一种全画幅单反镜头的制作方法

1.本发明涉及一种全画幅单反镜头，属于光学成像技术领域。


背景技术：

2.焦距35mm孔径f/1.8的全画幅单反镜头通常用于拍摄人物与风景的肖像，特别适合旅游摄影，是摄影中最常用的单反镜头之一。但是目前市场上，这款单反镜头大多采用9片以上的镜片，而且至少采用了两个非球面，导致镜头的尺寸很大携带不便，而且产品成本较高。
3.现有技术中焦距35mm孔径f/1.8的全画幅单反镜头，需要采用10片镜片包括两个非球面镜片，例如腾龙的f012(35mm f/1.8)以及三洋的af 35mm f/1.8。其中腾龙的单反光学总长大于80mm，三洋单反的光学总长大于63mm。


技术实现要素：

4.为了克服上述问题，本发明提供一种全画幅单反镜头，该镜头只需要7片镜片(包括一个非球面镜片)，即可达到同等的成像指标，并且极大的压缩了镜头的光学总长，便于携带。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种全画幅单反镜头，包括沿光轴由物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、可变光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；其中，所述第三透镜、所述第四透镜和所述第六透镜为具有正光焦度的透镜，所述第二透镜、所述第五透镜和所述第七透镜为具有负光焦度的透镜。
7.在至少一种实施方式中，所述第一透镜为非球面透镜；所述第二透镜为弯月透镜；所述第三透镜为双凸透镜；所述第四透镜为双凸透镜；所述第五透镜为双凹透镜；所述第六透镜为月牙透镜；所述第七透镜为弯月透镜。
8.在至少一种实施方式中，所述第四透镜和所述第五透镜胶合形成双胶合透镜。
9.在至少一种实施方式中，所述第一透镜靠近像方的一面为非球面。
10.在至少一种实施方式中，所述第一透镜和所述第二透镜的组合系统满足：
11.|φ
ab
|≤0.015mm-1
；
12.其中，φ
ab
为所述第一透镜和所述第二透镜的组合系统的光焦度。
13.在至少一种实施方式中，所述第三透镜满足：
[0014][0015]
其中，fc为所述第三透镜的光学焦距，dc为所述第三透镜的通光孔径。
[0016]
在至少一种实施方式中，所述双胶合透镜满足：
[0017]
nd≥1.85；
[0018]
ve≤30.0；
[0019]
其中，nd为所述第四透镜的介质的折射率，ve为所述第五透镜的介质的色散系数。
[0020]
在至少一种实施方式中，所述第六透镜满足：
[0021]
nf≥1.85；
[0022]
vf≥35.0；
[0023]
其中，nf为所述第六透镜的介质的折射率，vf为所述第六透镜的介质的色散系数。
[0024]
所述第七透镜满足：
[0025]-70mm≤fg≤-30mm；
[0026]
vg≥40.0；
[0027]
其中，fg为所述第七透镜的光学焦距，vg为所述第七透镜的介质的色散系数。
[0028]
在至少一种实施方式中，所述第六透镜和所述第七透镜的组合系统满足：
[0029]
|φ
fg
|≤0.001mm-1
；
[0030]
其中，φ
fg
为所述第六透镜和所述第七透镜的组合系统的光焦度。
[0031]
本发明具有如下有益效果：
[0032]
1.该镜头的结构尺寸优于现有技术，使用镜片数量和非球面数量少于现有技术中公开的方案，成像性能与当前流行的指标一致。在成像性能满足需求的情况下，降低了镜头的生产成本和难度。同时，光学系统的长度缩短，便于携带。
[0033]
2.该镜头30lp/mm在中心视场的传函约为0.7，30lp/mm在0.7视场的传函约为0.5，30lp/mm在整个视场传函都大于0.2，满足摄影分辨率需求。
[0034]
3.单反镜头主要用于室外摄影，阳光(紫外线)容易直接进入镜头，因此需要严格要求全画幅单反镜头的垂轴色差(lateral color)，对于波长0.45um至0.68um的波长范围，通常需要小于0.02mm，否则容易出现紫边。该镜头在整个视场范围内，垂轴色差满足小于0.02mm的技术要求。
