JP2021107893A - Wide-angle lens - Google Patents

Wide-angle lens Download PDF

Info

Publication number
JP2021107893A
JP2021107893A JP2019239837A JP2019239837A JP2021107893A JP 2021107893 A JP2021107893 A JP 2021107893A JP 2019239837 A JP2019239837 A JP 2019239837A JP 2019239837 A JP2019239837 A JP 2019239837A JP 2021107893 A JP2021107893 A JP 2021107893A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
wide
conditional expression
angle
lenses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019239837A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
久保田 洋治
Yoji Kubota
洋治 久保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2019239837A priority Critical patent/JP2021107893A/en
Publication of JP2021107893A publication Critical patent/JP2021107893A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a wide-angle lens which offers good imaging performance at each wavelength within a wide wavelength range.SOLUTION: A wide-angle lens 50 is provided, comprising first lens L1 having a convex surface on the object side, a second lens L2 having high positive power and a large Abbe number, a third lens L3 having low power, a fourth lens L4 having positive power, and a fifth lens L5 having negative power, arranged in order from the object side. A focal length of each lens f1-f5 and Abbe numbers νd1-νd5 satisfy each of the following conditional expressions: -2.5<f1/f<-0.5, 1.0<f2/f<4.0, 18<|f3/f|, 0.7<|f4/f5|<1.5, 1.0<d23/f<4.0, 2.0<νd4/νd5<5.0, 45.0<νd2, 35.0<νd1, where f represents a focal length of the entire lens system and d23 represents a distance between the first lens and the second lens.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は広角レンズに関し、特に、可視光領域(λ=436nm〜656nm)から近紫外線(λ=385nm)および赤外線領域(λ=800nm〜900nm)に及ぶ広範囲の波長に対応可能な広角レンズに関する。 The present invention relates to a wide-angle lens, and more particularly to a wide-angle lens capable of supporting a wide range of wavelengths from a visible light region (λ = 436 nm to 656 nm) to near ultraviolet rays (λ = 385 nm) and an infrared region (λ = 800 nm to 900 nm).

広角レンズに対する利用範囲は広く、セキュリティ、自動車またはドローンへの搭載など多岐に亘っている。このため、広角レンズに求められる特性も、小型化、軽量化および低コスト化はもとより、高い性能(例えば4Kへの対応)、紫外線および赤外線への対応など様々な要求を満たす必要がでてきている。特に、可視光領域(λ=436nm〜656nm)から赤外領域(λ=800nm〜900nm)を、ほぼ同一のピント面上に結合させ、その特性を広角レンズでカバーする、所謂、マルチウエーブ型広角レンズのような難しい要求も増加している。例えば、特許文献1、2には可視光から赤外線領域におよび広範囲の波長に対応する広角レンズが提案されている。 The range of use for wide-angle lenses is wide, and it covers a wide range of areas such as security and mounting in automobiles or drones. For this reason, the characteristics required for wide-angle lenses must meet various requirements such as miniaturization, weight reduction, cost reduction, high performance (for example, 4K support), and ultraviolet and infrared support. There is. In particular, the so-called multi-wave type wide-angle lens in which the visible light region (λ = 436 nm to 656 nm) to the infrared region (λ = 800 nm to 900 nm) are combined on almost the same focus plane and the characteristics are covered by a wide-angle lens. Difficult demands such as lenses are also increasing. For example, Patent Documents 1 and 2 propose wide-angle lenses corresponding to a wide range of wavelengths from visible light to infrared light.

特開2017−102353号公報JP-A-2017-102353 特開2008−83735号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-83735

広角レンズにおいては、上記の各要求を満たすために、構成枚数の多数化や非球面レンズを採用しての高性能化や小型化を図ることが一般的に行われている。しかしながら、構成枚数の多数化では、小型、軽量化が困難となり、またコスト高の要因となってしまう。 In a wide-angle lens, in order to satisfy each of the above requirements, it is common practice to increase the number of constituent lenses and adopt an aspherical lens to improve the performance and reduce the size. However, if the number of components is increased, it becomes difficult to reduce the size and weight, and it becomes a factor of high cost.

少ない構成枚数で高い性能を得る手法の一つとして、非球面レンズの採用が考えられる。そこで、硝子レンズを用いた非球面化またはプラスチックレンズを用いた非球面化が考えられるが、そのいずれにも問題があることが知られている。 The adoption of an aspherical lens can be considered as one of the methods for obtaining high performance with a small number of components. Therefore, asphericalization using a glass lens or asphericalization using a plastic lens can be considered, but it is known that both of them have problems.

すなわち、ガラスモールド成型による非球面は、金型の製作や非球面レンズの成型コストが極めて高額なものになってしまうので、製品のコスト高を招いてしまう。 That is, the aspherical surface formed by glass molding makes the manufacturing cost of the mold and the molding cost of the aspherical lens extremely high, which leads to an increase in the cost of the product.

また、プラスチックを用いた非球面レンズは、コストの低減と軽量化には有効であるが、温度変化による屈折率変化が大きく、自動車やドローンなどに用いられる光学系は外部環境による温度変化(一般的に、−10°から+80°程度の温度変化に対応することが求められる)により、合焦ピント面が移動し、高性能な広角レンズには不向きとなってしまう。そのために、広波長帯域(近紫外線λ=385nmから近赤外線λ=900nm)に及ぶ各波長に対して良好な結像性能を得る手段として、アッベ数の大きな材料を多用すると共に、非球面レンズを組み合わせることにより対応している。 Aspherical lenses made of plastic are effective in reducing costs and weight, but the refractive index changes significantly due to temperature changes, and the optical system used in automobiles and drones changes in temperature due to the external environment (generally). Therefore, it is required to respond to a temperature change of about −10 ° to + 80 °), which causes the in-focus focus surface to move, making it unsuitable for a high-performance wide-angle lens. Therefore, as a means for obtaining good imaging performance for each wavelength in a wide wavelength band (near ultraviolet ray λ = 385 nm to near infrared ray λ = 900 nm), a material having a large Abbe number is often used and an aspherical lens is used. It corresponds by combining.

本発明の目的は、このような点に鑑みて、弱いパワーを持つ非球面レンズを用いて高い性能を得ることができ、かつ、ピント移動の少ない広角レンズを提供することにある。 In view of these points, an object of the present invention is to provide a wide-angle lens capable of obtaining high performance by using an aspherical lens having a weak power and having a small focus movement.

上記の課題を解決するために、本発明の広角レンズは、物体側から像面側に向けて、物体側に凸面を向け、負のパワーを持つ1枚構成の第1レンズと、正のパワーを持つ第2レンズと、非球面を備えた正または負のパワーを持つ第3レンズと、正のパワーを持つ第4レンズと、負のパワーを持つ第5レンズとがこの順序で配列されている。 In order to solve the above problems, the wide-angle lens of the present invention has a first lens having a negative power with a convex surface facing the object side from the object side toward the image plane side, and a positive power. A second lens with aspherical surface, a third lens with positive or negative power, a fourth lens with positive power, and a fifth lens with negative power are arranged in this order. There is.

本発明の実施の形態に係る広角レンズは、ガラス球面レンズ4枚と、プラスチック非球面レンズ1枚を含む5枚のレンズ構成からなる。物体側より順に、物体側に凸を向け、負のパワーを持つ第1ガラス球面レンズ(L1)と;当該第1レンズと所定の間隔(d2)を介して物体側に凸面を向け、強い正のパワーを有すると共に、アッベ数(νd)の大きなガラス球面レンズ(L2)と;パワーの弱いプラスチック非球面レンズ(L3)と;正のパワーを持つガラス球面レンズ(L4)と、負のパワーを持つガラス球面レンズ(L5)とが配置される。 The wide-angle lens according to the embodiment of the present invention has a lens configuration of four lenses including four glass spherical lenses and one plastic aspherical lens. With the first glass spherical lens (L1) having negative power, in order from the object side, the convex surface is directed toward the object side; A glass aspherical lens (L2) with a large Abbe number (νd) and a plastic aspherical lens (L3) with a weak power; a glass aspherical lens (L4) with a positive power, and a negative power. A glass spherical lens (L5) to be held is arranged.

