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JP7526565B2 - Lens system - Google Patents
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JP7526565B2 - Lens system - Google Patents

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Description

本発明は、複数のレンズを含んで構成されるレンズ系に関する。 The present invention relates to a lens system that includes multiple lenses.

例えば、自動車、監視カメラ等に搭載される撮像装置において使用される光学系として、物体側から像側(撮像素子側)に至るまでの間に複数のレンズを光軸方向に配したレンズユニット(レンズ系)が使用されている。一般的には使用される撮像装置は可視光の画像を撮像するため、上記のレンズユニットは可視光による画像を撮像素子上に良好に結像させるように設計される。しかしながら、実際には撮像素子(CMOSセンサ等)は可視光から近赤外光までの広い波長域にかけて感度を有し、かつ近赤外光もレンズユニットを透過する。一方、レンズユニットにおける各レンズの光学特性は可視光と近赤外光では異なるために、可視光用に最適化されたレンズユニットを通過した近赤外光は撮像素子上で良好な画像を形成しない。このため、近赤外光が撮像素子で可視光と同様に検出された場合には撮像素子で得られる画像は良好とはならず、レンズユニット中において、近赤外光を通過させず可視光のみを通過させる赤外(IR)カットフィルターが設けられる。 For example, a lens unit (lens system) in which multiple lenses are arranged in the optical axis direction between the object side and the image side (image sensor side) is used as an optical system used in an imaging device mounted on an automobile, a surveillance camera, etc. Generally, the imaging device used captures an image of visible light, so the lens unit is designed to form a good image of visible light on the imaging device. However, in reality, the imaging device (CMOS sensor, etc.) has sensitivity over a wide wavelength range from visible light to near-infrared light, and near-infrared light also passes through the lens unit. On the other hand, the optical characteristics of each lens in the lens unit are different for visible light and near-infrared light, so that near-infrared light that passes through a lens unit optimized for visible light does not form a good image on the imaging device. For this reason, if near-infrared light is detected by the imaging device in the same way as visible light, the image obtained by the imaging device will not be good, so an infrared (IR) cut filter is provided in the lens unit to pass only visible light without passing near-infrared light.

特許文献1には、レンズユニット中におけるこのようなIRカットフィルターを、レンズユニットを構成するレンズうちの一つの表面(レンズ面)上の薄膜(コーティング)として形成することと、このレンズを設ける箇所について記載されている。IRカットコーティング層は、カットオフ波長よりも短波長の光(可視光)を透過させ、これよりも長波長の光(近赤外光)は反射させるように設定される。この場合、理想的には可視光の透過率は100%(反射率が0%)、近赤外光の透過率は0%(反射率が100%)となる。 Patent Document 1 describes how such an IR cut filter in a lens unit is formed as a thin film (coating) on the surface (lens surface) of one of the lenses that make up the lens unit, and describes where this lens is provided. The IR cut coating layer is set to transmit light (visible light) with a wavelength shorter than the cutoff wavelength, and to reflect light (near-infrared light) with a longer wavelength than this. In this case, ideally the transmittance of visible light is 100% (reflectance is 0%) and the transmittance of near-infrared light is 0% (reflectance is 100%).

例えば、このIRカットコーティング層を撮像素子に近い側(像側)、例えばカバーガラスに形成した場合には、この反射した近赤外光はレンズユニットに逆向きに入射し、これが反射してから再び撮像素子側に向かうことがある。ただし、この光がIRカットコーティング層を最終的に透過しなければ、この光は撮像素子で検知されない。このため、大部分の近赤外光は撮像素子で検知されず、得られる画像は大部分の近赤外光の影響を受けない。 For example, if this IR-cut coating layer is formed on the side closer to the imaging element (image side), such as the cover glass, this reflected near-infrared light may enter the lens unit in the opposite direction, be reflected, and then head back toward the imaging element. However, unless this light ultimately passes through the IR-cut coating layer, it will not be detected by the imaging element. For this reason, most of the near-infrared light is not detected by the imaging element, and the image obtained is not affected by most of the near-infrared light.

ここで、特にIRカットコーティング層におけるカットオフ波長近傍の波長の光については、透過率、反射率共に無視できない値(例えば透過率50%、反射率50%)となる。この場合、この反射光がレンズユニットに逆向きに入射した後で再び反射されて撮像素子側に向かい、その後にIRカットコーティング層を透過して撮像素子で検出される成分は無視できなくなる。この場合のレンズユニットにおける光路は本来のものとは大きく異なるため、この成分に起因する画像は、撮像素子における本来の画像以外の成分となるゴーストとなる。すなわち、特にカットオフ波長に近い波長の光は、ゴーストの原因となる。 Here, particularly for light with wavelengths close to the cutoff wavelength of the IR-cut coating layer, both the transmittance and reflectance are non-negligible (for example, transmittance 50%, reflectance 50%). In this case, the component of this reflected light that enters the lens unit in the opposite direction and is then reflected again toward the imaging element, and then passes through the IR-cut coating layer and is detected by the imaging element, cannot be ignored. In this case, the optical path in the lens unit is significantly different from the original one, so the image caused by this component becomes a ghost, which is a component other than the original image at the imaging element. In other words, light with wavelengths close to the cutoff wavelength in particular causes ghosts.

特許文献1に記載のレンズユニットにおいては、このようなIRカットコーティング層を、レンズユニットにおいて光軸方向で中央付近に設けられた絞りの下流側において絞りに最も近い位置にあるレンズ面に設けることによって、高効率で近赤外光が除去されている。これにより、このレンズユニットにおいては、撮像素子に達する近赤外光を大きく減少させることができ、これに起因するゴーストの発生が低減される。 In the lens unit described in Patent Document 1, near-infrared light is removed with high efficiency by providing such an IR-cut coating layer on the lens surface located downstream of the aperture located near the center of the lens unit in the optical axis direction and closest to the aperture. As a result, in this lens unit, the near-infrared light reaching the imaging element can be significantly reduced, reducing the occurrence of ghost images caused by this.

特許公報特許第5896061号Patent Publication Patent No. 5896061

特許文献1に記載のレンズユニットにおいても、カットオフ波長に特に近い波長の光がIRカットコーティング層で反射し、この反射光が、レンズユニットにおけるこれよりも物体側の部分に逆向きに入射してから撮像素子側に向かい、ゴーストの原因となることは同様である。このため、特許文献1に記載の技術においては、ゴーストは低減されるものの、その低減の度合いは十分ではなかった。 In the lens unit described in Patent Document 1, light with a wavelength particularly close to the cutoff wavelength is reflected by the IR cut coating layer, and this reflected light is incident in the opposite direction on a part of the lens unit closer to the object side and then travels toward the image sensor, causing ghosting. For this reason, although the technology described in Patent Document 1 reduces ghosting, the degree of reduction is not sufficient.

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、近赤外光に起因するゴーストの発生が低減されたレンズ系を提供することを目的とする。 The present invention has been developed in consideration of these circumstances, and aims to provide a lens system that reduces the occurrence of ghost images caused by near-infrared light.

