JP2022105397A - 撮像レンズ系及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第1レンズ以外のレンズ全体の合成焦点距離をFrとした場合に、以下の式(1)を満たし、
-6.0<f1/Fr<-1.5 ・・・(1)
前記第1レンズの像側の面と前記第2レンズの物体側の面との光軸上の距離をd12とし、光学系全体の焦点距離をFとした場合に、以下の式(2)を満たす。
0.7<d12/F<1.5 ・・・(2)
第1レンズが負のパワーを有し、物体側に凹面を有することにより、負のディストーション(歪曲収差)を発生させ、広角なレンズ系を実現することができる。また、上記の式(1)、(2)を満たすことにより、第1レンズにおいて効果的に負のディストーションを発生させることができる。
前記第2レンズは、物体側及び像側の少なくとも何れかの面に変曲点を有し、
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第1レンズ以外のレンズ全体の合成焦点距離をFrとした場合に、以下の式(1)を満たし、
-6.0<f1/Fr<-1.5 ・・・(1)
前記第1レンズの像側の面と前記第2レンズの物体側の面との光軸上の距離をd12とし、前記第2レンズの光軸上の厚さをd2、前記第2レンズの像側の面と前記第3レンズの物体側の面との光軸上の距離をd23とし、前記第2レンズの屈折率をn2とし、D=d12+d2/n2+d23とし、光学系全体の焦点距離をFとした場合に、以下の式(4)を満たす。
0.7<D/F<1.5 ・・・(4)
第1レンズが負のパワーを有し、物体側に凹面を有することにより、負のディストーション(歪曲収差)を発生させ、広角な撮像レンズ系を実現することができる。また、上記の式(1)、(4)を満たすことにより、第1レンズにおいて効果的に負のディストーションを発生させることができる。
実施の形態1
(撮像レンズ系及び撮像装置)
図1は、実施の形態1に係る撮像レンズ系11及び撮像装置20の構成及び光線を示す断面図である。撮像装置20は、撮像レンズ系11、撮像素子21を備える。撮像レンズ系11及び撮像素子21は筐体(不図示)に収容されている。
撮像素子21は、受光した光を電気信号に変換する素子であり、例えば、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサが用いられる。撮像素子21は、撮像レンズ系11の結像位置に配置されている。
以下、撮像レンズ系11について、詳細に説明する。
具体的には、第1レンズ群G1は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有し、物体側に凹面を有するメニスカスレンズである第1レンズL1と、正のパワーを有し、物体側に凸面を有する第2レンズL2とから構成される。また、絞りSTOPを挟んで、第2レンズ群G2は、負のパワーを有し、像側に凹面を有する第3レンズL3と、正のパワーを有し、物体側及び像側に凸面を有する第4レンズL4と、負のパワーを有し、物体側及び像側に非球面を有する第5レンズL5とから構成される。また、撮像レンズ系11は、図1に示すように、第5レンズL5の像側レンズ面S11と結像面IMGとの間に、波長フィルターガラス12を備えていてもよい。また、第3レンズL3と第4レンズL4は、接合レンズを構成する。また、撮像素子21上にはカバーガラス22があり、撮像レンズ系11の結像面はIMGで示されている。第1レンズL1、第2レンズL2はガラスレンズであることが好ましく、第3レンズL3~第5レンズL5は、プラスチックレンズであることが好ましい。
-6.0<f1/Fr<-1.5 ・・・(1)
上記の式(1)は、第1レンズL1で効果的に負のディストーションを出すための条件を、第1レンズL1の焦点距離とそれ以降のレンズの合成焦点距離の比率で表現したものである。上限を超えると負のパワーが強すぎ歪曲収差が大きくなりすぎてその補正が困難となり、下限を超えると負のディストーションの発生が不十分で画角がとりにくくなる。
したがって、広角な撮像レンズ系11を実現することができるとともに、高解像度な撮像素子を必要とせずに望遠な撮像レンズ系11を実現することができる。よって、撮像素子の解像度に依拠することなく、遠方の物体を確認可能で広い範囲を撮像可能な撮像レンズ系及び撮像装置を提供することができる。
0.7<d12/F<1.5 ・・・(2)
本願発明は、画角をとるための第1レンズL1と集光機能を有する第2レンズL2のみで発明の目的が達成されるものであり、これらのレンズの像側に位置するレンズは単に結像を実現するための構成であるから何枚の構成であってもかまわないのである。言い換えると、第3レンズL3以降は、像面湾曲の発生も少なく、瞳(絞り)に近いため球面収差等の結像性能を重視すれば足りるため、どのような構成であってもよい。
-2.5<R11/F<-1 ・・・(3)
図2は、実施例1に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。具体的には、実施例1に係る撮像レンズ系11は、物体側から像側に向かって順に、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、絞りSTOP、第4レンズL4、第5レンズL5、IRカットフィルタ12からなる。また、第1レンズL1は、負のパワーを有し、物体側に凹面を有し、像側に凸面を有する。第2レンズL2は、正のパワーを有し、物体側に凸の非球面を有し、像側に非球面を有する。第3レンズL3は、負のパワーを有し、物体側に非球面を有し、像側に凹の非球面を有する。第4レンズL4は、正のパワーを有し、物体側及び像側に凸の非球面を有する。第5レンズL5は、正のパワーを有し、物体側及び像側に非球面を有する。第1レンズL1、第2レンズL2はガラスレンズであり、第3レンズL3~第5レンズL5は、プラスチックレンズである。また、撮像レンズ系11は、赤外領域の光をカットするためのフィルタである、IRカットフィルタ12を備えている。以下、実施例1に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
