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JP2018169425A - Imaging lens system and imaging device - Google Patents

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JP2018169425A
JP2018169425A JP2017064338A JP2017064338A JP2018169425A JP 2018169425 A JP2018169425 A JP 2018169425A JP 2017064338 A JP2017064338 A JP 2017064338A JP 2017064338 A JP2017064338 A JP 2017064338A JP 2018169425 A JP2018169425 A JP 2018169425A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
imaging
focal length
lens system
refractive index
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017064338A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
上田 直史
Tadashi Ueda
直史 上田
隆 杉山
Takashi Sugiyama
隆 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Maxell Holdings Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Maxell Holdings Ltd filed Critical Maxell Holdings Ltd
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Abstract

【課題】 温度変化による結像面とピント位置のずれを抑制できる撮像レンズ系及び撮像装置を提供すること。【解決手段】 撮像レンズ系11は、物体側から順に、正のパワーを持つ第1レンズL1と、負のパワーを持つ第2レンズL2と、正のパワーを持つ第3レンズL3と、像側が凹面である第4レンズL4とを有し、第1レンズL1は、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、レンズ鏡筒の熱膨張に起因する撮像レンズ系11と結像面IMGとの距離の変化と、温度が変化することによる焦点距離の変化が打ち消し合うようにした。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup lens system and an image pickup apparatus capable of suppressing a deviation between an image plane and a focus position due to a temperature change. An image pickup lens system 11 has a first lens L1 having a positive power, a second lens L2 having a negative power, a third lens L3 having a positive power, and an image side in order from the object side. It has a fourth lens L4 which is a concave surface, and the first lens L1 has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature rises, and is connected to an image pickup lens system 11 due to thermal expansion of a lens barrel. The change in the distance to the image plane IMG and the change in the focal length due to the change in temperature cancel each other out. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は撮像レンズ系及び撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging lens system and an imaging apparatus.

近年、カメラの小型化に伴ってレンズ全長の短いコンパクトな撮影レンズが提案されている。例えば、レンズ全長の短い撮影レンズとしてレンズ全長に対する焦点距離の比が小さいレンズ枚数か4枚程度のコンパクトな撮影レンズが提案されている。   In recent years, along with miniaturization of cameras, compact photographing lenses having a short overall lens length have been proposed. For example, as a photographic lens having a short lens total length, a compact photographic lens having a small number of lenses or a lens having a small focal length ratio to the total lens length is proposed.

一般に、4枚レンズの光学系で全長の短縮化すると共に、撮影画角60度以上の広画角化を図ろうとすると歪曲収差や非点収差か悪化し、画面全体にわたり良好な光学性能を得るのが難しかった。   In general, the four-lens optical system shortens the overall length, and when attempting to widen the field angle of view by 60 degrees or more, distortion and astigmatism deteriorate, and good optical performance is obtained over the entire screen. It was difficult.

特許文献1には、4つのレンズのレンズ形状、絞り、そして各レンズの屈折力等を前述の如く適切に設定することにより、撮影画角65度程度、Fナンバ28、テレ比10程度のレンズ全長か短く画面全体にわたり良好なる光学性能を有したコンパクトな撮影レンズが記載されている。   Patent Document 1 discloses a lens having an imaging angle of view of about 65 degrees, an F number of 28, and a tele ratio of about 10 by appropriately setting the lens shape, aperture, and refractive power of each lens as described above. A compact photographic lens is described that has a short overall length or good optical performance over the entire screen.

特開平3−265809号公報JP-A-3-265809

しかしながら、これらの撮像レンズでは、温度が変化すると、レンズを保持するレンズ鏡筒(鏡胴)の長さも変化するので、温度変化によりピント位置が移動してしまい、結像面とピント位置にずれが生じてしまうという問題があった。   However, in these imaging lenses, when the temperature changes, the length of the lens barrel (lens barrel) that holds the lens also changes. Therefore, the focus position moves due to the temperature change and shifts to the imaging plane and the focus position. There was a problem that would occur.

一実施形態の撮像レンズ系は、物体側から順に、正のパワーを持つ第1レンズと、負のパワーを持つ第2レンズと、正のパワーを持つ第3レンズと、像側が凹面である第4レンズとを有し、
第1レンズは、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、
第1レンズの焦点距離をf1、レンズ光学系全体の焦点距離をfと定義したとき、以下の式(1)を満たし、
1<f1/f<1.5 (1)
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第2レンズの焦点距離をf2、前記第3レンズの焦点距離をf3、前記第4レンズの焦点距離をf4、 第1レンズのd線の屈折率をn1、第2レンズのd線の屈折率をn2、第3レンズのd線の屈折率をn3、第4レンズのd線の屈折率をn4、
レンズ光学系の環境温度をtと定義し、
第1レンズのd線の屈折率変化量をdn1/dt、第2レンズのd線の屈折率変化量をdn2/dt、第3レンズのd線の屈折率変化量をdn3/dt、第4レンズのd線の屈折率変化量をdn4/dtと定義し、
第1レンズから像面までの距離をLL1、第2レンズから像面までの距離をLL2、第3レンズから像面までの距離をLL3、第4レンズから像面までの距離をLL4と定義し、
レンズ光学系の全長をTTL、レンズ鏡筒の線膨張係数をdL/dtと定義したとき、以下の式(2)を満たすようにした。
|(f/f1×dn1/dt×LL1+f/f2×dn2/dt×LL2+f/f3×dn3/dt×LL3+f/f4×dn4/dt×LL4)+TTL/f*dL/dt|<20×10−6(mm/℃) (2)
The imaging lens system according to an embodiment includes, in order from the object side, a first lens having a positive power, a second lens having a negative power, a third lens having a positive power, and a concave surface on the image side. 4 lenses,
The first lens has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases,
When the focal length of the first lens is defined as f1 and the focal length of the entire lens optical system is defined as f, the following expression (1) is satisfied:
1 <f1 / f <1.5 (1)
The focal length of the first lens is f1, the focal length of the second lens is f2, the focal length of the third lens is f3, the focal length of the fourth lens is f4, and the refractive index of the d-line of the first lens. n1, the refractive index of the d-line of the second lens is n2, the refractive index of the d-line of the third lens is n3, the refractive index of the d-line of the fourth lens is n4,
The environmental temperature of the lens optical system is defined as t,
The refractive index change amount of the d-line of the first lens is dn1 / dt, the refractive index change amount of the d-line of the second lens is dn2 / dt, the refractive index change amount of the d-line of the third lens is dn3 / dt, and the fourth The refractive index change amount of the d-line of the lens is defined as dn4 / dt,
The distance from the first lens to the image plane is defined as LL1, the distance from the second lens to the image plane as LL2, the distance from the third lens to the image plane as LL3, and the distance from the fourth lens to the image plane as LL4. ,
When the total length of the lens optical system is defined as TTL and the linear expansion coefficient of the lens barrel is defined as dL / dt, the following expression (2) is satisfied.
| (F / f1 × dn1 / dt × LL1 + f / f2 × dn2 / dt × LL2 + f / f3 × dn3 / dt × LL3 + f / f4 × dn4 / dt × LL4) + TTL / f * dL / dt | <20 × 10 −6 (Mm / ° C) (2)

好ましくは、一実施形態の撮像レンズ系は、レンズ光学系の全長をTTL、レンズの焦点距離をfと定義したとき、以下の式(3)を満たすようにした。
1.5<TTL/f<1.8 (3)
好ましくは、一実施形態の撮像レンズ系は、前記第1レンズは、アッベ数が55以上であり、前記第4レンズは、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、アッベ数が55以上であるようにした。
Preferably, in the imaging lens system of one embodiment, when the total length of the lens optical system is defined as TTL and the focal length of the lens is defined as f, the following expression (3) is satisfied.
1.5 <TTL / f <1.8 (3)
Preferably, in an imaging lens system according to an embodiment, the first lens has an Abbe number of 55 or more, and the fourth lens has a characteristic that a refractive index decreases as a temperature increases. The number was made to be 55 or more.

一実施形態の撮像レンズ系によれば、第1レンズが、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、レンズ鏡筒の熱膨張に起因する焦点距離の変化と焦点距離の変化が打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制できる。   According to the imaging lens system of an embodiment, the first lens has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, and the change in focal length and the focal length due to thermal expansion of the lens barrel. By canceling out the changes, it is possible to suppress a shift between the imaging plane and the focus position.

一実施形態の撮像レンズ系によれば、第1レンズの屈折率よりも前記第3レンズの屈折率を大きくすることで、より像面の補正が容易となる。   According to the imaging lens system of one embodiment, the image plane can be corrected more easily by making the refractive index of the third lens larger than that of the first lens.

一実施形態の撮像装置は、上記いずれかの撮像レンズ系と、
前記撮像レンズ系を保持するレンズ鏡筒と、
前記撮像レンズ系の物体側に配置された平板状のカバーガラスと、
前記撮像レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を備えるようにした。
An imaging apparatus according to an embodiment includes any one of the imaging lens systems described above,
A lens barrel holding the imaging lens system;
A flat cover glass disposed on the object side of the imaging lens system;
And an image sensor arranged at a focal position of the imaging lens system.

一実施形態の撮像装置系によれば、第1レンズが、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、レンズ鏡筒の熱膨張に起因する前記撮像レンズ系と結像面との距離の変化と、温度が変化することによる焦点距離の変化が打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制できる。   According to the imaging apparatus system of one embodiment, the first lens has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, and the imaging lens system and the imaging plane caused by thermal expansion of the lens barrel Since the change in the distance between the two and the change in the focal length due to the change in temperature cancel each other, it is possible to suppress the deviation between the imaging plane and the focus position.

本発明の撮像レンズ系及び撮像装置によれば、温度変化による結像面とピント位置のずれを抑制できる。   According to the imaging lens system and the imaging apparatus of the present invention, it is possible to suppress a shift between the imaging plane and the focus position due to a temperature change.

