JP6997265B2

JP6997265B2 - 撮像レンズ系及び撮像装置

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Publication number: JP6997265B2
Application number: JP2020125650A
Authority: JP
Inventors: 隆杉山; 隆上高原; 享博下枝
Original assignee: Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2022-02-04
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: JP2020170205A

Description

本発明は、撮像レンズ系及び撮像装置に関する。

監視用途の光学系として、屋内外の安全性を確保する監視カメラ用レンズ系、車外及び車内監視用の車載カメラ用レンズ系などがある。監視用途の光学系には、視界が極めて広く、かつ、高い解像力を有するとともに、さらに、Ｆナンバが２．０と明るい光学系であることが求められる。また、特に、車載カメラ用の撮像レンズ系では、コンパクトさも求められる。

特許文献１には、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ、絞り、正のパワーを有する第２レンズ、正のパワーを有する第３レンズからなる撮像レンズ系が記載されている。レンズ３枚から構成されるこの撮像レンズ系によれば、広角を確保しつつ小型化することができるとしている。

特許文献２には、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群、物体側が凸のメニスカスレンズである第２レンズ群、絞り、正のパワーを有する第３レンズ群からなる撮像レンズ系（光学装置）が記載されている。この撮像レンズ系によれば、３枚から５枚のレンズ構成としたときに歪曲収差を良好に補正することができるとしている。

特許文献３には、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ、負のパワーを有する第２レンズ、正のパワーを有する第３レンズ、正のパワーを有する第４レンズからなる撮像レンズ系が記載されている。レンズ４枚から構成されるこの撮像レンズ系によれば、全画角が１８０度を超える超広角とし、かつ、小型化することができるとしている。

特許文献４には、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ、負のパワーを有する第２レンズ、正のパワーを有する第３レンズ、正のパワーを有する第４レンズからなる撮像レンズ系が記載されている。この撮像レンズ系によれば、レンズ４枚構成で、全画角が１４０度程度の超広角とし、かつ、小型化することができるとしている。

特開２００７－２７９５４７号公報特開２００７－０２５４９９号公報特開２００９－００３３４３号公報特開２００６－３０１２２２号公報

特許文献１に記載の撮像レンズ系は、レンズ３枚で構成され広角であるが、指静脈認証システムなどの近赤外線を使用して撮影するシステムに用いられるものであるため可視領域での使用は困難である。また、Ｆナンバも３．０と比較的大きい。監視用途の光学系としては、可視領域での使用が可能で、より小さいＦナンバを有し、かつ、高解像力の撮像レンズ系が求められている。

特許文献２に記載の撮像レンズ系は、特許文献１に記載の撮像レンズ系と比べるとより明るくより広角であるが、Ｆナンバは２．１を超えており、１８０度を超す広角では少なくとも５枚以上のレンズ構成にする必要がある。このため撮像レンズ系を小型化することが難しい。

特許文献３に記載の撮像レンズ系は、比較的少ないレンズ構成（レンズ４枚構成）で超広角にすることができるものの、Ｆナンバが２．８と比較的大きい。監視用途の光学系としては、より小さいＦナンバの撮像レンズ系が求められている。

特許文献４に記載の撮像レンズ系は、比較的少ないレンズ構成（レンズ４枚構成）で超広角にすることはできるが、Ｆナンバが２．８と比較的大きい。監視用途の光学系としては、より小さいＦナンバの撮像レンズ系が求められている。

本発明は、上述の問題を解決するためなされたものであり、少ない枚数で、Ｆナンバが２．１未満と明るく、広角で、かつ、小型の撮像レンズ系を提供することを目的とする。

本発明の撮像レンズ系は、
物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群、正のパワーを有する第３レンズ群とからなる撮像レンズ系であって、
前記第１レンズ群は１枚又は２枚の負レンズからなり、
前記第２レンズ群は１枚の正レンズからなり、
前記第３レンズ群は１枚の正レンズである最終レンズからなり、
前記最終レンズは、像側レンズ面が非球面であり、
前記最終レンズの像側レンズ面の光軸近傍曲率半径をｓａｇＲ、前記最終レンズの光軸方向における中心肉厚をＤとしたときに、下記の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９（１）

