JP2021107892A - 広角レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】広波長帯域に及ぶ各波長に対して良好な結像性能の広角レンズを提供する。【解決手段】広角レンズ１０は、物体側より順に、物体側に凸で合成焦点距離ｆ１２の第１、第２レンズＬ１、Ｌ２と、強い正のパワーと大きなアッベ数の第３レンズＬ３と、パワーの弱い第４レンズＬ４と、正のパワーの第５レンズＬ５と、負のパワーの第６レンズＬ６とが配置される。レンズ系全体の焦点距離をｆ、第２、第３レンズ間距離をｄ２３とすると、各レンズの焦点距離ｆ１２、ｆ３〜ｆ６、アッベ数νｄ１〜νｄ６は以下の各条件式を満たす。−２．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．５；１．０＜ｆ３／ｆ＜４．０；１８＜｜ｆ４／ｆ｜；０．７＜｜ｆ５／ｆ６｜＜１．５；１．０＜ｄ２３／ｆ＜４．０；２．０＜νｄ５／νｄ６＜５．０；４５．０＜νｄ３；３５．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２【選択図】図１Ａ

Description

本発明は広角レンズに関し、特に、可視光領域（λ＝４３６ｎｍ〜６５６ｎｍ）から近紫外線（λ＝３８５ｎｍ）および赤外線領域（λ＝８００ｎｍ〜９００ｎｍ）に及ぶ広範囲の波長に対応可能な広角レンズに関する。

広角レンズに対する利用範囲は広く、セキュリティ、自動車またはドローンへの搭載など多岐に亘っている。このため、広角レンズに求められる特性も、小型化、軽量化および低コスト化はもとより、高い性能（例えば４Ｋへの対応）、紫外線および赤外線への対応など様々な要求を満たす必要がでてきている。特に、可視光領域（λ＝４３６ｎｍ〜６５６ｎｍ）から赤外領域（λ＝８００ｎｍ〜９００ｎｍ）を、ほぼ同一のピント面上に結合させ、その特性を広角レンズでカバーする、所謂、マルチウエーブ型広角レンズのような難しい要求も増加している。例えば、特許文献１、２には可視光から赤外線領域におよび広範囲の波長に対応する広角レンズが提案されている。

特開２０１７−１０２３５３号公報 特開２００８−８３７３５号公報

広角レンズにおいては、上記の各要求を満たすために、構成枚数の多数化や非球面レンズを採用しての高性能化や小型化を図ることが一般的に行われている。しかしながら、構成枚数の多数化では、小型、軽量化が困難となり、またコスト高の要因となってしまう。

少ない構成枚数で高い性能を得る手法の一つとして、非球面レンズの採用が考えられる。そこで、硝子レンズを用いた非球面化またはプラスチックレンズを用いた非球面化が考えられるが、そのいずれにも問題があることが知られている。

すなわち、ガラスモールド成型による非球面は、金型の製作や非球面レンズの成型コストが極めて高額なものになってしまうので、製品のコスト高を招いてしまう。

また、プラスチックを用いた非球面レンズは、コストの低減と軽量化には有効であるが、温度変化による屈折率変化が大きく、自動車やドローンなどに用いられる光学系は外部環境による温度変化（一般的に、−１０°から＋８０°程度の温度変化に対応することが求められる）により、合焦ピント面が移動し、高性能な広角レンズには不向きとなってしまう。そのために、広波長帯域（近紫外線λ＝３８５ｎｍから近赤外線λ＝９００ｎｍ）に及ぶ各波長に対して良好な結像性能を得る手段として、アッベ数の大きな材料を多用すると共に、非球面レンズを組み合わせることにより対応している。

本発明の目的は、このような点に鑑みて、弱いパワーを持つ非球面レンズを用いて高い性能を得ることができ、かつ、ピント移動の少ない広角レンズを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の広角レンズは、物体側から像面側に向けて、物体側に凸面を向け、負のパワーを持つ第１レンズと、負のパワーを持つ第２レンズと、正のパワーを持つ第３レンズと、非球面を備えた正または負のパワーを持つ第４レンズと、正のパワーを持つ第５レンズと、負のパワーを持つ第６レンズとがこの順序で配列される。物体側の第１、第２レンズにより、所定の合成焦点距離（ｆ１２）を備えた第１群レンズが構成される。

本発明の実施の形態に係る広角レンズでは、ガラス球面レンズ５枚と、プラスチック非球面レンズ１枚を含む６枚のレンズ構成を備えている。物体側より順に、物体側に凸を向け、負のパワーを持つ第１ガラス球面レンズ（Ｌ１）および負のパワーを持つ第２ガラス球面レンズ（Ｌ２）からなり、所定の合成焦点距離（ｆ１２）の第１群レンズと；当該第１群レンズと所定の間隔（ｄ４）を介して物体側に凸面を向け、強い正のパワーを有すると共に、アッベ数（νｄ）の大きなガラス球面レンズ（Ｌ３）と；パワーの弱いプラスチック非球面レンズ（Ｌ４）と；正のパワーを持つガラス球面レンズ（Ｌ５）と、負のパワーを持つガラス球面レンズ（Ｌ６）とが配置される。

