JP7267115B2 - Optical lens system and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は光学レンズ系及び撮像装置に関する。 The present invention relates to an optical lens system and an imaging device.
近年、車に搭載される広角レンズの用途は、ビューからセンシングへと変化してきている。センシングでは画像解析に必要な解像度が必要になるため、メガピクセル対応の高解像度の画像が求められている。また、広い画角も求められている。 In recent years, the application of wide-angle lenses installed in cars has changed from viewing to sensing. Sensing requires the resolution necessary for image analysis, so high-resolution images that support megapixels are in demand. A wide angle of view is also required.
このように、車載用の撮像装置では、進行方向の遠方を高解像度で撮像すること及び広角で近傍を撮像することが求められている。さらに、明るい光学系であることが求められる。また、特に車載カメラ用の撮像レンズ系では、コンパクトさも求められる。 In this way, in-vehicle imaging devices are required to capture images of distant objects in the traveling direction with high resolution and images of nearby objects at a wide angle. Furthermore, a bright optical system is required. Compactness is also required particularly in imaging lens systems for vehicle-mounted cameras.
例えば、特許文献1には、光軸が互いに直交するように配置した広角光学系と望遠光学系とをミラーで切り替えて、いずれかの光学系による光学像を共通の撮像素子上に結像させる撮像装置が記載されている。
For example, in
しかしながら、特許文献1の撮像装置では、遠距離撮像用の望遠光学系と、近距離撮像用の広角光学系の2種類のレンズを用いるためユニットのサイズが大きくなり、またコストも上昇していた。
However, the imaging apparatus of
このように、従来の光学レンズ系では、望遠レンズと広角レンズの特徴を兼ね備え、第1レンズの径が小さい光学レンズ系及び撮像装置を実現できないという課題があった。 As described above, in the conventional optical lens system, there is a problem that it is impossible to realize an optical lens system and an imaging device having both the characteristics of a telephoto lens and a wide-angle lens and having a small diameter of the first lens.
一実施形態の光学レンズ系は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有し、物体側に凸面を有するとともに像側の凹面を有する第1レンズと、物体側に凹面を有する第2レンズと、絞りと、正のパワーを有し、物体側及び像側に凸面を有する第3レンズと、負のパワーを有し、像側に凹面を有する第4レンズと、物体側に凸面を有する第5レンズと、を有し、
前記第1レンズの少なくとも物体側の面形状は、変曲点を有する曲面形状であり、
光学レンズ系全体の焦点距離をF、前記第1レンズの焦点距離をFL1とし、前記第1レンズの物体側の面の光軸との交点から前記絞りの前記光軸上の位置までの距離をL1-STOPとするとき、以下の式(1)及び式(2)を満たす。
0.3<F/(L1-STOP)<0.6 ・・・(1)
-2.0<FL1/F<-1.5 ・・・(2)
The optical lens system of one embodiment includes, in order from the object side to the image side, a first lens having negative power, a convex surface on the object side and a concave surface on the image side, and a concave surface on the object side. a second lens, an aperture, a third lens having positive power and having convex surfaces on the object side and the image side, a fourth lens having negative power and having a concave surface on the image side, and a fifth lens having a convex surface;
At least the object-side surface shape of the first lens is a curved surface shape having an inflection point,
The focal length of the entire optical lens system is F, the focal length of the first lens is FL1, and the distance from the intersection of the object-side surface of the first lens with the optical axis to the position of the stop on the optical axis is When L1-STOP, the following formulas (1) and (2) are satisfied.
0.3<F/(L1-STOP)<0.6 (1)
-2.0<FL1/F<-1.5 (2)
好ましくは、一実施形態の光学レンズ系は、前記第2レンズは、物体側に凹面を有するとともに像側に凸面を有していてもよい。 Preferably, in the optical lens system of one embodiment, the second lens may have a concave surface on the object side and a convex surface on the image side.
好ましくは、一実施形態の光学レンズ系は、前記第1レンズの面径をΦ1とし、前記光学レンズ系の光学全長をLとするとき、以下の式(3)を満たしていてもよい。
Φ1/L<0.5 ・・・(3)
Preferably, the optical lens system of one embodiment may satisfy the following formula (3), where Φ1 is the surface diameter of the first lens and L is the optical total length of the optical lens system.
Φ1/L<0.5 (3)
一実施形態の撮像装置は、上記のいずれかに記載の光学レンズ系と、前記光学レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を備える。 An imaging apparatus according to one embodiment includes any one of the optical lens systems described above, and an imaging device arranged at a focal position of the optical lens system.
