JP2010107820A - 広角レンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】光学性能が良好で、低コスト且つコンパクトな広角レンズ。
【解決手段】物体側から順に、負のパワーを有しガラス球面から成る第1レンズと、負のパワーを有し少なくとも1面が非球面に形成された第2レンズと、正のパワーを有する第3レンズと、正のパワーを有し少なくとも1面が非球面に形成された第4レンズとから構成され、以下の条件式を満足することを特徴とする広角レンズ。
0<t23/t34<0.51
但し、
t23:第2レンズと第3レンズの間隔
t34:第3レンズと第4レンズの間隔
【選択図】図1

Description

本発明は小型の広角レンズに関するものであり、特に固体撮像素子を用いた監視カメラ用及び車載カメラ用等のデジタル入力機器(デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等)に好適で、光学性能が良好で、低コスト且つコンパクトな広角レンズに関するものである。
監視カメラ及び車載カメラ等に利用される固体撮像素子用の広角レンズは、従来から数多く提案されてきている(例えば、特許文献1参照)。
また、これらで使用される固体撮像素子はCCD(Charged Coupled Device)型イメージセンサの場合が多い。
特開2007−94032号公報
近年、固体撮像素子として、コスト面や消費電力の面からCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサを使用する要求も増えている。しかし、CMOSを使用する場合、CCDよりも感度が低い為、FNoの小さいレンズが必要となり、従来の提案では充分でない。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、光学性能が良好で、低コスト且つコンパクトな広角レンズを提案することを発明の目的とする。
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
1.物体側から順に、負のパワーを有しガラス球面から成る第1レンズと、負のパワーを有し少なくとも1面が非球面に形成された第2レンズと、正のパワーを有する第3レンズと、正のパワーを有し少なくとも1面が非球面に形成された第4レンズとから構成され、以下の条件式を満足することを特徴とする広角レンズ。
0<t23/t34<0.51・・・(1)
但し、
t23:第2レンズと第3レンズの間隔
t34:第3レンズと第4レンズの間隔
2.以下の条件式を満足することを特徴とする前記1に記載の広角レンズ。
0.3<|f12/f34|<0.7・・・(2)
但し、
f12:第1レンズと第2レンズの合成焦点距離
f34:第3レンズと第4レンズの合成焦点距離
3.以下の条件式を満足することを特徴とする前記1又は前記2に記載の広角レンズ。
1.3<r4/z4<5.0・・・(3)
但し、
r4:第2レンズの像側面の最外光線が通る有効半径
z4:第2レンズの像側面頂点と、最外光線及び該像側面との交点との光軸方向座標の差
本発明によれば、4枚のレンズ構成で固体撮像素子用撮像レンズとして良好な性能と、低コスト且つコンパクトなFNoの小さい広角レンズを提供することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
なお、本明細書において「パワー」とは、焦点距離の逆数で定義される量を表す。
図1〜5は、本発明の広角レンズの第1実施例乃至第5実施例のレンズ配置を表す断面図である。
図1〜5において、各広角レンズは、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、開口絞りSと、正のパワーを有する第4レンズL4と、ガラスフィルタGFとから構成される。
更に詳しくは、第1レンズL1はガラスから成り、両面が球面で構成され、第2レンズL2及び第4レンズL4はそれぞれプラスチックから成り、少なくとも1面が非球面に形成されている。
そして、このように構成にすることにより良好な性能を得ることができる。
更に、第1レンズL1をガラス球面レンズで構成することにより、例えば車載レンズ等に使用する場合に、別に保護カバー等を設ける必要がなくなる。
更に、第2レンズL2、第4レンズL4に少なくとも1面が非球面に形成されたプラスチックレンズを配置することにより、球面で構成するよりも枚数が削減できてコストダウンになり、サイズも小さくできる。
次に、各広角レンズ系が満足すべき条件式(1)〜(3)について説明する。
条件式(1)はFNoの小さいレンズに対応するための条件式であり、上限値を上回ると球面収差の悪化を招き、軸上性能を確保することが困難となる。
条件式(2)は光学性能及びレンズバックをバランスさせる条件式である。条件式(2)の下限を下回るとレンズバックの確保が困難となり、又は像面湾曲が大きくなり、性能の劣化を招く。また、上限を上回るとレンズバックが長くなり、小型化に反する。
条件式(3)は、光学性能に関する条件式である。条件式(3)を下回ると球面収差が悪化し、上回ると像面湾曲が大きくなる。
以下、本発明に係る実施例に関し、コンストラクションデータ及び収差図を挙げて具体的に示す。
非球面(ASP)と記した面は、非球面の面形状を表す以下の式で定義するものとする。
X(H)=C・H/{1+(1−ε・C・H1/2}+ΣAi・Hi
ε=1+k
但し、
X(H):高さHの位置での光軸方向の変位量(面頂点基準)
H:光軸に対して垂直な方向の高さ
C:近軸曲率
ε:2次曲面パラメータ
Ai:i次の非球面係数
Hi:Hのi乗を表す記号
また、図6乃至図10は、実施例1〜5に対応する収差図である。各収差図は、左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を表している。各非点収差図において、実線Sはサジタル面、点線Mはメリディオナル面をそれぞれ表す。また、非点収差図及び歪曲収差図の縦軸は、XZ断面、YZ断面のそれぞれの最大画角を表す。
