CN103221867B - 光学单元和图像拾取设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种光学单元和图像拾取装置，该光学单元由三组广角透镜构造，可以抑制光学畸变，具有有利的光学特性，并且可以容忍回流。一种光学单元（100）具有按照从物体侧到图像表面侧的顺序布置的第一透镜组（110）、第二透镜组（120）、和第三透镜组（130）。该第一透镜组（110）包含第一透镜元件（111）。该第二透镜组（120）包含按照从该物体侧到该图像表面侧的顺序布置的第二透镜元件（121）、第一透明组件（122）、和第三透镜元件（123）。该第三透镜组（130）包含按照从该物体侧到该图像表面侧的顺序布置的第四透镜元件（131）、第二透明组件（132）、和第五透镜元件（133）。

Description

光学单元和图像拾取设备

技术领域

本公开涉及一种光学单元，该光学单元应用于图像拾取单元，该图像拾取单元用于诸如车载应用和监视应用之类的应用，并且本公开涉及一种图像拾取设备。

背景技术

已知在专利文献1中公开的广角透镜的技术，作为以下透镜系统的现有技术，该透镜系统用于诸如车载应用和监视应用之类的应用，具有大约90度的水平视角。该广角透镜由以下三组构成，并且可用于诸如车载应用和监视应用之类的应用，所述三组包括：第一透镜，其包括玻璃透镜；以及第二和第三透镜，其每一个包括非球面模具（asphericmold）。

作为包括三组的广角透镜的另一示例，已知在专利文献2中公开的技术。

[引文列表]

[专利文献]

[专利文献1]：日本未审查专利申请公布第2005-181596号

[专利文献2]：日本未审查专利申请公布第2007-133324号

发明内容

然而，在专利文献1中公开的广角透镜中，光学畸变很大，并甚至，三个示例中的最小者也具有大约15[%]的光学畸变。造成这种情况的一个原因是，第一透镜具有球形表面，并因此，无法充分地消除像差。

与上述示例不同地，在公开于专利文献2中的广角透镜中，第一透镜具有非球表面，并因此，将光学畸变抑制到5[%]以内。然而，该第一透镜是由塑料制成的。因此，除了在将广角透镜用于诸如车载应用和监视应用之类的应用时之外，用于保护前面的盖玻片也是必需的。

本公开提供了一种由三组构成的广角透镜的光学单元，其能够将光学畸变抑制到小数量，具有有利的光学特性，并且能够容忍回流。本公开还提供了一种图像拾取设备。

本公开的第一示例的光学单元包括：第一透镜组，包括第一透镜元件；第二透镜组，包括第二透镜元件、第一透明组件、和第三透镜元件，其按照从物体平面朝向图像平面的历数顺序进行安排；以及第三透镜组，包括第四透镜元件、第二透明组件、和第五透镜元件，其按照从该物体平面朝向该图像平面的历数顺序进行安排，按照从该物体平面朝向该图像平面的历数顺序来安排所述第一、第二、和第三透镜组。

本公开的第二实施例的图像拾取设备包括图像拾取装置和光学单元，该光学单元用于在该图像拾取装置中形成对象的图像。该光学单元包括：第一透镜组，包括第一透镜元件；第二透镜组，包括第二透镜元件、第一透明组件、和第三透镜元件，其按照从物体平面朝向图像平面的历数顺序进行安排；以及第三透镜组，包括第四透镜元件、第二透明组件、和第五透镜元件，其按照从该物体平面朝向该图像平面的历数顺序进行安排，按照从该物体平面朝向该图像平面的历数顺序来安排所述第一、第二、和第三透镜组。

根据本公开，实现了一种包括三组的广角透镜，其能够将光学畸变抑制到小数量，具有有利的光学特性，并且能够容忍回流。

附图说明

[图1]图1是图示了根据本公开第一实施例的图像拾取透镜的构成示例的图。

[图2]图2是图示了在根据第一实施例的图像拾取透镜中、向用于构成相应透镜组的透镜、基板、和用于构成图像拾取部件的盖玻片所分配的表面编号的图。

[图3]图3是图示了示例1中的球面像差、散光像差、和畸变的像差图。

[图4]图4是图示了根据本公开第二实施例的图像拾取透镜的构成示例的图。

[图5]图5是图示了在根据第二实施例的图像拾取透镜中、向用于构成相应透镜组的透镜、基板、和用于构成图像拾取部件的盖玻片所分配的表面编号的图。

[图6]图6是图示了示例2中的球面像差、散光像差、和畸变的像差图。

[图7]图7是图示了采用本实施例的图像拾取透镜的图像拾取设备的构成示例的框图。

具体实施方式

下面，将与附图相关地描述本公开的优选实施例。将按照以下顺序来给出描述。

1.第一实施例（采用了光学单元的图像拾取透镜的第一构成示例）

2.第二实施例（采用了光学单元的图像拾取透镜的第二构成示例）

3.第三实施例（图像拾取设备的构成示例）

[1.第一实施例]

