專利名稱：：廣角鏡頭及使用該廣角鏡頭的車輛裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及廣角鏡頭，特別涉及一種車用廣角鏡頭以及使用該廣角鏡頭的車輛裝置。
背景技術：
：各種車輛裝置，例如汽車，貨車，客車，摩托車等，通常于其前方外側設置一對反光鏡。車輛裝置操縱者，例如駕駛員，在車輛運行過程中，通過該反光鏡觀察其他車輛裝置在反光鏡中所成的虛擬物像，以判斷本身的車輛裝置相對其他車輛裝置的相對狀態(tài)，確保汽車安全運行。然而，在駕駛員進行倒車動作時，因為反光鏡無法攝取車輛后部相對其他物體之間的畫面，所以可能碰撞其他物體，例如車，人等，或者汽車遭受其他物體的碰撞發(fā)生物理損害，所以存在一定的安全性問題?；谏鲜霭踩詥栴}，提出一種解決方案為在車輛裝置的后部安裝超聲波檢測裝置，所述超聲波檢測裝置包括超聲波發(fā)射接收模塊，內部電路處理模塊以及報警裝置。通過超聲波發(fā)射接收模塊發(fā)射接收超聲波，計算超聲波渡越的時間，以獲得車輛裝置相對其他物體的距離。然后，內部處理模塊比較預先設定的安全距離和檢測到的距離，獲得一控制信號。當所實際檢測到的距離小于預先設定的安全距離時，所述控制信號即觸發(fā)該報警裝置，例如喇叭發(fā)出音頻報警信號，提醒駕駛員或者其他車輛駕駛員可能存在的碰撞隱患，以確保車輛裝置與其他物體之間的安全。然而，使用超聲波檢測手段進行安全性控制存在如下缺點其一，超聲波具有一定的方向性，其只能限于超聲波傳播方向范圍內物體的檢測，因而存在檢測角度不大的問題；其二，超聲波發(fā)射接收裝置容易受其他聲波源的干擾，當其他聲波源發(fā)出位于超聲波波段的聲波信號時，超聲波檢測裝置可能受到干擾，而產生錯誤的報警信號，也即可靠性不好。為解決上述問題，提出一種解決方案為將傳統(tǒng)上在照相機上使用的廣角鏡頭應用到車輛裝置上。通過廣角鏡頭攝取外界物體的畫面，提供給駕駛員作參考，以確保車輛裝置與其他物體之間的安全。這種照相機用廣角鏡頭的視場角度大于超聲波的檢測角度，且不易受其他物體的干擾，可靠性較好。然而該廣角鏡頭一般攝取物體畫面的視場角度在60。70°之間，不滿足車輛裝置較大視場角度的需求。
發(fā)明內容有鑒于此，有必要提供一種較大視場角度的車用廣角鏡頭和使用該廣角鏡頭的車輛裝置一種車用廣角鏡頭，所述廣角鏡頭從物方一側到像方一側依次包括具有負光焦度的第一透鏡群組，具有正光焦度的第二透鏡群組，所述第一透鏡群組包括一個具有正光焦度的第三透鏡，所述第三透鏡的折射率系數(shù)大于1.85，所述廣角鏡頭滿足條件公式-0.15〈f10/f12〈-0.05、0.3〈f10/f14〈0.8，其中，fio表示所述廣角鏡頭的系統(tǒng)焦距，fi2表示第一透鏡群組的有效焦距，fl4表示第二透鏡群組的有效焦距。一種車輛裝置，所述車輛裝置包括廣角鏡頭，影像感測器，控制器以及顯示單元，所述廣角鏡頭用于攝取車輛外部物體的畫面，所述影像感測器電性連接所述控制器和顯示單元，所述控制器電性連接所述顯示單元，所述影像感測器將廣角鏡頭攝取的畫面轉換成數(shù)字圖像，所述控制器控制所述影像感測器將數(shù)字圖像傳送給所述顯示單元，所述廣角鏡頭從物方一側到像方一側依次包括具有負光焦度的第一透鏡群組，具有正光焦度的第二透鏡群組，所述第一透鏡群組包括一個具有正光焦度的第三透鏡，所述第三透鏡的折射率系數(shù)大于1.85，所述廣角鏡頭滿足條件公式-O.15〈f1()/f12〈-0.05、0.3〈f1()/f14〈0.8，其中，fio表示所述廣角鏡頭的系統(tǒng)焦距，fl2表示第一透鏡群組的有效焦距，fl4表示第二透鏡群組的有效焦距。