用于具有全幅传感器的相机的最高成像品质紧凑相机镜头制造技术

描述了一种用于全幅相机的相机镜头(1)，所述相机镜头具有在物侧前导的第一复合透镜(10)、跟随所述第一复合透镜(10)的第二复合透镜(20)、在传感器侧终止并跟随所述第二复合透镜(20)的第三复合透镜(30)、以及安排在所述第一复合透镜(10)与所述第二复合透镜(20)之间的孔径光阑(40)。所述第一复合透镜(10)在此具有汇聚性的折光力。所述第二复合透镜(20)包括能够沿光轴(50)移动地安排的至少两个透镜元件，并且所述第三复合透镜(30)具有至少一个非球面透镜元件(31)，所述非球面透镜元件在所述光轴(50)的纵向方向上固定地安排，其中所述非球面透镜元件具有至少25mm的直径。

【技术实现步骤摘要】
用于具有全幅传感器的相机的最高成像品质紧凑相机镜头
本专利技术涉及一种相机镜头，该相机镜头是紧凑的、具有最高成像质量、并且被配置为用于具有全幅传感器的相机。本专利技术还涉及一种照相机或摄影机。
技术介绍
随着不断发展的对照相机和摄影机的改进，现在24mmx36mm表面积上像素密度已经达到5000万像素且因此达到每边长约为4μm的像素大小，这导致前置的相机镜头的要求越来越高。用于确定由相机镜头和相机组成的系统的图像质量的光学传递函数现在不再主要取决于传感器的调制传递函数，而是更多取决于相机镜头的调制传递函数。这里的调制传递函数表示不同间距和不同线宽的线对的相应对比度。典型地根据每毫米80线对的调制传递函数的对比度值来评估相机镜头。具有在每毫米80线对实现了至少50％的与波长无关的对比度的调制传递函数以及在每毫米80线对实现了(如果光束被剪裁到80％)至少70％的对比度的调制传递函数的相机镜头，被称为图像质量非常高的镜头。一般的相机镜头典型地无法达到这种图像质量，即使它们典型地很大也很重也是如此。除了图像质量之外，镜头尺寸在改进光学设计中也起着重要的作用。特别是轻质紧凑型相机镜头典型地具有小于或等于像圈直径1.5倍的结构长度。现在，相机镜头具有快速内部聚焦，聚焦时间一般小于或等于100ms。而且，此类相机镜头还具有较大的物距范围。距中心的最小物距在此典型地小于或等于透镜焦距的十倍。典型地还要求在近设定范围内保持高图像质量。为了允许在现代相机镜头中使用被适配为用于非常短聚焦时间的致动器模块，待移动的透镜元件的质量应优选为至多20g到30g。在待移动的透镜元件质量更大的情况下，所产生的加速力可以使典型的致动器模块失效。用于照相机或摄影机的现代传感器设置需要传感器上主光线的入射角不大于30°，以免在场边缘出现不希望的像素遮挡。传感器上主光线的入射角优选不大于26°。与光学附件一起使用的相机镜头应符合以下不俗要求，即，在整个物距范围内保持图像质量不受影响，无明显劣化。用于智能手机摄像头的镜头设计已经能够满足一部分上文提及的条件。举例而言，US2015/0198790A1描述了一种用于手机摄像头光学单元的极为紧凑的结构，该结构满足上述关于结构长度和图像传感器上入射角的标准。还满足入射光瞳位置的标准，因为在已知的手机摄像头镜头中，常常通过第一透镜元件本身周围的外壳得到孔径光阑。这种情况下，入射光瞳等于孔径光阑，并因此保持不变。US2015/0198790A1和US8,369,029B2以及DE102004060786A1各自披露了手机摄像头的不同镜头设计。所披露的相应相机镜头的透镜元件的安排包括非球面透镜元件，这些非球面透镜元件在光学使用的表面区域中具有拐点。具有拐点的非球面透镜元件针对穿过非球面透镜元件不同区域的光束改变折光力的符号。例如，具有拐点的非球面透镜元件可以具有对沿着光轴的光束的发散效应以及对沿着边缘的光束的汇聚效应。大多数手机摄像头镜头典型地都使用这种具有拐点的非球面透镜元件。