CN103748497B - 成像镜头和包括该成像镜头的成像设备 - Google Patents
成像镜头和包括该成像镜头的成像设备 Download PDFInfo
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Abstract
公开了一种成像镜头，其令人满意地修正各种像差，同时是快速的和紧凑的，且具有宽的视场角。该成像镜头基本上由从物体侧顺序地设置的负的第一透镜组(G1)和正的第二透镜组(G2)构成。第一透镜组(G1)基本上仅由是单个负透镜的第一透镜(L1)构成。第二透镜组(G2)基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜(L2)和是负透镜的第三透镜(L3)形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑(St)、是正透镜的第四透镜(L4)、和是负透镜的第五透镜(L5)构成。该成像镜头被构造以满足条件表达式(1a)：‑2.3＜f1/fg2＜‑0.45，其中，f1表示第一透镜(L1)的焦距，fg2表示第二透镜组(G2)的焦距。
Description
技术领域
本发明涉及成像镜头和成像镜头设备，并且更具体地，涉及用于包括诸如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)之类的成像装置的监视摄像机，便携终端相机，车内相机等的成像镜头，以及包括该成像镜头的成像设备。
背景技术
近来，已经被极大地小型化且具有增加的像素数量的装置已知诸如CCD和CMOS之类的成像装置。与此一起，包括这些成像装置的成像仪器的主体也已经被小型化，并且已经应用了将安装在该成像装置上的成像镜头，该成像镜头已经被小型化和改进以具有令人满意的光学性能。作为用作监视摄像机、车内相机等的成像仪器，那些装配有具有宽的视场角的镜头并且仍然紧凑和能够具有高性能的成像仪器是已知的。
例如，如在下述专利文献1至4中公开的成像镜头已知为上述技术领域中具有相对少数量的透镜的成像镜头。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]
日本未审查专利公开No.1(1989)-134324
[专利文献2]
日本未审查专利公开No.7(1995)-253542
[专利文献3]
日本未审查专利公开No.2001-356265
[专利文献4]
日本未审查专利公开No.2010-191019
发明内容
然而，难以修正专利文献1中公开的成像镜头中的像差，因为光圈设置在构成该成像镜头的最靠近图像侧透镜的表面的图像侧。在专利文献1的具有4.0的F数的成像镜头中，成像镜头可以具有能够进行像差修正的构造。然而，在意图减小该成像镜头的F数的情况中，最靠近物体侧透镜的外径将被过多地增加，在专利文献1中公开的示例3的成像镜头中，是第二个透镜的凸透镜关于其外径的裕度不具有足够的余量，因此该成像镜头不能被配置成对应于快速成像镜头。
上文给出的专利文献2中公开的示例2的成像镜头具有4的F数，其是慢速镜头，并且还具有大的色像差和像散，从而不适合用在其中像素的数量已经增加的成像设备中。
上文给出的专利文献3中公开的示例5的成像镜头具有3.6的F数，其也是慢速镜头，并且还具有大的色像差和像散，从而不适合用在其中像素的数量已经增加的成像设备中。
上文给出的专利文献4中公开的示例5的成像镜头具有3.25的F数，其是慢速镜头，并且还具有大的色像差、像散和畸变，从而不适合用在要求增加像素的数量的成像设备中。
如上所述，存在的需求是采用具有2.2的F数的成像镜头，其是快速镜头，其中纵向色像差被令人满意地修正，并且其具有能够对应于成像装置的像素的数量的增加的令人满意的光学性能。
已经考虑到上述情况作出了本发明，本发明的目标是提供一种成像镜头，其是紧凑的，具有低的F数和宽的视场角，其中各种像差被令人满意地修正，以及提供包括该成像镜头的成像设备。
本发明的第一成像镜头从物体侧以下述顺序包括：负的第一透镜组，基本上仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和正的第二透镜组，基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜和是负透镜的第三透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、是正透镜的第四透镜、和是负透镜的第五透镜构成。该成像镜头满足以下给出的条件表达式(1a)：
-2.3＜f1/fg2＜-0.45------------(1a)
在该情况中，f1是第一透镜的焦距，fg2是第二透镜组的焦距(第二透镜至第五透镜的组合焦距)。
希望的是，第一成像镜头满足条件表达式(1a′)：-1.2＜f1/fg2＜-0.6，且更希望的是，满足条件表达式(1a″)：-1＜f1/fg2＜-0.7。
本发明的第二成像镜头从物体侧以下述顺序包括：负的第一透镜组，基本上仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和正的第二透镜组，基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜和是负透镜的第三透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、是正透镜的第四透镜、和是负透镜的第五透镜构成。该成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(1b)和(2a)：
-3.2＜f1/fg2＜0--------------(1b)；和
0＜bf/f＜3.2------------------(2a)，
在该情况中，f1是第一透镜的焦距，fg2是第二透镜组的焦距(第二透镜至第五透镜的组合焦距)，bf是整个镜头系统的空气转换后焦距，f是整个镜头系统的焦距。
