JP6718147B2 - 撮像レンズ、撮像レンズユニット及び撮像装置 - Google Patents

撮像レンズ、撮像レンズユニット及び撮像装置 Download PDF

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Description

本発明は、近赤外用の撮像レンズ、並びに、これを組み込んだ撮像レンズユニット及び撮像装置に関する。
ドライバーの視線や居眠りを検知する車載レンズが開発されている。このようなドライバーモニター用のレンズには、主に近赤外光学系が用いられる。ドライバーモニター用のレンズは、車載レンズの中でも画角が比較的狭いため、携帯電話機用のレンズのような構成となるが、固定焦点で環境温度変化に強いものが必要とされている。近赤外光用のレンズとして、３枚構成というレンズ枚数が少ないものが公知となっている（例えば、特許文献１及び２参照）。なお、可視光用のレンズではあるが、３枚構成というレンズ枚数が少ないものが公知となっている（例えば、特許文献３参照）。
特許文献１に記載のレンズは、全て樹脂製のレンズで構成されており、環境温度変化に対応しにくいものとなっている。特許文献２に記載のレンズは、全長が比較的大きなものとなっている。特許文献３に記載のレンズは、第２レンズの焦点距離と第３レンズの焦点距離との比が比較的小さく、温度変化を考慮した場合に各レンズのパワーが強くなりすぎており、温度変化時に諸収差が発生して解像性能の劣化が生じやすくなる。
国際公開公報２０１３／０２１６５９号 特開２０１４−１６７４９７号公報 特開２００４−２５２３１２号公報
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、環境温度変化に対応しつつ、安定した解像性能を発揮できる撮像レンズを提供することを目的とする。
また、本発明は、上記撮像レンズを組み込んだ撮像レンズユニット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、本発明に係る撮像レンズは、近赤外光を結像させる撮像レンズであって、物体側から順に、正の第１レンズと、正の第２レンズと、第３レンズとから実質的になり、第１レンズは、ガラス製であり、第２及び第３レンズは、樹脂製であり、第２及び第３レンズは、少なくとも１面に非球面をそれぞれ有し、下記条件式を満たす。
１．７≦ｎｄ１≦２．２ … （１）
１０≦νｄ１≦５０ … （２）
１ｅ−６≦α１≦１．２ｅ−５ … （３）
０．１≦ｄ１／ＴＬ≦０．２５ … （４）
−０．７≦ｆ２／ｆ３≦０．２ … （５）
０．３５≦Ｙ／ＴＬ≦０．７ … （６）
ここで、値ｎｄ１は第１レンズのｄ線屈折率であり、値νｄ１は第１レンズのアッベ数であり、値α１は第１レンズにおける１Ｋあたりの線膨張係数であり、値ｄ１は第１レンズの軸上厚であり、値ＴＬは光学全長であり、値ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、値ｆ３は第３レンズの焦点距離であり、値Ｙは最大像高である。なお、光学全長については、第３レンズと像面との間に平行平板を配置する場合は空気換算長とする。また、第３レンズは、負、正、及びほぼノンパワーのいずれでもよい。また、条件式（３）において、１０のべき乗数（例えば１．２×１０−５）をｅ（例えば１．２ｅ−５）を用いて表すものとする。
上記撮像レンズによれば、近赤外光を撮像することで、種々のセンシングを行うことができる。また、撮像レンズを物体側から正の第１レンズ、正の第２レンズ、及び第３レンズからなる構成とすることで、テレフォトタイプに近い構成となり、光学全長を短縮しやすい。また、第１レンズをガラス製とし、第２及び第３レンズを樹脂製とすることで、環境温度が変化しても性能変動を抑えることができ、自動車の車内やモバイル機器等の過酷な温度環境下でも安定した解像性能を発揮できる。また、条件式（１）及び（２）を満たすレンズ材料をパワーの強い第１レンズに用いることで、光学全長を短縮し、かつ曲率半径を大きくすることができ、球面収差やコマ収差の発生を抑制することができる。また、条件式（３）を満たすことで、高温又は低温変化時にレンズのパワー変化を小さくでき、焦点位置ずれを抑えることができる。また、条件式（４）の値ｄ１／ＴＬの上限を下回ることで、像面湾曲を抑えることが容易となる。一方、条件式（４）の値ｄ１／ＴＬの下限を上回ることで、球面収差を補正することが容易となる。また、条件式（５）を満たすことで、温度変化時に、第２及び第３レンズのパワー変化が大きくならず、焦点位置ずれや像面湾曲が発生することを抑制し、結果として解像力の低下を防ぐことができる。また、条件式（６）の値Ｙ／ＴＬの上限を下回ることで、各レンズのパワーが強くなりすぎず、温度変化時に諸収差が発生して解像性能劣化が激しくなることを防ぎ、レンズの誤差感度が高くならず、生産性が低下することを防ぐことができる。一方、条件式（６）の値Ｙ／ＴＬの下限を上回ることで、レンズのサイズが大きくなりすぎず、設置自由度を維持し、本撮像レンズを搭載できる機器が限定されない。
条件式（４）及び（６）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
０．１２≦ｄ１／ＴＬ≦０．２５ … （４）'
０．３５≦Ｙ／ＴＬ≦０．４５ … （６）'
本発明の具体的な側面では、上記撮像レンズは、下記条件式を満たす。
１．５２≦ｎｄ２≦１．７ … （７）
１．５２≦ｎｄ３≦１．７ … （８）
｜ｎｄ２−ｎｄ３｜≦０．０５ … （９）
ここで、値ｎｄ２は第２レンズのｄ線屈折率であり、値ｎｄ３は第３レンズのｄ線屈折率である。
条件式（７）〜（９）を満たすレンズ材料を第２及び第３レンズに用いることで、ペッツバール和を小さくし、非点隔差を抑制することができる。
本発明の別の側面では、上記撮像レンズは、下記条件式を満たす。
Ｆｎ≦３．５ … （１０）
ここで、値Ｆｎは全系のＦナンバーである。
条件式（１０）を満たす場合、各レンズのパワーが強まるため、球面収差やコマ収差が増大し、温度変化時の焦点位置ずれや像面湾曲変動がより大きくなる傾向にある。そのため、上記条件式（１０）を満たす場合には、上記条件式（１）〜（６）による効果が、より発揮される。
条件式（１０）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
Ｆｎ≦２．８ … （１０）'
本発明のさらに別の側面では、上記撮像レンズは、下記条件式を満たす。
１≦ｆ１／ｆ≦２ … （１１）
ここで、値ｆ１は第１レンズの焦点距離であり、値ｆは全系の焦点距離である。
