JP2012098724A - 超広角レンズ - Google Patents

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芳英 彭
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Abstract

【課題】厚さが薄い超広角レンズを提供すること。
【解決手段】物体側から結像側に向かって光軸方向に沿って、第一レンズ群１０、第二レンズ群２０及び結像面５１を順番に備える超広角レンズであって、前記第一レンズ群１０は、負の屈折力を有し、且つ物体側から結像面へ光軸方向に沿って順番に配列されている第一球面レンズ、第二球面レンズ及び第三球面レンズを備え、前記第一球面レンズは、第一物側表面及び第一像側表面を有し、前記第二レンズ群２０は、正の屈折力を有し、Ｄを、前記第一物側表面の頂点と前記結像面との間の前記光軸上のピッチとし、Ｆ０は、前記超広角レンズの有効焦点距離とするとき、条件式８．９＜Ｄ／Ｆ０＜９．９Ｆ０＜９．９を満たすことを特徴とする超広角レンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、超広角レンズに関するものである。
従来、自動車用超広角レンズの視野角（ａｎｇｌｅ ｏｆ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）は９０度以上であるので、結像に歪曲収差が発生する。歪曲収差などの収差を克服するために、通常多くのレンズ群を設ける。しかし、こうすると、超広角レンズの厚さが増加するという問題がある。
上記の問題点に鑑みて、本発明は、厚さが薄い超広角レンズを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る超広角レンズは、物体側から結像側に向かって光軸方向に沿って、第一レンズ群、第二レンズ群及び結像面を順番に備える。前記第一レンズ群は、負の屈折力を有し、且つ物体側から結像面へ光軸方向に沿って順番に配列されている第一球面レンズ、第二球面レンズ及び第三球面レンズを備え、前記第一球面レンズは、第一物側表面及び第一像側表面を有する。前記第二レンズ群は、正の屈折力を有する。前記超広角レンズは、下記の条件式を満たす。
８．９＜Ｄ／Ｆ０＜９．９
（ただし、Ｄは、第一物側表面の頂点と前記結像面との間の光軸上のピッチであり、Ｆ０は、前記超広角レンズの有効焦点距離である）。
従来の技術と比較すると、本発明の超広角レンズは、より大きい視野角を有し、且つ光軸方向の厚さが薄い。
本発明に係る超広角レンズの構造図である。 図１に示した超広角レンズの球面収差図（ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）である。 図１に示した超広角レンズの像面湾曲図である。 図１に示した超広角レンズの歪曲収差図である。
図１に示したように、本発明の実施形態に係る超広角レンズ１００は、物体側から結像側に向かって光軸方向に沿って、負の屈折力を有する第一レンズ群１０、正の屈折力を有する第二レンズ群２０及び結像面５１を順番に備える。
前記第一レンズ群１０は、物体側から結像面５１に向かって第一球面レンズ１１、第二球面レンズ１２及び第三球面レンズ１３を順番に備える。前記第一球面レンズ１１は、第一物側表面Ｓ１及び第一像側表面Ｓ２を含む。前記第二球面レンズ１２は、第二物側表面Ｓ３及び第二像側表面Ｓ４を含む。前記第三球面レンズ１３は、第三物側表面Ｓ５及び第三像側表面Ｓ６を含む。
前記第二レンズ群２０は、物体側から結像面５１に向かって第四球面レンズ２１、第五球面レンズ２２及び第六球面レンズ２３を順番に備える。前記第四球面レンズ２１は、第四物側表面Ｓ７及び第四像側表面Ｓ８を含む。前記第五球面レンズ２２は、第五物側表面Ｓ９及び第五像側表面Ｓ１０を含む。前記第六球面レンズ２３は、第六物側表面Ｓ１１及び第六像側表面Ｓ１２を含む。前記第五像側表面Ｓ１０と前記第六物側表面Ｓ１１とは、粘着剤を介して互いに接着されている。
前記超広角レンズ１００は、前記第一レンズ群１０と前記第二レンズ群２０との間に設けられる光学絞り（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔｏｐ）６０をさらに備える。前記光学絞り６０は、前記第一レンズ群１０からの光線が前記第二レンズ群２０に入る際にフラックス（ｆｌｕｘ）を制限して、前記第二レンズ群２０を経た後のライトコーン（ｌｉｇｈｔ ｃｏｎｅ）がより対称となるようにして、前記超広角レンズ１００のコマ（ｃｏｍａ）収差を修正する。本実施形態において、前記光学絞り６０は、黒いエラストマーからなるリングであり、前記第四物側表面Ｓ７に貼り付けられる。
