CN104583833B

CN104583833B - 摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置

Info

Publication number: CN104583833B
Application number: CN201380043881.9A
Authority: CN
Inventors: 孙萍; 堤胜久; 长伦生
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Jiangxi Oufei Optics Co ltd
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: JP5727678B2; CN104583833A; WO2014030334A1; US20150168693A1; JPWO2014030334A1; US9494770B2

Abstract

提供一种结构紧凑、F数小、广角、且具有良好的光学性能的摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置。摄像透镜从物侧起依次包括前组(GF)和后组(GR)。前组(GF)从物侧起依次包括凸面朝向物侧的负弯月形状的透镜(L1)、负透镜(L2)、负透镜(L3)、正透镜(L4)。后组(GR)从物侧起依次包括正透镜(L5)、负透镜(L6)、正透镜(L7)、正透镜(L8)。设整个系统的焦点距离为f，后组(GR)的焦距为f2时，满足条件式(1)：0.42＜f/f2＜1.0。

Description

摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置

技术领域

本发明涉及一种摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置，更详细而言，涉及能够适合于在数码相机、播放用相机、监控用相机、车载用相机等中使用的摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置。

背景技术

以往，提案了很多能够适用于上述领域的相机且能够与固体摄像元件组合使用的广角的透镜系统。其中，作为构成透镜片数为8～9片的透镜系统，能够列举出例如下述专利文献1～6中记载的透镜系统。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平7-3503号公报

专利文献2：日本特开平7-63986号公报

专利文献3：日本特开平9-127413号公报

专利文献4：日本特开2004-102162号公报

专利文献5：日本特开2004-126522号公报

专利文献6：日本特开2010-85849号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于在监控用相机或车载用相机等中使用的摄像透镜，要求其为广角而且F数小。而且，固体摄像元件的小型化及高像素化在不断发展，伴随于此，对摄像透镜也要求小型化及高性能化。近年来，要求实现同时满足广角、小F数、紧凑性、高性能这全部的透镜系统，且该要求水平日益严格。

本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种结构紧凑、F数小、广角、且具有良好的光学性能的摄像透镜以及具备该摄像透镜的摄像装置。

用于解决课题的方案

本发明的摄像透镜的特征在于，实质上从物侧起依次包括前组和后组，前组实质上从物侧起依次包括凸面朝向物侧的负弯月透镜、负透镜、负透镜、正透镜，后组实质上从物侧起依次包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜，并且，满足下述条件式(1)。

0.42＜f/f2＜1.0…(1)

其中，

f：整个系统的焦点距离

f2：后组的焦点距离。

在本发明的摄像透镜中，优选满足下述条件式(1’)，更加优选满足下述条件式(1”)。

0.45＜f/f2＜1.0…(1’)

0.5＜f/f2＜0.8…(1”)。

另外，在本发明的摄像透镜中，优选满足下述条件式(2)，更加优选满足下述条件式(2’)。

0.3＜|R6a/f|＜1.6…(2)

0.8＜|R6a/f|＜1.5…(2’)

其中，

R6a：后组的负透镜的物侧的面的曲率半径

另外，在本发明的摄像透镜中，优选在前组与后组之间设置光阑。在前组与后组之间设有光阑的情况下，优选满足下述条件式(3)，更加优选满足下述条件式(3’)。

1.0＜Dab/f＜5.1…(3)

3.0＜Dab/f＜4.9…(3’)

其中，

Dab：从前组的最靠物侧的透镜面到后组的最靠物侧的透镜面为止的在光轴上的距离。

另外，在本发明的摄像透镜中，优选满足下述条件式(4)，更加优选满足下述条件式(4’)，

-0.065＜f/f1＜0.10…(4)

-0.02＜f/f1＜0.02…(4’)

其中，

f1：前组的焦点距离。

需要说明的是，上述的“实质上～包括”的“实质上”是指除列举的构成要素以外，实质上也可以包含不具有放大率的透镜、光阑、玻璃罩、滤光片等的透镜以外的光学要素、透镜凸缘、透镜镜筒、摄像元件、手抖修正机构等的机构部分等。

需要说明的是，就上述的本发明的摄像透镜中的透镜的光焦度的符号、面形状、曲率半径而言，关于含有非球面的透镜而在近轴区域进行考虑。

本发明的摄像装置的特征在于，具备本发明的摄像透镜。

发明效果

根据本发明，在从物侧依次排列有前组、后组而成的八片结构的透镜系统中，对八片透镜的放大率排列及最靠物侧的透镜的形状进行适当地设定，以满足规定的条件式的方式构成，因此能够提供结构紧凑、F数小、广角、且具有良好的光学性能的摄像透镜及具备该摄像透镜的摄像装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的摄像透镜的结构的剖视图；

