JP6720773B2 - 撮像レンズおよびカメラ装置および車載カメラ装置およびセンシング装置および車載用センシング装置 - Google Patents
撮像レンズおよびカメラ装置および車載カメラ装置およびセンシング装置および車載用センシング装置 Download PDFInfo
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Description
構成レンズ枚数が5〜6枚と比較的少ない撮像光学系としては、例えば、特許文献1〜3に記載されたものが知られている。これら特許文献1〜3に記載された撮像光学系は、固体撮像素子による画像取得を意図して、レトロフォーカスに近い構成となっている。
(1) 0.16 < DL3/TL < 0.32
を満足する。
図1〜図7に、撮像レンズの実施の形態を7例示す。これら7例の実施の形態は、この順序で、後述する数値実施例1〜7の撮像レンズに相当する。
これらの図において、図の左方が「物体側」、図の右方が「像側」である。
繁雑を避けるため、これら図1〜図7において符号を共通化する。
即ち、これらの図において、符号L1は「第1レンズ」、符号L2は「第2レンズ」、符号L3は「第3レンズ」、符号L4は「第4レンズ」、符号L5は「第5レンズ」を示し、符号L6は「第6レンズ」を示す。符号Sは「開口絞り」を示し、各実施の形態とも、第2レンズL2と第3レンズL3との間に配置されている。
また、符号Imは「撮像レンズによる像面」を示す。
図1〜図7に示す実施の形態では、撮像レンズにより結像される像を「固体撮像素子」により撮像する場合が想定されており、像面Imの物体側に近接して「固体撮像素子の受光面を保護する透明なカバーガラス」が配置されている。固体撮像素子は、その受光面を像面Imに合致させて配置される。
図1〜図7における符号CGは、上記カバーガラスと「赤外線カットフィルタ等の各種フィルタ」とを、これらに等価な1枚の透明平行平板として示している。
第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状で負の屈折力を持つ。
第2レンズL2は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状で負の屈折力を持つ。
開口絞りSの物体側に配される第1レンズL1、第2レンズL2は、第1レンズ群G1を構成する。第1レンズ群G1は負の屈折力を持つ。
第3レンズL3は、像側に凸面を向け正の屈折力を持つ。
第4レンズL4は、両凸形状で正の屈折力を持つ。
第5レンズL5は、両凹形状で負の屈折力を持つ。
第6レンズL6は、光軸近傍では像側に凹で周辺部では像側に凸である非球面形状を有し、正の屈折力を有する。
開口絞りSの像側に配される第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5、第6レンズL6は、第2レンズ群G2を構成する。第2レンズ群G2は正の屈折力を有する。
(1) 0.16 < DL3/TL < 0.32
条件式(1)のパラメータ:DL3/TLにおける「DL3」は、第3レンズL3の中心肉厚、即ち、レンズ両面の光軸上の面間隔であり、「TL」は、第1レンズL1の物体側面から第6レンズL6の像側面までの光軸上の距離である。以下、便宜的にTLを「レンズ系の厚さ」と称する。
上記の如く、撮像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、正の屈折力の第2レンズ群G2を配してなる。
第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状で負の第1レンズL1、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状で負の第2レンズL2を配してなり、第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、像側に凸面を向けた正の第3レンズL3、両凸形状で正の第4レンズL4、両凹形状で負の第5レンズL5、光軸近傍では像側に凹で周辺部では像側に凸である非球面形状を像側面に有する正の第6レンズL6を配してなる。そして、第3レンズL3の中心肉厚:DL3、第1レンズL1の物体側面から第6レンズL6の像側面までの光軸上の距離:TLが、条件式(1)を満足する。
レトロフォーカス型の撮像レンズは、射出瞳の位置を「像面から遠ざけて設定する」ことができ、結像光線の像面への入射角を小さくすることができる。
「軸外の回折像の広がり」は、メリディオナル面では「光軸上の回折像の広がり」に対して像面への入射角をθとして「(cosθ)−3」に比例して増大するので、入射角:θが大きいほど回折像の広がりが大きくなり、解像度が低下する。
