JP2010014855A - 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しながら、小型に構成し、かつ広角の光学系を実現する。
【解決手段】撮像レンズ１は、物体側から順に、負のパワーを有する前群ＧＦと、正のパワーを有する後群ＧＲとからなる。撮像レンズ１を構成するレンズのうち、少なくとも１つのレンズの少なくとも１つの面は非球面である。撮像レンズ１が有する少なくとも１つの非球面において、レンズ面の有効領域の所定の点Ｘ４での接線４と光軸Ｚとのなす鋭角が３０°以下となるように構成されている。
【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、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良好な光学性能に加え、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、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、小型で広角、および高性能のレンズが求められている。

従来知られている撮像レンズのうち、車載用カメラや監視カメラ等に適用可能であり、比較的レンズ枚数が少ないものとしては、例えば下記特許文献１〜５に記載のものがある。
特開２００６−２５９７０４号公報 特開２００２−２４４０３１号公報 特開２００５−２２７４２６号公報 特開２００１−３３７２６８号公報 特開平８−２１１９８２号公報（特許第３６７２２７８号明細書）

しかしながら、特許文献１、２、３に記載のものは、広角化を図りつつ、ディストーション等の諸収差を良好に補正するという点で改良の余地がある。

特許文献４に記載のものは、小型化が不十分である上に、最も物体側のレンズがプラスチックレンズであることから、例えば車載用カメラに適用される際には最も物体側のレンズのさらに物体側にカバーガラス等の保護部材が必要となり、装置の大型化を招いてしまう。

特許文献５に記載のものは、全て球面レンズであることから、非球面レンズを用いた系に比べて収差補正の点で改良の余地がある。

本発明は、上記事情に鑑み、小型かつ広角でありながら、良好な光学性能を保持する撮像レンズ、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、負のパワーを持つ前群と、正のパワーを持つ後群とからなり、レンズ面の有効領域の所定点における接線と光軸とのなす鋭角が３０°以下となる前記所定点を含む非球面を有することを特徴とするものである。

なお、レンズ面の「有効領域」とは、レンズ面を通り被写体の像の結像に用いられる全光線と、そのレンズ面との交点からなる領域を意味し、光軸対称な系であれば、いわゆる「有効径内」と「有効領域」とは一致する。光軸対称な系においては、「有効径」は、レンズ面を通り被写体の像の結像に用いられる全光線のうち、最も外側（光軸から最も離れた位置）を通る光線と、そのレンズ面との交点が描く円の直径を意味するからである。有効領域は、例えば、開口絞りや撮像レンズの仕様等により決めることができる。

また、本発明の「所定点」は、有効径内のいずれの点でもよく、例えば、有効領域周縁部の点とすることができる。ここで、「有効領域周縁部」は、レンズ面を通り被写体の像の結像に用いられる全光線のうち、最も外側（光軸から最も離れた位置）を通る光線と、そのレンズ面との交点からなる部位である。光軸対称な系においては、有効領域周縁部の点は有効径端の点と一致する。

本発明の撮像レンズは、前群の最も物体側のレンズが負のレンズであり、後群は、絞りと、少なくとも２枚のレンズとを含むことが好ましい。

本発明の撮像レンズは、前群が、物体側から順に、負の第１レンズと、負の第２レンズとからなり、後群が、物体側から順に、正の第３レンズと、絞りと、正の第４レンズとからなるように構成してもよい。

あるいは、本発明の撮像レンズは、前群が、物体側から順に、負の第１レンズと、負の第２レンズとからなり、後群が、物体側から順に、正の第３レンズと、絞りと、正の第４レンズと、正または負の第５レンズとからなるように構成してもよい。

また、本発明の撮像レンズにおいては、前群が上記所定点を含む非球面を有していてもよく、または後群が上記所定点を含む非球面を有していてもよい。

なお、本発明において、非球面レンズの場合には、「正のレンズ」とは、該レンズの近軸領域において正のパワーを持つレンズのことを意味し、「負のレンズ」とは、該レンズの近軸領域において負のパワーを持つレンズのことを意味するものとする。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の撮像レンズを備えたことを特徴とするものである。

なお、本明細書に記載のアッベ数の数値は、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）におけるものである。

