CN201611405U - 摄像透镜及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种摄像透镜，该摄像透镜提高耐气候性并减少对环境变化的性能劣化的同时，在从可见波长到近红外波长的宽波长范围得到良好的光学性能。从物侧依次具备：具有正的光焦度的前组(G1)、光阑(St)、具有负的光焦度的后组(G2)，将所有透镜设为单透镜，后组(G2)设为由配置在物侧的将凸面朝向物侧的负弯月形透镜(L5)、和配置在像侧的双凸透镜(L6)构成的组，以使可见光及近红外光成像。

Description

摄像透镜及摄像装置
技术领域
本发明涉及使可见光及近红外光成像的摄像透镜及摄像装置。
背景技术
迄今，已知为了确保行车安全性而拍摄车的前后方向等的状况的车载摄像机、或用于拍摄可疑者等的防犯用监视摄像机。这种车载摄像机或监视摄像机中，已知搭载了中望远用摄像透镜的由包含接合透镜的光学系统构成的摄像透镜的摄像机(参照专利文献1、2、3)。
专利文献1：日本专利公开平11-271610号公报
专利文献2：日本专利公开平5-224119号公报
专利文献3：日本专利申请2007-328236号
然而，这种车载摄像机或监视摄像机在白天进行可见光的摄影、在夜间进行近红外光的摄影以昼夜使用的情况较多。因此，要求在这种装置上使用可以使从可见波长区域到近红外波长区域的宽波长范围的光成像、且也可以在夜间等拍摄的明亮(F数小)的摄像透镜。
另外，车载摄像机或监视摄像机要求在寒冷地区的户外或夏天的热带地方的车内的使用等中性能劣化较少的摄像透镜。
要求如上述的性能不限于使用在车载摄像机或监视摄像机的摄像透镜，对在严格环境下使用的摄像透镜是共同的。
发明内容
本发明是借鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种耐气候性高且对环境变化的性能劣化较少的、在从可见波长到近红外波长的宽的波长范围具有良好的光学性能的摄像透镜及摄像装置。
本发明的摄像透镜的特征在于，从物侧依次具备：具有正的光焦度的前组、光阑、具有负的光焦度的后组，使可见光及近红外光成像，后组由配置在物侧的将凸面朝向物侧的负弯月透镜和配置在像侧的双凸透镜构成，并且，构成摄像透镜的所有透镜是单透镜。
优选上述前组为从物侧依次配置的由前组物侧透镜部、将凸面朝向物侧的1片正弯月形透镜、将凹面朝向像侧的1片负透镜构成的组，上述前组物侧透镜部具有正的光焦度并由最靠近物侧的透镜面呈凸面、至少1个透镜面呈凹面的1片以上的透镜构成。
优选该摄像透镜均满足式(1)：1.8＜nd3＜nd4及式(2)：15＜v d3-v d4两者，更优选均满足式(1′)：1.82＜nd3＜nd4及式(2′)：20＜vd3-v d4＜25两者。
此处，nd3是前组的上述正弯月形透镜的对d线的折射率，v d3是前组的上述正弯月形透镜的对d线的阿贝数，nd4是前组的上述负透镜的对d线的折射率，v d4是前组的上述负透镜的对d线的阿贝数。
上述前组物侧透镜部可以是由将凸面朝向物侧的负弯月形透镜和将凸面朝向物侧的正透镜构成。
上述前组物侧透镜部可以是由将凸面朝向物侧的1片正弯月形透镜构成。
本发明的摄像装置的特征在于，具备：本发明的摄像透镜和将由该摄像透镜形成的光学像变换成电信号的摄像元件。
另外，从可见波长到近红外波长的波长范围是450nm～1000nm的范围。
根据本发明的摄像透镜及摄像装置，摄像透镜从物侧依次具备：具有正的光焦度的前组、光阑、具有负的光焦度的后组，使可见光及近红外光成像，将后组设为仅由配置在物侧的将凸面朝向物侧的负弯月形透镜和配置在像侧的双凸透镜构成的组，将构成该摄像透镜的所有透镜设为单透镜，所以可以得到耐气候性高、对环境变化的性能劣化较少并且在从可见波长到近红外波长的宽波长范围具有良好的光学性能的高品质的光学系统。
即，将构成摄像透镜的所有透镜设为单透镜，所以没有必要将用于形成接合透镜的粘接剂等配置在光路中，也不会发生由温湿度引起的粘接材料的膨胀或收缩、或者摄像透镜的性能因粘接材料的变质等而下降的现象。由此，可得到长期使用中的性能劣化及伴随环境变化的性能劣化较少的摄像透镜。
而且，可以将构成摄像透镜的各透镜面上的光线传播方向的变化相对地减小，可以从可见波长到近红外波长的宽波长范围抑制球面像差的发生，所以可以实现相对孔径大(F数小)的明亮的摄像透镜。
而且，将后组设为由配置在像侧的双凸透镜和配置在物侧的将凸面朝向物侧的负弯月形透镜构成的组，所以能够将光向后组的各透镜面的的入射角相对地增大，且由接收通过摄像透镜成像的光的受光面反射的光在后组的任意的透镜面反射而再入射到该受光面得以抑制。由此，可以抑制在成像于受光面的像上产生的重像的发生。该受光面对应于摄像透镜的成像面而配置。
