(57)【要約】      （修正有）【課題】構成レンズ枚数が少なくて周辺部が暗い画像となるいわゆるシェーディングを防ぎ、明るくて小型、安価な広角レンズを提供する。【解決手段】この魚眼レンズは、２群４枚のレンズで構成されており、物体側より受光素子の結像面９に向かって第１レンズ群Ｉと、第２レンズ群IIの順に配列されており、第３レンズ３と第４レンズ４との間には、絞り６が配置されている。また、第１レンズ１は、光学ガラスからなリ、第３レンズ３と第４レンズ４は、プラスチックで成型されており、これら第３及び第４レンズのレンズ面の両面と第２レンズ２の結像面側レンズ面は、非球面とされている【選択図】図１
2005227426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群によって構成された広角レンズにおいて、前記第２レンズ群は、絞りを挟んで物体側に配置されている正のパワーを有する前群レンズと結像面側に配置されている正のパワーを有する後群レンズとから構成されており、前記全レンズ系を構成するレンズのレンズ面の内、少なくとも4面が非球面とされていることを特徴とする広角レンズ。
【請求項２】
前記全光学系の焦点距離をＦ、全光学系の物体側第１レンズ面より結像面までの光軸上の距離をΣｄとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の広角レンズ。
（１）  ０．０５＜Ｆ/Σｄ＜０．１
【請求項３】
第１レンズ群の焦点距離をｆＡ、第２レンズ群の焦点距離をｆＢとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１または２記載の広角レンズ。
（２）  ０．５＜｜ｆＡ/ｆＢ｜＜１．５
【請求項４】
第２レンズ群の前群レンズの焦点距離をｆｍ、後群レンズの焦点距離をｆｎとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の広角レンズ。
（３）  ０．５＜ｆｍ/ｆｎ＜３．０
【請求項５】
前群レンズのアッベ数をνｄｍとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の広角レンズ。
（４）      νｄｍ＜４５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の後方確認用車載カメラ、監視用カメラ等に用いられる広角レンズに係り、特に、小型軽量な広角レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年において、自動車等の後方確認用や監視用カメラに用いられる小型で高性能な画像取り込み角度が１２０度を越すような超広角レンズいわゆる魚眼レンズが求められている。これら超広角レンズが取り付けられる小型カメラの受光素子には、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等が使用されており、このような受光素子の特徴として、各画素に取り込まれる光線角度に制約があり、これを無視するような光学系が組み込まれたカメラでは、周辺光量が減少し、周辺部の暗いカメラとなってしまう。
【０００３】
従来では、これに対応するため、電気的補正回路を設けたり、受光素子と対をなすようにマイクロレンズを配置するなどして素子面への光量拡大を図る等の方策が採られていた。しかし、これらの方策は、いずれも大幅なコストアップとなってしまう。
【０００４】
そこで、近年では、これらの課題をレンズ系によって解決するようになってきており、収差変動が少なく明るい魚群レンズとして8枚のレンズを使用したり(特許文献１)、画面周辺部の倍率色収差及び像面湾曲を良好に補正するため、９枚のレンズを使用する魚眼レンズとする(特許文献２)等の提案がされている。しかしながら、これらの方法では、多くの構成レンズ枚数を必要とし、コストアップになるだけでなく、構造が複雑となり、レンズの組み付けが困難になる等の問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７３４５９号公報
【特許文献２】特開平１１−５２２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、前記従来技術の問題点を解決して、構成レンズ枚数が少なくて周辺部が暗い画像となるいわゆるシェーディングを防ぎ、明るくて小型、安価な広角レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の発明として、物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群によって構成された広角レンズにおいて、前記第２レンズ群は、絞りを挟んで物体側に配置されている正のパワーを有する前群レンズと結像面側に配置されている正のパワーを有する後群レンズとから構成されており、前記全レンズ系を構成するレンズのレンズ面の内、少なくとも4面が非球面とされていることを特徴とする広角レンズとすることにより、明るくて小型、安価な広角レンズを提供可能としたものである。
