JP2023111409A - 撮像レンズ系、及びそれを用いたカメラモジュール、車載システム、移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】高解像度を維持しつつ、視野範囲の中心部を拡大することができる撮像レンズ系、及びそれを用いたカメラモジュール、車載システム、移動体を提供すること。【解決手段】開口絞りＳＴＯＰより物体側に配置された前群Ｇｆと、開口絞りＳＴＯＰより像側に配置された後群Ｇｒとからなり、前群Ｇｆは、物体側から像側に向かって順に、物体側面が物体側に凹面を向けた負のパワーを有する第１レンズＬ１と、物体側面が物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第２レンズＬ２と、第２レンズＬ２と接合レンズを構成し、物体側面が物体側に凸面を向けた正のパワーを有する第３レンズＬ３と、からなり、後群Ｇｒは、物体側から像側に向かって順に、１枚又は２枚の正のパワーを有するレンズと、メニスカス形状を有するレンズとからなる。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズ系、及びそれを用いたカメラモジュール、車載システム、移動体に関する。

近年、車両に搭載される車載カメラや監視カメラにはセンシング機能が求められるようになってきている。また、近年の一般的なセンシング用途のカメラには、半画角２０°程度の比較的狭角な撮像レンズ系が用いられている。そして、センシング用途のカメラには、視野範囲の中心部において高精度なセンシングを行うとともに、視野範囲の周辺部においてより多くの情報を収集することが求められている。そのため、センシング用途のカメラに搭載される撮像レンズ系には、画角の小さい範囲では画角の増加に対して像高が大きく増加し、画角の大きい範囲では画角の増加に対して像高の増加が小さいことが求められている。換言すれば、センシング用途のカメラに搭載される撮像レンズ系には、視野範囲の中心部を拡大し、視野範囲の周辺部を縮小して撮像するレンズ系が求められている。

特許文献１には、６枚のレンズから構成される、半画角３３～３５°の結像レンズ系が記載されている。

特開２０１７－１５６５７０号公報

特許文献１の結像レンズ系では、半画角０°付近の中心部と半画角２０°付近の部分とで、画角の増加に対する像高の増加の程度（以下、「像高変化率」と称する。）は同程度となっている。そのため、特許文献１の結像レンズ系では、視野範囲の中心部において高精度なセンシングを行うとともに、視野範囲の周辺部においてより多くの情報を収集する車載カメラを実現することが難しい。
また、一般的なレンズでは、半画角２０°までの範囲では歪曲収差が小さく、半画角０°付近の中心部と半画角２０°付近の周辺部とで像高変化率に大きな差を発生させることが難しい。また、レンズ系において、中心部と周辺部とで像高変化率に大きな差を敢えて発生させると、収差補正が困難になり、解像度が低下しやすいという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、高解像度を維持しつつ、視野範囲の中心部を拡大することができる撮像レンズ系、及びそれを用いたカメラモジュール、車載システム、移動体を提供することを目的とする。

一実施形態の撮像レンズ系は、開口絞りより物体側に配置された前群と、開口絞りより像側に配置された後群とからなり、前群は、物体側から像側に向かって順に、物体側面が物体側に凹面を向けた負のパワーを有する第１レンズと、物体側面が物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第２レンズと、第２レンズと接合レンズを構成し、物体側面が物体側に凸面を向けた正のパワーを有する第３レンズと、からなり、後群は、物体側から像側に向かって順に、１枚又は２枚の正のパワーを有するレンズと、メニスカス形状を有するレンズとからなる。

本発明によれば、高解像度を維持しつつ、視野範囲の中心部を拡大することができる撮像レンズ系、及びそれを用いたカメラモジュール、車載システム、移動体を提供することができる。

