红外线用的透镜单元、摄像模块以及摄像装置制造方法
【专利摘要】近红外线用的透镜单元（1）从物体侧具有：光圈（2）、透镜组（3）、以及使近红外区域的特定波长频带的光线透射的带通滤波器（4）。透镜组（3）从物体侧具有：第1凹凸透镜（5），其具有正焦度且向物体侧凸出；第2凹凸透镜（6），其具有正焦度且向像侧凸出；以及凸透镜（7），其具有正焦度且向物体侧凸出。透镜组（3）具有接近像侧远心的状态，光线向带通滤波器（4）的入射角度为0°或接近0°。因此，根据透镜单元（1），能够使近红外区域的特定波长频带的光线正确地透射。另外，由于构成透镜组（3）的透镜是三个，因此能够抑制透镜单元（1）的总长度变长。
【专利说明】红外线用的透镜单元、摄像模块以及摄像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及搭载使近红外区域的特定波长频带的光线透射的干涉滤波器的红外线用的透镜单元。并且，涉及搭载这样的透镜单元的摄像模块以及摄像装置。
【背景技术】
[0002]已知有如下的距离传感器:从照明装置向对象物照射红外线，通过搭载摄像元件的摄像模块来拍摄对象物，并根据由此得到的图像数据检测出到对象物的距离。搭载于这样的传感器的摄像模块具有搭载带通滤波器的透镜单元，该带通滤波器使对象物的反射光中的、照明装置照射出的红外线的回光透射并将其导入摄像元件，阻断除此以外的波长频带的光线。带通滤波器是在透明基板的表面形成多层膜而形成的干涉滤波器。在专利文献I中记载了使红外区域的特定波长频带的光线透射的干涉滤波器。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2004-53719号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]在干涉滤波器中存在如下的角度依赖性:当向该干涉滤波器入射的光线的入射角度从O。(垂直)开始倾斜时，透射光谱向短波长侧移动。因此，为了使预先设定的特定波长频带的光线到达摄像元件，需要通过搭载于透镜单元的透镜组使光线向干涉滤波器的入射角度接近0°。但现实状况是没有提出通过由三个透镜构成的透镜组来使光线向干涉滤波器的入射角度接近0°的透镜单元的方案。
[0008]鉴于以上问题，本发明的课题在于提供一种红外线用的透镜单元，能够通过由三个透镜构成的透镜组来使光线向干涉滤波器的入射角度接近0°。另外，本发明还提供搭载上述透镜单元的摄像模块以及摄像装置。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，本发明的红外线用的透镜单元从物体侧朝向像侧依次具有:由三个透镜构成的透镜组、以及使近红外区域的特定波长频带的光线透射的干涉滤波器，
[0011]所述透镜组从物体侧朝向像侧依次具有:第I凹凸透镜，其具有正焦度且向物体侧凸出；第2凹凸透镜，其具有正焦度且向像侧凸出；以及凸透镜，其具有正焦度且向物体侧凸出。
[0012]根据本发明，透镜组具有像侧远心或接近像侧远心的状态，从透镜组射出的光线与光轴L平行或接近平行。其结果是光线向配置于透镜组的像侧的干涉滤波器的入射角度为O。(垂直)或接近0°，因此防止或抑制了在干涉滤波器中发生透射光谱的移动。因此，根据本发明的透镜单元，能够使作为透射波长频带对干涉滤波器预先设定的近红外区域的特定波长频带的光线正确地透射。另外，由于通过由三个透镜构成的透镜组来实现像侧远心或接近像侧远心的状态，因此能够抑制透镜单元的总长度变长。另外，所谓光线向干涉滤波器的入射角度是向干涉滤波器入射的光线与透镜单元的光轴相交的角度。另外，所谓近红外线是波长为700nm?IlOOnm范围的光线。
[0013]在本发明中，优选所述凸透镜的物体侧的透镜面的切线角度的最大值为15°以上。这样的话，在从第2凹凸透镜射出后向凸透镜的物体侧的透镜面入射的光线的入射角度在透镜面的外周侧变大。其结果是容易在该透镜面的外周侧使在凸透镜入射的光线向接近光轴的方向折射，从而使其与光轴平行，因此容易通过透镜组来实现像侧远心。另外，所谓透镜面的切线角度是透镜面的切线与光轴的法线相交的角度。
[0014]这里,如果使凸透镜的物体侧的透镜面的切线角度的最大值增大,则能够增大使在凸透镜的外周侧入射的光线向接近光轴的方向折射的作用。但是，当凸透镜的物体侧的透镜面的切线角度的最大值过大时，在成型凸透镜时使该凸透镜从成型模具分离变得困难从而凸透镜的生产率降低。因此，在本发明中优选通过将所述凸透镜的物体侧的透镜面的切线角度的最大值设为60°以下，使凸透镜的成型变得容易，来维持透镜的生产率。
[0015]在本发明中，优选经所述透镜组向所述干涉滤波器入射的所述近红外区域的特定波长频带的光线的入射角度为20°以下。这样的话，能够抑制在干涉滤波器中透射光谱向短波长侧移动。