【０００８】
本発明による第２の発明は、前記全光学系の焦点距離をＦ、全光学系の物体側第１レンズ面より結像面までの光軸上の距離をΣｄとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする第１発明記載の広角レンズとすることにより、スリムな魚眼レンズが適切に得られるようにしたものである。
（１）  ０．０５＜Ｆ/Σｄ＜０．１
【０００９】
本発明による第３の発明は、第１レンズ群の焦点距離をｆＡ、第２レンズ群の焦点距離をｆＢとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする第１発明または第２発明記載の広角レンズとすることにより、後側焦点距離を適当に設定可能となり、像面湾曲や非点収差を抑制することのできる魚眼レンズを提供可能とするものである。
（２）      ０．５＜｜ｆＡ/ｆＢ｜＜１．５
【００１０】
本発明による第４の発明は、第２レンズ群の前群レンズの焦点距離をｆｍ、後群レンズの焦点距離をｆｎとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする第１発明ないし第３発明のいずれか１発明記載の広角レンズとすることにより、倍率の色収差を抑制すると共に、射出瞳を適切に設定可能な魚眼レンズを提供できるようにしたものである。
（３）      ０．５＜ｆｍ/ｆｎ＜３．０
【００１１】
本発明による第５の発明は、前群レンズのアッベ数をνｄｍとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする第１発明ないし第４発明のいずれかの１発明記載の広角レンズとすることにより、色収差の補正を適切に設定した魚眼レンズの提供を可能としたものである。
（４）      νｄｍ＜４５
【００１２】
本発明においては、基本的には、物体側より順に結像面に向けて負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群によって構成された広角レンズにおいて、前記第２レンズ群は、絞りを挟んで物体側に配置されている正のパワーを有する前群レンズと結像面側に配置されている正のパワーを有する後群レンズとから構成されており、前記全レンズ系を構成するレンズのレンズ面の内、少なくとも4面が非球面とされていることを特徴とする広角レンズとすることによって、小型であって、構成レンズ枚数が少なくてシェーディングを防ぎ、明るくて高性能な小型、安価な魚眼レンズを提供可能としたものであるが、特に、レンズ面に非球面を採用することによって高性能でスリムな画像取り込み角度が１２０度を越すような魚眼レンズ、好ましくは、画像取り込み角度が１６０度以上、より好ましくは、画像取り込み角度が１８０度以上の魚眼レンズとすることの可能な魚眼レンズを提供可能としたものである。
【００１３】
この場合、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズと負のパワーを有するレンズを含む２枚以上のレンズで構成することができ、負のパワーを有するレンズとすることによって、射出瞳位置を長くして、ＣＣＤ等の受光素子に対する入光量を適切にすることが可能となるが、必要に応じて、これらのメニスカスレンズや負のパワーを有するレンズを分割または複合して２枚以上のレンズ群とすることもできる。しかし、このレンズ群のレンズ枚数が多くなるにつれ、コストアップや重量化が進むので、３枚以下のレンズ群とすることが望ましい。また、物体側第１レンズを光学ガラスレンズとするときは、第１レンズの強度が向上し、第２レンズ以降のレンズを、破損等の自然環境から保護することになり、好適である。
【００１４】
第２レンズ群は、絞りを挟んで物体側に配置されている正のパワーを有する前群レンズと結像面側に配置されている正のパワーを有する後群レンズとから基本的に構成され、前群レンズ及び後群レンズとも、各１枚で構成されることが好ましいが、必要に応じて２枚以上の接合又は、分離した合成レンズで構成することもでき、特に、前群レンズ１枚と後群レンズを１枚のレンズないしは２枚の接合または分離した合成レンズとし、これらのレンズの少なくとも４面を非球面とすることが好ましい。
【００１５】
また、全光学系を形成しているレンズのレンズ面のうち、少なくとも４面を非球面とすることによってレンズ枚数を削減して高性能な収差の補正を実現し、画像取り込み角度が１８０度以上の魚眼レンズを容易に得ることができる。
【００１６】
本発明の魚眼レンズは、ＣＣＤ等の受光素子への入射角度を小さく抑えることができると共に、プラスチックレンズやガラスモールドレンズ等の非球面レンズを使って高性能な小型で安価な魚眼レンズを提供することができる。
【００１７】
さらに、本発明による魚眼レンズにおいては、本発明の前記目的を良好に達成するには、以下の条件式を満たす光学特性を有することが好ましい。
（１）  ０．０５＜Ｆ/Σｄ＜０．１
（２）  ０．５＜｜ｆＡ/ｆＢ｜＜１．５
（３）  ０．５＜ｆｍ/ｆｎ＜３．０
（４）  νｄｍ＜４５
但し、Ｆ、Σｄ、ｆＡ、ｆＢ、ｆｍ、ｆｎ、νｄｍは次のことを示す。
