JP5693364B2 - Imaging lens - Google Patents
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Description
本発明は、車載用カメラ等、固体撮像素子を備えた撮像装置に用いられる単焦点の広角撮像レンズに関する。 The present invention relates to a single-focus wide-angle imaging lens used in an imaging device including a solid-state imaging device such as a vehicle-mounted camera.
車載用カメラに用いられる撮像レンズには、広画角を確保しながら画面中心と比べて画面周辺部の視認性を要求される事が多い為、画面周辺の像倍率を大きく結像性能が良いことが要求される。また、搭載スペースが限られることが多いなどから小型で軽量であることが要求される。 Imaging lenses used in in-vehicle cameras often require visibility at the periphery of the screen compared to the center of the screen while ensuring a wide angle of view, so the image magnification at the periphery of the screen is large and imaging performance is good. Is required. In addition, since the mounting space is often limited, it is required to be small and lightweight.
これらの要望に対応し得る可能性がある単焦点の広角撮像レンズとして、下記の特許文献1が提案されている。しかしながら、特許文献1に記載される単焦点レンズでは、設計上高い結像性能を持たせるために、非球面を多用しガラスレンズ1枚、樹脂レンズが3枚と材質のバランスが悪く、製造や実使用上で問題が発生してしまう。また、製造上の課題として、樹脂レンズだと屈折率が十分に高くない事からレンズ面にかかる負荷が強くなってしまう為、製造公差が厳しくなる。特に、第2レンズと第3レンズの公差が厳しく、歩留まりの低下を招く。また、実使用上の課題として、第一に性能保証温度に問題がある。車に搭載するカメラモジュールとなると低温から高温まで幅広い温度領域において性能を満足することを要求される。しかしながら、下記特許においては、前述の通りガラスレンズと樹脂レンズのバランスが悪い事から性能を保証できる温度領域が狭くなる。理由は、ガラスレンズに比べて樹脂レンズは、温度による化学的変化、物理的変化が大きいため、温度変化に伴い設計から形状が乖離してくるからである。第二の課題として、ゴーストフレアの問題である。特許文献1においては、パワー配置によって第2レンズ物体側面が凹面に設定されている。これは、倍率の色収差を補正する為に凹面となっているのだが、広角レンズにおいてゴーストフレアを発生させる要因となりやすい。第2レンズの物体側面で反射した光が、第1レンズ像面側の面に反射して撮像面に届いてしまうからである。これは、実使用上、夜間の対向車のヘッドライト等がレンズの面反射によって、ゴーストとなって撮像面に映る。
The following
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、目的とするのは、4枚構成によって高い光学性能を持ちつつ、画面周辺部を大きく写し、レンズの形状、非球面の形状等を適切に設定することにより小型、薄型の広角撮像レンズを提供することである。 The present invention has been made in view of the above points. The object of the present invention is to provide a large image of the periphery of the screen while having high optical performance by the four-lens configuration, the shape of a lens, the shape of an aspheric surface, etc. Is to provide a small and thin wide-angle imaging lens.
上記目的を達成するため本発明のレンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向け た負の屈折力を有するメニスカスレンズであるガラス材料で形成された第1レンズ と、撮像側の面が非球面を持ち、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカ スレンズである樹脂材料で形成された第2レンズと、非球面を持たず、物体側に凸面 を向けた正の屈折力を有するガラス材料で形成された第3レンズと、開口絞りと、両 側に凸面となり正の屈折力を有し、両側非球面である樹脂材料で形成された第4レン ズとの4枚のレンズを配置し、下記の条件式を満足することを特徴とする。ただし、 2<Θ<90(deg)とし、h1は半画角Θ-2(deg)の物体が撮像面上で結像 する撮像面中心からの高さ、h2は半画角Θ-1(deg)の物体が撮像面上で結像 する撮像面中心からの高さ、h3は半画角Θ(deg)の物体が撮像面上で結像する 撮像面中心からの高さ、d線における前記第1レンズの焦点距離をf1(mm)、d 線における前記第2レンズの焦点距離をf2(mm)、d線における前記第3レンズ の焦点距離をf3(mm)、d線における前記第4レンズの焦点距離をf4(m m)、前記第1レンズの物体側面曲率半径をr1(mm)、前記第1レンズの像側面 曲率半径をr2(mm)、前記第1レンズの中心レンズ厚みをd(mm)、光学系の 焦点距離をf(mm)とする。
In order to achieve the above object, the lens of the present invention comprises, in order from the object side, a first lens formed of a glass material that is a meniscus lens having a negative refractive power with a convex surface facing the object side, and a surface on the imaging side. A second lens formed of a resin material that is a meniscus lens that has an aspherical surface and has a negative refractive power with the convex surface facing the object side, and a positive refractive power that does not have an aspherical surface and has the convex surface facing the object side Four lenses, a third lens made of a glass material having an aperture stop, and a fourth lens made of a resin material that is convex on both sides and has positive refractive power and is aspheric on both sides. A lens is disposed, and the following conditional expression is satisfied. However, 2 <Θ <90 (deg), h1 is the height from the center of the imaging surface where an object with a half field angle Θ-2 (deg) forms an image on the imaging surface, and h2 is the half field angle Θ-1 ( deg) is the height from the center of the imaging surface where the object is imaged on the imaging surface, h3 is the height from the center of the imaging surface where the object with the half angle of view Θ (deg) is imaged on the imaging surface , The focal length of the first lens is f1 (mm), the focal length of the second lens at the d line is f2 (mm), the focal length of the third lens at the d line is f3 (mm), and the first lens at the d line is f3 (mm). The focal length of the four lenses is f4 ( mm), the object side curvature radius of the first lens is r1 (mm), the image side curvature radius of the first lens is r2 (mm), and the center lens thickness of the first lens is Is d (mm), and the focal length of the optical system is f (mm) .
