CN110235042B - 成像透镜*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成像透镜***，可通过适当配置玻璃透镜和塑料而获得稳定的光学特性。透镜单元(150)在透镜保持架(90)内侧具有成像透镜***(100)，其具有6组7片的透镜结构。成像透镜***(100)由从物侧(La)起依次配置的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)、光圈(50)、第四透镜(L4)、第五透镜(L5)、第六透镜(L6)及第七透镜(L7)构成。第五透镜(L5)是玻璃透镜，第二透镜(L2)、第三透镜(L3)、第四透镜(L4)、第六透镜(L6)及第七透镜(L7)是塑料透镜。第六透镜(L6)和第七透镜(L7)构成接合透镜(L8)。第三透镜(L3)及第四透镜(L4)分别以凸缘部(L30、L40)与保持架(90)相接的状态被定位。

Description

成像透镜***
技术领域
本发明涉及搭载于汽车等上的成像透镜***。
背景技术
为了进行前方的障碍物、相向车、车道等的辨认和识别，用于确认汽车的前方等的所谓传感用途的透镜要求高分辨率和更明亮的图像，同时也要求稳定的温度特性。因此，提出了从物侧起依次配置第一透镜、第二透镜、第三透镜、光圈、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，并且将第四透镜和第五透镜作为接合透镜的结构(参照专利文献1、2、3)。另外，在专利文献1、2、3中，提出了将所有透镜设为玻璃透镜的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－169707号公报
专利文献2：日本特开2015－180926号公报
专利文献3：日本特开2016－142767号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在玻璃透镜的情况下，需要抛光透镜表面，所以透镜表面的径向外侧没有凸缘部。因此，难以通过凸缘部进行透镜的定位。另外，在玻璃透镜的情况下，由于需要抛光透镜表面，所以透镜表面的面精度较高，但是，在透镜的厚度上会产生数十μm左右的误差。因此，在像专利文献1、2、3中记载的透镜结构那样将在像侧与光圈相邻的第四透镜设为玻璃透镜的情况下，由于灵敏度高的第四透镜的定位精度的影响及透镜的厚度精度的影响，容易发生灵敏度降低等，存在不易获得稳定的光学特性的问题。
鉴于以上的问题，本发明的技术问题在于提供一种成像透镜***，通过适当地配置玻璃透镜和塑料，可以获得稳定的光学特性。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种成像透镜***，其特征在于，所述成像透镜***由从物侧起依次配置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光圈、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜构成，所述第一透镜是使凸面朝向物侧的正弯月透镜，所述第二透镜是使凹面朝向像侧的负弯月透镜，所述第三透镜是使凹面朝向物侧的弯月透镜，所述第四透镜是使凸面朝向像侧的正透镜，所述第五透镜是正透镜，所述第六透镜是使凹面朝向像侧的负透镜，所述第七透镜是使凸面朝向物侧的正透镜，所述第五透镜是玻璃透镜，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第六透镜及所述第七透镜是塑料透镜，所述第六透镜和所述第七透镜构成所述第六透镜的像侧的面和所述第七透镜的物侧的面通过粘接剂接合而成的接合透镜。
在本发明中，塑料透镜通过成形来形成，因此，在透镜表面的径向外侧具有凸缘部。因此，能够通过凸缘部将塑料透镜以高精度定位在透镜保持架上。另外，由于塑料透镜通过成形来形成，所以透镜厚度的误差小。因此，如本发明中所述，将在像侧与光圈相邻的第四透镜设为塑料的情况下，很难发生由于灵敏度高的第四透镜的定位精度的影响及透镜的厚度精度的影响引起的灵敏度降低等。另外，在这种情况下，由于将第五透镜设为玻璃透镜，所以温度特性稳定。因此，在本发明中，通过适当地配置玻璃透镜和塑料，能够获得稳定的光学特性。另外，由于将第六透镜和第七透镜设为接合透镜，因此可以减少色像差等。
在本发明中，理想的是，透镜***整体的F值满足以下条件式：
F≤1.9。
根据该结构，可以获得明亮的图像。
