JP2004317866A - 対物レンズ及びこれを用いた撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクトでバックフォーカスが長い広角レンズ。
【解決手段】物体側から負レンズＧ１・負レンズＧ２・正レンズＧ３を有する前群、絞り、負レンズＧ４・正レンズＧ５・物体側に強い凸を向けた両凸レンズＧ６を有す後群からなり、Ｇ２は像側面に非球面を有し、Ｇ６は少なくとも一つの面に非球面を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】物体側から負レンズＧ１・負レンズＧ２・正レンズＧ３を有する前群、絞り、負レンズＧ４・正レンズＧ５・物体側に強い凸を向けた両凸レンズＧ６を有す後群からなり、Ｇ２は像側面に非球面を有し、Ｇ６は少なくとも一つの面に非球面を有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルスチルカメラ・ビデオカメラ等の撮影等に用いられる広角レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年デジタルカメラの撮影レンズ系には高解像力と小型化の両立が求められている。更に、ＣＣＤ等の固体撮像素子前にフィルター類を配置する為に長いバックフォーカスを有する事、及び、固体撮像素子に入射する光線の角度が大きくなりすぎない様に射出瞳を像面からある程度遠ざける事が必要とされている。
【０００３】
小型化を求めるには出来るだけ構成枚数の少ない撮影レンズを用いると有利である。また、広い画角を有しバックフォーカスを十分に長くする方法としては物体側に負の屈折力のレンズ群を配置するレトロフォーカスタイプのレンズが多数知られている。
【０００４】
構成枚数をなるべく少なくしつつも広角を特化する為に物体側に負の屈折力のレンズを２枚配置したレンズとして、特開平８−２２０４２８、特開平１１−２４９００９、特開２０００−３５２６６５が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレンズとして、特開平８−２２０４２８では非球面を有していない為、負の歪曲収差が大きく像面湾曲収差も大きいと言った問題がある。特開平１１−２４９００９では６枚構成で第１レンズ物体側面と第６レンズ物体側面に非球面を有する事で歪曲収差、像面湾曲の補正を行なっているが、第１レンズは第２レンズよりも径が大きい為、第２レンズを非球面レンズとした場合よりもコスト面で不利である。特開２０００−３５２６６５は５〜７枚構成で少なくとも前群のいずれかのレンズの物体側面と最も像側に配置されたレンズの物体側面の２面以上に非球面を有し収差補正を行なっているが、最も像側に配置されたレンズの屈折力の大半を像側面に持たせている為、軸外でのコマ収差を大きくしてしまっている。
【０００６】
また、諸収差を良好に補正すると言った性能面だけではなく、イメージサイズ（固体撮像素子サイズ）の小型化に伴いレンズも小型化した時に曲率半径が小さくなりすぎて研磨加工が困難になる、と言った加工面についても考慮しなければならない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に、対物レンズは物体側から順に、前群、絞り、後群からなり、前群は物体側から順に負レンズＧ１・負レンズＧ２・正レンズＧ３を有し、後群は物体側から順に負レンズＧ４・正レンズＧ５・物体側に強い凸を向けた両凸レンズＧ６を有し、Ｇ２は像側面に非球面を有し、Ｇ６は少なくとも一つの面に非球面を有する構成とする。Ｇ４・Ｇ５は接合してもしなくても良い。
【０００８】
Ｇ６の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ６−１、Ｒ６−２とした時、
−１．０＜（Ｒ６−１＋Ｒ６−２）／（Ｒ６−１−Ｒ６−２）＜−０．３
を満足する構成とする。
【０００９】
対物レンズ全系の焦点距離をｆ、Ｇ６の焦点距離をｆＧ６とした時、
２．５＜ｆＧ６／ｆ＜３．７
を満足する構成とする。
【００１０】
Ｇ２の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ２−１、Ｒ２−２とした時、
１．２＜（Ｒ２−１＋Ｒ２−２）／（Ｒ２−１−Ｒ２−２）＜３．０
を満足する構成とする。
【００１１】
Ｇ１の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ１−１、Ｒ１−２とした時、
１．５＜（Ｒ１−１＋Ｒ１−２）／（Ｒ１−１−Ｒ１−２）＜２．５
を満足する構成とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の効果を説明する。
