一种可交换式镜头及包括该镜头的无反数码相机

摘要

本发明公开了一种可交换镜头及包括该镜头的无反数码相机，其中该镜头包括顺次排布的具有负折射率的第一透镜组、具有正折射率的第二透镜组和具有负折射率的第三透镜组；所述第一透镜组位于靠近物方侧，所述第三透镜组位于靠近像方侧。本发明的镜头具有超大光圈且成像质量好的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及摄影镜头技术领域，具体涉及一种可交换式镜头及包括该 镜头的无反数码相机，尤其是涉及一种无反数码相机超大光圈全画幅可交 换镜头。

背景技术

目前，无反数码相机是一种可以交换镜头的、靠LCD实时取景的相机， 由于其相比于普通单反相机具有体积小、重量轻等优点，且相比于普通卡 片机具有像素高等的优点，市场占有率越来越高。

无反数码相机由于是一种新兴产品，市场上适用于这类产品的可交换 式镜头还是比较少的，而且现有的无反相机镜头的光圈均较小，例如，如 图1所示的镜头由九块透镜组成，该焦距35mm的镜头的光圈最大也就是 F2.0，所以在虚化和弱光下拍摄时，会略有不足，成像质量较差，不适用 于高端摄影的应用领域。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中的无反数码相机镜头 在虚化和弱光下拍摄时成像质量差。

为此，本发明的一种可交换式镜头，包括顺次排布的具有负折射率的 第一透镜组、具有正折射率的第二透镜组和具有负折射率的第三透镜组； 所述第一透镜组位于靠近物方侧，所述第三透镜组位于靠近像方侧；

其中，满足以下条件：

1≤|f₁|/f_w≤1.2

其中，f₁表示所述第一透镜组的焦距，f_w表示所述可交换式镜头的焦距。

优选地，所述可交换式镜头还满足以下条件：

0.7≤f₂/f_w≤1

其中，f₂表示所述第二透镜组的焦距。

优选地，所述第一透镜组包括第一负透镜，所述第一负透镜的焦距f₁₁满 足：

-42mm≤f₁₁≤-35mm。

优选地，所述第二透镜组包括顺次排布的第一正透镜、第二正透镜和 第一胶合透镜；所述第一正透镜位于靠近物方侧，所述第一胶合透镜位于 靠近像方侧；

所述第一正透镜的焦距f₂₁满足：60mm≤f₂₁≤65mm；

所述第二正透镜的焦距f₂₂满足：35mm≤f₂₂≤45mm；

所述第一胶合透镜的焦距f₂₃满足：-155mm≤f₂₃≤-145mm。

优选地，所述第一胶合透镜包括第三正透镜和第二负透镜；所述第三 正透镜位于靠近物方侧，所述第二负透镜位于靠近像方侧。

优选地，所述第三透镜组包括顺次排布的第三负透镜、非球面透镜组 和第二胶合透镜；所述第三负透镜位于靠近物方侧，所述第二胶合透镜位 于靠近像方侧；

所述第三负透镜的焦距f₃₁满足：-75mm≤f₃₁≤-70mm；

所述第二胶合透镜的焦距f₃₂满足：50mm≤f₃₂≤60mm。

优选地，所述非球面透镜组包括顺次排布的第一非球面透镜和第二非 球面透镜；所述第一非球面透镜位于靠近物方侧，所述第二非球面透镜位 于靠近像方侧。

优选地，所述第二胶合透镜包括顺次排布的第四正透镜和第四负透镜； 所述第四正透镜位于靠近物方侧，所述第四负透镜位于靠近像方侧。

优选地，所述第二透镜组和第三透镜组之间还设置有孔径光阑。

优选地，所述可交换式镜头为焦距35mm、光圈F1.2的可交换式镜头。

本发明的一种无反数码相机，包括上述的可交换式镜头。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的可交换式镜头，通过采用负、正、负的结构型 式，使其结构更加紧凑，进而减小了镜头的体积，减轻了镜头的重量，特 别适用于无反数码相机。并且通过设置1≤|f₁|/f_w≤1.2，在短焦距的情况 下从而可以尽可能的增加入射光线数量，保证在虚化和弱光条件下能够获 得成像质量好的图像，满足可交换式镜头的超大光圈的设计要求。

2.本发明实施例提供的可交换式镜头，通过设置0.7≤f₂/f_w≤1，并配 合1≤|f₁|/f_w≤1.2的设置，光束通过第一、第二透镜组后可以将入射光束 宽度缩小，从而为后续的成像透镜组(第三透镜组)的结构设计得体积更 小提供了有利条件，并且也可以进一步满足可交换式镜头的超大光圈设计 要求，保证了所拍摄的图像具有优秀的成像质量和虚化效果，从而进一步 提高成像质量。