本発明に係るレンズ系は、物体側から像側にかけて光軸に沿って、最も物体側となる第1レンズを含む複数のレンズが絞りを含めて積層されて構成され、最も像側に位置する前記レンズよりも像側にある像面に撮像対象の像を結像させるレンズ系であって、前記第1レンズ以外の前記レンズの一つでありガラス製である中間ガラスレンズにおいて、物体側の表面である第1表面、像側の表面である第2表面のうちいずれか一方の面には、結像の対象となる光よりも長波長の光を遮断する薄膜状の赤外カットフィルターが形成され、前記一方の面の曲率半径をRa(mm)としたとき、
2.00≦|Ra|≦4.00
の範囲とされ、前記絞りは前記中間ガラスレンズの物体側に隣接して配され、前記中間ガラスレンズにおける前記第1表面は物体側に向けて凸形状、及び前記中間ガラスレンズにおける前記第2表面は像側に向けて凸形状とされ、前記中間ガラスレンズは、前記レンズ系を構成する前記複数のレンズのうち、前記第1レンズ以外かつ最も像側に位置するレンズ以外である一つのレンズであり、前記中間ガラスレンズの前記一方の面の側で隣接する前記レンズにおける前記一方の面と対向する面の曲率半径をRb(mm)としたとき、
1.20<|Rb/Ra|<4.00
の範囲とされ、複数の前記レンズにおいて、前記第1レンズは像側からみて凹形状とされた前記第2表面を有する負レンズであり、前記第1レンズと前記中間ガラスレンズの間において、像側からみて凹形状とされた前記第2表面を有する負レンズである第2レンズと、正レンズである第3レンズと、像側に向けて凸形状とされた前記第2表面を有する正レンズである第4レンズと、を物体側から像側に向けて順次具備し、前記中間ガラスレンズよりも像側において、像側からみて凹形状とされた前記第2表面を有する負レンズである第6レンズと、物体側に向けて凸形状とされた前記第1表面、及び像側に向けて凸形状とされた前記第2表面を有する第7レンズと、を順次具備し、前記第6レンズの前記第2表面と前記第7レンズの前記第1表面とが接合された接合レンズが形成されている。
The lens system according to the present invention is configured by stacking a plurality of lenses, including a first lens which is closest to the object, along an optical axis from the object side to the image side, including an aperture, and forms an image of an object on an image surface which is closer to the image side than the lens which is closest to the image side, and in an intermediate glass lens which is one of the lenses other than the first lens and is made of glass, a thin-film infrared cut filter which blocks light having a longer wavelength than the light to be imaged is formed on either the first surface which is the surface on the object side or the second surface which is the surface on the image side, and when the radius of curvature of the one surface is Ra (mm),
2.00≦|Ra|≦4.00
the aperture is disposed adjacent to the object side of the intermediate glass lens, the first surface of the intermediate glass lens has a convex shape facing the object side, and the second surface of the intermediate glass lens has a convex shape facing the image side, the intermediate glass lens is one of the plurality of lenses constituting the lens system other than the first lens and other than the lens located closest to the image side, and when the radius of curvature of a surface facing the one surface of the lens adjacent to the one surface of the intermediate glass lens is Rb (mm),
1.20<|Rb/Ra|<4.00
and among the plurality of lenses, the first lens is a negative lens having the second surface that is concave when viewed from the image side, and between the first lens and the intermediate glass lens, a second lens that is a negative lens having the second surface that is concave when viewed from the image side, a third lens that is a positive lens, and a fourth lens that is a positive lens having the second surface that is convex toward the image side are sequentially provided from the object side to the image side, and on the image side of the intermediate glass lens, a sixth lens that is a negative lens having the second surface that is concave when viewed from the image side, and a seventh lens that has the first surface that is convex toward the object side and the second surface that is convex toward the image side are sequentially provided, and a cemented lens is formed in which the second surface of the sixth lens and the first surface of the seventh lens are cemented together .

この構成においては、赤外カットフィルターのカットオフ波長近傍の波長の光が、中間ガラスレンズのレンズ面で反射する。しかしながら、中間ガラスレンズにおけるこのレンズ面の曲率半径をこのように設定することにより、この反射光が最終的に像面に到達することが抑制される。このため、大部分の近赤外光が赤外カットフィルターで除去されると共に、この反射光に起因するゴーストの発生が抑制される。
|Rb/Ra|が1.20を超えるため、これらの面間の反射に起因するゴーストの発生を抑制することができる。また、|Rb/Ra|が4.00未満のため、レンズ系の収差の補正が容易となる。
In this configuration, light with a wavelength near the cutoff wavelength of the infrared cut filter is reflected by the lens surface of the intermediate glass lens. However, by setting the radius of curvature of this lens surface of the intermediate glass lens in this way, this reflected light is prevented from finally reaching the image plane. As a result, most of the near-infrared light is removed by the infrared cut filter, and the occurrence of ghosts caused by this reflected light is suppressed.
Since |Rb/Ra| exceeds 1.20, the occurrence of ghosts due to reflection between these surfaces can be suppressed, and since |Rb/Ra| is less than 4.00, the aberration of the lens system can be easily corrected.

前記中間ガラスレンズの前記一方の面の側で隣接する前記レンズにおける前記一方の面と対向する面は凹形状であってもよい。
この場合には、赤外カットフィルターが形成された面と、対向する面とが、凸曲面、凹曲面の組み合わせとなるように構成されるため、これらの面を具備するレンズを近接させて小型のレンズ系を構成することができる
The surface of the lens adjacent to the one surface of the intermediate glass lens, which surface faces the one surface , may be concave.
In this case, the surface on which the infrared cut filter is formed and the opposing surface are configured to be a combination of a convex surface and a concave surface, so that lenses having these surfaces can be placed close to each other to form a compact lens system .

前記中間ガラスレンズにおける前記第1表面、前記第2表面は共に球面形状とされていてもよい。
こうした構成により、中間ガラスレンズを安価とすることができ、レンズ系全体あるいはこれを用いた撮像装置を安価とすることができる。
The first surface and the second surface of the intermediate glass lens may both be spherical.
With this configuration, the intermediate glass lens can be made inexpensive, and the entire lens system or the imaging device using the lens system can be made inexpensive.

前記第1レンズはガラス製であり、前記第2レンズ、第3レンズ、前記第4レンズ、前記第6レンズ、及び前記第7レンズは樹脂材料製とされていてもよい。
こうした構成により、外部に露出する第1レンズを高強度とする一方で、第1レンズと中間ガラスレンズ以外の各レンズを安価とすることができ、レンズ系の信頼性を高めると共に、これを安価とすることができる。
The first lens may be made of glass, and the second lens, the third lens, the fourth lens, the sixth lens, and the seventh lens may be made of a resin material.
With this configuration, the first lens exposed to the outside can be made strong while each lens other than the first lens and the intermediate glass lens can be made inexpensive, thereby increasing the reliability of the lens system and making it inexpensive.

本発明によれば、赤外カットフィルターのカットオフ波長近傍の波長の光が赤外カットフィルターで物体側に反射されてから再び像面に達することが抑制されるため、このレンズ系が用いられた撮像装置において、この反射に起因して発生するゴーストが抑制される。また、この構成を具備するレンズ系を安価で実現することができる。 According to the present invention, light with a wavelength near the cutoff wavelength of the infrared cut filter is prevented from being reflected by the infrared cut filter toward the object side and then reaching the image plane again, so that ghosts caused by this reflection are suppressed in an imaging device using this lens system. In addition, a lens system having this configuration can be realized at low cost.

実施形態に係るレンズ系の断面図である。1 is a cross-sectional view of a lens system according to an embodiment. 実施例1における各レンズ等の設計値である。These are design values of the lenses etc. in the first embodiment. 実施形態に係るレンズ系における中間ガラスレンズ付近の構成を拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view showing the configuration in the vicinity of an intermediate glass lens in a lens system according to an embodiment. 実施例2における各レンズ等の設計値である。These are design values of the lenses etc. in the second embodiment. 実施例3における各レンズ等の設計値である。These are design values of the lenses etc. in the third embodiment. 実施例4における各レンズ等の設計値である。These are design values of the lenses etc. in the fourth embodiment. 実施例5における各レンズ等の設計値である。These are design values of the lenses etc. in Example 5. 実施例1において、入射角0°のスポット状の光線を入射させた場合における像面の2次元強度分布(a)、1次元強度分布(b)である。1A shows a two-dimensional intensity distribution and FIG. 1B shows a one-dimensional intensity distribution on the image plane when a spot-shaped light ray is incident at an incident angle of 0° in Example 1. 実施例1において、入射角30°のスポット状の光線を入射させた場合における像面の2次元強度分布(a)、1次元強度分布(b)である。1A shows a two-dimensional intensity distribution and FIG. 1B shows a one-dimensional intensity distribution on the image plane when a spot-shaped light ray is incident at an incident angle of 30° in Example 1. 実施例1において、入射角60°のスポット状の光線を入射させた場合における像面の2次元強度分布(a)、1次元強度分布(b)である。1A shows a two-dimensional intensity distribution and FIG. 1B shows a one-dimensional intensity distribution on the image plane when a spot-shaped light ray is incident at an incident angle of 60° in Example 1. 実施例1において、入射角90°のスポット状の光線を入射させた場合における像面の2次元強度分布(a)、1次元強度分布(b)である。1A shows a two-dimensional intensity distribution and FIG. 1B shows a one-dimensional intensity distribution on the image plane when a spot-shaped light ray is incident at an incident angle of 90° in Example 1.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は本実施形態に係るレンズ系1を含む光学系全体の、光軸Aに沿った断面における構成図である。ここでは、物体側は図中上側であり、撮像素子100は図中最下部に位置する。図1においては、後述する実施例1に対応した各構成要素における光学的に機能する部分のみが記載されている。実際には、各構成要素は、図1に示された位置関係が維持されるように鏡筒の内部に固定されるため、この固定の際に必要な構造、あるいは各構成要素間の位置関係を固定するための構造が設けられているが、図1においてはその記載は省略されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Fig. 1 is a structural diagram of the entire optical system including the lens system 1 according to this embodiment, in a cross section taken along the optical axis A. Here, the object side is at the top of the figure, and the image sensor 100 is located at the bottom of the figure. Fig. 1 shows only optically functional parts of each component corresponding to Example 1, which will be described later. In reality, each component is fixed inside the lens barrel so as to maintain the positional relationship shown in Fig. 1, and therefore structures necessary for this fixing or structures for fixing the positional relationship between each component are provided, but these are omitted from Fig. 1.

