JP5544559B1 - 撮像光学系 - Google Patents

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Abstract

【課題】3枚のレンズから構成される広角撮像光学系であって、倍率色収差及び軸上色収差の両方を十分に低減することができる広角撮像光学系を提供する。
【解決手段】本発明による広角撮像系は、物体側から像面側に順に配置された、負の第1レンズと、像側に凸のメニスカスレンズである第2レンズと、正の第3レンズと、開口絞りと、から構成された広角撮像光学系である。また、第1レンズの焦点距離をf1、第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3、第2レンズと第3レンズの合成焦点距離をf23として、
−4.3 ≦ f1/f ≦ −1.35 (1)
4.9 ≦ |f2/f| (2)
0.8 ≦ f3/f ≦ 2 (3)
0.92 ≦ f23/f ≦ 1.4 (4)
を満足する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、3枚のレンズから構成される広角撮像光学系に関する。
広角撮像光学系は、監視用カメラ、車載用カメラなど広い分野で使用されている。従来、F値が2.8程度で30万画素クラスの広角撮像光学系は、5、6枚のレンズから構成される場合が多かった。このような枚数のレンズを必要とした理由は以下のとおりである。広角撮像光学系では、幾何収差とともに、倍率色収差及び軸上色収差の両方を低減することが重要である。従来技術において、倍率色収差及び軸上色収差の両方を低減するには、5、6枚のレンズを組み合わせる必要があった。
他方、上述のように広い分野で使用されている広角撮像系の小型化のニーズが高い。広角撮像光学系の小型化のためには、使用するレンズの枚数を少なくする必要がある。
特許文献1乃至3は、3枚のレンズから構成される中絞りの撮像光学系を開示している。しかし、これらの撮像光学系においては、倍率色収差及び軸上色収差の両方がバランスよく低減されていないので、光学撮像系に使用すると、特に倍率色収差が増加して十分な解像度が得られない。倍率色収差は色滲みとしても現れる。
また、特許文献4は、3枚のレンズから構成される後ろ絞りの撮像光学系を開示している。特許文献4に記載された撮像光学系においては、色収差補正が考慮されておらず、カラーでは十分な解像度が得られない。
特開2008−102500号公報 特開2008−089813号公報 特開2010−164960号公報 特開平07−072382号公報
したがって、3枚のレンズから構成される広角撮像光学系であって、倍率色収差及び軸上色収差の両方を十分に低減することができる広角撮像光学系に対するニーズがある。
本発明による広角撮像系は、物体側から像面側に順に配置された、負の第1レンズと、像側に凸のメニスカスレンズである第2レンズと、正の第3レンズと、開口絞りと、から構成された広角撮像光学系である。また、本発明による広角撮像系は、第1レンズの焦点距離をf1、第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3、第2レンズと第3レンズの合成焦点距離をf23、全レンズの合成焦点距離をfとして、
−4.3 ≦ f1/f ≦ −1.35 (1)
4.9 ≦ |f2/f| (2)
0.8 ≦ f3/f ≦ 2 (3)
0.92 ≦ f23/f ≦ 1.4 (4)
を満足する。
本発明による広角撮像光学系において、開口絞りは最も像側のレンズである第3レンズと像面との間に配置されている。この配置により、中絞りに比べて迷光を少なく抑えることができる。また、上記の配置及び焦点距離の範囲は、倍率色収差と軸上色収差を同時に小さくしやすい。
本発明の第1の実施形態による広角撮像系は、第1レンズと第2レンズの合成焦点距離をf12として、
−8≦f12/f≦−1 (5)
を満足する。
さらに、本発明による広角撮像系は、
−3≦f12/f≦−1 (5)’
を満足するのが好ましい。
本発明の第2の実施形態による広角撮像系は、第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3、第2レンズのアッベ数をν2、第3レンズのアッベ数をν3として、
|(f3/ν3)/(f2/ν2)| ≦ 0.20 (6)
を満たす。
本実施形態による広角撮像系は、式(6)を満たすことにより、倍率色収差及び軸上色収差をバランスよく補正することができる。
本発明の第3の実施形態による広角撮像系は、第1の実施形態による広角撮像系であって、第1レンズと第2レンズの合成焦点距離をf12として、
f12/f3 ≦ −1.1 (7)
をさらに満たす。
本実施形態による広角撮像系は、式(7)を満たすことにより、諸幾何収差をバランスよく補正することができる。式(7)の範囲を外れると、幾何収差のバランスが悪くなり光学特性が劣化する。
本発明の第4の実施形態による広角撮像系は、第3の実施形態による広角撮像系であって、
ν3 ≧ 40 (8)
をさらに満たす。
本発明の第5の実施形態による広角撮像系は、上記のいずれかの広角撮像系であって、第3レンズの物体側面が凸形状である。
本発明の第6の実施形態による広角撮像系は、上記のいずれかの広角撮像系であって、第3レンズの少なくとも一方の面が非球面である。
本発明の第7の実施形態による広角撮像系は、第5の実施形態による広角撮像系であって、光軸を含む断面において、第3レンズの物体側面の光軸に対する傾きが光軸から離れるにしたがって小さくなる。
実施例1による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例1の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例2による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例2の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例3による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例3の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例4による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例4の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例5による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例5の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例6による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例6の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例7による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例7の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例8による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例8の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例9による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例9の広角撮像光学系の収差を示す図である。 実施例10による広角撮像光学系の構成を示す図である。 実施例10の広角撮像光学系の収差を示す図である。
図1は、本発明の一実施形態による広角撮像光学系の構成を示す図である。本実施形態による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ101、第2レンズ102、第3レンズ103、開口絞り104を備える。第1レンズ101、第2レンズ102、第3レンズ103、開口絞り104を通過した光は、ガラス板105を通過して像面106に至る。
