JP2009086644A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像レンズにおいて、良好な光学性能を保持するとともに、小型化および軽量化を図る。
【解決手段】撮像レンズ１は、物体側から順に、全体として正のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ１と、最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けている第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを持つ単レンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、全体として負のパワーを持つ第４レンズ群Ｇ４とを備える。撮像レンズ１において、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズの像側の面は、像側に凸面を向けていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を用いた車載用カメラ、携帯端末用カメラ、監視カメラ等に使用されるのに好適な撮像レンズ、および該撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子は近年非常に小型化及び高画素化が進んでいる。それとともに、これら撮像素子を備えた撮像機器本体も小型化が進み、それに搭載される撮像レンズにも小型化、軽量化が求められている。

一方、車載用カメラや監視カメラなどでは、寒冷地の外気から熱帯地方の夏の車内まで高い耐候性を持ちながら広い温度範囲で使用可能な、小型で高性能のレンズが求められている。特に車の中に配置され、前方を監視するようなカメラにおいて、可視域から赤外域までの広い波長帯で使用可能なことが求められている。また、車載用カメラとして用いる場合、車の外観上の点から露出するレンズ部が小さいことも求められている。

下記特許文献１〜３には、可視域から近赤外域までの波長帯で使用可能なものとして、物体側から順に、正のパワーの第１レンズ群と、正または負のパワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群とからなる４群構成の望遠レンズ系が開示されている。特許文献１〜３に記載のレンズ系において、第２レンズ群の最も物体側のレンズは物体側に凸面を向けており、絞りは第３レンズ群と第４レンズ群との間に配置されている。
特開２００６−６４８２９号公報 特開２００６−９１７１５号公報 特開２００６−９１７１８号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載のものは、絞りが第３レンズ群よりも像側に配置されており、絞り位置が像面に近いため、最も物体側のレンズにおける光線高が高くなり、レンズが大径化してしまうという短所がある。特に、車載用カメラにおいては、外観上、レンズ面の露出面積が小さいことが好ましく、そのためには小径であることが好ましい。

本発明は、上記事情に鑑み、良好な光学性能を保持しながら、小型化および軽量化の図られた撮像レンズ、および該撮像レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、全体として正のパワーを持つ第１レンズ群と、最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けている第２レンズ群と、正のパワーを持つ単レンズからなる第３レンズ群と、全体として負のパワーを持つ第４レンズ群とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の撮像レンズは、上記構成の４群を含むレンズ系において、各レンズ群の構成を好適に選択することで、良好な光学性能を保持しつつ、小型化および軽量化に有利な性能を得ることが可能になる。特に、第２レンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けるよう構成されていることで、像面湾曲と球面収差を良好に補正することができるとともに、軸外光線を光軸に沿うように屈折させてレンズ径の径方向の大きさを小さくすることができる。

ここで、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬとし、前記第４レンズ群の最も像側の面から像面までの光軸上の距離をＢｆとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）、（２）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（１）、（２）のいずれか一方を満足するものでもよく、あるいは下記条件式（１）、（２）の双方を満足するものでもよい。
０．８＜Ｌ／ｆ＜１．７ … （１）
０．２＜Ｂｆ／ｆ＜０．４ … （２）

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第２レンズ群の最も像側のレンズの像側の面が、像側に凸面を向けていることが好ましい。

その際に、前記第２レンズ群が、物体側に凹面を向けたレンズおよび像側に凸面を向けたレンズを物体側からこの順に接合してなる接合レンズからなるように構成してもよい。

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第１レンズ群が、物体側に凸面を向けた単レンズからなり、前記第４レンズ群が、物体側に凹面を向けたレンズおよび像側に凸面を向けたレンズを物体側からこの順に接合してなる接合レンズからなるように構成してもよい。

あるいは、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第１レンズ群が、物体側に凸面を向けた単レンズからなり、前記第４レンズ群が、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の単レンズからなるように構成してもよい。

