TWI416164B - 廣角透鏡及影像擷取設備 - Google Patents

Description

廣角透鏡及影像擷取設備

本發明係關於具有大於180度的視角之廣角透鏡及影像擷取設備。

廣角透鏡可被使用於各種應用，其包括例如安裝於車輛的相機及保全相機。至於安裝於車輛之相機的影像擷取透鏡，需要以廣角範圍來擷取清晰影像之技術。再者，能夠致使超過180度之更寬廣視角範圍的同步擷取於左右方向之技術的需要正在成長中。

以安裝於車輛之相機的影像擷取透鏡將超過180度的視角範圍固定於左右方向的一優點在於，例如，藉由配置一影像擷取透鏡在車輛的四側的每一側，可無死角地擷取車輛所有方向(亦即，前、後、左、右方向)的周圍視野的影像資訊。

注意到，例如，日本先行公開專利公告第2006-224927號揭示用於擷取車輛的周圍影像之設備。

而且，例如，日本先行公開專利公告第2005-227426號揭示之包括可固定至少180度的視野於左右方向的四個透鏡之魚眼型廣角影像擷取透鏡。

依據以上揭示，以塑膠材料製成之非球面透鏡被使用，且組成影像擷取透鏡之透鏡的數量減少至四個透鏡以企圖達到小型化及減輕重量。然而，因為所揭示透鏡結構 的物體側透鏡(第一透鏡)具有相對大半徑，有使用上述技術來達到成本減少及小型化之限制。且，因為可能被使用作為透鏡材料之塑膠具有有限的折射率/阿貝數範圍，放大的色差可能不會被適當地校正以及顏色紋路可能容易發生。因此，透鏡厚度可能不會被適當地減小，其代之以成為減小影像擷取透鏡的尺寸之障礙。再者，因為相對大量之具有非球面的透鏡被使用，由於製造過程的組裝錯誤或諸如溫度的使用環境的改變，影像退化可能發生。

本發明的一形態針對提供小型化影像擷取設備，其能夠使用廣角透鏡、將廣角透鏡所形成的影像轉換成影像信號之影像擷取裝置、及實施校正處理在影像信號上之電子電路，以超過180度的視角範圍來擷取高品質影像，以校正反映於影像信號之失真、放大的色差及廣角透鏡的MTF(調變轉移功能)特性的影響。

本發明的另一形態針對提供使用於此種影像擷取設備之小型化廣角透鏡，其具有不超過15mm的尺寸於光軸方向且超過180度的視角。

依據本發明的一實施例，提供一種廣角透鏡，其包括：前透鏡組及後透鏡組，其係以自物體側朝向影像側之順序配置，孔徑係配置在該前透鏡組及該後透鏡組之間；其中 該前透鏡組包括朝向該物體側配置之具有負光焦度的至少二透鏡、及朝向該影像側配置之具有正光焦度的至少一透鏡；該後透鏡組包括具有正光焦度之至少一透鏡；自該物體側第二順序配置之該前透鏡組的該等透鏡的一者具有配置成非球面之透鏡面；及該前透鏡組及該後透鏡組係配置成具有大於180度的視角之成像系統。

依據本發明的另一實施例，提供一種影像擷取設備，其包括：光學系統，其包括根據本發明實施例之廣角透鏡；影像擷取單元，其將該光學系統所形成之物體影像轉換成影像資料；記憶體，其儲存該影像擷取單元所獲得之該影像資料；記憶體輸出控制電路，其自該記憶體讀取對應於指定視角之相關影像資料；第一信號處理電路，其對該相關影像資料實施失真校正，用於校正反映於該相關影像資料之該光學系統的失真的影響；第二信號處理電路，其對該相關影像資料實施放大校正的色差，用於校正反映於該相關影像資料之該光學系統的放大的色差的影響；及第三信號處理電路，其對該相關影像資料實施調變轉 移功能校正，用於校正反映於該相關影像資料之該光學系統的調變轉移功能特性的影響。

當連同附圖閱讀以下詳細說明時，本發明的其它目的、特徵及優點將變得更為清楚。

依據本發明的實施例之廣角透鏡包括：前透鏡組及後透鏡組，前透鏡組及後透鏡組係自物體側至影像側依序配置，其中孔徑係配置在前透鏡組及後透鏡組之間。特別的是，前透鏡組及後透鏡組組成包括四個透鏡之成像系統。注意到，組成成像系統之四個透鏡係與膠合透鏡的透鏡元件相反之獨立透鏡。

