攝像透鏡及攝像裝置的製作方法

2023-06-19 16:48:26 1

專利名稱：攝像透鏡及攝像裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使可見光及近紅外光成像的攝像透鏡及攝像裝置。
背景技術：
迄今，已知為了確保行車安全性而拍攝車的前後方向等的狀況的車載攝像機、或 用於拍攝可疑者等的防犯用監視攝像機。這種車載攝像機或監視攝像機中，已知搭載了中 望遠用攝像透鏡的由包含接合透鏡的光學系統構成的攝像透鏡的攝像機(參照專利文獻 1、2、3)。專利文獻1 日本專利公開平11-271610號公報專利文獻2 日本專利公開平5-224119號公報 專利文獻3 日本專利申請2007-328236號然而，這種車載攝像機或監視攝像機在白天進行可見光的攝影、在夜間進行近紅 外光的攝影以晝夜使用的情況較多。因此，要求在這種裝置上使用可以使從可見波長區域 到近紅外波長區域的寬波長範圍的光成像、且也可以在夜間等拍攝的明亮(F數小)的攝像 透鏡。另外，車載攝像機或監視攝像機要求在寒冷地區的戶外或夏天的熱帶地方的車內 的使用等中性能劣化較少的攝像透鏡。要求如上述的性能不限於使用在車載攝像機或監視攝像機的攝像透鏡，對在嚴格 環境下使用的攝像透鏡是共同的。
發明內容本發明是借鑑於上述情況而提出的，其目的在於提供一種耐氣候性高且對環境變 化的性能劣化較少的、在從可見波長到近紅外波長的寬的波長範圍具有良好的光學性能的 攝像透鏡及攝像裝置。本發明的攝像透鏡的特徵在於，從物側依次具備具有正的光焦度的前組、光闌、 具有負的光焦度的後組，使可見光及近紅外光成像，後組由配置在物側的將凸面朝向物側 的負彎月透鏡和配置在像側的雙凸透鏡構成，並且，構成攝像透鏡的所有透鏡是單透鏡。優選上述前組為從物側依次配置的由前組物側透鏡部、將凸面朝向物側的1片正 彎月形透鏡、將凹面朝向像側的1片負透鏡構成的組，上述前組物側透鏡部具有正的光焦 度並由最靠近物側的透鏡面呈凸面、至少1個透鏡面呈凹面的1片以上的透鏡構成。優選該攝像透鏡均滿足式(1) :1.8<nd3< nd4及式(2) :15 < ν d3_v d4兩者， 更優選均滿足式(l' ) :1.82 <nd3 <nd4 及式(2' ) :20 < vd3_v d4 < 25 兩者。此處，nd3是前組的上述正彎月形透鏡的對d線的折射率，ν d3是前組的上述正彎 月形透鏡的對d線的阿貝數，nd4是前組的上述負透鏡的對d線的折射率，ν d4是前組的上 述負透鏡的對d線的阿貝數。上述前組物側透鏡部可以是由將凸面朝向物側的負彎月形透鏡和將凸面朝向物側的正透鏡構成。上述前組物側透鏡部可以是由將凸面朝向物側的1片正彎月形透鏡構成。本發明的攝像裝置的特徵在於，具備本發明的攝像透鏡和將由該攝像透鏡形成 的光學像變換成電信號的攝像元件。另外，從可見波長到近紅外波長的波 長範圍是450nm IOOOnm的範圍。根據本發明的攝像透鏡及攝像裝置，攝像透鏡從物側依次具備具有正的光焦度 的前組、光闌、具有負的光焦度的後組，使可見光及近紅外光成像，將後組設為僅由配置在 物側的將凸面朝向物側的負彎月形透鏡和配置在像側的雙凸透鏡構成的組，將構成該攝像 透鏡的所有透鏡設為單透鏡，所以可以得到耐氣候性高、對環境變化的性能劣化較少並且 在從可見波長到近紅外波長的寬波長範圍具有良好的光學性能的高品質的光學系統。S卩，將構成攝像透鏡的所有透鏡設為單透鏡，所以沒有必要將用於形成接合透鏡 的粘接劑等配置在光路中，也不會發生由溫溼度引起的粘接材料的膨脹或收縮、或者攝像 透鏡的性能因粘接材料的變質等而下降的現象。由此，可得到長期使用中的性能劣化及伴 隨環境變化的性能劣化較少的攝像透鏡。