图1是图示了根据本公开第一实施例的图像拾取透镜的构成示例的图，该图像拾取透镜采用了光学单元。

本第一实施例的图像拾取透镜100包括：第一透镜组110、第二透镜组120、第三透镜组130、盖玻片140、和图像平面150，其按照从物体平面OBJS朝向图像平面的顺序进行安排，如图1所示。将图像拾取透镜100形成为单焦点透镜。第一透镜组110、第二透镜组120、和第三透镜组130形成光学单元。

在第一实施例中，第二透镜组120和第三透镜组130中的每一个由如下的接合体形成，该接合体包括在其间安排有透明组件的多个透镜元件。第一透镜组110仅仅包括单一的第一透镜元件111。

第一透镜组110包括第一透镜元件111，该第一透镜元件111是与可从SCHOTTAG获得的BK7等同的玻璃球面透镜，该BK7具有负屈光度，并且具有面向图像平面的凹形形状。

第二透镜组120由如下的接合体形成，该接合体包括第二透镜元件121、第一透明组件122、和第三透镜元件123，其按照从物体平面OBJS朝向图像平面150的顺序进行安排。第三透镜组130由如下的接合体形成，该接合体包括第四透镜元件131、第二透明组件132、和第五透镜元件133，其按照从物体平面OBJS朝向图像平面150的顺序进行安排。如下地构成第二透镜组120和第三透镜组130。

在第二透镜组120中，将具有阿贝数（Abbenumber）29.6的第二透镜元件121附接到与可从SCHOTTAG获得的BK7等同的玻璃板的物体平面侧，该第二透镜元件121具有平凸形状，并且包括紫外光固化树脂作为玻璃材料。将具有阿贝数57.1的第三透镜元件123附接到该第二透镜组120的相对侧，即图像平面侧，该第三透镜元件123具有平凸形状、并且包括紫外光固化树脂作为玻璃材料。这里，通过事先在玻璃基板的物体平面侧提供几乎不透明的材料（诸如，铬膜）来实现光阑。同样，在相同面上提供红外线（IR）截止滤波器。

在第三透镜组130中，将具有阿贝数29.6的第四透镜元件131附接到与可从SCHOTTAG获得的BK7等同的玻璃板的物体平面侧，该第四透镜元件131具有平凹形状，并且包括紫外光固化树脂作为玻璃材料。将具有阿贝数57.1的第五透镜元件133附接到该第三透镜组130的图像平面侧，该第五透镜元件133具有平凸形状，并且包括紫外光固化树脂作为玻璃材料。

对于第二透镜组120和第三透镜组130，用于在使用紫外光固化树脂的同时、在晶片状（wafer-like）玻璃基板上构建若干透镜的工艺是优选的。对于第二透镜元件121、第三透镜元件123、第四透镜元件131、和第五透镜元件133来执行该工艺。因而，有效地制成了所述透镜。随后，优选地，将第二透镜组120和第三透镜组130的玻璃晶片彼此附接，并且使它们经历切割（dicing），以分割为各片。优选地，在透镜镜筒中组装按照前述方式形成的第二透镜组120、第三透镜组130、和第一透镜组110中的第一透镜元件111。

在本第一实施例中，具体来说，如下地构成第一透镜组110、第二透镜组120、和第三透镜组130。第一透镜组110包括焦距为-2.92[mm]的、具有强负屈光度的透镜。其优点在于，这抑制了周边光量上的降低，并且这允许进入瞳孔位置朝向物体平面移动。当进入瞳孔位置朝向物体平面移动时，获得了将在图像拾取装置上入射的周边光的主光线的入射角抑制到小数量的功能，并且获得了后焦点变长的优点。因此，获得了对于数字相机有利的特性。第二透镜组120具有强正屈光度，其组合焦距为1.38[mm]。这纠正了由于第一透镜组110的强负屈光度所引起的光学畸变、非对称像差等。第三透镜组130在其入射侧具有负屈光度和小阿贝数，并且在其出射侧具有正屈光度和大阿贝数。第三透镜组130很好地纠正了诸如色差之类的各种像差。相应地，实现了高清晰度透镜，其中在90度的水平视角的情况下将光学畸变抑制到-5.7[%]。

