JP5047605B2 - 結像光学系及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子等を用いた撮像装置に採用するのに好適な結像光学系であって、例えば、車載用カメラ、監視用カメラ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、並びに携帯電話、パソコンなどに搭載される小型カメラ等に採用することが出来る結像光学系に関する。

近年、車載用カメラを備えた自動車が普及し始めている。そして、当初の車載用カメラは、主に視認用モニターとして使用されていたが、最近では白線検知や車線逸脱の監視、障害物検知、ドライバー監視など、より高度なセンサー用カメラとして使用されるようになっている。そのため、このようなカメラに用いられる光学系には、広い画角、具体的には死角を完全になくすために半画角９０°以上の画角と、高い画質を有していて、且つ、レンズ構成枚数が少なくコンパクトであって、低コストで作製できる魚眼光学系が要求されている。

そして、レンズ構成枚数の少ない魚眼光学系の先行例としては、特許文献１、２に記載されている光学系のように、６枚のレンズにより構成したものがある。
特許第２９９２５４７号公報 特開２００２−７２０８５号公報

しかしながら、開示されている先行技術には、以下のような問題点があった。

上述の従来技術では、半画角９０°以上、レンズ構成枚数が６枚と比較的少ないが、像高に対する第１レンズの光学有効系が大きくなるため、第１レンズの製作コストが高くなり、また、装置全体の小型化が難しい構成になってしまう。

一般に広角光学系には、物体側から順に、負屈折力を有するレンズ群、正屈折力を有するレンズ群で構成されるレトロフォーカスタイプが採用されている。そのような光学系を採用し、半画角が９０°程度の超広角を想定する場合は、焦点距離を小さくしなければならないため、負屈折力のレンズ群のパワーを強くして、主点位置を像面側に移動させる必要がある。負屈折力のレンズ群のパワーを強くすると、像面湾曲、非点収差などの発生が大きくなる。

これら諸収差の発生を抑えるべく、一般的には負屈折力の前群を複数枚のレンズで構成し、収差の発生を分散低減させている（特許文献１に代表されるよう、２枚の負メニスカスレンズを重ねるのが一般的。）。

しかしながら、上記光学系では、光学レンズの枚数が多くなり、光学系の全長が長くなってしまう。また、上記のように構成されたレトロフォーカスタイプの魚眼レンズは、負屈折力の前群レンズの光学有効径が大きくなり、レンズ径の大型化、価格上昇につながっていた。

本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、半画角９０°以上の広角化に対応しながら、なるべく少ないレンズの構成枚数で径方向を小径化し、コンパクトな結像光学系及びそれを用いた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一実施形態である結像光学系は、物体側から順に、負レンズである第１レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである第２レンズ、開口絞り、正の屈折力を持つレンズ群、で構成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
4.31667≦Ｄ _r1r4 /Ｉｈ≦6.0 ・・・（３）
1.5≦Ｄ _r1r3 /Ｉｈ≦3.0 ・・・（４）
ただし、
Ｄ _r1r3 は、前記第１レンズ物体面より、前記第２レンズ物体面までの距離、
Ｄ _r1r4 は、前記第１レンズ物体面より、前記第２レンズ像面までの距離、
Iｈは、最大像高、
である。

以下に、本発明において上記構成をとる理由と作用を説明する。

一般的に、レトロフォーカスタイプの広角レンズは、負屈折力の第１レンズの光学有効径がかなり大きくなる。この第１レンズの光学有効径を小さくするためには、
１．入射瞳の位置を前方に配置する。
２．第１レンズの負の屈折力を強くする。
という方法がある。

入射瞳の位置を前方に配置させるために、負屈折力のレンズ群を負の第１レンズのみで構成し、さらに第２レンズ物体側の面を、物体に凹面を向けた形状としている。これにより、入射瞳が前方に配置され、軸外光束が低くなり、第１レンズの光学有効径が低くなる。また、軸外光束が低くなることで、第１レンズの倍率色収差の発生が低減する効果も得られる。

また、本発明は、第２レンズの物体側面を凹面とすることで、第１レンズの負屈折力をゆるくでき、さらに第１レンズの像側面と曲率が反対のため、特に、非点収差、ディストーション、コマ収差などの収差補正が容易になる。また、第２レンズの像面側の、像面に凸面を向けた曲面の正のパワーの作用で、レトロフォーカス光学系を構成し、また、この正のパワーの面で、軸上収差、軸外収差をバランス良く補正する。

