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CN101900868A - 超广角变形镜头 - Google Patents

超广角变形镜头 Download PDF

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CN101900868A
CN101900868A CN2010101451306A CN201010145130A CN101900868A CN 101900868 A CN101900868 A CN 101900868A CN 2010101451306 A CN2010101451306 A CN 2010101451306A CN 201010145130 A CN201010145130 A CN 201010145130A CN 101900868 A CN101900868 A CN 101900868A
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CN
China
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lens
wide
angle
ultra
anamorphic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010101451306A
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English (en)
Inventor
广瀬全利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Opto Inc filed Critical Konica Minolta Opto Inc
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
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Abstract

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。

Description

超广角变形镜头
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＜fx12/fx34＜-0.35
其中，fx12：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°≤2ωy≤135°
其中，2ωy：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。
附图说明
图1(A)图1(B)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
L1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
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
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L1、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L1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L1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＜fx12/fx34＜-0.35  (1)
其中，fx12：水平方向的第一透镜L1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(レンズバツク)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°≤2ωy≤135°  (2)
其中，2ωy：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]
以下参照附图说明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·H2/{1+(1-ε·C2·H2)1/2}+∑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。
z＝(CX·x2+CY·y2)/[1+{1-(1+KX)·CX2·x2-(1+
KY)·CY2·y2}1/2]
+AR·[(1-AP)·x2+(1+AP)·y2]2+BR·[(1-BP)·
x2+(1+BP)·y2]3
+CR·[(1-CP)·x2+(1+CP)·y2]4+DR·[(1-DP)·
x2+(1+DP)·y2]5
其中，
z：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(コ一ニツク)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。
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
1         L1           16.464     -         0.800     1.88300     40.99
2         L1           5.145      -         3.604
3(AAS)    L2           -3.772     -5.1485   0.800     1.53048     55.72
4(AAS)    L2           5.291      2.0015    1.467
5(ASP)    L3           3.473      -         2.018     1.63200     23.41
6(ASP)    L3           -6.028     -         0.973
7         光圈         ∞         -         0.580
8(ASP)    L4           4.871      -         1.458     1.53048     55.72
9(AAS)    L4           -2.167     -1.6044   1.339
10        CG           ∞         -         0.300     1.52550      64.17
11                     ∞         -         0.500
12        像面
把AAS面数据在以下表示
面号码  3               4               9
KY      -0.5563         5.8767         -2.0541
AR      3.23359E-02     2.34938E-02    -3.01557E-09
BR      -3.55814E-03    1.32908E-02     1.65168E-06
CR      2.07973E-04     -2.75989E-03    4.82074E-03
DR      -5.00855E-06    7.56389E-05     1.43798E-04
KX      0.5076          -0.6926         -2.3176
AP      1.24310E-01     1.04531E-01     -1.13013E+03
BP      9.88335E-02     2.45036E-02     1.23269E+01
CP      9.34806E-02     7.26617E-03     -9.23373E-02
DP      1.13389E-01     -4.39409E-02    3.88351E-01
把ASP面数据在以下表示
面号码     5               6              8
K          0.8981          -17.2576       0.0000
A1         -6.69416E-04    6.87062E-03    -9.99425E-04
A2         1.79921E-03     2.91147E-03    -5.86726E-02
A3         3.88077E-04     4.74670E-04    1.20083E-01
A4         -6.28225E-06    2.51092E-04    -6.34146E-02
A5         -7.83884E-06    -1.80108E-04   0.00000E+00
把与条件式对应的值在以下表示。
条件式(1)：-0.498
条件式(2)：11 4.2°
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。
(实施例2)
把全体各要素在以下表示。
f：0.885mm(X方向)、1.358(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
1         L1    20.424     -          0.800    1.88300    40.99
2         L1    4.905      -          3.467
3(AAS)    L2    -4.380     -5.0754    0.800    1.53048    55.72
4(AAS)    L2    5.762      2.0747     1.133
5(ASP)    L3    2.723      -          2.454    1.63200    23.41
6(ASP)    L3    -14.289    -          0.997
7光圈           ∞         -          0.565
8(ASP)    L4    3.811      -          1.484    1.53048    55.72
9(AAS)    L4    -2.271     -1.5444    1.329
10        CG    ∞         -          0.300    1.52550    64.17
11        CG    ∞         -          0.500
12    像面
把AAS面数据在以下表示
面号码     3               4               9
KY         -0.2651         6.4516          -4.4230
AR         3.25615E-02     2.37774E-02     -1.04352E-09
BR         -3.49922E-03    1.22973E-02     5.11842E-07
CR         2.01802E-04     -2.74017E-03    6.83300E-03
DR         -4.59923E-06    4.29457E-05     -2.80140E-06
KX         0.7623          -0.5752         -2.9048
AP         1.13847E-01     1.64547E-01     -1.98555E+03
BP         9.96449E-02     2.98113E-02     2.04237E+01
CP         8.87126E-02     3.93205E-02     -1.19990E-01
DP         1.16625E-01     1.37833E-01     2.66487E+00
把ASP面数据在以下表示
面号码     5              6              8
