JP5393276B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

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であり、夜間でも使用可能なようにＦナンバーが小さく、高性能のレンズが求められている。

本出願人は、上記分野で使用可能な撮像レンズとして、接合レンズを含む６枚構成のレンズ系を特願２００７−２３６４４５号、特願２００８−５９１２７号において提案している。また、従来知られている上記分野の撮像レンズとしては、下記特許文献１〜４に記載のものがある。特許文献１には、負、正、負、正、正のレンズ配置からなる５枚構成の撮像レンズが記載されている。特許文献２には、非球面レンズを含む前群と、正の屈折力を有する後群とからなる６枚構成の撮像レンズが記載されている。特許文献３には、長いバックフォーカスを有する６枚構成の撮像レンズが記載されている。特許文献４には、最も像側に接合レンズが配置された６枚構成の撮像レンズが記載されている。

特許第３７２３６５４号明細書 特開２００５−２４９６９号公報 特許第３７２３６３７号公報 特許第３４７８６４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは５枚構成であり、レンズ枚数が６枚以上のものと比べると収差補正の点で改良の余地がある。

特許文献２のレンズは、非球面レンズを用いているが、非球面レンズの材質として樹脂を用いると、温度変化による性能変化が現れやすいため、広い温度範囲で使用する際に問題となる虞がある。このことから、ガラスを材質とすることが好ましいが、非球面レンズをガラスで製作する場合は、ガラスモールド非球面レンズとなり、高価になってしまう。

特許文献３、４に記載のレンズは、ガラスの球面レンズのみを使用しているため、ガラスモールド非球面レンズを採用する場合に比べて価格的に有利である。しかし、特許文献３に記載のレンズは、全長が長いため十分な小型化が図られたものとはいえない。特許文献４に記載のレンズは、比較的小型化が図られてはいるものの、Ｆナンバーが２．８であり、車載用や監視用のカメラとしては用いるには若干暗い光学系となっている。

一方、上記のような撮像装置では、各レンズ面やＣＣＤ等の撮像面での反射により像面にゴーストが発生することがある。ゴーストの程度によっては、画像を正しく認識できなくなる虞があるため、特に前方を撮影して画像処理を行う監視用カメラや車載用カメラ等の撮像装置では、ゴーストを抑制することが要望されている。

本発明は、上記事情に鑑み、Ｆナンバーが小さく、低コスト化および小型化が図られ、良好な像を得ることが可能な撮像レンズ、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。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のパワーを持つ第１レンズと、正のパワーを持つ第２レンズと、絞りと、負のパワーを持つ第３レンズと、正のパワーを持つ第４レンズと、像側に凸面を向けた正のパワーを持つ第５レンズと、負のパワーを持つ第６レンズとからなり、第３レンズのｄ線に対するアッベ数が３０より小さく、第３レンズの像側の面の曲率半径をＲ３ｒとし、第４レンズの物体側の面の曲率半径をＲ４ｆとし、第５レンズと第６レンズの光軸上の空気間隔をＤ１１とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）、（１３Ａ）を満足することを特徴とするものである。
｜Ｒ３ｒ／Ｒ４ｆ｜＜１．０ … （１）
０．１＜Ｄ１１／ｆ＜３．０ … （１３Ａ）

本発明の第１の撮像レンズは、上記のように各レンズの構成を好適に選択することにより、小型でＦナンバーが小さな光学系を得るのに有利となり、必ずしも非球面を用いない構成が可能であるため、低コスト化を図ることができる。また、本発明の第１の撮像レンズは、条件式（１）を満たすように構成することで、像面湾曲の補正およびゴーストの抑制に有利となる。

本発明の撮像レンズにおいては、第３レンズが両凹レンズであることが好ましい。

また、本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（２）〜（１２）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（２）〜（１２）のいずれか１つの式を満足するものでもよく、あるいは任意の組合せを満足するものでもよい。
ｆ_３４５６／ｆ＞０．８ … （２）
０．６＜ｆ_５／ｆ＜１．２ … （３）
−２．０＜ｆ_６／f＜−０．６ … （４）
−１．５＜ｆ_３／ｆ＜−０．５ … （５）
−１．２＜Ｒ９／ｆ＜−０．５ … （６）
０．５＜ｆ_４／ｆ_５＜１．５ … （７）
２．０＜Ｌ／ｆ＜４．５ … （８）
０．２＜Ｂｆ／ｆ＜１．５ … （９）
１．０＜ｆ _５６ ／ｆ … （１０）
１．０＜｜ｆ _３４ ／ｆ｜ … （１１）
１．０＜Ｒ１／ｆ＜２．０ … （１２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ_３：第３レンズの焦点距離
ｆ_４：第４レンズの焦点距離
ｆ_５：第５レンズの焦点距離
ｆ_６：第６レンズの焦点距離
ｆ _３４ ：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離
ｆ _５６ ：第５レンズと第６レンズの合成焦点距離
ｆ_３４５６：第３レンズから第６レンズまでの合成焦点距離
Ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ９：第４レンズの像側の面の曲率半径
Ｌ：最も物体側のレンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
Ｂｆ：最も像側のレンズの像側の面から像面までの空気換算長での光軸上の距離