第５レンズ（ガラス球面レンズＬ５）と第６レンズ（ガラス球面レンズＬ６）からなる合成レンズをＬ５６とすると、この合成レンズＬ５６により、第１レンズ〜第４レンズまでの間の補正不足となった軸上の色収差および倍率の色収差を適切に補正するようにしている。

すなわち、本発明の広角レンズは以下の条件式１〜８を満たすように、各レンズの焦点距離およびアッベ数が設定される。以下の条件式において、ｆはレンズ系全体の焦点距離、ｆ１２は第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、ｆ３〜ｆ６は第３〜第６レンズの焦点距離、ｄ４は第２レンズと第３レンズの間のレンズ間隔、νｄ１〜νｄ６は第１〜第６レンズのｄ線に対するアッベ数を表す。

条件式１：−２．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．５
条件式２：１．０＜ｆ３／ｆ＜４．０
条件式３：１８＜｜ｆ４／ｆ｜
条件式４：０．７＜｜ｆ５／ｆ６｜＜１．５
条件式５：１．０＜ｄ４／ｆ＜４．０
条件式６：２．０＜νｄ５／νｄ６＜５．０
条件式７：４５．０＜νｄ３
条件式８：３５．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２

条件式１：−２．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．５
条件式１は、非点間隔や倍率の色収差およびコマ収差とバックフォーカスｂｆの確保に関するものである。上限値−０．５を超えると、非点間隔が増大すると共に軸外の色収差も増大し、良好な結像性能の妨げとなる。また、広角レンズを構成する各レンズのパワーが強くなるので、軸外光のコマ収差の補正も困難となる。一方、下限値−２．５を下回ると、色収差の補正には有効であるが、バックフォーカスｂｆの確保が困難になると共に、非点収差のＳ（Ｓａｇｉｔｔａｌ）面が物体側に湾曲し、この補正が困難となる。

条件式２：１．０＜ｆ３／ｆ＜４．０
条件式２は、像面湾曲や非点収差または色収差およびＣＲＡ(主光線入射角)に関わるものである。上限値４．０を超えるとＣＲＡの低角変化には有効であるが、軸外の像面が物体側に湾曲すると共に倍率の色収差の増大を招いてしまう。一方、下限値１．０を下回ると、像面湾曲と非点収差の補正には有効であるが、バックフォーカスｂｆの確保が困難となるばかりでなく、ＣＲＡの大角化を招いてしまい、シェーディング補正が必要となり、コスト高の要因となってしまう。ここで、これらの要因に加えて、加工誤差等も考慮すると、条件式２は次の範囲に設定することが望ましい。
２．０＜ｆ３／ｆ＜３．５

条件式３：１８＜｜ｆ４／ｆ｜
条件式３は、温度変化による最良結像点の変化を制御するための条件である。この条件から外れると、温度変化の大きな環境（−１０°〜＋８０°）での結像点の変化が大きく高精細レンズには不向きとなってしまう。後述の実施例では、この条件を、２２．０＜｜ｆ４／ｆ｜に制御しており、これにより、最良結像点の変化量が±０．０１ｍｍ以下となっている。

また、レンズＬ４は、小型軽量化と高精細化を図るものであり、プラスチックによる非球面で構成されている。これにより、球面レンズによる球面収差やコマ収差の補正不足を補うことが可能となり、軽量で小型のレンズ系でありながら良好な結像特性を得るようにしている。なお、レンズＬ４は、ガラス非球面レンズとすることも可能である。

条件式４：０．７＜｜ｆ５／ｆ６｜＜１．５
条件式４は、色収差および球面収差、像面湾曲、並びにＣＲＡに関わるものである。上限値１．５を超えると、色収差が補正過剰となるとともに、球面収差もまた補正過剰となってしまう。さらに、像面湾曲も結像側に湾曲する、いわゆる補正過剰となり、良好な結像性能の妨げとなる。一方、下限値０．７を下回ると、ＣＲＡの低角度化には有効であるが、色収差および球面収差が補正不足となるばかりでなく、像面湾曲もまた補正不足となってしまう。

条件式５：１．０＜ｄ４／ｆ＜４．０
条件式５は、レンズ系の小型化、並びに、非点収差、色収差およびコマ収差に関わるものである。上限値４．０を超えると、非点収差の増大を招くとともにレンズ系の小型化
には不向きとなる。また、倍率の色収差も増大し、良好な結像性能の妨げとなる。一方、下限値１．０を下回ると、小型化には有効であるが、非点間隔の増大やコマ収差の増大を招き、良好な画像の妨げとなる。

条件式６：２．０＜νｄ５／νｄ６＜５．０
条件式６は、色補正に関するものである。上限値５．０を超えると、色収差は軸上光の倍率の色収差が補正過剰（基準波長に対し、短波長が（＋）方向に増大する）となって良好な結像の妨げとなる。一方、下限値２．０を下回ると、逆に、軸上光および軸外光の倍率の色収差が補正不足（基準波長に対し短波長（−）方向に増大する）となってしまう。ここで、この条件を、３．０＜νｄ５／νｄ６＜４．０の範囲にすると、良好な結像性能を得ることができるので望ましい。

条件式７：４５．０＜νｄ３
条件式７は、近紫外線λ＝３８５ｎｍから近赤外線λ＝８５０ｎｍに亘る色収差を良好に保つためのものである。この条件を外れると、基準波長に対して近紫外線は（−）方向に、また、近赤外線では（＋）方向に、色収差が増大し、広波長帯域での色補正が困難になる。