次に、各実施例の光学諸値、及び条件式の値を示す。
(実施例1)
・全体諸元を以下に示す。
f=1.404mm
F=2.0
・面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) nd νd
1 120.049 0.800 1.77250 49.62
2 5.119 3.188
3(ASP) -11.468 0.800 1.52510 56.34
4(ASP) 3.559 0.657
5(ASP) 5.092 2.625 1.63550 23.89
6(ASP) -5.758 1.631
7(絞り) ∞ 0.724
8(ASP) 15.323 1.675 1.52510 56.34
9(ASP) -1.732 2.116
10 ∞ 0.300 1.51680 64.17
11 ∞ 0.500
12 ∞
・非球面係数を以下に示す。
第3面
k=0,A4=5.20103E-03,A6=-3.54074E-04,A8=1.64623E-05,A10=-2.67205E-07
第4面
k=0,A4=-1.41020E-03,A6=-4.13880E-04,A8=-5.45879E-05,A10=3.42211E-06
第5面
k=0,A4=3.43502E-03,A6=4.29788E-06,A8=-4.66325E-05,A10=5.30999E-06
第6面
k=0,A4=1.93906E-02,A6=-4.11666E-03,A8=9.90324E-04,A10=-8.07148E-05
第7面
k=0,A4=-2.50774E-02,A6=-1.40461E-03,A8=8.15638E-03,A10=-1.30238E-03
第8面
k=-0.4109,A4=1.28378E-02,A6=5.25713E-03,A8=-4.41012E-03,A10=1.67947E-03
・各条件式に対応する値を以下に示す。
t23/t34=0.28
|f12/f34|=0.54
r4/z4=2.7
(実施例2)
・全体諸元を以下に示す。
f=1.423mm
F=2.0
・面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) nd νd
1 80.899 0.800 1.77250 49.62
2 4.596 3.449
3(ASP) -5.463 0.800 1.52510 56.34
4(ASP) 3.331 0.200
5(ASP) 3.060 2.927 1.58340 30.23
6(ASP) -4.405 1.407
7(絞り) 1.00E+18 0.909
8(ASP) 28.513 1.608 1.52510 56.34
9(ASP) -1.732 2.100
10 ∞ 0.300 1.51680 64.17
11 ∞ 0.500
12 ∞
・非球面係数を以下に示す。
第3面
k=0.4410,A4=6.23573E-03,A6=-2.58088E-04,A8=9.15881E-06,A10=8.45316E-08
第4面
k=0,A4=-3.16834E-03,A6=-1.08714E-03,A8=-6.62708E-05,A10=7.38595E-06
第5面
k=0,A4=1.48761E-03,A6=-5.55814E-04,A8=-7.13404E-05,A10=4.51608E-06
第6面
k=0,A4=2.62279E-02,A6=-4.25637E-03,A8=1.06421E-03,A10=-1.00217E-04
第7面
k=0,A4=-1.62405E-02,A6=-9.44713E-03,A8=2.17625E-02,A10=-5.10586E-03
第8面
k=-0.3197,A4=0.00000E+00,A6=0.00000E+00,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
・各条件式に対応する値を以下に示す。
t23/t34=0.09
|f12/f34|=0.33
r4/z4=3.6
(実施例3)
・全体諸元を以下に示す。
f=1.338mm
F=2.0
・面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) nd νd
1 86.933 0.800 1.88300 40.81
2 5.306 2.890
3(ASP) -7.681 0.800 1.52510 56.34
4(ASP) 3.074 0.763
5(ASP) 4.132 3.435 1.58340 30.23
6(ASP) -4.456 1.097
7(絞り) ∞ 0.811
8(ASP) 43.433 1.504 1.52510 56.34
9(ASP) -1.732 2.100
10 ∞ 0.300 1.51680 65.26
11 ∞ 0.500
12 ∞
・非球面係数を以下に示す。
第3面
k=-166.4534,A4=3.73370E-03,A6=-4.94788E-04,A8=2.33069E-05,A10=-2.87734E-07
第4面
k=0,A4=2.34087E-02,A6=-2.09639E-03,A8=-2.38968E-04,A10=1.39227E-05
第5面
k=0,A4=1.16675E-02,A6=7.48872E-05,A8=-5.17262E-05,A10=-1.59965E-06
第6面
k=0,A4=2.39284E-02,A6=-3.77777E-03,A8=1.07194E-03,A10=-1.34755E-04
第7面
k=0,A4=-1.62306E-02,A6=-6.18292E-03,A8=3.24960E-02,A10=-9.94285E-03
