CN100578280C - 光学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种明亮地、小型且廉价的光学装置，其由广角覆盖超广角区域，用少的片数则可良好地修正像差。所述光学装置具有自物体侧起依次配置的至少一片负透镜组(1)、物体侧为凸的弯月透镜(2)、孔径光阑(S)、双凸正透镜(3)。比孔径光阑(S)更靠物体侧的透镜的任一片和正透镜(3)各自含有非球面。当将除弯月透镜外的所有透镜的平均阿贝数设为va、将弯月透镜的阿贝数设为vb、将全系统的焦点距离设为f、将负透镜组和弯月透镜的合成焦点距离设为f12、将光阑和正透镜的轴向间隔设为ts、将从最接近物体侧的透镜面的顶点到最接近像侧的透镜面顶点的长度设为L、将弯月透镜的中心厚度设为t2、将通过光阑的最大视场角的主光线的角度设为θs时，满足1.4＜va/vb，0＜ts/L＜0.1，0.2＜t2/L＜0.5，-10＜f12/f＜-1.0，25°＜θs＜40°。

Description

光学装置
技术领域
本发明涉及能够使被摄体在受光面上以广角成像的光学装置。
背景技术
在车载用或监视用的摄像机等领域，包含广视野的广角透镜正在被使用。另外，随着图像处理的进展，而使对可实时修正图像的失真且具有广视野的超广角透镜的要求增高。其中，伴随着设置空间的问题、图像元件的高清晰化、和向各种各样的领域的普及等，而要求以下光学装置，其满足小型、高清晰、廉价这样的条件。
作为这种光学装置所要求的具体的必要条件，可举出如下的项目。
廉价(少的片数、树脂的利用、成形容易、装配容易)
明亮(小的Fno)
紧凑(全长、透镜直径)
广视野(根据场合，超过180度的大的视场角)
高清晰度(良好地修正基本的像差)
适应需要的投影方式(中心投影、等角投影、立体投影)
满足这样的条件的光学装置在以较少的构成片数能实现的情况下，可应用于各种各样的领域。
图16表示下面的特许文献1记载的光学装置。该光学装置作为广角透镜是基本的方式，是由位于物体侧的负透镜扩大视野且通过正透镜成像在摄像元件上的方式。就该光学装置而言，负透镜和正透镜两片的构成为片数最少的构成。但是，利用两片透镜构成，当然其设计的自由度受到限制，难以对应高清晰化及任意的投影方式，从而被限定于有限的用途。
图17表示下面的特许文献2记载的光学装置。该光学装置为在比孔径光阑更靠物体侧设有多个凹透镜、在比孔径光阑更靠像侧设有多个弯月透镜的典型的广角透镜的例子。该光学装置使用多数透镜进行像差的修正及投影方式的设定，因此，虽然设计的自由度可取，但是由于位于比孔径光阑更靠像侧的透镜组的基本构成被确定，从而难以实现少的片数。
图18表示下面的特许文献3记载的光学装置。该光学装置的构成为自物体侧起配置有凹透镜、弯月透镜、双凸透镜，其特征为，自物体侧起位于第二的透镜形成为阿贝数小的厚的凹凸负透镜。通过将阿贝数小的厚的凹凸负透镜和孔径光阑的位置进行组合，对倍率色差有效地进行修正，但视场角限于76°狭小的范围，由此不能进行在广视野范围的成像。
特许文献1：特开平02-077712号公报
特许文献2：特开平14-072085号公报
特许文献3：特表平09-503600号公报
发明内容
本发明是为解决上述现有的问题而作成的，目的在于提供一种光学装置，其设计自由度高，可以设定用f·tanθ表示的中心投影方式、用2f·tan(θ/2)表示的立体投影方式、用f·θ表示的等角投影方式，并可以得到超过180°那样的大视场角的视野角，且能由较少的片数的透镜构成。
