WO2007088917A1

WO2007088917A1 - 広角レンズおよびこれを用いた光学装置並びに広角レンズの製造方法

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Publication number: WO2007088917A1
Application number: PCT/JP2007/051664
Authority: WO
Inventors: Hisayoshi Fujimoto
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2008-08-03
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Abstract

　物体側レンズ群２００と、結像面側レンズ群４００と、上記物体側レンズ群２００と上記結像面側レンズ群４００との間に配置された１または複数の収束レンズと３００を備えており、上記物体側レンズ群２００は、物体側に凸面状の入射面２１１を有する凹レンズ２１０を１または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズ２１０は、上記入射面２１１が光軸中心における曲率に対して外周に向うにつれて曲率が大きくなる傾向をもった凸の非球面２１１ａであり、出射面２１２が実質的に凹球面であることを特徴とする。

Description

明細書

広角レンズおよびこれを用レ、た光学装置並びに広角レンズの製造方法技術分野

[0001] 本願発明は、広角レンズおよびこれを用いた光学装置、並びに広角レンズの製造方法に関する。

[0002] 画角 60° 以上のレンズを広角レンズ、また、画角 100° 以上のレンズを超広角レンズとよぶ。たとえば、特許文献 1には、超広角レンズが開示されている。

[0003] この特許文献に開示された超広角レンズは、物体側に凹レンズユニットを配置し、結像面側に収束レンズユニットが配置されて構成されている。凹レンズユニットは、複数の凹レンズを組み合わせた凹レンズ群カゝらなり、一般には、この凹レンズ群を構成する凹レンズの数を多くするほど、広角レンズとしての画角を大きくすることができる。画角を大きくするためにはまた、この凹レンズ群を構成する凹レンズを、物体側からみて、入射面を凸面、出射面を凹面とした構成のものが一般に採用される。収束レンズユニットは、凹レンズズュニットによって発散させられて結像面に向けて進行する光線を収束させるとともに、結像面に像を結ばせる役割を果たす。

[0004] 特許文献 1：特開 2005— 345577号公報

[0005] ところで、上記のような従来の広角レンズ、あるいは超広角レンズは、画角を大きくするため努力や、色収差をなくすための努力がなされてきたが、像歪みをなくすための努力はあまりなされてこなかった。広角レンズは、魚眼レンズとも俗称されることがある力このような広角レンズによって得られた画像は、その周辺部ほど大きく歪んでしまうのが当たり前のように思われてきた。すなわち、たとえば、従来の広角レンズによつて矩形の物体を画面!/、つぱいに撮影して得られた画像は、大きく樽型に歪んでしまうのが一般である。この場合、画像の周縁部の歪みは、 20%以上にも及ぶことがある。

[0006] このような広角レンズは、たとえば、車載用の後方監視カメラや、防犯用監視カメラ用に需要が多い。し力しながら、画角が広い故に画像の歪みが大きぐ撮影された画像が示す状況を正確に捉えづら、と、う問題がある。

[0007] また、広角レンズでありながら、像歪みを著しく低減することができれば、ラインセンサをスキャンさせて 2次元画像を読み取るスキャナ装置に代えて、原稿台に置かれた原稿の 2次元画像を、スキャンの必要なく瞬時に読み取ることができる薄型の画像読み取り装置を実現することができるなど、その利用範囲が爆発的に拡がることが期待される。

発明の開示

[0008] したがって、本願発明は、像歪みを低減させた広角レンズを提供することをその目的とする。本願発明はまた、このような広角レンズを用いた光学装置を提供することをも目的とする。本願発明はさらに、この広角レンズを簡易に構成するための方法をも併せて提供する。

[0009] 本願発明の第 1の側面によって提供される広角レンズは、物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された 1 または複数の収束レンズとを備えており、

上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを 1または複数枚組み合わせて構成されており、

上記凹レンズは、上記入射面が光軸中心における曲率に対して外周に向うにつれて曲率が大きくなる傾向をもった凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面であることを特徴とする。

[0010] 好ま、実施の形態にお!、ては、上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できるように構成されたものである。

[0011] 好ましい実施の形態においては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを 1枚用いて構成されており、画角が 60〜100° であり、像歪みが ±3%以下である。

