JP2010145828A

JP2010145828A - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP2010145828A
Application number: JP2008324158A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mitsuhashi; 隆広三觜; Lai Wei; 来未
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01
Also published as: WO2010071077A1

Abstract

【課題】ゴーストの発生を抑制しつつ、周辺光量の低下を防止し、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することができる、小型、高性能の撮像レンズを提供する。
【解決手段】この撮像レンズは、物体側から順に、物体側へ凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ₁₁と、正の屈折力を有する第２レンズＬ₁₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₁₃と、負の屈折力を有する第４レンズＬ₁₄と、像面ＩＭＧ側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズＬ₁₅と、が配置されて構成される。第１レンズＬ₁₁と第２レンズＬ₁₂の間には、開口絞りＳＴＯＰが設けられている。また、第３レンズＬ₁₃と第４レンズＬ₁₄とは接合されている。そして、所定の条件を満足することにより、光学系のコンパクト性を損なうことなく、ゴーストの発生を抑制しつつ、周辺光量の低下を防止し、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅｄＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの固体撮像素子が備えられた撮像装置に好適な小型軽量の撮像レンズに関する。

近年、車両への搭載が可能な撮像装置（車載カメラ）が普及してきている。特に、車載カメラとして、高ダイナミックレンジカメラを用い、撮影した画像中の人や物を認識する手法を取り入れているものがある。このような車載カメラには、小型、簡易な構成で、明るい像が得られる信頼性の高いレンズが求められる。

このような車載カメラに搭載することが可能な、小型、簡易な構成の撮像レンズがいくつか提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。

特開２００７−１２７９５４号公報

車載カメラには、画像を認識する際、たとえ画面の周辺部であっても撮像した人や物を正確に認識できるように、周辺部にまで多くの光が入る明るいレンズが要求される。特に夜間の使用にも耐えられるようにするために、かかる要求が強い。

しかしながら、特許文献１に記載の撮像レンズは、射出瞳位置が像面に近いため、像面への光線入射角が大きくなり、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を使用する場合、周辺光量の低下を招くという問題がある。また、簡易な構成ではあるものの、非点収差の補正が不十分であるという問題もある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ゴーストの発生を抑制しつつ、周辺光量の低下を防止し、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することができる、小型、高性能の撮像レンズを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる撮像レンズは、物体側から順に配置された、前記物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズと、正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、負の屈折力を有する第４レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズと、を備え、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に開口絞りを配置し、前記第３レンズと前記第４レンズとを接合したことを特徴とする。

この請求項１に記載の発明によれば、光学系の最物体側面に凹面を形成し、最像側面に凸面を形成したことにより、前記最物体側面で像側へ反射される光が原因となって発生するゴースト、および前記最像側面と撮像素子との間で発生するゴーストを効果的に抑制することができる。また、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に開口絞りを配置したことにより、光学系周辺部の光量が多くなり、周辺部まで明るい像が得られる。さらに、前記第３レンズと前記第４レンズとを接合したことにより、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することができる。

また、請求項２の発明にかかる撮像レンズは、請求項１に記載の発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１）ＥＸＰ／（Ｌ／ｆ）＞６．０
ただし、ＥＸＰは当該撮像レンズにおける射出瞳位置から像面までの距離、Ｌは当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離、ｆは当該撮像レンズの焦点距離を示す。

この請求項２に記載の発明によれば、良好な射出瞳位置を規定することができ、射出瞳位置が像面に近づき過ぎることにより発生する周辺光量の低下を防止することができる。

また、請求項３の発明にかかる撮像レンズは、請求項１または２に記載の発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（２） −０．４＜（Ｌ／ｆ）／Ｒ₁＜−０．２
ただし、Ｌは当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離、ｆは当該撮像レンズの焦点距離、Ｒ₁は当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）の曲率半径を示す。

この請求項３に記載の発明によれば、光学系の最物体側面で像側へ反射される光が原因となって発生するゴーストをより効果的に抑制することができる。また、非点収差を効果的に補正することができる。

この発明によれば、光学系の最物体側面で像側へ反射される光が原因となって発生するゴースト、および前記最像側面と撮像素子との間で発生するゴーストを効果的に抑制しつつ、周辺光量の低下を防止し、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することが可能な、小型、高性能の撮像レンズを提供することができるという効果を奏する。

以下、この発明にかかる撮像レンズの好適な実施の形態を詳細に説明する。

この発明の実施の形態にかかる撮像レンズは、物体側から順に配置された、前記物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズと、正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、負の屈折力を有する第４レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズと、を備えている。

