JP6578328B2 - 撮影レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮影レンズ及び撮像装置に関する。

レンズ設計、特に車載用レンズのレンズ設計において、歪曲収差（ディストーション）を低減させつつ、解像性能を向上させることが、要望されている。この要望を達成するために、例えば、特許文献１に示すように、非球面レンズを利用したり、レンズ枚数を多くすることが、適用されている。

特開２０１６−６５９５４号公報

非球面レンズを利用する場合には、設計に手間がかかりコストもかさむ。また、ディストーションは、像高の３乗に比例するので、焦点距離の短いレンズほど大きくなる。したがって、ディストーションを低減するために、焦点距離を長くすることが考えられるが、焦点距離を長くすると、ディストーションは改善するが、射出瞳位置が像面から近くなる影響で、コサイン４乗法則により、周辺が暗くなる。また、解像性能も低下する。

さらに、解像性能を維持しながらディストーションを低減するために、レンズ枚数を増やすことも考えられるが、コストもかかり撮像装置も大型化する。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、ディストーションと解像性能の双方を改善できる撮影レンズ及び撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る撮影レンズは、
物体側から順に、
負のパワーを有する第１のレンズと、
正のパワーを有する第２のレンズと、
負のパワーを有する第３のレンズと、
正のパワーを有する第４のレンズと、
正のパワーを有する第５のレンズと、
負のパワーを有する第６のレンズと、から構成され、
第１のレンズのパワーをφ１、第２のレンズのパワーをφ２、第３のレンズのパワーをφ３、第４のレンズのパワーをφ４、第５のレンズのパワーをφ５、第６のレンズパワーをφ６とし、ａ＝φ３／φ６、ｂ＝φ１／φ３、ｃ＝φ１／φ６、ｄ＝φ２／φ４、ｅ＝φ４／φ５、ｆ＝φ２／φ５としたとき、
下記の条件式（１）、（２）、（４）、及び（５）、並びに条件式（３）又は（６）を満足する。
０．７５≦ｂ≦１．５ （１）
１．５７≦ｃ≦２．３ （２）
１．５≦ａ≦３ （３）
１．８８≦ｄ≦２．６ （４）
０．５６≦ｅ≦１ （５）
１．０５≦ｆ≦２ （６）

第１のレンズの像面側の曲率半径Ｒは、下記の条件式（７）を満たしてもよい。
Ｒ≦３．３ｍｍ （７）

第３のレンズと第４のレンズの間に、開口絞りを配置してもよい。

第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、及び第６のレンズは、球面レンズであってもよい。

第６のレンズの像側に、赤外線フィルターを配置してもよい。

本発明に係る撮像装置は、上記の撮影レンズと、当該撮影レンズを透過して照射された光を電気信号に変換する撮像素子とを備える。

本発明によれば、簡単な構造で、ディストーションと解像性能の双方を改善できる撮影レンズ及び撮像装置を提供することができる。

実施の形態に係る撮影レンズの構成を示す図である。 実施例１に係る撮影レンズの光路図である。 実施例１に係る撮影レンズの像面曲線を示す図である。 実施例１に係る撮影レンズの横収差図である。 実施例１に係る撮影レンズの倍率色収差図である。 実施例１に係る撮影レンズのＭＴＦ−像高特性を示す図である。 実施例１に係る撮影レンズのデフォーカスＭＴＦを示す図である。 実施例１に係る撮影レンズの歪曲収差を示す図である。 実施例１に係る撮影レンズの相対照度を示す図である。 比較例１に係る撮影レンズの光路線図である。 比較例１に係る撮影レンズの像面曲線を示す図である。 比較例１に係る撮影レンズの横収差図である。 比較例１に係る撮影レンズの倍率色収差図である。 比較例１に係る撮影レンズのＭＴＦ−像高特性を示す図である。 比較例１に係る撮影レンズのデフォーカスＭＴＦを示す図である。 比較例１に係る撮影レンズの歪曲収差を示す図である。 実施例２に係る撮影レンズの光路図である。 実施例２に係る撮影レンズのＭＴＦ−像高特性を示す図である。 実施例２に係る撮影レンズの相対照度を示す図である。 実施例２に係る撮影レンズの歪曲収差を示す図である。 比較例２に係る撮影レンズのＭＴＦ−像高特性を示す図である。 実施例３に係る撮影レンズの光路図である。 実施例３に係る撮影レンズのＭＴＦ−像高特性を示す図である。 実施例３に係る撮影レンズの相対照度を示す図である。 実施例３に係る撮影レンズの歪曲収差を示す図である。 比較例３に係る撮影レンズのＭＴＦ−像高特性を示す図である。 実施例４に係る撮影レンズの光路図である。 実施例４に係る撮影レンズのＭＴＦ−像高特性を示す図である。 実施例４に係る撮影レンズの相対照度を示す図である。 実施例４に係る撮影レンズの歪曲収差を示す図である。 比較例４に係る撮影レンズのＭＴＦ−像高特性を示す図である。

以下、本発明の実施の形態の一例に係る撮影レンズについて、図面を参照して説明する。

本実施の形態に係る撮影レンズは、撮像装置に組み込まれるレンズであり、図１に撮像装置１００を示す。撮像装置１００は、ユーザが対象物を撮影すると、その対象物の画像を示すデータを出力するユニットであって、対象物の画像を像面Ｐに結像するための撮影レンズ１０１を備える。