撮像素子100は2次元CMOSイメージセンサであり、各画素は光軸Aと垂直な面内で2次元に配列されている。また、撮像素子100の物体側には、光軸Aと直交する平面状のカバーガラス110が設けられている。図1において、第1レンズL1から第7レンズL7を備えるレンズ系1が構成される。レンズ系1は、撮像対象の画像を所望の視野、所望の形態で撮像素子100上(像面)に結像させるように構成される。実際には撮像対象からは可視光以外にも近赤外光等も発せられるが、このレンズ系1においては、可視光の場合にこの結像条件が満たされように設計される。レンズ系1における各レンズの光学的に機能する領域(図1に示された部分)は、光軸Aの周りで対称な略円板状の外形を具備する。 The image sensor 100 is a two-dimensional CMOS image sensor, and each pixel is arranged two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis A. A planar cover glass 110 perpendicular to the optical axis A is provided on the object side of the image sensor 100. In FIG. 1, a lens system 1 is configured including a first lens L1 to a seventh lens L7. The lens system 1 is configured to form an image of an object on the image sensor 100 (image surface) in a desired field of view and in a desired form. In reality, the object emits near-infrared light in addition to visible light, but the lens system 1 is designed to satisfy the imaging conditions for visible light. The optically functional area of each lens in the lens system 1 (the part shown in FIG. 1) has an approximately circular disk-shaped outer shape that is symmetrical around the optical axis A.

(実施例1)
図1の構成は実施例1に対応し、図2は、実施例1で用いられる各レンズの設計値である。ここで、図2(a)は、レンズ系の設計値として、レンズ系全体の有効焦点距離(Effective Focal Length:f0=1.011mm)、光軸Aに沿った全長(Total Track=13.404mm)、F値(F-number=2.03)、画角(Half Field of Angle=109°)を示す。図2(b)においては、第1レンズL1~第7レンズL7以外に、絞り20、カバーガラス110についても示されている。各レンズについては、屈折率Nd(波長587nmに対応)とアッベ数νdも記載されている。また、図2(b)でfで示された数値は、各レンズあるいは示された範囲に対応したレンズの組み合わせにおける焦点距離である。また、ここでは、レンズ表面の形状としては球面(Spherical)と非球面(Aspherical)の2種類があり、非球面とされた場合においてこの表で示された曲率半径(Radius)は中心(光軸A上)での値である。
Example 1
The configuration of FIG. 1 corresponds to Example 1, and FIG. 2 shows the design values of each lens used in Example 1. Here, FIG. 2(a) shows the effective focal length (Effective Focal Length: f0=1.011 mm) of the entire lens system, the total length along the optical axis A (Total Track=13.404 mm), the F-number (F-number=2.03), and the angle of view (Half Field of Angle=109°) as design values of the lens system. In FIG. 2(b), in addition to the first lens L1 to the seventh lens L7, the aperture 20 and the cover glass 110 are also shown. For each lens, the refractive index Nd (corresponding to a wavelength of 587 nm) and the Abbe number νd are also shown. In addition, the numerical value shown as f in FIG. 2(b) is the focal length of each lens or the combination of lenses corresponding to the range shown. In addition, there are two types of lens surface shapes: spherical and aspherical. In the case of an aspherical surface, the radius of curvature shown in this table is the value at the center (on the optical axis A).

図1において、最も物体(Obj)側(図中上側)に設けられた第1レンズL1は、魚眼レンズであり、主にこれによって、視野等が定まる。これよりも撮像素子100側(像(Img)側)に、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5、第6レンズL6、第7レンズL7が順次配置されている。また、結像のために用いられる光束を制限するための絞り20が第4レンズL4と第5レンズL5の間に、不要な光を除去するための遮光板30が、第2レンズL2と第3レンズL3の間に、それぞれ設けられる。絞り20に設けられた開口、遮光板30の形状は、目的に応じて設定されている。 In FIG. 1, the first lens L1, which is provided closest to the object (Obj) side (top in the figure), is a fisheye lens, and is mainly used to determine the field of view, etc. The second lens L2, third lens L3, fourth lens L4, fifth lens L5, sixth lens L6, and seventh lens L7 are sequentially arranged closer to the image sensor 100 side (image (Img) side). In addition, an aperture 20 for restricting the light flux used for imaging is provided between the fourth lens L4 and the fifth lens L5, and a light shielding plate 30 for removing unnecessary light is provided between the second lens L2 and the third lens L3. The shapes of the opening provided in the aperture 20 and the light shielding plate 30 are set according to the purpose.

各レンズにおける物体側のレンズ面、像側のレンズ面は、レンズ系1が所望の結像特性をもたらすように、適宜曲面(凸曲面、凹曲面)加工されている。以下では、各レンズにおける物体側のレンズ面を第1表面R1、像側のレンズ面を第2表面R2と呼称する。また、レンズ面の形状(凸曲面又は凹曲面)としては、第1表面R1の形状については物体側からみた形状、第2表面R2の形状については像側からみた形状を、それぞれ意味するものとする。 The object-side lens surface and image-side lens surface of each lens are appropriately curved (convex or concave) so that the lens system 1 provides the desired imaging characteristics. In the following, the object-side lens surface of each lens is referred to as the first surface R1, and the image-side lens surface is referred to as the second surface R2. In addition, the shape of the lens surface (convex or concave) refers to the shape of the first surface R1 as seen from the object side, and the shape of the second surface R2 as seen from the image side.

第1レンズL1は、その物体側の第1表面R1が凸曲面、その像側のR2が凹曲面とされた負レンズ(メニスカスレンズ)である。第2レンズL2は、その物体側の第1表面R1が凸曲面、その像側の第2表面R2が凹曲面とされた負レンズである。第3レンズL3は、その物体側の第1表面R1が凹曲面、その像側の第2表面R2が凸曲面とされた正レンズである。第4レンズL4は、その物体側の第1表面R1が凹曲面、その像側の第2表面R2が凸曲面とされた正レンズである。第5レンズL5は、その物体側の第1表面R1が凸曲面、その像側の第2表面R2が凸曲面とされた正レンズである。 The first lens L1 is a negative lens (meniscus lens) whose first surface R1 on the object side is a convex curved surface and whose second surface R2 on the image side is a concave curved surface. The second lens L2 is a negative lens whose first surface R1 on the object side is a convex curved surface and whose second surface R2 on the image side is a concave curved surface. The third lens L3 is a positive lens whose first surface R1 on the object side is a concave curved surface and whose second surface R2 on the image side is a convex curved surface. The fourth lens L4 is a positive lens whose first surface R1 on the object side is a concave curved surface and whose second surface R2 on the image side is a convex curved surface. The fifth lens L5 is a positive lens whose first surface R1 on the object side is a convex curved surface and whose second surface R2 on the image side is a convex curved surface.

