JP5650082B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Description
前記第2レンズの物体側の面が凹面であり、
前記第3レンズの像側の面が凸面であり、
前記第4レンズが両凸レンズであり、
前記第5レンズが両凹レンズであり、
下記条件式(11)、(17)および(22)を満足することを特徴とするものである。
R4/f<2.6 … (17)
−30<f23/f<−3 … (22)
ただし、
R2:前記第1レンズの像側の面の曲率半径
R4:前記第2レンズの像側の面の曲率半径
f23:前記第2レンズおよび前記第3レンズの合成焦点距離
f:全系の焦点距離
−1<f/R5<1 … (20)
−3<f/R3<3 … (21)
2<f45/f<25 … (23)
ただし、
D4:第2レンズと第3レンズとの光軸上の空気間隔
D5:第3レンズの中心厚
f:全系の焦点距離
R5:第3レンズの物体側の面の曲率半径
R3:第2レンズの物体側の面の曲率半径
f45:第4レンズおよび第5レンズの合成焦点距離
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の撮像レンズを備えたことを特徴とするものである。
まず、図1を参照しながら、本発明の実施形態に係る撮像レンズについて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る撮像レンズ1の構成と光路を示す図である。なお、図1に示す撮像レンズ1は後述する本発明の実施例9に係る撮像レンズに対応するものである。
R4/f<2.6 … (17)
ただし、
R2:第1レンズL1の像側の面の曲率半径
R4:第2レンズL2の像側の面の曲率半径
f:全系の焦点距離
条件式(11)の下限を満足することで、第1レンズL1の像側の面の曲率半径絶対値が小さくなるのを防ぎ、この面で光線が急激に曲げられてしまうのを防ぐことが容易となるため、第1レンズL1のレンズ径を抑えることが容易となるか、第1レンズL1の像側の面が深くなるのを抑えることが容易となり、加工が容易となり、コストを抑えることが容易となる。
ただし、
f1:第1レンズL1の焦点距離
f:全系の焦点距離
条件式(7)の下限を満足することで、第1レンズL1のパワーが強くなりすぎてしまうのを防ぐことができ、第1レンズL1で急激に光線が曲げられてしまうのを防ぐことが容易となり、ディストーションの補正が容易となる。条件式(7)の上限を満足することで、第1レンズL1のパワーを強くすることが容易となり、広角化が容易となるか、第1レンズL1および第2レンズL2からなるレトロフォーカスタイプの物体側の凹のパワーが強くなることで、バックフォーカスを長くとることが容易となる。
ただし、
R9:第4レンズL4の像側の面の曲率半径
f:全系の焦点距離
条件式(12)の上限を満足することで、第4レンズL4の像側の面の曲率半径絶対値が小さくなりすぎるのを抑えることが容易となり、第4レンズL4のコバを大きくするのが容易となり、加工が容易となることで、コストを抑えることが容易となる。
ただし、
f3:第3レンズL3の焦点距離
f:全系の焦点距離
条件式(9)の下限を満足することで、第3レンズL3のパワーが強くなりすぎてしまうのを防止でき、バックフォーカスの確保が容易となる。条件式(9)の上限を満足することで、第3レンズL3のパワーが弱くなりすぎてしまうのを防止でき、像面湾曲および倍率の色収差の補正が容易となる。
ただし、
D4:第2レンズL2と第3レンズL3との光軸上の空気間隔
D5:第3レンズL3の中心厚
f:全系の焦点距離
条件式(19)の下限を満足することで、第2レンズL2と第3レンズL3との間隔、および第3レンズL3の中心厚が小さくなりすぎてしまうのを防止でき、第1レンズL1および第2レンズL2で軸上光線と軸外光線を分離することが容易となり、像面湾曲、ディストーションおよびコマ収差の補正が容易となる。条件式(19)の上限を満足することで、第2レンズL2と第3レンズL3との間隔、および第3レンズL3の中心厚が大きくなりすぎてしまうのを防止でき、レンズ全体を小型化することが容易となる。
ただし、
f:全系の焦点距離
R5:第3レンズL3の物体側の面の曲率半径
条件式(20)の下限を下回ると、第3レンズL3の物体側の面が物体側に凹となり、その曲率半径が小さくなりすぎてしまい、第3レンズL3のパワーが弱くなり、倍率の色収差の補正が困難となる。条件式(20)の上限を上回ると、第3レンズL3の物体側の面が物体側に凸となり、その曲率半径が小さくなりすぎてしまい、第3レンズL3のパワーが強くなりすぎてしまい、倍率の色収差は良好に補正可能だが、像面湾曲の補正が困難となるとともに、バックフォーカスの確保も困難となる。
ただし、
f:全系の焦点距離
R3:第2レンズL2の物体側の面の曲率半径
条件式(21)の下限を下回ると、第2レンズL2の物体側の面が物体側に凹面となり、その曲率半径が小さくなりすぎて、この面で光線が急激に曲げられてしまうためディストーションの補正が困難となる。条件式(21)の上限を上回ると、第2レンズL2の物体側の面が凸面となり、曲率半径が小さくなりすぎるため、第2レンズL2のパワーが弱くなり、広角化が困難となるか、レンズ系が大型化してしまう。
