JP2003307674A - Superwide angle lens - Google Patents
Superwide angle lensInfo
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- JP2003307674A JP2003307674A JP2002116137A JP2002116137A JP2003307674A JP 2003307674 A JP2003307674 A JP 2003307674A JP 2002116137 A JP2002116137 A JP 2002116137A JP 2002116137 A JP2002116137 A JP 2002116137A JP 2003307674 A JP2003307674 A JP 2003307674A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子カメラ，監視
カメラ，車載カメラ，ボードカメラ，各種センサー，テ
レビ電話などに利用する光学レンズ、さらに詳しくいえ
ば、５枚レンズ構成の超広角レンズに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical lens used in electronic cameras, surveillance cameras, vehicle-mounted cameras, board cameras, various sensors, videophones, and more particularly to a super wide-angle lens having a five-lens structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、特公平７−５０２４６など２
枚のプラスチック非球面レンズで構成された射出瞳が像
面から遠い、低コストの超広角レンズが知られている。
しかしながら、明るく性能の良いレンズに対する要求が
高まり、これら要求を満たすものとして特開平１０−３
９２０６，特開２００２−７２０８５のレンズが提案さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, Japanese Examined Patent Publication 7-50246, etc. 2
A low-cost ultra-wide-angle lens is known in which the exit pupil composed of a single plastic aspherical lens is far from the image plane.
However, there is an increasing demand for bright and high-performance lenses, and it is considered that these requirements are satisfied.
The lens of 9206 and JP-A-2002-72085 has been proposed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】これら各提案は、レン
ズ枚数が多くコスト高であり、外形が大きくコンパクト
性に欠けるという欠点があった。本発明は上記欠点を解
決するもので、その目的はレンズ枚数を削減し、安価で
小形の明るい超広角レンズを提供することにある。Each of these proposals has the drawbacks that the number of lenses is large, the cost is high, the external shape is large, and the compactness is lacking. The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide an inexpensive, compact, and ultra-wide-angle lens that reduces the number of lenses.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による超広角レンズは、負のパワーを持つ前
群，正のパワーを持つ後群および前記前群と後群の間に
配置された絞りよりなり、前記前群は、物体側より負メ
ニスカスの第１レンズ，負メニスカスまたは平凹レンズ
の第２レンズを配置して構成され、前記後群は、物体側
より正のパワーを持つ第３レンズ，負メニスカスの第４
レンズ、正のパワーを持つ第５レンズを配置して構成さ
れている。また、本発明は上記構成において、以下の条
件式（１）を満たすように構成されている。
0.3 ＜｜Ｄ/ Ｈ｜＜0.8 ・・・（１）
ただし Ｄ：前群の第２主点位置から絞りまでの距離
Ｈ：前群の第２主点位置から後群第１主点までの距離
さらに本発明における前記第３レンズおよび第５レンズ
は、両凸レンズであり、前記第４レンズの凹面は像側に
向いて構成されている。In order to achieve the above object, an ultra wide-angle lens according to the present invention includes a front group having a negative power, a rear group having a positive power, and an arrangement between the front group and the rear group. The front lens group includes a first lens element having a negative meniscus and a second lens element having a negative meniscus or a plano-concave lens from the object side, and the rear lens group has a positive power from the object side. 3rd lens, 4th of negative meniscus
A lens and a fifth lens having a positive power are arranged. Further, the present invention is configured so as to satisfy the following conditional expression (1) in the above configuration. 0.3 <| D / H | <0.8 (1) However, D: Distance from the second principal point position of the front group to the diaphragm H: From the second principal point position of the front group to the rear group first principal point Distance Further, the third lens and the fifth lens in the present invention are biconvex lenses, and the concave surface of the fourth lens is configured to face the image side.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳しく説明する。図１は本発明による超広角
レンズの実施例１のレンズ構成を示す図である。前群１
は、魚眼レンズを形成し、軸外の収差を抑えるためのも
のである。前群１の第１レンズであるメニスカス負レン
ズＬ1 とその後側に配置された第２レンズであるメニス
カス負レンズＬ2 は凸面が物体側に向くように配置され
ている。該メニスカス負レンズＬ1 ，Ｌ2 は、軸外の光
束を緩やかに曲げ、アスや非点を始めとする軸外の収差
を抑えるため２枚重ねている。メニスカス負レンズＬ2
はプラスチックレンズであり、その凸面は非球面であ
る。アスや非点収差を取るためである。なお、魚眼レン
ズでありデストーションを特別に抑える必要がないた
め、前群１には正レンズを挿入していない。また、第２
レンズはメニスカス負レンズの代わりに平凹レンズを採
用しても同様の効果が得られる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a lens configuration of Example 1 of an ultra wide-angle lens according to the present invention. Front group 1
Is for forming a fish-eye lens and suppressing off-axis aberrations. Meniscus negative lens L 2 is a meniscus negative lens L 1 and second lens disposed on the rear side is a first lens of the front group 1 convex surface is disposed to face the object side. The meniscus negative lenses L 1 and L 2 are stacked two in order to gently bend the off-axis light beam and suppress off-axis aberrations such as astigmatism and astigmatism. Meniscus negative lens L 2
Is a plastic lens, the convex surface of which is an aspherical surface. This is to remove astigmatism and astigmatism. A front lens is not inserted in the front group 1 because it is a fisheye lens and it is not necessary to suppress distortion in particular. Also, the second
The same effect can be obtained by adopting a plano-concave lens instead of the meniscus negative lens.
