WO2021157527A1

WO2021157527A1 - 撮像レンズ系及び撮像装置

Info

Publication number: WO2021157527A1
Application number: PCT/JP2021/003547
Authority: WO
Inventors: 由多可牧野; 隆杉山
Original assignee: マクセル株式会社
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2021-08-12

Abstract

温度変化による焦点位置の変化を抑制できる撮像レンズ系及び撮像装置を提供すること。　撮像レンズ系（１１）は、物体側から像側に向かって順に、第ｉ番目（ｉは正の整数）に配置された第ｉレンズの焦点距離をｆｉとし、光学系全体の焦点距離をＦとした場合に、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たすパワーレンズ（Ｌ１）～（Ｌ５）を少なくとも有し、温度変化による第ｉレンズのｄ線の屈折率Ｎｄの変化率を（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉとし、Ｐｄｉ＝（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉ／ｆｉとした場合に、当該Ｐｄｉの値の符号が、物体側から像側に向かって順に交互に切り替わるように、パワーレンズ（Ｌ１）～（Ｌ５）が配置されており、半画角が５０°以上である。

Description

撮像レンズ系及び撮像装置

　本発明は撮像レンズ系及び撮像装置に関し、例えば車載用あるいは監視用の撮像レンズ系及び撮像装置に関する。

　車両に搭載されるカメラには、広い撮像範囲が得られるように、広画角を有する撮像光学系が求められている。例えば、特許文献１には、プラスチックレンズを用いた広画角である撮像レンズ系が記載されている。具体的には、特許文献１には、物体側から像側に向かって順に、ガラスレンズである第１レンズＬ１、プラスチックレンズである第２レンズＬ２、ガラスレンズである第３レンズＬ３、プラスチックレンズである第４レンズＬ４からなる撮像レンズ系が記載されている。

特開２００７－１０１９２０号公報

　一方、車載用のカメラには、過酷な使用環境下に置かれるため、温度変化によるピントズレ（焦点位置の変化）が抑制された撮像光学系が求められる。しかし、特許文献１に記載されたレンズ系では、プラスチックレンズを用いているため、温度変化により焦点位置が変化しやすいという問題がある。

　特に、自動運転におけるセンシングに用いられる撮像レンズ系において、温度変化によるピントズレが生じると、当該センシングの精度に問題が生じてしまう。例えば、車載用の光学系では、自動運転のおける画像認識の誤りを抑制するために、－４０℃～１０５℃の温度範囲でピントずれを±２０μｍ以内とする必要がある。しかしながら特許文献１に記載されたレンズ系では、センシングに用いられる光学系の要求を満たしていない。

　一方、撮像レンズ系に用いられるレンズをすべてガラスレンズとすることにより、温度変化によるピントズレを抑制することができる。しかし、ガラスレンズは、一般的に、プラスチックレンズよりも高価であるため、コストが高くなってしまう。

　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、温度変化による焦点位置の変化を抑制できる撮像レンズ系及び撮像装置を提供することを目的とする。

　一実施形態の撮像レンズ系は、物体側から像側に向かって順に、第ｉ番目（ｉは正の整数）に配置された第ｉレンズの焦点距離をｆｉとし、光学系全体の焦点距離をＦとした場合に、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たすパワーレンズを少なくとも５枚有し、
　温度変化による前記第ｉレンズのｄ線の屈折率Ｎｄの変化率を（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉとし、Ｐｄｉ＝（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉ／ｆｉとした場合に、当該Ｐｄｉの値の符号が、物体側から像側に向かって順に交互に切り替わるように、前記パワーレンズが配置されている。

　本発明によれば、温度変化による焦点位置の変化を抑制できる撮像レンズ系及び撮像装置を提供することができる。

実施例１に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例１の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例１の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例１の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施例２に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例２の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例２の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例２の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施例３に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例３の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例３の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例３の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施例４に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例４の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例４の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例４の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施例５に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例５の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例５の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例５の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施例６に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例６の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例６の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例６の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施例７に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例７の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例７の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例７の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施例８に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例８の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例８の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例８の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施例９に係る撮像レンズ系の構成を示す断面図である。実施例９の撮像レンズ系における球面収差図（縦収差図）である。実施例９の撮像レンズ系における像面湾曲図である。実施例９の撮像レンズ系における歪曲収差図である。実施の形態２に係る撮像装置の断面図である。

