JP5045300B2

JP5045300B2 - 広角レンズ及びこの広角レンズを有する撮像装置

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Publication number: JP5045300B2
Application number: JP2007205543A
Authority: JP
Inventors: 孝一若宮
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: US8237842B2; US20110037828A1; WO2009020195A1; JP2009042377A

Description

本発明は、広角レンズ及びこの広角レンズを有する撮像装置に関する。

監視用途の電子撮像素子用光学系には、視界が極めて広く、かつ、高い解像力を有する光学系が要求される（例えば、特許文献１〜６参照）。監視用途のレンズとは、具体的には一般撮像レンズ（一般カメラ用レンズ）、屋内外の安全性を確保するセキュリティ用レンズ、移動体機器、すなわち車載用の車外及び車内の映像情報取得用レンズやロボットの眼用レンズ、航空機の安全性確保用レンズ、天測用レンズなどを含む。
特公２９９２５４７号公報特開２００２−７２０８５号公報特開２００３−２３２９９８号公報特開２００４−２９２８２号公報特開２００５−１９５６２４号公報特開２００６−１１９３６８号公報

これらに用いられるレンズには、広い画角、先鋭な解像力、輝度差に対応できるゴーストの少なさなどが要求されており、この様な用途のための広角レンズは、空気界面が少なく、シンプルでかつ収差が良く補正されていなければならないという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、広い画角、良好な収差補正、輝度差に対応できるゴーストの少なさを実現可能な広角レンズ、及び、この広角レンズを有する撮像装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明に係る広角レンズは、物体側より順に、像側に凹面を向けた１枚の負メニスカスレンズからなる前第１レンズ群、像側に凹面を向けた１枚の負レンズからなる前第２レンズ群、及び、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する前第３レンズ群からなる前群と、負レンズ及び正レンズの順で貼り合わされ、全体として正の屈折力を有する接合レンズからなる後第１レンズ群、並びに、正の屈折力を有する後第２レンズ群からなる後群とから構成される。そして、この広角レンズは、全系の焦点距離をｆとし、前第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前第１レンズ群及び前記前第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２とし、後第２レンズ群の焦点距離をｆ６としたとき、次式
０．７４１ ≦ ｆ２／ｆ１＜１．９５
−０．３６＜ｆ１２／ｆ６＜ −０．２１
−１．３８＜ｆ１２／ｆ＜ −０．９５
３．５０＜ｆ６／ｆ＜５．２０
を満足する。

このような本発明に係る広角レンズは、前第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式
２．００＜ｆ３／ｆ＜３．５９
を満足することが好ましい。

また、このような本発明に係る広角レンズは、後第１レンズ群を構成する負レンズの基準波長に対する屈折率をｎ４とし、後第１レンズ群を構成する正レンズの基準波長に対する屈折率をｎ５としたとき、次式
１．０５＜ｎ４／ｎ５＜１．１５
を満足することが好ましい。

また、このような本発明に係る広角レンズは、後第１レンズ群を構成する負レンズのアッベ数をν４とし、後第１レンズ群を構成する正レンズのアッベ数をν５としたとき、次式
２．３０＜ ν５／ν４＜３．０５
を満足することが好ましい。

さらに、このような本発明に係る広角レンズは、レンズより物体側と、レンズ最終面と撮像面の中間の少なくとも一方に、光学素子（例えば、実施形態における平行平面部材Ｆ１等）を有することが好ましい。

また、前記課題を解決するために本発明に係る撮像装置は、上述の広角レンズのいずれかを含む撮像光学系と、この撮像光学系により結像された物体の像を検出して電気信号に変換する撮像部（例えば、実施形態における撮像素子７２）と、撮像部から出力された電気信号を処理して物体の画像を出力する画像処理部とから構成される。

このような本発明に係る撮像装置において、画像処理部が、撮像部で検出された像の撮像光学系による歪みを補正して画像を出力するように構成されることが好ましい。また、画像処理部が、撮像部で検出された像の撮像光学系による倍率色収差を補正して画像を出力するように構成されることが好ましい。

また、このような本発明に係る撮像装置は、画像処理手段から出力される画像を記憶する画像記憶部を有し、画像記憶部が、この画像に加えて、当該画像が撮影された時刻、当該画像の撮影方向、当該画像が撮影された時の位置座標、物体の距離情報、当該撮像装置の機種のうち少なくとも一つを記憶するように構成されることが好ましい。

さらに、このような本発明に係る撮像装置において、画像処理手段が、撮像光学系及び撮像部から得られる像の電気信号と、他の撮像装置から得られる像の電気信号とから、視差を利用して少なくとも特定の場所の距離情報を取得するように構成されることが好ましい。

本発明に係る広角レンズを以上のように構成すると、極めて小型で広い視野を有し、さらに視野全域に渡って良好なる収差補正と、ゴーストを少なくすることができ、またこのような広角レンズを有する撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて本実施例に係る広角レンズＷＬの構成について説明する。なお、この図１に示す広角レンズＷＬは、後述する第１実施例（広角レンズＷＬ１）に対応している。この広角レンズＷＬは、物体側より順に、前群ＧＦ及び後群ＧＢから構成される。前群ＧＦは、物体側より順に、像側に凹面を向けた１枚の負メニスカスレンズＬ１からなる前第１レンズ群ＧＦ１と、像側に凹面を向けた１枚の負レンズＬ２からなる前第２レンズ群ＧＦ２と、物体側に凸面を向け、全体として正の屈折力を有する前第３レンズ群ＧＦ３とから構成される。なお、この前第３レンズ群ＧＦ３は、図１に示す広角レンズＷＬ（第１実施例に係る広角レンズＷＬ１）においては、１枚の正レンズ（両凸レンズ）Ｌ３で構成した場合について示しているが、後述する実施例で示すように２枚のレンズが貼り合わされ、全体として正の屈折力を有する接合レンズで構成することもできる。また、後群ＧＢは、物体側より順に、負レンズＬ４及び正レンズＬ５がこの順で張り合わされた接合レンズＬ６からなり、全体として正の屈折力を有する後第１レンズ群ＧＢ１と、１枚の正レンズ（両凸レンズ）Ｌ７からなる後第２レンズ群ＧＢ２とから構成される。また、この広角レンズＷＬは、前群ＧＦと後群ＧＢとの間に開口絞りＳが設けられている。