在作为单焦点透镜的图像拾取透镜100中，假设在图像平面150处安排诸如CCD（电荷耦合装置）传感器和CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器之类的固体图像拾取装置的图像拾取平面（图像接收平面）。在第五透镜元件133的图像平面侧的面与图像平面150之间安排由树脂或玻璃形成的盖玻片140。此外，可以在第五透镜元件133的图像平面侧的面与图像平面150之间安排IR截止滤波器、低通滤波器等、以及除了这些光学组件之外的光学组件。要注意的是，在本实施例中，图1的左侧更接近物体平面（前方），而图1的右侧更接近图像平面（后方）。从物体平面入射的光通量在图像平面150上形成图像。

下面，将给出作为本实施例广角透镜的图像拾取透镜的构成和功能的描述。将作为单焦点透镜的本实施例图像拾取透镜100构成为满足以下的条件表达式（1）到（5）。

条件表达式（1）涉及第一透镜组110的焦距fL1。

-10≤fL1/f≤-0.2（1）

这里，f是光学系统（透镜系统）整体的焦距。

在广角透镜的情况下，典型地，周边光量按照余弦的四次方规则而降低。此外，在以正屈光度开始的对象型透镜的情况下，后焦点变得非常短，这导致了安装时的困难。而且，在图像拾取装置上入射的光线的角度变得非常大。因此，几乎不会将以正屈光度开始的对称透镜使用在利用诸如CCD传感器和CMOS传感器之类传感器的数字相机中。典型地，使用以负组开始的广角透镜。其优点在于，抑制了周边光量上的降低，并且允许进入瞳孔位置朝向物体平面移动。当进入瞳孔位置朝向物体平面移动时，获得了将在图像拾取装置上入射的周边光的主光线的入射角抑制到小数量的功能，并且获得了后焦点变长的优点。因此，获得了对于数字相机有利的特性。

由于上述原因，所以条件表达式（1）是必需的。当fL1/f的值小于下限时，负屈光度变小，并因此，无法获得上述优点。因此，该下限是必需的。当fL1/f的值大于上限时，负屈光度变强，并因此，用于纠正负屈光度的随后组的屈光度变强。结果，制造公差变得非常小，并且实际制造可能是不可能的。因此，设置了该上限。

条件表达式（2）涉及第二透镜组120的焦距fL2。

0.8≤fL2/f≤5（2）

这里，f是光学系统（透镜系统）整体的焦距。

当将具有强负屈光度的透镜引入到第一透镜组110时，如上所述地获得了前述优点。然而，这导致了光学畸变、非对称像差等。优选地，允许第二透镜组120具有正屈光度，从而纠正该光学畸变、该非对称像差等。由于上述原因，所以条件表达式（2）是必需的。当fL2/f的值小于下限时，正屈光度变强。结果，制造公差变得非常小，并且实际制造可能是不可能的。因此，设置了该下限。当fL2/f的值大于上限时，无法纠正光学畸变、非对称像差等。因此，不能获得有利的相机特性。因此，该上限是必需的。第一透镜组110和第二透镜组120中的每一个都具有用于消除上述各种像差的作用。因此，第三透镜组130优选地具有以下构成，其中基本上消除了色差。

条件表达式（3）涉及第三透镜组130中的第四透镜元件131的阿贝数νdE4。

24≤νdE4≤45（3）

由于以下原因，所以条件表达式（3）是必需的。第三透镜组130中的第四透镜元件131具有负屈光度。因此，较小的阿贝数是消色差条件。基于属性值来定义下限。目前，尚未报告具有24或更小阿贝数的玻璃材料，并且实际值最多是本下限。当阿贝数νdE4大于上限时，无法实现消色差，并且出现色差，这导致了相机特性上的劣化。因此，设置了本上限。

条件表达式（4）涉及第三透镜组130中的第五透镜元件133的阿贝数νdE5。

42≤νdE5≤66（4）

由于以下原因，所以条件表达式（4）是必需的。第三透镜组130中的第五透镜元件133具有正屈光度。因此，较大的阿贝数是消色差条件。当阿贝数νdE5小于下限时，无法实现消色差，并且出现色差，这导致了相机特性上的劣化。因此，设置了本下限。基于属性值来定义上限。目前，尚未报告具有66或更大阿贝数的玻璃材料，并且实际值最多是本上限。

