CN104793316A

CN104793316A - 广角镜头系统

Info

Publication number: CN104793316A
Application number: CN201410641794.XA
Authority: CN
Inventors: 李元信
Original assignee: Samsung Techwin Co Ltd
Current assignee: Hanhua Vision Co ltd
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2034-11-06
Also published as: US20150205070A1; KR102083931B1; KR20150087059A; US9874718B2; CN104793316B

Abstract

本发明提供一种广角镜头系统，所述广角镜头系统包括：第一透镜组，具有负屈光力；第二透镜组，具有正屈光力，其中，从物方至像方的顺序地设置第一透镜组和第二透镜组，所述广角镜头系统满足第一条件式：16<|L/f|<17.5，其中，L表示从第一透镜组的最靠近物方设置的透镜表面到第二透镜组的最靠近像方设置的透镜表面的距离，f表示所述广角镜头系统的焦距。

Description

广角镜头系统

本申请要求于2014年1月21日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0007471号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。

技术领域

与示例性实施例一致的设备涉及一种广角镜头系统，更具体地说，涉及一种两组透镜式广角镜头系统(two-group lens wide angle lens system)。

背景技术

随着固态图像感测器件(诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS))已经被越来越多地制造为更小的尺寸并且被制造为具有更多的像素，设置在具有图像感测器件的光学成像装置(诸如数码相机、摄像机或监控相机)中的镜头系统也需要提供更高的光学性能。

另外，随着安全的重要性与日俱增，个人与公共组织以及公司使用许多针对闭路电视(CCTV)系统的监控相机或者精密测量相机。

使用监控相机的这类用户渴求高分辨率图像，所述高分辨率图像不仅在中间区域无畸变，而且在边缘区域也无畸变。因此，包括在监控相机中的镜头系统不仅需要提供宽视角，而且需要产生具有低畸变的图像。

发明内容

一个或更多个实施例提供一种两组透镜式广角镜头系统。

其它方面将在下面的描述中进行部分地阐述，部分将通过描述而明显，或者可通过示例性实施例的实践而了解。

根据示例性实施例的一方面，提供一种广角镜头系统，所述广角镜头系统包括：第一透镜组，具有负屈光力；第二透镜组，具有正屈光力，其中，从物方至像方的顺序地设置第一透镜组和第二透镜组，所述广角镜头系统满足第一条件式：

16<|L/f|<17.5，

其中，L表示从第一透镜组的最靠近物方设置的透镜表面到第二透镜组的最靠近像方设置的透镜表面的距离，f表示所述广角镜头系统的焦距。

第一透镜组可包括：第一透镜，具有负屈光力；第二透镜，具有负屈光力；第三透镜，具有负屈光力；第四透镜，具有正屈光力，从物方至像方顺序地设置第一透镜至第四透镜。

设置到第一透镜组中的第二透镜可包括至少一个非球面。

第二透镜组可包括：第五透镜，具有正屈光力；第六透镜，具有负屈光力；第七透镜，具有正屈光力，从物方至像方顺序地设置第五透镜至第七透镜。

第二透镜组可包括至少一个胶合透镜。

第五透镜和第六透镜可以构成胶合透镜。

第七透镜可包括至少一个非球面。

第七透镜可包括两个非球面。

第七透镜的折射率(Nd₇)可满足第二条件式：

Nd₇<1.78。

所述广角镜头系统可满足第三条件式：

4.0<f_L/f<4.4，

其中，f表示所述广角镜头系统的焦距，f_L表示第二透镜组的焦距。

所述广角镜头系统可满足第四条件式：

vd₄<25，

其中，vd₄表示第四透镜的阿贝数。

所述广角镜头系统还可包括：光圈，设置在第一透镜组和第二透镜组之间。

根据示例性实施例的一方面，提供一种包括如上所述的广角镜头系统的拍摄设备。

根据示例性实施例，提供了一种具有小尺寸的广角镜头系统，所述广角镜头系统具有高分辨率和宽视场角。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行描述，这些和/或其它方面将变得明显并且更加易于理解，附图中：

