JPWO2007088917A1 - 広角レンズおよびこれを用いた光学装置並びに広角レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

物体側レンズ群２００と、結像面側レンズ群４００と、上記物体側レンズ群２００と上記結像面側レンズ群４００との間に配置された１または複数の収束レンズと３００を備えており、上記物体側レンズ群２００は、物体側に凸面状の入射面２１１を有する凹レンズ２１０を１または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズ２１０は、上記入射面２１１が光軸中心における曲率に対して外周に向うにつれて曲率が大きくなる傾向をもった凸の非球面２１１ａであり、出射面２１２が実質的に凹球面であることを特徴とする。

Description

本願発明は、広角レンズおよびこれを用いた光学装置、並びに広角レンズの製造方法に関する。

画角６０°以上のレンズを広角レンズ、また、画角１００°以上のレンズを超広角レンズとよぶ。たとえば、特許文献１には、超広角レンズが開示されている。

この特許文献に開示された超広角レンズは、物体側に凹レンズユニットを配置し、結像面側に収束レンズユニットが配置されて構成されている。凹レンズユニットは、複数の凹レンズを組み合わせた凹レンズ群からなり、一般には、この凹レンズ群を構成する凹レンズの数を多くするほど、広角レンズとしての画角を大きくすることができる。画角を大きくするためにはまた、この凹レンズ群を構成する凹レンズを、物体側からみて、入射面を凸面、出射面を凹面とした構成のものが一般に採用される。収束レンズユニットは、凹レンズズユニットによって発散させられて結像面に向けて進行する光線を収束させるとともに、結像面に像を結ばせる役割を果たす。

特開２００５−３４５５７７号公報

ところで、上記のような従来の広角レンズ、あるいは超広角レンズは、画角を大きくするため努力や、色収差をなくすための努力がなされてきたが、像歪みをなくすための努力はあまりなされてこなかった。広角レンズは、魚眼レンズとも俗称されることがあるが、このような広角レンズによって得られた画像は、その周辺部ほど大きく歪んでしまうのが当たり前のように思われてきた。すなわち、たとえば、従来の広角レンズによって矩形の物体を画面いっぱいに撮影して得られた画像は、大きく樽型に歪んでしまうのが一般である。この場合、画像の周縁部の歪みは、２０％以上にも及ぶことがある。

このような広角レンズは、たとえば、車載用の後方監視カメラや、防犯用監視カメラ用に需要が多い。しかしながら、画角が広い故に画像の歪みが大きく、撮影された画像が示す状況を正確に捉えづらいという問題がある。

また、広角レンズでありながら、像歪みを著しく低減することができれば、ラインセンサをスキャンさせて２次元画像を読み取るスキャナ装置に代えて、原稿台に置かれた原稿の２次元画像を、スキャンの必要なく瞬時に読み取ることができる薄型の画像読み取り装置を実現することができるなど、その利用範囲が爆発的に拡がることが期待される。

したがって、本願発明は、像歪みを低減させた広角レンズを提供することをその目的とする。本願発明はまた、このような広角レンズを用いた光学装置を提供することをも目的とする。本願発明はさらに、この広角レンズを簡易に構成するための方法をも併せて提供する。

本願発明の第１の側面によって提供される広角レンズは、物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された１または複数の収束レンズとを備えており、
上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを１または複数枚組み合わせて構成されており、
上記凹レンズは、上記入射面が光軸中心における曲率に対して外周に向うにつれて曲率が大きくなる傾向をもった凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面であることを特徴とする。

好ましい実施の形態においては、上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できるように構成されたものである。

好ましい実施の形態においては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを１枚用いて構成されており、画角が６０〜１００°であり、像歪みが±３％以下である。

他の好ましい実施の形態においては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを２枚用いて構成されており、画角が１００〜１３０°であり、像歪みが±３％以下である。

さらに他の好ましい実施の形態においては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを３枚用いて構成されており、画角が１００〜１７０°であり、像歪みが±３％以下である。