従って、高空間周波数領域まで良好な解像度を保つためには、像面への結像光線の入射角を像周辺に至るまで小さく抑えることが重要になる。
説明中の実施の形態のように、撮像レンズにより結像する像を固体撮像素子で撮像する場合には、像周辺部に行くほど入射角が大きくなると固体撮像素子が撮像できる光量の低下が生じ、MTFも低下するので、像面すなわち固体撮像素子の受光面への入射角を像周辺まで小さく保つことは特に重要である。
この発明の撮像レンズは、レトロフォーカス型であることにより、射出瞳から像面までの距離を大きく設定でき、結像光線の像面への入射角を像周辺まで小さく保ち、像周辺部での光量低下を軽減しつつ、像周辺部のMTFの理論限界値を高く保ち、良好な結像性能の実現を可能としている。
また、第1レンズ群G1を「負の屈折力のレンズの2枚構成」とすることにより、像側へ向かう軸外光線を「緩やか」に曲げ、軸外収差の良好な補正を可能としている。
開口絞りSを、撮像レンズにおいて「比較的物体側の位置」である第2レンズL2と第3レンズL3の間に設けることにより、像面から射出瞳までの距離を適切に保ち「軸外光線の像面への入射角」の増大を抑制する。これにより、結像性能の限界値を高く保つことができる。また、固体撮像素子により撮像を行う場合には「固体撮像素子のマイクロレンズでの光量減少」を防ぐことを可能としている。
このように、第2レンズ群G2の屈折力配分を「収差を補正しやすいトリプレット型」とすることにより、色収差を含め諸収差の良好な補正を可能としている。
第6レンズL6のレンズ面を「光軸近傍では像側に凹面で、光軸から離れた周辺部では像側に凸面」とすることにより、軸外光線の像面への入射角を小さく抑え、像面湾曲を最周辺部まで良好に補正することを可能としている。
条件式(1)のパラメータ:DL3/TLが上限を超えると、第2レンズ群L2が単独でレンズ系の厚さ:TLの32%以上を占めることになり、他の5枚のレンズの形状(肉厚や面の曲率)に対する制限が厳しくなり、レンズ全系での良好な収差補正が困難となる。
(2) 0.45 < fL3−L4/f < 0.80
(3) 0.04 < DL5−L6/TL < 0.15
(4) −1.20 < fL5/f < −0.55
(5) 38 <ν2G < 55
(6) −2.70 < fL1/f < −1.50 。
「f」は全系の焦点距離である。
「fL3−L4」は、第2レンズ群の第3レンズL3と第4レンズL4との合成焦点距離である。
「TL」は、前述の如く、レンズ系の厚さである。
「DL5−L6」は、第5レンズL5の像側面と第6レンズL6の物体側面との間の光軸上の距離である。
「ν2G」は、第2レンズ群G2を構成する第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5、第6レンズL6の材質のアッベ数の平均値である。
「fL1」は、第1レンズL1の焦点距離である。
前述したように、第2レンズ群G2は「トリプレット型の屈折力配分」を有するが、第3レンズL3と第4レンズL4の合成焦点距離は、このトリプレット型の屈折力配分における「物体側の正の屈折力」を規制する。
条件式(2)のパラメータ:fL3−L4/fが上限を超えると、全系で「正の屈折力が不足しやすく」なり、第2レンズ群G2の像側の正の屈折力を担う第6レンズL6の正の屈折力を強くする必要が生じ、収差補正のバランスが崩れ易く、特にコマ収差、軸上色収差、倍率色収差、像面湾曲、歪曲収差等の良好な収差補正が困難となり易い。
条件式(2)の下限を超えると、「第3レンズL3、第4レンズL4」と第1レンズ群G1との間における「収差のやり取り」が過剰となり易く、良好な収差補正が困難となり易い。また「製造誤差に対する性能劣化の感度」も上昇し易い。
条件式(3)のパラメータ:DL5−L6/TLが上限を超えると、第5レンズL5と第6レンズL6との間隔が、レンズ系の厚さの15%を超えておおきくなり、第1レンズL1〜第6レンズL6の各レンズの肉厚・間隔が制限され、良好な収差補正が困難になり易い。
条件式(3)の下限を超えると、第5レンズL5と第6レンズL6との間隔が過小となり、負の屈折力の第5レンズL5と正の屈折力の第6レンズL6間で、軸外光線の急激な曲がりが発生し易く、軸外収差、特にコマ収差の良好な補正が困難となり易い。また、軸外光線が第6レンズL6の物体側面へ入射する高さも不十分になりがちで、像面への光線の入射角を小さく抑えることも困難となり易い。
条件式(4)のパラメータ:fL5/fが、条件式(4)の上限値を超えると、第5レンズL5の負の焦点距離が短くなって、負の屈折力が過大となり、第2レンズ群G2内の正の屈折力のレンズ(第3レンズL3、第4レンズL4、第6レンズL6)との収差のやり取りが過大となって製造誤差に対する性能劣化感度を増大させ易い。
