JP2010145648A - Imaging lens constituted of three groups and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子上に被写体の光学像を結像させる撮像レンズ、およびその撮像レンズを搭載して撮影を行うデジタルスチルカメラやカメラ付き携帯電話機および情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistance)等の撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging lens that forms an optical image of a subject on an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and a digital still camera that mounts the imaging lens to perform photography. The present invention relates to an imaging device such as a camera-equipped mobile phone and an information portable terminal (PDA: Personal Digital Assistance).
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルスチルカメラが急速に普及している。また、携帯電話に画像入力用のカメラモジュールが搭載されることも多くなっている。このような撮像機能を有する機器には、CCDやCMOSなどの撮像素子が用いられている。近年、これらの撮像素子のコンパクト化が進み、撮像機器全体ならびにそれに搭載される撮像レンズにも、コンパクト性が要求されている。また同時に、撮像素子の高画素化も進んでおり、撮像レンズの高解像、高性能化が要求されている。例えば2メガピクセル以上、さらに好適には5メガピクセル以上の高画素に対応した性能が要求されている。 In recent years, with the spread of personal computers to ordinary homes and the like, digital still cameras that can input image information such as photographed landscapes and human images to personal computers are rapidly spreading. In addition, camera modules for image input are often mounted on mobile phones. An image sensor such as a CCD or a CMOS is used for a device having such an image capturing function. In recent years, these image pickup devices have been made more compact, and the entire image pickup apparatus and the image pickup lens mounted thereon are also required to be compact. At the same time, the number of pixels of the image sensor is increasing, and there is a demand for higher resolution and higher performance of the imaging lens. For example, performance corresponding to a high pixel of 2 megapixels or more, more preferably 5 megapixels or more is required.
このような要求に対しては、例えば、レンズの全体構成を、空気と接する面が6つとなる3群構成とすることでコンパクト化およびローコスト化を図り、また、高性能化を図るために、非球面を積極的に用いることが考えられる(特許文献1ないし4参照)。この場合、非球面はコンパクト化および高性能化に寄与するが、その効果を最大限生かす上でその使用は製造性を十分考慮したものとすることが望ましい。また、特許文献5には、第1群ないし第3群の各群に複合レンズを用いた撮像レンズが開示されている。
In order to meet such demands, for example, the overall configuration of the lens is a three-group configuration in which there are six surfaces in contact with air, thereby achieving compactness and low cost, and in order to achieve high performance, It is conceivable to use an aspherical surface actively (see
ところで、撮像装置において、レンズ系を明るくすることは、高ダイナミックレンジの獲得や、低輝度環境下での撮影が可能になること、画素ピッチの縮小による光入力変換効率の上昇に寄与する。そこで、明るくコンパクトなレンズ系の開発が望まれているが、上記各特許文献に記載の撮像レンズは、明るいものでもFナンバーが2.6〜2.8程度に留まっており、より明るいレンズ系(例えばFナンバーで2.5以下)に対応するには性能が不十分である。 By the way, in the imaging apparatus, brightening the lens system contributes to acquisition of a high dynamic range, photography in a low-luminance environment, and increase in light input conversion efficiency due to reduction in pixel pitch. Therefore, development of a bright and compact lens system is desired. However, the imaging lens described in each of the above-mentioned patent documents has a F-number of about 2.6 to 2.8, even if it is bright. The performance is insufficient to cope with (for example, F number 2.5 or less).
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コンパクト化およびローコスト化を図りつつ、従来に比べて明るく高い結像性能を実現することができる3群構成の撮像レンズ、およびその3群構成の撮像レンズを搭載して高解像の撮像画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a three-group imaging lens capable of realizing brighter and higher imaging performance as compared with the conventional one, while achieving compactness and low cost, and An object of the present invention is to provide an imaging device that can obtain a high-resolution captured image by mounting the imaging lens of the three-group configuration.
本発明による3群構成の撮像レンズは、物体側から順に、最も物体側の面が凸面とされ、全体として正のパワーを有する第1レンズ群と、全体として光軸近傍の形状が物体側に凹面を向けたメニスカス形状とされている第2レンズ群と、最も物体側の面が光軸近傍において凸面とされると共に、最も物体側の面または最も像側の面が、周辺部と面頂点位置との間で像側に凸形状となる形状部分を有する第3レンズ群とを備え、かつ、以下の条件式を満足するように構成されているものである。
0.19≦CA/TL≦0.6 ……(1)
0.5≦D12a/f≦1.2 ……(2)
1.2≦TL/f≦1.7 ……(3)
BF/TL≦0.35 ……(4)
ただし、
CA:入射瞳径(直径)
TL:全長(最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上距離。第3レンズ群よりも像面側は空気換算長)
BF:バックフォーカス(第3レンズ群の最も像側のレンズ面頂点から像面までの光軸上の距離(空気換算長))
D12a:第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から第2レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上距離
f:全体の近軸焦点距離
とする。
The imaging lens having a three-group structure according to the present invention has a first lens group having a positive power as a whole, and a shape near the optical axis as a whole on the object side. The second lens unit having a concave meniscus shape, the most object-side surface is convex in the vicinity of the optical axis, and the most object-side surface or most image-side surface is the periphery and surface apex. And a third lens group having a convex portion on the image side with respect to the position, and is configured to satisfy the following conditional expression.
0.19 ≦ CA / TL ≦ 0.6 (1)
0.5 ≦ D12a / f ≦ 1.2 (2)
1.2 ≦ TL / f ≦ 1.7 (3)
BF / TL ≦ 0.35 (4)
However,
CA: entrance pupil diameter (diameter)
TL: Full length (distance on the optical axis from the lens surface closest to the object side to the image plane. The length in terms of air on the image plane side from the third lens group)
BF: Back focus (distance on the optical axis from the vertex of the lens surface closest to the image side of the third lens unit to the image surface (air equivalent length))
D12a: Distance on the optical axis from the lens surface closest to the object side of the first lens group to the lens surface closest to the image side of the second lens group f: The entire paraxial focal length.
本発明による3群構成の撮像レンズでは、全体として3群構成という比較的少ないレンズ群で構成したことで、コンパクト化およびローコスト化が図られる。また、各レンズ群の構成の最適化を図ったことで、全長を抑えつつ、従来に比べて明るく高い結像性能が得られる。例えば、特に像面補正に有利な最も像側の第3レンズ群のレンズ形状を、非球面を効率的に用いて最適化したことで、広画角化および明るさの確保に有利となる。また、全長の短縮化と明るさの確保とに有利な所定の条件式を満足したことで、全長を抑えて高い結像性能を維持しつつ従来に比べて十分な明るさが確保される。
さらに、次の好ましい構成を適宜選択的に採用して満足することで、明るさや結像性能を始めとして光学性能全般に関して、より有利なものとすることができる。
The imaging lens having a three-group configuration according to the present invention is configured by a relatively small number of lens groups of a three-group configuration as a whole, thereby achieving compactness and low cost. In addition, by optimizing the configuration of each lens group, it is possible to obtain brighter and higher imaging performance than the conventional one while suppressing the overall length. For example, by optimizing the lens shape of the third lens unit closest to the image side, which is particularly advantageous for image plane correction, by using an aspheric surface efficiently, it is advantageous for widening the angle of view and ensuring brightness. Further, by satisfying a predetermined conditional expression advantageous for shortening the overall length and ensuring brightness, sufficient brightness is ensured as compared with the prior art while maintaining the high imaging performance while suppressing the overall length.
Furthermore, by adopting the following preferable configuration selectively as appropriate, it is possible to make the optical performance as a whole more advantageous including brightness and imaging performance.
本発明の3群構成の撮像レンズにおいて、以下の条件を適宜選択的に満足することが好ましい。
D3g/f3≦0.65 ……(5)
0.7≦f/YIM≦4.0 ……(6)
0.65≦D12a/f≦1.0 ……(2’)
0.20≦D1g/f1≦0.75 ……(7)
0.45≦R1/f≦1.0 ……(8)
−0.5≦f2/f3(45−νd2g)≦3 ……(9)
0.03≦BF/DL≦0.5 ……(10)
1.6≦N1 ……(11)
0.5≦f/f1≦1.05 ……(12)
0.24≦D1g/f≦0.9 ……(13)
ただし、
YIM:最大像高
f1:第1レンズ群の近軸焦点距離
D1g:第1レンズ群内のレンズの中心厚の合計
D3g:第3レンズ群内のレンズの中心厚の合計
R1:第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の近軸曲率半径
f2:第2レンズ群の近軸焦点距離
f3:第3レンズ群の近軸焦点距離
νd2g:第2レンズ群内で最も中心厚の厚いレンズのアッベ数
DL:第1レンズ群の最も物体側のレンズ面頂点から第3レンズ群の最も像側のレンズ面頂点までの光軸上の距離
N1:第1レンズ群内で最も中心厚の厚いレンズの屈折率
f1:第1レンズ群の近軸焦点距離
とする。
In the three-group imaging lens of the present invention, it is preferable that the following conditions are selectively satisfied as appropriate.
D3g / f3 ≦ 0.65 (5)
0.7 ≦ f / YIM ≦ 4.0 (6)
0.65 ≦ D12a / f ≦ 1.0 (2 ′)
0.20 ≦ D1g / f1 ≦ 0.75 (7)
0.45 ≦ R1 / f ≦ 1.0 (8)
−0.5 ≦ f2 / f3 (45−νd2g) ≦ 3 (9)
0.03 ≦ BF / DL ≦ 0.5 (10)
1.6 ≦ N1 (11)
0.5 ≦ f / f1 ≦ 1.05 (12)
0.24 ≦ D1 g / f ≦ 0.9 (13)
However,
YIM: Maximum image height f1: Paraxial focal length of the first lens group D1g: Total center thickness of lenses in the first lens group D3g: Total center thickness of lenses in the third lens group R1: First lens group F2: paraxial focal length of the second lens group f3: paraxial focal length of the third lens group νd2g: Abbe of the thickest lens in the second lens group Number DL: Distance on the optical axis from the vertex of the lens surface closest to the object side of the first lens unit to the vertex of the lens surface closest to the image side of the third lens unit N1: The lens having the thickest center thickness in the first lens unit Refractive index f1: The paraxial focal length of the first lens unit.
