JP7101301B1 - 撮像レンズ - Google Patents

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Abstract

Figure 0007101301000001
【課題】近年、車載カメラ用の高画素用ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子が普及している。フロントセンシングカメラではより遠くの物体を認識する為の良好な光学特性、夜間認識率向上の為の明るいＦ値を有するレンズが求められている。
【解決の手段】物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、正の屈折力を有する第６レンズ、負の屈折力を有する第７レンズが配置され、所定の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズに関する発明であり、特に高画素用ＣＣＤ、ＣＭＯＳを用いたフロントセンシングカメラに適した画角を備え良好な光学特性を有し、Ｆ値（以下、Ｆｎｏとする）が、１．４３以下の明るい７枚のレンズで構成される撮像レンズに関する発明である。
近年、自動運転に必要となるフロントセンシングカメラでは被写体（前方の走行車や障害物、センターライン、道路標識等）の画像認識精度が高いことが要求される。
その為、画像認識精度を上げる為センサの大型化、高解像化への傾向がある。更に夜間での認識向上の為より明るいＦｎｏを有する撮像レンズが求められている。
特許文献１の実施例に開示された撮像レンズは、物体から順に正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、正の屈折力を有する第６レンズ、正の屈折力を有する第７レンズで構成され良好な光学特性を有する撮像レンズが提案されているが、第１レンズの物体側面の曲率半径と第１レンズの中心厚の関係、第２レンズの焦点距離と撮像レンズ全体の焦点距離の関係、第４レンズの焦点距離と第１レンズの焦点距離の関係が不十分な為に、Ｆｎｏは１．９０と暗く不十分であった。
特開２０１７－１２５９７８号公報
本発明の目的は、良好な光学特性を有し、明るいＦｎｏを有する７枚のレンズで構成される撮像レンズの提供である。
上記目的を達成するために、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、正の屈折力を有する第６レンズ、負の屈折力を有する第７レンズで構成された撮像レンズで、第１レンズの物体側面の曲率半径と第１レンズの中心厚の関係、第２レンズの焦点距離と撮像レンズ全体の焦点距離の関係、第４レンズの焦点距離と第１レンズの焦点距離の関係を鋭意検討した結果、従来技術の課題が改善された撮像レンズを得ることを見出し、本発明に到達した。
請求項１記載の撮像レンズは、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、正の屈折力を有する第６レンズ、負の屈折力を有する第７レンズが配置され且つ、以下の条件式（１）～（３）を満足する。
-５５．００≦Ｒ１／ｄ１≦－１８．００ （１）
１．４２≦ｆ２／ｆ≦１．９６ （２）
２．７０≦ｆ４／ｆ１≦１０．１０ （３）
但し、
ｆ：撮像レンズＬＡ全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
Ｒ１：第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径
ｄ１：第１レンズＬ１の中心厚
である。
請求項２記載の撮像レンズは、第１の発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（４）を満足する。
－１．００≦Ｒ８／Ｒ９≦１１．２０ （４）
但し、
Ｒ８：第５レンズＬ５の物体側面の曲率半径
Ｒ９：第５レンズＬ５の像面側面の曲率半径
である。
請求項３記載の撮像レンズは、第１の発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（５）を満足する。
１．２９≦Ｒ１１／Ｒ１２≦２．１６ （５）
但し、
Ｒ１１：第７レンズＬ７の物体側面の曲率半径
Ｒ１２：第７レンズＬ７の像面側面の曲率半径
である。
請求項４記載の撮像レンズは、第１の発明の撮像レンズにおいて、以下の条件式（６）を満足する。
－１１．００≦ｆ７／ｆ≦－１．４５ （６）
但し、
ｆ：撮像レンズＬＡ全体の焦点距離
ｆ７：第７レンズの焦点距離
である。
本発明によれば、特に高画素用ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子を使用した車載向けフロントセンシングカメラに適した画角を備え良好な光学特性を有し、明るいＦｎｏを有する７枚のレンズで構成される撮像レンズを提供することができる。
