特開 2024-147157 レンズ系

(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】P2024147157

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】レンズ系

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20241008BHJP

   G02B 5/26 20060101ALI20241008BHJP

   G02B 1/118 20150101ALI20241008BHJP

   G02B 13/18 20060101ALN20241008BHJP

【ＦＩ】

G02B13/00

G02B5/26

G02B1/118

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023059992

(22)【出願日】2023-04-03

(71)【出願人】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(74)【代理人】

【識別番号】100194283

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 大勇

(72)【発明者】

【氏名】伊倉 隆平

【テーマコード（参考）】

2H087

2H148

2K009

【Ｆターム（参考）】

2H087KA02

2H087KA03

2H087LA01

2H087NA18

2H087PA06

2H087PA18

2H087PB07

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA17

2H087QA22

2H087QA25

2H087QA34

2H087QA42

2H087QA45

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA42

2H087RA43

2H087RA44

2H087UA01

2H148FA01

2H148FA09

2H148FA12

2H148FA22

2K009AA02

2K009FF02

(57)【要約】

【課題】ＩＲカットコーティング層からの反射光に起因するフレア、ゴーストの発生を低減する。
【解決手段】ここでは、反射防止層５０が第４レンズＬ４の第２表面Ｌ４Ｒ２に形成されている。絞り２０を物体（Ｏｂｊ）側に向けて透過した反射光ＲＬが第４レンズＬ４の第２表面Ｌ４Ｒ２で反射した反射光ＲＬ１が発生する場合が示されている。反射光ＲＬ１は再び像（Ｉｍｇ）側に向かい、フレア、ゴーストの原因となる。図４における反射防止層５０によって、この反射光ＲＬ１が抑制される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から像側にかけて光軸に沿って、最も物体側となる第１レンズを含む複数のレンズが絞りを含めて積層されて構成され、最も像側に位置する前記レンズよりも像側にある像面に撮像対象の像を結像させるレンズ系であって、
前記第１レンズ以外の前記レンズの一つでありガラス製である中間ガラスレンズにおいて、物体側の表面、像側の表面のうちいずれか一方の面には、結像の対象となる光よりも長波長の光を遮断する薄膜状の赤外カットフィルターが形成され、
前記中間ガラスレンズよりも物体側にある前記第１レンズ以外の前記レンズである物体側レンズの一つの表面において、波長４５０～７００ｎｍの光の反射率を０．３％以下とする反射防止層が形成されたことを特徴とするレンズ系。

【請求項2】

前記反射防止層は、表面の凹凸構造であるモスアイ構造を具備することを特徴とする請求項１に記載のレンズ系。

【請求項3】

前記赤外カットフィルターは、前記中間ガラスレンズにおける像側の表面に形成されたことを特徴とする１又は２に記載のレンズ系。

【請求項4】

前記絞りは前記中間ガラスレンズの物体側に隣接して配されたことを特徴とする請求項３に記載のレンズ系。

【請求項5】

前記中間ガラスレンズにおいて、
前記一方の面の曲率半径をＲａとしたとき、
２．００≦｜Ｒａ｜≦４．００
の範囲とされたことを特徴とする請求項４に記載のレンズ系。

【請求項6】

前記反射防止層は、前記物体側レンズの前記一つにおける物体側の表面及び像側の表面に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のレンズを含んで構成されるレンズ系に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、自動車、監視カメラ等に搭載される撮像装置において使用される光学系として、物体側から像側（撮像素子側）に至るまでの間に複数のレンズを光軸方向に配したレンズユニット（レンズ系）が使用されている。一般的には使用される撮像装置は可視光の画像を撮像するため、上記のレンズユニットは可視光による画像を撮像素子上に良好に結像させるように設計される。しかしながら、実際には撮像素子（ＣＭＯＳセンサ等）は可視光から近赤外光までの広い波長域にかけて感度を有し、かつ近赤外光もレンズユニットを透過する。一方、レンズユニットにおける各レンズの光学特性は可視光と近赤外光では異なるために、可視光用に最適化されたレンズユニットを通過した近赤外光は撮像素子上で良好な画像を形成しない。このため、近赤外光が撮像素子で可視光と同様に検出された場合には撮像素子で得られる画像は良好とはならず、レンズユニット中において、近赤外光を通過させず可視光のみを通過させる赤外（ＩＲ）カットフィルターが設けられる。