前群ＧＦを構成する前第１レンズ群ＧＦ１及び前第２レンズ群ＧＦ２は、広い入射角からの入射光線を少しずつ光軸に沿った小さい角度に変換して絞り位置（開口絞りＳ）を通過させる働きを有している。そして、大きい入射角からの光線ほど、これらのレンズ群ＧＦ１，ＧＦ２の周辺部を通るので、これにより正方向に発生してしまう子午像面湾曲を極力少なくするために、前第１レンズ群ＧＦ１及び前第２レンズ群ＧＦ２を構成するレンズのいずれもが、像側に凹面を向けて配置されることが必要である（図１においては、第２面及び第４面が凹面であって、像側を向いている）。そのため、少なくとも最も物体側に位置する前第１レンズ群ＧＦ１を構成するレンズについては、特に入射角が大きくなるため、物体側に凸面を向けたメニスカス形状とすることが必要である（図１においては、凹メニスカスレンズＬ１で構成している）。また、前第３レンズ群ＧＦ３は、物体側に凸面を向け、全体として正の屈折力を有するレンズから構成され、負の屈折力を有する前第１及び前第２レンズ群ＧＦ１，ＧＦ２で発散された光線を収斂させる働きを有している。

一方、後群ＧＢは、２群の正レンズより構成される。この後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１は、負レンズＬ４及び正レンズＬ５を貼り合わせた接合レンズＬ６であり、負レンズＬ４が正レンズＬ５に比べて高分散の透過部材を用いることで、後群ＧＢの中では唯一の発散作用を生み出している。そして、最も像側に位置する後第２レンズ群ＧＢ２は、正レンズＬ７であって、光線を収斂させてこの広角レンズ全体の明るさを維持するための働きを有している。

それではこのような構成の広角レンズＷＬが、入射角が６０度以上で、明るさ（Ｆナンバー）が１．８に達するための条件について説明する。まず、この広角レンズＷＬにおける全系の焦点距離をｆとし、前第１レンズ群ＧＦ１の焦点距離をｆ１とし、前第２レンズ群ＧＦ２の焦点距離をｆ２とし、これらの前第１及び前第２レンズ群ＧＦ１，ＧＦ２の合成焦点距離をｆ１２とし、後第２レンズ群ＧＢ２の焦点距離をｆ６としたとき、次の条件式（１）〜（４）を満足するように構成される。

０．６０＜ｆ２／ｆ１＜１．９５（１）
−０．３６＜ｆ１２／ｆ６＜ −０．２１（２）
−１．３８＜ｆ１２／ｆ＜ −０．９５（３）
３．５０＜ｆ６／ｆ＜５．２０（４）

条件式（１）は、前群ＧＦを構成する２つの発散作用を持つレンズ、すなわち、前第１レンズ群ＧＦ１及び前第２レンズ群ＧＦ２の焦点距離比を規定したものである。この条件式（１）の上限を超えると、前第１レンズ群ＧＦ１の発散作用が相対的に強くなり、それに応じて周辺光の発散作用が極めて強くなるため、子午像面湾曲が正に強く働きすぎ、これを補正しようとしても非点収差を適切に補正することができなくなる。反対に条件式（１）の下限を超えると、前第１レンズ群ＧＦ１の発散作用が相対的に弱くなり、この場合はこの広角レンズＷＬの最終面（図１における第１２面）から像面ＩＭまでの距離、すなわち、バックフォーカスが不足してしまう。

条件式（２）は、前第１レンズ群ＧＦ１及び前第２レンズＧＦ２の合成焦点距離ｆ１２の、後第２レンズ群ＧＢ２の焦点距離ｆ６に対する相対的な値を規定したものである。この場合、合成焦点距離ｆ１２は負であり、歪曲収差に大きな影響を与えるが、歪曲収差の大小は画像の周辺の照度の大小に関係することが知られている。そのため、条件式（２）の下限を超えた場合は、合成焦点距離ｆ１２の相対的な発散力が弱くなるために負の歪曲収差量が減少し、結果的に周辺光の像面照度が小さくなって、画角が十分に維持できなくなる。反対に条件式(２)の上限を超えた場合は、合成焦点距離ｆ１２の相対的な発散力が強くなるために負の歪曲収差量が増加し、周辺光の像面照度は維持されるが、強い発散作用による子午像面湾曲が正に強く働きすぎて、結果的に画角が十分に維持できなくなる。

条件式（３）は、前第１レンズ群ＧＦ１及び前第２レンズ群ＧＦ２の合成焦点距離ｆ１２の、全系の焦点距離ｆに対する相対的な値を規定したものである。この場合も、合成焦点距離ｆ１２は負であり、ｆ１２／ｆは必ず負の値となる。そして、この条件式（３）の下限を超えた場合は、合成焦点距離ｆ１２の相対的な発散力が弱くなるために、広角レンズＷＬの最終面から像面ＩＭまでの距離、すなわち、バックフォーカスが不足し、画角を広く維持できず、子午像面湾曲が負になって補正不足に陥る。反対に条件式（３）の上限を超えた場合は、合成焦点距離ｆ１２の相対的な発散力が強くなるために、子午像面湾曲が正になって補正過剰に陥ると共に、球面収差が正に補正過剰になって補正されない。

条件式（４）は、この広角レンズＷＬの明るさに寄与している。後第２レンズ群ＧＢ２の正の焦点距離ｆ６を全系の焦点距離ｆに対する相対的な値として規定したとき、この条件式（４）の上限を超えると、後第２レンズ群ＧＢ２の屈折力が減るので、広角レンズＷＬの明るさが不足する。反対に条件式（４）の下限を超えると、後第２レンズ群ＧＢ２の屈折力が増すので、広角レンズＷＬの明るさは明るくなるが、周辺光のコマ収差が悪化して補正されない。