第4レンズ(ガラス球面レンズL4)と第5レンズ(ガラス球面レンズL5)からなる合成レンズ(L45)により、第1レンズ(L1)〜第3レンズ(L3)までの間の補正不足となった軸上の色収差および倍率の色収差を適切に補正するようにしている。 Due to the composite lens (L45) consisting of the fourth lens (glass spherical lens L4) and the fifth lens (glass spherical lens L5), the correction between the first lens (L1) and the third lens (L3) became insufficient. The chromatic aberration on the axis and the chromatic aberration of the magnification are appropriately corrected.

すなわち、本発明の広角レンズは以下の条件式1〜8を満たすように、各レンズの焦点距離およびアッベ数が設定される。以下の条件式において、fはレンズ系全体の焦点距離、f1〜f5は第1〜第5レンズの焦点距離、d2は第1レンズと第2レンズの間のレンズ間隔、νd1〜νd5は第1〜第5レンズのd線に対するアッベ数を表す。 That is, in the wide-angle lens of the present invention, the focal length and Abbe number of each lens are set so as to satisfy the following conditional expressions 1 to 8. In the following conditional expression, f is the focal length of the entire lens system, f1 to f5 are the focal lengths of the first to fifth lenses, d2 is the lens spacing between the first lens and the second lens, and νd1 to νd5 are the first. ~ Represents the Abbe number for the d-line of the 5th lens.

条件式1:−2.5<f1/f<−0.5
条件式2:1.0<f2/f<4.0
条件式3:18<|f3/f|
条件式4:0.7<|f4/f5|<1.5
条件式5:1.0<d2/f<4.0
条件式6:2.0<νd4/νd5<5.0
条件式7:45.0<νd2
条件式8:35.0<νd1
Conditional expression 1: -2.5 <f1 / f <-0.5
Conditional expression 2: 1.0 <f2 / f <4.0
Conditional expression 3:18 << | f3 / f |
Conditional expression 4: 0.7 << f4 / f5 | <1.5
Conditional expression 5: 1.0 <d2 / f <4.0
Conditional expression 6: 2.0 <νd4 / νd5 <5.0
Conditional expression 7: 45.0 <νd2
Conditional expression 8: 35.0 <νd1

条件式1:−2.5<f1/f<−0.5
条件式1は、非点間隔や倍率の色収差およびコマ収差とバックフォーカス(bf)の確保に関するものである。上限値−0.5を超えると、非点間隔が増大すると共に軸外の色収差も増大し、良好な結像性能の妨げとなる。また、広角レンズを構成する各レンズのパワーが強くなるので、軸外光のコマ収差の補正も困難となる。一方、下限値−2.5を下回ると、色収差の補正には有効であるが、バックフォーカス(bf)の確保が困難になると共に、非点収差のS(Sagittal)面が物体側に湾曲し、この補正が困難となる。
Conditional expression 1: -2.5 <f1 / f <-0.5
Conditional expression 1 relates to securing astigmatism, chromatic aberration of magnification, coma, and back focus (bf). If the upper limit value exceeds −0.5, the astigmatism increases and the off-axis chromatic aberration also increases, which hinders good imaging performance. Further, since the power of each lens constituting the wide-angle lens becomes stronger, it becomes difficult to correct the coma aberration of off-axis light. On the other hand, if it is below the lower limit of -2.5, it is effective for correcting chromatic aberration, but it becomes difficult to secure the back focus (bf) and the S (Sagittal) plane of astigmatism is curved toward the object. , This correction becomes difficult.

条件式2:1.0<f2/f<4.0
条件式2は、像面湾曲や非点収差または色収差およびCRA(主光線入射角)に関わるものである。上限値4.0を超えるとCRAの低角変化には有効であるが、軸外の像面が物体側に湾曲すると共に倍率の色収差の増大を招いてしまう。一方、下限値1.0を下回ると、像面湾曲と非点収差の補正には有効であるが、バックフォーカス(bf)の確保が困難となるばかりでなく、CRAの大角化を招いてしまい、シェーディング補正が必要となり、コスト高の要因となってしまう。ここで、これらの要因に加えて、加工誤差等も考慮すると、条件式2は次の範囲に設定することが望ましい。
2.0<f2/f<3.5
Conditional expression 2: 1.0 <f2 / f <4.0
Conditional expression 2 relates to curvature of field, astigmatism or chromatic aberration, and CRA (primary ray incident angle). If the upper limit value exceeds 4.0, it is effective for changing the low angle of CRA, but the off-axis image plane is curved toward the object side and the chromatic aberration of magnification is increased. On the other hand, if it is less than the lower limit of 1.0, it is effective for correcting curvature of field and astigmatism, but not only it becomes difficult to secure the back focus (bf), but also the angle of CRA is increased. , Shading correction is required, which causes high cost. Here, in addition to these factors, considering the processing error and the like, it is desirable to set the conditional expression 2 in the following range.
2.0 <f2 / f <3.5

条件式3:18<|f3/f|
条件式3は、温度変化による最良結像点の変化を制御するための条件である。この条件から外れると、温度変化の大きな環境(−10°〜+80°)での結像点の変化が大きく高精細レンズには不向きとなってしまう。後述の実施例では、この条件を、22.0<|f3/f|に制御しており、これにより、最良結像点の変化量が±0.01mm以下となっている。
Conditional expression 3:18 << | f3 / f |
Conditional expression 3 is a condition for controlling the change of the best imaging point due to the temperature change. If this condition is not met, the change in the imaging point in an environment with a large temperature change (-10 ° to + 80 °) is large, making it unsuitable for a high-definition lens. In the examples described later, this condition is controlled to 22.0 << | f3 / f |, whereby the amount of change in the best imaging point is ± 0.01 mm or less.

また、第3レンズは、小型軽量化と高精細化を図るものであり、プラスチックによる非球面で構成されている。これにより、球面レンズによる球面収差やコマ収差の補正不足を補うことが可能となり、軽量で小型のレンズ系でありながら良好な結像特性を得るようにしている。なお、第3レンズL3は、ガラス非球面レンズとすることも可能である。 Further, the third lens is designed to be compact and lightweight and has high definition, and is made of an aspherical surface made of plastic. This makes it possible to compensate for the insufficient correction of spherical aberration and coma by the spherical lens, and obtains good imaging characteristics even though it is a lightweight and compact lens system. The third lens L3 can also be a glass aspherical lens.

条件式4:0.7<|f4/f5|<1.5
条件式4は、色収差および球面収差、像面湾曲、並びにCRAに関わるものである。上限値1.5を超えると、色収差が補正過剰となるとともに、球面収差もまた補正過剰となってしまう。さらに、像面湾曲も結像側に湾曲する、いわゆる補正過剰となり、良好な結像性能の妨げとなる。一方、下限値0.7を下回ると、CRAの低角度化には有効であるが、色収差および球面収差が補正不足となるばかりでなく、像面湾曲もまた補正不足となってしまう。
Conditional expression 4: 0.7 << f4 / f5 | <1.5
Conditional expression 4 relates to chromatic aberration and spherical aberration, curvature of field, and CRA. If the upper limit value exceeds 1.5, the chromatic aberration will be overcorrected and the spherical aberration will also be overcorrected. Further, the curvature of field is also curved toward the imaging side, which is so-called overcorrection, which hinders good imaging performance. On the other hand, if it is less than the lower limit value of 0.7, it is effective for lowering the angle of the CRA, but not only the chromatic aberration and the spherical aberration are insufficiently corrected, but also the curvature of field is also insufficiently corrected.

条件式5:1.0<d2/f<4.0
条件式5は、レンズ系の小型化、並びに、非点収差、色収差およびコマ収差に関わるものである。上限値4.0を超えると、非点収差の増大を招くとともにレンズ系の小型化には不向きとなる。また、倍率の色収差も増大し、良好な結像性能の妨げとなる。一方、下限値1.0を下回ると、小型化には有効であるが、非点間隔の増大やコマ収差の増大を招き、良好な画像の妨げとなる。
Conditional expression 5: 1.0 <d2 / f <4.0
Conditional expression 5 relates to miniaturization of the lens system and astigmatism, chromatic aberration and coma. If it exceeds the upper limit of 4.0, astigmatism will increase and it will be unsuitable for miniaturization of the lens system. In addition, chromatic aberration of magnification also increases, which hinders good imaging performance. On the other hand, if it is less than the lower limit of 1.0, it is effective for miniaturization, but it causes an increase in astigmatism and an increase in coma, which hinders a good image.

