摄像透镜及摄像装置的制作方法

专利名称：摄像透镜及摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摄像透镜及摄像装置，更详细地，涉及在利用(XD(Charge Coupled Device) ^CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor) ^Mi^jtiH^^ 用摄像机、监视摄像机等中所适于使用的广角摄像透镜及具备该摄像透镜的摄像装置。
背景技术：
近几年，CXD或CMOS等摄像元件的小型化及高像素化飞速发展。因此，对摄像设 备主体及其所搭载的摄像透镜也要求小型化、轻量化。另一方面，对车载用摄像机、监视摄 像机等所使用的摄像透镜要求具有高耐候性、且按照在宽范围确保良好的视野的方式按广 视角具有高光学性能。而且，在上述领域的摄像透镜中，要求低成本化，所以要求透镜片数较少的光学系 统。以往，作为上述领域中的4片结构的摄像透镜，例如公知有下述专利文献1 5所述的 摄像透镜。专利文献1 日本专利公开2002-244031号公报专利文献2 日本专利公开2006-259704号公报专利文献3 日本专利公开2006-292988号公报专利文献4 日本专利公开2005-227426号公报专利文献5 日本专利公开2009-3343号公报但是，近几年在车载用摄像机或监视摄像机等领域中，要求例如按全视角超过 180°的摄像透镜等，即对广角化的要求越来越强烈。而且，伴随近几年的摄像元件的小型 化及高像素化，越来越要求具有高分辨性且具有如至成像区域的宽范围为止可获得良好的 图像之高光学性能的摄像透镜。然而，在以往的透镜系统中，廉价且小型地构成、并且同时 实现满足近几年的要求程度的广角化和高光学性能是困难的。在专利文献1记载有如下透镜系统作为实施例3的广角透镜，由从物侧依次配置 的第1透镜 第4透镜的4片透镜构成，且在第3透镜与第4透镜之间配置光阑。在专利 文献1没有关于该透镜系统的F号码(也称F数)、视角的记载，但是由于第1透镜的折射 率为1.52左右且第1透镜、第2透镜的负的光焦度比较小，所以难以认为该透镜系统是可 以应对于全视角超过180°的规格的透镜系统。在专利文献2、3所记载的透镜各自的全视角为约140° 165°，约152° 164°，不能说是能够应对近几年所要求的全视角超过180°的广角化的透镜。在专利文献 4所记载的透镜，F号码为2. 5 2. 8且全视角为180°以上，但是采用通过利用整个系统 的焦距f、半视角Φ而将理想图像高度设为2XfXtan((j5/2)的投影方式时，由于畸变在 超过半视角80°以后急剧向负侧变大，所以最周边部的图像变小的短处就存在。在专利文 献5记载有全视角接近190°的实施例，歪曲像差(也称畸变像差)、倍率色像差(也称倍 率色差)皆被良好地校正，但非点像差(也称像散)残留，且在与被高像素化的摄像元件组 合使用之际有时要求更宽的深度。发明内容本发明鉴于上述情况，其目的在于，提供一种小型且低成本、并且可实现广角化和 高光学性能的摄像透镜及具备该摄像透镜的摄像装置。本发明的摄像透镜的特征在于，从物侧依次配置以下部件而成具有负的光焦度， 像侧的面为凹形状的弯月形透镜的第1透镜；物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近 具有负的光焦度，物侧的面在光轴附近为凹形状，像侧的面在光轴附近为凸形状的第2透 镜；物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近具有正的光焦度，像侧的面在光轴附近为凸 形状的第3透镜；光阑；物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近具有正的光焦度，物侧 的面在光轴附近为凸形状，像侧的面在光轴附近为凸形状的第4透镜。另外，本发明的摄像透镜的第1透镜的有关上述“具有负的光焦度，像侧的面为凹 形状的弯月形透镜”，当第1透镜为非求面透镜时，是指在近轴区域。而且，上述“光轴附近” 设为与近轴区域同义的意思。在本发明的摄像透镜中，优选满足下述条件式(1) (5)。另外，作为优选的形态， 可以是满足下述条件式(1) (5)中的任意1个的形态，或者也可以为满足任意2个以上 的组合的形态。-12. 0 < fl/f < -5. 0— (1)0. 15 < d2/L < 0. 25— (2)0· 02 < d4/L < 0· 05... (3)-1· 2 < f2/f3 < -0· 1... (4)4. 