撮像装置１００は、図１に示すように、光軸Ｌに沿って撮影レンズ１０１の後方に光学フィルター１０２と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの撮像素子１０３と、を備える。

撮像装置１００は、撮影レンズ１０１、光学フィルター１０２、撮像素子１０３などの部品を固定する枠体（図示せず）をさらに備え、車載カメラ、監視カメラ等の光学機器に搭載される。像面Ｐは、撮像素子１０３の物体側の面に形成される。

このような撮像装置１００によれば、対象物の画像が、撮影レンズ１０１を透過して像面Ｐに形成され、対象物の画像を示す画像データが撮像素子１０３により生成され出力さえる。

撮影レンズ１０１は、物体側から順に、負のパワーを有する第１のレンズ１０４と、正のパワーを有する第２のレンズ１０５と、負のパワーを有する第３のレンズ１０６と、正のパワーを有する第４のレンズ１０７と、正のパワーを有する第５のレンズ１０８と、負のパワーを有する第６のレンズ１０９と、を備える。また、第３のレンズ１０６と第４のレンズ１０７の間には、開口絞り１１０が配置されている。

以下の説明では、第１のレンズ１０４、第２のレンズ１０５、第３のレンズ１０６、開口絞り１１０、第４のレンズ１０７、第５のレンズ１０８、第６のレンズ１０９、光学フィルター１０２及び像面Ｐが、光軸Ｌに沿って物体側から像面側に向けて配設されている構成において、図１に示すように、それぞれの面をＳｉ（ｉ＝１〜１５）、それぞれの面Ｓｉの曲率半径をＲｉ（ｉ＝１〜１５）、ｄ線に対する屈折率をＮｄｉ（ｉ＝１〜７）、アッベ数をνｄｉ（ｉ＝１〜７）、レンズ面間の間隔をＤｉ（ｉ＝１〜１５）、第６のレンズ１０９から像面側の面から像面Ｐまでのバックフォーカス（空気換算距離）をＢＦ、撮影レンズ系全長（第１のレンズの物体側の面から像面Ｐまでの光軸Ｌ上の距離）をＴＬで表す。

第１のレンズ１０４は、ガラスレンズである。ガラスレンズの素材は、クラウンガラス、フリントガラス等がある。第１のレンズ１０４は、像側の面Ｓ２が凹面である負のパワーを有する球面レンズである。

第２のレンズ１０５は、物体側の面Ｓ３が凸面をなし、像面側の面Ｓ４が凸面をなす両面凸レンズであり、正のパワーを有する。第２のレンズ１０５は、面Ｓ３と面Ｓ４とが共に球面であるガラスレンズである。

第３のレンズ１０６は、物体側の面Ｓ５が凹面をなし、像面側の面Ｓ６が凹面をなす両面凹レンズであり、負のパワーを有する。第３のレンズ１０６は、面Ｓ５と面Ｓ６とが共に球面であるガラスレンズである。第３のレンズ１０６は、第２のレンズ１０５と組み合わせられることで、色収差を補正することができる。具体的には、凸レンズである第２のレンズ１０５にクラウンガラスを使用し、凹レンズである第３のレンズ１０６に分散が大きいフリントガラスを使用して、色ズレをキャンセルする色消しの効果がある。

第４のレンズ１０７は、物体側の面Ｓ８が凹面をなし、像面側の面Ｓ９が凸面をなすメニスカスレンズであり、正のパワーを有する。第４のレンズ１０７は、面Ｓ８と面Ｓ９とが共に球面であるガラスレンズである。

第５のレンズ１０８は、物体側の面Ｓ１０が凸面をなし、像面側の面Ｓ１１が凸面をなし、両面凸レンズであり、正のパワーを有する。第５のレンズ１０８は、面Ｓ１０と面Ｓ１１とが共に球面であるガラスレンズである。

第６のレンズ１０９は、物体側の面Ｓ１２が凹面をなし、像面側の面Ｓ１３が凸面をなすメニスカスレンズであり、負のパワーを有する。第６のレンズ１０９は、面Ｓ１２と面Ｓ１３とが共に球面であるガラスレンズである。凸レンズである第５のレンズ１０８と、凹レンズである第６のレンズ１０９を組み合わせることにより、球面収差を補正する。

開口絞り１１０は、第３のレンズ１０６と第４のレンズ１０７との間に配置され、面Ｓ７を備える。第１のレンズ１０４と第２のレンズ１０５の間には、副絞り１１１が配置され、不要な光をカットしている。副絞り１１１をこの位置に配置することにより、コマ収差及びディストーションを補正する。

光学フィルター１０２は、入射する赤外光を反射または吸収することにより、赤外光を透過させない機能を有する赤外線フィルターである。赤外線フィルターは、第６のレンズ１０９の背面に配置される。後述するように、曲率半径の大きい第６のレンズ１０９の背面に配置されることで、ゴーストの発生を防止する。

本実施の形態における撮影レンズ１０１は、個々のレンズのパワーの値を、特定の配置としたことに特徴がある。レンズのパワー（φ）とは、レンズによる光線の屈折の度合いのことであり、以下の何れかの式により求められる。
φ＝ｎ−ｎ’／ｒ
φ＝１−ｎ’／ｒ
ここで、ｎは、物体側の媒質の屈折率、ｎ’は、像側の媒質の屈折率、ｒは、屈折面の曲率半径である。１は、空気中の屈折率である。

