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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023173784
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】撮像レンズおよびそれを備えた撮像装置
(51)【国際特許分類】
G02B 13/04 20060101AFI20231130BHJP
G02B 13/00 20060101ALI20231130BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20231130BHJP
【ＦＩ】
G02B13/04
G02B13/00
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022086269
(22)【出願日】2022-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】000002901
【氏名又は名称】株式会社ダイセル
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松永 滋彦
【テーマコード（参考）】
2H087
【Ｆターム（参考）】
2H087KA01
2H087KA02
2H087LA01
2H087LA03
2H087PA04
2H087PA17
2H087PB04
2H087QA02
2H087QA03
2H087QA07
2H087QA17
2H087QA19
2H087QA21
2H087QA25
2H087QA34
2H087QA41
2H087QA45
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA32
2H087RA44
(57)【要約】
【課題】 小型で高い解像度を有しながら、画角が広く周辺光量が高い撮像レンズおよびそれを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】 撮像レンズは、物体側より順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズ、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ、および、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズが配置されたレンズ系から構成され、レンズ系は、以下の条件式を満足する。
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆはレンズ系の焦点距離、ＴＴＬはレンズ系の全長、ＩｍｇＨは、レンズ系の最大像高である。
【選択図】 図１
【解決手段】 撮像レンズは、物体側より順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズ、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ、および、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズが配置されたレンズ系から構成され、レンズ系は、以下の条件式を満足する。
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆはレンズ系の焦点距離、ＴＴＬはレンズ系の全長、ＩｍｇＨは、レンズ系の最大像高である。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側より順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズ、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ、および、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズが配置されたレンズ系から構成され、
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、撮像レンズ。
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、ｆは前記レンズ系の焦点距離、ＴＴＬは前記レンズ系の全長、ＩｍｇＨは、前記レンズ系の最大像高である。
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、撮像レンズ。
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、ｆは前記レンズ系の焦点距離、ＴＴＬは前記レンズ系の全長、ＩｍｇＨは、前記レンズ系の最大像高である。
【請求項2】
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、請求項１に記載の撮像レンズ。
ＥＰＴ／ＴＴＬ＜０．３ ・・・（３）
ただし、ＥＰＴは、前記レンズ系の入射瞳位置である。
ＥＰＴ／ＴＴＬ＜０．３ ・・・（３）
ただし、ＥＰＴは、前記レンズ系の入射瞳位置である。
【請求項3】
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、請求項１または２に記載の撮像レンズ。
０．０５＜Ｄ１／ｆ＜１ ・・・（４）
ただし、Ｄ１は、前記第１レンズの中心厚である。
０．０５＜Ｄ１／ｆ＜１ ・・・（４）
ただし、Ｄ１は、前記第１レンズの中心厚である。
【請求項4】
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、請求項１または２に記載の撮像レンズ。
ｆ／ＥＰＤ＜２．０ ・・・（５）
ただし、ＥＰＤは、前記レンズ系の入射瞳径である。
