CN101713862A - 像变光学系统、摄像装置、车载型照相机和监视照相机 - Google Patents

像变光学系统、摄像装置、车载型照相机和监视照相机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了像变光学系统、摄像装置、车载型照相机和监视照相机。本发明提供了一种像变光学系统1，包括物体侧的一个非球面透镜G5和一个像变透镜G3、图像侧的一个非球面透镜G7和一个像变透镜G8，其中在物体侧和图像侧之间具有光圈s11，并且将有效场角设置为在水平方向上最大为200°或以上。

Description

像变光学系统、摄像装置、车载型照相机和监视照相机
技术领域
本发明涉及一种安装在机动车等的运动物体的前后端或侧端上的车载型照相机(车辆上所承载的照相机)的镜头光学系统，或者涉及一种用于当诸如机动车的运动物体正在被驱动或停放时拍摄并记录车辆内外的图像的监视照相机的镜头光学系统。本发明还涉及一种具有各种类型的照相机的镜头光学系统的摄像装置。
背景技术
过去，已知有诸如车载型照相机、监视照相机的各种类型的摄像装置。例如，在日本专利公开JP-A-2007-163549或JP-A-2006-11093中所公开的车载型照相机中，水平方向上的有效场角大约为180°。此外，在JP-A-2007-328030中所公开的摄像装置中也大约为180°。
另外，JP-A-2007-163549公开了一种具有第二镜头组的镜头系统，其中布置有塑料透镜、光圈和塑料透镜，并且其中光圈配置在塑料透镜和塑料透镜之间。在JP-A-163549的权利要求6中，在如下条件下定义透镜设计：-0.5＜flaf/flar＜0(其中，flaf和flar分别表示彼此相邻的两个其间具有光圈的焦距)。在该类型的透镜设计中，在水平方向上不能获得有效场角。
在JP-A-2006-11093中，将上述条件设置为：0.3＜|fpnx/fppx|＜0.6，并且0.3＜|fpny/fppy|＜0.6。结果，在JP-A-2006-11093中，在水平方向上不能获得有效场角。
这里，当假定光轴为z轴并且x轴和y轴垂直穿过z轴时，按照如下进行定义：
fpnx：由塑料材料制成的负透镜的X-Z截面近轴焦距；
fppx：由塑料材料制成的正透镜的X-Z截面近轴焦距；
fpny：由塑料材料制成的负透镜的Y-Z截面近轴焦距；以及
fppy：由塑料材料制成的正透镜的Y-Z截面近轴焦距。
如上所述，在传统类型的摄像装置中，有效场角大约为180°，并且不能获得水平方向上最大为200°或以上的有效场角。此外，不能实现具有高的投影特性且尤其具有高的分辨力的像变光学系统，并且也不能实现不受温度条件影响的像变放大(anamorphic magnification)。
发明内容
本发明的目的在于开发一种在水平方向上具有最大为200°或以上的有效场角并且具有高的投影特性且尤其具有高的分辨力的像变光学系统，并且还在诸如车载型照相机和监视照相机的摄像装置上提供该像变光学系统，并且还提供在水平方向上具有最大为200°或以上的有效场角的摄像装置、车载型照相机和监视照相机。
更详细地说，本发明的目的在于提供一种包括光学系统的摄像装置，该光学系统具有更接近于立体投影的高投影特性，尤其在外轴上具有高的分辨力，在水平方向上具有最大为200°或以上的有效场角，或者最大至少为约220°的有效场角，并且具有精确的像变倍率。此外，本发明的目的在于提供一种具有使得能够拍摄车辆内外的图像的这类镜头系统的车载型照相机。此外，本发明的目的在于提供一种具有使得能够在诸如机动车的运动物体正在被驱动或停放时拍摄并记录机动车内外的图像的这类镜头系统的监视照相机。
为了获得上述目的，本发明提供了一种摄像装置，该摄像装置包括位于物体侧的一个非球面透镜和一个像变透镜、图像侧的一个非球面透镜和一个像变透镜，其中在物体侧和图像侧之间具有光圈，并且该摄像装置设置有在水平方向上具有最大为200°或以上的有效场角的像变光学系统。