上述車用廣角鏡頭以及使用該廣角鏡頭的車輛裝置，通過符合上述條件公式的第一透鏡群組和第二透鏡群組攝取外界物體畫面，其視場角度至少在135。以上。圖l為廣角鏡頭應用于車輛裝置的立體圖。圖2為廣角鏡頭應用于車輛裝置的電路模塊圖。圖3為圖2所示之廣角鏡頭的構成示意圖。圖4A為圖3所示之第一實施方式的廣角鏡頭的像散場曲圖。圖4B為圖3所示之第一實施方式的廣角鏡頭的畸變圖。圖4C為圖3所示之第一實施方式的廣角鏡頭的縱向球差圖。圖5A為圖3所示之第二實施方式的廣角鏡頭的像散場曲圖。圖5B為圖3所示之第二實施方式的廣角鏡頭的畸變圖。圖5C為圖3所示之第二實施方式的廣角鏡頭的縱向球差圖。具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的較佳實施方式進行說明請一并參閱圖1和圖2，一種廣角鏡頭IO，安裝于車輛裝置100，例如汽車，貨車，客車，賽車，摩托車等的后部，用于拍攝與車輛裝置相隔一定距離，全視場角度為2w范圍內的物體，例如其他車輛，人等，以實時監(jiān)控車輛裝置ioo與其他物體之間的相對運動狀態(tài)，例如距離等。車輛裝置100包括影像感測器20，控制器30，顯示單元40以及存儲單元50。廣角鏡頭10攝取外界物體發(fā)出的光線，并將所述光線聚焦到影像感測器20，例如CCD或者CMOS影像感測裝置，影像感測器20將光信號轉換成電信號，經內部電路處理成數(shù)字形式的圖像。控制器30—方面根據(jù)影像感測器20獲取的圖像，控制顯示單元40實時顯示所述圖像，另一方面可以將所述圖像存儲到存儲單元50。其中，顯示單元40可以為CRT顯示設備或者LCD顯示設備等；存儲單元可以為硬盤存儲器，光盤存儲器或者閃存盤等。顯示單元40安裝于車輛裝置內的前部空間，靠近車輛操縱者，例如駕駛員的方向盤附近。因而駕駛員可以通過觀察顯示單元40上所顯示的畫面，實時監(jiān)控車輛裝置100的后部相對其他物體的狀態(tài)。請參閱圖3，以物方平面16和像方平面18為參考，廣角鏡頭10于該物方平面16和像方平面18之間依次包括第一透鏡群組12、第二透鏡群組14。其中，第一透鏡群組12具有負光焦度(對光束發(fā)散)，主要用于接收較大角度范圍入射的光線，并修正部分球面像差。第二透鏡群組14具有正光焦度(對光束匯聚)，主要用于接收經第一透鏡群組的光線，并將該光線匯聚到像平面18上。第一透鏡群組12從物方平面16—側開始，依次包括第一透鏡122、第二透鏡124，以及第三透鏡126。其中，第一透鏡122與第二透鏡124為彎月形凹透鏡，具有負光焦度，以最大限度的接收從外界入射的光線。第三透鏡126為雙凸透鏡，具有正光焦度，其可以補償入射光線經過第一透鏡122與第二透鏡124所產生的球面相差。第二透鏡群組14從物方平面16—側開始，依次包括第四透鏡142、第五透鏡144以及第六透鏡146。第四透鏡142為雙凹透鏡(其一側曲率半徑較大，圖3顯示不明顯，可參閱表l-l和表l-2的參數(shù)值)，具有負光焦度。第五透鏡144為雙凸透鏡，具有正光焦度。