JP2019132967A - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1−1.撮像レンズの光学構成
まず、本件発明に係る撮像レンズの実施の形態を説明する。本実施の形態の撮像レンズは、負の屈折力を有する第1レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第2レンズと、正の屈折力を有する第3レンズと、物体側面が凸面の正の屈折力を有する第4レンズと、正の屈折力を有する第5レンズと、負の屈折力を有する第6レンズと、正の屈折力を有する第7レンズとから構成される。当該撮像レンズでは、第1レンズに負の屈折力を配置し、第2レンズを物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとすることで、物体側に強い負の屈折力を配置することが容易になり、負の歪曲を発生させやすくすることができる。そして、第3レンズと第4レンズに正の屈折力を配置することで、第1レンズ及び第2レンズにおいて発散した光束を第3レンズ及び第4レンズにより緩やかに収束させることができる。そのため、Fナンバーの明るい大口径のレンズでも偏芯敏感度を低減することができる。なお、Fナンバーの値が小さいほど、明るい大口径のレンズになる。さらに、第5レンズに正の屈折力を配置し、第6レンズに負の屈折力を配置することで、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することが可能になる。そして、最も像側に配置される第7レンズに正の屈折力を配置することで、第6レンズにおいて発散した光束を第7レンズにより収束して像面湾曲を良好に補正することができる。
第1レンズは負の屈折力を有する限り、凹レンズ、両凹レンズ、メニスカスレンズ等、その形状等は特に限定されるものではない。第1レンズに強い負の屈折力を配置しつつ、像面湾曲、球面収差、軸上コマ収差などの諸収差の発生を抑制し、光学性能の高い撮像レンズを得る上で像側面は凹面であることが好ましい。また、第1レンズの物体側面は負の歪曲を大きく発生させる上で凹面であることが好ましい。但し、第1レンズの像側面が凹面である場合、第1レンズの物体側面は凸面であってもよい。すなわち、第1レンズは物体側凸形状の負のメニスカスレンズであってもよい。
第2レンズは負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。第2レンズについても負の屈折力を配置することで当該撮像レンズの物体側に強い負の屈折力を配置し、負の歪曲を大きく発生させることで周辺画角を効果的に広くとることができる。
第3レンズは正の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ形状は特に限定されるものではない。例えば、球面収差の発生を抑制しつつ、使用雰囲気温度の変化に伴う焦点位置の変動や画角の変動を抑制するという観点から、第3レンズは両凸レンズであることが好ましい。
第4レンズは正の屈折力を有し、物体側面が凸面のレンズである。第4レンズの物体側面を凸面とすることにより、球面収差や軸上コマ収差などを良好に補正することができ、光学性能の高い撮像レンズを得ることができる。像側面は平面、凹面、凸面のいずれの形状であってもよいが、球面収差や軸上コマ収差をより良好に補正しつつ、雰囲気温度の変化に伴う焦点位置の変動や画角の変動を抑制するという観点から、第4レンズの像側面は凸面であることが好ましい。
第5レンズは正の屈折力を有するレンズである限り、その具体的なレンズ形状は特に限定されるものではない。第6レンズについても、当該第6レンズが負の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ形状は特に限定されるものではない。これらの正負2枚のレンズにより、中心から周辺の色収差を良好に補正することができ、遠方の物体を高解像度で結像することができる。
第7レンズは正の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ形状は特に限定されるものではない。当該撮像レンズの最も像側に正の屈折力を有する第7レンズを配置することで、片ボケを良好に補正することができる。なお、片ボケとは画像の周辺のうち、特定の方向だけ他方向と比べると解像度が低下することをいう。
本件発明に係る撮像レンズを構成する第1レンズから第7レンズはいずれもガラスレンズであることが好ましい。ガラスレンズはプラスチックと比較すると、熱的安定性が高く、温度変動に伴う膨張・収縮が小さい。そのため、全てのレンズをガラスレンズとすることで、使用雰囲気温度が変化しても焦点位置の変動や画角の変動を良好に抑制することができる。
