JP6692290B2 - 光学系及び撮像装置 - Google Patents

Description

本件発明は、光学系及び撮像装置に関し、特に、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に好適な光学系及び当該光学系を備えた撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及している。例えば、一眼レフカメラ、ミラーレス一眼カメラ、デジタルスチルカメラ等のユーザによって携帯可能な撮像装置の他、監視用撮像装置、車載用撮像装置等（以下、単に「監視用撮像装置等」と称する。）のように、建造物あるいは車体等に据付固定されて特定の目的の下で使用される据付固定型の撮像装置の普及も進んでいる。いずれの撮像装置においても、その高性能化、小型化の進展は著しく、これらの撮像装置に用いられる光学系についても一層の高性能化、小型化等が求められている。

近年においてはセンサの高画素化が進み、高い解像力が要求され、小型軽量で、広い撮像範囲を有し、低照度に対応可能な撮像レンズが求められている。また、屋内外に設置される監視用撮像装置、防犯用撮像装置または車載用撮像装置等には、長期使用に耐える信頼性が求められ、同時に低コスト化の観点からピント調整を行うアクチュエータを備えていない固定焦点の撮像レンズを用いることが一般的である。かかる撮像レンズの場合、常温での性能を確保することはもちろん、使用環境温度が変化しても焦点位置の変動が少なく、更には高温環境及び低温環境のいずれでも良好な性能を保つ必要がある。このような要求を満たす光学系として、例えば、特許文献１〜特許文献３に示す光学系が存在する。これらの光学系は、いずれも物体側に負レンズを配置して構成された比較的広い画角を備えると共に、高性能化及び小型化を図った撮像レンズとして知られている。

特許文献１には、物体側より順に、負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの５枚のレンズによって構成された広角系の光学系が開示されている。この特許文献１に記載の光学系は、良好な光学性能と広画角を有し、更にはプラスチックレンズを利用した光学系を採用し、光学系の軽量化、コンパクト化及び低コスト化を図っている。

特許文献２には、物体側より順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズとで構成した光学系が開示されている。この特許文献２に記載の光学系は、全て球面ガラスレンズで構成することでＦｎｏ２．０〜Ｆｎｏ４．０と口径比の比較的大きい明るい光学系を達成すると同時に、使用環境温度の変動に対する環境耐性を高めている。

特許文献３には、物体側より順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの５枚のレンズによって構成した光学系が開示されている。この特許文献３に記載の光学系は、絞りの前後に配置したレンズの硝材がもつ相対屈折率変化（ｄＮ／ｄＴ）を、所定の範囲とすることで、使用環境温度が変化しても焦点位置の変動が少なく、高温環境又は低温環境のいずれの環境下でも良好な環境耐性を備えるものとしている。

特開２００３−３０７６７４号公報 特開２０１０−１０７５３２号公報 特開２０１６−１１４６４８号公報

しかしながら、特許文献１に開示の光学系では、屋内外に設置される監視用撮像装置等のように幅広い温度環境下での使用を想定した場合、使用環境温度の変化に伴い当該光学系を構成するプラスチックレンズが変質又は変形すると、屈折率の変化等が発生して解像力の低下を招き、良好な光学性能を得ることができないという問題がある。

また、特許文献２に開示の光学系では、全て球面ガラスレンズを採用し、比較的口径比の大きい明るい光学系を達成し、且つ環境耐性を高めている。ところが、監視用撮像装置等は、観察対象である被写体側にいる人間から見て、撮像装置の存在を目立たなくする必要があり、光学系も小型化することが求められる。特に、最も被写体側（物体側）に配置されたレンズの外径の小径化が求められるが、特許文献２に開示の光学系では十分に小型化ができない。また、暗い環境における視認性を高めるためには、口径比が大きい（Ｆｎｏが明るい）レンズの使用が必要となるが、特許文献２に開示の光学系では明るさも十分に確保できない。さらに、当該光学系の半画角は２２度程度であり、十分な広角化が図れていない。そのため、当該光学系を監視用撮像装置等に適用すると、１台の監視用撮像装置で撮像可能な範囲が狭いという問題がある。

さらに、特許文献３に開示の光学系では、使用環境温度が変化しても焦点位置の変動が少なく、高温環境又は低温環境のいずれの環境下でも良好な環境耐性を備えるようにしているが、物体側より順に「負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ」で構成すると、物体側からの入射光束が順に発散と収斂とが交互に組み合わせられているため、色収差を小さくするという観点では良好な特性を得ることはできる。ところが、レンズを直列的に配置して、特許文献３に開示の光学系を製造しようとすると、偏芯敏感度が高くなるため、レンズの配列調整が困難となり、当該変倍光学系を製造する際に安定した光学性能を確保することが困難になるため好ましくない。また、暗い環境下での視認性を高めるために口径比の大きい明るい光学系が求められているが、当該光学系のＦｎｏは２．０程度であり、十分な明るさを確保できていない。さらに、当該光学系の半画角は３０度程度であり、十分な広角化が図れていない。そのため、特許文献２と同様に当該光学系では撮像可能な範囲が狭いという問題がある。

以上のことから理解できるように、本件発明の課題は、最も物体側に配置されたレンズの小径化を実現しつつ、半画角４５度以上の広角化も同時に実現し、Ｆｎｏも１．６程度の明るい光学系の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、鋭意研究を行った結果、以下に述べる構成の光学系を採用することで、上述の課題を解決できることに想到した。

＜本件発明に係る光学系＞
本件発明に係る光学系は、物体側より順に、負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズと、負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、正又は負の屈折力を有する第５レンズとで構成されることを特徴とするものである。

また、本件発明に係る光学系は、物体側より順に、負の屈折力を有し、像側面を凹とした第１レンズと、正又は負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズと、正の屈折力を有し、両凸形状の第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、正又は負の屈折力を有する第５レンズとを有し、以下の条件を満足することを特徴とするものでもある。

Ｒ１１／ｆ＜６．０ ・・・（１）
但し、Ｒ１１：前記第１レンズの物体側面の近軸曲率半径
ｆ：前記光学系全系の焦点距離
である。

＜本件発明に係る撮像装置＞
本件発明に係る撮像装置は、上述に記載の光学系と、当該光学系が形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、最も物体側に配置されたレンズの小径化を実現しつつ、半画角４５度以上の広角化も同時に実現し、Ｆｎｏも１．６程度の明るい光学系を提供することができる。

本件発明の実施例１の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。 実施例１の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例２の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。 実施例２の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例３の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。 実施例３の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例４の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。 実施例４の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例５の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。 実施例５の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例６の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。 実施例６の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例７の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。 実施例７の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