而且，可以將構成攝像透鏡的各透鏡面上的光線傳播方向的變化相對地減小，可 以從可見波長到近紅外波長的寬波長範圍抑制球面像差的發生，所以可以實現相對孔徑大 (F數小)的明亮的攝像透鏡。而且，將後組設為由配置在像側的雙凸透鏡和配置在物側的將凸面朝向物側的負 彎月形透鏡構成的組，所以能夠將光向後組的各透鏡面的的入射角相對地增大，且由接收 通過攝像透鏡成像的光的受光面反射的光在後組的任意的透鏡面反射而再入射到該受光 面得以抑制。由此，可以抑制在成像於受光面的像上產生的重像的發生。該受光面對應於 攝像透鏡的成像面而配置。另外，在由受光面反射、通過後組又由前組的任意的透鏡面反射、再次通過後組而 入射到該受光面的光路中所通過的光的大部分，可以由光闌遮斷。而且，在後組配置了將凸面朝向物側的負彎月形透鏡，所以可以抑制攝像透鏡的 總長並可以抑制球面像差及彗形像差的發生。而且，在後組配置了雙凸透鏡，所以與透鏡總長相比可以將後截距增長。
圖1是表示根據本發明的實施方式的攝像透鏡的簡要結構的剖面圖。圖2是表示實施例1的攝像透鏡的簡要結構的剖面圖。圖3是表示實施例2的攝像透鏡的簡要結構的剖面圖。圖4是表示實施例3的攝像透鏡的簡要結構的剖面圖。圖5是表示實施例4的攝像透鏡的簡要結構的剖面圖。圖6是表示實施例5的攝像透鏡的簡要結構的剖面圖。圖7是表示實施例6的攝像透鏡的簡要結構的剖面圖。圖8是表示實施例1的攝像透鏡的各種像差的圖。圖9是表示實施例2的攝像透鏡的各種像差的圖。圖10是表示實施例3的攝像透鏡的各種像差的圖。[0035]圖11是表示實施例4的攝像透鏡的各種像差的圖。圖12是表示實施例5的攝像透鏡的各種像差的圖。圖13是表示實施例6的攝像透鏡的各種像差的圖。圖14是表示搭載本發明的攝像裝置的汽車的圖。圖中100-攝像透鏡，200-攝像元件，300-攝像裝置，L5-負彎月形透鏡，L6-雙凸 透鏡，Kl-前組物側透鏡部，Gl-前組，St-光闌，G2-後組。
具體實施方式
以下，利用附圖對本發明的實施方式進行說明。圖1是表示根據本發明的實施方 式的攝像透鏡的簡要結構的剖面圖。如圖1所示，攝像透鏡100是從物側(圖中箭頭-Z側)依次具備具有正的光焦 度的前組G1、光闌St、具有負的光焦度的後組G2，使可見光及近紅外光成像在成像面14的 攝像透鏡。後組G2是僅由配置在物側的將凸面朝向物側的負彎月形透鏡L5和配置在像側的 雙凸透鏡L6構成的組。而且，構成攝像透鏡100的透鏡全部為單透鏡。上述基本結構對後述的實施例1 6是共同的。另外，圖1中的Zl表示光軸。箭頭Z表示與光軸Zl平行的方向，箭頭Y表示與光 軸Zl垂直的方向。而且，圖1也表示組裝了該攝像透鏡100和攝像元件200而成的攝像裝置300，該 攝像元件200將通過攝像透鏡100成像於成像面14上的光學像Kz變換成電信號。[結構2]前組Gl可以是僅由具有正的光焦度的前組物側透鏡部K1、將凸面朝向物側的1片 正彎月形透鏡L3、將凹面朝向像側的1片負透鏡L4構成的組。在此，優選前組物側透鏡部 Kl由最靠近物側的透鏡面Sl呈凸面、至少1個透鏡面呈凹面的1片以上的透鏡構成。這樣，若將攝像透鏡100的最靠近物側的透鏡面Sl設為凸面，則可以更加減小該 攝像透鏡100的外徑，就口徑大而言可以小型化。而且，若將構成前組透鏡部Kl的透鏡面中的至少1個透鏡面設為凹面，則可以加 長後截距。而且，若具備將凸面朝向物側的正彎月形透鏡L3，則可以使構成該正彎月形透鏡 L3的兩側透鏡面S5、S6的曲率中心皆位於該正彎月形透鏡的光闌側，所以可以抑制彗形像 差、像面彎曲、畸變像差的發生。另外，若具備將凹面朝向像側的1片負透鏡L4，則可以更加可靠地抑制上述彗形 像差、像面彎曲、畸變像差的發生。上述結構2對後述的實施例1 6是共同的。