專利名稱：廣角攝像透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使用CCD(Charge Coupled Device電荷耦合元件)和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等攝像元件的車載用攝像機(jī)、便攜式電話用攝像機(jī)、監(jiān)視用攝像機(jī)等攝像透鏡，主要涉及用于對汽車的前方、側(cè)方、后方等的影像進(jìn)行攝像的車載用攝像機(jī)的廣角攝像透鏡。
背景技術(shù)：
CCD和CMOS等攝像元件近年正向非常小型化和高像素化進(jìn)展。為此，即使對于攝像機(jī)主體以及載置于此的透鏡，也要求小型化、輕量化。另一方面，在車載用攝像機(jī)等中，正需要具有例如對角140°以上的廣視角的廣角透鏡。
以往，作為透鏡枚數(shù)較少的廣角攝像透鏡，在以下的專利文獻(xiàn)中有所記載。在專利文獻(xiàn)1中，記載著例如CCD攝像用的3枚結(jié)構(gòu)的廣角透鏡。在專利文獻(xiàn)2中，記載著由3枚非球面透鏡組成的廣角透鏡。在專利文獻(xiàn)3中，記載著由第一組和第二組構(gòu)成，作為整體由4枚構(gòu)成的廣角透鏡。
專利文獻(xiàn)1特開平7-72382號公報專利文獻(xiàn)2特開2001-337268號公報專利文獻(xiàn)3特開2002-244031號公報然而，記載于專利文獻(xiàn)1的廣角透鏡尚不能說達(dá)到了足夠的小型化和廣角化。另外，在記載于專利文獻(xiàn)2的廣角透鏡中，作為第一透鏡使用塑料非球面透鏡，但是在例如車載用攝像機(jī)那樣的要求高耐氣候性的環(huán)境下，作為第一透鏡的材料優(yōu)選為使用玻璃。由于在專利文獻(xiàn)2中記載的廣角透鏡使用非球面，因此若要通過玻璃對第一透鏡進(jìn)行成型則成本較高。另外，在專利文獻(xiàn)3所記載的廣角透鏡中，使用了4枚透鏡，在性能方面較為有利，但是對于成本和輕量化方面卻較為不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對所涉及的問題點而提出，目的為提供一種廣角攝像透鏡，其能夠特別是對于倍率色像差等保持良好的光學(xué)性能，并能夠價廉地實現(xiàn)小型化且輕量化的廣角透鏡系統(tǒng)。
基于本發(fā)明的廣角攝像透鏡，從物體側(cè)順次備有作為將凸面向著物體側(cè)的負(fù)的凹凸透鏡的第一透鏡；至少一面是非球面的第二透鏡；像側(cè)的面在像側(cè)是凸形狀、且至少一面上非球面的正第三透鏡，所述第二透鏡和所述第三透鏡的至少一面是具有衍射功能的面，所述第一透鏡由阿貝數(shù)為40以上的材質(zhì)構(gòu)成，所述第三透鏡由阿貝數(shù)為50以上的材質(zhì)構(gòu)成，孔徑光闌被配置在所述第二透鏡和所述第三透鏡之間。
在基于本發(fā)明的廣角攝像透鏡中，通過以三枚這樣的較少枚數(shù)謀求非球面和透鏡材質(zhì)的最佳化，能夠良好地保持光學(xué)性能并價廉地實現(xiàn)小型、輕量的廣角透鏡系列。特別是，使第一透鏡為阿貝數(shù)是40以上的材質(zhì)，使第二透鏡和第三透鏡的至少的一個面具有衍射功能，能夠良好地進(jìn)行倍率色像差校正。
于是進(jìn)一步，根據(jù)所要求的型號適宜地采用以下較為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，能夠得到更受期望的性能。
在基于本發(fā)明的廣角攝像透鏡中，優(yōu)選為，所述第二透鏡和所述第三透鏡分別是兩面為非球面。優(yōu)選為，視角(畫角)是對角(對角)為140°以上的廣角。
在基于本發(fā)明的廣角攝像透鏡中，優(yōu)選為，所述第二透鏡和所述第三透鏡的材質(zhì)是塑料。另外，優(yōu)選為，所述第二透鏡和所述第三透鏡的材質(zhì)的吸水率是0.3％以下。進(jìn)一步，優(yōu)選為所述第三透鏡由聚烯烴系列的材質(zhì)構(gòu)成。
優(yōu)選為，使所述第二透鏡的物體側(cè)的面為如下形狀即在光軸近旁在物體側(cè)是凹形狀，并隨著從光軸遠(yuǎn)離其負(fù)的光學(xué)能力變?nèi)酢?br> 此時，也可以使所述第二透鏡的物體側(cè)的面為如下形狀即隨著從光軸遠(yuǎn)離在周邊部在物體側(cè)從凹形狀變化為凸形狀。
優(yōu)選為使所述第二透鏡的像側(cè)的面為例如如下形狀即光軸近旁的形狀在像側(cè)為凹，并隨著從光軸遠(yuǎn)離其負(fù)的光學(xué)能力變強(qiáng)。
也可以使所述第二透鏡的像側(cè)的面為如下形狀即光軸近旁的形狀在像側(cè)為凸，并隨著從光軸遠(yuǎn)離其正的光學(xué)能力變?nèi)酢４藭r，也可以使所述第二透鏡的像側(cè)的面為如下形狀即隨著從光軸遠(yuǎn)離在在周邊部在像側(cè)從凸形狀變化為凹形狀。
另外，優(yōu)選為，在將從所述第一透鏡的物體側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為L并將從所述第三透鏡的像側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為BF的情況下，滿足3＜L/BF＜7……(1)。
