CN101889232A - 广角镜头 - Google Patents

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Abstract

一种广角镜头(1)包括：被放置在物体侧的第一镜头(2)；以及被布置为比第一镜头(2)更靠近像平面的镜头组(3)。第一镜头(2)是由树脂制成的凹凸镜头：其在物体侧具有凸面；其具有负放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或大于1.58；其阿贝数等于或小于35；并且在其在物体侧的凸面上形成硬涂层(4)。镜头组(3)包括总体具有正放大倍率的多个镜头(第二镜头(5)、第三镜头(6)、和第四镜头(8))。这提供了一种视角宽、廉价且防刮擦的广角镜头。

Description

广角镜头
技术领域
本发明涉及一种包括由树脂制成的镜头组的广角镜头。
背景技术
要求用于车内照相机等的广角镜头不仅要有宽视角(例如，130度或更大的视角)，还要廉价并且有耐环境性(environmentally resistant)(防刮擦)。之前已经提出了包括由树脂制成的镜头组的广角镜头，作为视角宽的廉价广角镜头(例如参见专利文献1至3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开申请No.2007-264676
专利文献2：日本专利公开申请No.2005-321742
专利文献3：日本专利公开申请No.2006-284620
然而，传统广角镜头的镜头易于遭受刮擦等，因为其最靠近物体的镜头是由树脂制成的。具体地，车内照相机格外地要求镜头有耐环境性(防刮擦)，因为它往往被用在镜头表面被暴露到外部的环境中，但是传统广角镜头几乎不能满足该要求。
发明内容
本发明要解决的问题
鉴于上述背景而做出了本发明。本发明的目的是提供一种广角镜头，其具有宽视角，廉价并且防刮擦。
解决问题的手段
本发明的一个方面是一种广角镜头，该广角镜头包括：第一镜头，被放置在物体侧；以及镜头组，该镜头组被布置为比第一镜头更靠近像平面，其中，第一镜头是由树脂制成的凹凸镜头：其在物体侧具有凸面；其具有负放大倍率(power)；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或大于预定阈值折射率；其阿贝数等于或小于预定阈值阿贝数；在其在物体侧的凸面上形成硬涂层，其中，所述镜头组包括总体具有正放大倍率的多个镜头，并且其中，基于在由树脂制成的凸面上形成硬涂层的容易程度来设置所述阈值折射率和阈值阿贝数。
存在如下所述的本发明的其它方面。因此，本发明的这一公开意图是提供本发明的多个方面的一部分，而不打算限制在这里描述并且要求保护的本发明的范围。
附图说明
图1是示出实施例的广角镜头的结构的横截面；
图2是该实施例的广角镜头的像差曲线图；
图3是该实施例的广角镜头的像差曲线图；
图4是该实施例的广角镜头的像差曲线图。
具体实施方式
现在，将详细描述本发明。然而，以下详细描述和附图不是意图限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。
本发明的广角镜头包括：第一镜头，被放置在物体侧；以及镜头组，被布置为比第一镜头更靠近像平面，其中，第一镜头是由树脂制成的凹凸镜头：其在物体侧具有凸面，其具有负放大倍率；其至少一个面是非球面的，其在d线处的折射率等于或大于预定阈值折射率；其阿贝数等于或小于预定阈值阿贝数；并且在其物体侧的凸面上形成硬涂层，其中，所述镜头组包括总体具有正放大倍率的多个镜头，并且其中，基于在由树脂制成的凸面上形成硬涂层的容易程度来设置所述阈值折射率和阈值阿贝数。
在第一镜头的折射率(d线处的折射率)被升高以便将其阿贝数设低的情况下，这一结构允许在第一镜头的凸面上容易地形成硬涂层。该硬涂层保护第一镜头的凸面，从而使物体侧的第一镜头的凸面能够防刮擦(耐环境性)。此外，由树脂制成的第一镜头可以减少制造成本。具有负放大倍率的第一镜头和具有正放大倍率的镜头组的组合可以拓宽视角。
