CN102981253B - 单焦点镜头系统和包括该单焦点镜头的拍摄设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单焦点镜头系统和包括该单焦点镜头的拍摄设备。单焦点镜头系统被设置为包括按照从物方起的顺序依次布置的具有负屈光力的第一透镜组、光阑和具有正屈光力的第二透镜组，其中，第一透镜组包括具有负屈光力、并具有弯月形状和朝着物方的凸面的第一空气透镜和第二空气透镜，第二透镜组包括具有正屈光力的、在第二透镜组中被设置为最靠近物方并具有朝着物方的凸面的透镜。

Description

单焦点镜头系统和包括该单焦点镜头的拍摄设备

本申请要求于2011年9月2日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0089254号韩国专利申请的优先权，通过引用将所述韩国专利申请全部包含于此。

技术领域

本发明涉及一种单焦点镜头系统和包括该单焦点镜头系统的拍摄设备。

背景技术

近来，包括固态拾取器件(例如，电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS))的摄像机和数字相机的使用已经显著地增加。具体地说，对于可互换镜头的单反相机的需求增加，普通的单反相机已经普及。包括诸如CCD或CMOS的图像拾取器件的数字相机、或者诸如用于移动电话的相机的成像光学装置应当以低成本制造、具有小尺寸且重量轻。

另外，随着对这样的相机的需求的增加，对于诸如远摄镜头或者广角镜头的单焦点镜头的需求也在增加。一种被提议的广角镜头是后焦点型(返远距型)镜头结构，该结构包括：第一透镜组，具有长的后焦距且具有负屈光力；第二透镜组，具有正屈光力，且从物方起顺序布置。

通过使用后焦点类型的镜头系统，可以提供长的后焦距和宽的视角。然而，用户除了要求高的光学性能之外，还要求紧凑的镜头系统，但是这难以减小后焦点型镜头系统的尺寸。

发明内容

本发明提供一种具有长的后焦距和紧凑尺寸的单焦点镜头系统。

本发明还提供一种具有大孔径、小F数和长的后焦距的单焦点镜头系统。

本发明还提供一种包括具有长的后焦距和紧凑尺寸的单焦点镜头系统的拍摄设备。

根据本发明的一方面，提供一种单焦点镜头系统，所述单焦点镜头系统包括按照从物方起的顺序依次布置的具有负屈光力的第一透镜组、光阑和具有正屈光力的第二透镜组，其中，第一透镜组包括具有负屈光力、并具有弯月形状和朝着物方的凸面的第一空气透镜和第二空气透镜，第二透镜组包括具有正屈光力的、在第二透镜组中被设置为最靠近物方并具有朝着物方的凸面的透镜，其中，单焦点镜头系统满足下面的表达式，

-10＜Fair1/F＜-2.5

-6＜Fair2/F＜-1

0.6＜Fp2/F＜1.5，

其中，F表示单焦点镜头系统的总焦距，Fair1表示第一透镜组的第一空气透镜的焦距，Fair2表示第一透镜组的第二空气透镜的焦距，Fp2表示第二透镜组的所述透镜的焦距。

第一透镜组可包括具有负屈光力的至少一个第一透镜，其中，所述至少一个第一透镜满足下面的表达式，

Ndn1＜1.65

Vdn1＞55

其中，Ndn1表示所述至少一个第一透镜的折射率，Vdn1表示所述至少一个第一透镜的阿贝数。

第一透镜组可包括具有正屈光力的第二透镜，其中，第二透镜满足下面的表达式，

Ndp1＞1.75

其中，Ndp1表示第二透镜的折射率。

单焦点镜头系统可满足下面的表达式，

0.4＜Fp1/F＜2.0

其中，F表示单焦点镜头系统的总焦距，Fp1表示第二透镜的焦距。

第一透镜组的第一空气透镜和第二空气透镜可包括至少一个非球面并满足下面的表达式，

1.5＜Haph×F/ID＜4.0

其中，Haph表示在像平面的对角线的最高的像高度处成像的光通量中穿过孔径的中心的光线与所述非球面相交的点到光轴的距离，F表示总焦距，ID表示像平面的对角线的长度。