また、本実施例に係る広角レンズＷＬは、上述の条件式（１）〜（４）に加えて、前群ＧＦを構成する前第３レンズ群ＧＦ３の焦点距離をｆ３としたとき、次の条件式（５）を満足することが好ましい。

２．００＜ｆ３／ｆ＜３．５９（５）

条件式（５）は、全系のペツバール和を適正に保つために欠かせない条件である。この条件式（５）の下限を超えた場合は、前第３レンズ群ＧＦ３の収斂パワーが強くなりすぎるため、ペツバール和が正に大きくなりすぎ、すなわち、ペツバール和が補正不足気味となって、負の像面湾曲が発生し、補正することができない。反対に条件式(５）の上限を超えた場合は、前第３レンズ群ＧＦ３の収斂パワーが弱くなりすぎて、ペツバール和が負に大きくなりすぎ、すなわち、ペツバール和が補正過剰気味となって、正の像面湾曲が発生し、補正することができない。

また、本実施例に係る広角レンズＷＬは、上述の条件式に加えて、後群ＧＢの後第１レンズ群ＧＢ１を構成する接合レンズＬ６のうち、負レンズＬ４の基準波長（本実施例ではｄ線を基準波長とする）に対する屈折率をｎ４とし、正レンズＬ５の基準波長に対する屈折率をｎ５としたとき、次の条件式（６）を満足することが好ましい。

１．０５＜ｎ４／ｎ５＜１．１５（６）

このような構成の広角レンズＷＬは、開口絞りＳから像面ＩＭの間には２つの正レンズ成分（後第１レンズ群ＧＢ１及び後第２レンズ群ＧＢ２）だけが並ぶので、内コマ傾向になることが避けられない。そこで、後群ＧＢの後第１レンズ群ＧＢ１として負レンズＬ４及び正レンズＬ５の接合レンズＬ６を配置し、負レンズＬ４の屈折率ｎ４を正レンズＬ５の屈折率ｎ５に比べて高くすることで、接合面（図１においては第９面）に発散作用を持たせ、これによりコマ収差を補正している。しかし、条件式（６）の上限を超えると、接合面の発散作用が強くなりすぎて正のコマ収差が顕著となる。反対に、条件式（６）の下限を超えると、接合面の発散作用が弱くなりすぎて負のコマ収差を補正できなくなる。

さらに、本実施例に係る広角レンズＷＬは、上述の接合レンズＬ６のうち、負レンズＬ４のアッベ数をν４とし、正レンズＬ５のアッベ数をν５としたとき、次の条件式（７）を満足することが好ましい。

２．３０＜ ν５／ν４＜３．０５（７）

上述のように、このような構成の広角レンズＷＬは、開口絞りＳから像面ＩＭの間に、２つの正レンズ成分だけが並ぶので、色収差が補正不足になる傾向がある。特に、開口絞りＳより物体側においては、負のレンズ成分が支配的なために、倍率色収差が発生し、基準波長より短い波長の光線の像高が相対的に低い傾向が顕著である。これを解消させるために、前群ＧＦを構成する前第３レンズ群ＧＦ３（正レンズＬ３）の分散が大きくなる材料を選択する必要があるが、結果として、軸上の色収差が補正不足、すなわち、基準波長より短い波長の光線が、この広角レンズＷＬに近い側に像を結び、倍率の色収差は、基準波長より短い波長の光線が相対的に低い傾向が依然として残る状況となる。そこで、後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１の接合レンズＬ６の材料の分散を適切に（条件式（７）を満足するように）選ぶことにより、軸上の色収差及び倍率の色収差を共に適切に補正することができる。しかし、この条件式（７）の上限を超えると、正レンズＬ５に比べて負レンズＬ４の分散が大きくなりすぎ、色消し補正過剰になる。反対に、条件式（７）の下限を超えると、正レンズＬ５に比べて負レンズＬ４の分散が十分大きくないために色消しが補正不足になる。

本実施例に係る広角レンズＷＬを以上のように構成すると、少ないレンズ枚数で構成することができるため、極めて小型で広い視野を持ち、その上で、視野全域に渡って良好なる収差補正がなされ、かつ、ゴーストを少なくすることができる。

図１９は、第１実施例（広角レンズＷＬ１）と同じ広角レンズの物体側に、レンズ保護用の平行平面部材Ｆ１を、レンズ最終面と像面ＩＭの間に、平行平面部材であるローパスフィルタ、波長選択フィルタＦ２を付加した例である。

図２０は、図１９と同様、第１実施例（広角レンズＷＬ１）と同じ広角レンズであるが、レンズの物体側の保護用部材Ｆ３は面がわずかに曲率を持つものである。レンズ最終面と像面ＩＭの間の平行平面部材Ｆ４は、レンズの内面反射またはレンズと撮像面との反射の影響を避けるために傾斜させた例である。このように広角レンズの焦点距離ｆに対して｜１０ｆ｜以上の緩い屈折力の部材を付けた場合は、焦点距離も収差特性もわずかしか変化しない。

それでは、次に、このような広角レンズＷＬを用いた撮像装置について説明する。図２は、上述の広角レンズＷＬを備えて画像の撮影を行う撮像装置７０である。この撮像装置７０は、上述の広角レンズＷＬを備え、図示しない被写体の像を結像する撮像光学系７１と、この撮像光学系７１により結像された像を検出し電気信号として出力する撮像素子７２と、撮像素子７２より出力された電気信号から被写体の画像を生成し、表示装置７４に出力する画像処理部７３とから構成される。一般的に、広角レンズは、本来射出瞳が像面に極めて近くなりがちである。しかしながら、本実施例に係る広角レンズＷＬは、開口絞りＳより像側に２群の正レンズを配置する構成なので、射出瞳の位置が像面ＩＭより物体側に離れている。それ故に、この広角レンズＷＬは、射出瞳に制約のある撮像装置７０のレンズ系（撮像光学系７１）として優れている。

