JP2009145809A - 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、色収差が良好に補正された高い光学性能を保持しながら、小型化、広角化、低コスト化を図る。
【解決手段】物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ１と、全体として正または負のパワーを持つ第２レンズ群Ｇ２と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第３レンズ群Ｇ３と、少なくとも１面が平面であるとともに少なくとも１つの平面上に回折構造が形成された回折光学素子ＧＤとを備え、全系の焦点距離をｆとし、回折光学素子ＧＤの焦点距離をｆ_ＤＯＥとしたとき、下記条件式（１）を満足する。
−０．２＜ｆ／ｆ_ＤＯＥ＜０．２ … （１）
【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。

また、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撮像レンズには、広範囲にわたって良好な視界を確保するために、広角でありながら有効画面全体にわたって高い結像性能を有することが求められている。

従来、上記分野における比較的レンズ枚数の少ない広角の撮像レンズとしては、以下の特許文献に記載のものがある。特許文献１、２にはそれぞれ、３枚構成、４枚構成のレンズ系において、小型で軽量でありながら良好な性能を有する撮像レンズが記載されている。特許文献３には、３枚構成のレンズ系において、そのレンズ面に回折構造を形成して色収差の補正を図った撮像レンズが記載されている。
特開２００７−１１４５４６号公報 特開２００６−２９２９８８号公報 特開２００７−１１４５４５号公報

撮像レンズをＣＣＤ等の撮像素子とともに用いる場合、色収差の影響が目立つ傾向にあり、特に倍率の色収差による画像周辺部の色にじみや解像性の低下が顕著に現れやすい。屈折型レンズのみからなる光学系では、少ないレンズ枚数で色収差を補正するには限界があり、特許文献１，２に記載のものよりも、さらなる色収差の改善が望まれることになる。特許文献３に記載のものは、回折光学素子により色収差の補正を図っているが、曲率を有するレンズ面に回折構造を形成しているため、コストアップになる場合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、特に色収差が良好に補正された高い光学性能を保持しながら、小型化および広角化が図られ、低コストに製造可能な撮像レンズ、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。

本発明の第１の撮像レンズは、物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群と、全体として正または負のパワーを持つ第２レンズ群と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第３レンズ群と、少なくとも１面が平面であるとともに少なくとも１つの平面上に回折構造が形成された回折光学素子とを備え、全系の焦点距離をｆとし、前記回折光学素子の焦点距離をｆ_ＤＯＥとしたとき、下記条件式（１）を満足することを特徴とするものである。
−０．２＜ｆ／ｆ_ＤＯＥ＜０．２ … （１）

本発明の第１の撮像レンズにおいては、最も物体側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_１とし、最も物体側のレンズの焦点距離をｆ_１とし、前記回折光学素子の像側の面から像面までの光軸上の距離をＤ_ｌａｓｔとしたとき、下記条件式（２）〜（４）を満足することが好ましい。
ν_１＞４０ … （２）
−１２＜ｆ_１／ｆ＜−０．８ … （３）
０．３ｍｍ＜Ｄ_ｌａｓｔ … （４）

本発明の第２の撮像レンズは、物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群と、全体として正または負のパワーを持つ第２レンズ群と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第３レンズ群と、少なくとも１面が平面であるとともに少なくとも１つの平面上に回折構造が形成された回折光学素子とを備え、全系の焦点距離をｆとし、最も物体側のレンズの焦点距離をｆ_１とし、最も物体側のレンズの物体側の面から前記回折光学素子の回折面までの光軸上の距離をＬＤとしたとき、下記条件式（３）、（５）を満足することを特徴とするものである。
−１２＜ｆ_１／ｆ＜−０．８ … （３）
７．０ｍｍ＜ＬＤ＜１２．５ｍｍ … （５）