另外，在由受光面反射、通过后组又由前组的任意的透镜面反射、再次通过后组而入射到该受光面的光路中所通过的光的大部分，可以由光阑遮断。
而且，在后组配置了将凸面朝向物侧的负弯月形透镜，所以可以抑制摄像透镜的总长并可以抑制球面像差及彗形像差的发生。
而且，在后组配置了双凸透镜，所以与透镜总长相比可以将后截距增长。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施方式的摄像透镜的简要结构的剖面图。
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1的摄像透镜的各种像差的图。
图9是表示实施例2的摄像透镜的各种像差的图。
图10是表示实施例3的摄像透镜的各种像差的图。
图11是表示实施例4的摄像透镜的各种像差的图。
图12是表示实施例5的摄像透镜的各种像差的图。
图13是表示实施例6的摄像透镜的各种像差的图。
图14是表示搭载本发明的摄像装置的汽车的图。
图中：100-摄像透镜，200-摄像元件，300-摄像装置，L5-负弯月形透镜，L6-双凸透镜，K1-前组物侧透镜部，G1-前组，St-光阑，G2-后组。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示根据本发明的实施方式的摄像透镜的简要结构的剖面图。
<关于摄像透镜的基本结构[结构1]>
如图1所示，摄像透镜100是从物侧(图中箭头-Z侧)依次具备：具有正的光焦度的前组G1、光阑St、具有负的光焦度的后组G2，使可见光及近红外光成像在成像面14的摄像透镜。
后组G2是仅由配置在物侧的将凸面朝向物侧的负弯月形透镜L5和配置在像侧的双凸透镜L6构成的组。
而且，构成摄像透镜100的透镜全部为单透镜。
上述基本结构对后述的实施例1～6是共同的。
另外，图1中的Z1表示光轴。箭头Z表示与光轴Z1平行的方向，箭头Y表示与光轴Z1垂直的方向。
而且，图1也表示组装了该摄像透镜100和摄像元件200而成的摄像装置300，该摄像元件200将通过摄像透镜100成像于成像面14上的光学像Kz变换成电信号。
<关于附加在摄像透镜的基本结构的结构[结构2～5]>
[结构2]
前组G1可以是仅由具有正的光焦度的前组物侧透镜部K1、将凸面朝向物侧的1片正弯月形透镜L3、将凹面朝向像侧的1片负透镜L4构成的组。在此，优选前组物侧透镜部K1由最靠近物侧的透镜面S1呈凸面、至少1个透镜面呈凹面的1片以上的透镜构成。
这样，若将摄像透镜100的最靠近物侧的透镜面S1设为凸面，则可以更加减小该摄像透镜100的外径，就口径大而言可以小型化。
而且，若将构成前组透镜部K1的透镜面中的至少1个透镜面设为凹面，则可以加长后截距。
而且，若具备将凸面朝向物侧的正弯月形透镜L3，则可以使构成该正弯月形透镜L3的两侧透镜面S5、S6的曲率中心皆位于该正弯月形透镜的光阑侧，所以可以抑制彗形像差、像面弯曲、畸变像差的发生。
另外，若具备将凹面朝向像侧的1片负透镜L4，则可以更加可靠地抑制上述彗形像差、像面弯曲、畸变像差的发生。
上述结构2对后述的实施例1～6是共同的。
[结构3]
优选摄像透镜100均满足以下式(1)：1.8＜nd3＜nd4及式(2)：15＜v d3-v d4两者，更优选均满足式(1′)：1.82＜nd3＜nd4及式(2′)：20＜v d3-v d4＜25两者。
另外，nd3是前组的正弯月形透镜L3的对d线的折射率，v d3是前组的正弯月形透镜L3的对d线的阿贝数，nd4是前组的负透镜L4的对d线的折射率，v d4是前组的负透镜L4的对d线的阿贝数。
若构成为满足式(1)及式(2)，则可以抑制彗形像差及非点像差的发生并可以良好地校正轴上(光轴Z1上)的倍率色像差。
另外，若也满足式(1′)：1.82＜nd3＜nd4及式(2′)：20＜v d3-v d4＜25，则可以抑制上述彗形像差及非点像差的发生并可更加可靠地得到良好地校正轴上的倍率色像差的效果。
上述结构3对后述的实施例1～6是共同的。
[结构4]
优选前组物侧透镜部K1仅由将凸面朝向物侧的负弯月形透镜L1和将凸面朝向物侧的正透镜L2构成。
若这样构成前组物侧透镜部K1，则可以进行球面像差及彗形像差的良好的校正，可更加提高上述摄像透镜的分辨力。
上述结构4适用于后述的实施例1～5。
[结构5]
优选前组物侧透镜部K1仅由将凸面朝向物侧的1片正弯月形透镜构成。
