JP2016126254A - Imaging lens, imaging apparatus, and projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被投影面の近接位置から投影を行う投影装置に組み込み可能な撮像レンズ、並びに当該撮像レンズを組み込んだ撮像装置及び投影装置に関する。 The present invention relates to an imaging lens that can be incorporated into a projection apparatus that performs projection from a position close to a projection surface, and an imaging apparatus and a projection apparatus that incorporate the imaging lens.
近年、画像を投影光学系によって被投影面であるスクリーン上に拡大投影する投影装置には、小型軽量でありながら、短い投影距離でも大画面に映し出せる広角な投影光学系が望まれている。そのような中で、スクリーンの真下や真上等、スクリーンに近接した位置に配置できる短焦点投影装置が登場してきた。 In recent years, a projection apparatus that enlarges and projects an image onto a screen, which is a projection surface, by a projection optical system is desired to have a wide-angle projection optical system that can be projected on a large screen even at a short projection distance while being small and light. Under such circumstances, short-focus projectors that can be arranged at positions close to the screen, such as directly below or directly above the screen, have appeared.
また、投影装置には、単にPC画面をスクリーン等に投影するだけでなく、ホワイトボード等にPC画面を投影しながら、そこに手書きの文字を書き込み、その情報を画像として記録したり、発表者の動きを感知して投影画面のページを進ませたりする等の、インタラクティブな機能の付いたものが出てきている。また、これを実現する投影装置には投影画像の台形歪み補正や周辺環境に合わせた明るさ補正等の使用状況に応じた各種補正処理が必要となってくる。ここで、単純な台形歪み補正や明るさ補正を行う、または人物の単純な動きを検出するだけであれば、撮像装置はVGA(Video Graphics Array)程度の画素数で十分であるが、手書きの文字を投影画像に重畳させて画像データとして取り込むためには、メガクラスの解像度が必要となる。そのため、投影像の撮影に用いられる撮像レンズもさらに高性能であることが望まれる。 In addition to simply projecting a PC screen onto a screen or the like, the projection device projects the PC screen onto a whiteboard or the like, writes handwritten characters on the screen, records the information as an image, Something with interactive functions, such as detecting the movement of the screen and advancing the page of the projection screen, has come out. In addition, a projection apparatus that realizes this requires various correction processes according to usage conditions such as trapezoidal distortion correction of a projected image and brightness correction according to the surrounding environment. Here, if simple trapezoidal distortion correction or brightness correction is performed, or if only a simple movement of a person is detected, the number of pixels on the order of VGA (Video Graphics Array) is sufficient. In order to superimpose characters on a projected image and capture them as image data, mega-class resolution is required. For this reason, it is desired that the imaging lens used for photographing the projected image has higher performance.
前述のようなスクリーンに近接した位置に配置する短焦点投影装置に、上記撮像装置を組み込もうとすると、撮像レンズが非常に広角である必要が出てくる。そのため、投影面の周辺部の解像力を十分に確保することが難しくなるおそれがある。また、周辺部での歪曲収差が大きくなり、取り込まれる画像に歪曲補正を行うことで、結果として周辺部の解像力低下を引き起こしてしまうおそれがある。したがって、超広角でありながら広角レンズに発生しがちな樽型の歪曲収差を極力抑えた光学系が必要となってくる。 If the above-described imaging device is to be incorporated into the short-focus projector arranged at a position close to the screen as described above, the imaging lens needs to have a very wide angle. For this reason, it may be difficult to ensure a sufficient resolving power at the periphery of the projection surface. In addition, distortion at the periphery increases, and distortion correction is performed on the captured image, which may result in a decrease in resolution at the periphery. Therefore, there is a need for an optical system that suppresses as much as possible the barrel-shaped distortion that tends to occur in a wide-angle lens while having an ultra-wide angle.
特許文献1には、回転非対称なアナモルフィック非球面を使用することで、広角であるものの樽型の歪曲収差を極力抑えた光学系が提案されている。また、特許文献2には、リレー光学系とすることで、広角であるものの歪曲収差を非常に小さく抑えた光学系が提案されている。
しかしながら、特許文献1の光学系は車載用途を想定しているため、水平方向の画角は十分広角であるが、垂直方向の画角が130°前後であり、超至近距離から広範囲を撮像する用途としては不十分である。また、特許文献2の光学系は歪曲収差が非常に小さく抑えられているが、画角が90°前後で不十分であり、リレー光学系を使用しているため光学全長が非常に大きくなってしまっており、撮像装置の大型化を免れない。
However, since the optical system of
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、周辺部まで解像力が十分確保され、低歪みでありながら超広角な撮像レンズを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and an object of the present invention is to provide an imaging lens having a super wide angle while sufficiently resolving power to the peripheral portion and low distortion.
また、本発明は、上記撮像レンズを組み込んだ撮像装置及び投影装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide an imaging device and a projection device incorporating the imaging lens.
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像レンズは、物体側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群と、開口絞りと、全体で正の屈折力を有する第2レンズ群と、を備え、結像領域は、光軸に対してシフトしており、第1レンズ群は、結像領域が光軸に対してシフトしている方向に関して非軸対称な形状を有する非対称レンズを少なくとも1枚含む。ここで、光軸とは、開口絞りの中心を通り、開口絞りの断面に垂直な軸のことを意味する。 In order to achieve the above object, an imaging lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power as a whole, an aperture stop, and a second lens group having a positive refractive power as a whole. And the imaging region is shifted with respect to the optical axis, and the first lens group has an asymmetric lens having a shape that is non-axisymmetric with respect to the direction in which the imaging region is shifted with respect to the optical axis. Including at least one sheet. Here, the optical axis means an axis that passes through the center of the aperture stop and is perpendicular to the cross section of the aperture stop.
上記撮像レンズは、物体側から順に負レンズ群、正レンズ群の順に配置する、所謂レトロフォーカスタイプのレンズ構成とすることで、小型でありながら十分に広角なレンズとなる。また、撮像レンズの結像領域が光軸に対してシフトし、光軸を中心として非対称であることにより、被写体の端部側に、つまり周縁又はその外側に対向してその近くに撮像レンズを配置して被写体全体を撮影しても、撮影範囲を効率良く取り込むことができる。また、第1レンズ群が非対称レンズを含むことにより、歪曲収差を小さく抑えつつ、周辺部まで高解像度な画像を得ることができる。 The imaging lens has a so-called retrofocus type lens configuration in which a negative lens group and a positive lens group are arranged in this order from the object side, so that the lens is small but has a sufficiently wide angle. In addition, since the imaging region of the imaging lens is shifted with respect to the optical axis and is asymmetrical with respect to the optical axis, the imaging lens is placed on the edge side of the subject, that is, on the periphery or on the outer side of the imaging lens. Even if it is arranged and the entire subject is photographed, the photographing range can be captured efficiently. In addition, since the first lens group includes the asymmetric lens, it is possible to obtain a high-resolution image up to the peripheral portion while suppressing distortion.
本発明の具体的な側面では、撮像レンズは、以下の条件式を満足する。
−4.0<FG1/f<−2.0 … (1)
ただし、FG1は第1レンズ群の焦点距離であり、fは撮像レンズ全系の焦点距離である。
条件式(1)は、撮像レンズの広角化と光学全長の短縮化とを両立するための条件式である。条件式(1)の下限値を上回ることで、第1レンズ群の負の屈折力を適度に維持することができ、より広角なレンズ系を得ることができる。一方、条件式(1)の上限値を下回ることで、第1レンズ群の負の屈折力が必要以上に強くなりすぎず、撮像レンズの光学全長を短くすることができる。
In a specific aspect of the present invention, the imaging lens satisfies the following conditional expression.
