(57)【要約】【課題】小型・軽量で廉価に製造可能な射出瞳の長い広角レンズを提案すること。【解決手段】広角レンズのレンズ光学系１００は、物体側より順に配置した負のパワーを持った１群レンズ１０および正のパワーを持った２群レンズ２０を有し、２群レンズ２０は、絞り５を挟み、物体側に配置されている前群レンズ３０と、反対側に配置されている後群レンズ４０とを備え、全レンズ系を構成しているレンズ群のレンズ面のうち少なくとも３面が非球面とされ、１群レンズ１０の焦点距離をＦ１、２群レンズ２０の焦点距離をＦ２、前群レンズ３０の焦点距離をｆｍ、後群レンズ４０の焦点距離をｆＲ、前群レンズ３０のアッベ数をνｄｍとしたとき、次の条件式（１）、（２）および（３）を満足している。              ０．５  ＜ｆｍ／ｆＲ＜  ３．０  （１）              νｄｍ  ＜  ４５                （２）              ０．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜３．０  （３）【選択図】図１
2009080507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に配置した負のパワーを持った１群レンズおよび正のパワーを持った２群レンズを有し、
前記１群レンズは、負のパワーを持った２枚のレンズによって構成されており、
前記２群レンズは、絞りを挟み、物体側に配置されている１枚からなる前群レンズと、反対側に配置されている１枚からなる後群レンズとを備えており、
全レンズ系を構成しているレンズ群のレンズ面のうち３面は非球面とされており、
前記１群レンズの焦点距離をＦ１、前記２群レンズの焦点距離をＦ２、前記前群レンズの焦点距離をｆｍ、前記後群レンズの焦点距離をｆＲ、前記前群レンズのアッベ数をνｄｍとしたとき、次の条件式（１）、（２）および（３）を満足することを特徴とする広角レンズ。
０．５  ＜ｆｍ／ｆＲ＜  ３．０    （１）
νｄｍ  ＜  ４５                  （２）
０．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜３．０    （３）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた車載用カメラ、監視用カメラ、携帯電話搭載カメラ等に用いられる小型で軽量な後側焦点距離の長い広角レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、自動車等の後方確認や、携帯電話等に用いられる小型で高性能な画像取り込み角度が水平方向で１００度を超すような超広角レンズが求められている。ここで、これらの広角レンズを用いる小型カメラの受光素子にはほとんどＣＣＤやＣＭＯＳが用いられており、これらの受光素子の特徴として、各画素に取り込める光線角度に制約がある。この性能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急激に減少し、いわゆる周辺部の暗いカメラとなってしまう。
【０００３】
このような現象を補正するために、例えば、特許文献１に見られるような電気的な補正回路（シェーディング補正回路）を組み込む方式が採用されている。しかし、この方式では回路基板が大型化し、小型・コンパクト化の要望に合致しないことがある。電気的な補正以外としては、特許文献２に、受光素子と一対をなすマイクロレンズを配置し、素子面への受光角を拡大する方式も提案されている。しかし、この方式では大幅なコスト高になり、実用性に乏しい。
【０００４】
そこで、近年においては、これらの課題をレンズ系によって対応しようとする試みが一般化され、多くの枚数の球面レンズを使用して性能を整え、射出瞳の長いレンズを実現している。この他にも、小型、軽量化を目的とした物体側より順に凹非球面レンズと、凸非球面レンズの２枚の非球面レンズを用いた提案が、特許文献３にされている。さらに、このレンズ系における凹非球面レンズと凸非球面レンズの間に色補正のための接合レンズを介在させた構成が、特許文献４に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１３７０６２号公報
【特許文献２】特開平５−１１００４７号公報
【特許文献３】特開平６−６７０９１号公報
【特許文献４】特開平５−１７３０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多数枚の球面ガラスレンズを用いて、高性能で射出瞳の長い広角レンズを実現しようとすると、レンズ光学系のトータルコストが極めて高くなるばかりか、レンズが大型化してしまい、実用的でない。
【０００７】
また、小型・軽量化を目的とした凹レンズと凸レンズの２枚の非球面レンズを用いた方法では、長い射出瞳を得ることが難しいばかりか、倍率の色収差を押さえることも困難であり、結果的におのずとその用途に限界が生ずる。
【０００８】
さらに、色補正のための接合レンズを凹レンズと凸レンズの２枚の非球面レンズの間に挿入した構成のものでは、長い射出瞳を得ることができないという欠点がある。
【０００９】
以上のように、これらいずれのタイプの広角レンズにおいても、小型、軽量で低コストで、しかも倍率の色収差を抑えることができ、さらには長い射出瞳を得ようとする要求を同時に満たすことが極めて困難である。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、小型・軽量で、低コストであり、倍率の色収差補正が可能であり、しかも射出瞳の長い超広角レンズを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の広角レンズは、物体側より順に配置した負のパワーを持った１群レンズおよび正のパワーを持った２群レンズを有し、前記１群レンズは、負のパワーを持った２枚のレンズによって構成されており、前記２群レンズは、絞りを挟み、物体側に配置されている前群レンズと、反対側に配置されている後群レンズとを備えており、全レンズ系を構成しているレンズ群のレンズ面のうち３面は非球面とされており；前記前群レンズには、アッベ数の小さいレンズを用いて、本来補正が難しい倍率の色収差を補正し、同時に、射出瞳の長い超広角レンズとなるように配慮したことを特徴としている。
【００１２】