前記超広角レンズ１００は、前記第二レンズ群２０と前記結像面５１との間に設けられるフィルター４０をさらに備える。前記フィルター４０は、第七物側表面Ｓ１３及び第七像側表面Ｓ１４を含む。
前記超広角レンズ１００は、下記の条件式（１）を満たす。
８．９＜Ｄ／Ｆ０＜９．９……（１）
ただし、Ｄは、前記第一物側表面Ｓ１の頂点と前記結像面５１との間の光軸上のピッチである。Ｆ０は、前記超広角レンズ１００の有効焦点距離である。前記超広角レンズ１００は、その光軸方向に沿う全体長さが長過ぎると、小型化を実現することができなくなり、その光軸方向に沿う全体長さが短過ぎると、既存の屈折力の配分の下で良好な結像品質を得られない。従って、上記の条件式（１）を満たすと、前記超広角レンズ１００の光軸方向に沿う全体長さと収差とがバランスされる。
好ましくは、前記超広角レンズ１００は、下記の条件式（２）をさらに満たす。
０．８＜Ｆ０／｜ＦＧ１｜＜０．９……（２）
ただし、Ｆ０は、前記超広角レンズ１００の有効焦点距離であり、ＦＧ１は、前記第一レンズ群１０の有効焦点距離である。上記の条件式（２）は、前記第一レンズ群１０の有効焦点距離を制限する。もし、Ｆ０／｜ＦＧ１｜の値が０．８より小さければ、前記第一レンズ群１０の有効焦点距離が長過ぎるので、前記第一レンズ群１０の屈折力が小さくなり、光ビームの像面湾曲をより良く補正することができない。もし、Ｆ０／｜ＦＧ１｜の値が０．９より大きければ、前記第一レンズ群１０の有効焦点距離が短過ぎるので、前記第一レンズ群１０の屈折力が大きくなり、前記第二レンズ群２０の横色収差及び縦色収差を十分に補正することができない。
好ましくは、前記超広角レンズ１００は、下記の条件式（３）をさらに満たす。
３．５＜｜ＦＬ２／Ｆ０｜＜４．５……（３）
ただし、Ｆ０は、前記超広角レンズ１００の有効焦点距離であり、ＦＬ２は、前記第二球面レンズ１２の有効焦点距離である。上記の条件式（３）は、前記第二球面レンズ１２の有効焦点距離を制限する。もし、ＦＬ２／Ｆ０の値が３．５より小さければ、前記第二球面レンズ１２の有効焦点距離が短過ぎるので、前記第二球面レンズ１２の屈折力が大きくなり、前記第一レンズ群１０から生じた球面収差を補正することができなくなる。もし、ＦＬ２／Ｆ０の値が４．５より大きければ、前記第二球面レンズ１２の有効焦点距離が長過ぎるので、前記第二球面レンズ１２の屈折力が小さくなり、前記超広角レンズ１００の軸方向の色収差を十分に補正することができない。
好ましくは、前記超広角レンズ１００は、下記の条件式（４）をさらに満たす。
ｖ５−ｖ６＞３５……（４）
ただし、ｖ５は、第五球面レンズ２２のアッベ数であり、ｖ６は、第六球面レンズ２３のアッベ数である。前記超広角レンズ１００の第二レンズ群２０において、前記第五球面レンズ２２及び前記第六球面レンズ２３が互いに接着されているため、前記超広角レンズ１００の軸方向の色収差が効果的に補正され、前記超広角レンズ１００の全体性能が最適化される。
前記超広角レンズ１００の各光学部品は、以下の表１の条件を満たす。表１において、Ｓ１〜Ｓ１４（光学絞り及び結像面も含む）は、物体側から結像側までの光学表面であり、Ｒは、各レンズの光学表面の曲率半径であり、Ｄは、対応する番号の光学表面と次の番号の光学表面と間の光軸上の長さであり、Ｎｄは、対応するレンズ群のｄ光（波長が５８７ナノである）に対する屈折率であり、Ｖｄは、対応するレンズ群のｄ光に対するアッベ数（ａｂｂｅ ｎｕｍｂｅｒ）であり、ｆは、前記超広角レンズ１００の有効焦点距離であり、Ｆ ｎｕｍｂｅｒは、前記超広角レンズ１００の絞り数であり、２ωは、前記超広角レンズ１００の視野角である。本実施形態において、ｆ＝１．５６ｍｍであり、Ｆ ｎｕｍｂｅｒ＝２．５であり、２ω＝１６３°である。
Figure 2012098724
