JP2010243711A - 広角レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１３０度を超える画角を持ちながらも、従来達成されていた明るさ：Ｆ＝２．８よりもさらに明るく、夜間等の暗い環境での撮影に好適であり、なおかつコンパクトな広角レンズを実現する。
【解決手段】１３０度を超える画角を有する広角レンズであって、物体側から像側へ向かって、前群、絞り、後群をこの順序に配してなり、前群は、物体側から像側へ向かって、非球面の負レンズである第１レンズＬ１、非球面の負レンズである第２レンズＬ２、球面の正レンズである第３レンズＬ３を配してなり、後群は絞りＳ側から像側へ向かって、球面の正レンズである第４レンズＬ４、球面の負メニスカスレンズである第５レンズＬ５からなる。後群の２枚のレンズは貼り合わせした後のパワーが正となる接合レンズである。第５のレンズＬ５の材質のアッベ数：νｄＬ５が、νｄＬ５＜２１を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、広角レンズ及び撮像装置に関し、詳しくは接合レンズで色収差を補正するタイプの広角レンズに関する。

結像レンズとエリアセンサを組み合わせた監視用カメラや車載カメラが実用化されつつある。
監視用カメラや車載カメラ等に用いられる結像レンズは、広い撮像範囲を撮像可能であることが好ましく、画角が広いレンズであることが求められる。また、監視用カメラや車載カメラも屋外で使用される機会が多く、撮像環境での明るさは、日中と夜とで大きく異なることから、特に夜でも良好な撮像が可能であるように、明るいレンズであることも求められる。
さらに、監視用カメラや車載カメラのコンパクト性の要請から、小型のレンズであることも重要である。
高解像を得るべく接合レンズで色収差を補正するタイプの広角レンズとしては、例えば特許文献１に記載されているように、画角に関しては１３０度を超え、明るさに関してはＦ値：２．８のものが提案されている。

従来におけるＦ値：２．８のような暗いレンズによる撮像装置では、夜間等の暗い環境での撮像画像の明るさが低く、使用が制限されやすい。

本発明は、１３０度を超える画角を持ちながらも、従来達成されていた明るさ：Ｆ＝２．８よりもさらに明るく、なおかつコンパクトな広角レンズの実現、また、かかる広角レンズを用いる撮像装置の実現をその目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、１３０度を超える画角を有する広角レンズであって、物体側から像側へ向かって、前群、絞り、後群をこの順序に配してなり、上記前群は、物体側から像側へ向かって、負レンズである第１レンズ、負レンズである第２レンズ、正レンズである第３レンズを配してなり、上記後群は、２枚のレンズを貼り合わせした後のパワーが正となる接合レンズであり、全体として５枚のレンズにより結像系が構成され、上記前群の第１レンズと第２レンズは非球面レンズ、第３レンズは球面レンズであることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の広角レンズにおいて、Ｆナンバ：Ｆが、２．０もしくはその近傍の値であることを特徴とする。
ここで、近傍の値とは、例えば１．９〜２．４である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の広角レンズにおいて、上記後群は、正レンズと負のメニスカスレンズとからなり、負のメニスカスレンズの材質のアッベ数：νｄＬが、下記の条件：
νｄＬ＜２１
を満足することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の広角レンズにおいて、上記後群は、上記絞り側から像側へ向かって、負のメニスカスレンズである第４レンズ、正レンズである第５レンズを配してなり、１９０度を超える画角を有することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の広角レンズにおいて、上記前群の第１レンズと第２レンズは樹脂レンズであり、第３レンズ及び上記後群の２枚のレンズはガラスレンズであることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、撮像装置において、請求項１〜５のいずれか１つに記載の広角レンズと、該広角レンズにより結像された撮像対象の像を画像データに変換する撮像素子とを有することを特徴とする。

上述したように、本発明は、１３０度を超える画角を有する広角レンズにおいて、従来達成されているＦ：２．８を「さらに超える明るさ」の実現を企図している。
明るさの指標であるＦ値は、レンズ系の焦点距離を入射瞳径で除したものであるから、明るさを達成するためにＦ値を小さくするには、焦点距離を小さく、入射瞳径を大きくすれば良いが、何れの場合も、軸上光線と軸外光線のなす角が大きくなり易く、色収差（特に倍率の色収差）の増大を招来し易く、撮像画像の像質を低下させ易い。