条件表达式（5）涉及视角。

65≤2ω≤140单位：[°]（5）

ω是水平半视角。

由于以下原因，所以条件表达式（5）是必需的。当2ω的值小于下限时，即使在广角透镜中，视角也变得接近于标准视角，并因此，以负组开始的透镜不是最优的。因此，设置了本下限。此外，很难在140或更大水平视角的情况下，在三组构成中获得所述特性。

上述条件表达式（1）到（5）对于下述示例1和2是共同的，并且当必要时将被适当地采用，由此实现具有进一步有利成像性能的紧凑型光学系统，其适用于每个图像拾取装置或每个图像拾取设备。

要注意的是，通过以下表达式来表达透镜的非球表面的形状，在该表达式中：从物体平面朝向图像平面的方向是正方向；k是圆锥系数；A、B、C、和D是非球表面系数；并且r是中心曲率半径。y是来自光轴的光线的高度，并且c是中心曲率半径r的倒数（1/r）。要注意的是，X是与相对于非球表面顶点的切平面的距离，A是四次非球表面系数，B是六次非球表面系数，C是八次非球表面系数，并且D是十次非球表面系数。

非球表面等式

$X=\frac{{\mathrm{cy}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{y}^2}}+{\mathrm{Ay}}^4+{\mathrm{By}}^6+{\mathrm{Cy}}^8+{\mathrm{Dy}}^{10}$

图2是示出了在根据本第一实施例的图像拾取透镜中、向用于构成相应透镜组的透镜、基板（透明组件）、用于构成图像拾取部件的盖玻片、和图像平面所分配的表面编号的图。

具体地，向第一透镜组110中第一透镜元件111的物体侧的面（凸面）分配表面编号L1S1，并且向第一透镜元件111的图像平面侧的面分配表面编号L1S2。向第二透镜组120中第二透镜元件121的物体侧的面分配表面编号L2S1，并且向第二透镜元件121与第一透明组件122的物体侧的面的交界面（接合面）分配表面编号GS1S1。向第一透明组件122的图像平面侧的面与第三透镜元件123的物体侧的面的交界面（接合面）分配表面编号GS1S2，并且向第三透镜元件123的图像平面侧的面分配表面编号L2S2。向第三透镜组130中第四透镜元件131的物体侧的面分配表面编号L3S1，并且向第四透镜元件131与第二透明组件132的物体侧的面的交界面（接合面）分配表面编号GS2S1。向第二透明组件132的图像平面侧的面与第五透镜元件133的物体侧的面的交界面（接合面）分配表面编号GS2S2，并且向第五透镜元件133的图像平面侧的面分配表面编号L3S2。向盖玻片140分配表面编号CG，并且向图像平面150分配表面编号T1。

而且，如图2所示，在本实施例的图像拾取透镜100中，将第一透镜组110中第一透镜元件111的物体侧的面L1S1的中心曲率半径设置为R1。将第一透镜元件111的图像平面侧的面L1S2的中心曲率半径设置为R2。将第二透镜组120中第二透镜元件121的物体侧的面L2S1的中心曲率半径设置为R3，并且将第二透镜元件121的图像平面侧的面与第一透明组件122的物体侧的面的交界面（接合面）GS1S1的中心曲率半径设置为R4。将第一透明组件122的图像平面侧的面与第三透镜元件123的物体侧的面的交界面（接合面）GS1S2的中心曲率半径设置为R5。将第三透镜元件123的图像平面侧的面L2S2的中心曲率半径设置为R6。将第三透镜组130中第四透镜元件131的物体侧的面L3S1的中心曲率半径设置为R7，并且将第四透镜元件131的图像平面侧的面与第三透明组件132的物体侧的面的交界面（接合面）GS2S1的中心曲率半径设置为R8。将第二透明组件132的图像平面侧的面与第五透镜元件133的物体侧的面的交界面（接合面）GS2S2的中心曲率半径设置为R9。将第五透镜元件133的图像平面侧的面L3S2的中心曲率半径设置为R10。要注意的是，面GS1S1、GS1S2、GS2S1、和GS2S2的中心曲率半径R4、R5、R8、和R9分别是无穷大。