-4.0 <FG1 / f <-2.0 (1)
Here, FG1 is the focal length of the first lens group, and f is the focal length of the entire imaging lens system.
Conditional expression (1) is a conditional expression for achieving both widening of the imaging lens and shortening of the optical total length. By exceeding the lower limit value of conditional expression (1), the negative refractive power of the first lens group can be appropriately maintained, and a wider-angle lens system can be obtained. On the other hand, by falling below the upper limit value of conditional expression (1), the negative refractive power of the first lens group does not become excessively strong, and the optical total length of the imaging lens can be shortened.
本発明の別の側面では、第1レンズ群において、最も物体側に配置される第1レンズは、回転対称な形状を有し、以下の条件式を満足する。
−55.0<FL1/f<−10.0 … (2)
ただし、FL1は第1レンズの焦点距離であり、fは撮像レンズ全系の焦点距離である。
条件式(2)は第1レンズの焦点距離を適切に設定するための条件式である。条件式(2)の下限値を上回ることで、第1レンズ群の負の屈折力を適度に維持することができ、より広角なレンズ系を得ることができる。一方、条件式(2)の上限値を下回ることで、第1レンズ群の負の屈折力が必要以上に強くなりすぎず、第1レンズ群で発生する歪曲収差を小さく抑えることができる。
In another aspect of the present invention, in the first lens group, the first lens arranged closest to the object side has a rotationally symmetric shape and satisfies the following conditional expression.
−55.0 <FL1 / f <−10.0 (2)
Here, FL1 is the focal length of the first lens, and f is the focal length of the entire imaging lens system.
Conditional expression (2) is a conditional expression for appropriately setting the focal length of the first lens. By exceeding the lower limit value of the conditional expression (2), the negative refractive power of the first lens group can be appropriately maintained, and a wider-angle lens system can be obtained. On the other hand, by falling below the upper limit value of the conditional expression (2), the negative refractive power of the first lens group does not become excessively strong, and distortion generated in the first lens group can be suppressed to a small level.
本発明のさらに別の側面では、第1レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の回転対称な形状を有し、ガラス球面レンズである。この場合、第1レンズの中心部が周辺部より突出していても、ガラス製であることによりレンズ表面を傷つけることを抑制することができる。また、回転対称な球面形状とすることにより、加工コストを低減することができる。 In yet another aspect of the present invention, the first lens is a glass spherical lens having a meniscus rotationally symmetric shape with a convex surface facing the object side. In this case, even if the central portion of the first lens protrudes from the peripheral portion, it is possible to suppress damage to the lens surface due to being made of glass. In addition, the processing cost can be reduced by using a spherical shape that is rotationally symmetric.
本発明のさらに別の側面では、第1レンズ群は、少なくとも2枚以上の負レンズを有する。この場合、非常に広角で入射してくる被写体周辺部の光線を、複数の負レンズで分散して屈折させることができる。そのため、歪曲収差、像面湾曲、及びコマ収差等が発生しにくくなり、結果として、低歪曲で高解像度な撮像レンズとなる。 In still another aspect of the invention, the first lens group has at least two negative lenses. In this case, light rays in the periphery of the subject that are incident at a very wide angle can be dispersed and refracted by a plurality of negative lenses. Therefore, distortion, field curvature, coma, and the like are less likely to occur, resulting in a low-distortion and high-resolution imaging lens.
本発明のさらに別の側面では、第1レンズ群は、外形の一部を直線としたDカット形状を有するレンズを少なくとも1枚含む。この場合、結像領域がシフトして光線がレンズの片側のみ通過することで生じる不使用領域において、不要光が内面反射をして結像面に到達してしまうことを防いだり、撮像レンズの径方向の厚みを小さくしたりすることができる。 In still another aspect of the present invention, the first lens group includes at least one lens having a D-cut shape in which a part of the outer shape is a straight line. In this case, in an unused area that is generated when the imaging area shifts and the light beam passes only on one side of the lens, unnecessary light is prevented from internally reflecting and reaching the imaging surface. The thickness in the radial direction can be reduced.
本発明のさらに別の側面では、第2レンズ群は、全て回転対称なレンズで構成されており、光軸を中心として対称である。第2レンズ群は、歪曲収差等の各種収差を補正する効果が少ないため、第2レンズ群を第1レンズ群のように非対称レンズを含むものとしなくてもよい。このように、第2レンズ群を回転対称なレンズで構成することにより、レンズの加工や組み立てを容易にすることができる。 In still another aspect of the present invention, the second lens group is composed of rotationally symmetric lenses and is symmetric about the optical axis. Since the second lens group has little effect of correcting various aberrations such as distortion, the second lens group may not include an asymmetric lens like the first lens group. In this way, by forming the second lens group with a rotationally symmetric lens, it is possible to facilitate processing and assembly of the lens.
本発明のさらに別の側面では、第2レンズ群は、1枚の正レンズと1枚の負レンズとを貼り合せた接合レンズを有する。この場合、色収差の補正が難しい超広角なレンズ系であっても、接合レンズをレンズ系に入れることにより色収差を補正することができる。なお、第2レンズ群は、レンズ有効径が比較的小さくなる傾向があり、接合レンズの加工難易度やコストを低減することができる。 In still another aspect of the present invention, the second lens group includes a cemented lens in which one positive lens and one negative lens are bonded. In this case, even for an ultra-wide angle lens system in which correction of chromatic aberration is difficult, chromatic aberration can be corrected by inserting a cemented lens into the lens system. In the second lens group, the effective lens diameter tends to be relatively small, and the processing difficulty and cost of the cemented lens can be reduced.
本発明のさらに別の側面では、非対称レンズは、自由曲面形状を有する。この場合、光線通過領域における形状の自由度が向上し、低歪曲で高解像度な撮像レンズとなる。 In yet another aspect of the present invention, the asymmetric lens has a free-form surface shape. In this case, the degree of freedom of the shape in the light passage region is improved, and the imaging lens with low distortion and high resolution is obtained.
本発明のさらに別の側面では、非対称レンズは、回転対称な形状を有し、光軸に対して偏芯させて配置されている。この場合、光線通過領域における形状の自由度が相対的に向上し、低歪曲で高解像度な撮像レンズとなる。また、回転対称な光学面であるため、自由曲面で形成した面よりも加工の難易度が低くなり、面形状の補正も行いやすくなる。そのため、より高精度な面形状とすることができる。 In yet another aspect of the present invention, the asymmetric lens has a rotationally symmetric shape and is arranged eccentric with respect to the optical axis. In this case, the degree of freedom of the shape in the light passage region is relatively improved, and the imaging lens has a low distortion and a high resolution. Further, since it is a rotationally symmetric optical surface, it is less difficult to process than a surface formed by a free-form surface, and it becomes easier to correct the surface shape. For this reason, a more accurate surface shape can be obtained.
本発明に係る撮像装置は、上述の撮像レンズと、撮像素子と、を備える。 An imaging apparatus according to the present invention includes the imaging lens described above and an imaging element.
上記撮像装置は、上述のような撮像レンズを組み込むことで、近接距離から広範囲を撮影することができ、かつ周辺部まで良好に収差を補正した画像を得ることができる。 By incorporating the above-described imaging lens, the imaging apparatus can capture a wide range from a close distance, and can obtain an image with good aberration correction up to the periphery.
本発明に係る投影装置は、上述の撮像レンズと、撮像レンズの結像位置に配置される画像表示素子と、を備え、画像表示素子で形成された画像を、撮像レンズを用いて拡大投影する。 A projection apparatus according to the present invention includes the imaging lens described above and an image display element disposed at an imaging position of the imaging lens, and enlarges and projects an image formed by the image display element using the imaging lens. .