前透鏡組係配置成具有負/負/正的光焦度分佈；而後透鏡組的功率係配置為正。

而且，具有負功率之前透鏡組的透鏡，其係配置成自物體側的第二者，具有配置成非球面之透鏡面。

於本實施例，前透鏡組可包括實現負/負/正的光焦度分佈之三個透鏡，而後透鏡組可包括具有正功率之一個透鏡。

而且，依據本實施例之廣角透鏡的視角係配置成大於180度。

注意到，前透鏡組係較佳地配置成在導引軸外光穿過朝向後透鏡組的孔徑之時最小化像差的產生。因此，在前透鏡組的透鏡面之光折射係較佳地配置成低折射。

於本實施例，在前透鏡組的透鏡面之光折射可藉由配置前透鏡組以具有負/負/正的光焦度分佈來抑制。

注意到，後透鏡組係較佳地配置成實施諸如像散、彗形及色差之光學像差的校正。於本實施例，後透鏡組係配置有正功率使得像差校正可被有效地實施以及將形成影像在廣角透鏡的影像表面上之影像光的成像能力可被增強。

注意到，於依據本發明的實施例之廣角透鏡，其使用相對小量透鏡(亦即，四個)構成成像系統，每一透鏡的像差校正能力可具有強影響在廣角透鏡的整體光學性能上。因此，在各別透鏡的製造期間產生之變化可能造成顯著光學性能退化。特別地，當使用大量具有非球面的透鏡時，由於產生在透鏡製造階段的變化之光學性能退化易於發生。

明確地，於使用非球面透鏡的例子，非球面的偏心率及位置偏差易於造成整體透鏡系統的像差之明顯變化，以及甚至透鏡間的些微位置偏差或透鏡面的光軸之些微偏心率在透鏡系統的光學性能上可能具有明顯影響。因此，為了獲得使用非球面透鏡之良好品質影像，相較於實施在球形透鏡上之調整，更細的調整必須被實施在非球面透鏡上。可領會到，當使用相對大量非球面透鏡或使用具有增加透鏡的折射角之非球面的透鏡時，透鏡產量可能會下降以及變化易於發生在各別透鏡之間，使得依據所製造透鏡系統的設計及光學性能，可能有透鏡系統的光學性能間之明顯差異。

於依據本發明的實施例之廣角透鏡，前透鏡組的第二透鏡的一透鏡面係配置於非球面。亦即，由於如前所述藉由配置前透鏡組的非球面的數量成一透鏡面的最小量(亦即，第三透鏡面或第四透鏡面)產生於製造或組裝階段之變化，本實施例提供光學性能退化的問題。

於本發明的一較佳實施例，後透鏡組亦可被配置有非球形透鏡表面以致能產生在前透鏡組之像差的準確校正。特別地，屬於後透鏡組之透鏡的影像側透鏡面較佳配置成非球面。

依據此實施例，使用於廣角透鏡之非球面的數量可被限制在透鏡表面；也就是說，前透鏡組及後透鏡組的每一者的一透鏡面係配置成非球面。以此方式，由於產生在製造階段的變化之光學退化可被減小，且廣角透鏡的光學性能可被穩定化。

而且，於依據本發明的另一較佳實施例之廣角透鏡，前透鏡組包括三個透鏡：具有負光焦度之第一透鏡、具有負光焦度之第二透鏡、及具有正光焦度之第三透鏡；與後透鏡組包括具有正光焦度之第四透鏡。

於依據本發明的另一較佳實施例之廣角透鏡，由vd1表示之第一透鏡的阿貝數；由vd2表示之第二透鏡的阿貝數；由vd3表示之第三透鏡的阿貝數；及由vd4表示之第四透鏡的阿貝數配置成滿足以下條件：(1)vd1≦40；(2)vd2≦25； (3)vd3≧60；及(4)vd4≧60。

注意到，於廣角透鏡，軸外色差在影像品質上具有相對大的影響。因此，於前透鏡組包括三個透鏡及後透鏡組包括一個透鏡以組成具有四個透鏡的成像系統之例子，第一至第四透鏡的材料較佳地配置成滿足以上條件(1)至(4)，使得軸外色差可被有效地校正。