而且，如图2所示，将作为第一透镜组110中第一透镜元件111的厚度的、面L1S1与面L1S2之间光轴OX上的距离设置为d1。将第一透镜元件111的图像平面侧的面L1S2与第二透镜组120中第二透镜元件121的物体侧的面L2S1之间光轴OX上的距离设置为d2。将作为第二透镜元件121的厚度的、面L2S1与面GS1S1之间光轴OX上的距离设置为d3。将作为第一透明组件122的厚度的、面GS1S1与面GS1S2之间光轴OX上的距离设置为d4。将作为第三透镜元件123厚度的、面GS1S2与面L2S2之间光轴OX上的距离设置为d5。将第三透镜元件123的图像平面侧的面L2S2与第三透镜组130中第四透镜元件131的物体侧的面L3S1之间光轴OX上的距离设置为d6。将作为第四透镜元件131厚度的、面L3S1与面GS2S1之间光轴OX上的距离设置为d7。将作为第二透明组件132的厚度的、面GS2S1与面GS2S2之间光轴OX上的距离设置为d8。将作为第五透镜元件133的厚度的、面GS2S2与面L3S2之间光轴OX上的距离设置为d9。

下面，将描述具有图像拾取透镜的特定数值的示例1。要注意的是，在示例1中，在图像拾取透镜100中，向相应透镜元件和玻璃基板（透明组件）分配了如图2所示的表面编号。

[示例1]

表1、表2、表3、和表4示出了示例1的相应数值。示例1的相应数值对应于图1中的图像拾取透镜100。示例1是用于1/4尺寸的CCD或CMOS成像器的设计示例。

表1示出了在示例1中、与图像拾取透镜的相应表面编号对应的透镜元件、玻璃基板（透明组件）等中的每一个的曲率半径（R：mm）、间距（d：mm）、折射率（nd）和色散值（νd）。

[表1]

示例1的透镜构成数据

表面编号	R	d	nd	νd
					L1S1：	9.465	3.000	1.52	64.2
L1S2：	1.165	1.264
					L2S1：	2.150	0.278	1.59	29.6
GS1S1：	无穷大	0.400	1.52	64.2
					GS1S2：	无穷大	0.362	1.51	57.3
L2S2：	-0.926	0.402
					L3S1：	-0.756	0.050	1.59	29.6
GS2S1：	无穷大	0.400	1.52	64.2
					GS2S2：	无穷大	0.804	1.51	57.3
L3S2：	-0.911	0.200
					CG：	无穷大	0.500	1.52	64.2
T1：	无穷大	1.406

表2示出了在示例1中、其每一个包括非球表面的第二透镜元件121的面L2S1、第三透镜元件123的面L2S2、第四透镜元件131的面L3S1、和第五透镜元件133的面L3S2的四次、六次、八次、和十次非球表面系数。在表2中，K、A、B、C、和D分别是圆锥常数、四次非球表面系数、六次非球表面系数、八次非球表面系数、和十次非球表面系数。

[表2]

示例1的非球表面数据

表3具体示出了在示例1中、图像拾取透镜100的焦距f、孔径数F、半视角ω、和透镜长度H。这里，将焦距f设置为1.85[mm]，将孔径数F设置为2.8，将半视角ω设置为52.5度（deg），并且将透镜长度H设置为9.07[mm]。

[表3]

示例1的构成数据

f（焦距）=1.85mm
	F（孔径数）=2.8
ω（半视角）=52.5deg
	H（透镜的全长）=9.07mm

表4示出了在示例1中满足了上述条件表达式（1）到（5）中的每一个。

[表4]

用于每个示例的条件表达式的值

条件表达式/示例	1
		(1)	-1.58
(2)	0.74
		(3)	29.6
(4)	57.1
		(5)	90

如表4所示，在示例1中，将与第一透镜组110的焦距相关的值（fL1/f）设置为-1.58，其满足了由条件表达式（1）所定义的条件。将与第二透镜组120的焦距相关的值（fL2/f）设置为0.74，其满足了由条件表达式（2）所定义的条件。将第三透镜组130中第四透镜元件131的阿贝数νdE4设置为29.6，其满足了由条件表达式（3）所定义的条件。将第三透镜组130中第五透镜元件133的阿贝数νdE5设置为57.1，其满足了由条件表达式（4）所定义的条件。将视角2ω设置为90，其满足了由条件表达式（5）所定义的条件。

图3是图示了示例1中的球面像差（色差）、散光像差、和畸变的像差图。图3的部分（A）、（B）、和（C）分别示出了球面像差（色差）、散光像差、和畸变。如从图3中看出的，根据示例1，有利地纠正了球面像差、散光像差、和畸变，并因此，获得了包括具有优秀成像性能的光学单元的图像拾取透镜。