图1示出了根据示例性实施例的广角镜头系统的光学布局(opticallayout)；

图2是示出了根据示例性实施例的图1中所示的广角镜头系统的纵向像差的像差曲线图；

图3是示出了根据示例性实施例的图1中所示的广角镜头系统的横向像差的像差曲线图；

图4示出了根据示例性实施例的广角镜头系统的光学布局；

图5是示出了根据示例性实施例的图4中所示的广角镜头系统的纵向像差的像差曲线图；

图6是示出了根据示例性实施例的图4中所示的广角镜头系统的横向像差的像差曲线图；

图7示出了根据示例性实施例的广角镜头系统的光学布局；

图8是示出了根据示例性实施例的图7中所示的广角镜头系统的纵向像差的像差曲线图；

图9是示出了根据示例性实施例的图7中所示的广角镜头系统的横向像差的像差曲线图；

图10示出了根据示例性实施例的广角镜头系统的光学布局；

图11是示出了根据示例性实施例的图10中所示的广角镜头系统的纵向像差的像差曲线图；

图12是示出了根据示例性实施例的图10中所示的广角镜头系统的横向像差的像差曲线图。

具体实施方式

由于本发明构思允许各种改变和多种示例性实施例，所以将在附图中示出具体的示例性实施例，并且将以书面描述的形式进行详细地描述。通过参照结合附图而详细地描述的示例性实施例，将清楚地理解本发明构思的效果和特征以及实现这些效果和特征的方法。然而，本发明构思可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为受限于在此阐述的示例性实施例。

以下，将参照附图更加详细地描述示例性实施例。不考虑图号，利用相同的标号描绘那些相同或一致的组件，并且省略多余的解释。

当使用诸如“第一”、“第二”等的术语来描述各种组件时，这些组件不受上述术语限制。上述术语仅用于将一个组件与另一个组件进行区分。

除非在上下文中具有明显不同的含义，否则使用单数形式的表达包括复数形式的表达。

在本说明书中，应该理解的是，诸如“包括”或“具有”等的术语意在指示特征或组件的存在，而非意在排除可存在或者可添加一个或更多个其它特征、或其组件的可能性。

为了便于解释，可放大或缩小元件的尺寸。例如，为了便于解释，任意地示出附图中的各个元件的尺寸和厚度，并且本发明并非一定受附图限制。

当诸如“……中的至少一个”的表述位于元件的列表之后时，该表述用于修饰元件的整个列表，而不修饰该列表中的单个元件。

图1、图4、图7和图10示出了根据示例性实施例的广角镜头系统的光学布局。

参照图1、图4、图7和图10，广角镜头系统从物方O至像方I顺序地包括第一透镜组G1和第二透镜组G2。

第一透镜组G1具有负屈光力，并且可包括四个透镜，所述四个透镜从物方O至像方I顺序地包括：第一透镜L₁₁，具有负屈光力；第二透镜L₁₂，具有负屈光力；第三透镜L₁₃，具有负屈光力；第四透镜L₁₄，具有正屈光力。

第一透镜L₁₁和第二透镜L₁₂可以是朝向物方O凸出的负弯月透镜。第三透镜L₁₃可以是朝向像方I凹入的负透镜。第四透镜L₁₄可以是朝向物方O凸出的正透镜。

第一透镜组G1包括至少一个非球面透镜，根据示例性实施例，所述非球面透镜可以是第二透镜L₁₂。

第二透镜L₁₂可包括至少一个非球面。通过将第二透镜L₁₂的至少一个表面设置为非球面，可以降低离轴像差(即，像散场曲、像场弯曲等)。

第二透镜组G2可包括三个透镜，所述三个透镜从物方O至像方I顺序地包括：第五透镜L₂₁，具有正屈光力；第六透镜L₂₂，具有负屈光力；第七透镜L₂₃，具有正屈光力。

第五透镜L₂₁和第六透镜L₂₂可以构成胶合透镜。即，通过胶合第五透镜L₂₁和第六透镜L₂₂，可以校正诸如色差的像差，并且可降低制造期间的粘合误差等的影响，从而提供稳定的光学质量。此外，结构可被简化并且可适合于小型化。

