CN110095854A - 摄像透镜及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种整体构成为小型化且光学性能比先前高的摄像透镜及摄像装置。为解决上述课题，本发明的摄像透镜的特征在于，构成为包括从物体侧依次配置的负第1透镜G1、凹面朝向物体侧的弯月状负第2透镜G2、正第3透镜G3、物体侧面为凸面的正第4透镜G4、正第5透镜G5、负第6透镜G6以及正第7透镜G7。而且，本发明的摄像装置包括该摄像透镜。

Description

摄像透镜及摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像透镜及摄像装置，尤其涉及适合用于传感相机的摄像透镜及摄像装置。
背景技术
先前，使用CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等固体摄像元件的摄像装置较为普及。近年来，摄像元件的高像素化不断发展，需要一种小型轻便且即便在较暗的环境下(低照度条件下)也能以高分辨率获得被摄体影像的摄像透镜。
近年来，除单透镜反光照相机、无反光镜单透镜相机、数字静态照相机等用户可携带的摄像装置以外，车载用摄像装置、监控摄像装置、防犯罪用摄像装置等用于特定目的的摄像装置也逐渐普及。此外，近年来，利用车载摄像装置作为传感相机，通过分析车载摄像装置所获得的图像来进行各种驾驶辅助。为了实现未来的自动驾驶系统，作为传感相机的车载成像装置的重要性不断增加。
作为可用于车载摄像装置等的摄像透镜，提出了多种在最靠近物体侧配置有负透镜的视角较广的摄像透镜。例如专利文献1中提出一种摄像透镜，构成为包括从物体侧依次配置的负透镜、正透镜、正透镜、负透镜及正透镜。而且，专利文献2中提出一种摄像透镜，构成为包括从物体侧依次配置的负透镜、弯月状透镜、正透镜、负透镜、正透镜及具有非球面的透镜。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2010－107532号公报
[专利文献2]日本专利特开2016－188895号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
上述专利文献1所揭示的摄像透镜中，最靠物体侧配置的透镜的外径小型化并不充分。而专利文献2所揭示的摄像透镜中，最靠物体侧配置的透镜的外径较小，可适用于车载摄像装置的摄像透镜。而且，该专利文献2所揭示的摄像透镜与专利文献1所揭示的摄像透镜相比，可实现广角化，因此可实现可摄像范围较广的车载摄像装置。若应用这种广视角的摄像透镜，可大范围进行存在于车辆周围的障碍物的检测、信号器及道路交通标志等的识别等。
然而，在实现自动驾驶系统时，例如要求高精度地检测出正在在高速道路上行驶的前方车辆等远处物体。上述专利文献2所揭示的摄像透镜虽可大范围检测存在于车辆周围的物体(障碍物、信号器、道路交通标志等)，但检测远处物体比较困难。因此，在将专利文献2所记载的摄像透镜用于传感相机时，远处物体的检测需要并用毫米波雷达装置等其他传感器件。
因此，本发明的课题是提供一种整体构成小型化、能使远处物体以高分辨率成像的广视角摄像透镜及摄像装置。
[解决问题的技术手段]
为解决上述课题，本发明的摄像透镜的特征在于，构成为包括从物体侧依次配置的具有负折射力的第1透镜、凹面朝向物体侧且具有负折射力的弯月状第2透镜、具有正折射力的第3透镜、物体侧面为凸面且具有正折射力的第4透镜、具有正折射力的第5透镜、具有负折射力的第6透镜、及具有正折射力的第7透镜。
而且，为解决上述课题，本发明的摄像装置的特征在于包括以上所述的摄像透镜、及接收该摄像透镜所形成的光学影像并转换为电图像信号的摄像元件。[发明的效果]
根据本发明，可提供一种整体构成小型化、且能使远处物体以高分辨率成像的广视角摄像透镜及摄像装置。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的摄像透镜的透镜构成例的截面图。
图2是实施例1的摄像透镜聚焦于无限远时的球面像差图、像散图及畸变像差图。
图3是表示本发明实施例2的摄像透镜的透镜构成例的截面图。
图4是实施例2的摄像透镜聚焦于无限远时的球面像差图、像散图及畸变像差图。
图5是表示本发明实施例3的摄像透镜的透镜构成例的截面图。
图6是实施例3的摄像透镜聚焦于无限远时的球面像差图、像散图及畸变像差图。
图7是表示本发明实施例4的摄像透镜的透镜构成例的截面图。
图8是实施例4的摄像透镜聚焦于无限远时的球面像差图、像散图及畸变像差图。
具体实施方式
以下对本发明的摄像透镜及摄像装置的实施方式进行说明。
1.摄像透镜
1－1.摄像透镜的光学构成
首先，对本发明的摄像透镜的实施方式进行说明。本实施方式的摄像透镜构成为，包括具有负折射力的第1透镜、凹面朝向物体侧且具有负折射力的弯月状第2透镜、具有正折射力的第3透镜、物体侧面为凸面且具有正折射力的第4透镜、具有正折射力的第5透镜、具有负折射力的第6透镜、及具有正折射力的第7透镜。该摄像透镜中，通过对第1透镜配置负折射力，使第2透镜为凹面朝向物体侧的弯月状负透镜，可易于在物体侧配置较强的负折射力，使负畸变容易产生。而且，通过对第3透镜及第4透镜配置正折射力，可利用第3透镜及第4透镜使在第1透镜及第2透镜中发散的光束缓慢会聚。因此，即便是F数的明亮大口径透镜，也可降低偏心敏感度。另外，F数的值越小，透镜口径越大，越明亮。此外，通过对第5透镜配置正折射力，对第6透镜配置负折射力，可良好地校正各透镜中产生的各种像差。而且，通过对配置在最靠像侧的第7透镜配置正折射力，可利用第7透镜使在第6透镜中发散的光束会聚，良好地校正像面弯曲。
