CN203838397U - 广角摄像镜头和摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种广角摄像镜头和摄像装置，本实用新型的广角摄像镜头，既为强光透镜，又可实现小型化、广角化和高性能化。摄像透镜(1)从物体侧顺次由使凸面朝向物体侧的负的弯月形状的第一透镜(L1)、负的第二透镜(L2)、正的第三透镜(L3)、光阑、负的第四透镜(L4)和正的第五透镜(L5)构成。再有，第四透镜(L4)和第五透镜(L5)被接合，且接合面使凸面朝向物体侧，并且接合面由非球面构成。还有，将接合面的曲率半径设为R9，全系的焦距设为f时，满足以下的条件式：1.0<R9/f…(1)。

Description

广角摄像镜头和摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像镜头和摄像装置，更详细地说，是涉及在使用了CCD(Charge Coupled Device)和CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)等的摄像元件的车载用照相机、监控照相机、便携终端用照相机等中所适合使用的广角摄像镜头，和具备该广角摄像镜头的摄像装置。
背景技术
CCD和CMOS等的摄像元件近年来向着非常小型化和高像素化推进。随之而来的，是具备这些摄像元件的摄像设备主体也在推进小型化，对于其所搭载的摄像镜头除了要求有良好的光学性能以外，还要求小型化。另一方面，在车载用照相机和监控照相机等的用途中，不但要求小型化，还要求可以廉价地构成、且广角并且高性能。
在下述专利文献1、2中，作为搭载于车载用照相机上的摄像镜头，提出有一种广角摄像镜头，其从物体侧顺次由负、负、正、负、正的第一至第五透镜构成，且使第四透镜和第五透镜接合。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】专利第4625711号公报
【专利文献2】专利第5064154号公报
于是，对于车载用照相机和监控照相机等所搭载的摄像镜头的要求逐年严格，期望既成为更为强光的透镜，又实现小型化、广角化和高性能化。
发明内容
本发明鉴于上述情况，其目的在于，提供一种既为强光透镜，又可以实现小型化、广角化和高性能化的广角摄像镜头，和具备该广角摄像镜头的摄像装置。
本发明的广角摄像镜头，其特征在于，从物体侧顺次由使凸面朝向物体侧的负的弯月形状的第一透镜、负的第二透镜、正的第三透镜、光阑、负的第四透镜、和正的第五透镜构成，所述第四透镜和所述第五透镜被接合，且接合面使凸面朝向物体侧，并且接合面由非球面构成，满足以下的条件式。
1.0<R9/f…(1)
其中，
R9：接合面的曲率半径
f：全系的焦距
本发明的广角摄像镜头由5片透镜构成，但除了5片透镜以外，也可以包括具有实质上不拥有光焦度的透镜、保护玻璃等的透镜以外的光学零件、透镜凸缘、透镜镜筒、摄像元件、手抖补正机构等的机构部分等的情况。
另外，在本发明中，就凸面、凹面、平面、双凹、弯月、双凸、平凸和平凹等这样的透镜的面形状，正和负这样的透镜的光焦度的符号而言，在含有非球面的情况下，除非特别指出，否则均认为在近轴区域。另外，在本发明中，就曲率半径的符号而言，面形状是使凸面朝向物体侧时为正，使凸面朝向像侧时为负。所谓“透镜面的中心拥有正光焦度”，意思是透镜面的近轴曲率为使透镜面形成凸面这样的值，所谓“透镜面的中心拥有负光焦度”，意思是透镜面的近轴曲率为使透镜面形成凹面这样的值。
还有，在本发明的广角摄像镜头中，优选第三透镜是双凸形状。
另外，在本发明的广角摄像镜头中，优选第四透镜是弯月形状。
另外，在本发明的广角摄像镜头中，优选第五透镜是双凸形状。
另外，在本发明的广角摄像镜头中，优选在第二透镜的物体侧的面，中心光束的最外光线通过该面的点上的该面的法线，与光轴平行、或比该面更靠物体侧而与光轴交叉。
另外，在本发明的广角摄像镜头中，优选在第三透镜的物体侧的面，最外光束的下光线通过该面的点上的该面的法线、和最外光束的上光线通过该面的点上的该面的法线，比该面更靠像侧而彼此交叉。
另外，在本发明的广角摄像镜头中，优选满足下述条件式(1-1)～(16-1)。还有，作为优选的方式，可以具有下述条件式(1-1)～(16-1)的任意一个构成，或者也可以具有任意的2个以上加以组合的构成。
1.0<R9/f<3.0…(1-1)
1.0<R9/f<1.5…(1-2)
-10<f1/f<-4.0…(2)
-10<f1/f<-6.1…(2-1)
-3.0<f2/f<-1.5…(3)
-2.4<f2/f<-1.7…(3-1)
2.5<f3/f<4.0…(4)
3.05<f3/f<3.5…(4-1)
-3.4<f4/f<-2.0…(5)
-3.0<f4/f<-2.3…(5-1)
1.5<f5/f<2.5…(6)
1.7<f5/f<2.2…(6-1)
0.0<f123/f45<10.0…(7)
0.0<f123/f45<4.0…(7-1)
0.5<f123/f45<2.0…(7-2)
α>β…(8)
θ<20°…(9)
θ<10°…(9-1)
2.0<R2/f…(10)
3.3<R2/f…(10-1)
1.5<D2/f<2.5…(11)
1.5<D2/f<2.1…(11-1)
1.2<D4/f<2.8…(12)
1.6<D4/f<2.3…(12-1)
4.0<SL/f…(13)
γ<35°…(14)
1.69<Nd1…(15)
1.75<Nd1<1.9…(15-1)
vd1<56…(16)
35<vd1<53…(16-1)
其中，
f：全系的焦距
f1：第一透镜的焦距
f2：第二透镜的焦距
f3：第三透镜的焦距
f4：第四透镜的焦距
f5：第五透镜的焦距
f123：第一透镜至第三透镜的合成焦距
f45：第四透镜和第五透镜的合成焦距
R2：第一透镜的像侧的面的曲率半径
