JP3677842B2 - 広角レンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視カメラやテレビ電話などに好適な小型で簡素な広角レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
監視カメラやテレビ電話等に用いられる光学系は、小型で広角であることが望まれている。この要求に対し、特開平４−１０７４０７号公報、特開平４−３４９４１８号公報、或いは特開平６−６７０９１号公報等に２群２枚構成のものが開示されている。これらは、何れもレトロフォーカスタイプで、かつ第１レンズと第２レンズの間隔がレンズ全系の焦点距離に対して１．５倍以上と大きい。そのため第１レンズの有効径が大きくなり、小型化が不十分である。
【０００３】
また、特開平６−６７０８９号公報には、２群２枚構成で、第１レンズと第２レンズとの間隔が小さく、前記光学系と比較してコンパクトな光学系が開示されているが、この光学系は画角が４０°以下と狭く、広角レンズとして不十分である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のレンズでは小型化が不十分であったり、コンパクトなレンズであっても画角が狭かったりして、監視カメラやテレビ電話などに好適なレンズとしては必ずしも満足が得られるものではなかった。
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものである。即ち、監視カメラやテレビ電話などに好適な小型で簡素な広角レンズを提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成を採ることによって達成される。
【０００７】
物体側から順に両凹レンズである第１レンズと、物体側と比較して像側のレンズ面が強い曲率を有し正のパワーを有する第２レンズとより構成され、前記第１レンズは光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなる非球面を少なくとも１面有すると共に、前記第２レンズは光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなる非球面を像側のレンズ面に有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする広角レンズ。
｜ｒ2／ｒ1｜≦０．２ （１）
但し、ｒ1：第１レンズの物体側のレンズ面の曲率半径
ｒ2：第１レンズの像側のレンズ面の曲率半径
【０００８】
また、前記非球面は前記第２レンズの像側のレンズ面に配置され、かつ光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなることが望ましい。
【０００９】
また、前記第１レンズは、光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなるような少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。
【００１１】
また、前記広角レンズは以下の条件式を満たすことが望ましい。
０．３≦ｄ2／ｆ≦１．２ （２）
但し、ｄ2：第１レンズと第２レンズの軸上面間隔
ｆ：レンズ全系の焦点距離
【００１２】
【発明の実施の形態】
（ａ）本発明の光学系は、第１レンズを負レンズ、第２レンズを正レンズというレトロフォーカスタイプとすることで広角化を達成している。又、第１レンズを両凹として、第１レンズの後側主点を像側レンズ面より物体側に寄せ、一方第２レンズの像側レンズ面の曲率を、物体側レンズ面の曲率よりも強くすることで、第２レンズの前側主点を像側に寄せている。そのため第１レンズと第２レンズのレンズ間隔を小さくしても、第１レンズと第２レンズの主点間隔は比較的大きくなっている。従って第１レンズと第２レンズのパワーの増大を抑えることができ、収差の補正を容易にしている。
【００１３】
即ち、第１レンズと第２レンズのレンズ間隔に対して、主点間隔が大きくなるようにすることで第１レンズと第２レンズの間隔を短縮化可能として、小型化を達成している。
【００１４】
又、第１レンズと第２レンズのレンズ間隔を小さくすると、第１レンズの像側レンズ面の曲率が非常に強くなる。そのため光学系を広角化することによって第１レンズの有効径を大きくすると、レンズの加工が難しくなる。
【００１５】
そこで第１レンズを両凹レンズとすれば、メニスカスレンズとした場合と比較して像側のレンズ面の曲率を弱くすることができるので、レンズの加工が比較的容易になる。
【００１６】
（ｂ）非球面を少なくとも１面用いることで、収差を良好に補正することができる。特に、第２レンズの像側レンズ面を非球面とし、光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなるようにすることで内向きのコマ収差を良好に補正することができる。
【００１７】
このとき、次の条件式を満たすことが望ましい。
【００１８】
０．００５ｆ≦｜Δmax｜≦０．０３５ｆ （３）
ここで、ｆは全系の焦点距離、Δmaxは第２レンズ像側面の最大有効径における非球面による基準球面からの光軸方向のずれ量である。
【００１９】
（３）式の下限を下回ると、コマ収差が補正不足となり、内向きのコマ収差が残ってしまう。逆に（３）式の上限を上回ると、コマ収差が補正過剰となり、外向きのコマ収差が発生してしまう。
【００２０】