上記投影装置は、上述の撮像レンズの結像位置に画像表示素子を配置することによって、撮像レンズが画像表示素子で形成された画像を被写体面へ拡大投影するための投影レンズの働きをすることとなる。上述の撮像レンズは、投影レンズとして使用しても何ら問題はなく、上記投影装置は、超至近距離から大画面に対して、歪曲収差が小さく、周辺部まで高解像度な画像を投影することができる。 The projection device functions as a projection lens for magnifying and projecting an image formed by the image display element onto the subject surface by arranging the image display element at the imaging position of the imaging lens. It becomes. The imaging lens described above can be used as a projection lens without any problem, and the projection apparatus can project a high-resolution image from the very close range to a large screen with low distortion on the large screen. it can.
〔第1実施形態〕
以下、図1等を参照して、本発明の第1実施形態である撮像レンズ及び撮像装置について説明する。なお、図1で例示した撮像レンズ10は、後述する実施例1の撮像レンズ11と同一の構成となっている。
[First Embodiment]
Hereinafter, with reference to FIG. 1 etc., the imaging lens and imaging device which are 1st Embodiment of this invention are demonstrated. The
図1に示すように、撮像装置100は、被写体像(物体像)を形成する撮像レンズ10と、撮像レンズ10によって形成された被写体像を検出する撮像素子51と、この撮像素子51を背後から保持するとともに配線等を有する配線基板52と、撮像レンズ10等を保持するとともに物体側からの光束を入射させる開口部OPを有する鏡筒部54とを備える。
As shown in FIG. 1, the
撮像レンズ10は、撮像素子51の撮像面(結像面)Iに被写体像を結像させるものであって、物体側から順に、第1レンズ群Gr1と、開口絞りSと、第2レンズ群Gr2とを備える。
The
撮像素子51は、固体撮像素子からなるセンサーチップである。撮像素子51の光電変換部は、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化物半導体)からなり、入射光をRGB毎に光電変換し、そのアナログ信号を出力する。撮像素子51は、撮像領域IAを撮像レンズ10に対して大きく偏らせるため、撮像レンズ10の光軸AXに対してシフトして配置されている。ここで、光軸AXとは、撮像レンズ10を構成する各レンズの光軸(中心軸)ではなく、開口絞りSの中心を通り、開口絞りSの断面に垂直な軸のことを意味する。
The image sensor 51 is a sensor chip made of a solid-state image sensor. The photoelectric conversion unit of the image sensor 51 is composed of a CCD (charge coupled device) or CMOS (complementary metal oxide semiconductor), photoelectrically converts incident light for each RGB, and outputs an analog signal thereof. The image sensor 51 is arranged so as to be shifted with respect to the optical axis AX of the
配線基板52は、撮像素子51を他の部材(例えば鏡筒部54)に対してアライメントして固定する役割を有する。配線基板52は、外部回路から撮像素子51や駆動機構55aを駆動するための電圧や信号の供給を受けたり、また、検出信号を上記外部回路へ出力したりすることを可能としている。
The
撮像素子51の撮像レンズ10側には、不図示のホルダー部材によって、赤外線カットフィルターや撮像素子51のシールガラス等の平行平板Fが撮像素子51等を覆うように配置・固定されている。
On the
鏡筒部54は、撮像レンズ10を収納し保持している。鏡筒部54には、撮像レンズ10を構成する第1及び第2レンズGr1,Gr2のうちいずれか1つ以上のレンズを光軸AXに沿って移動させることにより、撮像レンズ10の合焦の動作を可能にするため、例えば駆動機構55aを設けることもできる。
The
以下、撮像レンズ10について詳細に説明する。図1に示す撮像レンズ10は、物体側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群Gr1と、開口絞りSと、全体で正の屈折力を有する第2レンズ群Gr2とを備える。第1レンズ群Gr1は、第2レンズ群Gr2と比較して開口絞りSより離れた位置に配置されている。図2に示すように、撮像レンズ10の結像領域CAは、光軸AXに対してシフトしており、光軸AXを中心として非対称となっている。具体的には、図1のように被写体BSの下端に対向してこれに近接するように撮像装置100を配置する場合、結像領域CAを光軸AXに対して下方向にシフトさせる。撮像レンズ10のうち、物体側の第1レンズ群Gr1は、結像領域CAが光軸AXに対してシフトしている方向に関して非軸対称な形状を有する非対称レンズNSを少なくとも1枚含んでいる。なお、非対称レンズNSは、光軸AX及び結像領域CAがシフトしている方向に垂直な方向(紙面に垂直な方向)に関して軸対称となっている。
Hereinafter, the
非対称レンズNSは、例えば自由曲面形状を有している。図1の例で言えば、第1レンズ群Gr1の第2レンズL2が自由曲面形状を有している。あるいは、非対称レンズNSは、例えば回転対称な形状を有し、光軸AXに対して偏芯させて配置させたものでもよい。ここで、偏芯は、レンズの中心軸を光軸AXに対してシフトさせたり、チルトさせたりして生じさせている。撮像レンズ10は、以上のような非対称レンズNSを含むことにより、光線通過領域における形状の自由度が向上し、低歪曲で高解像度なレンズとなる。なお、後者の非対称レンズNSのように、回転対称なレンズを光軸AXに対して偏芯させる場合、回転対称な光学面であるため、自由曲面で形成した面よりも加工の難易度が低くなり、面形状の補正が行いやすくなる。そのため、より高精度な面形状とすることができる。
The asymmetric lens NS has, for example, a free-form surface shape. In the example of FIG. 1, the second lens L2 of the first lens group Gr1 has a free-form surface shape. Alternatively, the asymmetric lens NS may have a rotationally symmetric shape, for example, and may be arranged eccentric to the optical axis AX. Here, the eccentricity is caused by shifting or tilting the central axis of the lens with respect to the optical axis AX. By including the asymmetric lens NS as described above, the
また、第1レンズ群Gr1は、外形の一部を直線としたDカット形状を有するレンズを少なくとも1枚含む構成としてもよい。既に説明したように、第1レンズ群Gr1は、開口絞りSから離れた位置にある傾向があり、撮像レンズ10の結像領域CAが光軸AXに対してシフトしていると、光線が第1レンズ群Gr1の片側しか通過していかないこととなり、光線が通過していかない片側が不使用領域となる。そのため、第1レンズ群Gr1が、外形の一部を直線としたDカット形状を有するレンズを少なくとも1枚含む構成とすると、不要光が内面反射をして結像面に到達してしまうことを防いだり、撮像レンズ10の径方向の厚みを小さくしたりすることができる。
In addition, the first lens group Gr1 may include at least one lens having a D-cut shape in which a part of the outer shape is a straight line. As already described, the first lens group Gr1 tends to be located away from the aperture stop S. When the imaging area CA of the
また、撮像レンズ10は、以下の条件式を満足する。
−4.0<FG1/f<−2.0 … (1)
ただし、FG1は第1レンズ群Gr1の焦点距離であり、fは撮像レンズ10全系の焦点距離である。
条件式(1)は、撮像レンズ10の広角化と光学全長の短縮化とを両立するための条件式である。条件式(1)の下限値を上回ることで、第1レンズ群Gr1の負の屈折力を適度に維持することができ、より広角なレンズ系を得ることができる。一方、条件式(1)の上限値を下回ることで、第1レンズ群Gr1の負の屈折力が必要以上に強くなりすぎず、撮像レンズ10の光学全長を短くすることができる。
The
-4.0 <FG1 / f <-2.0 (1)
Here, FG1 is the focal length of the first lens group Gr1, and f is the focal length of the
Conditional expression (1) is a conditional expression for achieving both widening of the
第1レンズ群Gr1は、少なくとも2枚以上の負レンズを有している。第1レンズL1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の回転対称形状を有し、ガラス球面レンズとなっている。 The first lens group Gr1 has at least two negative lenses. The first lens L1 has a meniscus rotationally symmetric shape with a convex surface facing the object side, and is a glass spherical lens.
