DE102015103152A1

DE102015103152A1 - Abbildungsobjektiv und Abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015103152A1
Application number: DE102015103152.3A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Yamakawa
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Tianjin OFilm Opto Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2015-09-17
Also published as: CN104914552A; CN104914552B; JP2015172656A; US20150260959A1; JP6145888B2; US9417437B2

Abstract

[Aufgabe] Schaffen eines Abbildungsobjektivs mit einer reduzierten Größe bei geringen Kosten, das eine hohe optische Performanz erzielt. [Ausgestaltung] Das Abbildungsobjektiv besteht im Wesentlichen aus einer negativen ersten Linse L1 mit einer Meniskusform mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche; einer negativen zweiten Linse L2, einer positiven dritten Linse L3; und einer positiven Linse L4. Wenn f die Brennweite des Gesamtsystems ist, ω ein halber Blickwinkel ist, und L der Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse ist, wird die folgende Bedingungsformel (1) erfüllt: 0,78 < 2·f·tan(ω/2)/L + 0,005·ω < 1,00(1).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abbildungsobjektiv und eine Abbildungsvorrichtung, und insbesondere ein Abbildungsobjektiv, das geeignet ist für eine Verwendung in einer Fahrzeug-basierten Kamera, einer Überwachungskamera und dergleichen, die einen Bildsensor wie CCDs (Charge Coupled Device), CMOSs (Complementary Metal Oxide Semiconductor) und dergleichen nutzt, sowie eine Abbildungsvorrichtung, die mit diesem Abbildungsobjektiv ausgestattet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
In den vergangenen Jahren haben Bildsensoren wie CCDs, CMOSs und dergleichen eine signifikante Miniaturisierung und eine erhöhte Anzahl von Pixeln erreicht. Daher gibt es eine Anforderung, dass die Körper von Abbildungseinrichtungen und von daran angebrachten Abbildungsobjektiven miniaturisiert und auch gewichtsreduziert sind. Weiterhin gibt es bei Abbildungsobjektiven zur Verwendung in einer Fahrzeug-basierten Kamera, einer Überwachungskamera und dergleichen eine Anforderung nach hoher Wasserbeständigkeit, großen Blickwinkeln, was es gestattet ein zufriedenstellendes Sichtfeld über einen weiten Bereich zu gewährleisten, und hoher optischer Performanz.
Beispiele der Abbildungsobjektive auf dem zuvor genannten Gebiet umfassen die in Patentdokumenten 1 bis 8 offenbarten Abbildungsobjektive. Patentdokumente 1 bis 8 offenbaren Abbildungsobjektive mit einer Vier-Linsen-Konfiguration, in der Linsen mit asphärischen Oberflächen umfasst sind.
[Dokumente des Stands der Technik]
[Patentdokumente]
[Patentdokument 1]

Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2011-232418

[Patentdokument 2]

Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2011-215443

[Patentdokument 3]

Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2011-158868

[Patentdokument 4]

Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2011-158508

[Patentdokument 5]

Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2011-138083

[Patentdokument 6]

Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2010-276752

[Patentdokument 7]

Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2009-003343

[Patentdokument 8]

Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2005-227426

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In den vergangenen Jahren hat die Anforderung für einen größeren Blickwinkel auf den Gebieten von Fahrzeug-basierten Kameras, Überwachungskameras und dergleichen zugenommen. Beispielsweise wird ein Gesamtblickwinkel, der 180 Grad überschreitet, gewünscht. Weiterhin gibt es, begleitend zur Miniaturisierung und der erhöhten Anzahl von Pixeln der jüngsten Bildsensoren, eine Anforderung für Abbildungsobjektive mit hoher Auflösung und hoher optischer Performanz, so dass günstige Bilder bis in einen weiten Bereich einer Abbildungsregion erhalten werden können. Jedoch war es für konventionelle Linsensysteme schwierig zugleich einen größeren Blickwinkel und eine hohe optische Performanz in einem Grad zu erzielen, der den jüngsten Anforderungen begegnet, solange sie kostengünstig und mit kleiner Größe konfiguriert sind.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorgenannten Umstände geschaffen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Abbildungsobjektiv zu schaffen, das in der Lage ist, einen größeren Blickwinkel und eine hohe optische Performanz zu erreichen während es kompakt und kostengünstig ist. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mit diesem Abbildungsobjektiv ausgestattete Abbildungsvorrichtung zu schaffen.
Ein Abbildungsobjektiv der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen aus:
einer negativen ersten Linse mit einer Meniskusform mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche;
einer negativen zweiten Linse, wobei ein Punkt entlang der optischen Achse auf der bildseitigen Oberfläche derselben weiter objektseitig liegt als Punkte auf beiden Enden des effektiven Durchmessers der bildseitigen Oberfläche;
einer positiven dritten Linse;
einer Aperturblende; und
einer positiven vierten Linse, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, wobei
die folgende Bedingungsformel (1) erfüllt wird: 0,78 < 2·f·tan(ω/2)/L + 0,005·ω < 1,00 (1), wobei

f:: die Brennweite des Gesamtsystems ist,
ω:: ein halber Blickwinkel ist, und
L:: der Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse ist (Rückfokus entspricht einer Luft-konvertierten Länge).

Das erfindungsgemäße Abbildungsobjektiv kann Linsen, die im Wesentlichen keine Brechkraft aufweisen; andere optische Elemente als Linsen, wie Blenden, Abdeckgläser und Ähnliches; Linsenflansche, Linsentuben, Bildsensoren und mechanische Komponenten, wie Bildstabilisierungs-Mechanismen, zusätzlich zu der ersten Linse bis vierten Linse umfassen.
Weiterhin sollen in der vorliegenden Erfindung Oberflächenformen von Linsen, wie eine konvexe Oberfläche, eine konkave Oberfläche, eine planare Oberfläche, bikonkav, meniskusförmig, bikonvex, plano-konvex, plano-konkav und dergleichen; und Vorzeichen der Brechkräfte der Linsen, wie positiv oder negativ, in einer achsnahen (paraxialen) Region betrachtet werden wenn asphärische Oberflächen darin umfasst sind, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus ist in der vorliegenden Erfindung das Vorzeichen des Krümmungsradius positiv wenn eine Oberflächenform auf der Objektseite konvex ist und negativ wenn eine Oberflächenform auf der Bildseite konvex ist.
Es ist bevorzugt wenn das erfindungsgemäße Abbildungsobjektiv die Bedingungsformeln (2) bis (10) erfüllt. Es ist anzumerken, dass das erfindungsgemäße Abbildungsobjektiv bevorzugt eine Konfiguration aufweisen kann, in der irgendeine der folgenden Bedingungsformeln (2) bis (10) erfüllt wird, oder eine Konfiguration aufweisen kann, in der eine beliebige Kombination von zwei oder mehr der Bedingungsformeln erfüllt wird. Alternativ können die folgenden Bedingungsformeln (1-1), (4-1) bis (6-1) erfüllt werden. 0,13 < f3/L < 0,24 (2) 0,19 < f4/L < 0,25 (3) 3,2 < d2/d4 < 20,0 (4) 0,31 < f/f34 < 1,0 (5) 0,1 < d6/f < 0,7 (6) νd1 > 40 (7) νd2 > 50 (8) νd3 < 40 (9) νd4 > 50 (10) 0,80 < 2·f·tan(ω/2)/L + 0,005·ω < 1,00 (1-1) 4,0 < d2/d4 < 20,0 (4-1) 0,35 < f/f34 < 0,58 (5-1) 0,1 < d6/f < 0,6 (6-1), wobei

f3:: die Brennweite der dritten Linse ist,
f4:: die Brennweite der vierten Linse ist,
L:: der Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse ist (Rückfokus entspricht einer Luft-konvertierten Länge),
d2:: der Abstand zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse entlang der optischen Achse ist,
d4:: der Abstand zwischen der zweiten Linse und der dritten Linse entlang der optischen Achse ist,
f34:: die kombinierte Brennweite der dritten Linse und der vierten Linse ist,
f:: die Brennweite des Gesamtsystems ist,
d6:: der Abstand zwischen der dritten Linse und der vierten Linse entlang der optischen Achse ist,
νd1:: die Abbezahl des Materials der ersten Linse bezüglich der d-Linie ist,
νd2:: die Abbezahl des Materials der zweiten Linse bezüglich der d-Linie ist,
νd3:: die Abbezahl des Materials der dritten Linse bezüglich der d-Linie ist, und
νd4:: die Abbezahl des Materials der vierten Linse bezüglich der d-Linie ist.

