專利名稱：廣角透鏡、使用它的光學(xué)裝置和廣角透鏡的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廣角透鏡、使用它的光學(xué)裝置和廣角透鏡的制造方法。
背景技術(shù)：
視角60°以上的透鏡稱作廣角透鏡，視角100°以上的透鏡稱作 超廣角透鏡。例如，在專利文獻(xiàn)l中公開了一種超廣角透鏡。
在該專利文獻(xiàn)中公開的超廣角透鏡在物體一側(cè)配置凹透鏡組，在 成像面一側(cè)配置聚光透鏡組而構(gòu)成。凹透鏡組由組合有多個凹透鏡的
ra透鏡群構(gòu)成， 一般而言，構(gòu)成該凹透鏡群的凹透鏡的數(shù)量越多，越 能夠增大廣角透鏡的視角。為了增大視角， 一般采用從物體一側(cè)觀看 構(gòu)成該凹透鏡群的凹透鏡時，入射面為凸面，射出面為凹面的結(jié)構(gòu)。 聚光透鏡組的作用在于，聚集被凹透鏡組發(fā)散后朝向成像面前進(jìn)的光 線，并在成像面上成像。
上述傳統(tǒng)的廣角透鏡或者超廣角透鏡，為了增大視角、消除色差 都進(jìn)行了改進(jìn)，但是，為消除像差所做的改進(jìn)還不夠。廣角透鏡俗稱 魚眼透鏡，由該廣角透鏡獲得的圖像一直被理所當(dāng)然地認(rèn)為，越靠近 其周邊部變形越大。即， 一般情況下，例如利用現(xiàn)有技術(shù)中的廣角透 鏡拍攝整個矩形物體的畫面而獲得的圖像，會大幅變形成桶形。在此
情況下，圖像的周邊部的變形有時甚至達(dá)到20%以上。
這種廣角透鏡例如多用于車載用的后方監(jiān)視攝像頭、防范用監(jiān)視 攝像頭。但是，因視角廣，圖像的變形較大，故存在難以正確把握所 拍攝的圖像表示的情況這樣的問題。
另外，如果在為廣角透鏡的同時能夠明顯減少圖像的變形，就能 夠取代使線傳感器掃描從而讀取二維圖像的掃描裝置，實(shí)現(xiàn)一種無需 掃描便能瞬間讀取被置于原稿臺上的原稿的二維圖像的薄型的圖像讀 取裝置等，其使用范圍有望急速擴(kuò)大。
專利文獻(xiàn)1:特開2005-345577號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種減少圖像變形的廣角透鏡。 本發(fā)明的目的還在于提供一種使用這種廣角透鏡的光學(xué)裝置。本發(fā)明 同時提供一種用于簡單地構(gòu)成這種廣角透鏡的方法。
本發(fā)明的第一方面提供一種廣角透鏡，其特征在于，具備物體 一側(cè)的透鏡群、成像面一側(cè)的透鏡群、以及配置在上述物體一側(cè)的透 鏡群與上述成像面一側(cè)的透鏡群之間的一個或者多個聚光透鏡，
上述物體一側(cè)的透鏡群通過組合一個或多個在物體一側(cè)具有凸面 狀的入射面的凹透鏡而構(gòu)成，
上述凹透鏡的上述入射面是具有相對光軸中心的曲率越朝向外周 曲率變得越大的傾向的凸的非球面，上述凹透鏡的射出面實(shí)質(zhì)上是凹 球面。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，上述成像面一側(cè)的透鏡群以其自身能夠在成 像面上形成圖像變形小的物像的方式構(gòu)成。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，上述物體一側(cè)的透鏡群使用一個上述凹透鏡
構(gòu)成，視角為60 100° ，圖像變形在±3°/。以下。
在其它的優(yōu)選實(shí)施方式中，上述物體一側(cè)的透鏡群使用兩個上述 凹透鏡構(gòu)成，視角為100 130° ,圖像變形在±3%以下。
在又一其它的優(yōu)選實(shí)施方式中，上述物體一側(cè)的透鏡群使用三個 上述凹透鏡構(gòu)成，視角為100 170° ，圖像變形在±3%以下。
在利用兩個以上的凹透鏡構(gòu)成上述物體一側(cè)的透鏡群的情況下， 優(yōu)選最靠物體一側(cè)的凹透鏡由樹脂成形，其它的凹透鏡采用阿貝數(shù) (Abbe's number)為70以上的模壓玻璃(mold glass)形成。
在又一優(yōu)選實(shí)施方式中，上述聚光透鏡的阿貝數(shù)小于構(gòu)成上述物 體一側(cè)的透鏡群的凹透鏡的阿貝數(shù)。在此情況下，優(yōu)選上述凹透鏡和 上述聚光透鏡均由樹脂成形。
本發(fā)明的第二方面提供一種光學(xué)裝置，其特征在于，具備上述 本發(fā)明的第一方面的廣角透鏡；和以使得受光面位于上述成像面的方 式配置的二維區(qū)域傳感器。
本發(fā)明的第三方面提供一種攝像頭模塊，其特征在于，具備上 述本發(fā)明的第一方面的廣角透鏡；和以使得受光面位于上述成像面的