条件式８：３５．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２
条件式８は、第１群を構成する第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のアッベ数を規定するものである。広波長帯域での色収差の補正に関するものであり、この条件をはずれると、基準波長λ＝５４６ｎｍに対し、近紫外線λ＝４００ｎｍから近赤外線λ＝８５０ｎｍに関わる波長帯域での結像点のずれ量が大きくなり、可視光線を良好に補正したときの軸上の色収差は近紫外線では（−）方向に、また、近赤外線では（＋）方向に増大してしまう。また、倍率の色収差も近紫外線では（−）方向へ、近赤外線では（＋）方向へ増大し、本発明の目的である広波長帯域型レンズの開発には不向きとなってしまう。この条件を、
５０．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２
とすると、良好な光学特性が得られるので望ましい。

本発明を適用した実施例１の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。 実施例１の広角レンズの収差図である。 本発明を適用した実施例２の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。 実施例２の広角レンズの収差図である。 本発明を適用した実施例３の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。 実施例３の広角レンズの収差図である。 本発明を適用した実施例４の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。 実施例４の広角レンズの収差図である。 （ａ）、（ｂ）は実施例１〜４の広角レンズのレンズデータを示す一覧表であり、（ｃ）は実施例１〜４の広角レンズの各条件式の値を示す一覧表である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した広角レンズの各実施例を説明する。

図１Ａ〜図４Ａは、本発明の実施例１〜４に係る広角レンズの構成図であり、図１Ｂ〜図４Ｂは、各実施例１〜４の係る広角レンズの収差図である。図１Ａ〜図４Ａに示すように、各実施例１〜４の広角レンズ１０、２０、３０、４０の基本構成は同一であり、物体側から結像面側に向けて、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６が、この順序で配列されている。第３レンズＬ３の物体側に絞り７が配置される。また、第６レンズＬ６と結像面ＩＭ（受光素子の受光面）との間には、不図示のローパスフィルタおよびカバーガラス８が配置される。

第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向け、負のパワーを持つガラス球面レンズである。第２レンズＬ２は、負のパワーを持つガラス球面レンズである。第３レンズＬ３は、正のパワーを持つガラス球面レンズである。第４レンズＬ４は、非球面を備えた正または負のパワーを持つプラスチック非球面レンズである。第５レンズＬ５は、正のパワーを持つガラス球面レンズである。第６レンズＬ６は、負のパワーを持つガラス球面レンズである。

各実施例１〜４における符号の意味は以下の通りである。
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
Ｆｎｏ：Ｆナンバー
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ω：半画角
ｉ：物体側から数えたレンズ面の面番号
ｒ：曲率半径
ｄ：光軸上のレンズ面間の距離（面間隔）
ｎｄ：屈折率
νｄ１〜νｄ６：第１〜第６レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ７：カバーガラスのｄ線に対するアッベ数

ここで、図１Ａ〜４Ａにおいて、物体側から数えたレンズ面の面番号ｉを、（１）、（２）、（３）・・・として示してある。面番号の後のアスタリスク「＊」は、非球面であることを表している。また、光軸上のレンズ面間の距離ｄ（面間隔）を、物体側から順に、ｄ１、ｄ２、ｄ３・・・として示してある。

また、各実施例の広角レンズ１０〜４０において、レンズ面の非球面に採用する形状は、光軸方向の軸をＺ、光軸に直交する方向の高さＨ、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４としたとき、数式１により表される。

＜各実施例のレンズデータ＞
実施例１〜４の広角レンズ１０〜４０のレンズデータを以下に示す。

（実施例１のレンズデータ）
ｆ＝１．９３７ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５、ω＝９０．８°
ｆ１２＝−２．８６８１ｍｍ
ｆ３＝４．２７０１ｍｍ
ｆ４＝４４．１７３４ｍｍ
ｆ５＝４．６５９３ｍｍ
ｆ６＝−４．６０６６ｍｍ
ｆ５６＝２０９．６６３５ｍｍ
ｄ４＝５．４ｍｍ

非球面データ
第８面
Ｋ＝６．４７５７９９Ｅ−０１
Ａ４＝−７．４４９８７２Ｅ−０３
Ａ６＝１．１２９０８３Ｅ−０３
Ａ８＝−５．８６５５７３Ｅ−０４
Ａ１０＝２．３２４１６８Ｅ−０４
Ａ１２＝−３．７８５９７８Ｅ−０６

第９面
Ｋ＝６．０７２５８７Ｅ−０１
Ａ４＝２．７６８１０４Ｅ−０３
Ａ６＝９．８７０７５５Ｅ−０５
Ａ８＝４．８９４７２３Ｅ−０４
Ａ１０＝−１．１８３４６９Ｅ−０４
Ａ１２＝３．００３５３７Ｅ−０５
Ａ１４＝−１．３０００７１Ｅ−０６

（実施例２のレンズデータ）
ｆ＝１．９３６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５、ω＝９２．５°
ｆ１２＝−２．８８１７ｍｍ
ｆ３＝４．１４９０ｍｍ
ｆ４＝−６８．９５９４ｍｍ
ｆ５＝４．２３４６ｍｍ
ｆ６＝−４．２４２３ｍｍ
ｆ５６＝３０．１４８５ｍｍ
ｄ４＝５．１ｍｍ

