JP2021531508A - 光学イメージングレンズ及びイメージング設備 - Google Patents

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Abstract

本発明は、光学イメージングレンズ光学軸に沿って物体側から像面に向かって、第１レンズ群、ダイアフラム、第２レンズ群を順に備える、光学イメージングレンズ及びイメージング設備を提供する。第１レンズ群の焦点屈折力が負であり、第１レンズ群は、物体側から像面に向かって、焦点屈折力が負である両凹レンズの第１レンズ及び焦点屈折力が正である両凸レンズの第２レンズを順に備え、第２レンズ群の焦点屈折力が正であり、第２レンズ群は、物体側から像面に向かって焦点屈折力が正である物体側面が凸面且つ像側面が凹面である第３レンズと、焦点屈折力が負である両凸レンズの第４レンズと、焦点屈折力が正である両凸レンズの第５レンズと、焦点屈折力が正であり、物体側面が凸面且つ像側面が凹面である第６レンズとを順に備え、第４レンズと第５レンズとが焦点屈折力が正である接合体を形成し、ダイアフラムが第１レンズ群と第２レンズ群との間に配置される。本発明によって提供される光学イメージングレンズ及びイメージング設備は良好な画像品質を提供することができる。【選択図】図１

Description

本出願は、２０１８年１１月２３日付け中国専利局に提出した出願番号が２０１８１１４１２８７４２である発明の名称が「光学イメージングレンズ及びイメージング設備」である中国特許出願の優先権を主張し、そのすべての内容を引用して本出願とする。
本発明は、レンズ技術分野に関し、特に、光学イメージングレンズ及びイメージング設備に関する。
自律走行機能の開発に伴い、自動運転支援システムのキーコンポーネントである車載レンズも急速な発展を遂げ、このレンズへの要求はますます高まっている。通常の光学レンズと比較して、自動運転支援システムの車載光学レンズは、無人運転システムの高い要件を満たすために、より高い画像の鮮明度を備えている必要がある。しかし、高温または低温の条件下では、既存の車載光学部品を鮮明に画像化することは困難である。
本発明の目的は、上記の問題を解決できる、光学イメージングレンズ及びイメージング設備を提供することである。
本発明の実施形態は、以下の技術的な手段によって上記の目的を達成している。
第１観点から、本発明によって提供される光学イメージングレンズは、物体側から像面に向かって、第１レンズ群、ダイアフラム、第２レンズ群を順に備え、第１レンズ群の焦点屈折力が負であり、第１レンズ群は、物体側から像面に向かって、１つの第１レンズ及び１つの第２レンズを順に備え、第１レンズの焦点屈折力が負であり、第１レンズの物体側面及び像側面は凹面であり、第２レンズの焦点屈折力が正であり、第２レンズの物体側面及び像側面は凸面である。第２レンズ群の焦点屈折力が正であり、第２レンズ群は、物体側から像面に向かって、１つの第３レンズ、１つの第４レンズ、１つの第５レンズ、及び１つの第６レンズを順に備え、第３レンズの焦点屈折力が正であり、第３レンズの物体側面は凸面であり、像側面は凹面であり、第４レンズの焦点屈折力が負であり、第４レンズの物体側面及び像側面は凹面であり、第５レンズの焦点屈折力が正であり、第５レンズの物体側面及び像側面は凸面であり、第６レンズの焦点屈折力が正であり、第６レンズの物体側面が凸面であり、像側面が凹面であり、第４レンズと第５レンズとが焦点屈折力が正である接合体を形成し、ダイアフラムが第１レンズ群と第２レンズ群との間に配置されている。
第２観点から、本発明は、イメージング設備を更に提供しており、前記イメージング設備は、第１観点によって提供される光学イメージングレンズを備えている。
従来技術と比較して、本発明によって提供される光学イメージングレンズ及びイメージング設備における第１レンズ群は、より広い実視野を提供することができ、第２レンズ群は、レンズシステムの全長を効果的に短縮することができ、第４レンズ及び第５レンズが形成された接合体は、イメージングレンズの収差を低減することができる。それによって、本発明によって提供される光学イメージングレンズ及びイメージング設備では、良好な画像品質を提供することができる。
本発明のこれら観点及び他の構造特徴は、以下の実施形態の説明においてより詳しく説明している。
