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JP2013109268A - Wide-angle optical system and imaging apparatus - Google Patents

Wide-angle optical system and imaging apparatus Download PDF

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JP2013109268A
JP2013109268A JP2011255986A JP2011255986A JP2013109268A JP 2013109268 A JP2013109268 A JP 2013109268A JP 2011255986 A JP2011255986 A JP 2011255986A JP 2011255986 A JP2011255986 A JP 2011255986A JP 2013109268 A JP2013109268 A JP 2013109268A
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JP
Japan
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lens
optical system
object side
wide
anamorphic
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Application number
JP2011255986A
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Inventor
Naoto Ohara
直人 大原
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wide angle optical system that has a satisfactory imaging performance and is reduced in size.SOLUTION: The wide angle optical system comprises, in order from the object side: a first lens 110 of negative a meniscus shape convex toward the object side; a second lens 120 of a negative meniscus shape, whose object side surface is an anamorphic surface having a horizontal curvature and a vertical curvature in a plane substantially orthogonal to an optical axis; a third positive lens 130 convex toward the object side; an aperture stop 140; and a fourth positive lens 150 convex toward the image side. If the focal distance of the entire lens system in the horizontal direction is Fh and the focal distance of the entire lens system in the vertical direction is Fv, a condition expressed by 1.10<Fv/Fh<1.30 is satisfied. A second anamorphic surface other than the object side surface of the second lens is provided in a surface having a power that is opposite in sign to the power of the object side surface of the second lens.

Description

本発明は、広角撮像光学系とそれを用いた撮像装置に関するものである。   The present invention relates to a wide-angle imaging optical system and an imaging apparatus using the same.

監視用カメラや車載用カメラなどに用いられる撮像光学系には、広い画角を確保しながら画面全域で結像性能が良いことが要求される。特に画角180度を超えるような超広角光学系となると歪曲収差が大きくなる傾向にあるので、低歪曲の設計を要求される。これらの要望に対応し得る可能性がある単焦点の広角光学系として、下記の特許文献1がある。   Imaging optical systems used for surveillance cameras, in-vehicle cameras, and the like are required to have good imaging performance over the entire screen while ensuring a wide angle of view. In particular, when an ultra-wide-angle optical system having an angle of view exceeding 180 degrees is used, distortion distortion tends to increase, and therefore, low distortion design is required. As a single-focus wide-angle optical system that can meet these demands, there is Patent Document 1 below.

特許文献1には、水平方向には超広画角で、垂直方向には画角を抑制すると共に比較的像歪みが少ない超広角撮像光学系であるアナモルフィック光学系が提案されている。
しかしながら、監視用カメラや車載用カメラにおいては、搭載スペースが限られることが多いことなどから小型であることが要求されるが、特許文献1に係るアナモルフィック光学系は10枚のレンズからなり、小型の撮像装置を実現する事は困難であった。
Patent Document 1 proposes an anamorphic optical system that is an ultra-wide-angle imaging optical system that has an ultra-wide angle of view in the horizontal direction and suppresses the angle of view in the vertical direction and has relatively little image distortion.
However, surveillance cameras and in-vehicle cameras are often required to be small because the mounting space is often limited. However, the anamorphic optical system according to Patent Document 1 includes 10 lenses. Therefore, it has been difficult to realize a small imaging device.

特開2007−163549号公報JP 2007-163549 A

本発明は、良好な結像性能を有し、且つ小型化を実現した広角の光学系を提供する。   The present invention provides a wide-angle optical system that has good imaging performance and is downsized.

上記目的を達成するため本発明の撮像光学系は、物体側から順に物体側に凸の負メニスカスの第1レンズと、光軸に対して直交する平面における水平方向と垂直方向とで異なる曲率からなるアナモルフィック面を物体側に有する負メニスカスの第2レンズと、物体側に凸の正の第3レンズと、開口絞りと、像側に凸の正の第4レンズと、からなり、レンズ全系の前記水平方向の焦点距離をFh、レンズ全系の前記垂直方向の焦点距離をFvとしたときに、以下の条件式(1)を満足し、
1.10 < Fv/Fh < 1.30 ・・・(1)
且つ、前記第2レンズの物体側面とは別の第2のアナモルフィック面を、前記第2レンズの物体側面のパワーと正負の符号が異なる面に備える事を特徴とする。
In order to achieve the above object, the imaging optical system of the present invention has a negative meniscus first lens that is convex toward the object side in order from the object side, and different curvatures in the horizontal and vertical directions in a plane orthogonal to the optical axis. A negative meniscus second lens having an anamorphic surface on the object side, a positive third lens convex on the object side, an aperture stop, and a positive fourth lens convex on the image side. When the focal length in the horizontal direction of the entire system is Fh and the focal length in the vertical direction of the entire lens system is Fv, the following conditional expression (1) is satisfied:
1.10 <Fv / Fh <1.30 (1)
In addition, a second anamorphic surface different from the object side surface of the second lens is provided on a surface having a sign different from the power of the object side surface of the second lens.

好ましくは、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする。   Preferably, the following conditional expression (2) is satisfied.

0.4 < r1v/r1h < 0.8 ・・・(2)
ただし、r1hは前記水平方向の曲率の半径、r1vは前記垂直方向の曲率の半径。
0.4 <r1v / r1h <0.8 (2)
Here, r1h is the radius of curvature in the horizontal direction, and r1v is the radius of curvature in the vertical direction.

好ましくは、前記第2レンズおよび第4レンズは樹脂材料からなる事を特徴とする。   Preferably, the second lens and the fourth lens are made of a resin material.

好ましくは、前記第2のアナモルフィック面を前記第4レンズに形成したことを特徴とする。   Preferably, the second anamorphic surface is formed on the fourth lens.

上記目的を達成するため本発明の撮像装置は、上述のいずれかの撮像光学系と、その撮像光学系により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image pickup apparatus according to the present invention includes any one of the above-described image pickup optical systems and an image pickup element that converts an optical image formed by the image pickup optical system into an electric signal. .

本発明によれば、小型、軽量でありながら良好な結像性能を有する広角光学系および撮像装置を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a wide-angle optical system and an imaging apparatus that are compact and lightweight and have good imaging performance.

本発明である広角光学系のレンズ断面である。It is a lens section of the wide angle optical system which is the present invention. 実施形態1の広角光学系の水平方向における断面図である。2 is a cross-sectional view in the horizontal direction of the wide-angle optical system of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の広角光学系の垂直方向における断面図である。2 is a cross-sectional view in the vertical direction of the wide-angle optical system of Embodiment 1. FIG. 実施形態2の広角光学系の水平方向における断面図である。6 is a cross-sectional view in the horizontal direction of the wide-angle optical system of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の広角光学系の垂直方向における断面図である。6 is a cross-sectional view in the vertical direction of the wide-angle optical system of Embodiment 2. FIG. 実施形態3の広角光学系の水平方向における断面図である。6 is a horizontal sectional view of a wide-angle optical system according to Embodiment 3. FIG. 実施形態3の広角光学系の垂直方向における断面図である。6 is a cross-sectional view in the vertical direction of the wide-angle optical system of Embodiment 3. FIG. 実施形態4の広角光学系の水平方向における断面図である。6 is a cross-sectional view in the horizontal direction of the wide-angle optical system of Embodiment 4. FIG. 実施形態4の広角光学系の垂直方向における断面図である。10 is a cross-sectional view in the vertical direction of the wide-angle optical system of Embodiment 4. FIG. 実施形態5の広角光学系の水平方向における断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view in the horizontal direction of the wide-angle optical system of Embodiment 5. 実施形態5の広角光学系の垂直方向における断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view in the vertical direction of the wide-angle optical system of Embodiment 5. 本発明の実施形態の撮像装置の基本構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a basic configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を用いて、本発明の広角光学系及びそれを用いた撮像装置の実施形態について説明する。実施形態1から5の広角光学系を総称して本実施形態の広角光学系という。   Hereinafter, embodiments of a wide-angle optical system of the present invention and an imaging apparatus using the same will be described with reference to the drawings. The wide-angle optical systems of Embodiments 1 to 5 are collectively referred to as the wide-angle optical system of this embodiment.

