一种大光圈定焦镜头

技术领域

本发明涉及镜头组件技术领域，尤其涉及一种大光圈定焦镜头。

背景技术

目前50mm定焦标准镜头，其采用的大多是光学设计教科书上的多组透镜组合的方式，而且光圈无法设计太大，这是因为当透镜片较多时，光圈设计较小对于整体的光学性能及成像品质能有所提升。

目前市场上所生产的定焦标准镜头，透镜片数量大多为8～15片，由于采用的透镜片数量多，以致于定焦标准镜头的制造成本居高不下。对于市场的消费者而言，其购买支出也会增加，无形中降低了消费者的购买意向。

但从另一方面来讲，随着消费者认识水平的提升及社会进步，广大消费者已不满足现有市场常规的定焦镜头，消费者需要光圈更大及价格更亲民的定焦镜头。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种低成本的大光圈定焦镜头。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种大光圈定焦镜头，由物侧至像侧沿光轴依序包括第一透镜群、第二透镜群和第三透镜群，由物侧至像侧沿光轴第一透镜群依序包括第一透镜片、第二透镜片和第三透镜片，所述第二透镜群包括第四透镜片，所述第三透镜群包括第五透镜片；

所述第一透镜片具有正屈光力，其物侧面曲率半径为R1，像侧面曲率半径为R2，其中R1与R2分别大于0；

所述第二透镜片具有正屈光力，其为正弯月透镜，其物侧面曲率半径为R3，像侧面曲率半径为R4，R3＜R4；

所述第三透镜片具有负屈光力，其为平凹透镜，其像侧面曲率半径为R6；

所述第四透镜片具有正屈光力，其为双凸透镜，其物侧面曲率半径为R7，像侧面曲率半径为R8，R7＝|R8|；

所述第五透镜片具有负屈光力，其为凹凸透镜，其物侧面曲率半径为R9，像侧面曲率半径为R10，|R9|＜|R10|。

本发明的有益效果在于：区别于现有定焦镜头中Crown Glass与Flint Glass相互交叉排列组合的设置方式，本大光圈定焦镜头中第一、二透镜片为Crown Glass，第三、四、五透镜片为Flint Glass，结构新颖，打破了业内惯性思维，并且这种组合方式无需胶合片来改善镜头色差，既方便了镜头的组装工作又降低了镜头的制造成本。更重要的是，本大光圈定焦镜头不仅可实现1.1的大光圈，并且只需5枚透镜片，即可达到良好的成像品质，尤其是大光圈的成像品质能等同甚至超过市面上现有定焦镜头。

附图说明

图1为本发明实施例一的大光圈定焦镜头的结构简化示意图；

图2为本发明实施例一的大光圈定焦镜头的横向色差图(光圈f1.4时)；

图3为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在最大光圈时，最大视场角的MTF测试结果图；

图4为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在最大光圈时，中心视场角的MTF测试结果图；

图5为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，中心视场光程差曲线图；

图6为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，中心视场光程差曲线图；

图7为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，边缘视场光程差曲线图；

图8为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，边缘视场光程差曲线图；

图9为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，中心视场光线聚焦的点列图；

图10为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，中心视场光线聚焦的点列图；

图11为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，边缘视场光线聚焦的点列图；

图12为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，边缘视场光线聚焦的点列图；

图13为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在最大光圈时，主光线的场曲及畸变图；

图14为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，中心视场扇状图；

图15为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，中心视场扇状图；

图16为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，边缘视场扇状图；

图17为本发明实施例一的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，边缘视场扇状图。

标号说明：

1、第一透镜片；

2、第二透镜片；

3、第三透镜片；

4、第四透镜片；

5、第五透镜片；

6、孔径光阑；

7、光轴。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

实施例一

请参照图1至图17，本发明的实施例一为：一种大光圈定焦镜头，可用于手机摄像模组、平板电脑摄像模组、笔记本电脑摄像模组、摄像头摄像模组等电子设备组件内，能够实现f1.4，甚至是f1.1的大光圈。

如图1所示，所述大光圈定焦镜头由物侧至像侧沿光轴7依序包括第一透镜群、第二透镜群和第三透镜群，由物侧至像侧沿光轴7第一透镜群依序包括第一透镜片1、第二透镜片2和第三透镜片3，所述第二透镜群包括第四透镜片4，所述第三透镜群包括第五透镜片5，其中，所述第三透镜片3与第四透镜片4之间设有孔径光阑6；