本发明还提供一种车载型照相机，该车载型照相机包括物体侧的一个非球面透镜和一个像变透镜、图像侧的一个非球面透镜和一个像变透镜，其中在物体侧与图像侧之间具有光圈，并且该车载型照相机设置有在水平方向上具有最大为200°或以上的有效场角的像变光学系统。
此外，本发明提供一种监视照相机，该监视照相机包括物体侧的一个非球面透镜和一个像变透镜、图像侧的一个非球面透镜和一个像变透镜，其中在物体侧与图像侧之间具有光圈，并且该监视照相机设置有在水平方向上具有最大为200°或以上的有效场角的像变光学系统。
本发明提供一种像变光学系统，该像变光学系统包括物体侧的一个非球面透镜和一个像变透镜、图像侧的一个非球面透镜和一个像变透镜，其中在物体侧与图像侧之间具有光圈，并且该像变光学系统在水平方向上具有最大为200°或以上的有效场角。结果，可以获得具有高的投影特性且尤其具有高的分辨力的像变光学系统，并实现不受温度条件影响的像变倍率。
附图说明
图1是根据本发明的摄像装置的像变光学系统的水平截面图；
图2是根据本发明的摄像装置的像变光学系统的垂直截面图；
图3是示出像变光学系统的透镜数据的表；
图4是示出第五面的像变面的数据的表；
图5是示出第六面的像变面的数据的表；
图6是示出第十六面的像变面的数据的表；
图7是示出第十七面的像变面的数据的表；
图8是示出第九面的非球面数据的表；
图9是示出第十面的非球面数据的表；
图10是示出第十四面的非球面数据的表；
图11是示出第十五面的非球面数据的表；
图12是示出本发明的像变光学系统的水平方向上的像差(aberration)的图；
图13是示出本发明的像变光学系统的垂直方向上的像差的图；
图14是示出本发明的像变光学系统的水平方向上的投影特性的图；
图15是示出本发明的像变光学系统的垂直方向上的投影特性的图；
图16是示出第三透镜G3和第八透镜G8在水平方向上和垂直方向上的各自的像变倍率(fh和fv)的表；
图17是示出通过第三透镜G3和第八透镜G8的计算而获得的焦距比(fv/fh)的表；
图18是示出第三透镜G3的水平方向上和垂直方向上的各像变倍率的图；以及
图19是示出第八透镜G8的水平方向上和垂直方向上的各像变倍率的图。
具体实施方式
以下将参考附图对用于实施本发明的最佳方面给出说明。
图1和图2分别表示根据本发明的摄像装置的像变光学系统1的水平截面图和垂直截面图。
像变光学系统1包括9个透镜。从光圈s11起朝向物体侧，配置有5个透镜，即第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4和第五透镜G5。从光圈s11起朝向图像侧，配置有4个透镜：第六透镜G6、第七透镜G7、第八透镜G8和第九透镜G9。
将这九个透镜从物体侧起的透镜面分别称为s1～s10和s12～s19。在图中没有示出透镜面的某些符号。
第一透镜G1是由玻璃制成的透镜。第三透镜G3、第五透镜G5、第七透镜G7和第八透镜G8由诸如塑料的树脂制成。其它透镜是玻璃透镜。第九透镜G9简单地为玻璃板。
第一透镜G1具有大孔径。在第五透镜G5中，第一面s9和第二面s10均为非球面。同样，在第七透镜G7中，第一面s14和第二面s15均被设计为非球面。第三透镜G3和第八透镜G8均被设计为像变透镜。
图3是示出根据本发明的摄像装置的像变光学系统的透镜数据的表。即，该表示出关于像变光学系统的透镜面s1～s10、光圈s11和透镜面s12～s19中的每个的透镜数据。并且透镜数据是水平方向和垂直方向上中的每个方向上的曲率半径、面之间的距离、折射率(nd)和阿贝数(νd)。
分别地，图4示出第五面s5的像变面数据，图5示出第六面s6的像变面数据，图6示出第十六面s17的像变面数据，并且图7示出第十七面s18的像变面数据。
分别地，图8示出第九面s9的非球面数据，图9示出第十面s10的非球面数据，图10示出第十四面s15的非球面数据，并且图11示出第十五面s16的非球面数据。
图12和图13分别示出本发明的像变光学系统1的水平方向和垂直方向上的像差的图。分别示出相对于三原色，即红色(波长656nm)、绿色或黄色(波长587nm)以及蓝色(波长486nm)，的球面像差、散光和失真像差的状态。