条件式6:2.0<νd4/νd5<5.0
条件式6は、色補正に関するものである。上限値5.0を超えると、色収差は軸上光の倍率の色収差が補正過剰(基準波長に対し、短波長が(+)方向に増大する)となって良好な結像の妨げとなる。一方、下限値2.0を下回ると、逆に、軸上光および軸外光の倍率の色収差が補正不足(基準波長に対し短波長(−)方向に増大する)となってしまう。ここで、この条件を、3.0<νd4/νd5<4.0の範囲にすると、良好な結像性能を得ることができるので望ましい。
Conditional expression 6: 2.0 <νd4 / νd5 <5.0
Conditional expression 6 relates to color correction. If the upper limit value of 5.0 is exceeded, the chromatic aberration of the magnification of the axial light is overcorrected (the short wavelength increases in the (+) direction with respect to the reference wavelength), which hinders good imaging. On the other hand, if it falls below the lower limit of 2.0, on the contrary, the chromatic aberration of the magnification of the on-axis light and the off-axis light becomes insufficiently corrected (increases in the short wavelength (−) direction with respect to the reference wavelength). Here, it is desirable to set this condition in the range of 3.0 <νd4 / νd5 <4.0 because good imaging performance can be obtained.

条件式7:45.0<νd2
条件式7は、近紫外線λ=385nmから近赤外線λ=850nmに亘る色収差を良好に保つためのものである。この条件を外れると、基準波長に対して近紫外線は(−)方向に、また、近赤外線では(+)方向に、色収差が増大し、広波長帯域での色補正が困難になる。
Conditional expression 7: 45.0 <νd2
Conditional expression 7 is for maintaining good chromatic aberration over the near-ultraviolet ray λ = 385 nm to the near-infrared ray λ = 850 nm. If this condition is not met, chromatic aberration increases in the (−) direction for near-ultraviolet rays and in the (+) direction for near-infrared rays with respect to the reference wavelength, making color correction in a wide wavelength band difficult.

条件式8:35.0<νd1
条件式8は、第1群を構成する第1レンズ(L1)のアッベ数を規定するものである。広波長帯域での色収差の補正に関するものであり、この条件をはずれると、基準波長λ=546nmに対し、近紫外線λ=400nmから近赤外線λ=850nmに関わる波長帯域での結像点のずれ量が大きくなり、可視光線を良好に補正したときの軸上の色収差は近紫外線では(−)方向に、また、近赤外線では(+)方向に増大してしまう。また、倍率の色収差も近紫外線では(−)方向へ、近赤外線では(+)方向へ増大し、本発明の目的である広波長帯域型レンズの開発には不向きとなってしまう。この条件を、
40.0<νd1
とすると、良好な光学特性が得られるので望ましい。
Conditional expression 8: 35.0 <νd1
The conditional expression 8 defines the Abbe number of the first lens (L1) constituting the first group. This is related to the correction of chromatic aberration in a wide wavelength band, and if this condition is not met, the amount of deviation of the imaging point in the wavelength band related to the near-infrared λ = 400 nm to the near-infrared λ = 850 nm with respect to the reference wavelength λ = 546 nm. Increases, and the axial chromatic aberration when the visible light is satisfactorily corrected increases in the (-) direction in the near-infrared ray and in the (+) direction in the near-infrared ray. Further, the chromatic aberration of magnification also increases in the (−) direction in the near ultraviolet rays and in the (+) direction in the near infrared rays, which makes it unsuitable for the development of the wide wavelength band type lens which is the object of the present invention. This condition,
40.0 <νd1
This is desirable because good optical characteristics can be obtained.

本発明を適用した実施例1の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the lens optical system of the wide-angle lens of Example 1 to which this invention was applied. 実施例1の広角レンズの収差図である。It is an aberration diagram of the wide-angle lens of Example 1. FIG. 本発明を適用した実施例2の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the lens optical system of the wide-angle lens of Example 2 to which this invention was applied. 実施例2の広角レンズの収差図である。It is an aberration diagram of the wide-angle lens of Example 2. (a)、(b)は実施例1、2の広角レンズのレンズデータを示す一覧表であり、(c)は実施例1、2の広角レンズの各条件式の値を示す一覧表である。(A) and (b) are lists showing the lens data of the wide-angle lenses of Examples 1 and 2, and (c) is a list showing the values of each conditional expression of the wide-angle lenses of Examples 1 and 2. ..

以下に、図面を参照して、本発明を適用した広角レンズの各実施例を説明する。 Hereinafter, examples of a wide-angle lens to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

図1Aおよび図2Aは、本発明の実施例1、2に係る広角レンズの構成図であり、図1B、2Bは、実施例1、2の広角レンズの収差図である。図1A、図2Aに示すように、実施例1、2の広角レンズ50、60の基本構成は同一であり、物体側から結像面側に向けて、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5が、この順序で配列されている。第2レンズL2の物体側に絞り6が配置される。また、第5レンズL5と結像面IM(受光素子の受光面)との間には、不図示のローパスフィルタおよびカバーガラス7が配置される。 1A and 2A are block diagrams of wide-angle lenses according to Examples 1 and 2 of the present invention, and FIGS. 1B and 2B are aberration diagrams of wide-angle lenses of Examples 1 and 2. As shown in FIGS. 1A and 2A, the basic configurations of the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2 are the same, and the first lens L1 and the second lens L2 are directed from the object side to the image plane side. The third lens L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are arranged in this order. The diaphragm 6 is arranged on the object side of the second lens L2. Further, a low-pass filter (not shown) and a cover glass 7 are arranged between the fifth lens L5 and the image plane IM (light receiving surface of the light receiving element).

第1レンズL1は、物体側に凸面を向け、負のパワーを持つガラス球面レンズである。第2レンズL2は、正のパワーを持つガラス球面レンズである。第3レンズL3は、非球面を備えた正または負のパワーを持つプラスチック非球面レンズである。第4レンズL4は、正のパワーを持つガラス球面レンズである。第5レンズL5は、負のパワーを持つガラス球面レンズである。 The first lens L1 is a glass spherical lens having a negative power with a convex surface facing the object side. The second lens L2 is a glass spherical lens having a positive power. The third lens L3 is a plastic aspherical lens having a positive or negative power and having an aspherical surface. The fourth lens L4 is a glass spherical lens having a positive power. The fifth lens L5 is a glass spherical lens having a negative power.

実施例1、2における各符号の意味は以下の通りである。
f:撮像レンズ全系の焦点距離
Fno:Fナンバー
f1:第1レンズの焦点距離
f2:第2レンズの焦点距離
f3:第3レンズの焦点距離
f4:第4レンズの焦点距離
f5:第5レンズの焦点距離
ω:半画角
i:物体側から数えたレンズ面の面番号(面番号の後のアスタリスク「*」は、非球面であることを表す。)
r:曲率半径
d:光軸上のレンズ面間の距離(面間隔)
nd:屈折率
νd1〜νd5:第1〜第5レンズのd線に対するアッベ数
νd6:カバーガラスのd線に対するアッベ数
The meanings of the respective symbols in Examples 1 and 2 are as follows.
f: Focal length of the entire imaging lens Fno: F number f1: Focal length of the first lens f2: Focal length of the second lens f3: Focal length of the third lens f4: Focal length of the fourth lens f5: Fifth lens Focal length ω: Half-angle i: Surface number of the lens surface counted from the object side (Asterisk "*" after the surface number indicates that it is an aspherical surface)
r: Radius of curvature d: Distance between lens surfaces on the optical axis (plane spacing)
nd: Refractive index νd1 to νd5: Abbe number for the d-line of the first to fifth lenses νd6: Abbe number for the d-line of the cover glass

ここで、図1A、2Aにおいて、物体側から数えたレンズ面の面番号iを、(1)、(2)、(3)・・・として示してある。面番号の後のアスタリスク「*」は、非球面であることを表している。また、光軸上のレンズ面間の距離d(面間隔)を、物体側から順に、d1、d2、d3・・・として示してある。 Here, in FIGS. 1A and 1A, the surface numbers i of the lens surfaces counted from the object side are shown as (1), (2), (3), and so on. An asterisk "*" after the surface number indicates that it is an aspherical surface. Further, the distance d (plane spacing) between the lens surfaces on the optical axis is shown as d1, d2, d3 ... In order from the object side.