条件式（１１）の値ｆ１／ｆの上限を下回ることで、球面収差及びコマ収差の補正が十分となる。一方、条件式（１１）の値ｆ１／ｆの下限を上回ることで、軸上色収差の補正が容易となる。
条件式（１１）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
１．２≦ｆ１／ｆ≦２ … （１１）'
本発明のさらに別の側面では、上記撮像レンズは、下記条件式を満たす。
０．６≦ｆ１／ｆ２≦２．５ … （１２）
ここで、値ｆ１は第１レンズの焦点距離であり、値ｆ２は第２レンズの焦点距離である。
条件式（１２）の値ｆ１／ｆ２の上限を下回ることで、温度変化時に第２レンズのパワー変化が大きくなりすぎて、焦点位置ずれが大きく発生することを防ぐことができる。一方、条件式（１２）の値ｆ１／ｆ２の下限を上回ることで、軸上色収差の補正が容易となる。
条件式（１２）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
１．１≦ｆ１／ｆ２≦２．３ … （１２）'
本発明のさらに別の側面では、上記撮像レンズは、下記条件式を満たす。
０．８≦ｆ１／ｆ２３≦５ … （１３）
ここで、値ｆ１は第１レンズの焦点距離であり、値ｆ２３は第２及び第３レンズの合成焦点距離である。
条件式（１３）の値ｆ１／ｆ２３の上限を下回ることで、レンズのサイズが大きくなりすぎず、設置自由度を維持するため、本撮像レンズを搭載できる機器が限定されない。一方、条件式（１３）の値ｆ１／ｆ２３の下限を上回ることで、第１レンズのパワーが大きくなりすぎず、球面収差及びコマ収差を十分に補正することができる。
条件式（１３）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
０．８≦ｆ１／ｆ２３≦１．５ … （１３）'
本発明のさらに別の側面では、第１レンズは、両面に球面を有する。この場合、第１レンズを球面で構成することで、成形金型が不要となり、コストダウンを図ることができる。
本発明のさらに別の側面では、第１レンズと第２レンズとの間に開口絞りを有する。この配置とすることで、倍率色収差を補正しやすくなる。また、この配置とすることで、歪曲収差の制御が行いやすいため、歪曲形状が変曲点を持たない自然な形状としやすくなる。
本発明のさらに別の側面では、上記撮像レンズは、下記条件式を満たす。
−１．９≦（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）≦−１ … （１４）
ここで、値Ｌ１Ｒ１は第１レンズの物体側面の曲率半径であり、値Ｌ１Ｒ２は第１レンズの像側面の曲率半径である。
条件式（１４）の値（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）の上限を下回ることで、球面収差の補正が容易となる。一方、条件式（１４）の値（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）の下限を上回ることで、非点収差を抑制することができる。
条件式（１４）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
−１．９≦（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）≦−１．５ … （１４）'
上記目的を達成するため、本発明に係るレンズユニットは、上述した撮像レンズと、撮像レンズを保持するレンズホルダーとを備える。
上記レンズユニットは、上述した撮像レンズを備えており、環境温度変化に対応しつつ、安定した解像性能を発揮できる。
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、上述した撮像レンズと、撮像レンズによる像が投影される撮像素子とを備える。
上記撮像装置では、上述した撮像レンズを備えており、環境温度変化に対応しつつ、安定した解像性能を発揮した撮影が可能になる。
本発明の一実施形態の撮像レンズを備える撮像装置を説明する図である。 実施例１の撮像レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の撮像レンズの縦収差図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、実施例１の撮像レンズの横収差図である。 実施例２の撮像レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２の撮像レンズの縦収差図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、実施例２の撮像レンズの横収差図である。 実施例３の撮像レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の撮像レンズの縦収差図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、実施例３の撮像レンズの横収差図である。 実施例４の撮像レンズ等の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例４の撮像レンズの縦収差図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、実施例４の撮像レンズの横収差図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００を示す断面図である。撮像装置１００は、画像信号を形成するためのカメラモジュール３０と、カメラモジュール３０を動作させることにより撮像装置１００としての機能を発揮させる処理部６０とを備える。
カメラモジュール３０は、撮像レンズ１０を内蔵するレンズユニット４０と、撮像レンズ１０によって形成された被写体像を画像信号に変換するセンサー部５０とを備える。
レンズユニット４０は、撮像レンズ１０と、撮像レンズ１０を組み込んだ鏡筒４１とを備える。詳細は後述するが、撮像レンズ１０は、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とで構成されている。鏡筒４１は、樹脂、金属、樹脂にグラスファイバーを混合したもの等で形成され、レンズ等を内部に収納し保持している。鏡筒４１を金属や、樹脂にクラスファイバーを混合したもので形成する場合、樹脂よりも膨張しにくく、撮像レンズ１０を安定して固定することができる。鏡筒４１は、物体側からの光線束を入射させる開口ＯＰを有する。
