JP2005128273A - Meniscus lens and optical system using the same - Google Patents

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利幸 井上
Ichiro Saito
一郎 齊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a meniscus lens capable of miniaturizing a super wide angle imaging optical system having a field angle of 120° or more, to provide an optical system using the meniscus lens and to provide a composition which does not darken a surrounding part in image-formation in the optical system. <P>SOLUTION: A sagittal depth 1 of a concave 12 of the image side of a meniscus concave lens 10 is made deeper than an opening r of the concave 12. Further, the meniscus concave lens 10 thus formed is arranged on the object side, a biconvex lens 20 is arranged on the image side and, thereby, the super wide angle optical system 1 having a field angle of 120° or more is composed of two sheets of lenses. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、広角のメニスカスレンズ、およびこのメニスカスレンズを用いた光学系に関するものである。   The present invention relates to a wide-angle meniscus lens and an optical system using the meniscus lens.

CCD、CMOS等の撮像素子用の対物レンズとしては、小型で広角の撮像レンズに対する需要が高い。しかしながら、従来の広角の撮像レンズ系は、7枚以上の球面ガラスレンズによって構成されていたために、レンズの枚数が多い分、光学系の光軸方向の寸法を短縮することができず、小型化の要求を満たすことが困難であった。   As an objective lens for an image sensor such as a CCD or CMOS, there is a high demand for a small and wide-angle imaging lens. However, since the conventional wide-angle imaging lens system is composed of seven or more spherical glass lenses, the size of the optical system in the optical axis direction cannot be shortened due to the large number of lenses, and the size is reduced. It was difficult to meet the demands.

これに対して、近年、ガラスモールド製またはプラスチック製の非球面レンズを用いることにより、光学系を構成するレンズの枚数を2枚にまで減らすとともに、光学系を構成するレンズの面に回折効果を持たせることにより、レンズの枚数を増やすことなく、色収差の補正が可能な光学系が案出されている(例えば、特許文献1、2)。   On the other hand, in recent years, by using an aspherical lens made of glass mold or plastic, the number of lenses constituting the optical system is reduced to two and a diffraction effect is exerted on the surfaces of the lenses constituting the optical system. An optical system capable of correcting chromatic aberration without increasing the number of lenses has been devised (for example, Patent Documents 1 and 2).

また、図8に示すように、物体側からCCDの結像面207に向かって、前群としての2枚の非球面レンズ201、202、後群としての1枚のレンズ203、絞り204、色消し用の回折格子205、およびカバーガラス206をこの順に配置することにより、レンズの枚数を3枚まで減らしながら、120°以上の画角を備えた超広角の撮像用光学系200が案出されている。
特開平10−115777号公報(図9−図10) 特開2000−28913号公報(図9)
Also, as shown in FIG. 8, from the object side toward the CCD image plane 207, the two aspheric lenses 201 and 202 as the front group, the one lens 203 as the rear group, the stop 204, the color By arranging the erasing diffraction grating 205 and the cover glass 206 in this order, an ultra wide-angle imaging optical system 200 having an angle of view of 120 ° or more is devised while reducing the number of lenses to three. ing.
JP-A-10-115777 (FIGS. 9-10) JP 2000-28913 A (FIG. 9)

しかしながら、上記特許文献1、2に記載の、レンズ枚数を2枚にまで減らした撮像レンズの画角は38°から67°程度であり、120°以上の画角を有する超広角の撮像レンズは提案されていない。   However, the angle of view of the imaging lens described in Patent Documents 1 and 2 in which the number of lenses is reduced to two is about 38 ° to 67 °, and an ultra wide-angle imaging lens having an angle of view of 120 ° or more is Not proposed.