本発明の第１および第２の撮像レンズは、回折光学素子を備えた光学系である。回折光学素子は、色の分散特性が屈折型レンズと逆であり、さらに異常分散性を有するため、屈折型レンズで生じた色収差を回折光学素子で打ち消して効果的に色収差を補正することができる。特に、本撮像レンズでは、最も像側に回折光学素子を配置できることから、倍率色収差の補正に有利となる。また、回折光学素子は、設計自由度が高いため、色収差以外の収差補正や、光学系のコンパクト化等の設計仕様の充足にも寄与することができる。

本発明の第１および第２の撮像レンズは、各条件式を満たすように構成され、回折光学素子を備えているため、少ないレンズ枚数でありながら、色収差およびその他の収差が良好に補正された高い光学性能を実現することが容易となる。そして、レンズ枚数を少なくできることから、光学系全長の短縮化が可能となり、小型化を図ることができる。

また、本発明の第１および第２の撮像レンズの回折光学素子は、平面上に回折構造が形成されているため、曲面上に形成する場合に比べて、安価に製造可能であるとともに、製造時の性能劣化を抑制できる。

さらにまた、本発明の第１および第２の撮像レンズは、上記のように各レンズ群のパワーを設定することにより、レトロフォーカスタイプの光学系を構成でき、広角化を図ることが可能になる。

なお、本発明の撮像レンズにおいては、回折構造が形成される面が平面であればよく、回折光学素子における、回折構造が形成される平面と対向する面は、曲率を持った曲面であってもよい。なお、ここでいう平面とは、曲率が実質的に０（零）の面であり、「曲率を持った曲面」とは、曲率が実質的に０ではない面という意味である。

なお、回折構造としては、回折作用を有するものであればよく、断面形状が鋸歯状のものでもよく、階段状のものでもよい。また、回折光学素子の基板の材質としては、ガラスでもよく、プラスチックでもよい。

本発明の第１および第２の撮像レンズは、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_３としたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
１．５＜ｆ_３／ｆ＜４．０ … （６）

また、本発明の第１および第２の撮像レンズは、回折光学素子が、像側の面が平面であり、該像側の面に回折構造が形成されていることが好ましい。また、回折光学素子が、平行平面板を基板としたものであることが好ましい。

また、本発明の第１および第２の撮像レンズは、撮像素子とともに使用される撮像レンズであって、前記回折光学素子が、前記撮像素子のカバーガラスとして機能するものであるように構成することができる。

なお、上記条件式（１）〜（６）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。

本発明の撮像レンズによれば、平面上に回折構造が形成された回折光学素子を備え、各条件式を満足するように設定されているため、少ないレンズ枚数でありながら、色収差を良好に補正して高い光学性能を安価に実現できるとともに、光学系全長を短縮して小型化を図ることができる。また、本発明の撮像レンズは、レトロフォーカスタイプのパワー配置を有するため、広角化を図ることができる。

さらに、本発明の撮像レンズが、撮像素子とともに使用される撮像レンズであって、前記回折光学素子が、前記撮像素子のカバーガラスとして機能するように構成した場合には、１つの光学部材に複数の機能を持たせることができ、部品点数削減をできるとともに、光軸方向に配置する部品数を削減できるため、装置の小型化を図ることができる。

本発明の撮像装置によれば、本発明の撮像レンズを備えているため、広角の視野範囲で、色収差の低減された高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得ることができるとともに、小型で安価に構成することが可能になる。

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、図１を参照して、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。なお、図１に示す構成例は、後述の実施例１のレンズ構成に対応している。図１には、軸上光線２および最大画角で入射する軸外光線３も合わせて示してある。

また、図１には、撮像レンズ１の結像位置Ｐｉｍを含む像面に配置された撮像素子５も示している。撮像素子５は、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ものであり、例えばＣＣＤイメージセンサ等からなる。

撮像レンズ１は、光軸Ｚに沿って物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ１と、全体として正または負のパワーを持つ第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳｔと、全体として正のパワーを持つ第３レンズ群Ｇ３と、少なくとも１面が平面であるとともに少なくとも１つの平面上に回折構造が形成された回折光学素子ＧＤとが配列されてなる。なお、図１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。

