廣角鏡頭系統和具有該廣角鏡頭系統的電子設備的製作方法

2023-06-15 15:05:36

廣角鏡頭系統和具有該廣角鏡頭系統的電子設備的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種廣角鏡頭系統和具有該廣角鏡頭系統的電子設備。所述廣角鏡頭系統包括：第一透鏡組，具有負屈光力；第二透鏡組，具有正屈光力。第二透鏡組與第一透鏡組以最大空氣間隙分開。第一透鏡組和第二透鏡組從物方朝向像方順序布置。第二透鏡組包括正的第一子透鏡組、負的第二子透鏡組和正的第三子透鏡組，並且通過沿著光軸移動第二子透鏡組來執行聚焦。
【專利說明】廣角鏡頭系統和具有該廣角鏡頭系統的電子設備
[0001] 本申請要求於2013年4月16日提交到韓國知識產權局的第10-2013-0041837號 韓國專利申請的優先權權益，所述韓國專利申請的公開內容通過引用被全部包含於此。

【技術領域】
[0002] 本公開涉及一種廣角鏡頭系統，更具體地說，涉及一種包括重量輕的聚焦透鏡組 的廣角鏡頭系統和一種具有該廣角鏡頭系統的電子設備。

【背景技術】
[0003] 當前，具有固態成像器件(諸如電荷耦合器件（CXD)或互補金屬氧化物半導體 (CMOS)器件）的數字相機或攝像機已經廣泛普及。具體地，迫切需求可互換鏡頭相機。
[0004] 隨著對相機需求的增加，對單焦點鏡頭(諸如遠攝鏡頭或廣角鏡頭）的需求也已經 增加。已經公知這樣一種廣角鏡頭，所述廣角鏡頭包括從物方順序布置的具有長的後焦距 的所謂的反焦透鏡（retrofocus lens)、具有負屈光力的第一透鏡組和具有正屈光力的第 二透鏡組。
[0005] 反焦透鏡系統可具有長的後焦距和寬視角。然而，當前，通過使用電機驅動聚焦透 鏡組來執行自動聚焦的所謂的自動聚焦光學系統經常用在靜態相機和攝像機中。在自動聚 焦光學系統中，聚焦透鏡組需要是重量輕的，以迅速執行聚焦。然而，廣角鏡頭系統可能不 容易同時具有大直徑和重量輕的聚焦透鏡組。


【發明內容】

[0006] 本公開提供一種具有重量輕的聚焦透鏡組的廣角鏡頭系統。
[0007] 本公開還提供一種包括具有重量輕的聚焦透鏡組的廣角鏡頭系統的電子設備。
[0008] 根據實施例，一種廣角鏡頭系統包括：第一透鏡組，具有負屈光力；第二透鏡組， 具有正屈光力，並與第一透鏡組以最大空氣間隙分開。第一透鏡組和第二透鏡組從物方朝 向像方順序地布置。第二透鏡組包括正的2-1透鏡組、負的2-2透鏡組和正的2-3透鏡組， 並且通過沿著光軸移動2-2透鏡組來執行聚焦。
[0009] 在2-1透鏡組和2-2透鏡組之間可設置孔徑光闌。
[0010] 2-2透鏡組可包括雙合透鏡或單個透鏡。
[0011] 2-1透鏡組可包括具有至少一個非球面的透鏡。
[0012] 2-3透鏡組可包括具有至少一個非球面的透鏡。
[0013] 2-3透鏡組可包括從像方起順序布置的負透鏡和正透鏡。
[0014] 第一透鏡組可包括從物方起順序布置的負彎月透鏡、正透鏡和負透鏡。
[0015] 2-1透鏡組可包括正透鏡以及具有正透鏡和負透鏡的雙合透鏡。
[0016] 所述廣角鏡頭系統可滿足下面的不等式：
[0017] 〈不等式〉
[0018] -4. 50〈f2/f2_2〈-0. 20，
[0019] 其中，f2表示第二透鏡組的焦距，f2_2表示2-2透鏡組的焦距。
[0020] 所述廣角鏡頭系統可滿足下面的不等式：
[0021] 〈不等式〉
[0022] -2. KKf/f'-O. 15，
[0023] 其中，f表示所述廣角鏡頭系統在無窮大物距處的焦距，表示第一透鏡組的焦 距。
[0024] 所述廣角鏡頭系統可具有等於或小於1. 8的F數。
