JP2008250136A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な光学性能を保持しながら、車載用カメラ等に適した小型化および軽量化の図られた撮像レンズおよび撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側から順に、全体として正のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ１と、最も物体側のレンズＬ２１の物体側の面が物体側に凹面を向けている第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを持つレンズＬ３１および負のパワーを持つレンズＬ３２の接合レンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、全体として負のパワーを持つ第４レンズ群Ｇ４とを備える。第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズＬ２２の像側の面が像側に凸面を向けている。開口絞りＳｔは、第２レンズ群Ｇ２よりも物体側に配置されている。以下の条件を満足することが好ましい。ｆは全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を示す。
２．０＜｜ｆ２／ｆ｜ ……（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いた各種撮像機器、例えば車載用カメラ、および監視カメラ等に用いられる撮像用のレンズ系に関し、特に自動車の前方、側方、または後方などの映像を撮影するための車載用カメラに適した撮像レンズ、ならびに撮像装置に関する。

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、ならびにそれに搭載されるレンズにも小型、軽量化が求められている。一方、車載用カメラや監視カメラなどでは例えば高い耐候性を持ち、真夏の熱帯地域の車内から冬の寒冷地の外気のような広い温範囲で使用可能でありながら、小型で高性能なレンズが求められている。特に車の車内に配置され、前方を監視するようなカメラにおいて、可視域から近赤外域までの広い波長帯で使用可能なことが求められている。特許文献１ないし３には、可視域から近赤外域までの波長帯で使用可能なものとして、物体側から順に、正のパワーの第１レンズ群と、正または負のパワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群とからなる４群構成の望遠レンズ系が開示されている。特許文献１ないし３に記載のレンズ系において、第２レンズ群における最も物体側のレンズは、物体側に凸面を向けている。絞りは第３レンズ群と第４レンズ群との間に配置されている。
特開２００６−６４８２９号公報 特開２００６−９１７１５号公報 特開２００６−９１７１８号公報

上述の性能の他にも、特に車載用カメラとして用いる場合には、車の外観を守るために外部に露出するレンズ部が小さいことも同時に求められる。特許文献１ないし３に記載のレンズ系は、第１レンズ群の径が大きく小型化が不十分である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、良好な光学性能を保持しながら、車載用カメラ等に適した小型化および軽量化の図られた撮像レンズおよび撮像装置を提供することにある。

本発明による撮像レンズは、物体側から順に、全体として正のパワーを持つ第１レンズ群と、最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けている第２レンズ群と、正のパワーを持つレンズおよび負のパワーを持つレンズの接合レンズからなる第３レンズ群と、全体として負のパワーを持つ第４レンズ群とを備えたものである。

本発明による撮像レンズでは、全体として４群構成のレンズ系において、各レンズ群の構成が適切なものとされていることで、良好な光学性能を保持しつつ、小型化および軽量化に有利な性能を得やすくなる。特に、第２レンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹とされていることで、像面湾曲が良好に補正される。同時に、軸外光線が光軸に沿うように屈折されることでレンズ系の径方向の大きさが小さくなる。また、第３レンズ群が正のパワーを持つレンズと負のパワーを持つレンズとの接合レンズとされていることで、可視域から近赤外域までの広い波長帯で色収差が良好に補正される。
そして、さらに、次の好ましい構成を適宜採用して満足することで、光学性能をより良好なものとすることができると共に、小型化および軽量化を図りやすくなる。

本発明による撮像レンズにおいて、第２レンズ群の最も像側のレンズの像側の面が像側に凸面を向けていることが好ましい。これにより、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

また、本発明による撮像レンズは、例えば４群６枚構成または４群５枚構成とすることができる。４群６枚構成とする場合、第１レンズ群が物体側に凸面を向けた正のパワーを持つレンズ１枚からなり、第２レンズ群が物体側から順に物体側に凹面を向けたレンズおよび像側に凸面を向けたレンズの接合レンズからなり、第４レンズ群が物体側の面が凹であり負のパワーを持つレンズ１枚からなることが好ましい。これにより、４群６枚構成のレンズ系において、各レンズ構成がより最適化され、より良好な光学性能を保持しつつ、より小型化および軽量化に有利となる。

