JP3396839B2 - 魚眼レンズ系 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、小径化された魚眼レンズ系に関
し、特にＣＣＴＶシステムなどのＣＣＤエリアセンサな
どに用いる電子映像システム用の魚眼レンズ系に関す
る。 【０００２】 【従来技術及びその問題点】強い歪曲収差を発生させて
画角１８０゜近傍までの全方位映像を円形状に一画面に
取り込む魚眼レンズ系は、写真用途のみならず、監視
用、画像処理用あるいはロボット用などに応用範囲が拡
大している。さらに、コンピュータソフトにより、一度
取り込んだ画像から歪曲収差を除去する技術の進歩が魚
眼レンズの有用性に拍車を掛けている。また、映像情報
を発生させるカメラも、ＣＣＤエリアセンサの小型化が
進み、特に、センサー部（レンズ部）と回路部（カメラ
本体）とを切り離してケーブルで接続するヘッド分離型
カメラでは、光学信号取り込み部の一層の小型化が進ん
でいる。従って、使用される魚眼レンズ系も一層の小型
化、小径化が求められている。 【０００３】周知のように、魚眼レンズの焦点距離とＣ
ＣＤエリアセンサ上の映像サイズとの間には、魚眼レン
ズの射影方式による幾通りかの相関式がある。魚眼レン
ズの焦点距離をｆ、円形映像の半径をｙとすると、ｆと
ｙとの間には、その射影方式により、次の代表的な相関
式が挙げられる。但し、ここでは、レンズに入射する光
束角度θを９０゜（π／２）とする。 ａ）正射影方式 … ｙ＝ｆ・ｓｉｎ（θ）＝ｆ ｂ）立体射影方式 … ｙ＝２・ｆ・ｔａｎ（θ／２）
＝２・ｆ ｃ）等立体角射影方式 … ｙ＝２・ｆ・ｔａｎ（θ／
２）＝１．４１４２・ｆ ｄ）等距離射影方式 … ｙ＝ｆ・θ＝１．７７０８・
ｆ 【０００４】すなわち、これらの射影方式に基づく魚眼
レンズの焦点距離は、円形映像半径ｙの１〜１／２倍の
値が必要となる。小型ＣＣＤエリアセンサ、特に１／
４”〜１／６”サイズのセンサの短辺方向の長さは２．
７〜１．８ｍｍなので、魚眼レンズの焦点距離は１．３
５〜０．４５ｍｍが必要とされることになる。 【０００５】しかしながら、従来の魚眼レンズ系は、何
れも１．５ｍｍ以上の焦点距離を有しており、小型化小
径化に限界があった。これより短い焦点距離の魚眼レン
ズが実現しなかった主な理由は、焦点距離が短くなると
一般的にレンズのバックフォーカスが短くなり、実使用
上での支障を生じること、及び個々のレンズ要素の各面
の曲率半径が小さくなって製造上の支障を生じることで
あった。 【０００６】また、従来の魚眼レンズ系は、半画角９０
゜という急峻な角度で入射してくる光線束を取り込むた
めに、物体側のレンズ群の径が全系の焦点距離に比べて
非常に大きいのが一般的な特色になっており、これが全
体の小径化を困難にしていた。 【０００７】 【発明の目的】本発明は、このような魚眼レンズ系につ
いての問題意識に基づき、高い結像性能を有し、Ｆ１．
４〜Ｆ２クラスで、焦点距離が短く、小径にできる魚眼
レンズ系を得ることを目的とする。 【０００８】 【発明の概要】本発明の魚眼レンズ系は、物体側から順
に、正のパワーの前群と、絞りと、後群とからなり、前
群は、物体側から順に、２群２枚の共に凹レンズからな
る第１サブ前群と、２群２枚、１群２枚または１群１枚
の第２サブ前群とからなり、後群は３群４枚のレンズ要
素からなり、条件式（１）ないし（４）を満足すること
を特徴としている。 （１）０．４５≦ｆ≦１．３５ｍｍ （２）｜Ｒｉ｜＞３ｆ （３）ｆｂ＞３ｆ （４）２０ｆ＜Ａ＜３５ｆ 但し、 ｆ；焦点距離、 Ｒｉ；全てのレンズ要素の曲率半径、 ｆｂ；バックフォーカス（最も像側の面から像面までの
空気換算距離）、 Ａ；第１サブ前群の最も像側の面から絞りまでの光路
長、である。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【発明の実施の形態】本発明の魚眼レンズ系は、焦点距
離ｆが０．４５≦ｆ≦１．３５ｍｍを満足することを特
徴としている。このように焦点距離を短縮することによ
り、１／４”〜１／６”サイズの小型ＣＣＤエリアセン
サに対応する魚眼レンズが実現可能となる。 【００１５】本発明の魚眼レンズ系は、図１５に示すよ
うに、物体側から順に、正のパワーの前群Ｉと、絞りＳ
と、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは第１サブ前群
１０と、第２サブ前群２０とからなる。ＣはＣＣＤの撮
像面である。第１サブ前群１０は、半画角９０゜に達す
る光束を第２サブ前群２０以降の光学系に取り込む作用
を有する。第１サブ前群１０を２群２枚構成としたの
は、１枚とすると凹レンズのパワーの負担が大きくて高
屈折率ガラスを用いても曲率半径が小さくなりすぎ、ま
た３枚以上とすると相対的に大きなレンズであるのでコ
スト上の不利益を生じるからである。第２サブ前群２０
は、光束を絞りに導く機能を有するが、結像性能を落と
すことなく、２群２枚、１群２枚、又は１群１枚のコス
ト上最も有利な構成としている。後群ＩＩは絞りを通過
した光束をＣＣＤ上に結像させる機能を有するが、長い
バックフォーカスを有しながら結像性能を落とすことな
く、且つコスト上最も有利な構成とするために３群４枚
構成としている。図１５において、ＥＮは入射瞳、ＦＰ
は第一主点を示し、ＥＮＰは第１サブ前群１０の物体側
の面から入射瞳ＥＮまでの距離である。 【００１６】本発明の魚眼レンズ系は、すべての構成レ
ンズ要素について、｜Ｒｉ｜＞３ｆ（Ｒｉ；曲率半径）
を満足させることにより、製造が比較的容易になる。ま
た、バックフォーカスｆｂが、ｆｂ＞３ｆを満足するこ