第6レンズL6は、その物体側の第1表面R1が凹曲面、その像側の第2表面R2が凹曲面とされた負レンズである。第7レンズL7は、その物体側の第1表面R1が凸曲面、その像側の第2表面R2が凸曲面とされた正レンズである。また、第6レンズL6、第7レンズL7は対向する光学面(表面同士)が嵌合することにより接合レンズを構成するように設定される。つまり、第6レンズL6の像側の第2表面R2と第7レンズL7の物体側の第1表面R1が嵌合するように構成される。以上の各レンズの物体側の第1表面R1、像側の第2表面R2は、可視光に対して、所望の結像特性が像面(撮像素子100)上で得られるように設定されている。 The sixth lens L6 is a negative lens in which the first surface R1 on the object side is a concave surface and the second surface R2 on the image side is a concave surface. The seventh lens L7 is a positive lens in which the first surface R1 on the object side is a convex surface and the second surface R2 on the image side is a convex surface. The sixth lens L6 and the seventh lens L7 are configured to form a cemented lens by fitting the opposing optical surfaces (surfaces). In other words, the second surface R2 on the image side of the sixth lens L6 and the first surface R1 on the object side of the seventh lens L7 are configured to fit together. The first surface R1 on the object side and the second surface R2 on the image side of each of the above lenses are configured to obtain the desired imaging characteristics on the image plane (image sensor 100) for visible light.

また、一般的に、このような小型の撮像装置におけるレンズを構成する材料としては、ガラスと樹脂材料の2種類がある。前者は機械的強度が高いが高価であり、後者は機械的強度は低いが安価である。第1レンズL1は撮像装置1の最表面に位置しかつ最も大径となるために、傷が付きにくいガラス製のものが好ましく用いられる。これよりも小さなその他の多くのレンズとしては、安価な樹脂材料製のものを用いることができる。本実施例1においては、第1レンズL1および第5レンズがガラス製、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第6レンズL6、及び第7レンズL7はプラスチック(樹脂)製とされる。 In addition, generally, there are two types of materials that constitute the lenses in such a small imaging device: glass and resin. The former has high mechanical strength but is expensive, while the latter has low mechanical strength but is inexpensive. Since the first lens L1 is located on the outermost surface of the imaging device 1 and has the largest diameter, a lens made of glass that is less susceptible to scratches is preferably used. For many other lenses that are smaller than this, lenses made of inexpensive resin materials can be used. In this embodiment 1, the first lens L1 and the fifth lens are made of glass, and the second lens L2, the third lens L3, the fourth lens L4, the sixth lens L6, and the seventh lens L7 are made of plastic (resin).

なお、ガラスの熱膨張係数は樹脂材料より小さいために、高温時における熱膨張に起因する形状や位置の微細な変化が結像特性(焦点位置の変化)に与える影響が大きくなるレンズは、ガラス製とすることが好ましい。このため、本実施例1においては、第5レンズ(中間ガラスレンズ)L5は、第1レンズL1と同様にガラス製としている。前記の通り、第5レンズL1の像側の第2表面R2は像側に向けて凸形状、その物体側の第1表面R1は物体側に向けて凸形状とされる。また、特に絞り20と物体側、像側で隣接するレンズについては、温度変化の際の熱膨張による表面の位置の変動による焦点位置の変化が結像特性に及ぼす影響が特に大きい。このため、これらのうちの一方をガラス製とすることが好ましい。更に、絞り20と像側で隣接するレンズをガラス製とすることによって、温度変化に際する画角の変動が抑制される。このため、本実施形態においては、第5レンズL5がガラス製とされる。 Since the thermal expansion coefficient of glass is smaller than that of resin materials, it is preferable to use glass for lenses in which minute changes in shape and position due to thermal expansion at high temperatures have a large effect on the imaging characteristics (changes in focal position). For this reason, in this embodiment 1, the fifth lens (intermediate glass lens) L5 is made of glass, just like the first lens L1. As described above, the second surface R2 on the image side of the fifth lens L1 is convex toward the image side, and the first surface R1 on the object side is convex toward the object side. In particular, for lenses adjacent to the aperture 20 on the object side and image side, the change in focal position due to the change in the surface position caused by thermal expansion during temperature changes has a particularly large effect on the imaging characteristics. For this reason, it is preferable to use one of these lenses made of glass. Furthermore, by making the lens adjacent to the aperture 20 on the image side made of glass, the change in the angle of view during temperature changes is suppressed. For this reason, in this embodiment, the fifth lens L5 is made of glass.

図2(b)において、ガラス製のレンズL1、L5は球面レンズ、他のプラスチック製のレンズL2~L4、L6、L7は非球面レンズとされる。非球面レンズは球面レンズと比べて製造が比較的困難であるが、プラスチック製のレンズにおいては、樹脂成型により非球面の形状を容易に製造することができる。このため、このようにレンズL2~L4、L6、L7を非球面とすることは容易である一方、非球面形状とすることが比較的困難なガラス製のレンズL1、L5は球面とされている。このため、こうした組み合わせによって、安価でありつつ、温度変化に伴う焦点位置の変化を抑えられ、かつ収差を適切に補正できるため、レンズ系1を高性能とすることができる。ここで、全てのレンズ(面)について、曲率半径は、曲率中心が像側にある場合に正、曲率中心が物体側にある場合に負となるように設定されている。このため、前記のように、曲面の形状(凸曲面、凹曲面)を、第1表面R1の形状については物体側からみた場合、第2表面R2の形状については像側からみた場合と定義すると、図2(b)において、第1表面R1においては曲率半径が正の場合が凸曲面(負の場合が凹曲面)、第2表面R2においては曲率半径が正の場合が凹曲面(負の場合が凸曲面)である。 In FIG. 2(b), the glass lenses L1 and L5 are spherical lenses, and the other plastic lenses L2 to L4, L6, and L7 are aspherical lenses. Aspherical lenses are relatively difficult to manufacture compared to spherical lenses, but plastic lenses can be easily manufactured into aspherical shapes by resin molding. For this reason, it is easy to make the lenses L2 to L4, L6, and L7 aspherical, while the glass lenses L1 and L5, which are relatively difficult to make into aspherical shapes, are spherical. For this reason, this combination makes it possible to reduce the change in focal position due to temperature changes while being inexpensive, and to appropriately correct aberrations, thereby making the lens system 1 high-performance. Here, the radius of curvature for all lenses (surfaces) is set to be positive when the center of curvature is on the image side, and negative when the center of curvature is on the object side. For this reason, if the shape of the curved surface (convex surface, concave surface) is defined as the shape of the first surface R1 when viewed from the object side, and the shape of the second surface R2 when viewed from the image side, as shown in FIG. 2(b), when the radius of curvature of the first surface R1 is positive it is a convex surface (when it is negative it is a concave surface), and when the radius of curvature of the second surface R2 is positive it is a concave surface (when it is negative it is a convex surface).

また、図2(b)に示された面が非球面の場合の形状は、以下の(1)式で表させるものとし、この各パラメータ(非球面係数)が図2(c)の表で示されている。 When the surface shown in FIG. 2(b) is aspheric, its shape is expressed by the following formula (1), and each parameter (aspheric coefficient) is shown in the table in FIG. 2(c).

Figure 0007526565000001
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ここで、この形状は光軸Aの周りで対称とされるため、Z(サグ量:光軸Aに沿った高さ)とr(光軸Aからの径方向の距離)との間の関係が示されている。また、cは図2(b)の表で示された中心での曲率半径(Radius)の逆数である。 Here, since this shape is symmetrical about the optical axis A, the relationship between Z (sag: height along the optical axis A) and r (radial distance from the optical axis A) is shown. Also, c is the reciprocal of the radius of curvature at the center shown in the table of Figure 2(b).