　以下、本実施の形態に係る光学レンズ及び撮像装置を説明する。
　（実施の形態１：撮像レンズ系）
　実施の形態１の撮像レンズ系は、物体側から像側に向かって順に、第ｉ番目（ｉは正の整数）に配置された第ｉレンズの焦点距離をｆｉとし、光学系全体の焦点距離をＦとした場合に、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たすパワーレンズを少なくとも５枚有する。ここで、パワーレンズとは、比較的大きなパワーを有するレンズであり、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たすレンズを意味する。
　また、実施の形態１の撮像レンズ系では、温度変化による前記第ｉレンズのｄ線の屈折率Ｎｄの変化率を（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉとし、Ｐｄｉ＝（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉ／ｆｉとした場合に、当該Ｐｄｉの値の正負の符号が、物体側から像側に向かって順に交互に切り替わるように、前記パワーレンズが配置されている。ここで、ｄ線とは波長５８８ｎｍの光線である。
　これにより、隣り合って配置されたパワーレンズの温度変化による焦点位置の変化を互いに相殺することができる。
　具体的には、本発明者らは、撮像レンズ系の温度変化による焦点位置の変化量が、当該撮像レンズ系を構成するパワーレンズのＰｄｉの値、すなわち、当該撮像レンズ系を構成するパワーレンズの温度変化による屈折率の変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉに、パワー（１／ｆ）を乗じた値に主に依存することに着目した。
　より具体的には、正のパワーを有するパワーレンズにおいて（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が正である場合、Ｐｄｉは正となり、当該パワーレンズの焦点位置は、高温において、常温における焦点位置よりも物体側に変位する。一方、正のパワーを有するパワーレンズにおいて（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が負である場合、Ｐｄｉは負となり、当該パワーレンズの焦点位置は、高温において、常温における焦点位置よりも像側に変位する。
　また、負のパワーを有するパワーレンズにおいて（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が正である場合、Ｐｄｉは負となり、当該パワーレンズの焦点位置は、高温において、常温における焦点位置よりも像側に変位する。一方、負のパワーを有するパワーレンズにおいて（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が負である場合、Ｐｄｉは正となり、当該パワーレンズの焦点位置は、高温において、常温における焦点位置よりも物体側に変位する。
　そのため、物体側から像側に向かって配置されたパワーレンズの当該Ｐｄｉの値の正負の符号が交互に切り替わることにより、隣り合って配置されたパワーレンズの温度変化による焦点位置の変化を互いに相殺することができる。

　例えば、物体側から像側に向かって、Ｐｄｉの値が正であるレンズが何枚か続いた後、Ｐｄｉの値が負であるレンズが何枚か続いた場合でも、撮像レンズ系全体の温度変化による焦点距離の変位を抑制可能ではある。しかし、Ｐｄｉの符号が同じレンズが続くと、それぞれのレンズにおける光線の位置の温度変化による変動が大きくなり、これにより、収差が増大してしまい、解像度が低下してしまう。例えば、Ｐｄｉの値が正であるレンズが続くと、温度変化時に光線の位置のずれが累積的に大きくなり、Ｐｄｉの値が正であるレンズ群の像側の面から出射した特定の画角の光線が、隣接するレンズの物体側の面に入射する位置の変動が大きくなるため、当該隣接するレンズにおいて行われるべき収差補正が十分に行われなくなってしまう。従って、物体側から像側に向かって配置されたパワーレンズは、当該Ｐｄｉの値の正負の符号が交互に切り替わるように配置されているのが好ましい。

　また、撮像レンズ系には、一般に、各種補正を行うと同時に最終的に所望の全系焦点距離Ｆを得るために必要な所定のパワーを有するレンズと、補正のみを目的としたパワーが比較的弱いレンズとから構成される。パワーが比較的弱いレンズは温度変化時の焦点位置の変動に寄与しないため、Ｐｄｉの符号を考慮する必要はない。よって、本実施の形態１に係る撮像レンズ系では、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たす、比較的パワーが強いパワーレンズのみ、Ｐｄｉの値の符号が、物体側から像側に向かって順に、負、正、負、・・・、あるいは正、負、正、・・・と交互に切り替わるように、配置される。

　また、実施の形態１に係る撮像レンズ系の半画角が５０°以上であり、実施の形態１に係る撮像レンズ系は広画角な撮像レンズ系となっている。ここで、光学系の半画角とは、瞳中心を通ってセンサの対角長の位置（対角点）に到達する光線が物体側で光軸となす角度をいう。

　また、実施の形態１に係る撮像レンズ系では、パワーレンズが、｜Ｐｄｉ｜＜１．５×１０^－５を満たすことが好ましい。
　あるパワーレンズのＰｄｉの絶対値が上限値より大きくなると、当該パワーレンズの温度変化による焦点位置の変動が大きくなりすぎ、当該パワーレンズと隣り合う他のパワーレンズによって、当該パワーレンズの温度変化による焦点位置の変動を補正することが難しくなってしまう。そのため、それぞれのパワーレンズのＰｄｉの絶対値は１．５×１０^－５より小さいことが好ましい。