此处，该摄像透镜的目的是使远处物体能以高分辨率成像，同时实现广视角化。为使远处物体能以高分辨率成像，需要使用焦距较长的摄像透镜。其原因是与焦距较短的摄像透镜相比，焦距较长的摄像透镜的角度分辨率较高。然而，与焦距较短的摄像透镜相比，焦距较长的摄像透镜的视角较窄。因此，本发明中，当与通常的摄像透镜相比时，通过采用上述构成，使整体构成小型化，且产生较大负畸变。因此，根据本发明，可在光轴附近维持高角度分辨率，且相较于焦距获得较广的视角，而且，可实现光学性能高的摄像透镜。此外，将“每1度摄像视角的图像传感器(摄像元件)上的像素数”定义为“角度分辨率”。而且，所谓光轴附近是指该摄像透镜的成像范围中与中心(光轴)相距10°半视角左右的范围内。
如上所述，该摄像透镜的近轴附近的角度分辨率高，且视角广。因此，若将该摄像透镜应用于传感相机的摄像光学系统，感测车辆前进方向的前方，则可高精度地检测正在高速道路上行驶的前方车辆等远处物体。同时，可在较大范围内检测或识别存在于车辆周围的障碍物、信号器或道路交通标志等。此外，远处物体是指例如前方100m～200m左右的物体，较大范围是指半视角45°～65°左右的范围，根据摄像对象物的位置等，这些范围可适当调整。
以下，对各透镜进行说明。
(1)第1透镜
第1透镜只要具有负折射力，可为凹透镜、双凹透镜、弯月形透镜等，其形状等并无特别限定。优选对第1透镜配置较强的负折射力，抑制像面弯曲、球面像差、轴上彗形像差等各种像差的产生，获得光学性能高的摄像透镜，且像侧面为凹面。而且，第1透镜的物体侧面优选产生较大负畸变且为凹面。其中，当第1透镜的像侧面为凹面时，第1透镜的物体侧面可为凸面。即，第1透镜可为物体侧为凸形状的负弯月形透镜。
(2)第2透镜
第2透镜是具有负折射力、且凹面朝向物体侧的弯月形透镜。通过对第2透镜也配置负折射力，可对该摄像透镜的物体侧配置较强的负折射力，且通过产生较大的负畸变，可有效扩大周边视角。
(3)第3透镜
第3透镜只要具有正折射力，其具体透镜形状并无特别限定。例如就抑制球面像差的产生，且抑制伴随使用环境温度的变化而产生的焦点位置变动或视角变动的观点而言，第3透镜优选为双凸透镜。
(4)第4透镜
第4透镜是具有正折射力、且物体侧面为凸面的透镜。通过使第4透镜的物体侧面为凸面，可良好地校正球面像差及轴上彗形像差等，可获得光学性能高的摄像透镜。像侧面可为平面、凹面、凸面中的任意形状，就更好地校正球面像差及轴上彗形像差，且抑制伴随环境温度的变化产生的焦点位置变动或视角变动的观点而言，第4透镜的像侧面优选为凸面。
(5)第5透镜及第6透镜
第5透镜只要是具有正折射力的透镜，其具体透镜形状并无特别限定。第6透镜也同样，该第6透镜只要具有负折射力，其具体透镜形状并无特别限定。利用这正负两片透镜，可良好地校正中心到周边的色像差，使远处物体以高分辨率成像。
而且，第5透镜及第6透镜优选接合为一体。通过使第5透镜及第6透镜为接合透镜，制造该摄像透镜时的透镜组装变得容易，可降低偏心敏感度。而且，由于可降低偏心敏感度，从而可抑制组装透镜时因光轴偏离其他透镜而产生的、即因相对偏心而产生的光学性能的降低。
此外，当将第5透镜及第6透镜构成为接合透镜时，从良好地进行各种像差的校正方面来说，第5透镜及第6透镜的合成焦距优选为负。
(6)第7透镜
第7透镜只要具有正折射力，其具体透镜形状并无特别限定。通过在该摄像透镜的最靠像侧配置具有正折射力的第7透镜，可良好地校正局部模糊。此外，局部模糊是指图像周边的特定方向上的分辨率比其他方向低。
(7)透镜玻璃材料
构成本发明的摄像透镜的第1透镜至第7透镜均优选为玻璃透镜。与树脂相比，玻璃透镜的热稳定性高，随温度变动产生的膨胀、收缩较小。因此，通过使所有透镜为玻璃透镜，即便使用环境温度变化，也可良好地抑制焦点位置变动或视角变动。
(8)光阑
在本发明的摄像透镜中，光阑(孔径光阑)的配置场所并无特别限定。然而，光阑的位置越接近摄像透镜的像面，成像光相对于像面的入射角度越大。若成像光的入射角度变大，会容易产生制造偏差，或容易产生焦点位置变动或视角变动。因此，难以达到所需的视角，且难以拍摄到所要求的摄像范围。就该观点而言，光阑优选较第4透镜配置在更靠物体侧。
1－2.各透镜的支撑机构
(1)垂直于光轴的方向
构成该摄像透镜的上述第1透镜至第7透镜通过透镜架(透镜支撑部)固定在镜筒上。在透镜架上设有保持各透镜的保持部。保持部将各透镜以大致同轴(包括同轴的情况)配置且各透镜间的间隔成为特定间隔的方式定位且固定在透镜架上。此外，在各保持部设有用来插入透镜的槽部，通过将透镜的外周部(边缘部)插入槽部，将各透镜以大致同轴的方式定位。将各透镜插入槽部时的插入深度等可微调。例如，从物体侧依次将各透镜保持在保持部时，为进行轴对准，可在调整各透镜的插入深度后利用黏合剂等将各透镜固定在保持部。
此处，透镜架也可构成为一体包括所有透镜保持部的一个零件(单元)，例如，也优选包括多个透镜架单元。通过透镜架构成多个透镜架单元，能以更高精度调整轴对准或光轴上透镜间的间隔等。
例如，透镜架也可构成为包括第1透镜架、及以在垂直于光轴的方向可变更位置的方式连结于该第1透镜架的第2透镜架。此时，在第2透镜架上设置保持第4透镜至第7透镜中至少一个以上透镜的保持部，在第1透镜架上设置用来保持剩余透镜的保持部。优选在第2透镜架上保持固定偏心敏感度比其他透镜高的透镜。
通过以此方式构成，可在将透镜调心并固定在各透镜架上后，相对于第1透镜架，在垂直于光轴的方向调整第2透镜的位置，再次进行调心作业。结果可进行在透镜的组装作业时伴随偏心而产生的轴上彗形像差、球面像差、局部模糊等的调整等，可防止伴随透镜的组装作业而产生的光学性能的劣化。此外，相对于第1透镜架调整第2透镜架的位置后，优选利用黏合剂等将第2透镜架固定在第1透镜架，使第2透镜架的位置不会相对于第1透镜架变动。