【０００６】前群１の後ろ側に絞り３が配置されてい
る。絞り３を前群１の後側に配置したのは、射出瞳を遠
くにするためであり、メニスカス負レンズＬ1 ，Ｌ2 の
球面を浅くする（半径を小さくする）ためである。後群
２はＦ２．８からＦ２になったことによる軸上のコマ収
差，球面収差を抑えるためのものである。絞り３の後ろ
側に後群２の両凸レンズＬ3 ，像面側に凹面を向けたメ
ニスカス負レンズＬ4 ，両凸レンズＬ5 が順に配置され
構成されている。両凸レンズＬ3 および両凸レンズＬ5
はプラスチックレンズであり、両凸レンズＬ3 の像面側
凸面は非球面である。コマ収差を取るためである。ま
た、両凸レンズＬ5 の像面側凸面は非球面である。メニ
スカス負レンズＬ4 との間で打ち消して球面収差を抑
え、軸上の色収差および倍率色収差を取り除くためであ
る。後群２は前群１と相まって全体として軸上や倍率の
色収差を抑える構成となっている。A diaphragm 3 is arranged behind the front group 1. The reason why the diaphragm 3 is arranged on the rear side of the front unit 1 is to make the exit pupil far, and to make the spherical surfaces of the negative meniscus lenses L 1 and L 2 shallow (to reduce the radius). The rear group 2 is for suppressing axial coma and spherical aberration due to the change from F2.8 to F2. A biconvex lens L 3 of the rear group 2, a meniscus negative lens L 4 having a concave surface facing the image side, and a biconvex lens L 5 are arranged in this order behind the diaphragm 3. Biconvex lens L 3 and Biconvex lens L 5
Is a plastic lens, and the image-side convex surface of the biconvex lens L 3 is an aspherical surface. This is to remove coma. The image-side convex surface of the biconvex lens L 5 is an aspherical surface. This is to cancel the spherical aberration with the meniscus negative lens L 4 to suppress spherical aberration, and remove axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration. The rear group 2 is combined with the front group 1 to suppress axial and lateral chromatic aberration as a whole.
【０００７】前群の第２主点位置から絞りまでの距離を
Ｄ，前群の第２主点位置から後群第１主点までの距離を
Ｈとすると、Ｄ/ Ｈは
0.3 ＜｜Ｄ/ Ｈ｜＜0.8 ・・・（１）
の条件式を満たしている。上限（0.8)を超えた場合、メ
ニスカス負レンズＬ1 ，Ｌ2 の周辺光束の光線高が上が
り、レンズ有効径が大きくなり、前群負メニスカスの加
工が困難になり、射出瞳位置が短くなる。また、下限
(0.3) を超えた場合、アスや倍率の色収差を始めとする
非点収差，コマ収差などの軸外の収差が悪化し性能が劣
化する。後述する実施例１，２および３におけるＤ/ Ｈ
は、0.60，0.66および0.47の値にそれぞれ設定されてい
る。Assuming that the distance from the second principal point position of the front group to the diaphragm is D and the distance from the second principal point position of the front group to the rear group first principal point is H, D / H is 0.3 <| D The conditional expression of /H|<0.8 (1) is satisfied. If the upper limit (0.8) is exceeded, the ray height of the peripheral light flux of the negative meniscus lenses L 1 and L 2 increases, the effective lens diameter increases, and it becomes difficult to process the negative negative meniscus in the front group, and the exit pupil position decreases. . Also, the lower limit
When it exceeds (0.3), off-axis aberrations such as astigmatism and chromatic aberration of magnification, astigmatism, and coma are deteriorated and the performance is deteriorated. D / H in Examples 1, 2 and 3 described later
Are set to values of 0.60, 0.66 and 0.47 respectively.