而且，注意到，依據本發明的實施例之廣角透鏡配致成與將廣角透鏡所形成之影像轉換成影像信號之影像擷取裝置及在影像信號上實施校正處理之電子電路而連結使用，以校正反映於影像信號之廣角透鏡的失真、放大的色差、及MTF特性的影響。因此，本發明的形態針對改善由於實施校正處理在藉由依據本發明的實施例的廣角透鏡所形成之影像上而獲得觀察影像的影像品質。在這方面，依據本發明的實施例之廣角透鏡較佳地配置有可藉由電子電路的校正處理適當地校正之像差，使得高品質觀察影像可被獲得。

且，於依據本發明的另一較佳實施例之廣角透鏡，自第一透鏡的第一透鏡面至第四透鏡的第二透鏡面之距離，由OAL1表示；及形成在廣角透鏡的影像表面上之影像圓的直徑配置成滿足以下條件：(5)OAL1/I≦2.68。

注意到，當OAL1/I的值超過以上條件(5)所預設之最大值時，整體透鏡系統的長度相對於影像圓的尺寸可 能變太大，使得廣角可能不會適當地小型化，或例如，影像圓相對於整體透鏡長度可變成太小而造成解析度退化。

且，於依據本發明的另一較佳實施例之廣角透鏡，具有最強光焦度之前透鏡組及後透鏡組的透鏡的至少一個係配置為玻璃透鏡。注意到，包括依據本發明的實施例的廣角透鏡之影像擷取設備可在改變環境條件下可能被使用。例如，在溫度可具有數十度的改變之用途條件下，如果具有最強光焦度之透鏡係以塑膠材料製成，溫度變化可能造成塑膠透鏡的光焦度之寬廣變化，使得廣角透鏡的光學性能可能易於退化。

因此，藉由配置其為玻璃透鏡之具有最強光焦度的透鏡，由於如上述的環境條件變化之光學性能退化可被減小。於另一實施例，玻璃透鏡可被使用於組成廣角透鏡系統之所有透鏡，使得光學退化甚至在極端嚴酷用途條件下可被有效地防止。

依據本發明的實施例之影像擷取設備包括：光學系統、影像擷取裝置、記憶體、記憶體輸出控制電路及第一至第三信號處理電路。

光學系統包括：依據本發明的實施例之廣角透鏡。例如，光學系統可使用依據以下詳述之第一特定實施例或第二特定實施例之廣角透鏡。

影像擷取裝置具有以二維圖案配置之像素，且係配置成將光學系統所形成之影像轉換成影像信號。例如，諸如CCD之區感知器可被使用作為影像擷取裝置。

記憶體被使用於儲存影像擷取裝置所獲得之轉換影像資料。

記憶體輸出控制電路係配置成自記憶體讀取對應於指定視角之相關影像資料。

第一信號處理電路係配置成實施失真校正在影像資料上，用於校正反映於影像資料之光學系統的失真的影響。

第二信號處理電路係配置成實施放大校正的色差在影像資料上，用於校正反映於影像資料之光學系統的放大的色差的影響。

第三信號處理電路係配置成實施MTF校正在影像資料上，用於校正反映於影像資料之光學系統的MTF校正的影響。

注意到，習知廣角透鏡必須設計成於周圍區達到想要MTF特性，同時適當地校正諸如軸上色差的光學像差、放大的色差、及透鏡內的失真。例如，為了於周圍區保持50 p/mm的解析度，自第一透鏡面至廣角透鏡系統的影像表面之距離為至少15mm。然而，依據本發明的實施例，像差校正的一部份係藉由電子電路的電子處理來實施，使得可能不需依據本發明的實施例之廣角透鏡以達到想要MTF特性於周圍區，同時適當地校正諸如軸上色差的光學像差、放大的色差及其本身的失真。因此，依據本發明的實施例之廣角透鏡的必要條件可被減輕，且經由電子電路的處理致能高品質觀察影像的輸出之透鏡系統可使用四個透鏡來配置。例如，自第一透鏡面至依據本發明的實施例之 廣角透鏡的影像表面之距離可被設計成至少15mm，或甚至至少10mm。

且，注意到，組成依據本發明的實施例的廣角透鏡之四個透鏡係不必要接合或膠合之獨立透鏡。因此，依據實施例之廣角透鏡可無需膠合步驟而製造，藉此降低製造成本。且，依據實施例之廣角透鏡可具有超過180度之廣視角(亦即，190度於下述之第一及第二特定實施例)。

