JP6643113B2

JP6643113B2 - 撮像レンズおよび撮像装置

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Publication number: JP6643113B2
Application number: JP2016013896A
Authority: JP
Inventors: 宏昭小林; 神谷　毅; 毅神谷
Original assignee: Nanchang OFilm Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: Nanchang OFilm Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2036-01-28
Also published as: CN107015348B; US20170219820A1; CN107015348A; US9927607B2; JP2017134235A

Description

本発明は、特に車載カメラおよび監視カメラ等に好適な撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。

車載カメラおよび監視カメラ等に用いられる撮像レンズに関して、特許文献１が知られている。特許文献１では、物体側から順に、前群と、絞りと、後群とからなり、全体として７枚のレンズから構成された撮像レンズが開示されている。

特許第３４９１５７８号明細書

車載カメラおよび監視カメラ等に用いられる撮像レンズにおいては、広範囲を撮影する必要があるためにある程度の画角が要求されるが、特許文献１で提案されているレンズはいずれも全画角が６７〜６９°程度であり、さらに画角が広いレンズが望まれている。

また、特許文献１で提案されているレンズはいずれもＦ値が２．８〜３．２程度であり、さらにＦ値が小さいレンズが望まれている。また、諸収差についてもさらに良好なレンズが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、広角でＦ値が小さく、諸収差が良好に補正された撮像レンズおよびこの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、前群と、絞りと、後群とから実質的になり、前群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとから実質的になり、後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズと、負の屈折力を有する第６レンズと、正の屈折力を有する第７レンズと、負の屈折力を有する第８レンズとから実質的になることを特徴とするものである。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（１）を満足することが好ましく、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
−０．４＜ｆ／ｆＦ＜−０．１ …（１）
−０．２７＜ｆ／ｆＦ＜−０．１４ …（１−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆＦ：前群の焦点距離
とする。

また、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
０．３６＜ｆ／ｆＲ＜０．５７ …（２）
０．４１＜ｆ／ｆＲ＜０．５２ …（２−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆＲ：後群の焦点距離
とする。

また、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
０．６５＜Ｄ３４／ｆ＜１．５ …（３）
０．７９＜Ｄ３４／ｆ＜１．１７ …（３−１）
ただし、
Ｄ３４：第３レンズと第４レンズの光軸上の空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
とする。

また、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
１００＜２ω …（４）
１１０＜２ω …（４−１）
ただし、
２ω：全画角（°）
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。

なお、上記「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、および／または手ぶれ補正機構等の機構部分等を含んでもよいことを意図するものである。

また、上記のレンズの面形状、曲率半径、および／または屈折力の符号は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、前群と、絞りと、後群とから実質的になり、前群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとから実質的になり、後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズと、負の屈折力を有する第６レンズと、正の屈折力を有する第７レンズと、負の屈折力を有する第８レンズとから実質的になるものとしたので、広角でＦ値が小さく、諸収差が良好に補正された撮像レンズとすることが可能となる。

また、本発明の撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えているため、画角が広く明るくて高画質の画像を取得することができる。

本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図上記撮像レンズ（実施例１と共通）の光路図本発明の実施例２の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例３の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図本発明の一実施形態にかかる撮像装置の概略構成図

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。図１は本発明の一実施形態にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図、図２は上記撮像レンズの光路図である。図１および図２に示す構成例は、後述の実施例１の撮像レンズの構成と共通である。図１および図２は、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさおよび／または形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の絞りの位置を示すものである。また図２では、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを示している。

図１に示すように、この撮像レンズは、物体側から順に、前群ＧＦと、開口絞りＳｔと、後群ＧＲとから構成されている。

前群ＧＦは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３とから構成されている。

このように、第１レンズＬ１の物体側の面を凸面にすることで、広角のレンズにおいても周辺部でディストーションの補正が容易となる。また、物体側から順に配置された２枚のレンズである第１レンズＬ１と第２レンズＬ２をともに負レンズとすることで、レンズ系全体を広角化することが容易となる。また、続く第３レンズＬ３を正レンズとし、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、および正レンズで構成されるレトロフォーカス型とすることで、広角化に有利となる。

後群ＧＲは、物体側から順に、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と、正の屈折力を有する第７レンズＬ７と、負の屈折力を有する第８レンズＬ８とから構成されている。

このように、後群ＧＲに必要とされる収束作用と収差補正を、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、および第７レンズＬ７の３枚の正レンズで分担することで、諸収差を効果的に補正できる。また、開口絞りＳｔの像側から順に第４レンズＬ４および第５レンズＬ５の２枚の正レンズを連続して配置することで、軸上マージナル光線を緩やかに曲げることができるため、高次の球面収差の発生を抑えることができる。これにより、Ｆ値が小さいレンズとすることができる。また、開口絞りＳｔから比較的近い位置に負の屈折力を有する第６レンズＬ６を配置することで、倍率色収差の補正に有利となる。また、第８レンズＬ８は、第４レンズＬ４から第７レンズＬ７の間で発生する球面収差を補正する作用を担う。

本実施形態の撮像レンズにおいては、下記条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、レンズ全長を短くすることができる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、画角を広くするのに有利となる。なお、下記条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．４＜ｆ／ｆＦ＜−０．１ …（１）
−０．２７＜ｆ／ｆＦ＜−０．１４ …（１−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆＦ：前群の焦点距離
とする。