第３レンズにおいて、像側レンズ面における光軸近傍曲率半径と、光軸方向における中心肉厚と、の比を条件式（１）の範囲内に置くことにより、テレセントリック性を確保でき、像面湾曲の補正が容易になる。条件式（１）の下限を下回ると、像面はオーバー気味にシフトし、テレセントリック性も崩れる。条件式（１）の上限を上回ると、像面はアンダー気味にシフトし、像面湾曲の補正が困難になる。

本発明の撮像レンズ系は、
物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群、正のパワーを有する第３レンズ群とからなる撮像レンズ系であって、
前記第１レンズ群は１枚又は２枚の負レンズからなり、
前記第２レンズ群は１枚の正レンズからなり、
前記第３レンズ群は１枚の正レンズである最終レンズからなり、
前記最終レンズは、像側レンズ面が非球面であり、
前記最終レンズにおける像側レンズ面の光軸近傍曲率半径をｓａｇＲ、前記最終レンズにおける像側レンズ面のレンズ有効径をφとしたときに、下記の条件式（２）を満たすことを特徴とする。
５＜φ／ｓａｇＲ＜１６（２）

撮像素子のサイズに対し、レンズ有効径φの範囲はある程度決まってくる。撮像レンズ系の設計において、撮像素子のサイズが予め決められている場合が多い。このため、撮像レンズ系を設計するにあたり、レンズ有効径を大きく変化させることはない。つまり、撮像レンズ系を設計においてレンズ有効径はほぼ固定されていることから、条件式(２)で、下限値を下回ることはｓａｇＲが大きくなることを意味し、上限値を上回ることはｓａｇＲが小さくなることを意味する。条件式(２)の下限値を下回ると、上述したようにｓａｇＲが大きくなるので、バックフォーカスが長くなり撮像レンズ系の全長の増大を招く。一方、条件式(２)の上限値を上回ると、上述したようにｓａｇＲが小さくなるので、バックフォーカスが短くなり撮像素子の配置が困難になる。

本発明では、
下記の条件式（３）を満たすことが好ましい。
６＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜８（３）

本発明では、
下記の条件式（４）を満たすことが好ましい。
６＜φ／ｓａｇＲ＜８（４）

本発明では、
Ｆナンバが２．１未満であることが好ましい。

本発明では、
水平画角が１００度以上であることが好ましい。

本発明では、
絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間における前記第３レンズ群の方に近い位置にあることが好ましい。

撮像レンズ系において、絞りの位置はテレセントリック性に大きな影響を与える。第３レンズ群（最終レンズ）が上述した特徴を持つ撮像レンズ系において、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間における前記第３レンズ群の方に近い位置に絞りを配置することで、テレセントリック性の確保がより容易になる。

本発明の撮像装置は、
上述の撮像レンズ系と、
前記撮像レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、広角で、明るく、かつ、小型の撮像レンズ系を提供することができる。

実施の形態１に係る撮像装置の断面図である。実施例１に係る撮像レンズ系の断面図である。最終レンズにおける光軸近傍曲率半径ｓａｇＲについて説明する図である。実施例１に係る撮像レンズ系の収差図である。実施例２に係る撮像レンズ系の断面図である。実施例２に係る撮像レンズ系の収差図である。比較例１に係る撮像レンズ系の断面図である。比較例１に係る撮像レンズ系の収差図である。比較例２に係る撮像レンズ系の断面図である。比較例２に係る撮像レンズ系の収差図である。実施例５に係る撮像レンズ系の断面図である。実施例５に係る撮像レンズ系の収差図である。実施例６に係る撮像レンズ系の断面図である。実施例６に係る撮像レンズ系の収差図である。

以下、本発明の実施の形態に係る撮像レンズ系１０１の実施例について説明する。

(実施例１)
図２は、実施例１の撮像レンズ系１０１の構成を示す図である。
図２に示すように、実施例１の撮像レンズ系１０１は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りＳＴＯＰと、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１から構成される。第２レンズ群Ｇ２は、レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１から構成される。撮像レンズ系１０１の結像面はＩＭＧで示されている。実施例１の撮像レンズ系１０１では、レンズＬ１１、レンズＬ２１、及び、レンズＬ３１はプラスチックレンズである。