撮像レンズ１０を構成する第１〜第３レンズＬ１〜Ｌ３は、そのフランジ部又は外周部において鏡筒４１の内面側に直接的又は間接的に保持されており、光軸ＡＸ方向及び光軸ＡＸに垂直な方向に関しての位置決めがなされている。
センサー部５０は、撮像レンズ１０によって形成された被写体像を光電変換する撮像素子（固体撮像素子）５１（例えば、ＣＭＯＳ型のイメージセンサー）と、この撮像素子５１を背後から支持するとともに配線、周辺回路等を設けた基板５２とを備える。センサー部５０は、鏡筒４１内に保持され、光軸ＡＸに対して位置決めして固定されている。
撮像素子（固体撮像素子）５１は、撮像面Ｉとしての光電変換部５１ａを有し、その周囲には、不図示の信号処理回路が形成されている。光電変換部５１ａには、画素つまり光電変換素子が２次元的に配置されている。なお、撮像素子５１は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他のものを適用したものであってもよい。
処理部６０は、駆動部６１と、入力部６２と、記憶部６３と、表示部６４と、制御部６８とを備える。駆動部６１は、制御部６８から撮像素子５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けて撮像素子５１に付随する回路へ出力することによって、撮像素子５１を動作させている。また、駆動部６１は、制御部６８の制御下で撮像素子５１からのデジタル画素信号をそのまま或いは加工して外部回路へ出力する。入力部６２は、ユーザーの操作を受け付ける部分であり、記憶部６３は、撮像装置１００の動作に必要な情報、カメラモジュール３０によって取得した画像データ等を保管する部分であり、表示部６４は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。制御部６８は、駆動部６１、入力部６２、記憶部６３、表示部６４等の動作を統括的に制御しており、例えばカメラモジュール３０によって得た画像データに対して種々の画像処理を行うことができる。
なお、詳細な説明を省略するが、処理部６０の具体的な機能は、本撮像装置１００が組み込まれる機器の用途に応じて適宜調整される。本実施形態の撮像装置１００は、例えばドライバーモニターのために近赤外光学系を採用したものであり、ドライバーの視線や居眠りを検知する用途に用いられる。撮像装置１００を組み込んだドライバーモニターシステムの光源としては、例えば近赤外線ＬＥＤ等を用いることができる。撮像装置１００に搭載される撮像レンズ１０は、車載レンズの中では画角が比較的狭いため携帯用レンズのような構成となるが、固定焦点で環境温度変化に対応する必要があり、後述するように、最も物体側の第１レンズＬ１にガラスを用いている。なお、撮像装置１００は、ドライバーモニターシステムの他に人の体の動き等を認識するカメラ等に組み込むこともできる。
以下、図１を参照して、実施形態の撮像レンズ１０の詳細について説明する。なお、図１で例示した撮像レンズ１０は、後述する実施例１の撮像レンズ１０Ａと同一の構成となっている。
図示の撮像レンズ１０は、撮像素子５１の撮像面Ｉに被写体像を結像させる撮像レンズである。
撮像レンズ１０は、物体側から順に、正の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とから実質的になる。第１レンズＬ１は、ガラス製のレンズであり、少なくとも１面に球面又は非球面を有する。温度変化時の焦点位置変動や性能劣化を抑えるため、影響の大きい第１レンズＬ１をガラスとしている。なお、第１レンズＬ１は、両面に球面を有することがより望ましい。第１レンズＬ１を球面で構成することで、成形金型が不要となり、コストダウンを図ることができる。第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３は、樹脂製のレンズであり、少なくとも１面に非球面をそれぞれ有している。第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３を樹脂製とすることにより、低コスト化を実現している。なお、第３レンズＬ３は、負、正、及びほぼノンパワーのいずれでもよい。
第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳＴが設けられている。この配置とすることで、倍率色収差を補正しやすくなる。また、この配置とすることで、歪曲収差の制御が行いやすいため、歪曲形状が変曲点を持たない自然な形状としやすくなる。
なお、レンズユニット４０とセンサー部５０との間には、平行平板であるフィルターＦを配置することができる。フィルターＦは、例えば近赤外光（７００ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜９００ｎｍ）を透過させるバンドパスフィルターであり、近赤外光以外の光が入射することを阻止するものとなっている。
また、撮像レンズ１０は、以下の条件式（１）〜（６）を満たす。
１．７≦ｎｄ１≦２．２ … （１）
１０≦νｄ１≦５０ … （２）
１ｅ−６≦α１≦１．２ｅ−５ … （３）
０．１≦ｄ１／ＴＬ≦０．２５ … （４）
−０．７≦ｆ２／ｆ３≦０．２ … （５）
０．３５≦Ｙ／ＴＬ≦０．７ … （６）
ここで、値ｎｄ１は第１レンズＬ１のｄ線屈折率であり、値νｄ１は第１レンズＬ１のアッベ数であり、値α１は第１レンズＬ１における１Ｋあたりの線膨張係数であり、値ｄ１は第１レンズＬ１の軸上厚であり、値ＴＬは光学全長であり、値ｆ２は第２レンズＬ２の焦点距離であり、値ｆ３は第３レンズＬ３の焦点距離であり、値Ｙは最大像高である。なお、光学全長については、第３レンズＬ３と像面（撮像面Ｉに相当）との間に平行平板（例えばフィルターＦ）を配置する場合は空気換算長とする。また、条件式（３）において、１０のべき乗数（例えば１．２×１０−５）をｅ（例えば１．２ｅ−５）を用いて表すものとする。