[0012] 他の好ま、実施の形態にぉ、ては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを 2枚用いて構成されており、画角が 100〜130° であり、像歪みが ±3%以下である。

[0013] さらに他の好ま、実施の形態にお!、ては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを 3枚用いて構成されており、画角が 100〜170° であり、像歪みが ± 3%以下である。

[0014] 上記物体側レンズ群を 2以上の凹レンズによって構成する場合において、好ましくは、最も物体側の凹レンズは、榭脂によって成形され、それ以外の凹レンズは、アツベ数 70以上のモールドガラスによって形成される。

[0015] さらに好ま、実施の形態にぉ、ては、上記収束レンズのアッベ数は、上記物体側レンズ群を構成する凹レンズのアッベ数より小さい。この場合において好ましくは、上記凹レンズおよび上記収束レンズは、、ずれも榭脂によって成形される。

[0016] 本願発明の第 2の側面によって提供される光学装置は、上記本願発明の第 1の側面に係る広角レンズと、上記結像面に受光面が位置するように配置された 2次元エリァセンサと、を備えたことを特徴とする。

[0017] 本願発明の第 3の側面によって提供されるカメラモジュールは、上記本願発明の第 1の側面に係る広角レンズと、上記結像面に受光面が位置するように配置された 2次元エリアセンサと、を備え、上記 2次元エリアセンサにより、物体の 2次元画像を取得するように構成されたことを特徴とする。

[0018] 本願発明の第 4の側面によって提供される画像読み取り装置は、透明な原稿載置面と、この原稿載置面の下方に配置された上記本願発明の第 3の側面に係るカメラモジュールと、を備え、上記 2次元エリアセンサにより、上記原稿載置面に載置された原稿の 2次元画像を取得するように構成されたことを特徴とする。

[0019] 本願発明の第 5の側面によって提供される広角レンズの製造方法は、物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された 1または複数の収束レンズとを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを 1または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面である、広角レンズの製造方法であって、上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できる構成のものを使用し、結像面に像歪みの少な V、像が結像するように、上記物体側レンズ群および上記収束レンズを構成するレンズの仕様を決定することを特徴とする。

[0020] 本願発明の第 6の側面によって提供される広角レンズの製造方法は、物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された 1または複数の収束レンズとを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを 1または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面である、広角レンズを、所望の画角に応じ、上記物体側レンズ群を構成する凹レンズが

1枚のものから所望枚数のものまで製造する方法であって、上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できる構成の一定の仕様のものを使用し、上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを 1枚とした広角レンズの仕様を決定するにあたり、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記物体側レンズ群を構成する 1枚の上記凹レンズおよび上記収束レンズの仕様を決定し、上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを 2枚以上とした広角レンズの仕様を決定するにあたり、上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを 1枚とした広角レンズについての上記凹レンズの仕様をそのまま使用し、当該凹レンズの物体側に 2枚目以降の上記凹レンズを追加し、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記追加の凹レンズおよび上記収束レンズの仕様を決定することを特徴とする。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本願発明の第 1の実施形態に係る広角レンズを用いたカメラモジュールの模式的構成図である。

[図 2]本願発明の第 2の実施形態に係る広角レンズを用いたカメラモジュールの模式的構成図である。

[図 3]本願発明の第 3の実施形態に係る広角レンズを用いたカメラモジュールの模式的構成図である。

[図 4]本願発明の第 4の実施形態に係る広角レンズを用いたカメラモジュールの模式的構成図である。

[図 5]本願発明に係る広角レンズないしはカメラモジュールを使用して構成した画像読み取り装置の断面図である。

[図 6]図 5の VI-VI線に沿う断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0022] 以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する

