CN108089279A

CN108089279A - 摄像镜头系统、摄像装置和投影仪

Info

Publication number: CN108089279A
Application number: CN201711130246.0A
Authority: CN
Inventors: 峯藤延孝
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-05-29
Anticipated expiration: 2037-11-15
Also published as: CN108089279B; US10203487B2; JP6798270B2; US20180143411A1; JP2018084598A

Abstract

摄像镜头系统、摄像装置和投影仪。提供鱼眼类型的摄像镜头系统等，在与正投影方式或等立体角投影方式相同的透镜结构中，采用立体投影方式的投影方式，并且F值也为2左右，具有明亮度，小型且还对能够对应于高分辨率化。焦距(f)的摄像镜头系统(30)(摄像镜头31)从放大侧起依次包含3片负透镜、由1片正透镜或接合透镜构成的第1透镜组(G1)、具有正焦距的第2透镜组(G2)，且为依照条件y＝α·f·tan(θ/2)(α：1.8≤α≤2.2)的立体投影方式，由此能够利用各像高(y)减少失真，还缩小压缩程度，容易获得周边部中的充分的分辨率。

Description

摄像镜头系统、摄像装置和投影仪

技术领域

本发明涉及能够在监控摄像机和其他装置中使用并能够覆盖较大视场角的鱼眼类型的摄像镜头系统、组装有该摄像镜头系统的摄像装置及具有该摄像装置的投影仪。

背景技术

在监控摄像机用镜头中，以能够覆盖较大视场角的方式使用鱼眼镜头。近年来，在从近距离投射的超广角投影仪等中，有时也将鱼眼镜头用于投射画面附近的监视即投射画面上的笔的位置检测。以这样的目的使用的鱼眼镜头被组装在设备内，为了提高位置检测的精度，需要小型化且需要还支持高分辨率。

如一般的摄影镜头那样无失真的镜头的投影方式被称作中心投影，在设焦距为f、半视场角为θ时，像的高度y利用下述关系式(a)表示。与此相对，鱼眼镜头随着像的高度增加，由于畸变像差而压缩周边部的图像。鱼眼镜头根据其压缩程度，分类为正投影方式、等立体角投影方式、等距离投影方式和立体投影方式的4个投影方式，摄像面中的像的高度利用下面的关系式(b)～(e)表示。

(a)中心投影y＝f·tan(θ)

(b)立体投影方式y＝2f·tan(θ/2)

(c)等距离投影方式y＝f·θ

(d)等立体角投影方式y＝2f·sin(θ/2)

(e)正投影方式y＝f·sin(θ)

在鱼眼镜头中，由于在像的高度升高时，具有负的畸变像差，所以，周边部的图像成为压缩后的像。在各投影方式中，根据上述关系式可知，周边部的图像的压缩程度随着从(b)朝向(e)而变大。

一般而言，在摄影用的鱼眼镜头中，多数使用接近正投影方式或等立体角投影方式的投影方式，但在这些投影方式中，在周边部中压缩图像，所以具有周边部中的分辨率变低的缺点。与此相对，等距离投影方式或立体投影方式与上述两种投影方式相比抑制了周边部的图像压缩，所以，能够提高周边部的分辨率。

作为采用了等距离投影方式的鱼眼镜头，具有专利文献1公开的镜头。该鱼眼镜头的总长较长，适于用作监控摄像机，但在尺寸上难以组装到投影仪这样的装置中。

立体投影方式的周边部中的图像的压缩比等距离投影方式的鱼眼镜头更少，所以能够提高分辨率，但已知有在设计时难以取得从图像中心到周边部的性能平衡，并且同时制造变得困难。作为采用了该立体投影方式的鱼眼镜头，具有专利文献2公开的镜头。该鱼眼镜头的透镜总长较长，F值也为2.5左右，明亮度也不足，并且，在作为第1透镜的最大的凹凸透镜中采用非球面等，成本方面也存在改善的余地。

专利文献1：日本特开2006-17837号公报

专利文献2：日本特开2006-98942号公报

发明内容

本发明正是鉴于上述背景技术而完成的，其目的在于提供一种鱼眼类型的摄像镜头系统等，其在与正投影方式或等立体角投影方式相同的透镜结构中采用立体投影方式的投影方式，并且具有F值也为2左右的明亮度，小型且还能够支持高分辨率化。

为了达到上述目的，本发明的摄像镜头系统从放大侧起依次包含具有负或正焦距的第1透镜组和具有正焦距的第2透镜组，半视场角为70゜以上，其中，第1透镜组从放大侧起依次包含3片负透镜、1片正透镜或接合透镜，

满足下面的条件式(1)和(2)，

(1)y＝α·f·tan(θ/2)

(2)1.0<|f1/f|<2.5

其中，

y：像高

α：1.8≤α≤2.2

f：整个系统的焦距

θ：半视场角

f1：配置于第1透镜组的放大侧的3片负透镜的合成焦距。

在上述摄像镜头系统中，在遵循上述条件(1)而以不低于系数α的下限的状态设定像高y时，能够防止各像高与等距离投影方式(f·θ)相接近。即，各像高能够减少失真，也能够减小压缩程度，所以能够容易获得周边部中的充分的分辨率。相反，在以不高于系数α的上限的状态设定像高y时，能够防止透镜的设计程度变得困难，能够抑制透镜片数的增多，进而抑制成本上升。通过设为不低于条件式(2)的下限，能够防止第1透镜组的焦距过度变短，一边确保所需的后焦点，一边容易抑制彗形像差、像散。相反，通过设为不高于条件式(2)的上限，能够防止第1透镜组的焦距过度变长，容易一边将轴上色像差和倍率色像差抑制得较小，一边平衡良好地校正彗形像差和像散。