条件式（１）及び（２）を満たすレンズ材料をパワーの強い第１レンズＬ１に用いることで、光学全長を短縮し、かつ曲率半径を大きくすることができ、球面収差やコマ収差の発生を抑制することができる。条件式（１）及び（２）を満たすような第１レンズＬ１は、高屈折・高分散材料となり、色収差が発生しやすくなるが、本撮像レンズ１０は近赤外光を結像させるものであるので、色収差補正については他の収差補正よりも優先する必要はない。また、条件式（３）を満たすことで、高温又は低温変化時にレンズのパワー変化を小さくでき、焦点位置ずれを抑えることができる。また、条件式（４）の値ｄ１／ＴＬの上限を下回ることで、像面湾曲を抑えることが容易となる。一方、条件式（４）の値ｄ１／ＴＬの下限を上回ることで、球面収差を補正することが容易となる。近赤外（７００ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜９００ｎｍ付近）の光学系においては、可視光の光学系と比べて、色収差よりも球面収差やコマ収差の補正が重要となる。そのため、条件式（１）〜（４）を満たすように、第１レンズＬ１に高屈折・高分散材料を使用して曲率を緩め、かつ厚みを適切に設定することで、全長短縮と収差性能、生産性を両立できる。また、条件式（５）を満たすことで、温度変化時に、第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３のパワー変化が大きくならず、焦点位置ずれや像面湾曲が発生することを抑制し、結果として解像力の低下を防ぐことができる。つまり、第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３の焦点距離比を適切に規定することで、温度変化時の性能変動を相殺する構成としている。また、条件式（６）の値Ｙ／ＴＬの上限を下回ることで、各レンズのパワーが強くなりすぎず、温度変化時に諸収差が発生して解像性能劣化が激しくなることを防ぎ、レンズの誤差感度が高くならず、生産性が低下することを防ぐことができる。一方、条件式（６）の値Ｙ／ＴＬの下限を上回ることで、レンズＬ１〜Ｌ３のサイズが大きくなりすぎず、設置自由度を維持し、本撮像レンズ１０を搭載できる機器が限定されない。
条件式（４）及び（６）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
０．１２≦ｄ１／ＴＬ≦０．２５ … （４）'
０．３５≦Ｙ／ＴＬ≦０．４５ … （６）'
また、撮像レンズ１０は、上記条件式（１）〜（６）に追加して以下の条件式（７）〜（９）を満たすことが望ましい。
１．５２≦ｎｄ２≦１．７ … （７）
１．５２≦ｎｄ３≦１．７ … （８）
｜ｎｄ２−ｎｄ３｜≦０．０５ … （９）
ここで、値ｎｄ２は第２レンズＬ２のｄ線屈折率であり、値ｎｄ３は第３レンズＬ３のｄ線屈折率である。
条件式（７）〜（９）を満たすレンズ材料を第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３に用いることで、ペッツバール和を小さくし、非点隔差を抑制することができる。
また、撮像レンズ１０は、条件式（１）〜（６）に追加して以下の条件式（１０）を満たすことが望ましい。
Ｆｎ≦３．５ … （１０）
ここで、値Ｆｎは全系のＦナンバーである。
条件式（１０）を満たす場合、各レンズＬ１〜Ｌ３のパワーが強まるため、球面収差やコマ収差が増大し、温度変化時の焦点位置ずれや像面湾曲変動がより大きくなる傾向にある。そのため、上記条件式（１０）を満たす場合には、上記条件式（１）〜（６）による効果が、より発揮される。
条件式（１０）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
Ｆｎ≦２．８ … （１０）'
また、撮像レンズ１０は、条件式（１）〜（６）に追加して以下の条件式（１１）を満たすことが望ましい。
１≦ｆ１／ｆ≦２ … （１１）
ここで、値ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、値ｆは全系の焦点距離である。
条件式（１１）の値ｆ１／ｆの上限を下回ることで、球面収差及びコマ収差の補正が十分となる。一方、条件式（１１）の値ｆ１／ｆの下限を上回ることで、軸上色収差の補正が容易となる。
条件式（１１）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
１．２≦ｆ１／ｆ≦２ … （１１）'
また、撮像レンズ１０は、条件式（１）〜（６）に追加して以下の条件式（１２）を満たすことが望ましい。
０．６≦ｆ１／ｆ２≦２．５ … （１２）
ここで、値ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、値ｆ２は第２レンズＬ２の焦点距離である。
条件式（１２）の値ｆ１／ｆ２の上限を下回ることで、温度変化時に第２レンズＬ２のパワー変化が大きくなりすぎて、焦点位置ずれが大きく発生することを防ぐことができる。一方、条件式（１２）の値ｆ１／ｆ２の下限を上回ることで、軸上色収差の補正が容易となる。
条件式（１２）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
１．１≦ｆ１／ｆ２≦２．３ … （１２）'
また、撮像レンズ１０は、条件式（１）〜（６）に追加して以下の条件式（１３）を満たすことが望ましい。
０．８≦ｆ１／ｆ２３≦５ … （１３）
ここで、値ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、値ｆ２３は第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３の合成焦点距離である。
条件式（１３）の値ｆ１／ｆ２３の上限を下回ることで、レンズＬ１〜Ｌ３のサイズが大きくなりすぎず、設置自由度を維持するため、本撮像レンズ１０を搭載できる機器が限定されない。一方、条件式（１３）の値ｆ１／ｆ２３の下限を上回ることで、第１レンズＬ１のパワーが大きくなりすぎず、球面収差及びコマ収差を十分に補正することができる。
条件式（１３）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
０．８≦ｆ１／ｆ２３≦１．５ … （１３）'
また、撮像レンズ１０は、条件式（１）〜（６）に追加して以下の条件式（１４）を満たすことが望ましい。
−１．９≦（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）≦−１ … （１４）
ここで、値Ｌ１Ｒ１は第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径であり、値Ｌ１Ｒ２は第１レンズＬ１の像側面の曲率半径である。条件式（１４）を満たすレンズ形状は、例えば一方のレンズ面が平面であり、他方のレンズ面が凸面又は凹面であるものや、両レンズ面が凸面又は凹面であるものである。
条件式（１４）の値（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）の上限を下回ることで、球面収差の補正が容易となる。一方、条件式（１４）の値（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）の下限を上回ることで、非点収差を抑制することができる。