つまり、
Ｄ _r1r4 /Ｉｈ≦4.31667 ・・・（３）−１
のとき、第２レンズの像側面が、第１レンズに近づきすぎることで、第２レンズ像側面の曲率がきつくなり、収差補正が困難になる。

また、
Ｄ _r1r4 /Ｉｈ≧6.0 ・・・（３）−２
のとき、第２レンズの像側面が第１レンズから離れすぎ、第２レンズの全長が伸びる。

また、
Ｄ _r1r3 /Ｉｈ≦1.5 ・・・（４）−１
のとき、第２レンズの物体側面が、第１レンズに近づきすぎることで、製造できなくなる。あるいは、むりやり第１レンズの像側面の曲率をゆるくして、当たらないようにするため、高画角に対応できなくなる。

また、
Ｄ _r1r3 /Ｉｈ≧3.0 ・・・（４）−２
のとき、第２レンズの物体側面が第１レンズから離れすぎ、収差補正が困難になる。

また、以下の条件式を満足することが好ましい。
−０．５≦２×Ｉｈ／Ｅｘｐ＜０ ・・・（１）
ただし、
Ｉｈは、最大像高、
Ｅｘｐは、像面から射出瞳までの距離、
である。

この条件式（１）は、本発明の結像光学系が、テレセントリック性を確保するための条件式である。射出瞳が結像面より十分離れていないと、軸外光束の入射角が大きくなってしまう。特に、本発明のような車載用カメラとして使用する場合、像の検出にはＣＣＤなどが使用されるため、入射角の大きな周辺画像を検出する際、うまく検出できなかったり、検出されたとしても光量が低下した状態で検出されてしまう。

条件式（１）が下限−０．５を下回ると、射出瞳が像面に近づきすぎてしまい、テレセントリック性がくずれる。条件式（１）が上限０を上回ると、絞り後方の正の屈折力を持つレンズ群の光学有効径が大きくなってしまう。

また、最も像側に正レンズを配置し、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．２≦Ｄｓｐ／Ｌ≦０．５ ・・・（２）
ただし、
Ｄｓｐは、開口絞りと、最も像側に配置した正レンズの像側の面との距離、
Ｌは、第１レンズ物体面より、像面までの距離、
である。

条件式（１）と、射出瞳の位置を像面より遠ざけて配置させるためには、最も像側に配置した正レンズを、開口絞りより離すことが効果的である。条件式（２）の下限０．２を下回ると、最も像側に配置した正レンズの正屈折力を強くする必要があるため、収差補正が困難になる。また、条件式（２）の上限０．５を上回ると、光学系全長が長くなりすぎてしまう。

さらに、最も像側に正レンズを配置し、開口絞りと前記正レンズとの間に少なくとも１枚の正レンズを配置すると好ましい。このように、開口絞りと、最も像側の正レンズとの間に正レンズを配置することにより、軸上の球面収差とコマ収差を良好にすることができる。

また、最も像側に正レンズを配置し、開口絞りと前記正レンズとの間に少なくとも１枚の正レンズと負レンズを配置すると好ましい。このように、色収差の補正を行うレンズとして、絞りと最も像側に配置した正レンズの間に正レンズと負レンズを配置し、軸上色収差と倍率色収差をバランスよく補正している。

また、以下の条件式を満足することが好ましい。

0.5≦|ｒ₃/ｒ₄|≦1.5 ・・・（５）
ただし、ｒ₃は、第２レンズの物体側の曲率半径、
ｒ₄は、第２レンズの像側の曲率半径、
である。

第２レンズの像側面の正のパワーが強すぎると、第２レンズ像側面の周辺の非点収差、コマ収差発生量が大きくなる。また、逆に像側面の正のパワーが弱すぎると、第１レンズと第２レンズの主点間隔が離れるため、第２レンズの像側の面を第１レンズから離す必要がある。