　また、実施の形態１の撮像レンズ系は、物体側から像側に向かって順に、２５℃における（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が０（１／Ｋ）より大きく、且つ９×１０^－６（１／Ｋ）未満の材料のみで構成された２枚のレンズが隣接して配列された第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像側に、２５℃における（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が－８×１０^－５（１／Ｋ）以下の材料のみで構成された４枚のレンズが隣接して配列された第２レンズ群からなり、
　前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆｒ、レンズ系全体の焦点距離をＦと定義したときに、以下の式（１）を満足するようにした。
　　　　　ｆｒ／Ｆ＞３．５　　　・・・（１）

　このように、実施の形態１の撮像レンズ系によれば、自動運転における画像認識に必要なレベルで、収差を小さくし、温度変化による焦点位置の変化を抑制できる撮像レンズ系を提供することができる。

　上述の効果についてより詳細に説明する。一般に、複数のレンズの合成焦点距離は、隣接するレンズ以外の組み合わせで計算することが困難である。更に温度特性を含めると現実に計算することができない。

　例えば、特許文献１に記載された撮像レンズでは、第１レンズがガラス、第２レンズがプラスチック、第３レンズがガラス、第４レンズがプラスチックとなっているので、自動運転における画像認識に必要なレベルで収差補正を実現することが難しい。一方、実施の形態１の撮像レンズ系は、第１レンズ群内の複数のレンズが互いに同様の温度特性を有し、第２レンズ群内の複数のレンズが互いに同様の温度特性を有する構成としているので収差を小さくし、温度変化による焦点位置の変化を抑制できる撮像レンズ系を実現できる。

　本発明者は、温度変化による焦点位置の変化量は、各々のレンズのパワー（１／ｆ）×（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの総和が支配的であることに着目した。そして、実施の形態１の撮像レンズ系は、屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が正で９．０×１０^－６（１／Ｋ）未満の第１レンズ群と（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が負で－８．０×１０^－５（１／Ｋ）以下の第２レンズ群に分かれており、（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値の絶対値が大きな第２レンズ群の合成焦点距離を大きくする（具体的には光学系全体の焦点距離に対して３．２倍以上とする）ことで、撮像レンズ系全体での温度変化による焦点位置の変化量を小さくできる。

　具体的には、屈折率の温度変化率の絶対値が大きい第２レンズ群の合成焦点距離を第１レンズ群より１．８倍から３．８倍大きくすることで温度変化による焦点位置のズレを互いに打ち消しあいさらに小さくできる（具体的には－４０℃から１０５℃までの温度変化による焦点位置の変化量が±０．０２ｍｍ）。

　また、屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が正の第１レンズ群と負の第２レンズ群を混在させていないので、ｄＮｄ／Ｄｔの近いレンズを郡内に集めることで、温度変化時の光線変動が少なくなり温度変化時の球面収差が良くなる。

　上記実施の形態１の撮像レンズ系は、以下の式（２）を満たすようにしてもよい。
　　　　　ｆｒ／Ｆ≧４．１　　　・・・（２）

　上記実施の形態１の撮像レンズ系は、前記第１レンズ群の２枚のレンズを構成する全ての材料の屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が、３．０×１０^－６（１／Ｋ）以上で、且つ８．２×１０^－６（１／Ｋ）以下であり、前記第２レンズ群の４枚のレンズを構成する全ての材料の屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が、－１２×１０^－５（１／Ｋ）以上でかつ、－８．５×１０^－５（１／Ｋ）以下であるようにしてもよい。

　また、実施の形態１に係る撮像レンズ系は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有し、像側に凹面を有する第１レンズ、正のパワーを有し、物体側に凸面を有する第２レンズ、正のパワーを有する第３レンズ、負のパワーを有する第４レンズ、正のパワーを有する第５レンズ、第６レンズからなり、前記第１レンズと前記第２レンズの間、前記第２レンズと前記第３レンズの間、前記第３レンズと前記第４レンズの間の何れか１か所に配置された絞りを備えることが好ましい。
　ここで、第１レンズ～第５レンズは｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たす比較的大きなパワーを有するパワーレンズであり、第６レンズは主に収差補正を目的とする、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たさない比較的弱いパワーを有するレンズである。
　通常、広画角で高解像度であることが要求される自動運転のセンシングに用いられる撮像レンズ系は、物体側から像側に向かって順に、広画角を実現するための像側に凹面を有するレンズ１～２枚、集光レンズ１～２枚、色収差を補正する凹レンズと凸レンズ、必要に応じて主に収差補正を目的とする比較的小さなパワーを有する収差補正レンズから構成される。換言すれば、当該撮像レンズ系は、少なくとも５枚以上のパワーレンズを必要とする。しかし、撮像レンズ系を構成するパワーレンズの枚数が多くなると、その分、温度変化による焦点位置の変動の累積値が増大する。そのため、実施の形態１に係る撮像レンズ系は、上述の第１レンズ～第５レンズの５枚のパワーレンズと、１枚の収差補正用の第６レンズから構成されることが好ましい。

