JP2017068164A

JP2017068164A - 広角光学系及びそれを備えた撮像装置

Info

Publication number: JP2017068164A
Application number: JP2015195959A
Authority: JP
Inventors: 天内　隆裕; Takahiro Amauchi; 隆裕天内
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-04-06
Also published as: US10107993B2; US20170097498A1

Abstract

【課題】広い画角を有し、諸収差が良好に補正された広角光学系及びそれを備えた撮像装置を提供すること。
【解決手段】広角光学系は、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第４レンズと、第５レンズと、から構成され、第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、以下の条件式（１）を満足する。
１．０＜（Ｒ１Ｌ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｌ−Ｒ１Ｒ）≦２．０（１）
ここで、
Ｒ１Ｌは、第１レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ１Ｒは、第１レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。
【選択図】図１

Description

本発明は、広角光学系及びそれを備えた撮像装置に関する。

比較的広い画角を有する広角光学系が、特許文献１に開示されている。この広角光学系は、物体側から順に、前群と、絞りと、後群と、で構成されている。前群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、からなる。後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズと、からなる。

特許第５２８２２７２号公報

特許文献１の広角光学系では、画角がより広く、Ｆナンバーをより小さくしようとすると、諸収差が悪化する。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、広い画角を有し、諸収差が良好に補正された広角光学系及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。また、小さいＦナンバーを有し、諸収差が良好に補正された広角光学系及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の広角光学系は、
物体側から像側へ順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
明るさ絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズと、
第５レンズと、から構成され、
第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０＜（Ｒ１Ｌ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｌ−Ｒ１Ｒ）≦２．０（１）
ここで、
Ｒ１Ｌは、第１レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ１Ｒは、第１レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。

また、本発明の別の広角光学系は、
物体側から像側へ順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
明るさ絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズと、
第５レンズと、から構成され、
第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
１．７≦Ｄ３４／ＦＬ≦６．０（２）
ここで、
Ｄ３４は、第３レンズの像側面から第４レンズの物体側面までの光軸上の距離、
ＦＬは、広角光学系全系の焦点距離、
である。

また、本発明の別の広角光学系は、
物体側から像側へ順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
明るさ絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズと、
第５レンズと、から構成され、
第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−０．４≦（Ｒ３Ｌ＋Ｒ３Ｒ）／（Ｒ３Ｌ−Ｒ３Ｒ）≦２．０（３）
ここで、
Ｒ３Ｌは、第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ｒは、第３レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。

また、本発明の別の広角光学系は、
物体側から像側へ順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
明るさ絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズと、
負の屈折力を有する第５レンズと、から構成され、
第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
−５．０≦（Ｒ５Ｌ＋Ｒ５Ｒ）／（Ｒ５Ｌ−Ｒ５Ｒ）≦−０．３７（４）
ここで、
Ｒ５Ｌは、第５レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ５Ｒは、第５レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。

また、本発明の別の撮像装置は、
上述の広角光学系と、撮像素子と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、広い画角を有し、諸収差が良好に補正された広角光学系及びそれを備えた撮像装置を提供することができる。また、小さいＦナンバーを有し、諸収差が良好に補正された広角光学系及びそれを備えた撮像装置を提供することができる。

実施例１の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例２の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例３の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例４の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例５の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例６の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例７の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例８の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例９の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例１０の広角光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。実施例１１の光学系の断面図である。カプセル内視鏡の概略構成を示す図である。車載カメラを示す図であって、（ａ）は車外に車載カメラを搭載した例を示す図、（ｂ）は車内に車載カメラを搭載した例を示す図である。

実施例の説明に先立ち、本発明のある態様にかかる実施形態の作用効果を説明する。なお、本実施形態の作用効果を具体的に説明するに際しては、具体的な例を示して説明することになる。しかし、後述する実施例の場合と同様に、それらの例示される態様はあくまでも本発明に含まれる態様のうちの一部に過ぎず、その態様には数多くのバリエーションが存在する。したがって、本発明は例示される態様に限定されるものではない。

第１実施形態の広角光学系乃至第４実施形態の広角光学系について、以下説明する。これらの実施形態の広角光学系は、共通の基本構成を備える。そこで、第１実施形態の広角光学系乃至第４実施形態の広角光学系に共通する基本構成について説明する。

基本構成では、光学系は、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第４レンズと、第５レンズと、から構成され、第１レンズの物体側面は、物体側に凸になっている。

基本構成では、明るさ絞りよりも物体側に、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズが配置され、明るさ絞りよりも像側に、第４レンズと第５レンズが配置されている。そして、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズで構成されるレンズ群（以下、「前群」という）の屈折力は負の屈折力、第４レンズと第５レンズで構成されるレンズ群（以下、「後群」という）の屈折力は正の屈折力になっている。

明るさ絞りを挟んで、物体側に位置する前群の屈折力が負の屈折力で、像側に位置する後群の屈折力が正の屈折力になっている光学系は、レトロフォーカスタイプの光学系である。このように、基本構成では、レトロフォーカスタイプの光学系が採用されている。レトロフォーカスタイプの光学系は、画角が広いという特徴を持つ。よって、基本構成においても、広画角化を実現できている。

また、基本構成では、第１レンズの物体側面が、物体側に凸になっている。このようにすることで、画角の大きな光が第１レンズに入射した際に、入射角を小さくすることができる。その結果、画角の大きな光に対しても、軸外収差の発生を抑制することができる。よって、収差を悪化させることなく、より画角を大きくすることができる。

第１実施形態の広角光学系について説明する。第１実施形態の広角光学系は、上述の基本構成を備えると共に、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０＜（Ｒ１Ｌ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｌ−Ｒ１Ｒ）≦２．０（１）
ここで、
Ｒ１Ｌは、第１レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ１Ｒは、第１レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。

特に第１レンズは、広画角化の実現において、非常に重要な役割を果たす。広画角化を進めると、軸外収差、特に非点収差が発生しやすい。条件式（１）を満足することで、画角を大きくした際の非点収差の発生を抑制することができる。その結果、例えば、画角が２２０°で、Ｆナンバーが２．０の広角光学系を実現することができる。

条件式（１）の上限値を上回らないようにすることで、軸外収差を悪化させずに広画角化を達成することができる。また、条件式（１）の下限値を下回らないようにすることで、非点収差の発生を抑制することができる。

第１レンズは負の屈折力を有すると共に、物体側面が物体側に凸になっている。よって、第１レンズの形状は、メニスカス形状になる。条件式（１）の上限値を上回ると、物体側面の近軸曲率半径と像側面の近軸曲率半径との差が小さくなる。

この場合、第１レンズにおける負の屈折力が小さくなるので、明るさ絞りよりも物体側の負の屈折力が不足する。その結果、画角が小さくなる。不足する負の屈折力を補うためには、第２レンズの屈折力を大きくしなければならない。しかしながら、第２レンズの負の屈折力を大きくすると、コマ収差や非点収差が悪化する。よって、条件式（１）の上限値を上回ることは好ましくない。

