WO2013015082A1

WO2013015082A1 - 広角レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器

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Publication number: WO2013015082A1
Application number: PCT/JP2012/067081
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Inventors: 廣瀬　全利
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Filing date: 2012-07-04
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Abstract

　撮像面が物体側に凹面を向けた湾曲形状を有する撮像素子に像を形成する広角レンズは、全画角が１２０°以上であり、物体側から順に第１レンズと第２レンズと絞りと第３レンズと第４レンズから成り、第１～第４レンズはいずれも非球面を少なくとも１面有する。第１レンズは負パワーを有し、第２レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有し正パワーを有する。第３レンズは正パワーを有し、第４レンズは物体側に凹面を向けた形状を有する。

Description

広角レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器

　本発明は広角レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器に関するものである。より具体的には、撮像素子の湾曲した撮像面（つまり受光面）上に被写体の光学像を形成する小型の広角レンズと、その広角レンズ及び撮像素子で被写体の映像を取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置と、その撮像光学装置を搭載したデジタルカメラ，監視カメラ等の画像入力機能付きデジタル機器と、に関するものである。

　近年、撮像素子の高性能化・小型化に伴い、撮像光学装置を備えた携帯電話，携帯情報端末等の画像入力機能付きデジタル機器が普及しつつある。それに伴い、撮像光学装置に搭載される撮像レンズにも、更なる高性能化・小型化と共に広画角化が求められている。しかし、広い画角にわたって諸収差を除くことは容易でないため、撮像レンズの収差補正は広角になるほど困難になる。

　一方、さまざまな収差のなかでも像面湾曲は撮像平面と像面とのズレによって生じるため、像面に撮像面形状を合わせれば、レンズ系にかかる収差補正の負担を軽減することが可能である。この観点から、像面湾曲の低減を目的として、湾曲した撮像面を有する固体撮像素子が特許文献１，２で提案されている。また、像面湾曲に合わせてカメラフィルムを長手方向に湾曲させることにより性能を向上させた光学系も、特許文献３，４等で従来より提案されている。

特開２００４－１０４２５９号公報特開２００８－１５９８２３号公報特開平０８－０６８９３５号公報特開２０００－２９２６８８号公報

　しかし、予め湾曲した撮像面に結像することを前提に構築された小型の広角レンズは知られていない。そのため、特許文献１，２に記載の固体撮像素子を用いただけでは、広角レンズに要求される光学性能を得ることは難しく、撮像面の湾曲を有効に利用した高性能化，小型化及び広画角化を達成することは困難である。

　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、湾曲した撮像面の有効利用が可能であるとともに、高性能化，小型化及び広画角化を達成した広角レンズ、それを備えた撮像光学装置及びデジタル機器を提供することにある。

　上記目的を達成するために、第１の発明の広角レンズは、撮像面が物体側に凹面を向けた湾曲形状を有する撮像素子に像を形成する、全画角が１２０°以上の広角レンズであって、物体側から順に、非球面を少なくとも１面有する負パワーの第１レンズと、非球面を少なくとも１面有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する正パワーの第２レンズと、絞りと、非球面を少なくとも１面有する正パワーの第３レンズと、非球面を少なくとも１面有し物体側に凹面を向けた形状を有する第４レンズと、から成ることを特徴とする。

　第２の発明の広角レンズは、上記第１の発明において、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
－２１≦Ｒｉ／ＢＦ≦－４　…（１）
　ただし、
ＢＦ：バックフォーカス、
Ｒｉ：撮像面の曲率半径、
である。

　第３の発明の広角レンズは、上記第２の発明において、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項２記載の広角レンズ；
－５．５≦ｆ１２／ｆ３４≦－１．５　…（２）
　ただし、
ｆ１２：第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離（ｆ１２＜０）、
ｆ３４：第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離（ｆ３４＞０）、
である。。

　第４の発明の広角レンズは、上記第１～第３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする。
－５．１≦（ｒ４ｆ－ｒ４ｒ）／（ｒ４ｆ＋ｒ４ｒ）≦０．３３　…（３）
　ただし、
ｒ４ｆ：第４レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ４ｒ：第４レンズの像側面の曲率半径、
である。

