JP6145887B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を用いた車載用カメラ、監視カメラ等に使用されるのに好適な広角の撮像レンズ、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。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子は近年非常に小型化および高画素化が進んでいる。そのため、撮像機器本体並びにそれに搭載される撮像レンズにも小型化、軽量化が求められている。一方、車載用カメラ、監視カメラ等に使用される撮像レンズには、高い耐候性を持ち、広範囲に亘って良好な視界を確保できるように広画角で高い光学性能を有することが求められている。

上記分野の撮像レンズとしては、例えば下記特許文献１〜９に記載のものがある。特許文献１〜９には、非球面レンズを含む５枚構成の撮像レンズが記載されている。

特開２０１３−００３５４４号公報 特開２０１２−０８８７０２号公報 特開２００９−２１６９５６号公報 特開２００９−０６３８７７号公報 特開２００９−０３１７６２号公報 特開２００７−２３３１５２号公報 特開２００６−２８４６２０号公報 国際公開２０１０／００１７１３号 中国特許出願公開第１０２２８９０５２号公報

ところで近年では、車載用カメラや監視カメラ等の分野において、例えば全画角で１８０度を超えるものが望まれる等、広角化に対する要望が強まってきている。また、近年の撮像素子の小型化および高画素化に伴い、高い解像性を有し、結像領域の広い範囲まで良好な像が得られるような高い光学性能を有する撮像レンズが求められるようになってきている。しかしながら、従来のレンズ系では、安価で小型に構成しながら、近年の要望を満たす程度の広角化と高い光学性能を同時に実現することは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑み、小型かつ低コストでありながら、広角化と高い光学性能を実現可能な撮像レンズ、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、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負の第１レンズ、
像側の面の光軸上の点が面の有効径両端上の点よりも物体側にある負の第２レンズ、および
正の第３レンズからなる前群と、
開口絞りと、
全体で正の後群とからなり、
後群が、１枚の正のレンズおよび１枚の負のレンズからなり、
下記条件式（１−１）および（４）を満足することを特徴とするものである。

０．２７＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＜１．００ … （１−１）
ｄ４／Ｌ＜０．０７ … （４）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ω：半画角（°）
Ｌ：第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
ｄ４：第２レンズと第３レンズとの光軸上の距離
本発明の撮像レンズは、前群および後群以外に、実質的にパワーを持たないレンズ、絞りやカバーガラス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、手ぶれ補正機構等の機構部分等を持つものも含むものであってもよい。

また、本発明においては、凸面、凹面、平面、両凹、メニスカス、両凸、平凸および平凹等といったレンズの面形状、正のレンズおよび負のレンズといったレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものについてはとくに断りのない限り近軸領域で考えるものとする。また、本発明においては、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することにする。

なお、本発明による撮像レンズにおいては、第３レンズが物体側に凸形状を有することが好ましい。

また、本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（２）〜（３）、（５）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（２）〜（３）、（５）のいずれか１つの構成を有するものでもよく、あるいは任意の２つ以上を組み合わせた構成を有するものでもよい。また、下記条件式（２−１）〜（５−１）を満足するものとしてもよい。

−２．０＜ｆ２／ｆ＜−０．５ … （２）
１．０＜ｆ３／ｆ＜３．０ … （３）
−２０．０＜ｆＮ／ｆＰ＜−０．９ … （５）
−１．９＜ｆ２／ｆ＜−０．７ … （２−１）
１．０＜ｆ３／ｆ＜２．７ … （３−１）
ｄ４／Ｌ＜０．０６ … （４−１）
−９．０＜ｆＮ／ｆＰ＜−１．０ … （５−１）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
ｄ４：第２レンズと第３レンズとの光軸上の距離
Ｌ：第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
ｆＮ：後群の負のレンズの焦点距離
ｆＰ：後群の正のレンズの焦点距離
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。