第一透镜组可满足下面的表达式，

-0.5＜(R1air1-R2air1)/(R1air1+R2air1)＜-0.1

-1.0＜(R1air2-R2air2)/(R1air2+R2air2)＜-0.3

其中，R1air1表示第一空气透镜在物方的曲率半径，R2air1表示第一空气透镜在像方的曲率半径，R1air2表示第二空气透镜在物方的曲率半径，R2air2表示第二空气透镜在像方的曲率半径。

单焦点镜头系统可满足下面的表达式，

-8.0＜F1/F＜-1.0

0.8＜F2/F＜1.4

其中，F表示单焦点镜头系统的总焦距，F1表示第一透镜组的焦距，F2表示第二透镜组的焦距。

第二透镜组还可包括按照从第二透镜组中最靠近物方的所述透镜朝着像方的顺序布置的第三透镜和第四透镜，第三透镜具有负屈光力，第四透镜具有正屈光力。

第四透镜可具有朝着像方的凸出的非球面。

第二透镜组的最靠近物方的透镜可具有非球面。

第二透镜组可包括在第二透镜组中被设置为最靠近像方的正-负双合透镜或者负-正双合透镜。

第一透镜组和第二透镜组可沿着光轴平行地移动，以执行聚焦。

第一透镜组和第二透镜组可以以不同的轨迹相对于光轴平行地移动，以执行聚焦。

根据本发明的另一方面，提供一种拍摄设备，所述拍摄设备包括：单焦点镜头系统；成像器件，接收由单焦点镜头系统形成的像，其中，单焦点镜头系统包括按照从物方起的顺序依次布置的具有负屈光力的第一透镜组、光阑和具有正屈光力的第二透镜组，其中，第一透镜组包括具有负屈光力、并具有弯月形状和朝着物方的凸面的第一空气透镜和第二空气透镜，第二透镜组包括具有正屈光力的、在第二透镜组中被设置为最靠近物方并具有朝着物方的凸面的透镜，其中，单焦点镜头系统满足下面的表达式，

10＜Fair1/F＜2.5

6＜Fair2/F＜-1

0.6＜Fp2/F＜1.5，

其中，F表示单焦点镜头系统的总焦距，Fair1表示第一透镜组的第一空气透镜的焦距，Fair2表示第一透镜组的第二空气透镜的焦距，Fp2表示第二透镜组的所述透镜的焦距。

附图说明

根据参照附图对本发明的示例性实施例进行的详细的回顾，本发明的上述和其他特点及优点将会变得更加明显，附图中：

图1示出根据本发明的实施例的单焦点镜头系统；

图2是示出图1的单焦点镜头系统的纵向像差的示图；

图3是示出图1的单焦点镜头系统的横向像差的示图；

图4示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统；

图5是示出图4的单焦点镜头系统的纵向像差的示图；

图6是示出图4的单焦点镜头系统的横向像差的示图；

图7示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统；

图8是示出图7的单焦点镜头系统的纵向像差的示图；

图9是示出图7的单焦点镜头系统的横向像差的示图；

图10示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统；

图11是示出图10的单焦点镜头系统的纵向像差的示图；

图12是示出图10的单焦点镜头系统的横向像差的示图；

图13示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统；

图14是示出图13的单焦点镜头系统的纵向像差的示图；

图15是示出图13的单焦点镜头系统的横向像差的示图；

图16示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统；

图17是示出图16的单焦点镜头系统的纵向像差的示图；

图18是示出图16的单焦点镜头系统的横向像差的示图；

图19示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统；

图20是示出图19的单焦点镜头系统的纵向像差的示图；

图21是示出图19的单焦点镜头系统的横向像差的示图；

图22示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统；

图23是示出图22的单焦点镜头系统的纵向像差的示图；

图24是示出图22的单焦点镜头系统的横向像差的示图；

图25示出根据本发明的实施例的拍摄设备。

具体实施方式

现在将参照示出了本发明的示例性实施例的附图来更加全面地描述本发明的实施例。在附图中，相同的标号表示相同的元件，为了方便描述，可能夸大各个元件的尺寸或厚度。由于附图中相同的标号表示相同的元件，将省略完全一样的描述。下面描述的实施例是示例性的，且可基于实施例做出各种改变。

诸如“至少一个”的表述在位于元件的列举之前时修饰元件的整个列举，而不修饰列举中的单个元件。

图1示出根据本发明的实施例的单焦点镜头系统100。单焦点镜头系统100包括按从物方O起的顺序布置的具有负屈光力的第一透镜组G1、光阑ST、具有正屈光力的第二透镜组G2。