另外，優(yōu)選為，當(dāng)將透鏡系統(tǒng)整體的焦距設(shè)為f并將所述第一透鏡的焦距設(shè)為f1的情況下，滿足2＜|f1/f|＜11……(2)。
另外，優(yōu)選為，在當(dāng)將從第一透鏡L1的物體側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為L并將最大像高設(shè)為x、將對角視角設(shè)為2ω(radian)的情況下，滿足L/(2ωx)＜2.3……(3)。
按照本發(fā)明的廣角攝像透鏡，從物體側(cè)順次備有作為將凸面向著物體側(cè)的負(fù)的凹凸透鏡的第一透鏡；至少一面是非球面的第二透鏡；像側(cè)的面在像側(cè)是凸形狀、且至少一面上非球面的正第三透鏡，并且尋求非球面和透鏡的材質(zhì)等的最佳化，因此能夠保持良好的光學(xué)性能，并能夠價廉地實現(xiàn)小型且輕量的廣角透鏡。特別是，由于使第一透鏡為阿貝數(shù)為40以上的材質(zhì)，將第二透鏡和第三透鏡的至少一個面為具有衍射能力的面，因此能夠良好地進(jìn)行色像差校正。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的廣角攝像透鏡的一個結(jié)構(gòu)例的光學(xué)系統(tǒng)剖面圖。
圖2是與本發(fā)明的實施例1所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖3是與本發(fā)明的實施例2所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖4是與本發(fā)明的實施例3所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖5是與本發(fā)明的實施例4所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖6是與本發(fā)明的實施例5所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖7是與本發(fā)明的實施例6所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖8是與本發(fā)明的實施例7所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖9是與本發(fā)明的實施例8所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖10是與本發(fā)明的實施例9所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖11是與本發(fā)明的實施例10所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖12是與本發(fā)明的實施例11所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖13是與本發(fā)明的實施例12所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖14是與本發(fā)明的實施例13所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖15是與本發(fā)明的實施例14所涉及的廣角攝像透鏡相對應(yīng)的透鏡剖面圖。
圖16是表示本發(fā)明實施例1所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖17是表示與本發(fā)明的實施例1所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖18是表示本發(fā)明實施例2所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖19是表示與本發(fā)明的實施例2所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖20是表示本發(fā)明實施例3所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖21是表示與本發(fā)明的實施例3所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖22是表示本發(fā)明實施例4所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖23是表示與本發(fā)明的實施例4所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖24是表示本發(fā)明實施例5所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖25是表示與本發(fā)明的實施例5所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖26是表示本發(fā)明實施例6所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖27是表示與本發(fā)明的實施例6所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖28是表示本發(fā)明實施例7所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖29是表示與本發(fā)明的實施例7所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖30是表示本發(fā)明實施例8所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖31是表示與本發(fā)明的實施例8所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖32是表示本發(fā)明實施例9所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖33是表示與本發(fā)明的實施例9所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖34是表示本發(fā)明實施例10所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖35是表示與本發(fā)明的實施例10所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖36是表示本發(fā)明實施例11所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖37是表示與本發(fā)明的實施例11所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖38是表示本發(fā)明實施例12所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖39是表示與本發(fā)明的實施例12所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖40是表示本發(fā)明實施例13所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖41是表示與本發(fā)明的實施例13所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖42是表示本發(fā)明實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)的圖。
圖43是表示與本發(fā)明的實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的衍射、非球面和條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)的圖。
圖44是本發(fā)明的實施例1所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖45是本發(fā)明的實施例2所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖46是本發(fā)明的實施例3所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖47是本發(fā)明的實施例4所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖48是本發(fā)明的實施例5所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖49是本發(fā)明的實施例6所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖50是本發(fā)明的實施例7所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖51是本發(fā)明的實施例8所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖52是本發(fā)明的實施例9所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖53是本發(fā)明的實施例10所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖54是本發(fā)明的實施例11所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖55是本發(fā)明的實施例12所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖56是本發(fā)明的實施例13所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖57是本發(fā)明的實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差的像差圖。(A)表示球面像差；(B)表示像散；(C)表示畸變；(D)表示倍率色像差。
圖中1-遮光機(jī)構(gòu)，2-光學(xué)構(gòu)件，3-攝像元件，4-最外光線，L1-第一透鏡，L2-第二透鏡，L3-第三透鏡，St-光闌，Ri-從物體側(cè)起順次第i號透鏡面的曲率半徑，Di-從物體側(cè)起第i號和第i+1號透鏡面的面間隔，Z1-光軸。
