JP3595897B2

JP3595897B2 - Imaging lens

Info

Publication number: JP3595897B2
Application number: JP19249897A
Authority: JP
Inventors: 理香鳴海; 耕平大田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: JPH1138316A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像レンズに係り、特に小型ＣＣＤを撮像素子として用いるバックフォーカスが長く、諸収差が良好に補正された広角撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子撮影機器に用いられるレンズ関して、低コストで高性能かつコンパクト化の要求が強くなってきている。この要求に対応するために、例えば特開平７−２９４８０８号公報、同８−３６１３０号公報、同８−１２２６３６号公報等において開示されたような広角レンズが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例は、レンズ枚数が多いことや屈折率分布型レンズを使用しているといった理由により、生産性を考えたコンパクトなレンズと言った要求には不十分なものであった。本発明はこのような課題を解決するためになされたものである。即ち、諸収差が良好に補正されたコンパクトで低コストな、特に半画角３３度以上を有するＣＣＤカメラに用いるのにふさわしい撮像レンズを提供することを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成を採ることによって達成される。
【０００５】
即ち、１）物体側から順に物体側に凹面を向けた条件式（１）を満たす負の屈折力を有する第１レンズと後続レンズ群とからなり、前記第１レンズは、下記条件式（２）を満たす厚さであり、前記第１レンズと第２レンズの間隔は下記条件式（３）を満たし、前記第１レンズの焦点距離は条件式（４）の関係を満たすと共に、前記第１レンズと前記第２レンズの間に絞りが配置され、前記第２レンズを含む前記後続レンズ群は少なくとも１つの負レンズ素子を有することを特徴とする広角の撮像レンズ。
【０００６】
０＜（ｒ₂＋ｒ₁）／（ｒ₂−ｒ₁）＜＋３．０・・・・（１）
但し、ｒ₁：第１レンズの物体側面の曲率半径
ｒ₂：第１レンズの像側面の曲率半径
０．３ｆ＜ｄ ₁ ＜２．０ｆ・・・・（２）
０．１ｆ＜ｄ ₂ ＜１．５ｆ・・・・（３）
１．０ｆ＜｜ｆ ₁ ｜＜５．０ｆ・・・・（４）
但し、ｄ ₁ ：第１レンズの肉厚
ｄ ₂ ：第１レンズと第２レンズの間の空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
ｆ ₁ ：第１レンズの焦点距離
２）物体側から像側に向かって負の屈折力を有する前記第１レンズで構成された第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群から構成されていることを特徴とする１）に記載の撮像レンズ。
【０００７】
▲３▼正の屈折力を有する第３レンズ群は、負レンズと正レンズの貼り合わせレンズであることを特徴とする▲２▼に記載の撮像レンズ。
【０００９】
本発明の撮像レンズは、３枚以上のプラスチックレンズを有することが望ましい。
【００１０】
本発明の撮像レンズは、１枚の正レンズがガラスレンズであり、残りのレンズ素子がプラスチックレンズであることが望ましい。
【００１１】
本発明の撮像レンズは、少なくとも１枚の非球面レンズを有することが望ましい。
【００１２】
ここで、本発明の撮像レンズについてその作用を説明する。
【００１３】
本発明では第１レンズ群の負レンズにより、ＣＣＤカメラ用レンズに必要な赤外カットフィルタ、ローパスフィルタ等を配置するためのバックフォーカスを確保し、前記後続の負レンズ素子によって特に倍率色収差を良好に補正する設計が可能となっている。
【００１４】