上述のように、本実施例に係る広角レンズＷＬは画像歪みに対して大変優れた性能を有しているが、撮像光学系７１全体として、図３に示すように、例えば被写体の矩形状の面８０を撮像すると、歪んだ像８１が得られることがある。このような場合は、撮像光学系７１による歪み量を予め計算により求めるか、または測定して歪み補正テーブル（図示せず）に記憶しておき、画像処理部７３において、撮像素子７２から出力された電気信号に対して、この歪み補正テーブルの情報により歪み補正を行い、表示装置７４に歪みが補正された画像８１′として表示するとこにより、正確な画像を出力することができる。同様に、図４に示すように、撮像光学系７１による倍率色収差のある像８２が得られる場合も、画像処理部７３において色素画素毎に、画像処理による補正を行うことにより、表示装置７３に倍率色収差の補正された画像８２′を出力することができる。

なお、この撮像装置７０に画像処理部７３で生成された被写体の画像を記憶する画像記憶部７５を設けることも可能である。この際、画像処理部７３は、撮像された画像に対して、画像の形状を修正するための特段の画像処理を加えずに画像記憶部７５に記憶させることも可能であることは言うまでもない。特に法令上、証拠能力上から未処理のデータを記憶させる方が望ましい装置では、一定制限下での画像処理部７３を経た画像記憶部７５が必要であり、場合によっては撮像素子（撮像部）７２の直後に画像記憶部７５が分岐されてもかまわない。いずれの場合でも、撮像素子７２で検出された画像に加えて、撮影時刻、方向（方位）、撮影時のこの撮像装置７０の座標（例えば、ＧＰＳ等により取得する）、被写体の距離情報、撮像装置７０の機種のうち少なくとも１つをこの画像記憶部７５に記憶するように構成することができる。例えば、被写体との距離を測定する場合は、図５に示すように、１台又は２台以上の撮像装置７０を用意し（図５においては、２台の本撮像装置７０（それぞれを７０ａ，７０ｂとする）を用いた場合を示す）、視差を利用して被写体との距離情報を取得することができる。図５において、点Ｏに被写体（被測定物体）があり、２台の撮影装置７０ａ，７０ｂの視差がθに設定されている場合、基線長Ｌと撮影距離Ｒの関係は、次式（８）で定まるため、基線長Ｌが既知であれば撮影距離Ｒを求めることができる。

Ｒ×θ ＝Ｌ（８）

それでは、以上のように構成された広角レンズＷＬの具体的な実施例について以下に示す。

図１は第１実施例に係る広角レンズＷＬ１のレンズ構成を示している。本実施例において、前群ＧＦを構成する前第１レンズ群ＧＦ１は、像側に凹面（第２面）を向けた１枚の負メニスカスレンズＬ１で構成されており、前第２レンズ群ＧＦ２は、像側に凹面（第４面）を向けた１枚の負メニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ２で構成されており、前第３レンズ群ＧＦ３は、物体側に凸面（第５面）を向けた１枚の両凸レンズ（正レンズ）Ｌ３で構成されている。また、後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１は、負メニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ４と両凸レンズ（正レンズ）Ｌ５とが張り合わされた接合レンズＬ６で構成されており、後第２レンズ群ＧＢ２は、１枚の両凸レンズ（正レンズ）Ｌ７で構成されている。また、前群ＧＦと後群ＧＢとの間には開口絞りＳ１が配置されている。

下の表１に、本第１実施例における各レンズの諸元を示す。この表１における面番号１〜１２は、第１実施例に係る広角レンズＷＬ１に関するものであり、それぞれ図１における符号１〜１２に対応する。また、表１におけるｒはレンズ面の曲率半径を、ｄはレンズ面の間隔を、νはアッベ数を、ｎｄは基準波長（ｄ線）に対する屈折率を、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は前第１レンズ群ＧＦ１の焦点距離を、ｆ２は前第２レンズ群ＧＦ２の焦点距離を、ｆ３は前第３レンズ群ＧＦ３の焦点距離を、ｆ１２は前第１及び第２レンズ群ＧＦ１，ＧＦ２の合成焦点距離を、Ｆ６は後第２レンズ群ＧＢ２の焦点距離を、ＦＮｏはＦナンバーを、ωは光線の最大入射角（以下の表においては２ωの値として示す）を、Ｙmaxは最大像高を、それぞれ示している。なお、以下の全ての諸元値において掲載されている曲率半径ｒ、面間隔ｄ、各焦点距離ｆ，ｆ１，ｆ２，ｆ１２，ｆ３，ｆ６その他の長さの単位は、特に特記のない場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることもできる。また、これらの符号の説明は、以降の実施例においても同様である。また、基準波長をｄ線に限らず、紫外線や赤外線をも含めた他の波長にすることも問題ではない。

（表１）
ｆ＝10
ｆ１＝-36.14147
ｆ２＝-24.76507
ｆ３＝35.28969
ｆ１２＝-12.90120
ｆ６＝37.18672
ＦＮｏ＝2
２ω＝155度
Ｙmax＝12.494

面番号ｒｄ ν ｎ（ｄ）
1.0000000
1 59.61733 5.11843 40.766 1.8636320 Ｌ１
2 19.67182 5.46183 1.0000000
3 38.11564 4.98634 40.766 1.8636320 Ｌ２
4 12.86968 9.39515 1.0000000
5 42.74427 14.83475 17.984 1.9040130 Ｌ３
6 -105.04955 4.90516 1.0000000
7 ∞ 0.42654 1.0000000 Ｓ１
8 554.40139 3.83882 17.984 1.9040130 Ｌ４
9 14.33586 14.92874 49.599 1.7579420 Ｌ５
10 -28.51705 0.42654 1.0000000
11 34.70800 9.70419 20.881 1.8870400 Ｌ７
12 -577.51010 21.11575 1.0000000

