JP6222116B2 - Imaging optical system, imaging optical device and digital equipment - Google Patents

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Description

本発明は、撮影光学系,撮像光学装置及びデジタル機器に関するものである。例えば、画角160°以上の超広角に対応した撮影光学系と、その撮影光学系で得た映像を撮像素子で取り込む撮像光学装置と、その撮像光学装置を搭載した車載カメラ,監視カメラ等の画像入力機能付きデジタル機器と、に関するものである。   The present invention relates to an imaging optical system, an imaging optical device, and a digital device. For example, an imaging optical system compatible with an ultra-wide angle of 160 ° or more, an imaging optical device that captures an image obtained by the imaging optical system with an imaging device, an in-vehicle camera, a surveillance camera, and the like equipped with the imaging optical device The present invention relates to a digital device with an image input function.

従来から、負のパワーを持つ第1レンズと、負のパワーを持つ第2レンズと、正のパワーを持つ第3レンズと、正のパワーを持つ第4レンズと、で構成された広角レンズが多数提案されている。特に信頼性を重視して第1レンズをガラス球面で構成したものが多く提案されており(例えば、特許文献1,2参照。)、その一方で、第1レンズを樹脂で構成したものも提案されている(例えば、特許文献3参照。)。   Conventionally, there has been a wide-angle lens composed of a first lens having negative power, a second lens having negative power, a third lens having positive power, and a fourth lens having positive power. Many have been proposed. Many proposals have been made in which the first lens is made of a glass spherical surface with particular emphasis on reliability (see, for example, Patent Documents 1 and 2). On the other hand, the first lens made of resin is also proposed. (For example, see Patent Document 3).

例えば特許文献1では、ガラス球面で構成された第1レンズと樹脂製のレンズ3枚とからなる魚眼レンズが提案されている。特許文献2では、同じくガラス球面で構成された第1レンズと樹脂製のレンズ3枚とからなる魚眼レンズが提案されている。特許文献3では、樹脂製のレンズ4枚からなる広角レンズが提案されている。   For example, Patent Document 1 proposes a fish-eye lens including a first lens formed of a glass spherical surface and three resin lenses. Patent Document 2 proposes a fish-eye lens composed of a first lens that is also formed of a glass spherical surface and three resin lenses. In Patent Document 3, a wide-angle lens composed of four resin lenses is proposed.

特開2009−3343号公報JP 2009-3343 A 特開2011−048334号公報JP 2011-048334 A 特開2008−281859号公報JP 2008-281859 A

しかし、特許文献1に記載の魚眼レンズでは、絞りを通過した軸外光が、第4レンズであまり大きく曲げられることがなく、センサー面に対して斜めに入射してしまう。このため、センサーの選択に自由度が無いという問題がある。特許文献2に記載の魚眼レンズでは、第2レンズのパワーが弱いため、周辺光線を曲げる力が小さくなっている。このため、第2レンズと第3レンズとの間隔が長くなっており、全長の短縮に課題がある。   However, in the fish-eye lens described in Patent Document 1, off-axis light that has passed through the aperture is not significantly bent by the fourth lens and is incident obliquely on the sensor surface. For this reason, there is a problem that there is no degree of freedom in sensor selection. In the fisheye lens described in Patent Document 2, the power of the second lens is weak, so that the force for bending the peripheral rays is small. For this reason, the space | interval of a 2nd lens and a 3rd lens is long, and there exists a subject in shortening of a full length.

第1レンズを樹脂で構成したものは、その多くが超広角とは言い切れないものである。例えば、特許文献3に記載の魚眼レンズでは、第1レンズのパワーが弱いため、光線を曲げる力が足りない。したがって、画角160°以上の光線を取り込むことができず、超広角化を達成することができない、という課題がある。   Many of the first lenses made of resin cannot be said to be super-wide. For example, in the fisheye lens described in Patent Document 3, the power of the first lens is weak, so that the force for bending the light beam is insufficient. Therefore, there is a problem that it is impossible to capture light having an angle of view of 160 ° or more, and it is impossible to achieve super wide angle.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、諸収差が良好に補正されながら、コンパクトで画角160°以上の超広角化が可能な撮影光学系、それを備えた撮像光学装置及びデジタル機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a photographing optical system that is compact and capable of widening an angle of view of 160 ° or more while correcting various aberrations satisfactorily. It is an object to provide an imaging optical device and a digital device provided.

上記目的を達成するために、第1の発明の撮影光学系は、物体側から像面側へ順に、物体側に凸のメニスカス形状を有し、かつ、負のパワーを有する第1レンズと、負のパワーを有する第2レンズと、正のパワーを有する第3レンズと、絞りと、正のパワーを有する第4レンズと、から構成された、画角160°以上の魚眼レンズであって、
前記第1レンズが両面非球面レンズであり、以下の条件式(1)〜(4)及び条件式(6)を満足することを特徴とする。
−16<f1/f<−5 …(1)
1.0<f4/f<1.9 …(2)
−1.9<f2/f<−0.9 …(3)
0.6<(r7+r8)/(r7−r8)<1.2 …(4)
1<f3/f<2 …(6)
ただし、
f1:第1レンズの焦点距離、
f4:第4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、
f:全系の焦点距離、
r7:第4レンズの物体側面の曲率半径、
r8:第4レンズの像側面の曲率半径、
である。
In order to achieve the above object, a photographic optical system according to a first aspect of the present invention includes, in order from the object side to the image plane side, a first lens having a meniscus shape that is convex on the object side and having negative power; A fisheye lens having a field angle of 160 ° or more, comprising a second lens having a negative power, a third lens having a positive power, a diaphragm, and a fourth lens having a positive power,
The first lens is a double-sided aspheric lens, and satisfies the following conditional expressions (1) to (4) and conditional expression (6) .
−16 <f1 / f <−5 (1)
1.0 <f4 / f <1.9 (2)
-1.9 <f2 / f <-0.9 (3)
0.6 <(r7 + r8) / (r7−r8) <1.2 (4)
1 <f3 / f <2 (6)
However,
f1: focal length of the first lens,
f4: focal length of the fourth lens,
f2: focal length of the second lens,
f3: focal length of the third lens,
f: focal length of the entire system,
r7: radius of curvature of the object side surface of the fourth lens,
r8: radius of curvature of the image side surface of the fourth lens,
It is.

第2の発明の撮影光学系は、上記第1の発明において、以下の条件式(5)を満足することを特徴とする。
1<BF/f<2 …(5)
ただし、
BF:バックフォーカス(空気換算長)、
f:全系の焦点距離、
である。
The photographic optical system of the second invention is characterized in that, in the first invention, the following conditional expression (5) is satisfied.
1 <BF / f <2 (5)
However,
BF: Back focus (air equivalent length),
f: focal length of the entire system,
It is.

の発明の撮影光学系は、上記第1又は第2の発明において、以下の条件式(7)を満足することを特徴とする。
4<f1/f2<16 …(7)
ただし、
f1:第1レンズの焦点距離、
f2:第2レンズの焦点距離、
である。
A photographic optical system according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the following conditional expression (7) is satisfied.
4 <f1 / f2 <16 (7)
However,
f1: focal length of the first lens,
f2: focal length of the second lens,
It is.