条件式（１）は良好な画像を保ちながら十分なバックフォーカスを得るためのものである。上限を越えてｒ_１が強い凹面になるとメリジオナル像面がオーバーになりすぎる。又、負の歪曲収差も大きくなる。さらに偏芯感度も大きくなってしまう。又、下限をこえてｒ_２が強い凹面になると、十分なバックフォーカスが確保できなくなり、メリジオナル像面がアンダーになる。
【００１５】
このため、
０＜（ｒ₂＋ｒ₁）／（ｒ₂−ｒ₁）＜＋３．０
を満足することが好ましい。
【００１６】
本発明の請求項２は、負の屈折力を有する第１レンズで構成された第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群の３群から構成されている。このような構成によれば、本発明の主用途であるＣＣＤカメラ用レンズに必要なバックフォーカスが、第１レンズ群の負屈折力を大きくすることにより、十分に得られる。又、絞りを第１レンズと第２レンズの間に置くことにより、その後に配置されている第２レンズ群、第３レンズ群で負の歪曲収差を補正可能としている。
【００１７】
又、本発明の請求項３の、第３レンズ群の貼り合わせの効果は、次のように考えることができる。第１レンズで生じる倍率色収差を補正するために、絞りに後続する負レンズに分散の大きい硝材、正レンズに分散の小さい硝材を用いてそれぞれ強い屈折力を与えることが望ましい。貼り合わせをすることにより、前後の屈折力を強めた構成ができる。その上、偏芯感度を小さく抑える効果もある。
【００１８】
条件式（２），（３）は、バックフォーカスの確保と倍率色収差と像面を良好に保つためのものである。第１レンズ群より後ろに絞りがある場合、ｄ_１が条件式（２）の上限を越えて厚くなると、レンズ全長と第１レンズの前玉径が大きくなり、コンパクト性を失う。又、倍率色収差が大きくなる。ｄ_１が条件式（２）の下限を越えると、下記のような問題がある。即ち、メニスカス形状の場合、レンズ厚が小さくなるとペッツバール和が大きくなってしまい好ましくない。
【００１９】
望ましくは、
０．５ｆ＜ｄ_１＜１．５ｆ
を満足することが好ましい。
【００２０】
ｄ_２が条件式（３）の上限を越えた場合、本発明の目的であるコンパクト性の上で好ましくない。メリジオナル像面がアンダーになりすぎてしまう。条件式（３）の下限を越えた場合、バックフォーカスの確保が難しくなると共に、第１レンズ群と第２レンズ群の間に絞り機構を配置することが困難となるので好ましくない。
【００２１】
望ましくは、
０．３ｆ＜ｄ_２＜１．０ｆ
を満足することが好ましい。
【００２２】
ｆ_１が条件式（４）の上限を越えた場合、第１レンズ群の負の屈折力が弱くなり、バックフォーカスの確保が難しい。条件式（４）の下限を越えた場合、第１レンズ群の負の屈折力が強くなり、倍率色収差が悪くなってしまう。
【００２３】
望ましくは、
２．０ｆ＜｜ｆ_１｜＜４．５ｆ
を満足することが好ましい。
【００２４】
又、３枚以上のプラスチックレンズの使用は、非球面を用いることを考慮するとコスト面で有利である。
【００２５】
又、１枚の正レンズをガラスレンズとし、残りのレンズ素子をプラスチックレンズとすることにより低コストであると共に、温度変化による像点移動を小さくおさえることができる。
【００２６】
又、ガラスレンズあるいはプラスチックレンズに非球面を用いることによって、諸収差を更に良好に補正することができる。
【００２７】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
【００２８】
レンズ配置は次の通り。
【００２９】
第１レンズ群は、実施例１、実施例２、実施例３共、物体側に凹面を向けた非球面を用いた負レンズ、
第２レンズ群は、実施例１がガラス非球面レンズ、実施例２はガラス球面レンズ、実施例３はプラスチック非球面レンズ、
第３レンズ群は、実施例１、実施例２、実施例３共、負レンズと正レンズの貼り合わせレンズ、
のいずれも３群４枚で構成されている。
【００３０】
下記ｆは全系の焦点距離、Ｆ_ＮＯ．はＦナンバー、ωは半画角、ｒは曲率半径、ｄは軸上面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、νｄはアッベ数である。又、＊記号は非球面を表し、面の頂点を原点として光軸方向をＸ軸とした直交座標系において、頂点曲率をＣ、円錐定数をＫ、非球面係数をＡ_ｉ（ｉ＝４，６，８・・・・）として、下式で表される。
【００３１】
【数１】