図1は本発明である広角光学系の断面である。物体側から順に、第1レンズ110、第2レンズ120、第3レンズ130、開口絞り140、第4レンズ150が配置される4枚構成の単焦点の広角光学系100である。更には、160は水晶ローパスフィルターや赤外線除去フィルターおよび撮像素子を保護する保護ガラス等に対応する設計上設けられたガラスブロック、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Mental-Oxide Semiconductor Device)等の撮像素子の受光面が配置される結像面170を有する。入射した光は物体側より、第1レンズ110の物体側R1面1、像面側R2面2、第2レンズ120の物体側R3面3、像面側R4面4、第3レンズ130の物体側R5面5、像面側R6面6、開口絞り部140の面7、第4レンズ150の物体側R7面8、像面側R8面9、ガラスブロック160を順次通過し撮像素子の設けられた結像面170へと集光される。また、レンズの厚さとなるR1面1とR2面2間の距離をD1、第1レンズのR2面2と第2レンズのR3面3までの距離をD2、第2レンズの厚さとなるR3面3とR4面4間の距離をD3、第2レンズのR4面4と第3レンズのR5面5間の距離をD4、第3レンズの厚さとなるR5面5とR6面6間の距離をD5、第3レンズのR6面6と絞り部の面7までの距離をD6、絞り部の面7と第4レンズのR7面8間の距離をD7、第4レンズの厚さとなるR7面8とR8面9間の距離をD8、第4レンズのR9面10と、結像面までの距離をバックフォーカスBFとする。   FIG. 1 is a cross section of a wide-angle optical system according to the present invention. A single-focus single-angle wide-angle optical system 100 in which a first lens 110, a second lens 120, a third lens 130, an aperture stop 140, and a fourth lens 150 are disposed in order from the object side. Further, reference numeral 160 denotes a glass block provided in a design corresponding to a crystal low-pass filter, an infrared ray removal filter, a protective glass for protecting an image pickup device, a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Mental-Oxide Semiconductor Device), and the like. It has an imaging surface 170 on which the light receiving surface of the image sensor is arranged. The incident light from the object side is the object side R1 surface 1, the image surface side R2 surface 2 of the first lens 110, the object side R3 surface 3 of the second lens 120, the image surface side R4 surface 4, and the object of the third lens 130. The imaging element is provided through the side R5 surface 5, the image surface side R6 surface 6, the surface 7 of the aperture stop 140, the object side R7 surface 8, the image surface side R8 surface 9, and the glass block 160 of the fourth lens 150. The light is focused on the imaging surface 170. Further, the distance between the R1 surface 1 and the R2 surface 2 which is the thickness of the lens is D1, the distance between the R2 surface 2 of the first lens and the R3 surface 3 of the second lens is D2, and the R3 surface is the thickness of the second lens. 3 is the distance between the R4 surface 4 and D4, the distance between the R4 surface 4 of the second lens and the R5 surface 5 of the third lens is D4, and the distance between the R5 surface 5 and the R6 surface 6 is the thickness of the third lens. D5, the distance between the R6 surface 6 of the third lens and the surface 7 of the diaphragm portion is D6, the distance between the surface 7 of the diaphragm portion and the R7 surface 8 of the fourth lens is D7, and the R7 surface 8 is the thickness of the fourth lens. And the distance between the R8 surface 9 and the R9 surface 10 of the fourth lens and the imaging surface is the back focus BF.

図2は実施形態1の広角光学系の水平方向における断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the wide-angle optical system of Embodiment 1 in the horizontal direction.

図3は実施形態1の広角光学系の垂直方向における断面図である。
実施形態1は全系の水平方向焦点距離0.719mm、実施形態1は全系の垂直方向焦点距離0.814mm、Fナンバー2.4、レンズ全長11.8mm、バックフォーカス1.77mmの広角光学系である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the wide-angle optical system of Embodiment 1 in the vertical direction.
The first embodiment has a horizontal focal length of 0.719 mm for the entire system, and the first embodiment has a wide-angle optical system with a vertical focal length of 0.814 mm for the entire system, an F number of 2.4, a total lens length of 11.8 mm, and a back focus of 1.77 mm. It is a system.

図4は実施形態2の広角光学系の水平方向における断面図である。   FIG. 4 is a horizontal sectional view of the wide-angle optical system according to the second embodiment.

図5は実施形態2の広角光学系の垂直方向における断面図である。
実施形態2は全系の水平方向焦点距離0.683mm、実施形態2は全系の垂直方向焦点距離0.776mm、Fナンバー2.37、レンズ全長11.4mm、バックフォーカス1.77mmの広角光学系である。
FIG. 5 is a sectional view in the vertical direction of the wide-angle optical system according to the second embodiment.
The second embodiment has a horizontal focal length of 0.683 mm for the entire system, and the second embodiment has a wide-angle optical system with a vertical focal length of 0.776 mm for the entire system, an F number of 2.37, a total length of 11.4 mm, and a back focus of 1.77 mm. It is a system.

図6は実施形態3の広角光学系の水平方向における断面図である。   FIG. 6 is a horizontal sectional view of the wide-angle optical system according to the third embodiment.

図7は実施形態3の広角光学系の垂直方向における断面図である。
実施形態3は全系の水平方向焦点距離0.676mm、実施形態3は全系の垂直方向焦点距離0.748mm、Fナンバー2.43、レンズ全長11.1mm、バックフォーカス1.77mmの広角光学系である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the wide-angle optical system of Embodiment 3 in the vertical direction.
The third embodiment has a horizontal focal length of 0.676 mm for the entire system, and the third embodiment has a wide-angle optical system with a vertical focal length of 0.748 mm for the entire system, an F number of 2.43, a total lens length of 11.1 mm, and a back focus of 1.77 mm. It is a system.

図8は実施形態4の広角光学系の水平方向における断面図である。   FIG. 8 is a horizontal sectional view of the wide-angle optical system according to the fourth embodiment.

図9は実施形態4の広角光学系の垂直方向における断面図である。
実施形態4は全系の水平方向焦点距離0.652mm、実施形態4は全系の垂直方向焦点距離0.789mm、Fナンバー2.3、レンズ全長11.2mm、バックフォーカス1.77mmの広角光学系である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the wide-angle optical system of Embodiment 4 in the vertical direction.
The fourth embodiment has a horizontal focal length of 0.652 mm for the entire system, and the fourth embodiment has a wide-angle optical system with a vertical focal length of 0.789 mm for the entire system, an F number of 2.3, a total lens length of 11.2 mm, and a back focus of 1.77 mm. It is a system.

図10は実施形態5の広角光学系の水平方向における断面図である。   FIG. 10 is a horizontal sectional view of the wide-angle optical system according to the fifth embodiment.