在该摄像透镜中，例如第5透镜及第6透镜的偏心敏感度比其他透镜高。因此，通过将第5透镜及第6透镜保持在第2透镜架，相对于第1透镜架，在垂直于光轴的方向变更并定位第2透镜架的位置，可高精度且简单地进行调心作业。
而且，作为该摄像透镜的其他优选方式，也可如上所述将透镜架构成为包括第1透镜架、及以在垂直于光轴的方向可变更位置的方式连结于该第1透镜架的第2透镜架，并用作防振组，当对该摄像透镜施加振动时，利用执行器等使第2透镜架在垂直于光轴的方向移动，由此来校正图像模糊。
(2)光轴方向
此外，在该摄像透镜中，也可将透镜架构成为包括第1透镜架、及以在光轴方向可变更位置的方式连结于该第1透镜架的第3透镜架。此时，可在第3透镜架上，设置保持第4透镜至第7透镜中至少一个以上透镜的保持部，在第1透镜架上设置用来保持剩余透镜的保持部。
当该摄像透镜包括上述第2透镜架时，上述第2透镜架与第3透镜架既可构成为同一透镜架，也可构成为不同透镜架。当第2透镜架与第3透镜架构成为同一透镜架时，该透镜架以在垂直于光轴的方向可变更位置的方式、且以在光轴方向可变更位置的方式连结于第1透镜架。
而且，当第2透镜架与第3透镜架构成为不同透镜架时，可在第3透镜架上保持固定第4透镜至第7透镜中的除保持固定在第2透镜架上的透镜以外的透镜。
不论哪种情况，通过将第3透镜架以在光轴方向可变更位置的方式连结于第1透镜架，可将透镜调心并固定于各透镜架后，调整保持固定在第1透镜架上的透镜与保持固定在第3透镜架上的透镜的间隔。
此外，优选在相对于第1透镜架调整第3透镜架的位置后，利用黏合剂等将第3透镜架固定在第1透镜架，使第3透镜架的位置不会相对于第1透镜架变动。
1－3.条件表达式
该摄像透镜中，优选至少满足1个以上下述条件表达式。
1－3－1.条件表达式(1)
0＜f1/f2＜1.0…(1)
其中，
f1：第1透镜的焦距
f2：第2透镜的焦距
条件表达式(1)是规定第1透镜的焦距与第2透镜的焦距之比的表达式。在该摄像透镜中，第1透镜及第2透镜均具有负折射力。当满足上述条件表达式(1)时，对第1透镜配置较强的负折射力，可产生较大的负畸变。因此，可将近轴附近的角度分辨率维持得较高，且获得广视角。因此，若将该摄像透镜应用于传感相机的摄像光学系统，感测车辆前进方向的前方，可高精度地检测正在高速道路上行驶的前方车辆等远处物体，且可在较大范围内检测存在于车辆周围的障碍物、信号器或道路交通标志等。
针对这一点，若条件表达式(1)的数值为上限值以上，则第1透镜的折射力为第2透镜的折射力以下。此时，产生的畸变量较小。因此，相较于焦距不易获得视角广的摄像透镜，故不理想。此外，由于第1透镜及第2透镜具有负折射力，故条件表达式(1)的数值不会为0以下。而且，当条件表达式(1)的数值为0以下，第1透镜或第2透镜中的任一者为具有正折射力的透镜。这种情况下，会产生正畸变，视角较窄。因此，为了实现广视角，需要增大物体侧的透镜的外径，而难以实现该摄像透镜的小型化。
从获得上述效果的方面来说，条件表达式(1)的上限值更优选为0.8，进一步优选为0.6，更优选为0.5，更进一步优选为0.4。而且，条件表达式(1)的下限值优选为0.1。
1－3－2.条件表达式(2)
该摄像透镜优选满足以下条件表达式(2)。
0＜－f12/f4567＜1.0…(2)
其中，
f12：第1透镜及第2透镜的合成焦距
f4567：第4透镜、第5透镜、第6透镜及第7透镜的合成焦距
条件表达式(2)是规定第1透镜及第2透镜的合成焦距与第4透镜～第7透镜的合成焦距之比的表达式。当满足条件表达式(2)时，可实现较佳的折射力配置，维持能以高分辨率拍摄远处物体的焦距，且产生比通常的摄像透镜更大的负畸变。而且，容易抑制各种像差的产生，且获得成像性能高的摄像透镜。
针对这一点，若条件表达式(2)的数值为上限值以上，则配置在该摄像透镜的物体侧的负折射力减小，畸变量不足，难以实现该摄像透镜的广视角化。
从获得上述效果的方面来说，条件表达式(2)的上限值更优选为0.9，进一步优选为0.8。而且，条件表达式(2)的下限值更优选为0.2，进一步优选为0.4。
1－3－3.条件表达式(3)
在该摄像透镜中，第4透镜、第5透镜及第7透镜中至少任一透镜优选包含满足以下条件的玻璃材料。
－15＜dndt_p/dndt6＜0…(3)
其中，
dndt_p：相对于玻璃材料的d线的相对折射率温度系数
dndt6：第6透镜相对于玻璃材料的d线的相对折射率温度系数
该摄像透镜中，通过第1透镜及第2透镜使光束发散。因此，若在该摄像透镜中配置在像侧的具有正折射力的第4透镜、第5透镜及第7透镜的折射率伴随环境温度的变化而变化，则容易产生焦点位置变动或视角变动。因此，在该摄像透镜中配置在像侧的具有正折射力的第4透镜、第5透镜及第7透镜中至少任一透镜满足上述条件表达式(3)，由此，使用环境温度变化时，也可抑制焦点位置变动或视角变动，从而可实现温度特性良好的摄像透镜。
此处，从实现温度特性更好的摄像透镜的方面来说，更优选的是第4透镜、第5透镜及第7透镜中两个以上的透镜包含满足条件表达式(3)的玻璃材料，更优选的是第4透镜、第5透镜及第7透镜中的所有透镜均包含满足条件表达式(3)的玻璃材料。此外，温度特性良好是指环境温度变化时的焦点位置变动或视角变动较小。
从获得上述效果的方面来说，条件表达式(3)的上限值更优选为－1，进一步优选为－1.5，更优选为－2.0，更进一步优选为－2.5。而且，条件表达式(3)的下限值更优选为－10，进一步优选为－8，更优选为－6，更进一步优选为－4，更进一步优选为－3。
1－3－4.条件表达式(4)
该摄像透镜也优选满足以下条件表达式。