ｆ／ＥＰＤ＜２．０ ・・・（５）
ただし、ＥＰＤは、前記レンズ系の入射瞳径である。
【請求項5】
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、請求項１または２に記載の撮像レンズ。
ｆ２／ｆ＜４０ ・・・（６）
ただし、ｆ２は、前記第２レンズの焦点距離である。
ｆ２／ｆ＜４０ ・・・（６）
ただし、ｆ２は、前記第２レンズの焦点距離である。
【請求項6】
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、請求項１または２に記載の撮像レンズ。
１．５＜ｆ３／ｆ＜２５ ・・・（７）
ただし、ｆ３は、前記第３レンズの焦点距離である。
１．５＜ｆ３／ｆ＜２５ ・・・（７）
ただし、ｆ３は、前記第３レンズの焦点距離である。
【請求項7】
請求項１または２に記載の撮像レンズを備えた、撮像装置。
【請求項8】
光を照射する光源と、
前記光源からの光が被写体で反射した反射光を、前記撮像レンズを通して受光する受光素子と、を備え、
前記光源が光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間を計測することにより前記被写体までの距離を算出する、測距センサとして構成される、請求項７に記載の撮像装置。
前記光源からの光が被写体で反射した反射光を、前記撮像レンズを通して受光する受光素子と、を備え、
前記光源が光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間を計測することにより前記被写体までの距離を算出する、測距センサとして構成される、請求項７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、撮像レンズおよびそれを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、スマーフォン等の携帯通信端末に搭載される撮像装置の高性能化に代表されるように、広く電子機器に搭載される撮像装置には、より小型で解像度の高い撮像レンズが望まれている。
【0003】
また、最近では、ＴｏＦ（Time Of Flight）センサ等の測距センサを搭載する電子機器が増えてきている。このような測距センサは、光源から光を照射してから被写体で反射した反射光が受光素子で受光されるまでの時間から当該被写体までの距離を計測する。このような測距センサも撮像装置の一種であり、反射光を、撮像レンズを通して受光素子に受光させている。測距センサに用いられる撮像レンズにおいては小型でＦナンバーが小さく解像度の高い撮像レンズが望まれている。さらに近年では、より広い範囲を捉えるために、広い画角で周辺光量の高い撮像レンズの要望が高まっている。
【0004】
例えば、下記特許文献１，２には、４枚構成の撮像レンズについて、広角化および小型化のための提案が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４７９７１１５号公報
【特許文献2】特許第６０４７７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載の撮像レンズは、広い画角でコンパクトなレンズ系を提案している。しかしながら、絞りが第３レンズの後ろ側に配置されており、入射瞳位置が撮像面側に近づくため前玉径を小さくするのが難しい。また、全長を短くすると絞り以降の光線角度がきつくなり、周辺光量を確保するのも難しくなってしまう。
【0007】
特許文献２に記載の撮像レンズは、広い画角で解像度の高いレンズ系を提案している。しかしながら、特許文献１と同様に、絞りが第３レンズの後ろ側に配置されており、小型化と周辺光量を確保することの両立が難しい。また、第１レンズの屈折力が弱く前玉径の小型化が難しいといった課題が残る。
【0008】
本開示は、上記のような課題を鑑みてなされたものであり、小型で高い解像度を有しながら、画角が広く周辺光量が高い撮像レンズおよびそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の一形態に係る撮像レンズは、物体側より順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズ、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ、および、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズが配置されたレンズ系から構成され、前記レンズ系は、以下の条件式を満足するものである。
【0010】
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、ｆは前記レンズ系の焦点距離、ＴＴＬは前記レンズ系の全長、ＩｍｇＨは、最大像高である。
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、ｆは前記レンズ系の焦点距離、ＴＴＬは前記レンズ系の全長、ＩｍｇＨは、最大像高である。
【0011】
本開示の他の態様に係る撮像装置は、上記構成の撮像レンズを備えている。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、小型で高い解像度を有しながら、画角が広く周辺光量が高い撮像レンズおよびそれを備えた撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照しながら一実施の形態について説明する。なお、全ての図を通じて、同一のまたは対応する要素には同一の符号を付して重複する詳細な説明を省略する。以下では、本開示の撮像レンズが適用される撮像装置が測距センサを構成する態様を例示する。
【0015】
［撮像レンズが適用される測距センサの例示］