ただし、
f23:第2レンズL2および第3レンズL3の合成焦点距離
f:全系の焦点距離
条件式(22)の下限を満足することで、第2レンズL2のパワーが弱くなりすぎるのを防ぐことができ、広角化が容易となる。条件式(22)の上限を満足することで、第3レンズL3のパワーが弱くなるのを防止でき、倍率の色収差の補正が容易となるか、第2レンズL2のパワーが強くなりすぎるのを防止でき、ディストーションの補正が容易となる。
ただし、
f45:第4レンズL4および第5レンズL5の合成焦点距離
f:全系の焦点距離
条件式(23)の下限を下回ると、第4レンズL4および第5レンズL5の合成焦点距離が小さくなりすぎてしまい、バックフォーカスの確保が困難となる。条件式(23)の上限を上回ると、第4レンズL4および第5レンズL5の合成焦点距離が大きくなりすぎてしまい、軸上色収差および倍率の色収差を良好に補正することが困難となる。
ただし、
L:第1レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離(バックフォーカス分は空気換算長)
f:全系の焦点距離
条件式(24)の上限を上回ると、広角化は容易に達成できるがレンズ系が大型化してしまう。条件式(24)の下限を下回ると、レンズ系は小型化することができるが、広角化を達成することが困難となる。
ただし、
Bf:最も像側のレンズの像側の面から像面までの光軸上の距離(空気換算長)
f:全系の焦点距離
条件式(25)の上限を満足することで、レンズ系の小型化が容易となる。条件式(25)の下限を満足することで、バックフォーカスの確保が容易となり、レンズとセンサとの間に各種フィルタやカバーガラス等を配置することが容易となる。
ただし、
R1:第1レンズL1の物体側の面の曲率半径
R2:第1レンズL1の像側の面の曲率半径
条件式(26)を満足することで、第1レンズL1を物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとすることができる。第1レンズL1を物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとすることで、180°を超える広角の光線をとらえることが可能となるとともに、ディストーションの補正も容易となる。条件式(26)の上限を満足することで、第1レンズL1の物体側の面と像側の面との曲率半径が近くなりすぎるのを防ぐことができ、第1レンズL1のパワーを強くすることが容易となるため広角化が容易となる。条件式(26)の下限を満足することで、第1レンズL1の物体側の面の曲率半径を小さくすることが容易となり、ディストーションの補正が容易となる。
5.8<|f1/f|< 8.7… (7−2)
5.9<|f1/f|< 8.0 … (7−3)
6.0<|f1/f|< 7.8 … (7−4)
条件式(9)の上限は13とすることが好ましく、これにより像面湾曲および倍率の色収差の補正がより容易となる。像面湾曲および倍率の色収差の補正をさらに容易とするためには、条件式(9)の上限は12とすることがより好ましく、10とすることがさらに好ましい。
5<f3/f<12 … (9−2)
5.5<f3/f<10 … (9−3)
条件式(11)に上限を設けることが好ましく、この場合、上限は7.0とすることが好ましい。これにより、第1レンズL1の像側の面の曲率半径絶対値が大きくなり過ぎるのを防ぐことで、第1レンズL1のパワーを強くすることが容易となり、広角化が容易となる。さらに広角化を容易とするためには、上限は5.2とすることが好ましく、5.18とすることがより好ましく5.15とすることがさらに好ましく、5.14とすることがさらにより好ましく、4.5とすることがさらによりいっそう好ましい。
3.42<R2/f … (11−2)
3.41<R2/f<7.0 … (11−3)
3.41<R2/f<5.2 … (11−4)
3.41<R2/f<5.15 … (11−5)
条件式(12)の上限は−2.2とすることが好ましく、これにより、コストを抑えることが容易となる。さらにコストを抑えることを容易とするためには、上限は−2.1とすることが好ましく、−2.5とすることがより好ましく、−3.0とすることがさらに好ましい。
−6.1< R9/f<−2.5 … (12−2)
−5.0< R9/f<−2.5 … (12−3)
−4.3< R9/f<−3.0 … (12−4)
条件式(17)の上限は2.6とすることが好ましく、これにより、第2レンズL2の像側の面の曲率半径絶対値が大きくなりすぎるのを抑えることが容易となり、広角化が容易となるか、像面湾曲の補正が容易となる。さらに広角化と像面湾曲の補正を容易とするためには、上限は2.5とすることが好ましく、2.3とすることがより好ましく、2.0とすることがさらに好ましい。
0.5<R4/f<2.5 … (17−2)
