(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、監視カメラ、特に交通監視用のカメラに搭載されるズームレンズとしては、夜間や薄暗い場所でも良好に監視できる大口径比のレンズ系が望まれてきた。加えて、近年、急激な固体撮像素子(CCDやCMOS等)の高画素化が進んだことで、高画素の固体撮像素子(被写体のより細かな特徴を確認できる300万画素以上)に対応可能な高解像力を備えたレンズ系が要求されている。
【0006】
また、監視カメラの小型化、軽量化の要求も強いことから、監視カメラに搭載されるレンズ系にも小型、軽量のものが望まれている。さらに、新興国への進出のため、安価なレンズ系も求められている。
【0007】
特許文献1に記載のレンズ系は、6枚のレンズで構成されており、全系の小型化が図られている。しかしながら、このレンズ系は、Fナンバーが大きいため、明るさを欠き、高画質の画像を得ることは困難である。
【0008】
特許文献2,3に記載のレンズ系は、Fナンバーが小さいので、明るい画像を得ることができる。しかしながら、これらのレンズ系は、7〜8枚のレンズで構成されているため、全系の小型化、軽量化が図られているとは云いがたい。特に、絞りより像側に4枚以上のレンズが配置されているため、レンズ系の全長が長くなっている。さらに、レンズ系を構成しているレンズ枚数が多いため、高価である。
【0009】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、明るい画像が得られるとともに、諸収差を効果的に補正することで高い結像性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量で安価なレンズ系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるレンズ系は、物体側より順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第2レンズ群と、からなるレンズ系
において、前記第2レンズ群は、物体側より順に配置された、負レンズと、正レンズと、正レンズと、からなっており、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
(1)
2.001≧nd23>1.9
(2) 0.4≦f23/f≦1.2
ただし、nd23は前記第2レンズ群の最も像側に配置された正レンズのd線に対する屈折率、f23は前記第2レンズ群の最も像側に配置された正レンズの焦点距離、fは光学系全系の焦点距離を示す。
【0011】
本発明によれば、明るい画像が得られるとともに、諸収差を効果的に補正することで高い結像性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量で安価なレンズ系を提供することができる。
【0012】
本発明にかかるレンズ系は、前記発明において、前記第1レンズ群が、物体側より順に配置された、メニスカス形状の正レンズと、正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと、からなっており、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
(3) νd13<23
ただし、νd13は前記第1レンズ群の最も像側に配置された負レンズのd線に対するアッベ数を示す。
【0013】
本発明によれば、色収差を良好に補正することで、さらに結像性能が向上したレンズ系を実現することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、明るい画像が得られるとともに、諸収差を効果的に補正することで高い結像性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量で安価なレンズ系を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明にかかるレンズ系の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0017】
本発明にかかるレンズ系は、物体側より順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第2レンズ群と、からなる。このレンズ系では、レンズ系全体を光軸に沿って移動させることにより、フォーカシングを行う。
【0018】
本発明は、明るい画像が得られるとともに、諸収差を効果的に補正することで高い結像性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量で安価なレンズ系を提供することを目的としている。かかる目的を達成するため、上記構成に加え、以下に示すような各種条件を設定している。
【0019】
まず、本発明にかかるレンズ系は、第2レンズ群を、物体側より順に、負レンズと、正レンズと、正レンズと、を配置して構成する。第2レンズ群を、負、正、正の3枚レンズで構成することにより、第2レンズ群の小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。
【0020】
そして、かかる構成において、第2レンズ群の最も像側に配置された正レンズのd線に対する屈折率をnd23、第2レンズ群の最も像側に配置された正レンズの焦点距離をf23、光学系全系の焦点距離をfとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(1)
2.001≧nd23>1.9
(2) 0.4≦f23/f≦1.2
【0021】
条件式(1)は、第2レンズ群の最も像側に配置された正レンズのd線に対する屈折率の適切な範囲を規定している。条件式(1)を満足することにより、レンズ系全系で発生する球面収差やコマ収差を良好に補正し、高い結像性能を得ることができる。
【0022】
