CN107636509B - 车载摄像机用镜头单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载摄像机用镜头单元，即使在将透镜搭载于树脂制支架的情况下，也具有稳定的温度特性。车载摄像机用镜头单元中，将从物体侧朝像侧依序配置的第1透镜、第2透镜、第3透镜、光圈、第4透镜、第5透镜及第6透镜保持于树脂制支架中。第1透镜、第2透镜、第5透镜及第6透镜为玻璃透镜，配置在光圈两侧的第3透镜及第4透镜中，包含弯月透镜的第3透镜为塑料透镜，包含双凸透镜的第4透镜为玻璃透镜。

Description

车载摄像机用镜头单元
技术领域
本发明涉及一种车载摄像机(camera)用镜头单元(lens unit)。
背景技术
为了减小从汽车驾驶员观察的死角等，提出在汽车中搭载车载摄像机。关于所述车载摄像机中所用的车载摄像机用镜头单元，考虑到实现低成本化的观点，提出下述结构，即，也包括最物体侧的透镜在内，将所有透镜设为耐化学品性等高的塑料透镜(plasticlens)(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2015-40945号公报
发明内容
发明所要解决的问题
车载摄像机要在低温至高温的广温度范围下使用，但塑料透镜的温度特性差。因此，专利文献1所记载的车载摄像机用镜头单元，存在低温时或高温时分辨率等下降的问题点。
与此相对，玻璃透镜的温度特性优异。但是，在使用玻璃透镜的情况下，当将玻璃透镜搭载于树脂制支架(holder)(透镜筒)时，也存在因伴随温度变化的支架膨胀或收缩而导致分辨率等下降的问题。
鉴于以上的问题，本发明的课题在于提供一种车载摄像机用镜头单元，即使在将透镜搭载于树脂制支架的情况下，也具有稳定的温度特性。
解决问题的技术手段
为了解决所述问题，本发明的车载摄像机用镜头单元的特征在于，将从物体侧朝像侧依序配置的第1透镜、第2透镜、第3透镜、光圈、第4透镜、第5透镜及第6透镜保持于筒状的支架中，所述第1透镜是使凸面朝向物体侧的弯月形状的正透镜，所述第2透镜是使凹面朝向像侧的弯月形状的负透镜，所述第3透镜是使凹面朝向物体侧的弯月形状的透镜，所述第4透镜是使凸面朝向物体侧及像侧的透镜，所述第5透镜是使凹面朝向物体侧及像侧的透镜，所述第6透镜是使凸面朝向物体侧及像侧的透镜，所述第5透镜与所述第6透镜为接合透镜，所述支架为树脂制，所述第1透镜、所述第2透镜、所述第5透镜及所述第6透镜为玻璃透镜，所述第3透镜及所述第4透镜的其中一个为塑料透镜。
本发明中，通过将第5透镜与第6透镜设为接合透镜等的结构来减轻像差，另一方面，对于第1透镜、第2透镜、第5透镜及第6透镜设为玻璃透镜，由此来提高温度特性。此处，保持各透镜的支架为树脂制，但第3透镜及第4透镜的其中一个为塑料透镜。因此，即使伴随温度变化而支架发生膨胀或收缩导致透镜的位置有所变化，该变化的影响也能够通过伴随塑料透镜的形状变化或折射率变化的、焦点位置的偏移(shift)来修正。而且，由于将配置在光圈两侧的第3透镜及第4透镜的其中一个设为塑料透镜，因此伴随塑料透镜的形状变化或折射率变化的、焦点位置的偏移大。因而，能够通过塑料透镜的形状变化或折射率变化，来有效地修正伴随温度变化的、支架的膨胀或收缩的影响。因此，即使在将支架设为树脂制的情况下，作为车载摄像机用镜头单元整体的温度特性也稳定，因此在从低温到高温的广温度范围内，难以产生分辨率等的下降。而且，由于一部分使用塑料透镜，因此，与将所有透镜设为玻璃透镜的情况相比，能够实现低成本化。
本发明中，可采用下述实施方式：所述第3透镜为塑料透镜，所述第4透镜为玻璃透镜。在将包含双凸透镜的第4透镜设为塑料透镜的情况下，容易发生伴随温度变化的焦点位置的偏移过大的事态，但若是包含弯月透镜的第3透镜，则伴随温度变化的焦点位置的偏移将适度。因此，能够通过塑料透镜的特性变化，来有效地修正伴随温度变化的支架膨胀或收缩的影响。
本发明中，优选的是，所述第3透镜中，物体侧的透镜面及像侧的透镜面为非球面。根据该结构，能够减轻像散等。
本发明中，所述第3透镜例如为负透镜。