本発明の広角レンズにおいては、第１〜第３レンズにより構成されて「負・負・正のパワー配分を有する前群」に対し、後群を「２枚のレンズを貼り合わせした後のパワーが正となる接合レンズ」により構成し、前・後群間に絞りを配し、かかるレンズ構成において、後群の接合レンズにより色収差を補正するとともに、前群の第１レンズと第２レンズを非球面レンズ、第３レンズを球面レンズとする組み合わせによってディストーションを補正するものである。
また、後群を正レンズと負のメニスカスレンズとから構成し、負のメニスカスレンズとして、上記の条件（νｄＬ＜２１）を満足する高分散のものを用いることにより「Ｆ値を小さくすることに付随する色収差の増大」を有効に補正し、良好な撮像画像を実現するのである。
即ち、前群において、主として正のパワーを持つ第３レンズの高分散性により、倍率の色収差を大きく発生させることにより、補正の取り扱いを容易にし、このように大きく発生させた倍率の色収差を、後群における負のパワーのレンズの高分散性により良好に補正する。
上記条件を満足しない場合、後群の接合レンズの分散性が不十分であり、Ｆ値を十分に小さくした場合に「色収差を十分に補正」することが困難である。

収差の補正には、非球面の採用が有効であるが、本発明では上記のように第１、第２レンズに非球面を採用している。
第１レンズ、第２レンズは何れも「結像光束径が最も小さくなる絞り位置」から離れているので、これらレンズのレンズ面上で、軸上光束と軸外光束が分離しており、軸上光束が通過する光軸近傍の領域と、軸外光束が通過するレンズ周辺の領域とで、これら各々の光束の収差補正に適した非球面形状を与えることにより収差を良好なものとすることができる。
第１、第２レンズに非球面を採用することには上記の如き利点があるが、非球面を採用するレンズはこれらに限定されない。
第１、第２レンズを非球面とする場合、これらのレンズは「非球面を形成しやすい樹脂レンズ」とするのが良い。

以上に説明したように、本発明によれば、上記の如き構成により、従来よりも明るく、且つ、色収差のみならず歪曲収差や他の収差も良好に補正した広角レンズを実現できる。
これにより、夜間等の暗い環境でも良好な撮影ができる撮像装置を実現できる。

本発明の一実施形態（実施例１に対応）に係る広角レンズのレンズ構成と軸上光束および最軸外光束とを示す図である。 実施例１の広角レンズのデータを示す図である。 実施例１の広角レンズの非球面データを示す図である。 実施例１の広角レンズのタンジェンシアル方向およびサジタル方向のコマ収差図である。 実施例１に関する非点収差図である。 実施例１に関する歪曲収差図である。 実施例１に関する相対的な倍率色収差を示す図である。 実施例１に関する相対的な倍率色収差（画素単位）を示す図である。 他の実施形態（実施例２に対応）に係る広角レンズのレンズ構成と軸上光束および最軸外光束とを示す図である。 実施例２の広角レンズのデータを示す図である。 実施例２の広角レンズの非球面データを示す図である。 実施例２の広角レンズのタンジェンシアル方向およびサジタル方向のコマ収差図である。 実施例２に関する非点収差図である。 実施例２に関する歪曲収差図である。 実施例２に関する相対的な倍率色収差を示す図である。 実施例２に関する相対的な倍率色収差（画素単位）を示す図である。 撮像装置における撮像素子と電子処理手段との部分を示す図である。 撮像装置のより詳細な構成を示すブロック回路である。 信号処理部のより詳細な構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１は、広角レンズの実施の１形態を示す図である。この広角レンズは、後述する実施例１のものである。
広角レンズは、物体側である図の左方から像側である図の右方へ向かって第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５を配してなる。
第１レンズＬ１は「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」、第２レンズＬ２は「両凹レンズ」、第３レンズＬ３は「両凸レンズ」であり、これら第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３は「前群」を構成する。即ち、前群のパワー配分は「負・負・正」である。
第４レンズＬ４は曲率の大きい面を像側に向けた「両凸レンズ」であり、第５レンズＬ５は「凸面を像側に向けた負メニスカスレンズ」である。これら第４レンズＬ４と第５レンズＬ５は貼り合わされており、接合レンズとして「後群」を構成する。貼り合わせ後のパワーは正である。
前群と後群の間の「第４レンズＬ４の物体側面に近接した位置」に絞りＳが配置されている。

