CN207529007U - 标准可交换式定焦镜头 - Google Patents

Abstract

一种标准可交换式定焦镜头，包括：从物侧到像侧依次设置的第一镜片群和第二镜片群，第一镜片群包括具有负光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片和具有正光焦度的第三镜片；第二镜片群包括具有正光焦度的第四镜片、具有正光焦度的第五片、具有负光焦度的第六镜片、具有负光焦度的胶合镜片，即第七镜片、具有正光焦度的第八镜片、具有正光焦度的第九镜片，光阑设置于第六镜片和第七镜片之间；当拍摄物体从无限远向近距离变化时，第一镜片群固定不动，第二镜片群从像侧向物侧移动进行对焦，即后群组浮动对焦；本装置能够满足匹配全画幅及super35画幅的8k分辨率摄影机，无明显暗角，畸变极小和呼吸效应微弱等视频及电影拍摄要求。

Description

标准可交换式定焦镜头

技术领域

本实用新型涉及的是一种光学器件领域的技术，具体是一种标准可交换式定焦镜头。

背景技术

电影拍摄用镜头不仅拥有最顶级的光学素质，而且其机械结构的设计也充分考虑到了电影制作的专业需要。由于这些镜头是特别为影片拍摄环境量身定做的，放在其他领域可能不太适用。目前市面上几乎所有的相机镜头，解像力都不高，无法匹配目前高达6k或者8k分辨率的摄像机使用。因为物理定律(主要是反射和折射定律)的限制，及镜头镀膜水平的好坏，所有镜头或多或少都会有暗角。比起相机镜头，电影镜头对于暗角的控制更苛刻。动态影像的画面畸变往往比静态照片看起来更明显。枕形或桶形畸变一旦在画面出现动态元素的时候就会立刻现形。镜头进行对焦的过程中，内部的镜片组会发生一连串的位移，将特定距离的入射光聚焦在成像面上。当在多个焦点间移焦的时候，镜头内部镜片组的位移可能会轻微改变画面视野大小，看起来就像稍微变焦了一样，对于电影制作来讲，画面内进行追焦或在不同主体之间移焦的手法很常见，所以对抑制呼吸效应的要求非常高，一般相机镜头无法满足要求。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种标准可交换式定焦镜头，能够满足匹配全画幅及super35画幅的8k分辨率摄影机，无明显暗角，畸变极小和呼吸效应微弱等视频及电影拍摄要求。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：从物侧到像侧依次设置的第一镜片群和第二镜片群，其中：第一镜片群包括具有负光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片和具有正光焦度的第三镜片；第二镜片群包括具有正光焦度的第四镜片、具有正光焦度的第五片、具有负光焦度的第六镜片、具有负光焦度的胶合镜片，即第七镜片、具有正光焦度的第八镜片、具有正光焦度的第九镜片，光阑设置于第六镜片和第七镜片之间；当拍摄物体从无限远向近距离变化时，第一镜片群固定不动，第二镜片群从像侧向物侧移动进行对焦，即后群组浮动对焦。

所述的第一镜片群中的第一镜片至第三镜片均为透镜，即均为单透镜或单透镜和胶合镜片的组合，从而优化近物距时的球差和色差，使得调焦的过程中像质稳定。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型技术效果包括：

1)为解决现有相机镜头分辨率不够的问题，本实用新型在镜头中加入了玻璃非球面镜片，显著的提升了解像力和分辨率，使本实用新型能够满足目前市面上最高分辨率的专业级8K分辨率摄影机的使用。

2)为解决现有相机镜头有明显暗角的问题，本实用新型在设计时提升了周边光亮比。即使在光圈全开的时候，周边光亮比也在35％以上，使通过整个镜头的光在画面上呈现得更均匀，有利于电影拍摄时的准确曝光。

3)为解决现有相机镜头畸变大的问题，本实用新型优化了镜头的结构和光路，特别地加强了镜头后端群组的对称性，使得畸变极小，TV畸变在1％以下，保证了画面从中心到最周边也不会出现变形和失真。

4)为解决现有相机镜头呼吸效应明显的问题，本实用新型采用后群组浮动对焦的方式。当拍摄物体从无限远向近距离变化时，前群固定不动，后群从像方向物方移动进行聚焦。并特别优化光阑与前后镜片的距离至最优位置，做到了镜头从无限远到最近距离聚焦时，画面视场变化在2％以内，以有效减弱呼吸效应。