希望的是，第二成像镜头满足条件表达式(1b′)：-3＜f1/fg2＜-0.5，且更希望的是，满足条件表达式(1b″)：-2＜f1/fg2＜-0.6。进一步，希望的是，第二成像镜头满足条件表达式(2a′)：0.5＜bf/f＜3，且更希望的是，满足条件表达式(2a″)：1＜bf/f＜2。
本发明的第三成像镜头从物体侧以下述顺序包括：负的第一透镜组，基本上仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和正的第二透镜组，基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜和是负透镜的第三透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、是正透镜的第四透镜、和是负透镜的第五透镜构成，其中该成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(1c)和(3a)：
-8＜f1/fg2＜0-----------------(1c)；和
1.2＜L/f＜7.5-----------------(3a)，
在该情况中，f1是第一透镜的焦距，fg2是第二透镜组的焦距(第二透镜至第五透镜的组合焦距)，L是总光程，f是整个镜头系统的焦距。
希望的是，第三成像镜头满足条件表达式(1c′)：-6＜f1/fg2＜-0.4，且更希望的是，满足条件表达式(1c″)：-2.2＜f1/fg2＜-0.5。进一步，希望的是，第三成像镜头满足条件表达式(3a′)：2＜L/f＜7，且更希望的是，满足条件表达式(3a″)：3＜L/f＜6。
本发明的第四成像镜头从物体侧以下述顺序包括：负的第一透镜组，基本上仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和正的第二透镜组，基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜和是负透镜的第三透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、是正透镜的第四透镜、和是负透镜的第五透镜构成。该成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(4)和(5)：
0.25＜d2/f＜1.3-----------------(4)；和
-1.4＜(空气透镜L1L2)×f＜0.9----------(5)，
在该情况中，d2是第一透镜和第二透镜之间在光轴上的距离(空气转换距离)，f是整个镜头系统的焦距，空气透镜L1L2是形成在第一透镜组和第二透镜组之间的空气透镜的屈光力。
希望的是，第四成像镜头满足条件表达式(4′)：0.3＜d2/f＜1，且更希望的是，满足条件表达式(4″)：0.4＜d2/f＜0.8。进一步，希望的是，第四成像镜头满足条件表达式(5′)：-1＜(空气透镜L1L2)×f＜0.5，且更希望的是，满足条件表达式(5″)：-1＜(空气透镜L1L2)×f＜-0.1。
第一至第四成像镜头中的每一个可以包括通过将第四透镜和第五透镜粘合在一起形成的、整体上具有正折射本领的粘合透镜。
第一、第三和第四成像镜头中的每一个可以满足条件表达式(2b)：1＜bf/f＜3。在该情况中，bf是整个镜头系统的空气转换后焦距，f是整个镜头系统的焦距。希望的是，第一、第三和第四透镜满足条件表达式(2b′)：1.1＜bf/f＜2.5，且更希望的是，满足条件表达式(2b″)：1.2＜bf/f＜1.8。
第一、第三和第四成像镜头中的每一个可以满足条件表达式(3b)：L/f＜7.5。在该情况中，L是总光程，f是整个镜头系统的焦距。希望的是，第一、第三和第四成像镜头中的每一个满足条件表达式(3b′)：2.8＜L/f＜7，且更希望的是，满足条件表达式(3b″)：4＜L/f＜6。
在第一至第四成像镜头中的每一个中，第一透镜可以是双凹透镜。
在第一至第四成像镜头中的每一个中，第二透镜可以是双凸透镜，第三透镜可以是具有朝向物体侧的凹面的负透镜，第四透镜可以是双凸透镜，以及第五透镜可以是具有朝向物体侧的凹面的负透镜。
第一至第四成像镜头中的每一个可以包括是弯月透镜的第三透镜。
第一至第四成像镜头中的每一个可以包括是弯月透镜的第五透镜。
第一至第四成像镜头中的每一个可以满足条件表达式(6)：-1.2＜f1/f＜-0.7。应当说明的是，希望的是，成像镜头满足条件表达式(6′)：-1.1＜f1/f＜-0.8，且更希望的是，满足条件表达式(6″)：-1＜f1/f＜-0.82。
第一至第四成像镜头中的每一个可以满足条件表达式(7)：-2＜(R2+R1)/(R2-R1)＜0。在该情况中，R1是第一透镜的物体侧表面的曲率半径，R2是第一透镜的图像侧表面的曲率半径。进一步，希望的是，成像镜头满足条件表达式(7′)：-1＜(R2+R1)/(R2-R1)＜0，且更希望的是，满足条件表达式(7″)：-0.9＜(R2+R1)/(R2-R1)＜-0.2。
第一至第四成像镜头中的每一个可以满足条件表达式(8)：1.5＜Nd1＜1.7。在该情况中，Nd1是第一透镜在d线处的折射率。进一步，希望的是，成像镜头满足条件表达式(8′)：1.51＜Nd1＜1.65，且更希望的是，满足条件表达式(8″)：1.51＜Nd1＜1.62。
第一至第四成像镜头中的每一个可以满足条件表达式(9)：35＜νd1＜70。在该情况中，νd1是第一透镜关于d线的阿贝数。进一步，希望的是，成像镜头满足条件表达式(9′)：38＜νd1＜68，且更希望的是，满足条件表达式(9″)：40＜νd1＜66。
第一至第四成像镜头中的每一个可以满足条件表达式(10)：1.5＜(dsi)/f＜3.2。在该情况中，dsi是孔径光阑和图像形成表面之间在光轴上的距离(后焦距部分对应于空气转换距离)。进一步，希望的是，成像镜头满足条件表达式(10′)：1.8＜(dsi)/f＜2.8，且更希望的是，满足条件表达式(10″)：2＜(dsi)/f＜2.5。
第一至第四成像镜头中的每一个可以满足条件表达式(11)：0.42＜(dsi)/L＜1。进一步，希望的是，成像镜头满足条件表达式(11′)：0.45＜(dsi)/L＜0.9，且更希望的是，满足条件表达式(11″)：0.48＜(dsi)/L＜0.8。