図１において、符号ＣＧは撮像素子（ＣＣＤエリアセンサ）のカバーガラスを示し、符号ＩＳは結像面を示している。結像面ＩＳは実体的には「撮像素子の受光面」である。撮像素子は、画素が２次元に配列され、広角レンズにより結像された「撮像対象の像」を電子的な画像データに変換する。
また、符号ＬＦ０は「軸上光束」、符号ＬＦ１は「最軸外光束」である。最軸外光束ＬＦ１の第１レンズＬ１への入射状況から明らかなように、この広角レンズは「１３０度を超える画角」を有する。
第１レンズＬ１、第２レンズＬ２は樹脂製の非球面レンズであり、第３レンズＬ３及び後群の第４レンズＬ４、第５レンズＬ５は、ガラス製の球面レンズである。

本実施形態では、後群の接合レンズ（第４レンズＬ４、第５レンズＬ５）により倍率色収差を補正し、前群の非球面レンズ（第１レンズＬ１、第２レンズＬ２）によりディストーション（歪曲収差）を補正するという考えに立っている（以下の他の実施形態において同じ）。

［実施例１］
図１に示す広角レンズの具体的な実施例を示す。なお、以下において、長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
実施例１では画角：１３６度（半画角：６８度）、焦点距離：１．９８６である。
図２に実施例１に関する諸元のデータを示す。図２の最左欄は、第１レンズＬ１の物体側から結像面ＩＳへ向かって数えた「面番号」を示す。面番号として数えられる面はレンズ面と絞りＳの面、カバーガラスＣＧの両面および結像面（図２において「像面」）も含む。
図１との対応で言えば、面番号１〜６が第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３の物体側・像側レンズ面、面番号Ｌ７が「絞りＳの面」、面番号８〜１０が第４レンズＬ４の物体側レンズ面〜第５レンズＬ５の物体側・像側レンズ面（第４レンズＬ４の像側レンズ面と第５レンズＬ５の物体側レンズ面は接合面）、面番号１１、１２はカバーガラスＣＧの物体側・像側面、面番号１３は結像面ＩＳの面を示す。
「非球面」の欄における「○印」はレンズ面が非球面であることを示し、図の如く、第１レンズＬ１の両面（面番号１、２）、第２レンズＬ２の両面（面番号３、４）が非球面である。なお、図１における「曲率半径」の欄の値は、非球面にあっては「近軸曲率半径」である。
非球面形状は、光軸直交方向の座標：ｈ、光軸方向の座標：Ｚ、近軸曲率半径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを用いて、周知の次式で表し、Ｋ、Ａ〜Ｆの値を与えて形状を特定する。
Ｚ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｈ^２／Ｒ^２）｝^１／２］
＋Ａｈ^２＋Ｂｈ^４＋Ｃｈ^６＋Ｄｈ^８＋Ｅｈ^１０＋Ｆｈ^１２
図３に、実施例１の非球面データを示す。図２の最左欄は前記「面番号」である。
図３において例えば「１．０６４Ｅ−０８」は「１．０６４×１０^−８」を意味する。

即ち、実施例１の広角レンズは、物体側から像側へ向かって、前群、絞りＳ、後群をこの順序に配してなり、前群は、物体側から像側へ向かって、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１、負レンズである第２レンズＬ２、正レンズである第３レンズＬ３を配してなり、後群は、絞りＳ側から像側へ向かって、正レンズである第４レンズＬ４、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第５レンズＬ５を配してなり、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５は貼り合わせ後のパワーは正となる接合レンズであり、全体として５枚のレンズにより結像系が構成される。
後群の負メニスカスレンズである第５レンズＬ５の材質のアッベ数：νｄＬ５（＝１８．９）が、条件：
νｄＬ５＜２１
を満足する。
また、実施例１の広角レンズのＦ値は２．０である。

