JP5884857B2

JP5884857B2 - Wide angle lens and imaging device

Info

Publication number: JP5884857B2
Application number: JP2014131009A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　裕之; 裕之佐藤; 聖也天野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2034-06-26
Also published as: CN105204141A; CN105204141B; JP2016009152A

Description

この発明は、広角レンズおよび撮像装置に関する。 The present invention relates to a wide-angle lens and an imaging device.

広角レンズは「魚眼レンズ」とも呼ばれる「画角の大きいレンズ」であり従来から色々な光学装置に使用され、種々のタイプのものが提案されている（特許文献１〜４等）。 A wide-angle lens is a “lens with a large angle of view”, which is also called a “fisheye lens”, and has been conventionally used in various optical devices, and various types have been proposed (Patent Documents 1 to 4).

広角レンズには、例えば、特許文献２の「２枚構成」や、特許文献３の「３枚構成」のように、レンズ構成枚数の少ないものもあるが、一般には、レンズ構成枚数が多い。 Some wide-angle lenses have a small number of lens components, such as “two-lens configuration” in Patent Document 2 and “three-lens configuration” in Patent Document 3, but generally there are many lens configurations.

レンズ枚数が多くなると、レンズ面による反射が多様化し、反射光が、広角レンズの性能に影響を与え易い。 As the number of lenses increases, the reflection from the lens surface becomes diversified, and the reflected light tends to affect the performance of the wide-angle lens.

この発明は、レンズ面による反射を考慮した、新規な広角レンズの実現を課題とする。 This invention makes it a subject to implement | achieve the novel wide angle lens which considered the reflection by a lens surface.

この発明の広角レンズは、１８０度より大きい画角を持ち、撮像センサによる撮像に用いられる広角レンズであって、物体側から像側へ向かって順次、前群、透明光学素子、後群を配し、開口絞りを有してなり、前記前群は、２枚のレンズにより構成され、負の屈折力を持ち、且つ、像側に向いた凹レンズ面を群内に１面以上有し、前記透明光学素子は、入射面と射出面とがともに平面であり、後群は、５枚のレンズにより構成されて正の屈折力を有し、前群が有する前記凹レンズ面の１以上に、入射角が０度から５０度の範囲で４００ｎｍないし８００ｎｍの波長範囲の光に対して分光反射率が１％以下となる広波長低反射コートが形成されている。 The wide-angle lens of the present invention is a wide-angle lens that has an angle of view larger than 180 degrees and is used for imaging by an imaging sensor. A front group, a transparent optical element, and a rear group are arranged sequentially from the object side to the image side. The front group is constituted by two lenses, has a negative refractive power, and has at least one concave lens surface facing the image side in the group, In the transparent optical element, both the entrance surface and the exit surface are flat, and the rear group is composed of five lenses and has a positive refractive power, and is incident on one or more of the concave lens surfaces of the front group. A wide-wavelength low-reflection coating having a spectral reflectance of 1% or less with respect to light in the wavelength range of 400 nm to 800 nm with an angle in the range of 0 to 50 degrees is formed.

この発明によれば、レンズ面による反射を考慮した、新規な広角レンズを実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a novel wide-angle lens in consideration of reflection by the lens surface.

広角レンズの実施の１形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of a wide angle lens. 広角レンズの実施の別形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of implementation of a wide angle lens. 広角レンズの基本的な構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic composition of a wide angle lens. 図３の広角レンズの球面収差を示す図である。It is a figure which shows the spherical aberration of the wide angle lens of FIG. 図３の広角レンズの像面湾曲と歪曲収差を示す図である。It is a figure which shows the field curvature and distortion aberration of the wide angle lens of FIG. 図３の広角レンズのコマ収差を示す図である。It is a figure which shows the coma aberration of the wide angle lens of FIG. 図３の広角レンズのＭＴＦ特性を示す図である。It is a figure which shows the MTF characteristic of the wide angle lens of FIG. 低反射コート（ＡＲコート）の分光反射率特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral reflectance characteristic of a low reflection coat (AR coat). 色シェーディングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating color shading. 広波長低反射コート（ＷＡＲコート）の分光反射率特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral reflectance characteristic of a wide wavelength low reflection coating (WAR coating). ゴースト像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a ghost image. 図２の実施の形態の広角レンズを用いることによるゴースト光の改善を説明するための図である。It is a figure for demonstrating improvement of the ghost light by using the wide angle lens of embodiment of FIG. 全天球型の撮像装置の実施の１形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of the omnidirectional imaging device.

以下、実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments will be described.

先ず、図３を参照する。
図３は、この発明の実施の１形態をなす広角レンズの、基本的なレンズ構成を示す。 First, referring to FIG.
FIG. 3 shows a basic lens configuration of a wide-angle lens that constitutes an embodiment of the present invention.

図３に示す広角レンズは、図の左方が物体側、右側が像側である。
広角レンズは、物体側から像側へ向かって順次、前群、透明光学素子Ｌ３、開口絞りＳおよび後群を配してなる。 In the wide-angle lens shown in FIG. 3, the left side is the object side, and the right side is the image side.
The wide-angle lens includes a front group, a transparent optical element L3, an aperture stop S, and a rear group sequentially from the object side to the image side.

物体側に配された前群は、物体側から順次、レンズＬ１とＬ２を配してなる。
透明光学素子Ｌ３は、入射面・射出面ともに平面である。 The front group arranged on the object side includes lenses L1 and L2 sequentially from the object side.
The transparent optical element L3 has a flat entrance surface and an exit surface.

開口絞りＳは、透明光学素子Ｌ３の射出側の面に近接して設けられている。 The aperture stop S is provided close to the exit-side surface of the transparent optical element L3.

後群は、物体側から順に、レンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８を配してなる。 The rear group includes lenses L4, L5, L6, L7, and L8 in order from the object side.

より詳細には、前群・後群を構成するレンズおよび透明光学素子Ｌ３は、何れも、硝子材料で形成されている。 More specifically, the lenses and the transparent optical element L3 constituting the front group and the rear group are both made of a glass material.

レンズＬ１、Ｌ２は共に、負の屈折力を持つ「メニスカスレンズ」で、凹レンズ面を像側に向けている。レンズＬ１は両面共に球面、レンズＬ２は両面共に非球面である。 The lenses L1 and L2 are both “meniscus lenses” having negative refractive power, and have a concave lens surface facing the image side. The lens L1 is spherical on both sides, and the lens L2 is aspheric on both sides.

レンズＬ４、Ｌ５は共に「両凸レンズ」である。レンズＬ４は両面とも球面、レンズＬ５は両面共に非球面である。 The lenses L4 and L5 are both “biconvex lenses”. The lens L4 is spherical on both sides, and the lens L5 is aspheric on both sides.

レンズＬ６とレンズＬ７は接合されている。レンズＬ６は両凸レンズ、レンズＬ７は両凹レンズであり、物体側面、接合面、像側面ともに球面である。 The lens L6 and the lens L7 are cemented. The lens L6 is a biconvex lens, and the lens L7 is a biconcave lens. The object side surface, the cemented surface, and the image side surface are spherical.

レンズＬ８は「両凸レンズ」で、両面共に非球面である。 The lens L8 is a “biconvex lens”, and both surfaces are aspherical.

図３の広角レンズは、広角画像を撮像センサ（２次元の受光面を持つ固体撮像素子）により撮像するためのものであり、広角画像は像面Ｉｍに結像する。 The wide-angle lens in FIG. 3 is for imaging a wide-angle image with an imaging sensor (a solid-state imaging device having a two-dimensional light receiving surface), and the wide-angle image is formed on the image plane Im.

像面Ｉｍの物体側に符号ＣＧで示すのは、撮像センサのカバーガラスである。撮像センサの受光面は、像面Ｉｍに合致する。 What is indicated by CG on the object side of the image plane Im is a cover glass of the image sensor. The light receiving surface of the imaging sensor matches the image plane Im.

上に説明した図３の広角レンズのデータを、表１に挙げる。なお、長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。 The data of the wide-angle lens of FIG. 3 described above is listed in Table 1. The unit of the quantity having the length dimension is “mm”.