Ｆ：全光学系の焦点距離。
Σｄ：物体側第１レンズの第１レンズ面から結像面までの光軸上の距離。
ｆＡ：第１レンズ群の焦点距離。
ｆＢ：第２レンズ群の焦点距離。
ｆｍ：前群レンズの焦点距離。
ｆｎ：後群レンズの焦点距離。
νｄｍ：前群レンズのアッベ数
【００１８】
ここで、条件式（１）は、スリムな魚眼レンズとするための条件であり、上限の０．１を超えると全長は短くできるが、各レンズのパワーが増大し安定した収差特性が得られにくいばかりか、レンズの曲率半径が小さくなるためレンズの加工性が悪化するので、コストアップの要因となる。また、下限の０．０５を下回ると安定した収差特性を得ることができるが、レンズが大きくなってしまい目的の、小型化の実現が困難となる。
【００１９】
条件式（２）は、後側焦点距離の制約と光学特性を制限するものである。上限の１．５を超えると後側焦点距離が小さくなり像面湾曲が増大し、射出瞳位置が小さくなり、受光素子面への受光量の大幅な減少を招くことになる。次に、下限の０．５を下回ると後側焦点距離は長くできるが、光学系全体の小型化を達成することが難しくなるばかりか、軸外の非点収差が増大し、結像性能を劣化させることになる。また、各レンズの曲率半径が小さくなり、加工上の制約が生じ、コストアップの要因となる。
【００２０】
条件式（３）は、倍率の色収差及び射出瞳に関するもので、上限の３．０を超えると倍率の色収差のうち短波長の倍率が（−）方向に増加し、画面周辺部での青色の色ずれが発生すると共に、軸外のサジタル像面が（＋）方向に増大し、画面の周辺部において非点収差が発生する。また、下限の０．５を下回ると射出瞳の距離が短くなり、軸外光線の素子面への入射角が増大し、周辺部における光量不足を招くこととなるばかりか、後側焦点距離が短くなってしまう。併せて、軸外の短波長像面が（−）方向に増大することによって、結像性能を阻害し、高性能な画像を得ることが困難となる。
【００２１】
条件式（４）は、色収差の補正に関するもので、この条件を満たさない範囲では、倍率の色収差のうち、短波長の軸外の色収差が増大し、その結果、周辺部に青色の色ずれが発生し、好ましくない。特に、軸上の色収差、及び軸外の色収差は、短波長に関しては、相反方向にあるので、設計上の注意が必要である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、基本的には、物体側より順に結像面に向けて負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群によって構成された広角レンズにおいて、前記第２レンズ群は、絞りを挟んで物体側に配置されている正のパワーを有する前群レンズと結像面側に配置されている正のパワーを有する後群レンズとから構成されており、前記全レンズ系を構成するレンズのレンズ面の内、少なくとも４面が非球面とされていることを特徴とする広角レンズとすることによって、小型であって、構成レンズ枚数が少なくてシェーディングを防ぎ、明るくて高性能な小型、安価な魚眼レンズを提供可能としたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した魚眼レンズに対する実施例について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明による実施例１で示す魚眼レンズの構成図である。図１から明らかなように、この実施例による魚眼レンズは、２群４枚のレンズで構成されており、物体側より受光素子の結像面９に向かって第１レンズ１と第２レンズ２とからなる第１レンズ群Ｉと、第３レンズ３を前群レンズとし、第４レンズ４を後群レンズとする第２レンズ群IIの順に配列されており、第３レンズ３と第４レンズ４との間には、絞り６が配置されている。
【００２５】
第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１と、結像面側に小さな曲率面を向けた負のパワーを有する第２レンズ２からなっている。第２レンズ群IIは、物体側に凸面を向けた両凸レンズの正のパワーを有する第３レンズ３と絞り６を介して、結像面側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第４レンズ４からなっている。第４レンズ４と結像面８との間には、カバーガラス７が配置されている。結像面８は、ＣＣＤ等の受光素子の像形成面である。以下の他の実施例でも同じことを意味する。また、第１レンズは、光学ガラスからなリ、第３レンズ３と第４レンズ４は、プラスチックで成型されており、これら第３及び第４レンズのレンズ面の両面（Ｒ５とＲ６及びＲ８とＲ９）と第２レンズ２の結像面側レンズ面（Ｒ４）は、非球面とされている。図中、Ｒ１〜Ｒ９は、後述するように、物体側より数えたレンズ面の順番に応じたレンズ面を示し、ωは画像取り込み半角度を、９及び１０は、画像に取り込まれる最外光線を示す。以下後述する他の実施例においてもこれらの記号、番号等は同じことを示す。
【００２６】
本実施例による魚眼レンズに係る全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：２．８
