JP2004354829A - 可視光近赤外光用単焦点レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絞りを挟んで、負の屈折力を有する前群レンズと、正の屈折力を有する後群レンズとで構成され、後群レンズは少なくとも4枚以上で、正レンズと負レンズの接合レンズを含み、Fナンバー1.05〜1.15の明るさを有する可視光近赤外光用単焦点レンズ。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光近赤外光用単焦点レンズに関する。さらに詳しくは、本発明は、可視光波長域(400〜700mm程度)と近赤外光波長域(700〜1000mm)まで実用可能な単焦点レンズであり、監視カメラ、CCTV、ビデオカメラ等に好適に使用できる可視光近赤外光用単焦点レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の可視光に使用できる単焦点レンズとしては、比較的大口径なものが提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
特許文献1に開示された非球面レンズを用いた超広角レンズ系は、物体側より順に、負のパワ−の前群レンズと、正のパワーの後群レンズとからなるレトロフォーカスタイプの超広角レンズ系において、全群レンズが、物体側に凸面を向けた負のメニスカス第1レンズと、少なくとも一面が非球面の第2レンズとを有し、この非球面の第2レンズは、光軸中心付近では両凹レンズで、周縁では物体側に凸の負メニスカスレンズとなる形状をなしているものである。この特許文献1のレンズは、超広角で明るいが、可視光波長域(400〜700mm程度)についてのみ収差補正し、近赤外光波長域(700〜1000mm)については何ら補正していない。
【0003】
特許文献2に記載のレトロフォーカス型大口径レンズは、小型で大口径比で、かつバックフォーカスを長くしたものであるが、これも可視光波長域(400〜700nm程度)についてのみ収差補正し、近赤外光波長域(700〜1000nm)については何ら補正していない。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−115778号
【特許文献2】
特許第3255490号
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
日中は可視光、夜間は近赤外光を用いて監視する昼夜兼用カメラは、利用可能時間が長く投資効率が高いことから普及し始めている。しかし、従来技術のレンズについては、特に夜間に使用する近赤外光について収差補正がなされておらず、像の鮮明さが十分でなかった。そのため、特に夜間に十分な監視活動ができ難い等の問題があった。
【0006】
近年、前記昼夜兼用カメラの普及により、可視光波長域〜近赤外光波長域(400〜1000nm)までの軸上の色収差を補正した単焦点レンズが開発されはじめている。しかし、可視光波長域(400〜700mm)のピント位置と近赤外光波長域(700〜1000mm)のピント位置の差がまだ大きい。そのため、可視光波長域(400〜700mm)でピント合わせした状態での近赤外光波長域(700〜1000mm)のみの投光をした時の解像力は、可視光波長域の解像力に較べて満足できるものではなかった。
【0007】
【発明の目的】
従来技術の監視カメラ、CCTV、ビデオカメラ等に好適に使用できる明るい単焦点レンズの特に近赤外光像に関する上述した問題点に鑑みてなされたものであって、小型で大口径であり、可視光波長域(400〜700mm程度)と近赤外光波長域(700〜1000mm)まで良好に収差補正し、監視カメラ、CCTV、ビデオカメラ等に好適に使用できる可視光近赤外光用単焦点レンズを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絞りを挟んで、負の屈折力を有する前群レンズと、正の屈折力を有する後群レンズとで構成され、後群レンズは少なくとも4枚以上で、正レンズと負レンズの接合レンズを含み、前記接合レンズは、
部分分散比を
t線二次スペクトルを
とした時、
NC:C線(波長656.27nm)の屈折率、
NF:F線(波長486.13nm)の屈折率、
Nt:t線(波長1013.98nm)の屈折率
θctp:後群接合レンズの正レンズの部分分散比、
θctn:後群接合レンズの負レンズの部分分散比
νdp:後群接合レンズの正レンズのアッべ数、
νdn:後群接合レンズの負レンズのアッべ数
R:後群接合レンズの接合面の曲率半径、
fr:後群レンズの焦点距離
を満足し、Fナンバー1.05〜1.15の明るさを有することを特徴とする可視光近赤外光用単焦点レンズである。
【0009】
本発明の実施態様は以下のとおりである。
前記後群レンズが、物体側から正レンズ、負レンズと正レンズの接合で正の接合レンズ、及び正レンズで構成されたことを特徴とする。