本发明的成像设备是包括第一至第四成像镜头中的任一个的设备。
″负的第一透镜组″指的是具有负折射本领的第一透镜组，″正的第二透镜组″指的是具有正折射本领的第二透镜组。进一步，用语“负透镜”指的是具有负折射本领的透镜，用语“正透镜”指的是具有正折射本领的透镜。
第一至第四成像镜头中的每一个可以基本上由两个透镜组构成。在该情况中，表述″基本上由两个透镜组构成″指的是这样一种成像镜头，其除了这两个透镜组之外还包括：基本上不具有任何折射本领的透镜；不是透镜的光学元件，如光圈和玻璃盖；和机械部件，如透镜法兰、透镜镜筒、成像元件、和相机手抖模糊修正机构。
在不具有折射本领的诸如滤光器、玻璃盖等之类的光学元件设置在空气转换距离内的情况中，通过对这种光学元件的厚度进行空气转换确定该距离。应当说明的是，除非不具有折射本领的光学元件设置在该距离内，否则该距离仅是空气距离。
空气转换后焦距指的是从成像镜头的最靠近图像侧的透镜表面到成像镜头的图像侧的图像形成表面(成像表面)的距离(空气转换距离)。在不具有折射本领的诸如滤光器、玻璃盖等之类的光学元件设置在最靠近图像侧的透镜表面和图像形成表面之间的情况中，通过对该光学元件的厚度进行空气转换获得已经进行空气转换的后焦距。
Dsi是孔径光阑和图像形成表面之间的距离。实际长度用于孔径光阑和成像镜头中的透镜的最靠近图像侧表面的顶点之间的距离。透镜的最靠近图像侧表面的顶点和图像形成表面之间的距离是通过采用空气转换距离，即，通过采用空气转换后焦距确定的。
总光程L是成像镜头的最靠近物体侧的透镜表面和同一成像镜头的图像侧的图像形成表面(成像表面)之间的距离。说明的是，实际长度用于构成成像镜头的最靠近物体侧的透镜表面和最靠近图像侧的透镜表面之间的距离。从最靠近图像侧的透镜表面至图像形成表面的距离是通过采用空气转换后焦距确定的。
在具有非球面表面的透镜用于成像镜头时，根据在该非球面表面的近轴区域中该非球面表面是凹或凸、其折射本领是负或正，以及曲率半径是负或正，限定该非球面表面是凹或凸、其折射本领是负或正，以及其曲率半径是负或正。
本发明的第一成像镜头和成像设备从物体侧以下述顺序包括：负的第一透镜组，仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和正的第二透镜组，基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的正透镜和负透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、正透镜、和负透镜构成。该成像镜头满足以下给出的条件表达式(1a)：
-2.3＜f1/fg2＜-0.45------------(1a)。
这使得能够令人满意地修正各种像差，同时是快速的和紧凑的，且具有宽的视场角。
本发明的第二成像镜头和成像设备从物体侧以下述顺序包括：负的第一透镜组，仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和正的第二透镜组，基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的正透镜和负透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、正透镜、和负透镜构成，其中该成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(1b)和(2a)：
-3.2＜f1/fg2＜0--------------(1b)；和
0＜bf/f＜3.2------------------(2a)。
这使得能够令人满意地修正各种像差，同时是快速的和紧凑的，且具有宽的视场角。
本发明的第三成像镜头和成像设备从物体侧以下述顺序包括：负的第一透镜组，仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和正的第二透镜组，基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的正透镜和负透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、正透镜、和负透镜构成。该成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(1c)和(3a)：
-8＜f1/fg2＜0-----------------(1c)；和
1.2＜L/f＜7.5-----------------(3a)。
这使得能够令人满意地修正各种像差，同时是快速的和紧凑的，且具有宽的视场角。
本发明的第四成像镜头和成像设备从物体侧以下述顺序包括：负的第一透镜组，仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和正的第二透镜组，基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的正透镜和负透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、正透镜、和负透镜构成，其中该 成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(4)和(5)：
0.25＜d2/f＜1.3-----------------(4)；和
-1.4＜(空气透镜L1L2)×f＜0.9----------(5)。
这使得能够令人满意地修正各种像差，同时是快速的和紧凑的，且具有宽的视场角。
稍后将描述每个条件表达式的操作和有益效果。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的成像镜头和成像设备的示意性配置的剖视图。
图2是示例1的成像镜头的示意性配置的剖视图。
图3是示例2的成像镜头的示意性配置的剖视图。
图4是示例3的成像镜头的示意性配置的剖视图。
图5是示例4的成像镜头的示意性配置的剖视图。
图6是示例5的成像镜头的示意性配置的剖视图。
图7示出示例1的成像镜头的的像差示意图a至d。
