JP6525144B2 - 広角レンズ、レンズユニット、及び撮像装置 - Google Patents
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−100<f12/f≦−7.7 … (2)
ここで、値f12は第1及び第2レンズの合成焦点距離であり、値fは全系の焦点距離である。
0.12≦T12/TL<0.5 … (3)
ここで、値T12は第1及び第2レンズ間の光軸上空気間隔(平板を含む場合は空気換算長)であり、値TLは最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離である。
上記条件式(3)の値が下限以上となることで、レンズ間隔が確保され、明るさ向上すなわち大口径化に際して倍率色収差を補正することが容易になり、比較的安価な硝材を使用することができる。一方、上記条件式(3)の値が上限を下回ることで、前玉径の大型化の防止によって光学系の小型化を達成できる。
1.3≦(R1+R2)/(R1−R2)<5 … (4)
ここで、値R1は第1レンズの物体側面の曲率半径であり、値R2は第1レンズの像側面の曲率半径である。
上記条件式(4)の値が下限以上となることで、第1レンズの物体側面に入射する光線の入射角を比較的小さくできるので、広画角とF値3.5以下とを両立させることが容易になり、上記条件式(4)の値が上限を下回ることで、レンズの曲率が極端に大きくなることを回避して、生産性の維持又は向上を図ることができる。
−5<f1/f≦−1.65 … (5)
ここで、値f1は第1レンズの焦点距離であり、値fは全系の焦点距離である。
上記条件式(5)の値が下限を上回ることで、100°を超える広角化を達成しやすくなり、上記条件式(5)の値が上限以下となることで、次の第2レンズによって倍率色収差を補正することが容易になる。
0<T34/TL≦0.018 … (6)
ここで、値T34は第3及び第4レンズ間の光軸上空気間隔(平板を含む場合は空気換算長)であり、値TLは最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離である。
上記条件式(6)の値が上限以下となることで、歪曲収差形状をコントロールしやすくなり、結果としてコンパクトな構成を採ることができる。
0<D40<50 … (7)
ここで、値D40は、半画角40°の光線に対応する光学歪曲値(%)である。
なお、光学歪曲値は、(Yri−Yim)/Yim×100(%)で与えられる。ただし、値Yimは半画角の光線の理想像高であり、値Yriは当該半画角の光線が到達する実像高である。理想像高Yimは、近軸主光線を評価像面である撮像面に入射させた像高である。ただし、両像高Yri及びYimともに湾曲した撮像面上における円弧長を意味する。
上記条件式(7)の値が上限を下回ることで、比較的像高が大きい領域において光学歪曲値が適度な正の値となっており、各レンズの曲率を大きくすることなく、明るさ向上すなわち大口径化に伴う球面収差や倍率色収差を良好に補正することができる。
なお、広角レンズ10と固体撮像素子51とを一体的に固定する必要はなく、位置決め機構33又はこれとは別に設けた移動機構によって、広角レンズ10が固体撮像素子51に対し光軸AX方向に移動するフォーカシングが可能となっていてもよい。
第1〜第4レンズL1〜L4は、プラスチックやガラスで形成される。第1〜第4レンズL1〜L4は、明るさを確保しつつ小型化及び広角化を達成する観点で非球面レンズとすることが望ましい。
−8.8≦f12air/f<0 … (1)
ここで、値f12airは第1及び第2レンズL1,L2間の空気レンズの焦点距離であり、値fは広角レンズ10全系の焦点距離である。
−100<f12/f≦−7.7 … (2)
ここで、値f12は第1及び第2レンズL1,L2の合成焦点距離であり、値fは広角レンズ10全系の焦点距離である。
ここで、値T12は第1及び第2レンズL1,L2間の光軸上空気間隔(平板を含む場合は空気換算長)であり、値TLは最物体側レンズ面(第1レンズL1の物体側面)から撮像面Iまでの光軸上距離である。
ここで、値R1は第1レンズL1の物体側面の曲率半径であり、値R2は第1レンズL1の像側面の曲率半径である。
ここで、値f1は第1レンズL1の焦点距離であり、値fは全系の焦点距離である。
ここで、値T34は第3及び第4レンズL3,L4間の光軸上空気間隔(平板を含む場合は空気換算長)である。
ここで、値D40は、半画角40°の光線に対応する光学歪曲値(%)である。なお、光学歪曲値は、(Yri−Yim)/Yim×100(%)で与えられる。
図2は、値Yim,Yriを具体的に説明する概念図である。値Yimは半画角の光線の理想像高であり、値Yriは当該半画角の光線が到達する実像高である。ここで、理想像高Yimは、全系の焦点距離をfとし半画角をθ(上記の場合は40°)として、近軸像面において像高f×tanθの点を通る近軸主光線を評価像面である撮像面Iに入射させた場合の像高となっている。実像高を与える実主光線は、図示の撮像面I上の点P1に入射し、理想像高Yriを与える近軸主光線は、撮像面I上の点P2に入射する。ただし、両像高Yri及びYimともに湾曲した撮像面I上における円弧長を意味する。つまり、両像高Yim,Yriは、光軸AXの法線方向にとった長さではなく、光軸AX方向に平行投影した場合の撮像面I上での長さである。
50≦ν3 … (8)
ここで、値ν3は第3レンズL3のアッベ数である。第3レンズL3は、比較的低分散の材料からなる。上記条件式は、倍率色収差を補正する上で好ましい範囲となっている。
さらに望ましくは、広角レンズ10は、以下の条件式(8)'を満たす。
60≦ν3 … (8)'
30≦ν3−ν4 … (9)
ここで、値ν4は第4レンズL4のアッベ数である。第4レンズL4は、比較的高分散の材料からなる。上記条件式は、倍率色収差を補正する上で好ましい範囲となっている。
さらに望ましくは、広角レンズ10は、以下の条件式(9)'を満たす。
40≦ν3−ν4 … (9)'
−40<Ri/f<−3 … (10)
を満たすことが望ましい。
ここで、値Riは撮像面の曲率半径(物体側に凹面を向けた湾曲形状の場合にマイナス符号)であり、値fは広角レンズ10全系の焦点距離である。
上記条件式(10)の値Ri/fが上限を下回ることで、撮像素子の製造が容易になるとともに、レンズやフィルターとのスペース上の干渉を避けるためバックフォーカスを比較的短くすることができ、小型化が容易となる。また、値Ri/fが下限を上回ることで、像面を湾曲させる効果を確保でき、超広角化を図ることが容易となる。
以下、本発明の広角レンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。なお、長さに関するものの単位はmmである。
f :広角レンズ全系の焦点距離
Fno.:F値
w :半画角
ymax:最大像高
