JP4753610B2 - 広角レンズ - Google Patents
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このような装置に要求されるレンズとしては、被写体に記されている文字や画像を正しく判読させるために、近距離撮影において鮮明で歪みの少ない画像が得られるのが好ましい。また、画像の周辺が暗くなる、いわゆるシェーディング現象を避けるために、像側テレセントリック性が高いことが必要である。さらに、読み取り範囲を広くできると同時に装置を小型化するために、広い画角を有し、共役長が短いことが好ましい。
N5>1.90
ν5<20
を満足する、ことを特徴としている。
この構成によれば、非球面を採用することなく、近接撮影において広い画角が得られ、像側テレセントリック性が高く、鮮明で歪みの少ない画像が得られ、配置スペースの限られた機器に搭載するのに適した小型の広角レンズが得られる。
すなわち、第3レンズ〜第6レンズが主レンズとして機能しており、テッサータイプレンズを倒置させた形態を採用しているため、非点収差におけるサジタル平面とメリジオナル平面との隔差を小さくでき、又、第6レンズを通過した後の周辺光と光軸の距離を大きくすることができ、像面までの距離を比較的短くしつつ像側テレセントリック性を向上させることができる。また、テッサータイプレンズを倒置した形態をレンズ系の中央に配置することにより、歪曲収差の増大を防止できる。
また、第1レンズの強い負の屈折力によって、広い画角を確保することができ、第2レンズによって、第1レンズで取り込んだ光線の進行方向を補正して第3レンズに入射可能な角度に修正すると同時に第1レンズで生じた負の歪曲収差を良好に補正でき、さらに、第7レンズによって、第6レンズを通過した光線を屈折させて光軸に一層平行な方向に導く(像側テレセントリック性を高める)と共に像面(CCD面)上に鮮明で歪みの少ない画像を結像させることができる。
さらに、上記二つの条件式を満足することにより、第5レンズの負の屈折力を、第3レンズ及び第4レンズ、第6レンズ及び第7レンズの正の屈折力に対して適切にバランスさせつつ、第5レンズを容易に製造することができ、低コスト化できる。また、第3レンズ及び第4レンズ、第6レンズ及び第7レンズにより生じる色収差を相殺して全体としての色収差を適切に補正することができる。
N6>1.85
N7>1.85
ν6>40
ν7>40
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第6レンズ及び第7レンズに高屈折率の材料を用いると共に両レンズに屈折力を分散させることにより、第6レンズ及び第7レンズの物体側の面の曲率半径が過度に小さくなるのを避けて適度な大きさに形成でき、コマ収差等の諸収差を良好に補正しつつ、像側テレセントリック性を高めることができ、又、色収差の発生を小さく抑えることができる。
この構成によれば、第6レンズ及び第7レンズとして、同一のガラス材料を使用することで、材料費用及びコーティング費用等を低減できる。
この構成によれば、第2レンズ及び第5レンズとして、同一のガラス材料を使用することで、材料費用及びコーティング費用等を低減できる。
この構成によれば、第3レンズ及び第1レンズとして又は第3レンズ及び第7レンズとして、同一のガラス材料を使用することで、材料費用及びコーティング費用等を低減できる。
図1及び図2は、本発明に係る広角レンズの一実施形態を示すものであり、図1は基本構成図、図2は光路図である。
この実施形態に係る広角レンズは、図1に示すように、物体側から像面側に向けて、負の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズ1、正の屈折力を有する第2レンズ2、正の屈折力を有し両面が凸状の第3レンズ3、負の屈折力を有し物体側に凹面を向けると共に第3レンズ3に接合されたメニスカス形状の第4レンズ4、負の屈折力を有し両面が凹状の第5レンズ5、正の屈折力を有し両面が凸状の第6レンズ6、正の屈折力を有し両面が凸状の第7レンズ7が、順次に配列されている。
この配列構成において、第4レンズ4と第5レンズ5との間でかつ第5レンズ5寄りには、所定の口径を有する開口絞りSDが配置されている。
第2レンズ2は、ガラス材料により形成され、正の屈折力をもつように、物体側の面S3(球面)が凹状でかつ像面側の面S4(球面)が凸状をなすメニスカス形状のレンズである。
第3レンズ3は、ガラス材料により形成され、正の屈折力をもつように、物体側の面S5(球面)が凸状でかつ像面側の面S6(球面)が凸状をなす両凸形状のレンズである。
第4レンズ4は、ガラス材料により形成され、負の屈折力をもつように、物体側の面S6(球面)が凹状でかつ像面側の面S7(球面)が凸状をなすメニスカス形状のレンズであり、第3レンズ3に接合されている。
第5レンズ5は、ガラス材料により形成され、負の屈折力をもつように、物体側の面S9(球面)が凹状でかつ像面側の面S10(球面)が凹状をなす両凹形状のレンズである。