附图说明

图1是实施例1结构示意图；

图2是实施例1镜头相对于d线的球差、场曲、畸变图；

图3是实施例1镜头相对于d线的慧差图；

图4是实施例2结构示意图；

图5是实施例2镜头相对于d线的球差、场曲、畸变图；

图6是实施例2镜头相对于d线的慧差图；

图中：第一镜片群G1、光阑S、第二镜片群G2、第一镜片L1、第二镜片L2、第三镜片L3、第四镜片L4、第五镜片L5、第六镜片L6、第七镜片L7、第八镜片L8、第九镜片L9、像面IMG。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例包括：从物侧到像侧依次设置的具有负光焦度的第一镜片L1、具有负光焦度的第二镜片L2、具有正光焦度的第三镜片L3、具有正光焦度的第四镜片L4、具有正光焦度的第五片L5、具有负光焦度的第六镜片L6、光阑S、具有负光焦度的胶合镜片，即第七镜片L7、具有正光焦度的第八镜片L8、具有正光焦度的第九镜片L9；当拍摄物体从无限远向近距离变化时，第一镜片群G1固定不动，第二镜片群G2从像侧向物侧移动进行对焦，即后群组浮动对焦。

所述的光阑前后镜片，即第六镜片L6和胶合镜片L7的曲率比满足(0.9,1.1)，使得镜头物距从无限远到近距离改变的过程中，镜头的视场角变化小。若低于该条件式的下限，则会导致光阑前方镜片的口径过大，进而使得镜头光圈直径和整体外径增大，成本大幅上升；若高于该条件式的下限，则会导致镜头物距从无限远到近距离改变的过程中，镜头的视场角变化过大，呼吸效应明显，不利于电影的拍摄使用。

所述的标准可交换式定焦镜头的整体焦距和光学后焦的比值满足(1.5,3.5)，使得镜头的焦距和后焦的比值在一个合适的范围内。若低于该条件式的上限，则会导致镜头后焦过长，使得第二镜片群G2需要具有更高的光焦度去调整因调焦引起的球面像差和周边慧差以及色差的变动，导致光学性能急剧恶化，达不到8k的分辨率；若高于该条件式的下限，则会导致镜头的后焦过短，使得镜头不适用于市面上的电影摄影机，实用性变差。

所述的第二镜片群G2的焦距与标准可交换式定焦镜头的整体焦距的比值满足(1,2)，若低于该条件式的下限，则会导致镜头第二镜片群G2光焦度分布过多，进而导致第一镜片群G1 光焦度过低，使得第一镜片群G1的镜片口径增大，整体重量增多，不利于镜头在执行因为物距改变的对焦过程；若高于该条件式的上限，则导致镜头第二镜片群G2光焦度过弱，使得镜头整体口径过大，不利于镜头的小型化，也不利于镜头的装配和整体重量和重心的调整。另外也难以矫正因为调焦引起的球面像差和周边色差以及慧差的变化。

所述的第九镜片L9的折射率满足(1.65,1.85)，若低于该条件式的下限，则该透镜的折射率过低，不利于矫正镜头的轴向色差和倍率色差，同时难以补偿第一镜片群G1形成的球面像差；若高于该条件式的上限，则会导致第一镜片群G1形成的球面像差补正过头，使镜头性能降低。同时镜片价格太高。

所述的第二镜片群G2中的第四镜片至第九镜片中至少一个为非球面透镜，从而显著提升解像力，以匹配目前高达6k或者8k分辨率的摄像机使用。另外使用非球面可以使镜头的体积和重量显著下降，实现小型化。