コマ収差をより良好に補正するためには、次の条件式（４）を満たすことが望ましい。
【００２１】
０．０１０ｆ≦｜Δmax｜≦０．０２８ｆ （４）
（ｃ）さらに、第１レンズに光軸から離れるにつれて徐々に曲率の弱くなる非球面を用いることにより、歪曲収差を補正することができる。しかし、条件式（１）の上限を超えると、歪曲収差の補正が困難となる。
【００２２】
歪曲収差をより良好に補正するためには、次の条件式（５）を満たすことが望ましい。
【００２３】
｜ｒ2／ｒ1｜≦０．１ （５）
（ｄ）条件式（２）の上限を超えて、ｄ2が大きくなると、光学系の全長が大きくなり、また第１レンズが大型化するため望ましくない。また条件式（２）の下限を下回ってｄ2が小さくなると、コマ収差や非点収差の補正が困難となりまたバックフォーカスが十分に確保できなくなるため望ましくない。
【００２４】
光学系を十分に小さくするために、条件式（２）の上限は１．０となることが望ましい。またコマ収差や非点収差をより良好に補正するために、条件式（２）の下限は０．４であることが望ましい。
【００２５】
【実施例】
次に本発明の実施例を示す。ここでｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、そしてνｄはｄ線に対するアッベ数を表す。
【００２６】
また非球面は次式で表すものとする。
【００２７】
【数１】
【００２８】
ここでＸ：光軸から距離ｈ離れた非球面上の一点から非球面頂点の接平面に下ろした垂線の長さ
ｈ：光軸からの距離
Ｋ，Ａ2i（ｉ＝２，３・・・５）：非球面係数
ｒ：基準球面の曲率半径
である。
【００２９】
さらにｆは焦点距離、ｆｂはバックフォーカス、ＦNO.はＦナンバーを表し、ωは半画角を表す。
【００３０】
なお、バックフォーカスは空気換算長で表す。
【００３１】
次に表１により実施例１を示す。尚、図１は本発明に係る実施例１の広角レンズの断面図、図２は実施例１の広角レンズの収差図である。
【００３２】
【表１】
【００３３】
次に表２により実施例２を示す。尚、図３は本発明に係る実施例２の広角レンズの断面図、図４は実施例２の広角レンズの収差図である。
【００３４】
【表２】
【００３５】
次に表３により実施例３を示す。尚、図５は本発明に係る実施例３の広角レンズの断面図、図６は実施例３の広角レンズの収差図である。
【００３６】
【表３】
【００３７】
次に表４により実施例４を示す。尚、図７は本発明に係る実施例４の広角レンズの断面図、図８は実施例４の広角レンズの収差図である。
【００３８】
【表４】
【００３９】
次に表５により実施例５を示す。尚、図９は本発明に係る実施例５の広角レンズの断面図、図１０は実施例５の広角レンズの収差図である。
【００４０】
【表５】
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に係わる発明は、レンズの収差の補正を容易にし、レンズの小型化とレンズの加工性を容易にするという効果を有し、特に、歪曲収差を良好に補正し、更にコマ収差を良好に補正する効果を有する。
【００４４】
請求項２に係わる発明の構成は、コマ収差や非点収差を良好に補正可能にし、レンズの小型化を可能にする効果を有する。
【００４５】
このように本発明により、監視カメラやテレビ電話などに好適な小型で簡素な高性能広角レンズが提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における広角レンズの断面図。
【図２】実施例１における広角レンズの収差図。
【図３】実施例２における広角レンズの断面図。
【図４】実施例２における広角レンズの収差図。
【図５】実施例３における広角レンズの断面図。
【図６】実施例３における広角レンズの収差図。
【図７】実施例４における広角レンズの断面図。
【図８】実施例４における広角レンズの収差図。
【図９】実施例５における広角レンズの断面図。
【図１０】実施例５における広角レンズの収差図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視カメラやテレビ電話などに好適な小型で簡素な広角レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
監視カメラやテレビ電話等に用いられる光学系は、小型で広角であることが望まれている。この要求に対し、特開平４−１０７４０７号公報、特開平４−３４９４１８号公報、或いは特開平６−６７０９１号公報等に２群２枚構成のものが開示されている。これらは、何れもレトロフォーカスタイプで、かつ第１レンズと第２レンズの間隔がレンズ全系の焦点距離に対して１．５倍以上と大きい。そのため第１レンズの有効径が大きくなり、小型化が不十分である。
【０００３】
また、特開平６−６７０８９号公報には、２群２枚構成で、第１レンズと第２レンズとの間隔が小さく、前記光学系と比較してコンパクトな光学系が開示されているが、この光学系は画角が４０°以下と狭く、広角レンズとして不十分である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のレンズでは小型化が不十分であったり、コンパクトなレンズであっても画角が狭かったりして、監視カメラやテレビ電話などに好適なレンズとしては必ずしも満足が得られるものではなかった。
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものである。即ち、監視カメラやテレビ電話などに好適な小型で簡素な広角レンズを提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成を採ることによって達成される。