条件式（１４）については、以下の範囲とすることがより望ましい。
−１．９≦（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）≦−１．５ … （１４）'
以上説明した撮像レンズ１０では、近赤外光を撮像することで、種々のセンシングを行うことができる。近赤外光を用いることで、撮像レンズ１０は、明暗の環境に関係なく安定して性能を発揮することができる。また、撮像レンズ１０を物体側から正の第１レンズＬ１、正の第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３からなる構成とすることで、テレフォトタイプに近い構成となり、光学全長を短縮しやすい。また、第１レンズＬ１をガラス製とし、第２及び第３レンズＬ３を樹脂製とすることで、環境温度が変化しても性能変動を抑えることができ、自動車の車内やモバイル機器等の過酷な温度環境下でも安定した解像性能を発揮できる。
〔実施例〕
以下、本発明の撮像レンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。なお、長さに関するものの単位は「ｍｍ」であり、角度の単位は「°（度）」である。また、焦点距離Ｆｌは、計算波長が９５０ｎｍのものである。
Ｆｌ ：撮像レンズ全系の焦点距離
Ｆｎｏ ：Ｆナンバー
ｗ ：半画角
ｙｍａｘ：最大像高
ＴＬ ：光学全長（最も物体側のレンズ面から撮像面までの光軸上距離）
ＢＦ ：バックフォーカス
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：軸上面間隔
ｎｄ ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ ：レンズ材料のアッベ数
各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。
Figure 0006718147
 ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ：曲率半径
Ｋ：円錐定数
〔実施例１〕
実施例１の撮像レンズのレンズ面のデータを以下の表１に示す。なお、以下の表１等において、面番号を「Surf.N」で表し、開口絞りＳＴを「ST」で表し、無限大を「INF」で表し、物体面を「object」で表し、撮像面Ｉ（又は結像面）を「image」で表している。面番号に付した「＊」は非球面を表す。
〔表１〕
Surf.N R(mm) D(mm) nd νd
object INF 660.000
1 6.118 1.137 1.91082 35.25
2(ST) 22.151 1.587
3* -2.456 1.877 1.54440 55.89
4* -1.694 0.200
5* 5.803 1.990 1.54440 55.89
6* 2.629 2.248
image INF
実施例１のレンズ面の非球面係数を以下の表２に示す。なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（例えば２．５×１０−０２）をｅ（例えば２．５ｅ−０２）を用いて表すものとする。
〔表２〕
第3面
K=-4.9940e-001, A4=-2.0122e-002, A6=1.1780e-002, A8=-1.5542e-002,
A10=7.9382e-003, A12=-1.3242e-003, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第4面
K=-3.6452e+000, A4=-6.1685e-002, A6=2.2789e-002, A8=-7.5424e-003,
A10=1.2976e-003, A12=-8.3285e-005, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第5面
K=-3.9475e+001, A4=1.8755e-002, A6=-4.6788e-003, A8=6.6919e-004,
A10=-4.6793e-005, A12=1.2705e-006, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第6面
K=-6.9480e+000, A4=-3.3850e-003, A6=3.3928e-004, A8=-1.7154e-004,
A10=2.4108e-005, A12=-1.0191e-006, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
実施例１の撮像レンズの全系の焦点距離（Ｆｌ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、半画角（ｗ）、最大像高（ｙｍａｘ）、光学全長（ＴＬ）、及びバックフォーカス（ＢＦ）を以下の表３に示す。
〔表３〕
Fl:5.190(mm)
Fno.:2.600
w:33.275(°)
ymax:3.150(mm)
TL:8.913(mm)
BF:2.122(mm)
実施例１の撮像レンズを構成する各レンズの焦点距離を以下の表４に示す。各焦点距離は、計算波長が９５０ｎｍのものである（以降の実施例も同様）。
〔表４〕
レンズ番号 焦点距離(mm)
1 9.223
2 5.495
3 -11.506
図２は、実施例１の撮像レンズ１０Ａの断面図である。実施例１の撮像レンズ１０Ａは、物体側より順に、正の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、負の第３レンズＬ３とからなる。第１レンズＬ１は、ガラス製レンズであり、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３は、樹脂製レンズである。第１レンズＬ１の光学面は、両面とも球面を有する。第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３の光学面は、両面とも非球面を有する。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間（具体的には、第１レンズＬ１の像側面上）には、開口絞りＳＴが配置されている。第３レンズＬ３と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、バンドパスフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。符号Ｉは、撮像素子５１の被投影面である撮像面を示す（以降の実施例でも同様）。
