JP2008151904A - 広角光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】１８０°を越える画角を有する広角光学系でありながら、小形でＦナンバーが小さい明るい超広角撮像光学系、投影光学系。
【解決手段】透過面のみから構成される超広角な撮像光学系又は投影光学系において、画角１８０°以上を有し、少なくとも１つの負の焦点距離を有するメニスカスレンズＬ１からなる前群Ｇ_f 、開口Ｓ、少なくとも２つの正の焦点距離を有するレンズからなる後群Ｇ_b からなり、前群Ｇ_f の少なくとも１面の透過面は拡張回転自由曲面で構成されている広角光学系。
【選択図】図２

Description

本発明は広角光学系に関し、特に、魚眼レンズ等に代表される１８０°以上の画角を有する撮像光学系又は投影光学系に関するものである。

従来１８０°以上の観察画角で設計された広角光学系はほとんどなく、特許文献１に記載の観察画角が２１６°のもの、及び、特許文献２に記載の観察画角が２７０°のものが知られているだけであった。
特開平１０−２８８７４２号公報 米国特許第２，９４７，２１９号明細書

従来の上記の画角が１８０°を超えるものは、画角周辺で像が小さくならないｆ−θ特性を有するものではなかった。また、Ｆナンバーが大きく暗かったり、光学系全長が長いため、小形で明るい光学系ではなかった。

本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、１８０°を越える画角を有する広角光学系でありながら、小形でＦナンバーが小さい明るい超広角撮像光学系、投影光学系を提供することである。

上記目的を達成する本発明の広角光学系は、透過面のみから構成される超広角な撮像光学系又は投影光学系において、画角１８０°以上を有し、少なくとも１つの負の焦点距離を有するメニスカスレンズからなる前群、開口、少なくとも２つの正の焦点距離を有するレンズからなる後群からなり、前記前群の少なくとも１面の透過面は拡張回転自由曲面で構成されていることを特徴とするものである。

この場合、前記前群は負の焦点距離を有する１個又は２個のメニスカスレンズからなり、前記前群の全ての透過面は拡張回転自由曲面で構成されていることが望ましい。

また、前記拡張回転自由曲面はその回転対称軸との交点において回転対称軸と直交することが望ましい。

また、前記前群の焦点距離をＦ_f 、前記後群の焦点距離をＦ_b とすると、
−１．１＜Ｆ_f ／Ｆ_b ＜−０．２ ・・・（１）
なる条件を満足することが望ましい。

また、全系の焦点距離をＦ、前記前群の焦点距離をＦ_f すると、
−５＜Ｆ_f ／Ｆ＜−１ ・・・（２）
なる条件を満足することが望ましい。

また、全系の焦点距離をＦ、前記後群の焦点距離をＦ_b とすると、
１．５＜Ｆ_b ／Ｆ＜５ ・・・（３）
なる条件を満足することが望ましい。

以上の本発明によると、１８０°を越える画角を有する広角光学系でありながら、小形でＦナンバーが小さく明るくｆ−θ特性が優れた超広角撮像光学系、投影光学系を提供することができる。

以下、本発明の広角光学系の原理を説明する。

広角光学系としては、魚眼レンズに代表される光学系が一般的である。しかし、今までの魚眼レンズは１８０°までの画角であり、また、画像周辺で像が相対的に小さくなる特性があり、特に周辺を撮影・観察する用途には向かない。また、光学系も大きく重いものでしかなかった。

広角光学系の他の構成として、凸面鏡を使う方法もあるが、画面中心にカメラ自体が写りこんでしまい中心を観察することができない。また、比較的大きな凸面鏡を使用しないと、凸面鏡で発生する非点収差が無視できない程大きくなり解像力が低下する。さらに、反射面での光量ロスが発生してしまう等の問題がある。

そこで、本発明では、透過面のみから構成される超広角な撮像光学系又は投影光学系において、画角１８０°度以上を有し、少なくとも１つの負の焦点距離を有するメニスカスレンズからなる前群、開口、少なくとも２つの正の焦点距離を有するレンズからなる後群からなり、前群の少なくとも１面は拡張回転自由曲面で構成されていることを特徴とするものである。