さらに、本発明の撮像レンズにおいては、各レンズのアッベ数を以下のように設定することが好ましい。なお、好ましい態様としては、いずれか１つのレンズのアッベ数が以下のように設定されていてもよく、あるいは任意の組合せが以下のように設定されていてもよい。第１レンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数が４０以上であることが好ましい。第２レンズのｄ線に対するアッベ数が３２より大きいことが好ましい。第４レンズのｄ線に対するアッベ数が３５以上であることが好ましい。第５レンズのｄ線に対するアッベ数が３５以上であることが好ましい。第６レンズのｄ線に対するアッベ数が３０以下であることが好ましい。

なお、本発明において、「曲率半径」の符号は、物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負とするものとする。

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。

本発明の撮像レンズによれば、６枚からなるレンズ系において、第３レンズのアッベ数および各レンズの形状、パワー等の構成を好適に設定し、条件式（１）、（１３Ａ）を満足するようにしているため、小さなＦナンバーと小型化、および低コスト化を実現しつつ、良好な像を得ることができる。

本発明の撮像装置によれば、上記本発明の撮像レンズを備えているため、車載用や監視用等の用途に好適であり、小型で低コストに作製可能で、良好な像を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に関連する撮像レンズの光路図 本発明に関連する参考の実施形態である第２の実施形態にかかる撮像レンズの光路図 本発明に関連する参考例１にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明に関連する参考例２にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明に関連する参考例３にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明に関連する参考例４にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明に関連する参考例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８にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明に関連する参考例９にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明に関連する参考例１０にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明に関連する参考例１１にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明に関連する参考例１２にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）は本発明に関連する参考例１にかかる撮像レンズの各収差図 図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）は本発明に関連する参考例２にかかる撮像レンズの各収差図 図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）は本発明に関連する参考例３にかかる撮像レンズの各収差図 図１８（Ａ）〜図１８（Ｄ）は本発明に関連する参考例４にかかる撮像レンズの各収差図 図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）は本発明に関連する参考例５にかかる撮像レンズの各収差図 図２０（Ａ）〜図２０（Ｄ）は本発明の実施例６にかかる撮像レンズの各収差図 図２１（Ａ）〜図２１（Ｄ）は本発明の実施例７にかかる撮像レンズの各収差図 図２２（Ａ）〜図２２（Ｄ）は本発明の実施例８にかかる撮像レンズの各収差図 図２３（Ａ）〜図２３（Ｄ）は本発明に関連する参考例９にかかる撮像レンズの各収差図 図２４（Ａ）〜図２４（Ｄ）は本発明に関連する参考例１０にかかる撮像レンズの各収差図 図２５（Ａ）〜図２５（Ｄ）は本発明に関連する参考例１１にかかる撮像レンズの各収差図 図２６（Ａ）〜図２６（Ｄ）は本発明に関連する参考例１２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

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、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に本発明の第１の実施形態に関連する撮像レンズ１のレンズ断面図を示す。なお、この図１に示す構成例は、図３に示す後述の参考例１のレンズ構成に対応している。図１では、図の左側が物体側、右側が像側であり、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、最大画角での軸外光束３、４も合わせて示してある。ここで、軸上光束とは光軸Ｚ上の物点からの光束であり、軸外光束とは、光軸Ｚ外の物点からの光束である。

図１に示すように、撮像レンズ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のパワーを持つ第１レンズＬ１と、正のパワーを持つ第２レンズＬ２と、開口絞りＳｔと、負のパワーを持つ第３レンズＬ３と、正のパワーを持つ第４レンズＬ４と、像側に凸面を向けた正のパワーを持つ第５レンズＬ５と、負のパワーを持つ第６レンズＬ６とを備える。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、撮像レンズ１を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設けることが好ましく、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、車載用カメラに使用され、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。