且，玻璃透鏡可被使用於具有依據實施例之廣角透鏡的最強光焦度之透鏡的至少一者，使得環境阻抗特性可被改善，且例如，廣角透鏡可在嚴酷環境條件下使用。

且，依據本發明的實施例之影像擷取設備使用如上述之第一至第三信號處理電路來校正包括依據實施例的廣角透鏡之光學系統的失真、放大的色差、及MTF特性的影響，以獲得具有想要影像品質之觀察影像。

以下，參照附圖說明本發明的特定實施例。

圖1係顯示依據本發明的第一特定實施例之廣角透鏡的配置之示意圖。

依據第一特定實施例之所述的廣角透鏡包括：自物體側(圖1的左側)的順序配置之第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、及第四透鏡L4、與配置在第三透鏡L3及第四透鏡L4間的孔徑I。

注意到，第一透鏡L1、第二透鏡L2、及第三透鏡L3屬於前透鏡組，而第四透鏡L4屬於後透鏡組。第一至第四透鏡L1-L4係未膠合一起之獨立透鏡。

圖5係顯示依據本發明的第二特定實施例之廣角透鏡的配置之示意圖。注意到，對應於圖1的組件之圖5的組件(不太可能被混淆)被指定相同參考號碼。

至於第一特定實施例，依據第二特定實施例之廣角透鏡包括自物體側(圖5的左側)的順序配置之第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、及第四透鏡L4、與配置在第三透鏡L3及第四透鏡L4問的孔徑I。

第一透鏡L1、第二透鏡L2、及第三透鏡L3屬於前透鏡組，而第四透鏡L4屬於後透鏡組。第一至第四透鏡L1-L4係未膠合之獨立透鏡。

於圖1及5所示的第一及第二特定實施例，第一及第二透鏡L1及L2具有負光焦度(負焦距長度)，且第三及第四透鏡L3及L4具有正光焦度(正焦距長度)。

且，如以下詳述，第二透鏡L2的一透鏡面於第一及第二特定實施例兩者係配置成非球面。再者，於第二特定實施例，第四透鏡L4的影像側透鏡面係配置成非球面。

更明確地，如圖1所示之依據第一特定實施例的廣角透鏡及如圖5所示的第二特定實施例之廣角透鏡各包括整體上組成成像系統之四個獨立透鏡，該等透鏡屬於自物體側至影像測依序配置之前透鏡組(例如，第一透鏡L1至第三透鏡L3)及後透鏡組(例如，第四透鏡L4)，孔徑係配置在前透鏡組及後透鏡組之間。前透鏡組的光焦度分佈係配置為：負(第一透鏡L1)/負(第二透鏡L2)/正(第三透鏡L3)。後透鏡組(第四透鏡L4)的光焦度係 配置為正。具有自物體側(第二透鏡L2)第二順序配置的負光焦度之前透鏡組的透鏡有配置成非球面之一透鏡面。

且，於如圖5所示之依據第二特定實施例的廣角透鏡，屬於後透鏡組(第四透鏡L4)之透鏡的影像側透鏡面亦配置為非球面。

且，如圖1所示之依據第一特定實施例的廣角透鏡及如圖5所示的第二特定實施例之廣角透鏡各具有超過180度之視角(亦即，190度)，且係配置成雙組四透鏡架構，其中前透鏡組包括具有負光焦度之第一透鏡L1、具有負光焦度之第二透鏡L2、及具有正光焦度之第三透鏡；以及後透鏡組包括第四透鏡L4。

且，第一透鏡L1的阿貝數vd1、第二透鏡L2的阿貝數vd2、第三透鏡L3的阿貝數vd3及第四透鏡L4的阿貝數vd4係配置成滿足以下條件：(1)vd1≦40：(2)vd2≦25；(3)vd3≧60；及(4)vd4≧60。

且自第一透鏡L1的第一透鏡面至第四透鏡L4的第二透鏡面之距離OAL1與形成在影像表面上之影像圓的直徑I係配置滿足以下條件：(5)OAL1/I≦2.68

且，圖1及5所示之廣角透鏡的第一至第四透鏡L1- L4都是玻璃透鏡。注意到，第三透鏡L3於圖1及5所示的廣角透鏡係配置有最強光焦度。

且，圖1及5的廣角透鏡各具有用於覆蓋影像擷取裝置(CCD區感知器)之蓋玻璃CG。

以下，參照圖9-12說明依據本發明的實施例之影像擷取設備所實施的信號處理。

圖12係顯示依據本發明的實施例之信號處理系統的示範性配置之方塊圖。

所述信號處理系統包括光學感知器120，其將光學系統利用廣角透鏡(未顯示)所產生之影像光通量導引至光接收表面以形成影像於其中。例如，光學感知器120可以是CCD或MOS型影像擷取裝置。而且，光學感知器120可以是任何類型顏色感知器，諸如RGB原色感知器或補色感知器。