【0010】
絞りから像面までの距離が以下の条件式
条件式
L:絞りから像面までの距離(ただし、バックフォーカスは空気中に換算した時の距離)、
Y:対角線の像高
(Y=f×tanW(1+DIST)/100)、w:半画角、DIST(%):w時の歪曲収差、f:全系の焦点距離 )を満足することを特徴とする。
【0011】
【発明の作用】
請求項1に記載の条件式の範囲内にあると、近赤外域(700〜1000nm)の軸上色収差が抑えられ、Fナンバーが1.1程度にもかかわらず、諸収差が補正できる。このため、可視光域(400〜700nm)と近赤外域(700〜1000nm)とのMTFベスト位置すなわちピント位置を近づけることができる。従って、昼は可視光域(400〜700nm)、夜は近赤外投光を使用する監視レンズとして用いた場合に日中と夜間でピント合わせ直しの必要がなくなる。また、可視光域(400〜700nm)でピント合わせした状態で、近赤外光のみ投光したときの解像力を可視光と同等にすることができる。
【0012】
条件式(1)、(2)、(3)、(4)は、後群レンズ中の接合レンズの構成を規定するものである。
条件式(1)、(2)、(3)は、接合レンズの近赤外域の二次スペクトルと接合レンズの負レンズ、正レンズのアッべ数を規定することにより、接合レンズの正レンズのガラスに近赤外域(700〜1000nm)で、異常分散性を要求するものである。
これにより、レンズ系全体での近赤外域(700〜1000nm)の二次スペクトルを小さく抑えることができ、可視光域(400〜700nm)と近赤外域(700〜1000nm)の軸上色収差の差を小さくできる。
条件式(2)、(3)は、条件式(4)の接合面曲率半径の規定とともに軸上色収差、球面収差、コマ収差を良好に補正する条件でもある。
【0013】
条件式(1)の上限より大きくなると、接合レンズの正レンズに異常分散性の効果が減少するため、可視光域(400〜700nm)と近赤外域(700〜1000nm)の軸上色収差の差が大きくなる。
条件式(2)の上限より小さく、また、条件式(3)の下限より大きくなると、色収差補正に屈折力が要求され、接合面の曲率半径が小さくなるため、可視光域(400〜700nm)と近赤外域(700〜1000nm)の軸上色収差、球面収差、コマ収差を小さく抑えることが困難となる。
【0014】
条件式(4)の下限より小さくなると、接合面の曲率半径が小さくなりすぎ、加工が困難となる。また、大口径であるため、球面収差とコマ収差を補正することが非常に困難となる。
条件式(4)の上限より大きくなると、可視光域(400〜700nm)と近赤外域(700〜1000nm)の軸上色収差が良好に保てなくなる。
【0015】
請求項2に記載の発明に関し、この構成のレンズ系のとき、Fナンバーが1.1程度でも、非球面を使わずに球面収差、コマ収差が良好に補正できる。また、可視光域(400〜700nm)と近赤外域(700〜1000nm)の軸上色収差が良好に補正できる。
【0016】
請求項3に関し、条件式(5)は、絞りの位置から撮像面までの距離に関するもので、Fナンバー1.1程度の大口径の標準、広角の絞りの共通化を可能にするためのものである。条件式(5)の下限より小さくなると、後群レンズの厚みが小さくなり、大口径を得ることができなくなる。条件式(5)の上限より大きくなると、絞り位置が撮像面より大きく離れ、レンズ全長及び後群レンズの外径が増大する。また、標準から広角までの絞り径の共通化ができなくなる。
【0017】
【実施の形態】
(実施例1)
実施例1の可視光近赤外光用単焦点レンズは、f=1mm、F/1.1、w=42.4°であり、図1に示すように、絞りAを挟んで、負の屈折力を有する前群レンズ10と、正の屈折力を有する後群レンズ20とで構成される。前群レンズ10は、物体側から順に、負の屈折力の第1レンズL1、正の屈折力の第2レンズL2、負の屈折力の第3レンズL3である。後群レンズ20は、物体側から順に、正の屈折力の第4レンズL4、負の屈折力の第5レンズL5、正の屈折力の第6レンズL6、正の屈折力の第7レンズL7であり、第5レンズL5と第6レンズL6は接合されている6群7枚のレンズ系である。
【0018】
実施例1に可視光近赤外光用単焦点レンズは、レンズ系タイプを前群レンズに負の屈折力、後群レンズに正の屈折力であるレトロフォーカスとすることによって、バックフォーカスを長くしている。また、上記4枚構成の後群レンズ内の正レンズと負レンズの接合レンズが、条件内Δ=0.0037、νdn=23.8、νdp=63.4、|R/fr|=1.02の構成であることにより、可視光域(400〜700nm)から近赤外域(700〜1000nm)までの軸上色収差、球面収差、コマ収差が良好に補正されている。
【0019】
実施例1の可視光近赤外光用単焦点レンズの光学データは、以下の表1に示すとおりである。
【表1】
【0020】
