JP2009533710A - 超広角対物レンズ - Google Patents

Abstract

被写体に面する凸状被写体表面および像面に面する凹状像表面を有する第1レンズ要素、ならびに、第2非球面レンズ要素であって、第2非球面レンズ要素の頂点で負であり、かつ、頂点からの半径方向距離に伴って正に増加する、変化するパワーを有する、第2非球面レンズ要素を有する第1群を備える超広角対物レンズ。第2群は、少なくとも1つのレンズ要素および正のパワーを有する。第3群は、少なくとも、第1および第2のレンズ要素ならびに正のパワーを有する。総トラックと焦点距離の比は、TT/f<33であり、かつ、焦点面上の像高さがh(θ)>f×θである条件を満たす。式中、h(θ)は、視野角θを有する、軸外しの主光線によって形成される像高さであり、fは、レンズの有効焦点距離である。
【選択図】図１

Description

本出願は、共通発明者を有する、超広角結像レンズについて2006年4月10日に出願された米国仮特許出願第60/791,032号からの優先権を主張する。

連邦政府が支援した研究または開発に関する陳述
[1]該当なし
共同研究合意に対する共同研究者名
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コンパクトディスクで提出された資料の参照による組み込み
[3]該当なし
「マイクロフィッシュ付録」に対する参照
[4]該当なし
シーケンスリスティングに対する参照
該当なし
本発明は、デジタルカメラ用途用のコンパクトレンズに関し、特に、非常にコンパクトなデジタルカメラ用の非常に広角のレンズ、または、魚眼レンズに関する。こうしたレンズ設計は、セキュリティカメラおよび他の非常に小型の電子デバイスに組み込まれる。

視野が極めて広い結像レンズ(≧100°の全視野から最大180°FOVの魚眼レンズ)が、多くの用途に必要とされている。魚眼レンズは、また、一般的にセキュリティおよび調査用途に使用される。登場しつつある新しい用途は、自動車用のバックアップカメラ、バスおよび飛行機用の内部監視カメラを含む。広角レンズの従来技術の設計は、かなりの量の光学歪を有する傾向がある。類似の関連発明の例は、2006年4月4日にAlex Ningに発行されたコンパクト魚眼対物レンズについての米国特許第7,023,628号、および、2005年1月18日にKeiko Mizuguchiに発行された魚眼レンズについての米国特許第6,844,991号を含む。

FOV魚眼対物レンズの低照度性能が重要である。レンズの相対アパーチャも高くなければならない。3以下のレンズ相対アパーチャ(レンズのf/#としても知られる)が一般に好ましい。登場しつつある多くの用途について、小さなサイズおよび低重量についての必要性も存在する。レンズの像質もまた、メガピクセルクラスの電子イメージャに適合するために高くなければならない。

任意のレンズの光学歪は、その像高さ対視野角によって特徴付けられることができる。軸外しの像高さhは、軸外しの主光線(off-axis chief ray)を像面で捉えたものと光軸との間の距離として規定される。視野角は、軸外しの主光線と光軸との間の角度θである。像面は、被写体がレンズから無限距離にあるときの最良焦点面として規定される。図1は、使用される用語の定義を示す。

日本のFujinonによって販売されているDF1.8HBなどの従来技術の魚眼レンズは、多数のレンズ要素を使用して、広い視野、大きなアパーチャ、および高い像質の性能要件を得る。しかし、レンズアセンブリは、使用される要素の数が多いため、大きく、重く、生産するのに費用がかかる。従来技術の魚眼レンズ設計のさらなる例は、米国特許第3,589,798号、第3,597,049号、第3,734,600号、第3,737,214号、第3,741,630号、第4,412,726号、第6,844,991号に同様に、日本特許第63-017421号および第60-153018号に教示される。これらの参考文献によって教示されるレンズ内のレンズ要素の数は、8〜12個の要素の範囲にある。

