JP2010181484A - 広角レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 広い画角を有し安価でキズ付きにくい広角レンズを提供する。
【解決手段】 広角レンズ１は、物体側に配置される第１レンズ２と、第１レンズ２より像面側に配置されるレンズ群３とを備える。第１レンズ２は、物体側に凸面を有する樹脂製のメニスカスレンズであり、負のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が１．５８以上であり、アッベ数が３５以下であり、物体側の凸面にはハードコート層４が形成される。レンズ群３は、トータルで正のパワーを有する複数のレンズ（第２レンズ５、第３レンズ６、第４レンズ８）を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂製のレンズ群を備える広角レンズに関するものである。

車載用カメラなどに用いられる広角レンズでは、広い画角（例えば１３０度以上の画角）だけでなく、安価で、環境に強い（キズなどが付きにくい）ことが要求される。従来、画角が広く安価な広角レンズとして、樹脂製のレンズ群によって構成される広角レンズが提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
特開２００７−２６４６７６号公報 特開２００５−３２１７４２号公報 特開２００６−２８４６２０号公報

しかしながら、従来の広角レンズでは、最も物体側のレンズが樹脂製であるので、レンズにキズなどがつきやすいという問題があった。特に、レンズ表面が外部にさらされる環境で使用されることの多い車載カメラでは、環境に強い（キズなどが付きにくい）ことが格別に要求されるが、従来の広角レンズでは、この要求に応えることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、広い画角を有し安価でキズ付きにくい広角レンズを提供することを目的とする。

本発明の広角レンズは、物体側に配置される第１レンズと、前記第１レンズより像面側に配置されるレンズ群とを備えた広角レンズであって、前記第１レンズは、物体側に凸面を有する樹脂製のメニスカスレンズであり、負のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が所定の閾屈折率以上であり、アッベ数が所定の閾アッベ数以下であり、物体側の前記凸面にはハードコート層が形成され、前記レンズ群は、トータルで正のパワーを有する複数のレンズを備え、前記閾屈折率および前記閾アッベ数は、前記樹脂製の凸面への前記ハードコート層の形成容易度に基づいて設定された構成を有している。

この構成により、第１レンズの屈折率（ｄ線に対する屈折率）を高くしてアッベ数を低く設定することによって、第１レンズの凸面にハードコート層を容易に形成することができる。このハードコート層によって第１レンズの凸面が保護されるので、物体側の第１レンズの凸面をキズ付きにくく（環境に強く）することができる。また、第１レンズを樹脂製にすることにより、製造コストを削減することができる。また、負のパワーを有する第１レンズと正のパワーを有するレンズ群を組み合わせることにより、画角を広くすることができる。

また、本発明の広角レンズでは、前記レンズ群は、物体側に配置される樹脂製の第２レンズと、前記第２レンズより像面側に配置される樹脂製の第３レンズと、前記第３レンズより像面側に配置される樹脂製の第４レンズと、前記第３レンズと前記第４レンズとの間に配置される絞りを備え、前記第２レンズは、負のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が所定の上限屈折率以下であり、アッベ数が所定の下限アッベ数以上であり、前記第３レンズは、正のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が所定の下限屈折率以上であり、アッベ数が所定の上限アッベ数以下であり、前記第４レンズは、正のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が前記上限屈折率以下であり、アッベ数が前記下限アッベ数以上であり、前記上限屈折率と前記下限アッベ数および前記下限屈折率と前記上限アッベ数は、トータルでの倍率色収差に基づいて設定された構成を有している。

この構成により、第２レンズと第４レンズの屈折率（ｄ線に対する屈折率）を低くしてアッベ数を高く設定し、第３レンズの屈折率（ｄ線に対する屈折率）を高くしてアッベ数を低く設定することによって、第１レンズの屈折率（ｄ線に対する屈折率）を高くしてアッベ数を低く設定した場合であっても、トータルでの倍率色収差を少なくすることができる。

また、本発明の広角レンズでは、前記閾屈折率が１．５８であり、前記閾アッベ数が３５である構成を有している。

この構成により、第１レンズの閾屈折率を１．５８に設定して閾アッベ数を３５に設定すると、第１レンズの凸面にハードコート層を容易に形成することができる。

また、本発明の広角レンズでは、前記上限屈折率が、１．５４であり、前記下限アッベ数が５５であって、前記下限屈折率が１．５８であり、前記上限アッベ数が３５である構成を有している。

この構成により、第２レンズと第４レンズの上限屈折率を１．５４に設定して下限アッベ数を５５に設定し、第３レンズの下限屈折率を１．５８に設定して上限アッベ数を３５に設定すると、第１レンズの閾屈折率を１．５８に設定して閾アッベ数を３５に設定した場合でも、トータルでの倍率色収差を少なくすることができる。

