JP2015180926A - 撮像光学系およびステレオカメラ装置および車載カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な性能と広画角を実現できる新規な撮像光学系を実現する。【解決手段】撮像光学系は、物体側から像側へ向かって順次、負の第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、正の第２レンズ群２Ｇを配してなる撮像光学系であって、第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、物体側に凸のメニスカス形状で正の第１レンズＬ１１、負の第２レンズＬ１２、正の第３レンズＬ１３からなり、前記第１レンズ群１Ｇの最も像側のレンズ面が像側に凹であり、第２レンズ群２Ｇの最も物体側のレンズ面が物体側に凹である。【選択図】図１

Description

この発明は、撮像光学系およびステレオカメラ装置および車載カメラ装置に関する。

近来、撮像装置は、撮影用のカメラ装置のみならず、車載カメラ装置やステレオカメラ装置、監視用カメラ装置等、広範な種類のものが実用化されている（特許文献１〜５）。

これら種々の撮像装置に搭載される撮像光学系には、一般に、性能が良好であることとともに、小型であることや、ある程度の広い画角をもつこと、明るいことが要請される。

性能の面からすると、各種の収差が良好に補正されていることが望ましいが、車載カメラ装置やステレオカメラ装置のように、撮影画像を用いて距離計測や物体認識等を行うことを前提とすると、特に歪曲収差が良好に補正されていることが好ましい。

これは、撮影画像に大きな歪曲収差が存在すると、距離計測や物体認識の処理に誤差を発生させ易いことによる。

また、撮影用のカメラ装置でも、近来は、撮影画像をデジタル情報化し、例えば、大きな拡大倍率で拡大して表示することが広く一般に広く普及している。

撮影画像を大きく拡大して表示する場合には、表示画像の「歪曲収差による変形」が目立ち易い。

従って、撮影用のカメラ装置に用いられる撮像光学系でも、歪曲収差が良好に補正されていることが好ましい。

この発明は、上述したところに鑑み、良好な性能と広画角を実現できる新規な撮像光学系の実現を課題とする。

この発明の撮像光学系は、物体側から像側へ向かって順次、負の第１レンズ群、開口絞り、正の第２レンズ群を配してなる撮像光学系であって、第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸のメニスカス形状で正の第1レンズ、負の第2レンズ、正の第３レンズからなり、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面が像側に凹であり、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が物体側に凹である。

この発明によれば、良好な性能と広画角を実現できる新規な撮像光学系を実現できる。

撮像光学系の実施例１を示す光学配置図である。 撮像光学系の実施例２を示す光学配置図である。 撮像光学系の実施例３を示す光学配置図である。 撮像光学系の実施例４を示す光学配置図である。 撮像光学系の実施例５を示す光学配置図である。 実施例１の収差図である。 実施例２の収差図である。 実施例３の収差図である。 実施例４の収差図である。 実施例５の収差図である。 ステレオカメラ装置を説明するための図である。 車載カメラ装置を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１ないし図５に、撮像光学系の実施の形態を５例示す。これらの実施の形態は、この順序で、後述の実施例１ないし５に対応する。

煩雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。

図１ないし図５において、図の左方は「物体側」、図の右方は「像側」である。
これらの図は、光軸上に、レンズと、フィルタ、撮像素子のカバーガラスを配した状態を示している。

図１ないし図５において、符号１Ｇは第１レンズ群、符号Ｓは開口絞り、符号２Ｇは第２レンズ群を示し、符号Ｆはフィルタ、符号ＣＧは「撮像素子のカバーガラス」を示す。

また、符号Ｉｍは像面を示す。

各レンズについては、第１レンズ群１Ｇにおいて物体側から数えて第ｉ番目のレンズを符号Ｌ１ｉで表し、第２レンズ群２Ｇにおいて物体側から数えて第ｉ番目のレンズを符号Ｌ２ｉで表す。

第１レンズ群ＩＧは負、即ち「負の屈折力」を有する。
第２レンズ群２Ｇは正、即ち「正の屈折力」を有する。

即ち、図１ないし図５に実施の形態を示す撮像光学系は、物体側から像側へ向かって順次、負の第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、正の第２レンズ群２Ｇを配してなる撮像光学系である。

