JP7163369B2 - 撮像レンズおよびこの撮像レンズを備えたカメラ装置 - Google Patents
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Description
また、車載カメラ等は、寒冷地から熱帯地方での使用を考慮に入れなければならない。そのため、低温から高温までの温度範囲で安定した性能が車載カメラ等には望まれている。
次に、本開示の光学系について、図1および図5に基づいて説明する。レンズユニット10は、5群6枚のレンズ構成をしている。レンズユニット10は、絞り4を挟んで、全体として負のパワー(屈折力)を有した第1レンズ群(L1)と、全体として正のパワーを有する第2レンズ群(L2)とから構成されたレトロフォーカス型である。この構成により、レンズユニット10は、十分なバックフォーカスを確保しつつ小型化が可能な構成としている。
第1レンズ群(L1)は、物体側より順に第1レンズ11および第2レンズ12の2枚のメニスカス系凹レンズで構成される。第2レンズ群(L2)は、物体側より第3レンズ13、第4レンズ14、第5レンズ15の凸レンズ、および、凹レンズである第6レンズ16より構成される。第5レンズ15および第6レンズ16は接合されたレンズである。第2レンズ群(L2)は3群4枚で構成される。この接合レンズは凸の第5レンズ15および凹の第6レンズ16の一組のレンズを貼り合わせて、全体として正のパワーを有した凸レンズである。そのため、第2レンズ群(L2)を構成する3群は、全て正のパワーを配したレンズ構成となっている。
絞りから第1レンズ群の物体側面までの距離(Df)
絞りから第2レンズ群の像面側面までの距離(Dr)としたとき、
0.346<Df/Dr<0.509 式(1)
を満足すればよい。
撮像レンズとして、撮像光学系全体の焦点距離をf、第1レンズ群の焦点距離をf1としたとき、
1.070<|f1/f|<1.249 式(2)
0.995<|f1/Df|<1.176 式(3)
であることを満足すればよい。
撮像レンズとして、撮像光学系全体の焦点距離をf、第2レンズ群の焦点距離をf2としたとき、
0.967<|f2/f|<1.108 式(4)
0.361<|f2/Dr|<0.471 式(5)
であることを満足すればよい。
前述した第1レンズ群と同様に、優れた結像性能を得るためには、第2レンズ群の焦点距離についても、式(4)や式(5)を満足させればよい。この式(4)や式(5)のパラメータは第2群の焦点距離に関連したものである。この範囲とすることで、後述する実施例に示したように視野周辺まで優れた画質を実現することができる。
第1レンズ11は、もっとも物体側に位置するレンズであり、最初に入射する光を捉える。そのため、この第1レンズ11の設計の良し悪しが全体の収差補正に影響を与えることになる。第1レンズ11は、使用環境温度特性の設計が容易となるように、線膨張係数の小さな硝材を使用する。また、第1レンズ11は、形状としては物体側に凸面を有するメニスカス形状を有している。
第2レンズ12は、第1レンズ同様の物体側に凸面を有するメニスカス形状を有している。また、第2レンズ12は、第1レンズ11に接近して配置している。第2レンズ12を第1レンズ11に接近させて配置することで、所望の入射画角を得るために必要な第1レンズ11の口径が大径化しないようにしている。
絞り4を挟んで第2レンズ群最初の第3レンズ13は、高屈折率であると共に第2レンズ同様高分散な硝材を選択使用してもよい。また、絞りを挟んで第1レンズ群(L1)と第2レンズ群(L2)の隣接するレンズの分散特性を近づけることでより高いMTFを確保できる。
例えば、後述する各実施例では、d線(波長589.29nm)での第2レンズ12の分散特性を示す値(νd)が31.1、第3レンズ13の分散特性を示す値が37.4の硝材を選択する。双方のレンズの分散特性を示す値が40よりも小さくなる硝材を選択することで、適切な光学系を得ることができる。
第4レンズ14は最もパワーを有する両凸レンズとすると共に、屈折率温度係数(dn/dt)が負であって、且つ線膨張係数の大きな硝材を選択使用してもよい。これにより、鏡筒2の温度変化に応じてレンズ単体の光学特性を変化させる。そして、光学系全体としては撮像センサ表面に正しく結像できるように設計が可能となる。
第4レンズ14は、温度変化に応じて光学特性が変化する場合であっても、色収差に悪影響が出ないように低分散な硝材を使用している。後述する実施例では、20℃~40℃における屈折率温度係数(D線)が-6.6×10-6℃(dn/dt)となる硝材を第4レンズ14に用いる。また、硝材の線膨張率α(20/120度(10-7/℃))は、141である。第4レンズ14は、このような硝材を選択することで、温度補償が可能な光学設計ができ、-40℃から120℃の広い環境温度範囲において、高い結像性能を維持することが可能となる。この第4レンズ14は、本光学系としては最も大きなパワーを得る両凸レンズであり、物体側及び像面側を非球面化することで、光学系の結像性能そのものを高めることもできる。
