鱼眼镜头系统以及包括所述鱼眼镜头系统的拍摄设备的制作方法与工艺

鱼眼镜头系统以及包括所述鱼眼镜头系统的拍摄设备本申请要求于2012年3月9日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0024501号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的公开通过引用被全部包含于此。技术领域各种实施例涉及一种鱼眼镜头系统以及一种包括所述鱼眼镜头系统的拍摄设备。

背景技术：
包括固态成像器件(诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS))的数字静态相机(DSC)以及数字摄像机（DVC）被广泛使用。随着这样的相机变得越来越普及，对于诸如远摄镜头或广角镜头的单焦镜头的需求也日益增长。另外，具有非常大的视角(可能大约180°)的鱼眼镜头被高级相机用户广泛用于获得艺术表现。用于拍摄的鱼眼镜头必须具有适合于数字相机的高清晰度的高分辨率，并且同时应该紧凑以易于携带。另外，数字相机用户需要快速自动聚焦以捕获运动画面。因此，聚焦透镜组需要是轻型的，从而能够快速和容易地执行用于运动画面的聚焦。

技术实现要素：
本发明的实施例提供一种小尺寸的鱼眼镜头系统，所述鱼眼镜头系统可快速执行聚焦。根据实施例，提供一种鱼眼镜头系统，所述鱼眼镜头系统按照从物方到像方的顺序包括：第一透镜组，具有负屈光力；孔径光阑；第二透镜组，具有正屈光力，其中，第一透镜组按照从物方到像方的顺序包括第(1-A)透镜组、第(1-B)透镜组和第(1-C)透镜组，第(1-A)透镜组具有负屈光力，第(1-B)透镜组具有负屈光力，第(1-C)透镜组包括至少一个正透镜，其中，第(1-B)透镜组运动以执行聚焦。第(1-A)透镜组可包括具有负屈光力的一个透镜。第(1-A)透镜组可满足下面的表达式：其中，YImage是当物距为无穷远时具有180°视角的主光线在拍摄平面的高度，YG1是具有180°视角的主光线在第(1-A)透镜组的物方的第一透镜表面的高度，f1-A是第(1-A)透镜组的焦距，L是从第(1-A)透镜组的物方的第一透镜表面到像平面的距离。第(1-B)透镜组可满足下面的表达式：其中，mB是当鱼眼镜头系统的视角为180°时第(1-B)透镜组的组合放大倍率，mR是第(1-C)透镜组和第二透镜组的组合放大倍率。第(1-B)透镜组可包括具有负屈光力的透镜。第二透镜组可包括至少一个非球面透镜。在从广角位置到远摄位置的变焦期间，第一透镜组和第二透镜组之间的距离可减小。当鱼眼镜头系统执行变焦时，第(1-A)透镜组、第(1-B)透镜组和第(1-C)透镜组可同时运动。当鱼眼镜头系统执行变焦时，第(1-A)透镜组和第(1-C)透镜组可同时运动，第(1-B)透镜组可独立运动。第(1-A)透镜组可包括第一透镜，所述第一透镜是具有朝向物方的凸面并具有负屈光力的弯月透镜。第(1-B)透镜组可包括弯月透镜，所述弯月透镜具有朝向物方的凸面并具有负屈光力。第(1-B)透镜组可包括透镜，所述透镜包括双凹面并具有负屈光力。第(1-C)透镜组可包括具有正屈光力的透镜以及具有负屈光力的透镜。第(1-C)透镜组可包括胶合透镜，所述胶合透镜包括具有正屈光力的透镜以及具有负屈光力的透镜。第二透镜组可包括胶合透镜，所述胶合透镜按从物方起的顺序包括具有正屈光力的透镜以及具有负屈光力的透镜，或者所述胶合透镜按从物方起的顺序包括具有负屈光力的透镜和具有正屈光力的透镜。根据另一实施例，提供一种拍摄设备，所述拍摄设备包括：鱼眼镜头系统；成像器件，接收穿过所述鱼眼镜头系统的光，其中，所述鱼眼镜头系统按照从物方到像方的顺序包括第一透镜组、孔径光阑和第二透镜组，第一透镜组具有负屈光力，第二透镜组具有正屈光力，其中，第一透镜组按照从物方到像方的顺序包括第(1-A)透镜组、第(1-B)透镜组和第(1-C)透镜组，第(1-A)透镜组具有负屈光力，第(1-B)透镜组具有负屈光力，第(1-C)透镜组包括至少一个正透镜，其中，第(1-B)透镜组运动以执行聚焦。