このレンズ系1においては、IRカットコーティング層(赤外カットフィルター)40が、第5レンズL5の像側の第2表面R2に形成される。IRカットコーティング層40によって、撮像素子100側に向かう近赤外光を除去することができる。IRカットコーティング層40は、カットオフ波長よりも短波長の光を透過させ、これよりも長波長の光を透過させない(反射させる)ような多層膜として、例えば蒸着等によって薄膜状に形成される。この際、特にカットオフ波長に近い波長の光に対しては、反射率、透過率が共に無視できない値となる。このため、従来のレンズユニットにおいては、カットオフ波長に近い波長の反射光がこれよりも物体側で像側に向けて反射されてからIRカットコーティング層40を透過して撮像素子100に入射する成分が無視できず、これに起因するゴーストが発生した。これに対し、このレンズ系1においては、このようにIRカットコーティング層40で物体側に向けて反射されてから再び像側に向けて反射されて撮像素子100に入射する成分が低減され、これに起因するゴーストが低減される。この点について以下に説明する。 In this lens system 1, an IR cut coating layer (infrared cut filter) 40 is formed on the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5. The IR cut coating layer 40 can remove near-infrared light heading toward the image sensor 100. The IR cut coating layer 40 is formed in a thin film form, for example by deposition, as a multilayer film that transmits light with a wavelength shorter than the cutoff wavelength and does not transmit (reflect) light with a wavelength longer than the cutoff wavelength. In this case, both the reflectance and the transmittance become values that cannot be ignored, especially for light with a wavelength close to the cutoff wavelength. For this reason, in the conventional lens unit, the component of the reflected light with a wavelength close to the cutoff wavelength that is reflected toward the image side on the object side and then passes through the IR cut coating layer 40 and enters the image sensor 100 cannot be ignored, and a ghost caused by this occurs. In contrast, in this lens system 1, the component that is reflected toward the object side by the IR cut coating layer 40 and then reflected toward the image side again and enters the image sensor 100 is reduced in this way, and the ghost caused by this is reduced. This point is explained below.

図3は、これによる効果を図1を拡大した構成において模式的に示す図である。ここでは、絞り20よりも物体側(図中上側)の構成要素は物体側光学系OA、第5レンズL5よりも像側(図中下側)の構成要素は像側光学系OBとして、それぞれ一体化されて示されている。前記の通り、IRカットコーティング層40は第5レンズL5における像側の第2表面R2に形成されている。ここでは、第5レンズL5における像側の第2表面R2の曲率半径Raを絶対値で示したとき、曲率半径Raは小さく設定されている。 Figure 3 is a diagram showing the effect of this in a magnified configuration of Figure 1. Here, the components on the object side of the aperture 20 (upper side in the figure) are shown as an object-side optical system OA, and the components on the image side of the fifth lens L5 (lower side in the figure) are shown as an image-side optical system OB, each integrated together. As described above, the IR-cut coating layer 40 is formed on the image-side second surface R2 of the fifth lens L5. Here, when the radius of curvature Ra of the image-side second surface R2 of the fifth lens L5 is expressed as an absolute value, the radius of curvature Ra is set to be small.

図3においては、この構成における、IRカットコーティング層40からの反射の状況が模式的に示されている。第5レンズL5における像側の第2表面R2の曲率半径(Ra)が小さく設定されることにより、特に光軸Aから離れた部分でのIRカットコーティング層40からの反射光RLの光軸Aに対する角度を大きくすることができる。これによって、物体側光学系OAに向かうこの反射光RLが絞り20で遮断されやすくなる、あるいは物体側光学系OAに像側から反射光RLが入射する確率が低減される。 Figure 3 shows a schematic of the state of reflection from the IR cut coating layer 40 in this configuration. By setting the radius of curvature (Ra) of the image-side second surface R2 of the fifth lens L5 small, it is possible to increase the angle of the reflected light RL from the IR cut coating layer 40 with respect to the optical axis A, particularly in the portion away from the optical axis A. This makes it easier for the reflected light RL heading toward the object-side optical system OA to be blocked by the aperture 20, or reduces the probability that the reflected light RL will enter the object-side optical system OA from the image side.

具体的には、上記の曲率半径Raは、2.00mm≦|Ra|≦4.00mmの範囲とすることが好ましい。曲率半径Raの絶対値を4.00mm以下と小さくすることで、上記のようにフレア、ゴーストの発生を抑制することができる。なお、曲率半径Raの絶対値が4.00mmを超えると第5レンズL5の像側の第2表面R2が平面に近くなるため、反射した光が結像面に届きやすくなり、フレア、ゴーストの発生の要因となってしまう。また、曲率半径Raの絶対値を2.00mm以上とすることで、IRカットコーティング層40を第5レンズL5の像側の第2表面R2に一様に形成することができる。なお、曲率半径Raの絶対値が2.00mm未満となるとレンズの曲率半径が小さすぎてしまい、像側の第2表面R2の中央部分と端部側でのIRカットコーティング層40を一様に形成し、その光学特性を一様に得ることが困難となり、画像の中央部分と周辺部分での色合いに差が出る虞がある。 Specifically, the above-mentioned radius of curvature Ra is preferably in the range of 2.00 mm≦|Ra|≦4.00 mm. By making the absolute value of the radius of curvature Ra small, such as 4.00 mm or less, the occurrence of flare and ghosting can be suppressed as described above. If the absolute value of the radius of curvature Ra exceeds 4.00 mm, the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5 becomes close to a flat surface, so that the reflected light is more likely to reach the image plane, which causes flare and ghosting. In addition, by making the absolute value of the radius of curvature Ra 2.00 mm or more, the IR cut coating layer 40 can be uniformly formed on the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5. Furthermore, if the absolute value of the radius of curvature Ra is less than 2.00 mm, the radius of curvature of the lens will be too small, making it difficult to uniformly form the IR-cut coating layer 40 at the center and edge of the second surface R2 on the image side and to obtain uniform optical characteristics, which may result in differences in color tone between the center and periphery of the image.

また、図3において、第5レンズL5の像側の第2表面R2と対向する第6レンズL6の物体側の第1表面R1の曲率半径Rb、および第5レンズL5の像側の第2表面R2の曲率半径Raは、1.20<|Rb/Ra|<4.00の範囲とされている。|Rb/Ra|が1.20を超えるため、曲率半径Raと曲率半径Rbの差異を出すことができるため、これらの面間の反射に起因するゴーストの発生を抑制することができる。また、|Rb/Ra|が4.00未満となるため、レンズ系の収差の補正が容易となるため、高性能なレンズ系の提供を実現することができる。 In addition, in FIG. 3, the radius of curvature Rb of the first surface R1 on the object side of the sixth lens L6, which faces the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5, and the radius of curvature Ra of the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5 are in the range of 1.20<|Rb/Ra|<4.00. Because |Rb/Ra| exceeds 1.20, the difference between the radius of curvature Ra and the radius of curvature Rb can be made, and the occurrence of ghosts due to reflection between these surfaces can be suppressed. In addition, because |Rb/Ra| is less than 4.00, it is easy to correct the aberrations of the lens system, and it is possible to provide a high-performance lens system.

また、一般的に、IRカットコーティング層40は、SiOを含む多層膜として蒸着等で形成される。この際、一般的にプラスチック(有機材料)上にこのようなIRカットコーティング層40を高い接合強度で形成することは困難であるのに対し、ガラス材料の上にこうした層を高い接合強度で形成することは容易である。また、ガラス材料の主成分もSiOであるため、ガラス材料とIRカットコーティング層40との間の熱膨張係数の差も小さい。このため、第5レンズL5を前記のようにガラス製とすることが特に好ましい。 In addition, the IR-cut coating layer 40 is generally formed as a multilayer film containing SiO2 by deposition or the like. In this case, it is generally difficult to form such an IR-cut coating layer 40 on plastic (organic material) with high bonding strength, whereas it is easy to form such a layer on a glass material with high bonding strength. In addition, since the main component of the glass material is also SiO2 , the difference in thermal expansion coefficient between the glass material and the IR-cut coating layer 40 is also small. For this reason, it is particularly preferable to make the fifth lens L5 from glass as described above.

