WO2019235498A1 - 広角光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

広角光学系及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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refractive power
angle optical
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Inventor
卓也 大津
Original Assignee
日精テクノロジー株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a wide-angle optical system having an angle of view exceeding 180 degrees and an imaging apparatus having the same.
  • JP 2008-134494 A Japanese Patent No. 2010-256627
  • an advanced driving assistance system for enhancing preventive safety of an automobile such as an automatic brake.
  • Cameras for Driving Assistant System are rapidly spreading.
  • cameras for recording moving images such as drive recorders have become widespread.
  • cameras for security applications are widely installed in public institutions and roads. These cameras are required to have high image quality and high imaging performance over the entire imaging range in order to accurately capture people and objects over a wide range.
  • the present invention aims to solve the above conventional problems and achieve the following objects. That is, the present invention realizes high image quality with high image quality and high imaging performance in the entire imaging range, and eliminates focal position variation and wide-range use wavelength in a wide range of environmental temperatures (extremely high and extremely low temperatures) at which the camera operates.
  • An object of the present invention is to provide a wide-angle optical system and an imaging device that suppress the occurrence of various aberrations.
  • the wide-angle optical system according to claim 1 is a wide-angle optical system having an angle of view exceeding 180 degrees, and includes a front group, an aperture stop, and a rear group in order from the object side.
  • a first lens having a negative refractive power In order from the object side, a first lens having a negative refractive power, a second lens having a negative refractive power, a third lens having a negative refractive power, and a fourth lens having a positive refractive power
  • the group includes, in order from the object side, a fifth lens having a positive refractive power, a sixth lens having a negative refractive power, a seventh lens having a negative refractive power, and an eighth lens having a positive refractive power.
  • the wide-angle optical system according to claim 2 preferably satisfies the following conditional expression in the wide-angle optical system according to claim 1. -0.05 ⁇ f / f6-f / f7 ⁇ 0.05 (1) here, f is the focal length of the entire wide-angle optical system, f6 is the focal length of the sixth lens, f7 is the focal length of the seventh lens, It is.
  • the wide angle optical system according to claim 3 preferably satisfies the following conditional expression in the wide angle optical system according to claim 1 or claim 2. -0.05 ⁇ f / f6-f / f7 ⁇ 0 (2)
  • the wide-angle optical system according to claim 4 is the wide-angle optical system according to any one of claims 1 to 3, It is preferable that the following conditional expression is satisfied. 0.3 ⁇ r12 / r13 ⁇ 1.5 (3) here, r12 is the radius of curvature of the image side surface of the sixth lens; r13 is the radius of curvature of the object side surface of the seventh lens.
  • a wide-angle optical system according to a fifth aspect is the wide-angle optical system according to any one of the first to fourth aspects, wherein the fifth lens, the sixth lens, and the seventh lens are included in the rear group.
  • the material of any two lenses is preferably optical glass, and the material of one lens is preferably plastic.
  • the wide-angle optical system according to claim 6 is the wide-angle optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the seventh lens is preferably a biconcave lens.
  • An imaging apparatus includes the wide-angle optical system according to any one of the first to sixth aspects and a solid-state imaging element.
  • the present invention it is possible to achieve both high image quality and high imaging performance over the entire field of view of a wide imaging area, and to eliminate fluctuations in the focal position with respect to temperature changes in the usage environment and to generate various aberrations over the entire usage wavelength There is an effect that can be suppressed.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 1. It is sectional drawing which follows the optical axis which shows the optical structure of the wide angle optical system concerning Example 2 of this invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 2.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion aberration (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 3. It is sectional drawing which follows the optical axis which shows the optical structure of the wide angle optical system concerning Example 4 of this invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion aberration (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 4.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion aberration (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 5. It is sectional drawing which follows the optical axis which shows the optical structure of the wide angle optical system concerning Example 6 of this invention.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion aberration
  • FIG. 1 is a cross-sectional view along an optical axis showing an example of an optical configuration of a wide-angle optical system according to an embodiment of the present invention.
  • the optical configuration of FIG. 1 corresponds to the optical configuration of the first embodiment.
  • the wide-angle optical system of the present invention includes a front group, an aperture stop S, and a rear group arranged in order from the object side, and the front lens group includes a first lens L1 having negative refractive power in order from the object side.
  • the rear lens group has, in order from the object side, a fifth lens L5 having a positive refractive power, a sixth lens L6 having a negative refractive power, and a negative refractive power. And a seventh lens L7 having a positive refractive power and an eighth lens L8 having a positive refractive power.