（条件対応値）
（１）ｆ２／ｆ１＝1.459
（２）ｆ１２／ｆ６＝-0.347
（３）ｆ１２／ｆ＝-1.290
（４）ｆ６／ｆ＝3.719
（５）ｆ３／ｆ＝3.529
（６）ｎ４／ｎ５＝1.083
（７）ν５／ν４＝2.758

このように、本第１実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされていることが分かる。

また、図６は、第１実施例における光学系の諸収差図（球面収差図、像面湾曲図、歪曲収差図及びコマ収差図）である。これらの諸収差図において、球面収差図の縦軸の最高値はＨ（入射光線の高さ）、像面湾曲図及び歪曲収差図の縦線の最高値はω、コマ収差図の横軸の最大値はＨである。また、歪曲収差の表記は、等距離射影レンズ（ｙ＝ｆ＊θ［ラジアン］（θは入射角）を基準にしている。さらに、像面湾曲図において、太線はサジタル像面を示し、細線はメリディオナル像面を示す。なお、寸法の単位は「ｍｍ」であり、焦点距離を１０ｍｍに正規化してある。なお、これらの諸収差図の説明は以降の実施例においても同様である。各収差図から明らかなように、本第１実施例では諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることが分かる。

図７に第２実施例に係る広角レンズＷＬ２の構成を示す。本実施例において、前群ＧＦを構成する前第１レンズ群ＧＦ１は、像側に凹面（第２面）を向けた１枚の負メニスカスレンズＬ１１で構成されており、前第２レンズ群ＧＦ２は、像側に凹面（第４面）を向けた１枚の負メニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ１２で構成されており、前第３レンズ群ＧＦ３は、物体側に凸面（第５面）を向けた両凸レンズＬ１３と両凹レンズＬ１４とが張り合わされた接合レンズＬ１５として構成されている。また、後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１は、両凹レンズ（負レンズ）Ｌ１６と両凸レンズ（正レンズ）Ｌ１７とが張り合わされた接合レンズＬ１８で構成されており、後第２レンズ群ＧＢ２は、１枚の正メニスカスレンズ（正レンズ）Ｌ１９で構成されている。また、前群ＧＦと後群ＧＢとの間には開口絞りＳ１１が配置されている。

下の表２に、本第２実施例における各レンズの諸元を示す。この表２における面番号１〜１３は、この第２実施例に係る広角レンズＷＬ２に関するものであり、それぞれ図７における符号１〜１３に対応する。

（表２）
ｆ＝10
ｆ１＝-39.29294
ｆ２＝-29.56078
ｆ３＝33.67936
ｆ１２＝-13.71508
ｆ６＝39.04457
ＦＮｏ＝2
２ω＝150度
Ｙmax＝12.50

面番号ｒｄ ν ｎ（ｄ）
1.0000000
1 65.09584 5.21740 40.806 1.8636790 Ｌ１１
2 21.47854 12.95977 1.0000000
3 34.12160 4.34783 50.346 1.7066870 Ｌ１２
4 12.27371 9.04696 1.0000000
5 44.71569 12.17392 17.984 1.9040130 Ｌ１３
6 -29.53316 5.21740 64.199 1.5088390 Ｌ１４
7 177.83059 0.43478 1.0000000
8 ∞ 2.17392 1.0000000 Ｓ１１
9 -498.34767 4.34783 17.984 1.9040130 Ｌ１６
10 13.53040 13.52147 46.570 1.7999300 Ｌ１７
11 -28.75281 0.86957 1.0000000
12 32.05316 8.69566 40.806 1.8636790 Ｌ１９
13 566.27068 19.68928 1.0000000

（条件対応値）
（１）ｆ２／ｆ１＝0.752
（２）ｆ１２／ｆ６＝-0.351
（３）ｆ１２／ｆ＝-1.372
（４）ｆ６／ｆ＝3.904
（５）ｆ３／ｆ＝3.368
（６）ｎ４／ｎ５＝1.058
（７）ν５／ν４＝2.590

このように、本第２実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされていることが分かる。また、図８は第２実施例における光学系の諸収差図であり、これらの諸収差図から明らかなように、本第２実施例では諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることが分かる。

図９に第３実施例に係る広角レンズＷＬ３の構成を示す。本実施例において、前群ＧＦを構成する前第１レンズ群ＧＦ１は、像側に凹面（第２面）を向けた１枚の負メニスカスレンズＬ２１で構成されており、前第２レンズ群ＧＦ２は、像側に凹面（第４面）を向けた１枚の平凹レンズ（負レンズ）Ｌ２２で構成されており、前第３レンズ群ＧＦ３は、物体側に凸面（第５面）を向けた両凸レンズＬ２３で構成されている。また、後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１は、平凹レンズ（負レンズ）Ｌ２４と両凸レンズ（正レンズ）Ｌ２５とが張り合わされた接合レンズＬ２６で構成されており、後第２レンズ群ＧＢ２は、１枚の平凸レンズ（正レンズ）Ｌ２７で構成されている。また、前群ＧＦと後群ＧＢとの間には開口絞りＳ２１が配置されている。

下の表３に、本第３実施例における各レンズの諸元を示す。この表３における面番号１〜１２は、この第３実施例に係る広角レンズＷＬ３に関するものであり、それぞれ図９における符号１〜１２に対応する。

（表３）
ｆ＝10
ｆ１＝-42.88445
ｆ２＝-23.33378
ｆ３＝26.87862
ｆ１２＝-12.83144
ｆ６＝39.33183
ＦＮｏ＝2
２ω＝150度
Ｙmax＝12.49490

