CN104981723A - 摄影光学系统、摄影光学装置以及数字设备 - Google Patents

摄影光学系统、摄影光学装置以及数字设备 Download PDF

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Abstract

摄影光学系统是视场角为160°以上的鱼眼镜头，从物体侧向像面侧，依次由在物体侧具有凸的弯月形状的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、光阑、正光焦度的第四透镜构成。第一透镜是双面非球面透镜，满足条件式：-16<f1/f<-5，1.0<f4/f<1.9，-1.9<f2/f<-0.9，0.6<(r7+r8)/(r7-r8)<1.2(f1、f2、f4：第一、第二、第四透镜的焦距，f：整个系统的焦距，r7、r8：第四透镜的物体侧面、像侧面的曲率半径)。

Description

摄影光学系统、摄影光学装置以及数字设备
技术领域
本发明涉及摄影光学系统、摄像光学装置以及数字设备。例如，涉及对应了160°视场角以上的超广角的摄影光学系统、通过摄像元件获取通过该摄影光学系统获得的图像的摄像光学装置、搭载了该摄像光学装置的车载照相机、监视照相机等具有图像输入功能的数字设备。
背景技术
以往，提出了多种由具有负光焦度(パワー)的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜构成的广角镜头。特别重视可靠性而提出了多种由玻璃球面构成第一透镜的广角透镜的方案(例如，参照专利文献1、2)，另一方面，还提出了由树脂构成第一透镜的广角透镜(例如，参照专利文献3。)。
例如，在专利文献1中，提出了由通过玻璃球面构成的第一透镜和树脂制造的三个透镜组成的鱼眼镜头。在专利文献2中，同样提出了由通过玻璃球面构成的第一透镜和树脂制造的三个透镜组成的鱼眼镜头。在专利文献3中提出了由树脂制造的四个透镜组成的广角透镜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2009-3343号公报
专利文献2：特开2011-048334号公报
专利文献3：特开2008-281859号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1中记载的鱼眼镜头中，通过了光阑的轴外光不会太被第四透镜弯曲，会相对于传感器面而倾斜入射。因此，存在传感器的选择上没有自由度的问题。在专利文献2记载的鱼眼镜头中，由于第二透镜的光焦度弱，因此弯曲周边光线的能力变小。因此，第二透镜与第三透镜的间隔变长，缩短全长上存在课题。
由树脂构成第一透镜的镜头大部分不能说是超广角的。例如，在专利文献3中记载的鱼眼镜头中，存在如下课题：由于第一透镜的光焦度弱，因此弯曲光线的能力不足。从而，存在不能取入160°视场角以上的光线，不能实现超广角化的课题。
本发明鉴于这样的状况而完成，其目的在于，提供既良好地校正各种像差，又能以紧凑方式实现160°视场角以上的超广角的摄影光学系统、以及具有该摄影光学系统的摄像光学装置以及数字设备。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，第一发明的摄影光学系统是视场角为160°以上的鱼眼镜头，从物体侧向像面侧，依次由在物体侧具有凸的弯月形状且具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜构成，其特征在于，
所述第一透镜是双面非球面透镜，满足以下的条件式(1)～(4)，
-16＜f1/f＜-5…(1)
1.0＜f4/f＜1.9…(2)
-1.9＜f2/f＜-0.9…(3)
0.6＜(r7+r8)/(r7-r8)＜1.2…(4)
其中，
f1：第一透镜的焦距，
f4：第四透镜的焦距，