レンズＬ１１は、負のパワーを有する非球面レンズである。レンズＬ１１の物体側レンズ面Ｓ１は負の曲率を有する球面であり、像側レンズ面Ｓ２は正の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ１は物体側に凹面を向けており、像側レンズ面Ｓ２は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。

レンズＬ２１は、正のパワーを有する非球面レンズである。物体側レンズ面Ｓ３は正の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ４は正の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ３は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面Ｓ４は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。

レンズＬ３１は、撮像レンズ系１０１における最終レンズであり、正のパワーを有する非球面レンズである。物体側レンズ面Ｓ６は負の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ７は負の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ６は像側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面Ｓ７は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。レンズＬ３１は、物体側レンズ面Ｓ６の像側に突出する凸形状の曲面部分の曲率が大きく、像側レンズ面Ｓ７の像側に突出する凸形状の曲面部分の曲率が小さい、いわゆる“砲弾型”の形状である。

表１に、撮像レンズ系１０１の各レンズ面のレンズデータを示す。レンズデータとしては、各面の曲率半径、面間隔、屈折率、及びアッベ数を載せている。「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。

レンズ面に採用する非球面形状は、Ｚをサグ量、ｃを曲率半径の逆数、ｋを円錐係数、ｒを光軸からの光線高さとして、１次、２次、３次、４次、５次、６次、７次、８次の非球面係数をそれぞれβ１、β２、β３、β４、β５、β６、β７、β８、としたときに、次式により表わされる。

表２に、実施例１の撮像レンズ系１０１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表２において、例えば「－６．５２２５２８Ｅ－０３」は、「－６．５２２５２８×１０^－３」を意味する。

本発明者らは、第１レンズ群を１枚で構成した撮像レンズ系１０１においてテレセントリック性を確保し像面湾曲の補正を容易にするために、最終レンズであるレンズＬ３１における、光軸方向における中心肉厚Ｄに対する光軸近傍曲率半径ｓａｇＲの割合（Ｄ／（－ｓａｇＲ））が重要になることを見出した。図３は、最終レンズにおける光軸近傍曲率半径ｓａｇＲについて説明する図である。図３に示すように、最終レンズにおける光軸近傍曲率半径ｓａｇＲとは、同一平面（例えばタンジェンシャル面）上にある、光線からの光軸高さｒ＝０．１ｍｍにある２点Ａ，Ｂと、レンズ面と光軸との接点Ｃと、の計３点を結ぶ円弧から求めた曲率である。第１レンズ群を１枚で構成した撮像レンズ系１０１において、４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９となるように最終レンズを形成することにより、テレセントリック性を確保でき、像面湾曲の補正が容易になる。なお、撮像レンズ系において、６＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜８となるように最終レンズを形成するとより好ましい。

また、本発明者らは、第１レンズ群を１枚で構成した撮像レンズ系１０１においてバックフォーカスを規定する上で、最終レンズであるレンズＬ３１における、レンズ有効径φ（図３参照）に対する光軸近傍曲率半径ｓａｇＲの割合（φ／ｓａｇＲ）が重要になることを見出した。撮像レンズ系において、５＜φ／ｓａｇＲ＜１６となるように最終レンズを形成することにより、撮像素子の配置が困難にならない程度にバックフォーカスを短くすることができる。なお、撮像レンズ系において、６＜φ／ｓａｇＲ＜８となるように最終レンズを形成するとより好ましい。

