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JP2010025995A - 広角光学系および撮像装置 - Google Patents

広角光学系および撮像装置 Download PDF

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JP2010025995A JP2008183990A JP2008183990A JP2010025995A JP 2010025995 A JP2010025995 A JP 2010025995A JP 2008183990 A JP2008183990 A JP 2008183990A JP 2008183990 A JP2008183990 A JP 2008183990A JP 2010025995 A JP2010025995 A JP 2010025995A
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angle optical
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Makoto Jin
誠 神
Toru Nakatani
通 中谷
Keiji Matsuzaka
慶二 松坂
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Konica Minolta Opto Inc
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Abstract

【課題】本発明は、撮像素子の高画素に対応し得、より良好な光学性能および超広画角を有する小型な広角光学系を提供する。
【解決手段】本発明の広角光学系１は、物体側より像側へ順に、前群１１と、絞り１２と、後群１３とから構成されて成り、前群１１は、物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ１１１と、負の光学的パワーを有する第２レンズ１１２と、正の光学的パワーを有する第３レンズ１１３と、第４レンズ１１４とから構成されてなり、後群１３は、正の光学的パワーを有する第５レンズ１３１から構成されて成る。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車載カメラや監視カメラ等のモニタ用途の撮像装置に好適に用いられる広画角でコンパクトな広角光学系、特に、全画角１８０度（半画角９０度）以上の超広角な超広角光学系に好適な広角光学系に関する。そして、本発明は、この広角光学系を備える撮像装置に関する。
周囲の映像情報を少数のカメラで広範囲に撮像する場合、一般に、大きな撮影画角（広画角）を有する広角光学系が採用される。例えば、車載用や監視用等の用途では、このような広角光学系が利用されている。
このような広角光学系は、例えば、特許文献１ないし特許文献３に開示されている。この特許文献１に開示の広角光学系では、４、５枚程度の少ないレンズ枚数で、超広角の際に問題となり易いいわゆるシェーディングを抑制することができている。また、特許文献２に開示の広角光学系では、４枚という少ないレンズ枚数で、超広角が達成されている。また、特許文献３に開示の広角光学系では、６枚のレンズを使用することによって、比較的良好な光学性能が達成されている。
特開２００５−２２７４２６号公報 特開２００６−２５９７０４号公報 特開２００７−２４９０７３号公報
ところで、近年では、車載用や監視用等の用途において、より高解像度でかつ小型化された光学系が要求されている。車内に設置されるカメラであれば、居住空間や運転者の視界を遮らないという実用的な観点等から、また車外に設置されるカメラであれば、車の美観および安全上の観点等から、より小型化された光学系が要求されている。また、撮像素子の高画素化に伴って、それに対応しながら小型で良好な光学性能を有した光学系も求められている。
前記特許文献１に開示の広角光学系では、物体側より像側へ負の光学的パワーを有するレンズが３枚配置されている。このため、前記特許文献１に開示の広角光学系は、光学系全長をコンパクト化（短小化）し難いという課題があった。
また、前記特許文献２に開示の広角光学系では、その少ないレンズ枚数によって前記撮像素子の高画素化に対応した光学系を達成することが困難であるという課題があった。
一方、前記特許文献３に開示の広角光学系では、６枚のレンズを使用することによって比較的良好な光学性能が達成されているが、このように６枚のレンズを使用しているため、光学系の小型化に対応することに課題があった。
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、撮像素子の高画素に対応することができ、より良好な光学性能および全画角１８０度（半画角９０度）以上の超広画角を有する小型な広角光学系を提供することである。
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する広角光学系および撮像装置を提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
（ａ）屈折率は、ｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率である。
（ｂ）アッベ数は、ｄ線、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率を各々ｎｄ、ｎＦ、ｎＣ、アッベ数をνｄとした場合に、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
の定義式で求められるアッベ数νｄをいうものとする。
（ｃ）面形状に関する表記は、近軸曲率に基づいた表記である。したがって、レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているものとする。
（ｄ）複合型非球面レンズに用いる樹脂材料は、基板ガラス材料の付加的機能しかないため、単独の光学部材として扱わず、基板ガラス材料が非球面を有する場合と同等の扱いとし、レンズ枚数も１枚として取り扱うものとする。そして、レンズ屈折率も基板となっているガラス材料の屈折率とする。複合型非球面レンズは、基板となるガラス材料の上に薄い樹脂材料を塗布して非球面形状としたレンズである。
本発明の一態様にかかる広角光学系は、物体側より像側へ順に、前群と、絞りと、後群とから構成されて成り、前記前群は、物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと、負の光学的パワーを有する第２レンズと、正の光学的パワーを有する第３レンズと、第４レンズとから構成されてなり、前記後群は、正の光学的パワーを有する第５レンズから構成されてなることを特徴とする。
このような構成の広角光学系では、第１ないし第５レンズを前記順に配置することによって、広画角、特に超広画角が達成されつつ、かつ、より良好な光学性能が維持されながら光学系の小型化も達成される。また、物体側より像側へ順に負レンズ２枚を配置することによって、負レンズの光学的パワーが適切に分担され、像面への軸外光線入射角を抑えることが可能となる。そして、その物体側に正の第３レンズと第４レンズとをそれぞれ配置することによって、第３および第４レンズで収差補正が分担され、より良好な収差補正が可能となる。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、前記第４レンズは、正の光学的パワーを有することである。
この構成によれば、第４レンズが正レンズであるので、第３および第４レンズによって正レンズの光学的パワーを適切に分担することができるから、正レンズの誤差感度を低減することが可能となる。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、下記（１）の条件式を満足することである。
ν３＜３０ ・・・（１）
ただし、ν３は、前記第３レンズのアッベ数である。