图8示出示例2的成像镜头的的像差示意图a至d。
图9示出示例3的成像镜头的的像差示意图a至d。
图10示出示例4的成像镜头的的像差示意图a至d。
图11示出示例5的成像镜头的的像差示意图a至d。
图12图示设置有本发明的成像镜头的监视摄像机。
具体实施方式
以下，将参照附图描述成像镜头和包括该成像镜头的成像设备的实施例。
图1图示包括本发明的一个实施例的成像镜头的成像设备以及通过该成像镜头的光的光程的示意性配置的剖视图。说明的是，箭头X、Y和Z指示彼此垂直的三个方向，稍后将被描述的图2至6的箭头X、Y和Z也是如此。箭头Z指示与光轴Z1相同的方向。
如图1中所示的成像镜头100是包括第一实施例的成像镜头101至第 四实施例的成像镜头104的四种类型的实施例中共用的。类似地，如图1中所示的成像设备200是包括分别装配有上述成像镜头101至104的第一实施例的成像设备201至第四实施例的成像设备204的四种类型的实施例中共用的。
如上所述，成像镜头101至104统称为成像镜头100。进一步，成像设备201至204统称为成像设备200。
如图中所示的成像设备200包括成像装置210和具有固定焦距的成像镜头100，该成像装置210是固态成像装置，如CCD、CMOS等。例如，成像设备200应用于意图用于检测缺陷和识别单个物体的数码相机、监视摄像机、便携终端相机、车内相机和读出相机。
成像装置210将表示对象1的、已经通过成像镜头100成像在成像装置210的光接收表面210J上的光学图像Im转换成电信号，以输出表示光学图像Im的图像信号Gs。成像设备200被配置成使得由成像镜头100形成的图像形成表面Km定位在成像装置210的光接收表面210J上。
成像镜头100包括从物体侧顺序地设置的负的第一透镜组G1和正的第二透镜组。第一透镜组G1仅由是单个负透镜的第一透镜L1构成。第二透镜组G2基本上由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜L2和是负透镜的第三透镜L3形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑St、是正透镜的第四透镜L4、和是负透镜的第五透镜L5构成。上述结构在成像镜头101至104的结构中是共同的。
以这种方式，成像镜头100包括从物体侧顺序地设置的负的第一透镜L1、正的第二透镜L2、负的第三透镜L3、孔径光阑St、正的第四透镜L4、和负的第五透镜L5。
说明的是，成像镜头101被构造以满足条件表达式(1a)：-2.3＜f1/fg2＜-0.45。希望的是该成像镜头101满足条件表达式(1a′)：-1.2＜f1/fg2＜-0.6，且更希望的是，满足条件表达式(1a″)：-1＜f1/fg2＜-0.7。
成像镜头102被构造以同时满足下述条件表达式(1b)和(2a)：
-3.2＜f1/fg2＜0-----------(1b)；和
0＜bf/f＜3.2--------------(2a)。
希望的是，满足条件表达式(1b″)：-2＜f1/fg2＜-0.6。进一步，希望的是，成像镜头102满足条件表达式(2a′)：0.5＜bf/f＜3，且更希望的是，满足条件表达式(2a″)：1＜bf/f＜3。
成像镜头103被构造以同时满足下述条件表达式(1c)和(3a)：
-8＜f1/fg2＜0--------------(1c)；和
1.2＜L/f＜7.5--------------(3a)。
希望的是，成像镜头103满足条件表达式(1c′)：-6＜f1/fg2＜-0.4，且更希望的是，满足条件表达式(1c″)：-2.2＜f1/fg2＜-0.5。进一步，希望的是，成像镜头103满足条件表达式(3a′)：2＜L/f＜7，且更希望的是，满足条件表达式(3a″)：3＜L/f＜6。
成像镜头104被构造以同时满足条件表达式(4)和(5)：
0.25＜d2/f＜1.3-------------------(4)；和
-1.4＜(空气透镜L1L2)×f＜0.9-----(5)。
希望的是，成像镜头104满足条件表达式(4′)：0.3＜d2/f＜1，且更希望的是，满足条件表达式(4″)：0.4＜d2/f＜0.8。进一步，成像镜头104可以被构造以满足条件表达式(5′)：-1＜(空气透镜L1L2)×f＜0.5，并且可以被构造以满足条件表达式(5″)：-1＜(空气透镜L1L2)×f＜-0.1。
进一步，可以以下述方式构造上述成像镜头100。
成像镜头101、103和104可以满足条件表达式(2b)：1＜bf/f＜3。希望的是，成像镜头101、103和104满足条件表达式(2b′)：1.1＜bf/f＜2.5，且更希望的是，满足条件表达式(2b″)：1.2＜bf/f＜1.8。
成像镜头101、103和104可以满足条件表达式(3b)：L/f＜7.5。希望的是，成像镜头101、103和104满足条件表达式(3b′)：2.8＜L/f＜7，且更希望的是，满足条件表达式(3b″)：4＜L/f＜6。
成像镜头100(101至104)的第一透镜L1可以是双凹透镜。
成像镜头100的第二透镜组G2可以被配置以包括是双凸透镜的第二透镜L2、是具有朝向物体侧的凹面的负透镜的第三透镜L3、是双凸透镜的第四透镜L4、和是具有朝向物体侧的凹面的负透镜的第五透镜L5。
成像镜头100的第三透镜L3可以具有弯月形状。
成像镜头100的第五透镜L5可以具有弯月形状。
成像镜头100可以满足条件表达式(6)：-1.2＜f1/f＜-0.7。希望的是，成像镜头100满足条件表达式(6′)：-1.1＜f1/f＜-0.8，且更希望的是，满足条件表达式(6″)：-1＜f1/f＜-0.82。
成像镜头100可以满足条件表达式(7)：-2＜(R2+R1)/(R2-R1)＜0。希望的是，成像镜头100满足条件表达式(7′)：-1＜(R2+R1)/(R2-R1)＜-0，且更希望的是，满足条件表达式(7″)：-0.9＜(R2+R1)/(R2-R1)＜-0.2。
成像镜头100可以满足条件表达式(8)：1.5＜Nd1＜1.7。希望的是，成像镜头100满足条件表达式(8′)：1.51＜Nd1＜1.65，且更希望的是，满足条件表达式(8″)：1.51＜Nd1＜1.62。