[0016]在本发明中，如果凸透镜的物体侧的透镜面具有拐点，则该透镜面就具有向物体侧弯曲的部分，因此，优选所述凸透镜的物体侧的透镜面在有效直径内不具有拐点。
[0017]在本发明中，为了使近红外线透射，所述特定波长频带可以设定为SOOnm?900nmo
[0018]这里，当第I凹凸透镜以及第2凹凸透镜的各透镜面的切线角度的最大值较大时，会存在在成型这些凹凸透镜时使该凹凸透镜从成型模具分离变得困难从而透镜的生产率降低这样的问题。对于这样的问题，优选通过折射率是1.58以上的材料来形成第I凹凸透镜以及第2凹凸透镜。即，如果由折射率比一般光学玻璃高的材料来形成第I凹凸透镜以及第2凹凸透镜，则在设计赋予了预定焦度的各凹凸透镜时，能够抑制切线角度的最大值的增大，从而不会使凹凸透镜的生产率降低。另外，如果是用于进行利用了 400nm?700nm的波长频带的可视光线的摄像的透镜单元，为了进行色差的校正，就需要将由分散的较小材料(阿贝数大的材料)构成的透镜和由分散的较大材料(阿贝数小的材料)构成的透镜组合起来，但是如果是在近红外区域的特定波长频带的光线下进行拍摄的透镜单元，就不需要考虑色差的增大。因此，第I凹凸透镜以及第2凹凸透镜的材料可以采用折射率高的相同材料。
[0019]在本发明中，优选第I凹凸透镜以及第2凹凸透镜的阿贝数是35以下。S卩，形成透镜的材料的折射率和阿贝数存在相关关系，因此，如果选择阿贝数为35以下的材料，则容易选择折射率为1.58以上的材料。另外，如果选择折射率为1.58以上的材料，则容易选择阿贝数为35以下的材料。
[0020]该情况下，作为折射率为1.58以上的材料有聚碳酸酯。因此，第I凹凸透镜以及第2凹凸透镜都可以由聚碳酸酯制成。
[0021]另外，该情况下，第I凹凸透镜以及第2凹凸透镜也都可以由吸收所述特定波长频带的光线的着色聚碳酸酯制成。这样的话，可以通过第I凹凸透镜以及第2凹凸透镜含有的色素来吸收不需要的波长频带的光线。另外，着色聚碳酸酯由于在市场上有售，因此容易获得。
[0022]在本发明中，优选所述第2凹凸透镜的物体侧的透镜面的切线角度的最大值是50°以上75°以下，所述第2凹凸透镜的像侧的透镜面的切线角度的最大值是45°以上75°以下。如果物体侧和像侧的透镜面的切线角度的最大值的范围在这些范围内，则能够抑制散光的发生。另外，在成型凹凸透镜时使该凹凸透镜从成型模具分离变得容易。
[0023]在本发明中，优选在所述透镜组的物体侧具有光圈。这样的话，能够缩短透镜单元的总长度。
[0024]另外，在本发明中，透镜单元可以设定为视角超过65 °的广角透镜。
[0025]接下来，本发明的摄像模块的特征在于具有:所述的透镜单元；以及配置于所述透镜单元的焦点位置的摄像元件。另外，本发明的摄像装置具有:所述的摄像模块；以及照明装置，其向摄像对象物照射所述近红外区域的特定波长频带的光线。根据这些摄像模块和摄像装置能够利用近红外区域的特定波长频带的光线来对摄像对象物进行拍摄。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，由三个透镜构成的透镜组具有像侧远心或接近像侧远心的状态，光线向配置于透镜组的像侧的干涉滤波器的入射角度为0°或接近0°。因此，根据本发明的透镜单元，作为透射波长频带能够使对干涉滤波器预先设定的近红外区域的特定波长频带的光线正确地透射。另外，由于构成透镜组的透镜是三个，因此能够抑制透镜单元的总长度变长。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是应用了本发明的实施例1的透镜单元的结构图。
[0029]图2是第2凹凸透镜以及凸透镜的形状的说明图。
[0030]图3是实施例1的透镜单元针对波长830nm光线的纵向像差图、像场弯曲图、畸变
像差图。
[0031]图4是应用了本发明的实施例2的透镜单元的结构图。
[0032]图5是实施例2的透镜单元针对波长830nm光线的纵向像差图、像场弯曲图、畸变
像差图。
[0033]图6是搭载透镜单元的摄像模块以及摄像装置的说明图。
【具体实施方式】
[0034]以下，参照附图对应用了本发明的红外线用的透镜单元的实施方式进行说明。
[0035](实施例1)
[0036]图1是应用了本发明的实施例1的透镜单元的结构图(光线图)。本例的透镜单元I是搭载于摄像照相机的广角透镜，该摄像照相机进行利用近红外线的摄像。透镜单元I从物体侧朝向像侧(成像面8侧)依次具有:光圈2、由三个透镜构成的透镜组3、以及使近红外区域的特定波长频带的光线透射的带通滤波器4。
[0037]带通滤波器4是通过真空蒸发法、溅射法等将高折射率物质层和低折射率物质层交替层积在能够透射红外线的透明基板上而形成的干涉滤波器。本例的带通滤波器4是近红外线透射滤波器，使800nm~900nm的特定波长频带(近红外区域)的光线透过。带通滤波器4配置成与光轴L垂直。