上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ_２とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
−１．０＜ｆ／ｆ_２＜１．０ … （３）

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径をＲ_２Ａとし、前記第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径をＲ_２Ｂとしたとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３＜Ｒ_２Ａ／Ｒ_２Ｂ＜１．５ … （４）

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第２レンズ群が負のパワーを持つレンズを含み、前記第２レンズ群に含まれる少なくとも１つの負のパワーを持つレンズのｄ線に対するアッベ数が、４０以下であることが好ましい。

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、絞りが、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズよりも物体側に配置されていることが好ましい。

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第１レンズ群の最も物体側の面の頂点から入射瞳までの距離をＥＮＰとし、前記第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
ＥＮＰ／Ｌ＜０．５ … （５）

さらに、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第４レンズ群が接合レンズを含み、該接合レンズの最も物体側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_Ｆ４とし、前記接合レンズの最も像側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_Ｒ４としたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
ν_Ｆ４／ν_Ｒ４＞１．０ … （６）

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ_４とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
−３．０＜ｆ_４／ｆ＜−０．５ … （７）

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、前記第２レンズ群における最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ_２としたとき、下記条件式（８）を満足することが好ましい。
３．５＜Ｄ_２＜６．０ … （８）

さらにまた、上記本発明の撮像レンズにおいては、全レンズの有効直径が、１５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、「有効直径」とは、有効径の直径のことである。

なお、上記のＬおよびＢｆの算出の際には、バックフォーカス分については空気換算した距離を用いるものとする。

また、上記条件式（１）〜（８）の各値は、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長としたものであり、本明細書においては特に断りのない限り、ｄ線を基準波長とする。

本発明の撮像装置は、上記記載の撮像レンズと、該撮像レンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、少なくとも４群からなるレンズ系において、各レンズ群の構成を好適に設定しているため、良好な光学性能を確保しながら、小型化および軽量化の図られた撮像レンズ、および該撮像レンズを備えた撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の撮像レンズの実施形態について説明し、その後で撮像装置の実施形態について説明する。

図１に本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ１のレンズ断面図を示す。図１には、軸上光線の最外周光線２、軸外光線の主光線３、軸外光線の最外周光線４も合わせて示してある。なお、この図１に示す構成例は、図２に示す後述の実施例１のレンズ構成に対応している。また、図３〜図１６には、本発明の実施形態にかかる撮像レンズの別の構成例のレンズ断面図を示しており、これらは後述の実施例２〜１５のレンズ構成に対応している。

本発明の実施形態にかかる撮像レンズは、物体側から順に、全体として正のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ１と、最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けている第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを持つ単レンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、全体として負のパワーを持つ第４レンズ群Ｇ４とを備える。

なお、図１〜図１６では、撮像レンズが撮像装置に適用される場合を考慮して、撮像レンズの結像位置Ｐｉｍを含む像面に配置された撮像素子５も図示している。撮像素子５は、撮像レンズにより形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えばＣＣＤイメージセンサ等からなる。

また、撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、カバーガラスや、ローパスフィルタまたは赤外線カットフィルタ等を配置することが好ましく、図１、図２、図４〜図１６ではこれらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰをレンズ系と撮像素子５との間に配置した例を示している。例えば、本撮像レンズが、車載カメラに使用され、夜間の視覚補助用の暗視カメラとして使用される場合には、レンズ系と撮像素子との間に紫外光から青色光をカットするようなフィルタを挿入してもよい。

なお、レンズ系と撮像素子５との間にローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよい。あるいは、第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４のいずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた単レンズのみから構成されることが好ましい。第１レンズ群Ｇ１を物体側に凸面を向けた正のパワーを持つ単レンズにより構成することで、コマ収差を良好に補正することができる。また、第１レンズ群Ｇ１を単レンズで構成することで、レンズ枚数を少なく構成でき、小型化、軽量化および低コスト化に貢献できる。なお、第１レンズ群Ｇ１は、複数のレンズにより構成されていてもよい。