このため、上記第２レンズの物体側面の負のパワーと像側面の正のパワーが、一定の範囲にあるよう規定することが望ましい。

つまり、
|ｒ₃/ｒ₄|＜0.5 ・・・（５）−１
のとき、第２レンズ像側面のパワーが弱くなり、第２レンズの肉厚を厚くすることで補おうとする。

|ｒ₃/ｒ₄|＞1.5 ・・・（５）−２
のとき、第２レンズ像側面のパワーが強くなり、第２レンズ像側面の軸外光線での非点収差、コマ収差の発生が大きくなる。

ここで、条件式（５）を、
0.6≦ｒ₃/ｒ₄≦1.4 ・・・（５’）
とし、この条件式（５’）を満足するようにすると、より好ましくなる。

さらに、以下の条件式を満足することが好ましい。

ｎ₂≧1.75 ・・・（６）
ただし、ｎ₂は、ｄ線における第２レンズの屈折率、
である。

第２レンズの屈折率が低いと、正のパワーが不足し、第２レンズ像側面の曲率がきつくなり、軸外光線の非点収差、コマ収差の補正が困難になる。また、第２レンズが肉厚になり、光学系の全長が伸びてしまう。

ここで、条件式（６）を、
ｎ₂≧1.80 ・・・（６’）
とし、この条件式（６’）を満足するようにすると、より好ましくなる。

また、以下の条件式を満足することが好ましい。

-4.0≦ｆ₁/ｆ≦-1.0 ・・・（７）
ｎ₁≧1.75 ・・・（８）
ただし、ｆ₁は、第１レンズの焦点距離、
ｆは、結像光学系全体の焦点距離、
ｎ₁は、ｄ線における第1レンズの屈折率、
である。

本発明では、負屈折力の第１レンズで発生する各収差を、正屈折力のレンズ群で補正しているが、第１レンズのパワーが強くなると、非点収差、コマ収差、像面湾曲などの発生量が大きくなりすぎ、後方のレンズ群による収差の補正が困難になる。一方、第１レンズのパワーが弱くなると、レンズの光学有効径が大きくなったり、光学系の全長が大きくなったりする。

つまり、
ｆ₁/ｆ＜-4.0 ・・・（７）−１
のとき、光学有効径、光学全長が大きくなる。

ｆ₁/ｆ＞-1.0 ・・・（７）−２
のとき、非点収差、コマ収差、像面湾曲の発生が大きくなり、補正が困難となる。

ここで、上記条件式（７）を、
-3.5≦ｆ₁/ｆ≦-1.5 ・・・（７’）
とし、この条件式（７’）を満足するようにすると、より好ましくなる。

次に条件式（８）を満たす構成とした理由について説明する。第１レンズの屈折率を高くすることにより、特に第１レンズの像側の曲率をゆるくすることができ、収差の発生が低減できる。また、レンズの加工性を良くできる。

ここで、条件式（８）を、
ｎ₁≧1.80 ・・・（８’）
とし、この条件式（８’）を満足するようにすると、より好ましくなる。

また、以下の条件式を満足することが好ましい。

-30.0≦ｆ_1-2/ｆ≦-3.0 ・・・（９）
ただし、ｆ_1-2は、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
Ｆは、結像光学系全体の焦点距離、
である。

本発明による光学系は、絞りよりも物体側に配置された第１レンズ及び第２レンズが負の屈折力を持っている。これら第１レンズ及び第２レンズのパワーが強くなると、非点収差、コマ収差、像面湾曲などの発生量が大きくなりすぎ、絞りよりも像側に配置された正のレンズ群による収差の補正が困難になる。一方、第１レンズ及び第２レンズのパワーが弱くなると、レンズの光学有効径が大きくなったり、光学系の全長が大きくなったりする。

つまり、
ｆ_1-2/ｆ＜-30.0 ・・・（９）−１
のとき、光学有効径、光学全長が大きくなる。

ｆ_1-2/ｆ＞-3.0 ・・・（９）−２
のとき、非点収差、コマ収差、像面湾曲の発生が大きくなり、補正が困難となる。

本発明によれば、半画角９０°以上の広角化に対応しながら、なるべく少ないレンズの構成枚数で径方向を小径化し、コンパクトで低コストな結像光学系を提供することができる。また、そのような結像光学系を備えることで、小型化しやすい撮像装置を提供できる。さらには、結像光学系の各レンズ等の工夫により、小型化、収差性能の確保、変倍比の確保をより行いやすい結像光学系及び撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の結像光学系の実施例１、参考例２及び実施例３について説明する。実施例１、参考例２及び実施例３の結像光学系のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図３に示す。各図中、第１レンズはＬ１、第２レンズはＬ２、開口絞りはＳ、レンズ群はＧ、光学的ローパスフィルターはＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、近赤外シャープカットコートについては、例えば光学的ローパスフィルターＦに直接コートを施こしてもよく、また、別に赤外カット吸収フィルターを配置してもよい。