本発明の実施形態によって提供される光学イメージングレンズの断面構造図である。 本発明の第１実施形態によって提供される光学イメージングレンズの像面湾曲曲線図である。 本発明の第１実施形態によって提供される光学イメージングレンズの軸上収差曲線図である。 本発明の第１実施形態によって提供される光学イメージングレンズの横色収差曲線図である。 本発明の第２実施形態によって提供される光学イメージングレンズの像面湾曲構造の概念図である。 本発明の第２実施形態によって提供される光学イメージングレンズの軸上収差曲線図である。 本発明の第２実施形態によって提供される光学イメージングレンズの横色収差曲線図である。 本発明の第３実施形態によって提供される光学イメージングレンズの像面湾曲曲線図である。 本発明の第３実施形態によって提供される光学イメージングレンズの軸上収差曲線図である。 本発明の第３実施形態によって提供される光学イメージングレンズの横色収差曲線図である。 本発明の第４実施形態によって提供される光学イメージングレンズの像面湾曲曲線図である。 本発明の第４実施形態によって提供される光学イメージングレンズの軸上収差曲線図である。 本発明の第４実施形態によって提供される光学イメージングレンズの横色収差曲線図である。
Figure 2021531508
上記の図面を参照しながら、以下の具体的な実施形態を用いて本発明の詳細を説明する。
本発明をより詳しく理解するために、本発明は、関連する実施形態を図面と併せて、以下のように説明される。本発明の実施形態は図面に示されているが、本発明は上記の好ましい実施形態に限定されない。なお、これらの実施形態は、本発明を充分に開示するためのである。
本発明によって提供される光学イメージングレンズは、光学軸に沿って物体側から像面に向かって、第１レンズ群、ダイアフラム、第２レンズ群を順に備える。第１レンズ群の焦点屈折力（ｆｏｃａｌ ｐｏｗｅｒ）が負であり、第１レンズ群は、物体側から像面に向かって、１つの第１レンズと１つの第２レンズを順に備え、第１レンズの焦点屈折力が負であり、第１レンズの物体側面及び像側面のいずれも凹面であり、第２レンズの焦点屈折力が正であり、第２レンズの物体側面及び像側面のいずれも凸面である。第２レンズ群の焦点屈折力が正であり、第２レンズ群は、物体側から像面に向かって、１つの第３レンズ、１つの第４レンズ、１つの第５レンズ、及び１つの第６レンズを順に備え、第３レンズの焦点屈折力が正であり、第３レンズの物体側面が凸面であり、像側面が凹面であり、第４レンズの焦点屈折力が負であり、第４レンズの物体側面及び像側面のいずれも凹面であり、第５レンズの焦点屈折力が正であり、第５レンズの物体側面及び像側面のいずれも凸面であり、第６レンズの焦点屈折力が正であり、第６レンズの物体側面が凸面であり、像側面が凹面であり、第４レンズ及び第５レンズは接合体を形成し、接合体の焦点屈折力が正である。ダイアフラムは、第１レンズ群と第２レンズ群との間に配置されている。
ある実施形態では、本発明によって提供される光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
Figure 2021531508
この式において、
Figure 2021531508
は光学イメージングレンズの半像高，
Figure 2021531508
は光学イメージングレンズ全体の焦点距離であり、
Figure 2021531508
は光学イメージングレンズの半実視野（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）である。この式は、実像高と理想像高との比率を表している。
ある実施形態では、本発明によって提供される光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
Figure 2021531508
この式において、
Figure 2021531508
は第４レンズと第５レンズとの組み合わせレンズの焦点屈折力であり、
Figure 2021531508
は光学イメージングレンズ全体の焦点屈折力である。第４レンズと第５レンズとの組み合わせレンズの焦点屈折力と光学イメージングレンズの焦点屈折力との比は、上記の範囲内にあると、イメージングレンズの非点収差（Ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ）を有効に校正し、解像度を向上させることができる。
ある実施形態では、本発明によって提供される光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
Figure 2021531508
Figure 2021531508
は第４レンズの焦点屈折力であり、
Figure 2021531508
は第５レンズの焦点屈折力である。第４レンズと第５レンズとの焦点屈折力の和が上記の範囲内にあると、イメージングレンズの色収差を効果的に校正し、解像度を向上させることができる。
ある実施形態では，本発明によって提供される光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
Figure 2021531508