以下、本件発明に係る光学系及び撮像装置の実施の形態を説明する。

１．光学系
１−１．光学系の構成
本件発明に係る光学系は、「負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズ」と、「像側に凸のメニスカス形状の第２レンズ」と、「正の屈折力を有する第３レンズ」と、「負の屈折力を有する第４レンズ」と、「正又は負の屈折力を有する第５レンズ」とから構成されることを基本とする。以下、この概念に含まれる２つの具体的構成が以下のようになる。まず、本件発明に係る光学系の構成について説明し、そこで必要となる条件式に関する内容は、後述するものとする。

本件発明に係る光学系は、物体側より順に、「負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズ」と、「負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズ」と、「正の屈折力を有する第３レンズ」と、「負の屈折力を有する第４レンズ」と、「正又は負の屈折力を有する第５レンズ」とで構成されることを特徴とする（以下、「第１構成」と称する。）。

また、本件発明に係る光学系として、物体側より順に、「負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズ」と、「正又は負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズ」と、「正の屈折力を有し、両凸形状の第３レンズ」と、「負の屈折力を有する第４レンズ」と、「正又は負の屈折力を有する第５レンズ」とを有し、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とするものを採用することも可能である（以下、「第２構成」と称する。）。

以上に述べた本件発明に係る光学系は、最も物体側にある第１レンズのレンズ径を小径に維持しつつ、同時に広角化を図ろうとしたものである。このような場合、第１レンズＧ１の負の屈折力を高くせざるを得ないが、負の屈折力を高めるためには第１レンズの小径化が困難となってくる。そのため、第２レンズＧ２には像側面を凸形状のメニスカス形状を採用することで、本来第１レンズＧ１に必要となる負の屈折力の一部を第２レンズＧ２に分担させることで、期待どおりの広角化を可能にしたものである。その結果、最も物体側に配置されたレンズの小径化が可能で、監視用撮像装置等において撮像装置の存在を目立たなくする効果が発揮でき、しかも半画角４５度以上の広角化が可能で、且つ、Ｆｎｏが１．６程度の明るい画像を得ることが可能になる。そして、暗い環境下での視認性を高めるためには、Ｆｎｏが２．０より明るいことが好ましい。なお、このレンズ構成を採用すると、第１レンズの像側面が凹であり、第２レンズが像側に凸のメニスカス形状を備えているため、第１レンズと第２レンズとの間には必然的に、両凸形状の空気レンズが形成される。以下において、各レンズ及び条件式について説明する。

（１）第１レンズ
第１レンズは、上述したとおり、負の屈折力を有し、像側面が凹のレンズであれば、その他の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。ここで、第１レンズの像側面が凹面であるため、像側に凸のメニスカス形状を備える第２レンズとの間に必然的に形成される空気レンズは、第１レンズと第２レンズとの間に両凸形状の空気レンズを設けることにより、球面収差及び像面収差をより良好に補正することが可能になる。従って、当該光学系の光学性能をより良好にすることができるという観点から、第１レンズの像側面が凹面であることが好ましい。

（２）第２レンズ
上述の第１構成における第２レンズは、負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を備えるものであり、当該メニスカス形状を備える限り、その他の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。そして、第２レンズが、この形状を備えることにより、前記第１レンズと第２レンズとの間に必然的に両凸形状の空気レンズが形成される。このとき条件式（１）を満足すれば、広角化及び第１レンズの一層の小径化を図ることがより容易になる。

そして、上述の第２構成における第２レンズは、後述する条件式（１）を満たすことを前提に、正又は負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を備えるものを用いることができる。この第２構成において、第２レンズが負の屈折力を有する場合、上記第１構成と同様の作用効果を得ることができる。第２レンズが正の屈折力を有する場合、第１レンズの負の屈折力を第２レンズに分担させることが困難になる。しかしながら、第１レンズに小径化が可能な範囲で可能な限り強い負の屈折力を有するレンズを第１レンズとして用い、正の屈折力を有する第３レンズの形状を両凸形状とし、条件式（１）を満たすことにより、第２レンズの屈折力を正とした場合も、本件発明の効果を得ることができる。

以上に述べた第２レンズは、より良好な光学性能を確保する上で、当該第２レンズの物体側面及び像側面のうち、少なくともいずれか一面が非球面であることが好ましい。第２レンズが非球面を備えることでコマ収差、像面湾曲を良好に補正できるからである。

（３）第３レンズ
第３レンズは、正の屈折力を有する限り、その他の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。当該第３レンズとしては、両面が凸面の両凸レンズを用いることが好ましい。両面が凸面とした第３レンズは、正の屈折力を物体側面と像側面とに分散でき、後述する条件式（１）を満たすことが容易となると同時に、偏心によるコマ収差の劣化を抑制でき、良好な光学性能の確保が容易になる。

また、第３レンズの物体側面及び像側面のうち、少なくともいずれか一面を非球面とすることが好ましい。第３レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、球面収差を良好に補正することができ、より良好な光学性能を得ることができるからである。

（４）第４レンズ及び第５レンズ
第４レンズは、上述したとおり、負の屈折力を有する限り、その他の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。ところが、この第４レンズは、物体側に凸のメニスカス形状であることが好ましい。像面湾曲を良好に補正し、良好な光学性能が確保できるからである。

第５レンズは、正又は負の屈折力を有する限り、その他の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。第５レンズの屈折力として、正又は負の屈折力のいずれを選択するかは、第１レンズから第４レンズまでの屈折力を受けた光束の収差等を考慮し、後述する条件式を満たすよう任意に選択可能である。しかし、より安定した光学性能を確保するためには、第５レンズは正の屈折力を備える構成とすることが好ましい。そして、この第５レンズも、第４レンズと同様に、物体側に凸のメニスカス形状であることが好ましい。像面湾曲を良好に補正し、良好な光学性能が確保できるからである。

また、以上に述べた第４レンズと第５レンズとを接合し、接合レンズとして用いることも好ましい。光学系を製造するときのレンズの配列調整が容易になり、偏芯敏感度を低くすることができる。接合レンズとして用いない場合の屈折力に比べ、接合レンズとすることで、より強い合成屈折力を得られ、本件発明に係る光学系の光学性能の向上に寄与できるからである。

（５）レンズ硝材
本件発明に係る光学系を構成する第１レンズから第５レンズはいずれもガラスレンズであることが好ましい。プラスチックと比較して、熱的安定性が高く、温度変動に伴う膨張・収縮が小さい。そのため、全てのレンズをガラスレンズとすることで、使用環境温度が変化しても焦点位置の変動を良好に抑制することができる。

（６）絞り
本件発明に係る光学系において、絞り（開口絞り）の配置場所は、特に限定されるものではない。例えば、第２レンズと第３レンズとの間、第３レンズと第４レンズとの間等に配置できる。しかし、絞りを光学系の像面よりに配置する程、像面に対する結像光の入射角度が大きくなり、撮像素子に配置されるフォトダイオードに適切に入射することが困難となる。その結果、適正露出の確保が困難となるため、感度ムラ（シェーディングムラ）や周辺の色付きが発生してしまい好ましくない。よって、第２レンズと第３レンズとの間に絞りを配置することが好ましい。

