JP2014109764A - 撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像レンズは、物体側より順に、正の第1レンズと、負の第2レンズと、第3レンズと、第4レンズと、正の第5レンズと、負の第6レンズと、を有し、前記第6レンズを構成する像側面は光軸近傍において凹面を向け、光軸との交点以外の位置に変曲点を有し、さらに、次の条件を満たす。−1.0<r42/f・・・(条件式1)。但し、r42は、前記第4レンズの像面側の面の近軸曲率半径であり、fは、全系の焦点距離である。
【選択図】図1
Description
例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話機や情報携帯端末等に使用される、6枚のレンズから構成される撮像レンズに関する。
特許文献2(特開2012−155223)では、物体側より順に、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズと配置することで高性能化を実現しているが、小型化を図るためには構成する正レンズのパワーを強くする必要がある。正レンズのパワーを強くすると、偏心などの製造誤差に弱くなり、製造時に安定した性能の確保が困難となる。
特許文献3(US2012/0188654)では、例えばこの公報のFIG2やFIG5にあるように、物体側より順に、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズと配置し、更には第5レンズと第6レンズのパワーを規定することで高性能化を実現している。しかし、規定されている条件式ではパワーが緩すぎ、薄型で高い結像性能を得ることが困難である。
物体側より順に、
正の第1レンズと、
負の第2レンズと、
第3レンズと、
第4レンズと、
正の第5レンズと、
負の第6レンズと、を有し、
前記第6レンズを構成する像側面は光軸近傍において凹面を向け、光軸との交点以外の位置に変曲点を有し、
さらに、次の条件を満たす
ことを特徴とする。
−1.0<r42/f ・・・(条件式1)
但し、r42は、前記第4レンズの像面側の面の近軸曲率半径であり、
fは、全系の焦点距離である。
図1は、本発明に係る撮像レンズを示す図である。
(なお、図1は実施例1に従って設計したものである。実施例1の詳細な設計値は後記を参照されたい。)
撮像レンズは、物体側より順に、第1レンズG1と、第2レンズG2と、第3レンズG3と、第4レンズG4と、第5レンズG5と、第6レンズと、を備えている。
光学的な開口絞りSPは、第1レンズG1の像面側に配置されるのが好ましく、より詳しくは、第1レンズG1と第2レンズG2との間にシート状の開口絞りSPを挟む構成とする。
例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルターなどの平板状の光学部材が配置されている。
IPは像面である。撮像レンズを、交換レンズシステムカメラ、監視カメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際には、IPは、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当する。撮像レンズを、銀塩フィルム用カメラに使用する場合、IPはフィルム面に相当する。
第1レンズG1は、物体側の面が凸形状の正レンズとし、さらに、本例では第1レンズG1を構成する物体側の面は像側の面よりも強い近軸曲率半径を持つ正レンズとしている。
第1レンズG1を正レンズとすることで、撮像レンズに入射される光を集光し、第1レンズG1より後方のレンズの小型化を図ることが可能である。
また、第1レンズの物体側の面を凸形状とすることで、撮像レンズに入射される光を集光し、第1レンズG1より後方のレンズの小型化を図りつつ、高い結像性能を確保することが可能である。
第2レンズG2は、像側の面が凹形状の負のメニスカス形状のレンズとしている。
第2レンズG2を負のレンズとすることで、像面へ入射する光線を画面周辺部まで広げることができる。
また、第2レンズG2の像側面を凹面とすることにより、発生するコマ収差を良好に補正し、高い結像性能を得ることが可能となる。
第3レンズG3は、像側の面が凹形状の正のメニスカス形状のレンズとしている。(より詳しくは、第3レンズG3の像側面を光軸近傍において凹形状とする。)
前記第3レンズの像側面をおいて凹面とすることで前記第2レンズを構成する像側面の作用を分散させることができ、製造時に発生する組込ばらつきを抑えることができ、高い結像性能を安定して製造することが可能となる。また正のメニスカス形状にすることで画面周辺部まで諸収差を良好に補正することが可能である。