この実施の形態にかかる撮像レンズは、デジタルビデオカメラに用いることを想定している。一般に、デジタルビデオカメラに搭載されている撮像素子の受光面は数十パーセント程度の高い光の反射率を有しているため、そこで反射された光がゴーストを発生させる原因となる。そこで、このようなゴーストの発生を抑制するために撮像レンズの構成に特別の配慮が必要になる。

この実施の形態にかかる撮像レンズは、前述のように、撮像レンズの最終面に該当する第５レンズの像側面に凸面を形成したことにより、前記最終面で再反射される撮像素子での反射光を起因とする光を光軸から離れた方向に向かわせ、ゴースト光の輝度を低下させることができる。また、前記第１レンズの物体側面に凹面を形成したことにより、撮像レンズの最物体側面が像側へ反射する光が原因となって発生するゴーストを低減することができる。

また、この実施の形態にかかる撮像レンズでは、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に開口絞りを配置したことにより、光学系周辺部の光量が多くなり、周辺部まで明るい像が得られる。さらに、前記第３レンズと前記第４レンズとを接合したことにより、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することができる。

また、デジタルビデオカメラ、特に車載カメラでは、夜間に使用する場合もあるため、画像を認識する際、たとえ画面の周辺部であっても撮像した人や物を正確に認識できるように、周辺部にまで多くの光が入る明るいレンズが要求される。すなわち、周辺光量の低下が生じないレンズが要求される。周辺光量の低下を抑制するためには、射出瞳位置の最適化が必要になる。

図１は、この発明の実施の形態にかかる撮像レンズの射出瞳位置を説明するための図である。図１に示すように、射出瞳は撮像レンズの最像側面（最終面）からの最外光束の主光線（斜光線束の中心の光線）と光軸との交点に位置する。周辺光量の低下は、射出瞳位置が像面に近づきすぎることにより発生する。周辺光量の低下を抑制するためには、像面から射出瞳位置までの距離を適切に設定することが必要になる。

そこで、この実施の形態にかかる撮像レンズでは、当該撮像レンズにおける射出瞳位置から像面までの距離をＥＸＰ、当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離をＬ、当該撮像レンズの焦点距離をｆとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（１）ＥＸＰ／（Ｌ／ｆ）＞６．０

条件式（１）は、適切な射出瞳位置を規定するための式である。この条件式（１）を満足することにより、周辺光量の低下を防止することができる。

さらに、この実施の形態にかかる撮像レンズでは、当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離をＬ、当該撮像レンズの焦点距離をｆ、当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）の曲率半径をＲ₁とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（２） −０．４＜（Ｌ／ｆ）／Ｒ₁＜−０．２

条件式（２）は、撮像レンズの第１面（最物体側面）の曲率を規定する式である。この条件式（２）を満足することにより、撮像レンズの最物体側面で像側へ反射される光が原因となって発生するゴーストをより効果的に抑制することができる。また、非点収差を効果的に補正することができる。

ところで、条件式（２）においてその上限を超えると、撮像レンズの最物体側面の曲率が大きくなり平面に近い形状になる。撮像素子の受光面で反射された光は撮像レンズの最物体側面でも再反射されるが、再反射される面が平面に近い場合、再反射光は入射光に近い光路を辿るため、結像状態に近くなり輝度の高いゴースト像が形成されることになる。一方、条件式（１）においてその下限を下回ると、非点収差の補正が困難になり、周辺部での画像劣化が顕著になる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる撮像レンズは、上記のような特徴を備えているので、光学系のコンパクト性を損なうことなく、撮像レンズの最像側面と撮像素子との間で発生するゴースト、および撮像レンズの最物体側面で像側へ反射される光が原因となって発生するゴーストを抑制することができる。加えて、周辺光量の低下を防止し、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することもできる。

以下、この発明にかかる撮像レンズの実施例を示す。

（実施例１）
図２は、実施例１にかかる撮像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。この撮像レンズは、単焦点レンズであり、図示しない物体側から順に、前記物体側へ凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ₁₁と、正の屈折力を有する第２レンズＬ₁₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₁₃と、負の屈折力を有する第４レンズＬ₁₄と、像面ＩＭＧ側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズＬ₁₅と、が配置されて構成される。第２レンズＬ₁₂の物体側面には、開口絞りＳＴＯＰが設けられている。第３レンズＬ₁₃と第４レンズＬ₁₄とは接合されている。なお、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。また、必要に応じて、第５レンズＬ₁₅と像面ＩＭＧとの間に、カバーガラスやフィルタなどの光学素子を配置することができる。

以下、実施例１にかかる撮像レンズに関する各種数値データを示す。

撮像レンズ全系の焦点距離（ｆ）＝7.0
Ｆナンバ＝2.0
半画角（ω）＝24.2°
物体距離（撮像レンズ第１面から物体までの距離）＝∞
撮像レンズにおける射出瞳位置から像面までの距離（ＥＸＰ）＝13.1
撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離（Ｌ）＝14.6
撮像レンズにおける第１面の曲率半径（Ｒ₁）＝-7.000
最大像高＝3.0