この構成において、前記条件式（１）の上限を上回ると、いずれも負の光学的パワーを有する前記第１および第２レンズと正の光学的パワーを有する第３レンズとにおけるアッベ数のバランスが崩れ、軸上色収差と倍率色収差を共に良好に補正することが困難となって、好ましくない。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、下記（２）の条件式を満足することである。
ν５＞４５ ・・・（２）
ただし、ν５は、前記第５レンズのアッベ数である。
この構成において、前記条件式（２）の下限を下回ると、前群と後群とにおけるアッベ数のバランスが崩れ、軸上色収差を良好に補正することが困難となって好ましくない。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、下記（３）の条件式を満足することである。
−１０＜Ｒ５ｆ／Ｒ５ｒ＜０ ・・・（３）
ただし、Ｒ５ｆは、前記第５レンズの物体側の曲率半径であり、Ｒ５ｒは、前記第５レンズの像面側の曲率半径である。
この構成において、前記条件式（３）の上限を上回ると、第５レンズがメニスカスレンズとなるため、球面収差および非点収差を良好に補正することが困難になってしまい、好ましくない。また、前記条件式（３）の下限を下回ると、第５レンズの像側面の曲率や面角度が大きくなりすぎ、製造困難となって、好ましくない。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、下記（４）の条件式を満足することである。
０＜Ｆｒ／Ｆｆ＜１ ・・・（４）
ただし、Ｆｆは、前記前群の焦点距離であり、Ｆｒは、前記後群の焦点距離である。
この構成において、前記条件式（４)の下限を下回ると、いわゆるレトロフォーカスとなるため、バックフォーカスが伸びて、光学系を小型化することが困難になってしまい、好ましくない。また、前記条件式（４）の上限を上回ると、前群の正の光学的パワーが強くなるため、超広角の画角を達成することが困難となってしまい、好ましくない。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、下記（５）の条件式を満足することである。
−１＜Ｒ４ｆ／Ｒ４ｒ＜１ ・・・（５）
ただし、Ｒ４ｆは、前記第４レンズの物体側の曲率半径であり、Ｒ４ｒは、前記第４レンズの像面側の曲率半径である。
この構成において、前記条件式（５）の上限を上回ると、第４レンズは、絞りを挟んで第５レンズと非対称な形状となるため、球面収差、コマ収差および非点収差を良好に補正することが困難となってしまい、好ましくない。また、前記条件式（５）の下限を下回ると、第４レンズの光学的パワーが緩くなるため、諸収差を良好に補正することが困難となって、好ましくない。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、前記第３レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであることである。
この構成によれば、第３レンズを物体側に凸のメニスカスレンズとすることによって、諸収差をより良好に補正することが可能となる。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、前記第２ないし第５レンズは、それぞれ、少なくとも１面の非球面を有することである。
この構成によれば、第２ないし第５レンズに少なくとも１面の非球面を付加することによって、諸収差を低減しつつ、光学全長を小さくすることに効果がある。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、前記第１レンズは、ガラス材料製レンズであることである。
この構成によれば、第１レンズをガラス材料製レンズで構成することによって、頑健性、耐薬品性および耐水性等において、その信頼性を確保することが可能となる。
また、この上述の広角光学系において、好ましくは、前記第５レンズは、少なくとも１面の非球面を有する樹脂材料製レンズであることである。
この構成によれば、第５レンズを樹脂材料製レンズにすることによって、低コストで高性能なレンズを得ることが可能となる。
そして、本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述のいずれかの広角光学系と、前記広角光学系で形成された被写体の光学像を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする。
この構成によれば、比較的広画角な広角光学系を備えた撮像装置の提供が可能となる。
また、この上述の撮像装置において、好ましくは、前記撮像素子の出力に対し所定の画像処理を行う画像処理部をさらに有することである。
この構成によれば、画像処理部が所定の画像処理を行うので、所望の画質を備えた画像を出力することができる撮像装置の提供が可能となる。
また、これら上述の撮像装置において、好ましくは、前記所定の画像処理は、前記撮像素子の受光面上に形成される前記被写体の光学像における歪みを補正する歪補正処理を含むことである。
広角光学系においては、通常の光学系（広角でない光学系）と比較して大きな歪曲収差が発生する。この構成によれば、前記歪曲収差を画像処理で補正することによって、例えば車載用や監視用等の比較的広い範囲に撮像装置を適用することができ、使い勝手の良い映像入力機器（例えばカメラ）を提供することが可能となる。
また、これら上述の撮像装置において、好ましくは、前記所定の画像処理は、前記撮像素子の受光面上に形成される前記被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する照度補正処理を含むことである。
また、広角光学系においては、通常の光学系（広角でない光学系）と比較して周辺部で照度落ちが発生しやすい。この構成によれば、周辺部の照度落ちを画像処理で補正することによって、例えば車載用や監視用等の比較的広い範囲に撮像装置を適用することができ、使い勝手の良い映像入力機器（例えばカメラ）を提供することが可能となる。
本発明によれば、撮像素子の高画素に対応することができ、より良好な光学性能および超広画角を有する小型な広角光学系が提供される。そして、本発明では、このような広角光学系を備えた撮像装置が提供される。
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
＜広角光学系の説明＞
図１は、実施形態における広角光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
図１において、この広角光学系１は、所定の結像面上に、例えば、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子１５の受光面（像面）上に物体（被写体）の光学像を形成可能な構成とされている撮像装置に好適に備えられるものであって、物体側より像側へ順に、前群１１と、絞り１２と、後群１３とから構成されて成り、前群１１は、物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ１１１と、負の光学的パワーを有する第２レンズ１１２と、正の光学的パワーを有する第３レンズ１１３と、第４レンズ１１４とから構成されて成る光学系であり、後群１３は、正の光学的パワーを有する第５レンズ１３１から構成されて成る光学系である。なお、図１で例示した広角光学系１は、後述する実施例１の広角光学系１Ａ（図５）と同じ構成である。
図１では、第１レンズ１１１は、物体側に凸の負メニスカスレンズであり、第２レンズは、両凹の負レンズであり、第３レンズ１１３は、物体側に凸の正メニスカスレンズであり、そして、第４レンズは、本実施形態では、物体側に凸の正メニスカスレンズである。絞り１２は、開口絞りである。そして、第５レンズ１３１は、両凸の正レンズである。また、第２ないし第５レンズ１１２、１１３、１１４、１３１は、本実施形態では、両面が非球面である。そして、第２および第５レンズは、本実施形態では、例えばプラスチック等の樹脂材料製レンズである。
