CN116547579A - 成像镜头及摄像装置 - Google Patents

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CN116547579A
CN116547579A CN202180078828.7A CN202180078828A CN116547579A CN 116547579 A CN116547579 A CN 116547579A CN 202180078828 A CN202180078828 A CN 202180078828A CN 116547579 A CN116547579 A CN 116547579A
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lens
imaging
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lenses
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Abstract

一种成像镜头，其从物体侧向像侧依次包括第1透镜组、光阑及具有正屈光力的第2透镜组，所述第1透镜组包括连续配置的3片以上的Ln透镜，所述Ln透镜为像侧的面为凹面的负透镜，关于从所述第1透镜组中所包括的连续配置的所述3片以上的Ln透镜中屈光力强的一侧选择的2片所述Ln透镜，在将阿贝数ν的平均设为νave且将部分色散比θ的平均设为θave的情况下，在以ν为横轴且以θ为纵轴的正交坐标系中，在预先设定的区域内包含νave及θave。

Description

成像镜头及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种成像镜头及摄像装置。
背景技术
以往，近红外光用于FA(Factory Automation：工厂自动化)用摄像机、MV(MachineVision：机器视觉)用摄像机、监视用摄像机及车载用摄像机等的拍摄中。例如，在FA用途及MV用途中，近红外光用于物体的识别及检查中，在监视用途中，近红外光用于夜间拍摄及雾或烟雾等恶劣视场状态下的拍摄中。另外，在此所述的近红外是指波长700nm～2500nm的频带。
作为意识到近红外光的成像镜头，例如已知有日本专利第6309478号公报中所记载的透镜系统。
在近红外光中，能够分类为波长1000nm～2500nm的频带的SWIR(Short WaveInfra-Red：短波红外线)光的有用性高。近年来，需要如下成像镜头：能够在抑制透镜系统的大型化的同时，对应于从可见光区域至近红外区域(尤其，SWIR区域)为止的波长区域，能够实现高性能。
发明内容
本发明提供一种成像镜头及具备该成像镜头的摄像装置，所述成像镜头能够在抑制透镜系统的大型化的同时，对应于从可见光区域至SWIR区域为止的波长区域，能够实现高性能。
本发明的第1方式所涉及的成像镜头从物体侧向像侧依次包括第1透镜组、光阑及具有正屈光力的第2透镜组，第1透镜组包括连续配置的3片以上的Ln透镜，Ln透镜为像侧的面为凹面的负透镜，关于第1透镜组及第2透镜组的各透镜，将波长435.83nm下的折射率设为ng，将波长1529.58nm下的折射率设为na，将波长2325.42nm下的折射率设为nb，并且将阿贝数ν及部分色散比θ分别定义为
ν＝(na-1)/(ng-nb)、
θ＝(na-nb)/(ng-nb)，
关于从第1透镜组中所包括的连续配置的3片以上的Ln透镜中屈光力强的一侧选择的2片Ln透镜，在将ν的平均设为νave且将θ的平均设为θave的情况下，在以ν为横轴且以θ为纵轴的正交坐标系中，在下述4个区域的共同区域中包含νave及θave：
θ＞0.0250×ν-0.1300所表示的第1区域、
θ＜0.0250×ν-0.0075所表示的第2区域、
θ＞0.0225所表示的第3区域及
θ＜0.1650所表示的第4区域。
在上述第1方式所涉及的成像镜头中，优选在上述正交坐标系中，在下述4个区域的共同区域中包含νave及θave：
θ＞0.0250×ν-0.1000所表示的第5区域、
θ＜0.0250×ν-().0375所表示的第6区域、
θ＞0.0500所表示的第7区域及
θ＜0.1500所表示的第8区域。
本发明的第2方式在上述方式中，在将成像镜头的所有正透镜的ν的平均设为νPave、将成像镜头的所有负透镜的ν的平均设为νNave、将成像镜头的所有正透镜的θ的平均设为θPave、将成像镜头的所有负透镜的θ的平均设为θNave的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(1)及(2)。并且，更优选在满足下述条件式(1)及(2)的基础上满足下述条件式(1-1)及(2-1)中的至少一个。
6＜νPave-νNave＜12 (1)
0.01＜θPave-θNave＜0.1 (2)
6.5＜νPave-νNave＜11.5 (1-1)
0.015＜θPave-θNave＜0.095 (2-1)
本发明的第3方式在上述方式中，在将入射到像面上的最大像高的主光线与和光轴平行的轴线所形成的角度设为CRA且将CRA的单位设为度的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(3)，更优选满足下述条件式(3-1)。
0≤|CRA|＜10 (3)
0≤|CRA|＜9 (3-1)
本发明的第4方式在上述方式中，在将从成像镜头的最靠物体侧的透镜面至成像镜头的最靠像侧的透镜面为止在光轴上的距离与波长1529.58nm下的成像镜头的空气换算距离计的后焦距之和设为TL、且将波长1529.58nm下的成像镜头的焦距设为f的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(4)，更优选满足下述条件式(4-1)。
29＜TL/f＜38 (4)
29.5＜TL/f＜37.6 (4-1)
本发明的第5方式在上述方式中，第1透镜组优选具有正屈光力。
本发明的第6方式在上述方式中，在将波长1529.58nm下的第1透镜组的焦距设为fG1且将波长1529.58nm下的第2透镜组的焦距设为fG2的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(5)，更优选满足下述条件式(5-1)。