上記物体側レンズ群を２以上の凹レンズによって構成する場合において、好ましくは、最も物体側の凹レンズは、樹脂によって成形され、それ以外の凹レンズは、アッベ数７０以上のモールドガラスによって形成される。

さらに好ましい実施の形態においては、上記収束レンズのアッベ数は、上記物体側レンズ群を構成する凹レンズのアッベ数より小さい。この場合において好ましくは、上記凹レンズおよび上記収束レンズは、いずれも樹脂によって成形される。

本願発明の第２の側面によって提供される光学装置は、上記本願発明の第１の側面に係る広角レンズと、上記結像面に受光面が位置するように配置された２次元エリアセンサと、を備えたことを特徴とする。

本願発明の第３の側面によって提供されるカメラモジュールは、上記本願発明の第１の側面に係る広角レンズと、上記結像面に受光面が位置するように配置された２次元エリアセンサと、を備え、上記２次元エリアセンサにより、物体の２次元画像を取得するように構成されたことを特徴とする。

本願発明の第４の側面によって提供される画像読み取り装置は、透明な原稿載置面と、この原稿載置面の下方に配置された上記本願発明の第３の側面に係るカメラモジュールと、を備え、上記２次元エリアセンサにより、上記原稿載置面に載置された原稿の２次元画像を取得するように構成されたことを特徴とする。

本願発明の第５の側面によって提供される広角レンズの製造方法は、物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された１または複数の収束レンズとを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを１または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面である、広角レンズの製造方法であって、上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できる構成のものを使用し、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記物体側レンズ群および上記収束レンズを構成するレンズの仕様を決定することを特徴とする。

本願発明の第６の側面によって提供される広角レンズの製造方法は、物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された１または複数の収束レンズとを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを１または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面である、広角レンズを、所望の画角に応じ、上記物体側レンズ群を構成する凹レンズが１枚のものから所望枚数のものまで製造する方法であって、上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できる構成の一定の仕様のものを使用し、上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを１枚とした広角レンズの仕様を決定するにあたり、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記物体側レンズ群を構成する１枚の上記凹レンズおよび上記収束レンズの仕様を決定し、上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを２枚以上とした広角レンズの仕様を決定するにあたり、上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを１枚とした広角レンズについての上記凹レンズの仕様をそのまま使用し、当該凹レンズの物体側に２枚目以降の上記凹レンズを追加し、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記追加の凹レンズおよび上記収束レンズの仕様を決定することを特徴とする。

本願発明の第１の実施形態に係る広角レンズを用いたカメラモジュールの模式的構成図である。 本願発明の第２の実施形態に係る広角レンズを用いたカメラモジュールの模式的構成図である。 本願発明の第３の実施形態に係る広角レンズを用いたカメラモジュールの模式的構成図である。 本願発明の第４の実施形態に係る広角レンズを用いたカメラモジュールの模式的構成図である。 本願発明に係る広角レンズないしはカメラモジュールを使用して構成した画像読み取り装置の断面図である。 図５のＶＩ-ＶＩ線に沿う断面図である。

以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本願発明の第１の実施形態に係る広角レンズ１０Ａを用いたカメラモジュール１００Ａの全体構成を示している。

この広角レンズ１０Ａは、１つの凹レンズ２１０からなる物体側レンズ２００と、複数のレンズ４１０，４２０を組み合わせてなる結像面側レンズ群４００と、これら、物体側凹レンズ２１０と結像面側レンズ群４００との間に配置した収束レンズ３００とを備えており、これらのレンズ２１０，３００，４１０，４２０は、同一のレンズ中心軸Ｌｃに沿って、レンズホルダ５５０に保持されるようにして配置されている。結像面５００には、ＣＣＤセンサなどからなる２次元エリアセンサ６００の受光面６１０が配置されている。この２次元エリアセンサ６００はまた、所定の基板７００上に搭載されている。上記レンズホルダ５５０もまた、この基板７００上に搭載され、各レンズ２１０，３００，４１０，４２０間の位置関係と、各レンズ２１０，３００，４１０，４２０と上記結像面５００との位置関係を規定する。なお、同図において、符号５２０は、結像面側レンズ群への入射光の径を所定の範囲に絞る機能を有する絞りを示し、符号５１０は、赤外線フィルタを示している。