第一透镜组G1可包括具有负屈光力且具有朝着物方O的凸面的至少两个弯月型空气透镜。例如，所述至少两个空气透镜可包括第一空气透镜2和第二空气透镜4。空气透镜表示通过相邻的透镜之间气隙构造以具有光学屈光力的透镜。第一空气透镜2和第二空气透镜4中的至少一个可具有朝着物方O凸出的非球面。由于形成了具有弯月形和朝着物方O的凸出形状的空气透镜，所以在光学表面上的周边光束的入射角和出射角之间的差减小，因此可校正像散场曲、像散和周边彗差。

第一透镜组G1可包括例如具有负屈光力的至少一个透镜。另外，第一透镜组G1可包括具有正屈光力的透镜。例如，第一透镜组G1可包括具有负屈光力的第一透镜1、具有负屈光力的第二透镜3、具有正屈光力的第三透镜5和具有负屈光力的第四透镜6。可选择地，第一透镜组G1可包括：第一透镜1，具有负屈光力；第二透镜3，具有负屈光力；第三透镜5，具有负屈光力；第四透镜6，具有正屈光力。

第一透镜1和第二透镜3中的至少一个可由冕牌玻璃材料形成，第三透镜5和第四透镜6中的具有正屈光力的透镜可由燧石玻璃材料形成。

第二透镜组G2可具有第五透镜7，第五透镜7在第二透镜组G2中最靠近物方O，第五透镜7具有朝着物方O的凸面且具有正屈光力。第五透镜7可聚集周边光束和中央光束，并控制焦距、后焦点、出射光瞳特性等。

第二透镜组G2还可包括布置在第五透镜7的像方I的第六透镜8和第七透镜9，第六透镜8具有负屈光力，第七透镜9具有正屈光力。或者，第六透镜8具有正屈光力，第七透镜9具有负屈光力。第二透镜组G2可根据镜头系统的F数和目标性能包括至少一个非球面。第六透镜8和第七透镜9可形成为正-负双合透镜或者负-正双合透镜。

根据本发明的当前实施例的单焦点镜头系统100可以在诸如数字静态相机和数字摄像机的成像光学系统中被使用。单焦点镜头系统可具有范围为40到45度的半视角以及从2到2.8的F数。因此，可以获得具有宽视角和相对大的孔径、具有一直到周边像平面的高分辨率和紧凑的尺寸的单焦点镜头系统。

由于静态相机或者摄像机基于数字图像处理，所以可通过计算机校正畸变。因此，尽管尺寸紧凑，但还是可以实现高分辨能力。

根据当前实施例的单焦点镜头系统100包括较少数量的透镜来获得紧凑的尺寸，可以实现适于镜头互换的凸缘衬圈(flange back)，通过第一透镜组G2和第二透镜组G2的屈光力布置可以减小镜头的总长度。另外，具有紧凑的尺寸的镜头系统100可通过减小第一透镜组G1的透镜之间的距离来制造，第一透镜组G1具有负屈光力，并且第一透镜组G1包括具有朝着物方O的凸面且具有负屈光力的至少两个弯月型空气透镜。通过选择第一透镜组G1的适当的材料并通过透镜的屈光力布置，具有40度或者更大的半视角的周边射线的光学表面处的折射角可以减小；可以有效地校正放大倍率色差；可以减小佩兹伐和。另外，由于第一空气透镜2和第二空气透镜4中的至少一个包括朝着物方凸出的非球面，所以可校正畸变和像散场曲。非球面的有效孔径可以减小，以增加非球面的校正能力并且以低成本制造非球面。

由于第二透镜组G2包括三个透镜，因此可以校正任何剩余的像差并且可以实现具有小于2.8的F数的大孔径。第二透镜组G2还可校正还没有被第一透镜组G1完全校正的任何剩余的像散场曲、像散、球面像差和彗差。另外，由于第二透镜组G2包括至少一个非球面，所以可有效地校正由于大孔径引起的弧矢彗差和球面像差，可以平衡像散场曲和非球面像差。例如，为了校正剩余的球面像差，非球面可以形成在第二透镜组G2的最靠近物方O的透镜上。可选择地，为了校正像散场曲和像散，非球面透镜可以形成在第二透镜组G2的最靠近像方I的透镜上。例如，为了校正像差，以获得大孔径和广角，在第二透镜组G2中可以将非球面形成为最靠近像方I。可选择地，在第二透镜组G2中，非球面透镜可以以相对小的有效孔径被形成为最靠近物方O，以减小透镜的制造成本。