根据本发明的具体方面，第2透镜组从放大侧起依次包含至少1片正透镜、一组负透镜和正透镜的接合透镜、凸面朝向缩小侧的至少1片正透镜，

满足下面的条件式(3)，

(3)2.0<f2/f<4.0

其中，

f2：第2透镜组的焦距。

通过设为不低于条件式(3)的下限，能够防止第2透镜组的屈光度变得过强、各透镜的曲率过度变小，容易平衡良好地校正光轴中心、中间像高和最大像高的像散。相反，通过设为不高于条件式(3)的上限，能够抑制第2透镜组的屈光度变得过弱，容易将总长抑制得较短，并且容易抑制第2透镜组的正的屈光度增大从而校正彗形像差和像面弯曲。

根据本发明的另一方面，第1透镜组从放大侧起依次包含凸面朝向放大侧的3片负凹凸透镜、一组负透镜和正透镜的接合透镜这5片透镜，负透镜全部由球面透镜构成。

在上述情况下，通过配置在放大侧并配置凸面朝向放大侧的3片负透镜，能够获得较好的立体投影特性。并且，通过使用接合透镜，能够实现色像差等的减少，并能够降低偏心灵敏度，所以能够减小制造上的偏差。此外，通过全部由球面透镜构成容易变得比较大的负透镜，能够抑制成本上升。

根据本发明的再一个方面，第1透镜组从放大侧起依次包含凸面朝向放大侧的2片凹凸透镜、负透镜、双凸的正透镜这4片透镜，负透镜全部由球面透镜构成。

在上述情况下，通过形成为减少了透镜片数的简单结构，并且采用适当的透镜配置，能够充分满足立体投影方式。此外，通过全部由球面透镜构成容易变得比较大的负透镜，能够抑制成本上升。

根据本发明的再一个方面，第2透镜组从放大侧起依次包含凸面朝向缩小侧的正透镜、凹面朝向放大侧的一组负透镜和双凸形状的正透镜的接合透镜、至少1片正透镜。

在上述情况下，取得与第1透镜组的平衡而使第2透镜组紧凑。

根据本发明的再一个方面，在具有正的屈光度的透镜中，包含至少1个面以上的凸面形状的非球面。通过在第1透镜组的正透镜或第2透镜组内采用非球面，即使使F值变得明亮，也能够抑制球面像差或彗形像差的产生，即使在对应于精细像素的较高的空间频率中，也能够维持高对比度。此外，通过使双凸透镜和凹凸透镜的凸面为非球面，还能够抑制成本。

根据本发明的再一个方面，在设第1透镜组中包含的负透镜的阿贝数的平均值与第1透镜组中包含的正透镜的阿贝数之差为Vd1、第2透镜组中包含的正透镜的阿贝数的平均为Vd2时，满足下面的条件式(4)和(5)，

(4)15.0<Vd1<30.0

(5)Vd2>50.0。

在投影仪等中使用的摄像系统中，利用投影仪主体的影像光或室内的照明光等对笔尖、指尖进行照明，所以，产生根据指示的位置的不同而无法获得充分的对比度的情况。为了避免这样的状况，有时使用作为辅助光而无法观察到的红外光，作为摄像镜头，要求可见光和红外光双方能够获得充分的分辨率。

通过在上述条件式(4)和(5)的范围内选择满足第1透镜组内、第2透镜组内的正透镜的阿贝数的玻璃材料，例如在拍摄投射画面附近的笔尖或指尖时，可见光和红外光双方能够满足充分的性能。通过在条件式(4)的范围内选择玻璃材料的阿贝数，能够减少在第1透镜组内产生的倍率色像差。通过在条件式(5)的范围内选择第2透镜组中包含的正透镜的玻璃的阿贝数，能够平衡良好地校正轴上色像差。

根据本发明的再一个方面，在设从放大侧的第1透镜到缩小侧的最后透镜的透镜总长为TL时，满足下面的条件式(6)，

(6)10<TL/f<20。

为了达成上述目的，本发明的摄像装置搭载了上述摄像镜头系统。

上述摄像装置由于搭载上述摄像镜头系统，因此能够利用较亮、紧凑、具有较大视场角且周边部的压缩率较小的摄像镜头系统，以较高的分辨率取得对象图像，还容易组装到投影仪等中。

为了达成上述目的，本发明的投影仪具有1个以上的上述摄像装置，并且具有投射影像光的投射光学系统，其中，摄像装置拍摄由投射光学系统投射的影像光的被照射区域。

在上述情况下，能够利用摄像装置以高分辨率拍摄由投射光学系统投射的影像光的被照射区域(投射画面)。由此，例如在笔尖或指尖位于投影仪的投射画面附近的情况下，能够可靠地拍摄并捕捉到笔尖或指尖，所以能够构成具有检测指尖的位置的接口的所谓交互投影仪。