とで焦点距離が短くても魚眼レンズ系の後方に、ＣＣＤ
用のカバーガラスやフィルタ類を容易に配置することが
できる。 【００１７】本発明の魚眼レンズ系では、第１サブ前群
１０の最も像側の面から絞りまでの光路長をＡとして、
２０ｆ＜Ａ＜３５ｆを確保することが好ましい。このよ
うに絞りまでの光路長Ａを長くすることにより、構成レ
ンズの曲率半径を小さくすることなく、焦点距離の短い
魚眼レンズ系を得ることができる。下限の条件の２０ｆ
＜Ａは、一般的な概念ではレンズ全長を大きくする不利
益を与えるものであるが、本発明の魚眼レンズ系では、
０．４５≦ｆ≦１．３５ｍｍを対象としているので、実
質的な不利益とならない。ただ、上限条件のＡ＜３５ｆ
を越えると実質的な不利益が生じる。 【００１８】 【００１９】次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、
左側は球面収差で表される色収差であり、右側は倍率色
収差である。各図において右側の倍率色収差は上から順
に入射角度９０゜、６０゜、３０゜に対応する収差を示
している。色収差図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの
波長に対する収差であり、表中のＦNOはＦナンバー、ｆ
は全系の焦点距離（１．０００に正規化）、Ｗは半画角
（゜）、ｆｂはバックフォーカス（最も像側の面から像
面までの空気換算距離）、Ｌは全長（前群の最も物体側
の面から像面までの距離）、ｒは曲率半径、ｄはレンズ
厚またはレンズ間隔、Ｎd はｄ線の屈折率、νはアッベ
数を示す。またENPは、第１面から入射瞳までの距離、E
XPは像面から射出瞳までの距離である。なお、各実施例
ではレンズ系と像面の間に屈折率１．４９７８２、肉厚
５．００のカバーガラス・フィルタ類が挿入されること
を前提に、表、レンズ構成図、諸収差図を作成してい
る。 【００２０】［実施例１］図１は実施例１のレンズ構成
図、図２はその諸収差図、表１はその数値データであ
る。この魚眼レンズ系は、物体側から順に、前群Ｉと、
絞りＳと、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは、物体
側から順に、２群２枚の第１サブ前群１０（面Ｎｏ．１
〜４）、２群２枚の第２サブ前群２０（面Ｎｏ．５〜
８）からなり、後群ＩＩ（面Ｎｏ．９〜１５）は、３群
４枚のレンズ要素から構成されている。面Ｎｏ．１６〜
１７は、撮像素子（ＣＣＤ）の前のカバーガラス、フィ
ルタ類である。 【００２１】 【表１】 FNO=1:1.4 f=1.000 W=90 fb=3.335 ENP=6.074 EXP=-13.432 L=40.002 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 15.978 1.89 1.88300 40.98 2 5.091 4.07 - - 3 -39.922 2.31 1.88300 40.98 4 4.985 10.86 - - 5 36.116 1.27 1.84666 23.88 6 -25.135 4.73 - - 7 12.325 1.50 1.77250 49.57 8 -78.990 1.00 - - 絞り ∞ 1.98 - - 9 -19.174 0.80 1.84666 23.88 10 3.919 1.81 1.77250 49.57 11 -27.142 0.10 - - 12 5.974 1.48 1.61800 63.38 13 1562.936 0.10 - - 14 6.314 1.10 1.88300 40.98 15 9.741 0.00 - - 16 ∞ 5.00 1.49782 66.83 17 ∞ 0.00 - - 【００２２】［実施例２］図３は実施例２のレンズ構成
図、図４はその諸収差図、表２はその数値データであ
る。この魚眼レンズ系は、物体側から順に、前群Ｉと、
絞りＳと、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは、物体
側から順に、２群２枚の第１サブ前群１０（面Ｎｏ．１
〜４）、２群２枚の第２サブ前群２０（面Ｎｏ．５〜
８）からなり、後群ＩＩ（面Ｎｏ．９〜１５）は、３群
４枚のレンズ要素から構成されている。面Ｎｏ．１６〜
１７は、撮像素子（ＣＣＤ）の前のカバーガラス、フィ
ルタ類である。 【００２３】 【表２】 FNO=1:1.4 f=1.000 W=90 fb=5.498 ENP=6.013 EXP=-79.250 L=50.000 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 15.814 1.00 1.88300 40.98 2 5.811 4.30 - - 3 -146.697 2.16 1.88300 40.98 4 5.024 12.00 - - 5 95.260 6.18 1.84666 23.88 6 -14.686 5.00 - - 7 47.974 1.50 1.77250 49.57 8 -78.990 1.04 - - 絞り ∞ 1.65 - - 9 -7.015 2.38 1.84666 23.88 10 6.447 2.10 1.77250 49.57 11 -13.551 0.10 - - 12 14.420 1.82 1.61800 63.38 13 -14.117 0.10 - - 14 7.625 1.50 1.88300 40.98 15 23.118 2.16 - - 16 ∞ 5.00 1.49782 66.83 17 ∞ 0.00 - - 【００２４】［実施例３］ 図５は実施例３のレンズ構成図、図６はその諸収差図、
