专利名称：超广角变形镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及小型的广角镜头系统，特别是涉及适合于使用车载照相机用等的固体 摄像元件的数字输入机器，且光学性能良好、低成本且紧凑的超广角变形镜头。
背景技术：
提案有被用于固体摄像元件的监视照相机和车载照相机等所利用，视场角超过 180°的超广角镜头(例如参照专利文献1、2)。专利文献1中，由于是超广角，所以在被车载照相机等使用时有摄像元件在短边 方向即垂直方向把空处和地面等不需要的部分照入多的问题。在专利文献2中，是6片结构，有镜头大型化的问题。专利文献1 特开2008-276185号公报专利文献2 特开2008-292800号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而开发的，目的在于提案一种超广角变形镜头，以少的透 镜个数在车载照相机等使用的情况下把不需要的部分照入的少，镜头性能良好、低成本且紧凑。上述目的通过下面记载的发明来达到。1、在水平方向的视场角是180°以上的超广角变形镜头中，从物体侧按顺序地由具有负光焦度且由玻璃球面构成的第一透镜、具有负光焦 度且具有至少一面以上非旋转对称的非球面的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有 正光焦度的第四透镜构成，在所述第三透镜或所述第四透镜的任一个设置至少一面以上的非旋转对称的非 球面。2、在所述1记载的超广角变形镜头中，在所述第三透镜或所述第四透镜的任一个 设置至少一面以上的非球面。3、在所述1或所述2记载的超广角变形镜头中，满足以下的条件式，-0.80 < fxl2/fx34 < -0. 35其中，fxl2 水平方向的所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距fx34 水平方 向的所述第三透镜和所述第四透镜的合成焦距4、在所述1 3任一项记载的超广角变形镜头中，满足以下的条件式， 90° ≤ 2coy ≤135°其中，2coy 垂直方向的视场角根据本发明的超广角变形镜头，以4片透镜结构而作为固体摄像元件用摄像透镜 系统有不需要的部分照入的少，镜头性能良好、低成本且紧凑效果。
图1 (A)图1⑶是超广角变形镜头实施例1的镜头结构图；图2 (A)图2 (B)是超广角变形镜头实施例2的镜头结构图；图3 (A)图3 (B)是超广角变形镜头实施例3的镜头结构图；图4(A)图4(B)是超广角变形镜头实施例4的镜头结构图；图5 (A)图5 (B)是超广角变形镜头实施例5的镜头结构图；图6是超广角变形镜头实施例1的点图；图7是超广角变形镜头实施例2的点图；图8是超广角变形镜头实施例3的点图；图9是超广角变形镜头实施例4的点图；图10是超广角变形镜头实施例5的点图；图11是表示评价测点位置的图。符号说明Ll第一透镜L2第二透镜 L3第三透镜L4第四透镜S孔径光阑GF玻璃过滤器
具体实施例方式以下参照
本发明的实施例。图1 图5是本发明超广角变形镜头的镜头结构图，与实施例1到实施例5对应。 在各图中，(A)是水平方向的截面图、(B)是垂直方向的截面图。在本说明书中，“光焦度”表示以焦距的倒数定义的量。图1 图5的超广角变形镜头从物体侧按顺序地由具有负光焦度的第一透镜 Li、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、孔径光阑S、具有正光焦度 的第四透镜L4、玻璃过滤器GF构成。详细说就是，第一透镜Ll是玻璃透镜且两面由球面构成，第二透镜L2由具有至少 一面以上是非旋转对称的非球面的塑料透镜构成，在第三透镜L3和第四透镜L4的任一个 设置一面以上的非旋转对称的非球面。利用这种结构，能够得到不需要的范围不被照入且具有良好性能的变形镜头。通过把第一透镜Ll由玻璃球面透镜构成，例如在被车载镜头等使用时就不需要 在前面设置保护罩等。通过把第二透镜L2由透镜使用至少一面以上的非旋转对称的非球面，能够把水 平方向和垂直方向的视场角控制在希望的值，通过在第三透镜L3和第四透镜L4配置具有 至少一面的非旋转对称的非球面的塑料透镜，能够校正在第二透镜L2产生的水平方向和 垂直方向的焦点位置偏差。下面说明各实施例的超广角变形镜头应该满足的条件。首先，水平方向的视场角是180°以上。接着，满足以下的条件式(1)-0. 80 < fxl2/fx34 < -0. 35 (1)其中，fxl2 水平方向的第一透镜Ll和第二透镜L2的合成焦距
