JP6525144B2 - 広角レンズ、レンズユニット、及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像面が湾曲した撮像素子と組み合わせて用いられる撮像用の広角レンズ、並びにこれを備えるレンズユニット及び撮像装置に関する。

広角レンズ、特に画角１００度以上の超広角レンズとして、例えば撮像面を湾曲させるとともに３枚又は４枚のレンズで構成した超広角レンズの設計例ついての開示がなされている（特許文献１、２参照）。

なお、撮像面を湾曲させるための構造や製造技術として、素子厚が１００μｍ以下のフレキシブルな撮像素子を用いたり、撮像素子の裏面に緩衝部材膜を挟んだりするものが存在する（特許文献３、４参照）。

ところで、特許文献１、２に記載の広角レンズは、それぞれ半画角８５°又は６５°であり、広角という点で優れるが、レンズの明るさを示すＦ値が４．０程度と標準的なレンズより暗く、撮像面を湾曲することによって得られる効果、すなわち高性能化、小型化及び広角化の効果を発揮しきれていない。

国際公開ＷＯ２０１２／０９０７２９号 国際公開ＷＯ２０１３／０１５０８２号 特開２００１−２８４５６４号公報 特開２００５−２６０４３６号公報

本発明は、上記背景技術の問題点を鑑みてなされたものであって、その目的は、湾曲した撮像面を最大限活用して高性能化、小型化及び広角化を達成するととともに、さらに大口径化を図った超広角レンズ等を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る広角レンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズ、正パワーの第２レンズ、絞り、正パワーの第３レンズ、及び負パワーの第４レンズからなり、全画角が１００°以上で、Ｆ値が３．５以下である広角レンズであって、物体側に凹面を向けた湾曲形状を有する撮像面に像を形成し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−１００＜ｆ１２／ｆ≦−７．７ … （２）
ここで、値ｆ１２は第１及び第２レンズの合成焦点距離であり、値ｆは全系の焦点距離である。

上記広角レンズでは、物体側から順に負レンズ、正レンズ、絞り、正レンズ、及び負レンズを配置することで、最初のレンズが負レンズとなってレトロフォーカスタイプとすることができ、全画角が１００°以上の超広角光学系において、バックフォーカスを確保しつつ小型化を図ることが可能となる。また、絞りに対して負のパワーと正のパワーとを対称的に配置することで、超広角化に伴って補正が困難となるコマ収差及び歪曲収差を絞り前後でうまく相殺し、高い光学性能を達成している。さらに、第１及び第２レンズの合成パワーを、上記条件式（２）の範囲に設定することで、広角化を確保しつつ第１及び第２レンズで発生する収差を抑えて、全体として球面収差及び倍率色収差を良好に補正できる。

本発明の具体的な側面では、上記第１及び第２の広角レンズにおいて、以下の条件式を満たす。
０．１２≦Ｔ１２／ＴＬ＜０．５ … （３）
ここで、値Ｔ１２は第１及び第２レンズ間の光軸上空気間隔（平板を含む場合は空気換算長）であり、値ＴＬは最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離である。
上記条件式（３）の値が下限以上となることで、レンズ間隔が確保され、明るさ向上すなわち大口径化に際して倍率色収差を補正することが容易になり、比較的安価な硝材を使用することができる。一方、上記条件式（３）の値が上限を下回ることで、前玉径の大型化の防止によって光学系の小型化を達成できる。

本発明の別の側面では、第１レンズは、以下の条件式を満たす。
１．３≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜５ … （４）
ここで、値Ｒ１は第１レンズの物体側面の曲率半径であり、値Ｒ２は第１レンズの像側面の曲率半径である。
上記条件式（４）の値が下限以上となることで、第１レンズの物体側面に入射する光線の入射角を比較的小さくできるので、広画角とＦ値３．５以下とを両立させることが容易になり、上記条件式（４）の値が上限を下回ることで、レンズの曲率が極端に大きくなることを回避して、生産性の維持又は向上を図ることができる。

本発明のさらに別の側面では、第１レンズは、以下の条件式を満たす。
−５＜ｆ１／ｆ≦−１．６５ … （５）
ここで、値ｆ１は第１レンズの焦点距離であり、値ｆは全系の焦点距離である。
上記条件式（５）の値が下限を上回ることで、１００°を超える広角化を達成しやすくなり、上記条件式（５）の値が上限以下となることで、次の第２レンズによって倍率色収差を補正することが容易になる。

本発明のさらに別の側面では、第２レンズは、像側において像側に凸の形状を有する。この場合、第２レンズの像側面を像側に凸とすることにより、全画角１５０°程度以上の場合にも、像面湾曲や非点収差を良好に補正できる。