第8面
k=-0.3715,A4=2.81140E-02,A6=1.31207E-04,A8=-3.76207E-03,A10=3.97238E-03
・各条件式に対応する値を以下に示す。
t23/t34=0.40
|f12/f34|=0.49
r4/z4=1.6
(実施例4)
・全体諸元を以下に示す。
f=1.433mm
F=2.0
・面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) nd νd
1 34.387 0.800 1.77250 49.62
2 4.514 2.927
3(ASP) -12.235 0.800 1.52510 56.34
4(ASP) 2.624 0.686
5(ASP) 3.801 1.822 1.63550 23.89
6(ASP) -6.127 0.898
7(絞り) ∞ 0.619
8(ASP) 13.564 1.547 1.52510 56.34
9(ASP) -1.732 2.131
10 ∞ 0.300 1.51680 65.26
11 ∞ 0.500
12 ∞
・非球面係数を以下に示す。
第3面
k=0,A4=8.95053E-03,A6=-1.05473E-03,A8=2.77805E-05,A10=1.95276E-06
第4面
k=0,A4=-4.94642E-03,A6=-9.63411E-04,A8=-2.25529E-04,A10=8.22359E-06
第5面
k=0,A4=-2.04089E-03,A6=1.57311E-03,A8=3.05096E-04,A10=-1.89508E-05
第6面
k=0,A4=2.57778E-02,A6=-2.82020E-03,A8=2.61906E-03,A10=-3.06389E-04
第7面
k=0,A4=-1.40034E-02,A6=6.30059E-03,A8=1.36938E-02,A10=-4.18937E-03
第8面
k=-0.5430,A4=1.39870E-02,A6=1.07976E-02,A8=-7.06696E-03,A10=3.40570E-03
・各条件式に対応する値を以下に示す。
t23/t34=0.45
|f12/f34|=0.62
r4/z4=2.5
(実施例5)
・全体諸元を以下に示す。
f=1.399mm
F=2.0
・面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) nd νd
1 52.012 0.900 1.77250 49.62
2 4.916 3.082
3(ASP) -5.638 0.800 1.53048 55.72
4(ASP) .691 1.204
5 5.459 1.764 1.84666 23.78
6 -10.667 1.463
7(絞り) ∞ 0.945
8(ASP) 18.614 1.942 1.53048 55.72
9(ASP) -1.732 1.926
10 ∞ 0.300 1.51680 65.26
11 ∞ 0.500
12 ∞
・非球面係数を以下に示す。
第3面
k=0,A4=2.24883E-02,A6=-1.86009E-03,A8=7.14771E-05,A10=-7.03625E-07
第4面
k=0,A4=1.57300E-02,A6=4.91319E-03,A8=-1.34501E-03,A10=9.46128E-05
第7面
k=0,A4=-3.57821E-02,A6=-2.44709E-03,A8=7.82635E-03,A10=-4.08559E-03
第8面
k=-0.8736,A4=1.74083E-02,A6=-1.86502E-02,A8=6.71843E-03,A10=-1.04670E-03
・各条件式に対応する値を以下に示す。
t23/t34=0.50
|f12/f34|=0.53
r4/z4=1.9
実施例1の広角レンズのレンズ構成図である。 実施例2の広角レンズのレンズ構成図である。 実施例3の広角レンズのレンズ構成図である。 実施例4の広角レンズのレンズ構成図である。 実施例5の広角レンズのレンズ構成図である。 実施例1の広角レンズの収差図である。 実施例2の広角レンズの収差図である。 実施例3の広角レンズの収差図である。 実施例4の広角レンズの収差図である。 実施例5の広角レンズの収差図である。
符号の説明
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
S 開口絞り
GF ガラスフィルタ

Claims (3)

  1. 物体側から順に、負のパワーを有しガラス球面から成る第1レンズと、負のパワーを有し少なくとも1面が非球面に形成された第2レンズと、正のパワーを有する第3レンズと、正のパワーを有し少なくとも1面が非球面に形成された第4レンズとから構成され、以下の条件式を満足することを特徴とする広角レンズ。
    0<t23/t34<0.51
    但し、
    t23:第2レンズと第3レンズの間隔
    t34:第3レンズと第4レンズの間隔
  2. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の広角レンズ。
    0.3<|f12/f34|<0.7
    但し、
    f12:第1レンズと第2レンズの合成焦点距離
    f34:第3レンズと第4レンズの合成焦点距離
  3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の広角レンズ。
    1.3<r4/z4<5.0
    但し、
    r4:第2レンズの像側面の最外光線が通る有効半径
    z4:第2レンズの像側面頂点と、最外光線及び該像側面との交点との光軸方向座標の差
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