[0035]
4.全画幅单反相机芯片的对角像高为21.6mm，对于焦距为35mm的镜头，其视场角为31.68
°
，对于成像这是一个非常大的角度，它会限制系统的畸变和相对照度。通常摄影镜头的畸变要小于2％，使拍摄出来的照片没有明显的形变。该镜头全视场的畸变都小于1％，满足摄影需求。
[0036]
5.当成像镜头的相对照度小于25％时，拍摄的照片会出现暗角，该镜头全视场照度大于30％，满足摄影需求。
附图说明
[0037]
图1为本发明实施例六的光学系统示意图。
[0038]
图2为本发明实施例六在30lp/mm下的调制传递函数图。
[0039]
图3为本发明实施例六在0.45um-0.65um波长范围内的垂轴色差图。
[0040]
图4为本发明实施例六的畸变图。
[0041]
图5为本发明实施例六的相对照度图。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
[0043]
实施例一
[0044]
一种全画幅单反镜头，包括沿光轴由物方到像方依次设置的第一透镜a、第二透镜
b、第三透镜c、可变光阑s、第四透镜d、第五透镜e、第六透镜f和第七透镜g；其中，所述第三透镜c、所述第四透镜d和所述第六透镜f为具有正光焦度的透镜，所述第二透镜b、所述第五透镜e和所述第七透镜g为具有负光焦度的透镜。所述可变光阑用于控制光通量。
[0045]
在本发明的一种实施方式中，所述第一透镜a为非球面透镜；所述第二透镜b为弯月透镜；所述第三透镜c为双凸透镜；所述第四透镜d为双凸透镜；所述第五透镜e为双凹透镜；所述第六透镜f为月牙透镜；所述第七透镜g为弯月透镜。
[0046]
在本发明的一种实施方式中，所述第四透镜d和所述第五透镜e胶合形成双胶合透镜。
[0047]
实施例二
[0048]
一种全画幅单反镜头，在实施例一的基础上，所述第一透镜a和所述第二透镜b的组合系统满足：
[0049]
|φ
ab
|≤0.015mm-1
；
[0050]
其中，φ
ab
为所述第一透镜a和所述第二透镜b的组合系统的光焦度。
[0051]
所述第一透镜a和所述第二透镜b的主要功能是引入负球差。为了减小整个镜头的光学系统长度，所述第一透镜a和所述第二透镜b的组合系统的组合光焦度需要很小，可以通过引入至少一个非球面实现。
[0052]
在本发明的一种实施方式中，所述第一透镜a靠近像方的一面为非球面。
[0053]
实施例三
[0054]
一种全画幅单反镜头，在实施二的基础上，所述第三透镜c满足：
[0055][0056]
其中，fc为所述第三透镜c的光学焦距，dc为所述第三透镜c的通光孔径。
[0057]
所述第三透镜c的主要功能是对光线进行聚焦，所述第三透镜c的f/d数值越小，越有助于减小整个镜头的光学系统长度。
[0058]
在本发明一种实施方式中，所述双胶合透镜满足：
[0059]
nd≥1.85；
[0060]
ve≤30.0；
[0061]
其中，nd为所述第四透镜的介质的折射率，ve为所述第五透镜的介质的色散系数。
[0062]
所述第三透镜c的f/d数值越小，产生的像差也越大。所述第四透镜d和所述第五透镜e的主要功能是校正色差，因此所述第四透镜d需要采用高折射率的介质，所述第五透镜e需要采用小色散系数(色散系数越小，色散能力越大)的介质。
[0063]
实施例四
[0064]
一种全画幅单反镜头，在实施三的基础上，所述第六透镜满足：
[0065]
nf≥1.85；
[0066]
vf≥35.0；
[0067]
其中，nf为所述第六透镜的介质的折射率，vf为所述第六透镜的介质的色散系数。
[0068]
所述第七透镜满足：
[0069]-70mm≤fg≤-30mm；
[0070]
vg≥40.0；
[0071]
其中，fg为所述第七透镜的光学焦距，vg为所述第七透镜的介质的色散系数。
[0072]
