JPH09222556A - 広角レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テレビ電話やパソコンの画像入力装置に好適
で、小型で低コストであり、且つ結像性能の優れた撮影
用広角レンズを得ること。 【解決手段】 物体側から順に、負のパワーを有するプ
ラスチックレンズからなる第１レンズ群、該第１レンズ
群より最も大きな空気間隔で隔てられ、両凸面のガラス
レンズからなる第２レンズ群、正のパワーを有し１枚若
しくは複数枚のプラスチックレンズからなる第３レンズ
群、及び負のパワーを有する第４レンズ群の４群のレン
ズより構成され、且つ次の条件式を満たすこと。 ０．３≦（１−ｍ₃）²／（ｍ₂ ²・ｍ₃ ²）≦３．５ ν₂≧４８ 但し、ｍ₂，ｍ₃：第２，３レンズ群による近軸横倍率 ν₂：第２レンズ群レンズのアッベ数

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、パソコンの画像
入力装置や、テレビ電話、カメラ等に好適な撮影用広角
レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ電話やパソコンの画像入力装置に
用いられる光学系は小型で、且つ広い画角を有すること
が求められる。また、通常受光素子としてＣＣＤカメラ
を用いるため、周辺部の光量低下を防ぐために、テレセ
ン性の良いことが求められる。さらに、入力した画像を
パソコンのディスプレイの画面全体に表示したとき違和
感を感じさせない程度の画質を得るためには、光学系の
解像力が非常に高いことが求められる。

【０００３】以上の要求に対し、小型な広角レンズとし
て、３枚のレンズで構成されたものが、特開平６−８２
６９０号公報、及び特開平６−１４８５１８号公報に記
載されている。また４枚のレンズで構成されたもので
は、特開平２−２８４１０８号公報、特開平４−２３８
３１２号公報、特開平５−２６４８９５号公報等に記載
されたものがある。

【０００４】しかし、特開平６−８２６９０号公報の光
学系は像面湾曲が大きく、また、特開平６−１４８５１
８号公報、及び特開平４−２３８３１２号公報の光学系
は倍率色収差の補正が十分でないため、それぞれ軸外光
束に対する解像力が十分でない。

【０００５】また、特開平２−２８４１０８号公報に記
載された光学系は前後群間隔が大きいため、広角化した
場合に前群のレンズの有効径が大きくなって光学系全体
が巨大化してしまう。

【０００６】更に、特開平５−２６４８９５号公報の光
学系は、有効径の一番大きい第１レンズの屈折率を１．
６５以上としているため、コストの安いプラスチックレ
ンズにおいてはそのような高屈折率を有するものは実用
上存在しないので、ガラスレンズを使用するしかなく、
コスト的に不利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本願発明はかかる問題
に鑑み、テレビ電話やパソコンの画像入力装置に好適
で、小型で低コストであり、且つ結像性能の優れた撮影
用広角レンズを提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願発明における広角レンズの光学系は以下の如
き構成を有する。即ち、物体側から順に、負のパワーを
有するプラスチックレンズからなる第１レンズ群、該第
１レンズ群より最も大きな空気間隔で隔てられ、両凸面
のガラスレンズよりなる第２レンズ群、正のパワーを有
し１枚若しくは複数枚のプラスチックレンズからなる第
３レンズ群、及び負のパワーを有する第４レンズ群の４
群のレンズより構成され、且つ次の条件式を満たすこと
を特徴とする。

【０００９】 ０．３≦（１−ｍ₃）²／（ｍ₂ ²・ｍ₃ ²）≦３．５ ν₂≧４８ 但し、 ｍ₂：第２レンズ群による近軸横倍率 ｍ₃：第３レンズ群による近軸横倍率 ν₂：第２レンズ群レンズのアッベ数 また、次の条件式を満たすことが望ましい。

【００１０】 １．５＜ｄ₁₂／ｆ＜５ 但し、 ｄ₁₂：第１レンズ群と第２レンズ群の空気換算距離 ｆ：全系の焦点距離 また、条件式及びに代えて次の条件式を満たすこと
が更に望ましい。

【００１１】 ν₂≧６０ ２．０＜ｄ₁₂／ｆ＜３．５

【００１２】

【発明の実施の形態】本願発明では、最も物体側に負の
パワーを有するレンズ群を配置し、後のレンズ群と大き
な空気間隔を取って、レトロフォーカス型レンズとする
ことにより、広角化を達成し、またテレセン性を良くし
ている。ただし、光学系中に配置されたノンパワーの光
学素子は、各レンズ群には含まないものとする。

【００１３】また、小型化、低コスト化、及び軽量化の
ために、レンズ構成枚数を４〜５枚程度とし、第１レン
ズ群及び第３レンズ群のレンズを軽量且つコストの安い
プラスチックレンズで構成した。