撮影レンズ１０１の第１のレンズ１０４のパワーをφ１、第２のレンズ１０５のパワーをφ２、第３のレンズ１０６のパワーをφ３、第４のレンズ１０７のパワーをφ４、第５のレンズ１０８のパワーをφ５、第６のレンズ１０９のパワーをφ６とする。そして、ａ＝φ３／φ６、ｂ＝φ１／φ３、ｃ＝φ１／φ６、ｄ＝φ２／φ４、ｅ＝φ４／φ５、ｆ＝φ２／φ５と規定する。撮影レンズ１０１の全体のパワー配置は、次の（１）〜（６）の条件式を満たすように構成される。
１．５≦ａ≦３ （１）
０．７５≦ｂ≦１．５ （２）
１．５７≦ｃ≦２．３ （３）
１．８８≦ｄ≦２．６ （４）
０．５６≦ｅ≦１ （５）
１．０５≦ｆ≦２ （６）

撮影レンズ１０１の全体のパワーを、条件式（１）〜（６）を満たすように配置することで、解像性能の高い撮影レンズ１０１を提供できる。具体的には、実施例１〜４を参照して説明する。

本実施の形態において、上記の条件式（１）〜（６）の条件以外に、第１のレンズ１０４の像面側の曲率半径の数値条件を設定することにより、より解像性能が向上され、ディストーションの低減に寄与する。

曲率半径は、小さいほど解像度も高くなり、撮影レンズの全長を短くすることができる。また、曲率半径が小さいほど、ディストーションの低減に繋がる。一方で、曲率半径の小さいレンズを製造することは、製造条件を厳しくすることにもなる。したがって、これらのバランスを取った第１のレンズ１０４の像面側の曲率半径Ｒ２を、条件式（７）に規定した。

本実施の形態における撮影レンズ１０１は、第１のレンズ１０４の像面側の曲率半径Ｒ２が、次の条件式（７）を満たすように構成される。
Ｒ２≦３．３ （７）

本実施の形態に係る撮影レンズ１０１は、第１のレンズ１０４の像面側の曲率半径Ｒ２を、条件式（７）を満たすように設定することで、撮影レンズ１０１の全長を短くすることが可能になるとともに、解像性能も高くなる。また、製造条件にも負荷を伴わないで、製造することができる。

本実施の形態に係る撮影レンズ１０１は、条件式（１）〜（７）を満たし、第３のレンズ１０６と第４のレンズ１０６との間に、開口絞り１１０を配置することにより、適正な焦点距離を保ちながら、周辺光量を最適化しつつ、ディストーションを改善することができる。

本実施の形態に係る撮影レンズ１０１は、第１のレンズ１０４〜第６のレンズ１０９のレンズのタイプを共通とし、ｄ線屈折率（Ｎｄ値）、アッベ数（νｄ値）を同一とする撮影レンズに適用される。このような撮影レンズにおいて、条件式（１）〜（７）の条件を満たすようなレンズ設計をすれば、解像能力が高く及びディストーションが低減された撮影レンズを提供できる。本実施形態に係る撮影レンズによれば、レンズ設計の汎用性を高め、レンズ設計を効率的に行うことができる。ここで、レンズのタイプとは、レンズの正負のパワー、及び両面凹レンズなどのレンズの種類をいう。

本実施の形態に係る撮影レンズ１０１は、非球面レンズを使用せず、球面レンズのみで構成されているので、加工が容易であり、製造工程を効率化できる。

以下に、第１のレンズ１０４〜第６のレンズ１０９のレンズのタイプを共通とし、ｄ線屈折率（Ｎｄ値）、アッベ数（νｄ値）を同一とする撮影レンズであって、条件式（１）〜（７）を満たす撮影レンズについて、水平画角を５５度、６０度、７０度、８０度に変更した場合のシミュレーションの結果を、実施例１〜４に基づいて説明する。また、それぞれの実施例において、条件式（１）〜（７）の何れかが満たされない場合の比較例も併せて説明する。

（実施例１）
図２は、撮像装置２００を示し、撮影レンズ２０１を通過した光束が、光学フィルター２０２を通過して、像面Ｐに結像するまでの光路図を示す。光路図には、軸上光束と軸外光束が撮影レンズ２０１を通過し、焦点に集光する状態を示す。入射光束として、像面Ｐの、中央位置、像高１割の位置、像高２割の位置、像高３割の位置、像高４割の位置、像高５割の位置、像高６割の位置、像高７割の位置、像高８割の位置、像高９割の位置、像高１０割の位置、に結像する光束を示す。

図２に示す撮影レンズ２０１は、物体側から順に、負のパワーを有する第１のレンズ２０４と、正のパワーを有する第２のレンズ２０５と、負のパワーを有する第３のレンズ２０６と、正のパワーを有する第４のレンズ２０７と、正のパワーを有する第５のレンズ２０８と、負のパワーを有する第６のレンズ２０９と、を備える。また、第３のレンズ２０６と第４のレンズ２０７の間には、開口絞り２１０が配置されている。

実施例１は、撮影レンズ１０１の水平画角を５５度に設定した場合の例である。撮影レンズ２１０の具体的な数値として、仕様諸元、面データ、パワー配置を以下に示す。

（仕様諸元）
Ｆ値＝２．１、最大増高＝３．３５ｍｍ、半画角（ω）＝３２．２°、全系焦点距離＝６．０９ｍｍ、バックフォーカス（ＢＦ）＝５．９８ｍｍ、レンズ全長（ＴＬ）＝２１．０１ｍｍ、開口絞りの直径＝３．３４ｍｍ

