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CN107193113B - 用于拍摄球幕电影的整体移动调焦超广角镜头 - Google Patents

用于拍摄球幕电影的整体移动调焦超广角镜头 Download PDF

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CN107193113B CN201710628689.6A CN201710628689A CN107193113B CN 107193113 B CN107193113 B CN 107193113B CN 201710628689 A CN201710628689 A CN 201710628689A CN 107193113 B CN107193113 B CN 107193113B
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Abstract

一种用于拍摄球幕电影的整体移动调焦超广角镜头，包括：从物侧到像侧沿光轴线依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、光阑、第七镜片、第八镜片和第九镜片，其中：第五镜片、第八镜片和第九镜片具有正光焦度，其他镜片为负光焦度；拍摄时，本发明镜头采用整组镜头移动调焦的方式；第三镜片、第四镜片、第六镜片第七镜片和第九镜片为双胶合镜片；本发明设计合理，实用性强，适用于匹配super35画幅的8k摄影机的球幕电影拍摄。

Description

用于拍摄球幕电影的整体移动调焦超广角镜头
技术领域
本发明涉及的是一种光学成像领域的技术，具体是一种用于拍摄球幕电影的整体移动调焦超广角镜头。
背景技术
球幕电影，又称”圆穹电影”或”穹幕电影”，是20世纪70年代出现的一种大银幕电影。目前拍摄及放映均采用超广角鱼眼镜头，观众厅为圆顶式结构，银幕呈半球形，观众被包围其中，视银幕如同苍穹。由于银幕影像大而清晰，自观众面前延至身后，且伴有立体声环音，使观众如置身其间，临场效果十分强烈。
目前市面上几乎所有的球幕电影在拍摄时，均采用super 35mm画幅的摄影机。随着电影摄像机传感器技术的发展，目前摄像机的分辨率可达到6k甚至8k。因此，与摄像机超高分辨率匹配的镜头的需求就越来越多。而现有的super35画幅的镜头大多为角度超过180°的鱼眼镜头或角度小于150°的广角镜头，周边色差较大，实际使用时周边色散严重；并且畸变较大，周边失真非常明显，无法满足球幕电影的拍摄需要和观影要求。
球幕电影拍摄的内容一般是非常宏大的场景，如天空、海洋等，因此需要镜头的角度非常大。在拍摄时，往往需要搭乘直升机拍摄，如果角度太大，达到了180°以上，那在拍摄时又容易将多余的场景，如直升机的螺旋桨、摄像机装置等拍入，起到了适得其反的效果，也给后期制作增加了难度。另外，球幕电影的银幕非常的大，因此对镜头的各项性能也有很高的要求，如色差、畸变等。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于拍摄球幕电影的整体移动调焦超广角镜头，采用五个单镜片和四个双胶合镜片，使镜头的视场角达到160°～165°，满足super35画幅的球幕电影拍摄需求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：从物侧到像侧沿光轴线依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、光阑、第七镜片、第八镜片和第九镜片，其中：第五镜片、第八镜片和第九镜片具有正光焦度，其他镜片为负光焦度；拍摄时，本发明镜头采用整组镜头移动调焦的方式。
所述的第三镜片、第四镜片、第六镜片、第七镜片和第九镜片为双胶合镜片。
所述的第一镜片相对于d线(λ＝587.5620nm)的折射率ND1>1.85。
所述的第一镜片和第二镜片的焦距满足：0.8<FG1/FG2<1.5，其中：FG1为第一镜片的焦距，FG2为第二镜片的焦距。