  • CG represents a cover glass
  • I represents an imaging surface of an imaging element in the optical configuration cross-sectional views.
  • the rear lens group of the present invention has a four-lens configuration including two negative lenses disposed adjacent to the most object-side positive lens L5. It is possible to minimize the fluctuation.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are both glass and cemented lenses, and at least the seventh lens is an aspheric plastic lens.
  • the fifth lens L5 and the seventh lens L7 are glass lenses
  • the sixth lens L6 is a plastic lens
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6. May be unbonded.
  • An imaging device such as a CCD is disposed on the imaging surface I of the wide-angle optical system of the present invention.
  • Various optical elements such as an infrared cut filter may be arranged in the space between the eighth lens L8 and the cover glass CG.
  • the wide-angle optical system according to the present embodiment is preferably configured as a three-dimensional projection type optical system as a projection type in order to ensure the amount of information (visibility) in the periphery of a wide field of view.
  • the wide-angle optical system according to the present embodiment realizes a wide-angle optical system with a field angle of more than 180 degrees and a stereoscopic projection system by the first lens L1 to the fourth lens L4 constituting the front group, and constitutes the rear group.
  • the fifth lens L5 to the eighth lens L8 enable effective correction of various aberrations generated in these wide-angle stereoscopic projection images.
  • the second lens L2 has a concave shape on the object side in the vicinity of the optical axis, so that the optical axis from the image-side surface to the image plane of the eighth lens L8 is increased. (Back focus) becomes longer, and a space for installing various optical elements such as an infrared cut filter can be secured between the eighth lens L8 and the cover glass CG.
  • the wide-angle optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression. -0.05 ⁇ f / f6-f / f7 ⁇ 0.05 (1) here, f is the focal length of the entire wide-angle optical system, f6 is the focal length of the sixth lens, f7 is the focal length of the seventh lens, It is.
  • Conditional expression (1) is a conditional expression for enabling fluctuation removal of the focal position even in a wide range of usage environments from extremely low temperatures to extremely high temperatures.
  • the wide-angle optical system of the present embodiment satisfies the following conditional expression. 0.3 ⁇ r12 / r13 ⁇ 1.5 (2) here, r12 is the radius of curvature of the image side surface of the sixth lens; r13 is the radius of curvature of the object side surface of the seventh lens.
  • Conditional expression (2) is for optimizing the radius of curvature of the image side surface of the sixth lens L6 and the radius of curvature of the object side surface of the seventh lens L7 to satisfactorily correct spherical aberration occurring in the optical system. It is a conditional expression.
  • the imaging apparatus of the present invention includes the imaging optical system of the present invention and a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS.
  • f focal length of the entire imaging optical system
  • FNO F number FOV (2 ⁇ ): angle of view
  • r paraxial radius of curvature
  • d lens thickness or air spacing on the optical axis
  • nd refractive index ⁇ d of lens material with respect to d-line : Abbe number of lens material
  • the surface described with “*” after each surface number is an aspheric surface.
  • the aspherical shape is expressed by the following formula (I) where z is the optical axis direction, y is the direction orthogonal to the optical axis, K is the conic coefficient, and A4, A6, A8, A10. ).
  • z (y 2 / r) / [1+ ⁇ 1- (1 + K) (y / r) 2 ⁇ 1/2] + A4y 4 + A6y 6 + A8y 8 + A10y 10 ⁇
  • E represents a power of 10, for example, 2.3 ⁇ 10 ⁇ 2 is represented as 2.3E-002.
  • the symbols of these specification values are also common in the numerical data of the examples described later.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the wide-angle optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion aberration (DT) at the time of focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 1.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion aberration
  • this wide-angle optical system includes, in order from the object side, a meniscus first lens L1 having a negative refractive power with a convex surface facing the object side, and a negative having a biconcave shape near the optical axis.
  • a sixth lens L6 having negative refractive power, a seventh lens L7 having biconcave shape and negative refractive power, and a biconvex seventh lens L7 having positive refractive power. Yes.
  • both the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are made of glass and are cemented lenses, and at least the seventh lens is an aspheric plastic lens.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are glass cemented lenses, and the seventh lens is a plastic lens. Can be prevented.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the wide-angle optical system according to the second embodiment.
  • FIG. 4 shows (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion aberration (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 2.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion aberration
  • the wide-angle optical system includes, in order from the object side, a meniscus first lens L1 having a negative refractive power with a convex surface facing the object side, and a negative biconcave shape in the vicinity of the optical axis.