另外，本发明的目的在于提供一种光学装置，和其它相同透镜片数的光学装置相比较，能够设计为周边的压缩率低的投影方式，例如上述等角投影方式或立体投影方式等，以及相比较而言周边的压缩率低、且能够确保在CCD这样的像素的大小被确定的像素元件的周边部的清晰的方式。
本发明提供一种光学装置，其特征在于，从物体侧向像侧依次配置有至少一片负透镜、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、和双凸正透镜，
位于比孔径光阑更靠物体侧的透镜的至少一片和正透镜各自含有非球面，
当将除弯月透镜外的所有透镜的平均阿贝数设为va、将弯月透镜的阿贝数设为vb、将全系统的焦点距离设为f、将负透镜组和弯月透镜的合成焦点距离设为f12、将孔径光阑和正透镜的轴向间隔设为ts、将从最接近物体侧的透镜面的顶点到最接近像侧的透镜面顶点的长度设为L、将弯月透镜的中心厚度设为t2、将通过孔径光阑的最大视场角的主光线的入射角度设为θs时，满足上述的数1的条件。
另外，本发明还提供一种光学装置，其特征在于，从物体侧向像侧依次配置有至少一片负透镜、物体侧为凸的弯月正透镜、孔径光阑、和双凸正透镜，
位于比孔径光阑更靠物体侧的透镜的至少一片和正透镜各自含有非球面，
位于比孔径光阑更靠物体侧的透镜的弧矢场曲的修正量大于正透镜的弧矢场曲的修正量，
当将除弯月透镜外的所有透镜的平均阿贝数设为va、将弯月透镜的阿贝数设为vb、将从最接近物体侧的透镜面的顶点到最接近像侧的透镜面顶点的长度设为L、将孔径光阑和双凸透镜的间隔设为ts、将弯月透镜的中心厚度设为t2时，满足上述的数2的条件。
另外，本发明的光学装置，其从物体侧向像侧依次配置有一片负透镜、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，
可以将朝向物体侧的80度以上的视野角度的物体空间，中心投影到摄像元件上。
另外，本发明的光学装置，其从物体侧向像侧依次配置有两片负透镜组、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，
可以将朝向物体侧的120度以上的视野的物体空间，立体投影到摄像元件上。
另外，本发明的光学装置，其从物体侧向像侧依次配置有三片负透镜组、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，
可以将朝向物体侧的180度以上的视野的物体空间，立体投影在摄像元件上。
在上述发明的各方面中，优选所述正透镜为双面非球面，最接近物体侧的负透镜为玻璃球面透镜也可以。另外，正透镜为玻璃非球面透镜也可以。
另外，本发明的构成可以为所有透镜的材质为树脂，弯月透镜被分割为两片也可以。
根据以上的构成，能够实现覆盖广角区域的、与各种各样的目的相一致的摄像用的光学装置。
本发明可以实现由广角覆盖超广角区域、用少的片数可良好的修正诸像差、周边部的图像压缩率进一步低的明亮、小型、廉价的光学装置。
附图说明
图1是表示本发明的光学装置的实施方式的断面图；
图2是实施例1的光学断面图；
图3(A)(B)是实施例1的像高(像散和畸变)像差图；
图4是实施例2的光学断面图；
图5(A)(B)是实施例2的像高像差图；
图6是实施例4的光学断面图；
图7(A)(B)是实施例4的像高像差图；
图8是实施例5的光学断面图；
图9(A)(B)是实施例5的像高像差图；
图10是实施例12的光学断面图；
图11(A)(B)是实施例12的像高像差图；
图12是实施例18的光学断面图；
图13(A)(B)是实施例18的像高像差图；
图14是实施例21的光学断面图；
图15(A)(B)是实施例21的像高像差图；
图16是现有技术的说明图；
图17是现有技术的说明图；
图18是现有技术的说明图.
