CN116670554A - 拍摄透镜 - Google Patents
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Abstract
拍摄透镜(10)从物侧依次由具有负光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有正光焦度的第四透镜组、具有负光焦度的第五透镜组构成。在将从第一透镜组的最靠物侧的透镜面到第五透镜组的最靠像侧的透镜面的光轴上的距离设为D,将从第五透镜组的最靠像侧的透镜面到拍摄面的光轴上的距离设为Db的情况下,满足1.10≤D/Db≤3.00。
Description
技术领域
本公开涉及拍摄透镜。
背景技术
随着监控摄像头、车载摄像头等的普及,需求对应于各种用途的拍摄透镜。例如,作为适合于传感摄像头的拍摄透镜,公开了一种由至少五组六枚透镜构成的拍摄透镜(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-90989号公报
发明内容
本公开的拍摄透镜具有多个由至少一枚透镜构成的透镜组。拍摄透镜从物侧依次具备:具有负光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有负光焦度的第四透镜组、以及具有正光焦度的第五透镜组。拍摄透镜满足以下的式(1)。
1.10≤D/Db≤3.00(1)
其中,D是从第一透镜组的最靠物侧的透镜面到第五透镜组的最靠像侧的透镜面的光轴上的距离。Db是从第五透镜组的最靠像侧的透镜面到拍摄面的光轴上的距离。
附图说明
图1是拍摄透镜的剖视图。
图2是实施例1的拍摄透镜的剖视图。
图3是表示实施例1的(A)球面像差、(B)像散、以及(C)畸变的曲线图。
图4是实施例2的拍摄透镜的剖视图。
图5是表示实施例2的(A)球面像差、(B)像散、以及(C)畸变的曲线图。
图6是实施例3的拍摄透镜的剖视图。
图7是表示实施例3的(A)球面像差、(B)像散、以及(C)畸变的曲线图。
图8是实施例4的拍摄透镜的剖视图。
图9是表示实施例4的(A)球面像差、(B)像散、以及(C)畸变的曲线图。
图10是实施例5的拍摄透镜的剖视图。
图11是表示实施例5的(A)球面像差、(B)像散、以及(C)畸变的曲线图。
图12是实施例6的拍摄透镜的剖视图。
图13是表示实施例6的(A)球面像差、(B)像散、以及(C)畸变的曲线图。
图14是实施例7的拍摄透镜的剖视图。
图15是表示实施例7的(A)球面像差、(B)像散、以及(C)畸变的曲线图。
图16是实施例8的拍摄透镜的剖视图。
图17是表示实施例8的(A)球面像差、(B)像散、以及(C)畸变的曲线图。
具体实施方式
在车载摄像头等所使用的拍摄透镜中,对于传感用途的拍摄透镜,除了整体为小型并且为高分辨率等的性能以外,还要求具有更大视角,在拍摄到的图像的周边部画质也优异等的光学性能。作为针对这些要求的对策之一,可举出确保充分的后焦距。以下,对确保充分的后焦距且光学性能优异,并且全长为小型的本公开的拍摄透镜进行说明。
实施方式的拍摄透镜具有多个由至少一枚透镜构成的透镜组,从物侧依次具备:第一透镜组,具有负光焦度;第二透镜组,具有负光焦度;第三透镜组,具有正光焦度;第四透镜组,具有负光焦度;以及第五透镜,具有正光焦度。在将从第一透镜组的最靠物侧的透镜面到第五透镜组的最靠像侧的透镜面的光轴上的距离设为D,将从第五透镜组的最靠像侧的透镜面到拍摄面的光轴上的距离设为Db的情况下,满足以下的式(1)。
1.10≤D/Db≤3.00(1)
第二透镜组也可以具备具有负光焦度的第二透镜和具有正光焦度的第三透镜。
第三透镜的物侧的面的曲率半径的绝对值也可以小于第三透镜的像侧的面的曲率半径的绝对值。