图2是表示本发明的实施例2的摄像透镜的结构的剖视图；

图3是表示本发明的实施例3的摄像透镜的结构的剖视图；

图4是表示本发明的实施例4的摄像透镜的结构的剖视图；

图5是表示本发明的实施例5的摄像透镜的结构的剖视图；

图6是表示本发明的实施例6的摄像透镜的结构的剖视图；

图7中的图7(A)～图7(D)是本发明的实施例1的摄像透镜的各像差图；

图8中的图8(A)～图8(D)是本发明的实施例2的摄像透镜的各像差图；

图9中的图9(A)～图9(D)是本发明的实施例3的摄像透镜的各像差图；

图10中的图10(A)～图10(D)是本发明的实施例4的摄像透镜的各像差图；

图11中的图11(A)～图11(D)是本发明的实施例5的摄像透镜的各像差图；

图12中的图12(A)～图12(D)是本发明的实施例6的摄像透镜的各像差图；

图13是用于说明本发明的实施方式所涉及的车载用的摄像装置的配置的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1～图6是表示本发明的实施方式所涉及的摄像透镜的结构的剖视图，分别对应于后述的实施例1～6。在图1～图6中，左侧为物侧，右侧为像侧。图1～图6示出的示例的基本结构及图示方法相同，因此以下主要代表性地参照图1所示的结构例进行说明。

本发明的实施方式所涉及的摄像透镜1为固定焦点光学系统，作为透镜组，包括从物侧依次排列的前组GF和后组GR这两个透镜组。在图1中，示出了在前组GF与后组GR之间配置有孔径光阑St的例子。需要说明的是，图1所示的孔径光阑St未必表征大小或形状，而表示在光轴Z上的位置。

在将该摄像透镜搭载于摄像装置时，可以考虑构成如下的摄像装置，该摄像装置适宜具备用于保护摄像元件的玻璃罩、与摄像装置的规格相对应的低通滤光片或红外线截止滤光片等各种滤光片，因此在图1中示出了将假定这些构件的平行平板状的光学构件PP配置在最靠像侧的透镜面和像面Sim之间的例子。然而，光学构件PP的位置不限于图1所示的位置，也可以采用省略光学构件PP的结构。

另外，在图1中，考虑到将摄像透镜1应用于摄像装置的情况，也图示出在摄像透镜1的像面Sim上配置的摄像元件5。需要说明的是，在图1中简略地表示摄像元件5，然而实际上使摄像元件5的摄像面以与像面Sim的位置一致的方式配置。摄像元件5拍摄由摄像透镜1形成的光学像并转换成电信号，可以使用例如CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等。

前组GF可以是具有负的光焦度的透镜组，也可以是具有正的光焦度的透镜组。前组GF从物侧依次包括使凸面朝向物侧的负弯月透镜即透镜L1、负透镜即透镜L2、负透镜即透镜L3、以及正透镜即透镜L4构成。后组GR是具有正的光焦度的透镜组，从物侧依次包括正透镜即透镜L5、负透镜即透镜L6、正透镜即透镜L7、以及正透镜即透镜L8。

通过在整个系统的最靠物侧配置使凸面朝向物侧的负弯月透镜，从而有利于广角化。而且，通过将前组GF内的放大率排列设为从物侧依次为负、负、负、正的负焦距型，更有利于广角化。在后组GR中，通过在整个系统的最靠像侧配置两片正透镜，能够分担后组GR的正的光焦度，从而有利于球面像差的良好的修正。另外，通过使整个系统的总透镜片数为八片，能够使结构紧凑，并且实现广角化、小F数、高性能。

透镜L2、透镜L3可以是使凸面朝向物侧的负弯月透镜，也可以是双凹透镜。透镜L4可以是双凸透镜。透镜L5可以是双凸透镜。透镜L6可以是双凹透镜。透镜L7可以是双凸透镜，也可以是使凸面朝向像侧的正弯月透镜。透镜L8可以是双凸透镜，也可以是使凸面朝向物侧的正弯月透镜。优选透镜L5与透镜L6接合，在将透镜L5与透镜L6接合的情况下，不会使各像差恶化而能够良好地修正轴上的色差。透镜L3与透镜L4可以接合，也可以分别为单透镜结构。