また、図3Aの縦収差図では、横軸は光線が光軸Zと交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。
また、図3Bの像面湾曲図では、横軸は光軸Z方向の距離を示し、縦軸は像高(画角)を示す。また、図3Bの像面湾曲図において、Sagはサジタル面における像面湾曲を示し、Tanはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。
また、図3Cの歪曲収差図において、横軸は像の歪み量(%)を示し、縦軸は像高(画角)を示す。
また、図3B及び図3Cの像面湾曲図、歪曲収差図では、波長555nmの光線によるシミュレーション結果を示している。
なお、図3は、環境温度t(℃)が25(℃)のときの球面収差図(縦収差図)、像面湾曲図、歪曲収差図を示している。
図4は、実施例2に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。実施例2に係る撮像レンズ系11の構成は、実施例1と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例2に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
図6は、実施例3に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。実施例3に係る撮像レンズ系11の構成は、実施例1と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例3に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
図8は、実施例4に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。実施例4に係る撮像レンズ系11の構成は、実施例1と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例4に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
図10は、実施例5に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。実施例5に係る撮像レンズ系11の構成は、実施例1と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例5に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
また、実施例1~5において、光学系全体の半画角は40°以下であるため、実施例1~5に係る撮像レンズ系11の焦点距離Fは7.98~8.51となっており、望遠な撮像レンズ系11を実現することができている。換言すれば、撮像素子21の解像度に依拠することなく、望遠な撮像レンズ系11を実現することができている。
また、第2レンズL2が正のパワーを有するとともに、第2レンズ群G2が正のパワーを有することにより、撮像レンズ系11の集光性能を確保することができている。例えば、図3、5、7、9、11に示すように、実施例1~5において、縦収差、像面湾曲、及び、歪曲収差が良好な値となっている。したがって、実施例1~5において、撮像レンズ系11の望遠を実現することができている。
(撮像レンズ系及び撮像装置)
図12は、実施の形態2に係る撮像レンズ系11及び撮像装置20の構成及び光線を示す断面図である。撮像装置20は、撮像レンズ系11、撮像素子21を備える。撮像レンズ系11及び撮像素子21は筐体(不図示)に収容されている。
具体的には、第1レンズ群G1は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有し、物体側に凹面を有するメニスカスレンズである第1レンズL1と、物体側及び像側に非球面を有する補正レンズとしての第2レンズL2と、正のパワーを有し、物体側に凸面を有する第3レンズL3とから構成される。また、絞りSTOPを挟んで、第2レンズ群G2は、負のパワーを有し、像側に凹面を有する第4レンズL4と、正のパワーを有し、物体側及び像側に凸面を有する第5レンズL5と、負のパワーを有し、物体側及び像側に非球面を有する第6レンズL6とから構成される。また、撮像レンズ系11は、図12に示すように、第6レンズL6の像側レンズ面S13と結像面IMGとの間に、波長フィルターガラス12を備えていてもよい。また、第4レンズL4と第5レンズL5は、接合レンズを構成する。また、撮像素子21上にはカバーガラス22があり、撮像レンズ系11の結像面はIMGで示されている。第1レンズL1~第3レンズL3はガラスレンズであることが好ましく、第4レンズL4~第6レンズL6は、プラスチックレンズであることが好ましい。