本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満たす。
０＜Ｔ３４／ＴＬ≦０．０１８ … （６）
ここで、値Ｔ３４は第３及び第４レンズ間の光軸上空気間隔（平板を含む場合は空気換算長）であり、値ＴＬは最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離である。
上記条件式（６）の値が上限以下となることで、歪曲収差形状をコントロールしやすくなり、結果としてコンパクトな構成を採ることができる。

本発明のさらに別の側面では、第１レンズは、物体側に凸のメニスカス形状を有する。上記のような第１レンズの形状により、第２レンズの正パワーを緩めることができ、誤差感度を低減でき、製造の難易度上昇を抑えることができる。

本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満たす。
０＜Ｄ４０＜５０ … （７）
ここで、値Ｄ４０は、半画角４０°の光線に対応する光学歪曲値（％）である。
なお、光学歪曲値は、（Ｙｒｉ−Ｙｉｍ）／Ｙｉｍ×１００（％）で与えられる。ただし、値Ｙｉｍは半画角の光線の理想像高であり、値Ｙｒｉは当該半画角の光線が到達する実像高である。理想像高Ｙｉｍは、近軸主光線を評価像面である撮像面に入射させた像高である。ただし、両像高Ｙｒｉ及びＹｉｍともに湾曲した撮像面上における円弧長を意味する。
上記条件式（７）の値が上限を下回ることで、比較的像高が大きい領域において光学歪曲値が適度な正の値となっており、各レンズの曲率を大きくすることなく、明るさ向上すなわち大口径化に伴う球面収差や倍率色収差を良好に補正することができる。

本発明のさらに別の側面では、第１〜第４レンズを含むレンズ部と、当該レンズ部と撮像面を有する撮像素子との結合部分に設けられて少なくとも光軸に対する直交２方向に関する位置決めを可能にする位置決め機構とを有する。この場合、レンズ部と撮像素子とを簡易に精度良く位置調整することができ、歪曲収差や周辺光量の非対称性を抑えることができる。

本発明のさらに別の側面では、実質的に屈折力を有しない光学素子をさらに備える。

上記目的を達成するため、本発明に係るレンズユニットは、上述した広角レンズと、広角レンズを組み込む鏡筒とを備える。

上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、上述した広角レンズを備える。

上記撮像装置では、本発明に係る広角レンズを備えるので、広画角ながら明るい画像を小型の装置によって撮影することができる。

本発明の一実施形態の広角レンズを備える撮像装置を説明する図である。 光学歪曲値を説明する概念図である。 実施例１の広角レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の広角レンズの縦収差図であり、（Ｄ）〜（Ｈ）は、実施例１の広角レンズの横収差図である。 実施例２の広角レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２の広角レンズの縦収差図であり、（Ｄ）〜（Ｈ）は、実施例２の広角レンズの横収差図である。 実施例３の広角レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の広角レンズの縦収差図であり、（Ｄ）〜（Ｈ）は、実施例３の広角レンズの横収差図である。 実施例４の広角レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例４の広角レンズの縦収差図であり、（Ｄ）〜（Ｈ）は、実施例４の広角レンズの横収差図である。 実施例５の広角レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例５の広角レンズの縦収差図であり、（Ｄ）〜（Ｈ）は、実施例５の広角レンズの横収差図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００を示す断面図である。撮像装置１００は、画像信号を形成するためのカメラモジュール３０と、カメラモジュール３０を動作させることにより撮像装置１００としての機能を発揮させる処理部６０とを備える。

カメラモジュール６０は、広角レンズ１０を内蔵するレンズユニット４０と、広角レンズ１０によって形成された被写体像を画像信号に変換するセンサー部５０とを備える。

レンズユニット４０は、撮像レンズである広角レンズ１０と、広角レンズ１０を組み込んだ鏡筒４１とを備える。広角レンズ１０は、全画角が１００°以上の超広角レンズ又は魚眼レンズであり、後に詳述するが、物体側から順に、負の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、正の第３レンズＬ３と、負の第４レンズＬ４とを備える。鏡筒４１は、樹脂等で形成され、第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４等を内部に収納し保持している。鏡筒４１は、物体側からの光線束を入射させる開口ＯＰを有する。

センサー部５０は、広角レンズ１０によって形成された被写体像を光電変換する固体撮像素子５１（例えば、ＣＭＯＳ型のイメージセンサー）と、この固体撮像素子５１を湾曲した状態に保持する支持体５２と、この支持体５２を背後から支持するとともに配線等を設けた基板５３と、これらを内部に保持する遮光性の筐体５４とを備える。