さらに、本発明者らは、撮像レンズ系１０１において第１レンズ群を１枚で構成した場合に、下記の条件式を満たすことを見出した。
０．９＜ｆ_３／ｆ＜１．２
０．９＜ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}／ｆ＜１．２
ただし、ｆはレンズ系全体の焦点距離、ｆ_３は第３レンズ群の焦点距離である。また、ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}は第３レンズ群を構成する最も像側のレンズ（最終レンズ）の像側レンズ面の焦点距離、であり、以下の式で定義される。
１／ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}＝－（ｎ－１）／Ｒ
ｎ：第３レンズ群を構成する最も像側のレンズ（最終レンズ）の屈折率
Ｒ：第３レンズ群を構成する最も像側のレンズ（最終レンズ）の像側レンズ面の曲率半径

表３に、実施例１の撮像レンズ系１０１の特性値を計算した結果を示す。撮像レンズ系１０１において、ＦナンバをＦＮｏ、第１レンズＬ１の物体側レンズ面Ｓ１から撮像レンズ系１０１の結像面ＩＭＧまでの距離（光学全長）をＴＬ、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ_１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ_２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ_３、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成焦点距離をｆ_１２、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との合成焦点距離をｆ_２３、レンズＬ３１の像側レンズ面Ｓ７の焦点距離をｆ_{Ｌ３１Ｒ２}、レンズＬ３１の光軸方向における中心肉厚をＬ３１_Ｄ、レンズＬ３１の像側レンズ面Ｓ７の光軸近傍曲率半径をＬ３１Ｒ２_ｓａｇＲ、レンズＬ３１の像側レンズ面Ｓ７のレンズ有効径をＬ３１Ｒ２_φ、としたときのこれらの特性値は、表３に示す通りである。各種の焦点距離は、５８７．６ｎｍの波長の光線を用いて計算した。

上述したように、実施例１の撮像レンズ系１０１は第１レンズ群が１枚で構成されている。表３より、実施例１の撮像レンズ系１０１は、４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９を満たしている。また、実施例１の撮像レンズ系１０１は、５＜φ／ｓａｇＲ＜１６を満たしている。

また、表３に示すように、実施例１の撮像レンズ系１０１は、
０．９＜ｆ_３／ｆ＜１．２
０．９＜ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}／ｆ＜１．２
を満たしている。

図４（ａ）～（ｃ）は、実施例１の撮像レンズ系１０１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図４（ａ）～（ｃ）に示すように、実施例１の撮像レンズ系１０１では、半画角ωが８０°、Ｆナンバが２．０である。図４（ａ）の縦収差図では、横軸は光線が光軸Ｚと交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図４（ｂ）の像面湾曲図では、横軸は光軸Ｚ方向の距離を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図４（ｂ）において、Ｓａｇはサジタル面における像面湾曲を示し、Ｔａｎはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図４（ｃ）の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量（％）を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図４（ａ）～図４（ｃ）では、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示してある。

(実施例２)
図５は、実施例２の撮像レンズ系１０１の構成を示す図である。
図５に示すように、実施例２の撮像レンズ系１０１は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りと、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１から構成される。第２レンズ群Ｇ２は、レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１から構成される。実施例１の撮像レンズ系１０１では、レンズＬ１１はガラスレンズで、レンズＬ２１及びレンズＬ３１はプラスチックレンズである。

レンズＬ１１は、負のパワーを有する球面メニスカスレンズである。レンズＬ１１の物体側レンズ面Ｓ１は正の曲率を有する球面であり、像側レンズ面Ｓ２は正の曲率を有する球面である。物体側レンズ面Ｓ１及び像側レンズ面Ｓ２は像側に凹面を向けている。

レンズＬ３１は、正のパワーを有する非球面レンズである。物体側レンズ面Ｓ６は負の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ７は負の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ６は像側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面Ｓ７は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。

表４に、撮像レンズ系１０１の各レンズ面のレンズデータを示す。「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。

表５に、実施例２の撮像レンズ系１０１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。

表６に、実施例２の撮像レンズ系１０１の特性値を計算した結果を示す。表６には、表３と同様の特性値について計算した結果を示す。

上述したように、実施例２の撮像レンズ系１０１は、実施例１の撮像レンズ系１０１と同様に、第１レンズ群が１枚で構成されている。表６より、実施例２の撮像レンズ系１０１は、４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９を満たしている。また、実施例２の撮像レンズ系１０１は、５＜φ／ｓａｇＲ＜１６を満たしている。