また、図8に示す撮像用光学系200は、前群に2枚の非球面レンズ201、202を用いるために、必ずしも全体として小型化されていないという問題点がある。さらに、絞り204が後群のレンズ203より像側に位置するため、射出瞳距離が短く、その結果、CCD207からなるセンサ周辺部への入射角が大きいので、結像の周辺部が暗くなるとういう問題がある。   Further, since the imaging optical system 200 shown in FIG. 8 uses two aspheric lenses 201 and 202 in the front group, there is a problem in that it is not necessarily downsized as a whole. Furthermore, since the stop 204 is positioned on the image side of the rear group lens 203, the exit pupil distance is short, and as a result, the incident angle to the sensor peripheral portion including the CCD 207 is large, and therefore the peripheral portion of the imaging is darkened. There is a problem.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、120°以上の画角を有する超広角の撮像用光学系の小型化を図ることのできるメニスカスレンズ、およびこのメニスカスレンズを用いた光学系を提案することにある。さらに、この光学系において、結像の周辺部が暗くならない構成を提案することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a meniscus lens capable of reducing the size of an ultra-wide-angle imaging optical system having an angle of view of 120 ° or more, and an optical system using the meniscus lens. It is to propose. Another object of the present invention is to propose a configuration in which the peripheral portion of the image is not darkened in this optical system.

上記の課題を解決するために、本発明は、一方の面に凸面が形成され、他方の面に凹面が形成されたメニスカスレンズにおいて、前記凹面のサジタル深さは、当該凹面の開口部の半径より大きいことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a meniscus lens in which a convex surface is formed on one surface and a concave surface is formed on the other surface. It is characterized by being larger.

本発明を適用したメニスカスレンズを凹のパワーを持つメニスカス凹レンズとして用いれば、このメニスカス凹レンズと、該メニスカス凹レンズに対して像側に配置された凸のパワーを持つ両凸レンズの2枚のレンズから、超広角の光学系、例えば、画角が120°以上の光学系を構成することができる。   When the meniscus lens to which the present invention is applied is used as a meniscus concave lens having a concave power, from the two lenses of the meniscus concave lens and a biconvex lens having a convex power disposed on the image side with respect to the meniscus concave lens, An ultra-wide-angle optical system, for example, an optical system having an angle of view of 120 ° or more can be configured.

本発明において、前記メニスカス凹レンズと前記凸レンズとの間に絞りを配置することが好ましい。このように構成すると、出射瞳距離を長くすることができるので、結像面への光線入射角を小さくすることができ、そのため、結像の周辺部が暗くならない。   In the present invention, it is preferable to dispose a diaphragm between the meniscus concave lens and the convex lens. With this configuration, since the exit pupil distance can be increased, the light incident angle on the imaging plane can be reduced, and therefore the peripheral portion of the imaging is not darkened.

本発明において、前記凸レンズの像側の面に、正の回折格子が形成されていることが好ましい。このように構成すると、後群に色消しのためのレンズ群を配置する必要がないので、レンズ枚数を増やすことなく、軸上色収差および倍率色収差を補正することができ、小型化と、解像度の向上の双方を図ることができる。また、回折効果により、可視光線と近赤外線のピントずれが少なくなるので、像性能を向上させることができる。   In the present invention, it is preferable that a positive diffraction grating is formed on the image side surface of the convex lens. With this configuration, it is not necessary to dispose a lens group for achromaticity in the rear group, so that axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration can be corrected without increasing the number of lenses. Both improvements can be achieved. In addition, the diffraction effect reduces the focus shift between visible light and near infrared light, so that image performance can be improved.

本発明では、メニスカスレンズの凹面のサジタル深さをこの凹面の開口部の半径より大きくしてあるため、広い視野を有する。また、結像性能に優れている。従って、このレンズ1枚で前群を構成できるので、このメニスカスレンズの像側に凸レンズを配置することにより、2枚のレンズで光学系で構成することができる。従って、光学系の光軸方向の寸法を短縮することができ、光学系の小型化を図ることができる。例えば、レンズ先端から結像面までの距離を10mm以下にまで短縮できる。また、メニスカスレンズの凹面のサジタル深さがかなり深いので、画角が120°以上の超広角の光学系を構成することができる。さらに、結像性能に優れ、かつ、低歪みの光学系を実現することができる。例えば、TV歪率で10%を実現できる。   In the present invention, the sagittal depth of the concave surface of the meniscus lens is larger than the radius of the opening of the concave surface, so that the field of view is wide. In addition, the imaging performance is excellent. Accordingly, since the front lens group can be constituted by this single lens, the optical system can be constituted by two lenses by arranging a convex lens on the image side of the meniscus lens. Therefore, the dimension of the optical system in the optical axis direction can be shortened, and the optical system can be downsized. For example, the distance from the lens tip to the imaging plane can be reduced to 10 mm or less. Further, since the sagittal depth of the concave surface of the meniscus lens is considerably deep, it is possible to configure an ultra-wide-angle optical system having an angle of view of 120 ° or more. Furthermore, it is possible to realize an optical system having excellent imaging performance and low distortion. For example, a TV distortion rate of 10% can be realized.