符号说明
S孔径光阑
1负透镜组
2弯月透镜
3双凸正透镜
4覆盖玻璃
5摄像元件
在上述图中所示的实施例及图面中未表示的实施例中的各符号的说明如下：
R：各透镜的光学面的曲率(mm)、
D：各透镜在光轴上的厚度(mm)、或各透镜之间或透镜和覆盖玻璃之间在光轴上的距离(mm)、
N：各透镜及覆盖玻璃4的相对折射率、
V：各透镜及覆盖玻璃4的阿贝数、
va：除弯月透镜外的透镜及覆盖玻璃4的平均阿贝数、
vb：弯月透镜的阿贝数、
f：光学装置的焦点距离(mm)、
f1：负透镜组的焦点距离(mm)、
f2：弯月透镜的焦点距离(mm)、
f3：双凸正透镜的焦点距离(mm)、
f12：负透镜组和弯月透镜的合成焦点距离(mm)、
f23：弯月透镜和双凸正透镜的合成焦点距离(mm)、
t2：弯月透镜的光轴上的厚度(mm)、
t2S：弯月透镜的像侧的面和光阑在光轴上的间隔(mm)、
tS：孔径光阑和双凸正透镜在光轴上的间隔(mm)、
L：从最接近物体侧的透镜面的顶点到最接近像侧的透镜面的顶点的长度(mm)、
θs：通过光阑的最大视场角的主光线的角度(°)
具体实施方式
图1是表示本发明的光学装置的实施方式的断面图。在图1中，用O1-O2表示光学装置的光轴，O1侧为物体侧，O2侧为像侧。由物体侧入射的光束依次通过由三片凹透镜1a、1b、1c构成的负透镜组1、正的弯月透镜2、孔径光阑S、双凸正透镜3，被成像在摄像元件5的受光面上。在正透镜3和摄像元件5之间，根据需要设有覆盖玻璃4或低通滤波器等。
首先，设于物体侧的负透镜组1担负将来自物体侧的大的视场角的入射光束转换为小的入射角度的作用，且根据所要求的投影方式设定来自物体侧的入射角的大小和透镜的片数。由此，将对应于最大视场角的主光线入射到双凸正透镜3的角度θs进行变换以使其在规定的范围。所述角度θs是通过孔径光阑S以最大视场角入射到正透镜3的物体侧的面的主光线和所述光轴O1-O2形成的角度。
比负透镜组1更靠像侧设置的弯月透镜2具有小的阿贝数，进行从各方向入射的光在轴向的消色差、和倍率色差(在像高方向(y方向)的色差)的修正。
设于像侧的孔径光阑S和双凸正透镜3主要承担成像作用。负透镜组1和弯月透镜2的合成焦点距离f12持有负的光焦度，且在比孔径光阑S更靠物体侧形成中间像(虚像)。以上是本发明的目标的广角透镜(光学装置)的基本构成。
其次，对上述光学装置的特征进行说明。在本发明的实施方式中，仅由一片在物体侧配置了孔径光阑S的双凸正透镜3分担主要的成像作用。因而，能够将比孔径光阑S更靠像侧的构成用最少的透镜构成。
在此，在物体侧配置了孔径光阑S时的双凸正透镜3的通常的像差的特征为弧矢场曲(弧矢像面倒向物体侧)的修正不足、在视场角大的地方发生彗差、及正的畸变特性。通过考虑光线的通过特性就可以理解弧矢场曲的特征。例如，为了简便，在考虑孔径光阑S和正透镜3的物体侧的面一致的情况下，对于沿光轴O1-O2通过的光束而言，由于正透镜3的物体侧之面的弧矢和子午的两断面的曲率相等，因此在该面上没有场曲的差。但是，在正透镜3的像侧的面中离开光轴O1-O2的位置，弧矢的曲率小于子午的曲率，因此，在离开光轴O1-O2的位置入射到正透镜3的物体侧的面的光束中，产生弧矢像面从近轴像点倒向物体侧的现象。这就是弧矢场曲。
另一方面，在位于比孔径光阑S更靠物体侧的透镜组1、2中，虽然因与上述相反的理由发生像差，但在该实施方式的光学装置中，通过对上述透镜组1、2引起的弧矢场曲修正过剩，由此，将上述正透镜3的弧矢场曲消除，进行像差的修正。这对于彗差的修正也同样。比孔径光阑S更靠物体侧的透镜组1、2的至少一片和正透镜3各自含有非球面，这在圆满地进行上述的像差消除上是很重要的。另外，在自由度不足时，通过进一步追加非球面可以应付，尤其对自由度少的正透镜3而言，优选为双面非球面。
另外，在物体侧具有孔径光阑S的正透镜3的正畸变特性可以通过与负透镜组1的组合进行修正。
此时，将通过孔径光阑S入射到正透镜3的物体侧的面的最大视场角的主光线的入射角度θs保持在下面的数3的范围，这时为了用单一透镜构成位于比孔径光阑S更靠像侧的正透镜3、并且有效地进行上述的像差的消除的需要。
〔数3〕
25°＜θs＜40°
当θs为上述数3的下限以下时，用于确保所要求的像高的正透镜3的焦点距离相对变长，不能高效地进行像差的消除，另外，不利于光学装置的大小。当θs为上述数3的上限以上时，弧矢场曲或彗差等像差急剧增大，为了将其消除，比孔径光阑S更靠物体侧的透镜构成就变得复杂，不利于透镜片数的消减。