第四透鏡142和第五透鏡144使用點膠手段粘合在一起，構成一膠合透鏡，以改善光線經過廣角透鏡10產生的色像差。第六透鏡146為彎凸透鏡，具有正光焦度，其可以改善光線經過廣角透鏡10產生的畸變像差。第一透鏡群組12的第一透鏡122、第二透鏡124、第三透鏡126以及第二透鏡群組14的第四透鏡142、第五透鏡144、第六透鏡146均使用玻璃材料加工而成，且均為球面透鏡，球面透鏡便于加工，可以降低成本該廣角鏡頭10還包括一光闌(Aperturestop)13以及一濾光片19。該光闌13位于第一透鏡群組12和第二透鏡群組14之間，以限制經過第一透鏡群組12的光線進入第二透鏡群組14的光通量。濾光片19位于第二透鏡群組14和像方平面18之間，其主要用于濾除進入鏡頭IO光線中的位于紅外波段的光線。在組裝時，可從像方平面18開始，先裝第二透鏡群組14的第六透鏡146，然后依次組裝到物方平面l6之間的其他透鏡元件，從而形成廣角鏡頭10。廣角鏡頭10的第一透鏡群組12的有效焦距為f^，第一透鏡群組12的第三透鏡126的折射率為113，第二透鏡群組14的有效焦距為fw，系統(tǒng)焦距為fn)，鏡頭總長度為TTL，第一透鏡群組12的長度為Edf^。為拍攝全視場角度2"至少在135°以上范圍內的物體，廣角透鏡10至少需滿足如下條件-0.15〈f10/f12〈-0.05(1)0.3〈f10/f14〈0.8(2)n3>1.85(3)(相對入值為540nm的光線)因為，系統(tǒng)焦距fio始終為正值，故條件(1)限制第一透鏡群組12必須為負光焦度，以利于接收大角度入射的光線。條件(2)限制第二透鏡群組14必須為正光焦度，以平衡第一透鏡群組12所產生的像差。在系統(tǒng)焦距fn)固定時，第一透鏡群組12的有效焦距f^以及第二透鏡群組14的有效焦距fw必須在一定的范圍內取值。因為，若fn)/f^大于上限-0.05，系統(tǒng)后焦將會減小，不利于模組的組裝，若fK)/fu小于下限-0.15，則鏡頭長度將會變長，而且容易引進高階像差，影響成像品質。同樣，若fio/f14大于上限0.8時，則容易引起高階像差，若fio/fi4小于下限0.3時，則較難修正畸變像差以及入射CCD主光線角度變得較為困難。條件(3)限定第一透鏡群組12的第三片透鏡的折射率必須大于1.85，以確保以135°全視場角度入射的光線能有效匯聚，進入第二透鏡群組14，從而在像方平面18上成像。為兼顧廣角鏡頭10的長度，在滿足上述三個條件之下，可使廣角鏡頭10進一步滿足如下條件2〈Edf12/f10〈5(4)條件(4)用于控制廣角鏡頭10系統(tǒng)的長度，若Edf^/fn)大于上限5時，則系統(tǒng)的長度將會增加，若Edf^/fK)小于下限2時，則會縮小可攝影的角度。廣角鏡頭10各光學元件第一實施方式的光學參數(shù)如表1-1所示表i-i廣角鏡頭io各光學元件第一實施方式的光學參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1-1所示第一透鏡群組12及第二透鏡群組14各透鏡均使用玻璃材料加工而成。由表l-l所列廣角鏡頭10各光學元件第一實施方式的數(shù)據(jù)，如曲率半徑、厚度、折射率等，利用焦距計算公式可計算求得第一透鏡群組12的有效焦距f^為-24.42mm，第二透鏡群組14的有效焦距f14為4.04mm。