[0023] 図 1は、本願発明の第 1の実施形態に係る広角レンズ 10Aを用いたカメラモジユール 100Aの全体構成を示して!/ヽる。

[0024] この広角レンズ 10Aは、 1つの凹レンズ 210からなる物体側レンズ 200と、複数のレンズ 410, 420を組み合わせてなる結像面側レンズ群 400と、これら、物体側凹レンズ 210と結像面側レンズ群 400との間に配置した収束レンズ 300とを備えており、これらのレンズ 210, 300, 410, 420は、同一のレンズ中心軸 Lcに沿って、レンズホルダ 550に保持されるようにして配置されている。結像面 500には、 CCDセンサなどからなる 2次元エリアセンサ 600の受光面 610が配置されている。この 2次元エリアセンサ 600はまた、所定の基板 700上に搭載されている。上記レンズホルダ 550もまた、この基板 700上に搭載され、各レンズ 210, 300, 410, 420間の位置関係と、各レンズ 210, 300, 410, 420と上記結像面 500との位置関係を規定する。なお、同図において、符号 520は、結像面側レンズ群への入射光の径を所定の範囲に絞る機能を有する絞りを示し、符号 510は、赤外線フィルタを示している。

[0025] 上記物体側凹レンズ 210は、物体側の入射面 211と、結像面側の出射面 212とを備えており、入射面 211は、凸の非球面 211aとされており、出射面 212は、凹球面とされた領域をもっている。この実施形態において、凹球面とされた領域は、その中心角力ほぼ 180° に及んでいる。入射面 211の凸の非球面 21 laは、そのレンズ中心軸 Lc付近の曲率半径に対し、レンズ中心軸 Lcから遠ざかるにつれて曲率が大きくなる傾向が与えられている。ただし、この物体側凹レンズ 210は、全体として凹レンズであるので、入射面 211の曲率は、いずれの位置においても、出射面 212の曲率より小さくなる。なお、出射面 212は、正確な凹球面であることが望ましいが、たとえば、色消しのための榭脂層をコーティングすることは何ら差し支えないし、また、各種収差の補正等のために、わずかな変更を加えても差し支えなぐ実質的な凹球面であればよい。この点は、図 2以下に示す実施形態についても、同様である。

[0026] 一方、結像面側レンズ群 400は、本実施形態の場合、非球面凸レンズ 410と、非球面凹レンズ 420との組み合わせ力もなる。この結像面側レンズ群 400は、それ自体で、収差少なく物体像を結像面に結像できるものが採用される。図 1から理解されるように、結像面 500における各点に到達するようにこの結像面側レンズ群 400に入射する光線群がそれぞれ平行光、ないしは略平行光となっているが、これは、この結像面側レンズ群 400それ自体で、結像面 500に物体像を結像させることができることを示している。すなわち、本願発明に係る広角レンズ 10Aは、既存のレンズ群、あるいは、それ自体で標準的なレンズとして使用できるように設計されたレンズ群を、上記結像面側レンズ群 400として使用し、これに対し、上記物体側凹レンズ 210および上記収束レンズ 300を追カ卩して、広角化、および、像歪みの低減を図っていることに特徴づけられる。

[0027] 上記収束レンズ 300は、上記物体側レンズ 200が凹レンズであるが故に、この物体側レンズ 200の出射面 212から発散しながら進行する光線を、平行光ないしは略平行光に修正して上記結像面側レンズ群 400に入射させる役割を果たす（図 1参照)。したがって、この収束レンズ 300は、全体として、凸レンズとなる。

[0028] 上記物体側凹レンズ 210における入射面 211は、上記したように、そのレンズ中心軸 Lc付近の曲率に対し、レンズ中心軸 Lcから遠ざかるにつれて曲率が大きくなる傾向が与えられている。したがって、仮にこの入射面 211全体を、レンズ中心軸付近の曲率と同じ曲率の凸球面とした場合と比較すると、結像面 500の周縁部の点 Pに、レンズ中心軸 Lcに対してより近位にある物体の像を結像させることができるようになる。これは、結像面 500に結像される像の像歪みが少なくなつていることを意味する。

[0029] この実施形態では、広角レンズ 10Aとしての、物体側から 1枚目の凹レンズ 210の入射面 211を上記のように凸の非球面 21 laとしたことにより、像歪み少ない広角レンズが実現されたのである。

[0030] 図 1に示す第 1の実施形態の場合、物体側レンズ 200として 1枚の凹レンズ 210を使用していることにより、画角 90° 程度まで、像歪み、 ± 3%以下を実現することができる。