0.4＜fG2/fG1＜2 (5)
0.5＜fG2/fG1＜1.9 (5-1)
本发明的第7方式在上述方式中，在将波长1529.58nm下的第1透镜组的焦距设为fG1且将波长1529.58nm下的第1透镜组的配置于最靠像侧的透镜的焦距设为fLp的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(6)。
1.3＜fLp/fG1＜3.1 (6)
本发明的第8方式在上述方式中，在将成像镜头的最靠物体侧的透镜面的有效直径设为φt且将成像镜头的最靠像侧的透镜面的有效直径设为φe的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(7)。
2.5＜φt/φe＜8 (7)
本发明的第9方式在上述方式中，第1透镜组优选包括连续配置的4片以下的Ln透镜。
本发明的第10方式在上述方式中，在将成像镜头的最靠像侧的透镜的ν设为νE的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(8)。
17＜νE (8)
本发明的第11方式在上述方式中，第1透镜组中所包括的连续配置的3片以上的Ln透镜中的至少1片优选为非球面透镜。
本发明的第12方式在上述方式中，成像镜头的最靠像侧的透镜优选为具有正屈光力的非球面透镜。
本发明的第13方式在上述方式中，第1透镜组中所包括的透镜的片数优选为7片以下。
本发明的第14方式在上述方式中，第2透镜组中所包括的透镜的片数优选为7片以下。
本发明的另一方式所涉及的摄像装置具备上述方式所涉及的成像镜头。
另外，本说明书中的“包括～”“包括～的”表示，除了所举出的构成要件以外，还可以包括实质上不具有屈光力的透镜以及光阑、滤波器及盖玻璃等除了透镜以外的光学要件以及透镜凸缘、镜筒、成像元件及手抖校正机构等机构部分等。
另外，在本说明书中，“具有正屈光力的～组”表示组整体具有正屈光力。“具有正屈光力的透镜”与“正透镜”的含义相同。“具有负屈光力的透镜”与“负透镜”的含义相同。“～透镜组”并不限于包括多个透镜的结构，也可以设为仅包括1片透镜的结构。
复合非球面透镜(球面透镜和形成于该球面透镜上的非球面形状的膜构成为一体，并整体作为1个非球面透镜而发挥功能的透镜)作为1片透镜来使用而不视为接合透镜。与包括非球面的透镜相关的屈光力的符号及面形状设为在近轴区域中考虑。
在条件式中所使用的“焦距”为近轴焦距。除非另有特别说明，则在条件式中所使用的值为在对焦于无限远物体的状态下以波长1529.58nm为基准时的值。与像差相关的“高阶”表示5阶以上。在本说明书中，“近红外”表示波长700nm～2500nm的频带，“SWIR”表示波长1000nm～2500nm的频带。用作波长单位的“nm”为纳米。
发明效果
根据上述方式，本发明的成像镜头及具备该成像镜头的摄像装置能够在抑制透镜系统的大型化的同时，对应于从可见光区域至SWIR区域为止的波长区域，能够实现高性能。
附图说明
图1是表示与实施例1的成像镜头对应的一示例性实施方式所涉及的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图2是用于说明负透镜的材料的图。
图3是用于说明CRA的图。
图4是实施例1的成像镜头的各像差图。
图5是表示实施例2的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图6是实施例2的成像镜头的各像差图。
图7是表示实施例3的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图8是实施例3的成像镜头的各像差图。
图9是表示实施例4的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图10是实施例4的成像镜头的各像差图。
图11是表示实施例5的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图12是实施例5的成像镜头的各像差图。
图13是表示实施例6的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图14是实施例6的成像镜头的各像差图。
图15是表示实施例7的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图16是实施例7的成像镜头的各像差图。
图17是表示实施例8的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图18是实施例8的成像镜头的各像差图。
图19是表示实施例9的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图20是实施例9的成像镜头的各像差图。
图21是表示实施例10的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图22是实施例10的成像镜头的各像差图。
图23是表示实施例11的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图24是实施例11的成像镜头的各像差图。
图25是表示实施例12的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图26是实施例12的成像镜头的各像差图。
图27是表示实施例13的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图28是实施例13的成像镜头的各像差图。
图29是表示实施例14的成像镜头的结构和光束的剖视图。
图30是实施例14的成像镜头的各像差图。
图31是一示例性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示例性实施方式进行详细说明。在图1中示出本发明的一示例性实施方式所涉及的成像镜头的包括光轴Z的截面上的结构。图1所示的例与后述实施例1的成像镜头对应。在图1中，左侧为物体侧，右侧为像侧，并且示出对焦于无限远物体的状态。并且，在图1中，作为光束还示出轴上光束2及最大像高的光束3。