在本发明的广角镜头中，镜头组可以包括：第二镜头，由树脂制成，并且被放置在物体侧；第三镜头，由树脂制成，并且被放置为比第二镜头更靠近像平面；以及第四镜头，由树脂制成，并且被放置为比第三镜头更靠近像平面；并且光圈被放置在第三镜头和第四镜头之间；第二镜头可以是这样的镜头：其具有负放大倍率，其至少一个面是非球面的，其在d线处的折射率等于或小于预定最大折射率，并且其阿贝数等于或大于预定最小阿贝数；第三镜头可以是这样的镜头：其具有正放大倍率，其至少一个面是非球面的，其在d线处的折射率等于或大于预定最小折射率，并且其阿贝数等于或小于预定最大阿贝数；第四镜头可以使这样的镜头：其具有正放大倍率，其至少一个面是非球面的，其在d线处的折射率等于或小于最大折射率，并且其阿贝数等于或大于最小阿贝数，并且，可以基于总放大色差来设置所述最大折射率和最小阿贝数以及所述最小折射率和最大阿贝数。
在第二和第四镜头的折射率(d线处的折射率)被降低以便将其阿贝数设高、并且第三镜头的折射率(d线处的折射率)被升高以便将其阿贝数设低的情况下，即使第一镜头的折射率(d线处的折射率)被升高以便将其阿贝数设低，这一结构也允许减小总放大色差。
在本发明的广角镜头中，所述阈值折射率可以是1.58，所述阈值阿贝数可以是35。
在第一镜头的阈值折射率设置为1.58并且第一镜头的阈值阿贝数被设置为35的情况下，这一结构允许在第一镜头的凸面上容易地形成硬涂层。
在本发明的广角镜头中，所述最大折射率可以是1.54并且所述最小阿贝数可以是55，所述最小折射率可以是1.58并且所述最大阿贝数可以是35。
在第二和第四镜头的最大折射率被设置为1.54且第二和第四镜头的最小阿贝数被设置为55、并且第三镜头的最小折射率被设置为1.58且第三镜头的最大阿贝数被设置为35的情况下，即使第一镜头的阈值折射率被设置为1.58并且第一镜头的阈值阿贝数被设置为35，这一结构也允许减小总放大色差。
本发明可以提供一种广角镜头，该广角镜头具有视角宽、廉价且防刮擦的优点。
现在，将参照附图来描述本发明的实施例的广角镜头。该实施例说明用于使用成像器件(CCD或CMOS等)的车内照相机、蜂窝电话照相机、PC照相机或监视摄像机等的广角镜头。
图1是示出本实施例的广角镜头的结构的横截面。如图1所示，广角镜头1包括：第一镜头2，被放置在物体侧(图1中的左侧)；以及镜头组3，被布置比第一镜头2更靠近像平面(图1中的右侧)。
第一镜头2是由树脂制成的凹凸(meniscus)镜头：其在物体侧具有凸面；其具有负放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或大于1.58；其阿贝数等于或小于35。例如使用基于聚碳酸脂(polycarbonate)的树脂材料作为第一镜头2的材料。聚碳酸脂树脂的性质包括相比于通常被用作镜头材料的环烯烃聚合物(cyclo olefin polymer)树脂(例如ZEONEX(注册商标))的d线处的高折射率和低阿贝数。在第一镜头2的物体侧的凸面上形成硬涂层4。例如使用基于硅的涂覆材料作为硬涂层4的材料。基于硅的涂覆材料与聚碳酸脂树脂配合良好。在这种情况下，考虑在凸面上形成硬涂层4的容易性(形成的容易程度)来设置所述折射率(d线处的折射率)和阿贝数。
镜头组3包括：第二镜头5，由树脂制成，并且被放置在物体侧；第三镜头6，由树脂制成，并且被放置为比第二镜头5更靠近像平面；以及第四镜头8，由树脂制成，并且被放置为比第三镜头6更靠近像平面，并且，光圈7被放置在第三镜头6和第四镜头8之间。
第二镜头5是这样的镜头：其具有负放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或小于1.54；并且其阿贝数等于或大于55。第三镜头6是这样的镜头：其具有正放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或大于1.58；并且其阿贝数等于或小于35。第四镜头8是这样的镜头：其具有正放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或小于1.54；并且其阿贝数等于或大于55。在这种情况下，考虑总放大色差(chromatic aberration)来设置镜头组3(第二镜头5、第三镜头6和第四镜头8)的折射率(d线处的折射率)和阿贝数。
如图1所示，防护玻璃(cover glass)9和成像器件10被布置得比广角镜头1更靠近像平面。防护玻璃9具有密封成像器件10的功能。防护玻璃9还具有作为使预定波长区域中的光透过的滤波器(例如低通滤波器)的功能。成像器件10例如是CCD或CMOS。
(示例)
在下面的表1中示出该工作示例的广角镜头1的镜头数据。
[表1]
镜头数据
  面   面的类型   曲率半径   面之间的距离   折射率：nd   阿贝数：vd
  S1   非球面   11.440   1.000   1.5825   30.18
