專利名稱：成像鏡頭和成像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種成像鏡頭和成像設備。具體地，本發(fā)明涉及一種適于在使用諸如CCD (電荷耦合裝置)和CMOS (互補金屬氧化物半導體)的成像裝置的車載照相機、用于移動終端的照相機、監(jiān)視照相機等中使用的成像鏡頭。進一步地，本發(fā)明涉及一種包括所述成像鏡頭的成像設備。
背景技術：
近年來，諸如CXD和CMOS的成像裝置的尺寸變得非常小，并且成像裝置的分辨率變得非常高。因此，包括這種成像裝置的成像設備的主體的尺寸被減小。因此，安裝在成像設備上的成像鏡頭除了具有極好的光學性能之外，尺寸和重量也需要被減小。同時，安裝在車載照相機、監(jiān)視照相機等上的透鏡需要具有極好的耐氣候性。此外，透鏡需要具有寬視角，并且結構的尺寸小且成本低，并具有極好的性能。作為在上述領域中具有相對較小的多個透鏡的傳統(tǒng)的成像鏡頭，已知例如在以下專利文獻1-4中公開的成像鏡頭。專利文獻1-4公開了三透鏡式成像鏡頭。相關技術文獻專利文獻專利文獻1:日本未審查專利公開第6 (1994) -34879號專利文獻2:日本未審查專利公開第2001-337268號專利文獻3:日本未審查專利公開第2005-181596號專利文獻4:日本未審查專利公開第2009-276679號專利文獻5:日本未審查專利公開第2010-231190號專利文獻6:日本未審查專利公開第2008-102500號

發(fā)明內容
近年來，對安裝在車載照相機、監(jiān)視照相機等上的透鏡的要求變得越來越嚴格。存在進一步擴大視角例如具有超過130°的全視角同時滿足上述小尺寸、低成本、高性能等要求的需求。進一步地，近年來，透鏡通常與成像裝置結合使用。因此，存在對于適于與成像裝置結合使用的鏡頭系統(tǒng)的需要。在這種情況下，存在對于往往當視角擴大或當透鏡與成像裝置結合使用時成為問題的橫向色像差的極好校正的需求。專利文獻I中公開的鏡頭系統(tǒng)的全視角大約為82°到83°，所述角度不夠寬。專利文獻2中公開的鏡頭系統(tǒng)的尺寸不夠小。專利文獻3中公開的鏡頭系統(tǒng)的視角不夠廣。如果試圖擴大視角，則鏡頭系統(tǒng)的尺寸變大，這是因為第一透鏡與第二透鏡之間的距離太長。因此，難以構造小尺寸的鏡頭系統(tǒng)。在專利文獻4中公開的鏡頭系統(tǒng)中，第二透鏡的光學能力弱，并且橫向色像差沒有被充分校正。在專利文獻6中公開的鏡頭系統(tǒng)中，第二透鏡的物體側表面凹入。然而，當橫向色像差重要時，認為第二透鏡的物體側表面凸起的鏡頭系統(tǒng)更加有利?？紤]到上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種成像鏡頭，所述成像鏡頭可以獲得充分廣的視角同時以小尺寸和低成本構造成像鏡頭，所述成像鏡頭可以以極好的方式校正橫向色像差，并且適于與成像裝置結合使用，并且具有極好的光學性能。進一步地，本發(fā)明的另一個目的是提供一種包括這種成像鏡頭的成像設備。本發(fā)明的第一成像鏡頭是下述成像鏡頭，所述成像鏡頭包括:具有凹入的圖像側表面的負的第一透鏡；在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正的第二透鏡；孔徑光闌；以及在近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正的第三透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述孔徑光闌和所述第三透鏡依此順序從物體側布置，其中構成第一透鏡和第三透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40，并且構成第二透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)小于或等于40 ;以及其中當整個系統(tǒng)的焦距為f，第二透鏡的中心厚度為D3，以及第一透鏡的焦距為fl時，滿足以下公式(I)和⑵:1.4 < D3/f < 2.9...(I)；以及-5.0 < fl/f < -1.8...(2)。本發(fā)明的第二成像鏡頭是下述成像鏡頭，所述成像鏡頭包括:具有凹入的圖像側表面的負的第一透鏡；在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正的第二透鏡；孔徑光闌；以及在近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正的第三透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述孔徑光闌和所述第三透鏡依此順序從物體側布置，其中構成第一透鏡和第三透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40，并且構成第二透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)小于或等于40 ;以及其中當?shù)谝煌哥R的焦距為fl，第二透鏡的焦距為f2，第三透鏡的焦距為f3，第二透鏡和第三透鏡的組合焦距為f23時，滿足以下公式(3A)和(4):3.0 < f2/f3 < 50.0...(3A)；以及1.3 < |fl/f23| < 4.0...(4)。本發(fā)明的第三成像鏡頭是下述成像鏡頭，所述成像鏡頭包括:具有凹入的圖像側表面的負的第一透鏡；在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正的第二透鏡；孔徑光闌；以及在近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正的第三透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述孔徑光闌和所述第三透鏡依此順序從物體側布置，其中構成第一透鏡和第三透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40，并且構成第二透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)小于或等于40，以及構成第二透鏡的材料對于d線的折射率大于或等于1.6且小于或等于1.8 ;以及其中當?shù)诙哥R的焦距為f2，并且第三透鏡的焦距為f3時，滿足以下公式(3B):2.0 < f2/f3 < 50.0...(3B)。進一步地，理想的是本發(fā)明的第一成像鏡頭、第二成像鏡頭和第三成像鏡頭滿足以下公式(2)和(5)至(12)。作為理想的模式，成像鏡頭可以被構造成使得滿足公式(5)至(12)中的一個?？蛇x地，成像鏡頭可以被構造成使得滿足組合的以下兩個或更多個任意公式:-5.0 < fl/f < -1.8...(2)；1.00 < f3/f < 2.50...(5)；2.0 < R3/f < 10.0...(6)；0.9 < D2/f < 2.5...(7)； 0.4 < Dl/f <1.5...(8)；4.0 < I fl2/f I < 50.0...(9)；4.0 < f2/f < 20.0...(10)；0.1 < RX3 I /R3 < 1.0...(11);以及1.00 < f23/f < 1.85 …(12)，其中f:整個系統(tǒng)的焦距；fl:第一透鏡的焦距；f2:第二透鏡的焦距；f3:第三透鏡的焦距；Π2:第一透鏡和第二透鏡的組合焦距；t23:第二透鏡和第三透鏡的組合焦距；R3:第二透鏡的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑；RX3:第二透鏡的物體側表面在有效直徑邊緣處的曲率半徑；Dl:第一透鏡的中心厚度；以及D2:第一透鏡與第二透鏡之間在光軸上的空氣間距。在本發(fā)明的第一成像鏡頭、第二成像鏡頭和第三成像鏡頭中，理想的是鏡頭系統(tǒng)僅包括三個透鏡，所述三個透鏡為第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡。在本發(fā)明的第一成像鏡頭、第二成像鏡頭和第三成像鏡頭中，當透鏡為非球面透鏡時，將在近軸區(qū)域中考慮表面的凹入/凸起形狀和折射能力(光焦度)的符號，除非另外注明。在本發(fā)明的成像鏡頭中，當表面的形狀朝向物體側凸起時曲率半徑的符號為正，而當表面的形狀朝向圖像側凸起時曲率半徑的符號為負。這里，措詞“表面的有效直徑”表示當考慮對成像有貢獻的所有光線與透鏡表面彼此相交的點時，由直徑方向上的最外側點(最遠離光軸的點)構成的圓的直徑。進一步地，術語“有效直徑邊緣”表示最外側點。當系統(tǒng)相對于光軸旋轉對稱時，由最外側點構成的圖為圓。然而，當系統(tǒng)不旋轉對稱時，由最外側點構成的圖在一些情況下不是圓。在這種情況下，可以考慮等效圓，并且所述圓的直徑可以被認為是有效直徑。例如，當鏡頭系統(tǒng)與成像裝置組合使用時，可以根據(jù)成像裝置的成像平面的尺寸確定有效直徑。當成像平面為矩形時，例如，矩形的對角線長度的1/2可以被確定為最大圖像高度。本發(fā)明的成像設備包括本發(fā)明的上述成像鏡頭。根據(jù)本發(fā)明的第一成像鏡頭，整個系統(tǒng)中的光焦度的布置、每一個透鏡的形狀、孔徑光闌的位置、構成每一個透鏡的材料等被適當?shù)卦O定在由至少三個透鏡形成的鏡頭系統(tǒng)中，并且滿足公式(I)和(2)。因此，可以實現(xiàn)橫向色像差的極好校正、與成像裝置適當組合使用、以及高光學性能，同時實現(xiàn)小尺寸、低成本和充分寬的視角。根據(jù)本發(fā)明的第二成像鏡頭，整個系統(tǒng)中的光焦度的布置、每一個透鏡的形狀、孔徑光闌的位置、構成每一個透鏡的材料等被適當?shù)卦O定在由至少三個透鏡形成的鏡頭系統(tǒng)中，并且滿足公式(3A)和(4)。因此，可以實現(xiàn)橫向色像差的極好校正、與成像裝置的適當組合使用、以及高光學性能，同時實現(xiàn)小尺寸、低成本和充分寬的視角。根據(jù)本發(fā)明的第三成像鏡頭，整個系統(tǒng)中的光焦度的布置、每一個透鏡的形狀、孔徑光闌的位置、構成每一個透鏡的材料等被適當?shù)卦O定在由至少三個透鏡形成的鏡頭系統(tǒng)中，并且滿足公式(3B)。因此，可以實現(xiàn)橫向色像差的極好校正、與成像裝置的適當組合使用、以及高光學性能，同時實現(xiàn)小尺寸、低成本和充分寬的視角。本發(fā)明的成像設備包括本發(fā)明的成像鏡頭。因此，可以以小尺寸和低成本構造成像設備。進一步，成像設備具有足夠大的視角，并且可以使用成像裝置獲得極好的高分辨率圖像。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的成像鏡頭的結構和光程的圖；圖2是顯示本發(fā)明的示例I中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖3是顯示本發(fā)明的示例2中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖4是顯示本發(fā)明的示例3中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖5是顯示本發(fā)明的示例4中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖6是顯示本發(fā)明的示例5中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖7是顯示本發(fā)明的示例6中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖8是顯示本發(fā)明的示例7中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖9是顯示本發(fā)明的示例8中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖10是顯示本發(fā)明的示例9中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖11是顯示本發(fā)明的示例10中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖12是顯示本發(fā)明的示例11中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖13是顯示本發(fā)明的示例12中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖14是顯示本發(fā)明的示例13中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖15是顯示本發(fā)明的示例14中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖16是顯示本發(fā)明的示例15中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖17是顯示本發(fā)明的示例16中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖18是顯示本發(fā)明的示例17中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；
圖19是顯示本發(fā)明的示例18中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖20是顯示本發(fā)明的示例19中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖21是顯示本發(fā)明的示例20中的成像鏡頭的透鏡結構的橫截面；圖22(A)_22(D)是顯示本發(fā)明的示例I中的成像鏡頭的像差的圖；圖23(A)_23(D)是顯示本發(fā)明的示例2中的成像鏡頭的像差的圖；圖24(A)_24(D)是顯示本發(fā)明的示例3中的成像鏡頭的像差的圖；圖25(A)_25(D)是顯示本發(fā)明的示例4中的成像鏡頭的像差的圖；圖26(A)_26(D)是顯示本發(fā)明的示例5中的成像鏡頭的像差的圖；圖27(A)_27(D)是顯示本發(fā)明的示例6中的成像鏡頭的像差的圖；圖28(A)_28(D)是顯示本發(fā)明的示例7中的成像鏡頭的像差的圖；圖29(A)_29(D)是顯示本發(fā)明的示例8中的成像鏡頭的像差的圖；圖30(A)_30(D)是顯示本發(fā)明的示例9中的成像鏡頭的像差的圖；圖31(A)_31(D)是顯示本發(fā)明的示例10中的成像鏡頭的像差的圖；圖32(A)_32(D)是顯示本發(fā)明的示例11中的成像鏡頭的像差的圖；圖33(A)_33(D)是顯示本發(fā)明的示例12中的成像鏡頭的像差的圖；圖34(A)_34(D)是顯示本發(fā)明的示例13中的成像鏡頭的像差的圖；圖35(A)_35(D)是顯示本發(fā)明的示例14中的成像鏡頭的像差的圖；圖36(A)_36(D)是顯示本發(fā)明的示例15中的成像鏡頭的像差的圖；圖37(A)_37(D)是顯示本發(fā)明的示例16中的成像鏡頭的像差的圖；圖38(A)_38(D)是顯示本發(fā)明的示例17中的成像鏡頭的像差的圖；圖39(A)_39(D)是顯示本發(fā)明的示例18中的成像鏡頭的像差的圖；圖40(A)_40(D)是顯示本發(fā)明的示例19中的成像鏡頭的像差的圖；圖41㈧-41 (D)是顯示本發(fā)明的示例20中的成像鏡頭的像差的圖；以及圖42是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于車載使用的成像設備的布置的圖。