１−２．条件式
次に、本件発明に係る光学系が満足すべき条件、又は、満足することが好ましい条件について説明する。

１−２−１．条件式（１）
本件発明に係る光学系において、物体側より順に、「負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズ」と、「正又は負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズ」と、「正の屈折力を有し、両凸形状の第３レンズ」と、「負の屈折力を有する第４レンズ」と、「正又は負の屈折力を有する第５レンズ」とを有する場合には、以下の条件式（１）を満たすことが求められる。

Ｒ１１／ｆ＜６．０ ・・・（１）
但し、Ｒ１１：前記第１レンズの物体側面の近軸曲率半径である。
ｆ：前記光学系全系の焦点距離である。

上記条件式（１）は、当該光学系全体の焦点距離ｆに対する第１レンズの物体側面の近軸曲率半径Ｒ１１の比を規定した式である。条件式（１）の数値範囲は、以下の理由から規定した。当該条件式（１）のＲ１１／ｆの値が、６．０以上になると、第１レンズの物体側面の近軸曲率半径Ｒ１１が大きくなることを意味する。このような場合、第１レンズの像側面の近軸曲率半径が小さくなり、像面において反射した光が第１レンズの像側面に入射すると、その反射光が像面に再入射し易くなり、ゴースト像が生じるおそれが高くなる。そこで、良好な光学性能を確保する観点から、条件式（１）の範囲を規定した。

そして、上述の条件式（１）において、上限値のみを規定しているが、当業者感覚でみれば下限値を規定する必要は無いと考える。しかしながら、下限値を定めるとすれば、経験的に３である。Ｒ１１／ｆの値が、３未満になると、第１レンズの物体側面の近軸曲率半径Ｒ１１が過剰に小さくなり、上述のゴースト像の結像を回避することは可能になるが、像面湾曲が大きくなり、結像性能確保が困難になる。このことから、より好ましくは、３＜Ｒ１１／ｆ＜６である。

さらに、像面湾曲を小さくし、ゴースト像の結像を回避確実にするためには、条件式（１）の下限は３．５であることが好ましく、４．０であることがさらに好ましい。条件式（１）の上限は、５．８であることが好ましく、５．７であることがさらに好ましい。

１−２−２．条件式（２）
以下に示す条件式（２）は、本件発明に係る光学系において、当該光学系全系の半画角ｗを規定したものである。

４５°＜ｗ＜９０° ・・・（２）
但し、ｗ：前記光学系全系の半画角である。

このように光学系全系の半画角を規定したのは、本件発明に係る光学系において、ある程度の広角レンズを用いることを想定したときに、像面の中心付近で発生する面反射ゴーストの発生を回避するためである。前記光学系全系の半画角ｗが４５°以下であると本件発明の４５°以上の広角化を行うという趣旨が没却するため好ましくない。一方、前記光学系全系の半画角は９０°未満としているのは、通常使用される広角レンズの場合、９０°以上の半画角を確保することは困難である。以上のような理由で、光学系全系の半画角ｗの範囲を定めている。

そして、条件式（２）における半画角ｗの範囲は、像面の中心付近で発生する面反射ゴーストの発生を、より確実に回避し、広角化を確実に達成するためには、条件式（２）の下限は、５０°であることが好ましく、５５°であることがより好ましい。条件式（２）の上限は８０°であることが好ましく、７５°であることがより好ましく、７０°であることがより好ましい。

１−２−３．条件式（３）及び条件式（４）
本件発明に係る光学系は、以下に記載する条件式（３）及び条件式（４）を同時に満たすことが好ましい。

条件式（３）： 条件式（３）は、以下のとおりである。
１．０＜｜ｆ１／ｆ｜＜３．０ ・・・（３）
但し、ｆ１：前記第１レンズの焦点距離である。
ｆ：前記光学系全系の焦点距離である。

この条件式（３）は、前記光学系全系の焦点距離ｆと、前記第１レンズの焦点距離ｆ１との比を規定した式である。条件式（３）が３．０以上になると第１レンズの負の屈折力が弱くなることを意味し、最も物体側に配置される第１レンズの小径化の実現が困難になる。一方、条件式（３）が１．０以下になるように第１レンズの負の屈折力を強めると、像面湾曲の補正が困難となり性能劣化に繋がるため好ましくない。よって、条件式（３）を上述のように規定した。

そして、最も物体側に配置される第１レンズの小径化を確実なものとし、像面湾曲の補正が確実な範囲として、条件式（３）の上限値は、２．５であることが好ましく、２．３であることが好ましく、２．２であることがより好ましい。条件式（３）の下限値は、１．２であることが好ましく、１．３であることが好ましく、１．５であることがより好ましい。

条件式（４）： 条件式（４）は、以下のとおりである。
０．０１＜ｄ_１−２／ｆ＜１．５ ・・・（４）
但し、 ｆ：前記光学系全系の焦点距離である。
ｄ_１−２：前記第１レンズと前記第２レンズとの光軸上の空気間隔である。

この条件式（４）は、前記第１レンズと前記第２レンズとの光軸上の空気間隔ｄ_１−２と、前記第１レンズの焦点距離ｆ１との比を規定しており、本件発明に係る光学系全体の焦点距離に対する第１レンズと第２レンズとの光軸上の間隔を規定した式である。ここでいう第１レンズと第２レンズとの光軸上の間隔とは、第１レンズと第２レンズとの間に形成される空気レンズの面間隔を意味する。条件式（４）を満足することにより、第１レンズと第２レンズとの間に形成される空気レンズにより諸収差を良好に補正でき、良好な光学性能を有する光学系を得ることができる。また、当該条件式（４）を満足することにより、当該空気レンズの面間隔が適切な範囲内となり、当該光学系をコンパクトに構成できる。条件式（４）のｄ_１−２／ｆが０．０１以下になると、第１レンズと第２レンズとの間に形成される空気レンズによる収差補正効果を得ることが困難になる。この場合、特に、像面湾曲を補正することが困難になり、良好な光学性能が得られなくなる。一方、条件式（４）のｄ_１−２／ｆが１．５以上になると、当該空気レンズの面間隔が大きくなりすぎるため、当該光学系の全長が長くなり、当該光学系の小型化が困難になる。よって、条件式（４）を上述のように規定した。

そして、当該空気レンズの面間隔を、より適切な範囲内とし、当該光学系をコンパクトに構成することができる確実な範囲として、条件式（４）の上限は、１．２であることが好ましく、１．０であることがより好ましい。条件式（４）の下限は０．２であることが好ましく、０．５であることがより好ましい。

１−２−４．条件式（５）
条件式（５）は、第２レンズの焦点距離と、第１レンズの焦点距離との比を規定する式である。以下に示す条件式（５）を満足することにより、本件発明に係る光学系において、より良好な光学性能を得ることができると共に、当該光学系の一層の小型化を図ることが容易になる。