実施例１の結像光学系は、図１に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、明るさ絞りＳ、レンズ群Ｇ、ＩＲカットコート面を有するローパスフィルターＦ、カバーガラスＣから構成されている。レンズ群Ｇの構成は、物体側から順に、両凸正レンズである第３レンズＬ３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第４レンズＬ４の接合レンズ、両凸正レンズであって両面が非球面の第５レンズＬ５からなる。また、第５レンズＬ５は、アモルファスポリオレフィン系の樹脂から構成されている。また、本実施例の仕様は、焦点距離ｆが1.306mm、ＦナンバーＦ_noが2.4、半画角ωが91°、最大像高Ｉｈが1.8mmの広角の光学系である。

参考例２の結像光学系は、図２に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズＬ２、明るさ絞りＳ、レンズ群Ｇ、ＩＲカットコート面を有するローパスフィルターＦ、カバーガラスＣから構成されている。レンズ群Ｇの構成は、物体側から順に、両凸正レンズである第３レンズＬ３、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第４レンズＬ４、両凸正レンズであって両面が非球面の第５レンズＬ５からなる。また、第５レンズＬ５は、アモルファスポリオレフィン系の樹脂から構成されている。また、本実施例の仕様は、焦点距離ｆが1.23mm、ＦナンバーＦ_noが2.4、半画角ωが91°、最大像高Ｉｈが1.8mmの広角の光学系である。

実施例３の結像光学系は、図３に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第２レンズＬ２、明るさ絞りＳ、レンズ群Ｇ、ＩＲカットコート面を有するローパスフィルターＦ、カバーガラスＣから構成されている。レンズ群Ｇの構成は、物体側から順に、両凸正レンズである第３レンズＬ３、両凹負レンズである第４レンズＬ４、両凸正レンズであって両面が非球面の第５レンズＬ５からなる。また、第５レンズＬ５は、アモルファスポリオレフィン系の樹脂から構成されている。また、本実施例の仕様は、焦点距離ｆが1.48mm、ＦナンバーＦ_noが2.4、半画角ωが91°、最大像高Ｉｈが1.83mmの広角の光学系である。

以下の各実施例におけるレンズの数値データにおいての記号は、上記の外、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのｄ線のアッベ数、Ｙ₁、Ｙ₂…は光学有効半径である。

また、各非球面形状は、各実施例における各非球面係数を用いて、以下の式で表される。但し、光軸方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。

また、各非球面形状は、各実施例における各非球面係数を用いて、以下の式で表される。但し、光軸方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ²／ｒ）／[１＋｛１−（１＋Ｋ）・（Ｙ／ｒ）²｝^1/2]
＋Ａ₄Ｙ⁴＋Ａ₆Ｙ⁶＋Ａ₈Ｙ⁸＋Ａ₁₀Ｙ¹⁰
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。

実施例１
ｒ₁ = 12.560 ｄ₁ = 1.00 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.80 Ｙ₁ =4.4625
ｒ₂ = 2.200 ｄ₂ = 2.77 Ｙ₂ =2.1449
ｒ₃ = -4.464 ｄ₃ = 4.00 ｎ_d2 =1.92286 ν_d2 =18.90 Ｙ₃ =1.9100
ｒ₄ = -5.057 ｄ₄ = 2.74 Ｙ₄ =2.1486
ｒ₅ = ∞（絞り） ｄ₅ = 0.82 Ｙ₅ =0.9682
ｒ₆ = 7.864 ｄ₆ = 3.15 ｎ_d3 =1.58313 ν_d3 =59.38 Ｙ₆ =1.2143
ｒ₇ = -2.860 ｄ₇ = 1.00 ｎ_d4 =1.92286 ν_d4 =18.90 Ｙ₇ =1.5692
ｒ₈ = -8.963 ｄ₈ = 0.20 Ｙ₈ =1.8531
ｒ₉ = 4.239（非球面） ｄ₉ = 2.60 ｎ_d5 =1.52542 ν_d5 =55.78 Ｙ₉ =2.1000
ｒ₁₀= -5.934（非球面） ｄ₁₀= 0.20 Ｙ₁₀=1.8739
ｒ₁₁= ∞ ｄ₁₁= 2.50 ｎ_d6 =1.54771 ν_d6 =62.84 Ｙ₁₁=1.8676
ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.50 Ｙ₁₂=1.8334
ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.50 ｎ_d7 =1.51633 ν_d7 =64.14 Ｙ₁₃=1.8230
ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.50 Ｙ₁₄=1.8162
ｒ₁₅= ∞（像面） Ｙ₁₅=1.8059
非球 面係数
第９面
Ｋ = -2.2388
Ａ₄ = 4.24507×10^-3
Ａ₆ = 1.48443×10^-3
Ａ₈ = -1.29917×10^-4
Ａ₁₀= 1.19586×10^-5
第１０面
Ｋ = -3.791
Ａ₄ = 2.57583×10^-3
Ａ₆ = 4.28150×10^-3
Ａ₈ = -1.08079×10^-3
Ａ₁₀= 2.25792×10^-4

