專利名稱：攝像透鏡及攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種攝像透鏡及攝像裝置，更詳細地，涉及在利用(XD(Charge Coupled Device) ^CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor) ^Mi^jtiH^^ 用攝像機、監(jiān)視攝像機等中所適于使用的廣角攝像透鏡及具備該攝像透鏡的攝像裝置。
背景技術：
近幾年，CXD或CMOS等攝像元件的小型化及高像素化飛速發(fā)展。因此，對攝像設 備主體及其所搭載的攝像透鏡也要求小型化、輕量化。另一方面，對車載用攝像機、監(jiān)視攝 像機等所使用的攝像透鏡要求具有高耐候性、且按照在寬范圍確保良好的視野的方式按廣 視角具有高光學性能。而且，在上述領域的攝像透鏡中，要求低成本化，所以要求透鏡片數(shù)較少的光學系 統(tǒng)。以往，作為上述領域中的4片結構的攝像透鏡，例如公知有下述專利文獻1 5所述的 攝像透鏡。專利文獻1 日本專利公開2002-244031號公報專利文獻2 日本專利公開2006-259704號公報專利文獻3 日本專利公開2006-292988號公報專利文獻4 日本專利公開2005-227426號公報專利文獻5 日本專利公開2009-3343號公報但是，近幾年在車載用攝像機或監(jiān)視攝像機等領域中，要求例如按全視角超過 180°的攝像透鏡等，即對廣角化的要求越來越強烈。而且，伴隨近幾年的攝像元件的小型 化及高像素化，越來越要求具有高分辨性且具有如至成像區(qū)域的寬范圍為止可獲得良好的 圖像之高光學性能的攝像透鏡。然而，在以往的透鏡系統(tǒng)中，廉價且小型地構成、并且同時 實現(xiàn)滿足近幾年的要求程度的廣角化和高光學性能是困難的。在專利文獻1記載有如下透鏡系統(tǒng)作為實施例3的廣角透鏡，由從物側依次配置 的第1透鏡 第4透鏡的4片透鏡構成，且在第3透鏡與第4透鏡之間配置光闌。在專利 文獻1沒有關于該透鏡系統(tǒng)的F號碼(也稱F數(shù))、視角的記載，但是由于第1透鏡的折射 率為1.52左右且第1透鏡、第2透鏡的負的光焦度比較小，所以難以認為該透鏡系統(tǒng)是可 以應對于全視角超過180°的規(guī)格的透鏡系統(tǒng)。在專利文獻2、3所記載的透鏡各自的全視角為約140° 165°，約152° 164°，不能說是能夠應對近幾年所要求的全視角超過180°的廣角化的透鏡。在專利文獻 4所記載的透鏡，F(xiàn)號碼為2. 5 2. 8且全視角為180°以上，但是采用通過利用整個系統(tǒng) 的焦距f、半視角Φ而將理想圖像高度設為2XfXtan((j5/2)的投影方式時，由于畸變在 超過半視角80°以后急劇向負側變大，所以最周邊部的圖像變小的短處就存在。在專利文 獻5記載有全視角接近190°的實施例，歪曲像差(也稱畸變像差)、倍率色像差(也稱倍 率色差)皆被良好地校正，但非點像差(也稱像散)殘留，且在與被高像素化的攝像元件組 合使用之際有時要求更寬的深度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于，提供一種小型且低成本、并且可實現(xiàn)廣角化和 高光學性能的攝像透鏡及具備該攝像透鏡的攝像裝置。本發(fā)明的攝像透鏡的特征在于，從物側依次配置以下部件而成具有負的光焦度， 像側的面為凹形狀的彎月形透鏡的第1透鏡；物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近 具有負的光焦度，物側的面在光軸附近為凹形狀，像側的面在光軸附近為凸形狀的第2透 鏡；物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近具有正的光焦度，像側的面在光軸附近為凸 形狀的第3透鏡；光闌；物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近具有正的光焦度，物側 的面在光軸附近為凸形狀，像側的面在光軸附近為凸形狀的第4透鏡。另外，本發(fā)明的攝像透鏡的第1透鏡的有關上述“具有負的光焦度，像側的面為凹 形狀的彎月形透鏡”，當?shù)?透鏡為非求面透鏡時，是指在近軸區(qū)域。而且，上述“光軸附近” 設為與近軸區(qū)域同義的意思。在本發(fā)明的攝像透鏡中，優(yōu)選滿足下述條件式(1) (5)。另外，作為優(yōu)選的形態(tài)， 可以是滿足下述條件式(1) (5)中的任意1個的形態(tài)，或者也可以為滿足任意2個以上 的組合的形態(tài)。