面番号ｒｄ ν ｎ（ｄ）
1.0000000
1 48.96976 5.27549 40.766 1.8829970 Ｌ２１
2 20.27548 11.03457 1.0000000
3 ∞ 4.39624 64.103 1.5168000 Ｌ２２
4 12.05890 9.67174 1.0000000
5 46.09022 13.62836 20.881 1.9228600 Ｌ２３
6 -46.09022 2.63775 1.0000000
7 ∞ 2.85756 1.0000000 Ｓ２１
8 ∞ 3.95662 17.984 1.9459440 Ｌ２４
9 15.21540 15.38685 53.868 1.7129950 Ｌ２５
10 -27.60270 0.43962 1.0000000
11 34.72989 10.99061 40.766 1.8829970 Ｌ２７
12 ∞ 18.57039 1.0000000

（条件対応値）
（１）ｆ２／ｆ１＝1.838
（２）ｆ１２／ｆ６＝-0.326
（３）ｆ１２／ｆ＝-1.283
（４）ｆ６／ｆ＝3.933
（５）ｆ３／ｆ＝2.688
（６）ｎ４／ｎ５＝1.136
（７）ν５／ν４＝2.995

このように、本第３実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされていることが分かる。また、図１０は第３実施例における光学系の諸収差図であり、これらの諸収差図から明らかなように、本第３実施例では諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることが分かる。

図１１に第４実施例に係る広角レンズＷＬ４の構成を示す。本実施例において、前群ＧＦを構成する前第１レンズ群ＧＦ１は、像側に凹面（第２面）を向けた１枚の負メニスカスレンズＬ３１で構成されており、前第２レンズ群ＧＦ２は、像側に凹面（第４面）を向けた１枚の負メニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ３２で構成されており、前第３レンズ群ＧＦ３は、物体側に凸面（第６面）を向けた両凸レンズＬ３３で構成されている。また、後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１は、両凹レンズ（負レンズ）Ｌ３４と両凸レンズ（正レンズ）Ｌ３５とが張り合わされた接合レンズＬ３６で構成されており、後第２レンズ群ＧＢ２は、１枚の平凸レンズ（正レンズ）Ｌ３７で構成されている。また、前群ＧＦと後群ＧＢとの間には開口絞りＳ３２が配置され、これに加えて、前第２レンズ群ＧＦ２と前第３レンズ群ＧＦ３との間にも開口絞りＳ３１が配置されている。

下の表４に、本第４実施例における各レンズの諸元を示す。この表４における面番号１〜１３は、この第４実施例に係る広角レンズＷＬ４に関するものであり、それぞれ図１１における符号１〜１３に対応する。

（表４）
ｆ＝10
ｆ１＝-29.09093
ｆ２＝-33.18054
ｆ３＝25.37716
ｆ１２＝-12.08375
ｆ６＝44.33998
ＦＮｏ＝2
２ω＝148度
Ｙmax＝12.4652

面番号ｒｄ ν ｎ（ｄ）
1.0000000
1 62.26376 5.26332 49.599 1.7724990 Ｌ３１
2 15.90444 14.91274 1.0000000
3 63.02606 4.38610 64.119 1.5168000 Ｌ３２
4 13.16049 5.87737 1.0000000
5 ∞ 0.92108 1.0000000 Ｓ３１
6 39.16568 15.13204 23.778 1.8466600 Ｌ３３
7 -39.16568 0.43861 1.0000000
8 ∞ 3.07027 1.0000000 Ｓ３２
9 -99.87062 4.38610 18.897 1.9228600 Ｌ３４
10 14.74168 13.72849 49.599 1.7724990 Ｌ３５
11 -27.63638 0.87722 1.0000000
12 35.64934 8.77220 46.571 1.8040000 Ｌ３７
13 ∞ 20.91381 1.0000000

（条件対応値）
（１）ｆ２／ｆ１＝0.876
（２）ｆ１２／ｆ６＝-0.273
（３）ｆ１２／ｆ＝-1.208
（４）ｆ６／ｆ＝4.434
（５）ｆ３／ｆ＝2.538
（６）ｎ４／ｎ５＝1.085
（７）ν５／ν４＝2.625

このように、本第４実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされていることが分かる。また、図１２は第４実施例における光学系の諸収差図であり、これらの諸収差図から明らかなように、本第４実施例では諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることが分かる。

図１３に第５実施例に係る広角レンズＷＬ５の構成を示す。本実施例において、前群ＧＦを構成する前第１レンズ群ＧＦ１は、像側に凹面（第２面）を向けた１枚の負メニスカスレンズＬ４１で構成されており、前第２レンズ群ＧＦ２は、像側に凹面（第４面）を向けた１枚の負メニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ４２で構成されており、前第３レンズ群ＧＦ３は、物体側に凸面（第５面）を向けた両凸レンズＬ４３で構成されている。また、後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１は、平凹レンズ（負レンズ）Ｌ４４と両凸レンズ（正レンズ）Ｌ４５とが張り合わされた接合レンズＬ４６で構成されており、後第２レンズ群ＧＢ２は、１枚の平凸レンズ（正レンズ）Ｌ４７で構成されている。また、前群ＧＦと後群ＧＢとの間には開口絞りＳ４１が配置されている。

なお、この第５実施例において、後第１レンズ群ＧＢ１を構成する両凸レンズＬ４５の像側の面（面番号１０）は、非球面形状に形成されている。ここで、非球面形状は、この非球面の光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（頂点曲率半径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣnとしたとき、以下の数式（９）で表わされる。またこのとき、近軸曲率半径Ｒは以下の数式（１０）で表される。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ2／ｒ）／｛１＋（１−κ・ｙ2／ｒ2）1/2｝
＋Ｃ2・ｙ2＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10＋・・・（９）
Ｒ＝１／（１／ｒ＋２Ｃ2）（１０）

下の表５に、本第５実施例における各レンズの諸元を示す。この表５における面番号１〜１２は、この第５実施例に係る広角レンズＷＬ５に関するものであり、それぞれ図１３における符号１〜１２に対応する。なお、以下の実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には、表中の面番号の右側に＊印を付している。

（表５）
ｆ＝10
ｆ１＝-31.64823
ｆ２＝-23.45118
ｆ３＝20.65386
ｆ１２＝-10.07219
ｆ６＝43.25192
ＦＮｏ＝2
２ω＝150度
Ｙmax＝12.48