图14示出本发明的像变光学系统1的水平方向上的投影特性。图15示出垂直方向上的投影特性。
在水平和垂直方向两者上以近似线性(直线)的图示出等距离投影，并且立体投影也以近似线性(直线)的图被表示。然而，在水平方向上的立体投影中，当超过半场角90°时，图像高度急剧增大，并且当超过半场角110°时，图像高度容易地超过2.5mm，并且几乎达到3.0mm高。
第三透镜G3和第八透镜G8是像变透镜，并且各透镜的像变倍率如图16所示。
在第三透镜G3中，随着垂直方向上的像变倍率的增大，焦距在负(-)数的方向上增大。特别地，在倍率为1.6或以上的情况下，第三透镜G3的倍率在负(-)数的方向上急剧增大。在第八透镜G8中，随着垂直方向上的倍率的增大，焦距在正(+)数的方向上增大。特别地，在倍率为1.6或以上的情况下，第八透镜G8的倍率在正(+)数的方向上急剧增大。
这里假定实际的像变倍率为1.0～2.0倍。在这些倍率值之间，计算第三透镜G3和第八透镜G8各自的水平方向上的焦距(fh)和垂直方向上的焦距(fv)。此外，基于该计算的结果，计算焦距比(fv/fh)。
图17示出通过计算所获得的焦距比(fv/fh)。图18示出第三透镜G3的在水平方向和垂直方向上中的每个方向上的像变倍率的值，并且图19示出第八透镜G8的在水平方向和垂直方向上中的每个方向上的像变倍率的值。
如上所述，在日本专利公开JP-A-2006-11093中，条件为：0.3＜|fpnx/fppx|＜0.6，并且0.3＜|fpny/fppy|＜0.6。然而，根据本发明，条件为：|fpnx/fppx|＝1.21，|fpny/fppy|＝1.26。在保持有效焦距时，总体上较好地均衡了温度特性。此外，将透镜设计成使得可以在水平方向上获得有效场角。根据本发明，可以分别通过G3和G8的水平方向上和垂直方向上的焦距来满足上述关系。
如上所述，在水平方向和垂直方向中的每个方向上改变曲率。调整焦距比，并且获得在每个方向上具有高分辨率的非球面，并实现非球面以强调周围图像。此外，使得投影特性更接近于立体投影，特别地，轴外的分辨力增大。结果，可以将有效场角在水平方向上增大到最大为200度或以上以及最大至少为220°，并且可以实现精确的像变倍率。此外，可以实现具有高的投影特性且尤其具有高的分辨力的像变光学系统，并且实现不受温度条件影响的像变倍率。
当将本发明的像变光学系统1应用于摄像装置、用于拍摄车辆内外的图像的车载型照相机、或用于当诸如机动车的运动物体正在被驱动或停放时拍摄并记录车辆内外的图像的监视照相机时，可以提供如下的摄像装置和车载型照相机，即该摄像装置和车载型照相机能够获得最大为200°以及最大至少为大约220°的有效场角，并且能够实现精确的像变倍率并能够具有忍受环境变化的温度特性。

Claims (4)

1.一种像变光学系统，所述像变光学系统包括物体侧的一个非球面透镜和一个像变透镜、图像侧的一个非球面透镜和一个像变透镜，其中在物体侧与图像侧之间具有光圈，并且将有效场角设置为在水平方向上最大为200°或以上。
2.一种设置有像变光学系统的摄像装置，所述像变光学系统包括物体侧的一个非球面透镜和一个像变透镜、图像侧的一个非球面透镜和一个像变透镜，其中在物体侧与图像侧之间具有光圈，并且将有效场角设置为在水平方向上最大为200°或以上。
3.一种设置有像变光学系统的车载型照相机，所述像变光学系统包括物体侧的一个非球面透镜和一个像变透镜、图像侧的一个非球面透镜和一个像变透镜，其中在物体侧与图像侧之间具有光圈，并且将有效场角设置为在水平方向上最大为200°或以上。
4.一种设置有像变光学系统的监视照相机，所述像变光学系统包括物体侧的一个非球面透镜和一个像变透镜、图像侧的一个非球面透镜和一个像变透镜，其中在物体侧与图像侧之间具有光圈，并且将有效场角设置为在水平方向上最大为200°或以上。
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