第１レンズＬ１、第２レンズＬ２が非球面レンズであり、これらのレンズは樹脂レンズである。また、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５はガラスレンズである。
また、バックフォーカス（第５レンズの像側面から結像面までの光軸上の距離）は、３．２４２ｍｍ、第１レンズの物体側面から結像面までの光軸上の距離である光学全長は、１５.７８ｍｍである。光軸直交方向における広角レンズのサイズを規定する第１レンズの有口径は１３ｍｍ以下である。このように、この実施例の広角レンズは、特許文献１等に記載された広角レンズと同等以下のコンパクトなサイズである。
図４は、実施例１に関するタンジェンシアル方向およびサジタル方向の「コマ収差」を含めた横収差図を示す。また、図５は実施例１に関する非点収差図である。図４、図５において「Ｒ１、Ｒ２」とあるのは波長：６５０ｎｍ、「Ｇ１、Ｇ２」とあるのは波長：５４６ｎｍ、「Ｂ１、Ｂ２」とあるのは波長：４７７ｎｍの光に対するものであることを示す。また、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１はサジタル方向、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２はタンジェンシアル方向を示している。

図６は、画角に対する歪曲収差を示す。図６の左図は計算値を、右図は歪曲収差図を示す。歪曲収差図における縦軸は半画角（光軸に対する入射光束の入射角）を示し、横軸は歪曲量（％）である。なお、歪曲収差は「撮像素子における鉛直方向」における立体射影方式、即ち、広角レンズの焦点距離：ｆ、像高：Ｙ、半画角：θに対して、
Ｙ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
で示される射影方式によるものである。

図７には、相対的な倍率色収差、即ち緑色光（前述の波長：５４６ｎｍ）を基準とし、緑色光に対する赤色光（前述の波長：６５０ｎｍ）の「倍率色収差の差：Ｒ−Ｇ」および、緑色光に対する青色光（前述の波長：４７７ｎｍ）の「倍率色収差の差：Ｂ−Ｇ」を示す。図７左図は計算値、図７右図はグラフで、横軸は画角、縦軸は倍率の色収差ある。図７右図で曲線７−１が「Ｒ−Ｇ」、曲線７−２が「Ｂ−Ｇ」である。
図７から明らかなように、倍率色収差はきわめて良好に補正されている。
図８には、図７に示した倍率色収差の差：Ｒ−ＧおよびＢ−Ｇを「画素数との関係」として表したものである。図８左図は計算値、右図はグラフである。グラフの横軸は画角、縦軸は画素数である。図８右図でも曲線７−１が「Ｒ−Ｇ」、曲線７−２が「Ｂ−Ｇ」である。
例えば、ある画角において倍率色収差の差：Ｒ−Ｇの画素数が１であるとすれば、この画角において、赤色光：Ｒと緑色光：Ｇの結像位置が「１画素分」ずれていることを意味する。
図８に示した例は画素ピッチ：０．００６ｍｍ（６μｍ）の場合のものである。

本実施形態では、Ｆ値：２．０という極めて明るいレンズとして例示したが、本発明に係る上記のレンズ構成及びアッベ数の規定は、Ｆ値が２．０を超えるレンズ（例えばＦ値：２．４）においても実施例１で示した色収差等の各収差補正機能は同様に得ることができる。
すなわち、Ｆ値：２．０よりも暗いレンズにおいても、その収差補正機能を高めることができる（以下の実施形態において同じ）。

図９は、広角レンズの実施の他の形態を示す図である。この広角レンズは、後述する実施例２のものである。
上記実施形態と異なる点は、後群の接合レンズの接合面が物体側に凸となっていることである。以下には主に相違する点について説明する。
本実施形態では第４レンズＬ４は「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」であり、第５レンズＬ５は「両凸レンズ」である。上記実施形態と同様に、これら第４レンズＬ４と第５レンズＬ５は貼り合わされており、接合レンズとして「後群」を構成する。貼り合わせ後のパワーは正である。また、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５は、ガラス製の球面レンズである。