５＜ｆ２／ｆ１＜１００ ・・・（５）
但し、ｆ１：前記第１レンズの焦点距離である。
ｆ２：前記第２レンズの焦点距離である。

条件式（５）において、ｆ２／ｆ１の値が１００以上となる場合とは、第１レンズの負の屈折力が過剰に強くなった場合と、第２レンズの負の屈折力が過剰に弱くなった場合とが想定できる。前者の場合には、明るい画像を得ることができず、良好な光学性能を得ることが困難になり好ましくない。そして、後者の場合には、第１レンズと第２レンズとの間に想定する負の屈折力の分散効果が弱くなり、広画角という性能を確保しようとすると、第１レンズのレンズ径を小径化できなくなり好ましくない。一方、ｆ２／ｆ１の値が５以下となる場合とは、第１レンズの負の屈折力が過剰に弱くなった場合と、第２レンズの負の屈折力が過剰に強くなった場合とが想定できる。前者の場合には、広画角という性能を確保しようとすると、第１レンズのレンズ径の小径化ができなくなり好ましくない。そして、後者の場合には、明るい画像を得ることができず、良好な光学性能を得ることが困難になり好ましくない。よって、条件式（５）を上述のように規定した。

そして、第１レンズの負の屈折力と第２レンズの負の屈折力とが、良好なバランスの範囲にあり、安定的に、より明るい画像を得ることができる範囲として、条件式（５）の上限値は、５０であることが好ましく、３５であることがより好ましい。条件式（５）の下限値は１０であることが好ましく、１５であることがより好ましい。

１−２−５．条件式（６）、条件式（７）、条件式（８）
本件発明に係る光学系は、以下に記載する条件式（６）、条件式（７）及び条件式（８）を同時に満たすことが好ましい。

条件式（６）： 条件式（６）は、当該光学系全体の焦点距離と、第３レンズの焦点距離との比を規定した式である。条件式（６）を満足することにより、第３レンズの正の屈折力が適正な範囲内となり、より良好な光学性能を得ることができる。また、当該光学系の一層の小型化を図ることが容易になる。条件式（６）は、以下のとおりである。

１．０＜ｆ３／ｆ＜３．０ ・・・（６）
但し、ｆ３：前記第３レンズの焦点距離である。
ｆ：前記光学系全系の焦点距離である。

条件式（６）のｆ３／ｆの値が１．０以下になると、第３レンズの屈折力が強くなりすぎる。この場合、コマ収差や像面湾曲の補正が困難となり、良好な光学性能を確保することが困難となる。さらに、偏心敏感度が高くなるため、レンズの組付を精度よく行う必要があり、生産性が低下する。一方、条件式（６）のｆ３／ｆの値が３．０以上になると、第３レンズにおける入射光束の収斂効果が弱くなり、当該光学系の全長が長くなる。このため、当該光学系の小型化を図る上で好ましくない。よって、条件式（６）を上述のように規定した。

そして、第３レンズの屈折力をより適切なものとし、より良好な光学性能を確保し、確実に生産性に悪影響を与えない偏心敏感度の範囲とするためには、条件式（６）の上限は、２．７であることが好ましく、２．５であることが好ましく、２．３であることがより好ましく、２．０であることがより好ましい。条件式（６）の下限値は、１．２であることが好ましく、１．３であることがより好ましい。

条件式（７）： 条件式（７）は、第３レンズのｄ線に対するアッベ数を規定する式である。条件式（７）を満足することにより、本件発明に係る光学系が良好な光学性能を得ることが容易になる。また、当該条件式（７）を満足する硝材は、屈折率の温度係数が負であることが多い。屈折率の温度係数が負の硝材を用いて第３レンズを構成すれば、雰囲気温度の変化に伴う当該光学系の合焦位置の変動を抑制することが可能になる。そのため、当該光学系を屋外等で使用されることの多い上記据付設置型の撮像装置の光学系としてより好適なものとすることができる。なお、この点については後述する。条件式（７）は、以下のとおりである。

νｄ３＞４０．０ ・・・（７）
νｄ３：前記第３レンズのｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数である。

この条件式（７）の数値が４０．０以下になると、軸上色収差及び倍率色収差が悪化し、本件発明に係る光学系の光学性能が低下するため好ましくない。また、条件式（７）の数値が４０．０以下の硝材は、屈折率の温度係数が正の硝材が多く、上述した雰囲気温度の変化に伴う当該光学系の合焦位置の変動を抑制することが困難になる。よって、条件式（７）を上述のように規定した。

そして、上述の条件式（７）において、下限値のみを規定しているが、当業者感覚でみれば上限値を規定する必要は無いと考える。しかしながら、上限値を定めるとすれば、経験的に９０．０である。

そして、軸上色収差及び倍率色収差の劣化を抑制し、より良好な光学性能を確実に確保するという観点から、より好ましくは４０．０＜νｄ３＜９０．０、さらに好ましくは６０．０＜νｄ３＜９０．０である。

条件式（８）： 条件式（８）は、第３レンズの２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）における相対屈折率温度係数（１×１０^−６／Ｋ）を規定する式である。レンズは、環境温度の変化によって膨張・収縮する。この結果、レンズの屈折率変化が生じ、光学系における焦点距離が変動し、解像度の低下が起きやすくなる。したがって、本件発明に係る光学系において、低温から高温までの幅広い環境温度の中で高い解像度を維持するため、高温環境及び低温環境におけるレンズの屈折率変化に最も影響を与えると考える第３レンズを対象として条件式（８）を規定した。条件式（８）は、以下のとおりである。

ｄｎ３／ｄＴ＜６．０×１０^−６／Ｋ ・・・（８）
ｄｎ３／ｄＴ：前記第３レンズの２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）における 相対屈折率温度係数（１×１０^−６／Ｋ）である。

この条件式（８）のｄｎ３／ｄＴの値が６．０×１０^−６／Ｋ以上になると、最も絞りに近い位置に配される正レンズである第３レンズを構成する材料のｄ線に対する温度による相対屈折率変化が小さくなり過ぎたときに、高温環境及び低温環境下での焦点距離の変動が大きくなるというように温特性能が劣化し、画像解像度が低下してしまうため好ましくない。よって、条件式（８）を上述のように規定した。なお、温度による相対屈折率変化は、レンズ材料と同温度の空気中における屈折率の温度変化とで定義される。以下、同様である。

そして、上述の条件式（８）において、上限値のみを規定しているが、当業者感覚でみれば下限値を規定する必要は無いと考える。しかしながら、下限値を定めるとすれば、経験的に−８．０×１０^−６／Ｋである。そして、軸上色収差及び倍率色収差の劣化を抑制し、より良好な光学性能を確実に確保するという観点から、より好ましくはｄｎ３／ｄＴ＜０．０、さらに好ましくは−６．０×１０^−６／Ｋ＜（ｄｎ３／ｄＴ）＜０．０である。