實施方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
圖1表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的廣角攝像透鏡的一個結(jié)構(gòu)例。在該結(jié)構(gòu)例中，與后述的第一數(shù)值實施例的透鏡結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。
該廣角攝像透鏡，用于如下情況較為合適，即使用CCD和CMOS等的攝像元件的各種攝像機(jī)，例如對汽車的前方、側(cè)方、后方等的影像進(jìn)行攝影的車載用攝像機(jī)。該廣角攝像透鏡，從物體側(cè)起沿光軸Z1順次配置第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3?？讖焦怅@St在光軸Z1上被配置于第二透鏡L2和第三透鏡L3之間。讓視角(畫角)成為例如對角(對角)140°以上的廣角。
在該廣角攝像透鏡的成像面中，配置CCD等攝像元件3。在第三透鏡L3和攝像元件3之間，與安裝透鏡的攝像機(jī)側(cè)的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)地，配置各種光學(xué)構(gòu)件2。配置例如攝像面保護(hù)用封罩玻璃和紅外線截止濾光器(cut filter)之類的平板狀的光學(xué)構(gòu)件。
在該廣角攝像透鏡中，通過第一透鏡L1和第二透鏡L2之間的有效直徑外的光束，有可能成為雜散光而到達(dá)像面，而成為重影。另外，在圖1中，光束4表示以最大視角入射的光線。通過比此更靠近外側(cè)的光有可能成為雜光。此時，優(yōu)選為，在第一透鏡L1和第二透鏡L2之間，設(shè)置遮光機(jī)構(gòu)1而遮斷雜光。該遮光機(jī)構(gòu)1由例如不透明的板材構(gòu)成。另外，也可以，在第一透鏡L1的第二透鏡L2側(cè)的有效直徑外，施加不透明的涂料。
第一透鏡L1，為凸面向著物體側(cè)的負(fù)的凹凸(menicus)透鏡。第一透鏡L1優(yōu)選為玻璃的球面透鏡。至于第二透鏡L2，光學(xué)能力(power)較弱、且至少一個面為非球面的正或負(fù)的透鏡。第三透鏡L3為像面?zhèn)鹊拿婷嫦蛳駛?cè)為凸形狀、且至少一個面為非球面的正透鏡。為了良好地校正色像差，第一透鏡L1由阿貝數(shù)為40以上的材質(zhì)構(gòu)成，第三透鏡L3由阿貝數(shù)為50以上的材質(zhì)構(gòu)成。另外，第二透鏡L2和第三透鏡L3的至少一個面為具有色像差校正能力的面。
優(yōu)選為，第二透鏡L2和第三透鏡L3各自兩面是非球面。另外，優(yōu)選為第二透鏡L2和第三透鏡L3的材質(zhì)是塑料。另外，優(yōu)選為，第二透鏡L2和第三透鏡L3的材質(zhì)是吸水率是0.3％以下。具體來說，優(yōu)選為，第三透鏡L3由聚烯烴系的材質(zhì)構(gòu)成。進(jìn)一步，優(yōu)選為第二透鏡L2也由聚烯烴的材質(zhì)構(gòu)成。
關(guān)于第二透鏡L2的物體側(cè)的面，優(yōu)選為如下形狀即在光軸近旁面向物體側(cè)為凹形狀，隨著遠(yuǎn)離光軸Z1其負(fù)的光學(xué)能力(パウ一)變?nèi)酢Ｔ谶@種情況下，也可以是如下形狀即第二透鏡L2的物體側(cè)的面在有效直徑內(nèi)具有曲率的變曲點，并隨著遠(yuǎn)離光軸Z1，在周邊部面向物體側(cè)由凹形狀變化為凸形狀。
另外，關(guān)于第二透鏡L2的像側(cè)的面，優(yōu)選為如下形狀即在光軸近旁的形狀是面向像側(cè)為凹，并隨著從光軸Z1遠(yuǎn)離其負(fù)的光學(xué)能力逐漸變強(qiáng)。
另外，第二透鏡L2的像側(cè)的面，也可以是如下形狀即在光軸近旁的形狀是面向像側(cè)為凸，并隨著從光軸Z1遠(yuǎn)離其正的光學(xué)能力變?nèi)?。在這種情況下，也可以是如下形狀即第二透鏡L2的像側(cè)的面在有效直徑內(nèi)具有曲率的變曲點，并隨著從光軸Z1遠(yuǎn)離，在周邊部面向像側(cè)由凸形狀向凹形狀變化。
在該廣角攝像透鏡優(yōu)選為，在如圖1所示的那樣將從第一透鏡L1的物體側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為L，將從第三透鏡L3的像側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為BF的情況下，滿足3＜L/BF＜7……(1)另外，至于L、BF，是將封罩玻璃等光學(xué)元件2的厚度空氣換算后的值。
該廣角透鏡進(jìn)一步優(yōu)選為，當(dāng)將透鏡系統(tǒng)全體的焦距設(shè)為f，將第一透鏡L1的焦距設(shè)為f1時，滿足2＜|f1/f|＜11……(2)。
該廣角攝像透鏡進(jìn)一步優(yōu)選為，當(dāng)將從第一透鏡L1的物體側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為L并將最大像高設(shè)為x，將對角視角設(shè)為2ω(radian)的情況下，滿足L/(2ωx)＜2.3……(3)。