表１に、実施例１に係る撮影レンズ２０１の面データを示す。

また、表２に、実施例１に係る撮影レンズ２０１の第１のレンズ２０４〜第６のレンズ２０９のパワー値を示す。

表２に示した各レンズのパワー値から、ａ＝２．１５、ｂ＝０．７６、ｃ＝１．６３、ｄ＝２．５１、ｅ＝０．６９、ｆ＝１．７４と求められる。これらの値は、条件式（１）〜（６）を満たす。

撮影レンズ２０１において、第１のレンズ２０４の像面側の曲率半径Ｒ２は、表１から３．２５６であり、条件式（７）のＲ２≦３．３を満たす。

条件式（１）〜（７）を満たす撮影レンズ２０１は、色収差を抑制することができる。図３〜図５に、色収差の特性を示す。

図３は、撮影レンズ２０１の像面湾曲を示す図である。図３では、ｇ線（０．４３６μｍ）、Ｆ線（０．４８６μｍ）、ｅ線（０．５４６μｍ）、ｄ線（０．５８８μｍ）、Ｃ線（０．６５６μｍ）の波長における、タンジェンシャル方向（Ｔ）と、サジタル方向（Ｓ）の像面湾曲線を示す。図３の縦軸は、Ｙ方向（像高の方向）の視野角の範囲を示し、横軸は、理想的な平面像面からの光軸方向への焦点のずれ量（ｍｍ）を示す。Ｙ方向の最大視野角は、３２．２０９度である。焦点のずれ量は、＋０．０５ｍｍ以下であり、良好な値を示している。

図４は、撮影レンズ２０１の横収差を示す図である。図４では、像面の中心（０．０００ｍｍ）から、周辺に向けて１２の位置の像高における、ｇ線、Ｆ線、ｅ線、ｄ線、Ｃ線の波長の横収差曲線を示す。図４の縦軸は、横収差量（μｍ）を表し、横収差量の最大スケールの値は±２０μｍである。また、図４の横軸は、相対瞳高さを表しており、図４の各図において、左右に並んだ横収差図の左側の図の横軸が、ｙ方向の相対瞳高さｙ（ｅｙ）を表し、右側の横軸がｘ方向の相対瞳高さｘ（ｅｘ）を表している。横収差は、中央部から像高の１．６５２３付近までは、一目盛りの４μｍ程度であり、良好な値を保っている。

図５は、撮影レンズ２０１の倍率色収差を示す図である。図５は、ｄ線を基準とした倍率色収差を示す。縦軸は、像高を示し、最大像高は３．３５ｍｍである。横軸は、基準周波数（ｄ線）からのずれ量を示す。ｄ線以外の周波数の光線は、ずれ量の許容量である±１．５μｍをほぼ満たす値となっている。

このようなパワー配置の撮影レンズ２０１によれば、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正できる。撮影レンズ２０１は、色収差が適切に維持されることから、以下に示すように、解像性能に優れたレンズとなる。

撮影レンズ１０１のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性を、図６及び図７に示す。図６は、縦軸にＯＴＦ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の絶対値を、横軸に示した像高（ｍｍ）を設定した図である。ＯＴＦは、光学伝達関数であり、ＯＴＦの絶対値がＭＴＦである。ＭＴＦとは、像面を光軸方向に移動させていったときの、像面に形成される像のコントラスト変化を示す指標である。ＭＴＦ値が大きいほど、像面に形成された像が、高い解像力に結像されていると判断される。

図６では、空間周波数を６０本／ｍｍで固定し、この空間周波数における像高に対する、サジタル像面方向（Ｓ１）とタンジェンシャル像面方向（Ｔ１）のＭＴＦ値を示す。ＭＴＦ値は、０．６（６０％）を超えており、高い解像性能を示している。また、中心から周辺までの解像度の差は、１５％以内であり、像面全体に均一な解像度を示している。

図７は、撮影レンズ２０１のデフォーカスＭＴＦ（ＭＴＦスルーフォーカス）を示す図である。具体的には、ナイキスト周波数の１／４の空間周波数において、フォーカスのシフト（以下、デフォーカスという。）に対するＭＴＦ（以下、デフォーカスＭＴＦという。）の変化を示した図である。縦軸はＭＴＦ値（ＯＴＦの絶対値）、横軸はデフォーカス量（ｍｍ）を示す。軸上デフォーカスＭＴＦのベストピント位置が０μｍの位置となることが望ましく、０μｍより外側にピーク位置があると違和感のある画像となる。図７では、ベストピントの位置がデフォーカス０μｍの位にあり、望ましい位置にある。

図８は、理想像高を等距離射影方式とした歪曲収差（ディストーション）を示す。光学系によって結像する像高を実像高をＹとし、等距離射影方式により結像する理想像高をＹ_０とする。θを画角、ｆを光学系の焦点距離とした場合、Ｙ_０＝２ｆ×ｔａｎ（θ／２）と示され、ディストーション（Ｄ）は、Ｄ＝（Ｙ−Ｙ_０）／Ｙ_０で求められる値である。

図８では、縦軸に実像高（Ｙ）を、横軸に歪曲収差（ディストーション）のパーセントを示す。本実施例では、−１０％以下という低い値を示す。

図９は、中心位置での光量を１とした際の、光量と像高さとの関係、すなわち像高に対応した相対照度を示す図である。光線はｅ線（０．５４６０７０μｍ）である。一般的に、中心位置が最も照度が高く明るいが、像高が高くなるにつれて、すなわち、レンズの周辺方向に向かうにつれて照度は低下する。図９に示すように、像高１０割（最大視野：３．３０５ｍｍ）のときの光量は、０．６（６０％）を示し、十分な明るさを保っている。

