专利名称：摄像透镜及摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于利用了(XD、CMOS等摄像元件的车载用摄像机、监视摄像机 等中的摄像透镜，主要涉及一种用于拍摄汽车的前方、侧方、后方等的影像用的车载用摄像 机等的摄像透镜。
背景技术：
近几年，(XD、CMOS等摄像元件的小型化及高像素化在飞速发展。因此，对摄像设 备本体及装载于此的透镜也要求小型、轻量化。另外，在车载用摄像机或监视摄像机等，例 如要求具有高耐气候性，而且在从盛夏的热带地区的车内到冬天的寒冷地区的外气那样的 较宽的温度范围内使用，并且F值(F f > 〃一)小且明亮以使得即使在夜间也可以使用， 高性能且廉价的透镜。过去，作为在车载用摄像机或监视摄像机等中使用的摄像透镜，5 7片结构的摄 像透镜较多。然而，5 7片结构的摄像透镜在光学性能上没有问题，但是高价，还具有尺寸 大而沉重的缺点。因此，为了谋求具备在实用上没有问题的性能且小型化及低成本化，可考 虑使用4片结构的摄像透镜。作为这种摄像透镜，例如公知的有在下述专利文献1 4所记载的摄像透镜。在 这些专利文献1 4均记载有作为整体透镜片数比较少的4片结构的透镜光学系统。专利文献1 日本专利第3756114号说明书专利文献2 日本专利公开昭60-037514号公报专利文献3 日本专利公开平06-082695号公报专利文献4 日本专利公开平11-030745号公报然而，在上述专利文献1 4中尚没有对亮度、视场角、像差的所有方面均高层次 (高次元)地满足的方案，而在4片结构的透镜光学系统要求光学性能的进一步提高。
发明内容本发明是借鉴于上述情况提出的，其目的在于，提供一种小型且廉价并具有高的 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，其特征在于，从物侧依次包括将凸面朝向物侧并具有负的光 焦度且是弯月形透镜的第1透镜、物侧的面为凸面且具有正的光焦度的第2透镜、是双凹透 镜的第3透镜、将凸面朝向像侧并具有正的光焦度且是弯月形透镜的第4透镜。在本发明的摄像透镜中，优选在第2透镜和第3透镜之间具备光阑。而且，在将第1透镜的焦距设为H，将第2透镜的焦距设为f2时，优选满足下述条 件式⑴。-5. 0 < fl/f2 < -3. 0 (1)而且，将第1透镜的焦距设为n，将第3透镜的焦距设为f3时，优选满足下述条件 式⑵。
3[0016]3. 3 < fl/f3 < 6. 0(2)而且，将第4透镜的物侧的面的曲率半径设为R8，将第4透镜的像侧的面的曲率半 径设为R9时，优选满足下述条件式(3)。5. 0 < R8/R9 (3)而且，将第1透镜的物侧的面的曲率半径设为R1，将整个系统的焦距设为f时，优 选满足下述条件式(4)。0. 55 < Rl/f < 0. 70 (4) 而且，将第4透镜的物侧的面的曲率半径设为R8，将第4透镜的像侧的面的曲率半 径设为R9时，优选满足下述条件式(5)。0. 9 < (R8+R9) / (R8-R9) < 1. 5(5)本发明的摄像装置的特征在于，具备上述记载的摄像透镜。根据本发明的摄像透镜，设为从物侧依次由将凸面朝向物侧的具有负的光焦度的 弯月形透镜的第1透镜、物侧的面为凸面的具有正的光焦度的第2透镜、具有负的光焦度且 是双凹透镜的第3透镜、将凸面朝向像侧的具有正的光焦度且是弯月形透镜的第4透镜构 成，因此，可实现小型且廉价并具有高的光学性能的摄像透镜。由于本发明的摄像装置具备本发明的摄像透镜，可以小型且廉价地构成，而且可 以得到高图像质量的影像。
图1是表示本发明的实施例1所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。图2是表示本发明的实施例2所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。图3是表示本发明的实施例3所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。图4是表示本发明的实施例4所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。图5是表示本发明的实施例5所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。图6是本发明的实施例1所涉及的摄像透镜的各像差图，(A)表示纵像差，⑶表 示横像差。图7是本发明的实施例2所涉及的摄像透镜的各像差图，(A)表示纵像差，⑶表