また、上記の実施例1以外にも、同様にレンズ系1の他の具体的構成(実施例2~5)について、図2と同様に図4~7に示す。ここでは、実施例1のレンズ系とは曲率半径だけでなく一部の形状(凸曲面、凹曲面)も変更されている。なお、どの実施例においても、レンズの総数は実施例1と同様に7つであり、第6レンズL6と第7レンズL7が接合レンズとされることは同様である。また、第1レンズL1、第5レンズL5がガラス製でありこれら以外のレンズがプラスチック製であることは同様である。絞り20が第4レンズL4と第5レンズL5の間にある点も同様である。 In addition to the above-mentioned Example 1, other specific configurations of the lens system 1 (Examples 2 to 5) are similarly shown in Figures 4 to 7 as in Figure 2. Here, not only the radius of curvature but also some of the shapes (convex curved surfaces, concave curved surfaces) are changed from the lens system of Example 1. In addition, in all the examples, the total number of lenses is seven, as in Example 1, and the sixth lens L6 and the seventh lens L7 are similarly formed as a cemented lens. Also, the first lens L1 and the fifth lens L5 are similarly made of glass, and the other lenses are similarly made of plastic. Also, the diaphragm 20 is similarly located between the fourth lens L4 and the fifth lens L5.

実施例2においては、実施例1と比べて、第2レンズL2の物体側の第1表面R1が凹曲面、第3レンズL3の物体側の第1表面R1が凸曲面、その像側の第2表面R2が凹曲面、第4レンズL4の物体側の第1表面R1が凸曲面となるように変更され、第5レンズL5の像側の第2表面R2の凸曲面の曲率半径が大きく設定されている。実施例3においては、実施例1と比べて画角が広く設定され、特に第5レンズL5の物体側の第1表面R1の凸曲面における曲率半径が大きく設定されている。 In Example 2, compared to Example 1, the first surface R1 on the object side of the second lens L2 is a concave surface, the first surface R1 on the object side of the third lens L3 is a convex surface, the second surface R2 on the image side of the third lens L3 is a concave surface, and the first surface R1 on the object side of the fourth lens L4 is a convex surface, and the radius of curvature of the convex surface of the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5 is set to be large. In Example 3, the angle of view is set to be wider than in Example 1, and in particular the radius of curvature of the convex surface of the first surface R1 on the object side of the fifth lens L5 is set to be large.

実施例4においては、実施例1と比べて画角が広く設定され、第2レンズL2の物体側の第1表面R1の凸曲面の曲率半径、第5レンズL5の物体側の第1表面R1の凸曲面における曲率半径が大きく設定されている。実施例5においては、特に第5レンズL5の物体側の第1表面R1の凸曲面における曲率半径が大きく設定されている。実施例2~5におけるレンズ系全体の特性は図4~7の(a)に示され、使用される非球面レンズ(第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第6レンズL6、第7レンズL7)における非球面係数は図4~7の(c)に示されている。 In Example 4, the angle of view is set wider than in Example 1, and the radius of curvature of the convex surface of the first surface R1 on the object side of the second lens L2 and the radius of curvature of the convex surface of the first surface R1 on the object side of the fifth lens L5 are set large. In Example 5, the radius of curvature of the convex surface of the first surface R1 on the object side of the fifth lens L5 is particularly set large. The characteristics of the entire lens system in Examples 2 to 5 are shown in (a) of Figures 4 to 7, and the aspheric coefficients of the aspheric lenses used (second lens L2, third lens L3, fourth lens L4, sixth lens L6, seventh lens L7) are shown in (c) of Figures 4 to 7.

図2、4~7の(b)の表において、第5レンズL5の物体側の第1表面R1の曲率半径、第5レンズL5の像側の第2表面R2の曲率半径Ra、第6レンズL6の物体側の第1表面R1の曲率半径Rbはハッチングされて示されている。このように、Ra、Rbを前記の範囲として図1の構成のレンズ系1を実現することができる。 In the tables of Figures 2 and 4 to 7 (b), the radius of curvature of the first surface R1 on the object side of the fifth lens L5, the radius of curvature Ra of the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5, and the radius of curvature Rb of the first surface R1 on the object side of the sixth lens L6 are shown hatched. In this way, the lens system 1 of the configuration in Figure 1 can be realized by setting Ra and Rb within the above ranges.

次に、実際に実施例1における撮像素子100上の光強度をシミュレーションにより算出し、ゴーストの発生の状況を調べた。図8~11は、レンズ系1において、光軸Aに対して入射角をそれぞれ0°、30°、60°、90°としてスポット上の光線を入射させた場合における、撮像素子100上の強度分布を算出した結果である。各図中、(a)は2次元強度分布を示し、(b)はその上下方向中央における水平方向での1次元強度分布を示す。(b)において認識される最も高い鋭いピークがこの光源に対応し、これ以外の局所的に強度の高い部分はゴーストに対応する。(b)の特性はピーク強度を1として規格化されており、撮像素子100の感度特性より、この場合における強度が1E-6(1×10-6)以下の場合は、実質的に強度が零とみなすことができる。すなわち、(b)において単一のピークに対応する以外の箇所で1E-6を超える強度の部分が存在すれば、この部分は撮像装置においてゴーストとして認識される。 Next, the light intensity on the image sensor 100 in the first embodiment was actually calculated by simulation to examine the occurrence of ghosts. Figures 8 to 11 show the results of calculating the intensity distribution on the image sensor 100 when a spot-shaped light ray is incident on the lens system 1 with the angles of incidence of 0°, 30°, 60°, and 90° with respect to the optical axis A. In each figure, (a) shows a two-dimensional intensity distribution, and (b) shows a one-dimensional intensity distribution in the horizontal direction at the center in the vertical direction. The highest sharp peak recognized in (b) corresponds to this light source, and other locally high intensity parts correspond to ghosts. The characteristics of (b) are normalized with the peak intensity set to 1, and according to the sensitivity characteristics of the image sensor 100, if the intensity in this case is 1E-6 (1×10 −6 ) or less, the intensity can be considered to be substantially zero. In other words, if there is a part with an intensity exceeding 1E-6 at a part other than the part corresponding to the single peak in (b), this part is recognized as a ghost in the imaging device.

この結果において、入射角が0°の場合(図8)においては、単一のピーク以外のピークは強度が1E-6以下のものも含めて、見られない。すなわち、ゴーストの発生が抑制されている。入射角が大きくなるに従って、本来のピーク以外のピークの発生が認められるが、その大部分の強度は1E-6以下となっている。すなわち、実施例においては、ゴーストの発生が抑制される。また、いずれの場合においても、本来のピークは同様の鋭い形状で認識される。 In the results, when the angle of incidence is 0° (Figure 8), no peaks other than a single peak are observed, including those with an intensity of 1E-6 or less. In other words, the occurrence of ghosts is suppressed. As the angle of incidence increases, the occurrence of peaks other than the original peak is observed, but the intensity of most of these is 1E-6 or less. In other words, in the example, the occurrence of ghosts is suppressed. Furthermore, in either case, the original peaks are recognized as having the same sharp shape.

このため、図1のレンズ系1を用いてゴーストが低減された結像光学系を実現することができることが確認された。 As a result, it was confirmed that an imaging optical system with reduced ghosting can be realized using the lens system 1 shown in Figure 1.

(本形態の主な特徴)
本実施形態の特徴を簡単に纏めると次の通りである。
(1)レンズ系1は、物体側から像側にかけて光軸Aに沿って、最も物体側となる第1レンズL1を含む複数のレンズが絞り20を含めて積層されて構成され、最も像側に位置する第7レンズL7よりも像側にある像面に撮像対象の像を結像させ、第1レンズL1以外の前記レンズの一つでありガラス製である中間ガラスレンズL5において、物体側の表面である第1表面R1、像側の表面である第2表面R2のうちいずれか一方の面には、結像の対象となる光よりも長波長の光を遮断する薄膜状の赤外カットフィルター40が形成され、前記一方の面の曲率半径Raとしたとき、
2.00≦|Ra|≦4.00
の範囲とされている。
(Main features of this embodiment)
The features of this embodiment can be briefly summarized as follows.
(1) The lens system 1 is configured by stacking a plurality of lenses, including a first lens L1 which is closest to the object, along an optical axis A from the object side to the image side, including an aperture 20, and forms an image of an object on an image surface which is closer to the image than a seventh lens L7 which is closest to the image side. An intermediate glass lens L5 which is one of the lenses other than the first lens L1 and is made of glass has a thin-film infrared cut filter 40 formed on either a first surface R1 which is the surface on the object side or a second surface R2 which is the surface on the image side, the thin-film infrared cut filter 40 blocking light with a longer wavelength than the light to be imaged. When the radius of curvature of the one surface is Ra,
2.00≦|Ra|≦4.00
It is considered to be in the range of.