[0031] この広角レンズ 10Aの製造には、各レンズ 210, 300, 410, 420の仕様を決定する必要がある。とりわけ、非球面は、公知の非球面式を使用してそのプロファイルを決定する。この実施形態の場合、レンズは合計 4枚使用しており、そのすベての入射面と出射面が非球面であるとすると、 8つの非球面プロファイルを、像歪みを一定以下とするように条件づけて決定するには、膨大な演算量が必要となり、到底実現性に乏しい。 [0032] しカゝしながら、この実施形態に係る広角レンズ 10Aは、結像面側レンズ群 400を構成するレンズ 410, 420の非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、物体側凹レンズ 210の出射面 212については、凹球面である力非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、主として、物体側凹レンズ 210の入射面 211の非球面プロファイルを決定し、追加的に収束レンズ 300の非球面プロファイルを決定すればよいので、演算量負担は著しく軽減されるのである。

[0033] 図 2は、本願発明の第 2の実施形態に係る広角レンズ 10Bを用いたカメラモジユール 100Bの全体構成を示している。

[0034] この第 2の実施形態に係るこの広角レンズ 10Bにおいては、図 1に示した第 1の実施形態に係る広角レンズ 10Aと比較して異なる点は、物体側レンズ群 200として、 2 枚の凹レンズ 210, 220を使用している点である。結像面側レンズ群 400を有する点、物体側レンズ群 200と結像面側レンズ群 400との間に収束レンズ 300を配する点、これらのレンズ 210, 220, 300, 410, 420力 S基板 700上に搭載したレンズホノレダ 5 50に支持されている点、絞り 520および赤外線フィルタ 510が所定の位置に配されている点、結像面 500に、基板 700に搭載された 2次元エリアセンサ 600の受光面 6 10を配している点は、図 1の示した実施形態と同様である。

[0035] ただし、この広角レンズ 10Bにおいては、物体側レンズ群 200を構成する 2枚の凹レンズ 210, 220のうち、結像面側に位置する凹レンズ 210は、図 1に示した第 1の実施形態における凹レンズ 210と、全く同じ仕様のものを採用している。また、結像面側レンズ群 400についても、図 1に示した第 1の実施形態における結像面側レンズ群 4 00と全く同じ仕様のものを援用している。すなわち、この第 2の実施形態に係る広角レンズ 10Bは、図 1に示した広角レンズ 10Aに対し、物体側に 2枚目の凹レンズ 220 を追加し、収束レンズ 300を変更して構成される。

[0036] 収束レンズ 300を変更する理由は、物体側レンズ群 200として凹レンズ 220が追加されたことにともない、この物体側レンズ群 200を出射する光の発散度合いが第 1の実施形態のものより大となるからである。この場合においても、収束レンズ 300は、発散光を平行光ないしは略平行光に修正して結像面側レンズ群 400に入射させる役割を果たす。 [0037] この場合においては、物体側に追加された凹レンズ 220は、その入射面 221が凸の非球面 221aであり、出射面 222は凹球面とする。この実施形態においても、出射面 222の凹球面は、その中心角が 180° 程度に及んでいる。また、入射面 221の凸の非球面 221aは、そのレンズ中心軸 Lc付近の曲率に対し、レンズ中心軸 Lcから遠ざかるにつれて曲率が大きくなる傾向が与えられる。これにより、像歪みが修正されることは、図 1に示した実施形態に係る広角レンズ 10Aの物体側凹レンズ 210について上述したのと同様である。

[0038] この実施形態の場合、レンズ 210, 220, 300, 410, 420は合計 5枚使用しており、その入射面と出射面のすべてを非球面としつつ、像歪みが所定以下となるとの条件づけをしながらすべての非球面プロファイルを決定することは、演算負担が膨大となり、実現性に乏しい。し力しながら、上述したように、結像面側レンズ群 400を構成するレンズの非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、物体側レンズ群 200 を構成する 2枚の凹レンズ 210, 220のうち、結像面側の凹レンズ 210についてはすでにプロファイルが決定している。また、物体側レンズ群 200を構成する 2枚の凹レンズ 210, 220のうちの追カロの凹レンズ 220についても、その出射面 222は凹球面であるから非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、この第 2の実施形態の広角レンズ 10Bについても、全体を構成するにあたり、主として、追加の凹レンズ 2 20の入射面 221の非球面プロファイルを決定すればよいので、演算負担は著しく軽減されるのである。

