CN107015348B - 成像透镜及摄像装置 - Google Patents

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CN107015348B CN201710012557.0A CN201710012557A CN107015348B CN 107015348 B CN107015348 B CN 107015348B CN 201710012557 A CN201710012557 A CN 201710012557A CN 107015348 B CN107015348 B CN 107015348B
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Abstract

本发明提供一种广角且F值较小、各像差得到良好校正的成像透镜及具备该成像透镜的摄像装置。所述成像透镜从物体侧依次包括前群(GF)、光圈(St)及后群(GR)，前群(GF)从物体侧依次包括将凸面朝向物体侧的具有负屈折力的第1透镜(L1)、具有负屈折力的第2透镜(L2)及具有正屈折力的第3透镜(L3)，后群(GR)从物体侧依次包括具有正屈折力的第4透镜(L4)、具有正屈折力的第5透镜(L5)、具有负屈折力的第6透镜(L6)、具有正屈折力的第7透镜(L7)及具有负屈折力的第8透镜(L8)。

Description

成像透镜及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种尤其适合于车载摄像机及监控摄像机等的成像透镜及具备该成像透镜的摄像装置。
背景技术
关于使用于车载摄像机及监控摄像机等的成像透镜，已知有专利文献1。专利文献1中公开有从物体侧依次包括前群、光圈及后群且作为整体由7片透镜构成的成像透镜。
专利文献1：日本专利第3491578号说明书
使用于车载摄像机及监控摄像机等的成像透镜中，需要拍摄宽范围，因此要求某种程度的视角，但专利文献1中所提出的透镜的全视角均为67～69°左右，从而要求视角更宽的透镜。
并且，专利文献1中所提出的透镜的F值均为2.8～3.2左右，从而要求F值更小的透镜。并且，对各像差也要求更良好的透镜。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种广角且F值较小、各像差得到良好校正的成像透镜及具备该成像透镜的摄像装置。
本发明的成像透镜的特征为从物体侧依次包括前群、光圈及后群，前群从物体侧依次包括将凸面朝向物体侧的具有负屈折力的第1透镜、具有负屈折力的第2透镜及具有正屈折力的第3透镜，后群从物体侧依次包括具有正屈折力的第4透镜、具有正屈折力的第5透镜、具有负屈折力的第6透镜、具有正屈折力的第7透镜及具有负屈折力的第8透镜。
在本发明的成像透镜中，优选满足下述条件式(1)，更优选满足下述条件式(1-1)。
-0.4＜f/fF＜-0.1……(1)
-0.27＜f/fF＜-0.14……(1-1)
其中，设为
f：整体系统的焦距；
fF：前群的焦距。
并且，优选满足下述条件式(2)，更优选满足下述条件式(2-1)。
0.36＜f/fR＜0.57……(2)
0.41＜f/fR＜0.52……(2-1)
其中，设为
f：整体系统的焦距；
fR：后群的焦距。
并且，优选满足下述条件式(3)，更优选满足下述条件式(3-1)。
0.65＜D34/f＜1.5……(3)
0.79＜D34/f＜1.17……(3-1)
其中，设为
D34：第3透镜与第4透镜的光轴上的空气间隔；
f：整体系统的焦距。
并且，优选满足下述条件式(4)，更优选满足下述条件式(4-1)。
100＜2ω……(4)
110＜2ω……(4-1)
其中，设为
2ω：全视角(°)。
本发明的摄像装置的特征为具备上述记载的本发明的成像透镜。
另外，上述“实际上包括～”表示除了作为构成要件所举出的透镜以外，还可以包括实际上没有动力的透镜、光圈或掩膜或盖玻璃或滤光片等透镜以外的光学要件、物镜法兰盘、镜筒、成像元件和/或手抖校正机构等机构部分等。
并且，关于上述透镜的面形状、曲率半径和/或屈折力的符号，当包括非球面时，设为在近轴区域中考虑。
发明效果
本发明的成像透镜设成从物体侧依次包括前群、光圈及后群，前群从物体侧依次包括将凸面朝向物体侧的具有负屈折力的第1透镜、具有负屈折力的第2透镜及具有正屈折力的第3透镜，后群从物体侧依次包括具有正屈折力的第4透镜、具有正屈折力的第5透镜、具有负屈折力的第6透镜、具有正屈折力的第7透镜及具有负屈折力的第8透镜，因此能够设成广角且F值较小、各像差得到良好校正的成像透镜。