【0003】

特許文献１には、レンズユニット中におけるこのようなＩＲカットフィルターを、レンズユニットを構成するレンズうちの一つの表面（レンズ面）上の薄膜（コーティング）として形成することと、このレンズを設ける箇所について記載されている。ＩＲカットコーティング層は、カットオフ波長よりも短波長の光（可視光）を透過させ、これよりも長波長の光（近赤外光）は反射させるように設定される。この場合、理想的には可視光の透過率は１００％（反射率が０％）、近赤外光の透過率は０％（反射率が１００％）となる。

【0004】

例えば、このＩＲカットコーティング層を撮像素子に近い側（像側）、例えばカバーガラスに形成した場合には、この反射した近赤外光はレンズユニットに逆向きに入射し、これが反射してから再び撮像素子側に向かうことがある。ただし、この光がＩＲカットコーティング層を最終的に透過しなければ、この光は撮像素子で検知されない。このため、大部分の近赤外光は撮像素子で検知されず、得られる画像は大部分の近赤外光の影響を受けない。

【0005】

ここで、特にＩＲカットコーティング層におけるカットオフ波長近傍の波長の光については、透過率、反射率共に無視できない値（例えば透過率５０％、反射率５０％）となる。この場合、この反射光がレンズユニットに逆向きに入射した後で再び反射されて撮像素子側に向かい、その後にＩＲカットコーティング層を透過して撮像素子で検出される成分は無視できなくなる。この場合のレンズユニットにおける光路は本来のものとは大きく異なるため、この成分に起因する画像は、撮像素子における本来の画像以外の成分となるゴーストとなる。すなわち、特にカットオフ波長に近い波長の光は、フレア、ゴーストの原因となる。

【0006】

特許文献１に記載のレンズユニットにおいては、このようなＩＲカットコーティング層を、レンズユニットにおいて光軸方向で中央付近に設けられた絞りの下流側において絞りに最も近い位置にあるレンズ面に設けることによって、高効率で反射光が除去されている。これにより、このレンズユニットにおいては、撮像素子に達する反射光を大きく減少させることができ、これに起因するフレア、ゴーストの発生が低減される。

【0007】

更に、特許文献２には、このように絞りによって反射光を除去する際に、ＩＲカットコーティング層が形成されたレンズの形状を調整することによって、このように最終的に撮像素子側に向かう反射光を特に低減できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第５８９６０６１号公報

【特許文献2】特開２０２１－９６２８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１に記載のレンズユニット、更には特許文献２に記載のレンズユニットにおいては、このようなＩＲカットコーティング層からの反射光の影響は低減されたものの、更なるフレア、ゴーストの低減が望まれた。

【0010】

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、ＩＲカットコーティング層からの反射光に起因するフレア、ゴーストの発生が大きく低減されたレンズ系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】

【0011】

本発明に係るレンズ系は、物体側から像側にかけて光軸に沿って、最も物体側となる第１レンズを含む複数のレンズが絞りを含めて積層されて構成され、最も像側に位置する前記レンズよりも像側にある像面に撮像対象の像を結像させるレンズ系であって、前記第１レンズ以外の前記レンズの一つでありガラス製である中間ガラスレンズにおいて、物体側の表面、像側の表面のうちいずれか一方の面には、結像の対象となる光よりも長波長の光を遮断する薄膜状の赤外カットフィルターが形成され、前記中間ガラスレンズよりも物体側にある前記第１レンズ以外の前記レンズである物体側レンズの一つの表面において、波長４５０～７００ｎｍの光の反射率を０．３％以下とする反射防止層が形成されている。

【0012】

この構成においては、本来得られるべき画像に対しては障害となる近赤外光を除去するための赤外カットフィルターが用いられる。この場合、赤外カットフィルターで物体側に向かって反射したカットオフ波長に近い波長の反射光が更に反射を繰り返してから像面に入射してフレアやゴーストの原因となりうるが、この反射光の像側への反射が反射防止層で抑制されることによって、フレアやゴーストが抑制される。

【0013】

前記反射防止層は、表面の凹凸構造であるモスアイ構造を具備してもよい。
前記のようなフレアやゴーストの原因となる反射光の波長は、４５０～７００ｎｍ程度である。このような広い波長域で一様に反射率を低くする（０．３％以下とする）反射防止層としては、特にモスアイ構造が適している。