第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、物体側に凸のメニスカス形状で正の第1レンズＬ１１、負の第２レンズＬ１２、正の第３レンズＬ１３からなる。

第１レンズ群１Ｇの最も像側のレンズ面（第３レンズＬ１３の像側の面）は像側に凹であり、第２レンズ群２Ｇの最も物体側のレンズ面（第４レンズＬ２１の物体側の面）は物体側に凹である。

この発明の撮像光学系は、上記のように、物体側に負の第１レンズ群１Ｇを配置し、開口絞りＳを介して像側には、正の第２レンズ群を配置した構成である。

即ち、この発明の撮像光学系は所謂「レトロフォーカスタイプ」である。
図１ないし図５に示す実施の形態では、撮像光学系は、物体の像を撮像素子の受光面上に結像するものであるが、レトロフォーカスタイプであるため、広角化に伴って増大しがちな「受光面への軸外光の入射角」が良好に抑制される。

第１レンズ群１Ｇは、物体側から正の第１レンズＬ１１、負の第２レンズＬ１２、正の第３レンズＬ１３を配置し、第１レンズ群１Ｇ全体の屈折力を「負」としている。

負の第２レンズＬ１２と正の第３レンズＬ１３とは合わせて「負の屈折力」を構成している。

第２レンズ群２Ｇは正の屈折力を有するので、第１レンズＬ１１の正、第２レンズＬ１２と第３レンズＬ１３による「負」、開口絞りＳを介して第２レンズ群２Ｇの正の屈折力は、全体として「正・負・正」のトリプレットタイプの屈折力配置をなす。

このような屈折力配置により、色収差を初めとする諸収差の補正を容易にしている。

また、開口絞りＳよりも物体側にある第１レンズ群１Ｇの屈折力が「負」であることにより、広い画角の光線を比較的小さいレンズサイズで取り込むことが可能となっている。

さらに、第１レンズ群１Ｇの最も物体側に配置される第１レンズＬ１１を「物体側に凸の正メニスカスレンズ」とし、大口径化に伴う球面収差の増大を抑制している。

第１レンズ群１Ｇの最も像側のレンズである第３レンズＬ１３の像側のレンズ面は「像側に凹」であり、第２レンズ群２Ｇの最も物体側のレンズである第４レンズの物体側のレンズ面は「物体側に凹」である。

このように、像側に凹のレンズ面と、物体側に凹のレンズ面を「開口絞りＳを挟んで向かい合わせる」ことにより、両凸形状の「空気レンズ」が形成される。

このような構成により、広角化に伴って増大し易く、屈折力バランスの偏ったレトロフォーカスタイプでさらに悪化し易い歪曲収差のバランスをとり、歪曲収差の補正を容易にしている。

このような構成を持つ撮像光学系によれば、諸収差の良好な補正が可能となり、小型化も可能となる。

即ち、具体的には、例えば、半画角：２９度程度の広画角、Ｆ値：２程度以下の大口径でありながら小型で、低ディストーションを保ちつつ、良好な像性能を確保することが可能となる。

性能のさらなる向上のためには、第１レンズ群１Ｇの第２レンズＬ１２と第３レンズＬ１３との空気間隔（光軸上の面間隔）が、全系中で最大となるようするのが良い。

第２レンズＬ１２は、第１レンズ群１Ｇ中で唯一の「負レンズ」であり、大口径化に伴って増大する球面収差の補正に対する寄与が大きい。

第２レンズＬ１２と第３レンズＬ１３との間の「空気間隔」を大きくとることにより光線の傾角を抑制でき、製造誤差による性能劣化を抑制することが可能となる。

この発明の撮像光学系は、より好ましくは、上記構成に加えて、以下の条件の１以上を満足することが好ましい。

（１） ０．１５ ＜｜ｆ／ｆａ｜＜ １．００
（２） ２．００ ＜｜ｆ１／ｆ｜＜ ２０．００
（３） ０．１５ ＜ｆ／ＡＬ＜ ０．５０ 。

これら条件（１）ないし（３）における各パラメータの記号は以下の通りである。

「ｆ」は、撮像光学系全系の焦点距離である。
「ｆａ」は、第1レンズ群の最も像側のレンズ面と第２レンズ群の最も物体側のレンズ面とで形成される両凸形状の空気レンズの焦点距離：ｆａ（＜０）である。