成像镜头100可以满足条件表达式(9)：35＜νd1＜70。希望的是，成像镜头100满足条件表达式(9′)：38＜νd1＜68，且更希望的是，满足条件表达式(9″)：40＜νd1＜66。
成像镜头100可以满足条件表达式(10)：1.5＜(dsi)/f＜3.2。希望的是，成像镜头100满足条件表达式(10′)：1.8＜(dsi)/f＜2.8，且更希望的是，满足条件表达式(10″)：2＜(dsi)/f＜2.5。
成像镜头100可以满足条件表达式(11)：0.42＜(dsi)/L＜1。希望的是，成像镜头100满足条件表达式(11′)：0.45＜(dsi)/L＜0.9，且更希望的是，满足条件表达式(11″)：0.48＜(dsi)/L＜0.8。
现在将在下文共同描述条件表达式的效果。
[限定f1/fg2的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(1a)、(1b)和(1c)中的每一个限定第一透镜组1G的焦距f1与第二透镜组2G的焦距fg2之比的范围。
通过配置成像镜头和成像设备以满足条件表达式(1a)、(1b)和(1c)，可以在充分地维持球面表面和图像平面之间的平衡的同时提供减小的尺寸。
如果f1/fg2的值超过由条件表达式(1a)、(1b)和(1c)限定的上限，则将容易确保长的后焦距，但球面像差将被过修正。如果f1/fg2的值低于由条件表达式(1a)、(1b)和(1c)限定的下限，则第一透镜组1G的折射本领将小于第二透镜组2G的折射本领，使得后焦距减小并且图像平面倾斜至下侧。
前述条件表达式(1a′)、(1a″)、(1b′)、(1b″)、(1c′)和(1c″)的操作和效果 与上述条件表达式(1a)、(1b)和(1c)的操作和效果相同。
[限定bf/f的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(2a)和(2b)限定回射比(回射比＝bf(后焦距)/f(整个镜头系统的焦距)的范围。
通过配置成像镜头和成像设备以满足条件表达式(2a)和(2b)，可以充分地维持总光程L、光学性能和后焦距之间的平衡。
如果bf/f的值超过由条件表达式(2a)或(2b)限定的上限，则可以容易地确保长的后焦距，但总光程L将增加并且小型化将变得困难。如果抑制总光程L的增加并试图小型化，则边缘光线的球面像差和通过对应于边缘光线的光线高度的70％附近的光线高度的光线的球面像差的差(球面像差的增大)将增加。如果bf/f的值低于由条件表达式(2a)或(2b)限定的下限，则切向图像平面将倾斜至下侧。
前述条件表达式(2a′)、(2a″)、(2b′)和(2b″)的操作和效果与上述条件表达式(2a)和(2b)的操作和效果相同。
[限定L/f的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(3a)和(3b)中的每一个限定总光程L与整个镜头系统的焦距f之比的范围。
通过配置成像镜头和成像设备以满足条件表达式(3a)和(3b)，则可以减小总光程L，并且将实现小型化。
如果L/f的值超过由条件表达式(3a)或(3b)限定的上限，则总光程L增加，并且短波长中的横向色像差将被不充分地修正(修正不足)。如果抑制总光程L的增加，则球面像差的增大增加，并且性能退化。L/f的值低于由条件表达式(3a)或(3b)限定的下限，则实现小型化，但切向图像平面倾斜至下侧。
前述条件表达式(3a′)、(3a″)、(3b′)和(3b″)的操作和效果与上述条件表达式(3a)和(3b)的操作和效果相同。
[限定d2/f的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(4)限定第一透镜G1和第二透镜G2之间在光轴Z1上的距离d2与整个镜头系统的焦距f之比的范围。
通过配置成像镜头和成像设备以满足条件表达式(4)，可以实现尺寸的减小，同时充分地维持球面表面和图像平面之间的平衡。
如果d2/f的值超过由条件表达式(4)限定的上限，则可以确保长的后焦距且容易获得高的光学性能，但总光程将增加。如果抑制总光程L的增加，则球面像差的增大增加，并且性能退化。如上所述。如果d2/f的值低于由条件表达式(4)限定的下限，则切向图像平面倾斜至下侧并且后焦距减小。
前述条件表达式(4′)和(4″)的操作和效果与上述条件表达式(4)的操作和效果相同。
[限定(空气透镜L1L2)×f的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(5)限定通过将整个镜头系统的焦距f乘以形成在第一透镜组和第二透镜组之间的空气透镜，即空气透镜L1L2的屈光力获得的值的范围。
说明的是，该透镜的屈光力涉及透镜的焦距的反数。
通过配置成像镜头和成像设备以满足条件表达式(5)，可以实现设备的小型化。
无论(空气透镜L1L2)×f的值是超过由条件表达式(5)限定的上限还是低于由条件表达式(5)限定的下限，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离都增加，从而增加总光程L。如果抑制总光程L的增加，则球面像差的增大将增加，从而使性能退化。
如上所述的条件表达式(5′)和(5″)的操作和效果与条件表达式(5)的操作和效果相同。
[限定f1/f的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(6)限定第一透镜组G1的焦距f1与整个镜头系统的焦距f之比的范围。
通过配置成像镜头和成像设备以满足条件表达式(6)，可以实现尺寸的 减小，同时充分地维持球面表面和图像平面之间的平衡。
如果f1/f的值超过由条件表达式(6)限定的上限，则球面像差的增大增长，并且其它杂光增加。如果f1/f低于由条件表达式(6)限定的下限，则总光程L增加。如果抑制总光程L的增加，则球面像差的增大增加，从使性能退化。
如上所述的条件表达式(6′)和(6″)的操作和效果与条件表达式(6)的操作和效果相同。