また、表６に示すように、実施例２の撮像レンズ系１０１は、
０．９＜ｆ_３／ｆ＜１．２
０．９＜ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}／ｆ＜１．２
を満たしている。

図６（ａ）～（ｃ）は、実施例２の撮像レンズ系１０１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図６（ａ）～（ｃ）に示すように、実施例２の撮像レンズ系１０１では、半画角ωが８０°、Ｆナンバが２．０である。図６（ａ）の縦収差図では、横軸は光線が光軸Ｚと交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図６（ｂ）の像面湾曲図では、横軸は光軸Ｚ方向の距離を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図６（ｂ）において、Ｓａｇはサジタル面における像面湾曲を示し、Ｔａｎはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図６（ｃ）の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量（％）を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図６（ａ）～図６（ｃ）では、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示してある。

(比較例１)
図７は、比較例１の撮像レンズ系１０１の構成を示す図である。
比較例１の撮像レンズ系１０１は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りと、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１及びレンズＬ１２から構成される。第２レンズ群Ｇ２は、レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１から構成される。比較例１の撮像レンズ系１０１では、レンズＬ１１はガラスレンズであり、レンズＬ１２、レンズＬ２１、及びレンズＬ３１はプラスチックレンズである。

レンズＬ１２は、負のパワーを有する非球面レンズである。レンズＬ１２の物体側レンズ面Ｓ３は負の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ４は正の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ３は像側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面Ｓ４は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。

レンズＬ２１は、正のパワーを有する非球面レンズである。物体側レンズ面Ｓ５は正の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ６は正の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ５は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面Ｓ６は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有している。

レンズＬ３１は、正のパワーを有する非球面レンズである。物体側レンズ面Ｓ８は正の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ９は負の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ８は物体側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面Ｓ９は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。

表７に、撮像レンズ系１０１の各レンズ面のレンズデータを示す。「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。

レンズＬ２１及びレンズＬ３１のレンズ面に採用される非球面形状は、実施例１で説明した数式で表される。レンズＬ１２のレンズ面に採用される非球面形状は、ｚをサグ量、ｃを曲率半径の逆数、ｋを円錐係数、ｒを光軸からの光線高さとして、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次の非球面係数をそれぞれα４、α６、α８、α１０、α１２、α１４、α１６、としたときに、次式により表わされる。

表８に、比較例１の撮像レンズ系１０１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。

特性表でのｓａｇＲは半径方向高さｒ＝０．１ｍｍとした場合のＺの数値にて光軸との３点円弧から求めた曲率である。およびφはレンズ有効径を示す。

本発明者らは、第１レンズ群を２枚で構成した撮像レンズ系１０１においてテレセントリック性を確保し像面湾曲の補正を容易にするために、最終レンズであるレンズＬ３１における、光軸方向における中心肉厚Ｄに対する光軸近傍曲率半径ｓａｇＲの割合（Ｄ／（－ｓａｇＲ））が重要になることを見出した。最終レンズにおける光軸近傍曲率半径ｓａｇＲとは、図３に示すように、同一平面（例えばタンジェンシャル面）上にある、光線からの光軸高さｒ＝０．１ｍｍにある２点Ａ，Ｂと、レンズ面と光軸との接点Ｃと、の計３点を結ぶ円弧から求めた曲率である。第１レンズ群を２枚で構成した撮像レンズ系１０１において、４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９となるように最終レンズを形成することにより、テレセントリック性を確保でき、像面湾曲の補正が容易になる。

また、本発明者らは、第１レンズ群を２枚で構成した撮像レンズ系１０１においてバックフォーカスを規定する上で、最終レンズであるレンズＬ３１における、レンズ有効径φ（図３参照）に対する光軸近傍曲率半径ｓａｇＲの割合（φ／ｓａｇＲ）が重要になることを見出した。第１レンズ群を２枚で構成した撮像レンズ系において、５＜φ／ｓａｇＲ＜１６となるように最終レンズを形成することにより、撮像素子の配置が困難にならない程度にバックフォーカスを短くすることができる。