方式配置的二維區(qū)域傳感器，并以通過上述二維區(qū)域傳感器取得物體 的二維圖像的方式構(gòu)成。
本發(fā)明的第四方面提供一種圖像讀取裝置，其特征在于，具備 透明的原稿載置面；和配置在該原稿載置面的下方的上述本發(fā)明的第 三方面的攝像頭模塊，并以通過上述二維區(qū)域傳感器取得載置在上述 原稿載置面上的原稿的二維圖像的方式構(gòu)成。
本發(fā)明的第五方面提供一種廣角透鏡的制造方法，該廣角透鏡具 備物體一側(cè)的透鏡群、成像面一側(cè)的透鏡群、以及配置在上述物體 一側(cè)的透鏡群與上述成像面一側(cè)的透鏡群之間的一個或者多個聚光透 鏡，上述物體一側(cè)的透鏡群通過組合一個或多個在物體一側(cè)具有凸面 狀的入射面的凹透鏡而構(gòu)成，上述凹透鏡的上述入射面是凸的非球面， 上述凹透鏡的射出面實(shí)質(zhì)上是凹球面，該廣角透鏡的制造方法的特征 在于上述成像面一側(cè)的透鏡群采用其自身能夠在成像面上形成圖像 變形小的物像的結(jié)構(gòu)，決定構(gòu)成上述物體一側(cè)的透鏡群和上述聚光透 鏡的透鏡規(guī)格，使得在成像面上形成圖像變形小的圖像。
本發(fā)明的第六方面提供一種廣角透鏡的制造方法，其為按照所希 望的視角制造廣角透鏡的制造方法，該廣角透鏡具備物體一側(cè)的透 鏡群、成像面一側(cè)的透鏡群、以及配置在上述物體一側(cè)的透鏡群與上 述成像面一側(cè)的透鏡群之間的一個或者多個聚光透鏡，上述物體-側(cè) 的透鏡群通過組合一個或多個在物體一側(cè)具有凸面狀的入射面的凹透 鏡而構(gòu)成，上述凹透鏡的上述入射面是凸的非球面，上述凹透鏡的射 出面實(shí)質(zhì)上是凹球面，構(gòu)成上述物體一側(cè)的透鏡群的凹透鏡為一個或 所希望的個數(shù)，該廣角透鏡的制造方法的特征在于上述成像面一側(cè) 的透鏡群使用以其自身能夠在成像面上形成圖像變形小的物像的一定 規(guī)格的透鏡，在決定構(gòu)成上述物體一側(cè)的透鏡群的上述凹透鏡為一個 的廣角透鏡的規(guī)格時，決定構(gòu)成上述物體一側(cè)的透鏡群的一個上述凹 透鏡和上述聚光透鏡的規(guī)格，使得在成像面形成圖像變形小的圖像， 在決定構(gòu)成上述物體一側(cè)的透鏡群的上述凹透鏡為兩個以上的廣角透 鏡的規(guī)格時，原封不動地使用構(gòu)成上述物體一側(cè)的透鏡群的上述凹透 鏡為一個的廣角透鏡的上述凹透鏡的規(guī)格，在該凹透鏡的物體一側(cè)追 加第二個以后的上述凹透鏡，決定上述追加的凹透鏡和上述聚光透鏡
的規(guī)格，使得在成像面上形成圖像變形小的圖像。


圖1是使用本發(fā)明的第一實(shí)施方式的廣角透鏡的攝像頭模塊的示 意的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是使用本發(fā)明的第二實(shí)施方式的廣角透鏡的攝像頭模塊的示
意的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是使用本發(fā)明的第三實(shí)施方式的廣角透鏡的攝像頭模塊的示 意的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是使用本發(fā)明的第四實(shí)施方式的廣角透鏡的攝像頭模塊的示 意的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是使用本發(fā)明的廣角透鏡或者攝像頭模塊而構(gòu)成的圖像讀取 裝置的截面圖。
圖6是沿著圖5的VI-VI線的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行具體的說明。
圖1表示使用本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的廣角透鏡10A的攝像頭 模塊100A的整體結(jié)構(gòu)。
該廣角透鏡10A包括由一個凹透鏡210構(gòu)成的物體一側(cè)的透鏡 200;組合多個透鏡410、 420而成的成像面一側(cè)的透鏡群400;和在物 體一側(cè)的凹透鏡210與成像面一側(cè)的透鏡群400之間配置的聚光透鏡 300，這些透鏡210、 300、 410、 420以沿著相同的透鏡中心軸Lc被透 鏡保持具550保持的方式配置。在成像面500上配置有由CCD傳感器 等構(gòu)成的二維區(qū)域傳感器600的受光面610。該二維區(qū)域傳感器600 搭載在規(guī)定的基板700上。上述透鏡保持具550也搭載在該基板700 上，用來規(guī)定各個透鏡210、 300、 410、 420之間的位置關(guān)系以及各個 透鏡210、 300、 410、 420與上述成像面500的位置關(guān)系。而且，在該 圖中，符號520表示具有將射向成像面一側(cè)的透鏡群的入射光的直徑 聚集在規(guī)定范圍內(nèi)的功能的光圈，符號510表示紅外線濾光片。