本発明によれば、望遠レンズと広角レンズの特徴を兼ね備え、第1レンズの径が小さい光学レンズ系及び撮像装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical lens system and imaging device which have the characteristic of a telephoto lens and a wide-angle lens and whose diameter of a 1st lens is small can be provided.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態1:光学レンズ系
図1は、実施の形態1に係る光学レンズ系11の断面図である。図1において、光学レンズ系11は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有し、物体側に凸面を有するとともに像側に凹面を有する第1レンズL1と、物体側に凹面を有する第2レンズL2と、絞りSTOPと、正のパワーを有し、物体側及び像側に凸面を有する第3レンズL3と、負のパワーを有し、像側に凹面を有する第4レンズL4と、物体側に凸面を有する第5レンズL5と、を有する。また、光学レンズ系11は、第5レンズL5の像側レンズ面S11と結像面IMGとの間に、図示しない波長フィルターガラス及びカバーガラスを備えていてもよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment: Optical Lens System FIG. 1 is a cross-sectional view of an
第1レンズL1は、負のパワーを有するレンズである。第1レンズL1の物体側レンズ面S1は、物体側に突出する凸形状の非球面を有している。また、第1レンズL1の少なくとも物体側レンズ面S1は、変曲点を有する曲面形状であることが好ましい。第1レンズL1の像側レンズ面S2は、物体側に窪む凹形状の非球面を有している。また、第1レンズL1の像側レンズ面S2も、変曲点を有する曲面形状であってもよい。ここで、変曲点を有する曲面形状とは、レンズ面に接する接線の傾きが増加から減少に切り替わる箇所(変曲点)を有する曲面形状を意味する。 The first lens L1 is a lens with negative power. The object-side lens surface S1 of the first lens L1 has a convex aspherical surface that protrudes toward the object side. Moreover, at least the object-side lens surface S1 of the first lens L1 preferably has a curved surface shape having an inflection point. The image-side lens surface S2 of the first lens L1 has a concave aspherical surface that is recessed toward the object side. Further, the image-side lens surface S2 of the first lens L1 may also have a curved shape having an inflection point. Here, the curved surface shape having an inflection point means a curved surface shape having a portion (inflection point) where the inclination of the tangent line contacting the lens surface switches from increasing to decreasing .
第2レンズL2は、正のパワーを有するレンズである。第2レンズL2の物体側レンズ面S3は、像側に窪む凹形状の曲面部分を有している。第2レンズL2の像側レンズ面S4は、像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。なお、第2レンズL2の物体側レンズ面S3及び像側レンズ面S4は、変曲点を有する曲面形状であってもよい。 The second lens L2 is a lens with positive power. The object-side lens surface S3 of the second lens L2 has a concave curved surface portion that is depressed toward the image side. The image-side lens surface S4 of the second lens L2 has a convex curved surface portion that protrudes toward the image side. Note that the object-side lens surface S3 and the image-side lens surface S4 of the second lens L2 may be curved surfaces having an inflection point.
絞りSTOPは、通過する光の量を調整する。例えば、絞りSTOPは、孔を有する板形状のものが好適である。 Aperture STOP adjusts the amount of light passing through. For example, the diaphragm STOP is preferably plate-shaped with holes.
第3レンズL3は、正のパワーを有するレンズである。第3レンズL3の物体側レンズ面S6は、物体側に突出する凸形状の非球面を有している。第3レンズL3の像側レンズ面S7は、像側に突出する凸形状の非球面を有している。なお、第3レンズL3の物体側レンズ面S6及び像側レンズ面S7は、変曲点を有する曲面形状であってもよい。 The third lens L3 is a lens with positive power. The object-side lens surface S6 of the third lens L3 has a convex aspherical surface that protrudes toward the object side. The image-side lens surface S7 of the third lens L3 has a convex aspherical surface that protrudes toward the image side. Note that the object-side lens surface S6 and the image-side lens surface S7 of the third lens L3 may be curved surfaces having an inflection point.
第4レンズL4は、負のパワーを有するレンズである。第4レンズL4の物体側レンズ面S8は、物体側に突出する凸形状又は像側に窪む凹形状の曲面形状を有している。第4レンズL4の像側レンズ面S9は、物体側に窪む凹形状の曲面形状を有している。なお、第4レンズL4の物体側レンズ面S8及び像側レンズ面S9は、変曲点を有する曲面形状であってもよい。 The fourth lens L4 is a lens with negative power. The object-side lens surface S8 of the fourth lens L4 has a convex shape that protrudes toward the object side or a concave shape that is recessed toward the image side. The image-side lens surface S9 of the fourth lens L4 has a concave curved surface shape that is depressed toward the object side. Note that the object-side lens surface S8 and the image-side lens surface S9 of the fourth lens L4 may be curved surfaces having an inflection point.