并且，本发明的摄像装置具备本发明的成像透镜，因此能够获得视角宽且清晰并且高画质的图像。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的成像透镜(与实施例1共用)的透镜结构的剖视图。
图2是上述成像透镜(与实施例1共用)的光路图。
图3是表示本发明的实施例2的成像透镜的透镜结构的剖视图。
图4是表示本发明的实施例3的成像透镜的透镜结构的剖视图。
图5是本发明的实施例1的成像透镜的各像差图。
图6是本发明的实施例2的成像透镜的各像差图。
图7是本发明的实施例3的成像透镜的各像差图。
图8是本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的概略结构图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细的说明。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的成像透镜的透镜结构的剖视图，图2是上述成像透镜的光路图。图1及图2所示的结构例与后述的实施例1的成像透镜的结构共用。图1及图2中，左侧为物体侧，右侧为图像侧，所图示的开口光圈St并不一定表示大小和/或形状，表示光轴Z上的光圈的位置。并且，图2中示出了轴上光束wa及最大视角的光束wb。
如图1所示，该成像透镜从物体侧依次由前群GF、开口光圈St及后群GR构成。
前群GF从物体侧依次由将凸面朝向物体侧的具有负屈折力的第1透镜L1、具有负屈折力的第2透镜L2及具有正屈折力的第3透镜L3构成。
如此，通过将第1透镜L1的物体侧的表面设为凸面，即便在广角的透镜中周边部的畸变像差的校正变得容易。并且，通过将从物体侧依次进行配置的2片透镜即第1透镜L1与第2透镜L2均设为负透镜，对透镜系统整体进行广角化变得容易。并且，通过将紧接其后的第3透镜L3设为正透镜，并设为从物体侧依次由负透镜、负透镜及正透镜构成的负焦距型，变得有利于广角化。
后群GR从物体侧依次由具有正屈折力的第4透镜L4、具有正屈折力的第5透镜L5、具有负屈折力的第6透镜L6、具有正屈折力的第7透镜L7及具有负屈折力的第8透镜L8构成。
如此，通过以第4透镜L4、第5透镜L5及第7透镜L7这3片正透镜来分担后群GR所需的收敛作用与像差校正，能够有效地校正各像差。并且，通过从开口光圈St的图像侧依次连续配置第4透镜L4及第5透镜L5这2片正透镜，能够缓慢弯曲轴上边缘光线，因此能够抑制高阶球差的发生。由此，能够设成F值较小的透镜。并且，通过在离开口光圈St较近的位置配置具有负屈折力的第6透镜L6，变得有利于倍率色差的校正。并且，第8透镜L8担负校正从第4透镜L4至第7透镜L7之间产生的球差的作用。
在本实施方式的成像透镜中，优选满足下述条件式(1)。通过以免成为条件式(1)的下限以下的方式进行设定，能够缩短透镜总长度。通过以免成为条件式(1)的上限以上的方式进行设定，变得有利于扩展视角。另外，若设成满足下述条件式(1-1)，则能够设成更良好的特性。
-0.4＜f/fF＜-0.1……(1)
-0.27＜f/fF＜-0.14……(1-1)
其中，设为
f：整体系统的焦距；
fF：前群的焦距。
并且，优选满足下述条件式(2)。通过以免成为条件式(2)的下限以下的方式进行设定，变得有利于扩展视角。通过以免成为条件式(2)的上限以上的方式进行设定，变得有利于良好地校正球差。另外，若设成满足下述条件式(2-1)，则能够设成更良好的特性。
0.36＜f/fR＜0.57……(2)
0.41＜f/fR＜0.52……(2-1)
其中，设为
f：整体系统的焦距；
fR：后群的焦距。
并且，优选满足下述条件式(3)。通过以免成为条件式(3)的下限以下的方式进行设定，变得容易分离轴上光线与轴外光线，因此像差的校正变得容易。通过以免成为条件式(3)的上限以上的方式进行设定，透镜整体的小型化变得容易。另外，若设成满足下述条件式(3-1)，则能够设成更良好的特性。
0.65＜D34/f＜1.5……(3)
0.79＜D34/f＜1.17……(3-1)
其中，设为
D34：第3透镜与第4透镜的光轴上的空气间隔；
f：整体系统的焦距。
并且，优选满足下述条件式(4)。通过满足条件式(4)，能够实现广角化，并能够拍摄宽视角范围。因此，尤其在将本实施方式的成像透镜适用于车载摄像机的情况下，能够用一台摄像机来拍摄在车体前方及十字路口等从侧方进入的汽车或人。并且，在适用于监控摄像机的情况下，由于视角超过90°，因此设置在室内的顶棚的四角上时能够消除死角。另外，若设成满足下述条件式(4-1)，则能够设成更良好的特性。
100＜2ω……(4)