上述物體一側(cè)的凹透鏡210具有物體一側(cè)的入射面211和成像面
一側(cè)的射出面212，入射面211形成為凸的非球面211a，射出面212 具有形成為凹球面的區(qū)域。在本實(shí)施方式中，形成為凹球面的區(qū)域其 圓心角大致可達(dá)180° 。入射面211的凸的非球面211a具有如下傾向 相對該透鏡中心軸Lc附近的曲率半徑，隨著遠(yuǎn)離透鏡中心軸Lc，曲率 逐漸增大。但是，因該物體一側(cè)的凹透鏡210整體是凹透鏡，故入射 面211的曲率在任何一個位置均比射出面212的曲率小。另外，射出 面212優(yōu)選為正確的凹球面，例如，涂抹用于消色的樹脂層不會產(chǎn)生 不便，為了修補(bǔ)各種像差等，即使進(jìn)行細(xì)小的更改也不會產(chǎn)生不便， 只要是這樣的實(shí)質(zhì)上的凹球面即可。這一點(diǎn)與以下圖2所示的實(shí)施方 式也相同。
另一方面，在本實(shí)施方式中，成像面一側(cè)的透鏡群400由非球面 凸透鏡410和非球面凹透鏡420的組合構(gòu)成。該成像面一側(cè)的透鏡群 400采用以其自身能夠在成像面上形成像差較小的物像的透鏡。由圖1 可知，為了到達(dá)成像面500中的各點(diǎn)，向該成像面一側(cè)的透鏡群400 入射的光線群分別是平行光或者大致平行的光，這表示以該成像面一 側(cè)的透鏡群400其自身能夠在成像面500上形成物像。即，本發(fā)明中 的廣角透鏡IOA，使用已有的透鏡群或以其自身能夠用作標(biāo)準(zhǔn)透鏡的 方式被設(shè)計的透鏡群作為上述成像面一側(cè)的透鏡群400，其特征在于， 在以上的基礎(chǔ)上，追加上述物體一側(cè)的凹透鏡210和上述聚光透鏡 300，實(shí)現(xiàn)廣角化并降低圖像變形。
因?yàn)樯鲜鑫矬w一側(cè)的透鏡200是凹透鏡，所以上述聚光透鏡300 發(fā)揮如下作用，將從該物體一側(cè)的透鏡200的射出面212發(fā)散并前行 的光線修正為平行光或者大致平行的光，使其向上述成像面一側(cè)的透 鏡群400入射(參照圖l)。因此，該聚光透鏡300整體為凸透鏡。
上述物體一側(cè)的凹透鏡210的入射面211如上所述具有如下傾向， 相對該透鏡中心軸Lc附近的曲率，隨著遠(yuǎn)離透鏡中心軸Lc曲率逐漸 增大。因此，如果將該入射面211整體與形成為與透鏡中心軸附近的 曲率為相同曲率的凸球面的情況相比，能夠在成像面500的周邊部的 點(diǎn)P上形成距離透鏡中心軸Lc更近的物體的像。這意味著在成像面500
形成的圖像的變形變少。
在本實(shí)施方式中，如上所述，令廣角透鏡10A的物體一側(cè)的第一
個凹透鏡210的入射面211為凸的非球面211a，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像
變形小的廣角透鏡。
在圖1所示的第一實(shí)施方式中，使用一個凹透鏡210作為物體一 側(cè)的透鏡200，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)視角達(dá)到卯。左右，像變形在±3%以下。
為了制造該廣角透鏡IOA，必須確定各個透鏡210、 300、 410、 420 的規(guī)格。尤其是對于非球面，使用公知的非球面公式來確定其輪廓 (profile)。在本實(shí)施方式中，共使用四個透鏡，如果所有的入射面和 射出面均為非球面，則為了將圖像變形控制在規(guī)定以下而帶條件地確 定八個非球面輪廓時，需要大量的運(yùn)算，缺乏可行性。
但是，在本實(shí)施方式中的廣角透鏡10A中，構(gòu)成成像面一側(cè)的透 鏡群400的透鏡410、 420的非球面輪廓已經(jīng)確定，并且，因物體一側(cè) 的凹透鏡210的射出面212是凹球面，故無需確定非球面輪廓。因此， 主要確定物體一側(cè)的凹透鏡210的入射面211的非球面輪廓，追加確 定聚光透鏡300的非球面輪廓即可，因此，運(yùn)算量負(fù)擔(dān)明顯減輕。
圖2表示使用本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的廣角透鏡10B的攝像頭 模塊100B的整體結(jié)構(gòu)。