固体撮像素子（撮像素子）５１は、撮像面としての光電変換部５１ａを有し、その周囲には、不図示の信号処理回路が形成されている。光電変換部５１ａには、画素つまり光電変換素子が２次元的に湾曲して配置されている。なお、固体撮像素子５１は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他のものを適用したものであってもよい。

支持体５２は、例えば硬質の材料で形成され、固体撮像素子５１を光軸ＡＸのまわりに対称的に窪んだ凹形状に維持し固定する役割を有する。これにより、固体撮像素子５１の撮像面（被投影面）Ｉは、光軸ＡＸを含む任意の断面で中央の光軸ＡＸに向かうように広角レンズ１０側に倒れた湾曲状態（具体的には、球殻又はお椀の内面のような等方的な凹面）となる。

基板５３は、支持体５２等を一方の主面上に支持する本体部分５３ａと、本体部分５３ａの他方の主面上に固定された回路基板５３ｂとで構成されている。本体部分５３ａは、上記一方の主面側でボンディングワイヤワイヤー（不図示）を介して固体撮像素子５１と電気的に接続され、上記他方の主面側で回路基板５３ｂと電気的に接続されている。

レンズユニット４０側の鏡筒４１と、センサー部５０側の筐体５４との結合部分３２には、位置決め機構３３が設けられている。位置決め機構３３は、例えば光軸ＡＸに垂直な２軸方向又はさらに光軸ＡＸ方向を追加した３軸方向に関して位置決めを可能にするものであり、湾曲した撮像面Ｉに対する広角レンズ１０の位置決めを可能にする。位置決め機構３３は、組み立て時の調整段階で利用して、組み立て完了時に恒久的に固定するものであってもよい。
なお、広角レンズ１０と固体撮像素子５１とを一体的に固定する必要はなく、位置決め機構３３又はこれとは別に設けた移動機構によって、広角レンズ１０が固体撮像素子５１に対し光軸ＡＸ方向に移動するフォーカシングが可能となっていてもよい。

処理部６０は、素子駆動部６１と、入力部６２と、記憶部６３と、表示部６４と、制御部６８とを備える。素子駆動部６１は、ＹＵＶその他のデジタル画素信号を外部回路へ出力したり、制御部６８から固体撮像素子５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたりすることによって、固体撮像素子５１を動作させている。入力部６２は、ユーザーの操作を受け付ける部分であり、記憶部６３は、撮像装置１００の動作に必要な情報、カメラモジュール５０によって取得した画像データ等を保管する部分であり、表示部６４は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。制御部６８は、素子駆動部６１、入力部６２、記憶部６３等の動作を統括的に制御しており、例えばカメラモジュール５０によって得た画像データに対して種々の画像処理を行うことができる。

なお、詳細な説明を省略するが、処理部６０の具体的な機能は、本撮像装置１００が組み込まれる機器の用途に応じて適宜調整される。撮像装置１００は、デジタルスチルカメラ、デジタル一眼レフカメラ、デジタルビデオカメラ、アクションカメラ、携帯端末、ウェアラブル・ＰＣ等に適用又は搭載可能である。上記撮像装置１００は、パースペクティブやデフォルメ効果を狙った特殊レンズ、監視カメラやドアホンカメラ、認証用カメラなどのセキュリティカメラ、マーケティングカメラ、自動車やその他移動体に搭載される車載カメラ、医用内視鏡やヘルスケア測定、工業内視鏡などの医療・産業光学用途等に適用可能である。これら以外にも、広角化又は広画角化が求められる用途に対して上記撮像装置１００を適用しても、もちろん構わない。

以下、図１を参照して、実施形態の広角レンズ１０等について説明する。なお、図１で例示した広角レンズ１０は、後述する実施例１の広角レンズ１１と同一の構成となっている。

図示の広角レンズ１０は、固体撮像素子５１に被写体像を結像させる全画角が１００°以上の超広角レンズであり、Ｆ値は３．５以下である。広角レンズ１０は、物体側からの順で、負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４とからなる。ここで、第１レンズＬ１は、物体側に凸のメニスカス形状を有する。また、第２レンズＬ２は、その像側面が像側に凸であることが好ましい。
第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、プラスチックやガラスで形成される。第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、明るさを確保しつつ小型化及び広角化を達成する観点で非球面レンズとすることが望ましい。

上記広角レンズ１０と組み合わせて用いられる固体撮像素子５１は、球殻又はお椀の内面状に湾曲した撮像面Ｉを有する。具体的には、固体撮像素子５１の撮像面Ｉは、浅い凹の球面状に湾曲しており、光軸ＡＸのまわりに対称性又は等方性を有する回転面となっている。このように、撮像面（被投影面）Ｉが周辺で全体的に物体側へ倒れるように湾曲していることにより、広角レンズ１０等の小型化と高性能化とを両立させることができる。具体的には、撮像面Ｉが周辺で広角レンズ１０側に向かって湾曲しているので、像面湾曲やコマ収差を確実に補正でき、第１〜４レンズＬ１〜Ｌ４による他の収差（例えば球面、歪曲等）の補正を効率的なものとできる。