  面   面的类型   曲率半径   面之间的距离   折射率：nd   阿贝数：vd
  S2   非球面   4.540   2.364
  S3   非球面   -23.642   0.600   1.5094   56.60
  S4   非球面   0.923   0.677
  S5   非球面   1.631   2.286   1.6142   25.59
  S6   非球面   -6.965   0.523
  S7(光圈)   0.276
  S8   非球面   -15.401   2.424   1.5094   56.60
  S9   非球面   -1.048   1.550
  S10   0.300
  S11   0.290
在此表1中，面S1是第一镜头2的物体侧的面，面S2是第一镜头2的像平面侧的面。面S3是第二镜头5的物体侧的面，面S4是第二镜头5的像平面侧的面。面S5是第三镜头6的物体侧的面，面S6是第三镜头6的像平面侧的面。面S7是光圈7。面S8是第四镜头8的物体侧的面，面S9是第四镜头8的像平面侧的面。面S10是防护玻璃9的物体侧的面，面S11是防护玻璃9的像平面侧的面。该数据不包括第一镜头2的硬涂层，因为它不怎么影响光学性能。
在表1中，面的类型表示每个面是球面的还是非球面的。如果面是非球面的，则该面的形状由下面的方程式表示，其中，x轴与光轴L是同轴的，y轴垂直于光轴L，并且光束的行进方向是正方向。
[数学表达式1]
X = Y 2 r 1 + 1 - ( 1 + k ) Y 2 r 2 + A 1 Y 4 + A 2 Y 6 + A 3 Y 8 + A 4 Y 10
在上述方程式中，r是镜头的曲率半径；k是非球面的面的二次曲线常数。A1是4阶非球面系数；A2是6阶非球面系数；A3是8阶非球面系数；A4是10阶非球面系数。这些非球面系数的值在下面的表2中示出。
非球面系数
  S1   S2   S3   S4
 二次曲线常数(K)   -5.432E-01   6.838E-01   5.946E+01   -8.402E-01
 4阶系数(A)   -5.215E-04   1.003E-03   1.187E-03   -5.051E-02
 6阶系数(B)   -2.169E-06   -8.100E-04   -2.537E-04   -3.288E-03
 8阶系数(C)   6.895E-08   1.213E-04   2.108E-07   2.569E-03
 10阶系数(D)   5.823E-09   -7.062E-06   2.417E-06   -7.200E-04
  S5   S6   S8   S9
 二次曲线常数(K)   -1.799E+00   0.000E+00   0.000E+00   -2.328E+00
 4阶系数(A)   3.542E-02   1.940E-02   -1.051E-01   -1.207E-01
 6阶系数(B)   -2.190E-03   -1.210E-03   3.137E-01   6.540E-02
 8阶系数(C)   1.320E-03   1.850E-03   -4.812E-01   -2.953E-02
 10阶系数(D)   -1.289E-04   -3.210E-04   3.912E-01   6.489E-03
在表1中，曲率半径是每个面的曲率的倒数，没有提到曲率半径的面是平面。面之间的距离是到下一个面的距离。折射率是所关心的面和下一个面之间的d线处的折射率。阿贝数是所关心的面和下一个面之间的d线处的阿贝数。
图2到4是工作示例的广角镜头1的像差曲线图。图2是失真相对于正规化的光瞳高度的曲线图。图3是像散相对于图像高度的曲线图，图4是失真相对于像的高度的曲线图。
本实施例的广角镜头1的数值数据在下面的表3中示出。
[表3]
F数   2.8
焦距(f)   1.14mm
传感器的对角线长度(D)   4.50mm
视角(2ω)   149°
F数   2.8
后焦距(back focus)(在玻璃中)   2.14mm
失真(D)   -44.6％
放大色差(60％：C-e)   -4.1μm
放大色差(60％：F-e)   4.1μm