図面を参照して、本発明のメニスカスレンズ、およびこのメニスカスレンズを用いた超広角の撮像用の光学系を説明する。   With reference to the drawings, a meniscus lens of the present invention and an optical system for super wide-angle imaging using the meniscus lens will be described.

[実施の形態1]
図1および図2は、本発明の実施の形態1に係る撮像用の光学系の構成図、およびこの光学系の具体的な構成を示す断面図である。図3および図4は、図1および図2に示す光学系に用いたメニスカス凹レンズの断面図、および両凸レンズの断面図である。図5は、図1および図2に示す光学系の球面収差、非点収差、および歪率を示すグラフである。
[Embodiment 1]
FIG. 1 and FIG. 2 are a configuration diagram of an imaging optical system according to Embodiment 1 of the present invention, and a cross-sectional view showing a specific configuration of this optical system. 3 and 4 are a sectional view of a meniscus concave lens used in the optical system shown in FIGS. 1 and 2 and a sectional view of a biconvex lens. FIG. 5 is a graph showing the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical system shown in FIGS.

図1において、本形態の光学系1は、1/4インチCCD用に用いられる超広角撮像用の光学系であり、2枚のレンズから構成されている。すなわち、物体側からCCDの結像面50に向かって、前群としてのメニスカス凹レンズ10、絞り30、両凸レンズ20、およびカバーガラス40がこの順に配置され、両凸レンズ20の像側の凸面22には、正の回折格子25が形成されている。   In FIG. 1, an optical system 1 of this embodiment is an optical system for super wide-angle imaging used for a 1/4 inch CCD, and is composed of two lenses. That is, the meniscus concave lens 10, the stop 30, the biconvex lens 20, and the cover glass 40 as the front group are arranged in this order from the object side toward the image forming surface 50 of the CCD. The positive diffraction grating 25 is formed.

本形態の光学系1は、Fno/2.4、f=1.14であり、画角は140°である。従って、車載用の監視装置などに用いるのに十分な広い視野を有する。   The optical system 1 of this embodiment has Fno / 2.4, f = 1.14, and the angle of view is 140 °. Therefore, it has a wide field of view sufficient for use in a vehicle-mounted monitoring device.

このような光学系1を構成するにあたっては、例えば、図2に示すように、レンズ枠60に対して、物体側から像側に向かってメニスカス凹レンズ10、絞り30,および両凸レンズ20がこの順に搭載されている。   In configuring such an optical system 1, for example, as shown in FIG. 2, the meniscus concave lens 10, the diaphragm 30, and the biconvex lens 20 are arranged in this order from the object side to the image side with respect to the lens frame 60. It is installed.

レンズ枠60は、扁平な小径の筒部61と、筒部61の物体側(開口側)に形成された大径の環状フランジ62とからなる。筒部61の底面61aには、小径の開口65が形成されている。   The lens frame 60 includes a flat small-diameter cylindrical portion 61 and a large-diameter annular flange 62 formed on the object side (opening side) of the cylindrical portion 61. A small-diameter opening 65 is formed in the bottom surface 61 a of the cylindrical portion 61.