附图说明通过下面参照附图对示例性实施例进行的详细描述，上述和其他特点及优点将会变得更加明显，附图中：图1是根据实施例的鱼眼镜头系统的截面图；图2是图1中示出的鱼眼镜头系统的聚焦操作的截面图；图3是图1中的鱼眼镜头系统的像差的图形；图4是根据另一实施例的鱼眼镜头系统分别在广角位置、中间位置和远摄位置的截面图；图5A至图5C是图4中的鱼眼镜头系统分别在广角位置、中间位置和远摄位置的像差的图形；图6是根据另一实施例的鱼眼镜头系统分别在广角位置、中间位置和远摄位置的截面图；图7A至图7C是图6中的鱼眼镜头系统分别在广角位置、中间位置和远摄位置的像差的图形；图8是根据实施例的包括鱼眼镜头系统的拍摄设备的视图。具体实施方式参照图1，鱼眼镜头系统100可从物方O起包括：第一透镜组G1，具有负屈光力；孔径光阑ST；第二透镜组G2，具有正屈光力。第一透镜组G1可包括：第(1-A)透镜组G1-A，具有负屈光力；第(1-B)透镜组G1-B，具有负屈光力；第(1-C)透镜组G1-C，包括至少一个正透镜。第(1-B)透镜组G1-B可运动以执行聚焦。执行聚焦的透镜组可被小型化，以快速执行聚焦。例如，第(1-B)透镜组G1-B可包括一个透镜。例如，第(1-B)透镜组G1-B可包括具有负屈光力的一个透镜。通过这种方式，在聚焦期间运动以根据物距变化校正像平面的数量小的透镜组被构造为快速执行聚焦。图2是图1中示出的鱼眼镜头系统100的聚焦操作的截面图。图1中的鱼眼镜头系统100可具有大约180°的超广角。在图1中示出的鱼眼镜头系统100的实施例中，第(1-A)透镜组G1-A可包括第一透镜1，第一透镜1是具有朝向物方O的凸面并具有负屈光力的弯月透镜。第(1-B)透镜组G1-B可包括第二透镜2，第二透镜2是具有朝向物方O的凸面并具有负屈光力的弯月透镜。可通过第(1-B)透镜组G1-B执行聚焦。第(1-C)透镜组G1-C可包括具有正屈光力的第三透镜3以及具有负屈光力的第四透镜4。第三透镜3和第四透镜4可被形成为胶合透镜。第二透镜组G2可包括多个透镜。例如，第二透镜组G2可包括具有正屈光力的第五透镜5、具有正屈光力的第六透镜6以及具有负屈光力的第七透镜7。第六透镜6和第七透镜7可被形成为胶合透镜。第二透镜组G2可包括至少一个非球面。图4是根据另一实施例的鱼眼镜头系统100A分别在广角位置、中间位置和远摄位置的截面图。鱼眼镜头系统100A可从物方O起包括：第一透镜组G1，具有负屈光力；孔径光阑ST；第二透镜组G2，具有正屈光力。在图4中示出的鱼眼镜头系统100A中，第一透镜组G1可包括：第(1-A)透镜组G1-A，可包括第一透镜11，第一透镜11是具有朝向物方O的凸面的弯月透镜并具有负屈光力；第(1-B)透镜组G1-B，可包括第二透镜12，第二透镜12包括双凹面并具有负屈光力。第一透镜组G1还可包括第(1-C)透镜组G1-C，第(1-C)透镜组G1-C可包括具有正屈光力的透镜13以及具有负屈光力的透镜14。第二透镜组G2可包括例如五个透镜，并且可包括至少一个非球面。仍然参照图4中示出的实施例，可通过使得第一透镜组G1和第二透镜组G2运动来执行变焦。在从广角位置朝向远摄位置的变焦期间，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离可减小。在变焦期间，第(1-A)透镜组G1-A、第(1-B)透镜组G1-B以及第(1-C)透镜组G1-C可相对于像平面一起运动。图6是根据另一实施例的鱼眼镜头系统100B分别在广角位置、中间位置和远摄位置的截面图。鱼眼镜头系统100B可从物方O起包括：第一透镜组G1，具有负屈光力；孔径光阑ST；第二透镜组G2，具有正屈光力。参照图6中示出的鱼眼镜头系统100B，第一透镜组G1可从物方O起包括：第(1-A)透镜组G1-A，具有负屈光力；第(1-B)透镜组G1-B，具有负屈光力；第(1-C)透镜组G1-C，包括至少一个正透镜。第(1-A)透镜组G1-A可包括第一透镜21，第一透镜21是具有朝向物方O的凸面的弯月透镜并具有负屈光力；第(1-B)透镜组G1-B可包括第二透镜22，第二透镜22是具有朝向物方O的凸面的弯月透镜并具有负屈光力。第(1-C)透镜组G1-C可包括：一个透镜，具有正屈光力；多个透镜，均具有负屈光力。例如，第(1-C)透镜组G1-C可包括：透镜23，具有负屈光力；透镜24，具有正屈光力；透镜25，具有负屈光力。