本発明の撮像レンズでは、前群が負のパワーを有し後群が正のパワーを有するレトロフォーカス配置を採用しているため、広角化に有利となる。また、本発明の撮像レンズは、有効領域の所定点における接線と光軸とのなす鋭角が３０°以下となる前記所定点を含む非球面を有しているため、各種収差を効率的に補正しながら、広角化を図り、系全体を小型化することが可能となる。

本発明の撮像装置は、上記本発明の撮像レンズを備えているため、小型に構成可能であり、広角の範囲を撮像可能であり、良好な画像を得ることができる。

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。

図１に本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ１の光軸Ｚを含む断面におけるレンズ断面図を示す。図１には、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、最大画角における軸外光束３も合わせて示してある。ここで、軸上光束とは、光軸上の物点からの光束であり、軸外光束とは、光軸外の物点からの光束である。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７には、本発明の撮像レンズの別の構成例の光軸Ｚを含む断面におけるレンズ断面図を示しており、これらは後述の実施例２〜６のレンズ構成に対応している。

まず、図１に示す構成の撮像レンズ１を例にとり、本発明の実施形態にかかる撮像レンズの基本的な構成について説明する。図１に示す例の撮像レンズ１は、物体側から順に、レンズＬ１１、レンズＬ１２、レンズＬ２１、開口絞りＳｔ、レンズＬ２２からなる。

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。また、図１では、撮像レンズ１が撮像装置に適用される場合を考慮して、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も図示している。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。

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、撮像レンズ１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、撮像レンズ１が有する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。

本実施形態にかかる撮像レンズは、概略的には、物体側から順に、負のパワーを持つ前群ＧＦと、正のパワーを持つ後群ＧＲとからなる。このように、前群が負のパワーを有し後群が正のパワーを有するレトロフォーカス配置を採用することにより、広角化に有利となる。図１に示す例では、前群ＧＦはレンズＬ１１およびレンズＬ１２からなり、後群ＧＲはレンズＬ２１、開口絞りＳｔ、およびレンズＬ２２からなる。

また、本実施形態にかかる撮像レンズは、特徴的な構成として、レンズ面の有効領域の所定点における接線と光軸とのなす鋭角が３０°以下となる前記所定点を含む非球面（以下、深カーブ非球面という）を有している。

ここで、「有効領域の所定点における接線と光軸とのなす鋭角」とは、有効領域の所定点から光軸に向けてレンズ面の接線を引いたとき、この接線と光軸とのなす鋭角のことである。図１に示す例では、第２レンズの像側の面Ｓ４が深カーブ非球面に該当し、面Ｓ４の有効領域の点Ｘ４におけるレンズ面の接線４と光軸Ｚとのなす鋭角θＸ４が３０°以下となるように構成されている。このような深カーブ非球面を含むことで、各種収差を効率的に補正できるとともに、広角化が容易となり、系全体を小型化することが可能となる。このような所定点は例えば、有効径端の点とすることができる。

深カーブ非球面の有効領域の所定点における接線と光軸とのなす鋭角は、３０°〜１８°の間であることが望ましい。この鋭角が１８°以下となると、加工や計測が困難となり、製造が難しくなるかコストアップの原因となってしまう。さらには、この鋭角は、３０°〜２２°の間であることが望ましく、この場合には、コストアップを最小限に抑えながら各収差を良好に補正することが可能となる。

深カーブ非球面は、前群ＧＦ中にあるように構成してもよく、この場合には、ディストーションを容易に補正することが可能となる。

深カーブ非球面が前群ＧＦ中にあり、かつ、前群ＧＦが、物体側から順に、負の第１レンズと、負の第２レンズとからなる場合には、深カーブ非球面は第２レンズの像側の面であることが望ましい。かかる構成によれば、ディストーションをさらに容易に補正することが可能となる。

または、深カーブ非球面が、後群ＧＲ中にあるように構成してもよく、この場合には、像面湾曲と倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

深カーブ非球面が後群ＧＲ中にある場合には、深カーブ非球面は後群ＧＲの最も物体側のレンズの物体側の面であることが望ましい。かかる構成によれば、像面湾曲とともに倍率の色収差をさらに容易に補正することが可能となる。

