JP6798803B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に車載カメラ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。

近年、車にカメラを搭載し、ドライバーの側方および／または後方等の死角領域の確認補助に用いたり、車両周辺の車、歩行者、および／または障害物等の画像認識に用いるようになってきている。

このような車両周辺の撮影用の車載カメラに使用可能な撮像レンズとしては、例えば下記特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１では、６枚構成のレンズ系が開示されている。

米国特許出願公開第２０１４／００２９１１５号明細書

しかしながら、特許文献１の撮像レンズは、全画角が約９２°〜１０５°と、車両周辺の撮影用の車載カメラに適した比較的広角な特性を有するが、歪曲収差が十分に補正されていない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、比較的広角でありながら、特に歪曲収差が良好に補正された高性能な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、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、正の屈折力を有する第４レンズと、第５レンズと、第６レンズとから実質的になり、第５レンズおよび第６レンズの一方は正の屈折力を有し他方は負の屈折力を有し、下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする。
−０．３７＜ｆ／ｆ１＜−０．１３ …（１）
１．８＜ｔ３／ｆ＜３．８ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｔ３：第３レンズの中心厚
とする。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
−０．６＜ｆ／ｆ２＜−０．３５ …（３）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
とする。

また、下記条件式（４）を満足することが好ましく、条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
０．５５＜ｔｍｉｎ／ｆ …（４）
０．５５＜ｔｍｉｎ／ｆ＜０．６９ …（４−１）
ただし、
ｔｍｉｎ：第１レンズから第６レンズの中心厚のうちの最小値
ｆ：全系の焦点距離
とする。

また、第１レンズは物体側に凸面を向けていることが好ましい。

また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
１１０＜２ω …（５）
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、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、正の屈折力を有する第４レンズと、第５レンズと、第６レンズとから実質的になり、第５レンズおよび第６レンズの一方は正の屈折力を有し他方は負の屈折力を有し、下記条件式（１）および（２）を満足するものとしたので、比較的広角でありながら、特に歪曲収差が良好に補正された高性能な撮像レンズとすることが可能となる。
−０．３７＜ｆ／ｆ１＜−０．１３ …（１）
１．８＜ｔ３／ｆ＜３．８ …（２）

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、比較的広角でかつ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 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４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 本発明の実施例４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である。図１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、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂも合わせて示している。

本実施形態の撮像レンズは、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５と、第６レンズＬ６とから実質的になり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６の一方は正の屈折力を有し他方は負の屈折力を有するものである。

図１では、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、負の屈折力を有する第５レンズＬ５と、正の屈折力を有する第６レンズＬ６とから構成された例を示している。

この撮像レンズは、下記条件式（１）および（２）を満足するように構成されている。
条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、広角化を達成することができる。条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズＬ１で急激に光線が曲げられてしまうのを防ぐことができるため、負の大きな歪曲収差の発生を防ぐことができる。
条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、レンズ全長を短縮化することができる。条件式（２）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り、像面湾曲およびディストーションの補正が容易となる。
−０．３７＜ｆ／ｆ１＜−０．１３ …（１）
１．８＜ｔ３／ｆ＜３．８ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｔ３：第３レンズの中心厚
とする。

本実施形態の撮像レンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、広角化を達成することができる。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、第２レンズＬ２で急激に光線が曲げられてしまうのを防ぐことができるため、負の大きな歪曲収差の発生を防ぐことができる。
−０．６＜ｆ／ｆ２＜−０．３５ …（３）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
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）の下限以下とならないようにすることで、本実施形態の撮像レンズを振動の激しい車載用レンズとして用いた場合でも、レンズの割れを防止することができる。
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。条件式（４−１）の上限以上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。
０．５５＜ｔｍｉｎ／ｆ …（４）
０．５５＜ｔｍｉｎ／ｆ＜０．６９ …（４−１）
ただし、
ｔｍｉｎ：第１レンズから第６レンズの中心厚のうちの最小値
ｆ：全系の焦点距離
とする。