広角な光学系は、一般に、負の前群と正の後群からなる光学系で構成するが、従来の非球面では広画角の光線は追跡できない、設計の自由度が制限される等の問題があった。

そこで、本発明では、面の定義座標が回転中心軸外にある拡張回転自由曲面を使うことにより、初めてこのようなことが可能となったものである。

ここで、本発明において用いる拡張回転自由曲面について、図１を参照にして説明する。拡張回転自由曲面は、以下の定義で与えられる回転対称面である。

まず、Ｙ−Ｚ座標面上で原点を通る下記の曲線（ｂ）が定められる。

Ｚ＝（Ｙ² ／ＲＹ）／［１＋｛１−（Ｃ₁ ＋１）Ｙ² ／ＲＹ² ｝^{1 /2}］
Ｃ₂ Ｙ＋Ｃ₃ Ｙ² ＋Ｃ₄ Ｙ³ ＋Ｃ₅ Ｙ⁴ ＋Ｃ₆ Ｙ⁵ ＋Ｃ₇ Ｙ⁶
＋・・・・＋Ｃ₂₁Ｙ²⁰＋・・・・＋Ｃ_n+1 Ｙⁿ ＋・・・・
・・・（ａ）
次いで、この曲線（ａ）をＸ軸正方向を向いて左回りを正として角度θ（°）回転した曲線Ｆ（Ｙ）が定められる。この曲線Ｆ（Ｙ）もＹ−Ｚ座標面上で原点を通る。

その曲線Ｆ（Ｙ）をＹ正方向に距離Ｒ（負のときはＹ負方向）だけ平行移動し、その後にＺ軸の周りでその平行移動した曲線（図１の太い実線の曲線）を回転させてできる回転対称面を拡張回転自由曲面とする。

その結果、拡張回転自由曲面はＹ−Ｚ面内で自由曲面（自由曲線）になり、Ｘ−Ｙ面内で半径｜Ｒ｜の円になる。

この定義からＺ軸が拡張回転自由曲面の軸（回転対称軸）となる。

ここで、ＲＹはＹ−Ｚ断面での球面項の曲率半径、Ｃ₁ は円錐定数、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ 、Ｃ₅ …はそれぞれ１次、２次、３次、４次…の非球面係数である。

さらに好ましくは、片側画角の中心の画角（例えば全体の画角が２００°のとき、片側画角は０°から１００°であり、その中心の画角とは５０°）の絞り（開口）中心を通過する光線を基準主光線とすると、基準主光線が拡張回転自由曲面を定義するときの曲線Ｆ（Ｙ）の原点を距離ＲだけＹ正方向に移動した点を通過するようにすることにより、収差補正上の自由度が向上し（面の傾き項と曲率項を分離でき）、自動収差補正時の収束性が向上する。

さらに好ましくは、３次項Ｃ₄ を使うことにより、光学系のｆ−θ特性等を向上させることができる。

さらに好ましくは、拡張回転自由曲面の奇数次項Ｃ₄ 、Ｃ₆ 、Ｃ₈ ・・・は、光学系第２面の凹面において、回転中心から外周に向かって凹面の曲率半径を大きく（曲率を小さく、あるいは弱く）するようにすることが重要である。これにより、ｆ−θ特性を改善することが可能となる。

また、前群は負の焦点距離を有するメニスカスレンズ１個又は２個から構成すれば、画角１８０°度以上の広角光学系を構成することができ、その場合に、前群の全ての透過面を拡張回転自由曲面で構成することで、ｆ−θ特性を十分に良好のものとすることができる。

さらに好ましくは、拡張回転自由曲面はその回転対称軸との交点において回転対称軸と直交することが重要である。これにより、拡張回転自由曲面が回転対称軸上で連続な面となり、回転対称軸近傍の物点の像を連続に結像させることが可能となる。