(h2−h1)/(h3−h2)≦1.0 ・・・(1)
0.9<|f2/f4|<1.1 ・・・(3)
1.2<d/f ・・・(4)
3.4<r1/r2<4.2 ・・・(5)
6.0<|f1/f|<9.0 ・・・(9)
2.3<|f2/f|<2.7 ・・・(10)
2.9<|f3/f|<4.0 ・・・(11)
(1)式は、画角が広がる(換言すれば、画角中心から画面周辺にシフト)に従 い、撮像面上で物体が大きく写ることを意味する。実施例1を例に上記式を説明す る。例えば、半画角20degから21degの物体は、撮像面上で結像位置の差 は、14.9(μm)となる。半画角21degから22degの物体は、撮像面上 で15.0(μm)となる。このように画角が広がるに伴い、物体は撮像面上で大き く映る事となる(図5参照)。
(H2-h1) / (h3-h2) ≦ 1.0 (1)
0.9 <| f2 / f4 | <1.1 (3)
1.2 <d / f (4)
3.4 <r1 / r2 <4.2 (5)
6.0 <| f1 / f | <9.0 (9)
2.3 <| f2 / f | <2.7 (10)
2.9 <| f3 / f | <4.0 (11)
Equation (1) means that an object appears large on the imaging surface as the angle of view widens (in other words, shifts from the center of the angle of view to the periphery of the screen). The above formula will be described using Example 1 as an example. For example, for an object with a half field angle of 20 deg to 21 deg, the difference in image formation position on the imaging surface is 14.9 (μm). An object having a half field angle of 21 deg to 22 deg is 15.0 (μm) on the imaging surface. As the angle of view widens in this way, the object appears larger on the imaging surface (see FIG. 5).
(3)式のような条件を満たすように設計することで、使用環境において低温から (3) Designed to satisfy the conditions such as the formula, it can be used in low temperatures in the usage environment.
高温まで幅広い温度領域で高い品質のカメラモジュールを実現する事が可能となる。It is possible to realize high quality camera modules in a wide temperature range up to high temperatures.
ここでいう高い品質とは、光学性能と射影特性が温度によって変動しない事を意味High quality here means that optical performance and projection characteristics do not vary with temperature.
する。上記、下限と上限を逸脱してしまうと温度変化に伴い、樹脂レンズの変動にTo do. If you deviate from the above lower limit and upper limit, the temperature will change and the resin lens will fluctuate.
より光学性能が変化してしまう。上記式の意味するところは、凹レンズとなる第2Optical performance will change more. The above formula means that the second lens is a concave lens.
レンズ、凸レンズとなる第4レンズのパワー比(焦点距離比)を略1:1(0.9The power ratio (focal length ratio) of the fourth lens, which is a lens and a convex lens, is approximately 1: 1 (0.9).
〜1.1の範囲内)にすることで、温度変化に伴う変化を樹脂レンズ同士で相殺する~ Within 1.1), the change due to the temperature change is offset between the resin lenses.
事である。ガラスレンズは、もともと温度に伴う変化が小さいため、これによりカメIt is a thing. Glass lenses originally have little change with temperature, so
ラモジュール全体として広い温度領域で高い品質のカメラモジュールを実現する。The camera module as a whole realizes a high-quality camera module in a wide temperature range.
(4)および(5)式のような条件を満たすように設計することで、フロントカメ The front camera is designed by satisfying the conditions of (4) and (5).
ラ用車載カメラモジュールとして機能する事が可能となる。上記撮像レンズを車載用It is possible to function as an in-vehicle camera module. The above imaging lens
フロントカメラとして使用する場合、第1レンズは、走行中の子石などの影響によりWhen used as a front camera, the 1st lens is affected by the moving stones
強い落下衝撃強度を必要とされる。その場合、第1レンズが薄いと十分な強度を得らStrong drop impact strength is required. In that case, if the first lens is thin, sufficient strength can be obtained.
