CN201503514U - 摄像透镜及使用该摄像透镜的摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种摄像透镜及摄像装置，在摄像透镜中维持小型且后焦距长的特性的同时环境耐受性得以提高。该摄像透镜从物侧依次具备具有正的光焦度的前组(U1)、光阑、具有正或负的光焦度的后组(U2)。前组(U1)从物侧依次具备：第1透镜(L1)，呈双凹形状；第2透镜(L2)，具有正的光焦度且像侧的透镜面(R4)呈凸面；第3透镜(L3)，具有正的光焦度且物侧的透镜面(R5)呈凸面。后组(U2)从物侧依次具备：第4透镜(L4)，具有负的光焦度且像侧的透镜面(R9)呈凹面；第5透镜(L5)，呈双凸形状。并且，将从第1透镜到第5透镜都设为玻璃球面单透镜。

Description

摄像透镜及使用该摄像透镜的摄像装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于拍摄被摄体的摄像透镜及使用该摄像透镜的摄像装置。

背景技术

以往以来，已知用于监视汽车前方等的车载用摄像装置。这样的摄像装置配置在汽车的车内外，在该汽车的行使中监视从车线的脱离或监视路标。作为这样的车载用摄像透镜，通常使用小型且后焦距距离长的摄像透镜。

而且，也已知使用粘合透镜或塑料非球面透镜形成小型且后焦距长的摄像透镜的技术。(参照专利文献1、2、3、4)。

这些专利文献1～4均公开使用粘合透镜的摄像透镜。专利文献1是公开包括透镜片数多、视场角比较狭窄的非球面透镜的摄像透镜的文献。专利文献2是公开使用较多的弯月形透镜的摄像透镜的文献。专利文献3是公开与焦距相比总长长的摄像透镜的文献。专利文献4是公开F值比较大(Fno＝4)视场角狭窄、不对应大口径的摄像透镜的文献。

专利文献1：日本专利第3254239号公报

专利文献2：日本专利第3478643号公报

专利文献3：日本专利第3723637号公报

专利文献4：日本专利第3964533号公报

但是，这样的车载用摄像透镜，例如放置在寒冷地区的气温0℃以下的环境下，或放置在热带地区的高温多湿(例如气温80℃、湿度80％)的车内环境下。因此，构成摄像透镜的粘合透镜中的粘合部件或塑料透镜变质或变形，有时降低摄像透镜的光学性能例如分辨力。此外，有时也因拍摄被摄体时的摄像透镜本身的温度变化而产生的透镜形状或折射率的变化等而降低摄像透镜的光学性能。

因此，希望抑制由放置在严峻的环境下时的各透镜的变质或变形或者折射率变化等引起的摄像透镜的光学性能降低的要求。

而且，上述摄像透镜的光学性能降低的问题不限于车载用的摄像透镜，是适用塑料透镜或粘合透镜的摄像透镜的共同问题。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述情况提出的，其目的在于，提供一种维持小型且后焦距长的特性的同时可以提高环境耐受性的摄像透镜及使用该摄像透镜的摄像装置。

本实用新型的摄像透镜，其特征在于，从物侧依次具备：具有正的光焦度的前组、光阑、具有正或负的光焦度的后组；前组从物侧依次具备：呈双凹形状的第1透镜、具有正的光焦度且像侧的透镜面呈凸面的第2透镜、具有正的光焦度且物侧的透镜面呈凸面的第3透镜；后组从物侧依次具备：具有负的光焦度且像侧的透镜面呈凹面的第4透镜、及呈双凸形状的第5透镜；从第1透镜到第5透镜均为玻璃球面单透镜。

优选将上述第2透镜的像侧的透镜面设为其曲率半径绝对值小于第2透镜的物侧的透镜面而使其呈凸面，将第3透镜的物侧的透镜面设为其曲率半径绝对值小于第3透镜的像侧的透镜面而使其呈凸面。

也就是说，优选上述第2透镜的像侧的透镜面的曲率半径绝对值小于该第2透镜的物侧的透镜面的曲率半径绝对值，上述第3透镜的物侧的透镜面的曲率半径绝对值小于该第3透镜的像侧的透镜面的曲率半径绝对值。