本発明の撮像レンズによれば、最少５枚のレンズ系において、各レンズの形状およびパワーを好適に設定し、条件式（１−１）および（４）を満足するようにしているため、安価で小型に構成しながら、十分な広角化および高い光学性能を実現することができる。

本発明の撮像装置によれば、本発明の撮像レンズを備えているため、安価で小型に構成でき、広い画角での撮像が可能であり、高画質の映像を得ることができる。

本発明の実施例１の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例２の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例３の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例４の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例５の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例６の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例７の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例８の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 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 本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例７の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例８の撮像レンズの各収差図 本発明の実施形態に係る車載用の撮像装置の配置を説明するための図

以下、本発明の撮像レンズ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〜図８は、本発明の実施形態に係る撮像レンズの構成例を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１〜８の撮像レンズに対応している。図１〜図８に示す例の基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、ここでは主に図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る撮像レンズについて説明する。

本発明の実施形態に係る撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３からなる前群Ｇ１と、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５からなる後群Ｇ２とが配された５枚構成のレンズ系である。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間には、開口絞りＳｔが配置されている。開口絞りＳｔを第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に配置することにより、径方向の小型化を図ることができる。

なお、図１では、左側を物体側、右側を像側としており、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸上の位置を示すものである。図１中の符号Ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、各レンズ面の曲率半径を示し、符号Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は面間隔を示す。また、図１には、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、最大画角での軸外光束３も併せて示す。

図１では、撮像レンズが撮像装置に適用される場合を考慮して、撮像レンズの像面Ｓｉｍに配置された撮像素子５も図示している。また、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、カバーガラスや、ローパスフィルタまたは赤外線カットフィルタ等を設けることが好ましく、図１では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを第５レンズＬ５と撮像素子５（像面Ｓｉｍ）との間に配置した例を示している。

第１レンズＬ１は、負のパワーを持ち、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであるように構成される。このように第１レンズＬ１を負のパワーを持ち、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとすることにより、画角１８０度を超える広角化および歪曲収差の補正に有利となる。最も物体側に配置される第１レンズＬ１は、風雨や洗浄用の溶剤に晒されることが想定されるが、第１レンズＬ１の物体側の面は凸面となるから、これらの状況において懸念されるゴミ、埃、水滴等が残留しにくいという利点もある。

また、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３は、それぞれ負および正のパワーを持つように構成される。また、後群Ｇ２の第４レンズＬ４および第５レンズＬ５はそれぞれ負および正のパワーを持ち、後群Ｇ２は全体で正のパワーを持つように構成される。なお、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５は、それぞれ正のパワーおよび負のパワーを持つものとしてもよい。

第２レンズＬ２は、像側の面の光軸上の点が像側の面の有効径両端上の点よりも物体側にある形状を有するように構成される。「像側の面の光軸上の点が像側の面の有効径両端上の点よりも物体側にある」とは、第２レンズＬ２の像側の面が、近軸領域において物体側に凸形状であっても凹形状であってもよいが、光軸上の点が、有効径両端状の点よりも物体側にあることを意味する。第２レンズＬ２の像側の面がこのような形状を有することにより、周辺光線が第３レンズＬ３以降に入射する角度を好適に減じることができ、中心と周辺との収差バランスをとりやすくなる。

第３レンズＬ３を正のパワーを持つものとすることにより、歪曲収差および倍率色収差の補正が容易となる。

また、絞りＳｔの後方に、正のパワーの後群Ｇ２を配置することにより、第３レンズＬ３と後群Ｇ２とで正の屈折力を分担し、レトロフォーカスのパワー配置を維持しながら球面収差の発生を抑えることができる。また、後群Ｇ２の第４レンズＬ４および第５レンズＬ５を、それぞれ正のレンズおよび負のレンズにより構成することにより、軸上色収差および倍率色収差を好適に補正することができる。