被写体から対物レンズの瞳まで、次に、像面までに処理される光線によって焦点面または像面上に生成される像高さ「h」は、視野角θの関数である。ここで、θは、主光線が、レンズの光軸となす角度であり、主光線は、被写体上の極値点からレンズ瞳の中心まで伝播する。歪無しレンズ(方形レンズとしても知られる)では、像面上の像の高さは、以下の式1で特徴付けられる角度θの関数である。

式1. h(θ)=f×tan(θ)
式1において、パラメータ「f」は、レンズの有効焦点距離(EFL)を表す。ほとんどの標準的な写真撮影レンズは、この関係に従う。しかし、必要とされる視野が増加するにつれて、式1を満たすレンズを設計することがより難しくなる、または、不可能になる。超広角像を取り込む対物レンズまたは魚眼レンズは、以下の式2によってよりよく特徴付けられる。

式2. h(θ)=f×(θ)
式2の角度θは、ラジアンで与えられる。レンズが式2を満たす場合、レンズは、「f-θ」レンズと呼ばれる。完全な「f-θ」レンズによって形成される像もまた歪むことになることが理解されるべきである。2006年4月4日に、Alex Ning、共通発明者に発行されたコンパクト魚眼対物レンズについての米国特許第7,023,628号の対物レンズによって生成された像を含む先に挙げた魚眼レンズによって得られる像高さ「h」は、以下の式3を満たす。

式3. θ>0の場合 h(θ)<f×(θ)

以下の式4の要件を満たすことによって、従来技術の性能レベルを超える性能レベルを提供することが、本明細書で述べる本発明の目的である。

式4. θ>0の場合 h(θ)<f×(θ)
式4のレンズ要件を満たすレンズの利益は、そのレンズが、先の式3を満たすレンズの、軸外しの被写体に比べて、軸外しの被写体が軽度に「絞られる(squeezed)」ように、軸外しの被写体からの光線を屈折させる(refract)ことである。式4に従うように設計されたレンズを使用するカメラシステムは、より多くの、軸外しの情報を伝達し、「テイラード歪(tailored distortion)」レンズとして知られる。

設計における第2の性能目的は、最大180°視野の優れた光学性能を達成すること、2.0程度の低さのf/#を有すること、および、最小数のレンズ要素を有することである。

本発明のレンズ要素は、3つの群に編成される。群1、第1群(図1、2、3、および5の左の被写体側から数える)は、少なくとも2つの要素を有する。2つの要素の少なくとも1つは、非球面要素である。非球面要素は、少なくとも1つの非球面表面を有するレンズ要素である。正のパワーを有する第2群は、単一または複数レンズ要素を有する。第2群は「群2」と表示される。

第3群は、正の光学パワーおよび複数の要素を有する。群2と群3との間に、アパーチャ絞りが配置される。全てのレンズ群およびアパーチャ絞りは、共通光軸上に同軸上に整列される。

図1は、被写体4から光を受け取る本発明の超広角対物レンズ2の全体略図であり、被写体4は、超広角対物レンズ2から無限の距離の被写体空間内において、図1の左で下方を指しているのが示される。超広角対物レンズ2は、被写体4からの光を使用して、像面8上に被写体4の像6を形成する。

説明文「レンズ入射瞳(Lens Entrance Pupil)」は、それぞれが、光学略図上の付加的な特徴を規定するいくつかの説明文のうちの1つである。「光軸(optical axis)」という説明文は、光軸10を識別する。「視野角(field angle)「θ」」という説明文は、主光線12が、レンズ入射瞳14に入るときに、光軸10となす角度を識別する。説明文「像高さ(image height)」は、像16の一番上を位置特定する。像高さ「h」は、光軸10から像16の一番上までの距離である。

主光線12は、入射瞳中心18においてレンズ中心まで延び、その後、7つのレンズ要素20、22、24、26、28、30、32を通って進み、像16の一番上で終わる。図1のレンズ要素の表面を識別するときに、単語「被写体(object)」は、図1、2、3、および5の左側の被写体4に面する表面を識別するために、単語「表面(surface)」の前の形容詞として使用される。単語「像(image)」は、図1、2、3、および5の右側の像面8に面する表面を識別するために、単語「表面(surface)」の前の形容詞として使用される。