  • a sixth lens L6 having negative refractive power, a seventh lens L7 having biconcave shape and negative refractive power, and a biconvex seventh lens L7 having positive refractive power. Yes.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are both glass and cemented lenses, and at least the seventh lens is an aspheric plastic lens.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are glass cemented lenses, and the seventh lens is a plastic lens. Can be prevented.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the wide-angle optical system according to the third embodiment.
  • FIG. 6 shows (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion (DT) during focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 3.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion
  • the wide-angle optical system includes, in order from the object side, a meniscus first lens L1 having a negative refractive power with a convex surface facing the object side, and a negative biconcave shape near the optical axis.
  • a sixth lens L6 having negative refractive power, a seventh lens L7 having biconcave shape and negative refractive power, and a biconvex seventh lens L7 having positive refractive power. Yes.
  • both the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are made of glass and are cemented lenses, and at least the seventh lens is an aspheric plastic lens.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are glass cemented lenses, and the seventh lens is a plastic lens. Can be prevented.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the wide-angle optical system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 shows (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion aberration (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 4.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion aberration
  • the wide-angle optical system includes, in order from the object side, a meniscus first lens L1 having a negative refractive power with a convex surface facing the object side, and a negative having a biconcave shape near the optical axis.
  • a sixth lens L6 having negative refractive power, a seventh lens L7 having biconcave shape and negative refractive power, and a biconvex seventh lens L7 having positive refractive power. Yes.
  • the fifth lens L5 and the seventh lens L7 are glass lenses
  • the sixth lens L6 is a plastic lens
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are not joined.
  • the fifth lens L5 and the seventh lens L7 are glass lenses, and the sixth lens is a plastic lens, so that removal of fluctuations in the focal position with respect to temperature changes in the use environment can be minimized. I can do it.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the wide-angle optical system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 shows (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 5.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion
  • this wide-angle optical system includes, in order from the object side, a meniscus first lens L1 having a negative refractive power with a convex surface facing the object side, and a negative biconcave shape in the vicinity of the optical axis.