[限定((R2+R1)/(R2-R1))的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(7)限定构成第一透镜组G的负的第一透镜L1的形状，并且进一步限定第一透镜L1的物体侧的透镜表面S1(其也称为物体侧表面)的曲率半径R1与第一透镜L1的图像侧的透镜表面S2(其也称为图像侧表面)的曲率半径R2之比的范围。
通过配置成像镜头和成像设备，可以抑制其周边的图像场弯曲，同时产生凹屈光力。
如果(R2+R1)/(R2-R1)的值超过由条件表达式(7)限定的上限，则周边图像平面倾斜至上侧。如果(R2+R1)/(R2-R1)的值低于由条件表达式(7)限定的下限，则周边图像平面倾斜至下侧。
如上所述的条件表达式(7′)和(7″)的操作和效果与条件表达式(7)的操作和效果相同。
[限定Nd1的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(8)限定构成第一透镜组G1的负的第一透镜L1的折射率的比值的范围。
如果Nd1的值超过由条件表达式(8)限定的上限，则切向图像平面倾斜至下侧。
如果Nd1的值低于由条件表达式(8)限定的下限，则后焦距减小。
如上所述的条件表达式(8′)和(8″)的操作和效果与条件表达式(8)的操作和效果相同。
[限定νd1的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(9)限定限定构成第一透镜组G1的负的第一透镜L1的阿贝数。
如果νd1的值超过由条件表达式(9)限定的上限，则纵向色像差在短波长侧被修正不足。
如果νd1的值低于由条件表达式(9)限定的下限，则横向色像差在短波长侧被修正不足。
如上所述的条件表达式(9′)和(9″)的操作和效果与条件表达式(9)的操作和效果相同。
[限定(dsi)/f的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(10)限定孔径光阑St和图像形成表面Km在光轴Z1上的距离dsi与整个镜头系统的焦距f之比的范围。
通过配置成像镜头和成像设备以满足条件表达式(10)，可以实现成像镜头和成像设备的小型化。
如果dsi/f的值超过由条件表达式(10)限定的上限，则总光程L增加。如果dsi/f的值低于由条件表达式(10)限定的下限，则后焦距减小。
如上所述的条件表达式(10′)和(10″)的操作和效果与条件表达式(10)的操作和效果相同。
[限定(dsi)/L的范围的条件表达式的效果]
条件表达式(11)限定孔径光阑St和图像形成表面Km在光轴Z1上的距离dsi与总光程L之比的范围。
通过配置成像镜头和成像设备以满足条件表达式(11)，可以实现成像镜头和成像设备的小型化。
如果dsi/L的值超过由条件表达式(11)限定的上限，则第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离将减小，从而产生高阶球面像差并且使光学性能退化。如果dsi/L的值低于由条件表达式(11)限定的下限，则总光程将增加。
如上所述的条件表达式(11′)和(11″)的操作和效果与条件表达式(11)的 操作和效果相同。
当将上述成像镜头100应用于成像设备200时，基本上不具有折射本领的光学元件LL，如盖玻璃、低通滤光器和红外截止滤光器等，可以根据成像设备200的配置设置在成像镜头100和成像装置210之间。例如，如果每个成像镜头100安装在车内相机上并且该相机用作夜间监视摄像机，则优选的是截断具有从紫外光至蓝光的波长范围的光的滤光器插入成像镜头100和成像装置210之间。
代替在每个成像镜头100和每个成像装置210之间设置低通滤光器和截断特定波长区域的各种类型的滤光器，各种类型的滤光器可以设置在构成成像镜头的透镜之间，或者具有与所述各种类型的滤光器相同效果的薄膜也可以形成(涂覆涂层)在构成成像镜头的透镜表面上。
如果成像镜头100例如用于室外监视，则需要成像镜头能够用在从寒冷地区的户外到热带地区的夏天期间的汽车的内部的宽温度范围中。在这种情况中，优选的是构成每个成像镜头的所有透镜的材料是玻璃。进一步，构成每个成像镜头的所有透镜优选是球面透镜，以便便宜地制造透镜。然而，在相对于成本优先考虑光学性能的情况中，可以采用非球面透镜。
[示例]
现在将描述说明根据本发明的成像镜头的具体数值数据的示例。
现在将参照图2至6、图7至11以及表1至6共同描述本发明的成像镜头的示例1至5中的每一个的数值数据等。在图2至6中，与上述图1中的符号对应的符号指示对应的部件。
说明的是，示例1至5的成像镜头中的每一个被配置以满足上述所有条件表达式。构成示例1至5中的每个成像镜头的透镜都是球面透镜。
<示例1>
图2图示示例1的成像镜头的示意性配置的剖视图。
表1示出示例1的成像镜头的透镜数据。在表1中示出的透镜数据中，表面编号i表示第i个表面Si，其中编号i(i＝1，2，3，-----)以向着图像侧顺序地增加的方式给予每个表面，最靠近物体侧表面被指定为第一个表 面。在表1中示出的透镜数据中，也将表面编号给予没有屈光力的孔径光阑St和光学元件LL。
表1中的符号Ri表示第i(i＝1，2，3，-----)个表面的曲率半径，符号Di表示第i(i＝1，2，3，-----)个表面和第(i+1)个表面之间沿着光轴Z1的表面距离。符号Ri和Di的数值对应于表示透镜表面、孔径光阑等的符号Si(i＝1，2，3，-----)的数值。
符号Ndj表示第j个光学元件关于d线(587.6nm)的折射率，其中编号j(j＝1，2，3，-----)以向着图像侧顺序地增加的方式给予每个光学元件，且最靠近物体侧的光学元件被指定为第一个光学元件，νdj表示第j个光学元件关于d线的阿贝数。在表1中，曲率半径和表面距离的单位是mm，曲率半径在表面在物体侧凸起时是正的且在表面在图像侧凸起时是负的。
由于在诸如透镜之类的光学元件的尺寸成比例地增加或减小时如上所述的这种光学系统通常可以维持预定的性能水平，因此其中上述整个透镜数据成比例地增加或减小的成像镜头也可以是根据本发明的示例。
[表1]
图7示出示例1的成像镜头的像差示意图。图7图示了球面像差，像散，畸变(畸变像差)和横向色像差。由符号(a)指示的示意图表示球面像差，由符号(b)指示的示意图表示像散，由符号(c)指示的示意图表示畸变，由符 号(d)指示的示意图表示横向色像差。