図2は、全部で5つの要素を有する要素の3つの群を示す。図2の実施形態は、超広角対物レンズ2の最も単純な実施形態である。括弧34の下の群1は、第1レンズ群を表す。第1レンズ群は第1レンズ要素20と第2レンズ要素22を有する。第1レンズ群34の第1レンズ要素20は、被写体4に面する凸状被写体表面36、像面8に面する凹状像表面38、および頂点40を有する。

第1レンズ群34の第2レンズ要素22は、被写体表面42、凸状である像表面44、および頂点46を有する。第2レンズ要素22は、第1レンズ要素の凹状像表面38の右に離隔されて示される。第2レンズ要素22は、その頂点46において最初に負である、変化するパワーを有する。しかし、第2レンズ要素22のパワーは、頂点46からの半径方向距離に伴って正に増加する。たとえば、第2レンズ要素22のパワーは、頂点46において-5ジオプタであり、要素の縁において-4ジオプタに増加するであろう。

図2、3、および5の実施形態は、括弧34の下の第1群、群1、および、括弧48の下の第2群、群2について、類似の要素配置構成を有する。括弧50の下の第3群、群3、要素26と28が結合された(bond)ダブレット52を有する。

図3は、全部で6つのレンズ要素を有する3つのレンズ群を有する超広角対物レンズ2の実施形態を示す。第3レンズ群、括弧50の下の群3のレンズ配置構成は、第4および第5レンズ要素26、28を有するダブレット52および第6レンズ要素30を含む。

図5は、第3レンズ群、群3が、第4および第5レンズ要素26、28を有するダブレット52と、第6レンズ要素30と、第7レンズ要素32とを有する超広角対物レンズ2の実施形態を示す。群1および群2についての説明、図2、3、および5の実施形態のトポロジは共通である。

第2群、群2は、正のパワーおよび少なくとも第1要素24を有する。第2群の第1要素24は、第2レンズ要素22の右に離隔された被写体表面56、像面8に面する像表面58、および頂点60を有する。図2、3、および5に示すように、第1、第2、および第3の群内のレンズ要素は全て、光軸10上で同軸上に整列され、順次離隔される。

図2は、図において提示された3つの実施形態のうちの最も複雑でない実施形態である。図2、3、および5の実施形態は、それぞれ、群3、括弧50の下の第3群を、通常、接合ダブレット52である第3レンズ群として示す。各ダブレット52は、第1レンズ要素26(超広角対物レンズ2の第4レンズ要素である)および第2レンズ要素28(超広角対物レンズ2の第5レンズ要素である)を有する。第1レンズ要素26は、被写体4に面する凸状被写体表面62、像面8に面する凸状像表面64、および頂点66を有する。各実施形態において、括弧50の下の第3群は、正のパワーを有する。

第3レンズ群50のダブレット内の第2レンズ要素すなわち超広角対物レンズ2の第5レンズ要素は、被写体4に面する凹状被写体表面70、像面8に面する凸状像表面72、および頂点74を有する。ダブレット52の第1および第2のレンズ要素26、28は、光学セメントで接合されて、正のパワーの接合ダブレットレンズ対46を形成する。正のパワーの、という用語は、接合ダブレット対46のパワーがゼロより大きいことを意味する。

群3に対する第3レンズ要素30すなわち超広角対物レンズ2の第6レンズ要素の追加による、図3および5の実施形態によって、改善された性能が得られる。第3レンズ要素30は、被写体4に面する凸状被写体表面76、像面8に面する凸状像表面78、および頂点80を有する。

第3レンズ群50内の第3レンズ要素30は、正の頂点のパワーを有する。図3の実施形態では、第3レンズ群50内の第3レンズ要素30は、頂点80において正であり、かつ、頂点80からの半径方向距離が増加するにつれて減少する、変化するパワーを有する非球面要素である。たとえば、頂点のパワーは、+5ジオプタであってよく、要素の縁において+4ジオプタに減少する。