なお、撮像レンズの前群ＧＦ、後群ＧＲの構成としては、前群ＧＦの最も物体側のレンズが負のレンズであり、後群ＧＲが開口絞りＳｔと少なくとも２枚のレンズとを含むことが好ましい。特に、開口絞りＳｔは、後群ＧＲに含まれるレンズ間に配置されることが望ましい。

前群ＧＦの最も物体側のレンズを負のレンズとすることで、大きな角度で入射する光線をとらえることができるため、系を広角化することが容易となる。後群ＧＲが少なくとも２枚のレンズを含むことで、収差の補正が容易となる。また、後群ＧＲが開口絞りＳｔを含むことで、開口絞りＳｔが全系の中でも像側よりに配置されることになり、広角化が容易となる。

具体的には、例えば、図１に示す例のように、前群ＧＦが、物体側から順に、負の第１レンズと、負の第２レンズとからなり、後群ＧＲが、物体側から順に、正の第３レンズと、開口絞りと、正の第４レンズとからなるように構成することができる。

このように、前群ＧＦを２枚の負のレンズで構成した場合には、さらに広角化を容易とすることが可能となるとともに、ディストーションの補正も容易に可能となり、後群ＧＲを２枚の正のレンズとその間に配置される開口絞りＳｔとで構成することにより、球面収差、像面湾曲、コマ収差を良好に補正することが可能となる。

なお、前群ＧＦ、後群ＧＲの構成としては、図１に示す例のものに限定されず、種々の態様をとることができる。例えば、前群ＧＦが物体側から順に負の第１レンズと、負の第２レンズとからなり、後群ＧＲが物体側から順に正の第３レンズと、開口絞りと、正の第４レンズと、正または負の第５レンズとからなるように構成することも可能である。

前群ＧＦを２枚の負のレンズで構成した場合の効果は上述した通りである。後群ＧＲを上記のような第３レンズ、開口絞り、第４レンズと、第５レンズで構成した場合には、球面収差、像面湾曲、コマ収差をさらに良好に補正することが可能となる。

また、後群ＧＲの最も物体側のレンズを正のレンズとした場合、該レンズを構成する材質のアッベ数は４０以下であることが望ましい。かかる構成によれば、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

上記の第４レンズを含むレンズ構成においては、第４レンズを構成するレンズの材質のアッベ数は４５以上とすることが望ましい。かかる構成によれば、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

上記の第５レンズを含むレンズ構成においては、第５レンズを構成するレンズの材質のアッベ数は４５以下とすることが望ましい。かかる構成によれば、軸上の色収差を良好に補正することが可能となる。

より具体的には、撮像レンズは、以下に述べる第１、第２、第３の態様を採ることができる。

［第１の態様］
第１の態様は、前群ＧＦが、像側に凹面を向けた負の第１レンズからなり、後群ＧＲが、物体側から順に、正の第２レンズ、開口絞り、正の第３レンズからなるものである。

第１レンズは負のメニスカスレンズであることが好ましい。さらに、第１レンズを物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとすれば、例えば入射角が１００°を超えるような光線もとらえることができ、系全体を広角化することが可能となる。

第１レンズは像側に凹面を向けた平凸レンズであってもよい。また、第１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大きい両凹レンズであってもよい。第１レンズを像側に凹面を向けた平凸レンズ、また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大きい両凹レンズとすることで、撮像レンズをより広角化することが可能となる。

第１の態様において、第１レンズを物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとし、さらに、少なくとも片側の面を非球面とすれば、例えば入射角が１００°を超えるような光線もとらえることができ、系全体を広角化することが可能となるとともに、ディストーション、像面湾曲なども同時に補正することができる。

第１の態様において、深カーブ非球面が、第２レンズの物体側の面であることが望ましく、この場合には、像面湾曲とともに倍率の色収差の補正が容易となる。

第１の態様において、第２レンズを構成する材質のアッベ数は４０以下であることが望ましく、この場合には、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