条件式(4)の下限値を超えると、第5レンズL5の負の焦点距離が長くなり過ぎ、第5レンズL5の「負の屈折力」が過小となり、トリプレット型の屈折力配分をなす第2レンズ群G2内での負の屈折力が不足気味となり、トリプレット型の屈折力配分のバランスが崩れて、良好な補正収差が困難となり易い。
条件式(5)は、第2レンズ群G2を構成する第3レンズL3〜第6レンズL6のレンズ材質のアッベ数の好適な範囲を規定する条件である。
第2レンズ群G2を構成する第3レンズL3〜第6レンズL6のレンズ材質のアッベ数が、条件式(5)の下限値を超えると色収差の補正が不足し易く、上限値を超えると色収差が補正過剰となり易く、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との「色収差のやり取り」のバランスが崩れ易く、良好な結像性能を得ることが困難となり易い。
条件式(5)を満足する材料により第2レンズ群G2が構成されていると、開口絞りSより物体側にある第1レンズ群G1で発生した「軸上色収差及び倍率色収差」の良好な補正が容易である。
条件式(6)のパラメータ:fL1/fが、条件式(6)の上限値を超えると、全系の正の屈折力に対する第1レンズL1の負の屈折力が過大となり、歪曲収差及び非点収差が増大を招来し易く、撮像レンズ全体での収差補正が困難となり易い。
条件式(6)の下限値を超えると、第1レンズL1の負の屈折力が不足して、撮像レンズ全系での収差補正のバランスが崩れ易くなり、良好な収差補正が困難となり易い。また、第1レンズL1のレンズ径も大きくなりやすく、撮像レンズの小型化が困難となり易い。
条件式(3)、(6)の少なくとも一方を満足させることにより、軸外収差の良好な補正が容易になる。
条件式(5)を満足させることにより、良好な色収差補正が容易となる。
このように、条件(2)〜(6)のうちの任意のものを満足させることにより、各条件式に即した収差補正効果が可能となる。
条件式(2)〜(6)のうち、満足させる条件の数が多いほど、良好な収差補正が「より容易」になる。最も好ましいのは、条件(2)〜(6)のすべてを満足させることである。
このように第6レンズL6以外のレンズに非球面を採用する場合、第2レンズL2、第4レンズL4、第5レンズL5がそれぞれ、少なくとも1面に非球面を持つようにするのが良い。
第4レンズL4、第5レンズL5は、何れも開口絞りSから離れており、軸上光線と軸外光線が分離しているので、光軸近傍の領域とレンズ周辺部の領域とで最適な面形状を非球面形状により実現することができ「より良好な収差補正」を図ることが可能になる。
開口絞りSに近い第2レンズL2に非球面を採用することにより、特に球面収差の良好な補正が可能となる。
第1レンズL1は、最も物体側にあり、外部からの機械力を受け易いので、硬質のガラスレンズとするのが良い。第3レンズL3も樹脂レンズで構成すると撮像レンズを構成する6枚のレンズのうちの5枚が樹脂レンズとなる。第3レンズL3の位置は、レンズ系内部になるので、機械力の作用を受ける恐れは小さい。従って、第3レンズL3も非球面レンズとして撮像レンズの性能を向上させることも考えられる。
一方において、樹脂レンズは、ガラスレンズに比して「形状や屈折率の温度依存性」が高く、撮像レンズが「温度変化範囲が広い使用環境」で使用されるような場合、樹脂レンズの枚数が多いほど「温度変化の影響」が大きくなる。この点を考慮すると、第1レンズL1とともに、第3レンズL3もガラスレンズとして構成し、第2レンズL2、第4レンズL4、第6レンズL6を「非球面形状の形成が容易な樹脂レンズ」として形成することが好ましい。
(7) 0.90 < fL3/fL4 < 1.60
を満足するようにすることが好ましい。ただし、焦点距離:fL3、fL4は「撮像レンズの設計上の使用温度(例えば20℃)における値」である。
撮像レンズの使用環境の温度が変化すると、各レンズに「熱膨張や屈折率変化」が生じるほか、レンズを保持する鏡胴にも熱膨張等が生じ、撮像レンズの焦点距離が変化し、その結果「結像位置が変動」するので、撮像レンズ中に樹脂レンズを用いる場合、温度変化の影響を考慮する必要がある。
レンズ材料の屈折率温度係数、線膨張係数は共に、ガラスと樹脂とで大きく異なっており、温度変化に伴う結像位置の変動には、樹脂レンズの影響が大きい。
第3レンズL3の焦点距離:fL3と第4レンズの焦点距離:fL4が条件式(7)を満足するようにすると、樹脂レンズである第4レンズL4の屈折力の変化に応じて、ガラスレンズである第3レンズL3の屈折力の変化により「第3レンズL3と第4レンズL4の合成の正の屈折力が大きく変化しない」ようにでき、温度変化に拘らず良好な収差補正を実現しつつ、良好な温度特性(光学特性の温度変化に対する安定性)を達成することが可能となる。
