JP2012088702A - 超広角レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能を改善するとともにコストが低い超広角レンズを提供する。
【解決手段】超広角レンズ１００は、物体側から像側に至って順に配列される負の屈折力を有する第１球面レンズ１１と、負の屈折力を有する第２球面レンズ１２と、正の屈折力を有する第３球面レンズ１３と、を備える負の屈折力を有する第１レンズ群１０と、物体側から像側に至って順に配列される正の屈折力を有する第４球面レンズ２１及び負の屈折力を有する第５球面レンズ２２を備える正の屈折力を有する第２レンズ群２０と、を備え、以下の条件式（１）、（２）を満足する。０．０１＜Ｄ／｜ＦＧ１｜＜１（１）２＜Ｄ／ＦＧ２＜４（２）ただし、Ｄ：前記第１球面レンズの物体側の表面から前記超広角レンズの結像面までの光軸上での距離であり、ＦＧ１：前記第１レンズ群の有効焦点距離であり、ＦＧ２：前記第２レンズ群の有効焦点距離である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズに関し、特に、超広角レンズに関する。

一般的、車載用超広角レンズは、約９０度以上の広視角を有するが、結像した画像は歪曲収差を生じ易い。従って、広視角を確保するとともに歪曲収差がない超広角レンズは、当業者の研究課題になる。歪曲収差を改善するために、前記超広角レンズを設計する際、非球面レンズによって球面レンズを代替するが、非球面レンズの製造コストが高いので、コストを節約することに関して不利である。

本発明の目的は、光学性能を改善するとともにコストが低い超広角レンズを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明に係る超広角レンズは、物体側から像側に至って順に配列される負の屈折力を有する第１球面レンズと、負の屈折力を有する第２球面レンズと、正の屈折力を有する第３球面レンズと、を備える負の屈折力を有する第１レンズ群と、物体側から像側に至って順に配列される正の屈折力を有する第４球面レンズ及び負の屈折力を有する第５球面レンズを備える正の屈折力を有する第２レンズ群と、を備える。以下の条件式（１）、（２）を満足する。
０．０１＜Ｄ／｜ＦＧ１｜＜１ （１）
２＜Ｄ／ＦＧ２＜４ （２）
ただし、Ｄ：前記第１球面レンズの物体側の表面から前記超広角レンズの結像面までの光軸上での距離であり、ＦＧ１：前記第１レンズ群の有効焦点距離であり、ＦＧ２：前記第２レンズ群の有効焦点距離である。

本発明の超広角レンズは、コストが低く、以上の条件式を満足すると、全長を大幅に短縮させ、超広角レンズの光学性能を改善するとともに小型化の要求を満足することができる。

本発明に係る超広角レンズを示す図である。 本発明の第１実施例に係る超広角レンズの球面収差図である。 本発明の第１実施例に係る超広角レンズの像面湾曲図である。 本発明の第１実施例に係る超広角レンズの歪曲収差図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１を参照すると、本発明の実施例に係る超広角レンズ１００は、物体側に位置する物体を像側の結像面に結像するために用いられる。前記超広角レンズ１００の像側に固体撮像素子２００が設置されて、結像面に結像した画像を収集する。前記像側の結像面は、前記固体撮像素子２００の感知面である。

前記超広角レンズ１００は、物体側から像側に至って順に配列される負の屈折力を有する第１レンズ群１０及び正の屈折力を有する第２レンズ群２０を備える。前記第１レンズ群１０は、物体側から像側に至って、負の屈折力を有する第１球面レンズ１１と、負の屈折力を有する第２球面レンズ１２と、正の屈折力を有する第３球面レンズ１３と、を備える。前記第２レンズ群２０は、物体側から像側に至って、正の屈折力を有する第４球面レンズ２１及び負の屈折力を有する第５球面レンズ２２を備える。前記第３球面レンズ１３と前記第４球面レンズ２１との間には、絞り３０が設置されている。

前記超広角レンズ１００は、以下の条件式を満足している。

０．０１＜Ｄ／｜ＦＧ１｜＜１……（１）
２＜Ｄ／ＦＧ２＜４……（２）

ただし、Ｄ：前記第１球面レンズ１１の物体側の表面から前記超広角レンズ１００の結像面までの光軸上での距離であり、ＦＧ１：前記第１レンズ群１０の有効焦点距離であり、ＦＧ２：前記第２レンズ群２０の有効焦点距離である。