さらに、本発明者らは、撮像レンズ系１０１において第１レンズ群を２枚で構成した場合に、下記の条件式を満たすことを見出した。
１．５＜ｆ_３／ｆ＜２．２
１．５＜ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}／ｆ＜２．２
ただし、ｆはレンズ系全体の焦点距離、ｆ_３は第３レンズ群の焦点距離である。また、ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}は第３レンズ群を構成する最も像側のレンズ（最終レンズ）の像側レンズ面の焦点距離、であり、以下の式で定義される。
１／ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}＝－（ｎ－１）／Ｒ
ｎ：第３レンズ群を構成する最も像側のレンズ（最終レンズ）の屈折率
Ｒ：第３レンズ群を構成する最も像側のレンズ（最終レンズ）の像側レンズ面の曲率半径

表９に、比較例１の撮像レンズ系１０１の特性値を計算した結果を示す。撮像レンズ系１０１において、ＦナンバをＦＮｏ、第１レンズＬ１１の物体側レンズ面Ｓ１から撮像レンズ系１０１の結像面ＩＭＧまでの距離（光学全長）をＴＬ、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ_１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ_２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ_３、レンズＬ１１の焦点距離をｆ_Ｌ１１、レンズＬ１２の焦点距離をｆ_Ｌ１２、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との合成焦点距離をｆ_２３、レンズＬ３１の像側レンズ面Ｓ９の焦点距離をｆ_{Ｌ３１Ｒ２}、としたときのこれらの特性値は、表９に示す通りである。各種の焦点距離は、５８７．６ｎｍの波長の光線を用いて計算した。

上述したように、比較例１の撮像レンズ系１０１は第１レンズ群が２枚で構成されている。表９に示すように、比較例１の撮像レンズ系１０１は、４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９を満たしている。また、比較例１の撮像レンズ系１０１は、５＜φ／ｓａｇＲ＜１６を満たしている。

また、表９に示すように、比較例１の撮像レンズ系１０１は、
１．５＜ｆ_３／ｆ＜２．２
１．５＜ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}／ｆ＜２．２
を満たしている。

図８（ａ）～（ｃ）は、比較例１の撮像レンズ系１０１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図８（ａ）～（ｃ）に示すように、比較例１の撮像レンズ系１０１では、半画角ωが８９°、Ｆナンバが２．０である。図８（ａ）の縦収差図では、横軸は光線が光軸Ｚと交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図８（ｂ）の像面湾曲図では、横軸は光軸Ｚ方向の距離を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図８（ｂ）において、Ｓａｇはサジタル面における像面湾曲を示し、Ｔａｎはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図８（ｃ）の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量（％）を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図８（ａ）～図８（ｃ）では、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示してある。

(比較例２)
図９は、比較例２の撮像レンズ系１０１の構成を示す図である。
比較例２の撮像レンズ系１０１は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りと、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１及びレンズＬ１２から構成される。第２レンズ群Ｇ２は、レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１から構成される。比較例２の撮像レンズ系１０１では、レンズＬ１１はガラスレンズであり、レンズＬ１２、レンズＬ２１、及びレンズＬ３１はプラスチックレンズである。

表１０に、撮像レンズ系１０１の各レンズ面のレンズデータを示す。「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。

表１１に、比較例２の撮像レンズ系１０１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。

表１２に、比較例２の撮像レンズ系１０１の特性値を計算した結果を示す。表１２には、表９と同様の特性値について計算した結果を示す。

上述したように、比較例２の撮像レンズ系１０１は、比較例１の撮像レンズ系１０１と同様に、第１レンズ群が２枚で構成されている。表１２に示すように、比較例２の撮像レンズ系１０１は、４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９を満たしている。また、比較例２の撮像レンズ系１０１は、５＜φ／ｓａｇＲ＜１６を満たしている。

また、表１２に示すように、比較例２の撮像レンズ系１０１は、
１．５＜ｆ_３／ｆ＜２．２
１．５＜ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}／ｆ＜２．２
を満たしている。