【００１３】
図１は本発明の数値実施例１のレンズ断面図を示す。図１においてＦは前群、ＳＴは絞り、Ｒは後群である。Ｆは物体側から順に負レンズＧ１・負レンズＧ２と言う様に複数の負レンズを配置してから正レンズＧ３を配置し、Ｒは物体側から順に負レンズＧ４・正レンズＧ５・物体側に強い凸を向けた両凸レンズＧ６を配置する事で広角でも収差の悪化を防ぎながらバックフォーカスを長くする事が可能となる。更に、Ｇ２は像側面に非球面を有し、Ｇ６は少なくとも一つの面に非球面を有する事で歪曲収差等の諸収差を良好に補正する事が可能となる。非球面をＧ１ではなくＧ２に持たせる背景として次の事が挙げられる。このタイプのレンズ系ではＧ２の像側の曲率半径が最も小さくなり易い為、イメージサイズの小型化に伴いレンズを小型化してしまうと曲率半径が小さすぎて研磨加工が困難になる。しかし、ガラスモールド成形では金型の形状を転写するので一度金型が出来ればその形状のレンズを大量に生産でき、金型の加工自体は削り出しの為レンズ研磨加工では困難とされる小さい曲率半径の加工も可能である。従って、Ｇ２は研磨加工を行なわず製作する事が得策であり、ガラスモールドならば非球面を持たせるのに適したレンズとなる。
【００１４】
更に、本発明の対物レンズは以下の式を満足するのが好ましい。
【００１５】
−１．０＜（Ｒ６−１＋Ｒ６−２）／（Ｒ６−１−Ｒ６−２）＜−０．３ ・・・・・・ （１）
２．５＜ｆＧ６／ｆ＜３．７ ・・・・・・ （２）
１．２＜（Ｒ２−１＋Ｒ２−２）／（Ｒ２−１−Ｒ２−２）＜３．０ ・・・・・・ （３）
１．５＜（Ｒ１−１＋Ｒ１−２）／（Ｒ１−１−Ｒ１−２）＜２．５ ・・・・・・ （４）
但し、Ｒ６−１はＧ６の物体側の曲率半径、Ｒ６−２はＧ６の像側の曲率半径、ｆは対物レンズ全系の焦点距離、ｆＧ６はＧ６の焦点距離、Ｒ２−１はＧ２の物体側の曲率半径、Ｒ２−２はＧ２の像側の曲率半径、Ｒ１−１はＧ１の物体側の曲率半径、Ｒ１−２はＧ１の像側の曲率半径である。
【００１６】
条件式（１）はＧ６のシェイプファクターを規定する式である。
【００１７】
フィルター類や固体撮像素子で反射した光が最終レンズ像側面で再び反射し固体撮像素子にゴーストを映しこむが、条件式（１）の下限値を超えるとＧ６の像側面の曲率半径が緩やかになり過ぎ、ゴーストの結像性を増してしまう。条件式（１）の上限値を超えると軸外でのコマ収差の補正が困難になるので好ましくない。
【００１８】
条件式（２）はＧ６の焦点距離を規定する式である。
【００１９】
条件式（２）の下限値を超えるとペッツバール和がプラス側に行き像面湾曲がアンダー側に大きく倒れてしまう。条件式（２）の上限値を超えるとＧ６の屈折力が弱い為非球面効果が薄れ、非点隔差を良好に補正する事が難しくなる。
【００２０】
条件式（３）はＧ２のシェイプファクターを規定する式である。
【００２１】
条件式（３）の下限値を超えるとＧ２の中心部と周辺部との肉厚の差が大きくなってしまう為、ガラスモールド成形時にレンズ中心部と周辺部で収縮量が異なり易くなり面精度が出づらくなってしまう。条件式（３）の上限値を超えるとＧ１での収差補正の負担が大きくなり非球面レンズＧ２の効果が薄れてしまう。
【００２２】
条件式（４）はＧ１のシェイプファクターを規定する式である。
【００２３】
条件式（４）の下限値を超えるとＧ２での収差補正の負担が大きくなると共にＧ２の成形性悪化にもつながる事になる。条件式（４）の上限値を超えるとＧ１の像側面の曲率半径がきつくなり研磨での加工が困難になる。
【００２４】
（実施例）
以下に本発明の数値実施例１〜５を示す。
【００２５】
各実施例においてωは半画角、ｒｉは物体側より第ｉ番目の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉとνｉはそれぞれ物体側より順に第ｉ番目のレンズの屈折率とアッベ数である。
【００２６】
非球面形状は以下の式によるものとする。
【００２７】
Ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１ ／ ２］＋Ｂｈ４＋Ｃｈ６＋Ｄｈ８＋Ｅｈ１０
【外１】
【００２８】
【外２】
【００２９】
【外３】
【００３０】
【外４】
【００３１】
【外５】
【００３２】
【外６】
【００３３】
【外７】
【００３４】
【外８】
【００３５】
【外９】
【００３６】
【外１０】
【００３７】
実施例１〜５において各条件式に対する値を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、小型、高性能、広角なレンズ及びそれを用いたカメラが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による広角レンズの数値実施例１のレンズ断面図である。