以下において、本発明による広角撮像光学系の特徴について説明する。以下において、iを1から3の整数として、第iレンズの焦点距離、第iレンズのレンズ材料のd線(波長587.6nm)に対するアッベ数を、それぞれfi、νiとする。
3枚のレンズの種類
本発明による広角撮像光学系は、物体側から像面側に配置された、負の第1レンズと、像側に凸のメニスカスレンズである第2レンズと、正の第3レンズと、開口絞りと、から構成される。ここで、正のレンズとは、光軸上で正の屈折力を有するレンズを指し、負のレンズとは光軸上で負の屈折力を有するレンズを指す。
3枚のレンズから構成される広角撮像光学系においては、歪曲収差以外の諸幾何収差と倍率色収差と軸上色収差をバランスよく低減するには、上述のようなレンズ配置で第3レンズと像面との間に開口絞りを配置する構成が適している。
倍率色収差はレンズ材料の屈折率分散(アッベ数)が原因で発生する。上記の屈折率分散は、正のレンズと負のレンズで打ち消し合う。
第3レンズのアッベ数をν3として以下の関係を満たすのが好ましい。
ν3≧40 (8)
全ての実施例1乃至10は、アッベ数についての上記の条件(8)を満たす。
第3レンズの物体側面が凸形状であるのが好ましい。全ての実施例1乃至10は、上記の条件を満たす。
第3レンズの少なくとも一方の面が非球面であるのが好ましい。全ての実施例1乃至10は、上記の条件を満たす。
第3レンズの物体側面が凸形状であり、光軸を含む断面において、第3レンズの物体側面の光軸に対する傾きが光軸から離れるにしたがって小さくなるのが好ましい。全ての実施例1乃至10は、上記の条件を満たす。
開口絞りの位置及び焦点距離の範囲
本発明による広角撮像光学系において、絞りは最も像側のレンズである第3レンズと像面との間に配置されている。また、本発明による広角撮像系は、第1レンズの焦点距離をf1、第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3、第2レンズと第3レンズの合成焦点距離をf23として、
−4.3 ≦ f1/f ≦ −1.35 (1)
4.9 ≦ |f2/f| (2)
0.8 ≦ f3/f ≦ 2 (3)
0.92 ≦ f23/f ≦ 1.4 (4)
を満足する。上記の配置により、中絞りに比べて迷光を少なく抑えることができる。また、上記の配置及び式(1)乃至(4)の焦点距離の範囲は、倍率色収差と軸上色収差を同時に小さくしやすい。さらに、式(3)及び式(4)の下限値は、1.0以上であるのがさらに好ましい。
本発明による広角撮像系は、第1レンズと第2レンズの合成焦点距離をf12として、
−8≦f12/f≦−1 (5)
を満足するのが好ましい。
さらに、本発明による広角撮像系は、
−3≦f12/f≦−1 (5)’
を満足するのが好ましい。
第2及び第3レンズの焦点距離とアッベ数との間の関係
第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3、第2レンズのアッベ数をν2、第3レンズのアッベ数をν3として、以下の関係を満たすのが好ましい。
|(f3/ν3)/(f2/ν2)| ≦ 0.20 (6)
式(6)を満たすことにより、倍率色収差及び軸上色収差をバランスよく補正することができる。
第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離と第3レンズの焦点距離との間の関係
第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離をf12として、以下の関係を満たすのが好ましい。
f12/f3 ≦ −1.1 (7)
式(7)を満たすことにより、諸幾何収差をバランスよく補正することができる。式(7)の範囲を外れると、幾何収差のバランスが悪くなり光学特性が劣化する。
以下において、本発明の実施例について説明する。
実施例による広角光学撮像系の各レンズの焦点距離及び合成焦点距離
表1Aは、実施例1乃至10の広角光学撮像系について、各レンズの焦点距離、全体の合成焦点距離、第1及び第2レンズの合成焦点距離、式(6)の項の値及び式(7)の項の値を示す表である。
表1Bは、実施例1乃至10の広角撮像系について、各レンズの焦点距離及び隣接する2個のレンズの焦点距離の、全レンズの合成焦点距離に対する比の値、すなわち式(1)乃至(5)の項の値を示す表である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
表1Aによれば、実施例1乃至10は、式(6)及び式(7)を満たす。また、表1Bによれば、実施例1乃至10は、式(1)乃至式(5)を満足する。また、f3/f及びf23/fの下限値は、1.0以上である。
実施例のレンズ面を表す式
実施例の各レンズの面は、以下の式で表せる。
Figure 0005544559
ここで、zは、レンズ面と光軸との交点を基準とし、像側を正とした、レンズ面上の点の光軸方向の位置を示す座標である。rは、レンズ面上の点の光軸からの距離を示す。Rは、レンズ面の頂点における曲率半径である。kは、円錐定数である。Aiは、多項式の係数である。
実施例1
図1は、実施例1による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例1による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ101、第2レンズ102、第3レンズ103及び開口絞り104を備える。第1レンズ101、第2レンズ102、第3レンズ103及び開口絞りを通過した光は、ガラス板105を通過して像面106に至る。
図2は実施例1の広角撮像光学系の収差を示す図である。図2を含む以下の収差を示す図において、F線(波長486.1nm)、d線(波長587.6nm)及びC線(波長656.3nm)についての収差を示す。図2(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.4°である。図2(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図2(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.4°である。図2(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2644ミリメータである。図2(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.4°である。
表2は、実施例1の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ101、第2レンズ102及び第3レンズ103の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り104を示す。面番号8はガラス板105、面番号9は像面106を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(3.40000)は、第1レンズ101の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.12549)は、第1レンズ101と第2レンズ102との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表2における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表3及び表4は、実施例1の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ101の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例2
図3は、実施例2による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例2による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ201、第2レンズ202、第3レンズ203及び開口絞り204を備える。第1レンズ201、第2レンズ202、第3レンズ203及び開口絞り204を通過した光は、ガラス板205を通過して像面206に至る。