0 < L/f34 < 8. 0... (5)其中，f为整个系统的焦距，fl为第1透镜的焦距，f2为第2透镜的焦距，f3为第3透镜的焦距，f34为第3透镜与第4透镜的合成焦距，d2为第1透镜与第2透镜的光轴上的间隔，d4为第2透镜与第3透镜的光轴上的间隔，L为从第1透镜的物侧面的面顶点到像面为止在光轴上的距离。在本发明的摄像透镜中，也可以构成为第3透镜的物侧的面在光轴附近成为凸形 状，此时，优选满足下述条件式(6A)。-5. 0 < r5/r4 < 0. 0…(6A)其中，r4为第2透镜的像侧的面的近轴曲率半径，r5为第3透镜的物侧的面的近轴曲率半径。或者，在本发明的摄像透镜中，也可以构成为第3透镜的物侧的面在光轴附近成 为凹形状，此时，优选满足下述条件式(6B)。4. 0 < r5/r4 < 8. 0…(6B)[0037]其中，r4为第2透镜的像侧的面的近轴曲率半径，r5为第3透镜的物侧的面的近轴曲率半径。另外，在上述L中，后截距部分利用空气换算长度。而且，上述r4、r5的符号中，将 朝物侧为凸时设为正，朝像侧为凸时设为负。在本发明的摄像透镜中，优选第1透镜的材质在d线的阿贝数为40以上。优选第 2透镜的材质在d线的阿贝数为50以上。优选第3透镜的材质在d线的阿贝数为40以下。 优选第4透镜的材质在d线的阿贝数为50以上。而且，在本发明的摄像透镜中，优选构成为全视角大于200°。本发明的摄像装置的特征在于，具备上述记载的本发明的摄像透镜。根据本发明的摄像透镜，在4片透镜系统中，由于适当地设定各透镜的光焦度及 形状且将光阑配置在适当的位置，所以廉价且小型地构成，并且可以同时实现广角化和高 光学性能。根据本发明的摄像装置，由于具备本发明的摄像透镜，所以可以廉价且小型地构 成，并且可进行以宽视角的拍摄而可以获得高画质的影像。

图1是表示本发明的实施例1的摄像透镜的透镜结构及光路的剖视图。图2是表示本发明的实施例2的摄像透镜的透镜结构及光路的剖视图。图3是表示本发明的实施例3的摄像透镜的透镜结构及光路的剖视图。图4是表示本发明的实施例4的摄像透镜的透镜结构及光路的剖视图。图5是表示本发明的实施例5的摄像透镜的透镜结构及光路的剖视图。图6是表示本发明的实施例6的摄像透镜的透镜结构及光路的剖视图。图7是表示本发明的实施例7的摄像透镜的透镜结构及光路的剖视图。图8是表示本发明的实施例8的摄像透镜的透镜结构及光路的剖视图。图9的图9 (A) 图9 (G)是本发明的实施例1的摄像透镜的各像差图。图10的图10 (A) 图10 (G)是本发明的实施例2的摄像透镜的各像差图。图11的图Il(A) 图Il(G)是本发明的实施例3的摄像透镜的各像差图。图12的图12㈧ 图12(G)是本发明的实施例4的摄像透镜的各像差图。图13的图13㈧ 图13(G)是本发明的实施例5的摄像透镜的各像差图。图14的图14㈧ 图14(G)是本发明的实施例6的摄像透镜的各像差图。图15的图15㈧ 图15 (G)是本发明的实施例7的摄像透镜的各像差图。图16的图16(A) 图16(G)是本发明的实施例8的摄像透镜的各像差图。图17是用于说明本发明的实施方式所涉及的车载用摄像装置的配置的图。图中2-轴上光束，3-轴外光束，5-摄像元件，100-汽车，101、102-车外摄像机， 103-车内摄像机，Ll-第1透镜，L2-第2透镜，L3-第3透镜，L4-第4透镜，PP-光学部 件，Sim-像面，St-孔径光阑，Z-光轴。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1 图8是表示本发明 的实施方式所涉及的摄像透镜的结构例的剖视图，分别与后述的实施例1 8的摄像透镜 对应。由于图1 图8所示的例子的基本结构相同，图示方法也相同，因此在此主要参照图 1对本发明的实施方式所涉及的摄像透镜进行说明。本实施方式的摄像透镜是沿光轴Z从物侧依次配置第1透镜Li、第2透镜L2、第 3透镜L3及第4透镜L4的4片结构的透镜系统。在第3透镜L3与第4透镜L4之间配置 孔径光阑St。通过将孔径光阑St配置于第3透镜L3与第4透镜L4之间，可以谋求径向的 小型化。另外，在图1中，左侧设为物侧，右侧设为像侧，图示的孔径光阑St未必一定表示 其大小或形状，而是表示光轴上的位置。图1中的符号ri(i = 1、2、3、…)表示各透镜面 的曲率半径，符号di(i = 1、2、3、···)表示面间隔。而且，在图1也一并表示来自位于无限 远距离的物点的轴上光束2、以最大视角的轴外光束3。