図11は実施形態5の広角光学系の垂直方向における断面図である。
実施形態5は全系の水平方向焦点距離0.667mm、実施形態4は全系の垂直方向焦点距離0.83mm、Fナンバー2.24、レンズ全長11.2mm、バックフォーカス1.77mmの広角光学系である。
各実施形態の断面図において、左方は物体側(被写体側)で、右方が像側(結像面側)である。100A〜100Eは広角光学系であり、4枚のレンズは物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ110、負の屈折力を有する第2レンズ120、正の屈折力を有する第3レンズ130、開口絞り140、正の屈折力を有する第4レンズ150からなっている。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the wide-angle optical system of Embodiment 5 in the vertical direction.
The fifth embodiment is a horizontal focal length of 0.667 mm for the entire system, the fourth embodiment is a wide-angle optical system having a vertical focal length of 0.83 mm for the entire system, an F number of 2.24, a total lens length of 11.2 mm, and a back focus of 1.77 mm. It is a system.
In the cross-sectional views of the embodiments, the left side is the object side (subject side), and the right side is the image side (imaging plane side). Reference numerals 100A to 100E denote wide-angle optical systems. The four lenses in order from the object side are a first lens 110 having a negative refractive power, a second lens 120 having a negative refractive power, and a third lens having a positive refractive power. The lens 130 includes an aperture stop 140 and a fourth lens 150 having a positive refractive power.

以下、本実施形態の広角光学系の構成とその作用について説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of the wide-angle optical system of the present embodiment will be described.

広角光学系では、広い画角を得るために焦点距離を短くする必要があるが、機構的な制約からバックフォーカスは焦点距離に比べて長くしなくてはならない。そこで、前方に負の屈折力を有するレンズ郡を配置し、入射した光を一度発散した後、後方の正の屈折力を有するレンズ群で集光することにより、レンズ系の主点をレンズ後方に飛出させ焦点距離に比べて長いバックフォーカスを確保することが可能となる。
本実施形態の広角光学系100A〜100Eでは、負の屈折力を有する第1レンズと第2レンズで光を発散させ、全体として正の屈折力を有する開口絞りをはさんだ第3レンズと第4レンズで集光する。物体側に2枚の負レンズを配置することで、主点を後方に置くための十分な負の屈折力を得ながら、諸収差を良好に補正することができる。負のレンズ群を2枚としたのは、単レンズでは像面湾曲収差や非点収差の発生を抑えるために製造上困難な形状になってしまうため分割している。特に、第2レンズを非球面化することによって第1レンズで補正しきれない上記収差の補正を行う。像側の正レンズ群のうち、開口絞りの前に第3レンズ、後に第4レンズを配置することにより、倍率の色収差を補正することが可能となる。強い屈折力をもつ第4レンズを開口絞り後に配置することにより、結像面170への入射角度を小さくし、かつ歪曲、非点の両収差を良好に補正することが可能となる。
In a wide-angle optical system, it is necessary to shorten the focal length in order to obtain a wide angle of view, but the back focus must be longer than the focal length due to mechanical limitations. Therefore, a lens group having a negative refractive power is arranged in the front, once incident light is diverged, and then condensed by a lens group having a positive refractive power at the rear, so that the principal point of the lens system is located at the rear of the lens. It is possible to ensure a long back focus compared to the focal length.
In the wide-angle optical systems 100A to 100E of the present embodiment, the first lens and the second lens having negative refractive power diverge light, and the third lens and the fourth sandwich the aperture stop having positive refractive power as a whole. Condensed with a lens. By disposing two negative lenses on the object side, various aberrations can be corrected satisfactorily while obtaining a sufficient negative refractive power for placing the principal point behind. The reason for using two negative lens groups is that a single lens is divided because it is difficult to manufacture in order to suppress the occurrence of field curvature aberration and astigmatism. In particular, the above-mentioned aberration that cannot be corrected by the first lens is corrected by making the second lens aspherical. Of the positive lens group on the image side, the chromatic aberration of magnification can be corrected by disposing the third lens before the aperture stop and the fourth lens after the aperture stop. By disposing the fourth lens having a strong refractive power after the aperture stop, it is possible to reduce the angle of incidence on the image plane 170 and correct both distortion and astigmatism.

本実施形態の広角光学系は、第1レンズ110は物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、第2レンズ120は像側に凹面を向け、第3レンズ130は物体側に凸面を向け、第4レンズ150は像側に凸面を向けている。第1レンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有することで、第1レンズの面1に対する軸外光線の入射角度を小さく保つことが可能となり、収差の発生を抑えることが出来る。また、第2レンズが像側に凹面を向けた形状、第3レンズが物体側に凸面を向けた形状を有することで、諸収差を良好に補正することが出来る。そして、前記第4レンズは像側に凸面を向け、像側に非球面を有することで、像面への入射角度を小さくすることが出来る。第2レンズ120と第4レンズ150が樹脂材料で形成されることにより、軽量化や低コスト化が実現でき、第3レンズ130を硝子材料で形成することにより幅広い分散値の材料を選択でき、結果として倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。   In the wide-angle optical system of the present embodiment, the first lens 110 is a meniscus lens having a convex surface facing the object side, the second lens 120 has a concave surface facing the image side, the third lens 130 has a convex surface facing the object side, The fourth lens 150 has a convex surface facing the image side. Since the first lens has a meniscus shape with the convex surface facing the object side, the incident angle of off-axis rays with respect to the surface 1 of the first lens can be kept small, and the occurrence of aberration can be suppressed. Further, the second lens has a shape with a concave surface facing the image side, and the third lens has a shape with a convex surface facing the object side, whereby various aberrations can be corrected satisfactorily. The fourth lens has a convex surface on the image side and an aspheric surface on the image side, so that the incident angle on the image surface can be reduced. By forming the second lens 120 and the fourth lens 150 from a resin material, weight reduction and cost reduction can be realized, and by forming the third lens 130 from a glass material, a material having a wide dispersion value can be selected. As a result, it is possible to satisfactorily correct chromatic aberration of magnification.

超広角光学系において、画角を確保しながら収差補正を十分に行うには、レンズ4枚構成が妥当となる。光学性能を優先すると、4枚ともガラス材料で構成するのが望ましいが、コストを考えると樹脂材料を多用する方にメリットがある。実用的には、車載カメラや監視カメラに利用される場合、使用環境が屋外になることが多く厳しい耐環境性能を要求されるため、物体側からみて第1レンズはガラスである事が好ましい。風雨にさらされる事はもちろん紫外線にも留意しなければならないことから、第1レンズは樹脂にすることは困難となる。残りの第2、第3、第4のレンズを全て樹脂にすると、樹脂レンズのパワーの合算が強い正となる。樹脂レンズは、温度によって屈折率の変動がガラスに比べて10倍程度大きい。その為、第2、第3、第4のレンズを樹脂にすると温度変動によって屈折率が変わりレンズのバックフォーカスがシフトする。本願のようにパワーバランスが正・正・負・負の4枚構成の超広角光学系において3枚を樹脂にするとパワーバランスが悪くなってしまう。そこで第3もしくは第4のレンズをガラスとする事で温度変動を緩和する方向に相殺ことが可能となる。第3のレンズは、倍率に色収差を補正するレンズで高屈折高分散であることが好ましい。よって第1、第3のレンズをガラス、第2、第4のレンズを樹脂とする事が好ましい。   In an ultra-wide-angle optical system, a four-lens configuration is appropriate for sufficient aberration correction while ensuring a field angle. If priority is given to optical performance, it is desirable that all four sheets be made of a glass material. However, considering the cost, there is a merit for those who frequently use resin materials. Practically, when used in an in-vehicle camera or a surveillance camera, the usage environment is often outdoors and severe environmental resistance is required. Therefore, it is preferable that the first lens is glass as viewed from the object side. Since it is necessary to pay attention to ultraviolet rays as well as exposure to wind and rain, it is difficult to make the first lens resin. If all the remaining second, third, and fourth lenses are made of resin, the sum of the power of the resin lenses becomes a strong positive. The resin lens has a refractive index variation about 10 times larger than that of glass, depending on the temperature. Therefore, if the second, third, and fourth lenses are made of resin, the refractive index changes due to temperature fluctuation, and the back focus of the lens shifts. In the super-wide-angle optical system having four power positive, positive, negative, and negative power balances as in the present application, if the three are made of resin, the power balance becomes poor. Therefore, by using the third or fourth lens as glass, it is possible to cancel out the temperature fluctuation in a direction that is mitigated. The third lens is a lens that corrects chromatic aberration in magnification, and preferably has high refraction and high dispersion. Therefore, it is preferable to use glass for the first and third lenses and resin for the second and fourth lenses.