[0039] 図 2に示す第 2の実施形態の場合、物体側レンズ群 200として上記した 2枚の凹レンズ 210, 220を使用していることにより、画角 110° 程度まで、像歪み ± 3%以下を実現することができる。

[0040] 図 3は、本願発明の第 3の実施形態に係る広角レンズ 10Cを用いたカメラモジユール 100Cの全体構成を示して!/ヽる。

[0041] この第 3の実施形態に係る広角レンズ 10Cにおいては、図 1に示した第 1の実施形態に係る広角レンズ 10Aと比較して異なる点は、物体側レンズ群 200として、 3枚の凹レンズ 210, 220, 230を使用している点である。結像面側レンズ 400群を有する点、物体側レンズ群 200と結像面側レンズ群 400との間に収束レンズ 300を配するこれらのレンズ 210, 220, 230, 300, 410, 420力 S基板 700上に搭載したレンズホルダ 550に支持されている点、絞り 520および赤外線フィルタ 510が所定の位置に配されている点、結像面 500に、基板 700に搭載された 2次元エリアセンサ 600の受光 610を配している点は、図 1に示した実施形態と同様である。

[0042] ただし、この広角レンズ 10Cにおいては、物体側レンズ群 200を構成する 3枚の凹レンズ 210, 220, 230のうち、結像面佃 Jに位置する 2枚の四レンズ 210, 220ίま、図 2に示した第 2の実施形態における 2枚の凹レンズ 210, 220と、全く同じ仕様のものを援用している。また、結像面側レンズ群 400についても、図 1に示した第 1の実施形態における結像面側レンズ群 400と全く同じ仕様のものを援用している。すなわち、この第 3の実施形態に係る広角レンズ 10Cは、図 2に示した広角レンズ 10Bに対し、物体側に 3枚目の凹レンズ 230を追加し、収束レンズ 300を変更して構成される。

[0043] 収束レンズ 300を変更する理由は、物体側レンズ群 200として凹レンズ 230が追加されたことに伴い、この物体側レンズ群 200を出射する光の発散度合いが第 1の実施形態のもの、あるいは第 2の実施形態のものより大となるからである。この場合においても、収束レンズ 300は、発散光を平行光ないしは略平行光に修正して結像面側レンズ群 400に入射させる役割を果たす。

[0044] この場合においては、物体側に追加された 3枚目の凹レンズ 230は、その入射面 2 31が凸の非球面 231aであり、出射面 232は凹球面とする。この実施形態においても、出射面 232の凹球面は、その中心角が 180° 程度に及んでいる。また、入射面 23 1の凸の非球面 231aは、そのレンズ中心軸 Lc付近の曲率に対し、レンズ中心軸 Lc 力遠ざかるにつれて曲率が小さくなる傾向が与えられる。これにより、像歪みが修正されることは、図 1および図 2に示した実施形態について上に説明したとおりである

[0045] この第 3の実施形態の場合、レンズ 210, 220, 230, 300, 410, 420は合計 6枚使用しており、その入射面と出射面のすべてを非球面としつつ、像歪みが所定以下となるとの条件づけをしながらすべての非球面プロファイルを決定することは、演算負担が膨大となり、実現性に乏しい。しかしながら、上述したように、結像面側レンズ群 4 00を構成するレンズの非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、物体側レンズ群 200を構成する 3枚の凹レンズ 210, 220, 230のうち、結像面側の 2枚の凹レンズ 210, 220についてはすでにプロファイルが決定している。また、物体側レンズ群 2 00を構成する 3枚の四レンズ 210, 220, 230のうちの追カロの四レンズ 230についても、その出射面 232は凹球面であるから非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、この第 3の実施形態の広角レンズ 10Cについても、全体を構成するにあたり、主として、追加の凹レンズ 230の入射面 231の非球面プロファイルを決定すればよいので、演算負担は著しく軽減されるのである。

[0046] 図 3に示す第 3の実施形態の場合、物体側レンズ群 200として上記した 3枚の凹レンズ 210, 220, 230を使用していることにより、画角 160° 程度まで、像歪み ± 3% 以下を実現することができる。