[0025] 根據另一實施例，一種電子設備包括：廣角鏡頭系統；成像器件，接收由所述廣角 鏡頭系統成像的光。所述廣角鏡頭系統包括：第一透鏡組，具有負屈光力；第二透鏡組，具 有正屈光力，並與第一透鏡組以最大空氣間隙分開。第一透鏡組和第二透鏡組從物方朝向 像方順序布置。第二透鏡組包括正的2-1透鏡組、負的2-2透鏡組和正的2-3透鏡組，並且 通過沿著光軸移動2-2透鏡組來執行聚焦。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 通過結合附圖對本公開的示例性實施例進行詳細地描述，本公開的以上和其它特 點及優點將變得更加清楚，附圖中：
[0027] 圖1是根據第一實施例的廣角鏡頭系統的剖視圖；
[0028] 圖2示出了根據第一實施例的圖1中的廣角鏡頭系統在無窮大物距處的縱向像差 曲線圖；
[0029] 圖3示出了根據第一實施例的圖1中的廣角鏡頭系統在短距離處的縱向像差曲線 圖；
[0030] 圖4是根據第二實施例的廣角鏡頭系統的剖視圖；
[0031] 圖5示出了根據第二實施例的圖4中的廣角鏡頭系統在無窮大物距處的縱向像差 曲線圖；
[0032] 圖6示出了根據第二實施例的圖4中的廣角鏡頭系統在短距離處的縱向像差曲線 圖；
[0033] 圖7是根據第三實施例的廣角鏡頭系統的剖視圖；
[0034] 圖8示出了根據第三實施例的圖7中的廣角鏡頭系統在無窮大物距處的縱向像差 曲線圖；
[0035] 圖9示出了根據第三實施例的圖7中的廣角鏡頭系統在短距離處的縱向像差曲線 圖；
[0036] 圖10是根據第四實施例的廣角鏡頭系統的剖視圖；
[0037] 圖11示出了根據第四實施例的圖10中的廣角鏡頭系統在無窮大物距處的縱向像 差曲線圖；
[0038] 圖12示出了根據第四實施例的圖10中的廣角鏡頭系統在短距離處的縱向像差曲 線圖；
[0039] 圖13是根據第五實施例的廣角鏡頭系統的剖視圖；
[0040] 圖14示出了根據第五實施例的圖13中的廣角鏡頭系統在無窮大物距處的縱向像 差曲線圖；
[0041] 圖15示出了根據第五實施例的圖13中的廣角鏡頭系統在短距離處的縱向像差曲 線圖；
[0042] 圖16是根據實施例的電子設備的透視圖。

【具體實施方式】
[0043] 以下，將參照附圖詳細地描述多個實施例。在附圖中，相同的標號始終指示相同的 元件，並且為了解釋清楚可能誇大元件的尺寸或厚度。提供下面的實施例僅作為示例，並且 可對其進行形式和細節上的各種改變。
[0044] 圖1是根據第一實施例的廣角鏡頭系統100-1的剖視圖。
[0045] 廣角鏡頭系統100-1包括從物方0朝向像方I順序布置的具有負屈光力的第一透 鏡組G1、以及具有正屈光力的第二透鏡組G2。第一透鏡組G1可以和第二透鏡組G2以最大 空氣間隙彼此分開。這裡，最大空氣間隙指的是廣角鏡頭系統100-1中的透鏡之間的空氣 間隙中的最大空氣間隙。
[0046] 廣角鏡頭系統100-1可以為反焦型。當廣角鏡頭系統100-1應用於攝像機或數字 靜態相機時，由於需要設置例如濾波器0F的空間，所以應該確保後焦距。雖然在一般的大 口徑鏡頭系統中後焦距可能是短的，但是廣角鏡頭系統100-1是大口徑鏡頭系統並且可確 保一定值的後焦距。
[0047] 第一透鏡組G1可包括從物方0朝向像方I順序布置的第一負透鏡1、第二正透鏡 2和第三負透鏡3。例如，第一負透鏡1可以是彎月透鏡並可具有朝向物方0的凸出形狀。
[0048] 為了校正反焦鏡頭系統中的畸變，第一透鏡組G1中的正透鏡可以設置在最靠近 物方〇的位置。然而，如果正透鏡設置在最靠近物方〇的位置，則透鏡直徑會增加，從而鏡 頭系統的尺寸會增加。因此，為了防止鏡頭系統的尺寸的增加以及為了校正畸變，正透鏡可 被設置在第二靠近物方〇的位置(最靠近物方〇的第二位置)。