Eine erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung ist mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Abbildungsobjektiv ausgestattet.
Gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Abbildungsobjektiv werden eine Form und Brechkraft von jeder Linse in einem Linsensystem geeignet eingestellt, das durch die minimale Anzahl von Linsen, d. h. vier Linsen gebildet wird, und Bedingungsformel (1) wird erfüllt. Dies realisiert ein Abbildungsobjektiv mit einem ausreichend großen Blickwinkel und einer hohen optischen Performanz während es kostengünstig und mit kleiner Größe konfiguriert ist.
Gemäß der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung ist die Abbildungsvorrichtung mit dem Abbildungsobjektiv ausgestattet. Dies ermöglicht, dass die Abbildungsvorrichtung kostengünstig und mit kleiner Größe konfiguriert ist, um Fotografie bei großem Blickwinkel durchzuführen und um hochqualitative Bilder zu erzielen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittansicht, die eine Linsenkonfiguration und optische Pfade eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung illustriert.
2 ist eine Querschnittansicht, die eine Linsenkonfiguration und optische Pfade eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung illustriert.
3 ist eine Querschnittansicht, die eine Linsenkonfiguration und optische Pfade eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung illustriert.
4 ist eine Querschnittansicht, die eine Linsenkonfiguration und optische Pfade eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung illustriert.
5 ist eine Querschnittansicht, die eine Linsenkonfiguration und optische Pfade eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung illustriert.
6 ist eine Querschnittansicht, die eine Linsenkonfiguration und optische Pfade eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung illustriert.
7 ist eine Querschnittansicht, die eine Linsenkonfiguration und optische Pfade eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung illustriert.
8 ist eine Querschnittansicht, die eine Linsenkonfiguration und optische Pfade eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung illustriert.
9 illustriert die jeweiligen Aberrationsdiagramme des Abbildungsobjektivs von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
10 illustriert die jeweiligen Aberrationsdiagramme des Abbildungsobjektivs von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
11 illustriert die jeweiligen Aberrationsdiagramme des Abbildungsobjektivs von Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
12 illustriert die jeweiligen Aberrationsdiagramme des Abbildungsobjektivs von Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
13 illustriert die jeweiligen Aberrationsdiagramme des Abbildungsobjektivs von Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung.
14 illustriert die jeweiligen Aberrationsdiagramme des Abbildungsobjektivs von Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung.
15 illustriert die jeweiligen Aberrationsdiagramme des Abbildungsobjektivs von Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung.
16 illustriert die jeweiligen Aberrationsdiagramme des Abbildungsobjektivs von Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Anordnung einer Fahrzeug-basierten Abbildungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. 1 bis 8 sind Querschnittansichten, die Konfigurationsbeispiele des Abbildungsobjektivs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren, die jeweils den später zu beschreibenden Abbildungsobjektiven der Beispiele 1 bis 8 entsprechen. Die in den 1 bis 8 illustrierten grundlegenden Konfigurationen sind alle die gleichen und die Arten und Weisen, in der die Konfigurationen illustriert sind, sind ebenfalls die gleichen. Daher werden die Abbildungsobjektive gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hauptsächlich mit Bezug auf 1 beschrieben.
Das Abbildungsobjektiv gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Linsensystem mit einer Vier-Linsen-Konfiguration, in der eine erste Linse L1, eine zweite Linse L2 und eine dritte Linse L3; und eine vierte Linse L4, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, entlang der optischen Achse Z angeordnet sind. Eine Aperturblende St ist zwischen der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 angeordnet. Durch Anordnen der Aperturblende St zwischen der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 kann die Größe des Abbildungsobjektivs in radialer Richtung reduziert werden.
Es ist anzumerken, dass in 1 die linke Seite die Objektseite ist und die rechte Seite die Bildseite ist. Die in 1 gezeigte Aperturblende St stellt nicht notwendigerweise deren Größe oder Form dar, sondern stellt deren Position auf der optischen Achse dar. Das Symbol Ri (i = 1, 2, 3, ...) in 1 zeigt den Krümmungsradius von jeder Linsenoberfläche und das Symbol Di (i = 1, 2, 3, ...) zeigt den Abstand zwischen Oberflächen. 1 illustriert auch axiale Strahlen 2 von einem Objektpunkt bei unendlichem Abstand und außeraxiale Strahlen 3 bei maximalem Blickwinkel.
1 zeigt einen Bildsensor 5, der in der Abbildungsebene Sim des Abbildungsobjektivs angeordnet ist, wobei der Fall betrachtet wird, dass das Abbildungsobjektiv an einer Abbildungsvorrichtung angebracht ist. Wenn das Abbildungsobjektiv an der Abbildungsvorrichtung angebracht ist, ist es weiterhin bevorzugt ein Deckglas, ein Tiefpass-Filter, ein Infrarot-Abschneide-Filter oder dergleichen, entsprechend den Konfigurationen einer Kamera, auf der das Objektiv angebracht ist, vorzusehen. 1 illustriert ein Beispiel, in welchem ein plan-paralleles optisches Glied PP, das derartige Komponenten darstellen soll, zwischen der fünften Linse L5 und dem Bildsensor 5 (der Abbildungsebene Sim) vorgesehen ist.
Die erste Linse L1 ist als Meniskuslinse konfiguriert, die eine negative Brechkraft mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche aufweist. Ein derartiges Konfigurieren der ersten Linse L1 mit negativer Brechkraft und als Meniskuslinse mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche ist vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt des Vergrößerns des Blickwinkels, so dass der Blickwinkel 180 Grad überschreitet, und des Korrigierens von Verzeichnung (distortion). Es wird angenommen, dass die erste Linse L1 Wind, Regen und Reinigungs-Lösungsmitteln ausgesetzt ist, da die erste Linse L1 auf der am weitesten objektseitig liegenden Seite angeordnet ist. Jedoch besteht hier der Vorteil, dass Schmutz, Staub, Feuchtigkeit und ähnliche Dinge, die unter solchen Bedingungen von Belang sind, kaum auf der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 verbleiben, da die Oberfläche konvex ist.
Weiterhin sind die zweite Linse L2, die dritte Linse L3 und die vierte Linse L4 so konfiguriert, dass sie jeweils eine negative Brechkraft, eine positive Brechkraft und eine positive Brechkraft aufweisen.
Die zweite Linse L2 ist derart konfiguriert, dass sie eine Form aufweist, in der ein Punkt entlang der optischen Achse auf der bildseitigen Oberfläche weiter objektseitig liegt als Punkte auf beiden Enden des effektiven Durchmessers der bildseitigen Oberfläche. Der Ausdruck ”ein Punkt entlang der optischen Achse auf der bildseitigen Oberfläche weiter objektseitig liegt als Punkte auf beiden Enden des effektiven Durchmessers der bildseitigen Oberfläche” bedeutet, dass ein Punkt entlang der optischen Achse weiter auf die Objektseite zu liegen soll als Punkte auf beiden Enden des effektiven Durchmessers der bildseitigen Oberfläche, auch wenn die bildseitige Oberfläche der zweiten Linse L2 in der achsnahen (paraxialen) Region eine Form mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche oder eine Form mit einer zur Objektseite gerichteten konkaven Oberfläche aufweisen kann. Das Konfigurieren der bildseitigen Oberfläche der zweiten Linse L2 derart, dass sie eine solche Form aufweist, gestattet es die Winkel, unter denen periphere Strahlen in eine Linse oder in optische Elemente, die hinter der dritten Linse L3 angeordnet sind, eintreten, geeignet zu reduzieren, was in einem vereinfachten Ausbalancieren von Aberration zwischen dem Zentrum und der Peripherie resultiert.