（比較例１）
撮影レンズ１０１の比較対象として、実施例１と同一の水平画角５５度、同一の屈折率（Ｎｄ）、同一のアッベ数（νｄ）を有する撮影レンズにおいて、各レンズのパワー配置を条件式（１）〜（７）の何れかが外れた撮影レンズについて説明する。

図１０は、撮像装置２００’を示し、撮影レンズ２０１’を通過した光束が、光学フィルター２０２’を通過して、像面Ｐに結像するまでの光路図を示す。光路図には、軸上光束と軸外光束が撮影レンズ２０１’を通過し、焦点に集光する状態を示す。図２と同様な方式で光束を記載している。

図１０に示す撮影レンズ２０１’は、物体側から順に、負のパワーを有する第１のレンズ２０４’と、正のパワーを有する第２のレンズ２０５’と、負のパワーを有する第３のレンズ２０６’と、正のパワーを有する第４のレンズ２０７’と、正のパワーを有する第５のレンズ２０８’と、負のパワーを有する第６のレンズ２０９’と、を備える。また、第３のレンズ２０６’と第４のレンズ２０７’の間には、開口絞り２１０’が配置されている。

表３に、比較例１に係る撮影レンズの第１のレンズ２０４’〜第６のレンズ２０９’のパワー値を示す。

表３に示した各レンズのパワー値から、ａ＝２．４７、ｂ＝０．７１、ｃ＝１．７５、ｄ＝２．６０、ｅ＝０．６５、ｆ＝１．７０と求められる。これらの値は、条件式（１）、（３）〜（６）は、満たすが、条件式（２）は満たさない。

撮影レンズ２０１’において、第１のレンズ２０４’の像面側の曲率半径Ｒ２は、３．９９９であり、条件式（７）のＲ２≦３．３を満たさない。

このような撮影レンズ２０１’の色収差の特性を、図１１〜図１３に示す。

図１１は、撮影レンズ２０１’の像面湾曲を示す図である。図１１は、図３と同様の５つの波長におけるタンジェンシャル方向（Ｔ）と、サジタル方向（Ｓ）の像面湾曲線を示す。図１１の縦軸と横軸のスケールは、図３と同一であり、Ｙ方向の最大視野角は、３１．４５６度である。図１１に示すように、ずれ量は、＋０．１ｍｍ以上であり、図３と比較すると、像面湾曲が著しく大きいことが示される。

図１２は、撮影レンズ２０１’の横収差を示す図である。図１２は、図４と同一の５つの波長における、横収差曲線を示す。図１１の縦軸、横軸のスケールは図４と同様であり、横収差量の最大スケールの値も同一である。図１１に示すように、図４と比較すると、横軸収差量が著しく大きいことが示される。

図１３は、倍率色収差を示す図である。図５と同様に、ｄ線（０．５８８μｍ）を基準とした倍率色収差である。ｄ線以外のどの周波数の光線も、ずれ量の許容量である±１．５μｍから大きく外れる値となっている。

このような色収差の特徴を有する撮影レンズ２０１’のＭＴＦ特性を、図１４及び図１５に示す。

図１４は、撮影レンズ２０１’の、縦軸に示すＭＴＦ（ＯＴＦの絶対値）と、横軸に示す像高（ｍｍ）との関係を示す図である。図１４に示すＭＴＦ特性は、図６と同様に、空間周波数を６０本／ｍｍで固定し、この空間周波数における像高に対するＭＴＦ値の変化を示す。ＭＴＦ曲線は、サジタル像面方向の曲線（Ｓ１）とタンジェンシャル像面方向の曲線（Ｔ１）で示される。ＭＴＦ値は、中心部では０．２（２０％）以下、最大視野角でも０．４（４０％）以下と、低い解像性能を示している。また、中心から周辺までの解像度の差は、３０％以上あり、像面全体で不均一な解像度を示している。

図１５は、撮影レンズ２０１’のデフォーカスＭＴＦを示す図である。空間周波数を６０本／ｍｍで固定し、この空間周波数においてピント位置を変更した場合のＭＴＦ値を示す。図１５において、縦軸はＭＴＦ値、横軸はデフォーカス量（ｍｍ）を示す。撮影レンズ２０１’は、ベストピントの位置が中央位置（０μｍ）より外側にあり、低い解像度を示す。

図１６は、理想像高を等距離射影方式とした歪曲収差（ディストーション）を示す。ディストーションの求め方は、図８の例と同一である。本比較例では、−１０％以上という値を示す。

このように、条件式（１）〜（６）を満たす実施例１の撮影レンズ２０１は、条件式（１）〜（６）を満たさない比較例１の撮影レンズ２０１’と比較すると、極めて高い解像性能があることが示された。また、比較例１では、条件式（２）、（７）を満たさない撮影レンズを使用することで、色収差の補正が困難となり、コマ収差が悪化し、その結果、解像性能が劣化することがわかる。

（実施例２）
図１７は、実施例２における撮像装置３００を示し、撮影レンズ３０１を通過した光束が、光学フィルター３０３を通過して、像面Ｐに結像するまでの光路図を示す。光路図には、軸上光束と軸外光束が撮影レンズ３０１を通過し、焦点に集光する状態を示す。光束は、図２と同様な方式で記載している。図１７では、光束の主光線のみを記載している。

