專利名稱：：大廣角小畸變車載鏡頭的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種車用廣角鏡頭，尤其涉及一種大廣角小畸變車載鏡頭。
背景技術：
：各種車輛裝置包括汽車中的客車、貨車、摩托車等，為了確保駕駛員在進行倒車動作時的安全性，避免與車、人或其它物體碰撞而造成損失，因此在車輛后部安裝上本來只用于照相機的廣角鏡頭，通過該鏡頭攝取外界物體的畫面，通過線路傳輸讓坐在駕駛室的駕駛員觀看判斷，確保車輛與其它物體之間的安全。但目前車載相機用的廣角鏡頭，一般采用5片至8片玻璃鏡片組成，如中國專利文獻登載的專利申請?zhí)枮?00710201261.X的廣角鏡頭，就采用6片玻璃鏡片組成，但這種廣角鏡頭不僅重量較重，成本較高，且當視場角超過90。后，失真將會非常嚴重，為此，日本企業(yè)開發(fā)的廣角鏡頭采用非球面技術，以減輕重量、成本和減小變形量，如中國專利文獻登載的200610074775.9的廣角鏡頭，就采用4片透鏡組成，其中含2片至3片的非球面鏡片，但該鏡頭的通光性能較弱，特別是隨著鏡片數(shù)量的減少，鏡頭長度比較短，不適合于一般對鏡頭長度有特定要求的相機系統(tǒng)。
發(fā)明內容本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷而提供一種重量輕、成本低、總視場角大、畸變小且TTL長度》20mm的車載鏡頭。根據上述發(fā)明目的，本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)一種大廣角小畸變車載鏡頭，其包括從物方開始依次設有第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件和第四透鏡元件，光闌元件設在第三與第四透鏡元件之間，其特征在于-所述的第一透鏡元件具有負的光焦度并凸向物方的彎月型鏡片；所述的第二透鏡元件具有負的光焦度并凸向物方的彎月型鏡片；所述的第三透鏡元件具有正的光焦度的雙凸鏡片；所述的第四透鏡元件具有正的光焦度的雙凸鏡片。所述的第一透鏡元件滿足下面的條件公式Nd》1.7，Vd>45其中Nd表示第一透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第一透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)。所述的第三透鏡元件滿足下面的條件公式Nd禮8，Vd《25其中Nd表示第三透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第三透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)。所述的第一透鏡和第二透鏡元件滿足下面的條件公式2.75》F1/F2》1.75其中Fl表示第一透鏡元件的焦距值，F(xiàn)2表示第二透鏡元件的焦距值。所述的第三透鏡和第四透鏡元件滿足下面的條件公式2.2》F3/F01.4其中F3表示第三透鏡元件的焦距值，F(xiàn)4表示第四透鏡元件的焦距值。所述的第三透鏡元件滿足下面的條件公式0.20》F/F3》0.10其中F3表示第三透鏡元件的焦距值，F(xiàn)表示所述車載鏡頭整體焦距值。所述的車載鏡頭總視場角要滿足下述公式2"=120170°。所述的車載鏡頭的第一透鏡物方側最外點至成像面的距離要滿足下述公式TTL》20。所述的第一透鏡和第三透鏡元件為玻璃透鏡元件，第二和第四透鏡元件為非球面塑料透鏡元件。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明只采用4片鏡片，使鏡頭重量減輕、成本降低，可有效校正光學系統(tǒng)中的像差，達到令人滿意的光學特性和較寬的總視場角，大相對孔徑和小畸變，同時具有較長的鏡頭總長即TTL接近25mm，以滿足內置化車載相機的特殊應用要求。圖1為本發(fā)明的結構示意圖(物方處于最左側位置，像方處于最右側位置)。圖2為本發(fā)明的色差曲線圖。圖3為本發(fā)明的像散曲線圖。圖4為本發(fā)明的畸變曲線圖。圖5為本發(fā)明的MTF曲線圖。具體實施例方式以下將結合上述附圖對本發(fā)明實施例再進行詳細描述。