在将第三透镜的物侧的面的曲率半径设为R4,将第三透镜的像侧的面的曲率半径设为R5的情况下,也可以满足以下的式(2)。
0.07≤|R4|/|R5|≤0.99(2)
在将整个系统的焦点距离设为f,将第三透镜的厚度设为d3的情况下,也可以满足以下的式(3)。
0.75≤f/d3≤2.67(3)
第二透镜与第三透镜也可以相互接合。
第三透镜组可以具备具有正光焦度的第四透镜,第四透镜组可以具备具有负光焦度的第五透镜,第五透镜组可以具备具有正光焦度的第六透镜。
在将第四透镜的焦点距离设为f4,将整个系统的焦点距离设为f的情况下,也可以满足以下的式(4)。
1.14≤f4/f≤1.78(4)
在将第四透镜的折射率的温度系数设为dn4/dt,将第六透镜的折射率的温度系数设为dn6/dt,将从第四透镜到第六透镜的合成焦点距离设为f46的情况下,也可以满足以下的式(5)。
-1.21≤(dn4/dt+dn 6/dt)/f46≤0.38(5)
在将第二透镜的厚度设为d2,将第三透镜的厚度设为d3的情况下,也可以满足以下的式(6)。
0.10≤d2/d3≤1.44(6)
在将第一透镜组的最靠物侧的透镜面的曲率半径设为R1的情况下,满足以下的式(7)。
0.58≤|R1/D|≤6.35(7)
在传感用途的拍摄透镜中,除了整体为小型且为高分辨率等的性能以外,为了具有更大的视角,且拍摄到的图像的周边部画质也优异等光学性能,可举出确保充分的后焦距的情况。另外,充分的后焦距关系到红外线截止滤光片等滤光片插入等的自由度的确保。
然而,通过充分地确保后焦距,拍摄透镜的全长有可能大型化。因此,在本公开的一个实施方式中,具备以下这样的结构。
如图1所示,拍摄透镜10是在拍摄面上成像作为被拍摄体的物体的像,并对物体进行拍摄的透镜。在本实施方式中,拍摄面是经由拍摄透镜10接收来自物体的光,并通过对接收到的光进行光电转换,从而生成图像的图像传感器的拍摄面S17。
拍摄透镜10具有多个由至少一枚透镜构成的透镜组。拍摄透镜10是沿着光轴Z1从物侧依次具备:具有负光焦度的第一透镜组G1、具有负光焦度的第二透镜组G2、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有负光焦度的第四透镜组G4、以及具有正光焦度的第五透镜组G5的五组结构。
在本实施方式中,第一透镜组G1由具有负光焦度的第一透镜L1构成,第二透镜组G2由具有负光焦度的第二透镜L2和具有正光焦度的第三透镜L3构成,第三透镜组G3由具有正光焦度的第四透镜L4构成,第四透镜组G4由具有负光焦度的第五透镜L5构成,第五透镜组G5具备具有正光焦度的第六透镜L6。需要说明的是,第二透镜组G2也可以由第二透镜L2与第三透镜L3的接合透镜构成。
第一透镜组G1有助于拍摄透镜10中的广角化。因此,拍摄透镜10的视角比较大,另外,提高主光线入射角度(CRA,Chief Ray Angle),使获取到的图像的周边部变亮。
第二透镜组有助于畸变以及色像差的校正。第三透镜组G3主要有助于球面像差的校正。第四透镜组G4通过在其与第五透镜组G5之间形成由空气形成的所谓的空气透镜,主要有助于像散的校正。第五透镜组G5主要有助于像散以及场曲的校正。
拍摄透镜10除了五个透镜组以外,还包括:实质上不具有光焦度的透镜;光圈、滤光片、或者罩玻璃等透镜以外的光学要素;以及透镜凸缘、或者拍摄元件(图像传感器)等机械要素等。
本实施方式的拍摄透镜10在第二透镜组G2与第三透镜组G3之间具备光圈S6。比该光圈S6更靠物侧的透镜组为前组,更靠拍摄面侧的透镜组为后组。图像传感器的拍摄面S17被罩玻璃CG保护。拍摄透镜10经由罩玻璃CG在拍摄面S17成像被拍摄体的像。红外线截止滤光片IR配置于第五透镜组G5与罩玻璃CG之间。
需要说明的是,后焦距等的距离是通过将配置于透镜组与拍摄面S17之间的红外线截止滤光片IR、罩玻璃CG等的厚度进行空气换算而得到的距离。