図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像レンズが適用される測距センサの概略構成を示す図である。図１に示すように、測距センサ１０は、光源２０と、受光器３０と、制御器４０とを備えている。光源２０は、例えば近赤外光を照射するレーザダイオードまたは発光ダイオードである。光源２０が照射する波長は、例えば下限値が７００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍであり、上限値が１１００ｎｍ、好ましくは１０００ｎｍである範囲内に設定される。光源２０は、駆動部（ドライバ）２１を介して制御器４０に接続される。駆動部２１は、制御器４０からの駆動信号に応じて光源２０を発光させる。
図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像レンズが適用される測距センサの概略構成を示す図である。図１に示すように、測距センサ１０は、光源２０と、受光器３０と、制御器４０とを備えている。光源２０は、例えば近赤外光を照射するレーザダイオードまたは発光ダイオードである。光源２０が照射する波長は、例えば下限値が７００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍであり、上限値が１１００ｎｍ、好ましくは１０００ｎｍである範囲内に設定される。光源２０は、駆動部（ドライバ）２１を介して制御器４０に接続される。駆動部２１は、制御器４０からの駆動信号に応じて光源２０を発光させる。
【0016】
受光器３０は、後述するレンズ系２により構成される撮像レンズ１と、撮像レンズ１の撮像面ＩＡに配設される複数の受光素子を含む撮像素子３と、を備えている。なお、図１に示す撮像レンズ１は、図２にとともに後述する実施例１の撮像レンズ１Ａと同じものである。撮像素子３を構成する複数の受光素子は、例えばフォトダイオードを含む。例えば、撮像素子３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等である。
【0017】
制御器４０は、演算部４１、入力部４２、出力部４３、信号送信部４４、信号受信部４５および記憶部４６を含む。これらの各構成は、バス４７を介して互いに信号伝送可能に構成される。制御器４０は、ＣＰＵ、メインメモリ（ＲＡＭ）、ストレージ、通信インターフェイス等を含むコンピュータとして構成される。したがって、上記各構成４１，４２…，４６は、処理回路とみなすことができる。
【0018】
入力部４２は、外部からの制御信号を受け付ける。例えば、測距センサ１０がスマートフォン等の通信端末に搭載される場合、通信端末における上位のプロセッサからの測距開始信号を制御信号として受け付ける。信号送信部４４は、入力部４２が制御信号を受信した場合に、光源２０を点灯させるための駆動信号を出力する。受光器３０は、光源２０から照射された光が被写体で反射した反射光を受光（撮像）する。撮像素子３（受光素子）は、撮像レンズ１を通して受光した反射光を電気信号（撮像信号）に変換し、制御器４０に送信する。信号受信部４５は、受光器３０からの撮像信号を受信する。
【0019】
演算部４１は、光源２０が照射する光が照射してから撮像素子３において受光されるまでの時間を計測し、その時間および光速から測距センサ１０と被写体との間の距離を算出し、測距データを生成する。演算部４１は、撮像素子３を構成する受光素子（画素）ごとに当該距離を算出することにより、測距データを画像データとして出力することができる。出力部４３は、演算部４１で算出された測距データを外部に出力する。例えば、上記のように測距センサ１０が通信端末に搭載される場合、通信端末における上位のプロセッサに測距データを出力する。
【0020】
［撮像レンズの概要］
本実施の形態における撮像レンズ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、絞りＳＴＯ、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４が配置されたレンズ系２により構成される。図１において、レンズ系２の各レンズ面は、物体側から順にＳ１，…，Ｓ４，Ｓ６，…，Ｓ９と表されている。例えば、レンズ面Ｓ１は、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面を意味し、レンズ面Ｓ２は、第１レンズＬ１の像側のレンズ面を意味する。
本実施の形態における撮像レンズ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、絞りＳＴＯ、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４が配置されたレンズ系２により構成される。図１において、レンズ系２の各レンズ面は、物体側から順にＳ１，…，Ｓ４，Ｓ６，…，Ｓ９と表されている。例えば、レンズ面Ｓ１は、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面を意味し、レンズ面Ｓ２は、第１レンズＬ１の像側のレンズ面を意味する。
【0021】
なお、図１に示す撮像レンズ１において、第１レンズＬ１の像側のレンズ面Ｓ２は、凹面であり、第２レンズＬ２の物体側のレンズ面Ｓ３は、凸面であり、第４レンズＬ４の像側のレンズ面Ｓ９は、凸面である。また、第４レンズＬ４と撮像面ＩＡ（撮像素子３）との間には、近赤外光を透過させるためのバンドパスフィルタ４が設けられている。なお、バンドパスフィルタ４はなくてもよい。また、バンドパスフィルタ４の位置に撮像素子３を保護するためのシールガラス等の光学部材が配置されてもよい。
【0022】
上記レンズ系２が備える構成により、負の屈折力を有する第１レンズＬ１で大きく曲げられた軸外光線の角度を第２レンズＬ２以降の正のレンズによって緩やかな角度で撮像面ＩＡへと導くことができる。また、絞りＳＴＯの位置を第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に配置することによって、前玉径の小型化を計りながらも、軸外光線のカット量を最小限に抑えることができるため、周辺光量を確保し易くなる。
