一种超大光圈镜头及具有其的数码相机、摄像机

技术领域

本发明属于光学器件技术领域，具体涉及一种超大光圈镜头及具有其的数码相机、摄像机。

背景技术

目前，随着数码相机、摄像机的普及，各种摄影场合的需求也是逐步多样性，尤其是暗环境下的摄影，需要超大光圈的镜头才能消除更多的噪点，确保画面的明亮、清晰，为此市面上也出现了各种结构的超大光圈镜头，但是大部分的超大光圈镜头的对焦结构都是全体移动的对焦方式，这种方式在合焦过程中无组间间隔变化，所以无法矫正因物体从无限远到近距离移动而导致的像面弯曲，球差变化等问题，很难保证无限远和近距离都能很好成像的效果。

另外也有公知的日本特开2020 122941号专利所示，第一组固定，第二组移动合焦的模式，虽然可以有两组之间的间隔变化，来补正像面弯曲和球差的变化，但是因为第一组过于复杂，入瞳位置太靠近像面，导致第一组体积庞大，整个光学系统巨大，无法做到小型化和高性能的最佳组合效果。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种超大光圈镜头，该镜头可以很好的矫正因物体距离的变化而引起的像面弯曲、球差等像差，且体积小、成本低。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种超大光圈镜头，从物体侧起至像面侧依次包括负屈光度的第一透镜组，正屈光度的第二透镜组，正屈光度的第三透镜组，所述的第二透镜组与第三透镜组之间设有光阑；

所述的第二透镜组最靠近像面侧的面为凹面，第三透镜组最靠近物体侧的面为凹面；

物体从无限远到近距离，合焦的时候，所述的第一透镜组固定不动，第三透镜组作为主对焦组从像面侧向物体侧方向移动，第二透镜组作为辅助对焦组移动来补正像面弯曲和球差；且满足以下条件式：

0.5≤(D1+D2)/F≤2.0 (1)

0.5≤|F3/F|≤1.5 (2)

其中：

D1：无限远状态下，第一透镜组和第二透镜组的间隔；

D2：无限远状态下，第二透镜组和第三透镜组的间隔；

F：无限远状态下，整个光学系统的焦点距离；

F3：第三透镜组的焦点距离。

在进一步的技术方案中，所述的超大光圈镜头还满足以下条件式：

0.6≤|F1/F2|≤1.6 (3)

其中：

F1：第一透镜组的焦点距离；

F2：第二透镜组的焦点距离。

在进一步的技术方案中，所述的超大光圈镜头还满足以下条件式：

2≤|F1/F|≤6 (4)

其中：

F：无限远状态下，整个光学系统的焦点距离；

F1：第一透镜组的焦点距离。

本发明中，如果超过条件式(1)的上限的话，第一透镜组，第二透镜组，以及第三透镜组之间的间隔足够大，虽然很容易解决合焦移动所需要的空间，但是整个光学系统的体积将非常巨大，很难实现小型化的需求。如果超过条件式(1)的下限的话，虽然很容易实现小型化，但由于合焦组的移动空间太小，很难实现近距离合焦功能，同时第二透镜组的辅助对焦自由度减少，矫正像面弯曲和球差等像差的能力减弱，将无法实现高性能需求。

如果超过条件式(2)的上限的话，第三透镜组的屈光度将减弱，虽然有利于像差的矫正，但是第三透镜组作为主对焦组的移动量将增大，这样整个光学系统的体积将变得非常巨大，很难做到超大光圈和小体积的需求。如果超过条件式(2)的下限的话，第三透镜组的光强度将变得很强，虽然体积能很容易控制，但是因为屈光度过强，会产生更多的球差，慧差等像差，高性能将很难保证。

如果超过条件式(3)的上限的话，第一透镜组的屈光度将很弱，或者第二透镜组的屈光度将变得很强，这样体积很容易小型化，但是由于第一透镜组的屈光度过弱，补正第二透镜组，和第三透镜组的各种像差变得很弱，实现高性能变得更加困难，同时很难实现广角效果。如果超过条件式(3)的下限的话，第二透镜组的屈光度变得很弱，虽然第二透镜组本身产生的像差很少，但是对焦时，起到的辅助补正像差能力减弱，因此实现高性能的超大光圈效果很困难。

如果超过条件式(4)的上限的话，第一透镜组的屈光度将很弱，这样体积很容易小型化，但是由于第一透镜组的屈光度过弱，补正第二透镜组，和第三透镜组的各种像差变得很弱，实现高性能变得更加困难，同时很难实现广角效果。如果超过条件式(4)的下限的话，第一透镜组的屈光度变得很强，虽然能对第二透镜组和第三透镜组实现很好的像差补正，但是由于补正太多，会导致组间的公差敏感度过高，对加工要求过高，很难实现量产化，良品率过低，增加制造成本。

本发明还提供了一种具有上述超大光圈镜头的数码相机。

本发明还提供了一种具有上述超大光圈镜头的摄像机。

与现有技术相比，本发明提供的超大光圈镜头，从无穷远到近距离均能够实现优秀的成像效果，且实现了小型化，低成本，容易量产化。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1示出为实施例1中超大光圈镜头的结构示意图；

图2示出为实施例1的无穷远，近距离的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差；

图3示出为实施例2中超大光圈镜头的结构示意图；

图4示出为实施例2的无穷远，近距离的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差；

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图和实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

结合图1所示，一种超大光圈镜头，从物体侧起至像面侧依次包括负屈光度的第一透镜组G1，正屈光度的第二透镜组G2，光阑，正屈光度的第三透镜组G3；

物体从无限远到近距离，合焦的时候，所述的第一透镜组G1固定不动，第二透镜组G2和第三透镜组G3分别移动，实现合焦。

实施例1的无穷远，近距离的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差如图2所示。

本实施例中所使用的非球面公式为：

其中非球面形状定义：

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。

本实施例的数据如下：

R(mm)：各个面的曲率半径

D(mm)：各镜片间隔和镜片厚度

Nd：d线的各个玻璃的折射率

Vd：玻璃的阿贝数

【实施例1光学数据】

实施例2

结合图3所示，一种超大光圈镜头，从物体侧起至像面侧依次包括负屈光度的第一透镜组G1，正屈光度的第二透镜组G2，光阑，正屈光度的第三透镜组G3；

物体从无限远到近距离，合焦的时候，所述的第一透镜组G1固定不动，第二透镜组G2和第三透镜组G3分别移动，实现合焦。

实施例2的无穷远，近距离的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差如图4所示。

本实施例中所使用的非球面公式为：

其中非球面形状定义：

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。

本实施例的数据如下：

R(mm)：各个面的曲率半径

D(mm)：各镜片间隔和镜片厚度Nd：d线的各个玻璃的折射率

Vd：玻璃的阿贝数

【实施例2光学数据】

条件式满足情况：

本发明提供的超大光圈镜头，克服了市面上全体对焦无法矫正因物体距离变化而产生的像面弯曲和球差变化等问题，以及背景技术提及的公知专利中，实施例的结构复杂的前组固定，后组合焦的方式，而导致无法实现小体积，高性能的超大光圈交换相机镜头的问题。

上述超大光圈镜头可以很好的矫正因物体距离变化而引起像面弯曲，球差等像差，且体积小，成本低，在数码相机和摄像机上具有较好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。