负透镜组1的作用在于，在进行上述的正透镜3的像差的消除的同时，进行向正透镜3入射的光束角度的整合，负透镜组1还分担实现所要求的投影特性的另一个作用。
接着，在构成广角透镜的光学装置的像差中成为问题的方面是如何进行倍率色差修正。在实施方式的光学装置中，通过将阿贝数比其它透镜小的凸的弯月透镜2配置于物体侧，在该弯月透镜2的像侧配置孔径光阑S，就同时对轴向色差及倍率色差进行修正。为此，所需的数4的条件是用于修正色差的必须条件。
〔数4〕
1.4＜va/vb
下面的数5是用于有效地修正倍率色差的条件。即，通过将弯月透镜2形成为光轴方向比较厚的透镜，由此，利用向弯月透镜2的物体侧的面入射的光的视场角的高度差，就可以得到倍率色差修正的自由度。
〔数5〕
0.2＜t2/L＜0.5
在为上述数5的下限以下时，倍率色差的修正变得困难；在为上述数5的上限以上时，整个系统的长度及直径增大。另外，弯月透镜2的过厚使制造变得困难。可是，虽然在成本方面不利，但将弯月透镜2分割为两片透镜也可以达到自然的扩张。此时，如果将分割后的两片透镜作为合成系统来考虑，则下面的论述同样可以适用。但是，第一片分割透镜的入射面为凸面，第二片分割透镜的射出面为凹面，这是不变的。
除此以外，作为弯月透镜2所要求的项目，优选其光焦度(合成焦点距离)为正(或弱的负透镜)。由此，尤其是可以有效地进行视场角变大时的色修正。在特许文献3所记载的光学装置中，弯月透镜具有比较强的负的光焦度。因此，伴随广角化而倍率色差增大，难以实现本发明的目的。
另一方面，负透镜组1和弯月透镜2的合成光焦度(合成焦点距离)f12为正时，前面所述的正透镜3的像差和比孔径光阑S靠前的负透镜组1的有效的像差的消除变得困难，必须导入多余的自由度。因而，在本发明实施方式的光学装置中，优选负透镜组1和弯月透镜2的合成焦点距离f12在下面的数6的范围。
〔数6〕
-10＜f12/f＜-1.0
再有，优选正透镜3的焦点距离f3和上述合成焦点距离f12的关系满足下面的数7。
〔数7〕
-5＜f12/f3＜-0.2
接着，关于孔径光阑S的配置位置，在带有光线高的差的意思上，在比弯月透镜2更靠像侧设置是必须事项。关于弯月透镜2和孔径光阑S在光轴O1-O2上的间隔t2S，优选满足下面的数8。
〔数8〕
0≤t2S/L＜0.2
在为数8的上限以上时，在系统的全长变长这方面不利。另外，关于孔径光阑S和正透镜3的轴向间隔ts，优选满足下面的数9。
〔数9〕
0≤ts/L＜0.1
在为上述数9的上限以上时，通过正透镜3的光线的高度相对变高，这对像差的平衡来说是不利的。但是，用两片分割透镜构成弯月透镜2时，也可以将孔径光阑S配置在两分割透镜之间。在这种情况下，必须由下面的数10的条件代替数8的条件，数9的条件依然成立。
[数10]
-0.1＜t2S/L＜0.2
接着对各透镜的材质进行说明。
在积极地利用非球面来取得像差的平衡时，具有非球面的透镜用合成树脂形成在成本上是优选的。作为弯月透镜2，用阿贝数非常小的玻璃形成并非是必须事项，可以利用与玻璃相比阿贝数相对大的聚碳酸酯或聚苯乙烯等合成树脂。因此，自然就可以用树脂构成所有的透镜。但是，在如车载用途等那样将树脂用于在物体侧最初出现的透镜较困难时，可以将玻璃的球面透镜用于负透镜组1的最接近物体侧。
当预测出在变化大的环境下使用时，重要的是例如将温度变化产生时的性能的变动减小。在本发明的实施方式中，在必要的条件的制约中，通过使各透镜的光焦度分配最优化，即使在用合成树脂形成所有透镜的情况下，这种补偿是可能的。如上所述，在最接近物体侧的透镜使用玻璃而用合成树脂形成其它透镜时，或弯月透镜使用阿贝数小的玻璃而用合成树脂形成其它透镜时，由于温度变化而使各透镜的特性的平衡崩溃，还会出现温度补偿困难的情况。此时，通过正透镜3利用温度系数小的玻璃的非球面，就可使温度补偿变为可能。不用说，用玻璃构成所有透镜也无妨。在本发明的实施方式中，自然就可在透镜系统中采用树脂透镜，这在提供廉价的光学装置上是很重要的。
另外，虽然作为上述数4所示的阿贝数的比(va/vb)的上限，但在用阿贝数小的玻璃(va约19.3)形成弯月透镜2且用阿贝数最大的光学材料(vb约70)形成其以外的透镜时，上述上限为3.6左右。另外，用聚碳酸酯或聚苯乙烯树脂形成弯月透镜2时的vb约为30，用其它光学树脂材料(例如PMMA)形成其以外的透镜时，va约为60是上限。因而，用合成树脂材料形成所有的透镜时，上述比的上限为2.0左右。另外，在用阿贝数小的玻璃形成弯月透镜2、用上述光学树脂材料形成其它的透镜时，上述比的上限为3.1左右。