れない。上記式は、前記状況を鑑みて設計しなければならない項目である。当然、サI can't. The above equation is an item that must be designed in view of the situation. Naturally
イズが小さくなるに伴い薄くても十分な強度を得る事が可能なので、パラメーターにAs the noise becomes smaller, it is possible to obtain sufficient strength even if it is thin.
厚みdと焦点距離f、第1レンズ両面の曲率半径の比率としている。The thickness d, the focal length f, and the curvature radius ratio of both surfaces of the first lens are used.
(9)式の下限値を超えると、負の屈折力が大きくなり、倍率の色収差の補正は容 If the lower limit of equation (9) is exceeded, the negative refracting power increases and correction of chromatic aberration of magnification is acceptable.
易となるが、第1レンズ像側面の曲率が小さくなりすぎてしまい、製造が難しくな Although it becomes easy, the curvature of the side surface of the first lens image becomes too small, making it difficult to manufacture.
る。上限値を超えると、第1レンズ物体側面の曲率が小さくなるために有効径が大きThe If the upper limit is exceeded, the curvature of the side surface of the first lens object becomes small, so the effective diameter is large.
くなり、レンズ系の小型化が難しくなるとともに、広い画角を得るために必要な負のThe lens system becomes difficult to downsize, and the negative required to obtain a wide angle of view.
屈折力を第2レンズ像側面のみで補うことになり、曲率が小さくなりすぎてしまう。The refractive power is supplemented only by the second lens image side surface, and the curvature becomes too small.
(10)式の下限値を超えると負の屈折力が強くなるために第2レンズ像側面の曲率When the lower limit value of the expression (10) is exceeded, the negative refractive power increases, so the curvature of the side surface of the second lens image
が小さくなりすぎてしまう。また、それに伴って第3レンズ物体側面の曲率も小さくBecomes too small. Accordingly, the curvature of the side surface of the third lens object is also small.
なりすぎてしまうために、製造が難しくなる。上限値を超えると、負の屈折力が不足It becomes too difficult to manufacture. If the upper limit is exceeded, the negative refractive power is insufficient.
するために倍率の色収差の補正が困難になる。(11)の上限値を超えると、正の屈This makes it difficult to correct the chromatic aberration of magnification. If the upper limit of (11) is exceeded, positive bending
折力が不足するために倍率の色収差の補正が困難になる。下限値を超えると第3レンSince the bending force is insufficient, it is difficult to correct chromatic aberration of magnification. If the lower limit is exceeded, the third len
ズ物体側面の曲率が小さくなりすぎてしまうために、製造が難しくなる。第4レンズSince the curvature of the side surface of the object becomes too small, manufacturing becomes difficult. 4th lens
の、特に像側面は収差の補正を大きく行なっているため、(12)の上限値を超えるIn particular, since the aberration is greatly corrected on the image side surface, the upper limit of (12) is exceeded.
と、正の屈折力が小さくなりすぎて、緒収差の補正が困難になる。逆に下限値を超えThen, the positive refractive power becomes too small, and it becomes difficult to correct the aberration. Conversely, the lower limit is exceeded
ると、第4レンズ像側面の曲率が小さくなりすぎてしまうために、製造が難しくな Then, since the curvature of the side surface of the fourth lens image becomes too small, the manufacture becomes difficult.
る。The
さらに、前記第1レンズの物体側面から撮像素子までの距離をL(mm)とし、前 Further, the distance from the object side surface of the first lens to the image sensor is L (mm).
記第1レンズの物体側面において光線が通過する最大径φ(mm)とする時、下記のWhen the maximum diameter φ (mm) through which the light beam passes on the object side surface of the first lens,
条件式を満足することが好ましい。It is preferable to satisfy the conditional expression.
0.95<φ/L<1.05 ・・・(2)0.95 <φ / L <1.05 (2)
このような条件を満たすように設計することで、小型、小径のカメラモジュールを By designing to meet these conditions, a small, small-diameter camera module
実現する事が可能となる。広角レンズにおいて、光学全長は、第1レンズ径に相関がIt can be realized. In a wide-angle lens, the optical total length is correlated with the first lens diameter.
ある。焦点距離が一定で、第1レンズ径と光学全長を伸ばせば、収差の補正は容易とis there. If the focal length is constant and the first lens diameter and optical total length are increased, the correction of aberrations is easy.
なり高い光学性能を確保する事ができる。逆に第1レンズ径と光学全長を短くしていTherefore, high optical performance can be ensured. Conversely, the first lens diameter and the optical total length are shortened.
くと、収差補正が困難となり品質の低下を招く事となる。ここで径と全長をパラメーIf this occurs, it will be difficult to correct the aberrations, leading to a reduction in quality. Here the diameter and total length are parameters
ターとしているのは、前述したとおり両者には強い相関があり各々の個別の小型が困As mentioned above, there is a strong correlation between the two, and each individual small size is difficult.
難だからである。換言すれば、径一定で全長を短く、全長一定で径を小さくする事 Because it is difficult. In other words, keep the diameter constant and the overall length short, and keep the overall length constant and the diameter small.