所述第六透镜f和所述第七透镜g的主要功能是校正场曲，为了达到最好的校正效果，同时尽量少的引入其他像差，尤其是色差，所述第六透镜f需要采用高折射率和高色散系数的介质。所述第七透镜g采用高色散系数的介质。
[0073]
实施例五
[0074]
一种全画幅单反镜头，在实施四的基础上，所述第六透镜和所述第七透镜的组合系统满足：
[0075]
|φ
fg
|≤0.001mm-1
；
[0076]
其中，φ
fg
为所述第六透镜和所述第七透镜的组合系统的光焦度。
[0077]
实施例六
[0078]
参考图1-5，其中图1为本实施例光学系统示意图，一种全画幅单反镜头，在实施例一的基础上，如表1，是该单反镜头各个镜片的具体参数。
[0079]
表1
[0080][0081]
其中，第二个表面(即所述第一透镜a靠近像方的一面)为非球面，非球面的矢高z与口径y的关系如下：
[0082][0083]
其中，c＝1/r。
[0084]
本实施例中，非球面的各项系数如表2所示。
[0085]
表2
[0086][0087]
其中，r为表面半径，k为圆锥系数，a4为四次非球面系数，a6为六次非球面系数，a8为八次非球面系数，a
10
为十次非球面系数。
[0088]
在本实施例中，所述第一透镜a和所述第二透镜b的空气间隔为8.04mm，所述第二
透镜b和所述第三透镜c的空气间隔为0.1mm，所述第三透镜c和所述可变光阑s的空气间隔为0.1mm，所述可变光阑s和所述第四透镜d的空气间隔为2.48mm，所述第五透镜e和所述第六透镜f的空气间隔为7.86mm，所述第六透镜f和所述第七透镜g的空气间隔为3.44mm。
[0089]
整个系统将光线聚焦至像面i，所述第七透镜g和所述像面i的空气距离为14mm。
[0090]
本实施例中镜头的光学焦距为35mm，光学系统的总长为55mm。
[0091]
所述第一透镜a和所述第二透镜b的组合系统的光焦度为φ
ab
＝0.012mm-1
；所述第三透镜c满足所述第四透镜d的折射率nd＝1.88，所述第五透镜e的色散系数ve＝27.8；所述第六透镜f的折射率nf＝1.88，色散系数vf＝40.8；所述第七透镜g的焦距fg＝-52.95mm，色散系数vg＝41.51；所述第六透镜f和所述第七透镜g的组合系统的光焦距φ
fg
＝0.00038mm-1
。
[0092]
采用光线追击软件，根据以上镜片参数，可以计算出系统的传递函数(mtf)随像高视场(field)的变化。如图2所示，x-mtf30表示30lp/mm弧矢视场的mtf随视场的变化，y-mtf30表示30lp/mm子午视场的mtf随视场的变化。由图2，可以看出30lp/mm在中心视场的传函约为0.7，30lp/mm在0.7视场的传函约为0.5，30lp/mm在整个视场传函都大于0.2，满足摄影分辨率需求。
[0093]
单反镜头主要用于室外摄影，阳光(紫外线)容易直接进入镜头，因此需要严格要求全画幅单反镜头的垂轴色差(lateral color)，对于波长0.45um至0.68um的波长范围，通常需要小于0.02mm，否则容易出现紫边。如图3所示，在整个视场范围内，垂轴色差满足小于0.02mm的技术要求。
[0094]
全画幅单反相机芯片的对角像高为21.6mm，对于焦距为35mm的镜头，其视场角为31.68
°
，对于成像这是一个非常大的角度，它会限制系统的畸变和相对照度。通常摄影镜头的畸变要小于2％，使拍摄出来的照片没有明显的形变。根据本实施例的镜片参数，可以求得图4的畸变，可以看出全视场的畸变都小于1％，满足摄影需求。当成像镜头的相对照度小于25％时，拍摄的照片会出现暗角，如图5所示，是本实施例的相对照度，可以看出全视场照度大于30％，满足摄影需求。
[0095]
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效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。