実施例1に係る撮像レンズ系の断面図である。1 is a cross-sectional view of an imaging lens system according to Example 1. FIG. 実施例1の撮像レンズ系の常温における像面湾曲図、歪曲収差図、球面収差図である。FIG. 3 is a field curvature diagram, a distortion diagram, and a spherical aberration diagram at room temperature of the imaging lens system of Example 1. 実施例1に係る撮像レンズ系の横収差図である。3 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像レンズ系の横収差図である。3 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像レンズ系の横収差図である。3 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像レンズ系の横収差図である。3 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像レンズ系の横収差図である。3 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 1. FIG. 実施例1の撮像レンズ系の常温、低温、高温における球面収差図である。FIG. 3 is a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 1 at normal temperature, low temperature, and high temperature. 実施例1における半画角0°での撮像レンズ系のMTFデフォーカス特性を示す図である。6 is a diagram illustrating MTF defocus characteristics of the imaging lens system at a half angle of view of 0 ° in Example 1. FIG. 実施例2に係る撮像レンズ系の断面図である。6 is a cross-sectional view of an imaging lens system according to Example 2. FIG. 実施例2の撮像レンズ系の常温における像面湾曲図、歪曲収差図、球面収差図である。FIG. 4 is a field curvature diagram, a distortion diagram, and a spherical aberration diagram at room temperature of the imaging lens system of Example 2. 実施例2に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 2. FIG. 実施例2に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 2. FIG. 実施例2に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 2. FIG. 実施例2に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 2. FIG. 実施例2に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 2. FIG. 実施例2の撮像レンズ系の常温、低温、高温における球面収差図である。6 is a spherical aberration diagram at normal temperature, low temperature, and high temperature of the imaging lens system of Example 2. FIG. 実施例2における半画角0°での撮像レンズ系のMTFデフォーカス特性を示す図である。6 is a diagram illustrating MTF defocus characteristics of an imaging lens system at a half field angle of 0 ° in Embodiment 2. FIG. 実施例3に係る撮像レンズ系の断面図である。6 is a cross-sectional view of an imaging lens system according to Example 3. FIG. 実施例3の撮像レンズ系の常温における像面湾曲図、歪曲収差図、球面収差図である。FIG. 6 is a field curvature diagram, a distortion diagram, and a spherical aberration diagram at room temperature of the imaging lens system of Example 3. 実施例3に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 3. FIG. 実施例3に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 3. FIG. 実施例3に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 3. FIG. 実施例3に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 3. FIG. 実施例3に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 3. FIG. 実施例3の撮像レンズ系の常温、低温、高温における球面収差図である。6 is a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 3 at normal temperature, low temperature, and high temperature. FIG. 実施例3における半画角0°での撮像レンズ系のMTFデフォーカス特性を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating MTF defocus characteristics of the imaging lens system at a half field angle of 0 ° in Example 3. 実施例4に係る撮像レンズ系の断面図である。6 is a cross-sectional view of an imaging lens system according to Example 4. FIG. 実施例4の撮像レンズ系の常温における像面湾曲図、歪曲収差図、球面収差図である。FIG. 6 is a field curvature diagram, a distortion diagram, and a spherical aberration diagram at room temperature of the imaging lens system of Example 4. 実施例4に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 4. FIG. 実施例4に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 4. FIG. 実施例4に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 4. FIG. 実施例4に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 4. FIG. 実施例4に係る撮像レンズ系の横収差図である。6 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system according to Example 4. FIG. 実施例4の撮像レンズ系の常温、低温、高温における球面収差図である。FIG. 6 is a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 4 at normal temperature, low temperature, and high temperature. 実施例4における半画角0°での撮像レンズ系のMTFデフォーカス特性を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating MTF defocus characteristics of the imaging lens system at a half angle of view of 0 ° in Example 4. 実施例5に係る撮像装置の断面図である。10 is a cross-sectional view of an imaging apparatus according to Embodiment 5. FIG.

以下、本実施例に係る撮像レンズ系及び撮像装置を説明する。
(実施例1:撮像レンズ系)
図1は、実施例1に係る撮像レンズ系の断面図である。図1において、撮像レンズ系11は、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第1レンズL1、絞りSTOP、負のパワーを有する第2レンズL2、正のパワーを有する第3レンズL3、像側が凹面を有する第4レンズL4と、からなる。撮像レンズ系11の結像面はIMGで示されている。また、撮像レンズ系11は、IRカットフィルタ12と、カバーガラス13と、レンズ鏡筒14とを備える。
Hereinafter, the imaging lens system and the imaging apparatus according to the present embodiment will be described.
(Example 1: Imaging lens system)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the imaging lens system according to the first embodiment. In FIG. 1, an imaging lens system 11 includes, in order from the object side to the image side, a first lens L1 having a positive power, a stop STOP, a second lens L2 having a negative power, and a third lens having a positive power. A lens L3, and a fourth lens L4 having a concave surface on the image side. The imaging plane of the imaging lens system 11 is indicated by IMG. The imaging lens system 11 includes an IR cut filter 12, a cover glass 13, and a lens barrel 14.

第1レンズL1は、正のパワーを有する非球面レンズである。第1レンズL1の物体側レンズ面S1は非球面であり、物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。像側レンズ面S2は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The first lens L1 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S1 of the first lens L1 is an aspherical surface and has a convex curved surface portion protruding toward the object side. The image side lens surface S2 has a concave curved surface portion that is recessed toward the object side.

絞りSTOPは、通過する光の量を調整する。例えば、絞りSTOPは、孔を有する板形状のものが好適である。   The stop STOP adjusts the amount of light passing therethrough. For example, the diaphragm STOP preferably has a plate shape having holes.

第2レンズL2は、負のパワーを有するレンズである。第2レンズL2の物体側レンズ面像S4は、像側に窪む凹形状の曲面部分を有し、像側レンズ面S5は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The second lens L2 is a lens having negative power. The object side lens surface image S4 of the second lens L2 has a concave curved surface portion that is recessed toward the image side, and the image side lens surface S5 has a concave surface portion that is recessed toward the object side.

第3レンズL3は、正のパワーを有する非球面レンズである。第3レンズL3の物体側レンズ面S6は像側に窪む凹形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面S7は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。   The third lens L3 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S6 of the third lens L3 has a concave curved surface portion that is recessed toward the image side, and the image side lens surface S7 has a convex curved surface portion that protrudes toward the image side.

第4レンズL4は、正のパワーを有する非球面レンズである。第4レンズL4の物体側レンズ面S8は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面S9は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The fourth lens L4 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S8 of the fourth lens L4 has a convex curved surface portion protruding toward the object side, and the image side lens surface S9 has a concave curved surface portion recessed toward the object side.

IRカットフィルタ12は、赤外光をカットするフィルタである。
カバーガラス13は、撮像素子を保護するためのガラス板である。カバーガラス13は、撮像レンズ系11の設計時には、撮像レンズ系11と一体として扱われる。しかし、カバーガラス13は、撮像レンズ系11の必須の構成要素ではない。
The IR cut filter 12 is a filter that cuts infrared light.
The cover glass 13 is a glass plate for protecting the image sensor. The cover glass 13 is handled as an integral part of the imaging lens system 11 when the imaging lens system 11 is designed. However, the cover glass 13 is not an essential component of the imaging lens system 11.

レンズ鏡筒14は、少なくとも第1レンズL1、絞りSTOP、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の位置を固定するフランジである。具体的には、レンズ鏡筒14は、中空の筒形状を有し、内部にレンズ及び絞りの外周を保持する形状を有する。また、レンズ鏡筒14は、IRカットフィルタ12と、カバーガラス13及び結像面との位置関係を直接的または間接的に固定する形状を有していてもよい。   The lens barrel 14 is a flange that fixes at least the positions of the first lens L1, the stop STOP, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. Specifically, the lens barrel 14 has a hollow cylindrical shape, and has a shape that holds the outer periphery of the lens and the diaphragm inside. The lens barrel 14 may have a shape that directly or indirectly fixes the positional relationship between the IR cut filter 12, the cover glass 13, and the imaging plane.

レンズ鏡筒14の材料は、レンズ及び絞りを固定できればいずれも適用できる。たとえばレンズ鏡筒14の材料は、金属または樹脂が好適である。レンズ鏡筒14の材料は、特にアルミニウムまたはプラスチックが好適である。   Any material can be applied to the lens barrel 14 as long as the lens and the diaphragm can be fixed. For example, the material of the lens barrel 14 is preferably metal or resin. The material of the lens barrel 14 is particularly preferably aluminum or plastic.

レンズ鏡筒14は、温度が上昇すると熱膨張して、長く伸びる。したがって、レンズ鏡筒14に保持されたレンズと結像面との距離は、温度が上昇すると、より長くなる。この結果、レンズ鏡筒14に保持されたレンズと結像面との距離は、撮像レンズ系の焦点距離からずれることになる。   When the temperature rises, the lens barrel 14 is thermally expanded and elongated. Therefore, the distance between the lens held by the lens barrel 14 and the imaging surface becomes longer as the temperature rises. As a result, the distance between the lens held by the lens barrel 14 and the imaging plane deviates from the focal length of the imaging lens system.

一方、撮像レンズ系11では、第1レンズL1が結像面から一番離れた位置にあるので、温度変化による屈折率の変化が、焦点距離に大きく影響する。そこで、第1レンズL1が、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有することにより、レンズ鏡筒の熱膨張に起因する前記撮像レンズ系と結像面との距離の変化を打ち消すように焦点距離を変化させることが容易になる。   On the other hand, in the imaging lens system 11, since the first lens L1 is located farthest from the imaging surface, a change in refractive index due to a temperature change greatly affects the focal length. Therefore, the first lens L1 has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, thereby canceling the change in the distance between the imaging lens system and the imaging plane due to the thermal expansion of the lens barrel. Thus, it becomes easy to change the focal length.

温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有する第1レンズL1としては、フツリン酸系ガラス(もしくはリン酸系ガラス)を用いることが好適である。実施例1では、第1レンズL1にフツリン酸系ガラスを用いた例について説明する。   As the first lens L1 having the characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, it is preferable to use fluorophosphate glass (or phosphate glass). In Example 1, an example in which a fluorophosphate glass is used for the first lens L1 will be described.

そして、撮像レンズ系11は、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する前記撮像レンズ系と結像面との距離の変化が、第1レンズL1、絞りSTOP、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4による撮像レンズ系の焦点距離の変化と打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制する。詳細な数値の条件については、後述する。   In the imaging lens system 11, the change in the distance between the imaging lens system and the imaging plane due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is such that the first lens L1, the stop STOP, the second lens L2, and the third lens L3. Further, by canceling out the change in the focal length of the image pickup lens system by the fourth lens L4, the shift of the imaging plane and the focus position is suppressed. Detailed numerical conditions will be described later.

以下、撮像レンズ系11の特性データについて述べる。
まず、表1に、撮像レンズ系11の各レンズ面のレンズデータを示す。レンズデータとしては、各面の曲率半径、次の面との面間隔、d線における25℃の屈折率、アッベ数及び温度帯別の屈折率の変化量を載せている。温度帯別の屈折率の変化量は、表に示す温度範囲での屈折率の温度変化量を示す。例えば、−40℃〜−20℃の欄は、温度が−40℃から−20℃の範囲における屈折率の変化量を示す。この表1を用いて第1レンズL1のd線の100℃の屈折率を求めると、第1レンズL1のd線の25℃の屈折率は、1.55332であるので、第1レンズL1のd線の100℃の屈折率は、1.55332+(40−25)×−0.0000062+(60−40)×−0.0000064+(80−60)×−0.0000064+(100−80)×−0.0000064=1.552843となる。表1では、−40℃以下と100℃以上は定義していないが、−40℃以下の変化量については−20℃〜−40℃、80℃以上については60℃〜80℃の温度変化係数を用いる事とする。なお、後述の実施例においても同様である。また、「*印」がついた面は、非球面であることを示している。

Figure 2018169425
Hereinafter, characteristic data of the imaging lens system 11 will be described.
First, Table 1 shows lens data of each lens surface of the imaging lens system 11. The lens data includes the radius of curvature of each surface, the surface spacing with the next surface, the refractive index at 25 ° C. for the d-line, the Abbe number, and the amount of change in the refractive index for each temperature zone. The amount of change in refractive index for each temperature zone indicates the amount of change in refractive index with temperature in the temperature range shown in the table. For example, the column of −40 ° C. to −20 ° C. indicates the amount of change in the refractive index when the temperature is in the range of −40 ° C. to −20 ° C. When the refractive index at 100 ° C. of the d-line of the first lens L1 is obtained using Table 1, the refractive index at 25 ° C. of the d-line of the first lens L1 is 1.55332. The refractive index of the d-line at 100 ° C. is 1.553332+ (40−25) × −0.0000062 + (60−40) × −0.0000064 + (80−60) × −0.0000064 + (100−80) × −. 0.0000064 = 1.552843. In Table 1, although -40 degrees C or less and 100 degrees C or more are not defined, about -40 degrees C or less change amount, -20 degreeC--40 degreeC, about 80 degrees C or more, temperature change coefficient of 60 degrees C-80 degrees C Will be used. The same applies to the embodiments described later. A surface with “*” indicates that the surface is aspherical.
Figure 2018169425

ここで、レンズ面に採用される非球面形状は、光軸方向のサグ量をY(h)、cを曲率半径の逆数、光軸に直交する方向の光軸からの高さをh、円錐係数をK、4次、6次、8次、10次、12次、14次、16次の非球面係数をそれぞれA4、A6、A8、A10、A12、A14、A16とすると、次式により表される。なお、各記号の意味及び非球面形状を表す式は、後述の実施例においても同様である。