第5レンズL5は、正のパワーを有するレンズである。第5レンズL5の物体側レンズ面S10は、物体側に突出する凸形状の非球面を有している。第5レンズL5の像側レンズ面S11は、物体側に窪む凹形状の非球面又は像側に突出する凸形状の非球面を有している。なお、第5レンズL5の物体側レンズ面S10及び像側レンズ面S11は、変曲点を有する曲面形状であってもよい。 The fifth lens L5 is a lens with positive power. The object-side lens surface S10 of the fifth lens L5 has a convex aspherical surface protruding toward the object side. The image-side lens surface S11 of the fifth lens L5 has a concave aspherical surface recessed toward the object side or a convex aspherical surface protruding toward the image side. Note that the object-side lens surface S10 and the image-side lens surface S11 of the fifth lens L5 may be curved surfaces having an inflection point.
また、光学レンズ系11全体の焦点距離をF、第1レンズL1の焦点距離をFL1とし、第1レンズL1の物体側の面S1の光軸との交点から絞りSTOPの光軸上の位置までの距離をL1-STOP(mm)とするとき、光学レンズ系11は、以下の式(1)及び式(2)を満たす。
0.3<F/(L1-STOP)<0.6 ・・・(1)
-2.0<FL1/F<-1.5 ・・・(2)
Further, the focal length of the entire
0.3<F/(L1-STOP)<0.6 (1)
-2.0<FL1/F<-1.5 (2)
光学レンズ系11が上記の式(1)及び式(2)を満たすことにより、光学レンズ系11の画角を広くしながら、第1レンズL1の径を比較的小さくすることができる。具体的には、F/(L1-STOP)の値が0.3以下である場合、第1レンズL1の径が大きくなってしまう。一方、F/(L1-STOP)の値が0.6以上である場合、光学レンズ系11の十分な解像性能を得ることができなくなる。また、FL1/Fの値が-2.0以下である場合、第1レンズL1の径が大きくなってしまう。一方、FL1/Fの値が-1.5以上である場合、光学レンズ系11の十分な解像性能を得ることができなくなる。
When the
また、第1レンズL1の少なくとも物体側レンズ面S1が、変曲点を有する曲面形状であることにより、中心部(像高の低い位置)と周辺部(像高の高い位置)の結像倍率を変えるコントロールがし易くなり、遠距離の距離計測機能等のセンシング機能と、近距離の広範囲の撮像機能とを両立することが容易になる。 Further, since at least the object-side lens surface S1 of the first lens L1 has a curved surface shape having an inflection point, the imaging magnification of the central portion (low image height position) and the peripheral portion (high image height position) can be easily controlled to change the distance, and it becomes easy to achieve both a sensing function such as a long-distance distance measurement function and a short-distance wide-range imaging function.
また、第2レンズL2は、物体側に凹面を有していることにより広角の角度を持って広がった光線を絞りSTOPへ平行に近い角度で入射させることができる。これにより、第1レンズL1の物体側の面S1の光軸との交点から絞りSTOPの光軸上の位置までの距離(L1-STOP)を短く、すなわち、第1のレンズL1の径を小さくしながら画角を広く保つことができる。 Further, the second lens L2 has a concave surface on the object side, so that a light beam spread at a wide angle can be incident on the stop STOP at an angle close to parallel. As a result, the distance (L1-STOP) from the intersection of the object-side surface S1 of the first lens L1 with the optical axis to the position of the stop STOP on the optical axis is shortened, that is, the diameter of the first lens L1 is decreased. while maintaining a wide angle of view.
また、光学レンズ系11は、第1レンズL1の面径をΦ1とし、光学レンズ系11の光学全長をLとするとき、以下の式(3)を満たすことが好ましい。
Φ1/L<0.5 ・・・(3)
ここで、面径とは、第1レンズL1を通過できる光束(光線束)の物体側レンズ面S1における幅を意味し、レンズ面S1において反射防止処理等の所定の加工が施されている範囲の径を意味する。具体的には、面径は、図2に示すΦ1に対応する。図2において、第1レンズL1を通過できる光束の範囲を二点鎖線で示す。
また、光学レンズ系11の画角は、第1レンズL1の物体側レンズ面S1に入射する光線束のうち、最も外径側を通る光線の延長線同士が互いに交わる角度を意味する。具体的には、光学レンズ系11の画角は、図2に示す「画角」に対応する。なお、本実施の形態1に係る光学レンズ系11の画角は、110°以上であることが好ましい。
Further, when the surface diameter of the first lens L1 is Φ1 and the optical total length of the
Φ1/L<0.5 (3)
Here, the surface diameter means the width on the object-side lens surface S1 of a light beam (a light beam) that can pass through the first lens L1, and the range in which the lens surface S1 is subjected to a predetermined processing such as antireflection treatment. means the diameter of Specifically, the surface diameter corresponds to Φ1 shown in FIG. In FIG. 2, the range of light beams that can pass through the first lens L1 is indicated by a chain double-dashed line.