第(1-C)透镜组G1-C可包括胶合透镜，所述胶合透镜包括正透镜和负透镜。例如，透镜24和透镜25可被形成为胶合透镜。第二透镜组G2可包括五个透镜，并且可包括至少一个非球面。在本实施例中，可执行变焦，使得第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离变化。在变焦期间，第(1-A)透镜组G1-A、第(1-B)透镜组G1-B以及第(1-C)透镜组G1-C可相对于像平面同时运动。或者，在变焦期间，第(1-A)透镜组G1-A和第(1-C)透镜组G1-C可同时运动，第(1-B)透镜组G1-B可独立移动。因此，可实现鱼眼镜头系统100B在变焦期间的优良光学性能。根据本实施例的第(1-A)透镜组G1-A可包括具有负屈光力的一个透镜，并且可满足下面的表达式：其中，YImage是当物距为无穷远时具有180°视角的主光线在拍摄平面的高度，YG1是具有180°视角的主光线在第(1-A)透镜组G1-A的物方O的第一透镜表面的高度，f1-A是第(1-A)透镜组G1-A的焦距，L是从第(1-A)透镜组G1-A的物方O的第一透镜表面到像平面的距离。具体地讲，当第一透镜21是单焦透镜时，L是从第(1-A)透镜组G1-A的物方O上的第一透镜表面到像平面的距离；当第一透镜21是变焦透镜并且该变焦透镜的视角为180°时，L是从第(1-A)透镜组G1-A的物方O的第一透镜表面到像平面的距离。表达式1限定了鱼眼镜头系统100B的尺寸，并且限定了当鱼眼镜头系统100B的视角为180°时像平面处的像高与光在第(1-A)透镜组G1-A的物方O的第一透镜表面的高度的比率。YImage是具有180°视角的主光线在形成像的拍摄平面的高度，YG1是主光线穿过第(1-A)透镜组G1-A的物方O的第一透镜表面的高度。当|YG1|/YImage大于表达式1的上限值时，鱼眼镜头系统100B的第一透镜的尺寸增大，不容易实现小型化。另一方面，当|YG1|/YImage小于表达式1的下限值时，第一透镜组G1的屈光力大大降低，不容易获得鱼眼镜头系统100B所需的非对称性。表达式2限定了与鱼眼镜头系统100B的尺寸相关的第(1-A)透镜组G1-A的屈光力的最佳条件。当|f1-A/L|大于表达式2的上限值时，第一透镜组G1的屈光力大大降低，从而鱼眼镜头系统100B所需的非对称性降低，不容易实现鱼眼镜头系统100B的稳定的光学性能，不容易获得镜头可互换的相机所需的足够的后焦距。当|f1-A/L|小于表达式2的下限值时，第一透镜组G1的屈光力大大增加，从而不容易实现小尺寸的镜头系统。第(1-B)透镜组G1-B可满足下面的表达式3：其中，m0是当鱼眼镜头系统100B的视角为180°时第(1-B)透镜组G1-B的组合放大倍率，mR是第(1-C)透镜组G1-C和第二透镜组G2的组合放大倍率。在具有180°视角的鱼眼镜头系统100B中，随着物距从无穷远变为近距离，可在方向(-)(即，与光沿光轴行进的方向相反的方向)出现大的像散场曲。另外，第(1-B)透镜组G1-B与第(1-C)透镜组G1-C之间的距离极大地影响像散场曲。当第(1-B)透镜组G1-B与第(1-C)透镜组G1-C之间的距离增大时，可在方向(+)(即，光沿光轴行进的方向)出现大的像散场曲。因此，当使用第(1-B)透镜组G1-B执行聚焦时可执行像散场曲的有效校正，并且因此可实现鱼眼镜头系统100B在任何物距的优良光学性能。表达式3指示了根据第(1-B)透镜组G1-B的运动量的像散场曲校正放大倍率。当大于表达式3的上限值时，不容易执行精确聚焦；当小于表达式3的下限值时，由于物距的变化导致聚焦透镜组的运动量大大增加，不容易构造紧凑的镜头系统，并且可执行拍摄的最小物距会增大。引入非球面透镜以实现具有小数量的透镜的鱼眼镜头系统，从而可抑制多种像差的出现，并且可实现鱼眼镜头系统的稳定的光学性能。例如，可有效地控制像散，其中，当在位于孔径光阑ST后面的第二透镜组G2中使用非球面透镜时，所述像散会对超广角透镜产生不利影响。分别在图1中示出的鱼眼镜头系统100、在图4中示出的鱼眼镜头系统100A以及图6中示出的鱼眼镜头系统100B中使用的非球面透镜被如下定义。