撮像レンズ１では、開口絞りＳｔが第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間に配置されているため、第１レンズＬ１の物体側の面における光線高を低くすることができる。光線高が低いと第１レンズＬ１の有効径が小さくなるため、第１レンズＬ１の外径を小さくすることができ、小型化を図ることができる。また、外径を小さくすることにより、レンズが外界に露出する面積を小さくすることができる。例えば撮像レンズ１が車載用カメラに搭載される場合、車の外観を損なわないためには外界に露出するレンズの部分は小さいことが望ましいとされており、撮像レンズ１ではこの要望を満たすように構成されている。

次に、本発明に関連する第２の実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。図２に本発明に関連する第２の実施形態にかかる撮像レンズ２１のレンズ断面図を示す。なお、この第２の実施形態は参考の実施形態であり、この図２に示す構成例は、図１１に示す後述の参考例９のレンズ構成に対応している。図２も図１同様に、図の左側が物体側、右側が像側であり、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、最大画角での軸外光束３、４、結像位置Ｐｉｍを含む像面に配置された撮像素子５、光学部材ＰＰを合わせて示してある。

図２に示すように、撮像レンズ２１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のパワーを持つ第１レンズＬ１と、正のパワーを持つ第２レンズＬ２と、負のパワーを持つ第３レンズＬ３と、開口絞りＳｔと、正のパワーを持つ第４レンズＬ４と、像側に凸面を向けた正のパワーを持つ第５レンズＬ５と、負のパワーを持つ第６レンズＬ６とを備える。すなわち、第２の実施形態にかかる撮像レンズの基本構成は、第１の実施形態にかかる撮像レンズの開口絞りＳｔと第３レンズＬ３の順番を逆に配置したものである。なお、図２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。

撮像レンズ２１では、開口絞りＳｔが第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置されている。撮像レンズ２１は、図２に示すように、６枚構成のレンズ系のほぼ中間に開口絞りＳｔを配置したものであるため、中間よりも物体側に偏った位置または中間よりも像側に偏った位置に開口絞りが配置されたレンズ系と比較すると、最も物体側のレンズの物体側の面および最も像側のレンズの像側の面の両方における光線高を低くすることができる。光線高が低いと、有効径を小さくできるため、小型化に有利である。

上記第１および第２の実施形態にかかる撮像レンズの第１レンズＬ１は、像側に凹面を向けた負のパワーを持つレンズである。このように構成することで、系全体を広角化することが可能になる。

上記第１および第２の実施形態にかかる撮像レンズは、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
｜Ｒ３ｒ／Ｒ４ｆ｜＜１．０ … （１）
ただし、
Ｒ３ｒ：第３レンズＬ３の像側の面の曲率半径
Ｒ４ｆ：第４レンズＬ４の物体側の面の曲率半径

条件式（１）の上限を上回ると、像面湾曲の補正が困難となるとともに、第４レンズＬ４の周辺部において、レンズ面の法線に対する入射光線の入射角が大きくなってしまい、レンズの周辺部や外周部での反射を原因としたゴーストが発生する虞がある。

また、上記第１および第２の実施形態にかかる撮像レンズは、全レンズが単レンズとして構成されていることが好ましい。全レンズを単レンズとし、接合レンズを用いない構成とすることで、低コストに製作可能であるとともに、耐環境性を高くすることができる。

さらに、上記第１および第２の実施形態にかかる撮像レンズに共通の好ましい構成とその作用効果について以下に説明する。なお、好ましい態様としては、下記の好ましい構成のいずれか１つを有するものでもよく、あるいは任意の組合せを有するものでもよい。

第１レンズＬ１は、像側に凹面を向けたメニスカス形状とすることが望ましく、このような形状とすることで、系全体を広角化するとともにディストーションの発生を極力抑えながら像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

第２レンズＬ２は物体側に凸面を向けていることが望ましく、このような形状とすることで、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。また、第２レンズＬ２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小さいことが望ましく、このような形状とすることで、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

第３レンズＬ３は両凹レンズであることが望ましく、このような形状とすることで、第３レンズＬ３に強い負のパワーを持たせることができ、軸上の色収差を良好に補正することが可能となる。

第４レンズＬ４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ことが望ましく、このような形状とすることで、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

第５レンズＬ５は両凸レンズとすることが望ましく、第６レンズＬ６は両凹レンズもしくは物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとすることが望ましく、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６をこのような形状とすることで、倍率の色収差と像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

