(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０２５００号公報
【特許文献２】特開２００８−０８９８１３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６４９６０号公報
【特許文献４】特開平０７−０７２３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図２】実施例１の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図３】実施例２による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図４】実施例２の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図５】実施例３による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図６】実施例３の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図７】実施例４による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図８】実施例４の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図９】実施例５による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図１０】実施例５の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図１１】実施例６による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図１２】実施例６の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図１３】実施例７による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図１４】実施例７の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図１５】実施例８による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図１６】実施例８の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図１７】実施例９による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図１８】実施例９の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【図１９】実施例１０による広角撮像光学系の構成を示す図である。
【図２０】実施例１０の広角撮像光学系の収差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
【表１Ａ】
0005544559.tif 000002
【００３７】
【表１Ｂ】
0005544559.tif 000003
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【数１】
0005544559.tif 000004
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
【表２】
0005544559.tif 000005
【００４４】
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。
【表３】
0005544559.tif 000006
【００４５】
【表４】
0005544559.tif 000007
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
【表５】
0005544559.tif 000008
【００５０】
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。
【表６】
0005544559.tif 000009
【００５１】
【表７】
0005544559.tif 000010
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
【表８】
0005544559.tif 000011
【００５６】
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。
【表９】
0005544559.tif 000012
【００５７】
【表１０】
0005544559.tif 000013
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
【表１１】
0005544559.tif 000014
【００６２】
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。
【表１２】
0005544559.tif 000015
【００６３】
【表１３】
0005544559.tif 000016
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
【表１４】
0005544559.tif 000017
【００６８】
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。
【表１５】
0005544559.tif 000018
【００６９】
【表１６】
0005544559.tif 000019
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
【表１７】
0005544559.tif 000020
【００７４】
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。
【表１８】
0005544559.tif 000021
【００７５】
【表１９】
0005544559.tif 000022
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
【表２０】
0005544559.tif 000023
【００８０】
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。
【表２１】
0005544559.tif 000024
【００８１】
【表２２】
0005544559.tif 000025
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
【表２３】
0005544559.tif 000026
【００８６】
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。
【表２４】
0005544559.tif 000027
【００８７】
【表２５】
0005544559.tif 000028
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
【表２６】
0005544559.tif 000029
【００９２】
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。
【表２７】
0005544559.tif 000030
【００９３】
【表２８】
0005544559.tif 000031
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
【表２９】
0005544559.tif 000032
【００９８】
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。
【表３０】
0005544559.tif 000033
【００９９】
【表３１】
0005544559.tif 000034
【０１００】
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。
【０１０１】
【表３２】
0005544559.tif 000035
【０１０２】
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。
【要約】
【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【図１】
0005544559.tif 000036
【図２】
0005544559.tif 000037
【図３】
0005544559.tif 000038
【図４】
0005544559.tif 000039
【図５】
0005544559.tif 000040
【図６】
0005544559.tif 000041
【図７】
0005544559.tif 000042
【図８】
0005544559.tif 000043
【図９】
0005544559.tif 000044
【図１０】
0005544559.tif 000045
【図１１】
0005544559.tif 000046
【図１２】
0005544559.tif 000047
【図１３】
0005544559.tif 000048
【図１４】
0005544559.tif 000049
【図１５】
0005544559.tif 000050
【図１６】
0005544559.tif 000051
【図１７】
0005544559.tif 000052
【図１８】
0005544559.tif 000053
【図１９】
0005544559.tif 000054
【図２０】
0005544559.tif 000055