[2.第二实施例]

图4是图示了根据本公开第二实施例的图像拾取透镜的构成示例的图。

如第一实施例中一样，图4所示的根据第二实施例的图像拾取透镜100A基本上包括三个组，即第一透镜组110A、第二透镜组120A、和第三透镜组130A。同样在第二实施例中，第二透镜组120A和第三透镜组130A中的每一个由接合体形成，该接合体包括在其间安排有透明组件的多个透镜元件。第一透镜组110A仅仅包括单个的第一透镜元件111。

第一透镜组110A包括第一透镜元件111，该第一透镜元件111是与可从SCHOTTAG获得的BK7等同的玻璃球面透镜，该BK7具有负屈光度，并且具有面向图像平面的凹形形状。

第二透镜组120A由如下的接合体形成，该接合体包括第二透镜元件121、第一透明组件122、和第三透镜元件123，其按照从物体平面OBJS朝向图像平面150的顺序进行安排。第三透镜组130A由如下的接合体形成，该接合体包括第四透镜元件131、第二透明组件132、和第五透镜元件133，其按照从物体平面OBJS朝向图像平面150的顺序进行安排。如下地构成第二透镜组120A和第三透镜组130A。

在第二透镜组120A中，将具有29.6阿贝数的第二透镜元件121附接到与可从SCHOTTAG获得的BK7等同的玻璃板的物体平面侧，该第二透镜元件121具有平凸形状，并且包括紫外光固化树脂作为玻璃材料。将具有57.1阿贝数的第三透镜元件123附接到该第二透镜组120A的相对图像平面侧，该第三透镜元件123具有平凸形状，并且包括紫外光固化树脂作为玻璃材料。这里，通过事先在玻璃基板的物体平面侧提供几乎不透明的材料（诸如，铬膜）来实现光阑。同样，在相同面上提供红外线（IR）截止滤波器。

在第三透镜组130A中，将具有29.6阿贝数的第四透镜元件131附接到与可从SCHOTTAG获得的BK7等同的玻璃板的物体平面侧，该第四透镜元件131具有平凹形状，并且包括紫外光固化树脂作为玻璃材料。将具有57.1阿贝数的第五透镜元件133附接到该第三透镜组130A的图像平面侧，该第五透镜元件133具有平凸形状，并且包括紫外光固化树脂作为玻璃材料。

对于第二透镜组120A和第三透镜组130A，用于在使用紫外光固化树脂的同时、在晶片状玻璃基板上构建若干透镜的工艺是优选的。对于第二透镜元件121、第三透镜元件123、第四透镜元件131、和第五透镜元件133来执行该工艺。因而，有效地制成了所述透镜。随后，优选地，将第二透镜组120A和第三透镜组130A的玻璃晶片彼此附接，并且使它们经历切割，以分割为各片。优选地，在透镜镜筒中组装按照前述方式形成的第二透镜组120A、第三透镜组130A、和第一透镜组110A中的第一透镜元件111。

在本第二实施例中，具体来说，如下地构成第一透镜组110A、第二透镜组120A、和第三透镜组130A。第一透镜组110A包括焦距为-4.08[mm]的、具有强负屈光度的透镜。其优点在于，这抑制了周边光量上的降低，并且这允许进入瞳孔位置朝向物体平面移动。当进入瞳孔位置朝向物体平面移动时，获得了将在图像拾取装置上入射的周边光的主光线的入射角抑制到小数量的功能，并且获得了后焦点变长的优点。因此，获得了对于数字相机有利的特性。第二透镜组120A具有强正屈光度，其组合焦距为1.96[mm]。这纠正了由于第一透镜组110A的强负屈光度所引起的光学畸变、非对称像差等。第三透镜组130A在其入射侧具有负屈光度和小阿贝数，并且在其出射侧具有正屈光度和大阿贝数。第三透镜组130A很好地纠正了诸如色差之类的各种像差。相应地，实现了高清晰度透镜，其中在70度的水平视角的情况下将光学畸变抑制到-6.2[%]。

下面，将描述具有图像拾取透镜的特定数值的示例2。要注意的是，在示例2中，在图像拾取透镜100A中，向相应透镜元件、玻璃基板（透明组件）、用于构成图像拾取部件的盖玻片140、和图像拾取平面150分配了与图2中的表面编号相似的表面编号，如图5所示。

[示例2]

