JP2006301222A - Super-wide angle lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CCD等の固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等に使用される超小型の広角レンズに関し、特に、車載用テレビカメラ、監視用テレビカメラ等のレンズ系に適用される対角画角が130度以上の広角をなす超広角レンズに関する。 The present invention relates to an ultra-compact wide-angle lens used for a digital still camera or the like using a solid-state imaging device such as a CCD, and more particularly to a diagonal image applied to a lens system such as an in-vehicle TV camera or a surveillance TV camera. The present invention relates to a super wide angle lens having a wide angle of 130 degrees or more.
近年、デジタルスチルカメラの普及に伴い電子撮影装置に用いられるレンズに関して、高性能、低コスト、コンパクト化の要求が強くなってきている。例えば、広角、高性能、低コスト、及びコンパクト化を満たすレンズ構成の多くは、バックフォーカスを十分に確保しつつ射出角度の小さくしたレトロフォーカスタイプを採用している。
また、一般に監視用テレビカメラや車載用テレビカメラ等に使用されるレンズは、軽量及びコンパクトで大きい画角をもつことが要望され、特に車載用テレビカメラ等の用途には、広範な視野をカバーするために130°以上の大画角をもつ超広角レンズであることが望まれている。
しかしながら、従来のこの種の超広角レンズは、一般に8枚あるいは10枚以上のレンズ構成からなるものがほとんどである。
In recent years, with the widespread use of digital still cameras, there is an increasing demand for high performance, low cost, and compactness regarding lenses used in electronic photographing apparatuses. For example, many lens configurations that satisfy a wide angle, high performance, low cost, and compactness adopt a retrofocus type in which an emission angle is small while sufficiently ensuring a back focus.
In general, lenses used in surveillance TV cameras and in-vehicle TV cameras are required to be lightweight, compact and have a large angle of view, and cover a wide field of view, especially in applications such as in-vehicle TV cameras. Therefore, an ultra-wide-angle lens having a large angle of view of 130 ° or more is desired.
However, most of the conventional super wide-angle lenses of this type are generally composed of eight or ten or more lenses.
一方、レンズの構成枚数が少ないものとしては、物体側から像面側に向かって順に配列された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第2レンズ、両凸形状の第3レンズからなる3枚構成の超広角レンズが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しなしながら、この超広角レンズでは、第1レンズの外径が大き過ぎて、小型化、コンパクト化の要求に対応していない。
On the other hand, as a lens having a small number of lenses, a first meniscus lens having a convex surface facing the object side and a meniscus shape having a convex surface facing the object side are arranged in order from the object side to the image surface side. A super-wide-angle lens having a three-piece structure including a second lens and a biconvex third lens is known (for example, see Patent Document 1).
However, in this super-wide-angle lens, the outer diameter of the first lens is too large to meet the demand for miniaturization and compactness.
また、レンズの構成枚数が少ないものとしては、物体側から像面側に向けて順に配列された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第2レンズ、両凸形状の第3レンズ、両凸形状の第4レンズからなる4枚構成の超広角レンズが知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、この超広角レンズでは、全てのレンズにガラスレンズを使用しているため、低コスト化の要求に対応していない。
In addition, as a lens having a small number of lenses, a first meniscus lens having a convex surface facing the object side and a meniscus shape having a convex surface facing the object side, which are arranged in order from the object side to the image surface side. A four-lens super wide-angle lens composed of a second lens, a biconvex third lens, and a biconvex fourth lens is known (for example, see Patent Document 2).
However, this ultra-wide-angle lens does not meet the demand for cost reduction because glass lenses are used for all lenses.
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、4群4枚という構成で、対角画角が130度以上、諸収差特に歪曲収差が良好に補正され、30万画素程度の撮像素子に対応した高性能かつコンパクトで安価な超広角レンズを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances. The object of the present invention is a configuration of 4 elements in 4 groups, a diagonal angle of view of 130 degrees or more, and various aberrations, particularly distortion aberrations, are well corrected. Another object of the present invention is to provide a high-performance, compact, and inexpensive ultra-wide-angle lens compatible with an image sensor with about 300,000 pixels.
本発明の超広角レンズは、物体側から像面側に向けて順に配列された、負の屈折率を有し両凹形状の第1レンズと、負の屈折率を有し像面側よりも物体側の面の曲率半径が大きい第2レンズと、正の屈折率を有する第3レンズと、所定の口径をなす開口絞りと、正の屈折率を有し両凸形状の第4レンズと、からなることを特徴としている。
この構成によれば、4群4枚構成を採用すると共に第1レンズを負の屈折力をもつ負レンズとすることにより、対角画角が130°以上の適切な広画角を確保でき、レンズ全長を短くすることができる。また、レトロフォーカスタイプにすることにより、CCD等の撮像素子を搭載したデジタルカメラのレンズ系に必要な赤外光カットフィルターあるいはローパスフィルター等を配置するためのバックフォーカスを確保することができる。
The super wide-angle lens of the present invention includes a first lens having a negative refractive index and a biconcave shape arranged in order from the object side to the image plane side, and having a negative refractive index than the image plane side. A second lens having a large curvature radius on the object side surface, a third lens having a positive refractive index, an aperture stop having a predetermined aperture, and a biconvex fourth lens having a positive refractive index; It is characterized by consisting of.