廣角鏡頭10的系統(tǒng)焦距f1()為2.22mm，鏡頭總長度TTL為18.57mm。Edf12為8.69mm。容易計算得到fio/fi2二-0.09，f10/f14=0.55，Edf12/f10=4，分別滿足該廣角透鏡IO的成像條件公式(1)-0.15〈f10/f12〈-0.05、公式(2)0.3〈f10/f14〈0.8和公式(4)2〈Edfi2/fio〈5。請參閱圖4A和圖4B，圖4A和圖4B分別為第一實施方式的廣角透鏡10的像散場曲(fieldcurvature)圖和畸變(distortion)圖，縱軸Y表示像點距離廣角鏡頭10中心光軸的高度。其中，入射光波長^為546.7nm，全視場角度2w為135.018°。該波長的入射光產生的子午場曲值和弧矢場曲值均在(-0.lmm，0.lmm)范圍內，最大畸變率小于-50%，滿足車輛裝置大角度成像條件。請參閱圖4C，圖4C為第一實施方式的廣角透鏡10的縱向球差圖，縱軸表示通光孔徑(pupilradius)。在各縱向球差圖中，分別為針對g線(入值435.8nm)，d線(入值587.6nm)，c線(入值656.3nm)而觀察到的縱向球差值。其中，g線產生的縱向球差值在(-0.06mm，0.04mm)范圍內，d線產生的縱向球差值在(-0.02mm，0.12mm)范圍內，c線產生的縱向球差值在(-0.OOmm，0.14mm)范圍內?？傮w而言，第一實施方式的廣角透鏡10對可見光產生的縱向球差值在(-0.06mm，0.14mm)范圍內。也滿足車輛裝置大角度成像條件。廣角鏡頭10各光學元件第二實施方式的光學參數(shù)如表l-2所示表1-2廣角鏡頭10各光學元件第二實施方式的光學參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1-2所示第一透鏡群組12及第二透鏡群組14各透鏡均使用玻璃材料加工而成。由表l-2所列廣角鏡頭10各光學元件第二實施方式的數(shù)據(jù)，如曲率半徑、厚度、折射率等，利用焦距計算公式可計算求得第一透鏡群組12的有效焦距f^為-28.99mm，第二透鏡群組14的有效焦距f14為4.79mm。廣角鏡頭10的系統(tǒng)焦距f1()為2.64mm，鏡頭總長度TTL為22.05mm。Edf12為IO.31mm。容易計算得到fio/fi2^0.09，f10/f14=0.55，Edf12/f10=4，分別滿足該廣角透鏡IO的成像條件公式(1)-0.15〈f10/f12〈-0.05、公式(2)0.3〈f10/f14〈0.8和公式(4)2〈Edfi2/fio〈5。請參閱圖5A和圖5B，圖5A和圖5B分別為第二實施方式的廣角透鏡10的像散場曲(fieldcurvature)圖和畸變(distortion)圖，縱軸Y表示像點距離廣角鏡頭10中心光軸的高度。其中，入射光波長^仍為546.7nm，全視場角度2w為136.654°。該波長的入射光產生的子午場曲值和弧矢場曲值均在(-0.lmm，0.lmm)范圍內，最大畸變率小于-50%，滿足車輛裝置大視場角度成像條件。請參閱圖5C，圖5C為第二實施方式的廣角透鏡10的縱向球差圖，縱軸表示通光孔徑(pupilradius)。在各縱向球差圖中，分別為針對g線(入值435.8nm)，d線(入值587.6nm)，c線(入值656.3nm)而觀察到的縱向球差值。