　第５の発明の広角レンズは、上記第１～第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式（４）及び（５）を満たすことを特徴とする。
νｄ２≦５０　…（４）
νｄ３≧５０　…（５）
　ただし、
νｄ２：第２レンズのアッベ数、
νｄ３：第３レンズのアッベ数、
である。

　第６の発明の撮像光学装置は、上記第１～第５のいずれか１つの発明に係る広角レンズと、湾曲した撮像面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の撮像面上に被写体の光学像が形成されるように前記広角レンズが設けられていることを特徴とする。

　第７の発明のデジタル機器は、上記第６の発明に係る撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とする。

　第８の発明のデジタル機器は、上記第７の発明において、デジタルカメラ，監視カメラ，内視鏡又は画像入力機能付き携帯端末であることを特徴とする。

　本発明の構成を採用することにより、湾曲した撮像面の有効利用が可能であるとともに、高性能化，小型化及び広画角化を達成した広角レンズと、それを備えた撮像光学装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像光学装置をデジタルカメラ，内視鏡，携帯電話等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となる。

第１の実施の形態（実施例１）のレンズ構成図。第２の実施の形態（実施例２）のレンズ構成図。第３の実施の形態（実施例３）のレンズ構成図。第４の実施の形態（実施例４）のレンズ構成図。第５の実施の形態（実施例５）のレンズ構成図。実施例１の収差図。実施例２の収差図。実施例３の収差図。実施例４の収差図。実施例５の収差図。撮像光学装置を搭載したデジタル機器の概略構成例を示す模式図。像高Ｙ’と像高ｙ’との関係を示す図。

　以下、本発明に係る広角レンズ，撮像光学装置，デジタル機器等を説明する。本発明に係る広角レンズは、全画角が１２０°以上であり、物体側から順に、負パワーを有する第１レンズと、正パワーを有する第２レンズと、絞りと、正パワーを有する第３レンズと、第４レンズと、から成っている（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）。第１～第４レンズはいずれも非球面を少なくとも１面有しており、第２レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有しており、第４レンズは物体側に凹面を向けた形状を有している。

　予め湾曲した像面として結像させることを前提に光学系を構築すれば、平面状の像面として結像させるよりも、広角レンズの小型化や高性能化が可能となり、特に監視カメラ，内視鏡等のデジタル入力機器に適した広画角・高性能・コンパクトな広角レンズを低コストに得ることができる。そして、湾曲した撮像面に適した広角レンズは、上記構成を採用することによって実現可能となる。

　例えば、第１レンズに負のパワーを持つレンズを用いることにより、焦点距離が短い広角レンズにおいて適度なバックフォーカスを確保することができ、更に少なくとも１面を非球面とすることにより、歪曲収差をコントロールすることができる。また、第２レンズを物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとするとともに、第４レンズを物体側に凹面を向けた形状（好ましくはメニスカス形状）とすることにより、像面を湾曲させやすくなり、さらに撮像面に沿った像面湾曲を得ることができる。なお、収差はレンズ系トータルでのバランスの結果であるため、収差補正と非球面形状との関係は一概に決まるものではないが、第１レンズの非球面は歪曲収差の補正に有効であり、第２レンズや第３レンズの非球面は球面収差や像面湾曲の補正に有効であり、第４レンズの非球面は像面湾曲の補正に有効である。

　上記特徴的構成によると、湾曲した撮像面の有効利用が可能であるとともに、高性能化，小型化及び広画角化を達成した広角レンズと、それを備えた撮像光学装置を実現することができる。そして、その撮像光学装置をデジタルカメラ，内視鏡，携帯電話，携帯情報端末等のデジタル機器に用いれば、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となり、そのコンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。

　以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
－２１≦Ｒｉ／ＢＦ≦－４　…（１）
　ただし、
ＢＦ：バックフォーカス、
Ｒｉ：撮像面の曲率半径、
である。