表１において「面番号」は物体側から数えた面の番号であり、開口絞りの面（面番号７）を含む。面番号１７と１８は、カバーガラスＣＧの両面であり、「ＩＭＡ」は、図１に示す像面Ｉｍに相当する。 In Table 1, “surface number” is a surface number counted from the object side, and includes the surface of the aperture stop (surface number 7). Surface numbers 17 and 18 are both surfaces of the cover glass CG, and “IMA” corresponds to the image surface Im shown in FIG.

表１における「Ｔｙｐｅ」は面の形態を表し、曲率半径の欄の「Ｉｎｆｉｎｉｔｙ」は無限大を意味する。
従って、面の形態が「球面」で曲率半径が「無限大」である面番号５、６の面は、何れも平面である。また「Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ」は「光軸上の面間隔」を意味する。 “Type” in Table 1 represents the form of the surface, and “Infinity” in the column of curvature radius means infinity.
Accordingly, the surfaces of surface numbers 5 and 6 whose surface form is “spherical” and whose radius of curvature is “infinite” are flat surfaces. “Thickness” means “surface distance on the optical axis”.

表１にデータを示す広角レンズは、面番号３、４、１０、１１、１５、１６の各面が非球面となっている。 In the wide-angle lens whose data is shown in Table 1, each surface of surface numbers 3, 4, 10, 11, 15, and 16 is aspheric.

この広角レンズに採用された非球面形状は、光軸上の「近軸曲率半径：ｒ_０」、光軸直交方向における光軸からの距離：ｒにおける非球面頂点から光軸に平行な方向の距離（非球面のデプス）：Ｙにより以下の多項式で表現される。 The aspherical shape adopted for this wide-angle lens is that the “paraxial curvature radius: r ₀ ” on the optical axis, the distance from the optical axis in the direction orthogonal to the optical axis: from the aspherical vertex at r to the direction parallel to the optical axis. Distance (aspheric depth): Y is expressed by the following polynomial.

Ｙ＝ｒ_０＋ａ・ｒ^２＋ｂ・ｒ^４＋ｃ・ｒ^６＋ｄ・ｒ^８＋ｅ・ｒ^１０
＋ｆ・ｒ^１２＋ｇ・ｒ^１４。 Y = r ₀ + a · r ² + b · r ⁴ + c · r ⁶ + d · r ⁸ + e · r ¹⁰
+ F · r ¹² + g · r ¹⁴ .

右辺第１項のｒ_０は、表１において「曲率半径」として与えられたものである。 The first term r ₀ on the right side is given as “curvature radius” in Table 1.

ａないしｇは「各次数の非球面係数」であり、以下に、これら非球面係数を与えて各面の非球面形状を特定する。 “a” to “g” are “aspherical coefficients of each order”, and the aspherical shape of each surface is specified by giving these aspherical coefficients below.

「面番号３」
ａ＝0.0 、ｂ＝0.002491 、ｃ＝-9.61E-05 、ｄ＝4.63E-0.7
ｅ＝-1.30E-10 、ｆ＝ｇ＝ｈ＝0.0 。 "Surface number 3"
a = 0.0, b = 0.002491, c = −9.61E-05, d = 4.63E-0.7
e = -1.30E-10, f = g = h = 0.0.

「面番号４」
ａ＝0.0 、ｂ＝0.003451 、ｃ＝0.000504 、ｄ＝-8.56E-05 、
ｅ＝1.45E-05 、ｆ＝-3.03E-07 、ｇ＝-1.17E-07 、ｈ＝0.0 。 "Surface number 4"
a = 0.0, b = 0.003451, c = 0.000504, d = -8.56E-05,
e = 1.45E-05, f = -3.03E-07, g = -1.17E-07, h = 0.0.

「面番号１０」
ａ＝0.0 、ｂ＝-0.00235 、ｃ＝-0.00025、ｄ＝-2.58E-05 、
ｅ＝-6.08E-06 、ｆ＝ｇ＝ｈ＝0.0 。 "Surface number 10"
a = 0.0, b = -0.00235, c = -0.00025, d = -2.58E-05,
e = -6.08E-06, f = g = h = 0.0.

「面番号１１」
ａ＝0.0 、ｂ＝-0.00217 、ｃ＝-0.00028、ｄ＝-2.79E-05 、
ｅ＝-3.04E-06 、ｆ＝ｇ＝ｈ＝0.0 。 "Surface number 11"
a = 0.0, b = -0.00217, c = -0.00028, d = -2.79E-05,
e = -3.04E-06, f = g = h = 0.0.

「面番号１５」
ａ＝0.0 、ｂ＝-0.00167 、ｃ＝-0.00031、ｄ＝3.07E-05 、
ｅ＝3.12E-05 、ｆ＝-1.01E-05 、ｇ＝ｈ＝0.0 。 "Surface number 15"
a = 0.0, b = -0.00167, c = -0.00031, d = 3.07E-05,
e = 3.12E-05, f = -1.01E-05, g = h = 0.0.

「面番号１６」
ａ＝0.0 、ｂ＝0.004209 、ｃ＝-0.00141、ｄ＝0.000474 、
ｅ＝-7.89E-05 、ｆ＝2.02E-06 、ｇ＝ｈ＝0.0 。 "Surface number 16"
a = 0.0, b = 0.004209, c = −0.00141, d = 0.000474,
e = -7.89E-05, f = 2.02E-06, g = h = 0.0.

なお、上の非球面係数の表記において、例えば「-7.89E-05」は「-7.89×10^-5」を意味する。 In the above representation of the aspheric coefficient, for example, “-7.89E-05” means “-7.89 × 10 ⁻⁵ ”.

この広角レンズの性能を示す収差図を、図４ないし図７に示す。
図４は「球面収差」を示す図、図５は「非点収差（左図）と歪曲収差（右図）」を示す図であり、図６は「コマ収差」を示し、図７は「ＭＴＦ特性」を示す図である。 Aberration diagrams showing the performance of the wide-angle lens are shown in FIGS.
4 shows “spherical aberration”, FIG. 5 shows “astigmatism (left) and distortion (right)”, FIG. 6 shows “coma”, and FIG. It is a figure which shows a MTF characteristic.

これらの図から明らかなように、この広角レンズは極めて高い性能を有している。 As is clear from these drawings, this wide-angle lens has extremely high performance.

以下、この発明を説明する。
上に説明した広角レンズは、広角画像を撮像センサにより撮像するためのものであり、明るいものであることが求められる。 The present invention will be described below.
The wide-angle lens described above is for capturing a wide-angle image with an image sensor, and is required to be bright.

従来から一般に、広角画像の明るさを確保するために、光路上の各面に「反射率を低減して透過率を高めるための低反射コートを形成する」ことが行われている。 In general, in order to ensure the brightness of a wide-angle image, “a low-reflection coating for reducing the reflectance and increasing the transmittance” is formed on each surface on the optical path.

この発明の広角レンズは、１８０度より大きい画角を実現するものであり、負の屈折力をもつ「前群」が２枚のレンズにより構成される。 The wide-angle lens of the present invention realizes an angle of view larger than 180 degrees, and the “front group” having negative refractive power is constituted by two lenses.

そして前群の群内には「像側に向いた凹レンズ面」が１面以上存在する。
上に例示した広角レンズでは、前群が「２枚の負メニスカスレンズＬ１、Ｌ２」により構成され、「像側に向いた凹レンズ面」は２面存在している。 There are one or more “concave lens surfaces facing the image side” in the front group.
In the wide-angle lens illustrated above, the front group is constituted by “two negative meniscus lenses L1 and L2,” and there are two “concave lens surfaces facing the image side”.

一般に、１８０度よりも大きい画角を持つ広角レンズでは、物体側のレンズに「像側に向かう光線を大きく屈曲させる機能」を持たせる必要がある。 In general, in a wide-angle lens having an angle of view larger than 180 degrees, it is necessary for the lens on the object side to have a “function to greatly bend the light beam toward the image side”.

この発明の広角レンズのように、前群を２枚のレンズで構成する場合、前群に含まれる「像側に向いた凹レンズ面」は、曲率半径が小さく（曲率が大きく）なり易い。 When the front group is composed of two lenses as in the wide-angle lens of the present invention, the “concave lens surface facing the image side” included in the front group tends to have a small radius of curvature (a large curvature).

