(57)【要約】【課題】充分な画角及び充分な解像度を有し、かつ軽量・コンパクトでしかもローコストで製造できる超広角レンズを提供する。【解決手段】物体側より順に、第１レンズと第２レンズとを有し、前記第１レンズは、物体側面が非球面であり、かつ物体側面及び像側面の光軸近傍における面形状が凹面であり、かつ物体側面における前記光軸近傍以外の部位の面が凸面を備えたものであり、前記第２レンズは、正のパワーを有する両凸レンズであり、前記第１レンズの物体側面の光軸近傍における凹面の曲率半径をＲ１、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１レンズ及び第２レンズを含む光学系全体の焦点距離をｆとするとき、以下の（１）式及び（２）式をみたすものであることを特徴とする。    １６＜（Ｒ１／ｆ１）・・・（１）    １．８＜（ｆ２／ｆ）＜２．１・・・（２）【選択図】図１
2010152172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、第１レンズと第２レンズとを有し、
前記第１レンズは、物体側面が非球面であり、かつ物体側面及び像側面の光軸近傍における面形状が凹面であり、かつ物体側面における前記光軸近傍以外の部位の面が凸面を備えたものであり、
前記第２レンズは、正のパワーを有する両凸レンズであり、
前記第１レンズの物体側面の光軸近傍における凹面の曲率半径をＲ１、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１レンズ及び第２レンズを含む光学系全体の焦点距離をｆとするとき、以下の（１）式及び（２）式をみたすものであることを特徴とする超広角レンズ。
１６＜（Ｒ１／ｆ１）・・・（１）
１．８＜（ｆ２／ｆ）＜２．１・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超広角レンズに係り、特に、監視カメラや車載カメラ等として用いられる超広角レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、監視カメラや車載カメラ等においても、超広角レンズが多く用いられるようになってきている。このような用途においては、一般に、軽量・コンパクトでかつ大きい画角をもつことが要請されるが、超広角レンズとしては、従来、５枚構成のレンズが一般的であり、軽量・コンパクトという要請を満たすものではなかった。そこで、最近、特許文献１及び特許文献２に示されるような２枚構成の超広角レンズが提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の超広角レンズは、物体側から像側に向かって、負のパワーを有する凹メニスカスの第１レンズと、正のパワーを有する両凸レンズの第２レンズとで構成されるものである。また、特許文献２に記載の超広角レンズは、物体側から像側に向かって、凹の第１レンズ、絞り、及び凸の第２レンズで構成されるものである。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−５０２４６号公報
【特許文献２】特開２００８−１３４５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、車載用テレビカメラ等においては、広範な視野をカバーするために、１３０°以上の大画角を備えることが望まれている。このような要請に対して、前記特許文献１に記載の超広角レンズは、第２レンズのパワーが小さく、絞りを出射する主光線を充分に曲げることができず、上述の要望に応えられるほどの大きな画角を得ることができない。
【０００６】
また、前記特許文献２に記載の超広角レンズは、前記特許文献１に記載の超広角レンズに比較して第２レンズのパワーが充分であるため、充分な広角は実現している。しかしながら、像高が低い領域における解像度が低いという欠点がある。これは、第１レンズのパワーが強いため、第１レンズに施した非球面で完全に補正できないくらい像面を像側に大きく倒してしまうからである。しかも、第１レンズに高屈折率ガラスを用いる必要があるため、低コスト化も困難であるという欠点もある。
【０００７】
本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、充分な画角及び充分な解像度を有し、かつ軽量・コンパクトでしかもローコストで製造できる超広角レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するための手段は、以下の通りである。
物体側より順に、第１レンズと第２レンズとを有し、
前記第１レンズは、物体側面が非球面であり、かつ物体側面及び像側面の光軸近傍における面形状が凹面であり、かつ物体側面における前記光軸近傍以外の部位の面が凸面を備えたものであり、
前記第２レンズは、正のパワーを有する両凸レンズであり、
前記第１レンズの物体側面の光軸近傍における凹面の曲率半径をＲ１、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１レンズ及び第２レンズを