在图1中，考虑摄像透镜应用于摄像装置的情况，也图示有在摄像透镜的像面Sim 所配置的摄像元件5。而且，将摄像透镜应用于摄像装置时，根据装配透镜的摄像机侧的结 构，优选设置保护玻璃、低通滤光片或红外截止滤光片等，在图1中示出将设想这些的平行 平板状光学部件PP配置在第4透镜L4与摄像元件5 (像面Sim)之间的例子。第1透镜Ll构成为具有负的光焦度且像侧的面为凹形状的弯月形透镜。如此，通 过第1透镜Ll设为将凹面朝向像侧的负弯月形透镜，而有利于广角化及畸变的校正。虽然配 置于最靠近物侧的第1透镜Ll摄像暴露于风雨或洗涤用溶剂的情况，但是因第1透镜Ll的 物侧的面成为凸面，所以也有在这些状况下所担忧的灰尘、尘埃、水滴等不易残留的优点。另外，在图1所示的例子中，第1透镜Ll由球面透镜构成，但是也可以由非球面透 镜构成。其中，如后述，配置于最靠近物侧的第1透镜Ll的材质相比树脂而言更优选玻璃， 所以若将第1透镜Ll设为球面透镜，则可以比设为非球面透镜的情况能更低成本地制作。第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4各自的物侧的面及像侧的面皆为非球面形 状。通过将第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4设为双面非球面的透镜，缩短光学系统 的光轴方向的总长的同时，可获得高分辨性。第2透镜L2构成为在光轴附近具有负的光焦度，物侧的面在光轴附近为凹形状， 像侧的面在光轴附近为凸形状。第3透镜L3构成为在光轴附近具有正的光焦度，像侧的面 在光轴附近为凸形状。第3透镜L3也可以构成为在光轴附近成为双凸形状，或者也可以构 成为在光轴附近成为将凸面朝向像侧的弯月形状。第4透镜L4构成为在光轴附近具有正 的光焦度，物侧的面在光轴附近为凸形状，像侧的面在光轴附近为凸形状。本摄像透镜在4组4片透镜结构中，如上述适当地设定第1透镜Ll 第4透镜L4 的各透镜的光焦度及形状，通过将孔径光阑St配置于第3透镜L3与第4透镜L4之间，能 以较少的透镜片数及较短的总长按小型且低成本地构成，并且实现充分的广角化，可以更 良好地校正包括以像面弯曲(也称场曲)为首的歪曲像差、倍率色像差、彗形像差(也称慧 差)的各种像差。根据本摄像透镜，由于可以在成像区域的宽范围实现高分辨，所以也可以 应对于近几年的高像素化发展的摄像元件。本发明的实施方式所涉及的摄像透镜还优选具有下述的结构。另外，作为优选的形态，可以为具有以下任意1个结构的形态，或者也可以为具有组合任意的2个以上的结构 的形态。将第1透镜Ll的焦距设为fl，整个系统的焦距设为f时，优选满足下述条件式 ⑴。-12. 0 < fl/f < -5. 0... (1)若超过条件式⑴的上限，则第1透镜Ll的负的光焦度变大，所以第1透镜Ll的 像侧的面的曲率半径的绝对值变小而接近半球形状，难以制作第1透镜Li，所以成本增高。 若低于条件式(1)的下限，则第1透镜Ll的负的光焦度变小，为了对其进行补偿就必须增 大第2透镜L2的负的光焦度，并且第2透镜L2的曲率半径的绝对值变小，所以难以制作第 2透镜L2且成本增高。而且，更优选满足下述条件式(1-1)。通过满足条件式(1-1)，可以进一步提高通 过满足条件式(1)所获得的效果。-11. 0 < fl/f < -6. 0— (1-1)进而，更进一步优选满足下述条件式(1-2)。通过满足条件式(1-2)，可以更进一 步提高通过满足条件式(1)所获得的效果。-10. 0 < fl/f < -7. 0... (1-2)将第1透镜Ll与第2透镜L2的光轴上的间隔设为d2，从第1透镜Ll的物侧面的 面顶点到像面的距离设为L时，优选满足下述条件式(2)。另外，L中后截距部分利用空气 换算长度。0. 15 < d2/L < 0. 25... (2)若超过条件式(2)的上限，则第1透镜Ll的像侧的面的有效半径变大而接近曲率 半径，因此难以进行透镜的加工，而使成本增高的同时透镜系统的光轴方向的总长变长。若 在低于条件式(2)的下限的状态下要对第1透镜Ll确保适当的光焦度，则导致第1透镜Ll 的像侧的面和第2透镜L2的物侧的面互相干扰而不能确保需要的有效半径，难以实现作为 本发明的目的的光学系统。而且，更优选满足下述条件式(2-1)。通过满足条件式(2-1)，可以进一步提高通 过满足条件式(2)所获得的效果。0. 16 < d2/L < 0. 24... (2-1)将第2透镜L2与第3透镜L3的光轴上的间隔设为d4，从第1透镜Ll的物侧面的 面顶点到像面的距离设为L时，优选满足下述条件式(3)。