実施例１に係るカメラモジュール及び撮像レンズ系の構成を示す断面図である。 実施例１の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例２に係るカメラモジュール及び撮像レンズ系の構成を示す断面図である。 実施例２の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例３に係るカメラモジュール及び撮像レンズ系の構成を示す断面図である。 実施例３の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例４に係るカメラモジュール及び撮像レンズ系の構成を示す断面図である。 実施例４の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例５に係るカメラモジュール及び撮像レンズ系の構成を示す断面図である。 実施例５の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例２～５と特許文献１の実施例３、４における半画角と像高との関係を示すグラフである。 本発明の一実施の形態に係るカメラモジュールを備える車載システムが搭載される車両の概略図である。 図１２の車載システムを構成する撮像装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明するが、本実施形態は、特にセンシングシステムにおいて信頼性の高いシステムを実現でき、強靭なインフラの開発に貢献するものであり、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ）の「９．産業と技術革新の基盤をつくろう」の、「９．１ すべての人々に安価で公平なアクセスに重点を置いた経済発展と人間の福祉を支援するために、地域・越境インフラを含む質の高い、信頼でき、持続可能かつ強靱（レジリエント）なインフラを開発する。」をターゲットとするものである。
（実施の形態１：撮像レンズ系）
実施の形態１に係る撮像レンズ系は、開口絞りより物体側に配置された前群と、開口絞りより像側に配置された後群とからなる。
また、前群は、物体側から像側に向かって順に、物体側面が物体側に凹面を向けた負のパワーを有する第１レンズと、物体側面が物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第２レンズと、第２レンズと接合レンズを構成し、物体側面が物体側に凸面を向けた正のパワーを有する第３レンズと、からなる。
また、後群は、物体側から像側に向かって順に、１枚又は２枚の正のパワーを有するレンズと、メニスカス形状を有するレンズとからなる。

これにより、高解像度を維持しつつ、視野範囲の中心部を拡大することができる撮像レンズ系を提供することができる。
具体的には、第１レンズの物体側面が物体側に凹面を向けており、第１レンズが負のパワーを有することにより、第１レンズにおいて歪曲収差を敢えて発生させることができ、半画角０°付近の中心部と半画角２０°付近の周辺部とで像高変化率に大きな差を発生させることができる。これにより、撮像レンズ系は、視野範囲の中心部を拡大し、視野範囲の周辺部を縮小して撮像することができる。
また、第２レンズと第３レンズとで接合レンズを構成することによって、第１レンズにおいて歪曲収差を発生させることによって副次的に発生する、色収差（倍率色収差や軸上色収差）を補正することができる。光線が透過するレンズ枚数が増えるほど増大する傾向がある色収差を第１レンズの直後で補正することにより、効果的に色収差を補正することができる。よって、高解像度を維持することができる。
よって、高解像度を維持しつつ、視野範囲の中心部を拡大することができる撮像レンズ系を提供することができる。

また、半画角０°から１°における像高の変化量を１としたときに、半画角１９°から２０°における像高の変化量が０．８以下であることが好ましい。これにより、撮像レンズ系は、視野範囲の中心部を十分に拡大して撮像することができる。より好ましくは、半画角０°から１°における像高の変化量を１としたときに、半画角１９°から２０°における像高の変化量は０．５以上である。これにより、より確実に高解像度を維持することができる。

また、第１レンズの物体側面の曲率半径をＲ１とし、撮像レンズ系の最も像側に位置する最終レンズの像側面の曲率半径をＲｅとしたときに、下記の条件式（１）を満足することが好ましい。
｜Ｒ１｜／｜Ｒｅ｜＞１・・・（１）
最終レンズの像側面の曲率半径Ｒｅの絶対値が、第１レンズの物体側面の曲率半径Ｒ１の絶対値よりも小さいことにより、最終レンズの像側面において、第１レンズの物体側面において発生する強い非点収差、像面湾曲を十分に補正することができる。｜Ｒ１｜／｜Ｒｅ｜の値は、より好ましくは１．１以上、さらに好ましくは１．２５以上である。

また、第２レンズの光軸上の厚みをＤ２とし、第１レンズの物体側面から撮像レンズ系の最も像側に位置する最終レンズの像側面までの光軸上の距離をＴＴＬとしたときに、下記の条件式（２）を満足することが好ましい。
Ｄ２／ＴＴＬ＞０．１８・・・（２）
上記の条件式（２）を満足することにより、第２レンズの光軸上の厚みＤ２が比較的厚くなり、第１レンズの物体側面において発生する倍率色収差を十分に補正することができる。具体的には、光線が第２レンズＬ２を透過する光路長を長くすることにより、波長による光路差を大きくすることができ、前群Ｇｆにおいて倍率色収差を効果的に補正することができる。Ｄ２／ＴＴＬの値は、より好ましくは０．２以上、さらに好ましくは０．４以上である。

