一种微距变形宽荧幕镜头及具有其的数码相机、摄像机的制作方法

1.本实用新型属于光学器件技术领域，特别涉及一种微距变形宽荧幕镜头及具有其的数码相机或摄像机。


背景技术：

2.近年来，随着电影摄像机高画质的推进，逐渐普及化的数码摄像机系统，画面多以4:3和16:9的格式，但是影院屏幕多为2.35:1和2.6:1，甚至更大的比例，为此在播放的时候，需要上下裁剪才能达到这样的长宽比，以满足人眼的视觉习惯；这样上下剪裁还会损失很多有效像素，降低了画质，因此市场对于高性能高压缩比的变形镜头的需求越来越多，同时在拍摄一些小物体等细节场景时，也需要具备微距摄影能力的变形宽荧幕镜头，这种需求越来越强烈。
3.目前公知的变形宽荧幕镜头专利，如日本专利特开平8-184759号专利所述，起到1.33倍变形比作用的柱面镜组位于第4组g4与第5组之间，也在光阑和像面之间，这样虽然容易实现小型化，但是空间有限，实现大倍率变形比较困难，同时因为变形的原因，轴上光束x，y方向直径不一样，会导致光圈fno的x，y方向不一样；另外拍摄的时候离焦光班为椭圆形，而实际放映的时候，经过比例缩放，又恢复成圆形光斑，得不到因变形镜头而产生的椭圆光斑的艺术创作需求，同时对焦移动空间较小，无法实现高倍率的微距摄影效果，对焦组过于简单，也无法实现高性能的微距摄影画质。
4.再如公知的日本专利特开2005-221597号专利所述，实施例1也将起到1.33倍变形比作用的柱面镜组放置在光阑和像面之间，同样会出现变形比小和得不到椭圆光斑的艺术创作需求，实施例2虽然将变形作用的柱面镜放在最前端，但是因为柱面镜的特点，水平x方向和垂直y方向的焦距不一样，当放在最前端的时候，虽然无限远可以实现成像点位置一致，得到很好的成像效果，但是当物体移动到一定近距离的时候，因为x，y方向的焦距不一样，必然导致像点位置不一样，一旦超过景深范围，很容易导致x，y因像点位置不一致而性能急剧下降，因此这种结构的近摄性能会很差，更实现不了微距摄影效果。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服传统变形宽荧幕镜头无法实现高性能、高倍率的微距摄影效果的问题，提供一种长宽变形比1.33倍以上，且摄影倍率0.5倍左右的微距变形宽荧幕镜头。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
7.一种微距变形宽荧幕镜头，从物体侧起至像面侧依次包括负屈光度的第一透镜组gfc0，y方向具备屈光度的柱面镜组g1，x方向具备屈光度的柱面镜组g2和正透镜组g3；
8.所述第一透镜组gfc0从物体侧起至像面侧依次包括第一负屈光度镜组gfc1、第二正屈光度镜组gfc2、第三负屈光度镜组gfc3、第四正屈光度镜组gfc4和第五负屈光度镜组gfc5；
9.光圈s设置在正透镜组g3内；
10.当物体从无限远向近距离移动时，所述第一透镜组gfc0中的第一负屈光度镜组gfc1和第五负屈光度镜组gfc5固定不动，所述第二正屈光度镜组gfc2和第三负屈光度镜组gfc3的间隔l1由大变小，第四正屈光度镜组gfc4和第五负屈光度镜组gfc5的间隔l2由大变小来实现合焦功能；
11.优选地，所述的微距变形宽荧幕镜头还满足如下条件式：
12.0.5≤fy/fc2≤1.2
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(1)
13.0.5≤fy/fc4≤1.2
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(2)
14.其中，fy：无限远状态，整个光学系统的y方向焦距；
15.fc2：第一透镜组gfc0中第二正屈光度镜组gfc2的焦点距离；
16.fc4：第一透镜组gfc0中第四正屈光度镜组gfc4的焦点距离。
17.优选地，所述的微距变形宽荧幕镜头还满足如下条件式：
18.2.5≤fy/(l1a-l1b)≤7
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(3)
19.其中，fy：无限远状态，整个光学系统的y方向焦距；
20.l1a：无限远状态下，第一透镜组gfc0中第二正屈光度镜组gfc2和第三负屈光度镜组gfc3的间隔距离；
21.l1b：最近摄影距离状态下，第一透镜组gfc0中第二正屈光度镜组gfc2和第三负屈光度镜组gfc3的间隔距离。
22.优选地，所述的微距变形宽荧幕镜头还满足如下条件式：
23.3≤fy/(l2a-l2b)≤6
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(4)