図１に示す構成例の撮像レンズ１においては、第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ２，第３レンズ群Ｇ３はそれぞれ、単レンズから構成されている。しかし、各レンズ群の構成はこれに限定されず、後述の実施例に示すように、各レンズ群を複数のレンズにより構成してもよい。

撮像レンズ１は、物体側に負のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ１、像側近傍に正のパワーを持つ第３レンズ群Ｇ３を配置したレトロフォーカスタイプのパワー配置となっているため、広角化を図ることができる。

図１に示す例では、第１レンズ群Ｇ１を、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとすることにより、諸収差の発生を抑制しつつ広角化に有利な構成としている。

また、図１に示す例では、第２レンズ群Ｇ２，第３レンズ群Ｇ３を非球面レンズとすることにより、少ないレンズ枚数で短い全長と高い光学性能を確保するために有利な構成としている。

また、本実施形態の撮像レンズでは、開口絞りＳｔを第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配置することで、撮像素子５に対する高いテレセントリック性を維持しつつ、広角化を実現している。

図１において、平行平面板状に図示された回折光学素子ＧＤは、本発明の撮像レンズの特徴となるものである。回折光学素子ＧＤは、手段の項において述べたように色収差補正効果が高いため、屈折型レンズだけでは補正しきれない色収差を回折光学素子により良好に補正することができる。すなわち、少ない枚数の屈折型レンズだけでは色収差の補正が不十分であったとしても、屈折型レンズに回折光学素子を加えた光学系とすることにより、最終的には良好な色収差の補正が可能となる。特に、回折光学素子ＧＤを最も像側に配置することにより、倍率の色収差の補正に有利となる。回折光学素子ＧＤを用いることにより、レンズ枚数を少なくできるため、光学系全長の短縮化が可能となり、小型化を図ることができる。

また、撮像レンズ１の回折光学素子ＧＤは、平面上に回折構造が形成されているため、安価に製作できるという利点がある。さらに、平面上に回折構造を形成する場合は、曲面上に回折構造を形成する場合よりも、加工性が良いため、製造誤差が小さくなり、結果として製造時に発生する性能劣化を低減でき、高い光学性能を確保することができる。

回折光学素子ＧＤは、平行平面板を基板として、その像側の面が回折構造が形成された面（回折面Ｓ_ＤＯＥ）であることが好ましく、図１に示す撮像レンズ１ではそのように構成されている。かかる構成によれば、撮像レンズ１が撮像素子とともに使用されるときに、回折光学素子ＧＤに撮像素子の撮像面を保護するカバーガラスの機能を兼用させることができる。図１に示すように、回折光学素子ＧＤは、第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ３とともに撮像レンズ１を構成しつつ、撮像素子５とともに撮像デバイス６を構成することができる。

具体例として、図２に、回折光学素子ＧＤをカバーガラスとして用いた撮像デバイス６の概略断面図を示す。なお、図２では、回折光学素子ＧＤは模式的に図示している。図２の撮像デバイス６は、支持基板７に配置された撮像素子５と、平行平面板を基板とした回折光学素子ＧＤとを備え、撮像素子５と回折光学素子ＧＤとの間は封止部材８により封止され、これらは一体化されている。撮像デバイス６において、撮像素子５の撮像面５ａと回折光学素子ＧＤの回折面Ｓ_ＤＯＥとが対向するように、回折面Ｓ_ＤＯＥは像側に配置されている。

図２の回折光学素子ＧＤは平行平面板を基板としたものであるから、その物体側の面も平面であり、この物体側の平面に、用途に応じた各種コート、例えば、ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ、紫外光から青色光をカットするようなフィルタ用のコートが施されていてもよい。この場合、１つの光学部材に複数の光学的な機能を持たせることができるので、部品点数を削減できる。

ここで、本発明の実施の形態にかかる撮像レンズは、全系の焦点距離をｆとし、回折光学素子ＧＤの焦点距離をｆ_ＤＯＥとしたとき、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
−０．２＜ｆ／ｆ_ＤＯＥ＜０．２ … （１）