[0047] このように、上記した広角レンズ 10A, 10B, 10Cは、広角レンズでありながら、像歪みが少なくなる。また、レンズの構成を物体側レンズ群 200と、結像面側レンズ群 4 00とに分け、結像面側レンズ群 400としては、それ自体で結像面に物体像を結像できるものが使用される上に、物体側レンズ群 200を構成する凹レンズ 210, 220, 23 0は、その入射面 211, 221, 231を凸の球面 211a, 221a, 231aとして! /、る力ら、像歪みを低減するという条件を与えながら、非球面式によって凸の非球面プロフアイルを決定する演算を容易に行うことができる。

[0048] ところで、広角レンズ 10A, 10B, 10Cを構成する場合、レンズ周縁部からの入射光線を各凹レンズによって大きく屈折させる必要があるため、凹レンズ 210, 220, 2 30としては、できるだけ屈折率が大きい材料によって形成されたものを用いることが好ましい。また、カラー画像を取得する場合、画角が拡がるほど、物体像の周辺部において色滲みが生じやすい。色滲みは、青色が内側にずれ、赤色が外側にずれるようにして現れる。このような色滲みを軽減するには、光の波長による屈折率の変化ができるだけ小さい材料、すなわち、アッベ数の高い材料によってレンズを構成することが望ましい。

[0049] ガラス系の材料と榭脂系の材料とを比較すると、ガラス系の材料のほうがより高いァッべ数のものが提供されている。しかしながら、このようなガラス系の材料を用いてモ一ルド法によって凹レンズを成形する場合、加熱および冷却に時間が力かるなど、生産性にぉ、て、榭脂材料で凹レンズを成形する場合に及ばな、。

[0050] 以下において、生産性において優れ、かつ、取得画像の色滲みを低減できるように構成された第 4の実施形態に係る広角レンズ 10Dにっき、図 4を参照して説明する。

[0051] この広角レンズ 10Dは、レンズの配置において、上記した第 3の実施形態に係る広角レンズ 10Cと同様である。物体側レンズ群 200として、 3枚の凹レンズ 210, 220, 2 30を用いている。この広角レンズ 10Dはまた、結像面側レンズ群 400を有するとともに、物体側レンズ群 200と結像面側レンズ群 400との間に収束レンズ 300を配置し、これらのレンズ 210, 220, 230, 300, 410, 420ίま基板 700上に搭載したレンズホノレダ 550【こ支持されて!ヽる。 3枚の四レンズ 210, 220, 230および収束レンズ 300 は、ホノレダ 550による適正な保持を容易とするために、フランジ咅 223, 233, 303を有している。絞り 520および赤外線フィルタ 510が所定の位置に配置され、結像面 500に、基板 700に搭載された 2次元エリアセンサ 600の受光面 610が配置されている。物体側レンズ群 200を構成する 3枚の凹レンズ 210, 220, 230は、上記した各実施形態における凹レンズと同様、入射面 211, 221, 231が中心力も外周に向うにつれて曲率が大きくなる凸の非球面 21 la, 221a, 231aであり、出射面 212, 222, 232が実質的な凹球面である。結像面側レンズ群 400は、それ自体で歪みのない像を結像面に結像させることができるものが用いられる。

[0052] この実施形態【こおヽて ίま、各四レンズ 210, 220, 230の出射面 212, 222, 232 の凹球面とされた領域の中心角が上記した各実施形態のものよりも小さ!/、が、 3枚の凹レンズを使用していることから、画角 100° 以上、像歪み ± 3%以下を達成することができる。

[0053] 物体側レンズ群 200を構成する 3枚の凹レンズ 210, 220, 230は、この広角レンズ 10Dの拡大された画角を達成するために、最も物体側の凹レンズ 230のレンズ径が最も大きぐ他の 2枚の凹レンズ 210, 220のレンズ径は、それより小さい。上記したように、取得するカラー画像の色滲みを低減するためには、アッベ数の大きなガラス系の材料によって凹レンズを構成するのが望ましいのである力レンズ径が大きくなると、ガラス系材料を用いてモールド法によってレンズを成形する場合、加熱や冷却においてより時間を要する等、効率が悪い。この場合、上記の 3枚の凹レンズ 210, 220, 230のうち、比較的外径の小さいレンズ 210, 220をガラス系のアッベ数の大きい材料で成形し、レンズ径の大きいレンズ 230については、榭脂系の材料で成形すると、生産性の面で好適性が維持できる。