其中，g線產生的縱向球差值在(-0.03mm，0.Olmm)范圍內，d線產生的縱向球差值在(-0.02mm，0.05mm)范圍內，c線產生的縱向球差值在(-0.Olmm，0.07mm)范圍內?？傮w而言，第一實施方式的廣角透鏡10對可見光產生的縱向球差值在(-0.03mm，0.07mm)范圍內，也滿足車輛裝置大視場角度成像條件。上述廣角鏡頭10以及使用該廣角鏡頭的車輛裝置，通過符合條件公式-0.15〈f1()/f12〈-0.05，0.3〈f1()/f14〈0.8的第一透鏡群組和第二透鏡群組以及折射率系數(shù)大于1.85的第三透鏡126攝取外界物體畫面，其視場角度至少在135。以上。上述廣角鏡頭10僅為較佳實施方式，本領域具有普通知識的技術人員在此基礎上可以作變更。例如，廣角透鏡10沒有濾色片19以及光闌13，也可以大角度成像。濾色片19可以位于第一透鏡群組12在物方一側，也可以位于第一透鏡群組12第二透鏡群組14之間，甚至位于第一透鏡群組12內部的光學透鏡單元之間或者第二透鏡群組14內的光學透鏡單元之間。光闌13位于第一透鏡群組12內的光學透鏡單元之間或者第二透鏡群組14內的光學透鏡單元之間也可以大角度成像。廣角鏡頭10也可以安裝于車輛裝置100的兩側或者車輛裝置100的底部或者車輛裝置100的前部甚至車輛裝置100的頂部。廣角鏡頭10安裝于車輛裝置100的尾部時，可以是位于尾部的中間或者邊緣，其數(shù)量可以是一個、兩個或者多個。廣角鏡頭10可以固定安裝于車輛裝置IOO上，當然也可以樞轉機構安裝于該車輛裝置IOO，例如可以使用供駕駛員操作的電機旋轉機構，改變廣角鏡頭10攝取物體畫面的范圍。特別地，廣角鏡頭10和影像感測器20構成一體轉動之模組，以更好地攝取畫面。權利要求1.一種廣角鏡頭，所述廣角鏡頭從物方一側到像方一側依次包括具有負光焦度的第一透鏡群組，具有正光焦度的第二透鏡群組，其特征在于所述廣角鏡頭滿足條件公式-0.15＜f10/f12＜-0.05、0.3＜f10/f14＜0.8，其中，f10表示所述廣角鏡頭的系統(tǒng)焦距，f12表示第一透鏡群組的有效焦距，f14表示第二透鏡群組的有效焦距，所述第一透鏡群組包括一個具有正光焦度的第三透鏡，所述第三透鏡的折射率系數(shù)大于1.85。2如權利要求l所述的廣角鏡頭，其特征在于所述第一透鏡群組從物方一側到第三透鏡之間依次包括具有負光焦度的第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡和第二透鏡為向物方一側凸起的彎月形凹透鏡，所述第三透鏡為雙凸透鏡。3如權利要求2所述的廣角鏡頭，其特征在于所述廣角鏡頭滿足條件公式2〈Edfl2/f10〈5，其中Edfl2表示第一透鏡群組的長度。4如權利要求l所述的廣角鏡頭，其特征在于所述第二透鏡群組從物方一側到像方一側依次包括具有負光焦度的第四透鏡，具有正光焦度的第五透鏡和第六透鏡，所述第四透鏡為雙凹透鏡，所述第五透鏡為雙凸透鏡，所述第六透鏡為向像方一側凸起的彎凸透鏡。5如權利要求4所述的廣角鏡頭，其特征在于所述第四透鏡和第五透鏡粘合成一膠合透鏡。6如權利要求l所述的廣角鏡頭，其特征在于所述廣角鏡頭滿足條件公式2w>135o，其中w表示所述廣角透鏡的半視場角。7如權利要求l所述的廣角鏡頭，其特征在于所述廣角鏡頭還包括一濾光片，所述濾光片位于所述第二透鏡群組和像方一側之間。