面番号ｒｄ ν ｎ（ｄ）
1.0000000
1 58.87350 5.17346 53.868 1.7003940 Ｌ４１
2 15.52039 16.81376 1.0000000
3 627.27880 4.31122 64.140 1.5083850 Ｌ４２
4 11.67276 6.46683 1.0000000
5 28.05962 16.38264 25.426 1.7788280 Ｌ４３
6 -28.05962 0.43112 1.0000000
7 ∞ 2.15561 1.0000000 Ｓ４１
8 ∞ 4.31122 25.426 1.7788280 Ｌ４４
9 14.00909 13.36478 60.077 1.6295190 Ｌ４５
10* -37.86187 0.86224 1.0000000
11 34.08571 8.62244 46.571 1.7880740 Ｌ４７
12 ∞ 18.10719 1.0000000

（非球面データ）
第１０面
κ＝1.0000 Ｃ2＝0.00000 Ｃ4＝5.50000×10-6
Ｃ6＝0.00000 Ｃ8＝0.00000 Ｃ10＝0.00000

（条件対応値）
（１）ｆ２／ｆ１＝0.741
（２）ｆ１２／ｆ６＝-0.233
（３）ｆ１２／ｆ＝-1.007
（４）ｆ６／ｆ＝4.325
（５）ｆ３／ｆ＝2.065
（６）ｎ４／ｎ５＝1.092
（７）ν５／ν４＝2.363

このように、本第５実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされていることが分かる。また、図１４は第５実施例における光学系の諸収差図であり、これらの諸収差図から明らかなように、本第５実施例では諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることが分かる。

図１５に第６実施例に係る広角レンズＷＬ６の構成を示す。本実施例において、前群ＧＦを構成する前第１レンズ群ＧＦ１は、像側に凹面（第２面）を向けた１枚の負メニスカスレンズＬ５１で構成されており、前第２レンズ群ＧＦ２は、像側に凹面（第４面）を向けた１枚の負メニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ５２で構成されており、前第３レンズ群ＧＦ３は、物体側に凸面（第５面）を向けた両凸レンズＬ５３で構成されている。また、後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１は、平凹レンズ（負レンズ）Ｌ５４と両凸レンズ（正レンズ）Ｌ５５とが張り合わされた接合レンズＬ５６で構成されており、後第２レンズ群ＧＢ２は、１枚の平凸レンズ（正レンズ）Ｌ５７で構成されている。また、前群ＧＦと後群ＧＢとの間には開口絞りＳ５１が配置されている。

下の表６に、本第６実施例における各レンズの諸元を示す。この表６における面番号１〜１２は、この第６実施例に係る広角レンズＷＬ６に関するものであり、それぞれ図１５における符号１〜１２に対応する。

（表６）
ｆ＝10
ｆ１＝-27.72580
ｆ２＝-31.12291
ｆ３＝24.81446
ｆ１２＝-11.31402
ｆ６＝50.33504
ＦＮｏ＝2
２ω＝150度
Ｙmax＝12.480

面番号ｒｄ ν ｎ（ｄ）
1.0000000
1 63.29116 5.21748 46.571 1.7880740 Ｌ５１
2 15.65243 14.89999 1.0000000
3 78.71576 4.34790 64.140 1.5083850 Ｌ５２
4 12.92904 6.86592 1.0000000
5 36.33690 16.81893 23.778 1.8172260 Ｌ５３
6 -36.33690 0.43479 1.0000000
7 ∞ 2.17395 1.0000000 Ｓ５１
8 ∞ 4.34790 23.778 1.8172260 Ｌ５４
9 13.60496 13.41992 55.535 1.6847340 Ｌ５５
10 -30.06466 0.86958 1.0000000
11 39.66773 8.69579 46.571 1.7880740 Ｌ５７
12 ∞ 19.73552 1.0000000

（条件対応値）
（１）ｆ２／ｆ１＝1.123
（２）ｆ１２／ｆ６＝-0.225
（３）ｆ１２／ｆ＝-1.131
（４）ｆ６／ｆ＝5.033
（５）ｆ３／ｆ＝2.481
（６）ｎ４／ｎ５＝1.079
（７）ν５／ν４＝2.336

このように、本第６実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされていることが分かる。また、図１６は第６実施例における光学系の諸収差図であり、これらの諸収差図から明らかなように、本第６実施例では諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることが分かる。

図１７に第７実施例に係る広角レンズＷＬ７の構成を示す。本実施例において、前群ＧＦを構成する前第１レンズ群ＧＦ１は、像側に凹面（第２面）を向けた１枚の負メニスカスレンズＬ６１で構成されており、前第２レンズ群ＧＦ２は、像側に凹面（第４面）を向けた１枚の負メニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ６２で構成されており、前第３レンズ群ＧＦ３は、物体側に凸面（第５面）を向けた両凸レンズＬ６３で構成されている。また、後群ＧＢを構成する後第１レンズ群ＧＢ１は、両凹レンズ（負レンズ）Ｌ６４と両凸レンズ（正レンズ）Ｌ６５とが張り合わされた接合レンズＬ６６で構成されており、後第２レンズ群ＧＢ２は、１枚の平凸レンズ（正レンズ）Ｌ６７で構成されている。また、前群ＧＦと後群ＧＢとの間には開口絞りＳ６１が配置されている。

下の表７に、本第７実施例における各レンズの諸元を示す。この表７における面番号１〜１２は、この第７実施例に係る広角レンズＷＬ７に関するものであり、それぞれ図１７における符号１〜１２に対応する。

（表７）
ｆ＝10
ｆ１＝-28.58207
ｆ２＝-39.85925
ｆ３＝27.74794
ｆ１２＝-13.21773
ｆ６＝42.59732
ＦＮｏ＝2
２ω＝149度
Ｙmax＝12.480

