JP2012242581A - 撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体側から順に、物体側に凸面を向け負の屈折力を有し撮像側の面が非球面をなすメニスカス第1レンズと、物体側に凸面を向け負の屈折力を有し撮像側の面が非球面をなすメニスカス第2レンズと、物体側と撮像側の面に凸面を向け正の屈折力を有し物体側の面が非球面をなす両凸第3レンズと、開口絞りと、物体側と撮像側の面に凸面を向け正の屈折力を有し両面が非球面となる両凸第4レンズよりなり、前記第1レンズ乃至前記第4レンズを樹脂材料により形成し、前記第1レンズの撮像側面は光線有効径において球面とした場合よりも負のパワーを強く、前記第2レンズの撮像側面は光線有効径において球面とした場合よりも負のパワーを弱く、かつ前記第3レンズの物体側面は光線有効径において球面とした場合よりも正のパワーを弱くする。
【選択図】図1
Description
さらに好ましくは、d線における前記第1レンズと前記第2レンズの合算焦点距離をf12(mm)とし、光学系の焦点距離をf(mm)とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする。
さらに好ましくは、d線における前記第3レンズと前記第4レンズの合算焦点距離をf34(mm)とし、光学系の焦点距離をf(mm)とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする。
さらに好ましくは、撮像面での最大水平位置に入射する光線の全画角を2Wとする時、以下の条件式を満足することを特徴とする。
さらに好ましくは、撮像面での最大水平位置に入射する光線の全画角を2Wとし、撮像面での最大垂直位置に入射する光線の全画角を2Vとする時、以下の条件式を満足することを特徴とする。
さらに好ましくは、d線における前記第1レンズの焦点距離をf1(mm)、d線における前記第2レンズの焦点距離をf2(mm)、d線における前記第3レンズの焦点距離をf3(mm)、d線における前記第4レンズの焦点距離をf4(mm)とし、光学系の焦点距離をf(mm)とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする。
1.0<|f2/f|<2.0 ・・・(7)
1.3<|f3/f|<2.5 ・・・(8)
1.8<|f4/f|<3.0 ・・・(9)
このような条件式(1)を満たすように設計することで、小型、小径のカメラモジュールを実現する事が可能となる。広角レンズにおいて、光学全長は、第1レンズ110の径に相関がある。焦点距離が同等の場合、第1レンズ110の径と光学全長を伸ばせば、収差の補正は容易となり高い光学性能を確保する事ができる。逆に第1レンズ110の径と光学全長を短くしていくと、収差補正が困難となり品質の低下を招く事となる。ここで、径と全長をパラメーターとしているのは、前述したとおり両者には強い相関があり各々の個別の小型が困難だからである。換言すれば、径一定で全長を短く、全長一定で径を小さくする事は、小型化に適切ではない。上記式を満足する設計とすることで高い光学性能を維持したまま、小型化を可能とすることができる。
上記条件式(2)を満たすように設計することで、広角レンズのパワーバランスを最適にする事が可能となる。第1レンズ110と第2レンズ120の合算焦点距離を、光学径の焦点距離にあわせる事で第3レンズ130と第4レンズ150の交換のみで焦点距離の変化、換言すれば画角を変化させる事が可能となる。第3レンズ130と第4レンズ150の変化のみで画角を変える光学系を実現するには上記条件式(2)を満足する必要がある。
上記条件式(3)を満たすように設計することで、上記条件式(2)も関わるが、第3レンズ130と第4レンズ150の合算焦点距離が上記条件式(3)を満足するエリアで変えることで画角を変動させることが可能となる。
1.2<2W/2V<1.4 ・・・(5)
上記条件式(4)あるいは条件式(5)を満たすように設計することで、画面周辺部の物体を大きく写すことが可能となる。上記条件式(4)については、まず撮像レンズ100としては車載用カメラを想定していて、車載カメラにおいて死角となる広い角度が見える必要がある。上記条件式(5)については、周辺部を大きくするために垂直画角は上記式を満足するエリアになければならない。垂直画角が小さいと周辺倍率としては、有利だが高い光学性能を維持することが困難となる。特に倍率色収差の補正が困難となり周辺の像性能が劣化する傾向にある。逆に垂直画角が大きいと周辺が小さく写り本特許の目的となる周辺の視認性が低下する事となる。
1.0<|f2/f|<2.0 ・・・(7)
1.3<|f3/f|<2.5 ・・・(8)
1.8<|f4/f|<3.0 ・・・(9)
このような条件を満たすように設計することで、上述の条件を同時に満たす光学系を実現する事が可能となる。上記条件式(6)の下限値を超えると、負の屈折力が大きくなり、倍率の色収差の補正は容易となるが、第1レンズ110の像側面の曲率が小さくなりすぎてしまい、製造が難しくなる。上限値を超えると、第1レンズ110の物体側面の曲率が小さくなるために有効径が大きくなり、レンズ系の小型化が難しくなるとともに、広い画角を得るために必要な負の屈折力を第2レンズ120の像側面のみで補うことになり、曲率が小さくなりすぎてしまう。
実施の形態1における撮像レンズ101の基本構成は図2に示され、各数値データ(設定値)は表3、表4、表5に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図3にそれぞれ示される。図3は、実施例1において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図3からわかるように、実施例1によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ101が得られる。