Figure 2018169425
Here, the aspherical shape adopted for the lens surface is that the sag amount in the optical axis direction is Y (h), c is the reciprocal of the radius of curvature, the height from the optical axis in the direction perpendicular to the optical axis is h, and the cone When the coefficients are K, fourth order, sixth order, eighth order, tenth order, twelfth order, fourteenth order, and sixteenth order aspheric coefficients are A4, A6, A8, A10, A12, A14, and A16, respectively, Is done. The meaning of each symbol and the expression representing the aspherical shape are the same in the examples described later.
Figure 2018169425

表2に、実施例1の撮像レンズ系11において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表2において、例えば「−6.522528E−03」は、「−6.522528×10−3」を意味する。

Figure 2018169425
Table 2 shows the aspheric coefficients for defining the aspherical shape of the aspherical lens surface in the imaging lens system 11 of Example 1. In Table 2, for example, “−6.522528E-03” means “−6.522528 × 10 −3 ”.
Figure 2018169425

図2は、実施例1の撮像レンズ系の常温における像面湾曲図、歪曲収差図、球面収差図である。図2に示すように、実施例1の撮像レンズ系11では、半画角が13°、F値が1.8である。図2の像面湾曲図では、横軸は光軸Z方向の距離を示し、縦軸は像高(画角)を示す。また、図2の像面湾曲図において、Sagはサジタル面における像面湾曲を示し、Tanはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図2の像面湾曲図に示すように、本実施例の撮像レンズ系11によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、撮像レンズ系11が高解像度となる。   FIG. 2 is a field curvature diagram, a distortion diagram, and a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 1 at room temperature. As shown in FIG. 2, in the imaging lens system 11 of Example 1, the half field angle is 13 ° and the F value is 1.8. In the field curvature diagram of FIG. 2, the horizontal axis indicates the distance in the optical axis Z direction, and the vertical axis indicates the image height (field angle). In the field curvature diagram of FIG. 2, Sag represents the field curvature in the sagittal plane, and Tan represents the field curvature in the tangential plane. As shown in the field curvature diagram of FIG. 2, according to the imaging lens system 11 of the present embodiment, the field curvature is well corrected. Therefore, the imaging lens system 11 has a high resolution.

図2の歪曲収差図において、横軸は像の歪み量(%)を示し、縦軸は像高(画角)を示す。図2の像面湾曲図、歪曲収差図では、波長558nmの光線によるシミュレーション結果を示してある。図2の球面収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図2の球面収差図に示すように、本実施例の撮像レンズ系11では、異なる波長でピントずれが発生することが抑制される。   In the distortion diagram of FIG. 2, the horizontal axis indicates the amount of image distortion (%), and the vertical axis indicates the image height (angle of view). The field curvature diagram and the distortion diagram of FIG. 2 show the simulation results with a light beam having a wavelength of 558 nm. In the spherical aberration diagram of FIG. 2, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in the spherical aberration diagram of FIG. 2, in the imaging lens system 11 of the present embodiment, occurrence of defocusing at different wavelengths is suppressed.

図3〜7は、実施例1に係る撮像レンズ系の横収差図である。図3〜7において、横軸は、相対瞳X座標または相対瞳Y座標を示し、縦軸は横収差量を示す。図3は、半画角0°での撮像レンズ系の横収差図である。図4は、半画角5°での撮像レンズ系のタンジェンシャル面における横収差図である。図5は、半画角5°での撮像レンズ系のサジタル面における横収差図である。図6は、半画角8.8°での撮像レンズ系のタンジェンシャル面における横収差図である。図7は、半画角8.8°での撮像レンズ系のサジタル面における横収差図である。図3〜7に示すように、波長によるばらつきが少なく、色の滲みが抑制されている。   3 to 7 are lateral aberration diagrams of the imaging lens system according to Example 1. FIG. 3 to 7, the horizontal axis represents the relative pupil X coordinate or the relative pupil Y coordinate, and the vertical axis represents the lateral aberration amount. FIG. 3 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system at a half angle of view of 0 °. FIG. 4 is a lateral aberration diagram on the tangential surface of the imaging lens system at a half field angle of 5 °. FIG. 5 is a lateral aberration diagram on the sagittal surface of the imaging lens system at a half field angle of 5 °. FIG. 6 is a lateral aberration diagram on the tangential surface of the imaging lens system at a half field angle of 8.8 °. FIG. 7 is a lateral aberration diagram on the sagittal surface of the imaging lens system at a half field angle of 8.8 °. As shown in FIGS. 3 to 7, there is little variation due to wavelength, and color bleeding is suppressed.

次に、表3に、実施例1の撮像レンズ系11の特性値を計算した結果を示す。撮像レンズ系11において、レンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズL1の焦点距離をf、第2レンズL2の焦点距離をf、第3レンズL3の焦点距離をf、第4レンズL4の焦点距離をf、としたときのこれらの特性値及び、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の屈折率を表3に示す。各種の焦点距離は、558nmの波長の光線を用いて計算した。

Figure 2018169425
Next, Table 3 shows the result of calculating the characteristic value of the imaging lens system 11 of Example 1. In the imaging lens system 11, the focal length of the entire lens system to f, and the focal length f 1 of the first lens L1, the focal distance f 2 of the second lens L2, the focal length of the third lens L3 f 3, 4 Table 3 shows these characteristic values when the focal length of the lens L4 is f 4 and the refractive indexes of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. Various focal lengths were calculated using light rays with a wavelength of 558 nm.
Figure 2018169425

温度特性を表4に示す。各種の焦点距離は、558nmの波長の光線を用いて計算した。

Figure 2018169425
Table 4 shows the temperature characteristics. Various focal lengths were calculated using light rays with a wavelength of 558 nm.
Figure 2018169425

表4において、dn/dT(10^−6)は、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について、20℃から40℃に温度が変化した際の屈折率の変化量を10−6オーダーで示したものである。 In Table 4, dn / dT (10 ^ -6) is the refractive index when the temperature of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 is changed from 20 ° C. to 40 ° C. Is shown on the order of 10 −6 .

1/f1*dn/dt×10^6は、第1レンズL1の焦点距離の逆数に、第1レンズL1の温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に10を乗算したものである。1/f2*dn/dt×10^6、1/f3*dn/dt×10^6及び1/f4*dn/dt×10^6も、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について同様の計算を行った結果である。 1 / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 is obtained by multiplying the reciprocal of the focal length of the first lens L1 by the amount of change in the refractive index with respect to the temperature of the first lens L1, and further multiplying by 10 6 . 1 / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, 1 / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and 1 / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 are also the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens. It is the result of having performed the same calculation about L4.

f/f1*dn/dt×10^6は、レンズ系全体の焦点距離fを第1レンズL1の焦点距離f除算した値に、第1レンズL1の温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に10を乗算したものである。 f / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the focal length f of the entire lens system by the focal length f 1 of the first lens L1 by the amount of change in the refractive index with respect to the temperature of the first lens L1. , And multiplied by 10 6 .

f/f2*dn/dt×10^6、f/f3*dn/dt×10^6及びf/f4*dn/dt×10^6も、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について同様の計算を行った結果である。   f / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and f / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 are also the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens. It is the result of having performed the same calculation about L4.

L1〜像面(=LL1)は、第1レンズL1の像側レンズ面S2から結像面までの光軸上における距離を示す。L2〜像面(=LL2)、L3〜像面(=LL3)及びL4〜像面(=LL4)も同様に第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の像側レンズ面S2から結像面までの光軸上における距離を示す。   L1 to image plane (= LL1) indicate the distance on the optical axis from the image-side lens surface S2 of the first lens L1 to the imaging plane. Similarly, L2 to the image plane (= LL2), L3 to the image plane (= LL3), and L4 to the image plane (= LL4) from the image side lens surface S2 of the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. The distance on the optical axis to the image plane is shown.

ここで表4では、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4において、焦点距離の逆数に、レンズの温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に106を乗算した値f/f1*dn/dt×10^6、f/f2*dn/dt×10^6、f/f3*dn/dt×10^6、f/f4*dn/dt×10^6をそれぞれ、a、b、c、dを定義し、レンズから結像面までの距離LL1、LL2、LL3、LL4をe、g、h、iと定義する。   Here, in Table 4, in the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, the reciprocal of the focal length is multiplied by the amount of change in the refractive index with respect to the lens temperature, and further multiplied by 106. The values f / f1 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f3 * dn / dt × 10 ^ 6, and f / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 Define a, b, c, and d, and define the distances LL1, LL2, LL3, and LL4 from the lens to the image plane as e, g, h, and i, respectively.

第1レンズL1における温度変化による焦点距離の変化は、上述の1/f1*dn/dt×10^6にL1〜像面(=LL1)を乗算した値により求まる。第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4における温度変化による焦点距離の変化も同様の計算により求まる。   The change in the focal length due to the temperature change in the first lens L1 is obtained by a value obtained by multiplying the above 1 / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 by L1 to the image plane (= LL1). A change in focal length due to a temperature change in the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 can be obtained by the same calculation.

すなわち、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4において、温度変化による焦点距離の変化は、それぞれ、aとeを乗算した値A、bとgを乗算した値B、cとhを乗算した値C、dとiを乗算した値Dとなる。   That is, in the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, changes in focal length due to temperature changes are values A multiplied by a and e, and values multiplied by b and g, respectively. A value C obtained by multiplying B, c and h, and a value D obtained by multiplying d and i.

一方、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化は、レンズ光学系の全長TTLをレンズ系全体の焦点距離fで除算した値に、鏡筒の線膨張率を乗算することにより求まる。表4では、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化をFと定義する。   On the other hand, the change in the focal length due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the total length TTL of the lens optical system by the focal length f of the entire lens system and the linear expansion coefficient of the barrel. . In Table 4, the change in focal length due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is defined as F.

そして、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の焦点距離の変化の合計は、表4において、sum(A〜D)で示される。sum(A〜D)はA、B、C及びDを加算した値である。上述の第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の焦点距離の変化の合計が、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化と、打ち消し合うように設定する。例えば、表4においてE+Fで示した値の絶対値が所定の数値以下である場合、打ち消し合っているとみなす。   The total change in focal length of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 is indicated by sum (A to D) in Table 4. sum (A to D) is a value obtained by adding A, B, C, and D. The sum of the focal length changes of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 described above cancels the focal length change caused by the thermal expansion of the lens barrel 14. Set. For example, if the absolute value of the value indicated by E + F in Table 4 is less than or equal to a predetermined numerical value, it is considered that the two have canceled each other.

図8は、実施例1の撮像レンズ系の常温、低温、高温における球面収差図である。図8の球面収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図8に示すように、常温、常温より温度が低い低温、常温より温度が高い高温のいずれの状態においても、本実施例の撮像レンズ系11では、異なる波長でピントずれが発生することが抑制される。   FIG. 8 is a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 1 at normal temperature, low temperature, and high temperature. In the spherical aberration diagram of FIG. 8, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in FIG. 8, the imaging lens system 11 of the present embodiment suppresses occurrence of defocusing at different wavelengths in any state of normal temperature, a low temperature lower than normal temperature, and a high temperature higher than normal temperature. Is done.

図9は、本実施例における半画角0°での撮像レンズ系のMTFデフォーカス特性を示す。図9において、横軸は、像面位置変化量を示し、縦軸はMTF(Modulation Transfer Function)を示す。図9に示すように、常温、常温より温度が低い低温、常温より温度が高い高温の状態で、ピーク位置の変化が抑制されている。   FIG. 9 shows the MTF defocus characteristic of the imaging lens system at a half angle of view of 0 ° in the present embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis represents the image plane position change amount, and the vertical axis represents MTF (Modulation Transfer Function). As shown in FIG. 9, the change in the peak position is suppressed at normal temperature, a low temperature lower than normal temperature, and a high temperature higher than normal temperature.