Further, the angle of view of the
光学レンズ系11が上記の式(3)を満たすことにより、光学レンズ系11の画角を広く保ちながら、第1レンズL1の径をより小さくすることができる。
Since the
次に、実施の形態1の光学レンズ系11に対応する実施例について、図面を参照して説明する。
(実施例1:光学レンズ系)
実施例1に係る光学レンズ系11は、図1に示す構成を有する。また、第1レンズL1~第5レンズL5は、ガラスレンズ又はプラスチックレンズで構成される。以下、実施例1に係る光学レンズ系11の特性データについて説明する。
まず、表1に、実施例1に係る光学レンズ系11の各レンズ面のレンズデータを示す。表1では、レンズデータとして、各面の曲率半径(mm)、面間隔(mm)、d線における屈折率、及び、d線におけるアッベ数を提示している。ここで、光学レンズ系11の半画角は67.5°であり、Fナンバーは1.6である。また、表1に示す、d線における屈折率及びd線におけるアッベ数は、光学レンズ系11の周囲の温度である環境温度t(℃)が25(℃)のときの値である。また、表1において、「*印」がついた面は、非球面であることを示している。
(Example 1: Optical lens system)
The
First, Table 1 shows lens data of each lens surface of the
また、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面に採用される非球面形状は、光軸方向のサグ量をY(h)、cを曲率半径の逆数、光軸に直交する方向の光軸からの高さをh、円錐係数をK、4次、6次、8次、10次、12次、14次、16次の非球面係数をそれぞれA4、A6、A8、A10、A12、A14、A16とすると、以下の式(4)により表される。なお、各記号の意味及び非球面形状を表す式は、後述の実施例においても同様である。
表2に、実施例1の光学レンズ系11において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表2において、例えば「-7.3915E-01」は、「-7.3915×10-1」を意味する。
また、表3に、実施例1に係る光学レンズ系11のFナンバー(Fno)、画角(Fov(°))、及び、光学長L(mm)、第1レンズL1の物体側の面S1の光軸との交点から絞りSTOPの光軸上の位置までの距離L1-STOP(mm)、光学レンズ系11の全系の焦点距離F(mm)、第1レンズL1~第5レンズL5の焦点距離F1~F5(mm)、第1レンズL1の面径Φ1(mm)、F1/F、F2/F、F3/F、F4/F及びF5/Fの値、F/(L1-STOP)の値、及び、Φ1/Lの値を示す。表3に示す値は、光線の波長が555nm、環境温度t(℃)が25(℃)のときの値である。
また、図3に、実施例1の光学レンズ系11における球面収差図(縦収差図)、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図3に示すように、実施例1の光学レンズ系11では、半画角が67.5°、Fナンバーが1.6である。また、図3B及び図3Cの像面湾曲図、歪曲収差図では、波長555nmの光線によるシミュレーション結果を示している。なお、図3は、環境温度t(℃)が25(℃)のときの球面収差図(縦収差図)、像面湾曲図、歪曲収差図を示している。
3 shows a spherical aberration diagram (longitudinal aberration diagram), a field curvature diagram, and a distortion aberration diagram in the
図3Aの縦収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図3Aの縦収差図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、波長486nm、587nm、656nmの縦収差が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
In the longitudinal aberration diagram of FIG. 3A, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in the longitudinal aberration diagram of FIG. 3A, according to the
図3Bの像面湾曲図では、横軸は光軸方向の距離を示し、縦軸は像高(画角)を示す。また、図3Bの像面湾曲図において、Sagはサジタル面における像面湾曲を示し、Tanはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図3Bの像面湾曲図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
In the field curvature diagram of FIG. 3B, the horizontal axis indicates the distance in the optical axis direction, and the vertical axis indicates the image height (angle of view). In the curvature of field diagram of FIG. 3B, Sag indicates the curvature of field on the sagittal plane, and Tan indicates the curvature of field on the tangential plane. As shown in the curvature of field diagram of FIG. 3B, according to the
図3Cの歪曲収差図において、横軸は像の歪み量(%)を示し、縦軸は像高(画角)を示す。図3Cの歪曲収差図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、歪曲収差が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
In the distortion diagram of FIG. 3C, the horizontal axis indicates the distortion amount (%) of the image, and the vertical axis indicates the image height (angle of view). As shown in the distortion diagram of FIG. 3C, according to the