According to this configuration, by adopting a four-group four-lens configuration and making the first lens a negative lens having a negative refractive power, an appropriate wide angle of view with a diagonal angle of 130 ° or more can be secured, The total lens length can be shortened. Further, by using the retrofocus type, it is possible to secure a back focus for arranging an infrared light cut filter or a low-pass filter necessary for a lens system of a digital camera equipped with an image pickup device such as a CCD.
上記構成において、第1レンズ、第2レンズ、及び第4レンズは、物体側及び像面側の両面が非球面でかつ周辺に向かうに連れて屈折力が弱くなるように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第1レンズ及び第2レンズの両面を非球面とすることにより、特に歪曲収差を良好に補正することができ、広画角化を達成することができる。
また、像面に最も近いレンズ(第4レンズ)の両面を非球面とすることにより、主として上光線側のコマ収差を良好に補正しつつ諸収差を良好に補正することができる。
仮に、像面に最も近いレンズ(第4レンズ)の両面を球面にして同等の効果を得るためには、さらに2枚程度のレンズが必要になって薄型化を達成することができないが、像面に最も近いレンズ(第4レンズ)の両面を非球面とすることにより、薄型化を達成しつつ、球面収差、非点収差、コマ収差等の諸収差を良好に補正することができ、高い光学性能を得ることができる。
In the above configuration, the first lens, the second lens, and the fourth lens are formed such that both the object side and the image surface side are aspherical surfaces, and the refractive power becomes weaker toward the periphery. Can be adopted.
According to this configuration, since both surfaces of the first lens and the second lens are aspherical surfaces, particularly distortion can be corrected well, and a wide angle of view can be achieved.
Further, by making both surfaces of the lens (fourth lens) closest to the image surface aspherical, various aberrations can be corrected well while mainly correcting the coma aberration on the upper ray side.
For example, in order to obtain the same effect by making both surfaces of the lens (fourth lens) closest to the image surface spherical, it is necessary to have about two more lenses, and thinning cannot be achieved. By making both surfaces of the lens (fourth lens) closest to the surface aspherical, it is possible to satisfactorily correct various aberrations such as spherical aberration, astigmatism, and coma while achieving thinning. Optical performance can be obtained.
上記構成において、第1レンズ、第2レンズ、第3レンズ、及び第4レンズの少なくとも一つは、樹脂材料により形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、少なくとも一つのレンズを樹脂材料により形成したプラスチックレンズとすることにより、ガラスレンズを採用する場合に比べて、生産コストの低減、軽量化を達成することができ、又、非球面を容易に形成することができるため、収差補正の自由度が増加した分だけコンパクト化が可能になる。
In the above configuration, a configuration in which at least one of the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens is formed of a resin material can be employed.
According to this configuration, since at least one lens is a plastic lens formed of a resin material, the production cost can be reduced and the weight can be reduced as compared with the case where a glass lens is used. Since the spherical surface can be easily formed, it is possible to reduce the size by increasing the degree of freedom of aberration correction.
上記構成において、レンズ全系の焦点距離をf、第4レンズの像面側の面から像面までの間隔をD9とするとき、次の条件式(1)
(1)1.2<D9/f<1.4
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、条件式(1)を満たすことにより、赤外光カットフィルターあるいはローパスフィルター等を配置するために必要なスペース(バックフォーカス)を確保しつつ、十分な撮影画角を得ることができ、諸収差、特に歪曲収差を良好に補正することができる。
In the above configuration, when the focal length of the entire lens system is f and the distance from the image plane side surface of the fourth lens to the image plane is D9, the following conditional expression (1)
(1) 1.2 <D9 / f <1.4
A configuration that satisfies the above can be adopted.
According to this configuration, by satisfying conditional expression (1), it is possible to obtain a sufficient shooting angle of view while ensuring a space (back focus) necessary for arranging an infrared light cut filter or a low-pass filter. Thus, various aberrations, particularly distortion can be corrected well.