図4は実施例2の広角撮像光学系の収差を示す図である。図4(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は66.8°である。図4(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図4(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は66.8°である。図4(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2697ミリメータである。図4(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は66.8°である。
表5は、実施例2の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ201、第2レンズ202及び第3レンズ203の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り204を示す。面番号8はガラス板205、面番号9は像面206を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(3.20000)は、第1レンズ201の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.88753)は、第1レンズ201と第2レンズ202との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表5における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表6及び表7は、実施例2の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ201の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例3
図5は、実施例3による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例3による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ301、第2レンズ302、第3レンズ303及び開口絞り304を備える。第1レンズ301、第2レンズ302、第3レンズ303及び開口絞り304を通過した光は、ガラス板305を通過して像面306に至る。
図6は実施例3の広角撮像光学系の収差を示す図である。図6(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は76.7°である。図6(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図6(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は76.7°である。図6(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2631ミリメータである。図6(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は76.7°である。
表8は、実施例3の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ301、第2レンズ302及び第3レンズ303の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り304を示す。面番号8はガラス板305、面番号9は像面306を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(0.90000)は、第1レンズ301の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.88005)は、第1レンズ301と第2レンズ302との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表8における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表9及び表10は、実施例3の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ301の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例4
図7は、実施例4による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例4による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ401、第2レンズ402、第3レンズ403及び開口絞り404を備える。第1レンズ401、第2レンズ402、第3レンズ403及び開口絞り404を通過した光は、ガラス板405を通過して像面406に至る。
図8は実施例4の広角撮像光学系の収差を示す図である。図8(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は74.5°である。図8(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図8(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は74.5°である。図8(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2907ミリメータである。図8(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は74.5°である。
表11は、実施例4の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ401、第2レンズ402及び第3レンズ403の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り404を示す。面番号8はガラス板405、面番号9は像面406を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(0.80000)は、第1レンズ401の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.33631)は、第1レンズ401と第2レンズ402との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表11における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表12及び表13は、実施例4の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ401の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例5
図9は、実施例5による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例5による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ501、第2レンズ502、第3レンズ503及び開口絞り504を備える。第1レンズ501、第2レンズ502、第3レンズ503及び開口絞り504を通過した光は、ガラス板505を通過して像面506に至る。
図10は実施例5の広角撮像光学系の収差を示す図である。図10(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は73.7°である。図10(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図10(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は73.7°である。図10(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2994ミリメータである。図10(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は73.7°である。
