内合焦式成像镜头的制作方法

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种内合焦式成像镜头。

背景技术：

近些年来在摄影市场中，微单相机正在急速扩张，相对于单反相机体积大便携性较差而言，微单相机则因为反光板组件的取消使其体积小轻量且便携性优，同时得益于高精ccd成熟的技术使得微单相机也拥有不俗的高品质成像质量。再者，拍摄运动或风景图像，具有从约40°到90°的拍摄视场角和2或更小的f数则可以拥有更亮的视场及视野，帮助摄影爱好者更好的自由拍摄大场景影像。

微单相机镜头同单反相机镜头一样，使用者希望其拥有高性能，高成像质量。一方面，因为微单相机体积小，故其配套镜头体积相对于单反镜头而言需尽可能小。同时，由于一般使用者为普通摄影爱好者，高性价比也是被诉求的。正是因为上述几点，在微单镜头设计上存在许多制约。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种内合焦式成像镜头，其体小量轻，内部调焦部件可以做到仅由一枚透镜组成，具有对焦速度快，成像性能优异的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种成像镜头，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组，孔径光阑，具有正光焦度的第二透镜组，具有负光焦度的第三透镜组，具有正光焦度的第四透镜组；

合焦过程中第三透镜组沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组，第二透镜组和第四透镜组相对于像面位置保持不变；

所述第一透镜组包括具有弯向像侧的负光焦度第一透镜、具有正光焦度的双凸第二透镜、具有弯向像侧的正光焦度第三透镜和具有弯向像侧的负光焦度第四透镜；所述第二透镜组包括具有负光焦度的双凹第五透镜、具有正光焦度的双凸第六透镜和具有正光焦度的双凸第七透镜，所述第五透镜和第六透镜组合成胶合透镜组；所述第三透镜组包括具有弯向像侧的负光焦度第八透镜；所述第四透镜组包括具有正光焦度的双凸第九透镜、具有弯向物侧的负光焦度第十透镜；所述第一透镜组满足以下条件式：

0.6≤tl/f1≤0.9(1)

其中，tl表示光学系统全长，f1表示第一透镜组的焦距。

作为一种优选方案，所述第二透镜组满足以下条件式：

0.6≤f2/f≤0.7，(2)

其中，f表示成像镜头的焦距，f2表示第二透镜组的合成焦距。

作为一种优选方案，所述第四透镜组满足以下条件式：

0.7≤f4/f≤0.85，(3)

其中，f表示成像镜头的焦距，f4表示第四透镜组的合成焦距。

作为一种优选方案，所述第三透镜组满足以下条件式：

1.70≤nd3≤1.90，(4)

50≤vd3≤85，(5)

其中，nd3定义为第八透镜关于波长为587.6nm的光线的折射率，vd3定义为第八透镜关于波长为587.6nm的光线的阿贝数。

作为一种优选方案，所述第四透镜组满足以下条件式：

-4.5≤(ra+rb)/(ra-rb)≤-1，(6)

其中，ra为第四透镜组第十透镜靠近物侧的面的曲率半径，rb为第四透镜组第十透镜靠近像侧的面的曲率半径。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明涉及的成像镜头调焦组件仅由一枚透镜组成，减轻了合焦组的重量及推动马达的负荷，有利于成像镜头和成像设备的快速合焦；通过条件式0.6≤tl/f1≤0.9限定了整个系统的总长，有效保证系统小型化的实现，同时负正正负的光焦度分配可以较好的平衡正负球差以及压缩光线有效口径至后组光学系统；第四透镜组弱负光焦度第九透镜使用超低色散材料平衡由前组光学系统产生的负色差。

为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明：

附图说明

图1示出本发明实施例1的结构示意图；

图2示出本发明实施例1在无限远合焦时的球面像差示意图；

图3示出本发明实施例1在无限远合焦时的场曲示意图；

图4示出本发明实施例1在无限远合焦时的畸变示意图；

图5示出本发明实施例1在最近合焦距离时的球面像差示意图；

图6示出本发明实施例1在最近合焦距离时的场曲示意图；

图7示出本发明实施例1在最近合焦距离时的畸变示意图；

图8示出本发明实施例2的结构示意图；

图9示出本发明实施例2在无限远合焦时的球面像差示意图；

图10示出本发明实施例2在无限远合焦时的场曲示意图；

图11示出本发明实施例2在无限远合焦时的畸变示意图；

图12示出本发明实施例2在最近合焦距离时的球面像差示意图；

图13示出本发明实施例2在最近合焦距离时的场曲示意图；

图14示出本发明实施例2在最近合焦距离时的畸变示意图；

图15示出本发明实施例3的结构示意图；

图16示出本发明实施例3在无限远合焦时的球面像差示意图；

图17示出本发明实施例3在无限远合焦时的场曲示意图；

图18示出本发明实施例3在无限远合焦时的畸变示意图；

图19示出本发明实施例3在最近合焦距离时的球面像差示意图；

图20示出本发明实施例3在最近合焦距离时的场曲示意图；

图21示出本发明实施例3在最近合焦距离时的畸变示意图；

图22示出本发明实施例4的结构示意图；

图23示出本发明实施例4在无限远合焦时的球面像差示意图；

图24示出本发明实施例4在无限远合焦时的场曲示意图；

图25示出本发明实施例4在无限远合焦时的畸变示意图；

图26示出本发明实施例4在最近合焦距离时的球面像差示意图；

图27示出本发明实施例4在最近合焦距离时的场曲示意图；

图28示出本发明实施例4在最近合焦距离时的畸变示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-28所示，一种成像镜头，从物体侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜组g1，孔径光阑stp，具有正光焦度的第二透镜组g2，具有负光焦度的第三透镜组g3，具有正光焦度的第四透镜组g4；合焦过程中第三透镜组g3沿光轴向着像侧方向移动，第一透镜组g1，第二透镜组g2和第四透镜组g4相对于像面img位置保持不变；