また、各実施例の広角レンズ50、60において、レンズ面の非球面に採用する形状は、光軸方向の軸をZ、光軸に直交する方向の高さH、円錐係数をK、非球面係数をA4、A6、A8、A10、A12、A14としたとき、以下の式により表される。 Further, in the wide-angle lenses 50 and 60 of each embodiment, the shapes adopted for the aspherical surface of the lens surface are Z for the axis in the optical axis direction, H for the height in the direction orthogonal to the optical axis, K for the conical coefficient, and aspherical surface. When the coefficients are A4, A6, A8, A10, A12, and A14, it is expressed by the following formula.

Figure 2021107893
Figure 2021107893

<各実施例のレンズデータ>
実施例1、2の広角レンズ50、60のレンズデータを以下に示す。
<Lens data of each example>
The lens data of the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2 are shown below.

(実施例1のレンズデータ)
f=2.957mm、Fno=2.2、ω=75.0°
f1=−3.0966mm
f2=5.5556mm
f3=−1722.8500mm
f4=4.6037mm
f5=−6.085mm
f45=16.9501mm
d2=3.8434mm

Figure 2021107893
非球面データ
第6面
K=0.0
A4=−3.068794E−03
A6=4.041336E−04
A8=−5.082873E−04
A10=6.046128E−05

第7面
K=0.0
A4=−1.206437E−03
A6=6.119552E−04
A8=−3.457335E−04
A10=3.283993E−05 (Lens data of Example 1)
f = 2.957 mm, Fno = 2.2, ω = 75.0 °
f1 = -3.0966 mm
f2 = 5.5556 mm
f3 = -1722.8500 mm
f4 = 4.6037 mm
f5 = -6.085mm
f45 = 16.9501 mm
d2 = 3.8434 mm
Figure 2021107893
Aspherical data 6th surface K = 0.0
A4 = -3.068794E-03
A6 = 4.041336E-04
A8 = -5.082873E-04
A10 = 6.046128E-05

Side 7 K = 0.0
A4 = -1.206437E-03
A6 = 6.119552E-04
A8 = -3.457335E-04
A10 = 3.283939E-05

(実施例2のレンズデータ)
f=3.100mm、Fno=2.2、ω=65.3°
f1=−3.0529mm
f2=4.3975mm
f3=103.9513mm
f4=5.0760mm
f5=−5.9188mm
f45=25.3750mm
d2=3.4367mm

Figure 2021107893
非球面データ
第6面
K=1.204886
A4=−9.696728E−03
A6=6.443722E−04
A8=−5.202748E−04
A10=8.229672E−05

第7面
K=4.956852E−01
A4=−1.296849E−03
A6=9.811165E−04
A8=−1.085015E−04
A10=1.155031E−05
A12=2.831306E−06 (Lens data of Example 2)
f = 3.100 mm, Fno = 2.2, ω = 65.3 °
f1 = -3.0529mm
f2 = 4.3975mm
f3 = 103.9513mm
f4 = 5.0760mm
f5 = -5.9188 mm
f45 = 25.3750mm
d2 = 3.4367 mm
Figure 2021107893
Aspherical data 6th surface K = 1.204886
A4 = -9.696728E-03
A6 = 6.443722E-04
A8 = -5.202748E-04
A10 = 8.229672E-05

7th surface K = 4.965852E-01
A4 = -1.296849E-03
A6 = 9.811165E-04
A8 = -1.085015E-04
A10 = 1.155031E-05
A12 = 2.831306E-06

(作用効果)
図1B、図2Bには、実施例1、2の広角レンズ50、60の収差を示す。また、図3(a)、(b)には、実施例1、2の広角レンズ50、60の主要レンズデータを纏めて示し、図3(c)には各実施例における各条件式(1)〜(8)の値を示す。
(Action effect)
1B and 2B show the aberrations of the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2. Further, FIGS. 3 (a) and 3 (b) collectively show the main lens data of the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2, and FIG. 3 (c) shows each conditional expression (1) in each of the examples. ) To (8) are shown.

これらの図から分かるように、各実施例1、2の広角レンズ50、60は、各条件式1〜8を全て満たしており、広波長帯域(近紫外線λ=385nmから近赤外線λ=900nm)に及ぶ各波長に対して良好な結像性能が得られることが確認された。 As can be seen from these figures, the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2 satisfy all of the conditional equations 1 to 8 and have a wide wavelength band (near ultraviolet rays λ = 385 nm to near infrared rays λ = 900 nm). It was confirmed that good imaging performance can be obtained for each wavelength.

50、60 広角レンズ
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
IM 結像面
6 絞り
7 カバーガラス
(1)〜(12) レンズ面の面番号
d1〜d6 光軸上のレンズ面間の距離(面間隔)
50, 60 Wide-angle lens L1 1st lens L2 2nd lens L3 3rd lens L4 4th lens L5 5th lens IM Imaging surface 6 Aperture 7 Cover glass (1) to (12) Lens surface surface numbers d1 to d6 Optical Distance between lens surfaces on the axis (plane spacing)

本発明は広角レンズに関し、特に、可視光領域(λ=436nm〜656nm)から近紫外線(λ=385nm)および赤外線領域(λ=800nm〜900nm)に及ぶ広範囲の波長に対応可能な広角レンズに関する。 The present invention relates to a wide-angle lens, and more particularly to a wide-angle lens capable of supporting a wide range of wavelengths from a visible light region (λ = 436 nm to 656 nm) to near ultraviolet rays (λ = 385 nm) and an infrared region (λ = 800 nm to 900 nm).

広角レンズに対する利用範囲は広く、セキュリティ、自動車またはドローンへの搭載など多岐に亘っている。このため、広角レンズに求められる特性も、小型化、軽量化および低コスト化はもとより、高い性能(例えば4Kへの対応)、紫外線および赤外線への対応など様々な要求を満たす必要がでてきている。特に、可視光領域(λ=436nm〜656nm)から赤外領域(λ=800nm〜900nm)を、ほぼ同一のピント面上に結合させ、その特性を広角レンズでカバーする、所謂、マルチウエーブ型広角レンズのような難しい要求も増加している。例えば、特許文献1、2には可視光から赤外線領域におよび広範囲の波長に対応する広角レンズが提案されている。 The range of use for wide-angle lenses is wide, and it covers a wide range of areas such as security and mounting in automobiles or drones. For this reason, the characteristics required for wide-angle lenses must meet various requirements such as miniaturization, weight reduction, cost reduction, high performance (for example, 4K support), and ultraviolet and infrared support. There is. In particular, the so-called multi-wave type wide-angle lens in which the visible light region (λ = 436 nm to 656 nm) to the infrared region (λ = 800 nm to 900 nm) are combined on almost the same focus plane and the characteristics are covered by a wide-angle lens. Difficult demands such as lenses are also increasing. For example, Patent Documents 1 and 2 propose wide-angle lenses corresponding to a wide range of wavelengths from visible light to infrared light.

特開2017−102353号公報JP-A-2017-102353 特開2008−83735号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-83735

広角レンズにおいては、上記の各要求を満たすために、構成枚数の多数化や非球面レンズを採用しての高性能化や小型化を図ることが一般的に行われている。しかしながら、構成枚数の多数化では、小型、軽量化が困難となり、またコスト高の要因となってしまう。 In a wide-angle lens, in order to satisfy each of the above requirements, it is common practice to increase the number of constituent lenses and adopt an aspherical lens to improve the performance and reduce the size. However, if the number of components is increased, it becomes difficult to reduce the size and weight, and it becomes a factor of high cost.