上記構成において、レンズ全系の焦点距離をf、第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離をf12、第4レンズの焦点距離をf4とするとき、次の条件式(2),(3)
(2)−2.9f<f12<−2.5f
(3)1.45f<f4<1.95f
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、条件式(2),(3)を満たすことにより、十分な撮影画角を確保しつつ適切なバックフォーカスを得ることができ、又、第1レンズ(前玉)の外径を小さくできるため、小型化、コンパクト化を達成することができる。
In the above configuration, when the focal length of the entire lens system is f, the combined focal length of the first lens and the second lens is f 12 , and the focal length of the fourth lens is f 4 , the following conditional expressions (2), ( 3)
(2) -2.9f <f 12 < -2.5f
(3) 1.45f <f 4 <1.95f
A configuration that satisfies the above can be adopted.
According to this configuration, by satisfying the conditional expressions (2) and (3), an appropriate back focus can be obtained while ensuring a sufficient shooting angle of view, and the outside of the first lens (front lens) can be obtained. Since the diameter can be reduced, downsizing and downsizing can be achieved.
上記構成において、第1レンズのアッベ数をν1、第3レンズのアッベ数をν3とするとき、次の条件式(4)
(4)|ν1−ν3|>35
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、条件式(4)を満たすことにより、解像度に影響を及ぼす色収差、特に軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができる。
In the above configuration, when the Abbe number of the first lens is ν1 and the Abbe number of the third lens is ν3, the following conditional expression (4)
(4) | ν1-ν3 |> 35
A configuration that satisfies the above can be adopted.
According to this configuration, by satisfying conditional expression (4), it is possible to satisfactorily correct chromatic aberration that affects resolution, particularly axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
上記構成をなす超広角レンズによれば、4群4枚という構成で、対角画角が130度以上、諸収差特に歪曲収差が良好に補正され、30万画素程度の撮像素子に対応した高性能かつコンパクトで安価な超広角レンズを得ることができる。 According to the super wide-angle lens having the above-described configuration, the four-group four-lens configuration has a diagonal angle of view of 130 degrees or more, various aberrations, particularly distortion aberration, are well corrected, and is compatible with an imaging device having about 300,000 pixels. A super-wide-angle lens with high performance, compactness, and low cost can be obtained.
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1及び図2は、本発明に係る超広角レンズの一実施形態を示すものであり、図1は概略構成図、図2は光路図である。
この超広角レンズは、図1に示すように、物体側から像面側に向けて順に配列された、負の屈折率を有し両凹形状の第1レンズ1、負の屈折率を有し像面側よりも物体側の面の曲率半径が大きい第2レンズ2、正の屈折率を有する第3レンズ3、所定の口径をなす開口絞りSD、正の屈折率を有し両凸形状の第4レンズ4により形成されている。そして、第4レンズ4の後方に像面Pが配置されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show an embodiment of an ultra-wide-angle lens according to the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram, and FIG. 2 is an optical path diagram.
As shown in FIG. 1, this super-wide-angle lens has a negative refractive index, a biconcave first lens 1 arranged in order from the object side to the image plane side, and a negative refractive index. The
ここでは、第1レンズ1、第2レンズ2、第3レンズ3、開口絞りSD、第4レンズ4、及び像面Pが、光軸Lに沿って物体側から像面側に向けて順に配列される構成において、図1に示すように、それぞれの面をSi(i=1〜9)、それぞれの面Siの曲率半径をRi(i=1〜9)、d線に対する屈折率をNi(i=1〜4)及びアッベ数をνi(i=1〜4)、第1レンズ1〜像面Pまでのそれぞれの光軸L上における間隔(厚さ、空気間隔)をDi(i=1〜9)で表す。
また、レンズ全系の焦点距離をf、第1レンズ1と第2レンズ2との合成焦点距離をf12、第4レンズ4の焦点距離をf4、第4レンズ4の像面側の面から像面Pまでの間隔(バックフォーカス)をD9で表す。
Here, the first lens 1, the
The focal length of the entire lens system is f, the combined focal length of the first lens 1 and the
第1レンズ1は、好ましくは樹脂材料により形成され、負の屈折力をもつように、物体側の面S1が凹状でかつ像面側の面S2が凹状をなす両凹形状のレンズである。
第2レンズ2は、好ましくは樹脂材料により形成され、負の屈折力をもつように、物体側の面S3が凸状でかつ像面側の面S4が凹状をなすメニスカス形状のレンズであり、又、像面側の面S4の曲率半径R4よりも物体側の面S3の曲率半径R3が大きく形成されている。
第3レンズ3は、好ましくは樹脂材料により形成され、正の屈折率をもつように、物体側の面S5が凸状でかつ像面側の面S6が凹状をなすメニスカス形状のレンズである。
第4レンズ4は、好ましくは樹脂材料により形成され、正の屈折力をもつように、物体側の面S8が凸状でかつ像面側の面S9が凸状をなす両凸形状のレンズである。
The first lens 1 is preferably a resin material and is a biconcave lens in which the object-side surface S1 is concave and the image-side surface S2 is concave so as to have negative refractive power.