「ＡＬ」は、第1レンズ群の第１レンズの最も物体側の面から像面までの光軸上距離である。これを以下「光学系全長」とも言う。

条件（１）は、全系の焦点距離に対する「第1レンズ群の最も像側のレンズ面と第２レンズ群の最も物体側のレンズ面で形成される空気レンズの焦点距離」の好適な範囲を規定する条件である。

この空気レンズは「両凸形状」であるから、その屈折力は負である。

条件（１）の上限値を超えると、空気レンズの負の屈折力が絶対値で増大し、これは、
開口絞りを挟んだ凹面同志の間隔の増大を齎し、光学系全長を増大させ易い。

また、空気レンズをなす各凹面における光線傾角が大きくなり、製造誤差に対する性能劣化の感度を上昇させる恐れがある。
条件（１）の下限値を下回ると、空気レンズの有する歪曲収差補正に対する寄与が小さくなり易く、光学系全体の大型化につながる恐れがある。

条件（１）を満足することによって、光学系全長の増大、製造誤差による性能劣化の感度上昇を抑制し、歪曲収差補正への寄与を確保できる。

条件（１）のパラメータは、以下の条件：
（１Ａ） ０．１８ ＜｜ｆ／ｆａ｜＜ ０．７５
を満足することにより、条件（１）の持つ効果をさらに助長することができる。

条件（２）は、撮像光学系全系の焦点距離：ｆに対する第１レンズ群の焦点距離：ｆ１の好適な範囲を規定する条件である。

第１レンズ群の屈折力は負であるから、焦点距離：ｆ１も負である。そして、第１レンズ群の負の屈折力は、第２レンズの負の屈折力によっている。

条件（２）の上限値を超えると、第１レンズ群における「第２レンズの負の屈折力」が小さくなり、色収差補正能力の低下を招来しやすい。

あるいは、第１レンズ群内における正負の屈折力差が大きくなり、第１レンズ群の「製造誤差に対する性能劣化の感度」が上昇する恐れがある。

条件（２）の下限値を下回ると、第１レンズ群と第２レンズ群との屈折力差が大きくなり、製造誤差に対する性能劣化の感度が上昇したり、光学系全体の大型化を招来したりする恐れがある。

条件（２）を満足することにより、色収差補正能力の低下や製造誤差に対する性能劣化の感度の上昇、光学系全体の大型化を有効に抑制することが可能である。

条件（２）のパラメータは、以下の条件：
（２Ａ） ２．５０ ＜｜ｆ１／ｆ｜＜ １５．００
を満足することにより、条件（２）の持つ効果をさらに助長することができる。

条件（３）は、全系の焦点距離に対する光学系全長の好適な範囲を規定している。
条件（３）の上限値を超えると、全系の構成が所謂「前絞り系」に近付き、主に歪曲収差補正の難度が高くなり易く、所望の像性能を得ることが難しくなり易い。

特に、撮像素子を用いる場合に「受光面への入射角の抑制」を前提とする場合に、この傾向が強くなる。

条件（３）の下限値を下回ると、収差補正上は有利になるが、撮像光学系の光学系全長が大きくなり、撮像光学系の小型化が難しくなる。

条件（３）を満足することにより、歪曲収差を初めとする収差の補正を容易にしつつ、
撮像光学系の小型化が容易に可能となる。

条件（３）のパラメータは、以下の条件：
（３Ａ） ０．２０ ＜ｆ／ＡＬ＜ ０．４０
を満足することにより、条件（３）の持つ効果をさらに助長することができる。

この発明の撮像光学系は、図１ないし図５に示すように、開口絞りＳの像側に配される正の第２レンズ群２Ｇを、全体として正の第２Ｆレンズ群２ＦＧと、全体として正の第２Ｒレンズ群２ＲＧとで構成することができる。