上記物体側凹レンズ２１０は、物体側の入射面２１１と、結像面側の出射面２１２とを備えており、入射面２１１は、凸の非球面２１１ａとされており、出射面２１２は、凹球面とされた領域をもっている。この実施形態において、凹球面とされた領域は、その中心角が、ほぼ１８０°に及んでいる。入射面２１１の凸の非球面２１１ａは、そのレンズ中心軸Ｌｃ付近の曲率半径に対し、レンズ中心軸Ｌｃから遠ざかるにつれて曲率が大きくなる傾向が与えられている。ただし、この物体側凹レンズ２１０は、全体として凹レンズであるので、入射面２１１の曲率は、いずれの位置においても、出射面２１２の曲率より小さくなる。なお、出射面２１２は、正確な凹球面であることが望ましいが、たとえば、色消しのための樹脂層をコーティングすることは何ら差し支えないし、また、各種収差の補正等のために、わずかな変更を加えても差し支えなく、実質的な凹球面であればよい。この点は、図２以下に示す実施形態についても、同様である。

一方、結像面側レンズ群４００は、本実施形態の場合、非球面凸レンズ４１０と、非球面凹レンズ４２０との組み合わせからなる。この結像面側レンズ群４００は、それ自体で、収差少なく物体像を結像面に結像できるものが採用される。図１から理解されるように、結像面５００における各点に到達するようにこの結像面側レンズ群４００に入射する光線群がそれぞれ平行光、ないしは略平行光となっているが、これは、この結像面側レンズ群４００それ自体で、結像面５００に物体像を結像させることができることを示している。すなわち、本願発明に係る広角レンズ１０Ａは、既存のレンズ群、あるいは、それ自体で標準的なレンズとして使用できるように設計されたレンズ群を、上記結像面側レンズ群４００として使用し、これに対し、上記物体側凹レンズ２１０および上記収束レンズ３００を追加して、広角化、および、像歪みの低減を図っていることに特徴づけられる。

上記収束レンズ３００は、上記物体側レンズ２００が凹レンズであるが故に、この物体側レンズ２００の出射面２１２から発散しながら進行する光線を、平行光ないしは略平行光に修正して上記結像面側レンズ群４００に入射させる役割を果たす（図１参照）。したがって、この収束レンズ３００は、全体として、凸レンズとなる。

上記物体側凹レンズ２１０における入射面２１１は、上記したように、そのレンズ中心軸Ｌｃ付近の曲率に対し、レンズ中心軸Ｌｃから遠ざかるにつれて曲率が大きくなる傾向が与えられている。したがって、仮にこの入射面２１１全体を、レンズ中心軸付近の曲率と同じ曲率の凸球面とした場合と比較すると、結像面５００の周縁部の点Ｐに、レンズ中心軸Ｌｃに対してより近位にある物体の像を結像させることができるようになる。これは、結像面５００に結像される像の像歪みが少なくなっていることを意味する。

この実施形態では、広角レンズ１０Ａとしての、物体側から１枚目の凹レンズ２１０の入射面２１１を上記のように凸の非球面２１１ａとしたことにより、像歪み少ない広角レンズが実現されたのである。

図１に示す第１の実施形態の場合、物体側レンズ２００として１枚の凹レンズ２１０を使用していることにより、画角９０°程度まで、像歪み、±３％以下を実現することができる。

この広角レンズ１０Ａの製造には、各レンズ２１０，３００，４１０，４２０の仕様を決定する必要がある。とりわけ、非球面は、公知の非球面式を使用してそのプロファイルを決定する。この実施形態の場合、レンズは合計４枚使用しており、そのすべての入射面と出射面が非球面であるとすると、８つの非球面プロファイルを、像歪みを一定以下とするように条件づけて決定するには、膨大な演算量が必要となり、到底実現性に乏しい。