同时，根据本发明的实施例，例如，第一透镜组G1和第二透镜组G2可沿着光轴平行地移动，以执行聚焦。当以这种方式执行聚焦时，可以使用简单的聚焦仪器，从而获得紧凑的镜头系统。

可选择地，可以通过沿着不同的轨道移动第一透镜组G1和第二透镜组G2来执行聚焦。当以这种方式执行聚焦时，可以有效地校正像散场曲直到0.2或者更大的放大倍率的近距离。

可选择地，还可使用内聚焦方法，在内聚焦方法中，通过沿着光轴移动最靠近第二透镜组G2的物方O的透镜来执行聚焦。同时，多个聚焦透镜可以包括在第二透镜组G2中。例如，第二透镜组G2的第五透镜7可执行聚焦。这里，第五透镜7由一个透镜形成，但是也可以由多个透镜形成。

同时，单焦点镜头系统100可满足下面的不等式。

-10＜Fair1/F＜-2.5 [不等式1]

-6＜Fair2/F＜-1 [不等式2]

0.6＜Fp2/F＜i.5 [不等式3]

这里，F表示单焦点镜头系统100的总焦距，Fair1表示第一透镜组G1的第一空气透镜2的焦距，Fair2表示第一透镜组G1的第二空气透镜4的焦距，Fp2表示第二透镜组G2的从物方O起的第一透镜7的焦距。

不等式1限定第一透镜组G1的从物方O起的第一空气透镜2的屈光力。如果第一空气透镜2的屈光力很大，从而(Fair1/F)大于上限，则难以校正像平面的周边部分的像散场像差(astigmatic field aberration)、像散和彗差。如果(Fair1/F)小于下限，则难以减小总长度，因此难以获得紧凑的尺寸。通过满足不等式1，在减小镜头系统的总长度的同时，可以制造具有40度或者更大的半视角且能够将高光学性能一直保持到像平面的周边部分的广角镜头系统。第二空气透镜4不仅可校正在第一空气透镜2的校正之后仍剩余的像散场曲、像散和彗差，而且还可校正由于大的孔径造成球面像差和弧矢彗差。

不等式2限定第一透镜组G1的第二空气透镜4的屈光力；如果(Fair2/F)大于不等式2的上限，则难以校正像差，如果(Fair2/F)小于下限，则难以减小总长度。

在不等式3中，如果(Fp2/F)大于上限，则后焦距增加，镜头系统100的光学总长度增加。另外，第二透镜组G2的朝着像方I的透镜的有效孔径增加，且屈光力可增加。因此，难以校正像散和像散场曲。如果(Fp2/F)小于不等式3的下限，则第二透镜组G2的第一透镜7的屈光力极大地增加，这使得难以校正球面像差并增加了敏感度，从而透镜的制造变难。通过满足不等式1、2和3，可以保持合适的后焦距，可以实现紧凑的广角镜头系统。另外，通过屈光力布置、像差校正和像差平衡，可以实现大孔径的镜头系统。

同时，根据本发明的实施例的空气透镜的焦距(E.F.L.)可利用下面的等式来计算。

$E.F.L=\frac{1}{\frac{n_2-n_1}{n_3{R}_1}+\frac{n_3-n_2}{n_3{R}_2}-\frac{(n_2-n_1)(n_3-n_2)}{n_2{n}_3{R}_1{R}_2}D}$ [等式4]

这里，空气透镜可通过两个相邻的透镜之间的气隙来限定，n1表示在气隙的物方O的透镜的折射率，n2表示空气的折射率，n3表示在气隙的像方I的透镜的折射率，D表示气隙沿光轴的长度，R1表示空气透镜在物方O的曲率半径，R2表示空气透镜在像方I的曲率半径。

由于n2(空气的折射率)是1，因此等式4可以被重新调整如下。

$E.F.L=\frac{1}{\frac{1-n_1}{n_3{R}_1}+\frac{n_3-1}{n_3{R}_2}-\frac{(1-n_1)(n_3-1)}{n_3{R}_1{R}_2}D}$ [等式5]