[結構3]優選攝像透鏡100均滿足以下式(1) :1.8<nd3< nd4及式(2) :15 < ν d3_v d4兩者，更優選均滿足式(1' ):1.82<11(13<11(14及式(2' ) :20 < ν d3_v d4 < 25 兩者。另外，nd3是前組的正彎月形透鏡L3的對d線的折射率，ν d3是前組的正彎月形 透鏡L3的對d線的阿貝數，nd4是前組的負透鏡L4的對d線的折射率，ν d4是前組的負透 鏡L4的對d線的阿貝數。若構成為滿足式(1)及式(2)，則可以抑制彗形像差及非點像差的發生並可以良 好地校正軸上(光軸Zl上)的倍率色像差。 另外，若也滿足式(1') :1· 82 < nd3 < nd4 及式(2' ) :20 < ν d3_v d4 < 25， 則可以抑制上述彗形像差及非點像差的發生並可更加可靠地得到良好地校正軸上的倍率 色像差的效果。上述結構3對後述的實施例1 6是共同的。[結構4]優選前組物側透鏡部Kl僅由將凸面朝向物側的負彎月形透鏡Ll和將凸面朝向物 側的正透鏡L2構成。若這樣構成前組物側透鏡部K1，則可以進行球面像差及彗形像差的良好的校正， 可更加提高上述攝像透鏡的分辨力。上述結構4適用於後述的實施例1 5。[結構 5]優選前組物側透鏡部Kl僅由將凸面朝向物側的1片正彎月形透鏡構成。若這樣構成前組物側透鏡部K1，則可以由較少的透鏡片數構成攝像透鏡100，可 以進一步小型化該攝像透鏡100。上述結構5僅適用於後述的實施例6。以下，參照圖2 7及圖8 13分別對本發明的攝像透鏡的實施例1 6的各數 值數據等進行總結說明。另外，與表示上述攝像透鏡100等的圖1中的符號一致的圖2 7中的符號表示相互對應的結構。圖2 7是分別表示實施例1 6的攝像透鏡的各簡要結構的剖面圖。表1 6是分別表示實施例1 6的攝像透鏡的基本數據的圖。在各圖中的上部 (用圖中符號(a)表示)表示透鏡數據，在下部(用圖中符號(b)表示)表示攝像透鏡的簡 要規格。而且，在[具體實施方式
]中的說明的最後總結表示表1 6。在表1 6的上部的各透鏡數據中，面號碼表示隨著從最靠近物側朝向像側依次 增加的第i個(i = 1、2、3…)的透鏡面號碼。另外，在這些透鏡數據中也包括記載有孔徑 光闌St (i = 9)。另外，此處透鏡面全部是球面。Ri表示第i個(i = 1、2、3、…)面的曲率半徑，Di(i = 1、2、3、…)表示第i個 面和第i+Ι個面的光軸Zl上的面間隔。透鏡數據的符號Ri與表示圖1中的透鏡面的符號 Si(i = 1、2、3、…)對應。Ndj是隨著從物側朝向像側依次增加的第j個(j = 1、2、3、…)光學要素的對波 長587. 6nm(d線)的折射率，vdj表示第j個光學要素的對波長的阿貝數。另外，實施例1 5的前組物側透鏡部Kl是由2片透鏡Li、L2構成的組，實施例 6的前組物側透鏡部Kl由1片透鏡Ll構成。因此，在表6的上部(a)的透鏡數據中未記載面號碼3、4的數據。S卩，在實施例6中對應於構成實際上不存在的透鏡L2的透鏡面S3、 S4，在表6上部的透鏡數據中僅表示了面號碼3、4。在表1 6的透鏡數據中，曲率半徑及面間隔的單位為mm，曲率半徑朝向物側為凸 時設為正，朝向像側為凸時設為負。而且，在表1 6的下部分別表示f 焦距，Bf 後截距(Backfocus)，nd3 前組的 正彎月形透鏡L3的對d線的折射率，nd4 前組的負透鏡L4的對d線的折射率的值。而且，在表1 6的下部 所示的Δ ν 34是前組的正彎月形透鏡L3的對d線的阿貝 數的值ν d3和前組的負透鏡L4的對d線的阿貝數的值ν d4之差(Δν 34 = ν d3-v d4)。圖8 圖13是表示實施例1 實施例6的各攝像透鏡的各種像差的圖。另外， 在圖中所示的d線是波長587. 6nm, e線是波長546. lnm, g線是波長435. 8nm, c線是波長 656. 3nm, s線是波長852. Inm (紅外光)。另外，畸變的圖利用透鏡整個系統的焦距f、半視場角θ (變數處理， O^ θ ^ ω)，將理想像高設為f Xtan θ，表示與其的偏移量。如從實施例1 7的數值數據及像差圖等可知，僅由單透鏡構成的本發明的攝像 透鏡，耐氣候性高且對環境變化的性能劣化較少，在從可見波長到近紅外波長的寬波長範 圍具有良好的光學性能。另外，本發明不限於上述實施方式及各實施例，在不變更發明的要旨的限度內可 以進行各種變形實施。例如，各透鏡的曲率半徑、面間隔及折射率的值等不限於在上述各表 中所示的數值，可取其他值。圖14是表示將具備本發明的攝像透鏡和攝像元件的攝像裝置且作為本發明的攝 像裝置的1例的車載攝像機搭載於汽車的樣子的圖，上述攝像元件接收形成由該攝像透鏡 成像的光學像的光並變換成電信號而輸出。如圖14所示，具備本發明的攝像裝置的車載攝像機502 504可搭載使用在汽車 501上。車載攝像機502是用於拍攝副駕駛席側的側面的死角範圍的車外攝像機，車載攝像 機503是用於拍攝汽車1的後方的死角範圍的車外攝像機。而且，車載攝像機504是安裝 在內視鏡的背面，用於拍攝與駕駛席同樣的視野範圍的車內攝像機。[表 1]實施例1(a)
面號碼 RiDiNdjν dj
~ 19. 818ΓδΟ1. 92286ΙδΓθ
~~212. 4411778
~~318. 159 391. 88300408
~-116. 869 Oo(b) [表 3]實施例3(a) (b) [表 4]實施例4(a) (b) [表 5]實施例5(a)
權利要求一種攝像透鏡，其特徵在於，從物側依次具備具有正的光焦度的前組、光闌、具有負的光焦度的後組，並且使可見光及近紅外光成像，上述後組是由配置在物側的將凸面朝向物側的負彎月形透鏡和配置在像側的雙凸透鏡構成的組，構成上述攝像透鏡的所有透鏡為單透鏡。
2.如權利要求1所述的攝像透鏡，其特徵在於，上述前組包括從物側依次配置的前組物側透鏡部、將凸面朝向物側的1片正彎月形 透鏡、將凹面朝向像側的1片負透鏡；上述前組物側透鏡部具有正的光焦度並由最靠物側 的透鏡面呈凸面、至少1個透鏡面呈凹面的1片以上的透鏡構成。
3.如權利要求2所述的攝像透鏡，其特徵在於， 同時滿足以下式⑴及式⑵兩者1. 8 < nd3 < nd4." (1) 15 < vd3-vd4…(2) 其中，nd3為上述前組的上述正彎月形透鏡的對d線的折射率， vd3為上述前組的上述正彎月形透鏡的對d線的阿貝數， nd4為上述前組的上述負透鏡的對d線的折射率， vd4為上述前組的上述負透鏡的對d線的阿貝數。
4.如權利要求2或3所述的攝像透鏡，其特徵在於，上述前組物體側透鏡部由將凸面朝向物側的負彎月形透鏡和將凸面朝向物側的正透 鏡構成。
5.如權利要求2或3所述的攝像透鏡，其特徵在於，上述前組物側透鏡部由將凸面朝向物側的1片正彎月形透鏡構成。
6.一種攝像裝置，其特徵在於，具備權利要求1至3中的任一項所述的攝像透鏡；和 將該攝像透鏡所形成的光學像變換成電信號的攝像元件。
專利摘要本實用新型提供一種攝像透鏡，該攝像透鏡提高耐氣候性並減少對環境變化的性能劣化的同時，在從可見波長到近紅外波長的寬波長範圍得到良好的光學性能。從物側依次具備具有正的光焦度的前組(G1)、光闌(St)、具有負的光焦度的後組(G2)，將所有透鏡設為單透鏡，後組(G2)設為由配置在物側的將凸面朝向物側的負彎月形透鏡(L5)、和配置在像側的雙凸透鏡(L6)構成的組，以使可見光及近紅外光成像。
文檔編號H04N5/225GK201611405SQ20092016169
公開日2010年10月20日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年5月26日
發明者北原有 申請人:富士能株式會社