[0054] アッベ数の高いガラス系材料としては、アッベ数が 70以上ものが好適に用いられ、たとえば、住田光学ガラス (株)製の PKF80 (アッベ数 81. 5、屈折率 1. 497)、あるいは、 HOYA (株）製の FCD1 (アッベ数 81. 6、屈折率 1. 497)を用いることができる。

[0055] 凹レンズ 230の成形に用いる榭脂系の材料としても、できるだけアッベ数が大きいものを用いることが好ましぐたとえば、日本ゼオン (株）製の ZEONEX 480R (アツベ数 56. 2、屈折率 1. 525)、あるいは、 JSR (株）製の ARTON—F (アッベ数 56. 3 、屈折率 1. 513)を用いることができる。

[0056] なお、 3枚の凹レンズ 210, 220, 230のすベてをできるだけアッベ数の大きい、上記した ZEONEX 480Rや ARTON— F等の榭脂系材料によって成形すると、物体側レンズ群 200の生産性がさらに高まる。

[0057] 上記のように、物体側レンズ群 200を構成する凹レンズ 210, 220, 230をアッベ数の大きいレンズによって構成することにより、すでに上述したように、画角を大きくしながら、像歪みが少なぐし力もカラー画像を取得する場合における色滲みを低減することができる。しかしながら、とりわけ、物体側レンズ群 200の周縁部においては、入射する光線を大きく曲げて集束レンズ 300に入射させてヽるため、色滲みを全くなくすことはできない。

[0058] そこで、この第 4の実施形態に係る広角レンズ 10Dにおいては、凸レンズで構成される収束レンズ 300の材質として、アッベ数が上記の凹レンズ 210, 220, 230のアツベ数よりも小となる材質を選択することとしている。すなわち、力かる構成によれば、凹レンズ 210, 220, 230によって発散方向に曲げられた光を収束方向に曲げる機能を果たす収束レンズの材料として、凹レンズ 210, 220, 230とは逆にアッベ数が小さい材料を採用することにより、凹レンズ 210, 220, 230を通過することによって生じる色滲みを消失させる機能を付加することができるのである。

[0059] たとえば、凹レンズ 210, 220, 230の材料として、上記 ZEONEX 480R (アッベ数 56. 2、屈折率 1. 525)、あるいは、 ARTON— F (アッベ数 56. 3、屈折率 1. 513 )を用いる場合、収束レンズ 300の材質としは、たとえば、アッベ数が相対的に低い、ポリカーボネイト (アッベ数 31. 1、屈折率 1. 585)を採用することができる。

[0060] 図 5および図 6は、上記各実施形態に係る広角レンズ 10Cないしはカメラモジユール 100Cを用いた光学装置の一種である、画像読み取り装置 800の概略構成を示している。

[0061] この画像読み取り装置 800は、ボックス状のケース 810と、このケース 810の上面に設置された透明ガラスなど力もなる原稿載置台 820と、ケース 810の底板 830上に設置されたカメラモジュール 100Cを基本的に備えて構成されている。カメラモジュール 100Cとしては、図 3に示した、物体側レンズ群 200として 3枚の凹レンズが用いられたものを使用することが、このカメラモジュールのもつ 160° 程度の高画角性能を利用し、ケースの厚み寸法を低減してこの画像読み取り装置 800の厚み方向のコンパクトイ匕を図る上で最も好ましいが、図 1、図 2および図 4に示したカメラモジュール 100 A, 100B, 100Dを用いても差し支えない。

[0062] ケース 810の上面一端側には、原稿載置台 820を覆うことができるカバー 840の一端が、開閉可能に支持されている。カメラモジュール 100Cの基板 700を延長し、その上面には、照明光源としての LED素子 730が設置されているとともに、 2次元エリァセンサ 600からの画像取得や、 LED素子 730の発光制御や、画像データの転送処理等を行う制御用半導体装置 710, 720が搭載されている。

