JP2006030581A

JP2006030581A - 大口径広角レンズ

Info

Publication number: JP2006030581A
Application number: JP2004209170A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Toyama; 信明遠山
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: JP4574257B2

Abstract

【課題】Ｆナンバが１．４程度と明るく、画角が６０度程度以上でありながら、物体距離の全体にわたって諸収差を良好に補正することができ、高解像度かつ高コントラストな光学性能を有する大口径広角レンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、負の第１群Ｇ_１、正の第２群Ｇ_２が配設される。第１群Ｇ_１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズＬ_１、物体側に凸面を向けた負の第２レンズＬ_２、負の第３レンズＬ_３、正の第４レンズＬ_４からなる。第２群Ｇ_２は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正の第５レンズＬ_５、一方が正、他方が負で、接合レンズを構成する第６レンズＬ_６と第７レンズＬ_７、一方が正、他方が負で、接合レンズを構成する第８レンズＬ_８と第９レンズＬ_９からなる。第２群Ｇ_２を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行う。所定の条件式を満足することにより諸収差（特にコマ収差）を良好に補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、大口径広角レンズに関し、詳しくは監視カメラ等に搭載され、Ｆナンバが１．４程度であり画角が６０度程度以上である大口径広角レンズに関する。

従来、監視カメラ等に用いられるレンズは、主に室内で使用されることが多いため、明るい大口径レンズであることが要求されるとともに、広範囲を観察しあるいは撮影するために、より画角の広いレンズ系が要求されている。

このような監視カメラ等に用いられるレンズとして特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載されたレンズ系は、レトロフォーカスタイプの広角レンズであり、後群のみを移動させてフォーカシングを行うようになっている。

特開平９−２１１３２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたレンズ系は、Ｆナンバが２．８程度と暗く、室内で使用するには不向きであった。また、物体距離の全体にわたって、諸収差を良好に補正することができるとは言い難かった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、Ｆナンバが１．４程度と明るく、画角が６０度程度以上であり、物体距離の全体にわたって諸収差を良好に補正することができ、高解像度かつ高コントラストな光学性能を有する大口径広角レンズを提供することを目的とする。

本発明の大口径広角レンズは、上述した事情に鑑み提案されたもので、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、および正の屈折力を有する第２レンズ群が配設されてなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズ、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、および正の屈折力を有する第４レンズからなり、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズ、一方が正の屈折力を有し他方が負の屈折力を有するとともに、レンズ面が互いに接合されて接合レンズを構成する第６レンズと第７レンズ、および一方が正の屈折力を有し他方が負の屈折力を有するとともに、レンズ面が互いに接合されて接合レンズを構成する第８レンズと第９レンズからなり、
前記第２レンズ群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴とするものである。

また、本発明の大口径広角レンズは、前記構成に加えて、前記第５レンズの屈折率をＮ_Ｌ５とし、前記第２レンズ群を構成する２組の接合レンズのうちの負の屈折力を有するレンズの屈折率をそれぞれＮ_ＬＳ１、Ｎ_ＬＳ２とした場合に、下記条件式（１）〜（３）を満足することが好ましい。
Ｎ_Ｌ５＞１．７５・・・（１）
Ｎ_ＬＳ１＞１．７５・・・（２）
Ｎ_ＬＳ２＞１．７５・・・（３）

また、本発明の大口径広角レンズは、前記構成に加えて、全系の焦点距離をＦとし、前記第５レンズの焦点距離をＦ_Ｌ５とした場合に、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
３．０＜Ｆ_Ｌ５／Ｆ＜４．４・・・（４）

また、本発明の大口径広角レンズは、前記構成に加えて、前記第５レンズの物体側面の曲率半径をＲ_ａとし、前記第５レンズの像側面の曲率半径をＲ_ｂとした場合に、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
２．１＜（Ｒ_a＋Ｒ_ｂ）／（Ｒ_ａ−Ｒ_ｂ）＜３．１・・・（５）

本発明の大口径広角レンズは、上述した構成を備えており、特に、像側に配設された第２レンズ群中に２組の接合レンズを用いているため、Ｆナンバが１．４程度と明るく、画角が６０度程度以上と広画角でありながら、遠距離から近接距離に至るまでの物体距離全体にわたって諸収差を良好に補正することができ、高解像度かつ高コントラストな光学性能を発揮することができる。

また、上記各条件式を満足することにより、特にコマ収差を良好に補正することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の大口径広角レンズの実施形態を説明する。
図１〜３は、本発明の実施形態に係る大口径広角レンズを示すもので、図１は実施例１に係る大口径広角レンズのレンズ構成図、図２は実施例２に係る大口径広角レンズのレンズ構成図、図３は実施例３に係る大口径広角レンズのレンズ構成図である。

本発明の実施形態に係る大口径広角レンズは、図１〜３に示すように、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１、絞り３、および正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２が配設され、第２レンズ群Ｇ_２を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行うようになっている。

また、第２レンズ群Ｇ_２の像側には、赤外線カットフィルタ等のフィルタ部２が配設されており、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は固体撮像素子（ＣＣＤ）等の撮像面１上の結像位置に結像される。