所述第一透镜片1具有正屈光力，其物侧面曲率半径为R1，像侧面曲率半径为R2，其中R1与R2分别大于0；

所述第二透镜片2具有正屈光力，其为正弯月透镜，其物侧面曲率半径为R3，像侧面曲率半径为R4，R3＜R4；

所述第三透镜片3具有负屈光力，其为平凹透镜，其像侧面曲率半径为R6；

所述第四透镜片4具有正屈光力，其为双凸透镜，其物侧面曲率半径为R7，像侧面曲率半径为R8，R7＝|R8|；

所述第五透镜片5具有负屈光力，其为凹凸透镜，其物侧面曲率半径为R9，像侧面曲率半径为R10，|R9|＜|R10|。

具体的，所述第一透镜片1的直径为D1，第一透镜片1与第二透镜片2之间的间隙为t1，D1与t1满足条件式，220

所述第一透镜群的焦距fA满足条件式，120

进一步的，第一透镜片1的折射率与第二透镜片2的折射率相同，第二透镜片2、第三透镜片3、第四透镜片4及第五透镜片5中任意两者的折射率均不相同。

作为一种具体的实施方式

R1＝32，R2＝550，R3＝23，R4＝50，R6＝17，R7＝38，R8＝-38，R9＝-28，R10＝-150；

第一透镜片1的焦距f1＝51mm、折射率N1＝1.6、直径D1＝44mm，第二透镜片2的焦距f2＝58mm、折射率N2＝1.6、直径D2＝34mm，第三透镜片3的焦距f3＝-20mm、折射率N3＝1.9、直径D3＝34mm，第四透镜片4的焦距f4＝24mm、折射率N4＝1.8、直径D4＝24mm，第五透镜片5的焦距f5＝-48mm、折射率N5＝1.7、直径D5＝22mm；

第一透镜群的焦距fA＝137mm，第二透镜群的焦距fB＝24mm，第三透镜群的焦距fC＝-48mm；

第一透镜片1的厚度T1＝10.5mm，第二透镜片2的厚度T2＝7.2mm，第三透镜片3的厚度T3＝1.5mm，第四透镜片4的厚度T4＝8.2mm，第五透镜片5的厚度T5＝1.4mm；需要说明的是，透镜片的厚度指的是单个透镜片物侧面与光轴7的交点到其像侧面与光轴7的交点的距离。

第一透镜片1与第二透镜片2之间的间隙t1＝0.2mm，第二透镜片2与第三透镜片3之间的间隙t2＝2.2mm，第三透镜片3与第四透镜片4之间的间隙t3＝16.2mm，其中，第三透镜片3与孔径光阑6之间的间距t31＝6.9mm，第四透镜片4与孔径光阑6之间的间距t32＝9.3mm，第四透镜片4与第五透镜片5之间的间隙t4＝3.9mm，第五透镜片5与像方之间的间隙t5＝14mm。容易理解的，t1为第一透镜片1的像侧面与光轴7的交点到第二透镜片2的物侧面与光轴7的交点的距离，t2为第二透镜片2的像侧面与光轴7的交点到第三透镜片3的物侧面与光轴7的交点的距离，t3为第三透镜片3的像侧面与光轴7的交点到第四透镜片4的物侧面与光轴7的交点的距离，t31为第三透镜片3的像侧面与光轴7的交点到孔径光阑6的距离，t32为第四透镜片4的物侧面与光轴7的交点到孔径光阑6的距离，t4为第四透镜片4的像侧面与光轴7的交点到第五透镜片5的物侧面与光轴7的交点的距离，t5为第五透镜片5的像侧面与光轴7的交点到像方的距离。

本大光圈定焦镜头中第一、二透镜片为Crown Glass，第三、四、五透镜片为FlintGlass，改变了现有定焦镜头中Crown Glass与Flint Glass相互交叉排列组合的设置方式，使得定焦镜头无需使用胶合片来改善色差，本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时的横向色差图如图2所示，本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时横向色差数据结果如表1所示。

表1大光圈定焦镜头在光圈f1.4时横向色差数据结果表

从表1可以看出，在光圈f1.4时(市面常见大光圈镜头规范)，本实施例的大光圈定焦镜头在0.7F的Lateral Color数值为-0.776um，符合业内规范。

本实施例中，第一透镜片1、第二透镜片2及第三透镜片3之间间隔小且第五透镜片5的厚度也比较薄，有效地改善了球差及像散的问题。优选的，所述第二透镜片2靠近像方的侧面抵触所述第三透镜靠近物方的侧面。

光圈f1.1时，本实施例的大光圈定焦镜头赛得像差模拟结果如表2所示。

表2光圈f1.1时，大光圈定焦镜头赛得像差模拟结果表

从表2可以看出，在光圈f1.1时，本实施例的大光圈定焦镜头能够很好地平衡场曲(CURV)、散焦(SPHA)、慧差(COMA)、畸变、MTF等问题，达到了背景虚化效果。