また、下記条件式（２）〜（１３）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（２）〜（１３）のいずれか１つの式を満足するものでもよく、あるいは任意の組合せを満足するものでもよい。
ｆ_３４５６／ｆ＞０．８ … （２）
０．６＜ｆ_５／ｆ＜１．２ … （３）
−２．０＜ｆ_６／f＜−０．６ … （４）
−１．５＜ｆ_３／ｆ＜−０．５ … （５）
−１．２＜Ｒ９／ｆ＜−０．５ … （６）
０．５＜ｆ_４／ｆ_５＜１．５ … （７）
２．０＜Ｌ／ｆ＜４．５ … （８）
０．２＜Ｂｆ／ｆ＜１．５ … （９）
１．０＜ｆ_５６／ｆ … （１０）
１．０＜｜ｆ_３４／ｆ｜ … （１１）
１．０＜Ｒ１／ｆ＜２．０ … （１２）
Ｄ１１／ｆ＜３．０ … （１３）
ただし、
Ｒ１：第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径
Ｒ９：第４レンズＬ４の像側の面の曲率半径
Ｄ１１：第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の光軸上の空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
ｆ_３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ_４：第４レンズＬ４の焦点距離
ｆ_５：第５レンズＬ５の焦点距離
ｆ_６：第６レンズＬ６の焦点距離
ｆ_３４：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の合成焦点距離
ｆ_５６：第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の合成焦点距離
ｆ_３４５６：第３レンズＬ３から第６レンズＬ６までの合成焦点距離
Ｌ：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長）
Ｂｆ：最も像側のレンズの像側の面から像面までの光軸Ｚ上の距離（バックフォーカスに相当、空気換算長）

条件式（２）の下限を下回ると、像面湾曲の補正が困難となるとともに、バックフォーカスが短くなり、レンズ系と像面との間に各種フィルタやカバーガラス等を挿入することが困難となる。

条件式（３）の上限を上回ると、球面収差の補正が困難となる。条件式（３）の下限を下回ると、像面湾曲の補正が困難となる。

条件式（４）の上限を上回ると、像面湾曲の補正が困難となる。条件式（４）の下限を下回ると、球面収差の補正が困難となる。

条件式（５）の上限を上回ると、第３レンズＬ３のパワーが強くなりすぎて、偏心による性能変化が大きくなるため製造誤差及び組み立て誤差の許容量が少なくなり、組立が難しくなるとともにコストアップの原因となる。条件式（５）の下限を下回ると、第３レンズのパワーが小さくなり、軸上の色収差を補正することが困難となる。

条件式（６）の上限を上回ると、像面湾曲を良好に補正することが困難となる。条件式（６）の下限を下回ると、球面収差を良好に補正することが困難となる。

条件式（７）を満足することで、正のパワーを好適に分散して、正レンズの製造誤差及び組み立て誤差の許容量が大きくなると共に球面収差を良好に補正することが可能となる。条件式（７）の上限を上回ると、第５レンズＬ５の製造誤差及び組み立て誤差の許容量が少なくなると共に球面収差を良好に補正することが困難となる。条件式（７）の下限を下回ると、第４レンズの製造誤差及び組み立て誤差の許容量が少なくなると共に、像面湾曲の補正が困難となるか、第５レンズＬ５のパワーが弱くなり、倍率の色収差の補正が困難となる。

条件式（８）の上限を上回ると、光軸方向の全長が長くなり系が大型化してしまう。条件式（８）の下限を下回ると、全系の焦点距離が長すぎて広角化が困難となる。

条件式（９）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全体が大型化してしまう。条件式（９）の下限を下回ると、バックフォーカスが短すぎてレンズ系と像面との間に各種フィルタやカバーガラス等を配置することが困難となる。

条件式（１０）の下限を下回ると、像面湾曲を良好に補正することが困難となる。

条件式（１１）の下限を下回ると、像面湾曲の補正が困難となる。

条件式（１２）の上限を満足することで、ディストーションの補正が容易となる。条件式（１２）の下限を下回ると、広角化を達成するために第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径が小さくなってしまい、加工が困難となるか、コストアップの原因となってしまう。

条件式（１３）の上限を上回ると、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の間隔が大きくなりすぎてしまい、レンズ系が大型化してしまう。