このように「曲率半径の小さい凹レンズ面」においては、物体側からの光線の入射角が「凹レンズ面上の位置」により大きく変化しやすい。 As described above, in the “concave lens surface with a small radius of curvature”, the incident angle of the light beam from the object side is likely to change greatly depending on the “position on the concave lens surface”.

即ち、凹レンズ面の中心部分である「光軸近傍の領域」では光線の入射角は小さいが、光軸から離れた周辺部では入射角が大きくなり易い。 That is, the incident angle of the light beam is small in the “region near the optical axis” that is the central portion of the concave lens surface, but the incident angle tends to be large in the peripheral portion away from the optical axis.

凹レンズ面の中心部と周辺部での「光線の入射角の変化量」は、凹レンズ面の曲率半径が小さいほど大きくなり易く、５０度近くになる場合もある。 The “change amount of the incident angle of the light beam” at the central portion and the peripheral portion of the concave lens surface is likely to increase as the radius of curvature of the concave lens surface decreases, and may be close to 50 degrees.

低反射コートの特性（反射抑制効果）は、２つのパラメータに依存する。 The characteristics of the low reflection coating (reflection suppression effect) depend on two parameters.

即ち、第１は「光波長」であり、第２は「入射角」である。 That is, the first is “light wavelength” and the second is “incident angle”.

図８は、従来から低反射コートとして知られた一般的な低反射コート（以下「ＡＲコート」と言う。）の特性を示している。
縦軸は「反射率（％）」、横軸は「波長（ｎｍ）」であり、曲線８−１は入射角：０度における分光反射率特性、曲線８−２は入射角：５０度における分光反射率特性である。 FIG. 8 shows the characteristics of a general low reflection coat (hereinafter referred to as “AR coat”) which has been conventionally known as a low reflection coat.
The vertical axis represents “reflectance (%)”, the horizontal axis represents “wavelength (nm)”, the curve 8-1 represents the spectral reflectance characteristics at an incident angle of 0 degree, and the curve 8-2 represents the incident angle at 50 degrees. Spectral reflectance characteristics.

言うまでもなく、反射率が高いほど「反射抑制効果」は小さい。 Needless to say, the higher the reflectance, the smaller the “reflection suppression effect”.

図８に特性を示すＡＲコートでは、図のように、入射角の大小に拘らず、光波長が長くなるに従い「反射抑制効果」が低下して反射率が高くなることが分かる。 In the AR coating having the characteristics shown in FIG. 8, it can be seen that the “reflection suppression effect” decreases and the reflectance increases as the light wavelength increases, regardless of the incident angle.

可視光の赤色の波長領域（以下、「赤色光」とも言う）で、波長：６５０ｎｍの光が、図８の特性をもつＡＲコートに入射した場合を考える。 Consider a case where light having a wavelength of 650 nm is incident on an AR coat having the characteristics shown in FIG. 8 in the red wavelength region of visible light (hereinafter also referred to as “red light”).

この場合、ＡＲコートによる反射率は、入射角：０度では０．１％程度であるが、入射角：５０度では１．５％程度に上昇する。 In this case, the reflectance by the AR coating is about 0.1% at an incident angle of 0 degree, but increases to about 1.5% at an incident angle of 50 degrees.

上にデータを与えた広角レンズで、全ての面に、図８の如き分光反射率特性を持ったＡＲコートが形成されている場合を想定する。 Assume a case where an AR coat having spectral reflectance characteristics as shown in FIG. 8 is formed on all surfaces of the wide-angle lens given data above.

この場合、前群のレンズＬ１の凹レンズ面、レンズＬ２の凹レンズ面では、周辺部における入射角の増大による「反射抑制効果」の低減で、反射率が増大する。 In this case, on the concave lens surface of the front lens L1 and the concave lens surface of the lens L2, the reflectance is increased by reducing the “reflection suppression effect” by increasing the incident angle in the peripheral portion.

その結果、６５０ｎｍの光に対するレンズＬ１、Ｌ２の透過率は、周辺部では９４％程度になってしまう。 As a result, the transmittance of the lenses L1 and L2 with respect to 650 nm light is about 94% in the peripheral portion.

即ち、上記広角レンズの場合、前群のレンズＬ１、Ｌ２の凹レンズ面における中心部と周辺部での入射角の差により、レンズ周辺を通る「赤色光」の透過率が低下する。 That is, in the case of the wide-angle lens, the transmittance of “red light” passing through the periphery of the lens decreases due to the difference in the incident angle between the central portion and the peripheral portion of the concave lens surfaces of the front lens elements L1 and L2.

図８の分光反射率特性を持つＡＲコートの場合、青色光や緑色光、黄色光等に対する反射抑制効果は、入射角による影響を殆ど受けない。 In the case of the AR coat having the spectral reflectance characteristic shown in FIG. 8, the reflection suppressing effect on blue light, green light, yellow light, etc. is hardly affected by the incident angle.

従って、上記の如く「赤色光の透過率が低下」すると、撮像センサ上に結像する広角画像の周辺部では、赤色光成分が他の色成分の光に対して相対的に低下することになる。 Therefore, when the “red light transmittance decreases” as described above, the red light component decreases relative to the light of the other color components at the periphery of the wide-angle image formed on the image sensor. Become.

このため、撮像センサ上に結像する広角のカラー画像では、中心部に対して周辺部では「青みがかった色味」になる。 For this reason, in the wide-angle color image formed on the image sensor, the “bluish color” is obtained in the peripheral portion with respect to the central portion.

この現象をこの明細書において「色シェーディング」と呼ぶ。 This phenomenon is called “color shading” in this specification.

図９に、色シェーディングのイメージ図を示す。 FIG. 9 shows an image diagram of color shading.

図９において、符号９−１で示す部分は、撮像センサの「２次元の受光面」を示す。
符号９−２で示す部分は「白色の画像に対する広角のカラー画像」を示しており、中心部に比して周辺部が「青みがかった色味」になっていることを示している。 In FIG. 9, a portion indicated by reference numeral 9-1 represents a “two-dimensional light receiving surface” of the image sensor.
A portion indicated by reference numeral 9-2 indicates a “wide-angle color image with respect to a white image”, and indicates that the peripheral portion has a “bluish color” as compared to the central portion.

この色シェーディングの問題を、この発明では以下のようにして解決する。
即ち、広角レンズの前群が有する凹レンズ面の１以上に「入射角が０度から５０度の範囲で４００ｎｍないし８００ｎｍの波長範囲の光に対して反射率が１％以下となる広波長低反射コート」を形成する。 This color shading problem is solved in the present invention as follows.
That is, at least one of the concave lens surfaces of the front group of the wide-angle lens has a “low-wavelength low-reflection with a reflectance of 1% or less for light in the wavelength range of 400 nm to 800 nm when the incident angle is in the range of 0 to 50 degrees. A coat "is formed.

「広波長低反射コート」は、従来のＡＲコートに比して「広波長領域で反射抑制効果を有する低反射コート」であり、以下「ＷＡＲコート」と言う。 The “wide wavelength low reflection coating” is a “low reflection coating having a reflection suppressing effect in a wide wavelength region” as compared with the conventional AR coating, and is hereinafter referred to as “WAR coating”.

図１は、これを実施した形態を説明図的に示している。 FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment in which this is implemented.

即ち、広角レンズの前群を構成するレンズＬ１の像側の凹レンズ面に広波長低反射コート（ＷＡＲコートとも言う）１１が形成され、レンズＬ２の像側の凹レンズ面に広波長低反射コート（ＷＡＲコートとも言う）１２が蒸着形成されている。 That is, a wide-wavelength low-reflection coating (also referred to as a WAR coating) 11 is formed on the concave lens surface on the image side of the lens L1 constituting the front group of the wide-angle lens, and a wide-wavelength low-reflective coating ( (Also referred to as WAR coat) 12 is formed by vapor deposition.

図１におけるレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ４〜Ｌ７、透明光学素子Ｌ３の入射側面および射出側面には、図８に示した分光反射率特性の通常のＡＲコートが蒸着形成されている。 A normal AR coat having a spectral reflectance characteristic shown in FIG. 8 is formed on the lenses L1, L2, L4 to L7 and the transparent side surface L3 of FIG.

ＷＡＲコートは、一般のＡＲコートと同様、その分光反射率特性を指定すれば「特定された特性を満たすもの」を設計し、蒸着形成することは当業者に容易である。 It is easy for those skilled in the art to design and vapor-deposit a WAR coat “satisfying the specified characteristics” by designating its spectral reflectance characteristics as in the case of a general AR coat.

