JP3411563B2 - 広角撮像用レンズ - Google Patents
広角撮像用レンズInfo
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Description
方監視用)、監視用カメラ、ドアホーン用カメラ、検出
用カメラ、PC用モニタレンズ、各CCD用CMOS用
TVカメラ等に用いられる広角撮像用レンズに関する。
して、プラスチックレンズを使用し、コスト低減とコン
パクト化を図ったレンズが提案されている。
が図られているものの、諸収差の補正のために、レンズ
外径が大きくなったり、全長が長くなったりして、コン
パクト化されていない広角レンズが数多く見られる。
のカメラは極端に小さくなり、それにともない広角レン
ズの寸法や外径、光路長も非常にコンパクトな広角レン
ズが望まれる。
ともなう収差補正が充分に達成されているとは言えな
い。
カメラが小型化していったときに、車載用、ドアホーン
監視カメラ用等に使用される光学レンズ系は、従来のこ
の種のレンズよりも外径を小さく光学長も短くしなけれ
ば使用することはできない。
さもF2.8程度を持ちながら、2枚構成と少ないレン
ズ枚数で構成され、外径も小さくかつ短光路長で、高性
能なCCD用CMOS用のカメラ、TV用等に利用でき
る広角撮像用レンズを提供することにある。
をプラスチック材料で構成することにより、軽量化を図
った広角撮像用レンズを提供することにある。
に、本発明では次のようなレンズ系の構成(図1参照)
とする。
は、物体側から像側に向かって、物体側、像側、両方に
凹面を向けた負のパワーを有する第1レンズ(L1)、
第1絞り、両凸状の正のパワーを有する第2レンズ(L
2)、および開口絞りとで構成されており、レンズは、
前記第1レンズ(L1)及び前記第2レンズ(L2)の
計2枚からなる。
1)の少なくとも1つの面が非球面、かつ前記第2レン
ズ(L2)の1面以上の面が非球面でレンズ群全体とし
て、少なくとも2つの非球面を採用することにより、前
記構成的特徴とを合わせ、諸収差を良好にすると共に、
プラスチックを効果的に使用することを可能にするもの
である。
を向けたのは、凹面は面している側で角度が広がった状
態になるので広角とコンパクト化の両立が図れるためで
ある。凸面だと面している側で角度が広がらないことが
多い。
次の(1)、(2)、(3)の構成条件を満足することが必
要となる。 0.6<|r4|/f≦2.89/2.554 (1) 0.5 <|f1|/|f2|<1.5 (2) 2.5f< D <4.0f (3) ただし、 f : レンズ全体の焦点距離 f1:第1レンズ(L1)の焦点距離 f2:第2レンズ(L2)の焦点距離 D :第1レンズ1面から、第2レンズ2面までの距離
(レンズ中心全長) r4:第2レンズ(L2)の像面側曲率半径
は、ともにガラスでも樹脂でも使用できる。
の第2面は非球面、かつ前記第2レンズ(L2)の両面
は非球面とすることができる。
ンズを2枚構成と少ないレンズ枚数で構成し、なおかつ
小型、広角で相当な明るさを実現するために、レンズ系
全体として2面以上のレンズ面に非球面を採用してい
る。
ちながら、適度な入射角、光路長を得るためのものであ
る。下限を越えて、r4 が強い凸面になると、コマ収
差、非点収差が増大し、非球面を採用しても収差補正が
困難となる。さらに、広角レンズは焦点距離(f)が非
常に短いため、曲率半径が小さくなりすぎて加工が不可
能となる。上限を越えて、r4 が弱い凸面になると、第
2レンズ(L2)のパワーが弱くなり、第2レンズ(L
2)での収差補正及び、光路長の調整が困難となる。r
4 面を非球面としても、この面での収差補正が困難とな
り、やはり良い画像を得ることができない。r3 面を強
い凸面にして、第2レンズ(L2)のパワーを強くして
も、焦点距離(f)が長くなり、入射角がせまくなるた
め、目的の広角度を得る事ができない。
レンズ(L2)のパワーの配分を定めたものであり、|
f1 |/|f2 |の値が条件(2)の下限より小さくな
ると、第1レンズ(L1)のパワーが強くなり、第2レ
ンズ(L2)のパワーが弱くなるために、焦点距離
(f)が長くなり、入射角がせまくなるため、目的の広