　また、実施の形態１に係る撮像レンズ系において、第１レンズ及び第２レンズは、ｄ線の屈折率Ｎｄが１．７以上の硝材で形成されており、第３レンズ～第６レンズはｄ線の屈折率Ｎｄが１．７未満の硝材で形成されていることが好ましい。第３レンズ～第６レンズをｄ線の屈折率Ｎｄが１．７未満である比較的安価な硝材で形成することにより、撮像レンズ系のコストを低減することができる。

　上記実施の形態１の撮像レンズ系は、前記第１レンズ群は、物体側から像側に向かって順に、像側が凹形状で負のパワーを有する第１レンズ、物体側が凸形状で正のパワーを有する第２レンズからなり、
　前記第２レンズ群は、物体側から像側に向かって順、正のパワーを有する第３レンズ、負のパワーを有する第４レンズ、正のパワーを有する第５レンズ、および第６レンズからなり、
　前記第１レンズと前記第２レンズの間、前記第２レンズと前記第３レンズの間、前記第３レンズと前記第４レンズの間の何れか１か所に配置された絞りを備えるようにしてもよい。

　また、実施の形態１に係る撮像レンズ系において、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズの合成焦点距離をｆ（３～６）とした場合に、以下の式（３）を満たすことが好ましい。なお、第２レンズ群は、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズからなるため、ｆｒ＝ｆ（３～６）である。
　　　　　ｆ（３～６）／Ｆ＞３．５　　　・・・（３）
　第３レンズ～第６レンズは、屈折率Ｎｄが１．７未満の硝材、例えば、プラスチックで形成されているため、温度変化による屈折率の変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉが大きい。そのため、Ｐｄｉの値に対する（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの影響を低減するため、第３レンズ～第６レンズの合成焦点距離ｆ（３～６）は比較的大きい方がよい。よって、上記式（３）を満たすことにより、第３レンズ～第６レンズを比較的安価な硝材で形成しつつ、第３レンズ～第６レンズにおける温度変化による焦点位置の変動を抑制することができる。

　また、実施の形態１に係る撮像レンズ系において、第２レンズの光軸上の厚さをｄ２とした場合に、以下の式（４）を満たすことが好ましい。
　　　　　０．６３＜ｄ２／Ｆ＜０．９　　　・・・（４）
　第２レンズの光軸上の厚さが、上記の式（４）を満たす、すなわち比較的厚いことにより、球面収差を好適に補正することができる。

　また、実施の形態１に係る撮像レンズ系において、第４レンズ及び第５レンズが、相互に接合されているようにしてもよい。
　第４レンズ及び第５レンズが接合レンズを構成することにより、色収差を好適に補正することができる。

　上記実施の形態１の撮像レンズ系は、前記第１レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚さ（中心厚み）の総和をΣＡ、前記第２レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚さの総和ΣＢと定義したとき、以下の式（５）を満たすようにしてもよい。
　　　　　０．９≦ΣＢ／ΣＡ≦１．８　　　・・・（５）

　次に、実施の形態１の撮像レンズ系に対応する実施例について、図面を参照して説明する。
　（実施例１）
　図１は、実施例１の撮像レンズ系１１の構成を示す断面図である。具体的には、実施例１に係る撮像レンズ系１１は、物体側から像側に向かって順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、開口絞り（ＳＴＯＰ）、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６からなる。撮像レンズ系１１の結像面はＩＭＧで示されている。

　第１レンズＬ１は、負のパワーを有する球面のガラスレンズである。第１レンズＬ１の物体側レンズ面Ｓ１は、物体側に凹面を向けている。第１レンズＬ１の像側レンズ面Ｓ２は凹形状の曲面部分を有している。

　第２レンズＬ２は、正のパワーを有する球面のガラスレンズである。第２レンズＬ２の物体側レンズ面Ｓ３は、物体側に凸面を向けている。また、第２レンズＬ２の像側レンズ面Ｓ４は、像側に凸面を向けている。

　第３レンズＬ３は、正のパワーを有する非球面のプラスチックレンズである。第３レンズＬ３の物体側レンズ面Ｓ５は、物体側に凸面を向けている。また、第３レンズＬ３の像側レンズ面Ｓ６は、像面側に凸面を向けている。

　絞りＳＴＯＰは、レンズ系のＦ値（Ｆｎｏ）を決める絞りである。絞りＳＴＯＰは、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に配置される。

　第４レンズＬ４は、負のパワーを有する非球面のプラスチックレンズである。第４レンズＬ４の物体側レンズ面Ｓ９は、物体側に凹面を向けている。また、第４レンズＬ４の像側レンズ面Ｓ１０は、像面側に凹面を向けている。