第一透镜组G1可包括具有负屈光力并满足下面的不等式的至少一个透镜。

Ndn1＜1.65 [不等式6]

Vdn1＞55 [不等式7]

这里，Ndn1表示第一透镜组G1的负透镜的折射率，Vdn1表示第一透镜组G1的负透镜的阿贝数。由于第一透镜组G1的负透镜满足不等式6和不等式7，所以可以有效地防止放大倍率色差且可将佩兹伐和校正为小，且可以提供直到像平面的周边部分的均匀性能。例如，第一透镜组G1可包括：具有负屈光力的透镜，由冕牌玻璃材料形成并设置在物方O；具有正屈光力的透镜，由燧石玻璃材料形成且设置在像方I。第一透镜组G1的负透镜可由分别与在Schott(肖特)产品目录中的FK或PK对应的低色散材料或者反常色散材料形成。根据第一透镜组G1的空气透镜的屈光力布置，可以包括由满足Ndn1＜1.65、Vdn1＞55的材料形成的至少两个透镜。

同时，第一透镜组G1的具有正屈光力的透镜可满足下面的不等式。

Ndp1＞1.75 [不等式8]

这里，Ndp1表示第一透镜组G1的具有正屈光力的透镜的折射率。

例如，如果具有正屈光力的透镜由Schott产品目录中的LASF或SF材料形成，则可关于佩兹伐和的校正容易地校正像差，然而，如果使用满足Ndp1＞1.75的材料，则可减小材料成本。

单焦点镜头系统100可满足下面的不等式。

0.4＜Fp1/F＜2.0 [不等式9]

这里，F表示单焦点镜头系统100的总焦距，Fp1表示第一透镜组G1的具有正屈光力的透镜的焦距。如果(Fp1/F)大于不等式9的上限或者小于不等式9的下限，则难以校正色差，而且如果(Fp1/F)大于不等式9的上限，则第一透镜组G1的屈光力减小但第二透镜组G2的屈光力增加，以补偿第一透镜组G1的小的屈光力，从而使得像差的校正变难。

第一透镜组G1的第一空气透镜2和第二空气透镜4包括至少一个非球面，并且可满足下面的不等式。

1.5＜Haph ×F/ID＜4.0 [不等式10]

这里，Haph表示在像平面IMG的对角线的最高的像高度处成像的光束中穿过孔径的中心的光线与非球面相交的点到光轴的距离；F表示单焦点镜头系统100的总焦距；ID表示像平面IMG的对角线的长度。如果(Haph×F/ID)大于不等式10的上限，则非球面的有效孔径增加，因此镜头系统的尺寸增加，且可能难以制造非球面。因此，当满足不等式10时，可以校正畸变、像散和像散场曲，从而获得直到像平面的周边部分的高图像质量。

第一透镜组G1可满足下面的不等式：

-0.5＜(R1air1-R2air1)/(R1air1+R2air1)＜-0.1 [不等式11]

1.0＜(R1air2-R2air2)/(R1air2+R2air2)＜-0.3 [不等式12]

这里，R1air1表示第一空气透镜2在物方O的曲率半径；R2air1表示第一空气透镜2在像方I的曲率半径；R1air2表示第二空气透镜4在物方O的曲率半径；R2air2表示第二空气透镜4在像方I的曲率半径。

不等式11与第一空气透镜2的曲率半径相关；通过使用第一空气透镜2，可以校正像散、像散场曲和畸变。另外，由于第一空气透镜2满足不等式11，所以可保证后焦距，并且还可减小总长度。如果(R1air1-R2air1)/(R1air1+R2air1)小于不等式11的下限，则难以保证后焦距，且难以获得单焦点镜头系统100的紧凑尺寸。如果(R1air1-R2air1)/(R1air1+R2air1)大于不等式11的上限，则畸变增加，且像散和像散场曲可增加。不等式12与第二空气透镜4的曲率半径有关；通过使用第二空气透镜4，可以保证后焦距，还可以减小总长度，可以校正球面像差、像散、弧矢彗差、彗差和畸变等。如果(R1air2-R2air2)/(R1air2+R2air2)小于不等式12的下限，则难以保证后焦距，且难以获得单焦点镜头系统100的紧凑的尺寸。如果(R1air2-R2air2)/(R1air2+R2air2)大于不等式12的上限，则对于畸变、像散、球面像差和彗差的敏感度会增加。