【００３２】
図１は実施例１に対応するレンズの断面図、図２は同収差図である。
【００３３】
図３は実施例２に対応するレンズの断面図、図４は同収差図である。
【００３４】
図５は実施例３に対応するレンズの断面図、図６は同収差図である。
【００３５】
・条件式（１）０＜（ｒ₂＋ｒ₁）／（ｒ₂−ｒ₁）＜＋３．０
【００３６】
【表１】

【００３７】
・条件式（２）０．３ｆ＜ｄ_１＜２．０ｆ
【００３８】
【表２】

【００３９】
・条件式（３）０．１ｆ＜ｄ_２＜１．５ｆ
【００４０】
【表３】

【００４１】
・条件式（４）１．０ｆ＜｜ｆ_１｜＜５．０ｆ
【００４２】
【表４】

【００４３】
〈実施例１〉
ｆ＝５．７７ｍｍ
Ｆ_ＮＯ．＝２．８
２ω ＝６６．７°
ｆ_Ｂ＝５．３１ｍｍ
【００４４】
【表５】

【００４５】
【表６】

【００４６】
〈実施例２〉
ｆ＝３．９４ｍｍ
Ｆ_ＮＯ．＝２．８
２ω ＝６８．３°
ｆ_Ｂ＝３．７４ｍｍ
【００４７】
【表７】

【００４８】
【表８】

【００４９】
〈実施例３〉
ｆ＝５．７５ｍｍ
Ｆ_ＮＯ．＝２．８
２ω ＝６８．６°
ｆ_Ｂ＝５．４０ｍｍ
【００５０】
【表９】

【００５１】
【表１０】

【００５２】
【発明の効果】
本発明により、諸収差が良好に補正された、コンパクトで低コストな、半画角が３３度以上を有するＣＣＤカメラに用いるのにふさわしい撮像レンズが提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に対応するレンズの断面図である。
【図２】実施例１に対応するレンズの収差図である。
【図３】実施例２に対応するレンズの断面図である。
【図４】実施例２に対応するレンズの収差図である。
【図５】実施例３に対応するレンズの断面図である。
【図６】実施例３に対応するレンズの収差図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging lens, and more particularly, to a wide-angle imaging lens that uses a small CCD as an imaging device, has a long back focus, and has well-corrected various aberrations.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a strong demand for low cost, high performance and compactness of lenses used in electronic photographing equipment. In order to respond to this demand, for example, wide-angle lenses as disclosed in JP-A-7-294808, JP-A-8-36130, and JP-A-8-122636 have been proposed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example described above is insufficient for the demand for a compact lens considering productivity because of the large number of lenses and the use of a gradient index lens. The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide an imaging lens suitable for use in a compact and low-cost CCD camera in which various aberrations are satisfactorily corrected, in particular, having a half angle of view of 33 ° or more.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by adopting the following configuration.
[0005]
That is, 1) a first lens having a negative refractive power and a subsequent lens group satisfying conditional expression (1) in which the concave surface faces the object side in order from the object side, and the first lens includes the following conditional expression (2) The distance between the first lens and the second lens satisfies the following conditional expression (3), the focal length of the first lens satisfies the conditional expression (4), and the first lens satisfies the conditional expression (4). A wide-angle imaging lens , wherein a stop is arranged between a lens and the second lens, and the subsequent lens group including the second lens has at least one negative lens element.
[0006]
_{_{0 <(r 2 + r 1}} ) / (r 2 -r 1) <+3.0 ···· (1)
Here, r ₁ : radius of curvature of the object side surface of the first lens r ₂ : radius of curvature of the image side surface of the first lens
0.3f <d ₁ <2.0f (2)
0.1f <d ₂ <1.5f (3)
1.0f <| f ₁ | <5.0f (4)
Where d _{1 is the} thickness of the first lens
d ₂ : air gap between the first lens and the second lens
f : Focal length of the whole system
f ₁ : focal length of the first lens 2) a first lens group composed of the first lens having a negative refractive power from the object side to the image side, a second lens group having a positive refractive power, a positive The imaging lens according to 1), comprising a third lens group having the following refractive power.
[0007]
(3) The imaging lens according to (2), wherein the third lens group having a positive refractive power is a cemented lens of a negative lens and a positive lens.
[0009]
The imaging lens of the present invention preferably has three or more plastic lenses .
[0010]
In the imaging lens of the present invention, it is preferable that one positive lens is a glass lens and the remaining lens elements are plastic lenses .
[0011]
It is desirable that the imaging lens of the present invention has at least one aspheric lens .
[0012]
Here, the operation of the imaging lens of the present invention will be described.
[0013]
In the present invention, the negative lens of the first lens group secures a back focus for arranging an infrared cut filter, a low-pass filter, and the like necessary for a lens for a CCD camera, and the subsequent negative lens element particularly improves lateral chromatic aberration. It is possible to design to compensate for
[0014]
Conditional expression (1) is for obtaining a sufficient back focus while maintaining a good image. Meridional image surface when r ₁ is strong concave surface beyond the upper limit too over. Also, the negative distortion becomes large. Further, the eccentric sensitivity also increases. Further, when r ₂ beyond the lower limit becomes strong concave surface, can not be secured a sufficient back focus, the meridional image surface is under.