条件式(8)のパラメータ:fL3/fが上限値を超えると、第2レンズ群G2の正の屈折力が不十分となり易く、第1レンズ群G1との収差のやり取りのバランスが崩れ易い。そのため特に球面収差及び色収差補正の良好な補正が困難となり易い。
条件式(8)の下限を超えると、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の収差のやり取りが過大となって、製造誤差に対する性能劣化の感度が上昇し易くなる。
条件式(7)と共に条件式(8)を満足することにより「より良好な収差補正」が可能となり「環境変動に強い、より高性能な撮像レンズ」を得ることが可能となる。
(9) 1.70 < fL4−L5−L6/f < 3.10
条件式(9)のパラメータ中の「fL4−L5−L6」は、第2レンズ群G2中の樹脂レンズ、即ち第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。 「fL4−L5−L6」は、「撮像レンズの設計上の使用温度(例えば20℃)における第4レンズL4、第5レンズL5、第6レンズL6の焦点距離:fL4、fL5、fL6の値」に基づいて算出される値である。
(10) 0 < ΣdnP/dt(P)−ΣdnN/dt(N) < 8.0
を満足することが好ましい。
従って、「dnP/dt」は、第3レンズL3の屈折率温度係数であり、温度範囲:40℃ないし60℃における「複数の温度における屈折率温度係数:dnP/dt」の値の総和をとってこれに「106」を乗じたものが「ΣdnP/dt(P)」である。
同様に、「dnN/dt」は、第1レンズL1の屈折率温度係数であり、温度範囲:40℃ないし60℃における「複数の温度における屈折率温度係数:dnN/dt」の値の総和をとってこれに「106」を乗じたものが「ΣdnN/dt(N)」である。
上記複数の温度は、40℃から60℃の温度範囲を1度刻みした「40℃、41℃、42℃、・・59℃、60℃」の各温度である。
従って、「ΣdnP/dt(P)」は、撮像レンズの使用環境の温度が40℃〜60℃に変化したときの、第3レンズL3の材質の屈折率変化に相当し、「ΣdnN/dt(N)」は、撮像レンズの使用環境の温度が40℃〜60℃に変化したときの、第1レンズL1の材質の屈折率変化に相当する。
パラメータ:ΣdnP/dt(P)−ΣdnN/dt(N)の値が、条件式(10)の上限値を超えると、温度上昇時にガラスレンズである第3レンズを含む正レンズ(第4レンズL4、第6レンズL6)の合成屈折率が過大となって、結像位置が像面Imよりも物体側に移動し、下限を超えると、温度上昇時に上記正レンズの合成屈折率が過小となり、結像位置が像面Imよりも像側に移動する。
条件式(10)の範囲内では、このような結像位置の変動を有効に抑制できる。
そして、条件式(7)と共に、条件式(8)ないし(10)の任意の1以上が満足されることが好ましい。
図15は「カメラ装置」、図16は図15に示すカメラ装置の「システム構造」を説明するための図である。
図15に示すカメラ装置のシステム構成は、図16に示すように「撮像レンズ」としての撮影レンズ1と「固体撮像素子」である受光素子13を有し、撮影レンズ1によって形成される撮像対象の像を受光素子13によって撮像するように構成されている。
受光素子13からの出力は、中央演算装置11の制御を受ける信号処理装置14により処理されてデジタル情報に変換される。
デジタル情報に変換された画像は、液晶モニタ7に表示され、半導体メモリ15に記憶され、あるいは通信カード等16により外部への通信に供される。「カメラ装置」のより簡素な構成としては「通信機能を除いた部分」で構成したものを挙げることができる。
撮影レンズ1としては、請求項1ないし12の何れか1項に記載の撮像レンズ、具体的には後述する数値実施例1ないし7の「撮像レンズ」の何れかを用いることができる。
液晶モニタ7には「撮影中の画像」を表示することも、半導体メモリ15に記録されている画像を表示することもできる。
図15(A)は、カメラ装置の前面部を示しており、図示の状態(携帯時)では、撮像光学系である撮影レンズ1は「沈胴状態」にあり、電源スイッチ6(図15(B))の操作により電源が入ると筐体5から鏡胴が繰り出される。繰り出された撮影レンズ1は「無限遠に合焦」している。
半導体メモリ15に記録した画像を液晶モニタ7に表示したり、通信カード16等を用いて外部へ送信したりする際は、操作ボタン8の操作により行う。半導体メモリ15および通信カード16等は、それぞれ専用または汎用のスロット9に挿入して使用される。