図３（Ａ）〜３（Ｃ）は、撮像レンズ１０Ａの収差図（球面収差、非点収差、及び歪曲収差）である。なお、上記球面収差図において、Ｆｎ２．６はＦナンバーを表す。また、上記非点収差図では、実線がサジタル像面を表し、点線がタンジェンシャル像面を表すものとする（以降の実施例も同様）。
図４（Ａ）〜４（Ｅ）は、撮像レンズ１０Ａの像高を変化させた場合（具体的には、像高比０．０、０．２、０．４、０．６、及び０．８）の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している（以降の実施例も同様）。
〔実施例２〕
実施例２の撮像レンズのレンズ面のデータを以下の表５に示す。なお、実施例２は、本発明に属さない。
〔表５〕
Surf.N R(mm) D(mm) nd νd
object INF INF
1* 4.390 1.919 1.77250 49.62
2* 17.107 0.100
3(ST) INF 1.328
4* -2.084 1.942 1.58550 29.91
5* -2.007 0.200
6* 3.367 1.990 1.54440 55.89
7* 2.597 1.542
image INF

実施例２のレンズ面の非球面係数を以下の表６に示す。
〔表６〕
第1面
K=1.5038e+000, A4=-2.2667e-003, A6=-1.4519e-005, A8=-1.1723e-004,
A10=1.8795e-006, A12=0.0000e+000, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第2面
K=-1.3101e+003, A4=2.5145e-002, A6=-3.4630e-002, A8=2.5694e-002,
A10=-8.4135e-003, A12=0.0000e+000, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第4面
K=7.5217e-001, A4=-4.9557e-003, A6=-2.1153e-002, A8=1.4280e-002,
A10=-5.3518e-003, A12=6.6138e-004, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第5面
K=-4.5191e-001, A4=-2.8245e-002, A6=1.3747e-002, A8=-4.2107e-003,
A10=6.5194e-004, A12=-4.4321e-005, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第6面
K=-1.4106e+001, A4=-1.4943e-003, A6=2.0180e-003, A8=-3.6518e-004,
A10=3.1288e-005, A12=-1.1597e-006, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第7面
K=-8.6082e-001, A4=-3.0300e-002, A6=3.1635e-003, A8=-1.6371e-004,
A10=-3.6245e-006, A12=3.5302e-007, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
実施例２の撮像レンズの全系の焦点距離、Ｆナンバー、半画角、最大像高、光学全長、及びバックフォーカスを以下の表７に示す。
〔表７〕
Fl:5.069(mm)
Fno.:2.000
w:28.502(°)
ymax:2.800(mm)
TL:8.932(mm)
BF:1.453(mm)
実施例２の撮像レンズを構成する各レンズの焦点距離を以下の表８に示す。
〔表８〕
レンズ番号 焦点距離(mm)
1 7.323
2 9.445
3 -212.411
図５は、実施例２の撮像レンズ１０Ｂの断面図である。実施例２の撮像レンズ１０Ｂは、物体側より順に、正の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、負の第３レンズＬ３とからなる。第１レンズＬ１は、ガラス製レンズであり、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３は、樹脂製レンズである。第１レンズＬ１の光学面は、両面とも非球面を有する。第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３の光学面は、両面とも非球面を有する。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、開口絞りＳＴが配置されている。第３レンズＬ３と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、バンドパスフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。
図６（Ａ）〜６（Ｃ）は、撮像レンズ１０Ｂの収差図（球面収差、非点収差、及び歪曲収差）である。
図７（Ａ）〜７（Ｅ）は、撮像レンズ１０Ｂの像高を変化させた場合の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している。
〔実施例３〕
実施例３の撮像レンズのレンズ面のデータを以下の表９に示す。
〔表９〕
Surf.N R(mm) D(mm) nd νd
object INF INF
1 5.906 1.552 2.00100 29.13
2(ST) 21.838 1.820
3* -3.079 2.080 1.54440 55.89
4* -1.491 0.200
5* 7.531 1.562 1.54440 55.89
6* 1.967 1.472
image INF
実施例３のレンズ面の非球面係数を以下の表１０に示す。
〔表１０〕
第3面
K=7.4293e-002, A4=-2.6845e-002, A6=1.2571e-002, A8=-1.5988e-002,
A10=7.2999e-003, A12=-1.2345e-003, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第4面
K=-3.3643e+000, A4=-6.1544e-002, A6=2.2720e-002, A8=-7.5593e-003,
A10=1.2827e-003, A12=-8.7677e-005, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第5面