接下來，說明如以上那樣構(gòu)成的廣角攝像透鏡的作用和效果。
在該廣角攝像透鏡中，通過在第二攝像透鏡L2和第三攝像透鏡L3之間配置孔徑光闌St，確保了入射角度相對于攝像元件3的望遠(yuǎn)性(tele)，并實現(xiàn)了廣角化。另外，通過使第二透鏡L2和第三透鏡L3為非球面透鏡，能夠以較短的整體長度得到良好的分辨性。并且，通過使第二透鏡L2和第三透鏡L3的材質(zhì)為塑料，能夠高精度地實現(xiàn)非球面形狀，并且能夠制造重量輕、成本低的透鏡系統(tǒng)。另外，通過用吸水性較小的塑料(吸水率0.3％以下)對第二透鏡L2和第三透鏡L3進(jìn)行成型，能夠抑制由吸水引起的性能劣化。另外，為了將由吸水引起的性能劣化抑制到最小，進(jìn)一步優(yōu)選為，使第二透鏡L2和第三透鏡L3的吸水率為0.1％以下。具體來說，通過使第三透鏡L3為聚烯烴系列的材質(zhì)，能夠抑制由吸水引起的性能劣化。更優(yōu)選的是，通過也使第二透鏡L2為聚烯烴材質(zhì)，能夠進(jìn)一步抑制由吸水引起的性能劣化。此外，通過使第一透鏡L1成為玻璃的球面透鏡，能夠價廉地提供即使在例如車載攝像機(jī)那樣的要求高耐氣候性的環(huán)境中也能夠使用的透鏡系統(tǒng)。
另外，通過使第一透鏡L1為阿貝數(shù)是40以上的材質(zhì)，使第三透鏡L3為阿貝數(shù)為50以上的材質(zhì)，使第二透鏡L2和第三透鏡L2的至少一個面為具有衍射能力的面，能夠得到倍率色像差被良好校正的良好的像。這里，第三透鏡L3的像側(cè)的面從面形狀和光線入射角的觀點出發(fā)，最為優(yōu)選為具有衍射功能的面。
若超過上述條件式(1)的上限，則像差雖然能夠得到良好地校正，但是由于過度地接近于攝像元件3而使得透鏡系統(tǒng)的配置較為困難，或者透鏡系統(tǒng)整體變得過大，難于實現(xiàn)小型化的目的。若超過條件式(1)的下限，則難于進(jìn)行良好的像差校正。
若超過條件式(2)的上限則第一透鏡L1的光學(xué)能力L1變?nèi)酰y于實現(xiàn)小型且廣角化。若超過條件式(2)的下限則色像差校正變得困難，不能夠得到良好的色像差校正。條件式(3)是表示透鏡系統(tǒng)小型且廣角的式子。攝像元件3的尺寸越大且透鏡系統(tǒng)越小型且廣角化，則條件式(3)的值越小。在該廣角攝像透鏡中，作為攝像元件3對于例如1/4英寸尺寸的(對角像高2.25mm)器件，滿足條件式(3)的條件，且能夠?qū)崿F(xiàn)小型且廣角化。
如以上所說明的那樣，按照本實施方式所涉及的廣角攝像透鏡，由于以3枚這樣的較少枚數(shù)謀求非球面以及透鏡材質(zhì)等的最佳化，因此能夠在保持良好的光學(xué)性能的同時，價廉地實現(xiàn)小型且輕量化的廣角透鏡系列。
實施例接下來，說明本實施方式所涉及的廣角攝像透鏡的具體的數(shù)值實施例。在以下中，匯總第1～第14數(shù)值實施例而進(jìn)行說明。
圖2表示實施例1所涉及的廣角攝像透鏡的透鏡剖面圖。圖16和圖17(A)、圖17(B)表示實施例1所涉及的廣角攝像透鏡的數(shù)值數(shù)據(jù)。特別是圖16中表示其基本透鏡數(shù)據(jù)，圖17(A)表示與衍射、非球面相關(guān)的數(shù)據(jù)。圖17(B)表示與上述的條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)。另外，與封罩玻璃等光學(xué)元件2相關(guān)的數(shù)據(jù)中省略了數(shù)值數(shù)據(jù)。
在圖2中，符號Ri表示將最靠近物體側(cè)的結(jié)構(gòu)要素的面作為第一號并隨著面向像側(cè)(成像側(cè))順次增加而附加符號的第i(i＝1～6)面的曲率半徑。符號Di表示第i號面和第i+1號面的光軸上Z1上的面間隔。另外，圖16所述的透鏡數(shù)據(jù)中的面編號Si一欄中，示出了將最靠近物體側(cè)的結(jié)構(gòu)要素的面作為第一號而隨著面向像側(cè)順次增加而附加符號的第i號面的編號。在曲率半徑Ri一欄，示出了與圖2中附加的符號Ri相對應(yīng)從物體側(cè)數(shù)第i號面Si的曲率半徑的值。對于面間隔Di一欄，同樣地表示從物體側(cè)數(shù)第i號面Si和第i+1號面Si+1在光軸上的間隔。曲率半徑Ri和面間隔Di的值的單位是毫米(mm)。Ndj、υdj一欄，分別表示從物體側(cè)起第j號(j＝1～3)光學(xué)元件相對于d線(波長587.6nm)的折射率和阿貝數(shù)的值。
實施例1所涉及的廣角攝像透鏡中，第二透鏡L2和第三透鏡L3的兩面均為非球面形狀。圖16的基本透鏡數(shù)據(jù)中，作為這些非球面的曲率半徑，表示光軸近旁的曲率半徑的數(shù)值。在圖17(A)中作為非球面數(shù)據(jù)而示出的數(shù)值中，記號“E”，表示緊接著它的數(shù)據(jù)是以10為底的“冪指數(shù)”，表示將由以10為底的指數(shù)函數(shù)所表示的數(shù)值乘以“E”前的數(shù)值。例如，如果是“1.0E-02”，則表示“1.0×10-2”。
作為非球面數(shù)據(jù)，表示以下的式(A)所表示的非球面形狀的式子中的各系數(shù)Bi、KA的值。更詳細(xì)地說，Z表示從位于離開光軸高度h的位置的非球面上點向非球面的頂點的切平面(垂直于光軸的平面)所畫的垂線的長度(mm)。實施例1所涉及廣角攝像透鏡中，各非球面數(shù)據(jù)作為非球面系數(shù)Bi有效地使用第3次～第6次的系數(shù)B3～B6而表示。