図15(A)のように、撮影レンズ1が「沈胴状態」にあるとき、撮影レンズ1の各レンズ群1G、2Gは、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第2レンズ群2Gが、光軸上から退避して「第1レンズ群1Gと並列に収納される」如き機構とすれば、撮像装置のさらなる薄型化を実現できる。
数値実施例1ないし7の撮像レンズでは、第2レンズ群2Gの方が第1レンズ群1Gよりも「群厚」が大きいので、第2レンズ群G2を光軸から退避させるほうが「沈胴状態の薄型化」に、より大きく資することができる。
図17(a)において、符号14Aにより示された「車載カメラ装置」は車両AUに搭載され、車両外部の画像情報を取得する。
図17(b)は、車載カメラ装置14Aのシステム図である。
結像レンズ141は「画像取得用光学系である撮像レンズ」であって、この発明の請求項1ないし12の何れかに記載の撮像レンズ、具体的には、後述の数値実施例1ないし7の何れかのものを用いることができる。
システムの動作に必要な電源は、外部電源145から電源供給部143に入力され、電源供給部143を経てイメージセンサ142や信号処理装置144に共有される。
外部に出力された画像データ146は、図示を省略されている機械装置、例えばバックモニタにより運転者に向けて表示されたり、あるいは例えばドライブレコーダに記録されたりすることができる。
撮像レンズである結像レンズ141(図17に示した車載カメラ装置14Aにおけると同様、この発明の請求項1ないし12の何れかに記載の撮像レンズ、具体的には、後述の数値実施例1ないし7の何れかのものを用いることができる。)により結像された被写体の光学像は、イメージセンサ142よって光電変換されて電気信号となり、信号処理装置144によって画像データに変換される。この画像データは、画像処理装置151によって「目的に応じた画像処理」を受ける。
画像処理された画像から「周辺車両との距離情報」や「走行車線の認識情報」や「交通信号の認識情報」、「歩行者の検知情報」等の各種センシング情報が抽出される。
「センシング情報の抽出」は、中央演算装置153によって動作するソフトウエア(一部または全部がFPGAやASIC等のハードウエアとして実装される場合を含む)を用いて行われる。
画像処理装置151により画像処理された画像および/または抽出された上記各種センシング情報は、一時的または半永続的に内部メモリ152に保管される。車載用センシング装置140は、外部とのインターフェースである外部I/F156を備え、速度や加速度等の車両状態信号158を得ることができる。
この車両状態信号と上述の各種センシング情報を元に、中央演算装置153によって動作するソフトウエアにより、例えば「自動運転や危険回避等に必要な判断」がなされる。この判断の結果に基づく車両制御信号157が、図示を省略されている機械装置へ出力され、車両の操舵・減速・加速等がなされ、併せて映像・音などによる運転者への警告がなされる。
操作部154と表示部155は、車載用センシング装置に直接設ける以外に、車載用センシング装置とは別の機械装置(図示を省略されている。)の操作部・表示部として設けることも、他の目的のための操作部・表示部と共通化することもできる。
なお、上に説明した車載用センシング装置による「各種センシング情報」とともに、レーザレーダ、ミリ波レーダ、遠赤外線カメラ等の「他のセンシング装置によるセンシング情報」とを合わせて用いるセンシングシステムも考えられる。
図17に示した車載カメラ装置、図18に示した車載用センシング装置において用いられている撮像レンズとしての結像レンズ141は「単一」であるが、同様の撮像レンズを2個用いて「ステレオカメラ装置」を構成することも、さらには、同様の撮像レンズを3個以上用いる複眼カメラ装置を構成することができることは言うまでもない。
以下、撮像レンズの具体的な数値実施例を7例挙げる。
各数値実施例において、最も像面側に配設される平行平板(図1〜図7において符号CGで示す。)は、紫外光や赤外光を遮断するフィルタやCMOSイメージセンサ等に設けられたシールガラス(カバーガラス)を想定したものであり、データ中に「カバーガラス」と表示されている。1枚の平行平板CGとして示した前記フィルタやカバーガラスを個別に複数枚配置することももちろん可能である。
f:全系の焦点距離
F:Fナンバ
ω:半画角(単位:度)
R:曲率半径
D:面間隔
Nd:d線における屈折率
νd:d線におけるアッベ数
K:非球面の円錐定数
A4:4次の非球面係数
A6:6次の非球面係数
A8:8次の非球面係数
A10:10次の非球面係数
A12:12次の非球面係数
A14:14次の非球面係数 。
「面番号」は、物体側から数えた面の番号であり「開口絞り(データ中に「絞り」と表示されている。)の面」を含む。