所述的第一镜片群G1中的第一镜片至第三镜片均为透镜，即均为单透镜或单透镜和胶合镜片的组合，从而优化近物距时的球差和色差，使得调焦的过程中像质稳定。

优选地，本实施例中的镜头参数具体如下：

本实施例的EFL＝50.0，TNO＝1.30(TNO为镜头计算透过率后的光圈值)，各镜片的结构参数如表1所示，成像参数如图2和图3所示。

表1镜头结构参数

表2

	POS1	POS2
			Z0	INF	305
Z1	8.72	1.05
			FOV	46.00	45.36

从D0到D1变化的过程，即为物距从无穷远到最近摄影距离改变的过程。FOV为镜头的视场角，从D0到D1变化时，FOV只变化了1.4％，呼吸效应微弱。

所述的第九镜片L9的非球面系数如表3所示。

表3镜头非球面系数

其中：K为圆锥系数，e为科学计数号，例如e-005表示10^-5。

实施例2

与实施例1相比，本实施例中的第二镜片和第三镜片组成胶合镜片，本实施例镜头的 EFL＝50.0，TNO＝1.30(TNO为镜头计算透过率后的光圈值)，各镜片的结构参数如表4所示，成像参数如图4和图5所示。

表4镜头结构参数

表5

	POS1	POS2
			Z0	INF	305
Z1	8.75	1.00
			FOV	45.95	45.30

从D0到D1变化的过程，即为物距从无穷远到最近摄影距离改变的过程。FOV为镜头的视场角，从D0到D1变化时，FOV只变化了1.4％，呼吸效应微弱。

所述的第九镜片L9的非球面系数如表3所示。

表6镜头非球面系数

其中：K为圆锥系数，e为科学计数号，例如e-005表示10^-5。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。

Claims (7)

1.一种标准可交换式定焦镜头，其特征在于，包括：从物侧到像侧依次设置的第一镜片群和第二镜片群，其中：第一镜片群包括具有负光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片和具有正光焦度的第三镜片；第二镜片群包括具有正光焦度的第四镜片、具有正光焦度的第五片、具有负光焦度的第六镜片、具有负光焦度的胶合镜片，即第七镜片、具有正光焦度的第八镜片、具有正光焦度的第九镜片，光阑设置于第六镜片和第七镜片之间；当拍摄物体从无限远向近距离变化时，第一镜片群固定不动，第二镜片群从像侧向物侧移动进行对焦，即后群组浮动对焦；

所述的第二镜片群中的第四镜片至第九镜片中至少一个为非球面透镜；

所述的第一镜片群中的第一镜片至第三镜片均为透镜，即均为单透镜或单透镜和胶合镜片的组合。

2.根据权利要求1所述的标准可交换式定焦镜头，其特征是，所述的光阑前后镜片，即第六镜片和胶合镜片的曲率比满足(0.9,1.1)。

3.根据权利要求1所述的标准可交换式定焦镜头，其特征是，所述的标准可交换式定焦镜头的整体焦距和光学后焦的比值满足(1.5,3.5)。

4.根据权利要求1所述的标准可交换式定焦镜头，其特征是，所述的第二镜片群的焦距与标准可交换式定焦镜头的整体焦距的比值满足(1,2)。

5.根据权利要求1所述的标准可交换式定焦镜头，其特征是，所述的第九镜片的折射率满足(1.65,1.85)。

6.根据权利要求1所述的标准可交换式定焦镜头，其特征是，当第一镜片群中的第一镜片至第三镜片均为单透镜，则第一镜片的第一表面为球面，其曲率半径为-352.33，其厚度为4.24，其折射率为1.74，其阿贝数为44.7；第一镜片的第二表面为球面，其曲率半径为152.4，其厚度为6.91；第二镜片的第一表面为球面，其曲率半径为187.79，其厚度为4.83，其折射率为1.78，其阿贝数为25.6；第二镜片的第二表面为球面，其曲率半径为61.11，其厚度为9.22；第三镜片的第一表面为球面，其曲率半径为79.94，其厚度为12.48，其折射率为1.83，其阿贝数为43.2；第三镜片的第二表面为球面，其曲率半径为-168.31，其厚度为Z1；第四镜片的第一表面为球面，其曲率半径为53.23，其厚度为8.19，其折射率为1.83，其阿贝数为43.2；第四镜片的第二表面为球面，其曲率半径为190.16，其厚度为0.32；第五镜片的第一表面为球面，其曲率半径为36.09，其厚度为7.11，其折射率为1.75，其阿贝数为27.5；第五镜片的第二表面为球面，其曲率半径为44.28，其厚度为3.66；第六镜片的第一表面为球面，其曲率半径为87.58，其厚度为2.42，其折射率为1.76，其阿贝数为26.6；第六镜片的第二表面为球面，其曲率半径为25.95，其厚度为10.07；光阑为球面，其厚度为9.44；第七镜片的第一表面为球面，其曲率半径为-24.77，其厚度为2.54，其折射率为1.78，其阿贝数为25.7；第七镜片的第二表面为球面，其曲率半径为56.03，其厚度为10.13，其折射率为1.72，其阿贝数为54.6；第七镜片的第三表面为球面，其曲率半径为-43.93，其厚度为0.8；第八镜片的第一表面为球面，其曲率半径为194.2，其厚度为5.54，其折射率为1.83，其阿贝数为43.2；第八镜片的第二表面为球面，其曲率半径为-90.99，其厚度为1.63；第九镜片的第一表面为非球面，其曲率半径为396.44，其厚度为7.96，其折射率为1.8，其阿贝数为40.5；第九镜片的第二表面为非球面，其曲率半径为-72.47，其厚度为39.21；第九镜片的第一表面的圆锥系数为-60.546，第二表面的圆锥系数为1.135；第九镜片的第一表面的四阶非球面系数为1.45E-07，第二表面的四阶非球面系数为4.76E-04；第九镜片的第一表面的六阶非球面系数为-5.03E-06，第二表面的六阶非球面系数为6.23E-05；第九镜片的第一表面的八阶非球面系数为2.36E-05，第二表面的八阶非球面系数为-2.37E-07；第九镜片的第一表面的十阶非球面系数为-4.12E-04，第二表面的十阶非球面系数为-2.76E-09。