本件発明に係る撮像レンズにおいて、絞り(開口絞り)の配置場所は、特に限定されるものではない。しかしながら、絞りの位置が撮像レンズの像面に近くなる程、像面に対する結像光の入射角度が大きくなる。結像光の入射角度が大きくなると、製造バラツキが生じやすくなったり、焦点位置の変動や画角の変動が生じやすくなる。そのため、所望の画角を達成することが困難になり、要求される撮像範囲を撮像することが困難になる。当該観点から、絞りは、第4レンズよりも物体側に配置されることが好ましい。
(1)光軸に対して垂直方向
当該撮像レンズを構成する上記第1レンズから第7レンズはレンズ枠(レンズ支持部)を介して鏡筒に固定される。レンズ枠には各レンズを保持する保持部が設けられる。保持部は、各レンズが略同軸(同軸の場合を含む)に配置され、且つ、各レンズ間の間隔が所定の間隔になるように位置決めされてレンズ枠に固定されている。なお、各保持部にはレンズを挿入するための溝部が設けられており、溝部にレンズの外周部(コバ部)を挿入することで、各レンズが略同軸に位置決めされる。各レンズを溝部に挿入する際の挿入深さなどは微調整が可能である。例えば、物体側から順に各レンズを保持部に保持させる際に、軸合わせのために各レンズの挿入深さを調整した後に接着剤などにより保持部に各レンズを固定することができる。
さらに、当該撮像レンズにおいて、レンズ枠を、第1のレンズ枠と、この第1のレンズ枠に対して光軸方向に位置を変更可能に連結された第3のレンズ枠とを備える構成としてもよい。この際、第3のレンズ枠には、第4レンズから第7レンズのうち少なくとも一以上のレンズを保持する保持部を設け、第1のレンズ枠には残りのレンズを保持するための保持部を設けることができる。
当該撮像レンズでは、次に説明する条件式を少なくとも1つ以上満足することが好ましい。
0 < f1/f2 < 1.0 ・・・(1)
但し、
f1:第1レンズの焦点距離
f2:第2レンズの焦点距離
当該撮像レンズは、以下の条件式(2)を満足することが好ましい。
0 < −f12/f4567 < 1.0 ・・・(2)
但し、
f12:第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離
f4567:第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ及び第7レンズの合成焦点距離
当該撮像レンズにおいて、第4レンズ、第5レンズ及び第7レンズのうち、少なくともいずれか一のレンズは、以下の条件を満足する硝材からなることが好ましい。
−15 < dndt_p/dndt6 < 0 ・・・(3)
但し、
dndt_p:硝材のd線に対する相対屈折率の温度係数
dndt6 :第6レンズの硝材のd線に対する相対屈折率の温度係数
当該撮像レンズは、以下の条件式を満足することも好ましい。
f0/(4×YS1) ≦ 1.0 ・・・(4)
但し、
f0 :当該撮像レンズ全系の焦点距離
YS1:第1レンズの物体側面における軸上光線の最大上線光線高さ
当該撮像レンズは、以下の条件式を満足することも好ましい。
0.1 < {(Yim/tan(θim))/f0}2 < 0.4 ・・・(5)
但し、
Yim:有効像円の像高
θim:有効像円の入射半画角
f0 :当該撮像レンズ全系の焦点距離
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る撮像レンズと、当該撮像レンズが形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする。
図1は、本件発明に係る実施例1の撮像レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する両凹形状の第1レンズG1と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第2レンズG2と、正の屈折力を有する両凸形状の第3レンズG3と、正の屈折力を有する両凸形状の第4レンズG4と、正の屈折力を有する両凸形状の第5レンズG5及び負の屈折力を有する両凹形状の第6レンズG6が接合された接合レンズと、正の屈折力を有する両凸形状の第7レンズG7とから構成される。後掲する表1に示すとおり、第3レンズG3の両面、第4レンズG4の両面、第7レンズG7の両面はそれぞれ非球面である。当該撮像レンズは焦点距離が固定の固定焦点レンズである。
実施例1で採用した撮像レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表1に当該撮像レンズのレンズデータを示す。表1において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の番号、「r」はレンズ面の曲率半径(但し、rの値がINFである面は、その面が平面であることを示す。)、「d」は物体側からi番目(iは自然数)のレンズ面と、i+1番目のレンズ面とのレンズ面の光軸上の間隔、「nd」はd線(波長λ=587.56nm)に対する屈折率、「νd」はd線に対するアッベ数を示している。但し、レンズ面が非球面である場合、表中の面番号の次に「※」を付している。また、非球面である場合には、「r」の欄にはその近軸曲率半径を示している。また、面番号に記載の「G」、「IP」は光学ブロック、像面を示している。