参考例２
ｒ₁ = 8.343 ｄ₁ = 1.00 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.80 Ｙ₁ =4.2718
ｒ₂ = 1.782 ｄ₂ = 2.66 Ｙ₂ =1.7815
ｒ₃ = -4.389 ｄ₃ = 3.00 ｎ_d2 =1.92286 ν_d2 =18.90 Ｙ₃ =1.5546
ｒ₄ = -4.012 ｄ₄ = 1.50 Ｙ₄ =1.6208
ｒ₅ = ∞（絞り） ｄ₅ = 0.25 Ｙ₅ =0.8138
ｒ₆ = 7.081 ｄ₆ = 1.20 ｎ_d3 =1.54771 ν_d3 =62.84 Ｙ₆ =0.9440
ｒ₇ = -2.463 ｄ₇ = 0.20 Ｙ₇ =1.1244
ｒ₈ = -2.538 ｄ₈ = 1.00 ｎ_d4 =1.92286 ν_d4 =18.90 Ｙ₈ =1.1366
ｒ₉ =-158.015 ｄ₉ = 0.20 Ｙ₉ =1.4700
ｒ₁₀= 3.505（非球面）ｄ₁₀= 2.80 ｎ_d5 =1.52542 ν_d5 =55.78 Ｙ₁₀=1.8927
ｒ₁₁= -2.393（非球面）ｄ₁₁= 0.20 Ｙ₁₁=2.0629
ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 2.50 ｎ_d6 =1.54771 ν_d6 =62.84 Ｙ₁₂=2.0005
ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.50 Ｙ₁₃=1.8929
ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.50 ｎ_d7 =1.51633 ν_d7 =64.14 Ｙ₁₄=1.8602
ｒ₁₅= ∞ ｄ₁₅= 0.50 Ｙ₁₅=1.8387
ｒ₁₆= ∞（像面） Ｙ₁₆=1.8060
非球面係数
第１０面
Ｋ = -4.6170
Ａ₄ = -9.49294×10^-4
Ａ₆ = 1.14267×10^-3
Ａ₈ = 1.56300×10^-4
Ａ₁₀= -2.55739×10^-5
第１１面
Ｋ = -0.7362
Ａ₄ = 5.97480×10^-3
Ａ₆ = 7.06325×10^-4
Ａ₈ = -1.70964×10^-4
Ａ₁₀= 5.45160×10^-5