BF :バックフォーカス
TL :光学全長(最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離)
r :曲率半径
d :軸上面間隔
nd :レンズ材料のd線に対する屈折率
νd :レンズ材料のアッベ数
各実施例において、各面番号の後に「*」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にX軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとして以下の「数1」で表す。
Ai:i次の非球面係数
R :曲率半径
K :円錐定数
実施例1の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 0.938
Fno. 2.800
w 83.028
ymax 1.988
TL 6.060
BF 1.050
〔表1〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 2.425 0.842 1.54470 56.15
2* 0.713 1.424
3* 5.015 0.796 1.63469 23.87
4* -6.484 0.328
5(ST) infinity 0.106
6* 2.335 1.051 1.54470 56.15
7* -0.552 0.042
8* -1.350 0.421 1.63469 23.87
9* 27.465 1.049
IM -8.000
〔表2〕
# K A4 A6 A8
1 -4.2598e-001 6.7669e-002 -2.0569e-002 -4.7365e-005
2 -1.0694e+000 2.8376e-001 1.2093e-001 -4.1571e-001
3 -1.1958e+001 -4.8477e-002 1.2308e-001 -1.1565e-001
4 -6.6760e+001 1.2531e-001 -1.7491e-001 4.5244e-001
6 8.3218e+000 -1.4321e-001 1.7888e-001 -1.1988e+000
7 -8.2577e-001 1.0625e+000 -3.2296e+000 6.9424e+000
8 -1.3142e+001 -2.0478e-001 -8.2151e-001 1.4520e+000
9 8.0000e+001 -1.0457e-001 5.0305e-002 -7.5815e-002
# A10 A12 A14 A16
1 3.5486e-004 -2.4780e-005 0.0000e+000 0.0000e+000
2 2.0293e-001 -3.0338e-002 0.0000e+000 0.0000e+000
3 5.7112e-002 -8.9080e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -5.0088e-001 2.7450e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
6 2.9176e+000 -3.2393e+000 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -8.0700e+000 4.0616e+000 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -1.5585e+000 9.1258e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
9 7.0557e-002 -1.8470e-002 0.0000e+000 0.0000e+000
〔表3〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.245
L2 4.578
L3 0.941
L4 -2.016
実施例2の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 1.674
Fno. 2.800
w 83.231
ymax 3.541
TL 10.741
BF 1.691
〔表4〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 4.325 1.472 1.54470 56.15
2* 1.272 2.527
3* 8.246 1.417 1.63469 23.87
4* -11.038 0.558
5(ST) infinity 0.189
6* 4.323 1.957 1.54470 56.15
7* -0.988 0.179
8* -2.060 0.750 1.63469 23.87
9* -26.945 1.693
IM -15.000
〔表5〕
# K A4 A6 A8
1 -4.3685e-001 1.1903e-002 -1.1479e-003 -7.2553e-007
2 -1.0657e+000 5.0847e-002 6.8563e-003 -7.3793e-003
3 -1.3289e+001 -8.2607e-003 6.9212e-003 -2.0863e-003
4 -7.2736e+001 1.9358e-002 -9.3346e-003 7.8195e-003
6 8.2633e+000 -2.2339e-002 9.4919e-003 -1.3559e-002
7 -8.3499e-001 1.9567e-001 -1.8003e-001 1.2105e-001
8 -1.0339e+001 -2.7405e-002 -4.5141e-002 2.5749e-002
9 -2.3353e+000 -1.1790e-002 2.2277e-003 -1.5429e-003
# A10 A12 A14 A16
1 1.9653e-006 -4.3105e-008 0.0000e+000 0.0000e+000
2 1.1320e-003 -5.3243e-005 0.0000e+000 0.0000e+000
3 3.2350e-004 -1.6057e-005 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -2.8325e-003 4.7717e-004 0.0000e+000 0.0000e+000
6 1.0664e-002 -3.8934e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -4.4173e-002 6.9945e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -9.1873e-003 1.6361e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