補正レンズとしての第2レンズL2は、物体側及び像側の何れか一方の面に少なくとも1つの変曲点を有することが好ましい。これにより、第1レンズL1によって生じた負のディストーションによって発生する各種収差のうちの像面湾曲を中心から周辺にかけて補正することができる。
-6.0<f1/Fr<-1.5 ・・・(1)
上記の式(1)は、第1レンズL1で効果的に負のディストーションを出すための条件を、第1レンズL1の焦点距離とそれ以降のレンズの合成焦点距離の比率で表現したものである。上限を超えると負のパワーが強すぎ歪曲収差が大きくなりすぎてその補正が困難となり、下限を超えると負のディストーションの発生が不十分で画角がとりにくくなる。
したがって、広角な撮像レンズ系11を実現することができるとともに、高解像度な撮像素子を必要とせずに望遠な撮像レンズ系11を実現することができる。よって、撮像素子の解像度に依拠することなく、遠方の物体を確認可能で広い範囲を撮像可能な撮像レンズ系及び撮像装置を提供することができる。
0.7<D/F<1.5 ・・・(4)
本願発明は、画角をとるための第1レンズL1と集光機能を有する第3レンズL3のみで発明の目的が達成されるものであり、これらのレンズの像側に位置するレンズは単に結像を実現するための構成であるから何枚の構成であってもかまわないのである。言い換えると、第4レンズL4以降は、像面湾曲の発生も少なく、瞳(絞り)に近いため球面収差等の結像性能を重視すれば足りるため、どのような構成であってもよい。
-2.5<R11/F<-1 ・・・(3)
0.05<d12/d23<1.0 ・・・(5)
-0.1<F/f2<0.1 ・・・(6)
この条件を満足することにより、第2のレンズL2のパワーを制限し、補正レンズとして像面補正を効率的に行うことができる。
0.9<ET2/d2<1.1 ・・・(7)
図14は、実施例6に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。具体的には、実施例1に係る撮像レンズ系11は、物体側から像側に向かって順に、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、絞りSTOP、第4レンズL4、第5レンズL5、IRカットフィルタ12からなる。また、第1レンズL1は、負のパワーを有し、物体側に凹面を有し、像側に凸面を有する。第2レンズは、正のパワーを有し、物体側及び像側に変曲点を有する非球面を有する。第3レンズL3は、正のパワーを有し、物体側に凸の非球面を有し、像側に非球面を有する。第4レンズL4は、負のパワーを有し、物体側に非球面を有し、像側に凹の非球面を有する。第5レンズL5は、正のパワーを有し、物体側及び像側に凸の非球面を有する。第6レンズL6は、正のパワーを有し、物体側及び像側に非球面を有する。第1レンズL1~第3レンズL3はガラスレンズであり、第4レンズL4~第6レンズL6は、プラスチックレンズである。また、撮像レンズ系11は、赤外領域の光をカットするためのフィルタである、IRカットフィルタ12を備えている。以下、実施例6に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
図16は、実施例7に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。実施例7に係る撮像レンズ系11の構成は、実施例6と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例7に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
図18は、実施例8に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。実施例8に係る撮像レンズ系11の構成は、実施例6と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例8に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
図20は、実施例9に係る撮像レンズ系11を示す断面図である。実施例9に係る撮像レンズ系11の構成は、実施例6と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例9に係る撮像レンズ系11の特性データについて説明する。
また、実施例6~9において、光学系全体の半画角は40°以下であるため、実施例6~9に係る撮像レンズ系11の焦点距離Fは8.55~8.93となっており、望遠な撮像レンズ系11を実現することができている。換言すれば、撮像素子21の解像度に依拠することなく、望遠な撮像レンズ系11を実現することができている。また、実施例6~9において、第1レンズL1が負のパワーを有し、物体側に凹面を有することにより、半画角が27.0°である広角な撮像レンズ系11を実現することができている。
また、実施例6~9において、補正レンズとしての第2レンズL2は、物体側及び像側の面に1つの変曲点を有している。これにより、第1レンズL1によって生じた負のディストーションによって発生する各種収差のうちの像面湾曲を中心から周辺にかけて補正することができる。例えば、図15B、17B、19B、21Bに示すように、実施例6~9において、像面湾曲が良好な値となっている。
また、第3レンズL3が正のパワーを有するとともに、第2レンズ群G2が正のパワーを有することにより、撮像レンズ系11の集光性能を確保することができている。例えば、図15、17、19、21、23に示すように、実施例6~9において、縦収差、像面湾曲、及び、歪曲収差が良好な値となっている。したがって、実施例6~9において、撮像レンズ系11の望遠を実現することができている。