実施例３
ｒ₁ = 14.652 ｄ₁ = 1.00 ｎ_d1 =1.83400 ν_d1 =37.20 Ｙ₁ =6.0412
ｒ₂ = 2.945 ｄ₂ = 3.84 Ｙ₂ =2.9168
ｒ₃ = -4.900 ｄ₃ = 5.00 ｎ_d2 =1.84666 ν_d2 =23.80 Ｙ₃ =2.7085
ｒ₄ = -7.200 ｄ₄ = 7.29 Ｙ₄ =3.2825
ｒ₅ = ∞（絞り） ｄ₅ = 2.16 Ｙ₅ =1.3533
ｒ₆ = 3.023 ｄ₆ = 2.41 ｎ_d3 =1.54771 ν_d3 =62.84 Ｙ₆ =2.0833
ｒ₇ = -5.915 ｄ₇ = 0.75 Ｙ₇ =1.8842
ｒ₈ = -2.749 ｄ₈ = 1.00 ｎ_d4 =1.84666 ν_d4 =23.80 Ｙ₈ =1.6322
ｒ₉ = 23.874 ｄ₉ = 0.20 Ｙ₉ =1.8525
ｒ₁₀= 3.881（非球面）ｄ₁₀= 1.55 ｎ_d5 =1.52542 ν_d5 =55.78 Ｙ₁₀=2.0335
ｒ₁₁= -4.097（非球面）ｄ₁₁= 0.73 Ｙ₁₁=2.1000
ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 2.50 ｎ_d6 =1.54771 ν_d6 =62.84 Ｙ₁₂=2.0194
ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.50 Ｙ₁₃=1.9165
ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.50 ｎ_d7 =1.51633 ν_d7 =64.14 Ｙ₁₄=1.8852
ｒ₁₅= ∞ ｄ₁₅= 0.50 Ｙ₁₅=1.8646
ｒ₁₆= ∞（像面） Ｙ₁₆=1.8401
非球面係数
第１０面
Ｋ = -11.6715
Ａ₄ = 1.31766×10^-2
Ａ₆ = -3.56204×10^-3
Ａ₈ = 1.56300×10^-4
Ａ₁₀= 3.28622×10^-4
第１１面
Ｋ = 0.8832
Ａ₄ = 1.42340×10^-3
Ａ₆ = 1.80518×10^-3
Ａ₈ = -4.80072×10^-4
Ａ₁₀= 4.08437×10^-5

以上の実施例１、参考例２、及び実施例３の収差図をそれぞれ図４〜図６に示す。これらの収差図において、球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、倍率色収差（ＣＣ）、歪曲収差（ＤＴ）を示す。各図中、"ＦＩＹ"は半画角（°）を示す。また、実施例１、参考例２、及び実施例３の画角（横軸）に対する像高（縦軸）を示すグラフをそれぞれ図７〜図９に示す。

次に、上記各実施例及び参考例における条件式（１）〜（９）の値を示す。
実施例１ 参考例２ 実施例３
（１） -0.07327 -0.07900 -0.14539
（２） 0.34559 -0.31377 0.26071
（３） 4.31667 3.40931 4.80484
（４） 2.09444 1.87322 2.62974
（５） 0.88280 1.09401 0.68056
（６） 1.92286 1.92286 1.84666
（７） -2.42318 -2.24803 -3.10727
（８） 1.88300 1.88300 1.83400
（９） -10.379 -19.845 -6.7300

本発明の実施例においてプラスチックで構成しているレンズをガラスで構成してもかまわない。また、ガラスで構成しているレンズをプラスチックで構成してもかまわない。また、特殊低分散ガラスを用いれば、色収差の補正に効果があるのは言うまでもない。特に、プラスチックで構成する場合には、低吸湿材料を用いることにより、環境変化による性能劣化が軽減されるので好ましい（例えば日本ゼオン社のゼオネックス）等がある。

また、ゴースト、フレア等の不要光をカットするために、明るさ絞り以外にフレア絞りを配置してもかまわない。本実施例の物体面から第１レンズ間、第１−第２レンズ間、第２レンズ−明るさ絞り間、明るさ絞り−第３レンズ間、第３−第４レンズ間、第４−第５レンズ間、第５レンズ−像面間のいずれの場所に配置しても良い。枠によりフレア光をカットするように構成してもよいし、別の部材を構成しても良い。また、光学系に直接印刷しても塗装してもシールなどを装着してもかまわない。また、その形状は円形、楕円形、矩形、多角形、関数曲線で囲まれる範囲等、いかなる形状でもかまわない。また、有害光束をカットするだけでなく画面周辺のコマフレア等の光束をカットしても良い。

また、各レンズには反射防止コートを行い、ゴースト、フレアを軽減してもかまわない。また、波長をカットするコートをレンズ面、カバーガラス等に行ってもかまわない。

また、ピント調整を行うためにフォーカシングを行っても良い。レンズ径全体を繰り出してフォーカスを行っても良いし、一部のレンズを繰り出し、もしくは繰り込みをしてフォーカスしても良い。

また、画像周辺部の明るさ低下をＣＣＤのマイクロレンズをシフトすることにより軽減しても良い。例えば、各像高における光線の入射角に合わせてＣＣＤのマイクロレンズの設計を変えても良い。また、画像処理により画像周辺部の明るさ低下を補正しても良い。