図3の実施形態の性能は、第3レンズ群内の第4レンズ要素32としての第7レンズ要素の追加による、図5の実施形態によってさらに改善される。第3群50内の第4レンズ要素32は、被写体4に面する被写体表面82、像面8に面する像表面84、頂点86、および正の頂点のパワーを有する。図5の改善された実施形態では、第3レンズ群50内の第4レンズ要素は、変化するパワーを有する非球面要素である。パワーは、レンズ表面82上の頂点86において正であり、頂点86からの半径方向距離が増加するにつれて減少する。たとえば、頂点のパワーは、+5ジオプタであってよく、要素の縁において+4ジオプタに減少する。

図3の第6要素の設計についての処方は、以下の表1および2に示される。図5の第7要素の設計についての処方は、以下の表3および4に示される。図3の設計のモデル化された性能は、図4の4つのグラフに示される。図5の設計のモデル化された性能は、図6の4つのグラフに示される。要素についての処方および図3および5の実施形態についてのレンズ設計は、上記式4の基準に対処する超広角性能のレベルを提供することを特徴とする。

式4は、θの関数として像高さ「h」を規定する関数である。式中、h(θ)は、像16の一番上から光軸12までの距離としての、図1に示す像の高さである。像16の一番上は、視野角θ(ラジアン単位)で光軸10において瞳に入る、軸外しの主光線によって位置特定される。式4のパラメータ「f」(「fo」と書かれることもある)は、超広角対物レンズ2の近軸有効焦点距離であり、無限小に小さい光束によって光軸10上で測定される。

図3および5の好ましい実施形態では、表1〜4の要素の処方は、また、上記式4の不等式および式5
式5 TT/f<33
の不等式の基準に対処する超広角性能を提供することを特徴とする。

図3および5の実施形態は、また、非常に短い総トラック長(TT)を有する非常にコンパクトなレンズ設計を提供する。総トラック長は、被写体が無限大にあるときの、第1レンズ要素頂点48から像面8までの距離である。超広角対物レンズ2のレンズ要素が、表1〜4の処方に従って作られると、超広角対物レンズ2の2つの実施形態の性能は、表1および3の表題ブロックに示す式5の不等式の基準に対処する。表1および3の表題ブロック内のf/♯(または「f」値)は、焦点距離「f」をレンズアセンブリの瞳径で割った比である。

カルフォルニア州パサデナ(Pasadena, CA)所在のOptical Research Associationsによって販売されているCode V、および、ワシントン州ベルビュー(Bellevue, WA)所在のZemax Corporationによって販売されているZemaxなどのいくつかの市販のソフトウェアパッケージは、代替の魚眼レンズ設計の性能の設計およびモデル化または解析のために入手可能である。図3および5の設計は、Zemaxソフトウェアを使用して得られたレンズトポロジおよび処方である。図4および6による第2および第3の実施形態について示すモデル化された横収差は、同じZemaxソフトウェアを使用して得られた。

非球面表面
従来のレンズ要素は、ガラスレンズブランクを研削し、研磨することによって作られる。レンズ要素の2つの表面は、通常、球状である。しかし、非球面要素は、以下の式6などの一般的な非球面式によって記述される2つの表面のうちの少なくとも一方を有するレンズ要素である。

式中、zは、レンズ表面上でのレンズの頂点に対するサーフェスサグ(surface sag)である。

式6では、変数rは、光軸10からの半径方向距離である。定数cは、表面の頂点における曲率(半径の逆数)である。定数kは、「円錐(conic)」定数である。他の係数(α₁1,α2,…)は、表2おおよび4に設けられる非球面係数である。係数は、適したガラスまたはプラスチック材料において、モデル化された数学的エンベロープに一致するように表面をモールドすることによって作られるレンズ表面の窪みを特徴付ける。図3および5の実施形態では、図3の実施形態における要素22の表面42および44、図3の実施形態における要素30の表面78、ならびに、図5の実施形態に関する要素32の表面84は、図3の実施形態の場合、表2に見出される係数、または、図5の実施形態の場合、表4に見出される係数を使用した、上記式(5)の使用によって記述される非球面表面である。