  • a sixth lens L6 having negative refractive power, a seventh lens L7 having biconcave shape and negative refractive power, and a biconvex seventh lens L7 having positive refractive power. Yes.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are both glass and cemented lenses, and at least the seventh lens is an aspheric plastic lens.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are glass cemented lenses, and the seventh lens is a plastic lens. Can be prevented.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the wide-angle optical system according to Example 6.
  • FIG. 12 shows (a) spherical aberration (SA), (b) astigmatism (AS), and (c) distortion (DT) when focusing on an object point at infinity of the wide-angle optical system according to Example 6.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion
  • the wide-angle optical system includes, in order from the object side, a meniscus first lens L1 having a negative refractive power with a convex surface facing the object side, and a negative having a biconcave shape near the optical axis.
  • a sixth lens L6 having negative refractive power, a seventh lens L7 having biconcave shape and negative refractive power, and a biconvex seventh lens L7 having positive refractive power. Yes.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are both glass and cemented lenses, and at least the seventh lens is an aspheric plastic lens.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are glass cemented lenses, and the seventh lens is a plastic lens. Can be prevented.

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Abstract

高画質且つ撮像範囲の全域で高結像性能を実現し、且つカメラが動作する幅広い環境温度（極高温及び極低温）において、焦点位置の変動除去及び使用波長全域での諸収差の発生を抑えた広角光学系、撮像装置を提供する。 １８０度を超える画角を有し、物体側から順に、前群、開口絞り及び後群を配置してなり、前記前群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ及び正の屈折力を有する第４レンズを有し、前記後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズ、負の屈折力を有する第６レンズ、負の屈折力を有する第７レンズ及び正の屈折力を有する第８レンズを有する。

Description

広角光学系及びそれを有する撮像装置
　本発明は、１８０度を超える画角を有する広角光学系及びそれを有する撮像装置に関する。
　従来から車載カメラや監視カメラに好適な広い撮像範囲を撮像できる広角光学系が知られている。（例えば、特許文献１又は特許文献２）。
特開２００８－１３４４９４号公報 特許２０１０－２５６６２７号公報
　ところで、近年、これら広角光学系を用いたカメラの用途として、従来からの視界補助を目的としたリヤビューカメラに加えて、自動ブレーキなどの自動車の予防安全性を高める先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｉｎｇ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）向けカメラが急激に普及してきている。また、ドライブレコーダー等の走行映像記録用のカメラも普及してきている。また、これら車載用途以外では、公共機関や道路などにセキュリティー用途のカメラが広く設置されるようになっている。これらのカメラに対しては、人物や物体を広範囲で正確に捉える為に、高画質且つ撮像範囲の全域で高結像性能が求められる。
　また、カメラが動作する幅広い環境温度（極高温及び極低温）において、焦点位置の変動除去及び使用波長全域での諸収差の発生を抑える事が要求される。
　本発明は上記従来における問題点を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高画質且つ撮像範囲の全域で高結像性能を実現し、且つカメラが動作する幅広い環境温度（極高温及び極低温）において、焦点位置の変動除去及び使用波長全域での諸収差の発生を抑えた広角光学系、撮像装置を提供する事を目的とする。
請求項１に記載の広角光学系は、１８０度を超える画角を有する広角光学系であって、物体側から順に、前群、開口絞り及び後群を配置してなり、前記前群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ及び正の屈折力を有する第４レンズを有し、前記後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズ、負の屈折力を有する第６レンズ、負の屈折力を有する第７レンズ及び正の屈折力を有する第８レンズを有する。
請求項２に記載の広角光学系は、請求項１に記載の広角光学系において、以下の条件式を満足することが好ましい。
－０.０５＜ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＜０.０５  　　（１）
ここで、
ｆは広角光学系全系の焦点距離、
ｆ６は第６レンズの焦点距離、
ｆ７は第７レンズの焦点距離、
である。
請求項３に記載の広角光学系は、請求項１又は請求項２に記載の広角光学系において、以下の条件式を満足することが好ましい。
－０.０５＜ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＜０　     　　（２）
請求項４に記載の広角光学系は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の広角光学系において、
以下の条件式を満足することが好ましい。
０.３＜ｒ１２/ｒ１３＜１.５　　　　　　　（３）
ここで、
ｒ１２は第６レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ１３は第７レンズの物体側の面の曲率半径
である。
請求項５に記載の広角光学系は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の広角光学系において、前記後群を構成する第５レンズ、第６レンズ及び第７レンズのうち、いずれか２枚のレンズの材質が光学ガラスであり、１枚のレンズの材質がプラスチックであることが好ましい。