また、本実施形態に係る撮像レンズは、下記条件式（１）を満足するように構成されている。

０．２５＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＜１．００ … （１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ω：半画角
Ｌ：第１レンズＬ１の物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
条件式（１）の上限を満足することにより、本実施形態に係る撮像レンズを構成するレンズ部品の最薄部が薄くなり過ぎることを防止し、十分な精度および強度を確保することが可能となる。また、隣接するレンズ間の隙間に余裕を設けることができるため、組み立て性が良くなり、低コスト化を図ることができ、かつレンズ後端から像面までの距離を確保して、レンズを適正に配置することが容易となる。また、本実施形態に係る撮像レンズを構成する各レンズのパワーを十分に強くすることができるため、色収差、像面湾曲および歪曲収差を良好に補正することができる。条件式（１）の下限を満足することにより、レンズ系を小型化することができ、さらには本実施形態に係る撮像レンズを搭載した撮像装置を小型化することができ、撮像装置を限られたスペースに収めることができ、かつ低コスト化を図ることができる。

本実施形態の撮像レンズは、上記のように第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５の各レンズのパワーおよび形状を好適に設定し、条件式（１）を満足することにより、少ないレンズ枚数および短い全長で小型かつ低コストにレンズ系を構成しながら、十分な広角化を達成し、さらに球面収差、像面湾曲および歪曲収差（ディストーション）を含む諸収差を良好に補正することができる。また、本実施形態の撮像レンズによれば、結像領域の広い範囲に亘って高解像を実現することができるため、近年の高画素化が進んだ撮像素子にも対応することが可能になる。

本実施形態に係る撮像レンズは、さらに以下に述べる構成を有することが好ましい。なお、好ましい態様としては、以下のいずれか１つの構成を有するものでもよく、あるいは任意の２つ以上を組み合わせた構成を有するものでもよい。

本実施形態の撮像レンズにおいては第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５は全て、少なくとも一方の面が非球面形状であることが好ましい。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５の少なくとも一方の面を非球面形状とすることで、光学系の光軸方向の全長を短くしながらも高い解像性を得ることが可能になる。また、少ないレンズ枚数により、球面収差、像面湾曲およびディストーション等の諸収差を良好に補正することが可能になる。より良好な収差補正のためには、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５は、両面が非球面形状であることが好ましい。

第２レンズＬ２は両凹形状であることが好ましい。これにより、第２レンズＬ２の物体側の面および像側の面の曲率半径の絶対値を小さくすることなく、第２レンズＬ２に大きな負の屈折力を与えることができるため、バックフォーカスの確保に有利である。

第２レンズＬ２は像側に凹面を向けた負のメニスカス形状であってもよい。これにより、レンズ系の全長の短縮に有利となる。

第３レンズＬ３の物体側の面を凸形状とすることが好ましい。これにより、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差および倍率色収差を補正することができる。

第３レンズＬ３を両凸形状としてもよい。これにより、歪曲収差および倍率色収差の補正に有利となる。

第３レンズＬ３を物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状としてもよい。これにより、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差、倍率色収差および歪曲収差を補正することができる。

また、後群Ｇ２の第４レンズＬ４および第５レンズＬ５は、接合された構成および接合されていない構成のいずれも可能である。設計自由度を高めるという点では接合されていない方が有利である。一方、色収差の良好な補正および光軸方向の小型化のためには、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５を接合した構成とすることが好ましい。また、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５を接合レンズとすることで、これら２つのレンズを保持する間隔環が不要となり、さらに、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５の相対的な偏心が要因となる性能の劣化を防止できるため、組み立て性が向上し、性能のばらつきを抑制できるので、コスト面において有利となる。

第４レンズＬ４は像側に曲率半径の絶対値の小さい面を向けた両凹形状であり、第５レンズＬ５は両凸形状であることが好ましい。これにより、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５の接合面が、近軸領域で物体側に凸形状となるため、倍率色収差の補正に有利である。なお、第４レンズＬ４は、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状としてもよい。これにより、球面収差の補正に有利となる。