在本发明中，理想的是，将透镜***整体的有效焦距设为f0、将从所述第一透镜的物侧的表面到成像元件的物像间距离设为D时，物像间距离D满足以下条件式：
3＜D/f0＜4.5。
在物像间距离D/整体的有效焦距f0为3(下限)以下的情况下，需要增大透镜的放大率，因此，球面像差及失真像差的修正变得困难，另一方面，在物像间距离D/整体的有效焦距f0为4.5(上限)以上的情况下，透镜直径或全长变大，所以会产生成像透镜***大型化的问题。
在本发明中，理想的是，将所述第六透镜的折射率设为n6、将所述第六透镜的阿贝数设为ν6时，折射率n6及阿贝数ν6满足以下条件式：
n6≥1.6
ν6≤26。
根据该结构，可以减少倍率色像差，并且可以缩短物像间距离。
在本发明中，理想的是，将所述第五透镜的焦距设为f5、将透镜***整体的有效焦距设为f0时，焦距f5及有效焦距f0满足以下条件式：
1＜f5/f0＜2。
焦距f5/有效焦距f0为1(下限)以下时，可以减小透镜直径或物像间距离，却难以减少像面弯曲、倍率色像差、彗形像差等。与此相对，焦距f5/有效焦距f0为2(上限)以上时，透镜直径或物像间距离变大，另一方面，将透镜直径及物像间距离设定得较小时，难以减少非点像差、倍率色像差、彗形像差等。
发明效果
在本发明中，塑料透镜通过成形来形成，因此在透镜表面的径向外侧具有凸缘部。因此，能够通过凸缘部以高精度将塑料透镜定位在透镜保持架上。另外，由于塑料透镜通过成形来形成，所以透镜的厚度误差小。因此，如本发明中所述，将在像侧与光圈相邻的第四透镜设为塑料的情况下，不易发生由于灵敏度高的第四透镜的定位精度的影响及透镜的厚度精度的影响引起的灵敏度降低等。另外，在这种情况下，由于将第五透镜设为玻璃透镜，所以温度特性稳定。因此，在本发明中，通过适当地配置玻璃透镜和塑料，可以获得稳定的光学特性。另外，由于将第六透镜和第七透镜设为接合透镜，所以可以减少色像差等。
附图说明
图1是表示应用了本发明的成像透镜***的结构的说明图。
图2是表示应用了本发明的成像透镜***在－40℃下的MTF特性的图。
图3是表示应用了本发明的成像透镜***在+25℃下的MTF特性的图。
图4是表示应用了本发明的成像透镜***在+105℃下的MTF特性的图。
图5是表示应用了本发明的成像透镜***的非点像差及失真的说明图。
图6是表示应用了本发明的成像透镜***的球面像差的说明图。
图7是表示应用了本发明的成像透镜***的横向像差的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对应用了本发明的成像透镜***的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，在光轴L延伸的方向上，在物侧标注La，在像侧标注Lb。
(整体结构)
图1是表示应用了本发明的成像透镜***100的结构的说明图。表1中示出应用了本发明的成像透镜***100的透镜数据。表2中示出用下式(数学式1)表示用于成像透镜***100的非球面透镜的非球面形状时的非球面系数A4、A6、A8、A10……。此外，在下式中，将下垂量(光轴方向的轴)设为Z，将与光轴垂直的方向上的高度(光线高度)设为r，将圆锥系数设为K，将中心曲率半径的倒数设为c。
[数学式1]
Figure GDA0003011306720000041
另外，在图1中表示各面1～18时，对非球面标注“*”。另外，表1中示出各面的中心曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、折射率nd、阿贝数νd、半径、圆锥系数K(Conic系数)、线膨胀系数(TCE、单位10－6/℃)，中心曲率半径、厚度及半径的单位为mm。另外，在透镜表面是朝向物侧La突出的凸面或朝向物侧La凹下的凹面的情况下，将中心曲率半径设为正值，在透镜表面为朝向像侧Lb突出的凸面或朝向像侧凹下的凹面的情况下，将中心曲率半径设为负值。
【表1】
Figure GDA0003011306720000051
【表2】
Figure GDA0003011306720000052
如图1所示，本实施方式的透镜单元150(成像单元)具有成像透镜***100和将成像透镜***100保持于内侧的透镜保持架90。在本实施方式中，成像透镜***100的水平视角为52°左右。