在图1中示出假设将成像镜头适用于摄像装置中而在成像镜头的像侧配置有平行平板状的光学部件PP的例。光学部件PP为假设成各种滤波器和/或盖玻璃等的部件。各种滤波器例如为低通滤波器、红外截止滤波器及截止特定波长区域的滤波器等。光学部件PP为不具有屈光力的部件，也可以为省略光学部件PP的结构。
本发明的成像镜头从物体侧向像侧依次包括第1透镜组G1、孔径光阑St及具有正屈光力的第2透镜组G2。作为一例，在图1所示的例中，第1透镜组G1从物体侧向像侧依次包括透镜L11～L17这7片透镜，第2透镜组G2从物体侧向像侧依次包括透镜L21～L27这7片透镜。另外，图1所示的孔径光阑St表示光轴上的位置而不表示形状。
第1透镜组G1优选具有正屈光力。在FA用途及MV用途中，重视近距离拍摄。通过使第1透镜组G1的屈光力为正，与使第1透镜组G1的屈光力为负的情况相比，能够减小在近距离拍摄时从第1透镜组G1射出的光束的扩展，因此能够抑制第2透镜组G2的大径化及重量化。并且，由于能够减小来自第1透镜组G1的光束的扩展，因此可以不增强第2透镜组G2的透镜为了会聚扩展的光束而具有的屈光力，其结果，能够抑制各像差的量。
第1透镜组G1包括连续配置的3片以上的Ln透镜Ln。Ln透镜Ln为像侧的面为凹面的负透镜。在图1所示的例中，透镜L11～L14分别与Ln透镜Ln对应。通过设为这种结构，能够使负屈光力分散在3片以上的Ln透镜Ln中，因此能够减小光线相对于各透镜面的入射角度的绝对值，从而能够抑制像散的增大。并且，能够增大各Ln透镜Ln的曲率半径的绝对值，从而有利于透镜的加工性。在上述连续配置的3片以上的Ln透镜Ln中2片以上的Ln透镜Ln为弯月形透镜的情况下，能够进一步抑制像散的增大。
另外，第1透镜组G1优选包括连续配置的4片以下的Ln透镜Ln。通过将Ln透镜Ln的片数设为4片以下，能够抑制透镜系统的大型化及重量化，并且有利于降低成本。
在本发明的成像镜头中，考虑可见光区域及SWIR区域的波长区域来选择透镜的材料，尤其关于阿贝数及部分色散比，如下所述那样设定。关于第1透镜组G1及第2透镜组G2的各透镜，将波长435.83nm(g线)下的折射率设为ng，将波长1529.58nm下的折射率设为na，将波长2325.42nm下的折射率设为nb。而且，关于各透镜，将阿贝数ν及部分色散比θ分别定义为
ν＝(na-1)/(ng-nb)、
θ＝(na-nb)/(ng-nb)。
关于从第1透镜组G1中所包括的连续配置的3片以上的Ln透镜Ln中屈光力强的一侧选择的2片Ln透镜Ln，将ν的平均设为νave，将θ的平均设为θave。另外，关于“从～3片以上的Ln透镜Ln中屈光力强的一侧选择的2片Ln透镜Ln”，具体而言，在屈光力最强的Ln透镜Ln仅为1片的情况下，表示3片以上的Ln透镜Ln中屈光力最强的Ln透镜Ln和屈光力第2强的Ln透镜Ln。并且，“从～屈光力强的一侧选择的2片Ln透镜Ln”的屈光力可以相同。
在这种情况下，选择从3片以上的Ln透镜Ln中屈光力强的一侧选择的2片Ln透镜Ln的材料，以在以ν为横轴且以θ为纵轴的正交坐标系中，在下述4个区域的共同区域中包含νave及θave：
θ＞0.0250×ν-0.1300所表示的第1区域、
θ＜0.0250×ν-0.0075所表示的第2区域、
θ＞0.0225所表示的第3区域及
θ＜0.1650所表示的第4区域。
在图2中示出上述正交坐标系的一例。在图2中由实线包围的四边形的区域与第1～第4区域这4个区域的共同区域对应。图2所示的标绘与后述实施例1～实施例14的νave及θave对应。
通过选择第1～第4区域的共同区域的材料，在从可见光区域至SWIR区域为止的宽波长区域中，容易均衡地校正1阶轴上色差、2阶色差、倍率色差、球面像差、像散及畸变像差，有利于实现高性能。假设，在选择了不包含在第1～第4区域的共同区域中的材料的情况下，难以校正1阶色差及剩余的2阶光谱，若想在这种情况下校正这些，则会导致球面像差增大。
并且，通过选择第1～第4区域的共同区域的材料，能够在不增加透镜片数的情况下良好地校正色差，从而能够抑制透镜系统的大型化。假设，在选择了不包含在第1～第4区域的共同区域中的材料的情况下，若想校正从可见光区域至SWIR区域为止的宽波长区域中的轴上色差，则透镜片数增加，会导致透镜系统大型化。
为了获得更加良好的特性，优选选择从3片以上的Ln透镜Ln中屈光力强的一侧选择的2片Ln透镜Ln的材料，以在上述正交坐标系中，在下述4个区域的共同区域中包含νave及θave：
θ＞0.0250×ν-0.1000所表示的第5区域、
θ＜0.0250×ν-0.0375所表示的第6区域、
θ＞0.0500所表示的第7区域及
θ＜0.1500所表示的第8区域。
在图2中由虚线包围的四边形的区域与第5～第8区域这4个区域的共同区域对应。
而且，本发明的成像镜头优选具有以下所述的结构中的至少1个。在将成像镜头的所有正透镜的ν的平均设为νPave且将成像镜头的所有负透镜的ν的平均设为νNave的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(1)。通过满足条件式(1)，有利于校正与g线及波长2325.42nm的光相关的1阶色差。而且，若设为满足下述条件式(1-1)的结构，则能够获得更加良好的特性。
6＜νPave--νNave＜12 (1)
6.5＜νPave-νNave＜11.5 (1-1)
在将成像镜头的所有正透镜的θ的平均设为θPave且将成像镜头的所有负透镜的θ的平均设为θNave的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(2)。通过满足条件式(2)，有利于校正剩余的2阶光谱。而且，若设为满足下述条件式(2-1)的结构，则能够获得更加良好的特性。
0.01＜θPave-θNave＜0.1 (2)
0.015＜θPave-θNave＜0.095 (2-1)
成像镜头更优选同时满足条件式(1)及(2)。更进一步优选在同时满足条件式(1)及(2)的基础上满足条件式(1-1)及条件式(2-1)中的至少一个。