第6レンズ6は、ガラス材料により形成され、正の屈折力をもつように、物体側の面S11(球面)が凸状でかつ像面側の面S12(球面)が凸状をなす両凸形状のレンズである。
第7レンズ7は、ガラス材料により形成され、正の屈折力をもつように、物体側の面S13(球面)が凸状でかつ像面側の面S14(球面)が凸状をなす両凸形状のレンズである。
そして、第3レンズ3、第4レンズ4、第5レンズ、及び第6レンズ6は、主レンズとして機能するものであり、いわゆるテッサータイプレンズを倒置させた形態をなし、サジタル平面とメリジオナル平面とでの隔差が小さくなるように非点収差を良好に補正しつつ、第6レンズ6を通過した後の周辺光と光軸Lの距離を大きくして、像面Pまでの距離を比較的短くしつつ像側テレセントリック性を高めている。
また、テッサータイプレンズを倒置した形態(第3レンズ〜第6レンズ6)をレンズ系の中央に配置したことにより、歪曲収差の増大を防止している。
さらに、第7レンズ7は、像側テレセントリック性を高めるものであり、第6レンズ6を通過した光線を屈折させて光軸Lに対してより一層平行な方向に導くと同時に、像面P(CCDの結像面)上に、被写体像を結像させる。
(1)N6>1.85
(2)N7>1.85
(3)ν6>40
(4)ν7>40
を満足するように形成される。
第6レンズ6及び第7レンズ7のレンズ材料として、同一のガラス材料を使用することで、材料費用及びコーティング費用等を低減できる。
(5)N5>1.90
(6)ν5<20
を満足するように形成される。
条件式(5)は、第5レンズ5の屈折率を規定したものであり、この条件式(5)を満たすことにより、第5レンズ5の負の屈折力を、第3レンズ3及び第4レンズ4、第6レンズ6及び第7レンズ7の正の屈折力に対して適切にバランスさせつつ、第5レンズ5を容易に製造することができ、低コスト化できる。すなわち、この条件式(5)から外れると、屈折力を補うために、第5レンズ5の両面S9,S10の曲率半径R9,R10を極端に小さくする必要があり、製造し難い形状になって製造コストが増加してしまうが、この条件式(5)を満たすことにより、他のレンズとの屈折力をバランスさせつつ製造し易い形状にでき、製造コストを低減できる。
条件式(6)は、第5レンズ5のアッベ数を規定したものであり、この条件式(6)を満たすことにより、第3レンズ3及び第4レンズ4、第6レンズ6及び第7レンズ7により生じる色収差を相殺して、全体としての色収差を適切に補正することができる。
第2レンズ2及び第5レンズ5のレンズ材料として、同一のガラス材料を使用することで、材料費用及びコーティング費用等を低減できる。
第3レンズ及び第1レンズ1のレンズ材料として、又は、第3レンズ3及び第7レンズ7のレンズ材料として、同一のガラス材料を使用することで、さらに材料費用及びコーティング費用等を低減できる。
上記構成からなる広角レンズの具体的な数値による実施例を、実施例1として以下に示す。
<条件式の値>
(1)N6=1.88300>1.85
(2)N7=1.88300>1.85
(3)ν6=40.8>40
(4)ν7=40.8>40
(5)N5=1.92286>1.90
(6)ν5=18.9<20
波長1(主波長)=587.6nm、波長2=950.0nm、波長3=850.0nm、波長4=656.3nm、波長5=486.1nm、レンズ系の焦点距離=100mm、画角(2ω)=90.0°、第1レンズ1の外形寸法φ1=522mm、第2レンズ2の外形寸法φ2=428mm、第3レンズ3の外形寸法φ3=277mm、第4レンズ4の外形寸法φ4=345mm、第5レンズ5の外形寸法φ5=213mm、第6レンズ6の外形寸法φ6=213mm、第7レンズ7の外形寸法φ7=241mm、開口絞りSDの絞り口径=44.2mm、Fナンバー=3.0、共役長=2530mm、撮影倍率=0.05407
R1=1550.00mm、R2=161.80mm、R3=−8622.00mm、R4=−422.30mm、R5=927.30mm、R6=−159.60mm、R7=−295.50mm、R8=∞、R9=−182.00mm、R10=302.30mm、R11=759.30mm、R12=−140.90mm、R13=376.00mm、R14=−973.30mm
D1=36.150mm、D2=93.550mm、D3=120.500mm、D4=21.060mm、D5=112.500mm、D6=32.130mm、D7=63.520mm、D8=11.310mm、D9=32.130mm、D10=4.017mm、D11=88.360mm、D12=4.675mm、D13=56.230mm、D14=139.800mm
N1=1.77250、N2=1.92286、N3=1.77250、N4=1.80518、N5=1.92286、N6=1.88300、N7=1.88300
<アッベ数(νd)>
ν1=49.6、ν2=18.9、ν3=49.6、ν4=25.4、ν5=18.9、ν6=40.8、ν7=40.8