図4の横光線収差
図4は、図3の実施形態の横光線収差のプロットであり、群1、2、および3の要素は、表1および2の処方に従って作られる。図4の横光線扇状プロットによる、図3のレンズの光学性能は良好である。図3の好ましい実施形態は、以下の光学特性を達成する6つの要素構成である。

有効焦点距離=1.25mm
F/#=2
像高さ=2.24mm(68°の視野角)
f×θ=1.48mm(式(4)が満たされる)
図6の横光線収差
図6は、図5の実施形態の横光線収差のプロットであり、群1、2、および3の要素は、表3および4の処方に従って作られる。図6の横光線扇状プロットによる、図5のレンズの光学性能は良好である。図5の7要素実施形態は、以下の光学特性を達成する。

有効焦点距離=1.04mm
F/#=2
像高さ=2mm(85°の視野角)
f×θ=1.54mm(式(4)が満たされる)
図4は、2つの対で配列されるA、B、C、およびDと表示される4つのグラフを示す。独立変数(水平軸)は、瞳径にわたる光線の相対座標である。垂直軸は、+/-20μmの最大距離尺度である(各タイマーク(tie mark)は4μm)。したがって、垂直軸は、特定の相対瞳位置を通過する光線の横光線収差(理想的な焦点からの光線遮蔽距離)を表す。グラフA(接線面)およびB(矢状面)は、束が全てのレンズ要素を通って屈折するときの、オンアクシス光線束についての横光線収差を示す。

図4では、グラフAおよびBは、0.0°の光線束について、図3のレンズの実施形態の性能を示す。グラフCおよびDは、光源が移動し、光軸10から68°外れた入射角を提供するときの光束線について、図3のレンズの性能を示す。

図6では、グラフEおよびFは、0.0°の光線束について、図5の実施形態の性能を示す。グラフGおよびHは、光源が移動し、85°の入射角を提供するときの、図5の実施形態の性能を示す。3つの曲線が、8つのグラフのそれぞれに現れる。曲線はそれぞれ、異なる波長でのレンズの性能を示す。図4のグラフAを参照すると、曲線Jは656nmの光に関するレンズの収差性能を表し、曲線Kは588nmの性能を表し、曲線Lは486nmの光に関するレンズの性能を表す。

表の説明
表1および3の一番上の表題ブロックは、実施形態についての、有効焦点距離f、F#、TTすなわち総トラック、全視野角における像高さh、TT/fの比を提供する。

表1の列は、「表面(Surface)」、「タイプ(Type)」、「半径(Radius)」、「厚さ(Thickness)」、「屈折率(Index)(Nd)」、および「アッベ数(Abbe Number)」と表題が付けられる。レンズ要素材料は、屈折率とアッベ数によって指定される。表1または表3内のセルに「屈折率」値がないことは、屈折率セル内の抜けている値に隣接する「厚さ」列セル内の値が、次のレンズ表面の頂点に対する距離であることを示す。「屈折率」列は、588nmの材料についての屈折率を提供する。「アッベ数」は、最も右の列に提供される。

表1、表面6において、屈折率セルは空白である。したがって、左の隣接セル、「厚さ」列セルは、先行するレンズ表面の像表面から次の表面まで測定される距離(絞りまでの距離である)を示す。表面7、次の行の始まり、は、絞り行の始まりである。行7の厚さセルは、絞りから第1ダブレットレンズ26上の頂点66までの距離を示す。レンズ要素24上の表面58から絞りまでの距離は、3.621863mmである。絞りの頂点66までの距離は、図3の実施形態について0.351858である。