【0023】
本実施の形態において、レンズ系２は、以下の条件式（１）および（２）を満足する。
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離、ｆはレンズ系２の焦点距離、ＴＴＬはレンズ系２の全長、ＩｍｇＨは、レンズ系２の最大像高である。
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離、ｆはレンズ系２の焦点距離、ＴＴＬはレンズ系２の全長、ＩｍｇＨは、レンズ系２の最大像高である。
【0024】
条件式（１）は第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１とレンズ系２の焦点距離ｆとの関係を規定している。条件式（１）の下限を超えると、第１レンズＬ１の負の屈折力が弱くなり、短い全長で広い画角を確保するのが難しくなってしまう。一方、条件式（１）の上限を超えると、第１レンズの屈折力が強くなりすぎて、軸外収差の補正が難しくなり、良好な解像性能が得られなくなる。なお、条件式（１）の上限値は－１．３が好ましく、条件式（１）の下限値は－２．４が好ましい。
【0025】
条件式（２）はレンズ系２における全長ＴＴＬと最大像高ＩｍｇＨとの関係を規定している。条件式（２）を満足することにより、小型でありながら収差が良好に補正された光学系を実現することができる。
【0026】
本実施の形態において、レンズ系２は、さらに、以下の条件式（３）を満足し得る。
ＥＰＴ／ＴＴＬ＜０．３ ・・・（３）
ただし、ＥＰＴは、レンズ系２の入射瞳位置である。
ＥＰＴ／ＴＴＬ＜０．３ ・・・（３）
ただし、ＥＰＴは、レンズ系２の入射瞳位置である。
【0027】
条件式（３）はレンズ系２における全長ＴＴＬと入射瞳位置ＥＰＴとの関係を規定している。広画角のレンズ系２において入射瞳位置ＥＰＴを物体側に近づけることで、第１レンズＬ１を通過する軸外光束の光線高を小さくすることができる。一方、条件式（３）の上限を超えると、入射瞳位置ＥＰＴが像面側に寄りすぎるため、前玉径を小さくすることが難しくなる。なお、入射瞳位置ＥＰＴは、第１レンズＬ１における物体側の面頂からの距離で定義される。
【0028】
本実施の形態において、レンズ系２は、さらに、以下の条件式（４）を満足し得る。
０．０５＜Ｄ１／ｆ＜１ ・・・（４）
ただし、Ｄ１は、第１レンズＬ１の中心厚である。
０．０５＜Ｄ１／ｆ＜１ ・・・（４）
ただし、Ｄ１は、第１レンズＬ１の中心厚である。
【0029】
条件式（４）は第１レンズＬ１における中心厚Ｄ１と焦点距離Ｌ１との関係を規定している。条件式（４）の上限を超えると、第１レンズＬ１の体積が大きくなり軽量化が難しくなるとともに、前玉径の小型化も難しくなる。一方、条件式（４）の下限を超えると、第１レンズＬ１の中心厚が薄くなりすぎるために、変形や衝撃による割れなどの可能性が高くなってしまう。条件式（４）を満足することにより、第１レンズＬ１の軽量化および小型化を実現しつつ、変形や衝撃による割れを防止することができる。なお、条件式（４）の上限値は０．５が好ましく、条件式（４）の下限値は０．１が好ましい。
【0030】
本実施の形態において、レンズ系２は、さらに、以下の条件式（５）を満足し得る。
ｆ／ＥＰＤ＜２．０ ・・・（５）
ただし、ＥＰＤは、レンズ系２の入射瞳径である。
ｆ／ＥＰＤ＜２．０ ・・・（５）
ただし、ＥＰＤは、レンズ系２の入射瞳径である。
【0031】
条件式（５）はレンズ系２における焦点距離ｆと入射瞳径ＥＰＤとの関係を規定しており、いわゆるＦナンバーを規定した条件式になっている。条件式（５）を満足することにより、小型で高精細化された撮像素子に対しても、短い露光時間で必要な光量を確保することができる。
【0032】
本実施の形態において、レンズ系２は、さらに、以下の条件式（６）を満足し得る。
ｆ２／ｆ＜４０ ・・・（６）
ただし、ｆ２は、第２レンズＬ２の焦点距離である。
ｆ２／ｆ＜４０ ・・・（６）
ただし、ｆ２は、第２レンズＬ２の焦点距離である。
【0033】
条件式（６）は第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２とレンズ系２の焦点距離ｆとの関係を規定している。条件式（６）の上限を超えると、大口径化と全長短縮に必要な正の屈折力に対して、第２レンズＬ２の屈折力が弱くなり、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の屈折力を強くする必要が生じる。そのため、実際に生産される第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の偏芯誤差による性能劣化が大きくなってしまう。これに対して、条件式（６）を満足することにより、大口径化を実現しながら、全長短縮に必要な正の屈折力を効果的に分割して、偏芯誤差を抑えることができる。なお、条件式（６）の上限値は２５が好ましい。
【0034】
本実施の形態において、レンズ系２は、さらに、以下の条件式（７）を満足し得る。
１．５＜ｆ３／ｆ＜２５ ・・・（７）
ただし、ｆ３は、第３レンズＬ３の焦点距離である。
１．５＜ｆ３／ｆ＜２５ ・・・（７）
ただし、ｆ３は、第３レンズＬ３の焦点距離である。
【0035】
条件式（７）は第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３とレンズ系２の焦点距離ｆとの関係を規定している。条件式（７）を満足することにより、大口径化を実現しつつ全長短縮に必要な正の屈折力を効果的に第３レンズＬ３に割り当てることができる。また、第３レンズＬ３で発生する収差量を抑え、偏芯誤差による性能劣化を抑制することが可能となる。