-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為整個系統(tǒng)的焦距，fl為第1透鏡的焦距，f2為第2透鏡的焦距，f3為第3透鏡的焦距，f34為第3透鏡與第4透鏡的合成焦距，d2為第1透鏡與第2透鏡的光軸上的間隔，d4為第2透鏡與第3透鏡的光軸上的間隔，L為從第1透鏡的物側面的面頂點到像面為止在光軸上的距離。在本發(fā)明的攝像透鏡中，也可以構成為第3透鏡的物側的面在光軸附近成為凸形 狀，此時，優(yōu)選滿足下述條件式(6A)。-5. 0 < r5/r4 < 0. 0…(6A)其中，r4為第2透鏡的像側的面的近軸曲率半徑，r5為第3透鏡的物側的面的近軸曲率半徑?；蛘撸诒景l(fā)明的攝像透鏡中，也可以構成為第3透鏡的物側的面在光軸附近成 為凹形狀，此時，優(yōu)選滿足下述條件式(6B)。4. 0 < r5/r4 < 8. 0…(6B)[0037]其中，r4為第2透鏡的像側的面的近軸曲率半徑，r5為第3透鏡的物側的面的近軸曲率半徑。另外，在上述L中，后截距部分利用空氣換算長度。而且，上述r4、r5的符號中，將 朝物側為凸時設為正，朝像側為凸時設為負。在本發(fā)明的攝像透鏡中，優(yōu)選第1透鏡的材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為40以上。優(yōu)選第 2透鏡的材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為50以上。優(yōu)選第3透鏡的材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為40以下。 優(yōu)選第4透鏡的材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為50以上。而且，在本發(fā)明的攝像透鏡中，優(yōu)選構成為全視角大于200°。本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，具備上述記載的本發(fā)明的攝像透鏡。根據(jù)本發(fā)明的攝像透鏡，在4片透鏡系統(tǒng)中，由于適當?shù)卦O定各透鏡的光焦度及 形狀且將光闌配置在適當?shù)奈恢?，所以廉價且小型地構成，并且可以同時實現(xiàn)廣角化和高 光學性能。根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置，由于具備本發(fā)明的攝像透鏡，所以可以廉價且小型地構 成，并且可進行以寬視角的拍攝而可以獲得高畫質(zhì)的影像。

圖1是表示本發(fā)明的實施例1的攝像透鏡的透鏡結構及光路的剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的實施例2的攝像透鏡的透鏡結構及光路的剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的實施例3的攝像透鏡的透鏡結構及光路的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的實施例4的攝像透鏡的透鏡結構及光路的剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的實施例5的攝像透鏡的透鏡結構及光路的剖視圖。圖6是表示本發(fā)明的實施例6的攝像透鏡的透鏡結構及光路的剖視圖。圖7是表示本發(fā)明的實施例7的攝像透鏡的透鏡結構及光路的剖視圖。圖8是表示本發(fā)明的實施例8的攝像透鏡的透鏡結構及光路的剖視圖。圖9的圖9 (A) 圖9 (G)是本發(fā)明的實施例1的攝像透鏡的各像差圖。圖10的圖10 (A) 圖10 (G)是本發(fā)明的實施例2的攝像透鏡的各像差圖。圖11的圖Il(A) 圖Il(G)是本發(fā)明的實施例3的攝像透鏡的各像差圖。圖12的圖12㈧ 圖12(G)是本發(fā)明的實施例4的攝像透鏡的各像差圖。圖13的圖13㈧ 圖13(G)是本發(fā)明的實施例5的攝像透鏡的各像差圖。圖14的圖14㈧ 圖14(G)是本發(fā)明的實施例6的攝像透鏡的各像差圖。圖15的圖15㈧ 圖15 (G)是本發(fā)明的實施例7的攝像透鏡的各像差圖。圖16的圖16(A) 圖16(G)是本發(fā)明的實施例8的攝像透鏡的各像差圖。圖17是用于說明本發(fā)明的實施方式所涉及的車載用攝像裝置的配置的圖。圖中2-軸上光束，3-軸外光束，5-攝像元件，100-汽車，101、102-車外攝像機， 103-車內(nèi)攝像機，Ll-第1透鏡，L2-第2透鏡，L3-第3透鏡，L4-第4透鏡，PP-光學部 件，Sim-像面，St-孔徑光闌，Z-光軸。