なお、第1レンズ群Gr1において、最も物体側に配置される第1レンズL1は、回転対称な形状を有していてもよい。この場合、撮像レンズ10は、以下の条件式を満足する。
−55.0<FL1/f<−10.0 … (2)
ただし、FL1は第1レンズL1の焦点距離であり、fは撮像レンズ10全系の焦点距離である。
条件式(2)は第1レンズL1の焦点距離を適切に設定するための条件式である。条件式(2)の下限値を上回ることで、第1レンズ群Gr1の負の屈折力を適度に維持することができ、より広角なレンズ系を得ることができる。一方、条件式(2)の上限値を下回ることで、第1レンズ群Gr1の負の屈折力が必要以上に強くなりすぎず、第1レンズ群Gr1で発生する歪曲収差を小さく抑えることができる。
In the first lens group Gr1, the first lens L1 arranged closest to the object side may have a rotationally symmetric shape. In this case, the
−55.0 <FL1 / f <−10.0 (2)
Here, FL1 is the focal length of the first lens L1, and f is the focal length of the
Conditional expression (2) is a conditional expression for appropriately setting the focal length of the first lens L1. By exceeding the lower limit value of the conditional expression (2), the negative refractive power of the first lens group Gr1 can be appropriately maintained, and a wider-angle lens system can be obtained. On the other hand, by falling below the upper limit value of conditional expression (2), the negative refractive power of the first lens group Gr1 does not become excessively strong, and distortion generated in the first lens group Gr1 can be suppressed to a small level. .
第2レンズ群Gr2は、全て回転対称なレンズで構成されており、光軸AXを中心として対称となっている。被写体BSを撮像する範囲である撮像領域IAからの光線がレンズの同じ部分を通過する傾向にある第2レンズ群Gr2は、第1レンズ群Gr1に主に起因する歪曲収差等の各種収差を補正する効果が少ないため、第2レンズ群Gr2を第1レンズ群Gr1のように非対称レンズNSを含むものとしなくてもよい。このように、第2レンズ群Gr2を回転対称なレンズで構成することにより、レンズの加工や組み立てを容易にすることができる。 The second lens group Gr2 is composed of rotationally symmetric lenses, and is symmetric about the optical axis AX. The second lens group Gr2 in which the light from the imaging area IA, which is the range for imaging the subject BS, tends to pass through the same part of the lens, corrects various aberrations such as distortion aberration mainly caused by the first lens group Gr1. Therefore, the second lens group Gr2 may not include the asymmetric lens NS like the first lens group Gr1. In this way, by forming the second lens group Gr2 with a rotationally symmetric lens, it is possible to facilitate processing and assembly of the lens.
また、第2レンズ群Gr2は、1枚の正レンズと1枚の負レンズとを貼り合せた接合レンズCSを有している。超広角なレンズ系では色収差の補正が難しい傾向にあり、色収差補正のための接合レンズCSを撮像レンズ系に入れることが望ましい。その際に、レンズ有効径を比較的小さくできる第2レンズ群Gr2中に接合レンズCSを入れることで、接合レンズCSの加工難易度やコストを低減することができる。 Further, the second lens group Gr2 includes a cemented lens CS in which one positive lens and one negative lens are bonded together. Correction of chromatic aberration tends to be difficult with an ultra-wide-angle lens system, and it is desirable to include a cemented lens CS for correcting chromatic aberration in the imaging lens system. At that time, by putting the cemented lens CS in the second lens group Gr2 capable of relatively reducing the lens effective diameter, it is possible to reduce the processing difficulty and cost of the cemented lens CS.
以上において、図1に示すように、撮像レンズ10を被写体BSの下端側に配置した場合を想定しているが、下端側に限らず、上端側、左右端側に配置してもよい。この場合、結像領域CAをそれぞれの撮像領域IAの方向に合わせてシフトさせて配置すればよい。また、第1レンズ群Gr1を構成する非対称レンズNSの光軸AXまわりの角度を例えば90°単位で回転させればよい。
In the above, it is assumed that the
以下、撮像装置100の使用状態について説明する。図2に示すように被写体面PSからの画像である光線IRは、撮像装置100に入射する。撮像装置100に入射する光線IRは、撮像レンズ10の第1レンズ群Gr1を構成するレンズL1〜L3の上側の領域AR1、つまり光軸AXに対してシフトしている方向に関する偏った領域を順次通過し、第2レンズ群Gr2等を経て撮像面Iに結像する。なお、撮像装置100において、第1レンズ群Gr1を構成するレンズL1〜L3の下側の領域AR2では、光線IRは通過していない。
Hereinafter, the usage state of the
以上説明した撮像レンズ10及び撮像装置100は、物体側から順に負レンズ群、正レンズ群の順に配置する、所謂レトロフォーカスタイプのレンズ構成とすることで、小型でありながら十分に広角なレンズとなる。本実施形態において、撮像レンズ10に必要な画角は、被写体BSから撮像レンズ10までの距離(撮影距離)を約25cm程度、撮像領域IAの対角線長を約80inchと想定している。例えばホワイトボード上に書かれた文字を撮影する場合、ホワイトボード近傍で文字を書いている人物が写りこまないようにしようとすると、上述のように25cm程度の至近距離から撮像することが望ましい。また、できるだけ大画面を一度に撮像することが望ましく、上述のように十分な撮像領域IAとして約80inchの対角線長を想定している。この条件下では、撮像レンズに要求される画角は約160°程度の超広角レンズが必要となってくる。
The
また、本実施形態では、ある被写体BSに正対させて配置して正面から撮影するわけではなく、被写体BSの端部側から全体を撮影することを想定している。ここで、結像領域CAが撮像レンズ10の光軸AXを中心として略対称になるように配置されていると、本来必要のない範囲まで写りこんでしまうことになる。そこで、撮像レンズ10の光軸AXに対して結像領域CAを片側にシフトさせて配置させることにより、撮影範囲を効率よく取り込むことができる。結像領域CAを撮像レンズ10の光軸AXに対してシフトさせて配置すると、開口絞りSから離れたレンズ(本実施形態では第1レンズ群Gr1)では、レンズの一部分しか光線が通過していかないこととなる。したがって、そのようなレンズを回転対称な形状で構成する必要はない。特に開口絞りSから離れており、歪曲収差の補正に効果の高い、負レンズ群である第1レンズ群Gr1の少なくとも1枚のレンズを、結像領域CAがシフトした方向に関して非軸対称な形状で構成することで、歪曲収差を小さく抑えつつ、周辺部まで高解像度な画像を得ることができる。不要部(レンズL1〜L3の下側の領域AR2)については、上述したようにレンズをカットすることができる。上述のような撮像レンズ10を搭載することで、近接距離から広範囲を撮影可能で、かつ周辺部まで良好に収差補正のされた撮像装置100を得ることができる。
Further, in the present embodiment, it is assumed that the entire subject is photographed from the end side of the subject BS, not the subject BS that is placed facing the subject BS and photographed from the front. Here, if the imaging area CA is arranged so as to be substantially symmetric with respect to the optical axis AX of the
〔実施例〕
以下、本発明に係る撮像レンズ及び撮像装置の実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
f:撮像レンズの焦点距離
Fno:Fナンバー
R:近軸曲率半径
D:軸上面間隔
Nd:レンズ材料のd線に対する屈折率
νd:レンズ材料のアッベ数
Si:シフト量
Ti:チルト量
ここで、シフトとは、被写体に向かって左右方向をX軸(右方向が正)、上下方向をY軸(上方向が正)とした場合、Y軸方向のシフトである。また、チルトとは、X軸周りの回転であり、反時計周りを正としている。
その他、記号Surf.Nは、面番号を意味し、記号INFは、無限大又は∞を意味し、記号P-Surf.は、被写体面PSを意味し、記号I-Surf.は、撮像面(結像面)Iを意味し、記号STOPは、絞りを意味し、PRは、プリズムを意味する。
〔Example〕
Embodiments of an imaging lens and an imaging apparatus according to the present invention will be described below. Symbols used in each example are as follows.
f: focal length of imaging lens Fno: F-number R: paraxial radius of curvature D: axial distance Nd: refractive index νd of lens material with respect to d-line: Abbe number of lens material Si: shift amount Ti: tilt amount The shift is a shift in the Y-axis direction when the left-right direction toward the subject is the X-axis (right direction is positive) and the up-down direction is Y-axis (upward direction is positive). Further, tilt is rotation around the X axis, and counterclockwise is positive.