条件式（１）は、全系のパワーと回折光学素子ＧＤのパワーの比の好適な範囲を規定するものである。条件式（１）の範囲を超えると、色収差のバランスを良好に保つのが困難になるとともに、回折光学素子ＧＤのパワーが強くなり、回折構造のピッチが小さくなるため加工性が低下する。

また、本発明の実施形態にかかる撮像レンズは、最も物体側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_１とし、最も物体側のレンズの焦点距離をｆ_１とし、回折光学素子ＧＤの像側の面から像面までの光軸上の距離をＤ_ｌａｓｔとしたとき、下記条件式（２）〜（４）を満足することが好ましい。
ν_１＞４０ … （２）
−１２＜ｆ_１／ｆ＜−０．８ … （３）
０．３ｍｍ＜Ｄ_ｌａｓｔ … （４）

条件式（２）は、最も物体側のレンズのｄ線に対するアッベ数の好適な範囲を規定するものである。条件式（２）の範囲を超えると、回折光学素子ＧＤ以外のレンズでの色収差が大きくなりすぎて回折光学素子ＧＤで色収差を補正しきれなくなる。

条件式（３）は、全系のパワーと最も物体側のレンズのパワーの比の好適な範囲を規定するものである。条件式（３）の上限を超えると、像面湾曲が大きくなり、良好な像を得ることが困難になる。条件式（３）の下限を超えると、最も物体側のレンズの負のパワーが弱くなり、広角化を達成することが困難になる。

条件式（４）は、回折光学素子ＧＤから像面までの距離の好適な範囲を規定するものである。回折光学素子ＧＤのパワーを一定とした場合、回折光学素子ＧＤと像面との距離が小さいほど、回折による色収差の補正量は小さくなる。したがって、条件式（４）の範囲を超えると、回折光学素子ＧＤと像面までの距離が小さくなり、回折による色収差低減の効果が十分に得られなくなる。

なお、本撮像レンズは、さらに下記条件式（４−１）を満足することが好ましく、この場合はさらに、色収差低減の効果が顕著となる。
１．０ｍｍ＜Ｄ_ｌａｓｔ … （４−１）

また、本発明の実施形態にかかる撮像レンズは、最も物体側のレンズの物体側の面から回折光学素子ＧＤの回折面までの光軸上の距離をＬＤとしたとき、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
７．０ｍｍ＜ＬＤ＜１２．５ｍｍ … （５）

条件式（５）の上限を超えると、光学系の全長が長くなり、小型化の目標を達成することが困難になる。条件式（５）の下限を超えると、回折光学素子ＧＤと像面との距離が大きくなる。条件式（４）の説明で述べたように、回折光学素子ＧＤのパワーを一定とした場合、回折光学素子ＧＤによる色収差の補正量は、回折光学素子ＧＤと像面との距離による。条件式（５）の下限を超えると、所定の光学系全長を維持するには回折光学素子ＧＤと像面との距離が大きくなり、回折光学素子ＧＤによる色収差の補正量が大きくなり、色収差が補正過剰となってしまう。

また、本発明の実施形態にかかる撮像レンズは、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ_３としたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
１．５＜ｆ_３／ｆ＜４．０ … （６）

条件式（６）は、全系のパワーと正のパワーを持つ第３レンズ群Ｇ３のパワーの比の好適な範囲を規定するものである。条件式（６）の上限を超えると、第３レンズ群Ｇ３のパワーが弱くなり、軸外光線の主光線の撮像素子５への入射角を小さく抑制することができず、テレセントリック性が悪化する。条件式（６）の下限を超えると、第３レンズ群Ｇ３のパワーが強くなり、バックフォーカスが短くなりすぎ、撮像デバイス６の製造時の設計自由度が低下する。

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く、さらには堅く、割れにくい材質を用いることが好ましい。以上のことから最も物体側に配置される材質としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。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、高い耐候性を持ちながら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、非球面レンズの材質としては、プラスチックを用いることが好ましく、この場合には、非球面形状を精度良く作製することができるとともに、低コスト化を図ることが可能となる。