第４レンズＬ４は像側に凸面を向けた正のメニスカス形状とし、第５レンズＬ５は像側に凹面を向けた負のメニスカス形状としてもよい。これにより、レンズ系の全長の短縮に有利となる。なお、第５レンズＬ５は両凹形状としてもよい。これにより、レンズ系の全長を短縮しつつ、非点収差の発生を抑えるのに有利となる。

第４レンズＬ４および第５レンズＬ５を接合する場合、その接合面は、光軸から離れるに従い屈折力が弱くなる非球面形状であることが好ましい。これにより、接合面の近軸領域における曲率半径の絶対値を小さくすることができるため、軸上色収差を良好に補正することができる。

本実施形態に係る撮像レンズは、下記条件式（２）〜（５）を満足することが好ましい。

−２．０＜ｆ２／ｆ＜−０．５ … （２）
１．０＜ｆ３／ｆ＜３．０ … （３）
ｄ４／Ｌ＜０．０７ … （４）
−２０．０＜ｆＮ／ｆＰ＜−０．９ … （５）
ただし、
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
ｄ４：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との光軸上の距離
Ｌ：第１レンズＬ１の物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
ｆＮ：後群Ｇ２の負のレンズの焦点距離
ｆＰ：後群Ｇ２の正のレンズの焦点距離
条件式（２）の上限を満足することにより、第２レンズの負のパワーが大きくなり過ぎるのを防止して、歪曲収差を補正しやすくすることができる。また、形状および位置精度による結像性能変化の感度が高くなり過ぎるのを防止して、製造性を向上できる。条件式（２）の下限を満足することにより、第２レンズＬ２の負のパワーが小さくなり過ぎることを防止し、画角１８０°を越える超広角を達成することが容易となり、非点収差を良好に補正することができる。また、必要な負のパワーを稼ぐことができるため、第１レンズＬ１の負のパワーを大きくする必要がなくなり、第１レンズＬ１を加工しやすい形状とすることができ、製造性を向上できる。

条件式（３）の上限を満足することにより、第３レンズＬ３の正のパワーが小さくなり過ぎることを防止して、像面湾曲の補正が容易となる。条件式（３）の下限を満足することにより、第３レンズＬ３の正のパワーが強くなり過ぎることを防止して、加工しやすい形状とすることができ、形状および位置精度による結像性能変化の感度が高くなり過ぎるのを防止して、製造性を向上できる。

条件式（４）の上限を満足することにより、収差を良好に保ちながらレンズ系の全長を小さく抑えることが容易となる。

条件式（５）の上限を満足することにより、後群Ｇ２中の負のレンズのパワーが大きくなり過ぎるのを防止して、加工しやすい形状とすることができ、形状および位置精度による結像性能変化の感度が高くなり過ぎるのを防止して、製造性を向上できる。また、負のレンズおよび正のレンズが接合されている場合、感度の問題を緩和しつつ、接合面が光軸方向に深い形状となるのを防止し、負のレンズに接合する正のレンズも加工しやすい形状とすることができるため、低コスト化を図ることができる。条件式（５）の下限を満足することにより、後群Ｇ２中の負のレンズのパワーが小さくなり過ぎることを防止し、必要な色収差の補正効果を容易に得ることができる。

さらに、下記条件式（１−１）〜（５−１）を満足することが好ましい。条件式（１−１）〜（５−１）を満足することで、条件式（１）〜（５）を満足することにより得られる効果と同様の効果を得ることができるか、または効果をさらに高めることができる。

０．２７＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＜１．００ … （１−１）
−１．９＜ｆ２／ｆ＜−０．７ … （２−１）
１．０＜ｆ３／ｆ＜２．７ … （３−１）
ｄ４／Ｌ＜０．０６ … （４−１）
−９．０＜ｆＮ／ｆＰ＜−１．０ … （５−１）
第１レンズＬ１のアッベ数νｄ１、第２レンズＬ２のアッベ数νｄ２、第３レンズＬ３のアッベ数νｄ３、後群Ｇ２の正レンズのアッベ数νｄＰ、および後群Ｇ２の負レンズのアッベ数νｄＮは、それぞれνｄ１＞４０、νｄ２＞５０、νｄ３＜４０、νｄＰ＞５０、νｄＮ＜４０であることが好ましい。これにより、軸上色収差および倍率色収差を良好に補正することができる。