また、第１レンズＬ１は物体側に凸面を向けていることが好ましい。このような構成とすることで、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とともに、周辺光線が入射する際の反射損失を抑えることが容易となる。

また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
条件式（５）を満足することで、広角な撮像レンズとすることができる。
１１０＜２ω …（５）
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２〜４に対応した図２〜４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の撮像レンズは、物体側から順に、ガラス製で負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、プラスチック製で負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、ガラス製で正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、ガラス製で正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、ガラス製で負の屈折力を有する第５レンズＬ５と、プラスチック製で正の屈折力を有する第６レンズＬ６とから構成されている。

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２〜４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し、αの欄には各光学要素の線膨張係数（１０^−７／℃）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）、およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ）についての収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。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）およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ）についての収差をそれぞれ長破線および短破線で示す。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の撮像レンズの材料および屈折力の構成は、実施例１と同様である。実施例２の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図２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の撮像レンズは、物体側から順に、ガラス製で負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、プラスチック製で負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、ガラス製で正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、ガラス製で正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、プラスチック製で正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、ガラス製で負の屈折力を有する第６レンズＬ６とから構成されている。実施例３の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図３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。

次に、実施例４の撮像レンズについて説明する。実施例４の撮像レンズは、物体側から順に、ガラス製で負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、プラスチック製で負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、プラスチック製で正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、ガラス製で正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、プラスチック製で正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、プラスチック製で負の屈折力を有する第６レンズＬ６とから構成されている。実施例４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４の撮像レンズの基本レンズデータを表１０に、諸元に関するデータを表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、各収差図を図８に示す。

実施例１〜４の撮像レンズの条件式（１）〜（５）に対応する値を表１３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１３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１〜４の撮像レンズは全て、条件式（１）〜（５）を満たしており、全画角が１００°以上と比較的広角でありながら、特に歪曲収差が良好に補正された高性能な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９に自動車に車載カメラを搭載した様子を示す。

図９において、自動車１００は、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１０１（撮像装置）を備えている。この車内カメラ１０１は、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（車内カメラ１０１）は本発明の撮像レンズを備えているため、比較的広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は、車外撮影用の車載カメラとするのが特に好適であり、上記の車両前方の撮影用の車載カメラに限らず、サイドミラーの置き換えとなる車両両側後方の撮影用の車載カメラ、または車両周囲近傍の撮影用の車載カメラとしてもよい。また車内撮影用の車載カメラとしてもよい。また、車載カメラ以外にも、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 車内カメラ
Ｌ１〜Ｌ６ 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 (7)

1. 物体側から順に、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、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レンズとから実質的になり、
   前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されておらず、
   下記条件式（１）および（２）を満足する
   ことを特徴とする撮像レンズ。
   −０．３７＜ｆ／ｆ１≦−０．２２８ …（１）
   １．８＜ｔ３／ｆ＜３．８ …（２）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
   ｔ３：前記第３レンズの中心厚
   とする。
2. 下記条件式（３）を満足する
   請求項１記載の撮像レンズ。
   −０．６＜ｆ／ｆ２＜−０．３５ …（３）
   ただし、
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
   とする。
3. 下記条件式（４）を満足する
   請求項１または２記載の撮像レンズ。
   ０．５５＜ｔｍｉｎ／ｆ …（４）
   ただし、
   ｔｍｉｎ：前記第１レンズから前記第６レンズの中心厚のうちの最小値
   とする。
4. 下記条件式（４−１）を満足する
   請求項３記載の撮像レンズ。
   ０．５５＜ｔｍｉｎ／ｆ＜０．６９ …（４−１）
5. 前記第１レンズは物体側に凸面を向けている
   請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
6. 下記条件式（５）を満足する
   請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   １１０＜２ω …（５）
   ただし、
   ２ω：全画角、ただし単位は°
   とする。
7. 請求項１から６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。