光學感知器120的輸出係經由感知器I/O122而輸出。

於圖12所述的實例，感知器I/O122輸出信號SYNC(V-SYNC、H-SYNC)、DATA及CLK(時脈)。然而，本發明未受限於此種實例，且包括類比信號、數位信號及複合信號之任何類型資料可被輸出作為感知器輸出。於一實例，DATA信號可包括10位元的資料用於顏色R、G、B的每一者；及CLK信號可具有25MH(百萬赫)的頻率。

信號SYNC、DATA及CLK係傳輸至對應於信號處理 單元的核心單元之DSP單元124。

DSP單元124包括：記憶體、記憶體輸出控制單元、及第一至第三信號處理電路。DSP單元124的硬體架構未限制特別類型，且可以是諸如FPGA或DSP之ASIC或可程式邏輯，其係配置成實施處理在輸入信號如以下所述。且，於本實例，具有100MH的頻率之時鐘信號係自時鐘產生電路128輸入至DSP單元124。

DSP單元124的輸出係藉由後I/F126以特定格式來轉換。例如，DSP單元124的輸出可被轉換成YUV422格式、YUV444格式、或YUV221格式。於本實例，假設輸出被轉換成NTSC格式。

圖9係顯示依據本發明的實施例之信號處理系統的示範性配置之方塊圖。

圖9的信號處理系統包括利用廣角透鏡之光學系統90、影像擷取裝置(CCD區感知器)91、及預處理單元93。

形成在對應至光學系統之廣角透鏡的影像表面，其可以是圖1或5所示之廣角透鏡，例如，係藉由影像擷取裝置91來擷取且轉換成影像資料。注意到，成像在廣角透鏡的影像表面上其包括失真及廣角透鏡的色差與放大的影響。

影像擷取裝置91所輸出之影像資料係輸入至預處理單元93，在預處理單元93，自動增益控制處理係藉由自動增益控制器931而實施在影像資料上，其後，所處理影 像資料係藉由類比對數位轉換器(ADC)932轉換成數位影像資料。注意到，自動增益控制器931係經由操作單元99的操作而被控制電路94所控制。且，注意到，影像擷取裝置91未受限於CCD區感知器，且例如，可擇一地是MOS型影像擷取裝置或諸如Vidicon或Chalnicon之影像擷取管。

數位影像資料然後受到信號處理單元95之影像處理。例如，實施信號處理單元95之影像處理包括調整影像擷取裝置91所造成之問題及調整廣角透鏡(光學系統)90所造成之問題。

特別地，影像擷取裝置91的像素圖案可以是所謂的Bayer圖案，相較於紅(R)及藍(B)像素，其具有更大量的綠(G)像素。於產生顏色R、G、B的影像時，如果R、G、B的影像資料被簡單擷取及結合，例如，色像的像素圖案之變化可能造成色像的未對準。因此，信號處理單元95實施諸如圖案的重新圖案化之影像擷取裝置相關校正處理及RGB白色平衡校正。然後，信號處理單元95實施用於校正光學系統90所造成的影像退化因子之光學系統相關處理，諸如包括於影像資料之放大的色差、失真及MTF退化。

注意到，R、G、B色像的影像資料係於本實例儲存於框記憶體96。因此，在實施上述影像處理之時，若需要的話，對應至指定視角之相關影像資料係藉由包括於控制電路94的記憶體輸出控制機構自框記憶體96來讀取而被信 號處理單元95所處理。

圖10係解說用於校正放大、失真及MTF退化的色差的影像處理之示意圖。

於圖10所述的實例，信號處理單元95的處理模組95A係配置成分別第一、第二及第三信號處理電路來實施用於校正放大、失真及MTF退化的色差之影像處理。

特別地，已進行影像擷取裝置相關校正處理之數位影像資料係輸入至第一轉換電路951及失真校正係藉由第一信號處理電路而實施在輸入數位影像資料上，第一信號處理電路係包括於第一轉換電路951。考慮光學系統90的失真所造成之影像失真，第一信號處理電路係配置成來校正數位影像資料的失真藉由實施將輸入影像的座標重新繪圖至用於每一組R、G、B色像的影像資料之輸出影像的座標的處理。