示横像差。图8是本发明的实施例3所涉及的摄像透镜的各像差图，(A)表示纵像差，⑶表
示横像差。图9是本发明的实施例4所涉及的摄像透镜的各像差图，(A)表示纵像差，⑶表
示横像差。图10是本发明的实施例5所涉及的摄像透镜的各像差图，(A)表示纵像差，⑶表
示横像差。图11是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1_摄像透镜，5-摄像元件，100-汽车，101、102_车外摄像机，103-车内摄像 机，L1-第1透镜，L2-第2透镜，L3-第3透镜，L4-第4透镜，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进行详细说明。[0040]图1是表示本发明的一实施方式所涉及的摄像透镜的结构的剖面图，对应于后述 的实施例1的摄像透镜。摄像透镜1沿着光轴Z从物侧依次排列如下透镜而构成第1透镜L1，其是将凸 面朝向物侧并具有负的光焦度(—)的弯月形透镜；第2透镜L2，其物侧的面为凸面 并具有正的光焦度；第3透镜L3，其是具有负的光焦度的双凹透镜；第4透镜L4，其是将凸 面朝向像侧并具有正的光焦度的弯月形透镜。而且，在图1中的孔径光阑St不表示形状或 大小，而表示光轴Z上的位置。另外，在图1中，考虑摄像透镜1适用于摄像装置的情况，也图示有配置在包含摄 像透镜1的成像位置的像面的摄像元件5。摄像元件5是将通过摄像透镜1形成的光学像 变换成电信号的器件，例如由CCD图像传感器等而构成。而且，在适用于摄像装置时，优选根据装载透镜的摄像机侧的构成而在第4透镜 L4和像面之间配置盖玻璃、低通滤波器或红外线截止滤光片等。例如，摄像透镜1使用于车 载摄像机，在作为夜间的视力辅助用红外线摄像机(暗視力J 7 )而被使用的情况，也可以 在第4透镜L4和像面之间插入如截止从紫外光到蓝色光的滤光片。另外，也可以作为在第4透镜L4和像面之间配置低通滤波器、对特定的波长区域 进行截止的各种滤光片等，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1 所具有的其中一个透镜的透镜面施加具有与各种滤光片同样的作用的涂层。通过设为这种结构，即使在用4片结构且不使用高价的非球面透镜而由球面透镜 构成第1 第4透镜的全部的情况下，也能够发挥充分的光学性能，因此，能实现小型且廉 价并具有高的光学性能的摄像透镜。而且，优选上述摄像透镜1满足下述条件式的任意一个或全部。在将第1透镜的焦距设为H，将第2透镜的焦距设为f2时，优选满足下述条件式 (1)。此处，若超过(上回3 )条件式(1)的上限，则球面像差、彗形像差变大，难以显出高 频下的分辨性(解像性)，若低于(下回3 )下限，则像散(非点収差)变大。-5. 0 < fl/f2 < -3. 0 (1)另外，更优选满足条件式(1-1)。-4. 5 < fl/f2 < -3. 1 (1-1) 而且，将第1透镜的焦距设为f 1，将第3透镜的焦距设为f3时，优选满足下述条件 式(2)。此处，若超过条件式(2)的上限，则像散变大，若低于下限，则球面像差、彗形像差变 大，难以显出高频下的分辨性。3. 3 < fl/f3 < 6. 0(2)另外，更优选满足条件式(2-1)。3. 4 < fl/f3 < 5. 0 (2-1)而且，将第4透镜的物侧的面的曲率半径设为R8，将第4透镜的像侧的面的曲率 半径设为R9时，优选满足下述条件式(3)。此处，若低于条件式(3)的下限，则歪曲像差变大。5. 0 < R8/R9 (3)另外，更优选满足条件式(3-1)。6. 0 < R8/R9 (3-1)[0059]而且，将第1透镜的物侧的面的曲率半径设为R1，将整个系统的焦距设为f时，优 选满足下述条件式(4)。此处，若超过条件式(4)的上限，则球面像差、彗形像差变为校正不 足，若低于下限，则歪曲像差变大。0. 55 < Rl/f < 0. 70(4) 而且，将第4透镜的物侧的面的曲率半径设为R8，将第4透镜的像侧的面的曲率半径设为R9时，优选满足下述条件式(5)。此处，若超过条件式(5)的上限，则球面像差、彗形 像差变为校正不足，且像散变大，若低于下限，则球面像差、彗形像差变大，难以表现出高频 下的分辨性。0. 9 < (R8+R9) / (R8-R9) < 1. 5(5)另外，更优选满足条件式(5-1)。1. 0 < (R8+R9) / (R8-R9) < 1. 4(5-1)而且，关于孔径光阑St，若孔径光阑St比第2透镜L2更靠物侧，则虽然第1透镜 Ll的外径可以小，但第3透镜L3、第4透镜L4的有效口径(有効径)变大，若将透镜配置 成光束不外散(蹴6 0 )，则透镜整个系统的长度变长。而且，若比第3透镜L3更靠近 像侧，则轴外光的朝向像面的入射角变大，通过传感器导致像的劣化或周边光量的减少。从 而，优选孔径光阑St设在第2透镜L2和第3透镜L3之间。而且，关于上述摄像透镜1，在将理想像高设为ftan θ时，优选畸变为士 10%以 下。通过将畸变控制在士 10%，而可获得歪曲(歪 )少的图像。另外，通过将畸变设为 士5%以下，可以进一步抑制图像的歪曲。另外，由于第1透镜Ll是最靠物侧的透镜，所以，例如在车载用摄像机等严格的环 境中被使用时，优选使用强于由风雨导致的表面劣化、由直射日光导致的温度变化，而且强 于油脂、洗涤剂等化学药品的材质，即耐水性、耐气候性、耐酸性、耐药品性等高的材质。而 且，作为第1透镜Ll的材质，优选使用坚固且不易碎的材质，具体地，优选利用玻璃或透明 的陶瓷。陶瓷与一般的玻璃相比具有强度高且耐热性高的性质。摄像透镜1例如适用于车载用摄像机时，要求能在从寒冷地区的外气到热带地方 的夏天的车内的较宽温度范围使用。因此，优选所有的透镜材质为玻璃。具体地，优选能 在-40°C 125°C的较宽的温度范围内使用。而且，为了廉价制作透镜，优选所有的透镜为 球面透镜，但光学性能比成本优先时也可以使用非球面透镜。在摄像透镜1中，通过第1透镜Ll和第2透镜L2之间的有效口径外的光束有可 能成为杂散光到达像面而成为重影。由于轴外光线的通过比最外周光线更靠外侧的光束有 成为杂散光的忧虑，所以，优选在第1透镜Ll和第2透镜L2之间设置遮光机构而遮断杂散 光。作为该遮光机构，例如，可以在第1透镜Ll的像侧的有效口径外的部分施加不透明的 涂料，或设置不透明的板材。或者，也可以在成为杂散光的光束光路上设置不透明的板材而 作为遮光机构。这种目的的遮光机构不仅配置在第1透镜Ll和第2透镜L2之间，而且也 可以根据需要配置在其他透镜之间。而且，也可以在第1透镜Ll的物侧前方配置防止杂散 光的罩状遮光机构。〔实施例〕接着，对本发明所涉及的摄像透镜1的具体数值实施例进行说明。<实施例1>[0073]图1表示实施例1所涉及的摄像透镜的透镜构成图，表1表示透镜数据及各种数 据。在表1的透镜数据中，面号码表示以最靠近物侧的构成要素的面为第1个，随着朝向像 侧依次增加的第i个(i = 1、2、3…)的面号码。而且，在表1的透镜数据还包括孔径光阑 St而附加。 表1的Ri表示第i个(i = 1、2、3、···)面的曲率半径，Di表示第i个(i = 1、2、 3、…)面和第i+Ι个面的光轴Z上的面间隔。而且，Nej表示以最靠近物侧的光学要素为 第1个，随着朝向像侧依次增加的第j个(j = 1、2、3、···)光学要素对e线的折射率，vdj 表示第j个光学要素的对d线的阿贝数。在表1中，曲率半径及面间隔的单位为mm，在朝向 物侧为凸的情况将曲率半径设为正，在朝向像侧为凸的情况下将曲率半径设为负。在表1的各种数据中，f为整个系统的焦距，Bf为空气换算的后焦距、)” ”大 一力7 )，L为整个系统的从第1透镜Ll的物侧的面到像面的光轴Z上的距离(后焦距部 分为空气换算)。在表1的各种数据中的单位全部为mm。另外，表1中的符号的意义对后 述的实施例也同样。[表 1]实施例1透镜数据 各种数据 <实施例2>将实施例2所涉及的摄像透镜的透镜构成示于图2，将透镜数据及各种数据示于 表2。[表 2]实施例2[0086]透镜数据 各种数据 <实施例3>将实施例3所涉及的摄像透镜的透镜构成示于图3，将透镜数据及各种数据示于 表3。[表 3]实施例3透镜数据 各种数据 <实施例4>将实施例4所涉及的摄像透镜的透镜构成示于图4，将透镜数据及各种数据示于 表4。[表 4]实施例4透镜数据 各种数据 〈实施例5>将实施例5所涉及的摄像透镜的透镜构成示于图5，将透镜数据及各种数据示于 表5。[表 5]实施例5透镜数据 各种数据 在图6 图10分别表示上述实施例1 5所涉及的摄像透镜的球面像差、像散、 畸变(歪曲像差)、倍率色像差的像差图。各图的上部表示纵像差(縱収差)，下部表示横 像差(横収差)。而且，下部的横像差表示彗形(二 7 )像差。各像差图中，表示以e线(546.07nm)为基准波长的像差，但在球面像差图及倍率 色像差图中也表示对g线(波长435.83nm)、C线(波长656. 27nm)的像差。畸变图使用透 镜整个系统的焦距f、光束向透镜的入射角e (变量处理，0 ( )，并将理想像高设为 ftane，表示相对于此的偏移量。球面像差图的纵轴的Fno.为F值，其他像差图的纵轴的 表示半视场角。如从图6 图10可知，上述实施例1 5是F值为2. 5的明亮的光学系统，并且 各像差被良好地校正，因此，也可适当使用于动画的拍摄。上述的摄像透镜1及实施例1 5的摄像透镜尽管为4片结构但也具有良好的光 学性能，并能够实现小型化及低成本化，因此，可适当使用在用于拍摄汽车前方、侧方、后方 等影像的车载用摄像机等。作为图11的使用例，表示在汽车100上搭载本实施方式的摄像透镜及摄像装置的 样子。在图11中，汽车100具备用于拍摄其副手席侧的侧面死角范围的车外摄像机101、 用于拍摄汽车100的后侧死角范围的车外摄像机102、安装在车内后视镜(&一 A 7-) 的背面用于拍摄与驾驶员同样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为摄像装置，具备基于本发明的实施方式的摄像透镜1以及将通过摄 像透镜1形成的光学像变换成电信号的摄像元件5。如上述那样，本发明的实施方式所涉及的摄像透镜1具有小型且良好的光学性 能，因此，车外摄像机101、102及车内摄像机103也可构成为小型，可在该摄像元件5的摄 像面成像良好的像。而且，摄像透镜1不使用非球面透镜也能发挥充分的光学性能，可以廉 价制作，从而，车外摄像机101、102及车内摄像机103也可廉价制作。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，可以进行各种变形。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔及折射率的值不限于在上 述各数值实施例所示的值，可取其他值。 而且，在摄像装置的实施方式中，对适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，也可适用于便携终端用摄像机、监视摄像机等。
权利要求一种摄像透镜，其特征在于，从物侧依次包括第1透镜，其将凸面朝向物侧并具有负的光焦度且是弯月形透镜；第2透镜，其物侧的面为凸面，且具有正的光焦度；第3透镜，其为双凹透镜；以及第4透镜，其将凸面朝向像侧并具有正的光焦度且是弯月形透镜。
2.如权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于， 在上述第2透镜和上述第3透镜之间具备光阑。
3.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将上述第1透镜的焦距设为Π，将上述第2透镜的焦距设为f2时，满足下述条件式(1)-5. O < fl/f2 < -3. O(1)。
4.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将上述第1透镜的焦距设为Π，将上述第3透镜的焦距设为f3时，满足下述条件式(2)3. 3 < fl/f3 < 6. O(2)。
5.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将上述第4透镜的物侧的面的曲率半径设为R8，将上述第4透镜的像侧的面的曲率半 径设为R9时，满足下述条件式(3)5.O < R8/R9(3)。
6.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将上述第1透镜的物侧的面的曲率半径设为Rl，将整个系统的焦距设为f时，满足下述 条件式(4)0. 55 < Rl/f < 0. 70(4)。
7.如权利要求1或2所述的摄像透镜，其特征在于，将上述第4透镜的物侧的面的曲率半径设为R8，将上述第4透镜的像侧的面的曲率半 径设为R9时，满足下述条件式(5)0. 9 < (R8+R9) / (R8-R9) < 1. 5 (5)。
8.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求1 7所述的摄像透镜。
专利摘要本实用新型提供一种摄像透镜，其中从物侧依次包括第1透镜，其是将凸面朝向物侧且具有负的光焦度的弯月形透镜；第2透镜，其物侧的面为凸面且具有正的光焦度；第3透镜，其为双凹透镜；以及第4透镜，其将凸面朝向像侧且具有正的光焦度并且是弯月形透镜。该摄像透镜小型且廉价，并具有高的光学性能。
文档编号G02B13/00GK201600487SQ20092014901
公开日2010年10月6日 申请日期2009年4月2日 优先权日2009年2月4日
发明者山川博充 申请人:富士能株式会社