条件式(1)においてその下限を下回ると、球面収差やコマ収差の補正が困難になる。また、レンズ系全体のペッツバール和も大きくなることによって、結像性能が劣化する。
【0023】
条件式(2)は、第2レンズ群の最も像側に配置された正レンズの焦点距離と光学系全系の焦点距離との比の適切な範囲を規定している。条件式(2)を満足することにより、レンズ系全長の短縮と結像性能の維持とを両立させることができる。
【0024】
条件式(2)においてその上限を超えると、第2レンズ群の最も像側に配置された正レンズの屈折力が弱くなりすぎる。この場合、レンズ系の全長が延び、レンズ系の小型化が阻害される。加えて、球面収差とコマ収差の補正が困難になり、結像性能が劣化する。一方、条件式(2)においてその下限を下回ると、第2レンズ群の最も像側に配置された正レンズの屈折力が強くなりすぎる。この場合、レンズ系の全長が短くなり、レンズ系の小型化には有利となる。しかしながら、非点収差と像面湾曲の補正が困難になり、結像性能が劣化するため、好ましくない。
【0025】
明るいレンズでは、諸収差が目立ちやすい傾向にある。そこで、明るいレンズを実現しようとする場合、諸収差を効果的に補正するため、条件式(1),(2)を満足することがより有効である。特に、条件式(1),(2)を満足することによって、大口径比化に伴って発生が顕著になる諸収差を良好に補正し、高い結像性能が得られる。
【0026】
また、条件式(1),(2)を満足すれば、第2レンズ群をすべて球面レンズで構成しても、諸収差を良好に補正することが可能になるため、レンズ系の製造コストを低減することができる。
【0027】
なお、上記条件式(1),(2)は、次に示す範囲を満足すると、より好ましい効果が期待できる。
(1a)
2.001≧nd23>1.95
(2a) 0.6≦f23/f≦1.0
条件式(1a),(2a)で規定する範囲を満足することにより、レンズ系の十分な小型化を図りながら、結像性能をより向上させることができる。
【0028】
さらに、本発明にかかるレンズ系は、第1レンズ群を、物体側より順に、メニスカス形状の正レンズと、正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと、を配置して構成する。第1レンズ群を、正、正、負の3枚レンズで構成することにより、第1レンズ群の小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。
【0029】
そして、かかる構成において、第1レンズ群の最も像側に配置された負レンズのd線に対するアッベ数をνd13とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(3) νd13<23
【0030】
条件式(3)は、第1レンズ群の最も像側に配置された負レンズのd線のアッベ数の適切な範囲を規定している。明るいレンズほど色収差が目立つ傾向にあるため、明るいレンズを実現しようとする場合、色収差の効果的な補正は必須となる。そこで、本発明では条件式(3)を設定している。条件式(3)を満足することにより、レンズ系内の正レンズにより発生した軸上色収差と倍率色収差を、当該負レンズで同量の軸上色収差と倍率色収差を逆方向に発生させて打ち消すことが可能になり、レンズ系全系で発生する色収差を良好に補正することができる。
【0031】
条件式(3)においてその上限を超えると、第1レンズ群の最も像側に配置された負レンズにおいて、補正に必要な色収差量を発生させることができなくなり、結果としてレンズ系全系で発生する色収差が増大してしまう。
【0032】
また、条件式(3)を満足すれば、第1レンズ群をすべて球面レンズで構成しても、色収差を良好に補正することが可能になるため、レンズ系の製造コストをさらに低減することができる。
【0033】
なお、上記条件式(3)は、次に示す範囲を満足すると、より好ましい効果が期待できる。
(3a) νd13<20
この条件式(3a)で規定する範囲を満足することにより、明るいレンズに必須の条件となる色収差の補正をより良好に行うことができる。
【0034】
以上説明したように、本発明にかかるレンズ系は、上記構成を備えることにより、明るい画像が得られるとともに、諸収差を効果的に補正することで高い結像性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えることができる。
【0035】
特に、第2レンズ群を、物体側より順に、負レンズと、正レンズと、正レンズと、を配置して構成し、条件式(1),(2)を満足することによって、レンズ系の小型化を図りながら、大口径比化に伴って発生が顕著になる諸収差を良好に補正し、高い結像性能が得られる。さらに、第1レンズ群を、物体側より順に、メニスカス形状の正レンズと、正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと、を配置し、条件式(3)を満足することによって、大口径比化に伴って発生が顕著になる色収差を良好に補正することができる。
【0036】
さらに、条件式(1)〜(3)を満足すれば、第1レンズ群および第2レンズ群をすべて球面レンズで構成しても、諸収差を良好に補正することが可能になるため、レンズ系の製造コストを低減することができる。
【0037】
以下、本発明にかかるレンズ系の実施例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例1】
【0038】
図1は、実施例1にかかるレンズ系の構成を示す光軸に沿う断面図である。このレンズ系は、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G
11と、絞りSと、正の屈折力を有する第2レンズ群G
12と、が配置されて構成される。このレンズ系では、レンズ系全体を光軸に沿って移動させることにより、フォーカシングを行う。
【0039】
第1レンズ群G
11は、物体側から順に、メニスカス形状の正レンズL