K=-4.5545e+001, A4=1.5078e-002, A6=-4.5020e-003, A8=6.8638e-004,
A10=-4.6898e-005, A12=9.1785e-007, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第6面
K=-4.8968e+000, A4=-5.0413e-003, A6=1.5861e-004, A8=-1.5008e-004,
A10=2.5224e-005, A12=-1.1919e-006, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
実施例３の撮像レンズの全系の焦点距離、Ｆナンバー、半画角、最大像高、光学全長、及びバックフォーカスを以下の表１１に示す。
〔表１１〕
Fl:4.904(mm)
Fno.:2.600
w:30.853(°)
ymax:3.150(mm)
TL:8.572(mm)
BF:1.358(mm)
実施例３の撮像レンズを構成する各レンズの焦点距離を以下の表１２に示す。
〔表１２〕
レンズ番号 焦点距離(mm)
1 7.963
2 3.714
3 -5.522
図８は、実施例３の撮像レンズ１０Ｃの断面図である。実施例３の撮像レンズ１０Ｃは、物体側より順に、正の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、負の第３レンズＬ３とからなる。第１レンズＬ１は、ガラス製レンズであり、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３は、樹脂製レンズである。第１レンズＬ１の光学面は、両面とも球面を有する。第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３の光学面は、両面とも非球面を有する。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間（具体的には、第１レンズＬ１の像側面上）には、開口絞りＳＴが配置されている。第３レンズＬ３と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、バンドパスフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。
図９（Ａ）〜９（Ｃ）は、撮像レンズ１０Ｃの収差図（球面収差、非点収差、及び歪曲収差）である。
図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）は、撮像レンズ１０Ｃの像高を変化させた場合の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している。
〔実施例４〕
実施例４の撮像レンズのレンズ面のデータを以下の表１３に示す。
〔表１３〕
Surf.N R(mm) D(mm) nd νd
object INF 500.000
1* 4.485 1.916 1.77250 49.62
2*(ST) 20.195 1.619
3* -1.970 1.562 1.58550 29.91
4* -1.967 0.200
5* 3.060 1.763 1.53550 56.00
6* 2.640 1.668
image INF
実施例４のレンズ面の非球面係数を以下の表１４に示す。
〔表１４〕
第1面
K=1.0599e+000, A4=-1.6265e-003, A6=1.7815e-005, A8=-6.7414e-005,
A10=-6.8342e-008, A12=0.0000e+000, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第2面
K=-2.4605e+003, A4=3.0739e-002, A6=-5.2625e-002, A8=5.2496e-002,
A10=-2.2110e-002, A12=0.0000e+000, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第3面
K=4.4158e-001, A4=4.4327e-003, A6=-2.3396e-002, A8=1.4962e-002,
A10=-4.5827e-003, A12=8.6769e-004, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第4面
K=-3.7738e-001, A4=-2.9414e-002, A6=1.3947e-002, A8=-4.2646e-003,
A10=6.7690e-004, A12=-3.5015e-005, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第5面
K=-1.0543e+001, A4=-6.1386e-003, A6=2.4524e-003, A8=-4.0706e-004,
A10=3.6501e-005, A12=-1.7439e-006, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
第6面
K=-8.8316e-001, A4=-3.2951e-002, A6=3.1160e-003, A8=-1.6281e-004,
A10=-3.5184e-006, A12=3.5577e-007, A14=0.0000e+000, A16=0.0000e+000,
A18=0.0000e+000, A20=0.0000e+000
実施例４の撮像レンズの全系の焦点距離、Ｆナンバー、半画角、最大像高、光学全長、及びバックフォーカスを以下の表１５に示す。
〔表１５〕
Fl:5.161(mm)
Fno.:2.600
w:30.238(°)
ymax:3.150(mm)
TL:8.641(mm)
BF:1.582(mm)
実施例４の撮像レンズを構成する各レンズの焦点距離を以下の表１６に示す。
〔表１６〕
レンズ番号 焦点距離(mm)
1 7.234
2 12.001
3 82.044