非球面データ
第８面
Ｋ＝６．４７５７９９Ｅ−０１
Ａ４＝−４．１３３８７０Ｅ−０３
Ａ６＝１．４４３４３１Ｅ−０３
Ａ８＝−６．０６２４９４Ｅ−０４
Ａ１０＝１．９９８００４Ｅ−０４
Ａ１２＝−１．８８６９８０Ｅ−０５

第９面
Ｋ＝６．６９７１９３Ｅ−０１
Ａ４＝１．７８００９４Ｅ−０３
Ａ６＝２．０４０３３１Ｅ−０４
Ａ８＝３．９７６６０８Ｅ−０４
Ａ１０＝−１．４１０５６０Ｅ−０４
Ａ１２＝２．６４０１０８Ｅ−０５
Ａ１４＝−１．５３８１８７Ｅ−０６

(実施例３のレンズデータ)
ｆ＝１．８８０ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５、ω＝９６°
ｆ１２＝−２．７５６４ｍｍ
ｆ３＝４．４６１９ｍｍ
ｆ４＝５５．８１０３ｍｍ
ｆ５＝４．１４７８ｍｍ
ｆ６＝−４．０１７６ｍｍ
ｆ５６＝４５．９００２ｍｍ
ｄ４＝４．８ｍｍ

非球面データ
第８面
Ｋ＝６．４７５７９９Ｅ−０１
Ａ４＝−６．１８８７３６Ｅ−０３
Ａ６＝１．３２００７４Ｅ−０３
Ａ８＝−６．０８０５５８Ｅ−０４
Ａ１０＝２．２４３５４０Ｅ−０４
Ａ１２＝−１．４７２５８０Ｅ−０５

第９面
Ｋ＝６．５９９４６５Ｅ−０１
Ａ４＝２．６５４９３８Ｅ−０４
Ａ６＝３．６４７６４６Ｅ−０４
Ａ８＝４．３４８０２３Ｅ−０４
Ａ１０＝−１．３８９８６２Ｅ−０４
Ａ１２＝２．６３３０４１Ｅ−０５
Ａ１４＝−１．０２３２７２Ｅ−０６

（実施例４のレンズデータ）
ｆ＝１．９３０ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５、ω＝９８．５°
ｆ１２＝−２．８５３５ｍｍ
ｆ３＝４．４４２７ｍｍ
ｆ４＝５９．０９４１ｍｍ
ｆ５＝４．１８７ｍｍ
ｆ６＝−４．０９７９ｍｍ
ｆ５６＝４９．８６４６ｍｍ
ｄ４＝５．２ｍｍ

非球面データ
第８面
Ｋ＝６．４７５７９９Ｅ−０１
Ａ４＝−５．８０３０３６Ｅ−０３
Ａ６＝１．３１０４７９Ｅ−０３
Ａ８＝−５．５９４８０５Ｅ−０４
Ａ１０＝２．１７３４４８Ｅ−０４
Ａ１２＝−１．５７３４４９Ｅ−０５

第９面
Ｋ＝７．２１６８９５Ｅ−０１
Ａ４＝９．０５１１６０Ｅ−０４
Ａ６＝３．５１３７７７Ｅ−０４
Ａ８＝４．３４５８９６Ｅ−０４
Ａ１０＝−１．３６９８９７Ｅ−０４
Ａ１２＝２．７１２４９０Ｅ−０５
Ａ１４＝−１．２５０８６３Ｅ−０６

（作用効果）
図１Ｂ〜図４Ｂには、実施例１〜４の広角レンズ１０〜４０の収差を示す。また、図５（ａ）、（ｂ）には，実施例１〜４の広角レンズ１０〜４０の主要レンズデータを纏めて示し、図５（ｃ）には各実施例における各条件式（１）〜（８）の値を示す。

これらの図から分かるように、各実施例１〜４の広角レンズ１０〜４０は、各条件式（１）〜（８）を満たしており、広波長帯域（近紫外線λ＝３８５ｎｍから近赤外線λ＝９００ｎｍ）に及ぶ各波長に対して良好な結像性能が得られることが確認された。

１０、２０、３０、４０ 広角レンズ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
ＩＭ 結像面
７ 絞り
８ カバーガラス
（１）〜（１４） レンズ面の面番号
ｄ１〜ｄ１３ 光軸上のレンズ面間の距離（面間隔）

本発明は広角レンズに関し、特に、可視光領域（λ＝４３６ｎｍ〜６５６ｎｍ）から近紫外線（λ＝３８５ｎｍ）および赤外線領域（λ＝８００ｎｍ〜９００ｎｍ）に及ぶ広範囲の波長に対応可能な広角レンズに関する。

広角レンズに対する利用範囲は広く、セキュリティ、自動車またはドローンへの搭載など多岐に亘っている。このため、広角レンズに求められる特性も、小型化、軽量化および低コスト化はもとより、高い性能（例えば４Ｋへの対応）、紫外線および赤外線への対応など様々な要求を満たす必要がでてきている。特に、可視光領域（λ＝４３６ｎｍ〜６５６ｎｍ）から赤外領域（λ＝８００ｎｍ〜９００ｎｍ）を、ほぼ同一のピント面上に結合させ、その特性を広角レンズでカバーする、所謂、マルチウエーブ型広角レンズのような難しい要求も増加している。例えば、特許文献１、２には可視光から赤外線領域におよび広範囲の波長に対応する広角レンズが提案されている。