111と、正レンズL
112と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL
113と、が配置されて構成される。
【0040】
第2レンズ群G
12は、物体側から順に、負レンズL
121と、正レンズL
122と、正レンズL
123と、が配置されて構成される。負レンズL
121と正レンズL
122とは、接合されている。
【0041】
以下、実施例1にかかるレンズ系に関する各種数値データを示す。
【0042】
(レンズデータ)
r
1=29.862
d
1=4.20 nd
1=1.61800 νd
1=63.39
r
2=100.672
d
2=0.15
r
3=18.238
d
3=4.60 nd
2=1.88100 νd
2=40.14
r
4=22.818
d
4=1.10
r
5=15.195
d
5=3.90 nd
3=1.95906 νd
3=17.47
r
6=9.170
d
6=7.21
r
7=∞(絞り)
d
7=5.07
r
8=-13.054
d
8=1.30 nd
4=1.80809 νd
4=22.76
r
9=23.695
d
9=7.00 nd
5=1.881 νd
5=40.14
r
10=-18.090
d
10=3.26
r
11=27.799
d
11=2.82 nd
6=2.001 νd
6=29.13
r
12=-1800.000
d
12=14.09
r
13=∞(像面)
【0043】
レンズ系全系の焦点距離(f)=35.0
Fナンバー(Fno.)=1.22
半画角(ω)=7.80
【0044】
(条件式(1)に関する数値)
nd23(正レンズL
123のd線に対する屈折率)=2.001
【0045】
(条件式(2)に関する数値)
f23(正レンズL
123の焦点距離)=27.37
f23/f=0.787
【0046】
(条件式(3)に関する数値)
νd13(負レンズL
113のd線に対するアッベ数)=17.47
【0047】
図2は、実施例1にかかるレンズ系のd線(λ=587.56nm)に対する諸収差図である。なお、非点収差図におけるS,Mは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。
【実施例2】
【0048】
図3は、実施例2にかかるレンズ系の構成を示す光軸に沿う断面図である。このレンズ系は、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G
21と、絞りSと、正の屈折力を有する第2レンズ群G
22と、が配置されて構成される。このレンズ系では、レンズ系全体を光軸に沿って移動させることにより、フォーカシングを行う。
【0049】
第1レンズ群G
21は、物体側から順に、メニスカス形状の正レンズL
211と、正レンズL
212と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL
213と、が配置されて構成される。
【0050】
第2レンズ群G
22は、物体側から順に、負レンズL
221と、正レンズL
222と、正レンズL
223と、が配置されて構成される。負レンズL
221と正レンズL
222とは、接合されている。
【0051】
以下、実施例2にかかるレンズ系に関する各種数値データを示す。
【0052】
(レンズデータ)
r
1=29.908
d
1=3.80 nd
1=1.77250 νd
1=49.62
r
2=97.621
d
2=2.38
r
3=18.141
d
3=4.20 nd
2=1.88100 νd
2=40.14
r
4=20.858
d
4=1.22
r
5=15.338
d
5=3.90 nd
3=1.94594 νd
3=17.98
r
6=9.170
d
6=5.77
r
7=∞(絞り)
d
7=4.58
r
8=-12.180
d
8=1.30 nd
4=1.92286 νd
4=18.90
r
9=41.403
d
9=6.00 nd
5=1.881 νd
5=40.14
r
10=-16.215
d
10=4.69
r
11=27.944
d
11=2.95 nd
6=2.00069 νd
6=25.46
r
12=-116.373
d
12=14.09
r
13=∞(像面)
【0053】
レンズ系全系の焦点距離(f)=35.0
Fナンバー(Fno.)=1.42
半画角(ω)=7.81
【0054】
(条件式(1)に関する数値)
nd23(正レンズL
223のd線に対する屈折率)=2.00069
【0055】
(条件式(2)に関する数値)
f23(正レンズL
223の焦点距離)=22.75
f23/f=0.65
【0056】
(条件式(3)に関する数値)
νd13(負レンズL
213のd線に対するアッベ数)=17.98
【0057】
図4は、実施例2にかかるレンズ系のd線(λ=587.56nm)に対する諸収差図である。なお、非点収差図におけるS,Mは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。
【実施例3】
【0058】
図5は、実施例3にかかるレンズ系の構成を示す光軸に沿う断面図である。このレンズ系は、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G
31と、絞りSと、正の屈折力を有する第2レンズ群G
32と、が配置されて構成される。このレンズ系では、レンズ系全体を光軸に沿って移動させることにより、フォーカシングを行う。
【0059】
第1レンズ群G
31は、物体側から順に、メニスカス形状の正レンズL
311と、正レンズL
312と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL
313と、が配置されて構成される。
【0060】
第2レンズ群G
32は、物体側から順に、負レンズL
321と、正レンズL
322と、正レンズL
323と、が配置されて構成される。負レンズL