Das Konfigurieren der dritten Linse L3 derart, dass sie eine positive Brechkraft aufweist, erleichtert das Korrigieren von Verzeichnung und Farbquerfehler (lateral chromatic aberration).
Weiterhin gestattet das Konfigurieren der vierten Linse L4 mit einer positiven Brechkraft derart, dass sie auf der Rückseite der Blende St angeordnet ist, dass die dritte Linse L3 und die vierte Linse L4 sich eine positive Brechkraft aufteilen, wodurch das Auftreten von sphärischer Aberration (spherical aberration) unterdrückt wird während eine Brechkraftanordnung eines Retro-Fokus-Typs beibehalten wird.
Das Abbildungsobjektiv der vorliegenden Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass die folgende Bedingungsformel (1) erfüllt wird: 0,78 < 2·f·tan(ω/2)/L + 0,005·ω < 1,00 (1), wobei
f: die Brennweite des Gesamtsystems ist,
ω: ein halber Blickwinkel ist, und
L: der Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse ist (Rückfokus entspricht einer Luft-konvertierten Länge).
Das Erfüllen der durch Bedingungsformel (1) definierten oberen Grenze gestattet es zu verhindern, dass der dünnste Teil der Linsenglieder, die das Abbildungsobjektiv gemäß der vorliegenden Ausführungsform bilden, zu dünn wird.
Entsprechend ist es möglich, eine ausreichende Genauigkeit und Stärke zu gewährleisten. Weiterhin ist es auch möglich einen ausreichenden Raum zwischen den benachbarten Linsen zu schaffen, so dass Montageeigenschaften verbessert werden, was es gestattet eine Kostenreduzierung zu erzielen. Darüber hinaus kann der Abstand von dem rückwärtigen Ende des Objektivs zur Abbildungsebene gewährleistet werden und eine geeignete Anordnung der Linsen wird entsprechend vereinfacht. Weiterhin ist es möglich, die Brechkraft von jeder Linse, die das Abbildungsobjektiv gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet, ausreichend stark zu machen. Entsprechend können chromatische Aberration (chromatic aberration), Bildfeldwölbung (field curvature) und Verzeichnung günstig korrigiert werden. Das Erfüllen der von Bedingungsformel (1) definierten unteren Grenze gestattet es, das Linsensystem zu miniaturisieren, sodass die mit dem Abbildungsobjektiv gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgestattete Abbildungsvorrichtung miniaturisiert werden kann. Weiterhin kann die Abbildungsvorrichtung in einem begrenzten Raum untergebracht werden und Kostenreduzierung kann erreicht werden.
Eine Brechkraft und Form von jeder Linse der ersten Linse L1 bis vierten Linse L4 wird in dem Abbildungsobjektiv der vorliegenden Ausführungsform geeignet eingestellt und Bedingungsformel (1) wird wie oben beschrieben erfüllt. Dies ermöglicht, dass das Linsensystem im Wesentlichen aus einer kleinen Anzahl von Linsen besteht, eine kurze Gesamtlänge aufweist und mit kleiner Größe und geringen Kosten hergestellt wird. Weiterhin kann in dem Linsensystem ein ausreichend großer Blickwinkel erreicht werden und verschiedene Aberrationen, umfassend sphärische Aberration, Bildfeldwölbung und Verzeichnung, können günstig korrigiert werden. Weiterhin kann gemäß dem Abbildungsobjektiv der vorliegenden Ausführungsform eine hohe Auflösung über einen weiten Bereich des Abbildungsgebiets erreicht werden. Entsprechend kann das Abbildungsobjektiv der vorliegenden Ausführungsform mit den jüngsten Bildsensoren kompatibel sein, in denen die Anzahl der Pixel erhöht wurde.
Es ist bevorzugt wenn das Abbildungsobjektiv gemäß der vorliegenden Ausführungsform weiterhin die im Folgenden beschriebenen Konfigurationen aufweist. Es ist anzumerken, dass das erfindungsgemäße Abbildungsobjektiv bevorzugt eine Konfiguration aufweisen kann, in welcher irgendeine der folgenden Bedingungsformeln erfüllt wird oder eine Konfiguration aufweisen kann, in welcher eine beliebige Kombination von zwei oder mehr der Bedingungsformeln erfüllt wird.
In dem erfindungsgemäßen Abbildungsobjektiv ist es bevorzugt, wenn wenigstens eine Oberfläche von jeder der zweiten Linse L2, der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 eine asphärische Oberflächenform aufweist. Das Ausbilden der wenigstens einen Oberfläche von jeder der zweiten Linse L2, der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 derart, dass diese eine asphärische Oberflächenform aufweisen, gestattet das Erreichen einer hohen Auflösung während die Gesamtlänge in der Richtung der optischen Achse des optischen Systems verkürzt wird. Weiterhin gestattet dies ein günstiges Korrigieren von verschiedenen Aberrationen, wie sphärischer Aberration, Bildfeldwölbung, Verzeichnung und dergleichen, mit einer kleinen Anzahl von Linsen. Zusätzlich ist es bevorzugt wenn beide Oberflächen von jeder der zweiten Linse L2, der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 asphärische Oberflächenformen aufweisen, um eine besonders bevorzugte Aberrationskorrektur durchzuführen.
Es ist bevorzugt, wenn die zweite Linse L2 eine bikonkave Form aufweist. Dies ist vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt des Sicherstellens von Rückfokus, da der zweiten Linse L2 eine große negative Brechkraft verliehen werden kann ohne die Absolutwerte der Krümmungsradien der objektseitigen Oberfläche und der bildseitigen Oberfläche der zweiten Linse L2 zu verringern.
Es ist bevorzugt, wenn die objektseitige Oberfläche der dritten Linse L3 eine konvexe Form aufweist. Dies gestattet das Korrigieren von Farblängsfehler (longitudinal chromatic aberration) und Farbquerfehler (lateral chromatic aberration) während das Auftreten von Astigmatismus (astigmatism) unterdrückt wird.
Die dritte Linse L3 kann eine bikonvexe Form aufweisen. Diese Konfiguration ist vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt des Korrigierens von Verzeichnung und Farbquerfehler. In diesem Fall gestattet ein Erhöhen des Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der dritten Linse L3 das Korrigieren von Farblängsfehler, Farbquerfehler und Verzeichnung, während das Auftreten von Astigmatismus unterdrückt wird.
Die dritte Linse L3 kann eine positive Meniskusform mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche aufweisen. Dies gestattet ein Korrigieren von Farblängsfehler, Farbquerfehler und Verzeichnung, während das Auftreten von Astigmatismus unterdrückt wird.
Es ist bevorzugt, wenn die vierte Linse L4 eine bikonvexe Form aufweist. Dies ist vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt des Korrigierens von Verzeichnung und Farbquerfehler. In diesem Fall gestattet ein Erhöhen des Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche der vierten Linse L4 das Korrigieren von Farblängsfehler, Farbquerfehler und Verzeichnung, während das Auftreten von Astigmatismus unterdrückt wird.
Die vierte Linse L4 kann eine positive Meniskusform mit einer zur Bildseite gerichteten konvexen Oberfläche aufweisen. Dies gestattet ein Korrigieren von Farblängsfehler, Farbquerfehler und Verzeichnung, während das Auftreten von Astigmatismus unterdrückt wird.
Es ist bevorzugt, wenn das Abbildungsobjektiv gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Bedingungsformeln (2) bis (10) erfüllt: 0,13 < f3/L < 0,24 (2) 0,19 < f4/L < 0,25 (3) 3,2 < d2/d4 < 20,0 (4) 0,31 < f/f34 < 1,0 (5) 0,1 < d6/f < 0,7 (6) νd1 > 40 (7) νd2 > 50 (8) νd3 < 40 (9) νd4 > 50 (10), wobei