根据本发明的具体方面，通过搭载2个摄像装置，能够进行基于立体观察的更高级的位置检测，在构成交互投影仪时，仅通过摄像装置就能够检测可靠的指尖位置。

附图说明

图1是示出搭载了实施方式的摄像镜头系统的摄像装置的概要结构的图。

图2是示出实施方式或实施例1的摄像镜头系统的结构的图。

图3是实施例1的摄像镜头系统的缩小侧像差图。

图4是实施例1的摄像镜头系统的横向像差图。

图5是示出实施例2的摄像镜头系统的结构的图。

图6是实施例2的摄像镜头系统的缩小侧像差图。

图7是实施例2的摄像镜头系统的横向像差图。

图8是示出实施例3的摄像镜头系统的结构的图。

图9是实施例3的摄像镜头系统的缩小侧像差图。

图10是实施例3的摄像镜头系统的横向像差图。

图11是示出实施例4的摄像镜头系统的结构的图。

图12是实施例4的摄像镜头系统的缩小侧像差图。

图13是实施例4的摄像镜头系统的横向像差图。

图14是示出实施例5的摄像镜头系统的结构的图。

图15是实施例5的摄像镜头系统的缩小侧像差图。

图16是实施例5的摄像镜头系统的横向像差图。

图17是示出实施例6的摄像镜头系统的结构的图。

图18是实施例6的摄像镜头系统的缩小侧像差图。

图19是实施例6的摄像镜头系统的横向像差图。

图20是示出组装有实施方式的摄像装置的投影仪的一例的图。

图21是示出投影仪的一个结构例的框图。

标号说明

30：摄像镜头系统；31-36：摄像镜头；50：摄像元件；80：控制装置；81：驱动控制部；82、82A、82B：通信部；100、100A、100B：摄像装置；500：摄像部；600：图像投射部；C11：接合透镜；C21：接合透镜；CT：投影仪控制部；f：焦距；G1：第1透镜组；G2：第2透镜组；IM：像面；L11-L15：透镜；L21-L25：透镜；OA：光轴；OB：物体；OP：滤光器；PJ：投影仪；PL：投射镜头；SC：屏幕；y：像高；α：系数；θ：半视场角。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的摄像镜头系统及组装有该摄像镜头系统的摄像装置。

图1所示的搭载了摄像镜头系统的摄像装置100用于搭载于投影仪或监控摄像机等，除本实施方式的摄像镜头系统30以外，还具有摄像元件50和控制装置80。

摄像镜头系统30用于将物体上的图像投射到摄像元件50，构成为将多个透镜或光圈等收纳于镜筒部。关于摄像镜头系统30的本质部分的透镜等的结构的一例，参照图2等在后面进行叙述。

摄像元件50例如使用CCD图像传感器或CMOS图像传感器等固体摄像元件构成。除了可见光以外，摄像元件50还能够接收检测红外光(IR光)，进行静态图像和动态图像的拍摄。

控制装置80进行摄像装置100整体的控制，并且进行与搭载有摄像装置100的装置(例如投影仪)的控制部之间的通信等。因此，控制装置80具有：驱动控制部81，其进行构成摄像装置100的摄像元件50或摄像镜头系统30的驱动控制；以及通信部82，其用于进行与其他装置等之间的信息通信处理。在该情况下，摄像元件50或摄像镜头系统30依照来自控制装置80的驱动控制部81的驱动信号进行拍摄动作，例如能够经由通信部82进行与搭载有摄像装置100的投影仪等主体装置中的各种动作之间的连动。即，还能够依照来自投影仪等主体装置的指令进行动作。

下面，参照图2对摄像镜头系统30的主体部分的摄像镜头31的一个结构例进行说明。如图2所示，摄像镜头系统30或构成摄像镜头系统30的摄像镜头31是半视场角为70゜以上的鱼眼类型的镜头，沿着光轴OA，从物体侧(图2中的左侧)即放大侧起依次包含第1透镜组G1和第2透镜组G2。此外，摄像镜头系统30(或摄像镜头31)具有光圈S和滤光器OP。

第1透镜组G1由5片结构的透镜组(透镜L11～L15)构成。具体而言，第1透镜组G1从放大侧起依次包含3片负透镜(透镜L11～L13)以及1组接合透镜(透镜L14、L15)，具有负焦距。

第2透镜组G2由4片结构的透镜组(透镜L21～L24)构成。具体而言，第2透镜组G2具有光圈S，由位于比光圈S更靠放大侧的位置的1片正透镜(透镜L21)、位于比光圈S更靠缩小侧即像侧的位置的一组负透镜(透镜L22)和正透镜(透镜L23)的接合透镜C21、凸面朝向缩小侧的1片正透镜(透镜L24)构成，具有正焦距。

此外，构成摄像镜头系统30的上述透镜中的、第5透镜L15的缩小侧的面和第9透镜L24的两个面为非球面。即，摄像镜头系统30在具有正的屈光度的透镜中，包含至少1个面以上的凸面形状的非球面。