　条件式（１）は、バックフォーカスと撮像面の曲率半径とを最適のバランスにして、高い光学性能を保持しつつ撮像面の湾曲による更なるバックフォーカスの短縮とそれによるコンパクト化を達成する上で好ましい条件範囲を規定している。条件式（１）の上限を上回ると、撮像面の曲率がきつく（つまり曲率の絶対値が大きく）なりすぎて、撮像面上に結像させることが困難になる。具体的には、高像高に行くほど像面がレンズ側から離れてしまい、像面が撮像面から離れることになる。条件式（１）の下限を下回ると、像面の曲率がゆるく（つまり曲率の絶対値が小さく）なりすぎて、撮像面を湾曲させるメリットがなくなってしまう。なお、条件式（１）の下限値については、その下限を越えて撮像面が平面になっても高性能化及び広角化の達成は可能であるが、レンズ系が大きくなってしまう。

　以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。
－５．５≦ｆ１２／ｆ３４≦－１．５　…（２）
　ただし、
ｆ１２：第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離（ｆ１２＜０）、
ｆ３４：第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離（ｆ３４＞０）、
である。

　条件式（２）は、バックフォーカス，光学性能及び大きさを最適にする上で好ましい条件範囲を規定している。第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離は負であり、第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離は正である。このように負正というパワー配置にすることによって、像面が適正に湾曲し、より広角の画像を良好に結像させることができる。条件式（２）の上限を上回ると、バックフォーカスが長くなって大型化し、更には像面が撮像面に沿うように湾曲していることの効果が得にくくなる。また、その大型化を抑えようとすると、像面が撮像面に沿わなくなって湾曲のずれが大きくなることにもなる。また、条件式（２）の下限を下回ると、バックフォーカスを確保することが困難になる。バックフォーカスを確保するために第１レンズと第２レンズを像面から離す必要が生じるため、結果としてレンズ系が大きくなってしまう。その大型化を抑えようとすると、歪曲収差の悪化を招くことにもなる。したがって、条件式（２）を満たすことにより、像面を適正に湾曲させ、歪曲収差を良好にして、小型化と高性能化とをバランス良く達成することが可能になる。

　以下の条件式（２ａ）を満たすことが更に望ましい。
－４．０≦ｆ１２／ｆ３４≦－１．９　…（２ａ）
　この条件式（２ａ）は、前記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（２ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。

　以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。
－５．１≦（ｒ４ｆ－ｒ４ｒ）／（ｒ４ｆ＋ｒ４ｒ）≦０．３３　…（３）
　ただし、
ｒ４ｆ：第４レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ４ｒ：第４レンズの像側面の曲率半径、
である。

　条件式（３）は、適切な周辺照度を確保し、更に小型化と製造面で好ましい条件範囲を規定している。また、条件式（１）を満たすとともに条件式（３）を満たすことが更に好ましく、条件式（１）を満たすようにバックフォーカスを設定した上で、条件式（３）を満たすように第４レンズの面の曲率を設定すれば、周辺照度や小型化等に効果がある。条件式（３）の上限を上回ると、高像高で射出瞳の歪が大きくなってしまい、周辺照度の低下に繋がるおそれがある。条件式（３）の下限を下回ると、撮像面に対する入射角度が周辺できつくなってしまう（つまり入射角度が大きくなってしまう。）。また、バックフォーカスが長くなって大型化に繋がるおそれがある。さらには、レンズ系に曲率が強くなる面が生じてしまい、製造が困難になってくる。したがって、条件式（３）を満たすことにより、小型化と高性能化とをバランス良く達成することが可能になる。

　以下の条件式（３ａ）を満たすことが更に望ましい。
－４．０≦（ｒ４ｆ－ｒ４ｒ）／（ｒ４ｆ＋ｒ４ｒ）≦０　…（３ａ）
　この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。

　以下の条件式（４）及び（５）を満たすことが望ましい。
νｄ２≦５０　…（４）
νｄ３≧５０　…（５）
　ただし、
νｄ２：第２レンズのアッベ数、
νｄ３：第３レンズのアッベ数、
である。