さらに好ましくは、前群の焦点距離をＦ_f 、後群の焦点距離をＦ_b とすると、
−１．１＜Ｆ_f ／Ｆ_b ＜−０．２ ・・・（１）
なる条件を満足することが重要である。この条件式は所謂レトロフォーカスの度合いを表わす係数で、上限の−０．２を越えると、前群に比べ後群の焦点距離が長くなり、光学系全長が長くなってしまう。まが、下限の−１．１を越えると、前群の焦点距離が長くなり、光学系の外径が大きくなってしまう。

さらに好ましくは、
−０．９＜Ｆ_f ／Ｆ_b ＜−０．３ ・・・（１−１）
なる条件を満足することが好ましい。

さらに好ましくは、全系の焦点距離をＦ、前群の焦点距離をＦ_f すると、
−５＜Ｆ_f ／Ｆ＜−１ ・・・（２）
なる条件を満足することが重要である。この条件式は前群の焦点距離と全系の焦点距離の比で、下限の−５を越えると、前群の焦点距離が長くなり、光学系外径を小さくしつつ広画角にすることができなくなる。まが、上限の−１を越えると、前群の焦点距離が短くなりすぎ、明るい光学系にならない。

さらに好ましくは、
−３＜Ｆ_f ／Ｆ＜−１．３ ・・・（２−１）
なる条件を満足することが好ましい。

さらに好ましくは、全系の焦点距離をＦ、前記後群の焦点距離をＦ_b とすると、
１．５＜Ｆ_b ／Ｆ＜５ ・・・（３）
なる条件を満足することが重要である。この条件式は後群の焦点距離と全系の焦点距離の比で、下限の１．５を越えると、後群の焦点距離が短くなりすぎ、大きな観察画角でコマ収差や非点収差の発生が大きくなりすぎ、良好な像を結像することができなくなる。また、上限の５を越えると、光学系の外径が大きくなりすぎ。小形の光学系を構成することが難しくなる。

さらに好ましくは、
２＜Ｆ_b ／Ｆ＜３．５ ・・・（３−１）
なる条件を満足することが好ましい。

後記の実施例１〜３及び特許文献１、２のＦナンバーＦ_noと条件式（１）〜（３）に関するパラメータ値は次の通りである。

実施例１ 実施例２ 実施例３ 特許文献１ 特許文献２
Ｆ_no 3.3 3.3 5.6 5.0 10
Ｆ_f -0.669 -0.839 -0.504 4.061 -8.91
Ｆ 0.445 0.506 0.414 1.000 12.3
Ｆ_f ／Ｆ -1.502 -1.660 -1.218 4.062 -0.72
Ｆ_b 1.007 1.033 1.312 4.312 14.05
Ｆ_b ／Ｆ 2.261 2.043 3.172 4.312 1.14
Ｆ_f ／Ｆ_b -0.664 -0.812 -0.384 0.942 -0.63 。

以下に、本発明の広角光学系の実施例１〜３を説明する。これら光学系の構成パラメータは後記する。これら実施例の構成パラメータは、例えば図２に示すように、無限遠の物体面から光学系１を経て像面２に至る順光線追跡の結果に基づくものである。

座標系は、順光線追跡において、例えば図２に示すように、絞り面Ｓ中心を原点として、回転対称軸（中心軸）３の像面２へ向かう方向をＺ軸正方向とし、図２の紙面内をＹ−Ｚ平面とする。そして、図２の面の紙面の表から裏に向かう方向をＸ軸正方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＹ軸正方向とする。

偏心面については、その面が定義される座標系の上記光学系の原点の中心からの偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、光学系の原点に定義される座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする各面を定義する座標系の傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、各面を定義する座標系を光学系の原点に定義される座標系のまずＸ軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した新たな座標系のＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その回転した別の新たな座標系のＺ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。

また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系（拡張回転自由曲面を除く）を構成する場合には面間隔が与えられており、その他、面の曲率半径、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。

なお、後記の構成パラメータ中にデータの記載されていない非球面に関する項は０である。屈折率、アッベ数については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。各面の偏心は、上記のように、絞り面中心からの偏心量で表わす。

