JP4625711B2

JP4625711B2 - 広角レンズ

Info

Publication number: JP4625711B2
Application number: JP2005100420A
Authority: JP
Inventors: 一郎齊藤
Original assignee: 日本電産ニッシン株式会社
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006284620A

Description

本発明は、画角が１３０°以上の超広角の広角レンズに関するものである。

最近の監視用途や車載用途で使用されるレンズは、超広角、解像度の高いものが要求されている。ここで、高解像にするには倍率色収差を補正する必要があるため、従来は、ガラスレンズ同士を接合した接合レンズや、硝材の異なる複数枚のガラスレンズを組み合わせて色収差補正をしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１１３７９９号公報

しかしながら、前記の用途で使用されるレンズには、小型軽量かつ低コストなものが要求されており、上記特許文献に開示のレンズでは対応できない。このような問題点は、プラスチックレンズを使用することにより解消できるが、画角が１３０°以上の超広角のレンズとなると、プラスチックレンズの材料による組合せで色収差を補正しようにも、プラスチックレンズの材料がガラスに比べ少ないため、倍率色収差を補正しきれない。その結果、他の収差が補正できても解像度を高めることができず、その結果、色収差を取るために複数枚のガラスレンズを使用せざるを得ず、小型軽量化、低コスト化を図れないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、超広角、高解像度、小型軽量、かつ、低コストのいずれにも対応可能な広角レンズを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の広角レンズでは、水平画角が１３０°以上であって、２枚のプラスチックレンズ同士を接合した接合レンズを含み、当該接合レンズにおける前記プラスチックレンズの接合面が双方、非球面であって、かつ、下式
｜Ｒ｜＜φ／２・・式（１）
Ｒ：接合面の中心曲率半径
φ：接合面の光線有効径
を満たしていることを特徴とする。

本発明に係る広角レンズでは、２枚のプラスチックレンズ同士を接合しているので、接合面にも非球面を使用できるので、少ない枚数での諸収差の補正が可能であり、色収差を補正できるので、プラスチックレンズを多用しても高解像に対応できる。従って、プラスチックレンズを多用できる分、軽量小型化および低コスト化を図ることができる。

本発明においては、含まれるレンズの全てがプラスチックレンズであることが好ましい。本発明において、含まれるレンズのうち、最も物体側に配置されている単レンズのみがガラスレンズであり、他のレンズが全てプラスチックレンズである構成を採用してもよい。

また、本発明においては、広角レンズを、物体側から順に負のパワーを持つメニスカス単レンズからなる第１群と、負のパワーを持つ単レンズからなる第２群と、正のパワーを持つ単レンズからなる第３群と、前記接合レンズからなる第４群とから構成することができる。

また、本発明においては、広角レンズを、物体側から順に負のパワーを持つメニスカス単レンズからなる第１群と、負のパワーを持つ単レンズからなる第２群と、正のパワーを持つ単レンズからなる第３群と、正のパワーを持つ単レンズからなる第４群と、前記接合レンズからなる第５群とから構成することができる。

本発明に係る広角レンズでは、接合面にも非球面を使用できるので、少ない枚数での諸収差の補正が可能であり、色収差を補正できるので、プラスチックレンズを多用しても高解像に対応できる。従って、プラスチックレンズを多用できる分、軽量小型化および低コスト化を図ることができる。

図面を参照して、本発明を適用した広角レンズを説明する。

［実施の形態１］
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る広角レンズの説明図、この広角レンズの球面収差を示す収差図、この広角レンズの非点収差および歪曲収差を示す収差図、倍率色収差を示す収差図である。なお、図１（ａ）には、レンズデータおよび非球面係数に対応する面ナンバーを括弧内に示してある。

図１（ａ）に示すように、本形態の広角レンズ１０は、物体側から順に負のパワーを持つメニスカス単レンズ１１からなる第１群と、負のパワーを持つ単レンズ１２からなる第２群と、正のパワーを持つ単レンズ１３からなる第３群と、正のパワーを持つ単レンズ１４からなる第４群と、接合レンズ１５からなる第５群とから構成されている。

メニスカス単レンズ１１（第１群）はガラスレンズであるが、単レンズ１２（第２群）、および単レンズ１３（第３群）、および単レンズ１４（第４群）はいずれも、プラスチックレンズである。

本発明では、以下に説明する実施の形態１〜４での結果に基づいて、以下の条件を設定してある。まず、接合レンズ１５（第５群）は、負のパワーを持つプラスチックレンズ１５ａと正のパワーを持つプラスチックレンズ１５ｂを貼り合わせた接合レンズであり、接合面が双方、非球面であって、かつ、以下の条件式
｜Ｒ｜＜φ／２・・式（１）
Ｒ：接合面の中心曲率半径
φ：接合面の光線有効径
を満たしている。