Z=C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+ΣBi·hi……(A)]]>(i＝3～n，n3以上的整數(shù))。
其中，Z非球面的深度(mm)；h從光軸到透鏡面的距離(高度)(mm)；K圓錐常數(shù)；C近軸曲率＝1/R；(R近軸曲率半徑)；Bi第i次的非球面系數(shù)。
另外，在實施例1所涉及的廣角攝像透鏡中，第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面(DOE)。圖17(A)中，作為衍射面的數(shù)據(jù)，記載了由以下式(B)所表示的相位差函數(shù)Φ的第i次的相位差系數(shù)Ei的值。
Φ＝ΣEi·h2i……(B)在圖17(B)中，表示與上述的各條件式相關(guān)的值。另外，在圖17(B)中，f是整個系統(tǒng)的近軸焦距(mm)，f1是第一透鏡L1的焦距(mm)，2ω是對角視角(對角畫角)，L、BF表示圖1所示的距離(封罩玻璃等光學(xué)構(gòu)件2的厚度被空氣換算后的值)。如圖17(B)所明了的那樣，實施例1所涉及的廣角攝像透鏡在各條件式的數(shù)值范圍內(nèi)。
與以上的實施例1所涉及的廣角攝像透鏡同樣，圖3～圖15表示實施例2～實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的透鏡剖面圖。另外，同樣圖18、圖20、圖22、圖24、圖26、圖28、圖30、圖32、圖34、圖36、圖38、圖40、圖42表示實施例2～實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的基本的透鏡數(shù)據(jù)。另外，同樣地，圖19(A)、圖21(A)、圖23(A)、圖25(A)、圖27(A)、圖29(A)、圖31(A)、圖33(A)、圖35(A)、圖37(A)、圖39(A)、圖41(A)、圖43(A)表示與實施例2～實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的非球面相關(guān)的數(shù)據(jù)。另外，同樣地圖19(B)、圖21(B)、圖23(B)、圖25(B)、圖27(B)、圖29(B)、圖31(B)、圖33(B)、圖35(B)、圖37(B)、圖39(B)、圖41(B)、圖43(B)表示關(guān)于實施例2～實施例14所涉及的廣角攝像透鏡與上述的各條件式相關(guān)的數(shù)據(jù)。實施例2～實施例14所涉及的各廣角攝像透鏡分別在上述的各條件式的數(shù)值范圍內(nèi)。
對于實施例2～實施例14所涉及的各廣角攝像透鏡的其中之一，與實施例1所涉及的廣角攝像透鏡同樣，第二透鏡L2和第三透鏡L3的兩面均為非球面。
這里，即使對于實施例1～實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的其中之一，第二透鏡L2的物體側(cè)的面為如下形狀在光軸近旁面向物體側(cè)為凹形狀，并隨著從光軸Z1遠(yuǎn)離其負(fù)的光學(xué)能力變?nèi)?。特別是，關(guān)于實施例1、實施例2、實施例3、實施例6、實施例7、實施例8、實施例9、實施例10、實施例12、實施例13以及實施例14(實施例4、5、11以外)所涉及的廣角攝像透鏡，第二透鏡L2的物體側(cè)的面在周邊部面向物體側(cè)為由凹形狀向凸形狀變化的形狀。
第二透鏡L2的像側(cè)的面，對于實施例1、實施例2、實施例3、實施例6、實施例7、實施例8、實施例10和實施例12，光軸近旁的形狀面向像側(cè)為凹，并且成為隨著從光軸Z1遠(yuǎn)離其負(fù)的光學(xué)能力逐漸變強(qiáng)那樣的形狀。對于其他的實施例(實施例4、實施例5、實施例9、實施例11、實施例13以及實施例14)，光軸近旁的形狀面向像側(cè)為凸，并且成為隨著從光軸Z1遠(yuǎn)離其正的光學(xué)能力逐漸變?nèi)醯男螤?。特別是，實施例13和實施例14所涉及的廣角攝像透鏡中，第二透鏡L2的像側(cè)的面在周邊部面向像側(cè)是從凸形狀向凹形狀變化的那樣的形狀。
另外，即使對于實施例1～實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的其中任何一個，第三透鏡L3為價廉且容易得到的、吸水率為大約0.01％的聚烯烴系列的材質(zhì)。第二透鏡L2，對于實施例1～實施例11、實施例13和實施例14為聚烯烴系列的材質(zhì)，對于實施例12為聚碳酸酯系列的材質(zhì)。