具體實施例方式在下文中，參照附圖描述本發(fā)明的實施例。首先，將參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的成像鏡頭。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的成像鏡頭I的透鏡橫截面。進一步地，圖1顯示了來自無窮遠的物體點的近軸光線2和全視角2 ω處的離軸光纖3、4。在圖1中，左側是物體側，而右側是圖像側。在圖1中，考慮了將成像鏡頭I應用到成像設備的情況，并且還示出了布置在成像鏡頭I的像面Sim處的成像裝置5。在圖1中，以簡化的方式顯示了成像裝置。然而，在實際情況中，成像裝置5被布置成使得成像裝置5的成像平面位于像面Sim的位置處。成像裝置5對由成像鏡頭I形成的光學圖像成像，并將光學圖像轉換成電信號。例如，CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器等可以用作成像裝置5。當將成像鏡頭I應用到成像設備時，理想的是設置蓋玻片或諸如低通濾光器和紅外線切除濾光器的各種濾光器，這取決于上面安裝透鏡的照相機的結構。圖1顯示了將被假定為這種元件的平行平坦板狀光學構件PP布置在最近圖像側透鏡與成像裝置5 (像面Sim)之間的情況。特別地，當成像鏡頭I與成像裝置5—起使用時，在很多情況下蓋玻片和各種濾光器布置在鏡頭系統(tǒng)與像面Sim之間。因此，鏡頭系統(tǒng)需要具有用于布置這些元件的足夠的后焦距。成像鏡頭I包括作為基本結構的具有凹入的圖像側表面的負的第一透鏡L1、在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正的第二透鏡L2、孔徑光闌St和在近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正的第三透鏡L3，所述第一透鏡L1、第二透鏡L2、孔徑光闌St和第三透鏡L3依此順序沿著光軸Z從物體側布置。成像鏡頭I被構造成使得構成第一透鏡LI和第三透鏡L3的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40，而構成第二透鏡L2的材料對于d線的阿貝數(shù)小于或等于40。在圖1中，孔徑光闌St既不表示孔徑光闌St的形狀，也不表示孔徑光闌St的尺寸，而是表示孔徑光闌St在光軸Z上的位置。構成成像鏡頭I的透鏡的數(shù)量至少為三個，這是一個小數(shù)量。因此，可以以小尺寸且低成本制造鏡頭系統(tǒng)。當位于最近物體側的第一透鏡LI是具有凹入的圖像側表面的負透鏡時，可以有利地擴大鏡頭系統(tǒng)的視角。理想的是第一透鏡LI具有帶有凹入的圖像側表面的負彎月面形狀。當?shù)谝煌哥RLI以這種方式構造而成時，可以以廣視角接收光線。這更加有利地擴大視角，并且可以以極好的方式校正失真。當構成第一透鏡LI的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40時，可以將鏡頭系統(tǒng)的色像差(特別地橫向色像差)的生成抑制到可用水平，并且獲得極好的分辨率性能。更加理想的是構成第一透鏡LI的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于45。甚至更理想的是阿貝數(shù)大于或等于48。當布置在孔徑光闌St的物體側的第二透鏡L2的光焦度為正并且第二透鏡L2的材料的阿貝數(shù)小于或等于40時，可以以極好的方式校正橫向色像差。理想的是第二透鏡L2在近軸區(qū)域中具有雙凸形狀。在這種情況下，可以一個更好的方式校正橫向色像差和像場彎曲。第二透鏡L2可以是在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正彎月形透鏡。更加理想的是構成第二透鏡L2的材料相對于d線的阿貝數(shù)小于或等于30。甚至更加理想的是阿貝數(shù)小于或等于26，并且甚至更加理想的是阿貝數(shù)小于或等于24。當?shù)谌哥RL3為在近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正透鏡時，可以以極好的方式校正像場彎曲和球面像差。理想的是第三透鏡L3具有在近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正彎月面形狀。在這種情況下，可以以更好的方式校正像場彎曲和球面像差。當構成第三透鏡L3的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40時，可以將鏡頭系統(tǒng)的色像差(特別是橫向色像差)的生成抑制到可用水平，并且獲得極好的分辨率性能。更加理想的是構成第三透鏡L3的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于45。甚至更理想的是阿貝數(shù)大于或等于50。甚至更加理想的是阿貝數(shù)大于或等于55。當孔徑光闌St兩側的透鏡是正透鏡并且孔徑光闌St的物體側的第二透鏡L2的物體側表面在近軸區(qū)域中凸起以及孔徑光闌St的圖像側的第三透鏡L3的圖像側表面在近軸區(qū)域中凸起時，對稱特性提高，并且彗星像差和橫向色像差的校正變得容易。除了上述基本結構之外，圖1中所示的本實施例的成像鏡頭I包括接下來描述的第一模式、第二模式和第三模式。當整個系統(tǒng)的焦距為f并且第二透鏡L2的中心厚度為D3以及第一透鏡LI的焦距為fl時，第一模式滿足以下公式(I)和(2):
1.4 < D3/f < 2.9...(I)；以及-5.0 < fl/f < -1.8...(2)當值超過公式(I)的上限時，第二透鏡L2的中心厚度變得太厚，并且變得難以減小尺寸。當值低于公式(I)的下限時，第二透鏡L2的中心厚度變得太薄，并且變得難以在第二透鏡L2的物體側表面上使近軸光線和周邊光線彼此分離。因此，變得難以校正橫向色像差和像場彎曲。進一步地，如果增加第二透鏡L2的光焦度以校正橫向色像差，則變得難以擴大視角。當值超過公式(2)的上限時，第一透鏡LI的光焦度變得太強。雖然容易擴大視角，但是因為周邊光線急劇彎曲，因此畸變變大。周邊圖像在成像裝置上被減小到小尺寸，并且即使通過圖像處理放大圖像，圖像也會失真。當值低于公式(2)的下限時，第一透鏡LI的光焦度變得太弱，并且變得難以擴大視角，或者變得必需減弱第二透鏡L2的光焦度以擴大視角。因此，難以校正橫向色像差。當?shù)谝煌哥RLI的焦距為fl，第二透鏡L2的焦距為f2，第三透鏡L3的焦距為f3以及第二透鏡L2和第三透鏡L3的組合焦距為f23時，第二模式滿足以下公式(3A)和(4):3.0 < f2/f3 < 50.0...(3A)；以及1.3 < fl/f23 < 4.0...(4)公式(3A)與包括在成像鏡頭I中的兩個正透鏡的光焦度的比值有關。當值超過公式(3A)的上限時，第二透鏡L2的光焦度變得太弱，并且變得難以校正橫向色像差，或者第三透鏡L3的光焦度變得太強，并且后焦距變得太短。因此，變得難以在鏡頭系統(tǒng)與成像裝置5之間布置蓋玻片與各種濾光器。當值低于公式(3A)的下限時，第二透鏡L2的光焦度變得太強?？梢砸詷O好的方式校正橫向色像差，但是變得難以擴大鏡頭系統(tǒng)的視角。公式(4)與包括在成像鏡頭I中的負透鏡和正透鏡的光焦度的比值有關。當值超過公式(4)的上限時，第一透鏡LI的光焦度變得太弱，并且變得難以擴大視角，或者第二透鏡L2和第三透鏡L3的組合光焦度變得太強，并且后焦距變得太短。當值低于公式(4)的下限時，容易擴大視角。然而，第二透鏡L2和第三透鏡L3的組合光焦度變得太弱，并且變得難以校正球面像差和橫向色像差。在第三模式中，構成第二透鏡L2的材料對于d線的折射率大于或等于1.6且小于或等于1.8，并且當?shù)诙哥RL2的焦距為f2以及第三透鏡L3的焦距為f3時，第三模式滿足以下公式(3B):2.0 < f2/f3 < 50.0...(3B)當構成第二透鏡L2的材料對于d線的折射率大于或等于1.6時，可以增加第二透鏡L2的光焦度，并且擴大視角并且校正橫向色像差變得容易。當構成第二透鏡L2的材料對于d線的折射率小于或等于1.8時，可以抑制材料的成本。如果值超過公式(3B)的上限，則第二透鏡L2的光焦度變得太弱，并且變得難以校正橫向色像差，或者第三透鏡L3的光焦度變得太強，并且后焦距變得太短。因此，變得難以在鏡頭系統(tǒng)與成像裝置5之間布置蓋玻片和各種濾光器。在構成第二透鏡L2的材料對于d線的折射率大于或等于1.6且小于或等于1.8的條件下，如果值低于公式(3B)的下限，則第二透鏡L2的光焦度變得太強。雖然可以以極好的方式校正橫向色像差，但是變得難以擴大鏡頭系統(tǒng)的視角。