の発明の撮影光学系は、上記第1〜第のいずれか1つの発明において、前記第1レンズ,第2レンズ,第3レンズ及び第4レンズがいずれもプラスチックレンズであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens are all plastic lenses. And

の発明の撮影光学系は、上記第1〜第のいずれか1つの発明において、前記第2レンズ,第3レンズ及び第4レンズがいずれも両面非球面レンズであることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the second lens, the third lens, and the fourth lens are all double-sided aspheric lenses. .

の発明の撮影光学系は、上記第1〜第のいずれか1つの発明において、前記第2レンズが物体側に凸のメニスカス形状を有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the second lens has a meniscus shape that is convex toward the object side.

の発明の撮影光学系は、上記第1〜第のいずれか1つの発明において、前記第1レンズの物体側面にハードコートが形成されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, a hard coat is formed on the object side surface of the first lens.

の発明の撮影光学系は、上記第1〜第のいずれか1つの発明において、以下の条件式(8)を満足することを特徴とする。
nd1≦1.65 …(8)
ただし、
nd1:第1レンズのd線における屈折率、
である。
An imaging optical system according to an eighth invention is characterized in that, in any one of the first to seventh inventions, the following conditional expression (8) is satisfied.
nd1 ≦ 1.65 (8)
However,
nd1: refractive index at the d-line of the first lens,
It is.

の発明の撮影光学系は、上記第1〜第のいずれか1つの発明において、前記第3レンズが両凸形状を有することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the photographing optical system according to any one of the first to eighth aspects, wherein the third lens has a biconvex shape.

10の発明の撮像光学装置は、上記第1〜第のいずれか1つの発明に係る撮影光学系と、撮像面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の撮像面上に被写体の光学像が形成されるように前記撮影光学系が設けられていることを特徴とする。 An imaging optical device according to a tenth aspect of the invention is an imaging optical system according to any one of the first to ninth aspects, an imaging element that converts an optical image formed on the imaging surface into an electrical signal, The imaging optical system is provided so that an optical image of a subject is formed on the imaging surface of the imaging device.

11の発明のデジタル機器は、上記第10の発明に係る撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影,動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とする。 A digital device according to an eleventh aspect is characterized in that at least one of a still image photographing and a moving image photographing function of a subject is added by including the imaging optical device according to the tenth aspect.

12の発明のデジタル機器は、上記第11の発明において、車載カメラ又は監視カメラであることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect , the digital device is an in-vehicle camera or a surveillance camera.

本発明の構成を採用することにより、諸収差が良好に補正されながら、コンパクトで画角160°以上の超広角化が可能な撮影光学系と、それを備えた撮像光学装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮影光学系又は撮像光学装置を車載カメラ,監視カメラ等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器に対し高性能・超広角の画像入力機能をコンパクトかつ低コストで付加することが可能となる。   By adopting the configuration of the present invention, it is possible to realize a compact imaging optical system capable of widening an angle of view of 160 ° or more and an imaging optical apparatus including the imaging optical system while various aberrations are corrected well. it can. Then, by using the photographing optical system or the imaging optical device according to the present invention for a digital device such as an in-vehicle camera or a surveillance camera, a high-performance and ultra-wide-angle image input function can be added to the digital device in a compact and low-cost manner. Is possible.

第1の実施の形態(実施例1)のレンズ構成図。The lens block diagram of 1st Embodiment (Example 1). 実施例1の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 1. 第2の実施の形態(実施例2)のレンズ構成図。The lens block diagram of 2nd Embodiment (Example 2). 実施例2の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 2. 第3の実施の形態(実施例3)のレンズ構成図。The lens block diagram of 3rd Embodiment (Example 3). 実施例3の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 3. 第4の実施の形態(実施例4)のレンズ構成図。The lens block diagram of 4th Embodiment (Example 4). 実施例4の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 4. 第5の実施の形態(実施例5)のレンズ構成図。The lens block diagram of 5th Embodiment (Example 5). 実施例5の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 5. 第6の実施の形態(実施例6)のレンズ構成図。The lens block diagram of 6th Embodiment (Example 6). 実施例6の収差図。FIG. 10 is an aberration diagram of Example 6. 撮影光学系を搭載したデジタル機器の概略構成例を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration example of a digital device equipped with a photographing optical system.

以下、本発明に係る撮影光学系等を説明する。本発明に係る撮影光学系は、物体側から像面側へ順に、物体側に凸のメニスカス形状を有し、かつ、負のパワーを有する第1レンズと、負のパワーを有する第2レンズと、正のパワーを有する第3レンズと、絞りと、正のパワーを有する第4レンズと、から構成された、画角160°以上の魚眼レンズである(パワー:焦点距離の逆数で定義される量)。そして、前記第1レンズが両面非球面レンズであり、以下の条件式(1)〜(4)を満足することを特徴としている。
−16<f1/f<−5 …(1)
1.0<f4/f<1.9 …(2)
−1.9<f2/f<−0.9 …(3)
0.6<(r7+r8)/(r7−r8)<1.2 …(4)
ただし、
f1:第1レンズの焦点距離、
f4:第4レンズの焦点距離、
f2:第2レンズの焦点距離、
f:全系の焦点距離、
r7:第4レンズの物体側面の曲率半径、
r8:第4レンズの像側面の曲率半径、
である。
Hereinafter, the photographing optical system according to the present invention will be described. A photographing optical system according to the present invention includes, in order from the object side to the image plane side, a first lens having a meniscus shape convex toward the object side and having negative power, and a second lens having negative power. , A fish-eye lens having a field angle of 160 ° or more, composed of a third lens having a positive power, a stop, and a fourth lens having a positive power (power: an amount defined by the reciprocal of the focal length) ). The first lens is a double-sided aspheric lens, and satisfies the following conditional expressions (1) to (4).
−16 <f1 / f <−5 (1)
1.0 <f4 / f <1.9 (2)
-1.9 <f2 / f <-0.9 (3)
0.6 <(r7 + r8) / (r7−r8) <1.2 (4)
However,
f1: focal length of the first lens,
f4: focal length of the fourth lens,
f2: focal length of the second lens,
f: focal length of the entire system,
r7: radius of curvature of the object side surface of the fourth lens,
r8: radius of curvature of the image side surface of the fourth lens,
It is.

負・負・正・絞り・正のパワー配置で、第1レンズが物体側に凸のメニスカス形状を有する構成にすることにより、4枚という少ない枚数で、全画角が160度以上の超広角レンズを達成することができる。また、第1レンズの両面に非球面を配置することにより、歪曲収差と非点収差の補正を効果的に行うことができる。歪曲収差と非点収差を画角毎にコントロールすることは、球面レンズでは困難であるが、両面非球面を使用することによってある程度個別にコントロールすることが可能となる。   With a negative / negative / positive / aperture / positive power arrangement, the first lens has a convex meniscus shape on the object side. A lens can be achieved. Further, by arranging aspheric surfaces on both surfaces of the first lens, it is possible to effectively correct distortion and astigmatism. Controlling distortion and astigmatism for each angle of view is difficult with a spherical lens, but it can be controlled to some extent by using a double-sided aspheric surface.