面番号ｒｄ ν ｎ（ｄ）
1.0000000
1 58.18103 5.26949 46.571 1.7880740 Ｌ６１
2 15.80846 14.57226 1.0000000
3 46.01637 4.39124 64.140 1.5083850 Ｌ６２
4 13.75841 6.80642 1.0000000
5 47.16319 15.54853 18.897 1.8836720 Ｌ６３
6 -47.16319 0.43912 1.0000000
7 ∞ 3.07387 1.0000000 Ｓ６１
8 -74.63330 4.39124 18.897 1.8836720 Ｌ６４
9 14.05702 13.54532 46.571 1.7880740 Ｌ６５
10 -27.19315 0.87825 1.0000000
11 34.24825 8.78248 46.571 1.7880740 Ｌ６７
12 ∞ 21.02102 1.0000000

（条件対応値）
（１）ｆ２／ｆ１＝1.389
（２）ｆ１２／ｆ６＝-0.311
（３）ｆ１２／ｆ＝-1.336
（４）ｆ６／ｆ＝4.303
（５）ｆ３／ｆ＝2.864
（６）ｎ４／ｎ５＝1.053
（７）ν５／ν４＝2.465

このように、本第７実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされていることが分かる。また、図１８は第７実施例における光学系の諸収差図であり、これらの諸収差図から明らかなように、本第７実施例では諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることが分かる。

本発明の第１実施例に係る広角レンズのレンズ構成図である。本発明の撮像装置の構成を示すブロック図である。上記撮像装置による画像歪みの補正について説明するための説明図である。上記撮像装置による倍率色収差の補正について説明するための説明図である。被写体の距離情報の取得方法を説明するための説明図である。第１実施例における諸収差図である。本発明の第２実施例に係る広角レンズのレンズ構成図である。第２実施例における諸収差図である。本発明の第３実施例に係る広角レンズのレンズ構成図である。第３実施例における諸収差図である。本発明の第４実施例に係る広角レンズのレンズ構成図である。第４実施例における諸収差図である。本発明の第５実施例に係る広角レンズのレンズ構成図である。第５実施例における諸収差図である。本発明の第６実施例に係る広角レンズのレンズ構成図である。第６実施例における諸収差図である。本発明の第７実施例に係る広角レンズのレンズ構成図である。第７実施例における諸収差図である。第１実施例の変形例に係る広角レンズのレンズ構成図である。第１実施例の変形例に係る広角レンズのレンズ構成図である。

符号の説明

ＷＬ広角レンズＧＦ前群ＧＦ１前第１レンズ群
ＧＦ２前第２レンズ群ＧＦ３前第３レンズ群
Ｌ１負メニスカスレンズＬ２負レンズ
ＧＢ後群ＧＢ１後第１レンズ群ＧＢ２後第２レンズ群
Ｌ４負レンズＬ５正レンズＬ６接合レンズ
７０撮像装置７１撮像光学系７２撮像素子（撮像部）
７３画像処理部７４表示装置７５画像記憶部
Ｆ１平行平面部材（光学素子）

Claims

物体側より順に、
像側に凹面を向けた１枚の負メニスカスレンズからなる前第１レンズ群、像側に凹面を向けた１枚の負レンズからなる前第２レンズ群、及び、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する前第３レンズ群からなる前群と、
負レンズ及び正レンズの順で貼り合わされ、全体として正の屈折力を有する接合レンズからなる後第１レンズ群、並びに、正の屈折力を有する後第２レンズ群からなる後群とから構成され、
全系の焦点距離をｆとし、前記前第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記前第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記前第１レンズ群及び前記前第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２とし、前記後第２レンズ群の焦点距離をｆ６としたとき、次式
０．７４１ ≦ ｆ２／ｆ１＜１．９５
−０．３６＜ｆ１２／ｆ６＜ −０．２１
−１．３８＜ｆ１２／ｆ＜ −０．９５
３．５０＜ｆ６／ｆ＜５．２０
を満足する広角レンズ。
前記前第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式
２．００＜ｆ３／ｆ＜３．５９
を満足する請求項１に記載の広角レンズ。
前記後第１レンズ群を構成する前記負レンズの基準波長に対する屈折率をｎ４とし、前記後第１レンズ群を構成する前記正レンズの基準波長に対する屈折率をｎ５としたとき、次式
１．０５＜ｎ４／ｎ５＜１．１５
を満足する請求項１又は２に記載の広角レンズ。
前記後第１レンズ群を構成する前記負レンズのアッベ数をν４とし、前記後第１レンズ群を構成する前記正レンズのアッベ数をν５としたとき、次式
２．３０＜ ν５／ν４＜３．０５
を満足する請求項１〜３のいずれか一項に記載の広角レンズ。
レンズより物体側と、レンズ最終面と撮像面の中間の少なくとも一方に、光学素子を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の広角レンズ。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の広角レンズを含む撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像された物体の像を検出して電気信号に変換する撮像部と、
前記撮像部から出力された電気信号を処理して前記物体の画像を出力する画像処理部とから構成される撮像装置。
前記画像処理部が、前記撮像部で検出された前記像の前記撮像光学系による歪みを補正して前記画像を出力するように構成された請求項６に記載の撮像装置。
前記画像処理部が、前記撮像部で検出された前記像の前記撮像光学系による倍率色収差を補正して前記画像を出力するように構成された請求項６または７に記載の撮像装置。
前記画像処理手段から出力される前記画像を記憶する画像記憶部を有し、
前記画像記憶部が、前記画像に加えて、当該画像が撮影された時刻、当該画像の撮影方向、当該画像が撮影された時の位置座標、前記物体の距離情報、当該撮像装置の機種のうち少なくとも一つを記憶するように構成された請求項６〜８のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記画像処理手段が、前記撮像光学系及び前記撮像部から得られる前記像の電気信号と、他の撮像装置から得られる前記像の電気信号とから、視差を利用して少なくとも特定の場所の距離情報を取得するように構成された請求項６〜９のいずれか一項に記載の撮像装置。