大廣角小畸變車載鏡頭，如圖1所示，其特別應用于視場角=145°的車載相機系統(tǒng)。鏡頭由物方至像方依次為第一透鏡元件Ll、第二透鏡元件L2、第三透鏡元件L3、光闌r7、第四透鏡元件L4、濾色片GF、成像面IMA。第一透鏡元件Ll是具有負的光焦度并凸向物方的、兩面都是彎月型球面的玻璃透鏡；第二透鏡元件L2是具有負的光焦度并凸向物方的、兩面都是彎月型非球面的塑料透鏡；第三透鏡元件L3是具有正的光焦度、兩面都是球面的雙凸玻璃透鏡；第四透鏡元件L4是具有正的光焦度、兩面都是非球面的雙凸塑料透鏡；光闌r7位于第三透鏡元件L3和第四透鏡元件L4之間。本發(fā)明第一透鏡元件Ll采用折射率Nd>1.7，阿貝常數(shù)Vd》45的高折射率低色散材料，能有效導入140°視場角以上的光線并減小第一個鏡片的口徑，以避免體積過大。第三透鏡元件L3采用折射率Nd》1.8，阿貝常數(shù)Vd《25的高折射率高色散材料，能快速會聚前兩個負光焦度透鏡過來的光線，且高色散材料能有效補償光學系統(tǒng)中的色差值。第一透鏡元件Ll和第二透鏡元件L2的焦距值要滿足公式2.75>F1/F2》1.75，因當F1/F2〈1.75時，第一透鏡光焦度過大，使得第一透鏡的曲率半徑偏小，增加了高級像差；當F1/F2〉2.75時，則第一透鏡光焦度過小，使得第一透鏡的鏡片口徑變大引起體積過大。第三透鏡元件L3和第四透鏡元件L4的焦距值要滿足公式2.2>F3/F4》1.4，因當F3/F3<1.4時，第三透鏡光焦度過大，一方面使得鏡頭的TTL無法做長，另一方面使鏡頭的出射角CRA增大，引起相對亮度下降；當F3/F4〉2.2時，則第四透鏡光焦度過大，增加了高級像差。當車載鏡頭的整體焦距值為F，第三透鏡元件L3焦距為F3時，須滿足條件0.20》F/F3>0.10，此條件主要控制鏡頭的TTL長度。車載鏡頭的第一透鏡元件Ll采用玻璃鏡片，能有效保護車載鏡頭在使用過程中防刮擦及抵抗惡劣的環(huán)境變化影響，第三透鏡元件L3采用高色散玻璃鏡片，能有效補償光學系統(tǒng)的色差，第二和第四透鏡元件L2和L4采用特殊的耐高溫塑料材質的非球面鏡片，一方面可以減少鏡片數(shù)量和重量，并降低成本；另一方面可有效校正光學系統(tǒng)中的像差，用最小的鏡片數(shù)量達到令人滿意的光學特性和較寬的總視場角。在本實施案例中，該車載鏡頭的整體焦距值為F，光圈值為FNO,視場角為2"=145°，鏡頭總長TTL接近25mm，并由物方側開始，將各個鏡面依次編號，第一透鏡元件Ll的鏡面曲率半徑為rl、r2，第二透鏡元件L2的鏡面曲率半徑為r3、r4，第三透鏡元件L3的鏡面曲率半徑為r5、r6，光闌面為r7,第四透鏡元件L4的鏡面曲率半徑為r8、r9，濾色片GF的鏡面為r10、rll，且非球面鏡面的公式為z(w=——,:+屈4+朋6+a8+加0+a12式中Z為非球面沿光軸方向在高度為h的位置時，距非球面頂點的距離矢高sagc=l/r,r表示鏡面的曲率半徑，k為圓錐系數(shù)conic,A,B，C，D，E為高次非球面系數(shù)，而系數(shù)中的E代表科學記號，中E-05表示10一5。本發(fā)明F=l.15mm,FN0=2.0，2"=145°，TTL=25mra本發(fā)明光學系統(tǒng)參數(shù)表見表l:表l面序號曲率半徑r中心厚度d折射率Nd阿貝常數(shù)Vd114.130.81.8160046.6225.003.79承36.780.951.5434056.04氺41.552.19514.983.31.8466623.826-14.984.667infinity0.29氺818.334.331.5434056.04氺9-2.310.110infinity0.551.5168064.1611infinityIMAinfinity表1中打"*"號的鏡面為非球面，其相關參數(shù)見表2:非球面系數(shù)K、A、B、C、D、E:表2面序號KABCDE7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>圖2至圖5為相應于本實施例的光學性能曲線圖，其中圖2為色差曲線圖(也可叫球差曲線圖)，由常用的F、d、C三色光的波長來表示，單位為mra。圖3為像散曲線圖，由常用的F、d、C三色光的波長來表示，單位為鵬。