优选上述摄像透镜满足条件式(1)：0.50＜f13/f＜1.1。其中，f是摄像透镜整个系统的焦距，f13是前组的焦距。

而且，更优选f13/f的值满足条件式(1′)：0.60＜f13/f＜1.0。

优选上述摄像透镜满足条件式(2)：-0.10＜f/f45＜0.35。其中，f是摄像透镜整个系统的焦距，f45是后组的焦距。

而且，更优选f/f45的值满足条件式(2′)：-0.05＜f/f45＜0.35，进一步优选满足条件式(2″)：+0.05＜f/f45＜0.35。

优选上述摄像透镜满足条件式(3)：-0.95＜f4/f5＜-0.70。其中，f4是第4透镜的焦距，f5是第5透镜的焦距。

而且，也可以设f4/f5的值满足条件式(3′)：-1.0＜f4/f5＜-0.60。

优选上述摄像透镜满足条件式(4)：vd4＜20。其中，vd4是第4透镜对d线的阿贝数。

根据本实用新型的摄像透镜及使用该摄像透镜的摄像装置，从物侧依次具备：具有正的光焦度的前组、光阑、具有正或负的光焦度的后组；前组从物侧依次具备：呈双凹形状的第1透镜、具有正的光焦度且像侧的透镜面呈凸面的第2透镜、具有正的光焦度且物侧的透镜面呈凸面的第3透镜；后组从物侧依次具备：具有负的光焦度且像侧的透镜面呈凹面的第4透镜、呈双凸形状的第5透镜，并且将从第1透镜到第5透镜的每一个都设为玻璃球面单透镜，因此可以得到维持小型且后焦距长的特性的同时环境耐受性高的摄像透镜。

也就是，将前组中的位于最靠近物侧的透镜、及后组中的位于最靠近物侧的透镜两者都设为具有负的光焦度的透镜，尤其是前组中的最靠近物侧的透镜设为呈双凹形状的透镜，从而可以缩短摄像透镜整个系统的长度的同时，使后焦距变长。

而且，后焦距(也称后焦距距离)是从构成摄像透镜的透镜面中的位于最靠近像侧的透镜面到该摄像透镜的成像面为止的空气换算后的距离。

此外，在粘合透镜中的粘合部件或塑料透镜中，使用高分子材料等的熔点低于玻璃材料的材料。这样的低熔点材料与玻璃材料相比，通过温度或湿度的影响容易变形，折射率等的光学特性也容易变化。而且，因为这样的低熔点材料与玻璃材料相比容易变质，所以在经长期的使用中使摄像透镜的光学性能降低。

根据上述本实用新型，不使用这样的低熔点材料，只使用环境耐受性高的玻璃部件构成摄像透镜，因此可以得到环境耐受性高的摄像透镜及摄像装置。并且，因为设为仅由球面透镜构成的透镜结构，因此可以比使用非球面透镜的情况容易制造，还可以降低装置成本。

此外，摄像透镜的环境耐受性高表示由环境影响产生的摄像透镜的光学性能的降低少。而且，在以下的情况下可以说该摄像透镜的环境耐受性高：例如，经长期间或即使是短时间，置于低温的环境下或置于高温多湿的环境下时的透镜部件的变质或变形小并且摄像透镜的光学性能的降低小的情况；或在热带地区或寒冷地区的拍摄中摄像透镜本身的温度即使从常温变化很大，摄像透镜的光学性能的降低也小的情况等。