In addition, the symbol Surf.N means a surface number, the symbol INF means infinity or ∞, the symbol P-Surf. Means the subject surface PS, and the symbol I-Surf. (Imaging plane) I, symbol STOP means a stop, and PR means a prism.
各実施例において、各面番号の後に「*」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にZ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとして以下の「数1」で表す。
Ai:i次の非球面係数
R :曲率半径
K :円錐定数
また、自由曲面形状は、上記非球面形状と同じく、面の頂点を原点とし、光軸方向にZ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとして以下の「数2」で表す。
Cj:xmynの係数
R :曲率半径
K :円錐定数
In each example, the surface indicated by “*” after each surface number is an aspheric surface, and the aspheric surface has an origin at the apex of the surface and a Z axis in the optical axis direction. The height in the direction perpendicular to the optical axis is h, and is expressed by the following “
Ai: i-th order aspheric coefficient R: radius of curvature K: conic constant The free-form surface shape is the same as the above-mentioned aspheric surface shape, with the vertex of the surface as the origin, the Z axis in the optical axis direction, and perpendicular to the optical axis. The height in the direction is represented by h in the following “Equation 2”.
Cj: x m y coefficient n R: radius of curvature K: conical constant
〔実施例1〕
実施例1の撮像レンズの光学諸元値を以下に示す。
Fno:2.80
被写体サイズ:1771mm×1328mm
[Example 1]
The optical specification values of the imaging lens of Example 1 are shown below.
Fno: 2.80
Subject size: 1771mm x 1328mm
実施例1の撮像レンズのレンズ面等のデータを以下の表1に示す。
〔表1〕
Surf.N R [mm] D [mm] Nd νd
P-Surf. 250.000
1* 45.167 2.360 1.5447 56.2
2* 17.235 11.926
3** -222.750 1.882 1.5447 56.2
4** 11.575 8.480
5 48.320 2.986 1.7241 47.1
6 7.163 20.485
7(STOP) INF 0.242
8 23.219 5.000 1.9229 18.8
9 -49.368 4.802
10 8.991 3.998 1.7729 49.6
11 -6.184 1.001 1.9229 18.8
12 8.560 0.172
13* 6.313 3.950 1.5447 56.2
14* -5.712 0.873
15 INF 0.500 1.5163 64.1
16(I-Surf.) INF
The data of the lens surface of the imaging lens of Example 1 is shown in Table 1 below.
[Table 1]
Surf.NR [mm] D [mm] Nd νd
P-Surf. 250.000
1 * 45.167 2.360 1.5447 56.2
2 * 17.235 11.926
3 ** -222.750 1.882 1.5447 56.2
4 ** 11.575 8.480
5 48.320 2.986 1.7241 47.1
6 7.163 20.485
7 (STOP) INF 0.242
8 23.219 5.000 1.9229 18.8
9 -49.368 4.802
10 8.991 3.998 1.7729 49.6
11 -6.184 1.001 1.9229 18.8
12 8.560 0.172
13 * 6.313 3.950 1.5447 56.2
14 * -5.712 0.873
15 INF 0.500 1.5163 64.1
16 (I-Surf.) INF
実施例1の撮像レンズの非球面係数を以下の表2に示す。なお、これ以降(表のレンズデータを含む)において、10のべき乗数(例えば2.5×10−02)をE(例えば2.5E−02)を用いて表すものとする。
〔表2〕
第1面
K=0.0000E+00, A3=5.4115E-07, A4=-1.7872E-06, A5=1.8317E-09,
A6=-1.7892E-10, A8=-2.3406E-13, A10=-2.5831E-16,
A12=5.6916E-19, A14=0.0000E+00
第2面
K=0.0000E+00, A3=1.5830E-05, A4=1.1826E-05, A5=6.4851E-08,
A6=1.0141E-07, A8=-1.9922E-11, A10=-2.9713E-13,
A12=-8.1482E-16, A14=0.0000E+00
第13面
K=0.0000E+00, A3=0.0000E+00, A4=-5.5791E-04, A5=0.0000E+00,
A6=-1.3675E-05, A8=1.0787E-06, A10=-7.9853E-10,
A12=2.1679E-09, A14=-3.0682E-11
第14面
K=0.0000E+00, A3=0.0000E+00, A4=2.4356E-03, A5=0.0000E+00,
A6=-3.5043E-05, A8=-4.1868E-07, A10=1.2063E-07,
A12=7.9500E-10, A14=8.5635E-11
The aspheric coefficients of the imaging lens of Example 1 are shown in Table 2 below. In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −02 ) is expressed using E (for example, 2.5E-02).
[Table 2]
First side
K = 0.0000E + 00, A3 = 5.4115E-07, A4 = -1.7872E-06, A5 = 1.8317E-09,
A6 = -1.7892E-10, A8 = -2.3406E-13, A10 = -2.5831E-16,
A12 = 5.6916E-19, A14 = 0.0000E + 00
Second side
K = 0.0000E + 00, A3 = 1.5830E-05, A4 = 1.1826E-05, A5 = 6.4851E-08,
A6 = 1.0141E-07, A8 = -1.9922E-11, A10 = -2.9713E-13,
A12 = -8.1482E-16, A14 = 0.0000E + 00
K = 0.0000E + 00, A3 = 0.0000E + 00, A4 = -5.5791E-04, A5 = 0.0000E + 00,
A6 = -1.3675E-05, A8 = 1.0787E-06, A10 = -7.9853E-10,
A12 = 2.1679E-09, A14 = -3.0682E-11
14th page
K = 0.0000E + 00, A3 = 0.0000E + 00, A4 = 2.4356E-03, A5 = 0.0000E + 00,
A6 = -3.5043E-05, A8 = -4.1868E-07, A10 = 1.2063E-07,
A12 = 7.9500E-10, A14 = 8.5635E-11
実施例1の撮像レンズの自由曲面係数を以下の表3に示す。
〔表3〕
The free-form surface coefficients of the imaging lens of Example 1 are shown in Table 3 below.