本実施形態の撮像レンズは、全画角が２００度より大きいことが好ましい。全画角は、最大画角での軸外光束３の主光線と光軸Ｚとのなす角の２倍である。全画角が２００度より大きな広角のレンズ系とすることで、近年の広角化の要望に対応可能となる。

本実施形態の撮像レンズが例えば車載用カメラや監視用カメラ等の厳しい環境において使用される場合には、最も物体側に配置される第１レンズＬ１は、風雨による表面劣化、直射日光による温度変化に強く、さらには油脂・洗剤等の化学薬品に強い材質、すなわち耐水性、耐候性、耐酸性、耐薬品性等が高い材質を用いることが要望される。例えば、日本光学硝子工業会が定める粉末法耐水性が１のものを用いることが好ましい。また、第１レンズＬ１には、堅く、割れにくい材質を用いることが要望されることがある。材質をガラスとすることで、上記要望を満たすことが可能となる。あるいは、第１レンズＬ１の材質として、透明なセラミックスを用いてもよい。

なお、第１レンズＬ１の物体側の面に、強度、耐傷性、耐薬品性を高めるための保護手段を施してもよく、その場合には、第１レンズＬ１の材質をプラスチックとしてもよい。このような保護手段は、ハードコートであってもよく、撥水コートであってもよい。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５の材質としては、プラスチックを用いることが好ましく、この場合には、非球面形状を精度よく作製することができるとともに、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。

材質にプラスチックを用いる場合は、吸水による性能変化を極力抑えることができるように吸水性が小さく、かつ解像性低下の原因となる複屈折性が低い材質を選択することが好ましい。この条件を満たす材質として、第２レンズＬ２および第４レンズＬ４は、シクロオレフィン系や環状オレフィン系のプラスチックを、第３レンズＬ３および第５レンズＬ５はポリカーボネート系のプラスチックやポリエステル系のプラスチックを選択することが好ましい。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５の少なくともいずれかの材質にプラスチックを用いた場合は、その材質として、プラスチックに光の波長より小さな粒子を混合させたいわゆるナノコンポジット材料を用いてもよい。

本実施形態の撮像レンズにおいては、ゴースト光低減等のために、各レンズに反射防止膜を施すようにしてもよい。その際、例えば図１に示すような撮像レンズでは、第１レンズＬ１の像側の面、第２レンズＬ２の像側の面、第３レンズＬ３の物体側の面において、周辺部の各面の接線と光軸とのなす角が小さいため、周辺部の反射防止膜の厚さがレンズ中央部より薄くなる。そこで、上記３つの面のうちの、第１レンズＬ１の像側の面を含む一面以上の面に、中央付近での反射率が最も小さくなる波長を６００ｎｍ以上９００ｎｍ以下とした反射防止膜を施すことにより、有効径全体で反射率を平均的に低減することができ、ゴースト光を低減させることができる。また、可視光から９００ｎｍ程度まで反射率を抑えた多層膜コートを使用してもよい。また、膜厚を均一にしやすいウエットプロセスによる反射防止膜を使用してもよい。

なお、中央付近での反射率が最も小さくなる波長が６００ｎｍより短いと、周辺部での反射率が最も小さくなる波長が短くなり過ぎ、長波長側の反射率が高くなるため、赤味がかったゴーストが発生しやすくなってしまう。また、中央付近での反射率が最も小さくなる波長が９００ｎｍより長いと、中央部での反射率が最も小さくなる波長が長くなり過ぎ、短波長側の反射率が高くなるため、像の色合いがかなり赤味がかってしまうとともに、青味がかったゴーストが発生しやすくなってしまう。このように、中央付近での反射率が最も小さくなる波長が６００ｎｍより短い、もしくは９００ｎｍより長い場合でも、可視光から９００ｎｍ程度まで反射率を抑えた多層膜コートを使用することにより、像の色合いが赤みを帯びたり、青みかかったゴーストが発生することを防ぐことができる。また、膜厚を均一にしやすいウエットプロセスによる反射防止膜を使用しても同様の効果が得られる。