以上の条件式（１）を満足すると、前記超広角レンズ１００は、大きい視角をもつとともに、前記超広角レンズ１００の小型化を確保する。又、前記第１球面レンズ１１、前記第２球面レンズ１２及び前記第３球面レンズ１３は、それぞれ負の屈折力、負の屈折力及び正の屈折力を有するため、球面収差及び歪曲収差を有効に減少することができ、前記超広角レンズ１００の光学性能を高める。

以上の条件式（２）を満足すると、前記超広角レンズ１００の球面収差が良好に補正される。

前記超広角レンズ１００は、以下の条件式を満足することが好ましい。

０．２５＜１／ＦＧ１＋１／ＦＧ２＜０．４５……（３）

ただし、１／ＦＧ１：前記第１レンズ群１０の屈折力であり、１／ＦＧ２：前記第２レンズ群２０の屈折力である。以上の条件式（３）を満足すると、前記第１レンズ群１０及び前記第２レンズ群２０の屈折力が小さいため、各々のレンズの製造の要求精度が低くなり、加工コストを低減し、且つ横収差及び像面湾曲を補正し易い。

前記超広角レンズ１００は、以下の条件式を満足することが好ましい。

０．１＜ｔ４／Ｄ＜０．３……（４）

０．２＜ｔ４／ＤＳ＜０．６……（５）

０．３＜１／ＦＬ４＜０．５……（６）

ただし、ｔ４：前記第４球面レンズ２１の軸方向の厚さであり、ＤＳ：前記絞り３０から前記結像面までの距離であり、１／ＦＬ４：前記第４球面レンズ２１の屈折力である。以上の条件式（４）〜（６）を満足すると、前記超広角レンズ１００の全長を大幅に短縮するため、前記超広角レンズ１００の小型化を確保する。

前記超広角レンズ１００は、以下の条件式を満足することが好ましい。

ｎ５＞１．９２……（７）

ただし、ｎ５：前記第５球面レンズ２２の屈折率のｄ線屈折率である。前記第５球面レンズ２２の表面形状は、メニスカス形状である。条件式（７）を満足すると、前記第５球面レンズ２２の屈折力が大きいため、最大像高及び小さい歪曲収差を実現する。

前記超広角レンズ１００は、以下の条件式を満足することが好ましい。

−４＜ＦＬ１／Ｆ０＜−２……（８）

３７０＜｜ＦＧ１｜／Ｆ０＜３８０……（９）

２＜ＦＧ２／Ｆ０＜４……（１０）

ただし、ＦＬ１：前記第１球面レンズ１１の有効焦点距離であり、Ｆ０：全系の有効焦点距離である。条件式（８）を満足すると、前記超広角レンズ１００の超広角を保証し、大画角をもつ光線が有効に集まるとともに、小型化を確保する。以上の条件式（９）、（１０）を満足すると、前記超広角レンズ１００の球面収差及び歪曲収差を補正し易い。

前記超広角レンズ１００は、以下の条件式を満足することが好ましい。

ｎ１＞１．７５……（１１）

υ２＞６５……（１２）

ｎ３＞１．８４……（１３）

υ３＜２５……（１４）

ｎ５＞１．９２……（１５）

υ５＜２０……（１６）

ただし、ｎ１、ｎ３、ｎ５：前記第一球面レンズ１１、第三球面レンズ１３、第五球面レンズ２２の屈折率のｄ線屈折率であり、υ２、υ３、υ５：前記第一球面レンズ１１、第三球面レンズ１３、第五球面レンズ２２のアッベ数である。以上の条件式（１１）〜（１６）を満足すると、大画角をもつ光線を有効に集めることができる。

本実施形態において、前記超広角レンズ１００の各々の光学部材は表１の条件を満足する。ただし、Ｄ＝１２．５０ｍｍであり、ＦＧ１＝−５６３ｍｍであり、ＦＧ２＝３．３０ｍｍであり、ｔ４＝１．９５９ｍｍであり、ＤＳ＝５．０８５ｍｍであり、ＦＬ４＝２．３５０ｍｍであり、ＦＬ１＝−４．３０ｍｍであり、Ｆ０＝１．４８ｍｍである。

表１において、Ｒ：対応する表面の曲率半径であり、Ｄ：対応する表面から次の表面までの光軸上での距離であり、Ｎｄ：対応するレンズ群がｄ線（波長が５８７ｎｍである）に対して屈折率であり、Ｖｄ：ｄ線が対応するレンズ群の中でのアッベ数である。