なお、拡張回転自由曲面は、前記の式（ａ）の定義で与えられる回転対称面である。

実施例１の広角光学系の中心軸（回転対称軸）３に沿ってとった断面図を図２に示す。

この実施例の広角光学系１は、何れも中心軸３の周りで回転対称な屈折率が１より大きな透明媒体からなる５枚のレンズＬ１〜Ｌ５と、絞り（開口）Ｓと、像面２を保護する平行平面板Ｐとからなり、レンズＬ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ２は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、レンズＬ３は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ４は両凸正レンズ、レンズＬ５は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、レンズＬ２とレンズＬ３、レンズＬ４とレンズＬ５はぞれぞれ接合されており、レンズＬ１が負の焦点距離を持つ前群Ｇ_f を、レンズＬ２〜レンズＬ５が正の焦点距離を持つ後群Ｇ_b を構成しており、その前群Ｇ_f と後群Ｇ_b の間に絞りＳが配置されている。そして、後記の構成パラメータに示すように、レンズＬ１の両面は奇数次項Ｃ₄ 、Ｃ₆ を有する拡張回転自由曲面で構成されており、他のレンズ面は何れも球面からなる。

そして、この実施例１の仕様は、
入射瞳径 φ０．１３３ｍｍ
半画角 １２０°
焦点距離 ０．４４５ｍｍ
像の大きさ φ２．０００ｍｍ
である。

この実施例の光学系の横収差を図３（ａ）に示す。この横収差図において、ωは半画角を示し、ω０°は軸上を示し、その画角におけるＹ方向（メリジオナル方向）とＸ方向（サジタル方向）の横収差を示す。また、この実施例のディストーション（歪曲収差）を図３（ｂ）に示す。この収差図において、縦軸は最大画角に対する画角比を示す。以下、同じ。

実施例２の図２と同様の図を図４に示す。

この実施例の広角光学系１は、何れも中心軸３の周りで回転対称な屈折率が１より大きな透明媒体からなる６枚のレンズＬ１〜Ｌ６と、絞り（開口）Ｓと、像面２を保護する平行平面板Ｐとからなり、レンズＬ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ２は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、レンズＬ３は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ４は両凸正レンズ、レンズＬ５は両凸正レンズ、レンズＬ６は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、レンズＬ２とレンズＬ３、レンズＬ５とレンズＬ６はぞれぞれ接合されており、レンズＬ１が負の焦点距離を持つ前群Ｇ_f を、レンズＬ２〜レンズＬ６が正の焦点距離を持つ後群Ｇ_b を構成しており、その前群Ｇ_f と後群Ｇ_b の間に絞りＳが配置されている。そして、後記の構成パラメータに示すように、レンズＬ１の両面は奇数次項Ｃ₄ 、Ｃ₆ を有する拡張回転自由曲面で構成されており、他のレンズ面は何れも球面からなる。

そして、この実施例２の仕様は、
入射瞳径 φ０．１５４ｍｍ
半画角 １２０°
焦点距離 ０．５０６ｍｍ
像の大きさ φ２．０００ｍｍ
である。

この実施例の光学系の図３と同様の収差を図５に示す。

実施例３の図２と同様の図を図６に示す。

この実施例の広角光学系１は、何れも中心軸３の周りで回転対称な屈折率が１より大きな透明媒体からなる６枚のレンズＬ１〜Ｌ６と、絞り（開口）Ｓと、像面２を保護する平行平面板Ｐとからなり、レンズＬ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ２は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ３は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、レンズＬ４は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ５は両凸正レンズ、レンズＬ６は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、レンズＬ３とレンズＬ４、レンズＬ５とレンズＬ６はぞれぞれ接合されており、レンズＬ１とレンズＬ２が負の焦点距離を持つ前群Ｇ_f を、レンズＬ３〜レンズＬ６が正の焦点距離を持つ後群Ｇ_b を構成しており、その前群Ｇ_f と後群Ｇ_b の間に絞りＳが配置されている。そして、後記の構成パラメータに示すように、レンズＬ１、Ｌ２のそれぞれ両面は奇数次項Ｃ₄ 、Ｃ₆ を有する拡張回転自由曲面で構成されており、他のレンズ面は何れも球面からなる。