所述第一透镜组g1包括具有弯向像侧的负光焦度第一透镜l11、具有正光焦度的双凸第二透镜l12、具有弯向像侧的正光焦度第三透镜l13、具有弯向像侧负光焦度第四透镜l14，所述第一透镜组g1满足以下条件式：

0.6≤tl/f1≤0.9(1)

其中，tl表示光学系统全长，f1表示第一透镜组的焦距。

若满足条件式(1)，有效抑制了光学系统增长的趋势，并且良好的补正了彗差以及像面弯曲；若在条件式(1)中低于其下限，则第一透镜组g1光焦度减小，光学系统长度增长，若是因为要保证系统全长较小而增大后组光焦度，对球差以及像面弯曲的补正变得困难。若在条件式(1)中高于其上限，第一透镜组g1光焦度增大，球差彗差等较难补正。

所述第二透镜组g2包括具有负光焦度的第五透镜l21、具有正光焦度的第六透镜l22和具有正光焦度的第七透镜l23，所述第二透镜组g2满足以下条件式：

0.6≤f2/f≤0.7，(2)

其中，f表示成像镜头的焦距，f2表示第二透镜组g2的合成焦距。满足条件式(2)的透镜组可以有效的校正球差及彗差，同时使入射到第三透镜组g3的光线有效口径减小，使第三透镜组g3镜片口径减小，达到减小合焦镜片重量的目的；若在条件式(2)中低于其下限，第二透镜组g2光焦度增大，相应的球差彗差处于过校正的情况。若在条件式(2)中高于其上限，第二透镜组g2光焦度减小，成像镜头的整体长度增加，不利于小型化。

所述第三透镜组g3包括具有负光焦度第八透镜l31，所述第三透镜组g3满足以下条件式：

1.70≤nd3≤1.90，(4)

50≤vd3≤85，(5)

其中，nd3为第八透镜l31关于波长为587.6nm的光线的折射率，vd3为第八透镜l31关于波长为587.6nm的光线的阿贝数。满足条件式(4)(5)，第三透镜组g3可以有效的减小在合焦过程中补偿前组产生的色球差。若在条件式(4)(5)中低于其下限，轴外正负色球差差异增大，成像质量降低。

所述第四透镜组g4包括具有正光焦度第九透镜l41、具有负光焦度第十透镜l42，所述第四透镜组g4满足以下条件式：

0.7≤f4/f≤0.85，(3)

-4.5≤(ra+rb)/(ra-rb)≤-1，(6)

其中，f表示成像镜头的焦距，f4表示第四透镜组g4的合成焦距。满足条件式(3)、(6),第四透镜组g4拥有合适的光焦度，同时第十透镜l42成弯月形凹向物侧能很好的校正像面弯曲，使像面边缘画质与中心画质差异减小，并减小杂散光或鬼像入射到像面上。若在条件式(3)、(6)中低于其下限，第四透镜组g4的光焦度增强，对应球差彗差将增大，处于过校正情况。若在条件式(3)、(6)中高于其上限，第四透镜组g4的光焦度减小，像面弯曲增大，同时成像镜头的f值会有变大的倾向，同时后焦距也将会一定程度增大。

本发明中，由一种滤光器配置的平行玻璃板gl布置在第四透镜组g4的负透镜l42和像面img之间。后焦距是从l42的像侧表面到像表面img的距离，其中平行玻璃平板gl可以变换为空气。

实施例1

图1所示的是实施例1的成像镜头结构示意图，所述成像镜头的数值数据如表1和表2所示：

表1

表2

其中，面序号表示从物侧至像侧各镜片的表面序号；

图2-4示出实施例1在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图5-7示出实施例1在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。

球面像差曲线图表示的是在光圈数为1.4时的球面像差曲线，其中，f线、d线、c线分别代表在波长486nm、波长587nm、波长656nm的球面像差，横坐标表示球差值大小，纵坐标表示视场。场曲曲线图表示的是在半视场角ω为14.1⁰时的场曲曲线，其中，实线s表示主光线d线在弧矢像面的值，实线t表示主光线d线在子午像面的值，横坐标表示场曲值大小，纵坐标表示视场。畸变曲线图表示的是在半视场角ω为14.1⁰时的畸变曲线，其中，横坐标表示畸变值，纵坐标表示视场。有关各种球面像差、场曲、畸变曲线图的上述说明与其他实施例相同，下文中将不再赘述。由图示2-7可以看出，本实施例1的成像镜头具有良好的成像效果。

实施例2

如图8所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表3和表4示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。

表3

表4

图9-11示出实施例2在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图12-14示出实施例2在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示9-14可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。

实施例3

如图15所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表5和表6示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。

表5

表6

图16-18示出实施例3在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图19-21示出实施例3在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示16-21可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。

实施例4

如图22所示，本实施例与实施例1的区别在于成像镜头的透镜参数不同。以下，表7和表8示出关于本实施例的成像镜头的各种数值数据。

表7

表8

图23-25示出实施例4在无限远合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图，图26-28示出实施例4在最近距离合焦时的球面像差、场曲、畸变曲线图。由图示23-28可以看出，本实施例的成像镜头具有良好的成像效果。

表9示出了各个实施例的条件式1-6的计算值一览表：

表9

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。