在該第二實(shí)施方式的廣角透鏡10B中，與圖1所示的第一實(shí)施方 式中的廣角透鏡10A相比的不同點(diǎn)在于，作為物體一側(cè)的透鏡群200 使用兩個凹透鏡210、 220這一點(diǎn)。具有成像面一側(cè)的透鏡群400這一 點(diǎn)、在物體一側(cè)的透鏡群200與成像面一側(cè)的透鏡群400之間配置聚 光透鏡300這一點(diǎn)、這些透鏡210、 220、 300、 410、 420被搭載在基 板700上的透鏡保持具550支撐這一點(diǎn)、光圈520和紅外線濾光片510 被配置在規(guī)定的位置這一點(diǎn)、以及在成像面500上配置搭載在基板700 上的二維區(qū)域傳感器600的受光面610這一點(diǎn)與圖1所示的實(shí)施方式 相同。
但是，在該廣角透鏡10B中，在構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的兩 個凹透鏡210、 220中，位于成像面一側(cè)的凹透鏡210采用與圖1所示 的第一實(shí)施方式中的凹透鏡210完全相同規(guī)格的透鏡。并且，對于成 像面一側(cè)的透鏡群400，也采用與圖1所示的第一實(shí)施方式中的成像面 一側(cè)的透鏡群400完全相同規(guī)格的透鏡。即，該第二實(shí)施方式中的廣
角透鏡10B相對圖1所示的廣角透鏡IOA，在物體一側(cè)追加第二個凹
透鏡220，并變更聚光透鏡300而構(gòu)成。
變更聚光透鏡300的原因在于，隨著凹透鏡220作為物體一側(cè)的 透鏡群200被追加，與第一實(shí)施方式相比，從該物體一側(cè)的透鏡群200 射出的光的發(fā)散程度變得更大。在此情況下，聚光透鏡300也發(fā)揮將 發(fā)散光修正成平行光或大致平行的光，使其向成像面一側(cè)的透鏡群400 入射的作用。
在此情況下，在物體一側(cè)追加的凹透鏡220其入射面221是凸的 非球面221a，射出面222是凹球面。在本實(shí)施方式中，射出面222的 凹球面的圓心角也達(dá)到180°左右。另外，入射面221的凸的非球面 221a具有以下傾向，相對該透鏡中心軸Lc附近的曲率，隨著遠(yuǎn)離透鏡 中心軸Lc曲率逐漸增大。于是，關(guān)于修正像變形這一點(diǎn)，與圖l所示 的實(shí)施方式中的廣角透鏡10A的物體一側(cè)的凹透鏡210相同。
在本實(shí)施方式中，共使用5個透鏡210、 220、 300、 410、 420，如 果令所有入射面和射出面均為非球面，并以使圖像變形為規(guī)定以下的 條件確定所有的非球面輪廓，則運(yùn)算負(fù)擔(dān)龐大，缺乏可行性。但是， 如上所述，構(gòu)成成像面一側(cè)的透鏡群400的透鏡的非球面輪廓已經(jīng)確 定，而且，在構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的兩個凹透鏡210、 220中， 成像面一側(cè)的凹透鏡210的輪廓已經(jīng)確定。并且，對于構(gòu)成物體一側(cè) 的透鏡群200的兩個凹透鏡210、 220中的追加的凹透鏡220，因?yàn)槠?射出面222是凹球面，所以無需確定非球面輪廓。因此，對于本第二 實(shí)施方式中的廣角透鏡IOB，在構(gòu)成整體時，主要確定追加的凹透鏡 220的入射面221的非球面輪廓即可，因此，運(yùn)算負(fù)擔(dān)得到明顯減輕。
在為圖2所示的第二實(shí)施方式的情況下，使用上述兩個凹透鏡210、 220作為物體一側(cè)的透鏡群200，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)視角達(dá)到IIO。左右， 像變形在±3%以下。
圖3表示使用本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的廣角透鏡10C的攝像頭 模塊100C的整體結(jié)構(gòu)。
關(guān)于該第三實(shí)施方式中的廣角透鏡IOC，其與圖1所示的第一實(shí) 施方式中的廣角透鏡IOA相比的不同點(diǎn)在于，使用三個凹透鏡210、 220、 230作為物體一側(cè)的透鏡群200這一點(diǎn)。具有成像面一側(cè)的透鏡
群400這一點(diǎn)、在物體一側(cè)的透鏡群200與成像面一側(cè)的透鏡群400 之間配置聚光透鏡300這一點(diǎn)、這些透鏡210、 220、 230、 300、 410、 420被搭載在基板700上的透鏡保持具550支撐這一點(diǎn)、光圈520和紅 外線濾光片510配置在規(guī)定的位置這一點(diǎn)、以及在成像面500上配置 搭載在基板700上的二維區(qū)域傳感器600的受光面610這一點(diǎn)與圖1 所示的實(shí)施方式相同。