【図２】本発明による広角レンズの数値実施例２のレンズ断面図である。
【図３】本発明による広角レンズの数値実施例３のレンズ断面図である。
【図４】本発明による広角レンズの数値実施例４のレンズ断面図である。
【図５】本発明による広角レンズの数値実施例５のレンズ断面図である。
【図６】本発明による広角レンズの数値実施例１の諸収差図である。
【図７】本発明による広角レンズの数値実施例２の諸収差図である。
【図８】本発明による広角レンズの数値実施例３の諸収差図である。
【図９】本発明による広角レンズの数値実施例４の諸収差図である。
【図１０】本発明による広角レンズの数値実施例５の諸収差図である。
【符号の説明】
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ｃ ｃ線
ｆ ｆ線
Ｍ−ｄ ｄ線メリディオナル
Ｓ−ｄ ｄ線サジタル
Ｍ−ｇ ｇ線メリディオナル
Ｓ−ｇ ｇ線サジタル
Ｇ ローパスフィルター、カバーガラス等の光学フィルター類
ＩＰ 固体撮像素子
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルスチルカメラ・ビデオカメラ等の撮影等に用いられる広角レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年デジタルカメラの撮影レンズ系には高解像力と小型化の両立が求められている。更に、ＣＣＤ等の固体撮像素子前にフィルター類を配置する為に長いバックフォーカスを有する事、及び、固体撮像素子に入射する光線の角度が大きくなりすぎない様に射出瞳を像面からある程度遠ざける事が必要とされている。
【０００３】
小型化を求めるには出来るだけ構成枚数の少ない撮影レンズを用いると有利である。また、広い画角を有しバックフォーカスを十分に長くする方法としては物体側に負の屈折力のレンズ群を配置するレトロフォーカスタイプのレンズが多数知られている。
【０００４】
構成枚数をなるべく少なくしつつも広角を特化する為に物体側に負の屈折力のレンズを２枚配置したレンズとして、特開平８−２２０４２８、特開平１１−２４９００９、特開２０００−３５２６６５が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレンズとして、特開平８−２２０４２８では非球面を有していない為、負の歪曲収差が大きく像面湾曲収差も大きいと言った問題がある。特開平１１−２４９００９では６枚構成で第１レンズ物体側面と第６レンズ物体側面に非球面を有する事で歪曲収差、像面湾曲の補正を行なっているが、第１レンズは第２レンズよりも径が大きい為、第２レンズを非球面レンズとした場合よりもコスト面で不利である。特開２０００−３５２６６５は５〜７枚構成で少なくとも前群のいずれかのレンズの物体側面と最も像側に配置されたレンズの物体側面の２面以上に非球面を有し収差補正を行なっているが、最も像側に配置されたレンズの屈折力の大半を像側面に持たせている為、軸外でのコマ収差を大きくしてしまっている。
【０００６】
また、諸収差を良好に補正すると言った性能面だけではなく、イメージサイズ（固体撮像素子サイズ）の小型化に伴いレンズも小型化した時に曲率半径が小さくなりすぎて研磨加工が困難になる、と言った加工面についても考慮しなければならない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に、対物レンズは物体側から順に、前群、絞り、後群からなり、前群は物体側から順に負レンズＧ１・負レンズＧ２・正レンズＧ３を有し、後群は物体側から順に負レンズＧ４・正レンズＧ５・物体側に強い凸を向けた両凸レンズＧ６を有し、Ｇ２は像側面に非球面を有し、Ｇ６は少なくとも一つの面に非球面を有する構成とする。Ｇ４・Ｇ５は接合してもしなくても良い。
【０００８】
Ｇ６の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ６−１、Ｒ６−２とした時、
−１．０＜（Ｒ６−１＋Ｒ６−２）／（Ｒ６−１−Ｒ６−２）＜−０．３
を満足する構成とする。
【０００９】
対物レンズ全系の焦点距離をｆ、Ｇ６の焦点距離をｆＧ６とした時、
２．５＜ｆＧ６／ｆ＜３．７
を満足する構成とする。
【００１０】
Ｇ２の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ２−１、Ｒ２−２とした時、
１．２＜（Ｒ２−１＋Ｒ２−２）／（Ｒ２−１−Ｒ２−２）＜３．０
を満足する構成とする。
【００１１】
Ｇ１の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ１−１、Ｒ１−２とした時、