成像透镜***100由从物侧La向像侧Lb依次配置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光圈50、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6及第七透镜L7构成，相对于第七透镜L7在像侧Lb依次配置有平板状红外线滤光器51、透光性的盖玻片52及成像元件55。另外，在第二透镜L2和第三透镜L3之间配置有圆环状的遮光片59。
在成像透镜***100中，透镜***整体的焦距f0(有效焦距：Effective FocalLength)为5.86mm，F值为1.6，物像间距离(Total Track)为22.541mm。另外，成像透镜***100的垂直视角为44.2°，水平视角为52.4°。
此外，由遮光片59构成第五面5，由光圈50构成第八面8。由红外线滤光器51的物侧La的面511构成第十七面17，由红外线滤光器51的像侧Lb的面512构成第十八面18。由盖玻片52的物侧La的面521构成第十九面19，由盖玻片52的像侧Lb的面522构成第二十面20。由成像元件55的成像面551构成第二十一面21。
(透镜结构)
第一透镜L1是使凸面L11(第一面1)朝向物侧La的正弯月透镜(具有正的放大率的弯月透镜)，使凹面L12(第二面2)朝向像侧Lb。第一透镜L1的物侧La的凸面L11(第一面1)及像侧Lb的凹面L12(第二面2)是球面。
第二透镜L2是使凹面L22(第四面4)朝向像侧Lb的负弯月透镜(具有负的放大率的弯月透镜)，使凸面L21(第三面3)朝向物侧La。第二透镜L2的物侧La的凸面L21(第三面3)及像侧Lb的凹面L22(第四面4)是非球面。
第三透镜L3是使凹面L31(第六面6)朝向物侧La的弯月透镜，使凸面L32(第七面7)朝向像侧Lb。第三透镜L3可以具有正及负中任一种放大率，但在本实施方式中，第三透镜L3具有负的放大率。第三透镜L3的物侧La的凹面L31(第六面6)及像侧Lb的凸面L32(第七面7)是非球面。
第四透镜L4是使凸面L42(第十面10)朝向像侧Lb的正透镜(具有正的放大率的透镜)。在第四透镜L4中，物侧La的面可以是凸面及凹面中的任一种，但在本实施方式中，第四透镜L4的物侧La的面为凸面L41(第九面9)。第四透镜L4的物侧La的凸面L41(第九面9)及像侧Lb的凸面L42(第十面10)是非球面。
第五透镜L5是正透镜(具有正的放大率的透镜)。在本实施方式中，第五透镜L5将凸面L51(第十一面11)朝向物侧La，将凸面L52(第十二面12)朝向像侧Lb。第五透镜L5的物侧La的凸面L51(第十一面11)及像侧Lb的凸面L52(第十二面12)是球面。
第六透镜L6是使凹面L62(第十四面14)朝向像侧Lb的负透镜(具有负的放大率的透镜)。在第六透镜L6中，物侧La的面可以是凸面及凹面中的任一种，但在本实施方式中，第六透镜L6的物侧La的面为凸面L61(第十三面13)。第六透镜L6的物侧La的凸面L61(第十三面13)及像侧Lb的凹面L62(第十四面14)是非球面。
第七透镜L7是使凸面L71(第十五面15)朝向物侧La的正透镜(具有正的放大率的透镜)。在第七透镜L7中，像侧Lb的面可以是凸面及凹面中的任一种，但在本实施方式中，第七透镜L7的像侧Lb的面为凸面L72(第十六面16)。第七透镜L7的物侧La的凸面L71(第十五面15)及像侧Lb的凸面L72(第十六面16)是非球面。
第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第六透镜L6及第七透镜L7是由丙烯酸树脂系、聚碳酸酯系、聚烯烃系等构成的塑料透镜。因此，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第六透镜L6及第七透镜L7在透镜表面的径向外侧具有凸缘部L20、L30、L40、L60、L70。因此，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第六透镜L6通过凸缘部L20、L30、L40、L60与透镜保持架90相接而被定位。如后述，第七透镜L7与第六透镜L6构成接合透镜L8，第七透镜L7的凸缘部L70不与透镜保持架90相接。此外，也可以是第七透镜L7的凸缘部L70与透镜保持架90相接的结构。
第五透镜L5是玻璃透镜，使用各种透镜材料中折射率的温度系数在－40℃～+120℃的范围内线性变化的透镜。另外，由于第五透镜L5是玻璃透镜，因此，在透镜表面的径向外侧没有凸缘部。因此，第五透镜L5的外周侧端部被保持于筒状部件91上，经由筒状部件91保持在透镜保持架90上。