４群５枚構成とする場合、第１レンズ群が物体側に凸面を向けた正のパワーを持つレンズ１枚からなり、第２レンズ群が物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ１枚からなり、第４レンズ群が物体側の面が凹であり負のパワーを持つレンズ１枚からなることが好ましい。これにより、４群５枚構成のレンズ系において、各レンズ構成がより最適化され、より良好な光学性能を保持しつつ、より小型化および軽量化に有利となる。

また、本発明による撮像レンズは、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、第２レンズ群の構成が最適化され、諸収差の補正に有利となる。
２．０＜｜ｆ２／ｆ｜ ……（１）
０．３＜｜Ｒ_2A／Ｒ_2B｜＜２ ……（２）
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、Ｒ_2Aは第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、Ｒ_2Bは第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径とする。

また、第２レンズ群は負のパワーを持つレンズを有し、その負のパワーを持つレンズのｄ線に対するアッベ数が４０以下であることが好ましい。これにより、色収差の補正に有利となる。

また、本発明による撮像レンズにおいて、開口絞りは、第２レンズ群より物体側に配置されていることが好ましい。開口絞りを第２レンズ群より物体側に配置することで、諸収差を良好に補正しながら入射瞳位置を前方に持っていくことができ、レンズの露出する面積を小さくすることができる。

また、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、第１レンズの外部に露出する部分の径が小さく抑えられる。
｜ＥＮＰ｜／Ｌ＜０．５ ……（３）
ただし、ＥＮＰは第１レンズ群の最も物体側の面頂点から入射瞳までの距離、Ｌは第１レンズ群の最も物体側の面から撮像面までの距離とする。

第３レンズ群において、接合レンズのうち正のパワーを持つレンズが両凸レンズであり、その両凸レンズのｄ線に対する屈折率とアッベ数をそれぞれＮｐ，νｐ、接合レンズのうち負のパワーを持つレンズのｄ線に対する屈折率とアッベ数をそれぞれＮｎ，νｎとするとき、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、色収差の補正に有利となる。
Ｎｎ−Ｎｐ＜０．４０ ……（４）
νｐ／νｎ＞１．０ ……（５）

また、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、第４レンズ群の焦点距離が最適化され、諸収差の補正に有利となる。
−６．０＜ｆ４／ｆ＜−０．２ ……（６）
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離とする。

本発明による撮像装置は、本発明による撮像レンズと、この撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明の撮像レンズによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られる。

本発明の撮像レンズによれば、全体として４群構成のレンズ系において、各レンズ群の構成を最適化するようにしたので、良好な光学性能を保持しながら、車載用カメラ等に適した小型化および軽量化の図られたレンズ系を実現できる。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、高解像の撮像信号を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図１７）のレンズ構成に対応している。図２〜図１６は、第２〜第１６の構成例を示しており、後述の第２〜第１６の数値実施例（図１８〜図３２）のレンズ構成に対応している。図１〜図１６において、符号Ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。

本実施の形態に係る撮像レンズは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた各種撮像機器、例えば車載用カメラおよび監視カメラ、ならびに携帯端末用カメラ等に用いられる撮像用のレンズ系である。特に自動車の前方、側方、または後方などの映像を撮影するための車載用カメラに適したものである。図５２に、使用例として自動車１に本実施の形態に係る撮像レンズおよび撮像装置を搭載した様子を示す。図５２において、自動車１は、その助手席側の側面の死角範囲を撮像するための車載カメラ２と、自動車１の後方の死角範囲を撮像するための車外カメラ３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像するための車内カメラ４とを備えている。車載カメラ２、車外カメラ３および車内カメラ４はそれぞれが本実施の形態に係る撮像装置として機能しており、それぞれが、例えば図１に示した撮像レンズと、そ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１００とを備えている。