[0015]
For this reason ,
0 <(r ₂ + r ₁ ) / (r ₂ −r ₁ ) <+ 3.0
Is preferably satisfied.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there are provided a first lens group including a first lens having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. It is composed of According to such a configuration, the back focus required for the CCD camera lens, which is the main application of the present invention, can be sufficiently obtained by increasing the negative refractive power of the first lens group. Also, by placing the diaphragm between the first lens and the second lens, the second lens group, which is subsequently arranged, and a negative distortion in the third lens group can be corrected.
[0017]
The effect of bonding the third lens group according to claim 3 of the present invention can be considered as follows. In order to correct the chromatic aberration of magnification occurring in the first lens, it is desirable to give a strong refractive power to each of the negative lens following the stop using a glass material having a large dispersion and a positive lens using a glass material having a small dispersion. By laminating, a configuration in which the front and rear refractive powers are enhanced can be obtained. In addition, there is an effect that the eccentric sensitivity is suppressed to be small.
[0018]
The conditional expressions (2) and (3) are for ensuring the back focus and for maintaining the chromatic aberration of magnification and the image plane in good condition. If from the first lens group is squeezed behind, when d ₁ is increased beyond the upper limit of condition (2), the front lens diameter of the lens length and the first lens is increased, loss of compactness. In addition, chromatic aberration of magnification increases. If d ₁ exceeds the lower limit of conditional expression (2), the following problem occurs. That is, in the case of the meniscus shape, if the lens thickness is small, the Petzval sum increases, which is not preferable.
[0019]
Preferably,
0.5f <d ₁ <1.5f
Is preferably satisfied.
[0020]
If d ₂ exceeds the upper limit of the condition (3) is not preferable on the compactness is an object of the present invention. The meridional image plane is too under. If the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, it is not preferable because it becomes difficult to secure the back focus and it becomes difficult to arrange a diaphragm mechanism between the first lens group and the second lens group.
[0021]
Preferably,
0.3f <d ₂ <1.0f
Is preferably satisfied.
[0022]
If f ₁ exceeds the upper limit of condition (4), the negative refractive power of the first lens group becomes weak, it is difficult ensure the back focus. If the lower limit of conditional expression (4) is exceeded, the negative refracting power of the first lens unit will be so strong that lateral chromatic aberration will be worse.
[0023]
Preferably,
2.0f _<| f 1 | _<4.5f
Is preferably satisfied.
[0024]
The use of three or more plastic lenses is advantageous in terms of cost in consideration of using an aspherical surface.
[0025]
Further, by using one positive lens as a glass lens and the remaining lens elements as plastic lenses, the cost can be reduced and the movement of the image point due to a temperature change can be suppressed.
[0026]
Also, by using an aspherical surface for the glass lens or the plastic lens, various aberrations can be corrected more favorably.
[0027]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0028]
The lens arrangement is as follows.
[0029]
The first lens group includes a negative lens using an aspheric surface having a concave surface facing the object side in each of the first, second, and third embodiments.
In the second lens group, Example 1 is a glass aspherical lens, Example 2 is a glass aspherical lens, Example 3 is a plastic aspherical lens,
In the first, second, and third examples, the third lens group includes a cemented lens of a negative lens and a positive lens,
Are composed of four elements in three groups.
[0030]
F below is the focal length of the entire system, F _NO. Is the F-number, ω is the half angle of view, r is the radius of curvature, d is the distance between the upper surfaces of the axes, nd is the refractive index for the d-line, and νd is the Abbe number. The symbol * represents an aspherical surface. In an orthogonal coordinate system in which the vertex of the surface is the origin and the optical axis direction is the X axis, the vertex curvature is C, the conic constant is K, and the aspherical coefficient is A _i (i = 4, 6, 8...) Are represented by the following formula.
[0031]
(Equation 1)