この場合、第２Ｆレンズ群２ＦＧは、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを含むように構成する。

また、第２Ｒレンズ群２ＧＲは１枚の正レンズを含むように構成する。

第２Ｆレンズ群２ＦＧに、負レンズと正レンズを「少なくとも１枚ずつ」設けると、第２Ｆレンズ群２ＦＧ中の負レンズが、第１レンズ群１Ｇ中の正の第３レンズＬ１３とペアになる。

また第２Ｆレンズ群２ＦＧの正レンズが、第１レンズ群１Ｇ中の負の第２レンズＬ１２とペアになる。

このように形成される「正・負レンズのペア」により、色収差補正効果の拡大が可能となる。
また、第２Ｒレンズ群２ＲＧに１枚以上の正レンズを含め、射出瞳位置調整の機能を付与することができ、像面Ｉｍへの光線の入射角度を有効に抑制できる。

第２レンズ群２Ｇを、上記の如くに構成する場合、以下の条件：
（４） ０．５０ ＜ｆ２Ｆ／ｆ＜ ２．５０
満足することが好ましい。

条件（４）において、「ｆ」は全系の焦点距離：ｆ、「ｆ２Ｆ」は第２Ｆレンズ群の焦点距離である。

条件（４）は、全系の焦点距離に対する第２Ｆレンズ群の焦点距離の好適な範囲を規定する条件である。

条件（４）の上限値を超えると、第２Ｆレンズ群の正の屈折力が小さくなり、第２レンズ群として必要な正の屈折力を確保するために、第２Ｒレンズ群の屈折力を高めなければならなくなり、その結果、第２Ｒレンズ群の「射出瞳調整機能」が低下する
また、第１レンズ群の負レンズとペアになって発揮される球面収差補正能力や色収差補正能力が減少して像性能に低下を来す恐れがある。
条件（４）の下限値を下回ると、第１レンズ群と第２Ｆレンズ群の間の収差のやり取りが過大となり、製造誤差に対する性能劣化の感度が上昇したり、あるいは、光学系全体が大型化したりする恐れがある。

第２レンズ群を上記の如く構成し、条件（４）を満足することにより、第２Ｒレンズ群の「射出瞳調整機能」や球面収差補正能力、色収差補正能力の低下を有効に抑制できる。

条件（４）のパラメータは、以下の条件：
（４Ａ） ０．７５ ＜ｆ２Ｆ／ｆ＜ ２．００
を満足することにより、条件（４）の持つ効果をさらに助長することができる。

撮像光学系を構成する全てのレンズを、ガラスレンズとすることにより、撮像光学系の「環境変動や経時変化に対する耐性」を向上させることができる。

また、これらガラスレンズを球面レンズとすると、残存内部応力が比較的小さい研磨加工を安価に選択可能で低コストに実現でき、撮像光学系のコストを低減できる。

勿論、この発明の撮像光学系は、その構成レンズのうちに非球面レンズを含みうることは言うまでもない。

撮像光学系の具体的な実施例を挙げる前に、撮像光学系を用いるステレオカメラ装置と車載カメラ装置の実施の形態を簡単に説明する。

図１１は、ステレオカメラ装置の実施の形態を概略図として示す図である。ステレオカメラ装置については、すでに知られているので、以下の説明は概略である。

図１１において、符号１１Ａ、１１Ｂは撮像光学系であり、同一仕様のものである。

撮像光学系１１Ａ、１１Ｂとしては、請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載のもの、具体的には、実施例１ないし５の適宜のものを用いる。

符号１２Ａ、１２Ｂは撮像素子であり、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを用いることができる。