fx34 水平方向的第三透镜L3和第四透镜L4的合成焦距条件式(1)是用于把镜头全长、镜头组件(> >々)和光学性能最优化的 条件式，若低于条件式(1)则难于确保足够的镜头后退，若超过，则镜头后退变长而大型 化，且招致场曲的恶化。水平方向在摄像元件中的长边方向，被设定为是X方向，垂直方向在摄像元件中 是短边方向，被设定为是Y方向。且要满足以下的条件式(2)90° ^ 2ωγ ^ 135° (2)其中，2coy 垂直方向的视场角条件式(2)是用于把垂直方向的视场角最优化的条件式。若低于条件式(2)则必 要的部分不被照入，若超过上限，则被摄像元件照入的不需要的范围变大，且进行变形的好 处变小。[实施例]以下参照
本发明超广角变形镜头的实施例。被记为非球面(ASP)的面由表示非球面的面形状的以下式子来定义。X(H) =C. Η2/{1+(1- ε · C2 · H2)1/2} + Σ Ai · Hi其中，H:垂直方向相对光轴的高度X(H)在高度H位置的光轴方向的变位量(面顶点基准)C:近轴曲率ε :2次曲面参数Ai :i次非球面系数Hi 表示H的i幂的记号被记为变形面(AAS)的面由表示非旋转对称的非球面的面形状的以下式子来定 义。ζ = (CX · x2+CY · y2)/[l+{l-(l+KX) · CX2 · x2-(l+KY) · CY2 · y2}1/2]+AR · [(I-AP) · x2+(l+AP) · y2]2+BR · [(I-BP) ·x2+(l+BP) · y2]3+CR · [(I-CP) · x2+(l+CP) · y2]4+DR · [(I-DP) ·x2+(l+DP) · y2]5其中，ζ 在坐标(x，y)位置的Z轴方向的变位量(面顶点基准的下垂量)CX、CY 在面顶点的XZ、YZ截面的各自曲率(=1/曲率半径)KX、KY :XZ截面和YZ截面各自的圆锥曲线(^ 一二 ？々)常数AR、BR、CR、DR 从圆锥4次、6次、8次、10次变形的旋转对称系数AP、BP、CP、DP 从圆锥4次、6次、8次、10次变形的非旋转对称系数(实施例1)把全体各要素在以下表示。
5
f 0. 894mm(X 方向)、1·244(Y方向)
F 2. 8
把面数据在以下表示。
面号码Y曲率半径X曲率半径间隔折射率色散
1Ll16.464-0.80018830040. 99
2Ll5. 145-3. 604
3 (MS)L2-3. 772-5. 14850.80015304855. 72
4 (AAS)L25. 2912. 00151. 467
5(ASP)L33. 473-2.01816320023. 41
6(ASP)L3-6. 028-0. 973
7光圈OO-0. 580
8(ASP)L44. 871-1.45815304855. 72
9 (AAS)L4-2. 167-1. 60441. 339
10CGOO-0.30015255064. 17
11OO-0. 500
12像面
把AAS面娄t据在以下表示
面号码349
0096]KY -0. 5563
0097]AR 3. 23359E-02
0098]BR -3. 55814E-03
0099]CR 2. 07973E-04
0100]DR -5. 00855E-06
0101]KX 0. 5076
0102]AP 1. 24310E-01
0103]BP9. 88335E-02
0104]CP 9. 34806E-02
0105]DP 1. 13389E-01
0106]把ASP面数据在以下表示
0107]面号码 5
0108]K0. 8981
0109]Al-6. 69416E-04
0110]A21. 79921E-03
0111]A33.88077E-04
0112]A4-6. 28225E-06
0113]A5-7. 83884E-06
0114]把与条件式对应的值在以下表示
0115]条件式(1):-0· 498
0116]条件式(2):11 4.2°
5. 8767 2.34938E-02 1.32908E-02 -2.75989E-03 7.56389E-05 -0.6926 1.04531E-01 2.45036E-02 7.26617E-03 -4.39409E-02
6
-17. 2576 6.87062E-03 2.91147E-03 4. 74670E-04 2.51092E-04 -1.80108E-04
-2. 0541 -3. 01557E-09 1.65168E-06 4.82074E-03 1.43798E-04 -2. 3176 -1.13013E+03 1.23269E+01 -9.23373E-02 3.88351E-01
8
0. 0000