第2レンズと第4レンズの各レンズはそれぞれ少なくとも1面の非球面形状が形成される。非球面形状を持つことにより、収差補正が容易となり、小型でありながら良好な解像性能を得ることが可能となる。非球面形状を有するレンズの形成には樹脂材料が適しているが、樹脂材料は一般的に温度変化による面形状変化や屈折率がガラスと比べて大きく、環境温度が変化した場合における性能変化が大きくなる。そこで負の第2レンズと正の第4レンズを樹脂化することでバランスをとり、環境変化によるピントシフトを相殺して緩和している。   Each of the second lens and the fourth lens has at least one aspherical shape. By having an aspherical shape, aberration correction becomes easy, and it is possible to obtain a good resolution performance while being small. Resin materials are suitable for forming lenses with aspherical shapes, but resin materials generally have a larger surface shape change due to temperature changes and a higher refractive index than glass, and performance changes when environmental temperature changes. growing. Therefore, the negative second lens and the positive fourth lens are made resinous to balance, and the focus shift due to the environmental change is canceled and relaxed.

アナモルフィック面についても同様である。アナモルフィック面は、結像面における水平方向と垂直方向の焦点距離を変える事ができる。よって、アナモルフィック面は回転非対称であるため、製造難易度が高く、コストが従来のレンズに比べて高くなる。そのため低コストでアナモルフィック光学系を実現するには、アナモルフィック面を成型の自由度が高い樹脂レンズにアナモルフィック面を設けるほうが適している。   The same applies to the anamorphic surface. The anamorphic surface can change the focal length in the horizontal direction and the vertical direction on the imaging surface. Therefore, since the anamorphic surface is rotationally asymmetric, the manufacturing difficulty is high, and the cost is higher than that of a conventional lens. Therefore, in order to realize an anamorphic optical system at a low cost, it is more suitable to provide an anamorphic surface on a resin lens having a high degree of freedom in molding.

アナモルフィック面を1面のみに形成し機能を満足することは可能だが、複数面に分散するほうが、製造難易度を低く抑えられるためより好ましい。アナモルフィック面の水平方向と垂直方向の焦点距離の違いが大きいほど、アナモルフィック光学系の効果は期待できるが、回転非対称の度合いも大きくなるため、製造難易度は増すことになる。そこで、アナモルフィック面を複数に分散するほうが、各アナモルフィック面の水平方向と垂直方向の焦点距離の違いも小さく抑えることができ、回転対象に近い形状となるため、製造難易度を抑えることができる。   Although it is possible to satisfy the function by forming only one anamorphic surface, it is more preferable to disperse the anamorphic surface on a plurality of surfaces because the manufacturing difficulty can be kept low. The greater the difference in the focal length between the horizontal direction and the vertical direction of the anamorphic surface, the more effective the anamorphic optical system can be expected, but the greater the degree of rotational asymmetry, the greater the manufacturing difficulty. Therefore, if the anamorphic surfaces are dispersed in a plurality, the difference in focal length between the horizontal direction and the vertical direction of each anamorphic surface can be reduced, and the shape is close to the rotation target, so that the manufacturing difficulty level is reduced. be able to.

またその場合、第2レンズの物体面の曲率とは符号が異なる面に第2のアナモルフィック面を付加することで、温度環境が変動しても水平画角と垂直画角の比率を一定に保つ事ができる。つまり、パワーが正の面と負の面にそれぞれ1面ずつ設ける事により、温度変化による水平方向の焦点距離と垂直方向の焦点距離の変動を相殺する事が可能となる。このためにも、第2と第4のレンズに樹脂材料を用いて、それぞれ第1と第2のアナモルフィック面を形成することが望ましい。   In that case, the ratio of the horizontal angle of view and the vertical angle of view remains constant even if the temperature environment changes by adding a second anamorphic surface to a surface having a sign different from the curvature of the object surface of the second lens. Can be kept. That is, by providing one surface for each of the positive surface and the negative surface, it is possible to cancel the fluctuations in the horizontal focal length and the vertical focal length due to temperature changes. For this reason, it is desirable to form the first and second anamorphic surfaces by using resin materials for the second and fourth lenses, respectively.

以上のように、本実施形態の広角光学系では、各レンズにそれぞれ適切な屈折力配置と非球面およびアナモルフィック面を配置することにより、良好な光学性能を保ちつつ、全系のコンパクト化を実現している。さらに、良好な光学性能を得て、レンズ全系の小型化を図るための条件を以下に説明する。
以下は、歪曲収差を緩和するために好ましい、結像平面における水平方向と垂直方向の焦点距離の比を示すものである。ただし、Fhはレンズ全系の水平方向のd線における焦点距離、Fvはレンズ全系の垂直方向のd線における焦点距離とする。
As described above, in the wide-angle optical system of the present embodiment, the entire system is made compact while maintaining good optical performance by arranging an appropriate refractive power arrangement and an aspherical surface and an anamorphic surface for each lens. Is realized. Furthermore, conditions for obtaining good optical performance and reducing the size of the entire lens system will be described below.
The following shows the ratio of the focal lengths in the horizontal direction and the vertical direction in the imaging plane, which is preferable for reducing distortion. Here, Fh is the focal length of the entire lens system on the d-line in the horizontal direction, and Fv is the focal length of the entire lens system on the d-line in the vertical direction.

1.10 < Fv/Fh < 1.30 ・・・(1)
例えば、結像面の水平方向は超広角となる180度以上の画角であっても、垂直方向は水平方向と比べて画角を狭くする事で、人が見たときの歪曲収差を緩和している。上記関係式(1)の値が1.1以下になると回転対称レンズとほぼ等しくなるため、アナモルフィック光学系にする効果が低い。歪曲収差もわずかにしか補正されない。つまり射影特性が変わらない為、見た目にも変化に乏しい。回転非対称のレンズを成型するのは、困難でコストも要するため、上記関係式(1)の値が1.1以下になるような場合には、アナモルフィック光学系を用いないほうが好ましい。逆に上記の値が1.3以上になると歪曲補正の点からは有利だが、アナモルフィック面に負荷が大きくなり環境変化に耐える事も困難となる。換言すれば、第2レンズのYZ断面とXZ断面で面の形状が大きく異なる。ここでZは光軸方向の軸、X・Yは前記Z軸に垂直で互いに直交する軸である。
1.10 <Fv / Fh <1.30 (1)
For example, even if the horizontal direction of the image plane is an ultra-wide angle of 180 degrees or more, the vertical direction reduces the distortion when viewed by humans by narrowing the angle of view compared to the horizontal direction. doing. When the value of the relational expression (1) is 1.1 or less, it becomes almost equal to a rotationally symmetric lens, so the effect of making an anamorphic optical system is low. Distortion is also corrected only slightly. In other words, since the projection characteristics do not change, the change in appearance is poor. Since it is difficult and costly to mold a rotationally asymmetric lens, it is preferable not to use an anamorphic optical system when the value of the relational expression (1) is 1.1 or less. Conversely, when the above value is 1.3 or more, it is advantageous from the viewpoint of distortion correction, but the load on the anamorphic surface becomes large and it is difficult to withstand environmental changes. In other words, the shape of the surface is greatly different between the YZ section and the XZ section of the second lens. Here, Z is an axis in the optical axis direction, and X and Y are axes perpendicular to the Z axis and perpendicular to each other.