f0/(4×YS1)≤1.0…(4)
其中，
f0：该摄像透镜系统整体的焦距
YS1：第1透镜的物体侧面中的轴上光线的最大上线光线高度
当满足上述条件表达式时，会成为F值为2.0以下的明亮的大口径摄像透镜。因此，即便在夜间等较暗的环境下，也可获得清晰的被摄体影像。因此，当将该摄像透镜应用于传感相机的摄像光学系统时，不管昼夜，均可实现良好的远距离感测及近距离感测。
上述条件表达式的上限值越小，越能实现F值较小且明亮的摄像透镜。因此，上述条件表达式的上限值更优选为0.95，进一步优选为0.90，进一步优选为0.85。此外，显而易见，因该摄像透镜系统整体的焦距大于0，故下限值大于0。
1－3－5.条件表达式(5)
该摄像透镜优选满足以下条件表达式。
0.1＜{(Yim/tan(θim))/f0}2＜0.4…(5)
其中，
Yim：有效像圆的像高
θim：有效像圆的入射半视角
f0：该摄像透镜系统整体的焦距
此处，有效像圆是指表示可成像为像面的范围(可拍摄的最大范围)的像圈的有效直径。通过满足条件表达式(5)，随着从中心越来越朝向周边，轴外光线相对于像面的入射角减小，因此，可在光轴附近维持高角度分辨率，且相较于该摄像透镜的焦距达到广视角。
针对这一点，若条件表达式(5)的数值为上限值以上，则畸变量不足，难以实现广视角化。另一方面，若条件表达式(5)的数值为下限值以下，则畸变量过大，图像周边会被压缩。即，图像周边的分辨率会降低。因此，感测等时难以识别写入图像周边的被摄体，故不理想。
从获得上述效果的方面来说，条件表达式(5)的上限值更优选为0.35，进一步优选为0.30。而且，条件表达式(5)的下限值更优选为0.15。
2.摄像装置
其次，对本发明的摄像装置进行说明。本发明的摄像装置的特征在于包括上述本发明的摄像透镜、及接收该摄像透镜所形成的光学影像并转换为电图像信号的摄像元件。
此处，摄像元件等并无特别限定，也可使用CCD传感器(Charge Coupled Device)或CMOS传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固体摄像元件等。本发明的摄像装置适用于数码相机或摄像机等这些使用固体摄像元件的摄像装置。当然，该摄像装置既可为透镜固定在壳体上的透镜固定式摄像装置，也可为单透镜反光照相机或无反光镜单透镜相机等透镜更换式摄像装置。
本发明的摄像装置除用于以鉴赏目的拍摄被摄体时所用的普通摄像装置以外，也可用于安装固定型摄像装置，如车载摄像装置等安装固定在车体或建筑物等，用于检测或感测等特定目的。本发明的摄像透镜与通常的摄像透镜相比会产生更大的负畸变，可整体构成为小型化，且以高分辨率拍摄远处物体，相较于焦距实现广视角。因此，可使摄像装置存在于车体等的外侧显眼处。而且，可利用1台摄像装置拍摄远处的物体，且在较大范围内拍摄周围。因此，即便在3车道、5车道等较宽的道路高速行驶，只要利用该摄像装置进行前方感测，均可高精度地检测前方的前行车辆，同时可进行车道变更等时的左右确认。像这样，该摄像装置适合用于如下传感相机，即装载在车载摄像装置等各种移动体(陆地移动体、空中移动体、海上移动体)上，用来检测或识别各移动体的前进方向的前方及周围的物体。此外，上述移动体不仅包括汽车、飞机、船舶等交通工具，还包括无人驾驶飞机(无人机等)或无人探测器等，此外，还包括两足步行机器人等具有自主移动功能的机器人(包括扫地机器人等)等各种移动体。
其次，列举实施例对本发明进行具体说明。其中，本发明并不限于以下实施例。以下所列举的各实施例的摄像透镜是数码相机、摄像机、银盐胶片相机等摄像装置(光学装置)中所使用的摄像透镜，尤其适合用于车载摄像装置等，可优选用于装载在各种移动体上的传感相机。而且，在各透镜截面图中，面向附图时，左侧为物体侧，右侧为像侧。
[实施例1]
(1)摄像透镜的构成
图1是表示本发明实施例1的摄像透镜的构成的透镜截面图。该摄像透镜构成为，从物体侧依次包括具有负折射力的双凹形状的第1透镜G1、凹面朝向物体侧且具有负折射力的弯月状第2透镜G2、具有正折射力的双凸形状的第3透镜G3、具有正折射力的双凸形状的第4透镜G4、具有正折射力的双凸形状的第5透镜G5与具有负折射力的双凹形状的第6透镜G6接合而成的接合透镜、具有正折射力的双凸形状的第7透镜G7。如下述表1所示，第3透镜G3的两表面、第4透镜G4的两表面、第7透镜G7的两表面分别为非球面。该摄像透镜是焦距固定的固定焦点透镜。
此外，图中，“IP”表示像面。该像面是上述CCD传感器或CMOS传感器等固体摄像元件的摄像面。从该摄像透镜的物体侧入射的光在像面成像。固体摄像元件将接收的光学影像转换为电图像信号。利用摄像装置等所具有的图像处理部(图像处理器等)，根据从摄像元件输出的电子图像信号，生成与被摄体的影像对应的数字图像。该数字图像可记录在例如HDD(Hard Disk Drive，硬盘)、存储卡、光盘、磁带等各种记录媒体中。此外，当将该摄像装置装载在车辆上，用于感测目的时，该数字图像即便未记录于上述记录媒体，也会暂时记录在RAM等中，根据上述数字图像实时进行前方车辆的识别、或与前方车辆的距离、存在于车辆周围的障碍物、信号器或道路交通标志等标记的有无等的识别。
而且，标在像面IP的物体侧的“G”是光学模块。该光学模块G相当于滤光器、面板、晶体低通滤波器、红外截止滤光器等。这些符号(IP，G)在其他实施例中所示的各图中表示相同的部件，故以下省略其说明。
(2)数值实施例
