(57)【要約】【課題】本発明は、広角リレーレンズ及びこれを用いる光学システムを提供する。【解決手段】本発明の広角リレーレンズは、メインレンズの物体側に設置され、且つ物体側から像側に向かって順に配列される、負の屈折力を有する第１レンズ及び正の屈折力を有する第２レンズを備え、以下の条件式を満足する。    ０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８    ２＜ｖ１／ｖ２＜３．８    ０．８６＜Ｎ１／Ｎ２＜１．１２  ただし、ｆ１は前記第一レンズの有効焦点距離であり、ｆ２は前記第二レンズの有効焦点距離であり、ｖ１は前記第一レンズのアッベ数であり、ｖ２は、前記第二レンズのアッベ数であり、Ｎ１は、前記第一レンズの屈折率であり、Ｎ２は、前記第二レンズの屈折率である。【選択図】図１
2012093751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインレンズの物体側に設置され、且つ物体側から像側に向かって順に配列される、負の屈折力を有する第１レンズ及び正の屈折力を有する第２レンズを備え、以下の条件式を満足することを特徴とする広角リレーレンズ。
０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８
２＜ｖ１／ｖ２＜３．８
０．８６＜Ｎ１／Ｎ２＜１．１２
ただし、ｆ１は前記第一レンズの有効焦点距離であり、ｆ２は前記第二レンズの有効焦点距離であり、ｖ１は前記第一レンズのアッベ数であり、ｖ２は、前記第二レンズのアッベ数であり、Ｎ１は、前記第一レンズの屈折率であり、Ｎ２は、前記第二レンズの屈折率である。
【請求項２】
前記メインレンズは、光線を入射させる窓口である瞳面を有し、
前記第一レンズ及び前記第二レンズは、前方主面及び後方主面を備え、前記前方主面は、前記第一レンズ又は前記第二レンズを厚さがない平面に等価した場合に前記広角リレーレンズの像側から入射した光線が屈折する平面であり、前記後方主面は、前記第一レンズ又は前記第二レンズを厚さがない平面に等価した場合に前記広角リレーレンズの物体側から入射した光線が屈折する平面であり、
前記広角リレーレンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の広角リレーレンズ。
３．１＜Ｄ２/Ｄ１＜３．５
ただし、Ｄ１は、前記第一レンズの後方主面と前記第二レンズの前方主面との間の距離であり、Ｄ２は、前記第二レンズの後方主面と前記メインレンズの瞳面との間の距離である。
【請求項３】
前記第一レンズは、物体側と対向する平面である第一物体側表面及び像側と対向する凹面である第一像側表面を備え、前記第二レンズは、物体側と対向する第二物体側表面及び像側と対向する第二像側表面を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の広角リレーレンズ。
【請求項４】
前記第二レンズは、少なくとも１つの非球面を備え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広角リレーレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広角リレーレンズ及びこれを用いる光学システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ又はデジタルビデオの普及に伴い、人々の撮影品質に対する要求も次第に高くなり、広角画面を撮影するために、デジタルカメラ又はデジタルビデオにマッチングする広角レンズが必要とされるが、広角レンズの値段が高いので、使用者に大きい経済的負担をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、広角画面を撮影することができる広角リレーレンズ及びこれを用いる光学システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するため、本発明に係る広角リレーレンズは、メインレンズの物体側に設置され、且つ物体側から像側に向かって順に配列される、負の屈折力を有する第１レンズ及び正の屈折力を有する第２レンズを備え、以下の条件式を満足する。
０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８
２＜ｖ１／ｖ２＜３．８
０．８６＜Ｎ１／Ｎ２＜１．１２  
ただし、ｆ１は前記第一レンズの有効焦点距離であり、ｆ２は前記第二レンズの有効焦点距離であり、ｖ１は前記第一レンズのアッベ数であり、ｖ２は、前記第二レンズのアッベ数であり、Ｎ１は、前記第一レンズの屈折率であり、Ｎ２は、前記第二レンズの屈折率である。
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明に係る光学システムは、メインレンズと、前記メインレンズの物体側に設置される前記広角リレーレンズと、を備え、前記メインレンズの光軸と前記広角リレーレンズの光軸とは重なり合う。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光学システムにおいて、メインレンズの物体側に広角リレーレンズを設置することにより、広角倍率を高めて、広角画面を撮影することができ、使用者の経済的負担を下げる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る光学システムの構造を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る光学システムの球面収差図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る光学システムの像面湾曲図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る光学システムの歪曲収差図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る光学システムの球面収差図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る光学システムの像面湾曲図である。