光圈f1.4时，本实施例的大光圈定焦镜头赛得像差模拟结果如表3所示。

表3光圈f1.4时，大光圈定焦镜头赛得像差模拟结果表

从表3可以看出，相比于光圈f1.1，在光圈f1.4时，本实施例的大光圈定焦镜头的各项数据均有明显改善，且能够保持APS-C镜头后景深的虚化效果。

图3为本实施例的大光圈定焦镜头在最大光圈时，最大视场角的MTF测试结果图；

图4为本实施例的大光圈定焦镜头在最大光圈时，中心视场角的MTF测试结果图；

图5为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，中心视场光程差曲线图(OPD)；在该图中，波长486um(蓝光)、PX-0.998、PY-0.998；波长587um(绿光)、PX 0.001、PY 0.001；波长656um(红光)PX-4.181、PY-4.181。

图6为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，中心视场光程差曲线图(OPD)；在该图中，波长486um(蓝光)、PX 1.036、PY 1.036；波长587um(绿光)、PX-0.278、PY-0.278；波长656um(红光)、PX-3.182、PY-3.182。

结合图5和图6可知，在光圈f1.1与f1.4情况下，本实施例的大光圈定焦镜头光程差曲线图中部分蓝、绿、红三个波长的数值相当接近，表明中心视场的像差与理论值差异不大。

图7为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，边缘视场光程差曲线图(OPD)；在该图中，波长486um(蓝光)、PX-14.535、PY 31.064；波长587um(绿光)、PX-13.530、PY16.719；波长656um(红光)、PX-15.348、PY 10.779。

图8为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，边缘视场光程差曲线图(OPD)；在该图中，波长486um(蓝光)、PX-2.524、PY 16.088；波长587um(绿光)、PX-3.518、PY8.399；波长656um(红光)、PX-5.187、PY 4.965。

结合图7和图8可知，本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，其三色波长差异较大，有明显像差，但这在镜头设计的合理范围之内，此时的像场已在图像0.9～1.0的范围，容易获得显著的背景模糊效果(大光圈浅景深及背景虚化效果)。

图9为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，中心视场光线聚焦的点列图(SPOT)；RMS 7.765um。

图10为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，中心视场光线聚焦的点列图(SPOT)；RMS 5.463um。

图11为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，边缘视场光线聚焦的点列图(SPOT)；RMS 106.273um。

图12为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，边缘视场光线聚焦的点列图(SPOT)；RMS 47.663um。

结合图9至图12可知，本大光圈定焦镜头在光圈f1.1与光圈f1.4的时，形状几乎趋近圆形，整个RMS直径中心视场只有主波长(0.587um)的百分之一，边缘视场(1.1光圈)只有主波长(0.587um)的四分之一，已是相当良好的光学设计。

图13是本实施例的大光圈定焦镜头最大光圈时，主光线的场曲及畸变图；波长587um(绿光)、(S)水平偏移量0.017mm、(T)垂直偏移量-0.478mm，最大光学畸变-1.25％。结合图13可知，本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，其垂直偏移量较大(-0.478mm)，边缘部分会有散焦，但这在镜头设计的合理范围之内，其最大光学畸变为-1.25％，其数值小于-2％，小于人眼能辨识变形，接近于无畸变的理想状态。

图14为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，中心视场扇状图(Ray Fan)；在该图中，波长486um(蓝光)、PX 17.341、PY 17.341；波长587um(绿光)、PX-0.312、PY-0.312；波长656um(红光)、PX 9.639、PY 9.639。

图15为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，中心视场扇状图(Ray Fan)；在该图中，波长486um(蓝光)、PX-1.271、PY-1.271；波长587um(绿光)、PX-6.960、PY-6.960；波长656um(红光)、PX 2.728、PY 2.728。

图16为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.1时，边缘视场扇状图(Ray Fan)；在该图中，波长486um(蓝光)、PX 138.410、PY 312.435；波长587um(绿光)、PX 136.890、PY205.470；波长656um(红光)、PX 148.237、PY 161.806。

图17为本实施例的大光圈定焦镜头在光圈f1.4时，边缘视场扇状图(Ray Fan)；在该图中，波长486um(蓝光)、PX 36.935、PY 185.903；波长587um(绿光)、PX 40.090、PY124.821；波长656um(红光)、PX 50.238、PY 95.427。

结合图12、图13、图16及图17，可知本实施例的大光圈定焦镜头综合考量了散焦、慧差(COMA)、畸变、MTF及大光圈虚化效果等，找到了平衡点，达到了背景虚化效果。

综上所述，本发明提供的大光圈定焦镜头，第一、二透镜片为Crown Glass，第三、四、五透镜片为Flint Glass，结构新颖，打破了业内惯性思维，并且这种组合方式无需胶合片来改善镜头色差，既方便了镜头的组装工作又降低了镜头的制造成本。更重要的是，本大光圈定焦镜头不仅可实现1.1的大光圈，并且只需5枚透镜片，即可达到良好的成像品质，尤其是大光圈的成像品质能等同甚至超过市面上现有定焦镜头，同时，利于降低用户的购置成本，促进行业发展。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。