接着，对光学装置的投影方式进行说明。
通常的照相机透镜使用由y＝ftanθ表示的中心投影方式。在此，y是摄像元件上的像高，视场角为2θ。但是，视场角变大时，为了实现中心投影方式，透镜片数的增加不可避免，所以是不现实的。另外，在视场角接近180°或超过180°这样的场合，中心投影方式是不现实的，取而代之可采用鱼眼透镜的投影方式即正投影方式(f·sinθ)、等角投影方式(f·θ)、立体投影方式((2f·tan(θ/2))等各方式。可以认为，这决定以画面的中心为基准时的周边的图像的压缩率，正投影方式、等角投影方式、立体投影方式的构成依次变得复杂。正投影方式可以用比较简单的构成来实现，可以紧凑地构成，而在如CCD那样像素的大小决定的情况下，即使与其它方式相比而周边的图像的压缩率变高且在图像处理等中扩大，也会出现原始图像不能复原的情况。
本发明实施方式的光学装置与其它的构成相比，能够以更简单的构成实现周边的图像压缩率低的方式。使该方式成为可能的是：至止所述的物体侧的构成要素和像侧的构成要素所进行的主要像差的消除和倍率色差的修正功能。
实施例
接着，对本发明的实施例进行说明。在实施例中，将至少一个透镜的光学面形成为非球面。非球面的方程式表示为下面的数11。但是，在本发明中，当然不特别限定于该类型。
〔数11〕
z = ch 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 h 2 + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 + . . . + A 26 h 26
数11的z为距与非球面的顶点相接的基准平面的光轴方向的面深度。另外，c表示面曲率半径R的倒数，h表示面的距光轴的高度。K为表示二次曲面的圆锥常数，A4～A26为非球面修正系数。
图2、图4、图6、图8、图10、图12、图13表示本发明实施例的光学装置。
另外，在各图的实施例中，在弯月透镜2和正透镜3之间设有孔径光阑S，用D表示弯月透镜2和孔径光阑S的光轴上的间隔、孔径光阑S和正透镜3的光轴上的间隔(例如图6所示的D6和D7)。但是，在图2所示的实施例1中，孔径光阑S与正透镜3的R7面相接。在图4所示的实施例2中，孔径光阑S也与正透镜3的R5面相接，在图10所示的实施例12中，孔径光阑S与正透镜3的R9面相接。
表1表示本发明的实施例1～5的光学装置的R、D、N、V的构成参数。
图2表示实施例1的光学装置；图3(A)是实施例1的像散的曲线图；图3(B)是实施例1的畸变的曲线图。图4表示实施例2的光学装置；图5(A)是实施例2的像散的曲线图；图5(B)是实施例2的畸变的曲线图。图6表示实施例4的光学装置；图7(A)是实施例4的像散的曲线图；图7(B)是实施例4的畸变的曲线图。图8表示实施例5的光学装置；图9(A)是实施例5的像散的曲线图；图9(B)是实施例5的畸变的曲线图。
另外，在各表中，屈折率即为折射率；円錐定数即为圆锥常数；番号即为序号；射影方式即为投影方式；水平画角即为水平视场角；Abbe数即为阿贝数。
[表1]
Figure C20068002635600151
表2表示实施例1～5的各透镜的光学面的非球面系数。
[表2]
Figure C20068002635600161
表3表示本发明的实施例6～9的光学装置的R、D、N、V的构成参数。
[表3]
Figure C20068002635600171
表4表示实施例6～9的各透镜的光学面的非球面系数。
[表4]
Figure C20068002635600181
表5表示本发明的实施例10～13的光学装置的R、D、N、V的构成参数。另外，实施例13是将弯月透镜2分割为两片的例子。
图10表示实施例12的光学装置；图11(A)是实施例12的像散的曲线图；图11(B)是实施例12的畸变的曲线图。
[表5]
Figure C20068002635600201
表6表示实施例10～13的各透镜的光学面的非球面系数。
[表6]
Figure C20068002635600211
表7表示本发明的实施例14～17的光学装置的R、D、N、V的构成参数。
[表7]
Figure C20068002635600221
表8表示实施例14～17的各透镜的光学面的非球面系数。
[表8]