すなわち、本発明の広角レンズでは、前記１群レンズの焦点距離をＦ１、前記２群レンズの焦点距離をＦ２、前記前群レンズの焦点距離をｆｍ、前記後群レンズの焦点距離をｆＲ、前記前群レンズのアッベ数をνｄｍとしたとき、次の条件式（１）、（２）および（３）を満足することを特徴とするものである。
０．５  ＜ｆｍ／ｆＲ＜  ３．０    （１）
νｄｍ  ＜  ４５                  （２）
０．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜３．０    （３）
【００１３】
ここで、条件式（１）は倍率の色収差および射出瞳を制限するものである。上限値３．０を超えると倍率の色収差のうち、短波長の倍率が（−）方向へ増加し、画面周辺部での青色の色ずれが発生すると共に、軸外のサジタル像が（＋）方向に増大し、画面の周辺部で非点収差が発生する。また、下限値０．５を下回ると、射出瞳の距離が短くなり、軸外光のＣＣＤ素子などへの入射角が増大し、この結果、周辺光量の減少を招くことになるばかりか、後側焦点距離が短くなり、本来の目的を達成できない。また、軸外の短波長像面が一方向に増大し、結像性能を阻害し、高性能な画像を得ることができない。
【００１４】
条件式（２）は色収差の補正に関するものである。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、本来の性能を満たすことができない。特に、軸上の色収差および軸外の色収差は短波長に関して相反方向にあるので、設計上十分な注意が必要である。
【００１５】
条件式（３）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。上限値３．０を超えると、後側焦点距離が小さくなり、また、長い後側焦点距離を持った短焦点レンズを作ることができないと共に、像面の湾曲が増大するばかりでなく、当初の目的である画像取り込み角度の大幅な減少を招くことになる。次に、下限値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できない。また、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と共に、各レンズの曲率半径が極端に小さくなり、加工上の制約もあって安定的な性能を保つことができない。
【００１６】
本発明の広角レンズによれば、ＣＣＤ等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用して、小型・軽量で廉価な超広角レンズを提供できる。
【００１７】
本発明において、前記１群レンズは、負のパワーを持った２枚のレンズによって構成されている。
【００１８】
本発明において、前記２群レンズは、１枚からなる前群レンズと、１枚からなる後群レンズを備えている。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明に従って構成した広角レンズは、小型・軽量で、廉価に製造することができ、しかも、倍率の色収差が補正され、射出瞳も十分に長いことが確認された。よって、本発明によれば、小型・軽量で射出瞳の長い高性能な広角レンズを廉価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した広角レンズの実施例の構成図である。
【図２】本発明の実施例に係るレンズ光学系の諸収差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した広角レンズの実施例を説明する。
【００２２】
図１を参照して説明すると、広角レンズ１００は、物体側より順に配置した負のパワーをもった１群レンズ１０および正のパワーを有する２群レンズ２０を有している。２群レンズ２０は、絞り５を挟み、物体側に配置されている前群レンズ３０と、反対側に配置されている後群レンズ４０とを備えている。
【００２３】
後群レンズ４０を構成している凸の非球面レンズ３２と結像面８（受光素子の受光面）との間には、ローパスフィルタ６とカバーガラス７が配置されている。これらローパスフィルタ６およびカバーガラス７は省略することも可能である。
【００２４】
ここで、各光学素子１ないし７において、図１に示すように、それらの表面の曲率半径を物体側からＲ１ないしＲｎ、面間距離をｄ１ないしｄｎとし、屈折率をＮｄ１ないしＮｄｎとし、アッベ数をνｄ１ないしνｄｎとする。また、非球面形状は光軸方向の軸をＸ、光軸と垂直方向の高さをＨ、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとするとき、次の式（４）により表わされる。
【００２５】
【数１】
2009080507.tif 000003
【００２６】
実施例に係るレンズ系は、負のパワーを持った１群レンズ１０を第１レンズ１１と第２レンズ１２に分割し、１群レンズ１０のレンズ１２の片面を非球面とし、２群レンズ２０の前群レンズ３０と後群レンズ４０をそれぞれ１枚の非球面レンズ２、３とした形式のもので、そのデータを表１に示し、図２にはその収差図を示す。
【００２７】
【表１】
2009080507.tif 000004
【００２８】
実施例は、前述の条件式（１）〜（３）に対し、満足している。すなわち、
条件式  （１）  ０．５  ＜ｆｍ／ｆＲ＜  ３．０
（２）  νｄｍ  ＜  ４５
（３）  ０．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜３．０
について、実施例は、焦点距離がＦ０＝１．２２ｍｍ、Ｆ１＝−２．８９ｍｍ、Ｆ２＝３．８７ｍｍ、ｆｍ＝４．２９ｍｍ、ｆＲ＝２．７６ｍｍで、条件式（１）がｆｍ／ｆＲ＝１．５５、（２）がνｄｍ＝２９．９１、（３）が｜Ｆ１／Ｆ２｜＝０．７５である。
【符号の説明】
【００２９】
１００  広角レンズのレンズ光学系
１０  １群レンズ
１  凹の非球面レンズ
１１、１２  １群レンズを構成しているレンズ
２０  ２群レンズ
３０  前群レンズ
２  凸の非球面レンズ
４０  後群レンズ
３  合成レンズ
３１  凹の球面レンズ
３２  凸の非球面レンズ
５  絞り
６  ローパスフィルタ
７  カバーガラス
８  結像面（受光素子の受光面）
【図２】
2009080507.tif 000005
【図１】
2009080507.tif 000006