附图说明

图1是表示本实用新型的摄像透镜的简要结构的图。

图2是表示实施例1的摄像透镜的简要结构的剖面图。

图3是表示实施例2的摄像透镜的简要结构的剖面图。

图4是表示实施例3的摄像透镜的简要结构的剖面图。

图5是表示实施例4的摄像透镜的简要结构的剖面图。

图6是表示实施例5的摄像透镜的简要结构的剖面图。

图7是表示实施例6的摄像透镜的简要结构的剖面图。

图8是表示实施例7的摄像透镜的简要结构的剖面图。

图9是表示实施例1的摄像透镜的各像差图。

图10是表示实施例2的摄像透镜的各像差图。

图11是表示实施例3的摄像透镜的各像差图。

图12是表示实施例4的摄像透镜的各像差图。

图13是表示实施例5的摄像透镜的各像差图。

图14是表示实施例6的摄像透镜的各像差图。

图15是表示实施例7的摄像透镜的各像差图。

图16是表示搭载了使用本实用新型的摄像透镜的摄像装置的车载摄像机的汽车的图。

图中：

10-摄像元件，20-摄像透镜，L1-第1透镜，L2-第2透镜，L3-第3透镜，L4-第4透镜，L5-第5透镜，L6-第6透镜。

具体实施方式

以下，对本实用新型的摄像透镜及使用该摄像透镜的摄像装置的实施方式参照附图详细地进行说明。

图1是表示使用本实用新型的摄像透镜的摄像装置的简要结构的剖面图。

图示的摄像透镜20是主要用于拍摄汽车的前方等的状况的车载用摄像装置所使用的摄像透镜，并且是使被摄体的像成像在由CCD或CMOS等构成的摄像元件10的受光面Jk上的透镜。该摄像元件10将由摄像元件20形成的光学像变换为电信号，且得到表示该光学像的画像信号。

该摄像透镜20是F值为2.0～4.0、全视场角为40°～60°左右的摄像透镜，紧凑且后截距长、良好地校正了各像差等的摄像透镜。

<关于摄像透镜的基本结构及其作用、效果>

首先，对摄像透镜20的基本结构进行说明。

摄像透镜20是沿光轴Z1从物侧(图中箭头符号-Z侧)依次具备具有正的光焦度的前组U1、光阑、具有正或负的光焦度的后组U2的透镜。

前组U1从物侧按如下顺序具备：呈双凹形状的第1透镜L1、具有正的光焦度且像侧(图中箭头符号+Z侧)的透镜面呈凸面的第2透镜L2、具有正的光焦度且物侧(图中箭头符号-Z侧)的透镜面呈凸面的第3透镜L3。

后组U2从物侧按如下顺序具备：具有负的光焦度且像侧的透镜面呈凹面的第4透镜L4、呈双凸形状的第5透镜L5。

而且，从第1透镜L1到第5透镜L5的每一个都是由玻璃材料构成的球面单透镜。

也就是说，构成摄像透镜20的各透镜都是玻璃透镜，都是球面透镜，还都是单透镜而不是粘合透镜(也称接合透镜)。

通过该摄像透镜20成像表示被摄体即物体的像的成像面R12上，如上述地配置有摄像元件10的受光面Jk。

此外，图1中的符号R1～R12是指以下的构成因素。

即，R1和R2表示第1透镜L1的物侧的透镜面和像侧的透镜面、R3和R4表示第2透镜L2的物侧的透镜面和像侧的透镜面、R5和R6表示第3透镜L3的物侧的透镜面和像侧的透镜面、R7表示孔径光阑St的孔径部、R8和R9表示第4透镜L4的物侧的透镜面和像侧的透镜面、R10和R11表示第5透镜L5的物侧的透镜面和像侧的透镜面、R12表示如上述与摄像元件10的受光面Jk一致的摄像透镜20的成像面。

根据具备上述摄像透镜20的基本结构，可以得到维持小型且后焦距长的特性并环境耐受性高的摄像透镜。

而且，后焦距距离(图中用符号Bf表示)是从第5透镜L5的像侧的透镜面R11到成像面R12为止的空气换算的距离。

<关于摄像透镜的基本结构进一步得以限定的结构及其作用、效果>

接着，对具备该摄像透镜20的上述基本结构得以进一步限定的构成因素及其作用、效果进行说明。此外，对于本实用新型的摄像透镜来说进一步限定基本结构的这些构成因素不是必须的结构。

《关于上述基本结构由条件式限定的结构及其作用、效果》

以下，对限定上述基本结构的结构及其作用、效果进行说明。

若将第2透镜L2的像侧的透镜面R4设为其曲率半径绝对值小于该第2透镜L2的物侧的透镜面R3而使其呈凸面，将第3透镜L3的物侧的透镜面R5设为其曲率半径绝对值小于该第3透镜L3的像侧的透镜面R7而使其呈凸面，即，关于第2透镜L2和第3透镜L3，使各透镜中的曲率半径绝对值小的侧(透镜面R4和透镜面R5)互相相对，从而可以抑制轴上色像差(也称轴向色差)及倍率色像差(也称倍率色差)的发生的同时，校正彗形像差(也称慧差)。