另外，實施例2所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面。實施例3所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的兩面為衍射面。實施例4所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的物體側(cè)的面為衍射面。實施例5所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的物體側(cè)的面為衍射面。實施例6所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面。實施例7所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面。實施例8所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面。實施例9所涉及的廣角攝像透鏡中第二透鏡L2的像側(cè)的面為衍射面。實施例10所涉及的廣角攝像透鏡中第二透鏡L2的像側(cè)的面和第三透鏡L3像側(cè)的面為衍射面。實施例11所涉及的廣角攝像透鏡中，第二透鏡L2的像側(cè)的面和第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面。實施例12所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面。實施例13所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面。實施例14所涉及的廣角攝像透鏡中第三透鏡L3的像側(cè)的面為衍射面。
圖44(A)～圖44(D)分別表示實施例1所涉及的廣角攝像透鏡中的球面像差、像差、畸變(歪曲像差)、以及倍率色像差。雖然在各像差圖中示出了以e線(波長546.07nm)為基準(zhǔn)波長的像差，但是在球面像差圖和倍率像差圖中，也示出了有關(guān)C線(波長656.27nm)、F線(波長486.13nm)的像差。在非點像差圖中，實線表示弧矢方向，虛線表示切向方向。ω表示半視角。
同樣地，圖45(A)～圖45(D)表示有關(guān)實施例2所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖46(A)～圖46(D)表示有關(guān)實施例3所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖47(A)～圖47(D)表示有關(guān)實施例4所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖48(A)～圖48(D)表示有關(guān)實施例5所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖49(A)～圖49(D)表示有關(guān)實施例6所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖50(A)～圖50(D)表示有關(guān)實施例7所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖51(A)～圖51(D)表示有關(guān)實施例8所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖52(A)～圖52(D)表示有關(guān)實施例9所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖53(A)～圖53(D)表示有關(guān)實施例10所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖54(A)～圖54(D)表示有關(guān)實施例11所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差。另外，圖55(A)～圖55(D)表示有關(guān)實施例12所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖56(A)～圖56(D)表示有關(guān)實施例13所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差；圖57(A)～圖57(D)表示有關(guān)實施例14所涉及的廣角攝像透鏡的諸像差。
如從以上各數(shù)值數(shù)據(jù)和各像差圖所明了的那樣，對于各實施例，通過以3枚這樣較少的枚數(shù)謀求非球面和透鏡材質(zhì)等的最佳化，能夠確保良好的光學(xué)性能，并能夠價廉地實現(xiàn)以小型而輕量的廣角透鏡系統(tǒng)。特別是，通過具有色像差校正用的衍射面，能夠良好地進(jìn)行倍率色像差的校正。
另外，本發(fā)明不限于上述實施方式和各實施例，能夠作各種變形。例如，各透鏡成分的曲率半徑、面間隔和曲率的值等，不限于上述各數(shù)值實施例所示的值，可以采用其他的值。
權(quán)利要求
1.一種廣角攝像透鏡，其特征在于，從物體側(cè)順次備有作為將凸面向著物體側(cè)的負(fù)的凹凸透鏡的第一透鏡；至少一面是非球面的第二透鏡；像側(cè)的面面向像側(cè)為凸形狀、且至少一面為非球面的正的第三透鏡，所述第二透鏡和所述第三透鏡的至少一面是具有衍射功能的面，所述第一透鏡由阿貝數(shù)為40以上的材質(zhì)構(gòu)成，所述第三透鏡由阿貝數(shù)為50以上的材質(zhì)構(gòu)成，孔徑光闌被配置在所述第二透鏡和所述第三透鏡之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，所述第二透鏡和所述第三透鏡分別是兩面為非球面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，所述第二透鏡和所述第三透鏡的材質(zhì)是塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，所述第二透鏡和所述第三透鏡的材質(zhì)的吸水率是0.3％以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，所述第三透鏡由聚烯烴系列的材質(zhì)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，視角是對角為140°以上的廣角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，使所述第二透鏡的物體側(cè)的面為如下形狀即在光軸近旁面向物體側(cè)是凹形狀，并隨著從光軸遠(yuǎn)離其負(fù)的光學(xué)能力變?nèi)酢?