しかしながら、この実施形態に係る広角レンズ１０Ａは、結像面側レンズ群４００を構成するレンズ４１０，４２０の非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、物体側凹レンズ２１０の出射面２１２については、凹球面であるから非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、主として、物体側凹レンズ２１０の入射面２１１の非球面プロファイルを決定し、追加的に収束レンズ３００の非球面プロファイルを決定すればよいので、演算量負担は著しく軽減されるのである。

図２は、本願発明の第２の実施形態に係る広角レンズ１０Ｂを用いたカメラモジュール１００Ｂの全体構成を示している。

この第２の実施形態に係るこの広角レンズ１０Ｂにおいては、図１に示した第１の実施形態に係る広角レンズ１０Ａと比較して異なる点は、物体側レンズ群２００として、２枚の凹レンズ２１０，２２０を使用している点である。結像面側レンズ群４００を有する点、物体側レンズ群２００と結像面側レンズ群４００との間に収束レンズ３００を配する点、これらのレンズ２１０，２２０，３００，４１０，４２０が基板７００上に搭載したレンズホルダ５５０に支持されている点、絞り５２０および赤外線フィルタ５１０が所定の位置に配されている点、結像面５００に、基板７００に搭載された２次元エリアセンサ６００の受光面６１０を配している点は、図１の示した実施形態と同様である。

ただし、この広角レンズ１０Ｂにおいては、物体側レンズ群２００を構成する２枚の凹レンズ２１０，２２０のうち、結像面側に位置する凹レンズ２１０は、図１に示した第１の実施形態における凹レンズ２１０と、全く同じ仕様のものを採用している。また、結像面側レンズ群４００についても、図１に示した第１の実施形態における結像面側レンズ群４００と全く同じ仕様のものを援用している。すなわち、この第２の実施形態に係る広角レンズ１０Ｂは、図１に示した広角レンズ１０Ａに対し、物体側に２枚目の凹レンズ２２０を追加し、収束レンズ３００を変更して構成される。

収束レンズ３００を変更する理由は、物体側レンズ群２００として凹レンズ２２０が追加されたことにともない、この物体側レンズ群２００を出射する光の発散度合いが第１の実施形態のものより大となるからである。この場合においても、収束レンズ３００は、発散光を平行光ないしは略平行光に修正して結像面側レンズ群４００に入射させる役割を果たす。

この場合においては、物体側に追加された凹レンズ２２０は、その入射面２２１が凸の非球面２２１ａであり、出射面２２２は凹球面とする。この実施形態においても、出射面２２２の凹球面は、その中心角が１８０°程度に及んでいる。また、入射面２２１の凸の非球面２２１ａは、そのレンズ中心軸Ｌｃ付近の曲率に対し、レンズ中心軸Ｌｃから遠ざかるにつれて曲率が大きくなる傾向が与えられる。これにより、像歪みが修正されることは、図１に示した実施形態に係る広角レンズ１０Ａの物体側凹レンズ２１０について上述したのと同様である。

この実施形態の場合、レンズ２１０，２２０，３００，４１０，４２０は合計５枚使用しており、その入射面と出射面のすべてを非球面としつつ、像歪みが所定以下となるとの条件づけをしながらすべての非球面プロファイルを決定することは、演算負担が膨大となり、実現性に乏しい。しかしながら、上述したように、結像面側レンズ群４００を構成するレンズの非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、物体側レンズ群２００を構成する２枚の凹レンズ２１０，２２０のうち、結像面側の凹レンズ２１０についてはすでにプロファイルが決定している。また、物体側レンズ群２００を構成する２枚の凹レンズ２１０，２２０のうちの追加の凹レンズ２２０についても、その出射面２２２は凹球面であるから非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、この第２の実施形態の広角レンズ１０Ｂについても、全体を構成するにあたり、主として、追加の凹レンズ２２０の入射面２２１の非球面プロファイルを決定すればよいので、演算負担は著しく軽減されるのである。

図２に示す第２の実施形態の場合、物体側レンズ群２００として上記した２枚の凹レンズ２１０，２２０を使用していることにより、画角１１０°程度まで、像歪み±３％以下を実現することができる。