このように実施例1の撮像レンズ系によれば、第1レンズが、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、レンズ鏡筒の熱膨張に起因する前記撮像レンズ系と結像面との距離の変化と焦点距離の変化が打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制できる。   Thus, according to the imaging lens system of Example 1, the first lens has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, and the imaging lens system resulting from the thermal expansion of the lens barrel By canceling out the change in the distance to the imaging plane and the change in the focal length, it is possible to suppress the deviation between the imaging plane and the focus position.

(実施例2:撮像レンズ系)
図10は、実施例2に係る撮像レンズ系の断面図である。図10において、撮像レンズ系11は、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第1レンズL1、絞りSTOP、負のパワーを有する第2レンズL2、正のパワーを有する第3レンズL3、像側が凹面を有する第4レンズL4からなる。撮像レンズ系11の結像面はIMGで示されている。また、撮像レンズ系11は、IRカットフィルタ12と、カバーガラス13と、図示しないレンズ鏡筒14とを備える。
(Example 2: imaging lens system)
FIG. 10 is a cross-sectional view of the imaging lens system according to the second embodiment. In FIG. 10, the imaging lens system 11 includes, in order from the object side to the image side, a first lens L1 having a positive power, a stop STOP, a second lens L2 having a negative power, and a third lens having a positive power. The lens L3 includes a fourth lens L4 having a concave surface on the image side. The imaging plane of the imaging lens system 11 is indicated by IMG. The imaging lens system 11 includes an IR cut filter 12, a cover glass 13, and a lens barrel 14 (not shown).

第1レンズL1は、正のパワーを有する非球面レンズである。第1レンズL1の物体側レンズ面S1は非球面であり、物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。像側レンズ面S2は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。第1レンズL1は、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有することが好ましい。温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有する第1レンズL1としては、フツリン酸系ガラス(もしくはリン酸系ガラス)を用いることが好適である。実施例1では、第1レンズL1にフツリン酸系ガラスを用いた例について説明する。   The first lens L1 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S1 of the first lens L1 is an aspherical surface and has a convex curved surface portion protruding toward the object side. The image side lens surface S2 has a convex curved surface portion protruding toward the image side. The first lens L1 preferably has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases. As the first lens L1 having the characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, it is preferable to use fluorophosphate glass (or phosphate glass). In Example 1, an example in which a fluorophosphate glass is used for the first lens L1 will be described.

絞りSTOPは、通過する光の量を調整する。例えば、絞りSTOPは、孔を有する板形状のものが好適である。   The stop STOP adjusts the amount of light passing therethrough. For example, the diaphragm STOP preferably has a plate shape having holes.

第2レンズL2は、負のパワーを有するレンズである。第2レンズL2の物体側レンズ面像S4は、像側に窪む凹形状の曲面部分を有し、像側レンズ面S5は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The second lens L2 is a lens having negative power. The object side lens surface image S4 of the second lens L2 has a concave curved surface portion that is recessed toward the image side, and the image side lens surface S5 has a concave surface portion that is recessed toward the object side.

第3レンズL3は、正のパワーを有する非球面レンズである。第3レンズL3の物体側レンズ面S6は像側に窪む凹形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面S7は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。   The third lens L3 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S6 of the third lens L3 has a concave curved surface portion that is recessed toward the image side, and the image side lens surface S7 has a convex curved surface portion that protrudes toward the image side.

第4レンズL4は、正のパワーを有する非球面レンズである。第4レンズL4の物体側レンズ面S8は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面S9は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The fourth lens L4 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S8 of the fourth lens L4 has a convex curved surface portion protruding toward the object side, and the image side lens surface S9 has a concave curved surface portion recessed toward the object side.

IRカットフィルタ12は、赤外光をカットするフィルタである。
カバーガラス13は、撮像素子を保護するためのガラス板である。カバーガラス13は、撮像レンズ系11の設計時には、撮像レンズ系11と一体として扱われる。しかし、カバーガラス13は、撮像レンズ系11の必須の構成要素ではない。
The IR cut filter 12 is a filter that cuts infrared light.
The cover glass 13 is a glass plate for protecting the image sensor. The cover glass 13 is handled as an integral part of the imaging lens system 11 when the imaging lens system 11 is designed. However, the cover glass 13 is not an essential component of the imaging lens system 11.

図示しないレンズ鏡筒14は、実施例1と同様に、少なくとも第1レンズL1、絞りSTOP、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の位置を固定するフランジである。   The lens barrel 14 (not shown) is a flange that fixes at least the positions of the first lens L1, the stop STOP, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, as in the first embodiment.

そして、撮像レンズ系11は、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化が、第1レンズL1、絞りSTOP、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4による撮像レンズ系の焦点距離の変化と打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制する。詳細な数値の条件については、後述する。   The imaging lens system 11 has an imaging lens system in which the change in focal length due to thermal expansion of the lens barrel 14 is the first lens L1, the stop STOP, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. By canceling out the change in the focal length, the deviation between the image plane and the focus position is suppressed. Detailed numerical conditions will be described later.

以下、撮像レンズ系11の特性データについて述べる。
まず、表5に、撮像レンズ系11の各レンズ面のレンズデータを示す。レンズデータとしては、各面の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数及び温度帯別の屈折率の変化量を載せている。温度帯別の屈折率の変化量は、表5に示す温度範囲での屈折率の温度変化量を示す。例えば、−40℃〜−20℃の欄は、温度が−40℃から−20℃の範囲における屈折率の変化量を示す。また、「*印」がついた面は、非球面であることを示している。

Figure 2018169425
Hereinafter, characteristic data of the imaging lens system 11 will be described.
First, Table 5 shows lens data of each lens surface of the imaging lens system 11. The lens data includes the curvature radius of each surface, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, and the amount of change in refractive index for each temperature zone. The amount of change in refractive index for each temperature zone indicates the amount of change in refractive index with temperature in the temperature range shown in Table 5. For example, the column of −40 ° C. to −20 ° C. indicates the amount of change in the refractive index when the temperature is in the range of −40 ° C. to −20 ° C. A surface with “*” indicates that the surface is aspherical.
Figure 2018169425

表6に、実施例2の撮像レンズ系11において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表6において、例えば「−6.522528E−03」は、「−6.522528×10−3」を意味する。

Figure 2018169425
Table 6 shows aspheric coefficients for defining the aspherical shape of the aspherical lens surface in the imaging lens system 11 of Example 2. In Table 6, for example, “−6.522528E-03” means “−6.522528 × 10 −3 ”.
Figure 2018169425

図11は、実施例2の撮像レンズ系の常温における像面湾曲図、歪曲収差図、球面収差図である。図11に示すように、実施例2の撮像レンズ系11では、半画角が13°、F値が1.8である。図11の像面湾曲図では、横軸は光軸Z方向の距離を示し、縦軸は像高(画角)を示す。また、図11の像面湾曲図において、Sagはサジタル面における像面湾曲を示し、Tanはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図11の像面湾曲図に示すように、本実施例の撮像レンズ系11によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、撮像レンズ系11が高解像度となる。   FIG. 11 is a field curvature diagram, a distortion diagram, and a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 2 at normal temperature. As shown in FIG. 11, in the imaging lens system 11 of Example 2, the half field angle is 13 ° and the F value is 1.8. In the field curvature diagram of FIG. 11, the horizontal axis indicates the distance in the optical axis Z direction, and the vertical axis indicates the image height (field angle). In the field curvature diagram of FIG. 11, Sag represents field curvature on the sagittal plane, and Tan represents field curvature on the tangential plane. As shown in the field curvature diagram of FIG. 11, according to the imaging lens system 11 of the present embodiment, the field curvature is corrected well. Therefore, the imaging lens system 11 has a high resolution.

図11の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量(%)を示し、縦軸は像高(画角)を示す。図11の像面湾曲図、歪曲収差図では、波長558nmの光線によるシミュレーション結果を示してある。図11の球面収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図11の球面収差図に示すように、本実施例の撮像レンズ系11では、異なる波長でピントずれが発生することが抑制される。   In the distortion diagram of FIG. 11, the horizontal axis indicates the amount of image distortion (%), and the vertical axis indicates the image height (angle of view). The field curvature diagram and the distortion diagram in FIG. 11 show the simulation results with a light beam having a wavelength of 558 nm. In the spherical aberration diagram of FIG. 11, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in the spherical aberration diagram of FIG. 11, in the imaging lens system 11 of this example, occurrence of defocusing at different wavelengths is suppressed.

図12〜16は、実施例2に係る撮像レンズ系の横収差図である。図12〜16において、横軸は、相対瞳X座標または相対瞳Y座標を示し、縦軸は横収差量を示す。図12は、半画角0°での撮像レンズ系の横収差図である。図13は、半画角5°での撮像レンズ系のタンジェンシャル面における横収差図である。図14は、半画角5°での撮像レンズ系のサジタル面における横収差図である。図15は、半画角8.8°での撮像レンズ系のタンジェンシャル面における横収差図である。図16は、半画角8.8°での撮像レンズ系のサジタル面における横収差図である。図12〜16に示すように、色の滲みが抑制されている。   12 to 16 are lateral aberration diagrams of the imaging lens system according to Example 2. FIGS. 12 to 16, the horizontal axis represents the relative pupil X coordinate or the relative pupil Y coordinate, and the vertical axis represents the lateral aberration amount. FIG. 12 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system at a half angle of view of 0 °. FIG. 13 is a lateral aberration diagram on the tangential surface of the imaging lens system at a half field angle of 5 °. FIG. 14 is a lateral aberration diagram on the sagittal surface of the imaging lens system at a half field angle of 5 °. FIG. 15 is a lateral aberration diagram on the tangential surface of the imaging lens system at a half field angle of 8.8 °. FIG. 16 is a lateral aberration diagram on the sagittal surface of the imaging lens system at a half field angle of 8.8 °. As shown in FIGS. 12 to 16, color bleeding is suppressed.

次に、表7に、実施例2の撮像レンズ系11の特性値を計算した結果を示す。撮像レンズ系11においてレンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズL1の焦点距離をf、第2レンズL2の焦点距離をf、第3レンズL3の焦点距離をf、第4レンズL4の焦点距離をf、としたときのこれらの特性値及び、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の屈折率を表7に示す。各種の焦点距離は、558nmの波長の光線を用いて計算した。

Figure 2018169425
Next, Table 7 shows the result of calculating the characteristic value of the imaging lens system 11 of Example 2. The focal length of the entire lens system f in the imaging lens system 11, the focal length f 1 of the first lens L1, the focal distance f 2 of the second lens L2, the focal length f 3 of the third lens L3, the fourth lens Table 7 shows these characteristic values when the focal length of L4 is f 4 and the refractive indexes of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. Various focal lengths were calculated using light rays with a wavelength of 558 nm.
Figure 2018169425

温度特性を表8に示す。各種の焦点距離は、558nmの波長の光線を用いて計算した。

Figure 2018169425
Table 8 shows the temperature characteristics. Various focal lengths were calculated using light rays with a wavelength of 558 nm.
Figure 2018169425

表8において、dn/dT(10^−6)は、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について、20℃から40℃に温度が変化した際の屈折率の変化量を10−6オーダーで示したものである。 In Table 8, dn / dT (10 ^ -6) is the refractive index when the temperature of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 is changed from 20 ° C. to 40 ° C. Is shown on the order of 10 −6 .