条件式(1)は、第1レンズの全系に対する焦点距離比を表したものである。条件式(1)の下限を越えると、第1レンズの相対的なパワーが小さくなり、この撮影光学系に入射する光線を曲げる力が弱くなり、画角160度以上の超広角を達成することが困難になる。条件式(1)の上限を越えると、第1レンズで発生する歪曲収差,倍率色収差等の発生量が増えて、それを第2レンズ以降で補正することが困難になる。したがって、条件式(1)を満たすことにより、画角160°以上の超広角化と諸収差の良好な補正とを両立させることが可能になる。   Conditional expression (1) represents the focal length ratio of the first lens with respect to the entire system. If the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, the relative power of the first lens will be reduced, the force to bend the light incident on this photographic optical system will be weak, and an ultra-wide angle of 160 ° or more will be achieved. Becomes difficult. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the amount of distortion, lateral chromatic aberration, etc. generated in the first lens will increase, making it difficult to correct it in the second lens and thereafter. Therefore, by satisfying conditional expression (1), it is possible to achieve both super wide angle of view angle of 160 ° or more and good correction of various aberrations.

条件式(2)は、第4レンズの全系に対する焦点距離比を表したものである。条件式(2)の上限を越えると、第4レンズの相対的なパワーが小さくなり、第4レンズの物体側面から像側面までの距離が増大する。条件式(2)の下限を越えると、軸上色収差,非点収差等が増加して他のレンズで補正することが困難になる。したがって、条件式(2)を満たすことにより、コンパクト化と諸収差の良好な補正とを両立させることが可能になる。   Conditional expression (2) represents the focal length ratio of the fourth lens with respect to the entire system. When the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the relative power of the fourth lens decreases, and the distance from the object side surface to the image side surface of the fourth lens increases. If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded, axial chromatic aberration, astigmatism, etc. will increase, making it difficult to correct with other lenses. Therefore, by satisfying conditional expression (2), it is possible to achieve both compactness and good correction of various aberrations.

条件式(3)は、第2レンズの全系に対する焦点距離比を表したものである。条件式(3)の下限を越えると、第2レンズの相対的なパワーが小さくなり、光線を曲げる力が小さくなる。第3レンズを経て絞りに光線を入射させるためには、第2レンズと第3レンズとの間隔を広げる等の対策が必要となり、全長の増大を招くおそれがある。あるいは、超広角自体を構成することが難しくなる。条件式(3)の上限を越えると、非点収差と像面湾曲差が増加し、他のレンズで補正することが困難になる。したがって、条件式(3)を満たすことにより、超広角化・コンパクト化と諸収差の良好な補正とを両立させることが可能になる。   Conditional expression (3) represents the focal length ratio of the second lens with respect to the entire system. When the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, the relative power of the second lens is reduced, and the force for bending the light beam is reduced. In order to make a light beam enter the diaphragm through the third lens, measures such as increasing the distance between the second lens and the third lens are required, which may increase the total length. Alternatively, it becomes difficult to configure the super wide angle itself. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the astigmatism and the field curvature difference will increase, making it difficult to correct with other lenses. Therefore, by satisfying conditional expression (3), it is possible to achieve both ultra-wide angle and compactness and good correction of various aberrations.

条件式(4)は、第4レンズの形状を規定するものであり、また、絞りを通過した光線の振る舞いを表すものである。条件式(4)の下限を越えると、第4レンズの物体側の面に入射する光線の入射角度が大きくなり、ひいてはセンサーからみた光線幅が狭くなり周辺照度落ちが発生する。条件式(4)の上限を越えると、前後面の形状が近くなり、絞りを通過した軸外光が第4レンズを通過する時点で大きく屈折せず、センサーに斜めに入射することとなり画像に不具合が生じる。したがって、条件式(4)を満たすことにより、高画質の明るい画像を得ることが可能になる。   Conditional expression (4) defines the shape of the fourth lens and represents the behavior of the light beam that has passed through the stop. When the lower limit of conditional expression (4) is exceeded, the incident angle of the light beam incident on the object side surface of the fourth lens increases, and as a result, the light beam width viewed from the sensor becomes narrower, resulting in a decrease in ambient illuminance. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the shape of the front and back surfaces will be close, and off-axis light that has passed through the aperture will not be refracted greatly when passing through the fourth lens, but will be incident obliquely on the sensor. A malfunction occurs. Therefore, a bright image with high image quality can be obtained by satisfying conditional expression (4).

上記特徴的構成によると、諸収差(特に軸上色収差)が良好に補正されながら、コンパクトで画角160°以上の超広角化が可能な撮影光学系、及びそれを備えた撮像光学装置を実現することが可能である。そして、その撮影光学系又は撮像光学装置を車載カメラ,監視カメラ等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器に対し高性能・超広角の画像入力機能をコンパクトかつ低コストで付加することが可能となり、そのコンパクト化,高性能化,高機能化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能,小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。   According to the above characteristic configuration, a compact imaging optical system capable of widening an angle of view of 160 ° or more and an imaging optical device including the same are corrected while various aberrations (particularly longitudinal chromatic aberration) are corrected satisfactorily. Is possible. By using the imaging optical system or imaging optical device for digital devices such as in-vehicle cameras and surveillance cameras, it is possible to add a high-performance, ultra-wide-angle image input function to digital devices in a compact and low-cost manner. It can contribute to the downsizing, higher performance, higher functionality, etc. The conditions for achieving such effects in a well-balanced manner and achieving higher optical performance, downsizing, etc. will be described below.

以下の条件式(2a)を満足することが更に望ましい。
1.5<f4/f<1.9 …(2a)
この条件式(2a)は、前記条件式(2)が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式(2a)を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
It is more desirable to satisfy the following conditional expression (2a).
1.5 <f4 / f <1.9 (2a)
This conditional expression (2a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (2). Therefore, the above effect can be further increased preferably by satisfying conditional expression (2a).

以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
1<BF/f<2 …(5)
ただし、
BF:バックフォーカス(空気換算長)、
f:全系の焦点距離、
である。
It is desirable to satisfy the following conditional expression (5).
1 <BF / f <2 (5)
However,
BF: Back focus (air equivalent length),
f: focal length of the entire system,
It is.

条件式(5)は、適切なバックフォーカス(レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算した長さである。)に関する好ましい条件範囲を規定している。条件式(5)の下限を越えると、撮影光学系と像面との間にセンサーのカバーガラス,フィルター等を配置することが困難になる。条件式(5)の上限を越えると、焦点距離に対して相対的にバックフォーカスが長くなりすぎてしまう。その場合、第1〜第4レンズのパワー配置を調整することによってバックフォーカスを確保する必要がある。そのため、パワー配置が収差補正に適したものとは異なってしまい、良好な収差補正が困難になってしまう。   Conditional expression (5) defines a preferable condition range relating to appropriate back focus (the distance from the lens final surface to the paraxial image surface is a length in terms of air). If the lower limit of conditional expression (5) is exceeded, it will be difficult to dispose a sensor cover glass, filter, or the like between the photographing optical system and the image plane. If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the back focus becomes too long relative to the focal length. In that case, it is necessary to secure the back focus by adjusting the power arrangement of the first to fourth lenses. Therefore, the power arrangement is different from that suitable for aberration correction, and it becomes difficult to perform good aberration correction.