The
The
The
このように、第1レンズ1〜第4レンズ4からなる4群4枚構成を採用すると共に第1レンズ1を負の屈折力をもつ負レンズとしたことにより、対角画角が130°以上の適切な広画角を得ることができ、レンズ全長を短くすることができる。
また、レトロフォーカスタイプにすることにより、CCD等の撮像素子を搭載したデジタルカメラのレンズ系に必要な赤外光カットフィルターあるいはローパスフィルター等を配置するためのスペース(バックフォーカス)を確保することができる。
また、第1レンズ1〜第4レンズ4の少なくとも一つのレンズが樹脂材料により形成されることにより、ガラスレンズを採用する場合に比べて、生産コストの低減、軽量化を達成することができ、又、非球面を容易に形成することができるため、収差補正の自由度が増加した分だけコンパクト化が可能になる。
Thus, by adopting a four-group four-lens configuration including the first lens 1 to the
In addition, by adopting the retrofocus type, it is possible to secure a space (back focus) for arranging an infrared light cut filter or a low-pass filter necessary for a lens system of a digital camera equipped with an image sensor such as a CCD. it can.
In addition, since at least one of the first lens 1 to the
ここで、第4レンズ4は、好ましくは、物体側及び像面側の両面S8,S9が非球面でかつ周辺に向かうに連れて屈折力が弱くなるように形成される。これにより、主として上光線側のコマ収差を良好に補正しつつ諸収差を良好に補正することができる。
仮に、像面に最も近いレンズ(第4レンズ4)の両面S8,S9を球面にすると、同等の効果を得るためにはさらに2枚程度のレンズが必要になって薄型化を達成することが困難になる。そこで、像面Pに最も近いレンズ(第4レンズ4)の両面S8,S9を非球面とすることにより、薄型化を達成しつつ、球面収差、非点収差、コマ収差等の諸収差を良好に補正することができ、高い光学性能を得ることができる。
Here, the
If both surfaces S8 and S9 of the lens closest to the image plane (fourth lens 4) are made spherical, about two more lenses are required to achieve the same effect, thereby achieving a reduction in thickness. It becomes difficult. Therefore, by making both surfaces S8 and S9 of the lens (fourth lens 4) closest to the image plane P aspherical, various aberrations such as spherical aberration, astigmatism, and coma are excellent while achieving thinning. Thus, high optical performance can be obtained.
また、第1レンズ1及び第2レンズ2は、好ましくは、物体側及び像面側の両面S1,S2,S3,S4が非球面でかつ周辺に向かうに連れて屈折力が弱くなるように形成される。これにより、特に歪曲収差を良好に補正することができ、広画角化を達成することができる。
Further, the first lens 1 and the
ここで、第1レンズ1〜第4レンズ4の非球面を表す式は、次式で規定される。
Z=Cy2/[1+(1−εC2y2)1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10
ただし、Z:非球面の頂点における接平面から,光軸Lからの高さがyの非球面上の点までの距離、y:光軸からの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、ε:円錐定数、D,E,F,G:非球面係数である。
Here, the expression representing the aspheric surfaces of the first lens 1 to the
Z = Cy 2 / [1+ (1-εC 2 y 2 ) 1/2 ] + Dy 4 + Ey 6 + Fy 8 + Gy 10
Where Z: distance from the tangent plane at the apex of the aspheric surface to a point on the aspheric surface whose height from the optical axis L is y, y: height from the optical axis, C: curvature at the apex of the aspheric surface ( 1 / R), ε: conic constant, D, E, F, G: aspheric coefficient.
上記構成においては、レンズ全系の焦点距離f、第4レンズ4の像面側の面S9から像面Pまでの間隔D9が、好ましくは、次の条件式(1)
(1)1.2<D9/f<1.4
を満足するように形成される。
条件式(1)は、CCDカメラ用レンズに必要なバックフォーカス(間隔D9)を規定するものである。D9/fの値が上限値以上になってバックフォーカスが長くなると、発生する負の歪曲収差が大きくなる。一方、D9/fの値が下限値以下になってバックフォーカスが短くなると、全体に得られる撮影画角を十分に大きくすることが困難になり、赤外光カットフィルターあるいはローパスフィルター等を配置するスペースを確保するのが困難になる。
したがって、条件式(1)を満たすことにより、赤外光カットフィルターあるいはローパスフィルター等を配置するために必要なスペース(バックフォーカス)を確保しつつ、十分な撮影画角を得ることができ、諸収差、特に歪曲収差を良好に補正できる。
In the above configuration, the focal length f of the entire lens system and the distance D9 from the image plane side surface S9 to the image plane P of the
(1) 1.2 <D9 / f <1.4
It is formed so as to satisfy.
