JP2009230043A

JP2009230043A - 広角撮像レンズ

Info

Publication number: JP2009230043A
Application number: JP2008078209A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kitakata; 剛北方; Takahiro Sugiyama; 孝浩杉山
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】４枚という、少ない枚数のレンズを用いながら、倍率色収差、歪曲収差を小さくし、しかも画角を１１０°以上にすることを可能にする。
【解決手段】光の入射側から順に配置された第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２とを備える。第１レンズ群Ｇ_１は、１枚の負の非球面レンズで構成されて負のパワーを有する。第２レンズ群Ｇ_２は、正レンズ１枚及び負レンズ1枚を接合した接合レンズと、1枚の正の非球面レンズとで構成され、かつ、正のパワーを有する。さらに、この広角撮像レンズは、次の条件式（１）を満足する。
１．５≦｜Ｆ_１／Ｆ_２｜≦４．０（１）
但し、Ｆ_１：第１レンズ群の合成焦点距離、Ｆ_２：第２レンズ群の合成焦点距離である。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像光学系に用いられる広角レンズに関するものである。

従来から広角の撮像用光学系として、様々な型式のレンズが提案されている。

しかし、撮像画角が１１０°以上の広角レンズにおいては、レンズの性能を向上させようとすると、使用レンズ枚数が多くなり、高価なレンズになってしまう。

また、下記特許文献には、撮影画角が大きくかつレンズ使用枚数が少ない、比較的安価な光学系が提案されている。しかしながら、これらの光学系は、倍率色収差や歪曲収差が大きく、そのため、レンズ性能において改善の余地がある。
特開２００２−０２３０５２特開２００３−１０７３４４特開２００７−０２５２６１

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、レンズ枚数が４枚という、少ない枚数のレンズ構成でありながら、倍率色収差、歪曲収差が小さく、しかも画角が１１０°以上である広角撮像レンズを提供することを目的とする。

請求項１に記載の広角撮像レンズは、光の入射側から順に配置された、第１レンズ群と、第２レンズ群とを備えている。前記第１レンズ群は、１枚の負の非球面レンズで構成されており、かつ、負のパワーを有している。前記第２レンズ群は、正レンズ１枚及び負レンズ1枚を接合した接合レンズと、1枚の正の非球面レンズとで構成されており、かつ、正のパワーを有している。さらに、この広角撮像レンズは、
次の条件式（１）を満足している。
１．５≦｜Ｆ_１／Ｆ_２｜≦４．０（１）
但し、Ｆ_１：第１レンズ群の合成焦点距離
Ｆ_２：第２レンズ群の合成焦点距離
である。

請求項２に記載の広角撮像レンズは、請求項１に記載のものにおいて、さらに次の条件式（２）を満足するものである。
３．０≦Ｒ_５／Ｆ≦２０．０（２）
但し、Ｒ_５：第３レンズの後側面の曲率半径
Ｆ：レンズ全系の合成焦点距離
である。

請求項３に記載の広角撮像レンズは、請求項１又は請求項２に記載のものにおいて、さらに次の条件式（３）を満足するものである。
２５≦｜ν_２−ν_３｜（３）
但し、ν_２：第２レンズのアッベ数
ν_３：第３レンズのアッベ数
である。

請求項４に記載の撮像装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の広角撮像レンズを、撮像用のレンズと備えたものである。

以下、前記した条件について説明する。

条件式（１）は、画角１１０°以上の広角撮像レンズを得るためと、レンズ系をレトロフォーカス型にし、所要のバックフォーカスを得るためのものである。

今、条件式（１）の｜Ｆ_１／Ｆ_２｜が上限４．０を超えて大きいときには、第１レンズ群の合成焦点距離が大きくなりすぎ、レトロフォーカス型レンズの画角１１０°以上を得るためには、レンズ系全体が非常に大きくなってしまい、結果として、商品価値を著しく低下させてしまう。

また、｜Ｆ_１／Ｆ_２｜が下限１．５を超えて小さいときには、画角１１０°以上を得るためには有利であるが、第１レンズ群の合成焦点距離が小さくなりすぎ、第１レンズ群で発生する正の球面収差、コマ収差の量が大きくなりすぎ、好ましくない。

条件式（２）は、歪曲収差を適切な量に補正するためのものである。

今、Ｒ_５／Ｆが下限３．０を超えて小さいときには、Ｒ_５で発生する正の歪曲収差の量が小さくなりすぎ、レトロフォーカス型レンズで発生する負の歪曲収差を適切に補正することが出来ない。

またＲ_５／Ｆが上限２０．０を超えて大きいときには、歪曲収差を補正するのには有利であるが、負の球面収差とコマ収差の発生が大きくなりすぎてしまい、好ましくない。

条件式（３）は、倍率色収差の補正を適切にするためのものである。

今、｜ν_２−ν_３｜が下限２５を超えて小さいときには、第３レンズと第４レンズとの色補正の効果が小さくなりすぎてしまい、結果として、倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。

請求項１記載の発明によれば、画角を１１０°以上とすることが可能な広角撮像レンズを提供することが出来る。

請求項２記載の発明によれば、レトロフォーカス型で発生しやすい負の歪曲収差を適切な歪曲収差にすることが出来る。

請求項３記載の発明によれば、倍率色収差の発生を小さくしたレンズを提供することが出来る。

本発明に係る広角撮像レンズの実施形態を実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず実施例１〜実施例３におけるレンズ構成図を図１、図３、図５にそれぞれ示す。