また、条件式（１）の下限値を下回ると、物体側面の近軸曲率半径と像側面の近軸曲率半径との差が大きくなる。この場合、非点収差が大きく発生する。よって、条件式（１）の下限値を下回ることは好ましくない。

条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。
１．２≦（Ｒ１Ｌ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｌ−Ｒ１Ｒ）≦１．９５（１’）
条件式（１）に代えて、以下の条件式（１”）を満足することがより好ましい。
１．３≦（Ｒ１Ｌ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｌ−Ｒ１Ｒ）≦１．９（１”）

第２実施形態の広角光学系について説明する。第２実施形態の広角光学系は、上述の基本構成を備えると共に、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
１．７≦Ｄ３４／ＦＬ≦７．０（２）
ここで、
Ｄ３４は、第３レンズの像側面から第４レンズの物体側面までの光軸上の距離、
ＦＬは、広角光学系全系の焦点距離、
である。

上述のように、基本構成では、レトロフォーカスタイプの光学系が採用されている。このタイプの光学系では、前群と後群との間隔が、光学系全体の屈折力に大きく関与する。具体的には、このタイプの光学系では、前群と後群との間隔が広くなるほど、光学系全体の屈折力が大きくなる。光学系全体の屈折力を大きくできると、画角も大きくすることができる。

基本構成では、前群の最も像側に第３レンズが位置し、後群の最も物体側に第４レンズが位置している。よって、基本構成では、第３レンズの像側面から第４レンズの物体側面までの光軸上の距離（以下、「所定の距離」という）は、広画角化の実現において、非常に重要な役割を果たす。

上述のように、広画角化を実現するためには、所定の距離を長くすれば良い。しかしながら、所定の距離を長くすると、第３レンズが明るさ絞りから離れる。この場合、第３レンズを通過する光線の高さが高くなるので、軸外収差が悪化する。よって、所定の間隔の設定は、広画角化と良好な収差補正との両立を考慮して行う必要がある。条件式（２）を満足することで、広画角化と良好な収差補正とを両立させることができる。

条件式（２）の上限値を上回らないようにすることで、第３レンズを通過する光線の高さを下げることができる。その結果、軸外収差、特に非点収差の発生やコマ収差の発生を抑制することができる。条件式（２）の下限値を下回らないようにすることで、光学系全体の屈折力を十分に確保にすることができる。その結果、広い画角を確保することができる。

条件式（２）の下限値を下回ると、光学系全体の屈折力が十分に確保できない。十分な屈折力を確保するためには、例えば、第１レンズの屈折力を大きくすれば良い。しかしながら、第１レンズの屈折力を大きくすると、コマ収差や非点収差が悪化する。よって、条件式（２）の下限値を下回ることは好ましくない。

条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。
２．０≦Ｄ３４／ＦＬ≦６．０（２’）
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２”）を満足することがより好ましい。
２．３≦Ｄ３４／ＦＬ≦５．０（２”）

第３実施形態の広角光学系について説明する。第３実施形態の広角光学系は、上述の基本構成を備えると共に、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−０．４≦（Ｒ３Ｌ＋Ｒ３Ｒ）／（Ｒ３Ｌ−Ｒ３Ｒ）≦２．０（３）
ここで、
Ｒ３Ｌは、第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ｒは、第３レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。

Ｆナンバーを小さくするためには、第３レンズでの収差の発生を抑制することが重要になる。第３レンズで発生しやすい収差は、球面収差、コマ収差及び非点収差である。よって、第３レンズの形状を、これらの収差の発生が抑制されるような形状にすることが重要となる。条件式（３）を満足することで、これらの収差の発生を抑制することができる。

条件式（３）の上限値を上回らないようにすることで、非点収差の発生を抑制することができる。条件式（３）の下限値を下回らないようにすることで、球面収差の発生やコマ収差の発生を抑制することができる。

非点収差の発生を抑制するには、レンズ面が明るさ絞りに対して共心になっていること（以下、「共心状態」という）が好ましい。条件式（３）の上限値を上回ると、像側面の近軸曲率半径が物体側面の近軸曲率半径に比べて小さくなるので、共心状態からの乖離が像側面で大きくなる。その結果、非点収差が発生し易くなる。

球面収差の発生やコマ収差の発生を抑制するには、光線束が収斂する方向に各光学面の曲率中心が配置されるようにすると良い。すなわち、上述の構成に即した形状にするためには、像側面の近軸曲率半径が物体側面の近軸曲率半径よりも小さいことが好ましい。条件式（３）の下限値を下回ると、像側面の近軸曲率半径が物体側の近軸曲率半径に比べて大きくなる。そのため、球面収差やコマ収差が発生し易くなる。

条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足することが好ましい。
−０．２≦（Ｒ３Ｌ＋Ｒ３Ｒ）／（Ｒ３Ｌ−Ｒ３Ｒ）≦１．５（３’）
条件式（３）に代えて、以下の条件式（３”）を満足することがより好ましい。
０≦（Ｒ３Ｌ＋Ｒ３Ｒ）／（Ｒ３Ｌ−Ｒ３Ｒ）≦１．２（３”）

第４実施形態の広角光学系について説明する。第４実施形態の広角光学系は、上述の基本構成を備えると共に、第５レンズは負の屈折力を有し、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
−５．０≦（Ｒ５Ｌ＋Ｒ５Ｒ）／（Ｒ５Ｌ−Ｒ５Ｒ）≦−０．３７（４）
ここで、
Ｒ５Ｌは、第５レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ５Ｒは、第５レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。

Ｆナンバーを小さくするためには、球面収差、コマ収差の発生と非点収差の発生を抑制することが重要である。第５レンズは、第４レンズで発生した球面収差、コマ収差や非点収差を補正する作用を有する。条件式（４）を満足することで、これらの収差を良好に補正することができる。

条件式（４）の上限値を上回らないようにすることで、非点収差を良好に補正することができる。条件式（４）の下限値を下回らないようにすることで、球面収差、コマ収差を良好に補正することができる。

条件式（４）の上限値を上回ると、像側面の近軸曲率半径が物体側面の近軸曲率半径に比べて小さくなる。この場合、共心状態からの乖離が像側面で大きくなる。その結果、非点収差が発生し易くなる。

条件式（４）の下限値を下回ると、像側面の近軸曲率半径が物体側面の近軸曲率半径に比べて大きくなり、かつ両側の面の曲率中心が物体側に配置される。従って、光線束が収斂する方向に各光学面の曲率中心が配置されず、その結果、球面収差やコマ収差が発生し易くなる。

条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足することが好ましい。
−４．０≦（Ｒ５Ｌ＋Ｒ５Ｒ）／（Ｒ５Ｌ−Ｒ５Ｒ）≦−０．４０（４’）
条件式（４）に代えて、以下の条件式（４”）を満足することがより好ましい。
−３．０≦（Ｒ５Ｌ＋Ｒ５Ｒ）／（Ｒ５Ｌ−Ｒ５Ｒ）≦−０．４３（４”）