【0036】
［実施例］
以下、本開示の撮像レンズ１の実施例を示す。各実施例に使用するパラメータは、以下の通りである。レンズデータ、及びレンズ系の諸元データの表において、角度の単位としては「度」を用い、長さの単位としては「ｍｍ」を用いる。また、焦点距離の計算波長は９４０ｎｍである。
ｆ：レンズ系２の焦点距離
Ｆｎｏ：Ｆナンバー（＝ｆ／Ｅｐｄ）
ω：半画角
ＩｍｇＨ：最大像高
ＴＴＬ：レンズ系２の光学全長（第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｓ１から撮像面ＩＡまでの光軸上の距離）
ｉ：レンズ面番号（ｉ＝１，…，４，６，…，９）
Ｒｉ：ｉ番目のレンズ面における曲率半径
Ｄｉｋ：ｉ番目のレンズ面Ｓｉとｋ＝ｉ＋１番目のレンズ面Ｓｋと間の中心間隔
ｎｄ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
ｖｄ：レンズ材料のアッベ数
なお、レンズ面番号における５（ＳＴＯ）の表記は、レンズ面Ｓ４とレンズ面Ｓ６との間に絞り面ＳＴＯが位置することを示す。また、バンドパスフィルタ４の物体側面の面番号を１０とし、像側面の面番号を１１としている。曲率半径における「ｉｎｆ」は当該面が平面であることを示す。
以下、本開示の撮像レンズ１の実施例を示す。各実施例に使用するパラメータは、以下の通りである。レンズデータ、及びレンズ系の諸元データの表において、角度の単位としては「度」を用い、長さの単位としては「ｍｍ」を用いる。また、焦点距離の計算波長は９４０ｎｍである。
ｆ：レンズ系２の焦点距離
Ｆｎｏ：Ｆナンバー（＝ｆ／Ｅｐｄ）
ω：半画角
ＩｍｇＨ：最大像高
ＴＴＬ：レンズ系２の光学全長（第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｓ１から撮像面ＩＡまでの光軸上の距離）
ｉ：レンズ面番号（ｉ＝１，…，４，６，…，９）
Ｒｉ：ｉ番目のレンズ面における曲率半径
Ｄｉｋ：ｉ番目のレンズ面Ｓｉとｋ＝ｉ＋１番目のレンズ面Ｓｋと間の中心間隔
ｎｄ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
ｖｄ：レンズ材料のアッベ数
なお、レンズ面番号における５（ＳＴＯ）の表記は、レンズ面Ｓ４とレンズ面Ｓ６との間に絞り面ＳＴＯが位置することを示す。また、バンドパスフィルタ４の物体側面の面番号を１０とし、像側面の面番号を１１としている。曲率半径における「ｉｎｆ」は当該面が平面であることを示す。
【0037】
また、各実施例においてすべてのレンズ面Ｓｉが非球面形状を有する。ここで、非球面形状は、面頂点の接平面からの光軸方向の距離（サグ量）をＸ、光軸からの高さをＨとして、Ｒを曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａｍを第ｍ次の非球面係数としたとき、次式で表される。
Ｘ＝（Ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１－（１＋Ｋ）Ｈ２／Ｒ２｝１／２］＋ΣＡｍ・Ｈｍ
Ｘ＝（Ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１－（１＋Ｋ）Ｈ２／Ｒ２｝１／２］＋ΣＡｍ・Ｈｍ
【0038】
したがって、以下では、上記非球面式におけるＡｍの値を示し、非球面形状を特定している。非球面データの表において、非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：自然数）は１０を底とする指数表現である。すなわち、「Ｅ±ｎ」は、「×１０±ｎ」を意味している。
【0039】
［実施例１］
図２は、本開示の実施例１における撮像レンズ１Ａの構成図である。また、図３は、図２に示す撮像レンズ１Ａの波長９４０ｎｍにおける収差図である。また、図４は、図２に示す撮像レンズ１Ａの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
図２は、本開示の実施例１における撮像レンズ１Ａの構成図である。また、図３は、図２に示す撮像レンズ１Ａの波長９４０ｎｍにおける収差図である。また、図４は、図２に示す撮像レンズ１Ａの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
【0040】
実施例１の撮像レンズ１Ａは、物体側から順に、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ１、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第２レンズＬ２、開口絞りＳＴＯ、物体側に凹面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズＬ３、および、物体側に凸面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズＬ４が配置されたレンズ系２から構成されている。
【0041】
表１は、実施例１の撮像レンズ１Ａのレンズデータを示す。
【0042】
【表1】
【0043】
また、実施例１における円錐定数Ｋおよび非球面係数Ａｍは、以下の表２および表３に示される。
【0044】
【表2】
【0045】
【表3】
【0046】
また、実施例１における撮像レンズ１Ａの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、最大像高ＩｍｇＨ、光学全長ＴＴＬは、以下の表４に示される。
【0047】
【表4】
【0048】
［実施例２］
図５は、本開示の実施例２における撮像レンズ１Ｂの構成図である。また、図６は、図５に示す撮像レンズ１Ｂの収差図である。また、図７は、図５に示す撮像レンズ１Ｂの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