具體實施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明。圖1 圖8是表示本發(fā)明 的實施方式所涉及的攝像透鏡的結構例的剖視圖，分別與后述的實施例1 8的攝像透鏡 對應。由于圖1 圖8所示的例子的基本結構相同，圖示方法也相同，因此在此主要參照圖 1對本發(fā)明的實施方式所涉及的攝像透鏡進行說明。本實施方式的攝像透鏡是沿光軸Z從物側依次配置第1透鏡Li、第2透鏡L2、第 3透鏡L3及第4透鏡L4的4片結構的透鏡系統(tǒng)。在第3透鏡L3與第4透鏡L4之間配置 孔徑光闌St。通過將孔徑光闌St配置于第3透鏡L3與第4透鏡L4之間，可以謀求徑向的 小型化。另外，在圖1中，左側設為物側，右側設為像側，圖示的孔徑光闌St未必一定表示 其大小或形狀，而是表示光軸上的位置。圖1中的符號ri(i = 1、2、3、…)表示各透鏡面 的曲率半徑，符號di(i = 1、2、3、···)表示面間隔。而且，在圖1也一并表示來自位于無限 遠距離的物點的軸上光束2、以最大視角的軸外光束3。在圖1中，考慮攝像透鏡應用于攝像裝置的情況，也圖示有在攝像透鏡的像面Sim 所配置的攝像元件5。而且，將攝像透鏡應用于攝像裝置時，根據(jù)裝配透鏡的攝像機側的結 構，優(yōu)選設置保護玻璃、低通濾光片或紅外截止濾光片等，在圖1中示出將設想這些的平行 平板狀光學部件PP配置在第4透鏡L4與攝像元件5 (像面Sim)之間的例子。第1透鏡Ll構成為具有負的光焦度且像側的面為凹形狀的彎月形透鏡。如此，通 過第1透鏡Ll設為將凹面朝向像側的負彎月形透鏡，而有利于廣角化及畸變的校正。雖然配 置于最靠近物側的第1透鏡Ll攝像暴露于風雨或洗滌用溶劑的情況，但是因第1透鏡Ll的 物側的面成為凸面，所以也有在這些狀況下所擔憂的灰塵、塵埃、水滴等不易殘留的優(yōu)點。另外，在圖1所示的例子中，第1透鏡Ll由球面透鏡構成，但是也可以由非球面透 鏡構成。其中，如后述，配置于最靠近物側的第1透鏡Ll的材質(zhì)相比樹脂而言更優(yōu)選玻璃， 所以若將第1透鏡Ll設為球面透鏡，則可以比設為非球面透鏡的情況能更低成本地制作。第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4各自的物側的面及像側的面皆為非球面形 狀。通過將第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4設為雙面非球面的透鏡，縮短光學系統(tǒng) 的光軸方向的總長的同時，可獲得高分辨性。第2透鏡L2構成為在光軸附近具有負的光焦度，物側的面在光軸附近為凹形狀， 像側的面在光軸附近為凸形狀。第3透鏡L3構成為在光軸附近具有正的光焦度，像側的面 在光軸附近為凸形狀。第3透鏡L3也可以構成為在光軸附近成為雙凸形狀，或者也可以構 成為在光軸附近成為將凸面朝向像側的彎月形狀。第4透鏡L4構成為在光軸附近具有正 的光焦度，物側的面在光軸附近為凸形狀，像側的面在光軸附近為凸形狀。本攝像透鏡在4組4片透鏡結構中，如上述適當?shù)卦O定第1透鏡Ll 第4透鏡L4 的各透鏡的光焦度及形狀，通過將孔徑光闌St配置于第3透鏡L3與第4透鏡L4之間，能 以較少的透鏡片數(shù)及較短的總長按小型且低成本地構成，并且實現(xiàn)充分的廣角化，可以更 良好地校正包括以像面彎曲(也稱場曲)為首的歪曲像差、倍率色像差、彗形像差(也稱慧 差)的各種像差。根據(jù)本攝像透鏡，由于可以在成像區(qū)域的寬范圍實現(xiàn)高分辨，所以也可以 應對于近幾年的高像素化發(fā)展的攝像元件。本發(fā)明的實施方式所涉及的攝像透鏡還優(yōu)選具有下述的結構。另外，作為優(yōu)選的形態(tài)，可以為具有以下任意1個結構的形態(tài)，或者也可以為具有組合任意的2個以上的結構 的形態(tài)。將第1透鏡Ll的焦距設為fl，整個系統(tǒng)的焦距設為f時，優(yōu)選滿足下述條件式 ⑴。-12. 0 < fl/f < -5. 0... (1)若超過條件式⑴的上限，則第1透鏡Ll的負的光焦度變大，所以第1透鏡Ll的 像側的面的曲率半徑的絕對值變小而接近半球形狀，難以制作第1透鏡Li，所以成本增高。 若低于條件式(1)的下限，則第1透鏡Ll的負的光焦度變小，為了對其進行補償就必須增 大第2透鏡L2的負的光焦度，并且第2透鏡L2的曲率半徑的絕對值變小，所以難以制作第 2透鏡L2且成本增高。而且，更優(yōu)選滿足下述條件式(1-1)。通過滿足條件式(1-1)，可以進一步提高通 過滿足條件式(1)所獲得的效果。-11. 0 < fl/f < -6. 0— (1-1)進而，更進一步優(yōu)選滿足下述條件式(1-2)。通過滿足條件式(1-2)，可以更進一 步提高通過滿足條件式(1)所獲得的效果。