110＜2ω……(4-1)
其中，设为
2ω：全视角(°)。
当本成像透镜在严酷的环境下被使用时，优选实施保护用的多层膜涂层。而且，除了保护用涂层以外，还可以实施用于减少使用时的重影光等的防反射涂层。
并且，当将该成像透镜适用于摄像装置时，也可以根据安装透镜的摄像机侧的结构，在透镜系统与像面Sim之间配置盖玻璃、棱镜和/或红外截止滤光片及低通滤波器等各种滤光片。另外，代替在透镜系统与像面Sim之间配置这些各种滤光片，也可以在各透镜之间配置这些各种滤光片，也可以在任意透镜的透镜面实施具有与各种滤光片相同的作用的涂层。
接着，对本发明的成像透镜的数值实施例进行说明。
首先，对实施例1的成像透镜进行说明。将表示实施例1的成像透镜的透镜结构的剖视图示于图1中。另外，在与图1及后述的实施例2～3对应的图3～4中，左侧为物体侧，右侧为图像侧，所图示的开口光圈St并不一定表示大小和/或形状，而是表示光轴Z上的光圈的位置。
将实施例1的成像透镜的基本透镜数据示于表1中，将与规格相关的数据示于表2中，将与非球面系数相关的数据示于表3中。以下，以实施例1的透镜为例子对表中的记号的含义进行说明，对于实施例2～3也基本相同。
在表1的透镜数据中，在面编号的栏中示出将最靠近物体侧的构成要件的面设为第1个而随着向图像侧逐渐增加的面编号，在曲率半径的栏中示出各面的曲率半径，在面间隔的栏中示出各面与其下一个面的光轴Z上的间隔。并且，在n的栏中示出各光学要件的相对于d线(波长587.6nm)的折射率，在v的栏中示出各光学要件的相对于d线(波长587.6nm)的色散系数。
在此，关于曲率半径的符号，将面形状朝向物体侧为凸的情况设为正，朝向图像侧为凸的情况设为负。所示出的基本透镜数据中也包括开口光圈St。在相当于开口光圈St的面的面编号的栏中与面编号一并记载有(光圈)这一术语。
表2的与规格相关的数据中示出整体系统的焦距f’、后焦距Bf’、F值FNo.及全视角2ω值。
基本透镜数据及与规格相关的数据中，作为角度的单位使用度(°)，作为长度的单位使用mm(毫米)，但光学系统即便放大比例或缩小比例也能够使用，因此能够使用其他适当的单位。
在表1的透镜数据中，在非球面的面编号上标注有*记号，作为非球面的曲率半径表示近轴的曲率半径的数值。表3的与非球面系数相关的数据中示出非球面的面编号及与这些非球面相关的非球面系数。表3的非球面系数的数值的“E±n”(n：整数)表示“×10±n”。非球面系数是由下述式表示的非球面式中的各系数KA、Am(m＝3、……、20)的值。
Zd＝C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+∑Am·hm
其中，设为
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂至与由非球面顶点相切的光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(从光轴到透镜面的距离)；
C：近轴曲率半径的倒数；
KA、Am：非球面系数(m＝3、……、20)。
[表1]
实施例1·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
1 8.2314 1.8637 1.91082 35.25
2 3.8194 1.9338
*3 -60.9293 1.6693 1.53112 55.30
*4 3.2564 1.6898
5 71.6839 2.7142 1.59551 39.26
6 -5.7880 1.4250
7(光圈) ∞ 0.6929
*8 -19.5999 1.2026 1.53112 55.30
*9 -8.4649 0.3636
10 8.3654 1.6999 1.60300 65.44
11 -4.3700 0.5179 1.62004 36.30
12 -156.8066 0.1780
*13 4.8984 1.9486 1.53112 55.30
*14 -3.5831 0.1917
15 -4.6943 0.5000 1.94595 17.98
16 -37.3786 3.3164
[表2]
实施例1·规格
f’ 2.43
Bf’ 3.32
FNo. 2.30
2ω[°] 112.0
[表3]
实施例1·非球面系数
Figure BDA0001204398350000091