這里，具有第一模式、第二模式和第三模式中的一種模式的成像鏡頭還可以具有另一模式的結構。進一步地，理想的是具有第一模式、第二模式和第三模式的成像鏡頭具有以下結構。作為理想的模式，可以包括以下結構中的一個，或者可以包括組合的兩個或更多個任意結構。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且第三透鏡L3的焦距為f3時，理想的是滿足以下公式
(5):1.00 < f3/f < 2.50...(5)當值超過公式(5)的上限時，第三透鏡L3的光焦度變得太弱，并且變得難以校正球面像差和像場彎曲，或者變得不能抑制周邊光線進入成像裝置5的入射角。因此，變得難以制造具有極好遠心特性的透鏡。如果值低于公式(5)的下限，則第三透鏡3的光焦度變得太強，并且變得難以提供長的后焦距。因此，可采用的成像裝置5受到限制，或者變得難以將各種濾光器等插入鏡頭系統(tǒng)與成像裝置5之間。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且第一透鏡LI的焦距為fl時，理想的是滿足以下公式
(2):-5.0 < fl/f < -1.8...(2)當值超過公式(2)的上限時，第一透鏡LI的光焦度變得太強。雖然容易擴大視角，但是因為周邊光線急劇彎曲，因此畸變變大。進一步地，周邊圖像在成像裝置上被減小到小尺寸，并且即使通過圖像處理放大圖像，圖像也會失真。當值低于公式(2)的下限時，第一透鏡LI的光焦度變得太弱，并且變得難以擴大視角，或者必需減弱第二透鏡L2的光焦度以擴大視角。因此，變得難以校正橫向色像差。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且第二透鏡L2的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑為R3時，理想的是滿足以下公式(6):2.0 < R3/f < 10.0...(6)當值超過公式(6)的上限時，第二透鏡L2的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑變得太大，并且變得難以校正橫向色像差。當值低于公式(6)的下限時，第二透鏡L2的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑變得太小。雖然可以以極好的方式校正橫向色像差，但是變得難以在第二透鏡L2的物體側表面上急劇地彎曲周邊光線。因此，變得難以擴大視角。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且第一透鏡LI與第二透鏡L2之間在光軸上的空氣間距為D2時，理想的是滿足以下公式(7):0.9 < D2/f < 2.5...(7)當值超過公式(7)的上限時，第一透鏡LI與第二透鏡L2之間的距離變得太長。雖然容易擴大視角，但是第一透鏡LI的直徑變大，并且變得難以減小鏡頭系統(tǒng)的尺寸。當值低于公式(7)的下限時，第一透鏡LI與第二透鏡L2之間的距離變得太短。因此，變得難以擴大視角，并且在第一透鏡LI處不能充分地使周邊光線與近軸光線彼此分離。因此，變得難以校正像場彎曲和畸變。這里，理想的是第一透鏡LI與第二透鏡L2之間在光軸上的空氣間距D2小于或等于2.0_。當D2小于或等于2.0mm時，可以減小鏡頭系統(tǒng)的尺寸。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且第一透鏡LI的中心厚度為Dl時，理想的是滿足以下公式⑶:
0.4 < Dl/f < 1.5...(8)當值超過公式(8)的上限時，第一透鏡LI變得太厚，并且鏡頭系統(tǒng)在直徑方向上的尺寸以及鏡頭系統(tǒng)在光軸方向上的尺寸變大。因此，變得難以減小鏡頭系統(tǒng)的尺寸。當值超過公式(8)的下限時，第一透鏡LI變薄，并且易碎。例如，當透鏡用作車載透鏡或是用于監(jiān)視照相機的透鏡時，要求能夠抵抗各種沖擊。因此，理想的是第一透鏡LI能夠強烈抗沖擊。理想的是Dl大于或等于0.7mm以增加第一透鏡LI對各種沖擊的抵抗力。更加理想的是Dl大于或等于0.8mm,并且甚至更加理想的是Dl大于或等于1.0mm。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且第一透鏡LI和第二透鏡L2的組合焦距為Π2時，理想的是滿足以下公式(9):4.0 < |fl2/f I < 50.0...(9)當值超過公式(9)的上限時，第一透鏡LI和第二透鏡L2的組合光焦度變弱，并且變得難以擴大視角。當值超過公式(9)的下限時，第一透鏡LI和第二透鏡L2的組合光焦度變強。雖然容易擴大視角，但是第一透鏡LI的負光焦度變強，并且變得難以校正橫向色像差。進一步地，變得難以校正像場彎曲。理想的是第一透鏡LI和第二透鏡L2的組合焦距Π2為負值。當Π2為正值時，第二透鏡L2的正光焦度變得太強，并且變得難以擴大視角。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且第二透鏡L2的焦距為f2時，理想的是滿足以下公式(10):4.0 < f2/f < 20.0...(10)當值超過公式(10)的上限時，第二透鏡L2的光焦度變弱，并且變得難以校正橫向色像差。當值超過公式(10)的下限時，第二透鏡L2的光焦度變強。雖然容易校正橫向色像差，但是變得難以擴大視角。當?shù)诙哥RL2的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑為R3，并且第二透鏡L2的物體側表面在有效直徑邊緣處的曲率半徑為|RX3|時，理想的是滿足以下公式(11):0.1 < |RX3|/R3 < 1.0...(11)隨后將詳細描述RX3。當值超過公式(11)的上限時，第二透鏡L2的物體側表面在有效直徑邊緣處的曲率半徑的絕對值變大，并且變得難以校正像場彎曲。當值超過公式(11)的下限時，第二透鏡L2的物體側表面在有效直徑邊緣處的曲率半徑的絕對值變得太小。由于由光線和有效直徑邊緣處的表面的法線形成的角度變小，因此變得難以急劇地彎曲光線。因此，變得難以擴大視角。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且第二透鏡L2和第三透鏡L3的組合焦距為f23時，理想的是滿足以下公式(12):1.00 < f23/f < 1.85...(12)當值超過公式(12)的上限時，第二透鏡L2和第三透鏡L3的組合光焦度變弱，并且變得難以校正橫向色像差和像場彎曲。當值超過公式(12)的下限時，第二透鏡L2的光焦度變得太強，并且變得難以擴大鏡頭系統(tǒng)的視角，或者第三透鏡L3的光焦度變得太強，并且后焦距變得太短。因此，變得難以在鏡頭系統(tǒng)與成像裝置5之間布置各種濾光器。