図５は、本開示の実施例２における撮像レンズ１Ｂの構成図である。また、図６は、図５に示す撮像レンズ１Ｂの収差図である。また、図７は、図５に示す撮像レンズ１Ｂの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
【0049】
実施例２の撮像レンズ１Ｂは、物体側から順に、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ１、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第２レンズＬ２、開口絞りＳＴＯ、物体側に凹面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズＬ３、および、物体側に凸面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズＬ４が配置されたレンズ系２から構成されている。
【0050】
表５は、実施例２の撮像レンズ１Ｂのレンズデータを示す。
【0051】
【表5】
【0052】
また、実施例２における円錐定数Ｋおよび非球面係数Ａｍは、以下の表６および表７に示される。
【0053】
【表6】
【0054】
【表7】
【0055】
また、実施例２における撮像レンズ１Ｂの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、最大像高ＩｍｇＨ、光学全長ＴＴＬは、以下の表８に示される。
【0056】
【表8】
【0057】
［実施例３］
図８は、本開示の実施例３における撮像レンズ１Ｃの構成図である。また、図９は、図８に示す撮像レンズ１Ｃの収差図である。また、図１０は、図８に示す撮像レンズ１Ｃの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
図８は、本開示の実施例３における撮像レンズ１Ｃの構成図である。また、図９は、図８に示す撮像レンズ１Ｃの収差図である。また、図１０は、図８に示す撮像レンズ１Ｃの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
【0058】
実施例３の撮像レンズ１Ｃは、物体側から順に、物体側に凹面を向け、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ１、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第２レンズＬ２、開口絞りＳＴＯ、物体側に凹面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズＬ３、および、物体側に凸面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズＬ４が配置されたレンズ系２から構成されている。
【0059】
表９は、実施例３の撮像レンズ１Ｃのレンズデータを示す。
【0060】
【表9】
【0061】
また、実施例３における円錐定数Ｋおよび非球面係数Ａｍは、以下の表１０および表１１に示される。
【0062】
【表10】
【0063】
【表11】
【0064】
また、実施例３における撮像レンズ１Ｃの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、最大像高ＩｍｇＨ、光学全長ＴＴＬは、以下の表１２に示される。
【0065】
【表12】
【0066】
［実施例４］
図１１は、本開示の実施例４における撮像レンズ１Ｄの構成図である。また、図１２は、図１１に示す撮像レンズ１Ｄの収差図である。また、図１３は、図１１に示す撮像レンズ１Ｄの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
図１１は、本開示の実施例４における撮像レンズ１Ｄの構成図である。また、図１２は、図１１に示す撮像レンズ１Ｄの収差図である。また、図１３は、図１１に示す撮像レンズ１Ｄの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
【0067】
実施例４の撮像レンズ１Ｄは、物体側から順に、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ１、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第２レンズＬ２、開口絞りＳＴＯ、物体側に凹面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズＬ３、および、物体側に凸面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズＬ４が配置されたレンズ系２から構成されている。
【0068】
表１３は、実施例４の撮像レンズ１Ｄのレンズデータを示す。
【0069】
【表13】
【0070】
また、実施例４における円錐定数Ｋおよび非球面係数Ａｍは、以下の表１４および表１５に示される。
【0071】
【表14】
【0072】
【表15】
【0073】
また、実施例４における撮像レンズ１Ｄの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、最大像高ＩｍｇＨ、光学全長ＴＴＬは、以下の表１６に示される。
【0074】
【表16】
【0075】
［実施例５］
図１４は、本開示の実施例５における撮像レンズ１Ｅの構成図である。また、図１５は、図１４に示す撮像レンズ１Ｅの波長９４０ｎｍにおける収差図である。また、図１６は、図１４に示す撮像レンズ１Ｅの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
図１４は、本開示の実施例５における撮像レンズ１Ｅの構成図である。また、図１５は、図１４に示す撮像レンズ１Ｅの波長９４０ｎｍにおける収差図である。また、図１６は、図１４に示す撮像レンズ１Ｅの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