　第５レンズＬ５は、正のパワーを有する非球面のプラスチックレンズである。第５レンズＬ５の物体側レンズ面Ｓ１１は、凸形状の曲面部分を有している。また、第５レンズＬ５の像側レンズ面Ｓ１２は、像面側に凸面を向けている。

　第４レンズＬ４と第５レンズＬ５は、接合レンズを形成している。すなわち、第４レンズＬ４の像側レンズ面Ｓ１０と第５レンズＬ５の物体側レンズ面Ｓ１１で接している。例えば、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５は、軸上厚み０．０２ｍｍの接着層で接合するのが好適である。

　第６レンズＬ６は、正のパワーを有する非球面のプラスチックレンズである。第６レンズＬ６の物体側レンズ面Ｓ１３は、凸形状の曲面部分を有している。また、第６レンズＬ６の像側レンズ面Ｓ１４は、凹形状の曲面部分を有している。

　ＩＲカットフィルタ１２は、赤外領域の光をカットするためのフィルタである。ＩＲカットフィルタ１２は、撮像レンズ系１１の設計時には、撮像レンズ系１１と一体として扱われる。しかし、ＩＲカットフィルタ１２は、撮像レンズ系１１の必須の構成要素ではない。

　表１に、実施例１の撮像レンズ系１１における、各レンズ面のレンズデータを示す。表１では、レンズデータとして、各面の曲率半径(mm)、中心光軸における面間隔(mm)、ｄ線に対する屈折率Ｎｄ、ｄ線に対するアッベ数Ｖｄ、及び２５℃での波長５８８ｎｍにおける屈折率の温度変化率ｄＮｄ／ｄｔ（１／Ｋ）を提示している。また、表１に示す、ｄ線における屈折率及びｄ線におけるアッベ数は、撮像レンズ系１１の周囲の温度である環境温度ｔ（℃）が２５（℃）のときの値である。また、表１において、「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。また、表１において、例えば「－４．９Ｅ－０６」は、「－４．９×１０^－６」を意味する。以下の表についても数値の表現は同様である。

　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Ｚからの光線高さとして、３次、４次、５次、６次、７次、８次、９次、１０次、１２次、１４次、１６次の非球面係数をそれぞれＡ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６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１１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。

　次に、収差について図面を用いて説明する。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、それぞれ、実施例１の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに示すように、実施例１の撮像レンズ系１１では、半画角が５２．０°、Ｆナンバが２．０である。
　また、図２Ａ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。また、図２Ａは、４５５ｎｍ、５０２ｎｍ、５４６ｎｍ、６１４ｎｍ、６６１ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示している。
　また、図２Ｂ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。また、図２Ｂの像面湾曲図において、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。また、図２Ｂは、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示している。
　また、図２Ｃの歪曲収差図において、横軸は像の歪み量（％）を示し、縦軸は像高（画角）を示す。また、図２Ｃは、波長５４６ｎｍの光線によるシミュレーション結果を示している。
　なお、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、環境温度ｔ（℃）が２５（℃）のときの球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示している。

　（実施例２）
　図３は、実施例２に係る撮像レンズ系１１を示す断面図である。実施例２に係る撮像レンズ系１１の構成は、実施例１と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例２に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

　表３に、実施例２に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表３に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

　表４に、実施例２の撮像レンズ系１１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４において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

　図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに、実施例２の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示す各収差図についての説明は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃと同様であるため、その説明を省略する。

　（実施例３）
　図５は、実施例３に係る撮像レンズ系１１を示す断面図である。実施例３に係る撮像レンズ系１１の構成は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間にも絞りＳＴＯＰが配置される点を除いて、実施例１と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例３に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

　表５に、実施例３に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表５に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

　表６に、実施例３の撮像レンズ系１１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において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

　図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに、実施例３の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに示す各収差図についての説明は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃと同様であるため、その説明を省略する。

　（実施例４）
　図７は、実施例４に係る撮像レンズ系１１を示す断面図である。実施例４に係る撮像レンズ系１１の構成は、実施例１と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例４に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

　表７に、実施例４に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表７に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

　表８に、実施例４の撮像レンズ系１１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８において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

　図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに、実施例４の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに示す各収差図についての説明は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃと同様であるため、その説明を省略する。

　（実施例５）
　図９は、実施例５に係る撮像レンズ系１１を示す断面図である。実施例５に係る撮像レンズ系１１の構成は、実施例１と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例５に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

　表９に、実施例５に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表９に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

　表１０に、実施例５の撮像レンズ系１１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１０において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

　図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに、実施例５の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに示す各収差図についての説明は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃと同様であるため、その説明を省略する。