アナモルフィック光学系によって得られる画像には一般的に、レンズフレアの水平方向への歪み、絞り開放時のボケの楕円形化、フォーカスによるボケ形状の変化、レンズディストーションの水平垂直比の不均一、といったような影響が発生する。   Images obtained with an anamorphic optical system generally have distortion of the lens flare in the horizontal direction, ovalization of the blur when the aperture is fully open, change in the shape of the blur due to focus, and unevenness of the horizontal / vertical ratio of the lens distortion. Such an effect occurs.

以下は、上記の影響を抑えつつ良好な画質の画像を得るために好ましい、結像平面における水平方向と垂直方向の曲率半径の比を示すものである。ただし、r1hは第2レンズの物体側における水平方向の曲率半径、r1vは第2レンズの物体側における垂直方向の曲率半径とする。   The following shows the ratio of the curvature radii in the horizontal direction and the vertical direction in the imaging plane, which is preferable for obtaining an image with good image quality while suppressing the above influence. Here, r1h is a curvature radius in the horizontal direction on the object side of the second lens, and r1v is a curvature radius in the vertical direction on the object side of the second lens.

0.4 < r1v/r1h < 0.8 ・・・(2)
第2レンズの物体側面は、収差が小さい状態を維持しながらアナモルフィック面によって水平方向と垂直方向の焦点距離を変える事が可能である。上記関係式(2)の値が1に近いほど、レンズは光軸について回転対象に近い形状となり、水平と垂直の焦点距離も違いがなくなり、前述の影響も小さくなくなる。上記関係式(2)の値が小さくなると、水平と垂直の焦点距離を大きく変えることができる反面、0に近くなるほど前述の影響を大きく受けることになる。また、レンズが回転非対称な形状になるほど、成型の樹脂充填時に均一性が保ちにくくなってレンズ内の偏肉が発生して、レンズ内複屈折を発生させ、内部の屈折率が不均一となるので光学性能を劣化させる事となる。
0.4 <r1v / r1h <0.8 (2)
The object side surface of the second lens can change the focal length in the horizontal direction and the vertical direction by the anamorphic surface while maintaining a state in which the aberration is small. The closer the value of the relational expression (2) is to 1, the closer the lens is to the rotation target with respect to the optical axis, the difference between the horizontal and vertical focal lengths, and the above-described influence. When the value of the relational expression (2) is small, the horizontal and vertical focal lengths can be greatly changed, but the closer to 0, the larger the above-mentioned influence is received. In addition, the more the lens is rotationally asymmetric, the more difficult it is to maintain uniformity when molding resin is filled, resulting in uneven thickness in the lens, causing in-lens birefringence, and the internal refractive index becomes non-uniform. Therefore, the optical performance is deteriorated.

上記関係式(2)の上限値を超えると、アナモルフィック光学系としての効果が小さく、レンズで水平垂直の焦点距離を変えなくても画像処理で十分実現可能なレベルとなり、逆に下限値を超えると、アナモルフィック面への負荷が大きくなってレンズの公差が厳しくなり、製造難易度を上げることとなる。   If the upper limit of the relational expression (2) is exceeded, the effect as an anamorphic optical system is small, and it becomes a level that can be sufficiently realized by image processing without changing the horizontal and vertical focal length by the lens. Exceeding this increases the load on the anamorphic surface, which increases the tolerance of the lens and increases the manufacturing difficulty.

以下に、実施形態1から5それぞれの具体的な数値データを示す。各数値実施例において、図1に示すように物体側から順に面番号iを付与し、Riは第i面の近軸曲率半径、Diは第i面と第i+1面との間隔、ni、νiはそれぞれd線に対する屈折率、アッベ数を示す。   Specific numerical data of each of the first to fifth embodiments will be shown below. In each numerical example, as shown in FIG. 1, the surface number i is assigned in order from the object side, Ri is the paraxial radius of curvature of the i-th surface, Di is the distance between the i-th surface and the i + 1-th surface, ni, νi Indicates the refractive index and Abbe number for the d-line, respectively.

また、各数値実施例の中で記載されるレンズの非球面形状は、物体側から像側へ向かう方向を正として、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   In addition, the aspherical shape of the lens described in each numerical example has a positive displacement in the direction from the object side to the image side, and the displacement in the optical axis direction at the position of the height H from the optical axis When X is based on the vertex

Figure 2013109268
Figure 2013109268

で表される。但し、rは近軸曲率半径、A、B、C、Dは非球面係数、Kは円錐定数である。 It is represented by However, r is a paraxial curvature radius, A, B, C, and D are aspherical coefficients, and K is a conic constant.

さらに、各数値実施例の中で記載されるレンズのアナモルフィック面形状は、物体側から像側へ向かう方向を正として、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   Further, the anamorphic surface shape of the lens described in each of the numerical examples has a positive direction in the direction from the object side to the image side, and the displacement in the optical axis direction at the position of the height H from the optical axis. When X is based on the surface vertex

Figure 2013109268
Figure 2013109268

で表される。但し、面頂点を基準にして光軸方向の変異をXとする。X軸方向の変異をx、Y軸方向の変異をy、X軸方向の近軸曲率をCUX、Y軸方向の近軸曲率をCUYとする。各係数は以下のとおりとする。
回転対称の4次係数:AR
回転対称の6次係数:BR
回転対称の8次係数:CR
回転対称の10次係数:DR
回転非対称の4次係数:AP
回転非対称の6次係数:BP
回転非対称の8次係数:CP
回転非対称の10次係数:DP
It is represented by However, let X be the variation in the optical axis direction with respect to the surface vertex. The variation in the X-axis direction is x, the variation in the Y-axis direction is y, the paraxial curvature in the X-axis direction is CUX, and the paraxial curvature in the Y-axis direction is CUY. Each coefficient is as follows.
Rotationally symmetric fourth order coefficient: AR
Sixth order coefficient of rotational symmetry: BR
Rotationally symmetric 8th order coefficient: CR
10th order coefficient of rotational symmetry: DR
Rotationally asymmetric fourth order coefficient: AP
Rotationally asymmetric sixth order coefficient: BP
Rotationally asymmetric 8th order coefficient: CP
Rotationally asymmetric 10th order coefficient: DP

図2、図3は、実施例1において水平方向と垂直方向の断面図を示している。
図2に示すように、第1レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズは像面に凹となるメニスカス形状、第3レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、開口絞り、第4レンズは両凸形状を有する。第2レンズと第4レンズはそれぞれ樹脂となり片面にアナモルフィック面、片面に非球面を有する。
<数値実施例1>
表1から表5は実施例1の各数値を示す。
2 and 3 show sectional views in the horizontal direction and the vertical direction in the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the first lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, the second lens has a meniscus shape with a concave surface on the image surface, the third lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, and an aperture stop The fourth lens has a biconvex shape. Each of the second lens and the fourth lens is made of resin and has an anamorphic surface on one surface and an aspheric surface on one surface.
<Numerical Example 1>
Tables 1 to 5 show numerical values of Example 1.