筒部61には、まず両凸レンズ20が挿入されており、外周部分に形成されたフランジ26の端面26aと底面61aとが当接した状態で位置決め固定されている。小径の開口65は、回折格子25が形成された凸面22に対向する位置に形成されており、小径の開口65の大きさは、凸レンズ20を通過した光が干渉しない大きさである。   First, the biconvex lens 20 is inserted into the cylindrical portion 61, and is positioned and fixed in a state where the end surface 26a and the bottom surface 61a of the flange 26 formed on the outer peripheral portion are in contact with each other. The small-diameter opening 65 is formed at a position facing the convex surface 22 on which the diffraction grating 25 is formed, and the small-diameter opening 65 has a size that does not interfere with light that has passed through the convex lens 20.

次に、筒部61には絞り30が挿入されている。絞り30の開口31の外周には、絞り30に入射する光と干渉しない形状の肉厚部32が形成されており、この肉厚部32の像側の端面32aと両凸レンズ20のフランジ26の物体側の端面26bとが当接することにより、絞り30は、凸面21との距離が調節された状態で、位置決め固定されている。   Next, the diaphragm 30 is inserted into the cylindrical portion 61. A thick portion 32 having a shape that does not interfere with the light incident on the stop 30 is formed on the outer periphery of the aperture 31 of the stop 30, and an end surface 32 a on the image side of the thick portion 32 and the flange 26 of the biconvex lens 20. The diaphragm 30 is positioned and fixed in a state in which the distance from the convex surface 21 is adjusted by contacting the end surface 26b on the object side.

環状フランジ62のフランジ面62aには、環状の段部63が形成されている。また、フランジ面62aの外周縁には、レンズ枠60の軸線方向の物体側に立ち上がる外周壁64が形成されている。メニスカス凹レンズ10は環状端面13の縁部分を段部63に嵌入させるとともに、外周壁64の内周面と嵌合する外周面を有する円環状のレンズ押さえ70により段部15を押さえ付けられて、環状フランジ62に固定されている。   An annular step portion 63 is formed on the flange surface 62 a of the annular flange 62. Further, an outer peripheral wall 64 that rises toward the object side in the axial direction of the lens frame 60 is formed on the outer peripheral edge of the flange surface 62a. The meniscus concave lens 10 has the edge portion of the annular end surface 13 fitted into the stepped portion 63, and the stepped portion 15 is pressed by an annular lens retainer 70 having an outer peripheral surface fitted to the inner peripheral surface of the outer peripheral wall 64. It is fixed to the annular flange 62.

(メニスカス凹レンズの構成)
本形態の光学系1に用いたメニスカス凹レンズ10は、樹脂成形品からなり、図3に示すように、物体側には非球面の凸面11が形成され、像側には非球面の凹面12が形成されている。
(Configuration of meniscus concave lens)
The meniscus concave lens 10 used in the optical system 1 of this embodiment is made of a resin molded product. As shown in FIG. 3, an aspherical convex surface 11 is formed on the object side, and an aspherical concave surface 12 is formed on the image side. Is formed.

このメニスカス凹レンズ10において、凹面12のサジタル深さlは2.719mmであり、凹面12の開口部の半径rである1.6115mmよりも深い。   In the meniscus concave lens 10, the sagittal depth l of the concave surface 12 is 2.719 mm, which is deeper than 1.6115 mm, which is the radius r of the opening of the concave surface 12.

なお、凸面11の外周縁部分には、メニスカス凹レンズ10をレンズ枠60(図2参照)に固定する際にレンズ押さえ70が当接する段部15が形成されている。また、凹面12の開口部の外側部分の円環状面13は平坦に形成されている。   A step 15 is formed on the outer peripheral edge of the convex surface 11 to which the lens retainer 70 abuts when the meniscus concave lens 10 is fixed to the lens frame 60 (see FIG. 2). Moreover, the annular surface 13 of the outer part of the opening part of the concave surface 12 is formed flat.