第１レンズ群Ｇ_１は、物体側から順に、正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ_１、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズＬ_２、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ_３（実施例２では両凹レンズ）、および両凸形状の第４レンズＬ_４からなる。

第２レンズ群Ｇ_２は、物体側から順に、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第５レンズＬ_５、両凸形状の第６レンズＬ_６、負の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第７レンズＬ_７、両凸形状の第８レンズＬ_８、および両凹形状の第９レンズＬ_９からなり、第６レンズＬ_６と第７レンズＬ_７、および第８レンズＬ_８と第９レンズＬ_９は、レンズ面が互いに接合された接合レンズを構成している。

さらに、本発明の実施形態に係る大口径広角レンズは、下記の条件式（１）〜（５）を満足するように構成されている。

Ｎ_Ｌ５＞１．７５・・・（１）
Ｎ_ＬＳ１＞１．７５・・・（２）
Ｎ_ＬＳ２＞１．７５・・・（３）
３．０＜Ｆ_Ｌ５／Ｆ＜４．４・・・（４）
２．１＜（Ｒ_a＋Ｒ_ｂ）／（Ｒ_ａ−Ｒ_ｂ）＜３．１・・・（５）
ただし、
Ｎ_Ｌ５：第５レンズの屈折率
Ｎ_ＬＳ１、Ｎ_ＬＳ２：第２レンズ群を構成する２組の接合レンズのうちの負の屈折力を有するレンズ（下記実施例ではそれぞれ第７レンズＬ_７と第９レンズＬ_９）の屈折率
Ｆ：全系の焦点距離
Ｆ_Ｌ５：第５レンズの焦点距離
Ｒ_ａ：第５レンズの物体側面の曲率半径（下記実施例ではＲ_１０）
Ｒ_ｂ：第５レンズの像側面の曲率半径（下記実施例ではＲ_１１）

次に、前記各条件式の技術的意義について説明する。
条件式（１）は、第５レンズＬ_５の屈折率Ｎ_Ｌ５を規定するもので、この条件式（１）においてＮ_Ｌ５の値が下限を下回ると、特にコマ収差が増大して補正をすることが困難となる。

条件式（２）および条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ_２を構成する２組の接合レンズのうちの負の屈折力を有するレンズの屈折率Ｎ_ＬＳ１、Ｎ_ＬＳ２を規定するもので、この条件式（２）および条件式（３）においてＮ_ＬＳ１、Ｎ_ＬＳ２の値がそれぞれ下限を下回ると、特にコマ収差が増大して補正をすることが困難となる。

条件式（４）は、第５レンズＬ_５の焦点距離Ｆ_Ｌ５と全系の焦点距離Ｆの比Ｆ_Ｌ５／Ｆを規定するもので、この条件式（４）においてＦ_Ｌ５／Ｆの値が規定された範囲を超えると、特にコマ収差が増大して補正をすることが困難となる。

条件式（５）は、第５レンズＬ_５の物体側面の曲率半径Ｒ_aと第５レンズＬ_５の像側面の曲率半径Ｒ_ｂの和と差の比（Ｒ_a＋Ｒ_ｂ）／（Ｒ_ａ−Ｒ_ｂ）を規定するもので、この条件式（５）において、（Ｒ_a＋Ｒ_ｂ）／（Ｒ_ａ−Ｒ_ｂ）の値が規定された範囲を越えると、特にコマ収差が増大して補正をすることが困難となる。

なお、コマ収差をさらに良好に補正するという点で、
Ｎ_Ｌ５＞１．８０
Ｎ_ＬＳ１＞１．８０
Ｎ_ＬＳ２＞１．８０
３．２＜Ｆ_Ｌ５／Ｆ＜４．０
２．４＜（Ｒ_a＋Ｒ_ｂ）／（Ｒ_ａ−Ｒ_ｂ）＜２．９
とすることが好ましい。

以下、具体的な実施例を用いて、本発明に係る大口径広角レンズをより詳細に説明する。

＜実施例１＞
実施例１に係る大口径広角レンズのレンズ構成は、図１に示すとおりである。
以下、実施例１について具体的なデータを示す。
下記表１の上段に、実施例１に係る大口径広角レンズの焦点距離ｆ（ｍｍ）およびＦナンバの値を示す。

また、下記表１の中段に、実施例１の各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔；表２、表３において同じ）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_dおよびアッベ数ν_dを示す。なお、表１および以下の表２、表３において、各記号に対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。
さらに、下記表１の下段に、上記条件式（１）〜（５）の各値を示す。

表１の下段に示した数値から明らかなように、実施例１に係る大口径広角レンズは、上記条件式（１）〜（５）の全てを満足している。

また、図４および図５は実施例１に係る大口径広角レンズの諸収差を示すもので、図４は無限遠物体距離における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図、図５は焦点距離１００ｍｍにおける諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図である。なお、これらの収差図および図６〜９に示す収差図においてωは半画角を示す。また、非点収差の各収差図は、サジタル像面およびタンジェンシャル像面における収差を示す。