[0038]透镜组3从物体侧朝向像侧依次具有--第I凹凸透镜5，其具有正焦度(power)且向物体侧凸出；第2凹凸透镜6，其具有正焦度且向像侧凸出；以及凸透镜7，其具有正焦度且向物体侧凸出。本例中，第I凹凸透镜5以及第2凹凸透镜6都是由聚碳酸酯成型的，凸透镜7由ZEONEX (注册商标)成型。
[0039]本例的透镜单元I的透镜数据如下:
[0040]F-number (光圈值):2.4
[0041]全系统焦点距离:2.47mm
[0042]对角视角:69.9°
[0043]另外，透镜单元I的光学长度是4.41mm。
[0044]接下来，表1A表示透镜单元I的各透镜面的透镜数据，表1B表示用于规定为非球面的透镜面的非球面形状的非球面系数。在表1A中以从物体侧开始数的顺序来确定各面。ST是光圈面，将该光圈面设为第I面。第10面是成像面。在本例中，第I凹凸透镜5、第2凹凸透镜6以及凸透镜7都是物体侧以及像侧两面的透镜面被设定为非球面。
[0045][表1A]
[0046]
【权利要求】
1.一种红外线用的透镜单元，其特征在于， 从物体侧朝向像侧依次具有:由三个透镜构成的透镜组、以及使近红外区域的特定波长频带的光线透射的干涉滤波器， 所述透镜组从物体侧朝向像侧依次具有:第I凹凸透镜，其具有正焦度且向物体侧凸出；第2凹凸透镜，其具有正焦度且向像侧凸出；以及凸透镜，其具有正焦度且向物体侧凸出。
2.根据权利要求1所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 所述凸透镜的物体侧的透镜面的切线角度的最大值为15°以上。
3.根据权利要求2所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 所述凸透镜的物体侧的透镜面的切线角度的最大值为60°以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 所述凸透镜的物体侧的透镜面在有效直径内不具有拐点。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 经所述透镜组向所述干涉滤波器入射的所述近红外区域的特定波长频带的光线的入射角度为20°以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 所述特定波长频带是800nm?900nm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 通过折射率是1.58以上的材料来形成所述第I凹凸透镜以及所述第2凹凸透镜。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 所述第I凹凸透镜以及所述第2凹凸透镜的阿贝数是35以下。
9.根据权利要求7或8所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 所述第I凹凸透镜以及所述第2凹凸透镜都是由聚碳酸酯制成。
10.根据权利要求7或8所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 所述第I凹凸透镜以及所述第2凹凸透镜都是由吸收所述特定波长频带的光的着色聚碳酸酯制成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 所述第2凹凸透镜的物体侧的透镜面的切线角度的最大值是50°以上75°以下， 所述第2凹凸透镜的像侧的透镜面的切线角度的最大值是45°以上75°以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 在所述透镜组的物体侧具有光圈。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的红外线用的透镜单元，其特征在于， 视角超过65°。
14.一种摄像模块，其特征在于，具有: 权利要求1至13中任一项所述的红外线用的透镜单元；以及 配置于所述红外线用的透镜单元的焦点位置的摄像元件。
15.一种摄像装置，其特征在于，具有: 权利要求14所述的摄像模块；以及 照明装置，其向摄像对象物照射所述近红外区域的特定波长频带的光线。
【文档编号】G02B13/14GK103733109SQ201280039235
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年8月10日 优先权日:2011年8月11日
【发明者】上高原隆, 皆川良明, 杉山隆 申请人:日立麦克赛尔株式会社