JP2020522751A - 周辺視野イメージング用の広角レンズとカメラシステム - Google Patents
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Abstract
Description
光学性能に関して、本発明による設計は、視野の端まで延びる環状円錐を有する関心領域の性能に焦点を合わせているため、光軸付近の性能が低下する可能性がある。たとえば、一般に定義された収差の点において、図2A、4Aでは、50°と100°との間の関心領域において縦方向球面収差を良好に補正することができるのに対して、40μmの軸上の比較的大きな球面収差は許容することができる。特に、縦方向の球面収差は、関心領域で非常によく補正されるため、関心領域の値は軸上に存在する値の4分の1未満になる場合がある。同様に、特にタンジェンシャル光線の像面湾曲は、図2B、4Bのように軸上で比較的大きく、関心領域で最小化される。球面収差と同様に、関心領域のタンジェンシャル光線の像面湾曲は、軸上に存在するものの4分の1未満になる場合がある。特定の理論に束縛されることを意図するものではないが、レンズ200のレンズ要素L5およびレンズ要素L7、L8を介して高次の像面湾曲を補償することにより3次の像面湾曲を補正できると考えられる。縦方向の球面収差や像面湾曲とは異なり、F−θ歪みは補正なしで像高とともに増加する可能性があるが、全視野で34%未満に制限されえる(図2C、4C)。
Claims (46)
- 視野の関心領域に配置された物体を撮像するための広角レンズであって、物体から画像空間への光軸に沿った順序で、第1のレンズ要素群と、開口絞りと、第2のレンズ要素群とを有し、前記関心領域は、前記光軸から少なくとも30度の第1の角度から前記光軸から少なくとも75度の第2の角度まで延びる環状円錐であり、前記第1および第2のレンズ要素群は、 前記関心領域内に配置された物体を撮像するように構成されたものである、広角レンズ。
- 請求項1記載の広角レンズにおいて、前記第2の角度は、前記第1の角度の少なくとも2倍であるものである、広角レンズ。
- 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、前記第1の角度に対する前記第2の角度の比Rは、R=1.67:1から2.5:1の範囲にあるものである、広角レンズ。
- 請求項3記載の広角レンズにおいて、物体空間内の前記第2の角度の光線が前記光軸から距離Hで前記レンズ結像面と交差し、物体空間内の前記第1の角度の光線が前記光軸から距離hで、前記レンズ結像面と交差するように構成および製造されたものであり、ここでH/h>R、または好ましくはH/h≧1.1xR、またはより好ましくはH/h≧1.5xRになるようにされるものである、広角レンズ。
- 請求項3または4記載の広角レンズにおいて、R=2である、広角レンズ。
- 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1の角度が45度である、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1の角度は、50度である、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1の角度は、50度であり、前記第2の角度は100度である、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、前記関心領域全体にわたる縦球面収差よりも大きい軸上の縦球面収差を有することにより、前記関心領域内に配置された物体の撮像のために構成されるものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、前記関心領域全体にわたる縦球面収差を軸上の縦球面収差の半分未満にすることにより、前記関心領域内に配置された物体の撮像用に構成されたものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、前記関心領域全体にわたるタンジェンシャル光線の像面湾曲よりも大きい軸上のタンジェンシャル光線の像面湾曲を有することにより、前記関心領域内に配置された物体の撮像用に構成されたものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、前記関心領域全体にわたるタンジェンシャル光線の像面湾曲を軸上のタンジェンシャル光線の像面湾曲の1/4未満にすることにより、前記関心領域内に配置された物体を撮像するように構成されたものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、前記関心領域のサジタル光線用に187lp/mmで少なくとも55%の変調伝達関数を有することにより、前記関心領域内に配置された物体を撮像するために構成されたものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、前記関心領域のサジタル光線用に93lp/mmで少なくとも76%の変調伝達関数を有することにより、関心領域内に配置された物体の撮像用に構成されるものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、前記関心領域のタンジェンシャル光線用に187lp/ mmで少なくとも36%の変調伝達関数を有することにより、前記関心領域内に配置された物体の撮像用に構成されるものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、前記関心領域のタンジェンシャル光線用に、93lp/mmで少なくとも65%の変調伝達関数を有することにより、前記関心領域内に配置された物体の撮像用に構成されるものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、すべて球面を有するものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、4または5のレンズを有するものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、4つレンズを有するものである、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記第1および第2のレンズ要素群は、有効焦点距離は、1mm以下である、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