角度を得る事ができない。また後側焦点距離(bf)も
長くなるために全光路長が長くなり、小型化ができな
い。|f1 |/|f2 |の値が条件(2)の上限を越え
ると、第1レンズ(L1)のパワーが弱くなり、第2レ
ンズ(L2)のパワーが強くなるために、後側焦点距離
(bf)、および射出瞳距離が短くなり、周辺光量比が
低下し画像も周辺部が暗くなり、良好な画像を得る事が
できない。また第2レンズ(L2)によって発生する、
コマ収差、非点収差の補正が困難となる。
と同時に、広角度及び周辺光量比を保つものであって、
レンズ全長(D)が条件(3)の下限より小さくなる
と、レンズ系全体の焦点距離(f)が長くなるために、
広角度を得る事が困難となる。また、第2レンズ(L
2)の第1面(r3 )、第2面(r4 )の曲率半径を小
さくして焦点距離を補正しても、コマ収差、非点収差が
増大し良い画像が得られない。またレンズ全長(D)が
条件(3)の上限を越えると、レンズ全体が長くなり、
周辺光量比が少なくなる。これの補正のために第1レン
ズ(L1)の外径を大きくしなければならず、レンズ全
長及び、レンズ外径ともに小型化が困難となる。
小型で特性の優れた広角撮像用レンズが実現した。
(5)の条件式を満足することを特徴とする請求項1に
記載の広角撮像用レンズ、からなる。 n1 > 1.50 ν1 < 60 ・・・(4) n5 > 1.50 ν5 > 50 ・・・(5) n1 : 第1レンズ(L1)の屈折率(d線) ν1 : 第1レンズ(L1)のアッベ数 n5 : 第2レンズ(L2)の屈折率(d線) ν5 : 第2レンズ(L2)のアッベ数
る光学系のレンズとは異なり、可視光線波長を使用する
ため、色収差の補正が必要となる。そこで、請求項2の
本発明では、上記(4)、(5)の条件式を備えた。
レンズであるため、アッベ数ν1 は小さい数値の方が各
光線のバラツキが少なく、色収差の少ないコントラスト
の良好な画像となる。
レンズであるために、アッベ数ν5は大きい数値の方が
各光線のバラツキが少なく、色収差の少ないコントラス
トの良好な画像となる。
(f)を短く保つために、第1レンズ(L1)の屈折率
n1 、及び第2レンズ(L2)の屈折率n5 は、高屈折
率の方が良い。
の曲率半径を大きく設計できるため、諸収差の補正が容
易になる。
り、レンズ外径を小さく、光路長を短くできるため、小
型化が可能となる。
撮像用レンズの実施例について詳細に説明する。
構成図である。
例の構成データを示す。
に数えられた各レンズ等の対応する面番号を示す。この
面番号をiとすると各図および表において、 ri はi面の曲率半径 (非球面においては軸上曲率
半径) ; di はi面からi+1面までの距離 ; ni はdiに存在する媒質の屈折率 ; νi はdiに存在する媒質の分散 ; をそれぞれ示す。非球面データは、表1、表2、表3の
一番下の欄に面番号とともに示した。絞り及び開口絞り
の曲率半径0は、曲率半径が無限大であることを示して
いる。屈折率はd線(587.56nm)における屈折
率を、アッベ数は分散を示す。
て、1は587.56nm,2は480nm,3は65
0nmの波長の場合である。
収差を示す曲線の先端は中心から、2.30mmの位置
にある。
す曲線の先端は中心から2.22mmの位置にある。
られる。
2 }+1/2〕+Ah4 +Bh6 +Ch8 +Dh10 ただし、 Z: 面頂点に対する接平面からの深さ c: 面の近軸的曲率 h: 光軸からの高さ K: 円錐定数 A: 4次の非球面係数 B: 6次の非球面係数 C: 8次の非球面係数 D: 10次の非球面係数
を示す数値の表示において、〔例えば、e−1〕の表示
は、10の−1乗を示すものである。
に示す第1の実施例レンズは、第1レンズ(L1)、第
2レンズ(L2)、にアクリル(PMMA)樹脂を採用
している。第1レンズ(L1)の両面及び第2レンズ
(L2)の両面は非球面である。 合成焦点距離 f=1.451mm 第1レンズ(L1)の焦点距離 f1 =−1.45m
m 第2レンズ(L2)の焦点距離 f2 = 2.16m
m 第1レンズ1面から、第2レンズ2面までの距離(レン
ズ中心全長)D=5.17mm 第2レンズ(L2)の像面側曲率半径 r4 =−1.