表14は、実施例5の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ501、第2レンズ502及び第3レンズ503の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り504を示す。面番号8はガラス板505、面番号9は像面506を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(1.00000)は、第1レンズ501の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.36884)は、第1レンズ501と第2レンズ502との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表14における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表15及び表16は、実施例5の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ501の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例6
図11は、実施例6による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例6による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ601、第2レンズ602、第3レンズ603及び開口絞り604を備える。第1レンズ601、第2レンズ602、第3レンズ603及び開口絞り604を通過した光は、ガラス板605を通過して像面606に至る。
図12は実施例6の広角撮像光学系の収差を示す図である。図12(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は81.1°である。図12(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図12(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は81.1°である。図12(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2627ミリメータである。図12(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は81.1°である。
表17は、実施例6の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ601、第2レンズ602及び第3レンズ603の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り604を示す。面番号8はガラス板605、面番号9は像面606を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(1.00000)は、第1レンズ601の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.05625)は、第1レンズ601と第2レンズ602との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表17における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表18及び表19は、実施例6の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ601の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例7
図13は、実施例7による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例7による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ701、第2レンズ702、第3レンズ703及び開口絞り704を備える。第1レンズ701、第2レンズ702、第3レンズ703及び開口絞り704を通過した光は、ガラス板705を通過して像面706に至る。
図14は実施例7の広角撮像光学系の収差を示す図である。図14(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.3°である。図14(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図14(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.3°である。図14(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2748ミリメータである。図14(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.3°である。
表20は、実施例7の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ701、第2レンズ702及び第3レンズ703の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り704を示す。面番号8はガラス板705、面番号9は像面706を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(0.80000)は、第1レンズ701の厚さを示し、面番号2の行のdの値(0.93532)は、第1レンズ701と第2レンズ702との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表20における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表21及び表22は、実施例7の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ701の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例8
図15は、実施例8による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例8による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ801、第2レンズ802、第3レンズ803及び開口絞り804を備える。第1レンズ801、第2レンズ802、第3レンズ803及び開口絞り804を通過した光は、ガラス板805を通過して像面806に至る。
図16は実施例8の広角撮像光学系の収差を示す図である。図16(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は66.8°である。図16(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図16(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は66.8°である。図16(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2581ミリメータである。図16(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は66.8°である。
表23は、実施例8の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ801、第2レンズ802及び第3レンズ803の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り804を示す。面番号8はガラス板805、面番号9は像面806を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(3.31277)は、第1レンズ801の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.79188)は、第1レンズ801と第2レンズ802との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表23における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表24及び表25は、実施例8の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ801の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例9