第一透镜L1也可以是玻璃透镜及塑料透镜中的任一种。在本实施方式中，第一透镜L1是玻璃透镜。因此，即使在位于最外侧的第一透镜L1的物侧的凸面(第一面1)露出的情况下，第一透镜L1也不容易划伤。另外，第一透镜L1是玻璃透镜，因此，没有凸缘部。
在本实施方式中，第六透镜L6和第七透镜L7构成第六透镜L6的像侧Lb的凹面L62和第七透镜L7的物侧La的凸面L71通过粘接剂80接合而成的接合透镜L8。因此，第六透镜L6的像侧Lb的凹面L62和第七透镜L7的物侧La的凸面L71的形状相同。另外，第十四面14由粘接剂80及第六透镜L6的像侧Lb的凹面L62构成。
(透镜的详细结构)
在这样构成的6组7片成像透镜***100中，透镜***整体的F值满足以下条件式1：
F≤1.9。
在本实施例中，透镜***整体的F值是1.6。因此，F值满足上述条件式1，可以获得明亮的图像。
另外，将透镜***整体的有效焦距设为f0、将从第一透镜L1的物侧的面(凸面L1、第一面1)到成像元件55的成像面551(第二十一面21)的物像间距离设为D时，物像间距离D满足以下条件式2：
3＜D/f0＜4.5。
在本实施方式中，透镜***整体的有效焦距f0为5.86mm，物像间距离D为22.541mm，D/f0为3.847。因此，D/f0满足上述条件式2，也可以不增大透镜的放大率、透镜直径及全长。在此，在D/f0为3(下限)以下的情况下，需要增大透镜的放大率，因此，难以进行球面像差或失真像差的修正。与此相对，在D3/f0为4.5(上限)以上的情况下，透镜直径及全长变大，因此，成像透镜***100大型化。
另外，将第六透镜L6的折射率设为n6、将第六透镜L6的阿贝数设为ν6时，折射率n6及阿贝数v6满足以下条件式3：
n6≥1.6
ν6≤26。
在本实施方式中，折射率n6为1.6355，阿倍数ν6为2.972。因此，折射率n6及阿贝数ν6满足上述条件式3，可以减少倍率色像差，并且可以缩短物像间距离D。
将第五透镜L5的焦距设为f5、将透镜***整体的有效焦距设为f0时，焦距f5及有效焦距f0满足以下条件式4：
1＜f5/f0＜2。
在本实施方式中，第五透镜L5的焦距f5为10.049，有效焦距f0为5.86，f5/f0为1.714。因此，第五透镜L5的焦距f5及有效焦距f0满足上述条件式4。可以减小物像间距离D，同时可以减少像面弯曲、倍率色像差、彗形像差等。在此，焦距f5/有效焦距f0为1(下限)以下时，虽然可以减小透镜直径或物像间距离D，但难以减少像面弯曲、倍率色像差、彗形像差等。与此相对，在焦距f5/有效焦距f0为2(上限)以上的情况下，透镜直径及物像间距离D会变大。
(MTF特性)
图2是表示应用了本发明的成像透镜***100在－40℃下的MTF特性的图。图3是表示应用了本发明的成像透镜***100在+25℃下的MTF特性的图。图4是表示应用了本发明的成像透镜***100在+105℃下的MTF特性的图。在图2、图3和图4中，示出了频率为60lp/mm的MTF特性。在图2、图3和图4中，示出了视角0°、7°、15°、21°、26°、34°下的切线(Tan：Tangential)方向及弧矢(Sagi：Sagittal)方向的MTF特性。在图2、图3和图4中，在表示视角的数字之后，标注表示切向的T及表示矢向的S。
如图2、图3及图4所示，本实施方式的成像透镜***100具有足够的分辨率，并且在很宽的温度范围内具有足够的分辨率。
(成像透镜系100的像差特性)
图5是表示应用了本发明的成像透镜***100的非点像差及失真的说明图。图6是表示应用了本发明的成像透镜***100的球面像差的说明图。图7是表示应用了本发明的成像透镜***100的横向像差的说明图。图5、图6、图7中示出了波长为656nm、546nm、588nm、486nm、436nm的各像差，图5中，在表示波长的数字之后标注表示切向的T及表示矢向的S。图5所示的失真表示成像中央部和周边部中的像的变化比率，表示失真值的绝对值越小，透镜的精度越高。另外，在图7中，关于波长为656nm、546nm、588nm、486nm、436nm的光，一起表示各视角0°、7°、15°、21°、26°、34°在与光轴正交的两个方向(y方向及x方向)上的横向像差。
如图5～图7所示，在本实施方式的成像透镜***100中，将非点像差(失真)、球面像差及横向像差修正到恰当的水平。
(本实施例的主要效果)