滤光器OP配置于比摄像镜头31(的第2透镜组G2)更靠缩小侧(像侧)的位置。换言之，滤光器OP配置于摄像镜头31与像面IM(摄像元件50的像面)之间。此外，如图所示，滤光器OP是平板状的部件，设置为平面与光轴OA垂直或大致垂直。并且，滤光器OP例如通过在与光轴OA垂直的方向上滑动移动，可从摄像装置100的光路进退。滤光器OP例如通过在透明玻璃基板上进行各种成膜，作为滤色器或低通滤光器等发挥功能。由于滤光器OP可进退，因此，能够进行光的光路调整，例如在摄像元件50接收可见光的情况和接收红外光(IR光)的情况下，能够调整色像差。此外，滤光器OP可以构成为能够更换多个部件。

上述的结构的摄像镜头系统30(摄像镜头31)关于透镜，满足下面的条件式(1)和(2)。

(1)y＝α·f·tan(θ/2)

(2)1.0＜|f1/f|＜2.5

其中，

y：像高

α：1.8≤α≤2.2

f：整个系统的焦距

θ：半视场角

f1：配置于第1透镜组G1的放大侧的3片负透镜L11～L13的合成焦距

在上述摄像镜头系统30中，在遵循上述条件(1)而以不低于系数α的下限的状态设定像高y时，能够防止各像高与等距离投影方式(f·θ)相接近。即，各像高能够减少失真，也能够减小压缩程度，所以能够容易获得周边部中的充分的分辨率。相反，在以不高于系数α的上限的状态设定像高y时，能够防止透镜的设计程度变得困难，能够抑制透镜片数的增多，进而抑制成本上升。通过设为不低于条件式(2)的下限，能够防止第1透镜组G1的焦距过度变短，一边确保所需的后焦点，一边容易抑制彗形像差、像散。相反，通过设为不高于条件式(2)的上限，能够防止第1透镜组G1的焦距过度变长，容易一边将轴上色像差和倍率色像差抑制得较小，一边平衡良好地校正彗形像差和像散。

并且，第2透镜组G2满足下面的条件式(3)。

(3)2.0<f2/f<4.0

其中，f2：第2透镜组的焦距

通过设为不低于条件式(3)的下限，能够防止第2透镜组G2的屈光度变得过强、各透镜的曲率过度变小，容易平衡良好地校正光轴中心、中间像高和最大像高的像散。相反，通过设为不高于条件式(3)的上限，能够抑制第2透镜组G2的屈光度变得过弱，容易将总长抑制得较短，并且容易抑制第2透镜组G2的正的屈光度增大从而校正彗形像差和像面弯曲。

并且，在设第1透镜组G1中包含的负透镜(透镜L11～L14)的阿贝数的平均值与第1透镜组G1中包含的正透镜(透镜L15)的阿贝数之差为Vd1、第2透镜组G2中包含的正透镜(透镜L21、L23、L24)的阿贝数的平均为Vd2时，第1透镜组G1和第2透镜G2满足下面的条件式(4)和(5)。

(4)15.0＜Vd1＜30.0

(5)Vd2＞50.0

在上述条件式(4)和(5)的范围内，通过选择满足第1透镜组G1内、第2透镜组G2内的正透镜的阿贝数的玻璃材料，例如在利用摄像装置100拍摄搭载有摄像装置100的投影仪的投射画面附近的笔尖或指尖时，可见光和红外光的双方能够满足充分的性能。通过在条件式(4)的范围内选择玻璃材料的阿贝数，能够减少在第1透镜组G1内产生的倍率色像差。通过在条件式(5)的范围内选择第2透镜组G2中包含的正透镜的玻璃的阿贝数，能够平衡良好地校正轴上色像差。

并且，在摄像镜头系统30中，在设从放大侧的第1透镜(透镜L11)到缩小侧的最后透镜(透镜L24)的透镜总长为TL时，满足下面的条件式(6)。

(6)10<TL/f<20

即，摄像镜头系统30与监控摄像机等中使用的鱼眼类型的光学系统中的通常尺寸相比，成为整体上紧凑的结构。

此外，由于摄像装置100搭载上述摄像镜头系统30，因此，能够利用较亮、紧凑且失真较少的摄像镜头系统30以较高的分辨率取得对象图像，还容易组装到投影仪等中。

[实施例]

下面，对摄像镜头系统30(摄像镜头31)的具体实施例进行说明。下面，总结了在以下说明的实施例1～6中共通的各元素的含义。

R 曲率半径

D 轴上面间隔(透镜厚度或透镜间隔)

Nd d线的折射率

Vd d线的阿贝数

f 焦距

F值 F值

θ 半视场角

非球面利用以下的多项式(非球面式)确定。

其中，

c：曲率(1/R)

h：从光轴起的高度

k：非球面的圆锥系数

Ai：非球面的高阶非球面系数

另外，OBJ表示作为拍摄对象的屏幕上的像面(被投射面)，STO表示光圈，IMG表示像面(面板面)IM。此外，在面编号的前面记载有“*”的面为具有非球面形状的面。另外，IMG的前面的2个面对应于滤光器OP。

(实施例1)