図１７に示す撮影レンズ３０１は、物体側から順に、負のパワーを有する第１のレンズ３０４と、正のパワーを有する第２のレンズ３０５と、負のパワーを有する第３のレンズ３０６と、正のパワーを有する第４のレンズ３０７と、正のパワーを有する第５のレンズ３０８と、負のパワーを有する第６のレンズ３０９と、を備える。また、第３のレンズ３０６と第４のレンズ３０７の間には、開口絞り３１０が配置されている。

実施例２は、撮影レンズ１０１の水平画角を６０度に設定した場合の例である。撮影レンズ１０１の具体的な数値として、仕様諸元、面データ、パワー配置を以下に示す。

（仕様諸元）
Ｆ値＝２．１、最大増高＝３．３５ｍｍ、半画角（ω）＝３３．５°、全系焦点距離＝５．５７ｍｍ、バックフォーカス（ＢＦ）＝５．０５ｍｍ、レンズ全長（ＴＬ）＝２０．７、開口絞りの直径＝３．２ｍｍ

表４に、実施例２に係る撮影レンズ３０１の面データを示す。

また、表５に、実施例２に係る撮影レンズ３０１のパワー配置を示す。

表５に示した各レンズのパワー値から、ａ＝２．７４、ｂ＝０．７６、ｃ＝２．０７、ｄ＝２．３１、ｅ＝０．７４、ｆ＝１．７１と求められる。これらの値は、条件式（１）〜（６）を満たす。

撮影レンズ３０１は、第１のレンズの像面側の曲率半径Ｒ２は、表４から３．１９２であり、条件式（７）のＲ２≦３．３を満たす。

このようなパワー値を有する撮影レンズのＭＴＦ特性を、図１８に示す。ＭＴＦ値は、０．５（５０％）を超えており、高い解像度を示している。また、中心から周辺までの解像度の差は、サジタル像面方向（Ｓ１）では、１５％以内であり、像面全体に均一な解像度を示している。

図１９は、像高さに応じた相対照度を示す図である。図のスケールは図９と同一である。図１９に示すように、像高１０割（最大視野：３．４５ｍｍ）のときの光量は、０．５（５０％）以上を示し、十分な明るさを保っている。

図２０は、理想像高を等距離照影方式とした歪曲収差（ディストーション）を示す。ディストーションの求め方は、図８の例と同一である。本実施例では、−１０％以下という低い値を示す。

（比較例２）
撮影レンズ１０１の比較対象として、実施例２と同一の水平画角６０度、同一の屈折率Ｎｄ、同一のアッベ数νｄを有する撮影レンズにおいて、各レンズのパワー配置を条件式（１）〜（７）の何れが外れた撮影レンズについて説明する。

表６に、比較例２に係る撮影レンズの第１のレンズ〜第６のレンズのパワー値を示す。

表６に示した各レンズのパワー値から、ａ＝２．６９、ｂ＝０．６４、ｃ＝１．７２、ｄ＝２．２６、ｅ＝０．９１、ｆ＝２．０７と求められる。これらの値は、条件式（１）、（３）〜（６）は、満たすが、条件式（２）は満たさない。

第１のレンズの像面側の曲率半径Ｒ２は、３．３１４であり、条件式（７）のＲ２≦３．３を満たさない。

比較例２においては、撮影レンズの色収差に関する記載は省略するが、比較例１と同様に、色収差は許容値を超え、その結果、解像性能が低下する。

このようなパワー値を有する撮影レンズ３０１のＭＴＦ特性を、図２１に示す。ＭＴＦ値は、０．２（２０％）以下であり、解像性能は低い。また、中心から周辺までの解像度の差は、３０％程度であり、像面全体で不均一な解像度を示している。

このように、条件式（１）〜（７）を満たす実施例２の撮影レンズ３０１は、条件式（２）、（７）を満たさない比較例２の撮影レンズと比較すると、極めて高い解像性能があることが示された。

（実施例３）
図２２は、実施例３における撮像装置４００を示し、撮影レンズ４０１を通過した光束が、光学フィルター４０２を通過して、像面Ｐに結像するまでの光路図を示す。光路図には、軸上光束と軸外光束が撮影レンズ４０１を通過し、焦点に集光する状態を示す。光束は、図２と同様な方式で記載している。図２２では、光束の主光線のみ記載している。

図２２に示す撮影レンズ４０１は、物体側から順に、負のパワーを有する第１のレンズ４０４と、正のパワーを有する第２のレンズ４０５と、負のパワーを有する第３のレンズ４０６と、正のパワーを有する第４のレンズ４０７と、正のパワーを有する第５のレンズ４０８と、負のパワーを有する第６のレンズ４０９と、を備える。また、第３のレンズ４０６と第４のレンズ４０７の間には、開口絞り４１０が配置されている。

実施例３は、撮影レンズ４０１の水平画角を７０度に設定した場合の例である。撮影レンズ４０１の具体的な数値として、仕様諸元、面データ、パワー配置を以下に示す。

（仕様諸元）
Ｆ値＝２．１、最大増高＝３．３５ｍｍ、半画角（ω）＝４１．３°、全系焦点距離＝４．８９ｍｍ、バックフォーカス（ＢＦ）＝５．０５ｍｍ、レンズ全長（ＴＬ）＝２０．０、開口絞りの直径＝３．０ｍｍ