図３は、本願発明の第３の実施形態に係る広角レンズ１０Ｃを用いたカメラモジュール１００Ｃの全体構成を示している。

この第３の実施形態に係る広角レンズ１０Ｃにおいては、図１に示した第１の実施形態に係る広角レンズ１０Ａと比較して異なる点は、物体側レンズ群２００として、３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０を使用している点である。結像面側レンズ４００群を有する点、物体側レンズ群２００と結像面側レンズ群４００との間に収束レンズ３００を配する点、これらのレンズ２１０，２２０，２３０，３００，４１０，４２０が基板７００上に搭載したレンズホルダ５５０に支持されている点、絞り５２０および赤外線フィルタ５１０が所定の位置に配されている点、結像面５００に、基板７００に搭載された２次元エリアセンサ６００の受光６１０を配している点は、図１に示した実施形態と同様である。

ただし、この広角レンズ１０Ｃにおいては、物体側レンズ群２００を構成する３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０のうち、結像面側に位置する２枚の凹レンズ２１０，２２０は、図２に示した第２の実施形態における２枚の凹レンズ２１０，２２０と、全く同じ仕様のものを援用している。また、結像面側レンズ群４００についても、図１に示した第１の実施形態における結像面側レンズ群４００と全く同じ仕様のものを援用している。すなわち、この第３の実施形態に係る広角レンズ１０Ｃは、図２に示した広角レンズ１０Ｂに対し、物体側に３枚目の凹レンズ２３０を追加し、収束レンズ３００を変更して構成される。

収束レンズ３００を変更する理由は、物体側レンズ群２００として凹レンズ２３０が追加されたことに伴い、この物体側レンズ群２００を出射する光の発散度合いが第１の実施形態のもの、あるいは第２の実施形態のものより大となるからである。この場合においても、収束レンズ３００は、発散光を平行光ないしは略平行光に修正して結像面側レンズ群４００に入射させる役割を果たす。

この場合においては、物体側に追加された３枚目の凹レンズ２３０は、その入射面２３１が凸の非球面２３１ａであり、出射面２３２は凹球面とする。この実施形態においても、出射面２３２の凹球面は、その中心角が１８０°程度に及んでいる。また、入射面２３１の凸の非球面２３１ａは、そのレンズ中心軸Ｌｃ付近の曲率に対し、レンズ中心軸Ｌｃから遠ざかるにつれて曲率が小さくなる傾向が与えられる。これにより、像歪みが修正されることは、図１および図２に示した実施形態について上に説明したとおりである。

この第３の実施形態の場合、レンズ２１０，２２０，２３０，３００，４１０，４２０は合計６枚使用しており、その入射面と出射面のすべてを非球面としつつ、像歪みが所定以下となるとの条件づけをしながらすべての非球面プロファイルを決定することは、演算負担が膨大となり、実現性に乏しい。しかしながら、上述したように、結像面側レンズ群４００を構成するレンズの非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、物体側レンズ群２００を構成する３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０のうち、結像面側の２枚の凹レンズ２１０，２２０についてはすでにプロファイルが決定している。また、物体側レンズ群２００を構成する３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０のうちの追加の凹レンズ２３０についても、その出射面２３２は凹球面であるから非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、この第３の実施形態の広角レンズ１０Ｃについても、全体を構成するにあたり、主として、追加の凹レンズ２３０の入射面２３１の非球面プロファイルを決定すればよいので、演算負担は著しく軽減されるのである。

図３に示す第３の実施形態の場合、物体側レンズ群２００として上記した３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０を使用していることにより、画角１６０°程度まで、像歪み±３％以下を実現することができる。

このように、上記した広角レンズ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、広角レンズでありながら、像歪みが少なくなる。また、レンズの構成を物体側レンズ群２００と、結像面側レンズ群４００とに分け、結像面側レンズ群４００としては、それ自体で結像面に物体像を結像できるものが使用される上に、物体側レンズ群２００を構成する凹レンズ２１０，２２０，２３０は、その入射面２１１，２２１，２３１を凸の非球面２１１ａ，２２１ａ，２３１ａとしているから、像歪みを低減するという条件を与えながら、非球面式によって凸の非球面プロファイルを決定する演算を容易に行うことができる。