焦点距離：１．１９ｍｍ
画像取り込み角度（２ω）：１８８度
ｆＡ：−２．８９７ｍｍ
ｆＢ：３．２４７ｍｍ
ｆｍ：５．２８７ｍｍ
ｆｎ：２．５８６ｍｍ
Σｄ：１５．１５７ｍｍ
【００２７】
表１には、この魚眼レンズの各レンズ面のレンズデータを示し、表１においては、ｉは物体側より数えたレンズ面の順番を表し、Ｒは、レンズ面の曲率半径を表し、ｄは、光軸上のレンズ面間の距離を表し、Ｎｄは、各レンズの屈折率を、νｄは、アッベ数を表す。また、番号ｉに星印(*)がついているレンズ面は非球面である。
【００２８】
【表１】
2005227426.tif 000003
【００２９】
レンズ面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸をＸ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると次式により表すことができる。表２には、本実施例で適用される非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示している。なお、各記号の意味及び非球面形状を表す式は、後述する実施例２〜５においても同様に適用されるものである。
【００３０】
【数１】
2005227426.tif 000004
【００３１】
【表２】
2005227426.tif 000005
【００３２】
図２は、本発明の実施例１で得られる魚眼レンズにおける球面収差及び正弦条件、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。なお、球面収差及び正弦条件の図におけるｄ、ｇ、Ｆ、Ｃ、oscは、それぞれｄ線、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する球面収差量（ｍｍ）及び正弦条件(osc)不満足量（ｍｍ）を表し、非点収差におけるＳとＴは、それぞれサジタル及びタンジェンシャルの非点収差量（ｍｍ）を表している。これらの記号は、後述する他の実施例における収差図においても同様の内容を示す。これらの結果から明らかなように、本発明の実施例１における魚眼レンズは、収差が小さく良好な光学特性を示している。因みに、この実施例１における魚眼レンズは、Ｆ/Σｄ＝０．０８、｜ｆＡ/ｆＢ｜＝０．９、ｆｍ/ｆｎ＝２．０、νｄｍ＝２９．９であり、上記（１）〜（４）の条件式を満足している。
【実施例２】
【００３３】
この実施例の魚眼レンズは、図３に示すように、２群５枚のレンズで構成され、物体側より結像面８に向かって、負のパワーを有する第１レンズ群Ｉと正のパワーを有する第２レンズ群IIによって構成されている。
【００３４】
第１レンズ群Ｉは、負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１と結像面側に小さな曲率面を向けた負のパワーを有する第２レンズ２によって構成されており、第２レンズ群IIは、物体側に小さな曲率面を向けた正のパワーを有する第３レンズ３の前群レンズＡと、絞り６を介して結像面側に凸面を向けたメニスカスの正のパワーを有する第４レンズ４と第５レンズ５とによって構成される後群レンズＢとからなっている。なお、第５レンズ５と結像面８との間には、カバーガラス７が配置されている。また、第１レンズ１は、光学ガラスからなり、第３レンズ３と第４レンズ４の両側のレンズ面（Ｒ５とＲ６及びＲ８とＲ９）と、第２レンズ２と第５レンズ５の結像面側のレンズ面（Ｒ４及びＲ１１）はプラスチックで成型されており、非球面となっている。
【００３５】
本実施例による魚眼レンズに対する全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：２．８
Ｆ：１．１３ｍｍ
画像取り込み角度（２ω）：１８５度
ｆＡ：−３．１２ｍｍ
ｆＢ：３．７０ｍｍ
ｆｍ：４．９７ｍｍ
ｆｎ：２．６６ｍｍ
Σｄ：１７．４３ｍｍ
【００３６】
表３には、本実施例による魚眼レンズの各レンズ面のレンズデータを示している。
なお、表中、i、Ｒ、ｄ、Ｎｄ、νｄ等の記号は、実施例1の場合と同じである。
【００３７】
【表３】
2005227426.tif 000006
【００３８】
次に、表４には、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための前記(５)式における非球面係数を示している。
【００３９】
【表４】
2005227426.tif 000007
【００４０】
図４は、本発明の実施例2で得られた魚眼レンズにおける諸収差を示す収差図である。なお、球面収差及び正弦条件の図におけるｄ、ｇ、e、Ｆ、Ｃ、oscは、それぞれｄ線、ｇ線、e線、Ｆ線、Ｃ線に対する球面収差量（ｍｍ）及び正弦条件(osc)不満足量（ｍｍ）を表し、非点収差におけるＳとＴは、それぞれサジタル及びタンジェンシャルの非点収差量（ｍｍ）を表している。
【００４１】
これらの結果から、本発明の実施例２の魚眼レンズは、収差が小さく、良好な光学特性を示している。
【００４２】