【００１４】しかし、プラスチックレンズは、温度変化
による屈折率変化及び形状変化が大きいため、温度によ
って焦点の位置が変化してしまうという欠点を有する。

【００１５】本願発明の光学系でのプラスチックレンズ
の温度変化による焦点位置の変化量Δは、近似的に次式
で表すことができる。

【００１６】 Δ＝Δｆ₁・ｍ₂ ²・ｍ₃ ²・ｍ₄ ² ＋Δｆ₃・（１−ｍ₃）²・ｍ₄ ² 但し、 Δｆ₁：第１レンズ群の焦点距離変化量 Δｆ₃：第３レンズ群の焦点距離変化量 ｍ_i（ｉ＝２，３，４）：第ｉ群による近軸横倍率 式より明らかなように、負のレンズ群である第１レン
ズ群と、正のレンズ群である第３レンズ群をプラスチッ
ク化することで、互いの変化を打ち消すことができる。
さらに条件式を満たすことにより、Δｆ₁による変化
量と、Δｆ₃による変化量を同程度にすることができる
ので、良好に温度変化による焦点位置の変化を補償する
ことができる。

【００１７】もし、ｍ₂，ｍ₃が条件式の上限を越える
場合、Δｆ₃による焦点変化量が大きく残存してしま
う。逆に条件式の下限を下回る場合、Δｆ₁による焦
点変化量が大きく残存するため、焦点変化を良好に補正
することが困難となる。

【００１８】なお、第１レンズ群から第４レンズを樹脂
製の鏡枠で保持する場合には、温度変化により各レンズ
群の間隔が微小に変化し、焦点位置が変化することがあ
る。このような場合は、 １．０≦（１−ｍ₃）²／（ｍ₂ ²・ｍ₃ ²）≦３．５ を満たすことが望ましい。

【００１９】また、第３レンズ群の代わりに第２レンズ
群をプラスチックレンズで構成した場合、温度変化によ
る焦点位置変化を抑えるためには、第２レンズ群に強い
パワーを持たせることができない。そのため第３レンズ
群のパワーを強くする必要があるので、良好な結像性能
を得るために第３レンズ群のレンズ枚数を増やさなけれ
ばならず、コスト的に不利である。よって第２レンズ群
にはガラスレンズを用いることが望ましい。

【００２０】更に、条件式を満たすように第２レンズ
群のパワーを決めると、第２レンズ群は強いパワーを有
することになり、大きな倍率色収差が発生する。そのた
め、ν₂は、条件式を満たす必要がある。ν₂が条件式
の下限を下回ると、倍率色収差を補正することが困難
となる。倍率色収差を良好に補正するためには、更に条
件式を満たすことが望ましい。

【００２１】また、第２レンズ群の正レンズをメニスカ
ス形状とすると、パワーが強いため、凸面の曲率が非常
に強くなり、加工が困難になる。そこで両凸面とするこ
とが望ましい。

【００２２】条件式は単色収差に関する条件式で、上
限を越えてｄ₁₂／ｆが大きくなると光学系の全長が長く
なり、また第１レンズ群の有効径が大きくなるため望ま
しくない。また、下限を下回ると負の歪曲収差が大きく
なり、かつ外向性のコマ収差が大きくなり好ましくな
い。

【００２３】条件式を満たせば、更にこれらのバラン
スを良くすることができる。

【００２４】光学系を小型化、低コスト化するために、
第３レンズ群を１枚若しくは２枚のレンズより構成する
ことが望ましい。

【００２５】このとき、第３レンズ群を負レンズのみで
構成すると、式より明らかなように、プラスチックレ
ンズの温度変化を補償することができない。また、第３
レンズ群を２枚で構成する場合は、一方を負レンズ、も
う一方を正レンズとした方が倍率色収差の補正上有利で
ある。更に、この第３レンズ群の２枚のレンズを物体側
から順に正レンズ、負レンズと配置すると、光学系の最
も像側に負レンズが２枚並ぶことになるので、テレセン
性が悪化し、望ましくない。そこで、第３レンズ群を１
枚の正レンズ、又は１枚の負レンズと１枚の正レンズよ
り構成することが望ましい。

【００２６】歪曲収差の補正のために、第１レンズ群に
少なくとも一面の非球面を用いることが望ましい。この
とき物体側のレンズ面を非球面とすると、光軸から離れ
るにつれて球面で構成した場合よりも像側に変位する非
球面とする。逆に像側のレンズ面を非球面としたとき、
光軸から離れるにつれて球面で構成した場合よりも物体
側に変位する非球面とする。

【００２７】また、球面収差を補正するために、第２レ
ンズ群、若しくは第３レンズ群中の何れかのレンズの物
体側レンズ面を非球面とすることが望ましい。この非球
面は、光軸から離れるにつれて、球面で構成した場合よ
りも物体側に変位する非球面とする。