は、小型化に適切ではない。上記式を満足する設計とすることで高い光学性能を維持Is not suitable for miniaturization. High optical performance is maintained by designing to satisfy the above formula
したまま、小型化を可能とすることができる。Thus, it is possible to reduce the size.
さらに、前記撮像レンズにおける水平画角と垂直画角が、以下の条件式を満足することが好ましい。ただし、2Wは撮像面での最大水平位置に入射する光線の全画角、2Vは撮像面での最大垂直位置に入射する光線の全画角とする。 Further, it is preferable that a horizontal field angle and a vertical field angle in the imaging lens satisfy the following conditional expressions. However, 2W is the total field angle of the light beam incident on the maximum horizontal position on the imaging surface, and 2V is the total field angle of the light beam incident on the maximum vertical position on the imaging surface.
2W>180(deg) ・・・(6)
150(deg)<2V<160(deg) ・・・(7)
このような条件を満たすように設計することで、画面周辺部の物体を大きく写すことが可能となる。上記式(6)については、まず本発明のカメラモジュールとして車載用カメラを想定している。フロントカメラにおいて死角となる180deg方向が見える必要がある。上記式(7)については、周辺部を大きくするために垂直画角は上記式を満足するエリアになければならない。150degより小さい画角だと周辺倍率としては、有利だが高い光学性能を維持することが困難となる。特に倍率色収差の補正が困難となり周辺の像性能が劣化する傾向にある。逆に160degを超えると周辺が小さく写り本発明の目的となる周辺の視認性が低下する事となる。
2W> 180 (deg) (6)
150 (deg) <2V <160 (deg) (7)
By designing so as to satisfy such a condition, it is possible to greatly capture an object at the periphery of the screen. Regarding the above formula (6), first, an in-vehicle camera is assumed as the camera module of the present invention. It is necessary to see the 180 deg direction that is a blind spot in the front camera. Regarding the above formula (7), the vertical angle of view must be in an area satisfying the above formula in order to enlarge the peripheral portion. An angle of view smaller than 150 deg is advantageous as a peripheral magnification, but it is difficult to maintain high optical performance. In particular, it is difficult to correct lateral chromatic aberration and the peripheral image performance tends to deteriorate. Conversely, if it exceeds 160 deg, the periphery becomes small, and the visibility of the periphery that is the object of the present invention is lowered.
さらに、前記第4レンズの像側の面から結像面までの距離をfb(mm)、光学系の焦点距離をf(mm)とする時、下記の条件式を満足することが好ましい。 Furthermore, when the distance from the image side surface of the fourth lens to the imaging surface is fb (mm) and the focal length of the optical system is f (mm), it is preferable that the following conditional expression is satisfied.
fb/f>2.0 ・・・(8)
このような条件を満たすように設計することで、撮像面とレンズの間隔を確保する 事が可能となる。条件式を逸脱する事で起きる弊害は2点である。第一に、この間隔 が短くなると、ローパスフィルターや赤外線カットフィルターといった部材を挿入す る事が困難となる。さらに撮像レンズと撮像素子の傾きを調整する際の調整代を確保 する事が困難となる。第二に、撮像素子と第4樹脂レンズが近くなり、撮像素子の発 熱の影響を受けて、第4レンズが熱伝送によって発熱し組成変化を引き起こす。特に 樹脂レンズはガラス転移温度が低温な為、黄変等の問題を起こすこともある。
fb / f > 2.0 (8)
By designing so as to satisfy such a condition, it is possible to secure a distance between the imaging surface and the lens. There are two adverse effects caused by deviating from the conditional expression. First, if this interval is shortened, it becomes difficult to insert a member such as a low-pass filter or an infrared cut filter. Furthermore, it becomes difficult to secure an adjustment margin when adjusting the tilt of the imaging lens and the imaging element. Secondly, the imaging element and the fourth resin lens are close to each other, and the fourth lens generates heat due to heat transmission and causes a composition change under the influence of heat generation of the imaging element. In particular, resin lenses may cause problems such as yellowing due to their low glass transition temperature.