本发明中，优选的是，在-40℃至+105℃的温度范围内的空间频率与调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)的关系中，对于空间频率为60线/mm，光学传递函数(Optical Transfer Function，OTF)值为0.5以上。根据该分辨率，能够在广温度范围内利用车载摄像机获得适当的图像。
本发明中，优选的是，包含所述第1透镜、所述第2透镜、所述第3透镜、所述第4透镜、所述第5透镜及所述第6透镜的透镜系统整体的F值为1.6以下。根据该结构，能够利用车载摄像机来获得明亮的图像。
发明的效果
本发明的车载摄像机用镜头单元中，通过将第5透镜与第6透镜设为接合透镜等的结构来减轻像差，另一方面，对于第1透镜、第2透镜、第5透镜及第6透镜设为玻璃透镜，由此来提高温度特性。此处，保持各透镜的支架为树脂制，但第3透镜及第4透镜的其中一个为塑料透镜。因此，即使伴随温度变化而支架发生膨胀或收缩导致透镜的位置有所变化，该变化的影响也能够通过伴随塑料透镜的形状变化或折射率变化的、焦点位置的偏移来修正。而且，由于将配置在光圈两侧的第3透镜及第4透镜的其中一个设为塑料透镜，因此伴随塑料透镜的形状变化或折射率变化的、焦点位置的偏移大。因而，能够通过塑料透镜的形状变化或折射率变化，来有效地修正伴随温度变化的、支架的膨胀或收缩的影响。因此，即使在将支架设为树脂制的情况下，作为车载摄像机用镜头单元整体的温度特性也稳定，因此在从低温到高温的广温度范围内，难以产生分辨率等的下降。而且，由于一部分使用塑料透镜，因此，与将所有透镜设为玻璃透镜的情况相比，能够实现低成本化。
附图说明
图1是适用本发明的车载摄像机用镜头单元的说明图。
图2A～图2C是表示适用本发明的车载摄像机用镜头单元的MTF特性的说明图。
[符号的说明]
1：第1透镜
2：第2透镜
3：第3透镜
4：第4透镜
5：第5透镜
6：第6透镜
7：光圈
9：摄像元件
10：车载摄像机用镜头单元
50：接合透镜
具体实施方式
以下，参照附图，来说明适用本发明的车载摄像机用镜头单元。
另外，以下参照的图1及表1中，用括号表示各面0～10，各面是指以下的面。而且，对于各面中的非球面，在面编号之后附加“*”。
第0面(0)··透光性罩200的物体侧的面210
第1面(1)··透光性罩200的像侧的面220
第2面(2)··第1透镜1的物体侧的透镜面11
第3面(3)··第1透镜1的像侧的透镜面12
第4面(4*)··第2透镜2的物体侧的透镜面21
第5面(5*)··第2透镜2的像侧的透镜面22
第6面(6*)··第3透镜3的物体侧的透镜面31
第7面(7*)··第3透镜3的像侧的透镜面32
第8面(8)··光圈7
第9面(9*)··第4透镜4的物体侧的透镜面41
第10面(10*)··第4透镜4的像侧的透镜面42
第11面(11)··第5透镜5的物体侧的透镜面51
第12面(12)··第5透镜5的像侧的透镜面52、第6透镜6的物体侧的透镜面61
第13面(13*)··第6透镜6的像侧的透镜面62
第14面(14)··红外线截止滤光片(cut filter)8的物体侧的面81
第15面(15)··红外线截止滤光片8的像侧的面82
第16面(16)··摄像元件9的元件罩90的物体侧的面91
第17面(17)··摄像元件9的元件罩90的像侧的面92
第18面(18)··摄像元件9的摄像面95
(车载摄像机用镜头单元10的结构)
图1是适用本发明的车载摄像机用镜头单元10的说明图。图1所示的车载摄像机用镜头单元10，从物体侧朝像侧依序配置有：第1透镜1、第2透镜2、第3透镜3、光圈7、第4透镜4、第5透镜5及第6透镜6。在车载摄像机用镜头单元10的物体侧，配置有板状的透光性罩200，在车载摄像机用镜头单元10的像侧，从物体侧朝像侧依序配置有板状的红外线截止滤光片8及摄像元件9。摄像元件9在透光性的元件罩90的与车载摄像机用镜头单元10相反的一侧具有摄像面95。
本实施方式中，第5透镜5的像侧的透镜面52与第6透镜6的物体侧的透镜面61是通过接着剂而接合，第5透镜5与第6透镜6构成接合透镜50。