表1は、実施例1における全系の水平方向の焦点距離fh(mm)、垂直方向焦点距離fv(mm)、Fナンバー、水平画角Θ1(°)、垂直画角Θ2(°)、レンズ全長(mm)、バックフォーカスBF(mm)の数値を示している。   Table 1 shows the horizontal focal length fh (mm), vertical focal length fv (mm), F-number, horizontal angle of view Θ1 (°), vertical angle of view Θ2 (°), and lens in Example 1 Numerical values of the total length (mm) and the back focus BF (mm) are shown.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表2は、実施例1における広角光学系の各面番号iに対応した各レンズ、絞り140の近軸曲率半径R(mm)、間隔D(mm)、d線に対する屈折率n、d線に対するアッベ数νを示している。   Table 2 shows each lens corresponding to each surface number i of the wide-angle optical system in Example 1, the paraxial radius of curvature R (mm) of the diaphragm 140, the distance D (mm), the refractive index n with respect to the d-line, and with respect to the d-line. The Abbe number ν is shown.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表3は、実施例1における非球面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。   Table 3 shows aspherical coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the aspherical surface in Example 1.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表4は、実施例1におけるアナモルフィック面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面のアナモルフィック係数を示す。   Table 4 shows anamorphic coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the anamorphic surface in the first embodiment.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表5は条件式の各数値を示している。実施例1は各条件式の値を満たしており、光学系の小型化、薄型化を図りつつ、諸収差が良好に補正された広角光学系が得られる。   Table 5 shows each numerical value of the conditional expression. In Example 1, the values of the conditional expressions are satisfied, and a wide-angle optical system in which various aberrations are favorably corrected can be obtained while reducing the size and thickness of the optical system.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

実施例1によれば、第2レンズの水平方向の曲率半径と垂直方向の曲率半径を(2)式の上限値に近づけるようにアナモルフィック係数を持たせたレンズとなっている。従って、水平方向と垂直方向の曲率半径は大きく異ならず、水平方向と垂直方向の焦点距離も大きく異ならない為、アナモルフィック光学系としての効果は小さいが、回転対称のレンズに近いためにレンズの製造難易度は低く、安価で設計どおりの性能を得ることができる。   According to Example 1, the lens has an anamorphic coefficient so that the curvature radius in the horizontal direction and the curvature radius in the vertical direction of the second lens are close to the upper limit value of the expression (2). Therefore, the radius of curvature in the horizontal direction and the vertical direction are not greatly different, and the focal length in the horizontal direction and the vertical direction are not greatly different. Therefore, the effect as an anamorphic optical system is small, but the lens is close to a rotationally symmetric lens. The manufacturing difficulty level is low, and the performance as designed can be obtained at low cost.

図4、図5は、実施例2において水平方向と垂直方向の断面図を示している。
図4に示すように、第1レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズは像面に凹となるメニスカス形状、第3レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、開口絞り、第4レンズは両凸形状を有する。第2レンズと第4レンズはそれぞれ樹脂となり両面にアナモルフィック面、片面に非球面を有する。
<数値実施例2>
表6から表10は実施例2の各数値を示す。
4 and 5 show sectional views in the horizontal direction and the vertical direction in the second embodiment.
As shown in FIG. 4, the first lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, the second lens has a meniscus shape with a concave surface on the image surface, the third lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, and an aperture stop The fourth lens has a biconvex shape. Each of the second lens and the fourth lens is made of resin and has an anamorphic surface on both surfaces and an aspheric surface on one surface.
<Numerical Example 2>
Tables 6 to 10 show the numerical values of Example 2.

表6は、実施例2における全系の水平方向焦点距離fh(mm)、垂直方向焦点距離fv(mm)、Fナンバー、水平画角Θ1(°)、垂直画角Θ2(°)、レンズ全長(mm)、バックフォーカスBF(mm)の数値を示している。   Table 6 shows the horizontal focal length fh (mm), vertical focal length fv (mm), F-number, horizontal field angle Θ1 (°), vertical field angle Θ2 (°), and total lens length in Example 2 (Mm) and numerical values of back focus BF (mm) are shown.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表7は、実施例2における広角光学系の各面番号iに対応した各レンズ、絞り140の近軸曲率半径R(mm)、間隔D(mm)、d線に対する屈折率n、d線に対するアッベ数νを示している。   Table 7 shows each lens corresponding to each surface number i of the wide-angle optical system in Example 2, the paraxial radius of curvature R (mm) of the diaphragm 140, the distance D (mm), the refractive index n with respect to the d-line, and with respect to the d-line. The Abbe number ν is shown.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表8は、実施例2における非球面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。   Table 8 shows aspherical coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the aspherical surface in Example 2.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表9は、実施例2におけるアナモルフィック面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面のアナモルフィック係数を示す。   Table 9 shows anamorphic coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the anamorphic surface in Example 2.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表10は条件式の各数値を示している。実施例2は各条件式の値を満たしており、光学系の小型化、薄型化を図りつつ、諸収差が良好に補正された広角光学系が得られる。   Table 10 shows each numerical value of the conditional expression. In Example 2, the values of the conditional expressions are satisfied, and a wide-angle optical system in which various aberrations are favorably corrected can be obtained while reducing the size and thickness of the optical system.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

実施例2によれば、実施例1に対して水平方向と垂直方向の曲率半径を(2)式の値を小さくなるようにすることでアナモルフィック光学系としての効果を高めた例となっている。従って、レンズの製造難易度は高いものの、アナモルフィック光学系としての効果が大きく期待でき、十分に水平方向と垂直方向の焦点距離の比を変えることが可能となる。   According to the second embodiment, the effect as the anamorphic optical system is enhanced by reducing the values of the curvature radii in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the first embodiment so as to reduce the value of the expression (2). ing. Therefore, although the manufacturing difficulty of the lens is high, the effect as an anamorphic optical system can be expected greatly, and the ratio of the focal lengths in the horizontal direction and the vertical direction can be sufficiently changed.

図6、図7は、実施例3において水平方向と垂直方向の断面図を示している。
図6に示すように、第1レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズは像面に凹となるメニスカス形状、第3レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、開口絞り、第4レンズは両凸形状を有する。第2レンズと第4レンズはそれぞれ樹脂となり両面にアナモルフィック面、両面に非球面を有する。
<数値実施例3>
表11から表15は実施例3の各数値を示す。
6 and 7 show sectional views in the horizontal direction and the vertical direction in the third embodiment.
As shown in FIG. 6, the first lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, the second lens has a meniscus shape with a concave surface on the image surface, the third lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, and an aperture stop The fourth lens has a biconvex shape. Each of the second lens and the fourth lens is made of resin and has an anamorphic surface on both surfaces and an aspheric surface on both surfaces.
<Numerical Example 3>
Tables 11 to 15 show the numerical values of Example 3.