0.8<R4/f<2.3 … (17−3)
1.0<R4/f<2.0 … (17−4)
条件式(19)の下限は1.4とすることが好ましく、これにより像面湾曲、ディストーションおよびコマ収差の補正が容易となる。像面湾曲、ディストーションおよびコマ収差の補正をさらに容易とするためには、条件式(19)の下限は1.7とすることが好ましく、1.9とすることがより好ましい。
1.7<(D4+D5)/f<5.0 … (19−2)
1.9<(D4+D5)/f<4.4 … (19−3)
条件式(20)の下限は−0.9とすることが好ましく、これにより倍率の色収差の補正が容易となる。倍率の色収差の補正をさらに容易とするためには、条件式(20)の下限は−0.5とすることが好ましく、−0.2とすることがより好ましい。
−0.5<f/R5<0.5 … (20−2)
−0.2<f/R5<0.2 … (20−3)
条件式(21)の下限は−2.5とすることが好ましく、これによりディストーションの補正が容易となる。ディストーションの補正をさらに容易とするためには、条件式(21)の下限は−2.0とすることが好ましく、−1.5とすることがより好ましい。
−2.0<f/R3<1.5 … (21−2)
−1.5<f/R3<1.0 … (21−3)
条件式(22)の下限は−25とすることが好ましく、これにより広角化が容易となる。広角化をさらに容易とするためには、条件式(22)の下限は−20とすることが好ましく、−19.5とすることがより好ましい。
−20<f23/f<−5 … (22−2)
−19.5<f23/f<−5.5 … (22−3)
条件式(23)の下限は3とすることが好ましく、これによりバックフォーカスの確保が容易となる。バックフォーカスの確保をさらに容易とするためには、条件式(23)の下限は4とすることが好ましく、4.1とすることがより好ましい。
4<f45/f<20 … (23−2)
4.1<f45/f<18 … (23−3)
条件式(24)の上限は19.8とすることが好ましい。条件式(24)の上限を19.8とすることで、レンズ系の小型化がさらに容易となる。さらに、条件式(24)の上限は19.3とすることがより好ましく、19.0とすることがさらに好ましい。
10<L/f<19.3 … (24−2)
10.2<L/f<19.0 … (24−3)
条件式(25)の上限は2.95とすることが好ましい。条件式(25)の上限を2.95とすることで、小型化がさらに容易となる。小型化のためには、条件式(25)の上限は2.9とすることがより好ましく、2.85とすることがより好ましく、2.3とすることがさらに好ましい。
1.85<Bf/f<2.85 … (25−2)
条件式(26)の上限は2.5とすることが好ましく、これにより広角化がさらに容易となる。さらに広角化を容易とするためには、条件式(26)の上限は2.0とすることが好ましく、1.9とすることがより好ましい。
1.3≦(R1+R2)/(R1−R2)≦2.0 … (26−2)
1.5≦(R1+R2)/(R1−R2)≦1.9 … (26−3)
開口絞りは、第3レンズL3と第4レンズL4との間に配置されていることが好ましい。開口絞りを第3レンズL3と第4レンズL4との間に配置することで、系全体を小型化することが可能となる。開口絞りが物体側に近い位置にあると、第1レンズL1の外径を小さくすることが容易となるが、開口絞りが物体側に近づきすぎると第1レンズL1および第2レンズL2で軸上光線と軸外光線との分離が難しくなり、像面湾曲の補正が困難となる。開口絞りを第3レンズL3と第4レンズL4との間に配置することで、レンズ径を小型化しながら像面湾曲を補正することが容易となる。
次に、本発明の撮像レンズの数値実施例について説明する。実施例1〜実施例19の撮像レンズのレンズ断面図をそれぞれ図3〜図21に示す。図3〜図21において、図の左側が物体側、右側が像側であり、図1と同様、開口絞りSt、光学部材PP、像面Simに配置された撮像素子5も併せて図示している。各図の開口絞りStは形状や大きさを表すものではなく、光軸Z上の位置を示すものである。各実施例において、レンズ断面図の符号Ri、Di(i=1、2、3、…)は以下に説明するレンズデータのRi、Diと対応している。ここで、実施例4,6,11〜18は、本発明の参考例である。
下ろした垂線の長さ)
Y:高さ(光軸からのレンズ面までの距離)
C:近軸曲率
KA、RBm:非球面係数(m=3、4、5、…20)
各種データにおいて、Lは第1レンズL1の物体側の面から像面Simまでの光軸Z上の距離(バックフォーカス分は空気換算長)、Bfは最も像側のレンズの像側の面から像面Simまでの光軸Z上の距離(バックフォーカスに相当、空気換算長)、fは全系の焦点距離、f1は第1レンズL1の焦点距離、f2は第2レンズL2の焦点距離、f3は第3レンズL3の焦点距離、f4は第4レンズL4の焦点距離、f5は第5レンズL5の焦点距離、f6は第6レンズL6の焦点距離、f23は第2レンズL2と第3レンズL3との合成焦点距離、f45は第4レンズL4と第5レンズL5との合成焦点距離である。