本实施方式的车载摄像机用镜头单元10中，第1透镜1、第2透镜2、第3透镜3、光圈7、第4透镜4、第5透镜5及第6透镜6被保持于圆筒状的支架100(透镜筒)中。此处，第1透镜1、第2透镜2、第3透镜3、光圈7、第4透镜4、第5透镜5及第6透镜6中，第1透镜1的外径最大。第2透镜2及第3透镜3的外径相等，第4透镜4、第5透镜5及第6透镜6的外径相等。第2透镜2及第3透镜3的外径小于第1透镜1，且大于第4透镜4、第5透镜5及第6透镜6的外径。与此结构对应地，在支架100中，形成有物体侧的大径部110、及在大径部110的像侧与大径部110呈同轴状地形成的小径部120。在小径部120的像侧的端部，形成有朝径向内侧伸出的圆环状的凸部130。
在小径部120的内侧，从像侧朝向物体侧，依序配置有接合透镜50(第5透镜5及第6透镜6)及第4透镜4，接合透镜50的外周侧端部即切面部59处于从物体侧抵接至凸部130的状态。而且，在接合透镜50的切面部59与第4透镜4的外周侧端部即切面部49之间，配置有圆环状的中间环40。
在大径部110的内侧，从像侧朝向物体侧而依序配置有具备光圈7的遮光构件70、第3透镜3及第2透镜2，遮光构件70的外周侧端部79从物体侧抵接至第4透镜4的切面部49。而且，第3透镜3的外周侧端部即切面部39从物体侧抵接至遮光构件70的外周侧端部79，第2透镜2的外周侧端部即切面部29从物体侧抵接至第3透镜3的切面部39。在此状态下，第2透镜2通过接着或敛缝等方法而固定于支架100，其结果，第3透镜3、光圈7、第4透镜4及接合透镜50(第5透镜5及第6透镜6)被保持于第2透镜2与凸部130之间。
在大径部110的物体侧的端部形成有阶部140，第1透镜1以接着或敛缝等的方式而固定于此阶部140。
在如此般构成的车载摄像机用镜头单元10中，透镜等的结构如表1所示。
[表1]
面编号 曲率半径 面间隔 折射率 半径
(0) 无穷大 无穷大 0.000
(1) 无穷大 1.120 7.808
(2) 8.73083908 1.929 1.88 5.647
(3) 10.4815663 0.117 4.800
(4*) 6.59320433 0.900 1.70 4.428
(5*) 3.08539602 3.592 3.264
(6*) -3.4679938 2.300 1.54 2.923
(7*) -4.0126109 0.100 3.042
(8) 无穷大 0.100 2.361
(9*) 6.22437904 1.496 1.70 2.984
(10*) -426.1094 0.453 3.203
(11) -21.881525 0.800 1.76 3.262
(12) 5.71634845 2.685 1.70 3.485
(13*) -6.3092905 4.731 3.631
(14) 无穷大 0.448 1.51 3.687
(15) 无穷大 0.560 3.691
(16) 无穷大 0.448 1.51 3.698
(17) 无穷大 0.140 3.702
(18) 无穷大 0.000 3.368
面编号 K A4 A6 A8 A10 A12
(0)
(1)
(2)
(3)
(4*) -1.00E+00 1.21E-03 -1.01E-04 3.0514E-06 -2.30E-07 6.56E-09
(5*) -1.00E+00 5.75E-03 2.41E-04 -4.98E-05 9.82E-06 -7.44E-07
(6*) 0 6.13E-03 -4.50E-04 2.98E-05 8.17E-07 0.00E+00
(7*) 0 1.68E-03 2.80E-05 4.09E-06 4.55E-07 0.00E+00
(8)
(9*) 0 -3.35E-03 -8.13E-05 4.56E-06 -1.29E-06 -5.94E-08
(10*) 0 -3.67E-03 -8.17E-05 4.18E-06 -1.03E-06 -2.29E-08
(11)
(12)
(13*) 0 1.83E-03 -5.28E-05 1.60E-05 -1.29E-06 3.07E-08
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
在表1的上栏，记载了各面的曲率半径、面间隔、折射率、半径。在表1的下栏，表示了以下式(数1)来表示各面中的非球面形状时的非球面系数等。下式中，设光轴L方向的轴为Z、与光轴L垂直的方向的高度为r、圆锥系数(conic coefficient)为K、中心曲率为c。而且，各值的单位均为mm。