実施の形態2における撮像レンズ102の基本構成は図6に示され、各数値データ(設定値)は表6、表7、表8に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図7にそれぞれ示される。図7は、実施例2において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図7からわかるように、実施例2によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ102が得られる。
実施の形態3における撮像レンズ103の基本構成は図10に示され、各数値データ(設定値)は表9、表10、表11に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図11にそれぞれ示される。図11は、実施例3において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図11からわかるように、実施例3によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ103が得られる。
実施の形態4における撮像レンズ104の基本構成は図14に示され、各数値データ(設定値)は表12、表13、表14に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図15にそれぞれ示される。図15は、実施例4において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図15からわかるように、実施例4によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ104が得られる。
実施の形態5における撮像レンズ105の基本構成は図18に示され、各数値データ(設定値)は表15、表16、表17に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図19にそれぞれ示される。図19は、実施例5において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を1に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Mはメリジオナル像面の値、破線Sはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図19からわかるように、実施例5によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ105が得られる。
110:第1レンズ
120:第2レンズ
130:第3レンズ
140:開口絞り
150:第4レンズ
160:カバーガラス(またはIRCF)
170:撮像素子(または撮像面・結像面)
Claims (8)
- 物体側から順に、物体側に凸面を向け負の屈折力を有し撮像側の面が非球面をなすメニスカス第1レンズと、物体側に凸面を向け負の屈折力を有し撮像側の面が非球面をなすメニスカス第2レンズと、物体側と撮像側の面に凸面を向け正の屈折力を有し物体側の面が非球面をなす両凸第3レンズと、開口絞りと、物体側と撮像側の面に凸面を向け正の屈折力を有し両面が非球面となる両凸第4レンズよりなり、
前記第1レンズ乃至前記第4レンズを樹脂材料により形成し、前記第1レンズの撮像側面は光線有効径において球面とした場合よりも負のパワーを強く、前記第2レンズの撮像側面は光線有効径において球面とした場合よりも負のパワーを弱く、かつ前記第3レンズの物体側面は光線有効径において球面とした場合よりも正のパワーを弱くしたことを特徴とする撮像レンズ。 - 前記第1レンズを構成する材料のd線に対するアッベ数が50以上に、前記第2レンズを構成する材料のd線に対するアッベ数が50以上に、前記第3レンズを構成する材料のd線に対するアッベ数が40以下に、前記第4レンズを構成する材料のd線に対するアッベ数が50以上に、それぞれ設定されることを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
- 前記第1レンズの物体側面から撮像素子までの距離をL(mm)とし、前記第1レンズの物体側面において光線が通過する最大径φ(mm)とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像レンズ。
0.8<φ/L<1.4 ・・・(1) - d線における前記第1レンズと前記第2レンズの合算焦点距離をf12(mm)とし、光学系の焦点距離をf(mm)とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像レンズ。
0.8<|f12/f|<1.0 ・・・(2) - d線における前記第3レンズと前記第4レンズの合算焦点距離をf34(mm)とし、光学系の焦点距離をf(mm)とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の撮像レンズ。
1.5<|f34/f|<3.5 ・・・(3) - 撮像面での最大水平位置に入射する光線の全画角を2Wとする時、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の撮像レンズ。
2W>130(deg) ・・・(4) - 撮像面での最大水平位置に入射する光線の全画角を2Wとし、撮像面での最大垂直位置に入射する光線の全画角を2Vとする時、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の撮像レンズ。
1.2<2W/2V<1.4 ・・・(5) - d線における前記第1レンズの焦点距離をf1(mm)、d線における前記第2レンズの焦点距離をf2(mm)、d線における前記第3レンズの焦点距離をf3(mm)、d線における前記第4レンズの焦点距離をf4(mm)とし、光学系の焦点距離をf(mm)とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の撮像レンズ。
4.0<|f1/f|<8.0 ・・・(6)
1.0<|f2/f|<2.0 ・・・(7)
1.3<|f3/f|<2.5 ・・・(8)
1.8<|f4/f|<3.0 ・・・(9)
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