また、本発明の3群構成の撮像レンズにおいて、第1レンズ群はガラスレンズで構成されていても良い。最も物体側の第1レンズ群をガラスレンズとすることで、例えば高温高湿環境下での使用等に有利となる。 In the imaging lens having a three-group structure according to the present invention, the first lens group may be formed of a glass lens. By using the first lens group closest to the object side as a glass lens, it is advantageous for use in a high temperature and high humidity environment, for example.
また、本発明の3群構成の撮像レンズにおいて、第1レンズ群、第2レンズ群、または第3レンズ群のうち、少なくとも1つの群が複合非球面レンズとされていても良い。そして、複合非球面レンズが、平板状のレンズ基板と、レンズ基板の物体側の面側に形成された物体側非球面レンズ部と、レンズ基板の像側の面側に形成された像側非球面レンズ部とからなり、レンズ基板と物体側非球面レンズ部とのアッベ数の差、およびレンズ基板と像側非球面レンズ部とのアッベ数の差がそれぞれ、以下の条件式(14)を満たすようなアッベ数差Δν(d線に対するアッベ数差)とされると共に、レンズ基板と物体側非球面レンズ部との屈折率の差、およびレンズ基板と像側非球面レンズ部との屈折率の差がそれぞれ、以下の条件式(15)を満たすような屈折率差ΔN(d線に対する屈折率差)とされていても良い。
|Δν|≦10 ……(14)
|ΔN|≦0.1 ……(15)
In the imaging lens having a three-group structure according to the present invention, at least one of the first lens group, the second lens group, and the third lens group may be a composite aspheric lens. The composite aspherical lens includes a flat lens substrate, an object-side aspherical lens portion formed on the object-side surface side of the lens substrate, and an image-side surface formed on the image-side surface side of the lens substrate. The difference between the Abbe number between the lens substrate and the object-side aspherical lens unit and the difference between the Abbe number between the lens substrate and the image-side aspherical lens unit are respectively expressed by the following conditional expression (14). The Abbe number difference Δν (Abbe number difference with respect to the d-line) is satisfied, the difference in refractive index between the lens substrate and the object-side aspherical lens unit, and the refractive index between the lens substrate and the image-side aspherical lens unit. May be a refractive index difference ΔN (a refractive index difference with respect to the d-line) that satisfies the following conditional expression (15).
| Δν | ≦ 10 (14)
| ΔN | ≦ 0.1 (15)
また、本発明の3群構成の撮像レンズにおいて、さらに絞りを備えていても良い。この場合、絞りは、光軸上の位置が、第1レンズ群の重心位置よりも物体側となるように配設されていることが好ましい。より好ましくは、光軸上の位置が、第1レンズ群の重心位置よりも物体側で、かつ、第1レンズ群の最も物体側の面頂点位置よりも像側となるように配設されていると良い。 Further, the three-group imaging lens of the present invention may further include a stop. In this case, it is preferable that the stop is disposed so that the position on the optical axis is closer to the object side than the position of the center of gravity of the first lens group. More preferably, the position on the optical axis is disposed on the object side with respect to the position of the center of gravity of the first lens group and on the image side with respect to the surface vertex position on the most object side of the first lens group. Good to be.
本発明による撮像装置は、本発明による3群構成の撮像レンズと、この撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明の撮像レンズによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られる。
An imaging device according to the present invention includes an imaging lens having a three-group configuration according to the present invention and an imaging element that outputs an imaging signal corresponding to an optical image formed by the imaging lens.
In the imaging apparatus according to the present invention, a high-resolution imaging signal is obtained based on the high-resolution optical image obtained by the imaging lens of the present invention.
本発明の3群構成の撮像レンズによれば、全体として3群構成という比較的少ないレンズ群で、非球面を効率的に用いると共に、全長の短縮化と明るさの確保とに有利な所定の条件を満足してレンズ構成の全体的な最適化を行うようにしたので、コンパクト化およびローコスト化を図りつつ、従来に比べて明るく高い結像性能を実現することができる。 According to the imaging lens having the three-group configuration of the present invention, the aspherical surface is efficiently used with a relatively small number of lens groups of the three-group configuration as a whole, and the predetermined lens is advantageous for shortening the overall length and ensuring the brightness. Since the entire lens configuration is optimized while satisfying the conditions, it is possible to realize a brighter and higher imaging performance as compared with the prior art while achieving compactness and low cost.
また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の3群構成の撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、その撮像信号に基づいて明るく高解像の撮影画像を得ることができる。 Further, according to the imaging apparatus of the present invention, since the imaging signal corresponding to the optical image formed by the high-performance three-group imaging lens of the present invention is output, it is brightened based on the imaging signal. A high-resolution captured image can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第1の構成例を示している。この構成例は、後述の第1の数値実施例(図15,図29)のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第2ないし第14の数値実施例(図16〜図28および図30〜図42)のレンズ構成に対応する第2ないし第14の構成例の断面構成を、図2〜図14に示す。図1〜図14において、符号Riは、最も物体側のレンズ要素の面を1番目として、像側(結像側)に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目の面の曲率半径を示す。符号Diは、i番目の面とi+1番目の面との光軸Z1上の面間隔を示す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じであるため、以下では、図1に示した撮像レンズの構成例を基本にして説明し、必要に応じて図2〜図14の構成例についても説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first configuration example of an imaging lens according to an embodiment of the present invention. This configuration example corresponds to the lens configuration of a first numerical example (FIGS. 15 and 29) described later. Similarly, cross-sectional configurations of second to fourteenth configuration examples corresponding to lens configurations of second to fourteenth numerical examples (FIGS. 16 to 28 and FIGS. 30 to 42) described later are shown in FIGS. As shown in FIG. 1 to 14, the symbol Ri is the curvature of the i-th surface that is numbered sequentially so as to increase toward the image side (imaging side), with the surface of the lens element closest to the object side being the first. Indicates the radius. The symbol Di indicates the surface interval on the optical axis Z1 between the i-th surface and the i + 1-th surface. Since the basic configuration is the same in each configuration example, the configuration example of the imaging lens shown in FIG. 1 will be basically described below, and the configuration examples in FIGS. explain.
本実施の形態に係る撮像レンズは、CCDやCMOS等の撮像素子を用いた各種撮像機器、特に、比較的小型の携帯端末機器、例えばデジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話機、およびPDA等に用いて好適なものである。この撮像レンズは、光軸Z1に沿って、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とを備えている。 The imaging lens according to the present embodiment is used for various imaging devices using an imaging device such as a CCD or CMOS, particularly for relatively small portable terminal devices such as digital still cameras, camera-equipped mobile phones, and PDAs. Is preferred. The imaging lens includes a first lens group G1, a second lens group G2, and a third lens group G3 in order from the object side along the optical axis Z1.
本実施の形態に係る撮像装置は、本実施の形態に係る撮像レンズと、この撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するCCDなどの撮像素子100とを備えて構成される。撮像素子100は、この撮像レンズの結像面(撮像面)に配置される。第3レンズ群G3と撮像素子100との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材CGが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。この場合、光学部材CGとして例えば平板状のカバーガラスに、赤外線カットフィルタやNDフィルタ等のフィルタ効果のあるコートが施されたものを使用しても良い。
An imaging apparatus according to the present embodiment includes an imaging lens according to the present embodiment and an
この撮像レンズはまた、光線制限手段として、絞りStを有している。絞りStは、光学的な開口絞り(明るさ絞り)であり、第1レンズ群G1の前後に配置されていることが好ましい。例えば絞りStが、いわゆる「前側絞り」とされ、光軸Z1上の位置が、第1レンズ群G1の重心位置よりも物体側となるように配設されていることが好ましい。より好ましくは、光軸Z1上の位置が、第1レンズ群G1の重心位置よりも物体側で、かつ、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面頂点位置よりも像側となるように配設されていると良い。本実施の形態において、第1ないし第8の構成例のレンズ(図1〜図8)が、前側絞りに相当する構成例である。 The imaging lens also has a diaphragm St as a light beam limiting unit. The stop St is an optical aperture stop (brightness stop), and is preferably disposed before and after the first lens group G1. For example, it is preferable that the diaphragm St is a so-called “front diaphragm” and is disposed so that the position on the optical axis Z1 is closer to the object side than the position of the center of gravity of the first lens group G1. More preferably, the position on the optical axis Z1 is closer to the object side than the position of the center of gravity of the first lens group G1, and closer to the image side than the vertex position of the lens surface closest to the object side of the first lens group G1. It is good to be arranged. In the present embodiment, the lenses (FIGS. 1 to 8) of the first to eighth configuration examples are configuration examples corresponding to the front diaphragm.
また、絞りStが第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配置された、いわゆる「中絞り」の構成であっても良い。本実施の形態において、第9ないし第14の構成例のレンズ(図9〜図14)が、中絞りに相当する構成例である。 Further, a configuration of a so-called “medium aperture” in which the diaphragm St is disposed between the first lens group G1 and the second lens group G2 may be used. In the present embodiment, the lenses of the ninth to fourteenth configuration examples (FIGS. 9 to 14) are configuration examples corresponding to an intermediate stop.
また、光線制限手段として、絞りStと同様の位置に、不要な入射光線をカットする光線カットストッパを有していても良い。 Further, as a light beam limiting means, a light beam blocking stopper for cutting unnecessary incident light beam may be provided at the same position as the stop St.
この撮像レンズは、高性能化のためには、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のそれぞれにおいて、少なくとも1面に非球面を用いることが好ましい。 In order to improve the performance of this imaging lens, it is preferable to use an aspheric surface for at least one surface in each of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3.
この撮像レンズにおいて、第1レンズ群G1は全体として光軸近傍において正のパワーを有している。第1レンズ群G1の最も物体側の面は光軸近傍において凸面とされている。この第1レンズ群G1は例えば、光軸近傍の形状が物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の1枚の第1レンズL1で構成することができる。
この第1レンズ群G1はまた、図4に示した第4の構成例のように、物体側から順に、例えば両凸形状の正レンズL11と例えば両凹形状の負レンズL12とからなる接合レンズの構成にすることも可能である。
In this imaging lens, the first lens group G1 as a whole has a positive power in the vicinity of the optical axis. The most object side surface of the first lens group G1 is a convex surface in the vicinity of the optical axis. The first lens group G1 can be constituted by, for example, a single meniscus first lens L1 whose shape near the optical axis has a convex surface facing the object side.