第１実施形態の広角光学系乃至第４実施形態の広角光学系（以下「本実施形態の広角光学系」という）は、以下の条件式（５）、（６）を満足することが好ましい。
ｎｄ２＜ｎｄ１（５）
０．２≦ＦＬ１／ＦＬ２≦３．８（６）
ここで、
ｎｄ１は、第１レンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ２は、第２レンズのｄ線における屈折率、
ＦＬ１は、第１レンズの焦点距離、
ＦＬ２は、第２レンズの焦点距離、
である。

条件式（５）、（６）を満足することで、広画角化と諸収差の補正を両立させることができる。

条件式（５）を満足することで、レンズ面の近軸曲率半径を小さくすることなく、大きな屈折力を確保することができる。そのため、画角の大きな光線を入射させることができる。その結果、広画角化を実現することができる。

条件式（６）の上限値を上回らないようにすることで、第２レンズでの諸収差、特に非点収差の発生やコマ収差の発生を抑制することができる。条件式（６）の下限値を下回らないようにすることで、第１レンズでの諸収差の発生、特に非点収差の発生や歪曲収差の発生を抑制することができる。

第２レンズの屈折率は第１レンズの屈折力よりも低い。この場合、条件式（６）の上限値を上回ると、第２レンズの屈折率が第１レンズの屈折力よりも高い場合に比べて、第２レンズ群の屈折力は大きくなる。その結果、非点収差の発生量やコマ収差の発生量が大きくなる。よって、条件式（６）の上限値を上回ることは好ましくない。

第１レンズの屈折率は第２レンズの屈折率よりも高いので、第２レンズに比べて大きな屈折力が得られやすい。条件式（６）の下限値を下回ると、第１レンズ群の屈折力が大きくなりすぎる。その結果、非点収差や歪曲収差が大きく発生する。よって、条件式（６）の下限値を下回ることは好ましくない。

条件式（６）に代えて、以下の条件式（６’）を満足することが好ましい。
０．５≦ＦＬ１／ＦＬ２≦３．７（６’）
条件式（６）に代えて、以下の条件式（６”）を満足することがより好ましい。
１．０≦ＦＬ１／ＦＬ２≦３．６（６”）

本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
−２．１≦（Ｒ２Ｒ＋Ｒ３Ｌ）／（Ｒ２Ｒ−Ｒ３Ｌ）≦−０．２（７）
ここで、
Ｒ２Ｒは、第２レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ｌは、第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。

光学系を広画角化すると、非点収差とコマ収差が発生しやすくなる。これらの収差の発生には、第２レンズにおける光線の屈折と第３レンズにおける光線の屈折が大きく関係する。よって、これらの収差を良好に補正するためには、２つのレンズにおける光線の屈折角を最適に保つことが必要になる。

第２レンズと第３レンズとの間で、空気レンズが形成される。よって、収差を良好に補正するためには、この空気レンズの形状を最適にすることが重要となる。

第２レンズの物体側面と第３レンズの像側面では、コマ収差や非点収差が発生しやすい。条件式（７）の上限値を上回らないようにすることで、これらの面で発生するコマ収差や非点収差を、空気レンズで良好に補正することができる。

空気レンズの両面、すなわち、第２レンズの像側面と第３レンズの物体側面でも、コマ収差や非点収差が発生しやすい。条件式（７）の下限値を下回らないようにすることで、空気レンズの両面におけるコマ収差の発生や非点収差の発生を抑制している。

条件式（７）に代えて、以下の条件式（７’）を満足することが好ましい。
−２．０≦（Ｒ２Ｒ＋Ｒ３Ｌ）／（Ｒ２Ｒ−Ｒ３Ｌ）≦−０．５（７’）
条件式（７）に代えて、以下の条件式（７”）を満足することがより好ましい。
−１．８≦（Ｒ２Ｒ＋Ｒ３Ｌ）／（Ｒ２Ｒ−Ｒ３Ｌ）≦−０．９（７”）

本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
４．２≦ＦＬ３／ＦＬ≦１２．０（８）
ここで、
ＦＬ３は、第３レンズの焦点距離、
ＦＬは、広角光学系全系の焦点距離、
である。

広画角化のためには、第１レンズの屈折率は高く、屈折力は大きい方が好ましい。ただし、このようにすると、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズとで、ペッツバール和を補正する必要がある。

Ｆナンバーを小さくした場合、第４レンズでは主に色収差の補正が行われるため、第４レンズをペッツバール和の補正に用いることは難しい。そのため、ペッツバール和の補正は、主に第３レンズで行うことになる。条件式（８）を満足することで、ペッツバール和を良好に補正することができる。

条件式（８）の上限値を上回らないようにすることで、ペッツバール和が補正不足にならないようにできる。条件式（８）の下限値を下回らないようにすることで、ペッツバール和が過剰補正にならないようにできる。

条件式（８）に代えて、以下の条件式（８’）を満足することが好ましい。
５．０≦ＦＬ３／ＦＬ≦１０．０（８’）
条件式（８）に代えて、以下の条件式（８”）を満足することがより好ましい。
５．５≦ＦＬ３／ＦＬ≦９．０（８”）

本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（９）、（１０）を満足することが好ましい。
１．７≦ｎｄ１≦２．１（９）
２５≦νｄ１≦５５（１０）
ここで、
ｎｄ１は、第１レンズのｄ線における屈折率、
νｄ１は、第１レンズのアッベ数、
である。

広画角化のためには、第１レンズの屈折率を大きくすることが重要である。ただし、広画角化すると、諸収差、特に倍率色収差が発生しやすい。条件式（９）、（１０）を満足することで、広画角化と倍率色収差の補正ができる。

条件式（９）の下限値や条件式（１０）の下限値を下回ると、倍率色収差の補正が不足する。条件式（９）の上限値や条件式（１０）の上限値を上回ると、適切な硝材がないので、倍率色収差の補正が困難になる。

本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（１１）、（１２）を満足することが好ましい。
１．４５≦ｎｄ４≦１．６５（１１）
２５≦νｄ４≦６０（１２）
ここで、
ｎｄ４は、第４レンズのｄ線における屈折率、
νｄ４は、第４レンズのアッベ数、
である。

第４レンズは明るさ絞りの近くに位置するので、軸上色収差の発生が発生しやすい。条件式（１１）と（１２）を満足することで、Ｆナンバーを小さくした場合に、ペッツバール和の良好な補正と軸上色収差の発生の抑制ができる。

条件式（１１）の下限値や条件式（１２）の下限値を下回ると、ペッツバール和の補正や軸上色収差の補正が不足する。条件式（１１）の上限値や条件式（１２）の上限値を上回ると、ペッツバール和の補正や軸上色収差の補正が過剰になる。

本実施形態の広角光学系では、第５レンズは負の屈折力を有することが好ましい。

第５レンズが負の屈折力を有することで、屈折力の並びは、前群で負の屈折力、正の屈折力、後群で正の屈折力、負の屈折力になる。すなわち、屈折力の並びが、明るさ絞りを挟んで対称になる。そのため、諸収差の発生を抑制することができる。