[0063] この画像読み取り装置 800は、その原稿載置台 820に載置した原稿 Dcの 2次元画像を、歪み少なぐ瞬時に取得することができる。

[0064] もちろん、この発明の範囲は上述した各実施形態に限定されるものではなぐ各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。

[0065] 実施形態では、物体側レンズ群 200を構成するレンズの枚数を 3枚までについて説明した力 4枚以上のレンズによって物体側レンズ群 200を構成することができることは、明らかであろう。

[0066] また、実施形態では、収束レンズ 300として、 1枚の凸レンズが用いられているが、物体側レンズ群 200を構成するレンズの枚数が増える場合には、この収束レンズを、複数のレンズにより構成することもできる。

本願発明に係るカメラモジュールを用いた光学装置としては、上記したような画像読み取り装置のほか、車両の後方視界を 2次元ビデオ画像として取得するように構成された車載用の後方監視カメラや、ビルや工事現場に設置する監視カメラ、あるいは、金融機関の ATM装置において、手のひらの静脈パターンによって個人認証を行う光学認証装置等として構成することが可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された 1または複数の収束レンズとを備えており、

上記凹レンズは、上記入射面が光軸中心における曲率に対して外周に向うにつれて曲率が大きくなる傾向をもった凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面であることを特徴とする、広角レンズ。

[2] 上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できるように構成されたものである、請求項 1に記載の広角レンズ。

[3] 上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを 1枚用いて構成されており、画角が 60〜1

00° である、請求項 2に記載の広角レンズ。

[4] 上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを 2枚用いて構成されており、画角が 100〜

130° である、請求項 2に記載の広角レンズ。

[5] 上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを 3枚用いて構成されており、画角が 100〜

170° である、請求項 2に記載の広角レンズ。

[6] 上記物体側レンズ群の凹レンズのうち、最も物体側の凹レンズは、榭脂によって成形された凹レンズであり、それ以外の凹レンズは、アッベ数 70以上のモールドガラスによって形成されたものである、請求項 4または 5に記載の広角レンズ。

[7] 上記収束レンズのアッベ数は、上記物体側レンズ群を構成する凹レンズのアッベ数より小さい、請求項 2に記載の広角レンズ。

[8] 上記物体側レンズ群を構成する凹レンズおよび上記収束レンズは、 Vヽずれも榭脂によって成形されたものである、請求項 7に記載の広角レンズ。

[9] 請求項 1ないし 8のいずれかに記載の広角レンズと、上記結像面に受光面が位置するように配置された 2次元エリアセンサと、を備えたことを特徴とする、光学装置。

[10] 請求項 1ないし 8のいずれかに記載の広角レンズと、上記結像面に受光面が位置するように配置された 2次元エリアセンサと、を備え、上記 2次元エリアセンサにより、物体の 2次元画像を取得するように構成されたことを特徴とする、カメラモジュール。

[11] 透明な原稿載置面と、この原稿載置面の下方に配置された請求項 10に記載のカメラモジュールと、を備え、上記 2次元エリアセンサにより、上記原稿載置面に載置された原稿の 2次元画像を取得するように構成されたことを特徴とする、画像読み取り装置。

[12] 物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された 1または複数の収束レンズとを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを 1または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面である、広角レンズの製造方法であって、

上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できる構成のものを使用し、

結像面に像歪みの少な!/、像が結像するように、上記物体側レンズ群および上記収束レンズを構成するレンズの仕様を決定することを特徴とする、広角レンズの製造方法。

[13] 物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された 1または複数の収束レンズとを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを 1または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面である、広角レンズを、所望の画角に応じ、上記物体側レンズ群を構成する凹レンズが 1枚のものから所望枚数のものまで製造する方法であって、

上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できる構成の一定の仕様のものを使用し、

上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを 1枚とした広角レンズの仕様を決定するにあたり、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記物体側レンズ群を構成する 1枚の上記凹レンズおよび上記収束レンズの仕様を決定し、

上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを 2枚以上とした広角レンズの仕様を決定するにあたり、上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを 1枚とした広角レンズについての上記凹レンズの仕様をそのまま使用し、当該凹レンズの物体側に 2 枚目以降の上記凹レンズを追加し、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記追カ卩の凹レンズおよび上記収束レンズの仕様を決定することを特徴とする、広角レンズの製造方法。