但是，關(guān)于該廣角透鏡IOC，在構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的三 個凹透鏡210、 220、 230中，位于成像面一側(cè)的兩個凹透鏡210、 220 使用與圖2所示的第二實(shí)施方式中的兩個凹透鏡210、 220的規(guī)格完全 相同的透鏡。并且，對于成像面一側(cè)的透鏡群400，也引用與圖l所示 的第一實(shí)施方式中的成像面一側(cè)的透鏡群400的規(guī)格完全相同的透鏡。 即，該第三實(shí)施方式中的廣角透鏡10C相對圖2所示的廣角透鏡IOB， 在物體一側(cè)追加第三個凹透鏡230，并變更聚光透鏡300而構(gòu)成。
變更聚光透鏡300的原因在于，隨著凹透鏡230作為物體一側(cè)的 透鏡群200被追加，與第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式相比，從該物體 一側(cè)的透鏡群200射出的光的發(fā)散程度變得更大。在此情況下，聚光 透鏡300也發(fā)揮將發(fā)散光修正成平行光或大致平行的光，使其向成像 面一側(cè)的透鏡群400入射的作用。
在此情況下，在物體一側(cè)追加的第三個凹透鏡230其入射面231 是凸的非球面231a，射出面232是凹球面。在本實(shí)施方式中，射出面 232的凹球面的圓心角也達(dá)到180°左右。并且，入射面231的凸的非 球面231a具有以下傾向，相對該透鏡中心軸Lc附近的曲率，隨著遠(yuǎn) 離透鏡中心軸Lc曲率逐漸變小。由此，修正圖像變形這一點(diǎn)，與在圖 1和圖2所示的實(shí)施方式中所述相同。
在本第三實(shí)施方式中，共使用6個透鏡210、 220、 230、 300、 410、 420，如果令所有入射面和射出面均為非球面，并以使圖像變形為規(guī)定 以下的條件確定所有的非球面輪廓，則運(yùn)算負(fù)擔(dān)龐大，缺乏可行性。 但是，如上所述，構(gòu)成成像面一側(cè)的透鏡群400的透鏡的非球面輪廓 已經(jīng)確定，而且，在構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的三個凹透鏡210、220、 230中，成像面一側(cè)的兩個凹透鏡210、 220的輪廓已經(jīng)確定。并且， 對于構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的三個凹透鏡210、 220、 230中的追
加的凹透鏡230，因其射出面232是凹球面，所以無需確定非球面輪廓。
從而，對于本第三實(shí)施方式中的廣角透鏡ioc，在構(gòu)成整體時，主要
確定追加的凹透鏡230的入射面231的非球面輪廓即可，因此運(yùn)算負(fù) 擔(dān)得到明顯減輕。
在為圖3所示的第三實(shí)施方式的情況下，通過使用上述3個凹透 鏡210、 220、 230作為物體一側(cè)的透鏡群200，能夠?qū)崿F(xiàn)視角達(dá)到160° 左右，圖像變形在±3%以下。
如上所述，雖然上述廣角透鏡10A、 IOB、 IOC是廣角透鏡，但是 圖像變形減少。另外，將透鏡的結(jié)構(gòu)分成物體一側(cè)的透鏡群200與成 像面一側(cè)的透鏡群400，作為成像面一側(cè)的透鏡群400，使用以其自身 能夠在成像面上形成物像的透鏡，而且，構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200 的凹透鏡210、 220、 230，因令其入射面211、 221、 231為凸的非球面 211a、 221a、 231a，所以，雖然附加降低圖像變形的條件，但能夠通過 非球面公式容易地進(jìn)行確定凸的非球面輪廓的運(yùn)算。
但是，在構(gòu)成廣角透鏡10A、 IOB、 IOC的情況下，必須利用各個 凹透鏡使來自透鏡周邊部的入射光線大幅折射，因此，作為凹透鏡210、 220、 230，優(yōu)選盡量使用折射率大的材料形成的透鏡。另外，在取得 彩色圖像的情況下，視角越擴(kuò)大，越容易在物像的周邊部發(fā)生色模糊， 色模糊表現(xiàn)為藍(lán)色向內(nèi)側(cè)偏離，紅色向外側(cè)偏離。為了減輕這種色模 糊，優(yōu)選利用因光的波長的變化而使折射率的變化盡可能小的材料， 即利用阿貝數(shù)高的材料構(gòu)成透鏡。
比較玻璃材料和樹脂材料可知，玻璃材料是阿貝數(shù)更高的材料。 但是，在使用這種玻璃材料通過模壓法成形凹透鏡的情況下，因加熱 以及冷卻很耗時等原因，在生產(chǎn)率方面，不及使用樹脂材料成形凹透 鏡的情況。