また、第５レンズが負の屈折力を有することで、像面の近傍に負の屈折力のレンズが配置されることになる。そのため、色収差を良好に補正することができる。

本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（１３）を満足することが好ましい。
−３０≦ＦＬ５／ＦＬ≦−６（１３）
ここで、
ＦＬ５は、第５レンズの焦点距離、
ＦＬは、広角光学系全系の焦点距離、
である。

第５レンズの焦点距離は、画角、Ｆナンバー及び光学系の大きさに関係する。そこで、画角が広くＦナンバーが小さいという条件を満足しながら、光学系を小型化するためには、第５レンズの焦点距離を最適に保つことが重要である。

条件式（１３）を満足することで、広い画角と小さいＦナンバーを確保しながら、光学系を小型化することができる。

条件式（１３）の上限値を上回ると、第５レンズの負の屈折力が大きくなりすぎるので、ペッツバール和が悪化する。条件式（１３）の下限値を下回ると、第５レンズの負の屈折力が小さくなりすぎる。この場合、屈折力の対称性が悪くなるので、諸収差の補正、特に軸上色収差の補正が十分にできない。

条件式（１３）に代えて、以下の条件式（１３’）を満足することが好ましい。
−２０≦ＦＬ５／ＦＬ≦−５（１３’）
条件式（１３）に代えて、以下の条件式（１３”）を満足することがより好ましい。
−１２≦ＦＬ５／ＦＬ≦−４（１３”）

本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（１４）を満足することが好ましい。
１５≦Φ１／ＦＬ≦３０（１４）
ここで、
Φ１は、第１レンズにおける最大有効口径、
ＦＬは、広角光学系全系の焦点距離、
である。

条件式（１４）を満足することで、広画角化と光学系の小型化を両立させることができる。

条件式（１４）の上限値を上回ると、第１レンズの径が大きくなるので、光学系を小型化することが困難になる。条件式（１３）の下限値を下回ると、第１レンズの径が小さくなる。この場合、入射瞳位置が物体側に位置するため広画角化が困難になる。更に、非点収差やコマ収差が発生しやすくなる。

本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（１５）、（１６）を満足することが好ましい。
２００°≦２ω≦２４０° （１５）
２．５≦Ｆｎｏ≦１．５（１６）
ここで、
ωは、最大半画角、
Ｆｎｏは、Ｆナンバー、
である。

条件式（１５）、（１６）を満足することで、広い画角と小さいＦナンバーを確保しながら、光学系を小型化することができる。

本実施形態の広角光学系では、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ及び第５レンズは、いずれも単レンズであることが好ましい。

このようにすることで、光学系を小型化することができる。

本実施形態の広角光学系では、レンズの総数は５枚であることが好ましい。

本実施形態の撮像装置は、上述の広角光学系と、撮像素子と、を有することを特徴とする。

本実施形態の撮像装置によれば、小型でありながら、暗い場所でも高い解像度を持つ広角な画像を取得することができる。

なお、上述の広角光学系や撮像装置は、複数の構成を同時に満足してもよい。このようにすることが、良好な広角光学系や撮像装置を得る上で好ましい。また、好ましい構成の組み合わせは任意である。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値又は下限値のみを限定しても構わない。

以下に、広角光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図面について説明する。実施例１乃至１０の各図面において、（ａ）は広角光学系の断面図を示している。Ｃはカバーガラスを示し、Ｆはフィルタを示している。

収差図について説明する。（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）、（ｅ）は倍率色収差（ＣＣ）を示している。

レンズ断面図、収差図及び以下の数値実施例は、いずれも無限物体合焦時のものである。

歪曲収差については、立体射影方式を用いて算出している。立体射影方式では、理想像高Ｙは、以下の式（Ａ）で表される。
Ｙ＝２×ｆ×ｔａｎ（ω／２）（Ａ）
ここで、
Ｙは、立体射影方式における理想像高、
ｆは焦点距離、
ωは半画角、
である。

よって、歪曲収差は、理想像高Ｙと実像高ｙを用いて、以下の式（Ｂ）から求めることができる。
ＤＴ（％）＝（ｙ−Ｙ）／Ｙ×１００（Ｂ）

フィルタＦが配置されていない実施例では、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。

実施例１の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

明るさ絞りＳは、両凸正レンズＬ３と両凸正レンズＬ４との間に配置されている。

非球面は、負メニスカスレンズＬ２の両側面と、両凸正レンズＬ３の両側面と、両凸正レンズＬ４の両側面と、の合計６面に設けられている。

実施例２の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

非球面は、両凹負レンズＬ２の両側面と、両凸正レンズＬ３の両側面と、両凸正レンズＬ４の両側面と、の合計６面に設けられている。

実施例３の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

実施例４の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

実施例５の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

実施例６の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

非球面は、負メニスカスレンズＬ２の両側面と、両凸正レンズＬ３の両側面と、両凸正レンズＬ４の両側面と、負メニスカスレンズＬ５の両側面と、の合計８面に設けられている。

実施例７の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

実施例８の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、で構成されている。

非球面は、負メニスカスレンズＬ２の両側面と、両凸正レンズＬ３の両側面と、両凸正レンズＬ４の両側面と、両凹負レンズＬ５の両側面と、の合計８面に設けられている。

実施例９の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

実施例１０の広角光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。

実施例１１の広角光学系は、図１１に示すように、物体側から順に、光学部材ＣＧと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、で構成されている。負メニスカスレンズＬ１、負メニスカスレンズＬ２、両凸正レンズＬ３、明るさ絞りＳ、両凸正レンズＬ４及び負メニスカスレンズＬ５で構成される光学系は、実施例１の光学系と同じである。

図１１は、光学部材ＣＧが配置できることを例示する概略図である。そのため、レンズの大きさや位置に対して、光学部材ＣＧの大きさや位置は正確に描かれているわけではない。

光学部材ＣＧは板状の部材で、物体側面と像側面は共に曲面になっている。図１１では、物体側面と像側面は共に球面になっているので、光学部材ＣＧの全体形状は、半球になっている。実施例１１では、光学部材ＣＧの肉厚、すなわち、物体側面と像側面との間隔は一定になっている。しかしながら、光学部材ＣＧの肉厚は一定でなくても良い。

また、後述のように、光学部材ＣＧは、第１レンズの物体側面から物体側に１６．５０ｍｍだけ離れた位置に配置されている。しかしながら、光学部材ＣＧは、この位置から前後にずらした位置に配置しても良い。また、光学部材ＣＧの曲率半径及び肉厚は一例であるので、この限りではない。

光学部材ＣＧには、光を透過する材質が用いられている。よって、被写体からの光は、で構成されている。光学部材ＣＧを通過して、負メニスカスレンズＬ１に入射する。光学部材ＣＧは、像側面の曲率中心が入射瞳の位置と略一致するように配置されている。よって、光学部材ＣＧによる新たな収差は、ほとんど発生しない。すなわち、実施例１１の光学系の結像性能は、実施例１の光学系の結像性能と変わらない。

光学部材ＣＧは、カバーガラスとして機能する。この場合、光学部材ＣＧは、例えば、カプセル内視鏡の外装部に設けられた観察窓に該当する。よって、実施例１１の光学系は、カプセル内視鏡の光学系に用いることができる。実施例１〜１０の光学系もカプセル内視鏡の光学系に用いることができる。