當?shù)诙哥RL2的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑為R3，并且第二透鏡L2的圖像側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑為R4時，理想的是滿足以下公式(13)。當值低于公式(13)的下限時，第二透鏡的圖像側表面在近軸區(qū)域變得凹入，并且變得難以校正橫向色像差。-1.00 < (R3+R4) / (R3-R4)...(13)當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且從第一透鏡LI的物體側表面到像面Sim的長度為L時，理想的是滿足以下公式(14):5.0 < L/f < 10.0...(14)這里，當計算L時，后焦距部分為空氣中的長度。具體地，當在最近圖像側透鏡與像面Sim之間存在蓋玻片、濾光器等時，蓋玻片或濾光器的厚度為空氣中的長度。當值超過公式(14)的上限時，容易擴大視角。然而，鏡頭系統(tǒng)的尺寸變大。當值低于公式(14)的下限時，可以減小鏡頭系統(tǒng)的尺寸，但是難以擴大視角。進一步地，相對于上述公式中的每一個，更加理想的是滿足以下范圍，在所述范圍中，下限和上限被修改。作為理想的模式，可以滿足由如下所述的修改的下限值和修改的上限值的組合組成的公式。作為公式(I)的下限的修改值，1.6是理想的，1.7更加理想，1.8甚至更加理想。作為公式(I)的上限的修改值，2.7是理想的，2.6更加理想，2.5甚至更加理想。作為公式(2)的下限的修改值，-4.5是理想的，-3.8更加理想，-3.5甚至更加理想。作為公式(2)的上限的修改值，-2.5為理想的，-2.8更加理想。為公式(3A)的下限的修改值，3.5是理想的，3.8更加理想。作為公式(3A)的上限的修改值，10.0是理想的，9.0更加理想，6.0甚至更加理想。作為公式(3B)的下限的修改值，3.0是理想的，3.5更加理想，3.8甚至更加理想。作為公式(3B)的上限的修改值，10.0是理想的，9.0更加理想，6.0甚至更加理想。作為公式(4)的下限的修改值，1.5是理想的，1.6更加理想。作為公式(4)的上限的修改值，3.0是理想的，2.2更加理想。作為公式(5)的下限的修改值，1.3是理想的，1.45更加理想，1.51甚至更加理想。作為公式(5)的上限的修改值，1.8是理想的，1.7更加理想。作為公式(6)的下限的修改值，2.5是理想的，3.5更加理想，4.5甚至更加理想。作為公式(6)的上限的修改值，9.5是理想的，9.2更加理想。作為公式(7)的下限的修改值，1.0是理想的，1.1更加理想。作為公式(7)的上限的修改值，2.0是理想的，1.6更加理想。作為公式(8)的下限的修改值，0.6是理想的。作為公式(8)的上限的修改值，1.0是理想的。作為公式(9)的下限的修改值，6.5是理想的，7.5更加理想。作為公式(9)的上限的修改值，20.0是理想的，10.0更加理想。作為公式(10)的下限的修改值，5.0是理想的，5.5更加理想。作為公式(10)的上限的修改值，10.0是理想的，9.6更加理想。作為公式(11)的下限的修改值，0.2是理想的，0.24更加理想。作為公式(11)的上限的修改值，0.8是理想的，0.50更加理想。
作為公式(12)的下限的修改值，1.60是理想的。作為公式(12)的上限的修改值，1.83是理想的，1.80更加理想。理想的是公式(13)中的(R3+R4) / (R3-R4)的下限為-0.85，-0.80更加理想，-0.77甚至更加理想。進一步地，理想的是公式(13)中的(R3+R4)/(R3-R4)的上限為-0.05。如果所述值超過-0.05，則第二透鏡L2的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑變大，并且變得難以校正橫向色像差，或者第二透鏡L2的圖像側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑變小，換句話說，第二透鏡L2的圖像側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑變成絕對值較大的負值。因此，變得難以擴大視角并校正像場彎曲。更加理想的是公式(13)中的(R3+R4)/(R3-R4)的上限為-0.10，并且-0.15甚至更加理想。作為公式(14)的下限的修改值，6.0是理想的，7.0更加理想，7.2甚至更加理想。作為公式(14)的上限的修改值，9.0是理想的，8.5更加理想，8.2甚至更加理想。理想的是從第一透鏡LI的物體側表面到像面Sim的長度L (后焦距部分為空氣中的長度)小于或等于11.0。當L小于或等于11.0mm時，可以減小鏡頭系統(tǒng)的尺寸。更加理想的是L小于或等于10.5mm。則可以進一步減小鏡頭系統(tǒng)的尺寸。進一步地，甚至更加理想的是L小于或等于10.0mm。則可以甚至進一步地減小鏡頭系統(tǒng)的尺寸。當從最近圖像側透鏡的圖像側表面到像面Sim的長度(換句話說，后焦距)為Bf時，理想的是Bf大于或等于2.0mm。這里，Bf是空氣中的長度。換句話說，當在最近圖像側透鏡與像面Sim之間存在蓋玻片、濾光器等時，對于蓋玻片和濾光器的厚度采用空氣轉換值。當Bf大于或等于2.0毫米時，可以保持鏡頭系統(tǒng)與成像裝置5之間的長距離。因此，可以從較寬的范圍選擇成像裝置。進一步地，容易將各種濾光器、蓋玻片等布置在鏡頭系統(tǒng)與成像裝置之間。更加理想的是Bf大于或等于2.2mm，并且甚至更加理想的是Bf大于或等于2.3mm。當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且從最近圖像側透鏡的圖像側表面到像面Sim的長度為Bf時，理想的是Bf是f的1.5倍或更大。當Bf是f的1.5倍或更大時，可以保持鏡頭系統(tǒng)與成像裝置之間的長距離。因此，可以從較寬的范圍選擇成像裝置。進一步地，容易在鏡頭系統(tǒng)與成像裝置之間布置各種濾光器、蓋玻片等。更加理想的是Bf是f的1.8倍或更大。這里，理想的是Bf是f的2.5倍或更小以減小鏡頭系統(tǒng)的尺寸。更加理想的是Bf是f的2.2倍或更小，并且甚至更加理想的是Bf是f的2.1倍或更小。理想的是第二透鏡L2的物體側表面是非球面的。理想的是第二透鏡L2的物體側表面在中心處具有正光焦度，并且具有與中心相比較在有效直徑邊緣處正光焦度更強的形狀。當?shù)诙哥RL2的物體側表面具有這種形狀時，可以擴大視角，并且同時以極好的方式校正像場彎曲和橫向色像差。這里，參照圖1，描述第二透鏡L2的物體側表面的形狀。在圖1中，點C3是第二透鏡L2的物體側表面的中心。點C3是第二透鏡L2的物體側表面與光軸Z的交點。在圖2中，點X3是第二透鏡L2的物體側表面上在有效直徑邊緣處的點。點X3是包括在離軸光纖4中的最外光線6與第二透鏡L2的物體側表面的交點。此時，如圖1中所示，在點X3處的透鏡表面的法線與光軸Z的交點是點P3。進一步地，連接點X3和點P3的線段X3-P3被定義為點X3處的曲率半徑RX3，并且線段X3-P3的長度|X3-P3|被定義為曲率半徑RX3的絕對值|RX3|。換句話說，X3-P3 = | RX3 |。進一步地，在點C3處的曲率半徑，換句話說，第二透鏡L2的物體側表面的中心處的曲率半徑為R3 (近軸區(qū)域中的曲率半徑)，并且曲率半徑的絕對值為IR3 I (圖1中未示出)。第二透鏡L2的物體側表面“在中心處具有正光焦度”的表述表示包括點C3的近軸區(qū)域具有凸起形狀。進一步地，第二透鏡L2的物體側表面具有“與中心相比較正光焦度在有效直徑邊緣處更強的形狀”的表述表示點P3位于點C3的圖像側且點X3處的曲率半徑的絕對值|RX3小于點C3處的曲率半徑的絕對值|R3|的形狀。在圖1中，由雙點劃線畫出了圓CC3，并由虛線畫出了圓CX3，以有助于理解附圖。圓CC3具有半徑|R3|，并通過點C3，并且圓CC3的中心是光軸上的點。圓CX3具有半徑I RX3 I，并通過點X3，并且圓CX3的中心是光軸上的點。圓CX3小于圓CC3，并且| R3 | >