特開２０１７−１０２３５３号公報 特開２００８−８３７３５号公報

広角レンズにおいては、上記の各要求を満たすために、構成枚数の多数化や非球面レンズを採用しての高性能化や小型化を図ることが一般的に行われている。しかしながら、構成枚数の多数化では、小型、軽量化が困難となり、またコスト高の要因となってしまう。

少ない構成枚数で高い性能を得る手法の一つとして、非球面レンズの採用が考えられる。そこで、硝子レンズを用いた非球面化またはプラスチックレンズを用いた非球面化が考えられるが、そのいずれにも問題があることが知られている。

すなわち、ガラスモールド成型による非球面は、金型の製作や非球面レンズの成型コストが極めて高額なものになってしまうので、製品のコスト高を招いてしまう。

また、プラスチックを用いた非球面レンズは、コストの低減と軽量化には有効であるが、温度変化による屈折率変化が大きく、自動車やドローンなどに用いられる光学系は外部環境による温度変化（一般的に、−１０°から＋８０°程度の温度変化に対応することが求められる）により、合焦ピント面が移動し、高性能な広角レンズには不向きとなってしまう。そのために、広波長帯域（近紫外線λ＝３８５ｎｍから近赤外線λ＝９００ｎｍ）に及ぶ各波長に対して良好な結像性能を得る手段として、アッベ数の大きな材料を多用すると共に、非球面レンズを組み合わせることにより対応している。

本発明の目的は、このような点に鑑みて、弱いパワーを持つ非球面レンズを用いて高い性能を得ることができ、かつ、ピント移動の少ない広角レンズを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の広角レンズは、物体側から像面側に向けて、物体側に凸面を向け、負のパワーを持つ第１レンズと、負のパワーを持つ第２レンズと、正のパワーを持つ第３レンズと、非球面を備えた正または負のパワーを持つ第４レンズと、正のパワーを持つ第５レンズと、負のパワーを持つ第６レンズとがこの順序で配列される。物体側の第１、第２レンズにより、所定の合成焦点距離（ｆ１２）を備えた第１群レンズが構成される。

本発明の実施の形態に係る広角レンズでは、ガラス球面レンズ５枚と、プラスチック非球面レンズ１枚を含む６枚のレンズ構成を備えている。物体側より順に、物体側に凸を向け、負のパワーを持つ第１ガラス球面レンズ（Ｌ１）および負のパワーを持つ第２ガラス球面レンズ（Ｌ２）からなり、所定の合成焦点距離（ｆ１２）の第１群レンズと；当該第１群レンズと所定の間隔（ｄ２３）を介して物体側に凸面を向け、強い正のパワーを有すると共に、アッベ数（νｄ）の大きなガラス球面レンズ（Ｌ３）と；パワーの弱いプラスチック非球面レンズ（Ｌ４）と；正のパワーを持つガラス球面レンズ（Ｌ５）と、負のパワーを持つガラス球面レンズ（Ｌ６）とが配置される。

第５レンズ（ガラス球面レンズＬ５）と第６レンズ（ガラス球面レンズＬ６）からなる合成レンズをＬ５６とすると、この合成レンズＬ５６により、第１レンズ〜第４レンズまでの間の補正不足となった軸上の色収差および倍率の色収差を適切に補正するようにしている。

すなわち、本発明の広角レンズは以下の条件式１〜８を満たすように、各レンズの焦点距離およびアッベ数が設定される。以下の条件式において、ｆはレンズ系全体の焦点距離、ｆ１２は第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、ｆ３〜ｆ６は第３〜第６レンズの焦点距離、ｄ２３は第２レンズと第３レンズの間のレンズ間隔、νｄ１〜νｄ６は第１〜第６レンズのｄ線に対するアッベ数を表す。

条件式１：−２．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．５
条件式２：１．０＜ｆ３／ｆ＜４．０
条件式３：１８＜｜ｆ４／ｆ｜
条件式４：０．７＜｜ｆ５／ｆ６｜＜１．５
条件式５：１．０＜ｄ２３／ｆ＜４．０
条件式６：２．０＜νｄ５／νｄ６＜５．０
条件式７：４５．０＜νｄ３
条件式８：３５．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２

条件式１：−２．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．５
条件式１は、非点間隔や倍率の色収差およびコマ収差とバックフォーカスｂｆの確保に関するものである。上限値−０．５を超えると、非点間隔が増大すると共に軸外の色収差も増大し、良好な結像性能の妨げとなる。また、広角レンズを構成する各レンズのパワーが強くなるので、軸外光のコマ収差の補正も困難となる。一方、下限値−２．５を下回ると、色収差の補正には有効であるが、バックフォーカスｂｆの確保が困難になると共に、非点収差のＳ（Ｓａｇｉｔｔａｌ）面が物体側に湾曲し、この補正が困難となる。