使用具有拐点的非球面透镜元件的相机镜头的光学设计在US9,310,590B1，US2016/0011399A1，US2015/0212389A1，US8,964,307B2，US8,373,932B2，US9,116,328B2，US9,025,258B2，US9,036,276B2，US9,217,843B2，US9,235,030B2和US2015/0177492A1中披露。US4,416,518披露了一种用于彩色摄影机的相机镜头。该相机镜头包括多个可移动透镜元件部件和至少一个固定透镜元件部件。这些部件中的至少两个具有非球面表面。可移动组件由单独的透镜元件组成，其中至少一个透镜元件具有非球面表面，而位置固定的透镜元件部件组可以具有至少一个非球面表面。US5,986,821中披露了具有两个可移动复合透镜的变焦镜头。US4,456,345中披露了具有三个复合透镜和可移动内部双凸形透镜元件的相机镜头。然而，在所有已知的手机摄像头镜头设置中，如果缩放光学设计使得像圈直径对应于全幅，则图像质量并不能达到所要求的在调制传递函数中每毫米80线对下>50％的对比度。特别是，如已知的，为了避免使用经固结的元件，手机摄像头镜头中对色差的校正完全不足。此外，手机摄像头镜头只能通过移动整个镜头进行聚焦。但在镜头焦距的20到30倍处图像质量已经急剧下降。另外，在近设定下无法满足图像质量的高要求显得更为突出。制造用于全幅传感器的具有拐点的非球面透镜元件给制造商带来了重大挑战。可以通过坯件压制的方式成本有效地生产直径非常小(几毫米，典型地<8mm)的此类非球面器件，但对于具有全幅传感器的相机所要求的大得多(典型地至少25mm至30mm)的透镜直径而言无法实现。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种有利的具有全幅传感器的用于照相机或摄影机的相机镜头，该相机镜头是紧凑的并且提供最高的图像质量。本专利技术的另一个目的是提供一种有利的照相机或摄影机。第一个目的通过根据权利要求1的相机镜头来实现。第二个目的通过根据权利要求28的照相机或摄影机来实现。从属权利要求包含本专利技术的有利构型。本专利技术披露一种用于全幅相机的相机镜头，所述相机镜头具有在物侧前导的第一复合透镜、跟随所述第一复合透镜的第二复合透镜、在传感器侧终止并跟随所述第二复合透镜的第三复合透镜、以及安排在所述第一复合透镜与所述第二复合透镜之间的孔径光阑。所述第一复合透镜在此具有汇聚性的折光力。所述第二复合透镜，可以类似地具有汇聚性折光力，包括能够沿光轴移动地安排的至少两个透镜元件。所述第三复合透镜具有至少一个具有至少25mm直径的非球面透镜元件，所述非球面透镜元件在所述光轴的纵向方向上固定地安排并且优选在光学上所使用的区域中不具有拐点。非球面透镜元件在此被认为是在至少一个透镜表面的光学上所使用的区域中具有非球面设计的透镜元件。然而，具有非球面设计的透镜表面尤其还可能延伸超过光学上所使用的区域并且构成整个透镜表面。根据本专利技术的相机镜头能够提供具有即使对于全幅传感器而言也足够的图像质量，即具有在每毫米80线对下达到高于50％对比度的多色调制传递函数。多色调制传递函数在此为不同波长的调制传递函数的加权平均值。此外，还存在如下可能性，尤其当该非球面透镜元件不具有拐点时，即，仅仅从可通过坯件压制来生产的球面透镜元件或非球面透镜元件来制造本专利技术的透镜，这提供了成本有效的生产。另外，可以满足与光学单元的入射光瞳的位置相关的具体要求，因而对于具有全幅传感器的相机而言能够满足具有最高成像质量的紧凑相机镜头的边界条件。所述第二复合透镜可以沿所述光轴包括至少一个物侧子复合透镜和至少一个像侧子复合透镜。所述物侧子复合透镜具有发散性的折光力并且所述像侧子复合透镜具有汇聚性的折光力。此外，所述物侧子复合透镜和所述像侧子复合透镜能够沿所述光轴不同地位移。尤其所述物侧子复合透镜和所述像侧子复合透镜可以被安排为能够位移成使得当在较短的物距下聚焦时它们在相同方向上移动。一般而言，当在较短物距下聚焦时这两个复合透镜在相同方向(朝向物侧)移动。