K          -0.4233        -45.0628       0.0000
A1         9.59835E-03    2.66452E-02    1.19622E-02
A2         1.57182E-03    4.66365E-03    -5.19800E-02
A3         3.36003E-04    1.18103E-03    9.30393E-02
A4         3.67409E-05    1.26530E-03    -4.39054E-02
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、②、...、⑩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
1         L1    18.876    -         0.800    1.88300    40.99
2         L1    5.529     -         3.458
3(AAS)    L2    -4.688    -5.0826   0.800    1.53048    55.72
4(AAS)    L2    5.238     1.9446    1.398
5(ASP)    L3    3.275     -         2.179    1.63200    23.41
6(ASP)    L3    -7.785    -         1.022
7         光圈  ∞        -         0.576
8(ASP)    L4    4.202     -         1.467    1.53048    55.72
9(AAS)    L4    -2.315    -1.5795   1.332
10        CG    ∞        -         0.300    1.52550    64.1 7
11        CG    ∞        -         0.500
12        像面
把AAS面数据在以下表示
面号码    3              4              9
KY        0.3202         6.2968         -5.6782
AR        3.27486E-02    1.77863E-02    -1.29422E-08
BR        -3.53310E-03   1.30919E-02    2.00762E-06
CR        2.09502E-04    -2.78898E-03   6.17607E-03
DR        -4.97098E-06   6.16216E-05    1.22144E-03
KX        0.5462         -0.6570        -2.5007
AP        1.34612E-01    1.38020E-01    -4.73378E+02
BP        1.02707E-01    7.87749E-03    1.41622E+01
CP        9.25191E-02    1.72893E-02    -1.33233E-01
DP        1.04654E-01    -1.38893E-03   5.23389E-02
把ASP面数据在以下表示
面号码    5             6              8
K         0.7989        -25.1917       0.0000
A1        7.11809E-04   1.25232E-02    1.07424E-02
A2        1.80067E-03   6.63945E-03    -5.87009E-02
A3    4.08395E-04     9.96173E-04     1.05559E-01
A4    -4.62927E-06    2.97866E-04     -4.80929E-02
A5    -6.07015E-06    -3.48871E-04    0.00000E+00
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、...、⑩表示评价测点的位置，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。
面号码      Y曲率半径      X曲率半径    间隔     折射率    色散
1         L1    18.013     -            0.800    1.8830 0  40.99
2         L1    5.105      -            3.574
3(AAS)    L2    -3.812     -5.3990      0.782    1.53048   55.72
4(AAS)    L2    5.291      2.1503       1.530
5(ASP)    L3    3.657      -            2.351    1.63200   23.41
6(ASP)    L3    -5.673     -0.962
7         光圈  ∞         -            0.603
8(ASP)    L4    5.118      -            1.462    1.53048   55.72
9(AAS)    L4    -2.091     -1.6495      1.335
10        CG    ∞         -            0.300    1.52550   64.17
11        CG    ∞         -            0.500
12        像面
把AAS面数据在以下表示
面号码     3              4            9
KY         -0.4271        5.3623       -0.9995
AR         3.19124E-02    2.53121E-02  -1.72254E-09
BR    -3.58597E-03   1.35493E-02    -6.61578E-07
CR    2.07543E-04    -2.87881E-03   6.50075E-03
DR    -4.85217E-06   7.50552E-05    1.82829E-05
KX    0.3916         -0.7267        -1.4000
AP    1.19039E-01    1.44536E-01    -1.26481E+03
BP    9.96096E-02    3.22441E-02    8.00968E+00
CP    9.57837E-02    1.89816E-02    -1.12148E-01
DP    1.04476E-01    -7.01281E-02   8.75480E-02
把ASP面数据在以下表示
面号码    5               6               8
K         1.0923          -15.4404        0.0000
A1        -2.29057E-04    8.65239E-03     -4.42387E-03
A2        1.64168E-03     3.48047E-03     -6.45804E-02
A3        3.24556E-04     9.22530E-04     1.15013E-01
A4        -7.80437E-06    2.23599E-04     -4.87627E-02
A5        -7.64473E-06    -2.45255E-04    0.00000E+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
1      L1    13.831    -            0.800    1.88300    40.99
2      L1    5.832     -            4.006
3(AAS) L2    -4.655    -5.2392      0.800    1.53048    55.72
4(AAS)    L2    8.679     2.5413    1.395
5(ASP)    L3    8.888     -         2.011    1.63200    23.41
6(AAS)    L3    -7.679    -         4.7672   1.075
7         光圈  ∞        -         0.537
8(ASP)    L4    3.841     -         1.469    1.53048    55.72
9(ASP)    L4    -1.546    -         1.327
10        CG    ∞        -         0.300    1.52550    64.17
11        CG    ∞        -         0.500
12       像面
把AAS面数据在以下表示
面号码    3              4               6
KY        0.1801         17.1672         -34.0603
AR        3.20002E-02    2.77317E-02     2.97326E-02
BR        -3.49864E-03   1.33204E-02     3.56388E-03
CR        1.96694E-04    -1.92605E-03    6.72755E-04
DR        -4.10978E-06   -5.53166E-05    -5.38284E-04
KX        0.8342         -0.8237         2.5883
AP        1.37487E-01    5.37835E-02     -1.02351E-01
BP        1.02097E-01    -1.72304E-02    6.31736E-01
CP        8.89248E-02    6.78484E-02     -9.49645E-02
DP        1.16655E-01    -2.76747E-01    2.82253E-01
把ASP面数据在以下表示
面号码    5              8               9
K         11.1669        0.0000          -1.7327
A1        1.68445E-02    -1.47886E-02    -1.23974E-03
A2        2.28299E-03    -2.22380E-02    6.17933E-03
A3        2.80033E-04    5.58483E-02     8.70962E-03
A4        -5.59305E-05   -2.86024E-02    -5.14093E-03
A5        5.46074E-06    0.00000E+00     1.43961E-03
把与条件式对应的值在以下表示。
条件式(1)：-0.764
条件式(2)：111.1°
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。

Claims (4)

1.一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°≤2ωy≤135°
其中，2ωy：垂直方向的视场角。
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