以下的表1示出实施例1的透镜面的数据。

〔表1〕

这里，作为摄像镜头系统的一个实施方式而示出的图2还相当于实施例1的摄像镜头系统30(摄像镜头31)的剖视图。

以下的表2为实施例1的透镜面的非球面系数。

〔表2〕

在以上的表2和以下的表中，假设使用E(例如1.00E+18)表示10的幂(例如1.00×10⁺¹⁸)。

摄像镜头系统30(摄像镜头31)作为第1透镜组G1，从放大侧起依次具有作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第1透镜(透镜L11)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第2透镜(透镜L12)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第3透镜(透镜L13)、以及由作为双凹的负透镜的第4透镜(透镜L14)和作为双凸的正透镜的第5透镜(透镜L15)构成的接合透镜C11。此外，作为第2透镜组G2，从放大侧起依次具有作为双凸的正透镜的第6透镜(透镜L21)、由作为双凹的负透镜的第7透镜(透镜L22)和作为双凸的正透镜的第8透镜(透镜L23)构成的接合透镜C21、以及作为双凸的正透镜的第9透镜(透镜L24)。即，摄像镜头系统30由9片透镜构成。9片透镜L11～L15、L21～L24是关于光轴OA轴对称的圆形。此外，这些透镜中的第5透镜L15的缩小侧的面和第9透镜L24的两面为非球面。其他面全部为球面。

在实施例1中，第1透镜组G1由凸面朝向放大侧的3片负凹凸透镜(透镜L11～L13)、一组负透镜和正透镜(透镜L14、L15)的接合透镜C21的5片透镜构成，负透镜(透镜L11～L14、L22)全部由球面透镜构成。在该情况下，由于使用接合透镜，在减少色像差等的方面比较有利。此外，通过全部由球面透镜构成容易变得比较大的负透镜，能够抑制成本上升。

此外，实施例1为如下例子：通过使能够以最小的直径应对的第5透镜(透镜L15)和最后的第9透镜(透镜L24)具有非球面，实现了整体上连最周边都取得充分的周边光量比、且为立体投影方式、紧凑并能够以较高的分辨率应对的鱼眼镜头。

此外，在实施例1中，第2透镜组G2从放大侧起依次包含凸面朝向缩小侧的正透镜(透镜L21)、凹面朝向放大侧的一组负透镜和双凸形状的正透镜(透镜L22、L23)的接合透镜C21、以及1片正透镜(透镜L24)，取得与第1透镜组G1的平衡而使第2透镜组G2紧凑。

图3是摄像镜头系统的缩小侧像差图，如图所示，从左侧起依次分别示出了球面像差、像散、畸变像差。这里，如上所述，除可见光以外，还将红外光作为受光(拍摄)的对象。因此，除作为可见光示出了基准波长588nm和其他波长656nm、486nm中的各颜色的波长以外，作为红外光示出了波长950nm中的像差。此外，图4是与图3对应的摄像镜头系统的横向像差图。图4从上部起依次示出相对像高1.00、0.31、0.15、0.06、0.00(角度分别对应于80°、60°、40°、20°、0°)中的横向像差。

(实施例2)

以下的表3示出实施例2的透镜面的数据。

〔表3〕

这里，图5是实施例2的摄像镜头系统的剖视图。

以下的表4是实施例2的透镜面的非球面系数。

〔表4〕

摄像镜头系统30(摄像镜头32)作为第1透镜组G1，从放大侧起依次具有作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第1透镜(透镜L11)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第2透镜(透镜L12)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第3透镜(透镜L13)、以及作为双凸的正透镜的第4透镜(透镜L14)。此外，作为第2透镜组G2，从放大侧起依次具有作为凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜的第5透镜(透镜L21)、由作为双凹的负透镜的第6透镜(透镜L22)和作为双凸的正透镜的第7透镜(透镜L23)构成的接合透镜C21、作为双凸的正透镜的第8透镜(透镜L24)、以及作为双凸的正透镜的第9透镜(透镜L25)。即，摄像镜头系统30由9片透镜构成。9片透镜L11～L14、L21～L25是关于光轴OA轴对称的圆形。此外，这些透镜中的第5透镜L21为双面非球面。其他面全部为球面。

在实施例2中，第1透镜组G1从放大侧起依次包含凸面朝向放大侧的2片凹凸透镜(透镜L11、L12)、负透镜(透镜L13)、双凸的正透镜(透镜L14)这4片透镜，负透镜全部由球面透镜构成。

此外，在上述实施例1中，使最后透镜(最缩小侧的透镜L24；参照图2)具有非球面，与此相对，在实施例2中，作为相当于实施例1的最后透镜的透镜，在构成缩小侧的第2透镜组G2中，由2张球面透镜(透镜L24、L25)构成最后的缩小侧，仅使能够以最小的直径应对的第5透镜(透镜L21)具有非球面。由此，一边使由于非球面引起的成本上升为最小限度，一边实现小型化。

在实施例2中，通过使比较大的最后透镜球面化、使第1透镜组G1为单透镜(在第1透镜组G1中不使用接合透镜)，整体的构成片数与实施例1的情况相同，维持了小型化和低成本化。

图6是摄像镜头系统的缩小侧像差图，如图所示，从左侧起依次分别示出球面像差、像散、畸变像差。此外，图7是与图6对应的摄像镜头系统的横向像差图。图7从上部起依次示出相对像高1.00、0.31、0.15、0.06、0.00中的横向像差。