-9.99425E-04 -5.86726E-02 1.20083E-01 -6.34146E-02 0.00000E+00
把实施例1的点图表示在图6，把评价测点的位置表示在图11。图1的①、②、
⑩表示评价测点的位置，图6的①、②.....⑩表示在各自对应的号码位置的点图。
0118](实施例2)
0119]把全体各要素在以下表示。
0120]f :0· 885mm(X 方向)、1· 358(Y 方向)
0121]F 2.8
0122]把面数据在以下表示。面号码Y曲率半径X曲率半径间隔折射率色散
1Ll20.424-0.8001.8830040. 99
2Ll4. 905-3.467
3 (AAS)L2-4. 380-5. 07540.8001.5304855. 72
4 (AAS)L25. 7622. 07471.133
5(ASP)L32. 723-2.4541.6320023. 41
6 (ASP)L3-14. 289-0.997
7光圈OO-0.565
8(ASP)L43. 811-1.4841.5304855. 72
9 (AAS)L4-2. 271-1. 54441.329
10CGOO-0.3001.5255064. 17
11CGOO-0.500
0135]
0136]
0137]
0138]
0139]
0140]
0141]
0142]
0143]
0144]
0145]
0146]
0147]
0148]
0149]
0150]
0151]
0152]
0153]
0154]
12 像面
把AAS面数据在以下表示
面号码
KY
AR
BR
CR
DR
KX
AP
BP
CP
DP
3
-0.2651 3.25615Ε-02 -3.49922Ε-03 2.01802Ε-04 -4.59923Ε-06 0.7623 1.13847Ε-01 9.96449Ε-02 8.87126Ε-02 1.16625Ε-01
4 6. 4516 2. 37774Ε-02 1. 22973Ε-02 -2. 74017Ε-03 4.29457Ε-05 -0.5752 1.64547Ε-01 2.98113Ε-02 3.93205Ε-02 1.37833Ε-01
9
-4. 4230 -1. 04352Ε-09 5.11842Ε-07 6.83300Ε-03 -2.80140Ε-06 -2. 9048 -1.98555Ε+03 2.04237Ε+01 -1.19990Ε-01 2.66487Ε+00
把ASP面数据在以下表示 面号码 5 K Al Α2 A3 Α4
-0.4233-45. 06280. 00009. 59835Ε--032. 66452Ε--021.19622Ε-021. 57182Ε--034. 66365Ε--03-5.19800Ε-023. 36003Ε--041. 18103Ε--039.30393Ε-023. 67409Ε--051. 26530Ε--03-4. 39054Ε-020155] A5
-9.00242E-06 -8. 20997E-04 0.00000E+00把与条件式对应的值在以下表示。
条件式(1)-0. 405
条件式(2)105. 3°
把实施例2的点图表示在图7，把评价测点的位置表示在图11。图1的①、②⑩表示评价测点的位置，图7的①、②.....⑩表示在各自对应的号码位置的点图。
(实施例3)
把全体各要素在以下表示。
f 0. 889mm(X 方向)、1. 376 (Y 方向)
F 2. 8
把面数据在以下表示。
面号码Y曲率半径X曲率半径间隔 折射率色散
1Ll 18.876- 0.800 1.8830040. 99
2Ll 5. 529- 3.458
3 (AAS)L2 -4.688-5.0826 0.800 1. 5304855. 72
4 (AAS)L2 5. 2381.9446 1.398
5(ASP)L3 3. 275- 2.179 1.6320023. 41
6 (ASP)L3 -7. 785- 1.022
7光圈①- 0.576
8(ASP)L4 4. 202- 1.467 1. 5304855. 72
9 (AAS)L4 -2. 315-1. 5795 1.332
10CG- 0.300 1. 5255064. 1 7
11CG- 0.500
12像面
把AAS面·据在以下表示
面号码349
KY0.32026. 2968-5. 6782
AR3.27486E-021.77863E-02-1. 29422E-08
BR-3.53310E-031.30919E-022.00762E-06
CR2.09502E-04-2.78898E-036.17607E-03