以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、＊印は非球面、絞りは明るさ絞りである。

また、各種データにおいて、ｆは全系の焦点距離、ＦＮＯ．はＦナンバー、ωは半画角、ＩＨは像高、ＢＦはバックフォーカス、ＬＴＬは光学系の全長である。バックフォーカスは、最も像側のレンズ面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。全長は、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。

また、実施例１１は、実施例１１の広角光学系の物体側に光学部材ＣＧを配置したものである。実施例１１の面データにおいて、Ｃ１は光学部材ＣＧの物体側面、Ｃ２は光学部材ＣＧの像側面を示す。また、実施例１１の非球面データと各種データは、実施例１の非球面データや各種データと同じであるので記載は省略する。

また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２…としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ４ｙ⁴＋Ａ６ｙ⁶＋Ａ８ｙ⁸＋Ａ１０ｙ¹⁰＋Ａ１２ｙ¹²＋…
また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０^−ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。

数値実施例１
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 17.935 0.90 1.88300 40.76
2 3.671 2.06
3* 15.663 1.34 1.52550 55.20
4* 1.804 3.21
5* 373.647 2.04 1.61441 25.11
6* -3.781 2.16
7(絞り) ∞ 0.86
8* 2.343 1.44 1.52550 55.20
9* -1.359 0.30
10 -2.873 0.90 1.95906 17.47
11 -50.789 0.80
12 ∞ 0.40 1.54429 69.85
13 ∞ 0.20
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.58355e-02,A6=-1.75373e-03,A8=1.60983e-04,A10=-6.41150e-06
第４面
k=-0.553
A4=1.13072e-02,A6=-3.93904e-03,A8=1.23756e-03,A10=-1.69033e-04
第５面
k=0.000
A4=-2.13008e-04,A6=9.58301e-04,A8=-5.94675e-06
第６面
k=0.000
A4=8.89321e-03,A6=-6.16419e-04,A8=1.08350e-04
第８面
k=0.000
A4=-3.31522e-02,A6=8.12028e-03,A8=-7.63407e-03
第９面
k=-0.399
A4=7.51855e-02,A6=-3.67668e-03,A8=-2.32365e-03

各種データ
ｆ 0.75
ＦＮＯ． 2.060
ω 110
ＩＨ 1.869
ＢＦ(in air) 1.26
ＬＴＬ(in air) 16.46

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 19.023 1.00 1.77250 49.60
2 3.584 3.38
3* -190.678 1.74 1.52550 55.20
4* 1.877 1.56
5* 31.953 2.00 1.61441 25.11
6* -3.639 2.05
7(絞り) ∞ 0.90
8* 2.200 1.62 1.52550 55.20
9* -1.201 0.20
10 -3.153 1.06 1.95906 17.47
11 -78.333 0.70
12 ∞ 0.40 1.54429 69.85
13 ∞ 0.20
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.23410e-02,A6=-2.01502e-03,A8=1.43358e-04,A10=-4.28177e-06
第４面
k=-0.531
A4=-3.39617e-04,A6=-7.19450e-03,A8=1.17170e-03,A10=-1.11213e-04
第５面
k=0.000
A4=2.65384e-03,A6=8.93452e-04,A8=-1.62532e-04
第６面
k=0.000
A4=1.35268e-02,A6=-1.46805e-03,A8=1.22028e-04
第８面
k=0.000
A4=-2.89678e-02,A6=1.54762e-02,A8=-3.01779e-03
第９面
k=-0.731
A4=1.08171e-01,A6=-1.85007e-02,A8=7.30958e-03

各種データ
ｆ 0.74
ＦＮＯ． 2.085
ω 110
ＩＨ 1.890
ＢＦ(in air) 1.16
ＬＴＬ(in air) 16.66

数値実施例３
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 18.077 0.90 1.88300 40.76
2 3.821 3.48
3* 44.636 1.81 1.52550 55.20
4* 1.636 1.57
5* 10.850 2.00 1.61441 25.11
6* -4.042 2.23
7(絞り) ∞ 0.86
8* 2.058 1.70 1.52550 55.20
9* -1.131 0.20
10 -2.455 0.90 1.95906 17.47
11 -15.449 0.70
12 ∞ 0.40 1.54429 69.85
13 ∞ 0.20
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.24086e-02,A6=-2.01945e-03,A8=1.22908e-04,A10=-2.72775e-06
第４面
k=-0.702
A4=3.80078e-03,A6=-8.18674e-03,A8=1.13821e-03,A10=-7.48142e-05
第５面
k=0.000
A4=6.79552e-03,A6=8.14445e-04,A8=-1.18537e-04
第６面
k=0.000
A4=1.37232e-02,A6=-7.22537e-04,A8=7.25358e-06
第８面
k=0.000
A4=-2.94252e-02,A6=1.11550e-02,A8=-3.20349e-03
第９面
k=-0.643
A4=1.34760e-01,A6=-2.30198e-02,A8=6.63069e-03

各種データ
ｆ 0.72
ＦＮＯ． 2.069
ω 110
ＩＨ 1.894
ＢＦ (in air) 1.16
ＬＴＬ (in air) 16.81

数値実施例４
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 15.954 0.90 1.95375 32.32
2 3.918 3.50
3* 40.928 1.85 1.52550 55.20
4* 1.425 1.55
5* 5.713 2.38 1.61441 25.11
6* -4.529 2.36
7(絞り) ∞ 0.20
8* 3.045 1.77 1.52550 55.20
9* -0.980 0.20
10 -1.619 0.90 1.61441 25.11
11 -5.056 0.70
12 ∞ 0.40 1.54429 69.85
13 ∞ 0.20
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.36409e-02,A6=-2.04312e-03,A8=1.14184e-04,A10=-2.40000e-06
第４面
k=-0.797
A4=9.92391e-03,A6=-8.90064e-03,A8=1.11380e-03,A10=-6.56583e-05
第５面
k=0.000
A4=6.66084e-03,A6=9.36028e-04,A8=-1.01318e-04
第６面
k=0.000
A4=1.23106e-02,A6=-7.37941e-04,A8=2.55699e-05
第８面
k=0.000
A4=-5.55503e-02,A6=-7.88071e-03,A8=-4.02901e-02
第９面
k=-0.623
A4=9.79481e-02,A6=-1.29617e-02,A8=-7.49687e-03