表3に示すように、実施例1において、F/(L1-STOP)の値は0.524であり、実施例1の光学レンズ系11は、上記の式(1)を満たす。また、表3に示すように、実施例1において、F1/Fの値は-1.743であり、実施例1の光学レンズ系11は、上記の式(2)を満たす。そのため、表3に示すように、実施例1において、第1レンズL1のレンズ径Φ1は10.504mm、光学全長Lは27.196mmであり、式(3)のΦ1/Lは0.386となり、車載カメラ等に搭載される通常の広角レンズ系に比べて、全長に対する比率が小さくなっている。また、実施例1において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面が非球面形状であることにより、図3に示すように、光学レンズ系11において、波長486nm、587nm、656nmの縦収差、像面湾曲、及び、歪曲収差が良好に補正されている。換言すれば、実施例1に係る光学レンズ系11において、像高の高い位置(撮像画像の周辺部)における高解像度が実現されている。
As shown in Table 3, in Example 1, the value of F/(L1-STOP) is 0.524, and the
(実施例2:光学レンズ系)
図4は、実施例2に係る光学レンズ系11の断面図である。図4において、図1と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。図4において、実施例2に係る光学レンズ系11は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有し、物体側に変曲点を有する凸形状の非球面を有し、像側に凹形状の非球面を有する第1レンズL1と、正のパワーを有し、物体側に凹面を有し、像側に凸面を有する第2レンズL2と、絞りSTOPと、正のパワーを有し、物体側に凸形状の非球面を有し、像側に凸形状の非球面を有する第3レンズL3と、負のパワーを有し、物体側に凸面を有し、像側に凹面を有する第4レンズL4と、正のパワーを有し、物体側に凸形状の非球面を有し、像側に凹形状の非球面を有する第5レンズL5と、を有する。
また、第1レンズL1~第5レンズL5は、ガラスレンズ又はプラスチックレンズで構成される。
(Example 2: Optical lens system)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
Also, the first lens L1 to the fifth lens L5 are composed of glass lenses or plastic lenses.
以下、実施例2に係る光学レンズ系11の特性データについて説明する。
まず、表4に、実施例2に係る光学レンズ系11の各レンズ面のレンズデータを示す。表4に示す項目は、表1に示す項目と同じであるため、その説明を省略する。
First, Table 4 shows lens data of each lens surface of the
また、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面に採用される非球面形状は、上記の式(4)により表される。
表5に、実施例2の光学レンズ系11において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。
Table 5 shows the aspherical coefficients for defining the aspherical shapes of the lens surfaces of the first lens L1, the third lens L3, and the fifth lens L5 in the
また、表6に、実施例2に係る光学レンズ系11の特性データを示す。表6に示す項目は、表3に示す項目と同じであるため、その説明を省略する。
また、図5に、実施例2の光学レンズ系11における球面収差図(縦収差図)、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図5に示す各収差図の説明は、図3における説明と同様であるため、省略する。
5 shows a spherical aberration diagram (longitudinal aberration diagram), a field curvature diagram, and a distortion aberration diagram in the
図5Aの縦収差図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、波長486nm、587nm、656nmの縦収差が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the longitudinal aberration diagram of FIG. 5A, according to the
図5Bの像面湾曲図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the curvature of field diagram of FIG. 5B, according to the
図5Cの歪曲収差図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、歪曲収差が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the distortion aberration diagram of FIG. 5C, according to the
表6に示すように、実施例2において、F/(L1-STOP)の値は0.456であり、実施例2の光学レンズ系11は、上記の式(1)を満たす。また、表6に示すように、実施例2において、F1/Fの値は-1.706であり、実施例2の光学レンズ系11は、上記の式(2)を満たす。そのため、表6に示すように、実施例2において、第1レンズL1のレンズ径Φ1は11.848mm、光学全長Lは28.087mmであり、式(3)のΦ1/Lは0.422となり、車載カメラ等に搭載される通常の広角レンズ系に比べて、全長に対する比率が小さくなっている。また、実施例2において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面が非球面形状であることにより、図5に示すように、光学レンズ系11において、波長486nm、587nm、656nmの縦収差、像面湾曲、及び、歪曲収差が良好に補正されている。換言すれば、実施例2に係る光学レンズ系11において、像高の高い位置(撮像画像の周辺部)における高解像度が実現されている。
As shown in Table 6, in Example 2, the value of F/(L1-STOP) is 0.456, and the
(実施例3:光学レンズ系)
図6は、実施例3に係る光学レンズ系11の断面図である。図6において、図1及び図4と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
また、第1レンズL1~第5レンズL5は、ガラスレンズ又はプラスチックレンズで構成される。
(Example 3: Optical lens system)
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
Also, the first lens L1 to the fifth lens L5 are composed of glass lenses or plastic lenses.
