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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Description

本発明は、撮像面が湾曲した撮像素子と組み合わせて用いられる撮像用の広角レンズ、並びにこれを備えるレンズユニット及び撮像装置に関する。
広角レンズ、特に画角100度以上の超広角レンズとして、例えば撮像面を湾曲させるとともに3枚又は4枚のレンズで構成した超広角レンズの設計例ついての開示がなされている(特許文献1、2参照)。
なお、撮像面を湾曲させるための構造や製造技術として、素子厚が100μm以下のフレキシブルな撮像素子を用いたり、撮像素子の裏面に緩衝部材膜を挟んだりするものが存在する(特許文献3、4参照)。
ところで、特許文献1、2に記載の広角レンズは、それぞれ半画角85°又は65°であり、広角という点で優れるが、レンズの明るさを示すF値が4.0程度と標準的なレンズより暗く、撮像面を湾曲することによって得られる効果、すなわち高性能化、小型化及び広角化の効果を発揮しきれていない。
国際公開WO2012/090729号 国際公開WO2013/015082号 特開2001−284564号公報 特開2005−260436号公報
本発明は、上記背景技術の問題点を鑑みてなされたものであって、その目的は、湾曲した撮像面を最大限活用して高性能化、小型化及び広角化を達成するととともに、さらに大口径化を図った超広角レンズ等を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る広角レンズは、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。
−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。
上記広角レンズでは、物体側から順に負レンズ、正レンズ、絞り、正レンズ、及び負レンズを配置することで、最初のレンズが負レンズとなってレトロフォーカスタイプとすることができ、全画角が100°以上の超広角光学系において、バックフォーカスを確保しつつ小型化を図ることが可能となる。また、絞りに対して負のパワーと正のパワーとを対称的に配置することで、超広角化に伴って補正が困難となるコマ収差及び歪曲収差を絞り前後でうまく相殺し、高い光学性能を達成している。さらに、第1及び第2レンズの合成パワーを、上記条件式(2)の範囲に設定することで、広角化を確保しつつ第1及び第2レンズで発生する収差を抑えて、全体として球面収差及び倍率色収差を良好に補正できる。
本発明の具体的な側面では、上記第1及び第2の広角レンズにおいて、以下の条件式を満たす。
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。
本発明の別の側面では、第1レンズは、以下の条件式を満たす。
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。
本発明のさらに別の側面では、第1レンズは、以下の条件式を満たす。
−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。
本発明のさらに別の側面では、第2レンズは、像側において像側に凸の形状を有する。この場合、第2レンズの像側面を像側に凸とすることにより、全画角150°程度以上の場合にも、像面湾曲や非点収差を良好に補正できる。
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満たす。
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。
本発明のさらに別の側面では、第1レンズは、物体側に凸のメニスカス形状を有する。上記のような第1レンズの形状により、第2レンズの正パワーを緩めることができ、誤差感度を低減でき、製造の難易度上昇を抑えることができる。
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満たす。
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。

本発明のさらに別の側面では、第1〜第4レンズを含むレンズ部と、当該レンズ部と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。この場合、レンズ部と撮像素子とを簡易に精度良く位置調整することができ、歪曲収差や周辺光量の非対称性を抑えることができる。
本発明のさらに別の側面では、実質的に屈折力を有しない光学素子をさらに備える。
上記目的を達成するため、本発明に係るレンズユニットは、上述した広角レンズと、広角レンズを組み込む鏡筒とを備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、上述した広角レンズを備える。
上記撮像装置では、本発明に係る広角レンズを備えるので、広画角ながら明るい画像を小型の装置によって撮影することができる。
本発明の一実施形態の広角レンズを備える撮像装置を説明する図である。 光学歪曲値を説明する概念図である。 実施例1の広角レンズ等の断面図である。 (A)〜(C)は、実施例1の広角レンズの縦収差図であり、(D)〜(H)は、実施例1の広角レンズの横収差図である。 実施例2の広角レンズ等の断面図である。 (A)〜(C)は、実施例2の広角レンズの縦収差図であり、(D)〜(H)は、実施例2の広角レンズの横収差図である。 実施例3の広角レンズ等の断面図である。 (A)〜(C)は、実施例3の広角レンズの縦収差図であり、(D)〜(H)は、実施例3の広角レンズの横収差図である。 実施例4の広角レンズ等の断面図である。 (A)〜(C)は、実施例4の広角レンズの縦収差図であり、(D)〜(H)は、実施例4の広角レンズの横収差図である。 実施例5の広角レンズ等の断面図である。 (A)〜(C)は、実施例5の広角レンズの縦収差図であり、(D)〜(H)は、実施例5の広角レンズの横収差図である。
図1は、本発明の一実施形態に係る撮像装置100を示す断面図である。撮像装置100は、画像信号を形成するためのカメラモジュール30と、カメラモジュール30を動作させることにより撮像装置100としての機能を発揮させる処理部60とを備える。
カメラモジュール60は、広角レンズ10を内蔵するレンズユニット40と、広角レンズ10によって形成された被写体像を画像信号に変換するセンサー部50とを備える。