条件式２：１．０＜ｆ３／ｆ＜４．０
条件式２は、像面湾曲や非点収差または色収差およびＣＲＡ(主光線入射角)に関わるものである。上限値４．０を超えるとＣＲＡの低角変化には有効であるが、軸外の像面が物体側に湾曲すると共に倍率の色収差の増大を招いてしまう。一方、下限値１．０を下回ると、像面湾曲と非点収差の補正には有効であるが、バックフォーカスｂｆの確保が困難となるばかりでなく、ＣＲＡの大角化を招いてしまい、シェーディング補正が必要となり、コスト高の要因となってしまう。ここで、これらの要因に加えて、加工誤差等も考慮すると、条件式２は次の範囲に設定することが望ましい。
２．０＜ｆ３／ｆ＜３．５

条件式３：１８＜｜ｆ４／ｆ｜
条件式３は、温度変化による最良結像点の変化を制御するための条件である。この条件から外れると、温度変化の大きな環境（−１０°〜＋８０°）での結像点の変化が大きく高精細レンズには不向きとなってしまう。後述の実施例では、この条件を、２２．０＜｜ｆ４／ｆ｜に制御しており、これにより、最良結像点の変化量が±０．０１ｍｍ以下となっている。

また、レンズＬ４は、小型軽量化と高精細化を図るものであり、プラスチックによる非球面で構成されている。これにより、球面レンズによる球面収差やコマ収差の補正不足を補うことが可能となり、軽量で小型のレンズ系でありながら良好な結像特性を得るようにしている。なお、レンズＬ４は、ガラス非球面レンズとすることも可能である。

条件式４：０．７＜｜ｆ５／ｆ６｜＜１．５
条件式４は、色収差および球面収差、像面湾曲、並びにＣＲＡに関わるものである。上限値１．５を超えると、色収差が補正過剰となるとともに、球面収差もまた補正過剰となってしまう。さらに、像面湾曲も結像側に湾曲する、いわゆる補正過剰となり、良好な結像性能の妨げとなる。一方、下限値０．７を下回ると、ＣＲＡの低角度化には有効であるが、色収差および球面収差が補正不足となるばかりでなく、像面湾曲もまた補正不足となってしまう。

条件式５：１．０＜ｄ２３／ｆ＜４．０
条件式５は、レンズ系の小型化、並びに、非点収差、色収差およびコマ収差に関わるものである。上限値４．０を超えると、非点収差の増大を招くとともにレンズ系の小型化
には不向きとなる。また、倍率の色収差も増大し、良好な結像性能の妨げとなる。一方、下限値１．０を下回ると、小型化には有効であるが、非点間隔の増大やコマ収差の増大を招き、良好な画像の妨げとなる。

条件式６：２．０＜νｄ５／νｄ６＜５．０
条件式６は、色補正に関するものである。上限値５．０を超えると、色収差は軸上光の倍率の色収差が補正過剰（基準波長に対し、短波長が（＋）方向に増大する）となって良好な結像の妨げとなる。一方、下限値２．０を下回ると、逆に、軸上光および軸外光の倍率の色収差が補正不足（基準波長に対し短波長（−）方向に増大する）となってしまう。ここで、この条件を、３．０＜νｄ５／νｄ６＜４．０の範囲にすると、良好な結像性能を得ることができるので望ましい。

条件式７：４５．０＜νｄ３
条件式７は、近紫外線λ＝３８５ｎｍから近赤外線λ＝８５０ｎｍに亘る色収差を良好に保つためのものである。この条件を外れると、基準波長に対して近紫外線は（−）方向に、また、近赤外線では（＋）方向に、色収差が増大し、広波長帯域での色補正が困難になる。

条件式８：３５．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２
条件式８は、第１群を構成する第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のアッベ数を規定するものである。広波長帯域での色収差の補正に関するものであり、この条件をはずれると、基準波長λ＝５４６ｎｍに対し、近紫外線λ＝４００ｎｍから近赤外線λ＝８５０ｎｍに関わる波長帯域での結像点のずれ量が大きくなり、可視光線を良好に補正したときの軸上の色収差は近紫外線では（−）方向に、また、近赤外線では（＋）方向に増大してしまう。また、倍率の色収差も近紫外線では（−）方向へ、近赤外線では（＋）方向へ増大し、本発明の目的である広波長帯域型レンズの開発には不向きとなってしまう。この条件を、
５０．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２
とすると、良好な光学特性が得られるので望ましい。

本発明を適用した実施例１の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。 実施例１の広角レンズの収差図である。 本発明を適用した実施例２の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。 実施例２の広角レンズの収差図である。 本発明を適用した実施例３の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。 実施例３の広角レンズの収差図である。 本発明を適用した実施例４の広角レンズのレンズ光学系の構成を示す説明図である。 実施例４の広角レンズの収差図である。 （ａ）、（ｂ）は実施例１〜４の広角レンズのレンズデータを示す一覧表であり、（ｃ）は実施例１〜４の広角レンズの各条件式の値を示す一覧表である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した広角レンズの各実施例を説明する。

図１Ａ〜図４Ａは、本発明の実施例１〜４に係る広角レンズの構成図であり、図１Ｂ〜図４Ｂは、各実施例１〜４の係る広角レンズの収差図である。図１Ａ〜図４Ａに示すように、各実施例１〜４の広角レンズ１０、２０、３０、４０の基本構成は同一であり、物体側から結像面側に向けて、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６が、この順序で配列されている。第３レンズＬ３の物体側に絞り７が配置される。また、第６レンズＬ６と結像面ＩＭ（受光素子の受光面）との間には、不図示のローパスフィルタおよびカバーガラス８が配置される。

