JP5644947B2 - 広角レンズ,撮像光学装置及びデジタル機器 - Google Patents
広角レンズ,撮像光学装置及びデジタル機器 Download PDFInfo
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Description
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。
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(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。
−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3の発明の広角レンズは、上記第1又は第2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。
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4の発明の撮像光学装置は、上記第1〜第3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5の発明の撮像光学装置は、上記第4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。
−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6の発明の撮像光学装置は、上記第5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。
−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。
−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7の発明のデジタル機器は、上記第4〜第6のいずれか1つ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。
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。
−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。
−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。
−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。
−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。
−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。
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・hj) …(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。
z=(c・h2)/[1+√{1−(1+K)・c2・h2}]+Σ(Aj・hj) …(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
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 (8)
- 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(3)を満たすことを特徴とする請求項1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又は2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1〜3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。
- 以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする請求項4記載の撮像光学装置;
−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5記載の撮像光学装置;
−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。 - 請求項4〜6のいずれか1項に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。
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