この構成においては、IRカットコーティング層40によって、そのカットオフ波長よりも長波長の光が像面(撮像素子100)に達することが抑制される。ただし、カットオフ波長に近い波長の光はその反射率、透過率が共に無視できない程度の値であるため、一般的にはこの光が像面に到達してゴーストの原因となる。これに対して、このレンズ系1では、中間ガラスレンズL5において曲率半径の絶対値Raが2.0mm以上4.0mm以下とされた一方の面である第5レンズL5の像側の第2表面R2にIRカットコーティング層40を形成することによりIRカットコーティング層40からの反射光RLと光軸Aとの間の角度を大きくすることによって、カットオフ波長に近い波長の光が像面に到達することが抑制される。 In this configuration, the IR cut coating layer 40 prevents light with a wavelength longer than the cutoff wavelength from reaching the image plane (image sensor 100). However, since the reflectance and transmittance of light with a wavelength close to the cutoff wavelength are both non-negligible, this light generally reaches the image plane and causes ghosting. In contrast, in this lens system 1, the IR cut coating layer 40 is formed on the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5, which is one surface of the intermediate glass lens L5 with an absolute value Ra of the radius of curvature of 2.0 mm or more and 4.0 mm or less, thereby increasing the angle between the reflected light RL from the IR cut coating layer 40 and the optical axis A, thereby preventing light with a wavelength close to the cutoff wavelength from reaching the image plane.

(2)この際、絞り20は中間ガラスレンズL5の物体側に隣接して配されている。これによって、カットオフ波長に近い波長の光が第5レンズL5の像側の第2表面R2で物体側に反射した後に絞り20で除去されやすくなる。
(3)この際、中間ガラスレンズL5における第1表面R1は物体側に向けて凸形状、及び中間ガラスレンズL5における第2表面R2は像側に向けて凸形状とされている。こうした中間ガラスレンズL5を用いて良好な結像特性をもつレンズ系を構成することができることが各実施例で示された。
(2) In this case, the diaphragm 20 is disposed adjacent to the object side of the intermediate glass lens L5, so that light with a wavelength close to the cutoff wavelength is easily removed by the diaphragm 20 after being reflected toward the object side by the second surface R2 on the image side of the fifth lens L5.
(3) In this case, the first surface R1 of the intermediate glass lens L5 has a convex shape facing the object side, and the second surface R2 of the intermediate glass lens L5 has a convex shape facing the image side. It has been shown in each example that a lens system having good imaging characteristics can be configured by using such an intermediate glass lens L5.

(4)中間ガラスレンズL5は、第1レンズL1および最も像側にある第7レンズL7以外のレンズであり、中間ガラスレンズL5の一方の面(第2表面R2)は、凸形状であり、中間ガラスレンズL5の一方の面の側で隣接する第6レンズL6における一方の面と対向する面(第1表面R1)は凹形状であり、この面L6R1の曲率半径RbのRaに対する比の絶対値は、1.20<|Rb/Ra|<4.00の範囲とされている。
このような範囲で、IRカットコーティング層40が形成された面と、これと対向する面L6R1の曲率半径を1.20<|Rb/Ra|となるように異ならせる(L6R1をL5R2よりも平面に近い形状とする)ことで、これらの面間の反射に起因するゴーストの発生を抑制することができる。この際、赤外カットフィルターが形成された面と対向する面をRbが|Rb/Ra|<4.00の範囲となるような曲面とすることにより、レンズ系の収差の補正が容易となる。
(4) The intermediate glass lens L5 is a lens other than the first lens L1 and the seventh lens L7 which is closest to the image, one surface (second surface R2) of the intermediate glass lens L5 is convex, and a surface (first surface R1) facing one surface of the adjacent sixth lens L6 on the side of the one surface of the intermediate glass lens L5 is concave, and the absolute value of the ratio of the radius of curvature Rb of this surface L6R1 to Ra is in the range of 1.20<|Rb/Ra|<4.00.
Within this range, by making the radii of curvature of the surface on which the IR-cut coating layer 40 is formed and the opposing surface L6R1 different so that they are 1.20<|Rb/Ra| (making L6R1 a shape closer to a plane than L5R2), it is possible to suppress the occurrence of ghosts due to reflection between these surfaces. In this case, by making the surface opposing the surface on which the infrared-cut filter is formed a curved surface such that Rb is in the range of |Rb/Ra|<4.00, it becomes easier to correct the aberration of the lens system.

(5)中間ガラスレンズL5と一方の面の側で隣接する第6レンズL6における前記一方の面と対向する面L6R1は曲率半径Rbの凹曲面とされ、RbのRaに対する比は、1.20<Rb/Ra<4.00の範囲とされている。
この場合には、IRカットコーティング層40が形成された面L5R2と、これと対向する面L6R1とが、それぞれ凸曲面、凹曲面の組み合わせとなるように構成されるため、中間ガラスレンズL5と第6レンズL6を近接させてレンズ系1を小型とすることができる。特に、面L6R1の曲率半径RbをRaよりも大きくすることによって、両者を近接させることが容易となる。この際、Rb/Raを上記の範囲とすることによってゴーストの発生を抑制しつつ収差の補正を容易とできることは前記と同様である。
(5) The sixth lens L6 adjacent to the intermediate glass lens L5 on one side has a surface L6R1 facing the one surface, which is a concave curved surface having a radius of curvature Rb, and the ratio of Rb to Ra is in the range of 1.20<Rb/Ra<4.00.
In this case, the surface L5R2 on which the IR-cut coating layer 40 is formed and the opposing surface L6R1 are each configured to have a combination of a convex curved surface and a concave curved surface, so that the intermediate glass lens L5 and the sixth lens L6 can be brought close to each other to make the lens system 1 compact. In particular, by making the radius of curvature Rb of the surface L6R1 larger than Ra, it becomes easy to bring the two close to each other. In this case, by setting Rb/Ra in the above range, it is possible to easily correct aberrations while suppressing the occurrence of ghosts, as described above.

(6)中間ガラスレンズL5において、L5R1、L5R2は共に球面形状とされている。これにより、中間ガラスレンズL5を安価とすることができ、レンズ系1全体を安価とすることができる。 (6) In the intermediate glass lens L5, L5R1 and L5R2 are both spherical. This allows the intermediate glass lens L5 to be inexpensive, and therefore the entire lens system 1 to be inexpensive.

(7)また、第1レンズL1は像側からみて凹形状とされた第2表面R2を有する負レンズであり、第1レンズL1と中間ガラスレンズL5の間において、像側からみて凹形状とされた第2表面R2を有する負レンズである第2レンズL2と、正レンズである第3レンズL3と、像側に向けて凸形状とされた第2表面R2を有する正レンズである第4レンズL4と、を物体側から像側に向けて順次具備し、中間ガラスレンズL5よりも像側において、像側からみて凹形状とされた第2表面R2を有する負レンズである第6レンズL6と、物体側に向けて凸形状とされた第1表面R1、及び像側に向けて凸形状とされた第2表面R2を有する第7レンズL7と、を順次具備し、第6レンズL6の第2表面R2と第7レンズL7の第1表面R1とが接合された接合レンズが形成されている。
このような具体的なレンズ構成によって、ゴーストが低減されることが実施例によって確認された。
(7) In addition, the first lens L1 is a negative lens having a second surface R2 that is concave when viewed from the image side. Between the first lens L1 and the intermediate glass lens L5, there are provided, in order from the object side to the image side, the second lens L2 which is a negative lens having the second surface R2 that is concave when viewed from the image side, the third lens L3 which is a positive lens, and the fourth lens L4 which is a positive lens having the second surface R2 that is convex toward the image side. On the image side of the intermediate glass lens L5, there are provided, in order, a sixth lens L6 which is a negative lens having the second surface R2 that is concave when viewed from the image side, and a seventh lens L7 which has a first surface R1 that is convex toward the object side and a second surface R2 that is convex toward the image side. A cemented lens is formed by cementing the second surface R2 of the sixth lens L6 and the first surface R1 of the seventh lens L7.
It has been confirmed through examples that ghosts are reduced by using such a specific lens configuration.