[Table 3]
図3は、実施例1の撮像レンズ11等の断面図である。撮像レンズ11は、第1レンズ群Gr1と、開口絞りSと、第2レンズ群Gr2とを有する。第1レンズ群Gr1は、第1レンズL1と、第2レンズL2と、第3レンズL3とで構成される。実施例1において、第1レンズ群Gr1のうち、第2レンズL2が非対称レンズNSとなっている。第2レンズL2は、自由曲面形状を有しており、回転非対称な形状となっている。具体的には、第2レンズL2は、被写体BSから見た水平方向すなわちX軸方向(左右方向)に対して軸対称な形状を有するが、結像領域CAがシフトしている垂直方向すなわちY軸方向(上下方向)に対して非軸対称な形状を有している。第2レンズ群Gr2は、第4レンズL4と、第5レンズL5と、第6レンズL6と、第7レンズL7とで構成される。第7レンズL7と撮像素子51との間には、光学的ローパスフィルター、IRカットフィルター、撮像素子51のシールガラス等を想定した平行平板Fが設けられている。なお、符号Iは、撮像レンズ11の結像面であり、かつ撮像素子51の撮像面を示す(以下の実施例も同様)。本実施例では、撮像装置100は、被写体BSの下端中央部に配置されることを想定しており、結像領域CAが下方へシフトしている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
図4(A)は、実施例1の撮像装置100で取得した画像のディストーション格子図である。このディストーション格子図は、撮像装置100を被写体BSの下端側に配置し、例えば約80inchの被写体BSを25cmの距離から撮影して取得している。一方、図4(B)は、比較例の撮像レンズとして超広角レンズを組み込んだ撮像装置で実施例1と同様の条件下で取得した画像のディストーション格子図である。図5に示すように、比較例の撮像レンズは、上下方向の画角をより小さくするために、撮像レンズILの光軸BXを上方に傾けて配置している。図4(A)からわかるように、実施例1のディストーション格子図は、周辺部の歪曲収差による圧縮度合いが大きく改善されている。一方、図4(B)に示すように、比較例のディストーション格子図は、光軸BXを上方へ傾けていることによる台形歪みに加え、超広角レンズ起因の樽型の歪曲収差が合わさり、上端部の画像が大きく圧縮されている。この場合、上端部に文字が書かれていたとすると、この画像圧縮によって細かい文字は判別不可能であると考えられる。
FIG. 4A is a distortion grid diagram of an image acquired by the
図6(A)及び6(B)は、被写体面PS上でのMTF(Modulation Transfer Function)特性図である。図6(A)は、図7に示す撮像領域IAのうち位置F1〜F3のMTF特性図であり、図6(B)は、図7に示す撮像領域IAのうち位置F4〜F6のMTF特性図である(以降の実施例も同様)。図6(A)及び6(B)中のFi−X(i=1〜6)は、Fiの位置でのX方向解像力を示し、Fi−Y(i=1〜6)は、Fiの位置でのY方向解像力を示す。MTFを計算する上での波長ウェイトは以下の通りである(以降の実施例も同様)。
〔波長ウェイト〕
波長 重み
650nm 107
610nm 503
555nm 1000
510nm 503
470nm 91
図6(A)及び6(B)からわかるように、実施例1の撮像装置100は、周辺部まで十分な解像力を得ている。
6A and 6B are MTF (Modulation Transfer Function) characteristic diagrams on the object plane PS. 6A is an MTF characteristic diagram at positions F1 to F3 in the imaging area IA shown in FIG. 7, and FIG. 6B is an MTF characteristic at positions F4 to F6 in the imaging area IA shown in FIG. It is a figure (the following examples are also the same). In FIGS. 6A and 6B, Fi-X (i = 1 to 6) indicates the X-direction resolving power at the position of Fi, and Fi-Y (i = 1 to 6) indicates the position of Fi. The Y direction resolving power is shown. The wavelength weights for calculating the MTF are as follows (the same applies to the following embodiments).
[Wavelength weight]
Wavelength weight
650nm 107
610nm 503
555nm 1000
510nm 503
470nm 91
As can be seen from FIGS. 6A and 6B, the
(実施例2)
実施例2の撮像レンズの光学諸元値を以下に示す。
Fno:2.80
被写体サイズ:1771mm×1328mm
(Example 2)
The optical specification values of the imaging lens of Example 2 are shown below.
Fno: 2.80
Subject size: 1771mm x 1328mm
実施例2の撮像レンズのレンズ面等のデータを以下の表4に示す。
〔表4〕
Surf.N R [mm] D [mm] Nd νd Si [mm] Ti [deg]
P-Surf. 250.000
1* 42.328 2.000 1.5447 56.2 5.34 0.11
2* 15.786 10.678 5.34 0.11
3** -69.110 1.530 1.5447 56.2
4** 11.405 11.507
5 36.641 1.743 1.7568 50.2
6 6.521 18.525
7(STOP) INF 0.150
8 13.399 1.915 1.9229 18.8
9 -4214.430 4.250
10 8.989 3.358 1.7730 49.6
11 -4.632 1.000 1.9229 18.8
12 8.894 0.150
13* 5.794 3.280 1.5447 56.2
14* -5.188 0.876
15 INF 0.500 1.5163 64.1
16(I-Surf.) INF
Table 4 below shows data such as the lens surface of the imaging lens of Example 2.
[Table 4]
Surf.NR [mm] D [mm] Nd νd Si [mm] Ti [deg]
P-Surf. 250.000
1 * 42.328 2.000 1.5447 56.2 5.34 0.11
2 * 15.786 10.678 5.34 0.11
3 ** -69.110 1.530 1.5447 56.2
4 ** 11.405 11.507
5 36.641 1.743 1.7568 50.2
6 6.521 18.525
7 (STOP) INF 0.150
8 13.399 1.915 1.9229 18.8
9 -4214.430 4.250
10 8.989 3.358 1.7730 49.6
11 -4.632 1.000 1.9229 18.8
12 8.894 0.150
13 * 5.794 3.280 1.5447 56.2
14 * -5.188 0.876
15 INF 0.500 1.5163 64.1
16 (I-Surf.) INF
実施例2の撮像レンズの非球面係数を以下の表5に示す。
〔表5〕
第1面
K=0.0000E+00, A3=1.4965E-05, A4=3.4806E-06, A5=7.6703E-09,
A6=1.5734E-08, A8=-2.4911E-11, A10=4.4122E-16,
A12=1.0473E-17, A14=0.0000E+00
第2面
K=0.0000E+00, A3=-6.4119E-04, A4=3.5174E-05, A5=-1.2788E-07,
A6=2.3073E-08, A8=-1.2724E-10, A10=8.0621E-13,
A12=3.0636E-14, A14=0.0000E+00
第13面
K=0.0000E+00, A3=0.0000E+00, A4=-1.1703E-03, A5=0.0000E+00,
A6=-2.6058E-05, A8=3.5204E-06, A10=5.2613E-09,
A12=1.8971E-09, A14=-3.0207E-12
第14面
K=0.0000E+00, A3=0.0000E+00, A4=2.8000E-03, A5=0.0000E+00,
A6=-6.7766E-05, A8=-9.3277E-07, A10=4.6036E-07,
A12=-7.5496E-10, A14=-3.3612E-12
The aspheric coefficients of the imaging lens of Example 2 are shown in Table 5 below.
[Table 5]
First side
K = 0.0000E + 00, A3 = 1.4965E-05, A4 = 3.4806E-06, A5 = 7.6703E-09,
A6 = 1.5734E-08, A8 = -2.4911E-11, A10 = 4.4122E-16,
A12 = 1.0473E-17, A14 = 0.0000E + 00
Second side
K = 0.0000E + 00, A3 = -6.4119E-04, A4 = 3.5174E-05, A5 = -1.2788E-07,
A6 = 2.3073E-08, A8 = -1.2724E-10, A10 = 8.0621E-13,
A12 = 3.0636E-14, A14 = 0.0000E + 00
K = 0.0000E + 00, A3 = 0.0000E + 00, A4 = -1.1703E-03, A5 = 0.0000E + 00,
A6 = -2.6058E-05, A8 = 3.5204E-06, A10 = 5.2613E-09,
A12 = 1.8971E-09, A14 = -3.0207E-12
14th page
K = 0.0000E + 00, A3 = 0.0000E + 00, A4 = 2.8000E-03, A5 = 0.0000E + 00,
A6 = -6.7766E-05, A8 = -9.3277E-07, A10 = 4.6036E-07,
A12 = -7.5496E-10, A14 = -3.3612E-12
実施例2の撮像レンズの自由曲面係数を以下の表6に示す。
〔表6〕
The free-form surface coefficients of the imaging lens of Example 2 are shown in Table 6 below.