本発明によれば、4枚構成によって高い光学性能を持ちつつ、レンズの形状、非球面の形状等を適切に設定することにより小型、薄型で周辺が大きく写る広角撮像レンズを提供することができ、その結果、監視カメラや車載用カメラに搭載可能なコンパクトな広角撮像レンズを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wide-angle imaging lens that has a small size, a thin shape, and a large periphery, by appropriately setting the shape of the lens, the shape of an aspheric surface, etc. while having high optical performance by the four-lens configuration. As a result, a compact wide-angle imaging lens that can be mounted on a surveillance camera or a vehicle-mounted camera can be realized.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。図1に実施の形態のレンズ構成をそれぞれ光学断面で示す。なお、図1において、100Aでは各構成要件の符号および各面の符号を示し、100Bでは各構成要件における間隔Dの符号を示すものとし、いずれも撮像レンズ100を示すものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the lens configuration of the embodiment in an optical section. In FIG. 1,
本実施形態は、図1の100Aに示すように、物体側から順に、第1レンズ110、第2レンズ120、第3レンズ130、開口絞り140、第4レンズ150、IRCFないしカバーガラス160、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Mental-Oxide Semiconductor device)等の撮像素子170が配置される4枚構成の単焦点の撮像レンズ100である。
In this embodiment, as shown by 100A in FIG. 1, in order from the object side, the
本発明を実施した撮像レンズで4枚のレンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第1レンズ110と、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第2レンズ120と、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第3レンズ130と、開口絞りと両側に凸面を向けた正の屈折力を有する第4レンズ150のように配列されている。
In the imaging lens embodying the present invention, the four lenses are, in order from the object side, the
撮像レンズ100において、物体側より入射した光は、図1の100Aに示すように、第1レンズ110の物体側R1面1、像面側R2面2、第2レンズ120の物体側R3面3、像面側R4面4、第3レンズ130の物体側R5面5、像面側R6面6、開口絞り140の面7、第4レンズ150の物体側R7面8、像面側R8面9、カバーガラス160の物体側R9面10、像面側R10面11を順次通過し撮像素子170の結像面(撮像面)12へと集光される。
In the
また、図1の100Bに示すように、第1レンズ110の厚さとなるR1面1とR2面2間の距離をD1、第1レンズ110のR2面2と第2レンズ120のR3面3までの距離をD2、第2レンズ120の厚さとなるR3面3とR4面4間の距離をD3、第2レンズ120のR4面4と第3レンズ130のR5面5間の距離をD4、第3レンズ130の厚さとなるR5面5とR6面6間の距離をD5、第3レンズ130のR6面6と開口絞り140の面7までの距離をD6、開口絞り140の面7と第4レンズ150のR8面8間の距離をD7、第4レンズ150の厚さとなるR8面8とR9面9間の距離をD8、第4レンズ150のR面9とカバーガラス160の物体側R9面10間の距離をD9、カバーガラス160の厚さとなるR9面10とR10面11間の距離をD10、カバーガラス160のR10面11と結像面12間の距離をD11とする。
Further, as indicated by 100B in FIG. 1, the distance between the
ここで、第2レンズ120と第4レンズ150が樹脂材料で形成されることにより、軽量化や低コスト化が実現できるとともに、非球面形状の作製が容易となる。また、第1レンズ110と第3レンズ130をガラス材料で形成することにより幅広い分散値の材料を選択でき、結果として倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。
Here, when the
また、第2レンズ120と第4レンズ14は、非球面形状が形成される。非球面形状を持つことにより、収差補正が容易となり、小型でありながら良好な解像性能を得ることが可能となる。
In addition, the
なお、以下の数値実施例の中で記載されるレンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、kを円錐係数、A、B、C、Dを非球面係数、rを中心曲率半径としたとき次式で表される。hは光線の高さ、cは中心曲率半径の逆数をそれぞれ表している。ただし、Zは面頂点に対する接平面からの深さを、Aは4次の非球面係数を、Bは6次の非球面係数を、Cは8次の非球面係数を、Dは10次の非球面係数をそれぞれ表している。 The aspheric shape of the lens described in the following numerical examples is positive in the direction from the object side to the image plane side, k is a conical coefficient, and A, B, C, and D are aspheric coefficients. , R is the central radius of curvature, h represents the height of the light beam, and c represents the reciprocal of the central radius of curvature. Where Z is the depth from the tangent plane to the surface vertex, A is the fourth-order aspheric coefficient, B is the sixth-order aspheric coefficient, C is the eighth-order aspheric coefficient, and D is the tenth-order aspheric coefficient. Each aspheric coefficient is shown.
本発明を実施した撮像レンズで好ましくは、第1レンズ110を構成する材料のd線に対するアッベ数が40以上に、第2レンズ120を構成する材料のd線に対するアッベ数が50以上に、第3レンズ130を構成する材料のd線に対するアッベ数が30以下に、第4レンズ150を構成する材料のd線に対するアッベ数が50以上に、それぞれ設定される。開口絞り140よりも物体側にあり、負レンズである第1レンズ110および第2レンズ120はそれらを構成する各材料のアッベ数が大きいほど、第1レンズ110および第2レンズ120で発生する倍率色収差が小さくなる。また、同じく開口絞り140よりも物体側にあり、正レンズである第3レンズ130を構成する材料のアッベ数が小さいほど倍率色収差を良好に補正できるためである。
In the imaging lens embodying the present invention, the Abbe number of the material constituting the
以下に、撮像レンズ100の具体的な数値による実施例1〜6を示す。実施例1〜6の数値において、焦点距離、Fナンバー、水平画角、垂直画角、像高、レンズ全長、バックフォーカス(BF)は次の表1に記載の通りである。また、同じく実施例1〜6の数値において、条件式(2)〜(12)の数値データは、次の表2に記載の値になる。
Examples 1 to 6 according to specific numerical values of the
なお、実施例1〜6を示す図面である、図2、図6、図10、図14、図18、および図22に示す符号101乃至106は、図1に示す撮像レンズ100と同様の構成であるために、各構成要件の符号、面符号、距離符号の記載を省略するものとする。また、図7、図11、図15、図19、および図23は、図3に示すc線、d線、およびg線の記載と同様であるために、記載を省略するものとする。さらに、図5、図9、図13、図17、図21、および図25からも明らかなように、全ての実施例において本発明における条件式(1)を満たしている。また、実施例1〜6においては、第2レンズ120と第4レンズ150を樹脂材料で形成し、第1レンズ110と第3レンズ130をガラス材料で形成した。
<実施例1>
実施の形態1におけるレンズ系の基本構成は図2に示され、各数値データ(設定値)は表3、表4、表5に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図3にそれぞれ示される。図3は、実施例1において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図3からわかるように、実施例1によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ101が得られる。
<Example 1>
The basic configuration of the lens system in
この実施例1における撮像レンズ101は、小型化に伴う全長と第1レンズ径の関係式(2)の下限を示す。第1レンズ110の径を可能な限り小さくし、全長も短い実施例となる。
The
図2に示すように、第1レンズ110は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズ120は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第3レンズ130は平凸形状、開口絞り140の像側に配置される第4レンズ150は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第2レンズ120と第4レンズ140はそれぞれ非球面を有する。
As shown in FIG. 2, the
表4は、実施例1における撮像レンズ101の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径R、間隔D、屈折率Nd、および分散値νdを示している。表5は、所定面の非球面係数を示している。
Table 4 shows the stop corresponding to each surface number of the
図4は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は次の通りである。 FIG. 4 shows distortion in which the ideal image height is a three-dimensional projection method. The stereoscopic projection formula is as follows.
光学系によって結像する像高を実像高とし、これをYとする。立体射影方式によって結像する理想像高をY0とする。θを画角、fを光学系の焦点距離とした場合、Y0は下記の式によって現される。 The image height formed by the optical system is the real image height, and this is Y. The ideal image height imaged by the stereoscopic projection system and Y 0. When θ is the angle of view and f is the focal length of the optical system, Y 0 is expressed by the following equation.
Y0=2f×tan(θ/2)
また、ディストーションDは、Y、Y0によって以下の通り現される。
Y 0 = 2f × tan (θ / 2)
Further, the distortion D is, Y, it is revealed as follows by Y 0.
D=(Y−Y0)/Y0
図5は、撮像レンズ101の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。
D = (Y−Y 0 ) / Y 0
FIG. 5 shows the image magnification of the
<実施例2>
実施の形態2におけるレンズ系の基本構成は図6に示され、各数値データ(設定値)は表6、表7、表8に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図7にそれぞれ示される。図7は、実施例2において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図7からわかるように、実施例2によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ102が得られる。
<Example 2>
The basic configuration of the lens system in the second embodiment is shown in FIG. 6, each numerical data (setting value) is shown in Table 6, Table 7, and Table 8, and aberration diagrams showing spherical aberration and astigmatism are shown in FIG. Each is shown. FIG. 7 shows spherical aberration on the left and astigmatism on the right in Example 2. The vertical axis of the longitudinal aberration diagram is the pupil diameter normalized to 1, the vertical axis of the astigmatism diagram represents the half field angle ω, the solid line M is the value of the meridional image plane, and the broken line S is the sagittal image plane. Each value is shown. As can be seen from FIG. 7, according to the second embodiment, the
この実施例2における撮像レンズ102は、小型化に伴う全長と第1レンズ110の径の関係式(2)の上限を示す。第1レンズ110の径を大きくし十分に収差を補正した、全長の長い実施例となる。
The
図6に示すように、第1レンズ110は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズ120は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第3レンズ130は平凸形状、開口絞り140の像側に配置される第4レンズ150は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第2レンズ120と第4レンズ150はそれぞれ非球面を有する。
As shown in FIG. 6, the
表7は、実施例2における撮像レンズ110の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径R、間隔D、屈折率Nd、および分散値νdを示している。表8は、所定面の非球面係数を示している。
Table 7 shows the stop corresponding to each surface number of the
図8は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例1と同様である。 FIG. 8 shows distortion in which the ideal image height is a three-dimensional projection method. The three-dimensional projection formula is the same as in the first embodiment.