当在改变的物距下聚焦时，所述物侧子复合透镜和所述像侧子复合透镜沿所述光轴的位移路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于全幅相机的相机镜头(1)，所述相机镜头具有在物侧前导的第一复合透镜(10)、跟随所述第一复合透镜(10)的第二复合透镜(20)、在传感器侧终止并跟随所述第二复合透镜(20)的第三复合透镜(30)、以及安排在所述第一复合透镜(10)与所述第二复合透镜(20)之间的孔径光阑(40)，其中‑所述第一复合透镜(10)具有汇聚性的折光力，‑所述第二复合透镜(20)包括能够沿光轴(50)移动地安排的至少两个透镜元件，并且‑所述第三复合透镜(30)具有至少一个非球面透镜元件(31)，所述非球面透镜元件在所述光轴(50)的纵向方向上固定地安排，并且所述非球面透镜元件具有至少25mm的直径。

【技术特征摘要】
2016.12.22 DE 102016125402.91.一种用于全幅相机的相机镜头(1)，所述相机镜头具有在物侧前导的第一复合透镜(10)、跟随所述第一复合透镜(10)的第二复合透镜(20)、在传感器侧终止并跟随所述第二复合透镜(20)的第三复合透镜(30)、以及安排在所述第一复合透镜(10)与所述第二复合透镜(20)之间的孔径光阑(40)，其中-所述第一复合透镜(10)具有汇聚性的折光力，-所述第二复合透镜(20)包括能够沿光轴(50)移动地安排的至少两个透镜元件，并且-所述第三复合透镜(30)具有至少一个非球面透镜元件(31)，所述非球面透镜元件在所述光轴(50)的纵向方向上固定地安排，并且所述非球面透镜元件具有至少25mm的直径。2.根据权利要求1所述的相机镜头(1)，其中所述第三复合透镜(30)的所述非球面透镜元件(31)至少在光学上所使用的区域中没有拐点。3.根据权利要求1或2所述的相机镜头(1)，其中所述第二复合透镜(20)具有汇聚性的折光力。4.根据以上权利要求之一所述的相机镜头(1)，其中所述第二复合透镜(20)沿所述光轴(50)包括至少一个物侧子复合透镜(21)和至少一个像侧子复合透镜(22)，其中所述物侧子复合透镜(21)具有发散性的折光力并且所述像侧子复合透镜(22)具有汇聚性的折光力。5.根据权利要求4所述的相机镜头(1)，其中所述物侧子复合透镜(21)和所述像侧子复合透镜(22)能够沿所述光轴(50)不同地位移。6.根据权利要求5所述的相机镜头(1)，其中所述物侧子复合透镜(21)和所述像侧子复合透镜(22)被安排为能够位移成使得当在较短的物距(51)下聚焦时它们在相同方向上移动。7.根据权利要求5或权利要求6所述的相机镜头(1)，其中所述像侧子复合透镜(22)的聚焦行程相对于所述物侧子复合透镜(21)的聚焦行程大2到3倍之间。8.根据权利要求1至7之一所述的相机镜头(1)，其中所述第二复合透镜(20)具有至少一个非球面透镜元件(23)。9.根据权利要求8所述的相机镜头(1)，其中所述第二复合透镜(20)的所述至少一个非球面透镜元件(23)至少在光学上所使用的区域中没有拐点。10.根据向回引用权利要求3至6之一的权利要求9所述的相机镜头(1)，其中所述像侧子复合透镜(21)包括所述第二复合透镜的所述至少一个没有拐点的非球面透镜元件(23)。11.根据权利要求8至10之一所述的相机镜头(1)，其中所述第二复合透镜的所述至少一个非球面透镜元件(23)沿其非球面的表面具有小于或等于60°的倾斜角度。12.根据权利要求8至11之一所述的相机镜头(1)，其中所述第二复合透镜的所述至少一个非球面透镜元件(23)由具有适合用于坯件压制的低转变温度的玻璃形成。13...

【专利技术属性】
技术研发人员：M普雷托里乌斯，
申请(专利权)人：卡尔蔡司股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE