成像镜头和成像设备的制作方法
【专利摘要】为了能够加宽视场角和减小成像镜头的尺寸，同时确保高的光学性能。一种成像镜头被配置，使得具有负折射本领的第一透镜组(G1)和具有正折射本领的第二透镜组(G2)从物体侧按顺序设置。第一透镜组(G1)由是具有负折射本领的单透镜的第一组第一透镜(L11)形成；第二透镜组(G2)由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜(L21)、具有正折射本领的第二组第二透镜(L22)、和具有负折射本领的第二组第三透镜(L23)形成。当f1，f和fg2分别取为第一组第一透镜(L11)的焦距，整个透镜系统的焦距和整个第二组透镜(G2)的焦距时，成像镜头同时满足条件表达式(1)：-1.1≤f1/f＜0和(2)：f1/fg2＜-0.7。
【专利说明】成像镜头和成像设备
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及成像镜头和成像设备，并且更具体地，涉及采用诸如(XD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)等之类的图像传感器并用于监视相机、移动终端相机、车内相机等的成像镜头。本发明还涉及设置有有该成像镜头的成像设备。
【背景技术】
[0002]近年来，作为图像传感器，如(XD、CMOS等，具有增加的像素数量的非常小的图像传感器已经是已知的。与此同时，设置有这些图像传感器的小型化成像装置本体也已经是已知的，并且关于用于这些成像装置本体的成像镜头，采用尺寸减小且维持令人满意的光学性能的成像镜头。同时，在监视相机和车内相机应用中，设置有小的成像镜头但仍然具有宽的视场角和高性能的成像设备已经是已知的。
[0003]作为在前述领域中已知的、透镜数量相对少的具有宽的视场角的成像镜头，可以引述例如在专利文献I至4中描述的成像镜头。
[0004][现有技术文献]
[0005][专利文献]
[0006]专利文献1:日本未审查专利公开N0.9(1997)-281387
[0007]专利文献2:日本未审查专利公开N0.2(1990)-284108
[0008]专利文献3:日本未审查专利公开N0.2005-316208
[0009]专利文献4:日本未审查专利公开N0.2011-128210
【发明内容】
[0010]然而，专利文献I中描述的成像镜头在F数是2.8的情况下是暗的并且具有大的色像差和像散，使得成像镜头不能被认为是具有如此高的光学性能以被推荐用于应用于如上所述的这种高像素数量和高性能图像传感器。
[0011]此外，专利文献2中描述的成像镜头在F数是3.0的情况下是暗的并且具有大的色像差和像散，使得成像镜头不能被认为是具有如此高的光学性能以被推荐用于应用于如上所述的这种高性能图像传感器。
[0012]专利文献3中描述的成像镜头在F数是2.8的情况下是暗的并且具有大的像散，虽然色像差被很好地修正。因此，如上述情况一样，不能认为该成像镜头具有如此高的光学性能以被推荐用于应用于如上所述的这种高性能图像传感器。
[0013]专利文献4中描述的成像镜头已经试图实现明亮的镜头，但为了实现亮度，稍微牺牲了紧凑性，并且不能认为该成像镜头被充分地小型化。
[0014]这样，在具有相对少量的透镜，如四个透镜的成像镜头中，存在的需求是采用同时满足宽的视场角和紧凑性的高光学性能成像镜头。更具体地，预期具有宽视场角且紧凑的成像镜头，其在F数约为2.0的情况下是明亮的光学系统，像差被很好地修正。
[0015]已经考虑到上述情况中开发了本发明，并且本发明的目标是提供具有高的光学性能的宽视场角和紧凑的成像镜头，以及设置有该成像镜头的成像设备。
[0016]本发明的第一成像镜头是一种成像镜头，包括从物体侧按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组，其中，第一透镜组由是具有负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成；第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成，并且成像镜头同时满足条件表达式(I):-1.1 < fl / f < O和(2):fl / fg2〈-0.7 ο
[0017]其中:fl是第一组第一透镜在d线处的焦距；f是整个镜头系统在d线处的焦距；fg2是整个第二透镜组在d线处的组合焦距。
[0018]上述第一成像镜头优选地满足条件表达式(la):-l^fl / f < 0，并且进一步优选地满足条件表达式(Ib):-0.95 ^ f I / f<-0.3。进一步，第一成像镜头优选地满足条件表达式(2a):-l.1 < fl / fg2 < -0.7并且进一步优选地满足条件表达式(2b):-1
<fl / fg2 < -0.7。
[0019]本发明的第二成像镜头是一种成像镜头，包括从物体侧按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组，其中，第一透镜组由是具有双凹形状和负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成；第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成；并且成像镜头满足条件表达式(3):fl / fg2-1.6Xfl / f <0.8。
[0020]其中:Π是第一组第一透镜在d线处的焦距；fg2是整个第二透镜组在d线处的组合焦距是整个镜头系统在d线处的焦距。
[0021]上述第二成像镜头优选地满足条件表达式(3a):fl / fg2-1.6Xfl / f < 0.75,并且进一步优选地满足条件表达式(3b):fl / fg2-1.6Xfl / f <0.7。
[0022]本发明的第三成像镜头是一种成像镜头，包括从物体侧按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组，其中，第一透镜组由是具有负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成，第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成，并且成像镜头同时满足条件表达式(I):-1.I≤fl / f<0和(4):0.6< Ifl /f2|。
[0023]其中:f I是第一组第一透镜在d线处的焦距；f2是第二组第一透镜在d线处的焦距是整个镜头系统在d线处的焦距。
[0024]上述第三成像镜头优选地满足条件表达式(la’ ):-l.1 ^ fl / f < -0.3，并且更优选地满足条件表达式(lb’):-1 ^ fI / f<-0.5。进一步，上述第三成像镜头优选地满足条件表达式(4a):0.6 < |Π / f2| < 1.1，并且进一步优选地满足条件表达式(4b):0.63 < fl / f2 <1。
[0025]本发明的第四成像镜头是一种成像镜头，包括从物体侧按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组，其中，第一透镜组由是具有双凹形状和负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成，第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、孔径光阑、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成；第二组第二透镜和第二组第三透镜粘合在一起以形成粘合透镜；并且成像镜头满足条件表达式(4’ ):0.6 < fl/f2 < 0.85。
[0026]其中:f 1是第一组第一透镜在d线处的焦距；f2是第二组第一透镜在d线处的焦距。
[0027]上述第四成像镜头优选地满足条件表达式(4a’ ):0.62 < fl / f2 | < 0.82并且进一步优选地满足条件表达式(4b’ ):0.63 < |fl/f2| < 0.8。
[0028]第一至第四成像镜头优选地包括位于第二透镜组中的孔径光阑。
[0029]第一至第四成像镜头中的每一个优选地是下述这样的成像镜头，其中:第二组第一透镜是双凸透镜；第二组第二透镜是双凸透镜；第二组第三透镜是弯月透镜；并且孔径光阑设置在第二组第一透镜和第二组第二透镜之间，并且第二组第二透镜和第二组第三透镜粘合在一起以形成粘合透镜。
[0030]第一至第四成像镜头中的每一个优选地满足条件表达式(5):0.3 < dtl / f
<0.8，更优选地满足条件表达式(5a):0.31 < dtl / f < 0.6，并且进一步优选地满足条件表达式(5b):0.32 < dtl / f < 0.5。
[0031]其中，dtl是第一组第一透镜在光轴上的厚度。
[0032]第一至第四成像镜头中的每一个优选地满足条件表达式(6):0<dk2 / f < 0.7，更优选地满足条件表达式^a):0.1 < dk2 / f < 0.65，并且进一步优选地满足条件表达式(6b):0.15 < dk2 / f < 0.62。
[0033]其中，dk2是第一组第一透镜和第二组第一透镜之间在光轴上的距离(空气等效距离)。如果没有光学构件设置在第一组第一透镜和第二组第一透镜之间，则该距离简单地变为空气距离。
[0034]第一至第四成像镜头中的每一个优选地满足条件表达式(7):0<fg2 / f < 1.3，更优选地满足条件表达式(7a):0.3 < fg2 / f < 1.28，并且进一步优选地满足条件表达式(7b):0.5 < fg2 / f < 1.25，其中fg2是整个第二透镜组在d线处的组合焦距。
[0035]第一至第四成像镜头中的每一个优选地满足条件表达式(8):38 < vdl < 70，更优选地满足条件表达式(8a):40 < vdl < 68，并且进一步优选地满足条件表达式(Sb):41
<vdl < 66。
[0036]其中vdl是第一组第一透镜关于d线的阿贝数。
[0037]第一至第四成像镜头中的每一个优选地满足条件表达式(9):35 < vd2 < 70，更优选地满足条件表达式(9a):38 < vd2 < 68，并且进一步优选地满足条件表达式(9b):40
<vd2 < 66。
[0038]其中，vd2是第二组第一透镜关于d线的阿贝数。
[0039]在设置孔径光阑的情况中，第一至第四成像镜头中的每一个优选地满足条件表达式(10):13.5 < dsi < 22，更优选地满足条件表达式(IOa): 13.8 < dsi < 20，并且进一步优选地满足条件表达式(IOb):14 < dsi < 18。
[0040]其中，dsi是孔径光阑和图像平面之间在光轴上的距离(按照空气等效距离表达后焦距部分)。也就是说，“孔径光阑和图像平面之间在光轴上的距离”是第二组第三透镜的图像侧表面的顶点和图像平面(后焦距)之间的按照空气等效距离表达的距离(将空气等效距离应用于设置在前述顶点和图像平面之间的不具有折射本领的光学元件的厚度)。注意到，实际长度用于孔径光阑和第二组第三透镜的图像侧表面的顶点之间的距离。[0041]本发明的成像设备是一种包括第一至第四成像镜头中的任一个的成像设备。
[0042]在上述第一至第四成像镜头中的每一个中，构成第二透镜组的第二组第一透镜是单透镜。
[0043]上述第一至第四成像镜头中的每一个不包括位于第一透镜组和第二透镜组之间的具有光焦度的光学元件。也就是说，第一至第四成像镜头中的每一个被配置成不包括位于第一透镜组和第二透镜组之间的具有折射本领的光学元件。
[0044]上述成像镜头基本上可以由两个透镜组构成。如在本文中使用的用语“基本上由η个透镜组构成的成像镜头”涉及下述成像镜头，除了所述η个透镜组之外，该成像镜头设置有不具有折射本领的透镜、除透镜之外的光学元件，如孔径光阑，盖玻璃等，透镜法兰、镜筒、图像传感器、机械部件，如相机抖动修正机构等。
[0045]第一至第四成像镜头中的每一个可以包括设置在第二透镜组的图像侧的具有折射本领的透镜组。 [0046]根据第一成像镜头和设置有第一成像镜头的成像设备，具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组从物体侧按顺序设置，其中第一透镜组由是具有负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成，第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成，并且成像镜头被配置以同时满足件表达式(I):-1.1^fl / f <0和(2):fl / fg2<_0.7。这允许第一成像镜头和设置有第一成像镜头的成像设备紧凑，具有宽的视场角和高的光学性能。例如，第一成像镜头可以是广角的和紧凑的成像镜头，其像差被很好地修正，并且在F数约为2.0的情况下是明亮的。
[0047]根据第二成像镜头和设置有第二成像镜头的成像设备，具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组从物体侧按顺序设置，其中第一透镜组由是具有双凹形状和负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成，第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成，并且成像镜头被配置以满足件表达式(3):fl / fg2-1.6Xfl /f < 0.8。这允许第二成像镜头和设置有第二成像镜头的成像设备紧凑，具有宽的视场角和高的光学性能。例如，第二成像镜头可以是广角的和紧凑的成像镜头，其像差被很好地修正，并且在F数约为2.0的情况下是明亮的。
[0048]根据第三成像镜头和设置有第三成像镜头的成像设备，具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组从物体侧按顺序设置，其中第一透镜组由是具有负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成，第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成，并且成像镜头同时满足条件表达式(I):-1.1 < fl / f < O和(4):0.6
<IfI / f21。这允许第三成像镜头和设置有第三成像镜头的成像设备紧凑，具有宽的视场角和高的光学性能。例如，第三成像镜头可以是广角的和紧凑的成像镜头，其像差被很好地修正，并且在F数约为2.0的情况下是明亮的。
[0049]根据第四成像镜头和设置有第四成像镜头的成像设备，具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组从物体侧按顺序设置，其中第一透镜组由是具有双凹形状和负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成，第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、孔径光阑、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成，第二组第二透镜和第二组第三透镜粘合在一起以形成粘合透镜，并且成像镜头被配置以满足件表达式(4’ ):0.6 < |Π / f2| <0.85。这允许第四成像镜头和设置有第四成像镜头的成像设备紧凑，具有宽的视场角和高的光学性能。例如，第四成像镜头可以是广角的和紧凑的成像镜头，其像差被很好地修正，并且在F数约为2.0的情况下是明亮的。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]图1A是本发明的第一实施例的成像镜头和成像设备的剖视图。
[0051]图1B是本发明的第二实施例的成像镜头和成像设备的剖视图。
[0052]图1C是本发明的第三实施例的成像镜头和成像设备的剖视图。
[0053]图1D是本发明的第四实施例的成像镜头和成像设备的剖视图
[0054]图2图示根据示例I的成像镜头的带有光程的配置。
[0055]图3图示根据示例2的成像镜头的配置。
[0056]图4图示根据示例3的成像镜头的配置
[0057]图5图示根据示例4的成像镜头的配置。
[0058]图6图示根据示例5的成像镜头的配置。
[0059]图7在(a)至⑷中示出根据示例I的成像镜头的像差示意图。
[0060]图8在(a)至⑷中示出根据示例2的成像镜头的像差示意图。
[0061]图9在(a)至(d)中示出根据示例3的成像镜头的像差示意图。
[0062]图10在(a)至⑷中示出根据示例4的成像镜头的像差示意图。
[0063]图11在(a)至⑷中示出根据示例5的成像镜头的像差示意图。
[0064]图12图示设置有本发明的成像镜头的监视相机。
【具体实施方式】
[0065]以下，将参照附图描述本发明的实施例。
[0066]图1A是根据本发明的第一实施例的成像镜头和成像设备的剖视图，图示了其配置，图1B是根据本发明的第二实施例的成像镜头和成像设备的剖视图，图示了其配置，图1C是根据本发明的第三实施例的成像镜头和成像设备的剖视图，图示了其配置，图1D是根据本发明的第四实施例的成像镜头和成像设备的剖视图，图示了其配置。
[0067]如图1A所示，根据本发明的第一实施例的成像设备201包括图像传感器210和根据本发明的第一实施例的成像镜头101。图像传感器210将表示通过成像镜头101在图像传感器210的光接收表面210J上形成的表不对象I的光学图像Im转换成电信号，并产生表示对象I的图像信号Gs。关于图像传感器210，例如，可以采用CXD图像传感器、CMOS图像传感器、MOS图像传感器等。
[0068]成像镜头101包括从物体侧(附图中的箭头-Z方向侧)按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组Gl和具有正折射本领的第二透镜组G2。注意到，没有具有光焦度的光学构件设置在第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间。
[0069]第一透镜组Gl仅包括作为具有光焦度的光学构件的一个透镜，即第一组第一透镜L11，其是具有负折射本领的单透镜。
[0070]第二透镜组G2包括从物体侧按顺序设置的是具有正折射本领的单透镜的第二组第一透镜L21、具有正折射本领的第二组第二透镜L22、和具有负折射本领的第二组第三透镜L23，作为具有光焦度的光学构件。
[0071]进一步，成像镜头101同时满足条件表达式(I):-1.1 ^ fl / f < O和条件表达式(2):fl / fg2 < -0.7，其中fl是第一组第一透镜Lll的焦距，f是整个镜头系统的焦距，fg2是整个第二透镜组的组合焦距。
[0072]成像镜头101更优选地满足条件表达式(la):-1 ^ fl / f < O,并且进一步优选地满足条件表达式(Ib):-0.95 < Π / f < -O。进一步，成像镜头101更优选地满足条件表达式(2a):-l.1 < f I / fg2 < -0.7，并且进一步优选地满足条件表达式(2b):-1 < f I /fg2 < -0.7 ο
[0073]如图1B所示，根据本发明的第二实施例的成像设备202包括图像传感器210和根据本发明的第二实施例的成像镜头102。图像传感器210的结构和操作与上述成像设备201中的图像传感器的结构和操作相同。
[0074]成像镜头102包括从物体侧(附图中的箭头-Z方向侧)按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组Gl和具有正折射本领的第二透镜组G2。注意到，没有具有光焦度的光学构件设置在第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间。
[0075]第一透镜组Gl仅包括作为具有光焦度的光学构件的一个透镜，即第一组第一透镜L11，其是具有负折射本领的双凹单透镜。
[0076] 第二透镜组G2包括从物体侧按顺序设置的是具有正折射本领的单透镜的第二组第一透镜L21、具有正折射本领的第二组第二透镜L22、和具有负折射本领的第二组第三透镜L23，作为具有光焦度的光学构件。
[0077]进一步，成像镜头102满足条件表达式(3):fl / fg2-1.6Xfl / f <0.8，其中fl是第一组第一透镜Lll的焦距，fg2是整个第二透镜组G2的组合焦距，f是整个镜头系统的焦距。
[0078]成像镜头102更优选地满足条件表达式(3a):fl / fg2_L 6Xfl / f < (λ 75，并且进一步优选地满足条件表达式(3b):fl / fg2-1.6Xfl / f <0.7。
[0079]如图1C所示，根据本发明的第三实施例的成像设备203包括图像传感器210和根据本发明的第三实施例的成像镜头103。图像传感器210的结构和操作与上述成像设备201中的图像传感器的结构和操作相同。
[0080]成像镜头103包括从物体侧(附图中的箭头-Z方向侧)按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组Gl和具有正折射本领的第二透镜组G2。注意到，没有具有光焦度的光学构件设置在第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间。
[0081]第一透镜组Gl仅包括作为具有光焦度的光学构件的一个透镜，即第一组第一透镜L11，其是具有负折射本领的单透镜。
[0082]第二透镜组G2包括从物体侧按顺序设置的是具有正折射本领的单透镜的第二组第一透镜L21、具有正折射本领的第二组第二透镜L22、和具有负折射本领的第二组第三透镜L23，作为具有光焦度的光学构件。
[0083]进一步，成像镜头103同时满足条件表达式(I):-1.1 ^ fl / f < O和条件表达式(4):0.6 < |fl / f2|，其中fl是第一组第一透镜Lll的焦距，f是整个镜头系统的焦距，f2是第二组第一透镜L21的焦距。
[0084]成像镜头103更优选地满足条件表达式(la’):_1.I ^ fl / f < -0.3，并且进一步优选地满足条件表达式(lb’):-1 ^ fl / f < -0.5。进一步，成像镜头101更优选地满足条件表达式(4a):0.6 < |fl / f2| < 1.10，并且进一步优选地满足条件表达式(4b):0.63 < fl / f2 <1。
[0085]如图1D所示，根据本发明的第四实施例的成像设备204包括图像传感器210和根据本发明的第四实施例的成像镜头104。图像传感器210的结构和操作与上述成像设备201中的图像传感器的结构和操作相同。
[0086]成像镜头104包括从物体侧(附图中的箭头-Z方向侧)按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组Gl和具有正折射本领的第二透镜组G2。注意到，没有具有光焦度的光学构件设置在第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间。
[0087]第一透镜组Gl仅包括作为具有光焦度的光学构件的一个透镜，即第一组第一透镜L11，其是具有负折射本领的双凹单透镜。
[0088]第二透镜组G2包括从物体侧按顺序设置的是具有正折射本领的单透镜的第二组第一透镜L21，以及由具有正折射本领的第二组第二透镜L22和具有负折射本领的第二组第三透镜L23形成的粘合透镜，作为具有光焦度的光学构件。注意到，第二组第二透镜L22和第二组第三透镜L23以此顺序从物体侧顺序地设置。
[0089]孔径光阑St设置在第二组第一透镜L21和第二组第二透镜L22之间。
[0090]进一步，成像镜头104满足条件表达式(4，):0.6 < fl / f2 | < 0.85，其中fI是第一组第一透镜Lll的焦距，f2是第二组第一透镜L21的焦距。
[0091]成像镜头104更优选地满足条件表达式(4a，):0.62 < | fl/f2 | < 0.82，并且进一步优选地满足条件表达式(4b，):0.63 < |fl/f2| < 0.8。
[0092]第一实施例的成像镜头101、第二实施例的成像镜头102、第三实施例的成像镜头103和第四实施例的成像镜头104中的每一个还可以具有下述配置。
[0093]成像镜头101，102，103中的每一个可以包括设置在第二透镜组G2中的孔径光阑，并且例如，孔径光阑St可以设置在第二组第一透镜L21和第二组第二透镜L22之间，如图1A，IB, IC所示。注意到，对于成像镜头104，其中如图1D孔径光阑St设置在第二组第一透镜L21和第二组第二透镜L22的配置是必要的。
[0094]成像镜头101，102，103，104中的每一个可以具有下述配置，其中第二组第一透镜L21是双凸透镜，第二组第二透镜L22是双凸透镜，第二组第三透镜L23是弯月透镜，孔径光阑设置在第二组第一透镜L21和第二组第二透镜L22之间，并且第二组第二透镜L22和第二组第三透镜L23粘合在一起以形成粘合透镜。
[0095]上述每个成像镜头优选地满足条件表达式(5):0.3 < dtl / f < 0.8，更优选地满足条件表达式(5a):0.31 < dtl / f < 0.6，并且进一步优选地满足条件表达式(5b):0.32
<dtl / f < 0.5，其中dtl是第一组第一透镜Lll在光轴上的厚度。
[0096]进一步，上述每个成像镜头优选地满足条件表达式(6):0 < dk2 / f < 0.7，更优选地满足条件表达式^a):0.1 < dk2 / f < 0.65，并且进一步优选地满足条件表达式(6b):0.15 < dk2 / f < 0.62，其中dk2是第一组第一透镜Lll和第二组第一透镜L21之间在光轴上的距离(空气等效距离)。
[0097]再进一步，上述每个成像镜头优选地满足条件表达式(7):0 < fg2 / f < 1.3，更优选地满足条件表达式(7a):0.3 < fg2 / f < 1.28，并且进一步优选地满足条件表达式(7b):0.5 < fg2 / f < 1.25，其中fg2是第二透镜组G2的组合焦距(整个第二透镜组G2的组合焦距)。
[0098]进一步，上述每个成像镜头优选地满足条件表达式(8):38 < vdl < 70，更优选地满足条件表达式(8a):40 < vdl < 68，并且进一步优选地满足条件表达式(8b):41 < vd2
<66，其中vdl是第一组第一透镜Lll关于d线的阿贝数。
[0099]再进一步，上述每个成像镜头优选地满足条件表达式(9):35 < vd2 < 70,更优选地满足条件表达式(9a):38 < vd2 < 68，并且进一步优选地满足条件表达式(9b):40
<vd2 < 66，其中vd2是第二组第一透镜L21关于d线的阿贝数。
[0100]进一步，上述每个成像镜头优选地满足条件表达式(10):13.5 < dsi < 22，更优选地满足条件表达式(IOa):13.8 < dsi < 20，并且进一步优选地满足条件表达式(IOb):14 < dsi < 18，其中dsi是孔径光阑St和图像平面Im之间在光轴上的距离(根据空气等效距离表达后焦距部分)。也就是说，“孔径光阑St和图像平面Im之间在光轴上的距离”是第二组第三透镜L23的图像侧表面的顶点和图像平面Im(后焦距)之间的距离，通过将空气等效距离应用于 光学元件LL，如盖玻璃等的厚度，按照空气等效距离表达该距离。
[0101]现在将共同地描述条件表达式(I),(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，(10)的效果。
[0102][条件表达式(I):-1.1 ^ fl / f < O的效果]
[0103]条件表达式(I)限定“第一透镜组Gl (第一组第一透镜Lll)的焦距fl”与“整个镜头系统的焦距f”的比的范围。
[0104]通过配置成像镜头以满足条件表达式(I)，可以在实现小型化的同时以满意的状态维持球面像差和图像平面像差之间的平衡。
[0105]如果成像镜头被配置以超过条件表达式(I)的上限，则第一透镜组Gl (第一组第一透镜Lll)的负折射本领增加，并且球面像差增加，从而“边缘光线的球面像差”和“通过对应于边缘光线的光线高度的70%的光线高度的光线的球面像差”之间的差增加。进一步，周边径向图像平面倾斜至上侧。
[0106]如果成像镜头被配置以降低低于条件表达式(I)的下限，则第一透镜组Gl的负折射本领降低，并且图像平面倾斜至下侧。进一步，延长整个镜头长度用于像差修正的需求增加，使得小型化变得困难。
[0107]条件表达式(la)，(Ib)的效果与条件表达式⑴的效果相同。
[0108][条件表达式⑵:Π/ fg2 < 0.7的效果]
[0109]条件表达式(2)限定“第一透镜组Gl (第一组第一透镜Lll)的焦距fl”与“整个第二透镜组G2的组合焦距fg2”的比的范围。
[0110]通过配置成像镜头以满足条件表达式(I)，可以在实现小型化的同时以满意的状态维持球面像差和图像平面像差之间的平衡。
[0111]如果成像镜头被配置以超过条件表达式(2)的上限，则后焦距变长，并且切向图像平面进一步倾向于倾斜至下侧。[0112]通过配置成像镜头以满足条件表达式(2a):-l.1 < f I / fg2 < -0.7或条件表达式(2b):-1 < fl / fg2 < -0.7，可以在实现小型化的同时以满意的状态维持球面像差和图像平面像差之间的平衡。
[0113]如果成像镜头超过条件表达式(2a)或条件表达式(2b)的上限，则后焦距变长，并且切向图像平面进一步倾向于倾斜至下侧。
[0114]如果成像镜头降低低于条件表达式(2a)或条件表达式(2b)的下限，则需要通过延长整个镜头长度增加前透镜的有效直径以防止像差。另一方面，如果未试图增加整个镜头长，则切向图像表面倾斜至“下”侧。
[0115][条件表达式⑶:fl/ fg2-1.6Xfl / f < 0.8 的效果]
[0116]条件表达式(3)限定“第一透镜组Gl (第一组第一透镜Lla)的焦距f I与整个第二透镜组G2的组合焦距fg2的比”和“第一透镜组(第一组第一透镜Lla)的焦距fl与整个镜头系统的焦距f的比”之间的差的值范围。
[0117]通过配置成像镜头以满足条件表达式(3)，可以在实现小型化的同时将球面像差和图像平面像差之间的平衡维持在满意的状态。
[0118]如果成像镜头超过条件表达式(3)的上限，则切向图像平面倾斜至“下”侧，并且延长整个镜头长度用于像差修正的需求增加，使得小型化变得困难。
[0119]如果成像镜头降低低于条件表达式(3)的下限，则难以通过在球面像差增加时增加孔径使成像镜头明亮，虽然整个镜头长度可以减小。
[0120]条件表达式(3a)，(3b)的效果与条件表达式(3)的效果相同。
[0121][条件表达式(4):0.6 < |fl / f2 I的效果]
[0122]条件表达式(4)限定“第一透镜组Gl (第一组第一透镜Lla)的焦距Π”与“第二透镜组G2中具有正折射本领并设置在最靠近物体侧的第二组第一透镜L21的焦距f2”的比的范围。
[0123]通过配置成像镜头以满足条件表达式(4)，通过具有负折射本领的第一透镜组Gl并由第一透镜组Gl散射的光可以通过第二组第一透镜L21适当地会聚，使得可以进一步小型化成像镜头。
[0124]如果成像镜头降低低于条件表达式(4)的下限，则第二组第一透镜L21的焦距f2增加，并且第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间的距离增加，从而导致整个镜头长度进一步倾向于延长，并且小型化变得困难。
[0125]通过配置成像镜头以满足条件表达式(4a):0.6 < | f I / f2 | < 1.1或条件表达式(4b):0.63 < |fl/f2| <1，通过具有负折射本领的第一透镜组Gl并由第一透镜组Gl散射的光可以通过第二组第一透镜L21适当地会聚，使得可以进一步小型化成像镜头。
[0126]如果成像镜头超过条件表达式(4a)或(4b)的上限，则第二组第一透镜L21的正折射本领与第一透镜组Gl的负折射本领相比变强，从而引起图像平面倾斜至“下”侧的问题。
[0127]如果成像镜头降低低于条件表达式(4a)或(4b)的下限，则第二组第一透镜L21的焦距f2增加，并且第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间的距离增加，从而导致整个镜头长度进一步倾向于延长，并且小型化变得困难。
[0128][条件表达式(4，):0.6 < Ifl / f2 I 0.85 的效果][0129]条件表达式(4’ )限定“第一透镜组Gl (第一组第一透镜Lla)的焦距fl”与“第二透镜组G2中具有正折射本领并设置在最靠近物体侧的第二组第一透镜L21的焦距f2”的比的范围。
[0130]通过配置成像镜头以满足条件表达式(4’)，通过具有负折射本领的第一透镜组Gl并由第一透镜组Gl散射的光可以通过第二组第一透镜L21适当地会聚，使得可以进一步小型化成像镜头。
[0131]如果成像镜头降低低于条件表达式(4’ )的下限，则第二组第一透镜L21的焦距f2增加，并且第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间的距离增加，从而导致整个镜头长度进一步倾向于延长，并且小型化变得困难。
[0132]如果成像镜头超过条件表达式(4’)的上限，则第二组第一透镜L21的正折射本领与第一透镜组Gl的负折射本领相比变强，从而引起图像平面倾斜至“下”侧到达问题。
[0133]条件表达式(4a’)，(4b’ )的效果与条件表达式(4’ )的效果相同。
[0134][条件表达式(5):0.3 < dtl / f < 0.8 的效果]
[0135]条件表达式(5)限定“设置在最靠近物体侧的第一组第一透镜Lll的厚度dtl”与“整个镜头系统的焦距f”的比的范围。
[0136]通过配置成像镜头以满足条件表达式(5)，成像镜头的整个镜头长度和直径可以减小，从而可以实现小型化。
[0137]如果成像镜头超过条件表达式(5)的上限，则关于视场角变化的球面像差变化增力口。进一步，延长整个镜头长度用于像差修正的需求增加，使得小型化变得困难。
[0138]如果成像镜头降低低于条件表达式(5)的下限，则球面像差进一步倾向于增加，虽然它便于小型化成像镜头。
[0139]条件表达式(5a), (5b)的效果与条件表达式(5)的效果相同。
[0140][条件表达式(6):0 < dk2 / f < 0.7的效果]
[0141]条件表达式(6)限定“第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间的距离dk2(空气等效距离)”与“整个镜头系统的焦距f”的比的范围。
[0142]通过配置成像镜头以满足条件表达式出)，可以在实现小型化的同时将球面像差和图像平面像差之间的平衡维持在满意的状态。
[0143]如果成像镜头超过条件表达式(6)的上限，则延伸整个镜头长度用于像差修正的需求增加，并且小型化变得困难。
[0144]如果成像镜头降低低于条件表达式(6)的下限，则出现球面像差进一步倾向于增加且切向图像平面倾斜至上侧的问题，虽然它便于小型化。
[0145]条件表达式(6a), (6b)的效果与条件表达式(6)的效果相同。
[0146][条件表达式(7):0 < fg2 / f < 1.3的效果]
[0147]条件表达式(7)限定“整个第二透镜组G2的组合焦距fg2”与“整个镜头系统的焦距f”的比的范围。
[0148]通过配置成像镜头以满足条件表达式(7)，可以在实现小型化的同时将球面像差和图像平面像差之间的平衡维持在满意的状态。
[0149]如果成像镜头超过条件表达式(7)的上限，则第一透镜组Gl和后面的组之间的折射本领的平衡被扰乱，从而切向图像平面倾斜至下侧。[0150]如果成像镜头降低低于条件表达式(7)的下限，则第一透镜组Gl和后面的组的焦距都减小且折射本领增加，使得可能出现高阶球面像差。
[0151]条件表达式(7a)，(7b)的效果与条件表达式(7)的效果相同。
[0152][条件表达式⑶:38< vdl < 70的效果]
[0153]条件表达式(8)限定设置在最靠近物体侧的第一组第一透镜Lll的阿贝数的范围。
[0154]通过配置成像镜头以满足条件表达式(8)，可以抑制色像差。
[0155]如果成像镜头超过条件表达式(8)的上限，则在短波长侧，纵向色像差进一步倾向于被修正不足，且横向色像差进一步倾向于被过度修正。
[0156]如果成像镜头降低低于条件表达式(8)的下限，则在短波长侧，纵向色像差进一步倾向于被过度修正，横向色像差进一步倾向于被修正不足。
[0157]条件表达式(8a)，(8b)的效果与条件表达式(8)的效果相同。
[0158][条件表达式(9):35 < vd2 < 70的效果]
[0159]条件表达式(9)限定第二透镜组中设置在最靠近物体侧的第二组第一透镜L21的阿贝数的范围。
[0160]通过配置成像镜头以满足条件表达式(9)，可以抑制在散射光会聚时出现的色像差。
[0161]如果成像镜头超过条件表达式(9)的上限，则在短波长侧，纵向色像差进一步倾向于被过度修正。
[0162]如果成像镜头降低低于条件表达式(9)的下限，则在短波长侧，纵向色像差进一步倾向于被修正不足。
[0163]条件表达式(9a)，(9b)的效果与条件表达式(9)的效果相同。
[0164][条件表达式(10):13.5 < dsi < 22的效果]
[0165]条件表达式(10)限定前述“孔径光阑St和图像平面Im之间在光轴上的距离(按照空气等效距离表达后焦距部分)”的范围。
[0166]通过配置成像镜头以满足条件表达式(10)，成像镜头的整个镜头长度和直径可以减小，从而可以实现小型化。
[0167]如果成像镜头超过条件表达式(10)的上限，则延长整个镜头长度用于像差修正的需求增加，并且小型化变得困难。出现整个镜头长度需要延长以获得期望的镜头性能以及横向色像差关于短波长侧中的光被修正不足的问题。
[0168]另一方面，如果成像镜头降低低于条件表达式(10)的下限，则球面像差增加，并且“边缘光线的球面像差”和“通过对应于边缘光线的光线高度的70%的光线高度的光线的球面像差”之间的差增加。
[0169]条件表达式(10a)，(IOb)的效果与条件表达式(10)的效果相同。
[0170]当将上述每个成像镜头应用于每个成像设备时，基本上不具有折射本领的光学元件LL，如盖玻璃、低通滤光器、红外截止滤光器等，可以根据成像设备的结构设置在成像镜头101至104中的每一个和图像传感器210之间。例如，如果成像镜头101至104中的每一个安装在车内相机上并且该相机用作夜间监视相机，则优选的是，截断具有在从紫外光至蓝光的范围内的波长的光的滤光器插入成像镜头和图像传感器之间。[0171]代替在成像镜头101至104中的每一个和图像传感器210之间设置低通滤光器和截断特定波长区域的各种类型的滤光器，各种类型的滤光器可以设置在构成成像镜头的透镜之间，或者具有与各种类型的滤光器的效果相同的效果的薄膜也可以形成(涂覆涂层)在构成成像镜头的透镜上。
[0172]如果采用成像镜头101至104中的每一个，例如，用于室外监视，则需要成像镜头能够用在从寒冷区域中的户外到热带区域中夏天中的汽车的内部的宽的温度范围。在这种情况中，优选的是，构成每个成像镜头的所有透镜的材料是玻璃。进一步，构成每个成像镜头的所有透镜优选地是球面透镜，从而便宜地制造透镜。然而，在相对于成本将优先权给予光学性能的情况中，可以采用非球面透镜。
[0173]如上所述，本发明的第一至第四实施例的成像镜头具有高的光学性能并可以实现宽的视场角和小型化。
[0174][示例]
[0175]现在将描述说明根据本发明的成像镜头的具体数值数据的示例。
[0176]将参照图2至6，图7至11，以及表1至6共同地描述本发明的示例I至5中的每一个的数值数据等。在图2至6中，分别对应于表示成像镜头101，102，103和104的图1A，1B、1C和ID中的附图标记的附图标记指不对应的部件。
[0177]< 示例 I >
[0178]图2图示示例I的 成像镜头的带有通过该成像镜头的光的光程的示意性配置。
[0179]示例I的成像镜头具有对应于第二实施例的成像镜头的配置的配置。
[0180]示例I的成像镜头被配置以满足条件表达式(I), (3)，(5)，(6)，(7)、(8)，(9)，(10)，但不满足条件表达式(2)，(4)，(4，)。
[0181]表1示出示例I的成像镜头的透镜数据。在表1中示出的透镜数据中，表面编号i表示第i个表面Si，其中编号i(i=l，2，3，——)以向着图像侧顺序地增加的方式给予每个表面，最靠近物体侧表面作为第一个表面。在表1中示出的透镜数据中，还将表面编号给予孔径光阑St和没有光焦度的光学兀件LL。
[0182]表1中的符号Ri表示第i(i=l，2，3，-----)个表面的曲率半径，符号Di表示第i
个表面和第(i+Ι)个表面之间在光轴Zl上的表面间距。符号Ri和Di在编号上对应于符号 Si(i=l，2，3，-----)。
[0183]条件表达式(5):0.3 < dtl / f < 0.8中的“dtl”对应于由上述透镜数据中的符号“D1”的表示的表面间距(透镜的厚度)。
[0184]条件表达式(6):0 < dk2 / f < 0.7中的“dk2”对应于由上述透镜数据中的符号“D2”的表示的表面间距。
[0185]符号Ndj表示第j个光学元件关于d线(587.6nm)的折射率，其中编号j (j=l，2，3，——)以向着图像侧顺序地增加的方式给予每个光学元件，其中最靠近物体侧的光学元件作为第一个光学元件，并且vdj表示第j个光学元件关于d线的阿贝数。在表1中，曲率半径和表面间距的单位是mm，曲率半径在表面在物体侧凸起时是正的，在表面在图像侧凸起时是负的。
[0186]在这里，第一光学元件对应于第一组第一透镜LI I，第二光学元件对应于第二组第一透镜L21，第三光学元件对应于第二组第二透镜L22，第四光学元件对应于第二组第三透镜L23，第五光学元件对应于不具有光焦度的光学元件LL。不具有光焦度的光学元件LL例如对应于设置在图像传感器的光接收表面上的盖玻璃等。
[0187]由于甚至在诸如透镜等之类的光学元件的尺寸成比例地增加或减小时，如上所述的这种光学系统通常也维持预定的性能，因此其中上述全部透镜数据成比例地增加或减小的成像镜头也可以是根据本发明的示例。
[0188][表 I]
【权利要求】
1.一种成像镜头，包括从物体侧按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组，其中: 第一透镜组由第一组第一透镜构成，第一组第一透镜为具有负折射本领的单透镜； 第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成，并且成像镜头同时满足下面给出的条件表达式(I)和(2): -l.l≤f < O-------------------(I);和 n / fg2 < -0.7-------------------(2)， 其中: Π:第一组第一透镜的焦距； f:整个镜头系统焦距；以及 fg2:整个第二透镜组的组合焦距。
2.根据权利要求1所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(Ia)和(2a): -Kfl / f < O------------------------(Ia);和 -1.1 < fI / fg2 < -0.7-----------------(2a)。
3.根据权利要求1所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(Ia)和(2a): -0.95 ≤ f 1/ f < -0.3------------------(Ib);和 -1 < fI / fg2 < -0.7-------------------(2b)。
4.一种成像镜头，包括从物体侧按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组，其中: 第一透镜组由是具有双凹形状和负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成； 第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成；并且成像镜头满足下面给出的条件表达式(3): fl / fg2-l.6Xfl / f < 0.8--------------(3)， 其中: fl:第一组第一透镜的焦距； fg2:整个第二透镜组的组合焦距；以及 f:整个镜头系统的焦距。
5.根据权利要求4所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(3a): fl / fg2-l.6Xfl / f < 0.75-------------(3a)。
6.根据权利要求4所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(3b): fl / fg2-l.6Xfl / f < 0.7--------------(3b)。
7.一种成像镜头，包括从物体侧按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组，其中: 第一透镜组由是具有负折射本领的单透镜的第一组第一透镜构成； 第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成；并且 成像镜头同时满足下面给出的条件表达式(1)和(4):
8.根据权利要求7所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(la’)和(4a):
9.根据权利要求7所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(lb’)和(4b):
10.一种成像镜头，包括从物体侧按顺序设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组，其中: 第一透镜组由第一组第一透镜构成，第一组第一透镜为具有双凹形状和负折射本领的单透镜； 第二透镜组由从物体侧按顺序设置的具有正折射本领的第二组第一透镜、孔径光阑、具有正折射本领的第二组第二透镜、和具有负折射本领的第二组第三透镜构成； 第二组第二透镜和第二组第三透镜粘合在一起以形成粘合透镜；并且 成像镜头满足下面给出的条件表达式(4’ ):
11.根据权利要求10所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(4a，):
12.根据权利要求10所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(4b，):
13.根据权利要求1-9中任一项所述的成像镜头，其中孔径光阑设置在第二透镜组中。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的成像镜头，其中: 第二组第一透镜是双凸透镜； 第二组第二透镜是双凸透镜； 第二组第三透镜是弯月透镜；并且孔径光阑设置在第二组第一透镜和第二组第二透镜之间，并且第二组第二透镜和第二组第三透镜粘合在一起以形成粘合透镜。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(5): 0.3 < dtl / f < 0.8--------------------(5)， 其中， dtl:第一组第一透镜在光轴上的厚度。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(6): O< dk2 / f < 0.7-----------------------(6)， 其中， dk2:第一组第一透镜和第二组第一透镜之间在光轴上的距离(空气等效距离)。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(7): O< fg2 / f < 1.3-----------------------(7)， fg2:整个第二透镜组的组合焦距。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式⑶: 38 < vdl < 70-------------------------(8)， 其中， vdl:第一组第一透镜关于d线的阿贝数。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(9): 35 < vd2 < 70-------------------------(9)， 其中， vd2:第二组第一透镜关于d线的阿贝数。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的成像镜头，其中成像镜头满足下面给出的条件表达式(10): 13.5 < dsi < 22-----------------------(10), 其中， ds1:孔径光阑St和图像平面之间在光轴上的距离(按照空气等效距离表达后焦距部分)。
21.—种成像设备，包括权利要求1-20中任一项所述的成像镜头。
【文档编号】G02B13/04GK103733107SQ201280037815
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2011年7月29日
【发明者】堤胜久, 石井良明 申请人:富士胶片株式会社