１−２−６．条件式（９）
条件式（９）は、「第３レンズの２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）における相対屈折率温度係数（１×１０^−６／Ｋ）」と、「第２レンズの２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）における相対屈折率温度係数（１×１０^−６／Ｋ）」との比を規定した式である。本件出願に係る光学系の場合、最も絞りに近い位置の正レンズとして第３レンズを配し、最も絞りに近い位置の負レンズとして第２レンズを配している。この条件式（９）を満たすことにより、高温雰囲気又は低温雰囲気であっても、より高い解像度を得ることができる。条件式（９）は、以下のとおりである。

−５．０＜（ｄｎ３／ｄＴ）／（ｄｎ２／ｄＴ）＜２０．０ ・・・（９）
但し、ｄｎ３／ｄＴ：前記第３レンズの２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）にお ける相対屈折率温度係数（１×１０^−６／Ｋ）である。
ｄｎ２／ｄＴ：前記第２レンズの２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）にお ける相対屈折率温度係数（１×１０^−６／Ｋ）である。

この条件式（９）の（ｄｎ３／ｄＴ）／（ｄｎ２／ｄＴ）の値は、ｄｎ３／ｄＴ、ｄｎ２／ｄＴのそれぞれの値は、条件式（９）の範囲を満たす限り、正の数値でも負の数値でも構わない。ところが、本件発明の光学系においては、第２レンズが負の屈折力を有し、第３レンズが正の屈折力を有し、それぞれの相対屈折率温度係数が正と負とで異なると、温度特性が劣化する傾向がある。一方、上述の条件式（８）より正の屈折力を有する第３レンズの相対屈折率温度係数（ｄｎ３／ｄＴ）が負の値を備えている。このような場合、第２レンズの相対屈折率温度係数（ｄｎ３／ｄＴ）も負の値であることが、温度特性の変動を抑制するためには、より好ましい。一方、条件式（９）の値が、２０．０以上になると、前記第３レンズの相対屈折率温度係数と前記第２レンズの相対屈折率温度係数との差が大きくなりすぎると、温度特性が劣化するため好ましくない。よって、条件式（９）を上述のように規定した。

この条件式（９）において、「第３レンズの相対屈折率温度係数」及び「第２レンズの相対屈折率温度係数」ともに負の値であることが最も好ましい。そして、高温雰囲気又は低温雰囲気であっても、極めて安定した高い解像度を得るためには、より好ましくは−５＜（ｄｎ３／ｄＴ）／（ｄｎ２／ｄＴ）＜１５、さらに好ましくは０＜（ｄｎ３／ｄＴ）／（ｄｎ２／ｄＴ）＜５である。

１−２−７．条件式（１０）
条件式（１０）は、当該光学系全体の焦点距離と、負の屈折力を有する第４レンズの焦点距離との比を規定した式である。条件式（１０）を満足することにより、本件発明に係る光学系に、より良好な光学性能を付与できると共に、当該光学系の更なる小型化を図ることが容易になる。条件式（１０）は、以下のとおりである。

１．０＜｜ｆ４／ｆ｜＜３．５ ・・・（１０）
但し、ｆ４：前記第４レンズの焦点距離である。
ｆ：前記光学系全系の焦点距離である。

この条件式（１０）の｜ｆ４／ｆ｜の数値が１．０以下になると、第４レンズの屈折力が強くなりすぎて、像面湾曲の補正が困難になる。そのため、良好な光学性能を得ることが困難になる。一方、条件式（１０）の｜ｆ４／ｆ｜の数値が３．５以上になると、第４レンズの屈折力が弱く、第４レンズにおける入射光束の発散効果が弱くなる。そのため、所望の像高を確保するには、当該光学系の全長を長くする必要があり、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。よって、条件式（１０）を上述のように規定した。

そして、条件式（１０）において、高温雰囲気又は低温雰囲気であっても、極めて安定した高い解像度を得るためには、条件式（１０）の上限値は３．０であることが好ましく、２．８であることが好ましく、２．５であることがより好ましい。条件式（１０）の下限値は１．２であることが好ましく、１．５であることが好ましく、１．８であることがより好ましい。

１−２−７．条件式（１１）、条件式（１２）
本件発明に係る光学系において、前記第４レンズと前記第５レンズとが接合されていることを前提として、以下に記載する条件式（１１）及び条件式（１２）を同時に満たすことが好ましい。

条件式（１１）： 条件式（１１）は、前記第４レンズと前記第５レンズとを接合したときの合成焦点距離と、前記光学系全系の焦点距離との比を規定した式である。条件式（１１）を満足することにより、本件発明に係る光学系に、より良好な光学性能を付与できると共に、当該光学系の更なる小型化を図ることが容易になる。条件式（１１）は、以下のとおりである。

ｆ４５／ｆ＜２００ ・・・（１１）
但し、ｆ４５：前記第４レンズと前記第５レンズとの合成焦点距離である。
ｆ：前記光学系全系の焦点距離である。

条件式（１１）において、ｆ４５／ｆの値が２００より小さくなければ、接合レンズとしての合成屈折力が弱くなり、前記第４レンズと前記第５レンズとを接合する意義が没却し、本件発明に係る光学系の光学性能の向上に寄与できなくなるため好ましくない。よって、条件式（１１）を上述のように規定した。上述の条件式（１１）において、上限値のみを規定しているが、当業者感覚でみれば下限値を規定する必要は無いと考える。

そして、本件発明に係る光学系において、より良好な光学性能を付与し、当該光学系の更なる小型化を容易にするという観点から、−２００＜ｆ４５／ｆ＜０、さらに好ましくは−１５０＜ｆ４５／ｆ＜０である。

条件式（１２）： 条件式（１２）は、「前記第４レンズに使用する硝材の−３０℃から７０℃における平均線膨張係数」と「前記第５レンズに使用する硝材の−３０℃から７０℃における平均線膨張係数」との比を規定した式である。本件発明に係る光学系を構成する第１レンズから第５レンズは全てガラスレンズであることが好ましい。前記第４レンズと前記第５レンズとの接合を行うと、第４レンズと第５レンズとの間に有機成分（接着剤）が介在することになる。有機成分はガラスに比べて線膨張係数が高く、使用環境温度の変化によってその体積が変化し易い。条件式（１２）を満足することにより、使用環境温度が変化したときも前記第４レンズと前記第５レンズとの安定した接合状態が得られる。条件式（１２）は、以下のとおりである。

｜α４−α５｜＜５０×１０^−７／Ｋ ・・・（１２）
但し、α４：前記第４レンズに使用する硝材の−３０℃から７０℃における平均線膨張 係数（１×１０^−７／Ｋ）である。
α５：前記第５レンズに使用する硝材の−３０℃から７０℃における平均線膨張 係数（１×１０^−７／Ｋ）である。