Das Erfüllen der von Bedingungsformel (2) definierten oberen Grenze gestattet das Korrigieren von Farbquerfehler. Das Erfüllen der von Bedingungsformel (2) definierten unteren Grenze gestattet es zu verhindern, dass die Brechkraft der dritten Linse L3 zunimmt und gestattet es die Größe der dritten Linse L3 in der Richtung der optischen Achse zu reduzieren. Dies erleichtert die Miniaturisierung des Objektivs und eliminiert die Notwendigkeit von hoher Genauigkeit der Komponenten, was in einer vereinfachten Herstellung resultiert.
Das Erfüllen der von Bedingungsformel (3) definierten oberen Grenze verhindert, dass die Winkel, unter welchen Lichtstrahlen in die Abbildungsebene an deren peripheren Abschnitten eintreten, exzessiv zunehmen. Entsprechend wird es möglich, eine praktisch notwendige Lichtmenge leicht aufzunehmen. Das Erfüllen der von Bedingungsformel (3) definierten unteren Grenze verhindert eine exzessive Zunahme der Brechkraft der vierten Linse L4 und gestattet ein Reduzieren der Größe der vierten Linse L4 in Richtung der optischen Achse. Dies erleichtert die Miniaturisierung des Objektivs und eliminiert die Notwendigkeit von hoher Genauigkeit der Komponenten, was in einer vereinfachten Herstellung resultiert.
Das Erfüllen der von Bedingungsformel (4) definierten oberen Grenze verhindert, dass der Abstand zwischen der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 exzessiv abnimmt und erleichtert das Eliminieren von Streulicht. Weiterhin wird verhindert, dass, wenn der Abstand zwischen der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 geeignet eingestellt ist, der Abstand zwischen der ersten Linse L1 und der zweiten Linse L2 exzessiv zunimmt und die Miniaturisierung des Objektivs wird vereinfacht. Das Erfüllen der von Bedingungsformel (4) definierten unteren Grenze verhindert, dass der Abstand zwischen der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 exzessiv zunimmt, und vereinfacht eine Miniaturisierung. Wenn weiterhin der Abstand zwischen der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 geeignet eingestellt ist, wird verhindert, dass die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 sich einander exzessiv annähern und es wird verhindert, dass die Oberfläche der zweiten Linse L2, die auf der Seite der ersten Linse L1 liegt, eine Form aufweist, die exzessiv zur Seite der ersten Linse L1 hin vorsteht. Dies verhindert auch, dass die Oberfläche der zweiten Linse L2, die auf der Seite der dritten Linse L3 liegt, eine Form aufweist, die exzessiv zur Seite der ersten Linse L1 hin vorsteht.
Das Erfüllen der von Bedingungsformel (5) definierten oberen Grenze vereinfacht ein günstiges Korrigieren von sphärischer Aberration. Weiterhin wird auch das Gewährleisten eines Rückfokus vereinfacht. Das Erfüllen der von Bedingungsformel (5) definierten unteren Grenze erleichtert das Korrigieren von Farbquerfehler, während eine günstige Bildfeldwölbung erhalten bleibt.
Das Erfüllen der von Bedingungsformel (6) definierten oberen Grenze erleichtert eine Miniaturisierung des Objektivs. Das Erfüllen der von Bedingungsformel (6) definierten unteren Grenze verhindert, dass die dritte Linse L3 und die vierte Linse L4 sich einander exzessiv annähern. Dies eliminiert Beschränkungen hinsichtlich der Formen der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 wenn die dritte Linse L3 und die vierte Linse L4 geeignet angeordnet sind, was die Bearbeitbarkeit der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 verbessert.
Das Erfüllen von Bedingungsformeln (7) bis (10) gestattet ein Ausbalancieren von Farblängsfehler und Farbquerfehler.
Weiter ist es bevorzugt, wenn Bedingungsformeln (1-1), (4-1) bis (6-1) erfüllt werden. Das Erfüllen der Bedingungsformeln (1-1), (4-1) bis (6-1) gestattet das Erhalten oder das weitere Verbessern von vorteilhaften Effekten ähnlich zu denjenigen, die durch Erfüllen der Bedingungsformeln (1), (4) bis (6) erhalten werden. 0,80 < 2·f·tan(ω/2)/L + 0,005·ω < 1,00 (1-1) 4,0 < d2/d4 < 20,0 (4-1) 0,35 < f/f34 < 0,58 (5-1) 0,1 < d6/f < 0,6 (6-1)
In dem erfindungsgemäßen Abbildungsobjektiv ist es bevorzugt, wenn der Gesamtblickwinkel größer als 200 Grad ist. Der Gesamtblickwinkel ist doppelt so groß wie der Winkel, der durch den Hauptstrahl der außeraxialen Strahlen 3 bei maximalem Blickwinkel und die optische Achse Z gebildet wird. Das Konfigurieren des Linsensystems derart, dass es einen großen Blickwinkel aufweist, mit einem Gesamtblickwinkel von größer als 200 Grad erlaubt es dem Linsensystem jüngste Anforderungen nach größeren Blickwinkeln zu erfüllen.
Wenn das Abbildungsobjektiv beispielsweise in rauen Umgebungen wie Fahrzeug-basierten Kameras, Überwachungskameras und dergleichen verwendet wird, besteht die Anforderung, dass die am weitesten objektseitig angeordnete erste Linse L1 aus einem Material gemacht ist, das resistent gegenüber Oberflächen-Verschlechterungen ist, die durch Wind und Regen, Temperaturänderung aufgrund von direktem Sonnenlicht und chemischen Stoffen wie Öl, einem Reinigungsmittel und dergleichen verursacht werden, d. h. einem Material mit hoher Wasserbeständigkeit, Wetterbeständigkeit, Säurebeständigkeit, chemischer Beständigkeit und dergleichen. Beispielsweise ist es bevorzugt ein Glas zu verwenden, das Klasse 1 der durch die Vereinigung der japanischen optischen Glashersteller (Japan Optical Glass Manufacturers' Association) spezifizierten Pulververfahren-Wasserbeständigkeit aufweist. Weiterhin gibt es Fälle, in denen es gewünscht wird, dass die erste Linse L1 aus einem Material gemacht ist, das hart genug ist um nicht zu brechen. Das Konfigurieren des Materials aus Glas, gestattet es die vorgenannten Anforderungen zu erfüllen. Alternativ kann das Material der ersten Linse L1 eine transparente Keramik sein.
Es ist anzumerken, dass Schutzmittel zum Verbessern der Festigkeit, der Kratzfestigkeit und der chemischen Beständigkeit auf der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse L1 vorgesehen sein können. In diesem Fall kann das Material der ersten Linse L1 Kunststoff sein. Derartige Schutzmittel können eine harte Beschichtung oder eine wasserabweisende Beschichtung sein.
Es ist bevorzugt dass die Materialien der zweiten Linse L2, der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 Kunststoff sind. In diesem Fall kann eine asphärische Oberfläche akkurat hergestellt werden und eine Gewichts- und Kostenreduzierung kann erreicht werden.
Wenn für die Materialien Kunststoffe verwendet werden, ist es bevorzugt, wenn Kunststoffmaterialien mit niedrigen Wasserabsorptionsraten und niedriger Doppelbrechung (birefringence) ausgewählt werden. Das Auswählen von Kunststoffmaterialien mit niedrigen Wasserabsorptionsraten kann Veränderungen der Performanz aufgrund von Wasserabsorption soweit wie möglich reduzieren und das Auswählen von Plastikmaterialien mit einer niedrigen Doppelbrechung vermeidet, dass sich die Auflösung verschlechtert. Um diese Bedingungen zu erfüllen, ist es bevorzugt, wenn die Materialien der zweiten Linse L2 und der vierten Linse L4 Cyclo-Olefin-basierte oder zyklische Olefin-basierte Kunststoffe sind und das Material der dritten Linse L3 Polycarbonat-basierte oder Polyester-basierte Kunststoffe sind.
Wenn ein Kunststoff auf wenigstens eine der zweiten Linse L2, der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 angewendet wird, kann ein Nanokompositmaterial verwendet werden, in welchem Partikel, die kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind, in den Kunststoff gemischt werden.
In dem Abbildungsobjektiv der vorliegenden Ausführungsform kann ein Antireflexionsfilm auf jede Linse aufgebracht werden, um Doppelbilder (ghost light) und dergleichen zu reduzieren. In diesem Fall ist beispielsweise in dem wie in 1 gezeigten Abbildungsobjektiv, die Dicke des Antireflexionsfilms an dem peripheren Abschnitt geringer als diejenige des Zentrums der Linsen auf jeder der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse L1, der bildseitigen Oberfläche der zweiten Linse L2 und der objektseitigen Oberfläche der dritten Linse L3. Dies, da Winkel, die durch tangentiale Linien auf den jeweiligen Oberflächen an den peripheren Abschnitten und der optischen Achse gebildet werden, klein sind. Entsprechend wird ein Antireflexionsfilm, in welchem die Reflektanz der Wellenlänge von 600 nm bis 900 nm in der Nähe des Zentrums am geringsten ist, auf eine oder mehrere Oberflächen unter den vorgenannten drei Oberflächen, umfassend die bildseitige Oberfläche der ersten Linse L1, aufgebracht. Dies gestattet, dass die Reflektanz in dem gesamten effektiven Durchmesser im Mittel abnimmt und dass Doppelbilder reduziert werden. Alternativ kann eine Multilagen-Filmbeschichtung aufgebracht werden, in der die Reflektanz im Bereich des sichtbaren Lichts bis hin zu ungefähr 900 nm unterdrückt ist. Alternativ kann ein Antireflexionsfilm aufgebracht werden, der mittels eines Nassverfahrens hergestellt ist, durch welches eine Filmdicke einheitlich ausgestaltet werden kann.