f2：第二透镜的焦距，
f：整个系统的焦距，
r7：第四透镜的物体侧面的曲率半径，
r8：第四透镜的像侧面的曲率半径。
第二发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一发明中，满足以下的条件式(5)，
1＜BF/f＜2…(5)
其中，
BF：后焦距(空气换算长度)，
f：整体系统的焦距。
第三发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一或第二发明中，满足以下的条件式(6)，
1＜f3/f＜2…(6)
其中，
f3：第三透镜的焦距，
f：整个系统的焦距。
第四发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一至第三发明的任一个发明中，满足以下的条件式(7)，
4＜f1/f2＜16…(7)
其中，
f1：第一透镜的焦距，
f2：第二透镜的焦距。
第五发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一至第四发明的任一个发明中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为塑料透镜。
第六发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一至第五发明的任一个发明中，所述第二透镜、第三透镜和第四透镜均为双面非球面透镜。
第七发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一至第六发明的任一个发明中，所述第二透镜在物体侧具有凸的弯月形状。
第八发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一至第七发明的任一个发明中，在所述第一透镜的物体侧面形成硬涂层。
第九发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一至第八发明的任一个发明中，满足以下的条件式(8)，
nd1≤1.65…(8)
其中，
nd1：第一透镜的d线中的折射率。
第十发明的摄影光学系统的特征在于，在上述第一至第九发明的任一个发明中，所述第三透镜具有双凸形状。
第十一发明的摄像光学装置的特征在于，具有：上述第一至第十发明的任一个发明的任一项所述的摄影光学系统；以及摄像元件，将在摄像面上形成的光学像变换为电信号，所述摄影光学系统被设置，使得在所述摄像元件的摄像面上形成被摄体的光学像。
第十二发明的数字设备的特征在于，通过具有上述第十一发明所述的摄像光学装置，从而被附加被摄体的静止图像摄影、动画摄影中的至少一个功能。
第十三发明的数字设备的特征在于，在上述第十二发明中，所述数字设备是车载照相机或者监视照相机。
发明效果
通过采用本发明的结构，能够实现良好地校正各种像差、同时能够以紧凑方式实现160°视场角以上的超广角化的摄影光学系统以及具有该摄影光学系统的摄像光学装置。此外，通过将本发明的摄影光学系统或摄像光学装置用于车载照相机、监视照相机等数字设备，能够对数字设备以紧凑方式且以低成本附加高性能/超广角的图像输入功能。
附图说明
图1是第一实施方式(实施例1)的透镜结构图。
图2是实施例1的像差图。
图3是第二实施方式(实施例2)的透镜结构图。
图4是实施例2的像差图。
图5是第三实施方式(实施例3)的透镜结构图。
图6是实施例3的像差图。
图7是第四实施方式(实施例4)的透镜结构图。
图8是实施例4的像差图。
图9是第五实施方式(实施例5)的透镜结构图。
图10是实施例5的像差图。
图11是第六实施方式(实施例6)的透镜结构图。
图12是实施例6的像差图。
图13是表示搭载了摄影光学系统的数字设备的概略结构例的示意图。
具体实施方式