１．５＜（Ｒ１−１＋Ｒ１−２）／（Ｒ１−１−Ｒ１−２）＜２．５
を満足する構成とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の効果を説明する。
【００１３】
図１は本発明の数値実施例１のレンズ断面図を示す。図１においてＦは前群、ＳＴは絞り、Ｒは後群である。Ｆは物体側から順に負レンズＧ１・負レンズＧ２と言う様に複数の負レンズを配置してから正レンズＧ３を配置し、Ｒは物体側から順に負レンズＧ４・正レンズＧ５・物体側に強い凸を向けた両凸レンズＧ６を配置する事で広角でも収差の悪化を防ぎながらバックフォーカスを長くする事が可能となる。更に、Ｇ２は像側面に非球面を有し、Ｇ６は少なくとも一つの面に非球面を有する事で歪曲収差等の諸収差を良好に補正する事が可能となる。非球面をＧ１ではなくＧ２に持たせる背景として次の事が挙げられる。このタイプのレンズ系ではＧ２の像側の曲率半径が最も小さくなり易い為、イメージサイズの小型化に伴いレンズを小型化してしまうと曲率半径が小さすぎて研磨加工が困難になる。しかし、ガラスモールド成形では金型の形状を転写するので一度金型が出来ればその形状のレンズを大量に生産でき、金型の加工自体は削り出しの為レンズ研磨加工では困難とされる小さい曲率半径の加工も可能である。従って、Ｇ２は研磨加工を行なわず製作する事が得策であり、ガラスモールドならば非球面を持たせるのに適したレンズとなる。
【００１４】
更に、本発明の対物レンズは以下の式を満足するのが好ましい。
【００１５】
−１．０＜（Ｒ６−１＋Ｒ６−２）／（Ｒ６−１−Ｒ６−２）＜−０．３ ・・・・・・ （１）
２．５＜ｆＧ６／ｆ＜３．７ ・・・・・・ （２）
１．２＜（Ｒ２−１＋Ｒ２−２）／（Ｒ２−１−Ｒ２−２）＜３．０ ・・・・・・ （３）
１．５＜（Ｒ１−１＋Ｒ１−２）／（Ｒ１−１−Ｒ１−２）＜２．５ ・・・・・・ （４）
但し、Ｒ６−１はＧ６の物体側の曲率半径、Ｒ６−２はＧ６の像側の曲率半径、ｆは対物レンズ全系の焦点距離、ｆＧ６はＧ６の焦点距離、Ｒ２−１はＧ２の物体側の曲率半径、Ｒ２−２はＧ２の像側の曲率半径、Ｒ１−１はＧ１の物体側の曲率半径、Ｒ１−２はＧ１の像側の曲率半径である。
【００１６】
条件式（１）はＧ６のシェイプファクターを規定する式である。
【００１７】
フィルター類や固体撮像素子で反射した光が最終レンズ像側面で再び反射し固体撮像素子にゴーストを映しこむが、条件式（１）の下限値を超えるとＧ６の像側面の曲率半径が緩やかになり過ぎ、ゴーストの結像性を増してしまう。条件式（１）の上限値を超えると軸外でのコマ収差の補正が困難になるので好ましくない。
【００１８】
条件式（２）はＧ６の焦点距離を規定する式である。
【００１９】
条件式（２）の下限値を超えるとペッツバール和がプラス側に行き像面湾曲がアンダー側に大きく倒れてしまう。条件式（２）の上限値を超えるとＧ６の屈折力が弱い為非球面効果が薄れ、非点隔差を良好に補正する事が難しくなる。
【００２０】
条件式（３）はＧ２のシェイプファクターを規定する式である。
【００２１】
条件式（３）の下限値を超えるとＧ２の中心部と周辺部との肉厚の差が大きくなってしまう為、ガラスモールド成形時にレンズ中心部と周辺部で収縮量が異なり易くなり面精度が出づらくなってしまう。条件式（３）の上限値を超えるとＧ１での収差補正の負担が大きくなり非球面レンズＧ２の効果が薄れてしまう。
【００２２】
条件式（４）はＧ１のシェイプファクターを規定する式である。
【００２３】
条件式（４）の下限値を超えるとＧ２での収差補正の負担が大きくなると共にＧ２の成形性悪化にもつながる事になる。条件式（４）の上限値を超えるとＧ１の像側面の曲率半径がきつくなり研磨での加工が困難になる。
【００２４】
（実施例）
以下に本発明の数値実施例１〜５を示す。
【００２５】
各実施例においてωは半画角、ｒｉは物体側より第ｉ番目の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉとνｉはそれぞれ物体側より順に第ｉ番目のレンズの屈折率とアッベ数である。
【００２６】
非球面形状は以下の式によるものとする。
【００２７】
Ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１ ／ ２］＋Ｂｈ４＋Ｃｈ６＋Ｄｈ８＋Ｅｈ１０
【外１】
【外２】
【外３】
【外４】
【外５】
【外６】
【外７】
【外８】
【外９】
【外１０】
実施例１〜５において各条件式に対する値を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、小型、高性能、広角なレンズ及びそれを用いたカメラが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による広角レンズの数値実施例１のレンズ断面図である。