表３はその数値データである。この魚眼レンズ系は、物
体側から順に、前群Ｉと、絞りＳと、後群ＩＩとからな
り、さらに前群Ｉは、物体側から順に、２群２枚の第１
サブ前群１０（面Ｎｏ．１〜４）、１群２枚の第２サブ
前群２０（面Ｎｏ．５〜７）からなり、後群ＩＩ（面Ｎ
ｏ．８〜１４）は、３群４枚のレンズ要素から構成され
ている。面Ｎｏ．１５〜１６は、撮像素子（ＣＣＤ）の
前のカバーガラス、フィルタ類である。 【００２５】 【表３】 FNO=1:1.4 f=1.000 W=90 fb=5.618 ENP=4.833 EXP=78.604 L=43.261 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 21.483 1.18 1.88300 40.98 2 4.838 3.91 - - 3 64.496 2.08 1.88300 40.98 4 4.148 1.62 - - 5 -356.183 5.88 1.84666 23.88 6 -4.316 8.82 1.61800 63.38 7 -9.166 1.76 - - 絞り ∞ 1.41 - - 8 -4.198 0.94 1.84666 23.88 9 8.116 2.97 1.69680 55.62 10 -5.851 0.12 - - 11 19.865 2.10 1.61800 63.38 12 -15.161 0.65 - - 13 9.719 2.54 1.88300 40.98 14 ∞ 2.28 - - 15 ∞ 5.00 1.49782 66.83 16 ∞ 0.00 - - 【００２６】［実施例４］ 図７は実施例４のレンズ構成図、図８はその諸収差図、
表４はその数値データである。この魚眼レンズ系は、物
体側から順に、前群Ｉと、絞りＳと、後群ＩＩとからな
り、さらに前群Ｉは、物体側から順に、２群２枚の第１
サブ前群１０（面Ｎｏ．１〜４）、１群１枚の第２サブ
前群２０（面Ｎｏ．５〜６）からなり、後群ＩＩ（面Ｎ
ｏ．７〜１３）は、３群４枚のレンズ要素から構成され
ている。面Ｎｏ．１４〜１５は、撮像素子（ＣＣＤ）の
前のカバーガラス、フィルタ類である。 【００２７】 【表４】 FNO=1:1.7 f=1.000 W=90 fb=5.878 ENP=5.971 EXP=23.827 L=45.863 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 17.480 1.18 1.88300 40.98 2 5.884 4.47 - - 3 -374.304 1.41 1.88300 40.98 4 5.264 13.75 - - 5 20.883 4.87 1.84666 23.88 6 -17.187 2.53 - - 絞り ∞ 2.93 - - 7 -5.088 2.50 1.84666 23.88 8 6.757 1.73 1.77250 49.57 9 -7.957 0.12 - - 10 19.979 1.28 1.51633 64.15 11 -16.493 0.39 - - 12 7.573 1.18 1.77250 49.57 13 ∞ 2.54 - - 14 ∞ 5.00 1.49782 66.83 15 ∞ 0.00 - - 【００２８】［実施例５］ 図９は実施例５のレンズ構成図、図１０はその諸収差
図、表５はその数値データである。この魚眼レンズ系
は、物体側から順に、前群Ｉと、絞りＳと、後群ＩＩと
からなり、さらに前群Ｉは、物体側から順に、２群２枚
の第１サブ前群１０（面Ｎｏ．１〜４）、１群１枚の第
２サブ前群２０（面Ｎｏ．５〜６）からなり、後群ＩＩ
（面Ｎｏ．７〜１３）は、３群４枚のレンズ要素から構
成されている。面Ｎｏ．１４〜１５は、撮像素子（ＣＣ
Ｄ）の前のカバーガラス、フィルタ類である。 【００２９】 【表５】 FNO=1:1.4 f=1.000 W=90 fb=5.838 ENP=4.767 EXP=117.047 L=42.057 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 19.304 1.18 1.88300 40.98 2 4.706 3.94 - - 3 ∞ 0.94 1.88300 40.98 4 4.376 4.85 - - 5 -76.756 6.12 1.84666 23.78 6 -8.588 7.06 - - 絞り ∞ 1.47 - - 7 -4.471 0.94 1.84666 23.78 8 7.665 2.78 1.69680 55.62 9 -6.175 0.12 - - 10 21.676 2.35 1.61800 63.38 11 -13.708 0.12 - - 12 9.507 2.69 1.88300 40.98 13 -1294.117 2.50 - - 14 ∞ 5.00 1.49782 66.83 15 ∞ 0.00 - - 【００３０】［実施例６］図１１は実施例６のレンズ構
成図、図１２はその諸収差図、表６はその数値データで
ある。この魚眼レンズ系は、物体側から順に、前群Ｉ
と、絞りＳと、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは、
物体側から順に、２群２枚の第１サブ前群１０（面Ｎ
ｏ．１〜４）、１群２枚の第２サブ前群２０（面Ｎｏ．
５〜７）からなり、後群ＩＩ（面Ｎｏ．８〜１４）は、
３群４枚のレンズ要素から構成されている。面Ｎｏ．１
５〜１６は、撮像素子（ＣＣＤ）の前のカバーガラス、