メニスカス凹レンズ10の各レンズ面の詳細データは、以下
物体側の凸面11:非球面
R=3.4845
K=−2.087647
像側の凹面12:非球面
R=0.9205
K=−0.6737657
Coeff on r4 −0.0108761
Coeff on r6 0.00257023
Coeff on r8 −1.46910e−4
Coeff on r10 −1.63642e−4
に示す通りである。
Detailed data of each lens surface of the meniscus concave lens 10 are as follows. Object-side convex surface 11: aspherical surface R = 3.4845
K = −2.087647
Image-side concave surface 12: aspherical surface R = 0.9205
K = -0.6737657
Coeff on r4 -0.0108761
Coeff on r6 0.00257030
Coeff on r8 -1.46910e-4
Coeff on r10 -1.63642e-4
As shown in

(両凸レンズの構成)
実施の形態1に用いられる両凸レンズ20も、樹脂成形品からなり、図4に示すように、物体側には球面の凸面21が形成されており、像側には非球面の凸面22が形成されている。
(Configuration of biconvex lens)
The biconvex lens 20 used in the first embodiment is also made of a resin molded product. As shown in FIG. 4, a spherical convex surface 21 is formed on the object side, and an aspheric convex surface 22 is formed on the image side. Has been.

また、両凸レンズ20において、像側に位置する非球面の凸面22には、多数の同心円状の段差からなる正の回折格子25が形成されている。なお、凸面21、22の外周部分には、両凸レンズ20をレンズ枠60(図2を参照)に搭載する際に位置決め固定に利用するフランジ26が形成されている。   In the biconvex lens 20, a positive diffraction grating 25 composed of a number of concentric steps is formed on the aspherical convex surface 22 located on the image side. A flange 26 is formed on the outer peripheral portions of the convex surfaces 21 and 22 to be used for positioning and fixing when the biconvex lens 20 is mounted on the lens frame 60 (see FIG. 2).

両凸レンズ20の各レンズ面の詳細データは、以下
物体側の凸面21:球面
R=2.0312
像側の凸面22:非球面
R=−2.2157
K=−21.17862
Coeff on r4 −0.11382
Coeff on r6 0.125493
Coeff on r8 −0.0443963
Coeff on r10 9.75092e−3
回折格子 φ=−50ρ2
に示す通りである。
Detailed data of each lens surface of the biconvex lens 20 is as follows. Object-side convex surface 21: spherical surface R = 2.0312
Image-side convex surface 22: aspheric surface R = −2.2157
K = -21.17862
Coeff on r4 -0.11382
Coeff on r6 0.125493
Coeff on r8 -0.0443963
Coeff on r10 9.75092e-3
Diffraction grating φ = −50ρ 2
As shown in

(光学系1の詳細)
本形態の光学系1における各面のデータを表1に示す。また、図5には、本形態の光学系の球面収差、非点収差、および歪率を示す。なお、表中、各光学素子の各面を以下
メニスカスレンズ10の物体側の凸面11 第1面
メニスカスレンズ10の像側の凹面12 第2面
絞り30 第3面
両凸レンズ20の物体側の凸面21 第4面
両凸レンズ20の像側の凸面22 第5面
カバーガラス40の入射面41 第6面
カバーガラス40の出射面42 第7面
のように称する。また、間隔とあるのは、当該面と次の面との距離(mm)である。
(Details of optical system 1)
Table 1 shows data of each surface in the optical system 1 of the present embodiment. FIG. 5 shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion rate of the optical system of this embodiment. In the table, each surface of each optical element is the following convex surface 11 on the object side of the meniscus lens 10 first surface concave surface 12 on the image side of the meniscus lens 10 second surface diaphragm 30 third surface convex surface on the object side of the biconvex lens 20 21 4th surface Image-side convex surface 22 of biconvex lens 20 5th surface Incident surface 41 of cover glass 40 6th surface Outgoing surface 42 of cover glass 40 It calls like the 7th surface. Further, the interval is the distance (mm) between the surface and the next surface.