ところで、広角レンズ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを構成する場合、レンズ周縁部からの入射光線を各凹レンズによって大きく屈折させる必要があるため、凹レンズ２１０，２２０，２３０としては、できるだけ屈折率が大きい材料によって形成されたものを用いることが好ましい。また、カラー画像を取得する場合、画角が拡がるほど、物体像の周辺部において色滲みが生じやすい。色滲みは、青色が内側にずれ、赤色が外側にずれるようにして現れる。このような色滲みを軽減するには、光の波長による屈折率の変化ができるだけ小さい材料、すなわち、アッベ数の高い材料によってレンズを構成することが望ましい。

ガラス系の材料と樹脂系の材料とを比較すると、ガラス系の材料のほうがより高いアッベ数のものが提供されている。しかしながら、このようなガラス系の材料を用いてモールド法によって凹レンズを成形する場合、加熱および冷却に時間がかかるなど、生産性において、樹脂材料で凹レンズを成形する場合に及ばない。

以下において、生産性において優れ、かつ、取得画像の色滲みを低減できるように構成された第４の実施形態に係る広角レンズ１０Ｄにつき、図４を参照して説明する。

この広角レンズ１０Ｄは、レンズの配置において、上記した第３の実施形態に係る広角レンズ１０Ｃと同様である。物体側レンズ群２００として、３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０を用いている。この広角レンズ１０Ｄはまた、結像面側レンズ群４００を有するとともに、物体側レンズ群２００と結像面側レンズ群４００との間に収束レンズ３００を配置し、これらのレンズ２１０，２２０，２３０，３００，４１０，４２０は基板７００上に搭載したレンズホルダ５５０に支持されている。３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０および収束レンズ３００は、ホルダ５５０による適正な保持を容易とするために、フランジ部２１３，２２３，２３３，３０３を有している。絞り５２０および赤外線フィルタ５１０が所定の位置に配置され、結像面５００に、基板７００に搭載された２次元エリアセンサ６００の受光面６１０が配置されている。物体側レンズ群２００を構成する３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０は、上記した各実施形態における凹レンズと同様、入射面２１１，２２１，２３１が中心から外周に向うにつれて曲率が大きくなる凸の非球面２１１ａ，２２１ａ，２３１ａであり、出射面２１２，２２２，２３２が実質的な凹球面である。結像面側レンズ群４００は、それ自体で歪みのない像を結像面に結像させることができるものが用いられる。

この実施形態においては、各凹レンズ２１０，２２０，２３０の出射面２１２，２２２，２３２の凹球面とされた領域の中心角が上記した各実施形態のものよりも小さいが、３枚の凹レンズを使用していることから、画角１００°以上、像歪み±３％以下を達成することができる。

物体側レンズ群２００を構成する３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０は、この広角レンズ１０Ｄの拡大された画角を達成するために、最も物体側の凹レンズ２３０のレンズ径が最も大きく、他の２枚の凹レンズ２１０，２２０のレンズ径は、それより小さい。上記したように、取得するカラー画像の色滲みを低減するためには、アッベ数の大きなガラス系の材料によって凹レンズを構成するのが望ましいのであるが、レンズ径が大きくなると、ガラス系材料を用いてモールド法によってレンズを成形する場合、加熱や冷却においてより時間を要する等、効率が悪い。この場合、上記の３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０のうち、比較的外径の小さいレンズ２１０，２２０をガラス系のアッベ数の大きい材料で成形し、レンズ径の大きいレンズ２３０については、樹脂系の材料で成形すると、生産性の面で好適性が維持できる。

アッベ数の高いガラス系材料としては、アッベ数が７０以上ものが好適に用いられ、たとえば、住田光学ガラス（株）製のＰＫＦ８０（アッベ数８１．５、屈折率１．４９７）、あるいは、ＨＯＹＡ（株）製のＦＣＤ１（アッベ数８１．６、屈折率１．４９７）を用いることができる。