第１の態様において、第１レンズはガラス球面レンズであり、第２レンズおよび第３レンズはプラスチック非球面レンズであるように構成することが望ましい。第１レンズをガラス球面レンズとすることで、耐候性の高いレンズを安価に作製することができる。第２レンズおよび第３レンズをプラスチック非球面レンズとすることで、各種収差を良好に補正することが可能となるとともに、系全体を小型、軽量化することができ、さらにレンズ系を安価に製作することが可能となる。

あるいは、第１の態様において、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズはプラスチック非球面レンズであるように構成してもよい。第１レンズをプラスチック非球面レンズとした場合には、レンズ系を保護するためのカバーガラス等のカバー部材を、第１レンズより物体側に配置することが望ましい。このカバー部材は、平行平面板であってもよく、あるいはパワーを持たない曲面状のものでもよい。

第１の態様において、第１レンズをプラスチック非球面レンズとした場合には、深カーブ非球面が、第１レンズの像側の面であることが望ましく、この場合には、例えば最大画角が全画角で１００°を超えるような広角な撮像レンズであても、ディストーションと像面湾曲を良好に補正することが容易となる。

［第２の態様］
第２の態様は、前群ＧＦが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第１レンズと、負の第２レンズとからなり、後群ＧＲが、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第３レンズと、開口絞りＳｔと、像側に凸面を向けた正の第４レンズとからなるものである。

第１レンズを物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、第２レンズを負のレンズとすることで、例えば入射角が１００°を超えるような光線もとらえることができ、系全体を広角化することが可能となるとともに、第1レンズと第２レンズに負のパワーを分散することで、光線を急激に曲げることなく後群ＧＲへと導くことができるため、ディストーションを良好に補正することが可能となる。また、第３レンズを物体側に凸面を向けた正のパワーを持つレンズ、第４レンズを像側に凸面を向けた正のパワーを持つレンズとすることで、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

第２の態様において、深カーブ非球面が、第２レンズの像側の面であることが望ましく、この場合には、ディストーションを良好に補正することが容易となる。

第２の態様において、深カーブ非球面が、第３レンズの物体側の面であることが望ましく、この場合には、像面湾曲とともに倍率の色収差の補正が容易となる。

第２の態様において、深カーブ非球面が、第４レンズの像側の面であることが望ましく、この場合には、像面湾曲の補正が容易となる。

第２の態様において、第１レンズ、第２レンズ、第４レンズの材質のアッベ数を４５以上とすることが望ましく、この場合には、軸上の色収差と倍率の色収差の発生を抑えることが可能となる。また、第３レンズの材質のアッベ数を４０以下とすることが望ましく、この場合には、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

第２の態様において、第１レンズを形成する材質はガラスであり、第２、第３、第４レンズを形成する材質がプラスチックであることが望ましい。第１レンズをガラスレンズとすることで、耐候性の高いレンズを安価に作製することができる。さらに、第１レンズを球面レンズとした場合には、安価に耐候性の高いレンズを作製することができる。第２、第３、第４レンズをプラスチックレンズとし、さらに非球面レンズとした場合には、各種収差を良好に補正することが可能となるとともに系全体を小型、軽量化することができ、さらにレンズ系を安価にすることが可能となる。

［第３の態様］
第３の態様は、前群ＧＦが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第１レンズと、負の第２レンズとからなり、後群ＧＲが、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第３レンズと、開口絞りＳｔと、像側に凸面を向けた正の第４レンズと、像側に凸面を向けた第５レンズとからなるものである。

第１レンズを物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、第２レンズを負のレンズとすることで、例えば入射角が１００°を超えるような光線もとらえることができ、系全体を広角化することが可能となるとともに、第１レンズと第２レンズに負のパワーを分散することで、光線を急激に曲げることなく後群ＧＲへと導くことができるため、ディストーションを良好に補正することが可能となる。第３レンズを物体側に凸面を向けた正のレンズ、第４レンズを像側に凸面を向けた正のレンズ、第５レンズを像側に凸面を向けたレンズとすることで、像面湾曲とともにコマ収差を良好に補正することが可能となる。

第５レンズは像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとすることが望ましい。第４レンズを像側に凸面を向けた正のレンズとし、かつ、第５レンズを像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとすれば、軸上の色収差の補正が容易となる。