Es ist anzumerken, dass wenn die Wellenlänge, deren Reflektanz in der Nähe des Zentrums am geringsten wird, kürzer als 600 nm ist, die Wellenlänge, deren Reflektanz am peripheren Abschnitt am geringsten wird, zu kurz werden wird. Entsprechend wird die Reflektanz auf der langwelligen Seite hoch, was darin resultiert, dass das Auftreten von rötlichen Doppelbildern wahrscheinlich wird. Wenn dagegen die Wellenlänge, deren Reflektanz in der Nähe des Zentrums am geringsten wird, länger als 900 nm ist, wird die Wellenlänge, deren Reflektanz im zentralen Abschnitt am geringsten wird, zu lang werden. Entsprechend wird die Reflektanz auf der kurzwelligen Seite hoch, was darin resultiert, dass die Bilder rötlich werden und das Auftreten von bläulichen Doppelbildern wahrscheinlich wird. Daher ist es bevorzugt, wenn eine Mehrlagen-Filmbeschichtung aufgebracht wird, in der die Reflektanz im Bereich von sichtbarem Licht bis hin zu ungefähr 900 nm unterdrückt ist. Weiterhin kann ein Antireflexionsfilm aufgebracht werden, der durch ein Nassverfahren hergestellt ist, durch welches eine Filmdicke leicht einheitlich ausgestaltet werden kann. Auf diese Weise kann, auch wenn die Wellenlänge, deren Reflektanz in der Nähe des Zentrums am geringsten ist, kürzer als 600 nm oder länger als 900 nm ist, die Verwendung einer Mehrlagen-Filmbeschichtung, in der die Reflektanz im Bereich von sichtbarem Licht bis hin zu ungefähr 900 nm unterdrückt ist, verhindern, dass Bilder rötlich werden und das Auftreten von bläulichen Doppelbildern verhindern. Weiterhin zeigt die Verwendung eines Antireflexionsfilms, der durch ein Nassverfahren hergestellt wird, in welchem eine Filmdicke einheitlich gestaltet werden kann, einen ähnlich vorteilhaften Effekt.
Weiterhin werden in dem Abbildungsobjektiv der vorliegenden Ausführungsform Strahlen, die zwischen den jeweiligen Linsen außerhalb der effektiven Durchmesser verlaufen, zu Streulicht und erreichen die Abbildungsebene, was darin resultiert, dass diese zu Doppelbildern werden. Entsprechend ist es bevorzugt, wenn ein Lichtabschneidemittel zum Abschirmen von Streulicht, soweit nötig, vorgesehen wird. Als ein derartiges Lichtabschneidemittel kann eine opake Farbe auf Abschnitte außerhalb der effektiven Durchmesser der Linsen aufgebracht werden oder es kann beispielsweise eine opake Platte darin vorgesehen werden. Alternativ können als Lichtabschneidemittel opake Platten auf optischen Pfaden von Strahlen vorgesehen werden, die zu Streulicht werden.
Es ist anzumerken, dass ein Filter, das blaues Licht von ultraviolettem Licht abschneidet oder ein IR-(Infrarot)-Abschneide-Filter, das Infrarotlicht abschneidet, zwischen dem Linsensystem und dem Bildsensor 5 gemäß der Ausgestaltung des Abbildungsobjektivs 1 vorgesehen sein kann. Eine Beschichtung, die die gleichen Charakteristiken wie diejenige der obigen Filter aufweist, kann auf die Linsenoberfläche aufgebracht sein.
1 zeigt das Beispiel, in welchem ein optisches Glied PP, das verschiedene Arten von Filtern und dergleichen darstellen soll, zwischen dem Linsensystem und dem Bildsensor 5 angeordnet ist, jedoch können diese verschiedenen Arten von Filtern stattdessen zwischen den jeweiligen Linsen angeordnet sein. Alternativ kann eine Beschichtung, die die gleichen Effekte wie die verschiedenen Arten von Filtern zeigt, auf die Linsenoberflächen von jeder der von dem Abbildungsobjektiv umfassten Linsen aufgebracht werden.
[Beispiele]
Nachfolgend werden numerische Beispiele des erfindungsgemäßen Abbildungsobjektivs beschrieben.
[Beispiel 1]
Eine Anordnung von Linsengruppen eines Abbildungsobjektivs von Beispiel 1 ist in 1 illustriert. Wie in 1 illustriert besteht das Abbildungsobjektiv von Beispiel 1 aus einer negativen ersten Linse L1 mit einer Meniskusform mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche, einer zweiten Linse L2 mit einer bikonkaven Form, einer dritten Linse L3 mit einer bikonvexen Form mit einer konvexen Oberfläche mit dem kleinen Absolutwert des Krümmungsradius zur Objektseite hin, einer Aperturblende St und einer vierten Linse L4 mit einer bikonvexen Form mit einer konvexen Oberfläche mit dem kleinen Absolutwert des Krümmungsradius zur Bildseite hin. Beide Oberflächen der zweiten Linse L2, der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 sind asphärisch. Das Konfigurieren beider Oberflächen der zweiten Linse L2 als asphärisch ist vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt des Korrigierens von Verzeichnung und Astigmatismus. Das Konfigurieren beider Oberflächen der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 als asphärisch ist vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt des Korrigierens von sphärischer Aberration. In der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 können Farblängsfehler, Farbquerfehler und Verzeichnung korrigiert werden während das Auftreten von Astigmatismus unterdrückt wird. Dies da die bildseitige Oberfläche der dritten Linse L3 und die objektseitige Oberfläche der vierten Linse L4 große Krümmungsradien aufweisen, auch wenn diese Linsen L3, L4 eine bikonvexe Form aufweisen.
Tabellen 1, 2 und 3 zeigen spezifische Linsendaten entsprechend einer Konfiguration des Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 1. Tabelle 1 zeigt grundlegende Linsendaten desselben, Tabelle 2 zeigt Daten hinsichtlich Spezifikationen und Tabelle 3 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten. In den grundlegenden Linsendaten zeigt die Spalte Si die i-te (i = 1, 2, 3...) Oberflächennummer, wobei der Wert von i von einer Oberfläche des am weitesten objektseitig liegenden Bestandselements aus, welche mit 1 bezeichnet ist, zur Bildseite hin fortlaufend zunimmt. Die Spalte Ri zeigt die Krümmungsradien der i-ten Oberfläche und die Spalte Di zeigt die Abstände zwischen den i-ten Oberflächen und den (i + 1)-ten Oberflächen entlang der optischen Achse Z. Es ist anzumerken, dass darin auch ein optisches Glied PP gezeigt ist. Weiterhin ist das Vorzeichen des Krümmungsradius positiv falls eine Oberflächenform eine konvexe Oberfläche zur Objektseite hin aufweist und negativ falls eine Oberflächenform eine konvexe Oberfläche zur Bildseite hin aufweist. In jedem Beispiel entsprechen Ri und Di in den Linsendaten (i = 1, 2, 3...) jeweils den Zeichen Ri und Di der Linsen-Querschnittansichten. Weiterhin zeigt die Spalte Ndj die Brechungsindizes der j-ten (j = 1, 2, 3...) Linsen bezüglich der d-Linie (Wellenlänge: 587,6 nm), wobei der Wert von j von dem am weitesten objektseitig liegenden Bestandselement aus, welches mit 1 bezeichnet ist, in den Linsendaten der Tabelle 1 zur Bildseite hin fortlaufend zunimmt. Die Spalte νdj zeigt die Abbezahlen der j-ten optischen Elemente bezüglich der d-Linie. Es ist anzumerken, dass die Linsendaten auch eine Aperturblende St zeigen. Die Spalte der Krümmungsradien gibt für eine der Aperturblende St entsprechende Oberfläche ∞ an.
In den Linsendaten der Tabelle 1 zeigt die Markierung ”*”, die auf der linken Seite von Oberflächennummern angegeben ist, dass die Linsenoberflächen, deren Oberflächennummern mit der Markierung ”*” angegeben sind, eine asphärische Oberflächenform aufweisen. In den grundlegenden Linsendaten der Tabelle 1, werden numerische Werte der paraxialen (achsnahen) Krümmungsradien als die Krümmungsradien dieser asphärischen Oberflächen gezeigt.
Werte der paraxialen Brennweite f' (mm), des Rückfokus Bf', der F-Zahl (FNo.) und des Blickwinkels (2ω) werden in Tabelle 2 als Daten hinsichtlich Spezifikationen des Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 1 gezeigt.
Tabelle 3 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten des Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 1. Darin sind Oberflächennummern der asphärischen Oberflächen und asphärische Oberflächenkoeffizienten bezüglich der asphärischen Oberflächen gezeigt. Es ist anzumerken, dass ”E-n” (n: ganzzahlig) in jedem der numerischen Werte der asphärischen Oberflächenkoeffizienten ”×10^–n” bedeutet. Es ist anzumerken, dass die asphärischen Oberflächenkoeffizienten die Werte der jeweiligen Koeffizienten KA, Am (m = 3, 4, 5, ..., 20) in der folgenden Formel für asphärische Oberflächen sind: Zd = C·h²/{1 + (1 – KA·C²·h²)^1/2} + ΣAm·h^m wobei