D2：第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔
D4：第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔
SL：从成像面到光阑的光轴上的距离(从第五透镜至像面的距离为空气换算长度)
γ：通过光阑面的最外光束的主光线与光轴的夹角
Nd1：第一透镜的材质的对d线的折射率
vd1：第一透镜的材质的对d线的阿贝数
还有，就α而言，其是在第二透镜的像侧的面，最外光束的上光线通过该面的点上的该面的法线、与最外光束的主光线通过该面的点上的该面的法线所形成的窄角侧角度的绝对值；就β而言，其是最外光束的主光线通过该面的点上的该面的法线、与最外光束的下光线通过该面的点上的该面的法线所形成的窄角侧角度的绝对值。
另外，就θ而言，其是在第四透镜和第五透镜的接合面，最外光束的主光线通过接合面的点上的接合面的法线与光轴交叉的点设为P1，最外光束的上光线通过接合面的点上的接合面的法线与光轴交叉的点设为P2时，2条法线所形成的窄角侧角度的绝对值。还有，这种情况下，点P2比点P1更靠像侧而与光轴交叉。
本发明的摄像装置，其特征在于，搭载有上述记载的本发明的广角摄像镜头的至少任意一个。
根据本发明的广角摄像镜头，在最小5片透镜系统中，因为适当设定全系的光焦度配置等，并满足条件式(1)，所以能够恰当保持由第四透镜和第五透镜构成的接合透镜的接合面的面形状，即使是强光透镜也不会使高阶像差发生，能够具有高分辨率。特别是由于以不损害接合透镜的消色差效果的自由度的方式配置光焦度，从而能够得到高分辨率。因此，根据本发明，能够达成小型化、低成本化和广角化，并且能够实现可良好地校正诸像差，即使是强光透镜，也能够直至成像区域周边部都得到良好的像、具有高光学性能的广角摄像镜头。
根据本发明的摄像装置，因为具备本发明的广角摄像镜头，所以能够小型而廉价地构成，可以进行宽视场角下的拍摄，能够得到分辨率高的良好的像。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的摄像镜头的透镜构成的剖面图
图2是表示本发明的实施例2的摄像镜头的透镜构成的剖面图
图3是表示本发明的实施例3的摄像镜头的透镜构成的剖面图
图4是表示本发明的实施例4的摄像镜头的透镜构成的剖面图
图5是表示本发明的实施例5的摄像镜头的透镜构成的剖面图
图6是用于说明α和β的图
图7是用于说明θ的图
图8是用于说明在第二透镜的物体侧的面，中心光束的最外光线通过第二透镜的物体侧的面的点上的该面的法线，与光轴平行、或比该面更靠物体侧而与光轴交叉的图
图9是用于说明在第三透镜的物体侧的面，最外光束的下光线通过第三透镜的物体侧的面的点上的该面的法线、与最外光束的上光线通过第三透镜的物体侧的面的点上的该面的法线，比第三透镜的物体侧的面更靠像侧而彼此交叉的图
图10是本发明的实施例1的摄像镜头的各像差图(A)～(D)
图11是本发明的实施例2的摄像镜头的各像差图(A)～(D)
图12是本发明的实施例3的摄像镜头的各像差图(A)～(D)
图13是本发明的实施例4的摄像镜头的各像差图(A)～(D)
图14是本发明的实施例5的摄像镜头的各像差图(A)～(D)
图15是用于说明本发明的实施方式的车载用的摄像装置的配置的图
具体实施方式
以下，参照附图对于本发明的实施方式详细地加以说明。
〔摄像镜头的实施方式〕
首先，一边参照图1，一边对于本发明的实施方式的广角摄像镜头进行说明。图1是表示本发明的实施方式的广角摄像镜头1(以下，简单地称为摄像镜头)的构成和光路的图。还有，图1所示的摄像镜头1对应后述的本发明的实施例1的摄像镜头。同样，后述的实施例2～5的摄像镜头的构成和光路示出在图2～图5中。
在图1～图5中，图的左侧是物体侧，右侧是像侧，也一并示出来自处于无限远的距离的物点的中心光束(轴上光束)2，全视场角2ω中的最外光束(轴外光束)3。在图1～图5中，考虑摄像镜头1适用于摄像装置的情况，也图示有在含有摄像镜头1的像点Pim的像面Sim上所配置的摄像元件5。摄像元件5将摄像镜头1所形成的光学像转换成电信号，且能够使用例如CCD图像传感器和CMOS图像传感器等。
还有，将摄像镜头1适用于摄像装置时，根据装配透镜的相机侧的构成，优选设置保护玻璃、低通滤光片或红外线截止滤光片等，图1～图5中，示出的是将作为这些的假定的平行平板状的光学构件PP配置在最靠像侧的透镜与摄像元件5(像面Sim)之间的例子。
本发明的实施方式的摄像镜头，从物体侧顺次具备如下：使凸面朝向物体侧的具有负的弯月形状的第一透镜L1；拥有负光焦度的第二透镜L2；拥有正光焦度的第三透镜L3；拥有负光焦度的第四透镜L4；和拥有正光焦度的第五透镜L5。另外，第四透镜L4和第五透镜L5被接合，构成使接合面向物体侧呈凸状的接合透镜。还有，接合面具有非球面形状。在图1～图5所示的例子中，在第三透镜L3与第四透镜L4之间配置有孔径光阑St。还有，就图1～图5的孔径光阑St而言，不代表形状和大小，而表示光轴Z上的位置。
另外，本实施方式的摄像镜头，以满足下述条件式(1)的方式构成。
1.0<R9/f…(1)
其中，
R9：第四透镜L4和第五透镜L5的接合面的曲率半径
f：全系的焦距
本实施方式的摄像镜头，由5片这样少的透镜片数构成，从而能够实现低成本化，并且能够实现光轴方向的全长的小型化。另外，通过适当地设定全系的光焦度配置等，能够一边实现广角化一边成为强光透镜。另外，通过以不损害接合透镜的消色差效果的自由度的方式，配置第四透镜L4和第五透镜L5的光焦度，能够得到高分辨性能。另外，通过使接合面为非球面形状，即使作为强光透镜也不会使高阶像差发生，能够得到高分辨性能。
在此，就广角透镜而言，在比光阑更靠物体侧的透镜群的强大的负光焦度的作用下，越是在成像区域周边部，发生的倍率色像差越大。通过使第四透镜L4和第五透镜L5的接合面为凸向物体侧的凸形状，对于成像区域周边部的光束的各光线，能够使光线和光线通过的点上的面法线的角度加大，因此能够利用强光焦度来有效地进行倍率色像差的校正。