［実施例２］
図９に示す広角レンズの具体的な実施例を示す。なお、以下において、長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
実施例２では画角：１９０度（半画角：９５度）、焦点距離：１．８０３である。
図１０に実施例２に関する諸元のデータを示す。図の見方等は上記実施形態と同様である。図１１に、実施例２の非球面データを示す。

即ち、実施例２の広角レンズは、物体側から像側へ向かって、前群、絞りＳ、後群をこの順序に配してなり、前群は、物体側から像側へ向かって、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１、負レンズである第２レンズＬ２、正レンズである第３レンズＬ３を配してなり、後群は、絞りＳ側から像側へ向かって、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第４レンズＬ４、正レンズである第５レンズＬ５を配してなり、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５は貼り合わせ後のパワーは正となる接合レンズであり、全体として５枚のレンズにより結像系が構成される。
後群の負メニスカスレンズである第４レンズＬ４の材質のアッベ数：νｄＬ４（＝１８．９）が、条件：
νｄＬ４＜２１
を満足する。
また、実施例２の広角レンズのＦ値は２．４である。

また、バックフォーカス（第５レンズの像側面から結像面までの光軸上の距離）は、３．２６５ｍｍ、第１レンズの物体側面から結像面までの光軸上の距離である光学全長は、１５.７６ｍｍである。光軸直交方向における広角レンズのサイズを規定する第１レンズの有口径は１３ｍｍ以下である。このように、この実施例の広角レンズは、特許文献１等に記載された広角レンズと同等以下のコンパクトなサイズである。
図１２は、実施例２に関するタンジェンシアル方向およびサジタル方向の「コマ収差」を含めた横収差図を示す。また、図１３は実施例２に関する非点収差図である。図１２、図１３において「Ｒ１」とあるのは波長：６５０ｎｍ、「Ｇ１」とあるのは波長：５３２ｎｍ、「Ｂ１」とあるのは波長：４７７ｎｍの光に対するものであることを示す。

図１４は、画角に対する歪曲収差を示す。図１４の左図は計算値を、右図は歪曲収差図を示す。歪曲収差図における縦軸は半画角（光軸に対する入射光束の入射角）を示し、横軸は歪曲量（％）である。なお、歪曲収差は「撮像素子における鉛直方向」における立体射影方式、即ち、広角レンズの焦点距離：ｆ、像高：Ｙ、半画角：θに対して、
Ｙ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
で示される射影方式によるものである。

図１５には、相対的な倍率色収差、即ち緑色光（前述の波長：５３２ｎｍ）を基準とし、緑色光に対する赤色光（前述の波長：６５０ｎｍ）の「倍率色収差の差：Ｒ−Ｇ」および、緑色光に対する青色光（前述の波長：４７７ｎｍ）の「倍率色収差の差：Ｂ−Ｇ」を示す。図１５左図は計算値、図１５右図はグラフで、横軸は画角、縦軸は倍率の色収差ある。図１５右図で曲線７−１が「Ｒ−Ｇ」、曲線７−２が「Ｂ−Ｇ」である。
図１５から明らかなように、倍率色収差はきわめて良好に補正されている。
図１６には、図１５に示した倍率色収差の差：Ｒ−ＧおよびＢ−Ｇを「画素数との関係」として表したものである。図１６左図は計算値、右図はグラフである。グラフの横軸は画角、縦軸は画素数である。図１６右図でも曲線７−１が「Ｒ−Ｇ」、曲線７−２が「Ｂ−Ｇ」である。
例えば、ある画角において倍率色収差の差：Ｒ−Ｇの画素数が１であるとすれば、この画角において、赤色光：Ｒと緑色光：Ｇの結像位置が「１画素分」ずれていることを意味する。
図１６に示した例は画素ピッチ：０．００６ｍｍ（６μｍ）の場合のものである。

実施例１、２の広角レンズと、撮像素子とを組み合わせることにより撮像装置を構成することができる。
撮像素子は、既述したように、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、即ち、２次元的に配置された画素を有し、広角レンズにより画素配列面（上述の結像面）に結像された被写体像（前記「撮像対象の像」）を画像データに変換するエリアセンサタイプが用いられる。
実施例１、２の広角レンズと組み合わせられる撮像素子の１例として、受光面の形状が長方形形状（長手方向をＨ、短手方向をＶで表す。）で、画素ピッチがＨ、Ｖ両方向につき６μｍ、画素数が６４０（Ｈ方向）×４８０（Ｖ方向）のものをあげることができる。
この場合、実効撮像エリアは、２．８８ｍｍ（Ｖ方向）×３．８４ｍｍ（Ｈ方向）×４．８０ｍｍ（Ｄ方向：対角線方向）である。