将实施例1的成像透镜的各像差图示于图5中。另外，从图5中的左侧依次表示球差、像散、畸变像差及倍率色差。这些像差图表示将物体距离设为无限远时的状态。在表示球差、像散及畸变像差的各像差图中，示出将d线(波长587.6nm)设为基准波长的像差。在球差图中，将相对于d线(波长587.6nm)、C线(波长656.3nm)、F线(波长486.1nm)及A′线(波长768.2nm)的像差分别以实线、长虚线、短虚线及灰色实线来示出。在像散图中，将弧矢方向及子午方向的像差分别以实线及短虚线来示出。在倍率色差图中，将相对于C线(波长656.3nm)、F线(波长486.1nm)及A′线(波长768.2nm)的像差分别以长虚线、短虚线及灰色实线来示出。另外，球差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。
在上述实施例1的说明中叙述的各数据的记号、含义及记载方法，若无特别说明，对于以下的实施例也相同，因此以下省略重复说明。
接着，对实施例2的成像透镜进行说明。将表示实施例2的成像透镜的透镜结构的剖视图示于图3中。并且，将实施例2的成像透镜的基本透镜数据示于表4中，将与规格相关的数据示于表5中，将与非球面系数相关的数据示于表6中，将各像差图示于图6中。
[表4]
实施例2·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
1 8.6576 1.8313 1.95375 32.32
2 4.0233 1.9015
*3 -1765.9132 1.5699 1.53112 55.30
*4 3.2882 1.6848
*5 -160.5424 2.7174 1.63360 23.61
*6 -6.3457 1.7395
7(光圈) ∞ 0.5433
*8 -19.9943 1.2319 1.53112 55.30
*9 -8.4595 0.2324
10 8.5291 1.7719 1.61800 63.33
11 -3.2798 0.5146 1.69895 30.05
12 -27.5993 0.1377
*13 4.8813 1.9017 1.53112 55.30
*14 -3.5705 0.1815
15 -4.2989 0.8090 1.85478 24.80
16 -31.9447 3.3881
[表5]
实施例2·规格
f’ 2.42
Bf’ 3.39
FNo. 2.30
2ω[°] 112.0
[表6]
实施例2·非球面系数
Figure BDA0001204398350000111
接着，对实施例3的成像透镜进行说明。将表示实施例3的成像透镜的透镜结构的剖视图示于图4中。并且，将实施例3的成像透镜的基本透镜数据示于表7中，将与规格相关的数据示于表8中，将与非球面系数相关的数据示于表9中，将各像差图示于图7中。
[表7]
实施例3·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
1 8.5931 1.7699 1.95375 32.32
2 3.9640 1.9285
*3 -1766.0062 1.6136 1.53112 55.30
*4 3.2597 1.7107
*5 -99.9374 2.7738 1.63360 23.61
*6 -6.8438 1.9114
7(光圈) ∞ 0.6720
*8 -21.4755 1.3288 1.53112 55.30
*9 -8.3416 0.1852
*10 9.1331 1.7134 1.53112 55.30
*11 -7.4905 0.1000
*12 -7.7354 0.5000 1.63360 23.61
*13 -54.5574 0.1000
*14 4.8353 1.9098 1.53112 55.30
*15 -3.5447 0.1868
16 -4.7073 0.8178 1.92286 20.88
17 -32.3002 3.8560
[表8]
实施例3·规格
f’ 2.42
Bf’ 3.86
FNo. 2.30
2ω[°] 112.0
[表9]
实施例3·非球面系数
Figure BDA0001204398350000131
Figure BDA0001204398350000141
将与实施例1～3的成像透镜的条件式(1)～(4)对应的值示于表10中。另外，所有实施例均以d线为基准波长，下述表10所示的值是该基准波长时的值。
[表10]
式的编号 条件式 实施例1 实施例2 实施例3
(1) f/fF -0.16 -0.20 -0.25
(2) f/fR 0.47 0.48 0.46
(3) D34/f 0.87 0.94 1.07
(4) 2ω 112.0 112.0 112.0
从以上数据可知，实施例1～3的成像透镜均满足条件式(1)～(4)，且为广角且F值较小、各像差得到良好校正的成像透镜。