8如權利要求l所述的廣角鏡頭，其特征在于所述廣角鏡頭還包括一光闌，所述光闌位于所述第一透鏡群組和第二透鏡群組之間。9一種車輛裝置，所述車輛裝置包括廣角鏡頭，影像感測器，控制器以及顯示單元，所述廣角鏡頭用于攝取車輛外部物體的畫面，所述影像感測器電性連接所述控制器和顯示單元，所述控制器電性連接所述顯示單元，所述影像感測器將廣角鏡頭攝取的畫面轉換成數(shù)字圖像，所述控制器控制所述影像感測器將數(shù)字圖像傳送給所述顯示單元，其特征在于所述廣角鏡頭從物方一側到像方一側依次包括第一透鏡群組，第二透鏡群組，所述廣角鏡頭滿足條件公式-O.15〈fl0/fl2〈-0.05、0.3〈fl0/fl4〈0.8，其中，flO表示所述廣角鏡頭的系統(tǒng)焦距，fl2表示第一透鏡群組的有效焦距，fl4表示第二透鏡群組的有效焦距，所述第一透鏡群組包括一個具有正光焦度的第三透鏡，所述第三透鏡的折射率系數(shù)大于l.85。10如權利要求9所述的車輛裝置，其特征在于所述廣角鏡頭固定安裝于所述車輛裝置的尾部。11如權利要求9所述的車輛裝置，其特征在于所述車輛裝置包括存儲單元，所述存儲單元電性連接所述影像感測器和控制器，所述控制器控制所述影像感測器將數(shù)字圖像存儲到所述存儲單元。12如權利要求9所述的車輛裝置，其特征在于所述第一透鏡群組從物方一側到第三透鏡之間依次包括具有負光焦度的第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡和第二透鏡為向物方一側凸起的彎月形凸透鏡，所述第三透鏡為雙凸透鏡。13如權利要求12所述的車輛裝置，其特征在于所述第一透鏡群組滿足條件公式2〈Edfl2/f10〈5，其中Edfl2表示第一透鏡群組的長度。14如權利要求9所述的車輛裝置，其特征在于所述第二透鏡群組從物方一側到像方一側依次包括具有負光焦度的第四透鏡，具有正光焦度的第五透鏡和第六透鏡，所述第四透鏡為雙凹透鏡，所述第五透鏡為雙凸透鏡，所述第六透鏡為向像方一側凸起的彎凸透鏡。15如權利要求9所述的車輛裝置，其特征在于所述廣角鏡頭滿足條件公式2w>135o，其中w表示所述廣角透鏡的半視場角。16如權利要求9所述的車輛裝置，其特征在于所述廣角鏡頭還包括一濾光片，所述濾光片位于所述第二透鏡群組和像方一側之間。17如權利要求9所述的車輛裝置，其特征在于所述廣角鏡頭還包括一光闌，所述光闌位于所述第一透鏡群組和第二透鏡群組之間。全文摘要一種廣角鏡頭，所述廣角鏡頭從物方一側到像方一側依次包括具有負光焦度的第一透鏡群組，具有正光焦度的第二透鏡群組，所述第一透鏡群組包括一個具有正光焦度的第三透鏡，所述第三透鏡的折射率系數(shù)大于1.85。所述廣角鏡頭滿足條件-0.15＜f₁₀/f₁₂＜-0.05、0.3＜f₁₀/f₁₄＜0.8，其中，f₁₀表示所述廣角鏡頭的系統(tǒng)焦距，f₁₂表示第一透鏡群組的有效焦距，f₁₄表示第二透鏡群組的有效焦距。另外，本發(fā)明還提供一種使用上述廣角鏡頭的車輛裝置。文檔編號G02B9/10GK101359087SQ20071020126公開日2009年2月4日申請日期2007年8月2日優(yōu)先權日2007年8月2日發(fā)明者許德倫,黃俊翔申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司