The first lens group G1 is also a cemented lens composed of, for example, a biconvex positive lens L11 and a biconcave negative lens L12 in order from the object side, as in the fourth configuration example shown in FIG. It is also possible to adopt the configuration.
また、第1レンズ群G1を、図6、図7に示した第6、第7の構成例のように複合非球面レンズの構成にしても良い。複合非球面レンズは、例えばWLC(ウエハーレベル・カメラ)技術を用いて形成されるものである。図6、図7の構成例では、第1レンズ群G1が、平行平面レンズ(レンズ基板)L1bと、そのレンズ基板L1bの一方の面側(物体側)に樹脂材料で形成された物体側非球面レンズ部L1aと、そのレンズ基板L1bの他方の面側(像側)に樹脂材料で形成された像側非球面レンズ部L1cとで構成されている。これら、レンズ基板L1bと、物体側非球面レンズ部L1aおよび像側非球面レンズ部L1cとで、全体として、1つの複合非球面レンズが構成されている。物体側非球面レンズ部L1aの物体側の面は光軸近傍において凸面とされている。像側非球面レンズ部L1cの像側の面は光軸近傍において例えば凹面とされている。
なお、レンズ基板L1bと物体側非球面レンズ部L1aとの接着、およびレンズ基板L1bと像側非球面レンズ部L1cとの接着は、接着材料を用いて(接着材料を介して)接着しても良いが、接着材料を用いることなく、単に隣接するレンズ面を直接的に密着させて接着することも可能である。また、隣接、対向するレンズ面に、反射防止膜等のコーティング処理を施した上で接着されていても良い。
The first lens group G1 may be configured as a composite aspheric lens as in the sixth and seventh configuration examples shown in FIGS. The compound aspheric lens is formed using, for example, WLC (wafer level camera) technology. 6 and 7, the first lens group G1 includes a parallel plane lens (lens substrate) L1b and a non-object-side lens formed of a resin material on one surface side (object side) of the lens substrate L1b. A spherical lens portion L1a and an image side aspherical lens portion L1c formed of a resin material on the other surface side (image side) of the lens substrate L1b. The lens substrate L1b, the object-side aspherical lens portion L1a, and the image-side aspherical lens portion L1c constitute a single composite aspherical lens as a whole. The object-side surface of the object-side aspheric lens unit L1a is a convex surface in the vicinity of the optical axis. The image side surface of the image side aspherical lens portion L1c is, for example, a concave surface in the vicinity of the optical axis.
Note that the adhesion between the lens substrate L1b and the object side aspherical lens portion L1a and the adhesion between the lens substrate L1b and the image side aspherical lens portion L1c may be performed using an adhesive material (via an adhesive material). Although it is good, it is also possible to adhere by adhering adjacent lens surfaces directly without using an adhesive material. Further, it may be adhered to the adjacent and opposing lens surfaces after applying a coating treatment such as an antireflection film.
なお、複合非球面レンズ以外の構成にした場合、第1レンズ群G1がガラスレンズで構成されていても良い。最も物体側の第1レンズ群G1をガラスレンズとすることで、例えば高温高湿環境下での使用等に有利となる。 In addition, when it is set as structures other than a composite aspherical lens, the 1st lens group G1 may be comprised with the glass lens. By using the first lens group G1 closest to the object side as a glass lens, it is advantageous for use in a high temperature and high humidity environment, for example.
第2レンズ群G2は全体として光軸近傍の形状が物体側に凹面を向けたメニスカス形状とされている。第2レンズ群G2の最も物体側の面は、周辺部が、第2レンズ群G2の最も物体側の面頂点位置よりも物体側に位置するような形状であることが好ましい。第2レンズ群G2の最も像側の面についても、周辺部が、第2レンズ群G2の最も像側の面頂点位置よりも物体側に位置するような形状であることが好ましい。第2レンズ群G2は例えば、光軸近傍の形状が物体側に凹面を向けたメニスカス形状の1枚の第2レンズL2で構成することができる。 The second lens group G2 as a whole has a meniscus shape in which the shape in the vicinity of the optical axis has a concave surface facing the object side. It is preferable that the most object side surface of the second lens group G2 has a shape in which the peripheral portion is located closer to the object side than the most object side surface vertex position of the second lens group G2. The most image side surface of the second lens group G2 also preferably has a shape such that the peripheral portion is located closer to the object side than the most image side surface vertex position of the second lens group G2. The second lens group G2 can be constituted by, for example, a single meniscus second lens L2 whose shape near the optical axis is concave on the object side.
また、第2レンズ群G2を、上記した第1レンズ群G1の場合と同様にして、複合非球面レンズの構成にすることも可能である。本実施の形態において、図6〜図8に示した第6ないし第8の構成例では第2レンズ群G2が複合非球面レンズとなっている。図6〜図8の構成例では、第2レンズ群G2が、平行平面レンズ(レンズ基板)L2bと、そのレンズ基板L2bの一方の面側(物体側)に樹脂材料で形成された物体側非球面レンズ部L2aと、そのレンズ基板L2bの他方の面側(像側)に樹脂材料で形成された像側非球面レンズ部L2cとで構成されている。これら、レンズ基板L2bと、物体側非球面レンズ部L2aおよび像側非球面レンズ部L2cとで、全体として、光軸近傍において物体側に凹面を向けたメニスカス形状である1つの複合非球面レンズが構成されている。 Further, the second lens group G2 can be configured as a composite aspherical lens in the same manner as in the case of the first lens group G1 described above. In the present embodiment, in the sixth to eighth configuration examples shown in FIGS. 6 to 8, the second lens group G2 is a compound aspherical lens. 6 to 8, the second lens group G2 includes a parallel plane lens (lens substrate) L2b and an object-side non-layer formed of a resin material on one surface side (object side) of the lens substrate L2b. A spherical lens portion L2a and an image side aspherical lens portion L2c formed of a resin material on the other surface side (image side) of the lens substrate L2b. The lens substrate L2b, the object-side aspherical lens portion L2a, and the image-side aspherical lens portion L2c, as a whole, have one compound aspherical lens having a meniscus shape with a concave surface facing the object side in the vicinity of the optical axis. It is configured.
第3レンズ群G3は、特に像面湾曲補正に有効なレンズ群であり、最も物体側の面が光軸近傍において凸面とされている。第3レンズ群G3はまた、最も物体側の面または最も像側の面が、周辺部と面頂点位置との間(面の中間部)で像側に凸形状となる形状部分を有している。第3レンズ群G3は例えば、光軸近傍の形状が物体側に凸面を向けたメニスカス形状である1枚の第3レンズL3で構成することができる。 The third lens group G3 is a lens group particularly effective for field curvature correction, and the most object side surface is a convex surface in the vicinity of the optical axis. The third lens group G3 also has a shape portion in which the most object-side surface or most image-side surface is convex on the image side between the peripheral portion and the surface vertex position (intermediate portion of the surface). Yes. The third lens group G3 can be constituted by, for example, one third lens L3 having a meniscus shape in which the shape near the optical axis is convex toward the object side.
また、第3レンズ群G3を、上記した第1レンズ群G1の場合と同様にして、複合非球面レンズの構成にすることも可能である。本実施の形態において、図6〜図8に示した第6ないし第8の構成例では第3レンズ群G3が複合非球面レンズとなっている。図6〜図8の構成例では、第3レンズ群G3が、平行平面レンズ(レンズ基板)L3bと、そのレンズ基板L3bの一方の面側(物体側)に樹脂材料で形成された物体側非球面レンズ部L3aと、そのレンズ基板L3bの他方の面側(像側)に樹脂材料で形成された像側非球面レンズ部L3cとで構成されている。これら、レンズ基板L3bと、物体側非球面レンズ部L3aおよび像側非球面レンズ部L3cとで、全体として、光軸近傍の形状が物体側に凸面を向けたメニスカス形状である1つの複合非球面レンズが構成されている。 Further, the third lens group G3 can be configured as a composite aspherical lens in the same manner as in the case of the first lens group G1 described above. In the present embodiment, in the sixth to eighth configuration examples shown in FIGS. 6 to 8, the third lens group G3 is a compound aspherical lens. 6 to 8, the third lens group G3 includes a parallel plane lens (lens substrate) L3b and a non-object-side lens formed of a resin material on one surface side (object side) of the lens substrate L3b. A spherical lens portion L3a and an image-side aspherical lens portion L3c formed of a resin material on the other surface side (image side) of the lens substrate L3b. The lens substrate L3b, the object-side aspherical lens portion L3a, and the image-side aspherical lens portion L3c, as a whole, have one composite aspherical surface whose shape near the optical axis is a meniscus shape with the convex surface facing the object side. A lens is configured.
この撮像レンズは、少なくとも以下の条件式(1)〜(2)を満足することが好ましい。
0.19≦CA/TL≦0.6 ……(1)
0.5≦D12a/f≦1.2 ……(2)
1.2≦TL/f≦1.7 ……(3)
BF/TL≦0.35 ……(4)
ただし、
CA:入射瞳径(直径)
TL:全長(最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上距離。第3レンズ群G3よりも像面側は空気換算長)
BF:バックフォーカス(第3レンズ群G3の最も像側のレンズ面頂点から像面までの光軸上の距離(空気換算長))
D12a:第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面から第2レンズ群G2の最も像側のレンズ面までの光軸上距離
f:全体の近軸焦点距離
とする。
This imaging lens preferably satisfies at least the following conditional expressions (1) to (2).
0.19 ≦ CA / TL ≦ 0.6 (1)
0.5 ≦ D12a / f ≦ 1.2 (2)
1.2 ≦ TL / f ≦ 1.7 (3)
BF / TL ≦ 0.35 (4)
However,
CA: entrance pupil diameter (diameter)
TL: Full length (distance on the optical axis from the lens surface closest to the object side to the image plane. The length in terms of air on the image plane side than the third lens group G3)
BF: Back focus (distance on the optical axis from the apex of the lens surface closest to the image side of the third lens group G3 to the image plane (air equivalent length))
D12a: Distance on the optical axis from the most object-side lens surface of the first lens group G1 to the most image-side lens surface of the second lens group G2. F: Overall paraxial focal length.