図１０（ａ）～（ｃ）は、比較例２の撮像レンズ系１０１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図１０（ａ）～（ｃ）に示すように、比較例２の撮像レンズ系１０１では、半画角ωが８９°、Ｆナンバが２．０である。図１０（ａ）の縦収差図では、横軸は光線が光軸Ｚと交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図１０（ｂ）の像面湾曲図では、横軸は光軸Ｚ方向の距離を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図１０（ｂ）において、Ｓａｇはサジタル面における像面湾曲を示し、Ｔａｎはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図１０（ｃ）の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量（％）を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図１０（ａ）～図１０（ｃ）では、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示してある。

(実施例５)
図１１は、実施例５の撮像レンズ系１０１の構成を示す図である。
実施例５の撮像レンズ系１０１は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りと、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１及びレンズＬ１２から構成される。第２レンズ群Ｇ２は、レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１から構成される。実施例５の撮像レンズ系１０１では、レンズＬ１１はガラスレンズであり、レンズＬ１２、レンズＬ２１、及びレンズＬ３１はプラスチックレンズである。

レンズＬ３１は、正のパワーを有する非球面レンズである。物体側レンズ面Ｓ８は負の曲率を有する非球面であり、像側レンズ面Ｓ９は負の曲率を有する非球面である。物体側レンズ面Ｓ８は像側に突出する凸形状の曲面部分を有しており、像側レンズ面Ｓ９は像側に突出する凸形状の曲面部分を有している。

表１３に、撮像レンズ系１０１の各レンズ面のレンズデータを示す。「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。

表１４に、実施例５の撮像レンズ系１０１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。

表１５に、実施例５の撮像レンズ系１０１の特性値を計算した結果を示す。表１５には、表９と同様の特性値について計算した結果を示す。

上述したように、実施例５の撮像レンズ系１０１は、比較例１の撮像レンズ系１０１と同様に、第１レンズ群が２枚で構成されている。表１５に示すように、実施例５の撮像レンズ系１０１は、４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９を満たしている。また、実施例５の撮像レンズ系１０１は、５＜φ／ｓａｇＲ＜１６を満たしている。

また、表１５に示すように、実施例５の撮像レンズ系１０１は、
１．５＜ｆ_３／ｆ＜２．２
１．５＜ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}／ｆ＜２．２
を満たしている。

図１２（ａ）～（ｃ）は、実施例５の撮像レンズ系１０１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図１２（ａ）～（ｃ）に示すように、実施例５の撮像レンズ系１０１では、半画角ωが１０７°、Ｆナンバが２．０である。図１２（ａ）の縦収差図では、横軸は光線が光軸Ｚと交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図１２（ｂ）の像面湾曲図では、横軸は光軸Ｚ方向の距離を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図１２（ｂ）において、Ｓａｇはサジタル面における像面湾曲を示し、Ｔａｎはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図１２（ｃ）の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量（％）を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図１２（ａ）～図１２（ｃ）では、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示してある。

(実施例６)
図１３は、実施例６の撮像レンズ系１０１の構成を示す図である。
実施例６の撮像レンズ系１０１は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りと、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１及びレンズＬ１２から構成される。第２レンズ群Ｇ２は、レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１から構成される。実施例６の撮像レンズ系１０１では、レンズＬ１１はガラスレンズであり、レンズＬ１２、レンズＬ２１、及びレンズＬ３１はプラスチックレンズである。

表１６に、撮像レンズ系１０１の各レンズ面のレンズデータを示す。「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。

表１７に、実施例６の撮像レンズ系１０１において、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。

表１８に、実施例６の撮像レンズ系１０１の特性値を計算した結果を示す。表１８には、表９と同様の特性値について計算した結果を示す。

上述したように、実施例６の撮像レンズ系１０１は、比較例１の撮像レンズ系１０１と同様に、第１レンズ群が２枚で構成されている。表１８に示すように、実施例６の撮像レンズ系１０１は、４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９を満たしている。また、実施例６の撮像レンズ系１０１は、５＜φ／ｓａｇＲ＜１６を満たしている。