本発明は、広い画角を有し安価でキズ付きにくいという効果を有する広角レンズを提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態の広角レンズについて、図面を用いて説明する。本実施の形態では、撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳなど）を用いた車載カメラ、携帯電話用カメラ、ＰＣ用カメラ、監視用カメラ等に用いられる広角レンズの場合を例示する。

図１は、本実施の形態の広角レンズの構成を示す断面図である。図１に示すように、広角レンズ１は、物体側（図１における左側）に配置される第１レンズ２と、第１レンズ２より像面側（図１における右側）に配置されるレンズ群３を備えている。

第１レンズ２は、物体側に凸面を有する樹脂製のメニスカスレンズであり、負のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が１．５８以上であり、アッベ数が３５以下である。この第１レンズ２の材料としては、例えば、ポリカーボネイト系の樹脂材料などが使用される。ポリカーボネイト樹脂は、レンズ材料としてよく使用されるシクロオレフィンポリマー樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）など）に比べて、ｄ線に対する屈折率が高く、アッベ数が低いという特性を有している。そして、第１レンズ２の物体側の凸面には、ハードコート層４が形成されている。このハードコート層４の材料としては、例えば、シリコーン系のコーティング材などが使用される。シリコーン系のコーティング材は、ポリカーボネイト樹脂との相性が良好である。この場合、第１レンズ２の屈折率（ｄ線に対する屈折率）とアッベ数は、凸面へのハードコート層４の形成のしやすさ（形成容易度）を考慮して設定されている。

レンズ群３は、物体側に配置される樹脂製の第２レンズ５と、第２レンズ５より像面側に配置される樹脂製の第３レンズ６と、第３レンズ６より像面側に配置される樹脂製の第４レンズ８を備えており、第３レンズ６と第４レンズ８との間には、絞り７が配置されている。

第２レンズ５は、負のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が１．５４以下であり、アッベ数が５５以上である。第３レンズ６は、正のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が１．５８以上であり、アッベ数が３５以下である。第４レンズ８は、正のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が１．５４以下であり、アッベ数が５５以上である。この場合、レンズ群３（第２レンズ５、第３レンズ６、第４レンズ８）の屈折率（ｄ線に対する屈折率）とアッベ数は、トータルでの倍率色収差を考慮して設定されている。

図１に示すように、広角レンズ１より像面側には、カバーガラス９と撮像素子１０が配置されている。カバーガラス９は、撮像素子１０を密封する機能を有している。また、このカバーガラス９は、所定の波長域の光を透過するフィルター（例えば、ローパスフィルター）としての機能を有している。撮像素子１０は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどである。

（実施例）
本実施例の広角レンズ１のレンズデータを、下記の表１に示す。

この表１において、面Ｓ１は、第１レンズ２の物体側の面であり、面Ｓ２は、第１レンズ２の像面側の面である。また、面Ｓ３は、第２レンズ５の物体側の面であり、面Ｓ４は、第２レンズ５の像面側の面である。また、面Ｓ５は、第３レンズ６の物体側の面であり、面Ｓ６は、第３レンズ６の像面側の面である。面Ｓ７は、絞り７である。面Ｓ８は、第４レンズ８の物体側の面であり、面Ｓ９は、第４レンズ８の像面側の面である。また、面Ｓ１０は、カバーガラス９の物体側の面であり、面Ｓ１１は、カバーガラス９の像面側の面である。なお、第１レンズ２のハードコートについては、光学的な性能に対する影響が少ないため、このデータには含まれていない。

また、表１において、面タイプは、各面が球面であるか非球面であるかを表している。面が非球面である場合には、光軸Ｌと同軸にX軸、光軸Ｌに垂直にY軸をとり、光線の進行方向を正としたときに、下記の数式で面形状が示される。

なお、この数式において、ｒはレンズの曲率半径、ｋは非球面の円錐定数である。また、Ａ₁は４次の非球面係数、Ａ₂は６次の非球面係数、Ａ₃は８次の非球面係数、Ａ₄は１０次の非球面係数であり、これらの非球面係数の値は、下記の表２に示されている。

また、表１において、曲率半径は、各面の曲率の逆数であり、曲率半径の記載のない面は、平面である。また、面間隔は、次の面までの距離である。屈折率は、その面から次の面までの間のｄ線に対する屈折率である。アッベ数は、その面から次の面までの間のｄ線に対するアッベ数である。

図２〜図４は、本実施例の広角レンズ１の収差曲線図である。図２は、正規化した瞳高さに対するディストーションの曲線図である。図３は、像高に対する非点収差の曲線図であり、また、図４は、像高に対するディストーションの曲線図である。