[数1]
Figure GDA0001499723300000081
根据图1及表1可知，本实施方式的车载摄像机用镜头单元10中，第1透镜1是使凸面朝向物体侧的弯月形状的正透镜。本实施方式中，第1透镜1的物体侧的透镜面11(第2面(2))包含凸状的球面，第1透镜1的像侧的透镜面12(第3面(3))包含凹状的球面。
第2透镜2是使凹面朝向像侧的弯月形状的负透镜。第2透镜2的物体侧的透镜面21(第4面(4*))包含凸状的非球面，第2透镜2的像侧的透镜面22(第5面(5*))包含凹状的非球面。
第3透镜3是使凹面朝向物体侧的弯月形状的透镜。第3透镜3的物体侧的透镜面31(第6面(6*))包含凹状的非球面，第3透镜3的像侧的透镜面32(第7面(7*))包含凸状的非球面。本实施方式中，第3透镜3是具有负倍率(power)的负透镜。
第4透镜4是使凸面朝向物体侧及像侧的透镜。第4透镜4的物体侧的透镜面41(第9面(9*))包含凸状的非球面，第4透镜4的像侧的透镜面42(第10面(10*))包含凸状的非球面。
第5透镜5是使凹面朝向物体侧及像侧的透镜，第6透镜6是使凸面朝向物体侧及像侧的透镜，第5透镜5的像侧的透镜面52与第6透镜6的物体侧的透镜面61通过接着剂而接合。此接合透镜50中，第5透镜5的物体侧的透镜面51(第11面(11))包含凹状的球面，第5透镜5的像侧的透镜面52(第12面(12))包含凹状的球面。第6透镜6的物体侧的透镜面61(第12面(12))包含凸状的球面，第6透镜6的像侧的透镜面62(第13面(13*))包含凸状的非球面。
此处，第1透镜1、第2透镜2、第5透镜5及第6透镜6为玻璃透镜。与此相对，第3透镜3及第4透镜4的其中一个为塑料透镜。本实施方式中，第3透镜3及第4透镜4中，第3透镜3为塑料透镜，第4透镜4为玻璃透镜。
在如此般构成的车载摄像机用镜头单元10中，包含第1透镜1、第2透镜2、第3透镜3、第4透镜4、第5透镜5及第6透镜6的透镜系统整体的F值为1.6以下。
(MTF特性)
图2A～图2C是表示适用本发明的车载摄像机用镜头单元10的MTF特性的说明图，图2A、图2B、图2C是表示常温(+25℃)的MTF特性的说明图、表示-40℃的MTF特性的说明图、及表示+105℃的MTF特性的说明图。另外，图2A～图2C中，将视角为0deg、19.50deg、26.00deg、33.20deg时的光学传递函数(Optical Transfer Function，OTF)的绝对值(调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF))相对于空间频率(Spatial frequency)而绘制，对径向(Sagittal)方向的特性标注S，对切线(Tangential)方向的特性标注T。而且，图2A～图2C中，将波动光学的极限值作为LIMIT来表示。另外，OTF是射出光的傅立叶(Fourier)变换/入射光的傅立叶变换，表示对比度(contrast)的减少率。
如图2A～图2C所示，空间频率越为高频，对比度越下降，但当将空间频率为60线/mm设为标准空间频率时，在-40℃～+105℃的温度范围内，OTF值为0.5以上，进而为0.6以上。
(本实施方式的主要效果)
如以上所说明般，本实施方式的车载摄像机用镜头单元10中，将第5透镜5与第6透镜6设为接合透镜50，将第3透镜3的物体侧的透镜面31及像侧的透镜面32设为非球面，通过采用所述等结构来减轻像差。而且，车载摄像机用镜头单元10中，对于第1透镜1、第2透镜2、第5透镜5及第6透镜6设为玻璃透镜，由此来提高温度特性。
此处，保持各透镜的支架100为树脂制，但第3透镜3及第4透镜4的其中一个(第3透镜3)为塑料透镜。因此，即使伴随温度变化而支架100发生膨胀或收缩导致透镜的位置有所变化，也能够通过伴随塑料透镜(第3透镜3)的特性变化的、焦点位置的偏移，来修正此变化的影响。即，若将支架100设为树脂制，则与设为铝制的情况相比，线膨胀系数较铝大数倍，另一方面，塑料透镜与玻璃透镜相比，线膨胀系数为近10倍。因此，即使伴随温度变化而支架100发生膨胀或收缩导致透镜的位置有所变化，也能够通过塑料透镜(第3透镜3)的膨胀或收缩等变形、或伴随折射率变化的焦点位置的偏移，来修正此变化的影响。