通过满足条件式(1)的下限，接合面不会成为向像侧深凹的凹形状，所以在作为强光透镜时，能够抑制因成像区域周边部的光束发生高阶像差，得到高分辨性能。
接着，列举本发明的实施方式的摄像镜头具有的优选的构成，对于其作用效果进行说明。还有，作为优选的方式，可以具有以下的任意一个构成，或者也可以具有任意的2个以上加以组合的构成。
-10<f1/f<-4.0…(2)
-3.0<f2/f<-1.5…(3)
2.5<f3/f<4.0…(4)
-3.4<f4/f<-2.0…(5)
1.5<f5/f<2.5…(6)
0.0<f123/f45<10.0…(7)
α>β…(8)
θ<20°…(9)
2.0<R2/f…(10)
1.5<D2/f<2.5…(11)
1.2<D4/f<2.8…(12)
4.0<SL/f…(13)
γ<35°…(14)
1.69<Nd1…(15)
vd1<56…(16)
其中，
f：全系的焦距
f1：第一透镜L1的焦距
f2：第二透镜L2的焦距
13：第三透镜L3的焦距
f4：第四透镜L4的焦距
f5：第五透镜L5的焦距
f123：第一透镜L1到第三透镜L3的合成焦距
f45：第四透镜L4和第五透镜L5的合成焦距
R2：第一透镜L1的像侧的面的曲率半径
D2：第一透镜L1和第二透镜L2在光轴上的间隔
D4：第二透镜L2和第三透镜L3在光轴上的间隔
SL：从成像面到光阑的光轴上的距离(从第五透镜L5到像面的距离为空气换算长度)
γ：通过光阑面的最外光束的主光线与光轴的夹角
Nd1：第一透镜的材质的对d线的折射率
vd1：第一透镜的材质的对d线的阿贝数
关于α、β和θ后述。
还有，为了进一步提高条件式(1)的效果，更优选满足条件式(1-1)，进一步优选满足条件式(1-2)。
1.0<R9/f<3.0…(1-1)
1.0<R9/f<1.5…(1-2)
通过满足条件式(1-1)、(1-2)的上限，能够确保接合面的光焦度，良好地校正色像差，能够得到高分辨性能。
通过满足条件式(2)的上限，负光焦度不会变得过强，在成像区域周边部的光束中在第一透镜L1的物体侧的面所入射的光线的、对于面法线的入射角，不会变得过大，能够抑制高阶像差的发生。通过满足条件式(2)的下限，能够确保负光焦度，能够有效地实现广角化。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(2-1)。
-10<f1/f<-6.1…(2-1)
通过满足条件式(3)的上限，负光焦度不会变得过强，在成像区域周边部的光束中在第二透镜L2的物体侧的面所入射的光线的、对于面法线的入射角，不会变得过大，能够抑制高阶像差的发生。通过满足条件式(3)的下限，能够确保负光焦度，光线的发散力不会变得过弱，因此能够有效地得到明亮度和长的后截距。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(3-1)。
-2.4<f2/f<-1.7…(3-1)
通过满足条件式(4)的上限，能够确保正光焦度，能够将用于使在第一透镜L1和第二透镜L2的强的负光焦度下所发散的光线得以会聚所需要的、第三透镜L3和光阑的距离减小，因此容易实现透镜系统的小型
化。此外，能够减轻第四透镜L4和第五透镜L5的会聚作用的负担，不需要使接合面达到强光焦度，因此能够确保设计的自由度。通过满足条件式(4)的下限，正光焦度不会变得过强，因此第三透镜L3的物体侧和像侧的各面的法线与入射光线的夹角不会变得过大，容易抑制高阶像差的发生，得到强光透镜。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(4-1)。
3.05<f3/f<3.5…(4-1)
通过满足条件式(5)的上限，负光焦度不会变得过强，因此接合面的光焦度不会变得过强，容易抑制因成像区域周边部的光束造成的高阶像差的发生，得到强光透镜。能够满足条件式(5)的下限，能够确保负光焦度，抑制消色差效果的减少，得到高分辨性能。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(5-1)。
-3.0<f4/f<-2.3…(5-1)
通过满足条件式(6)的上限，正光焦度不会变得过强，因此，接合面的光焦度不会变得过强，容易抑制因成像区域周边部的光束导致的高阶像差的发生，得到强光透镜。通过满足条件式(6)的下限，能够确保正光焦度，抑制消色差效果的减少，得到高分辨性能。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(6-1)。
1.7<f5/f<2.2…(6-1)
通过满足条件式(7)，从第一透镜L1至第三透镜L3的合成焦距成为正的适当的值，因此，能够会聚将光送至第四透镜L4和第五透镜L5，能够降低接合透镜的会聚作用，因此消色差的自由度增加，能够实现明亮的高分辨性能的透镜。通过满足上限式(7)的下限，能够防止第一透镜L1到第三透镜L3的合成焦距变成负值，因此能够抑制发散光被送至第四透镜L4和第五透镜L5，其结果是，能够降低接合透镜的会聚作用，因此能够使消色差自由度增大。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(7-1)，进一步优选满足条件式(7-2)。
0.0<f123/f45<4.0…(7-1)
0.5<f123/f45<2.0…(7-2)
关于条件式(8)，参照附图对于α和β进行说明。图6是用于说明α和β的图。还有，图6和后述图7至图9，是图3所示的实施例3的摄像镜头的剖面图。如图6所示，就α而言，其是在第二透镜L2的像侧的面、最外光束3的上光线3u通过第二透镜L2的像侧的面的点P4u上的该面的法线H4u、与最外光束3的主光线3m通过第二透镜L2的像侧的面的点P4m上的该面的法线H4m所构成的角度。另外，就β而言，其是法线H4m、与最外光束3的下光线3s通过第二透镜L2的像侧的面的点P4s上的该面的法线H4s所构成的角度。