构成第一透镜组G1的最靠物侧的透镜也可以以露出于设置环境的方式,由耐久性优异的硝材形成。在本实施方式中,最靠物侧的透镜是第一透镜L1。
在本实施方式中,第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、以及第六透镜L6均是玻璃制。因此,第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、以及第六透镜L6与将它们形成为因温度变化而容易膨胀或收缩的树脂制的情况相比,具有耐环境性。需要说明的是,能够将第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、以及第六透镜L6中的任一个或者多个形成为树脂制。另外,拍摄透镜10的透镜镜框或间隔件等(未图示)中的一个或者多个为树脂制。透镜镜框或者间隔件等能够变更为具有更耐环境性的材料(金属等)。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、以及第五透镜L5是以球面形成物侧以及像侧的两面的球面透镜。第一透镜L1是向物侧以及像侧凹陷的双凹形状、或者向物侧凸出的弯月形状。第二透镜L2是向物侧以及像侧凹陷的双凹形状。第三透镜L3是向物侧以及像侧凸出的双凸形状。第五透镜L5与第一透镜L1同样,是向物侧以及像侧凹陷的双凹形状、或者向物侧凸出的弯月形状。需要说明的是,第五透镜L5也可以是凹面朝向像侧的形状。第一透镜L1、第二透镜L2、以及第五透镜L5均是具有负光焦度的凹透镜。第三透镜是具有正光焦度的凸透镜。
第四透镜L4以及第六透镜L6分别是向物侧以及像侧凸出的双凸形状、或者向物侧或像侧凸出的弯月形状。可以是第四透镜L4以及第六透镜L6的一方是向物侧以及像侧凸出的双凸形状,另一方是向物侧或像侧凸出的弯月形状。即,也可以是第四透镜L4和第六透镜L6的一方是向物侧以及像侧凸出的双凸形状,另一方是向物侧或像侧凸出的弯月形状的组合。第四透镜L4和第六透镜L6均是具有正光焦度的凸透镜。另外,第四透镜L4以及第六透镜L6分别是以非球面形成物侧或像侧的面中的至少一方的非球面透镜。
在将从第一透镜组G1的最靠物侧的透镜面S1到第五透镜组G5的最靠像侧的透镜面S12的光轴上的距离设为D,将从第五透镜组的最靠像侧的透镜面S12到拍摄面S17的光轴上的距离设为Db的情况下,拍摄透镜10满足以下的式(1)。
1.10≤D/Db≤3.00 (1)
从第五透镜组G5的最靠像侧的透镜面S12到拍摄面S17的光轴上的距离Db是后焦距。式(1)是用于规定在拍摄透镜10中从第一透镜组G1的最靠物侧的透镜面S1到第五透镜组G5的最靠像侧的透镜面S12的光轴上的距离D与后焦距的关系的式子,是距离D以距离Db为基准的情况下的比例在特定的范围内的条件式。
在满足式(1)的情况下,能够具有充分的后焦距,并且得到满意的解像度。因此,通过满足式(1),在拍摄透镜10,由沿着光轴Z1从物侧依次具备具有负光焦度的第一透镜组G1、具有负光焦度的第二透镜组G2、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有负光焦度的第四透镜组G4、具有正光焦度的第五透镜组G5的五组构成的情况下,能够形成确保充分的后焦距且光学性能优异,并且全长小型的拍摄透镜10。
在拍摄透镜10中,第二透镜组G2也可以具备具有负光焦度的第二透镜L2和具有正光焦度的第三透镜L3。通过将第二透镜组G2形成为两个透镜的结构,能够确保设计的自由度。另外,第二透镜L2与第三透镜L3也可以相互接合。通过将第二透镜组G2形成为由两个透镜构成的接合透镜,从而在拍摄透镜10中,能够保持光学性能并且使全长小型化,另外,有助于在组装过程中精度的提高以及省力化。