含む光学系全体の焦点距離をｆとするとき、以下の（１）式及び（２）式をみたすものであることを特徴とする超広角レンズ。
１６＜（Ｒ１／ｆ１）・・・（１）
１．８＜（ｆ２／ｆ）＜２．１・・・（２）
【発明の効果】
【０００９】
上記手段によれば、（１）式（１６＜（Ｒ１／ｆ１））及び（２）式（１．８＜（ｆ２／ｆ）＜２．１）を満たすように、Ｒ１、ｆ１、ｆ２、ｆを選定するようにしたことにより、第２レンズのパワーを充分確保して充分な広角を実現しつつ、同時に、第１レンズのパワーを適度に抑えることを可能にし、これにより、第１レンズに高屈折率ガラスを用いることもなく、像高が低い領域においても十分な解像度を確保することを可能にしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施例１）
図１は実施例１にかかる超広角レンズの構成を示す図、図２は実施例１にかかる超広角レンズの各収差を示す図である。以下、これらの図を参照にしながら実施例１にかかる超広角レンズを説明する。
【００１１】
実施例１にかかる超広角レンズは、図１に示すように、物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ１、絞り５、第２レンズ２、光学部材３及び撮像面４がそれぞれ光軸Ｏ上に配置されている。第１レンズ１は、物体側面が非球面であり、かつ物体側面及び像側面の光軸近傍における面形状が凹面であり、かつ物体側面における前記光軸近傍以外の部位の面が凸状の面を備えたものである。第２レンズ２は、正のパワーを有する両凸レンズである。
【００１２】
絞り５は、円形開口部５０を有するものである。光学部材３は、透明な薄板状をなしたもので、実施例では、紫外光から可視光までをカットするフィルタを用いている。また、撮像面４は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の撮像素子の受光面である。なお、光学部材３としては、可視光線カットフィルタのほかに、カバーガラスやローパスフィルタ等が配置される場合もある。
【００１３】
ここで、第１レンズ１、絞り５、第２レンズ２、光学部材３及び撮像面４の各面、並びに各面の間の距離の符号を、図１に示したように、以下の通りとする。すなわち、第１レンズ１の物体側面をＭ１とし、像側面をＭ２とする。また、絞り５の面をＭ３、第２レンズ２の物体側面をＭ４、像側面をＭ５とする。さらに、光学部材３の物体側面をＭ６とし、像側面をＭ７とする。そして、撮像面を面Ｍ８とする。
【００１４】
また、上記面Ｍ１とＭ２との距離をｄ１（ｄｍにおけるｍが１の場合）とする。なお、ここで、面Ｍ１とＭ２との距離とは、第１レンズ１の光軸Ｏと上記面Ｍ１及びＭ２との交点をそれぞれ１１，１２としたとき、点１１と点１２との距離をいい、これはまた、第１レンズの中心厚さでもある。同様に、面Ｍ２とＭ３との距離（点１２と点５１との距離；第１レンズ１と絞り５との間の空気間隔）をｄ２（ｄｍにおけるｍが２の場合、以下、同様である）とし、面Ｍ３とＭ４との距離（点５１と点２１との距離；絞り５と第２レンズ２との空気間隔）をｄ３とし、面Ｍ４とＭ５との距離（点２１と点２２との距離；第２レンズの中心厚さ）をｄ４とし、面Ｍ５とＭ６との距離（点２２と点３１との距離；第２レンズと光学部材３との空気間隔）をｄ５とし、面Ｍ６と面Ｍ７との距離（点３１と点３２との距離；光学部材３の中心厚さ）を、面Ｍ６と面Ｍ７との距離（点３１と点３２との距離；光学部材３の中心厚さ）ｄ６とし、面Ｍ７と面Ｍ８との距離（点３２と点４１との距離；光学部材３と撮像面４との空気間隔）をｄ７と、それぞれする。
【００１５】
さらに、各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５（Ｍ３及びＭ６〜Ｍ８は、平面である）における略球面形状をなす領域（各面の比較的に光軸に近い領域の面形状）の曲率半径をＲｍ（ｍ＝１〜７）とする。そうすると、実施例１にかかる光学系のｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の値は、図３に表にして示した値を有する。なお、第１レンズのｄ線の屈折率ｎｄは、１．５３０、アッベ数νｄは、５５．８７であり、また、第２レンズのｄ線の屈折率ｎｄは、１．５８５、アッベ数νｄは、２９．２９であり、光学部材３のｄ線の屈折率ｎｄは、１．５４４、アッベ数νｄは、６９．７８である。
【００１６】
そして、各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状は、以下の非球面式によって表される。
Ｚ＝Ｃｈ２／［１＋（１−ＫＣ２ｈ２）１／２］＋Ａ４ｈ４
＋Ａ６ｈ６＋Ａ８ｈ８＋Ａ１０ｈ１０・・・（３）
但し、
Ｚは、光軸Ｏから高さｈにある非球面上の点から、非球面頂点における接平面に対して下ろした垂直線の長さであり、
Ｃは、曲率（１／ｒ）であり、
ｈは、光軸からの高さであり、
Ｋは円錐定数であり、
Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、は、それぞれ第４，６，８，１０次の非球面係数である。
【００１７】
各面Ｍ１〜Ｍ５ついての式（３）の各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値は、図３に表にして示した通りである。
【００１８】
上記光学系において、第１レンズ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ２の焦点距離ｆ２、光学系の全長Ｌ、Ｆナンバー、光学系全体の焦点距離ｆは以下の通りである。
Ｒ１；−１６３６０．２６ｍｍ
ｆ１；−２．８５ｍｍ  
ｆ２；１．９９ｍｍ  
Ｌ；９．４６ｍｍ
ｆ；０．９６ｍｍ
Ｆナンバー；２．８
Ｒ１／ｆ１；−１６３６０．２６/−２．８５＝５７４６．９４
（１６＜（Ｒ１／ｆ１）・・・（１）式を満たす）
ｆ２／ｆ＝２．０６
（１．８＜（ｆ２／ｆ）＜２．１・・・（２）式を満たす）
【００１９】
また、上記実施例１にかかる超広角レンズの画角は、１４０°であり、十分なものであった。さらに、球面収差、非点収差は、図２に示す通りである。球面収差が±０．１ｍｍ以内、非点収差が±０．１ｍｍ以内という条件を余裕をもって満たしており、十分な解像度を有するものであった。
【００２０】
（実施例２〜４、比較例１〜６）
次に、実施例２〜４、比較例１〜６にかかる超広角レンズについて説明する。実施例２〜４、比較例１〜６にかかる超広角レンズも光学系の基本的構成は図１に示した実施例１に係る超広角レンズと同様であるので、これらの光学系の基本構成の説明は省略する。実施例１に係る超広角レンズと実施例２〜４及び比較例１〜６にかかる超広角レンズとの相違は、各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状を表す非球面式（３）における各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値、ｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の各値、並びに、Ｒ１、ｆ１、ｆ２、ｆ、Ｌ、（Ｒ１／ｆ１）、及び（ｆ２／ｆ）の各値のみである。そこで、実施例２〜４及び比較例１〜６にかかる超広角レンズについては、上記相違点のみについて説
明する。
【００２１】
図４は実施例２〜４に係る超広角レンズについて各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状を表す非球面式（３）における各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値、ｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の各値を表にして示した図であり、図５は比較例１〜５に係る超広角レンズについて各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状を表す非球面式（３）における各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値、ｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の各値を表にして示した図であり、図６は比較例６に係る超広角レンズについて各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状を表す非球面式（３）における各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値、ｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の各値を表にして示した図である。また、図７は実施例２〜４及び比較例１〜６にかかる超広角レンズについてＲ１、ｆ１、ｆ２、ｆ、Ｌ、（Ｒ１／ｆ１）、（ｆ２／ｆ）の各値をまとめて表に示した図である。
【００２２】
上述の実施例２〜４及び比較例１〜６に係る超広角レンズについて、各種収差、第１レンズからの光線出射角度（θ°）（縦軸）と像高（％）（横軸）との関係等を測定した結果は図８〜図１２に示す通りであった。ここで、図８は実施例２に係る超広角レンズの非点収差及び球面収差を示す図であり、図９は実施例３〜４及び比較例１に係る超広角レンズの非点収差及び球面収差を示す図であり、図１０は比較例２〜４の非点収差及び球面収差を示す図であり、図１１は比較例５〜６の非点収差及び球面収差を示す図であり、図１２は実施例１〜４及び比較例１〜６に係る超広角レンズについて３次収差、、５次収差及びトータル収差をグラフにして示した図であり、図１２は実施例１〜４及び比較例１〜６に係る超広角レンズについて第１レンズからの光線出射角度（θ°）（縦軸）と像高（％）（横軸）との関係をグラフにして示した図である。
【００２３】