还有，所谓最外光束3的下光线3s，意思是最外光束3所包含的光线之中的、在摄像镜头1的最靠像侧的面(本实施方式中是第五透镜L5的像侧的面)与摄像元件5之间最接近光轴Z的光线。所谓最外光束3的上光线3u，意思是最外光束3所包含的光线之中的、在摄像镜头1的最靠像侧的面与摄像元件5之间最远离光轴Z的光线。
在本实施方式的摄像镜头中，法线H4u、H4m、H4s，在比第二透镜L2的像侧的面更靠像侧而与光轴Z于点P11、P12、P13分别相交。于是，通过满足条件式(8)，能够抑制第二透镜L2的像侧的面变成向周缘部深凹的凹形状，因此容易抑制高阶像差的发生，并且容易对面进行高精度地加工，能够实现高性能化。
关于条件式(9)，参照附图对于θ进行说明。图7是用于说明θ的图。如图7所示，在第四透镜L4和第五透镜L5的接合面，最外光束3的主光线3m通过接合面的点P9m上的接合面的法线H9m与光轴Z交叉的点为PL另外，最外光束3的上光线3u通过接合面的点P9u上的接合面的法线H9u与光轴Z交叉的点为P2。θ是2条法线H9m、H9u形成的窄角侧角度的绝对值。
在本实施方式的摄像镜头中，点P2是比点P1更靠像侧而与光轴Z交叉。于是，通过满足条件式(9)，能够在第四透镜L4和第五透镜L5的接合面的周缘部将面法线和入射光线的角度保持在一定的范围内，因此，即使接合面为了消色差而拥有强光焦度，也能够在周缘部抑制高阶像差的发生，由此，能够有效地获得高分辨性能。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(9-1)。
θ<10°…(9-1)
就第一透镜L1的像侧的面的曲率半径而言，虽然小的会有利于广角化，但通过满足条件式(10)的下限，能够抑制曲率半径变得过小，抑制成像区域周边部的光束的强发散作用，抑制高阶像差发生。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(10-1)。
3.3<R2/f…(10-1)
通过满足条件式(11)的上限，第一透镜L1的像侧的曲率半径不会变得过小，能够容易进行像差校正。通过满足条件式(11)的下限，能够抑制曲率半径变得过大，使广角化容易进行。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(11-1)。
1.5<D2/f<2.1…(11-1)
通过满足条件式(12)的上限，能够使经由第一透镜L1和第二透镜L2所发散的光束大幅扩展得到抑制，而不需要加强第二透镜L2以后的透镜群会聚作用，因此能够良好地进行像差校正。通过满足条件式(12)的下限，光束充分发散而入射到拥有正光焦度的第三透镜L3，因此容易达成强光透镜系统。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(12-1)。
1.6<D4/f<2.3…(12-1)
通过满足条件式(13)的下限，能够使出射瞳远离成像面，可以缩小对成像像面的入射角，特别是在成像面的摄像元件5拥有小入射角特性的情况下有利。
通过满足条件式(14)的下限，能够使对成像面的光线入射角适当保持得很小，在比光阑更靠像侧的透镜的各面，不需要使主光线与主光线通过的点上的面法线的角度加大，由此，能够抑制高阶像差的发生，有效地获得高分辨性能。
通过满足条件式(15)的下限，第一透镜L1拥有适当的光焦度，因此第一透镜L1的像侧面的曲率半径不会变得过小，像差校正容易。为了进一步提高这一效果，更优选满足条件式(15-1)。
1.75<Nd1<1.9…(15-1)
若超过条件式(15-1)的上限，则特别是阿贝数适合于校正轴上色像差的材质不存在。
若超过条件式(16)的上限，则适当的折射率的材质不存在。还有，更优选满足条件式(16-1)。
35<vd1<53…(16-1)
通过满足条件式(16-1)式的下限，易于抑制轴上色像差，高分辨化容易。
优选第三透镜L3是双凸形状。经由第三透镜L3，需要使由物体侧的第一透镜L1和第二透镜L2这两个拥有强负光焦度的透镜所发散的光束慢慢地会聚。为此，需要使各光线与各光线通过第三透镜L3的各面的点上的面法线所成的角度得以适当保持，来防止高阶像差的发生。经由拥有物体侧凹状的正光焦度的透镜，为了使光线会聚而需要使物体侧的面的曲率半径减小，但若减小物体侧的面的曲率半径，则特别容易因成像区域周边部的光束而发生高阶像差。另一方面，经由拥有像侧凹状的正光焦度的透镜，若不使物体侧的面拥有很强的会聚作用，则像侧的面的发散作用变强，无法慢慢地使光束会聚而发生高阶像差，进行像差校正困难。使第三透镜L3为双凸形状，能够抑制在成像区域周边部的高阶像差的发生，容易进行像差校正。
优选第四透镜L4为弯月形状。通过使第四透镜L4为弯月形状，能够防止成像区域周边部的光束的光线遭受强大的发散作用，能够削弱接合面和第五透镜L5的像侧的面的聚光作用，即使作为强光透镜也能够抑制高阶像差的发生。
优选第五透镜为双凸形状。第五透镜L5的物体侧的面在物体侧为凸状，特别在倍率色像差的校正上优选；第五透镜L5的像侧的面在像侧为凸状，从诸像差校正的观点出发优选。第五透镜L5的像侧的面为凹状时，这一面的发散作用产生，需要使在中心光束中入射到像侧的面的光线成为比较强的会聚光、或减小像侧的面的曲率半径。若使在中心光束中入射到该像侧的面的光线成为比较强的会聚光，则因球面像差而容易发生高阶像差，若减小像侧的面的曲率半径，则因轴外的彗形像差而容易发生高阶像差，故不为优选。