前記第４レンズに使用する硝材の−３０℃から７０℃における平均線膨張係数と、前記第５レンズに使用する硝材の−３０℃から７０℃における平均線膨張係数との差が５０×１０^−７以上になると、−３０℃から７０℃の使用想定環境における温度変化による膨張・収縮挙動により接合部が剥離する可能性が高くなるため好ましくない。よって、条件式（１２）を上述のように規定した。

２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系が形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする。

ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤセンサ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。

特に、本件発明に係る撮像装置は、監視用撮像装置等のように、建造物あるいは車体等に据付固定され、特定の目的の下で使用される据付固定型の撮像装置に好適である。これらの用途の撮像装置は、被写体側から当該撮像装置の存在を目立たないようにすることが求められる。本件発明に係る光学系は、最も物体側に配置されたレンズの小径化を実現しつつ、半画角４５度以上の広角化も同時に実現し、Ｆｎｏが１．６程度の明るい画像を得ることができる。よって、本件発明に係る光学系を備える監視用撮像装置等は、目立たない外観ではあるが、広範囲を撮像可能であり、夜間等の低光量下においても鮮明な画像を得ることができ理想的性能を備えるようになる。

次に、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる各実施例の光学系は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置（光学装置）に用いられる撮像光学系であり、特に、監視用撮像装置等の据付設置型の撮像装置に好ましく適用することができる。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が物体側、右方が像面側である。

（１）光学系の構成
実施例１の光学系を図１に示す。図１から理解できるように、当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズＧ１と、負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、負の屈折力を有する第４レンズＧ４と、正の屈折力を有する第５レンズＧ５とで構成されている。そして、このときの正の屈折力を有する第５レンズＧ５には、物体側に凸のメニスカス形状を備えるものを用いている。また、この実施例１における第４レンズＧ４と第５レンズＧ５とは接合レンズとしており、その合成屈折力は負である。

この実施例１においては、開口絞りＳＰが第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との間には、配置している。この開口絞りＳＰは、物体側から像面ＩＰ側に入射する光束の径（光量）を制限するものである。そして、第５レンズＧ５と、像面ＩＰとの間には、光学ブロックＧを配置している。この光学ブロックＧは、光学フィルタや、フェースプレート、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等に相当するものである。

実施例１の光学系を用いて撮像装置を構成したとき、像面ＩＰは固体撮像素子の撮像面に相当する。固体撮像素子として、上述したＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子を用いることができる。撮像装置では、本実施形態の撮像レンズの物体側から入射した光が最終的に固体撮像素子の撮像面に結像する。そして、この固体撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力し、被写体の像に対応したデジタル画像を生成する。デジタル画像は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｅｖｉｃｅ）やメモリカード、光ディスク、磁気テープなどの記録媒体に記録することが可能である。また、撮像装置が銀塩フィルムカメラのときは、像面ＩＰがフィルム面に相当する。なお、撮像装置が銀塩フィルムカメラである場合、当該像面ＩＰはフィルム面に相当する。なお、上記ＳＰ、ＩＰ、Ｇ等の表記は以下の実施例で示す各レンズ断面図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

（２）数値実施例
実施例１で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１に当該光学系のレンズデータを示す。表１（１Ａ）において、「面番号」は物体側から像面側に向けて数えたレンズ面の番号、「ｒ（ｍｍ）」はレンズ面の曲率半径（但し、ｒの値が∞となる面は、その面が平面であることを示す。）、「ｄ」は物体側からｉ番目（ｉは自然数）のレンズ面と、ｉ＋１番目のレンズ面とのレンズ面の光軸上の間隔、「ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、「νｄ」はｄ線に対するアッベ数を示している。但し、レンズ面が非球面である場合、以下に掲載した表中の面番号の手前に「※」を付している。また、非球面である場合には、「ｒ」の欄にはその近軸曲率半径を示している。そして、表中の「ＩＮＦ」は無限大を表す。

表１（１Ｂ）には、当該光学系の諸データである。具体的には、当該光学系の焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ値）、半画角（ｗ／°）、像高（ｍｍ）、レンズ全長（ｍｍ）、バックフォーカス（ＢＦ／ｍｍ）を示している。ここで、当該レンズ全長は、第１レンズの物体側面から、後続レンズ群において最も像面側に配置されたレンズ、ここでは第５レンズの像側面までの光軸上の距離に、バックフォーカスを加えた値である。また、バックフォーカスは、第５レンズＧ５の像側面から近軸像面までの距離を空気換算した値である。

表１（１Ｃ）には、表１（１Ａ）において示した非球面（※）について、その形状を下記式で定義した場合の非球面係数を示す。なお、非球面係数は、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点基準として、以下の非球面式により表すことができる。表１（１Ｃ）において、「Ｅ−ａ」は「×１０^−ａ」を意味している。

表１（１Ｅ）には、実施例１で採用した光学系を構成する第１レンズの焦点距離（ｆ１）、第２レンズの焦点距離（ｆ２）、第３レンズの焦点距離（ｆ３）、第４レンズの焦点距離（ｆ４）、第５レンズの焦点距離（ｆ５）及び第４レンズと第５レンズとの合成焦点距離（ｆ４５）を掲載している。

z=ch²/[1+{1-(1+k)c²h²}^1/2]+A4h⁴+A6h⁶+A8h⁸+A10h¹⁰・・・
但し、cが曲率（1/r）、hが光軸からの高さ、kが円錐係数（コーニック定数）、A4、A6、A8、A10・・・が各次数の非球面係数である。また、非球面係数及びコーニック定数の数値における「Ｅ±ｍ」（ｍは整数を表す。）という表記は、「×１０^±ｍ」を意味している。

表１（１Ｄ）には、第２レンズ及び第３レンズに使用する硝材の２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）における相対屈折率温度係数（単位：１×１０^−６／Ｋ）、第４レンズ及び第５レンズに使用する硝材の−３０℃〜７０℃における平均線膨張係数（単位：１×１０^−７／Ｋ）を掲載している。

また、表８に当該光学系の上記各条件式（１）〜条件式（１３）の数値を示す。これらの各表に関する事項は、他の実施例で示す各表においても同様であるため、以下での重複した説明は省略する。

そして、図２に当該実施例１の光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。図２に示す縦収差図は、図面に向かって左側から順に、球面収差（ＳＡ／ｍｍ）、非点収差（ＡＳＴ／ｍｍ）、歪曲収差（ＤＩＳ／％）を示す。

この球面収差図の縦軸は、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）を表す。また、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における球面収差を実線、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）における球面収差を長破線、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）における球面収差を短破線で示している。

非点収差図の縦軸は、像高（ｙ）を表す。また、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）におけるサジタル光線ΔＳ（実線）及びメリディオナル光線ΔＭ（破線）の非点収差を示している。