Figure 2005128273
Figure 2005128273

(本形態の効果)
このように本形態では、メニスカス凹レンズ10の像側の凹面12のサジタル深さlを凹面12の開口部の半径rよりも深くすることにより、広い視野を有し、かつ、低歪みのメニスカス凹レンズを実現している。このため、メニスカス凹レンズ10と両凸レンズ20との2枚のレンズにより、120°以上の画角を有する超広角の光学系1を構成することができる。従って、本形態によれば、レンズ枚数が少ない分、光学系1の光軸方向の寸法を短縮することができるので、超広角の撮像レンズを小型化することができる。
(Effect of this embodiment)
As described above, in this embodiment, the sagittal depth l of the concave surface 12 on the image side of the meniscus concave lens 10 is made deeper than the radius r of the opening of the concave surface 12, thereby having a wide field of view and a low distortion meniscus concave lens. Is realized. For this reason, the super wide-angle optical system 1 having a field angle of 120 ° or more can be configured by the two lenses of the meniscus concave lens 10 and the biconvex lens 20. Therefore, according to the present embodiment, the size in the optical axis direction of the optical system 1 can be shortened as the number of lenses is small, so that the super wide-angle imaging lens can be miniaturized.

また、後群を構成する両凸レンズ20の像側の面22に正の回折格子25を形成してあるので、レンズ枚数を増加させることなく、色収差を抑えることができる。   Further, since the positive diffraction grating 25 is formed on the image side surface 22 of the biconvex lens 20 constituting the rear group, chromatic aberration can be suppressed without increasing the number of lenses.

さらに、絞り30をメニスカスレンズ10と両凸レンズ20との間に配置したので、出射瞳距離が長くなることにより、結像面への光線入射角が小さくなり、結像の周辺部が明るい光学系1になっている。   Further, since the aperture stop 30 is disposed between the meniscus lens 10 and the biconvex lens 20, an optical system in which the exit pupil distance is increased, the light incident angle on the imaging surface is reduced, and the peripheral portion of the imaging is bright. It is 1.

ここで、本形態の光学系1と、図8に示した従来の3枚構成の超広角の光学系200との比較を表2に示す。ここで、光学系200は、本形態の光学系1と比較できるように、1/4インチCCD用の撮像レンズとして設計してある。   Here, Table 2 shows a comparison between the optical system 1 of this embodiment and the conventional three-lens super-wide-angle optical system 200 shown in FIG. Here, the optical system 200 is designed as an imaging lens for a 1/4 inch CCD so that it can be compared with the optical system 1 of the present embodiment.

Figure 2005128273
Figure 2005128273

[実施の形態2]
本発明の実施の形態2の光学系1では、それを構成するメニスカス凹レンズ10、絞り30、両凸レンズ20、カバーガラス40、結像面50の配置は、実施の形態1と同一であり、各面のデータおよび各面間の距離のみが異なる。従って、共通な部分の説明を省略するが、その特性は、Fno/2.4、f=1.14であり、画角は138°である。
[Embodiment 2]
In the optical system 1 according to the second embodiment of the present invention, the arrangement of the meniscus concave lens 10, the diaphragm 30, the biconvex lens 20, the cover glass 40, and the imaging plane 50 constituting the same is the same as in the first embodiment. Only the surface data and the distance between each surface is different. Therefore, although description of a common part is abbreviate | omitted, the characteristic is Fno / 2.4, f = 1.14, and an angle of view is 138 degrees.

このような光学系を構成するにあたって、本形態では、各レンズ面を以下
1面:非球面
K=−2.0130
2面:非球面
K=−0.63544
4面:球面
5面:非球面
K=−40.90
Coeff on r4 −0.1042
Coeff on r6 0.1336
Coeff on r8 −0.06060
Coeff on r10 0.01527
回折格子 φ=−55.5ρ2
に示すように構成してある。
In constructing such an optical system, in this embodiment, each lens surface is represented by one surface: an aspherical surface K = −2.0130.
Two surfaces: aspherical surface K = −0.63544
4th surface: spherical surface 5th surface: aspherical surface K = -40.90
Coeff on r4 -0.1042
Coeff on r6 0.1336
Coeff on r8 -0.06060
Coeff on r10 0.01527
Diffraction grating φ = −55.5ρ 2
As shown in FIG.

また、実施の形態2の光学系における各面のデータを表3に示す。また、図6には、実施の形態2に係る光学系の球面収差、非点収差、および歪率を示す。   Table 3 shows data of each surface in the optical system according to the second embodiment. FIG. 6 shows spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical system according to Embodiment 2.