3.本发明实施例提供的可交换式镜头，通过采用胶合透镜，可以进一 步简化镜头的结构，以减小其体积，减轻其重量。通过设计第一负透镜、 第一正透镜、第二正透镜、第一胶合透镜、第三负透镜、第二胶合透镜焦 距的范围，通过他们之间的相互配合，可以进一步扩大镜头的光圈，满足 广角、超大光圈的设计要求。这种镜头的整体设计使得较其他同类镜头的 MTF性能更优，畸变、色差等均较小，从而进一步提高成像质量。

4.本发明实施例提供的可交换式镜头，胶合透镜中通过这种正、负透 镜的配合，可以矫正近轴球差，矫正色差，进一步提高了成像质量。通过 引入了非球面透镜，避免了因全部采用球面镜而产生的较大的球面像差， 从而改善了成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下 面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为现有技术中的单反数码相机镜头的镜片结构示意图；

图2为本发明实施例1中可交换式镜头的一个具体示例的镜片结构示 意图；

图3为本发明实施例1中可交换式镜头的一个具体示例的镜片表面号 分布示意图；

图4为焦距35mm、光圈F1.2的可交换式镜头的MTF图；

图5为焦距35mm、光圈F1.2的可交换式镜头的横向色差图；

图6为焦距35mm、光圈F1.2的可交换式镜头的相对照度图。

附图标记：Ⅰ-第一透镜组，Ⅱ-第二透镜组，Ⅲ-第三透镜组，1-第 一负透镜，2-第一正透镜，3-第二正透镜，4-第三正透镜，5-第二负透镜， 6-第三负透镜，7-第一非球面透镜，8-第二非球面透镜，9-第四正透镜， 10-第四负透镜，11-孔径光阑，12-屏幕。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”等指示的方位 或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明 和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语 “第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示 相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼 此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种可交换式镜头，例如适用于无反数码相机，如图2 所示，左方为物方侧，右方为像方侧，光束从左方入射最终成像于右方的 屏幕12上。该镜头包括顺次排布的具有负折射率的第一透镜组Ⅰ、具有正 折射率的第二透镜组Ⅱ和具有负折射率的第三透镜组Ⅲ；所述第一透镜组 Ⅰ位于靠近物方侧，所述第三透镜组Ⅲ位于靠近像方侧；

其中，满足以下条件：

1≤|f₁|/f_w≤1.2

其中，f₁表示所述第一透镜组Ⅰ的焦距，f_w表示所述可交换式镜头的焦 距。

上述可交换式镜头，通过采用负、正、负的结构型式，使其结构更加 紧凑，进而减小了镜头的体积，减轻了镜头的重量，特别适用于无反数码 相机。并且通过设置1≤|f₁|/f_w≤1.2，在短焦距的情况下从而可以尽可能 的增加入射光线数量，保证在虚化和弱光条件下能够获得成像质量好的图 像，满足可交换式镜头的超大光圈的设计要求。

优选地，上述可交换式镜头还满足以下条件：0.7≤f₂/f_w≤1，其中， f₂表示所述第二透镜组Ⅱ的焦距。通过设置0.7≤f₂/f_w≤1，并配合 1≤|f₁|/f_w≤1.2的设置，光束通过第一、第二透镜组后可以将入射光束宽 度缩小，从而为后续的成像透镜组(第三透镜组)的结构设计得体积更小 提供了有利条件，并且也可以进一步满足可交换式镜头的超大光圈设计要 求，保证了所拍摄的图像具有优秀的成像质量和虚化效果，从而进一步提 高成像质量。

优选地，第二透镜组Ⅱ和第三透镜组Ⅲ之间还设置有孔径光阑11，能 够改善成像的清晰度和亮度。

优选地，上述可交换式镜头的第一透镜组Ⅰ包括第一负透镜1，第二透 镜组Ⅱ包括顺次排布的第一正透镜2、第二正透镜3和第一胶合透镜；第一 正透镜2位于靠近物方侧，第一胶合透镜位于靠近像方侧，第三透镜组Ⅲ 包括顺次排布的第三负透镜6、非球面透镜组和第二胶合透镜；第三负透镜 6位于靠近物方侧，第二胶合透镜位于靠近像方侧。

第一负透镜1的焦距f₁₁满足：-42mm≤f₁₁≤-35mm。

第一正透镜2的焦距f₂₁满足：60mm≤f₂₁≤65mm；

第二正透镜3的焦距f₂₂满足：35mm≤f₂₂≤45mm；

第一胶合透镜的焦距f₂₃满足：-155mm≤f₂₃≤-145mm；

第三负透镜6的焦距f₃₁满足：-75mm≤f₃₁≤-70mm；

第二胶合透镜的焦距f₃₂满足：50mm≤f₃₂≤60mm。

非球面透镜组中的非球面透镜的非球面方式均可由下式来表示：

$\left(\begin{array}{c}z=\frac{y^2}{R(1+\sqrt{1-(1+K)y^2/R^2})}+AR4y^4+AR6y^6+AR8y^8+AR10y^{10}\\ +AR12y^{12}+AR14y^{14}\end{array}\right)$