レンズユニット40は、撮像レンズである広角レンズ10と、広角レンズ10を組み込んだ鏡筒41とを備える。広角レンズ10は、全画角が100°以上の超広角レンズ又は魚眼レンズであり、後に詳述するが、物体側から順に、負の第1レンズL1と、正の第2レンズL2と、開口絞りSと、正の第3レンズL3と、負の第4レンズL4とを備える。鏡筒41は、樹脂等で形成され、第1〜第4レンズL1〜L4等を内部に収納し保持している。鏡筒41は、物体側からの光線束を入射させる開口OPを有する。
センサー部50は、広角レンズ10によって形成された被写体像を光電変換する固体撮像素子51(例えば、CMOS型のイメージセンサー)と、この固体撮像素子51を湾曲した状態に保持する支持体52と、この支持体52を背後から支持するとともに配線等を設けた基板53と、これらを内部に保持する遮光性の筐体54とを備える。
固体撮像素子(撮像素子)51は、撮像面としての光電変換部51aを有し、その周囲には、不図示の信号処理回路が形成されている。光電変換部51aには、画素つまり光電変換素子が2次元的に湾曲して配置されている。なお、固体撮像素子51は、上述のCMOS型のイメージセンサーに限るものでなく、CCD等の他のものを適用したものであってもよい。
支持体52は、例えば硬質の材料で形成され、固体撮像素子51を光軸AXのまわりに対称的に窪んだ凹形状に維持し固定する役割を有する。これにより、固体撮像素子51の撮像面(被投影面)Iは、光軸AXを含む任意の断面で中央の光軸AXに向かうように広角レンズ10側に倒れた湾曲状態(具体的には、球殻又はお椀の内面のような等方的な凹面)となる。
基板53は、支持体52等を一方の主面上に支持する本体部分53aと、本体部分53aの他方の主面上に固定された回路基板53bとで構成されている。本体部分53aは、上記一方の主面側でボンディングワイヤワイヤー(不図示)を介して固体撮像素子51と電気的に接続され、上記他方の主面側で回路基板53bと電気的に接続されている。
レンズユニット40側の鏡筒41と、センサー部50側の筐体54との結合部分32には、位置決め機構33が設けられている。位置決め機構33は、例えば光軸AXに垂直な2軸方向又はさらに光軸AX方向を追加した3軸方向に関して位置決めを可能にするものであり、湾曲した撮像面Iに対する広角レンズ10の位置決めを可能にする。位置決め機構33は、組み立て時の調整段階で利用して、組み立て完了時に恒久的に固定するものであってもよい。
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。
処理部60は、素子駆動部61と、入力部62と、記憶部63と、表示部64と、制御部68とを備える。素子駆動部61は、YUVその他のデジタル画素信号を外部回路へ出力したり、制御部68から固体撮像素子51を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたりすることによって、固体撮像素子51を動作させている。入力部62は、ユーザーの操作を受け付ける部分であり、記憶部63は、撮像装置100の動作に必要な情報、カメラモジュール50によって取得した画像データ等を保管する部分であり、表示部64は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。制御部68は、素子駆動部61、入力部62、記憶部63等の動作を統括的に制御しており、例えばカメラモジュール50によって得た画像データに対して種々の画像処理を行うことができる。
なお、詳細な説明を省略するが、処理部60の具体的な機能は、本撮像装置100が組み込まれる機器の用途に応じて適宜調整される。撮像装置100は、デジタルスチルカメラ、デジタル一眼レフカメラ、デジタルビデオカメラ、アクションカメラ、携帯端末、ウェアラブル・PC等に適用又は搭載可能である。上記撮像装置100は、パースペクティブやデフォルメ効果を狙った特殊レンズ、監視カメラやドアホンカメラ、認証用カメラなどのセキュリティカメラ、マーケティングカメラ、自動車やその他移動体に搭載される車載カメラ、医用内視鏡やヘルスケア測定、工業内視鏡などの医療・産業光学用途等に適用可能である。これら以外にも、広角化又は広画角化が求められる用途に対して上記撮像装置100を適用しても、もちろん構わない。
以下、図1を参照して、実施形態の広角レンズ10等について説明する。なお、図1で例示した広角レンズ10は、後述する実施例1の広角レンズ11と同一の構成となっている。
図示の広角レンズ10は、固体撮像素子51に被写体像を結像させる全画角が100°以上の超広角レンズであり、F値は3.5以下である。広角レンズ10は、物体側からの順で、負の屈折力を有する第1レンズL1と、正の屈折力を有する第2レンズL2と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズL3と、負の屈折力を有する第4レンズL4とからなる。ここで、第1レンズL1は、物体側に凸のメニスカス形状を有する。また、第2レンズL2は、その像側面が像側に凸であることが好ましい。
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。
上記広角レンズ10と組み合わせて用いられる固体撮像素子51は、球殻又はお椀の内面状に湾曲した撮像面Iを有する。具体的には、固体撮像素子51の撮像面Iは、浅い凹の球面状に湾曲しており、光軸AXのまわりに対称性又は等方性を有する回転面となっている。このように、撮像面(被投影面)Iが周辺で全体的に物体側へ倒れるように湾曲していることにより、広角レンズ10等の小型化と高性能化とを両立させることができる。具体的には、撮像面Iが周辺で広角レンズ10側に向かって湾曲しているので、像面湾曲やコマ収差を確実に補正でき、第1〜4レンズL1〜L4による他の収差(例えば球面、歪曲等)の補正を効率的なものとできる。
なお、レンズユニット40を構成するレンズ間、又はレンズユニット40とセンサー部50との間には、フィルター(不図示)を配置することができる。フィルターには、湾曲形状を持たせることが望ましい。フィルターは、別体のフィルター部材として配置することもできるが、別体として配置せず、広角レンズ10を構成するいずれかのレンズ面にその機能を付与することができる。例えば、赤外カットフィルターの場合、固体撮像素子51の湾曲形状と略同等の湾曲形状を有する薄板状のフィルター部材を撮像面Iの前に配置することができるが、これに限らず赤外カットコートを1枚又は複数枚のレンズの表面上に施してもよい。
広角レンズ10は、以下の条件式(1)又は(2)を満たす。
広角レンズ10が満たす条件式(1)は以下のものである。
−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。