　条件式（４）及び（５）は、色収差を抑える上で好ましい条件範囲を規定している。第２，第３レンズは共に正レンズであるが、絞りの前と後で役割が変わるのでアッベ数の好ましい範囲は異なる。第２レンズに関しては、条件式（４）の上限を上回ると、倍率色収差の悪化を招くおそれがある。一方、第３レンズに関しては、条件式（５）の下限を下回ると、軸上色収差及び倍率色収差の悪化を招くおそれがある。

　本発明に係る広角レンズは、画像入力機能付きデジタル機器（例えば携帯端末）用の広角レンズとしての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成する広角レンズと、その広角レンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する広角レンズが配置されることにより、小型・低コストで高い性能を有する撮像光学装置やそれを備えたデジタル機器（例えば携帯端末）を実現することができる。

　カメラの例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ，内視鏡等が挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，デジタル機器（例えば、携帯電話，モバイルコンピュータ等の小型で携帯可能な情報機器端末），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。

　図１１に、画像入力機能付きデジタル機器の一例として、デジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図１１に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＬＵは、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭを形成する広角レンズＬＮ（ＡＸ：光軸）と、広角レンズＬＮにより撮像面（受光面）ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像光学装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＬＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。

　撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）型イメージセンサ，ＣＭＯＳ（Complementary　Metal-Oxide　Semiconductor）型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子ＳＲの光電変換部である撮像面ＳＳは物体側に凹面を向けた湾曲形状を有しており、その湾曲した撮像面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように、広角レンズＬＮが設けられている。したがって、広角レンズＬＮによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。

　デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３（半導体メモリ，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；フォーカシングのためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。

　撮像レンズＬＮは、物体側から順に、負のパワーを持つ第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有し正のパワーを持つ第２レンズＬ２と、絞り（開口絞り）ＳＴと、正のパワーを持つ第３レンズＬ３と、物体側に凹面を向けた形状を有する第４レンズＬ４と、から成っており、第１～第４レンズＬ１～Ｌ４は各々非球面を少なくとも１面有している。そして、撮像レンズＬＮにより撮像素子ＳＲの撮像面ＳＳ上には光学像ＩＭが形成される。ここで、第１～第５の実施の形態を挙げて、広角レンズＬＮの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１～図５に、広角レンズＬＮ（単焦点レンズ）の第１～第５の実施の形態を光学断面でそれぞれ示す。

　第１の実施の形態の広角レンズＬＮ（図１）は、物体側から順に、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４から成っており、全てのレンズ面は非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は両凹の負レンズであり、第２レンズＬ２は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、第４レンズＬ４は物体側に凹の負メニスカスレンズである。

　第２の実施の形態の広角レンズＬＮ（図２）は、物体側から順に、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４から成っており、全てのレンズ面は非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は両凹の負レンズであり、第２レンズＬ２は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、第４レンズＬ４は物体側に凹の正メニスカスレンズである。

　第３の実施の形態の広角レンズＬＮ（図３）は、物体側から順に、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４から成っており、全てのレンズ面は非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は像側に凹の負メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、第４レンズＬ４は物体側に凹の負メニスカスレンズである。

　第４の実施の形態の広角レンズＬＮ（図４）は、物体側から順に、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４から成っており、全てのレンズ面は非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は両凹の負レンズであり、第２レンズＬ２は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、第４レンズＬ４は両凹の負レンズである。

　第５の実施の形態の広角レンズＬＮ（図５）は、物体側から順に、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４から成っており、全てのレンズ面は非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は両凹の負レンズであり、第２レンズＬ２は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、第４レンズＬ４は物体側に凹の正メニスカスレンズである。

　以下、本発明を実施した広角レンズの構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１～５（ＥＸ１～５）は、前述した第１～第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１～第５の実施の形態を表す光学構成図（図１～図５）は、対応する実施例１～５のレンズ構成をそれぞれ示している。

　各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号ｉ，曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上での面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。レンズ面はすべて非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ－ｎ＝×１０^-nである。
ｚ＝（ｃ・ｈ²）／［１＋√｛１－（１＋Ｋ）・ｃ²・ｈ²｝］＋Σ（Ａｊ・ｈ^j）　…（ＡＳ）
　ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ²＝ｘ²＋ｙ²）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。