本実施形態において、前記超広角レンズ１００の各々の光学部材は表２の条件を満足する。ただし、２ω：前記超広角レンズ１００の画角であり、ＦＮｏ：前記超広角レンズ１００の絞り数である。

本実施形態の超広角レンズ１００において、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、図２乃至図４に示した。図２の球面収差は、波長が５４６ｎｍであるものに対する球面収差の曲線である。本実施例の超広角レンズ１００の可視光線（波長範囲は、４００ｎｍ〜７００ｎｍである）に対する球面収差値は−０．０６ｍｍから０．０６ｍｍまでの範囲内に制御される。図３の像面湾曲は、０ｍｍから０．０６ｍｍまでの範囲内に制御される。図４の歪曲収差は、−５０％から０までの範囲内に制御される。前記超広角レンズ１００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差が良好に補正される。

本発明に係る超広角レンズは、コストが低く、以上の条件式を満足すると、全長を大幅に短縮させ、超広角レンズの光学性能を改善するとともに小型化の要求を満足することができる。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。

１０ 第１レンズ群
１１ 第１球面レンズ
１２ 第２球面レンズ
１３ 第３球面レンズ
２０ 第２レンズ群
２１ 第４球面レンズ
２２ 第５球面レンズ
３０ 絞り
１００ 超広角レンズ
２００ 固体撮像素子
Ｓ１〜Ｓ１１ 表面

Claims (8)

1. 物体側から像側に至って順に配列される負の屈折力を有する第１球面レンズと、負の屈折力を有する第２球面レンズと、正の屈折力を有する第３球面レンズと、を備える負の屈折力を有する第１レンズ群と、
   物体側から像側に至って順に配列される正の屈折力を有する第４球面レンズ及び負の屈折力を有する第５球面レンズを備える正の屈折力を有する第２レンズ群と、
   を備え、以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする超広角レンズ。
   ０．０１＜Ｄ／｜ＦＧ１｜＜１ （１）
   ２＜Ｄ／ＦＧ２＜４ （２）
   ただし、Ｄ：前記第１球面レンズの物体側の表面から前記超広角レンズの結像面までの光軸上での距離であり、ＦＧ１：前記第１レンズ群の有効焦点距離であり、ＦＧ２：前記第２レンズ群の有効焦点距離である。
2. 前記超広角レンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の超広角レンズ。
   ０．２５＜１／ＦＧ１＋１／ＦＧ２＜０．４５ （３）
   ただし、１／ＦＧ１：前記第１レンズ群の屈折力であり、１／ＦＧ２：前記第２レンズ群の屈折力である。
3. 前記第３球面レンズと前記第４球面レンズとの間に設置される絞りをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の超広角レンズ。
4. 前記超広角レンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超広角レンズ。
   ０．１＜ｔ４／Ｄ＜０．３ （４）
   ０．２＜ｔ４／ＤＳ＜０．６ （５）
   ０．３＜１／ＦＬ４＜０．５ （６）
   ただし、ｔ４：前記第４球面レンズの軸方向の厚さであり、ＤＳ：前記絞りから前記結像面までの距離であり、１／ＦＬ４：前記第４球面レンズの屈折力である。
5. 前記超広角レンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超広角レンズ。
   ｎ５＞１．９２ （７）
   ただし、ｎ５：前記第５球面レンズの屈折率のｄ線屈折率である。
6. 前記第５球面レンズの表面形状は、メニスカス形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超広角レンズ。
7. 前記超広角レンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超広角レンズ。
   −４＜ＦＬ１／Ｆ０＜−２ （８）
   ３７０＜｜ＦＧ１｜／Ｆ０＜３８０ （９）
   ２＜ＦＧ２／Ｆ０＜４ （１０）
   ただし、ＦＬ１：前記第１球面レンズの有効焦点距離であり、Ｆ０：全系の有効焦点距離である。
8. 前記超広角レンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の超広角レンズ。
   ｎ１＞１．７５ （１１）
   υ２＞６５ （１２）
   ｎ３＞１．８４ （１３）
   υ３＜２５ （１４）
   ｎ５＞１．９２ （１５）
   υ５＜２０ （１６）
   ただし、ｎ１、ｎ３、ｎ５：前記第一球面レンズ、第三球面レンズ、第五球面レンズの屈折率のｄ線屈折率であり、υ２、υ３、υ５：前記第一球面レンズ、第三球面レンズ、第五球面レンズのアッベ数である。

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