Figure 2021531508
は第２レンズの材料の屈折率の温度係数であり、
Figure 2021531508
は第５レンズの材料の屈折率の温度係数である。第２レンズの屈折率の温度係数及び第５レンズの屈折率の温度係数が当該範囲内にあると、イメージングレンズの温度感度を効果的に下げることができ、より広い温度範囲（例えば、−４０℃〜＋１０５℃）でも鮮明な結像を形成することができ、異なる温度でイメージングレンズの解像度の安定性を向上させることができる。
ある実施形態では、本発明によって提供される光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
Figure 2021531508
この式において、
Figure 2021531508
は第２レンズの材料のアッベ数であり、
Figure 2021531508
は第３レンズの材料のアッベ数であり、
Figure 2021531508
は第４レンズの材料のアッベ数である。第２レンズ、第３レンズ及び第４レンズの材料のアッベ数は、上記の条件を満たすと、光学イメージングレンズの色収差を効果的に校正することができる。
ある実施形態では、本発明によって提供される光学イメージングレンズのＦナンバーＦ＃＜１．７の条件を満たすと、明暗環境における光学イメージングレンズの画像要件を満たすことができる。
ある実施形態では、本発明によって提供される光学イメージングレンズにおけるレンズは、ガラス球面であり、ガラスレンズの使用は、レンズの劣化を効果的に抑えることができ、さらに、温度を良く制御することで、異なる温度条件に適応することができ、より長い使用寿命及び安定性を得ることができる。球面レンズの使用は、光学イメージングレンズの生産コストを低減することができる。
ある実施形態では、本発明によって提供される光学イメージングレンズの全長は２１ｍｍ未満であり、光学イメージングレンズの小型化を容易に実現することができる。
ある実施形態は、上述の実施形態のいずれか１つに提供される光学イメージングレンズを備える、イメージング設備を提供する。イメージング設備は、車載装置、監視装置、または上記の光学イメージングレンズを使用する任意のイメージング設備である。
本発明によって提供される光学イメージングレンズ及びイメージング設備における第１レンズ群は、より広い実視野を提供することができ、第２レンズ群は、レンズシステムの全長を効果的に短縮することができ、且つ、第４レンズ及び第５レンズで形成された接合体は、レンズの収差を低減することができる。これにより、本発明によって提供される光学イメージングレンズ及びイメージング設備は、良好な画像品質を提供することができる。
本発明のすべての実施形態における光学イメージングレンズの断面構造は図１に示されている。光学イメージングレンズの各Ｌｅｎｚの関連パラメーターは表１〜表４に示されており、具体的に、ｒは光学曲面頂点の曲率半径であり、ｄは光学表面間の距離（隣接する２つの光学曲面の頂点間の距離）、ｎｄは各レンズの屈折率であり、Ｖｄは各レンズの材料のアッベ数である。各実施形態に対応する光学特性は表５に示されており、具体的に、ｆは光学イメージングレンズの焦点距離であり、Ｆ＃はＦナンバーであり、２θは実視野であり、ＴＬは光学イメージングレンズの全長である。
以下の実施形態では、各実施形態のレンズの構造は基本的に同じであるが、光学イメージングレンズの各レンズの厚さ、曲率半径、材料の選択が異なり、具体的な相違点は、各実施形態のパラメーター表に記載している。
第１実施形態
図１に示すように、本実施形態によって提供される光学イメージングレンズ１００は、光学軸に沿って物体側から像面Ｓ１５に向かって、第１レンズ群Ｑ１、ダイアフラムＳＴ、第２レンズ群Ｑ２及びフィルターＧ１を順に備える。
第１レンズ群Ｑ１の焦点屈折力が負であり、第１レンズ群Ｑ１は、物体側から像面に向かって、１つの第１レンズＬ１及び１つの第２レンズＬ２を順に備え、第１レンズＬ１の焦点屈折力が負であり、第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１及び像側面Ｓ２は凹面であり、第２レンズＬ２の焦点屈折力が正であり、第２レンズＬ２の物体側面Ｓ３及び像側面Ｓ４は凸面である。