　各種データとして、全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ．），半画角（ω，°），最大像高（Ｙ’，ｍｍ），撮像面ＳＳのＲに沿った像高（ｙ’，ｍｍ；図１２参照。），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ）を示し、単レンズデータとして、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，第３レンズＬ３，第４レンズＬ４の各焦点距離ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を示す。また、表１に各実施例の条件式対応値を示す。なお、バックフォーカスは、レンズ最終面から近軸像面までの距離（近軸）を空気換算長により表記しており、レンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離（近軸）にバックフォーカスを加えたものである。

　図６～図１０は、実施例１～５（ＥＸ１～５）の無限遠物体距離時（物体距離：∞）の収差図である。図６～図１０のそれぞれにおいて、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である。球面収差図は、実線で示すｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する球面収差量、一点鎖線で示すＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）に対する球面収差量、破線で示すｇ線（波長４３５．８３ｎｍ）に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を表している。

　非点収差図において、破線Ｙはｄ線に対するタンジェンシャル像面、実線Ｘはｄ線に対するサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ　ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。図１～図５中の最終Ｒ面は撮像面ＳＳ（結像位置ＩＭ）が曲がっていることを表しており、像面湾曲を示す収差図（Ｂ）はこの曲線に対して描かれている。つまり、収差図（Ｂ）の縦軸のラインが撮像面ＳＳ（曲面）を表していることになる。歪曲収差図において、横軸はｄ線に対する歪曲（単位：％）を表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ　ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。なお、像高ＩＭＧ　ＨＴの最大値は、像面ＩＭにおける最大像高Ｙ’（撮像素子ＳＲの撮像面ＳＳの対角長の半分）に相当する。

　ＤＵ　　デジタル機器
　ＬＵ　　撮像光学装置
　ＬＮ　　広角レンズ
　Ｌ１～Ｌ４　　第１～第４レンズ
　ＳＴ　　絞り
　ＳＲ　　撮像素子
　ＳＳ　　撮像面（受光面）
　ＩＭ　　像面（光学像）
　ＡＸ　　光軸
　１　　信号処理部
　２　　制御部
　３　　メモリ
　４　　操作部
　５　　表示部

Claims

　撮像面が物体側に凹面を向けた湾曲形状を有する撮像素子に像を形成する、全画角が１２０°以上の広角レンズであって、
　物体側から順に、非球面を少なくとも１面有する負パワーの第１レンズと、非球面を少なくとも１面有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する正パワーの第２レンズと、絞りと、非球面を少なくとも１面有する正パワーの第３レンズと、非球面を少なくとも１面有し物体側に凹面を向けた形状を有する第４レンズと、から成ることを特徴とする広角レンズ。
　以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１記載の広角レンズ；
－２１≦Ｒｉ／ＢＦ≦－４　…（１）
　ただし、
ＢＦ：バックフォーカス、
Ｒｉ：撮像面の曲率半径、
である。
　以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項２記載の広角レンズ；
－５．５≦ｆ１２／ｆ３４≦－１．５　…（２）
　ただし、
ｆ１２：第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離（ｆ１２＜０）、
ｆ３４：第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離（ｆ３４＞０）、
である。
　以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の広角レンズ；
－５．１≦（ｒ４ｆ－ｒ４ｒ）／（ｒ４ｆ＋ｒ４ｒ）≦０．３３　…（３）
　ただし、
ｒ４ｆ：第４レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ４ｒ：第４レンズの像側面の曲率半径、
である。
　以下の条件式（４）及び（５）を満たすことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の広角レンズ；
νｄ２≦５０　…（４）
νｄ３≧５０　…（５）
　ただし、
νｄ２：第２レンズのアッベ数、
νｄ３：第３レンズのアッベ数、
である。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の広角レンズと、湾曲した撮像面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の撮像面上に被写体の光学像が形成されるように前記広角レンズが設けられていることを特徴とする撮像光学装置。
　請求項６記載の撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
　デジタルカメラ，監視カメラ，内視鏡又は画像入力機能付き携帯端末であることを特徴とする請求項７記載のデジタル機器。