なお、レンズユニット４０を構成するレンズ間、又はレンズユニット４０とセンサー部５０との間には、フィルター（不図示）を配置することができる。フィルターには、湾曲形状を持たせることが望ましい。フィルターは、別体のフィルター部材として配置することもできるが、別体として配置せず、広角レンズ１０を構成するいずれかのレンズ面にその機能を付与することができる。例えば、赤外カットフィルターの場合、固体撮像素子５１の湾曲形状と略同等の湾曲形状を有する薄板状のフィルター部材を撮像面Ｉの前に配置することができるが、これに限らず赤外カットコートを１枚又は複数枚のレンズの表面上に施してもよい。

広角レンズ１０は、以下の条件式（１）又は（２）を満たす。

広角レンズ１０が満たす条件式（１）は以下のものである。
−８．８≦ｆ１２ａｉｒ／ｆ＜０ … （１）
ここで、値ｆ１２ａｉｒは第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２間の空気レンズの焦点距離であり、値ｆは広角レンズ１０全系の焦点距離である。

上記条件式（１）は、第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２間の空気レンズのパワーを適正に設定するためのものである。かかる空気レンズのパワーを上記条件式（１）の範囲に設定することで、Ｆ値を小さくして大口径化を図る際に課題となる球面収差及び倍率色収差を良好に補正できる。

広角レンズ１０が満たす条件式（２）は以下のものである。
−１００＜ｆ１２／ｆ≦−７．７ … （２）
ここで、値ｆ１２は第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２の合成焦点距離であり、値ｆは広角レンズ１０全系の焦点距離である。

上記条件式（２）は、第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２の合成パワーを適正に設定するためのものである。かかる合成パワーを上記条件式（２）の範囲に設定することで、広角化を確保しつつ第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２で発生する収差を抑えて、全体として球面収差及び倍率色収差を良好に補正できる。

上記広角レンズ１０は、上記条件式（１）及び（２）に追加して以下の条件式（３）〜（７）を満たすことが望ましい。

０．１２≦Ｔ１２／ＴＬ＜０．５ … （３）
ここで、値Ｔ１２は第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２間の光軸上空気間隔（平板を含む場合は空気換算長）であり、値ＴＬは最物体側レンズ面（第１レンズＬ１の物体側面）から撮像面Ｉまでの光軸上距離である。

１．３≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜５ … （４）
ここで、値Ｒ１は第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径であり、値Ｒ２は第１レンズＬ１の像側面の曲率半径である。

−５＜ｆ１／ｆ≦−１．６５ … （５）
ここで、値ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、値ｆは全系の焦点距離である。

０＜Ｔ３４／ＴＬ≦０．０１８ … （６）
ここで、値Ｔ３４は第３及び第４レンズＬ３，Ｌ４間の光軸上空気間隔（平板を含む場合は空気換算長）である。

０＜Ｄ４０＜５０ … （７）
ここで、値Ｄ４０は、半画角４０°の光線に対応する光学歪曲値（％）である。なお、光学歪曲値は、（Ｙｒｉ−Ｙｉｍ）／Ｙｉｍ×１００（％）で与えられる。
図２は、値Ｙｉｍ，Ｙｒｉを具体的に説明する概念図である。値Ｙｉｍは半画角の光線の理想像高であり、値Ｙｒｉは当該半画角の光線が到達する実像高である。ここで、理想像高Ｙｉｍは、全系の焦点距離をｆとし半画角をθ（上記の場合は４０°）として、近軸像面において像高ｆ×ｔａｎθの点を通る近軸主光線を評価像面である撮像面Ｉに入射させた場合の像高となっている。実像高を与える実主光線は、図示の撮像面Ｉ上の点Ｐ１に入射し、理想像高Ｙｒｉを与える近軸主光線は、撮像面Ｉ上の点Ｐ２に入射する。ただし、両像高Ｙｒｉ及びＹｉｍともに湾曲した撮像面Ｉ上における円弧長を意味する。つまり、両像高Ｙｉｍ，Ｙｒｉは、光軸ＡＸの法線方向にとった長さではなく、光軸ＡＸ方向に平行投影した場合の撮像面Ｉ上での長さである。