各種データ
ｆ 0.66
ＦＮＯ． 2.080
ω 110
ＩＨ 1.962
ＢＦ (in air) 1.16
ＬＴＬ (in air) 16.77

数値実施例５
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 17.859 0.90 1.88300 40.76
2 3.827 3.52
3* 6.735 1.30 1.52550 55.20
4* 1.281 1.64
5* 6.908 2.23 1.61441 25.11
6* -4.299 2.06
7(絞り) ∞ 0.56
8* 2.886 1.78 1.52550 55.20
9* -1.282 0.20
10 -2.298 0.50 1.61441 25.11
11 -9.748 0.50
12 ∞ 0.30 1.51633 64.14
13 ∞ 0.50
14 ∞ 0.40 1.54429 69.85
15 ∞ 0.11
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=6.67696e-03,A6=-2.16371e-03,A8=1.31847e-04,A10=-2.39546e-06
第４面
k=-0.836
A4=-1.57797e-03,A6=-8.35115e-03,A8=8.78249e-04,A10=-4.68590e-05
第５面
k=0.000
A4=2.37292e-03,A6=2.55297e-03,A8=-2.95201e-04
第６面
k=0.000
A4=1.00538e-02,A6=6.55191e-04,A8=-1.22153e-04
第８面
k=0.000
A4=-2.54467e-02,A6=1.10562e-02,A8=-7.68505e-04
第９面
k=-0.890
A4=5.37822e-02,A6=-1.59743e-02,A8=5.58946e-03

各種データ
ｆ 0.80
ＦＮＯ． 2.097
ω 110
ＩＨ 1.885
ＢＦ (in air) 1.57
ＬＴＬ (in air) 16.25

数値実施例６
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 18.400 0.90 1.88300 40.76
2 4.650 4.00
3* 22.509 1.53 1.52550 55.20
4* 1.311 1.73
5* 5.104 2.54 1.61441 25.11
6* -4.255 1.76
7(絞り) ∞ 0.14
8* 3.151 1.69 1.52550 55.20
9* -0.958 0.10
10* -1.272 0.50 1.61441 25.11
11* -2.703 0.40
12 ∞ 0.30 1.51633 64.14
13 ∞ 0.50
14 ∞ 0.40 1.54429 69.85
15 ∞ 0.11
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.17385e-02,A6=-1.84005e-03,A8=9.22521e-05,A10=-1.60746e-06
第４面
k=-0.854
A4=1.94426e-02,A6=-1.02794e-02,A8=9.26569e-04,A10=-3.88434e-05
第５面
k=0.000
A4=-1.63411e-03,A6=2.86964e-03,A8=-2.76546e-04,A10=1.10422e-06
第６面
k=0.000
A4=1.15753e-02,A6=4.42631e-04,A8=-1.07688e-04,A10=1.92305e-06
第８面
k=0.000
A4=-1.82440e-02,A6=-2.25230e-02,A8=-3.65954e-03,A10=-3.06200e-02
第９面
k=-0.711
A4=1.21196e-01,A6=-1.03530e-01,A8=2.30865e-02,A10=7.89597e-04
第１０面
k=0.000
A4=4.36412e-02,A6=-1.18056e-01,A8=9.29479e-03,A10=5.84465e-02
第１１面
k=0.732
A4=-1.28579e-02,A6=-2.29685e-02,A8=1.53332e-02,A10=2.95746e-03

各種データ
ｆ 0.70
ＦＮＯ． 1.987
ω 110
ＩＨ 1.980
ＢＦ (in air) 1.47
ＬＴＬ (in air) 16.36

数値実施例７
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 18.300 0.90 1.88300 40.76
2 3.879 3.66
3* 72.920 1.89 1.52550 55.20
4* 1.584 1.46
5* 7.265 2.04 1.61441 25.11
6* -3.948 2.07
7(絞り) ∞ 0.23
8* 5.284 1.73 1.52550 55.20
9* -1.100 0.20
10 -2.479 0.60 1.61441 25.11
11 -5.796 0.50
12 ∞ 0.30 1.51633 64.14
13 ∞ 0.50
14 ∞ 0.40 1.54429 69.85
15 ∞ 0.11
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.37784e-02,A6=-2.04668e-03,A8=1.14711e-04,A10=-2.45770e-06
第４面
k=-0.750
A4=4.83073e-03,A6=-8.98969e-03,A8=1.09118e-03,A10=-6.12778e-05
第５面
k=0.000
A4=2.87497e-03,A6=9.04389e-04,A8=-1.83299e-04
第６面
k=0.000
A4=1.37023e-02,A6=-1.21971e-03,A8=3.50341e-05
第８面
k=0.000
A4=-5.29258e-02,A6=-6.74808e-03,A8=9.92342e-03
第９面
k=-0.732
A4=6.15109e-02,A6=-1.75265e-02,A8=1.94271e-03

各種データ
ｆ 0.70
ＦＮＯ． 2.091
ω 110
ＩＨ 1.908
ＢＦ (in air) 1.57
ＬＴＬ (in air) 16.36

数値実施例８
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 18.416 0.90 1.88300 40.76
2 3.953 3.43
3* 43.521 1.76 1.52559 56.45
4* 1.544 1.60
5* 6.852 2.30 1.61421 25.60
6* -4.134 2.18
7(絞り) ∞ 0.32
8* 3.090 1.80 1.52559 56.45
9* -1.190 0.20
10* -4.302 0.70 1.61421 25.60
11* 12.162 0.30
12 ∞ 0.30 1.51633 64.14
13 ∞ 0.30
14 ∞ 0.40 1.51633 64.14
15 ∞ 0.11
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.28114e-02,A6=-2.02022e-03,A8=1.16923e-04,A10=-2.48116e-06
第４面
k=-0.754
A4=5.39837e-03,A6=-8.85606e-03,A8=1.10633e-03,A10=-6.18777e-05
第５面
k=0.000
A4=2.98401e-03,A6=9.43212e-04,A8=-1.72887e-04,A10=3.47897e-06
第６面
k=0.000
A4=1.26769e-02,A6=-1.06519e-03,A8=3.01848e-05,A10=-4.69167e-07
第８面
k=0.000
A4=-2.98223e-02,A6=-4.85028e-03,A8=1.79517e-02,A10=-2.32426e-03
第９面
k=-0.772
A4=9.59927e-02,A6=-2.25784e-02,A8=-1.94755e-02,A10=1.29640e-02
第１０面
k=0.000
A4=2.43671e-02,A6=-3.31337e-02,A8=-1.38058e-02,A10=8.27829e-03
第１１面
k=0.000
A4=2.57114e-02,A6=-3.06656e-02,A8=4.72342e-03,A10=-2.58777e-04

各種データ
ｆ 0.70
ＦＮＯ． 2.045
ω 110
ＩＨ 1.802
ＢＦ (in air) 1.17
ＬＴＬ (in air) 16.36

数値実施例９
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 18.416 0.90 1.88300 40.76
2 3.961 3.40
3* 42.888 1.71 1.52559 56.45
4* 1.534 1.65
5* 7.258 2.30 1.61421 25.60
6* -4.038 2.22
7(絞り) ∞ 0.32
8* 2.919 1.80 1.52559 56.45
9* -1.167 0.20
10* -2.863 0.70 1.61421 25.60
11* -50.000 0.30
12 ∞ 0.30 1.51633 64.14
13 ∞ 0.30
14 ∞ 0.40 1.51633 64.14
15 ∞ 0.11
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.30092e-02,A6=-2.02235e-03,A8=1.14642e-04,A10=-2.40550e-06
第４面
k=-0.762
A4=4.83299e-03,A6=-8.90540e-03,A8=1.10715e-03,A10=-5.98191e-05
第５面
k=0.000
A4=1.54350e-03,A6=9.26327e-04,A8=-1.81763e-04,A10=6.66033e-06
第６面
k=0.000
A4=1.15410e-02,A6=-1.02216e-03,A8=4.72210e-05,A10=-8.82448e-07
第８面
k=0.000
A4=-2.78987e-02,A6=1.66257e-03,A8=6.44183e-03,A10=3.43928e-03
第９面
k=-0.835
A4=1.04148e-01,A6=-2.37305e-02,A8=-2.81227e-02,A10=1.72198e-02
第１０面
k=0.000
A4=5.29809e-02,A6=-4.94964e-02,A8=-2.17119e-02,A10=1.47986e-02
第１１面
k=0.000
A4=4.85141e-02,A6=-5.19321e-02,A8=1.25070e-02,A10=-1.02400e-03