本实施方式的摄像透镜1以满足下述条件式(1)的方式构成。

0.42＜f/f2＜1.0…(1)

其中，

f：整个系统的焦点距离

f2：后组的焦点距离

当成为条件式(1)的下限以下时，难以实现小F数的光学系统。并且，难以扩宽视场角。当成为条件式(1)的上限以上时，难以良好地修正球面像差。通过满足条件式(1)，有利于实现F数小、广角、且球面像差得到良好修正的光学系统。

根据上述情况，优选满足下述条件式(1’)，更加优选满足下述条件式(1”)。

0.45＜f/f2＜1.0…(1’)

0.5＜f/f2＜0.8…(1”)

另外，本实施方式的摄像透镜1优选满足下述条件式(2)。

0.3＜|R6a/f|＜1.6…(2)

其中，

R6a：后组的负透镜的物侧的面的曲率半径

f：整个系统的焦点距离

当成为条件式(2)的下限以下时，轴上色差恶化。当成为条件式(2)的上限以上时，球面像差恶化。通过满足条件式(2)，有利于轴上色差和球面像差的良好的修正。

根据上述情况，更加优选满足下述条件式(2’)。

0.8＜|R6a/f|＜1.5…(2’)

另外，本实施方式的摄像透镜1优选在前组GF与后组GR之间设置孔径光阑St。在将孔径光阑St配置于比前组GF与后组GR之间靠前组GF侧的情况下，不利于广角化，在配置于靠后组GR侧的情况下，透镜L1的外径变大而不利于小型化。

另外，在将孔径光阑St配置于前组GF与后组GR之间的情况下，通过将孔径光阑St配置在透镜系统的大致中间，能够抑制光线高容易变高的最靠物侧的透镜和最靠像侧的透镜处的光线高从而减小透镜直径。而且，正的透镜L5位于孔径光阑St的像侧紧邻后方，因而能够对通过孔径光阑St而处于扩散趋势的光束施以收敛作用，从而有利于小型化。

在将孔径光阑St配置于前组GF与后组GR之间的情况下，优选满足下述条件式(3)。

1.0＜Dab/f＜5.1…(3)

其中，

Dab：从前组的最靠物侧的透镜面到后组的最靠物侧的透镜面为止的光轴上的距离

f：整个系统的焦点距离

当成为条件式(3)的下限以下时，倍率色差恶化。当成为条件式(3)的上限以上时，透镜系统的全长变长，或者难以实现球面像差的良好的修正。通过满足条件式(3)，有利于倍率色差和球面像差的良好的修正，或者有利于倍率色差的良好的修正和小型化。

根据上述情况，更加优选满足下述条件式(3’)。

3.0＜Dab/f＜4.9…(3’)

另外，本实施方式的摄像透镜1优选满足下述条件式(4)。

-0.065＜f/f1＜0.10…(4)

其中，

f：整个系统的焦点距离

f1：前组的焦点距离

当成为条件式(4)的下限以下时，透镜系统的全长变长。当成为条件式(4)的上限以上时，难以扩宽视场角。通过满足条件式(4)，有利于抑制全长的长度并构成为广角。

根据上述情况，更加优选满足下述条件式(4’)。

-0.02＜f/f1＜0.02…(4’)

上述优选的结构可以为任意的组合，优选根据摄像透镜所要求的规格而适当选择性地采用。本实施方式的摄像透镜例如能够在F数为1.6以下、全视场角为95度以上的光学系统中良好地适用，通过适当采用优选的结构，能够使光学性能更加良好。

接下来，对本发明的摄像透镜的数值实施例进行说明。

[实施例1]

实施例1的摄像透镜的透镜剖视图如图1所示。其图示方法如上文所述的那样，因而在此省略重复说明。

实施例1的摄像透镜的概略结构如下文所述。即，从物侧依次包括具有负的光焦度的前组GF、孔径光阑St、具有正的光焦度的后组GR，前组GF从物侧依次包括使凸面朝向物侧的负弯月形状的透镜L1、使凸面朝向物侧的负弯月形状的透镜L2、双凹形状的透镜L3、双凸形状的透镜L4这四片透镜，后组GR从物侧依次包括双凸形状的透镜L5、双凹形状的透镜L6、双凸形状的透镜L7、双凸形状的透镜L8这四片透镜。透镜L5与透镜L6接合，其他的透镜为未接合的单透镜。透镜L1～L8全部为球面透镜。