この撮像レンズはさらに、以下の条件を適宜選択的に満足することが好ましい。
D3g/f3≦0.65 ……(5)
0.7≦f/YIM≦4.0 ……(6)
0.20≦D1g/f1≦0.75 ……(7)
0.45≦R1/f≦1.0 ……(8)
−0.5≦f2/f3(45−νd2g)≦3 ……(9)
0.03≦BF/DL≦0.5 ……(10)
1.6≦N1 ……(11)
0.5≦f/f1≦1.05 ……(12)
0.24≦D1g/f≦0.9 ……(13)
ただし、
YIM:最大像高
f1:第1レンズ群G1の近軸焦点距離
D1g:第1レンズ群G1内のレンズの中心厚の合計
D3g:第3レンズ群G3内のレンズの中心厚の合計
R1:第1レンズ群G1の最も物体側の面の近軸曲率半径
f2:第2レンズ群G2の近軸焦点距離
f3:第3レンズ群G3の近軸焦点距離
νd2g:第2レンズ群G2内で最も中心厚の厚いレンズのアッベ数
DL:第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面頂点から第3レンズ群G3の最も像側のレンズ面頂点までの光軸上の距離(図1参照)
N1:第1レンズ群G1内で最も中心厚の厚いレンズの屈折率
f1:第1レンズ群G1の近軸焦点距離
とする。
This imaging lens preferably further satisfies the following conditions as appropriate.
D3g / f3 ≦ 0.65 (5)
0.7 ≦ f / YIM ≦ 4.0 (6)
0.20 ≦ D1g / f1 ≦ 0.75 (7)
0.45 ≦ R1 / f ≦ 1.0 (8)
−0.5 ≦ f2 / f3 (45−νd2g) ≦ 3 (9)
0.03 ≦ BF / DL ≦ 0.5 (10)
1.6 ≦ N1 (11)
0.5 ≦ f / f1 ≦ 1.05 (12)
0.24 ≦ D1 g / f ≦ 0.9 (13)
However,
YIM: Maximum image height f1: Paraxial focal length of the first lens group G1 D1g: Total center thickness of lenses in the first lens group G1 D3g: Total center thickness of lenses in the third lens group G3 R1: No. Paraxial radius of curvature of the most object-side surface of one lens group G1 f2: Paraxial focal length of the second lens group G2 f3: Paraxial focal length of the third lens group G3 νd2g: Most central in the second lens group G2 Abbe number of thick lens DL: Distance on the optical axis from the most object-side lens surface vertex of the first lens group G1 to the most image-side lens surface vertex of the third lens group G3 (see FIG. 1)
N1: Refractive index of the lens with the thickest center thickness in the first lens group G1 f1: The paraxial focal length of the first lens group G1.
また、図6〜図8の構成例のように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、または第3レンズ群G3のうち、少なくとも1つの群が複合非球面レンズであった場合、各群の複合非球面レンズについて、複合非球面レンズ内で隣接するレンズ間のアッベ数差が、以下の条件式(14)を満たすようなアッベ数差Δν(d線に対するアッベ数差)とされると共に、複合非球面レンズ内で隣接するレンズ間の屈折率差が、以下の条件式(15)を満たすような屈折率差ΔN(d線に対する屈折率差)とされていることが好ましい。例えば、図6、図7に示した構成例のように第1レンズ群G1が複合非球面レンズであった場合、レンズ基板L1bと物体側非球面レンズ部L1aとのアッベ数の差、およびレンズ基板L1bと像側非球面レンズ部L1cとのアッベ数の差がそれぞれ、以下の条件式(14)を満たすようなアッベ数差Δνとされ、レンズ基板L1bと物体側非球面レンズ部L1aとの屈折率の差、およびレンズ基板L1bと像側非球面レンズ部L1cとの屈折率の差がそれぞれ、以下の条件式(15)を満たすような屈折率差ΔNとされていることが好ましい。
|Δν|≦10 ……(14)
|ΔN|≦0.1 ……(15)
6 to 8, when at least one of the first lens group G1, the second lens group G2, or the third lens group G3 is a compound aspheric lens, For the compound aspherical lenses in the group, the Abbe number difference Δν (the Abbe number difference with respect to the d line) is set such that the Abbe number difference between adjacent lenses in the compound aspherical lens satisfies the following conditional expression (14). At the same time, it is preferable that the refractive index difference between adjacent lenses in the composite aspheric lens is a refractive index difference ΔN (a refractive index difference with respect to the d-line) that satisfies the following conditional expression (15). For example, when the first lens group G1 is a compound aspherical lens as in the configuration examples shown in FIGS. 6 and 7, the Abbe number difference between the lens substrate L1b and the object-side aspherical lens portion L1a, and the lens The difference in Abbe number between the substrate L1b and the image side aspherical lens portion L1c is an Abbe number difference Δν that satisfies the following conditional expression (14), and the lens substrate L1b and the object side aspherical lens portion L1a are It is preferable that the difference in refractive index and the difference in refractive index between the lens substrate L1b and the image-side aspherical lens portion L1c are each a refractive index difference ΔN that satisfies the following conditional expression (15).
| Δν | ≦ 10 (14)
| ΔN | ≦ 0.1 (15)
次に、以上のように構成された撮像レンズの作用および効果、特に条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。 Next, operations and effects of the imaging lens configured as described above, particularly operations and effects related to conditional expressions, will be described in more detail.
本実施の形態に係る撮像レンズでは、全体として3群構成という比較的少ないレンズ群で構成したことで、コンパクト化およびローコスト化が図られる。また、各レンズ群の構成の最適化を図ったことで、全長を抑えつつ、従来に比べて明るく高い結像性能が得られる。特に像面補正に有利な最も像側の第3レンズ群G3のレンズ形状を、非球面を効率的に用いて最適化したことで、広画角化および明るさの確保に有利となる。また、全長の短縮化と明るさの確保とに有利な条件式(1)〜(4)等の所定の条件式を満足したことで、全長を抑えて高い結像性能を維持しつつ従来に比べて十分な明るさが確保される。 In the imaging lens according to the present embodiment, since it is configured by a relatively small number of lens groups of a three-group configuration as a whole, compactness and low cost can be achieved. In addition, by optimizing the configuration of each lens group, it is possible to obtain brighter and higher imaging performance than the conventional one while suppressing the overall length. In particular, by optimizing the lens shape of the third lens group G3 closest to the image plane, which is advantageous for image plane correction, by efficiently using an aspheric surface, it is advantageous for widening the angle of view and ensuring brightness. In addition, by satisfying predetermined conditional expressions such as conditional expressions (1) to (4) that are advantageous for shortening the overall length and ensuring brightness, it has been possible to reduce the overall length while maintaining high imaging performance. Sufficient brightness is ensured.
非球面形状に関しては、特に、第3レンズ群G3を、周辺部と面頂点位置との間(面の中間部)で像側に凸形状となる形状部分を有する構成にしたことで、像面の中心部から周辺部にわたって像面湾曲を良好に補正している。第3レンズ群G3では、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2に比べて、画角ごとに光束が分離される。このため、特に、撮像素子100に近いレンズ面である第3レンズ群G3の最も像側の面を、光軸近傍から周辺部にかけて異なる凹凸形状となるようにすることで、画角ごとの収差補正が適切になされ、光束の撮像素子100への入射角度が一定の角度以下に制御される(各画角での主光線のテレセントリック性が良好に保たれる)。従って、結像面全域における光量むらを軽減することができると共に、像面湾曲や歪曲収差等の補正に有利となる。また、この撮像レンズにおいて、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3の双方を非球面レンズとすることで、球面レンズで構成した場合に比べて、同等の光学性能を維持した状態で全長を小さくすることが可能となる。より具体的には、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3を球面レンズで構成して解像性能を良好にし、撮像面における各画角での主光線のテレセントリック性を良好に保ったとすると、非球面レンズを用いた場合、それと同等の性能を、30%以上全長を小さくした状態で実現することが可能となる。
Regarding the aspherical shape, in particular, the third lens group G3 has a configuration having a shape portion that is convex on the image side between the peripheral portion and the surface vertex position (intermediate portion of the surface). The field curvature is corrected well from the center to the periphery. In the third lens group G3, the luminous flux is separated for each angle of view as compared with the first lens group G1 and the second lens group G2. For this reason, in particular, by making the most image-side surface of the third lens group G3, which is a lens surface close to the
一般に、撮像レンズ系では、テレセントリック性、すなわち、撮像素子100への主光線の入射角度が光軸に対して平行に近く(撮像面における入射角度が撮像面の法線に対してゼロに近く)なることが好ましい。このテレセントリック性を確保するためには、絞りStはできるだけ物体側、第1レンズ群G1の前後に配置されることが好ましい。一方で、絞りStが最も物体側のレンズ面からさらに物体側方向に離れた位置に配置されると、その分(絞りStと最も物体側のレンズ面との距離)が光路長として加算されてしまうため、全体構成のコンパクト化の面で不利となる。従って例えば、絞りStを、光軸Z1上の位置が、第1レンズ群G1の重心位置よりも物体側で、かつ、第1レンズ群G1の最も物体側の面頂点位置よりも像側となるような位置に配置することにより、全長の短縮化を図りつつ、テレセントリック性を確保することができる。
In general, in an imaging lens system, telecentricity, that is, the incident angle of the principal ray on the
また、この撮像レンズにおいて、物体側から入射した光が第1レンズ群G1の像側の面で物体側方向に反射し、さらに第1レンズ群G1の物体側の面で反射して像面に到るようなゴースト光が発生するおそれがある。絞りStを、第1レンズ群G1の重心位置よりも物体側に配置することで、そのようなゴースト光の発生を抑制するのに有利となる。 In this imaging lens, the light incident from the object side is reflected in the object side direction by the image side surface of the first lens group G1, and further reflected by the object side surface of the first lens group G1 to be reflected on the image surface. Such ghost light may be generated. Arranging the diaphragm St closer to the object side than the position of the center of gravity of the first lens group G1 is advantageous in suppressing the generation of such ghost light.