表5、表6、表7、和表8示出了示例2的相应数值。示例2的相应数值对应于图4中的图像拾取透镜100A。示例2是用于1/4尺寸的CCD或CMOS成像器的设计示例。

表5示出了在示例2中、与图像拾取透镜的相应表面编号对应的透镜元件、玻璃基板（透明组件）等中的每一个的曲率半径（R：mm）、间距（d：mm）、折射率（nd）和色散值（νd）。

[表5]

示例2的透镜构成数据

表面编号	R	d	nd	νd
					L1S1：	7.953	3.000	1.52	64.2
L1S2：	1.456	1.993
					L2S1：	6.240	0.108	1.59	29.6
GS1S1：	无穷大	0.400	1.52	64.2
					GS1S2：	无穷大	0.500	1.51	57.3
L2S2：	-1.160	0.674
					L3S1：	-1.067	0.050	1.59	29.6
GS2S1：	无穷大	0.400	1.52	64.2
					GS2S2：	无穷大	0.841	1.51	57.3
L3S2：	-1.279	0.200
					CG：	无穷大	0.500	1.52	64.2
T1：	无穷大	2.575

表6示出了在示例2中、其每一个包括非球表面的第二透镜元件121的面L2S1、第三透镜元件123的面L2S2、第四透镜元件131的面L3S1、和第五透镜元件133的面L3S2的四次、六次、八次、和十次非球表面系数。在表6中，K、A、B、C、和D分别是圆锥常数、四次非球表面系数、六次非球表面系数、八次非球表面系数、和十次非球表面系数。

[表6]

示例2的非球表面数据

表7具体示出了在示例2中、图像拾取透镜100A的焦距f、孔径数F、半视角ω、和透镜长度H。这里，将焦距f设置为2.69[mm]，将孔径数F设置为2.8，将半视角ω设置为42.0度(deg)，并且将透镜长度H设置为11.0[mm]。

[表7]

示例2的构成数据

f（焦距）=2.69mm
	F（孔径数）=2.8
ω（半视角）=42.0deg
	H（透镜的全长）=11.0mm

表8示出了在示例2中满足了上述条件表达式（1）到（5）中的每一个。

[表8]

用于每个示例的条件表达式的值

条件表达式/示例	2
		(1)	-1.52
(2)	0.72
		(3)	29.6
(4)	57.1
		(5)	70

如表8所示，在示例2中，将与第一透镜组110A的焦距相关的值（fL1/f）设置为-1.52，其满足了由条件表达式（1）所定义的条件。将与第二透镜组120A的焦距相关的值(fL2/f)设置为0.72，其满足了由条件表达式（2）所定义的条件。将第三透镜组130A中第四透镜元件131的阿贝数νdE4设置为29.6，其满足了由条件表达式（3）所定义的条件。将第三透镜组130A中第五透镜元件133的阿贝数νdE5设置为57.1，其满足了由条件表达式(4)所定义的条件。将视角2ω设置为70，其满足了由条件表达式(5)所定义的条件。

图6是图示了示例2中的球面像差（色差）、散光像差、和畸变的像差图。图6的部分（A）、（B）、和（C）分别示出了球面像差（色差）、散光像差、和畸变。如从图6中看出的，根据示例2，有利地纠正了球面像差、散光像差、和畸变，并因此，获得了包括具有优秀成像性能的光学单元的图像拾取透镜。

根据上述的当前实施例，获得了以下效果。实现了对于诸如CCD传感器和CMOS传感器之类传感器最优的紧凑型广角透镜。由于第一透镜组具有玻璃球形表面，所以该透镜对于诸如车载应用和监视应用之类的应用是最优的。而且，允许使用可回流的玻璃材料。因此，实现了高耐热性和高耐久性。将光学畸变抑制到大约6[%]，并因此，实现了具有有利光学特性的透镜。利用被称为混合透镜的晶片级别相机来实现了三组构成中的第二透镜组和第三透镜组中的每一个。因此，允许在混合透镜中构建孔径光栏，并且允许整体地形成第二透镜组和第三透镜组。因此，实现了高生产率和高可靠性。通过采用混合透镜，允许第三透镜组具有由具有不同阿贝数的玻璃材料构成的入射侧和出射侧。因此，抑制了诸如色差之类的各种像差。允许第一透镜组在轴上具有非常大的厚度。因此，实现了以下构成，即，在车载应用中，即使当石头敲击该透镜也难以损坏。后焦点长，并因此，组装容易。根据本实施例，允许批量生产紧凑型低成本相机，其用于诸如车载应用和监视应用之类的应用，具有高热阻性和优秀可靠性，并且在成本方面是有利的。