【００２８】

【実施例】本願発明の広角レンズに関する３種の実施例
を以下に示す。

【００２９】また、各実施例の符号の意味は以下の通り
である。

【００３０】ｆ：焦点距離 Ｆ_NO：Ｆナンバー ｆ_b：バックフォーカス（カバーガラスより後方の値） ω：半画角 ｒ：曲率半径 ｄ：面間距離 ｎ：ｄ線に対する屈折率 ν：ｄ線に対するアッベ数 なお、各レンズ断面図において、第１レンズ群をＬ１、
第２レンズ群をＬ２、第３レンズ群をＬ３、第４レンズ
群をＬ４で示す。

【００３１】また、非球面を「＊」印で示し、非球面の
形状を次式で表す。

【００３２】

【数１】

【００３３】但し、 Ｘ：光軸から距離ｈ離れた非球面上の一点から非球面頂
点の接平面に垂らした垂線の長さ Ｋ，Ａ_2i（ｉ＝２，３，４・・・）：非球面係数 〔実施例１〕 ｆ＝３．３２ｍｍ ｆ_b＝３．１０ｍｍ Ｆ_NO：２．５ ω＝４０．１° レンズデータを表１に、レンズ断面図を図１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】また、非球面係数を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】条件式乃至に対応する値を下記に示
す。

【００３８】 （１−ｍ₃）²／（ｍ₂ ²・ｍ₃ ²）＝３．１６ ν₂＝６０．７ ｄ₁₂／ｆ＝３．１４ 更に、収差図を図２に示す。

【００３９】〔実施例２〕 ｆ＝３．３０ｍｍ ｆ_b＝２．８１ｍｍ Ｆ_NO：２．５ ω＝４１．１° レンズデータを表３に、レンズ断面図を図３に示す。

【００４０】

【表３】

【００４１】また、非球面係数を表４に示す。

【００４２】

【表４】

【００４３】条件式乃至に対応する値を下記に示
す。

【００４４】 （１−ｍ₃）²／（ｍ₂ ²・ｍ₃ ²）＝２．８２ ν₂＝８１．６ ｄ₁₂／ｆ＝３．１６ 更に、収差図を図４に示す。

【００４５】〔実施例３〕 ｆ＝３．３０ｍｍ ｆ_b＝２．０６ｍｍ Ｆ_NO：２．５ ω＝４０．２° レンズデータを表５に、レンズ断面図を図５に示す。

【００４６】

【表５】

【００４７】また、非球面係数を表６に示す。

【００４８】

【表６】

【００４９】条件式乃至に対応する値を下記に示
す。

【００５０】 （１−ｍ₃）²／（ｍ₂ ²・ｍ₃ ²）＝０．３７ ν₂＝６０．７ ｄ₁₂／ｆ＝３．１６ 更に、収差図を図６に示す。

【００５１】

【発明の効果】請求項１〜４に記載の広角レンズによれ
ば、テレビ電話やパソコンの画像入力装置に好適で、小
型で低コストであり、且つ結像性能の優れた撮影用広角
レンズが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の広角レンズにおけるレンズ断面図で
ある。

【図２】実施例１の広角レンズにおける収差図である。

【図３】実施例２の広角レンズにおけるレンズ断面図で
ある。

【図４】実施例２の広角レンズにおける収差図である。

【図５】実施例３の広角レンズにおけるレンズ断面図で
ある。

【図６】実施例３の広角レンズにおける収差図である。

【符号の説明】

Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群 Ｌ４ 第４レンズ群

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から順に、負のパワーを有するプ
   ラスチックレンズからなる第１レンズ群、該第１レンズ
   群より最も大きな空気間隔で隔てられ、両凸面のガラス
   レンズからなる第２レンズ群、正のパワーを有し１枚若
   しくは複数枚のプラスチックレンズからなる第３レンズ
   群、及び負のパワーを有する第４レンズ群の４群のレン
   ズより構成され、且つ次の条件式を満たすことを特徴と
   する広角レンズ。 ０．３≦（１−ｍ₃）²／（ｍ₂ ²・ｍ₃ ²）≦３．５ ν₂≧４８ 但し、 ｍ₂：第２レンズ群による近軸横倍率 ｍ₃：第３レンズ群による近軸横倍率 ν₂：第２レンズ群レンズのアッベ数
2. 【請求項２】 次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。 １．５＜ｄ₁₂／ｆ＜５ 但し、 ｄ₁₂：第１レンズ群と第２レンズ群の空気換算距離 ｆ：全系の焦点距離
3. 【請求項３】 前記第３レンズ群が１枚の負レンズと１
   枚の正レンズより構成されることを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の広角レンズ。
4. 【請求項４】 前記第３レンズ群が１枚の正レンズより
   構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
   載の広角レンズ。