[0049] 第二透鏡組G2可包括從物方0朝向像方I順序布置的具有正屈光力的2-1透鏡 組G2-1 (S卩，第一子透鏡組)、具有負屈光力的2-2透鏡組G2-2 (S卩，第二子透鏡組)和具有 正屈光力的2-3透鏡組G2-3(S卩，第三子透鏡組)。第二透鏡組G2可通過在光軸上移動2-2 透鏡組G2-2來執行聚焦。即，2-2透鏡組G2-2可以是聚焦透鏡組。
[0050] 為了聚集已經被具有負屈光力的第一透鏡組G1分散的光，2-1透鏡組G2-1可具有 相對強的正屈光力。因此，在2-1透鏡組G2-1中，正透鏡4可設置在最靠近物方0的位置， 以提供用於抑制由所述強的正屈光力引起的例如球面像差和彗差的正屈光力，正透鏡5可 設置在第二靠近物方〇的位置。另外，負透鏡6可設置在第三靠近物方0的位置，從而可校 正球面像差和彗差。正透鏡5和負透鏡6可形成為雙合透鏡，從而可容易地校正色差。
[0051] 孔徑光闌ST可設置在2-1透鏡組G2-1和2-2透鏡組G2-2之間。孔徑光闌ST可 被包括在2-1透鏡組G2-1中。由於孔徑光闌ST是固定的，並且在聚焦過程中不隨2-2透 鏡組G2-2移動，因此聚焦透鏡組(例如，2-2透鏡組G2-2)可以是重量輕的。另外，設置在孔 徑光闌ST後面的2-2透鏡組G2-2可以具有小的直徑，從而2-2透鏡組G2-2 (作為聚焦透 鏡組）可以是重量輕的。
[0052] 如果廣角鏡頭系統100-1用在可互換鏡頭相機中，則需要用於安裝透鏡的安裝工 具，並且安裝工具在直徑方面受到機械限制。另外，由於近來的相機具有經由安裝工具發送 和接收電信號的配線，所以靠近安裝工具的透鏡可具有小的直徑。通過在2-1透鏡組G2-1 和2-2透鏡組G2-2之間設置孔徑光闌ST，第二透鏡組G2的總透鏡直徑沒有增加。另外，廣 角鏡頭系統100-1可以是具有F數等於或小於大約1. 8的大口徑鏡頭系統。在該大口徑鏡 頭系統中，透鏡直徑會容易地增加。然而，可通過在2-1透鏡組G2-1和2-2透鏡組G2-2之 間設置孔徑光闌ST來防止透鏡直徑的增加。
[0053] 2-2透鏡組G2-2可包括雙合透鏡或單個透鏡。例如，2-2透鏡組G2-2可包括具有 正透鏡和負透鏡的雙合透鏡。圖7 (第三實施例)和圖10 (第四實施例)示出了 2-2透鏡組 G2-2包括雙合透鏡。
[0054] 可選擇地，2-2透鏡組G2-2可包括單個負透鏡。圖1 (第一實施例)、圖4 (第二實 施例)和圖13 (第五實施例)示出了 2-2透鏡組G2-2包括單個負透鏡7。這樣，由於小數量 的透鏡，所以2-2透鏡組G2-2 (作為聚焦透鏡組）可以是重量輕的。如果聚焦透鏡組是重 量輕的，則可以迅速地執行自動聚焦，用於移動聚焦透鏡組的驅動單元可以具有小的尺寸 和簡單的構造。
[0055] 2-1透鏡組G2-1可包括至少一個非球面透鏡。例如，2-1透鏡組G2-1可包括正透 鏡4以及具有正透鏡5和負透鏡6的雙合透鏡。
[0056] 由於廣角鏡頭系統100-1是具有F數等於或小於大約1.8的大口徑鏡頭系統，所 以具有強的正屈光力並用於聚集由具有負屈光力的第一透鏡組G1發散的同軸光的2-1透 鏡組G2-1可具有大的負球面像差。球面像差可通過設置在2-1透鏡組G2-1中的至少一個 非球面透鏡來校正。
[0057] 2-3透鏡組G2-3可包括至少一個非球面(例如，具有至少一個非球面的透鏡)。2-3 透鏡組G2-3可包括從像方I起順序布置的負透鏡11和正透鏡10。2-3透鏡組G2-3可還 包括鄰近正透鏡10朝向物方0設置的兩個透鏡8和9。兩個透鏡8和9可具有總的正屈光 力，並可形成為包括從物方〇起順序布置的正透鏡和負透鏡的雙合透鏡。這樣，通過2-2透 鏡組G2-2分散的光可以被聚集，2-3透鏡組G2-3的總直徑可以是小的，並且色差可以被校 正。