可以将其每一个具有如上所述特征的图像拾取透镜100和100A应用于使用诸如CCD传感器和CMOS传感器之类图像拾取装置的数字相机，具体地，应用作为用于在紧凑型电子设备（诸如，移动电话）上安装的相机的透镜。

[3.第三实施例]

图7是图示了采用图像拾取透镜的图像拾取设备的构成示例的框图，该图像拾取透镜包括根据任何本实施例的光学单元。

本图像拾取设备200包括：应用了根据本实施例的图像拾取透镜100和100A之一的光学系统210、和应用了诸如CCD图像传感器和CMOS图像传感器之类图像传感器（固体图像拾取装置）的图像拾取装置220。光学系统210将入射到引导到图像拾取平面，并且形成对象的图像，该图像拾取平面包括图像拾取装置220的像素区域。图像拾取设备200还包括：驱动电路（DRV）230，用于驱动图像拾取装置220；以及信号处理电路（PRC）240，用于处理来自图像拾取装置220的输出信号。

驱动电路230包括定时发生器（未示出），其生成用于驱动图像拾取装置220中的电路的各种定时信号，该定时信号例如包括开始脉冲、时钟脉冲等。驱动电路230借助于预定的定时信号来驱动图像拾取装置220。

而且，信号处理电路240对来自图像拾取装置220的输出信号执行预定的信号处理。在诸如存储器之类的记录介质中记录在信号处理电路240中处理的图像信号。通过例如打印机来对在记录介质中记录的图像信息进行硬拷贝。而且，在例如由液晶显示器等构成的监视器上，作为运动画面来显示在信号处理电路240中处理的图像信号。

如上所述，通过在诸如数字照相机之类的图像拾取设备中安装作为光学系统210的上述图像拾取透镜100或100A来实现具有低功耗的高清晰度相机。

Claims (7)

1.一种光学单元，包括：

第一透镜组，只包括单个的第一透镜元件并且具有负屈光度；

第二透镜组，包括按照从物体平面朝向图像平面的历数顺序进行安排的第二透镜元件、第一透明组件、和第三透镜元件并且具有正屈光度；以及

第三透镜组，包括按照从该物体平面朝向该图像平面的历数顺序进行安排的第四透镜元件、第二透明组件、和第五透镜元件，并且在其入射侧具有负屈光度并且在其出射侧具有正屈光度，

按照从该物体平面朝向该图像平面的历数顺序来安排所述第一、第二、和第三透镜组。

2.根据权利要求1的光学单元，其中，该第一透镜组的焦距fL1和该第二透镜组的焦距fL2满足以下条件表达式，

-10≤fL1/f≤-2

0.8≤fL2/f≤5

其中，f是该光学单元整体的焦距。

3.根据权利要求1或权利要求2的光学单元，其中

该第三透镜组中的第四透镜元件具有平凹形状，该平凹形状在其物体平面侧具有凹形形状，并且

该第三透镜组中的第五透镜元件具有平凸形状，该平凸形状在其图像平面侧具有凸形形状。

4.根据权利要求1的光学单元，其中，该第四透镜元件的阿贝数νdE4和该第五透镜元件的阿贝数νdE5满足以下条件表达式：

24≤νdE4≤45

42≤νdE5≤66。

5.根据权利要求1的光学单元，其中，将利用晶片形状所形成的若干透镜切割为各片，以形成该第二透镜组和该第三透镜组。

6.根据权利要求1的光学单元，其中，视角满足以度数为单位所表达的以下条件表达式，

65≤2ω≤140

其中，ω是水平半视角。

7.一种图像拾取设备，具有图像拾取装置和光学单元，该光学单元用于在该图像拾取装置中形成对象的图像，该光学单元包括：

第一透镜组，只包括单个的第一透镜元件；

第二透镜组，包括按照从物体平面朝向图像平面的历数顺序进行安排的第二透镜元件、第一透明组件、和第三透镜元件并且具有正屈光度；以及

第三透镜组，包括按照从该物体平面朝向该图像平面的历数顺序进行安排的第四透镜元件、第二透明组件、和第五透镜元件，并且在其入射侧具有负屈光度并且在其出射侧具有正屈光度，

按照从该物体平面朝向该图像平面的历数顺序来安排所述第一、第二、和第三透镜组。