1/f1*dn/dt×10^6は、第1レンズL1の焦点距離の逆数に、第1レンズL1の温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に10を乗算したものである。1/f2*dn/dt×10^6、1/f3*dn/dt×10^6及び1/f4*dn/dt×10^6も、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について同様の計算を行った結果である。 1 / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 is obtained by multiplying the reciprocal of the focal length of the first lens L1 by the amount of change in the refractive index with respect to the temperature of the first lens L1, and further multiplying by 10 6 . 1 / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, 1 / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and 1 / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 are also the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens. It is the result of having performed the same calculation about L4.

f/f1*dn/dt×10^6は、レンズ系全体の焦点距離fを第1レンズL1の焦点距離f除算した値に、第1レンズL1の温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に10を乗算したものである。 f / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the focal length f of the entire lens system by the focal length f 1 of the first lens L1 by the amount of change in the refractive index with respect to the temperature of the first lens L1. , And multiplied by 10 6 .

f/f2*dn/dt×10^6、f/f3*dn/dt×10^6及びf/f4*dn/dt×10^6も、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について同様の計算を行った結果である。   f / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and f / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 are also the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens. It is the result of having performed the same calculation about L4.

L1〜像面(=LL1)は、第1レンズL1から結像面までの距離を示す。L2〜像面(=LL2)、L3〜像面(=LL3)及びL4〜像面(=LL4)も同様に第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4から結像面までの距離を示す。   L1 to image plane (= LL1) indicate the distance from the first lens L1 to the image plane. Similarly, L2 to the image plane (= LL2), L3 to the image plane (= LL3), and L4 to the image plane (= LL4) are distances from the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 to the image formation plane. Indicates.

ここで表8では、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4において、焦点距離の逆数に、レンズの温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に106を乗算した値f/f1*dn/dt×10^6、f/f2*dn/dt×10^6、f/f3*dn/dt×10^6及びf/f4*dn/dt×10^6をそれぞれ、a、b、c、dを定義し、レンズから結像面までの距離LL1、LL2、LL3、LL4をe、g、h、iと定義する。   Here, in Table 8, in the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, the reciprocal of the focal length is multiplied by the amount of change in the refractive index with respect to the lens temperature, and further multiplied by 106. The values f / f1 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and f / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 Define a, b, c, and d, and define the distances LL1, LL2, LL3, and LL4 from the lens to the image plane as e, g, h, and i, respectively.

第1レンズL1における温度変化による焦点距離の変化は、上述の1/f1*dn/dt×10^6にL1〜像面(=LL1)を乗算した値により求まる。第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4における温度変化による焦点距離の変化も同様の計算により求まる。   The change in the focal length due to the temperature change in the first lens L1 is obtained by a value obtained by multiplying the above 1 / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 by L1 to the image plane (= LL1). A change in focal length due to a temperature change in the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 can be obtained by the same calculation.

すなわち、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4において、温度変化による焦点距離の変化は、それぞれ、aとeを乗算した値A、bとgを乗算した値B、cとhを乗算した値C、dとiを乗算した値Dとなる。   That is, in the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, changes in focal length due to temperature changes are values A multiplied by a and e, and values multiplied by b and g, respectively. A value C obtained by multiplying B, c and h, and a value D obtained by multiplying d and i.

一方、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化は、レンズ光学系の全長TTLをレンズ系全体の焦点距離fで除算した値に、鏡筒の線膨張率を乗算することにより求まる。表8では、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化をFと定義する。   On the other hand, the change in the focal length due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the total length TTL of the lens optical system by the focal length f of the entire lens system and the linear expansion coefficient of the barrel. . In Table 8, the change in focal length due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is defined as F.

そして、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の焦点距離の変化の合計は、表8において、sum(A〜D)で示される。sum(A〜D)はA、B、C及びDを加算した値である。上述の第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の焦点距離の変化の合計が、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化と、打ち消し合うように設定する。例えば、表8においてE+Fで示した値の絶対値が所定の数値以下である場合、打ち消し合っているとみなす。   The total change in focal length of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 is indicated by sum (A to D) in Table 8. sum (A to D) is a value obtained by adding A, B, C, and D. The sum of the focal length changes of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 described above cancels the focal length change caused by the thermal expansion of the lens barrel 14. Set. For example, if the absolute value of the value indicated by E + F in Table 8 is equal to or less than a predetermined numerical value, it is considered that they are canceling each other.

図17は、実施例2の撮像レンズ系の常温、低温、高温における球面収差図である。図17の球面収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図17に示すように、常温、常温より温度が低い低温、常温より温度が高い高温のいずれの状態においても、本実施例の撮像レンズ系11では、異なる波長でピントずれが発生することが抑制される。   FIG. 17 is a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 2 at normal temperature, low temperature, and high temperature. In the spherical aberration diagram of FIG. 17, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in FIG. 17, in the imaging lens system 11 of the present embodiment, occurrence of defocusing at different wavelengths is suppressed in any state of normal temperature, a low temperature lower than normal temperature, and a high temperature higher than normal temperature. Is done.

図18は、実施例2における半画角0°での撮像レンズ系のMTFデフォーカス特性を示す図である。図18において、横軸は、像面位置変化量を示し、縦軸はMTFを示す。図18に示すように、常温、常温より温度が低い低温、常温より温度が高い高温の状態で、ピーク位置の変化が抑制されている。   FIG. 18 is a diagram illustrating the MTF defocus characteristic of the imaging lens system at the half field angle of 0 ° in the second embodiment. In FIG. 18, the horizontal axis represents the image plane position change amount, and the vertical axis represents the MTF. As shown in FIG. 18, the change in the peak position is suppressed at normal temperature, a low temperature lower than normal temperature, and a high temperature higher than normal temperature.

このように実施例2の撮像レンズ系によれば、第1レンズが、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、レンズ鏡筒の熱膨張に起因する焦点距離の変化と焦点距離の変化が打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制できる。   Thus, according to the imaging lens system of Example 2, the first lens has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, and the change in focal length due to the thermal expansion of the lens barrel. By canceling out changes in the focal length, it is possible to suppress a shift between the image plane and the focus position.

(実施例3:撮像レンズ系)
図19は、実施例3に係る撮像レンズ系の断面図である。図19において、撮像レンズ系11は、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第1レンズL1、絞りSTOP、負のパワーを有する第2レンズL2、正のパワーを有する第3レンズL3、像側が凹面を有する第4レンズL4からなる。撮像レンズ系11の結像面はIMGで示されている。また、撮像レンズ系11は、IRカットフィルタ12と、カバーガラス13と、図示しないレンズ鏡筒14とを備える。
(Example 3: imaging lens system)
FIG. 19 is a sectional view of the imaging lens system according to Example 3. In FIG. 19, the imaging lens system 11 includes, in order from the object side to the image side, a first lens L1 having a positive power, a stop STOP, a second lens L2 having a negative power, and a third lens having a positive power. The lens L3 includes a fourth lens L4 having a concave surface on the image side. The imaging plane of the imaging lens system 11 is indicated by IMG. The imaging lens system 11 includes an IR cut filter 12, a cover glass 13, and a lens barrel 14 (not shown).

第1レンズL1は、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有することが好ましい。温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有する第1レンズL1としては、フツリン酸系ガラス(もしくはリン酸系ガラス)を用いることが好適である。実施例1では、第1レンズL1にフツリン酸系ガラスを用いた例について説明する。   The first lens L1 preferably has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases. As the first lens L1 having the characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, it is preferable to use fluorophosphate glass (or phosphate glass). In Example 1, an example in which a fluorophosphate glass is used for the first lens L1 will be described.

第1レンズL1は、正のパワーを有する非球面レンズである。第1レンズL1の物体側レンズ面S1は非球面であり、物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。像側レンズ面S2は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。   The first lens L1 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S1 of the first lens L1 is an aspherical surface and has a convex curved surface portion protruding toward the object side. The image side lens surface S2 has a convex curved surface portion protruding toward the image side.

絞りSTOPは、通過する光の量を調整する。例えば、絞りSTOPは、孔を有する板形状のものが好適である。   The stop STOP adjusts the amount of light passing therethrough. For example, the diaphragm STOP preferably has a plate shape having holes.

第2レンズL2は、負のパワーを有するレンズである。第2レンズL2の物体側レンズ面像S4は、物体側に突出する凸形状の曲面部分を有し、像側レンズ面S5は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The second lens L2 is a lens having negative power. The object-side lens surface image S4 of the second lens L2 has a convex curved surface portion protruding toward the object side, and the image-side lens surface S5 has a concave curved surface portion recessed toward the object side.

第3レンズL3は、正のパワーを有する非球面レンズである。第3レンズL3の物体側レンズ面S6は像側に窪む凹形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面S7は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。   The third lens L3 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S6 of the third lens L3 has a concave curved surface portion that is recessed toward the image side, and the image side lens surface S7 has a convex curved surface portion that protrudes toward the image side.

第4レンズL4は、正のパワーを有する非球面レンズである。第4レンズL4の物体側レンズ面S8は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面S9は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The fourth lens L4 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S8 of the fourth lens L4 has a convex curved surface portion protruding toward the object side, and the image side lens surface S9 has a concave curved surface portion recessed toward the object side.

IRカットフィルタ12は、赤外光をカットするフィルタである。
カバーガラス13は、撮像素子を保護するためのガラス板である。カバーガラス13は、撮像レンズ系11の設計時には、撮像レンズ系11と一体として扱われる。しかし、カバーガラス13は、撮像レンズ系11の必須の構成要素ではない。
The IR cut filter 12 is a filter that cuts infrared light.
The cover glass 13 is a glass plate for protecting the image sensor. The cover glass 13 is handled as an integral part of the imaging lens system 11 when the imaging lens system 11 is designed. However, the cover glass 13 is not an essential component of the imaging lens system 11.

図示しないレンズ鏡筒14は、実施例1と同様に、少なくとも第1レンズL1、絞りSTOP、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の位置を固定するフランジである。   The lens barrel 14 (not shown) is a flange that fixes at least the positions of the first lens L1, the stop STOP, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, as in the first embodiment.

そして、撮像レンズ系11は、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化が、第1レンズL1、絞りSTOP、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4による撮像レンズ系の焦点距離の変化と打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制する。詳細な数値の条件については、後述する。   The imaging lens system 11 has an imaging lens system in which the change in focal length due to thermal expansion of the lens barrel 14 is the first lens L1, the stop STOP, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. By canceling out the change in the focal length, the deviation between the image plane and the focus position is suppressed. Detailed numerical conditions will be described later.

以下、撮像レンズ系11の特性データについて述べる。
まず、表9に、撮像レンズ系11の各レンズ面のレンズデータを示す。レンズデータとしては、各面の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数及び温度帯別の屈折率の変化量を載せている。温度帯別の屈折率の変化量は、表9に示す温度範囲での屈折率の温度変化量を示す。例えば、−40℃〜−20℃の欄は、温度が−40℃から−20℃の範囲における屈折率の変化量を示す。また、「*印」がついた面は、非球面であることを示している。

Figure 2018169425
Hereinafter, characteristic data of the imaging lens system 11 will be described.
First, Table 9 shows lens data of each lens surface of the imaging lens system 11. The lens data includes the curvature radius of each surface, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, and the amount of change in refractive index for each temperature zone. The amount of change in refractive index for each temperature zone indicates the amount of change in refractive index with temperature in the temperature range shown in Table 9. For example, the column of −40 ° C. to −20 ° C. indicates the amount of change in the refractive index when the temperature is in the range of −40 ° C. to −20 ° C. A surface with “*” indicates that the surface is aspherical.
Figure 2018169425

表10に、実施例3の撮像レンズ系11において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表10において、例えば「−6.522528E−03」は、「−6.522528×10−3」を意味する。

Figure 2018169425
Table 10 shows the aspheric coefficients for defining the aspherical shape of the aspherical lens surface in the imaging lens system 11 of Example 3. In Table 10, for example, “−6.522528E-03” means “−6.522528 × 10 −3 ”.
Figure 2018169425

図20は、実施例3の撮像レンズ系の常温における像面湾曲図、歪曲収差図、球面収差図である。図20に示すように、実施例3の撮像レンズ系11では、半画角が13°、F値が1.8である。図20の像面湾曲図では、横軸は光軸Z方向の距離を示し、縦軸は像高(画角)を示す。また、図20の像面湾曲図において、Sagはサジタル面における像面湾曲を示し、Tanはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図20の像面湾曲図に示すように、本実施例の撮像レンズ系11によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、撮像レンズ系11が高解像度となる。   FIG. 20 is a field curvature diagram, a distortion diagram, and a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 3 at normal temperature. As shown in FIG. 20, in the imaging lens system 11 of Example 3, the half angle of view is 13 ° and the F value is 1.8. In the field curvature diagram of FIG. 20, the horizontal axis indicates the distance in the optical axis Z direction, and the vertical axis indicates the image height (field angle). In the field curvature diagram of FIG. 20, Sag represents field curvature on the sagittal plane, and Tan represents field curvature on the tangential plane. As shown in the field curvature diagram of FIG. 20, according to the imaging lens system 11 of the present embodiment, the field curvature is corrected well. Therefore, the imaging lens system 11 has a high resolution.