少ない構成枚数で高い性能を得る手法の一つとして、非球面レンズの採用が考えられる。そこで、硝子レンズを用いた非球面化またはプラスチックレンズを用いた非球面化が考えられるが、そのいずれにも問題があることが知られている。 The adoption of an aspherical lens can be considered as one of the methods for obtaining high performance with a small number of components. Therefore, asphericalization using a glass lens or asphericalization using a plastic lens can be considered, but it is known that both of them have problems.

すなわち、ガラスモールド成型による非球面は、金型の製作や非球面レンズの成型コストが極めて高額なものになってしまうので、製品のコスト高を招いてしまう。 That is, the aspherical surface formed by glass molding makes the manufacturing cost of the mold and the molding cost of the aspherical lens extremely high, which leads to an increase in the cost of the product.

また、プラスチックを用いた非球面レンズは、コストの低減と軽量化には有効であるが、温度変化による屈折率変化が大きく、自動車やドローンなどに用いられる光学系は外部環境による温度変化(一般的に、−10°から+80°程度の温度変化に対応することが求められる)により、合焦ピント面が移動し、高性能な広角レンズには不向きとなってしまう。そのために、広波長帯域(近紫外線λ=385nmから近赤外線λ=900nm)に及ぶ各波長に対して良好な結像性能を得る手段として、アッベ数の大きな材料を多用すると共に、非球面レンズを組み合わせることにより対応している。 Aspherical lenses made of plastic are effective in reducing costs and weight, but the refractive index changes significantly due to temperature changes, and the optical system used in automobiles and drones changes in temperature due to the external environment (generally). Therefore, it is required to respond to a temperature change of about −10 ° to + 80 °), which causes the in-focus focus surface to move, making it unsuitable for a high-performance wide-angle lens. Therefore, as a means for obtaining good imaging performance for each wavelength in a wide wavelength band (near ultraviolet ray λ = 385 nm to near infrared ray λ = 900 nm), a material having a large Abbe number is often used and an aspherical lens is used. It corresponds by combining.

本発明の目的は、このような点に鑑みて、弱いパワーを持つ非球面レンズを用いて高い性能を得ることができ、かつ、ピント移動の少ない広角レンズを提供することにある。 In view of these points, an object of the present invention is to provide a wide-angle lens capable of obtaining high performance by using an aspherical lens having a weak power and having a small focus movement.

上記の課題を解決するために、本発明の広角レンズは、物体側から像面側に向けて、物体側に凸面を向け、負のパワーを持つ1枚構成の第1レンズと、正のパワーを持つ第2レンズと、非球面を備えた正または負のパワーを持つ第3レンズと、正のパワーを持つ第4レンズと、負のパワーを持つ第5レンズとがこの順序で配列されている。 In order to solve the above problems, the wide-angle lens of the present invention has a first lens having a negative power with a convex surface facing the object side from the object side toward the image plane side, and a positive power. A second lens with aspherical surface, a third lens with positive or negative power, a fourth lens with positive power, and a fifth lens with negative power are arranged in this order. There is.

本発明の実施の形態に係る広角レンズは、ガラス球面レンズ4枚と、プラスチック非球面レンズ1枚を含む5枚のレンズ構成からなる。物体側より順に、物体側に凸を向け、負のパワーを持つ第1ガラス球面レンズ(L1)と;当該第1レンズと所定の間隔(d23)を介して物体側に凸面を向け、強い正のパワーを有すると共に、アッベ数(νd)の大きなガラス球面レンズ(L2)と;パワーの弱いプラスチック非球面レンズ(L3)と;正のパワーを持つガラス球面レンズ(L4)と、負のパワーを持つガラス球面レンズ(L5)とが配置される。 The wide-angle lens according to the embodiment of the present invention has a lens configuration of four lenses including four glass spherical lenses and one plastic aspherical lens. With the first glass spherical lens (L1) having negative power, in order from the object side, the convex surface is directed toward the object side; the convex surface is directed toward the object side through a predetermined distance (d 23) from the first lens, and is strong. A glass aspherical lens (L2) having a positive power and a large Abbe number (νd); a plastic aspherical lens (L3) with a weak power; a glass aspherical lens (L4) having a positive power, and a negative power. A glass spherical lens (L5) with a lens (L5) is arranged.

第4レンズ(ガラス球面レンズL4)と第5レンズ(ガラス球面レンズL5)からなる合成レンズ(L45)により、第1レンズ(L1)〜第3レンズ(L3)までの間の補正不足となった軸上の色収差および倍率の色収差を適切に補正するようにしている。 Due to the composite lens (L45) consisting of the fourth lens (glass spherical lens L4) and the fifth lens (glass spherical lens L5), the correction between the first lens (L1) and the third lens (L3) became insufficient. The chromatic aberration on the axis and the chromatic aberration of the magnification are appropriately corrected.

すなわち、本発明の広角レンズは以下の条件式1〜8を満たすように、各レンズの焦点距離およびアッベ数が設定される。以下の条件式において、fはレンズ系全体の焦点距離、f1〜f5は第1〜第5レンズの焦点距離、d23は第1レンズと第2レンズの間のレンズ間隔、νd1〜νd5は第1〜第5レンズのd線に対するアッベ数を表す。 That is, in the wide-angle lens of the present invention, the focal length and Abbe number of each lens are set so as to satisfy the following conditional expressions 1 to 8. In the following conditional expressions, f is the focal length of the entire lens system, f1 to f5 is the focal length of the fifth lens, d 23 the lens distance between the first lens and the second lens, the νd1~νd5 first It represents the Abbe number for the d-line of the 1st to 5th lenses.

条件式1:−2.5<f1/f<−0.5
条件式2:1.0<f2/f<4.0
条件式3:18<|f3/f|
条件式4:0.7<|f4/f5|<1.5
条件式5:1.0<d23/f<4.0
条件式6:2.0<νd4/νd5<5.0
条件式7:45.0<νd2
条件式8:35.0<νd1
Conditional expression 1: -2.5 <f1 / f <-0.5
Conditional expression 2: 1.0 <f2 / f <4.0
Conditional expression 3:18 << | f3 / f |
Conditional expression 4: 0.7 << f4 / f5 | <1.5
Conditional expression 5: 1.0 <d 23 / f <4.0
Conditional expression 6: 2.0 <νd4 / νd5 <5.0
Conditional expression 7: 45.0 <νd2
Conditional expression 8: 35.0 <νd1

条件式1:−2.5<f1/f<−0.5
条件式1は、非点間隔や倍率の色収差およびコマ収差とバックフォーカス(bf)の確保に関するものである。上限値−0.5を超えると、非点間隔が増大すると共に軸外の色収差も増大し、良好な結像性能の妨げとなる。また、広角レンズを構成する各レンズのパワーが強くなるので、軸外光のコマ収差の補正も困難となる。一方、下限値−2.5を下回ると、色収差の補正には有効であるが、バックフォーカス(bf)の確保が困難になると共に、非点収差のS(Sagittal)面が物体側に湾曲し、この補正が困難となる。
Conditional expression 1: -2.5 <f1 / f <-0.5
Conditional expression 1 relates to securing astigmatism, chromatic aberration of magnification, coma, and back focus (bf). If the upper limit value exceeds −0.5, the astigmatism increases and the off-axis chromatic aberration also increases, which hinders good imaging performance. Further, since the power of each lens constituting the wide-angle lens becomes stronger, it becomes difficult to correct the coma aberration of off-axis light. On the other hand, if it is below the lower limit of -2.5, it is effective for correcting chromatic aberration, but it becomes difficult to secure the back focus (bf) and the S (Sagittal) plane of astigmatism is curved toward the object. , This correction becomes difficult.