（条件式（１）に関する数値）
ＥＸＰ／（Ｌ／ｆ）＝6.25

（条件式（２）に関する数値）
（Ｌ／ｆ）／Ｒ₁＝-0.29

ｒ₁＝-7.000
ｄ₁＝1.00 ｎｄ₁＝1.58913 νｄ₁＝61.18
ｒ₂＝6.037
ｄ₂＝0.36
ｒ₃＝24.238
ｄ₃＝1.45 ｎｄ₂＝1.88300 νｄ₂＝40.78
ｒ₄＝-7.279
ｄ₄＝0.10
ｒ₅＝5.725
ｄ₅＝2.74 ｎｄ₃＝1.88300 νｄ₃＝40.78
ｒ₆＝-10.401
ｄ₆＝0.50 ｎｄ₄＝1.92286 νｄ₄＝20.88
ｒ₇＝5.368
ｄ₇＝0.80
ｒ₈＝-21.359
ｄ₈＝1.55 ｎｄ₅＝1.88300 νｄ₅＝40.78
ｒ₉＝-5.372
ｄ₉＝6.10
ｒ₁₀＝∞（像面）

また、図３は、実施例１にかかる撮像レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における諸収差図である。なお、非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれサジタル方向、タンジェンタル方向の収差を表す。

（実施例２）
図４は、実施例２にかかる撮像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。この撮像レンズは、単焦点レンズであり、図示しない物体側から順に、前記物体側へ凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ₂₁と、正の屈折力を有する第２レンズＬ₂₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₂₃と、負の屈折力を有する第４レンズＬ₂₄と、像面ＩＭＧ側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズＬ₂₅と、が配置されて構成される。第２レンズＬ₂₂の物体側面には、開口絞りＳＴＯＰが設けられている。第３レンズＬ₂₃と第４レンズＬ₂₄とは接合されている。なお、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。また、必要に応じて、第５レンズＬ₂₅と像面ＩＭＧとの間に、カバーガラスやフィルタなどの光学素子を配置することができる。

以下、実施例２にかかる撮像レンズに関する各種数値データを示す。

撮像レンズ全系の焦点距離（ｆ）＝7.0
Ｆナンバ＝2.0
半画角（ω）＝24.2°
物体距離（撮像レンズ第１面から物体までの距離）＝∞
撮像レンズにおける射出瞳位置から像面までの距離（ＥＸＰ）＝12.6
撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離（Ｌ）＝14.0
撮像レンズにおける第１面の曲率半径（Ｒ₁）＝-5.368
最大像高＝3.0

（条件式（１）に関する数値）
ＥＸＰ／（Ｌ／ｆ）＝6.31

（条件式（２）に関する数値）
（Ｌ／ｆ）／Ｒ₁＝-0.37

ｒ₁＝-5.368
ｄ₁＝0.50 ｎｄ₁＝1.51633 νｄ₁＝64.15
ｒ₂＝6.014
ｄ₂＝0.48
ｒ₃＝24.279
ｄ₃＝1.45 ｎｄ₂＝1.88300 νｄ₂＝40.78
ｒ₄＝-6.442
ｄ₄＝0.10
ｒ₅＝6.106
ｄ₅＝2.74 ｎｄ₃＝1.88300 νｄ₃＝40.78
ｒ₆＝-7.552
ｄ₆＝0.50 ｎｄ₄＝1.92286 νｄ₄＝20.88
ｒ₇＝5.423
ｄ₇＝0.80
ｒ₈＝-17.199
ｄ₈＝1.55 ｎｄ₅＝1.88300 νｄ₅＝40.78
ｒ₉＝-5.346
ｄ₉＝5.90
ｒ₁₀＝∞（像面）

また、図５は、実施例２にかかる撮像レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における諸収差図である。なお、非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれサジタル方向、タンジェンタル方向の収差を表す。

（実施例３）
図６は、実施例３にかかる撮像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。この撮像レンズは、単焦点レンズであり、図示しない物体側から順に、前記物体側へ凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ₃₁と、正の屈折力を有する第２レンズＬ₃₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₃₃と、負の屈折力を有する第４レンズＬ₃₄と、像面ＩＭＧ側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズＬ₃₅と、が配置されて構成される。第１レンズＬ₃₁の像面ＩＭＧ側面には、開口絞りＳＴＯＰが設けられている。第３レンズＬ₃₃と第４レンズＬ₃₄とは接合されている。なお、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。また、必要に応じて、第５レンズＬ₃₅と像面ＩＭＧとの間に、カバーガラスやフィルタなどの光学素子を配置することができる。