第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けているように構成することで、像面湾曲と球面収差を良好に補正することができ、Ｆ値を小さくしたまま良好な光学性能を得ることが可能になる。同時に、軸外光線を光軸に沿うように屈折させることができ、レンズ系の径方向のサイズを小さくできる。

さらに、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズの像側の面が像側に凸面を向けているように構成することがより好ましく、この場合には、像面湾曲をさらに良好に補正することができる。

第２レンズ群Ｇ２は、１枚のレンズにより構成してもよく、または複数のレンズにより構成してもよい。第２レンズ群Ｇ２を１枚のレンズにより構成する場合は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズとすることが好ましい。

また、第２レンズ群Ｇ２を２枚のレンズにより構成する場合は、例えば、物体側に凹面を向けたレンズおよび像側に凸面を向けたレンズを物体側からこの順に接合した接合レンズで構成することが好ましい。第２レンズ群Ｇ２において、最も物体側の面を凹面にするとともに最も像側の面を凸面にすることで、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。また、第２レンズ群Ｇ２を接合レンズとすることで、可視から赤外までの広い波長帯域で軸上の色収差と倍率の色収差を良好に補正することができる。

第２レンズ群Ｇ２が接合レンズを含むように構成する場合は、正のレンズと負のレンズからなる接合レンズとすることが色収差補正上好ましい。この場合、物体側から順に物体側に凹面を向けた負のレンズと像側に凸面を向けた正のレンズの接合レンズとしてもよく、あるいは、物体側から順に物体側に凹面を向けた正のレンズと像側に凸面を向けた負のレンズの接合レンズとしてもよい。

第２レンズ群Ｇ２が、正のレンズと負のレンズからなる接合レンズを含む場合は、この正のレンズは両凸レンズであることが好ましく、これにより、正のパワーを強くすることができ、収差補正上有利である。

また、第２レンズ群Ｇ２が負のレンズを含む場合は、この負のレンズのｄ線に対するアッベ数が４０以下であることが好ましい。このような材質を選択することにより、軸上の色収差および倍率の色収差を良好に補正することができる。

第２レンズ群Ｇ２は全体として正のパワーを持つように構成してもよく、あるいは全体として負のパワーを持つように構成してもよい。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた単レンズのみから構成されることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３を物体側に凸面を向けた正のパワーを持つ単レンズにすることで、球面収差を良好に補正することができる。第３レンズ群の正のパワーを持つ単レンズは、物体側の面の曲率半径の絶対値が像側の面の曲率半径の絶対値より小さくなるように構成することが好ましく、この場合には、球面収差とコマ収差をさらに良好に補正することができる。また、第３レンズ群Ｇ３を単レンズのみから構成することにより、複数のレンズで構成する場合に比べて全長を短くすることができ、小型化に貢献できる。

第４レンズ群Ｇ４は、１枚のレンズにより構成してもよく、または複数のレンズにより構成してもよい。第４レンズ群Ｇ４を１枚のレンズにより構成する場合は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズとすることが好ましい。

また、第４レンズ群Ｇ４を２枚のレンズにより構成する場合は、例えば、物体側に凹面を向けたレンズおよび像側に凸面を向けたレンズを物体側からこの順に接合した接合レンズで構成することが好ましい。第４レンズ群Ｇ４を接合レンズとすることで、可視から赤外までの広い波長帯域で軸上の色収差と倍率の色収差を良好に補正することができる。

第４レンズ群Ｇ４が接合レンズを含むように構成する場合は、その接合レンズは、正のパワーを持つレンズと負のパワーを持つレンズからなることが色収差補正上好ましい。この場合、物体側に正のパワーを持つレンズを配置してもよく、像側に正のパワーを持つレンズを配置してもよい。なお、第４レンズ群が含む接合レンズは、負のパワーを持つレンズと負のパワーを持つレンズからなるものであってもよい。