また、第２レンズの焦点距離をｆ２とし、第３レンズの焦点距離をｆ３としたときに、下記の条件式（３）を満足することが好ましい。
｜ｆ３｜／｜ｆ２｜＜０．４・・・（３）
条件式（３）を満足することにより、第２レンズと第３レンズの接合レンズによって、第１レンズの物体側面において発生する軸上色収差を十分に補正することができる。具体的には、第２レンズに対して、第３レンズのパワーを強くすることにより、強い負のパワーを有する物体側に凹面を有する第１レンズにおいて発生する軸上色収差を効果的に補正することができる。｜ｆ３｜／｜ｆ２｜の値は、より好ましくは０．３以下、さらに好ましくは０．２５以下である。

また、後群が、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第４レンズと、メニスカス形状を有する第５レンズとからなり、第４レンズの焦点距離をｆ４とし、光学系全体の焦点距離をｆとしたときに、下記の条件式（４－１）を満足することが好ましい。
０．８＜｜ｆ４｜／｜ｆ｜＜１．３・・・（４－１）
条件式（４－１）を満足することにより、球面収差、コマ収差を補正することができる。具体的には、第４レンズが、他のレンズより比較的に強い正のパワーを有することにより、撮像レンズ系全体の焦点距離を第４レンズにおいて決定することができ、球面収差、コマ収差を補正することができる。｜ｆ４｜／｜ｆ｜の値は、より好ましくは１．２５以下である。

また、後群が、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第４レンズと、正のパワーを有する第５レンズと、メニスカス形状を有する第６レンズとからなり、第４レンズと第５レンズの合成焦点距離をｆ４５とし、光学系全体の焦点距離をｆとしたときに、下記の条件式（４－２）を満足することが好ましい。
０．８＜｜ｆ４５｜／｜ｆ｜＜１．３・・・（４－２）
条件式（４－２）を満足することにより、球面収差、コマ収差を補正することができる。具体的には、第４レンズ及び第５レンズが、他のレンズより比較的に強い正のパワーを有することにより、撮像レンズ系全体の焦点距離を第４レンズ及び第５レンズにおいて決定することができ、球面収差、コマ収差を補正することができる。｜ｆ４５｜／｜ｆ｜の値は、より好ましくは１．２以下である。

（実施の形態２：カメラモジュール）
実施の形態２に係るカメラモジュールは、上述の撮像レンズ系と、当該撮像レンズ系の焦点位置に配置され、撮像レンズ系を通じて集光される光を電気信号に変換する撮像素子と、を備える。これにより、高解像度を維持しつつ、視野範囲の中心部を拡大することができるカメラモジュールを提供することができる。

次に、実施の形態１に係る撮像レンズ系及び実施の形態２に係るカメラモジュールに対応する実施例について、図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１は、実施例１のカメラモジュール１０の構成を示す断面図である。具体的には、カメラモジュール１０は、撮像レンズ系１１と、撮像素子１２と、を備える。撮像レンズ系１１と撮像素子１２とは筐体（不図示）に収容されている。

撮像素子１２は、受光した光を電気信号に変換する素子であり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが用いられる。撮像素子１２は、撮像レンズ系１１の結像位置（焦点位置）に配置されている。

実施例１に係る撮像レンズ系１１は、物体側から像側に向かって順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３からなる前群Ｇｆと、開口絞り（ＳＴＯＰ）と、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６からなる後群Ｇｒと、からなる。撮像レンズ系１１の結像面はＩＭＧで示されている。
なお、撮像レンズ系１１と撮像素子１２との間には、必要に応じて、光学フィルタ（赤外線カットフィルタ、可視・赤外光バンドパスフィルタ等）が配置される。本明細書では、撮像レンズ系１１と撮像素子１２との間に、赤外線カットフィルタ（ＩＲＣＦ）が配置された例を挙げて説明する。

第１レンズＬ１は、負のパワーを有するガラスレンズである。第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１は、物体側に凹面を向けた球面形状を有する。第１レンズＬ１の像側面Ｓ２は、像側に凹面を向けた球面形状を有する。