在将入射到像面Sim上的最大像高的主光线3c与和光轴Z平行的轴线Zp所形成的角度设为CRA且将CRA的单位设为度的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(3)。作为一例，在图3中示出包括最大像高的主光线3c、和光轴Z平行的轴线Zp及CRA的局部放大图。条件式(3)为与来自透镜系统的射出光线的远心性相关的式。通过满足条件式(3)，能够减小相对于配置于像面Sim上的传感器的受光面的入射角度的绝对值，从而能够抑制周边光量比的降低。而且，若设为满足下述条件式(3-1)的结构，则能够获得更加良好的特性。
0≤|CRA|＜10 (3)
0≤|CRA|＜9 (3-1)
在将从成像镜头的最靠物体侧的透镜面至成像镜头的最靠像侧的透镜面为止在光轴上的距离与波长1529.58nm下的成像镜头的空气换算距离计的后焦距之和设为TL且将波长1529.58nm下的成像镜头的焦距设为f的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(4)。通过使条件式(4)的对应值不成为下限以下，透镜系统全长不会变得过短，因此能够防止各透镜的屈光力变得过强。由此，能够抑制各波长的高阶的球面像差的产生，从而容易校正宽波长区域中的色差。通过使条件式(7)的对应值不成为上限以上，能够抑制透镜系统全长的长大化。而且，若设为满足下述条件式(4-1)的结构，则能够获得更加良好的特性。
29＜TL/f＜38 (4)
29.5＜TL/f＜37.6 (4-1)
在将波长1529.58nm下的第1透镜组G1的焦距设为fG1且将波长1529.58nm下的第2透镜组G2的焦距设为fG2的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(5)。通过满足条件式(5)，能够良好地保持第1透镜组G1和第2透镜组G2的屈光力的平衡，因此容易校正倍率色差及畸变像差。而且，若设为满足下述条件式(5-1)的结构，则能够获得更加良好的特性。
0.4＜fG2/fG1＜2 (5)
0.5＜fG2/fG1＜1.9 (5-1)
在将波长1529.58nm下的第1透镜组G1的焦距设为fG1且将波长1529.58nm下的第1透镜组G1的配置于最靠像侧的透镜的焦距设为fLp的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(6)。通过满足条件式(6)，能够在从可见光区域至SWIR区域为止的宽波长区域中抑制第1透镜组G1中产生的轴上色差，从而有利于实现高性能。而且，若设为满足下述条件式(6-1)的结构，则能够获得更加良好的特性。
1.3＜fLp/fG1＜3.1 (6)
1.4＜fLp/fG1＜3.0 (6-1)
在将成像镜头的最靠物体侧的透镜面的有效直径设为φt且将成像镜头的最靠像侧的透镜面的有效直径设为φe的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(7)。通过使条件式(7)的对应值不成为下限以下，能够减小相对于配置于像面Sim上的传感器的受光面的入射角度的绝对值，从而能够抑制周边光量比的降低。通过使条件式(7)的对应值不成为上限以上，能够抑制透镜系统的大型化及重量化，并且有利于降低成本。而且，若设为满足下述条件式(6-1)的结构，则能够获得更加良好的特性。另外，关于“有效直径”，在考虑有助于成像的所有光线与透镜面相交的点时，表示由径向上的最远离光轴Z的点构成的圆的直径。
2.5＜φt/φe＜8 (7)
3.0＜φt/φe＜7.5 (7-1)
在将成像镜头的最靠像侧的透镜的ν设为νE的情况下，成像镜头优选满足下述条件式(8)。通过使条件式(8)的对应值不成为下限以下，能够在从可见光区域至SWIR区域为止的宽波长区域中抑制倍率色差，从而有利于实现高性能。并且，通过使条件式(8-1)的对应值不成为上限以上，能够在从可见光区域至SWIR区域为止的宽波长区域中抑制轴上色差，从而有利于实现高性能。而且，若设为满足条件式(8-2)的结构，则能够获得更加良好的特性。
17＜νE (8)
17＜νE＜28 (8-1)
18.5＜νE＜26.5 (8-2)
在图1中示出了第1透镜组G1包括7片透镜且第2透镜组G2包括7片透镜的例，但是构成各透镜组的透镜的片数也能够设为与图1所示的例不同的片数。其中，在将在第1透镜组G1中所包括的透镜的片数设为7片以下的情况下，能够抑制透镜系统的大型化及重量化，并且有利于降低成本。同样地，在将在第2透镜组G2中所包括的透镜的片数设为7片以下的情况下，能够抑制透镜系统的大型化及重量化，并且有利于降低成本。
为了提高设计自由度及良好的像差校正，可以将成像镜头的任一面设为非球面。非球面可以通过磨削加工或铸模加工来形成。并且，作为具有非球面的透镜，可以使用复合非球面透镜。
具体而言，第1透镜组G1中所包括的连续配置的3片以上的Ln透镜Ln中的至少1片优选为非球面透镜。在如此构成的情况下，有利于良好地校正畸变像差及像散。
并且，具体而言，成像镜头的最靠像侧的透镜优选为具有正屈光力的非球面透镜。在如此构成的情况下，有利于良好地校正畸变像差及像散。并且，容易调整以使CRA满足条件式(3)。
为了校正色差，成像镜头中的任一个透镜组可以构成为具有衍射光学元件(Diffractive Optica]E]ement)、GRIN透镜(Gradient Index Lens：梯度折射率透镜)等折射率分布型透镜或具有异常分散性的有机光学材料。
成像镜头优选具有对焦功能。在对焦时，可以构成为使成像镜头整体一体地移动，也可以构成为使至少1个透镜组移动，也可以构成为使包括至少1片透镜的成像镜头的一部分移动。
为了在从可见光区域至SWIR区域为止的宽波长区域中维持透射率，成像镜头可以设置有防反射膜。防反射膜可以抑制所使用的所有波长区域的反射，也可以选择几个所使用的波长区域而仅抑制该波长区域的反射。防反射膜可以使用特殊的涂层，所述特殊的涂层构成为将纳米级的结构体以蛾眼状形成于透镜表面上来抑制反射。
在制造成像镜头时，可以设置为了对准成像位置而调整法兰距的机构。并且，在制造成像镜头时，可以使包括至少1片透镜的成像镜头的一部分或透镜组移动来对准成像位置。
包括与条件式相关的结构在内，上述优选结构及能够实现的结构能够进行任意组合，优选根据所要求的规格适当选择性地采用。
接着，对本发明的成像镜头的实施例进行说明。
[实施例1]