条件式2:1.0<f2/f<4.0
条件式2は、像面湾曲や非点収差または色収差およびCRA(主光線入射角)に関わるものである。上限値4.0を超えるとCRAの低角変化には有効であるが、軸外の像面が物体側に湾曲すると共に倍率の色収差の増大を招いてしまう。一方、下限値1.0を下回ると、像面湾曲と非点収差の補正には有効であるが、バックフォーカス(bf)の確保が困難となるばかりでなく、CRAの大角化を招いてしまい、シェーディング補正が必要となり、コスト高の要因となってしまう。ここで、これらの要因に加えて、加工誤差等も考慮すると、条件式2は次の範囲に設定することが望ましい。
2.0<f2/f<3.5
Conditional expression 2: 1.0 <f2 / f <4.0
Conditional expression 2 relates to curvature of field, astigmatism or chromatic aberration, and CRA (primary ray incident angle). If the upper limit value exceeds 4.0, it is effective for changing the low angle of CRA, but the off-axis image plane is curved toward the object side and the chromatic aberration of magnification is increased. On the other hand, if it is less than the lower limit of 1.0, it is effective for correcting curvature of field and astigmatism, but not only it becomes difficult to secure the back focus (bf), but also the angle of CRA is increased. , Shading correction is required, which causes high cost. Here, in addition to these factors, considering the processing error and the like, it is desirable to set the conditional expression 2 in the following range.
2.0 <f2 / f <3.5

条件式3:18<|f3/f|
条件式3は、温度変化による最良結像点の変化を制御するための条件である。この条件から外れると、温度変化の大きな環境(−10°〜+80°)での結像点の変化が大きく高精細レンズには不向きとなってしまう。後述の実施例では、この条件を、22.0<|f3/f|に制御しており、これにより、最良結像点の変化量が±0.01mm以下となっている。
Conditional expression 3:18 << | f3 / f |
Conditional expression 3 is a condition for controlling the change of the best imaging point due to the temperature change. If this condition is not met, the change in the imaging point in an environment with a large temperature change (-10 ° to + 80 °) is large, making it unsuitable for a high-definition lens. In the examples described later, this condition is controlled to 22.0 << | f3 / f |, whereby the amount of change in the best imaging point is ± 0.01 mm or less.

また、第3レンズは、小型軽量化と高精細化を図るものであり、プラスチックによる非球面で構成されている。これにより、球面レンズによる球面収差やコマ収差の補正不足を補うことが可能となり、軽量で小型のレンズ系でありながら良好な結像特性を得るようにしている。なお、第3レンズL3は、ガラス非球面レンズとすることも可能である。 Further, the third lens is designed to be compact and lightweight and has high definition, and is composed of an aspherical surface made of plastic. This makes it possible to compensate for the insufficient correction of spherical aberration and coma by the spherical lens, and obtains good imaging characteristics even though it is a lightweight and compact lens system. The third lens L3 can also be a glass aspherical lens.

条件式4:0.7<|f4/f5|<1.5
条件式4は、色収差および球面収差、像面湾曲、並びにCRAに関わるものである。上限値1.5を超えると、色収差が補正過剰となるとともに、球面収差もまた補正過剰となってしまう。さらに、像面湾曲も結像側に湾曲する、いわゆる補正過剰となり、良好な結像性能の妨げとなる。一方、下限値0.7を下回ると、CRAの低角度化には有効であるが、色収差および球面収差が補正不足となるばかりでなく、像面湾曲もまた補正不足となってしまう。
Conditional expression 4: 0.7 << f4 / f5 | <1.5
Conditional expression 4 relates to chromatic aberration and spherical aberration, curvature of field, and CRA. If the upper limit value exceeds 1.5, the chromatic aberration will be overcorrected and the spherical aberration will also be overcorrected. Further, the curvature of field is also curved toward the imaging side, which is so-called overcorrection, which hinders good imaging performance. On the other hand, if it is less than the lower limit value of 0.7, it is effective for lowering the angle of the CRA, but not only the chromatic aberration and the spherical aberration are insufficiently corrected, but also the curvature of field is also insufficiently corrected.

条件式5:1.0<d23/f<4.0
条件式5は、レンズ系の小型化、並びに、非点収差、色収差およびコマ収差に関わるものである。上限値4.0を超えると、非点収差の増大を招くとともにレンズ系の小型化には不向きとなる。また、倍率の色収差も増大し、良好な結像性能の妨げとなる。一方、下限値1.0を下回ると、小型化には有効であるが、非点間隔の増大やコマ収差の増大を招き、良好な画像の妨げとなる。
Conditional expression 5: 1.0 <d 23 / f <4.0
Conditional expression 5 relates to miniaturization of the lens system and astigmatism, chromatic aberration and coma. If it exceeds the upper limit of 4.0, astigmatism will increase and it will be unsuitable for miniaturization of the lens system. In addition, chromatic aberration of magnification also increases, which hinders good imaging performance. On the other hand, if it is less than the lower limit of 1.0, it is effective for miniaturization, but it causes an increase in astigmatism and an increase in coma, which hinders a good image.

条件式6:2.0<νd4/νd5<5.0
条件式6は、色補正に関するものである。上限値5.0を超えると、色収差は軸上光の倍率の色収差が補正過剰(基準波長に対し、短波長が(+)方向に増大する)となって良好な結像の妨げとなる。一方、下限値2.0を下回ると、逆に、軸上光および軸外光の倍率の色収差が補正不足(基準波長に対し短波長(−)方向に増大する)となってしまう。ここで、この条件を、3.0<νd4/νd5<4.0の範囲にすると、良好な結像性能を得ることができるので望ましい。
Conditional expression 6: 2.0 <νd4 / νd5 <5.0
Conditional expression 6 relates to color correction. If the upper limit value of 5.0 is exceeded, the chromatic aberration of the magnification of the axial light is overcorrected (the short wavelength increases in the (+) direction with respect to the reference wavelength), which hinders good imaging. On the other hand, if it falls below the lower limit of 2.0, on the contrary, the chromatic aberration of the magnification of the on-axis light and the off-axis light becomes insufficiently corrected (increases in the short wavelength (−) direction with respect to the reference wavelength). Here, it is desirable to set this condition in the range of 3.0 <νd4 / νd5 <4.0 because good imaging performance can be obtained.

条件式7:45.0<νd2
条件式7は、近紫外線λ=385nmから近赤外線λ=850nmに亘る色収差を良好に保つためのものである。この条件を外れると、基準波長に対して近紫外線は(−)方向に、また、近赤外線では(+)方向に、色収差が増大し、広波長帯域での色補正が困難になる。
Conditional expression 7: 45.0 <νd2
Conditional expression 7 is for maintaining good chromatic aberration over the near-ultraviolet ray λ = 385 nm to the near-infrared ray λ = 850 nm. If this condition is not met, chromatic aberration increases in the (−) direction for near-ultraviolet rays and in the (+) direction for near-infrared rays with respect to the reference wavelength, making color correction in a wide wavelength band difficult.

条件式8:35.0<νd1
条件式8は、第1群を構成する第1レンズ(L1)のアッベ数を規定するものである。広波長帯域での色収差の補正に関するものであり、この条件をはずれると、基準波長λ=546nmに対し、近紫外線λ=400nmから近赤外線λ=850nmに関わる波長帯域での結像点のずれ量が大きくなり、可視光線を良好に補正したときの軸上の色収差は近紫外線では(−)方向に、また、近赤外線では(+)方向に増大してしまう。また、倍率の色収差も近紫外線では(−)方向へ、近赤外線では(+)方向へ増大し、本発明の目的である広波長帯域型レンズの開発には不向きとなってしまう。この条件を、
40.0<νd1
とすると、良好な光学特性が得られるので望ましい。
Conditional expression 8: 35.0 <νd1
The conditional expression 8 defines the Abbe number of the first lens (L1) constituting the first group. This is related to the correction of chromatic aberration in a wide wavelength band, and if this condition is not met, the amount of deviation of the imaging point in the wavelength band related to the near-infrared λ = 400 nm to the near-infrared λ = 850 nm with respect to the reference wavelength λ = 546 nm. Increases, and the axial chromatic aberration when the visible light is satisfactorily corrected increases in the (-) direction in the near-infrared ray and in the (+) direction in the near-infrared ray. Further, the chromatic aberration of magnification also increases in the (−) direction in the near ultraviolet rays and in the (+) direction in the near infrared rays, which makes it unsuitable for the development of the wide wavelength band type lens which is the object of the present invention. This condition,
40.0 <νd1
This is desirable because good optical characteristics can be obtained.