图7图示关于具有d线、F线和C线的每个波长的光的各种像差。
在像散示意图中，实线表示在径向方向上的像差，虚线表示在切向方向上的像差。进一步，球面像差示意图中的上方的F表示F数，其它像差示意图上方的ω表示半视场角。
表6示出可以通过关于示例1至5中的每一个的每个条件表达式的数值表达式获得的值。每个条件表达式的数值表达式的值可以从表1中示出的透镜数据获得。
如可以从上文给出的透镜数据等看出的那样，示例1的成像镜头可以是紧凑的、具有低的F数和宽的视场角的成像镜头，其中各种像差被令人满意地修正。
图2图示示例1的成像镜头的配置，图7图示该成像镜头的像差，表1表示透镜数据，关于每个条件表达式的表6将被以与稍后描述的示例2至5相同的方式理解，并且因此将省略它们的详细描述。
<示例2>
图3图示示例2的成像镜头的示意性配置的剖视图。
示例2的成像镜头被配置以满足条件表达式(1)至(11)。
图8图示示例2的成像镜头的各种像差。
以下给出的表2示出示例2的透镜数据。
[表2]
<示例3>
图4图示示例3的成像镜头的示意性配置的剖视图。
示例3的成像镜头被配置以满足条件表达式(1)至(11)。
图9图示示例3的成像镜头的各种像差。
以下给出的表3示出示例3的成像镜头的透镜数据。
[表3]
<示例4>
图5图示示例4的成像镜头的示意性配置的剖视图。
示例4的成像镜头被配置以满足条件表达式(1)至(11)。
图10图示示例4的成像镜头的各种像差。
以下给出的表4示出示例4的成像镜头的透镜数据。
[表4]
<示例5>
图6图示示例5的成像镜头的示意性配置的剖视图。
示例5的成像镜头被配置以满足条件表达式(1)至(11)。
图11图示示例5的成像镜头的各种像差。
以下给出的表5示出示例5的成像镜头的透镜数据。
[表5]
以下给出的表6表示关于如上所述的每个条件表达式的值。
[表6]
| 数学表达式 | 示例1 | 示例2 | 示例3 | 示例4 | 示例5 |
| f1/fg2 | -0.82 | -0.83 | -0.84 | -0.74 | -0.74 |
| bf/f | 1.31 | 1.29 | 1.29 | 1.34 | 1.39 |
| L/f | 4.44 | 4.43 | 4.53 | 4.49 | 4.35 |
| d2/f | 0.58 | 0.6 | 0.65 | 0.52 | 0.45 |
| 空气透镜L1L2*f | -0.34 | -0.31 | -0.32 | -0.36 | -0.31 |
| f1/f | -0.96 | -0.96 | -0.99 | -0.87 | -0.83 |
| (R2+R1)/(R2-R1) | -0.6 | -0.6 | -0.61 | -0.56 | -0.53 |
| Nd1 | 1.51633 | 1.51633 | 1.51633 | 1.58913 | 1.58913 |
| νd1 | 64.14 | 64.14 | 64.14 | 61.14 | 61.14 |
| dsi/f | 2.28 | 2.3 | 2.26 | 2.31 | 2.19 |
| dsi/L | 0.51 | 0.52 | 0.5 | 0.71 | 0.5 |
如从前文可以看到的那样，示例1至5的成像镜头是紧凑的，具有低的F数和宽的视场角，其中各种像差被令人满意地修正。
图12图示作为本发明的成像设备的一种实施例的具体示例的监视摄像机的示意性配置。图12中图示的监视摄像机200包括设置在大致圆筒形镜筒中的成像镜头100和捕获一对象的由成像镜头100形成的光学图像的成像装置210。通过成像镜头100在成像装置210的光接收表面上形成的光学图像被转换成电信号Gs并被从监视摄像机200输出。
到此为止，已经通过第一至第四实施例中的每一个的成像镜头、第一至第四实施例以及示例1至5中的每一个的成像设备描述了本发明。然而，本发明不限于上述实施例和示例，并且可以进行多种修改。例如，每个透镜元件的曲率半径、表面距离、折射率、阿贝数等的值不限于在每个数值示例中示出的值，并且可以采取其它值。
在成像设备的实施例中，已经对其中本发明应用于监视摄像机的情况进行了描述和图示。但本发明不限于这种应用，而是能够应用于例如意图用于检测缺陷和识别单独的物体等的摄像机、电子照相机、便携终端相机、车内相机、读出相机等。
Claims (22)
1.一种成像镜头，由从物体侧以下述顺序布置的透镜组构成：
负的第一透镜组，仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和
正的第二透镜组，由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜和是负透镜的第三透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、是正透镜的第四透镜、和是负透镜的第五透镜构成，
其中该成像镜头满足以下给出的条件表达式(1a′)：
-1.2＜f1/fg2＜-0.6---------------(1a′)；
其中：
f1：第一透镜的焦距；和
fg2：第二透镜组的焦距。
2.根据权利要求1所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(1a″)：
-1＜f1/fg2＜-0.7-----------------(1a″)。
3.一种成像镜头，由从物体侧以下述顺序布置的透镜组构成：
负的第一透镜组，仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和
正的第二透镜组，由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜和是负透镜的第三透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、是正透镜的第四透镜、和是负透镜的第五透镜构成，
其中该成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(1b)和(2a)：