第２レンズ群Ｑ２の焦点屈折力が正であり、第２レンズ群Ｑ２は、物体側から像面に向かって、１つの第３レンズＬ３、１つの第４レンズＬ４、１つの第５レンズＬ５、及び１つの第６レンズＬ６を順に備え、第３レンズＬ３の焦点屈折力が正であり、第３レンズＬ３の物体側面Ｓ５が凸面であり、像側面Ｓ６が凹面であり、第４レンズＬ４の焦点屈折力が負であり、第４レンズＬ４の物体側面Ｓ７及び像側面Ｓ８は凹面であり、第５レンズＬ５の焦点屈折力が正であり、第５レンズＬ５の物体側面Ｓ８（第４レンズＬ４の像側面Ｓ８と接合され、ここでは１つの符号で示す）及び像側面Ｓ９は凸面であり、第６レンズＬ６の焦点屈折力が正であり、第６レンズＬ６の物体側面Ｓ１０は凸面であり、像側面Ｓ１１は凹面であり、第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５で形成された組み合わせレンズの焦点屈折力が正である接合体は、具体的には、第４レンズＬ４の像側面Ｓ８と第５レンズＬ５の物体側面Ｓ８とを接合することで形成されている。
ダイアフラムＳＴは、第１レンズ群Ｑ１と第２レンズ群Ｑ２との間に配置されている。
フィルターＧ１は、第２レンズ群Ｑ２と像面Ｓ１６との間に配置され、フィルターＧ１は、物体側面Ｓ１２と像側面Ｓ１３とを備える。
本実施形態における光学イメージングレンズ１００は板ガラスＧ２を更に備え、板ガラスＧ２は、フィルターＧ１と像面Ｓ１６との間に配置され、板ガラスＧ２は、物体側面Ｓ１４と像側面Ｓ１５とを備える。
本実施形態によって提供される光学イメージングレンズにおける各レンズの関連パラメーターは表１に示されている。
Figure 2021531508
本実施形態では、像面湾曲、軸上収差及び横色収差の曲線図は、図２、図３及び図４に示されている。図２〜図４より、本実施形態における像面湾曲及び色収差は十分に校正されている。
第２実施形態
本発明の第２実施形態によって提供される光学イメージングレンズの構造図は第１実施形態と基本的に同じであるが、光学イメージングレンズにおける各レンズの関連パラメーターは表２に示されている。
Figure 2021531508
本実施形態では、像面湾曲、軸上収差及び横色収差の曲線図は図５、図６及び図７に示されている。図５〜図７より、本実施形態における像面湾曲及び色収差は十分に校正されている。
第３実施形態
本発明の第３実施形態によって提供される光学イメージングレンズの構造図は第１実施形態と基本的に同じであるが、光学イメージングレンズにおける各レンズの関連パラメーターは表３に示されている。
Figure 2021531508
本実施形態では、像面湾曲、軸上収差及び横色収差曲線図は図８、図９及び図１０に示されている。図８〜図１０より、本実施形態の像面湾曲及び色収差は十分に校正されている。
第４実施形態
本発明の第４実施形態によって提供される光学イメージングレンズの構造図は第１実施形態と基本的に同じであるが、光学イメージングレンズにおける各レンズの関連パラメーターは表４に示されている。
Figure 2021531508
本実施形態では、像面湾曲、軸上収差及び横色収差の曲線図は図１１、図１２及び図１３に示されている。図１１〜図１３より、本実施形態の像面湾曲及び色収差は十分に校正されている。
第１〜第４実施形態及び対応する光学特性は表５に示されており、ｓｙｓｔｅｍの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦ＃、実視野２θ及び光学システムの全長ＴＬ、並びに前述した各条件の数値を示している。
Figure 2021531508
本発明の光学イメージングレンズ１００は、６つのガラスレンズで設計されており、各レンズの材料の選択及び焦点屈折力の合理的な設計により、−４０℃〜＋１０５℃の温度範囲で鮮明にイメージングすることができる。そのうち、第１レンズ群Ｑ１はより広い実視野を提供し、第２レンズ群Ｑ２はレンズシステムの全長を効果的に短縮するのに役立ち、優れた画像品質を提供することができる。
上述したように、本発明によって提供される光学イメージングレンズ１００及びイメージング設備は、良好な画像品質を提供することができる。
上記の実施形態は、本発明のいくつかの実施形態を例示するだけであり、それらの説明は、より具体的かつ詳細であるが、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の技術的な思想から逸脱することなく、当該技術分野における技術者にとって、いくつかの変更および改良を行うことができるが、これらはすべて本発明の保護範囲に含まれることである。本発明の特許の保護範囲は、添付の特許請求の範囲である。

Claims (10)

  1. 光学イメージングレンズであって、光学軸に沿って物体側から像面に向かって、焦点屈折力が負である第１レンズ群と、ダイアフラムと、焦点屈折力が正である第２レンズ群とを順に備え、
    前記第１レンズ群は、物体側から像面に向かって、１つの第１レンズと１つの第２レンズを順に備え、前記第１レンズの焦点屈折力が負であり、前記第１レンズの物体側面及び像側面が凹面であり、前記第２レンズの焦点屈折力が正であり、前記第２レンズの物体側面及び像側面が凸面であり、