本発明を適用した実施例1の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the lens optical system of the wide-angle lens of Example 1 to which this invention was applied. 実施例1の広角レンズの収差図である。It is an aberration diagram of the wide-angle lens of Example 1. FIG. 本発明を適用した実施例2の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the lens optical system of the wide-angle lens of Example 2 to which this invention was applied. 実施例2の広角レンズの収差図である。It is an aberration diagram of the wide-angle lens of Example 2. (a)、(b)は実施例1、2の広角レンズのレンズデータを示す一覧表であり、(c)は実施例1、2の広角レンズの各条件式の値を示す一覧表である。(A) and (b) are lists showing the lens data of the wide-angle lenses of Examples 1 and 2, and (c) is a list showing the values of each conditional expression of the wide-angle lenses of Examples 1 and 2. ..

以下に、図面を参照して、本発明を適用した広角レンズの各実施例を説明する。 Hereinafter, examples of a wide-angle lens to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

図1Aおよび図2Aは、本発明の実施例1、2に係る広角レンズの構成図であり、図1B、2Bは、実施例1、2の広角レンズの収差図である。図1A、図2Aに示すように、実施例1、2の広角レンズ50、60の基本構成は同一であり、物体側から結像面側に向けて、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5が、この順序で配列されている。第2レンズL2の物体側に絞り6が配置される。また、第5レンズL5と結像面IM(受光素子の受光面)との間には、不図示のローパスフィルタおよびカバーガラス7が配置される。 1A and 2A are block diagrams of wide-angle lenses according to Examples 1 and 2 of the present invention, and FIGS. 1B and 2B are aberration diagrams of wide-angle lenses of Examples 1 and 2. As shown in FIGS. 1A and 2A, the basic configurations of the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2 are the same, and the first lens L1 and the second lens L2 are directed from the object side to the image plane side. The third lens L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are arranged in this order. The diaphragm 6 is arranged on the object side of the second lens L2. Further, a low-pass filter (not shown) and a cover glass 7 are arranged between the fifth lens L5 and the image plane IM (light receiving surface of the light receiving element).

第1レンズL1は、物体側に凸面を向け、負のパワーを持つガラス球面レンズである。第2レンズL2は、正のパワーを持つガラス球面レンズである。第3レンズL3は、非球面を備えた正または負のパワーを持つプラスチック非球面レンズである。第4レンズL4は、正のパワーを持つガラス球面レンズである。第5レンズL5は、負のパワーを持つガラス球面レンズである。 The first lens L1 is a glass spherical lens having a negative power with a convex surface facing the object side. The second lens L2 is a glass spherical lens having a positive power. The third lens L3 is a plastic aspherical lens having a positive or negative power and having an aspherical surface. The fourth lens L4 is a glass spherical lens having a positive power. The fifth lens L5 is a glass spherical lens having a negative power.

実施例1、2における各符号の意味は以下の通りである。
f:撮像レンズ全系の焦点距離
Fno:Fナンバー
f1:第1レンズの焦点距離
f2:第2レンズの焦点距離
f3:第3レンズの焦点距離
f4:第4レンズの焦点距離
f5:第5レンズの焦点距離
ω:半画角
i:物体側から数えたレンズ面の面番号(面番号の後のアスタリスク「*」は、非球面であることを表す。)
r:曲率半径
d:光軸上のレンズ面間の距離(面間隔)
nd:屈折率
νd1〜νd5:第1〜第5レンズのd線に対するアッベ数
νd6:カバーガラスのd線に対するアッベ数
The meanings of the respective symbols in Examples 1 and 2 are as follows.
f: Focal length of the entire imaging lens Fno: F number f1: Focal length of the first lens f2: Focal length of the second lens f3: Focal length of the third lens f4: Focal length of the fourth lens f5: Fifth lens Focal length ω: Half-angle i: Surface number of the lens surface counted from the object side (Asterisk "*" after the surface number indicates that it is an aspherical surface)
r: Radius of curvature d: Distance between lens surfaces on the optical axis (plane spacing)
nd: Refractive index νd1 to νd5: Abbe number for the d-line of the first to fifth lenses νd6: Abbe number for the d-line of the cover glass

ここで、図1A、2Aにおいて、物体側から数えたレンズ面の面番号iを、(1)、(2)、(3)・・・として示してある。面番号の後のアスタリスク「*」は、非球面であることを表している。また、光軸上のレンズ面間の距離d(面間隔)を、物体側から順に、d1、d2、d3・・・として示してある。 Here, in FIGS. 1A and 1A, the surface numbers i of the lens surfaces counted from the object side are shown as (1), (2), (3), and so on. An asterisk "*" after the surface number indicates that it is an aspherical surface. Further, the distance d (plane spacing) between the lens surfaces on the optical axis is shown as d1, d2, d3 ... In order from the object side.

また、各実施例の広角レンズ50、60において、レンズ面の非球面に採用する形状は、光軸方向の軸をZ、光軸に直交する方向の高さH、円錐係数をK、非球面係数をA4、A6、A8、A10、A12、A14としたとき、以下の式により表される。 Further, in the wide-angle lenses 50 and 60 of each embodiment, the shapes adopted for the aspherical surface of the lens surface are Z for the axis in the optical axis direction, H for the height in the direction orthogonal to the optical axis, K for the conical coefficient, and aspherical surface. When the coefficients are A4, A6, A8, A10, A12, and A14, it is expressed by the following formula.

Figure 2021107893
Figure 2021107893

<各実施例のレンズデータ>
実施例1、2の広角レンズ50、60のレンズデータを以下に示す。
<Lens data of each example>
The lens data of the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2 are shown below.

(実施例1のレンズデータ)
f=2.957mm、Fno=2.2、ω=75.0°
f1=−3.0966mm
f2=5.5556mm
f3=−1722.8500mm
f4=4.6037mm
f5=−6.085mm
f45=16.9501mm
23=3.8434mm=(d2+d3)

Figure 2021107893
非球面データ
第6面
K=0.0
A4=−3.068794E−03
A6=4.041336E−04
A8=−5.082873E−04
A10=6.046128E−05

第7面
K=0.0
A4=−1.206437E−03
A6=6.119552E−04
A8=−3.457335E−04
A10=3.283993E−05 (Lens data of Example 1)
f = 2.957 mm, Fno = 2.2, ω = 75.0 °
f1 = -3.0966 mm
f2 = 5.5556 mm
f3 = -1722.8500 mm
f4 = 4.6037 mm
f5 = -6.085mm
f45 = 16.9501 mm
d 23 = 3.8434 mm = (d2 + d3)
Figure 2021107893
Aspherical data 6th surface K = 0.0
A4 = -3.068794E-03
A6 = 4.041336E-04
A8 = -5.082873E-04
A10 = 6.046128E-05

Side 7 K = 0.0
A4 = -1.206437E-03
A6 = 6.119552E-04
A8 = -3.457335E-04
A10 = 3.283939E-05

(実施例2のレンズデータ)
f=3.100mm、Fno=2.2、ω=65.3°
f1=−3.0529mm
f2=4.3975mm
f3=103.9513mm
f4=5.0760mm
f5=−5.9188mm
f45=25.3750mm
233.9878mm=(d2+d3)

Figure 2021107893
非球面データ
第6面
K=1.204886
A4=−9.696728E−03
A6=6.443722E−04
A8=−5.202748E−04
A10=8.229672E−05

第7面
K=4.956852E−01
A4=−1.296849E−03
A6=9.811165E−04
A8=−1.085015E−04
A10=1.155031E−05
A12=2.831306E−06 (Lens data of Example 2)
f = 3.100 mm, Fno = 2.2, ω = 65.3 °
f1 = -3.0529mm
f2 = 4.3975mm
f3 = 103.9513mm
f4 = 5.0760mm
f5 = -5.9188 mm
f45 = 25.3750mm
d 23 = 3.9878 mm = (d2 + d3)
Figure 2021107893
Aspherical data 6th surface K = 1.204886
A4 = -9.696728E-03
A6 = 6.443722E-04
A8 = -5.202748E-04
A10 = 8.229672E-05

7th surface K = 4.965852E-01
A4 = -1.296849E-03
A6 = 9.811165E-04
A8 = -1.085015E-04
A10 = 1.155031E-05
A12 = 2.831306E-06

(作用効果)
図1B、図2Bには、実施例1、2の広角レンズ50、60の収差を示す。また、図3(a)、(b)には、実施例1、2の広角レンズ50、60の主要レンズデータを纏めて示し、図3(c)には各実施例における各条件式(1)〜(8)の値を示す。
(Action effect)
1B and 2B show the aberrations of the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2. Further, FIGS. 3 (a) and 3 (b) collectively show the main lens data of the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2, and FIG. 3 (c) shows each conditional expression (1) in each of the examples. ) To (8) are shown.