撮像光学系１１Ａ、１１Ｂは、光軸ＡＸＡと光軸ＡＸＢとを互いに平行にして、所定の距離：Ｄ（基線長という。）を隔して配置されている。

撮像光学系１１Ａは、物体Ｏｂの像を撮像素子１２Ａの受光面に結像させる。

撮像光学系１１Ｂは、物体Ｏｂの像を撮像素子１２Ｂの受光面に結像させる。

撮像素子１２Ａ、１２Ｂは、撮像光学系１１Ａ、１１Ｂにより結像した画像を撮影画像のデータとして制御演算部１３に入力させる。

コンピュータやＣＰＵとして構成された制御演算部１３は、撮像素子１２Ａ、１２Ｂから入力される画像情報をデジタル情報化する。

そして、デジタル情報化された画像情報に基づき、物体Ｏｂまでの距離を演算により算出する。

即ち、周知の如く、制御演算部１３では、各撮像素子１２Ａ、１２Ｂに結像する物体Ｏｂの像位置に基づき、像位置間の距離：Ｄ＋Δを求める。

撮像光学系の焦点距離：ｆ、上記基線長：Ｄを用いると、上記の如く求められた「Ｄ＋Δ」により、物体Ｏｂまでの距離：ｄは、次式：
ｄ＝ｆ｛１＋（Ｄ/Δ）｝
により算出される。

これが、ステレオカメラ装置による距離測定である。

図１２は、車載カメラ装置の実施の１形態を概略図として示す図である。

図１２において、符号１２０は撮像系、符号１３Ｃは制御演算部を示す。

撮像系１２０は、撮像光学系１１Ｃと撮像素子１２Ｃとを有する。
撮像系１２０と制御演算部１３Ｃとは「車載カメラ装置」を構成し、図示されない車両に搭載され、例えば、車両外の画像情報を取得して、デジタル情報化する。

撮像光学系１１Ｃとしては、請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載のもの、具体的には、実施例１ないし５の適宜のものを用いる。

なお、図１２における撮像系１２０と制御演算部１３Ｃの部分を、図１１のステレオカメラ装置に変えることができる。

即ち、図１１に示すステレオカメラ装置は、これを車載カメラ装置として車両に搭載することができる。

以下、撮像光学系の具体的な実施例を５例挙げる。

実施例における記号の意味は以下の通りである。

f：全系の焦点距離
Fno ：Fナンバ
ω ：半画角
Y' ：最大像高
R ：曲率半径
D ：面間隔
Nd ：d線における屈折率
νd ：アッベ数
BF :バクフォーカス 。

「硝種」とあるのはレンズのガラス材料であり、各実施例とも全レンズについて「株式会社オハラ」のものが用いられ、データ中に記載されたものは同社の商品名である。

なお「長さの次元をもつもの」の単位は、特に断らない限り「ｍｍ」である。

また、データ中に記載された「各種フィルタ」は、赤外線カットフィルタ等の１以上のフィルタを、これらと光学的に等価な透明平行平板として示している。

最初に挙げる実施例１は、図１に示した構成の具体例である。
即ち、実施例１の撮像光学系は、図１に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズと、凹面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ２３により構成される第２Ｆレンズ群２ＦＧと、両凸レンズＬ２４による第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

従って、実施例１の撮像光学系は７枚のレンズで構成されている。

「実施例１」
f=5.35、 Fno=1.91、 ω=29.26
面番号 R D Nd νd 硝種
1 10.13700 2.00 1.76200 40.10 S-LAM55
2 32.80000 0.10
3 5.90000 1.57 1.72916 54.68 S-LAL18
4 2.13300 1.18
5 10.35000 2.40 1.72151 29.23 S-TIH18
6 25.00000 0.10
7 絞り 0.35
8 -7.23200 0.70 1.75520 27.51 S-TIH4
9 4.02500 1.694 1.71300 53.87 S-LAL8
10 -4.70000 0.28
11 -12.55200 1.15 1.77250 49.60 S-LAH66
12 -5.51700 0.10
13 21.00000 1.22 1.67790 55.34 S-LAL12
14 -18.00000 4.27
15 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
16 ∞ 0.10
17 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
18 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.413
(2) 3.188
(3) 0.277
(4) 1.244 。

次に挙げる実施例２は、図２に示した構成の具体例である。

即ち、実施例２の撮像光学系は、図２に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズと、物体側が凹の正メニスカスレンズＬ２３により構成される第２Ｆレンズ群２ＦＧと、物体側が凸の正メニスカスレンズＬ２４による第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