24.其中，fy：无限远状态，整个光学系统的y方向焦距；
25.l2a：无限远状态下，第一透镜组gfc0中第四正屈光度镜组gfc4和第五负屈光度镜组gfc5的间隔距离；
26.l2b：最近摄影距离状态下，第一透镜组gfc0中第四正屈光度镜组gfc4和第五负屈光度镜组gfc5的间隔距离。
27.本实用新型提供的微距变形宽荧幕镜头，如果超过条件式(1)的下限的话，也就是对焦组gfc2，即第二正屈光度镜组gfc2的屈光度偏弱，虽然性能相对容易实现，但是这样要实现微距摄影功能，移动量将大幅度增大，实现小型化非常困难。如果超过条件式(1)的上限的话，也就是对焦组gfc2，即第二正屈光度镜组gfc2的屈光度过强，虽然容易实现微距摄影功能，同时小型化比较容易，但是因为屈光度过强导致各种像差产生，性能很难保证，尤其是色散，慧差等像差都将急剧加大。
28.如果超过条件式(2)的下限的话，也就是对焦组gfc4，即第四正屈光度镜组gfc4的屈光度偏弱，虽然性能相对容易实现，但是这样要实现微距摄影功能，移动量将大幅度增大，实现小型化非常困难。如果超过条件式(2)的上限的话，也就是对焦组gfc4，即第四正屈光度镜组gfc4的屈光度过强，虽然容易实现微距摄影功能，同时小型化比较容易，但是因为屈光度过强导致各种像差产生，性能很难保证，尤其是色散，慧差等像差都将急剧加大。
29.如果超过条件式(3)的下限的话，对焦组gfc2和gfc3，即第二正屈光度镜组gfc2和第三负屈光度镜组gfc3的移动量过大，虽然性能上很容易实现，但是因为移动量太大，会导致小型化困难，失去了实用性的效果。如果超过条件式(3)的上限时，对焦组gfc2和gfc3，即
第二正屈光度镜组gfc2和第三负屈光度镜组gfc3的移动量很小，虽然小型化容易实现，但是很难实现高倍率的摄影效果，同时因为移动量小，实现高倍率的微距摄影效果，必然导致对焦组屈光度过强，这样就导致了各种像差急剧增大，以至于性能无法保证。
30.如果超过条件式(4)的下限的话，对焦组gfc4，即第四正屈光度镜组gfc4的移动量过大，虽然性能上很容易实现，但是因为移动量太大，会导致小型化困难，失去了实用性的效果。如果超过条件式(4)的上限时，对焦组gfc4，即第四正屈光度镜组gfc4的移动量很小，虽然小型化容易实现，但是很难实现高倍率的摄影效果，同时因为移动量小，实现高倍率的微距摄影效果，必然导致对焦组屈光度过强，这样就导致了各种像差急剧增大，以至于性能无法保证。
31.本实用新型还提供了一种数码相机，其具有上述的微距变形宽荧幕镜头。
32.本实用新型还提供了一种数码摄像机，其具有上述的微距变形宽荧幕镜头。
33.与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：
34.本实用新型提供的微距变形宽荧幕镜头，其拍摄效果如附图1所示，圆形物体拍摄后成像在像面上呈现水平压缩，成为椭圆形图像，同时也提供艺术创作需要的椭圆光斑，由于柱面镜组前方设置了优化后的对焦组gfc，除了可以实现高性能的微距摄影效果外，还可以确保柱面镜接受到的上光线角度始终不变，能确保远距离和近距离变形比不变，各个距离都能实现良好成像。
35.本实用新型提供的微距变形宽荧幕镜头是一种高性能、体积小、低成本且变形比为1.33倍以上，具备0.5倍左右微距功能的变形宽荧幕镜头，具备良好的微距摄影性能，经过缩放后，拥有艺术创作需求的椭圆光斑。
36.本实用新型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
37.图1示出为基于本实用新型提供的微距变形宽荧幕镜头拍摄的圆形物体成像后的示意图；
38.图2示出为本实用新型实施例1提供的微距变形宽荧幕镜头的yz和xz视图；
39.图3示出为本实用新型实施例1无穷远，近距离的y方向和x方向的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差；
40.图4示出为本实用新型实施例2提供的微距变形宽荧幕镜头的yz和xz视图；
41.图5示出为本实用新型实施例2无穷远，近距离的y方向和x方向的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差。
具体实施方式
42.为了使本实用新型实现的技术手段、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，进一步阐明本实用新型。