【0014】

前記赤外カットフィルターは、前記中間ガラスレンズにおける像側の表面に形成されていてもよい。
前記絞りは前記中間ガラスレンズの物体側に隣接して配されていてもよい。
こうした構成により、温度変化の際の熱膨張による表面の位置の変動による焦点位置や画角の変化が抑制され、良好な結像特性が得られると共に、フレアやゴーストの原因となる反射光を絞りによっても制限することができる。

【0015】

前記中間ガラスレンズにおいて、前記一方の面の曲率半径をＲａとしたとき、２．００≦｜Ｒａ｜≦４．００の範囲とされていてもよい。
この構成においては、中間ガラスレンズに形成された赤外カットフィルタ―からの反射光を絞りによっても特に除去しやすくなり、反射防止層による効果と加えて、特にフレアやゴーストが抑制される。

【0016】

前記反射防止層は、前記物体側レンズの前記一つにおける物体側の表面及び像側の表面に形成されていてもよい。
この構成においては、反射防止層による効果が特に大きくなる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ＩＲカットコーティング層からの反射光に起因するフレア、ゴーストの発生が大きく低減される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係るレンズ系の断面図である。

【図2】実施例における各レンズ等の設計値である。

【図3】中間ガラスレンズ付近での、赤外カットフィルターからの反射光の伝搬の状況を拡大して示す図である。

【図4】実施形態に係るレンズ系における、赤外カットフィルターからの反射光の第４レンズでの反射の状況を示す図である。

【図5】第４レンズにおける第１表面（ａ）、第２表面（ｂ）における反射率を反射防止層の有無で比較した測定結果である。

【図6】第３レンズにおける第１表面（ａ）、第２表面（ｂ）における反射率を反射防止層の有無で比較した測定結果である。

【図7】第２レンズにおける第１表面（ａ）、第２表面（ｂ）における反射率を反射防止層の有無で比較した測定結果である。

【図8】物体側レンズにおける反射防止層の有無による違いを調べた各条件と、各条件におけるフレアの発生状況の概要を比較した結果である。

【図9】各条件によって得られた実際の画像（各々について４種類）と、その中でのフレアを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は本実施形態に係るレンズ系１を含む光学系全体の、光軸Ａに沿った断面における構成図である。この構成は、特許文献２に記載されたものと同様であり、後述するように、本発明においては、レンズの表面の形態（レンズの表面に形成された層）が、特許文献２に記載されたものと異なる。

【0020】

ここでは、物体側は図中上側であり、撮像素子１００は図中最下部に位置する。図１においては、後述する実施例に対応した各構成要素における光学的に機能する部分のみが記載されている。実際には、各構成要素は、図１に示された位置関係が維持されるように鏡筒の内部に固定されるため、この固定の際に必要な構造、あるいは各構成要素間の位置関係を固定するための構造が設けられているが、図１においてはその記載は省略されている。

【0021】

撮像素子１００は２次元ＣＭＯＳイメージセンサであり、各画素は光軸Ａと垂直な面内で２次元に配列されている。また、撮像素子１００の物体側には、光軸Ａと直交する平面状のカバーガラス１１０が設けられている。図１において、第１レンズＬ１から第７レンズＬ７を備えるレンズ系１が構成される。レンズ系１は、撮像対象の画像を所望の視野、所望の形態で撮像素子１００上（像面）に結像させるように構成される。実際には撮像対象からは可視光以外にも近赤外光等も発せられるが、このレンズ系１においては、可視光の場合にこの結像条件が満たされように設計される。レンズ系１における各レンズの光学的に機能する領域（図１に示された部分）は、光軸Ａの周りで対称な略円板状の外形を具備する。

【0022】

図２は、図１に記載された各レンズの実施例における設計値である。ここで、図２（ａ）は、レンズ系の設計値として、レンズ系全体の有効焦点距離（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｆｏｃａｌ Ｌｅｎｇｔｈ：ｆ０＝１．０１１ｍｍ）、光軸Ａに沿った全長（Ｔｏｔａｌ Ｔｒａｃｋ＝１３．４０４ｍｍ）、Ｆ値（Ｆ－ｎｕｍｂｅｒ＝２．０３）、画角（Ｈａｌｆ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ａｎｇｌｅ＝１０９°）を示す。図２（ｂ）においては、第１レンズＬ１～第７レンズＬ７以外に、絞り２０、カバーガラス１１０についても示されている。各レンズについては、屈折率Ｎｄ（波長５８７ｎｍに対応）とアッベ数νｄも記載されている。また、図２（ｂ）でｆで示された数値は、各レンズあるいは示された範囲に対応したレンズの組み合わせにおける焦点距離である。また、ここでは、レンズ表面の形状としては球面（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ）と非球面（Ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）の２種類があり、非球面とされた場合においてこの表で示された曲率半径（Ｒａｄｉｕｓ）は中心（光軸Ａ上）での値である。