其中，参数R、K、AR4、AR6、AR8、AR10、AR12、AR14均为非球面 系数，可根据需要获得的非球面形状而进行调整。

上述可交换式镜头，通过采用胶合透镜，可以进一步简化镜头的结构， 以减小其体积，减轻其重量。通过设计第一负透镜、第一正透镜、第二正 透镜、第一胶合透镜、第三负透镜、第二胶合透镜焦距的范围，通过他们 之间的相互配合，可以进一步扩大镜头的光圈，满足广角、超大光圈的设 计要求。这种镜头的整体设计使得较其他同类镜头的MTF性能更优，畸变、 色差等均较小，从而进一步提高成像质量。

进一步优选地，第一胶合透镜包括第三正透镜4和第二负透镜5；第三 正透镜位于靠近物方侧，第二负透镜位于靠近像方侧。

非球面透镜组包括顺次排布的第一非球面透镜7和第二非球面透镜8； 第一非球面透镜7于靠近物方侧，第二非球面透镜8于靠近像方侧。

第二胶合透镜包括顺次排布的第四正透镜9和第四负透镜10；第四正 透镜9于靠近物方侧，第四负透镜10靠近像方侧。

上述可交换式镜头，胶合透镜中通过这种正、负透镜的配合，可以矫 正近轴球差，矫正色差，进一步提高了成像质量。通过引入了非球面透镜， 避免了因全部采用球面镜而产生的较大的球面像差，从而改善了成像质量。

下面将具体介绍上述可交换式镜头的一种数值例，如图3所示，从左 至右的表面号分别为r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、 r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18，具体数值如下表所示，单位：mm。

上表中的材料类型为仿真软件中玻璃库中的材料类型，例如ZEMAX仿 真软件，不同的材料类型体现出不同的折射率。

第一非球面透镜7的非球面系数如下表所示：

非球面系数 r12 r13 R -19.229±0.02 -11.135±0.01 K -1 -1 AR4 -8.6579e-005 1.3912e-004 AR6 9.8817e-007 9.7332e-007 AR8 3.6718e-008 3.0973e-009 AR10 -6.7101e-010 -1.6643e-010 AR12 4.6474e-012 1.153e-012 AR14 -1.1905e-014 -2.1893e-015

第二非球面透镜8的非球面系数如下表所示：

非球面系数 r14 r15 R -10.846±0.01 -18.3104±0.02 K -1 -1 AR4 4.6888e-004 1.8256e-004 AR6 -2.1275e-006 -2.1723e-006 AR8 -1.0835e-008 2.0109e-008 AR10 2.1691e-010 -1.2855e-010 AR12 -1.335e-012 4.6027e-013

AR14 3.0364e-015 -8.18164e-016

上述可交换式镜头的焦距35mm、光圈F1.2，是一种专业级、全画幅高 端摄影镜头。本领域的技术人员应当理解，焦距35mm、光圈F1.2的可交换 式镜头的数值例不限于上述数值例，也可由其他数值例来实现焦距35mm、 光圈F1.2的全画幅可交换式镜头。

如图4所示，定义CMOS有效面积的对角线一半为最大像高，设为1.0 视场，为测量不同像高的空间频率，取0.8视场、0.6视场、0视场。图4 中焦距35mm、光圈F1.2的可交换式镜头的CMOS对角线一半为21.32mm， 即1.0视场的像高，0.8视场的像高为21.32×0.8＝17.056mm，0.6视场的 像高为21.32×0.6＝12.792mm，0视场的像高为0mm，即为CMOS中心点。

如图5所示，焦距35mm、光圈F1.2的可交换式镜头蓝光的横向色差为 0.0016mm，红光的横向色差为0.0048mm，红、蓝光的横向色差均很小且两 者相差也非常小，具有优良的成像特性。

如图6所示，焦距35mm、光圈F1.2的可交换式镜头的边缘的相对照度 达到10％以上，满足成像性能要求。

实施例2

本实施例提供一种无反数码相机，包括实施例1中的可交换式镜头。 应用该可交换式镜头的无反数码相机具有成像质量高等的优点，且由于镜 头具有超大光圈，所拍摄的图像具有优秀的虚化效果，在弱光环境下，可 提高快门速度，更容易拍摄出优质的照片，特别适于专业级摄影使用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方 式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予 以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保 护范围之中。