以下、実施例3に係る光学レンズ系11の特性データについて説明する。
まず、表7に、実施例3に係る光学レンズ系11の各レンズ面のレンズデータを示す。表7に示す項目は、表1に示す項目と同じであるため、その説明を省略する。
First, Table 7 shows lens data of each lens surface of the
また、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面に採用される非球面形状は、上記の式(4)により表される。
表8に、実施例3の光学レンズ系11において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。
Table 8 shows the aspherical coefficients for defining the aspherical shapes of the lens surfaces of the first lens L1, the third lens L3, and the fifth lens L5 in the
また、表9に、実施例3に係る光学レンズ系11の特性データを示す。表9に示す項目は、表3に示す項目と同じであるため、その説明を省略する。
また、図7に、実施例3の光学レンズ系11における球面収差図(縦収差図)、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図7に示す各収差図の説明は、図3における説明と同様であるため、省略する。
7 shows a spherical aberration diagram (longitudinal aberration diagram), a field curvature diagram, and a distortion aberration diagram in the
図7Aの縦収差図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、波長486nm、587nm、656nmの縦収差が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the longitudinal aberration diagram of FIG. 7A, according to the
図7Bの像面湾曲図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the curvature of field diagram of FIG. 7B, the
図7Cの歪曲収差図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、歪曲収差が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the distortion diagram of FIG. 7C, according to the
表9に示すように、実施例3において、F/(L1-STOP)の値は0.379であり、実施例3の光学レンズ系11は、上記の式(1)を満たす。また、表9に示すように、実施例3において、F1/Fの値は-1.990であり、実施例3の光学レンズ系11は、上記の式(2)を満たす。そのため、表9に示すように、実施例3において、第1レンズL1のレンズ径Φ1は12.112mm、光学全長Lは28.398mmであり、式(3)のΦ1/Lは0.427となり、車載カメラ等に搭載される通常の広角レンズ系に比べて、全長に対する比率が小さくなっている。また、実施例3において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面が非球面形状であることにより、図7に示すように、光学レンズ系11において、波長486nm、587nm、656nmの縦収差、像面湾曲、及び、歪曲収差が良好に補正されている。換言すれば、実施例3に係る光学レンズ系11において、像高の高い位置(撮像画像の周辺部)における高解像度が実現されている。
As shown in Table 9, in Example 3, the value of F/(L1-STOP) is 0.379, and the
(実施例4:光学レンズ系)
図8は、実施例4に係る光学レンズ系11の断面図である。図8に示すように、実施例4に係る光学レンズ系11では、第4レンズL4の物体側レンズ面S8が像側に窪む凹面を有し、第5レンズL5の像側レンズ面S11が像側に突出する非球面を有する点が、実施例1~実施例3に係る光学レンズ系11と異なる。よって、実施例4に係る光学レンズ系11において、実施例1~実施例3と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
また、第1レンズL1~第5レンズL5は、ガラスレンズ又はプラスチックレンズで構成される。
(Example 4: Optical lens system)
FIG. 8 is a cross-sectional view of an
Also, the first lens L1 to the fifth lens L5 are composed of glass lenses or plastic lenses.
以下、実施例4に係る光学レンズ系11の特性データについて説明する。
まず、表10に、実施例4に係る光学レンズ系11の各レンズ面のレンズデータを示す。表10に示す項目は、表1に示す項目と同じであるため、その説明を省略する。
First, Table 10 shows lens data of each lens surface of the
また、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面に採用される非球面形状は、上記の式(4)により表される。
表11に、実施例4の光学レンズ系11において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。
Table 11 shows the aspherical coefficients for defining the aspherical shapes of the lens surfaces of the first lens L1, the third lens L3, and the fifth lens L5 in the
また、表12に、実施例4に係る光学レンズ系11の特性データを示す。表9に示す項目は、表3に示す項目と同じであるため、その説明を省略する。
また、図9に、実施例4の光学レンズ系11における球面収差図(縦収差図)、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図9に示す各収差図の説明は、図3における説明と同様であるため、省略する。
Also, FIG. 9 shows a spherical aberration diagram (longitudinal aberration diagram), a field curvature diagram, and a distortion aberration diagram in the
図9Aの縦収差図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、波長486nm、587nm、656nmの縦収差が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the longitudinal aberration diagram of FIG. 9A, according to the