また、絞りStを第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配置した場合、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との有効域が小さくなることで、面のパワーが小さくなり、一般的に製造ばらつきによる性能変化が小さい。また、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とが絞りに近いため球面収差を良好に保つことができ、明るいレンズには有利である。また、高級なレンズには、第1レンズ群G1をあえて絞りStよりも物体側に配置して、ユーザが外側からレンズを意識できるようにする外観上のメリットもある。 Further, when the aperture stop St is disposed between the first lens group G1 and the second lens group G2, the effective area between the first lens group G1 and the second lens group G2 is reduced, so that the surface power is reduced. In general, performance change due to manufacturing variations is small. Further, since the first lens group G1 and the second lens group G2 are close to the stop, the spherical aberration can be kept good, which is advantageous for a bright lens. In addition, the high-grade lens has an appearance advantage that the first lens group G1 is intentionally arranged on the object side of the stop St so that the user can recognize the lens from the outside.
以下、上記した各条件式の具体的意義について説明する。 Hereinafter, the specific significance of each conditional expression described above will be described.
条件式(1)は、入射瞳径CAの適切な値を規定している。絞りStが第1レンズ群G1の最も物体側の面位置の近傍にあるときは、入射瞳径CAは軸上光線の有効径を規定する。条件式(1)の下限を下回ると、入射瞳径CAが小さくなりすぎ、レンズ系が暗くなる。上限を上回ると、入射瞳径CAが大きくなりすぎ、解像性能等の諸性能が不十分となる。
より良好な性能を得るために、条件式(1)の数値範囲は、
0.22≦CA/TL≦0.5 ……(1’)
であることが好ましい。より好ましくは、
0.28≦CA/TL≦0.5 ……(1'')
であると良い。
Conditional expression (1) defines an appropriate value of the entrance pupil diameter CA. When the aperture stop St is in the vicinity of the surface position closest to the object side of the first lens group G1, the entrance pupil diameter CA defines the effective diameter of the axial ray. If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the entrance pupil diameter CA becomes too small and the lens system becomes dark. If the upper limit is exceeded, the entrance pupil diameter CA becomes too large, and various performances such as resolution performance become insufficient.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (1) is
0.22 ≦ CA / TL ≦ 0.5 (1 ′)
It is preferable that More preferably,
0.28 ≦ CA / TL ≦ 0.5 (1 ″)
Good to be.
条件式(2)は、第1レンズ群の最も物体側の面から第2レンズ群の最も像側の面までの光軸上距離D12aに関する。この撮像レンズでは、球面収差が第1レンズ群G1から第2レンズ群G2にかけてアンダーになり、第3レンズ群G3でオーバとなるようにして全体として球面収差のバランスを取っているが、条件式(2)の下限を下回ると、球面収差を十分アンダーにすることができなくなる。また、この撮像レンズでは、入射する光線を第1レンズ群G1から第2レンズ群G2にかけて画角ごとに光束分離させ、その分離した光束を第3レンズ群G3で画角ごとに補正することで、各画角ごとに像面湾曲を良好に補正している。条件式(2)の下限を下回ると、第1レンズ群G1から第2レンズ群G2にかけて光束を分離することが不十分になり、第3レンズ群G3での像面湾曲補正も不十分になってしまう。第3レンズ群G3の下限を下回ると、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2における周辺部のレンズ厚や、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が小さくなり、加工上不利となる。一方、条件式(2)の上限を上回ると、球面収差が第1レンズ群G1から第2レンズ群G2にかけてアンダーになりすぎてしまう。また、像面湾曲を小さくしつつ全長を小さくすることが難しくなってくる。
より良好な性能を得るために、条件式(2)の数値範囲は、
0.65≦D12a/f≦1.0 ……(2’)
であることが好ましい。より好ましくは、
0.70≦D12a/f≦1.0 ……(2'')
であると良い。
Conditional expression (2) relates to the on-axis distance D12a from the most object side surface of the first lens group to the most image side surface of the second lens group. In this imaging lens, the spherical aberration is balanced from the first lens group G1 to the second lens group G2 so as to be under, and the third lens group G3 is over. Below the lower limit of (2), the spherical aberration cannot be made sufficiently under. In this imaging lens, the incident light beam is separated from the first lens group G1 to the second lens group G2 for each field angle, and the separated light beam is corrected for each field angle by the third lens group G3. The field curvature is corrected well for each angle of view. If the lower limit of conditional expression (2) is not reached, it is insufficient to separate the light beam from the first lens group G1 to the second lens group G2, and the field curvature correction in the third lens group G3 is also insufficient. End up. If the lower limit of the third lens group G3 is not reached, the lens thickness in the peripheral portion of the first lens group G1 and the second lens group G2 and the air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 become small, and processing is performed. It is disadvantageous. On the other hand, if the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the spherical aberration will be too under from the first lens group G1 to the second lens group G2. In addition, it becomes difficult to reduce the overall length while reducing the curvature of field.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (2) is
0.65 ≦ D12a / f ≦ 1.0 (2 ′)
It is preferable that More preferably,
0.70 ≦ D12a / f ≦ 1.0 (2 ″)
Good to be.
条件式(3)は、レンズ系の全長TLに関する。条件式(3)の上限を超えると、全長TLが大きくなりすぎてしまい、全長TLの短縮化に不利となる。下限を超えると、全長TLの短縮化には有利になるものの、結像性能の低下を招く。本実施の形態に係る撮像レンズのようにFナンバーの小さい、明るいレンズの場合、解像深度が狭くなってしまうことと、軸上光線の有効域の増大により、球面収差と周辺像高の像面湾曲をバランス良く揃える事が厳しくなってしまう。そのため、ペッツバール和のバランスを良くするために、全長を適切な値にする必要がある。全長が大きすぎると、画角と、像面への射出角度が現状の一般的なFナンバーのレンズに比べて鈍角になりすぎてしまう。 Conditional expression (3) relates to the total length TL of the lens system. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the total length TL becomes too large, which is disadvantageous for shortening the total length TL. Exceeding the lower limit is advantageous for shortening the total length TL, but causes a reduction in imaging performance. In the case of a bright lens having a small F number, such as the imaging lens according to the present embodiment, the resolution depth becomes narrow and the effective range of axial rays increases, so that an image of spherical aberration and peripheral image height is obtained. It becomes strict to have a well-balanced surface curvature. Therefore, in order to improve the balance of the Petzval sum, the total length needs to be an appropriate value. If the total length is too large, the angle of view and the angle of exit to the image plane will be too obtuse compared to the current general F-number lens.
条件式(4)は、バックフォーカスBFとレンズ系の全長TLに関する。本実施の形態に係る撮像レンズのようにFナンバーの小さい、明るいレンズにおいて、絞りStを比較的に前側とし、また全長の短縮化を図ろうとすると、球面収差は、主に第1レンズ群G1で小さくできる。一方、倍率の色収差、像面湾曲補正、および非点格差補正は、変曲点を有する非球面を最終レンズ(第3レンズ群G3)に配置することが、最も効果がある。また、その非球面の位置は、絞りStから離して配置すれば、離れるほどに、効果を発揮する。最終レンズの非球面を絞りStから離して配置する結果、バックフォーカスBFが小さくなる傾向がある。一方、明るいレンズは、各像高の光線の有効径が広くなるので外観品質、ゴミ異物キズの規格の観点からみても、バックフォーカスBFを大きく広げる必要がない。このため、性能を優先してバックフォーカスBFが比較的小さくなるような位置に、最終レンズを配置することが可能になる。条件式(4)の上限を外れると、バックフォーカスBFを長くすることができるが、上記した最終レンズによる補正効果の低下を招く。
より良好な性能を得るために、条件式(4)の数値範囲は、
BF/TL≦0.18 ……(4’)
であることが好ましい。より好ましくは、
BF/TL≦0.12 ……(4'')
であると良い。
Conditional expression (4) relates to the back focus BF and the total length TL of the lens system. In a bright lens with a small F-number, such as the imaging lens according to the present embodiment, the spherical aberration is mainly caused by the first lens group G1 when the diaphragm St is set to the front side and the overall length is shortened. Can make it smaller. On the other hand, the chromatic aberration of magnification, the field curvature correction, and the astigmatic difference correction are most effective when an aspheric surface having an inflection point is arranged in the final lens (third lens group G3). Further, if the position of the aspherical surface is arranged away from the aperture stop St, the effect is demonstrated as the distance increases. As a result of disposing the aspherical surface of the final lens away from the stop St, the back focus BF tends to be small. On the other hand, a bright lens has a wide effective diameter of light rays at each image height, so that it is not necessary to widen the back focus BF greatly from the viewpoint of appearance quality and standard for foreign object scratches. For this reason, it is possible to place the final lens at a position where the back focus BF becomes relatively small with priority given to performance. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the back focus BF can be lengthened, but the correction effect of the final lens described above is reduced.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (4) is
BF / TL ≦ 0.18 (4 ')
It is preferable that More preferably,
BF / TL ≦ 0.12 (4 ″)
Good to be.
条件式(5)は、第3レンズ群G3の近軸焦点距離f3と第3レンズ群G3内のレンズの合計の中心厚D3gとの適切な関係を規定している。条件式(5)において、D3g/f3が負の値となる場合には、像面湾曲補正、ペッツバール和の補正に有利である。D3g/f3が正の値となる場合に、条件式(5)の上限を超えてD3g/f3の値が大きくなりすぎると、像面の補正が困難になる。 Conditional expression (5) defines an appropriate relationship between the paraxial focal length f3 of the third lens group G3 and the total center thickness D3g of the lenses in the third lens group G3. In conditional expression (5), when D3g / f3 is a negative value, it is advantageous for field curvature correction and Petzval sum correction. When D3g / f3 is a positive value, if the value of D3g / f3 is too large beyond the upper limit of conditional expression (5), it is difficult to correct the image plane.
条件式(6)は、最大像高YIMに関する。この撮像レンズでは、条件式(6)の条件下で、明るく高い結像性能を実現することができる。条件式(6)の下限を下回ると、画角が広くなりすぎる。条件式(6)の上限を上回ると、画角が狭くなりすぎる。
より良好な性能を得るために、条件式(6)の数値範囲は、
1.0≦f/YIM≦3.5 ……(6’)
であることが好ましい。より好ましくは、
1.4≦f/YIM≦3.0 ……(6'')
であると良い。
Conditional expression (6) relates to the maximum image height YIM. With this imaging lens, bright and high imaging performance can be realized under the condition of conditional expression (6). Below the lower limit of conditional expression (6), the angle of view becomes too wide. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, the angle of view becomes too narrow.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (6) is
1.0 ≦ f / YIM ≦ 3.5 (6 ′)
It is preferable that More preferably,
1.4 ≦ f / YIM ≦ 3.0 (6 ″)
Good to be.