【0023】

図１において、最も物体（Ｏｂｊ）側（図中上側）に設けられた第１レンズＬ１は、魚眼レンズであり、主にこれによって、視野等が定まる。これよりも撮像素子１００側（像（Ｉｍｇ）側）に、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が順次配置されている。また、結像のために用いられる光束を制限するための絞り２０が第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の間に、不要な光を除去するための遮光板３０が、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間に、それぞれ設けられる。絞り２０に設けられた開口、遮光板３０の形状は、目的に応じて設定されている。

【0024】

各レンズにおける物体側のレンズ面、像側のレンズ面は、レンズ系１が所望の結像特性をもたらすように、適宜曲面（凸曲面、凹曲面）加工されている。以下では、各レンズにおける物体側のレンズ面を第１表面Ｒ１、像側のレンズ面を第２表面Ｒ２と呼称する。また、レンズ面の形状（凸曲面又は凹曲面）としては、第１表面Ｒ１の形状については物体側からみた形状、第２表面Ｒ２の形状については像側からみた形状を、それぞれ意味するものとする。

【0025】

第１レンズＬ１は、その物体側の第１表面Ｒ１が凸曲面、その像側のＲ２が凹曲面とされた負レンズ（メニスカスレンズ）である。第２レンズＬ２は、その物体側の第１表面Ｒ１が凸曲面、その像側の第２表面Ｒ２が凹曲面とされた負レンズである。第３レンズＬ３は、その物体側の第１表面Ｒ１が凹曲面、その像側の第２表面Ｒ２が凸曲面とされた正レンズである。第４レンズＬ４は、その物体側の第１表面Ｒ１が凹曲面、その像側の第２表面Ｒ２が凸曲面とされた正レンズである。第５レンズＬ５は、その物体側の第１表面Ｒ１が凸曲面、その像側の第２表面Ｒ２が凸曲面とされた正レンズである。

【0026】

第６レンズＬ６は、その物体側の第１表面Ｒ１が凹曲面、その像側の第２表面Ｒ２が凹曲面とされた負レンズである。第７レンズＬ７は、その物体側の第１表面Ｒ１が凸曲面、その像側の第２表面Ｒ２が凸曲面とされた正レンズである。また、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７は対向する光学面（表面同士）が嵌合することにより接合レンズを構成するように設定される。つまり、第６レンズＬ６の像側の第２表面Ｒ２と第７レンズＬ７の物体側の第１表面Ｒ１が嵌合するように構成される。以上の各レンズの物体側の第１表面Ｒ１、像側の第２表面Ｒ２は、可視光に対して、所望の結像特性が像面（撮像素子１００）上で得られるように設定されている。

【0027】

また、一般的に、このような小型の撮像装置におけるレンズを構成する材料としては、ガラスと樹脂材料の２種類がある。前者は機械的強度が高いが高価であり、後者は機械的強度は低いが安価である。第１レンズＬ１は撮像装置１の最表面に位置しかつ最も大径となるために、傷が付きにくいガラス製のものが好ましく用いられる。これよりも小さなその他の多くのレンズとしては、安価な樹脂材料製のものを用いることができる。本実施例においては、第１レンズＬ１および第５レンズＬ５がガラス製、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第６レンズＬ６、及び第７レンズＬ７はプラスチック（樹脂）製とされる。

【0028】

なお、ガラスの熱膨張係数は樹脂材料より小さいために、高温時における熱膨張に起因する形状や位置の微細な変化が結像特性（焦点位置の変化）に与える影響が大きくなるレンズは、ガラス製とすることが好ましい。このため、本実施例においては、第５レンズ（中間ガラスレンズ）Ｌ５は、第１レンズＬ１と同様にガラス製としている。前記の通り、第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２は像側に向けて凸形状、その物体側の第１表面Ｒ１は物体側に向けて凸形状とされる。また、特に絞り２０と物体側、像側で隣接するレンズについては、温度変化の際の熱膨張による表面の位置の変動による焦点位置の変化が結像特性に及ぼす影響が特に大きい。このため、これらのうちの一方をガラス製とすることが好ましい。更に、絞り２０と像側で隣接するレンズをガラス製とすることによって、温度変化に際しての画角の変動が抑制される。このため、本実施形態においては、第５レンズＬ５がガラス製とされる。