而且，本实施方式中，将配置在光圈7两侧的第3透镜3及第4透镜4的其中一个(第3透镜3)设为塑料透镜，因此，伴随塑料透镜的变形或折射率变化，焦点位置的偏移大。
因而，能够通过塑料透镜的变形或折射率变化，来有效地修正伴随温度变化的支架100的膨胀或收缩的影响。因此，即使在将支架100设为树脂制的情况下，作为车载摄像机用镜头单元10整体的温度特性也稳定，因此，在从低温到高温的广温度范围内，难以产生分辨率等的下降。因而，当将空间频率为60线/mm设为标准空间频率时，能够实现在-40℃～+105℃的温度范围内OTF值为0.5以上的车载摄像机用镜头单元10。
并且，如果仅采用塑料透镜，由于折射率低，因此若要提高倍率，则基于像差修正的观点，必须加长光学全长，从而难以充分满足F值、光学全长、像差修正(分辨率)，但在本实施方式的车载摄像机用镜头单元10中，对于第1透镜1、第2透镜2、第5透镜5及第6透镜6设为玻璃透镜。因此，包含第1透镜1、第2透镜2、第3透镜3、第4透镜4、第5透镜5及第6透镜6的透镜系统整体的F值为1.6以下。因此，能够利用车载摄像机获得明亮的图像。
而且，车载摄像机中，利用广波段(420nm～700nm)的光，因此，伴随于此，要求广波段下的色差修正，另一方面，如果仅采用塑料透镜，则越能够降低色差，则越难获得折射率分散不同的材料。然而，本实施方式中，由于将折射率不同的玻璃透镜与塑料透镜加以组合，因此，能够降低色差。而且，由于一部分使用塑料透镜，因此，与将所有透镜设为玻璃透镜的情况相比，能够实现车载摄像机用镜头单元10的低成本化。
而且，本实施方式中，包含弯月透镜的第3透镜3及包含双凸透镜的第4透镜4中，将第3透镜3设为塑料透镜，将第4透镜4设为玻璃透镜。因此，能够通过塑料透镜的特性变化，来有效地修正伴随温度变化的支架100的膨胀或收缩的影响。即，在将包含双凸透镜的第4透镜4设为塑料透镜的情况下，容易发生伴随温度变化的焦点位置的偏移过大的事态，但若为包含弯月透镜的第3透镜3，则伴随温度变化的焦点位置的偏移为适度。

Claims (8)

1.一种车载摄像机用镜头单元，其特征在于，
将从物体侧朝像侧依序配置的第1透镜、第2透镜、第3透镜、光圈、第4透镜、第5透镜及第6透镜保持于筒状的支架中，
所述第1透镜是使凸面朝向物体侧的弯月形状的正透镜，
所述第2透镜是使凹面朝向像侧的弯月形状的负透镜，
所述第3透镜是使凹面朝向物体侧的弯月形状的透镜，
所述第4透镜是使凸面朝向物体侧及像侧的透镜，
所述第5透镜是使凹面朝向物体侧及像侧的透镜，
所述第6透镜是使凸面朝向物体侧及像侧的透镜，
所述第5透镜与所述第6透镜为接合透镜，
所述支架为树脂制，
所述第1透镜、所述第2透镜、所述第5透镜及所述第6透镜为玻璃透镜，
所述第3透镜及所述第4透镜的其中一个为塑料透镜。
2.根据权利要求1所述的车载摄像机用镜头单元，其特征在于，
所述第3透镜为塑料透镜，
所述第4透镜为玻璃透镜。
3.根据权利要求2所述的车载摄像机用镜头单元，其特征在于，
所述第3透镜中，物体侧的透镜面及像侧的透镜面为非球面。
4.根据权利要求3所述的车载摄像机用镜头单元，其特征在于，
所述第3透镜为负透镜。
5.根据权利要求1所述的车载摄像机用镜头单元，其特征在于，
所述第3透镜为负透镜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车载摄像机用镜头单元，其特征在于，
在-40℃至+105℃的温度范围内的空间频率与调制传递函数的关系中，对于空间频率为60线/mm，光学传递函数值为0.5以上。
7.根据权利要求6所述的车载摄像机用镜头单元，其特征在于，
包含所述第1透镜、所述第2透镜、所述第3透镜、所述第4透镜、所述第5透镜及所述第6透镜的透镜系统整体的F值为1.6以下。
8.根据权利要求1所述的车载摄像机用镜头单元，其特征在于，
包含所述第1透镜、所述第2透镜、所述第3透镜、所述第4透镜、所述第5透镜及所述第6透镜的透镜系统整体的F值为1.6以下。
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