第七透镜L₂₃可以是双凸透镜，并且可包括至少一个非球面。即，第七透镜L₂₃可以在物方O或在像方I上具有一个非球面，或者可以在两个表面均具有非球面。

通过在第七透镜L₂₃的至少一个表面上设置非球面，可以降低离轴像差(即，像散场曲、像场弯曲等)。

还可以在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间设置光圈ST。在第二透镜组G2与成像面IP之间还可以设置光学块G，所述光学块G可以是光学滤波器(诸如低通滤波器(LPF)或IR截止滤波器)、用于保护图像感测器件的图像拾取表面的盖玻片(CG)等。

根据上述示例性实施例，可提供具有小尺寸的广角镜头系统，所述广角镜头系统具有宽视角与高的光学性能。

根据示例性实施例的广角镜头系统可满足下面的条件式：

16<|L/f|<17.5 条件式(1)

这里，L表示从第一透镜组G1的最靠近物方O设置的透镜表面到第二透镜组G2的最靠近像方I设置的透镜表面的距离，即，最靠近物方O设置的第一透镜L₁₁的表面S1与最靠近像方I设置的第七透镜L₂₃的表面S14之间的距离，f表示所述广角镜头系统的焦距。

条件式(1)限定了所述广角镜头系统的长度与所述广角镜头系统的焦距的比率的范围。

在大于或者等于条件式(1)的上限的范围内，光学性能(即，分辨率)在半视角大于或等于90°的范围内降低；在等于或小于条件式(1)的下限的范围内，会难以获得等于或大于90°的半视角。

根据示例性实施例的广角镜头系统还可满足下面的条件式：

Nd₇<1.78 条件式(2)

这里，Nd₇表示包括在第二透镜组G2中的第七透镜L₂₃的折射率。

条件式(2)示出了第二透镜组G2的最靠近像方I设置的透镜(即，具有正屈光力的第七透镜L₂₃)的折射率的范围。在大于或等于条件式(2)的上限的范围内，会难以控制所述广角镜头系统的彗差。

根据示例性实施例的广角镜头系统还可满足下面的条件式：

4.0<f_L/f<4.4 条件式(3)

这里，f表示所述广角镜头系统的焦距，f_L表示第二透镜组G2的焦距。

条件式(3)限定了第二透镜组G2的焦距与所述广角镜头系统的焦距的比率的范围，并且条件式(3)意味着由第二透镜组G2的焦距确定所述广角镜头系统的焦距。

在大于或等于条件式(3)的上限的范围内，随着所述广角镜头系统的焦距增大，可获得高性能，但是会难以获得宽视角。

在小于或等于条件式(3)的下限的范围内，可获得宽视角，但是在远离光轴设置的边缘处会难以获得高性能。

根据示例性实施例的广角镜头系统还可满足下面的条件式：

vd₄<25 条件式(4)

这里，vd₄表示第四透镜L₁₄的阿贝数。

条件式(4)示出了第一透镜组G1的最靠近像方I设置的透镜(即，具有正屈光力的第四透镜L₁₄)的折射率，在大于或者等于条件式(4)的上限的范围内，不能实现对色彩的适当补偿，因此，将会产生预定波长的颜色出现在所形成的图像中的问题。

以下，参照表1至表8，将解释根据示例性实施例的广角镜头系统的设计数据。

在设计数据中，R表示各个透镜表面的曲率半径[mm](R的值是∞的表面表示该表面是平的)。

D_n表示透镜表面与邻近的透镜表面之间的沿着光轴的距离[mm]，因此，D_n表示透镜的厚度或相邻的透镜之间的距离。Nd表示各个透镜的折射率，vd表示各个透镜在D线(即，夫琅和费(Fraunhofer)D光谱线)上的阿贝数。包括在示例性实施例中的非球面由下面的等式(1)来限定：

z = \frac{{ch}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) c^{2} h^{2}}} + {Ah}^{4} + {Bh}^{6} + {Ch}^{8} + {Dh}^{10}