ＷＡＲコート１１、１２は同一の分光反射率特性を有するものである。
図１０は、ＷＡＲコート１１、１２の分光反射率特性を示している。
図１０における曲線１０−１は入射角：０度に対する分光反射率特性、曲線１０−２は、入射角：５０度に対する分光反射率特性を示す。 The WAR coats 11 and 12 have the same spectral reflectance characteristics.
FIG. 10 shows the spectral reflectance characteristics of the WAR coats 11 and 12.
A curve 10-1 in FIG. 10 shows a spectral reflectance characteristic with respect to an incident angle: 0 degree, and a curve 10-2 shows a spectral reflectance characteristic with respect to an incident angle: 50 degrees.

図１０に示すＷＲＡコートは「入射角が０度から５０度の範囲で４００ｎｍないし８００ｎｍの波長範囲の光に対して反射率が１％以下」となっている。 The WRA coat shown in FIG. 10 has a “reflectance of 1% or less for light in the wavelength range of 400 nm to 800 nm with an incident angle in the range of 0 to 50 degrees ”.

即ち、図１０に分光反射率特性を示すＷＡＲコートは、入射角が０度でも５０度でも、上記波長範囲内（４００ｎｍないし８００ｎｍの波長範囲の光）で、反射率が１％以下である。なお、図１０に示されているように、入射角が０度の場合は、４００ｎｍないし８８０ｎｍの波長範囲の光に対して反射率が１％以下となっている。 That is, the WAR coat having the spectral reflectance characteristics shown in FIG. 10 has a reflectance of 1% or less within the above wavelength range (light in a wavelength range of 400 nm to 800 nm) regardless of whether the incident angle is 0 degree or 50 degrees. As shown in FIG. 10, when the incident angle is 0 degree, the reflectance is 1% or less for light in the wavelength range of 400 nm to 880 nm.

従って、広角レンズ中において曲率の大きい「前群の凹レンズ面」による波長：６５０ｎｍ前後の赤色光の透過率現象に起因する「色シェーディング」が有効に抑制される。 Therefore, “color shading” caused by the transmittance phenomenon of red light having a wavelength of about 650 nm due to the “front concave lens surface” having a large curvature in the wide-angle lens is effectively suppressed.

このようにして、広角のカラー画像の全画像領域で「均質な色味」のカラー画像を取得でき、前述の色シェーディングの問題を解決することができる。 In this manner, a “homogeneous color” color image can be obtained in the entire image area of the wide-angle color image, and the above-described color shading problem can be solved.

図２に、広角レンズの実施の別形態を示す。 FIG. 2 shows another embodiment of the wide-angle lens.

広角レンズの基本構成は、図１に実施の形態を示した広角レンズと同じものであり、そのデータおよび非球面データは、前述の表１、表２で与えられる。 The basic configuration of the wide-angle lens is the same as that of the wide-angle lens whose embodiment is shown in FIG. 1, and the data and aspherical data are given in Tables 1 and 2 described above.

図２に実施の形態を示す広角レンズは、透明光学素子Ｌ３の射出面に、反射型の赤外光カットフィルタ（以下「ＩＲＣＦ」とも言う。）１３が形成されている。 In the wide-angle lens shown in FIG. 2, a reflective infrared light cut filter (hereinafter also referred to as “IRCF”) 13 is formed on the exit surface of the transparent optical element L3.

また、各面にはコートが形成されている。 Also, a coat is formed on each surface.

広角レンズの各面におけるコート状況を以下に纏めて示す。 The coating situation on each surface of the wide-angle lens is summarized below.

面番号素子コートの種別
１レンズＬ１（物体面）ＡＲコート
２レンズＬ１（像側面）ＷＡＲコート
３レンズＬ２（物体面）ＡＲコート
４レンズＬ２（像側面）ＷＡＲコート
５透明光学素子Ｌ３（入射面）ＡＲコート
６透明光学素子Ｌ３（射出面）ＩＲＣＦ
７開口絞りＳコートなし
８レンズＬ４（物体側面）ＡＲコート
９レンズＬ４（像側面）ＡＲコート
１０レンズＬ５（物体側面）ＡＲコート
１１レンズＬ５（像側面）ＡＲコート
１２レンズＬ６（物体側面）ＡＲコート
１３レンズＬ６、Ｌ７の接合面コートなし
１４レンズＬ７（像側面）ＡＲコート
１５レンズＬ８（物体側面）ＡＲコート
１６レンズＬ８（像側面）ＡＲコート。 Surface number Element Coat type
1 Lens L1 (object surface) AR coating
2 Lens L1 (image side) WAR coat
3 Lens L2 (object surface) AR coating
4 Lens L2 (image side) WAR coat
5 Transparent optical element L3 (incident surface) AR coating
6 Transparent optical element L3 (exit surface) IRCF
7 Aperture stop S No coat 8 Lens L4 (object side) AR coat
9 Lens L4 (Image side) AR coating
10 Lens L5 (object side) AR coating
11 Lens L5 (Image side) AR coating
12 Lens L6 (object side) AR coating
13 Joint surface of lenses L6 and L7 No coating
14 Lens L7 (Image side) AR coating
15 Lens L8 (object side) AR coating
16 Lens L8 (image side surface) AR coating.

このように、前群における全ての凸面（レンズＬ１およびレンズＬ２の物体側面）と、透明光学素子Ｌ３の入射面と、後群の各レンズ（レンズＬ４〜Ｌ８）の「空気に接する全てのレンズ面」に低反射コート（ＡＲコート）が形成されている。 In this way, all the convex surfaces in the front group (the object side surfaces of the lens L1 and the lens L2), the entrance surface of the transparent optical element L3, and the “all lenses in contact with air” of the rear group lenses (lenses L4 to L8). A low-reflection coating (AR coating) is formed on the “surface”.

また、レンズＬ１とレンズＬ２の像側の凹レンズ面にはＷＡＲコート（広波長低反射コート）１１、１２が形成されている。 Further, WAR coats (wide wavelength low reflection coats) 11 and 12 are formed on the concave lens surfaces on the image side of the lenses L1 and L2.

上記ＡＲコートは、図８に示す如き分光反射率特性をもつ低反射コートであり、ＷＡＲコートは、図１０に示す如き分光反射率特性を持つ広波長低反射コートである。 The AR coat is a low reflection coat having a spectral reflectance characteristic as shown in FIG. 8, and the WAR coat is a wide wavelength low reflection coat having a spectral reflectance characteristic as shown in FIG.

広角レンズを用いる撮像装置が「屋外での使用」を前提とするものである場合「太陽光に含まれる赤外光成分」が撮像画像に影響を及ぼすことが考えられる。 When an imaging apparatus using a wide-angle lens is premised on “outdoor use”, “infrared light component contained in sunlight” may affect the captured image.

このような赤外光成分の影響を除去するために、反射型の赤外光カットフィルタ（ＩＲＣＦ）が用いられることが多い。 In order to remove the influence of such infrared light components, a reflective infrared light cut filter (IRCF) is often used.

従来、撮像センサへの赤外光の入射を防止するために、ＩＲＣＦを撮像センサの受光面の直前に配置することが行われている。 Conventionally, in order to prevent the incidence of infrared light on the image sensor, the IRCF has been arranged immediately before the light receiving surface of the image sensor.

しかし、このような配置は、所謂ゴースト光（迷光）を発生させ易い。
即ち、反射型のＩＲＣＦを「撮像センサの直近」に設けた場合、その物体側には広角レンズがある。 However, such an arrangement tends to generate so-called ghost light (stray light).
That is, when a reflective IRCF is provided “in the immediate vicinity of the imaging sensor”, there is a wide-angle lens on the object side.

従って、反射型のＩＲＣＦの高い反射率で反射された赤外光は、広角レンズの全レンズ面や透明光学素子の入・射出面で反射され、ゴースト光となってＩＲＣＦに入射する。 Therefore, the infrared light reflected at a high reflectivity of the reflective IRCF is reflected by all the lens surfaces of the wide-angle lens and the entrance / exit surfaces of the transparent optical element, and enters the IRCF as ghost light.