【０００７】
物体側から順に両凹レンズである第１レンズと、物体側と比較して像側のレンズ面が強い曲率を有し正のパワーを有する第２レンズとより構成され、前記第１レンズは光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなる非球面を少なくとも１面有すると共に、前記第２レンズは光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなる非球面を像側のレンズ面に有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする広角レンズ。
｜ｒ2／ｒ1｜≦０．２ （１）
但し、ｒ1：第１レンズの物体側のレンズ面の曲率半径
ｒ2：第１レンズの像側のレンズ面の曲率半径
【０００８】
また、前記非球面は前記第２レンズの像側のレンズ面に配置され、かつ光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなることが望ましい。
【０００９】
また、前記第１レンズは、光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなるような少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。
【００１１】
また、前記広角レンズは以下の条件式を満たすことが望ましい。
０．３≦ｄ2／ｆ≦１．２ （２）
但し、ｄ2：第１レンズと第２レンズの軸上面間隔
ｆ：レンズ全系の焦点距離
【００１２】
【発明の実施の形態】
（ａ）本発明の光学系は、第１レンズを負レンズ、第２レンズを正レンズというレトロフォーカスタイプとすることで広角化を達成している。又、第１レンズを両凹として、第１レンズの後側主点を像側レンズ面より物体側に寄せ、一方第２レンズの像側レンズ面の曲率を、物体側レンズ面の曲率よりも強くすることで、第２レンズの前側主点を像側に寄せている。そのため第１レンズと第２レンズのレンズ間隔を小さくしても、第１レンズと第２レンズの主点間隔は比較的大きくなっている。従って第１レンズと第２レンズのパワーの増大を抑えることができ、収差の補正を容易にしている。
【００１３】
即ち、第１レンズと第２レンズのレンズ間隔に対して、主点間隔が大きくなるようにすることで第１レンズと第２レンズの間隔を短縮化可能として、小型化を達成している。
【００１４】
又、第１レンズと第２レンズのレンズ間隔を小さくすると、第１レンズの像側レンズ面の曲率が非常に強くなる。そのため光学系を広角化することによって第１レンズの有効径を大きくすると、レンズの加工が難しくなる。
【００１５】
そこで第１レンズを両凹レンズとすれば、メニスカスレンズとした場合と比較して像側のレンズ面の曲率を弱くすることができるので、レンズの加工が比較的容易になる。
【００１６】
（ｂ）非球面を少なくとも１面用いることで、収差を良好に補正することができる。特に、第２レンズの像側レンズ面を非球面とし、光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなるようにすることで内向きのコマ収差を良好に補正することができる。
【００１７】
このとき、次の条件式を満たすことが望ましい。
【００１８】
０．００５ｆ≦｜Δmax｜≦０．０３５ｆ （３）
ここで、ｆは全系の焦点距離、Δmaxは第２レンズ像側面の最大有効径における非球面による基準球面からの光軸方向のずれ量である。
【００１９】
（３）式の下限を下回ると、コマ収差が補正不足となり、内向きのコマ収差が残ってしまう。逆に（３）式の上限を上回ると、コマ収差が補正過剰となり、外向きのコマ収差が発生してしまう。
【００２０】
コマ収差をより良好に補正するためには、次の条件式（４）を満たすことが望ましい。
【００２１】
０．０１０ｆ≦｜Δmax｜≦０．０２８ｆ （４）
（ｃ）さらに、第１レンズに光軸から離れるにつれて徐々に曲率の弱くなる非球面を用いることにより、歪曲収差を補正することができる。しかし、条件式（１）の上限を超えると、歪曲収差の補正が困難となる。
【００２２】
歪曲収差をより良好に補正するためには、次の条件式（５）を満たすことが望ましい。
【００２３】
｜ｒ2／ｒ1｜≦０．１ （５）
（ｄ）条件式（２）の上限を超えて、ｄ2が大きくなると、光学系の全長が大きくなり、また第１レンズが大型化するため望ましくない。また条件式（２）の下限を下回ってｄ2が小さくなると、コマ収差や非点収差の補正が困難となりまたバックフォーカスが十分に確保できなくなるため望ましくない。
【００２４】
光学系を十分に小さくするために、条件式（２）の上限は１．０となることが望ましい。またコマ収差や非点収差をより良好に補正するために、条件式（２）の下限は０．４であることが望ましい。
【００２５】
【実施例】
次に本発明の実施例を示す。ここでｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、そしてνｄはｄ線に対するアッベ数を表す。
【００２６】
また非球面は次式で表すものとする。
【００２７】
【数１】
ここでＸ：光軸から距離ｈ離れた非球面上の一点から非球面頂点の接平面に下ろした垂線の長さ
ｈ：光軸からの距離
Ｋ，Ａ2i（ｉ＝２，３・・・５）：非球面係数
ｒ：基準球面の曲率半径
である。
【００２９】