若这样构成前组物侧透镜部K1，则可以由较少的透镜片数构成摄像透镜100，可以进一步小型化该摄像透镜100。
上述结构5仅适用于后述的实施例6。
<具体的实施例>
以下，参照图2～7及图8～13分别对本发明的摄像透镜的实施例1～6的各数值数据等进行总结说明。另外，与表示上述摄像透镜100等的图1中的符号一致的图2～7中的符号表示相互对应的结构。
图2～7是分别表示实施例1～6的摄像透镜的各简要结构的剖面图。
表1～6是分别表示实施例1～6的摄像透镜的基本数据的图。在各图中的上部(用图中符号(a)表示)表示透镜数据，在下部(用图中符号(b)表示)表示摄像透镜的简要规格。而且，在[具体实施方式]中的说明的最后总结表示表1～6。
在表1～6的上部的各透镜数据中，面号码表示随着从最靠近物侧朝向像侧依次增加的第i个(i＝1、2、3…)的透镜面号码。另外，在这些透镜数据中也包括记载有孔径光阑St(i＝9)。另外，此处透镜面全部是球面。
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。透镜数据的符号Ri与表示图1中的透镜面的符号Si(i＝1、2、3、…)对应。
Ndj是随着从物侧朝向像侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、…)光学要素的对波长587.6nm(d线)的折射率，vdj表示第j个光学要素的对波长的阿贝数。
另外，实施例1～5的前组物侧透镜部K1是由2片透镜L1、L2构成的组，实施例6的前组物侧透镜部K1由1片透镜L1构成。因此，在表6的上部(a)的透镜数据中未记载面号码3、4的数据。即，在实施例6中对应于构成实际上不存在的透镜L2的透镜面S3、S4，在表6上部的透镜数据中仅表示了面号码3、4。
在表1～6的透镜数据中，曲率半径及面间隔的单位为mm，曲率半径朝向物侧为凸时设为正，朝向像侧为凸时设为负。
而且，在表1～6的下部分别表示f：焦距，Bf：后截距(Backfocus)，nd3：前组的正弯月形透镜L3的对d线的折射率，nd4：前组的负透镜L4的对d线的折射率的值。
而且，在表1～6的下部所示的Δv 34是前组的正弯月形透镜L3的对d线的阿贝数的值v d3和前组的负透镜L4的对d线的阿贝数的值v d4之差(Δv 34＝v d3-v d4)。
图8～图13是表示实施例1～实施例6的各摄像透镜的各种像差的图。另外，在图中所示的d线是波长587.6nm，e线是波长546.1nm，g线是波长435.8nm，c线是波长656.3nm，s线是波长852.1nm(红外光)。
另外，畸变的图利用透镜整个系统的焦距f、半视场角θ(变数处理，0≤θ≤ω)，将理想像高设为f×tanθ，表示与其的偏移量。
如从实施例1～7的数值数据及像差图等可知，仅由单透镜构成的本发明的摄像透镜，耐气候性高且对环境变化的性能劣化较少，在从可见波长到近红外波长的宽波长范围具有良好的光学性能。
另外，本发明不限于上述实施方式及各实施例，在不变更发明的要旨的限度内可以进行各种变形实施。例如，各透镜的曲率半径、面间隔及折射率的值等不限于在上述各表中所示的数值，可取其他值。
<利用本发明的摄像透镜作成的摄像装置>
图14是表示将具备本发明的摄像透镜和摄像元件的摄像装置且作为本发明的摄像装置的1例的车载摄像机搭载于汽车的样子的图，上述摄像元件接收形成由该摄像透镜成像的光学像的光并变换成电信号而输出。
如图14所示，具备本发明的摄像装置的车载摄像机502～504可搭载使用在汽车501上。车载摄像机502是用于拍摄副驾驶席侧的侧面的死角范围的车外摄像机，车载摄像机503是用于拍摄汽车1的后方的死角范围的车外摄像机。而且，车载摄像机504是安装在内视镜的背面，用于拍摄与驾驶席同样的视野范围的车内摄像机。
[表1]
实施例1
(a)
  面号码   Ri   Di   Ndj   v dj
  1   19.818   2.50   1.92286   18.9
  2   12.441   1.78
  3   18.159   3.39   1.88300   40.8
  4   -116.869   0.20
  面号码   Ri   Di   Ndj   v dj
  5   8.064   3.25   1.88300   40.8
  6   15.874   0.96
  7   16.881   0.85   1.92286   18.9
  8   6.717   1.08
  (St)9   ∞   0.37
  10   25.436   0.81   1.63980   34.5