在第二透镜L2的物体侧的面，优选中心光束的最外光线通过第二透镜L2的物体侧面的点上的该面的法线，与光轴平行、或比该面更靠物体侧而与光轴交叉。图8是用于说明在第二透镜L2的物体侧的面，中心光束的最外光线通过第二透镜L2的物体侧面的点上的该面的法线，与光轴平行、或比该面更靠物体侧而与光轴交叉的图。如图8所示，在本实施方式中，在第二透镜L2的物体侧的面，中心光束2的最外光线2u通过第二透镜L2的物体侧的面的点P2u上的该面的法线H2u，比该面更靠物体侧而与光轴Z相交。
由此，由于第二透镜L2的物体侧的面的光轴Z邻域的形状并非凸状，所以能够对于第二透镜L2的光轴邻域施加强的负光焦度，因此有利于实现强光透镜和实现后截距长的透镜。
在第三透镜L3的物体侧的面，优选最外光束的下光线通过第三透镜L3的物体侧的面的点上的该面的法线、与最外光束的上光线通过第三透镜L3的物体侧的面的点上的该面的法线，比第三透镜L3的物体侧的面更靠像侧而彼此交叉。图9是用于说明在第三透镜L3的物体侧的面，最外光束的下光线通过第三透镜L3的物体侧的面的点上的该面的法线、与最外光束的上光线通过第三透镜L3的物体侧的面的点上的该面的法线，比第三透镜L3的物体侧的面更靠像侧而彼此交叉的情形的图。如图9所示，在第三透镜L3的物体侧的面，最外光束3的下光线3s通过第三透镜L3的物体侧的面的点P3s上的该面的法线H3s、与最外光束3的上光线3u通过第三透镜L3的物体侧的面的点P3u上的该面的法线H3u，比第三透镜L3的物体侧的面更靠像侧而在点P15上相互交叉。
由此，第三透镜的物体侧的面的面法线与入射光线的角度能够不显著改变而使之保持在一定的范围，因此特别是能够抑制因成像区域周边部的光束的外侧的光线(下光线侧)发生高阶像差，能够减轻在比第三透镜L3更靠像侧的透镜上进行像差校正的负担。
所谓孔径光阑，就是决定透镜系统的F数(Fno)的光阑，优选孔径光阑St配置在第三透镜L3的物体侧的面和第四透镜L4的像侧的面之间，由此，容易使系统整体小型化。更优选孔径光阑St配置在第三透镜L3的像侧的面和第四透镜L4的物体侧的面之间，由此，容易使系统整体小型化。
优选使第一透镜L1～第五透镜L5的各透镜的任意一个面为非球面。由此，能够良好地校正诸像差。
优选第二透镜L2至第五透镜L5的各自，至少有一侧的面为非球面。通过使用非球面，能够良好地校正球面像差，因此在轴外使像面弯曲、畸变等得以校正的自由度增加，可以进行良好的像差校正，得到良好的分辨性能。为了得到更高的分辨性能，优选第二透镜L2至第五透镜L5的各自使两面为非球面。
优选第一透镜L1的材质是玻璃。摄像镜头例如在车载用照相机和监控照相机用等严酷环境下使用时，在最靠物体侧所配置的第一透镜L1，要求其所使用的材料，对于因风雨造成的表面劣化、因直射阳光造成的温度变化的耐受力强，此外对于油脂、洗涤剂等的化学药品的耐受力强，即，使用耐水性、耐气候性、耐酸性和耐药品性等高的材质，另外，要求使用坚固、不易开裂的材质。以玻璃为材质，可以满足这些要求。另外，作为第一透镜L1的材质，也可以使用透明的陶瓷。
还有，在第一透镜L1的物体侧的面，也可以实施用于提高强度、抗刮伤性和耐化学药品性的保护手段，这种情况下，也可以使第一透镜L1的材质为塑料。这样的保护手段，可以是硬质涂层，也可以是防水涂层。通过使第一透镜L1的材质为塑料，在第一透镜L1的至少一侧的面为非球面时，能够正确地再现非球面形状，可以制作良好性能的透镜。另外，可以轻量且廉价地制作透镜系统。另外，经由第一透镜L1而从中心到周边将光束分离，所以通过使第一透镜L1的至少一侧的面为非球面，能够更良好地校正畸变和像面弯曲，因此可以得到良好的分辨性能。
为了制造耐环境性优良的光学系统，优选全部的透镜为玻璃。作为监控照相机用透镜和车载照相机用透镜使用时，存在从高温至低温的广阔温度范围和在高湿等各种条件下使用的可能性。为了制作对其耐受力强的光学系统，优选全部的透镜用玻璃制作。
还有，根据摄像镜头1的用途，也可以在透镜系统与摄像元件5之间插入截止紫外光至蓝色光这样的滤光片、或截止红外光这样的IR(InfraRed)截止滤光片。也可以在透镜面涂布与上述滤光片具有同样性能的涂层。或者作为任意一个透镜的材质，也可以使用吸收紫外光、蓝色光和红外光等的材质。
图1中表示在透镜系统和摄像元件5之间配置有作为各种滤光片等的假设之光学构件PP的例子，但取而代之，也可以在各透镜的间配置这些各种滤光片。或者，也可以在摄像镜头具有的任意一个透镜的透镜面，实施与各种滤光片具有同样的作用的涂层。
还有，通过各透镜间的有效直径外的光束，作为杂散光到达像面，形成重影之虞存在，因此根据需要，优选设有遮挡该杂散光的遮光机构。作为该遮光机构，例如可以在透镜的有效直径外的部分实施不透明的涂料、或不透明的板材。或也可以在构成杂散光的光束的光路上设置不透明的板材作为遮光机构。或者，也可以在最靠物体侧的透镜的更物体侧配置遮断杂散光的光罩这样的机构。
此外，在各透镜之间也可以在周边光量比实用上没有问题的范围内配置遮断周边光线的光阑等的构件。所谓周边光线，就是来自光轴Z外的物点的光线之中的、通过光学系统的入射瞳的周边部分的光线。如此通过配置遮断周边光线的构件，能够使成像区域周边部的画质提高。另外，通过以该构件遮断使重影发生的光，可以减少重影。
另外，优选透镜系统其构成方式为，仅仅由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5这5片透镜构成。通过仅仅由5片透镜构成透镜系统，可以使透镜系统廉价。
本实施方式的摄像装置，因为具备本实施方式的摄像镜头，所以能够小型而廉价地构成、且具有十分宽的视场角、并且能够使用摄像元件得到高分辨率的良好像。