-10. 0 < fl/f < -7. 0... (1-2)將第1透鏡Ll與第2透鏡L2的光軸上的間隔設為d2，從第1透鏡Ll的物側面的 面頂點到像面的距離設為L時，優(yōu)選滿足下述條件式(2)。另外，L中后截距部分利用空氣 換算長度。0. 15 < d2/L < 0. 25... (2)若超過條件式(2)的上限，則第1透鏡Ll的像側的面的有效半徑變大而接近曲率 半徑，因此難以進行透鏡的加工，而使成本增高的同時透鏡系統(tǒng)的光軸方向的總長變長。若 在低于條件式(2)的下限的狀態(tài)下要對第1透鏡Ll確保適當?shù)墓饨苟龋瑒t導致第1透鏡Ll 的像側的面和第2透鏡L2的物側的面互相干擾而不能確保需要的有效半徑，難以實現(xiàn)作為 本發(fā)明的目的的光學系統(tǒng)。而且，更優(yōu)選滿足下述條件式(2-1)。通過滿足條件式(2-1)，可以進一步提高通 過滿足條件式(2)所獲得的效果。0. 16 < d2/L < 0. 24... (2-1)將第2透鏡L2與第3透鏡L3的光軸上的間隔設為d4，從第1透鏡Ll的物側面的 面頂點到像面的距離設為L時，優(yōu)選滿足下述條件式(3)。另外，L中后截距部分利用空氣 換算長度。0. 02 < d4/L < 0. 05... (3)若超過條件式(3)的上限，則難以良好地保持倍率色像差的同時良好地校正畸 變，而且透鏡系統(tǒng)的總長變長。第2透鏡L2的像側的面與第3透鏡L3的物側的面在有效 徑內(nèi)不接觸就不成問題，但是若低于條件式(3)的下限，則他們所接觸的危險性增大。將第2透鏡L2的焦距設為f2，第3透鏡L3的焦距設為f3時，優(yōu)選滿足下述條件 式⑷。-1. 2 < f2/f3 < -0. 1... (4)若超過條件式(4)的上限，則在中間視角下的歪曲像差、倍率色像差就變大。若低于條件式(4)的下限，則難以進行彗形像差的校正，而且難以將軸上色像差抑制到實用標 準。而且，更優(yōu)選滿足下述條件式(4-1)。通過滿足條件式(4-1)，可以進一步提高通 過滿足條件式(4)所獲得的效果。-1. 1 < f2/f3 < -0. 3... (4-1)進而，更進一步優(yōu)選滿足下述條件式(4-2)。通過滿足條件式(4-2)，可比滿足條 件式(4-1)時更容易地進行彗形像差和軸上色像差的抑制。-1. 1 < f2/f3 < -0. 4... (4-2)將第3透鏡L3與第4透鏡L4的合成焦距設為f34，從第1透鏡Ll的物側面的面 頂點到像面的距離設為L時，優(yōu)選滿足下述條件式(5)。另外，L中后截距部分使用空氣換 算長度。4. 0 < L/f34 < 8. 0... (5)若超過條件式(5)的上限，則第3透鏡L3的光焦度變小而倍率色像差的校正不 足、或者第4透鏡L4的光焦度變小而像面彎曲及彗形像差的校正不足。或者在超過條件式 (5)的上限并且第3透鏡L3、第4透鏡L4的光焦度大時，由于第3透鏡L3、第4透鏡L4過 于接近，所以難以配置且難以進行低成本的制造。若低于條件式(5)的下限，則第3透鏡L3 的光焦度變大而軸上色像差變得過大、或者第4透鏡L4的光焦度變大而難以進行像面彎曲 及彗形像差的校正?；蛘咴诘陀跅l件式(5)的下限并且第3透鏡L3、第4透鏡L4的光焦度 變小時，第3透鏡L3與第4透鏡L4的間隔變大而透鏡系統(tǒng)大型化。而且，更優(yōu)選滿足下述條件式(5-1)。通過滿足條件式(5-1)，可以進一步提高通 過滿足條件式(5)所獲得的效果。4. 2 < L/f34 < 6. 0... (5-1)第3透鏡L3在光軸附近為雙凸形狀時，將第2透鏡L2的像側面的近軸曲率半徑 設為r4，第3透鏡L3的物側面的近軸曲率半徑設為r5時，優(yōu)選滿足下述條件式(6A)。-5. 0 < r5/r4 < 0. 0…(6A)若超過條件式(6A)的上限，則在中間視角下的歪曲像差、倍率色像差變大。若低 于條件式(6A)的下限，則難以良好地校正彗形像差。而且，更優(yōu)選滿足下述條件式(6A-1)。通過滿足條件式(6A-1)，可以進一步提高 通過滿足條件式(6A)所獲得的效果。-4. 0 < r5/r4 < -0. 02... (6A-1)第3透鏡L3是在光軸附近將凸面朝向像側的彎月形狀時，將第2透鏡L2的像側 面的近軸曲率半徑設為r4，第3透鏡L3的物側面的近軸曲率半徑設為r5時，優(yōu)選滿足下述 條件式(6B)。4. 0 < r5/r4 < 8. 0— (6B)若超過條件式(6B)的上限，則在中間視角下的歪曲像差、倍率色像差變大。若低 于條件式(6B)的下限，則難以良好地校正彗形像差。而且，更優(yōu)選滿足下述條件式(6B-1)。通過滿足條件式(6B-1)，可以進一步提高 通過滿足條件式(6B)所獲得的效果。5. 