等式(1)

当假设光轴方向是z轴，垂直于光轴方向的方向是h轴，光的行进方向是正方向时，包括在根据示例性实施例的广角镜头系统中的非球面形状可以如等式(1)所表示。

这里，z表示沿着光轴方向距透镜的顶点的距离，h表示沿着垂直于光轴的方向的距离，K表示圆锥曲线常数，A、B、C和D表示非球面系数，c表示透镜顶点处的曲率半径的倒数(1/R)。

<第一示例性实施例>

表1示出了根据图1中所示的第一示例性实施例的广角镜头系统的设计数据。参照图1，当第一透镜L₁₁的最靠近物方O设置的表面称为第一表面S1，并且表面编号朝向像方I增大时，Si表示透镜的第i个表面。

[表1]

表面编号	R	D_n	Nd	vd
					S1	14.31757	0.800000	1.910822	35.2500
S2	7.60000	2.120000
					S3*	37.26864	0.862192	1.772501	49.4670
S4*	5.10883	2.825199
					S5	-128.46759	0.800000	1.804200	46.5025
S6	3.66708	4.313258
					S7	7.47526	1.200000	1.922860	20.8804
S8	-51.48540	1.549478
					光圈	∞	1.491991
S10	6.59083	1.437882	1.496997	81.6084
					S11	-3.00000	0.800000	1.945945	17.9843
S12	-52.34188	0.200000
					S13*	10.13674	1.600000	1.772501	49.4670
S14*	-3.86514	0.808019
					S15	∞	1.000000	1.516798	64.1983
S16	∞	3.191979
					IP	∞	0.000000

在表1中，*表示非球面。表2示出了包括在根据图1中所示的示例性实施例的广角镜头系统中的非球面的非球面系数。在非球面系数的数值中，符号“E-m”(m是整数)是指“×10^-m”。

[表2]

图2示出了图1中所示的广角镜头系统的纵向像差，并且曲线分别示出了纵向球面像差、像散场曲和畸变。示出了关于具有波长约为656.2725nm、587.5618nm、546.0740nm、486.1327nm以及435.8343nm的光线的纵向球面像差。示出了关于波长为546.0740nm的光线的像散场曲和畸变。在像散场曲中，虚线表示在子午面上的像散场曲T，实线表示在弧矢面上的像散场曲S。

图3示出了图1中所示的广角镜头系统的横向像差，并且曲线示出了关于具有波长约为656.2725nm、587.5618nm、546.0740nm、486.1327nm以及435.8343nm的光线的在子午面和弧矢面上的横向像差(即，放大倍率色差、彗差等)。

<第二示例性实施例>

表3示出了根据图4中所示的第二示例性实施例的广角镜头系统的设计数据。

[表3]

表面编号	R	D_n	Nd	vd
					S1	14.29342	0.700000	1.910822	35.2500
S2	7.60000	2.100000
					S3*	17.00000	0.700000	1.772501	49.4670
S4	5.00000	3.040909
					S5	-168.94715	1.100000	1.804200	46.5025
S6	3.84484	3.717698

S7	22.97195	1.200000	2.00272	19.3170
					光圈	-12.50050	1.471950
Stop	∞	2.056601
					S10	7.61000	1.402379	1.496997	81.6084
S11	-3.40000	0.700000	1.945945	17.9843
					S12	-37.35559	0.200000
S13*	11.87454	1.610462	1.772501	49.4670
					S14*	-3.83144	0.837693
S15	∞	1.000000	1.516798	64.1983
					S16	∞	3.162309
IP	∞	0.000000

在表3中，*表示非球面。表4示出了包括在根据图4中所示的示例性实施例的广角镜头系统中的非球面的非球面系数。在非球面系数的数值中，符号“E-m”(m是整数)是指“×10^-m”。