还有，也可以将具备本实施方式的摄像镜头的摄像装置所拍摄的图像显示在移动电话上。例如有将具备本实施方式的摄像镜头的撮影装置作为车载照相机搭载在汽车上，且通过车载照相机拍摄汽车的背后和周边，并将通过摄影取得的图像显示在显示装置上的情况。这种情况下，在搭载有汽车导航系统(以下称为汽车导航)的汽车上，拍摄的图像显示在汽车导航的显示装置上即可，但没有搭载汽车导航时，需要在汽车上设置液晶显示器等的专用的显示装置。然而，显示装置高价。另一方面，近年的移动电话中搭载有可以进行动画和Web的浏览等高性能的显示装置。使用移动电话作为车载照相机用的显示装置，即使是在没有搭载汽车导航的汽车上，也不需要搭载专用的显示装置，其结果是，可以廉价地搭载车载照相机。
在此，车载照相机拍摄的图像，可以使用电缆等有线的方式发送至移动电话，也可以通过红外线通信等的无线方式发送至移动电话。另外，也可以使移动电话等和汽车的运转状态联运，在汽车挂倒车档、或打出方向指示灯等时，自动地将车载照相机的图像显示在移动电话的显示装置上。
还有，作为显示车载照相机的图像的显示装置，不仅可以是移动电话，也可以是PDA等的移动信息终端，也可以是小型的个人电脑，或可以随身携带的小型的汽车导航。
另外，也可以将搭载有本发明的摄像镜头的移动电话固定在汽车上，作为车载照相机使用。近年的智能手机具备PC一样的处理能力，因此例如将移动电话固定在汽车的仪表板等之上，使照相机朝向前方，可以使移动电话的照相机与车载照相机一样地使用。还有，作为智能手机的应用软件，也可以具备识别白线和道路标识、并进行警告的功能。另外，也可以使照相机朝向司机，作为在打瞌睡和分心时进行警告的系统。另外，也可以与汽车联运，作为操作方向盘的系统的一部分。因为汽车会被放置在高温环境和低温环境下，所以车载照相机要求有严格耐环境性。将本发明的摄像镜头搭载于移动电话时，除驾驶时以外，移动电话与司机一起移出车外，因此可以放宽摄像镜头的耐环境性，可以廉价地引进车载系统。
〔摄像镜头的数值实施例〕
接下来，对于本发明的摄像镜头的数值实施例进行说明。后述的表1、表2和表3，表示图1所示的实施例1的摄像镜头1的构成所对应的具体的透镜数据。表1中示出其基本的透镜数据，表2中表示诸要素的数据，表3中表示关于非球面的数据。表1所示的透镜数据中的面编号Si一栏中，表示关于实施例1的摄像镜头将最靠物体侧的透镜要素的面作为第1号、随着朝向像侧依次增加而附加符号的第i号面的编号。曲率半径Ri一栏中，表示从物体侧起第i号面的曲率半径的值(mm)。在面间隔Di一栏中，也同样表示从物体侧起第i号面Si和第i+1号面Si+1在光轴上的间隔(mm)。在Ndj一栏中，表示从物体侧起第j号光学零件的对d线(587.56nm)的折射率的值。在vdj一栏中，表示从物体侧起第j号光学零件的对d线的阿贝数。还有，在透镜数据中，也包含孔径光阑St在内示出，在相当于孔径光阑St的面的曲率半径一栏中，记述为∞。
该实施例1的摄像镜头，从第二透镜L2至第五透镜L5的两面全部是非球面形状。在表1的基本透镜数据中，作为这些非球面的曲率半径，表示光轴邻域的曲率半径(近轴曲率半径)的数值。
在表2中示出实施例1的摄像镜头的诸要素的数据。作为诸要素的数据，分别示出全系的焦距f(mm)、后截距Bf(mm)、F数(Fno.)和视场角2ω[°]的值。还有，后截距Bf表示空气换算的值。
表3中示出实施例1的摄像镜头的非球面数据。在作为非球面数据示出的数值中，标记“E”表示其之后的数据是以10为底的“幂指数”，表示由以10为底的指数函数表示的数值与“E”之前的数值相乘。例如，如果是“1.0E-02”，就表示“1.0×10-2”。
作为非球面数据，记录由以下的式(A)表示的非球面形状的算式的各系数Ai、KA的值。Z更详细地说，表示从距光轴具有高度h的位置上的非球面上的点下垂到非球面的顶点的切向平面(与光轴垂直的平面)的垂线的长度(mm)。
Z＝C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+ΣAi·hi……(A)
其中，
Z：非球面的深度(mm)
h：从光轴至透镜面的距离(高度)(mm)
C：近轴曲率＝1/R
(R：近轴曲率半径)
Ai：第i次(i为3以上的整数)的非球面系数
KA：非球面系数
与以上的实施例1的摄像镜头同样，图2～图5所示的实施例2～5的摄像镜头的构成所对应的具体的透镜数据示出在表4～表15中。在这些实施例1～5的摄像镜头中，从第二透镜L2至第五透镜L5的两面均为非球面形状。
作为各数值的单位，长度采用“mm”，但这只是一例，光学系统按比例放大或按比例缩小也可以使用，因此也能够采用其他适当的单位。
另外，在表16中，针对各实施例1～5分别归纳表示关于本发明的各条件式(1)～(16)的值。另外，在表16中还示出，在第四透镜L4和第五透镜L5的接合面中，最外光束3的主光线3m通过接合面的点P9m上的接合面的法线H9s与光轴Z交叉的点P1、和最外光束3的上光线3u通过接合面的点P9u上的接合面的法线H9u与光轴Z交叉的点P2的位置。点P1、P2的位置，是从第五透镜L5的物体侧的面(接合面)的面顶点到像侧的光轴上的距离。
【表1】
实施例1/诱镜数据
Si Ri Di Ndj vdj
1 14.36967 1.4990 1.77250 49.60
2 2.84516 1.3010
*3 6.34943 0.6450 1.53391 55.89
*4 0.86764 1.7410
*5 4.93030 1.7640 1.63366 23.81
*6 -2.65066 0.1950
7(光阑) ∞ 0.2730
*8 5.77736 0.5390 1.63366 23.81
*9 1.11150 1.6300 1.53391 55.89
*10 -1.50080 1.3117
11 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
12 ∞ 0.5120
*非球面
【表2】
实施例1/诸要素
f 0.768
Bf 0.512
Fno. 2.01
2ω[°] 194.6
【表3】
【表4】
实施例2/透镜数据
Si Ri Di Ndj vdj
1 13.59360 1.5000 1.80400 46.58