注意到，廣角透鏡的失真係可預知之特性。因此，用於將輸入影像的座標轉換成輸出影像的座標之轉換表示式可基於此種特性來決定，且可使用此轉換表示式來實施校正。例如，轉換表示式可以是經由近似法獲得之二次方程式。

藉由分別實施失真校正在R、G、B色像的每一者上，影像的放大的色差亦可在同時校正。換言之，於本實例，用於校正失真之第一信號處理電路及用於校正放大的色差之第二信號處理電路被結合。注意到，由於利用上述轉換表示式由像素的壓縮/解壓縮所造成之光分佈的改 變，陰影可能發生。因此，於一較佳實施例，光強度變化可藉由以對應係數乘每一像素的光強度來校正，該係數係依據像素的區放大率來決定。

然後，已經以上述方式進行放大校正的失真/色差之影像資料受到MTF退化校正。特別地，諸如去褶積的處理係實施在位於有限脈衝響應(FIR)濾波器952的影像資料上，有限脈衝響應(FIR)濾波器952包括用於校正MTF退化之第三信號處理單元。於某些較佳實施例，Wiener濾波器或高通濾波器(HPF)可被使用作為FIR濾波器952。

以此方式，反映於影像之光學系統90的廣角透鏡的放大及失真的色差的影響可被校正，且可能發生在影像的周圍部之MTF退化可被校正藉此輸出適當校正的影像。

於輸出靜態影像的例子，例如，可自校正的R、G、B色像產生之位圖資料或jpeg影像。於輸出移動影像的例子，如圖9所示之視頻編碼器97可被使用以自校正的R、G、B色像以諸如H.264、MPEG-2或MPEG-4的適合移動影像格式而產生影像；及移動影像可被轉換成NTSC、D2、D4或組成視頻信號於數位輸出的例子而使用高解析度多媒體介面(HDME)或數位視覺介面DVI來輸出至顯示器98，或於類比輸出的例子使用類比對數位轉換電路。

以下，說明廣角透鏡的兩個特定實施例。注意到，於這兩個特定實施例，依據設計之F數被設定在2.8，且設 計波長係設定至587.56nm。

且，於這兩個特定實施例，廣角透鏡的非球面可由以下表示式來界定：Z=(h² /R)/[1+{1-(1+K)(h² /R² )}^1/2 ]+Ah² +Bh⁴ +Ch⁶

其中h表示相對於光軸之垂直方向的座標；Z表示光軸方向的座標；R表示曲率的近軸半徑；K表示錐形常數；及A、B、C表示高階非球面係數。注意到，非球面的形狀可藉由實際值代入以上公式的K、A、B及C來決定。

注意到，於顯示依據第一及第二特定實施例之廣角透鏡的透鏡結構之圖1及5(以下將更詳細說明)，廣角透鏡(包括孔徑I的面)的第一至第九面的曲率半徑被標示為R1-R9，且第一至第九面間的距離被表示為Z1-Z10。

且，注意到，於第一及第二特定實施例兩者，視角係設定在190度。

(第一規格實施例)

以下表1指示依據第一特定實施例之廣角透鏡的規格。

以下表2指示關於依據本實施例之廣角透鏡的非球面之資料。

依據本實施例之廣角透鏡的第一至第四透鏡L1-L4的焦距係配置如下：

第一透鏡L1：負焦距

第二透鏡L2：負焦距

第三透鏡L3：正焦距

第四透鏡L4：正焦距

以下表3指示依據本實施例之廣角透鏡的整個焦距及 用於上述條件(1)至(5)所述的參數之特定參數值。

圖2係顯示依據第一特定實施例之廣角透鏡的像散特性之曲線圖，圖3係顯示依據第一特定實施例之廣角透鏡的失真特性之曲線圖，及圖4A-4C係顯示依據第一特定實施例之廣角透鏡的彗形特性在不同相對場高度之曲線圖。注意到，於圖2及3的曲線圖，垂直軸表示視角。圖2及4的曲線圖，曲線C1及C2分別表示用於C線之箭形方向及切線方向的對應特性；曲線d1及d2分別表示用於d線之箭形方向及切線方向的對應特性；及曲線F1及F2分別表示用於F線之箭形方向及切線方向的對應特性。且，注意到，圖6、7及8A-8C係相似於圖2、3及4A-4C之曲線圖，分別顯示下述依據第二特定實施例之廣角透鏡的像散特性、失真特性及彗形特性。

(第二特定實施例)