第２レンズＬ２は、負のパワーを有するガラスレンズである。第２レンズＬ２の物体側面Ｓ３は、物体側に凸面を向けた球面形状を有する。また、第２レンズＬ２の像側面Ｓ４は、像側に凹面を向けた球面形状を有する。

第３レンズＬ３は、正のパワーを有するガラスレンズである。第３レンズＬ３の物体側面Ｓ５は、物体側に凸面を向けた球面形状を有する。また、第３レンズＬ３の像側面Ｓ６は、像面側に凸面を向けた球面形状を有する。

絞りＳＴＯＰは、レンズ系のＦ値（Ｆナンバ、Ｆｎｏ）を決める絞りである。絞りＳＴＯＰは、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に配置される。

第４レンズＬ４は、正のパワーを有するガラスレンズである。第４レンズＬ４の物体側面Ｓ８は、物体側に凸面を向けた球面形状を有する。また、第４レンズＬ４の像側面Ｓ９は、像面側に凹面を向けた球面形状を有する。

第５レンズＬ５は、正のパワーを有するガラスレンズである。第５レンズＬ５の物体側面Ｓ１０は、物体側に凸面を向けた非球面形状を有する。また、第５レンズＬ５の像側面Ｓ１１は、像面側に凸面を向けた非球面形状を有する。

第６レンズＬ６は、負のパワーを有するガラスレンズである。第６レンズＬ６の物体側面Ｓ１２は、物体側に凸面を向けた球面形状を有する。また、第６レンズＬ６の像側面Ｓ１３は、像面側に凹面を向けた球面形状を有する。

第２レンズＬ２と第３レンズＬ３は、接合レンズを構成している。すなわち、第２レンズＬ２の像側面Ｓ４と第３レンズＬ３の物体側面Ｓ５とが接着されている。

赤外線カットフィルタ（ＩＲＣＦ）は、赤外領域の光をカットするためのフィルタである。赤外線カットフィルタは、撮像レンズ系１１の設計時には、撮像レンズ系１１と一体として扱われる。しかし、赤外線カットフィルタは、撮像レンズ系１１の必須の構成要素ではない。赤外線カットフィルタは、第６レンズＬ６の像側に配置されている。
また、赤外線カットフィルタと撮像素子１２との間に、撮像素子１２へのごみ付着防止のため、センサーカバーガラスが配置されてもよい。

表１に、実施例１の撮像レンズ系１１における、各レンズ面のレンズデータを示す。表１では、レンズデータとして、各面の曲率半径（ｍｍ）、光軸上におけるレンズの厚み（ｍｍ）、ｄ線に対する屈折率ｎｄ、ｄ線に対するアッベ数νｄを提示している。また、表１において、「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。

レンズ面に採用される非球面形状は、ｚをサグ量、ｃを曲率半径の逆数、ｋを円錐係数、ｒを光軸ＯＡからの光線高さとして、４次、６次、８次、１０次の非球面係数をそれぞれα４、α６、α８、α１０としたときに、次式により表わされる。

表２に、実施例１の撮像レンズ系１１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。なお、表２において、例えば「－４．１１７Ｅ－０５」は、「－４．１１７×１０^－５」を意味する。以下の表についても数値の表現は同様である。

次に、収差について図面を用いて説明する。図２は、実施例１の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図を示す。図２に示すように、実施例１の撮像レンズ系１１では、Ｆナンバが１．８であり、半画角が２５°である。
また、図２（Ａ）の縦収差図において、横軸は光線が光軸ＯＡと交わる位置を示し、縦軸は入射瞳上における光線の通過高さを示す。また、図２（Ａ）は、ｄ線、Ｃ線、Ｆ線によるシミュレーション結果を示している。
また、図２（Ｂ）の像面湾曲図において、横軸は光軸ＯＡ方向の距離を示し、縦軸は像高（画角）を示す。また、図２（Ｂ）の像面湾曲図において、Ｓａｇはサジタル光線束における結像位置を示し、Ｔａｎはタンジェンシャル光線束における結像位置を示す。また、図２（Ｂ）は、ｄ線によるシミュレーション結果を示している。
また、図２（Ｃ）の歪曲収差図において、横軸は像の歪曲収差（％）を示し、縦軸は像高（画角）を示す。また、図２（Ｃ）は、ｄ線の光線によるシミュレーション結果を示している。
また、図２（Ｄ）の倍率色収差図において、横軸は倍率色収差量を示し、縦軸は像高（画角）を示す。