【０００８】第３レンズおよび第５レンズに両凸レンズ
Ｌ3 ，Ｌ5 を用い、第４レンズであるメニスカス負レン
ズＬ4 の凹面を像側に向けた構成であり、これにより明
るくなることによる球面収差やコマ収差の悪化、画角が
広いことによる非点収差や像面湾曲をバランスよく抑え
ている。The biconvex lenses L 3 and L 5 are used as the third lens and the fifth lens, and the concave surface of the meniscus negative lens L 4 which is the fourth lens is directed to the image side. Astigmatism and field curvature due to the widening of the angle of view and the deterioration of aberration and coma are well balanced.
【０００９】表１にベストモードである実施例１のレン
ズ構成データを示してある。物体側からｉ番目の面の曲
率半径をｒi （ｉ＝１，２・・・），面間隔をｄi（ｉ
＝１，２・・・），硝材の屈折率をＮd （ｉ＝１，３，
５・・・），アッベ数をνi （ｉ＝１，３，５・・・）
をそれぞれ表している。＊印を付けた面は非球面を表
し、Z=Ｃｈ2 ／[1＋｛1-( １＋Ｋ) Ｃ2 ｈ｝1/2]＋Ａｈ
4 ＋Ｂｈ6 ＋Ｃｈ8 ＋Ｄｈ10の式にしたがって形成して
ある。後述する表２および３においても同様である。Ｄ
/ Ｈは0.60であり、全長は１６ｍｍである。Table 1 shows lens configuration data of Example 1 in the best mode. The radius of curvature of the i-th surface from the object side is r i (i = 1, 2 ...), and the surface spacing is d i (i
= 1, 2 ...), the refractive index of the glass material is N d (i = 1, 3,
5 ...), the Abbe number is v i (i = 1, 3, 5 ...)
Respectively. The surface marked with * represents an aspherical surface, and Z = Ch 2 / [1+ {1- (1 + K) C 2 h} 1/2 ] + Ah
It is formed according to the formula of 4 + Bh 6 + Ch 8 + Dh 10 . The same applies to Tables 2 and 3 described later. D
/ H is 0.60 and the total length is 16 mm.
【表１】 （実施例１） レンズ構成データ f=1.7mm ，F=2.00 第３面の非球面係数 第７面の非球面係数 第１１面の非球面係数 Ａ: 0.0010249823 Ａ: 0.0016988629 Ａ: 0.0023736516 Ｂ: -8.4862619e-006 Ｂ: 0.00080357041 Ｂ: 2.5799862e-005 Ｃ: -7.7893596e-007 Ｃ: 1.1785377e-005 Ｃ: 1.5774019e-005 Ｄ: -8.330195e-009 Ｄ: -5.257273e-006 Ｄ: 1.5893899e-006[Table 1] (Example 1) Lens configuration data f = 1.7 mm, F = 2.00 Aspherical surface coefficient of the third surface Aspherical surface coefficient of the seventh surface Aspherical surface coefficient of the eleventh surface A: 0.0010249823 A: 0.0016988629 A: 0.0023736516 B: -8.4862619e-006 B: 0.00080357041 B: 2.5799862e-005 C: -7.7893596 e-007 C: 1.1785377e-005 C: 1.5774019e-005 D: -8.330195e-009 D: -5.257273e-006 D: 1.5893899e-006
【００１０】図２は本発明による超広角レンズの実施例
２のレンズ構成を示す図である。前群２１，後群２２お
よび絞り２３の配置および構成は図１で説明した内容と
同じ趣旨である。実施例１と異なるところは、条件式Ｄ
／Ｈの下限近くに設定したものであり、前群のメニスカ
ス負レンズレンズＬ1 ，Ｌ2 の曲面が深くなって加工が
困難になる代わりに軸外の諸収差を実施例１を向上させ
たものである。FIG. 2 is a view showing the lens arrangement of Embodiment 2 of the ultra wide-angle lens according to the present invention. The arrangement and configuration of the front group 21, the rear group 22, and the diaphragm 23 are the same as those described with reference to FIG. The difference from the first embodiment is that the conditional expression D
The value is set near the lower limit of / H, and the curved surfaces of the meniscus negative lens lenses L 1 and L 2 of the front lens group become deep and difficult to process, but various off-axis aberrations are improved in Example 1. It is a thing.