従って、実施例２の撮像光学系は７枚のレンズで構成されている。

「実施例２」
f=5.35、 Fno=1.91、 ω=29.13
面番号 R D Nd νd 硝種
1 11.50200 1.785 1.88300 40.76 S-LAH58
2 42.80600 0.100
3 3.53500 0.861 1.72916 54.68 S-LAL18
4 2.03800 1.336
5 9.25300 2.169 1.71736 29.52 S-TIH1
6 13.28100 0.100
7 絞り 0.385
8 -6.75400 0.800 1.92286 18.90 S-NPH2
9 17.21700 1.672 1.78800 47.37 S-LAH64
10 -3.83300 0.227
11 -19.86700 1.250 1.81600 46.62 S-LAH59
12 -8.70000 0.10
13 7.54400 1.321 1.81600 46.62 S-LAH59
14 17.27900 2.724
15 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
16 ∞ 0.100
17 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
18 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.544
(2) 11.894
(3) 0.315
(4) 1.179 。

次に挙げる実施例３は、図３に示した構成の具体例である。

即ち、実施例３の撮像光学系は、図３に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズと、両凸レンズＬ２３により構成される第２Ｆレンズ群２ＦＧと、両凸レンズＬ２４による第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

従って、実施例３の撮像光学系は７枚のレンズで構成されている。

「実施例３」
f=5.35、 Fno=1.90、 ω=29.18
面番号 R D Nd νd 硝種
1 10.88100 2.265 1.76200 40.10 S-LAM55
2 32.49500 0.100
3 6.68000 2.690 1.72916 54.68 S-LAL18
4 2.11500 1.093
5 17.50300 2.825 1.72151 29.23 S-TIH18
6 54.06300 20.100
7 絞り 0.163
8 -13.06900 0.800 1.80518 25.42 S-TIH6
9 4.08500 2.945 1.72916 54.68 S-LAL18
10 -4.82200 0.227
11 1406.3390 1.315 1.74320 49.34 S-LAM60
12 -9.70300 0.100
13 17.08800 1.800 1.67790 55.34 S-LAL12
14 -37.22300 3.378
15 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
16 ∞ 0.100
17 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
18 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.224
(2) 2.873
(3) 0.243
(4) 1.040 。

次に挙げる実施例４は、図４に示した構成の具体例である。

即ち、実施例４の撮像光学系は、図４に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

第２レンズ群２Ｇは、物体側に第２Ｆレンズ群２ＦＧ、像側に第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

第２Ｆレンズ群２ＦＧは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズ、物体側が凹の、正メニスカスレンズＬ２３と負メニスカスレンズＬ２４の接合レンズにより構成されている。

第２Ｒレンズ群２ＲＧは、両凸レンズＬ２５により構成されている。

従って、実施例４の撮像光学系は８枚のレンズで構成されている。

「実施例４」
f=5.35、 Fno=1.89、 ω=29.27
面番号 R D Nd νd 硝種
1 9.12500 2.400 1.76200 40.10 S-LAM55
2 26.64300 0.100
3 5.94700 2.000 1.81600 46.62 S-LAH59
4 2.16900 1.148
5 19.06300 3.200 1.92286 18.90 S-NPH2
6 57.49500 0.100
7 絞り 0.211
8 -7.27600 0.921 1.80809 22.76 S-NPH1
9 6.59100 1.748 1.69680 55.53 S-LAL14
10 -4.41900 0.316
11 -31.18300 1.531 1.76200 40.10 S-LAM55
12 -6.02200 0.800 1.59270 35.31 S-FTM16
13 -8.09500 0.100
14 12.35800 1.800 1.67790 55.34 S-LAL12
15 -19.77800 3.395
16 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
17 ∞ 0.100
18 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
19 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.380
(2) 3.467
(3) 0.243
(4) 1.301 。

最後に挙げる実施例５は、図５に示した構成の具体例である。
即ち、実施例５の撮像光学系は、図４に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズと、物体側が凹の正メニスカスレンズＬ２３により構成される第２Ｆレンズ群２ＦＧと、両凸レンズＬ２４による第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