（実施例２）
図３は、実施例２に係るカメラモジュール１０を示す断面図である。実施例２に係る撮像レンズ系１１は、実施例１と同様のレンズ構成を有するため、その説明を省略する。以下、実施例２に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

表３に、実施例２に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表３に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

表４に、実施例２の撮像レンズ系１１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表４において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

図４に、実施例２の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図を示す。図４に示すように、実施例２の撮像レンズ系１１では、Ｆナンバが１．８であり、半画角が２５°である。図４に示す各収差図についての説明は図２と同様であるため、その説明を省略する。

（実施例３）
図５は、実施例３に係るカメラモジュール１０を示す断面図である。実施例３に係る撮像レンズ系１１は、実施例１と同様のレンズ構成を有するため、その説明を省略する。以下、実施例３に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

表５に、実施例３に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表５に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

表６に、実施例３の撮像レンズ系１１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表６において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

図６に、実施例３の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図を示す。図６に示すように、実施例３の撮像レンズ系１１では、Ｆナンバが１．８であり、半画角が２５°である。図６に示す各収差図についての説明は図２と同様であるため、その説明を省略する。

（実施例４）
図７は、実施例４に係るカメラモジュール１０を示す断面図である。実施例４に係る撮像レンズ系１１は、後群Ｇｒが第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５からなり、第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１及び像側面Ｓ２の形状が実施例１と異なる。そのため、実施例４のレンズ構成のうち、実施例１と同様のレンズ構成を有する部分については、その説明を省略する。

第１レンズＬ１は、負のパワーを有するガラスレンズである。第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１は、物体側に凹面を向けた非球面形状を有する。第１レンズＬ１の像側面Ｓ２は、像側に凸面を向けた非球面形状を有する。

第４レンズＬ４は、正のパワーを有するガラスレンズである。第４レンズＬ４の物体側面Ｓ８は、物体側に凸面を向けた非球面形状を有する。また、第４レンズＬ４の像側面Ｓ９は、像面側に凸面を向けた非球面形状を有する。

第５レンズＬ５は、負のパワーを有するガラスレンズである。第５レンズＬ５の物体側面Ｓ１０は、物体側に凹面を向けた非球面形状を有する。また、第５レンズＬ５の像側面Ｓ１１は、像面側に凸面を向けた非球面形状を有する。

表７に、実施例４に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表７に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

表８に、実施例４の撮像レンズ系１１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表８において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

図８に、実施例４の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図を示す。図８に示すように、実施例４の撮像レンズ系１１では、Ｆナンバが１．８であり、半画角が２５°である。図８に示す各収差図についての説明は図２と同様であるため、その説明を省略する。

（実施例５）
図９は、実施例５に係るカメラモジュール１０を示す断面図である。実施例５に係る撮像レンズ系１１は、実施例４と同様のレンズ構成を有するため、その説明を省略する。以下、実施例５に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

表９に、実施例５に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表９に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

表１０に、実施例５の撮像レンズ系１１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表１０において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

図１０に、実施例５の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図、倍率色収差図を示す。図１０に示すように、実施例５の撮像レンズ系１１では、Ｆナンバが１．８であり、半画角が２５°である。図１０に示す各収差図についての説明は図２と同様であるため、その説明を省略する。

表１１に、実施例１～５における、半画角０°から１°における像高の変化量を１としたときの半画角１９°から２０°における像高の変化量の値、｜Ｒ１｜／｜Ｒｅ｜の値、Ｄ２／ＴＴＬの値、｜ｆ３｜／｜ｆ２｜の値を示す。また、表１１に、実施例１～３における｜ｆ４５｜／｜ｆ｜の値、実施例４～５における｜ｆ４｜／｜ｆ｜の値を示す。また、表１１に、撮像レンズ系１１の全系の焦点距離、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３、第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４、第５レンズＬ５の焦点距離ｆ５、第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の合成焦点距離ｆ４５、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の合成焦点距離ｆ２３を示す。表１１において、焦点距離、光学全長の単位はいずれもｍｍである。また、画角の単位は°である。また、表１１に示す焦点距離、全長は、５５０ｎｍの波長の光線を用いて計算した。