第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向け、負のパワーを持つガラス球面レンズである。第２レンズＬ２は、負のパワーを持つガラス球面レンズである。第３レンズＬ３は、正のパワーを持つガラス球面レンズである。第４レンズＬ４は、非球面を備えた正または負のパワーを持つプラスチック非球面レンズである。第５レンズＬ５は、正のパワーを持つガラス球面レンズである。第６レンズＬ６は、負のパワーを持つガラス球面レンズである。

各実施例１〜４における符号の意味は以下の通りである。
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
Ｆｎｏ：Ｆナンバー
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ω：半画角
ｉ：物体側から数えたレンズ面の面番号
ｒ：曲率半径
ｄ：光軸上のレンズ面間の距離（面間隔）
ｎｄ：屈折率
νｄ１〜νｄ６：第１〜第６レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ７：カバーガラスのｄ線に対するアッベ数

ここで、図１Ａ〜４Ａにおいて、物体側から数えたレンズ面の面番号ｉを、（１）、（２）、（３）・・・として示してある。面番号の後のアスタリスク「＊」は、非球面であることを表している。また、光軸上のレンズ面間の距離ｄ（面間隔）を、物体側から順に、ｄ１、ｄ２、ｄ３・・・として示してある。

また、各実施例の広角レンズ１０〜４０において、レンズ面の非球面に採用する形状は、光軸方向の軸をＺ、光軸に直交する方向の高さＨ、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４としたとき、数式１により表される。

＜各実施例のレンズデータ＞
実施例１〜４の広角レンズ１０〜４０のレンズデータを以下に示す。

（実施例１のレンズデータ）
ｆ＝１．９３７ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５、ω＝９０．８°
ｆ１２＝−２．８６８１ｍｍ
ｆ３＝４．２７０１ｍｍ
ｆ４＝４４．１７３４ｍｍ
ｆ５＝４．６５９３ｍｍ
ｆ６＝−４．６０６６ｍｍ
ｆ５６＝２０９．６６３５ｍｍ
ｄ２３＝５．４ｍｍ（＝ｄ４＋ｄ５）

非球面データ
第８面
Ｋ＝６．４７５７９９Ｅ−０１
Ａ４＝−７．４４９８７２Ｅ−０３
Ａ６＝１．１２９０８３Ｅ−０３
Ａ８＝−５．８６５５７３Ｅ−０４
Ａ１０＝２．３２４１６８Ｅ−０４
Ａ１２＝−３．７８５９７８Ｅ−０６

第９面
Ｋ＝６．０７２５８７Ｅ−０１
Ａ４＝２．７６８１０４Ｅ−０３
Ａ６＝９．８７０７５５Ｅ−０５
Ａ８＝４．８９４７２３Ｅ−０４
Ａ１０＝−１．１８３４６９Ｅ−０４
Ａ１２＝３．００３５３７Ｅ−０５
Ａ１４＝−１．３０００７１Ｅ−０６

（実施例２のレンズデータ）
ｆ＝１．９３６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５、ω＝９２．５°
ｆ１２＝−２．８８１７ｍｍ
ｆ３＝４．１４９０ｍｍ
ｆ４＝−６８．９５９４ｍｍ
ｆ５＝４．２３４６ｍｍ
ｆ６＝−４．２４２３ｍｍ
ｆ５６＝３０．１４８５ｍｍ
ｄ２３＝５．４ｍｍ（＝ｄ４＋ｄ５）

非球面データ
第８面
Ｋ＝６．４７５７９９Ｅ−０１
Ａ４＝−４．１３３８７０Ｅ−０３
Ａ６＝１．４４３４３１Ｅ−０３
Ａ８＝−６．０６２４９４Ｅ−０４
Ａ１０＝１．９９８００４Ｅ−０４
Ａ１２＝−１．８８６９８０Ｅ−０５

第９面
Ｋ＝６．６９７１９３Ｅ−０１
Ａ４＝１．７８００９４Ｅ−０３
Ａ６＝２．０４０３３１Ｅ−０４
Ａ８＝３．９７６６０８Ｅ−０４
Ａ１０＝−１．４１０５６０Ｅ−０４
Ａ１２＝２．６４０１０８Ｅ−０５
Ａ１４＝−１．５３８１８７Ｅ−０６

(実施例３のレンズデータ)
ｆ＝１．８８０ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５、ω＝９６°
ｆ１２＝−２．７５６４ｍｍ
ｆ３＝４．４６１９ｍｍ
ｆ４＝５５．８１０３ｍｍ
ｆ５＝４．１４７８ｍｍ
ｆ６＝−４．０１７６ｍｍ
ｆ５６＝４５．９００２ｍｍ
ｄ２３＝５．３ｍｍ（＝ｄ４＋ｄ５）

非球面データ
第８面
Ｋ＝６．４７５７９９Ｅ−０１
Ａ４＝−６．１８８７３６Ｅ−０３
Ａ６＝１．３２００７４Ｅ−０３
Ａ８＝−６．０８０５５８Ｅ−０４
Ａ１０＝２．２４３５４０Ｅ−０４
Ａ１２＝−１．４７２５８０Ｅ−０５