このような図１に示す広角光学系１では、第１ないし第５レンズ１１１、１１２、１１３、１１４、１３１をこの順に配置することによって、広画角、特に全画角１８０度以上の超広画角が達成されつつ、かつ、より良好な光学性能が維持されながら広角光学系１の小型化も達成される。また、物体側より像側へ順に第１および第２レンズ１１１、１１２の負レンズ２枚を配置することによって、負レンズの光学的パワーが適切に分担され、像面への軸外光線入射角を抑えることが可能となる。そして、その物体側に正の第３レンズ１１３と第４レンズ１１４とをそれぞれ配置することによって、第３および第４レンズ１１３、１１４で収差補正が分担され、より良好な収差補正が可能となる。
このような構成の広角光学系１によれば、撮像素子１５の高画素に対応することができ、より良好な光学性能および超広画角を有する小型な広角光学系１が提供される。
さらに、この広角光学系１の像側には、フィルタ１４や撮像素子１５が配置されている。フィルタ１４は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子のカバーガラス等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子、カメラの構成等に応じて、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを適宜に配置することが可能である。撮像素子１５は、この広角光学系１によって結像された被写体の光学像における光量に応じてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路（図１に不図示）へ出力する素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、広角光学系１によってその光軸ＡＸに沿って撮像素子１５の受光面まで導かれ、撮像素子１５によって前記被写体の光学像が撮像される。したがって、本実施形態では、このような広角光学系１を備えた撮像装置も提供される。
また、この広角光学系１では、第２ないし第５レンズ１１２、１１３、１１４、１３１は、それぞれ、少なくとも１面の非球面を有している。図１に示す例では、第２ないし第５レンズ１１２、１１３、１１４、１３１は、それぞれ、両面が非球面である。したがって、この広角光学系１では、効果的に、諸収差を低減しつつ、光学全長を小さくすることができる。
また、この広角光学系１では、第１レンズ１１１は、ガラス材料製レンズである。したがって、この広角光学系１では、頑健性、耐薬品性および耐水性等において、その信頼性を確保することが可能となる。特に、車載用途において、広角光学系１のレンズ最前面は、剥き出しになることが多いことから、頑健性、耐薬品性および防水性等が求められる。したがって、この広角光学系１では、頑健性、耐薬品性および防水性等の点で有利である。
また、この広角光学系１では、第３レンズ１１３は、物体側に凸の正メニスカスレンズである。したがって、この広角光学系１では、諸収差をより良好に補正することが可能となる。
また、この広角光学系１では、第４レンズ１１４は、正の光学的パワーを有している。したがって、この広角光学系１では、第３および第４レンズ１１３、１１４によって正レンズの光学的パワーが適切に分担され得るから、正レンズの誤差感度を低減することが可能となる。
また、この広角光学系１では、第５レンズ１３１は、少なくとも１面の非球面を有する樹脂材料製レンズである。図１に示す例では、第５レンズ１３１は、両面が非球面である。したがって、この広角光学系１では、低コストで高性能なレンズを得ることが可能となる。
また、この広角光学系１において、第３レンズ１１３のアッベ数をν３とする場合に、下記（１）の条件式を満足することが好ましい。
ν３＜３０ ・・・（１）
この構成において、前記条件式（１）の上限を上回ると、いずれも負の光学的パワーを有する第１および第２レンズ１１１、１１２と正の光学的パワーを有する第３レンズ１１３とにおけるアッベ数のバランスが崩れ、軸上色収差と倍率色収差を共に良好に補正することが困難となって、好ましくない。
また、この広角光学系１において、第５レンズ１３１のアッベ数をν５とする場合に、下記（２）の条件式を満足することが好ましい。
ν５＞４５ ・・・（２）
この構成において、前記条件式（２）の下限を下回ると、前群１１と後群１３とにおけるアッベ数のバランスが崩れ、軸上色収差を良好に補正することが困難となって、好ましくない。
また、この広角光学系１において、第５レンズ１３１の物体側の曲率半径をＲ５ｆとし、第５レンズ１３１の像面側の曲率半径をＲ５ｒとする場合に、下記（３）の条件式を満足することである。
−１０＜Ｒ５ｆ／Ｒ５ｒ＜０ ・・・（３）
この構成において、前記条件式（３）の上限を上回ると、第５レンズ１３１がメニスカスレンズとなるため、球面収差および非点収差を良好に補正することが困難になってしまい、好ましくない。また、前記条件式（３）の下限を下回ると、第５レンズ１３１の像側面の曲率や面角度が大きくなりすぎ、製造困難となって、好ましくない。
また、この広角光学系１において、前群１１の焦点距離をＦｆとし、後群１３の焦点距離をＦｒとする場合に、下記（４）の条件式を満足することが好ましい。
０＜Ｆｒ／Ｆｆ＜１ ・・・（４）
この構成において、前記条件式（４)の下限を下回ると、いわゆるレトロフォーカスとなるため、バックフォーカスが伸びて、光学系１を小型化することが困難になってしまい、好ましくない。また、前記条件式（４）の上限を上回ると、前群１１の正の光学的パワーが強くなるため、超広角の画角を達成することが困難となってしまい、好ましくない。
また、この広角光学系１において、第４レンズ１１４の物体側の曲率半径をＲ４ｆとし、第４レンズ１３１の像面側の曲率半径とする場合に、下記（５）の条件式を満足することが好ましい。
−１＜Ｒ４ｆ／Ｒ４ｒ＜１ ・・・（５）
この構成において、前記条件式（５）の上限を上回ると、第４レンズ１１４は、絞りを挟んで第５レンズ１３１と非対称な形状となるため、球面収差、コマ収差および非点収差を良好に補正することが困難となってしまい、好ましくない。また、前記条件式（５）の下限を下回ると、第４レンズ１１４の光学的パワーが緩くなるため、諸収差を良好に補正することが困難となって、好ましくない。
また、この広角光学系１において、最物体側の第１レンズ１１１を除き、空気と面しているレンズ面は、すべて非球面である。図１に示す例では、第２ないし第５レンズ１１２、１１３、１１４、１３１は、それぞれ、両面が非球面である。したがって、この広角光学系１では、広角光学系１のコンパクト化と高画質化との両立を図ることができる。
また、この広角光学系１において、非球面を有するガラスレンズは、ガラスモールド非球面レンズや、研削非球面ガラスレンズや、複合型非球面レンズ（球面ガラスレンズ上に非球面形状の樹脂を形成したもの）であってもよい。ガラスモールド非球面レンズは、大量生産に向き好ましく、複合型非球面レンズは、基板となり得るガラス材料の種類が多いため、設計の自由度が高くなる。特に、高屈折率材料を用いた非球面レンズでは、モールド形成が容易ではないため、複合型非球面レンズが好ましい。また、片面非球面の場合には、複合型非球面レンズの利点を最大限に活用することが可能となる。
＜広角光学系を組み込んだデジタル機器の説明＞
次に、上述の広角光学系１を備えたデジタル機器について説明する。
図２は、実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。図２において、デジタル機器３は、撮像機能のために、撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、制御部３５、記憶部３６およびＩ／Ｆ部３７を備えて構成される。デジタル機器３としては、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視用や車載用等の用途のモニタカメラ等の撮像装置、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の撮像機能を備えた携帯端末、パーソナルコンピュータおよびモバイルコンピュータ等の撮像機能を備えたコンピュータを挙げることができ、これらの周辺機器（例えば、マウス、スキャナおよびプリンタなど）を含んでよい。