以下，说明本发明的摄影光学系统等。本发明的摄影光学系统是从物体侧起向像面侧，依次由在物体侧具有凸的弯月形状且具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜构成的、160°视场角以上的鱼眼镜头(光焦度：通过焦距的倒数定义的量)。此外，其特征在于，所述第一透镜是双面非球面透镜，且满足以下的条件式(1)～(4)。
-16＜f1/f＜-5…(1)
1.0＜f4/f＜1.9…(2)
-1.9＜f2/f＜-0.9…(3)
0.6＜(r7+r8)/(r7-r8)＜1.2…(4)
其中，
f1：第一透镜的焦距，
f4：第四透镜的焦距，
f2：第二透镜的焦距，
f：整个系统的焦距，
r7：第四透镜的物体侧面的曲率半径，
r8：第四透镜的像侧面的曲率半径。
在负/负/正/光阑/正光焦度的配置中，通过设为第一透镜在物体侧具有凸的弯月形状的结构，从而以四个这样的较少的个数就能够实现全视场角为160度以上的超广角透镜。此外，通过在第一透镜的双面配置非球面，能够有效地进行畸变和像散的校正。在球面透镜中难以对每个视场角控制畸变和像散，但通过使用双面非球面，能够在某种程度上单独控制。
条件式(1)表示第一透镜相对于整个系统的焦距比。若超过条件式(1)的下限，则第一透镜的相对光焦度变小，弯曲入射到该摄影光学系统中的光线的能力减弱，难以实现160度视场角以上的超广角。若超过条件式(1)的上限，则第一透镜中产生的畸变、倍率色差等的发生量增加，难以在第二透镜以后校正这些像差。从而，通过满足条件式(1)，能够兼具160°视场角以上的超广角化和各种像差的良好的校正。
条件式(2)表示第四透镜与整个系统的焦距比。若超过条件式(2)的上限，则第四透镜的相对光焦度减小，从第四透镜的物体侧面至像侧面的距离增大。若超过条件式(2)的下限，则轴上色差、像散等会增加，难以通过其他的透镜进行校正。从而，通过满足条件式(2)，能够兼具紧凑化和各种像差的良好的校正。
条件式(3)表示第二透镜与整个系统的焦距比。若超过条件式(3)的下限，则第二透镜的相对光焦度减小，用于弯曲光线的能力减小。为了使光线经由第三透镜入射到光阑，需要增大第二透镜与第三透镜的间隔等对策，存在导致全长增大的顾虑。或者，难以构成超广角本身。若超过条件式(3)的上限，则像散和场曲差增加，难以通过其他的透镜进行校正。从而，通过满足条件式(3)，能够兼具超广角化/紧凑化和各种像差的良好的校正。
条件式(4)规定第四透镜的形状，此外表示通过了光阑的光线的特性。若超过条件式(4)的下限，则入射到第四透镜的物体侧的面的光线的入射角度增加，进而从传感器看到的光线幅度变窄且导致周边照度降低。若超过条件式(4)的上限，则前后面的形状接近，通过了光阑的轴外光通过第四透镜的时刻不会大幅折射，会倾斜入射到传感器，图像上会产生瑕疵。从而，通过满足条件式(4)，能够获得高画质的明亮的图像。
根据上述特征性结构，既良好地校正各种像差(尤其是轴上色差)，又能以紧凑方式实现160°视场角以上的超广角的摄影光学系统、以及具有该摄影光学系统的摄像光学装置。此外，通过将该摄影光学系统或摄像光学装置用于车载照相机、监视照相机等数字设备，能够以紧凑方式且以低成本对数字设备附加高性能/超广角的图像输入功能，能够对该紧凑化、高性能化、高功能化做出贡献。以下说明用于以平衡方式获得这样的效果的同时，进一步实现较高的光学性能、小型化等的条件等。
进一步期望满足以下的条件式(2a)。
1.5＜f4/f＜1.9…(2a)
该条件式(2a)在所述条件式(2)规定的条件范围中还规定了基于所述观点等的进一步优选的条件范围。从而，优选通过满足条件式(2a)，能够进一步扩大上述效果。
期望满足以下的条件式(5)。
1＜BF/f＜2…(5)
其中，
BF：后焦距(空气换算长度)，
f：整体系统的焦距。