将实施例1的成像镜头的结构的剖视图示于图1中，其图示方法如上所述，因此在此省略一部分的重复说明。实施例1的成像镜头从物体侧向像侧依次包括第1透镜组G1、孔径光阑St及第2透镜组G2。第1透镜组G1从物体侧向像侧依次包括透镜L11～L17。第2透镜组G2从物体侧向像侧依次包括透镜L21～L27。以上为实施例1的成像镜头的概要。
关于实施例1的成像镜头，将基本透镜数据示于表1中，将规格示于表2中，将非球面系数示于表3中。在表1中，在Sn一栏中示出将最靠物体侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加编号时的面编号。在R一栏中示出各面的曲率半径。在D一栏中示出各面和与其像侧相邻的面在光轴上的面间隔。在na一栏中示出各构成要件的波长1529.58nm下的折射率。在ν、θ及材料名称一栏中分别示出各构成要件的ν、θ及材料名称。在φ一栏中示出各面的直径中的有效直径。
在表1中，将凸面朝向物体侧的形状的面的曲率半径的符号设为正且将凸面朝向像侧的形状的面的曲率半径的符号设为负。并且，在表1中还示出孔径光阑St和光学部件PP，在与孔径光阑St对应的面的面编号一栏中记载有面编号和(St)这一术语。表1的D的最下栏的值为表中的最靠像侧的面与像面Sim之间的间隔。关于材料名称一栏中所示的各材料，在确定其制造公司的情况下，在材料名称之间夹着句号而记载有制造公司名称。制造公司名称被概略地记载，“OHARA”为OHARA INC.，“SCHOTT”为SCHOTT公司。材料名称一栏中所示的“CAF2”为萤石，“ZNSE”为硒化锌，“ZNS_MS”为多光谱硫化锌。
在表2中示出焦距f、空气换算距离计的后焦距Bf、F值FNo.及最大总视角2ω的值。2ω一栏的(°)表示单位为度。表1及表2所示的值为在对焦于无限远物体的状态下以波长1529.58nm为基准时的值。
在表1中，对非球面的面编号标注了*记号，在非球面的曲率半径一栏中记载有近轴的曲率半径的数值。在表3中，在Sn一栏中示出非球面的面编号，在KA及Am(m＝3、4、5、……、20)一栏中示出关于各非球面的非球面系数的数值。表3的非球面系数的数值的“E±n”(n：整数)表示“×10±n”。KA及Am为下式所表示的非球面式中的非球面系数。
Zd＝C×h2/(1+(1-KA×C2×h2)1/2}+∑Am×hm
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂至与非球面顶点相接的光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(从光轴至透镜面为止的距离)；
C：近轴曲率半径的倒数
KA、Am：非球面系数，
非球面式的∑表示与m相关的总和。
在各表的数据中，作为角度的单位使用了度，作为长度的单位使用了mm(毫米)，但是光学系统既可以放大比例使用也可以缩小比例使用，因此也可以使用其他适当的单位。并且，在以下所示的各表中记载有以预先设定的位数进行舍入的数值。
[表1]
实施例1 (※波长1529.58nm基准)
[表2]
实施例1
(※波长1529.58nm基准)
f 3.31
Bf 10.27
FNo. 1.87
2ω(°) 185.0
[表3]
实施例1
在图4中示出实施例1的成像镜头对焦于无限远物体的状态的各像差图。在图4中，从左依次示出球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。在球面像差图中，分别由实线、长虚线及短虚线表示波长1529.58nm、g线及波长2325.42nm下的像差。在像散图中，由实线表示弧矢方向上的波长1529.58nm下的像差，由虚线表示子午方向上的波长1529.58nm下的像差。在畸变像差图中，由实线表示基于等距投影方式的波长1529.58nm下的像差。在倍率色差图中，分别由长虚线及短虚线表示g线及波长2325.42nm下的像差。在球面像差图的“FNo.＝”的旁边记载有开放F值的值，在其他像差图的“ω＝”的旁边记载有最大半视角的值。
除非另有特别说明，则与上述实施例1相关的各数据的记号、含义、记载方法及图示方法在以下实施例中也相同，因此以下省略重复说明。
[实施例2]
将表示实施例2的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图5中。除了第1透镜组G1从物体侧向像侧依次包括透镜L11～L16这6片透镜的这一点以外，实施例2的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例2的成像镜头，将基本透镜数据示于表4中，将规格示于表5中，将非球面系数示于表6中，将各像差图示于图6中。
[表4]
实施例2 (※波长1529.58nm基准)
[表5]
实施例2
(※波长1529.58nm基准)
f 3.32
Bf 10.53
FNo. 1.87
2ω(°) 184.8
[表6]
实施例2
[实施例3]
将表示实施例3的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图7中。实施例3的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例3的成像镜头，将基本透镜数据示于表7中，将规格示于表8中，将非球面系数示于表9中，将各像差图示于图8中。
[表7]
实施例3 (※波长1529.58nm基准)
[表8]
实施例3
(※波长1529.58nm基准)
f 3.29
Bf 9.37
FNo. 1.86
2ω(°) 184.2
[表9]
实施例3
[实施例4]
将表示实施例4的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图9中。除了第1透镜组G1从物体侧向像侧依次包括透镜L11～L16这6片透镜的这一点以外，实施例4的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例4的成像镜头，将基本透镜数据示于表10中，将规格示于表11中，将非球面系数示于表12中，将各像差图示于图10中。
[表10]
实施例4 (※波长1529.58nm基准)
[表11]
实施例4
(※波长1529.58nm基准)
f 3.30
Bf 9.32
FNo. 1.86
2ω(°) 184.2
[表12]
实施例4
[实施例5]