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，使所述第二透鏡的物體側(cè)的面為如下形狀即隨著從光軸遠(yuǎn)離在周邊部面向物體側(cè)從凹形狀變化為凸形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，使所述第二透鏡的像側(cè)的面為如下形狀即光軸近旁的形狀面向像側(cè)為凹，并隨著從光軸遠(yuǎn)離其負(fù)的光學(xué)能力變強(qiáng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，使所述第二透鏡的像側(cè)的面為如下形狀即光軸近旁的形狀面向像側(cè)為凸，并隨著從光軸遠(yuǎn)離其正的光學(xué)能力變?nèi)酢?br> 11.如權(quán)利要求8所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，使所述第二透鏡的像側(cè)的面為如下形狀即光軸近旁的形狀面向像側(cè)為凹，并且為隨著從光軸遠(yuǎn)離其負(fù)的光學(xué)能力變強(qiáng)。
12.如權(quán)利要求8所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，使所述第二透鏡的像側(cè)的面為如下形狀即光軸近旁的形狀面向像側(cè)為凸，并且為隨著從光軸遠(yuǎn)離其正的光學(xué)能力變?nèi)酢?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，使所述第二透鏡的像側(cè)的面為如下形狀即隨著從光軸遠(yuǎn)離在周邊部面向像側(cè)從凸形狀變化為凹形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，使所述第二透鏡的像側(cè)的面為如下形狀即隨著從光軸遠(yuǎn)離在周邊部面向像側(cè)從凸形狀變化為凹形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14中任一項所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，在將從所述第一透鏡的物體側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為L并將從所述第三透鏡的像側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為BF的情況下，滿足3＜L/BF＜7……(1)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～14中任一項所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，當(dāng)將透鏡系統(tǒng)整體的焦距設(shè)為f并將所述第一透鏡的焦距設(shè)為f1的情況下，滿足2＜|f1/f|＜11……(2)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1～14中任一項所述的廣角攝像透鏡，其特征在于，在將從第一透鏡L1的物體側(cè)的面的頂點到攝像元件面的距離設(shè)為L并將最大像高設(shè)為x、將對角視角設(shè)為2ω(radian)的情況下，滿足L/(2ωx)＜2.3……(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種廣角攝像透鏡，其從物體側(cè)順次備有作為將凸面向著物體側(cè)的負(fù)的凹凸透鏡的第一透鏡(L1)；至少一面是非球面的第二透鏡(L2)；像側(cè)的面面向像側(cè)是凸形狀、且至少一面是非球面的正的第三透鏡(L3)。第一透鏡(L1)由阿貝數(shù)為40以上的材質(zhì)構(gòu)成，第三透鏡(L3)由阿貝數(shù)為50以上的材質(zhì)構(gòu)成，第二透鏡(L2)和第三透鏡(L3)的至少一面是具有衍射功能的面。孔徑光闌(St)被配置在所述第二透鏡和所述第三透鏡之間。第二透鏡(L2)和第三透鏡(L3)分別是兩面為非球面的塑料透鏡。從而，能夠保持良好的光學(xué)性能，并能夠價廉地實現(xiàn)小型且輕量化的廣角透鏡。
文檔編號G02B13/18GK1952722SQ20061013201
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者淺見太郎 申請人:富士能株式會社