Conditional expression (1) defines the back focus (distance D9) required for the CCD camera lens. When the value of D9 / f exceeds the upper limit value and the back focus becomes longer, the generated negative distortion becomes larger. On the other hand, when the value of D9 / f is less than the lower limit and the back focus is shortened, it becomes difficult to sufficiently increase the obtained field angle of view, and an infrared light cut filter or a low-pass filter is disposed. It becomes difficult to secure space.
Therefore, by satisfying conditional expression (1), it is possible to obtain a sufficient shooting angle of view while ensuring a space (back focus) necessary for arranging an infrared light cut filter or a low-pass filter. Aberrations, particularly distortion, can be corrected well.
また、上記構成においては、レンズ全系の焦点距離f、第1レンズ1及び第2レンズ2の合成焦点距離f12、第4レンズ4の焦点距離をf4が、好ましくは、次の条件式(2),(3)
(2)−2.9f<f12<−2.5f
(3)1.45f<f4<1.95f
を満足するように形成される。
条件式(2),(3)を満たすことにより、十分な撮影画角を確保しつつ適切なバックフォーカスを得ることができる。また、第1レンズ1(前玉)の外径を小さくできるため、小型化、コンパクト化を達成することができる。尚、仮に3群3枚構成において、第1レンズのみで条件式(2)と同等の焦点距離を得ようとすると、第1レンズの像面側の曲率半径が非常に小さくなり、レンズの加工が困難になる。
In the above configuration, the focal length f of the entire lens system, the combined focal length f 12 of the first lens 1 and the
(2) -2.9f <f 12 < -2.5f
(3) 1.45f <f 4 <1.95f
It is formed so as to satisfy.
By satisfying conditional expressions (2) and (3), it is possible to obtain an appropriate back focus while securing a sufficient shooting angle of view. Moreover, since the outer diameter of the 1st lens 1 (front lens) can be made small, size reduction and compactization can be achieved. If a focal length equivalent to the conditional expression (2) is obtained with only the first lens in the three-group three-lens configuration, the curvature radius on the image plane side of the first lens becomes very small, and the lens is processed. Becomes difficult.
さらに、上記構成においては、第1レンズ1のアッベ数ν1、第3レンズ3のアッベ数ν3が、好ましくは、次の条件式(4)
(4)|ν1−ν3|>35
を満足するように形成される。
条件式(4)を満たすことにより、解像度に影響を及ぼす色収差、特に軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができる。
Furthermore, in the above-described configuration, the Abbe number ν1 of the first lens 1 and the Abbe number ν3 of the
(4) | ν1-ν3 |> 35
It is formed so as to satisfy.
By satisfying conditional expression (4), it is possible to satisfactorily correct chromatic aberration that affects resolution, particularly axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
次に、上記超広角レンズの具体的な数値による実施例を、実施例1、実施例2として以下に示す。 Next, specific numerical examples of the super-wide-angle lens will be described below as Example 1 and Example 2.
実施例1における条件式(1)〜(4)の数値データ、第1レンズ1〜第4レンズ4の主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)は以下の通りである。
<条件式の値>
(1)D9/f=1.33/1.04=1.28
(2)f=1.04、f12=−2.75、−3.02<−2.75<−2.60
(3)f=1.04、f4=1.64、1.51<1.64<2.03
(4)ν1=56.3、ν3=18.9、│ν1−ν3│=│56.3−18.9│=37.4>35
Numerical data of conditional expressions (1) to (4) in the first embodiment, main specifications of the first lens 1 to the
<Value of conditional expression>
(1) D9 / f = 1.33 / 1.04 = 1.28
(2) f = 1.04, f 12 = -2.75, -3.02 <-2.75 <-2.60
(3) f = 1.04, f 4 = 1.64, 1.51 <1.64 <2.03
(4) ν1 = 56.3, ν3 = 18.9, | ν1−ν3 | = | 56.3-18.9 | = 37.4> 35
<仕様諸元>
物体距離=無限大、レンズ全系の焦点距離(f)=1.04mm、第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離(f12)=−2.75mm、第4レンズの焦点距離(f4)=1.64mm、Fナンバー=2.8、射出瞳位置=2.38mm、レンズ全長=13.0mm、バックフォーカス(空気換算)=1.33mm、画角(2ω)=140.7°、ディストーション(最大値)=−23.8%
<非球面>