フィルタ類である。 【００３１】 【表６】 FNO=1:1.7 f=1.000 W=90 fb=5.878 ENP=5.095 EXP=-298.689L=40.435 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 18.042 1.18 1.88300 40.98 2 5.099 4.07 - - 3 62.881 1.62 1.88300 40.98 4 3.996 4.45 - - 5 67.090 5.88 1.84666 23.88 6 -4.632 5.88 1.77250 49.57 7 -9.586 1.18 - - 絞り ∞ 2.04 - - 8 -4.170 0.94 1.84666 23.88 9 7.312 2.06 1.77250 49.57 10 -5.962 0.12 - - 11 24.875 1.56 1.51633 64.15 12 -11.947 0.30 - - 13 8.107 1.62 1.77250 49.57 14 ∞ 2.54 - - 15 ∞ 5.00 1.49782 66.83 16 ∞ 0.00 - - 【００３２】［実施例７］図１３は実施例７のレンズ構
成図、図１４はその諸収差図、表７はその数値データで
ある。この魚眼レンズ系は、物体側から順に、前群Ｉ
と、絞りＳと、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは、
物体側から順に、２群２枚の第１サブ前群１０（面Ｎ
ｏ．１〜４）、１群１枚の第２サブ前群２０（面Ｎｏ．
５〜６）からなり、後群ＩＩ（面Ｎｏ．７〜１３）は、
３群４枚のレンズ要素から構成されている。面Ｎｏ．１
４〜１５は、撮像素子（ＣＣＤ）の前のカバーガラス、
フィルタ類である。 【００３３】 【表７】FNO=1:2.0f=1.000W=90 fb=6.238 ENP=4.544 EXP=72.622 L=44.523 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 18.704 1.23 1.88300 40.98 2 4.706 2.86 - - 3 168.753 0.94 1.88300 40.98 4 3.926 4.26 - - 5 -42.882 8.26 1.84666 23.78 6 -8.824 8.52 - - 絞り ∞ 1.76 - - 7 -5.038 0.99 1.84666 23.78 8 7.204 2.71 1.69680 55.62 9 -7.204 0.12 - - 10 27.342 2.51 1.61800 63.38 11 -12.294 0.12 - - 12 8.519 2.35 1.88300 40.98 13 100.000 2.90 - - 14 ∞ 5.00 1.49782 66.83 15 ∞ 0.00 - - 【００３４】各実施例の各条件式に対する値を表８に示
す。但し、条件式（２）の｜Ｒｉ｜の値は、各実施例に
おける最小値を示している。 【表８】 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 条件式(1) 1.000 1.000 1.000 1.000 条件式(2) 3.919 5.023 4.147 5.088 条件式(3) 3.335 5.500 5.613 5.885 条件式(4) 21.593 32.105 28.528 25.273 実施例５ 実施例６ 実施例７ 条件式(1) 1.000 1.000 1.000 条件式(2) 4.376 3.996 3.925 条件式(3) 5.842 5.883 6.238 条件式(4) 23.203 26.912 28.028 各実施例は各条件式を満足しており、諸収差も比較的よ
く補正されている。 【００３５】 【発明の効果】本発明によれば、焦点距離が短く、小径
にできる魚眼レンズ系を得ることができる。
し、特にＣＣＴＶシステムなどのＣＣＤエリアセンサな
どに用いる電子映像システム用の魚眼レンズ系に関す
る。 【０００２】 【従来技術及びその問題点】強い歪曲収差を発生させて
画角１８０゜近傍までの全方位映像を円形状に一画面に
取り込む魚眼レンズ系は、写真用途のみならず、監視
用、画像処理用あるいはロボット用などに応用範囲が拡
大している。さらに、コンピュータソフトにより、一度
取り込んだ画像から歪曲収差を除去する技術の進歩が魚
眼レンズの有用性に拍車を掛けている。また、映像情報
を発生させるカメラも、ＣＣＤエリアセンサの小型化が
進み、特に、センサー部（レンズ部）と回路部（カメラ
本体）とを切り離してケーブルで接続するヘッド分離型
カメラでは、光学信号取り込み部の一層の小型化が進ん
でいる。従って、使用される魚眼レンズ系も一層の小型
化、小径化が求められている。 【０００３】周知のように、魚眼レンズの焦点距離とＣ
ＣＤエリアセンサ上の映像サイズとの間には、魚眼レン
ズの射影方式による幾通りかの相関式がある。魚眼レン
ズの焦点距離をｆ、円形映像の半径をｙとすると、ｆと
ｙとの間には、その射影方式により、次の代表的な相関
式が挙げられる。但し、ここでは、レンズに入射する光
束角度θを９０゜（π／２）とする。 ａ）正射影方式 … ｙ＝ｆ・ｓｉｎ（θ）＝ｆ ｂ）立体射影方式 … ｙ＝２・ｆ・ｔａｎ（θ／２）
＝２・ｆ ｃ）等立体角射影方式 … ｙ＝２・ｆ・ｔａｎ（θ／
２）＝１．４１４２・ｆ ｄ）等距離射影方式 … ｙ＝ｆ・θ＝１．７７０８・
ｆ 【０００４】すなわち、これらの射影方式に基づく魚眼
レンズの焦点距離は、円形映像半径ｙの１〜１／２倍の
値が必要となる。小型ＣＣＤエリアセンサ、特に１／
４”〜１／６”サイズのセンサの短辺方向の長さは２．