Figure C20068002635600231
表9表示本发明的实施例18～21的光学装置的R、D、N、V的构成参数。
图12表示实施例18的光学装置；图13(A)是实施例18的像散的曲线图；图13(B)是实施例18的畸变的曲线图。图14表示实施例21的光学装置；图15(A)是实施例21的像散的曲线图；图15(B)是实施例21的畸变的曲线图。
[表9]
Figure C20068002635600251
表10表示实施例18～21的各透镜的光学面的非球面系数。
[表10]
Figure C20068002635600261
表11表示实施例1～21的光学装置的焦点距离及各条件的关系。
[表11]
  序号   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
  投影方式   中心   中心   立体   等角   立体   等角   等角   等角   立体   立体   立体
  水平视场角   90.0   90.0   90.0   130.0   130.0   190.0   190.0   190.0   190.0   190.0   190.0
  FnO   2.45   2.93   2.85   2.80   2.85   2.14   2.20   3.26   2.16   2.87   2.90
  f   1.04   1.04   1.24   0.95   0.83   0.63   0.68   0.68   0.48   0.48   0.49
  f1   -1.70   -212   -1.91   -3.17   -1.72   -1.16   -1.18   -1.11   -0.80   -0.81   -0.98
  f2   5.59   6.02   5.63   -52.22   5.03   4.22   3.13   3.61   3.12   2.69   4.41
  f3   2.42   1.52   1.71   1.27   1.50   1.28   1.47   1.39   1.25   1.28   1.45
  f12   -1.27   -1.99   -2.03   -1.05   -1.24   -1.18   -1.54   -1.56   -0.84   -1.29   -1.37
  f23   4.59   3.31   3.02   3.57   5.33   2.81   5.97   2.66   3.59   409   3.07
  f1/f   -1.64   -2.03   -1.54   -3.34   -2.06   -1.82   -1.73   -1.64   -1.66   -168   -2.01
  f2/f   5.37   5.78   4.55   -54.93   6.05   6.64   4.60   5.32   6.49   5.60   9.00
  f3/f   2.33   1.46   1.38   1.34   1.80   2.02   2.15   2.05   2.61   2.67   2.96
  f12/f   -1.22   -1.92   -1.64   -1.10   -1.50   -1.86   -2.26   -2.30   -1.75   -2.68   -2.79
  f12/f3   -0.52   -1.31   -1.19   -0.82   -0.83   -0.92   -1.05   -1.12   -0.67   -1.01   -0.94
  t2   4.50   1.42   2.62   3.71   4.30   3.00   2.67   2.00   4.30   4.05   4.43
  t2S   0.10   0.29   0.05   0.46   0.05   0.10   0.05   0.26   0.05   0.00   0.05
  tS   0.00   0.00   0.05   0.05   0.05   0.00   0.05   0.05   0.05   0.10   0.05
  L   9.86   5.73   6.07   11.49   10.51   10.46   959   9.07   12.60   12.40   12.17