Zd:: die Tiefe einer asphärischen Oberfläche ist (die Länge einer von einem Punkt auf einer asphärischen Oberfläche mit einer Höhe h zu einer den Scheitel der asphärischen Oberfläche berührenden und zu der optischen Achse senkrechten Ebene gezogenen senkrechten Linie),
h:: Höhe (der Abstand von der optischen Achse zu einer Linsenoberfläche),
C:: eine inverse Zahl eines paraxialen Krümmungsradius,
KA, Am:: asphärische Oberflächenkoeffizienten.

Die asphärische Oberfläche des Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 1 wird ausgedrückt, indem die Ordnungen A3 bis A20 auf einen asphärischen Oberflächenkoeffizienten Am effektiv angewendet werden, basierend auf der obigen Formel für asphärische Oberflächen.
Die Art und Weise in der die zuvor genannten Tabellen 1 bis 3 beschrieben werden, ist gleich bzw. ähnlich zu den später zu beschreibenden Tabellen 4 bis 24.

In jeder der folgenden Tabellen, wird, wie oben beschrieben, Grad (°) als die Winkeleinheit verwendet und mm wird als die Längeneinheit verwendet, jedoch können auch andere geeignete Einheiten verwendet werden, da optische Systeme verwendbar sind, auch wenn sie proportional vergrößert oder miniaturisiert werden. [Tabelle 1] Beispiel 1/Linsendaten

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
1	11,89689	0,99999	1,77250	49,60
2	3,66231	1,93319
*3	–1,13690	0,79999	1,53391	55,89
*4	3,51654	0,39490
*5	1,19534	1,24733	1,61399	25,53
*6	–111111,11111	0,19867
7 (Blende)	∞	0,24951
*8	54,47734	1,48544	1,53391	55,89
*9	–0,94571	1,09999
10	∞	0,80000	1,51680	64,20
11	∞	0,02044

[Tabelle 2] Beispiel 1/Spezifikationen (d-Linie)

f'	0,897
Bf'	1,648
FNo.	2,98
2ω [°]	213,2

[Tabelle 3]

[Beispiel 2]

2 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 2 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 1. Tabelle 4 zeigt grundlegende Linsendaten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 2. Tabelle 5 zeigt Daten hinsichtlich Spezifikationen des Abbildungsobjektivs von Beispiel 2. Tabelle 6 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 2. [Tabelle 4] Beispiel 2/Linsendaten

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
1	11,44571	0,99999	1,77250	49,60
2	3,30571	1,95392
*3	–1,15359	0,79999	1,53391	55,89
*4	2,41619	0,41828
*5	1,00501	1,23222	1,61399	25,53
*6	–111041,25284	0,16637
7 (Blende)	∞	0,23226
*8	111111,11111	1,51937	1,53391	55,89
*9	–1,07436	1,09999
10	∞	0,80000	1,51680	64,20
11	∞	0,02633

[Tabelle 5] Beispiel 2/Spezifikationen (d-Linie)

f'	0,960
Bf'	1,654
FNo.	2,98
2ω [*]	214,8

[Tabelle 6]

[Beispiel 3]
3 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 3 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 1. Jedoch unterscheidet sich das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 3 von demjenigen von Beispiel 1 dadurch, dass die dritte Linse L3 eine positive Linse ist mit einer Meniskusform mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche und die vierte Linse L4 ist eine positive Linse mit einer Meniskusform mit einer zur Bildseite gerichteten konvexen Oberfläche. In der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 können Farblängsfehler, Farbquerfehler und Verzeichnung korrigiert werden während das Auftreten von Astigmatismus unterdrückt wird. Dies da die bildseitige Oberfläche der dritten Linse L3 und die objektseitige Oberfläche der vierten Linse L4 große Krümmungsradien aufweisen, auch wenn diese Linsen L3, L4 eine Meniskusform aufweisen.