表3は、上記表1と類似している。表3および4は、組み合わせて、図5の超広角対物レンズ2についてのレンズ処方を提供する。

ここで表3を参照すると、図5の実施形態の絞りは、図5の実施形態において、第3レンズ24の表面58から0.4076963mmであり、第1ダブレット26の頂点から2.145171mmである。

付加的な実施形態について、群2内の要素の数を増加させることが可能であろう。要素の一部について付加的な非球面表面を使用することも可能であろう。群3内の単一の正の要素は、接合ダブレットで置換えられることができる。本発明の重要な要件は、第1群、群1は、少なくとも2つの要素を含み、2つの要素の少なくとも一方は非球面でなければならないことであり、第3群は、少なくとも1つの非球面要素と接合ダブレットを含むことが好ましい。

好ましい実施形態の先の説明において、ある特定の関係、材料、他のパラメータが詳述されたが、それらは、適切である場合、変わり、同時に、同様な結果をもたらす可能性があることが理解されるべきである。本発明の他の用途および変形は、本開示を読むことによって当業者の心に思い浮かぶであろう。こうした変形は、また、添付特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に含まれることが意図される。

超広角対物レンズの概略的でかつ全体的な図である。 レンズの3つの群が5つの要素に分割された、超広角対物レンズの第1の実施形態の略断面図である。 レンズの3つの群が6つの要素に分割された、超広角対物レンズの第2の実施形態の略断面図である。 第2の実施形態の横収差を示す図である。 レンズの3つの群が7つの要素に分割された、超広角対物レンズの第3の実施形態の略断面図である。 第3の実施形態の横収差を示す図である。

Claims (20)