図20の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量(%)を示し、縦軸は像高(画角)を示す。図20の像面湾曲図、歪曲収差図では、波長558nmの光線によるシミュレーション結果を示してある。図20の球面収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図20の球面収差図に示すように、本実施例の撮像レンズ系11では、異なる波長でピントずれが発生することが抑制される。   In the distortion diagram of FIG. 20, the horizontal axis indicates the amount of distortion (%) of the image, and the vertical axis indicates the image height (angle of view). The field curvature diagram and the distortion diagram of FIG. 20 show the simulation results with a light beam having a wavelength of 558 nm. In the spherical aberration diagram of FIG. 20, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in the spherical aberration diagram of FIG. 20, in the imaging lens system 11 of the present example, occurrence of defocusing at different wavelengths is suppressed.

図21〜25は、実施例3に係る撮像レンズ系の横収差図である。図21〜25において、横軸は、相対瞳X座標または相対瞳Y座標を示し、縦軸は横収差量を示す。図21は、半画角0°での撮像レンズ系の横収差図である。図22は、半画角5°での撮像レンズ系のタンジェンシャル面における横収差図である。図23は、半画角5°での撮像レンズ系のサジタル面における横収差図である。図24は、半画角8.8°での撮像レンズ系のタンジェンシャル面における横収差図である。図25は、半画角8.8°での撮像レンズ系のサジタル面における横収差図である。図21〜25に示すように、色の滲みが抑制されている。   21 to 25 are lateral aberration diagrams of the imaging lens system according to Example 3. FIGS. 21 to 25, the horizontal axis represents the relative pupil X coordinate or the relative pupil Y coordinate, and the vertical axis represents the lateral aberration amount. FIG. 21 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system when the half field angle is 0 °. FIG. 22 is a lateral aberration diagram on the tangential surface of the imaging lens system at a half angle of view of 5 °. FIG. 23 is a lateral aberration diagram on the sagittal surface of the imaging lens system at a half field angle of 5 °. FIG. 24 is a lateral aberration diagram on the tangential surface of the imaging lens system at a half field angle of 8.8 °. FIG. 25 is a lateral aberration diagram on the sagittal surface of the imaging lens system at a half field angle of 8.8 °. As shown in FIGS. 21 to 25, color bleeding is suppressed.

次に、表11に、実施例3の撮像レンズ系11の特性値を計算した結果を示す。撮像レンズ系11においてレンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズL1の焦点距離をf、第2レンズL2の焦点距離をf、第3レンズL3の焦点距離をf、第4レンズL4の焦点距離をf、としたときのこれらの特性値及び、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の屈折率を表11に示す。各種の焦点距離は、558nmの波長の光線を用いて計算した。

Figure 2018169425
Next, Table 11 shows the result of calculating the characteristic value of the imaging lens system 11 of Example 3. The focal length of the entire lens system f in the imaging lens system 11, the focal length f 1 of the first lens L1, the focal distance f 2 of the second lens L2, the focal length f 3 of the third lens L3, the fourth lens Table 11 shows these characteristic values when the focal length of L4 is f 4 and the refractive indexes of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. Various focal lengths were calculated using light rays with a wavelength of 558 nm.
Figure 2018169425

温度特性を表12に示す。各種の焦点距離は、558nmの波長の光線を用いて計算した。

Figure 2018169425
Table 12 shows the temperature characteristics. Various focal lengths were calculated using light rays with a wavelength of 558 nm.
Figure 2018169425

表12において、dn/dT(10^−6)は、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について、20℃から40℃に温度が変化した際の屈折率の変化量を10−6オーダーで示したものである。 In Table 12, dn / dT (10 ^ -6) is the refractive index when the temperature of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 is changed from 20 ° C. to 40 ° C. Is shown on the order of 10 −6 .

1/f1*dn/dt×10^6は、第1レンズL1の焦点距離の逆数に、第1レンズL1の温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に10を乗算したものである。1/f2*dn/dt×10^6、1/f3*dn/dt×10^6及び1/f4*dn/dt×10^6も、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について同様の計算を行った結果である。 1 / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 is obtained by multiplying the reciprocal of the focal length of the first lens L1 by the amount of change in the refractive index with respect to the temperature of the first lens L1, and further multiplying by 10 6 . 1 / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, 1 / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and 1 / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 are also the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens. It is the result of having performed the same calculation about L4.

f/f1*dn/dt×10^6は、レンズ系全体の焦点距離fを第1レンズL1の焦点距離f除算した値に、第1レンズL1の温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に10を乗算したものである。 f / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the focal length f of the entire lens system by the focal length f 1 of the first lens L1 by the amount of change in the refractive index with respect to the temperature of the first lens L1. , And multiplied by 10 6 .

f/f2*dn/dt×10^6、f/f3*dn/dt×10^6及びf/f4*dn/dt×10^6も、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について同様の計算を行った結果である。   f / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and f / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 are also the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens. It is the result of having performed the same calculation about L4.

L1〜像面(=LL1)は、第1レンズL1から結像面までの距離を示す。L2〜像面(=LL2)、L3〜像面(=LL3)及びL4〜像面(=LL4)も同様に第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4から結像面までの距離を示す。   L1 to image plane (= LL1) indicate the distance from the first lens L1 to the image plane. Similarly, L2 to the image plane (= LL2), L3 to the image plane (= LL3), and L4 to the image plane (= LL4) are distances from the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 to the image formation plane. Indicates.

ここで表12では、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4において、焦点距離の逆数に、レンズの温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に106を乗算した値f/f1*dn/dt×10^6、f/f2*dn/dt×10^6、f/f3*dn/dt×10^6及びf/f4*dn/dt×10^6をそれぞれ、a、b、c、dを定義し、レンズから結像面までの距離LL1、LL2、LL3、LL4をe、g、h、iと定義する。   Here, in Table 12, in the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, the reciprocal of the focal length is multiplied by the amount of change in the refractive index with respect to the lens temperature, and further multiplied by 106. The values f / f1 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and f / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 Define a, b, c, and d, and define the distances LL1, LL2, LL3, and LL4 from the lens to the image plane as e, g, h, and i, respectively.

第1レンズL1における温度変化による焦点距離の変化は、上述の1/f1*dn/dt×10^6にL1〜像面(=LL1)を乗算した値により求まる。第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4における温度変化による焦点距離の変化も同様の計算により求まる。   The change in the focal length due to the temperature change in the first lens L1 is obtained by a value obtained by multiplying the above 1 / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 by L1 to the image plane (= LL1). A change in focal length due to a temperature change in the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 can be obtained by the same calculation.

すなわち、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4において、温度変化による焦点距離の変化は、それぞれ、aとeを乗算した値A、bとgを乗算した値B、cとhを乗算した値C、dとiを乗算した値Dとなる。   That is, in the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, changes in focal length due to temperature changes are values A multiplied by a and e, and values multiplied by b and g, respectively. A value C obtained by multiplying B, c and h, and a value D obtained by multiplying d and i.

一方、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化は、レンズ光学系の全長TTLをレンズ系全体の焦点距離fで除算した値に、鏡筒の線膨張率を乗算することにより求まる。表12では、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化をFと定義する。   On the other hand, the change in the focal length due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the total length TTL of the lens optical system by the focal length f of the entire lens system and the linear expansion coefficient of the barrel. . In Table 12, the change in focal length due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is defined as F.

そして、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の焦点距離の変化の合計は、表12において、sum(A〜D)で示される。sum(A〜D)はA、B、C及びDを加算した値である。上述の第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の焦点距離の変化の合計が、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化と、打ち消し合うように設定する。例えば、表12においてE+Fで示した値の絶対値が所定の数値以下である場合、打ち消し合っているとみなす。   The total change in focal length of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 is indicated by sum (A to D) in Table 12. sum (A to D) is a value obtained by adding A, B, C, and D. The sum of the focal length changes of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 described above cancels the focal length change caused by the thermal expansion of the lens barrel 14. Set. For example, if the absolute value of the value indicated by E + F in Table 12 is equal to or less than a predetermined numerical value, it is considered that they are canceling each other.

図26は、実施例3の撮像レンズ系の常温、低温、高温における球面収差図である。図26の球面収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図26に示すように、常温、常温より温度が低い低温、常温より温度が高い高温のいずれの状態においても、本実施例の撮像レンズ系11では、異なる波長でピントずれが発生することが抑制される。   FIG. 26 is a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 3 at normal temperature, low temperature, and high temperature. In the spherical aberration diagram of FIG. 26, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in FIG. 26, in the imaging lens system 11 of this embodiment, the occurrence of defocusing at different wavelengths is suppressed in any state of normal temperature, a low temperature lower than normal temperature, and a high temperature higher than normal temperature. Is done.

図27は、実施例3における半画角0°での撮像レンズ系のMTFデフォーカス特性を示す図である。図27において、横軸は、像面位置変化量を示し、縦軸はMTFを示す。図27に示すように、常温、常温より温度が低い低温、常温より温度が高い高温の状態で、ピーク位置の変化が抑制されている。   FIG. 27 is a diagram illustrating the MTF defocus characteristic of the imaging lens system at the half field angle of 0 ° in the third embodiment. In FIG. 27, the horizontal axis represents the image plane position change amount, and the vertical axis represents the MTF. As shown in FIG. 27, the change in peak position is suppressed at normal temperature, a low temperature lower than normal temperature, and a high temperature higher than normal temperature.

このように実施例3の撮像レンズ系によれば、第1レンズが、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、レンズ鏡筒の熱膨張に起因する焦点距離の変化と焦点距離の変化が打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制できる。   Thus, according to the imaging lens system of Example 3, the first lens has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, and the change in focal length due to the thermal expansion of the lens barrel. By canceling out changes in the focal length, it is possible to suppress a shift between the image plane and the focus position.

(実施例4:撮像レンズ系)
図28は、実施例4に係る撮像レンズ系の断面図である。図28において、撮像レンズ系11は、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第1レンズL1、絞りSTOP、負のパワーを有する第2レンズL2、正のパワーを有する第3レンズL3、像側が凹面を有する第4レンズL4からなる。撮像レンズ系11の結像面はIMGで示されている。また、撮像レンズ系11は、IRカットフィルタ12と、カバーガラス13と、図示しないレンズ鏡筒14とを備える。
(Example 4: imaging lens system)
FIG. 28 is a cross-sectional view of the imaging lens system according to Example 4. In FIG. 28, the imaging lens system 11 includes, in order from the object side to the image side, a first lens L1 having a positive power, a stop STOP, a second lens L2 having a negative power, and a third lens having a positive power. The lens L3 includes a fourth lens L4 having a concave surface on the image side. The imaging plane of the imaging lens system 11 is indicated by IMG. The imaging lens system 11 includes an IR cut filter 12, a cover glass 13, and a lens barrel 14 (not shown).