-3.2＜f1/fg2＜0--------------(1b)；和
0＜bf/f＜3.2------------------(2a)，
其中：
f1：第一透镜的焦距；
fg2：第二透镜组的焦距；
bf：整个镜头系统的空气转换后焦距；和
f：整个镜头系统的焦距。
4.根据权利要求3所述的成像镜头，其中成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(1b′)和(2a′)：
-3＜f1/fg2＜-0.5--------------(1b′)；和
0.5＜bf/f＜3------------------(2a′)。
5.根据权利要求3所述的成像镜头，其中成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(1b″)和(2a″)：
-2＜f1/fg2＜-0.6--------------(1b″)；和
1＜bf/f＜2------------------(2a″)。
6.一种成像镜头，由从物体侧以下述顺序布置的透镜组构成：
负的第一透镜组，仅由是单个负透镜的第一透镜构成；和
正的第二透镜组，由通过粘合从物体侧顺序地设置的是正透镜的第二透镜和是负透镜的第三透镜而形成的且整体上具有正折射本领的粘合透镜、孔径光阑、是正透镜的第四透镜、和是负透镜的第五透镜构成，其中该成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(4)和(5)：
0.25＜d2/f＜1.3-----------------(4)；和
-1.4＜(空气透镜L1L2)×f＜0.9----------(5)，
其中：
d2：是第一透镜和第二透镜之间在光轴上的距离，即空气转换距离；
f：整个镜头系统的焦距；和
空气透镜L1L2：形成在第一透镜组和第二透镜组之间的空气透镜的屈光力。
7.根据权利要求6所述的成像镜头，其中成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(4′)和(5′)：
0.3＜d2/f＜1-------------------(4′)；和
-1＜(空气透镜L1L2)×f＜0.5-------(5′)。
8.根据权利要求6所述的成像镜头，其中成像镜头同时满足以下给出的条件表达式(4″)和(5″)：
0.4＜d2/f＜0.8-------------------(4″)；和
-1＜(空气透镜L1L2)×f＜-0.1------(5″)。
9.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中成像镜头包括粘合透镜，该粘合透镜是通过将第四透镜和第五透镜相互粘合形成的并且整体上具有正折射本领。
10.根据权利要求1或6所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(2b)：
1＜bf/f＜3------------------------(2b)，
其中：
bf：整个镜头系统的空气转换后焦距；和
f：整个镜头系统的焦距。
11.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(3b)：
L/f＜7.5------------------------(3b)，
其中：
L：总光程；和
f：整个镜头系统的焦距。
12.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中第一透镜是双凸透镜。
13.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中第二透镜是双凸透镜，第三透镜是具有朝向物体侧的凹面的负透镜，第四透镜是双凸透镜，以及第五透镜是具有朝向物体侧的凹面的负透镜。
14.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中第三透镜具有弯月形状。
15.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中第五透镜具有弯月形状。
16.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(6)：
-1.2＜f1/f＜-0.7------------------(6)，
其中：
f1：第一透镜的焦距；和
f：整个镜头系统的焦距。
17.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(7)：
-2＜(R2+R1)/(R2-R1)＜0------------(7)，
其中：
R1：第一透镜的物体侧表面的曲率半径；和
R2：第一透镜的图像侧表面的曲率半径。
18.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(8)：
1.5＜Nd1＜1.7-----------------(8)，
其中：
Nd1：第一透镜在d线处的折射率。
19.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(9)：
35＜vd1＜70-----------------(9)，
其中：
vd1：第一透镜关于d线的阿贝数。
20.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(10)：
1.5＜(dsi)/f＜3.2----------------(10)，
其中：
dsi：孔径光阑和图像形成表面之间在光轴上的距离；和
f：整个镜头系统的焦距。
21.根据权利要求1、3或6所述的成像镜头，其中成像镜头满足以下给出的条件表达式(10)：
0.42＜(dsi)/L＜1----------------(11)，
其中：
L：总光程；
dsi：孔径光阑和图像形成表面之间在光轴上的距离。
22.一种成像设备，包括根据权利要求1、3或6所述的成像镜头。
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