R1:第1レンズL1の物体側の面の曲率半径
R2:第1レンズL1の像側の面の曲率半径
R3:第2レンズL2の物体側の面の曲率半径
R4:第2レンズL2の像側の面の曲率半径
R5:第3レンズ物体側の面の曲率半径
R6:第3レンズ像側の面の曲率半径
R8:第4レンズL4の物体側の面の曲率半径
R9:第4レンズL4の像側の面の曲率半径
R10:第5レンズL5の物体側の面の曲率半径
R11:第5レンズL5の像側の面の曲率半径
R13:第6レンズL6の像側の面の曲率半径
D4:第2レンズL2と第3レンズL3との光軸上の空気間隔
D5:第3レンズL3の中心厚
D9:第4レンズL4と第5レンズL5との光軸上の空気間隔
νd3:第3レンズL3の材質のd線に対するアッベ数
νd5:第5レンズL5の材質のd線に対するアッベ数
f:全系の焦点距離
f1:第1レンズL1の焦点距離
f2:第2レンズL2の焦点距離
f3:第3レンズL3の焦点距離
f4:第4レンズL4の焦点距離
f5:第5レンズL5の焦点距離
f6:第6レンズL6の焦点距離
f23:第2レンズL2および第3レンズL3の合成焦点距離
f45:第4レンズL4および第5レンズL5の合成焦点距離
L:第1レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離(バックフォーカス分は空気換算長)
Bf:最も像側のレンズの像側の面から像面までの光軸上の距離(空気換算長)
各数値の単位として、長さについては「mm」を用いているが、これは一例であり、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。
図41に使用例として、自動車100に本実施形態の撮像レンズを備えた撮像装置を搭載した様子を示す。図41において、自動車100は、その助手席側の側面の死角範囲を撮像するための車外カメラ101と、自動車100の後側の死角範囲を撮像するための車外カメラ102と、ルームミラーの背面に取り付けられ、ドライバーと同じ視野範囲を撮影するための車内カメラ103とを備えている。車外カメラ101と車外カメラ102と車内カメラ103とは、本発明の実施形態に係る撮像装置であり、本発明の実施例の撮像レンズと、該撮像レンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備えている。
2 軸上光束
3,4 軸外光束
5 撮像素子
6 光線
11,12 遮光手段
100 自動車
101,102 車外カメラ
103 車内カメラ
Pim 結像位置
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
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
Z 光軸
Claims (7)
- 物体側から順に、負の第1レンズと、負の第2レンズと、正の第3レンズと、正の第4レンズと、負の第5レンズと、正の第6レンズとの実質的に6枚のレンズからなり、
前記第2レンズの物体側の面が凹面であり、
前記第3レンズの像側の面が凸面であり、
前記第4レンズが両凸レンズであり、
前記第5レンズが両凹レンズであり、
下記条件式(11)、(17)および(22)を満足することを特徴とする撮像レンズ。
3.40<R2/f … (11)
R4/f<2.6 … (17)
−30<f23/f<−3 … (22)
ただし、
R2:前記第1レンズの像側の面の曲率半径
R4:前記第2レンズの像側の面の曲率半径
f23:前記第2レンズおよび前記第3レンズの合成焦点距離
f:全系の焦点距離 - 下記条件式(19)を満足することを特徴とする請求項1記載の撮像レンズ。
1<(D4+D5)/f<6 … (19)
ただし、
D4:前記第2レンズと前記第3レンズとの光軸上の空気間隔
D5:前記第3レンズの中心厚
f:全系の焦点距離 - 下記条件式(20)を満足することを特徴とする請求項1または2項記載の撮像レンズ。
−1<f/R5<1 … (20)
ただし、
f:全系の焦点距離
R5:前記第3レンズの物体側の面の曲率半径 - 下記条件式(21)を満足することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の撮像レンズ。
−3<f/R3<3 … (21)
ただし、
f:全系の焦点距離
R3:前記第2レンズの物体側の面の曲率半径 - 下記条件式(23)を満足することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の撮像レンズ。
2<f45/f<25 … (23)
ただし、
f45:前記第4レンズおよび前記第5レンズの合成焦点距離
f:全系の焦点距離 - 前記第3レンズと前記第4レンズとの間に絞りが配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の撮像レンズ。
- 請求項1から6のいずれか1項記載の撮像レンズを搭載した撮像装置。
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