下面，參照圖4，對生產(chǎn)率優(yōu)良并能夠降低取得畫像的色模糊的第 四實(shí)施方式中的廣角透鏡10D進(jìn)行說明。
該廣角透鏡IOD在透鏡的配置方面，與上述第三實(shí)施方式中的廣 角透鏡10C相同。使用3個凹透鏡210、 220、 230作為物體一側(cè)的透 鏡群200。該廣角透鏡10D包括成像面一側(cè)的透鏡群400，并且在物體 一側(cè)的透鏡群200與成像面一側(cè)的透鏡群400之間配置有聚光透鏡
300，這些透鏡210、 220、 230、 300、 410、 420被搭載在基板700上 的透鏡保持具550支撐。為了便于保持具550適當(dāng)?shù)乇３郑?個凹透鏡 210、 220、 230以及聚光透鏡300具有凸緣部213、 223、 233、 303。 光圈520和紅外線濾光片510被配置在規(guī)定的位置，搭載在基板700 上的二維區(qū)域傳感器600的受光面610被配置在成像面500上。構(gòu)成 物體一側(cè)的透鏡群200的3個凹透鏡210、 220、 230與上述各實(shí)施方 式中的凹透鏡相同，其入射面211、 221、 231是從中心朝向外周，其 曲率逐漸變大的凸的非球面211a、 221a、 231a，射出面212、 222、 232 實(shí)質(zhì)上是凹球面。成像面一側(cè)的透鏡群400使用以其自身能夠在成像 面上形成沒有變形的圖像的透鏡。
在本實(shí)施方式中，各個凹透鏡210、 220、 230的射出面212、 222、 232的被形成為凹球面的區(qū)域的圓心角比上述各個實(shí)施方式的小，但是 由于使用3個凹透鏡，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)視角為IOO。以上，圖像變形為 ±3%以下。
對于構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的3個凹透鏡210、 220、 230，為 了實(shí)現(xiàn)該廣角透鏡10D的被擴(kuò)大的視角，使最靠物體一側(cè)的凹透鏡230 的透鏡直徑最大，其它的兩個凹透鏡210、 220的透鏡直徑比它小。如 上所述，為了降低所取得的彩色圖像的色模糊，優(yōu)選利用阿貝數(shù)大的 玻璃材料構(gòu)成凹透鏡，但是，如果透鏡直徑變大，則在利用玻璃材料 通過模壓法成形透鏡的情況下，加熱及冷卻需要更多的時間等，效率 較差。在此情況下，在上述3個凹透鏡210、 220、 230中，利用玻璃 類的阿貝數(shù)大的材料成形外直徑較小的透鏡210、 220，對于透鏡直徑 大的透鏡230，利用樹脂材料成形，這樣，在生產(chǎn)率方面能夠保持較好 的性能。
作為阿貝數(shù)高的玻璃類材料，優(yōu)選使用阿貝數(shù)在70以上的材料， 例如，能夠使用住田光學(xué)玻璃(力'，株式會社制造的PKF80 (阿 貝數(shù)81.5，折射率1.497)，或者HOYA株式會社制造的FCD1 (阿貝 數(shù)81.6，折射率1.497)。
作為凹透鏡230的成形所使用的樹脂類材料，優(yōu)選盡量使用阿貝 數(shù)大的材料，例如，能夠使用日本ZEON (七才 株式會社制造的 ZEONEX480R (阿貝數(shù)56.2，折射率1.525)，或者JSR株式會社制造
的ARTON-F (阿貝數(shù)56.3，折射率1.513)。
如果盡量利用上述ZEONEX 480R或ARTON-F等阿貝數(shù)較大的樹 脂類材料成形所有3個凹透鏡210、 220、 230，則物體一側(cè)的透鏡群 200的生產(chǎn)率會進(jìn)一步提高。
如上所述，對于構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的凹透鏡210、 220、 230，利用阿貝數(shù)大的透鏡構(gòu)成，由此，如上所述，不僅能夠擴(kuò)大視角， 還能夠使圖像變形變小，減少在取得彩色圖像時的色模糊。但是，尤 其是在物體一側(cè)的透鏡群200的周邊部，由于大幅彎曲入射的光線后 使其向聚光透鏡300入射，因此無法完全消除色模糊。
因此，在本第四實(shí)施方式中的廣角透鏡IOD中，作為以凸透鏡構(gòu) 成的聚光透鏡300的材料，選擇阿貝數(shù)比上述凹透鏡210、 220、 230 的阿貝數(shù)小的材料。即，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，作為具有將被凹透鏡210、 220、 230向發(fā)散方向彎曲的光向聚光方向彎曲的功能的聚光透鏡的材料，與 凹透鏡210、 220、 230相反，釆用阿貝數(shù)小的材料，這樣，就能夠增 加使因通過凹透鏡210、 220、 230而產(chǎn)生的色模糊消失的功能。