歪曲収差図の縦軸は、像高（ｙ）を表す。また、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における歪曲収差（ディストーション）を実線で示している。これらの縦収差図に関する事項は、他の実施例で示す縦収差図においても同様であるため、以下での重複した説明は省略する。

（１）光学系の構成
実施例２の光学系を図３に示す。図３から理解できるように、当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズＧ１と、負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、負の屈折力を有する第４レンズＧ４と、正の屈折力を有する第５レンズＧ５とで構成されている。そして、このときの正の屈折力を有する第５レンズＧ５には、両面凸のレンズを用いている。また、この実施例２における第４レンズＧ４と第５レンズＧ５とは接合レンズとしており、その合成屈折力は負である。なお、この実施例２においては、実施例１と同様に、開口絞りＳＰは第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との間に配置している。

（２）数値実施例
実施例２で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について、説明する。以下、実施例１と同様であるため、極力重複した記載を省略する。表２（２Ａ）は、当該光学系のレンズデータであり、表２（２Ｂ）は、当該光学系の諸データであり、表２（２Ｃ）は表２（２Ａ）に示す非球面の非球面係数であり、表２（２Ｄ）は、第２レンズ及び第３レンズに使用する硝材の相対屈折率温度係数、第４レンズ及び第５レンズに使用する硝材の平均線膨張係数である。表２（２Ｅ）には、実施例１と同様の第１レンズから第５レンズの焦点距離（ｆ１〜ｆ５）及び第４レンズと第５レンズとの合成焦点距離（ｆ４５）を掲載している。また、表８に当該光学系の上記各条件式（１）〜条件式（１３）の数値を示す。さらに、図４に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

（１）光学系の構成
実施例３の光学系を図５に示す。図５から理解できるように、当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズＧ１と、負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、負の屈折力を有する第４レンズＧ４と、正の屈折力を有する第５レンズＧ５とで構成されている。そして、このときの正の屈折力を有する第５レンズＧ５には、物体側に凸のメニスカス形状を備えるものを用いている。また、この実施例３における第４レンズＧ４と第５レンズＧ５とは接合レンズとしており、その合成屈折力は正である。なお、この実施例３においては、実施例１と同様に、開口絞りＳＰは第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との間に配置している。

（２）数値実施例
実施例３で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について、説明する。以下、実施例１と同様であるため、極力重複した記載を省略する。表３（３Ａ）は、当該光学系のレンズデータであり、表３（３Ｂ）は、当該光学系の諸データであり、表３（３Ｃ）は表３（３Ａ）に示す非球面の非球面係数であり、表３（３Ｄ）は、第２レンズ及び第３レンズに使用する硝材の相対屈折率温度係数、第４レンズ及び第５レンズに使用する硝材の平均線膨張係数である。表３（３Ｅ）には、実施例１と同様の第１レンズから第５レンズの焦点距離（ｆ１〜ｆ５）及び第４レンズと第５レンズとの合成焦点距離（ｆ４５）を掲載している。また、表８に当該光学系の上記各条件式（１）〜条件式（１３）の数値を示す。さらに、図６に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

（１）光学系の構成
実施例４の光学系を図７に示す。図７から理解できるように、当該光学系は、物体側から順に、物体側から順に、負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズＧ１と、負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、負の屈折力を有する第４レンズＧ４と、正の屈折力を有する第５レンズＧ５とで構成されている。そして、このときの正の屈折力を有する第５レンズＧ５には、両面凸のレンズを用いている。また、この実施例４における第４レンズＧ４と第５レンズＧ５とは接合せずに用いており、その合成屈折力は正である。なお、この実施例４においては、実施例１と同様に、開口絞りＳＰは第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との間に配置している。

（２）数値実施例
実施例４で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について、説明する。以下、実施例１と同様であるため、極力重複した記載を省略する。表４（４Ａ）は、当該光学系のレンズデータであり、表４（４Ｂ）は、当該光学系の諸データであり、表４（４Ｃ）は表４（４Ａ）に示す非球面の非球面係数であり、表４（４Ｄ）は、第２レンズ及び第３レンズに使用する硝材の相対屈折率温度係数、第４レンズ及び第５レンズに使用する硝材の平均線膨張係数である。表４（４Ｅ）には、実施例１と同様の第１レンズから第５レンズの焦点距離（ｆ１〜ｆ５）及び第４レンズと第５レンズとの合成焦点距離（ｆ４５）を掲載している。また、表８に当該光学系の上記各条件式（１）〜条件式（１３）の数値を示す。さらに、図８に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

（１）光学系の構成
実施例５の光学系を図９に示す。図９から理解できるように、当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズＧ１と、正の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、負の屈折力を有する第４レンズＧ４と、正の屈折力を有する第５レンズＧ５とで構成されている。そして、このときの正の屈折力を有する第５レンズＧ５には、両面凸のレンズを用いている。また、この実施例５における第４レンズＧ４と第５レンズＧ５とは接合せずに用いており、その合成屈折力は正である。なお、この実施例４においては、実施例１と同様に、開口絞りＳＰは第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との間に配置している。

（２）数値実施例
実施例５で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について、説明する。以下、実施例１と同様であるため、極力重複した記載を省略する。表５（５Ａ）は、当該光学系のレンズデータであり、表５（５Ｂ）は、当該光学系の諸データであり、表５（５Ｃ）は表５（５Ａ）に示す非球面の非球面係数であり、表５（５Ｄ）は、第２レンズ及び第３レンズに使用する硝材の相対屈折率温度係数、第４レンズ及び第５レンズに使用する硝材の平均線膨張係数である。表５（５Ｅ）には、実施例１と同様の第１レンズから第５レンズの焦点距離（ｆ１〜ｆ５）及び第４レンズと第５レンズとの合成焦点距離（ｆ４５）を掲載している。また、表８に当該光学系の上記各条件式（１）〜条件式（１３）の数値を示す。さらに、図１０に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

（１）光学系の構成
実施例６の光学系を図１１に示す。図１１から理解できるように、当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズＧ１と、負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、負の屈折力を有する第４レンズＧ４と、正の屈折力を有する第５レンズＧ５とで構成されている。そして、このときの正の屈折力を有する第５レンズＧ５には、物体側に凸のメニスカス形状を備えるものを用いている。また、この実施例６における第４レンズＧ４と第５レンズＧ５とは接合レンズとしており、その合成屈折力は負である。

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表６（６Ａ）は、当該光学系のレンズデータであり、表６（６Ｂ）は、当該光学系の諸データであり、表６（６Ｃ）は表６（６Ａ）に示す非球面の非球面係数であり、表６（６Ｄ）は、第２レンズ及び第３レンズに使用する硝材の相対屈折率温度係数、第４レンズ及び第５レンズに使用する硝材の平均線膨張係数である。表６（６Ｅ）には、実施例１と同様の第１レンズから第５レンズの焦点距離（ｆ１〜ｆ５）及び第４レンズと第５レンズとの合成焦点距離（ｆ４５）を掲載している。また、表８に当該光学系の上記各条件式（１）〜条件式（１３）の数値を示す。さらに、図１２に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