実施例１～５において、第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１が物体側に凹面を向けており、負のパワーを有している。これにより、第１レンズＬ１において歪曲収差を敢えて発生させることができ、半画角０°付近の中心部と半画角２０°付近の周辺部とで像高変化率に大きな差を発生させることができる。図１１に、本願の実施例２～５と特許文献１の実施例３、４における半画角（°）と像高（ｍｍ）との関係を示す。図１１に示すように、特許文献１では、画角が小さい範囲での像高変化率と、画角が大きい範囲での像高変化率は、ほぼ同じとなっている。一方、本願の実施例２～４では、画角が小さい範囲での像高変化率が、画角が大きい範囲での像高変化率よりも大きくなっている。したがって、本願の実施例１～５では、撮像レンズ系１１は、視野範囲の中心部を拡大し、視野範囲の周辺部を縮小して撮像することができている。
また、実施例１～５において、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とで接合レンズを構成している。当該接合レンズによって、第１レンズＬ１において発生する色収差（倍率色収差や軸上色収差）が増大する前に効果的に補正することができ、高解像度を維持することができる。実際、実施例１～５に係る撮像レンズ系１１は、図２、図４、図６、図８、図１０に示すように、球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差を好適に低減し、結像性能に優れ、高解像度を実現できている。
よって、高解像度を維持しつつ、視野範囲の中心部を拡大することができる撮像レンズ系を提供することができる。

また、実施例１～５において、撮像レンズ系１１は、上記の条件式（１）の数値範囲を満足している。実施例１～３の最終レンズである第６レンズＬ６の像側面Ｓ１３の曲率半径Ｒｅの絶対値が、第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径Ｒ１の絶対値よりも小さいことにより、最終レンズＬ６の像側面Ｓ１３において、第１レンズの物体側面Ｓ１において発生する強い非点収差、像面湾曲を十分に補正することができる。同様に、実施例４、５の最終レンズである第５レンズＬ５の像側面Ｓ１１の曲率半径Ｒｅの絶対値が、第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径Ｒ１の絶対値よりも小さいことにより、最終レンズＬ５の像側面Ｓ１１において、第１レンズの物体側面Ｓ１において発生する強い非点収差、像面湾曲を十分に補正することができる。実際、実施例１～５に係る撮像レンズ系１１は、図２、図４、図６、図８、図１０に示すように、像面湾曲を好適に低減し、結像性能に優れ、高解像度を実現できている。

また、実施例１～５において、撮像レンズ系１１は、上記の条件式（２）の数値範囲を満足している。これにより、第２レンズＬ２の光軸上の厚みＤ２が比較的厚くなり、第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１において発生する倍率色収差を十分に補正することができる。実際、実施例１～５に係る撮像レンズ系１１は、図２、図４、図６、図８、図１０に示すように、倍率色収差を好適に低減し、結像性能に優れ、高解像度を実現できている。

また、実施例１～５において、撮像レンズ系１１は、上記の条件式（３）の数値範囲を満足している。これにより、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の接合レンズによって、第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１において発生する軸上色収差を十分に補正することができる。

また、実施例１～３において、撮像レンズ系１１は、上記の条件式（４－２）の数値範囲を満足している。また、実施例４，５において、撮像レンズ系１１は、上記の条件式（４－１）の数値範囲を満足している。これにより、球面収差、コマ収差を補正することができる。実際、実施例１～５に係る撮像レンズ系１１は、図２、図４、図６、図８、図１０に示すように、球面収差を好適に低減し、結像性能に優れ、高解像度を実現できている。

また、カメラモジュール１０が撮像レンズ系１１を備え、撮像レンズ系１１が小型化され、自動運転における画像認識に必要な十分な解像度を有することにより、カメラモジュール１０の小型化及び高精度なセンシングを達成することができる。