RX3被清楚地顯示。當整個系統(tǒng)的焦距為f時，理想的是點X3處的曲率半徑的絕對值I RX3 I是f的1.5倍或更大。在這種情況下，可以同時擴大視角并以極好的方式校正像場彎曲和橫向色像差。更加理想的是IRX3 I是f的1.8倍或更大。甚至更加理想的是IRX3 I是f的2.0倍或更大。理想的是第二透鏡L2的圖像側表面是非球面的。理想的是第二透鏡L2的圖像側表面具有其中中心具有正光焦度而有效直徑邊緣具有負光焦度的形狀。當?shù)诙哥RL2的圖像側表面具有這種形狀時，可以以極好的方式校正像場彎曲。如下可以以類似于使用圖1所述的第二透鏡L2的物體側表面的形狀的方式考慮第二透鏡L2的圖像側表面的上述形狀。在透鏡橫截面中，當?shù)诙哥RL2的圖像側表面上的有效直徑邊緣是點X4，并且點X4處的法線與光軸Z的交點是點P4時，連接點X4和點P4的線段X4-P4是點X4處的曲率半徑，并且連接點X4和點P4的線段的長度IX4-P4 |是點X4處的曲率半徑的絕對值|RX4|。換句話說，|X4-P4| = |RX4|。進一步地，第二透鏡L2的圖像側表面與光軸Z的交點，換句話說，第二透鏡L2的圖像側表面的中心是點C4。點C4處的曲率半徑(近軸區(qū)域中的曲率半徑)的絕對值是|R4|。第二透鏡L2的圖像側表面具有“其中中心具有正光焦度而有效直徑邊緣具有負光焦度的形狀”的表述表示其中包括點C4的近軸區(qū)域是凸起的且點P4位于點C4的圖像側的形狀。 理想的是點X4處的曲率半徑的絕對值I RX4 I是點C4處的曲率半徑的絕對值I R4的0.9倍或更小。當|RX4|是|R4|的0.9倍或更小時，可以以極好的方式校正球面像差和像場彎曲。理想的是|RX4|是|R4|的0.8倍或更小從而以更加好的方式校正球面像差和像場彎曲。理想的是|RX4|是|R4|的0.5倍或更小從而以甚至更好的方式校正球面像差和像場彎曲。第二透鏡L2的圖像側表面可以具有其中中心具有負光焦度且有效直徑邊緣也具有負光焦度的形狀。當?shù)诙哥RL2的圖像側表面具有這種形狀時，可以以極好的方式校正橫向色像差。在這種情況下，所述形狀可以在中心處具有負光焦度，并且與中心相比較有效直徑邊緣處的負光焦度可以更強。當?shù)诙哥RL2的圖像側表面具有這種形狀時，可以以更加好的方式校正橫向色像差。第二透鏡L2的圖像側表面的“中心具有負光焦度”的表述表示包括點C4的近軸區(qū)域是凹入的。進一步地，第二透鏡L2的圖像側表面的“形狀可以在中心處具有負光焦度，并且與中心相比較有效直徑邊緣處的負光焦度可以更強”的表述表示點P4位于點C4的圖像側，并且點X4處的曲率半徑的絕對值I RX4 |小于點C4處的曲率半徑的絕對值I R4 I。理想的是第三透鏡L3的物體側表面是非球面的。理想的是第三透鏡L3的物體側表面具有其中在中心處具有負光焦度且與中心相比較有效直徑邊緣處的負光焦度更強的形狀。當?shù)谌哥RL3的物體側表面具有這種形狀時，可以以極好的方式校正球面像差和像場彎曲。如下可以以類似于使用圖1所述的第二透鏡L2的物體側表面的形狀的方式考慮第三透鏡L3的物體側表面的上述形狀。在透鏡橫截面中，當?shù)谌哥RL3的物體側表面上的有效直徑邊緣是點X6，并且點X6處的法線與光軸Z的交點是點P6時，連接點X6和點P6的線段X6-P6是點X6處的曲率半徑，并且連接點X6和點P6的線段的長度IX6-P6 |是點X6處的曲率半徑的絕對值|RX6|.因此，X6-P6 = |RX6|。進一步地，第三透鏡L3的物體側表面與光軸Z的交點，換句話說，第三透鏡L3的物體側表面的中心是點C6。點C6處的曲率半徑(近軸區(qū)域中的曲率半徑)的絕對值是|R6|。第三透鏡L3的物體側表面具有“在中心處具有負光焦度并且與中心相比較有效直徑邊緣處的負光焦度更強的形狀”的表述表示其中包括點C6的近軸區(qū)域是凹入的且點P6位于點C6的物體側并且點X6處的曲率半徑的絕對值I RX6 |小于點C6處的曲率半徑的絕對值|R6|的形狀。理想的是點X6處的曲率半徑的絕對值I RX6 I是點C6處的曲率半徑的絕對值I R6的0.7倍或更小。在這種情況下，可以以極好的方式校正球面像差和像場彎曲。更加理想的是|RX6|是|R6|的0.5倍或更小。甚至更加理想的是|RX6|是|R6|的0.4倍或更小。理想的是第三透鏡L3的圖像側表面是非球面的。理想的是第三透鏡L3的圖像側表面具有在中心處具有正光焦度且與中心相比較有效直徑邊緣處的正光焦度較弱的形狀。當?shù)谌哥RL3的圖像側表面具有這種形狀時，可以以極好的方式校正球面像差和像場彎曲。如下可以以類似于使用圖1所述的第二透鏡L2的物體側表面的形狀的方式考慮第三透鏡L3的圖像側表面的上述形狀。在透鏡橫截面中，當?shù)谌哥RL3的圖像側表面上的有效直徑邊緣是點X7，并且點X7處的法線與光軸Z的交點是點P7時，連接點X7和點P7的線段X7-P7是點X7處的曲率半徑，并且連接點X7和點P7的線段的長度IX7-P7 |是點X7處的曲率半徑的絕對值IRX7 I。因此，|X7-P7| = |RX7|。進一步地，第三透鏡L3的圖像側表面與光軸Z的交點，換句話說，第三透鏡L3的圖像側表面的中心是點C7。點C7處的曲率半徑(近軸區(qū)域中的曲率半徑)的絕對值是|R7|。第三透鏡L3的圖像側表面具有“在中心處具有正光焦度并且與中心相比較有效直徑邊緣處的正光焦度更弱的形狀”的表述表示其中包括點C7的近軸區(qū)域是凸起的且點P7位于點C7的物體側并且點X7處的曲率半徑的絕對值|RX7|大于點C7處的曲率半徑的絕對值|R7|的形狀。理想的是點X7處的曲率半徑的絕對值I RX7 |是點C7處的曲率半徑的絕對值| R7的1.2倍或更大。在這種情況下，容易以極好的方式校正球面像差和像場彎曲。更加理想的是|RX7|是|R7|的1.3倍或更大。甚至更加理想的是|RX7|是|R7|的1.5倍或更大。更進一步理想的是|RX7|是|R7|的1.6倍或更大。理想的是第一透鏡LI的材料為玻璃，而第二透鏡L2和第三透鏡L3的材料為塑料。當在諸如車輛照相機和監(jiān)視照相機的惡劣條件下使用成像鏡頭時，布置在最近物體側的第一透鏡LI需要使用抵抗風雨對表面的惡化和由于直射陽光引起的溫度變化以及耐化學(例如，油和脂肪以及洗滌劑)的材料。換句話說，材料需要高度防水、耐氣候性、耐酸、抗化學腐蝕等。進一步地，在一些情況下，材料需要是堅硬地且不易碎。如果第一透鏡LI的材料是玻璃，則可以滿足這種需求?？蛇x地，透明陶瓷可以用作第一透鏡LI的材料。當?shù)诙哥RL2和第三透鏡L3的材料為塑料時，可以以低成本構造鏡頭系統(tǒng)并減小鏡頭系統(tǒng)的重量。進一步地，由于變得易于制造準確的非球面形狀，因此可以容易地獲得極好的光學性能。第二透鏡L2和第三透鏡L3中的一個的材料或第二透鏡L2和第三透鏡L3兩者的材料基于要求的規(guī)格可以是玻璃。當?shù)诙哥RL2和第三透鏡L3中的一個或第二透鏡L2和第三透鏡L3兩者的材料為玻璃時，可以制造抵抗溫度變化的光學系統(tǒng)。當塑料用作第二透鏡L2和第三透鏡L3中的一個的材料時，通過將小于光的波長的顆?；旌系剿芰现卸@得的所謂的納米復合材料可以用作所述材料?？梢酝ㄟ^改變要被混合的顆粒的種類和數(shù)量來改變納米復合材料的折射率和阿貝數(shù)。當使用納米復合材料時，可以制造不是通過使用傳統(tǒng)的塑性材料獲得的諸如高折射率材料和低阿貝數(shù)材料的材料。因此，可以通過使用這種材料制造具有更好的光學性能的透鏡。理想的是第一透鏡LI是由玻璃制成的球面透鏡以降低成本。然而，當高光學性能是重要的時，第一透鏡LI的表面中的一個或第一透鏡LI的兩個表面可以為非球面的。當?shù)谝煌哥RLI是由玻璃制成的非球面透鏡時，可以以更好的方式校正各種像差。當?shù)谝煌哥RLI是非球面透鏡時，第一透鏡LI的材料可以是塑料。當?shù)谝煌哥RLI是由塑料制成的非球面透鏡時，可以以低成本構造透鏡并減小透鏡的重量。進一步地，可以以極好的方式校正像場彎曲和畸變。當?shù)谝煌哥RLI是由塑料制成的非球面透鏡時，理想的是在第一透鏡LI的物體側布置諸如蓋玻片的保護構件?？蛇x地，用于增強抗沖擊特性的諸如硬涂層的涂層可以施加到第一透鏡LI的物體側表面。當?shù)谝煌哥RLI相對于d線的折射率是Ndl時，理想的是Ndl大于或等于1.6。如果Ndl小于1.6，則需要增加物體側表面的曲率半徑的絕對值以擴大視角。因此，變得難以以極好的方式校正畸變。更加理想的是Ndl大于或等于1.65。此外，甚至更加理想的是Ndl大于或等于1.7。進一步地，理想的是Ndl小于或等于1.9。如果Ndl大于或等于1.9，則阿貝數(shù)在現(xiàn)行可用的光學材料的范圍內較小，并且色像差變大。進一步地，材料的成本變高，并且使成本增加。更加理想的是Ndl小于或等于1.87，并且甚至更加理想的是Ndl小于或等于1.85。