(实施例3)

以下的表5示出实施例3的透镜面的数据。

〔表5〕

这里，图8是实施例3的摄像镜头系统的剖视图。

以下的表6是实施例3的透镜面的非球面系数。

〔表6〕

摄像镜头系统30(摄像镜头33)作为第1透镜组G1，从放大侧起依次具有作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第1透镜(透镜L11)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第2透镜(透镜L12)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第3透镜(透镜L13)、以及作为双凸的正透镜的第4透镜(透镜L14)。此外，作为第2透镜组G2，从放大侧起依次具有作为凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜的第5透镜(透镜L21)、由作为双凹的负透镜的第6透镜(透镜L22)和作为双凸的正透镜的第7透镜(透镜L23)构成的接合透镜C21、以及作为双凸的正透镜的第8透镜(透镜L24)。即，摄像镜头系统30由8片透镜构成。8片透镜L11～L14、L21～L24是关于光轴OA轴对称的圆形。此外，这些透镜中的第5透镜L21的缩小侧的面和第8透镜L24的缩小侧的面为非球面。其他面全部为球面。

在实施例3中，通过导入2片非球面，实现了透镜片数的进一步减少和小型化。

图9是摄像镜头系统的缩小侧像差图，如图所示，从左侧起依次分别示出球面像差、像散、畸变像差。此外，图10是与图9对应的摄像镜头系统的横向像差图。图10从上部起依次示出相对像高1.00、0.31、0.15、0.06、0.00中的横向像差。

(实施例4)

以下的表7示出实施例4的透镜面的数据。

〔表7〕

这里，图11是实施例4的摄像镜头系统的剖视图。另外，在实施例4中，由球面透镜构成全部透镜，不存在非球面。

摄像镜头系统30(摄像镜头34)作为第1透镜组G1，从放大侧起依次具有作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第1透镜(透镜L11)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第2透镜(透镜L12)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第3透镜(透镜L13)、以及由作为双凹的负透镜的第4透镜(透镜L14)和作为双凸的正透镜的第5透镜(透镜L15)构成的接合透镜C11。此外，作为第2透镜组G2，从放大侧起依次具有作为凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜的第6透镜(透镜L21)、由作为双凹的负透镜的第7透镜(透镜L22)和作为双凸的正透镜的第8透镜(透镜L23)构成的接合透镜C21、作为双凸的正透镜的第9透镜(透镜L24)、以及作为凸面朝向放大侧的正透镜的第10透镜(透镜L25)。即，摄像镜头系统30由10片透镜构成。10片透镜L11～L15、L21～L25是关于光轴OA轴对称的圆形，全部为球面。

在由球面透镜构成全部透镜的情况下，与使用非球面透镜的情况相比，还具有构成片数增多、总长、最大直径随之增加的缺点，但在空间上具有余量的情况下，还具有非球面的制造花费的费用(例如模具成本)等初始费用的减少、能够短期进行制造等优点。

图12是摄像镜头系统的缩小侧像差图，如图所示，从左侧起依次分别示出了球面像差、像散、畸变像差。此外，图13是与图12对应的摄像镜头系统的横向像差图。图13从上部起依次示出相对像高1.00、0.31、0.15、0.06、0.00中的横向像差。

(实施例5)

以下的表8示出实施例5的透镜面的数据。

〔表8〕

这里，图14是实施例5的摄像镜头系统的剖视图。

以下的表9是实施例5的透镜面的非球面系数。

〔表9〕

摄像镜头系统30(摄像镜头35)作为第1透镜组G1，从放大侧起依次具有作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第1透镜(透镜L11)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第2透镜(透镜L12)、作为双凹的负透镜的第3透镜(透镜L13)、以及作为双凸的正透镜的第4透镜(透镜L14)。此外，作为第2透镜组G2，从放大侧起依次具有作为双凸的正透镜的第5透镜(透镜L21)、由作为双凹的负透镜的第6透镜(透镜L22)和作为双凸的正透镜的第7透镜(透镜L23)构成的接合透镜C21、以及作为双凸的正透镜的第8透镜(透镜L24)。即，摄像镜头系统30由8片透镜构成。8片透镜L11～L14、L21～L24是关于光轴OA轴对称的圆形。此外，这些透镜中的第4透镜L14和第8透镜L24为双面非球面。其他面全部为球面。

在实施例5中，通过导入2片非球面透镜，实现了透镜片数的进一步减少和小型化。

此外，在实施例5中，第1透镜组G1从放大侧起依次包含凸面朝向放大侧的2片凹凸透镜(透镜L11、L12)、负透镜(透镜L13)、双凸的正透镜(透镜L14)这4片透镜，负透镜全部由球面透镜构成。

图15是摄像镜头系统的缩小侧像差图，如图所示，从左侧起依次分别示出球面像差、像散、畸变像差。此外，图16是与图15对应的摄像镜头系统的横向像差图。图16从上部起依次示出相对像高1.00、0.31、0.15、0.06、0.00中的横向像差。

(实施例6)