本発明の実施例１の撮像レンズＬＡの概略構成を示す図。 本発明の実施例１の撮像レンズＬＡの球面収差を示す図。 本発明の実施例１の撮像レンズＬＡの像面湾曲、歪曲収差を示す図。 本発明の実施例１の撮像レンズＬＡの倍率色収差を示す図。 本発明の実施例２の撮像レンズＬＡの概略構成を示す図。 本発明の実施例２の撮像レンズＬＡの球面収差を示す図。 本発明の実施例２の撮像レンズＬＡの像面湾曲、歪曲収差を示す図。 本発明の実施例２の撮像レンズＬＡの倍率色収差を示す図。 本発明の実施例３の撮像レンズＬＡの概略構成を示す図。 本発明の実施例３の撮像レンズＬＡの球面収差を示す図。 本発明の実施例３の撮像レンズＬＡの像面湾曲、歪曲収差を示す図。 本発明の実施例３の撮像レンズＬＡの倍率色収差を示す図。
本発明に係る撮像レンズの実施形態について説明する。この撮像レンズＬＡは、物体側から像面側へ向かって、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７が配置された７枚構成のレンズ系を備えている。第７レンズＬ７と像面との間に、ガラス平板ＧＦが配置される。このガラス平板ＧＦとしては、カバーガラス、及び、各種フィルターなどを想定したものである。本発明において、ガラス平板ＧＦは、異なる位置に配置されてもよく、省略した構成も可能である。また、第１レンズ～第７レンズは、何れもガラス材質であってもよい。
第１レンズＬ１は、負の屈折力を有するレンズであり、第２レンズＬ２は、正の屈折力を有するレンズであり、第３レンズＬ３は、正の屈折力を有するレンズであり、第４レンズＬ４は、負の屈折力を有するレンズであり、第５レンズＬ５は、負の屈折力を有するレンズであり、第６レンズＬ６は、正の屈折力を有するレンズであり、第７レンズＬ７は、負の屈折力を有するレンズである。第３レンズと第７レンズ面は、諸収差を良好に補正するため、非球面とすることが望ましい。
この撮像レンズは、以下の条件式（１）を満足する。
-５５．００≦Ｒ１／ｄ１≦－１８．００ （１）
条件式（１）は、第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径Ｒ１と第１レンズＬ１の中心厚ｄ１の比を規定するものである。条件式（１）の範囲内にすることにより、Ｆｎｏ１．４３での諸収差の補正が容易となり好ましい。
この撮像レンズは、以下の条件式（２）を満足する。
１．４２≦ｆ２／ｆ≦１．９６ （２）
条件式（２）は、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２と撮像レンズＬＡ全体の焦点距離ｆの比を規定するものである。条件式（２）の範囲内にすることにより、Ｆｎｏ１．４３での諸収差の補正が容易となり好ましい。
この撮像レンズは、以下の条件式（３）を満足する。
２．７０≦ｆ４／ｆ１≦１０．１０ （３）
条件式（３）は、第４レンズＬ４の焦点距離ｆ４と第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１の比を規定するものである。条件式（３）の範囲内にすることにより、Ｆｎｏ１．４３での諸収差の補正が容易となり好ましい。
この撮像レンズは、以下の条件式（４）を満足する。
－１．００≦Ｒ８／Ｒ９≦１１．２０ （４）
条件式（４）は、第５レンズＬ５の物体側面Ｓ８の曲率半径Ｒ８と第５レンズＬ５の像面側面Ｓ９の曲率半径Ｒ９の比を規定するものである。条件式（４）の範囲内にすることにより、Ｆｎｏ１．４３での諸収差の補正が容易となり好ましい。
この撮像レンズは、以下の条件式（５）を満足する。
１．２９≦Ｒ１１／Ｒ１２≦ ２．１６ （５）
条件式（５）は、第７レンズＬ７の物体側面Ｓ１１の曲率半径Ｒ１１と第７レンズＬ７の像面側面Ｓ１２の曲率半径Ｒ１２の比を規定するものである。条件式（５）の範囲内にすることにより、Ｆｎｏ１．４３での諸収差の補正が容易となり好ましい。
この撮像レンズは、以下の条件式（６）を満足する。
－１１．００≦ｆ７／ｆ≦－１．４５ （６）
条件式（６）は、第７レンズＬ７の焦点距離ｆ７と撮像レンズＬＡ全体の焦点距離ｆの比を規定するものである。条件式（６）の範囲内にすることにより、Ｆｎｏ１．４３での諸収差の補正が容易となり好ましい。
撮像レンズＬＡを構成する７枚レンズが、それぞれ前記の構成及び、条件式を満たすことにより、フロントセンシングカメラに適した画角を備え良好な光学特性を有し、Ｆｎｏ１．４３以下の撮像レンズを得ることが可能となる。
以下に、本発明の撮像レンズＬＡについて、実施例を用いて説明する。各実施例に記載されている記号は以下のことを示す。なお、距離、半径及び中心厚の単位は、ｍｍである。
ｆ ：撮像レンズＬＡ全体の焦点距離
ｆ１ ：第１レンズＬ１の焦点距離
ｆ２ ：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３ ：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ４ ：第４レンズＬ４の焦点距離
ｆ５ ：第５レンズＬ５の焦点距離
ｆ６ ：第６レンズＬ６の焦点距離
ｆ７ ：第７レンズＬ７の焦点距離
Ｆｎｏ ：Ｆ値
２ω ：全画角
ＳＴＯＰ：開口絞り
Ｒ ：光学面の曲率半径、レンズの場合は中心曲率半径