進一步地，甚至更加理想的是Ndl小于或等于1.8。當?shù)诙哥RL2的材料相對于d線的折射率為Nd2時，理想的是Nd2大于或等于1.55。如果Nd2大于或等于1.55，則可以增強第二透鏡L2的光焦度，并且擴大視角和校正橫向色像差變得容易。更加理想的是Nd2大于或等于1.60，并且甚至更加理想的是Nd2大于或等于1.62。進一步地，理想的是Nd2小于或等于1.95。如果Nd2大于1.95，則材料的成本變高，并且變得難以降低成本。更加理想的是Nd2小于或等于1.85，并且甚至更加理想的是Nd2小于或等于1.8。進一步地，甚至更加理想的是Nd2小于或等于1.7。當?shù)谌哥RL3的材料相對于d線的折射率為Nd3時，理想的是Nd3大于或等于1.50。如果Nd3大于或等于1.50，則可以增強第三透鏡L3的光焦度，并且校正球面像差和像場彎曲變得容易。更加理想的是Nd3大于或等于1.52。進一步地，理想的是Nd3小于或等于1.95。如果Nd3大于1.95，則材料成本變高，并且變得難以降低成本。更加理想的是Nd3小于或等于1.85。甚至更加理想的是Nd3小于或等于1.70。進一步地，甚至更加理想的是Nd3小于或等于1.60。理想的是鏡頭系統(tǒng)僅包括第一透鏡L1、第二透鏡L2和第三透鏡L3三個透鏡。當鏡頭系統(tǒng)僅由二個透鏡組成時，可以以低成本構造鏡頭系統(tǒng)。在隨后所述的示例中，所有透鏡都由均相材料制成?？蛇x地，可以使用具有分散折射率的透鏡。進一步地，隨后所述的示例包括其中采取非球面表面作為第二透鏡L2和第三透鏡L3的每一個表面的情況。進一步地，衍射光柵元件可以形成在所述表面中的一個上或形成在多個表面上。圖1顯示了其中光學構件PP (假設各種濾光器等)布置在鏡頭系統(tǒng)與成像裝置5之間的示例。以此方式，根據(jù)成像鏡頭I的目的，用于將紫外線的光切除到藍色光的濾光器或用于切除紅外線的IR(紅外線)切除濾光器可以插入在鏡頭系統(tǒng)與成像裝置5之間?？蛇x地，具有類似于上述濾光器的特性的特性的涂層可以施加到透鏡中的至少一個的透鏡表面上?？蛇x地，吸收紫外線、藍色光、紅外線等的材料可以用作透鏡中的至少一個的材料。這里，通過透鏡之間的有效直徑外側的光纖可能變成雜散光并到達像面。進一步地，雜散光可能變成虛像。因此，理想的是如有必要設置用于阻擋雜散光的光屏蔽裝置。光屏蔽裝置可以例如通過將遮光涂料施加到有效直徑外側的透鏡的一部分或通過在有效直徑外側的透鏡的一部分處設置不透明板狀構件來提供?？蛇x地，作為光屏蔽裝置的不透明板狀構件可以設置在將變成雜散光的光線的光程中。可選地，可以將用于阻擋雜散光的罩狀構件進一步設置在最近物體側透鏡的物體側。圖1顯示了其中屏蔽裝置11、12分別設置在第一透鏡LI與第二透鏡L2中的每一個的圖像側表面上的有效直徑外側中的示例。光屏蔽裝置設置的位置不局限于圖1所示的示例。光屏蔽裝置可以布置在其它透鏡上或透鏡之間。進一步地，諸如孔徑光闌的構件可以布置在透鏡之間以阻擋周邊光線使得相對照度在實際可接受范圍內。周邊光線是來自不在光軸Z上的物體點并且通過光學系統(tǒng)的入射光瞳的周邊部分的光線。當以此方式設置阻擋周邊光線的構件時，可以提高成像區(qū)域的周邊部分中的圖像質量。進一步地，所述構件可以通過阻擋產生虛像的光來減小虛像。接下來，描述本發(fā)明的成像鏡頭的數(shù)值示例。在圖2至圖21中分別顯示了示例I至示例20的成像鏡頭的透鏡橫截面。在圖2至圖21中，圖的左側是物體側，而圖的右側是圖像側。進一步地，孔徑光闌St和光學構件PP也被示出。在每一幅圖中，孔徑光闌St既不表示孔徑光闌St的形狀，也不表示孔徑光闌St的尺寸，而是表示孔徑光闌St在光軸Z上的位置。在每一個示例中，透鏡橫截面中的符號R1、Di(i = 1，2，3，...)對應于接下來將要描述的透鏡數(shù)據(jù)中的Ri，Di。表I顯示了關于示例I的成像鏡頭的透鏡數(shù)據(jù)，表2顯示了關于非球面系數(shù)的數(shù)據(jù)，而表3顯示了關于曲率半徑的數(shù)據(jù)。類似地，表4至表60顯示了示例2-20的成像鏡頭的透鏡數(shù)據(jù)、關于非球面系數(shù)的數(shù)據(jù)、關于曲率半徑的數(shù)據(jù)。在以下說明中，表中的符號的含義將通過使用示例I作為示例被解釋。對于其他示例符號的含義基本上相同。在表I中，左側表顯示了基本透鏡數(shù)據(jù)，而右側表顯示了諸如焦距的規(guī)格和數(shù)據(jù)。在基本透鏡數(shù)據(jù)的表中，列Si顯示了第i(i = 1,2,3,...))個表面的表面編號。組成元件的最近物體側表面是第一表面，并且表面編號朝向圖像側順序增加。列Ri顯示了第i個表面的曲率半徑，并且列Di顯示了第i個表面與第(i+1)個表面之間在光軸Z上的距離。這里，當表面的形狀朝向物體側凸起時，曲率半徑的符號為正，而當表面的形狀朝向圖像側凸起時，曲率半徑的符號為負。在表I的透鏡數(shù)據(jù)中，列Ndj顯示第j (j = 1，2，3，...)個光學構件對于d線(波長為587.6nm)的折射率。最近物體側透鏡是第一光學構件，并且編號j朝向圖像側依序增力口。列vdj顯示第j個光學構件對于d線的阿貝數(shù)。這里，透鏡數(shù)據(jù)包括孔徑光闌St和光學構件PP。在對應于孔徑光闌St的表面的表面編號的列中，術語(孔徑光闌)也被寫入。在諸如焦距的規(guī)格和數(shù)據(jù)中，在表I中，F(xiàn)n0.是F數(shù)，2 ω是全視角，IH是最大圖像高度，Bf (在空氣中)是在光軸Z上從最近圖像側透鏡的圖像側表面到像面Sim的長度(對應于后焦距，空氣中的長度)，L(在空氣中)是在光軸Z上從第一透鏡LI的物體側表面到像面Sim的長度(后焦距部分是空氣中的長度)，f是整個系統(tǒng)的焦距，Π是第一透鏡LI的焦距，f2是第二透鏡L2的焦距，f3是第三透鏡L3的焦距，Π2是第一透鏡LI和第二透鏡L2的組合焦距，f23是第二透鏡L2和第三透鏡L3的組合焦距。在表I的透鏡數(shù)據(jù)中，標記附加于非球面表面的表面編號。表I例如顯示了作為非球面表面的曲率半徑的近軸曲率半徑(中心的曲率半徑)的數(shù)值。表2顯示了非球面表面的表面編號和與非球面表面有關的非球面系數(shù)。在表2的數(shù)值中，“Ε-η” (η:整數(shù))表示“ X 10-n”，而 “E+n”表示“ X 10η”。進一步地，在以下非球面公式中，非球面系數(shù)是系數(shù) KA、RBm(m = 3，4，5，...20):
權利要求
1.一種成像鏡頭，包括: 具有凹入的圖像側表面的負的第一透鏡； 在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正的第二透鏡； 孔徑光闌；以及 在所述近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正的第三透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述孔徑光闌和所述第三透鏡依此順序從物體側布置， 其中構成所述第一透鏡和所述第三透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40，并且構成所述第二透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)小于或等于40 ;以及 其中當整個系統(tǒng)的焦距為f，所述第二透鏡的中心厚度為D3，以及所述第一透鏡的焦距為fl時，滿足以下公式(I)和⑵:1.4 < D3/f < 2.9...(I);以及-5.0 < fl/f < -1.8...(2)。