另外，L中后截距部分利用空气 换算长度。0. 02 < d4/L < 0. 05... (3)若超过条件式(3)的上限，则难以良好地保持倍率色像差的同时良好地校正畸 变，而且透镜系统的总长变长。第2透镜L2的像侧的面与第3透镜L3的物侧的面在有效 径内不接触就不成问题，但是若低于条件式(3)的下限，则他们所接触的危险性增大。将第2透镜L2的焦距设为f2，第3透镜L3的焦距设为f3时，优选满足下述条件 式⑷。-1. 2 < f2/f3 < -0. 1... (4)若超过条件式(4)的上限，则在中间视角下的歪曲像差、倍率色像差就变大。若低于条件式(4)的下限，则难以进行彗形像差的校正，而且难以将轴上色像差抑制到实用标 准。而且，更优选满足下述条件式(4-1)。通过满足条件式(4-1)，可以进一步提高通 过满足条件式(4)所获得的效果。-1. 1 < f2/f3 < -0. 3... (4-1)进而，更进一步优选满足下述条件式(4-2)。通过满足条件式(4-2)，可比满足条 件式(4-1)时更容易地进行彗形像差和轴上色像差的抑制。-1. 1 < f2/f3 < -0. 4... (4-2)将第3透镜L3与第4透镜L4的合成焦距设为f34，从第1透镜Ll的物侧面的面 顶点到像面的距离设为L时，优选满足下述条件式(5)。另外，L中后截距部分使用空气换 算长度。4. 0 < L/f34 < 8. 0... (5)若超过条件式(5)的上限，则第3透镜L3的光焦度变小而倍率色像差的校正不 足、或者第4透镜L4的光焦度变小而像面弯曲及彗形像差的校正不足。或者在超过条件式 (5)的上限并且第3透镜L3、第4透镜L4的光焦度大时，由于第3透镜L3、第4透镜L4过 于接近，所以难以配置且难以进行低成本的制造。若低于条件式(5)的下限，则第3透镜L3 的光焦度变大而轴上色像差变得过大、或者第4透镜L4的光焦度变大而难以进行像面弯曲 及彗形像差的校正。或者在低于条件式(5)的下限并且第3透镜L3、第4透镜L4的光焦度 变小时，第3透镜L3与第4透镜L4的间隔变大而透镜系统大型化。而且，更优选满足下述条件式(5-1)。通过满足条件式(5-1)，可以进一步提高通 过满足条件式(5)所获得的效果。4. 2 < L/f34 < 6. 0... (5-1)第3透镜L3在光轴附近为双凸形状时，将第2透镜L2的像侧面的近轴曲率半径 设为r4，第3透镜L3的物侧面的近轴曲率半径设为r5时，优选满足下述条件式(6A)。-5. 0 < r5/r4 < 0. 0…(6A)若超过条件式(6A)的上限，则在中间视角下的歪曲像差、倍率色像差变大。若低 于条件式(6A)的下限，则难以良好地校正彗形像差。而且，更优选满足下述条件式(6A-1)。通过满足条件式(6A-1)，可以进一步提高 通过满足条件式(6A)所获得的效果。-4. 0 < r5/r4 < -0. 02... (6A-1)第3透镜L3是在光轴附近将凸面朝向像侧的弯月形状时，将第2透镜L2的像侧 面的近轴曲率半径设为r4，第3透镜L3的物侧面的近轴曲率半径设为r5时，优选满足下述 条件式(6B)。4. 0 < r5/r4 < 8. 0— (6B)若超过条件式(6B)的上限，则在中间视角下的歪曲像差、倍率色像差变大。若低 于条件式(6B)的下限，则难以良好地校正彗形像差。而且，更优选满足下述条件式(6B-1)。通过满足条件式(6B-1)，可以进一步提高 通过满足条件式(6B)所获得的效果。5. 0 < r5/r4 < 7. 5... (6B—1)[0111]进而，更进一步优选满足下述条件式(6B-2)。通过满足条件式(6B-2)，可以更进 一步提高通过满足条件式(6B)所获得的效果。5. 5 < r5/r4 < 7. 2··· (6B-2)优选第1透镜Ll的材质在d线的阿贝数为40以上，这样在如此选择材质时容易进 行倍率色像差的良好的校正。优选第2透镜L2的材质在d线的阿贝数为50以上，这样选 择材质时容易进行倍率色像差的良好的校正。优选第3透镜L3的材质在d线的阿贝数为 40以下，这样选择材质时容易进行倍率色像差的良好的校正。进而，更优选第3透镜L3的 材质在d线的阿贝数为29以下，这样选择材质时容易进行倍率色像差的更加良好的校正。 优选第4透镜L4的材质在d线的阿贝数为50以上，这样选择材质时容易进行倍率色像差 的良好的校正。通过良好地校正倍率色像差，可以提高分辨性，也能够应对近几年的高像素 化发展的摄像元件。本摄像透镜优选全视角大于200°。全视角是指按最大视角的轴外光束3的主光 线与光轴Z所形成的角的2倍。