第３の態様において、深カーブ非球面が、第２レンズの像側の面であることが望ましく、この場合には、ディストーションを良好に補正することが容易となる。

第３の態様において、深カーブ非球面が、第３レンズの物体側の面であることが望ましく、この場合には、像面湾曲とともに倍率の色収差の補正が容易となる。

第３の態様において、深カーブ非球面が、第４レンズの像側の面であることが望ましく、この場合には、像面湾曲の補正が容易となる。

第３の態様において、深カーブ非球面が、第５レンズの物体側の面であることが望ましく、この場合には、像面湾曲が良好に補正可能となるとともに、像面に撮像素子を配置したときの撮像素子への光線の入射角を小さくすることが可能となり、いわゆるテレセントリック性の良い光学系を実現することができる。

第３の態様において、第１レンズ、第２レンズ、第４レンズの材質のアッベ数を４５以上とすることが望ましく、この場合には、軸上の色収差と倍率の色収差の発生を抑えることが可能となる。また、第３レンズのアッベ数を４０以下とすることが望ましく、この場合には、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。第５レンズの材質のアッベ数を４０以下とすることが望ましく、この場合には、軸上の色収差を良好に補正することが可能となる。

第３の態様において、第１レンズは球面レンズ、第２、第３、第４、第５レンズは非球面レンズとすることが望ましい。また、第３の態様において、第１レンズを形成する材質はガラスであり、第２、第３、第４、第５レンズを形成する材質がプラスチックであることが望ましい。

第３の態様において、第１レンズをガラスレンズとすることで、耐候性の高いレンズを安価に作製することができる。また、第１レンズを球面レンズとすることで、安価に耐候性の高いレンズを作製することができる。第２、第３、第４、第５レンズをプラスチック非球面レンズとすることで、各種収差を良好に補正することが可能となるとともに系全体を小型、軽量化することができ、さらにレンズ系を安価にすることが可能となる。

さらに、撮像レンズは、以下に述べるその他の好ましい態様を採ることができる。

［その他の好ましい態様］
全系の焦点距離をｆとし、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距離をＬ（バックフォーカス分については空気換算長）としたとき、下記条件式（１）を満足することが望ましい。
３．０＜Ｌ／ｆ＜１８．０ … （１）

条件式（１）の上限を上回ると、全長が長くなり系が大型化してしまう。条件式（１）の下限を下回ると、全系の焦点距離が長くなりすぎて広角化が不十分となってしまうか、広角化を図るためにはディストーションにより画角を確保することになるので周辺で像の歪みが大きくなりすぎてしまう。もしくは、全長が短くなりすぎて各レンズの肉厚が薄くなり、加工性が悪化してしまう。

なお、小型化のためには、上記Ｌは、１５ｍｍ以下であることが望ましい。

本実施形態の撮像レンズにおいては、全系の焦点距離をｆとし、全系の最も像側のレンズの像側の面から像面までの距離（いわゆるバックフォーカス）をＢｆとしたとき、下記条件式（２）を満足することが望ましい。
０．５＜Ｂｆ／ｆ＜３．０ … （２）

条件式（２）の上限を上回ると、バックフォーカスが長くなりすぎて結果として系が大型化してしまう。条件式（２）の下限を下回ると、レンズ系と撮像素子との間にカバーガラスや各種フィルターを挿入することが困難となる。

本実施形態の撮像レンズにおいては、前群ＧＦの合成焦点距離をｆＡ、後群ＧＲの合成焦点距離をｆＢとしたとき、下記条件式（３）を満足することが望ましい。
０．０１＜｜ｆＡ／ｆＢ｜＜３．００ … （３）

条件式（３）の上限を上回ると、像面湾曲が大きくなり、良好な像を得ることが困難となる。条件式（３）の下限を下回ると、系全体を小型化することが困難となる。

本実施形態の撮像レンズにおいては、全系の焦点距離をｆとし、前群ＧＦの最も物体側のレンズの焦点距離をｆ_１としたとき、下記条件式（４）を満足することが望ましい。
０．５＜｜ｆ_１／ｆ｜＜１５．０ … （４）