ＩＲＣＦは赤外光に対する高い反射率を有するが、それでも赤外光の透過率は０ではなく、若干の赤外光はＩＲＣＦを透過して撮像センサに達してゴースト像を発生させる。 IRCF has a high reflectivity with respect to infrared light. However, the infrared light transmittance is not zero, and some infrared light passes through the IRCF and reaches the image sensor to generate a ghost image.

このようなゴースト像の影響を考えると、反射型のＩＲＣＦを配置する位置は、なるべく物体側に寄った位置が好ましい。 Considering the influence of such a ghost image, the position where the reflective IRCF is disposed is preferably as close to the object side as possible.

例えば、図３に示した広角レンズの場合なら、反射型のＩＲＣＦを前群のレンズＬ１の物体側面に配置すれば、広角レンズに入射する赤外光の殆どを除去できる。 For example, in the case of the wide-angle lens shown in FIG. 3, most of the infrared light incident on the wide-angle lens can be removed by arranging a reflective IRCF on the object side of the front lens L1.

ＩＲＣＦは一般に「蒸着形成される薄膜」である。 IRCF is generally a “thin film formed by vapor deposition”.

従って、例えば、レンズＬ１の物体側面に形成しようとすると、レンズＬ１のレンズ面が大きいことによりＩＲＣＦのサイズも大きくなり、形成コストも高くなる。 Therefore, for example, if the lens L1 is formed on the object side surface, the size of the IRCF increases due to the large lens surface of the lens L1, and the formation cost also increases.

また、ＩＲＣＦは「なるべく曲率の小さい面」に形成することが好ましい。 Further, the IRCF is preferably formed on a “surface having as small a curvature as possible”.

この点を鑑みると、図３に示す広角レンズの場合、ＩＲＣＦを形成するのは、透明光学素子Ｌ３の入射面もしくは射出面が好ましい。 In view of this point, in the case of the wide-angle lens shown in FIG. 3, the IRCF is preferably formed on the incident surface or the exit surface of the transparent optical element L3.

図２の実施の形態では、ＩＲＣＦ１３を、透明光学素子Ｌ３の射出面、即ち、像側面に形成している。開口絞りＳは、ＩＲＣＦ１３の直近の像側に設けられている。 In the embodiment of FIG. 2, the IRCF 13 is formed on the exit surface of the transparent optical element L3, that is, the image side surface. The aperture stop S is provided on the nearest image side of the IRCF 13.

図２を参照すると、透明光学素子Ｌ３の射出面に形成されたＩＲＣＦ１３は、物体側から入射してくる赤外光成分を物体側へ反射する。 Referring to FIG. 2, the IRCF 13 formed on the exit surface of the transparent optical element L3 reflects the infrared light component incident from the object side to the object side.

反射された赤外光成分は、広角レンズの前群を構成するレンズＬ２、Ｌ１を透過して、物体側へ放射される。従って、撮像画像への赤外光成分の影響を有効に軽減できる。 The reflected infrared light component passes through the lenses L2 and L1 constituting the front group of the wide-angle lens and is radiated to the object side. Therefore, the influence of the infrared light component on the captured image can be effectively reduced.

上述の如く、広角レンズの前群の全ての凸面（レンズＬ１、レンズＬ２の物体側面）と、透明光学素子Ｌ３の入射面は、低反射コート（ＡＲコート）を形成されている。 As described above, the low-reflection coating (AR coating) is formed on all the convex surfaces of the front group of the wide-angle lens (the object side surface of the lens L1 and the lens L2) and the incident surface of the transparent optical element L3.

また、前群の全ての凹レンズ面（レンズＬ１、Ｌ２の像側の面）にはＷＡＲコート１１、１２が形成されている。 Also, WAR coats 11 and 12 are formed on all concave lens surfaces of the front group (image-side surfaces of the lenses L1 and L2).

従って、ＩＲＣＦ１３により物体側へ反射された赤外光成分は、高い透過率で、透明光学素子Ｌ３と前群のレンズＬ１、Ｌ２を透過し、反射される成分は有効に軽減される。 Therefore, the infrared light component reflected to the object side by the IRCF 13 is transmitted through the transparent optical element L3 and the front lenses L1 and L2 with high transmittance, and the reflected component is effectively reduced.

前群のレンズＬ１、Ｌ２の像側面は凹レンズ面であり、何れも曲率半径が小さい。 The image side surfaces of the front lenses L1 and L2 are concave lens surfaces, and both have a small radius of curvature.

このため、ＩＲＣＦ１３で反射された赤外光成分が、これらの凹レンズ面を透過する際にも、凹レンズ面の周辺部で入射角は大きくなる。 For this reason, even when the infrared light component reflected by the IRCF 13 passes through these concave lens surfaces, the incident angle becomes large at the periphery of the concave lens surfaces.

このため、これらの凹レンズ面にも、図８のような分光特性を持つ通常のＡＲコートを形成した場合には、上記凹レンズ面の周辺部で、赤外光成分の反射率が高くなる。 For this reason, when an ordinary AR coat having spectral characteristics as shown in FIG. 8 is formed on these concave lens surfaces, the reflectance of the infrared light component increases at the peripheral portion of the concave lens surface.

即ち、ＩＲＣＦ１３で反射された反射光成分のうち、レンズＬ１、Ｌ２の凹レンズ面の周辺部に入射するものは、他の部分におけるよりも反射される量が相対的に大きくなる。 That is, among the reflected light components reflected by the IRCF 13, those incident on the peripheral portions of the concave lens surfaces of the lenses L1 and L2 are reflected in a relatively larger amount than in the other portions.

このため、ゴーストが顕著に表れる。 For this reason, a ghost appears remarkably.

図１１は、この場合に発生するゴースト像を示している。
図１１は、ＩＲＣＦ１３による反射光を１０００本の光線で表し、これら光線について光線追跡した結果をネガ像として示している。 FIG. 11 shows a ghost image generated in this case.
FIG. 11 shows the reflected light by the IRCF 13 as 1000 rays, and shows the result of ray tracing for these rays as a negative image.

個々の点が光線の個々を表し、「点の濃さ」がゴースト光線の強度を示す。広角画像の周辺部に「赤みがかった色のゴースト像」が輪帯状に表れている。 Each point represents an individual ray, and the “darkness of the point” indicates the intensity of the ghost ray. A “reddish ghost image” appears in a ring shape around the wide-angle image.

図１２は、レンズＬ１、Ｌ２の像側の凹レンズ面に、図１０に分光反射率特性を示すＷＡＲコートを形成した場合のゴースト像（図１１と同様の方法で得られたもの）を示している。 FIG. 12 shows a ghost image (obtained by the same method as in FIG. 11) when a WAR coat showing spectral reflectance characteristics is formed in FIG. 10 on the image side concave lens surfaces of the lenses L1 and L2. Yes.

図１２のゴースト像は、図１１のゴースト像に比して「広角画像の全体に亘って均一」に表れ、「目立たなく」なっている。 The ghost image of FIG. 12 appears “uniformly over the entire wide-angle image” and is “inconspicuous” compared to the ghost image of FIG.

なお、赤外光カットフィルタは、特許文献５に記載があるが、特許文献５記載のものは「透過型の赤外光カットフィルタ」であり、この発明における「反射型の赤外光カットフィルタ」とは異なる。 The infrared light cut filter is described in Patent Document 5, but the one described in Patent Document 5 is a “transmission type infrared light cut filter”. Is different.

上に、図１、図２に即して説明した広角レンズは、前群と後群の間に、透明光学素子Ｌ３を有する。透明光学素子Ｌ３は、入射面と射出面とがともに平面である。 The wide-angle lens described with reference to FIGS. 1 and 2 includes a transparent optical element L3 between the front group and the rear group. The transparent optical element L3 has a flat entrance surface and an exit surface.

このような透明光学素子Ｌ３は、具体的には、前群と後群の間の光路長を調整する機能をもったものや、撮像センサへの入射光の強度を調整するためのＮＤフィルタ（これらは「平行平板」状になる。）であることができる。 Specifically, such a transparent optical element L3 has a function of adjusting the optical path length between the front group and the rear group, or an ND filter (for adjusting the intensity of incident light to the image sensor) These can be “parallel plate-like”.