第4レンズG4は、像側の面が凹形状の正のメニスカス形状のレンズとしている。(より詳しくは、第4レンズの像側面を近軸近傍において凹面とする。)
第4レンズG4の像側面において、近軸近傍において凹面とし、光軸との交点以外の位置に変曲点を有するようにすることで第6レンズG6を構成する像側面の作用を分散させることができ、製造時に発生する組込ばらつきを抑えることができ、高い結像性能を安定して製造することが可能となる。
また、第4レンズG4を正レンズとすることで撮像レンズの正レンズのパワーを分散することができ、特に画面周辺部まで諸収差を良好に補正することが可能となる。
第5レンズG5は、像側の面が凸形状の正のメニスカス形状のレンズとしている。
本例では第4レンズG4の像側の面の近軸曲率半径と比べて第5レンズG5の像側の面の近軸曲率半径は強い曲率を有している。
このように、正の第3レンズ、正の第4レンズ、正の第5レンズを配置することで、高い結像性能を得ることができる。
第6レンズG6は、光軸近傍において像側の面が凹形状となっており、光軸との交点以外の位置に変曲点を有する。
第6レンズを光軸近傍で両凹形状とすることで、負の屈折力を分散することができ、像面に入射する光線の入射角度特性を第6レンズG6の像側面だけでなく、物体側面も利用して確保できるので、画面周辺部の高い結像性能を確保することが可能である。すると、画面周辺部での諸収差を良好に補正でき、像面に入射する光線の入射角度特性が確保しやすくなる。
但し、r42は、第4レンズG4の像面側の面の近軸曲率半径であり、
fは、全系の焦点距離である。
条件式(1)の下限を下回ると、像側面の曲率が強くなりすぎてしまい、像側面での収斂作用が強くなりすぎて所望の像高を確保する際に、全長を伸ばす必要が発生するため、好ましくない。
−0.8<r42/f<2.8 ・・・(条件式1a)
r11<|r12| ・・・(条件式2)
|r52|<|r42| ・・・(条件式3)
但し、
r11は、第1レンズG1の物体側の面の近軸曲率半径であり、
r12は、第1レンズG1の像面側の面の近軸曲率半径であり、
r42は、第4レンズG4の像面側の面の近軸曲率半径であり、
r52は、第5レンズG5の像面側の面の近軸曲率半径である。
条件式(3)を超えて、第4レンズG4の像面側の面の曲率が第5レンズG5の像面側の面の曲率より強くなると、収斂作用が強くなりすぎて所望の像高を確保する際に、全長を伸ばす必要が発生するため、好ましくない。また、第5レンズG5の像面側の面の曲率が第4レンズG4の像面側の面より緩くなると、第6レンズG6の像面側の面で補正する像面へ入射する光線の入射角度特性及び画面周辺部での諸収差を補正することが困難となり好ましくない。
20<ν1−ν2<70 ・・・(条件式4)
ここで、
ν1は、第1レンズG1のd線に関するアッベ数であり、
ν2は、第2レンズG2のd線に関するアッベ数を表している。
条件式(4)の上限を超えると、入手困難な硝材を使用することとなり、安価で安定した品質の硝材を用いることができず、好ましくない。
条件式(4)の下限を下回ると、軸上色収差や倍率色収差を良好に補正することが困難となり、好ましくない。
23<ν1−ν2<50 ・・・(条件式4a)
−3.5<f2/f<−0.5 ・・・(条件式5)
1.0<f3/f<30.0 ・・・(条件式6)
ここで、
f2は第2レンズG2の焦点距離であり、
f3は第3レンズG3の焦点距離であり、
fは全系の焦点距離を表している。
条件式(5)の上限値を超えて第2レンズG2の屈折力が強くなると、発散効果が強くなりすぎ、特に画面周辺部の収差を補正することが困難となるため好ましくない。
条件式(5)の下限値を下回って第2レンズG2の屈折力が弱くなると、発散効果が弱くなり、軸外光線の入射角度を高めることが困難となるため小型化が図れなくなり、好ましくない。
条件式(6)の上限値を超えて第3レンズG3の屈折力が弱くなると、第2レンズG2で発散させた軸外光線の補正が十分でなく、特に画面周辺部の収差を補正することが困難となり、好ましくない。
条件式(6)の下限値を下回って第3レンズG3の屈折力が強くなると、収斂作用が強くなりすぎて所望の像高を確保する際に、全長を伸ばす必要が発生するため、好ましくない。
−2.5<f2/f<−0.8・・・(条件式5a)
2.0<f3/f<20.0・・・(条件式6a)
0.4<f1/f<1.5 ・・・(条件式7)
1.0<f4/f ・・・(条件式8)
ここで、f1は第1レンズG1の焦点距離であり、f4は第4レンズG4の焦点距離であり、fは全系の焦点距離を表している。
条件式(7)の上限値を超えて第1レンズG1の屈折力が弱くなると、第1レンズG1の径が大きくなり、大型化してしまうため好ましくない。