但し、cが曲率(1/r)、hが光軸からの高さ、kが円錐係数(コーニック定数)、A4、A6、A8、A10、A12が各次数の非球面係数である。また、非球面係数及びコーニック定数の数値における「E±m」(mは整数を表す。)という表記は、「×10±m」を意味している。
条件式(1):0.31(f1=−7.98,f2=−26.01)
条件式(2):0.43(f12=−5.95,f4567=13.89)
条件式(3):−2.68(第4レンズ),−2.64(第5レンズ),−2.68(第7レンズ)
条件式(4):0.80(f0=4.93,YS1=1.55)
条件式(5):0.24(Yim=4.22,θim=60.00,f0=4.93)
図3は、本件発明に係る実施例2の撮像レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する両凹形状の第1レンズG1と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第2レンズG2と、正の屈折力を有する物体側が凸形状の第3レンズG3と、正の屈折力を有する両凸形状の第4レンズG4と、正の屈折力を有する像側が凸形状の第5レンズG5及び負の屈折力を有する両凹形状の第6レンズG6が接合された接合レンズと、正の屈折力を有する両凸形状の第7レンズG7とから構成される。後掲する表5に示すとおり、第2レンズG2の両面、第3レンズG3の両面、第4レンズG4の両面、第7レンズG7の両面はそれぞれ非球面である。当該撮像レンズは焦点距離が固定の固定焦点レンズである。
次に、実施例2で採用した撮像レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表5〜表8に当該撮像レンズのレンズデータ、当該撮像レンズの諸データ、非球面データ、第4レンズから第7レンズを構成する各硝材のd線に対する相対屈折率の温度係数(単位:1×10−6/K)をそれぞれ示す。
条件式(1):0.13(f1=−7.98,f2=−61.51)
条件式(2):0.66(f12=−8.44,f4567=12.76)
条件式(3):−2.68(第4レンズ),−0.91(第5レンズ),−2.68(第7レンズ)
条件式(4):0.80(f0=5.72,YS1=1.79)
条件式(5):0.17(Yim=4.28,θim=61.30,f0=5.72)
図5は、本件発明に係る実施例3の撮像レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該撮像レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズG1と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第2レンズG2と、正の屈折力を有する両凸形状の第3レンズG3と、正の屈折力を有する両凸形状の第4レンズG4と、正の屈折力を有する両凸形状の第5レンズG5及び負の屈折力を有する両凹形状の第6レンズG6が接合された接合レンズと、正の屈折力を有する両凸形状の第7レンズG7とから構成される。後掲する表9に示すとおり、第1レンズG1の両面、第3レンズG3の両面、第4レンズG4の両面、第7レンズG7の両面はそれぞれ非球面である。当該撮像レンズは焦点距離が固定の固定焦点レンズである。
次に、実施例3で採用した撮像レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表9〜表12に当該撮像レンズのレンズデータ、当該撮像レンズの諸データ、非球面データ、第4レンズから第7レンズを構成する各硝材のd線に対する相対屈折率の温度係数(単位:1×10−6/K)をそれぞれ示す。
条件式(1):0.27(f1=−11.37,f2=−41.49)
条件式(2):0.98(f12=−10.20,f4567=10.41)
条件式(3):−2.68(第4レンズ),−2.64(第5レンズ),−2.68(第7レンズ)
条件式(4):0.80(f0=5.68,YS1=1.78)
条件式(5):0.19(Yim=4.27,θim=60.00,f0=5.68)