以下的表10示出实施例6的透镜面的数据。

〔表10〕

这里，图17是实施例6的摄像镜头系统的剖视图。

以下的表11是实施例6的透镜面的非球面系数。

〔表11〕

摄像镜头系统30(摄像镜头36)作为第1透镜组G1，从放大侧起依次具有作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第1透镜(透镜L11)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第2透镜(透镜L12)、作为凸面朝向放大侧的负凹凸透镜的第3透镜(透镜L13)、以及由作为双凸的正透镜的第4透镜(透镜L14)和作为凸面朝向缩小侧的负凹凸透镜的第5透镜(透镜L15)构成的接合透镜C11。此外，作为第2透镜组G2，从放大侧起依次具有作为双凸的正透镜的第6透镜(透镜L21)、由作为双凹的负透镜的第7透镜(透镜L22)和作为双凸的正透镜的第8透镜(透镜L23)构成的接合透镜C21、以及作为双凸的正透镜的第9透镜(透镜L24)。即，摄像镜头系统30由9片透镜构成。9片透镜L11～L15、L21～L24是关于光轴OA轴对称的圆形。此外，这些透镜中的第4透镜L14的放大侧的面和第9透镜L24的两个面为非球面。其他面全部为球面。

在实施例6中，第1透镜组G1由凸面朝向放大侧的3片负凹凸透镜(透镜L11～L13)、一组正透镜和负透镜(透镜L14、L15)的接合透镜C21这5片透镜构成，负透镜(透镜L11～L13、L15、L22)全部由球面透镜构成。

此外，在实施例6中，第2透镜组G2从放大侧起依次包含凸面朝向缩小侧的正透镜(透镜L21)、凹面朝向放大侧的一组负透镜和双凸形状的正透镜(透镜L22、L23)的接合透镜C21、1片正透镜(透镜L24)，取得与第1透镜组G1的平衡而使第2透镜组G2紧凑。

图18是摄像镜头系统的缩小侧像差图，如图所示，从左侧起依次分别示出球面像差、像散、畸变像差。此外，图19是与图18对应的摄像镜头系统的横向像差图。图19从上部起依次示出相对像高1.00、0.31、0.15、0.06、0.00中的横向像差。

[实施例的总结]

下面，进行关于上述实施例1～6的条件式(1)～(6)的考察。

以下的表12关于条件式(1)，示出半视场角θ相对于设为α＝2.0的像高(理想像高)变化为0～80゜时的像高的误差量。各实施例中的误差量最大为3.4％以下，可知即使相对于条件式(1)y＝α·f·tan(θ/2)(1.8≤α≤2.2)，也落入充分小的值，充分满足了立体投影方式。

〔表12〕

以下的表13是关于条件式(2)～(6)的各实施例中的数值。可知均满足条件式(2)～(6)的范围(条件)。

〔表13〕

如上所述，本实施方式的摄像镜头系统和搭载了该摄像镜头系统的摄像装置为立体投影方式，并且为与正投影方式或等立体角投影相同的构成片数，且总长较短，紧凑，能够组装到各种设备中，且还能够应对高分辨率。此外，与现有的鱼眼镜头相比，也不具有曲率较小的面等，所以制造上也有利，能够实现低成本化。即，本实施方式的摄像镜头系统在具有非常大的视场角的鱼眼系统的摄像镜头中，采用立体投影方式的投影方式，周边部中的图像压缩较少且连周边部都可获得较高的分辨率，除了一般的监控用途以外，由于小型且透镜总长也较短，所以还能够内置于小型家电等中。具体而言，除了组装到例如所谓的交互投影仪中进行被照射区域的拍摄的情况以外，通过组装到如家庭用室内设备空调的设备，也能够在进行人或动物的检测、温度监视等的情况下进行利用。

下面，参照图20和图21，说明组装有搭载了摄像镜头系统的摄像装置的本实施方式的投影仪，作为本实施方式的摄像镜头系统进而摄像装置的应用例。假设投影仪能够进行例如日本特开2012-150638号公报公开的所谓交互的图像投影。

图20是示出组装有上述实施方式的摄像装置的投影仪的一例的图。图21是示出投影仪的一个结构例的框图。如在图20中所示，假设本实施方式的投影仪PJ例如通过天花板吊装等，对作为被照射区域的屏幕SC进行从倾斜的方向接近的投射。这里，投影仪PJ具有：作为投射光学系统的投射镜头PL，其朝向屏幕SC照射投射光(影像光)；以及摄像部500，其用于拍摄在屏幕SC或屏幕SC的周边出现的物体OB(在图示的例子中为人的指尖)等而使得能够进行交互动作。该摄像部500由2个(多个)摄像装置100A、100B构成。特别是，在图示的例子中，2个摄像装置100A、100B与投射镜头PL接近并相互隔开地配置，拍摄作为来自投射镜头PL的投射光(影像光)的被照射区域的屏幕SC及其周边。由此，能够取得作为被照射区域的屏幕SC上的投影仪PJ的投影图像区域及其周边的图像数据。特别是，通过具有2个摄像装置100A、100B，能够取得视差信息(或立体图像)。即，通过搭载2个摄像装置(摄像装置100A、100B)，能够进行基于立体观察的更高级的位置检测。但是，在该情况下，摄像装置100A、100B与进行从倾斜方向接近的投射的投射镜头PL接近地配置，所以，从倾斜方向还拍摄了取得的屏幕SC等的图像。