（１）光学系の構成
実施例７の光学系を図１３に示す。図１３から理解できるように、当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズＧ１と、負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状を有する第２レンズＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズＧ３と、負の屈折力を有する第４レンズＧ４と、正の屈折力を有する第５レンズＧ５とで構成されている。そして、このときの正の屈折力を有する第５レンズＧ５には、物体側に凸のメニスカス形状を備えるものを用いている。また、この実施例７における第４レンズＧ４と第５レンズＧ５とは接合レンズとしており、その合成屈折力は負である。

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表７（７Ａ）は、当該光学系のレンズデータであり、表７（７Ｂ）は、当該光学系の諸データであり、表７（７Ｃ）は表７（７Ａ）に示す非球面の非球面係数であり、表７（７Ｄ）は、第２レンズ及び第３レンズに使用する硝材の相対屈折率温度係数、第４レンズ及び第５レンズに使用する硝材の平均線膨張係数である。表７（７Ｅ）には、実施例１と同様の第１レンズから第５レンズの焦点距離（ｆ１〜ｆ５）及び第４レンズと第５レンズとの合成焦点距離（ｆ４５）を掲載している。また、表８に当該光学系の上記各条件式（１）〜条件式（１３）の数値を示す。さらに、図１４に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

本件発明に係る光学系は、最も物体側に配置されたレンズの小径化を図りつつも、半画角４５度以上の広角化による広範囲の観察・撮像が可能になり、Ｆｎｏが１．６程度の明るい画像を得ることを可能にする。従って、この光学系を採用した監視用撮像装置等は、観察対象である被写体側から見て、撮像装置の存在を目立たなくする効果が発揮できる。

Ｇ１〜Ｇ５ 第１〜第５レンズ
ＳＰ 絞り
Ｇ 光学ブロック
ＩＰ 像面

Claims (16)

1. 物体側より順に、
   負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズと、
   負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズと、
   正の屈折力を有する第３レンズと、
   負の屈折力を有する第４レンズと、
   正又は負の屈折力を有する第５レンズとで構成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学系。
   ０．０１＜ｄ_１−２／ｆ＜１．５ ・・・（４）
   ５＜ｆ２／ｆ１＜１００ ・・・（５）
   １．０＜ｆ３／ｆ＜３．０ ・・・（６）
   但し、 ｄ_１−２：前記第１レンズと前記第２レンズとの光軸上の空気間隔
   ｆ：前記光学系全系の焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
   ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
2. 物体側より順に、
   負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズと、
   負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズと、
   正の屈折力を有する第３レンズと、
   負の屈折力を有する第４レンズと、
   正又は負の屈折力を有する第５レンズとで構成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学系。
   ０．０１＜ｄ_１−２／ｆ＜１．５ ・・・（４）
   ５＜ｆ２／ｆ１＜１００ ・・・（５）
   １．０＜｜ｆ４／ｆ｜＜３．５ ・・・（１０）
   但し、 ｄ_１−２：前記第１レンズと前記第２レンズとの光軸上の空気間隔
   ｆ：前記光学系全系の焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
   ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
3. 物体側より順に、
   負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズと、
   負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズと、
   正の屈折力を有する第３レンズと、
   負の屈折力を有し、物体側に凸のメニスカス形状の第４レンズと、
   正又は負の屈折力を有する第５レンズとで構成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学系。
   ０．０１＜ｄ_１−２／ｆ＜１．５ ・・・（４）
   ５＜ｆ２／ｆ１＜１００ ・・・（５）
   但し、 ｄ_１−２：前記第１レンズと前記第２レンズとの光軸上の空気間隔
   ｆ：前記光学系全系の焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
4. 物体側より順に、
   負の屈折力を有し、像側面が凹の第１レンズと、
   負の屈折力を有し、像側に凸のメニスカス形状の第２レンズと、
   正の屈折力を有する第３レンズと、
   負の屈折力を有する第４レンズと、
   正又は負の屈折力を有し、物体側に凸のメニスカス形状の第５レンズとで構成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学系。
   ０．０１＜ｄ_１−２／ｆ＜１．５ ・・・（４）
   ５＜ｆ２／ｆ１＜１００ ・・・（５）
   但し、 ｄ_１−２：前記第１レンズと前記第２レンズとの光軸上の空気間隔
   ｆ：前記光学系全系の焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
5. 以下の条件式を満たす請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。
   ４５°＜ｗ＜９０° ・・・（２）
   但し、ｗ：前記光学系全系の半画角
   である。
6. 以下の条件式を満たす請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学系。
   １．０＜｜ｆ１／ｆ｜＜３．０ ・・・（３）
7. 以下の条件式を満たす請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学系。
   νｄ３＞４０．０ ・・・（７）
   （ｄｎ３／ｄＴ）＜６．０×１０^−６／Ｋ ・・・（８）
   但し、νｄ３：前記第３レンズのｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数
   ｄｎ３／ｄＴ：前記第３レンズの２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）における相対屈折率温度係数（１×１０^−６／Ｋ）
   である。
8. 以下の条件式を満たす請求項７に記載の光学系。
   −５．０＜（ｄｎ３／ｄＴ）／（ｄｎ２／ｄＴ）＜２０．０ ・・・（９）
   但し、ｄｎ２／ｄＴ：前記第２レンズの２０℃環境下、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）における相対屈折率温度係数（１×１０^−６／Ｋ）
   である。
9. 以下の条件式を満たす請求項１、請求項３、請求項４のいずれか一項に記載の光学系。
   １．０＜｜ｆ４／ｆ｜＜３．５ ・・・（１０）
   但し、ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
   である。
10. 前記第２レンズは、少なくとも１面が非球面である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学系。
11. 前記第３レンズは、少なくとも１面が非球面である請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学系。
12. 前記第４レンズは物体側に凸のメニスカス形状を有し、前記第５レンズは物体側に凸のメニスカス形状を有する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
13. 前記第１レンズから第５レンズは、いずれもガラスレンズである請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光学系。
14. 前記第４レンズと前記第５レンズとが接合されており、以下の条件式を満たす請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光学系。
    ｆ４５／ｆ＜２００ ・・・（１１）
    ｜α４−α５｜＜５０×１０^−７／Ｋ ・・・（１２）
    但し、ｆ４５：前記第４レンズと前記第５レンズとの合成焦点距離
    α４：前記第４レンズに使用する硝材の−３０℃から７０℃における平均線膨張係数（１×１０^−７／Ｋ）
    α５：前記第５レンズに使用する硝材の−３０℃から７０℃における平均線膨張係数（１×１０^−７／Ｋ）
    である。
15. 前記第５レンズは正の屈折力を有する請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の光学系。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の光学系と、当該光学系が形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。

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