第４レンズ群Ｇ４が接合レンズを含む場合は、その接合レンズの最も物体側のレンズのアッベ数は４０以下であることが好ましく、この場合には軸上の色収差と倍率の色収差を良好に補正することができる。

ここで、図１〜図９、図１２、図１３に示す撮像レンズは、４群６枚構成であり、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１と第２レンズＧ２との間に配置されている。具体的には、これらの撮像レンズは、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１およびレンズＬ２２の接合レンズからなり、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３からなり、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１およびレンズＬ４２の接合レンズからなる。

また、図１０に示す撮像レンズは、４群６枚構成であり、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１より物体側に配置されている。図１０に示す撮像レンズは、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１およびレンズＬ２２の接合レンズからなり、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３からなり、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１およびレンズＬ４２の接合レンズからなる。

また、図１１に示す撮像レンズは、４群５枚構成であり、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１より物体側に配置されている。図１１に示す撮像レンズは、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２からなり、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３からなり、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１およびレンズＬ４２の接合レンズからなる。

さらに、図１４〜図１６に示す撮像レンズは、４群５枚構成であり、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１と第２レンズＧ２との間に配置されている。具体的には、これらの撮像レンズは、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１およびレンズＬ２２の接合レンズからなり、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３からなり、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４からなる。

なお、図１〜図１６における開口絞りＳｔは形状や大きさを表すものではなく光軸Ｚ上の位置を示すものである。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬとし、第４レンズ群Ｇ４の最も像側の面から像面までの光軸上の距離をＢｆとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）、（２）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（１）、（２）のいずれか一方を満足するものでもよく、あるいは下記条件式（１）、（２）の双方を満足するものでもよい。
０．８＜Ｌ／ｆ＜１．７ … （１）
０．２＜Ｂｆ／ｆ＜０．４ … （２）

条件式（１）の上限を超えると、全長が長くなり小型化の目的を達成することができなくなる。条件式（１）の下限を超えると、全長が短くなりすぎて各レンズの加工が困難となるか、全系の焦点距離が長すぎて画角が小さくなりすぎてしまう。

条件式（２）の上限を超えると、バックフォーカスが長くなりすぎて全長を短く抑えることが困難となる。条件式（２）の下限を超えると、バックフォーカスが短くなりすぎてレンズ系と撮像素子との間にＩＲカットフィルタやＵＶカットフィルタ等の各種フィルタを挿入することが困難となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ_２とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
−１．０＜ｆ／ｆ_２＜１．０ … （３）

条件式（３）は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離の適切な範囲を規定するものである。条件式（３）の上限または下限を超えると、球面収差が大きくなり、Ｆ値の小さな明るい光学系を実現して良好な像を得ることが困難となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面の曲率半径をＲ_２Ａとし、第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面の曲率半径をＲ_２Ｂとしたとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３＜Ｒ_２Ａ／Ｒ_２Ｂ＜１．５ … （４）

条件式（４）は、第２レンズ群Ｇ２を１つの群として見たとき、この群の入射面と出射面の曲率半径の適切な範囲を規定するものである。条件式（４）の上限または下限を超えると、像面湾曲を良好に補正することが困難となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、開口絞りＳｔが、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズよりも物体側に配置されていることが好ましい。第１レンズ群Ｇ１が正のパワーを持ち、開口絞りＳｔが第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されるように構成することで、収差を良好に補正しながら入射瞳位置を物体側に位置させることができる。これにより、物体側に近いレンズにおける光線高が低くなり、レンズの有効径を小さくできるので、レンズの露出する面積を小さくすることができる。例えば車載カメラとして使用される場合、外観を損なわないようにレンズの露出する面積を小さくすることが望まれているため、上記構成は有効である。

上記開口絞りＳｔの位置としては、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間でもよく、第１レンズ群Ｇ１より物体側でもよい。開口絞りＳｔを第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置した場合には、コマ収差を良好に補正しながら入射瞳位置を物体側方向へ位置させることができるので、性能上有利な構成となる。