Tabelle 7 zeigt grundlegende Linsendaten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 3. Tabelle 8 zeigt Daten hinsichtlich Spezifikationen des Abbildungsobjektivs von Beispiel 3. Tabelle 9 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 3. [Tabelle 7]

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
1	11,35047	0,99999	1,77250	49,60
2	3,21831	1,94333
*3	–1,16632	0,79999	1,53391	55,89
*4	2,11142	0,30241
*5	1,01835	1,21006	1,61399	25,53
*6	237,31571	0,19999
7 (Blende)	∞	0,17335
*8	–9577,71793	1,64978	1,53391	55,89
*9	–0,92591	1,11886
10	∞	0,80000	1,51680	64,20
11	∞	0,02152

[Tabelle 8] Beispiel 3/ Spezifikationen (d-Linie)

f'	0,868
Bf'	1,668
FNo.	2,40
2ω [°]	215,4

[Tabelle 9]

[Beispiel 4]

4 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 4 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 3. Tabelle 10 zeigt grundlegende Linsendaten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 4. Tabelle 11 zeigt Daten hinsichtlich Spezifikationen des Abbildungsobjektivs von Beispiel 4. Tabelle 12 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 4. [Tabelle 10] Beispiel 4/Linsendaten

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
1	8,69122	0,79999	1,77250	49,60
2	2,60000	1,47100
*3	–1,29382	0,59999	1,53391	55,89
*4	1,09528	0,16899
*5	0,64484	0,77566	1,61399	25,53
*6	5,36283	0,08895
7 (Blende)	∞	0,24471
*8	–104,48947	1,31713	1,53391	55,89
*9	–0,86092	1,00536
10	∞	0,80000	1,51680	64,20
11	∞	0,02743

[Tabelle 11] Beispiel 4/Spezifikationen (d-Linie)

f'	0,964
Bf'	1,560
FNo.	2,39
2ω [°]	214,6

[Tabelle 12]

[Beispiel 5]

5 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 5 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 3. Tabelle 13 zeigt grundlegende Linsendaten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 5. Tabelle 14 zeigt Daten hinsichtlich Spezifikationen des Abbildungsobjektivs von Beispiel 5. Tabelle 15 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 5. [Tabelle 13] Beispiel 5/Linsendaten

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
1	8,35495	0,69999	1,77250	49,60
2	2,60000	1,02885
*3	–1,44505	0,49999	1,53391	55,89
*4	0,98160	0,19977
*5	0,64320	0,75714	1,61399	25,53
*6	4,24575	0,04999
7 (Blende)	∞	0,21212
*8	–10989,01099	1,44902	1,53391	55,89
*9	–0,71695	0,82313
10	∞	0,80000	1,51680	64,20
11	∞	0,02211

[Tabelle 14] Beispiel 5/Sezifikationend-Linie

f'	0,870
Bf'	1,373
FNo.	2,45
2ω [°]	203,2

[Tabelle 15]

[Beispiel 6]

6 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 6 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 3. Tabelle 16 zeigt grundlegende Linsendaten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 6. Tabelle 17 zeigt Daten hinsichtlich Spezifikationen des Abbildungsobjektivs von Beispiel 6. Tabelle 18 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 6. [Tabelle 16] Beispiel 6/Linsendaten

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
1	9,60416	1,12865	1,77250	49,60
2	2,60000	1,84279
*3	–1,24381	0,59999	1,53391	55,89
*4	1,01729	0,15000
*5	0,76840	1,12811	1,61399	25,53
*6	9298,17369	0,13761
7 (Blende)	∞	0,22273
*8	–173,69331	1,61236	1,53391	55,89
*9	–0,91526	1,37080
10	∞	0,80000	1,51680	64,20
11	∞	0,02525

[Tabelle 17] Beispiel 6/Spezifikationen (d-Linie)

f'	0,897
Bf'	1,923
FNo.	2,44
2ω [°]	215,0

[Tabelle 18]
[Beispiel 7]

7 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 7 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 1. Tabelle 19 zeigt grundlegende Linsendaten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 7. Tabelle 20 zeigt Daten hinsichtlich Spezifikationen des Abbildungsobjektivs von Beispiel 7. Tabelle 21 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 7. [Tabelle 19] Beispiel 7/Linsendaten

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
1	12,20879	0,99999	1,77250	49,60
2	3,90042	1,96286
*3	–1,12244	0,79999	1,53391	55,89
*4	3,88915	0,34165
*5	1,36760	1,28813	1,61399	25,53
*6	–12,04543	0,24867
7 (Blende)	∞	0,27107
*8	17,29534	1,41153	1,53391	55,89
*9	–0,95378	1,09999
10	∞	0,80000	1,51680	64,20
11	∞	0,01843

[Tabelle 20] Beispiel 7/Spezifikationen (d–Linie)

f'	0,886
Bf'	1,646
FNo.	2,98
2ω [°]	212,8

[Tabelle 21]
[Beispiel 8]

8 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Abbildungsobjektivs gemäß Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 8 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 1. Tabelle 22 zeigt grundlegende Linsendaten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 8. Tabelle 23 zeigt Daten hinsichtlich Spezifikationen des Abbildungsobjektivs von Beispiel 8. Tabelle 24 zeigt Daten hinsichtlich asphärischer Oberflächenkoeffizienten des Abbildungsobjektivs von Beispiel 8. [Tabelle 22] Beispiel 8/Linsendaten

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
1	12,22075	0,99999	1,77250	49,60
2	3,87304	1,96122
*3	–1,12955	0,81735	1,53391	55,89
*4	3,83199	0,33059
*5	1,35741	1,26858	1,61399	25,53
*6	–13,08853	0,24003
7 (Blende)	∞	0,27046
*8	19,43408	1,42209	1,53391	55,89
*9	–0,95044	1,10524
10	∞	0,80000	1,51680	64,20
11	∞	0,00000

[Tabelle 23] Beispiel 8/Spezifikationen (d-Linie)