図１２から明らかのように、実施例１〜４と、比較例１〜６とでは、非点収差が大幅に異なり、実施例では十分良好な非点収差であるが、比較例では、大きく悪化していることが分かる。これは、図１３から明らかなように、第１レンズの曲率半径が小さくなるにつれ、第１レンズからの光線出射角度が大きくなっており、比較例のほうが、実施例に比べて、第１レンズからの光線出射角度が大きい。比較例のように第１レンズから大きい角度で光が出射すると、第２レンズでその光を大きく曲げる必要があり、その結果、第２レンズのパワーが大きくなり、図３のように第２レンズで大きな非点収差が発生してしまう。しかし、実施例のように第１レンズの曲率半径を比較例と比べ大きくすると、第１レンズからの光線出射角度が小さく抑えることが可能になるため、第２レンズのパワーを適切に維持できるため、図１２に示されるとおり、第２レンズの非点収差を小さくでき、且つその他の光学性能を良好に維持できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明にかかる超広角レンズは、特に、監視カメラや車載カメラ等に用いる超広角レンズにとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１にかかる超広角レンズの構成を示す図である。
【図２】実施例１にかかる超広角レンズの各収差を示す図である。
【図３】実施例１に係る超広角レンズについて各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状を表す非球面式（３）における各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値、ｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の各値を表にして示した図である。
【図４】実施例２〜４に係る超広角レンズについて各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状を表す非球面式（３）における各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値、ｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の各値を表にして示した図である。
【図５】比較例１〜５に係る超広角レンズについて各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状を表す非球面式（３）における各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値、ｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の各値を表にして示した図である。
【図６】比較例６に係る超広角レンズについて各面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の面形状を表す非球面式（３）における各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の各値、ｄｍ及びＲｍ（ｍ＝１〜７）の各値を表にして示した図である。
【図７】実施例１〜４及び比較例１〜６にかかる超広角レンズについてＲ１、ｆ１、ｆ２、ｆ、Ｌ、（Ｒ１／ｆ１）、（ｆ２／ｆ）の各値をまとめて表に示した図である。
【図８】実施例２に係る超広角レンズの非点収差及び球面収差を示す図である。
【図９】実施例３〜４及び比較例１に係る超広角レンズの非点収差及び球面収差を示す図である。
【図１０】比較例２〜４の非点収差及び球面収差を示す図である。
【図１１】比較例５〜６の非点収差及び球面収差を示す図である。
【図１２】実施例１〜４及び比較例１〜６にかかる超広角レンズの非点収差（３次非点収差、５次非点収差及びトータル非点収差）を示す図である。
【図１３】実施例１〜４及び比較例１〜６にかかる超広角レンズの第１レンズからの光線出射角度（θ°）（縦軸）と像高（％）（横軸）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１  第１レンズ
２  第２レンズ
３  光学部材
４  撮像面
５  絞り
【図１】
2010152172.tif 000003
【図３】
2010152172.tif 000004
【図４】
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【図５】
2010152172.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図１２】
2010152172.tif 000009
【図１３】
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【図２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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