  11   5.437   2.00
  12   9.752   2.62   1.78800   47.4
  13   -17.456
  (Kz)14   ∞
(b)
  f   16.20
  Bf   5.77
  nd3   1.88300
  nd4   1.92286
  Δv 34   21.9
[表2]
实施例2
(a)
Figure G2009201616975D00081
Figure G2009201616975D00091
(b)
  f   16.34
  Bf   6.13
  nd3   1.88300
  nd4   1.92286
  Δv 34   21.9
[表3]
实施例3
(a)
Figure G2009201616975D00092
Figure G2009201616975D00101
(b)
  f   16.36
  Bf   5.70
  nd3   1.88300
  nd4   1.92286
  Δv 34   21.9
[表4]
实施例4
(a)
Figure G2009201616975D00102
Figure G2009201616975D00111
(b)
  f   16.23
  Bf   6.34
  nd3   1.83481
  nd4   1.92286
  Δv 34   23.8
[表5]
实施例5
(a)
Figure G2009201616975D00112
Figure G2009201616975D00121
(b)
  f   16.19
  Bf   5.88
  nd3   1.88300
  nd4   1.92286
  Δv 34   21.9
[表6]
实施例6
(a)
  面号码   Ri   Di   Ndj   v dj
  1   11.821   3.30   1.75500   52.3
  2   68.601   0.20
  3   -   -   -   -
  4   -   -   -   -
  5   9.202   3.05   1.83481   42.7
  6   15.861   0.80
  7   517.959   1.01   1.92286   18.9
  8   6.420   0.76
  (St)9   ∞   0.75
  10   18.526   0.80   1.51742   52.4
  11   6.770   1.20
  12   9.875   2.94   1.88300   40.8
  13   -20.061
  (Kz)14   ∞
(b)
  f   16.29
  Bf   6.23
  nd3   1.83481
  nd4   1.92286
  Δv 34   23.8

Claims (6)

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、具有负的光焦度的后组，并且使可见光及近红外光成像，
上述后组是由配置在物侧的将凸面朝向物侧的负弯月形透镜和配置在像侧的双凸透镜构成的组，
构成上述摄像透镜的所有透镜为单透镜。
2.如权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，
上述前组包括：从物侧依次配置的前组物侧透镜部、将凸面朝向物侧的1片正弯月形透镜、将凹面朝向像侧的1片负透镜；上述前组物侧透镜部具有正的光焦度并由最靠物侧的透镜面呈凸面、至少1个透镜面呈凹面的1片以上的透镜构成。
3.如权利要求2所述的摄像透镜，其特征在于，
同时满足以下式(1)及式(2)两者：
1.8＜nd3＜nd4…(1)
15＜vd3-vd4…(2)
其中，
nd3为上述前组的上述正弯月形透镜的对d线的折射率，
vd3为上述前组的上述正弯月形透镜的对d线的阿贝数，
nd4为上述前组的上述负透镜的对d线的折射率，
vd4为上述前组的上述负透镜的对d线的阿贝数。
4.如权利要求2或3所述的摄像透镜，其特征在于，
上述前组物体侧透镜部由将凸面朝向物侧的负弯月形透镜和将凸面朝向物侧的正透镜构成。
5.如权利要求2或3所述的摄像透镜，其特征在于，
上述前组物侧透镜部由将凸面朝向物侧的1片正弯月形透镜构成。
6.一种摄像装置，其特征在于，具备：
权利要求1至3中的任一项所述的摄像透镜；和
将该摄像透镜所形成的光学像变换成电信号的摄像元件。
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