表７に、実施例３に係る撮影レンズ４０１の面データを示す。

また、表８に、実施例３に係る撮影レンズ４０１のパワー配置を示す。

表８に示した各レンズのパワー値から、ａ＝１．５９、ｂ＝０．９９、ｃ＝１．５７、ｄ＝２．１２、ｅ＝０．６０、ｆ＝１．２８と求められる。これらの値は、条件式（１）〜（６）を満たす。

撮影レンズ４０１は、第１のレンズの像面側の曲率半径Ｒ２は、表７から２．９３２であり、条件式（７）のＲ２≦３．３を満たす。

図２３は、像高さに応じた相対照度を示す図である。図のスケールは図９と同一である。図２３示すように、像高１０割（最大視野：３．４５ｍｍ）のときの光量は、５０％以上を示し、十分な明るさを保っている。

図２４は、撮影レンズのＭＴＦ特性を示す。ＭＴＦ値は、０．５（５０％）を超えており、高い解像度を示している。また、中心から周辺までの解像度の差は、１５％程度であり、像面全体で均一な解像度を示している。

図２５は、理想像高を等距離射影方式とした歪曲収差（ディストーション）を示す。ディストーションの求め方は、図８の例と同一である。本実施例では、−１０％以下という低い値を示す。

（比較例３）
撮影レンズ１０１の比較対象として、実施例３と同一の水平画角７０度、同一の屈折率Ｎｄ、同一のアッベ数νｄを有する撮影レンズにおいて、各レンズのパワー配置を条件式（１）〜（７）の何れかが外れた撮影レンズについて説明する。

表９に、比較例３に係る撮影レンズの第１のレンズ〜第６のレンズのパワー値を示す。

表９に示した各レンズのパワー値から、ａ＝１．２９、ｂ＝０．８３、ｃ＝１．０７、ｄ＝２．４１、ｅ＝０．４４、ｆ＝１．０６と求められる。これらの値は、条件式（２）、（４）、（６）は、満たすが、条件式（１）、（３）、（６）は満たさない。

比較例３においては、撮影レンズの色収差に関する記載は省略するが、比較例１と同様に、色収差は許容値を超え、その結果、解像性能が低下する。

このようなパワー値を有する撮影レンズのＭＴＦ特性を、図２６に示す。ＭＴＦ値は、０．６（６０％）以下であり、解像性能は低い。また、中心から周辺までの解像度の差は、３０％以上であり、像面全体で不均一な解像度を示している。

撮影レンズにおいて、第１のレンズの像面側の曲率半径Ｒ２は、２．９３２であり、条件式（７）のＲ２≦３．３を満たす。しかし、パワー配置が、条件式（１）、（３）、（６）を満たしていないため、上述したように解像度は低い。

このように、条件式（１）〜（７）を満たす実施例３の撮影レンズ４０１は、条件式（１）、（３）、（６）を満たさない比較例３の撮影レンズと比較すると、極めて高い解像性能があることが示された。

（実施例４）
図２７は、実施例４における撮像装置５００を示し、撮影レンズ５０１を通過した光束が、光学フィルター５０２を通過して、像面Ｐに結像するまでの光路図を示す。光路図には、軸上光束と軸外光束が撮影レンズ５０１を通過し、焦点に集光する状態を示す。光束は、図２と同様な方式記載している。図２７では、光束の主光線のみ記載している。

図２７に示す撮影レンズ５０１は、物体側から順に、負のパワーを有する第１のレンズ５０４と、正のパワーを有する第２のレンズ５０５と、負のパワーを有する第３のレンズ５０６と、正のパワーを有する第４のレンズ５０７と、正のパワーを有する第５のレンズ５０８と、負のパワーを有する第６のレンズ５０９と、を備える。また、第３のレンズ５０６と第４のレンズ５０７の間には、開口絞り５１０が配置されている。

実施例４は、撮影レンズ５０１の水平画角を８０度に設定した場合の例である。撮影レンズ５０１の具体的な数値として、仕様緒言、面データ、パワー配置を以下に示す。

（仕様諸元）
Ｆ値＝２．１、最大増高＝３．３５ｍｍ、半画角（ω）＝４７．７°、全系焦点距離＝４．３５ｍｍ、バックフォーカス（ＢＦ）＝５．２６ｍｍ、レンズ全長（ＴＬ）＝２０．３、開口絞りの直径＝２．９ｍｍ

表１０に、実施例４に係る撮影レンズ５０１の面データを示す。

また、表１１に、実施例４に係る撮影レンズ５０１のパワー配置を示す。

表１１に示した各レンズのパワー値から、ａ＝１．７３、ｂ＝１．１２、ｃ＝１．９４、ｄ＝１．８８、ｅ＝０．５９、ｆ＝１．０５と求められる。これらの値は、条件式（１）〜（６）を満たす。

撮影レンズ５０１は、第１のレンズ５０４の像面側の曲率半径Ｒ２は、表１０から２．７４１であり、条件式（７）のＲ２≦３．３を満たす。

図２８は、像高さに応じた相対照度を示す図である。図のスケールは図９と同一である。図２８示すように、像高１０割（最大視野：３．４５ｍｍ）のときの光量は、５０％以上を示し、十分な明るさを保っている。

図２９は、撮影レンズのＭＴＦ特性を示す。ＭＴＦ値は、０．５（５０％）程度であり、高い解像度を示している。また、中心から周辺までの解像度の差は、３０％程度であり、像面全体で均一な解像度を示している。