７〜１．８ｍｍなので、魚眼レンズの焦点距離は１．３
５〜０．４５ｍｍが必要とされることになる。 【０００５】しかしながら、従来の魚眼レンズ系は、何
れも１．５ｍｍ以上の焦点距離を有しており、小型化小
径化に限界があった。これより短い焦点距離の魚眼レン
ズが実現しなかった主な理由は、焦点距離が短くなると
一般的にレンズのバックフォーカスが短くなり、実使用
上での支障を生じること、及び個々のレンズ要素の各面
の曲率半径が小さくなって製造上の支障を生じることで
あった。 【０００６】また、従来の魚眼レンズ系は、半画角９０
゜という急峻な角度で入射してくる光線束を取り込むた
めに、物体側のレンズ群の径が全系の焦点距離に比べて
非常に大きいのが一般的な特色になっており、これが全
体の小径化を困難にしていた。 【０００７】 【発明の目的】本発明は、このような魚眼レンズ系につ
いての問題意識に基づき、高い結像性能を有し、Ｆ１．
４〜Ｆ２クラスで、焦点距離が短く、小径にできる魚眼
レンズ系を得ることを目的とする。 【０００８】 【発明の概要】本発明の魚眼レンズ系は、物体側から順
に、正のパワーの前群と、絞りと、後群とからなり、前
群は、物体側から順に、２群２枚の共に凹レンズからな
る第１サブ前群と、２群２枚、１群２枚または１群１枚
の第２サブ前群とからなり、後群は３群４枚のレンズ要
素からなり、条件式（１）ないし（４）を満足すること
を特徴としている。 （１）０．４５≦ｆ≦１．３５ｍｍ （２）｜Ｒｉ｜＞３ｆ （３）ｆｂ＞３ｆ （４）２０ｆ＜Ａ＜３５ｆ 但し、 ｆ；焦点距離、 Ｒｉ；全てのレンズ要素の曲率半径、 ｆｂ；バックフォーカス（最も像側の面から像面までの
空気換算距離）、 Ａ；第１サブ前群の最も像側の面から絞りまでの光路
長、である。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【発明の実施の形態】本発明の魚眼レンズ系は、焦点距
離ｆが０．４５≦ｆ≦１．３５ｍｍを満足することを特
徴としている。このように焦点距離を短縮することによ
り、１／４”〜１／６”サイズの小型ＣＣＤエリアセン
サに対応する魚眼レンズが実現可能となる。 【００１５】本発明の魚眼レンズ系は、図１５に示すよ
うに、物体側から順に、正のパワーの前群Ｉと、絞りＳ
と、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは第１サブ前群
１０と、第２サブ前群２０とからなる。ＣはＣＣＤの撮
像面である。第１サブ前群１０は、半画角９０゜に達す
る光束を第２サブ前群２０以降の光学系に取り込む作用
を有する。第１サブ前群１０を２群２枚構成としたの
は、１枚とすると凹レンズのパワーの負担が大きくて高
屈折率ガラスを用いても曲率半径が小さくなりすぎ、ま
た３枚以上とすると相対的に大きなレンズであるのでコ
スト上の不利益を生じるからである。第２サブ前群２０
は、光束を絞りに導く機能を有するが、結像性能を落と
すことなく、２群２枚、１群２枚、又は１群１枚のコス
ト上最も有利な構成としている。後群ＩＩは絞りを通過
した光束をＣＣＤ上に結像させる機能を有するが、長い
バックフォーカスを有しながら結像性能を落とすことな
く、且つコスト上最も有利な構成とするために３群４枚
構成としている。図１５において、ＥＮは入射瞳、ＦＰ
は第一主点を示し、ＥＮＰは第１サブ前群１０の物体側
の面から入射瞳ＥＮまでの距離である。 【００１６】本発明の魚眼レンズ系は、すべての構成レ
ンズ要素について、｜Ｒｉ｜＞３ｆ（Ｒｉ；曲率半径）
を満足させることにより、製造が比較的容易になる。ま
た、バックフォーカスｆｂが、ｆｂ＞３ｆを満足するこ
とで焦点距離が短くても魚眼レンズ系の後方に、ＣＣＤ
用のカバーガラスやフィルタ類を容易に配置することが
できる。 【００１７】本発明の魚眼レンズ系では、第１サブ前群
１０の最も像側の面から絞りまでの光路長をＡとして、
２０ｆ＜Ａ＜３５ｆを確保することが好ましい。このよ
うに絞りまでの光路長Ａを長くすることにより、構成レ
ンズの曲率半径を小さくすることなく、焦点距離の短い
魚眼レンズ系を得ることができる。下限の条件の２０ｆ
＜Ａは、一般的な概念ではレンズ全長を大きくする不利
益を与えるものであるが、本発明の魚眼レンズ系では、
０．４５≦ｆ≦１．３５ｍｍを対象としているので、実
質的な不利益とならない。ただ、上限条件のＡ＜３５ｆ
を越えると実質的な不利益が生じる。 【００１８】 【００１９】次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、
左側は球面収差で表される色収差であり、右側は倍率色
収差である。各図において右側の倍率色収差は上から順
に入射角度９０゜、６０゜、３０゜に対応する収差を示
している。色収差図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの
波長に対する収差であり、表中のＦNOはＦナンバー、ｆ
は全系の焦点距離（１．０００に正規化）、Ｗは半画角
（゜）、ｆｂはバックフォーカス（最も像側の面から像
面までの空気換算距離）、Ｌは全長（前群の最も物体側
の面から像面までの距離）、ｒは曲率半径、ｄはレンズ
厚またはレンズ間隔、Ｎd はｄ線の屈折率、νはアッベ
数を示す。またENPは、第１面から入射瞳までの距離、E
XPは像面から射出瞳までの距離である。なお、各実施例
ではレンズ系と像面の間に屈折率１．４９７８２、肉厚
５．００のカバーガラス・フィルタ類が挿入されること
を前提に、表、レンズ構成図、諸収差図を作成してい
る。 【００２０】［実施例１］図１は実施例１のレンズ構成
図、図２はその諸収差図、表１はその数値データであ