单焦点镜头系统100可满足下面的不等式。

-8.0＜F1/F＜-1.0 [不等式13]

0.8＜F2/F＜1.4 [不等式14]

这里，F1表示第一透镜组G1的焦距，F2表示第二透镜组G2的焦距。

不等式13和14与镜头系统的屈光力分布有关。通过适当地分配镜头系统的屈光力，可以调节整个镜头系统的焦距、后焦距、光学总长度和F数。另外，可以针对每个透镜单独地校正像差，相应地，在制造期间可以适当地调节敏感度。不等式13与第一透镜组G1的屈光力有关。如果(F1/F)小于不等式13的下限，则难以保证长的后焦距且难以减小镜头系统的总长度。如果(F1/F)大于不等式13的上限，则难以校正球面像差、像散、彗差等，此外，敏感度会增加，且因此透镜的制造会变难。

不等式14与第二透镜组G2的屈光力有关。如果(F2/F)小于不等式14的下限，则光学总长度增加，且因此难以获得单焦点镜头系统100的紧凑的尺寸。如果(F2/F)大于不等式14的上限，则第二透镜组G2的屈光力减小，且因此难以保证长的后焦距且难以校正像差。此外，不仅仅在第二透镜组G2之内的敏感度增加，而且相对于与第一透镜组G1的偏斜的敏感度也会增加，相应地，透镜的制造会变难。

同时，根据当前实施例的单焦点镜头系统100具有紧凑的尺寸和40度或更大的半视角的广角；因此，可由于透镜的偏斜而造成像散场曲和像平面倾斜。因此，通过粘合第二透镜组G2的最靠近像方I布置的两个透镜，可以解决诸如在制造期间形成的气隙以及偏斜的问题，从而提高生产率。即，当即使在第六透镜8与第七透镜9之间的小的偏斜量可导致像平面的周边部分的像平面倾斜时，可通过将第六透镜8粘合到第七透镜9来减小像散场曲和像平面倾斜。

同时，根据本发明的当前实施例的单焦点镜头系统100中使用的非球面透镜被限定如下。

可利用下面的等式来表示非球面，虽然这里光轴方向被称为x轴、与光轴方向垂直的方向被表示为y轴。X表示沿光轴方向到透镜的顶点的距离，y表示沿垂直于光轴方向的方向到光轴的距离，K表示圆锥曲线常数，a、b、c和d表示非球面系数，C表示关于透镜的顶点的曲率半径的倒数(1/R)。

$x=\frac{C{y}^2}{1+\sqrt{1-(K+1)c^2{y}^2}}+a{y}^4+b{y}^6+c{y}^8+d{y}^{10}$ [等式15]

根据本发明的当前实施例，示出了用于实现单焦点镜头系统的根据各种设计的各个示例。以下，F表示以mm为单位的总焦距，Fno表示F数，2w表示以度为单位的视角，*表示非球面。在各幅附图中，至少一个滤色器10可被设置为最靠近像方I。滤色器10可以是例如低通滤色器、IR截止滤色器和盖玻璃中的一个。然而，在不使用滤色器的情况下，也可实现镜头系统。在附图中，IMG表示像平面。

根据本发明的实施例的物距基于无穷远的物体；如果利用漂浮法或者内聚焦法执行聚焦，则除了示出无穷远物距处的透镜之间的气隙沿光轴的长度和放大倍率之外，还示出了最短物距处的透镜之间的气隙沿光轴的长度和放大倍率。根据当前实施例，像平面的对角线长度(即，最高的像高度)是14.25mm。

<实施例1>

图1示出根据本发明的实施例的单焦点镜头系统100，下面的表1示出根据实施例1的设计数据。虽然在图1中用标号表示每个透镜的透镜表面，但是在其他示例中省去了透镜表面的标号。

F：16.13mm Fno：2.07 2w：88.34

表1

图2是示出图1的单焦点镜头系统100的纵向像差、像散场曲和畸变的示图。作为像散场曲线，示出了切向场曲(T)和弧矢场曲(S)。图3是示出图1的单焦点镜头系统100的横向像差的示图。