以下においては、これらの実施例に共通するレンズの構成を始めに説明し、その後各実施例における数値例を説明する。各実施例における広角撮像レンズは、光の入射側から順に第１レンズ群Ｇ_１、第２レンズ群Ｇ_２が配置された構成となっている。

第１レンズ群Ｇ_１は、１枚の負の非球面レンズ（Ｒ_１〜Ｒ_２）で構成され、負のパワーを有している。

第２レンズ群Ｇ_２は、正レンズ１枚及び負レンズ１枚を接合した接合レンズ（Ｒ_３〜Ｒ_５）と、１枚の正の非球面レンズ（Ｒ_６〜Ｒ_７）とで構成され、正のパワーを有している。

前記から判るように、この実施形態における撮像レンズは、いわゆるレトロフォーカス型のレンズ構成となっている。

また、各レンズの構成図（図１、図３、図５）において、符号Ｇは挿入ガラス、Ｃは撮像素子面、符号Ｓは絞りを示す。各実施例における広角撮像レンズは、撮像素子（例えばＣＣＤやＣＭＯＳ）あるいは感光用フィルムを備えた撮像装置における撮像レンズとして用いることが出来る。尚、挿入ガラスは、撮像素子に対し邪魔な（画質を劣化させる）成分の入射を防ぐ目的で入れられる光学フィルタ等の一例であり、赤外光をカットしたり、所定の解像度より高解像の成分を除去したりするものである。

実施例１のレンズ構成（図１）における諸収差図を図２に示す。図２の諸収差図において、球面収差及び倍率色収差に記載された符号Ｇ、Ｂ、Ｒはそれぞれグリーン、ブルー、レッドの波長に対する特性を示す。また、符号ＳＣはサインコンディション（正弦条件）を示している。また、非点収差のＳはサジタル、Ｍはメリジオナルを示す。

また、実施例１の設計値及び得られた特性を表１に示す。表１における記号の意味は、以下の通りである。表１中の左欄における数字は光の入射側からの順番を示している。
Ｆ：レンズ全系の合成焦点距離
Ｆ_１：第１レンズ群の合成焦点距離
ＦＢ：レンズ全系のバックフォーカス
Ｒ：曲率半径
ｄ：レンズ中心厚又は空気間隔
Ｎｄ：ｄ線（５８８ｎｍ）の屈折率
νｄ：ｄ線のアッベ数
Ｒ_５：第３レンズの後側面の曲率半径
ν_２：第２レンズのアッベ数
ν_３：第３レンズのアッベ数

また、非球面式は次式で表される。

但し、この式における記号の意味は以下のとおりである。
ｘ：レンズ頂点からの光軸方向の変位
ｃ：曲率
ｙ：光軸からの高さ
Ｋ：円錐係数
Ａ_４、Ａ_６、Ａ_８、Ａ_１０：それぞれ添字の次数における係数

なお、本実施例において説明した各符号の意味は、後述の各実施例においても基本的に共通である。

表１中のレンズ特性からわかるように、この実施例のレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。

実施例２のレンズ構成（図３）における諸収差図を図４に示す。また実施例２のレンズにおける設計値及び得られた特性を下記に示す。

表２中のレンズ特性からわかるように、この実施例のレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。

実施例３のレンズ構成（図５）における諸収差図を図６に示す。また実施例３のレンズにおける設計値及び得られた特性を下記に示す。

表３中のレンズ特性からわかるように、この実施例のレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。

本発明における広角撮像レンズの実施例１のレンズ構成図である。本発明における広角撮像レンズの実施例１の諸収差図である。本発明における広角撮像レンズの実施例２のレンズ構成図である。本発明における広角撮像レンズの実施例２の諸収差図である。本発明における広角撮像レンズの実施例３のレンズ構成図である。本発明における広角撮像レンズの実施例３の諸収差図である。

符号の説明

Ｇ_１：第１レンズ群
Ｇ_２：第２レンズ群
Ｓ：絞り
Ｇ：挿入ガラス
Ｃ：撮像素子面

Claims

光の入射側から順に配置された、第１レンズ群と、第２レンズ群とを備えており、
前記第１レンズ群は、１枚の負の非球面レンズで構成されており、かつ、負のパワーを有しており、
前記第２レンズ群は、正レンズ１枚及び負レンズ1枚を接合した接合レンズと、１枚の正の非球面レンズとで構成されており、かつ、正のパワーを有しており、
さらに、次の条件式（１）を満足することを特徴とする広角撮像レンズ。
１．５≦｜Ｆ_１／Ｆ_２｜≦４．０（１）
但し、Ｆ_１：第１レンズ群の合成焦点距離
Ｆ_２：第２レンズ群の合成焦点距離
さらに次の条件式（２）を満足する、請求項１に記載の広角撮像レンズ。
３．０≦Ｒ_５／Ｆ≦２０．０（２）
但し、Ｒ_５：第３レンズの後側面の曲率半径
Ｆ：レンズ全系の合成焦点距離
さらに次の条件式（３）を満足する、請求項１又は請求項２に記載の広角撮像レンズ。
２５≦｜ν_２−ν_３｜（３）
但し、ν_２：第２レンズのアッベ数
ν_３：第３レンズのアッベ数
請求項１〜３のいずれか１項に記載の広角撮像レンズを、撮像用のレンズとして備えた、撮像装置。