321と正レンズL
322とは、接合されている。
【0061】
以下、実施例3にかかるレンズ系に関する各種数値データを示す。
【0062】
(レンズデータ)
r
1=25.218
d
1=3.80 nd
1=1.58913 νd
1=61.25
r
2=77.111
d
2=0.15
r
3=19.069
d
3=3.20 nd
2=1.83481 νd
2=42.72
r
4=24.385
d
4=2.18
r
5=14.906
d
5=3.90 nd
3=1.95906 νd
3=17.47
r
6=9.275
d
6=6.05
r
7=∞(絞り)
d
7=5.50
r
8=-11.605
d
8=1.30 nd
4=1.80809 νd
4=22.76
r
9=35.340
d
9=6.00 nd
5=1.881 νd
5=40.14
r
10=-16.184
d
10=4.10
r
11=28.881
d
11=3.10 nd
6=2.001 νd
6=29.13
r
12=-1800.000
d
12=15.06
r
13=∞(像面)
【0063】
レンズ系全系の焦点距離(f)=35.0
Fナンバー(Fno.)=1.42
半画角(ω)=7.81
【0064】
(条件式(1)に関する数値)
nd23(正レンズL
323のd線に対する屈折率)=2.001
【0065】
(条件式(2)に関する数値)
f23(正レンズL
323の焦点距離)=28.42
f23/f=0.812
【0066】
(条件式(3)に関する数値)
νd13(負レンズL
313のd線に対するアッベ数)=17.47
【0067】
図6は、実施例3にかかるレンズ系のd線(λ=587.56nm)に対する諸収差図である。なお、非点収差図におけるS,Mは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。
【実施例4】
【0068】
図7は、実施例4にかかるレンズ系の構成を示す光軸に沿う断面図である。このレンズ系は、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G
41と、絞りSと、正の屈折力を有する第2レンズ群G
42と、が配置されて構成される。このレンズ系では、レンズ系全体を光軸に沿って移動させることにより、フォーカシングを行う。
【0069】
第1レンズ群G
41は、物体側から順に、メニスカス形状の正レンズL
411と、正レンズL
412と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL
413と、が配置されて構成される。
【0070】
第2レンズ群G
42は、物体側から順に、負レンズL
421と、正レンズL
422と、正レンズL
423と、が配置されて構成される。負レンズL
421と正レンズL
422とは、接合されている。
【0071】
以下、実施例4にかかるレンズ系に関する各種数値データを示す。
【0072】
(レンズデータ)
r
1=28.699
d
1=3.46 nd
1=1.61800 νd
1=63.39
r
2=82.060
d
2=0.15
r
3=18.000
d
3=3.45 nd
2=1.83481 νd
2=42.72
r
4=23.807
d
4=0.74
r
5=14.707
d
5=3.90 nd
3=1.92286 νd
3=18.90
r
6=9.170
d
6=7.05
r
7=∞(絞り)
d
7=4.98
r
8=-12.867
d
8=1.30 nd
4=1.80809 νd
4=22.76
r
9=37.844
d
9=6.00 nd
5=1.881 νd
5=40.14
r
10=-16.294
d
10=1.39
r
11=36.787
d
11=3.50 nd
6=2.001 νd
6=29.13
r
12=-1800.000
d
12=16.63
r
13=∞(像面)
【0073】
レンズ系全系の焦点距離(f)=35.0
Fナンバー(Fno.)=1.42
半画角(ω)=7.75
【0074】
(条件式(1)に関する数値)
nd23(正レンズL
423のd線に対する屈折率)=2.001
【0075】
(条件式(2)に関する数値)
f23(正レンズL
423の焦点距離)=36.75
f23/f=1.05
【0076】
(条件式(3)に関する数値)
νd13(負レンズL
413のd線に対するアッベ数)=18.90
【0077】
図8は、実施例4にかかるレンズ系のd線(λ=587.56nm)に対する諸収差図である。なお、非点収差図におけるS,Mは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。
【0078】
なお、上記各実施例中の数値データにおいて、r
1,r
2,・・・・は各レンズ、絞り面等の曲率半径、d
1,d
2,・・・・は各レンズ、絞り等の肉厚またはそれらの面間隔、nd
1,nd
2,・・・・は各レンズのd線(λ=587.56nm)に対する屈折率、νd
1,νd
2,・・・・は各レンズのd線(λ=587.56nm)に対するアッベ数を示している。そして、長さの単位はすべて「mm」、角度の単位はすべて「°」である。
【0079】
以上説明したように、上記各実施例のレンズ系は、上記構成を備えることにより、明るい画像が得られるとともに、諸収差を効果的に補正することで高い結像性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えることができる。
【0080】
特に、6枚のレンズで構成し、上記各条件式を満足することにより、Fナンバーが1.2〜1.4程度の大口径比でありながら、諸収差の効果的な補正が可能な高い結像性能を維持し、300万画素以上の固体撮影素子に対応可能な高解像力を備えた小型、軽量のレンズ系を実現することができる。また、第1レンズ群および第2レンズ群をすべて球面レンズで構成しても、諸収差を良好に補正することができるため、安価なレンズ系を実現することができる。