【図２】本発明による広角レンズの数値実施例２のレンズ断面図である。
【図３】本発明による広角レンズの数値実施例３のレンズ断面図である。
【図４】本発明による広角レンズの数値実施例４のレンズ断面図である。
【図５】本発明による広角レンズの数値実施例５のレンズ断面図である。
【図６】本発明による広角レンズの数値実施例１の諸収差図である。
【図７】本発明による広角レンズの数値実施例２の諸収差図である。
【図８】本発明による広角レンズの数値実施例３の諸収差図である。
【図９】本発明による広角レンズの数値実施例４の諸収差図である。
【図１０】本発明による広角レンズの数値実施例５の諸収差図である。
【符号の説明】
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ｃ ｃ線
ｆ ｆ線
Ｍ−ｄ ｄ線メリディオナル
Ｓ−ｄ ｄ線サジタル
Ｍ−ｇ ｇ線メリディオナル
Ｓ−ｇ ｇ線サジタル
Ｇ ローパスフィルター、カバーガラス等の光学フィルター類
ＩＰ 固体撮像素子
Claims (6)
- 物体側から順に、前群、絞り、後群からなり、前群は物体側から順に負レンズＧ１・負レンズＧ２・正レンズＧ３を有し、後群は物体側から順に負レンズＧ４・正レンズＧ５・物体側に強い凸を向けた両凸レンズＧ６を有し、Ｇ２は像側面に非球面を有し、Ｇ６は少なくとも一つの面に非球面を有する事を特徴とする対物レンズ。
- Ｇ６の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ６−１、Ｒ６−２とした時、
−１．０＜（Ｒ６−１＋Ｒ６−２）／（Ｒ６−１−Ｒ６−２）＜−０．３
を満足する事を特徴とする請求項１記載の対物レンズ。 - 対物レンズ全系の焦点距離をｆ、Ｇ６の焦点距離をｆＧ６とした時、
２．５＜ｆＧ６／ｆ＜３．７
を満足する事を特徴とする請求項１記載の対物レンズ。 - Ｇ２の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ２−１、Ｒ２−２とした時、
１．２＜（Ｒ２−１＋Ｒ２−２）／（Ｒ２−１−Ｒ２−２）＜３．０
を満足する事を特徴とする請求項１記載の対物レンズ。 - Ｇ１の物体側、像側の曲率半径をそれぞれＲ１−１、Ｒ１−２とした時、
１．５＜（Ｒ１−１＋Ｒ１−２）／（Ｒ１−１−Ｒ１−２）＜２．５
を満足する事を特徴とする請求項１記載の対物レンズ。 - 請求項１〜５に記載の対物レンズを用いた事を特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003112966A JP2004317866A (ja) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | 対物レンズ及びこれを用いた撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003112966A JP2004317866A (ja) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | 対物レンズ及びこれを用いた撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004317866A true JP2004317866A (ja) | 2004-11-11 |
Family
ID=33473038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003112966A Withdrawn JP2004317866A (ja) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | 対物レンズ及びこれを用いた撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004317866A (ja) |
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| CN113433662A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 天津欧菲光电有限公司 | 成像系统、镜头模组、电子设备及载具 |
-
2003
- 2003-04-17 JP JP2003112966A patent/JP2004317866A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
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