    前記第２レンズ群は、物体側から像面に向かって、１つの第３レンズと、１つの第４レンズと、１つの第５レンズと、１つの第６レンズとを順に備え、前記第３レンズの焦点屈折力が正であり、前記第３レンズの物体側面が凸面であり、像側面が凹面であり、前記第４レンズの焦点屈折力が負であり、前記第４レンズの物体側面及び像側面が凹面であり、前記第５レンズの焦点屈折力が正であり、前記第５レンズの物体側面及び像側面が凸面であり、前記第６レンズの焦点屈折力が正であり、前記第６レンズの物体側面が凸面であり、像側面が凹面であり、前記第４レンズと前記第５レンズとが接合体を形成し、前記接合体の焦点屈折力が正である、ことを特徴とする光学イメージングレンズ。
  2. 前記光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
    Figure 2021531508
    この式において、
    Figure 2021531508
    は前記光学イメージングレンズの半像高であり、
    Figure 2021531508
    は前記光学イメージングレンズ全体の焦点距離であり、
    Figure 2021531508
    は前記光学イメージングレンズの半実視野である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学イメージングレンズ。
  3. 前記光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
    Figure 2021531508
    この式において、
    Figure 2021531508
    は前記第４レンズと前記第５レンズとの組み合わせレンズの焦点屈折力であり、
    Figure 2021531508
    は前記光学イメージングレンズ全体の焦点屈折力である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学イメージングレンズ。
  4. 前記光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
    Figure 2021531508
    この式において、
    Figure 2021531508
    は前記第４レンズの焦点屈折力であり、
    Figure 2021531508
    は前記第５レンズの焦点屈折力である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学イメージングレンズ。
  5. 前記光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
    Figure 2021531508
    この式において、
    Figure 2021531508
    は前記第２レンズの材料の屈折率の温度係数であり、
    Figure 2021531508
    は前記第５レンズの材料の屈折率の温度係数である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学イメージングレンズ。
  6. 前記光学イメージングレンズは、以下の条件を満たす。
    Figure 2021531508
    この式において、
    Figure 2021531508
    は前記第２レンズの材料のアッベ数，
    Figure 2021531508
    は前記第３レンズの材料のアッベ数であり、
    Figure 2021531508
    は前記第４レンズの材料のアッベ数である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学イメージングレンズ。
  7. 前記光学イメージングレンズのＦナンバーＦ＃＜１．７である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学イメージングレンズ。
  8. 前記光学イメージングレンズにおけるレンズがガラス球面レンズである、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の光学イメージングレンズ。
  9. 前記光学イメージングレンズの全長が２１ｍｍ未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学イメージングレンズ。
  10. 請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の光学イメージングレンズを備えることを特徴とするイメージング設備。
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