条件式(5)规定了有关适当的后焦距(将从透镜最终面至近轴像面的距离进行了空气换算后的长度)的优选的条件范围。若超过条件式(5)的下限，则难以在摄影光学系统与像面之间配置传感器的玻璃盖、滤波器等。若超过条件式(5)的上限，则后焦距相比于焦距，相对过长。此时，需要通过调整第一～第四透镜的光焦度配置，确保后焦距。因此，光焦度配置会不同于适合像差校正的光焦度配置，难以进行良好的像差校正。
期望满足以下的条件式(6)。
1＜f3/f＜2…(6)
其中，
f3：第三透镜的焦距，
f：整个系统的焦距。
条件式(6)规定了有关第三透镜和整个系统的焦距比的优选的条件范围。若超过条件式(6)的上限，则第三透镜的相对光焦度减小，对均具有负光焦度的第一、第二透镜中发生的轴上色差不能充分进行校正，难以进行良好的像差校正。若超过条件式(6)的下限，则会对轴上色差进行过校正，这一点也难以进行良好的像差校正。
期望满足以下的条件式(7)。
4＜f1/f2＜16…(7)
其中，
f1：第一透镜的焦距，
f2：第二透镜的焦距。
条件式(7)规定了有关第一透镜与第二透镜的焦距比的优选的条件范围。若超过条件式(7)的下限，则第一透镜中的光线的折射率上升，在第一透镜中产生的像差增大。尤其是在光线高度高的第一透镜的周边部产生的畸变等，难以通过其他透镜进行校正。若超过条件式(7)的上限，则第一透镜的光焦度过弱，难以实现超广角。
期望所述第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜均为塑料透镜。通过将第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜均由塑料(树脂)构成，能够容易对透镜面附加非球面。此外，能够实现大量生产，因此还具有削减成本的效果。
期望所述第二透镜、第三透镜以及第四透镜均为双面非球面透镜。在第二透镜、第三透镜、第四透镜的双面配置非球面，能够有效地校正像散、畸变、彗形像差等。
期望所述第二透镜在物体侧具有凸的弯月形状。通过将第二透镜设为物体侧具有凸的弯月形状的透镜，第一透镜与第二透镜之间能够变窄。其结果，能够降低第一透镜的光线通过位置，起到减小第一透镜的直径的效果。如果提高光线通过位置，则透镜直径增大，其结果，畸变、倍率色差等的轴外像差的发生量增大。即，通过将第二透镜设为物体侧具有凸的弯月形状的透镜，能够抑制畸变、倍率色差等的轴外像差的产生。
期望在所述第一透镜的物体侧面形成硬涂层。在第一透镜由树脂构成的情况下，在第一透镜的物体侧面配置硬涂层起到提高抗划伤性等可靠性的效果。
期望满足以下的条件式(8)。
nd1≤1.65…(8)
其中，
nd1：第一透镜的d线中的折射率。
条件式(8)规定了有关第一透镜的折射率的优选的条件范围，据此规定了树脂材料的可靠性。如果将具有超过条件式(8)的上限的折射率的树脂材料长时间放置在太阳底下，单波长侧的透射率降低而导致图像变黄。
期望所述第三透镜具有双凸形状。通过将第三透镜设为凸面面向物体侧和像面侧的双凸透镜，从而能够在物体侧面与像侧面分担各种像差(例如球面像差)的校正。例如，如果设为弯月形状，则由于用于获得较强光焦度的透镜面形状而存在误差灵敏度和像差增大的倾向，但若设为双凸形状，则能够有效地抑制误差灵敏度和像差增大。
从以上的说明可知，本发明的摄影光学系统适合作为在附有超广角的图像输入功能的数字设备(例如，车载照相机、监视照相机、移动终端)中使用的摄影光学系统来使用。即，本发明的摄影光学系统是适合用于在摄像元件(传感器)的摄像面(例如，固体摄像元件的光电转换部)以超广角方式形成物体的光学像(即被摄体像)的用途。然后，通过将本发明的摄影光学系统与摄像元件等进行组合，能够构成将被摄体的视频以光学形式获取而作为电信号来输出的摄像光学装置。摄像光学装置是构成在被摄体的静止图像摄影和动画摄影中利用的照相机的主要的构成要素的光学装置，例如，从物体(即被摄体)侧起依次具有用于形成物体的光学像的摄影光学系统、将通过该摄影光学系统形成的光学像转换为电信号的摄像元件。而且，通过将具有所述特征性结构的摄影光学系统配置成在摄像元件的受光面(即摄像面)上形成被摄体的光学像，能够实现小型、低成本且具有高性能的摄像光学装置以及具有该摄像光学装置的数字设备。