将表示实施例5的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图11中。实施例5的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例5的成像镜头，将基本透镜数据示于表13中，将规格示于表14中，将非球面系数示于表15中，将各像差图示于图12中。
[表13]
实施例5 (※波长1529.58nm基准)
[表14]
实施例5
(※波长1529.58nm基准)
f 3.38
Bf 10.33
FNo. 1.87
2ω(°) 183.8
[表15]
实施例5
[实施例6]
将表示实施例6的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图13中。实施例6的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例6的成像镜头，将基本透镜数据示于表16中，将规格示于表17中，将非球面系数示于表18中，将各像差图示于图14中。
[表16]
实施例6 (※波长1529.58nm基准)
[表17]
实施例6
(※波长1529.58nm基准)
f 3.11
Bf 9.67
FNo. 1.87
2ω(°) 192.0
[表18]
实施例6
[实施例7]
将表示实施例7的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图15中。实施例7的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例7的成像镜头，将基本透镜数据示于表19中，将规格示于表20中，将非球面系数示于表21中，将各像差图示于图16中。
[表19]
实施例7 (※波长1529.58nm基准)
[表20]
实施例7
(※波长1529.58nm基准)
f 3.31
Bf 9.34
FNo. 1.89
2ω(°) 184.0
[表21]
实施例7
[实施例8]
将表示实施例8的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图17中。实施例8的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例8的成像镜头，将基本透镜数据示于表22中，将规格示于表23中，将非球面系数示于表24中，将各像差图示于图18中。
[表22]
实施例8 (※波长1529.58nm基准)
[表23]
实施例8
(※波长1529.58nm基准)
f 3.35
Bf 9.36
FNo. 1.88
2ω(°) 180.8
[表24]
实施例8
[实施例9]
将表示实施例9的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图19中。实施例9的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例9的成像镜头，将基本透镜数据示于表25中，将规格示于表26中，将非球面系数示于表27中，将各像差图示于图20中。
[表25]
实施例9 (※波长1529.58nm基准)
[表26]
实施例9
(※波长1529.58nm基准)
f 3.31
Bf 9.35
FNo. 1.89
2ω(°) 184.0
[表27]
实施例9
[实施例10]
将表示实施例10的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图21中。实施例10的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例10的成像镜头，将基本透镜数据示于表28中，将规格示于表29中，将非球面系数示于表30中，将各像差图示于图22中。
[表28]
实施例10 (※波长1529.58nm基准)
[表29]
实施例10
(※波长1529.58nm基准)
f 3.30
Bf 9.35
FNo. 1.88
2ω(°) 184.6
[表30]
实施例10
[实施例11]
将表示实施例11的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图23中。实施例11的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例11的成像镜头，将基本透镜数据示于表31中，将规格示于表32中，将非球面系数示于表33中，将各像差图示于图24中。
[表31]
实施例11 (※波长1529.58nm基准)
[表32]
实施例11
(※波长1529.58nm基准)
f 3.32
Bf 9.70
FNo. 1.89
2ω(°) 183.8
[表33]
实施例11
[实施例12]
将表示实施例12的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图25中。实施例12的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例12的成像镜头，将基本透镜数据示于表34中，将规格示于表35中，将非球面系数示于表36中，将各像差图示于图26中。
[表34]
实施例12 (※波长1529.58nm基准)
[表35]
实施例12
(※波长1529.58nm基准)
f 3.32
Bf 9.71
FNo. 1.89
2ω(°) 184.0
[表36]
实施例12
[实施例13]
将表示实施例13的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图27中。实施例13的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例13的成像镜头，将基本透镜数据示于表37中，将规格示于表38中，将非球面系数示于表39中，将各像差图示于图28中。
[表37]
实施例13 (※波长1529.58nm基准)
[表38]
实施例13
(※波长1529.58nm基准)
f 3.19
Bf 9.54
FNo. 1.87
2ω(°) 187.4
[表39]
实施例13
[实施例14]
将表示实施例14的成像镜头的结构和光束的剖视图示于图29中。实施例14的成像镜头具有与实施例1的成像镜头的概要相同的结构。关于实施例14的成像镜头，将基本透镜数据示于表40中，将规格示于表41中，将非球面系数示于表42中，将各像差图示于图30中。