上記条件式(1)は、第1及び第2レンズL1,L2間の空気レンズのパワーを適正に設定するためのものである。かかる空気レンズのパワーを上記条件式(1)の範囲に設定することで、F値を小さくして大口径化を図る際に課題となる球面収差及び倍率色収差を良好に補正できる。
広角レンズ10が満たす条件式(2)は以下のものである。
−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。
上記条件式(2)は、第1及び第2レンズL1,L2の合成パワーを適正に設定するためのものである。かかる合成パワーを上記条件式(2)の範囲に設定することで、広角化を確保しつつ第1及び第2レンズL1,L2で発生する収差を抑えて、全体として球面収差及び倍率色収差を良好に補正できる。
上記広角レンズ10は、上記条件式(1)及び(2)に追加して以下の条件式(3)〜(7)を満たすことが望ましい。
0.12≦T12/TL<0.5 … (3)
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。
1.3≦(R1+R2)/(R1−R2)<5 … (4)
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。
−5<f1/f≦−1.65 … (5)
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。
0<T34/TL≦0.018 … (6)
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。
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。
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。
広角レンズ10は、以下の条件式(8)を満たす。
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)'
広角レンズ10は、以下の条件式(9)を満たす。
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)'
本実施形態の広角レンズ10の特徴を活用するためには、センサー部50側において、以下の条件式(10)
−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。
なお、広角レンズ10は、実質的にパワーを持たないその他の光学素子(例えばレンズ、フィルター部材等)をさらに有するものであってもよい。
〔実施例〕
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。
Figure 0006525144
ただし、
Ai:i次の非球面係数
R :曲率半径
K :円錐定数
(実施例1)
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
実施例1のレンズ面のデータを以下の表1に示す。なお、以下の表1等において、「面番号」を「♯」で表し、開口絞りを「ST」で表し、無限大を「infinity」で表している。面番号に付した「*」は非球面を表す。
〔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
実施例1のレンズ面の非球面係数を以下の表2に示す。
〔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
実施例1の単レンズデータを以下の表3に示す。
〔表3〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.245
L2 4.578
L3 0.941
L4 -2.016
図3は、実施例1の広角レンズ11等の断面図である。広角レンズ11は、物体側に凸で負メニスカスの第1レンズL1と、両凸で正の第2レンズL2と、両凸で正の第3レンズL3と、両凹で負の第4レンズL4とを備える。第1〜第4レンズL1〜L4は、光学面として非球面を有している。第2レンズL2と第3レンズL3との間には、開口絞りSが配置されている。なお、第4レンズL4の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Iが配置されている。
図4(A)〜4(C)は、実施例1の広角レンズ11の収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)を示している。また、図4(D)〜4(H)は、像高を変化させた場合(具体的には、0割、2割、4割、6割、及び8割の像高、以下同様。)の横収差(tangential面内、sagittal面内)を示している。
(実施例2)
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
実施例2のレンズ面のデータを以下の表4に示す。
〔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
実施例2のレンズ面の非球面係数を以下の表5に示す。
〔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
実施例2の単レンズデータを以下の表6に示す。
〔表6〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -3.987
L2 7.655
L3 1.697
L4 -3.556
図5は、実施例2の広角レンズ12等の断面図である。広角レンズ12は、物体側に凸で負メニスカスの第1レンズL1と、両凸で正の第2レンズL2と、両凸で正の第3レンズL3と、像側に凸で負メニスカスの第4レンズL4とを備える。第1〜第4レンズL1〜L4は、光学面として非球面を有している。第2レンズL2と第3レンズL3との間には、開口絞りSが配置されている。なお、第4レンズL4の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Iが配置されている。
図6(A)〜6(C)は、実施例2の広角レンズ12の収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)を示している。また、図6(D)〜6(H)は、像高を変化させた場合の横収差(tangential面内、sagittal面内)を示している。
(実施例3)
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
実施例3のレンズ面のデータを以下の表7に示す。
〔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
実施例3のレンズ面の非球面係数を以下の表8に示す。