撮像部３０は、広角光学系１と撮像素子１５とを備えて構成される。広角光学系１は、所定の結像面上に、図２に示す例では撮像素子１５上に被写体の光学像を形成する。被写体からの光線は、広角光学系１によって撮像素子１５の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
撮像素子１５は、広角光学系１によって導かれた被写体の光学像を電気的な信号に変換する素子であり、上述したように、広角光学系１により結像された被写体の光学像をＲ、Ｇ、Ｂの色成分の電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の画像信号として画像生成部３１に出力する。撮像素子１５は、制御部３５によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子１５における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御される。撮像素子１５は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子であってよく、またカラーの撮像素子やモノクロの撮像素子であってよい。
画像生成部３１は、撮像素子１５からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理などを行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整（ＷＢ調整）、輪郭補正および色ムラ補正などの周知の画像処理を行って、画像信号から各画素の画像データを生成する。画像生成部３１で生成された画像データは、画像データバッファ３２に出力される。
画像データバッファ３２は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部３３によって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される。
画像処理部３３は、画像データバッファ３２の画像データに対し、解像度変換等の画像処理を行う回路である。
また、必要に応じて画像処理部３３は、撮像素子１５の受光面上に形成される被写体の光学像における歪みを補正する公知の歪み補正処理等の、広角光学系１では補正しきれなかった収差を補正するように構成されてもよい。歪み補正は、収差によって歪んだ画像を肉眼で見える光景と同様な相似形の略歪みのない自然な画像に補正するものである。このように構成することによって、広角光学系１によって撮像素子１５へ導かれた被写体の光学像に歪みが生じていたとしても、略歪みのない自然な画像を生成することが可能となる。
また、必要に応じて画像処理部３３は、撮像素子１５の受光面上に形成される被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する公知の周辺照度落ち補正処理を含んでもよい。周辺照度落ち補正（シェーディング補正）は、周辺照度落ち補正を行うための補正データを予め記憶しておき、撮影後の画像（画素）に対して補正データを乗算することによって実行される。周辺照度落ちが主に撮像素子１５における感度の入射角依存性、レンズの口径食およびコサイン４乗則等によって生じるため、前記補正データは、これら要因によって生じる照度落ちを補正するような所定値に設定される。このように構成することによって、広角光学系１によって撮像素子１５へ導かれた被写体の光学像に周辺照度落ちが生じていたとしても、周辺まで充分な照度を持った画像を生成することが可能となる。
駆動部３４は、制御部３５から出力される制御信号に基づいて、レンズを光軸方向に移動する図略のレンズ駆動装置を動作させることによって、広角光学系１のフォーカシングを行う回路である。
制御部３５は、例えばマイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路などを備えて構成され、撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、記憶部３６およびＩ／Ｆ部３７の各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部３５によって、デジタル機器３は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。
記憶部３６は、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Read Only Memory）や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）や、ＲＡＭなどを備えて構成される。つまり、記憶部３６は、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。
Ｉ／Ｆ部３７は、外部機器と画像データを送受信するインターフェースであり、例えば、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などの規格に準拠したインターフェースである。
このような構成のデジタル機器３の撮像動作に次について説明する。
静止画を撮影する場合は、制御部３５は、デジタル機器３の各部に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部３４を介して図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子１５の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が図略のディスプレイ（表示装置）に表示される。そして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆる図略のシャッタボタンが押されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部３６に画像データが格納され、静止画像が得られる。
また、動画撮影を行う場合は、制御部３５は、デジタル機器３の各部に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、広角光学系１を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。この場合において、静止画撮影と同様に、前記シャッタボタンを押すことによって、動画撮影が開始される。
動画撮影時、制御部３５は、デジタル機器３の各部に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部３４を介して図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子１５の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が図略の前記ディスプレイに表示される。そして、もう一度、前記シャッタボタンを押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部３６に導かれて格納される。
このようなデジタル機器３では、撮像素子１５の高画素に対応することができ、より良好な光学性能および超広画角を有する小型な広角光学系１を備えるので、小型化を図りつつ高画素な撮像素子１５を採用することができる。
次に、この広角光学系１を備えたデジタル機器の具体例として、携帯電話機に広角光学系１を搭載した場合および車載用のモニタカメラに広角光学系１を搭載した場合について、それぞれ、以下に説明する。
図３は、デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。図３（Ａ）は、携帯電話機の操作面を示し、図３（Ｂ）は、操作面の裏面、つまり背面を示す。