对使用了实施例1中所采用的摄像透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表1表示该摄像透镜的透镜数据。在表1中，“面编号”表示从物体侧开始计透镜面的编号，“r”表示透镜面的曲率半径(其中，r的值为INF的面是表示该面为平面)，“d”表示从物体侧开始计第i个(i为自然数)透镜面与第i+1个透镜面在透镜面光轴上的间隔，“nd”表示相对于d线(波长λ＝587.56nm)的折射率，“νd”表示相对于d线的阿贝数。其中，当透镜面为非球面时，在表中的面编号后标注“※”。而且，当为非球面时，“r”栏中表示其近轴曲率半径。而且，面编号列所记载的“G”、“IP”表示光学模块、像面。
表2表示该摄像透镜的各种数据。具体来说，表示了该摄像透镜的焦距(mm)、F数(F值)、半视角(°)、像高(mm)、透镜总长(mm)、后焦点(BF)(mm)。此处，透镜总长是从第1透镜的物体侧面到最靠像侧配置的第n透镜、此处为第7透镜G7的像侧面在光轴上的距离加上后焦点所得的值。而且，后焦点是将从第n透镜的像侧面到近轴像面的距离进行空气换算所得的值。表2中分别表示环境温度为20℃、105℃、－30℃时的值。
表3表示非球面数据。作为非球面数据，关于表1所示的非球面，是表示以下式定义其形状时的非球面系数。此外，非球面系数可在以相对于光轴来说高度为h的位置处的光轴方向的变位为面顶点基准时，由以下非球面表达式来表示。在表3中，“E－a”是指“×10－a”。
[数学式1]
z＝ch2/f1+{1-(1+k)c2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12
其中，c是曲率(1/r)，h是距离光轴的高度，k是圆锥系数(圆锥常数)，A4、A6、A8、A10、A12是各次数的非球面系数。而且，非球面系数及圆锥常数的数值中的记法“E±m”(m表示整数)是指“×10±m”。
表4表示构成第4透镜至第7透镜的各玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数(单位：1×10－6/K)。此外，表中所示的“10^－6”表示“10－6”。
而且，以下示出该摄像透镜的上述各条件表达式(1)～条件表达式(5)的数值。将这些数值与其他实施例的数值汇总示于表17。
条件表达式(1)：0.31(f1＝－7.98，f2＝－26.01)
条件表达式(2)：0.43(f12＝－5.95，f4567＝13.89)
条件表达式(3)：－2.68(第4透镜)，－2.64(第5透镜)，－2.68(第7透镜)
条件表达式(4)：0.80(f0＝4.93，YS1＝1.55)
条件表达式(5)：0.24(Yim＝4.22，θim＝60.00，f0＝4.93)
这些各表相关的事项在其他实施例所示的各表中也相同，故以下省略其说明。
图2表示该摄像透镜聚焦于无限远时的纵像差图。图2所示的纵像差图是面向附图时从左侧依次为球面像差(mm)、像散性(mm)、畸变像差(％)。在表示球面像差的图中，纵轴表示开放F值(Fno)，示出了d线(波长587.56nm)下的球面像差、C线(波长656.27nm)下的球面像差、g线(波长435.84nm)下的球面像差。
在表示像散性的图中，纵轴表示像高(y)。实线表示d线(波长587.56nm)下的矢状方向(S)，虚线表示d线下的经向方向(T)。
在表示畸变像差的图中，纵轴取像高(y)，表示d线(波长587.56nm)下的畸变像差(distortion)。如图2所示，该摄像透镜具有较大的负畸变像差。这些纵像差图相关事项在其他实施例所示的纵像差图中也相同，故以下省略其说明。
[表1]
面编号 r d nd vd
1 -300.14 1.00 1.773 49.6
2 6.31 3.91
3 -8.89 5.00 1.806 33.3
4 -19.31 1.88
5※ 24.79 5.00 1.851 40.1
6※ -24.58 4.52
7※ 10.91 3.25 1.497 81.6
8※ -11.66 0.20
9 22.95 2.69 1.593 68.6
10 -9.98 0.70 1.728 28.3
11 8.45 3.36
12※ 9.01 5.00 1.497 81.6
13※ -55.95 2.49
G INF 0.30 1.517 64.2
G INF 0.50
IP INF
[表2]
各种数据
焦点距离(mm) 4.93
F数(F值) 1.59
半视角(°) 60.00
像高(mm) 4.22
透镜总长(mm) 40.79
后焦点(BF)20℃时(mm) 3.29
后焦点(BF)105℃时(mm) 3.29
后焦点(BF)-30℃时(mm) 3.28
[表3]
面编号 (1+k) A4 A6 A8 A10 A12
5 1.000 -4.731E-05 5.182E-07 1.476E-08 3.046E-11 0.000E+00
6 1.000 1.980E-05 1.778E-06 1.047E-09 4.342E-10 0.000E+00
7 1.000 -2.665E-04 3.086E-07 -5.887E-09 -1.470E-10 0.000E+00
8 1.000 7.763E-05 6.302E-07 -1.375E-08 -4.614E-12 0.000E+00
12 1.000 -3.050E-04 -4.460E-06 7.105E-08 -7.762E-09 0.000E+00
13 1.000 -5.956E-04 -3.872E-06 -2.607E-08 -1.873E-09 0.000E+00
[表4]
玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数
第4透镜 -5.9×10^-6/K
第5透镜 -5.8×10^-6/K
第6透镜 2.2×10^-6/K