[0032]
FIG. 1 is a sectional view of a lens corresponding to Example 1, and FIG.
[0033]
FIG. 3 is a sectional view of a lens corresponding to Example 2, and FIG.
[0034]
FIG. 5 is a sectional view of a lens corresponding to Example 3, and FIG.
[0035]
The conditional expression _{(1) 0 <(r 2} + r 1) / (r 2 -r 1) <+3.0
[0036]
[Table 1]

[0037]
Conditional expression (2) 0.3f <d ₁ <2.0f
[0038]
[Table 2]

[0039]
Conditional expression (3) 0.1f <d ₂ <1.5f
[0040]
[Table 3]

[0041]
- conditional expression _{(4) 1.0f <| f 1} | <5.0f
[0042]
[Table 4]

[0043]
<Example 1>
f = 5.77 mm
F _NO. = 2.8
2ω = 66.7 °
f _B = 5.31 mm
[0044]
[Table 5]

[0045]
[Table 6]

[0046]
<Example 2>
f = 3.94 mm
F _NO. = 2.8
2ω = 68.3 °
f _B = 3.74mm
[0047]
[Table 7]

[0048]
[Table 8]

[0049]
<Example 3>
f = 5.75 mm
F _NO. = 2.8
2ω = 68.6 °
f _B = 5.40 mm
[0050]
[Table 9]

[0051]
[Table 10]

[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided an imaging lens suitable for use in a compact and low-cost CCD camera having a half angle of view of 33 degrees or more, in which various aberrations are satisfactorily corrected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a lens corresponding to a first embodiment.
FIG. 2 is an aberration diagram of a lens corresponding to the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view of a lens corresponding to a second embodiment.
FIG. 4 is an aberration diagram of a lens corresponding to the second embodiment.
FIG. 5 is a sectional view of a lens corresponding to a third embodiment.
FIG. 6 is an aberration diagram of a lens corresponding to the third embodiment.

Claims

The first lens has a negative refractive power and a subsequent lens group satisfying conditional expression (1) with the concave surface facing the object side in order from the object side, and the first lens has a thickness satisfying the following conditional expression (2). The distance between the first lens and the second lens satisfies conditional expression (3) below, and the focal length of the first lens satisfies the relationship of conditional expression (4).
A wide-angle imaging lens , wherein a stop is arranged between the first lens and the second lens, and the subsequent lens group including the second lens has at least one negative lens element.
_{_{0 <(r 2 + r 1}} ) / (r 2 -r 1) <+3.0 ···· (1)
Here, r ₁ : radius of curvature of the object side surface of the first lens r ₂ : radius of curvature of the image side surface of the first lens
0.3f <d ₁ <2.0f (2)
0.1f <d ₂ <1.5f (3)
1.0f <| f ₁ | <5.0f (4)
Where d _{1 is the} thickness of the first lens
d ₂ : air gap between the first lens and the second lens
f : Focal length of the whole system
f ₁ : focal length of the first lens

A third lens group having a first lens group, a second lens group having positive refractive power, positive refractive power which is composed of the first lens having a negative refractive power from the object side toward the image side The imaging lens according to claim 1, wherein:

The imaging lens according to claim 2, wherein the third lens group having a positive refractive power is a cemented lens of a negative lens and a positive lens.