しかし、このようなものに限らず、透明光学素子は「入射面から入射する光束の光軸を屈曲させて射出面から射出させる反射面を有するプリズム形状」であることができる。 However, the present invention is not limited to this, and the transparent optical element can have a “prism shape having a reflecting surface that bends the optical axis of the light beam incident from the incident surface and emits the light from the emitting surface”.

このようなプリズム形状の透明光学素子を、透明光学素子Ｌ３として用いると、前群から入射した結像光束を、前群の光軸に対して異なる方向へ導光することができる。 When such a prism-shaped transparent optical element is used as the transparent optical element L3, the imaging light beam incident from the front group can be guided in different directions with respect to the optical axis of the front group.

プリズム形状の透明光学素子Ｌ３の反射面が１面であれば、入射面から入射する光束の光軸を、例えば、直角に屈曲させて射出面から射出させることができる。 If the reflecting surface of the prism-shaped transparent optical element L3 is one surface, the optical axis of the light beam incident from the incident surface can be bent at a right angle and emitted from the emission surface, for example.

プリズム形状の透明光学素子Ｌ３の反射面が２面であれば、入射面から入射する光束の光軸を「平行にずらし」て、射出面から射出させることもできる。 If there are two reflecting surfaces of the prism-shaped transparent optical element L3, the optical axis of the light beam incident from the incident surface can be “shifted in parallel” and emitted from the exit surface.

図１３は、透明光学素子を「入射面から入射する光束の光軸を９０度屈曲させて射出面から射出させる直角プリズム」とした広角レンズと撮像センサによる撮像装置と、同一構造の撮像系を２つ組み合わせた「全天球型の撮像装置」の実施の形態を示す図である。 FIG. 13 shows an imaging system having a wide-angle lens and an imaging sensor, and an imaging system having the same structure, in which a transparent optical element is a “right-angle prism that bends the optical axis of a light beam incident from an incident surface by 90 degrees and exits from the exit surface”. It is a figure which shows embodiment of "the omnidirectional type imaging device" which combined two.

図１３（ａ）は、広角レンズと撮像センサＩＳＡを組み合わせた撮像装置を示し、同図（ｂ）は、広角レンズと撮像センサＩＳＢを組み合わせた撮像装置を示している。 FIG. 13A shows an imaging device that combines a wide-angle lens and an imaging sensor ISA, and FIG. 13B shows an imaging device that combines a wide-angle lens and an imaging sensor ISB.

以下、図１３（ａ）に示す撮像装置を撮像装置Ａと呼び、同図（ｂ）に示す撮像装置を撮像装置Ｂと呼ぶ。 Hereinafter, the imaging device illustrated in FIG. 13A is referred to as an imaging device A, and the imaging device illustrated in FIG.

撮像装置Ａは、図１または図２に即して説明した広角レンズと撮像センサＩＳＡを組み合わせた撮像装置である。 The imaging device A is an imaging device that combines the wide-angle lens described with reference to FIG. 1 or FIG. 2 and the imaging sensor ISA.

広角レンズは、前群Ａと、透明光学素子Ｌ３Ａと、後群Ａとにより構成されている。 The wide-angle lens includes a front group A, a transparent optical element L3A, and a rear group A.

前群Ａは、レンズＬ１ＡとＬ２Ａとにより構成される。
後群Ａは、レンズＬ３Ａ、Ｌ４Ａ、Ｌ５Ａ、Ｌ６Ａ、Ｌ７Ａ、Ｌ８Ａにより構成されている。 The front group A includes lenses L1A and L2A.
The rear group A includes lenses L3A, L4A, L5A, L6A, L7A, and L8A.

透明光学素子Ｌ３Ａは「直角三角プリズム」であり、斜面が反射面となっている。 The transparent optical element L3A is a “right-angle triangular prism”, and the inclined surface is a reflecting surface.

撮像装置Ｂは、図１または図２に即して説明した広角レンズと撮像センサＩＳＢを組み合わせた撮像装置である。 The imaging device B is an imaging device that combines the wide-angle lens described with reference to FIG. 1 or 2 and the imaging sensor ISB.

広角レンズは、前群Ｂと、透明光学素子Ｌ３Ｂと、後群Ｂとにより構成されている。 The wide-angle lens includes a front group B, a transparent optical element L3B, and a rear group B.

前群Ｂは、レンズＬ１ＢとＬ２Ｂとにより構成される。
後群Ｂは、レンズＬ３Ｂ、Ｌ４Ｂ、Ｌ５Ｂ、Ｌ６Ｂ、Ｌ７Ｂ、Ｌ８Ｂにより構成されている。 The front group B includes lenses L1B and L2B.
The rear group B includes lenses L3B, L4B, L5B, L6B, L7B, and L8B.

透明光学素子Ｌ３Ｂは「直角三角プリズム」であり、斜面が反射面となっている。 The transparent optical element L3B is a “right-angle triangular prism”, and the inclined surface is a reflecting surface.

撮像装置Ａと撮像装置Ｂは、同一構成のものであり、前群Ａ、前群Ｂを構成する２枚のレンズは光学素子として同一である。 The imaging device A and the imaging device B have the same configuration, and the two lenses constituting the front group A and the front group B are the same as optical elements.

また、後群Ａを構成するレンズと後群Ｂを構成するレンズも、光学的に同一である。 The lenses constituting the rear group A and the lenses constituting the rear group B are also optically identical.

撮像センサＩＳＡとＩＳＢも同一仕様のものである。 The imaging sensors ISA and ISB have the same specifications.

図１３（ｂ）に示す撮像装置Ｂは、同図（ａ）に示す撮像装置Ａを、図面に直交する軸の周りに１８０度回転させた形態となっている。 An imaging device B shown in FIG. 13B has a configuration in which the imaging device A shown in FIG. 13A is rotated 180 degrees around an axis orthogonal to the drawing.

図１３（ｃ）は、同図（ａ）の撮像装置Ａと、同図（ｂ）の撮像装置Ｂを、透明光学素子の反射面を合致させて、単体のプリズムＬ３０として一体化した撮像装置を示す。 FIG. 13C shows an image pickup apparatus in which the image pickup apparatus A shown in FIG. 13A and the image pickup apparatus B shown in FIG. 13B are integrated as a single prism L30 by matching the reflecting surfaces of the transparent optical elements. Indicates.

図１３（ｃ）の撮像装置は、所謂「全天球型の撮像装置」である。
図１３（ａ）、（ｂ）に示す撮像装置Ａ、撮像装置Ｂは、それぞれ単体で「撮像装置」であるが、図１３（ｃ）においては、全天球型の撮像装置の一部を構成するものである。 The imaging device in FIG. 13C is a so-called “omnidirectional imaging device”.
The imaging device A and the imaging device B shown in FIGS. 13A and 13B are each an “imaging device”, but in FIG. 13C, a part of the omnidirectional imaging device is used. It constitutes.

それで、図１３（ｃ）の全天球型の撮像装置についての説明においては、撮像装置Ａを「撮像系Ａ」、撮像装置Ｂを「撮像系Ｂ」と呼ぶことにする。 Therefore, in the description of the omnidirectional imaging apparatus of FIG. 13C, the imaging apparatus A is referred to as “imaging system A” and the imaging apparatus B is referred to as “imaging system B”.

図１３（ｃ）に示す、全天球型の撮像装置において、撮像系Ａと撮像系Ｂは、前群Ａと前群Ｂの「光軸同士が互いに実質的に合致」するように組み合わせられている。 In the omnidirectional imaging apparatus shown in FIG. 13C, the imaging system A and the imaging system B are combined so that “the optical axes of the front group A and the front group B substantially match each other”. ing.

撮像系Ａ、撮像系Ｂに用いられる広角レンズは、１８０度より大きい画角を有する。 The wide-angle lens used for the imaging system A and the imaging system B has a field angle larger than 180 degrees.

従って、撮像系Ａ、撮像系Ｂによりそれぞれ「１８０度より大きい画角の広角画像」を得ることができる。 Therefore, the imaging system A and the imaging system B can each obtain “a wide-angle image with an angle of view greater than 180 degrees”.

これら２つの撮像系により得られる「１８０度より大きい画角の広角画像」を合成することにより、４πラジアンの立体角内の像を得ることができる。 By synthesizing “a wide-angle image with a field angle greater than 180 degrees” obtained by these two imaging systems, an image within a solid angle of 4π radians can be obtained.