図１１は、実施例４の撮像レンズ１０Ｄの断面図である。実施例４の撮像レンズ１０Ｄは、物体側より順に、正の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３とからなる。第１レンズＬ１は、ガラス製レンズであり、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３は、樹脂製レンズである。第１レンズＬ１の光学面は、両面とも非球面を有する。第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３の光学面は、両面とも非球面を有する。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間（具体的には、第１レンズＬ１の像側面上）には、開口絞りＳＴが配置されている。第３レンズＬ３と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、バンドパスフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。
図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、撮像レンズ１０Ｄの収差図（球面収差、非点収差、及び歪曲収差）である。
図１３（Ａ）〜１３（Ｅ）は、撮像レンズ１０Ｄの像高を変化させた場合の横収差（tangential面内、sagittal面内）を示している。
以下の表１７は、参考のため、各条件式（１）〜（１４）に対応する各実施例１〜４の値をまとめたものである。
〔表１７〕
Figure 0006718147
以上、実施形態に係る撮像レンズ等について説明したが、本発明に係る撮像レンズ１０等は上記実施形態に限るものではない。例えば、撮像レンズ１０は、実質的にパワーを持たないその他の光学素子（例えばレンズ）をさらに有するものであってもよい。
また、上記撮像装置１００において、レンズユニット４０とセンサー部５０との間に、フィルターＦを配置したが、フィルターＦを設けなくてもよい。
ＡＸ…光軸、 Ｆ…フィルター、 Ｉ…撮像面、 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…レンズ、 ＯＰ…開口、 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…撮像レンズ、 ３０…カメラモジュール、 ４０…レンズユニット、 ４１…鏡筒、 ５０…センサー部、 ５１…撮像素子、 ５１ａ…光電変換部、 ５２…基板、 ６０…処理部、 ６１…駆動部、 ６２…入力部、 ６３…記憶部、 ６４…表示部、 ６８…制御部、 １００…撮像装置

Claims (11)

  1. 近赤外光を結像させる撮像レンズであって、
    物体側から順に、正の第１レンズと、正の第２レンズと、第３レンズとから実質的になり、
    前記第１レンズは、ガラス製であり、
    前記第２及び第３レンズは、樹脂製であり、
    前記第２及び第３レンズは、少なくとも１面に非球面をそれぞれ有し、
    下記条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズ。
    １．７≦ｎｄ１≦２．２ … （１）
    １０≦νｄ１≦５０ … （２）
    １ｅ−６≦α１≦１．２ｅ−５ … （３）
    ０．１≦ｄ１／ＴＬ≦０．２５ … （４）
    −０．７≦ｆ２／ｆ３≦０．２ … （５）
    ０．３５≦Ｙ／ＴＬ≦０．７ … （６）
    ここで、
    ｎｄ１：前記第１レンズのｄ線屈折率
    νｄ１：前記第１レンズのアッベ数
    α１：前記第１レンズにおける１Ｋあたりの線膨張係数
    ｄ１：前記第１レンズの軸上厚
    ＴＬ：光学全長
    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
    Ｙ：最大像高
  2. 下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
    １．５２≦ｎｄ２≦１．７ … （７）
    １．５２≦ｎｄ３≦１．７ … （８）
    ｜ｎｄ２−ｎｄ３｜≦０．０５ … （９）
    ここで、
    ｎｄ２：前記第２レンズのｄ線屈折率
    ｎｄ３：前記第３レンズのｄ線屈折率
  3. 下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
    Ｆｎ≦３．５ … （１０）
    ここで、
    Ｆｎ：全系のＦナンバー
  4. 下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
    １≦ｆ１／ｆ≦２ … （１１）
    ここで、
    ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
    ｆ：全系の焦点距離
  5. 下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
    ０．６≦ｆ１／ｆ２≦２．５ … （１２）
    ここで、
    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
  6. 下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
    ０．８≦ｆ１／ｆ２３≦５ … （１３）
    ここで、
    ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
    ｆ２３：前記第２及び第３レンズの合成焦点距離
  7. 前記第１レンズは、両面に球面を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  8. 前記第１レンズと前記第２レンズとの間に開口絞りを有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
  9. 下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
    −１．９≦（Ｌ１Ｒ１＋Ｌ１Ｒ２）／（Ｌ１Ｒ１−Ｌ１Ｒ２）≦−１ … （１４）
    ここで、
    Ｌ１Ｒ１：前記第１レンズの物体側面の曲率半径
    Ｌ１Ｒ２：前記第１レンズの像側面の曲率半径
  10. 請求項１から９までのいずれか一項に記載の撮像レンズと、
    前記撮像レンズを保持する鏡筒と、
    を備えることを特徴とする撮像レンズユニット。
  11. 請求項１から９までのいずれか一項に記載の撮像レンズと、
    前記撮像レンズによる像が投影される撮像素子と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
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