2.一種成像鏡頭，包括: 具有凹入的圖像側表面的負的第一透鏡； 在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正的第二透鏡； 孔徑光闌；以及 在所述近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正的第三透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述孔徑光闌和所述第三透鏡依此順序從物體側布置， 其中構成所述第一透鏡和所述第三透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40，并且構成所述第二透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)小于或等于40 ;以及 其中當所述第一透鏡的焦距為Π，所述第二透鏡的焦距為f2，所述第三透鏡的焦距為f3，所述第二透鏡和所述第三透鏡的組合焦距為f23時，滿足以下公式(3A)和(4):3.0 < f2/f3 < 50.0...(3A);以及1.3 < fl/f23 < 4.0...(4)。
3.一種成像鏡頭，包括: 具有凹入的圖像側表面的負的第一透鏡； 在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正的第二透鏡； 孔徑光闌；以及 在所述近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正的第三透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述孔徑光闌和所述第三透鏡依此順序從物體側布置， 其中構成所述第一透鏡和所述第三透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40，并且構成所述第二透鏡的材料對于d線的阿貝數(shù)小于或等于40，以及構成所述第二透鏡的材料對于d線的折射率大于或等于1.6且小于或等于1.8 ;以及 其中當所述第二透鏡的焦距為f2，并且所述第三透鏡的焦距為f3時，滿足以下公式(3B): 2.0 < f2/f3 < 50.0...(3B)。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的成像鏡頭，其中，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第三透鏡的焦距為f3時，滿足以下公式(5): .1.00 < f3/f < 2.50...(5)。
5.根據(jù)權利要求2-4中任一項所述的成像鏡頭，其中，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第一透鏡的焦距為Π時，滿足以下公式(2):-5.0 < fl/f < -1.8...(2)。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的成像鏡頭，其中，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第二透鏡的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑為R3時，滿足以下公式(6):2.0 < R3/f < 10.0...(6)。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的成像鏡頭，其中，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第一透鏡與所述第二透鏡之間在光軸上的空氣間距為D2時，滿足以下公式(7):0.9 < D2/f < 2.5...(7)。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的成像鏡頭，其中，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第一透鏡的中心厚度為Dl時，滿足以下公式(8):0.4 < Dl/f < 1.5...(8)。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的成像鏡頭，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第一透鏡和所述第二透鏡的組合焦距為Π2時，滿足以下公式(9):4.0 < fl2/f < 50.0...(9)。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的成像鏡頭，其中，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第二透鏡的焦距為f2時，滿足以下公式(10):4.0 < f2/f < 20.0...(10)。
11.根據(jù)權利要求ι- ο中任一項所述的成像鏡頭，其中，當所述第二透鏡的物體側表面在近軸區(qū)域中的曲率半徑為R3，并且所述第二透鏡的物體側表面在有效直徑邊緣處的曲率半徑為RX3時，滿足以下公式(11):0.1 < RX3 I /R3 < 1.0...(11)。
12.根據(jù)權利要求1-11中任一項所述的成像鏡頭，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第二透鏡和所述第三透鏡的組合焦距為f23時，滿足以下公式(12):1.00 < f23/f < 1.85...(12)。
13.根據(jù)權利要求1-12中任一項所述的成像鏡頭，其中，所述鏡頭系統(tǒng)僅包括三個透鏡，所述三個透鏡為所述第一透鏡、所述第二透鏡和所述第三透鏡。
14.根據(jù)權利要求1-13中任一項所述的成像鏡頭，其中，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第二透鏡的中心厚度為D3時，滿足以下公式(1-1):1.7 < D3/f < 2.5...(1-1)。
15.根據(jù)權利要求1-14中任一項所述的成像鏡頭，其中，當整個系統(tǒng)的焦距為f，并且所述第一透鏡的焦距為Π時，滿足以下公式(2-1):-3.8 < fl/f < -2.5...(2-1)。
16.根據(jù)權利要求1-15中任一項所述的成像鏡頭，其中，當所述第二透鏡的焦距為f2，并且所述第三透鏡的焦距為f3時，滿足以下公式(3A-1):3.5 < f2/f3 < 6.0...(3A-1)。
17.根據(jù)權利要求1-16中任一項所述的成像鏡頭，當所述第一透鏡的焦距為fl，并且所述第二透鏡和所述第三透鏡的組合焦距為f23時，滿足以下公式(4-1): ·1.6 < fl/f23 <2.2...(4-1)。
18.根據(jù)權利要求1-17中任一項所述的成像鏡頭，其中，當所述第二透鏡的焦距為f2，并且所述第三透鏡的焦距為f3時，滿足以下公式(3B-1):2.0 < f2/f3 < 9.0...(3B-1)。
19.一種包括根據(jù)權利要求1-18中任一項所述的成像鏡頭的成像設備。
全文摘要
為了獲得小尺寸、低成本、充分大視角、橫向色像差的極好校正，適于與成像裝置組合使用，以及成像鏡頭的高光學性能。成像鏡頭(1)包括具有凹入的圖像側表面的負的第一透鏡(L1)；在近軸區(qū)域中具有凸起的物體側表面的正的第二透鏡(L2)；孔徑光闌；以及在近軸區(qū)域中具有凸起的圖像側表面的正的第三透鏡(L3)，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述孔徑光闌和所述第三透鏡依此順序從物體側布置。構成第一透鏡(L1)和第三透鏡的材料(L3)對于d線的阿貝數(shù)大于或等于40。構成所述第二透鏡(L2)的材料對于d線的阿貝數(shù)小于或等于40。當整個系統(tǒng)的焦距為f，第二透鏡(L2)的中心厚度為D3，以及第一透鏡(L1)的焦距為f1時，滿足以下公式(1)和(2)1.4＜D3/f＜2.9...(1)；以及-5.0＜f1/f＜-1.8...(2)。
文檔編號G02B13/04GK103210334SQ20118005490
公開日2013年7月17日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者淺見太郎, 近藤雅人 申請人:富士膠片株式會社