撮像系Ａ、撮像系Ｂで得られた広角画像は、合成されて１枚の「全天球画像」となる。 The wide-angle images obtained by the imaging system A and the imaging system B are combined into one “omnidirectional image”.

なお、このような「全天球型の撮像装置」は、特許文献６により既に知られている。 Such an “omnidirectional imaging device” is already known from Patent Document 6.

各撮像系により得られた広角画像は、その周辺部に同一の撮影対象の像を含んであり、周辺部の同一の像部分を「繋ぎ位置」として、検出する。 The wide-angle image obtained by each imaging system includes the same image to be photographed in the periphery thereof, and the same image portion in the periphery is detected as a “joining position”.

そして、各広角画像は「歪補正処理」で歪みを補正されて平面状に展開されたのち「ブレンド処理」で１枚の画像として継ぎ合わせられ「立体角：４πラジアン内の画像になる。 Each wide-angle image is corrected for distortion by “distortion correction processing” and developed into a planar shape, and then stitched together as one image by “blend processing” to become an image within “solid angle: 4π radians”.

全天球型の撮像装置では、撮像された画像が１枚の全天球画像となるから、通常のカメラ装置とは異なり「撮影された画像において画像中心・画像周辺の概念」が存在しない。 In an omnidirectional imaging apparatus, the captured image is a single omnidirectional image, and unlike a normal camera apparatus, there is no “concept of image center and image periphery in a captured image”.

即ち、全方位のどの部分も、画像の中心となり得るものである。 That is, any part in all directions can be the center of the image.

従って、撮像系Ａ、撮像系Ｂで取得された広角画像の周辺部の光学性能（ＭＴＦや射影方式、色収差、シェーディング等）が重要となる。 Therefore, the optical performance (MTF, projection method, chromatic aberration, shading, etc.) of the peripheral part of the wide-angle image acquired by the imaging system A and the imaging system B is important.

上に実施の形態を説明した広角レンズは、像高：Ｙ、焦点距離：ｆ、画角：θが、関係
「Ｙ＝ｆ・θ」を満足する所謂「等距離射影方式」の射影方式を採用している。 The wide-angle lens described in the above embodiment employs a so-called “equal distance projection method” in which the image height: Y, the focal length: f, and the angle of view: θ satisfy the relationship “Y = f · θ”. Adopted.

この射影方式では「画像の中心から周辺までの像高距離と入射角度が比例」しており、通常のカメラの中心射影方式に比して、広角画像周辺における撮像センサのピクセル数を多く使用することが出来る。 In this projection method, “the image height distance from the center of the image to the periphery is proportional to the incident angle”, and the number of pixels of the image sensor around the wide-angle image is used more than in the normal camera center projection method. I can do it.

このため、ＭＴＦが周辺まで「略均一に解像」していれば、画面全域において均一な画像が取得できる。 Therefore, if the MTF is “substantially uniformly resolved” to the periphery, a uniform image can be acquired over the entire screen.

しかし、広角レンズが、先に説明した「色シェーディング」を有すると、合成された全天球画像の「繋ぎの部分」での色味が他の部分と異なったものとなり、「繋ぎの部分が目立つ画像」になる。 However, if the wide-angle lens has the “color shading” described earlier, the color of the synthesized celestial sphere image in the “joint part” will be different from the other parts. A prominent image.

図１に実施の形態を示す広角レンズを、撮像系Ａ、撮像系Ｂにおいて用いれば、このような「色味」の不均一を有効に軽減もしくは防止でき「全体の色味が均一な全天球画像」を得ることができる。 If the wide-angle lens shown in FIG. 1 is used in the imaging system A and the imaging system B, such unevenness of “color” can be effectively reduced or prevented. A “sphere image” can be obtained.

また、図２に実施の形態を示す広角レンズを、各撮像系Ａ、撮像系Ｂにおいて用いれば、上記「色味」の不均一を有効に軽減もしくは防止して、全体の色味が均一な全天球画像を得ることができ、且つ、ゴースト像を有効に軽減させることができる。 In addition, if the wide-angle lens whose embodiment is shown in FIG. 2 is used in each imaging system A and imaging system B, the unevenness of the “color” is effectively reduced or prevented, and the overall color is uniform. An omnidirectional image can be obtained and a ghost image can be effectively reduced.

以上のように、この発明によれば、以下の如き、広角レンズおよび撮像装置を実現できる。 As described above, according to the present invention, the following wide-angle lens and imaging device can be realized.

［１］
１８０度より大きい画角を持ち、撮像センサによる撮像に用いられる広角レンズであって、物体側から像側へ向かって順次、前群、透明光学素子、後群を配し、開口絞りを有してなり、前記前群は、２枚のレンズにより構成され、負の屈折力を持ち、且つ、像側に向いた凹レンズ面を群内に１面以上有し、前記透明光学素子は、入射面と射出面とがともに平面であり、後群は、５枚のレンズにより構成されて正の屈折力を有し、前群が有する前記凹レンズ面の１以上に、入射角が０度から５０度の範囲で４００ｎｍないし８００ｎｍの波長範囲の光に対して分光反射率が１％以下となる広波長低反射コートが形成されている広角レンズ。 [1]
A wide-angle lens that has an angle of view greater than 180 degrees and is used for imaging by an imaging sensor. The front group, transparent optical element, and rear group are arranged sequentially from the object side to the image side, and have an aperture stop. The front group is composed of two lenses, has a negative refractive power, and has at least one concave lens surface facing the image side in the group, and the transparent optical element has an entrance surface The rear group is composed of five lenses and has positive refractive power, and the incident angle is 0 to 50 degrees to one or more of the concave lens surfaces of the front group. A wide-angle lens having a wide-wavelength low-reflection coating having a spectral reflectance of 1% or less with respect to light in the wavelength range of 400 nm to 800 nm.

［２］
［１］記載の広角レンズにおいて、広波長低反射コート１１、１２が、前群の２以上の凹レンズ面に形成されている広角レンズ。 [2]
The wide-angle lens according to [1], wherein the wide-wavelength low-reflection coatings 11 and 12 are formed on two or more concave lens surfaces of the front group.

［３］
［１］または［２］記載の広角レンズにおいて、前群が、凹レンズ面を像側に向けた２枚の負メニスカスレンズＬ１、Ｌ２で構成され、広波長低反射コート１１、１２が、２枚の負メニスカスレンズＬ１、Ｌ２の各凹レンズ面に形成されている広角レンズ。 [3]
In the wide-angle lens according to [1] or [2], the front group includes two negative meniscus lenses L1 and L2 having a concave lens surface facing the image side, and two wide-wavelength low-reflection coatings 11 and 12 are provided. Wide-angle lenses formed on the concave lens surfaces of the negative meniscus lenses L1 and L2.

［４］
［１］ないし［３］の何れか１に記載の広角レンズにおいて、前群を構成する２枚のレンズが、屈折率：１．８以上の材質により形成されている広角レンズ。 [4]
The wide-angle lens according to any one of [1] to [3], wherein the two lenses constituting the front group are formed of a material having a refractive index of 1.8 or more.

このように屈折率の高い材質で、前群のレンズを形成すると、レンズ面の曲率の増大を伴うことなく、凹レンズ面での屈折作用を高めることができる。 When the front lens group is formed of a material having a high refractive index in this manner, the refractive action on the concave lens surface can be enhanced without increasing the curvature of the lens surface.

従って、広波長低反射コートの分光反射率特性に対する要求を緩くすることができ、広波長低反射コートの設計・形成が容易になる。 Therefore, the demand for the spectral reflectance characteristics of the wide wavelength low reflection coat can be relaxed, and the design and formation of the wide wavelength low reflection coat becomes easy.

［５］
［１］ないし［４］の何れか１に記載の広角レンズにおいて、透明光学素子Ｌ３の入射面もしくは射出面に、反射型の赤外光カットフィルタ１３を形成された広角レンズ。 [5]
The wide-angle lens according to any one of [1] to [4], wherein a reflective infrared light cut filter 13 is formed on an incident surface or an exit surface of the transparent optical element L3.