f'	0,887
Bf'	1,658
FNo.	2,98
2ω [°]	212,8

[Tabelle 24]
Weiterhin zeigt Tabelle 25 die den Bedingungsformeln (1) bis (10) entsprechenden Werte der Beispiele 1 bis 8. Wie aus Tabelle 25 ersichtlich, liegen die Werte von jedem der Beispiele innerhalb der numerischen Bereiche der jeweiligen Bedingungsformeln (1) bis (10). [Tabelle 25]
[Aberrations-Performanz]
9 zeigt sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler, in dieser Reihenfolge ausgehend von der linken Seite, in dem Abbildungsobjektiv gemäß Beispiel 1. Verzeichnungsdiagramme zeigen den Umfang der Abweichung von einer idealen Bildhöhe, die 2f × tan (φ/2) beträgt, unter Verwendung der Brennweite f des Gesamtsystems und eines Blickwinkels φ (der eine Variable ist, 0 ≤ φ ≤ ω). Jedes Aberrationsdiagramm zeigt Aberration bezüglich der d-Linie (Wellenlänge: 587,6 nm) als die Referenzwellenlänge. Jedes Diagramm der sphärischen Aberration zeigt Aberrationen bezüglich der g-Linie (Wellenlänge: 436 nm), der F-Linie (Wellenlänge: 481,6 nm) und der C-Linie (Wellenlänge: 656,27 nm). Jedes Aberrationsdiagramm des Farbquerfehlers zeigt ebenfalls Aberrationen bezüglich der g-Linie, der F-Linie und der C-Linie. FNo bei jeder der sphärischen Aberrationen bezieht sich auf eine F-Zahl und ω in jedem der anderen Aberrationsdiagramme bezieht sich auf einen halben Blickwinkel.
Ähnlich werden in den 10 bis 16 die Aberrationsdiagramme von sphärischer Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler von jedem der Abbildungsobjektive der zuvor erwähnten Beispiele 2 bis 8 gezeigt. 10 bis 16 illustrieren ebenfalls sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler, in dieser Reihenfolge ausgehend von der linken Seite.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind möglich. Zum Beispiel sind Werte, wie der Krümmungsradius, die Oberflächenabstände, die Brechungsindizes von jedem Objektivelement und dergleichen nicht auf die Werte der in den Tabellen gezeigten numerischen Beispiele beschränkt, sondern können andere Werte annehmen.
Wie aus den oben beschriebenen Daten ersichtlich, ist jedes der Abbildungsobjektive der Beispiele 1 bis 8 aus einer kleinen Anzahl von Linsen, d. h. vier Linsen, gebildet; und es werden Miniaturisierung und geringe Kosten erzielt. Weiterhin weisen die jeweiligen Abbildungsobjektive extrem große Gesamtblickwinkel auf, die 200 Grad überschreiten, beispielsweise 203,2 bis 215,4 Grad, und besitzen hohe optische Performanz, bei der jede Aberration günstig korrigiert ist. Diese Abbildungsobjektive können in Überwachungskameras, Fahrzeug-basierten Kameras, zum Fotografieren von Bildern auf der Vorderseite, der Seite und der Rückseite eines Automobils und dergleichen geeignet verwendet werden.
17 zeigt den Aspekt eines Automobils 100, an welchem die mit dem erfindungsgemäßen Abbildungsobjektiv versehene Abbildungsvorrichtung angebracht ist, als ein Verwendungsbeispiel. In 17 ist das Automobil 100 mit einer Außenfahrzeugkamera 101 zum Fotografieren eines Totwinkelbereiches auf der Seitenoberfläche der Beifahrerseite versehen, einer Außenfahrzeugkamera 102 zum Fotografieren eines Totwinkelbereiches hinter dem Automobil 100 und einer Innenfahrzeugkamera 103, die auf der Rückseite eines Rückspiegels vorgesehen ist zum Fotografieren des gleichen Gesichtsfeldbereiches wie derjenige des Fahrers. Die Außenfahrzeugkameras 101, 102 und die Innenfahrzeugkamera 103 entsprechen der Abbildungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und sind mit dem Abbildungsobjektiv gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen, sowie einem Bildgebungselement, das ein von dem Abbildungsobjektiv gebildetes optisches Bild in ein elektrisches Signal konvertiert.
Alle Abbildungsobjektive gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung weisen die oben beschriebenen vorteilhaften Aspekte auf. Entsprechend können die Außenfahrzeugkameras 101, 102 und die Innenfahrzeugkamera 103 mit einer kleinen Größe und geringen Kosten mit größeren Blickwinkeln konfiguriert werden und gestatten das Erzielen von guten Bildern auch in peripheren Abschnitten des Abbildungsgebiets.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf die Ausführungsformen und Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind möglich. Zum Beispiel sind Werte, wie der Krümmungsradius, die Oberflächenabstände, die Brechungsindizes, die Abbezahlen von jedem Objektivelement und dergleichen nicht auf die Werte der in den Tabellen gezeigten numerischen Beispiele beschränkt, sondern können andere Werte annehmen. Weiterhin sind die Materialien der Linsen nicht auf die in den jeweiligen oben beschriebenen numerischen Beispielen verwendeten beschränkt, sondern können andere Materialien sein.
Die Ausführungsform der Abbildungsvorrichtung wurde mit Bezug auf die Figur eines Beispiels beschrieben, in welchem die vorliegende Erfindung auf eine Fahrzeug-basierte Kamera angewendet wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann beispielsweise auf Kameras von tragbaren Endgeräten, Überwachungskameras und dergleichen angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-232418 [0004]
JP 2011-215443 [0005]
JP 2011-158868 [0006]
JP 2011-158508 [0007]
JP 2011-138083 [0008]
JP 2010-276752 [0009]
JP 2009-003343 [0010]
JP 2005-227426 [0011]

Claims

Ein Abbildungsobjektiv der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen aus: einer negativen ersten Linse (L1) mit einer Meniskusform mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Oberfläche; einer negativen zweiten Linse (L2), wobei ein Punkt entlang der optischen Achse auf der bildseitigen Oberfläche derselben weiter objektseitig liegt als Punkte auf beiden Enden des effektiven Durchmessers der bildseitigen Oberfläche; einer positiven dritten Linse (L3); einer Aperturblende (St); und einer positiven vierten Linse (L4), in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, wobei die folgende Bedingungsformel (1) erfüllt wird: 0,78 < 2·f·tan(ω/2)/L + 0,005·ω < 1,00 (1), wobei f: die Brennweite des Gesamtsystems ist, ω: ein halber Blickwinkel ist, und L: der Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse (L1) zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse ist (Rückfokus entspricht einer Luft-konvertierten Länge).
Abbildungsobjektiv nach Anspruch 1, das die folgende Bedingungsformel (2) erfüllt: 0,13 < f3/L < 0,24 (2), wobei f3: die Brennweite der dritten Linse (L3) ist, und L: der Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse (L1) zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse ist (Rückfokus entspricht einer Luft-konvertierten Länge).
Abbildungsobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, das die folgende Bedingungsformel (3) erfüllt: 0,19 < f4/L < 0,25 (3), wobei f4: die Brennweite der vierten Linse (L4) ist, und L: der Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse (L1) zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse ist (Rückfokus entspricht einer Luft-konvertierten Länge).
Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das die folgende Bedingungsformel (4) erfüllt: 3,2 < d2/d4 < 20,0 (4), wobei d2: der Abstand zwischen der ersten Linse (L1) und der zweiten Linse (L2) entlang der optischen Achse ist, und d4: der Abstand zwischen der zweiten Linse (L2) und der dritten Linse (L3) entlang der optischen Achse ist.
Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das die folgende Bedingungsformel (5) erfüllt: 0,31 < f/f34 < 1,0 (5), wobei f34: die kombinierte Brennweite der dritten Linse (L3) und der vierten Linse (L4) ist, und f: die Brennweite des Gesamtsystems ist.
Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das die folgende Bedingungsformel (6) erfüllt: 0,1 < d6/f < 0,7 (6), wobei d6: der Abstand zwischen der dritten Linse (L3) und der vierten Linse (L4) entlang der optischen Achse ist, und f: die Brennweite des Gesamtsystems ist.
Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das die folgenden Bedingungsformeln (7) bis (10) erfüllt: νd1 > 40 (7) νd2 > 50 (8) νd3 < 40 (9) νd4 > 50 (10), wobei νd1: die Abbezahl des Materials der ersten Linse (L1) bezüglich der d-Linie ist, νd2: die Abbezahl des Materials der zweiten Linse (L2) bezüglich der d-Linie ist, νd3: die Abbezahl des Materials der dritten Linse (L3) bezüglich der d-Linie ist, und νd4: die Abbezahl des Materials der vierten Linse (L4) bezüglich der d-Linie ist.
Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das die folgende Bedingungsformel (1-1) erfüllt: 0,80 < 2·f·tan(ω/2)/L + 0,005·ω < 1,00 (1-1), wobei f: die Brennweite des Gesamtsystems ist, ω: ein halber Blickwinkel ist, und L: der Abstand von der objektseitigen Oberfläche der ersten Linse (L1) zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse ist (Rückfokus entspricht einer Luft-konvertierten Länge).
Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das die folgende Bedingungsformel (4-1) erfüllt: 4,0 < d2/d4 < 20,0 (4-1), wobei d2: der Abstand zwischen der ersten Linse (L1) und der zweiten Linse (L2) entlang der optischen Achse ist, und d4: der Abstand zwischen der zweiten Linse (L2) und der dritten Linse (L3) entlang der optischen Achse ist.
Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das die folgende Bedingungsformel (5-1) erfüllt: 0,35 < f/f34 < 0,58 (5-1), wobei f34: die kombinierte Brennweite der dritten Linse (L3) und der vierten Linse (L4) ist, und f: die Brennweite des Gesamtsystems ist.
Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das die folgende Bedingungsformel (6-1) erfüllt: 0,1 < d6/f < 0,6 (6-1), wobei d6: der Abstand zwischen der dritten Linse (L3) und der vierten Linse (L4) entlang der optischen Achse ist, und f: die Brennweite des Gesamtsystems ist.
Abbildungsvorrichtung umfassend: das Abbildungsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 11.