さらに、以下の条件式（１−１）〜（１３−１）を満足することがより好ましい。
｜Ｒ３ｒ／Ｒ４ｆ｜＜０．９ … （１−１）
１．０＜ｆ_３４５６／ｆ＜２．０ … （２−１）
０．７＜ｆ_５／ｆ＜１．１５ … （３−１）
−１．８＜ｆ_６／f＜−０．７ … （４−１）
−１．３＜ｆ_３／ｆ＜−０．６ … （５−１）
−１．１＜Ｒ９／ｆ＜−０．６ … （６−１）
０．６＜ｆ_４／ｆ_５＜１．３ … （７−１）
２．２＜Ｌ／ｆ＜４．０ … （８−１）
０．３＜Ｂｆ／ｆ＜１．２ … （９−１）
１．５＜ｆ_５６／ｆ＜２５ … （１０−１）
１．６＜｜ｆ_３４／ｆ｜＜２７．０ … （１１−１）
１．２＜Ｒ１／ｆ＜１．８ … （１２−１）
０．１＜Ｄ１１／ｆ＜２．５ … （１３−１）

条件式（１−１）の上限を満足することで、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（２−１）の上限を満足することで、バックフォーカスを長くとることが容易となる。条件式（２−１）の下限を満足することで、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（３−１）の上限を満足することで、球面収差をさらに良好に補正することが可能となる。条件式（３−１）の下限を満足することで、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（４−１）の上限を満足することで、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。条件式（４−１）の下限を満足することで、球面収差をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（５−１）の上限を満足することで、第３レンズＬ３の製造誤差及び組み立て誤差の許容量を大きくすることができ、レンズの組立がさらに容易となる。条件式（５−１）の下限を満足することで、軸上の色収差をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（６−１）の上限を満足すると、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。条件式（６−１）の下限を満足すると、球面収差をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（７−１）の上限を満足すると、正レンズの製造誤差及び組み立て誤差の許容量を大きくできると共に球面収差をさらに良好に補正することが可能となる。条件式（７−１）の下限を満足すると、正レンズの製造誤差及び組み立て誤差の許容量を大きくできると共に像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（８−１）の上限を満足すると、系をさらに小型化することが可能となる。条件式（８−１）の下限を満足すると、広角化を達成することが容易となる。

なお、小型化のためには、上記Ｌは２４ｍｍ以下であることが望ましい。また、レンズ系を広角化するためには、上記ｆは、９ｍｍ以下であることが望ましい。

条件式（９−１）の上限を満足すると、系の小型化がさらに容易となる。条件式（９−１）の下限を満足すると、各種フィルタやカバーガラス等を配置することがさらに容易となる。

条件式（１０−１）の上限を満足することで、球面収差を良好に補正することが容易となる。条件式（１０−１）の下限を満足すると、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（１１−１）の上限を満足することで、球面収差を良好に補正することが容易となる。条件式（１１−１）の下限を満足すると、像面湾曲の補正をさらに良好に補正することが可能となる。

条件式（１２−１）の上限を満足することで、ディストーションの補正がさらに容易となる。条件式（１２−１）の下限を満足すると、第１レンズをさらに加工しやすいレンズとすることができる。

条件式（１３−１）の上限を満足することで、系をさらに小型化することが可能となる。条件式（１３−１）の下限を満足することで、コマ収差の補正が容易となる。

また、各レンズのｄ線に対するアッベ数は以下のように設定されることが好ましい。なお、好ましい態様としては、いずれか１つのレンズのアッベ数が以下のように設定されていればよく、あるいは任意の組合せが以下のように設定されていてもよい。

第１レンズＬ１のｄ線に対するアッベ数は４０以上であることが好ましく、これにより、色収差の発生を抑制し、良好な光学性能を達成することが容易となる。

第１レンズＬ１のｄ線に対するアッベ数を４９以上とすることで、色収差の発生を抑制することがさらに容易となり、良好な光学性能を達成することが容易となる。

第２レンズＬ２のｄ線に対するアッベ数は３２より大きいことが好ましい。第２レンズＬ２のｄ線に対するアッベ数が３２以下になると、軸上の色収差を良好に補正することが困難となる。

第３レンズＬ３のｄ線に対するアッベ数は３０より小さいことが好ましく、これにより、軸上の色収差の発生を抑制し、良好な光学性能を達成することが容易となる。

第３レンズＬ３のｄ線に対するアッベ数は２５より小さいことがより好ましく、この場合には、軸上の色収差の発生をさらに抑制し、良好な光学性能を達成することが容易となる。

第３レンズＬ３のｄ線に対するアッベ数は２０より小さいことがさらにより好ましく、この場合には、軸上の色収差の発生をさらに抑制し、良好な光学性能を達成することが容易となる。