図9Bの像面湾曲図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the curvature of field diagram of FIG. 9B, according to the
図9Cの歪曲収差図に示すように、本実施例の光学レンズ系11によれば、歪曲収差が良好に補正されている。従って、光学レンズ系11が高解像度となる。
As shown in the distortion diagram of FIG. 9C, according to the
表12に示すように、実施例4において、F/(L1-STOP)の値は0.397であり、実施例4の光学レンズ系11は、上記の式(1)を満たす。また、表12に示すように、実施例4において、F1/Fの値は-1.890であり、実施例4の光学レンズ系11は、上記の式(2)を満たす。そのため、表12に示すように、実施例4において、第1レンズL1のレンズ径Φ1は11.842mm、光学全長Lは27.975mmであり、式(3)のΦ1/Lは0.423となり、車載カメラ等に搭載される通常の広角レンズ系に比べて、全長に対する比率が小さくなっている。また、実施例4において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び、第5レンズL5のレンズ面が非球面形状であることにより、図9に示すように、光学レンズ系11において、波長486nm、587nm、656nmの縦収差、像面湾曲、及び、歪曲収差が良好に補正されている。換言すれば、実施例4に係る光学レンズ系11において、像高の高い位置(撮像画像の周辺部)における高解像度が実現されている。
As shown in Table 12, in Example 4, the value of F/(L1-STOP) is 0.397, and the
以上に説明した実施の形態1に係る光学レンズ系11では、光学レンズ系11が上記の式(1)及び式(2)を満たすことにより、光学レンズ系11の画角を広くしながら、第1レンズL1の径を比較的小さくすることができる。具体的には、F/(L1-STOP)の値が0.3以下である場合、第1レンズL1の径が大きくなってしまう。具体的には、光学レンズ系11のパワーFが同じ場合、第1レンズL1から絞りまでの距離L1-STOPが長いと第1レンズL1に入射する光線の光軸となす角度が小さくなるため、光学レンズ系11の画角を広くするには、第1レンズL1の径を大きくする必要がある。一方、F/(L1-STOP)の値が0.6以上である場合、光学レンズ系11の十分な解像性能を得ることができなくなる。具体的には、光学レンズ系11のパワーFが同じ場合、第1レンズL1から絞りまでの距離L1-STOPが短いと、第1レンズL1の径を大きくせずとも光学レンズ系11の画角を広くすることができるが、収差補正が十分できなくなるため、解像性能が悪化してしまう。
また、FL1/Fの値が-2.0以下である場合、第1レンズL1の径が大きくなってしまう。具体的には、光学レンズ系11のパワーFが同じ場合、第1レンズL1のパワーFL1が小さい(絶対値が大きい)と、第1レンズL1から出射される光線の光軸となす角度が小さくなるため、光学レンズ系11の画角を広くするには、第1レンズL1の径を大きくする必要がある。一方、FL1/Fの値が-1.5以上である場合、光学レンズ系11の十分な解像性能を得ることができなくなる。具体的には、光学レンズ系11のパワーFが同じ場合、第1レンズL1のパワーFL1が大きい(絶対値が小さい)と、第1レンズL1の径を大きくせずとも光学レンズ系11の画角を広くすることができるが、収差補正が十分できなくなるため、解像性能が悪化してしまう。
第1レンズL1の径を比較的小さくすることができるため、車載カメラに光学レンズ系11が搭載されても、第1レンズL1に跳ね石が当たる確率を小さくすることができる。また、光学レンズ系11のサイズを小さくすることができる。これにより、当該光学レンズ系11が搭載されるカメラのサイズを小さくすることができ、カメラの設置場所や意匠の制限を低減することができる。また、光学レンズ系11の画角を広くすることができるため、Fナンバーが1.6の明るい光学レンズ系を実現できる。
In the
Further, when the value of FL1/F is −2.0 or less, the diameter of the first lens L1 becomes large. Specifically, when the power F of the
Since the diameter of the first lens L1 can be made relatively small, even if the
また、第1レンズL1の少なくとも物体側レンズ面S1が、変曲点を有する曲面形状であることにより、中心部(像高の低い位置)と周辺部(像高の高い位置)の結像倍率を変えるコントロールがし易くなり、遠距離の距離計測機能等のセンシング機能と、近距離の広範囲の撮像機能とを両立することが容易になる。これにより、小型で高性能な光学レンズ系11を実現できる。
Further, since at least the object-side lens surface S1 of the first lens L1 has a curved surface shape having an inflection point, the imaging magnification of the central portion (low image height position) and the peripheral portion (high image height position) can be easily controlled to change the distance, and it becomes easy to achieve both a sensing function such as a long-distance distance measurement function and a short-distance wide-range imaging function. As a result, the
このように、本実施の形態1に係る光学レンズ系11によれば、望遠レンズと広角レンズの特徴を兼ね備え、第1レンズの径が小さい光学レンズ系11を提供することができる。
Thus, according to the
また、第2レンズL2は、物体側に凹面を有していることにより広角の角度を持って広がった光線を絞りSTOPへ平行に近い角度で入射させることができる。これにより、第1レンズL1の物体側の面S1の光軸との交点から絞りSTOPの光軸上の位置までの距離(L1-STOP)を短く、すなわち、第1のレンズL1の径を小さくしながら画角を広く保つことができる。 Further, the second lens L2 has a concave surface on the object side, so that a light beam spread at a wide angle can be incident on the stop STOP at an angle close to parallel. As a result, the distance (L1-STOP) from the intersection of the object-side surface S1 of the first lens L1 with the optical axis to the position of the stop STOP on the optical axis is shortened, that is, the diameter of the first lens L1 is decreased. while maintaining a wide angle of view.