図３において、携帯電話機５には、上部にアンテナ５１が備えられ、その操作面には、図３（Ａ）に示すように、長方形のディスプレイ５２、画像撮影モードの起動および静止画撮影と動画撮影との切り替えを行う画像撮影ボタン５３、シャッタボタン５５およびダイヤルボタン５６が備えられている。そして、この携帯電話機５には、携帯電話網を用いた電話機能を実現する回路が内蔵されると共に、上述した撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、制御部３５および記憶部３６が内蔵されており、撮像部３０の広角光学系１が背面に臨んでいる。
画像撮影ボタン５３が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部３５へ出力され、制御部３５は、その操作内容に応じた動作を実行する。そして、シャッタボタン５５が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部３５へ出力され、制御部３５は、その操作内容に応じた動作を実行する。こうして静止画、あるいは動画が撮像される。
また、本実施形態にかかる広角光学系１は、所定位置に取り付けられ、取り付けられた位置周辺の所定領域の被写体を撮像するモニタカメラ、例えば、車両の周辺領域を撮像する車載用のモニタカメラに好適に搭載される。
図４は、デジタル機器の一実施形態を示す車載用のモニタカメラの概要を説明するための図である。図４において、車載用のモニタカメラ７は、例えば車両９の後方を撮像するように、車両９の後部の所定位置に設置されており、撮像した被写体の画像は、例えばダッシュボードに設置されている図略のモニタに表示される。車載用のモニタカメラ７は、通常、車両９の上方への視野が要求されないことから、その光軸ＡＸが斜め下方を向くように斜め下方に傾斜した姿勢で車両９に取り付けられている。そして、上下方向には、モニタカメラ７の取り付け位置を通る水平線を上端とする画角２φを有する。また、本明細書においては、左右方向の画角も上下方向と同じく２φであるが、それに限られることなく、上下方向と左右方向とで画角が異なっていてもよい。
このような構成の車載カメラ７をバックモニタとして用いた場合の処理の流れを以下に概説する。ユーザ（運転者）は、例えば車体９のダッシュボードに設置されている図略のモニタ（表示装置）を見ながら、車体７をバックさせる。この際に、運転者が確認したい領域と車載カメラ７が撮像している領域とがずれている場合、運転者は、ダッシュボードに設けられた図略の操作ボタンを操作する等の所定の操作を行う。
この操作を受けて制御部３５は、駆動部３４を制御し、撮像部３０の向きを調整する。続いて、制御部３５は、撮像部３０の前記レンズ駆動装置を駆動し、広角光学系１のフォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子１５の受光面に結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われる。こうして運転者が確認したい領域の略自然な画像は、ダッシュボードに設置されている前記モニタに表示される。
＜広角光学系のより具体的な実施形態の説明＞
以下、図１に示すような広角光学系１、すなわち図３に示すようなデジタル機器３に搭載される撮像部３０に備えられる広角光学系１の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
図５は、実施例１の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１０および図１１は、実施例１の広角光学系における収差図である。
実施例１の広角光学系１Ａは、図５に示すように、物体側より像側へ順に、前群Ｇｒｆと、絞りＳＴと、後群Ｇｒｒとから構成されて成り、前群Ｇｒｆは、物体側より像側へ順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）とから構成されて成る光学系であり、絞りＳＴは、開口絞りであり、後群Ｇｒｒは、両凸の正レンズ（第５レンズ１３１）から構成されて成る光学系である。これら第２ないし第５レンズＬ２〜Ｌ５は、それぞれ、両面が非球面であり、第２および第５レンズＬ２、Ｌ５は、例えばプラスチックなどの樹脂材料製レンズである。
そして、後群Ｇｒｒの像側（第５レンズＬ５の像側）には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。平行平板ＦＴは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
図５において、各レンズ面に付されている番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えた場合のｉ番目のレンズ面（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えるものとする。）であり、ｒｉに「＊」印が付されている面は、非球面であることを示す。なお、開口絞りＳＴ、平行平板ＦＴの両面および撮像素子ＳＲの受光面も１つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、後述の実施例２ないし実施例５についても同様である（図６ないし図９）。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例１〜５の各図５〜図９を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号（ｒ１）が付されているが、これらの曲率等が各実施例１〜５を通じて同一であるという意味ではない。
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、開口絞りＳＴ、第５レンズＬ５および平行平板ＦＴを通過し、撮像素子ＳＲの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子ＳＲでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として例えばデジタルカメラ等のデジタル機器のメモリに記録されたり、有線あるいは無線の通信によって他のデジタル機器に伝送されたりする。
実施例１の広角光学系１Ａにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１ 16.70 0.70 1.883 40.81
２ 4.94 3.12
３＊ -49.95 0.80 1.53048 55.72
４＊ 1.83 0.65
５＊ 1.76 1.36 1.847 23.82
６＊ 1.56 1.14
７＊ 2.44 1.10 1.77601 23.99
８＊ 5.96 0.32
９（絞り） ∞ 0.51
１０＊ 4.36 1.98 1.53048 55.72
１１＊ -1.01 1.21
１２ ∞ 0.50 1.51680 64.20
１３ ∞ 1.24
像面 ∞
非球面データ
第３面
Ｋ＝-100，Ａ４＝0，Ａ６＝-3.95E-06，Ａ８＝-1.65E-07
第４面
Ｋ＝-1.0，Ａ４＝0，Ａ６＝-4.81E-04，Ａ８＝-2.74E-05
第５面
Ｋ＝-0.8，Ａ４＝0，Ａ６＝-8.35E-06，Ａ８＝-4.55E-06
第６面
Ｋ＝-3.3，Ａ４＝0，Ａ６＝-1.07E-03，Ａ８＝1.76E-04
第７面
Ｋ＝-8.5，Ａ４＝0，Ａ６＝4.19E-03，Ａ８＝6.86E-04
第８面
Ｋ＝31.0，Ａ４＝0，Ａ６＝7.14E-02，Ａ８＝-3.56E-02
第１０面
Ｋ＝-4.6，Ａ４＝0，Ａ６＝4.06E-03，Ａ８＝-5.28E-04
第１１面
Ｋ＝-1.7，Ａ４＝0，Ａ６＝9.91E-03，Ａ８＝-7.52E-04
各種データ
焦点距離 0.839
Ｆナンバ 2.762
半画角 95.548
像高 2.389
レンズ全長 15.342
ＢＦ 1.665
上記の面データにおいて、面番号は、図５に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。番号ｉに＊が付された面は、非球面（非球面形状の屈折光学面または非球面と等価な屈折作用を有する面）であることを示す。