第４レンズＬ４および第５レンズＬ５のｄ線に対するアッベ数はともに３５以上であることが好ましく、これにより、色収差の発生を抑え、良好な光学性能を達成することが容易となる。

第４レンズＬ４および第５レンズＬ５のｄ線に対するアッベ数をともに５０以上とすることで、色収差の発生を抑制することがさらに容易となり、良好な光学性能を達成することが容易となる。

第６レンズＬ６のｄ線に対するアッベ数は３０以下であることが好ましく、これにより、軸上の色収差と倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

第６レンズＬ６のｄ線に対するアッベ数を２８以下とすることで、軸上の色収差と倍率の色収差をさらに良好に補正することが可能となる。

第６レンズＬ６のｄ線に対するアッベ数を２０以下とすることで、軸上の色収差と倍率の色収差をさらにより良好に補正することが可能となる。

なお、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第１レンズＬ１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第１レンズＬ１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。以上のことから第１レンズＬ１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。

また、第１レンズＬ１の中心厚Ｄ１は、１ｍｍ以上とすることが望ましい。第１レンズＬ１の中心厚Ｄ１を１ｍｍ以上とすることで、第１レンズＬ１を割れにくくすることが可能となる。

また、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。車載用カメラ用途など、広い温度範囲でも使用可能なことが要求される場合には、全てのレンズの材質がガラスであることが好ましい。

また、激しい温度変化、湿度変化により内部に曇りが生じないように、第１レンズＬ１に防水構造を施して外界との空気の流れを遮断するようにしても良い。防水構造としては、第１レンズＬ１とレンズ枠を接着することによる密封構造としても良いし、第１レンズＬ１とレンズ枠との間にＯリングなどを入れることによる密封構造としても良い。

また、レンズ系が激しい温度環境下、湿度環境下で使用される場合にはレンズ系には接合レンズを用いないことが望ましい。例えば、図１に示す構成例では、全レンズが単レンズとして構成されており、全系において接合レンズを用いない構成となっている。

また、安価にレンズを製作するためには、全てのレンズが球面レンズであることが好ましい。あるいは、性能が重視される場合など、各収差をより良好に補正するためには、非球面レンズを用いてもよい。そして、非球面を精度良く低コストで形成するためには、レンズの材質としてプラスチックを用いてもよい。

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。あるいは、最も物体側のレンズのさらに物体側に迷光を遮断するフードのようなものを配置してもよい。一例として、図１および図２では、第１レンズＬ１の像側の面に遮光手段１１を設けた例を示しているが、遮光手段を設ける箇所は図１および図２に示す例に限定されず、他のレンズや、レンズ間に配置してもよい。

さらに、各レンズの間に周辺光線を遮断する絞りを配置してもよい。周辺光線とは、光軸Ｚ外の物点からの光線のうち、光学系の入射瞳の周辺部分を通る光線のことである。周辺光量比が実用上問題の無い範囲で周辺光線を遮断することにより、結像領域周辺部の画質を向上させることができる。また、この絞りでゴーストを発生させる光を遮断することにより、ゴーストを低減することが可能となる。

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６〜８にかかる撮像レンズのレンズ構成図をそれぞれ図８〜図１０に示し、参考例１〜５、９〜１２にかかる撮像レンズのレンズ構成図をそれぞれ図３〜図７、図１１〜図１４に示す。図３〜図１４において、図の左側が物体側、右側が像側であり、図１同様、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ、結像位置Ｐｉｍを含む像面に配置された撮像素子５も合せて図示している。各図の開口絞り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。各実施例および各参考例において、レンズ構成図の符号Ｒｉ、Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は以下に説明するレンズデータのＲｉ、Ｄｉと対応している。なお、図３〜図１０に示すＲ７、Ｒ８は、それぞれ条件式（１）で用いたＲ３ｒ、Ｒ４ｆに対応し、図１１〜図１４に示すＲ６、Ｒ８は、それぞれ条件式（１）で用いたＲ３ｒ、Ｒ４ｆに対応する。

参考例１〜参考例５、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データをそれぞれ表１〜１２に示す。以下では表中の記号の意味について、参考例１を例にとり説明するが、他の実施例および参考例についても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、Ｓｉの欄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。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も含めて付しており、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には、（開口絞り）という語句も記載している。