広角レンズ１０は、以下の条件式（８）を満たす。
５０≦ν３ … （８）
ここで、値ν３は第３レンズＬ３のアッベ数である。第３レンズＬ３は、比較的低分散の材料からなる。上記条件式は、倍率色収差を補正する上で好ましい範囲となっている。
さらに望ましくは、広角レンズ１０は、以下の条件式（８）'を満たす。
６０≦ν３ … （８）'

広角レンズ１０は、以下の条件式（９）を満たす。
３０≦ν３−ν４ … （９）
ここで、値ν４は第４レンズＬ４のアッベ数である。第４レンズＬ４は、比較的高分散の材料からなる。上記条件式は、倍率色収差を補正する上で好ましい範囲となっている。
さらに望ましくは、広角レンズ１０は、以下の条件式（９）'を満たす。
４０≦ν３−ν４ … （９）'

本実施形態の広角レンズ１０の特徴を活用するためには、センサー部５０側において、以下の条件式（１０）
−４０＜Ｒｉ／ｆ＜−３ … （１０）
を満たすことが望ましい。
ここで、値Ｒｉは撮像面の曲率半径（物体側に凹面を向けた湾曲形状の場合にマイナス符号）であり、値ｆは広角レンズ１０全系の焦点距離である。
上記条件式（１０）の値Ｒｉ／ｆが上限を下回ることで、撮像素子の製造が容易になるとともに、レンズやフィルターとのスペース上の干渉を避けるためバックフォーカスを比較的短くすることができ、小型化が容易となる。また、値Ｒｉ／ｆが下限を上回ることで、像面を湾曲させる効果を確保でき、超広角化を図ることが容易となる。

なお、広角レンズ１０は、実質的にパワーを持たないその他の光学素子（例えばレンズ、フィルター部材等）をさらに有するものであってもよい。

〔実施例〕
以下、本発明の広角レンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。なお、長さに関するものの単位はｍｍである。
ｆ ：広角レンズ全系の焦点距離
Ｆｎｏ．：Ｆ値
ｗ ：半画角
ｙｍａｘ：最大像高
ＢＦ ：バックフォーカス
ＴＬ ：光学全長（最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離）
ｒ ：曲率半径
ｄ ：軸上面間隔
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
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り、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数

（実施例１）
実施例１の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 0.938
Fno. 2.800
w 83.028
ymax 1.988
TL 6.060
BF 1.050

実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。なお、以下の表１等において、「面番号」を「♯」で表し、開口絞りを「ＳＴ」で表し、無限大を「infinity」で表している。面番号に付した「＊」は非球面を表す。
〔表１〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 2.425 0.842 1.54470 56.15
2* 0.713 1.424
3* 5.015 0.796 1.63469 23.87
4* -6.484 0.328
5(ST) infinity 0.106
6* 2.335 1.051 1.54470 56.15
7* -0.552 0.042
8* -1.350 0.421 1.63469 23.87
9* 27.465 1.049
IM -8.000

実施例１のレンズ面の非球面係数を以下の表２に示す。
〔表２〕
# K A4 A6 A8
1 -4.2598e-001 6.7669e-002 -2.0569e-002 -4.7365e-005
2 -1.0694e+000 2.8376e-001 1.2093e-001 -4.1571e-001
3 -1.1958e+001 -4.8477e-002 1.2308e-001 -1.1565e-001
4 -6.6760e+001 1.2531e-001 -1.7491e-001 4.5244e-001
6 8.3218e+000 -1.4321e-001 1.7888e-001 -1.1988e+000
7 -8.2577e-001 1.0625e+000 -3.2296e+000 6.9424e+000
8 -1.3142e+001 -2.0478e-001 -8.2151e-001 1.4520e+000
9 8.0000e+001 -1.0457e-001 5.0305e-002 -7.5815e-002

# A10 A12 A14 A16
1 3.5486e-004 -2.4780e-005 0.0000e+000 0.0000e+000
2 2.0293e-001 -3.0338e-002 0.0000e+000 0.0000e+000
3 5.7112e-002 -8.9080e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -5.0088e-001 2.7450e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
6 2.9176e+000 -3.2393e+000 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -8.0700e+000 4.0616e+000 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -1.5585e+000 9.1258e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
9 7.0557e-002 -1.8470e-002 0.0000e+000 0.0000e+000

実施例１の単レンズデータを以下の表３に示す。
〔表３〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.245
L2 4.578
L3 0.941
L4 -2.016

図３は、実施例１の広角レンズ１１等の断面図である。広角レンズ１１は、物体側に凸で負メニスカスの第１レンズＬ１と、両凸で正の第２レンズＬ２と、両凸で正の第３レンズＬ３と、両凹で負の第４レンズＬ４とを備える。第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、光学面として非球面を有している。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配置されている。なお、第４レンズＬ４の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Ｉが配置されている。