〔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
実施例3の単レンズデータを以下の表9に示す。
〔表9〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.448
L2 4.153
L3 1.262
L4 -7.757
図7は、実施例3の広角レンズ13等の断面図である。広角レンズ13は、物体側に凸で負メニスカスの第1レンズL1と、物体側に凸で正メニスカスの第2レンズL2と、両凸で正の第3レンズL3と、像側に凸で負メニスカスの第4レンズL4とを備える。第1〜第4レンズL1〜L4は、光学面として非球面を有している。第2レンズL2と第3レンズL3との間には、開口絞りSが配置されている。なお、第4レンズL4の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Iが配置されている。
図8(A)〜8(C)は、実施例3の広角レンズ13の収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)を示している。また、図8(D)〜8(H)は、像高を変化させた場合の横収差(tangential面内、sagittal面内)を示している。
(実施例4)
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
実施例4のレンズ面のデータを以下の表10に示す。
〔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
実施例4のレンズ面の非球面係数を以下の表11に示す。
〔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
実施例4の単レンズデータを以下の表12に示す。
〔表12〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.405
L2 3.387
L3 1.313
L4 -2.607
図9は、実施例4の広角レンズ14等の断面図である。広角レンズ14は、物体側に凸で負メニスカスの第1レンズL1と、両凸で正の第2レンズL2と、両凸で正の第3レンズL3と、両凹で負の第4レンズL4とを備える。第1〜第4レンズL1〜L4は、光学面として非球面を有している。第2レンズL2と第3レンズL3との間には、開口絞りSが配置されている。なお、第4レンズL4の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Iが配置されている。
図10(A)〜10(C)は、実施例4の広角レンズ14の収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)を示している。また、図10(D)〜10(H)は、像高を変化させた場合の横収差(tangential面内、sagittal面内)を示している。
(実施例5)
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
実施例5のレンズ面のデータを以下の表13に示す。
〔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
実施例5のレンズ面の非球面係数を以下の表14に示す。
〔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
実施例5の単レンズデータを以下の表15に示す。
〔表15〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.815
L2 3.852
L3 1.271
L4 -3.055
図11は、実施例5の広角レンズ15等の断面図である。広角レンズ15は、物体側に凸で負メニスカスの第1レンズL1と、物体側に凸で正メニスカスの第2レンズL2と、両凸で正の第3レンズL3と、両凹で負の第4レンズL4とを備える。第1〜第4レンズL1〜L4は、光学面として非球面を有している。第2レンズL2と第3レンズL3との間には、開口絞りSが配置されている。なお、第4レンズL4の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Iが配置されている。
図12(A)〜12(C)は、実施例5の広角レンズ15の収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)を示している。また、図12(D)〜12(H)は、像高を変化させた場合の横収差(tangential面内、sagittal面内)を示している。
以下の表16は、参考のため、各条件式(1)〜(10)その他の条件に対応する各実施例1〜5の値をまとめたものである。
〔表16〕
Figure 0006525144
以上、実施形態に係る広角レンズについて説明したが、本発明に係る広角レンズは上記実施形態に限るものではない。
11-15…広角レンズ、 10…広角レンズ 30…カメラモジュール、 40…レンズユニット、 50…センサー部、 51…撮像素子、 100…撮像装置、 AX…光軸、 L1-L4…レンズ、 OP…開口

Claims (12)

  1. 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
  2. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項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
  3. 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
  4. 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
  5. 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。
  6. 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
  7. 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。
  8. 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(%)
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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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