第7透镜 -5.9×10^-6/K
[实施例2]
(1)摄像透镜的构成
图3是表示本发明的实施例2的摄像透镜的构成的透镜截面图。该摄像透镜从物体侧依次包括具有负折射力的双凹形状的第1透镜G1、凹面朝向物体侧且具有负折射力的弯月状第2透镜G2、具有正折射力且物体侧为凸形状的第3透镜G3、具有正折射力的双凸形状的第4透镜G4、具有正折射力且像侧为凸形状的第5透镜G5与具有负折射力的双凹形状的第6透镜G6接合而成的接合透镜、具有正折射力的双凸形状的第7透镜G7。如下述表5所示，第2透镜G2的两表面、第3透镜G3的两表面、第4透镜G4的两表面、第7透镜G7的两表面分别为非球面。该摄像透镜是焦距固定的固定焦点透镜。
(2)数值实施例
其次，对应用了实施例2中所采用的摄像透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表5～表8中分别表示该摄像透镜的透镜数据、该摄像透镜的各种数据、非球面数据、构成第4透镜至第7透镜的各玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数(单位：1×10－6/K)。
而且，以下示出该摄像透镜的上述各条件表达式(1)～条件表达式(5)的数值。将这些数值与其他实施例的数值汇总示于表17。
条件表达式(1)：0.13(f1＝－7.98，f2＝－61.51)
条件表达式(2)：0.66(f12＝－8.44，f4567＝12.76)
条件表达式(3)：－2.68(第4透镜)，－0.91(第5透镜)，－2.68(第7透镜)
条件表达式(4)：0.80(f0＝5.72，YS1＝1.79)
条件表达式(5)：0.17(Yim＝4.28，θim＝61.30，f0＝5.72)
而且，图4表示该摄像透镜聚焦于无限远时的纵像差图。如图4所示，该摄像透镜具有较大的负畸变像差。
[表5]
面编号 r d nd vd
1 -51.63 1.51 1.806 33.3
2 7.45 3.39
3※ -6.41 5.26 1.851 40.1
4※ -10.06 0.20
5※ 10.02 2.85 1.851 40.1
6※ 22.80 6.87
7※ 8.64 4.30 1.497 81.6
8※ -12.77 0.20
9 -24.00 3.42 1.618 63.4
10 -6.07 0.70 1.728 28.3
11 32.62 2.12
12※ 7.91 6.18 1.497 81.6
13※ -129.57 1.94
G INF 0.30 1.517 64.2
G INF 0.50
IP INF
[表6]
各种数据
焦点距离(mm) 5.72
F数(F值) 1.60
半视角(°) 61.30
像高(mm) 4.28
透镜总长(mm) 40.50
后焦点(BF)20℃时(mm) 3.24
后焦点(BF)105℃时(mm) 3.24
后焦点(BF)-30℃时(mm) 3.24
[表7]
面编号 (1+k) A4 A6 A8 A10 A12
3 1.000 1.200E-03 -3.808E-05 9.368E-07 2.054E-09 0.000E+00
4 1.000 3.778E-04 -1.006E-05 1.942E-07 -2.011E-10 0.000E+00
5 -2.102 -3.012E-04 -1.179E-06 -6.309E-08 2.433E-09 0.000E+00
6 -55.914 -5.483E-04 2.543E-06 -5.850E-08 1.702E-09 0.000E+00
7 1.000 -6.465E-04 -1.454E-06 -1.343E-07 4.344E-09 0.000E+00
8 1.000 -3.065E-04 4.775E-06 -1.149E-07 3.133E-09 0.000E+00
12 1.051 -7.103E-04 3.972E-06 -2.269E-07 1.072E-09 0.000E+00
13 83.541 -1.416E-03 -1.869E-06 6.470E-07 -9.351E-09 0.000E+00
[表8]
玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数
第4透镜 -5.9×10^-6/K
第5透镜 -2.0×10^-6/K
第6透镜 2.2×10^-6/K
第7透镜 -5.9×10^-6/K
[实施例3]
(1)摄像透镜的构成
图5是表示本发明的实施例3的摄像透镜的构成的透镜截面图。该摄像透镜构成为，从物体侧依次包括凸面朝向物体侧的弯月状第1透镜G1、凹面朝向物体侧且具有负折射力的弯月状第2透镜G2、具有正折射力的双凸形状的第3透镜G3、具有正折射力的双凸形状的第4透镜G4、具有正折射力的双凸形状的第5透镜G5与具有负折射力的双凹形状的第6透镜G6接合而成的接合透镜、具有正折射力的双凸形状的第7透镜G7。如下述表9所示，第1透镜G1的两表面、第3透镜G3的两表面、第4透镜G4的两表面、第7透镜G7的两表面分别为非球面。该摄像透镜是焦距固定的固定焦点透镜。
(2)数值实施例
其次，对使用了实施例3中所采用的摄像透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表9～表12分表表示该摄像透镜的透镜数据、该摄像透镜的各种数据、非球面数据、构成第4透镜至第7透镜的各玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数(单位：1×10-6/K)。