る。この魚眼レンズ系は、物体側から順に、前群Ｉと、
絞りＳと、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは、物体
側から順に、２群２枚の第１サブ前群１０（面Ｎｏ．１
〜４）、２群２枚の第２サブ前群２０（面Ｎｏ．５〜
８）からなり、後群ＩＩ（面Ｎｏ．９〜１５）は、３群
４枚のレンズ要素から構成されている。面Ｎｏ．１６〜
１７は、撮像素子（ＣＣＤ）の前のカバーガラス、フィ
ルタ類である。 【００２１】 【表１】 FNO=1:1.4 f=1.000 W=90 fb=3.335 ENP=6.074 EXP=-13.432 L=40.002 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 15.978 1.89 1.88300 40.98 2 5.091 4.07 - - 3 -39.922 2.31 1.88300 40.98 4 4.985 10.86 - - 5 36.116 1.27 1.84666 23.88 6 -25.135 4.73 - - 7 12.325 1.50 1.77250 49.57 8 -78.990 1.00 - - 絞り ∞ 1.98 - - 9 -19.174 0.80 1.84666 23.88 10 3.919 1.81 1.77250 49.57 11 -27.142 0.10 - - 12 5.974 1.48 1.61800 63.38 13 1562.936 0.10 - - 14 6.314 1.10 1.88300 40.98 15 9.741 0.00 - - 16 ∞ 5.00 1.49782 66.83 17 ∞ 0.00 - - 【００２２】［実施例２］図３は実施例２のレンズ構成
図、図４はその諸収差図、表２はその数値データであ
る。この魚眼レンズ系は、物体側から順に、前群Ｉと、
絞りＳと、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは、物体
側から順に、２群２枚の第１サブ前群１０（面Ｎｏ．１
〜４）、２群２枚の第２サブ前群２０（面Ｎｏ．５〜
８）からなり、後群ＩＩ（面Ｎｏ．９〜１５）は、３群
４枚のレンズ要素から構成されている。面Ｎｏ．１６〜
１７は、撮像素子（ＣＣＤ）の前のカバーガラス、フィ
ルタ類である。 【００２３】 【表２】 FNO=1:1.4 f=1.000 W=90 fb=5.498 ENP=6.013 EXP=-79.250 L=50.000 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 15.814 1.00 1.88300 40.98 2 5.811 4.30 - - 3 -146.697 2.16 1.88300 40.98 4 5.024 12.00 - - 5 95.260 6.18 1.84666 23.88 6 -14.686 5.00 - - 7 47.974 1.50 1.77250 49.57 8 -78.990 1.04 - - 絞り ∞ 1.65 - - 9 -7.015 2.38 1.84666 23.88 10 6.447 2.10 1.77250 49.57 11 -13.551 0.10 - - 12 14.420 1.82 1.61800 63.38 13 -14.117 0.10 - - 14 7.625 1.50 1.88300 40.98 15 23.118 2.16 - - 16 ∞ 5.00 1.49782 66.83 17 ∞ 0.00 - - 【００２４】［実施例３］ 図５は実施例３のレンズ構成図、図６はその諸収差図、
表３はその数値データである。この魚眼レンズ系は、物
体側から順に、前群Ｉと、絞りＳと、後群ＩＩとからな
り、さらに前群Ｉは、物体側から順に、２群２枚の第１
サブ前群１０（面Ｎｏ．１〜４）、１群２枚の第２サブ
前群２０（面Ｎｏ．５〜７）からなり、後群ＩＩ（面Ｎ
ｏ．８〜１４）は、３群４枚のレンズ要素から構成され
ている。面Ｎｏ．１５〜１６は、撮像素子（ＣＣＤ）の
前のカバーガラス、フィルタ類である。 【００２５】 【表３】 FNO=1:1.4 f=1.000 W=90 fb=5.618 ENP=4.833 EXP=78.604 L=43.261 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 21.483 1.18 1.88300 40.98 2 4.838 3.91 - - 3 64.496 2.08 1.88300 40.98 4 4.148 1.62 - - 5 -356.183 5.88 1.84666 23.88 6 -4.316 8.82 1.61800 63.38 7 -9.166 1.76 - - 絞り ∞ 1.41 - - 8 -4.198 0.94 1.84666 23.88 9 8.116 2.97 1.69680 55.62 10 -5.851 0.12 - - 11 19.865 2.10 1.61800 63.38 12 -15.161 0.65 - - 13 9.719 2.54 1.88300 40.98 14 ∞ 2.28 - - 15 ∞ 5.00 1.49782 66.83 16 ∞ 0.00 - - 【００２６】［実施例４］ 図７は実施例４のレンズ構成図、図８はその諸収差図、
表４はその数値データである。この魚眼レンズ系は、物
体側から順に、前群Ｉと、絞りＳと、後群ＩＩとからな
り、さらに前群Ｉは、物体側から順に、２群２枚の第１
サブ前群１０（面Ｎｏ．１〜４）、１群１枚の第２サブ