図４（Ａ）〜４（Ｃ）は、実施例１の広角レンズ１１の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。また、図４（Ｄ）〜４（Ｈ）は、像高を変化させた場合（具体的には、０割、２割、４割、６割、及び８割の像高、以下同様。）の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している。

（実施例２）
実施例２の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 1.674
Fno. 2.800
w 83.231
ymax 3.541
TL 10.741
BF 1.691

実施例２のレンズ面のデータを以下の表４に示す。
〔表４〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 4.325 1.472 1.54470 56.15
2* 1.272 2.527
3* 8.246 1.417 1.63469 23.87
4* -11.038 0.558
5(ST) infinity 0.189
6* 4.323 1.957 1.54470 56.15
7* -0.988 0.179
8* -2.060 0.750 1.63469 23.87
9* -26.945 1.693
IM -15.000

実施例２のレンズ面の非球面係数を以下の表５に示す。
〔表５〕
# K A4 A6 A8
1 -4.3685e-001 1.1903e-002 -1.1479e-003 -7.2553e-007
2 -1.0657e+000 5.0847e-002 6.8563e-003 -7.3793e-003
3 -1.3289e+001 -8.2607e-003 6.9212e-003 -2.0863e-003
4 -7.2736e+001 1.9358e-002 -9.3346e-003 7.8195e-003
6 8.2633e+000 -2.2339e-002 9.4919e-003 -1.3559e-002
7 -8.3499e-001 1.9567e-001 -1.8003e-001 1.2105e-001
8 -1.0339e+001 -2.7405e-002 -4.5141e-002 2.5749e-002
9 -2.3353e+000 -1.1790e-002 2.2277e-003 -1.5429e-003

# A10 A12 A14 A16
1 1.9653e-006 -4.3105e-008 0.0000e+000 0.0000e+000
2 1.1320e-003 -5.3243e-005 0.0000e+000 0.0000e+000
3 3.2350e-004 -1.6057e-005 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -2.8325e-003 4.7717e-004 0.0000e+000 0.0000e+000
6 1.0664e-002 -3.8934e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -4.4173e-002 6.9945e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -9.1873e-003 1.6361e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
9 3.9103e-004 -2.8015e-005 0.0000e+000 0.0000e+000

実施例２の単レンズデータを以下の表６に示す。
〔表６〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -3.987
L2 7.655
L3 1.697
L4 -3.556

図５は、実施例２の広角レンズ１２等の断面図である。広角レンズ１２は、物体側に凸で負メニスカスの第１レンズＬ１と、両凸で正の第２レンズＬ２と、両凸で正の第３レンズＬ３と、像側に凸で負メニスカスの第４レンズＬ４とを備える。第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、光学面として非球面を有している。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配置されている。なお、第４レンズＬ４の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Ｉが配置されている。

図６（Ａ）〜６（Ｃ）は、実施例２の広角レンズ１２の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。また、図６（Ｄ）〜６（Ｈ）は、像高を変化させた場合の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している。

（実施例３）
実施例３の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 1.423
Fno. 2.500
w 55.016
ymax 2.495
TL 7.508
BF 1.431

実施例３のレンズ面のデータを以下の表７に示す。
〔表７〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 2.930 1.005 1.54470 56.15
2* 0.806 1.250
3* 2.182 1.001 1.63469 23.87
4* 10.423 0.419
5(ST) infinity 0.126
6* 4.141 1.069 1.54470 56.15
7* -0.749 0.087
8* -1.152 1.120 1.63469 23.87
9* -2.071 1.422
IM -50.000

実施例３のレンズ面の非球面係数を以下の表８に示す。
〔表８〕
# K A4 A6 A8
1 -4.5777e-001 3.8464e-002 -8.5689e-003 2.3995e-006
2 -1.0409e+000 1.6858e-001 4.9067e-002 -1.2699e-001
3 -1.2283e+000 -7.8965e-003 4.2683e-002 -2.4595e-002
4 -1.7298e+001 8.1554e-002 3.5015e-002 1.2198e-001
6 1.5636e+001 -5.0622e-002 6.6680e-002 -2.4448e-001
7 -7.6741e-001 6.2651e-001 -1.4053e+000 2.0555e+000
8 -9.4679e+000 -3.1432e-002 -3.3173e-001 4.1990e-001
9 -1.4822e+001 -1.6562e-002 2.9311e-002 -3.1817e-002

# A10 A12 A14 A16
1 7.6409e-005 -3.7136e-006 0.0000e+000 0.0000e+000
2 4.3828e-002 -4.6373e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
3 1.6065e-002 -3.3487e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -1.5336e-002 1.3335e-002 0.0000e+000 0.0000e+000
6 1.3346e-001 1.3031e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -1.7007e+000 5.7701e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -3.6791e-001 1.2399e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
9 1.1525e-002 -1.4580e-003 0.0000e+000 0.0000e+000