請求項６に記載の広角光学系は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の広角光学系において、第７レンズが両凹レンズであることが好ましい。
請求項７に記載の撮像装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の広角光学系と、固体撮像素子と、を備えた事を特徴とする。
　本発明によれば、高画質且つ広い撮像領域の全視野にわたる高い結像性能の両立を実現し、且つ使用環境における温度変化に対して焦点位置の変動除去及び使用波長全域での諸収差の発生を抑える事ができるという効果を奏する。
本発明の実施例１にかかる広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例１にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。 本発明の実施例２にかかる広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例２にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。 本発明の実施例３にかかる広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例３にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。 本発明の実施例４にかかる広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例４にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。 本発明の実施例５にかかる広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例５にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。 本発明の実施例６にかかる広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例６にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。
　以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
　図１は、本発明の実施の形態に係る広角光学系の光学構成の一例を示す光軸に沿う断面図である。図１の光学構成は、第１の実施例の光学構成に対応している。
本発明の広角光学系は、物体側より順に、前群、開口絞りＳ及び後群を配置してなり、前群のレンズ群は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４とを配置してなる。
また、開口絞りＳを挟んで、後群のレンズ群は、物体側より順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と、負の屈折力を有する第７レンズＬ７と、正の屈折力を有する第８レンズＬ８とを配置してなる。
なお、以下、全ての実施例において、光学構成断面図中、ＣＧはカバーガラス、Ｉは撮像素子の撮像面を示す。
本発明の後群レンズ群は、最も物体側の正レンズＬ５に隣接して配置される２枚の負レンズを含む４枚のレンズ構成としているので、使用環境における温度変化に対して焦点位置の変動を最小とする事が可能となる。
また、本発明の広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が共にガラスで接合レンズとされ、少なくとも第７レンズが非球面プラスチックレンズであることが使用環境における温度変化に対する焦点位置ずれを除去する上で好ましいが、後述の実施例４に示すように第５レンズＬ５及び第７レンズＬ７がガラスレンズであり、第６レンズＬ６をプラスチックレンズとし、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が非接合とされてもよい。
本発明の広角光学系の撮像面Ｉには、ＣＣＤ等の撮像素子が配置される。そして第８レンズＬ８とカバーガラスＣＧとの空間には、赤外線カットフィルタ等の各種光学素子を配置してもよい。
また、本実施の形態に係る広角光学系は、広い視野の周辺部の情報量（視認性）を確保するため、射影方式として立体射影方式の光学系として構成されることが好ましい。
本実施の形態に係る広角光学系は、前群を構成する第１レンズＬ１から第４レンズＬ４によって、１８０度を超える画角と立体射影方式の広角光学系を実現し、後群を構成する第５レンズＬ５から第８レンズＬ８によって、これらの広画角立体射影像に生じる各種の収差の効果的な補正を可能としている。
更に、本実施の形態に係る広角光学系は、第２レンズＬ２が光軸近傍において物体側に凹面形状とされることで、第８レンズＬ８の像側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス）が長くなり、第８レンズＬ８とカバーガラスＣＧとの間に、赤外線カットフィルタ等の各種光学素子を設置するスペースを確保する事が出来る。
また、本実施の形態に係る広角光学系は、以下の条件式を満足するものである。
－０.０５＜ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＜０.０５  　　（１）
ここで、
ｆは広角光学系全系の焦点距離、
ｆ６は第６レンズの焦点距離、
ｆ７は第７レンズの焦点距離、
である。
条件式（１）は、極低温から極高温の幅広い使用環境に対しても焦点位置の変動除去を可能とする為の条件式である。
また、本実施の形態の広角光学系は、以下の条件式を満足するものである。
０.３＜ｒ１２/ｒ１３＜１.５　　　　　　　（２）
ここで、
ｒ１２は第６レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ１３は第７レンズの物体側の面の曲率半径
である。
条件式（２）は、第６レンズＬ６の像側の面の曲率半径と第７レンズＬ７の物体側の面の曲率半径を最適化して、光学系に生じる球面収差を良好に補正するための条件式である。
本発明の撮像装置は、本発明の撮像光学系と、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子と、を備えている。
次に本発明の広角光学系の具体的な数値実施例を示す。各実施例において使用する記号は下記の通りである。
ｆ　　　：撮像光学系全系の焦点距離
ＦＮＯ　：Ｆナンバー
ＦＯＶ（２ω）：画角
ｒ　　　：近軸曲率半径
ｄ　　　：光軸上のレンズの厚み又は空気間隔
ｎｄ　　：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ　　：レンズ材料のアッベ数
また、各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面である。
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・・としたとき、次の式（Ｉ）で表される。
　　ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０　・・・（Ｉ）
　なお、非球面係数において、Ｅは１０のべき乗数を示し、例えば、２．３×１０－２は、２．３Ｅ－００２と表すものとする。また、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。
次に、実施例１に係る広角光学系について説明する。
図１は、実施例１に係る広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図２は、実施例１にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。また、図中Ｙは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