作为实施例1的摄像透镜的详细结构，在表1中示出了透镜数据。记载于表1的框上的f为整个系统的焦点距离，Bf为后焦距(空气换算长)，FNo.为F数，2ω为全视场角，都是关于d线的值。

表1的框内的Si一栏表示以最靠物侧的构成要素的物侧的面为第1个而随着朝向像侧依次增加的第i个(i＝1，2，3，……)的面编号，Ri一栏表示第i个面的曲率半径。就曲率半径的符号而言，使面形状向物侧凸出的情况为正，使面形状向像侧凸出的情况为负。而且，Di一栏示出了第i个面与第i+1个面的在光轴Z上的面间隔。Di一栏的最下栏为表1所示的最靠像侧的面与像面Sim之间的面间隔。

在表1中，Ndj一栏表示以最靠物侧的构成要素为第1个而随着朝向像侧依次增加的第j个(j＝1，2，3，...)的光学要素的相对于d线(波长587.56nm)的折射率，νdj一栏表示第j个光学要素的相对于d线的阿贝数。需要说明的是，透镜数据中，也包含孔径光阑St和光学构件PP地表示，在相当于孔径光阑St的面的面编号一栏中记载有面编号和(St)这样的词语。

在以下所示的各表中，角度的单位使用度，长度的单位使用mm，然而光学系统即使进行比例放大或比例缩小也能够使用，因此也可以使用其他适当的单位。而且，在以下所示的各表中记载有以规定的位数进行了四舍五入的数值。

【表1】

实施例1透镜数据

f＝4.97，Bf＝7.76，FNo.＝1.60，2ω＝97.0°

图7(A)～图7(D)分别示出实施例1的摄像透镜的球面像差、像散、歪曲像差(畸变)、倍率色差(倍率的色差)的各像差图。球面像差的图的FNo.指F数，其他的像差图的ω指半视场角。在各像差图中，示出了以d线(587.56nm)为基准波长的像差，而在球面像差图中，也示出了关于C线(波长656.27nm)、F线(波长486.13nm)的像差，在倍率色差图中示出了关于C线、F线的像差。在像散图中，径向方向由实线表示，切向方向由虚线表示，在线种的说明中分别记入了(S)、(T)这样的记号。图7(A)～图7(D)是物体距离为无限远时的图。

关于上述的实施例1的数值的图示方法、各表中的记号、意思、记述方法，只要无特殊说明，就与以下的实施例的情况相同，因此以下省略重复说明。另外，在以下的实施例的透镜剖视图中，省略符号1、R6a、Dab的图示。

[实施例2]

实施例2的摄像透镜的透镜剖视图是图2所示的图。实施例2的摄像透镜的概略结构与实施例1的结构相同。表2示出实施例2的摄像透镜的透镜数据。图8(A)～图8(D)示出实施例2的摄像透镜的各像差图。

【表2】

实施例2透镜数据

f＝5.03，Bf＝6.94，FNo.＝1.60，2ω＝97.0°

[实施例3]

实施例3的摄像透镜的透镜剖视图是图3所示的图。实施例3的摄像透镜的概略结构除了透镜L3为凸面朝向物侧的负弯月形状的点、透镜L7为凸面朝向像侧的正弯月形状的点以外，与实施例1的结构相同。表3示出实施例3的摄像透镜的透镜数据。图9(A)～图9(D)示出实施例3的摄像透镜的各像差图。

【表3】

实施例3透镜数据

f＝4.99，Bf＝5.89，FNo.＝1.60，2ω＝96.2°

[实施例4]

实施例4的摄像透镜的透镜剖视图是图4所示的图。实施例4的摄像透镜的概略结构除了透镜L2为双凹形状的点、透镜L3为凸面朝向物侧的负弯月形状的点、透镜L8为凸面朝向物侧的正弯月形状的点、透镜L3与透镜L4接合的点以外，与实施例1的结构相同。表4示出实施例4的摄像透镜的透镜数据。图10(A)～图10(D)示出实施例4的摄像透镜的各像差图。

【表4】

实施例4透镜数据

f＝4.99，Bf＝6.40，FNo.＝1.50，2ω＝97.8°

[实施例5]