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、第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズの像側の面に遮光手段１１を設けた例を示している。なお、遮光手段を設ける箇所は図１に示す例に限定されず、必要に応じて他のレンズや、レンズ間に配置してもよい。

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。まず、実施例１を例にとり説明する。実施例１にかかる撮像レンズのレンズ構成図を図３に、レンズデータを表１に、非球面・回折面データを表２に、各種データを表３に示す。

図３では、結像位置Ｐｉｍを含む像面に配置された撮像素子５も含めて示している。図３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。

表１のレンズデータにおいて、Ｓｉ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、…）の面番号を示し、Ｒｉはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示し、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。なお、表１のレンズデータには開口絞りＳｔと像面も含めて示している。

なお、表１のレンズデータにおいて、非球面は面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。また、表１のレンズデータにおいて、回折光学素子ＧＤは両面の曲率半径が∞（無限大）の平行平面板とされ、回折構造が形成された面には「（回折面）」と記載している。

表２の非球面・回折面データは、これら非球面、回折面に関する非球面係数、位相差係数を示すものである。非球面係数は、以下の式（Ａ）で表される非球面式における各係数Ｋ、Ｂｍ（ｍ＝３、４、５、…）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＢｍ・ｈ^ｍ … （Ａ）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
Ｋ、Ｂｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…）

回折光学素子ＧＤの回折構造は、光軸Ｚからの任意の距離ｈにて与えられる波面の位相の変化量Φが、以下の式（Ｂ）で表される位相差関数Φで計算され、これに相当する光路差を与える形状を有するものである。表２の位相差係数は、式（Ｂ）で表される位相差関数Φにおける第ｋ（ｋ＝１、２、３、…）次の位相差係数Ｃｋの値である。

Φ＝ΣＣｋ・ｈ^2ｋ … （Ｂ）
なお、表２の非球面・回折面データにおいて、記号「Ｅ」は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が「Ｅ」の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−２」であれば、「１．０×１０^−２」であることを示す。

表３の各種データにおいては、Ｆｎｏ．はＦ値、Ｌは全系の最も物体側のレンズの物体側の面から像面までの光軸Ｚ上の距離、ＩＨは像高、ωは半画角、ｆは全系の焦点距離、ｆ_１は最も物体側のレンズの焦点距離、ｆ_３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、ｆ_ＤＯＥは回折光学素子ＧＤの焦点距離である。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。

以上、実施例１について述べた各表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２〜７にかかる撮像レンズのレンズ構成図を図４〜図９に、レンズデータ、非球面・回折面データ、各種データを表４〜表２１にそれぞれ示す。なお、各実施例において、レンズデータの表のＲｉ、Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、レンズ構成図の符号Ｒｉ、Ｄｉと対応している。

実施例２〜７にかかる撮像レンズのいずれも、実施例１のものと同様に、回折光学素子ＧＤは平行平面板を基板としており、像側の面が回折面となっている。

実施例１〜５にかかる撮像レンズは、第１レンズ群を構成するレンズがガラス材質の球面レンズであり、第２，第３レンズ群を構成するレンズがプラスチック材質の非球面レンズである。

実施例６にかかる撮像レンズは、第１，第２，第３レンズ群を構成するレンズ全てがプラスチック材質の非球面レンズであり、小型化、軽量化、低コストを重視したものとなっている。実施例６にかかる撮像レンズは、最も物体側の第１レンズ群がプラスチックレンズで構成されることから、第１レンズ群の物体側に保護用のカバー部材を配置するか、あるいは撮像レンズの最も物体側のレンズ面に保護用のハードコート等を施して使用するようにしてもよい。