実施例３の単レンズデータを以下の表９に示す。
〔表９〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.448
L2 4.153
L3 1.262
L4 -7.757

図７は、実施例３の広角レンズ１３等の断面図である。広角レンズ１３は、物体側に凸で負メニスカスの第１レンズＬ１と、物体側に凸で正メニスカスの第２レンズＬ２と、両凸で正の第３レンズＬ３と、像側に凸で負メニスカスの第４レンズＬ４とを備える。第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、光学面として非球面を有している。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配置されている。なお、第４レンズＬ４の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Ｉが配置されている。

図８（Ａ）〜８（Ｃ）は、実施例３の広角レンズ１３の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。また、図８（Ｄ）〜８（Ｈ）は、像高を変化させた場合の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している。

（実施例４）
実施例４の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 1.433
Fno. 3.200
w 50.000
ymax 2.240
TL 7.253
BF 1.139

実施例４のレンズ面のデータを以下の表１０に示す。
〔表１０〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 7.331 1.268 1.51357 69.16
2* 0.995 0.908
3* 2.097 1.302 1.55385 64.27
4* -13.887 0.323
5(ST) infinity 0.126
6* 2.642 1.558 1.51200 70.20
7* -0.721 0.073
8* -3.866 0.556 1.84700 23.80
9* 5.487 1.143
IM -18.873

実施例４のレンズ面の非球面係数を以下の表１１に示す。
〔表１１〕
# K A4 A6 A8
1 -1.8382e+000 3.6101e-002 -7.5869e-003 1.1365e-004
2 -1.1082e+000 1.5759e-001 6.3076e-002 -1.2206e-001
3 9.2571e-001 1.4484e-002 4.3815e-002 -4.2809e-002
4 -6.5255e+001 1.7586e-001 -1.9974e-001 7.4289e-001
6 9.8169e+000 -4.0658e-002 8.1435e-002 6.0829e-002
7 -5.6458e-001 4.3488e-001 -6.4558e-001 1.4994e+000
8 -8.0000e+001 -2.5075e-001 -1.2905e-001 4.0864e-001
9 -6.8537e+001 -1.0828e-001 4.7654e-002 -2.3099e-002

# A10 A12 A14 A16
1 7.0240e-005 -4.3731e-006 0.0000e+000 0.0000e+000
2 4.1166e-002 -4.5759e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
3 2.8709e-002 -8.6018e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -1.2920e+000 9.1351e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
6 -4.2131e-001 -1.2982e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -1.5706e+000 7.7213e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -4.8773e-001 2.0193e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
9 7.1323e-003 -8.4063e-004 0.0000e+000 0.0000e+000

実施例４の単レンズデータを以下の表１２に示す。
〔表１２〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.405
L2 3.387
L3 1.313
L4 -2.607

図９は、実施例４の広角レンズ１４等の断面図である。広角レンズ１４は、物体側に凸で負メニスカスの第１レンズＬ１と、両凸で正の第２レンズＬ２と、両凸で正の第３レンズＬ３と、両凹で負の第４レンズＬ４とを備える。第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、光学面として非球面を有している。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配置されている。なお、第４レンズＬ４の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Ｉが配置されている。

図１０（Ａ）〜１０（Ｃ）は、実施例４の広角レンズ１４の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。また、図１０（Ｄ）〜１０（Ｈ）は、像高を変化させた場合の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している。

（実施例５）
実施例５の広角レンズの全体諸元を以下に示す。
f 1.690
Fno. 3.200
w 54.991
ymax 2.492
TL 6.932
BF 1.431

実施例５のレンズ面のデータを以下の表１３に示す。
〔表１３〕
# r(mm) d(mm) nd νd
1* 3.638 1.074 1.56716 62.75
2* 0.991 0.846
3* 1.708 1.336 1.53837 60.53
4* 7.040 0.277
5(ST) infinity 0.126
6* 2.918 1.224 1.51200 70.20
7* -0.719 0.050
8* -3.151 0.568 1.84700 23.80
9* 15.672 1.430
IM -7.290