作为附有图像输入功能的数字设备的例子，可举出监视照相机、防盗照相机、车载照相机(例如后视照相机)、飞行机照相机、数字照相机、摄像机、电视电话用照相机等照相机，此外，可举出在个人计算机、移动终端(例如，移动电话、智能手机(高性能移动电话)、移动计算机等小型的且能够携带的信息设备终端)、以及它们的周边设备(扫描仪、打印机等)、其他的数字设备(行车记录仪、防卫设备等)等中内置或外置的照相机。从这些例子中可知，不仅可通过使用摄像光学装置来构成照相机，还能够通过在各种设备上搭载摄像光学装置来附加照相机功能。例如，能够构成附有照相机的便携电话等附有图像输入功能的数字设备。
作为附有图像输入功能的数字设备的一例，图13中通过示意性的截面来表示数字设备DU的概略结构例。在图13所示的数字设备DU中搭载的摄像光学装置LU从物体(即被摄体)侧起依次具有用于形成物体的光学像(像面)IM的摄影光学系统LN(AX：光轴)、平行平板PT(摄像元件SR的玻璃罩；相当于根据需要而配置的光学性低通滤波器、红外线截止滤波器等光学滤波器等)、用于将通过摄影光学系统LN在受光面(摄像面)SS上形成的光学像IM转换为电信号的摄像元件SR。当通过该摄像光学装置LU构成附有图像输入功能的数字设备DU的情况下，通常会在其机身内部配置摄像光学装置LU，但能够在实现照相机功能时采用对应于需要的方式。例如，能够将组件化的摄像光学装置LU构成为相对数字设备DU的主体可装卸或可旋转。
摄影光学系统LN是从物体侧起由负负正正的第一～第四透镜构成的四片结构的定焦镜头，在摄像元件SR的受光面SS上形成光学像IM。作为摄像元件SR，例如可利用具有多个像素的CCD(电荷耦合器件)型图像传感器、CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器等固体摄像元件。摄影光学系统LN被设置成在作为摄像元件SR的光电转换部的受光面SS上形成被摄体的光学像IM，因此通过摄影光学系统LN形成的光学像IM通过摄像元件SR被转换为电信号。另外，由于如上述那样，假设使用CCD型图像传感器、CMOS型图像传感器等的摄像元件SR，因此在摄影光学系统LN与像面IM之间配置玻璃罩作为平行平板PT，但当然也可以考虑根据传感器的种类而不配置玻璃罩的情况。
数字设备DU除了摄像光学装置LU之外，还具有信号处理部1、控制部2、存储器3、操作部4、显示部5等。由摄像元件SR生成的信号在信号处理部1中根据需要被实施规定的数字图像处理和图像压缩处理等，并作为数字视频信号而被记录在存储器3(半导体存储器、光盘等)，或者根据情况有时经由电缆或者被转换为红外线信号等而被传输至其他的设备(例如，便携电话的通信功能)。控制部2由微型计算机构成，集中进行摄影功能(静止图像摄影功能、动画摄影功能等)、图像再现功能等功能的控制、用于调焦的透镜移动机构的控制等。例如，由控制部2进行对于摄像光学装置LU的控制，以便进行被摄体的静止图像摄影、动画摄影中的至少一种。显示部5是包含液晶监视器等显示器的部分，利用由摄像元件SR转换的图像信号或在存储器3中记录的图像信息进行图像显示。操作部4是具有操作按钮(例如释放按钮)、操作拨盘(例如摄影模式拨盘)等操作部件的部分，将操作者操作输入的信息传递给控制部2。
图1、图3、图5、图7、图9、图11分别在光学截面上表示处于无穷远对焦状态的摄影光学系统LN的第一～第六实施方式。第j镜头Lj(j＝1、2、3、4)是从物体侧起位于第j个位置的透镜，配置在摄影光学系统LN的像侧的平行平板PN假设为摄像元件SR的玻璃罩等。