2 3.19055 1.6010
*3 -5.72422 0.6410 1.53391 55.89
*4 1.19098 1.7000
*5 2.90193 1.6310 1.63366 23.81
*6 -3.05749 01700
7(光阑) ∞ 0.2720
*8 5.96603 0.5200 1.63366 23.81
*9 1.10011 1.6250 1.53391 55.89
*10 -1.71289 1.2492
11 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
12 ∞ 0.5201
*非球面
【表5】
实施例2/诸要素
f 0.854
Bf 0.520
Fno. 2.00
2ω[°] 195.2
【表6】
【表7】
实施例3/透镜数据
Si Ri Di Ndj vdj
1 13.89916 1.5000 1.80400 46.58
2 3.19055 1.6730
*3 -6.71440 0.6400 1.53391 55.89
*4 1.33473 1.8130
*5 3.19059 1.8570 1.63366 23.81
*6 -3.35866 0.1830
7(光阑) ∞ 0.3560
*8 6.70582 0.5960 1.63366 23.81
*9 1.16995 2.0190 1.53391 55.89
*10 -1.61033 1.2640
11 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
12 ∞ 0.5260
*非球面
【表8】
实施例3/诸要素
f 0.881
Bf 0.526
Fno. 2.00
2ω[°] 195.2
【表9】
【表10】
实施例4/透镜数据
Si Ri Di Ndj vdj
1 13.87087 1.5000 1.80400 46.58
2 3.19055 1.6650
*3 -6.30192 0.6400 1.53391 55.89
*4 1.29973 1.8670
*5 2.92887 1.8650 1.63366 23.81
*6 -3.62426 0.1620
7(光阑) ∞ 0.3610
*8 6.73499 0.6080 1.63366 23.81
*9 1.16616 2.0060 1.53391 55.89
*10 -1.60918 1.2599
11 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
12 ∞ 0.5180
*非球面
【表11】
实施例4/诸要素
f 0.870
Bf 0.518
Fno. 2.04
2ω[°] 194.8
【表12】
【表13】
实施例5/透镜数据
Si Ri Di Ndj vdj
1 13.87087 1.5000 1.80401 46.58
2 3.19055 1.7070
*3 -6.53850 0.6410 1.53391 55.89
*4 1.36448 1.7890
*5 2.97072 1.8550 1.63366 23.81
*6 -3.50252 0.1600
7(光阑) ∞ 0.3600
*8 6.13701 0.6220 1.63366 23.81
*9 1.16669 2.0300 1.53391 55.89
*10 -1.66255 0.9579
11 ∞ 0.7000 1.51680 64.20
12 ∞ 0.5100
*非球面
【表14】
实施例5/诸要素
f 0.909
Bf 0.510
FNo. 2.01
2ω[°] 195.4
【表15】
【表16】
图10(A)～(D)分别表示实施例1的摄像镜头的球面像差、像散，畸变(distortion)和倍率色像差(倍率的色像差)图。表示球面像差、像散(像面弯曲)、畸变(distortion)的各像差图中，表示以d线(波长587.56nm)为基准波长的像差。在球面像差图、倍率色像差图中，也表示关于F线(波长486.1nm)和C线(波长656.27nm)的像差。在像散图中，实线表示弧矢方向(S)，虚线表示子午方向(T)的像差。另外，Fno.表示F数，ω表示半视场角。
同样，关于实施例2至实施例5的摄像镜头的诸像差示出在图11(A)～(D)至图14(A)～(D)中。
由以上的各数值数据和各像差图可知，在各实施例中，既可实现更强的强光透镜，又可以实现小型化、广角化和高性能化。
还有，在本发明的摄像镜头中，不限定为实施方式和各实施例，而是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、折射率、阿贝数、非球面系数的值等，不限定为各数值实施例所示的值，也能够取其他的值。
另外，在各实施例中，全部在固定焦点使用的前提下进行记述，但也可以是可调焦的构成。例如也可以是可扩出透镜系统全体，或在光轴上移动一部分透镜进行自动对焦的构成。
〔摄像装置的实施方式〕
图15中作为使用例，示出汽车100上搭载具备本实施方式的摄像镜头的摄像装置的情况。在图15中，汽车100具备如下：用于拍摄其副驾驶座侧的侧面的死角范围的车外照相机101；用于拍摄汽车100的后侧的死角范围的车外照相机102；安装在室内镜的背面，用于拍摄与驾驶员相同的视野范围的车内照相机103。车外照相机101和车外照相机102和车内照相机103是本发明的实施方式的摄像装置，且具备本发明的实施例的摄像镜头、和将该摄像镜头所形成的光学像转换成电信号的摄像元件。
本发明的实施例的摄像镜头，具有上述优点，能够小型而廉价地构成车外照相机101、102和车内照相机103，具有宽阔的视场角，直至成像区域周边部都能够得到良好的映像。