第1レンズL1は、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有することが好ましい。温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有する第1レンズL1としては、フツリン酸系ガラス(もしくはリン酸系ガラス)を用いることが好適である。実施例1では、第1レンズL1にフツリン酸系ガラスを用いた例について説明する。   The first lens L1 preferably has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases. As the first lens L1 having the characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, it is preferable to use fluorophosphate glass (or phosphate glass). In Example 1, an example in which a fluorophosphate glass is used for the first lens L1 will be described.

第1レンズL1は、正のパワーを有する非球面レンズである。第1レンズL1の物体側レンズ面S1は非球面であり、物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。像側レンズ面S2は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。   The first lens L1 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S1 of the first lens L1 is an aspherical surface and has a convex curved surface portion protruding toward the object side. The image side lens surface S2 has a convex curved surface portion protruding toward the image side.

絞りSTOPは、通過する光の量を調整する。例えば、絞りSTOPは、孔を有する板形状のものが好適である。   The stop STOP adjusts the amount of light passing therethrough. For example, the diaphragm STOP preferably has a plate shape having holes.

第2レンズL2は、負のパワーを有するレンズである。第2レンズL2の物体側レンズ面像S4は、物体側に突出する凸形状の曲面部分を有し、像側レンズ面S5は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The second lens L2 is a lens having negative power. The object-side lens surface image S4 of the second lens L2 has a convex curved surface portion protruding toward the object side, and the image-side lens surface S5 has a concave curved surface portion recessed toward the object side.

第3レンズL3は、正のパワーを有する非球面レンズである。第3レンズL3の物体側レンズ面S6は像側に窪む凹形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面S7は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。   The third lens L3 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S6 of the third lens L3 has a concave curved surface portion that is recessed toward the image side, and the image side lens surface S7 has a convex curved surface portion that protrudes toward the image side.

第4レンズL4は、正のパワーを有する非球面レンズである。第4レンズL4の物体側レンズ面S8は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面S9は物体側に窪む凹形状の曲面部分を有している。   The fourth lens L4 is an aspheric lens having positive power. The object side lens surface S8 of the fourth lens L4 has a convex curved surface portion protruding toward the object side, and the image side lens surface S9 has a concave curved surface portion recessed toward the object side.

IRカットフィルタ12は、赤外光をカットするフィルタである。
カバーガラス13は、撮像素子を保護するためのガラス板である。カバーガラス13は、撮像レンズ系11の設計時には、撮像レンズ系11と一体として扱われる。しかし、カバーガラス13は、撮像レンズ系11の必須の構成要素ではない。
The IR cut filter 12 is a filter that cuts infrared light.
The cover glass 13 is a glass plate for protecting the image sensor. The cover glass 13 is handled as an integral part of the imaging lens system 11 when the imaging lens system 11 is designed. However, the cover glass 13 is not an essential component of the imaging lens system 11.

図示しないレンズ鏡筒14は、実施例1と同様に、少なくとも第1レンズL1、絞りSTOP、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の位置を固定するフランジである。   The lens barrel 14 (not shown) is a flange that fixes at least the positions of the first lens L1, the stop STOP, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, as in the first embodiment.

そして、撮像レンズ系11は、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化が、第1レンズL1、絞りSTOP、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4による撮像レンズ系の焦点距離の変化と打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制する。詳細な数値の条件については、後述する。   The imaging lens system 11 has an imaging lens system in which the change in focal length due to thermal expansion of the lens barrel 14 is the first lens L1, the stop STOP, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. By canceling out the change in the focal length, the deviation between the image plane and the focus position is suppressed. Detailed numerical conditions will be described later.

以下、撮像レンズ系11の特性データについて述べる。   Hereinafter, characteristic data of the imaging lens system 11 will be described.

まず、表13に、撮像レンズ系11の各レンズ面のレンズデータを示す。レンズデータとしては、各面の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数及び温度帯別の屈折率の変化量を載せている。温度帯別の屈折率の変化量は、表13に示す温度範囲での屈折率の温度変化量を示す。例えば、−40℃〜−20℃の欄は、温度が−40℃から−20℃の範囲における屈折率の変化量を示す。また、「*印」がついた面は、非球面であることを示している。

Figure 2018169425
First, Table 13 shows lens data of each lens surface of the imaging lens system 11. The lens data includes the curvature radius of each surface, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, and the amount of change in refractive index for each temperature zone. The amount of change in refractive index for each temperature zone indicates the amount of change in refractive index with temperature in the temperature range shown in Table 13. For example, the column of −40 ° C. to −20 ° C. indicates the amount of change in the refractive index when the temperature is in the range of −40 ° C. to −20 ° C. A surface with “*” indicates that the surface is aspherical.
Figure 2018169425

表14に、実施例4の撮像レンズ系11において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表14において、例えば「−6.522528E−03」は、「−6.522528×10−3」を意味する。

Figure 2018169425
Table 14 shows the aspheric coefficients for defining the aspherical shape of the aspherical lens surface in the imaging lens system 11 of Example 4. In Table 14, for example, “−6.522528E-03” means “−6.522528 × 10 −3 ”.
Figure 2018169425

図29は、実施例4の撮像レンズ系の常温における像面湾曲図、歪曲収差図、球面収差図である。図29に示すように、実施例4の撮像レンズ系11では、半画角が13°、F値が1.8である。図29の像面湾曲図では、横軸は光軸Z方向の距離を示し、縦軸は像高(画角)を示す。また、図29の像面湾曲図において、Sagはサジタル面における像面湾曲を示し、Tanはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図29の像面湾曲図に示すように、本実施例の撮像レンズ系11によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、撮像レンズ系11が高解像度となる。   FIG. 29 is a field curvature diagram, a distortion diagram, and a spherical aberration diagram at room temperature of the imaging lens system of Example 4. As shown in FIG. 29, in the imaging lens system 11 of Example 4, the half angle of view is 13 ° and the F value is 1.8. In the field curvature diagram of FIG. 29, the horizontal axis indicates the distance in the optical axis Z direction, and the vertical axis indicates the image height (field angle). In the field curvature diagram of FIG. 29, Sag represents the field curvature in the sagittal plane, and Tan represents the field curvature in the tangential plane. As shown in the field curvature diagram of FIG. 29, according to the imaging lens system 11 of the present embodiment, the field curvature is well corrected. Therefore, the imaging lens system 11 has a high resolution.

図29の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量(%)を示し、縦軸は像高(画角)を示す。図29の像面湾曲図、歪曲収差図では、波長558nmの光線によるシミュレーション結果を示してある。図29の球面収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図29の球面収差図に示すように、本実施例の撮像レンズ系11では、異なる波長でピントずれが発生することが抑制される。   In the distortion diagram of FIG. 29, the horizontal axis indicates the amount of distortion (%) of the image, and the vertical axis indicates the image height (field angle). In the field curvature diagram and the distortion diagram of FIG. 29, the simulation result with a light beam having a wavelength of 558 nm is shown. In the spherical aberration diagram of FIG. 29, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in the spherical aberration diagram of FIG. 29, in the imaging lens system 11 of this example, occurrence of defocusing at different wavelengths is suppressed.

図30〜25は、実施例4に係る撮像レンズ系の横収差図である。図30〜25において、横軸は、相対瞳X座標または相対瞳Y座標を示し、縦軸は横収差量を示す。図30は、半画角0°での撮像レンズ系の横収差図である。図31は、半画角5°での撮像レンズ系のタンジェンシャル面における横収差図である。図32は、半画角5°での撮像レンズ系のサジタル面における横収差図である。図33は、半画角8.8°での撮像レンズ系のタンジェンシャル面における横収差図である。図34は、半画角8.8°での撮像レンズ系のサジタル面における横収差図である。図30〜25に示すように、色の滲みが抑制されている。   30 to 25 are lateral aberration diagrams of the imaging lens system according to Example 4. FIGS. 30 to 25, the horizontal axis represents the relative pupil X coordinate or the relative pupil Y coordinate, and the vertical axis represents the lateral aberration amount. FIG. 30 is a lateral aberration diagram of the imaging lens system when the half field angle is 0 °. FIG. 31 is a lateral aberration diagram on the tangential surface of the imaging lens system at a half angle of view of 5 °. FIG. 32 is a lateral aberration diagram on the sagittal surface of the imaging lens system at a half angle of view of 5 °. FIG. 33 is a lateral aberration diagram on the tangential surface of the imaging lens system at a half field angle of 8.8 °. FIG. 34 is a lateral aberration diagram on the sagittal surface of the imaging lens system at a half field angle of 8.8 °. As shown in FIGS. 30 to 25, color bleeding is suppressed.

次に、表15に、実施例4の撮像レンズ系11の特性値を計算した結果を示す。撮像レンズ系11において、レンズ系全体の焦点距離をf、第1レンズL1の焦点距離をf、第2レンズL2の焦点距離をf、第3レンズL3の焦点距離をf、第4レンズL4の焦点距離をf、としたときのこれらの特性値及び、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の屈折率を表15に示す。各種の焦点距離は、558nmの波長の光線を用いて計算した。

Figure 2018169425
Next, Table 15 shows the result of calculating the characteristic value of the imaging lens system 11 of Example 4. In the imaging lens system 11, the focal length of the entire lens system to f, and the focal length f 1 of the first lens L1, the focal distance f 2 of the second lens L2, the focal length of the third lens L3 f 3, 4 Table 15 shows these characteristic values when the focal length of the lens L4 is f 4 and the refractive indexes of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4. Various focal lengths were calculated using light rays with a wavelength of 558 nm.
Figure 2018169425

温度特性を表16に示す。各種の焦点距離は、558nmの波長の光線を用いて計算した。

Figure 2018169425
Table 16 shows the temperature characteristics. Various focal lengths were calculated using light rays with a wavelength of 558 nm.
Figure 2018169425

表16において、dn/dT(10^−6)は、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について、20℃から40℃に温度が変化した際の屈折率の変化量を10−6オーダーで示したものである。 In Table 16, dn / dT (10 ^ -6) is the refractive index when the temperature of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 is changed from 20 ° C. to 40 ° C. Is shown on the order of 10 −6 .

1/f1*dn/dt×10^6は、第1レンズL1の焦点距離の逆数に、第1レンズL1の温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に10を乗算したものである。1/f2*dn/dt×10^6、1/f3*dn/dt×10^6及び1/f4*dn/dt×10^6も、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について同様の計算を行った結果である。 1 / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 is obtained by multiplying the reciprocal of the focal length of the first lens L1 by the amount of change in the refractive index with respect to the temperature of the first lens L1, and further multiplying by 10 6 . 1 / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, 1 / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and 1 / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 are also the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens. It is the result of having performed the same calculation about L4.

f/f1*dn/dt×10^6は、レンズ系全体の焦点距離fを第1レンズL1の焦点距離f除算した値に、第1レンズL1の温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に10を乗算したものである。 f / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the focal length f of the entire lens system by the focal length f 1 of the first lens L1 by the amount of change in the refractive index with respect to the temperature of the first lens L1. , And multiplied by 10 6 .

f/f2*dn/dt×10^6、f/f3*dn/dt×10^6及びf/f4*dn/dt×10^6も、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4について同様の計算を行った結果である。   f / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and f / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 are also the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens. It is the result of having performed the same calculation about L4.

L1〜像面(=LL1)は、第1レンズL1から結像面までの距離を示す。L2〜像面(=LL2)、L3〜像面(=LL3)及びL4〜像面(=LL4)も同様に第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4から結像面までの距離を示す。   L1 to image plane (= LL1) indicate the distance from the first lens L1 to the image plane. Similarly, L2 to the image plane (= LL2), L3 to the image plane (= LL3), and L4 to the image plane (= LL4) are distances from the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 to the image formation plane. Indicates.