（実施の形態３）
図１２は、実施の形態１又は実施の形態２に係る撮像レンズ系１１とこれを通じて集光される光を電気信号に変換する撮像素子１２とを含む撮像装置５０を備える車載システムが搭載される車両４０の概略図である。図示のように、撮像装置５０は車両４０に搭載することができ、図１２は、車両４０における撮像装置５０の搭載位置を例示する配置例である。車両４０に搭載される撮像装置５０は、車載カメラと呼ぶこともでき、車両４０の種々の場所に設置することができる。例えば、第１の撮像装置５０ａは、車両４０が走行する際の前方を監視するカメラとして、フロントバンパー又はその近傍に配置されてもよい。また、前方を監視する第２の撮像装置５０ｂは、車両４０の車室内のルームミラー（Inner Rearview Mirror）の近傍に配置されてもよい。第３の撮像装置５０ｃは、運転者の運転状況を監視するカメラとしてダッシュボード上又はインスツルメントパネル内等に配置されてもよい。第４の撮像装置５０ｄは、車両４０の後方モニター用に車両４０の後部に設置されてもよい。撮像装置５０ａ、５０ｂはフロントカメラと呼ぶことができる。第３の撮像装置５０ｃは、インカメラと呼ぶことができる。第４の撮像装置５０ｄはリアカメラと呼ぶことができる。撮像装置５０は、これらに限られず、左後ろ側方を撮像する左サイドカメラおよび右後ろ側方を撮像する右サイドカメラ等、種々の位置に設置される撮像装置を含む。

撮像装置５０により撮像された画像の画像信号は、車両４０内の情報処理装置４２および／または表示装置４３等に出力され得る。これらの情報処理装置４２および表示装置４３は、撮像装置５０と共に車載システムを構成する。車両４０内の情報処理装置４２は、撮像装置５０により取得される画像信号を処理し、撮像画像の中の各種対象物の認識を認識して運転者の運転を支援する装置を含む。また、情報処理装置４２は、例えば、ナビゲーション装置、衝突被害軽減ブレーキ装置、車間距離制御装置、および、車線逸脱警報装置等を含むが、これらに限定されない。表示装置４３は、情報処理装置４２により処理されて出力される画像を表示するが、撮像装置５０から直接に画像信号を受信することもできる。また、表示装置４３は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ:Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、および、無機ＥＬディスプレイを採用し得るが、これらに限定されない。表示装置４３は、リアカメラ等の運転者から視認しづらい位置の画像を撮像する撮像装置５０から出力された画像信号を、運転者に対して表示することができる。

図１３には、図１２の車載システムを構成する撮像装置５０の構成が示される。図示のように、一実施の形態に係る撮像装置５０は、制御部５２と、記憶部５４と、カメラモジュール１０とを備える。

制御部５２は、カメラモジュール１０を制御するとともに、カメラモジュール１０の撮像素子１２から出力される電気信号を処理する。この制御部５２は例えばプロセッサとして構成されてもよい。また、制御部５２は１つ以上のプロセッサを含んでもよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および、特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでもよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（Integrated Circuit）を含んでもよい。特定用途向けＩＣは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）とも称される。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。プログラマブルロジックデバイスは、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）とも称される。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでもよい。制御部５２は、１つ以上のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、および、ＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってもよい。

記憶部５４は、撮像装置５０の動作に係る各種情報又はパラメータを記憶する。記憶部５４は、例えば半導体メモリ等で構成されてもよい。記憶部５４は、制御部５２のワークメモリとして機能してもよい。記憶部５４は、撮像画像を記憶してもよい。記憶部５４は、制御部５２が撮像画像に基づく検出処理を行なうための各種パラメータ等を記憶してもよい。記憶部５４は制御部５２に含まれてもよい。

前述したように、カメラモジュール１０は、撮像レンズ系１１を介して結像する被写体像を撮像素子１２で撮像し、撮像した画像を出力する。カメラモジュール１０で撮像された画像は、撮像画像とも称される。

撮像素子１２は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤ等で構成されてよい。撮像素子１２は、複数の画素が並ぶ撮像面を有する。各画素は、入射した光量に応じて電流又は電圧で特定される信号を出力する。各画素が出力する信号は、撮像データとも称される。