Figure 2005128273
Figure 2005128273

このように構成した場合も、メニスカス凹レンズ10の像側の凹面12のサジタル深さlを、凹面12の開口部rよりも深くしてあるので、広い視野を有し、かつ、低歪みのメニスカス凹レンズを実現している。このため、メニスカス凹レンズ10と両凸レンズ20との2枚のレンズにより、120°以上の画角を有する超広角の光学系1を構成することができるなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。   Even in this configuration, the sagittal depth l of the concave surface 12 on the image side of the meniscus concave lens 10 is deeper than the opening r of the concave surface 12, so that the meniscus has a wide field of view and low distortion. A concave lens is realized. For this reason, the super wide-angle optical system 1 having an angle of view of 120 ° or more can be configured by the two lenses of the meniscus concave lens 10 and the biconvex lens 20, and the same effects as in the first embodiment can be obtained. .

[実施の形態3]
本発明の実施の形態3の光学系1では、それを構成するメニスカス凹レンズ10、絞り30、両凸レンズ20、カバーガラス40、結像面50の配置は、実施の形態1と同一であり、各面のデータおよび各面間の距離のみが異なる。従って、共通な部分の説明を省略するが、その特性は、Fno/2.8、f=1.3であり、画角は128°である。
[Embodiment 3]
In the optical system 1 according to the third embodiment of the present invention, the arrangement of the meniscus concave lens 10, the diaphragm 30, the biconvex lens 20, the cover glass 40, and the imaging plane 50 constituting the same is the same as in the first embodiment. Only the surface data and the distance between each surface is different. Therefore, although description of a common part is abbreviate | omitted, the characteristic is Fno / 2.8, f = 1.3, and an angle of view is 128 degrees.

このような光学系を構成するにあたって、本形態では、各レンズ面を以下
1面:非球面
K=−1.742
2面:非球面
K=−0.6744
4面:球面
5面:非球面
K=−19.124
Coeff on r4 −0.0857
Coeff on r6 0.1126
Coeff on r8 −0.03664
Coeff on r10 0.006636
回折格子 φ=−16ρ2−12.7ρ4
に示すように構成してある。
In constructing such an optical system, in this embodiment, each lens surface is represented by one surface: an aspherical surface K = -1.742.
Two surfaces: aspherical surface K = −0.6744
4th surface: spherical surface 5th surface: aspherical surface K = -19.124
Coeff on r4 -0.0857
Coeff on r6 0.1126
Coeff on r8 -0.03664
Coeff on r10 0.006636
Diffraction grating φ = −16ρ 2 −12.7ρ 4
As shown in FIG.

また、実施の形態3の光学系における各面のデータを表4に示す。また、図7には、実施の形態2に係る光学系の球面収差、非点収差、および歪率を示す。   Table 4 shows data of each surface in the optical system according to the third embodiment. FIG. 7 shows spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical system according to Embodiment 2.

Figure 2005128273
Figure 2005128273

このように構成した場合も、メニスカス凹レンズ10の像側の凹面12のサジタル深さlを、凹面12の開口部rよりも深くしてあるので、広い視野を有し、かつ、低歪みのメニスカス凹レンズを実現している。このため、メニスカス凹レンズ10と両凸レンズ20との2枚のレンズにより、120°以上の画角を有する超広角の光学系1を構成することができるなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。   Even in this configuration, the sagittal depth l of the concave surface 12 on the image side of the meniscus concave lens 10 is deeper than the opening r of the concave surface 12, so that the meniscus has a wide field of view and low distortion. A concave lens is realized. For this reason, the super wide-angle optical system 1 having an angle of view of 120 ° or more can be configured by the two lenses of the meniscus concave lens 10 and the biconvex lens 20, and the same effects as in the first embodiment can be obtained. .