[表40]
实施例14 (※波长1529.58nm基准)
[表41]
实施例14
(※波长1529.58nm基准)
f 3.33
Bf 9.54
FNo. 1.87
2ω(°) 178.4
[表42]
实施例14
在表43中示出实施例1～实施例14的成像镜头的条件式(1)～(8)的对应值。
[表43]
式编号 条件式 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
(1) νPave-νNave 7.30 7.63 7.03 7.31 8.59
(2) θPave-θNave 0.0310 0.0494 0.0301 0.0483 0.0578
(3) |CRA| 3.71 3.77 3.75 3.91 3.73
(4) TL/f 35.33 30.49 33.21 29.97 35.36
(5) fG2/fG1 0.58 0.57 0.60 0.66 0.61
(6) fLp/fG1 1.44 1.43 1.51 1.63 1.54
(7) φt/φe 5.20 3.09 5.10 3.63 5.64
(8) Ne 19.45 19.45 19.45 19.45 19.45
式编号 条件式 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
(1) νPave-νNave 8.96 11.05 10.58 10.79 11.07
(2) θPave-θNave 0.0820 0.0397 0.0279 0.0335 0.0348
(3) |CRA| 6.29 8.00 8.46 8.35 8.10
(4) TL/f 37.38 34.13 34.11 34.68 34.33
(5) fG2/fG1 0.93 1.39 1.62 1.61 1.45
(6) fLp/fG1 2.08 2.58 2.69 2.74 2.65
(7) φt/φe 6.07 6.42 6.67 6.64 6.52
(8) Ne 19.45 24.99 24.99 24.99 24.99
式编号 条件式 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14
(1) νPave-νNave 8.60 8.49 9.15 9.42
(2) θPave-θNave 0.0197 0.0192 0.0902 0.0911
(3) |CRA| 8.23 8.30 5.84 5.84
(4) TL/f 37.53 37.38 36.65 35.17
(5) fG2/f61 1.82 1.82 0.95 0.91
(6) fLp/fG1 2.91 2.91 2.12 2.03
(7) φt/φe 7.09 7.08 5.94 5.86
(8) Ne 24.99 24.99 19.45 19.45
从以上的数据可知，实施例1～实施例14的成像镜头抑制了透镜系统的大型化，并且良好地校正了从可见光区域至SWIR区域为止的宽波长区域中的各像差，从而实现了高的光学性能。
SWIR光能够比波长700nm～1000nm的光更进一步透射雾及烟，因此基于SWIR光的拍摄能够获得大量信息。只要为F值小且与SWIR光对应的光学系统，则也能够利用在波长1600nm附近具有峰值的夜间大气光进行拍摄。而且，SWIR光具有透射硅的性质，因此也能够用于硅晶片及太阳能电池等的检查中。并且，只要能够针对物体获得从可见光区域至SWIR区域为止的光谱，则能够在混凝土等基础设施劣化调查、农产品及土壤等的检查中进行高级分析。根据以上，能够对应于SWIR区域的波长区域的本发明的成像镜头非常有用。
以上，举出示例性实施方式及实施例对本发明的技术进行了说明，但是本发明的技术并不限定于上述示例性实施方式及实施例，能够进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、部分色散比及有效直径等并不限定于上述各实施例中所示出的值，能够采用其他值。
并且，上述实施例的像差图示出了波长435.83nm(g线)～波长2325.42nm的范围，但是本发明的技术并不限定于该波长范围，也能够适用于扩大或缩小波长范围的成像镜头中。
接着，对本发明的示例性实施方式所涉及的摄像装置进行说明。在图31中作为本发明的一示例性实施方式所涉及的摄像装置示出使用了本发明的示例性实施方式所涉及的成像镜头1的摄像装置10的概略结构图。作为摄像装置10，例如可以举出FA用摄像机、MV用摄像机、数码摄像机、监视用摄像机、车载用摄像机及电影用摄像机等。摄像装置10为能够对应于可见光区域及SWIR区域的摄像机。
摄像装置10具备：成像镜头1；滤波器4，配置于成像镜头1的像侧；成像元件5；及信号处理部6，对来自成像元件5的输出信号进行运算处理。在图31中概念性地图示出成像镜头1所具有的第1透镜组G1、孔径光阑St及第2透镜组G2。成像元件5拍摄由成像镜头1形成的被摄体的图像并将其转换成电信号，例如能够使用CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)传感器或CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合元件)传感器等。成像元件5配置成其摄像面与成像镜头1的像面Sim一致。
另外，在图31中仅图示出1个成像元件5，但是摄像装置10可以构成为具备多个成像元件。摄像装置10可以构成为如下：在光学系统的光轴上的任一位置上插入分光棱镜和/或分色镜以将光按波长分支，并由单独的成像元件进行拍摄。
并且，本发明的示例性实施方式所涉及的摄像装置并不限定于与可见光区域及SWIR区域对应的摄像机。本发明的技术也能够适用于可见光区域用摄像机、SWIR区域用摄像机、多光谱摄像机、高光谱摄像机、热成像摄像机等中。
关于2020年11月25日申请的日本专利申请2020-195483号的发明，其全部内容通过参考援用于本说明书中。本说明书中所记载的所有文献、日本专利申请及技术标准以与具体地且单独地记载作为参考被编入的每个文献、日本专利申请及技术标准的情况相同的方式作为参考被编入本说明书中。

Claims (20)