0 < r5/r4 < 7. 5... (6B—1)[0111]進而，更進一步優(yōu)選滿足下述條件式(6B-2)。通過滿足條件式(6B-2)，可以更進 一步提高通過滿足條件式(6B)所獲得的效果。5. 5 < r5/r4 < 7. 2··· (6B-2)優(yōu)選第1透鏡Ll的材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為40以上，這樣在如此選擇材質(zhì)時容易進 行倍率色像差的良好的校正。優(yōu)選第2透鏡L2的材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為50以上，這樣選 擇材質(zhì)時容易進行倍率色像差的良好的校正。優(yōu)選第3透鏡L3的材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為 40以下，這樣選擇材質(zhì)時容易進行倍率色像差的良好的校正。進而，更優(yōu)選第3透鏡L3的 材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為29以下，這樣選擇材質(zhì)時容易進行倍率色像差的更加良好的校正。 優(yōu)選第4透鏡L4的材質(zhì)在d線的阿貝數(shù)為50以上，這樣選擇材質(zhì)時容易進行倍率色像差 的良好的校正。通過良好地校正倍率色像差，可以提高分辨性，也能夠應對近幾年的高像素 化發(fā)展的攝像元件。本攝像透鏡優(yōu)選全視角大于200°。全視角是指按最大視角的軸外光束3的主光 線與光軸Z所形成的角的2倍。通過設為全視角大于200°的較大地廣角透鏡系統(tǒng)，能夠應 對近幾年的廣角化的要求。而且，如圖1所示的例子，優(yōu)選本攝像透鏡為第1透鏡Ll 第4透鏡L4的透鏡皆 未接合的單透鏡。設想在如車載攝像機或監(jiān)視攝像機用途的嚴格環(huán)境下的使用時，優(yōu)選設 為不包括接合透鏡的結構，而且通過設為不包括接合透鏡的結構，可以低成本地制作。本攝像透鏡例如在車載用攝像機或監(jiān)視用攝像機等嚴格的環(huán)境中使用時，配置在 最靠近物側的第1透鏡Ll要求使用耐抗由風雨引起的表面劣化、由直射日光引起的溫度變 化且耐抗油脂、洗滌劑等化學藥品的材質(zhì)，即，耐水性、耐候性、耐酸性、耐藥品性等高的材 質(zhì)。例如，優(yōu)選使用日本光學硝子工業(yè)會規(guī)定的粉末法耐水性為1的材質(zhì)。而且，對第1透 鏡Ll有時要求使用堅固且難以破裂的材質(zhì)。通過將材質(zhì)設為玻璃，能夠滿足上述要求。或 者，作為第1透鏡Ll的材質(zhì)也可以使用透明的陶瓷。另外，也可以對第1透鏡Ll的物側的面施加用于提高強度、耐劃痕性、耐藥品性的 保護機構，此時也可以將第1透鏡Ll的材質(zhì)設為塑料。這種保護機構可以為硬膜，也可以 為撥水膜。作為第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4的材質(zhì)優(yōu)選使用塑料，此時，可以精度 良好地制作非球面形狀的同時，能夠謀求輕量化及低成本化。根據(jù)塑料材質(zhì)，若吸水性高，則隨著水分的出入而折射率及形狀尺寸變化，因此有 對光學性能產(chǎn)生壞影響的可能性。因此，若對第2透鏡L2和第4透鏡L4使用聚烯烴類塑 料，對第3透鏡L3使用聚碳酸酯類塑料或PET類塑料的吸水性極其小的材質(zhì)，則可以將因 吸水引起的性能劣化抑制在最小限度。對第2透鏡L2、第3透鏡L3、第4透鏡L4中的至少任意1個材質(zhì)使用塑料時，作 為其材質(zhì)也可以使用在塑料中混合了小于光的波長的粒子的所謂納米復合材料。在本攝像透鏡中，為了減少重影光等，也可以在各透鏡上施加防反射膜。此時，在 如圖1所例示的攝像透鏡中，在第1透鏡Ll的像側的面、第2透鏡L2的像側的面、第3透 鏡L3的物側的面中，周邊部的各面的切線和光軸所形成的角度較小，所以周邊部的防反射 膜的厚度變得比透鏡中央部薄。因此，通過在上述3個面中的1面以上的面上施加將中央 附近處的反射率變得最小的波長設為600nm以上900nm以下的防反射膜，而可以在有效直徑整體上平均地降低反射率，并且可以減少重影光。另外，若在中央附近的反射率變得最小的波長短于600nm，則在周邊部的反射率變 得最小的波長變得過短，長波長側的反射率變高，所以容易發(fā)生帶紅色的重影。而且，若在 中央附近的反射率變得最小的波長長于900nm，則在中央部的反射率變得最小的波長變得 過長，短波長側的反射率變高，所以圖像的色調(diào)頗帶紅色的同時容易發(fā)生帶藍色的重影。