在第一～第六实施方式的摄影光学系统LN中，从物体侧起依次由具有负光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、光阑ST、具有正光焦度的第四透镜L4构成。第一透镜L1与第二透镜L2在物体侧具有凸的弯月形状，第三透镜L3具有双凸形状，第四透镜L4在物体侧具有凹的弯月形状或双凸形状。
此外，构成摄影光学系统LN的所有的透镜面是非球面，构成摄影光学系统LN的所有的透镜假设将塑料材料作为光学材料。由于第一透镜L1是塑料透镜，因此也可以在摄影光学系统LN的物体侧配置罩部件。只是，由于超广角镜头中，在第一透镜L1的物体侧难以设置罩部件，因此优选在第一透镜L1的物体侧面形成硬涂层而代替罩部件。
实施例
以下，以实施例的结构数据等为例更具体说明实施了本发明的摄影光学系统的结构等。这里所举的实施例1～6(EX1～6)是与所述的第一～第六实施方式分别对应的数值实施例，表示第一～第六实施方式的透镜结构图(图1、图3、图5、图7、图9、图11)分别表示对应的实施例1～6的透镜截面形状等。
在各实施例的结构数据中，作为面数据，从左侧的栏开始依次表示面编号、曲率半径r(mm)、轴上面间隔d(mm)、与d线(波长587.56nm)有关的折射率nd、与d线有关的阿贝数vd。对面编号附加了*的面是非球面，其面形状通过利用了以面顶点为原点的局部的正交坐标系(x,y,z)的以下的式(AS)来定义。作为非球面数据，表示非球面系数等。另外，各实施例的非球面数据中没有标注的项的系数为0，针对所有的数据，E-n＝╳10-n。
其中，
h：对z轴(光轴AX)垂直的方向的高度(h2＝x2+y2)，
z：高度为h的位置上的光轴AX方向的移位量(表面顶点基准)，
C：面顶点上的近轴曲率(曲率半径r的倒数)，
k：圆锥系数，
A4、A6、A8、A10、A12：分别是4次、6次、8次、10次、12次非球面系数。
表1表示各实施例的条件式对应值，表2表示各透镜(Lj，j＝1,2,3,4)的面形状(基于近轴曲率的标记)与光焦度(通过正或负来标记)。此外，表3中，作为各种数据(与d线有关的值)，表示整个系统的焦距(f，mm)、各透镜(Lj，j＝1,2,3,4)的焦距(f1、f2、f3、f4；mm)、透镜全长(TL，mm)、F值(FNO)、后焦距(BF，mm)、第四透镜L4的物体侧面的曲率半径r7、第四透镜L4的像侧面的曲率半径r8、全视场角(2ω、°)、最大像高(Y’，mm；相当于摄像元件SR的摄像面SS的对角线长度的一半)。另外，后焦距BF通过空气换算长度来标记从透镜最终面至近轴像面的距离，透镜全长TL对从透镜最前面至透镜最终面的距离加上后焦距BF的距离。
图2、图4、图6、图8、图10、图12是实施例1～6(EX1～6)的像差图，(A)表示球面像差(mm)、(B)表示像散(mm)、(C)表示畸变(％)。在球面像差图(A)中，实线、点划线、虚线分别通过从近轴像面至光轴AX方向的偏移量表示对于d线(波长587.56nm)的球面像差量、对于g线(波长435.84nm)的球面像差量、对于C线(波长656.28nm)的球面像差量，纵轴表示F值。在像散图(B)中，虚线T、实线S分别通过从近轴像面至光轴AX方向的偏移量表示对于d线的切线(Tangential)像面、对于d线的弧矢像面，纵轴表示像高Y’(mm)。在畸变图(C)中，横轴表示对于d线的失真，纵轴表示像高Y’(mm)。该畸变设为以Y’＝2f·tan(ω/2)的投影方式作为基准的情况下的值。在通常的镜头中，以Y’＝f·tanω的关系式作为基准，但是在半视场角ω超过90度的超广角镜头中，不能应用该式。
这里，说明各实施例的概略结构(表2)。其中，关于光焦度均设为基于近轴上的值的光焦度。在实施例1(图1)中，从物体侧起依次由具有凸面面向物体侧的弯月形状的负光焦度的第一透镜L1、具有凸面面向物体侧的弯月形状的负光焦度的第二透镜L2、具有双凸形状的正光焦度的第三透镜L3、开口光阑ST、具有将凹面面向物体侧的弯月形状的正光焦度的第四透镜L4构成。所有的透镜L1～L4均由塑料构成，此外，所有的面由非球面构成。