[0058] 在廣角鏡頭系統100-1中，可以校正由於寬視角引起的場曲、像散和畸變。可以通 過在具有高的入射高度的離軸光並且被設置為遠離孔徑光闌ST的影響的透鏡上設置非球 面，來有效地校正這些像差。因此，可通過在從孔徑光闌ST朝向像方I設置的2-3透鏡組 G2-3中設置非球面透鏡，來校正像差。為了校正由於寬視角引起的像差，還可以在從孔徑光 闌ST朝向物方0設置的第一透鏡組G1中設置非球面透鏡。然而，在這種情況下，考慮到孔 徑光闌ST的位置和透鏡尺寸，在比第一透鏡組G1更小的第二透鏡組G2中設置非球面透鏡 在製造成本方面更加有效。
[0059] 通過在上述的2-1透鏡組G2-1和2-3透鏡組G2-3中設置非球面透鏡，具有強的 正屈光力的整個第二透鏡組G2的像差可以被有效地校正。另外，由於2-2透鏡組G2-2(聚 焦透鏡組）的校正像差的負擔相對減小，所以2-2透鏡組G2-2可具有小數量的透鏡。
[0060] 通過在2-3透鏡組G2-3中從像方I朝向物方0設置負透鏡11和正透鏡10,由視 角引起的場曲和像散可被有效地校正。由於正透鏡10和負透鏡11的組合，所以可容易地 校正像差並可增加遠心（telecentric)性能。
[0061] 廣角鏡頭系統100-1可滿足下面的不等式1。
[0062] -4. 50〈f2/f2_2〈-0. 20〈不等式 1>
[0063] 這裡，f2表示第二透鏡組G2的焦距，f2_2表示2-2透鏡組G2-2的焦距。
[0064] 不等式1涉及第二透鏡組G2中的2-2透鏡組G2-2的屈光力。如果f2/f 2_2大於不 等式1的上限，則2-2透鏡組G2-2的負屈光力可減小，因此，當相對於短距離物體執行聚焦 時聚焦透鏡組的移動可能增加，廣角鏡頭系統100-1會具有大的尺寸。
[0065] 如果f2/f2_2小於不等式1的下限，則2-2透鏡組G2-2的負屈光力可增大，從而當 執行聚焦時聚焦透鏡組的移動可減小。然而，由於2-2透鏡組G2-2的負屈光力增大，所以 整個廣角鏡頭系統100-1根據聚焦的像差變化可能增加，從無窮遠距離到短距離處的光學 性能可能不各易被保持。
[0066] 廣角鏡頭系統100-1可滿足下面的不等式2。
[0067] -2. KKf/f-O. 15〈不等式 2>
[0068] 這裡，f表示廣角鏡頭系統100-1在無窮大物距處的焦距，表示第一透鏡組G1 的焦距。
[0069] 不等式2涉及第一透鏡組G1的屈光力。如果f/A大於不等式2的上限，則第一 透鏡組G1的負屈光力可減小，並且用於設置例如濾波器OF的後焦距可減小。
[0070] 如果f/fi小於不等式2的下限，則第一透鏡組G1的負屈光力可增大，後焦距可增 力口。然而，第一透鏡組G1的像差(例如，正球面像差)可增加，整個廣角鏡頭系統100-1的像 差可能不被適當地校正。
[0071 ] 由於聚焦透鏡可以是重量輕的，所以廣角鏡頭系統100-1可以具有適合於自動聚 焦的大口徑。廣角鏡頭系統100-1可被適當地用在靜態相機、攝像機和具有圖像捕獲能力 的其它電子裝置中。
[0072] 在廣角鏡頭系統100-1中使用的非球面如下所述來定義。
[0073] 當光軸方向是X軸方向時，垂直於光軸方向的方向是y軸方向，並且光行進方向是 正方向，非球面可以被表述為如下所示的等式3。這裡，X表示沿著光軸方向距離透鏡的頂 點的距離，y表示沿著垂直於光軸方向的方向的距離，K表示圓錐曲線常數，a、b、c和d表 示非球面係數，C表示透鏡頂點處的曲率半徑的倒數（1/R)。
[0074] X =-/===== + 矽4 + + ·10〈等式 3> U 小.......(人'.十 1)(: ..1-..