また、光学レンズ系11が上記の式(3)を満たすことにより、光学レンズ系11の画角を広く保ちながら、第1レンズL1の径をより小さくすることができる。
Further, by satisfying the above formula (3), the
また、第5レンズL5の像側レンズ面S11が変曲点を有する曲面形状であることにより、光学レンズ系11の像面湾曲を良好に修正することができ、高解像度を実現することができる。
Further, since the image-side lens surface S11 of the fifth lens L5 has a curved surface shape having an inflection point, the curvature of field of the
また、第3レンズL3の像側レンズ面S7が像側に突出する凸形状であり、第4レンズL4の像側レンズ面S9が物体側に窪む凹形状であることにより、光学レンズ系11の色収差補正を行うことができる。 The image-side lens surface S7 of the third lens L3 has a convex shape protruding toward the image side, and the image-side lens surface S9 of the fourth lens L4 has a concave shape recessed toward the object side. chromatic aberration correction can be performed.
実施の形態2:撮像装置への適用例
図10は、実施の形態2に係る撮像装置20の断面図である。撮像装置20は、光学レンズ系11と、撮像素子21と、を備える。光学レンズ系11と、撮像素子21と、は筐体(不図示)に収容されている。光学レンズ系11は、上述の実施の形態1に記載された光学レンズ系11である。
Second Embodiment Application Example to Imaging Apparatus FIG. 10 is a cross-sectional view of an
撮像素子21は、受光した光を電気信号に変換する素子であり、例えば、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサが用いられる。撮像素子21は、光学レンズ系11の結像位置に配置されている。なお、本明細書において画角とは特に指定していない限り、対角画角をいうものとする。
The
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明の光学レンズ系の用途は、車載カメラや監視カメラに限定されるものではなく、携帯電話等の小型電子機器に搭載する等の他の用途にも用いることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention. For example, the application of the optical lens system of the present invention is not limited to vehicle-mounted cameras and surveillance cameras, but can also be used for other applications such as being mounted on small electronic devices such as mobile phones.
11 光学レンズ系
20 撮像装置
21 撮像素子
L1、L2、L3、L4、L5 レンズ
STOP 絞り
11
Claims (4)
前記第1レンズの少なくとも物体側の面形状は、変曲点を有する曲面形状であり、
前記変曲点とは、レンズ面に接する接線の傾きが増加から減少に切り替わる点であり、
光学レンズ系全体の焦点距離をF、前記第1レンズの焦点距離をFL1とし、前記第1レンズの物体側の面の光軸との交点から前記絞りの前記光軸上の位置までの距離をL1-STOPとするとき、以下の式(1)及び式(2)を満たす、光学レンズ系。
0.3<F/(L1-STOP)<0.6 ・・・(1)
-2.0<FL1/F<-1.5 ・・・(2) In order from the object side to the image side, a first lens having negative power, a convex surface on the object side and a concave surface on the image side, a second lens having a concave surface on the object side, an aperture stop, and a positive lens. a third lens having a convex surface on the object side and the image side, a fourth lens having a negative power and a concave surface on the image side, and a convex surface on the object side and a concave surface on the image side. and a fifth lens having
At least the object-side surface shape of the first lens is a curved surface shape having an inflection point,
The inflection point is a point at which the slope of the tangent line in contact with the lens surface switches from increasing to decreasing,
The focal length of the entire optical lens system is F, the focal length of the first lens is FL1, and the distance from the intersection of the object-side surface of the first lens with the optical axis to the position of the stop on the optical axis is An optical lens system that satisfies the following formulas (1) and (2) when L1-STOP.
0.3<F/(L1-STOP)<0.6 (1)
-2.0<FL1/F<-1.5 (2)
Φ1/L<0.5 ・・・(3) 3. The optical lens system according to claim 1, which satisfies the following formula (3), where Φ1 is the surface diameter of the first lens and L is the optical total length of the optical lens system.
Φ1/L<0.5 (3)
前記光学レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を備える撮像装置。 an optical lens system according to any one of claims 1 to 3;
and an imaging device arranged at a focal position of the optical lens system.
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