以下、実施例３にかかる撮像レンズに関する各種数値データを示す。

撮像レンズ全系の焦点距離（ｆ）＝7.0
Ｆナンバ＝2.0
半画角（ω）＝24.2°
物体距離（撮像レンズ第１面から物体までの距離）＝∞
撮像レンズにおける射出瞳位置から像面までの距離（ＥＸＰ）＝13.8
撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離（Ｌ）＝14.6
撮像レンズにおける第１面の曲率半径（Ｒ₁）＝-6.520
最大像高＝3.0

（条件式（１）に関する数値）
ＥＸＰ／（Ｌ／ｆ）＝6.65

（条件式（２）に関する数値）
（Ｌ／ｆ）／Ｒ₁＝-0.31

ｒ₁＝-6.520
ｄ₁＝1.00 ｎｄ₁＝1.58913 νｄ₁＝61.18
ｒ₂＝6.021
ｄ₂＝0.36
ｒ₃＝21.122
ｄ₃＝1.43 ｎｄ₂＝1.88300 νｄ₂＝40.78
ｒ₄＝-6.940
ｄ₄＝0.10
ｒ₅＝5.973
ｄ₅＝2.87 ｎｄ₃＝1.88300 νｄ₃＝40.78
ｒ₆＝-8.200
ｄ₆＝0.50 ｎｄ₄＝1.92286 νｄ₄＝20.88
ｒ₇＝5.548
ｄ₇＝0.70
ｒ₈＝-15.467
ｄ₈＝1.50 ｎｄ₅＝1.88300 νｄ₅＝40.78
ｒ₉＝-5.078
ｄ₉＝5.90
ｒ₁₀＝∞（像面）

また、図７は、実施例３にかかる撮像レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における諸収差図である。なお、非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれサジタル方向、タンジェンタル方向の収差を表す。

なお、上記数値データにおいて、ｒ₁，ｒ₂，・・・・はレンズなどの曲率半径、ｄ₁，ｄ₂，・・・・は各レンズの肉厚またはそれらの面間隔、ｎｄ₁，ｎｄ₂，・・・・は各レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄ₁，νｄ₂，・・・・は各レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数を示している。

以上説明したように、上記各実施例の撮像レンズによれば、上記条件式を満足することで、光学系のコンパクト性を損なうことなく、撮像レンズの最像側面と撮像素子との間で発生するゴースト、および撮像レンズの最物体側面で像側へ反射される光が原因となって発生するゴーストを抑制することができる。加えて、周辺光量の低下を防止し、各レンズで発生する諸収差を良好に補正することもできる。

以上のように、この発明の撮像レンズは、固体撮像素子が搭載されたデジタルビデオカメラに有用であり、特に、画面の周辺部であっても撮像した人や物を正確に認識することが要求される車載カメラに最適である。

この発明の実施の形態にかかる撮像レンズの射出瞳位置を説明するための図である。実施例１にかかる撮像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例１にかかる撮像レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における諸収差図である。実施例２にかかる撮像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例２にかかる撮像レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における諸収差図である。実施例３にかかる撮像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例３にかかる撮像レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における諸収差図である。

符号の説明

Ｌ₁₁，Ｌ₂₁，Ｌ₃₁ 第１レンズ
Ｌ₁₂，Ｌ₂₂，Ｌ₃₂ 第２レンズ
Ｌ₁₃，Ｌ₂₃，Ｌ₃₃ 第３レンズ
Ｌ₁₄，Ｌ₂₄，Ｌ₃₄ 第４レンズ
Ｌ₁₅，Ｌ₂₅，Ｌ₃₅ 第５レンズ
ＳＴＯＰ開口絞り
ＩＭＧ像面

Claims

物体側から順に配置された、前記物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズと、正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、負の屈折力を有する第４レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５レンズと、を備え、
前記第１レンズと前記第２レンズとの間に開口絞りを配置し、
前記第３レンズと前記第４レンズとを接合したことを特徴とする撮像レンズ。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
（１）ＥＸＰ／（Ｌ／ｆ）＞６．０
ただし、ＥＸＰは当該撮像レンズにおける射出瞳位置から像面までの距離、Ｌは当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離、ｆは当該撮像レンズの焦点距離を示す。
以下の条件式を満足す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。
（２） −０．４＜（Ｌ／ｆ）／Ｒ₁＜−０．２
ただし、Ｌは当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）から像面までの距離、ｆは当該撮像レンズの焦点距離、Ｒ₁は当該撮像レンズにおける第１面（最物体側面）の曲率半径を示す。