第1レンズ1の両面S1,S2、第2レンズ2の両面S3,S4、第4レンズ4の両面S8,S9
<曲率半径>
R1=−43.304mm(非球面)、R2=3.134mm(非球面)、R3=8.762mm(非球面)、R4=2.745mm(非球面)、R5=3.542mm、R6=16.083mm、R7=∞、R8=4.567mm(非球面)、R9=−0.838mm(非球面)
<光軸上の間隔>
D1=1.830mm、D2=1.451mm、D3=1.065mm、D4=0.478mm、D5=2.33mm、D6=0.498mm、D7=0.896mm、D8=2.743mm、D9=1.333mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.525120、N2=1.525120、N3=1.922860、N4=1.525120
<アッベ数(νd)>
ν1=56.3、ν2=56.3、ν3=18.9、ν4=56.3
<Specification specifications>
Object distance = infinity, focal length of entire lens system (f) = 1.04 mm, combined focal length of first lens and second lens (f 12 ) = − 2.75 mm, focal length of fourth lens (f 4 ) = 1.64 mm, F-number = 2.8, exit pupil position = 2.38 mm, total lens length = 13.0 mm, back focus (air conversion) = 1.33 mm, field angle (2ω) = 140.7 °, Distortion (maximum value) = -23.8%
<Aspherical surface>
Both surfaces S1, S2 of the first lens 1, both surfaces S3, S4 of the
<Curvature radius>
R1 = −43.304 mm (aspheric surface), R2 = 3.134 mm (aspheric surface), R3 = 8.762 mm (aspheric surface), R4 = 2.745 mm (aspheric surface), R5 = 3.542 mm, R6 = 16 .083 mm, R7 = ∞, R8 = 4.567 mm (aspheric surface), R9 = −0.838 mm (aspheric surface)
<Spacing on the optical axis>
D1 = 1.830 mm, D2 = 1.451 mm, D3 = 1.005 mm, D4 = 0.478 mm, D5 = 2.33 mm, D6 = 0.498 mm, D7 = 0.896 mm, D8 = 2.743 mm, D9 = 1.333mm
<Refractive index (Nd)>
N1 = 1.525120, N2 = 1.525120, N3 = 1.922860, N4 = 1.525120
<Abbe number (νd)>
ν1 = 56.3, ν2 = 56.3, ν3 = 18.9, ν4 = 56.3
<非球面係数の数値データ>
<S1面>
ε=−4.919041、D=2.521963×10−5、E=8.287960×10−7、F=1.271981×10−8、G=−7.67472×10−10
<S2面>
ε=0.069026、D=0.016926、E=−1.78512×10−3、F=−2.81600×10−5、G=−1.00320×10−5
<S3面>
ε=8.575587、D=1.61654×10−4、E=3.665278×10−5、F=−2.39254×10−5、G=−8.01936×10−4
<S4面>
ε=−1.327210、D=−0.036409、E=0.013830、F=−2.38200×10−3、G=2.130445×10−4
<S8面>
ε=0.250456、D=−0.039621、E=0.018291、F=−4.79312×10−3、G=5.645256×10−4
<S9面>
ε=−1.198487、D=0.065498、E=−0.024298、F=4.30720×10−3、G=−1.83991×10−4
<Numerical data of aspheric coefficient>
<S1 surface>
ε = −4.919041, D = 2.521963 × 10 −5 , E = 8.287960 × 10 −7 , F = 1.271981 × 10 −8 , G = −7.667472 × 10 −10
<S2 surface>
ε = 0.069026, D = 0.016926, E = -1.78512 × 10 −3 , F = −2.881600 × 10 −5 , G = −1.0032020 × 10 −5
<S3 surface>
ε = 8.575587, D = 1.616654 × 10 −4 , E = 3.665278 × 10 −5 , F = −2.39254 × 10 −5 , G = −8.001936 × 10 −4
<S4 surface>
ε = −1.327210, D = −0.036409, E = 0.013830, F = −2.38200 × 10 −3 , G = 2.130445 × 10 −4
<S8 surface>
ε = 0.250456, D = −0.039621, E = 0.0189291, F = −4.779312 × 10 −3 , G = 5.645256 × 10 −4
<S9 surface>
ε = -1.198487, D = 0.0654498, E = −0.024298, F = 4.330720 × 10 −3 , G = −1.83991 × 10 −4
この実施例1における球面収差、非点収差、歪曲収差(ディストーション)、倍率色収差に関する収差線図は図3に示すような結果となる。尚、図3において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例1によるレンズ仕様によれば、レンズ全長が13.0mm、Fナンバーが2.8、画角(2ω)が140.7°で、特に歪曲収差が良好に補正されて光学性能が高く、薄型で小型の超広角レンズが得られる。
The aberration diagram regarding the spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion) and lateral chromatic aberration in Example 1 is as shown in FIG. In FIG. 3, S represents the aberration on the sagittal plane, and M represents the aberration on the meridional plane.
According to the lens specifications according to Example 1, the total lens length is 13.0 mm, the F number is 2.8, the angle of view (2ω) is 140.7 °, and particularly, distortion is corrected well, and the optical performance is high. A thin and small super wide-angle lens can be obtained.