本発明では、メニスカスレンズの凹面のサジタル深さをこの凹面の開口部の半径より大きくしてあるため、広い視野を有する。従って、このレンズ1枚で前群を構成できるので、このメニスカスレンズの像側に凸レンズを配置することにより、2枚のレンズで光学系で構成することができる。従って、光学系の光軸方向の寸法を短縮することができ、光学系の小型化を図ることができる。また、メニスカスレンズの凹面のサジタル深さがかなり深いので、画角が120°以上の超広角の光学系を構成することができる。   In the present invention, the sagittal depth of the concave surface of the meniscus lens is larger than the radius of the opening of the concave surface, so that the field of view is wide. Accordingly, since the front lens group can be constituted by this single lens, the optical system can be constituted by two lenses by arranging a convex lens on the image side of the meniscus lens. Therefore, the dimension of the optical system in the optical axis direction can be shortened, and the optical system can be downsized. Further, since the sagittal depth of the concave surface of the meniscus lens is considerably deep, it is possible to configure an ultra-wide-angle optical system having an angle of view of 120 ° or more.

本発明の実施の形態1に係る撮像用の光学系の構成図である。It is a block diagram of the optical system for imaging which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る撮像用の光学系の具体的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific structure of the optical system for imaging which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1および図2に示す光学系に用いたメニスカス凹レンズの断面図である。It is sectional drawing of the meniscus concave lens used for the optical system shown to FIG. 1 and FIG. 図1および図2に示す光学系に用いた両凸レンズの断面図である。It is sectional drawing of the biconvex lens used for the optical system shown to FIG. 1 and FIG. 本発明の実施の形態1に係る超広角撮像用の光学系の球面収差、非点収差、および歪率を示すグラフである。6 is a graph showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical system for super wide-angle imaging according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2に係る超広角撮像用の光学の系球面収差、非点収差、および歪率を示すグラフである。It is a graph which shows the system spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical for super wide angle imaging which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る超広角撮像用の光学系の球面収差、非点収差、および歪率を示すグラフである。It is a graph which shows the spherical aberration, the astigmatism, and the distortion of the optical system for super wide-angle imaging according to Embodiment 3 of the present invention. 従来の超広角撮像用の光学系の構成図である。It is a block diagram of the conventional optical system for super wide angle imaging.

符号の説明Explanation of symbols

1 光学系
10 メニスカス凹レンズ
20 両凸レンズ
25 回折格子
30 絞り
40 カバーガラス
50 CCDの結像面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical system 10 Meniscus concave lens 20 Biconvex lens 25 Diffraction grating 30 Diaphragm 40 Cover glass 50 CCD imaging surface

Claims (5)

一方の面に凸面が形成され、他方の面に凹面が形成されたメニスカスレンズにおいて、
前記凹面のサジタル深さは、当該凹面の開口部の半径より大きいことを特徴とするメニスカスレンズ。
In a meniscus lens in which a convex surface is formed on one surface and a concave surface is formed on the other surface,
The meniscus lens is characterized in that the sagittal depth of the concave surface is larger than the radius of the opening of the concave surface.
請求項1に記載されたメニスカスレンズを凹のパワーを持つメニスカス凹レンズとして用いた光学系であって、
前記メニスカス凹レンズと、該メニスカス凹レンズに対して像側に配置された凸レンズの2枚のレンズから構成されていることを特徴とする光学系。
An optical system using the meniscus lens according to claim 1 as a meniscus concave lens having concave power,
An optical system comprising: the meniscus concave lens and a convex lens disposed on the image side with respect to the meniscus concave lens.
請求項2において、
前記メニスカス凹レンズと前記凸レンズとの間に絞りを配置したことを特徴とする光学系。
In claim 2,
An optical system, wherein a diaphragm is disposed between the meniscus concave lens and the convex lens.
請求項2または3において、画角が120°以上であることを特徴とする光学系。   4. The optical system according to claim 2, wherein the angle of view is 120 ° or more. 請求項2ないし4のいずれかにおいて、前記凸レンズの像側の面に、正の回折格子が形成されていることを特徴とする光学系。   5. The optical system according to claim 2, wherein a positive diffraction grating is formed on an image side surface of the convex lens.
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