因みに、この実施例２における魚眼レンズは、Ｆ/Σｄ＝０．０６５、｜ｆＡ/ｆＢ｜＝０．８４、ｆｍ/ｆｎ＝１．８７、νｄｍ＝２９．９であり、上記（１）〜（４）の条件式を満足している。
【実施例３】
【００４３】
図５は、本発明による実施例３の魚眼レンズにおけるレンズ構成図である。図中、Ｒ１〜Ｒ１１は、後述するように、物体側より数えたレンズ面の順番に応じたレンズ面を示す。この実施例の魚眼レンズは、物体側より結像面８に向かって、負のパワーを有する第１レンズ群Ｉと正のパワーを有する第２レンズ群IIからなる２群５枚レンズの構成となっている。
【００４４】
第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１と結像面８側に小さな曲率面を向けた負のパワーを有する第２レンズ２とからなっている。第２レンズ群IIは、前群レンズＡの物体側に小さな曲率面を向けた正のパワーを有する第３レンズ３と絞り６を介して結像面８側に凸面を向けた正のパワーを有する第４レンズ４と第５レンズ５からなる後群レンズＢによって構成されている。また、第５レンズ５と結像面８との間には、カバーガラス７が配置されている。なお、第３レンズ３と第４レンズ４のレンズ面の両面（Ｒ５とＲ６及びＲ８とＲ９）は非球面とされている。
【００４５】
この実施例による魚眼レンズの全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：２．５
Ｆ：１．１６６ｍｍ
画像取り込み角度（２ω）：２０６度
ｆＡ：−３．４５ｍｍ
ｆＢ：３．５０ｍｍ
ｆｍ：４．６４ｍｍ
ｆｎ：２．７２ｍｍ
Σｄ：１７．１４ｍｍ
【００４６】
表５には、本実施例による魚眼レンズの各レンズ面のレンズデータを示している。
なお、表中、i、Ｒ、ｄ、Ｎｄ、νｄ等の記号は、実施例1の場合と同じである。
【００４７】
【表５】
2005227426.tif 000008
【００４８】
次に、表６には、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための前記(５)式における非球面係数を示している。
【００４９】
【表６】
2005227426.tif 000009
【００５０】
図６は、本発明の実施例３で得られた魚眼レンズにおける諸収差を示す収差図である。なお、図中の記号は、実施例２の場合と同様である。
【００５１】
これらの結果から、本発明の実施例３の魚眼レンズは、収差が小さく、良好な光学特性を示している。
【００５２】
因みに、この実施例３における魚眼レンズは、Ｆ/Σｄ＝０．０６８、｜ｆＡ/ｆＢ｜＝０．９９、ｆｍ/ｆｎ＝１．７１、νｄｍ＝２９．９であり、上記（１）〜（４）の条件式を満足している。
【実施例４】
【００５３】
図７は、本発明による実施例４に係る魚眼レンズを示す構成図である。本実施例による魚眼レンズは、物体側より順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｉと正のパワーを有する第２レンズ群IIからなる２群５枚構成のレンズである。
【００５４】
第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有する第１レンズ１と結像面８側に小さな曲率面を向けた負のパワーを有する第２レンズ２からなっている。第２レンズ群IIは、物体側に小さな曲率面を向けた両凸レンズの第３レンズ３の前群レンズＡと、絞り６を介して結像面８側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第４レンズ４と第５レンズ５からなる後群レンズＢによって構成されている。また、第５レンズ５と結像面８との間には、カバーガラス７が配置されている。なお、第３レンズ３と第４レンズ４のレンズ面の両面（Ｒ５とＲ６及びＲ８とＲ９）と第２レンズ２と第５レンズ５の結像面８側の各第２面（Ｒ４とＲ１１）が非球面とされている。
【００５５】
この実施例４における魚眼レンズの全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：２．８
Ｆ：１．４８ｍｍ
画像取り込み角度（２ω）：１８０度
ｆＡ：−４．０７ｍｍ
ｆＢ：４．９０ｍｍ
ｆｍ：６．２３ｍｍ
ｆｎ：３．５５ｍｍ
Σｄ：２３．１２ｍｍ
【００５６】
表７には、本実施例による魚眼レンズの各レンズ面のレンズデータを示している。
なお、表中、i、Ｒ、ｄ、Ｎｄ、νｄ等の記号は、実施例1の場合と同じである。
【００５７】
【表７】
2005227426.tif 000010
【００５８】
次に、表８には、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための前記(５)式における非球面係数を示している。
【００５９】
【表８】
2005227426.tif 000011
【００６０】
図８は、本発明の実施例４で得られた魚眼レンズにおける諸収差を示す収差図である。なお、図中の記号は、実施例２の場合と同様である。これらの結果から、本発明の実施例４の魚眼レンズは、収差が小さく、良好な光学特性を示している。
【００６１】
