透镜G5为弯月负透镜，其焦距和色散系数分别为|fG5|＝17.9mm，VG5＝25.0；正透镜G6为双凸正透镜，其焦距和色散系数分别为fG6＝19.9mm，VG6＝40.8。
第三镜片组中的正透镜G7为双凸正透镜，负透镜G8为双凹负透镜，正透镜G9为双凸正透镜，第三镜片组的组合焦距为fG7+G8+G9＝30.2mm，RG7A＝|RG9B|＝111.09，|RG7B|＝|RG8A|＝RG8B＝RG9A＝33.146。
本实施例中，平凸正透镜G1和月牙正透镜G2之间的空气间隔为0.10mm；月牙正透镜G2和月牙正透镜G3之间的空气间隔为0.10mm；月牙正透镜G3和弯月负透镜G4之间的空气间隔为2.08mm；弯月负透镜G4和可变光栏S之间的空气间隔为4.80mm；可变光栏S和弯月负透镜G5之间的空气间隔为6.51mm；双凸正透镜G6和双凸正透镜G7之间的空气间隔为0.1mm。
在本实施例中，各个镜片的参数如表1所示。
表1实施例1各个镜片的参数
Figure BDA0002178098100000061
图2-图7是本实施例单反镜头的参数，使用光学设计软件ZEMAX、CODEV或SIGMA通过光线追击后生成的。由图2可以看出，0.7视场子午T1和弧矢S1在30lp/mm的传递函数都大于0.65，实际组装镜头的公差小于0.15，因此实际镜头在0.7视场的30lp/mm的传递函数大于等于0.5；由图3可以看出，全视场的倍率色差小于20μm，这个条件下镜头的紫边很小；由图4可以看出，全视场的畸变小于1％，根据经验，公差几乎不影响畸变，因此实际镜头的畸变也小于1％；由图5可以看出全视场的相对照度大于30％，而且随视场缓慢减小，这种情况下，相机会自动平衡曝光亮度，不会出现暗角的情况；由图6可以看出，焦深大约为0.1mm(在这里焦深的定义为，30lp/mm传递函数降到0.2的范围)，对3米物距的放大率为焦距/物距＝0.012，因此景深为0.1mm/0.012＝8.33mm，满足设计要求。由图7可以看出，实际拍摄效果的景深很明显，置于拍摄物后面50mm的同一个物体已经完全看不清楚了。
本发明提供的单反镜头焦距为35mm时，最大光圈可达到F/1.5左右，可以广泛地应用于数码相机的拍摄过程中，尤其是人像拍摄，解决了现有技术中镜头光圈小、使用非球面玻璃透镜带来的成本高的问题，并且本发明采用三胶合透镜组，利用三胶合透镜组的对称性，进一步减小了加工和装配成本。
实施例2：
本实施例中第一镜片组的组合焦距为30.0mm，其中正透镜G1为平凸正透镜，正透镜G2为月牙正透镜，正透镜G3为月牙正透镜。平凸正透镜G1，月牙正透镜G2，以及月牙正透镜G3的具体取值如下：
fG1＝99.1mm，VG1＝53.9
fG2＝84.9mm，VG2＝42.7
fG3＝87.7mm，VG3＝68.6
负透镜G4为弯月负透镜，其取值如下：
|fG4|＝28.9mm，VG4＝25.7
第二镜片组中的负透镜G5为弯月负透镜，其焦距和色散系数分别为|fG5|＝32.8mm，VG5＝25.0；正透镜G6为双凸正透镜，其焦距和色散系数分别为fG6＝19.7mm，VG6＝40.8。
第三镜片组中的正透镜G7为双凸正透镜，负透镜G8为双凹负透镜，正透镜G9为双凸正透镜，第三镜片组的组合焦距为fG7+G8+G9＝30.4mm，RG7A＝|RG9B|＝100.82，|RG7B|＝|RG8A|＝RG8B＝RG9A＝36.90。
本实施例中，平凸正透镜G1和月牙正透镜G2之间的空气间隔为0.10mm；月牙正透镜G2和月牙正透镜G3之间的空气间隔为0.10mm；月牙正透镜G3和弯月负透镜G4之间的空气间隔为2.56mm；弯月负透镜G4和可变光栏S之间的空气间隔为4.82mm；可变光栏S和弯月负透镜G5之间的空气间隔为6.61mm；双凸正透镜G6和双凸正透镜G7之间的空气间隔为0.15mm。
在本实施例中，各个镜片的参数如表2所示。
表2实施例2各个镜片的参数
Figure BDA0002178098100000081
本发明提供的单反镜头焦距为35mm时，最大光圈可达到F/1.5左右，可以广泛地应用于数码相机的拍摄过程中，尤其是人像拍摄，解决了现有技术中镜头光圈小、使用非球面玻璃透镜带来的成本高的问题，并且本发明采用三胶合透镜组，利用三胶合透镜组的对称性，进一步减小了加工和装配成本。
实施例3：
本实施例中第一镜片组的组合焦距为30.0mm，其中正透镜G1为平凸正透镜，正透镜G2为月牙正透镜，正透镜G3为月牙正透镜。平凸正透镜G1，月牙正透镜G2，以及月牙正透镜G3的具体取值如下：