此外，对表示摄像透镜的基本结构得以限定的结构的条件式(1)～(4)及其作用、效果进行说明。

而且，本申请实用新型的摄像透镜可以仅满足限定基本结构的多个结构中的1个，或者也可以满足限定基本结构的多个结构中的2个以上的组合。

归纳在上述条件式(1)～(4)中用记号表示的各参数的意义，如下表示。

f：摄像透镜整个系统的焦距，即第1透镜L1～第5透镜L5的合成焦距

f4：第4透镜的焦距

f5：第5透镜的焦距

f13：前组U1的焦距(第1透镜～第3透镜的合成焦距)

f45：后组U2的焦距(第4透镜～第5透镜的合成焦距)

vd4：第4透镜对d线的阿贝数

◇条件式(1)：0.50＜f13/f＜1.1是涉及轴上色像差、倍率色像差、球面像差的式子。

若将透镜系统构成为满足条件式(1)，则可以良好地校正轴上色像差、倍率色像差、及球面像差。

但是，若将透镜系统构成为f13/f的值超过条件式(1)、即f13/f的值成为1.0以上，则难以同时校正轴上色像差和倍率色像差。

另一方面，若将透镜系统构成为f13/f的值低于条件式(1)、即f13/f的值成为0.60以下，则难以校正球面像差。

而且，更优选f13/f的值满足条件式(1′)：0.60＜f13/f＜1.0。

◇条件式(2)：-0.10＜f/f45＜0.35是涉及像面弯曲或后焦距距离的式子。

若将透镜系统构成为满足条件式(2)，则不用增大透镜系统的总长而可以确保长的后焦距距离，并可以抑制像面弯曲。

但是，若将透镜系统构成为f/f45的值超过条件式(2)的上限、即f/f45的值成为0.35以上，则难以校正像面弯曲。

另一方面，若将透镜系统构成为f/f45的值低于条件式(2)的下限、即f/f45的值成为-0.10以下，则难以不增大透镜系统的总长而确保长的后焦距距离。

而且，f/f45的值更优选满足条件式(2′)：-0.05＜f/f45＜0.35，进一步优选满足条件式(2″)+0.05＜f/f45＜0.35。

◇条件式(3)：-0.95＜f4/f45＜-0.70是涉及倍率色像差、球面像差、像面弯曲的式子。

若将透镜系统构成为满足条件式(3)，则可以良好地校正倍率色像差、球面像差、及像面弯曲。

但是，若将透镜系统构成为f4/f5的值超过条件式(3)的上限、即f4/f5的值成为-0.70以上，则难以同时校正球面像差和像面弯曲。

另一方面，若将透镜系统构成为f4/f5的值低于条件式(3)的下限、即f4/f5的值成为-0.95以下，则难以校正倍率色像差。

而且，f4/f5的值也可以设为满足条件式(3′)：-1.0＜f4/f5＜-0.60。

◇条件式(4)：vd4＜20是涉及轴上色像差及倍率色像差的式子。

若将透镜系统构成为满足条件式(4)，则可以良好地校正轴上色像差及倍率色像差。

但是，若将透镜系统构成为vd4的值超过条件式(4)的上限、即形成第4透镜L4的材料对d线的阿贝数vd4的值成为20以上，则难以校正轴上色像差及倍率色像差。

如上述，根据本实用新型，可以得到维持小型且后焦距长的特性并环境耐受性高的摄像透镜。

<具体的实施例>

接着，参照图2～图15及表1～表7，对本实用新型的实施例1～实施例7的各摄像透镜所涉及的数值数据等进行归纳说明。而且，图2～图8是表示实施例1～实施例7的各摄像透镜的简要结构的剖面图，与图1中的符号一致的图2～8中的符号表示相互对应的结构。

而且，以下表示的表1～表7是表示实施例1～实施例7的各摄像透镜的基本的数据的表。在各表中的左部记载摄像透镜的透镜数据(图中用符号(a)表示)，在右部记载摄像透镜的简要规格(图中用符号(b)表示)。

[表1]

实施例1

(a)                                                               (b)

[表2]

实施例2

(a)                                                            (b)

[表3]

实施例3

(a)                                                            (b)

[表4]

实施例4

(a)                                                             (b)

[表5]

实施例5

(a)                                                             (b)

[表6]

实施例6

(a)                                                                   (b)

[表7]

实施例7

(a)                                                                   (b)

在表1～表7的各表中的左部的透镜数据中，将透镜等的光学部件的面号码表示为随着从物侧朝向像侧依次增加的第i个(i＝1～12)的面号码。而且，这些透镜数据中还包括记载有孔径光阑St的面号码(i＝7)及成像面的面号码(i＝12)。