この広角光学系は、図１に示すように、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、光軸近傍において両凹形状を有する負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と、両凹形状を有し負の屈折力を有する第７レンズＬ７と、正の屈折力を有する両凸形状の第７レンズＬ７を有している。
実施例１に係る広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が共にガラスで接合レンズとされ、少なくとも第７レンズが非球面プラスチックレンズとされる。
この広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６がガラスの接合レンズであり、第７レンズがプラスチックレンズであることから、使用環境における温度変化に対して焦点位置の変動除去を最小限に防止する事ができる。
実施例１の広角光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ　　　：０．７９ｍｍ
ＦＮＯ　：２．４０
ＦＯＶ（ω）：１００.００°
　実施例１の広角光学系の面データを以下に示す（単位ｍｍ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実施例１の広角光学系の非球面データを以下に示す。
第3面
K=0
A4=1.881E-03, A6=-2.524E-05, A8=1.804E-07
第4面
K=0
A4=-7.476E-03, A6= 5.099E-04, A8= -1.242E-05
第5面
K=0
A4=5.106E-03, A6= -7.694E-04, A8= 3.194E-05
第6面
K=0
A4=2.166E-02, A6= -1.030E-02, A8= 5.075E-04
第7面
K=0
A4=1.266E-02, A6= -3.655E-03, A8= 2.677E-04
第8面
K=0
A4=3.480E-03, A6= 8.644E-04, A8= 1.742E-04
第13面
K=0
A4=-3.524E-02, A6= 9.327E-03, A8= -1.434E-03
第14面
K=0
A4=-2.077E-02, A6= 9.154E-03, A8= -3.144E-03
第15面
K=0
A4=5.655E-03, A6= 3.239E-03, A8= -1.382E-03, A10= -2.450E-05
第16面
K=0
A4=3.094E-02, A6= -1.530E-03, A8= 2.400E-03, A10= 9.255E-07
実施例１の広角光学系の条件式（１）から（４）に対応する値を以下に示す。
（１）ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＝－０．０３６
（２）ｒ１２/ｒ１３＝０．４４０
なお、実施例１の広角光学系において、第５及び第６レンズはガラス材料、その他のレンズはプラスチック材料から形成されている。
次に、実施例２に係る広角光学系について説明する。
図３は、実施例２に係る広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図４は、実施例２にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。また、図中Ｙは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
この広角光学系は、図３に示すように、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、光軸近傍において両凹形状を有する負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と、両凹形状を有し負の屈折力を有する第７レンズＬ７と、正の屈折力を有する両凸形状の第７レンズＬ７を有している。
実施例２に係る広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が共にガラスで接合レンズとされ、少なくとも第７レンズが非球面プラスチックレンズとされる。
この広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６がガラスの接合レンズであり、第７レンズがプラスチックレンズであることから、使用環境における温度変化に対して焦点位置の変動除去を最小限に防止する事ができる。
実施例２の広角光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ　　　：０．７９ｍｍ
ＦＮＯ　：２．４０
ＦＯＶ（ω）：１０５.００°
　実施例２の広角光学系の面データを以下に示す（単位ｍｍ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
実施例２の広角光学系の非球面データを以下に示す。
第3面
K=0
A4=2.099E-03, A6=-3.180E-05, A8=2.584E-07
第4面
K=0
A4=-7.296E-03, A6=4.189E-04, A8=-1.090E-06
第5面
K=0
A4=2.914E-03, A6=-1.813E-04, A8=4.035E-06
第6面
K=0
A4=2.204E-02, A6=-9.309E-03, A8=-3.111E-04
第7面
K=0
A4=1.717E-02, A6=-5.137E-03, A8=8.153E-08
第8面
K=0
A4=7.211E-03, A6=5.385E-04, A8=-4.523E-08
第13面
K=0
A4=-1.035E-02
第14面
K=0
A4=-4.544E-03
第15面
K=0
A4=-1.329E-02, A6=6.944E-03, A8=-1.323E-03
第16面
K=0
A4=2.834E-02, A6=-2.931E-05, A8=2.318E-03
実施例２の広角光学系の条件式（１）から（４）に対応する値を以下に示す。
（１）ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＝－０．０１７
（２）ｒ１２/ｒ１３＝１．３１１
なお、実施例２の広角光学系において、第５及び第６レンズはガラス材料、その他のレンズはプラスチック材料から形成されている。
次に、実施例３に係る広角光学系について説明する。
図５は、実施例３に係る広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図６は、実施例３にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。また、図中Ｙは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
この広角光学系は、図５に示すように、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、光軸近傍において両凹形状を有する負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と、両凹形状を有し負の屈折力を有する第７レンズＬ７と、正の屈折力を有する両凸形状の第７レンズＬ７を有している。
実施例３に係る広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が共にガラスで接合レンズとされ、少なくとも第７レンズが非球面プラスチックレンズとされる。