接着，对本发明的实施方式所涉及的摄像装置进行说明。在此，作为本发明的摄像装置的一实施方式对适用于车载摄像机时的例子进行说明。图8中示出在汽车中搭载有车载摄像机的情形。
在图8中，汽车100具备用于拍摄其副驾驶座侧的侧面的死角范围的车外摄像机101、用于拍摄汽车100的后侧的死角范围的车外摄像机102及安装在后视镜的背面并用于拍摄与驾驶员相同视角范围的车内摄像机103。车外摄像机101、车外摄像机102及车内摄像机103是摄像装置且具备基于本发明的实施方式的成像透镜及将通过成像透镜形成的光学图像转换为电信号的成像元件。本实施方式的车载摄像机(车外摄像机101、102及车内摄像机103)具备本发明的成像透镜，因此能够获得广角且高画质的图像。
以上，举出实施方式及实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式及实施例，能够进行各种变形。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔、折射率及色散系数等值并不限定于上述各数值实施例中示出的值，也可以采用其他值。
并且，对于本发明的实施方式所涉及的摄像装置，并不限定于车载摄像机，能够设成便携式终端用摄像机、监控摄像机或数码相机等各种方式。
符号说明
100-汽车，101、102-车外摄像机，103-车内摄像机，GF-前群，GR-后群，L1～L8-透镜，Sim-像面，St-开口光圈，wa-轴上光束，wb-最大视角的光束，Z-光轴。

Claims (11)

1.一种成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜从物体侧依次包括前群、光圈及后群，
所述前群从物体侧依次包括将凸面朝向物体侧的具有负屈折力的第1透镜、具有负屈折力的第2透镜及具有正屈折力的第3透镜，
所述后群从物体侧依次包括具有正屈折力的第4透镜、具有正屈折力的第5透镜、具有负屈折力的第6透镜、具有正屈折力的第7透镜及具有负屈折力的第8透镜，
在所述成像透镜中，各相邻透镜之间的距离保持固定，
所述成像透镜满足下述条件式：
-0.27＜f/fF＜-0.1
其中，设为
f：整体系统的焦距；
fF：所述前群的焦距。
2.根据权利要求1所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式(2)：
0.36＜f/fR＜0.57……(2)
其中，设为
fR：所述后群的焦距。
3.根据权利要求1所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式(3)：
0.65＜D34/f＜1.5……(3)
其中，设为
D34：所述第3透镜与所述第4透镜的光轴上的空气间隔。
4.根据权利要求2所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式(3)：
0.65＜D34/f＜1.5……(3)
其中，设为
D34：所述第3透镜与所述第4透镜的光轴上的空气间隔。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式(4)：
100＜2ω……(4)
其中，设为
2ω：全视角，其中单位为°即度。
6.根据权利要求1所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式：
f/fF＜-0.14。
7.根据权利要求2所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式(2-1)：
0.41＜f/fR＜0.52……(2-1)。
8.根据权利要求3所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式(3-1)：
0.79＜D34/f＜1.17……(3-1)。
9.根据权利要求4所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式(3-1)：
0.79＜D34/f＜1.17……(3-1)。
10.根据权利要求5所述的成像透镜，其特征在于，
所述成像透镜满足下述条件式(4-1)：
110＜2ω……(4-1)。
11.一种摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置具备权利要求1至10中任一项所述的成像透镜。
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