【0076】
実施例５の撮像レンズ１Ｅは、物体側から順に、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ１、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第２レンズＬ２、開口絞りＳＴＯ、物体側に凸面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズＬ３、および、物体側に凸面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズＬ４が配置されたレンズ系２から構成されている。
【0077】
表１７は、実施例５の撮像レンズ１Ｅのレンズデータを示す。
【0078】
【表17】
【0079】
また、実施例５における円錐定数Ｋおよび非球面係数Ａｍは、以下の表１８および表１９に示される。
【0080】
【表18】
【0081】
【表19】
【0082】
また、実施例５における撮像レンズ１Ｅの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、最大像高ＩｍｇＨ、光学全長ＴＴＬは、以下の表２０に示される。
【0083】
【表20】
【0084】
［実施例６］
図１７は、本開示の実施例１における撮像レンズ１Ｆの構成図である。また、図１８は、図１７に示す撮像レンズ１Ｆの波長９４０ｎｍにおける収差図である。また、図１９は、図１７に示す撮像レンズ１Ｆの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
図１７は、本開示の実施例１における撮像レンズ１Ｆの構成図である。また、図１８は、図１７に示す撮像レンズ１Ｆの波長９４０ｎｍにおける収差図である。また、図１９は、図１７に示す撮像レンズ１Ｆの像高に対する相対光量を示すグラフである。相対光量は、撮像面ＩＡにおける光軸位置の光量を１００％としたときの像高位置における光量の割合を示している。
【0085】
実施例６の撮像レンズ１Ｆは、物体側から順に、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズＬ１、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた正の屈折力を有する第２レンズＬ２、開口絞りＳＴＯ、物体側に凸面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズＬ３、および、物体側に凸面を向け、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズＬ４が配置されたレンズ系２から構成されている。
【0086】
表２１は、実施例６の撮像レンズ１Ｆのレンズデータを示す。
【0087】
【表21】
【0088】
また、実施例６における円錐定数Ｋおよび非球面係数Ａｍは、以下の表２２および表２３に示される。
【0089】
【表22】
【0090】
【表23】
【0091】
また、実施例６における撮像レンズ１Ｆの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、最大像高ＩｍｇＨ、光学全長ＴＴＬは、以下の表２４に示される。
【0092】
【表24】
【0093】
表２５は、上記実施例１から実施例６のレンズ系における条件式（１）から（７）の対応値を示す。表２６および表２７は、条件式（１）から（７）に関連する各数値を示す。表２５に示すように、何れの実施例においても、すべての条件式（１）から（７）を満足している。
【0094】
【表25】
【0095】
【表26】
【0096】
【表27】
【0097】
また、各実施例の諸収差図（図３，６，９，１２，１５，１８，１９）に示す通り、半画角３５度以上の広い画角を有するにもかかわらず、透過光量を確保し、収差が良好に補正されたレンズ系２を実現できている。また、各実施例の撮像レンズの像高に対する周辺光量のグラフ（図４，７，１０，１３，１６，１９）に示す通り、広い画角を有するにもかかわらず、像高が高い位置における光量（周辺光量）を光軸位置の光量の５０％近くまで確保することができている。
【0098】
以上、本開示の実施の形態について説明したが、各実施の形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本開示は、実施の形態によって限定されることはなく、請求の範囲によってのみ限定される。
【0099】
［本開示のまとめ］
以下の項目のそれぞれは、本開示の好ましい実施の形態の開示である。
以下の項目のそれぞれは、本開示の好ましい実施の形態の開示である。
【0100】
［項目１］
物体側より順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズ、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ、および、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズが配置されたレンズ系から構成され、
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、撮像レンズ。
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、ｆは前記レンズ系の焦点距離、ＴＴＬは前記レンズ系の全長、ＩｍｇＨは、前記レンズ系の最大像高である。
物体側より順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズ、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ、および、像側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズが配置されたレンズ系から構成され、