因みに、この実施例４における魚眼レンズは、Ｆ/Σｄ＝０．０６４、｜ｆＡ/ｆＢ｜＝０．８３、ｆｍ/ｆｎ＝１．７６、νｄｍ＝２９．９であり、上記（１）〜（４）の条件式を満足している。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明による広角レンズは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた小型ビデオカメラ、車載用カメラ、監視用カメラ、デジタルカメラ、携帯電話搭載カメラ等の小型軽量のカメラにおいても有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による実施例１で示す魚眼レンズにおけるレンズ構成図である。
【図２】本発明の実施例１の魚眼レンズにおける諸収差を示す収差図である。
【図３】本発明の実施例２で示す魚眼レンズにおけるレンズ構成図である。
【図４】本発明の実施例２の魚眼レンズにおける諸収差を示す収差図である。
【図５】本発明の実施例３の魚眼レンズにおけるレンズ構成図である。
【図６】本発明による実施例３の魚眼レンズにおける諸収差を示す収差図である。
【図７】本発明の実施例４の魚眼レンズにおけるレンズ構成図である。
【図８】本発明の実施例４の魚眼レンズにおける諸収差を示す収差図である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｉ    第１レンズ群
II    第２レンズ群
Ａ    前群レンズ
Ｂ    後群レンズ
１    第１レンズ
２    第２レンズ
３    第３レンズ
４    第４レンズ
５    第５レンズ
６    絞り
７    カバーガラス
８    結像面
９、１０    画像に取り込まれる最外光線
ω    画像取り込み半角度
【図１】
2005227426.tif 000012
【図２】
2005227426.tif 000013
【図３】
2005227426.tif 000014
【図４】
2005227426.tif 000015
【図５】
2005227426.tif 000016
【図６】
2005227426.tif 000017
【図７】
2005227426.tif 000018
【図８】
2005227426.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月27日(2004.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群によって構成された広角レンズにおいて、全光学系の焦点距離をＦ、全光学系の物体側第１レンズ面より結像面までの光軸上の距離をΣｄとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする広角レンズ。
（１）        ０．０５＜Ｆ/Σｄ＜０．１
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記第２レンズ群は、絞りを挟んで物体側に配置されている正のパワーを有する前群レンズと結像面側に配置されている正のパワーを有する後群レンズとから構成されており、前記全レンズ系を構成するレンズのレンズ面の内、少なくとも4面が非球面とされていることを特徴とする請求項１記載の広角レンズ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、第１の発明として、物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群によって構成された広角レンズにおいて、全光学系の焦点距離をＦ、全光学系の物体側第１レンズ面より結像面までの光軸上の距離をΣｄとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする広角レンズとすることにより、明るくて小型、安価な広角レンズを提供可能としたものである。
（１）      ０．０５＜Ｆ/Σｄ＜０．１
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明による第２の発明は、前記第２レンズ群は、絞りを挟んで物体側に配置されている正のパワーを有する前群レンズと結像面側に配置されている正のパワーを有する後群レンズとから構成されており、前記全レンズ系を構成するレンズのレンズ面の内、少なくとも4面が非球面とされていることを特徴とする第１発明記載の広角レンズとすることにより、スリムな魚眼レンズが適切に得られるようにしたものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明においては、基本的には、物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群によって構成された広角レンズにおいて、全光学系の焦点距離をＦ、全光学系の物体側第１レンズ面より結像面までの光軸上の距離をΣｄとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする広角レンズとすることによって、小型であって、構成レンズ枚数が少なくてシェーディングを防ぎ、明るくて高性能な小型、安価な魚眼レンズを提供可能としたものであるが、特に、レンズ面に非球面を採用することによって高性能でスリムな画像取り込み角度が１２０度を越すような魚眼レンズ、好ましくは、画像取り込み角度が１６０度以上、より好ましくは、画像取り込み角度が１８０度以上の魚眼レンズとすることの可能な魚眼レンズを提供可能としたものである。