非球面:Xは、近軸曲率:C[近軸曲率半径:Rの逆数]、光軸からの高さ:H、上記非球面係数を用いて、以下の周知の式:
X=CH2/[1+√{1−(1+K)C2H2}]
+A4・H4+A6・H6+A8・H8+A10・H10+A12・H12+A14・H14
により表現されるものであり、R、K、A4〜A14を与えて形状を特定する。各データ中の面番号に「*印」を付して「非球面」であることを示す。
なお、長さの次元を持つ量の単位は、特に断らない限り「mm」である。
また、数値実施例1〜7の撮像レンズとも、第1レンズ、第3レンズが共にガラスレンズであり、第2レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズはいずれも樹脂レンズである。
数値実施例1は、図1に示した撮像レンズに関するものである。
焦点距離f:5.24 Fナンバ:2.00 半画角ω:34.0度
数値実施例1のデータを表1に示す。
非球面のデータを表2に示す。
条件式の各パラメータの値を表3に示す。
撮像レンズの使用状態における環境温度が基準温度である20℃から「−側」に−40℃まで、「+側」に95℃までの範囲で変化したときの撮像レンズによる結像位置と、固体撮像素子の撮像面(受光面)との光軸方向のずれである「結像位置ズレ」を表4に示す。
数値実施例2は、図2に示した撮像レンズに関するものである。
焦点距離f:5.35 Fナンバ:2.00 半画角ω:34.1度
数値実施例2のデータを表5に示す。
非球面のデータを表6に示す。
条件式の各パラメータの値を表7に示す。
結像位置と撮像面のずれ量を表4に倣って表8に示す。
数値実施例3は、図3に示した撮像レンズに関するものである。
焦点距離f:5.23 Fナンバ:2.00 半画角ω:34.0度
数値実施例3のデータを表9に示す。
非球面のデータを表10に示す。
条件式の各パラメータの値を表11に示す。
結像位置と撮像面のずれ量を表12に示す。
数値実施例4は、図4に示した撮像レンズに関するものである。
焦点距離f:5.26 Fナンバ:2.00 半画角ω:34.0度
数値実施例4のデータを表13に示す。
非球面のデータを表14に示す。
条件式の各パラメータの値を表15に示す。
結像位置と撮像面のずれ量を表16に示す。
数値実施例5は、図5に示した撮像レンズに関するものである。
焦点距離f:5.24 Fナンバ:2.00 半画角ω:33.9度
数値実施例5のデータを表17に示す。
非球面のデータを表18に示す。
結像位置と撮像面のずれ量を表20に示す。
数値実施例6は、図6に示した撮像レンズに関するものである。
焦点距離f:5.30 Fナンバ:2.00 半画角ω:33.9度
数値実施例6のデータを表21に示す。
非球面のデータを表22に示す。
条件式の各パラメータの値を表23に示す。
結像位置と撮像面のずれ量を表24に示す。
数値実施例7は、図7に示した撮像レンズに関するものである。
焦点距離f:5.33 Fナンバ:2.00 半画角ω:34.1度
数値実施例7のデータを表25に示す。
非球面のデータを表26に示す。
条件式の各パラメータの値を表27に示す。
結像位置と撮像面のずれ量を表28に示す。
さらに各実施例とも、撮像レンズの使用状態における環境温度が基準温度である20℃に対し「−40℃〜+95℃までの温度範囲で変化」した場合でも、撮像レンズによる結像位置と、固体撮像素子の撮像面(受光面)との光軸方向のずれは±25μmを超えることがなく、広い使用温度範囲にわたって、安定した撮像機能を実現できる。
以上のように、この発明によれば、以下の如き撮像レンズおよびカメラ装置および車載カメラ装置およびセンシング装置および車載用センシング装置を実現できる。
物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力の第1レンズ群(G1)、開口絞り(S)、正の屈折力の第2レンズ群(G2)を配してなり、前記第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状で負の第1レンズ(L1)、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状で負の第2レンズ(L2)を配してなり、前記第2レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、像側に凸面を向けた正の第3レンズ(L3)、両凸形状で正の第4レンズ(L4)、両凹形状で負の第5レンズ(L5)、光軸近傍では像側に凹で周辺部では像側に凸である非球面を有する正の第6レンズ(L6)を配してなり、前記第3レンズ(L3)の中心肉厚:DL3、前記第1レンズ(L1)の物体側面から前記第6レンズ(L6)の像側面までの光軸上の距離:TLが、条件式:
(1) 0.16 < DL3/TL < 0.32
を満足する撮像レンズ(実施例1〜7)。
[1]記載の撮像レンズであって、全系の焦点距離:f、前記第2レンズ群(G2)の前記第3レンズ(L3)と前記第4レンズ(L4)との合成焦点距離:fL3−L4が、条件式:
(2) 0.45 < fL3−L4/f < 0.80
を満足する撮像レンズ(実施例1〜7)。
[1]または[2]記載の撮像レンズであって、前記第1レンズ(L1)の物体側面から前記第6レンズ(L6)の像側面までの光軸上の距離:TL、前記第5レンズ(L5)の像側面と前記第6レンズ(L6)の物体側面との間の光軸上の距離:DL5−L6が、条件式:
(3) 0.04 < DL5−L6/TL < 0.15
を満足する撮像レンズ(実施例1〜7)。
[1]ないし[3]の何れか1に記載の撮像レンズであって、前記第5レンズ(L5)の焦点距離:fL5、前記全系の焦点距離:fが、条件式:
(4) −1.20 < fL5/f < −0.55
を満足する撮像レンズ(実施例1〜7)。
[1]ないし[4]の何れか1に記載の撮像レンズであって、前記第2レンズ群(G2)を構成する前記第3レンズ(L3)、第4レンズ(L4)、第5レンズ(L5)、第6レンズ(L6)の材質のアッベ数の平均値:ν2Gが、条件式:
(5) 38 <ν2G < 55
を満足する撮像レンズ(実施例1〜7)。
[1]ないし[5]の何れか1に記載の撮像レンズであって、前記第1レンズ(L1)の焦点距離:fL1、前記全系の焦点距離:fが、条件式:
(6) −2.70 < fL1/f < −1.50
を満足する撮像レンズ(実施例1〜7)。
[1]ないし[6]の何れか1に記載の撮像レンズであって、前記第2レンズ(L2)、前記第4レンズ(L5)および前記第5レンズ(L6)が何れも、少なくとも一方の面に非球面を有する撮像レンズ(実施例1〜7)。
[1]ないし[7]の何れか1に記載の撮像レンズであって、前記第1レンズ(L1)および第3レンズ(L3)がガラスレンズであり、前記第2レンズ(L2)、前記第4レンズ(L4)、前記第5レンズ(L5)、前記第6レンズ(L6)が樹脂レンズである撮像レンズ(実施例1〜5、7)。
[8]記載の撮像レンズであって、前記第3レンズ(L3)の焦点距離:FL3、第4レンズ(L4)の焦点距離:fL4が、条件式:
(7) 0.90 < fL3/fL4 < 1.60
を満足する撮像レンズ(実施例1〜5、7)。
[9]記載の撮像レンズであって、前記第3レンズ(L3)の焦点距離:fL3、前記全系の焦点距離:fが、条件式:
(8) 1.05 < f L3/f < 1.60
を満足する撮像レンズ(実施例1〜5、7)。
[9]または[10]記載の撮像レンズであって、前記第4レンズ(L4)と前記第5レンズ(L6)と前記第6レンズ(L6)の合成焦点距離:fL4−L5−L6が、条件式:
(9) 1.70 < fL4−L5−L6/f < 3.10
を満足する撮像レンズ(実施例1〜5、7)。
[9]ないし[11]の何れか1に記載の撮像レンズであって、第3レンズ(L3)の材質の屈折率温度係数(×106):dnP/dt(P)、第1レンズ(L1)の屈折率温度係数(×106):dnN/dt(N)の、温度範囲:40℃ないし60℃における総和:ΣdnP/dt(P)、ΣdnN/dt(N)が、条件式:
(10) 0 < ΣdnP/dt(P)−ΣdnN/dt(N) < 8.0
を満足する撮像レンズ(実施例1〜5、7)。
[13]
[1]ないし[12]の何れか1に記載の撮像レンズを、画像取得用光学系として有するカメラ装置(実施例1〜7、図15、図16)。
[1]ないし[12]の何れか1に記載の撮像レンズを、カメラ機能部の画像取得用光学系として有することを特徴とする車載カメラ装置(実施例1〜7、図17、図18)。
[1]ないし[12]の何れか1に記載の撮像レンズを、カメラ機能部の画像取得用光学系として有するセンシング装値(実施例1〜7、図17、図18)。
[14]記載の車載カメラ装置を有する車載用センシング装置(実施例1〜7、図17、図18)。
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
さらに、カメラ装置は、携帯電話機や、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末装置を含む種々の情報装置(携帯情報端末装置)のカメラ機能部として用いることができる。
撮像レンズはまた、光学センサに用いる光学系、画像投影装置に用いる投影光学系として用いることもできる。
G2 第2レンズ群
S 開口絞り
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
14A 車載カメラ装置
140 車載用センシング装置