在实施例2、3、4、5、6(图3、图5、图7、图9、图11)中，从物体侧起依次由具有凸面面向物体侧的弯月形状的负光焦度的第一透镜L1、具有凸面面向物体侧的弯月形状的负光焦度的第二透镜L2、具有双凸形状的的正光焦度的第三透镜L3、开口光阑ST、具有双凸形状的正光焦度的第四透镜L4构成。所有的透镜L1～L4均由塑料构成，此外，所有的面由非球面构成。
在由塑料构成透镜的情况下，存在硬度低且抗划伤性和耐候性差的缺陷。作为解决该问题的有效的方法，当前通过在塑料部件表面上形成硬化膜(硬涂层膜)，能够提高表面的硬度而不损害塑料的轻便性、可加工性。在超广角镜头中，由于难以在第一透镜L1的物体侧设置罩部件，因此例如在车载照相机、监视照相机中使用的情况下，还充分考虑第一透镜L1的物体侧面向外部露出的情况。因此，在实施例1～6中均在第一透镜L1的物体侧形成了硬涂层。在第一透镜的物体侧面，通过浸涂法、喷涂法、旋涂法等方法形成厚度为2～15μm左右的透明的硬涂层膜，从而能够提高抗划伤性和耐候性。另外，为了防止由于下雨等而被附着的水滴，也可以在硬涂层上附加防水涂层或亲水涂层，为了进一步提高耐光性，还可以在由塑料构成的第一透镜L1的材质中加入防UV剂。
实施例1～6中，设想了将CCD图像传感器、CMOS型图像传感器等用于摄像元件SR，因此在第四透镜L4与成像面IM之间配置了玻璃罩(平行平板PT)，但当然根据传感器的种类还考虑不配置玻璃罩的情况。
实施例1
单位：mm
面数据
非球面数据
非球面数据
实施例2
单位：mm
面数据
非球面数据
非球面数据
实施例3
单位：mm
面数据
非球面数据
非球面数据
实施例4
单位：mm
面数据
非球面数据
非球面数据
实施例5
单位：mm
面数据
非球面数据
非球面数据
实施例6
单位：mm
面数据
非球面数据
非球面数据
【表1】
【表2】
形状/光焦度 实施例1 实施例2 实施例3
第一透镜L1 物体侧凸负弯月 物体侧凸负弯月 物体侧凸负弯月
第二透镜L2 物体侧凸负弯月 物体侧凸负弯月 物体侧凸负弯月
第三透镜L3 双凸正 双凸正 双凸正
第四透镜L4 物体侧凹正弯月 双凸正 双凸正
形状/光焦度 实施例4 实施例5 实施例6
第一透镜L1 物体侧凸负弯月 物体侧凸负弯月 物体侧凸负弯月
第二透镜L2 物体侧凸负弯月 物体侧凸负弯月 物体侧凸负弯月
第三透镜L3 双凸正 双凸正 双凸正
第四透镜L4 双凸正 双凸正 双凸正
【表3】
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
f 1.13 1.06 1.10 1.008 1.34 1.31
f1 -7.027 -8.988 -6.882 -8.799 -20.604 -19.633
f2 -1.425 -1.457 -1.425 -1.477 -1.409 -1.292
f3 1.615 1.826 1.613 1.884 1.91 1.667
f4 1.999 1.899 1.996 1.865 2.235 2.145
TL 11.586 11.322 11.666 11.364 10.816 10.347
FNO 2.40 2.40 2.40 2.40 2.40 2.40
BF 1.804 1.806 1.804 1.806 1.579 1.486
r7 -63.861 11.367 491.877 13.438 5.877 8.292
r8 -1.084 -1.043 -1.087 -1.022 -1.325 -1.228
2ω 185.7 188.1 189.0 191.1 184.8 179.9
Y′ 2.434 2.434 2.434 2.434 2.374 2.374
标号说明
DU 数字设备
LU 摄像光学装置
LN 摄影光学系统
L1～L4 第一～第四透镜
ST 开口光阑(光阑)