例如，作為凹透鏡210、220、230的材料，在使用上述ZEONEX 480R (阿貝數(shù)56.2，折射率1.525)、或ARTON-F(阿貝數(shù)56.3，折射率1.513) 的情況下，例如可以使用阿貝數(shù)相對低的聚碳酸酯(阿貝數(shù)31.1，折 射率1.585)作為聚光透鏡300的材料。
圖5和圖6表示作為使用上述各個實(shí)施方式中的廣角透鏡10C或 攝像頭模塊100C的一種光學(xué)裝置的圖像讀取裝置800的概略構(gòu)造。
該圖像讀取裝置800基本上是通過配備盒狀的外殼810、設(shè)置在該 外殼810的上面的由透鏡玻璃等構(gòu)成的原稿載置臺820、設(shè)置在外殼 810的底板830上的攝像頭模塊100C而構(gòu)成。作為攝像頭模塊IOOC， 使用圖3所示的使用3個凹透鏡作為物體一側(cè)的透鏡群200的結(jié)構(gòu)， 這在利用該攝像頭模塊具有的160°左右的高視角性能，減少外殼的厚 度，實(shí)現(xiàn)該圖像讀取裝置800在厚度方向的小型化方面最佳，此外， 也可以使用圖l、圖2和圖4所示的攝像頭模塊100A、 IOOB、 IOOD。
在外殼810的上面的一端一側(cè)，能夠覆蓋原稿載置臺820的外罩 840的一端以能夠開閉的方式被支撐。延長攝像頭模塊100C的基板 700，在其上表面上設(shè)置有作為照明光源的LED元件730，并搭載有用
來對從二維區(qū)域傳感器600取得圖像、LED元件730的發(fā)光控制、圖 像數(shù)據(jù)的傳送處理等進(jìn)行控制的半導(dǎo)體裝置710、 720。
本圖像讀取裝置800能夠圖像變形小地瞬間取得載置在該原稿載 置臺820上的原稿Dc的二維圖像。
當(dāng)然，本發(fā)明的范圍并不限定于上述各個實(shí)施方式，在各項(xiàng)權(quán)利 要求所述的范圍內(nèi)的所有變更均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在實(shí)施方式中，對構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的透鏡的個數(shù)達(dá)到3 個的情況進(jìn)行了說明，但是，很明顯能夠利用4個以上的透鏡構(gòu)成物 體一側(cè)的透鏡群200。
在實(shí)施方式中，雖然使用1個凸透鏡作為聚光透鏡300，但是，在 構(gòu)成物體一側(cè)的透鏡群200的透鏡的個數(shù)增加的情況下，也能夠利用 多個透鏡構(gòu)成該聚光透鏡。
作為使用本發(fā)明的攝像頭模塊的光學(xué)裝置，除了上述圖像讀取裝 置之外，也可以構(gòu)成為車載用的后方監(jiān)視攝像頭、設(shè)置在寫字樓或施 工現(xiàn)場的監(jiān)視攝像頭、或者在金融機(jī)構(gòu)的ATM裝置中根據(jù)手掌的靜脈 圖形進(jìn)行個人認(rèn)證的光學(xué)認(rèn)證裝置等，其中，該車載用的后方監(jiān)視攝 像頭以取得車輛的后方視野作為二維視頻圖像的方式構(gòu)成。
權(quán)利要求
1. 一種廣角透鏡，其特征在于，具備物體一側(cè)的透鏡群、成像面一側(cè)的透鏡群、以及配置在所述物體一側(cè)的透鏡群與所述成像面一側(cè)的透鏡群之間的一個或多個聚光透鏡，所述物體一側(cè)的透鏡群通過組合一個或多個在物體一側(cè)具有凸面狀的入射面的凹透鏡而構(gòu)成，所述凹透鏡的所述入射面是具有相對光軸中心的曲率越朝向外周曲率變得越大的傾向的凸的非球面，所述凹透鏡的射出面實(shí)質(zhì)上是凹球面。
2. 如權(quán)利要求1所述的廣角透鏡，其特征在于所述成像面一側(cè)的透鏡群構(gòu)成為以其自身能夠在成像面上形成圖 像變形小的物像。
3. 如權(quán)利要求2所述的廣角透鏡，其特征在于所述物體一側(cè)的透鏡群使用一個所述凹透鏡構(gòu)成，視角為60 100° 。
4. 如權(quán)利要求2所述的廣角透鏡，其特征在于所述物體一側(cè)的透鏡群使用兩個所述凹透鏡構(gòu)成，視角為100 130° 。
5. 如權(quán)利要求2所述的廣角透鏡，其特征在于所述物體一側(cè)的透鏡群使用三個所述凹透鏡構(gòu)成，視角為100 170° 。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的廣角透鏡，其特征在于 所述物體一側(cè)的透鏡群的凹透鏡中，最靠物體一側(cè)的凹透鏡是由樹脂成形的凹透鏡，其它的凹透鏡由阿貝數(shù)為70以上的模壓玻璃形成。