以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
1<f3/f<2 …(6)
ただし、
f3:第3レンズの焦点距離、
f:全系の焦点距離、
である。
It is desirable to satisfy the following conditional expression (6).
1 <f3 / f <2 (6)
However,
f3: focal length of the third lens,
f: focal length of the entire system,
It is.

条件式(6)は、第3レンズと全系との焦点距離比に関する好ましい条件範囲を規定している。条件式(6)の上限を越えると、第3レンズの相対的なパワーが小さくなり、いずれも負のパワーを持つ第1,第2レンズで発生した軸上色収差に対して補正不足となり、良好な収差補正が困難となる。条件式(6)の下限を越えると、軸上色収差の補正が過多となりこれも良好な収差補正が困難となる。   Conditional expression (6) defines a preferable condition range regarding the focal length ratio between the third lens and the entire system. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, the relative power of the third lens will be small, both of which are insufficiently corrected for the longitudinal chromatic aberration generated by the first and second lenses having negative power, which is good Correct aberration correction becomes difficult. If the lower limit of conditional expression (6) is exceeded, axial chromatic aberration will be excessively corrected, and this will also make it difficult to correct aberrations satisfactorily.

以下の条件式(7)を満足することが望ましい。
4<f1/f2<16 …(7)
ただし、
f1:第1レンズの焦点距離、
f2:第2レンズの焦点距離、
である。
It is desirable to satisfy the following conditional expression (7).
4 <f1 / f2 <16 (7)
However,
f1: focal length of the first lens,
f2: focal length of the second lens,
It is.

条件式(7)は、第1レンズと第2レンズとの焦点距離比に関する好ましい条件範囲を規定している。条件式(7)の下限を越えると、第1レンズでの光線の屈折力が上がり、第1レンズで発生する収差が増大する。特に光線高さの高い第1レンズの周辺部で発生する歪曲収差等を他のレンズで補正することは困難となる。条件式(7)の上限を越えると、第1レンズのパワーが弱すぎて超広角を達成するのが困難となる。   Conditional expression (7) defines a preferable condition range regarding a focal length ratio between the first lens and the second lens. When the lower limit of conditional expression (7) is exceeded, the refractive power of the light beam at the first lens increases, and the aberration generated at the first lens increases. In particular, it is difficult to correct distortion or the like occurring in the peripheral portion of the first lens having a high light beam height with another lens. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, the power of the first lens will be too weak to achieve a super wide angle.

前記第1レンズ,第2レンズ,第3レンズ及び第4レンズがいずれもプラスチックレンズであることが望ましい。第1レンズ,第2レンズ,第3レンズ及び第4レンズをいずれもプラスチック(樹脂)で構成することにより、レンズ面への非球面の付加を容易に行うことが可能となる。また、大量生産が可能となるため、コスト削減にも効果がある。   It is desirable that all of the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens are plastic lenses. By configuring all of the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens from plastic (resin), it is possible to easily add an aspherical surface to the lens surface. Moreover, since mass production is possible, it is also effective in cost reduction.

前記第2レンズ,第3レンズ及び第4レンズがいずれも両面非球面レンズであることが望ましい。第2レンズ,第3レンズ及び第4レンズの両面に非球面を配置することにより、非点収差,歪曲収差,コマ収差等を効果的に補正することが可能になる。   It is desirable that all of the second lens, the third lens, and the fourth lens are double-sided aspheric lenses. By arranging aspheric surfaces on both surfaces of the second lens, the third lens, and the fourth lens, it is possible to effectively correct astigmatism, distortion, coma, and the like.

前記第2レンズが物体側に凸のメニスカス形状を有することが望ましい。第2レンズを物体側に凸のメニスカスレンズとすることにより、第1レンズと第2レンズとの間を狭くすることができる。その結果、第1レンズの光線通過位置を低くすることができ、第1レンズの径を小さくする効果が得られる。もし光線通過位置が高くなるとレンズ径が増大し、その結果、歪曲収差,倍率色収差等の軸外収差の発生量が増大することになる。つまり、第2レンズを物体側に凸のメニスカスレンズとすることにより、歪曲収差,倍率色収差等の軸外収差の発生を抑えることができる。   It is desirable that the second lens has a meniscus shape that is convex toward the object side. By making the second lens a meniscus lens convex toward the object side, the space between the first lens and the second lens can be narrowed. As a result, the light passing position of the first lens can be lowered, and the effect of reducing the diameter of the first lens can be obtained. If the light beam passing position becomes high, the lens diameter increases, and as a result, the amount of off-axis aberrations such as distortion and lateral chromatic aberration increases. That is, by using the second lens as a meniscus lens convex toward the object side, it is possible to suppress the occurrence of off-axis aberrations such as distortion and lateral chromatic aberration.

前記第1レンズの物体側面にハードコートが形成されていることが望ましい。第1レンズが樹脂で構成されている場合、第1レンズの物体側面にハードコートを配置することは、耐傷性等の信頼性の向上に効果がある。   It is desirable that a hard coat be formed on the object side surface of the first lens. When the first lens is made of resin, disposing a hard coat on the object side surface of the first lens is effective in improving reliability such as scratch resistance.

以下の条件式(8)を満足することが望ましい。
nd1≦1.65 …(8)
ただし、
nd1:第1レンズのd線における屈折率、
である。
It is desirable to satisfy the following conditional expression (8).
nd1 ≦ 1.65 (8)
However,
nd1: refractive index at the d-line of the first lens,
It is.

条件式(8)は、第1レンズの屈折率に関する好ましい条件範囲を規定しており、それにより樹脂材料の信頼性を規定している。条件式(8)の上限を越えるような屈折率を有する樹脂材料を長時間太陽下で放置すると、単波長側の透過率が低下して画像が黄色くなる。   Conditional expression (8) defines a preferable condition range relating to the refractive index of the first lens, thereby defining the reliability of the resin material. If a resin material having a refractive index exceeding the upper limit of conditional expression (8) is left in the sun for a long time, the transmittance on the single wavelength side is lowered and the image becomes yellow.

前記第3レンズが両凸形状を有することが望ましい。第3レンズを物体側及び像面側に凸面を向けた両凸レンズとすることにより、物体側面と像側面とで諸収差(例えば球面収差)の補正を分担することができる。例えばメニスカス形状にすると、強いパワーを得るためのレンズ面形状により誤差感度や収差が増大する傾向となるが、両凸形状にすれば、誤差感度や収差の増大を効果的に抑えることができる。   It is desirable that the third lens has a biconvex shape. By making the third lens a biconvex lens having convex surfaces facing the object side and the image surface side, correction of various aberrations (for example, spherical aberration) can be shared between the object side surface and the image side surface. For example, if the meniscus shape is used, the error sensitivity and aberration tend to increase due to the lens surface shape for obtaining strong power. However, if the biconvex shape is used, an increase in error sensitivity and aberration can be effectively suppressed.