条件式(7)は、第1レンズ群G1の近軸焦点距離f1と第1レンズ群G1内のレンズの合計の中心厚D1gとの適切な関係を規定している。条件式(7)の下限を下回ると、この撮像レンズでは第1レンズ群G1の有効径が大きいため、第1レンズ群G1内のレンズの縁の部分の厚さを十分確保できなくなる。条件式(7)の上限を上回ると、全長を小さくすることができなくなる。
より良好な性能を得るために、条件式(7)の数値範囲は、
0.25≦D1g/f1≦0.60 ……(7’)
であることが好ましい。より好ましくは、
0.28≦D1g/f1≦0.55 ……(7'')
であると良い。
Conditional expression (7) defines an appropriate relationship between the paraxial focal length f1 of the first lens group G1 and the total center thickness D1g of the lenses in the first lens group G1. If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, the effective diameter of the first lens group G1 is large in this imaging lens, so that the thickness of the edge portion of the lens in the first lens group G1 cannot be secured sufficiently. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, the total length cannot be reduced.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (7) is
0.25 ≦ D1 g / f1 ≦ 0.60 (7 ′)
It is preferable that More preferably,
0.28 ≦ D1 g / f1 ≦ 0.55 (7 ″)
Good to be.
条件式(8)は、第1レンズ群G1の最も物体側の面の形状に関する。条件式(8)の下限を下回ると、球面収差および像面湾曲がアンダーになりすぎる傾向となる。また、歪曲収差がオーバになりすぎて、非球面などによる十分な補正ができなくなる。条件式(8)の上限を上回ると、球面収差および像面湾曲がオーバになりすぎ、また、歪曲収差がアンダーになりすぎる傾向となる。さらに、全長にも比較的不利になる。
より良好な性能を得るために、条件式(8)の数値範囲は、
0.5≦R1/f≦0.8 ……(8’)
であることが好ましい。
Conditional expression (8) relates to the shape of the most object-side surface of the first lens group G1. Below the lower limit of conditional expression (8), the spherical aberration and the curvature of field tend to be too under. In addition, the distortion becomes excessive, and sufficient correction by an aspherical surface cannot be performed. If the upper limit of conditional expression (8) is exceeded, the spherical aberration and the curvature of field will be excessive, and the distortion will tend to be excessive. Furthermore, the overall length is also relatively disadvantageous.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (8) is
0.5 ≦ R1 / f ≦ 0.8 (8 ′)
It is preferable that
条件式(9)は、第2レンズ群G2内の最も中心厚の厚いレンズのアッベ数νd2gに関する。条件式(9)の範囲を外れると、像面湾曲と倍率の色収差を同時に良好に保てなくなる。
より良好な性能を得るために、条件式(9)の数値範囲は、
−0.2≦f2/f3(45−νd2g)≦2 ……(9’)
であることが好ましい。より好ましくは、
−0.1≦f2/f3(45−νd2g)≦1 ……(9'')
であると良い。
Conditional expression (9) relates to the Abbe number νd2g of the lens having the thickest center thickness in the second lens group G2. If the range of the conditional expression (9) is not satisfied, the curvature of field and the chromatic aberration of magnification cannot be kept good at the same time.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (9) is
−0.2 ≦ f2 / f3 (45−νd2g) ≦ 2 (9 ′)
It is preferable that More preferably,
−0.1 ≦ f2 / f3 (45−νd2g) ≦ 1 (9 ″)
Good to be.
条件式(10)は、バックフォーカスBFとレンズ系の厚さDLとに関する。レンズ全長を短縮化することと、撮像素子100に最も近い最終レンズ面が撮像面に近づきすぎないようにすること、この2つの要求を満たすには、レンズ系の厚さDLとバックフォーカスBFとを適切な範囲にする必要がある。条件式(10)の下限を下回ると、バックフォーカスBFが小さくなりすぎてしまう。上限を上回ると、レンズ全体の厚さDLが小さくなりすぎ、収差性能の悪化および製造組立感度の急激な低下が起きてしまう。この撮像レンズにおいて非球面の面数を多くすると、製造時のばらつきに対する性能劣化の感度が大きくなる。厚さDLを小さくしすぎると、各レンズ要素の成型条件のばらつきや組み立て時の より良好な性能を得るために、条件式(10)の数値範囲は、
0.05≦BF/DL≦0.42 ……(10’)
であることが好ましい。より好ましくは、
0.10≦BF/DL≦0.35 ……(10'')
であると良い。
Conditional expression (10) relates to the back focus BF and the lens system thickness DL. In order to satisfy these two requirements, shortening the overall lens length and preventing the final lens surface closest to the
0.05 ≦ BF / DL ≦ 0.42 (10 ′)
It is preferable that More preferably,
0.10 ≦ BF / DL ≦ 0.35 (10 ″)
Good to be.
条件式(11)は、第1レンズ群G1内で最も中心厚の厚いレンズの屈折率N1に関する。条件式(11)の下限を下回ると、第1レンズ群G1内のレンズにおける周辺部のレンズ厚が維持できなくなり、加工時に欠けなどを生じたり、研磨の場合には、研磨できなくなったりする。
より良好な性能を得るために、条件式(11)の数値範囲は、
1.75≦N1≦2.50 ……(11’)
であることが好ましい。この上限を上回ると、現状存在する光学材料では高価なものが多いため、コストの点で不利となる。より好ましくは、
1.79≦N1≦2.15 ……(11'')
であると良い。
Conditional expression (11) relates to the refractive index N1 of the lens having the thickest center thickness in the first lens group G1. If the lower limit of conditional expression (11) is not reached, the lens thickness at the periphery of the lenses in the first lens group G1 cannot be maintained, and chipping or the like may occur during processing, or in the case of polishing, polishing may not be possible.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (11) is
1.75 ≦ N1 ≦ 2.50 (11 ′)
It is preferable that Exceeding this upper limit is disadvantageous in terms of cost because many of the existing optical materials are expensive. More preferably,
1.79 ≦ N1 ≦ 2.15 (11 ″)
Good to be.
条件式(12)は、第1レンズ群G1の焦点距離f1に関する。条件式(12)の下限を超えると、第1レンズ群G1のパワーが小さくなりすぎ、広角化に不利となる。上限を超えると、第1レンズ群G1のパワーが大きくなりすぎ、周辺画角でのコマ収差、倍率の色収差および像面格差の補正に不利となる。
より良好な性能を得るために、条件式(12)の数値範囲は、
0.5≦f/f1≦1.0 ……(12’)
であることが好ましい。より好ましくは、
0.5≦f/f1≦0.95 ……(12'')
であると良い。
Conditional expression (12) relates to the focal length f1 of the first lens group G1. When the lower limit of conditional expression (12) is exceeded, the power of the first lens group G1 becomes too small, which is disadvantageous for widening the angle. If the upper limit is exceeded, the power of the first lens group G1 becomes too large, which is disadvantageous for correction of coma aberration, chromatic aberration of magnification, and image plane disparity at the peripheral field angle.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (12) is
0.5 ≦ f / f1 ≦ 1.0 (12 ′)
It is preferable that More preferably,
0.5 ≦ f / f1 ≦ 0.95 (12 ″)
Good to be.
条件式(13)は、全体の近軸焦点距離fと第1レンズ群G1内のレンズの合計の中心厚D1gとの適切な関係を規定している。条件式(13)の下限を下回ると、この撮像レンズでは第1レンズ群G1の有効径が大きいため、第1レンズ群G1内のレンズの縁の部分の厚さを十分確保できなくなる。上限を上回ると、バックフォーカスを適当に維持しつつ全長を小さくすることができなくなる。
より良好な性能を得るために、条件式(13)の数値範囲は、
0.35≦D1g/f≦0.7 ……(13’)
であることが好ましい。
Conditional expression (13) defines an appropriate relationship between the overall paraxial focal length f and the total center thickness D1g of the lenses in the first lens group G1. If the lower limit of conditional expression (13) is not reached, the effective diameter of the first lens group G1 is large in this imaging lens, so that the thickness of the edge portion of the lens in the first lens group G1 cannot be secured sufficiently. If the upper limit is exceeded, the total length cannot be reduced while maintaining the back focus appropriately.
In order to obtain better performance, the numerical range of conditional expression (13) is
0.35 ≦ D1 g / f ≦ 0.7 (13 ′)
It is preferable that
条件式(14),(15)は、図6〜図8の構成例のように複合非球面レンズを用いた場合における、その複合非球面レンズ内での隣接するレンズ間の適切なアッベ数差Δνと屈折率差ΔNとを規定している。複合非球面レンズ内でのレンズ構成を、条件式(14),(15)を満足するように、アッベ数差Δνと屈折率差ΔNとが小さい、できる限り均質な材料で構成することで、隣接するレンズ間の境界面での光線反射を減らすことが可能になる。 Conditional expressions (14) and (15) are the appropriate Abbe number differences between adjacent lenses in the composite aspheric lens when the composite aspheric lens is used as in the configuration examples of FIGS. Δν and refractive index difference ΔN are defined. By configuring the lens configuration in the composite aspherical lens with materials as homogeneous as possible so that the Abbe number difference Δν and the refractive index difference ΔN are small so as to satisfy the conditional expressions (14) and (15), Light reflection at the interface between adjacent lenses can be reduced.
以上説明したように、本実施の形態に係る撮像レンズによれば、全体として3群構成という比較的少ないレンズ群で、非球面を効率的に用いると共に、全長の短縮化と明るさの確保とに有利な所定の条件を満足してレンズ構成の全体的な最適化を行うようにしたので、コンパクト化およびローコスト化を図りつつ、従来に比べて明るく高い結像性能を実現することができる。また、適宜好ましい条件を満足することで、製造適性が良好で、より高い結像性能を実現できる。また、本実施の形態に係る撮像装置によれば、本実施の形態に係る高性能の撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、明るく高解像の撮影画像を得ることができる。 As described above, according to the imaging lens according to the present embodiment, the aspherical surface is efficiently used with a relatively small number of lens groups of a three-group configuration as a whole, and the overall length is shortened and the brightness is ensured. Therefore, the entire lens configuration is optimized while satisfying predetermined conditions that are advantageous to the above, so that it is possible to realize a brighter and higher imaging performance as compared with the prior art while achieving compactness and low cost. In addition, by satisfying the preferable conditions as appropriate, manufacturing aptitude is good and higher imaging performance can be realized. In addition, according to the imaging apparatus according to the present embodiment, since the imaging signal corresponding to the optical image formed by the high-performance imaging lens according to the present embodiment is output, bright and high-resolution imaging is performed. An image can be obtained.