また、開口絞りＳｔを第１レンズ群Ｇ１より物体側に配置した場合に、入射瞳位置をレンズ系よりも物体側に位置させることができ、レンズの露出する面積を最小限に抑えることができるので、小型化に有利な構成となる。なお、第１レンズ群Ｇ１が複数のレンズにより構成されている場合には、開口絞りＳｔは第１レンズ群Ｇ１中に含まれていても良い。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面の頂点から入射瞳までの距離をＥＮＰとし、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
ＥＮＰ／Ｌ＜０．５ … （５）

条件式（５）を満足することで、最も物体側のレンズの外部に露出するレンズ径を小さくすることができる。条件式（５）の範囲を超えると、最も物体側のレンズの外部に露出するレンズ径が大きくなり、例えば車載用カメラとして使用される場合、車の外観を損ねてしまう虞がある。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第４レンズ群Ｇ４が接合レンズを含み、該接合レンズの最も物体側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_Ｆ４とし、前記接合レンズの最も像側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_Ｒ４としたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
ν_Ｆ４／ν_Ｒ４＞１．０ … （６）

条件式（６）は、第４レンズ群Ｇ４の接合レンズの適切な材質を規定するものである。条件式（６）の範囲を超えると、軸上色収差と倍率の色収差を良好に補正することが困難となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第４レンズ群の焦点距離をｆ_４とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
−３．０＜ｆ_４／ｆ＜−０．５ … （７）

条件式（７）は第４レンズ群Ｇ４の焦点距離の適切な範囲を規定するものである。条件式（７）の上限を超えると、像面湾曲は良好に補正可能だがコマ収差の補正が困難となる。条件式（７）の下限を超えると、像面湾曲の補正が困難となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２における最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ_２としたとき、下記条件式（８）を満足することが好ましい。
３．５＜Ｄ_２＜６．０ … （８）

条件式（８）が上限を超えると、第２レンズ群Ｇ２が大型化してしまい、全系の小型化の目的に反する。条件式（８）の下限以上とすることで、軸上光束と軸外光束を分離することができ、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、全レンズの有効直径が１５ｍｍ以下であることが好ましく、これにより、径方向の小型化を図ることができ、レンズの露出する面積を小さくすることができる。さらに、本実施形態にかかる撮像レンズにおいては、全レンズの有効直径が１０ｍｍ以下であることがより好ましい。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいては、露出径をＸとし、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、下記条件式（９）を満足することが好ましい。ここで、露出径Ｘは、開口絞りＳｔが全系の最も物体側のレンズより物体側に配置されているときは開口絞りＳｔの開口部の直径であり、それ以外の場合は、最も物体側のレンズの有効直径である。
Ｘ／Ｌ≦０．５ … （９）

条件式（９）を満足するように構成することにより、露出するレンズ径を小さくすることができ、例えば車載カメラとして使用される場合、車の外観を損ねないという点から有効である。

また、本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ_１とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１０）を満足することが好ましい。
０．５＜ｆ_１／ｆ＜１．５ … （１０）

条件式（１０）の上限を超えると、コマ収差を良好に補正することが困難となる。条件式（１０）の下限を超えると、バックフォーカスが短くなるとともに像面湾曲の補正も困難となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をf_３とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１１）を満足することが好ましい。
１．０＜ｆ_３／ｆ＜３．５ … （１１）

条件式（１１）の上限を超えると、コマ収差の補正が困難となる。条件式（１１）の下限を超えると、像面湾曲の補正が困難となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２が正のパワーを持つレンズおよび負のパワーを持つレンズからなる接合レンズを含むとき、この接合レンズを構成する正のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_ｐ２とし、負のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_ｎ２としたとき、下記条件式（１２）を満足することが好ましい。
ν_ｐ２／ν_ｎ２＞１．０ … （１２）