Claims (16)
- 物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力の第1レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第2レンズ群を配してなり、
前記第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状で負の第1レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状で負の第2レンズを配してなり、
前記第2レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、像側に凸面を向けた正の第3レンズ、両凸形状で正の第4レンズ、両凹形状で負の第5レンズ、光軸近傍では像側に凹で周辺部では像側に凸である非球面を有する正の第6レンズを配してなり、
前記第3レンズの中心肉厚:DL3、前記第1レンズの物体側面から前記第6レンズの像側面までの光軸上の距離:TLが、条件式:
(1) 0.16 < DL3/TL < 0.32
を満足する撮像レンズ。 - 請求項1記載の撮像レンズであって、
全系の焦点距離:f、前記第2レンズ群の前記第3レンズと前記第4レンズとの合成焦点距離:fL3−L4が、条件式:
(2) 0.45 < fL3−L4/f < 0.80
を満足する撮像レンズ。 - 請求項1または2記載の撮像レンズであって、
前記第1レンズの物体側面から前記第6レンズの像側面までの光軸上の距離:TL、前記第5レンズの像側面と前記第6レンズの物体側面との間の光軸上の距離:DL5−L6が、条件式:
(3) 0.04 < DL5−L6/TL < 0.15
を満足する撮像レンズ。 - 請求項1ないし3の何れか1項に記載の撮像レンズであって、
前記第5レンズの焦点距離:fL5、前記全系の焦点距離:fが、条件式:
(4) −1.20 < fL5/f < −0.55
を満足する撮像レンズ。 - 請求項1ないし4の何れか1項に記載の撮像レンズであって、
前記第2レンズ群を構成する前記第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズの材質のアッベ数の平均値:ν2Gが、条件式:
(5) 38 <ν2G < 55
を満足する撮像レンズ。 - 請求項1ないし5の何れか1項に記載の撮像レンズであって、
前記第1レンズの焦点距離:fL1、前記全系の焦点距離:fが、条件式:
(6) −2.70 < fL1/f < −1.50
を満足する撮像レンズ。 - 請求項1ないし6の何れか1項に記載の撮像レンズであって、
前記第2レンズ、前記第4レンズおよび前記第5レンズが何れも、少なくとも一方の面に非球面を有する撮像レンズ。 - 請求項1ないし7の何れか1項に記載の撮像レンズであって、
前記第1レンズおよび第3レンズがガラスレンズであり、前記第2レンズ、前記第4レンズ、前記第5レンズ、前記第6レンズが樹脂レンズである撮像レンズ。 - 請求項8記載の撮像レンズであって、
前記第3レンズの焦点距離:FL3、第4レンズの焦点距離:fL4が、条件式:
(7) 0.90 < fL3/fL4 < 1.60
を満足する撮像レンズ。 - 請求項9記載の撮像レンズであって、
前記第3レンズの焦点距離:fL3、前記全系の焦点距離:fが、条件式:
(8) 1.05 < f L3/f < 1.60
を満足する撮像レンズ。 - 請求項9または10記載の撮像レンズにおいて、
前記第4レンズと前記第5レンズと前記第6レンズの合成焦点距離:fL4−L5−L6が、
条件式:
(9) 1.70 < fL4−L5−L6/f < 3.10
を満足する撮像レンズ。 - 請求項9ないし11の何れか1項に記載の撮像レンズにおいて、
第3レンズの材質の屈折率温度係数(×106):dnP/dt(P)、第1レンズの屈折率温度係数(×106):dnN/dt(N)の、温度範囲:40℃ないし60℃における総和:ΣdnP/dt(P)、ΣdnN/dt(N)が、条件式:
(10) 0 < ΣdnP/dt(P)−ΣdnN/dt(N) < 8.0
を満足する撮像レンズ。 - 請求項1ないし12の何れか1項に記載の撮像レンズを、画像取得用光学系として有するカメラ装置。
- 請求項1ないし12の何れか1項に記載の撮像レンズを、カメラ機能部の画像取得用光学系として有することを特徴とする車載カメラ装置。
- 請求項1ないし12の何れか1項に記載の撮像レンズを、カメラ機能部の画像取得用光学系として有するセンシング装置。
- 請求項14記載の車載カメラ装置を有する車載用センシング装置。
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