所述的九个镜片和光阑构成的镜头的光学后焦和整体焦距满足：5.0<BFL/EFL<9.0，其中：BFL为光学后焦，EFL为整体焦距。
技术效果
与现有技术相比，本发明本实施例的视场角为160°～165°，色散和畸变性能优异。本发明通过特殊的镜片搭配和异常分散特性的材料选择，使得中心和周边的色散控制得及其微小。即使周边的倍率色差，也控制在了一个像素点以内，可以使观众在观影时完全看不出色散，提升了观影体验。本发明通过合理的结构设计和玻璃非球面镜片的使用，使得畸变值跟球幕的银幕的曲率正好吻合，从而完全消除了畸变的影响。另外，本发明的解像力极高，能匹配目前市面上最先进的super35mm画幅的8K摄影机使用。
附图说明
图1为本发明光学结构示意图；
图中：G1第一镜片、G2第二镜片、G3第三镜片、G4第四镜片、G5第六镜片、G7第七镜片、G8第八镜片、G9第九镜片、S1～S15、S17～S24各镜片的表面、S光阑；S1、S2第一镜片的第一镜面和第二镜面、S3、S4第二镜片的第一镜面和第二镜面、S5、S6、S7第三镜片的第一镜面、第二镜面和中间镜面、S8、S9、S10第四镜片的第一镜面、第二镜面和中间镜面、S11、S12第五镜片的第一镜面和第二镜面、S13、S14、S15第六镜片的第一镜面、第二镜面和中间镜面、S17、S18、S19第七镜片的第一镜面、第二镜面和中间镜面、S20、S21第八镜片的第一镜面和第二镜面、S22、S23、S24第九镜片的第一镜面、第二镜面和中间镜面；
图2为实施例相对于d线(λ＝587.5620nm)的像差图；
图中：(a)为球面像差，(b)为像散场曲线，(c)为畸变像差；
图3为实施例相对于d线(λ＝587.5620nm)的彗差图；
图中：tangential为切线，field height为视场，sagittal为径线，rayaberrations为光线像差。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：从物侧到像侧沿光轴线依次设置的第一镜片G1、第二镜片G2、第三镜片G3、第四镜片G4、第五镜片G5、第六镜片G6、光阑S、第七镜片G7、第八镜片G8和第九镜片G9，其中：第五镜片G5、第八镜片G8和第九镜片G9具有正光焦度，其他镜片为负光焦度。
所述的第三镜片、第四镜片、第六镜片第七镜片和第九镜片为双胶合镜片。
所述的第一镜片相对于d线(λ＝587.5620nm)的折射率ND1>1.85。
所述的第一镜片和第二镜片的焦距满足：0.8<FG1/FG2<1.5，其中：FG1为第一镜片的焦距，FG2为第二镜片的焦距。
所述的九个镜片和光阑构成的镜头的光学后焦和整体焦距满足：5.0<BFL/EFL<9.0，其中：BFL为光学后焦，EFL为整体焦距。
本实施例的EFL＝5.65，FNO(焦距/入瞳孔径)＝3.60，DFOV(视场角)＝165°，各镜片和光阑的结构参数如表1所示。
表1镜头结构参数
其中：序号为S11、S12和S19的表面为非球面，对应的非球面系数如表2所示。
表2镜头非球面系数
S11 S12 S19
K 0 K 0 K 0
A(4th) 2.76e-005 A(4th) 3.96e-05 A(4th) 3.655e-02
B(6th) 1.03e-007 B(6th) 4.150e-07 B(6th) 2.076e-02
C(8th) 1.804e-01 C(8th) -1.825e-10 C(8th) 8.505e-02
D(10th) 1.143e-01 D(10th) -5.156e-8 D(10th) 5.213e-03
其中：K为圆锥系数conic，A、B、C和D分别为高次非球面系数。
如图2(b)所示，ANGLE(deg)表示视场角，
本实施例的广角为160°～165°，色散和畸变性能优异，可匹配super35画幅、8k分辨率摄像机，用于球幕电影拍摄。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (2)