　（実施例６）
　図１１は、実施例６に係る撮像レンズ系１１を示す断面図である。実施例６に係る撮像レンズ系１１の構成は、実施例１と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例６に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

　表１１に、実施例６に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表１１に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

　表１２に、実施例６の撮像レンズ系１１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において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

　図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃに、実施例６の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃに示す各収差図についての説明は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃと同様であるため、その説明を省略する。

　（実施例７）
　図１３は、実施例７に係る撮像レンズ系１１を示す断面図である。実施例７に係る撮像レンズ系１１の構成は、実施例３と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例７に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

　表１３に、実施例７に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表１３に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

　表１４に、実施例７の撮像レンズ系１１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１４において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

　図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃに、実施例７の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃに示す各収差図についての説明は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃと同様であるため、その説明を省略する。

　（実施例８）
　図１５は、実施例８に係る撮像レンズ系１１を示す断面図である。実施例８に係る撮像レンズ系１１の構成は、実施例３と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例８に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

　表１５に、実施例８に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表１５に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

　表１６に、実施例８の撮像レンズ系１１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１６において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

　図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃに、実施例８の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃに示す各収差図についての説明は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃと同様であるため、その説明を省略する。

　（実施例９）
　図１７は、実施例９に係る撮像レンズ系１１を示す断面図である。実施例９に係る撮像レンズ系１１の構成は、実施例１と同様であるため、その説明を省略する。以下、実施例９に係る撮像レンズ系１１の特性データについて説明する。

　表１７に、実施例９に係る撮像レンズ系１１の各レンズ面のレンズデータを示す。表１７に示す項目は、表１と同様であるため、その説明を省略する。

　表１８に、実施例９の撮像レンズ系１１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において、レンズ面に採用される非球面形状は、実施例１と同様の式にて表される。

　図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃに、実施例９の撮像レンズ系１１における球面収差図（縦収差図）、像面湾曲図、歪曲収差図を示す。図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃに示す各収差図についての説明は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃと同様であるため、その説明を省略する。

　図２Ａ、４Ａ、６Ａ、８Ａ、１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、１８Ａの縦収差図に示すように、本実施例１～９の撮像レンズ系１１によれば、波長４５５ｎｍ、５０２ｎｍ、５４６ｎｍ、６１４ｎｍ、６６１ｎｍの縦収差が良好に補正されている。従って、撮像レンズ系１１が高解像度となる。

　また、図２Ｂ、４Ｂ、６Ｂ、８Ｂ、１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ、１８Ｂの像面湾曲図に示すように、本実施例１～９の撮像レンズ系１１によれば、像面湾曲が良好に補正されている。従って、撮像レンズ系１１が高解像度となる。

　また、図２Ｃ、４Ｃ、６Ｃ、８Ｃ、１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ、１８Ｃの歪曲収差図に示すように、本実施例１～９の撮像レンズ系１１によれば、歪曲収差が良好に補正されている。従って、撮像レンズ系１１が高解像度となる。

　表１９に、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ_１、第２レンズＬ２の焦点距離ｆ_２、第３レンズＬ３の焦点距離ｆ_３、第４レンズＬ４の焦点距離ｆ_４、第５レンズＬ５の焦点距離ｆ_５、第６レンズＬ６の焦点距離ｆ_６、第１レンズＬ１～第２レンズＬ１の合成焦点距離ｆ（１～２）、第３レンズＬ３～第６レンズＬ６の合成焦点距離ｆ（３～６）、Ｆ２／Ｆ１（Ｆ２／Ｆ１＝ｆ（３～６）／ｆ（１～２））の値、撮像レンズ系１１の光学系全体の焦点距離Ｆ、｜ｆ１／Ｆ｜～｜ｆ６／Ｆ｜の値、ｆ（３～６）／Ｆの値、第１レンズＬ１～第６レンズＬ６の光軸上の厚さｄ１～ｄ６、ｄ２／Ｆの値、第１レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚さの総和ΣＡ、第２レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚さの総和ΣＢ、ΣＢ／ΣＡの値、第１レンズＬ１の屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）１、第２レンズＬ２の屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）２、第３レンズＬ３の屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）３、第４レンズＬ４の屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）４、第５レンズＬ５の屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）５、第６レンズＬ６の屈折率の温度変化率（ｄＮｄ／ｄｔ）６、第１レンズＬ１のＰｄ１、第２レンズＬ２のＰｄ２、第３レンズＬ３のＰｄ３、第４レンズＬ４のＰｄ４、第５レンズＬ５のＰｄ５、第６レンズＬ６のＰｄ６、第１レンズＬ１～第６レンズＬ６までのＰｄｉの総和ΣＰｄｉ、撮像レンズ系１１の２５℃における焦点位置を基準（０ｍｍ）とした場合の、撮像レンズ系１１の－４０℃の焦点位置及び１０５℃の焦点位置を示している。表１９において、焦点距離及び第１レンズＬ１～第６レンズＬ６の光軸上の厚さの単位はいずれもｍｍである。屈折率の温度変化率の単位はいずれも１／Ｋである。また、（ｄＮｄ／ｄｔ）１～（ｄＮｄ／ｄｔ）６の単位は１／Ｋであり、Ｐｄ１～Ｐｄ６の単位は１／Ｋ・ｍｍである。また、表１９の各種の焦点距離及び焦点位置は、５４６ｎｍの波長の光線を用いて計算した。なお、実施例１～９において、第２レンズ群は、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６からなるため、ｆｒ＝ｆ（３～６）である。