[表4]

图5示出了图4中所示的广角镜头系统的纵向像差，并且曲线分别示出了纵向球面像差、像散场曲和畸变。示出了关于具有波长约为656.2725nm、587.5618nm、546.0740nm、486.1327nm以及435.8343nm的光线的纵向球面像差。示出了关于波长为546.0740nm的光线的像散场曲和畸变。在像散场曲中，虚线表示在子午面上的像散场曲T，实线表示在弧矢面上的像散场曲S。

图6示出了图4中所示的广角镜头系统的横向像差，并且曲线示出了关于具有波长约为656.2725nm、587.5618nm、546.0740nm、486.1327nm以及435.8343nm的光线的在子午面和弧矢面上的横向像差(即，放大倍率色差、彗差等)。

<第三示例性实施例>

表5示出了根据图7中所示的第三示例性实施例的广角镜头系统的设计数据。

[表5]

表面编号	R	Dn	Nd	vd
					S1	13.87809	0.700000	1.910822	35.2500
S2	7.60000	2.120000
					S3*	17.00000	0.700000	1.772501	49.4670
S4	5.00000	2.857736
					S5	575.58595	1.020000	1.804200	46.5025
S6	3.74491	4.461391
					S7	17.03191	1.200000	2.00272	19.3170
S8	-14.52490	1.241777
					光圈	∞	1.771271
S10	8.05000	1.354790	1.496997	81.6084
					S11	-3.40000	0.700000	1.945945	17.9843
S12	188.45294	0.200000
					S13*	9.98058	1.672838	1.772501	49.4670
S14*	-3.70880	0.837555
					S15	∞	1.000000	1.516798	64.1983
S16	∞	3.162309
					IP	∞	0.000000

在表5中，*表示非球面。表6示出了包括在根据图7中所示的第三示例性实施例的广角镜头系统中的非球面的非球面系数。在非球面系数的数值中，符号“E-m”(m是整数)是指“×10^-m”。

[表6]

图8示出了图7中所示的广角镜头系统的纵向像差，并且曲线分别示出了纵向球面像差、像散场曲和畸变。示出了关于具有波长约为656.2725nm、587.5618nm、546.0740nm、486.1327nm以及435.8343nm的光线的纵向球面像差。示出了关于波长为546.0740nm的光线示的像散场曲和畸变。在像散场曲中，虚线表示在子午面上的像散场曲T，实线表示在弧矢面上的像散场曲S。

图9示出了图7中所示的广角镜头系统的横向像差，并且曲线示出了关于具有波长约为656.2725nm、587.5618nm、546.0740nm、486.1327nm以及435.8343nm的光线的在子午面和弧矢面上的横向像差(即，放大倍率色差、彗差等)。

<第四示例性实施例>

表7示出了根据图10中所示的第四示例性实施例的广角镜头系统的设计数据。

[表7]

表面编号	R	D_n	Nd	vd
					S1	13.75683	0.800000	1.910822	35.2500
S2	7.60000	2.120000
					S3*	17.00000	0.800000	1.772501	49.4670
S4	4.50000	2.844999
					S5	-139.07290	1.020000	1.804200	46.5025
S6	3.94469	4.176242

S7	10.65985	1.200000	1.922860	20.8804
					S8	-19.46903	0.972966
光圈	∞	2.150254
					S10	9.07459	1.415540	1.496997	81.6084
S11	-3.00000	0.800000	1.945945	17.9843
					S12	-22.39026	1.500000
S13*	12.17064	1.672838	1.772501	49.4670
					S14*	-3.90006	0.827333
S15	∞	1.000000	1.516798	64.1983
					S16	∞	3.172667
IP	∞	0.000000

在表7中，*表示非球面。表8示出了包括在根据图10中所示的第四实施例的广角镜头系统中的非球面的非球面系数。在非球面系数的数值中，符号“E-m”(m是整数)是指“×10^-m”。

[表8]