假设光轴方向基于x轴，与光轴方向垂直的方向是y轴，光的行进方向为正，可使用下面的表达式4指示非球面：其中，x是非球面上的点沿着光轴方向到透镜的顶点的距离，y是非球面上的点沿着与光轴垂直的方向到光轴的距离，K是圆锥曲线常数，a、b、c和d是非球面系数，C是非球面在透镜的顶点处的曲率半径的倒数(1/R)。通过使用下面的设计在图1中示出的实施例中实现鱼眼镜头系统100，在图4中示出的实施例中实现鱼眼镜头系统100A，并且在图6中示出的实施例中实现鱼眼镜头系统100B。在下文中，EFL是鱼眼镜头系统的总焦距(单位为mm)，Fno是F数，2w是视角(单位为度)，*是非球面，厚度或距离的单位是mm。在图1、图4和图6中的每幅图中，至少一个滤光器F可被布置为最接近像方I。滤光器F可包括从由低通滤光器、IR截止滤光器以及盖玻璃构成的组中选择的至少一个。然而，图1中的鱼眼镜头系统100、图4中的鱼眼镜头系统100A以及图6中的鱼眼镜头系统100B可被构造为不具有滤光器。图1、图4和图6中的IMG表示像平面。<第一实施例>在图1中示出了基于第一实施例的设计数据的鱼眼镜头系统100的结构，下面的表1和表2示出了图1中的鱼眼镜头系统100的设计数据。图1中的鱼眼镜头系统100示出了单焦镜头系统的示例。EFL：10.33mm；Fno：3.64；2w：180°。[表1]下面的表2示出了当执行聚焦时与可变距离相关的数据。[表2]可变距离无穷远距离近距离D0无穷大50D14.63.80D22.072.86图3示出了根据第一实施例的图1中示出的鱼眼镜头系统100的纵向球面像差、像散场曲和畸变。像散场曲包括子午场曲T和弧矢场曲S。<第二实施例>在图4中示出了基于第二实施例的设计数据的鱼眼镜头系统100A的结构，下面的表3和表4示出了图4中的鱼眼镜头系统100A的设计数据。EFL：10.61～15.00～19.13mm；Fno：4.4～5.0～5.54；2w：180°～116°～88°。[表3]下面的表4示出了当执行聚焦时与可变距离相关的数据。[表4]图5A至图5C是根据第二实施例的图4中的鱼眼镜头系统100A分别在广角位置、中间位置和远摄位置的像差的图形。<第三实施例>在图6中示出了基于第三实施例的设计数据的鱼眼镜头系统100B的结构，下面的表5和表6示出了图6中的鱼眼镜头系统100B的设计数据。EFL：10.60～15.00～19.10mm；Fno：3.90～4.51～5.05；2w：180°～116°～88°。[表5]下面的表6示出了当执行聚焦时与可变距离相关的数据。[表6]图7A至图7C是根据第三实施例的图6中的鱼眼镜头系统100B分别在广角位置、中间位置和远摄位置的像差的图形。下表示出了第一实施例至第三实施例满足上面的表达式1至表达式3。可在使用成像器件的数字相机和镜头可互换的相机等中分别使用图1中的鱼眼镜头系统100、图4中的鱼眼镜头系统100A以及图6中的鱼眼镜头系统100B。图8是根据本发明的实施例的包括鱼眼镜头系统100的拍摄设备110的视图。参照图8，拍摄设备110包括：图1中示出的鱼眼镜头系统100；成像器件112，接收穿过鱼眼镜头系统100的光。另外，可在拍摄设备110中使用图4中示出的鱼眼镜头系统100A或图6中示出的鱼眼镜头系统100B。拍摄设备110还可包括：记录单元，与对象的图像对应的信息记录在记录单元上，成像器件112对对象的像执行光电转换；取景器114，观察对象的像。另外，拍摄设备110还可包括显示单元115，对象的图像显示在显示单元115上。这里，取景器114和显示单元115被单独设置；然而，可设置显示单元115，而没有取景器114。图8中的拍摄设备110仅仅是示例，本发明的多个方面不限于此，可在包括相机的各种光学设备中分别使用图1中的鱼眼镜头系统100、图4中的鱼眼镜头系统100A以及图6中的鱼眼镜头系统100B。在诸如数字相机等的拍摄设备中分别使用图1中的鱼眼镜头系统100、图4中的鱼眼镜头系统100A以及图6中的鱼眼镜头系统100B，从而可实现超广角、高亮度以及小尺寸的光学设备。虽然前面描述了各种示例性的实施例，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，可以在这里做出形式和细节上的各种改变。