【図７】本発明の第２実施例に係る光学システムの歪曲収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【０００９】
図１を参照すると、本発明の実施例に係る光学システム３００は、広角リレーレンズ１００と、前記広角リレーレンズ１００の像側に設置されるメインレンズ２００と、を備える。前記メインレンズ２００の光軸と前記広角リレーレンズ１００の光軸とは重なり合う。前記メインレンズ２００は、瞳面（ｐｕｐｉｌ  ｐｌａｎｅ）２２０と、結像面２３１を有するイメージセンサー２３０と、を備える。前記瞳面２２０は、光線が前記メインレンズ２００に入射する窓口である。
【００１０】
前記広角リレーレンズ１００は、物体側から像側に向かって順に配列される、負の屈折力を有する第１レンズ１０及び正の屈折力を有する第２レンズ２０を備える。前記第１レンズ１０は、物体側と対向する第一物体側表面１１及び像側と対向する第一像側表面１２を備える。前記第一物体側表面１１は平面であり、前記第一像側表面１２は凹面である。前記第二レンズ２０は、物体側と対向する第二物体側表面２１及び像側と対向する第二像側表面２２を備える。前記第二物体側表面２１及び前記第二像側表面２２は、全て非球面である。前記第一レンズ１０及び前記第二レンズ２０は、全て前方主面及び後方主面を備える。前記前方主面は、前記第一レンズ１０又は前記第二レンズ２０を厚さがない平面に等価した場合に前記広角リレーレンズ１００の像側から入射した光線が屈折する平面であり、前記後方主面は、前記第一レンズ１０又は前記第二レンズ２０を厚さがない平面に等価した場合に前記広角リレーレンズ１００の物体側から入射した光線が屈折する平面である。
【００１１】
前記広角リレーレンズ１００は、以下の条件式を満足している。
【００１２】
０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８  ……（１）
【００１３】
ｆ１は、前記第一レンズ１０の有効焦点距離であり、ｆ２は、前記第二レンズ２０の有効焦点距離である。前記第一レンズ１０の有効焦点距離が大きすぎると、前記第一レンズ１０と前記第二レンズ２０との間の距離の増大を必要として、前記広角リレーレンズ１００の厚さを増加させる。前記第一レンズ１０の有効焦点距離が小さすぎると、前記第一レンズ１０と前記第二レンズ２０との間の距離が減少し、前記光学システム３００のコマ収差及び横色収差を修正し難い。｜ｆ１／ｆ２｜が下限値である０．４より小さいと、歪曲収差が大きすぎて、画像処理方式を利用した修正を行い難い。｜ｆ１／ｆ２｜が上限値である０．８より大きいと、広角変換倍率が不足する。
【００１４】
２＜ｖ１／ｖ２＜３．８  ……（２）
【００１５】
ｖ１は、前記第一レンズ１０のアッベ数であり、ｖ２は、前記第二レンズ２０のアッベ数である。ｖ１が大きすぎると、前記光学システム３００の非点収差（ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ）は修正し難い。ｖ１が小さすぎると、前記光学システム３００の横色収差は大きすぎる。前記条件式（２）を満たすと、前記広角リレーレンズ１００の軸上色収差と横色収差とは、全てよく修正される。
【００１６】
０．８６＜Ｎ１／Ｎ２＜１．１２  ……（３）
【００１７】
Ｎ１は、前記第一レンズ１０の屈折率であり、Ｎ２は、前記第二レンズ２０の屈折率である。前記条件式（３）を満たすと、前記広角リレーレンズ１００の像面湾曲はよく修正される。
【００１８】
３．１＜Ｄ２/Ｄ１＜３．５  ……（４）
【００１９】
Ｄ１は、前記第一レンズ１０の後方主面と前記第二レンズ２０の前方主面との間の距離であり、Ｄ２は、前記第二レンズ２０の後方主面と前記メインレンズ２００の瞳面２２０との間の距離である。前記条件式（４）は、前記第一レンズ１０及び前記第二レンズ２０を通した光ビームの高度範囲を決め、前記条件式（４）を満たすと、非点収差とコマ収差とを効果的に修正することができる。Ｄ１が小さすぎると、前記光学システム３００のコマ収差は修正し難い。Ｄ１が大きすぎると、前記光学システム３００の非点収差は大きすぎる。
【００２０】
前記第二レンズ２０は、プラスチックからなり、少なくとも１つの非球面を備える。
【００２１】
レンズ表面中心を原点として、光軸がｘ軸である場合、レンズ表面の非球面形状は以下の数式によって表示される。
【００２２】
【数１】
2012093751.tif 000003
【００２３】
ｈは、光軸から非球面までの高さであり、ｋは、二次曲面係数であり、Ａｉは、非球面のｉ番目のオーダー（ｏｒｄｅｒ）補正係数であり、ｃは、頂点曲率である。
【００２４】
以下、図２〜図４を参照して、前記光学システム３００に対して詳しく説明する。
【００２５】
ＦＮｏは、Ｆナンバーであり、Ｒは、対応する表面の曲率半径であり、Ｔは、対応する表面から次の表面までの軸上距離であり、Ｎｄは、対応するレンズ群がｄ光線（波長が５８７ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄは、対応するレンズ群におけるｄ光線のアッベ数である。