本実施形態に係る超広角レンズ１００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、それぞれ図２乃至図４に示されている。図２は、波長が４３６ｎｍであるｇ線、波長が４８６ｎｍであるＦ線、波長が５４６ｎｍであるｅ線、波長が５８８ｎｍであるｄ線及び波長が６５６ｎｍであるＣ線に対して、それぞれ観察して得た収差値曲線を示している。前記超広角レンズ１００の可視光（波長範囲が４００〜７００ｎｍ）に対して生じる収差値は（−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍ）の範囲内にコントロールされる。図３において、曲線Ｔ及び曲線Ｓは、それぞれ子午像面湾曲（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）特性曲線及びサジタル像面湾曲（ｓａｇｉｔｔａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）特性曲線である。図３から分かるように、子午像面湾曲値及びサジタル像面湾曲値は、（−０．０５ｍｍ〜０．０５ｍｍ）の範囲内にコントロールされる。図４において、曲線ｄｉｓは、歪曲収差特性曲線である。図４から分かるように、歪曲収差量は、（−５０％〜５０％）の範囲内にコントロールされる。以上により、本発明の超広角レンズ１００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差量は、全て小さい範囲内にコントロール或いは修正される。
本発明の実施形態によると、前記超広角レンズ１００は、より大きい視野角を有し、且つ光軸方向の厚さが薄くなる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
１０ 第一レンズ群
１１ 第一球面レンズ
１２ 第二球面レンズ
１３ 第三球面レンズ
２０ 第二レンズ群
２１ 第四球面レンズ
２２ 第五球面レンズ
２３ 第六球面レンズ
４０ フィルター
５１ 結像面
６０ 光学絞り
Ｓ１ 第一物側表面
Ｓ２ 第一像側表面
Ｓ３ 第二物側表面
Ｓ４ 第二像側表面
Ｓ５ 第三物側表面
Ｓ６ 第三像側表面
Ｓ７ 第四物側表面
Ｓ８ 第四像側表面
Ｓ９ 第五物側表面
Ｓ１０ 第五像側表面
Ｓ１１ 第六物側表面
Ｓ１２ 第六像側表面
Ｓ１３ 第七物側表面
Ｓ１４ 第七像側表面
１００ 超広角レンズ

Claims (7)

  1. 物体側から結像側に向かって光軸方向に沿って、第一レンズ群、第二レンズ群及び結像面を順番に備える超広角レンズであって、
    前記第一レンズ群は、負の屈折力を有し、且つ物体側から結像面へ光軸方向に沿って順番に配列されている第一球面レンズ、第二球面レンズ及び第三球面レンズを備え、前記第一球面レンズは、第一物側表面及び第一像側表面を有し、
    前記第二レンズ群は、正の屈折力を有し、
    前記超広角レンズは、下記の条件式を満たすことを特徴とする超広角レンズ。
    ８．９＜Ｄ／Ｆ０＜９．９
    （ただし、Ｄは、前記第一物側表面の頂点と前記結像面との間の前記光軸上のピッチであり、Ｆ０は、前記超広角レンズの有効焦点距離である）
  2. 前記超広角レンズは、下記の条件式をさらに満たすことを特徴とする請求項１に記載の超広角レンズ。
    ０．８＜Ｆ０／｜ＦＧ１｜＜０．９
    （ただし、ＦＧ１は、前記第一レンズ群の有効焦点距離である）
  3. 前記超広角レンズは、下記の条件式をさらに満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の超広角レンズ。
    ３．５＜｜ＦＬ２／Ｆ０｜＜４．５
    （ただし、ＦＬ２は、前記第二球面レンズの有効焦点距離である）
  4. 前記第二レンズ群は、物体側から結像側に向かって光軸方向に沿って、第四球面レンズ、第五球面レンズ及び第六球面レンズを順番に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超広角レンズ。
  5. 前記超広角レンズは、下記の条件式をさらに満たすことを特徴とする請求項４に記載の超広角レンズ。
    ｖ５−ｖ６＞３５
    （ただし、ｖ５は、前記第五球面レンズのアッベ数であり、ｖ６は、前記第六球面レンズのアッベ数である）
  6. 前記第四球面レンズは、第四物側表面を有し、前記超広角レンズは、前記第四物側表面に貼り付けられる光学絞りをさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の超広角レンズ。
  7. 前記第五球面レンズは、第五像側表面を有し、前記第六球面レンズは、第六物側表面を有し、前記第五像側表面と前記第六物側表面とは、互いに接着されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の超広角レンズ。
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