在该表3中，视角(2ω)是传感器的对角线点处的视角。后焦距(在玻璃中)是从第三镜头6的第二面到传感器表面的距离，在第三镜头6的第二面和传感器表面之间放置0.3mm的防护玻璃9。失真(D)是传感器的对角线点处的失真。放大色差(60％：C-e)是在垂直于光轴L的方向上的像平面上的C线的主要光线关于传感器的60％点到对角线点处的e线的偏离。放大色差(60％：F-e)是在垂直于光轴L的方向上的像平面上的F线的主要光线关于传感器的60％点到对角线点处的e线的偏离。
上述实施例可以提供具有宽视角、廉价且防刮擦的广角镜头1。
也就是说，在第一镜头2的折射率(d线处的折射率)被升高以便将其阿贝数设低的情况下，本实施例允许在第一镜头2的凸面上容易地形成硬涂层4。该硬涂层4保护第一镜头2的凸面，从而允许第一镜头2在物体侧的凸面防刮擦(耐环境性)。此外，由树脂制成的第一镜头2可以减少制造成本。具有负放大倍率的第一镜头2和具有正放大倍率的镜头组3的组合可以拓宽视角。
具体地，被设置为1.58的第一镜头2的阈值折射率以及被设置为35的第一镜头2的阈值阿贝数允许在第一镜头2的凸面上容易地形成硬涂层4。
在本实施例中，镜头组3良好地校正放大色差。也就是说，在第二镜头5和第四镜头8的折射率(d线处的折射率)被降低以便将其阿贝数设高、并且第三镜头6的折射率(d线处的折射率)被升高以便将其阿贝数设低的情况下，即使第一镜头2的折射率(d线处的折射率)被升高以将其阿贝数设低，也可以减小总放大色差。
具体地，在第二镜头5和第四镜头8的最大折射率被设置为1.54并且第二镜头5和第四镜头8的最小阿贝数被设置为55、并且第三镜头6的最小折射率被设置为1.58并且第三镜头6的最大阿贝数被设置为35的情况下，即使第一镜头2的阈值折射率被设置为1.58并且第一镜头2的阈值阿贝数被设置为35，也可以减小总放大色差。
尽管参照图示描述了本发明的实施例，但是本发明的范围不限于此，并且可以根据目的而在所要求保护的范围内对其进行修改和改变。
尽管已经描述了目前被认为是本发明的优选实施例的内容，但是将理解，可以对其进行各种修改和改变，并且意图是所附权利要求覆盖落在本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改和改变。
工业实用性
如上所述，根据本发明的广角镜头具有视角宽、廉价且防刮擦的优点，并且当其被用于使用成像器件(CCD或CMOS等)的车内照相机、蜂窝电话照相机、PC照相机或监控摄像机等时是有用的。
参考标号描述
1：广角镜头
2：第一镜头
3：镜头组
4：硬涂层
5：第二镜头
6：第三镜头
7：光圈
8：第四镜头
9：防护玻璃
10：成像器件
L：光轴

Claims (4)

1.一种广角镜头，包括：被放置在物体侧的第一镜头；以及被布置为比第一镜头更靠近像平面的镜头组，其中，
所述第一镜头是由树脂制成的凹凸镜头：其在物体侧具有凸面；其具有负放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或大于预定阈值折射率；其阿贝数等于或小于预定阈值阿贝数；并且在其在物体侧的凸面上形成硬涂层，其中，
所述镜头组包括总体具有正放大倍率的多个镜头，并且其中，
基于在由树脂制成的凸面上形成硬涂层的容易程度来设置所述阈值折射率和阈值阿贝数。
2.根据权利要求1的广角镜头，其中，
所述镜头组包括：第二镜头，由树脂制成，并且被放置在物体侧；第三镜头，由树脂制成，并且被放置为比第二镜头更靠近像平面；以及第四镜头，由树脂制成，并且被放置为比第三镜头更靠近像平面，并且光圈被放置在第三镜头和第四镜头之间，其中，
第二镜头是这样的镜头：其具有负放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或小于预定最大折射率；并且其阿贝数等于或大于预定最小阿贝数，其中，
第三镜头是这样的镜头：其具有正放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或大于预定最小折射率；并且其阿贝数等于或小于预定最大阿贝数，其中，
第四镜头是这样的镜头：其具有正放大倍率；其至少一个面是非球面的；其在d线处的折射率等于或小于最大折射率；并且其阿贝数等于或大于最小阿贝数，并且其中，
基于总放大色差来设置所述最大折射率和最小阿贝数以及所述最小折射率和最大阿贝数。
3.根据权利要求1的广角镜头，其中，所述阈值折射率是1.58，所述阈值阿贝数是35。
4.根据权利要求2的广角镜头，其中，所述最大折射率是1.54，所述最小阿贝数是55，并且其中，所述最小折射率是1.58，所述最大阿贝数是35。
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