実施例５のレンズ面の非球面係数を以下の表１４に示す。
〔表１４〕
# K A4 A6 A8
1 -7.0295e-001 3.6553e-002 -7.7813e-003 9.5976e-005
2 -1.0398e+000 1.5860e-001 5.6173e-002 -1.2023e-001
3 3.5532e-001 -4.5081e-004 2.2190e-002 -4.3319e-002
4 8.0000e+001 1.2418e-001 -1.7261e-001 9.1728e-001
6 9.7680e+000 -8.1186e-002 -9.1952e-002 1.6059e-001
7 -5.1900e-001 4.5250e-001 -7.9858e-001 1.5228e+000
8 -4.5463e+001 -1.5053e-001 -1.7487e-001 3.8355e-001
9 -8.0000e+001 -8.8813e-002 4.4496e-002 -2.5702e-002

# A10 A12 A14 A16
1 7.1157e-005 -4.2093e-006 0.0000e+000 0.0000e+000
2 4.1667e-002 -4.5201e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
3 3.0010e-002 -8.1998e-003 0.0000e+000 0.0000e+000
4 -1.8043e+000 1.2040e+000 0.0000e+000 0.0000e+000
6 -2.4589e-001 -2.2672e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
7 -1.5153e+000 7.0301e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
8 -4.5621e-001 1.8160e-001 0.0000e+000 0.0000e+000
9 7.4217e-003 -5.5148e-004 0.0000e+000 0.0000e+000

実施例５の単レンズデータを以下の表１５に示す。
〔表１５〕
レンズ 焦点距離(mm)
L1 -2.815
L2 3.852
L3 1.271
L4 -3.055

図１１は、実施例５の広角レンズ１５等の断面図である。広角レンズ１５は、物体側に凸で負メニスカスの第１レンズＬ１と、物体側に凸で正メニスカスの第２レンズＬ２と、両凸で正の第３レンズＬ３と、両凹で負の第４レンズＬ４とを備える。第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、光学面として非球面を有している。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配置されている。なお、第４レンズＬ４の光射出面に対向して物体側に凹に湾曲した撮像面Ｉが配置されている。

図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、実施例５の広角レンズ１５の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。また、図１２（Ｄ）〜１２（Ｈ）は、像高を変化させた場合の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している。

以下の表１６は、参考のため、各条件式（１）〜（１０）その他の条件に対応する各実施例１〜５の値をまとめたものである。
〔表１６〕

以上、実施形態に係る広角レンズについて説明したが、本発明に係る広角レンズは上記実施形態に限るものではない。

１１-１５…広角レンズ、 １０…広角レンズ ３０…カメラモジュール、 ４０…レンズユニット、 ５０…センサー部、 ５１…撮像素子、 １００…撮像装置、 ＡＸ…光軸、 Ｌ１-Ｌ４…レンズ、 ＯＰ…開口

Claims (12)

1. 物体側から順に、負パワーの第１レンズ、正パワーの第２レンズ、絞り、正パワーの第３レンズ、及び負パワーの第４レンズからなり、全画角が１００°以上で、Ｆ値が３．５以下である広角レンズであって、
   物体側に凹面を向けた湾曲形状を有する撮像面に像を形成し、
   以下の条件式を満たすことを特徴とする広角レンズ。
   −１００＜ｆ１２／ｆ≦−７．７
   ここで、
   ｆ１２：前記第１及び第２レンズの合成焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
2. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の広角レンズ。
   ０．１２≦Ｔ１２／ＴＬ＜０．５
   ここで、
   Ｔ１２：前記第１及び第２レンズ間の光軸上空気間隔
   ＴＬ：最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離
3. 前記第１レンズは、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の広角レンズ。
   １．３≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜５
   ここで、
   Ｒ１：前記第１レンズの物体側面の曲率半径
   Ｒ２：前記第１レンズの像側面の曲率半径
4. 前記第１レンズは、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の広角レンズ。
   −５＜ｆ１／ｆ≦−１．６５
   ここで、
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
5. 前記第２レンズは、像側において像側に凸の形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の広角レンズ。
6. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の広角レンズ。
   ０＜Ｔ３４／ＴＬ≦０．０１８
   ここで、
   Ｔ３４：前記第３及び第４レンズ間の光軸上空気間隔
   ＴＬ：最物体側レンズ面から撮像面までの光軸上距離
7. 前記第１レンズは、物体側に凸のメニスカス形状を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の広角レンズ。
8. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の広角レンズ。
   ０＜Ｄ４０＜５０
   ここで、
   Ｄ４０：半画角４０°の光線に対応する光学歪曲値（％）
9. 前記第１〜第４レンズを含むレンズ部と、前記レンズ部と前記撮像面を有する撮像素子との結合部分に設けられて少なくとも光軸に対する直交２方向に関する位置決めを可能にする位置決め機構とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の広角レンズ。
10. 実質的に屈折力を有しない光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の広角レンズ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の広角レンズと、前記広角レンズを組み込む鏡筒とを備えるレンズユニット。
12. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の広角レンズを備える撮像装置。

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