前群２０（面Ｎｏ．５〜６）からなり、後群ＩＩ（面Ｎ
ｏ．７〜１３）は、３群４枚のレンズ要素から構成され
ている。面Ｎｏ．１４〜１５は、撮像素子（ＣＣＤ）の
前のカバーガラス、フィルタ類である。 【００２７】 【表４】 FNO=1:1.7 f=1.000 W=90 fb=5.878 ENP=5.971 EXP=23.827 L=45.863 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 17.480 1.18 1.88300 40.98 2 5.884 4.47 - - 3 -374.304 1.41 1.88300 40.98 4 5.264 13.75 - - 5 20.883 4.87 1.84666 23.88 6 -17.187 2.53 - - 絞り ∞ 2.93 - - 7 -5.088 2.50 1.84666 23.88 8 6.757 1.73 1.77250 49.57 9 -7.957 0.12 - - 10 19.979 1.28 1.51633 64.15 11 -16.493 0.39 - - 12 7.573 1.18 1.77250 49.57 13 ∞ 2.54 - - 14 ∞ 5.00 1.49782 66.83 15 ∞ 0.00 - - 【００２８】［実施例５］ 図９は実施例５のレンズ構成図、図１０はその諸収差
図、表５はその数値データである。この魚眼レンズ系
は、物体側から順に、前群Ｉと、絞りＳと、後群ＩＩと
からなり、さらに前群Ｉは、物体側から順に、２群２枚
の第１サブ前群１０（面Ｎｏ．１〜４）、１群１枚の第
２サブ前群２０（面Ｎｏ．５〜６）からなり、後群ＩＩ
（面Ｎｏ．７〜１３）は、３群４枚のレンズ要素から構
成されている。面Ｎｏ．１４〜１５は、撮像素子（ＣＣ
Ｄ）の前のカバーガラス、フィルタ類である。 【００２９】 【表５】 FNO=1:1.4 f=1.000 W=90 fb=5.838 ENP=4.767 EXP=117.047 L=42.057 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 19.304 1.18 1.88300 40.98 2 4.706 3.94 - - 3 ∞ 0.94 1.88300 40.98 4 4.376 4.85 - - 5 -76.756 6.12 1.84666 23.78 6 -8.588 7.06 - - 絞り ∞ 1.47 - - 7 -4.471 0.94 1.84666 23.78 8 7.665 2.78 1.69680 55.62 9 -6.175 0.12 - - 10 21.676 2.35 1.61800 63.38 11 -13.708 0.12 - - 12 9.507 2.69 1.88300 40.98 13 -1294.117 2.50 - - 14 ∞ 5.00 1.49782 66.83 15 ∞ 0.00 - - 【００３０】［実施例６］図１１は実施例６のレンズ構
成図、図１２はその諸収差図、表６はその数値データで
ある。この魚眼レンズ系は、物体側から順に、前群Ｉ
と、絞りＳと、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは、
物体側から順に、２群２枚の第１サブ前群１０（面Ｎ
ｏ．１〜４）、１群２枚の第２サブ前群２０（面Ｎｏ．
５〜７）からなり、後群ＩＩ（面Ｎｏ．８〜１４）は、
３群４枚のレンズ要素から構成されている。面Ｎｏ．１
５〜１６は、撮像素子（ＣＣＤ）の前のカバーガラス、
フィルタ類である。 【００３１】 【表６】 FNO=1:1.7 f=1.000 W=90 fb=5.878 ENP=5.095 EXP=-298.689L=40.435 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 18.042 1.18 1.88300 40.98 2 5.099 4.07 - - 3 62.881 1.62 1.88300 40.98 4 3.996 4.45 - - 5 67.090 5.88 1.84666 23.88 6 -4.632 5.88 1.77250 49.57 7 -9.586 1.18 - - 絞り ∞ 2.04 - - 8 -4.170 0.94 1.84666 23.88 9 7.312 2.06 1.77250 49.57 10 -5.962 0.12 - - 11 24.875 1.56 1.51633 64.15 12 -11.947 0.30 - - 13 8.107 1.62 1.77250 49.57 14 ∞ 2.54 - - 15 ∞ 5.00 1.49782 66.83 16 ∞ 0.00 - - 【００３２】［実施例７］図１３は実施例７のレンズ構
成図、図１４はその諸収差図、表７はその数値データで
ある。この魚眼レンズ系は、物体側から順に、前群Ｉ
と、絞りＳと、後群ＩＩとからなり、さらに前群Ｉは、
物体側から順に、２群２枚の第１サブ前群１０（面Ｎ
ｏ．１〜４）、１群１枚の第２サブ前群２０（面Ｎｏ．
５〜６）からなり、後群ＩＩ（面Ｎｏ．７〜１３）は、
３群４枚のレンズ要素から構成されている。面Ｎｏ．１
４〜１５は、撮像素子（ＣＣＤ）の前のカバーガラス、