図9は、撮像レンズ102の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。
FIG. 9 shows the image magnification of the
<実施例3>
実施の形態3におけるレンズ系の基本構成は図10に示され、各数値データ(設定値)は表9、表10、表11に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図11にそれぞれ示される。図11は、実施例3において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図11からわかるように、実施例3によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ103が得られる。
<Example 3>
The basic configuration of the lens system in
この実施例3における撮像レンズ103は、第2レンズ120と第4レンズ150の焦点距離の関係式(3)の上限を示す。第2レンズ120と第4レンズ150のパワーバランスを上限値1.1に近づけたことを特徴としている。
The
図10に示すように、第1レンズ110は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズ120は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第3レンズ130は平凸形状、開口絞り140の像側に配置される第4レンズ150は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第2レンズ120と第4レンズ150はそれぞれ非球面を有する。
As shown in FIG. 10, the
表10は、実施例3における撮像レンズ103の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径R、間隔D、屈折率Nd、および分散値νdを示している。表11は、所定面の非球面係数を示している。
Table 10 shows the stop corresponding to each surface number of the
図12は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例1と同様である。 FIG. 12 shows distortion in which the ideal image height is a three-dimensional projection method. The three-dimensional projection formula is the same as in the first embodiment.
図13は、撮像レンズ103の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。
FIG. 13 shows the image magnification of the
<実施例4>
実施の形態4におけるレンズ系の基本構成は図14に示され、各数値データ(設定値)は表12、表13、表14に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図15にそれぞれ示される。図15は、実施例4において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図15からわかるように、実施例4によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ104が得られる。
<Example 4>
The basic configuration of the lens system in the fourth embodiment is shown in FIG. 14, each numerical data (setting value) is shown in Table 12, Table 13, and Table 14, and the aberration diagram showing spherical aberration and astigmatism is shown in FIG. Each is shown. FIG. 15 shows spherical aberration on the left and astigmatism on the right in Example 4. The vertical axis of the longitudinal aberration diagram is the pupil diameter normalized to 1, the vertical axis of the astigmatism diagram represents the half field angle ω, the solid line M is the value of the meridional image plane, and the broken line S is the sagittal image plane. Each value is shown. As can be seen from FIG. 15, according to Example 4, the spherical and astigmatism aberrations are corrected well, and the
この実施例4における撮像レンズ104は、第2レンズ120と第4レンズ150の焦点距離の関係式(3)の下限を示す。第2レンズ120と第4レンズ150のパワーバランスを下限値0.9に近づけたことを特徴としている。
The
図14に示すように、第1レンズ110は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズ120は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第3レンズ130は平凸形状、開口絞り140の像側に配置される第4レンズ150は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第2レンズ120と第4レンズ150はそれぞれ非球面を有する。
As shown in FIG. 14, the
表13は、実施例4における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径R、間隔D、屈折率Nd、および分散値νdを示している。表14は、所定面の非球面係数を示している。 Table 13 shows the stop corresponding to each surface number of the imaging lens in Example 4, the radius of curvature R, the interval D, the refractive index Nd, and the dispersion value νd of each lens. Table 14 shows the aspheric coefficient of the predetermined surface.
図16は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例1と同様である。 FIG. 16 shows distortion in which the ideal image height is a three-dimensional projection method. The three-dimensional projection formula is the same as in the first embodiment.
図17は、撮像レンズ104の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。
FIG. 17 shows the image magnification of the
<実施例5>
実施の形態5におけるレンズ系の基本構成は図18に示され、各数値データ(設定値)は表15、表16、表17に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図19にそれぞれ示される。図19は、実施例5において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図19からわかるように、実施例5によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ105が得られる。
<Example 5>
The basic configuration of the lens system according to
この実施例5における撮像レンズ105は、全ての条件式を満足する射影特性の1例を示すが、特に、焦点距離を長くしディストーションが小さい例となる。
The
図18に示すように、第1レンズ110は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズ120は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第3レンズ130は平凸形状、開口絞り140の像側に配置される第4レンズ150は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第2レンズ120と第4レンズ150はそれぞれ非球面を有する。
As shown in FIG. 18, the
表16は、実施例5における撮像レンズ105の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径R、間隔D、屈折率Nd、および分散値νdを示している。表17は、所定面の非球面係数を示している。
Table 16 shows the stop corresponding to each surface number of the
図20は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例1と同様である。 FIG. 20 shows distortion in which the ideal image height is a three-dimensional projection method. The three-dimensional projection formula is the same as in the first embodiment.
図21は、撮像レンズ105の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。
FIG. 21 shows the image magnification of the
<実施例6>
実施の形態6におけるレンズ系の基本構成は図22に示され、各数値データ(設定値)は表18、表19、表20に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図23にそれぞれ示される。図23は、実施例6において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図23からわかるように、実施例6によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ106が得られる。
<Example 6>
The basic configuration of the lens system in the sixth embodiment is shown in FIG. 22, numerical data (setting values) are shown in Table 18, Table 19, and Table 20, and aberration diagrams showing spherical aberration and astigmatism are shown in FIG. Each is shown. FIG. 23 shows spherical aberration on the left and astigmatism on the right in Example 6. The vertical axis of the longitudinal aberration diagram is the pupil diameter normalized to 1, the vertical axis of the astigmatism diagram represents the half field angle ω, the solid line M is the value of the meridional image plane, and the broken line S is the sagittal image plane. Each value is shown. As can be seen from FIG. 23, according to Example 6, the spherical and astigmatism aberrations are satisfactorily corrected, and the
この実施例6における撮像レンズ106は、全ての条件式を満足する射影特性の1例を示し、特に、焦点距離を短くしディストーションが大きい例となる。
The
図22に示すように、第1レンズ110は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズ120は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第3レンズ130は平凸形状、開口絞り140の像側に配置される第4レンズ150は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第2レンズ120と第4レンズ140はそれぞれ非球面を有する。
As shown in FIG. 22, the
表19は、実施例6における撮像レンズ106の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径R、間隔D、屈折率Nd、および分散値νdを示している。表20は、所定面の非球面係数を示している。
Table 19 shows the stop corresponding to each surface number of the
図24は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例1と同様である。 FIG. 24 shows distortion in which the ideal image height is a three-dimensional projection method. The three-dimensional projection formula is the same as in the first embodiment.