　表１９に示すように、実施例１～９において、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たすパワーレンズである、第１レンズＬ１～第５レンズＬ５が、Ｐｄｉの値の符号が、物体側から像側に向かって順に、負、正、負、・・・と交互に切り替わるように、配置されている。これにより、隣り合って配置されたパワーレンズの温度変化による焦点位置の変化を互いに相殺することができ、撮像レンズ系１１の光学系全体の焦点距離Ｆの温度変化による焦点位置の変化を抑制できる。実際、表１９に示すように、実施例１～９において、撮像レンズ系１１の光学系全体の焦点距離Ｆの温度変化による焦点位置の変化は、２０μｍ以内に抑制されている。

　また、実施例１～９において、撮像レンズ系１１の半画角が５０°以上であり、広画角な撮像レンズ系１１を実現できている。

　また、表１９に示すように、実施例１～９において、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たすパワーレンズである、第１レンズＬ１～第５レンズＬ５が、｜Ｐｄｉ｜＜１．５×１０^－５を満たしている。これにより、より確実に、当該パワーレンズＬ１～Ｌ５の温度変化による焦点位置の変動を補正することができる。

　また、実施例１～９において、撮像レンズ系１１は、第１レンズＬ１～第５レンズＬ５の５枚のパワーレンズと、１枚の収差補正用の第６レンズＬ６から構成されている。これにより、広画角でありながら高い解像度を実現しつつ、撮像レンズ系１１を構成するレンズ枚数を抑えて温度変化による焦点位置の変動の累積値を抑制することができる。実際、実施例１～９において、図２、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８に示すように、各種収差が好適に低減されて高解像度を実現できるとともに、表１９に示すように、撮像レンズ系１１の温度変化による焦点位置の変動を抑制できている。

　また、実施例１～９において、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２は、ｄ線の屈折率Ｎｄが１．７以上の硝材で形成されており、第３レンズＬ３～第６レンズＬ６はｄ線の屈折率Ｎｄが１．７未満の硝材で形成されている。これにより、第３レンズ～第６レンズを比較的安価な硝材で形成することにより、撮像レンズ系１１のコストを低減することができる。

　また、表１９に示すように、実施例１～９において、ｆ（３～６）／Ｆの値は、上記の式（１）～（３）を満たしている。これにより、第３レンズＬ３～第６レンズＬ６を比較的安価な硝材で形成しつつ、第３レンズＬ３～第６レンズＬ６における温度変化による焦点位置の変動を抑制することができる。

　また、表１９に示すように、実施例１～９において、ｄ２／Ｆの値は、上記の式（４）を満たしている。第２レンズＬ２の光軸上の厚さｄ２が比較的厚いことにより、球面収差を好適に補正することができる。実際、実施例１～９において、図２Ａ、４Ａ、６Ａ、８Ａ、１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、１８Ａに示すように、波長４５５ｎｍ、５０２ｎｍ、５４６ｎｍ、６１４ｎｍ、６６１ｎｍの球面収差が良好に補正され、高解像度な撮像レンズ系１１を実現できている。

　また、実施例１～９において、第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５が、相互に接合されている。これにより、色収差を好適に補正することができる。

　（実施の形態２：撮像装置への適用例）
　図１９は、撮像装置２１は、撮像レンズ系１１と、撮像素子２２と、を備える。撮像レンズ系１１と撮像素子２２とは筐体（不図示）に収容されている。撮像レンズ系１１は、上述の実施の形態１に記載された撮像レンズ系１１である。

　撮像素子２２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２２は、撮像レンズ系１１の結像位置に配置されている。

　このように、実施の形態２の撮像装置によれば、自動運転における画像認識に必要なレベルで、収差を小さくし、温度変化による焦点位置の変化を抑制できる撮像装置を提供することができる。

　なお、本発明は上記実施例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、実施例２は、実施例１～９に適用してもよい。例えば、本発明の撮像レンズ系の用途は、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。

　この出願は、２０２０年２月３日に出願された日本出願特願２０２０－０１５９７１及び２０２１年１月８日に出願された日本出願特願２０２１－００１７７５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　温度変化による焦点位置の変化を抑制できる撮像レンズ系及び撮像装置を提供することができる。