表１のＲｉの欄はｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄は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の欄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の欄は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、曲率半径の符号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の各種データにおいて、Ｆｎｏ．はＦナンバー、２ωは全画角、Ｌは第１レンズＬ１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長）、Ｂｆはバックフォーカス（空気換算長）、ｆは全系の焦点距離、ｆ_１は第１レンズＬ１の焦点距離、ｆ_２は第２レンズＬ２の焦点距離、ｆ_３は第３レンズＬ３の焦点距離、ｆ_４は第４レンズＬ４の焦点距離、ｆ_５は第５レンズＬ５の焦点距離、ｆ_６は第６レンズＬ６の焦点距離、ｆ_３４は第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の合成焦点距離、ｆ_５６は第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の合成焦点距離、ｆ_３４５６は第３レンズＬ３から第６レンズＬ６までの合成焦点距離（第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６の合成焦点距離）である。

なお、表１には、所定の桁でまるめた数値を記載している。表１の各種データにおいて、２ωの単位は度である。表１の曲率半径および面間隔の単位、表１のＬ、Ｂｆ、各焦点距離、各合成焦点距離の単位としては、ここでは「ｍｍ」を用いている。しかし、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。

なお、参考例４では、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６は接合されている。最も像側に配置された第５レンズＬ５と第６レンズＬ６を接合レンズとすることで倍率の色収差を良好に補正することが容易となる。

また、接合面は空気接触面よりも反射率が低くなるため、第５レンズＬ５の像側の面および第６レンズＬ６の物体側の面での反射によるゴーストが生じたとしても、接合面を構成していない場合に比べると、ゴーストの強度は小さくなり、像への影響を低減することができる。特に、像面に近いレンズ面での反射によるゴーストは強度が強いものとなり、有害なゴーストになる可能性が高いため、像面に近い第５レンズＬ５と第６レンズＬ６において接合面を形成することは有効である。

なお、参考例５も参考例４と同様に、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６が接合されており、参考例４の接合レンズと同様の効果を得ることができる。

実施例６の撮像レンズは、ゴーストの抑制をより考慮した構成となっている。参考例１の第６レンズＬ６は両凹形状であるのに対し、実施例６の第６レンズＬ６は同じ負レンズであっても像側に凸面を向けたメニスカスレンズである。ゴーストになりうる光のうち、撮像素子５で反射した後、第６レンズの像側の面で反射して撮像素子５に再入射する光を考えると、実施例６では凸面で反射した光が撮像素子５に再入射することになるため、発散光となりやすく、結果としてゴーストの発生を抑制することができる。

実施例７、８、参考例１０〜１２の撮像レンズは、実施例６の撮像レンズ同様、ゴーストの抑制を考慮した構成となっており、第６レンズＬ６が像側に凸面を向けたメニスカスレンズとなっている。

参考例１〜参考例５、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２の撮像レンズにおける条件式（１）〜（１３）に対応する値を表１３に示す。参考例１〜参考例５、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２では、ｄ線を基準波長としており、表１３にはこの基準波長における各値を示す。なお、ここでは接合レンズの空気間隔は０としている。表１３からわかるように、参考例１〜参考例５、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２は、条件式（１）〜（１３）を全て満たしている。

上記参考例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（倍率の色収差）の収差図をそれぞれ図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、図１５（Ｃ）、図１５（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）、ｓ線（８５２．１ｎｍ）についての収差も示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバーであり、その他の収差図のωは半画角を示す。ディストーションの図は、全系の焦点距離ｆ、半画角φ（変数扱い、０≦φ≦ω）を用いて、理想像高をｆ×ｔａｎφとし、それからのずれ量を示す。

また同様に、上記参考例２〜参考例５、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２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１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）、図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）、図１８（Ａ）〜図１８（Ｄ）、図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）、図２０（Ａ）〜図２０（Ｄ）、図２１（Ａ）〜図２１（Ｄ）、図２２（Ａ）〜図２２（Ｄ）、図２３（Ａ）〜図２３（Ｄ）、図２４（Ａ）〜図２４（Ｄ）、図２５（Ａ）〜図２５（Ｄ）、図２６（Ａ）〜図２６（Ｄ）に示す。各収差図からわかるように、上記参考例１〜参考例５、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２は可視域から近赤外域にわたって各収差が良好に補正されている。