条件式（１２）の下限を超えると、軸上色収差と倍率の色収差を良好に補正することが困難となる。

本実施形態にかかる撮像レンズにおいては、さらに条件式（１２−２）を満足することが好ましく、この場合には軸上色収差と倍率の色収差の補正がより有利となる。
ν_ｐ２／ν_ｎ２＞１．４ … （１２−２）

後述の実施例１〜１２のレンズの材質は全てガラスを用いている。本発明の撮像レンズは、このように全レンズをガラスにより構成してもよく、あるいは透明なセラミックス、プラスチックにより構成してもよい。

なお、本撮像レンズが例えば車載用カメラ等の厳しい環境において使用される場合には、最も物体側に配置されるレンズは、風雨による表面劣化、直射日光による温度変化に強く、さらには油脂・洗剤等の化学薬品に強い材質、すなわち耐水性、耐候性、耐酸性、耐薬品性等が高い材質を用いることが好ましい。

また、最も物体側に配置されるレンズの材質としては堅く、割れにくい材質を用いることが好ましく、具体的にはガラスもしくは透明なセラミックスを用いることが好ましい。セラミックスは通常のガラスに比べ強度が高く、耐熱性が高いという性質を有する。

また、本撮像レンズが、例えば車載用カメラに適用される場合には、寒冷地の外気から熱帯地方の夏の車内まで広い温度範囲で使用可能なことが要求される。広い温度範囲で使用される場合には、レンズの材質としては線膨張係数の小さいものを用いることが好ましい。

また、安価にレンズを製作するためには、全てのレンズが球面レンズであることが好ましい。あるいは、各収差を良好に補正するためには、非球面レンズを用いてもよい。そして、非球面を精度良く低コストで形成するために、レンズの材質としてプラスチックを用いてもよい。

なお、各レンズ間の有効径外を通過する光束は、迷光となって像面に達し、ゴーストとなるおそれがあるため、必要に応じて、この迷光を遮光する遮光手段を設けることが好ましい。この遮光手段としては、例えばレンズの像側の有効径外の部分に不透明な塗料を施したり、不透明な板材を設けたりしてもよい。または、迷光となる光束の光路に不透明な板材を設けて遮光手段としてもよい。一例として、図１では、レンズＬ４２の像側の面に遮光手段１１を設けた例を示している。

次に、本発明にかかる撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。

＜実施例１＞
実施例１にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１に示す。表１のレンズデータにおいて、面番号は最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示す。なお、表１のレンズデータには開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて付している。

表１のＲｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面の曲率半径を示し、Ｄｉはｉ（ｉ＝１、２、３、…）番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。また、Ｎｄｊは最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。表１において、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。

表１の各種データにおいて、ＦＮｏ．はＦ値、ωは半画角、Ｌは全系の第１レンズＬ１の物体側の面から像面までの光軸Ｚ上の距離（バックフォーカス分は空気換算）、Ｂｆは空気換算したバックフォーカス、ｆは全系の焦点距離、ｆ_１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆ_２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、ｆ_３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、ｆ_４は第４レンズ群Ｇ４の焦点距離である。表１の各種データにおいて、ωの単位は度であり、ＦＮｏ．とω以外の単位は全てｍｍである。なお、表１中の記号の意味は後述の実施例についても同様である。

実施例１のレンズ構成図を図２に示す。図２における符号Ｒｉ、Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は表１のＲｉ、Ｄｉと対応している。図２の符号は、開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて付している。

＜実施例２＞
実施例２にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表２に、レンズ構成図を図３に示す。図３において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表２のＲｉ、Ｄｉと対応している。なお、表２および図３に示す実施例２の構成例は、光学部材ＰＰを含まないものを示しているが、実施例２のレンズ系についても、他の実施例と同様に、レンズ系と像面の間に光学部材を挿入して使用することも可能である。