圖4為畸變曲線圖，表示不同視場角情況下的畸變大小值，單位為％。圖5為MTF曲線圖，代表了一個光學系統(tǒng)的綜合解像水平。由圖可知，該車載鏡頭已將各種像差補正到足以實用的水平。權利要求1、一種大廣角小畸變車載鏡頭，其包括從物方開始依次設有第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件和第四透鏡元件，光闌元件設在第三與第四透鏡元件之間，其特征在于所述的第一透鏡元件具有負的光焦度并凸向物方的彎月型鏡片；所述的第二透鏡元件具有負的光焦度并凸向物方的彎月型鏡片；所述的第三透鏡元件具有正的光焦度的雙凸鏡片；所述的第四透鏡元件具有正的光焦度的雙凸鏡片。2、如權利要求1所述的大廣角小畸變車載鏡頭，其特征在于所述的第一透鏡元件滿足下面的條件公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中Nd表示第一透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第一透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)。3、如權利要求1所述的大廣角小畸變車載鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡元件滿足下面的條件公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中Nd表示第三透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第三透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)。4、如權利要求1所述的大廣角小畸變車載鏡頭，其特征在于所述的第一透鏡和第二透鏡元件滿足下面的條件公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中Fl表示第一透鏡元件的焦距值，F(xiàn)2表示第二透鏡元件的焦距值。5、如權利要求1所述的大廣角小畸變車載鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡和第四透鏡元件滿足下面的條件公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中F3表示第三透鏡元件的焦距值，F(xiàn)4表示第四透鏡元件的焦距值。6、如權利要求1所述的大廣角小畸變車載鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡元件滿足下面的條件公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中F3表示第三透鏡元件的焦距值，F(xiàn)表示所述車載鏡頭整體焦距值。7、如權利要求1所述的大廣角小畸變車載鏡頭，其特征在于所述的車載鏡頭總視場角要滿足下述公式2"=120170°。8、如權利要求1所述的大廣角小畸變車載鏡頭，其特征在于所述的車載鏡頭的第一透鏡物方側最外點至成像面的距離要滿足下述公式TTL》20。9、如權利要求18任一項所述的大廣角小畸變車載鏡頭，其特征在于所述的第一透鏡和第三透鏡元件為玻璃透鏡元件，第二和第四透鏡元件為非球面塑料透鏡元件。全文摘要本發(fā)明公開了一種大廣角小畸變車載鏡頭，其包括從物方開始依次設有第一、第二、第三、第四透鏡元件，光闌設在第三透鏡元件與第四透鏡元件之間，且第一、第二透鏡元件都具有負的光焦度并凸向物方的彎月型鏡片；第三、第四透鏡元件都具有正的光焦度的雙凸鏡片；且第二和第四透鏡元件為非球面。本設計即使在較少的鏡片組成條件下，不僅使鏡頭重量減輕、成本降低，同時仍可實現(xiàn)大廣角、大相對孔徑、小畸變和較長的鏡頭總長，可有效校正光學系統(tǒng)中的像差，達到令人滿意的光學特性和較寬的總視場角，以滿足內置化車載相機的特殊應用要求。文檔編號G02B13/06GK101561550SQ200910098960公開日2009年10月21日申請日期2009年5月22日優(yōu)先權日2009年5月22日發(fā)明者裘文偉申請人:寧波舜宇車載光學技術有限公司