<实施例2>

图4示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统，下面的表2示出根据实施例2的设计数据。

F：16.11mm Fno：2.08 2w：89.05

表2

图5和图6分别是示出图4的单焦点镜头系统的纵向像差和横向像差的示图。

<实施例3>

图7示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统，下面的表3示出了根据实施例3的设计数据。

F：16.12mm Fno：2.47 2w：88.36

表3

图8和图9分别是示出图7的单焦点镜头系统的纵向像差和横向像差的示图。

<实施例4>

图10示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统，下面的表4示出了根据实施例4的设计数据。

F：16.12mm Fno：2.46 2w：88.38

表4

下面的表5示出在执行聚焦时，第一透镜组G1的最靠近像方的透镜与光阑之间的气隙沿光轴的长度D1，以及第二透镜组G2的最靠近像方的透镜与滤色器的物侧之间的气隙沿光轴的长度D2，D1和D2的单位为mm。

表5

图11和图12分别是示出图10的单焦点镜头系统的纵向像差和横向像差的示图。

<实施例5>

图13示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统，下面的表6示出根据实施例5的设计数据。

F：16.11mm Fno：2.56 2w：88.39

表6

图14和图15分别是示出图13的单焦点镜头系统的纵向像差和横向像差的示图。

<实施例6>

图16示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统，下面的表7示出根据实施例6的设计数据。

F：15.86mm Fno：2.56 2w：89.31

表7

图17和图18分别是示出图16的单焦点镜头系统的纵向像差和横向像差的示图。

<实施例7>

图19示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统，下面的表8示出根据实施例7的设计数据。

F：15.54mm Fno：2.89 2w：89.14

表8

下面的表9示出在执行聚焦时，第二透镜组G2的最靠近物方的透镜与光阑之间的气隙沿光轴的长度D1，以及在第二透镜组G2的自物方起的第一透镜与第二透镜之间的气隙沿光轴的长度D2，D1和D2的单位为mm。

表9

图20和图21分别是示出图19的单焦点镜头系统的纵向像差和横向像差的示图。

<实施例8>

图22示出根据本发明另一实施例的单焦点镜头系统，下面的表10示出根据实施例8的设计数据。

F：15.97mm Fno：2.87 2w：89.06

表10

图23和图24分别是示出图22的单焦点镜头系统的纵向像差和横向像差的示图。

下面的表11示出满足不等式1到不等式3以及不等式9到不等式14的实施例1到实施例8。

表11

根据本发明的实施例的单焦点镜头系统100是具有从40到45度的半视角且对于可互换的镜头具有适当的后焦距的广角镜头系统。另外，单焦点镜头系统100具有大的孔径，即，2到2.8的F数，因此可以减小沿镜头系统径向的尺寸以及总长度，从而产生紧凑的尺寸。另外，可以有效地校正放大倍率色差和像散场曲，以获得直到像的周边部分的均匀的光学性能。

图25示出根据本发明的实施例的包括单焦点镜头系统100的拍摄设备110。拍摄设备110包括根据上面描述的实施例之一的单焦点镜头系统100以及用于接收利用单焦点镜头系统100形成为像的光的成像器件112。拍摄设备110可包括：记录单元113，用于记录有关由成像器件112光电转换的对象的信息；取景器114，用于观察对象的图像。另外，拍摄设备110可包括显示单元115，在显示单元115上可显示对象的图像。虽然独立地包括取景器114和显示单元115，但是拍摄设备110不限于此，可在没有取景器114的情况下仅包括显示单元115。图25中示出的拍摄设备110是示例，除了相机之外的各种光学装置可用作拍摄设备115。如上所述，通过在诸如数字相机的拍摄设备中使用根据本发明的实施例的单焦点镜头系统100，可以实现具有广视角、高亮度和紧凑尺寸的光学装置。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其做出形式和细节上的各种修改。

Claims (15)

1.一种单焦点镜头系统，包括按照从物方起的顺序依次布置的具有负屈光力的第一透镜组、光阑和具有正屈光力的第二透镜组，

其中，第一透镜组包括均具有负屈光力、并均具有弯月形状和朝着物方的凸面的第一空气透镜和第二空气透镜，第二透镜组包括具有正屈光力的、在第二透镜组中被设置为最靠近物方并具有朝着物方的凸面的透镜，

其中，单焦点镜头系统满足下面的表达式，

-10<Fair1/F<-2.5

-6<Fair2/F<-1

0.6<Fp2/F<1.5,

其中，F表示单焦点镜头系统的总焦距，Fair1表示第一透镜组的第一空气透镜的焦距，Fair2表示第一透镜组的第二空气透镜的焦距，Fp2表示第二透镜组的所述透镜的焦距。

