[發明專利]用于具有全幅傳感器的相機的最高成像品質緊湊相機鏡頭

有效

• 申請號: 201711390330.6
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108227160B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: M.普雷托里烏斯
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司股份公司
• 主分類號: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

描述了一種用于全幅相機的相機鏡頭(1)，所述相機鏡頭具有在物側前導的第一復合透鏡(10)、跟隨所述第一復合透鏡(10)的第二復合透鏡(20)、在傳感器側終止并跟隨所述第二復合透鏡(20)的第三復合透鏡(30)、以及安排在所述第一復合透鏡(10)與所述第二復合透鏡(20)之間的孔徑光闌(40)。所述第一復合透鏡(10)在此具有匯聚性的折光力。所述第二復合透鏡(20)包括能夠沿光軸(50)移動地安排的至少兩個透鏡元件，并且所述第三復合透鏡(30)具有至少一個非球面透鏡元件(31)，所述非球面透鏡元件在所述光軸(50)的縱向方向上固定地安排，其中所述非球面透鏡元件具有至少25mm的直徑。

技術領域

本發明涉及一種相機鏡頭，該相機鏡頭是緊湊的、具有最高成像質量、并且被配置為用于具有全幅傳感器的相機。本發明還涉及一種照相機或攝影機。

背景技術

隨著不斷發展的對照相機和攝影機的改進，現在24mm x 36mm表面積上像素密度已經達到5000萬像素且因此達到每邊長約為4μm的像素大小，這導致前置的相機鏡頭的要求越來越高。用于確定由相機鏡頭和相機組成的系統的圖像質量的光學傳遞函數現在不再主要取決于傳感器的調制傳遞函數，而是更多取決于相機鏡頭的調制傳遞函數。這里的調制傳遞函數表示不同間距和不同線寬的線對的相應對比度。典型地根據每毫米80線對的調制傳遞函數的對比度值來評估相機鏡頭。具有在每毫米80線對實現了至少50％的與波長無關的對比度的調制傳遞函數以及在每毫米80線對實現了(如果光束被剪裁到80％)至少70％的對比度的調制傳遞函數的相機鏡頭，被稱為圖像質量非常高的鏡頭。一般的相機鏡頭典型地無法達到這種圖像質量，即使它們典型地很大也很重也是如此。

除了圖像質量之外，鏡頭尺寸在改進光學設計中也起著重要的作用。特別是輕質緊湊型相機鏡頭典型地具有小于或等于像圈直徑1.5倍的結構長度。

現在，相機鏡頭具有快速內部聚焦，聚焦時間一般小于或等于100ms。而且，此類相機鏡頭還具有較大的物距范圍。距中心的最小物距在此典型地小于或等于透鏡焦距的十倍。典型地還要求在近設定范圍內保持高圖像質量。為了允許在現代相機鏡頭中使用被適配為用于非常短聚焦時間的致動器模塊，待移動的透鏡元件的質量應優選為至多20g到30g。在待移動的透鏡元件質量更大的情況下，所產生的加速力可以使典型的致動器模塊失效。

用于照相機或攝影機的現代傳感器設置需要傳感器上主光線的入射角不大于30°，以免在場邊緣出現不希望的像素遮擋。傳感器上主光線的入射角優選不大于26°。

與光學附件一起使用的相機鏡頭應符合以下不俗要求，即，在整個物距范圍內保持圖像質量不受影響，無明顯劣化。

用于智能手機攝像頭的鏡頭設計已經能夠滿足一部分上文提及的條件。舉例而言，US 2015/0198790A1描述了一種用于手機攝像頭光學單元的極為緊湊的結構，該結構滿足上述關于結構長度和圖像傳感器上入射角的標準。還滿足入射光瞳位置的標準，因為在已知的手機攝像頭鏡頭中，常常通過第一透鏡元件本身周圍的外殼得到孔徑光闌。這種情況下，入射光瞳等于孔徑光闌，并因此保持不變。

US 2015/0198790A1和US 8,369,029B2以及DE 10 2004 060 786A1各自披露了手機攝像頭的不同鏡頭設計。所披露的相應相機鏡頭的透鏡元件的安排包括非球面透鏡元件，這些非球面透鏡元件在光學使用的表面區域中具有拐點。具有拐點的非球面透鏡元件針對穿過非球面透鏡元件不同區域的光束改變折光力的符號。例如，具有拐點的非球面透鏡元件可以具有對沿著光軸的光束的發散效應以及對沿著邊緣的光束的匯聚效應。大多數手機攝像頭鏡頭典型地都使用這種具有拐點的非球面透鏡元件。