レンズ系を広角化するためには、前群ＧＦの最も物体側のレンズを負のレンズとすることが好ましい。前群ＧＦの最も物体側のレンズを負のレンズとした場合には、条件式（４）の上限を上回ると、この負のレンズのパワーが弱くなり、広角化を達成することが困難となる。条件式（４）の下限を下回ると、広角化は容易に達成可能だが、像面湾曲を良好に補正することが困難となる。

本撮像レンズが上記したような第４レンズおよび第５レンズを有する場合、全系の焦点距離をｆとし、第４レンズと第５レンズの合成焦点距離をｆ_４５としたとき、下記条件式（５）を満足することが望ましい。
０．５＜ｆ_４５／ｆ＜３．０ … （５）

条件式（５）の上限を上回ると、第４レンズおよび第５レンズの合成パワーが弱くなりすぎて色収差を良好に補正することが困難となる。条件式（５）の下限を下回ると、第４レンズおよび第５レンズの合成パワーが強くなりすぎるためにバックフォーカスが短くなり、本撮像レンズを撮像素子を有する撮像装置に適用した場合、レンズ系と撮像素子との間に各種フィルタやカバーガラスを挿入することが困難となる。

本実施形態の撮像レンズにおいては、全系の焦点距離をｆとし、前群ＧＦの最も像側のレンズの像側の面から後群ＧＲの最も物体側のレンズの物体側の面までの光軸上の距離をＤＡＢとしたとき、下記条件式（６）を満足することが望ましい。
０．５＜ＤＡＢ／ｆ＜５．０ … （６）

条件式（６）を満足することで、収差を良好に補正するとともに小型化を図ることができる。条件式（６）の上限を上回ると、前群ＧＦと後群ＧＲの距離が大きくなるため、前群ＧＦでの光線高が大きくなり、レンズ系の径方向が大型化してしまう。条件式（６）の下限を下回ると、前群ＧＦと後群ＧＲが近接しすぎるため、前群ＧＦでの光線高が小さくなりすぎてしまい、前群ＧＦで軸上光と軸外光を分離することが困難となり、ディストーションや像面湾曲を良好に補正することが困難となる。

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、本撮像レンズが例えば車載用カメラや監視カメラ等の厳しい環境において使用される場合には、全系において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い。以上のことから最も物体側に配置されるレンズの材質としては、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。

あるいは、最も物体側に配置されるレンズよりも物体側に、レンズ系を保護するカバーガラス等のカバー部材を配置しても良い。カバー部材は平行平面板でもよく、パワーを持たない曲面状のものでも良い。また、最も物体側に配置されるレンズの物体側の面にレンズ系を保護するハードコート等の保護用の被膜を施してもよく、最も物体側に配置されるレンズの物体側の面にガラス質の薄い膜を形成してもよい。

最も物体側に配置されるレンズより物体側にカバー部材を配置した場合には、最も物体側に配置されるレンズもプラスチック非球面レンズとすることができる。最も物体側に配置されるレンズもプラスチック非球面レンズとすることで、各種収差を良好に補正することが可能となるとともに、レンズ系を小型、軽量、安価に作製することができる。

また、最も物体側に配置されるレンズより像側の各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い。これらのレンズの材質をプラスチックとすることで、非球面形状を精度良く作製することができ、良好な光学性能を得ることが可能となる。また、プラスチックを使用することで、レンズ系を安価で軽量とすることができる。

また、最も物体側に配置されるレンズより像側の各レンズの材質として、プラスチックに光の波長より小さな粒子を混合させたいわゆるナノコンポジット材料を用いてもよい。ナノコンポジット材料は混合させる微粒子の種類や量によって材質の屈折率とアッベ数を変化させることが可能である。ナノコンポジット材料を用いることで、例えばこれまでのプラスチック材料では得られなかった高屈折率の材質や、アッベ数の小さい材質等を作ることができ、それにより良好な光学性能のレンズを作製することが可能となる。

また、最も物体側に配置されるレンズより像側の各レンズの材質としては、屈折率が１．６以上の材質を用いることが望ましい。屈折率が１．６以上の材質を使用することで、レンズ系をさらに小型化することが可能となる。

屈折率が１．６以上の材質を使用したレンズの面を、深カーブ非球面とすることで、さらに小型化が可能となる。

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Ｌ１および第２レンズＬ２の像側の面にそれぞれ遮光手段１１、１２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の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。