また、実施例７にかかる撮像レンズは、図９に示すように、第１レンズ群Ｇ１が負メニスカスである２枚のレンズＬ１，Ｌ２からなり、第２レンズ群Ｇ２が１枚の正のレンズＬ３からなり、第３レンズ群Ｇ３が正レンズＬ４および負レンズＬ５の接合レンズからなる。実施例７の撮像レンズは、接合レンズを含むことにより、広角化および倍率の色収差の両立を良好に実現させたものであり、レンズ枚数は多いものの、第１，第２，第３レンズ群を全て球面レンズとすることにより低コスト化を図っている。

実施例１〜７の撮像レンズにおける条件式（１）〜（６）に対応する値を表２２に示す。表２２からわかるように、実施例１〜６は全て条件式（１）〜（６）を満たしており、実施例７も条件式（１）〜（４）、（５）を満たしている。

上記実施例１〜７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１０〜図１６に示す。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）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１０〜図１６からわかるように、上記実施例１〜実施例７は、色収差を含む諸収差が良好に補正されている。

上述した実施例１〜７の撮像レンズは、色収差が良好に補正された高い光学性能を有し、広角化および小型化が図られて安価に製造可能であるため、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１７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１７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、色収差が良好に補正された高い光学性能を有するため、高解像の撮像信号を得ることができ、その撮像信号に基づいて高解像の撮影画像を得ることができる。また、撮像レンズ１は、少ないレンズ枚数で小型化および広角化が図られて、安価に製造可能であるため、車外カメラ１０１、１０２および車内カメラ１０３も小型で安価に構成することができ、その撮像素子５の撮像面には広い画角にわたって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。

本発明の一実施の形態にかかる撮像レンズの光路図 本発明の一実施の形態にかかる撮像デバイスの概略断面図 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
３ 軸外光線
５ 撮像素子
５ａ 撮像面
６ 撮像デバイス
７ 支持基板
８ 封止部材
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
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
ＧＤ 回折光学素子
Ｒｉ ｉ番目の面の曲率半径
Ｓ_ＤＯＥ 回折面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (8)

1. 物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群と、全体として正または負のパワーを持つ第２レンズ群と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第３レンズ群と、少なくとも１面が平面であるとともに少なくとも１つの平面上に回折構造が形成された回折光学素子とを備え、
   全系の焦点距離をｆとし、前記回折光学素子の焦点距離をｆ_ＤＯＥとしたとき、下記条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   −０．２＜ｆ／ｆ_ＤＯＥ＜０．２ … （１）
2. 最も物体側のレンズのｄ線に対するアッベ数をν_１とし、最も物体側のレンズの焦点距離をｆ_１とし、前記回折光学素子の像側の面から像面までの光軸上の距離をＤ_ｌａｓｔとしたとき、下記条件式（２）〜（４）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。
   ν_１＞４０ … （２）
   −１２＜ｆ_１／ｆ＜−０．８ … （３）
   ０．３ｍｍ＜Ｄ_ｌａｓｔ … （４）
3. 物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群と、全体として正または負のパワーを持つ第２レンズ群と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第３レンズ群と、少なくとも１面が平面であるとともに少なくとも１つの平面上に回折構造が形成された回折光学素子とを備え、
   全系の焦点距離をｆとし、最も物体側のレンズの焦点距離をｆ_１とし、最も物体側のレンズの物体側の面から前記回折光学素子の回折面までの光軸上の距離をＬＤとしたとき、下記条件式（３）、（５）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   −１２＜ｆ_１／ｆ＜−０．８ … （３）
   ７．０ｍｍ＜ＬＤ＜１２．５ｍｍ … （５）
4. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_３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から３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   １．５＜ｆ_３／ｆ＜４．０ … （６）
5. 前記回折光学素子が、像側の面が平面であり、該像側の面に回折構造が形成されていることを特徴とする１から４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
6. 前記回折光学素子が、平行平面板を基板としたものであることを特徴とする請求項５記載の撮像レンズ。
7. 撮像素子とともに使用される撮像レンズであって、
   前記回折光学素子が、前記撮像素子のカバーガラスとして機能するものであ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。
8. 請求項１から７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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