  t2/L   0.46   0.25   0.43   0.32   0.41   0.29   0.28   0.22   0.34   0.33   0.36
  t2S/L   0.01   0.05   0.01   0.04   0.00   0.01   0.01   0.03   0.00   0.00   0.00
  tS/L   0.00   0.00   0.01   0.00   0.00   0.00   0.01   0.01   0.00   0.01   0.00
  θs   27.20   35.90   29.70   35.00   36.30   32.30   30.20   29.40   31.70   33.20   27.90
  序号   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21
  投影方式   立体   立体   立体   立体   立体   立体   立体   中心   立体   立体
  水平视场角   190.0   190.0   190.0   190.0   190.0   190.0   190.0   90.0   130.0   190.0
  FnO   2.88   2.85   2.89   2.24   2.19   2.90   2.19   3.25   2.84   2.18
  f   0.80   0.80   080   0.48   0.48   0.49   0.48   1.04   0.82   0.48
  f1   -1.49   -1.37   -1.42   -0.75   -0.73   -113   -1.11   -2.45   -1.90   -1.03
  f2   6.29   4.63   5.12   2.97   4.14   4.95   3.89   3.80   3.90   2.81
  f3   1.82   2.17   2.99   1.38   1.23   1.40   1.46   1.45   1.61   1.45
  f12   -0.88   -1.34   -1.18   -1.45   -0.85   -0.95   -1.40   -4.26   -2.07   -2.79
  f23   6.64   11.05   10.08   2.63   1.93   4.84   8.32   8.24   34.26   5.00
  f1/f   -1.85   -1.71   -177   -1.56   -1.52   -2.31   -230   -2.35   -2.31   -2.15
  f2/f   7.84   5.77   6.37   6.16   8.59   10.10   8.09   3.65   4.73   5.85
  f3/f   2.27   2.71   3.72   2.87   2.55   2.86   3.03   1.40   1.96   3.02
  f12/f   -1.10   -1.68   -1.47   -3.01   -1.76   -1.94   -2.92   -4.09   -2.51   -5.81
  f12/f3   -0.48   -0.62   -0.40   -1.05   -0.69   -0.68   -0.96   -2.93   -1.28   -1.93
  t2   7.00   6.53   7.00   4.30   2.50   5.29   3.00   1.63   4.46   5.14
  t2S   0.10   0.10   010   0.24   0.07   0.05   150   0.67   0.20   0.15
  tS   0.00   0.80   0.00   0.05   0.05   0.05   0.05   0.50   0.40   0.70
  L   20.22   20.97   20.41   12.66   11.36   13.34   13.42   6.66   11.53   15.06
  t2/L   0.35   0.31   0.34   0.34   0.22   0.40   0.22   024   0.39   0.34