本実施の形態に係る撮像レンズは、全体として４群構成の撮像レンズであり、物体側から順に、全体として正のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ１と、最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けている第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを持つレンズＬ３１および負のパワーを持つレンズＬ３２の接合レンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、全体として負のパワーを持つ第４レンズ群Ｇ４とを備えている。この撮像レンズの結像面Ｓｉｍｇには、ＣＣＤ等の撮像素子１００が配置される。少なくとも、この撮像レンズと撮像素子１００とで、本実施の形態における撮像装置が構成されている。第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＣが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。なお、図２〜図１０では撮像素子１００の図示を省略している。

また、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１００との間以外にも、各レンズの間にローパスフィルタや特定の波長域をカットするようなフィルタが配置されていても良い。また、各レンズ群のいずれかのレンズのレンズ面に各種フィルタと同様の働きをするコートが施されていても良い。

また、必要に応じて各レンズの間に有効径外を通過する光束を遮断する部材を、遮光手段として設けても良い。レンズの有効径外を光束が通過すると、迷光となって像面に達し、ゴーストとなるおそれがある。この遮光手段は、不透明な板材または、各レンズの有効径外に施された不透明な塗料であっても良い。この遮光手段は必要に応じてどのレンズの間に配置しても良い。例えば図５０に示したように、最も像側のレンズに遮光手段１を設けても良い。なお、図５０において、光線２は、最大画角で入射した光束における主光線を示し、光線３は、最大画角で入射した光束における外周光線を示す。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正のパワーを持つレンズ１枚とすることが望ましい。ただし、第１レンズ群Ｇ１は複数のレンズにより構成されていても良い。

第２レンズ群Ｇ２は１枚または複数枚のレンズにより構成されている。第２レンズ群Ｇ２を１枚のレンズにより構成する場合、物体側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズとすることが望ましい。また、複数枚のレンズにより構成する場合、例えば物体側から順に物体側に凹面を向けたレンズと像側に凸面を向けたレンズとの接合レンズで構成することが好ましい。
第２レンズ群Ｇ２が負のパワーを持つレンズを有する場合、その負のパワーを持つレンズｄ線に対するアッベ数は４０以下であることが望ましい。その負のパワーを持つレンズのｄ線に対するアッベ数を４０以下とすることで、軸上の色収差と倍率の色収差を良好に補正することができる。

第３レンズ群Ｇ３における接合レンズは、物体側から順に、正のパワーを持つレンズＬ３１と負のパワーを持つレンズＬ３２とで構成されていることが好ましい。ただし、正のパワーを持つレンズＬ３１を像側に、負のパワーを持つレンズＬ３２を物体側に配置するようにしても良い。
第３レンズ群Ｇ３の接合レンズのうち、負のパワーを持つレンズＬ３２のアッベ数は４０以下であることが望ましい。レンズ群Ｇ３の接合レンズのうち負のパワーを持つレンズＬ３２のアッベ数を４０以下とすることで、軸上の色収差と倍率の色収差を良好に補正することができる。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側の面が凹であり負のパワーを持つ単レンズとすることが望ましい。ただし、第４レンズ群Ｇ４が複数枚のレンズにより構成されていても良い。

開口絞りＳｔは、第２レンズ群Ｇ２よりも物体側に配置されていることが望ましい。第１レンズ群Ｇ１を物体側に凸面を持つ正のパワーを持つレンズとし、開口絞りＳｔを第２レンズ群より物体側に配置することで、収差を良好に補正しながら入射瞳位置を前方に持っていくことができ、レンズの露出する面積を小さくすることができる。特に、開口絞りＳｔを第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置した場合には、コマ収差を良好に補正しながら入射瞳位置を前方に持っていくことができるので、性能上有利な構成となる。また、開口絞りＳｔを第１レンズ群Ｇ１よりも物体側に配置した場合には、入射瞳位置をレンズ系よりも前側に出すことができ、レンズの露出する面積を最小限に抑えることができるので、小型化に有利な構成となる。なお、第１レンズ群Ｇ１を複数のレンズにより構成した場合には、開口絞りＳｔが第１レンズ群内に配置されていても良い。

ここで、図１〜図１０に示した撮像レンズは全体として４群６枚構成の例であり、特に、図１〜図６に示した撮像レンズは、４群６枚構成で開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置された構成例となっている。また、図７〜図１０に示した撮像レンズは、全体として４群６枚構成で開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１の前側に配置された構成例となっている。なお、図１、図３、図４、および図７の構成例は、撮像素子１００としてカバーガラス等の光学部材ＧＣを用いない場合の構成例である。