この広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６がガラスの接合レンズであり、第７レンズがプラスチックレンズであることから、使用環境における温度変化に対して焦点位置の変動除去を最小限に防止する事ができる。
実施例３の広角光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ　　　：０．８０ｍｍ
ＦＮＯ　：２．４０
ＦＯＶ（ω）：１０５.００°
　実施例３の広角光学系の面データを以下に示す（単位ｍｍ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
実施例３の広角光学系の非球面データを以下に示す。
第3面
K=0
A4=1.949E-03, A6=-2.796E-05, A8=2.369E-07
第4面
K=0
A4=-1.155E-02, A6=8.234E-04, A8=-3.218E-05
第5面
K=0
A4=8.288E-04, A6=-1.357E-04, A8=1.202E-05, A10=-5.925E-08
第6面
K=0
A4=1.864E-02, A6=-1.228E-02, A8=2.908E-04, A10=-1.026E-05
第7面
K=0
A4=1.070E-02, A6=-4.430E-03, A8=1.233E-05
第8面
K=0
A4=-3.990E-04, A6=1.069E-02, A8=-3.872E-03
第13面
K=0
A4=-2.558E-03, A6= -7.605E-04, A8= 4.215E-04
第14面
K=0
A4= 5.892E-05, A6=-1.936E-03, A8=-3.012E-05
第15面
K=0
A4=-1.716E-02, A6=1.346E-02, A8=-2.006E-03
第16面
K=0
A4=2.916E-02, A6=-2.385E-03, A8=4.931E-03
実施例３の広角光学系の条件式（１）から（４）に対応する値を以下に示す。
（１）ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＝０．０２８
（２）ｒ１２/ｒ１３＝１．１５９
なお、実施例３の広角光学系において、第５及び第６レンズはガラス材料、その他のレンズはプラスチック材料から形成されている。
次に、実施例４に係る広角光学系について説明する。
図７は、実施例４に係る広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図８は、実施例４にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。また、図中Ｙは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
この広角光学系は、図７に示すように、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、光軸近傍において両凹形状を有する負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と、両凹形状を有し負の屈折力を有する第７レンズＬ７と、正の屈折力を有する両凸形状の第７レンズＬ７を有している。
実施例４に係る広角光学系は、第５レンズＬ５及び第７レンズＬ７がガラスレンズであり、第６レンズＬ６をプラスチックレンズとし、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が非接合とされる。
この広角光学系は、第５レンズＬ５及び第７レンズＬ７がガラスレンズであり、第６レンズがプラスチックレンズであることから、使用環境における温度変化に対して焦点位置の変動除去を最小限に防止する事ができる。
実施例４の広角光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ　　　：０．７９５ｍｍ
ＦＮＯ　：２．４０
ＦＯＶ（ω）：１００.００°
　実施例４の広角光学系の面データを以下に示す（単位ｍｍ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
実施例４の広角光学系の非球面データを以下に示す。
第3面
K=0
A4= 2.099E-03, A6= -3.086E-05, A8= 3.035E-07
第4面
K=0
A4= -1.362E-02, A6= 9.751E-04, A8= -4.749E-05
第5面
K=0
A4= 1.746E-03, A6= -5.037E-05, A8= 1.089E-05
第6面
K=0
A4= 2.240E-02, A6= -1.392E-02, A8= -5.032E-05
第7面
K=0
A4= 9.964E-03, A6= -4.875E-03, A8= -7.363E-04
第8面
K=0
A4= 6.040E-03, A6= 9.955E-03, A8= -3.155E-03
第16面
K=0
A4= -5.089E-03, A6= 1.698E-02, A8= -2.255E-03
第17面
K=0
A4= 4.181E-02, A6= 5.650E-04, A8= 6.916E-03
実施例４の広角光学系の条件式（１）から（４）に対応する値を以下に示す。
（１）ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＝－０．０２０
（２）ｒ１２/ｒ１３＝１．２４１
なお、実施例４の広角光学系において、第５及び第７レンズはガラス材料、その他のレンズはプラスチック材料から形成されている。
次に、実施例５に係る広角光学系について説明する。
図９は、実施例５に係る広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図１０は、実施例５にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。また、図中Ｙは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
この広角光学系は、図９に示すように、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、光軸近傍において両凹形状を有する負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と、両凹形状を有し負の屈折力を有する第７レンズＬ７と、正の屈折力を有する両凸形状の第７レンズＬ７を有している。
実施例５に係る広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が共にガラスで接合レンズとされ、少なくとも第７レンズが非球面プラスチックレンズとされる。
この広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６がガラスの接合レンズであり、第７レンズがプラスチックレンズであることから、使用環境における温度変化に対して焦点位置の変動除去を最小限に防止する事ができる。
実施例５の広角光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ　　　：０．７９３ｍｍ
ＦＮＯ　：２．４０
ＦＯＶ（ω）：１００.００°
　実施例５の広角光学系の面データを以下に示す（単位ｍｍ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
実施例５の広角光学系の非球面データを以下に示す。
第3面
K=0
A4=1.848E-03, A6=-2.527E-05, A8=1.826E-07
第4面
K=0
A4=-7.331E-03, A6=5.378E-04, A8=-1.427E-05
第5面
K=0
A4=4.947E-03, A6=-7.888E-04, A8=3.584E-05