f値は、2.4以下である、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
f−シータの歪みは、全視界で34%以下である、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記広角レンズの結像面での主光線角が前記結像面において表面に垂直から4.5度未満である、広角レンズ。 - 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、後方焦点距離は、1mm以下である。
- 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、前記第1のレンズ要素群の、前記開口絞りに最も近いレンズ要素が3次の像面湾曲の補正に寄与するものである、広角レンズ。
- 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、前記第2のレンズ要素群のレンズ要素が3次の像面湾曲の補正に寄与するものである、広角レンズ。
- 前記請求項のいずれかに記載の広角レンズにおいて、
前記関心領域内の前記視野の前記結像面上への角度マッピングが実質的に線形である、広角レンズ。 - 光軸にまたがる150度を超える視野角FOVおよび前記光軸にまたがる中心半視野角FOV1/2を有する広角レンズであって、
前記中心半視野角FOV1/2の角度範囲に対する前記視野角FOVの角度範囲に対する比がFOV/FOV1/2=2になるものであり、視野のイメージサークルの結像面での直径(D1)と前記中央半視野角のイメージサークルの直径(D1/2)の比は、D1/D1/2>2になるように製造および配置されたものである、広角レンズ。 - 請求項28記載の広角レンズにおいて、D1/D1/2≧2.2、または好ましくはD1/D1/2≧2.5、またはより好ましくはD1/D1/2≧3である、広角レンズ。
- 請求項28〜29に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、前記関心領域内の前記視野の前記結像面への角度マッピングが実質的に線形である、請求項28〜29に記載の広角レンズ。 - 請求項28〜30に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、前記関心領域全体にわたる縦球面収差よりも大きい光軸上の縦球面収差を有するものである、広角レンズ。 - 請求項28〜30に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、前記関心領域全体にわたる縦球面収差は光軸上の縦球面収差の半分未満である、広角レンズ。 - 請求項28〜30に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、軸上のタンジェンシャル光線の像面湾曲が前記関心領域全体にわたるタンジェンシャル光線の像面湾曲よりも大きいものである、広角レンズ。 - 請求項28〜30に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、前記関心領域全体にわたるタンジェンシャル光線の像面湾曲は、軸上のタンジェンシャル光線の像面湾曲の4分の1未満である、広角レンズ。 - 請求項28〜30に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、前記関心領域のサジタル光線用に、187lp/mmで少なくとも55%の変調伝達関数を有するものである、広角レンズ。 - 請求項28〜30に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、前記関心領域のサジタル光線用に、93lp/mmで少なくとも76%の変調伝達関数を有するものである、広角レンズ。 - 請求項28〜30に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、前記関心領域のタンジェンシャル光線用に、187lp/mmで少なくとも36%の変調伝達関数を有するものである、広角レンズ。 - 請求項28〜30に記載の広角レンズにおいて、
前記FOV1/2とFOVとの間に配置された関心領域を有し、前記関心領域のタンジェンシャル光線用に、93lp/mmで少なくとも65%の変調伝達関数を有するものである、広角レンズ。 - 請求項28〜38に記載の広角レンズにおいて、前記レンズはすべて球面を有するものである、広角レンズ。
- 請求項28〜39に記載の広角レンズにおいて、有効焦点距離は、1mm以下である、広角レンズ。
- 請求項28〜40に記載の広角レンズにおいて、f値は、2.4以下である、広角レンズ。
- 請求項28〜41に記載の広角レンズにおいて、
f−シータの歪みは、全フィールドで34%以下である、広角レンズ。 - 請求項28〜42に記載の広角レンズにおいて、
前記主光線角は、前記広角レンズの結像面での主光線角が前記結像面において表面に垂直から4.5度未満である、広角レンズ。 - 請求項28〜43に記載の広角レンズにおいて、後方焦点距離は、1mm以下である。
- 請求項28〜44に記載の広角レンズにおいて、前記光軸をまたがる全視野は、200度である、広角レンズ。
- 前記請求項のいずれか一項に記載の広角レンズと、前記レンズの後焦点距離に配置された撮像表面領域を有する画像センサと、を有するカメラシステム。
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