凹レンズ２３０の成形に用いる樹脂系の材料としても、できるだけアッベ数が大きいものを用いることが好ましく、たとえば、日本ゼオン（株）製のＺＥＯＮＥＸ ４８０Ｒ（アッベ数５６．２、屈折率１．５２５）、あるいは、ＪＳＲ（株）製のＡＲＴＯＮ−Ｆ（アッベ数５６．３、屈折率１．５１３）を用いることができる。

なお、３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０のすべてをできるだけアッベ数の大きい、上記したＺＥＯＮＥＸ ４８０ＲやＡＲＴＯＮ−Ｆ等の樹脂系材料によって成形すると、物体側レンズ群２００の生産性がさらに高まる。

上記のように、物体側レンズ群２００を構成する凹レンズ２１０，２２０，２３０をアッベ数の大きいレンズによって構成することにより、すでに上述したように、画角を大きくしながら、像歪みが少なく、しかもカラー画像を取得する場合における色滲みを低減することができる。しかしながら、とりわけ、物体側レンズ群２００の周縁部においては、入射する光線を大きく曲げて集束レンズ３００に入射させているため、色滲みを全くなくすことはできない。

そこで、この第４の実施形態に係る広角レンズ１０Ｄにおいては、凸レンズで構成される収束レンズ３００の材質として、アッベ数が上記の凹レンズ２１０，２２０，２３０のアッベ数よりも小となる材質を選択することとしている。すなわち、かかる構成によれば、凹レンズ２１０，２２０，２３０によって発散方向に曲げられた光を収束方向に曲げる機能を果たす収束レンズの材料として、凹レンズ２１０，２２０，２３０とは逆にアッベ数が小さい材料を採用することにより、凹レンズ２１０，２２０，２３０を通過することによって生じる色滲みを消失させる機能を付加することができるのである。

たとえば、凹レンズ２１０，２２０，２３０の材料として、上記ＺＥＯＮＥＸ ４８０Ｒ（アッベ数５６．２、屈折率１．５２５）、あるいは、ＡＲＴＯＮ−Ｆ（アッベ数５６．３、屈折率１．５１３）を用いる場合、収束レンズ３００の材質としは、たとえば、アッベ数が相対的に低い、ポリカーボネイト（アッベ数３１．１、屈折率１．５８５）を採用することができる。

図５および図６は、上記各実施形態に係る広角レンズ１０Ｃないしはカメラモジュール１００Ｃを用いた光学装置の一種である、画像読み取り装置８００の概略構成を示している。

この画像読み取り装置８００は、ボックス状のケース８１０と、このケース８１０の上面に設置された透明ガラスなどからなる原稿載置台８２０と、ケース８１０の底板８３０上に設置されたカメラモジュール１００Ｃを基本的に備えて構成されている。カメラモジュール１００Ｃとしては、図３に示した、物体側レンズ群２００として３枚の凹レンズが用いられたものを使用することが、このカメラモジュールのもつ１６０°程度の高画角性能を利用し、ケースの厚み寸法を低減してこの画像読み取り装置８００の厚み方向のコンパクト化を図る上で最も好ましいが、図１、図２および図４に示したカメラモジュール１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｄを用いても差し支えない。

ケース８１０の上面一端側には、原稿載置台８２０を覆うことができるカバー８４０の一端が、開閉可能に支持されている。カメラモジュール１００Ｃの基板７００を延長し、その上面には、照明光源としてのＬＥＤ素子７３０が設置されているとともに、２次元エリアセンサ６００からの画像取得や、ＬＥＤ素子７３０の発光制御や、画像データの転送処理等を行う制御用半導体装置７１０，７２０が搭載されている。

この画像読み取り装置８００は、その原稿載置台８２０に載置した原稿Ｄｃの２次元画像を、歪み少なく、瞬時に取得することができる。

もちろん、この発明の範囲は上述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。

実施形態では、物体側レンズ群２００を構成するレンズの枚数を３枚までについて説明したが、４枚以上のレンズによって物体側レンズ群２００を構成することができることは、明らかであろう。