また、本実施形態の撮像レンズにおいては、各レンズ間の有効径外を通過する光束は、迷光となって像面に達し、ゴーストとなるおそれがあるため、必要に応じて、この迷光を遮光する遮光手段を設けることが好ましい。この遮光手段としては、例えばレンズの像側の有効径外の部分に不透明な塗料を施したり、不透明な板材を設けたりしてもよい。または、迷光となる光束の光路に不透明な板材を設けて遮光手段としてもよい。

なお、撮像レンズの用途に応じて、レンズ系と撮像素子５との間に紫外光から青色光をカットするようなフィルタ、または赤外光をカットするようなＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カットフィルタを挿入してもよい。あるいは、上記フィルタと同様の特性を持つコートをレンズ面に施してもよい。

図１では、レンズ系と撮像素子５との間に各種フィルタを想定した光学部材ＰＰを配置した例を示しているが、この代わりに、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。あるいは、撮像レンズが有する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。
［実施例１］
実施例１の撮像レンズのレンズ群の配置を図１に示す。図１に示すように実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負の第１レンズＬ１、両凹形状の第２レンズＬ２および物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する正の第３レンズＬ３からなる前群Ｇ１、開口絞りＳｔ、並びに像側に曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹形状の第４レンズＬ４および両凸形状の第５レンズＬ５からなる後群Ｇ２から構成されている。第４レンズＬ４および第５レンズＬ５は接合されており、その合成焦点距離は正である。また、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３の両面、第４レンズＬ４の物体側の面および第５レンズＬ５の像側の面は非球面である。第２レンズＬ２の両面を非球面とすることにより、歪曲収差および非点収差の補正に有利である。第３レンズＬ３の両面および第５レンズＬ５の像側の面を非球面とすることにより、球面収差の補正に有利である。

表１、表２および表３は、実施例１に係る撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。表１にはその基本的なレンズデータを示し、表２には緒元のデータを示し、表３には非球面係数のデータを示す。

表１のレンズデータにおいて、Ｓｉの欄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ｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄はｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。なお、ここでは、光学部材ＰＰも含めて示している。また、曲率半径の符号は、物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。各実施例において、レンズデータの表のＲｉ、Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、レンズ断面図の符号Ｒｉ、Ｄｉと対応している。また、表１のレンズデータにおいて、Ｎｄｊの欄は最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）のレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄はｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、レンズデータには、開口絞りＳｔも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には、∞と記載している。

また、表１のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。表１の基本レンズデータには、これらの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２には実施例１に係る撮像レンズにおける緒元のデータとして、ｄ線での近軸焦点距離ｆ′（ｍｍ）、バックフォーカスＢｆ′、Ｆ値（ＦＮｏ．）および画角（２ω）の値を示している。

表３には実施例１に係る撮像レンズにおける非球面係数のデータを示す。ここでは、非球面の面番号と、その非球面に関する非球面係数を示す。ここで非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は、「×１０^-n」を意味する。なお非球面係数は、下記非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ²・ｈ²）^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（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
実施例１に係る撮像レンズの非球面は、上記非球面式に基づき、非球面係数ＡｍについてはＡ３〜Ａ２０までの次数を有効に用いて表している。

以上述べた表１〜表３の記載の仕方は、後述する表４〜表２４においても同様である。

以下に記載する表では全て、上述したように長さの単位としてｍｍを用い、角度の単位として度（°）を用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小して使用することが可能であるため、他の適当な単位を用いることもできる。

［実施例２］
図２は、本発明の実施例２に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例２に係る撮像レンズは、実施例１に係る撮像レンズと略同様の構成とされているが、第４レンズＬ４が、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負のレンズであり、第４レンズＬ４の像側の面および第５レンズＬ５の物体側の面が非球面である点において実施例１と相違している。