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、撮像レンズ。
－３＜ｆ１／ｆ＜－１．１５ ・・・（１）
２．４＜ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜５ ・・・（２）
ただし、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、ｆは前記レンズ系の焦点距離、ＴＴＬは前記レンズ系の全長、ＩｍｇＨは、前記レンズ系の最大像高である。
【0101】
［項目２］
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１に記載の撮像レンズ。
ＥＰＴ／ＴＴＬ＜０．３ ・・・（３）
ただし、ＥＰＴは、前記レンズ系の入射瞳位置である。
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１に記載の撮像レンズ。
ＥＰＴ／ＴＴＬ＜０．３ ・・・（３）
ただし、ＥＰＴは、前記レンズ系の入射瞳位置である。
【0102】
［項目３］
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１または２に記載の撮像レンズ。
０．０５＜Ｄ１／ｆ＜１ ・・・（４）
ただし、Ｄ１は、前記第１レンズの中心厚である。
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１または２に記載の撮像レンズ。
０．０５＜Ｄ１／ｆ＜１ ・・・（４）
ただし、Ｄ１は、前記第１レンズの中心厚である。
【0103】
［項目４］
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１から３の何れか１つに記載の撮像レンズ。
ｆ／ＥＰＤ＜２．０ ・・・（５）
ただし、ＥＰＤは、前記レンズ系の入射瞳径である。
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１から３の何れか１つに記載の撮像レンズ。
ｆ／ＥＰＤ＜２．０ ・・・（５）
ただし、ＥＰＤは、前記レンズ系の入射瞳径である。
【0104】
［項目５］
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１から４の何れか１つに記載の撮像レンズ。
ｆ２／ｆ＜４０ ・・・（６）
ただし、ｆ２は、前記第２レンズの焦点距離である。
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１から４の何れか１つに記載の撮像レンズ。
ｆ２／ｆ＜４０ ・・・（６）
ただし、ｆ２は、前記第２レンズの焦点距離である。
【0105】
［項目６］
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１から５の何れか１つに記載の撮像レンズ。
１．５＜ｆ３／ｆ＜２５ ・・・（７）
ただし、ｆ３は、前記第３レンズの焦点距離である。
前記レンズ系は、以下の条件式を満足する、項目１から５の何れか１つに記載の撮像レンズ。
１．５＜ｆ３／ｆ＜２５ ・・・（７）
ただし、ｆ３は、前記第３レンズの焦点距離である。
【0106】
［項目７］
項目１から６の何れか１つに記載の撮像レンズを備えた、撮像装置。
項目１から６の何れか１つに記載の撮像レンズを備えた、撮像装置。
【0107】
［項目８］
光を照射する光源と、
前記光源からの光が被写体で反射した反射光を、前記撮像レンズを通して受光する受光素子と、を備え、
前記光源が光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間を計測することにより前記被写体までの距離を算出する、測距センサとして構成される、項目７に記載の撮像装置。
光を照射する光源と、
前記光源からの光が被写体で反射した反射光を、前記撮像レンズを通して受光する受光素子と、を備え、
前記光源が光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間を計測することにより前記被写体までの距離を算出する、測距センサとして構成される、項目７に記載の撮像装置。
【産業上の利用可能性】
【0108】
本開示は、小型で高い解像度を有しながら、画角が広く周辺光量が高い撮像レンズおよびそれを備えた撮像装置を提供するために有用である。本開示の撮像レンズが適用される撮像装置は、上記実施の形態で例示した測距センサに限られない。例えば、可視光を結像させる撮影用のカメラにも適用され得る。また、本開示の撮像レンズが適用される測距センサは、例えば、近赤外光等の単一波長の光または可視光を照射する光源の反射光を受光させる測距センサである。本開示の撮影レンズが搭載された測距センサは、例えば、背景ぼかし、オートフォーカス等の撮影用カメラにおける撮影補助機能、自動掃除機、自動車等の自動運転技術、顔認証技術、ＡＲ空間実現技術等を提供するために有用である。
【符号の説明】
【0109】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 撮像レンズ
２ レンズ系
３ 撮像素子（受光素子）
１０ 測距センサ（撮像装置）
２０ 光源
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
ＳＴＯ 絞り
２ レンズ系
３ 撮像素子（受光素子）
１０ 測距センサ（撮像装置）
２０ 光源
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
ＳＴＯ 絞り
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】