通过设为全视角大于200°的较大地广角透镜系统，能够应 对近几年的广角化的要求。而且，如图1所示的例子，优选本摄像透镜为第1透镜Ll 第4透镜L4的透镜皆 未接合的单透镜。设想在如车载摄像机或监视摄像机用途的严格环境下的使用时，优选设 为不包括接合透镜的结构，而且通过设为不包括接合透镜的结构，可以低成本地制作。本摄像透镜例如在车载用摄像机或监视用摄像机等严格的环境中使用时，配置在 最靠近物侧的第1透镜Ll要求使用耐抗由风雨引起的表面劣化、由直射日光引起的温度变 化且耐抗油脂、洗涤剂等化学药品的材质，即，耐水性、耐候性、耐酸性、耐药品性等高的材 质。例如，优选使用日本光学硝子工业会规定的粉末法耐水性为1的材质。而且，对第1透 镜Ll有时要求使用坚固且难以破裂的材质。通过将材质设为玻璃，能够满足上述要求。或 者，作为第1透镜Ll的材质也可以使用透明的陶瓷。另外，也可以对第1透镜Ll的物侧的面施加用于提高强度、耐划痕性、耐药品性的 保护机构，此时也可以将第1透镜Ll的材质设为塑料。这种保护机构可以为硬膜，也可以 为拨水膜。作为第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4的材质优选使用塑料，此时，可以精度 良好地制作非球面形状的同时，能够谋求轻量化及低成本化。根据塑料材质，若吸水性高，则随着水分的出入而折射率及形状尺寸变化，因此有 对光学性能产生坏影响的可能性。因此，若对第2透镜L2和第4透镜L4使用聚烯烃类塑 料，对第3透镜L3使用聚碳酸酯类塑料或PET类塑料的吸水性极其小的材质，则可以将因 吸水引起的性能劣化抑制在最小限度。对第2透镜L2、第3透镜L3、第4透镜L4中的至少任意1个材质使用塑料时，作 为其材质也可以使用在塑料中混合了小于光的波长的粒子的所谓纳米复合材料。在本摄像透镜中，为了减少重影光等，也可以在各透镜上施加防反射膜。此时，在 如图1所例示的摄像透镜中，在第1透镜Ll的像侧的面、第2透镜L2的像侧的面、第3透 镜L3的物侧的面中，周边部的各面的切线和光轴所形成的角度较小，所以周边部的防反射 膜的厚度变得比透镜中央部薄。因此，通过在上述3个面中的1面以上的面上施加将中央 附近处的反射率变得最小的波长设为600nm以上900nm以下的防反射膜，而可以在有效直径整体上平均地降低反射率，并且可以减少重影光。另外，若在中央附近的反射率变得最小的波长短于600nm，则在周边部的反射率变 得最小的波长变得过短，长波长侧的反射率变高，所以容易发生带红色的重影。而且，若在 中央附近的反射率变得最小的波长长于900nm，则在中央部的反射率变得最小的波长变得 过长，短波长侧的反射率变高，所以图像的色调颇带红色的同时容易发生带蓝色的重影。而且，在本摄像透镜中，在各透镜间的有效直径外通过的光束成为杂散光而到达 像面，有成为重影的忧虑，所以根据需要优选设置遮断该杂散光的遮光机构。作为该遮光 机构，例如也可以在透镜的像侧的有效直径外的部分施加不透明的涂料或设置不透明的板 材。而且，也可以在成为杂散光的光束的光路设置不透明的板材而作为遮光机构。另外，根据摄像透镜的用途，也可以在透镜系统和摄像元件5之间插入如截止从 紫外光至蓝色光的滤光片，或者如截止红外光的IR(InfraRed)截止滤光片。或者，也可以 在透镜面施加具有与上述滤光片相同的特性的涂层。在图1中，示出在透镜系统和摄像元件5之间配置设想各种滤光片的光学部件PP 的例子，但取而代之也可以在各透镜之间配置这些各种滤光片。或者，也可以在摄像透镜所 具有的任意一个透镜的透镜面上施加具有与各种滤光片相同的作用的涂层。其次，对本发明的摄像透镜的数值实施例进行说明。将实施例1 实施例8的摄 像透镜的透镜剖视图分别示于图1 图8。将实施例1的摄像透镜的透镜数据示于表1，非球面数据示于表2。同样地，将实 施例2 8的摄像透镜的透镜数据、非球面数据分别示于表3 表16。以下，举实施例1为 例子对表中的记号的意义进行说明，但对实施例2 8的记号也基本相同。在表1的透镜数据中，Si的栏表示将最靠物侧的构成要素的面作为第1个而随着 朝向像侧依次增加的第i个(i = 1、2、3、…)的面号码，ri的栏表示第i个面的曲率半径， di的栏表示第i个面与第i+Ι个面的光轴Z上的面间隔。另外，曲率半径的符号中将朝物 侧为凸时设为正、朝像侧为凸时设为负。在各实施例中，透镜数据的表的ri、di(i = 1、2、 3、…)与透镜剖视图的符号ri、di对应。而且，在表1的透镜数据中，Nej的栏表示将最靠物侧的透镜作为第1个而随着朝 向像侧依次增加的第j个(j = 1、2、3、…)透镜对e线(波长546. 