＜実施例１＞
実施例１にかかる撮像レンズのレンズ断面図は、図２に示したものである。実施例１にかかる撮像レンズは、物体側から順に、前群ＧＦがレンズＬ１１とレンズＬ１２とからなり、後群ＧＲがレンズＬ２１とレンズＬ２２とからなり、全体は４群４枚で構成されている。

実施例１にかかる撮像レンズのレンズデータを表１に、非球面データを表２に、各種データを表３に示す。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も含めて示しており、後述の実施例についてもこの点は同様である。また、下に述べる表１〜表３中の記号の意味は後述の実施例についても同様である。

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、…）の面番号を示す。すなわち、最も物体側の面を第１面と呼び、像側に向かうに従い順次、第２面、第３面、…と呼ぶ。

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のレンズデータにおいて、深カーブ非球面の面番号に◎を付している。実施例１にかかる撮像レンズでは、深カーブ非球面は、レンズＬ１２の像側の面、レンズＬ２１の物体側の面である。

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、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表２の非球面データは、これら非球面に関する各面の非球面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、…）

表３において、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（バックフォーカス分は空気換算、単位はｍｍ）、Ｂｆは空気換算したバックフォーカス（単位はｍｍ）、ｆは全系の焦点距離（単位はｍｍ）、ｆ_１は最も物体側のレンズ（本実施例ではレンズＬ１１）の焦点距離（単位はｍｍ）、ｆ_２は物体側から２番目のレンズ（本実施例ではレンズＬ１２）の焦点距離（単位はｍｍ）、ｆ_３は物体側から３番目のレンズ（本実施例ではレンズＬ２１）の焦点距離（単位はｍｍ）、ｆ_４は物体側から４番目のレンズ（本実施例ではレンズＬ２２）の焦点距離（単位はｍｍ）、２ωは全画角（単位は度）である。

また、θＸ３、θＸ４、θＸ５、θＸ６、θＸ８、θＸ９はそれぞれ、第３面、第４面、第５面、第６面、第８面、第９面の有効径端の点におけるレンズ面の接線と光軸とがなす鋭角（単位は度）である。後述の実施例についても同様に、θＸｉ（ｉは上記の面番号のｉと同じでｉ＝１、２、３、…）は第ｉ面の有効径端の点におけるレンズ面の接線と光軸とがなす鋭角（単位は度）である。

＜実施例２＞
実施例２にかかる撮像レンズのレンズ断面図は、図３に示したものである。実施例２にかかる撮像レンズは、物体側から順に、前群ＧＦがレンズＬ１１とレンズＬ１２とからなり、後群ＧＲがレンズＬ２１とレンズＬ２２とからなり、全体は４群４枚で構成されている。実施例２にかかる撮像レンズのレンズデータを表４に、非球面データを表５に、各種データを表６に示す。実施例２にかかる撮像レンズでは、深カーブ非球面は、レンズＬ１２の像側の面、レンズＬ２１の物体側の面、レンズＬ２２の像側の面である。

＜実施例３＞
実施例３にかかる撮像レンズのレンズ断面図は、図４に示したものである。実施例３にかかる撮像レンズは、物体側から順に、前群ＧＦがレンズＬ１１からなり、後群ＧＲがレンズＬ２１とレンズＬ２２とからなり、全体は３群３枚のコンパクトな構成となっている。実施例３にかかる撮像レンズのレンズデータを表７に、非球面データを表８に、各種データを表９に示す。実施例３にかかる撮像レンズでは、深カーブ非球面は、レンズＬ２１の物体側の面、レンズＬ２２の像側の面である。

＜実施例４＞
実施例４にかかる撮像レンズのレンズ断面図は、図５に示したものである。実施例４にかかる撮像レンズは、物体側から順に、前群ＧＦがレンズＬ１１とレンズＬ１２とからなり、後群ＧＲがレンズＬ２１とレンズＬ２２とレンズＬ２３とからなり、全体は５群５枚で構成されている。実施例４にかかる撮像レンズのレンズデータを表１０に、非球面データを表１１に、各種データを表１２に示す。実施例４にかかる撮像レンズでは、深カーブ非球面は、レンズＬ２２の像側の面である。