[Table 6]
図8は、実施例2の撮像レンズ12等の断面図である。撮像レンズ12は、第1レンズ群Gr1と、開口絞りSと、第2レンズ群Gr2とを有する。第1レンズ群Gr1は、第1レンズL1と、第2レンズL2と、第3レンズL3とで構成される。実施例2において、第1レンズ群Gr1のうち、第1及び第2レンズL1,L2が非対称レンズNSとなっている。第1レンズL1は、回転対称形状を有しているが、光軸AXに対してY軸方向に偏芯している。そのため、第1レンズL1は、被写体BSから見て水平方向すなわちX軸方向(左右方向)に対して軸対称な形状を有するが、結像領域CAがシフトしている垂直方向すなわちY軸方向(上下方向)に対して非軸対称な形状を有している。第2レンズL2は、自由曲面形状を有しており、回転非対称な形状となっている。具体的には、第2レンズL2は、被写体BSから見て水平方向(左右方向)に対して軸対称な形状を有するが、結像領域CAがシフトしている垂直方向(上下方向)に対して非軸対称な形状を有している。第2レンズ群Gr2は、第4レンズL4と、第5レンズL5と、第6レンズL6と、第7レンズL7とで構成される。第7レンズL7と撮像素子51との間には、平行平板Fが設けられている。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
図9は、実施例2の撮像装置100で取得した画像のディストーション格子図である。図9からわかるように、実施例2の撮像装置100を用いることにより、周辺部の歪曲収差による圧縮度合いが大きく改善されている。
FIG. 9 is a distortion grid diagram of an image acquired by the
図10(A)及び10(B)は、被写体面PS上でのMTF特性図である。図10(A)及び10(B)からわかるように、実施例2の撮像装置100は、周辺部まで十分な解像力を得ている。
10A and 10B are MTF characteristics diagrams on the object plane PS. As can be seen from FIGS. 10A and 10B, the
(実施例3)
実施例3の撮像レンズの光学諸元値を以下に示す。
Fno:2.80
被写体サイズ:1771mm×1328mm
Example 3
The optical specification values of the imaging lens of Example 3 are shown below.
Fno: 2.80
Subject size: 1771mm x 1328mm
実施例3の撮像レンズのレンズ面等のデータを以下の表7に示す。
〔表7〕
Surf.N R [mm] D [mm] Nd νd Si [mm] Ti [deg]
P-Surf. 250.000
1* 14.968 1.000 1.7207 51.8 1.42 1.02
2* 6.111 4.456 1.42 1.02
3* -46.583 1.082 1.5311 55.7 0.07 3.81
4* 4.527 2.528 0.07 3.81
5 6.356 1.011 1.4958 68.8
6 2.304 1.827
7(PR) INF 5.000 1.8470 23.8
8(PR) INF 1.082
9(STOP) INF 0.150
10 13.399 1.000 1.9229 18.8
11 -4214.430 1.301
12 8.989 1.279 1.7730 49.6
13 -4.632 1.000 1.9229 18.8
14 8.894 0.150
15* 5.794 1.475 1.5311 55.7
16* -5.188 0.692
17 INF 0.500 1.5163 64.1
18(I-Surf.) INF
Table 7 below shows data such as the lens surface of the imaging lens of Example 3.
[Table 7]
Surf.NR [mm] D [mm] Nd νd Si [mm] Ti [deg]
P-Surf. 250.000
1 * 14.968 1.000 1.7207 51.8 1.42 1.02
2 * 6.111 4.456 1.42 1.02
3 * -46.583 1.082 1.5311 55.7 0.07 3.81
4 * 4.527 2.528 0.07 3.81
5 6.356 1.011 1.4958 68.8
6 2.304 1.827
7 (PR) INF 5.000 1.8470 23.8
8 (PR) INF 1.082
9 (STOP) INF 0.150
10 13.399 1.000 1.9229 18.8
11 -4214.430 1.301
12 8.989 1.279 1.7730 49.6
13 -4.632 1.000 1.9229 18.8
14 8.894 0.150
15 * 5.794 1.475 1.5311 55.7
16 * -5.188 0.692
17 INF 0.500 1.5163 64.1
18 (I-Surf.) INF
実施例3の撮像レンズの非球面係数を以下の表8に示す。
〔表8〕
第1面
K=4.3250E-01, A3=-3.2968E-05, A4=-1.5673E-05, A5=-8.9319E-07,
A6=-1.0340E-07, A8=-1.3169E-10, A10=3.2117E-12,
A12=3.2704E-14, A14=0.0000E+00
第2面
K=3.9469E-02, A3=1.1383E-04, A4=1.0325E-04, A5=2.2657E-06,
A6=1.2032E-07, A8=-4.6227E-09, A10=3.0461E-13,
A12=-7.2479E-12, A14=0.0000E+00
第3面
K=0.0000E+00, A3=0.0000E+00, A4=1.7285E-03, A5=0.0000E+00,
A6=-3.5101E-06, A8=-1.7441E-07, A10=9.5480E-10,
A12=2.8819E-11, A14=0.0000E+00
第4面
K=0.0000E+00, A3=0.0000E+00, A4=6.3746E-04, A5=0.0000E+00,
A6=5.7079E-05, A8=1.1191E-05, A10=-1.0380E-06,
A12=4.3856E-08, A14=0.0000E+00
第15面
K=0.0000E+00, A3=0.0000E+00, A4=-1.0663E-02, A5=0.0000E+00,
A6=-1.4031E-03, A8=7.6487E-04, A10=-1.1550E-04,
A12=1.8075E-05, A14=-1.5225E-07
第16面
K=0.0000E+00, A3=0.0000E+00, A4=3.1285E-02, A5=0.0000E+00,
A6=-3.0311E-03, A8=-4.2725E-04, A10=3.7381E-04,
A12=-7.1934E-06, A14=-1.6942E-07
The aspheric coefficients of the imaging lens of Example 3 are shown in Table 8 below.