这里，并且，如图21所例示那样，假设投影仪PJ利用投影仪控制部CT对由2个摄像装置100A、100B构成的摄像部500、及包含投射镜头PL的图像投射部600进行动作控制。即，摄像部500例如经由通信部82A、82B与投影仪控制部CT进行通信，在投影仪控制部CT的控制下，在屏幕SC及其接近位置，取得用于使得能够进行基于立体观察的位置检测的图像信息。投影仪控制部CT通过利用图像投射部600投影反映了物体OB(笔尖或指尖)的位置信息的图像，能够进行所谓交互的图像投影，该物体OB是利用基于通过摄像部500的拍摄而取得的图像信息的视差信息而检测出的。特别是，在本实施方式中，通过在摄像部500中使用可进行如上所述的高分辨率的拍摄的摄像装置100A、100B，即使从倾斜方向接近地拍摄屏幕SC，也能够取得高分辨率的图像数据，特别是，即使在周边侧，也能够取得压缩较少的图像数据。即，例如即使如在投影仪的投射画面附近中的例如屏幕SC的周边侧存在笔尖或指尖的情况下，也能够可靠地捕捉到它们的位置。

另外，在上述的例子中，对具有多个(例子中为2个)摄像装置的情况进行了说明，但还可考虑由1个摄像装置构成如上述那样的投影仪的情况。此外，例如可以与如下方法并用：设置以覆盖屏幕的表面及其周边的方式照射红外线的装置(以呈帘幕状照射表面的方式扫描红外光的装置)，捕捉在屏幕的周边出现的物体反射该红外线后的反射光。例如可考虑通过分析与利用反射光捕捉到的位置对应的摄像装置的图像区域，检测笔或指尖等。此外，也可以设为具有3个以上的摄像装置。

本发明不限于上述实施方式或实施例，能够在不脱离其宗旨的范围内以各种方式来实施。

例如，如上所述，也可以将摄像装置组装到除投影仪以外的其他各种装置(家庭用室内设备空调等)。此外，在上述中，摄像装置捕捉可见光和红外光双方，但例如也可以在组装的装置中对应于所需的特性等，构成为仅以可见光或仅以红外光为受光对象。

此外，例如，在各实施例中，能够在构成各透镜组的透镜的前后或之间追加1个以上的实际上不具有屈光度的透镜。

Claims

1.一种摄像镜头系统，其从放大侧起依次包含具有负或正焦距的第1透镜组和具有正焦距的第2透镜组，半视场角为70゜以上，其中，

所述第1透镜组从放大侧起依次包含3片负透镜、以及1片正透镜或接合透镜，

满足下面的条件式(1)和(2)，

(1)y＝α·f·tan(θ/2)

(2)1.0<|f1/f|<2.5

其中，

y：像高

α：1.8≤α≤2.2

f：整个系统的焦距

θ：半视场角

f1：配置于所述第1透镜组的放大侧的3片负透镜的合成焦距。

2.根据权利要求1所述的摄像镜头系统，其中，

所述第2透镜组从放大侧起依次包含至少1片正透镜、一组负透镜和正透镜的接合透镜、以及凸面朝向缩小侧的至少1片正透镜，

满足下面的条件式(3)，

(3)2.0<f2/f<4.0

其中，

f2：所述第2透镜组的焦距。

3.根据权利要求1或2所述的摄像镜头系统，其中，

所述第1透镜组从放大侧起依次包含凸面朝向放大侧的3片负凹凸透镜、以及一组负透镜和正透镜的接合透镜这5片透镜，负透镜全部由球面透镜构成。

4.根据权利要求1或2所述的摄像镜头系统，其中，

所述第1透镜组从放大侧起依次包含凸面朝向放大侧的2片凹凸透镜、负透镜、以及双凸的正透镜这4片透镜，负透镜全部由球面透镜构成。

5.根据权利要求1或2所述的摄像镜头系统，其中，

所述第2透镜组从放大侧起依次包含凸面朝向缩小侧的正透镜、凹面朝向放大侧的一组负透镜和双凸形状的正透镜的接合透镜、以及至少1片正透镜。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的摄像镜头系统，其中，

在具有正的屈光度的透镜中，包含至少1个面以上的凸面形状的非球面。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的摄像镜头系统，其中，

在设所述第1透镜组中包含的负透镜的阿贝数的平均值与所述第1透镜组中包含的正透镜的阿贝数之差为Vd1、所述第2透镜组中包含的正透镜的阿贝数的平均为Vd2时，满足下面的条件式(4)和(5)，

(4)15.0<Vd1<30.0

(5)Vd2>50.0。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的摄像镜头系统，其中，

在设从放大侧的第1透镜到缩小侧的最后透镜的透镜总长为TL时，满足下面的条件式(6)，

(6)10<TL/f<20。

9.一种摄像装置，其搭载了权利要求1～8中的任意一项所述的摄像镜头系统。

10.一种投影仪，其具有1个以上权利要求9所述的摄像装置，并且具有投射影像光的投射光学系统，

所述摄像装置拍摄由所述投射光学系统投射的影像光的被照射区域。

11.根据权利要求10所述的投影仪，

该投影仪搭载了2个所述摄像装置。