第6面
K=0
A4=2.231E-02, A6=-1.005E-02, A8=4.644E-04
第7面
K=0
A4=1.260E-02, A6=-3.725E-03, A8=2.570E-04
第8面
K=0
A4=3.008E-03, A6=1.320E-03, A8=1.919E-04
第13面
K=0
A4=-3.904E-02, A6=9.894E-03, A8=-6.975E-04
第14面
K=0
A4=-1.934E-02, A6=8.297E-03, A8=-2.774E-03
第15面
K=0
A4=8.420E-03, A6=4.813E-03, A8=-1.924E-03
第16面
K=0
A4=2.770E-02, A6=-1.074E-03, A8=2.813E-03
実施例５の広角光学系の条件式（１）から（４）に対応する値を以下に示す。
（１）ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＝－０．０１０
（２）ｒ１２/ｒ１３＝０．３９６
なお、実施例５の広角光学系において、第５及び第６レンズはガラス材料、その他のレンズはプラスチック材料から形成されている。
次に、実施例５に係る広角光学系について説明する。
次に、実施例６に係る広角光学系について説明する。
図１１は、実施例６に係る広角光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図１２は、実施例６にかかる広角光学系の無限遠物点合焦時における（ａ）球面収差（ＳＡ）、（ｂ）非点収差（ＡＳ）、（ｃ）歪曲収差（ＤＴ）を示す図である。また、図中Ｙは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
この広角光学系は、図１１に示すように、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、光軸近傍において両凹形状を有する負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と、両凹形状を有し負の屈折力を有する第７レンズＬ７と、正の屈折力を有する両凸形状の第７レンズＬ７を有している。
実施例６に係る広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が共にガラスで接合レンズとされ、少なくとも第７レンズが非球面プラスチックレンズとされる。
この広角光学系は、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６がガラスの接合レンズであり、第７レンズがプラスチックレンズであることから、使用環境における温度変化に対して焦点位置の変動除去を最小限に防止する事ができる。
実施例６の広角光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ　　　：０．７９ｍｍ
ＦＮＯ　：２．４０
ＦＯＶ（ω）：１００.００°
　実施例６の広角光学系の面データを以下に示す（単位ｍｍ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
実施例６の広角光学系の非球面データを以下に示す。
第3面
K=0
A4=2.053E-03, A6=-2.645E-05, A8=1.876E-07
第4面
K=0
A4=-7.632E-03, A6=5.375E-04, A8=-1.165E-05
第5面
K=0
A4=5.133E-03, A6=-8.450E-04, A8=3.455E-05
第6面
K=0
A4=1.760E-02, A6=-1.147E-02, A8=5.344E-04
第7面
K=0
A4=9.003E-03, A6=-4.014E-03, A8=1.457E-04
第8面
K=0
A4=3.226E-03, A6=6.333E-04, A8=3.703E-04
第13面
K=0
A4=-4.044E-02, A6=-5.132E-04, A8=3.464E-03
第14面
K=0
A4=-3.640E-02, A6=1.019E-02, A8=-1.671E-03
第15面
K=0
A4=-6.792E-03, A6=1.241E-02, A8=-1.979E-03
第16面
K=0
A4=3.060E-02, A6=1.222E-03, A8=2.906E-03
実施例６の広角光学系の条件式（１）から（４）に対応する値を以下に示す。
（１）ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＝－０．０４９
（２）ｒ１２/ｒ１３＝０．６９１
なお、実施例６の広角光学系において、第５及び第６レンズはガラス材料、その他のレンズはプラスチック材料から形成されている。
Ｌ１　　第１レンズ
Ｌ２　　第２レンズ
　　Ｌ３　　第３レンズ
　　Ｌ４　　第４レンズ
　　Ｌ５　　第５レンズ
　　Ｌ６　　第６レンズ
　　Ｌ７　　第７レンズ
　　Ｌ８　　第８レンズ
　　ＣＧ　　カバーガラス
　　Ｉ　　　撮像面
　　Ｓ　　　開口絞り

Claims (7)

  1. １８０度を超える画角を有する広角光学系であって、
    物体側から順に、前群、開口絞り及び後群を配置してなり、
    前記前群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ及び正の屈折力を有する第４レンズを有し、
    前記後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズ、負の屈折力を有する第６レンズ、負の屈折力を有する第７レンズ及び正の屈折力を有する第８レンズを有する事を特徴とする広角光学系。
  2. 　以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の広角光学系。
    －０.０５＜ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＜０.０５  　　（１）
    ここで、
    ｆは広角光学系全系の焦点距離、
    ｆ６は第６レンズの焦点距離、
    ｆ７は第７レンズの焦点距離、
    である。
  3. 　以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の広角光学系。
    －０.０５＜ｆ/ｆ６－ｆ/ｆ7＜０　     　　（２）
  4. 　以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の広角光学系。
    ０.３＜ｒ１２/ｒ１３＜１.５　　　　　　　（３）
    ここで、
    ｒ１２は第６レンズの像側の面の曲率半径、
    ｒ１３は第７レンズの物体側の面の曲率半径
    である。
  5. 前記後群を構成する第５レンズ、第６レンズ及び第７レンズのうち、いずれか２枚のレンズの材質が光学ガラスであり、１枚のレンズの材質がプラスチックであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の広角光学系。
  6. 第７レンズが両凹レンズであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の広角光学系。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の広角光学系と、
    固体撮像素子と、を備えた事を特徴とする撮像装置。
PCT/JP2019/022240 2018-06-04 2019-06-04 広角光学系及びそれを有する撮像装置 WO2019235498A1 (ja)

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