1. 被写体から光を受け取り、前記被写体の像を像面上に形成する超広角対物レンズにおいて、
   前記被写体に面する凸状被写体表面および前記像面に面する凹状像表面を有する第1レンズ要素と、頂点を有し、前記頂点で負であり前記頂点からの半径方向距離に伴って正に増加する変化するパワーを有する第2非球面レンズ要素とを有する第1群と、
   少なくとも1つのレンズ要素を有する正のパワーを有する第2群と、
   少なくとも、第1および第2のレンズ要素を有し、正のパワーを有する第3群であって、第3レンズ群内の各レンズが頂点を有する第3群とを備え、
   前記第1、第2、および第3の群内の全てのレンズ要素が、同軸上に整列し、かつ、順次離隔される超広角対物レンズ。
2. 前記第3レンズ群の第1および第2レンズ要素は、結合して、正のパワーの接合ダブレットを形成する請求項1に記載の超広角対物レンズ。
3. 前記第3レンズ群は、前記第3レンズ群の頂点で正のパワーを有する第3レンズ要素単レンズをさらに備える請求項2に記載の超広角対物レンズ。
4. 前記第3レンズ群は、前記第3レンズ群の頂点で正のパワーを有する第4レンズ要素単レンズをさらに備える請求項3に記載の超広角対物レンズ。
5. 前記第3レンズ群の第3レンズ要素は、
   前記頂点で正であり前記頂点からの半径方向距離が増加するにつれて減少する変化するパワーを有することを特徴とする請求項3に記載の超広角対物レンズ。
6. 前記第3レンズ群の第4レンズ要素は、
   前記頂点で正であり前記頂点からの半径方向距離が増加するにつれて減少する変化するパワーを有することを特徴とする請求項4に記載の超広角対物レンズ。
7. 前記第1、第2、および第3のレンズ群についての処方は、
   h(θ)>f×θ
   であるような性能を得ることを特徴とし、
   式中、h(θ)は、視野角θ(ラジアン単位)を有する、軸外しの主光線によって形成される像高さであり、fは、超広角対物レンズのレンズの近軸有効焦点距離である請求項1に記載の超広角対物レンズ。
8. 前記第1、第2、および第3の群についての処方は、
   TT/f<33
   であるような性能を得ることを特徴とし、
   式中、TTは、超広角対物レンズの総トラック長であり、fは、超広角対物レンズの近軸有効焦点距離である請求項1に記載の超広角対物レンズ。
9. 被写体から光を受け取り、前記被写体の像を像面上に形成する超広角対物レンズにおいて、
   前記被写体に面する凸状被写体表面および前記像面に面する凹状像表面を有する第1レンズ要素と、その頂点で負のパワーを有する第2非球面レンズ要素とを有する第1群と、
   少なくとも1つの第1レンズ要素を有する正のパワーを有する第2レンズ群と、
   少なくとも、第1および第2のレンズ要素を有し、正の光学パワーを有する第3レンズ群とを備え、前記第1、第2、および第3レンズ群を伴う各レンズ要素が頂点を有し、
   前記第1、第2、および第3のレンズ群内の全てのレンズ要素は、同軸上に整列し、かつ、以下の条件、すなわち、
   h(θ)>f×θ、および、TT/f<33
   を満たすように離隔され、h(θ)は、視野角θ(ラジアン単位)を有する、軸外しの主光線によって形成される像高さであり、TTは、超広角対物レンズの総トラック長であり、fは、超広角対物レンズの近軸有効焦点距離である超広角対物レンズ。
10. 前記第3レンズ群の第1および第2レンズ要素は、結合して、正のパワーの接合ダブレットを形成する請求項9に記載の超広角対物レンズ。
11. 前記第3レンズ群は、正のパワーを有する第3レンズ要素単レンズをさらに備える請求項10に記載の超広角対物レンズ。
12. 前記第3レンズ群は、正のパワーを有する第4レンズ要素単レンズをさらに備える請求項11に記載の超広角対物レンズ。
13. 前記第3レンズ群の第3レンズ要素は、
    前記頂点で正であり前記頂点からの半径方向距離に伴って減少する変化するパワーを有することを特徴とする請求項11に記載の超広角対物レンズ。
14. 前記第3レンズ群の第4レンズ要素は、
    前記頂点で正であり前記頂点からの半径方向距離に伴って減少する変化するパワーを有することを特徴とする請求項12に記載の超広角対物レンズ。
15. 被写体から光を受け取り、前記被写体の像を像面上に形成する超広角対物レンズにおいて、
    前記被写体に面する凸状被写体表面および前記像面に面する凹状像表面を有する第1レンズ要素と、その頂点で負であり前記頂点からの半径方向距離に伴って正に増加する変化するパワーを有する第2非球面レンズ要素とを有する第1群と、
    正のパワーを有する1つのレンズ要素を有する第2群と、
    第1レンズ要素、第2のレンズ要素、第3レンズ要素、および第4レンズ要素を有する第3群であって、第3レンズ群内の各レンズ要素が頂点を有し、第3群が正のパワーを有する、第3群とを備え、
    前記第1、第2、および第3の群内の全てのレンズ要素は、同軸上に整列し、かつ、順次離隔される超広角対物レンズ。
16. 前記第3群の前記第4レンズ要素は、前記頂点で正であり前記頂点からの半径方向距離の増加に伴って減少する変化するパワーを有する非球面要素である請求項15に記載の超広角対物レンズ。
17. 前記第1、第2、および第3のレンズ群についての処方は、
    h(θ)>f×θ
    であるような性能を得ることを特徴とし、
    式中、h(θ)は、視野角θ(ラジアン単位)を有する、軸外しの主光線によって形成される像高さであり、fは、超広角対物レンズの近軸有効焦点距離である請求項15に記載の超広角対物レンズ。
18. 前記第1、第2、および第3の群についての処方は、
    TT/f<33
    であるような性能を得ることを特徴とし、
    式中、TTは、超広角対物レンズの総トラック長であり、fは、超広角対物レンズのレンズの近軸有効焦点距離である請求項15に記載の超広角対物レンズ。
19. 前記レンズ要素は、以下の表1および表2に示す処方に従って形成され、離隔され、配置される請求項3に記載の超広角対物レンズ。
    

    

    
20. 前記レンズ要素は、以下の表3および表4に示す処方に従って形成され、離隔され、配置される請求項15に記載の超広角対物レンズ。
    

    

    

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