撮像データは、全ての画素についてカメラモジュール１０で読み出され、撮像画像として制御部５２に取り込まれてもよい。全ての画素について読み出された撮像画像は、最大撮像画像とも称される。撮像データは、一部の画素についてカメラモジュール１０で読み出され、撮像画像として取り込まれてもよい。言い換えれば、撮像データは、所定の取り込み範囲の画素から読み出されてもよい。所定の取り込み範囲の画素から読み出された撮像データは、撮像画像として取り込まれてもよい。所定の取り込み範囲は、制御部５２によって設定されてもよい。カメラモジュール１０は、制御部５２から所定の取り込み範囲を取得してもよい。撮像素子１２は、撮像レンズ系１１を介して結像する被写体像のうち所定の取り込み範囲の画像を撮像してもよい。

なお、本発明は上記実施例に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明の撮像レンズ系の用途は、車載カメラや監視カメラに限定されるものではなく、携帯電話等の小型電子機器に搭載する等の他の用途にも用いることができる。

１０ カメラモジュール
１１ 撮像レンズ系
１２ 撮像素子
４０ 車両（移動体）
４２ 情報処理装置（処理装置）
４３ 表示装置（出力装置）
５０ 撮像装置
５２ 制御部
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
ＳＴＯＰ 絞り
Ｇｆ 前群
Ｇｒ 後群
ＩＲＣＦ 赤外線カットフィルタ
ＩＭＧ 結像面
ＯＡ 光軸

Claims (10)

1. 開口絞りより物体側に配置された前群と、前記開口絞りより像側に配置された後群とからなり、
   前記前群は、物体側から像側に向かって順に、物体側面が物体側に凹面を向けた負のパワーを有する第１レンズと、物体側面が物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第２レンズと、前記第２レンズと接合レンズを構成し、物体側面が物体側に凸面を向けた正のパワーを有する第３レンズと、からなり、
   前記後群は、物体側から像側に向かって順に、１枚又は２枚の正のパワーを有するレンズと、メニスカス形状を有するレンズとからなる、
   撮像レンズ系。
2. 半画角０°から１°における像高の変化量を１としたときに、半画角１９°から２０°における像高の変化量が０．８以下である、請求項１に記載の撮像レンズ系。
3. 前記第１レンズの物体側面の曲率半径をＲ１とし、前記撮像レンズ系の最も像側に位置する最終レンズの像側面の曲率半径をＲｅとしたときに、下記の条件式（１）を満足する、請求項１又は２に記載の撮像レンズ系。
   ｜Ｒ１｜／｜Ｒｅ｜＞１・・・（１）
4. 前記第２レンズの光軸上の厚みをＤ２とし、前記第１レンズの物体側面から前記撮像レンズ系の最も像側に位置する最終レンズの像側面までの光軸上の距離をＴＴＬとしたときに、下記の条件式（２）を満足することを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
   Ｄ２／ＴＴＬ＞０．１８・・・（２）
5. 前記第２レンズの焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズの焦点距離をｆ３としたときに、下記の条件式（３）を満足することを特徴とする、請求項１～４の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
   ｜ｆ３｜／｜ｆ２｜＜０．４・・・（３）
6. 前記後群が、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第４レンズと、メニスカス形状を有する第５レンズとからなり、前記第４レンズの焦点距離をｆ４とし、光学系全体の焦点距離をｆとしたときに、下記の条件式（４－１）を満足する、請求項１～５の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
   ０．８＜｜ｆ４｜／｜ｆ｜＜１．３・・・（４－１）
7. 前記後群が、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第４レンズと、正のパワーを有する第５レンズと、メニスカス形状を有する第６レンズとからなり、前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離をｆ４５とし、光学系全体の焦点距離をｆとしたときに、下記の条件式（４－２）を満足する、請求項１～５の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
   ０．８＜｜ｆ４５｜／｜ｆ｜＜１．３・・・（４－２）
8. 請求項１～７の何れか一項に記載の撮像レンズ系と、前記撮像レンズ系を通じて集光される光を電気信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とするカメラモジュール。
9. 車両に搭載される車載システムであって、
   請求項８に記載のカメラモジュールと、
   前記カメラモジュールの前記撮像素子から出力される撮像画像を処理して、前記撮像画像の中の対象物の認識を行う情報処理装置と、
   を備えることを特徴とする車載システム。
10. 請求項９に記載の車載システムを搭載した移動体であって、
    前記車載システムは、乗員への情報を出力する出力装置をさらに備え、
    前記情報処理装置は前記対象物の認識情報を前記出力装置に出力するように構成されていることを特徴とする移動体。

Images