(8)第1レンズL1はガラス製であり、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第6レンズL6、及び第7レンズL7は樹脂材料製である。こうした構成により、外部に露出する第1レンズL1を高強度とする一方で、第1レンズL1と中間ガラスレンズL5以外の各レンズを安価とすることができ、レンズ系1の信頼性を高めると共に、これを安価とすることができる。 (8) The first lens L1 is made of glass, and the second lens L2, the third lens L3, the fourth lens L4, the sixth lens L6, and the seventh lens L7 are made of a resin material. With this configuration, the first lens L1 exposed to the outside has high strength, while each lens other than the first lens L1 and the intermediate glass lens L5 can be made inexpensive, thereby increasing the reliability of the lens system 1 and making it inexpensive.

なお、上記の例以外の構成においても、上記のような中間ガラスレンズを用いた場合には、これよりも物体側の光学系に赤外カットフィルターの反射光が入射してこれが再び像面(撮像素子)側に向かうことが抑制される。このため、例えば中間ガラスレンズよりも物体側、像側のレンズの構成は任意である。また、上記のレンズ系を収容する鏡筒や、各レンズにおける光学的に機能する部分以外の構造、例えばレンズを鏡筒に固定するための構造やレンズ間の位置関係を固定するための構造は任意である。 In addition, even in configurations other than the above example, when an intermediate glass lens as described above is used, the reflected light from the infrared cut filter is prevented from entering an optical system closer to the object than the intermediate glass lens and then traveling back toward the image surface (image sensor). Therefore, for example, the configuration of the lenses closer to the object and image than the intermediate glass lens is arbitrary. In addition, the lens barrel that houses the above lens system and the structures other than the optically functional parts of each lens, such as the structure for fixing the lenses to the lens barrel and the structure for fixing the positional relationship between the lenses, are arbitrary.

本発明を、実施形態及びその変形例をもとに説明したが、この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on an embodiment and its modified examples, but this embodiment is merely an example, and those skilled in the art will understand that various modifications are possible in terms of the combination of each component, and that such modifications are also within the scope of the present invention.

1 レンズ系
20 絞り
30 遮光板
40 IRカットコーティング層(赤外カットフィルター)
100 撮像素子
110 カバーガラス
A 光軸
Img 像(側)
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ(中間ガラスレンズ)
L6 第6レンズ
L7 第7レンズ
OA 物体側光学系
OB 像側光学系
Obj 物体(側)
R1 第1表面
R2 第2表面
RL 反射光
1 Lens system 20 Aperture 30 Light shielding plate 40 IR cut coating layer (infrared cut filter)
100 Image sensor 110 Cover glass A Optical axis Img Image (side)
L1: first lens L2: second lens L3: third lens L4: fourth lens L5: fifth lens (middle glass lens)
L6: sixth lens L7: seventh lens OA: object-side optical system OB: image-side optical system Obj: object (side)
R1 First surface R2 Second surface RL Reflected light

Claims (4)

物体側から像側にかけて光軸に沿って、最も物体側となる第1レンズを含む複数のレンズが絞りを含めて積層されて構成され、最も像側に位置する前記レンズよりも像側にある像面に撮像対象の像を結像させるレンズ系であって、
前記第1レンズ以外の前記レンズの一つでありガラス製である中間ガラスレンズにおいて、
物体側の表面である第1表面、像側の表面である第2表面のうちいずれか一方の面には、結像の対象となる光よりも長波長の光を遮断する薄膜状の赤外カットフィルターが形成され、
前記一方の面の曲率半径をRa(mm)としたとき、
2.00≦|Ra|≦4.00
の範囲とされ、
前記絞りは前記中間ガラスレンズの物体側に隣接して配され、
前記中間ガラスレンズにおける前記第1表面は物体側に向けて凸形状、及び前記中間ガラスレンズにおける前記第2表面は像側に向けて凸形状とされ、
前記中間ガラスレンズは、前記レンズ系を構成する前記複数のレンズのうち、前記第1レンズ以外かつ最も像側に位置するレンズ以外である一つのレンズであり、
前記中間ガラスレンズの前記一方の面の側で隣接する前記レンズにおける前記一方の面と対向する面の曲率半径をRb(mm)としたとき、
1.20<|Rb/Ra|<4.00
の範囲とされ
複数の前記レンズにおいて、
前記第1レンズは像側からみて凹形状とされた前記第2表面を有する負レンズであり、
前記第1レンズと前記中間ガラスレンズの間において、
像側からみて凹形状とされた前記第2表面を有する負レンズである第2レンズと、
正レンズである第3レンズと、
像側に向けて凸形状とされた前記第2表面を有する正レンズである第4レンズと、
を物体側から像側に向けて順次具備し、
前記中間ガラスレンズよりも像側において、
像側からみて凹形状とされた前記第2表面を有する負レンズである第6レンズと、
物体側に向けて凸形状とされた前記第1表面、及び像側に向けて凸形状とされた前記第2表面を有する第7レンズと、を順次具備し、
前記第6レンズの前記第2表面と前記第7レンズの前記第1表面とが接合された接合レンズが形成されたことを特徴とするレンズ系。
A lens system including a plurality of lenses, including a first lens positioned closest to the object, stacked along an optical axis from an object side to an image side, including an aperture, and configured to form an image of an object on an image surface located closer to the image side than the lens positioned closest to the image side,
An intermediate glass lens, which is one of the lenses other than the first lens and is made of glass,
a thin-film infrared cut filter is formed on either the first surface, which is the object side surface, or the second surface, which is the image side surface, to block light having a longer wavelength than the light to be imaged;
When the radius of curvature of the one surface is Ra (mm),
2.00≦|Ra|≦4.00
The range is
the diaphragm is disposed adjacent to the object side of the intermediate glass lens,
the first surface of the intermediate glass lens has a convex shape facing an object side, and the second surface of the intermediate glass lens has a convex shape facing an image side,
the intermediate glass lens is one of the lenses constituting the lens system that is other than the first lens and is other than the lens located closest to the image side,
When the radius of curvature of the surface of the lens adjacent to the one surface of the intermediate glass lens and facing the one surface is Rb (mm),
1.20<|Rb/Ra|<4.00
The range is
In the plurality of lenses,
the first lens is a negative lens having the second surface that is concave when viewed from the image side,
Between the first lens and the intermediate glass lens,
a second lens which is a negative lens having the second surface which is concave when viewed from the image side;
a third lens which is a positive lens;
a fourth lens which is a positive lens having the second surface which is convex toward the image side;
are provided in this order from the object side to the image side,
On the image side of the intermediate glass lens,
a sixth lens which is a negative lens having the second surface which is concave when viewed from the image side;
a seventh lens having the first surface convex toward the object side and the second surface convex toward the image side,
a cemented lens is formed by cementing the second surface of the sixth lens and the first surface of the seventh lens .
前記中間ガラスレンズの前記一方の面の側で隣接する前記レンズにおける前記一方の面と対向する面は凹形状であることを特徴とする請求項1に記載のレンズ系。 The lens system according to claim 1, characterized in that the surface of the lens adjacent to the one surface of the intermediate glass lens that faces the one surface is concave. 前記中間ガラスレンズにおける前記第1表面、前記第2表面は共に球面形状とされたことを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ系。 The lens system according to claim 1 or 2, characterized in that the first surface and the second surface of the intermediate glass lens are both spherical. 前記第1レンズはガラス製であり、前記第2レンズ、第3レンズ、前記第4レンズ、前記第6レンズ、及び前記第7レンズは樹脂材料製であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のレンズ系。 4. The lens system according to claim 1, wherein the first lens is made of glass, and the second lens, the third lens, the fourth lens, the sixth lens, and the seventh lens are made of a resin material.
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