7.根据权利要求1所述的标准可交换式定焦镜头，其特征是，当第一镜片群中的第二镜片和第三镜片组成胶合镜片，第一镜片为单透镜，则第一镜片的第一表面为球面，其曲率半径为-353.06，其厚度为4.94，其折射率为1.64，其阿贝数为54.7；第一镜片的第二表面为球面，其曲率半径为152.13，其厚度为9.63；第二镜片的第一表面为球面，其曲率半径为187.67，其厚度为4.91，其折射率为1.68，其阿贝数为35.6；第二镜片的第二表面为球面，其曲率半径为79.87，其厚度为12.46，其折射率为1.83，其阿贝数为43.2；第三镜片的第二表面为球面，其曲率半径为-168.19，其厚度为9.07；第四镜片的第一表面为球面，其曲率半径为53.59，其厚度为Z1，其折射率为1.83，其阿贝数为43.2；第四镜片的第二表面为球面，其曲率半径为190.96，其厚度为0.95；第五镜片的第一表面为球面，其曲率半径为36.51，其厚度为6.22，其折射率为1.75，其阿贝数为27.5；第五镜片的第二表面为球面，其曲率半径为44.4，其厚度为3.42；第六镜片的第一表面为球面，其曲率半径为87.37，其厚度为2.38，其折射率为1.76，其阿贝数为26.6；第六镜片的第二表面为球面，其曲率半径为26.06，其厚度为10.95；光阑为球面，其厚度为9.25；第七镜片的第一表面为球面，其曲率半径为-24.82，其厚度为2.11，其折射率为1.78，其阿贝数为25.7；第七镜片的第二表面为球面，其曲率半径为56.21，其厚度为10.1，其折射率为1.72，其阿贝数为54.6；第七镜片的第三表面为球面，其曲率半径为-43.91，其厚度为1.07；第八镜片的第一表面为球面，其曲率半径为194.08，其厚度为5.73，其折射率为1.83，其阿贝数为43.2；第八镜片的第二表面为球面，其曲率半径为-91.22，其厚度为1.42；第九镜片的第一表面为非球面，其曲率半径为396.51，其厚度为7.58，其折射率为1.8，其阿贝数为40.5；第九镜片的第二表面为非球面，其曲率半径为-73.09，其厚度为38.88；第九镜片的第一表面的圆锥系数为-20.346，第二表面的圆锥系数为10.872；第九镜片的第一表面的四阶非球面系数为7.42E-07，第二表面的四阶非球面系数为7.35E-03；第九镜片的第一表面的六阶非球面系数为-4.38E-06，第二表面的六阶非球面系数为2.23E-06；第九镜片的第一表面的八阶非球面系数为2.37E-05，第二表面的八阶非球面系数为-4.52E-08；第九镜片的第一表面的十阶非球面系数为-1.52E-09，第二表面的十阶非球面系数为-8.72E-09。