以上の説明から分かるように、本発明に係る撮影光学系は、超広角の画像入力機能付きデジタル機器(例えば、車載カメラ,監視カメラ,携帯端末)用の撮影光学系としての使用に適している。つまり、本発明に係る撮影光学系は、撮像素子(センサー)の撮像面(例えば、固体撮像素子の光電変換部)に物体の光学像(つまり被写体像)を超広角で形成する用途に適したものである。そして、本発明に係る撮影光学系を撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像を形成する撮影光学系と、その撮影光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面(すなわち撮像面)上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する撮影光学系が配置されることにより、小型・低コストで高い性能を有する撮像光学装置やそれを備えたデジタル機器を実現することができる。   As can be seen from the above description, the photographing optical system according to the present invention is suitable for use as a photographing optical system for a digital device with an ultra-wide-angle image input function (for example, an in-vehicle camera, a surveillance camera, and a portable terminal). . That is, the photographic optical system according to the present invention is suitable for an application in which an optical image of an object (that is, a subject image) is formed at an ultra-wide angle on an imaging surface (for example, a photoelectric conversion unit of a solid-state imaging device) of an imaging device (sensor). Is. By combining the imaging optical system according to the present invention with an imaging device or the like, it is possible to configure an imaging optical apparatus that optically captures a subject image and outputs it as an electrical signal. The imaging optical device is an optical device that is a main component of a camera used for still image shooting and moving image shooting of a subject. For example, an imaging optical system that forms an optical image of an object in order from the object (that is, subject) side. And an image sensor that converts an optical image formed by the photographing optical system into an electrical signal. Then, the photographic optical system having the above-described characteristic configuration is arranged so that the optical image of the subject is formed on the light receiving surface (that is, the imaging surface) of the imaging device, so that high performance can be achieved with a small size and low cost. It is possible to realize an imaging optical device having the above and a digital device including the same.

画像入力機能付きデジタル機器の例としては、監視カメラ,防犯カメラ,車載カメラ(例えばバックビューカメラ),航空機カメラ,デジタルカメラ,ビデオカメラ,テレビ電話用カメラ等のカメラが挙げられ、また、パーソナルコンピュータ,携帯端末(例えば、携帯電話,スマートフォン(高機能携帯電話),モバイルコンピュータ等の小型で携帯可能な情報機器端末),これらの周辺機器(スキャナー,プリンター等),その他のデジタル機器(ドライブレコーダ,防衛機器等)等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。   Examples of digital devices with an image input function include cameras such as surveillance cameras, security cameras, vehicle-mounted cameras (for example, back view cameras), aircraft cameras, digital cameras, video cameras, videophone cameras, and personal computers. , Mobile terminals (for example, mobile phones, smart phones (high-function mobile phones), small and portable information device terminals such as mobile computers), peripheral devices (scanners, printers, etc.), other digital devices (drive recorders, A camera built in or externally attached to a defense device or the like). As can be seen from these examples, it is possible not only to configure a camera by using an imaging optical device, but also to add a camera function by mounting the imaging optical device on various devices. For example, a digital device with an image input function such as a mobile phone with a camera can be configured.

画像入力機能付きデジタル機器の一例として、図13にデジタル機器DUの概略構成例を模式的断面で示す。図13に示すデジタル機器DUに搭載されている撮像光学装置LUは、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像(像面)IMを形成する撮影光学系LN(AX:光軸)と、平行平板PT(撮像素子SRのカバーガラス;必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター,赤外カットフィルター等の光学フィルター等に相当する。)と、撮影光学系LNにより受光面(撮像面)SS上に形成された光学像IMを電気的な信号に変換する撮像素子SRと、を備えている。この撮像光学装置LUで画像入力機能付きデジタル機器DUを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置LUを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置LUをデジタル機器DUの本体に対して着脱可能又は回動可能に構成することが可能である。   As an example of a digital device with an image input function, FIG. 13 shows a schematic configuration example of a digital device DU in a schematic cross section. The imaging optical device LU mounted on the digital device DU shown in FIG. 13 includes a photographing optical system LN (AX: optical axis) that forms an optical image (image plane) IM of the object in order from the object (namely, subject) side. , A parallel plate PT (cover glass of the image sensor SR; corresponding to an optical low-pass filter, an optical filter such as an infrared cut filter, etc. disposed as necessary) and a light receiving surface (imaging surface) by the photographing optical system LN. And an image sensor SR that converts the optical image IM formed on the SS into an electrical signal. When a digital device DU with an image input function is constituted by this imaging optical device LU, the imaging optical device LU is usually arranged inside the body, but when necessary to realize the camera function, a form as necessary is adopted. Is possible. For example, the unitized imaging optical device LU can be configured to be detachable or rotatable with respect to the main body of the digital device DU.

撮影光学系LNは、物体側より順に負負正正の第1〜第4レンズからなる4枚構成の単焦点レンズであり、撮像素子SRの受光面SS上に光学像IMを形成する構成になっている。撮像素子SRとしては、例えば複数の画素を有するCCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサー,CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。撮影光学系LNは、撮像素子SRの光電変換部である受光面SS上に被写体の光学像IMが形成されるように設けられているので、撮影光学系LNによって形成された光学像IMは、撮像素子SRによって電気的な信号に変換される。なお、上記のように、CCD型イメージセンサー,CMOS型イメージセンサー等の撮像素子SRの使用を想定しているため、撮影光学系LNと像面IMとの間にはカバーガラスが平行平板PTとして配置されるが、もちろんセンサーの種類によってはカバーガラスを配置しない場合も考えられる。   The photographic optical system LN is a four-lens single-focus lens composed of first to fourth negative, positive and positive lenses in order from the object side, and forms an optical image IM on the light receiving surface SS of the image sensor SR. It has become. As the image sensor SR, for example, a solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor having a plurality of pixels or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type image sensor is used. Since the photographic optical system LN is provided so that the optical image IM of the subject is formed on the light receiving surface SS which is a photoelectric conversion unit of the image sensor SR, the optical image IM formed by the photographic optical system LN is It is converted into an electrical signal by the image sensor SR. As described above, since it is assumed that the image sensor SR such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor is used, a cover glass is formed as a parallel plate PT between the photographing optical system LN and the image plane IM. Of course, depending on the type of sensor, a cover glass may not be arranged.