表11は、実施例3における全系の水平方向焦点距離fh(mm)、垂直方向焦点距離fv(mm)、Fナンバー、水平画角Θ1(°)、垂直画角Θ2(°)、レンズ全長(mm)、バックフォーカスBF(mm)の数値を示している。   Table 11 shows the horizontal focal length fh (mm), the vertical focal length fv (mm), the F number, the horizontal field angle Θ1 (°), the vertical field angle Θ2 (°), and the total lens length of the entire system in Example 3. (Mm) and numerical values of back focus BF (mm) are shown.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表12は、実施例3における広角光学系の各面番号iに対応した各レンズ、絞り140の近軸曲率半径R(mm)、間隔D(mm)、d線に対する屈折率n、d線に対するアッベ数νを示している。   Table 12 shows each lens corresponding to each surface number i of the wide-angle optical system in Example 3, the paraxial radius of curvature R (mm) of the diaphragm 140, the distance D (mm), the refractive index n with respect to the d line, and with respect to the d line. The Abbe number ν is shown.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表13は、実施例3における非球面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。   Table 13 shows aspherical coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the aspherical surface in Example 3.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表14は、実施例3におけるアナモルフィック面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面のアナモルフィック係数を示す。   Table 14 shows anamorphic coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the anamorphic surface in Example 3.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表15は条件式の各数値を示している。実施例3は各条件式の値を満たしており、光学系の小型化、薄型化を図りつつ、諸収差が良好に補正された広角光学系が得られる。   Table 15 shows each numerical value of the conditional expression. Example 3 satisfies the values of the conditional expressions, and a wide-angle optical system in which various aberrations are favorably corrected can be obtained while reducing the size and thickness of the optical system.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

実施例3によれば、アナモルフィック面が形成されるのは第2レンズのみとなっている。実施例1に比べて(2)式の値は小さく、アナモルフィック面としての効果は大きくなっているが、単体のレンズのみでアナモルフィック面を形成するには設計・製造上の制約も多い為、光学系全体としては水平方向と垂直方向の焦点距離比は実施例1に対して小さくなっている。アナモルフィック面を第2レンズのみに集約した為、第2レンズについては負荷が増して製造難易度は高くなるが、水平垂直方向の調整を行なう必要のあるレンズが一枚で済むため、組み込みの難易度は低く抑えることができる。   According to Example 3, an anamorphic surface is formed only on the second lens. Compared with Example 1, the value of equation (2) is small and the effect as an anamorphic surface is large. However, there are also restrictions on design and manufacturing in order to form an anamorphic surface with only a single lens. Therefore, the focal length ratio between the horizontal direction and the vertical direction of the entire optical system is smaller than that of the first embodiment. Since the anamorphic surface is concentrated only on the second lens, the load on the second lens increases and the manufacturing difficulty increases. However, only one lens needs to be adjusted in the horizontal and vertical directions. The difficulty level can be kept low.

図8、図9は、実施例4において水平方向と垂直方向の断面図を示している。
図8に示すように、第1レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズは像面に凹となるメニスカス形状、第3レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、開口絞り、第4レンズは両凸形状を有する。第2レンズと第4レンズはそれぞれ樹脂となり各両面にアナモルフィック面を有する。
<数値実施例4>
表16から表20は実施例4の各数値を示す。
8 and 9 show sectional views in the horizontal direction and the vertical direction in the fourth embodiment.
As shown in FIG. 8, the first lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, the second lens has a meniscus shape with a concave surface on the image surface, the third lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, and an aperture stop The fourth lens has a biconvex shape. The second lens and the fourth lens are each made of resin and have anamorphic surfaces on both sides.
<Numerical Example 4>
Tables 16 to 20 show the numerical values of Example 4.

表16は、実施例4における全系の水平方向焦点距離fh(mm)、垂直方向焦点距離fv(mm)、Fナンバー、水平画角Θ1(°)、垂直画角Θ2(°)、レンズ全長(mm)、バックフォーカスBF(mm)の数値を示している。   Table 16 shows the horizontal focal length fh (mm), vertical focal length fv (mm), F-number, horizontal field angle Θ1 (°), vertical field angle Θ2 (°), and total lens length in Example 4 (Mm) and numerical values of back focus BF (mm) are shown.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表17は、実施例4における広角光学系の各面番号iに対応した各レンズ、絞り140の近軸曲率半径R(mm)、間隔D(mm)、d線に対する屈折率n、d線に対するアッベ数νを示している。   Table 17 shows the respective lenses corresponding to the surface numbers i of the wide-angle optical system in Example 4, the paraxial radius of curvature R (mm) of the diaphragm 140, the distance D (mm), the refractive index n with respect to the d line, and the refractive index with respect to the d line. The Abbe number ν is shown.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表18は、実施例4における非球面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。但し、実施例4においては第2レンズ120および第4レンズ150の各両面にアナモルフィック面が形成されており、数1で表される非球面の形成はない。   Table 18 shows aspherical coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the aspherical surface in Example 4. However, in Example 4, anamorphic surfaces are formed on both surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150, and there is no formation of an aspherical surface expressed by Equation 1.

Figure 2013109268
Figure 2013109268

表19は、実施例4におけるアナモルフィック面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面のアナモルフィック係数を示す。   Table 19 shows anamorphic coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the anamorphic surface in Example 4.

Figure 2013109268
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表20は条件式の各数値を示している。実施例4は各条件式の値を満たしており、光学系の小型化、薄型化を図りつつ、諸収差が良好に補正された広角光学系が得られる。   Table 20 shows each numerical value of the conditional expression. In Example 4, the values of the conditional expressions are satisfied, and a wide-angle optical system in which various aberrations are favorably corrected can be obtained while reducing the size and thickness of the optical system.

Figure 2013109268
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実施例4によれば、実施例1に対して、アナモルフィック面を増やした実施例となっている。具体的には、2枚の樹脂レンズの全面にアナモルフィック面を形成した例となっている。樹脂レンズである第2レンズと第4レンズにアナモルフィック光学系としての効果を分散している為、個々のレンズ製造難易度を低くできる。   According to the fourth embodiment, the anamorphic surface is increased with respect to the first embodiment. Specifically, an anamorphic surface is formed on the entire surface of two resin lenses. Since the effects of the anamorphic optical system are dispersed in the second lens and the fourth lens which are resin lenses, the difficulty of manufacturing individual lenses can be reduced.

図10、図11は、実施例5において水平方向と垂直方向の断面図を示している。
図10に示すように、第1レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第2レンズは像面に凹となるメニスカス形状、第3レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状、開口絞り、第4レンズは両凸形状を有する。第2レンズと第4レンズはそれぞれ樹脂となり各両面にアナモルフィック面を有する。
<数値実施例5>
表21から表25は実施例5の各数値を示す。
10 and 11 show sectional views in the horizontal direction and the vertical direction in the fifth embodiment.
As shown in FIG. 10, the first lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, the second lens has a meniscus shape with a concave surface on the image surface, the third lens has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, and an aperture stop The fourth lens has a biconvex shape. The second lens and the fourth lens are each made of resin and have anamorphic surfaces on both sides.
<Numerical example 5>
Tables 21 to 25 show the numerical values of Example 5.

表21は、実施例5における全系の水平方向焦点距離fh(mm)、垂直方向焦点距離fv(mm)、Fナンバー、水平画角Θ1(°)、垂直画角Θ2(°)、レンズ全長(mm)、バックフォーカスBF(mm)の数値を示している。   Table 21 shows the horizontal focal length fh (mm), vertical focal length fv (mm), F-number, horizontal field angle Θ1 (°), vertical field angle Θ2 (°), and total lens length in Example 5 (Mm) and numerical values of back focus BF (mm) are shown.

Figure 2013109268
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表22は、実施例5における広角光学系の各面番号iに対応した各レンズ、絞り140の近軸曲率半径R(mm)、間隔D(mm)、d線に対する屈折率n、d線に対するアッベ数νを示している。   Table 22 shows each lens corresponding to each surface number i of the wide-angle optical system in Example 5, the paraxial radius of curvature R (mm) of the diaphragm 140, the distance D (mm), the refractive index n with respect to the d-line, and with respect to the d-line. The Abbe number ν is shown.