[Table 8]
First side
K = 4.3250E-01, A3 = -3.2968E-05, A4 = -1.5673E-05, A5 = -8.9319E-07,
A6 = -1.0340E-07, A8 = -1.3169E-10, A10 = 3.2117E-12,
A12 = 3.2704E-14, A14 = 0.0000E + 00
Second side
K = 3.9469E-02, A3 = 1.1383E-04, A4 = 1.0325E-04, A5 = 2.2657E-06,
A6 = 1.2032E-07, A8 = -4.6227E-09, A10 = 3.0461E-13,
A12 = -7.2479E-12, A14 = 0.0000E + 00
Third side
K = 0.0000E + 00, A3 = 0.0000E + 00, A4 = 1.7285E-03, A5 = 0.0000E + 00,
A6 = -3.5101E-06, A8 = -1.7441E-07, A10 = 9.5480E-10,
A12 = 2.8819E-11, A14 = 0.0000E + 00
4th page
K = 0.0000E + 00, A3 = 0.0000E + 00, A4 = 6.3746E-04, A5 = 0.0000E + 00,
A6 = 5.7079E-05, A8 = 1.1191E-05, A10 = -1.0380E-06,
A12 = 4.3856E-08, A14 = 0.0000E + 00
15th page
K = 0.0000E + 00, A3 = 0.0000E + 00, A4 = -1.0663E-02, A5 = 0.0000E + 00,
A6 = -1.4031E-03, A8 = 7.6487E-04, A10 = -1.1550E-04,
A12 = 1.8075E-05, A14 = -1.5225E-07
16th page
K = 0.0000E + 00, A3 = 0.0000E + 00, A4 = 3.1285E-02, A5 = 0.0000E + 00,
A6 = -3.0311E-03, A8 = -4.2725E-04, A10 = 3.7381E-04,
A12 = -7.1934E-06, A14 = -1.6942E-07
図11は、実施例3の撮像レンズ13等の断面図である。撮像レンズ13は、第1レンズ群Gr1と、開口絞りSと、第2レンズ群Gr2とを有する。第1レンズ群Gr1は、第1レンズL1と、第2レンズL2と、第3レンズL3と、プリズムPRとで構成される。実施例3において、第1レンズ群Gr1のうち、第1及び第2レンズL1,L2が非対称レンズNSとなっている。第1及び第2レンズL1,L2は、回転対称形状を有しているが、光軸AXに対してY軸方向に偏芯している。そのため、第1及び第2レンズL1,L2は、被写体BSから見て水平方向すなわちX軸方向(左右方向)に対して軸対称な形状を有するが、結像領域CAがシフトしている垂直方向すなわちY軸方向(上下方向)に対して非軸対称な形状を有している。プリズムPRは、光路を90°折り曲げるためのプリズムを想定したものである。第2レンズ群Gr2は、第4レンズL4と、第5レンズL5と、第6レンズL6と、第7レンズL7とで構成される。第7レンズL7と撮像素子51との間には、平行平板Fが設けられている。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the
図12は、実施例3の撮像装置100で取得した画像のディストーション格子図である。図12からわかるように、実施例3の撮像装置100を用いることにより、周辺部の歪曲収差による圧縮度合いが大きく改善されている。
FIG. 12 is a distortion grid diagram of an image acquired by the
図13(A)及び13(B)は、被写体面PS上でのMTF特性図である。図13(A)及び13(B)からわかるように、実施例3の撮像装置100は、周辺部まで十分な解像力を得ている。
13A and 13B are MTF characteristics diagrams on the object plane PS. As can be seen from FIGS. 13A and 13B, the
以下の表9は、参考のため、条件式(1)及び(2)に対応する各実施例1〜3の値をまとめたものである。
〔表9〕
Table 9 below summarizes the values of Examples 1 to 3 corresponding to the conditional expressions (1) and (2) for reference.
[Table 9]
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係る撮像レンズ及び投影装置等について説明する。なお、第2実施形態の投影装置等は第1実施形態の撮像レンズに投影レンズとしての機能を持たせており、特に説明しない事項は第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, an imaging lens, a projection device, and the like according to the second embodiment will be described. In addition, the projection apparatus of 2nd Embodiment gives the function as a projection lens to the imaging lens of 1st Embodiment, and the matter which is not demonstrated especially is the same as that of 1st Embodiment.
図14に示すように、本実施形態において、投影装置200は被投影面SCの下端側に配置される。投影装置200は、被投影面SCの近接位置から拡大投影を行うものであり、例えばインタラクティブな機能を有するプロジェクター用途を想定している。インタラクティブ機能の1つに、手書き文字の画像認識が挙げられる。投影装置200は、投影光学系60、照明光学系70、画像表示素子80等を備える。なお、図14において、投影光学系60、照明光学系70、画像表示素子80等を駆動する制御系を省略している。
As shown in FIG. 14, in the present embodiment, the
投影光学系60は、詳細な説明を省略するが、画像表示素子80から得られる像を拡大してスクリーンその他の被投影体SBに投影する。投影光学系60として、図1等に示す撮像レンズ10が用いられている。投影光学系60は、一部のレンズ群を光軸AX方向に移動させることにより、フォーカシングや変倍を行わせることができる。
Although a detailed description is omitted, the projection
照明光学系70は、図示を省略するが、光源、均一化光学系等を備える。照明光学系70の光源としては、LED、水銀ランプ、レーザー等を用いることができる。
Although not shown, the illumination
画像表示素子80は、映像光を形成する透過型の表示素子であり、照明光学系70からの照明光を画像信号に応じて変調することにより、画像を形成する。画像表示素子80は、撮像レンズ10の結像位置に相当する位置に配置される。また、画像表示素子80で表示される画像領域GAは、第1実施形態の撮像素子51上の結像領域CAと同様に、光軸AXに対してシフトしており、光軸AXを中心として非対称となっている。画像表示素子80は、板状の電子部品である画像表示パネルからなる。なお、画像表示素子80は、透過型の表示素子に限らず、反射型の表示素子としてもよい。この場合、投影装置200は、それぞれに適合する光学系に変更する。
The
本実施形態における投影装置は、撮像レンズ10を投影レンズとして使用しても何ら問題はなく、超至近距離から大画面に対して、歪曲収差が小さく、周辺部まで高解像度な画像を投影することができる。
The projection apparatus in the present embodiment has no problem even when the
なお、本実施形態において、投影光学系60(撮像レンズ10)を投影レンズと撮像レンズとを共有した構成としてもよい。 In the present embodiment, the projection optical system 60 (imaging lens 10) may be configured to share the projection lens and the imaging lens.
以上、実施形態に係る撮像レンズ等について説明したが、本発明に係る撮像レンズ等は、上記のものには限られない。例えば、撮像レンズ10等の具体的な構成は、図示のものに限らず用途等に応じて適宜変更することができる。
Although the imaging lens according to the embodiment has been described above, the imaging lens according to the present invention is not limited to the above. For example, the specific configuration of the
上記実施形態において、結像領域CAは、光軸AXを避けたものとしたが、光軸AXにまたがったものとしてもよい。 In the embodiment described above, the imaging area CA avoids the optical axis AX, but may extend over the optical axis AX.
10,11,12,13…撮像レンズ、 51…撮像素子、 60…投影光学系、 70…照明光学系、 80…画像表示素子、 100…撮像装置、 200…投影装置、 CA…結像領域、 CS…接合レンズ、 F…平行平板、 Gr1,Gr2…レンズ群、 I…撮像面、 L1〜L7…レンズ、 NS…非対称レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
全体で負の屈折力を有する第1レンズ群と、
開口絞りと、
全体で正の屈折力を有する第2レンズ群と、
を備え、
結像領域は、光軸に対してシフトしており、
前記第1レンズ群は、前記結像領域が光軸に対してシフトしている方向に関して非軸対称な形状を有する非対称レンズを少なくとも1枚含むことを特徴とする撮像レンズ。 From the object side,
A first lens group having negative refractive power as a whole;
An aperture stop,
A second lens group having positive refractive power as a whole;
With
The imaging area is shifted with respect to the optical axis,
The imaging lens according to claim 1, wherein the first lens group includes at least one asymmetric lens having an axisymmetric shape with respect to a direction in which the imaging region is shifted with respect to the optical axis.
−4.0<FG1/f<−2.0
ただし、
FG1:前記第1レンズ群の焦点距離
f:撮像レンズ全系の焦点距離 The imaging lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
-4.0 <FG1 / f <-2.0
However,
FG1: focal length of the first lens group f: focal length of the entire imaging lens system
−55.0<FL1/f<−10.0
ただし、
FL1:前記第1レンズの焦点距離
f:撮像レンズ全系の焦点距離 3. The first lens group according to claim 1, wherein the first lens disposed closest to the object side in the first lens group has a rotationally symmetric shape and satisfies the following conditional expression. The imaging lens described.
−55.0 <FL1 / f <−10.0
However,
FL1: Focal length of the first lens f: Focal length of the entire imaging lens system
撮像素子と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging lens according to any one of claims 1 to 10,
An image sensor;
An imaging apparatus comprising:
前記撮像レンズの結像位置に配置される画像表示素子と、
を備え、
前記画像表示素子で形成された画像を、前記撮像レンズを用いて拡大投影することを特徴とする投影装置。 The imaging lens according to any one of claims 1 to 10,
An image display element disposed at an imaging position of the imaging lens;
With
A projection apparatus characterized by enlarging and projecting an image formed by the image display element using the imaging lens.
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