第９面
Ｋ＝６．５９９４６５Ｅ−０１
Ａ４＝２．６５４９３８Ｅ−０４
Ａ６＝３．６４７６４６Ｅ−０４
Ａ８＝４．３４８０２３Ｅ−０４
Ａ１０＝−１．３８９８６２Ｅ−０４
Ａ１２＝２．６３３０４１Ｅ−０５
Ａ１４＝−１．０２３２７２Ｅ−０６

（実施例４のレンズデータ）
ｆ＝１．９３０ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５、ω＝９８．５°
ｆ１２＝−２．８５３５ｍｍ
ｆ３＝４．４４２７ｍｍ
ｆ４＝５９．０９４１ｍｍ
ｆ５＝４．１８７ｍｍ
ｆ６＝−４．０９７９ｍｍ
ｆ５６＝４９．８６４６ｍｍ
ｄ２３＝５．４ｍｍ（＝ｄ４＋ｄ５）

非球面データ
第８面
Ｋ＝６．４７５７９９Ｅ−０１
Ａ４＝−５．８０３０３６Ｅ−０３
Ａ６＝１．３１０４７９Ｅ−０３
Ａ８＝−５．５９４８０５Ｅ−０４
Ａ１０＝２．１７３４４８Ｅ−０４
Ａ１２＝−１．５７３４４９Ｅ−０５

第９面
Ｋ＝７．２１６８９５Ｅ−０１
Ａ４＝９．０５１１６０Ｅ−０４
Ａ６＝３．５１３７７７Ｅ−０４
Ａ８＝４．３４５８９６Ｅ−０４
Ａ１０＝−１．３６９８９７Ｅ−０４
Ａ１２＝２．７１２４９０Ｅ−０５
Ａ１４＝−１．２５０８６３Ｅ−０６

（作用効果）
図１Ｂ〜図４Ｂには、実施例１〜４の広角レンズ１０〜４０の収差を示す。また、図５（ａ）、（ｂ）には，実施例１〜４の広角レンズ１０〜４０の主要レンズデータを纏めて示し、図５（ｃ）には各実施例における各条件式（１）〜（８）の値を示す。

これらの図から分かるように、各実施例１〜４の広角レンズ１０〜４０は、各条件式（１）〜（８）を満たしており、広波長帯域（近紫外線λ＝３８５ｎｍから近赤外線λ＝９００ｎｍ）に及ぶ各波長に対して良好な結像性能が得られることが確認された。

１０、２０、３０、４０ 広角レンズ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
ＩＭ 結像面
７ 絞り
８ カバーガラス
（１）〜（１４） レンズ面の面番号
ｄ１〜ｄ１３ 光軸上のレンズ面間の距離（面間隔）
ｄ２３ 第２レンズと第３レンズの間のレンズ間隔

Claims (6)

1. 物体側から像面側に向けて、
   物体側に凸面を向け、負のパワーを持つ第１レンズと、
   負のパワーを持つ第２レンズと、
   正のパワーを持つ第３レンズと、
   非球面を備えた正または負のパワーを持つ第４レンズと、
   正のパワーを持つ第５レンズと、
   負のパワーを持つ第６レンズと
   がこの順序で配列されており、
   レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズと前記第２の合成焦点距離をｆ１２、第３〜第６レンズの焦点距離をｆ３〜ｆ６、前記第２レンズと前記第３レンズの間のレンズ間隔をｄ４、第１〜第６レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ１〜νｄ６とすると、
   条件式１：−２．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．５
   条件式２：１．０＜ｆ３／ｆ＜４．０
   条件式３：１８＜｜ｆ４／ｆ｜
   条件式４：０．７＜｜ｆ５／ｆ６｜＜１．５
   条件式５：１．０＜ｄ４／ｆ＜４．０
   条件式６：２．０＜νｄ５／νｄ６＜５．０
   条件式７：４５．０＜νｄ３
   条件式８：３５．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２
   を満たすことを特徴とする広角レンズ。
2. 請求項１に記載の広角レンズにおいて、
   前記第１、第２、第３、第５および第６レンズは、ガラス球面レンズであり、
   前記第４レンズは、プラスチック非球面レンズである広角レンズ。
3. 請求項１または２に記載の広角レンズにおいて、
   前記条件式２を満たす前記のｆ３／ｆの値は、
   ２．０＜ｆ３／ｆ＜３．５
   の範囲内の値である広角レンズ。
4. 請求項１、２または３に記載の広角レンズにおいて、
   前記条件式３を満たす前記の｜ｆ４／ｆ｜の値は、
   ２２．０＜｜ｆ４／ｆ｜
   の範囲内の値である広角レンズ。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれか一つの項に記載の広角レンズにおいて、
   前記条件式６を満たす前記のνｄ５／νｄ６の値は、
   ３．０＜νｄ５／νｄ６＜４．０
   の範囲内の値である広角レンズ。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれか一つの項に記載の広角レンズにおいて、
   前記条件式８を満たす前記の（νｄ１＋νｄ２）／２の値は、
   ５０．０＜（νｄ１＋νｄ２）／２
   の範囲内の値である広角レンズ。

Images