而且，在本攝像透鏡中，在各透鏡間的有效直徑外通過的光束成為雜散光而到達 像面，有成為重影的憂慮，所以根據(jù)需要優(yōu)選設置遮斷該雜散光的遮光機構。作為該遮光 機構，例如也可以在透鏡的像側的有效直徑外的部分施加不透明的涂料或設置不透明的板 材。而且，也可以在成為雜散光的光束的光路設置不透明的板材而作為遮光機構。另外，根據(jù)攝像透鏡的用途，也可以在透鏡系統(tǒng)和攝像元件5之間插入如截止從 紫外光至藍色光的濾光片，或者如截止紅外光的IR(InfraRed)截止濾光片?；蛘?，也可以 在透鏡面施加具有與上述濾光片相同的特性的涂層。在圖1中，示出在透鏡系統(tǒng)和攝像元件5之間配置設想各種濾光片的光學部件PP 的例子，但取而代之也可以在各透鏡之間配置這些各種濾光片?；蛘?，也可以在攝像透鏡所 具有的任意一個透鏡的透鏡面上施加具有與各種濾光片相同的作用的涂層。其次，對本發(fā)明的攝像透鏡的數(shù)值實施例進行說明。將實施例1 實施例8的攝 像透鏡的透鏡剖視圖分別示于圖1 圖8。將實施例1的攝像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)示于表1，非球面數(shù)據(jù)示于表2。同樣地，將實 施例2 8的攝像透鏡的透鏡數(shù)據(jù)、非球面數(shù)據(jù)分別示于表3 表16。以下，舉實施例1為 例子對表中的記號的意義進行說明，但對實施例2 8的記號也基本相同。在表1的透鏡數(shù)據(jù)中，Si的欄表示將最靠物側的構成要素的面作為第1個而隨著 朝向像側依次增加的第i個(i = 1、2、3、…)的面號碼，ri的欄表示第i個面的曲率半徑， di的欄表示第i個面與第i+Ι個面的光軸Z上的面間隔。另外，曲率半徑的符號中將朝物 側為凸時設為正、朝像側為凸時設為負。在各實施例中，透鏡數(shù)據(jù)的表的ri、di(i = 1、2、 3、…)與透鏡剖視圖的符號ri、di對應。而且，在表1的透鏡數(shù)據(jù)中，Nej的欄表示將最靠物側的透鏡作為第1個而隨著朝 向像側依次增加的第j個(j = 1、2、3、…)透鏡對e線(波長546. 07nm)的折射率，vdj 的欄表示第j個光學要素對d線(波長587.6nm)的阿貝數(shù)。另外，在透鏡數(shù)據(jù)中，也包括 孔徑光闌St而示出，在相當于孔徑光闌St的面的曲率半徑的欄中記載為⑴(孔徑光闌)。在圖1 圖8中，配置于第4透鏡L4和像面Sim之間的光學部件PP為設想保護 玻璃或濾光片等的光學部件，在所有的實施例1 8中，都使用折射率為1. 52的玻璃材料， 其厚度為1. 0mm。在表1的透鏡數(shù)據(jù)中，在非球面的面號碼附加*號，作為非球面的曲率半徑示出 光軸附近的曲率半徑(近軸曲率半徑)的數(shù)值。在表2的非球面數(shù)據(jù)中，表示非球面的面 號碼、和有關各非球面的非球面系數(shù)。表2的非球面數(shù)據(jù)的數(shù)值的[Ε-η] (η 整數(shù))是指 “Χ10_η”，[Ε+η]是指“Χ10η”。另外，非球面系數(shù)為由下式表示的非球面式中的各系數(shù)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為非球面深度(從高度h的非球面上的點下垂到非球面頂點相切的垂直于光軸 的平面的垂線長度)，h為高度(從光軸到透鏡面的距離)，C為近軸曲率半徑的倒數(shù)，1(、8111為非球面系數(shù)(111 = 3、4、5、...20)。[表 1]實施例1透鏡數(shù)據(jù)
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°° (孔徑光闌)0. 2583*811. 47241.59781.5334155. 4*9-1. 0494[表2]實施例1非球面數(shù)據(jù)
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導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導-I-HCMOiCDOOCM導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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實施例2透鏡數(shù)據(jù) [表 4]實施例2非球面數(shù)據(jù) [表 6]實施例3非球面數(shù)據(jù) [表16]實施例8非球面數(shù)據(jù) 在上述實施例1 8中，由于第1透鏡L1以光學玻璃作為材質(zhì)且將雙面設為球面 形狀，所以可獲得良好的耐候性及耐抗因土沙等的劃痕性，并且可以比較廉價地制造。