デジタル機器DUは、撮像光学装置LUの他に、信号処理部1,制御部2,メモリー3,操作部4,表示部5等を備えている。撮像素子SRで生成した信号は、信号処理部1で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリー3(半導体メモリー,光ディスク等)に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される(例えば携帯電話の通信機能)。制御部2はマイクロコンピュータからなっており、撮影機能(静止画撮影機能,動画撮影機能等),画像再生機能等の機能の制御;フォーカシングのためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影,動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部2により撮像光学装置LUに対する制御が行われる。表示部5は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子SRによって変換された画像信号あるいはメモリー3に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部4は、操作ボタン(例えばレリーズボタン),操作ダイヤル(例えば撮影モードダイヤル)等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部2に伝達する。   The digital device DU includes a signal processing unit 1, a control unit 2, a memory 3, an operation unit 4, a display unit 5 and the like in addition to the imaging optical device LU. The signal generated by the image sensor SR is subjected to predetermined digital image processing, image compression processing, and the like in the signal processing unit 1 as necessary, and recorded as a digital video signal in the memory 3 (semiconductor memory, optical disc, etc.) In some cases, it is transmitted to other devices via a cable or converted into an infrared signal or the like (for example, a communication function of a mobile phone). The control unit 2 is composed of a microcomputer, and controls functions such as a shooting function (still image shooting function, moving image shooting function, etc.), an image reproduction function, etc .; a lens moving mechanism for focusing, etc. For example, the control unit 2 controls the imaging optical device LU so as to perform at least one of still image shooting and moving image shooting of a subject. The display unit 5 includes a display such as a liquid crystal monitor, and performs image display using an image signal converted by the image sensor SR or image information recorded in the memory 3. The operation unit 4 is a part including operation members such as an operation button (for example, a release button) and an operation dial (for example, a shooting mode dial), and transmits information input by the operator to the control unit 2.

図1,図3,図5,図7,図9,図11に、無限遠合焦状態にある撮影光学系LNの第1〜第6の実施の形態を、光学断面でそれぞれ示す。第jレンズLj(j=1,2,3,4)は物体側からj番目に位置するレンズであり、撮影光学系LNの像側に配置されている平行平板PTは、撮像素子SRのカバーガラス等を想定したものである。   1, 3, 5, 7, 9, and 11 show first to sixth embodiments of the photographing optical system LN in an infinitely focused state in optical cross sections, respectively. The j-th lens Lj (j = 1, 2, 3, 4) is a lens located at the jth position from the object side, and the parallel plate PT disposed on the image side of the photographing optical system LN is a cover of the image sensor SR. This assumes glass.

第1〜第6の実施の形態の撮影光学系LNでは、物体側から順に、負のパワーを有する第1レンズL1と、負のパワーを有する第2レンズL2と、正のパワーを有する第3レンズL3と、絞りSTと、正のパワーを有する第4レンズL4と、から構成されている。第1レンズL1と第2レンズL2は物体側に凸のメニスカス形状を有しており、第3レンズL3は両凸形状を有しており、第4レンズL4は物体側に凹のメニスカス形状又は両凸形状を有している。   In the imaging optical systems LN of the first to sixth embodiments, in order from the object side, the first lens L1 having negative power, the second lens L2 having negative power, and the third having positive power. The lens L3, the stop ST, and a fourth lens L4 having a positive power are configured. The first lens L1 and the second lens L2 have a convex meniscus shape on the object side, the third lens L3 has a biconvex shape, and the fourth lens L4 has a concave meniscus shape on the object side or It has a biconvex shape.

また、撮影光学系LNを構成している全てのレンズ面は非球面であり、撮影光学系LNを構成している全てのレンズはプラスチック材料を光学材料として想定している。第1レンズL1がプラスチックレンズであるため、撮影光学系LNの物体側にカバー部材を配置してもよい。ただし、超広角レンズでは第1レンズL1の物体側にカバー部材を設置することが困難であるため、カバー部材を設ける代わりにハードコートを第1レンズL1の物体側面に形成することが好ましい。   In addition, all lens surfaces constituting the photographing optical system LN are aspherical surfaces, and all lenses constituting the photographing optical system LN are assumed to be made of a plastic material as an optical material. Since the first lens L1 is a plastic lens, a cover member may be disposed on the object side of the photographing optical system LN. However, since it is difficult to install a cover member on the object side of the first lens L1 with an ultra-wide-angle lens, it is preferable to form a hard coat on the object side surface of the first lens L1 instead of providing a cover member.

以下、本発明を実施した撮影光学系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例1〜6(EX1〜6)は、前述した第1〜第6の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第1〜第6の実施の形態を表すレンズ構成図(図1,図3,図5,図7,図9,図11)は、対応する実施例1〜6のレンズ断面形状等をそれぞれ示している。   Hereinafter, the configuration and the like of the photographic optical system in which the present invention is implemented will be described more specifically with reference to the construction data of the examples. Examples 1 to 6 (EX1 to 6) listed here are numerical examples corresponding to the first to sixth embodiments, respectively, and are lens configuration diagrams illustrating the first to sixth embodiments. (FIGS. 1, 3, 5, 7, 9, and 11) show the lens cross-sectional shapes and the like of the corresponding Examples 1 to 6, respectively.

各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号,曲率半径r(mm),軸上面間隔d(mm),d線(波長587.56nm)に関する屈折率nd,d線に関するアッベ数vdを示す。面番号に*が付された面は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系(x,y,z)を用いた以下の式(AS)で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は0であり、すべてのデータに関してE−n=×10-nである。
z=(C・h2)/[1+√{1−(1+k)C2・h2}]+A4・h4+A6・h6+A8・h8+A10・h10+A12・h12 …(AS)
ただし、
h:z軸(光軸AX)に対して垂直な方向の高さ(h2=x2+y2)、
z:高さhの位置での光軸AX方向の変位量(面頂点基準)、
C:面頂点での近軸曲率(曲率半径rの逆数)、
k:円錐係数、
A4,A6,A8,A10,A12:それぞれ4次,6次,8次,10次,12次の非球面係数、
である。
In the construction data of each embodiment, as surface data, in order from the left column, the surface number, the radius of curvature r (mm), the axial upper surface distance d (mm), and the refractive indexes nd and d regarding the d-line (wavelength 587.56 nm). The Abbe number vd for the line is shown. A surface with * in the surface number is an aspheric surface, and the surface shape is defined by the following expression (AS) using a local orthogonal coordinate system (x, y, z) with the surface vertex as the origin. . As aspheric data, an aspheric coefficient or the like is shown. It should be noted that the coefficient of the term not described in the aspherical data of each example is 0, and E−n = × 10 −n for all data.
z = (C · h 2 ) / [1 + √ {1− (1 + k) C 2 · h 2 }] + A4 · h 4 + A6 · h 6 + A8 · h 8 + A10 · h 10 + A12 · h 12 (AS)
However,
h: height in the direction perpendicular to the z axis (optical axis AX) (h 2 = x 2 + y 2 ),
z: displacement in the direction of the optical axis AX at the position of the height h (based on the surface vertex),
C: Paraxial curvature at the surface vertex (the reciprocal of the radius of curvature r),
k: cone coefficient,
A4, A6, A8, A10, A12: 4th order, 6th order, 8th order, 10th order, and 12th order aspheric coefficients,
It is.