従って、実施例５の撮像光学系は７枚のレンズで構成されている。

「実施例５」
f=5.35、 Fno=1.89、 ω=29.23
面番号 R D Nd νd 硝種
1 9.67200 2.259 1.76200 40.10 S-LAM55
2 30.85300 0.100
3 5.61700 1.963 1.81600 46.62 S-LAH59
4 2.17100 1.065
5 10.82800 2.859 1.80518 25.42 S-TIH6
6 17.42100 0.100
7 絞り 0.199
8 -7.37700 0.800 1.80518 25.42 S-TIH6
9 5.47000 1.711 1.65160 58.55 S-LAL7
10 -4.24900 0.351
11 -12.26600 1.380 1.77250 49.60 S-LAH66
12 -6.30100 0.100
13 11.74900 1.885 1.67790 55.34 S-LAL12
14 -10.93300 3.529
15 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
16 ∞ 0.100
17 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
18 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.468
(2) 3.523
(3) 0.260
(4) 1.598 。

図６ないし図１０に順次、実施例１ないし５に関する収差図を示す。

収差図のうちの非点収差の図における実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。

また、「ｄ」とあるのはスペクトルのｄ線に係る収差図、「ｇ」とあるのはスペクトルのｇ線に係る収差図である。

これらの収差図から明らかなように、各実施例とも収差は十分に補正され高性能である。

これら実施例の撮像光学系は、半画角：２９度程度の広画角で、Ｆナンバが２程度以下と大口径である。

また、７〜８枚のレンズで構成されてコンパクトであり、ディストーションも十分に小さい。

各実施例の撮像光学系は、物体の像を撮像素子の受光面上に結像させるものである。

実施例の撮像光学系と組み合わせられる撮像素子のタイプには特に制限がない。
実施例１ないし５の撮像光学系は、ディストーションも十分に補正され、性能もきわめて良好であるから、極めて解像度の高いＳＸＧＡサイズの撮像素子と組み合わせても、十分に対応可能である。

この発明の撮像光学系は、実施の形態や実施例に記載したものに限られるものでないことは勿論である。

また、この発明の撮像光学系は、銀塩カメラ用の撮像光学系としても使用可能であるし、デジタルカメラや携帯情報端末装置、ビデオ装置、光学センサや投影装置に搭載して使用することもできる。

以上のように、この発明によれば、以下の如き撮像光学系、ステレオカメラ装置、車載カメラ装置を実現できる。

［１］
物体側から像側へ向かって順次、負の第１レンズ群、開口絞り、正の第２レンズ群を配してなる撮像光学系であって、第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸のメニスカス形状で正の第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズからなり、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面が像側に凹であり、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が物体側に凹である撮像光学系。

［２］
［１］に記載の撮像光学系において、第１レンズ群における第２レンズと第３レンズとの空気間隔が、全系中において最大である撮像光学系。

［３］
全系の焦点距離：ｆ、第1レンズ群の最も像側のレンズ面と第２レンズ群の最も物体側のレンズ面とで形成される空気レンズの焦点距離：ｆａが、条件：
（１） ０．１５ ＜｜ｆ／ｆａ｜＜ １．００
を満足する、［１］または［２］記載の撮像光学系。
［４］
全系の焦点距離：ｆ、第1レンズ群の焦点距離：ｆ１が、条件：
（２） ２．００ ＜｜ｆ１／ｆ｜＜ ２０．００
を満足する、［１］ないし［３］の何れか１に記載の撮像光学系。
［５］
全系の焦点距離：ｆ、第1レンズ群の第１レンズの最も物体側の面から像面までの光軸上距離：ＡＬが、条件：
（３） ０．１５ ＜ｆ／ＡＬ＜ ０．５０
を満足する、［１］ないし［４］の何れか１に記載の撮像光学系。

［６］
開口絞りの像側に配される正の第２レンズ群は、全体として正の第２Ｆレンズ群と、全体として正の第２Ｒレンズ群とで構成され、第２Ｆレンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを含み、第２Ｒレンズ群は、1枚の正レンズを含むものである、［１］ないし［５］の何れか１に記載の撮像光学系。

［７］
全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆが、条件：
（４） ０．５０ ＜ｆ２Ｆ／ｆ＜ ２．５０
を満足する、［６］記載の撮像光学系。