DR-4.97098E-066.16216E-051.22144E-03
KX0.5462-0.6570-2. 5007
AP1.34612E-011.38020E-01-4.73378E+02
BP1.02707E-017.87749E-031.41622E+01
CP9.25191E-021.72893E-02-1.33233E-01
DP1.04654E-01-1.38893E-035.23389E-02
把ASP面·据在以下表示
面号码568
K0.7989-25. 19170. 0000
80194
0195
0196
0197
0198
0199
0200 0201
⑩表 0202
0203
0204
0205
0206
Al A2 A3 A4 A5
1.25232E-02 6.63945E-03 9.96173E-04 2.97866E-04 -3.48871E-04
1.07424E-02 -5.87009E-02 1.05559E-01 -4. 80929E-02 0. 00000E+00
7. 11809E-04 1.80067E-03 4. 08395E-04 -4.62927E-06 -6.07015E-06 把与条件式对应的值在以下表示。 条件式(1) -0. 477 条件式(2) 95.6°
把实施例3的点图表示在图8，把评价测点的位置表示在图11。图1的①、②、
示评价测点的位置，图8的①、②.....⑩表示在各自对应的号码位置的点图。
(实施例4)
把全体各要素在以下表示。 f 0. 897mm(X 方向)、1· 184(Y 方向) F 2. 8
把面数据在以下表示。
X曲率半径
0207]面号码Y曲率半径0208]1Ll18. 0130209]2Ll5. 1050210]3 (AAS)L2-3. 8120211]4 (AAS)L25. 2910212]5(ASP)L33. 6570213]6 (ASP)L3-5. 6730214]7光圈OO0215]8(ASP)L45. 1180216]9 (AAS)L4-2. 0910217]10CGOO0218]11CGOO0219]12像面
0220 0221 0222
0223
0224
0225
0226
-5. 3990 2. 1503
-0.962 -1. 6495
间隔 800 574 782 530 351
603 462 335 300 500
折射率 色散
8830 0
53048
63200
40. 99 55. 72 23. 41
1. 53048 55. 72
1. 52550 64. 17
把AAS面数据在以下表示 面号码 3
KY -0.4271 AR 3.19124E-02
BR-3. 58597E-03
CR2.07543E-04
DR-4.85217E-06
0227]KX0.39160228]AP1.19039E--010229]BP9.96096E--020230]CP9.57837E--02
4
5. 3623 2.53121E-02 1.35493E-02 -2.87881E-03 7.50552E-05 -0.7267 1.44536E-01 3.22441E-02 1.89816E-02
9
-0.9995 -1.72254E-09 -6.61578E-07 6.50075E-03 1.82829E-05 -1. 4000 -1.26481E+03 8.00968E+00 -1.12148E-01
9
DP 1.04476E-01 -7.01281E-02 8.75480E-02
把ASP面·[据在以下表示
面号码568
K1. 0923-15. 44040. 0000
Al-2. 29057E-048.65239E-03-4.42387E-03
A21. 64168E-033.48047E-03-6.45804E-02
A33. 24556E-049.22530E-041.15013E-01
A4-7. 80437E-062.23599E-04-4.87627E-02
A5-7. 64473E-06-2.45255E-040.00000E+00
把与条件式对应的值在以下表示。
条件式(1)-0. 493
条件式(2)129°
把实施例4的点图表示在图9，把评价测点的位置表示在图11。图1的①、②、
⑩表示评价测点的位置，图9的①、②.....⑩表示在各自对应的号码位置的点图。(实施例5)
把全体各要素在以下表示。
F 0. 889mm(X 方向)、1· 090 (Y 方向)
F 2. 8
把面数:据在以下表示。
面号码Y曲率半径X曲率半径间隔折射率色散