38mm 上記(1)〜(3)の各条件式にあてはめると、 0.6f < |r4 | < 2.0f → 0.828 <
1.38 < 2.76 0.5 <|f1 |/|f2 |<1.5 → 0.5 <
0.671 < 1.5 2.5f < D < 4.0f → 3.628 <
5.17 < 5.804 第1の実施例レンズでは、諸収差が図2〜図5に示すデ
ータのようになっており、良い画像が得られる。
示す第2の実施例レンズは、第1レンズ(L1)、第2
レンズ(L2)に、耐熱樹脂であるゼオネックス(E4
8R)を採用している。第1レンズ(L1)の両面及び
第2レンズ(L2)の両面は非球面である。 合成焦点距離 f=1.368mm 第1レンズ(L1)の焦点距離 f1 =−1.25m
m 第2レンズ(L2)の焦点距離 f2 = 2.23m
m 第1レンズ1面から、第2レンズ2面までの距離(レン
ズ中心全長)D=5.15mm 第2レンズ(L2)の像面側曲率半径 r4 =−1.
43mm 上記(1)〜(3)の各条件式にあてはめると、 0.6f < |r4 | < 2.0f → 0.821 <
1.43 < 2.736 0.5 <|f1 |/|f2 |<1.5 → 0.5 <
0.56 < 1.5 2.5f < D < 4.0f → 3.42 <
5.15 < 5.472 第2の実施例レンズでは、諸収差が図6〜図9に示すデ
ータのようになっており、良い画像が得られる。
示す第3の実施例レンズは、全てのレンズ材料として、
アクリル(PMMA)樹脂を採用している。第1レンズ
(L1)の第2面(r2 )及び第2レンズ(L2)の両
面は非球面である。 合成焦点距離 f=2.554mm 第1レンズ(L1)の焦点距離 f1 =−4.94m
m 第2レンズ(L2)の焦点距離 f2 = 3.38m
m 第1レンズ1面から、第2レンズ2面までの距離(レン
ズ中心全長)D=9.10mm 第2レンズ(L2)の像面側曲率半径 r4 =−2.
89mm 上記(1)〜(3)の各条件式にあてはめると、 0.6f < |r4 | < 2.0f → 1.532 <
2.89 < 5.108 0.5 <|f1 |/|f2 |<1.5 → 0.5 <
1.46 < 1.5 2.5f < D < 4.0f → 6.385 <
9.10 < 10.216 第3の実施例レンズでは、諸収差が図10〜図13に示
すデータのようになっており、良い画像が得られる。
る広角撮像用レンズは2群2枚と少ない構成であるが、
プラスチックレンズの積極的な使用を可能にし、小さく
かつ短光路長、広角度、高性能なCCD用CMOS用カ
メラ、車載用、監視用カメラ等に利用できる。また、第
1レンズ(L1)、第2レンズ(L2)共にプラスチッ
ク材料で構成できるので、広角撮像用レンズ全体として
軽量化を図ることができる。
る。
例を示す光路図及び収差図である。
である。
る。
ン)、周辺光量比を示す表及び図である。
例を示す光路図及び収差図である。
である。
る。
ン)、周辺光量比を示す表及び図である。
施例を示す光路図及び収差図である。
図である。
ある。
ン)、周辺光量比を示す表及び図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 物体側から像側に向かって、第1レン
ズ、第1絞り、第2レンズ、および開口絞りとから構成
される広角撮像用レンズであって、 前記第1レンズ(L1)は、物体側、像側、両方に凹面
を向けた負のパワーを有するレンズからなり、 前記第2レンズ(L2)は、両凸状の正のパワーを有す
るレンズからなり、 前記広角撮像用レンズは、前記第1レンズ(L1)が少
なくとも1つの面が非球面、かつ前記第2レンズ(L
2)の1面以上の面が非球面で全体として、少なくとも
2つの非球面を有するレンズ系であって、次の(1)、
(2)、(3)の各条件式を満たすように構成されたこ
とを特徴とする広角撮像用レンズ。 0.6<|r4|/f≦2.89/2.554 (1) 0.5 <|f1|/|f2|<1.5 (2) 2.5f< D <4.0f (3) ただし、 f : レンズ全体の焦点距離 f1:第1レンズ(L1)の焦点距離 f2:第2レンズ(L2)の焦点距離 D :第1レンズ1面から、第2レンズ2面までの距離
(レンズ中心全長) r4:第2レンズ(L2)の像面側曲率半径 - 【請求項2】 以下の(4)、(5)の条件式を満足す
ることを特徴とする請求項1に記載の広角撮像用レン
ズ。 n1 > 1.50 ν1 < 60 ・・・(4) n5 > 1.50 ν5 > 50 ・・・(5) n1 : 第1レンズ(L1)の屈折率(d線) ν1 : 第1レンズ(L1)のアッベ数 n5 : 第2レンズ(L2)の屈折率(d線) ν5 : 第2レンズ(L2)のアッベ数 - 【請求項3】 前記第1レンズ(L1)及び第2レンズ
(L2)は、共にプラスチックから構成された請求項1
記載の広角撮像用レンズ。
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JP2002328299A JP2002328299A (ja) | 2002-11-15 |
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