以下表4指示依據第二特定實施例之廣角透鏡的規格。

以下表5指示關於依據本實施例之廣角透鏡的非球面之資料。

依據本實施例之廣角透鏡的第一至第四透鏡L1-L4的焦距係配置如下：

第一透鏡L1：負焦距

第二透鏡L2：負焦距

第三透鏡L3：正焦距

第四透鏡L4：正焦距

以下表6指示依據本實施例之廣角透鏡的整個焦距及用於上述條件(1)至(5)所述的參數之特定參數值。

圖11係解說實施與圖9及10有關所述的影像處理在使用依據第二特定實施例的廣角透鏡的影像資料上的結果之曲線圖。

於圖11的曲線圖，垂直軸表示空間頻率，及水平軸表示光強度信號的MTF特性。

如曲線圖的曲線111所示，當影像處理未實施在所擷取影像資料時，MTF退化由於放大的色差發生在高頻帶。然而，MTF特性的此種退化可藉由實施上述影像處理來校正，用於校正放大、失真及MTF退化的色差。

再者，藉由使用FIR濾波器來實施高頻組成補償在影像資料上，即使於高頻區可獲得具有合意MTF特性之更清楚影像。注意到，於放大的色差的校正係實施在所擷取影像資料上的例子，圖11所示的曲線112及113分別表示相對於箭形方向及切線方向的MTF特性。於用於校正放大、失真及MTF退化的色差之處理的例子係實施在所 擷取影像資料上，圖11的曲線114及115分別表示箭形方向及切線方向的MTF特性。如此曲線圖所領會的曲線圖，箭形方向及切線方向之MTF特性的高準備校正可藉由實施用於校正放大、失真及MTF退化的色差之以上處理來完成。特別地，曲線111及曲線112-115間的對比表示藉由架構來實施上述影像處理之信號處理電路所作之校正。

雖然以上對於某些較佳實施例來說明本發明，本發明未受限於這些特別揭示的實施例，且變更及修改可被製作而不離開本發明的範圍。

L1‧‧‧第一透鏡

L2‧‧‧第二透鏡

L3‧‧‧第三透鏡

L4‧‧‧第四透鏡

OAL1‧‧‧距離

vd‧‧‧阿貝數

I‧‧‧孔徑

I‧‧‧直徑

CG‧‧‧蓋玻璃

CLK‧‧‧時鐘

HPF‧‧‧高通濾波器

HDMI‧‧‧高解析度多媒體介面

DVI‧‧‧數位視覺介面

h‧‧‧座標

Z‧‧‧座標

R‧‧‧近軸半徑

K‧‧‧錐形常

A、B、C‧‧‧高階非球面係數

R1-R9‧‧‧曲率半徑

Z1-Z10‧‧‧距離

MTF‧‧‧調變轉移功能

90‧‧‧光學系統

91‧‧‧影像擷取裝置

93‧‧‧預處理單元

94‧‧‧控制電路

95‧‧‧信號處理單元

95A‧‧‧處理模組

96‧‧‧框記憶體

97‧‧‧視頻編碼器

98‧‧‧顯示器

99‧‧‧操作單元

120‧‧‧光學感知器

122‧‧‧感知器I/O

124‧‧‧DSP單元

126‧‧‧後I/F

128‧‧‧時鐘產生電路

931‧‧‧自動增益控制器

932‧‧‧類比對數位轉換器(ADC)

951‧‧‧第一轉換電路

952‧‧‧有限脈衝響應(FIR)濾波器

圖1係顯示依據本發明的第一特定實施例之廣角透鏡的配置之示意圖；圖2係顯示依據第一特定實施例之廣角透鏡的示範性像散特性之曲線圖；圖3係顯示依據第一特定實施例之廣角透鏡的示範性失真特性之曲線圖；圖4A-4C係顯示依據第一特定實施例之廣角透鏡的示範性彗形特性在不同相對場高度之曲線圖；圖5係顯示依據本發明的第二特定實施例之廣角透鏡的配置之示意圖；圖6係顯示依據第二特定實施例之廣角透鏡的示範性像散特性之曲線圖； 圖7係顯示依據第二特定實施例之廣角透鏡的示範性失真特性之曲線圖；圖8A-8C係顯示依據第二特定實施例之廣角透鏡的示範性彗形特性在不同相對場高度之曲線圖；圖9係顯示依據本發明的實施例之信號處理系統的示範性配置之方塊圖；圖10係顯示依據本發明的實施例之信號處理模組的示範性配置之方塊圖，用於校正放大失真及MTF退化的色差；圖11係顯示依據本發明的實施例在影像資料上實施影像處理的示範性結果之曲線圖；圖12係顯示依據本發明的實施例之信號處理系統的另一示範性配置之方塊圖。