7. 如權(quán)利要求2所述的廣角透鏡，其特征在于所述聚光透鏡的阿貝數(shù)小于構(gòu)成所述物體一側(cè)的透鏡群的凹透鏡 的阿貝數(shù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的廣角透鏡，其特征在于構(gòu)成所述物體一側(cè)的透鏡群的凹透鏡和所述聚光透鏡均由樹脂成形。
9. 一種光學(xué)裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的廣角透鏡；和以使得受光面位于所 述成像面的方式配置的二維區(qū)域傳感器。
10. —種攝像頭模塊，其特征在于-具備權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的廣角透鏡；和以使得受光面位 于所述成像面的方式配置的二維區(qū)域傳感器，并以通過所述二維區(qū)域 傳感器取得物體的二維圖像的方式構(gòu)成。
11. 一種圖像讀取裝置，其特征在于具備透明的原稿載置面；和配置在該原稿載置面的下方的權(quán)利要 求IO所述的攝像頭模塊，并以通過所述二維區(qū)域傳感器取得載置在所 述原稿載置面上的原稿的二維圖像的方式構(gòu)成。
12. —種廣角透鏡的制造方法，該廣角透鏡具備物體一側(cè)的透 鏡群、成像面一側(cè)的透鏡群、以及配置在所述物體一側(cè)的透鏡群與所 述成像面一側(cè)的透鏡群之間的一個或者多個聚光透鏡，所述物體一側(cè) 的透鏡群通過組合一個或多個在物體一側(cè)具有凸面狀的入射面的凹透 鏡而構(gòu)成，所述凹透鏡的所述入射面是凸的非球面，所述凹透鏡的射 出面實(shí)質(zhì)上是凹球面，該廣角透鏡的制造方法的特征在于所述成像面一側(cè)的透鏡群采用以其自身能夠在成像面上形成圖像 變形小的物像的結(jié)構(gòu)，決定構(gòu)成所述物體一側(cè)的透鏡群和所述聚光透鏡的透鏡規(guī)格，使 得在成像面上形成圖像變形小的圖像。
13. —種廣角透鏡的制造方法，其為按照所希望的視角制造廣角 透鏡的制造方法，該廣角透鏡具備物體一側(cè)的透鏡群、成像面一側(cè) 的透鏡群、以及配置在所述物體一側(cè)的透鏡群與所述成像面一側(cè)的透 鏡群之間的一個或者多個聚光透鏡，所述物體一側(cè)的透鏡群通過組合 一個或多個在物體一側(cè)具有凸面狀的入射面的凹透鏡而構(gòu)成，所述凹 透鏡的所述入射面是凸的非球面，所述凹透鏡的射出面實(shí)質(zhì)上是凹球 面，構(gòu)成所述物體一側(cè)的透鏡群的凹透鏡為一個或所希望的個數(shù)，該 廣角透鏡的制造方法的特征在于所述成像面一側(cè)的透鏡群使用以其自身能夠在成像面上形成圖像 變形小的物像的一定規(guī)格的透鏡，在決定構(gòu)成所述物體一側(cè)的透鏡群的所述凹透鏡為一個的廣角透 鏡的規(guī)格時，決定構(gòu)成所述物體一側(cè)的透鏡群的一個所述凹透鏡和所 述聚光透鏡的規(guī)格，使得在成像面形成圖像變形小的圖像，在決定構(gòu)成所述物體一側(cè)的透鏡群的所述凹透鏡為兩個以上的廣 角透鏡的規(guī)格時，原封不動地使用構(gòu)成所述物體一側(cè)的透鏡群的所述 凹透鏡為一個的廣角透鏡的所述凹透鏡的規(guī)格，在該凹透鏡的物體一 側(cè)追加第二個以后的所述凹透鏡，決定所述追加的凹透鏡和所述聚光 透鏡的規(guī)格，使得在成像面上形成圖像變形小的圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廣角透鏡、使用它的光學(xué)裝置和廣角透鏡的制造方法。該廣角透鏡的特征在于，具備物體一側(cè)的透鏡群(200)、成像面一側(cè)的透鏡群(400)、以及配置在上述物體一側(cè)的透鏡群(200)與上述成像面一側(cè)的透鏡群(400)之間的一個或多個聚光透鏡(300)，上述物體一側(cè)的透鏡群(200)通過組合一個或多個在物體一側(cè)具有凸面狀的入射面(211)的凹透鏡(210)而構(gòu)成，上述凹透鏡(210)的上述入射面(211)是具有相對光軸中心的曲率，越朝向外周曲率變得越大的傾向的凸的非球面(211a)，上述凹透鏡(210)的射出面(212)實(shí)質(zhì)上是凹球面。
文檔編號H04N1/10GK101389994SQ20078000436
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月3日
發(fā)明者藤本久義 申請人:羅姆股份有限公司