fG1＝97.4mm，VG1＝53.9
fG2＝85.3mm，VG2＝42.7
fG3＝88.45mm，VG3＝68.6
负透镜G4为弯月负透镜，其取值如下：
|fG4|＝28.9mm，VG4＝25.7
第二镜片组中的负透镜G5为弯月负透镜，其焦距和色散系数分别为|fG5|＝32.9mm，VG5＝25.0；正透镜G6为双凸正透镜，其焦距和色散系数分别为fG6＝19.7mm，VG6＝40.8。
第三镜片组中的正透镜G7为双凸正透镜，负透镜G8为双凹负透镜，正透镜G9为双凸正透镜，第三镜片组的组合焦距为fG7+G8+G9＝30.4mm，RG7A＝|RG9B|＝101.57，|RG7B|＝|RG8A|＝RG8B＝RG9A＝36.68。
本实施例中，平凸正透镜G1和月牙正透镜G2之间的空气间隔为0.10mm；月牙正透镜G2和月牙正透镜G3之间的空气间隔为0.10mm；月牙正透镜G3和弯月负透镜G4之间的空气间隔为2.57mm；弯月负透镜G4和可变光栏S之间的空气间隔为4.81mm；可变光栏S和弯月负透镜G5之间的空气间隔为6.61mm；双凸正透镜G6和双凸正透镜G7之间的空气间隔为0.1mm。
在本实施例中，各个镜片的参数如表3所示。
表3实施例3各个镜片的参数
Figure BDA0002178098100000091
本发明提供的单反镜头焦距为35mm时，最大光圈可达到F/1.5左右，可以广泛地应用于数码相机的拍摄过程中，尤其是人像拍摄，解决了现有技术中镜头光圈小、使用非球面玻璃透镜带来的成本高的问题，并且本发明采用三胶合透镜组，利用三胶合透镜组的对称性，进一步减小了加工和装配成本。
以上所述，仅是本发明的几个实施例，并非对本发明做任何形式的限制，虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (8)

1.一种单反镜头，其特征在于，包括可变光栏S，位于可变光栏S一侧的正焦距第一镜片组和负透镜G4；该负透镜G4位于第一镜片组和可变光栏S之间；
还包括位于可变光栏S另一侧的负焦距第二镜片组和正焦距第三镜片组，第二镜片组位于可变光栏S和第三镜片组之间；
所述第一镜片组的组合焦距，满足以下条件：
fG1+G2+G3≤30mm
其中fG1+G2+G3表示第一镜片组的组合焦距。
2.根据权利要求1所述的单反镜头，其特征在于，所述第一镜片组包括正透镜G1，正透镜G2，以及正透镜G3，满足以下条件：
fG1≥90mm，VG1≥50
fG2≥70mm，VG2≥40
fG3≥80mm，VG3≥60
其中：fG1和VG1分别表示正透镜G1的焦距和色散系数；fG2和VG2分别表示正透镜G2的焦距和色散系数；fG3和VG3分别表示正透镜G3的焦距和色散系数。
3.根据权利要求1所述的单反镜头，其特征在于，所述负透镜G4满足条件：|fG4|≤30mm，VG4≤26；其中fG4和VG4分别表示正透镜G4的焦距和色散系数。
4.根据权利要求1所述的单反镜头，其特征在于，所述第二镜片组为一个双胶合透镜组，所述双胶合透镜组包括负透镜G5和正透镜G6，满足以下条件：
|fG5|≤40mm，VG5≤26
fG6≤20mm，VG6≥40
其中：fG5和VG5分别表示负透镜G5的焦距和色散系数；fG6和VG6分别表示正透镜G6的焦距和色散系数。
5.根据权利要求4所述的单反镜头，其特征在于，所述负透镜G5为弯月负透镜，所述正透镜G6为双凸正透镜。
6.根据权利要求1所述的单反镜头，其特征在于，所述第三镜片组为一个三胶合透镜组，所述三胶合透镜组包括正透镜G7、负透镜G8、正透镜G9，其组合焦距满足以下条件：
fG7+G8+G9≤31mm
其中fG7+G8+G9表示第三镜片组的组合焦距。
7.根据权利要求6所述的单反镜头，其特征在于，所述正透镜G7、负透镜G8、正透镜G9满足以下条件：
nG7＝nG9
VG7＝VG9
RG7A＝|RG9B|
|RG7B|＝|RG8A|＝RG8B＝RG9A
其中nG7和VG7分别表示正透镜G7的折射率和色散系数，nG9和VG9分别表示正透镜G9的折射率和色散系数，RG7A、RG8A和RG9A分别表示正透镜G7、负透镜G8和正透镜G9靠近物侧表面的半径，RG7B、RG8B和RG9B分别表示正透镜G7、负透镜G8和正透镜G9靠近像侧表面的半径。
8.根据权利要求7所述的单反镜头，其特征在于，所述正透镜G7为双凸正透镜，所述负透镜G8为双凹负透镜，所述正透镜G9为双凸正透镜。
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