条件式(7)の下限値を下回って第1レンズG1の屈折力が強くなると、諸収差を補正することが困難となり、高性能化が図れなくなり好ましくない。
条件式(8)の下限値を下回って第4レンズG4の屈折力が強くなると、収斂作用が強くなりすぎて、特に非点収差などの補正が困難となり好ましくない。
0.6<f1/f<1.0 ・・・(条件式7a)
2.0<f4/f<115 ・・・(条件式8a)
0.2<f5/f<1.5 ・・・(条件式9)
−1.5<f6/f<−0.1 ・・・(条件式10)
ここで、
f5は前記第5レンズの焦点距離、
f6は前記第6レンズの焦点距離、
fは全系の焦点距離を表している。
条件式(9)の上限値を超えて第5レンズG5の屈折力が弱くなると、第5レンズG5で十分な収斂が行うことができず、第6レンズG6で行う像面への光線入射角度特性の確保が困難となり好ましくない。
条件式(9)の下限値を下回って第5レンズG5の屈折力が強くなると、収斂作用が強くなりすぎて、特に非点収差などの補正が困難となり好ましくない。
条件式(10)の上限値を超えて第6レンズG6の屈折力が強くなると、発散効果が強くなりすぎ、特に像面への入射角度特性の確保が困難となり好ましくない。
条件式(10)の下限値を下回って第6レンズG6の屈折力が弱くなると、発散効果が弱くなり、特に画面中心部近傍での非点収差の補正が困難となるため好ましくない。
0.3<f5/f<1.0 ・・・(条件式9a)
−1.0<f6/f<−0.2 ・・・(条件式10a)
−2.0<(r11+r12)/(r11−r12)<−0.1 ・・・(条件式11)
r11は第1レンズの物体側の面の近軸曲率半径であり、
r12は第1レンズの像面側の面の近軸曲率半径を表している。
条件式(11)の上限を超えると、像側面の曲率は、像面側に凸形状の強い曲率を持つことになり、偏心時に発生するコマ収差を抑えることが困難となり、好ましくない。
一方、物体側の曲率を緩くすると、第1レンズG1での収斂作用が十分でなく、全長の小型化を達成することが困難になるため好ましくない。
また、条件式(11)の下限を下回るときの物体側の曲率を考えると、物体側に凸形状を維持することが困難となり好ましくない。
−1.5<(r11+r12)/(r11−r12)<−0.15 ・・・(条件式11a)
第1レンズG1から第6レンズG6の全てのレンズを同じ材料からなるプラスチックレンズとすることで、温度変化による屈折率、形状の変化を各レンズで互いに相殺し、性能劣化を軽減することができる。
表1に各実施例と各条件式との対応を示した。
バックフォーカス(BF)は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算した値である。レンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカス(BF)を加えた値である。
長さの単位は、mmである。
またKをコーニック定数、A4、A6、A8、A10、A12を非球面係数、光軸からの高さHの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてxとするとき、非球面形状は、
で表示される。
但しRは曲率半径である。また例えば「E−Z」の表示は「10−Z」を意味する。
fは焦点距離、FnoはFナンバー、ωは半画角を示す。
表2に実施例1を示す。
また、図1は、実施例1のレンズ断面図である。
図2は、実施例1の収差図である。
実施例2を表3に示す。
また、図3は、実施例2のレンズ断面図である。
図4は、実施例2の収差図である。
実施例3を表4に示す。
また、図5は、実施例3のレンズ断面図である。
図6は、実施例3の収差図である。
実施例4を表5に示す。
また、図7は、実施例4のレンズ断面図である。
図8は、実施例4の収差図である。
実施例5を表6に示す。
また、図9は、実施例5のレンズ断面図である。
図10は、実施例5の収差図である。
実施例6を表7に示す。
また、図11は、実施例6のレンズ断面図である。
図12は、実施例6の収差図である。
実施例7を表8に示す。
また、図13は、実施例7のレンズ断面図である。
図14は、実施例7の収差図である。
実施例8を表9に示す。
また、図15は、実施例8のレンズ断面図である。
図16は、実施例8の収差図である。
Claims (11)
- 物体側より順に、
正の第1レンズと、
負の第2レンズと、
第3レンズと、
第4レンズと、
正の第5レンズと、
負の第6レンズと、を有し、
前記第6レンズを構成する像側面は光軸近傍において凹面を向け、光軸との交点以外の位置に変曲点を有し、
さらに、次の条件を満たす
ことを特徴とする撮像レンズ。