在拍摄透镜10中,第三透镜L3的物侧的透镜面S4的曲率半径的绝对值也可以小于第三透镜L3的像侧的透镜面S5的曲率半径的绝对值。通过将第三透镜L3形成为这样的形状,在拍摄透镜10中,能够良好地校正像差。需要说明的是,曲率半径形成为面形状向物侧凸出的情况为正,向物侧凹陷的情况为负。
另外,在将第三透镜L3的物侧的透镜面S4的曲率半径设为R4,将第三透镜L3的像侧的透镜面S5的曲率半径设为R5的情况下,关于第三透镜L3,也可以满足以下的式(2)。
0.07≤|R4|/|R5|≤0.99 (2)
式(2)是通过第三透镜L3的物侧的透镜面S4和像侧的透镜面S5的各自的曲率半径的绝对值的数值来特定第三透镜的形状的条件。通过由式(2)特定后的形状的第三透镜L3,能够在拍摄透镜10中良好地校正像差。
另外,关于第三透镜L3,在将拍摄透镜10中的整个系统的焦点距离(单位为mm,以下同样)设为f,将第三透镜の厚度设为d3的情况下,也可以满足以下的式(3)。需要说明的是,在图中,例如,“D1(d1)”中的、“(d1)”这样在括号内示出的附图标记是作为各透镜的厚度的附图标记。另外,“D1”这样地由大写字母示出的附图标记是作为间隔或距离的附图标记。
0.75≤f/d3≤2.67 (3)
式(3)是使全长小型化并且与拍摄透镜10的光学性能中的、特别是与色像差校正相关的条件。如图1所示,在第三透镜L3的厚度d3和拍摄透镜10中的整个系统的焦点距离f满足上述式(3)的条件的情况下,能够更良好地进行色像差校正。
在拍摄透镜10中,第三透镜组G3也可以具备具有正光焦度的第四透镜L4,第四透镜组G4也可以具备具有负光焦度的第五透镜L5,第五透镜组G5也可以具备具有正光焦度的第六透镜L6。通过将第三透镜组G3、第四透镜组G4、以及第五透镜组G5分别形成为具备第四透镜L4、第五透镜L5、以及第六透镜L6,从而能够由较少的透镜枚数构成拍摄透镜10。
另外,在将第四透镜L4的焦点距离设为f4,将整个系统的焦点距离设为f的情况下,也可以满足以下的式(4)。
1.14≤f4/f≤1.78 (4)
式(4)是通过使构成第三透镜组G3的第四透镜L4的光焦度在特定的范围内来有利地控制拍摄透镜10中的球面像差的影响的条件。通过满足式(4),能够得到拍摄透镜10的充分的性能。
另外,第四透镜L4或第六透镜L6中的至少一方也可以使用折射率的温度系数为负的材料形成。然后,在将第四透镜L4的折射率的温度系数设为dn4/dt,将第六透镜L6的折射率的温度系数设为dn6/dt,从第四透镜L4到第六透镜L6的合成焦点距离设为f46的情况下,也可以满足以下的式(5)。合成焦点距离f46是由第四透镜L4、第五透镜L5、以及第六透镜L6构成的后组的焦点距离。
-1.21≤(dn4/dt+dn6/dt)/f46≤0.38 (5)
在拍摄透镜10中,通过由折射率的温度系数为负的材料形成第四透镜L4或第六透镜L6,即使对于因拍摄透镜10所处的环境等的温度变化而引起的拍摄透镜10或包含拍摄透镜10的单元的部分或整体的膨胀,也能够抑制拍摄透镜10的焦点偏移。其结果是,拍摄透镜10在从低温(例如0℃以下)到高温(例如100℃以上)的较宽的温度范围内,保持良好的成像性能等的光学性能。
式(5)是将第四透镜L4的折射率的温度系数dn4/dt与第六透镜L6的折射率的温度系数dn6/dt之差设为负或正的特定的范围内,将上述差相对于合成焦点距离f45的比例设为特定的值的条件。通过满足式(5),在拍摄透镜10中,即使温度变化时也能够良好地抑制光学性能的劣化。
在拍摄透镜10中,在将第二透镜的厚度设为d2,将第三透镜的厚度设为d3的情况下,也可以满足以下的式(6)。
0.10≤d2/d3≤1.44 (6)