9 3.9103e-004 -2.8015e-005 0.0000e+000 0.0000e+000
〔表6〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -3.987
L2 7.655
L3 1.697
L4 -3.556
実施例3の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 1.423
Fno. 2.500
w 55.016
ymax 2.495
TL 7.508
BF 1.431
〔表7〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 2.930 1.005 1.54470 56.15
2* 0.806 1.250
3* 2.182 1.001 1.63469 23.87
4* 10.423 0.419
5(ST) infinity 0.126
6* 4.141 1.069 1.54470 56.15
7* -0.749 0.087
8* -1.152 1.120 1.63469 23.87
9* -2.071 1.422
IM -50.000
〔表8〕
# K A4 A6 A8
1 -4.5777e-001 3.8464e-002 -8.5689e-003 2.3995e-006
2 -1.0409e+000 1.6858e-001 4.9067e-002 -1.2699e-001
3 -1.2283e+000 -7.8965e-003 4.2683e-002 -2.4595e-002
4 -1.7298e+001 8.1554e-002 3.5015e-002 1.2198e-001
6 1.5636e+001 -5.0622e-002 6.6680e-002 -2.4448e-001
7 -7.6741e-001 6.2651e-001 -1.4053e+000 2.0555e+000
8 -9.4679e+000 -3.1432e-002 -3.3173e-001 4.1990e-001
9 -1.4822e+001 -1.6562e-002 2.9311e-002 -3.1817e-002
# A10 A12 A14 A16
1 7.6409e-005 -3.7136e-006 0.0000e+000 0.0000e+000
2 4.3828e-002 -4.6373e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
3 1.6065e-002 -3.3487e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -1.5336e-002 1.3335e-002 0.0000e+000 0.0000e+000
6 1.3346e-001 1.3031e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -1.7007e+000 5.7701e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -3.6791e-001 1.2399e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
9 1.1525e-002 -1.4580e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
〔表9〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.448
L2 4.153
L3 1.262
L4 -7.757
実施例4の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 1.433
Fno. 3.200
w 50.000
ymax 2.240
TL 7.253
BF 1.139
〔表10〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 7.331 1.268 1.51357 69.16
2* 0.995 0.908
3* 2.097 1.302 1.55385 64.27
4* -13.887 0.323
5(ST) infinity 0.126
6* 2.642 1.558 1.51200 70.20
7* -0.721 0.073
8* -3.866 0.556 1.84700 23.80
9* 5.487 1.143
IM -18.873
〔表11〕
# K A4 A6 A8
1 -1.8382e+000 3.6101e-002 -7.5869e-003 1.1365e-004
2 -1.1082e+000 1.5759e-001 6.3076e-002 -1.2206e-001
3 9.2571e-001 1.4484e-002 4.3815e-002 -4.2809e-002
4 -6.5255e+001 1.7586e-001 -1.9974e-001 7.4289e-001
6 9.8169e+000 -4.0658e-002 8.1435e-002 6.0829e-002
7 -5.6458e-001 4.3488e-001 -6.4558e-001 1.4994e+000
8 -8.0000e+001 -2.5075e-001 -1.2905e-001 4.0864e-001
9 -6.8537e+001 -1.0828e-001 4.7654e-002 -2.3099e-002
# A10 A12 A14 A16
1 7.0240e-005 -4.3731e-006 0.0000e+000 0.0000e+000
2 4.1166e-002 -4.5759e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
3 2.8709e-002 -8.6018e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -1.2920e+000 9.1351e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
6 -4.2131e-001 -1.2982e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -1.5706e+000 7.7213e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -4.8773e-001 2.0193e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
9 7.1323e-003 -8.4063e-004 0.0000e+000 0.0000e+000
〔表12〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.405