［６］
［５］記載の広角レンズにおいて、前群における全ての凸面と、透明光学素子Ｌ３の赤外光カットフィルタ１３が形成されていない面と、後群の各レンズの、空気に接する全てのレンズ面に低反射コートが形成されている広角レンズ。 [6]
[5] In the wide-angle lens according to [5], all the convex surfaces in the front group, the surface on which the infrared light cut filter 13 of the transparent optical element L3 is not formed, and all the lens surfaces in contact with air of each lens in the rear group A wide-angle lens with a low-reflection coating.

［７］
［１］ないし［６］の何れか１に記載の広角レンズにおいて、透明光学素子Ｌ３が、入射面から入射する光束の光軸を屈曲させて射出面から射出させる反射面を有するプリズム形状である広角レンズ。 [7]
In the wide-angle lens described in any one of [1] to [6], the transparent optical element L3 has a prism shape having a reflecting surface that bends the optical axis of a light beam incident from the incident surface and emits the light from the emitting surface. Wide angle lens.

［８］
１８０度より大きい画角をもつ広角レンズにより撮像対象の像を撮像センサＩＳＡにより撮像する撮像装置であって、１８０度より大きい画角を持つ広角レンズが、［１］ないし［７］の何れか１に記載の広角レンズである撮像装置。 [8]
An image pickup apparatus for picking up an image to be picked up by the image sensor ISA using a wide-angle lens having an angle of view greater than 180 degrees, and the wide-angle lens having an angle of view greater than 180 degrees is any one of [1] to [7] 2. An imaging device that is a wide-angle lens according to 1.

［９］
１８０度より大きい画角を持つ広角レンズと、この広角レンズによる像を撮像する撮像センサとを有する同一構造の撮像系を２つ組み合わせ、各撮像系により撮像された像を合成して４πラジアンの立体角内の像を得る全天球型の撮像装置であって、同一構造の２つの撮像系の広角レンズが、［７］記載の広角レンズである撮像装置。 [9]
Two imaging systems having the same structure including a wide-angle lens having an angle of view larger than 180 degrees and an imaging sensor that captures an image by the wide-angle lens are combined, and images captured by the imaging systems are combined to obtain 4π radians. An omnidirectional imaging device that obtains an image within a solid angle, wherein the wide-angle lenses of two imaging systems having the same structure are the wide-angle lenses described in [7].

［１０］
［９］記載の撮像装置において、広角レンズの１８０度を超える全画角範囲に対し等距離撮影方式である撮像装置。 [10]
[9] The imaging apparatus according to [9], wherein the imaging apparatus is an equidistant imaging method over a full field angle range exceeding 180 degrees of the wide angle lens.

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上に説明した実施の各形態においては、広角レンズの前群を、２枚の負メニスカスレンズＬ１、Ｌ２で構成したが、これに限らず、前群を１枚の負レンズで構成してもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the invention described in the claims unless otherwise specified in the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.
For example, in each of the embodiments described above, the front group of the wide-angle lens is configured by two negative meniscus lenses L1 and L2. However, the present invention is not limited to this, and the front group is configured by one negative lens. May be.

また、上に説明した実施の各形態においては、前群を構成する２枚の負メニスカスレンズの各々の凹レンズ面に広波長低反射コートを形成している。 In each of the embodiments described above, a wide-wavelength low-reflection coating is formed on the concave lens surfaces of the two negative meniscus lenses constituting the front group.

しかし、これに限らず、２枚の負メニスカスレンズの凹レンズ面のうちの１面のみに広波長低反射コートを形成するのみでも、色シェーディングやゴースト像を有効に改善することができる。 However, the present invention is not limited to this, and color shading and ghost images can be effectively improved only by forming a wide-wavelength low-reflection coating only on one of the concave lens surfaces of the two negative meniscus lenses.

特に、上に説明した実施の形態においては、レンズＬ１の凹レンズ面の曲率は、レンズＬ２の凹レンズ面の曲率よりも小さい。 In particular, in the embodiment described above, the curvature of the concave lens surface of the lens L1 is smaller than the curvature of the concave lens surface of the lens L2.

従って、この場合「レンズＬ２の凹レンズ面のみ」に、広波長低反射コートを形成するのみでも、色シェーディングやゴースト像の有効な改善が可能である。 Therefore, in this case, it is possible to effectively improve the color shading and the ghost image only by forming the wide wavelength low reflection coating only on the “concave lens surface of the lens L2”.

この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。 The effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of suitable effects resulting from the invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments.

Ｌ１前群の負メニスカスレンズ
Ｌ２前群の負メニスカスレンズ
Ｌ３透明光学素子
Ｌ４後群のレンズ
Ｌ５後群のレンズ
Ｌ６後群のレンズ
Ｌ７後群のレンズ
Ｌ８後群のレンズ
１１広波長低反射コート（ＷＡＲコート）
１２広波長低反射コート（ＷＡＲコート）
Ｓ開口絞り
１３反射型の赤外光カットフィルタ L1 negative meniscus lens of the front group
L2 Negative meniscus lens of the front group
L3 Transparent optical element
L4 Rear lens group
L5 Rear lens group
L6 Rear lens group
L7 Rear lens group
L8 Rear lens group
11 Wide wavelength low reflection coating (WAR coating)
12 Wide wavelength low reflection coating (WAR coating)
S Aperture stop
13 Reflection type infrared light cut filter

特開２００５−２９２２８０号公報JP 2005-292280 A 特開２００８−１３４５４０号公報JP 2008-134540 A 特開２００８−１３４５３５号公報JP 2008-134535 A 特開２０１３−３５４７号公報JP 2013-3547 A 特開２００１−４２２３０号公報JP 2001-42230 A 特開２０１４−６０４８号公報JP 2014-6048 A

Claims

A wide-angle lens having an angle of view greater than 180 degrees and used for imaging by an imaging sensor,
In order from the object side to the image side, a front group, a transparent optical element, and a rear group are arranged, and an aperture stop is provided.
The front group is composed of two lenses, has negative refractive power, and has at least one concave lens surface facing the image side in the group,
In the transparent optical element, both the entrance surface and the exit surface are flat surfaces,
The rear group is composed of five lenses and has a positive refractive power,
A wide-wavelength low-reflection coating having a spectral reflectance of 1% or less with respect to light in the wavelength range of 400 nm to 800 nm with an incident angle in the range of 0 to 50 degrees is formed on one or more of the concave lens surfaces of the front group Wide angle lens.

The wide-angle lens according to claim 1,
A wide-angle lens in which a wide-wavelength low-reflection coating is formed on two or more concave lens surfaces in the front group.

The wide-angle lens according to claim 1 or 2,
A wide-angle lens in which the front group includes two negative meniscus lenses having a concave lens surface facing the image side, and a wide-wavelength low-reflection coating is formed on each concave lens surface of the two negative meniscus lenses.

The wide-angle lens according to any one of claims 1 to 3,
A wide-angle lens in which two lenses constituting the front group are made of a material having a refractive index of 1.8 or more.

The wide-angle lens according to any one of claims 1 to 4,
A wide-angle lens in which a reflective infrared light cut filter is formed on the incident surface or the exit surface of a transparent optical element.

The wide-angle lens according to claim 5, wherein
A wide-angle lens in which a low-reflection coating is formed on all convex surfaces in the front group, a surface on which the infrared light cut filter of the transparent optical element is not formed, and all lens surfaces in contact with air of each lens in the rear group .

The wide-angle lens according to any one of claims 1 to 6,
A wide-angle lens having a prism shape in which a transparent optical element has a reflecting surface that bends an optical axis of a light beam incident from an incident surface and emits the light from the emitting surface.

An imaging apparatus that captures an image of an imaging target with an imaging sensor using a wide-angle lens having an angle of view greater than 180 degrees,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the wide-angle lens having a field angle larger than 180 degrees is the wide-angle lens according to claim 1.

Two imaging systems having the same structure including a wide-angle lens having an angle of view larger than 180 degrees and an imaging sensor that captures an image by the wide-angle lens are combined, and images captured by the imaging systems are combined to obtain 4π radians. An omnidirectional imaging device that obtains an image within a solid angle,
The imaging apparatus according to claim 7, wherein the wide-angle lenses of two imaging systems having the same structure are the wide-angle lenses.

The imaging apparatus according to claim 9, wherein
An imaging apparatus that is an equidistant photographing method over a full field angle range exceeding 180 degrees of a wide-angle lens.