1.一种用于拍摄球幕电影的整体移动调焦超广角镜头，其特征在于，包括：从物侧到像侧沿光轴线依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、光阑、第七镜片、第八镜片和第九镜片，其中：第三镜片、第四镜片、第六镜片、第七镜片和第九镜片为双胶合镜片；
所述的第一镜片的第一镜面为球面,曲率半径为41.43,第一镜片的厚度为2.1mm,折射率为1.99,阿贝数为29.1；
第一镜片的第二镜面为球面,曲率半径为18.27,第一镜片的第二镜面至第二镜片的第一镜面的厚度为8.36mm；
第二镜片的第一镜面为球面,曲率半径为47.62,第二镜片的厚度为1.22mm,折射率为1.73,阿贝数为55.5；
第二镜片的第二镜面为球面,曲率半径为12.6,第二镜片的第二镜面至第三镜片的第一镜面的厚度为18.31mm；
第三镜片的第一镜面为球面,曲率半径为100.63,第三镜片的第一镜面至其中间镜面的厚度为4.66mm,折射率为1.67,阿贝数为32.1；
第三镜片的中间镜面为球面,曲率半径为15.47,第三镜片的中间镜面至其第二镜面的厚度为1.03mm；
第三镜片的第二镜面为球面,曲率半径为-9.87,第三镜片的第二镜面至第四镜片的第一镜面的厚度为0.19mm,折射率为1.73,阿贝数为55.5；
第四镜片的第一镜面为球面,曲率半径为16.65,第四镜片的第一镜面至其中间镜面的厚度为5.03mm,折射率为1.69,阿贝数为30.1；
第四镜片的中间镜面为球面,曲率半径为21.31,第四镜片的中间镜面至其第二镜面的厚度为0.96mm；
第四镜片的第二镜面为球面,曲率半径为-9.47,第四镜片的第二镜面至第五镜片的第一镜面的厚度为0.76mm,折射率为1.93,阿贝数为20.9；
第五镜片的第一镜面为非球面,曲率半径为37.47,第五镜片的厚度为3.48mm,折射率为1.69,阿贝数为31.1；
第五镜片的第二镜面为非球面,曲率半径为-11.75,第五镜片的第二镜面至第六镜片的第一镜面的厚度为0.11mm；
第六镜片的第一镜面为球面,曲率半径为30.3,第六镜片的第一镜面至其中间镜面的厚度为2.68mm,折射率为1.67,阿贝数为32.2；
第六镜片的中间镜面为球面,曲率半径为12.65,第六镜片的中间镜面至其第二镜面的厚度为0.97mm；
第六镜片的第二镜面为球面,曲率半径为-9.98,第六镜片的第二镜面至光阑面的厚度为3.09mm,折射率为1.73,阿贝数为55.5；
光阑为平面,光阑平面至第七镜片的第一镜面的厚度为10.71mm；
第七镜片的第一镜面为球面,曲率半径为33.67,第七镜片的第一镜面至其中间镜面的厚度为3.61mm,折射率为1.93,阿贝数为20.9；
第七镜片的中间镜面为非球面,曲率半径为31.88,第七镜片的中间镜面至其第二镜面的厚度为2.51mm；
第七镜片的第二镜面为球面,曲率半径为-11.16,第七镜片的第二镜面至第八镜片的第一镜面的厚度为2.33mm,折射率为2,阿贝数为25.5；
第八镜片的第一镜面为球面,曲率半径为18.67,第八镜片的厚度为4.46mm,折射率为1.5,阿贝数为70.3；
第八镜片的第二镜面为球面,曲率半径为-17.03,第八镜片的第二镜面至第九镜片的第一镜面的厚度为0.11mm；
第九镜片的第一镜面为球面,曲率半径为32.29,第九镜片的第一镜面至其中间镜面的厚度为1.03mm,折射率为2,阿贝数为25.5；
第九镜片的中间镜面为球面,曲率半径为-26.81,第九镜片的中间镜面至其第二镜面的厚度为4.81mm；
第九镜片的第二镜面为球面,曲率半径为13.06,第九镜片的第二镜面至像面的厚度为38.54mm,折射率为1.49,阿贝数为83.6。
2.根据权利要求1所述的整体移动调焦超广角镜头，其特征是，所述的第五镜片的第一镜面的圆锥系数为0，高次非球面系数分别为：A(4th)＝2.76e-005；B(6th)＝1.03e-007；C(8th)＝1.804e-01；D(10th)＝1.143e-01；
第五镜片的第二镜面的圆锥系数为0，高次非球面系数分别为：A(4th)＝3.96e-05；B(6th)＝4.150e-07；C(8th)＝-1.825e-10；D(10th)＝-5.156e-8；
第七镜片的第二镜面的圆锥系数为0，高次非球面系数分别为：A(4th)＝3.655e-02；B(6th)＝2.076e-02；C(8th)＝8.505e-02；D(10th)＝5.213e-03。
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