また、“ｒ”は、各面の曲率半径（単位はｍｍ）、“ｄ”は、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔（軸上面間隔）、“ｎｄ”は、各レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、“νｄ”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、開口絞りＳＴ、平行平面板ＦＴの両面、撮像素子ＳＲの受光面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞（無限大）である。
上記の非球面データは、非球面とされている面（面データにおいて番号ｉに＊が付された面）の２次曲面パラメータ（円錐係数Ｋ）と非球面係数Ａｉ（ｉ＝４，６，８，１０，１２）の値とを示すものである。なお、光学面の非球面形状は、面頂点を原点、物体から撮像素子に向かう向きをｚ軸の正の方向とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用い、次式により定義している。
ｚ（ｈ）＝ｃｈ２／［１＋√｛１−(1＋Ｋ)ｃ２ｈ２}]＋ΣＡｉ・ｈｉ
ただし、ｚ（ｈ）：高さｈの位置でのｚ軸方向の変位量（面頂点基準）
ｈ：ｚ軸に対して垂直な方向の高さ（ｈ２＝ｘ２＋ｙ２）
ｃ：近軸曲率（＝１／曲率半径）
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｋ：２次曲面パラメータ（円錐係数）
そして、上記非球面データにおいて、「En」は、「１０のｎ乗」を意味する。例えば、「E+001」は、「１０の＋１乗」を意味し、「E-003」は、「１０の−３乗」を意味する。
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例１の広角光学系１Ａにおける各収差を図１０および図１１にそれぞれ示す。図１０（Ａ）は、球面収差（正弦条件）（LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION）を示し、図１０（Ｂ）は、非点収差（ASTIGMATISM FIELD CURVER）を示し、そして、図１０（Ｃ）は、歪曲収差（DISTORTION）を示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。歪曲収差の横軸は、実際の像高を理想像高に対する割合（％）で表しており、縦軸は、その画角を度単位で表している（ただし、ここでは半画角９０度までを表示）。また、非点収差の図中、破線は、サジタル、実線は、タンジェンシャルをそれぞれ表している。球面収差の図には、一点鎖線でｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、破線でｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）、実線でＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）の３つの波長の収差をそれぞれ示してある。非点収差および歪曲収差の図は、上記ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を用いた場合の結果である。そして、図１１に横収差を示し、左側がタンジェンシャル（メリディオナル）面の場合を示し、右側がサジタル（ラディアル）面の場合を示し、上から順に、最大画角の場合、中間画角の場合および軸上の場合をそれぞれ示す。主光線に対する入射光線高さをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像面での主光線からずれをｍｍ単位で表している。横収差の図には、実線でｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、破線でｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）、一点鎖線でＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）の３つの波長の収差をそれぞれ示してある。
以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜５にかかるコンストラクションデータ、各収差を示す図１２〜図１９においても同様である。
図６は、実施例２の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１２および図１３は、実施例２の広角光学系における収差図である。
実施例２の広角光学系１Ｂは、図６に示すように、物体側より像側へ順に、前群Ｇｒｆと、絞りＳＴと、後群Ｇｒｒとから構成されて成り、前群Ｇｒｆは、物体側より像側へ順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）とから構成されて成る光学系であり、絞りＳＴは、開口絞りであり、後群Ｇｒｒは、両凸の正レンズ（第５レンズ１３１）から構成されて成る光学系である。これら第２ないし第５レンズＬ２〜Ｌ５は、それぞれ、両面が非球面であり、第５レンズＬ５は、例えばプラスチックなどの樹脂材料製レンズである。
そして、後群Ｇｒｒの像側（第５レンズＬ５の像側）には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。平行平板ＦＴは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
実施例２の広角光学系１Ｂにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１ 16.228 0.98 1.792 47.7
２ 5.931 3.78
３＊ -214.363 0.90 1.773 49.7
４＊ 1.848 1.36
５＊ 2.296 2.92 1.847 23.8
６＊ 1.766 0.73
７＊ 1.742 1.40 1.795 47.3
８＊ 7.956 0.36
９（絞り） ∞ 0.59
１０＊ 4.063 1.92 1.53048 55.7
１１＊ -1.231 0.50
１２ ∞ 0.50 1.51680 64.20
１３ ∞ 0.57
像面 ∞
非球面データ
第３面
Ｋ＝500，Ａ４＝0，Ａ６＝-5.99E-06，Ａ８＝4.75E-09
第４面
Ｋ＝-1.1，Ａ４＝0，Ａ６＝-1.44E-04，Ａ８＝-9.39E-06
第５面
Ｋ＝-0.7，Ａ４＝0，Ａ６＝-2.29E-04
第６面
Ｋ＝-2.9，Ａ４＝0，Ａ６＝8.57E-05，Ａ８＝1.80E-04
第７面
Ｋ＝-2.2，Ａ４＝0，Ａ６＝3.69E-03，Ａ８＝1.82E-03
第８面
Ｋ＝47.7，Ａ４＝0，Ａ６＝4.95E-02，Ａ８＝-2.95E-02
第１０面
Ｋ＝-2.8，Ａ４＝0，Ａ６＝2.41E-03，Ａ８＝-3.93E-04
第１１面
Ｋ＝-2.6，Ａ４＝0，Ａ６＝9.38E-03，Ａ８＝-1.28E-03
各種データ
焦点距離 0.936
Ｆナンバ 2.762
半画角 98.000
像高 2.654
レンズ全長 16.337
ＢＦ 1.403
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例２の広角光学系１Ｂにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）および図１２（Ｃ）にそれぞれ示し、その横収差図を図１３に示す。
図７は、実施例３の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１４および図１５は、実施例３の広角光学系におけるレンズ群の収差図である。