图11示出了图10中所示的广角镜头系统的纵向像差，并且曲线分别示出了纵向球面像差、像散场曲和畸变。示出了关于具有波长约为656.2725nm、587.5618nm、546.0740nm、486.1327nm以及435.8343nm的光线的纵向球面像差。示出了关于波长为546.0740nm的光线的像散场曲和畸变。在像散场曲中，虚线表示在子午面上的像散场曲T，实线表示在弧矢面上的像散场曲S。

图12示出了图10中所示的广角镜头系统的横向像差，并且曲线示出了关于具有波长约为656.2725nm、587.5618nm、546.0740nm、486.1327nm以及435.8343nm的光线的在子午面和弧矢面上的横向像差(即，放大倍率色差、彗差等)。

下面的表9示出了根据各个示例性实施例的广角镜头系统的焦距f、f数Fno和半视角(ω)。

[表9]

	第一实施例	第二实施例	第三实施例	第四实施例
					f[mm]	1.1448	1.1448	1.1449	1.1448
Fno	2.5205	2.5544	2.5448	2.5508
					ω[°]	93.5	93.5	93.5	93.5

下面的表10示出了根据的示例性实施例的广角镜头系统满足条件式(1)和条件式(3)。

[表10]

示例性实施例提供了一种具有小尺寸的广角镜头系统，所述广角镜头系统具有高分辨率和宽视角。

另外，根据示例性实施例的广角镜头系统可使用在具有图像传感器(未示出)的拍摄设备(诸如监控相机、数码相机或摄像机)中。

所述图像传感器可以是接收光的固态图像传感器器件(诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS))，通过广角镜头系统在图像传感器中形成图像。图像传感器的拍摄表面对应于所述广角镜头系统的成像面IP。

应该理解的是，在此描述的示例性实施例可被认为仅出于描述性意义，而非限制性的目的。在各个实施例中的特征或方面的描述通常可被认为适用于在其它实施例中的其它相似的特征或方面。

虽然上面已经具体示出和描述了示例性实施例，但是本领域普通技术人员将理解的是，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，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims

1.一种广角镜头系统，从物方至像方的顺序地包括：

第一透镜组，具有负屈光力；

第二透镜组，具有正屈光力，

其中，所述广角镜头系统满足第一条件式：

16<|L/f|<17.5

2.如权利要求1所述的广角镜头系统，其中，第一透镜组从物方至像方顺序地包括：

第一透镜，具有负屈光力；

第二透镜，具有负屈光力；

第三透镜，具有负屈光力；

第四透镜，具有正屈光力。

3.如权利要求2所述的广角镜头系统，其中，第一透镜组的第二透镜包括至少一个非球面。

4.如权利要求1所述的广角镜头系统，其中，第二透镜组从物方至像方顺序地包括：

第五透镜，具有正屈光力；

第六透镜，具有负屈光力；

第七透镜，具有正屈光力。

5.如权利要求1所述的广角镜头系统，其中，第二透镜组包括至少一个胶合透镜。

6.如权利要求4所述的广角镜头系统，其中，第五透镜和第六透镜构成胶合透镜。

7.如权利要求4所述的广角镜头系统，其中，第七透镜包括至少一个非球面。

8.如权利要求4所述的广角镜头系统，其中，第七透镜包括两个非球面。

9.如权利要求4所述的广角镜头系统，其中，第七透镜的折射率满足第二条件式：

Nd₇<1.78

其中，Nd₇是第七透镜的折射率。

10.如权利要求1所述的广角镜头系统，所述广角镜头系统满足第三条件式：

4.0<f_L/f<4.4

其中，f_L表示第二透镜组的焦距。

11.如权利要求2所述的广角镜头系统，所述广角镜头系统满足第四条件式：

vd₄<25

其中，vd₄表示第四透镜的阿贝数。

12.如权利要求1所述的广角镜头系统，所述广角镜头系统还包括：光圈，设置在第一透镜组和第二透镜组之间。

13.一种包括如权利要求1-12中的任一项所述的广角镜头系统的拍摄设备。