また、この実施例1においては、可視光から赤外光までの広範囲に対応したレンズ系であり、画角(2ω)が90°であるにも拘わらず、歪曲収差が−10パーセント程度に抑えられている。このように、非球面レンズを用いることなく、近接撮影において広い画角を有し、像側テレセントリック性が高く、かつ、鮮明で歪みの少ない画像が得られる広角レンズを少量でも低コストで提供することができる。
この構成からなる広角レンズの具体的な数値による実施例を、実施例2として以下に示す。
<条件式の値>
(1)N6=1.88300>1.85
(2)N7=1.88300>1.85
(3)ν6=40.8>40
(4)ν7=40.8>40
(5)N5=1.92286>1.90
(6)ν5=18.9<20
波長1(主波長)=587.6nm、波長2=950.0nm、波長3=850.0nm、波長4=656.3nm、波長5=486.1nm、レンズ系の焦点距離=100mm、画角(2ω)=90.0°、第1レンズ1の外形寸法φ1=515mm、第2レンズ2´の外形寸法φ2=420mm、第3レンズ3の外形寸法φ3=274mm、第4レンズ4の外形寸法φ4=341mm、第5レンズ5の外形寸法φ5=210mm、第6レンズ6の外形寸法φ6=210mm、第7レンズ7の外形寸法φ7=238mm、開口絞りSDの絞り口径=43.6mm、Fナンバー=3.0、共役長=2498mm、撮影倍率=0.05407
R1=1641.00mm、R2=163.30mm、R3=1976.00mm、R4=−444.30mm、R5=1880.00mm、R6=−174.10mm、R7=−311.30mm、R8=∞、R9=−178.80mm、R10=302.10mm、R11=815.60mm、R12=−139.90mm、R13=419.00mm、R14=−641.50mm
D1=35.680mm、D2=91.500mm、D3=118.900mm、D4=36.610mm、D5=87.230mm、D6=31.720mm、D7=51.890mm、D8=11.560mm、D9=31.720mm、D10=3.960mm、D11=87.230mm、D12=4.675mm、D13=55.510mm、D14=138.000mm
N1=1.74320、N2=1.92286、N3=1.88300、N4=1.92286、N5=1.92286、N6=1.88300、N7=1.88300
<アッベ数(νd)>
ν1=49.3、ν2=18.9、ν3=40.8、ν4=18.9、ν5=18.9、ν6=40.8、ν7=40.8
また、この実施例2においては、可視光から赤外光までの広範囲に対応したレンズ系であり、画角(2ω)が90°であるにも拘わらず、歪曲収差が−10パーセント程度に抑えられている。このように、非球面レンズを用いることなく、近接撮影において広い画角を有し、像側テレセントリック性が高く、かつ、鮮明で歪みの少なく画像が得られる広角レンズを少量でも低コストで提供することができる。
2,2´ 第2レンズ
3 第3レンズ
4 第4レンズ
5 第5レンズ
6 第6レンズ
7 第7レンズ
P 像面
L 光軸
D1〜D14 光軸上の間隔
R1〜R14 曲率半径
S1〜S14 面
N5 第5レンズの屈折率
N6 第6レンズの屈折率
N7 第7レンズの屈折率
ν5 第2レンズのアッベ数
ν6 第6レンズのアッベ数
ν7 第7レンズのアッベ数
Claims (5)
- 物体側から像面側に向けて順に配列された、
負の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズと、
正の屈折力を有する第2レンズと、
正の屈折力を有し両面が凸状の第3レンズと、
負の屈折力を有し物体側に凹面を向けると共に前記第3レンズに接合されたメニスカス形状の第4レンズと、
所定の口径を有する開口絞りと、
負の屈折力を有し両面が凹状の第5レンズと、
正の屈折力を有し両面が凸状の第6レンズと、
正の屈折力を有し両面が凸状の第7レンズと、
からなり、
前記第5レンズの屈折力をN5及びアッベ数をν5とするとき、下記二つの条件式、
N5>1.90
ν5<20
を満足する、
ことを特徴とする広角レンズ。 - 前記第6レンズの屈折率をN6及びアッベ数をν6、前記第7レンズの屈折力をN7及びアッベ数をν7とするとき、下記四つの条件式、
N6>1.85
N7>1.85
ν6>40
ν7>40
を満足する、
ことを特徴とする請求項1記載の広角レンズ。 - 前記第6レンズ及び前記第7レンズは、同一のガラス材料により形成されている、
ことを特徴とする請求項2記載の広角レンズ。 - 前記第2レンズ及び前記第5レンズは、同一のガラス材料により形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の広角レンズ。 - 前記第3レンズは、前記第1レンズ又は前記第7レンズと同一のガラス材料により形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれかに記載の広角レンズ。
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