各種データ
ｆ 0.70
ＦＮＯ． 2.025
ω 110
ＩＨ 1.814
ＢＦ (in air) 1.17
ＬＴＬ (in air) 16.36

数値実施例１０
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 19.000 0.90 1.88300 40.76
2 5.663 4.31
3* 28.394 1.53 1.52550 55.20
4* 1.309 1.97
5* 6.083 2.16 1.61441 25.11
6* -4.289 1.69
7(絞り) ∞ 0.11
8* 3.488 1.62 1.52550 55.20
9* -0.813 0.10
10* -1.119 0.50 1.61441 25.11
11* -2.770 0.40
12 ∞ 0.30 1.51633 64.14
13 ∞ 0.50
14 ∞ 0.40 1.54429 69.85
15 ∞ 0.11
像面 ∞

非球面データ
第３面
k=0.000
A4=1.19909e-02,A6=-1.83652e-03,A8=9.20249e-05,A10=-1.61630e-06
第４面
k=-0.854
A4=1.75517e-02,A6=-1.03019e-02,A8=9.26201e-04,A10=-3.90454e-05
第５面
k=0.000
A4=-4.63397e-04,A6=2.90018e-03,A8=-2.92313e-04,A10=-3.23995e-07
第６面
k=0.000
A4=1.31252e-02,A6=4.55045e-04,A8=-1.11808e-04,A10=1.63501e-06
第８面
k=0.000
A4=-3.87854e-02,A6=-2.21237e-02,A8=-1.12268e-04,A10=-1.62412e-01
第９面
k=-0.719
A4=1.42583e-01,A6=-1.15221e-01,A8=4.87687e-02,A10=-3.81795e-02
第１０面
k=0.000
A4=2.21906e-02,A6=-1.06222e-01,A8=7.86827e-03,A10=4.72639e-02
第１１面
k=2.570
A4=-1.61930e-02,A6=-2.83230e-02,A8=2.19284e-02,A10=8.25400e-04

各種データ
ｆ 0.70
ＦＮＯ． 2.744
ω 100
ＩＨ 1.904
ＢＦ (in air) 1.47
ＬＴＬ (in air) 16.36

数値実施例１１
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
C1 18.000 1.00 1.5896 30.00
C2 17.000 16.5
1 17.935 0.90 1.88300 40.76
2 3.671 2.06
3* 15.663 1.34 1.52550 55.20
4* 1.804 3.21
5* 373.647 2.04 1.61441 25.11
6* -3.781 2.16
7(絞り) ∞ 0.86
8* 2.343 1.44 1.52550 55.20
9* -1.359 0.30
10 -2.873 0.90 1.95906 17.47
11 -50.789 0.80
12 ∞ 0.40 1.54429 69.85
13 ∞ 0.20
像面 ∞

立体射影方式を用いて算出した歪曲収差量を以下に示す。

実施例１

実施例２

実施例３

実施例４

実施例５

実施例６

実施例７

実施例８

実施例９

実施例１０

次に、各実施例における条件式の値を以下に掲げる。
実施例１実施例２実施例３実施例４
(1)(R1L+R1R)
/(R1L-R1R) 1.51 1.46 1.54 1.65
(2)D34/FL 4.01 3.96 4.29 3.88
(3)(R3L+R3R)
/(R3L-R3R) 0.98 0.80 0.46 0.12
(4)(R5L+R5R)
/(R5L-R5R) -1.12 -1.08 -1.38 -1.94
(6)FL1/FL2 1.34 1.67 1.72 1.97
(7)(R2R+R3L)
/(R2R-R3L) -1.01 -1.12 -1.36 -1.66
(8)FL3/FL 8.03 7.24 6.95 6.77
(9)nd1 1.883 1.773 1.883 1.954
(10)νd1 40.76 49.6 40.76 32.3188
(11)nd4 1.526 1.526 1.526 1.526
(12)νd4 55.20 55.20 55.20 55.20
(13)FL5/FL -4.20 -4.58 -4.31 -6.46
(14)Φ1/FL 19.49 20.67 21.37 25.00
(15)2ω 220 220 220 220
(16)Fno 2.06 2.08 2.07 2.08

実施例５実施例６実施例７実施例８
(1)(R1L+R1R)
/(R1L-R1R) 1.55 1.68 1.54 1.55
(2)D34/FL 3.27 2.72 3.29 3.58
(3)(R3L+R3R)
/(R3L-R3R) 0.23 0.09 0.30 0.25
(4)(R5L+R5R)
/(R5L-R5R) -1.62 -2.78 -2.50 -0.48
(6)FL1/FL2 1.73 2.67 1.84 1.90
(7)(R2R+R3L)
/(R2R-R3L) -1.46 -1.69 -1.56 -1.58
(8)FL3/FL 5.78 5.97 6.33 6.46
(9)nd1 1.883 1.883 1.883 1.883
(10)νd1 40.76 40.76 40.76 40.76
(11)nd4 1.526 1.526 1.526 1.526
(12)νd4 55.20 55.20 55.20 56.45
(13)FL5/FL -6.22 -6.39 -10.72 -7.21
(14)Φ1/FL 19.18 24.97 22.07 22.00
(15)2ω 220 220 220 220
(16)Fno 2.10 1.99 2.09 2.04

実施例９実施例１０
(1)(R1L+R1R)
/(R1L-R1R) 1.55 1.85
(2)D34/FL 3.62 2.57
(3)(R3L+R3R)
/(R3L-R3R) 0.29 0.17
(4)(R5L+R5R)
/(R5L-R5R) -1.12 -2.35
(6)FL1/FL2 1.91 3.54
(7)(R2R+R3L)
/(R2R-R3L) -1.54 -1.55
(8)FL3/FL 6.49 6.30
(9)nd1 1.883 1.883
(10)νd1 40.76 40.76
(11)nd4 1.526 1.526
(12)νd4 56.45 55.20
(13)FL5/FL -7.04 -4.89
(14)Φ1/FL 21.89 25.13
(15)2ω 220 200
(16)Fno 2.02 2.74

図１２は、撮像装置の例である。この例では、撮像装置はカプセル内視鏡である。カプセル内視鏡１００は、カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とを有する、カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とによって、カプセル内視鏡１００の外装部が構成されている。