上述 實施例1 8的第2透鏡L2和第4透鏡L4以聚烯烴類塑料作為材質(zhì)，第3透鏡L3以聚碳 酸酯類塑料作為材質(zhì)而選擇吸水性小的材質(zhì)，以使盡量抑制因吸水引起的性能變化。將與上述實施例1 8的攝像透鏡的各種數(shù)據(jù)及上述條件式(1) (5)、(6A)、 (6B)對應的值示于表17。在實施例1 8中，以e線作為標準波長，在表17表示在該標準 波長的各值。在表17中，f為整個系統(tǒng)的焦距，Bf為從最靠近像側的透鏡的像側的面到像面為 止在光軸上的距離(相當于后截距)，L為從第1透鏡L1的物側的面到像面Sim為止在光 軸上的距離，F(xiàn)no.為F號碼，2 為全視角，Bf為空氣換算長度，S卩，表示光學部件PP的厚 度經(jīng)空氣換算后所計算的值。同樣地，L中后截距部分利用空氣換算長度。實施例1 8的 最大圖像高度皆為1. 95mm。從表17可得知，實施例1 5皆滿足條件式⑴ (5)、(6A)， 實施例6 8皆滿足條件式(1) (5)、(6B)。[表17] 另外，在上述各表記載有以預定的位數(shù)四舍五入的數(shù)值。作為各數(shù)值的單位對角 度使用“?！?，對長度使用“mm”。但是，這為一例子，光學系統(tǒng)按比例放大或按比例縮小也可 得到相等的光學性能，所以也可使用其他適當?shù)膯挝弧?將實施例1的攝像透鏡的像差圖示于圖9 (A) 圖9 (G)。圖9 (A) 圖9⑶分別 表示球面像差(也稱球差)、非點像差、畸變(歪曲像差)、倍率色像差(倍率色差)。圖 9(E) 圖9(G)表示在各半視角下的子午方向的橫向色差。在各像差圖表示以e線為標準波長的像差，但在球面像差圖及倍率色像差圖也表示關于g線(波長436nm)、C線(波長 656. 27nm)的像差。球面像差圖的Fno.是F號碼，其他像差圖的《是指半視角。而且，同樣地在圖10(A) 圖10(G)、圖11(A) 圖11(G)、圖12(A) 圖12(G)、圖 13(A) 圖 13(G)、圖 14(A) 圖 14(G)、圖 15(A) 圖 15(G)、圖 16(A) 圖 16(G)示出上 述實施例2 8的攝像透鏡的各自的球面像差、非點像差、畸變(歪曲像差)、倍率色像差、 橫向色差的像差圖。另夕卜，對于畸變的像差圖，利用整個系統(tǒng)的焦距f、半視角小(當做變量， ct ^ )，將理想圖像高度設為2XfXtan(cj5/2)，表示距其的偏移量，所以在周邊部成
為負值。但是，實施例1 8的攝像透鏡的畸變?nèi)粢曰诘染嗤队暗膱D像高度作為標準計 算，則成為正的大值。這是因為與設計成以根據(jù)等距射影的圖像高度抑制畸變的透鏡相比， 實施例1 8的攝像透鏡為考慮了周邊部的圖像拍攝得較大的透鏡。由以上數(shù)據(jù)可得知，實施例1 8的攝像透鏡在由4片的較少的透鏡結構可謀求 小型化及低成本化的基礎上，進而實現(xiàn)約201° 218°的非常寬的全視角、2.8 2.9的小 的F號碼、及良好地校正各像差的高分辨的良好的光學性能。這些攝像透鏡可適當?shù)厥褂?在監(jiān)視攝像機或用于拍攝汽車前方、側方、后方等影像的車載用攝像機等。在圖17作為使用例表示將具備本實施方式的攝像透鏡的攝像裝置搭載于汽車 100的樣子。在圖17中，汽車100具備用于拍攝其副駕駛席側的側面的死角范圍的車外攝 像機101、用于拍攝汽車100的后側的死角范圍的車外攝像機102、安裝在后視鏡的背面且 用于拍攝與駕駛員相同的視野范圍的車內(nèi)攝像機103。車外攝像機101、車外攝像機102、車 內(nèi)攝像機103為本發(fā)明的實施方式所涉及的攝像裝置，具備本發(fā)明的實施例的攝像透鏡、 將該攝像透鏡所形成的光學圖像變換成電信號的攝像元件。本發(fā)明的實施方式所涉及的攝像透鏡具有上述優(yōu)點，所以車外攝像機101、102及 車內(nèi)攝像機103也可小型且廉價地構成，具有寬視角，可以得到分辨率高的良好的影像。以上，例舉實施方式及實施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實施方式及實 施例，能夠進行各種變形。例如，各透鏡成分的曲率半徑、面間隔、折射率、阿貝數(shù)、非球面系 數(shù)的值不限于在上述各數(shù)值實施例中示出的值，可以取其他值。而且，透鏡的材質(zhì)也不限于 在上述各數(shù)值實施例中使用的材質(zhì)，也可以使用其他材質(zhì)。而且，在攝像裝置的實施方式中，對將本發(fā)明應用于車載用攝像機的例子進行了 圖示說明，但本發(fā)明不限于該用途，例如，也可以應用于便攜終端用攝像機或監(jiān)視攝像機寸。