而且，以下示出该摄像透镜的上述各条件表达式(1)～条件表达式(5)的数值。将这些数值与其他实施例的数值汇总示于表17。
条件表达式(1)：0.27(f1＝-11.37，f2＝-41.49)
条件表达式(2)：0.98(f12＝-10.20，f4567＝10.41)
条件表达式(3)：-2.68(第4透镜)，-2.64(第5透镜)，-2.68(第7透镜)
条件表达式(4)：0.80(f0＝5.68，YS1＝1.78)
条件表达式(5)：0.19(Yim＝4.27，θim＝60.00，f0＝5.68)
而且，图6表示该摄像透镜聚焦于无限远时的纵像差图。如图6所示，该摄像透镜具有较大的负畸变像差。
[表9]
面编号 r d nd vd
1※ 8.01 3.20 1.773 49.5
2※ 3.47 4.00
3 -6.63 5.00 1.835 42.7
4 -11.01 0.20
5※ 35.14 3.70 1.773 49.5
6※ -43.04 0.81
7※ 12.03 5.00 1.497 81.6
8※ -7.35 0.20
9 25.94 3.23 1.593 68.6
10 -9.10 0.80 1.728 28.3
11 11.20 2.28
12※ 9.00 3.20 1.497 81.6
13※ -92.25 2.45
G INF 0.30 1.517 64.2
G INF 0.50
I P INF
[表10]
各种数据
焦点距离(mm) 5.68
F数(F值) 1.60
半视角(°) 60.00
像高(mm) 4.27
透镜总长(mm) 34.88
后焦点(BF) 3.25
后焦点(BF)105℃时(mm) 3.25
后焦点(BF)-30℃时(mm) 3.26
[表11]
面编号 (1+k) A4 A6 A8 A10 A12
1 0.327 -7.298E-04 -1.501E-05 5.869E-07 -7.303E-09 3.453E-11
2 0.484 -2.223E-03 -7.162E-05 3.420E-06 -9.982E-08 5.784E-19
5 -10.113 9.943E-05 -4.171E-06 2.271E-07 -1.143E-08 7.836E-18
6 1.000 2.129E-04 6.869E-06 7.142E-08 -3.629E-09 -2.253E-17
7 1.000 -2.470E-04 8.725E-06 -1.951E-07 6.890E-09 0.000E+00
8 0.728 2.995E-04 -1.303E-06 9.210E-08 2.636E-09 -1.667E-18
12 1.000 -8.852E-05 3.533E-06 -5.044E-07 7.906E-09 0.000E+00
13 1.000 -1.031E-03 4.117E-05 -1.459E-06 2.243E-08 0.000E+00
[表12]
玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数
第4透镜 -5.9×10^-6/K
第5透镜 -2.0×10^-6/K
第6透镜 2.2×10^-6/K
第7透镜 -5.9×10^-6/K
[实施例4]
(1)摄像透镜的构成
图7是表示本发明的实施例4的摄像透镜的构成的透镜截面图。该摄像透镜构成为，从物体侧依次包括双凹形状的第1透镜G1、凹面朝向物体侧且具有负折射力的弯月状第2透镜G2、具有正折射力且物体侧为凸形状的第3透镜G3、具有正折射力的双凸形状的第4透镜G4、具有正折射力的双凸形状的第5透镜G5、具有负折射力的双凹形状的第6透镜G6、具有正折射力的双凸形状的第7透镜G7。如下述表13所示，第3透镜G3的两表面、第4透镜G4的两表面、第7透镜G7的两表面分别为非球面。该摄像透镜是焦距固定的固定焦点透镜。
(2)数值实施例
其次，对使用了实施例4中所采用的摄像透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表13～表16分别表示该摄像透镜的透镜数据、该摄像透镜的各种数据、非球面数据、构成第4透镜至第7透镜的各玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数(单位：1×10－6/K)。
而且，以下示出该摄像透镜的上述各条件表达式(1)～条件表达式(5)的数值。将这些数值与其他实施例的数值汇总示于表17。
条件表达式(1)：0.23(f1＝－7.78，f2＝－34.40)
条件表达式(2)：0.54(f12＝－6.36，f4567＝11.72)
条件表达式(3)：－2.68(第4透镜)，－2.64(第5透镜)，－2.68(第7透镜)
条件表达式(4)：0.83(f0＝4.93，YS1＝1.48)
条件表达式(5)：0.28(Yim＝4.20，θim＝58.20，f0＝4.93)
而且，图8表示该摄像透镜聚焦于无限远时的纵像差图。如图8所示，该摄像透镜具有较大的负畸变像差。
[表13]
面编号 r d nd vd
1 -100.09 1.00 1.773 49.6
2 6.42 3.47
3 -10.26 4.61 1.806 33.3
4 -19.55 0.20
5※ 126.08 3.70 1.851 40.1
6※ -17.28 8.75
7※ 12.01 2.86 1.497 81.6
8※ -14.93 0.20
9 43.81 2.42 1.593 68.6
10 -14.47 0.50
11 -17.522 0.50 1.728 28.3
12 10.62 0.93
13※ 9.00 3.21 1.497 81.6