如上所述，本实施方式的成像透镜***100具有6组7片的透镜结构，在像侧Lb与光圈50相邻的第四透镜L4是塑料。另外，在物侧La与光圈50相邻的第三透镜L3也是塑料。由于该塑料透镜通过成形来形成，所以在透镜表面的径向外侧具有凸缘部L30、L40。因此，可以通过凸缘部L30和L40将第三透镜L3及第四透镜L4以高精度定位在透镜保持架90上。另外，由于塑料透镜通过成形来形成，所以透镜厚度的误差小。因此，在像本实施方式那样将与光圈50相邻的第三透镜L3及第四透镜L4设为塑料的情况下，难以发生由于灵敏度高的第三透镜L3及第四透镜L4的定位精度的影响及透镜的厚度精度的影响引起灵敏度的降低等。即使在这种情况下，由于相对于光圈50在像侧Lb将第五透镜L5设为玻璃透镜，所以伴随温度变化的视角变化小等等，从而成像透镜***100的温度特性稳定。因此，在本实施方式中，由于适当地配置了玻璃透镜和塑料，所以可以获得稳定的光学特性。
另外，由于将第六透镜L6和第七透镜L7设为接合透镜，所以可以减少色像差等。另外，由于在第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第六透镜L6及第七透镜L7中使用了非球面透镜，所以可以减少球面像差。
另外，本实施方式的成像透镜***100满足上述条件式1、2、3，因此，具有也可以不会使透镜的放大率、透镜直径及全长过大等优点。
[其它实施例]
在上述实施方式中，第一透镜L1是玻璃透镜，但在第一透镜L1是塑料透镜的情况下，也可以应用本发明。
附图标记说明
L1：第一透镜、L2：第二透镜、L3：第三透镜、L4：第四透镜、L5：第五透镜、L6：第六透镜、L7：第七透镜、L8：接合透镜、La：物侧、Lb：像侧、50：光圈、55：成像元件、80：粘接剂、90：透镜保持架、100：成像透镜***、150：透镜单元。

Claims (8)

1.一种成像透镜***，其特征在于，
所述成像透镜***由从物侧起依次配置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光圈、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜构成，
所述第一透镜是使凸面朝向物侧的正弯月透镜，
所述第二透镜是使凹面朝向像侧的负弯月透镜，
所述第三透镜是使凹面朝向物侧的弯月透镜，
所述第四透镜是使凸面朝向像侧的正透镜，
所述第五透镜是正透镜，
所述第六透镜是使凹面朝向像侧的负透镜，
所述第七透镜是使凸面朝向物侧的正透镜，
所述第五透镜是玻璃透镜，
所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第六透镜及所述第七透镜是塑料透镜，
所述第六透镜和所述第七透镜构成所述第六透镜的像侧的面和所述第七透镜的物侧的面通过粘接剂接合而成的接合透镜。
2.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，
透镜***整体的F值满足以下条件式：
F≤1.9。
3.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，
将透镜***整体的有效焦距设为f0、
将从所述第一透镜的物侧的面到成像元件的物像间距离设为D时，物像间距离D满足以下条件式：
3＜D/f0＜4.5。
4.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，
将所述第六透镜的折射率设为n6、将所述第六透镜的阿贝数设为ν6时，折射率n6及阿贝数ν6满足以下条件式：
n6≥1.6
ν6≤26。
5.根据权利要求1所述的成像透镜***，其特征在于，
将所述第五透镜的焦距设为f5、将透镜***整体的有效焦距设为f0时，焦距f5及有效焦距f0满足以下条件式：
1＜f5/f0＜2。
6.根据权利要求2所述的成像透镜***，其特征在于，
将透镜***整体的有效焦距设为f0、
将从所述第一透镜的物侧的面到成像元件的物像间距离设为D时，物像间距离D满足以下条件式：
3＜D/f0＜4.5。
7.根据权利要求6所述的成像透镜***，其特征在于，
将所述第六透镜的折射率设为n6、将所述第六透镜的阿贝数设为ν6时，折射率n6及阿贝数ν6满足以下条件式：
n6≥1.6
ν6≤26。
8.根据权利要求7所述的成像透镜***，其特征在于，
将所述第五透镜的焦距设为f5、将透镜***整体的有效焦距设为f0时，焦距f5及有效焦距f0满足以下条件式：
1＜f5/f0＜2。
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