図３０は、理想像高を等距離射影方式とした歪曲収差（ディストーション）を示す。ディストーションの求め方は、図８の例と同一である。本実施例では、−１０％以下という低い値を示す。

（比較例４）
撮影レンズ１０１の比較対象として、実施例４と同一の水平画角８０度、同一の屈折率Ｎｄ、同一のアッベ数νｄを有する撮影レンズにおいて、各レンズのパワー配置を条件式（１）〜（７）の何れかが外れた撮影レンズについて説明する。

表１２に、比較例４に係る撮影レンズの第１のレンズ〜第６のレンズのパワー値を示す。

表１２に示した各レンズのパワー値から、ａ＝１．０４、ｂ＝１．４６、ｃ＝１．５３、ｄ＝１．４６、ｅ＝０．５１、ｆ＝０．７４と求められる。これらの値は、条件式（２）は、満たすが、条件式（１）、（３）〜（６）は満たさない。

比較例４においては、撮影レンズの色収差に関する記載は省略するが、比較例１と同様に、色収差は許容値を超え、その結果、解像性能が低下する。

このようなパワー値を有する撮影レンズのＭＴＦ特性を、図３１に示す。ＭＴＦ値は、タンジェンシャル像面では、０．３（３０％）以下であり、低い解像度を示している。また、中心から周辺までの解像度の差は、サジタル像面の曲線（Ｓ１）４０％以上であり、像面全体で不均一な解像度を示している。

撮影レンズにおいて、第１のレンズの像面側の曲率半径Ｒ２は、２．７５１であり、条件式（７）のＲ２≦３．３を満たす。しかし、パワー配置が、条件式（１）、（３）〜（６）を満たしていないため、上述したように解像度は低い。

このように、条件式（１）〜（７）を満たす実施例４の撮影レンズ５０１は、条件式（１）、（３）〜（６）を満たさない比較例４の撮影レンズと比較すると、極めて高い解像性能があることが示された。

本実施の形態では、条件式（１）〜（７）を満たす撮影レンズを説明したが、この条件を全て満たす必要はない。少なくとも条件式（２）、（３）を満たす撮影レンズであれば本願発明の効果を奏することができる。比較例１〜４においても、条件式（２）に示すｂ値、条件式（３）に示すｃ値が外れた撮影レンズでは、大きく性能を落としている。

以上の実施の形態及び変形例は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。

本発明に係る撮影レンズは、光学機器などに好適に適用され、光学機器は、車載カメラ、監視カメラ、電子機器、各種の検査機器、ロボットなどに搭載されるカメラ、一眼レフカメラ、コンパクトカメラなどを含む。

Ｌ 光軸
１００，２００，２００’，３００、４００、５００ 撮像装置
１０１，２０１，２０１’，３０１，４０１，５０１ 撮影レンズ
１０２，２０２，２０２’，３０２，４０２，５０２ 光学フィルター
１０３，２０３，２０３’ 撮像素子
１０４，２０４，２０４’，３０４，４０４，５０４ 第１のレンズ
１０５，２０５，２０５’，３０５，４０５，５０５ 第２のレンズ
１０６，２０６，２０６’，３０６，４０６，５０６ 第３のレンズ
１０７，２０７，２０７’，３０７，４０７，５０７、 第４のレンズ
１０８，２０８，２０８’，３０８，４０８，５０８、 第５のレンズ
１０９，２０９，２０９’，３０９，４０９，５０９、 第６のレンズ
１１０， ２１０，２１０’，３１０，４１０，５１０ 開口絞り
１１１ 副絞り
Ｐ 像面

Claims (6)

1. 物体側から順に、
   負のパワーを有する第１のレンズと、
   正のパワーを有する第２のレンズと、
   負のパワーを有する第３のレンズと、
   正のパワーを有する第４のレンズと、
   正のパワーを有する第５のレンズと、
   負のパワーを有する第６のレンズと、から構成され、
   第１のレンズのパワーをφ１、第２のレンズのパワーをφ２、第３のレンズのパワーをφ３、第４のレンズのパワーをφ４、第５のレンズのパワーをφ５、第６のレンズパワーをφ６とし、ａ＝φ３／φ６、ｂ＝φ１／φ３、ｃ＝φ１／φ６、ｄ＝φ２／φ４、ｅ＝φ４／φ５、ｆ＝φ２／φ５としたとき、
   下記の条件式（１）、（２）、（４）、及び（５）、並びに条件式（３）又は（６）を満足する撮影レンズ。
   ０．７５≦ｂ≦１．５ （１）
   １．５７≦ｃ≦２．３ （２）
   １．５≦ａ≦３ （３）
   １．８８≦ｄ≦２．６ （４）
   ０．５６≦ｅ≦１ （５）
   １．０５≦ｆ≦２ （６）
2. 第１のレンズの像面側の曲率半径Ｒは、下記の条件式（７）を満たす請求項１に記載の撮影レンズ。
   Ｒ≦３．３ｍｍ （７）
3. 第３のレンズと第４のレンズの間に、開口絞りを配置した、
   請求項１又は２に記載の撮影レンズ。
4. 第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、及び第６のレンズは、球面レンズである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
5. 第６のレンズの像側に、赤外線フィルタを配置した、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の撮影レンズと、当該撮影レンズを透過して照射された光を電気信号に変換する撮像素子とを備える、撮像装置。

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