また、実施例１、２の広角レンズと、撮像素子と、電子処理手段とを組み合わせた撮像装置を構成しても良い。
図１７に、撮像装置における「撮像素子と電子処理手段」との部分を示す。
「電子処理手段」は、符号３Ａで示す撮像素子の「後段の部分」であり、撮像素子３Ａから出力された画像データを記憶するメモリと、指定した画角に対応する画像データをメモリから出力させるメモリ出力制御回路と、広角レンズの歪曲収差を補正する第１信号処理回路と、広角レンズのＭＴＦを補正する第２信号処理回路とを備えている。
即ち、図１７に「一般的なブロック回路」として示すように、撮像素子３Ａの光電変換信号はセンサ（Ｉ／０）３Ｂから出力される。センサ（Ｉ／Ｏ）３Ｂの出力は、例えば、ＳＹＮＣ（Ｖ−ＳＹＮＣ、ＨＳＹＮＣ）、ＤＡＴＡ、ＣＬＫ（クロック）信号である。
ＤＡＴＡ信号はＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれにつき１０ビットであり、ＣＬＫ信号は、例えば、２５ＭＨ（メガヘルツ）である。
これらの信号は、信号処理ユニット（ＤＳＰユニット）３Ｃに入力されて処理される。ＤＳＰユニット３Ｃは、既述のメモリ、メモリ出力制御手段、第１信号処理回路、第２信号処理回路を有する。

そのハード構成は、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ等のプログラマブルロジックやＡＳＩＣ等、入力信号に対して後述する処理を実現できるものであれば何でもよい。ＤＳＰユニット３Ｃにはクロック発生回路３Ｄから、例えば、１００ＭＨのクロック信号が入力される。
ＤＳＰユニット３Ｃの出力は、「システムの所望の出力」となるように、ポストＩ／Ｆ３Ｅにより変換出力される。出力形式としては、デジタルの場合、ＹＵＶ４２２、ＹＵＶ４４４、ＹＵＶ２２１等があるが、ここでは、ＮＴＳＣに変換して出力するものとする。

図１８は「撮像装置」のより詳細な構成を示すブロック回路である。
図１、図９に示す結像レンズ系（上述の広角レンズ）により撮像素子３ＡであるＣＣＤの像面（前記結像面ＩＳ）に結像された被写体像は、撮像素子３Ａにより光電変換され、電子的な画像データとされる。広角レンズによる被写体像は図６、図１４に示す歪曲収差を有する。
撮像素子３Ａから出力される画像データは、前処理部３Ｆのオートゲインコントローラ３Ｆ１によって自動利得制御され、Ａ／Ｄ変換器３Ｆ２によってデジタル信号に変換され、デジタル画像データとされる。なお、オートゲインコントローラ３Ｆ１は操作部３Ｇの操作に基づく制御回路３Ｈの制御により調節される。
デジタル画像データは信号処理部３Ｉにより画像処理される。この画像処理には、撮像素子３Ａに起因する画像劣化の改善処理と、広角レンズに起因する画像劣化の改善処理とがある。
撮像素子３Ａの画素配列には、例えば、緑（Ｇ）の画素数が赤（Ｒ）や青（Ｂ）の画素数より多いベイヤー配等がある。Ｒ、Ｇ、Ｂの各画像を作成する場合、単に、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像データを取り出して合成するのみでは、各画素配列のズレにより、各色画像のズレが生じる。
信号処理部３Ｉでは、まず、これらの画素の再配列やＲ、Ｇ、Ｂ間のホワイトバランスの補正処理等を行う。この画像処理で、撮像素子３Ａに起因する画像劣化の補正処理を行った後、結像レンズ系に起因する画像劣化要因としての歪曲収差、ＭＴＦ劣化の補正処理を行う。
なお、これらの補正処理を行う際、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像データは一時的にフレームメモリ（メモリ）３Ｊに記憶される。制御回路３Ｈは、指定した画角に対応する画像データをメモリから出力させるメモリ出力制御回路としても機能し、フレームメモリ３Ｊから読み出された画像データは、必要に応じて、信号処理部３Ｉにより処理される。