本実施の形態に係る撮像レンズを４群６枚構成とする場合には、図１〜図１０に示した構成例のように、第１レンズ群Ｇ１が物体側に凸面を向けた正のパワーを持つ１枚のレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２が物体側から順に物体側に凹面を向けたレンズＬ２１および像側に凸面を向けたレンズＬ２２の接合レンズからなり、第４レンズ群Ｇ４が物体側の面が凹であり負のパワーを持つ１枚のレンズＬ４からなることが好ましい。これにより、４群６枚構成のレンズ系において、各レンズ構成がより最適化され、より良好な光学性能を保持しつつ、より小型化および軽量化に有利となる。

また、図１１〜図１６に示した撮像レンズは４群５枚構成の例であり、特に、図１１〜図１４に示した撮像レンズは、４群５枚構成で、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１の前側に配置された構成例となっている。図１５〜図１６に示した撮像レンズは、４群５枚構成で、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置された構成例となっている。

本実施の形態に係る撮像レンズを４群５枚構成とする場合には、図１１〜図１６に示した構成例のように、第１レンズ群Ｇ１が物体側に凸面を向けた正のパワーを持つ１枚のレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２が物体側に凹面を向けた１枚のメニスカスレンズＬ２からなり、第４レンズ群Ｇ４が物体側の面が凹であり負のパワーを持つ１枚のレンズＬ４からなることが好ましい。これにより、４群５枚構成のレンズ系において、各レンズ構成がより最適化され、より良好な光学性能を保持しつつ、より小型化および軽量化に有利となる。

本実施の形態に係る撮像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ（４群６枚の構成例ではレンズＬ２２、４群５枚の構成例ではレンズＬ２）は、その像側の面が像側に凸面を向けていることが好ましい。

また、本実施の形態に係る撮像レンズは、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、第２レンズ群Ｇ２の構成が最適化され、諸収差の補正に有利となる。
２．０＜｜ｆ２／ｆ｜ ……（１）
０．３＜｜Ｒ_2A／Ｒ_2B｜＜２ ……（２）
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、Ｒ_2Aは第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面の曲率半径、Ｒ_2Bは第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面の曲率半径とする。

また、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、最も物体側のレンズＬ１の外部に露出する部分の径が小さく抑えられる。
｜ＥＮＰ｜／Ｌ＜０．５ ……（３）
ただし、ＥＮＰは第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面頂点から入射瞳までの距離、Ｌは第１レンズ群の最も物体側の面から撮像面までの距離とする。ＥＮＰは、開口絞りＳｔが、最も物体側のレンズＬ１よりも物体側にあるときは、図５１に示したような距離となる。また、開口絞りＳｔが、最も物体側のレンズＬ１よりも像側にあるときは、図５０に示したような距離となる。

第３レンズＧ３において、接合レンズのうち正のパワーを持つレンズＬ３１が両凸レンズであり、その両凸レンズのｄ線に対する屈折率とアッベ数をそれぞれＮｐ，νｐ、接合レンズのうち負のパワーを持つレンズＬ３２のｄ線に対する屈折率とアッベ数をそれぞれＮｎ，νｎとするとき、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、色収差の補正に有利となる。
Ｎｎ−Ｎｐ＜０．４０ ……（４）
νｐ／νｎ＞１．０ ……（５）

また、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離が最適化され、諸収差の補正に有利となる。
−６．０＜ｆ４／ｆ＜−０．２ ……（６）
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ４は第４レンズ群Ｇ４の焦点距離とする。

また、以下の条件を満足することが好ましい。
１．０＜ｆ１／ｆ＜６．５ ……（７）
０．４＜ｆ３／ｆ＜２．０ ……（８）
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群Ｇ１の焦点距離とする。

本実施の形態に係る撮像レンズを、例えば車載カメラのような厳しい環境下において使用する場合、最も物体側のレンズＬ１の材質として耐水性、耐酸性、耐薬品性等が良い材質を用いることが望ましい。また、最も物体側のレンズＬ１の材質として堅い材質を用いることが望ましい。