［８］
第１レンズ群及び第２レンズ群を構成する全てのレンズがガラス製の球面レンズである
［１］ないし［７］の何れか１に記載の撮像光学系。

［９］
［１］ないし［８］の何れか１に記載の撮像光学系を有するステレオカメラ装置。

［１０］
［１］ないし［８］の何れか１に記載の撮像光学系を有する車載カメラ装置。

［１１］
［９］記載のステレオカメラ装置を有する車載カメラ装置。

［１２］
撮像光学系により撮影される撮影画像をデジタル情報とする機能を有する、［９］記載のステレオカメラ装置。

［１３］
撮像光学系により撮影される撮影画像をデジタル情報とする機能を有する、［１０］または［１１］記載の車載カメラ装置。

１Ｇ 第１レンズ群
２Ｇ 第２レンズ群
Ｓ 開口絞り
２ＦＧ 第２Ｆレンズ群
２ＲＧ 第２Ｒレンズ群
Ｌ１１ 第１レンズ群の正の第１レンズ
Ｌ１２ 第１レンズ群の負の第２レンズ
Ｌ１３ 第１レンズ群の正の第３レンズ
Ｌ２１ 第２レンズ群の最も物体側の負レンズ
Ｆ フィルタ
ＣＧ 撮像素子のカバーガラス

特開２０１２−１２３１２２号公報 特開平０１−１３４４１１号公報 特開２０１０−０７２０５１号公報 特開２００９−０６９３６９号公報 特開２０１２−２２０７４１号公報

Claims (13)

1. 物体側から像側へ向かって順次、負の第１レンズ群、開口絞り、正の第２レンズ群を配してなる撮像光学系であって、
   第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸のメニスカス形状で正の第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズからなり、
   前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面が像側に凹であり、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が物体側に凹である撮像光学系。
2. 第１レンズ群における第２レンズと第３レンズとの空気間隔が、全系中において最大である請求項１記載の撮像光学系。
3. 全系の焦点距離：ｆ、第1レンズ群の最も像側のレンズ面と第２レンズ群の最も物体側のレンズ面とで形成される空気レンズの焦点距離：ｆａが、条件：
   （１） ０．１５ ＜｜ｆ／ｆａ｜＜ １．００
   を満足する、請求項１または２記載の撮像光学系。
4. 全系の焦点距離：ｆ、第1レンズ群の焦点距離：ｆ１が、条件：
   （２） ２．００ ＜｜ｆ１／ｆ｜＜ ２０．００
   を満足する、請求項１ないし３の何れか１項に記載の撮像光学系。
5. 全系の焦点距離：ｆ、第1レンズ群の第１レンズの最も物体側の面から像面までの光軸上距離：ＡＬが、条件：
   （３） ０．１５ ＜ｆ／ＡＬ＜ ０．５０
   を満足する、請求項１ないし４の何れか１項に記載の撮像光学系。
6. 開口絞りの像側に配される正の第２レンズ群は、全体として正の第２Ｆレンズ群と、全体として正の第２Ｒレンズ群とで構成され、
   第２Ｆレンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを含み、
   第２Ｒレンズ群は、1枚の正レンズを含むものである、請求項１ないし５の何れか１項に記載の撮像光学系。
7. 全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆが、条件：
   （４） ０．５０ ＜ｆ２Ｆ／ｆ＜ ２．５０
   を満足する、請求項６記載の撮像光学系。
8. 第１レンズ群及び第２レンズ群を構成する全てのレンズがガラス製の球面レンズである
   請求項１ないし７の何れか１項に記載の撮像光学系。
9. 請求項１ないし８の何れか１項に記載の撮像光学系を有するステレオカメラ装置。
10. 請求項１ないし８の何れか１項に記載の撮像光学系を有する車載カメラ装置。
11. 請求項９記載のステレオカメラ装置を有する車載カメラ装置。
12. 撮像光学系により撮影される撮影画像をデジタル情報とする機能を有する、請求項９記載のステレオカメラ装置。
13. 撮像光学系により撮影される撮影画像をデジタル情報とする機能を有する、請求項１０または１１記載の車載カメラ装置。

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