−1.0<r42/f ・・・(条件式1)
但し、r42は、前記第4レンズの像面側の面の近軸曲率半径であり、
fは、全系の焦点距離である。 - 物体側より順に、
正の第1レンズと、
負の第2レンズと、第3レンズと、第4レンズと、
正の第5レンズと、
負の第6レンズと、を有し、
前記第6レンズを構成する像側面は光軸近傍において凹面を向け、光軸との交点以外の位置に変曲点を有し、
さらに、次の条件を満たす
ことを特徴とする撮像レンズ。
r11<|r12| ・・・(条件式2)
|r52|<|r42| ・・・(条件式3)
但し、
r11は、前記第1レンズの物体側の面の近軸曲率半径であり、
r12は、前記第1レンズの像面側の面の近軸曲率半径であり、
r42は、前記第4レンズの像面側の面の近軸曲率半径であり、
r52は、前記第5レンズの像面側の面の近軸曲率半径である。 - 物体側より順に、
正の第1レンズと、
負の第2レンズと、第3レンズと、第4レンズと、
正の第5レンズと、
負の第6レンズと、を有し、
前記第4レンズを構成する像側面は近軸近傍において凹面を向けており、前記第6レンズを構成する像側面は光軸近傍において凹面を向け、光軸との交点以外の位置に変曲点を有した
ことを特徴とする撮像レンズ。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の撮像レンズにおいて、
前記第1レンズは物体側の面が凸形状であり、
前記第2レンズの像側面は凹面を向けており、
さらに、次の条件を満たす
ことを特徴とする撮像レンズ。
20<ν1−ν2<70 ・・・(条件式4)
但し、
ν1は、前記第1レンズのd線に関するアッベ数であり、
ν2は、前記第2レンズのd線に関するアッベ数である。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像レンズにおいて、
前記第3レンズの像側面は光軸近傍において凹形状を向けたメニスカス形状の正レンズであり、
さらに、次の条件を満たす
ことを特徴とする撮像レンズ。
−3.5<f2/f<−0.5 ・・・(条件式5)
1.0<f3/f<30.0 ・・・(条件式6)
但し、
f2は、前記第2レンズの焦点距離であり、
f3は、前記第3レンズの焦点距離であり、
fは、全系の焦点距離である。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の撮像レンズにおいて、
前記第4レンズを構成する像側面は光軸近傍において凹面を向け、光軸との交点以外の位置に変曲点を有した正レンズであり、
さらに、次の条件を満たす
ことを特徴とする撮像レンズ。
0.4<f1/f<1.5 ・・・(条件式7)
1.0<f4/f ・・・(条件式8)
但し、
f1は、前記第1レンズの焦点距離であり、
f4は、前記第4レンズの焦点距離であり、
fは、全系の焦点距離である。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の撮像レンズにおいて、
前記第6レンズは光軸近傍において両凹形状であり、
さらに,次の条件を満たす
ことを特徴とする撮像レンズ。
0.2<f5/f<1.5 ・・・(条件式9)
−1.5<f6/f<−0.1 ・・・(条件式10)
但し、
f5は、前記第5レンズの焦点距離であり、
f6は、前記第6レンズの焦点距離であり、
fは、全系の焦点距離である。 - 請求項1から請求項7のいずれかに撮像レンズにおいて、
更に次の条件を満たす
ことを特徴とする撮像レンズ。
−2.0<(r11+r12)/(r11−r12)<−0.1 ・・・(条件式11)
但し、
r11は、前記第1レンズの物体側の面の近軸曲率半径であり、
r12は、前記第1レンズの像面側の面の近軸曲率半径である。 - 請求項1から8いずれかに記載の撮像レンズにおいて、
前記第1レンズから前記第6レンズすべてのレンズがプラスチック材料で形成されている
ことを特徴とする撮像レンズ。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の撮像レンズと、
前記撮像レンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備えた撮像装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の撮像レンズを交換レンズとして着脱できる筐体を有し、
前記筐体内に、前記撮像レンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を収納したカメラ。
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