さらにｆは焦点距離、ｆｂはバックフォーカス、ＦNO.はＦナンバーを表し、ωは半画角を表す。
【００３０】
なお、バックフォーカスは空気換算長で表す。
【００３１】
次に表１により実施例１を示す。尚、図１は本発明に係る実施例１の広角レンズの断面図、図２は実施例１の広角レンズの収差図である。
【００３２】
【表１】
次に表２により実施例２を示す。尚、図３は本発明に係る実施例２の広角レンズの断面図、図４は実施例２の広角レンズの収差図である。
【００３４】
【表２】
次に表３により実施例３を示す。尚、図５は本発明に係る実施例３の広角レンズの断面図、図６は実施例３の広角レンズの収差図である。
【００３６】
【表３】
次に表４により実施例４を示す。尚、図７は本発明に係る実施例４の広角レンズの断面図、図８は実施例４の広角レンズの収差図である。
【００３８】
【表４】
次に表５により実施例５を示す。尚、図９は本発明に係る実施例５の広角レンズの断面図、図１０は実施例５の広角レンズの収差図である。
【００４０】
【表５】
【発明の効果】
請求項１に係わる発明は、レンズの収差の補正を容易にし、レンズの小型化とレンズの加工性を容易にするという効果を有し、特に、歪曲収差を良好に補正し、更にコマ収差を良好に補正する効果を有する。
【００４４】
請求項２に係わる発明の構成は、コマ収差や非点収差を良好に補正可能にし、レンズの小型化を可能にする効果を有する。
【００４５】
このように本発明により、監視カメラやテレビ電話などに好適な小型で簡素な高性能広角レンズが提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における広角レンズの断面図。
【図２】実施例１における広角レンズの収差図。
【図３】実施例２における広角レンズの断面図。
【図４】実施例２における広角レンズの収差図。
【図５】実施例３における広角レンズの断面図。
【図６】実施例３における広角レンズの収差図。
【図７】実施例４における広角レンズの断面図。
【図８】実施例４における広角レンズの収差図。
【図９】実施例５における広角レンズの断面図。
【図１０】実施例５における広角レンズの収差図。
Claims (2)
- 物体側から順に両凹レンズである第１レンズと、物体側と比較して像側のレンズ面が強い曲率を有し正のパワーを有する第２レンズとより構成され、
前記第１レンズは光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなる非球面を少なくとも１面有すると共に、前記第２レンズは光軸から離れるにつれて徐々に曲率が弱くなる非球面を像側のレンズ面に有し、
以下の条件式を満たすことを特徴とする広角レンズ。
｜ｒ2／ｒ1｜≦０．２
但し、ｒ1：第１レンズの物体側のレンズ面の曲率半径
ｒ2：第１レンズの像側のレンズ面の曲率半径 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の広角レンズ。
０．３≦ｄ 2 ／ｆ≦１．２
但し、ｄ 2 ：第１レンズと第２レンズの軸上面間隔
ｆ：レンズ全系の焦点距離
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31921695A JP3677842B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 広角レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31921695A JP3677842B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 広角レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159912A JPH09159912A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3677842B2 true JP3677842B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=18107715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31921695A Expired - Fee Related JP3677842B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 広角レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3677842B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4464212B2 (ja) | 2004-06-30 | 2010-05-19 | Ｈｏｙａ株式会社 | 魚眼レンズ系 |
| JP7086572B2 (ja) | 2017-11-17 | 2022-06-20 | キヤノン株式会社 | 光学系、撮像装置、測距装置、車載システム、および移動装置 |
-
1995
- 1995-12-07 JP JP31921695A patent/JP3677842B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09159912A (ja) | 1997-06-20 |
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