すなわち、本形態では、接合面の中心曲率半径Ｒ＝０．４８４であり、接合面の光線有効径φ＝１．７８であり、式（１）を満たしている。

このように構成した広角レンズ１０において、焦点距離１．２ｍｍ、Ｆナンバー２．８、水平画角１８０°の時のレンズデータおよび非球面係数は各々、表１および表２に示す通りであり、そのときの収差図は、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す通りである。なお、非球面係数は、下記の非球面関数
Ｘ＝ＡＹ^２／〔１＋√｛１−（Ｂ＋１）Ａ^２Ｙ^２｝〕＋ＣＹ^４＋ＤＹ^６＋ＥＹ^８＋ＦＹ^１０
Ａ＝１／Ｒ
における各係数に相当する。図１（ｃ）において、歪曲収差はｆθ特性で示してある。また、表１において、「ＢＫ７」はＢＫ７ガラスを示し、「ＰＣ」はポリカーボネートを示し、「ＺＥＯＮＥＸＥ４８Ｒ」は、日本ゼオン株式会社製のシクロオレフィンポリマーの商標名である。

図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、本形態の広角レンズ１０では、接合レンズ１５の接合面に非球面を使用できるので、少ない枚数で、倍率色収差などの諸収差の補正が可能である。特に、色収差を補正できるので、プラスチックレンズを多用しても高解像に対応できる。それ故、本形態の広角レンズ１０によれば、プラスチックレンズを多用できる分、軽量小型化および低コスト化を図ることができる。

［実施の形態２］
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る広角レンズの説明図、この広角レンズの球面収差を示す収差図、この広角レンズの非点収差および歪曲収差を示す収差図、倍率色収差を示す収差図である。なお、図２（ａ）には、レンズデータおよび非球面係数に対応する面ナンバーを括弧内に示してある。

図２（ａ）に示すように、本形態の広角レンズ２０は、物体側から順に負のパワーを持つメニスカス単レンズ２１からなる第１群と、負のパワーを持つ単レンズ２２からなる第２群と、正のパワーを持つ単レンズ２３からなる第３群と、接合レンズ２４からなる第４群とから構成されている。

メニスカス単レンズ２１（第１群）、単レンズ２２（第２群）、および単レンズ２３（第３群）はいずれもプラスチックレンズである。

接合レンズ２４（第４群）は、負のパワーを持つプラスチックレンズ２４ａと正のパワーを持つプラスチックレンズ２４ｂとを貼り合わせた接合レンズであり、接合面が双方、非球面であって、かつ、上記の条件式（１）を満たしている。

すなわち、本形態では、接合面の中心曲率半径Ｒ＝０．６０２であり、接合面の光線有効径φ＝２．０４であり、式（１）を満たしている。

このように構成した広角レンズ２０において、焦点距離１．４ｍｍ、Ｆナンバー２．８、水平画角１３０°の時のレンズデータおよび非球面係数は各々、表３および表４に示す通りであり、そのときの収差図は、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す通りである。

図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、本形態の広角レンズ２０では、全てのレンズがプラスチックレンズであるが、接合レンズ２４の接合面に非球面を使用できるので、少ない枚数で、倍率色収差などの諸収差の補正が可能である。特に、色収差を補正できるので、全てをプラスチックレンズとしても高解像に対応できる。それ故、本形態の広角レンズ２０によれば、プラスチックレンズを多用できる分、軽量小型化および低コスト化を図ることができる。

［実施の形態３］
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態３に係る広角レンズの説明図、この広角レンズの球面収差を示す収差図、この広角レンズの非点収差および歪曲収差を示す収差図、倍率色収差を示す収差図である。なお、図３（ａ）には、レンズデータおよび非球面係数に対応する面ナンバーを括弧内に示してある。

図３（ａ）に示すように、本形態の広角レンズ３０は、物体側から順に負のパワーを持つメニスカス単レンズ３１からなる第１群と、負のパワーを持つ単レンズ３２からなる第２群と、正のパワーを持つ単レンズ３３からなる第３群と、接合レンズ３４からなる第４群とから構成されている。

メニスカス単レンズ３１（第１群）、単レンズ３２（第２群）、および単レンズ３３（第３群）はいずれもプラスチックレンズである。

接合レンズ３４（第４群）は、負のパワーを持つプラスチックレンズ３４ａと正のパワーを持つプラスチックレンズ３４ｂとを貼り合わせた接合レンズであり、接合面が双方、非球面であって、かつ、上記の条件式（１）を満たしている。