また、表１８に示すように、実施例６の撮像レンズ系１０１は、
１．５＜ｆ_３／ｆ＜２．２
１．５＜ｆ_{Ｌ３１Ｒ２}／ｆ＜２．２
を満たしている。

図１４（ａ）～（ｃ）は、実施例６の撮像レンズ系１０１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図１４（ａ）～（ｃ）に示すように、実施例６の撮像レンズ系１０１では、半画角ωが１０９°、Ｆナンバが２．０である。図１４（ａ）の縦収差図では、横軸は光線が光軸Ｚと交わる位置を示し、縦軸は瞳径での高さを示す。図１４（ｂ）の像面湾曲図では、横軸は光軸Ｚ方向の距離を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図１４（ｂ）において、Ｓａｇはサジタル面における像面湾曲を示し、Ｔａｎはタンジェンシャル面における像面湾曲を示す。図１４（ｃ）の歪曲収差図では、横軸は像の歪み量（％）を示し、縦軸は像高（画角）を示す。図１４（ａ）～図１４（ｃ）では、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示してある。

表１９に、実施例１、２、５、６及び比較例１、２の撮像レンズ系１０１における、条件式（１）に関するパラメータＤ／（－ｓａｇＲ）、および、条件式（２）に関するパラメータφ／ｓａｇＲをまとめたものを示す。

（撮像装置への適用例）
図１は、撮像レンズ系１０１を用いた撮像装置１００の構成を示す図である。撮像装置１００は、撮像レンズ系１０１と、カバーガラス１０２と、撮像素子１０３と、を備える。撮像レンズ系１０１と、カバーガラス１０２と、撮像素子１０３と、は筐体（不図示）に収容されている。

撮像素子１０３は、受光した光を電気信号に変換する素子であり、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。撮像素子１０３は、撮像レンズ系１０１の結像位置（焦点位置）に配置されている。なお、水平画角とは、撮像素子１０３の水平方向に対応する画角である。

カバーガラス１０２は、撮像素子１０３を異物から保護するために、撮像素子１０３上に設けられている。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明の撮像レンズ系１０１の用途は、車載カメラや監視カメラに限定されるものではなく、携帯電話等の小型電子機器に搭載する等の他の用途にも用いることができる。

１００撮像装置
１０１撮像レンズ系
１０２カバーガラス
１０３撮像素子
Ｇ１～Ｇ３第１レンズ群～第３レンズ群
Ｌ１１～Ｌ３１レンズ

Claims

物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群、正のパワーを有する第３レンズ群とからなる撮像レンズ系であって、
前記第１レンズ群は１枚又は２枚の負レンズからなり、
前記第２レンズ群は１枚の正レンズからなり、
前記第３レンズ群は１枚の正レンズである最終レンズからなり、
前記最終レンズは、像側レンズ面が非球面で、かつ、物体側レンズ面が凹形状の非球面であり、
前記最終レンズの像側レンズ面の光軸近傍曲率半径をｓａｇＲ、前記最終レンズの光軸方向における中心肉厚をＤとしたときに、下記の条件式（１）を満たし、かつＦナンバが２．１未満であることを特徴とする撮像レンズ系。
４＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜９（１）
但し、光軸近傍曲率半径ｓａｇＲとは、同一平面上にある、光線からの光軸高さｒ＝０．１ｍｍにある２点Ａ、Ｂと、レンズ面と光軸との接点Ｃと、の計３点を結ぶ円弧から求めた曲率半径である。
請求項１記載の撮像レンズ系であって、下記の条件式（３）を満たすことを特徴とする撮像レンズ系。
６＜Ｄ／（－ｓａｇＲ）＜８（３）
請求項１記載の撮像レンズ系であって、前記第１レンズ群が１枚の負レンズからなることを特徴とする撮像レンズ系。
請求項１記載の撮像レンズ系であって、前記第１レンズ群は２枚の負レンズからなることを特徴とする撮像レンズ系。
請求項１記載の撮像レンズ系であって、水平画角が１００度以上であることを特徴とする撮像レンズ系。
請求項１記載の撮像レンズ系と、前記撮像レンズ系の焦点位置に配置された撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。