表1に各実施例の条件式対応値を示し、表2に各レンズ(Lj,j=1,2,3,4)の面形状(近軸曲率に基づいた表記である。)とパワー(正又は負で表記する。)を示す。また表3に、各種データ(d線に関する値)として、全系の焦点距離(f,mm),各レンズ(Lj,j=1,2,3,4)の焦点距離(f1,f2,f3,f4;mm),レンズ全長(TL,mm),Fナンバー(FNO),バックフォーカス(BF,mm),第4レンズL4の物体側面の曲率半径r7,第4レンズL4の像側面の曲率半径r8,全画角(2ω,°),最大像高(Y’,mm;撮像素子SRの撮像面SSの対角線長の半分に相当する。)を示す。なお、バックフォーカスBFは、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表記しており、レンズ全長TLは、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスBFを加えたものである。   Table 1 shows values corresponding to the conditional expressions of each example, and Table 2 shows the surface shape (notation based on paraxial curvature) and power (Lj, j = 1, 2, 3, 4) of each lens. Expressed as positive or negative.) Table 3 shows various data (values relating to the d-line) as the focal length (f, mm) of the entire system and the focal lengths (f1, f2, f3) of the lenses (Lj, j = 1, 2, 3, 4). , F4; mm), total lens length (TL, mm), F number (FNO), back focus (BF, mm), radius of curvature r7 of the object side surface of the fourth lens L4, radius of curvature of the image side surface of the fourth lens L4. r8, the total angle of view (2ω, °), and the maximum image height (Y ′, mm; corresponding to half the diagonal length of the imaging surface SS of the imaging element SR). Note that the back focus BF represents the distance from the lens final surface to the paraxial image surface by an air conversion length, and the lens total length TL is obtained by adding the back focus BF to the distance from the lens front surface to the lens final surface. Is.

図2,図4,図6,図8,図10,図12は、実施例1〜6(EX1〜6)の収差図であり、(A)は球面収差(mm)、(B)は非点収差(mm)、(C)は歪曲収差(%)を示している。球面収差図(A)において、実線はd線(波長587.56nm)に対する球面収差量、二点鎖線はg線(波長435.84nm)に対する球面収差量、点線はC線(波長656.28nm)に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸AX方向のズレ量で表しており、縦軸はFナンバーを表している。非点収差図(B)において、点線Tはd線に対するタンジェンシャル像面、実線Sはd線に対するサジタル像面を、それぞれ近軸像面からの光軸AX方向のズレ量で表しており、縦軸は像高Y’(mm)を表している。歪曲収差図(C)において、横軸はd線に対する歪曲を表しており、縦軸は像高Y’(mm)を表している。この歪曲収差は、Y’=2f・tan(ω/2)の射影方式を基準とした場合の値とする。通常のレンズではY’=f・tanωの関係式を基準としているが、半画角ωが90度を超えるような超広角レンズでは、この式を適用することができない。   2, 4, 6, 8, 10, and 12 are aberration diagrams of Examples 1 to 6 (EX 1 to 6), where (A) is spherical aberration (mm), and (B) is non-aberration. Point aberrations (mm) and (C) indicate distortion aberration (%). In the spherical aberration diagram (A), the solid line indicates the amount of spherical aberration with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm), the two-dot chain line indicates the amount of spherical aberration with respect to the g-line (wavelength 435.84 nm), and the dotted line indicates the C-line (wavelength 656.28 nm). The amount of spherical aberration with respect to is expressed by the amount of deviation in the optical axis AX direction from the paraxial image plane, and the vertical axis represents the F number. In the astigmatism diagram (B), the dotted line T represents the tangential image plane with respect to the d line, and the solid line S represents the sagittal image plane with respect to the d line, respectively, by the amount of deviation in the optical axis AX direction from the paraxial image plane. The vertical axis represents the image height Y ′ (mm). In the distortion diagram (C), the horizontal axis represents the distortion with respect to the d-line, and the vertical axis represents the image height Y ′ (mm). This distortion is a value based on the projection method of Y ′ = 2f · tan (ω / 2). A normal lens uses a relational expression of Y ′ = f · tan ω as a reference, but this formula cannot be applied to an ultra-wide angle lens in which the half angle of view ω exceeds 90 degrees.

ここで、各実施例の概略構成(表2)を説明する。ただし、パワーについてはすべて近軸での値に基づくものとする。実施例1(図1)では、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負パワーの第1レンズL1と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負パワーの第2レンズL2と、両凸形状を有する正パワーの第3レンズL3と、開口絞りSTと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する正パワーの第4レンズL4と、からなっている。すべてのレンズL1〜L4がプラスチックで構成されており、また、すべての面が非球面からなっている。   Here, the schematic configuration (Table 2) of each example will be described. However, all power is based on paraxial values. In Example 1 (FIG. 1), in order from the object side, a negative power first lens L1 having a meniscus shape with a convex surface facing the object side and a second negative power having a meniscus shape with a convex surface facing the object side. It comprises a lens L2, a positive-power third lens L3 having a biconvex shape, an aperture stop ST, and a positive-power fourth lens L4 having a meniscus shape with a concave surface facing the object side. All the lenses L1 to L4 are made of plastic, and all the surfaces are aspherical.

実施例2,3,4,5,6(図3,図5,図7,図9,図11)では、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負パワーの第1レンズL1と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負パワーの第2レンズL2と、両凸形状を有する正パワーの第3レンズL3と、開口絞りSTと、両凸形状を有する正パワーの第4レンズL4と、からなっている。すべてのレンズL1〜L4がプラスチックで構成されており、また、すべての面が非球面からなっている。   In Examples 2, 3, 4, 5, and 6 (FIGS. 3, 5, 5, 7, and 11), a negative power first having a meniscus shape with a convex surface facing the object side in order from the object side. Lens L1, negative power second lens L2 having a meniscus shape with a convex surface facing the object side, positive power third lens L3 having a biconvex shape, aperture stop ST, and positive power having a biconvex shape The fourth lens L4. All the lenses L1 to L4 are made of plastic, and all the surfaces are aspherical.

プラスチックでレンズを構成した場合、硬度が低く耐擦傷性や耐候性に劣るという欠点がある。この問題を解決するための有効な方法として、現在ではプラスチック部材表面に硬化皮膜(ハードコート膜)を形成することで、プラスチックの軽量性、加工性を損なうことなく表面の硬度を高めることができる。超広角レンズでは第1レンズL1の物体側にカバー部材を設置することが困難であるため、例えば車載カメラや監視カメラに使用する場合、第1レンズL1の物体側面が外部に露出することも十分考えられる。このため、実施例1〜6のいずれにおいても、第1レンズL1の物体側面にはハードコートが形成されている。第1レンズの物体側面に厚み2〜15μm程度の透明なハードコート膜をディップコート、スプレーコート、スピンコートなどの手法により形成することで、耐擦傷性や耐候性を向上させることができる。なお、雨等で付着する水滴を防ぐために、撥水コート又は親水コートをハードコート上に付加してもよく、耐光性を更に向上させるために、プラスチックで構成された第1レンズl1の材質中にUVカット剤を入れてもよい。   When the lens is made of plastic, there is a drawback that the hardness is low and the scratch resistance and weather resistance are poor. As an effective method for solving this problem, it is now possible to increase the hardness of the surface without impairing the lightness and workability of the plastic by forming a cured film (hard coat film) on the surface of the plastic member. . Since it is difficult to install a cover member on the object side of the first lens L1 with an ultra-wide-angle lens, for example, when used for an in-vehicle camera or a surveillance camera, it is sufficient that the object side surface of the first lens L1 is exposed to the outside. Conceivable. For this reason, in any of Examples 1 to 6, a hard coat is formed on the object side surface of the first lens L1. By forming a transparent hard coat film having a thickness of about 2 to 15 μm on the object side surface of the first lens by a technique such as dip coating, spray coating, or spin coating, the scratch resistance and weather resistance can be improved. In order to prevent water droplets attached due to rain or the like, a water repellent coat or a hydrophilic coat may be added on the hard coat. In order to further improve the light resistance, the first lens 11 made of plastic is made of a material. A UV-cutting agent may be added to.