【００１１】表２に諸収差をベストモードより良好にし
た実施例２のレンズ構成データを示してある。Ｄ/ Ｈは
0.66である。Table 2 shows lens configuration data of Example 2 in which various aberrations are made better than the best mode. D / H
It is 0.66.
【表２】 （実施例２） レンズ構成データ f=1.55mm ，F=2.0 第３面の非球面係数 第７面の非球面係数 第１１面の非球面係数 Ａ: 0.0011909619 Ａ: 0.0025624279 Ａ: 0.001897126 Ｂ: -5.9083346e-005 Ｂ: 0.0012190578 Ｂ: -0.00029849286 Ｃ: 1.3260455e-006 Ｃ: 2.0450009e-005 Ｃ: 1.8438725e-005 Ｄ: 6.7749908e-008 Ｄ: 9.8947801e-006 Ｄ: 5.8109858e-006[Table 2] (Example 2) Lens configuration data f = 1.55 mm, F = 2.0 Aspherical surface coefficient of the third surface Aspherical surface coefficient of the seventh surface Aspherical surface coefficient of the eleventh surface A: 0.0011909619 A: 0.0025624279 A: 0.001897126 B: -5.9083346e-005 B: 0.0012190578 B: -0.00029849286 C: 1.3260455e-006 C: 2.0450009e-005 C: 1.8438725e-005 D: 6.7749908e-008 D: 9.8947801e-006 D: 5.8109858e-006
【００１２】図３は本発明による超広角レンズの実施例
３のレンズ構成を示す図である。前群３１，後群３２お
よび絞り３３の配置および構成は図１で説明した内容と
同じ趣旨である。実施例１と異なるところは、軸外の諸
収差は大きくなるが、前群のメニスカス負レンズＬ1 ，
Ｌ2 の加工性を良好にしたものである。FIG. 3 is a diagram showing the lens construction of Embodiment 3 of the ultra wide-angle lens according to the present invention. The arrangement and configuration of the front group 31, the rear group 32, and the diaphragm 33 are the same as those described with reference to FIG. The difference from Example 1 is that although various off-axis aberrations are large, the meniscus negative lens L 1 in the front group is
The workability of L 2 is improved.
【００１３】表３にメニスカス負レンズの加工性を考慮
した実施例３のレンズ構成データを示してある。Ｄ/ Ｈ
は0.47である。Table 3 shows lens configuration data of Example 3 in consideration of the workability of the meniscus negative lens. D / H
Is 0.47.
【表３】
（実施例３） レンズ構成データ
f=1.42mm，F=2.7
第３面の非球面係数 第７面の非球面係数 第１１面の非球面係数
Ａ: 0.0010710108 Ａ: 0.0014275453 Ａ: 0.0031194078
Ｂ: 9.1112403e-006 Ｂ: 0.00075534304 Ｂ: 4.6594466e-006
Ｃ: 6.2916153e-007 Ｃ: 3.6882364e-005 Ｃ: 3.3237631e-005
Ｄ: 1.8351108e-008 Ｄ: 4.3513952e-006 Ｄ: 1.0199865e-005
なお、構成図記載の像面近くの並行平板は、ＣＣＤ保護
ガラスである。Table 3 (Example 3) Lens configuration data f = 1.42 mm, F = 2.7 Aspherical coefficient of the 3rd surface Aspherical coefficient of the 7th surface Aspherical coefficient of the 11th surface A: 0.0010710108 A: 0.0014275453 A: 0.0031194078 B: 9.1112403e-006 B: 0.00075534304 B: 4.6594466e-006 C: 6.2916153e- 007 C: 3.6882364e-005 C: 3.3237631e-005 D: 1.8351108e-008 D: 4.3513952e-006 D: 1.0199865e-005 The parallel plate near the image plane in the configuration diagram is a CCD protective glass. .
【００１４】図４に、実施例１の球面収差，非点収差お
よび歪曲収差を、図５は、実施例２の球面収差，非点収
差および歪曲収差を、図６は、実施例３の球面収差，非
点収差および歪曲収差をそれぞれ示す。各図において、
一点鎖線は４８６nm，実線は５８８nm，点線は６５６nm
の波長に対するものである。FIG. 4 shows the spherical aberration, astigmatism and distortion of Example 1, FIG. 5 shows the spherical aberration, astigmatism and distortion of Example 2, and FIG. 6 shows the spherical surface of Example 3. Aberration, astigmatism, and distortion are shown respectively. In each figure,
The chain line is 486 nm, the solid line is 588 nm, and the dotted line is 656 nm.