SR 摄像元件
SS 受光面(摄像面)
IM 像面(光学像)
AX 光轴
1 信号处理部
2 控制部
3 存储器
4 操作部
5 显示部

Claims (13)

1.一种摄影光学系统，是视场角为160°以上的鱼眼镜头，从物体侧向像面侧，依次由在物体侧具有凸的弯月形状且具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜构成，其特征在于，
所述第一透镜是双面非球面透镜，满足以下的条件式(1)～(4)，
-16＜f1/f＜-5  …(1)
1.0＜f4/f＜1.9  …(2)
-1.9＜f2/f＜-0.9  …(3)
0.6＜(r7+r8)/(r7-r8)＜1.2  …(4)
其中，
f1：第一透镜的焦距，
f4：第四透镜的焦距，
f2：第二透镜的焦距，
f：整个系统的焦距，
r7：第四透镜的物体侧面的曲率半径，
r8：第四透镜的像侧面的曲率半径。
2.如权利要求1所述的摄影光学系统，其特征在于，
满足以下的条件式(5)，
1＜BF/f＜2  …(5)
其中，
BF：后焦距(空气换算长度)，
f：整体系统的焦距。
3.如权利要求1或2所述的摄影光学系统，其特征在于，
满足以下的条件式(6)，
1＜f3/f＜2  …(6)
其中，
f3：第三透镜的焦距，
f：整个系统的焦距。
4.如权利要求1至3的任一项所述的摄影光学系统，其特征在于，
满足以下的条件式(7)，
4＜f1/f2＜16  …(7)
其中，
f1：第一透镜的焦距，
f2：第二透镜的焦距。
5.如权利要求1至4的任一项所述的摄影光学系统，其特征在于，
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为塑料透镜。
6.如权利要求1至5的任一项所述的摄影光学系统，其特征在于，
所述第二透镜、第三透镜和第四透镜均为双面非球面透镜。
7.如权利要求1至6的任一项所述的摄影光学系统，其特征在于，
所述第二透镜在物体侧具有凸的弯月形状。
8.如权利要求1至7的任一项所述的摄影光学系统，其特征在于，
在所述第一透镜的物体侧面形成硬涂层。
9.如权利要求1至8的任一项所述的摄影光学系统，其特征在于，
满足以下的条件式(8)，
nd1≤1.65  …(8)
其中，
nd1：第一透镜的d线中的折射率。
10.如权利要求1至9的任一项所述的摄影光学系统，其特征在于，
所述第三透镜具有双凸形状。
11.一种摄像光学装置，其特征在于，具有：
权利要求1至10的任一项所述的摄影光学系统；以及
摄像元件，将在摄像面上形成的光学像变换为电信号，
所述摄影光学系统被设置，使得在所述摄像元件的摄像面上形成被摄体的光学像。
12.一种数字设备，其特征在于，
通过具有权利要求11所述的摄像光学装置，从而被附加被摄体的静止图像摄影、动画摄影中的至少一个功能。
13.如权利要求12所述的数字设备，其特征在于，
所述数字设备是车载照相机或者监视照相机。
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Application publication date: 20151014

Assignee: Zhejiang Shunyu Optical Co., Ltd.

Assignor: Konica Minolta Opto, Inc.

Contract record no.: 2017990000500

Denomination of invention: Imaging optical system, imaging optical device, and digital instrument

Granted publication date: 20170704

License type: Exclusive License

Record date: 20171229