これらの図から分かるように、各実施例1、2の広角レンズ50、60は、各条件式1〜8を全て満たしており、広波長帯域(近紫外線λ=385nmから近赤外線λ=900nm)に及ぶ各波長に対して良好な結像性能が得られることが確認された。 As can be seen from these figures, the wide-angle lenses 50 and 60 of Examples 1 and 2 satisfy all of the conditional equations 1 to 8 and have a wide wavelength band (near ultraviolet rays λ = 385 nm to near infrared rays λ = 900 nm). It was confirmed that good imaging performance can be obtained for each wavelength.

50、60 広角レンズ
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
IM 結像面
6 絞り
7 カバーガラス
(1)〜(12) レンズ面の面番号
d1〜d6 光軸上のレンズ面間の距離(面間隔)
d23 第1レンズと第2レンズの間のレンズ間隔
50, 60 Wide-angle lens L1 1st lens L2 2nd lens L3 3rd lens L4 4th lens L5 5th lens IM Imaging surface 6 Aperture 7 Cover glass (1) to (12) Lens surface surface numbers d1 to d6 Optical Distance between lens surfaces on the axis (plane spacing)
d23 Lens spacing between the first lens and the second lens

Claims (6)

物体側から像面側に向けて、
物体側に凸面を向け、負のパワーを持つ1枚構成の第1レンズと、
正のパワーを持つ第2レンズと、
非球面を備えた正または負のパワーを持つ第3レンズと、
正のパワーを持つ第4レンズと、
負のパワーを持つ第5レンズと
がこの順序で配列されており、
レンズ系全体の焦点距離をf、前記第1〜第5レンズの焦点距離をf1〜f5、前記第1レンズと前記第2レンズの間のレンズ間隔をd2、第1〜第5レンズのd線に対するアッベ数をνd1〜νd5とすると、
条件式1:−2.5<f1/f<−0.5
条件式2:1.0<f2/f<4.0
条件式3:18<|f3/f|
条件式4:0.7<|f4/f5|<1.5
条件式5:1.0<d2/f<4.0
条件式6:2.0<νd4/νd5<5.0
条件式7:45.0<νd2
条件式8:35.0<νd1
を満たすことを特徴とする広角レンズ。
From the object side to the image plane side,
The first lens, which has a negative power and has a convex surface facing the object side,
The second lens with positive power and
A third lens with positive or negative power with an aspherical surface,
The 4th lens with positive power and
The fifth lens with negative power is arranged in this order,
The focal length of the entire lens system is f, the focal length of the first to fifth lenses is f1 to f5, the lens spacing between the first lens and the second lens is d2, and the d line of the first to fifth lenses. If the Abbe number for is νd1 to νd5,
Conditional expression 1: -2.5 <f1 / f <-0.5
Conditional expression 2: 1.0 <f2 / f <4.0
Conditional expression 3:18 << | f3 / f |
Conditional expression 4: 0.7 << f4 / f5 | <1.5
Conditional expression 5: 1.0 <d2 / f <4.0
Conditional expression 6: 2.0 <νd4 / νd5 <5.0
Conditional expression 7: 45.0 <νd2
Conditional expression 8: 35.0 <νd1
A wide-angle lens characterized by satisfying.
請求項1に記載の広角レンズにおいて、
前記第1、第2、第4および第5レンズは、ガラス球面レンズであり、
前記第3レンズは、プラスチック非球面レンズである広角レンズ。
In the wide-angle lens according to claim 1,
The first, second, fourth and fifth lenses are glass spherical lenses.
The third lens is a wide-angle lens which is a plastic aspherical lens.
請求項1または2に記載の広角レンズにおいて、
前記条件式2を満たす前記のf2/fの値は、
2.0<f2/f<3.5
の範囲内の値である広角レンズ。
In the wide-angle lens according to claim 1 or 2.
The value of f2 / f satisfying the conditional expression 2 is
2.0 <f2 / f <3.5
Wide-angle lens that is a value within the range of.
請求項1、2または3に記載の広角レンズにおいて、
前記条件式3を満たす前記の|f3/f|の値は、
22.0<|f3/f|
の範囲内の値である広角レンズ。
In the wide-angle lens according to claim 1, 2 or 3.
The value of | f3 / f | that satisfies the conditional expression 3 is
22.0 << | f3 / f |
Wide-angle lens that is a value within the range of.
請求項1ないし4のうちのいずれか一つの項に記載の広角レンズにおいて、
前記条件式6を満たす前記のνd4/νd5の値は、
3.0<νd4/νd5<4.0
の範囲内の値である広角レンズ。
In the wide-angle lens according to any one of claims 1 to 4.
The value of νd4 / νd5 that satisfies the conditional expression 6 is
3.0 <νd4 / νd5 <4.0
Wide-angle lens that is a value within the range of.
請求項1ないし5のうちのいずれか一つの項に記載の広角レンズにおいて、
前記条件式8を満たす前記のνd1の値は、
40.0<νd1
の範囲内の値である広角レンズ。
In the wide-angle lens according to any one of claims 1 to 5.
The value of νd1 satisfying the conditional expression 8 is
40.0 <νd1
Wide-angle lens that is a value within the range of.
JP2019239837A 2019-12-27 2019-12-27 Wide-angle lens Pending JP2021107893A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019239837A JP2021107893A (en) 2019-12-27 2019-12-27 Wide-angle lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019239837A JP2021107893A (en) 2019-12-27 2019-12-27 Wide-angle lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021107893A true JP2021107893A (en) 2021-07-29

Family

ID=76968212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019239837A Pending JP2021107893A (en) 2019-12-27 2019-12-27 Wide-angle lens

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021107893A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111596443A (en) * 2020-07-01 2020-08-28 苏州东方克洛托光电技术有限公司 Machine vision ultraviolet lens with long rear working distance

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111596443A (en) * 2020-07-01 2020-08-28 苏州东方克洛托光电技术有限公司 Machine vision ultraviolet lens with long rear working distance
CN111596443B (en) * 2020-07-01 2022-03-01 苏州东方克洛托光电技术有限公司 Machine vision ultraviolet lens with long rear working distance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6587292B2 (en) Imaging lens
JP6490115B2 (en) Imaging lens
WO2011052444A1 (en) Imaging lens
JP6410865B2 (en) Imaging lens
JP5993604B2 (en) Infrared optical system
CN113064259B (en) Camera lens
JP2019032462A (en) Imaging lens
JP2019066645A (en) Wide-angle lens
WO2018021205A1 (en) Wide-angle lens
WO2009139114A1 (en) Wide angle lens
CN111443458B (en) Camera lens
US9207440B2 (en) Imaging lens and imaging apparatus including the same
JP7396788B2 (en) imaging lens
US10551617B2 (en) Image pickup apparatus which corrects chromatic aberration in a wide wavelength range, and capsule endoscope
US20070201142A1 (en) Zoom lens and camera with zoom lens
US10379325B2 (en) Optical system and optical apparatus including the same
JP6587293B2 (en) Imaging lens
JP2019040117A (en) Wide-angle lens
CN110687666B (en) Optical system and image pickup apparatus
JP2021107893A (en) Wide-angle lens
JP2021107892A (en) Wide-angle lens
JP6758640B2 (en) Zoom lens
WO2020262488A1 (en) Wide-angle lens
WO2020162094A1 (en) Wide-angle lens
JP7029974B2 (en) Wide-angle lens

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201010