フィルタ類である。 【００３３】 【表７】FNO=1:2.0f=1.000W=90 fb=6.238 ENP=4.544 EXP=72.622 L=44.523 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 18.704 1.23 1.88300 40.98 2 4.706 2.86 - - 3 168.753 0.94 1.88300 40.98 4 3.926 4.26 - - 5 -42.882 8.26 1.84666 23.78 6 -8.824 8.52 - - 絞り ∞ 1.76 - - 7 -5.038 0.99 1.84666 23.78 8 7.204 2.71 1.69680 55.62 9 -7.204 0.12 - - 10 27.342 2.51 1.61800 63.38 11 -12.294 0.12 - - 12 8.519 2.35 1.88300 40.98 13 100.000 2.90 - - 14 ∞ 5.00 1.49782 66.83 15 ∞ 0.00 - - 【００３４】各実施例の各条件式に対する値を表８に示
す。但し、条件式（２）の｜Ｒｉ｜の値は、各実施例に
おける最小値を示している。 【表８】 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 条件式(1) 1.000 1.000 1.000 1.000 条件式(2) 3.919 5.023 4.147 5.088 条件式(3) 3.335 5.500 5.613 5.885 条件式(4) 21.593 32.105 28.528 25.273 実施例５ 実施例６ 実施例７ 条件式(1) 1.000 1.000 1.000 条件式(2) 4.376 3.996 3.925 条件式(3) 5.842 5.883 6.238 条件式(4) 23.203 26.912 28.028 各実施例は各条件式を満足しており、諸収差も比較的よ
く補正されている。 【００３５】 【発明の効果】本発明によれば、焦点距離が短く、小径
にできる魚眼レンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による魚眼レンズ系の実施例１のレンズ
構成図である。 【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。 【図３】本発明による魚眼レンズ系の実施例２のレンズ
構成図である。 【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。 【図５】本発明による魚眼レンズ系の実施例３のレンズ
構成図である。 【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。 【図７】本発明による魚眼レンズ系の実施例４のレンズ
構成図である。 【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。 【図９】本発明による魚眼レンズ系の実施例５のレンズ
構成図である。 【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。 【図１１】本発明による魚眼レンズ系の実施例６のレン
ズ構成図である。 【図１２】図１１のレンズ構成の諸収差図である。 【図１３】本発明による魚眼レンズ系の実施例７のレン
ズ構成図である。 【図１４】図１３のレンズ構成の諸収差図である。 【図１５】本発明による魚眼レンズ系のレンズ構成を概
念的に示す図である。
構成図である。 【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。 【図３】本発明による魚眼レンズ系の実施例２のレンズ
構成図である。 【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。 【図５】本発明による魚眼レンズ系の実施例３のレンズ
構成図である。 【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。 【図７】本発明による魚眼レンズ系の実施例４のレンズ
構成図である。 【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。 【図９】本発明による魚眼レンズ系の実施例５のレンズ
構成図である。 【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。 【図１１】本発明による魚眼レンズ系の実施例６のレン
ズ構成図である。 【図１２】図１１のレンズ構成の諸収差図である。 【図１３】本発明による魚眼レンズ系の実施例７のレン
ズ構成図である。 【図１４】図１３のレンズ構成の諸収差図である。 【図１５】本発明による魚眼レンズ系のレンズ構成を概
念的に示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 13/06
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 物体側から順に、正のパワーの前群と、
絞りと、後群とからなり、 前群は、物体側から順に、２群２枚の共に凹レンズから
なる第１サブ前群と、２群２枚、１群２枚または１群１
枚の第２サブ前群とからなり、 後群は３群４枚のレンズ要素からなり、 下記条件式（１）ないし（４）を満足することを特徴と
する魚眼レンズ系。焦点距離ｆが、 （１）０．４５≦ｆ≦１．３５ｍｍ （２）｜Ｒｉ｜＞３ｆ （３）ｆｂ＞３ｆ （４）２０ｆ＜Ａ＜３５ｆ を満足することを特徴とする魚眼レンズ系。 但し、 ｆ；焦点距離、 Ｒｉ；全てのレンズ要素の曲率半径、 ｆｂ；バックフォーカス（最も像側の面から像面までの
空気換算距離）、 Ａ；第１サブ前群の最も像側の面から絞りまでの光路
長。
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