07nm)的折射率，vdj 的栏表示第j个光学要素对d线(波长587.6nm)的阿贝数。另外，在透镜数据中，也包括 孔径光阑St而示出，在相当于孔径光阑St的面的曲率半径的栏中记载为⑴(孔径光阑)。在图1 图8中，配置于第4透镜L4和像面Sim之间的光学部件PP为设想保护 玻璃或滤光片等的光学部件，在所有的实施例1 8中，都使用折射率为1. 52的玻璃材料， 其厚度为1. 0mm。在表1的透镜数据中，在非球面的面号码附加*号，作为非球面的曲率半径示出 光轴附近的曲率半径(近轴曲率半径)的数值。在表2的非球面数据中，表示非球面的面 号码、和有关各非球面的非球面系数。表2的非球面数据的数值的[Ε-η] (η 整数)是指 “Χ10_η”，[Ε+η]是指“Χ10η”。另外，非球面系数为由下式表示的非球面式中的各系数K、 Bm(m = 3、4、5、…20)的值。Zd = C · h2/{l+(l"K · C2 · h2)1/2} + Σ Bm · hm其中，[0134]Zd为非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂到非球面顶点相切的垂直于光轴 的平面的垂线长度)，h为高度(从光轴到透镜面的距离)，C为近轴曲率半径的倒数，1(、8111为非球面系数(111 = 3、4、5、...20)。[表 1]实施例1透镜数据
siridiNejvdj114.67701.20001.7762049. 624. 04842.5072*3-1.22261.10001.5334155. 4*4-16.25730.4439*52.95172.11001.6196525. 5*6-8.65940.43017°° (孔径光阑)0. 2583*811. 47241.59781.5334155. 4*9-1. 0494[表2]实施例1非球面数据
CM-I-HCMCMCMO IO IO I-I-H OO ICO OO Iω CDωω LOI ωω CDI ω LOω COOC-I-H-I-HLOOOCO-I-H-I-HCMCOCM-I-HCD导OCOCCMCMOCM LOOCD OOCLO I“ ICO ICOLO Iσ -I-H ICOCM寸寸O ωO ω CM CMO ω寸 O寸 OO ω LO 寸寸 O-I-H 寸ο OCω COω CMω -I-HCOCMCOCDOiCO寸 -φ ICMCDLOCOOC ^ ICD CNJ I寸 csi-I-H —寸 ICO O CO-I-HCM-I-H-I-HO ICM OO IO I-I-H OCM OO Iω OI ωω CMω OiI ωI ωω LOLOOC-I-HOOCOC寸寸OCOCLOOCOOOCOCLOCMOiOCOCCDOOiCDOCO-I-H IcsiLO I-I-H ICO-I-H ICO寸COCOCOO寸O寸OOOIOIOI ω -I-HI ω LOI ω CMω LO 寸I ω CDω -I-H CMI ω 寸COOiOiOiCDOCMOCDCMCOOiCDOC 寸CMOiOCCDCMCNJOLOLO—CO-I-HI-I-HICOCOCOCO寸O IO IO ICO O寸 O寸 OO IωωωIIIω-I-HOωω 寸ω LOOCOCCMOC导-I-HCMOiCDOOCM导OiOOOiOi OO-I-Hσ I— ICNJ I-I-Hσ CDCO IOCOiOOOCOiο-I-HOOIOOII-I-HI ω CMω O -I-HI ω COI ω CDω LO Oiω CD OI ω-I-H寸CDOCOCCDCMCDCDOi-I-HCOLO寸O-I-H-I-HOCOCOCDOiCOO^CDCOOCICOCOIIcsi寸LOCDOCOiO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCMm
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实施例2透镜数据 [表 4]实施例2非球面数据 [表 6]实施例3非球面数据 [表16]实施例8非球面数据 在上述实施例1 8中，由于第1透镜L1以光学玻璃作为材质且将双面设为球面 形状，所以可获得良好的耐候性及耐抗因土沙等的划痕性，并且可以比较廉价地制造。上述 实施例1 8的第2透镜L2和第4透镜L4以聚烯烃类塑料作为材质，第3透镜L3以聚碳 酸酯类塑料作为材质而选择吸水性小的材质，以使尽量抑制因吸水引起的性能变化。将与上述实施例1 8的摄像透镜的各种数据及上述条件式(1) (5)、(6A)、 (6B)对应的值示于表17。在实施例1 8中，以e线作为标准波长，在表17表示在该标准 波长的各值。在表17中，f为整个系统的焦距，Bf为从最靠近像侧的透镜的像侧的面到像面为 止在光轴上的距离(相当于后截距)，L为从第1透镜L1的物侧的面到像面Sim为止在光 轴上的距离，Fno.为F号码，2 为全视角，Bf为空气换算长度，S卩，表示光学部件PP的厚 度经空气换算后所计算的值。同样地，L中后截距部分利用空气换算长度。实施例1 8的 最大图像高度皆为1. 95mm。从表17可得知，实施例1 5皆满足条件式⑴ (5)、(6A)， 实施例6 8皆满足条件式(1) (5)、(6B)。[表17] 另外，在上述各表记载有以预定的位数四舍五入的数值。作为各数值的单位对角 度使用“。”，对长度使用“mm”。但是，这为一例子，光学系统按比例放大或按比例缩小也可 得到相等的光学性能，所以也可使用其他适当的单位。 将实施例1的摄像透镜的像差图示于图9 (A) 图9 (G)。图9 (A) 图9⑶分别 表示球面像差(也称球差)、非点像差、畸变(歪曲像差)、倍率色像差(倍率色差)。图 9(E) 图9(G)表示在各半视角下的子午方向的横向色差。在各像差图表示以e线为标准波长的像差，但在球面像差图及倍率色像差图也表示关于g线(波长436nm)、C线(波长 656. 27nm)的像差。球面像差图的Fno.是F号码，其他像差图的《是指半视角。而且，同样地在图10(A) 图10(G)、图11(A) 图11(G)、图12(A) 图12(G)、图 13(A) 图 13(G)、图 14(A) 图 14(G)、图 15(A) 图 15(G)、图 16(A) 图 16(G)示出上 述实施例2 8的摄像透镜的各自的球面像差、非点像差、畸变(歪曲像差)、倍率色像差、 横向色差的像差图。另夕卜，对于畸变的像差图，利用整个系统的焦距f、半视角小(当做变量， ct ^ )，将理想图像高度设为2XfXtan(cj5/2)，表示距其的偏移量，所以在周边部成
为负值。但是，实施例1 8的摄像透镜的畸变若以基于等距投影的图像高度作为标准计 算，则成为正的大值。这是因为与设计成以根据等距射影的图像高度抑制畸变的透镜相比， 实施例1 8的摄像透镜为考虑了周边部的图像拍摄得较大的透镜。由以上数据可得知，实施例1 8的摄像透镜在由4片的较少的透镜结构可谋求 小型化及低成本化的基础上，进而实现约201° 218°的非常宽的全视角、2.8 2.9的小 的F号码、及良好地校正各像差的高分辨的良好的光学性能。这些摄像透镜可适当地使用 在监视摄像机或用于拍摄汽车前方、侧方、后方等影像的车载用摄像机等。在图17作为使用例表示将具备本实施方式的摄像透镜的摄像装置搭载于汽车 100的样子。在图17中，汽车100具备用于拍摄其副驾驶席侧的侧面的死角范围的车外摄 像机101、用于拍摄汽车100的后侧的死角范围的车外摄像机102、安装在后视镜的背面且 用于拍摄与驾驶员相同的视野范围的车内摄像机103。车外摄像机101、车外摄像机102、车 内摄像机103为本发明的实施方式所涉及的摄像装置，具备本发明的实施例的摄像透镜、 将该摄像透镜所形成的光学图像变换成电信号的摄像元件。本发明的实施方式所涉及的摄像透镜具有上述优点，所以车外摄像机101、102及 车内摄像机103也可小型且廉价地构成，具有宽视角，可以得到分辨率高的良好的影像。以上，例举实施方式及实施例说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式及实 施例，能够进行各种变形。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 数的值不限于在上述各数值实施例中示出的值，可以取其他值。而且，透镜的材质也不限于 在上述各数值实施例中使用的材质，也可以使用其他材质。而且，在摄像装置的实施方式中，对将本发明应用于车载用摄像机的例子进行了 图示说明，但本发明不限于该用途，例如，也可以应用于便携终端用摄像机或监视摄像机寸。
权利要求一种摄像透镜，其特征在于，从物侧依次配置以下部件而成第1透镜，具有负的光焦度，像侧的面为凹形状的弯月形透镜；第2透镜，物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近具有负的光焦度，物侧的面在光轴附近为凹形状，像侧的面在光轴附近为凸形状；第3透镜，物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近具有正的光焦度，像侧的面在光轴附近为凸形状；光阑；第4透镜，物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近具有正的光焦度，物侧的面在光轴附近为凸形状，像侧的面在光轴附近为凸形状。