また、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、画角を広くするのに有利となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、球面収差を良好に補正するのに有利となる。なお、下記条件式（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．３６＜ｆ／ｆＲ＜０．５７ …（２）
０．４１＜ｆ／ｆＲ＜０．５２ …（２−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆＲ：後群の焦点距離
とする。

また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、軸上光線と軸外光線を分離することが容易となるため、収差の補正が容易となる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、レンズ全体の小型化が容易となる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．６５＜Ｄ３４／ｆ＜１．５ …（３）
０．７９＜Ｄ３４／ｆ＜１．１７ …（３−１）
ただし、
Ｄ３４：第３レンズと第４レンズの光軸上の空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
とする。

また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）を満足することで、広角化を達成でき、広い画角範囲を撮像可能となる。そのため、特に、本実施形態の撮像レンズを車載カメラに適用した場合では、車体前方と交差点等で側方から進入する車や人を一台のカメラで撮像することが可能となる。また、監視カメラに適用した場合では、画角が９０°を超えているため、室内の天井の四隅に設置した場合に死角を無くすことができる。なお、下記条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
１００＜２ω …（４）
１１０＜２ω …（４−１）
ただし、
２ω：全画角（°）
とする。

本撮像レンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。

また、この撮像レンズ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、レンズ系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、および／または赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置してもよい。なお、これらの各種フィルタをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、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し、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。

次に、本発明の撮像レンズの数値実施例について説明する。
まず、実施例１の撮像レンズについて説明する。実施例１の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２〜３に対応した図３〜４においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさおよび／または形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の絞りの位置を示すものである。

実施例１の撮像レンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、非球面係数に関するデータを表３に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜３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、面番号の欄に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面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。

ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。

表２の諸元に関するデータに、全系の焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、および全画角２ωの値を示す。

基本レンズデータおよび諸元に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。

表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表３の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^±ｎ」を意味する。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３…２０）
とする。

実施例１の撮像レンズの各収差図を図５に示す。なお、図５中の左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。これらの収差図は、物体距離を無限遠としたときの状態を示す。球面収差、非点収差、および歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、およびＡ´線（波長７６８．２ｎｍ）についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、およびＡ´線（波長７６８．２ｎｍ）についての収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦ値、その他の収差図のωは半画角を意味する。

上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、および記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。

次に、実施例２の撮像レンズについて説明する。実施例２の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。また、実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを表４に、諸元に関するデータを表５に、非球面係数に関するデータを表６に、各収差図を図６に示す。

次に、実施例３の撮像レンズについて説明する。実施例３の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図４に示す。また、実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、非球面係数に関するデータを表９に、各収差図を図７に示す。

実施例１〜３の撮像レンズの条件式（１）〜（４）に対応する値を表１０に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表１０に示す値はこの基準波長におけるものである。

以上のデータから、実施例１〜３の撮像レンズは全て、条件式（１）〜（４）を満たしており、広角でＦ値が小さく、諸収差が良好に補正された撮像レンズであることが分かる。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。ここでは、本発明の撮像装置の一実施形態として車載カメラに適用した場合の例について説明する。図８に自動車に車載カメラを搭載した様子を示す。

図８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、車外カメラ１０２、および車内カメラ１０３は、撮像装置であり、本発明の実施の形態による撮像レンズと、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。本実施形態の車載カメラ（車外カメラ１０１、１０２および車内カメラ１０３）は本発明の撮像レンズを備えているため、広画角でかつ高画質の画像を取得することができる。

以上、実施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、およびアッベ数等の値は、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、本発明の実施形態にかかる撮像装置についても、車載カメラに限定されず、携帯端末用カメラ、監視カメラ、またはデジタルカメラとする等、種々の態様とすることができる。

１００自動車
１０１、１０２車外カメラ
１０３車内カメラ
ＧＦ前群
ＧＲ後群
Ｌ１〜Ｌ８レンズ
Ｓｉｍ像面
Ｓｔ開口絞り
ｗａ軸上光束
ｗｂ最大画角の光束
Ｚ光軸

Claims

物体側から順に、前群と、絞りと、後群とから実質的になり、
前記前群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとから実質的になり、
前記後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズと、負の屈折力を有する第６レンズと、正の屈折力を有する第７レンズと、負の屈折力を有する第８レンズとから実質的になり、
下記条件式（１−１）を満足する
ことを特徴とする撮像レンズ。
−０．２７＜ｆ／ｆＦ＜−０．１４ …（１−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆＦ：前記前群の焦点距離
とする。
下記条件式（２）を満足する
請求項１記載の撮像レンズ。
０．３６＜ｆ／ｆＲ＜０．５７ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆＲ：前記後群の焦点距離
とする。
下記条件式（３）を満足する
請求項１または２記載の撮像レンズ。
０．６５＜Ｄ３４／ｆ＜１．５ …（３）
ただし、
Ｄ３４：前記第３レンズと前記第４レンズの光軸上の空気間隔
ｆ：全系の焦点距離
とする。
下記条件式（４）を満足する
請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
１００＜２ω …（４）
ただし、
２ω：全画角、ただし単位は°
とする。
下記条件式（２−１）を満足する
請求項２記載の撮像レンズ。
０．４１＜ｆ／ｆＲ＜０．５２ …（２−１）
下記条件式（３−１）を満足する
請求項３記載の撮像レンズ。
０．７９＜Ｄ３４／ｆ＜１．１７ …（３−１）
下記条件式（４−１）を満足する
請求項４記載の撮像レンズ。
１１０＜２ω …（４−１）
請求項１から７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。