実施例2における条件式(1)〜(4)の数値データ、第1レンズ1〜第4レンズ4の主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)は以下の通りである。
<条件式の値>
(1)D9/f=1.33/1.07=1.24
(2)f=1.07、f12=−2.78、−3.07<−2.78<−2.65
(3)f=1.07、f4=1.64、1.54<1.64<2.07
(4)ν1=64.1、ν3=18.9、│ν1−ν3│=│64.1−18.9│=45.2>35
Numerical data of the conditional expressions (1) to (4) in the second embodiment, main specification specifications of the
<Value of conditional expression>
(1) D9 / f = 1.33 / 1.07 = 1.24
(2) f = 1.07, f 12 = -2.78, -3.07 <-2.78 <-2.65
(3) f = 1.07, f 4 = 1.64, 1.54 <1.64 <2.07
(4) ν1 = 64.1, ν3 = 18.9, | ν1-ν3 | = | 64.1-18.9 | = 45.2> 35
<仕様諸元>
物体距離=無限大、レンズ全系の焦点距離(f)=1.07mm、第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離(f12)=−2.78mm、第4レンズの焦点距離(f4)=1.64mm、Fナンバー=2.8、射出瞳位置=2.54mm、レンズ全長=12.7mm、バックフォーカス(空気換算)=1.33mm、画角(2ω)=142.1°、ディストーション(最大値)=−28.7%
<非球面>
第1レンズ1の両面S1,S2、第2レンズ2の両面S3,S4、第4レンズ4の両面S8,S9
<曲率半径>
R1=−42.891mm(非球面)、R2=3.134mm(非球面)、R3=8.753mm(非球面)、R4=2.752mm(非球面)、R5=3.517mm、R6=16.051mm、R7=∞、R8=4.413mm(非球面)、R9=−0.842mm(非球面)
<光軸上の間隔>
D1=1.705mm、D2=1.445mm、D3=1.029mm、D4=0.451mm、D5=2.322mm、D6=0.456mm、D7=0.859mm、D8=2.713mm、D9=1.333mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.516330、N2=1.525120、N3=1.922860、N4=1.525120
<アッベ数(νd)>
ν1=64.1、ν2=56.3、ν3=18.9、ν4=56.3
<Specification specifications>
Object distance = infinity, focal length of entire lens system (f) = 1.07 mm, combined focal length of first lens and second lens (f 12 ) = − 2.78 mm, focal length of fourth lens (f 4 ) = 1.64 mm, F-number = 2.8, exit pupil position = 2.54 mm, total lens length = 12.7 mm, back focus (air conversion) = 1.33 mm, field angle (2ω) = 142.1 °, Distortion (maximum value) = -28.7%
<Aspherical surface>
Both surfaces S1, S2 of the first lens 1, both surfaces S3, S4 of the
<Curvature radius>
R1 = −42.889mm (aspherical surface), R2 = 3.134 mm (aspherical surface), R3 = 8.753 mm (aspherical surface), R4 = 2.752 mm (aspherical surface), R5 = 3.517 mm, R6 = 16 .051 mm, R7 = ∞, R8 = 4.413 mm (aspheric surface), R9 = −0.842 mm (aspheric surface)
<Spacing on the optical axis>
D1 = 1.705 mm, D2 = 1.445 mm, D3 = 1.029 mm, D4 = 0.451 mm, D5 = 2.322 mm, D6 = 0.456 mm, D7 = 0.659 mm, D8 = 2.713 mm, D9 = 1.333mm
<Refractive index (Nd)>
N1 = 1.516330, N2 = 1.525120, N3 = 1.922860, N4 = 1.525120
<Abbe number (νd)>
ν1 = 64.1, ν2 = 56.3, ν3 = 18.9, ν4 = 56.3
<非球面係数の数値データ>
<S1面>
ε=−3.088380、D=2.42501×10−5、E=8.7068×10−7、F=1.439649×10−8、G=−7.20092×10−10
<S2面>
ε=0.068948、D=0.016966、E=−1.78133×10−3、F=3.448596×10−5、G=−2.38016×10−5
<S3面>
ε=8.597569、D=1.124966×10−4、E=3.448596×10−5、F=−2.38019×10−5、G=−7.9818×10−6
<S4面>
ε=−1.273547、D=−0.036151、E=0.013847、F=−2.38603×10−3、G=2.114568×10−4
<S8面>
ε=0.246821、D=−0.039653、E=0.018351、F=−4.78373×10−3、G=5.625891×10−4
<S9面>
ε=−1.201276、D=0.065733、E=−0.024271、F=4.307228×10−3、G=−1.87138×10−4
<Numerical data of aspheric coefficient>
<S1 surface>
ε = −3.088380, D = 2.42501 × 10 −5 , E = 8.7068 × 10 −7 , F = 1.439649 × 10 −8 , G = −7.20092 × 10 −10
<S2 surface>
ε = 0.068948, D = 0.016966, E = −1.78133 × 10 −3 , F = 3.448596 × 10 −5 , G = −2.381616 × 10 −5
<S3 surface>
ε = 8.597569, D = 1.124966 × 10 −4 , E = 3.448596 × 10 −5 , F = −2.38019 × 10 −5 , G = −7.9818 × 10 −6
<S4 surface>
ε = −1.273547, D = −0.036151, E = 0.013847, F = −2.38603 × 10 −3 , G = 2.114568 × 10 −4
<S8 surface>
ε = 0.246821, D = −0.039653, E = 0.0138351, F = −4.778373 × 10 −3 , G = 5.625891 × 10 −4
<S9 surface>
ε = −1.201276, D = 0.065733, E = −0.024271, F = 4.307228 × 10 −3 , G = −1.87138 × 10 −4
この実施例2における球面収差、非点収差、歪曲収差(ディストーション)、倍率色収差に関する収差線図は図4に示すような結果となる。尚、図4において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例2によるレンズ仕様によれば、レンズ全長が12.7mm、Fナンバーが2.8、画角(2ω)が142.1°で、特に歪曲収差が良好に補正されて光学性能が高く、薄型で小型の超広角レンズが得られる。
The aberration diagram regarding the spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion) and lateral chromatic aberration in Example 2 is as shown in FIG. In FIG. 4, S represents the aberration on the sagittal plane, and M represents the aberration on the meridional plane.