（１）        ０．０５＜Ｆ/Σｄ＜０．１
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この場合、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズと負のパワーを有するレンズを含む２枚以上のレンズで構成することができ、負のパワーを有するレンズとすることによって、射出瞳位置を長くして、ＣＣＤ等の受光素子に対する入射光量を適切にすることが可能となるが、必要に応じて、これらのメニスカスレンズや負のパワーを有するレンズを分割または複合して２枚以上のレンズ群とすることもできる。しかし、このレンズ群のレンズ枚数が多くなるにつれ、コストアップや重量化が進むので、３枚以下のレンズ群とすることが望ましい。また、物体側第１レンズを光学ガラスレンズとするときは、第１レンズの強度が向上し、第２レンズ以降のレンズを、破損等の自然環境から保護することになり、好適である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明においては、基本的には、物体側より順に結像面に向けて負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群によって構成された広角レンズにおいて、全光学系の焦点距離をＦ、全光学系の物体側第１レンズ面より結像面までの光軸上の距離をΣｄとしたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする広角レンズとすることによって、小型であって、構成レンズ枚数が少なくてシェーディングを防ぎ、明るくて高性能な小型、安価な魚眼レンズを提供可能としたものである。
（１）    ０．０５＜Ｆ/Σｄ＜０．１
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
第１レンズ群Iは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１と、結像面側に小さな曲率面を向けた負のパワーを有する第２レンズ２からなっている。第２レンズ群IIは、物体側に凸面を向けた両凸レンズの正のパワーを有する第３レンズ３と絞り６を介して、結像面側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第４レンズ４からなっている。第４レンズ４と結像面８との間には、カバーガラス７が配置されている。結像面８は、ＣＣＤ等の受光素子の像形成面である。以下の他の実施例でも同じことを意味する。また、第１レンズは、光学ガラスからなリ、第３レンズ３と第４レンズ４は、プラスチックで成型されており、これら第３及び第４レンズのレンズ面の両面（Ｒ５とＲ６及びＲ８とＲ９）と第２レンズ２の結像面側レンズ面（Ｒ４）は、非球面とされている。図中、Ｒ１〜Ｒ９は、後述するように、物体側より数えたレンズ面の順番に応じたレンズ面を示し、ωは画像取り込み半角度を、９及び１０は、画像に取り込まれる最大入射光線を示す。以下後述する他の実施例においてもこれらの記号、番号等は同じことを示す。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
レンズ面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸をＸ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると次式により表すことができる。表２には、本実施例で適用される非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示している。なお、各記号の意味及び非球面形状を表す式は、後述する実施例２〜４においても同様に適用されるものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
この実施例４における魚眼レンズの全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：２．８
Ｆ：１．４８ｍｍ
画像取り込み角度（２ω）：１８０度
ｆＡ：−４．０７ｍｍ
ｆＢ：４．９０ｍｍ
ｆｍ：６．６３ｍｍ
ｆｎ：３．５５ｍｍ
Σｄ：２３．１２ｍｍ
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
因みに、この実施例４における魚眼レンズは、Ｆ/Σｄ＝０．０６４、｜ｆＡ/ｆＢ｜＝０．８３、ｆｍ/ｆｎ＝１．８７、νｄｍ＝２９．９であり、上記（１）〜（４）の条件式を満足している。