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例をまとめて説明する。 Next, specific numerical examples of the imaging lens according to the present embodiment will be described. Hereinafter, a plurality of numerical examples will be described together.
図15および図29は、図1に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に図15にはその基本的なレンズデータを示し、図29には非球面に関するデータを示す。図15に示したレンズデータにおける面番号Siの欄には、実施例1に係る撮像レンズについて、最も物体側のレンズ要素の面を1番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目の面の番号を示している。曲率半径Riの欄には、図1において付した符号Riに対応させて、物体側からi番目の面の曲率半径の値(mm)を示す。面間隔Diの欄についても、同様に物体側からi番目の面Siとi+1番目の面Si+1との光軸上の間隔(mm)を示す。Ndjの欄には、物体側からj番目の光学要素のd線(587.6nm)に対する屈折率、N(945)jの欄には近赤外域の波長(945nm)に対する屈折率の値を示す。νdjの欄には、物体側からj番目の光学要素のd線に対するアッベ数の値を示す。図15の欄外には、諸データとして、全系の焦点距離f(mm)の値を示す。 15 and 29 show specific lens data corresponding to the configuration of the imaging lens shown in FIG. In particular, FIG. 15 shows basic lens data, and FIG. 29 shows data relating to an aspherical surface. In the field of the surface number Si in the lens data shown in FIG. 15, for the imaging lens according to Example 1, the surface of the lens element closest to the object side is the first, and the numbers are sequentially increased toward the image side. The number of the i-th surface marked with is shown. In the column of the curvature radius Ri, the value (mm) of the curvature radius of the i-th surface from the object side is shown in correspondence with the reference symbol Ri in FIG. Similarly, the column of the surface interval Di indicates the interval (mm) on the optical axis between the i-th surface Si and the i + 1-th surface Si + 1 from the object side. The Ndj column shows the refractive index for the d-line (587.6 nm) of the j-th optical element from the object side, and the N (945) j column shows the refractive index value for the near-infrared wavelength (945 nm). . The column of νdj shows the Abbe number value for the d-line of the j-th optical element from the object side. Outside the column of FIG. 15, the values of the focal length f (mm) of the entire system are shown as various data.
この実施例1に係る撮像レンズは、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3の両面がすべて非球面形状となっている。第1レンズ群G1は球面となっている。図15の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径(近軸曲率半径)の数値を示している。 In the imaging lens according to Example 1, both surfaces of the second lens group G2 and the third lens group G3 are all aspherical. The first lens group G1 is a spherical surface. The basic lens data in FIG. 15 shows numerical values of the curvature radius in the vicinity of the optical axis (paraxial curvature radius) as the curvature radius of these aspheric surfaces.
図29には実施例1の撮像レンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“E”は、その次に続く数値が10を底とした“べき指数”であることを示し、その10を底とした指数関数で表される数値が“E”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「1.0E−02」であれば、「1.0×10-2」であることを示す。 FIG. 29 shows aspherical data in the imaging lens of Example 1. In the numerical values shown as aspherical data, the symbol “E” indicates that the subsequent numerical value is a “power exponent” with a base of 10, and the numerical value represented by an exponential function with the base of 10 is Indicates that the value before “E” is multiplied. For example, “1.0E-02” indicates “1.0 × 10 −2 ”.
非球面データとしては、以下の式(A)によって表される非球面形状の式における各係数Ai,Kの値を記す。Zは、より詳しくは、光軸から高さhの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面(光軸に垂直な平面)に下ろした垂線の長さ(mm)を示す。 As the aspheric surface data, the values of the coefficients Ai and K in the aspheric surface expression represented by the following expression (A) are described. More specifically, Z is the length (mm) of a perpendicular line drawn from a point on the aspheric surface at a height h from the optical axis to the tangential plane (plane perpendicular to the optical axis) of the apex of the aspheric surface. Show.
Z=C・h2/{1+(1−K・C2・h2)1/2}+ΣAi・hi ……(A)
ただし、
Z:非球面の深さ(mm)
h:光軸からレンズ面までの距離(高さ)(mm)
K:離心率
C:近軸曲率=1/R
(R:近軸曲率半径)
Ai:第i次(iは3以上の整数)の非球面係数
Z = C · h 2 / {1+ (1−K · C 2 · h 2 ) 1/2 } + ΣAi · h i (A)
However,
Z: Depth of aspheric surface (mm)
h: Distance from the optical axis to the lens surface (height) (mm)
K: eccentricity C: paraxial curvature = 1 / R
(R: paraxial radius of curvature)
Ai: i-th order (i is an integer of 3 or more) aspheric coefficient
実施例1の撮像レンズでは、各非球面が、非球面係数Aiとして、第10次までの係数A3〜A10を必要に応じて有効に用いて表されている。 In the imaging lens of Example 1, each aspheric surface is represented as the aspheric coefficient Ai by effectively using the coefficients A3 to A10 up to the tenth order as necessary.
以上の実施例1の撮像レンズと同様にして、図2に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例2として、図16および図30に示す。また同様にして、図3〜図14に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例3ないし実施例14として、図17〜図28および図31〜図42に示す。 Similar to the imaging lens of Example 1 described above, specific lens data corresponding to the configuration of the imaging lens shown in FIG. Similarly, specific lens data corresponding to the configuration of the imaging lens shown in FIGS. 3 to 14 is shown in FIGS. 17 to 28 and FIGS. 31 to 42 as Examples 3 to 14. FIG.
なお、実施例5〜6に係る撮像レンズは、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3の両面がすべて非球面形状であると共に、第1レンズ群G1の最も物体側の面および最も物体側の面が非球面形状となっている。その他の実施例に係る撮像レンズは、実施例1に係る撮像レンズと同様、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3の両面がすべて非球面形状で、第1レンズ群G1は球面となっている。 In the imaging lenses according to Examples 5 to 6, both surfaces of the second lens group G2 and the third lens group G3 are all aspherical, and the most object side surface and the most object side of the first lens group G1 are used. The surface is aspherical. In the imaging lens according to the other examples, like the imaging lens according to Example 1, both surfaces of the second lens group G2 and the third lens group G3 are all aspherical, and the first lens group G1 is spherical. Yes.
また、図43、図44には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。図43、図44において、数値に「*」印を付した部分は条件式の数値範囲から外れていることを示している。 FIG. 43 and FIG. 44 show a summary of values relating to the above-described conditional expressions for each example. 43 and 44, the part marked with “*” in the numerical value indicates that it is out of the numerical value range of the conditional expression.
図45(A)〜(C)はそれぞれ、実施例1の撮像レンズにおける球面収差、非点収差(像面湾曲)、およびディストーション(歪曲収差)を示している。各収差図には、e線(波長546.07nm)を基準波長とした収差を示す。球面収差図および非点収差図には、近赤外線(波長945nm),C線(波長656.27nm)についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向(S)、破線はタンジェンシャル方向(T)の収差を示す。FNo.はF値、Yは像高を示す。
45A to 45C respectively show spherical aberration, astigmatism (field curvature), and distortion (distortion aberration) in the imaging lens of Example 1. Each aberration diagram shows an aberration with the e-line (wavelength 546.07 nm) as a reference wavelength. The spherical aberration diagram and the astigmatism diagram also show aberrations for the near infrared ray (
同様に、実施例2の撮像レンズについての諸収差を図46(A)〜(C)に示す。同様にして、実施例3ないし実施例6の撮像レンズについての諸収差を図47(A)〜(C)ないし図58(A)〜(C)に示す。 Similarly, various aberrations with respect to the imaging lens of Example 2 are shown in FIGS. Similarly, various aberrations of the imaging lenses of Examples 3 to 6 are shown in FIGS. 47 (A) to (C) to 58 (A) to (C).
なお、本実施例は、分光に関して比較的近赤外側での性能も考慮して設計し、比較的ワイドバンドでの使用にも耐えられるように設計したものである。このため、収差図には近赤外域の代表例として、945nmの収差も記載してある。近年、例えば移動体搭載カメラには、近赤外波長領域でのニーズがある。このようなニーズに対し、例えば、本実施例の撮像レンズの透過波長領域を可視から近赤外まで広げたり、または、近赤外の一部の領域のみの狭い範囲で使用する等の使用形態が可能である。なお、近赤外の一部の狭い領域のみや、可視の一部の狭い領域など、狭い波長領域で使用する場合には、ワイドバンドで使用する場合に比べて軸上色収差を重要視しないで良い。 This embodiment is designed in consideration of the performance on the relatively near-infrared side with respect to spectroscopy, and is designed to withstand use in a relatively wide band. For this reason, the aberration diagram also shows an aberration of 945 nm as a representative example in the near infrared region. In recent years, for example, a camera mounted on a mobile body has a need in the near infrared wavelength region. For such needs, for example, the transmission wavelength range of the imaging lens of the present embodiment is extended from visible to near infrared, or used in a narrow range of only a part of the near infrared region. Is possible. Note that when using in a narrow wavelength region such as only a narrow region in the near infrared region or in a narrow region in the visible region, the axial chromatic aberration should not be considered as important as when using in a wide band. good.
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、明るく、高い結像性能が実現されている。 As can be seen from the above numerical data and aberration diagrams, each example achieves a bright and high imaging performance.
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment and each Example, A various deformation | transformation implementation is possible. For example, the radius of curvature, the surface interval, and the refractive index of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, and may take other values.
また、上記各実施例では、すべて固定焦点で使用する前提での記載とされているが、フォーカス調整可能な構成とすることも可能である。例えばレンズ系全体を繰り出したり、一部のレンズを光軸上で動かしてオートフォーカス可能な構成とすることも可能である。 In each of the above embodiments, the description is based on the premise that the fixed focus is used. However, it is possible to adopt a configuration in which focus adjustment is possible. For example, the entire lens system can be extended, or a part of the lenses can be moved on the optical axis to enable autofocusing.