14※ -24.00 6.61
G INF 0.30 1.517 64.2
G INF 0.50
IP INF
[表14]
各种数据
焦点距离(mm) 4.93
F数(F值) 1.66
半视角(°) 58.20
像高(mm) 4.20
透镜总长(mm) 39.76
后焦点(BF)20℃时(mm) 7.41
后焦点(BF)105℃时(mm) 7.41
后焦点(BF)-30℃时(mm) 7.42
[表15]
面编号 (1+k) A4 A6 A8 A10 A12
5※ 1.000 -1.352E-04 -1.012E-06 -4.903E-08 9.647E-10 -2.878E-11
6※ 1.000 -5.794E-05 -1.009E-06 -6.619E-09 -3.498E-10 -4.207E-13
7※ 1.000 -1.938E-04 -5.667E-06 1.832E-07 -1.500E-08 -1.996E-19
8※ 1.000 1.104E-04 -3.549E-06 4.035E-08 -1.002E-08 1.304E-19
13※ 1.000 -1.095E-04 3.571E-06 -4.190E-08 8.875E-09 6.460E-21
14※ 1.000 6.977E-05 7.315E-06 -2.350E-07 1.762E-08 -8.575E-21
[表16]
玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数
第4透镜 -5.9×10^-6/K
第5透镜 -5.8×10^-6/K
第6透镜 2.2×10^-6/K
第7透镜 -5.9×10^-6/K
[表17]
条件表达式 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
(1)f1/f2 0.31 0.13 0.27 0.23
(2)-f12/f4567 0.43 0.66 0.98 0.54
(3)dndt_p/dndt6第4诱镜 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68
第5诱镜 -2.64 -0.91 -2.64 -2.64
第7诱镜 -2.68 -2.68 -2.68 -2.68
(4)fO/(4×YS1) 0.80 0.80 0.80 0.83
(5){(Yim/tan(θim))/fO}<sup>2</sup> 0.24 0.17 0.19 0.28
[产业上的可利用性]
根据本发明，可提供一种整体构成为小型化、且能以高分辨率拍摄远处物体的广视角摄像透镜及摄像装置。因此，适用于装载在各种移动体(陆地移动体、空中移动体、海上移动体)上的摄像装置、监控用摄像装置、防犯罪用摄像装置等各种安装固定在建造物等上的摄像装置，尤其适用于装载在各种移动体用来检测或识别各移动体的前进方向的前方及周围物体的传感相机。
符号说明
G1…第1透镜
G2…第2透镜
G3…第3透镜
G4…第4透镜
G5…第5透镜
G6…第6透镜
G7…第7透镜
G…光学模块
IP…像面。

Claims (10)

1.一种摄像透镜，其特征在于，构成为包括从物体侧依次配置的具有负折射力的第1透镜、凹面朝向物体侧且具有负折射力的弯月状第2透镜、具有正折射力的第3透镜、物体侧面为凸面且具有正折射力的第4透镜、具有正折射力的第5透镜、具有负折射力的第6透镜以及具有正折射力的第7透镜。
2.根据权利要求1所述的摄像透镜，其满足以下条件表达式，
0＜f1/f2＜1.0…(1)
其中，
f1：所述第1透镜的焦距；
f2：所述第2透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的摄像透镜，其满足以下条件表达式，
0＜－f12/f4567＜1.0…(2)
其中，
f12：所述第1透镜及所述第2透镜的合成焦距；
f4567：所述第4透镜、所述第5透镜、所述第6透镜及所述第7透镜的合成焦距。
4.根据权利要求1所述的摄像透镜，所述第4透镜、所述第5透镜及所述第7透镜中至少一个透镜包含满足以下条件的玻璃材料，
－15＜dndt_p/dndt6＜0…(3)
其中，
dndt_p：玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数；
dndt6：所述第6透镜的玻璃材料相对于d线的相对折射率温度系数。
5.根据权利要求1所述的摄像透镜，所述第5透镜与所述第6透镜相接合。
6.根据权利要求1所述的摄像透镜，其满足以下条件表达式，
f0/(4×YS1)≤1.0…(4)
其中，
f0：该摄像透镜系统整体的焦距；
YS1：所述第1透镜的物体侧面中的轴上光线的上线最大光线高度。
7.根据权利要求1所述的摄像透镜，所述第4透镜至所述第7透镜中至少一个以上的透镜以在垂直于光轴的方向可变更位置的方式得到支撑。
8.根据权利要求1所述的摄像透镜，所述第4透镜至所述第7透镜中至少一个以上的透镜以在光轴方向可变更位置的方式被支撑于透镜支撑部。
9.根据权利要求1所述的摄像透镜，其满足以下条件表达式，
0.1＜{(Yim/tan(θim))/f0}2＜0.4…(5)
其中，
Yim：有效像圆的像高；
θim：有效像圆的入射半视角；
f0：该摄像透镜系统整体的焦距。
10.一种摄像装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的摄像透镜、及接收该摄像透镜所形成的光学影像并转换为电图像信号的摄像元件。
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