実施例1の可視光近赤外光用単焦点レンズの収差は、図2に球面収差及び色収差を示し、図3に非点収差を示し、図4に歪曲収差を示し、図5にMTF特性を示す。これらから、本発明の可視光近赤外光用単焦点レンズが、可視光及び近赤外光において実質上同一焦点位置に結像し、ほぼ同一の鮮明な画像を形成することが理解できる。
【0021】
(実施例2)
実施例2の可視光近赤外光用単焦点レンズは、f=1mm F/1.1 w=31.1°であり、図6に示すように、絞りAを挟んで、負の屈折力を有する前群レンズ110と、正の屈折力を有する後群レンズ120とで構成される。前群レンズ110は、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズL11、負の屈折力の第2レンズL12である。後群レンズ120は、物体側から順に、正の屈折力の第3レンズL13、負の屈折力の第4レンズL14、正の屈折力の第5レンズL15、正の屈折力の第6レンズL16であり、第4レンズL14と第5レンズL15は接合されている5群6枚のレンズ系である。
【0022】
実施例2の可視光近赤外光用単焦点レンズは、レンズ系タイプを、前群レンズ110に負の屈折力、後群レンズ120に正の屈折力であるレトロフォーカスとすることにより、バックフォーカスを長くしている。また、上記4枚構成の後群レンズ120内の正の第4レンズL14と負の第5レンズL15の接合レンズが条件内Δ=0.0037、νdn=23.8、νdp=63.4、|R/fr|=1.08の構成であることにより、可視光域(400〜700nm)から近赤外域(700〜1000nm)までの軸上色収差、球面収差、コマ収差が良好に補正されている。
【0023】
実施例2の可視光近赤外光用単焦点レンズの光学データは、以下の表2に示すとおりである。
【表2】
【0024】
実施例2の可視光近赤外光用単焦点レンズの収差は、図7に球面収差及び色収差を示し、図8に非点収差を示し、図9に歪曲収差を示し、図10にMTF特性を示す。これらから、本発明の可視光近赤外光用単焦点レンズが、可視光及び近赤外光において実質上同一焦点位置に結像し、ほぼ同一の鮮明な画像を形成することが理解できる。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、監視カメラ、CCTV、ビデオカメラ等に好適に使用できる明るい単焦点レンズの特に近赤外光像において、小型で大口径であり、可視光波長域(400〜700mm程度)と近赤外光波長域(700〜1000mm)まで良好に収差補正し、監視カメラ、CCTV、ビデオカメラ等に好適に使用できる可視光近赤外光用単焦点レンズを構成する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可視光近赤外光用単焦点レンズの実施例1の光学図である。
【図2】本発明の実施例1の球面収差色収差図である。
【図3】本発明の実施例1の非点収差図である。
【図4】本発明の実施例1の歪曲収差図である。
【図5】本発明の実施例1のMTF特性図である。
【図6】本発明の可視光近赤外光用単焦点レンズの実施例1の光学図である。
【図7】本発明の実施例1の球面収差色収差図である。
【図8】本発明の実施例1の非点収差図である。
【図9】本発明の実施例1の歪曲収差図である。
【図10】本発明の実施例1のMTF特性図である。
【符号の説明】
A 絞り
C フィルターに相当する平行平面ガラス
10 前群レンズ
20 後群レンズ
110 前群レンズ
120 後群レンズ
L1、L11 第1レンズ
L2、L12 第2レンズ
L3、L13 第3レンズ
L4、L14 第4レンズ
L5、L15 第5レンズ
L6、L16 第6レンズ
L7 第7レンズ
Claims (3)
- 絞りを挟んで、負の屈折力を有する前群レンズと、正の屈折力を有する後群レンズとで構成され、後群レンズは少なくとも4枚以上で、正レンズと負レンズの接合レンズを含み、前記接合レンズは、
部分分散比を
t線二次スペクトルを
とした時、
NC:C線(波長656.27nm)の屈折率、
NF:F線(波長486.13nm)の屈折率、
Nt:t線(波長1013.98nm)の屈折率
θctp:後群接合レンズの正レンズの部分分散比、
θctn:後群接合レンズの負レンズの部分分散比
νdp:後群接合レンズの正レンズのアッべ数、
νdn:後群接合レンズの負レンズのアッべ数
R:後群接合レンズの接合面の曲率半径、
fr:後群レンズの焦点距離
を満足し、Fナンバー1.05〜1.15の明るさを有することを特徴とする可視光近赤外光用単焦点レンズ。 - 前記後群レンズが、物体側から正レンズ、負レンズと正レンズの接合で正の接合レンズ、及び正レンズで構成されたことを特徴とする請求項1に記載の可視光近赤光用単焦点レンズ。
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