実施例1〜6では、CCD型イメージセンサー,CMOS型イメージセンサー等の撮像素子SRへの使用を想定しているため、第4レンズL4と結像面IMとの間にはカバーガラス(平行平板PT)が配置されているが、もちろんセンサーの種類によってはカバーガラスを配置しない場合も考えられる。   In Examples 1 to 6, since it is assumed that the image sensor SR such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor is used, a cover glass (parallel plate) is provided between the fourth lens L4 and the imaging plane IM. PT) is arranged, but of course, there is a case where a cover glass is not arranged depending on the type of sensor.

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DU デジタル機器
LU 撮像光学装置
LN 撮影光学系
L1〜L4 第1〜第4レンズ
ST 開口絞り(絞り)
SR 撮像素子
SS 受光面(撮像面)
IM 像面(光学像)
AX 光軸
1 信号処理部
2 制御部
3 メモリー
4 操作部
5 表示部
DU Digital equipment LU Image pickup optical device LN Image pickup optical system L1 to L4 First to fourth lenses ST Aperture stop (stop)
SR Image sensor SS Light-receiving surface (imaging surface)
IM image plane (optical image)
AX Optical axis 1 Signal processing unit 2 Control unit 3 Memory 4 Operation unit 5 Display unit

Claims (12)

物体側から像面側へ順に、物体側に凸のメニスカス形状を有し、かつ、負のパワーを有する第1レンズと、負のパワーを有する第2レンズと、正のパワーを有する第3レンズと、絞りと、正のパワーを有する第4レンズと、から構成された、画角160°以上の魚眼レンズであって、
前記第1レンズが両面非球面レンズであり、以下の条件式(1)〜(4)及び条件式(6)を満足することを特徴とする撮影光学系;
−16<f1/f<−5 …(1)
1.0<f4/f<1.9 …(2)
−1.9<f2/f<−0.9 …(3)
0.6<(r7+r8)/(r7−r8)<1.2 …(4)
1<f3/f<2 …(6)
ただし、
f1:第1レンズの焦点距離、
f4:第4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、
f:全系の焦点距離、
r7:第4レンズの物体側面の曲率半径、
r8:第4レンズの像側面の曲率半径、
である。
A first lens having a meniscus shape convex toward the object side and having negative power, a second lens having negative power, and a third lens having positive power in order from the object side to the image plane side A fisheye lens having an angle of view of 160 ° or more, comprising a diaphragm and a fourth lens having a positive power,
The first lens is a double-sided aspheric lens, and satisfies the following conditional expressions (1) to (4) and conditional expression (6) ;
−16 <f1 / f <−5 (1)
1.0 <f4 / f <1.9 (2)
-1.9 <f2 / f <-0.9 (3)
0.6 <(r7 + r8) / (r7−r8) <1.2 (4)
1 <f3 / f <2 (6)
However,
f1: focal length of the first lens,
f4: focal length of the fourth lens,
f2: focal length of the second lens,
f3: focal length of the third lens,
f: focal length of the entire system,
r7: radius of curvature of the object side surface of the fourth lens,
r8: radius of curvature of the image side surface of the fourth lens,
It is.
以下の条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1記載の撮影光学系;
1<BF/f<2 …(5)
ただし、
BF:バックフォーカス(空気換算長)、
f:全系の焦点距離、
である。
The photographing optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (5) is satisfied:
1 <BF / f <2 (5)
However,
BF: Back focus (air equivalent length),
f: focal length of the entire system,
It is.
以下の条件式(7)を満足することを特徴とする請求項1又は2記載の撮影光学系;
4<f1/f2<16 …(7)
ただし、
f1:第1レンズの焦点距離、
f2:第2レンズの焦点距離、
である。
According to claim 1 or 2, wherein the photographic optical system, characterized by satisfying the following conditional expression (7);
4 <f1 / f2 <16 (7)
However,
f1: focal length of the first lens,
f2: focal length of the second lens,
It is.
前記第1レンズ,第2レンズ,第3レンズ及び第4レンズがいずれもプラスチックレンズであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の撮影光学系。 The first lens, second lens, third lens and the imaging optical system according to any one of claims 1 to 3 in which the fourth lens is equal to or both a plastic lens. 前記第2レンズ,第3レンズ及び第4レンズがいずれも両面非球面レンズであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の撮影光学系。 The second lens, third lens and the imaging optical system according to any one of claims 1 to 4, the fourth lens is equal to or either a double-sided aspheric lens. 前記第2レンズが物体側に凸のメニスカス形状を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の撮影光学系。 Imaging optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the second lens and having a convex meniscus shape on the object side. 前記第1レンズの物体側面にハードコートが形成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の撮影光学系。 Imaging optical system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a hard coat is formed on the object side surface of the first lens. 以下の条件式(8)を満足することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の撮影光学系;
nd1≦1.65 …(8)
ただし、
nd1:第1レンズのd線における屈折率、
である。
Claim 1-7 photographing optical system according to any one of which is characterized by satisfying the following conditional expression (8);
nd1 ≦ 1.65 (8)
However,
nd1: refractive index at the d-line of the first lens,
It is.
前記第3レンズが両凸形状を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の撮影光学系。 Imaging optical system according to any one of claims 1 to 8, wherein said third lens is characterized by having a biconvex shape. 請求項1〜のいずれか1項に記載の撮影光学系と、撮像面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の撮像面上に被写体の光学像が形成されるように前記撮影光学系が設けられていることを特徴とする撮像光学装置。 An imaging optical system according to any one of claims 1 to 9 , and an imaging device that converts an optical image formed on the imaging surface into an electrical signal, and on the imaging surface of the imaging device An imaging optical apparatus, wherein the imaging optical system is provided so that an optical image of a subject is formed. 請求項10記載の撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影,動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。 11. A digital apparatus comprising the imaging optical device according to claim 10 to which at least one function of still image shooting and moving image shooting of a subject is added. 車載カメラ又は監視カメラであることを特徴とする請求項11記載のデジタル機器。 The digital device according to claim 11 , wherein the digital device is an in-vehicle camera or a surveillance camera.
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