そして、この実施例３の仕様は、
入射瞳径 φ０．０７４ｍｍ
半画角 １２０°
焦点距離 ０．４１４ｍｍ
像の大きさ φ２．０００ｍｍ
である。

この実施例の光学系の図３と同様の収差を図７に示す。

以下に、上記実施例１〜３の構成パラメータを示す。なお、以下の表中の“ＥＲＦＳ”は拡張回転自由曲面を示す。

実施例１
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ＥＲＦＳ[1] 偏心(1) 1.8830 40.7
2 ＥＲＦＳ[2] 偏心(2)
3 ∞（絞り） 0.030
4 -2.928 0.400 1.6238 59.6
5 -0.305 0.300 1.8052 25.4
6 -0.603 0.387
7 2.282 1.400 1.7030 48.5
8 -1.022 0.300 1.8052 25.4
9 -2.708 0.225
10 ∞ 0.400 1.5163 64.1
11 ∞ 0.000
像 面 ∞
ＥＲＦＳ[1]
ＲＹ 3.326
θ 15.526
Ｒ -1.027
Ｃ₁ -1.2390 ×10^-1
Ｃ₄ -4.3688 ×10^-3
Ｃ₅ -8.1874 ×10^-4
Ｃ₆ -1.2432 ×10^-3
ＥＲＦＳ[2]
ＲＹ 0.604
θ 46.662
Ｒ -0.416
Ｃ₁ -2.5505 ×10^-2
Ｃ₄ 1.5249 ×10^-1
Ｃ₅ 1.8970 ×10^-2
Ｃ₆ 3.1690 ×10^-1
偏心(1)
Ｘ 0.000 Ｙ 0.000 Ｚ -1.559
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
偏心(2)
Ｘ 0.000 Ｙ 0.000 Ｚ -0.756
α 0.000 β 0.000 γ 0.000 。

実施例２
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ＥＲＦＳ[1] 偏心(1) 1.8830 40.7
2 ＥＲＦＳ[2] 偏心(2)
3 ∞（絞り） 0.030
4 -2.755 0.400 1.6250 59.3
5 -0.282 0.300 1.8052 25.4
6 -0.595 0.100
7 25.577 0.695 1.6832 50.6
8 -4.413 0.100
9 4.286 1.200 1.7157 47.2
10 -1.135 0.300 1.8052 25.4
11 -2.773 0.218
12 ∞ 0.400 1.5163 64.1
13 ∞ 0.000
像 面 ∞
ＥＲＦＳ[1]
ＲＹ 3.366
θ 15.951
Ｒ -1.031
Ｃ₁ -1.1535 ×10^-1
Ｃ₄ -4.6493 ×10^-3
Ｃ₅ -1.0380 ×10^-3
Ｃ₆ -1.3781 ×10^-3
ＥＲＦＳ[2]
ＲＹ 0.600
θ 47.041
Ｒ -0.431
Ｃ₁ -9.8101 ×10^-2
Ｃ₄ 1.1219 ×10^-1
Ｃ₅ -2.0321 ×10^-2
Ｃ₆ 2.9140 ×10^-1
偏心(1)
Ｘ 0.000 Ｙ 0.000 Ｚ -1.561
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
偏心(2)
Ｘ 0.000 Ｙ 0.000 Ｚ -0.780
α 0.000 β 0.000 γ 0.000 。