すなわち、本形態では、接合面の中心曲率半径Ｒ＝０．４２０であり、接合面の光線有効径φ＝２．３２であり、式（１）を満たしている。

このように構成した広角レンズ３０において、焦点距離１．３ｍｍ、Ｆナンバー２．８、水平画角１８０°の時のレンズデータおよび非球面係数は各々、表５および表６に示す通りであり、そのときの収差図は、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す通りである。

図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、本形態の広角レンズ３０では、全てのレンズがプラスチックレンズであるが、接合レンズ３４の接合面に非球面を使用できるので、少ない枚数で、倍率色収差などの諸収差の補正が可能である。特に、色収差を補正できるので、全てをプラスチックレンズとしても高解像に対応できる。それ故、本形態の広角レンズ３０によれば、プラスチックレンズを多用できる分、軽量小型化および低コスト化を図ることができる。

［実施の形態４］
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態４に係る広角レンズの説明図、この広角レンズの球面収差を示す収差図、この広角レンズの非点収差および歪曲収差を示す収差図、倍率色収差を示す収差図である。なお、図４（ａ）には、レンズデータおよび非球面係数に対応する面ナンバーを括弧内に示してある。

図４（ａ）に示すように、本形態の広角レンズ４０は、物体側から順に負のパワーを持つメニスカス単レンズ４１からなる第１群と、負のパワーを持つ単レンズ４２からなる第２群と、正のパワーを持つ単レンズ４３からなる第３群と、接合レンズ４４からなる第４群とから構成されている。

メニスカス単レンズ４１（第１群）は、ガラスレンズであるが、単レンズ４２（第２群）、および単レンズ４３（第３群）はいずれもプラスチックレンズである。

接合レンズ４４（第４群）は、正のパワーを持つプラスチックレンズ４４ａと正のパワーを持つプラスチックレンズ４４ｂとを貼り合わせた接合レンズであり、接合面が双方、非球面であって、かつ、上記の条件式（１）を満たしている。

すなわち、本形態では、接合面の中心曲率半径Ｒ＝０．４００であり、接合面の光線有効径φ＝２．２３であり、式（１）を満たしている。

このように構成した広角レンズ４０において、焦点距離１．５６ｍｍ、Ｆナンバー２．８、水平画角１３０°の時のレンズデータおよび非球面係数は各々、表７および表８に示す通りであり、そのときの収差図は、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す通りである。

図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、本形態の広角レンズ４０では、接合レンズ４４の接合面に非球面を使用できるので、少ない枚数で、倍率色収差などの諸収差の補正が可能である。特に、色収差を補正できるので、プラスチックレンズを多用しても高解像に対応できる。それ故、本形態の広角レンズ４０によれば、プラスチックレンズを多用できる分、軽量小型化および低コスト化を図ることができる。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る広角レンズの説明図、この広角レンズの球面収差を示す収差図、この広角レンズの非点収差および歪曲収差を示す収差図、倍率色収差を示す収差図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る広角レンズの説明図、この広角レンズの球面収差を示す収差図、この広角レンズの非点収差および歪曲収差を示す収差図、倍率色収差を示す収差図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態３に係る広角レンズの説明図、この広角レンズの球面収差を示す収差図、この広角レンズの非点収差および歪曲収差を示す収差図、倍率色収差を示す収差図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態４に係る広角レンズの説明図、この広角レンズの球面収差を示す収差図、この広角レンズの非点収差および歪曲収差を示す収差図、倍率色収差を示す収差図である。

１０、２０、３０、４０広角レンズ
１５、２４、３４、４４接合レンズ

Claims

水平画角が１３０°以上であって、
２枚のプラスチックレンズ同士を接合した接合レンズを含み、
当該接合レンズにおける前記プラスチックレンズの接合面が双方、非球面であって、かつ、下式
｜Ｒ｜＜φ／２
Ｒ：接合面の中心曲率半径
φ：接合面の光線有効径
を満たしていることを特徴とする広角レンズ。
請求項１において、含まれるレンズの全てがプラスチックレンズであることを特徴とする広角レンズ。
請求項１において、
含まれるレンズのうち、最も物体側に配置されている単レンズのみがガラスレンズであり、他のレンズが全てプラスチックレンズであることを特徴とする広角レンズ。
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
物体側から順に負のパワーを持つメニスカス単レンズからなる第１群と、
負のパワーを持つ単レンズからなる第２群と、
正のパワーを持つ単レンズからなる第３群と、
前記接合レンズからなる第４群とから構成されていることを特徴とする広角レンズ。
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
物体側から順に負のパワーを持つメニスカス単レンズからなる第１群と、
負のパワーを持つ単レンズからなる第２群と、
正のパワーを持つ単レンズからなる第３群と、
正のパワーを持つ単レンズからなる第４群と、
前記接合レンズからなる第５群とから構成されていることを特徴とする広角レンズ。