実施例３の広角光学系１Ｃは、図７に示すように、物体側より像側へ順に、前群Ｇｒｆと、絞りＳＴと、後群Ｇｒｒとから構成されて成り、前群Ｇｒｆは、物体側より像側へ順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）とから構成されて成る光学系であり、絞りＳＴは、開口絞りであり、後群Ｇｒｒは、両凸の正レンズ（第５レンズ１３１）から構成されて成る光学系である。この第２レンズＬ２は、像側の面が非球面（片面非球面）であり、これら第３ないし第５レンズＬ３〜Ｌ５は、それぞれ、両面が非球面である。第５レンズＬ５は、例えばプラスチックなどの樹脂材料製レンズである。
そして、後群Ｇｒｒの像側（第５レンズＬ５の像側）には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。平行平板ＦＴは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
実施例３の広角光学系１Ｃにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１ 15.29 1.67 1.883 40.81
２ 6.02 3.95
３ -52.78 0.80 1.694 53.39
４＊ 1.80 0.36
５＊ 1.75 2.17 1.828 23.86
６＊ 1.58 1.39
７＊ 2.27 1.34 1.734 41.51
８＊ 11.25 0.37
９（絞り） ∞ 0.54
１０＊ 4.22 2.00 1.53048 55.72
１１＊ -1.06 0.50
１２ ∞ 0.50 1.51680 64.20
１３ ∞ 0.74
像面 ∞
非球面データ
第４面
Ｋ＝-0.9，Ａ４＝0，Ａ６＝-3.11E-04，Ａ８＝-1.84E-05
第５面
Ｋ＝-0.8，Ａ４＝0，Ａ６＝-5.70E-04，Ａ８＝-1.89E-05
第６面
Ｋ＝-2.7，Ａ４＝0，Ａ６＝-1.14E-03，Ａ８＝2.00E-04
第７面
Ｋ＝-4.6，Ａ４＝0，Ａ６＝1.29E-03，Ａ８＝1.27E-03
第８面
Ｋ＝77.9，Ａ４＝0，Ａ６＝3.50E-02，Ａ８＝-1.09E-02
第１０面
Ｋ＝-5.7，Ａ４＝0，Ａ６＝3.80E-03，Ａ８＝-3.87E-04
第１１面
Ｋ＝-2.0，Ａ４＝0，Ａ６＝5.66E-03
各種データ
焦点距離 0.85
Ｆナンバ 2.762
半画角 97.0
像高 2.564
レンズ全長 16.152
ＢＦ 1.572
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例３の広角光学系１Ｃにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）にそれぞれ示し、その横収差図を図１５に示す。
図８は、実施例４の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１６および図１７は、実施例４の広角光学系における収差図である。
実施例４の広角光学系１Ｄは、図８に示すように、物体側より像側へ順に、前群Ｇｒｆと、絞りＳＴと、後群Ｇｒｒとから構成されて成り、前群Ｇｒｆは、物体側より像側へ順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）とから構成されて成る光学系であり、絞りＳＴは、開口絞りであり、後群Ｇｒｒは、両凸の正レンズ（第５レンズ１３１）から構成されて成る光学系である。これら第２ないし第５レンズＬ２〜Ｌ５は、それぞれ、両面が非球面であり、第２および第５レンズＬ２、Ｌ５は、例えばプラスチックなどの樹脂材料製レンズである。
そして、後群Ｇｒｒの像側（第５レンズＬ５の像側）には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。平行平板ＦＴは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
実施例４の広角光学系１Ｄにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１ 19.652 0.815 1.883 40.8
２ 7.397 4.607
３＊ -200.000 0.932 1.544 57.1
４＊ 1.744 1.118
５＊ 2.144 2.151 1.847 23.8
６＊ 2.055 1.692
７＊ 2.766 1.398 1.633 31.7
８＊ 7.554 0.375
９（絞り） ∞ 0.552
１０＊ 5.290 2.334 1.544 57.1
１１＊ -1.205 0.582
１２ ∞ 0.582 1.51680 64.20
１３ ∞ 0.902
像面 ∞
非球面データ
第３面
Ｋ＝0，Ａ４＝0，Ａ６＝-2.70E-06，Ａ８＝3.07E-08
第４面
Ｋ＝-1.0，Ａ４＝0，Ａ６＝-1.67E-04，Ａ８＝-8.41E-06
第５面
Ｋ＝-0.7，Ａ４＝0，Ａ６＝-5.87E-05，Ａ８＝-1.25E-05
第６面
Ｋ＝-2.6，Ａ４＝0，Ａ６＝-4.45E-04，Ａ８＝4.19E-05
第７面
Ｋ＝-5.5，Ａ４＝0，Ａ６＝7.79E-04，Ａ８＝4.39E-04
第８面
Ｋ＝37.6，Ａ４＝0，Ａ６＝3.21E-02，Ａ８＝-1.38E-02
第１０面
Ｋ＝-7.3，Ａ４＝0，Ａ６＝1.84E-03，Ａ８＝-1.82E-04
第１１面
Ｋ＝-1.7，Ａ４＝0，Ａ６＝2.87E-03，Ａ８＝-7.84E-05
各種データ
焦点距離 0.929
Ｆナンバ 2.762
半画角 97.0
像高 2.874
レンズ全長 17.843
ＢＦ 1.869
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例４の広角光学系１Ｄにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）および図１６（Ｃ）にそれぞれ示し、その横収差図を図１７に示す。
図９は、実施例５の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１８および図１９は、実施例５の広角光学系における収差図である。
実施例５の広角光学系１Ｅは、図９に示すように、物体側より像側へ順に、前群Ｇｒｆと、絞りＳＴと、後群Ｇｒｒとから構成されて成り、前群Ｇｒｆは、物体側より像側へ順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）とから構成されて成る光学系であり、絞りＳＴは、開口絞りであり、後群Ｇｒｒは、両凸の正レンズ（第５レンズ１３１）から構成されて成る光学系である。これら第２ないし第５レンズＬ２〜Ｌ５は、それぞれ、両面が非球面であり、第２および第５レンズＬ２、Ｌ５は、例えばプラスチックなどの樹脂材料製レンズである。
そして、後群Ｇｒｒの像側（第５レンズＬ５の像側）には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。平行平板ＦＴは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
実施例５の広角光学系１Ｅにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１ 14.95 0.60 1.883 40.81
２ 5.19 3.56
３＊ -39.05 1.03 1.530 55.72
４＊ 1.27 0.91
５＊ 1.67 1.52 2.001 25.46
６＊ 1.93 0.64
７＊ 2.38 1.13 1.659 30.82
８＊ 67.21 0.33
９（絞り） ∞ 0.52
１０＊ 6.86 2.32 1.530 55.72
１１＊ -0.99 0.84
１２ ∞ 0.50 1.51680 64.20
１３ ∞ 0.10
像面 ∞
非球面データ
第３面
Ｋ＝53，Ａ４＝0，Ａ６＝-6.03E-06，Ａ８＝6.90E-07
第４面
Ｋ＝-0.9，Ａ４＝0，Ａ６＝-1.32E-03，Ａ８＝-1.70E-04
第５面
Ｋ＝-1.0，Ａ４＝0，Ａ６＝4.52E-04，Ａ８＝-1.26E-04
第６面
Ｋ＝-3.5，Ａ４＝0，Ａ６＝-1.28E-03，Ａ８＝4.82E-04
第７面
Ｋ＝-3.3，Ａ４＝9.64.E-03，Ａ６＝2.77E-03，Ａ８＝2.13E-03