実施例３
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ＥＲＦＳ[1] 偏心(1) 1.8830 40.7
2 ＥＲＦＳ[2] 偏心(2)
3 ＥＲＦＳ[3] 偏心(3) 1.8830 40.7
4 ＥＲＦＳ[4] 偏心(4)
5 ∞（絞り） 0.030
6 -4.530 0.500 1.6199 60.3
7 -0.367 0.300 1.8052 25.4
8 -0.769 0.990
9 2.081 1.600 1.7440 44.8
10 -1.463 0.300 1.8052 25.4
11 -33.586 0.569
12 ∞ 0.400 1.5163 64.1
13 ∞ 0.000
像 面 ∞
ＥＲＦＳ[1]
ＲＹ 3.710
θ 22.976
Ｒ -1.587
Ｃ₁ 9.9144 ×10^-2
Ｃ₄ -3.5147 ×10^-3
Ｃ₅ -1.0444 ×10^-3
Ｃ₆ -2.5757 ×10^-4
ＥＲＦＳ[2]
ＲＹ 1.602
θ 44.420
Ｒ -1.109
Ｃ₁ 1.8227 ×10^-2
Ｃ₄ 3.3889 ×10^-5
Ｃ₅ -1.9742 ×10^-3
Ｃ₆ 1.2183 ×10^-3
ＥＲＦＳ[3]
ＲＹ 2.214
θ 14.648
Ｒ -0.551
Ｃ₁ 1.1838
Ｃ₄ -5.5024 ×10^-3
Ｃ₅ -1.8307 ×10^-3
Ｃ₆ 1.1043 ×10^-3
ＥＲＦＳ[4]
ＲＹ 0.615
θ 36.534
Ｒ -0.358
Ｃ1 7.0131 ×10^-2
Ｃ4 8.0161 ×10^-2
Ｃ5 3.0887 ×10^-2
Ｃ6 -2.7667 ×10^-1
偏心(1)
Ｘ 0.000 Ｙ 0.000 Ｚ -2.650
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
偏心(2)
Ｘ 0.000 Ｙ 0.000 Ｚ -2.111
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
偏心(3)
Ｘ 0.000 Ｙ 0.000 Ｚ -1.422
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
偏心(4)
Ｘ 0.000 Ｙ 0.000 Ｚ -1.049
α 0.000 β 0.000 γ 0.000 。

以上、本発明の広角光学系をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の広角光学系において用いる拡張回転自由曲面を説明するための図である。 本発明の実施例１の広角光学系の中心軸に沿ってとった断面図である。 実施例１の広角光学系の横収差とディストーションを示す収差図である。 本発明の実施例２の広角光学系の中心軸に沿ってとった断面図である。 実施例２の広角光学系の図３と同様の収差図である。 本発明の実施例３の広角光学系の中心軸に沿ってとった断面図である。 実施例３の広角光学系の図３と同様の収差図である。

符号の説明

１…広角光学系
２…像面
３…回転対称軸（中心軸）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６…レンズ
Ｓ…絞り（開口）
Ｐ…平行平面板
Ｇ_f …前群
Ｇ_b …後群

Claims (6)

1. 透過面のみから構成される超広角な撮像光学系又は投影光学系において、画角１８０°以上を有し、少なくとも１つの負の焦点距離を有するメニスカスレンズからなる前群、開口、少なくとも２つの正の焦点距離を有するレンズからなる後群からなり、前記前群の少なくとも１面の透過面は拡張回転自由曲面で構成されていることを特徴とする広角光学系。
2. 前記前群は負の焦点距離を有する１個又は２個のメニスカスレンズからなり、前記前群の全ての透過面は拡張回転自由曲面で構成されていることを特徴とする請求項１記載の広角光学系。
3. 前記拡張回転自由曲面はその回転対称軸との交点において回転対称軸と直交することを特徴とする請求項１又は２記載の広角光学系。
4. 前記前群の焦点距離をＦ_f 、前記後群の焦点距離をＦ_b とすると、
   −１．１＜Ｆ_f ／Ｆ_b ＜−０．２ ・・・（１）
   なる条件を満足することを特徴とする請求項３記載の広角光学系。
5. 全系の焦点距離をＦ、前記前群の焦点距離をＦ_f すると、
   −５＜Ｆ_f ／Ｆ＜−１ ・・・（２）
   なる条件を満足することを特徴とする請求項３又は４記載の広角光学系。
6. 全系の焦点距離をＦ、前記後群の焦点距離をＦ_b とすると、
   １．５＜Ｆ_b ／Ｆ＜５ ・・・（３）
   なる条件を満足することを特徴とする請求項３から５の何れか１項記載の広角光学系。

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