1Ll13. 831-0.8001. 8830040.99
2Ll5. 832-4.006
3 (AAS)L2-4. 655-5. 23920.8001. 5304855.72
4 (AAS)L2 8.6792. 54131.395
5(ASP)L3 8.888-2.0111. 6320023.41
6 (AAS)L3 -7.679-4.76721. 075
7光圈①-0.537
8(ASP)L4 3.841-1.4691. 5304855.72
9 (ASP)L4 -1. 546-1.327
10CG-0.3001. 5255064.17
11CG-0.500
12 象面
把AAS面I 据在以下表示
面号码346
KY0. 180117. 167234. 0603
AR3.20002Ε-022.77317Ε-022,.97326Ε-02
BR-3.49864Ε-031.33204Ε-023.56388Ε-03
CR1.96694Ε-04-1. 92605Ε-036,.72755Ε-04
DR-4.10978Ε-06-5.53166Ε-055.38284Ε-04[0269KX0. 8342-0.82372. 5883[0270AP1.37487E-015.37835E-02-1.02351E-01[0271BP1.02097E-01-1.72304E-026.31736E-01[0272CP8. 89248E-026.78484E-02-9.49645E-02[0273DP1.16655E-01-2.76747E-012.82253E-01[0274把ASP面難[据在以下表示[0275面号码589[0276K11. 16690. 0000-1. 7327[0277Al1.68445E-02-1. 47886E-02-1.23974E-03[0278A22. 28299E-03-2.22380E-026.17933E-03[0279A32.80033E-045.58483E-028.70962E-03[0280A4-5.59305E-05-2.86024E-02-5.14093E-03[0281A55.46074E-060.00000E+001.43961E-03[0282把与条件式对应的值在以下表示。[0283条件式(1)-0. 764[0284条件式(2)111. 1°[0285把实施例5的点图表示在图10，把评价测点的位置表示在图11。图1的①、②、··.、⑩表示评价测点的位置，图10的①、②、...、⑩表示在各自对应的号码位置的点图。
权利要求
一种在水平方向的视场角是180°以上的超广角变形镜头，其特征在于，从物体侧按顺序地由具有负光焦度且由玻璃球面构成的第一透镜、具有负光焦度且具有至少一面以上非旋转对称的非球面的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜构成，在所述第三透镜或所述第四透镜的任一个设置至少一面以上的非旋转对称的非球面。
2.如权利要求1所述的超广角变形镜头，其特征在于，在所述第三透镜或所述第四透 镜的任一个设置至少一面以上的非球面。
3.如权利要求1或权利要求2所述的超广角变形镜头，其特征在于，满足以下的条件式，-0. 80 < fx 12/fx 34 < -0. 35其中，fx 12 水平方向的所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距 fx 34 水平方向的所述第三透镜和所述第四透镜的合成焦距。
4.如权利要求1 3任一项所述的超广角变形镜头，其特征在于，满足以下的条件式， 90° ^ 2ωγ ^ 135°其中，2coy:垂直方向的视场角。
全文摘要
一种超广角变形镜头，以少的透镜个数在车载照相机等使用的情况下减少照入不需要的部分，镜头性能良好、低成本且紧凑。在水平方向的视场角是180°以上的超广角变形镜头中，从物体侧按顺序地由具有负光焦度且由玻璃球面构成的第一透镜、具有负光焦度且具有至少一面以上非旋转对称的非球面的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜构成，在所述第三透镜或所述第四透镜的任一个设置至少一面以上的非旋转对称的非球面。
文档编号G02B13/06GK101900868SQ201010145130
公开日2010年12月1日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年5月27日
发明者广瀬全利 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社