式(6)是进一步提高拍摄透镜10中的、第二透镜组G2的色像差的校正的条件。通过满足式(6),能够取得前组与后组的色像差的平衡。
在拍摄透镜10中,将第一透镜组G1的最靠物侧的透镜面S1的曲率半径设为R1的情况下,也可以满足以下的式(7)。
0.58≤|R1/D|≤6.35 (7)
式(7)是为了良好地抑制由来自图像传感器的反射引起的鬼影的条件。通过满足式(7),能够良好地抑制来自图像传感器的拍摄面S17等的反射光被第一透镜L1的透镜面S1等反射而成像等引起的鬼影,提高拍摄透镜10的成像性能。
[实施例]
以下,对拍摄透镜10的实施例进行说明。如图2所示,面编号从第一透镜L1的物侧的面S1依次由Si(i=1~17)表示。S6是光圈。S13是红外线截止滤光片IR的物侧的面。S14是红外线截止滤光片IR的像侧的面。S15是罩玻璃CG的物侧的面。S16是罩玻璃CG的像侧的面。S17是图像传感器的拍摄面。
面间隔Di(i=1~16,单位mm)是沿着光轴Z1的从面Si到面Si+1的间隔(i为1~16的整数)。从第一透镜组G1的最靠物侧的透镜面S1到第五透镜组的最靠像侧的透镜面S12的光轴上的距离D是从D1到D11的合计即(D=D1+D2+D3+D4+D5+D6+D7+D8+D9+D10+D11)。另外,从第五透镜组的最靠像侧的透镜面到拍摄面的光轴上的距离Db是从D12到D16的合计即(Db=D12+D13+D14+D15+D16)。
在下述表1以及表2中示出实施例1的透镜数据。表1示出了实施例1的拍摄透镜10的焦点距离f(单位mm)、无穷远的F编号Fno、和全视角2ω(单位°,水平);以及各面Si的面编号“i”、各面Si的曲率半径Ri(i=1~12,单位mm)、面间隔Di、相对于d线(波长587.6nm)的折射率nd、和阿贝数νd(=(nd-1)/(nF-nC);nF是相对于F线(波长486.1nm)的折射率;nC是相对于C线(波长656.3nm)的折射率)。另外,在面编号7的dn/dt的栏中示出了第四透镜L4的折射率的温度系数dn4/dt,在面编号11的dn/dt的栏中示出了第六透镜L6的折射率的温度系数dn6/dt。在本说明书中,折射率的温度系数的单位为10-6k-1。对面编号“i”赋予了“*”标记表示是非球面。对面编号“i”不赋予“*”标记的面是球面。∞表示无穷远。对于后述的其他实施例也是同样的。
[表1]
非球面使用下述数1的非球面式来表示。在数1的非球面式中,“Z”是非球面的深度(mm),“h”是从光轴到透镜面的距离(mm),“C”是近轴曲率(即在将近轴曲率半径设为R(mm)的情况下C=1/R)。“K”是圆锥常数、“Ai”是非球面系数。在表2中示出了实施例1的各非球面(参照表1*标记)的“K”以及“Ai”。
[数1]
[表2]
实施例1的拍摄透镜10如下述表3所示那样,满足式(1)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)、以及式(7)的条件。
[表3]
图3的(A)示出了针对实施例1的拍摄透镜10的C线、d线、以及g线的各球面像差。图3的(B)示出了针对实施例1的拍摄透镜10的d线的失状(半径)方向的像散S、以及切线(子午线)方向的像散T。图3的(C)示出了实施例1的拍摄透镜10的畸变。在实施例中,像散以及畸变均是20℃下的数据。
从图2以及图3可知,实施例1的拍摄透镜10是包括非球面两个面的五组六枚这样的低成本且量产性优异的结构,确保充分的后焦距且光学性能优异,并且全长为小型。
以下,与上述实施例1同样地,在图4~图17以及表4~表24中示出实施例2~8的拍摄透镜10的剖视图、各种透镜数据、以及各种像差。实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、以及实施例8与实施例1同样地全部满足式(1)~式(7)的各条件。