図17は、実施例9による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例9による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ901、第2レンズ902、第3レンズ903及び開口絞り904を備える。第1レンズ901、第2レンズ902、第3レンズ903及び開口絞り904を通過した光は、ガラス板905を通過して像面906に至る。
図18は実施例9の広角撮像光学系の収差を示す図である。図18(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は81.1°である。図18(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図18(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は81.1°である。図18(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2633ミリメータである。図18(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は81.1°である。
表26は、実施例9の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ901、第2レンズ902及び第3レンズ903の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り904を示す。面番号8はガラス板905、面番号9は像面906を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(1.00000)は、第1レンズ901の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.08945)は、第1レンズ901と第2レンズ902との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表26における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表27及び表28は、実施例9の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ901の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
実施例10
図19は、実施例10による広角撮像光学系の構成を示す図である。実施例10による広角撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ1001、第2レンズ1002、第3レンズ1003及び開口絞り1004を備える。第1レンズ1001、第2レンズ1002、第3レンズ1003及び開口絞り1004を通過した光は、ガラス板1005を通過して像面1006に至る。
図20は実施例10の広角撮像光学系の収差を示す図である。図20(a)は非点収差を示す図であり、像面から近軸像面までの距離(ミリメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.0°である。図20(a)におけるSは、サジタル像面を示し、Tはタンジェンシャル像面を示す。図20(b)は歪曲収差を示す図であり、歪曲収差量(パーセント)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.0°である。図20(c)は球面収差を示す図であり、視野角0°の光束に対して、像面から光線が光軸と交差する点までの距離(ミリメータ)を正規化瞳座標の関数として表している。正規化瞳座標の最大値は0.2773ミリメータである。図20(d)は倍率色収差を示す図であり、d線の像高を基準にしたF線およびC線との像高差(マイクロメータ)を正規化視野座標の関数として表している。正規化視野座標の最大値は80.0°である。
表29は、実施例10の広角撮像系のレンズデータを示す図である。面番号1乃至6は、第1レンズ1001、第2レンズ1002及び第3レンズ1003の物体側面及び像側面を示す。面番号7は、開口絞り1004を示す。面番号8はガラス板1005、面番号9は像面1006を示す。Rは、各レンズ面を表す式(A)の曲率半径Rの値を示す。dは、レンズまたはガラス板の厚さまたは、素子間の距離を表す。一例として、面番号1の行のdの値(1.00000)は、第1レンズ1001の厚さを示し、面番号2の行のdの値(1.27557)は、第1レンズ1001と第2レンズ1002との間の距離を示す。nは、各レンズのd線の屈折率を示し、νは各レンズの材料のd線に対するアッベ数を示す。表29における長さの単位はミリメータである。
Figure 0005544559
表30及び表31は、実施例10の第2及び第3レンズの両面の式(A)の円錐状数及び多項式の係数を示す表である。第1レンズ1001の両面は球面であるので、円錐定数k及び多項式の係数Aiは0である。
Figure 0005544559
Figure 0005544559
本発明の実施例の収差と先行技術の実施例の収差との比較
表32は、本発明の実施例の収差と先行技術の実施例の収差とを示す表である。像高は光路図などから求めたものであり、収差は収差図から求めたものである。球面収差と非点収差はd線の波長で評価した。表に示した収差は、像高を1ミリメータとして規格化したものである。
Figure 0005544559
本発明の実施例の軸上色収差と先行技術の実施例の軸上色収差とを比較すると、ほぼ同様の大きさである。一方、本発明の実施例の倍率色収差は、先行技術の実施例の倍率色収差よりもはるかに小さい。このように、本発明によれば、軸上色収差を大きく劣化させずに倍率色収差をはるかに小さくすることができる。

Claims (8)

  1. 物体側から像面側に順に配置された、負の第1レンズと、像側に凸のメニスカスレンズである第2レンズと、正の第3レンズと、開口絞りと、から構成され、
    第1レンズの焦点距離をf1、第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3、第2レンズと第3レンズの合成焦点距離をf23として、
    −4.3 ≦ f1/f ≦ −1.35 (1)
    4.9 ≦ |f2/f| (2)
    0.8 ≦ f3/f ≦ 2 (3)
    0.92 ≦ f23/f ≦ 1.4 (4)
    を満足する広角撮像光学系。
  2. 第1レンズと第2レンズの合成焦点距離をf12として、
    −8≦f12/f≦−1 (5)
    を満足する請求項1に記載の広角撮像光学系。
  3. 第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3、第2レンズのアッベ数をν2、第3レンズのアッベ数をν3として、
    |(f3/ν3)/(f2/ν2)| ≦ 0.20 (6)
    を満たす請求項1または2に記載の広角撮像光学系。
  4. 第1レンズと第2レンズの合成焦点距離をf12として、
    f12/f3 ≦ −1.1 (7)
    をさらに満たす請求項3に記載の広角撮像光学系。
  5. ν3 ≧ 40 (8)
    をさらに満たす請求項4に記載の広角撮像光学系。
  6. 第3レンズの物体側面が凸形状である請求項1から5のいずれかに記載の広角撮像光学系。
  7. 第3レンズの少なくとも一方の面が非球面である請求項1から6のいずれかに記載の広角撮像光学系。
  8. 光軸を含む断面において、第3レンズの物体側面の光軸に対する傾きが光軸から離れるにしたがって小さくなる請求項6に記載の広角撮像系。
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