図１９は信号処理部３Ｉの「より詳細な構成」を示し、ここでは、第１信号処理回路、第２信号処理回路の詳細構成のみを示している。
第１信号処理回路は一次変換回路３Ｉ１から構成されている。第２信号処理回路はＦＩＲフィルタ回路３Ｉ２から構成されている。
一次変換回路３Ｉ１には、撮像素子３Ａのハード構成に起因する画像劣化の補正処理済みのＲ、Ｇ、Ｂの各デジタル画像データが入力される。一次変換回路３Ｉ１はこのＲ、Ｇ、Ｂのデジタル画像データに対して一次変換処理を行う。一次変換処理は、歪曲収差による被写体像の歪みを考慮しながら、入力画像データの座標を出力画像データの座標に写像を用いて行う座標変換処理である。これにより、歪曲収差の補正処理が実行される。
即ち、歪曲収差は、広角レンズの特性として予め設計で定められているので既知であるか、又は、実際に計測することにより求めることができるので、この歪曲収差特性に基づいて、入力画像データの座標から出力画像データの座標への座標変換式を決定でき、この変換式に従って補正を行えば、歪曲収差を除去すること、すなわち、歪みの補正された画像データが得られる。変換式は、例えば多項式を用いて近似できる。
なお、変換式による画素の圧縮伸張により光量分布が変化し、シェーディングが発生する場合があるので、各画素の輝度に各画素の面積の拡大率に応じた係数を乗ずることにより、光量ムラの補正を行う。
このようにして、歪曲収差が補正されたデジタル画像データは、次段のＦＩＲフィルタ３Ｉ２に入力される。ＦＩＲフィルタ３Ｉ２は一次変換回路３Ｉ１から出力されたデジタル画像データにデコンボリューション等の処理を施す。
これにより、ＭＴＦの劣化が補正される。このＦＩＲフィルタには、ウイナフィルタや単純なＨＰＦ（ハイパスフィルタ）を用いることができる。

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｓ 絞り
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
ＣＧ 撮像素子のカバーガラス
ＩＳ 結像面

特開２００６−２８４６２０号公報

Claims (6)

1. １３０度を超える画角を有する広角レンズであって、
   物体側から像側へ向かって、前群、絞り、後群をこの順序に配してなり、
   上記前群は、物体側から像側へ向かって、負レンズである第１レンズ、負レンズである第２レンズ、正レンズである第３レンズを配してなり、
   上記後群は、２枚のレンズを貼り合わせした後のパワーが正となる接合レンズであり、
   全体として５枚のレンズにより結像系が構成され、
   上記前群の第１レンズと第２レンズは非球面レンズ、第３レンズは球面レンズであることを特徴とする広角レンズ。
2. 請求項１記載の広角レンズにおいて、
   Ｆナンバ：Ｆが、２．０もしくはその近傍の値であることを特徴とする広角レンズ。
3. 請求項１又は２記載の広角レンズにおいて、
   上記後群は、正レンズと負のメニスカスレンズとからなり、負のメニスカスレンズの材質のアッベ数：νｄＬが、下記の条件：
   νｄＬ＜２１
   を満足することを特徴とする広角レンズ。
4. 請求項３記載の広角レンズにおいて、
   上記後群は、上記絞り側から像側へ向かって、負のメニスカスレンズである第４レンズ、正レンズである第５レンズを配してなり、１９０度を超える画角を有することを特徴とする広角レンズ。
5. 請求項３又は４記載の広角レンズにおいて、
   上記前群の第１レンズと第２レンズは樹脂レンズであり、第３レンズ及び上記後群の２枚のレンズはガラスレンズであることを特徴とする広角レンズ。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の広角レンズと、該広角レンズにより結像された撮像対象の像を画像データに変換する撮像素子とを有する撮像装置。

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