權利要求一種攝像透鏡，其特征在于，從物側依次配置以下部件而成第1透鏡，具有負的光焦度，像側的面為凹形狀的彎月形透鏡；第2透鏡，物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近具有負的光焦度，物側的面在光軸附近為凹形狀，像側的面在光軸附近為凸形狀；第3透鏡，物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近具有正的光焦度，像側的面在光軸附近為凸形狀；光闌；第4透鏡，物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近具有正的光焦度，物側的面在光軸附近為凸形狀，像側的面在光軸附近為凸形狀。
2.如權利要求1所述的攝像透鏡，其特征在于，將所述第1透鏡的焦距設為Π，整個系統(tǒng)的焦距設為f時，滿足下述條件式(1) -12. 0 < fl/f < -5. 0... (1)。
3.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于，將所述第1透鏡和上述第2透鏡在光軸上的間隔設為d2，從上述第1透鏡的物側面的 面頂點到像面為止的距離設為L時，滿足下述條件式(2) 0. 15 < d2/L < 0. 25... (2)。
4.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于，將所述第2透鏡和所述第3透鏡在光軸上的間隔設為d4，從所述第1透鏡的物側面的 面頂點到像面為止的距離設為L時，滿足下述條件式(3) 0. 02 < d4/L < 0. 05... (3)。
5.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于，將所述第2透鏡的焦距設為f2，上述第3透鏡的焦距設為f3時，滿足下述條件式(4) -1. 2 < f2/f3 < -0. 1... (4)。
6.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于，將所述第3透鏡和所述第4透鏡的合成焦距設為f34，從上述第1透鏡的物側面的面頂 點到像面為止的距離設為L時，滿足下述條件式(5) 4. 0 < L/f34 < 8. 0... (5)。
7.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于，所述第3透鏡的物側的面在光軸附近為凸形狀，將所述第2透鏡的像側的面的近軸 曲率半徑設為r4，所述第3透鏡的物側的面的近軸曲率半徑設為r5時，滿足下述條件式 (6A)-5. 0 < r5/r4 < 0. 0." (6A)。
8.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于，所述第3透鏡的物側的面在光軸附近為凹形狀，將所述第2透鏡的像側的面的近軸 曲率半徑設為r4，所述第3透鏡的物側的面的近軸曲率半徑設為r5時，滿足下述條件式 (6B)4. 0 < r5/r4 < 8. 0." (6B)。
9.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于，所述第1透鏡的材質(zhì)對d線的阿貝數(shù)為40以上，所述第2透鏡的材質(zhì)對d線的阿貝數(shù)為50以上，所述第3透鏡的材質(zhì)對d線的阿貝數(shù)為40以下，所述第4透鏡的材質(zhì)對d線的 阿貝數(shù)為50以上。
10.如權利要求1或2所述的攝像透鏡，其特征在于， 全視角大于200°。
11.一種攝像裝置，其特征在于，具備權利要求1至10中的任一項所述的攝像透鏡。
專利摘要本實用新型提供一種攝像透鏡及攝像裝置，該攝像透鏡小型且低成本地構成，并且實現(xiàn)廣角化和高光學性能。攝像透鏡從物側依次配置如下構成第1透鏡(L1)，具有負的光焦度，像側的面為凹形狀的彎月形透鏡；第2透鏡(L2)，物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近具有負的光焦度，物側的面在光軸附近為凹形狀，像側的面在光軸附近為凸形狀；第3透鏡(L3)，物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近具有正的光焦度，像側的面在光軸附近為凸形狀；光闌；第4透鏡(L4)，物側的面及像側的面為非球面，在光軸附近具有正的光焦度，物側的面在光軸附近為凸形狀，像側的面在光軸附近為凸形狀。
文檔編號G02B13/06GK201689210SQ20102021715
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權日2010年4月1日
發(fā)明者山川博充 申請人:富士能株式會社