According to the lens specifications according to the second embodiment, the total lens length is 12.7 mm, the F number is 2.8, the field angle (2ω) is 142.1 °, and particularly, distortion is corrected well and the optical performance is high. A thin and small super wide-angle lens can be obtained.
以上述べたように、本発明の超広角レンズは、超小型及び薄型で30万画素程度の撮像素子に対応し得る高い光学性能を確保できるため、車載用テレビカメラ、監視用テレビカメラ等の超広角レンズとして適用できるのは勿論のこと、その他の用途に用いられるカメラの超広角レンズとしても有用である。 As described above, the ultra-wide-angle lens of the present invention is ultra-compact and thin and can secure high optical performance that can accommodate an image sensor with about 300,000 pixels. Of course, it can be applied as a wide-angle lens, and is also useful as a super-wide-angle lens of a camera used for other purposes.
L 光軸
f レンズ全系の焦点距離
f12 第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離
f4 第4レンズの焦点距離
1 第1レンズ
2 第2レンズ
3 第3レンズ
4 第4レンズ
SD 開口絞り
P 像面
ν1 第1レンズのアッベ数
ν3 第3レンズのアッベ数
D9 第4レンズの像面側の面から像面までの光軸上の間隔
L Optical axis f Focal length f of entire lens system 12 Synthetic focal length f of first lens and second lens f 4 Focal length of fourth lens 1
Claims (6)
負の屈折率を有し両凹形状の第1レンズと、
負の屈折率を有し像面側よりも物体側の面の曲率半径が大きい第2レンズと、
正の屈折率を有する第3レンズと、
所定の口径をなす開口絞りと、
正の屈折率を有し両凸形状の第4レンズと、
からなることを特徴とする超広角レンズ。 Arranged in order from the object side to the image plane side,
A biconcave first lens having a negative refractive index;
A second lens having a negative refractive index and a larger radius of curvature of the object side surface than the image surface side;
A third lens having a positive refractive index;
An aperture stop having a predetermined aperture;
A biconvex fourth lens having a positive refractive index;
An ultra-wide-angle lens characterized by comprising
ことを特徴とする請求項1記載の超広角レンズ。 The first lens, the second lens, and the fourth lens are formed such that both the object side and the image side are aspherical surfaces, and the refractive power becomes weaker toward the periphery.
The super-wide-angle lens according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の超広角レンズ。 At least one of the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens is formed of a resin material.
The super-wide-angle lens according to claim 1 or 2,
(1)1.2<D9/f<1.4 The following conditional expression (1) is satisfied, where f is the focal length of the entire lens system, and D9 is the distance from the image plane side surface to the image plane of the fourth lens. The super wide-angle lens according to any one of the above.
(1) 1.2 <D9 / f <1.4
(2)−2.9f<f12<−2.5f
(3)1.45f<f4<1.95f When the focal length of the entire lens system is f, the combined focal length of the first lens and the second lens is f 12 , and the focal length of the fourth lens is f 4 , the following conditional expressions (2) and (3) are satisfied. The super-wide-angle lens according to claim 1, wherein the super-wide-angle lens is satisfied.
(2) -2.9f <f 12 < -2.5f
(3) 1.45f <f 4 <1.95f
(4)|ν1−ν3|>35
The super condition according to claim 1, wherein when the Abbe number of the first lens is ν1 and the Abbe number of the third lens is ν3, the following conditional expression (4) is satisfied. Wide angle lens.
(4) | ν1-ν3 |> 35
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