以上，列举实施方式和实施例说明了本发明，但本发明不受上述实施方式和实施例限定，可以进行各种变形。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔、折射率和阿贝数的值，不限定为上述各数值实施例所示的值，而能够取其他的值。
另外，在摄像装置的实施方式中，示图说明了将本发明适用于车载用照相机的例子，但本发明不限定为这一用途，例如，也可以适用于监控照相机和便携终端用照相机等。

Claims (20)

1.一种广角摄像镜头，其特征在于，
从物体侧顺次由使凸面朝向物体侧的负的弯月形状的第一透镜、负的第二透镜、正的第三透镜、光阑、负的第四透镜和正的第五透镜构成，所述第四透镜和所述第五透镜被接合，且接合面使凸面朝向物体侧，并且该接合面由非球面构成，满足以下的条件式：
1.0<R9/f…(1)
其中，
R9：所述接合面的曲率半径，
f：全系的焦距。
2.根据权利要求1所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
-10<f1/f<-4.0…(2)
其中，
f1：所述第一透镜的焦距，
f：全系的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
-3.0<f2/f<-1.5…(3)
其中，
f2：所述第二透镜的焦距，
f：全系的焦距。
4.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
2.5<f3/f<4.0…(4)
其中，
f3：所述第三透镜的焦距，
f：全系的焦距。
5.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
-3.4<f4/f<-2.0…(5)
其中，
f4：所述第四透镜的焦距，
f：全系的焦距。
6.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
1.5<f5/f<2.5…(6)
其中，
f5：所述第五透镜的焦距，
f：全系的焦距。
7.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
0.0<f123/f45<10.0…(7)
其中，
f123：所述第一透镜至所述第三透镜的合成焦距，
f45：所述第四透镜和所述第五透镜的合成焦距。
8.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
所述第三透镜是双凸形状。
9.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
所述第四透镜是弯月形状。
10.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
所述第五透镜是双凸形状。
11.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
在所述第二透镜的物体侧的面，中心光束的最外光线通过该面的点上的该面的法线，与光轴平行、或比该面更靠物体侧而与光轴交叉。
12.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
在所述第二透镜的像侧的面，最外光束的上光线通过该面的点上的该面的法线、与最外光束的主光线通过该面的点上的该面的法线所构成的窄角侧角度的绝对值设为α，最外光束的主光线通过该面的点上的该面的法线、与最外光束的下光线通过该面的点上的该面的法线所形成的窄角侧角度的绝对值设为β时，这3条法线分别比该面更靠像侧而与光轴交叉，并满足以下的条件式：
α>β…(8)。
13.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其特征在于，
在所述第三透镜的物体侧的面，最外光束的下光线通过该面的点上的该面的法线、与最外光束的上光线通过该面的点上的该面的法线，比该面更靠像侧而相互交叉。
14.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
在所述第四透镜和所述第五透镜的接合面，最外光束的主光线通过该接合面的点上的该接合面的法线与光轴交叉的点设为P1，最外光束的上光线通过该接合面的点上的该接合面的法线与光轴交叉的点设为P2时，点P2比点P1更靠像侧而与光轴相交叉，将所述2条法线形成的窄角侧角度的绝对值设为θ时，满足以下的条件式
θ<20°…(9)。
15.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
2.0<R2/f…(10)
其中，
R2：所述第一透镜的像侧的面的曲率半径，
f：全系的焦距。
16.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
1.5<D2/f<2.5…(11)
其中，
D2：所述第一透镜和所述第二透镜的光轴上的间隔
f：全系的焦距。
17.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
1.2<D4/f<2.8…(12)
其中，
D4：所述第二透镜和所述第三透镜的光轴上的间隔，
f：全系的焦距。
18.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
4.0<SL/f…(13)
其中，
SL：从成像面至光阑的光轴上的距离，且从所述第五透镜至像面的距离为空气换算长度，
f：全系的焦距。
19.根据权利要求1或2所述的广角摄像镜头，其中，
满足以下的条件式：
γ<35°…(14)
其中，
γ：通过光阑面的最外光束的主光线与光轴的角度。
20.一种摄像装置，其中，具备权利要求1至19中任一项所述的广角摄像镜头。
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