また、例えば車載カメラのような広い温度範囲で使用する場合、使用する材質は線膨張係数の小さいものを使用することが望ましい。このため、広い温度範囲でも使用可能なように第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４の各レンズはすべてガラスで構成されていることが望ましい。この場合、安価な撮像レンズを作製するためには、すべての面が球面により構成されていることが望ましい。

後述の実施例は各レンズがすべてガラス球面レンズにより構成されているが、各収差をより良好に補正するためには非球面を使用しても良い。この場合、非球面をより精度良く作製するためにはレンズの材質としてプラスチックを用いても良い。また、レンズの材質として透明なセラミックスを用いても良い。

第２レンズ群Ｇ２を物体側に凹面を向けたレンズＬ２１と像側に凸面を向けたレンズＬ２２の接合レンズとする場合、物体側に凹面を向けたレンズＬ２１と像側に凸面を向けたレンズＬ２１の材質は同じものを用いても良い。

次に、以上のように構成された撮像レンズの作用および効果、特に条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。

本実施の形態に係る撮像レンズでは、全体として４群構成のレンズ系において、各レンズ群の構成が適切なものとされていることで、良好な光学性能を保持しつつ、小型化および軽量化に有利な性能を得やすくなる。特に、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹とされていることで、像面湾曲が良好に補正される。同時に、軸外光線が光軸に沿うように屈折されることでレンズ系の径方向の大きさが小さくなる。また、第３レンズ群Ｇ３が正のパワーを持つレンズＬ３１と負のパワーを持つレンズＬ３２との接合レンズとされていることで、可視域から近赤外域までの広い波長帯で色収差が良好に補正される。また、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズの像側の面を、像側に凸面を向けた構成とすることで、像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。

また、本実施の形態に係る撮像レンズでは、第１レンズ群Ｇ１を物体側に凸面を向けた正のパワーを持つ１枚のレンズＬ１により構成することで、コマ収差を良好に補正することが可能となる。また、第４レンズ群Ｇ４を物体側の面が凹であり負のパワーを持つ１枚のレンズＬ４とすることで、バックフォーカスを長くすると共に像面湾曲も良好に補正することができる。

本実施の形態に係る撮像レンズを、図１〜図１０に示した構成例のように全体として４群６枚構成とし、第２レンズ群Ｇ２を物体側から順に物体側に凹面を向けたレンズＬ２１および像側に凸面を向けたレンズＬ２２の接合レンズで構成した場合には、特に、第２レンズ群Ｇ２において、可視域から近赤外域まで広い波長範囲で軸上の色収差と倍率の色収差とを良好に補正することが可能となる。

また、本実施の形態に係る撮像レンズを、図１１〜図１６に示した構成例のように全体として４群５枚構成とし、第２レンズ群Ｇ２を物体側に凹面を向けた１枚のメニスカスレンズＬ２で構成した場合には、特に、第２レンズ群Ｇ２において、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

条件式（１），（２）は、第２レンズ群Ｇ２の構成に関する。条件式（１），（２）を満足して第２レンズ群Ｇ２のパワーが比較的弱いことが好ましい。特に条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２の適切な焦点距離を規定している。条件式（１）の下限を超えると球面収差が大きくなり、良好な像を得ることが困難となるので好ましくない。また、条件式（２）の上限または下限を超えると、像面湾曲を良好に補正することが困難となるので好ましくない。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面頂点から入射瞳までの距離ＥＮＰと、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から撮像面までの距離Ｌとの適切な関係を規定している。条件式（３）を満足することで、最も物体側のレンズＬ１の外部に露出するレンズ部を小さくすることができる。条件式（３）の範囲を超えると、最も物体側のレンズＬ１の外部に露出する部分が大きくなり、例えば車載用カメラとして使用される場合、車の外観を乱してしまうおそれがあるので好ましくない。