表４に実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを、表５に実施例２の撮像レンズの緒元のデータを、表６に実施例２の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例３］
図３は、本発明の実施例３に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例３に係る撮像レンズは、実施例２に係る撮像レンズと略同様の構成とされている。表７に実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを、表８に実施例３の撮像レンズの緒元のデータを、表９に実施例３の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例４］
図４は、本発明の実施例４に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例４に係る撮像レンズは、実施例２に係る撮像レンズと略同様の構成とされているが、第３レンズＬ３が両凸形状である点において実施例２と相違している。

表１０に実施例４の撮像レンズの基本レンズデータを、表１１に実施例４の撮像レンズの緒元のデータを、表１２に実施例４の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例５］
図５は、本発明の実施例５に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例５に係る撮像レンズは、実施例１に係る撮像レンズと略同様の構成とされているが、第４レンズＬ４が像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する正のレンズであり、第５レンズＬ５が物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負のレンズであり、第４レンズＬ４の両面が非球面であり、第５レンズＬ５の両面が球面であり、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とが接合されていない点において実施例１と相違している。

表１３に実施例５の撮像レンズの基本レンズデータを、表１４に実施例５の撮像レンズの緒元のデータを、表１５に実施例５の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例６］
図６は、本発明の実施例６に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例６に係る撮像レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負の第１レンズＬ１、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負の第２レンズＬ２、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する正の第３レンズＬ３、開口絞りＳｔ、像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する正の第４レンズＬ４、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負の第５レンズＬ５からなる。実施例６に係る撮像レンズにおいては、第１レンズＬ１から第４レンズＬ４までは、全ての面がその曲率半径の中心を開口絞りＳｔ側に向けており、これにより、非点収差の補正に有利である。実施例６に係る撮像レンズにおいては、第２レンズＬ２から第５レンズＬ５は、全ての面が非球面である。とくに、第２レンズＬ２の物体側の面および第５レンズＬ５の両面は、その有効径内に変曲点を有しており、これにより、主に周辺画角の諸収差を有利に調整できる。

表１６に実施例６の撮像レンズの基本レンズデータを、表１７に実施例６の撮像レンズの緒元のデータを、表１８に実施例６の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例７］
図７は、本発明の実施例７に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例７に係る撮像レンズは、実施例１に係る撮像レンズと略同様の構成とされているが、第４レンズＬ４が像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する正のレンズであり、第５レンズＬ５が両凹形状を有し、第４レンズＬ４および第５レンズの両面が非球面であり、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とが接合されていない点において実施例１と相違している。実施例７に係る撮像レンズにおいては、第２レンズＬ２から第５レンズＬ５は、全ての面が非球面である。とくに、第２レンズＬ２の物体側の面および第５レンズＬ５の両面は、その有効径内に変曲点を有しており、これにより、主に周辺画角の諸収差を有利に調整できる。

表１９に実施例７の撮像レンズの基本レンズデータを、表２０に実施例７の撮像レンズの緒元のデータを、表２１に実施例７の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例８］
図８は、本発明の実施例８に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例８に係る撮像レンズは、実施例７に係る撮像レンズと略同様の構成とされている。表２２に実施例８の撮像レンズの基本レンズデータを、表２３に実施例８の撮像レンズの緒元のデータを、表２４に実施例９の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

また、表２５に実施例１〜８の条件式（１）〜（５）の対応値を示す。表２５から分かるように、条件式（１）〜（５）について、各実施例の値がその数値範囲内となっている。

［収差性能］
図９は、左から順に実施例１に係る撮像レンズにおける球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差を示している。歪曲収差の図は、全系の焦点距離ｆ、画角φ（変数扱い、０≦φ≦ω）を用いて、理想像高を２ｆ×ｔａｎ（φ／２）とし、それからのずれ量を示す。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が、球面収差図にはｇ線（波長４３６ｎｍ）、Ｆ線（波長４８１．６ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）についての収差も示す。また、倍率色収差図には、ｇ線、Ｆ線およびＣ線についての収差を示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。