[0075] 多個實施例基於多個設計來實施廣角鏡頭系統。在下面的描述中，EFL表示單位為 毫米（mm)的總(有效)焦距，FN0表示F數，w表示單位為度的半視角（half viewing angle)。 R表示曲率半徑(單位為毫米)，ΤΗ表示透鏡厚度或透鏡之間的距離（單位為毫米)，Nd表示 折射率，Vd表示阿貝數。在每個實施例中，可在靠近像方I的位置設置至少一個濾波器0F。 濾波器OF可包括例如低通濾波器、紅外線（IR)截止濾波器和蓋玻璃中的至少一種。然而， 在一些實施例中可不包括濾波器0F。在附圖中，MG表示像平面。
[0076] 〈第一實施例〉
[0077] 圖1是根據第一實施例的廣角鏡頭系統100-1的剖視圖。表1不出了第一實施例 的設計數據。透鏡表面從物方0朝向像方I順序編號。在圖1中僅僅示出了一些透鏡表面， 並且該原則也適用於根據其它實施例的其它附圖。
[0078] EFL=24. 624、FN0=1. 44、w=30. 6°
[0079] [表 1]
[0080]

【權利要求】
1. 一種廣角鏡頭系統，包括： 第一透鏡組，具有負屈光力； 第二透鏡組，具有正屈光力，並且與第一透鏡組以最大空氣間隙分開， 其中，第一透鏡組和第二透鏡組從物方朝向像方順序地布置， 其中，第二透鏡組包括正的第一子透鏡組、負的第二子透鏡組和正的第三子透鏡組， 其中，通過沿著光軸移動第二子透鏡組來執行聚焦。
2. 根據權利要求1所述的廣角鏡頭系統，其中，在第一子透鏡組和第二子透鏡組之間 設置孔徑光闌。
3. 根據權利要求1所述的廣角鏡頭系統，其中，第二子透鏡組包括雙合透鏡或單個透 鏡。
4. 根據權利要求1所述的廣角鏡頭系統，其中，第一子透鏡組包括具有至少一個非球 面的透鏡。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的廣角鏡頭系統，其中，第三子透鏡組包括具有至 少一個非球面的透鏡。
6. 根據權利要求1-4中任一項所述的廣角鏡頭系統，其中，第三子透鏡組包括從像方 起順序布置的負透鏡和正透鏡。
7. 根據權利要求1-4中任一項所述的廣角鏡頭系統，其中，第一透鏡組包括從物方起 順序布置的負彎月透鏡、正透鏡和負透鏡。
8. 根據權利要求1-4中任一項所述的廣角鏡頭系統，其中，第一子透鏡組包括正透鏡 以及具有正透鏡和負透鏡的雙合透鏡。
9. 根據權利要求1-4中任一項所述的廣角鏡頭系統，其中，所述廣角鏡頭系統滿足下 面的不等式： 〈不等式〉 -4. 50<f2/f2_2<-0. 20, 其中，f2表示第二透鏡組的焦距，f^2表示第二子透鏡組的焦距。
10. 根據權利要求1-4中任一項所述的廣角鏡頭系統，其中，所述廣角鏡頭系統滿足下 面的不等式： 〈不等式〉 -2. KKf/f-O. 15， 其中，f表示所述廣角鏡頭系統在無窮大物距處的焦距，表示第一透鏡組的焦距。
11. 根據權利要求1-4中任一項所述的廣角鏡頭系統，其中，所述廣角鏡頭系統具有等 於或小於1.8的F數。
12. -種電子設備，包括： 廣角鏡頭系統； 成像器件，用於接收由所述廣角鏡頭系統成像的光， 其中，所述廣角鏡頭系統包括： 第一透鏡組，具有負屈光力； 第二透鏡組，具有正屈光力，並且與第一透鏡組以最大空氣間隙分開， 其中，第一透鏡組和第二透鏡組從物方朝向像方順序布置， 其中，第二透鏡組包括正的第一子透鏡組、負的第二子透鏡組和正的第三子透鏡組， 其中，通過沿著光軸移動第二子透鏡組來執行聚焦。
13. 根據權利要求12所述的電子設備，其中，在第一子透鏡組和第二子透鏡組之間設 置孔徑光闌。
14. 根據權利要求12所述的電子設備，其中，第二子透鏡組包括雙合透鏡或單個透鏡。
15. 根據權利要求12-14中任一項所述的電子設備，其中，第一子透鏡組包括具有至少 一個非球面的透鏡。
【文檔編號】G02B13/06GK104111517SQ201410153288
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月16日 優先權日:2013年4月16日
【發明者】米山修二 申請人:三星電子株式會社