カプセルカバー１０１は、略円筒形状の中央部と、略椀形状の底部と、で構成されている。透明カバー１０２は、中央部を挟んで、底部と対向する位置に配置されている。透明カバー１０２は、略椀形状の透明部材によって構成されている。カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とは、互いに水密的に連設されている。

カプセル内視鏡１００の内部には、結像光学系１０３と、照明部１０４と、撮像素子１０５と、駆動制御部１０６と、信号処理部１０７と、を備えている。なお、図示しないが、カプセル内視鏡１００の内部には、受電手段と送信手段が設けられている。

照明部１０４からは、照明光が出射する。照明光は透明カバー１０２を通過して、被写体に照射される。被写体からの光は、結像光学系１０３に入射する。結像光学系１０３によって、像位置に被写体の光学像が形成される。

光学像は、撮像素子１０５で撮像される。撮像素子１０５の駆動と制御は、駆動制御部１０６で行われる。また、撮像素子１０５からの出力信号は、必要に応じて、信号処理部１０７で処理される。

ここで、結像光学系１０３には、例えば、上述の実施例１の広角光学系が用いられている。このように、結像光学系１０３は、小型でありながら、広い画角と小さいＦナンバーを有する。よって、結像光学系１０３では、高い解像度を有する広角な光学像が得られる。

また、カプセル内視鏡１００は、小型でありながら、広い画角と小さいＦナンバーを有する光学系を備えている。よって、カプセル内視鏡１００では、小型でありながら、高解像で広角な画像が得られる。

図１３は、撮像装置の別の例である。この例では、撮像装置は車載カメラである。図１３（ａ）は車外に車載カメラを搭載した例を示す図である。図１３（ｂ）は、車内に車載カメラを搭載した例を示す図である。

図１３（ａ）に示すように、車載カメラ２０１は、自動車２００のフロントグリルに設けられている。車載カメラ２０１は、結像光学系と撮像素子を備えている。
車載カメラ２０１の結像光学系には、例えば、上述の実施例１の光学系が用いられている。よって、非常に広い範囲（約２２０°の画角）の光学像が形成される。

図１３（ｂ）に示すように、車載カメラ２０１は、自動車２００の天井近傍に設けられている。車載カメラ２０１の作用効果は、既に説明したとおりである。車載カメラ２０１では、小型でありながら、高解像で広角な画像が得られる。

以上のように、本発明に係る広角光学系は、広い画角を有し、諸収差が良好に補正された広角光学系及びそれを備えた撮像装置に適している。また、本発明に係る広角光学系は、小さいＦナンバーを有し、諸収差が良好に補正された広角光学系及びそれを備えた撮像装置に適している。

Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５レンズ
Ｓ明るさ絞り
Ｉ像面
Ｃカバーガラス
Ｆフィルタ
ＣＧ光学部材
１００カプセル内視鏡
１０１カプセルカバー
１０２透明カバー
１０３結像光学系
１０４照明部
１０５撮像素子
１０６駆動制御部
１０７信号処理部
２００自動車
２０１車載カメラ

Claims

物体側から像側へ順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
明るさ絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズと、
第５レンズと、から構成され、
前記第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする広角光学系。
１．０＜（Ｒ１Ｌ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｌ−Ｒ１Ｒ）≦２．０（１）
ここで、
Ｒ１Ｌは、前記第１レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ１Ｒは、前記第１レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。
物体側から像側へ順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
明るさ絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズと、
第５レンズと、から構成され、
前記第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする広角光学系。
１．７≦Ｄ３４／ＦＬ≦７．０（２）
ここで、
Ｄ３４は、前記第３レンズの像側面から前記第４レンズの物体側面までの光軸上の距離、
ＦＬは、前記広角光学系全系の焦点距離、
である。
物体側から像側へ順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
明るさ絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズと、
第５レンズと、から構成され、
前記第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする広角光学系。
−０．４≦（Ｒ３Ｌ＋Ｒ３Ｒ）／（Ｒ３Ｌ−Ｒ３Ｒ）≦２．０（３）
ここで、
Ｒ３Ｌは、前記第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ｒは、前記第３レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。
物体側から像側へ順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
明るさ絞りと、
正の屈折力を有する第４レンズと、
負の屈折力を有する第５レンズと、から構成され、
前記第１レンズの物体側面は、物体側に凸であり、
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする広角光学系。
−５．０≦（Ｒ５Ｌ＋Ｒ５Ｒ）／（Ｒ５Ｌ−Ｒ５Ｒ）≦−０．３７（４）
ここで、
Ｒ５Ｌは、前記第５レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ５Ｒは、前記第５レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。
以下の条件式（５）、（６）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の広角光学系。
ｎｄ２＜ｎｄ１（５）
０．２≦ＦＬ１／ＦＬ２≦３．８（６）
ここで、
ｎｄ１は、前記第１レンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ２は、前記第２レンズのｄ線における屈折率、
ＦＬ１は、前記第１レンズの焦点距離、
ＦＬ２は、前記第２レンズの焦点距離、
である。
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の広角光学系。
−２．１≦（Ｒ２Ｒ＋Ｒ３Ｌ）／（Ｒ２Ｒ−Ｒ３Ｌ）≦−０．２（７）
ここで、
Ｒ２Ｒは、前記第２レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ｌは、前記第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の広角光学系。
４．２≦ＦＬ３／ＦＬ≦１２．０（８）
ここで、
ＦＬ３は、前記第３レンズの焦点距離、
ＦＬは、前記広角光学系全系の焦点距離、
である。
以下の条件式（９）、（１０）を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の広角光学系。
１．７≦ｎｄ１≦２．１（９）
２５≦νｄ１≦５５（１０）
ここで、
ｎｄ１は、前記第１レンズのｄ線における屈折率、
νｄ１は、前記第１レンズのアッベ数、
である。
以下の条件式（１１）、（１２）を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の広角光学系。
１．４５≦ｎｄ４≦１．６５（１１）
２５≦νｄ４≦６０（１２）
ここで、
ｎｄ４は、前記第４レンズのｄ線における屈折率、
νｄ４は、前記第４レンズのアッベ数、
である。
前記第５レンズは負の屈折力を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の広角光学系。
以下の条件式（１３）を満足することを特徴とする請求項４又は１０に記載の広角光学系。
−３０≦ＦＬ５／ＦＬ≦−６（１３）
ここで、
ＦＬ５は、前記第５レンズの焦点距離、
ＦＬは、前記広角光学系全系の焦点距離、
である。
以下の条件式（１４）を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の広角光学系。
１５≦Φ１／ＦＬ≦３０（１４）
ここで、
Φ１は、前記第１レンズにおける最大有効口径、
ＦＬは、前記広角光学系全系の焦点距離、
である。
以下の条件式（１５）、（１６）を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の広角光学系。
２００°≦２ω≦２４０° （１５）
２．５≦Ｆｎｏ≦１．５（１６）
ここで、
ωは、最大半画角、
Ｆｎｏは、Ｆナンバー、
である。
前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ及び前記第５レンズは、いずれも単レンズであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の広角光学系。
レンズの総数は５枚であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の広角光学系。
請求項１から１５のいずれか一項に記載の広角光学系と、撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。