实施例5的摄像透镜的透镜剖视图是图5所示的图。实施例5的摄像透镜的概略结构除了前组GF具有正的光焦度的点以外，与实施例4的结构相同。表5示出实施例5的摄像透镜的透镜数据。图11(A)～图11(D)示出实施例5的摄像透镜的各像差图。

【表5】

实施例5透镜数据

f＝5.10，Bf＝5.23，FNo.＝1.50，2ω＝97.8°

[实施例6]

实施例6的摄像透镜的透镜剖视图是图6所示的图。实施例6的摄像透镜的概略结构与实施例4的结构相同。表6示出实施例6的摄像透镜的透镜数据。图12(A)～图12(D)示出实施例6的摄像透镜的各像差图。

【表6】

实施例6透镜数据

f＝5.09，Bf＝5.32，FNo.＝1.50，2ω＝97.6°

表7示出上述实施例1～6的摄像透镜的条件式(1)～(4)的对应值。表7所示的值以d线为基准。

【表7】

条件式		实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
								(1)	f/f2	0.51	0.55	0.65	0.51	0.60	0.54
(2)	\|R6a/f\|	1.10	1.11	0.88	1.45	0.98	1.19
								(3)	Dab/f	4.83	4.82	4.12	4.60	3.84	3.73
(4)	f/f1	-0.015	-0.022	-0.012	-0.006	0.004	-0.001

从以上的数据可知，就实施例1～6的摄像透镜而言，由八片透镜构成且构成为小型，所有的透镜面为球面而可以廉价地制作，而且F数小至1.5～1.6，实现了全视场角达到96°以上的视场角，并且各像差被良好地修正而具有高的光学性能。

图13示出作为使用例而将具备本实施方式的摄像透镜的摄像装置搭载于机动车的情况。图13中，机动车100具备用于对其副驾驶座侧的侧面的死角范围进行拍摄的车外相机101、用于对机动车100的后侧的死角范围进行拍摄的车外相机102、安装在车内后视镜的背面而用于拍摄与驾驶员相同的视野范围的车内相机103。车外相机101、车外相机102、车内相机103是本发明的实施方式所涉及的摄像装置，具备本发明的实施方式所涉及的摄像透镜、及将由该摄像透镜形成的光学像转换成电信号的摄像元件。

以上，列举实施方式及实施例而对本发明进行了说明，然而本发明并不限定于上述实施方式及实施例，也能够进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数等的值并不限定于上述各数值实施例所示的值，也能够取其他的值。

而且，在摄像装置的实施方式中，关于将本发明适用于车载用相机的例子，加以图示进行了说明，然而本发明并不限定于该用途，例如，也能够适用于播放用相机、监控用相机、数码相机等，尤其适合用于数码相机的更换透镜。

Claims

1.一种摄像透镜，

实质上从物侧起依次包括前组和后组，

所述前组实质上从物侧起依次包括凸面朝向物侧的负弯月透镜、负透镜、负透镜、正透镜，其特征在于，

所述后组实质上从物侧起依次包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜，

并且，满足下述条件式(1)、(4)，

0.42＜f/f2＜1.0 …(1)

-0.065＜f/f1＜0.10 …(4)

其中，

f：整个系统的焦点距离

f1：所述前组的焦点距离

f2：所述后组的焦点距离。

2.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，

满足下述条件式(1’)，

0.45＜f/f2＜1.0 …(1’)。

3.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，

满足下述条件式(2)，

0.3＜|R6a/f|＜1.6 …(2)

其中，

R6a：所述后组的所述负透镜的物侧的面的曲率半径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，

在所述前组与所述后组之间设有光阑。

5.根据权利要求4所述的摄像透镜，其特征在于，

满足下述条件式(3)，

1.0＜Dab/f＜5.1 …(3)

其中，

Dab：从所述前组的最靠物侧的透镜面到所述后组的最靠物侧的透镜面为止的在光轴上的距离。

6.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，

满足下述条件式(1”)，

0.5＜f/f2＜0.8 …(1”)。

7.根据权利要求3所述的摄像透镜，其特征在于，

满足下述条件式(2’)，

0.8＜|R6a/f|＜1.5 …(2’)。

8.根据权利要求5所述的摄像透镜，其特征在于，

满足下述条件式(3’)，

3.0＜Dab/f＜4.9 …(3’)。

9.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，

满足下述条件式(4’)，

-0.02＜f/f1＜0.02…(4’)。

10.一种摄像装置，其特征在于，

具备权利要求1至9中任一项所述的摄像透镜。