本実施の形態の広角レンズ１の数値データを、下記の表３に示す。

この表３において、画角（２ω）は、センサーの対角端における画角である。バックフォーカス（in glass）は、第３レンズ６の第2面からセンサー面までの距離であり、その間には、０．３ｍｍのカバーガラス９が配置されている。ディストーション（Ｄ）は、センサーの対角端におけるディストーションである。倍率色収差（６割：Ｃ−ｅ）は、センサー対角端の６割の位置での、ｅ線を基準としたＣ線の像面上における主光線の光軸Ｌに垂直な方向での差である。倍率色収差（６割：Ｆ−ｅ）は、センサー対角端の６割の位置での、ｅ線を基準としたＦ線の像面上における主光線の光軸Ｌに垂直な方向での差である。

このような本実施の形態によれば、広い画角を有し安価でキズなどが付きにくい広角レンズ１を提供することができる。

すなわち、本実施の形態では、第１レンズ２の屈折率（ｄ線に対する屈折率）を高くしてアッベ数を低く設定することによって、第１レンズ２の凸面にハードコート層４を容易に形成することができる。このハードコート層４によって第１レンズ２の凸面が保護されるので、物体側の第１レンズ２の凸面にキズなどが付きにくく（環境に強く）することができる。また、第１レンズ２を樹脂製にすることにより、製造コストを削減することができる。また、負のパワーを有する第１レンズ２と正のパワーを有するレンズ群３を組み合わせることにより、画角を広くすることができる。

具体的には、第１レンズ２の閾屈折率を１．５８に設定して閾アッベ数を３５に設定すると、第１レンズ２の凸面にハードコート層４を容易に形成することができる。

また、本実施の形態では、レンズ群３によって倍率色収差が良好に補正される。つまり、第２レンズ５と第４レンズ８の屈折率（ｄ線に対する屈折率）を低くしてアッベ数を高く設定し、第３レンズ６の屈折率（ｄ線に対する屈折率）を高くしてアッベ数を低く設定することによって、第１レンズ２の屈折率（ｄ線に対する屈折率）を高くしてアッベ数を低く設定した場合であっても、トータルでの倍率色収差を少なくすることができる。

具体的には、第２レンズ５と第４レンズ８の上限屈折率を１．５４に設定して下限アッベ数を５５に設定し、第３レンズ６の下限屈折率を１．５８に設定して上限アッベ数を３５に設定すると、第１レンズ２の閾屈折率を１．５８に設定して閾アッベ数を３５に設定した場合でも、トータルでの倍率色収差を少なくすることができる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

以上のように、本発明にかかる広角レンズは、広い画角を有し安価でキズ付きにくいという効果を有し、撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳなど）を用いた車載カメラ、携帯電話用カメラ、ＰＣ用カメラ、監視用カメラ等に用いられ、有用である。

本実施の形態の広角レンズの構成を示す断面図 本実施の形態の広角レンズにおける収差曲線図

１ 広角レンズ
２ 第１レンズ
３ レンズ群
４ ハードコート層
５ 第２レンズ
６ 第３レンズ
７ 絞り
８ 第４レンズ
９ カバーガラス
１０ 撮像素子
Ｌ 光軸

Claims (4)

1. 物体側に配置される第１レンズと、前記第１レンズより像面側に配置されるレンズ群とを備えた広角レンズであって、
   前記第１レンズは、
   物体側に凸面を有する樹脂製のメニスカスレンズであり、負のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が所定の閾屈折率以上であり、アッベ数が所定の閾アッベ数以下であり、物体側の前記凸面にはハードコート層が形成され、
   前記レンズ群は、
   トータルで正のパワーを有する複数のレンズを備え、
   前記閾屈折率および前記閾アッベ数は、前記樹脂製の凸面への前記ハードコート層の形成容易度に基づいて設定されたことを特徴とする広角レンズ。
2. 前記レンズ群は、
   物体側に配置される樹脂製の第２レンズと、前記第２レンズより像面側に配置される樹脂製の第３レンズと、前記第３レンズより像面側に配置される樹脂製の第４レンズを備え、前記第３レンズと前記第４レンズとの間には、絞りが配置されており、
   前記第２レンズは、
   負のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が所定の上限屈折率以下であり、アッベ数が所定の下限アッベ数以上であり、
   前記第３レンズは、
   正のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が所定の下限屈折率以上であり、アッベ数が所定の上限アッベ数以下であり、
   前記第４レンズは、
   正のパワーを有し、少なくとも一方の面が非球面であり、ｄ線に対する屈折率が前記上限屈折率以下であり、アッベ数が前記下限アッベ数以上であり、
   前記上限屈折率と前記下限アッベ数および前記下限屈折率と前記上限アッベ数は、トータルでの倍率色収差に基づいて設定されたことを特徴とする請求項１に記載の広角レンズ。
3. 前記閾屈折率が１．５８であり、前記閾アッベ数が３５であることを特徴とする請求項１に記載の広角レンズ。
4. 前記上限屈折率が、１．５４であり、前記下限アッベ数が５５であって、
   前記下限屈折率が１．５８であり、前記上限アッベ数が３５であることを特徴とする請求項２に記載の広角レンズ。