2.根据权利要求1所述的单焦点镜头系统，其中，第一透镜组包括具有负屈光力的至少一个第一透镜，

其中，所述至少一个第一透镜满足下面的表达式，

Ndn1<1.65

Vdn1>55

其中，Ndn1表示所述至少一个第一透镜的折射率，Vdn1表示所述至少一个第一透镜的阿贝数。

3.根据权利要求2所述的单焦点镜头系统，其中，第一透镜组包括具有正屈光力的第二透镜，

其中，第二透镜满足下面的表达式，

Ndp1>1.75

其中，Ndp1表示第二透镜的折射率。

4.根据权利要求3所述的单焦点镜头系统，其中，单焦点镜头系统满足下面的表达式，

0.4<Fp1/F<2.0

其中，Fp1表示第二透镜的焦距。

5.根据权利要求1所述的单焦点镜头系统，其中，第一透镜组的第一空气透镜和第二空气透镜中的至少一个具有非球面并满足下面的表达式，

1.5<Haph×F/ID<4.0

其中，Haph表示在像平面的对角线的最高的像高度处成像的光束中穿过孔径的中心的光线与所述非球面相交的点到光轴的距离，ID表示像平面的对角线的长度。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的单焦点镜头系统，其中，第一透镜组满足下面的表达式，

-0.5<(R1air1-R2air1)/(R1air1+R2air1)<-0.1

-1.0<(R1air2-R2air2)/(R1air2+R2air2)<-0.3

其中，R1air1表示第一空气透镜在物方的曲率半径，R2air1表示第一空气透镜在像方的曲率半径，R1air2表示第二空气透镜在物方的曲率半径，R2air2表示第二空气透镜在像方的曲率半径。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的单焦点镜头系统，其中，单焦点镜头系统满足下面的表达式，

-8.0<F1/F<-1.0

0.8<F2/F<1.4

其中，F1表示第一透镜组的焦距，F2表示第二透镜组的焦距。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的单焦点镜头系统，其中，第二透镜组还包括按照从第二透镜组中最靠近物方的所述透镜朝着像方的顺序布置的第三透镜和第四透镜，第三透镜具有负屈光力，第四透镜具有正屈光力。

9.根据权利要求8所述的单焦点镜头系统，其中，第四透镜具有朝着像方的凸出的非球面。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的单焦点镜头系统，其中，第二透镜组的最靠近物方的所述透镜具有非球面。

11.根据权利要求1-5中任一项所述的单焦点镜头系统，其中，第二透镜组包括在第二透镜组中被设置为最靠近像方的正-负双合透镜或者负-正双合透镜。

12.根据权利要求1-5中任一项所述的单焦点镜头系统，其中，第一透镜组和第二透镜组沿着光轴平行地移动，以执行聚焦。

13.根据权利要求1-5中任一项所述的单焦点镜头系统，其中，第一透镜组和第二透镜组以不同的轨迹相对于光轴平行地移动，以执行聚焦。

14.一种拍摄设备，包括：

单焦点镜头系统；

成像器件，接收由单焦点镜头系统形成的像,

其中，单焦点镜头系统包括按照从物方起的顺序依次布置的具有负屈光力的第一透镜组、光阑和具有正屈光力的第二透镜组，

其中，第一透镜组包括均具有负屈光力、且均具有弯月形状和朝着物方的凸面的第一空气透镜和第二空气透镜，第二透镜组包括具有正屈光力的、在第二透镜组中被设置为最靠近物方并具有朝着物方的凸面的透镜，

其中，单焦点镜头系统满足下面的表达式，

-10<Fair1/F<-2.5

-6<Fair2/F<-1

0.6<Fp2/F<1.5,

其中，F表示单焦点镜头系统的总焦距，Fair1表示第一透镜组的第一空气透镜的焦距，Fair2表示第一透镜组的第二空气透镜的焦距，Fp2表示第二透镜组的所述透镜的焦距。

15.根据权利要求14所述的拍摄设备，其中，第一透镜组包括具有负屈光力的至少一个第一透镜，

其中，所述至少一个第一透镜满足下面的表达式，

Ndn1<1.65

Vdn1>55

其中，Ndn1表示所述至少一个第一透镜的折射率，Vdn1表示所述至少一个第一透镜的阿贝数。