図25は、撮像レンズ106の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。
FIG. 25 shows the image magnification of the
100、100A、100B、101〜106:撮像レンズ
110:第1レンズ
120:第2レンズ
130:第3レンズ
140:開口絞り
150:第4レンズ
160:カバーガラス(またはIRCF)
170:撮像素子(または撮像面・結像面)
100, 100A, 100B, 101-106: imaging lens 110: first lens
120: Second lens 130: Third lens
140: Aperture stop 150: Fourth lens 160: Cover glass (or IRCF)
170: Imaging device (or imaging surface / imaging surface)
Claims (5)
(h2−h1)/(h3−h2)≦1.0 ・・・(1)
0.9<|f2/f4|<1.1 ・・・(3)
1.2<d/f ・・・(4)
3.4<r1/r2<4.2 ・・・(5)
6.0<|f1/f|<9.0 ・・・(9)
2.3<|f2/f|<2.7 ・・・(10)
2.9<|f3/f|<4.0 ・・・(11)
2.3<|f4/f|<2.7 ・・・(12) In order from the object side, the first lens made of glass material, which is a meniscus lens having negative refractive power with the convex surface facing the object side, and the imaging side surface have an aspheric surface, and the convex surface faces the object side. a second lens made of a resin material is a meniscus lens having a negative refractive power and does not have a non-spherical surface, a third formed of a glass material having a positive refractive power with a convex surface on the object side Four lenses, a lens, an aperture stop, and a fourth lens made of a resin material that is convex on both sides and has positive refractive power and is aspheric on both sides, satisfy the following conditional expression: An imaging lens characterized by the above. However, 2 <Θ <90 (deg), h1 is the height from the center of the imaging surface where an object with a half angle of view Θ-2 (deg) forms an image on the imaging surface, and h2 is a half angle of view Θ-1 ( deg) is the height from the center of the imaging surface at which the object is imaged on the imaging surface, h3 is the height from the imaging surface center at which the object of the half field angle Θ (deg) is imaged on the imaging surface , the focal length of the first lens that put f1 (mm), the focal length of the second lens at the d-line f2 (mm), the focal length of the third lens at the d-line f3 (mm), d line the focal length of the definitive fourth lens f4 (mm), the object side surface curvature of the first lens radius r1 (mm), the image side surface of curvature radius of the first lens r2 (mm), the first lens The center lens thickness of the lens is d (mm), and the focal length of the optical system is f (mm) .
(H2-h1) / (h3-h2) ≦ 1.0 (1)
0.9 <| f2 / f4 | <1.1 (3)
1.2 <d / f (4)
3.4 <r1 / r2 <4.2 (5)
6.0 <| f1 / f | <9.0 (9)
2.3 <| f2 / f | <2.7 (10)
2.9 <| f3 / f | <4.0 (11)
2.3 <| f4 / f | <2.7 (12)
0.95<φ/L<1.05 ・・・(2) When the distance from the object side surface of the first lens to the image sensor is L (mm) and the maximum diameter φ (mm) through which light passes on the object side surface of the first lens, the following conditional expression is satisfied. The imaging lens according to claim 1.
0.95 <φ / L <1.05 (2)
2W>180(deg) ・・・(6) The imaging lens according to claim 1 or 2 , wherein a horizontal angle of view of the imaging lens satisfies the following conditional expression. However, 2W is the total angle of view of the light rays incident on the maximum horizontal position on the imaging surface.
2W> 180 (deg) (6)
150(deg)<2V<160(deg) ・・・(7) The imaging lens according to any one of claims 1 to 3 , wherein a vertical angle of view of the imaging lens satisfies the following conditional expression. However, 2V is the full angle of view of light incident on the maximum vertical position on the imaging surface.
150 (deg) <2V <160 (deg) (7)
fb/f>2.0 ・・・(8) The following conditional expression is satisfied, where fb (mm) is the distance from the image side surface of the fourth lens to the imaging surface, and f (mm) is the focal length of the optical system. Item 2. The imaging lens according to Item 1.
fb / f > 2.0 (8)
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