第5レンズ15および第6レンズ16は、貼り合わせられている(接合されている)。これにより、第5レンズ15および第6レンズ16を、色収差の発生を改善し、レンズ枚数が増えた場合であってもレンズ組み込み時に発生するズレの影響を小さく、組み込み感度が低くなるような設計としている。
なお、非球面係数を示した表中、「E-04」は「×10-4」を意味している。
数値実施例として、以下の光学系諸量を有する5つの実施例を作成し評価を行った。レンズ構成は図5に模式的に示すように5群6枚構成である。上記した部材と同じ部材には同符号を付し、説明は省略する。
このとき、像面(撮像センサ面)98の前には、カバーガラス(CG)97およびIR(赤外線)カットフィルタ(IRCF)96が設置される。各レンズを透過する実線は周辺光束を示し、破線は中心光束を示している。レンズ群1の各数値は以下に示すものであった。
焦点距離 f = 5.325mm
FNo. = 1.6
水平画角 = 112度
表中のndは、d線(波長589.29nm)での屈折率を示す数値である。νdは、同じくd線(波長589.29nm)での分散特性を示す数値である。表2は、非球面式の面番号5,6,10,11の数値実施例1を示している。この本実施例1の収差特性図を図6に、MTF特性図を図7に示す。
絞りから第1レンズの物体側面までの距離をDf、前記絞りから第6レンズの像面側面までの距離をDrとしたとき、
0.346<Df/Dr<0.509 式(1)
であることを満足すればよい。
このパラメータはレンズユニットの第1レンズ群と第2レンズ群との全長比を示したものである。この範囲とすることで、視野周辺まで優れた画質を実現することができる。
1.070<|f1/f|<1.249 式(2)
0.995<|f1/Df|<1.176 式(3)
であることを満足すればよい。
このパラメータは第1レンズ群の焦点距離に関連したものである。この範囲とすることで、視野周辺まで優れた画質を実現することができる。
0.967<|f2/f|<1.108 式(4)
0.361<|f2/Dr|<0.471 式(5)
であることを満足すればよい。
このパラメータは第2レンズ群の焦点距離に関連したものである。この範囲とすることで、視野周辺まで優れた画質を実現することができる。
0.750<f4/D4s<0.909 式(6)
であることを満足する撮像レンズである。
このパラメータは第4レンズの焦点距離に関連したものである。この範囲とすることで、幅広い温度範囲において優れた結像性能を実現することができる。
1a 中間レンズ群
1b 両末端レンズ群
2 鏡筒
2a 肉厚部
2b 肉薄部
3 リテーナ
4 絞り
5 突出部
6 間隔環
8 凹部
9 基準位置
10 レンズユニット
100 カメラ
Claims (6)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第
2レンズ群とから構成されたレトロフォーカス型の撮像光学系であって、
前記第1レンズ群は、物体側より、負の屈折力を有し、物体側に凸面を形成したメニスカスレンズ(第1レンズ)と、負の屈折力を有し、物体側に凸面を形成したメニスカスレンズ(第2レンズ)とから構成され、
前記第2レンズ群は、物体側より、正の屈折力を有する像側に凸面を形成したメニスカスレンズ(第3レンズ)と、正の屈折力を有する両凸レンズ(第4レンズ)と、正の屈折力を有する両凸レンズ(第5レンズ)と、負の屈折力を有する第6レンズとから構成され、前記第5レンズと第6レンズとは接合され、
前記撮像光学系全体の焦点距離をf、前記第1レンズ群の焦点距離をf1としたとき、
1.070<|f1/f|<1.249 (式2)
0.995<|f1/Df|<1.176 (式3)
であることを特徴とする5群6枚構成の撮像レンズ。 - 前記絞りから前記第1レンズの物体側面までの距離をDf、
前記絞りから前記第6レンズの像面側面までの距離をDr、
としたとき、
0.346<Df/Dr<0.509 (式1)
であることを特徴とする請求項1記載の撮像レンズ。 - 前記撮像光学系全体の焦点距離をf、前記第2レンズ群の焦点距離をf2としたとき、
0.967<|f2/f|<1.108 (式4)
0.361<|f2/Dr|<0.471 (式5)
である請求項1~2のいずれかに記載の撮像レンズ。 - 前記第4レンズの焦点距離をf4、光軸上における前記第4レンズの像面側レンズ面から像面までの距離をD4sとしたとき、
0.750<f4/D4s<0.909 (式6)
である請求項1~3のいずれかに記載の撮像レンズ。 - 鏡筒の両端部よりレンズを組み込み際に、当該レンズの配置の基準位置となる突出部が、第2レンズ群の第3レンズと第4レンズとの間に配置されている請求項1~4のいずれかに記載の撮像レンズ。
- 請求項1~5のいずれかに記載の撮像レンズを備える、カメラ装置。
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