For the wavelength of.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
レンズ枚数を削減し、安価で小形の明るい超広角レンズ
を実現することができる。このレンズは５群５枚と少な
いため小形化・軽量化・低コスト化が容易であり、特に
第２，第３，第５レンズをプラスチックレンズとするこ
とにより一層の低コスト化が可能になる。As described above, according to the present invention,
It is possible to reduce the number of lenses and realize an inexpensive, compact and bright super wide-angle lens. Since this lens is small in number of 5 elements in 5 groups, it is easy to reduce the size, weight, and cost. Especially, by using plastic lenses for the 2nd, 3rd, and 5th lenses, it is possible to further reduce the cost. .
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明による超広角レンズの実施例１のレンズ
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a lens configuration of Example 1 of an ultra wide-angle lens according to the present invention.
【図２】本発明による超広角レンズの実施例２のレンズ
構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a lens configuration of Example 2 of an ultra wide-angle lens according to the present invention.
【図３】本発明による超広角レンズの実施例３のレンズ
構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a lens configuration of Example 3 of an ultra wide-angle lens according to the present invention.
【図４】実施例１の球面収差，非点収差および歪曲収差
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of Example 1.
【図５】実施例２の球面収差，非点収差および歪曲収差
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of Example 2.
【図６】実施例３の球面収差，非点収差および歪曲収差
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of Example 3;
１，２１，３１ 前群 ２，２２，３２ 後群 ３，２３，３３ 絞り ４ 赤外線カットフィルタ ５，３５ ＣＣＤ保護ガラス ６，２６，３６ ＣＣＤ 1,21,31 front group 2,22,32 rear group 3,23,33 aperture 4 Infrared cut filter 5,35 CCD protection glass 6,26,36 CCD
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１４年４月２３日（２００２．４．２
３）[Submission date] April 23, 2002 (2002.4.2)
3)
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１】 [Figure 1]
【図２】 [Fig. 2]
【図３】 [Figure 3]
【図４】 [Figure 4]
【図５】 [Figure 5]
【図６】 [Figure 6]
フロントページの続き (72)発明者 皆川 博幸 東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内 Ｆターム(参考） 2H087 KA03 LA03 PA05 PA17 PB05 QA02 QA07 QA17 QA22 QA25 QA34 QA42 QA45 RA05 RA12 RA13 RA32 RA42 RA43 UA01Continued front page (72) Inventor Hiroyuki Minagawa 2-14-9 Tamagawadai, Setagaya-ku, Tokyo Kyo Sera Co., Ltd. Tokyo Yoga Works F term (reference) 2H087 KA03 LA03 PA05 PA17 PB05 QA02 QA07 QA17 QA22 QA25 QA34 QA42 QA45 RA05 RA12 RA13 RA32 RA42 RA43 UA01
Claims (3)
つ後群および前記前群と後群の間に配置された絞りより
なり、 前記前群は、物体側より負メニスカスの第１レンズ，負
メニスカスまたは平凹レンズの第２レンズを配置して構
成され、 前記後群は、物体側より正のパワーを持つ第３レンズ，
負メニスカスの第４レンズ、正のパワーを持つ第５レン
ズを配置して構成されたことを特徴とする超広角レン
ズ。1. A front group having a negative power, a rear group having a positive power, and a diaphragm arranged between the front group and the rear group, wherein the front group has a negative meniscus first from the object side. A second lens, which is a lens, a negative meniscus or a plano-concave lens, is arranged, and the rear group is a third lens having a positive power from the object side,
An ultra wide-angle lens characterized in that a fourth lens having a negative meniscus and a fifth lens having a positive power are arranged.
を満たすように構成したことを特徴とする超広角レン
ズ。 0.3 ＜｜Ｄ/ Ｈ｜＜0.8 ・・・（１） ただし Ｄ：前群の第２主点位置から絞りまでの距離 Ｈ：前群の第２主点位置から後群第１主点までの距離2. The conditional expression (1) according to claim 1, wherein
An ultra-wide-angle lens characterized by being configured to satisfy. 0.3 <| D / H | <0.8 (1) However, D: Distance from the second principal point position of the front group to the diaphragm H: From the second principal point position of the front group to the rear group first principal point distance
り、 前記第４レンズの凹面は像側に向いていることを特徴と
する超広角レンズ。3. The super wide-angle lens according to claim 1, wherein the third lens and the fifth lens are biconvex lenses, and the concave surface of the fourth lens faces the image side.
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