＜実施例３＞
実施例３にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表３に、レンズ構成図を図４に示す。図４において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表３のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例４＞
実施例４にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表４に、レンズ構成図を図５に示す。図５において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表４のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例５＞
実施例５にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表５に、レンズ構成図を図６に示す。図６において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表５のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例６＞
実施例６にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表６に、レンズ構成図を図７に示す。図７において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表６のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例７＞
実施例７にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表７に、レンズ構成図を図８に示す。図８において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表７のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例８＞
実施例８にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表８に、レンズ構成図を図９に示す。図９において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表８のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例９＞
実施例９にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表９に、レンズ構成図を図１０に示す。図１０において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表９のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例１０＞
実施例１０にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１０に、レンズ構成図を図１１に示す。図１１において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表１０のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例１１＞
実施例１１にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１１に、レンズ構成図を図１２に示す。図１２において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表１１のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例１２＞
実施例１２にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１２に、レンズ構成図を図１３に示す。図１３において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表１２のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例１３＞
実施例１３にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１３に、レンズ構成図を図１４に示す。図１４において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表１３のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例１４＞
実施例１４にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１４に、レンズ構成図を図１５に示す。図１５において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表１４のＲｉ、Ｄｉと対応している。

＜実施例１５＞
実施例１５にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１５に、レンズ構成図を図１６に示す。図１６において、符号Ｒｉ、Ｄｉは表１５のＲｉ、Ｄｉと対応している。

実施例１〜１５の撮像レンズにおける条件式（１）〜（１２）に対応する値を表１６および表１７に示す。これらの表からわかるように、実施例１〜１５は、条件式（１）〜（１２）を全て満たしている。

上記実施例１〜１５にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差の収差図をそれぞれ図１７〜図３１に示す。また、上記実施例１〜１５にかかる撮像レンズの各画角におけるコマ収差を図３２〜図４６に示す。各収差図には、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を基準波長とした収差を示すが、球面収差図、倍率色収差図、コマ収差図には、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、ｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）についての収差も示す。ディストーションの図は、全系の焦点距離ｆ、半画角θ（変数扱い、０≦θ≦ω）を用いて、理想像高をｆ×ｔａｎθとし、それからのずれ量を示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦ値であり、その他の収差図のωは半画角を示す。

図１７〜図４６からわかるように、上記実施例１〜実施例１５は各収差が良好に補正されている。特に、上記実施例１〜実施例１５は、可視域から近赤外までの広い波長帯域で色収差が良好に補正されている。

また、上記実施例１〜１５は、Ｆ値が２．０であり、車載用カメラや監視カメラに適用するのに好適な明るい光学系となっている。これに対して、特許文献１〜３に記載のものは、Ｆ値が２．８であり、車載用カメラや監視カメラに適用するには暗すぎる光学系となっている。

上述した実施例１〜１５の撮像レンズは、良好な光学性能を有し、小型化および軽量化を実現できるものであるため、自動車の前方、側方、後方などの映像を撮影するための車載用カメラなどに好適に使用可能である。

図４７に使用例として、自動車１００に本実施形態の撮像レンズおよび撮像装置を搭載した様子を示す。図４７において、自動車１００は、その助手席側の側面の死角範囲を撮像するための車外カメラ１０１と、自動車１００の後側の死角範囲を撮像するための車外カメラ１０２と、ルームミラーの背面に取り付けられ、ドライバーと同じ視野範囲を撮影するための車内カメラ１０３とを備えている。車外カメラ１０１と車外カメラ１０２と車内カメラ１０３とは、撮像装置であり、本発明の実施形態による撮像レンズ１と、撮像レンズ１により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子５とを備えている。

上述したように、本発明の実施形態にかかる撮像レンズ１は、小型化および軽量化が図られ、良好な光学性能を有するものであるため、車外カメラ１０１、１０２および車内カメラ１０３も小型、軽量に構成することができ、その撮像素子５の撮像面には良好な像を結像することができる。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

また、撮像装置の実施形態では、本発明を車載用カメラに適用した例について図を示して説明したが、本発明はこの用途に限定されるものではなく、例えば、携帯端末用カメラや監視カメラ等にも適用可能である。