条件式（４），（５）は、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズの適切な硝材を規定している。条件式（４）の下限を超えると、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズの接合面の曲率半径が小さくなってしまい、加工が困難となる。条件式（５）の範囲を超えると、軸上色収差と倍率の色収差とを良好に補正することが困難となる。条件式（４），（５）を満足すると共に、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズのうち正のパワーを持つレンズＬ３１を両凸レンズとすることが望ましい。第３レンズ群Ｇ３の接合レンズのうち正のパワーを持つレンズＬ３１を両凸レンズとすることで、正のレンズのパワーを強くすることができ、色収差の補正上有利である。

条件式（６）は、第４レンズ群Ｇ４の適切な焦点距離を規定している。条件式（６）の上限を超えると第４レンズ群Ｇ４の負のパワーを持つレンズＬ４のパワーが弱くなり、像面湾曲の補正のため前後面の曲率半径の絶対値が近いメニスカスレンズとなってしまうため加工が困難となる。条件式（６）の下限を超えると、コマ収差と共に像面湾曲が増大し、良好な像を得ることが困難となる。

条件式（７）は、第１レンズ群Ｇ１の適切な焦点距離を規定している。条件式（７）の上限を超えると、コマ収差を良好に補正することが困難となる。条件式（７）の下限を超えると、バックフォーカスが短くなると共に像面湾曲の補正も困難となる。

条件式（８）は、第３レンズ群Ｇ３の適切な焦点距離を規定している。条件式（８）の上限および下限を超えると色収差の補正が困難となる。

また、この撮像レンズでは、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。条件式（９）は、最も物体側のレンズＬ１の外部に露出する部分の大きさに関するものである。例えば車載カメラのような用途で使用される場合、車の外観を乱さないため露出するレンズ径が小さいことが望ましい。具体的には、開口絞りＳｔが最も物体側のレンズＬ１より物体側にあるときは絞り系をＸ（図５１参照）、絞りが最も物体側のレンズＬ１と物体側から２番目のレンズの間に配置されている場合には、最も物体側のレンズＬ１の有効径をＸ（図５０参照）とするとき、条件式（９）のように、Ｘ／Ｌが０．５以下であることが望ましい。
Ｘ／Ｌ≦０．５０ ……（９）

以上のようにして、本実施の形態に係る撮像レンズによれば、全体として４群構成のレンズ系において、各レンズ群の構成を最適化するようにしたので、良好な光学性能を保持しながら、車載用カメラ等に適した小型化および軽量化の図られたレンズ系を実現できる。また、本実施の形態に係る撮像装置によれば、本実施の形態に係る高性能の撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、高解像の撮像信号を得ることができる。

次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１〜第１６の数値実施例をまとめて説明する。
図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例１として、図１７に示す。図１７に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉ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ようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊは、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。

以上の実施例１に係る撮像レンズと同様にして、図２〜図１６に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２〜１６として、図１８〜図３２に示す。また、図３３には、レンズ枚数および開口絞り位置と上述の各条件式に関する値とを各実施例についてまとめたものを示す。図３３から分かるように、各実施例の値が、各条件式の数値範囲内となっている。

なお、実施例１〜６に係る撮像レンズは、４群６枚構成で、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置された構成となっている。実施例７〜１０に係る撮像レンズは、４群６枚構成で、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１の前側に配置された構成となっている。実施例１１〜１４に係る撮像レンズは、４群５枚構成で、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１の前側に配置された構成となっている。実施例１５〜１６に係る撮像レンズは、４群５枚構成で、開口絞りＳｔが第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置された構成となっている。また、実施例１、実施例３、実施例４、および実施例７に係る撮像レンズは、撮像素子１００としてカバーガラス等の光学部材ＧＣを用いない場合に最適化された実施例である。

図３４（Ａ）〜図３４（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係る撮像レンズにおける、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。各収差図には、ｅ線（５４６．０７ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および倍率色収差図には、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ），ｓ線（８５２．１１）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮｏ．はＦ値、ωは半画角を示す。

同様にして、実施例２〜１６に係る撮像レンズにおける諸収差を、図３５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）〜図４９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、各レンズ群の構成を最適化するようにしたので、良好な光学性能を保持しながら、車載用カメラ等に適した小型化および軽量化の図られたレンズ系を実現できている。