L1‧‧‧第一透鏡

L2‧‧‧第二透鏡

L3‧‧‧第三透鏡

L4‧‧‧第四透鏡

I‧‧‧孔徑

CG‧‧‧蓋玻璃

R1-R9‧‧‧曲率半徑

Z1-Z10‧‧‧距離

Claims (5)

1. 一種廣角透鏡，包含：前透鏡組及後透鏡組，其係以自物體側朝向影像側之順序配置，孔徑係配置在該前透鏡組及該後透鏡組之間；其中該前透鏡組包括朝向該物體側配置之具有負光焦度的至少二透鏡、及朝向該影像側配置之具有正光焦度的至少一透鏡；該後透鏡組包括具有正光焦度之至少一透鏡；自該物體側第二順序配置之該前透鏡組的該等透鏡的一者具有配置成非球面之透鏡面；該前透鏡組及該後透鏡組係配置成具有大於180度的視角之成像系統；該前透鏡組包括具有負光焦度之第一透鏡、具有負光焦度之第二透鏡、及具有正光焦度之第三透鏡，該等透鏡係以自該物體側朝向該影像側的順序而配置；該後透鏡組包括具有正光焦度之第四透鏡；及以vd1標示的該第一透鏡的阿貝數、以vd2標示的該第二透鏡的阿貝數、以vd3標示的該第三透鏡的阿貝數、及以vd4標示的該第四透鏡的阿貝數係配置成滿足以下條件：(1)vd1≦40；(2)vd2≦25；(3)vd3≧60；及 (4)vd4≧60。
2. 如申請專利範圍第1項之廣角透鏡，其中屬於該後透鏡組之該透鏡的影像側透鏡面係配置成非球面。
3. 如申請專利範圍第1項之廣角透鏡，其中以OAL1標示的自該第一透鏡的第一透鏡面至該第四透鏡的第二透鏡面之距離及形成在該成像系統的影像表面上之影像圓的直徑I 係配置成滿足以下條件：(5)OAL1/I≦2.68。
4. 如申請專利範圍第1項之廣角透鏡，其中具有最強光焦度之該前透鏡組及該後透鏡組的該等透鏡的至少一者係配置為玻璃透鏡。
5. 一種影像擷取設備，包含：光學系統，其包括具有大於180度的視角之廣角透鏡，該廣角透鏡包括前透鏡組及後透鏡組，該等透鏡組係以自物體側朝向影像側之順序配置，以及孔徑係配置在該前透鏡組及該後透鏡組之間；該前透鏡組包括朝向該物體側配置之具有負光焦度的至少二透鏡、及朝向該影像側配置之具有正光焦度的至少一透鏡；以及該後透鏡組包括具有正光焦度之至少一透鏡；其中自該物體側第二順序配置之該前透鏡組的該等透鏡的一者具有配置成非球面之透鏡面；該前透鏡組包括具有負光焦度之第一透鏡、具有負光焦度之第二透鏡、及具有正光焦度之第三透鏡，該等透鏡 係以自該物體側朝向該影像側的順序而配置；該後透鏡組包括具有正光焦度之第四透鏡；以vd1標示的該第一透鏡的阿貝數、以vd2標示的該第二透鏡的阿貝數、以vd3標示的該第三透鏡的阿貝數、及以vd4標示的該第四透鏡的阿貝數係配置成滿足以下條件：(1)vd1≦40；(2)vd2≦25；(3)vd3≧60；及(4)vd4≧60；影像擷取單元，其將該光學系統所形成之物體影像轉換成影像資料；記憶體，其儲存該影像擷取單元所獲得之該影像資料；記憶體輸出控制電路，其自該記憶體讀取對應於指定視角之相關影像資料；第一信號處理電路，其對該相關影像資料實施失真校正，用以校正反映於該相關影像資料之該光學系統的失真的影響；第二信號處理電路，其對該相關影像資料實施放大校正的色差，用以校正反映於該相關影像資料之該光學系統的放大的色差的影響；及第三信號處理電路，其對該相關影像資料實施調變轉移功能校正，用以校正反映於該相關影像資料之該光學系 統的調變轉移功能特性的影響。