＜実施例５＞
実施例５にかかる撮像レンズのレンズ断面図は、図６に示したものである。実施例５にかかる撮像レンズは、物体側から順に、前群ＧＦがレンズＬ１１からなり、後群ＧＲがレンズＬ２１とレンズＬ２２とからなり、全体は３群３枚のコンパクトな構成となっている。実施例５にかかる撮像レンズのレンズデータを表１３に、非球面データを表１４に、各種データを表１５に示す。実施例５にかかる撮像レンズでは、深カーブ非球面は、レンズＬ１１の像側の面である。

＜実施例６＞
実施例６にかかる撮像レンズのレンズ断面図は、図７に示したものである。実施例６にかかる撮像レンズは、物体側から順に、前群ＧＦがレンズＬ１１とレンズＬ１２とからなり、後群ＧＲがレンズＬ２１とレンズＬ２２とからなり、全体は４群４枚で構成されている。実施例６にかかる撮像レンズのレンズデータを表１６に、非球面データを表１７に、各種データを表１８に示す。実施例６にかかる撮像レンズでは、深カーブ非球面は、レンズＬ１２の像側の面、レンズＬ２１の物体側の面である。

実施例１〜６の撮像レンズにおける条件式（１）〜（６）に対応する値を表１９に示す。ただし、条件式（５）については、実施例４についてのみ示している。表１９からわかるように、実施例１〜６は、条件式（１）〜（４）、（６）を全て満たしており、実施例４も条件式（５）を満たしている。

上記実施例１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８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）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２ｆ×ｔａｎ（θ／２）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。また同様に、上記実施例２、３、４、５、６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９（Ａ）〜図９（Ｄ）、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）、図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）に示す。各収差図からわかるように、上記実施例１〜６は各収差が良好に補正されている。

すなわち、実施例１〜６の撮像レンズは、３〜５枚という少ないレンズ枚数で小型に構成され、全画角が１１１°〜１９１．４°と極めて広角の光学系を実現し、良好な光学性能を有するものである。これらの長所を備えた実施例１〜６の撮像レンズは、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１４に使用例として、自動車１００に本実施形態の撮像レンズを備えた撮像装置を搭載した様子を示す。図１４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、本実施の形態にかかる撮像装置であり、本発明の実施例による撮像レンズと、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５とを備えている。

本発明の実施例にかかる撮像レンズは、上述した長所を有するものであるから、車外カメラ１０１、１０２および車内カメラ１０３も小型に構成可能であり、広い視野角を有し、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 図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は本発明の実施例１にかかる撮像レンズの各収差図 図９（Ａ）〜図９（Ｄ）は本発明の実施例２にかかる撮像レンズの各収差図 図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は本発明の実施例３にかかる撮像レンズの各収差図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は本発明の実施例４にかかる撮像レンズの各収差図 図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は本発明の実施例５にかかる撮像レンズの各収差図 図１３（Ａ）〜図１１（Ｄ）は本発明の実施例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 軸上光束
３ 軸外光束
４ 接線
５ 撮像素子
１１、１２ 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
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｒｉ ｉ番目の面の曲率半径
Ｓｔ 開口絞り
Ｘ４ 点
Ｚ 光軸

Claims (7)

1. 物体側から順に、負のパワーを持つ前群と、正のパワーを持つ後群とからなり、
   レンズ面の有効領域の所定点における接線と光軸とのなす鋭角が３０°以下となる前記所定点を含む非球面を有することを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記前群の最も物体側のレンズが負のレンズであり、
   前記後群は、絞りと、少なくとも２枚のレンズとを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
3. 前記前群が、物体側から順に、負の第１レンズと、負の第２レンズとからなり、
   前記後群が、物体側から順に、正の第３レンズと、絞りと、正の第４レンズとからなることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像レンズ。
4. 前記前群が、物体側から順に、負の第１レンズと、負の第２レンズとからなり、
   前記後群が、物体側から順に、正の第３レンズと、絞りと、正の第４レンズと、正または負の第５レンズとからなることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像レンズ。
5. 前記前群が、前記所定点を含む非球面を有す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。
6. 前記後群が、前記所定点を含む非球面を有す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. 請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。

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