G1…第1レンズ群、G2…第2レンズ群、G3…第3レンズ群、L1…第1レンズ、L2…第2レンズ、L3…第3レンズ、L1a,L2a,L3a…物体側非球面レンズ部、L1b,L2b,L3b…平行平面レンズ(レンズ基板)、L11,L12…接合レンズ、L1c,L2c,L3c…像側非球面レンズ部、St…開口絞り、Ri…物体側から第i番目のレンズ面の曲率半径、Di…物体側から第i番目と第i+1番目のレンズ面との面間隔、Z1…光軸、100…撮像素子(像面)。 G1 ... first lens group, G2 ... second lens group, G3 ... third lens group, L1 ... first lens, L2 ... second lens, L3 ... third lens, L1a, L2a, L3a ... object side aspherical lens , L1b, L2b, L3b ... Parallel plane lens (lens substrate), L11, L12 ... Joint lens, L1c, L2c, L3c ... Image side aspherical lens part, St ... Aperture stop, Ri ... Ith from the object side Radius of curvature of lens surface, Di... Surface distance between i-th and i + 1-th lens surfaces from the object side, Z1... Optical axis, 100.
Claims (16)
最も物体側の面が凸面とされ、全体として正のパワーを有する第1レンズ群と、
全体として光軸近傍の形状が物体側に凹面を向けたメニスカス形状とされている第2レンズ群と、
最も物体側の面が光軸近傍において凸面とされると共に、最も物体側の面または最も像側の面が、周辺部と面頂点位置との間で像側に凸形状となる形状部分を有する第3レンズ群と
を備え、
かつ、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする3群構成の撮像レンズ。
0.19≦CA/TL≦0.6 ……(1)
0.5≦D12a/f≦1.2 ……(2)
1.2≦TL/f≦1.7 ……(3)
BF/TL≦0.35 ……(4)
ただし、
CA:入射瞳径(直径)
TL:全長(最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上距離。第3レンズ群よりも像面側は空気換算長)
BF:バックフォーカス(第3レンズ群の最も像側のレンズ面頂点から像面までの光軸上の距離(空気換算長))
D12a:第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から第2レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上距離
f:全体の近軸焦点距離
とする。 From the object side,
A first lens group having the most object side surface as a convex surface and having positive power as a whole;
A second lens group having a meniscus shape in which the shape near the optical axis as a whole is concave on the object side;
The most object side surface is a convex surface in the vicinity of the optical axis, and the most object side surface or the most image side surface has a shape portion that is convex on the image side between the peripheral portion and the surface vertex position. A third lens group,
An imaging lens having a three-group configuration, characterized in that the following conditional expression is satisfied.
0.19 ≦ CA / TL ≦ 0.6 (1)
0.5 ≦ D12a / f ≦ 1.2 (2)
1.2 ≦ TL / f ≦ 1.7 (3)
BF / TL ≦ 0.35 (4)
However,
CA: entrance pupil diameter (diameter)
TL: Full length (distance on the optical axis from the lens surface closest to the object side to the image plane. The length in terms of air on the image plane side from the third lens group)
BF: Back focus (distance on the optical axis from the vertex of the lens surface closest to the image side of the third lens unit to the image surface (air equivalent length))
D12a: Distance on the optical axis from the lens surface closest to the object side of the first lens group to the lens surface closest to the image side of the second lens group f: The entire paraxial focal length.
ことを特徴とする請求項1に記載の3群構成の撮像レンズ。
D3g/f3≦0.65 ……(5)
ただし、
f3:第3レンズ群の近軸焦点距離
D3g:第3レンズ群内のレンズの中心厚の合計
とする。 Furthermore, the following conditional expression is satisfied. The imaging lens with a three-group configuration according to claim 1.
D3g / f3 ≦ 0.65 (5)
However,
f3: Paraxial focal length of the third lens group D3g: The sum of the center thicknesses of the lenses in the third lens group.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の3群構成の撮像レンズ。
0.7≦f/YIM≦4.0 ……(6)
ただし、
YIM:最大像高
とする。 The imaging lens having a three-group structure according to claim 1 or 2, further satisfying the following conditional expression.
0.7 ≦ f / YIM ≦ 4.0 (6)
However,
YIM: The maximum image height.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。
0.65≦D12a/f≦1.0 ……(2’) The imaging lens having a three-group configuration according to any one of claims 1 to 3, further satisfying the following conditional expression.
0.65 ≦ D12a / f ≦ 1.0 (2 ′)
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。
0.20≦D1g/f1≦0.75 ……(7)
ただし、
f1:第1レンズ群の近軸焦点距離
D1g:第1レンズ群内のレンズの中心厚の合計
とする。 Furthermore, the following conditional expressions are satisfied. The imaging lens of 3 groups composition given in any 1 paragraph of Claims 1 thru / or 4 characterized by things.
0.20 ≦ D1g / f1 ≦ 0.75 (7)
However,
f1: Paraxial focal length of the first lens group D1g: The sum of the center thicknesses of the lenses in the first lens group.
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。
0.45≦R1/f≦1.0 ……(8)
ただし、
R1:第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の近軸曲率半径
とする。 Furthermore, the following conditional expression is satisfied. The imaging lens with a three-group configuration according to any one of claims 1 to 5.
0.45 ≦ R1 / f ≦ 1.0 (8)
However,
R1: The paraxial radius of curvature of the lens surface closest to the object side in the first lens unit is set.
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。
−0.5≦f2/f3(45−νd2g)≦3 ……(9)
ただし、
f2:第2レンズ群の近軸焦点距離
f3:第3レンズ群の近軸焦点距離
νd2g:第2レンズ群内で最も中心厚の厚いレンズのアッベ数
とする。 Furthermore, the following conditional expressions are satisfied. The imaging lens of 3 groups composition given in any 1 paragraph of Claims 1 thru / or 6 characterized by things.
−0.5 ≦ f2 / f3 (45−νd2g) ≦ 3 (9)
However,
f2: Paraxial focal length of the second lens group f3: Paraxial focal length of the third lens group νd2g: The Abbe number of the lens having the thickest center thickness in the second lens group.
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。
0.03≦BF/DL≦0.5 ……(10)
ただし、
DL:第1レンズ群の最も物体側のレンズ面頂点から第3レンズ群の最も像側のレンズ面頂点までの光軸上の距離
とする。 The three-group imaging lens according to any one of claims 1 to 7, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.03 ≦ BF / DL ≦ 0.5 (10)
However,
DL: Distance on the optical axis from the most object-side lens surface vertex of the first lens unit to the most image-side lens surface vertex of the third lens unit.
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。
1.6≦N1 ……(11)
ただし、
N1:第1レンズ群内で最も中心厚の厚いレンズの屈折率
とする。 Furthermore, the following conditional expressions are satisfied. The imaging lens with a three-group configuration according to any one of claims 1 to 8.
1.6 ≦ N1 (11)
However,
N1: The refractive index of the lens having the thickest center thickness in the first lens group.
ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。
0.5≦f/f1≦1.05 ……(12)
ただし、
f1:第1レンズ群の近軸焦点距離
とする。 The three-group imaging lens according to any one of claims 1 to 9, further satisfying the following conditional expression.
0.5 ≦ f / f1 ≦ 1.05 (12)
However,
f1: The paraxial focal length of the first lens unit is set.
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。
0.24≦D1g/f≦0.9 ……(13) The imaging lens having a three-group configuration according to any one of claims 1 to 10, further satisfying the following conditional expression.
0.24 ≦ D1 g / f ≦ 0.9 (13)
ことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。 The imaging lens having a three-group configuration according to any one of claims 1 to 11, wherein the first lens group includes a glass lens.
前記複合非球面レンズが、平板状のレンズ基板と、前記レンズ基板の物体側の面側に形成された物体側非球面レンズ部と、前記レンズ基板の像側の面側に形成された像側非球面レンズ部とからなり、
前記レンズ基板と前記物体側非球面レンズ部とのアッベ数の差、および前記レンズ基板と前記像側非球面レンズ部とのアッベ数の差がそれぞれ、以下の条件式(14)を満たすようなアッベ数差Δν(d線に対するアッベ数差)とされると共に、
前記レンズ基板と前記物体側非球面レンズ部との屈折率の差、および前記レンズ基板と前記像側非球面レンズ部との屈折率の差がそれぞれ、以下の条件式(15)を満たすような屈折率差ΔN(d線に対する屈折率差)とされている
ことを特徴とする請求項1に記載の3群構成の撮像レンズ。
|Δν|≦10 ……(14)
|ΔN|≦0.1 ……(15) At least one of the first lens group, the second lens group, and the third lens group is a compound aspheric lens,
The composite aspheric lens includes a flat lens substrate, an object-side aspheric lens portion formed on the object-side surface side of the lens substrate, and an image side formed on the image-side surface side of the lens substrate. It consists of an aspheric lens part,
The difference in Abbe number between the lens substrate and the object-side aspheric lens unit and the difference in Abbe number between the lens substrate and the image-side aspheric lens unit satisfy the following conditional expression (14): Abbe number difference Δν (Abbe number difference with respect to d-line),
The difference in refractive index between the lens substrate and the object-side aspherical lens portion and the difference in refractive index between the lens substrate and the image-side aspherical lens portion each satisfy the following conditional expression (15): The imaging lens having a three-group configuration according to claim 1, wherein the imaging lens has a refractive index difference ΔN (a refractive index difference with respect to the d line).
| Δν | ≦ 10 (14)
| ΔN | ≦ 0.1 (15)
前記絞りは、光軸上の位置が、前記第1レンズ群の重心位置よりも物体側となるように配設されている
ことを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の3群構成の撮像レンズ。 In addition, with an aperture,
14. The diaphragm according to claim 1, wherein the stop is disposed such that a position on an optical axis is closer to an object side than a center of gravity position of the first lens group. A three-group imaging lens.
ことを特徴とする請求項14に記載の3群構成の撮像レンズ。 The stop is disposed such that the position on the optical axis is closer to the object side than the position of the center of gravity of the first lens group and closer to the image side than the surface vertex position on the most object side of the first lens group. The imaging lens having a three-group configuration according to claim 14, wherein the imaging lens is configured as follows.
前記撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 The imaging lens according to any one of claims 1 to 15,
An imaging device comprising: an imaging element that outputs an imaging signal corresponding to an optical image formed by the imaging lens.
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