また、実施形態では、収束レンズ３００として、１枚の凸レンズが用いられているが、物体側レンズ群２００を構成するレンズの枚数が増える場合には、この収束レンズを、複数のレンズにより構成することもできる。

本願発明に係るカメラモジュールを用いた光学装置としては、上記したような画像読み取り装置のほか、車両の後方視界を２次元ビデオ画像として取得するように構成された車載用の後方監視カメラや、ビルや工事現場に設置する監視カメラ、あるいは、金融機関のＡＴＭ装置において、手のひらの静脈パターンによって個人認証を行う光学認証装置等として構成することが可能である。

Claims (13)

1. 物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された１または複数の収束レンズとを備えており、
   上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを１または複数枚組み合わせて構成されており、
   上記凹レンズは、上記入射面が光軸中心における曲率に対して外周に向うにつれて曲率が大きくなる傾向をもった凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面であることを特徴とする、広角レンズ。
2. 上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できるように構成されたものである、請求項１に記載の広角レンズ。
3. 上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを１枚用いて構成されており、画角が６０〜１００°である、請求項２に記載の広角レンズ。
4. 上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを２枚用いて構成されており、画角が１００〜１３０°である、請求項２に記載の広角レンズ。
5. 上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを３枚用いて構成されており、画角が１００〜１７０°である、請求項２に記載の広角レンズ。
6. 上記物体側レンズ群の凹レンズのうち、最も物体側の凹レンズは、樹脂によって成形された凹レンズであり、それ以外の凹レンズは、アッベ数７０以上のモールドガラスによって形成されたものである、請求項４または５に記載の広角レンズ。
7. 上記収束レンズのアッベ数は、上記物体側レンズ群を構成する凹レンズのアッベ数より小さい、請求項２に記載の広角レンズ。
8. 上記物体側レンズ群を構成する凹レンズおよび上記収束レンズは、いずれも樹脂によって成形されたものである、請求項７に記載の広角レンズ。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の広角レンズと、上記結像面に受光面が位置するように配置された２次元エリアセンサと、を備えたことを特徴とする、光学装置。
10. 請求項１ないし８のいずれかに記載の広角レンズと、上記結像面に受光面が位置するように配置された２次元エリアセンサと、を備え、上記２次元エリアセンサにより、物体の２次元画像を取得するように構成されたことを特徴とする、カメラモジュール。
11. 透明な原稿載置面と、この原稿載置面の下方に配置された請求項１０に記載のカメラモジュールと、を備え、上記２次元エリアセンサにより、上記原稿載置面に載置された原稿の２次元画像を取得するように構成されたことを特徴とする、画像読み取り装置。
12. 物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された１または複数の収束レンズとを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを１または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面である、広角レンズの製造方法であって、
    上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できる構成のものを使用し、
    結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記物体側レンズ群および上記収束レンズを構成するレンズの仕様を決定することを特徴とする、広角レンズの製造方法。
13. 物体側レンズ群と、結像面側レンズ群と、上記物体側レンズ群と上記結像面側レンズ群との間に配置された１または複数の収束レンズとを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを１または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が実質的に凹球面である、広角レンズを、所望の画角に応じ、上記物体側レンズ群を構成する凹レンズが１枚のものから所望枚数のものまで製造する方法であって、
    上記結像面側レンズ群は、それ自体で結像面に像歪み少なく物体像を結像できる構成の一定の仕様のものを使用し、
    上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを１枚とした広角レンズの仕様を決定するにあたり、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記物体側レンズ群を構成する１枚の上記凹レンズおよび上記収束レンズの仕様を決定し、
    上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを２枚以上とした広角レンズの仕様を決定するにあたり、上記物体側レンズ群を構成する上記凹レンズを１枚とした広角レンズについての上記凹レンズの仕様をそのまま使用し、当該凹レンズの物体側に２枚目以降の上記凹レンズを追加し、結像面に像歪みの少ない像が結像するように、上記追加の凹レンズおよび上記収束レンズの仕様を決定することを特徴とする、広角レンズの製造方法。

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