Figure 2013109268
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表23は、実施例5における非球面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面の非球面係数を示す。但し、実施例5においては第2レンズ120および第4レンズ150の各両面にアナモルフィック面が形成されており、数1で表される非球面の形成はない。   Table 23 shows aspherical coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the aspherical surface in Example 5. However, in Example 5, anamorphic surfaces are formed on both surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150, and there is no formation of an aspherical surface expressed by Equation 1.

Figure 2013109268
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表24は、実施例4におけるアナモルフィック面を含む第2レンズ120および第4レンズ150の所定面のアナモルフィック係数を示す。   Table 24 shows anamorphic coefficients of predetermined surfaces of the second lens 120 and the fourth lens 150 including the anamorphic surface in Example 4.

Figure 2013109268
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表25は条件式の各数値を示している。実施例5は各条件式の値を満たしており、光学系の小型化、薄型化を図りつつ、諸収差が良好に補正された広角光学系が得られる。   Table 25 shows each numerical value of the conditional expression. In Example 5, the values of the conditional expressions are satisfied, and a wide-angle optical system in which various aberrations are well corrected can be obtained while reducing the size and thickness of the optical system.

Figure 2013109268
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実施例5によれば、実施例4に対し、全アナモルフィック面について製造限界レベルまで水平方向と垂直方向の曲率の違いを大きくしている。本発明でとりうるレンズ構成で最もアナモルフィック光学系としての効果を持たせた実施例である。   According to Example 5, with respect to Example 4, the difference in curvature between the horizontal direction and the vertical direction is increased to the production limit level for all anamorphic surfaces. This is an example in which the lens structure that can be used in the present invention is most effective as an anamorphic optical system.

以上、本実施形態の広角光学系および撮像モジュールについて説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種種の変形が可能である。例えば、上記実施例において、ガラスブロック170に赤外線除去フィルターを設ける構成にしたが、このような構成に限られず、赤外カットコートをガラスブロック170の面に施しても良い。また、他のレンズ面やローパスフィルター等のフィルターに赤外コートを施しても良い。   The wide-angle optical system and the imaging module of the present embodiment have been described above, but the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the said Example, although it was set as the structure which provides an infrared removal filter in the glass block 170, it is not restricted to such a structure, You may give an infrared cut coat to the surface of the glass block 170. FIG. Further, infrared coating may be applied to other lens surfaces and filters such as a low-pass filter.

本実施形態の広角光学系によれば、撮像素子を用いた撮像系、特に監視用カメラや車載カメラ等に好適であり、小型、薄型で高い光学性能の広角光学系、及び、前記広角光学系を備えた撮像モジュールが実現できる。   According to the wide-angle optical system of the present embodiment, it is suitable for an imaging system using an imaging device, particularly a surveillance camera, a vehicle-mounted camera, and the like, and is a small-sized, thin, high-optical performance wide-angle optical system, and the wide-angle optical system. An imaging module having the above can be realized.

図12に本発明による撮像レンズ100を用いた撮像装置の実施形態の断面図を示す。撮像レンズ100およびCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Mental-Oxide Semiconductor device)等の撮像素子210は筐体220によって位置関係を規定、保持される。このとき撮像レンズ100の結像面160は撮像素子210の受光面に一致するように配置されている。   FIG. 12 shows a cross-sectional view of an embodiment of an imaging apparatus using the imaging lens 100 according to the present invention. The imaging lens 100 and the imaging element 210 such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Mental-Oxide Semiconductor device) are defined and held by a housing 220. At this time, the imaging surface 160 of the imaging lens 100 is disposed so as to coincide with the light receiving surface of the imaging element 210.

撮像レンズ100によって取り込まれ、撮像素子210の受光面に結像した被写体像は、撮像素子210の光電変換機能によって電気信号に変換されて、画像信号として撮像装置200から出力される。   The subject image captured by the imaging lens 100 and formed on the light receiving surface of the imaging element 210 is converted into an electrical signal by the photoelectric conversion function of the imaging element 210 and output from the imaging apparatus 200 as an image signal.

上述のような撮像レンズ100は、構成枚数が少なく、小型、軽量であるため、搭載スペースがコンパクトにできるため、様々な用途の撮像装置に適している。また広角撮像レンズでありながら、歪曲収差の発生を低減し、高い光学性能を持つ被写体像を撮像素子210に受光面上に結像でき、視認性に優れた画像信号を出力できるため、特に監視用カメラや車載用カメラ等において優位性の高い撮像装置の実現が可能である。   Since the imaging lens 100 as described above has a small number of components, is small and lightweight, and can be compact in mounting space, it is suitable for imaging apparatuses for various applications. In addition, although it is a wide-angle imaging lens, it can reduce the occurrence of distortion, and can form a subject image with high optical performance on the light-receiving surface on the image sensor 210, and can output an image signal with excellent visibility. Therefore, it is possible to realize an imaging device having a superiority in a camera for cameras, a vehicle-mounted camera, and the like.

100 … 撮像光学系
110 … 第1レンズ
120 … 第2レンズ
130 … 第3レンズ
140 … 開口絞り
150 … 第4レンズ
160 … ガラスブロック
170 … 結像面
200 … 撮像装置
210 … 撮像素子
220 … 筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Imaging optical system 110 ... 1st lens 120 ... 2nd lens 130 ... 3rd lens 140 ... Aperture stop 150 ... 4th lens 160 ... Glass block 170 ... Imaging surface 200 ... Imaging device 210 ... Imaging element 220 ... Housing

Claims (5)

物体側から順に物体側に凸の負メニスカスの第1レンズと、光軸に対して直交する平面における水平方向と垂直方向とで異なる曲率からなるアナモルフィック面を物体側に有する負メニスカスの第2レンズと、物体側に凸の正の第3レンズと、開口絞りと、像側に凸の正の第4レンズと、からなり、レンズ全系の前記水平方向の焦点距離をFh、レンズ全系の前記垂直方向の焦点距離をFvとしたときに、以下の条件を満足し、
1.10 < Fv/Fh < 1.30 ・・・(1)
且つ、前記第2レンズの物体側面とは別の第2のアナモルフィック面を、前記第2レンズの物体側面のパワーと正負の符号が異なる面に備える事を特徴とする撮像光学系。
A negative meniscus first lens having a negative meniscus convex on the object side in order from the object side and an anamorphic surface having different curvatures in the horizontal direction and the vertical direction on a plane orthogonal to the optical axis on the object side. 2 lenses, a positive third lens convex on the object side, an aperture stop, and a positive fourth lens convex on the image side. The focal length in the horizontal direction of the entire lens system is Fh, When the vertical focal length of the system is Fv, the following conditions are satisfied:
1.10 <Fv / Fh <1.30 (1)
An imaging optical system comprising a second anamorphic surface different from the object side surface of the second lens on a surface having a sign different from the power of the object side surface of the second lens.
前記撮像光学系において、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像光学系
0.4 < r1v/r1h < 0.8 ・・・(2)
ただし、r1hは前記水平方向の曲率の半径、r1vは前記垂直方向の曲率の半径。
The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system satisfies the following condition: 0.4 <r1v / r1h <0.8 (2)
Here, r1h is the radius of curvature in the horizontal direction, and r1v is the radius of curvature in the vertical direction.
前記第2レンズおよび第4レンズは樹脂材料からなる請求項1もしくは2に記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein the second lens and the fourth lens are made of a resin material. 前記第2のアナモルフィック面を前記第4レンズに形成したことを特徴とする請求項3に記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 3, wherein the second anamorphic surface is formed on the fourth lens. 前記第1から4請求項のいずれかに記載の撮像光学系と、当該撮像光学系により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising: the imaging optical system according to any one of claims 1 to 4; and an imaging element that converts an optical image formed by the imaging optical system into an electrical signal.
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