本発明の一実施形態にかかる撮像レンズの光路図 本発明の実施例１にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例６にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例７にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例８にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例９にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１０にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１１にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１２にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１３にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１４にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１５にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例２にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例３にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例４にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例５にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例６にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例７にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例８にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例９にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例１０にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例１１にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例１２にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例１３にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例１４にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例１５にかかる撮像レンズの各収差図 本発明の実施例１にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例２にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例３にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例４にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例５にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例６にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例７にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例８にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例９にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例１０にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例１１にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例１２にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例１３にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例１４にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施例１５にかかる撮像レンズのコマ収差図 本発明の実施形態にかかる車載用の撮像装置の配置を説明するための図

符号の説明

１ 撮像レンズ
２ 軸上光線の最外周光線
３ 軸外光線の主光線
４ 軸外光線の最外周光線
５ 撮像素子
１１ 遮光手段
１００ 自動車
１０１、１０２ 車外カメラ
１０３ 車内カメラ
Ｄｉ ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸上の面間隔
Ｐｉｍ 結像位置
Ｌ１、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ４１、Ｌ４２ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｒｉ ｉ番目の面の曲率半径
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (18)

1. 物体側から順に、全体として正のパワーを持つ第１レンズ群と、最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けている第２レンズ群と、正のパワーを持つ単レンズからなる第３レンズ群と、全体として負のパワーを持つ第４レンズ群とを備えたことを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬとし、前記第４レンズ群の最も像側の面から像面までの光軸上の距離をＢｆとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
   ０．８＜Ｌ／ｆ＜１．７ … （１）
   ０．２＜Ｂｆ／ｆ＜０．４ … （２）
3. 前記第２レンズ群の最も像側のレンズの像側の面が、像側に凸面を向けていることを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
4. 前記第２レンズ群が、物体側に凹面を向けたレンズおよび像側に凸面を向けたレンズを物体側からこの順に接合してなる接合レンズからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
5. 前記第１レンズ群が、物体側に凸面を向けた単レンズからなり、
   前記第４レンズ群が、物体側に凹面を向けたレンズおよび像側に凸面を向けたレンズを物体側からこの順に接合してなる接合レンズからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
6. 前記第１レンズ群が、物体側に凸面を向けた単レンズからなり、
   前記第４レンズ群が、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の単レンズからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
7. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ_２とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −１．０＜ｆ／ｆ_２＜１．０ … （３）
8. 前記第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径をＲ_２Ａとし、前記第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径をＲ_２Ｂとしたとき、下記条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．３＜Ｒ_２Ａ／Ｒ_２Ｂ＜１．５ … （４）
9. 前記第２レンズ群が負のパワーを持つレンズを含み、前記第２レンズ群に含まれる少なくとも１つの負のパワーを持つレンズのｄ線に対するアッベ数が、４０以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
10. 絞りが、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズよりも物体側に配置されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
11. 前記第１レンズ群の最も物体側の面の頂点から入射瞳までの距離をＥＮＰとし、前記第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ＥＮＰ／Ｌ＜０．５ … （５）
12. 前記第４レンズ群が接合レンズを含み、該接合レンズの最も物体側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_Ｆ４とし、前記接合レンズの最も像側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_Ｒ４としたとき、下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、７、８、９、１０、１１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ν_Ｆ４／ν_Ｒ４＞１．０ … （６）
13. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ_４とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −３．０＜ｆ_４／ｆ＜−０．５ … （７）
14. 前記第２レンズ群における最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ_２としたとき、下記条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ３．５＜Ｄ_２＜６．０ … （８）
15. 全レンズの有効直径が、１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
16. 前記第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
    ０．８＜Ｌ／ｆ＜１．７ … （１）
17. 前記第４レンズ群の最も像側の面から像面までの光軸上の距離をＢｆとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
    ０．２＜Ｂｆ／ｆ＜０．４ … （２）
18. 請求項１から１７のいずれか１項記載の撮像レンズと、
    該撮像レンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子と
    を備えたことを特徴とする撮像装置。

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