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
[表15]
[表16]
[表17]
[表18]
[表19]
[表20]
[表21]
[表22]
[表23]
[表24]
需要说明的是,上述实施方式以及实施例能够进行各种变更。例如,除了上述实施例中举出的拍摄透镜10以外,还能够改变曲率半径、折射率、其他透镜数据来构成形状、配置以及成像性能与拍摄透镜10同等的拍摄透镜。
附图标记说明
10:拍摄透镜
D1~D16:沿着光轴Z1的从面Si到面Si+1的间隔(i为1~16的整数)
d1~d6:第一透镜~第六透镜的各厚度
L1~L6:第一透镜~第六透镜
S6:光圈
G1~G5:第一透镜组~第五透镜组
IR:红外线截止滤光片
CG:罩玻璃
S17:拍摄面
Claims (11)
1.一种拍摄透镜,其特征在于,
从物侧依次具备:具有负光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有负光焦度的第四透镜组、以及具有正光焦度的第五透镜组,
所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组、所述第五透镜组各自由至少一枚透镜构成,
在将从所述第一透镜组的最靠物侧的透镜面到所述第五透镜组的最靠像侧的透镜面的光轴上的距离设为D,将从所述第五透镜组的最靠像侧的透镜面到拍摄面的光轴上的距离设为Db的情况下,满足以下的式(1):
1.10≤D/Db≤3.00(1)。
2.如权利要求1所述的拍摄透镜,其特征在于,
所述第二透镜组具备具有负光焦度的第二透镜和具有正光焦度的第三透镜。
3.如权利要求2所述的拍摄透镜,其特征在于,
所述第三透镜的物侧的面的曲率半径的绝对值小于所述第三透镜的像侧的面的曲率半径的绝对值。
4.如权利要求2或3所述的拍摄透镜,其特征在于,
在将所述第三透镜的物侧的面的曲率半径设为R4,将所述第三透镜的像侧的面的曲率半径设为R5的情况下,满足以下的式(2):
0.07≤|R4|/|R5|≤0.99(2)。
5.如权利要求2至4中任一项所述的拍摄透镜,其特征在于,
在将整个系统的焦点距离设为f,将所述第三透镜的厚度设为d3的情况下,满足以下的式(3):
0.75≤f/d3≤2.67(3)。
6.如权利要求2至5中任一项所述的拍摄透镜,其特征在于,
所述第二透镜与所述第三透镜相互接合。
7.如权利要求1至6中任一项所述的拍摄透镜,其特征在于,
所述第三透镜组具备具有正光焦度的第四透镜,所述第四透镜组具备具有负光焦度的第五透镜,所述第五透镜组具备具有正光焦度的第六透镜。
8.如权利要求7所述的拍摄透镜,其特征在于,
在将所述第四透镜的焦点距离设为f4,将整个系统的焦点距离设为f的情况下,满足以下的式(4):
1.14≤f4/f≤1.78(4)。
9.如权利要求7或8所述的拍摄透镜,其特征在于,
在将所述第四透镜的折射率的温度系数设为dn4/dt,将所述第六透镜的折射率的温度系数设为dn6/dt,将从第四透镜到第六透镜的合成焦点距离设为f46的情况下,满足以下的式(5):
-1.21≤(dn4/dt+dn6/dt)/f46≤0.38(5)。
10.如权利要求2至9中任一项所述的拍摄透镜,其特征在于,
在将所述第二透镜的厚度设为d2,将所述第三透镜的厚度设为d3的情况下,满足以下的式(6):
0.10≤d2/d3≤1.44(6)。
11.如权利要求1至10中任一项所述的拍摄透镜,其特征在于,
在将所述第一透镜组的最靠物侧的透镜面的曲率半径设为R1的情况下,满足以下的式(7):
0.58≤|R1/D|≤6.35(7)。
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