ここで表16では、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4において、焦点距離の逆数に、レンズの温度に対する屈折率の変化量を乗算し、更に106を乗算した値f/f1*dn/dt×10^6、f/f2*dn/dt×10^6、f/f3*dn/dt×10^6及びf/f4*dn/dt×10^6をそれぞれ、a、b、c、dを定義し、レンズから結像面までの距離LL1、LL2、LL3、LL4をe、g、h、iと定義する。   Here, in Table 16, in the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, the reciprocal of the focal length is multiplied by the amount of change in the refractive index with respect to the lens temperature, and further multiplied by 106. The values f / f1 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f2 * dn / dt × 10 ^ 6, f / f3 * dn / dt × 10 ^ 6 and f / f4 * dn / dt × 10 ^ 6 Define a, b, c, and d, and define the distances LL1, LL2, LL3, and LL4 from the lens to the image plane as e, g, h, and i, respectively.

第1レンズL1における温度変化による焦点距離の変化は、上述の1/f1*dn/dt×10^6にL1〜像面(=LL1)を乗算した値により求まる。第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4における温度変化による焦点距離の変化も同様の計算により求まる。   The change in the focal length due to the temperature change in the first lens L1 is obtained by a value obtained by multiplying the above 1 / f1 * dn / dt × 10 ^ 6 by L1 to the image plane (= LL1). A change in focal length due to a temperature change in the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 can be obtained by the same calculation.

すなわち、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4において、温度変化による焦点距離の変化は、それぞれ、aとeを乗算した値A、bとgを乗算した値B、cとhを乗算した値C、dとiを乗算した値Dとなる。   That is, in the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4, changes in focal length due to temperature changes are values A multiplied by a and e, and values multiplied by b and g, respectively. A value C obtained by multiplying B, c and h, and a value D obtained by multiplying d and i.

一方、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化は、レンズ光学系の全長TTLをレンズ系全体の焦点距離fで除算した値に、鏡筒の線膨張率を乗算することにより求まる。表16では、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化をFと定義する。   On the other hand, the change in the focal length due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the total length TTL of the lens optical system by the focal length f of the entire lens system and the linear expansion coefficient of the barrel. . In Table 16, the change in focal length due to the thermal expansion of the lens barrel 14 is defined as F.

そして、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の焦点距離の変化の合計は、表16において、sum(A〜D)で示される。sum(A〜D)はA、B、C及びDを加算した値である。上述の第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4の焦点距離の変化の合計が、レンズ鏡筒14の熱膨張に起因する焦点距離の変化と、打ち消し合うように設定する。例えば、表16においてE+Fで示した値の絶対値が所定の数値以下である場合、打ち消し合っているとみなす。   The total change in focal length of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 is indicated by sum (A to D) in Table 16. sum (A to D) is a value obtained by adding A, B, C, and D. The sum of the focal length changes of the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 described above cancels the focal length change caused by the thermal expansion of the lens barrel 14. Set. For example, when the absolute value of the value indicated by E + F in Table 16 is equal to or less than a predetermined numerical value, it is considered that they are canceling each other.

図35は、実施例4の撮像レンズ系の常温、低温、高温における球面収差図である。図35の球面収差図では、横軸は光線が光軸と交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図35に示すように、常温、常温より温度が低い低温、常温より温度が高い高温のいずれの状態においても、本実施例の撮像レンズ系11では、異なる波長でピントずれが発生することが抑制される。   FIG. 35 is a spherical aberration diagram of the imaging lens system of Example 4 at normal temperature, low temperature, and high temperature. In the spherical aberration diagram of FIG. 35, the horizontal axis indicates the position where the light beam intersects the optical axis, and the vertical axis indicates the height at the pupil diameter. As shown in FIG. 35, in the imaging lens system 11 of the present embodiment, occurrence of defocusing at different wavelengths is suppressed in any state of normal temperature, a low temperature lower than normal temperature, and a high temperature higher than normal temperature. Is done.

図36は、実施例4における半画角0°での撮像レンズ系のMTFデフォーカス特性を示す図である。図36において、横軸は、像面位置変化量を示し、縦軸はMTFを示す。図36に示すように、常温、常温より温度が低い低温、常温より温度が高い高温の状態で、ピーク位置の変化が抑制されている。   FIG. 36 is a diagram illustrating the MTF defocus characteristic of the imaging lens system at the half field angle of 0 ° in the fourth embodiment. In FIG. 36, the horizontal axis represents the image plane position change amount, and the vertical axis represents the MTF. As shown in FIG. 36, the change in the peak position is suppressed at normal temperature, a low temperature lower than normal temperature, and a high temperature higher than normal temperature.

このように実施例4の撮像レンズ系によれば、第1レンズが、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、レンズ鏡筒の熱膨張に起因する焦点距離の変化と焦点距離の変化が打ち消し合うことにより、結像面とピント位置のずれを抑制できる。   As described above, according to the imaging lens system of Example 4, the first lens has the characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases, and the change in focal length due to the thermal expansion of the lens barrel. By canceling out changes in the focal length, it is possible to suppress a shift between the image plane and the focus position.

(実施例5:撮像装置への適用例)
図37は、実施例5に係る撮像装置の断面図である。撮像装置20は、撮像レンズ系11と、撮像素子21と、を備える。撮像レンズ系11と、撮像素子21と、は筐体(不図示)に収容されている。撮像レンズ系11は、上述の実施の形態1に記載された撮像レンズ系11である。
(Example 5: Application example to imaging device)
FIG. 37 is a cross-sectional view of the imaging apparatus according to the fifth embodiment. The imaging device 20 includes an imaging lens system 11 and an imaging element 21. The imaging lens system 11 and the imaging element 21 are accommodated in a housing (not shown). The imaging lens system 11 is the imaging lens system 11 described in the first embodiment.

撮像素子21は、受光した光を電気信号に変換する素子であり、例えば、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサが用いられる。撮像素子21は、撮像レンズ系11の結像位置に配置されている。なお、水平画角とは、撮像素子21の水平方向に対応する画角である。   The imaging element 21 is an element that converts received light into an electrical signal, and for example, a CCD image sensor or a CMOS image sensor is used. The imaging element 21 is disposed at the imaging position of the imaging lens system 11. The horizontal angle of view is an angle of view corresponding to the horizontal direction of the image sensor 21.

なお、本発明は上記実施例に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施例5は、実施の形態2〜4に適用してもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, Example 5 may be applied to Embodiments 2 to 4.

11 撮像レンズ系
12 IRカットフィルタ
13 カバーガラス
14 レンズ鏡筒
20 撮像装置
21 撮像素子
L1、L2、L3、L4 レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Imaging lens system 12 IR cut filter 13 Cover glass 14 Lens barrel 20 Imaging device 21 Imaging element L1, L2, L3, L4 Lens

Claims (5)

物体側から順に、正のパワーを持つ第1レンズと、負のパワーを持つ第2レンズと、正のパワーを持つ第3レンズと、像側が凹面である第4レンズとを有し、
前記第1レンズは、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、
前記第1レンズの焦点距離をf1、レンズ光学系全体の焦点距離をfと定義したとき、以下の式(1)を満たし、
1<f1/f<1.5 (1)
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第2レンズの焦点距離をf2、前記第3レンズの焦点距離をf3、前記第4レンズの焦点距離をf4、レンズ光学系全体の焦点距離をf、
前記第1レンズのd線の屈折率をn1、前記第2レンズのd線の屈折率をn2、前記第3レンズのd線の屈折率をn3、前記第4レンズのd線の屈折率をn4、
レンズ光学系の環境温度をtと定義し、
前記第1レンズのd線の屈折率変化量をdn1/dt、前記第2レンズのd線の屈折率変化量をdn2/dt、前記第3レンズのd線の屈折率変化量をdn3/dt、前記第4レンズのd線の屈折率変化量をdn4/dtと定義し、
前記第1レンズから像面までの距離をLL1、前記第2レンズから像面までの距離をLL2、前記第3レンズから像面までの距離をLL3、前記第4レンズから像面までの距離をLL4と定義し、
レンズ光学系の全長をTTL、レンズ鏡筒の線膨張係数をdL/dtと定義したとき、以下の式(2)を満たす撮像レンズ系。
|(f/f1×dn1/dt×LL1+f/f2×dn2/dt×LL2+f/f3×dn3/dt×LL3+f/f4×dn4/dt×LL4)+TTL/f*dL/dt|<20×10−6(mm/℃) (2)
In order from the object side, a first lens having a positive power, a second lens having a negative power, a third lens having a positive power, and a fourth lens having a concave surface on the image side,
The first lens has a characteristic that the refractive index decreases as the temperature increases,
When the focal length of the first lens is defined as f1 and the focal length of the entire lens optical system is defined as f, the following formula (1) is satisfied:
1 <f1 / f <1.5 (1)
The focal length of the first lens is f1, the focal length of the second lens is f2, the focal length of the third lens is f3, the focal length of the fourth lens is f4, and the focal length of the entire lens optical system is f,
The refractive index of the d-line of the first lens is n1, the refractive index of the d-line of the second lens is n2, the refractive index of the d-line of the third lens is n3, and the refractive index of the d-line of the fourth lens. n4,
The environmental temperature of the lens optical system is defined as t,
The first lens d-line refractive index change amount is dn1 / dt, the second lens d-line refractive index change amount is dn2 / dt, and the third lens d-line refractive index change amount is dn3 / dt. The amount of change in the refractive index of the d-line of the fourth lens is defined as dn4 / dt,
The distance from the first lens to the image plane is LL1, the distance from the second lens to the image plane is LL2, the distance from the third lens to the image plane is LL3, and the distance from the fourth lens to the image plane is LL4,
An imaging lens system that satisfies the following expression (2) when the total length of the lens optical system is defined as TTL and the linear expansion coefficient of the lens barrel is defined as dL / dt.
| (F / f1 × dn1 / dt × LL1 + f / f2 × dn2 / dt × LL2 + f / f3 × dn3 / dt × LL3 + f / f4 × dn4 / dt × LL4) + TTL / f * dL / dt | <20 × 10 −6 (Mm / ° C) (2)
レンズ光学系の全長をTTL、レンズの焦点距離をfと定義したとき、以下の式(3)を満たす請求項1に記載の撮像レンズ系。

1.5<TTL/f<1.8 (3)
The imaging lens system according to claim 1, wherein the following expression (3) is satisfied when the total length of the lens optical system is defined as TTL and the focal length of the lens is defined as f.

1.5 <TTL / f <1.8 (3)
前記第1レンズは、アッベ数が55以上であり、
前記第4レンズは、温度が高くなるに連れて屈折率が小さくなる特性を有し、アッベ数が55以上である請求項1または2に記載の撮像レンズ系。
The first lens has an Abbe number of 55 or more;
The imaging lens system according to claim 1, wherein the fourth lens has a characteristic that a refractive index decreases as a temperature increases, and an Abbe number is 55 or more.
前記第1レンズの屈折率よりも前記第3レンズの屈折率の方が大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像レンズ系。   The imaging lens system according to claim 1 or 2, wherein a refractive index of the third lens is larger than a refractive index of the first lens. 請求項1から4のいずれかに記載の撮像レンズ系と、
前記撮像レンズ系を保持するレンズ鏡筒と、
前記撮像レンズ系の物体側に配置された平板状のカバーガラスと、
前記撮像レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を備える撮像装置。
An imaging lens system according to any one of claims 1 to 4,
A lens barrel holding the imaging lens system;
A flat cover glass disposed on the object side of the imaging lens system;
An imaging device comprising: an imaging element disposed at a focal position of the imaging lens system.
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