なお、本発明は、上記実施の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などは、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。

本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第８の構成例を示すものであり、実施例８に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第９の構成例を示すものであり、実施例９に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１０の構成例を示すものであり、実施例１０に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１１の構成例を示すものであり、実施例１１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１２の構成例を示すものであり、実施例１２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１３の構成例を示すものであり、実施例１３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１４の構成例を示すものであり、実施例１４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１５の構成例を示すものであり、実施例１５に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１６の構成例を示すものであり、実施例１６に対応するレンズ断面図である。 本発明の実施例１に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例２に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例３に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例４に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例５に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例６に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例７に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例８に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例９に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１０に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１１に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１２に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１３に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１４に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１５に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例１６に係る撮像レンズのレンズデータを示す図である。 条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。 本発明の実施例１に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例２に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例３に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例４に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例５に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例６に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例７に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例８に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例９に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１０に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１１に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１２に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１３に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１４に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１５に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例１６に係る撮像レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 最も物体側のレンズ面よりも像側に開口絞りがある場合の入射瞳位置等を示す説明図である。 最も物体側に開口絞りがある場合の入射瞳位置等を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像装置を自動車に搭載した例を示す全体構成図である。

符号の説明

Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｇ４…第４レンズ群、Ｓｔ…開口絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸、１００…撮像素子。

Claims (12)

1. 物体側から順に、
   全体として正のパワーを持つ第１レンズ群と、
   最も物体側のレンズの物体側の面が物体側に凹面を向けている第２レンズ群と、
   正のパワーを持つレンズおよび負のパワーを持つレンズの接合レンズからなる第３レンズ群と、
   全体として負のパワーを持つ第４レンズ群と
   を備えたことを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記第２レンズ群の最も像側のレンズの像側の面が像側に凸面を向けている
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 前記第１レンズ群が物体側に凸面を向けた正のパワーを持つレンズ１枚からなり、
   前記第２レンズ群が物体側から順に物体側に凹面を向けたレンズおよび像側に凸面を向けたレンズの接合レンズからなり、
   前記第４レンズ群が物体側の面が凹であり負のパワーを持つレンズ１枚からなる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像レンズ。
4. 前記第１レンズ群が物体側に凸面を向けた正のパワーを持つレンズ１枚からなり、
   前記第２レンズ群が物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ１枚からなり、
   前記第４レンズ群が物体側の面が凹であり負のパワーを持つレンズ１枚からなる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像レンズ。
5. 以下の条件を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   ２．０＜｜ｆ２／ｆ｜ ……（１）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
   とする。
6. 以下の条件を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   ０．３＜｜Ｒ_2A／Ｒ_2B｜＜２ ……（２）
   ただし、
   Ｒ_2A：第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
   Ｒ_2A：第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径
   とする。
7. 前記第２レンズ群は負のパワーを持つレンズを有し、その負のパワーを持つレンズのｄ線に対するアッベ数が４０以下である
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
8. 前記第２レンズ群より物体側に開口絞りが配置されている
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
9. 以下の条件を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
   ｜ＥＮＰ｜／Ｌ＜０．５ ……（３）
   ただし、
   ＥＮＰ：第１レンズ群の最も物体側の面頂点から入射瞳までの距離
   Ｌ：第１レンズ群の最も物体側の面から撮像面までの距離
   とする。
10. 前記第３レンズ群において、
    前記接合レンズのうち正のパワーを持つレンズが両凸レンズであり、その両凸レンズのｄ線に対する屈折率とアッベ数をそれぞれＮｐ，νｐ、
    前記接合レンズのうち負のパワーを持つレンズのｄ線に対する屈折率とアッベ数をそれぞれＮｎ，νｎとするとき、以下の条件を満足する
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    Ｎｎ−Ｎｐ＜０．４０ ……（４）
    νｐ／νｎ＞１．０ ……（５）
11. 以下の条件を満足する
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
    −６．０＜ｆ４／ｆ＜−０．２ ……（６）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
    とする。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の撮像レンズと、
    前記撮像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
    を備えたことを特徴とする撮像装置。

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