Ｒ１ ：第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径
Ｒ２ ：第１レンズＬ１の像面側面の曲率半径
Ｒ３ ：第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径
Ｒ４ ：第２レンズＬ２の像面側面の曲率半径
Ｒ５ ：第３レンズＬ３の物体側面の曲率半径
Ｒ６ ：第３レンズＬ３の像面側面の曲率半径、及び、第４レンズＬ４の物体側面の曲率半径
Ｒ７ ：第４レンズＬ４の像面側面の曲率半径
Ｒ８ ：第５レンズＬ５の物体側面の曲率半径
Ｒ９ ：第５レンズＬ５の像面側面の曲率半径、及び、第６レンズＬ６の物体側面の曲率半径
Ｒ１０ ：第６レンズＬ６の像面側面の曲率半径
Ｒ１１ ：第７レンズＬ７の物体側面の曲率半径
Ｒ１２ ：第７レンズＬ７の像面側面の曲率半径
Ｒ１３ ：ガラス平板ＧＦ１の物体側面の曲率半径
Ｒ１４ ：ガラス平板ＧＦ１の像面側面の曲率半径
Ｒ１５ ：ガラス平板ＧＦ２の物体側面の曲率半径
Ｒ１６ ：ガラス平板ＧＦ２の像面側面の曲率半径
ｄ ：レンズの中心厚、又は、レンズ間距離
ｄ１ ：第１レンズＬ１の中心厚
ｄ２ ：第１レンズＬ１の像面側面から第２レンズＬ２の物体側面までの軸上距離
ｄ３ ：第２レンズＬ２の中心厚
ｄ４ ：第２レンズＬ２の像面側面Ｓ４から開口絞りＳＴＯＰまでの軸上距離
ｄ５ ：開口絞りＳＴＯＰから第３レンズＬ３の物体側面Ｓ５までの軸上距離
ｄ６ ：第３レンズＬ３の中心厚
ｄ７ ：第４レンズＬ４の中心厚
ｄ８ ：第４レンズＬ４の像面側面から第５レンズＬ５の物体側面までの軸上距離
ｄ９ ：第５レンズＬ５の中心厚
ｄ１０ ：第６レンズＬ６の中心厚
ｄ１１ ：第６レンズＬ６の像面側面から第７レンズＬ７の物体側面までの軸上距離
ｄ１２ ：第７レンズＬ７の中心厚
ｄ１３ ：第７レンズＬ７の像面側面からガラス平板ＧＦ１の物体側面までの軸上距離
ｄ１４ ：ガラス平板ＧＦ１の中心厚
ｄ１５ ：ガラス平板ＧＦ１の像面側面からガラス平板ＧＦ２の物体側面までの軸上距離
ｄ１６ ：ガラス平板ＧＦ２の中心厚
ｄ１７ ：ガラス平板ＧＦ２の像面側面から像面までの軸上距離
ｎｄ ：ｄ線の屈折率
ｎｄ１ ：第１レンズＬ１のｄ線の屈折率
ｎｄ２ ：第２レンズＬ２のｄ線の屈折率
ｎｄ３ ：第３レンズＬ３のｄ線の屈折率
ｎｄ４ ：第４レンズＬ４のｄ線の屈折率
ｎｄ５ ：第５レンズＬ５のｄ線の屈折率
ｎｄ６ ：第６レンズＬ６のｄ線の屈折率
ｎｄ７ ：第７レンズＬ７のｄ線の屈折率
ｎｄ８ ：ガラス平板ＧＦ１のｄ線の屈折率
ｎｄ９ ：ガラス平板ＧＦ２のｄ線の屈折率
ν ：アッベ数
ν１ ：第１レンズＬ１のアッベ数
ν２ ：第２レンズＬ２のアッベ数
ν３ ：第３レンズＬ３のアッベ数
ν４ ：第４レンズＬ４のアッベ数
ν５ ：第５レンズＬ５のアッベ数
ν６ ：第６レンズＬ６のアッベ数
ν７ ：第７レンズＬ７のアッベ数
ν８ ：ガラス平板ＧＦ１のアッベ数
ν９ ：ガラス平板ＧＦ２のアッベ数
ＴＴＬ ：光学長（第１レンズＬ１の物体側面から像面までの軸上距離）
ＬＢ ：第７レンズＬ７の像面側面から像面までの軸上距離（ガラス平板ＧＦの厚み含む）
ｙ＝（ｘ２／Ｒ）／［１＋｛１－（ｋ＋１）（ｘ２／Ｒ２）｝１／２］
＋Ａ４ｘ４＋Ａ６ｘ６＋Ａ８ｘ８＋Ａ１０ｘ１０＋Ａ１２ｘ１２＋Ａ１４ｘ１４
＋Ａ１６ｘ１６ （７）
各レンズ面の非球面は、便宜上、式（７）で表される非球面を使用している。しかしながら、特に、この式（７）の非球面多項式に限定するものでない。
（実施例１）
図１は、実施例１の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例１の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１～第７レンズＬ７のそれぞれの物体側及び像面側の曲率半径Ｒ、レンズ中心厚又はレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νを表１に、円錐係数ｋ、非球面係数を表２に、２ω、Ｆｎｏ、ｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、ｆ７、ＴＴＬ、ＬＢ、ＩＨを表３に示す。
Figure 0007101301000002
Figure 0007101301000003
Figure 0007101301000004
後に登場する表１０は、各実施例１～３の諸値及び条件式（１）～（６）で規定したパラメータに対応する値を示す。
実施例１は、表１０に示すように、条件式（１）～（６）を満足する。
実施例１の撮像レンズＬＡの球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、を図２に示す。なお、図の像面湾曲のＳはサジタル像面に対する像面湾曲、Ｔはタンジェンシャル像面に対する像面湾曲であり、実施例２～３においても同様である。実施例１の撮像レンズＬＡは、表３に示すように、Ｆｎｏ＝１．４３と明るく図２に示すように、良好な光学特性を有していることがわかる。
（実施例２）