また、光学系で発生するディストーションを画像処理によって補正してもかまわない。
さらに、周辺画像の画像処理を行うために、画像周辺の情報量を増やす射影方式、例えば等距離射影方式を射影方式としてもよい。

本発明の結像光学系４１は、車載カメラ４０を車両の所望位置に取り付けるためのネジ部５１を有する本体５０に内蔵されている。本体５０下部はＣＣＤ４２が固着された撮像素子支持枠５２で塞がれている。

また、本発明は広い画角が必要な監視カメラに適用してもよい。

本発明の結像光学系の実施例１のレンズ断面図である。 本発明の結像光学系の参考例２のレンズ断面図である。 本発明の結像光学系の実施例３のレンズ断面図である。 実施例１の収差図である。 参考例２の収差図である。 実施例３の収差図である。 実施例１の画角に対する像高を示す図である。 参考例２の画角に対する像高を示す図である。 実施例３の画角に対する像高を示す図である。 本発明による結像光学系を組み込んだ車載カメラの断面図である。

符号の説明

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
Ｇ…レンズ群
Ｐ…プリズム
Ｓ…開口絞り
Ｆ…光学的ローパスフィルター
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
４０…車載カメラ
４１…結像光学系
４２…ＣＣＤ
５０…本体
５１…ネジ部
５２…撮像素子支持枠

Claims (10)

1. 物体側から順に、
   負レンズである第１レンズ、
   物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである第２レンズ、
   開口絞り、
   正の屈折力を持つレンズ群、
   で構成され、
   以下の条件式を満たすことを特徴とする結像光学系。
   4.31667≦Ｄ_r1r4/Ｉｈ≦6.0 ・・・（３）
   1.5≦Ｄ_r1r3/Ｉｈ≦3.0 ・・・（４）
   ただし、
   Ｄ_r1r3は、前記第１レンズ物体面より、前記第２レンズ物体面までの距離、
   Ｄ_r1r4は、前記第１レンズ物体面より、前記第２レンズ像面までの距離、
   Iｈは、最大像高、
   である。
2. 以下の条件式を満たす請求項１に記載の結像光学系。
   −０．５≦２×Ｉｈ／Ｅｘｐ＜０ ・・・（１）
   ただし、
   Iｈは、最大像高、
   Ｅｘｐは、像面から射出瞳までの距離、
   である。
3. 前記レンズ群の最も像側に正レンズを配置し、
   以下の条件式を満たす請求項１に記載の結像光学系。
   ０．２≦Ｄｓｐ／Ｌ≦０．５ ・・・（２）
   ただし、
   Ｄspは、前記開口絞りと、前記最も像側に配置した正レンズの像側の面との距離、
   Ｌは、前記第１レンズ物体側面より、像面までの距離、
   である。
4. 前記レンズ群の最も像側に正レンズを配置し、
   前記開口絞りと前記正レンズとの間に少なくとも１枚の正レンズを配置した
   ことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
5. 前記レンズ群の最も像側に正レンズを配置し、
   前記開口絞りと前記正レンズとの間に少なくとも１枚の正レンズと負レンズを配置した
   ことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系
6. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
   0.5≦|ｒ₃/ｒ₄|≦1.5 ・・・（５）
   ただし、
   ｒ₃は、前記第２レンズの物体側の曲率半径、
   ｒ₄は、前記第２レンズの像側の曲率半径、
   である。
7. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
   ｎ₂≧1.75 ・・・（６）
   ただし、
   ｎ₂は、ｄ線における前記第２レンズの屈折率、
   である。
8. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
   -4.0≦ｆ₁/ｆ≦-1.0 ・・・（７）
   ｎ₁≧1.75 ・・・（８）
   ただし、
   ｆ₁は、前記第１レンズの焦点距離、
   ｆは、前記結像光学系全体の焦点距離、
   ｎ₁は、ｄ線における前記第１レンズの屈折率、
   である。
9. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
   -30.0≦ｆ_1-2/ｆ≦-3.0 ・・・（９）
   ただし、
   ｆ_1-2は、前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離、
   ｆは、前記結像光学系全体の焦点距離、
   である。
10. 請求項１から９の何れか１項記載の結像光学系と、
    前記結像光学系の像側に配置され、前記結像光学系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、
    を有することを特徴とする撮像装置。
    
    
    
    

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