第８面
Ｋ＝50，Ａ＝4.19.E-02，Ａ６＝-4.84E-03，Ａ８＝-5.17E-03
第１０面
Ｋ＝-383.7，Ａ４＝0，Ａ６＝3.18E-03，Ａ８＝-6.63E-03
第１１面
Ｋ＝-1.4，Ａ４＝0，Ａ６＝-7.87E-03，Ａ８＝2.11E-03
各種データ
焦点距離 1.05
Ｆナンバ 2.762
半画角 95.0
像高 2.304
レンズ全長 13.849
ＢＦ 1.289
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例５の広角光学系１Ｅにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）および図１８（Ｃ）にそれぞれ示し、その横収差図を図１９に示す。
上記に列挙した実施例１〜５の変倍光学系１Ａ〜１Ｅに、上述した条件式（１）〜（５）を当てはめた場合のそれぞれの数値を、表１に示す。
Figure 2010025995
以上、説明したように、上記実施例１〜５における広角光学系１Ａ〜１Ｅは、本発明に係る要件を満足している結果、撮像素子の高画素に対応することができ、より良好な光学性能を有し、そして、デジタル機器に搭載する上で、特に車載用のモニタカメラや携帯端末等に搭載する上で小型化が充分に達成される。また、上記実施例１〜５における広角光学系１Ａ〜１Ｅは、特に全画角１８０度（半画角９０度）以上、より具体的には２００度（半画角１００度）以上の超広角化が達成可能である。
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
実施形態における広角光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。 デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。 デジタル機器の一実施形態を示す車載用のモニタカメラの概要を説明するための図である。 実施例１の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例２の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例３の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例４の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例５の広角光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例１の広角光学系における収差図（その１）である。 実施例１の広角光学系における収差図（その２）である。 実施例２の広角光学系における収差図（その１）である。 実施例２の広角光学系における収差図（その２）である。 実施例３の広角光学系における収差図（その１）である。 実施例３の広角光学系における収差図（その２）である。 実施例４の広角光学系における収差図（その１）である。 実施例４の広角光学系における収差図（その２）である。 実施例５の広角光学系における収差図（その１）である。 実施例５の広角光学系における収差図（その２）である。
符号の説明
ＡＸ 光軸
１、１Ａ〜１Ｊ 広角光学系
３ デジタル機器
５ 携帯電話機
７ モニタカメラ
９ 車両
１１、Ｇｒｆ 前群
１２、ＳＴ 絞り
１３、Ｇｒｒ 後群
１５、ＳＲ 撮像素子
１１１、Ｌ１ 第１レンズ
１１２、Ｌ２ 第２レンズ
１１３、Ｌ３ 第３レンズ
１１４、Ｌ４ 第４レンズ
１３１、Ｌ５ 第５レンズ

Claims (15)

  1. 物体側より像側へ順に、前群と、絞りと、後群とから構成されて成り、
    前記前群は、物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと、負の光学的パワーを有する第２レンズと、正の光学的パワーを有する第３レンズと、第４レンズとから構成されてなり、
    前記後群は、正の光学的パワーを有する第５レンズから構成されてなること
    を特徴とする広角光学系。
  2. 前記第４レンズは、正の光学的パワーを有すること
    を特徴とする請求項１に記載の広角光学系。
  3. 下記（１）の条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の広角光学系。
    ν３＜３０ ・・・（１）
    ただし、
    ν３：前記第３レンズのアッベ数
  4. 下記（２）の条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の広角光学系。
    ν５＞４５ ・・・（２）
    ただし、
    ν５：前記第５レンズのアッベ数
  5. 下記（３）の条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の広角光学系。
    −１０＜Ｒ５ｆ／Ｒ５ｒ＜０ ・・・（３）
    ただし、
    Ｒ５ｆ：前記第５レンズの物体側の曲率半径
    Ｒ５ｒ：前記第５レンズの像面側の曲率半径
  6. 下記（４）の条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の広角光学系。
    ０＜Ｆｒ／Ｆｆ＜１ ・・・（４）
    ただし、
    Ｆｆ：前記前群の焦点距離
    Ｆｒ：前記後群の焦点距離
  7. 下記（５）の条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の広角光学系。
    −１＜Ｒ４ｆ／Ｒ４ｒ＜１ ・・・（５）
    ただし、
    Ｒ４ｆ：前記第４レンズの物体側の曲率半径
    Ｒ４ｒ：前記第４レンズの像面側の曲率半径
  8. 前記第３レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズであること
    を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の広角光学系。
  9. 前記第２ないし第５レンズは、それぞれ、少なくとも１面の非球面を有すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の広角光学系。
  10. 前記第１レンズは、ガラス材料製レンズであること
    を特徴する請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の広角光学系。
  11. 前記第５レンズは、少なくとも１面の非球面を有する樹脂材料製レンズであること
    を特徴する請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の広角光学系。
  12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の広角光学系と、
    前記広角光学系で形成された被写体の光学像を撮像する撮像素子とを有すること
    を特徴とする撮像装置。
  13. 前記撮像素子の出力に対し所定の画像処理を行う画像処理部をさらに有すること
    を特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
  14. 前記所定の画像処理は、前記撮像素子の受光面上に形成される前記被写体の光学像における歪みを補正する歪補正処理を含むこと
    を特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
  15. 前記所定の画像処理は、前記撮像素子の受光面上に形成される前記被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する照度補正処理を含むこと
    を特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
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