また同様に、上記実施例２〜８の撮像レンズそれぞれの球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差の収差図を図１０〜図１６に示す。図１０〜図１６においても、左から順に球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差を示している。

なお、本発明は、上記実施形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値等は、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。

以上のデータから分かるように、実施例１〜８の撮像レンズは、５枚という少ないレンズ構成で小型化および低コスト化を図った上で、さらに、２０１．６〜２１５．０度という、２００度を超える非常に広い全画角、および各収差が良好に補正された高解像の良好な光学性能を実現している。これらの撮像レンズは、監視カメラや、自動車の前方、側方、後方等の映像を撮影するための車載用カメラ等に好適に使用可能である。

図１７に使用例として、自動車１００に本実施形態の撮像レンズを備えた撮像装置を搭載した様子を示す。図１７において、自動車１００は、その助手席側の側面の死角範囲を撮像するための車外カメラ１０１と、自動車１００の後側の死角範囲を撮像するための車外カメラ１０２と、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１０３とを備えている。車外カメラ１０１と車外カメラ１０２と車内カメラ１０３とは、本発明の実施形態に係る撮像装置であり、本発明の実施例の撮像レンズと、この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。

本発明の実施例に係る撮像レンズは、上述した長所を有するものであるから、車外カメラ１０１、１０２および車内カメラ１０３は、小型で安価に構成でき、広い画角を有し、解像度の高い良好な映像を得ることができる。

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、アッベ数、非球面係数の値は、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、レンズの材質も上記各数値実施例で用いたものに限定されず、別の材質を用いてもよい。

また、撮像装置の実施形態では、本発明を車載用カメラに適用した例について図を示して説明したが、本発明はこの用途に限定されるものではなく、例えば、携帯端末用カメラや監視カメラ等にも適用可能である。

２ 軸上光束
３ 軸外光束
５ 撮像素子
１００ 自動車
１０１、１０２ 車外カメラ
１０３ 車内カメラ
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
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (10)

1. 物体側から順に、
   物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負の第１レンズ、
   像側の面の光軸上の点が該面の有効径両端上の点よりも物体側にある負の第２レンズ、および
   正の第３レンズからなる前群と、
   開口絞りと、
   全体で正の後群とからなり、
   前記後群が、１枚の正のレンズおよび１枚の負のレンズからなり、
   下記条件式（１−１）および（４）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０．２７＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＜１．００ … （１−１）
   ｄ４／Ｌ＜０．０７ … （４）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ω：半画角（°）
   Ｌ：前記第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
   ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズとの光軸上の距離
2. 下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
   −２．０＜ｆ２／ｆ＜−０．５ … （２）
   ただし、
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
3. 下記条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
   １．０＜ｆ３／ｆ＜３．０ … （３）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
4. 下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −２０．０＜ｆＮ／ｆＰ＜−０．９ … （５）
   ただし、
   ｆＮ：前記後群の前記負のレンズの焦点距離
   ｆＰ：前記後群の前記正のレンズの焦点距離
5. 下記条件式（２−１）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −１．９＜ｆ２／ｆ＜−０．７ … （２−１）
   ただし、
   ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
6. 下記条件式（３−１）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   １．０＜ｆ３／ｆ＜２．７ … （３−１）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
7. 下記条件式（４−１）を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ｄ４／Ｌ＜０．０６ … （４−１）
   ただし、
   ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズとの光軸上の距離
   Ｌ：前記第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
8. 下記条件式（５−１）を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −９．０＜ｆＮ／ｆＰ＜−１．０ … （５−１）
   ただし、
   ｆＮ：前記後群の前記負のレンズの焦点距離
   ｆＰ：前記後群の前記正のレンズの焦点距離
9. 前記第３レンズが物体側に凸形状を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズを搭載したことを特徴とする撮像装置。