１１　撮像レンズ系
１２　ＩＲカットフィルタ
２１　撮像装置
２２　撮像素子
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
Ｌ６　第６レンズ
ＳＴＯＰ　絞り
ＩＭＧ　結像面

Claims

　物体側から像側に向かって順に、第ｉ番目（ｉは正の整数）に配置された第ｉレンズの焦点距離をｆｉとし、光学系全体の焦点距離をＦとした場合に、｜ｆｉ／Ｆ｜＜２０．０を満たすパワーレンズを少なくとも５枚有し、
　温度変化による前記第ｉレンズのｄ線の屈折率Ｎｄの変化率を（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉとし、Ｐｄｉ＝（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉ／ｆｉとした場合に、当該Ｐｄｉの値の符号が、物体側から像側に向かって順に交互に切り替わるように、前記パワーレンズが配置されている、撮像レンズ系。
　前記パワーレンズが、｜Ｐｄｉ｜＜１．５×１０^－５を満たす、請求項１に記載の撮像レンズ系。
　物体側から像側に向かって順に、２５℃における（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が０（１／Ｋ）より大きく、且つ９×１０^－６（１／Ｋ）未満の材料のみで構成された２枚以上のレンズが隣接して配列された第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像側に、２５℃における（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉの値が－８×１０^－５（１／Ｋ）以下の材料のみで構成された４枚以上のレンズが隣接して配列された第２レンズ群とからなり、
　前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆｒ、レンズ系全体の焦点距離をＦと定義したときに、以下の式（１）を満たす、請求項１又は２に記載の撮像レンズ系。
　　　　　ｆｒ／Ｆ＞３．５　　・・・（１）
　以下の式（２）を満たす請求項３に記載の撮像レンズ系。
　　　　　ｆｒ／Ｆ≧４．１　　　・・・（２）
　前記第１レンズ群の２枚のレンズを構成する全ての材料の２５℃における（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉが、３．０×１０^－６（１／Ｋ）以上で、且つ、８．２×１０^－６（１／Ｋ）以下であり、前記第２レンズ群の４枚のレンズを構成する全ての材料の２５℃における（ｄＮｄ／ｄｔ）ｉが、－１２×１０^－５（１／Ｋ）以上で、且つ、－８．５×１０^－５（１／Ｋ）以下である請求項３又は４に記載の撮像レンズ系。
　物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有し、像側に凹面を有する第１レンズ、正のパワーを有し、物体側に凸面を有する第２レンズ、正のパワーを有する第３レンズ、負のパワーを有する第４レンズ、正のパワーを有する第５レンズ、第６レンズからなり、
　前記第１レンズと前記第２レンズの間、前記第２レンズと前記第３レンズの間、前記第３レンズと前記第４レンズの間の何れか１か所に配置された絞りを備える請求項１又は２に記載の撮像レンズ系。
　前記第１レンズ群は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを有し、像側に凹面を有する第１レンズ、正のパワーを有し、物体側に凸面を有する第２レンズからなり、
　前記第２レンズ群は、物体側から像側に向かって順に、正のパワーを有する第３レンズ、負のパワーを有する第４レンズ、正のパワーを有する第５レンズ、第６レンズからなり、
　前記第１レンズと前記第２レンズの間、前記第２レンズと前記第３レンズの間、前記第３レンズと前記第４レンズの間の何れか１か所に配置された絞りを備える請求項３～５の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
　前記第１レンズ及び前記第２レンズは、ｄ線の屈折率Ｎｄが１．７以上の硝材で形成されており、前記第３レンズ～前記第６レンズはｄ線の屈折率Ｎｄが１．７未満の硝材で形成されている、請求項６又は７に記載の撮像レンズ系。
　半画角が５０°以上である、請求項６又は８に記載の撮像レンズ系。
　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レンズの合成焦点距離をｆ（３～６）とした場合に、以下の式（３）を満たす請求項６、８、９の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
　　　　　ｆ（３～６）／Ｆ＞３．５　　　・・・（３）
　前記第２レンズの光軸上の厚さをｄ２とした場合に、以下の式（４）を満たす、請求項６～１０の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
　　　　　０．６３＜ｄ２／Ｆ＜０．９　　　・・・（４）
　前記第４レンズ及び前記第５レンズが、相互に接合されている請求項６～１１の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
　前記第１レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚さの総和をΣＡ、前記第２レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚さの総和ΣＢと定義したとき、以下の式（５）を満たす請求項３～５、又は７の何れか一項に記載の撮像レンズ系。
　　　　　０．９≦ΣＢ／ΣＡ≦１．８　　　・・・（５）
　請求項１～１３の何れか一項に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、を備える撮像装置。