  t2S/L   0.00   0.00   0.00   0.02   0.01   0.00   0.11   0.10   0.02   0.01
  tS/L   0.00   0.04   0.00   0.00   0.00   0.00   0.00   0.08   0.03   0.05
  θs   33.60   35.50   28.90   28.60   32.00   27.50   28.50   36.50   35.80   33.50
由此，根据本发明的实施方式，在实施例2(如图4所示)的光学装置中，从物体侧向像侧依次配置有一片负透镜、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，可以将朝向物体侧的80度以上的视野角度的物体空间，中心投影到摄像元件上；在实施例1、4、5(如图2、6、8所示)的光学装置中，从物体侧向像侧依次配置有两片负透镜组、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，可以将朝向物体侧的120度以上的视野的物体空间，立体投影到摄像元件上；在实施例12、18、21(如图10、12、14所示)的光学装置中，从物体侧向像侧依次配置有三片负透镜组、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，可以将朝向物体侧的180度以上的视野的物体空间，立体投影到摄像元件上。

Claims (9)

1、一种光学装置，从物体侧向像侧依次配置有至少一片负透镜、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、和双凸正透镜，
位于比孔径光阑更靠物体侧的透镜的至少一片和正透镜各自含有非球面，
当将除弯月透镜外的所有透镜的平均阿贝数设为va、将弯月透镜的阿贝数设为vb、将全系统的焦点距离设为f、将负透镜组和弯月透镜的合成焦点距离设为f12、将孔径光阑和正透镜的轴向间隔设为ts、将从最接近物体侧的透镜面的顶点到最接近像侧的透镜面顶点的长度设为L、将弯月透镜的中心厚度设为t2、将通过孔径光阑的最大视场角的主光线的入射角度设为θs时，满足下述的数1的条件：
〔数1〕
1.4＜va/vb
0＜ts/L＜0.1
0.2＜t2/L＜0.5
-10＜f12/f＜-1.0
25°＜θs＜40°。
2、一种光学装置，从物体侧向像侧依次配置有至少一片负透镜、物体侧为凸的弯月正透镜、孔径光阑、和双凸正透镜，
位于比孔径光阑更靠物体侧的透镜的至少一片和正透镜各自含有非球面，
位于比孔径光阑更靠物体侧的透镜的弧矢场曲的修正量大于正透镜的弧矢场曲的修正量，
当将除弯月透镜外的所有透镜的平均阿贝数设为va、将弯月透镜的阿贝数设为vb、将从最接近物体侧的透镜面的顶点到最接近像侧的透镜面顶点的长度设为L、将孔径光阑和双凸透镜的间隔设为ts、将弯月透镜的中心厚度设为t2时，满足下述的数2的条件：
〔数2〕
1.4＜va/vb
0＜ts/L＜0.1
0.2＜t2/L＜0.5。
3、如权利要求1所述的光学装置，其中，从物体侧向像侧依次配置有一片负透镜、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，
可以将朝向物体侧的80度以上的视野角度的物体空间，中心投影到摄像元件上。
4、如权利要求1所述的光学装置，其中，从物体侧向像侧依次配置有两片负透镜组、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，
可以将朝向物体侧的120度以上的视野的物体空间，立体投影到摄像元件上。
5、如权利要求1所述的光学装置，其中，从物体侧向像侧依次配置有三片负透镜组、物体侧为凸的弯月透镜、孔径光阑、双凸正透镜及摄像元件，
可以将朝向物体侧的180度以上的视野的物体空间，立体投影到摄像元件上。
6、如权利要求1～5任一项所述的光学装置，其中，所述正透镜为双面非球面。
7、如权利要求1～5任一项所述的光学装置，其中，正透镜为玻璃非球面透镜。
8、如权利要求1～5任一项所述的光学装置，其中，所有透镜的材质为树脂。
9、如权利要求1～5任一项所述的光学装置，其中，弯月透镜被分割为两片。
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