L2 3.387
L3 1.313
L4 -2.607
実施例5の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 1.690
Fno. 3.200
w 54.991
ymax 2.492
TL 6.932
BF 1.431
〔表13〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 3.638 1.074 1.56716 62.75
2* 0.991 0.846
3* 1.708 1.336 1.53837 60.53
4* 7.040 0.277
5(ST) infinity 0.126
6* 2.918 1.224 1.51200 70.20
7* -0.719 0.050
8* -3.151 0.568 1.84700 23.80
9* 15.672 1.430
IM -7.290
〔表14〕
# K A4 A6 A8
1 -7.0295e-001 3.6553e-002 -7.7813e-003 9.5976e-005
2 -1.0398e+000 1.5860e-001 5.6173e-002 -1.2023e-001
3 3.5532e-001 -4.5081e-004 2.2190e-002 -4.3319e-002
4 8.0000e+001 1.2418e-001 -1.7261e-001 9.1728e-001
6 9.7680e+000 -8.1186e-002 -9.1952e-002 1.6059e-001
7 -5.1900e-001 4.5250e-001 -7.9858e-001 1.5228e+000
8 -4.5463e+001 -1.5053e-001 -1.7487e-001 3.8355e-001
9 -8.0000e+001 -8.8813e-002 4.4496e-002 -2.5702e-002
# A10 A12 A14 A16
1 7.1157e-005 -4.2093e-006 0.0000e+000 0.0000e+000
2 4.1667e-002 -4.5201e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
3 3.0010e-002 -8.1998e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -1.8043e+000 1.2040e+000 0.0000e+000 0.0000e+000
6 -2.4589e-001 -2.2672e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -1.5153e+000 7.0301e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -4.5621e-001 1.8160e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
9 7.4217e-003 -5.5148e-004 0.0000e+000 0.0000e+000
〔表15〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.815
L2 3.852
L3 1.271
L4 -3.055
Claims (12)
- 物体側から順に、負パワーの第1レンズ、正パワーの第2レンズ、絞り、正パワーの第3レンズ、及び負パワーの第4レンズからなり、全画角が100°以上で、F値が3.5以下である広角レンズであって、
物体側に凹面を向けた湾曲形状を有する撮像面に像を形成し、
以下の条件式を満たすことを特徴とする広角レンズ。
−100<f12/f≦−7.7
ここで、
f12:前記第1及び第2レンズの合成焦点距離
f:全系の焦点距離 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の広角レンズ。
0.12≦T12/TL<0.5
ここで、
T12:前記第1及び第2レンズ間の光軸上空気間隔
TL:最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離 - 前記第1レンズは、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1及び2のいずれか一項に記載の広角レンズ。
1.3≦(R1+R2)/(R1−R2)<5
ここで、
R1:前記第1レンズの物体側面の曲率半径
R2:前記第1レンズの像側面の曲率半径 - 前記第1レンズは、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の広角レンズ。
−5<f1/f≦−1.65
ここで、
f1:前記第1レンズの焦点距離
f:全系の焦点距離 - 前記第2レンズは、像側において像側に凸の形状を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の広角レンズ。
- 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の広角レンズ。
0<T34/TL≦0.018
ここで、
T34:前記第3及び第4レンズ間の光軸上空気間隔
TL:最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離 - 前記第1レンズは、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1〜6のいずれか一項に記載の広角レンズ。
- 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の広角レンズ。
0<D40<50
ここで、
D40:半画角40°の光線に対応する光学歪曲値(%) - 前記第1〜第4レンズを含むレンズ部と、前記レンズ部と前記撮像面を有する撮像素子との結合部分に設けられて少なくとも光軸に対する直交2方向に関する位置決めを可能にする位置決め機構とを有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の広角レンズ。
- 実質的に屈折力を有しない光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の広角レンズ。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の広角レンズと、前記広角レンズを組み込む鏡筒とを備えるレンズユニット。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の広角レンズを備える撮像装置。
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