2.如权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，将所述第1透镜的焦距设为Π，整个系统的焦距设为f时，满足下述条件式(1) -12. 0 < fl/f < -5. 0... (1)。
3.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将所述第1透镜和上述第2透镜在光轴上的间隔设为d2，从上述第1透镜的物侧面的 面顶点到像面为止的距离设为L时，满足下述条件式(2) 0. 15 < d2/L < 0. 25... (2)。
4.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将所述第2透镜和所述第3透镜在光轴上的间隔设为d4，从所述第1透镜的物侧面的 面顶点到像面为止的距离设为L时，满足下述条件式(3) 0. 02 < d4/L < 0. 05... (3)。
5.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将所述第2透镜的焦距设为f2，上述第3透镜的焦距设为f3时，满足下述条件式(4) -1. 2 < f2/f3 < -0. 1... (4)。
6.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将所述第3透镜和所述第4透镜的合成焦距设为f34，从上述第1透镜的物侧面的面顶 点到像面为止的距离设为L时，满足下述条件式(5) 4. 0 < L/f34 < 8. 0... (5)。
7.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，所述第3透镜的物侧的面在光轴附近为凸形状，将所述第2透镜的像侧的面的近轴 曲率半径设为r4，所述第3透镜的物侧的面的近轴曲率半径设为r5时，满足下述条件式 (6A)-5. 0 < r5/r4 < 0. 0." (6A)。
8.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，所述第3透镜的物侧的面在光轴附近为凹形状，将所述第2透镜的像侧的面的近轴 曲率半径设为r4，所述第3透镜的物侧的面的近轴曲率半径设为r5时，满足下述条件式 (6B)4. 0 < r5/r4 < 8. 0." (6B)。
9.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，所述第1透镜的材质对d线的阿贝数为40以上，所述第2透镜的材质对d线的阿贝数为50以上，所述第3透镜的材质对d线的阿贝数为40以下，所述第4透镜的材质对d线的 阿贝数为50以上。
10.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于， 全视角大于200°。
11.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求1至10中的任一项所述的摄像透镜。
专利摘要本实用新型提供一种摄像透镜及摄像装置，该摄像透镜小型且低成本地构成，并且实现广角化和高光学性能。摄像透镜从物侧依次配置如下构成第1透镜(L1)，具有负的光焦度，像侧的面为凹形状的弯月形透镜；第2透镜(L2)，物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近具有负的光焦度，物侧的面在光轴附近为凹形状，像侧的面在光轴附近为凸形状；第3透镜(L3)，物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近具有正的光焦度，像侧的面在光轴附近为凸形状；光阑；第4透镜(L4)，物侧的面及像侧的面为非球面，在光轴附近具有正的光焦度，物侧的面在光轴附近为凸形状，像侧的面在光轴附近为凸形状。
文档编号G02B13/06GK201689210SQ20102021715
公开日2010年12月29日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年4月1日
发明者山川博充 申请人:富士能株式会社