12 ガラス(IRカットフィルタ)
20 撮像装置
21 撮像素子
22 カバーガラス
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
L6 第6レンズ
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
STOP 絞り
IMG 結像面
Claims (11)
- 物体側から像側に向かって順に、物体側に凹面を有し、負のパワーを有する第1レンズ、正のパワーを有する第2レンズからなる第1レンズ群と、第3レンズ以降のレンズからなる第2レンズ群とからなり、
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第1レンズ以外のレンズ全体の合成焦点距離をFrとした場合に、以下の式(1)を満たし、
-6.0<f1/Fr<-1.5 ・・・(1)
前記第1レンズの像側の面と前記第2レンズの物体側の面との光軸上の距離をd12とし、光学系全体の焦点距離をFとした場合に、以下の式(2)を満たす、撮像レンズ系。
0.7<d12/F<1.5 ・・・(2) - 前記第1レンズの物体側の曲率半径をR11とした場合に、以下の式(3)を満たす、請求項1に記載の撮像レンズ系。
-2.5<R11/F<-1 ・・・(3) - 前記光学系全体の半画角は40°以下である、請求項1に記載の撮像レンズ系。
- 物体側から像側に向かって順に、物体側に凹面を有し、負のパワーを有する第1レンズ、物体側及び像側に非球面形状を有する第2レンズ、正のパワーを有する第3レンズからなる第1レンズ群と、第4レンズ以降のレンズからなる第2レンズ群とからなり、
前記第2レンズは、物体側及び像側の少なくとも何れかの面に変曲点を有し、
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第1レンズ以外のレンズ全体の合成焦点距離をFrとした場合に、以下の式(1)を満たし、
-6.0<f1/Fr<-1.5 ・・・(1)
前記第1レンズの像側の面と前記第2レンズの物体側の面との光軸上の距離をd12とし、前記第2レンズの光軸上の厚さをd2、前記第2レンズの像側の面と前記第3レンズの物体側の面との光軸上の距離をd23とし、前記第2レンズの屈折率をn2とし、D=d12+d2/n2+d23とし、光学系全体の焦点距離をFとした場合に、以下の式(4)を満たす、撮像レンズ系。
0.7<D/F<1.5 ・・・(4) - 前記第1レンズの物体側の曲率半径をR11とした場合に、以下の式(3)を満たす、請求項4に記載の撮像レンズ系。
-2.5<R11/F<-1 ・・・(3) - 前記光学系全体の半画角は40°以下である、請求項4に記載の撮像レンズ系。
- 以下の式(5)を満たす請求項4~6の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
0.05<d12/d23<1.0 ・・・(5) - 前記第2レンズの焦点距離をf2とした場合に、以下の式(6)を満たす、請求項4~7の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
-0.1<F/f2<0.1 ・・・(6) - 前記第2レンズの物体側の面の最も外径側を透過する光線と前記第2レンズの物体側の面との交点と、前記第2レンズの物体側の面の最も外径側を透過する光線と像側の面との交点との光軸に平行な距離をET2とした場合に、以下の式(7)を満たす、請求項4~8の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
0.9<ET2/d2<1.1 ・・・(7) - 前記第2レンズは、物体側及び像側の何れか一方の面に少なくとも1つの変曲点を有する、請求項4~9の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
- 請求項1~10の何れか一項に記載の撮像レンズ系と、
前記撮像レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を備える撮像装置。
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JP2021000161A JP2022105397A (ja) | 2021-01-04 | 2021-01-04 | 撮像レンズ系及び撮像装置 |
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Cited By (1)
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JP2022125304A (ja) * | 2020-11-10 | 2022-08-26 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
-
2021
- 2021-01-04 JP JP2021000161A patent/JP2022105397A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2022125304A (ja) * | 2020-11-10 | 2022-08-26 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
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