図３は、実施例２の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例２の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１～第７レンズＬ７のそれぞれの物体側及び像面側の曲率半径Ｒ、レンズ中心厚又はレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νを表４に、円錐係数ｋ、非球面係数を表５に、２ω、Ｆｎｏ、ｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、ｆ７、ＴＴＬ、ＬＢ、ＩＨを表６に示す。
Figure 0007101301000005
Figure 0007101301000006
Figure 0007101301000007
実施例２は、表１０に示すように、条件式（１）～（６）を満足する。
実施例２の撮像レンズＬＡの球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、を図４に示す。なお、実施例２の撮像レンズＬＡは、表６に示すように、Ｆｎｏ＝１．４３と明るく図４に示すように、良好な光学特性を有していることがわかる。
（実施例３）
図５は、実施例３の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例３の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１～第７レンズＬ７のそれぞれの物体側及び像面側の曲率半径Ｒ、レンズ中心厚又はレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νを表７に、円錐係数ｋ、非球面係数を表８に、２ω、Ｆｎｏ、ｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、ｆ７、ＴＴＬ、ＬＢ、ＩＨを表９に示す。
Figure 0007101301000008
Figure 0007101301000009
Figure 0007101301000010
実施例３は、表１０に示すように、条件式（１）～（６）を満足する。
実施例３の撮像レンズＬＡの球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、を図６に示す。なお、実施例３の撮像レンズＬＡは、表９に示すように、Ｆｎｏ＝１．４３と明るく図６に示すように、良好な光学特性を有していることがわかる。
Figure 0007101301000011

Claims (5)

  1. 物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、正の屈折力を有する第６レンズ、負の屈折力を有する第７レンズからなり、且つ、以下の条件式（１）～（３）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
    -５５．００≦Ｒ１／ｄ１≦－１８．００ （１）
    １．４２≦ｆ２／ｆ≦１．９６ （２）
    ２．７０≦ｆ４／ｆ１≦１０．１０ （３）
    但し、
    ｆ：撮像レンズ全体の焦点距離
    ｆ１：第１レンズの焦点距離
    ｆ２：第２レンズの焦点距離
    ｆ４：第４レンズの焦点距離
    Ｒ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
    ｄ１：第１レンズの中心厚
    である。
  2. 以下の条件式（４）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。
    －１．００≦Ｒ８／Ｒ９≦１１．２０ （４）
    但し、
    Ｒ８：第５レンズの物体側面の曲率半径
    Ｒ９：第５レンズの像面側面の曲率半径
    である。
  3. 以下の条件式（５）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。
    １．２９≦Ｒ１１／Ｒ１２≦２．１６ （５）
    但し、
    Ｒ１１：第７レンズの物体側面の曲率半径
    Ｒ１２：第７レンズの像面側面の曲率半径
    である。
  4. 以下の条件式（６）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。
    －１１．００≦ｆ７／ｆ≦－１．４５ （６）
    但し、
    ｆ：撮像レンズ全体の焦点距離
    ｆ７：第７レンズの焦点距離
    である。
  5. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ、前記第５レンズ、前記第６レンズ及び前記第７レンズは、何れもガラス材質であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像レンズ。
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