【００２６】
本発明の第一実施形態に係る前記光学システム３００の各々の光学素子は、表１及び表２の条件を満足し、前記メインレンズ２００の有効焦点距離ｆ３＝４．１ｍｍであり、前記光学システム３００の合成焦点距離ｆ４＝１．７９ｍｍであり、前記広角リレー倍率ｆ４/ｆ３＝０．４４Ｘであり、ｆ１＝−１０．６１９ｍｍであり、ｆ２＝２４．４１３ｍｍであり、｜ｆ１／ｆ２｜＝０．４３５であり、Ｄ１＝１３．７０５ｍｍであり、Ｄ２＝４．２１５ｍｍであり、Ｄ１/Ｄ２＝３．２５１であり、ｖ１/ｖ２＝２．３５８であり、Ｎ１／Ｎ２＝１．０６１であり、ＦＮｏ＝２．８である。
【００２７】
【表１】
2012093751.tif 000004
【００２８】
【表２】
2012093751.tif 000005
【００２９】
前記第一実施形態に係る光学システム３００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は、ｇ線（波長が４３６ｎｍである）、Ｆ線（波長が４８６ｎｍである）、ｅ線（波長が５４６ｎｍである）、ｄ線（波長が５８８ｎｍである）、Ｃ線（波長が６５６ｎｍである）に対する球面収差値を示す。本実施形態に係る光学システム３００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−０．０５ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲である。図３に示したように、Ｓ（Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及びＴ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、全て−０．０５ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲内に制御される。図４に示したように、歪曲収差は、−３０％〜３０％の範囲内に制御される。前記光学システム３００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、よく校正することができる。
【００３０】
本発明の第二実施形態に係る光学システムの構造は、前記第一実施形態に係るプロジェクションレンズ３００の構造とほぼ同じである。本発明の第二実施形態に係る光学システムの各々の光学素子は、表３及び表４の条件を満足し、前記メインレンズ２００の有効焦点距離ｆ３＝４．１ｍｍであり、前記光学システムの合成焦点距離ｆ４＝３ｍｍであり、前記広角リレー倍率ｆ４/ｆ３＝０．７３Ｘであり、ｆ１＝−４０．８８５ｍｍであり、ｆ２＝５５．６９３ｍｍであり、｜ｆ１／ｆ２｜＝０．７３４であり、Ｄ１＝１４．７３ｍｍであり、Ｄ２＝４．３７ｍｍであり、Ｄ１/Ｄ２＝３．３６７であり、ｖ１/ｖ２＝３．５１７であり、Ｎ１／Ｎ２＝０．９２であり、ＦＮｏ＝２．８である。
【００３１】
【表３】
2012093751.tif 000006
【００３２】
【表４】
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【００３３】
前記第二実施形態に係る光学システムにおいて、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、図６乃至図８に示した。図６は、ｇ線（波長が４３６ｎｍである）、Ｆ線（波長が４８６ｎｍである）、ｅ線（波長が５４６ｎｍである）、ｄ線（波長が５８８ｎｍである）、Ｃ線（波長が６５６ｎｍである）に対する球面収差値を示す。前記第二実施形態に係る光学システムの可視光線（波長範囲は、４００ｎｍ〜７００ｎｍである）に対する球面収差値は−０．０５ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲である。図７に示したように、Ｓ（Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及びＴ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、全て−２０μｍ〜２０μｍの範囲内に制御される。図８に示したように、歪曲収差は、−２０％〜２０％の範囲内に制御される。前記第二実施形態に係る光学システムの球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、よく校正することができる。
【００３４】
本発明の光学システムにおいて、メインレンズの物体側に広角リレーレンズを設置することにより、広角倍率を高めて、広角画面を撮影することができ、使用者の経済的負担を下げる。
【００３５】
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。
【符号の説明】
【００３６】
１０  第一レンズ
１１  第一物体側表面
１２  第一像側表面
２０  第二レンズ
２１  第二物体側表面
２２  第二像側表面
１００  広角リレーレンズ
２００  メインレンズ
２２０  瞳面
２３０  イメージセンサー
２３１  結像面
３００  光学システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012093751.tif 000012
【図６】
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【図７】
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