1.一种成像镜头，其从物体侧向像侧依次包括第1透镜组、光阑及具有正屈光力的第2透镜组，
所述第1透镜组包括连续配置的3片以上的Ln透镜，
所述Ln透镜为像侧的面为凹面的负透镜，
关于所述第1透镜组及所述第2透镜组的各透镜，将波长435.83nm下的折射率设为ng，将波长1529.58nm下的折射率设为na，将波长2325.42nm下的折射率设为nb，并且将阿贝数v及部分色散比θ分别定义为
v＝(na-1)/(ng-nb)、
θ＝(na-nb)/(ng-nb)，
关于从所述第1透镜组中所包括的连续配置的所述3片以上的Ln透镜中屈光力强的一侧选择的2片所述Ln透镜，在将ν的平均设为νave且将θ的平均设为θave的情况下，
在以v为横轴且以θ为纵轴的正交坐标系中，在下述4个区域的共同区域中包含νave及θave：
θ＞0.0250×v-0.1300所表示的第1区域、
θ＜0.0250×v-0.0075所表示的第2区域、
θ＞0.0225所表示的第3区域及
θ＜0.1650所表示的第4区域。
2.根据权利要求1所述的成像镜头，其中，
在将所述成像镜头的所有正透镜的v的平均设为v Pave、将所述成像镜头的所有负透镜的v的平均设为v Nave、将所述成像镜头的所有正透镜的θ的平均设为θPave、将所述成像镜头的所有负透镜的θ的平均设为θNave的情况下，所述成像镜头满足
6＜v Pave--v Nave＜12 (1)
0.01＜θPave-θNave＜0.1 (2)
所表示的条件式(1)及(2)。
3.根据权利要求1或2所述的成像镜头，其中，
在将入射到像面上的最大像高的主光线与和光轴平行的轴线所形成的角度设为CRA且将CRA的单位设为度的情况下，所述成像镜头满足
0≤|CRA|＜10 (3)
所表示的条件式(3)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成像镜头，其中，
在将从所述成像镜头的最靠物体侧的透镜面至所述成像镜头的最靠像侧的透镜面为止在光轴上的距离与波长1529.58nm下的所述成像镜头的空气换算距离计的后焦距之和设为TL、且将波长1529.58nm下的所述成像镜头的焦距设为f的情况下，所述成像镜头满足
29＜TL/f＜38 (4)
所表示的条件式(4)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的成像镜头，其中，
所述第1透镜组具有正屈光力。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的成像镜头，其中，
在将波长1529.58nm下的所述第1透镜组的焦距设为fG1且将波长1529.58nm下的所述第2透镜组的焦距设为fG2的情况下，所述成像镜头满足
0.4＜fG2/fG1＜2 (5)
所表示的条件式(5)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的成像镜头，其中，
在将波长1529.58nm下的所述第1透镜组的焦距设为fG1且将波长1529.58nm下的所述第1透镜组的配置于最靠像侧的透镜的焦距设为fLp的情况下，所述成像镜头满足
1.3＜fLp/fG1＜3.1 (6)
所表示的条件式(6)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的成像镜头，其中，
在将所述成像镜头的最靠物体侧的透镜面的有效直径设为φt且将所述成像镜头的最靠像侧的透镜面的有效直径设为φe的情况下，所述成像镜头满足
2.5＜φt/φe＜8 (7)
所表示的条件式(7)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的成像镜头，其中，
所述第1透镜组包括连续配置的4片以下的所述Ln透镜。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的成像镜头，其中，
在将所述成像镜头的最靠像侧的透镜的v设为νE的情况下，所述成像镜头满足
17＜νE (8)
所表示的条件式(8)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的成像镜头，其中，
所述第1透镜组中所包括的连续配置的所述3片以上的Ln透镜中的至少1片为非球面透镜。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的成像镜头，其中，
所述成像镜头的最靠像侧的透镜为具有正屈光力的非球面透镜。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的成像镜头，其中，
所述第1透镜组中所包括的透镜的片数为7片以下。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的成像镜头，其中，
所述第2透镜组中所包括的透镜的片数为7片以下。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的成像镜头，其中，
在所述正交坐标系中，在下述4个区域的共同区域中包含vave及θave：
θ＞0.0250×v-0.1000所表示的第5区域、
θ＜0.0250×v-0.0375所表示的第6区域、
θ＞0.0500所表示的第7区域及
θ＜0.1500所表示的第8区域。
16.根据权利要求2所述的成像镜头，其中，
所述成像镜头满足
6.5＜v Pave-v Nave＜11.5 (1-1)
0.015＜θPave-θNave＜0.095 (2-1)
所表示的条件式(1-1)及(2-1)。
17.根据权利要求3所述的成像镜头，其中，
所述成像镜头满足
0≤|CRA|＜9 (3-1)
所表示的条件式(3-1)。
18.根据权利要求4所述的成像镜头，其中，
所述成像镜头满足
29.5＜TL/f＜37.6 (4-1)
所表示的条件式(4-1)。
19.根据权利要求6所述的成像镜头，其中，
所述成像镜头满足
0.5＜fG2/fG1＜1.9 (5-1)
所表示的条件式(5-1)。
20.一种摄像装置，其具备权利要求1至19中任一项所述的成像镜头。
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