図7は、本件発明に係る実施例4の撮像レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該撮像レンズは、物体側から順に、両凹形状の第1レンズG1と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第2レンズG2と、正の屈折力を有する物体側が凸形状の第3レンズG3と、正の屈折力を有する両凸形状の第4レンズG4と、正の屈折力を有する両凸形状の第5レンズG5と、負の屈折力を有する両凹形状の第6レンズG6と、正の屈折力を有する両凸形状の第7レンズG7とから構成される。後掲する表13に示すとおり、第3レンズG3の両面、第4レンズG4の両面、第7レンズG7の両面はそれぞれ非球面である。当該撮像レンズは焦点距離が固定の固定焦点レンズである。
次に、実施例4で採用した撮像レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表13〜表16に当該撮像レンズのレンズデータ、当該撮像レンズの諸データ、非球面データ、第4レンズから第7レンズを構成する各硝材のd線に対する相対屈折率の温度係数(単位:1×10−6/K)をそれぞれ示す。
条件式(1):0.23(f1=−7.78,f2=−34.40)
条件式(2):0.54(f12=−6.36,f4567=11.72)
条件式(3):−2.68(第4レンズ),−2.64(第5レンズ),−2.68(第7レンズ)
条件式(4):0.83(f0=4.93,YS1=1.48)
条件式(5):0.28(Yim=4.20,θim=58.20,f0=4.93)
G2・・・第2レンズ
G3・・・第3レンズ
G4・・・第4レンズ
G5・・・第5レンズ
G6・・・第6レンズ
G7・・・第7レンズ
G ・・・光学ブロック
IP・・・像面
Claims (10)
- 物体側より順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第2レンズと、正の屈折力を有する第3レンズと、物体側面が凸面の正の屈折力を有する第4レンズと、正の屈折力を有する第5レンズと、負の屈折力を有する第6レンズと、正の屈折力を有する第7レンズとから構成されることを特徴とする撮像レンズ。
- 以下の条件式を満足する請求項1に記載の撮像レンズ。
0 < f1/f2 < 1.0 ・・・(1)
但し、
f1:前記第1レンズの焦点距離
f2:前記第2レンズの焦点距離 - 以下の条件式を満足する請求項1又は請求項2に記載の撮像レンズ。
0 < −f12/f4567 < 1.0 ・・・(2)
但し、
f12:前記第1レンズ及び前記第2レンズの合成焦点距離
f4567:前記第4レンズ、前記第5レンズ、前記第6レンズ及び前記第7レンズの合成焦点距離 - 前記第4レンズ、前記第5レンズ及び前記第7レンズのうち、少なくともいずれか一のレンズは、以下の条件を満足する硝材からなる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
−15 < dndt_p/dndt6 < 0 ・・・(3)
但し、
dndt_p:硝材のd線に対する相対屈折率の温度係数
dndt6 :前記第6レンズの硝材のd線に対する相対屈折率の温度係数 - 前記第5レンズと前記第6レンズとは接合されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
- 以下の条件式を満足する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
f0 / (4×YS1) ≦ 1.0 ・・・(4)
但し、
f0 :当該撮像レンズ全系の焦点距離
YS1:前記第1レンズの物体側面における軸上光線の上線最大光線高さ - 前記第4レンズから前記第7レンズのうち、少なくとも一以上のレンズは、光軸に対して垂直方向に位置を変更可能に支持される請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
- 前記第4レンズから前記第7レンズのうち、少なくとも一以上のレンズは、光軸方向に位置を変更可能にレンズ支持部に支持される請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
- 以下の条件式を満足する請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
0.1 < {(Yim/tan(θim))/f0}2 < 0.4 ・・・(5)
但し、
Yim:有効像円の像高
θim:有効像円の入射半画角
f0 :当該撮像レンズ全系の焦点距離 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の撮像レンズと、当該撮像レンズが形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
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