参考例１〜参考例５、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２の撮像レンズは、６枚のレンズ構成において、全てガラスを材質とした球面レンズからなるため、安価に作製可能であり、温度変化に対する性能変化が小さく、広い温度範囲で使用可能である。また、参考例１〜参考例３、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２の撮像レンズは、接合レンズを用いていないため、接合レンズを用いたレンズ系に比べて安価に製作可能である。また、参考例１〜参考例５、実施例６〜実施例８、参考例９〜参考例１２の撮像レンズは、良好な光学性能を有し、Ｆナンバーが１．５〜２．０の明るい光学系において、可視域から近赤外域にわたって良好に収差補正されているため、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や監視カメラ等に好適に使用可能である。

図２７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２７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、本発明の実施形態にかかる撮像装置であり、本発明の実施例の撮像レンズと、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も小型で安価に構成可能であり、その撮像素子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、屈折率、アッベ数の値は、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。

１、２１ 撮像レンズ
２ 軸上光束
３、４ 軸外光束
５ 撮像素子
１１ 遮光手段
１００ 自動車
１０１、１０２ 車外カメラ
１０３ 車内カメラ
Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…） 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
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
ＰＰ 光学部材
Ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…） ｉ番目の面の曲率半径
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (17)

1. 物体側から順に、像側に凹面を向けた負のパワーを持つ第１レンズと、正のパワーを持つ第２レンズと、絞りと、負のパワーを持つ第３レンズと、正のパワーを持つ第４レンズと、像側に凸面を向けた正のパワーを持つ第５レンズと、負のパワーを持つ第６レンズとからなり、
   前記第３レンズのｄ線に対するアッベ数が３０より小さく、
   前記第３レンズの像側の面の曲率半径をＲ３ｒとし、前記第４レンズの物体側の面の曲率半径をＲ４ｆとし、前記第５レンズと前記第６レンズの光軸上の空気間隔をＤ１１とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）、（１３Ａ）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ｜Ｒ３ｒ／Ｒ４ｆ｜＜１．０ … （１）
   ０．１＜Ｄ１１／ｆ＜３．０ … （１３Ａ）
2. 前記第３レンズが両凹レンズであることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
3. 全系の焦点距離をｆとし、前記第３レンズから前記第６レンズまでの合成焦点距離をｆ_３４５６としたとき、下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
   ｆ_３４５６／ｆ＞０．８ … （２）
4. 全系の焦点距離をｆとし、前記第５レンズの焦点距離をｆ_５としたとき、下記条件式（３）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項記載の撮像レンズ。
   ０．６＜ｆ_５／ｆ＜１．２ … （３）
5. 全系の焦点距離をｆとし、前記第６レンズの焦点距離をｆ_６としたとき、下記条件式（４）を満足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。
   −２．０＜ｆ_６／f＜−０．６ … （４）
6. 全系の焦点距離をｆとし、前記第３レンズの焦点距離をｆ_３としたとき、下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −１．５＜ｆ_３／ｆ＜−０．５ … （５）
7. 全系の焦点距離をｆとし、前記第４レンズの像側の面の曲率半径をＲ９としたとき、下記条件式（６）を満足することを特徴とする１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −１．２＜Ｒ９／ｆ＜−０．５ … （６）
8. 前記第４レンズの焦点距離をf_４とし、前記第５レンズの焦点距離をｆ_５としたとき、下記条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．５＜ｆ_４／ｆ_５＜１．５ … （７）
9. 前記第２レンズのｄ線に対するアッベ数が３２より大きいことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
10. 前記第４レンズのｄ線に対するアッベ数が３５以上であり、前記第５レンズのｄ線に対するアッベ数が３５以上であり、前記第６レンズのｄ線に対するアッベ数が３０以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
11. 前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数が４０以上であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
12. 全系の焦点距離をｆとし、最も物体側のレンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）をＬとしたとき、下記条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ２．０＜Ｌ／ｆ＜４．５ … （８）
13. 全系の焦点距離をｆとし、最も像側のレンズの像側の面から像面までの空気換算長での光軸上の距離をＢｆとしたとき、下記条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．２＜Ｂｆ／ｆ＜１．５ … （９）
14. 全系の焦点距離をｆとし、前記第５レンズと前記第６レンズの合成焦点距離をｆ _５６ としたとき、下記条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    １．０＜ｆ _５６ ／ｆ … （１０）
15. 全系の焦点距離をｆとし、前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ _３４ としたとき、下記条件式（１１）を満足することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    １．０＜｜ｆ _３４ ／ｆ｜ … （１１）
16. 全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１としたとき、下記条件式（１２）を満足することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    １．０＜Ｒ１／ｆ＜２．０ … （１２）
17. 請求項１から１６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。