Ri表示第i个(i＝1、2、3、…)面的曲率半径，Di(i＝1、2、3、…)表示第i个面和第i+1个面的光轴Z1上的面间隔。此外，透镜数据的符号Ri与表示图1中的透镜面的符号Ri(i＝1、2、3、…)对应。

而且，各透镜数据中的、Ndj表示随着将从物侧朝向像侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、…)光学因素对d线(波长587.6nm)的折射率，vdj表示第j个光学因素对d线的阿贝数。

并且，曲率半径及面间隔的单位是mm，曲率半径是将在物侧为凸的情况设为正，将在像侧凸的情况设为负。

在表1～表7的各表中的右部的简要规格中的各项目的记号是对应以下的内容的记号。而且，以下说明的一部分已经说明完毕。

即，各表中的简要规格示出下列各项目：摄像透镜整个系统的焦距(第1透镜～第5透镜的合成焦距)：f，F值：Fno，全视场角：2ω，由第1透镜、第2透镜、及第3透镜构成的前组U1的焦距：f13，由第4透镜及第5透镜构成的后组U2的焦距：f45，第4透镜的焦距：f4，第5透镜的焦距：f5，第4透镜对d线的阿贝数：vd4。

图9～图15是表示实施例1～实施例7的各摄像透镜的各像差的图。上述图9～图15分别表示对各实施例的每个摄像透镜的、关于e线(波长546.1nm)、g线(波长435.8nm)、C线(波长656.3nm)的像差。

此外，畸变的图利用整个透镜系统的焦距f、视场角θ(变数处理，0≤θ≤ω)，将理想像高设为f×tan(θ)，表示从它的偏移量。

根据表示实施例1～7的基本的数据及各像差的图等可知，根据本实用新型的摄像透镜，因为谋求5片透镜的每一个的形状及材质的最优化，从而可以得到维持小型且后焦距长的特性的同时环境耐受性高的摄像透镜。

而且，本实用新型不限于上述实施方式及各实施例，可以进行各种变形实施。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔及折射率的值等不限于上述各图中所示的数值，可以取其他的值。

图16表示搭载了具备本实用新型的摄像透镜和将由该摄像透镜形成的光学像变换为电信号的摄像元件的，本实用新型的摄像装置的1例即车载摄像机的汽车的图。

如图16所示，使用本实用新型的摄像透镜的车载摄像机504，例如，安装在配置于汽车501内的内镜的背面，是拍摄汽车501的前方状态的透镜。在汽车501的行使中通过车载摄像机504的前方的拍摄，可以监视该汽车501从车线的脱离或监视路标、或者可以监视有无妨碍去路的障碍物等。

Claims (7)

1.一种摄像透镜，其特征在于，从物侧依次具备：具有正的光焦度的前组、光阑、具有正或负的光焦度的后组；

上述前组从物侧依次具备：第1透镜，呈双凹形状；第2透镜，具有正的光焦度且像侧的透镜面呈凸面；第3透镜，具有正的光焦度且物侧的透镜面呈凸面；

上述后组从物侧依次具备：第4透镜，具有负的光焦度且像侧的透镜面呈凹面；第5透镜，呈双凸形状，

从上述第1透镜到第5透镜均为玻璃球面单透镜。

2.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，

上述第2透镜的像侧的透镜面的曲率半径绝对值小于该第2透镜的物侧的透镜面的曲率半径绝对值，

上述第3透镜的物侧的透镜面的曲率半径绝对值小于该第3透镜的像侧的透镜面的曲率半径绝对值。

3.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，

满足以下条件式(1)：

0.50＜f13/f＜1.1    ……(1)

其中，

f为摄像透镜整个系统的焦距，

f13为上述前组的焦距。

4.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，

满足以下条件式(2)：

-0.10＜f/f45＜0.35    ……(2)

其中，

f为摄像透镜整个系统的焦距，

f45为上述后组的焦距。

5.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，

满足以下条件式(3)：

-0.95＜f4/f5＜-0.70    ……(3)

其中，

f4为上述第4透镜的焦距，

f5为上述第5透镜的焦距。

6.根据权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，

满足以下条件式(4)：

v d4＜20    ……(4)

其中，

v d4为上述第4透镜对d线的阿贝数。

7.一种摄像装置，其特征在于，具备上述权利要求1或2所述的摄像透镜和将由该摄像透镜形成的光学像变换为电信号的摄像元件。

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