43.如图1所示为基于本实用新型提供的微距变形宽荧幕镜头拍摄的圆形物体成像后的示意图，圆形物体拍摄后成像在像面上呈现水平压缩，成为椭圆形图像，同时也提供艺术创作需要的椭圆光斑。
44.以下结合具体实施例对本实用新型提供的微距变形宽荧幕镜头的优点做进一步
的说明。
45.实施例1
46.如图2所示为本实施例提供的微距变形宽荧幕镜头的yz和xz视图，
47.从物体侧起至像面侧依次包括负屈光度的第一透镜组gfc0，y方向具备屈光度的柱面镜组g1，x方向具备屈光度的柱面镜组g2和正透镜组g3；
48.所述第一透镜组gfc0从物体侧起至像面侧依次包括第一负屈光度镜组gfc1、第二正屈光度镜组gfc2、第三负屈光度镜组gfc3、第四正屈光度镜组gfc4和第五负屈光度镜组gfc5；
49.光圈s设置在正透镜组g3内；
50.当物体从无限远向近距离移动时，所述第一透镜组gfc0中的第一负屈光度镜组gfc1和第五负屈光度镜组gfc5固定不动，所述第二正屈光度镜组gfc2和第三负屈光度镜组gfc3的间隔l1由大变小，第四正屈光度镜组gfc4和第五负屈光度镜组gfc5的间隔l2由大变小来实现合焦功能；
51.如图3所示为本实施例的无穷远，近距离的y方向和x方向的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差。
52.实施例1的数据如下：
53.rx(mm)：x方向各个面的曲率半径；
54.ry(mm)：y方向各个面的曲率半径；
55.d(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；
56.nd：d线的各个玻璃的折射率；
57.vd：玻璃的阿贝数；
58.焦点距离：fx＝39.73，fy＝59.0；
59.fno：2.9；
60.半画角：ωx＝16.9
°
，ωy＝7.64
°
；
61.[0062][0063]
物体距离inf0.5倍d(3)14.341225.2858d(5)14.99374.049d(8)2.20416.5397d(11)16.48582.15
[0064]
实施例2
[0065]
如图4所示为本实施例提供的微距变形宽荧幕镜头的yz和xz视图，
[0066]
从物体侧起至像面侧依次包括负屈光度的第一透镜组gfc0，y方向具备屈光度的柱面镜组g1，x方向具备屈光度的柱面镜组g2和正透镜组g3；
[0067]
所述第一透镜组gfc0从物体侧起至像面侧依次包括第一负屈光度镜组gfc1、第二正屈光度镜组gfc2、第三负屈光度镜组gfc3、第四正屈光度镜组gfc4和第五负屈光度镜组gfc5；
[0068]
光圈s设置在正透镜组g3内；
[0069]
当物体从无限远向近距离移动时，所述第一透镜组gfc0中的第一负屈光度镜组gfc1和第五负屈光度镜组gfc5固定不动，所述第二正屈光度镜组gfc2和第三负屈光度镜组gfc3的间隔l1由大变小，第四正屈光度镜组gfc4和第五负屈光度镜组gfc5的间隔l2由大变小来实现合焦功能；
[0070]
如图5所示为本实施例的无穷远，近距离的y方向和x方向的球面像差，场曲像差，畸变像差以及倍率色差。
[0071]
实施例2的数据如下：
[0072]
rx(mm)：x方向各个面的曲率半径；
[0073]
ry(mm)：y方向各个面的曲率半径；
[0074]
d(mm)：各镜片间隔和镜片厚度；
[0075]
nd：d线的各个玻璃的折射率；
[0076]
vd：玻璃的阿贝数；
[0077]
焦点距离：fx＝33.16，fy＝65.0；
[0078]
fno：2.9；
[0079]
半画角：ωx＝16.5
°
，ωy＝7.09
°
；
[0080]
[0081]
[0082][0083]
条件式满足情况：
[0084]
条件式实施例1实施例2(1):0.5≤fy/fc2≤1.20.9860.729(2):0.5≤fy/fc4≤1.20.770.80(3):2.5≤fy/(l1a-l1b)≤75.393.49(4):3≤fy/(l2a-l2b)≤64.124.15
[0085]
本实用新型提供的微距变形宽荧幕镜头，具有高性能、体积小和低成本的优点，其变形比可达到1.33倍以上，具备0.5倍左右的微距功能，具备良好的微距摄影性能，经过缩放后，拥有艺术创作需求的椭圆光斑。
[0086]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的特点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型的范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。