図４および図５から明らかなように、実施例１に係る大口径広角レンズは、各収差（特にコマ収差）を良好に補正し得る高性能なものとされている。

＜実施例２＞
実施例２に係る大口径広角レンズのレンズ構成は、図２に示すとおりである。なお、実施例１に係る大口径広角レンズとは、第３レンズＬ_３が両凹レンズとされている点が異なっている。
以下、実施例２について具体的なデータを示す。

下記表２の上段に、実施例２に係る大口径広角レンズの焦点距離ｆ（ｍｍ）およびＦナンバの値を示す。
また、下記表２の中段に、実施例２の各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_dおよびアッベ数ν_dを示す。
さらに、下記表２の下段に、上記条件式（１）〜（５）の各値を示す。

表２の下段に示した数値から明らかなように、実施例２に係る大口径広角レンズは、上記条件式（１）〜（５）の全てを満足している。

また、図６および図７は実施例２に係る大口径広角レンズの諸収差を示すもので、図６は無限遠物体距離における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図、図７は焦点距離１００ｍｍにおける諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図である。

図６および図７から明らかなように、実施例２に係る大口径広角レンズは、各収差（特にコマ収差）を良好に補正し得る高性能なものとされている。

＜実施例３＞
実施例３に係る大口径広角レンズのレンズ構成は、図３に示すとおりである。
以下、実施例３について具体的なデータを示す。

下記表３の上段に、実施例３に係る大口径広角レンズの焦点距離ｆ（ｍｍ）およびＦナンバの値を示す。
また、下記表３の中段に、実施例３の各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_dおよびアッベ数ν_dを示す。
さらに、下記表３の下段に、上記条件式（１）〜（５）の各値を示す。

表３の下段に示した数値から明らかなように、実施例３に係る大口径広角レンズは、上記条件式（１）〜（５）の全てを満足している。

また、図８および図９は実施例３に係る大口径広角レンズの諸収差を示すもので、図８は無限遠物体距離における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図、図９は焦点距離１００ｍｍにおける諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図である。

図８および図９から明らかなように、実施例３に係る大口径広角レンズは、各収差（特にコマ収差）を良好に補正し得る高性能なものとされている。

＜他の実施形態＞
なお、本発明の大口径広角レンズとしては、上記各実施例のものに限られるものではなく、その他の種々の変更が可能である。例えば、上記各実施例の各レンズを構成するレンズの形状は適宜変更可能である。また、本発明の大口径広角レンズは、監視カメラ以外にも、例えば一般のビデオカメラやデジタルカメラ等の種々の光学装置に搭載可能である。

本発明の実施例１に係る大口径広角レンズのレンズ構成図本発明の実施例２に係る大口径広角レンズのレンズ構成図本発明の実施例３に係る大口径広角レンズのレンズ構成図本発明の実施例１に係る大口径広角レンズの無限遠物体距離における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図本発明の実施例１に係る大口径広角レンズの焦点距離１００ｍｍにおける諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図本発明の実施例２に係る大口径広角レンズの無限遠物体距離における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図本発明の実施例２に係る大口径広角レンズの焦点距離１００ｍｍにおける諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図本発明の実施例３に係る大口径広角レンズの無限遠物体距離における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図本発明の実施例３に係る大口径広角レンズの焦点距離１００ｍｍにおける諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）を示す収差図

符号の説明

１撮像面
２フィルタ部
３絞り
Ｇ_１〜Ｇ_２レンズ群
Ｌ_１〜Ｌ_９レンズ
Ｘ光軸

Claims

物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、および正の屈折力を有する第２レンズ群が配設されてなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズ、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、および正の屈折力を有する第４レンズからなり、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズ、一方が正の屈折力を有し他方が負の屈折力を有するとともに、レンズ面が互いに接合されて接合レンズを構成する第６レンズと第７レンズ、および一方が正の屈折力を有し他方が負の屈折力を有するとともに、レンズ面が互いに接合されて接合レンズを構成する第８レンズと第９レンズからなり、
前記第２レンズ群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴とする大口径広角レンズ。
前記第５レンズの屈折率をＮ_Ｌ５とし、前記第２レンズ群を構成する２組の接合レンズのうちの負の屈折力を有するレンズの屈折率をそれぞれＮ_ＬＳ１、Ｎ_ＬＳ２とした場合に、下記条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とする請求項１記載の大口径広角レンズ。
Ｎ_Ｌ５＞１．７５・・・（１）
Ｎ_ＬＳ１＞１．７５・・・（２）
Ｎ_ＬＳ２＞１．７５・・・（３）
全系の焦点距離をＦとし、前記第５レンズの焦点距離をＦ_Ｌ５とした場合に、下記条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の大口径広角レンズ。
３．０＜Ｆ_Ｌ５／Ｆ＜４．４・・・（４）
前記第５レンズの物体側面の曲率半径をＲ_ａとし、前記第５レンズの像側面の曲率半径をＲ_ｂとした場合に、下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項記載の大口径広角レンズ。
２．１＜（Ｒ_a＋Ｒ_ｂ）／（Ｒ_ａ−Ｒ_ｂ）＜３．１・・・（５）