【0029】

図２（ｂ）において、ガラス製のレンズＬ１、Ｌ５は球面レンズ、他のプラスチック製のレンズＬ２～Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７は非球面レンズとされる。非球面レンズは球面レンズと比べて製造が比較的困難であるが、プラスチック製のレンズにおいては、樹脂成型により非球面の形状を容易に製造することができる。このため、このようにレンズＬ２～Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７を非球面とすることは容易である一方、非球面形状とすることが比較的困難なガラス製のレンズＬ１、Ｌ５は球面とされている。このため、こうした組み合わせによって、安価でありつつ、温度変化に伴う焦点位置の変化を抑えられ、かつ収差を適切に補正できるため、レンズ系１を高性能とすることができる。ここで、全てのレンズ（面）について、曲率半径は、曲率中心が像側にある場合に正、曲率中心が物体側にある場合に負となるように設定されている。このため、前記のように、曲面の形状（凸曲面、凹曲面）を、第１表面Ｒ１の形状については物体側からみた場合、第２表面Ｒ２の形状については像側からみた場合と定義すると、図２（ｂ）において、第１表面Ｒ１においては曲率半径が正の場合が凸曲面（負の場合が凹曲面）、第２表面Ｒ２においては曲率半径が正の場合が凹曲面（負の場合が凸曲面）である。

【0030】

また、図２（ｂ）に示された面が非球面の場合の形状は、以下の（１）式で表させるものとし、この各パラメータ（非球面係数）が図２（ｃ）の表で示されている。

【0031】

【数1】

【0032】

ここで、この形状は光軸Ａの周りで対称とされるため、Ｚ（サグ量：光軸Ａに沿った高さ）とｒ（光軸Ａからの径方向の距離）との間の関係が示されている。また、ｃは図２（ｂ）の表で示された中心での曲率半径（Ｒａｄｉｕｓ）の逆数である。

【0033】

このレンズ系１においては、ＩＲカットコーティング層（赤外カットフィルター）４０が、第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２に形成される。ＩＲカットコーティング層４０によって、撮像素子１００側に向かう近赤外光を除去することができる。ＩＲカットコーティング層４０は、カットオフ波長よりも短波長の光を透過させ、これよりも長波長の光を透過させない（反射させる）ような多層膜として、例えば蒸着等によって薄膜状に形成される。この際、特にカットオフ波長に近い波長の光に対しては、反射率、透過率が共に無視できない値となる。このため、従来のレンズユニットにおいては、カットオフ波長に近い波長の反射光がこれよりも物体側で像側に向けて反射されてからＩＲカットコーティング層４０を透過して撮像素子１００に入射する成分が無視できず、これに起因するゴーストが発生した。これに対し、このレンズ系１においては、このようにＩＲカットコーティング層４０で物体側に向けて反射されてから再び像側に向けて反射されて撮像素子１００に入射する成分が低減され、これに起因するゴーストが低減される。この点について以下に説明する。

【0034】

図３は、これによる効果を図１を拡大した構成において模式的に示す図である。ここでは、物体側光学系ＯＡ側における反射については具体的に記載されていない。ここでは、絞り２０よりも物体側（図中上側）の構成要素は物体側光学系ＯＡ、第５レンズＬ５よりも像側（図中下側）の構成要素は像側光学系ＯＢとして、それぞれ一体化されて示されている。前記の通り、ＩＲカットコーティング層４０は第５レンズＬ５における像側の第２表面Ｒ２に形成されている。ここでは、第５レンズＬ５における像側の第２表面Ｒ２の曲率半径Ｒａを絶対値で示したとき、曲率半径Ｒａは小さく設定されている。

【0035】

図３においては、この構成における、ＩＲカットコーティング層４０からの反射の状況が模式的に示されている。第５レンズＬ５における像側の第２表面Ｒ２の曲率半径（Ｒａ）が小さく設定されることにより、特に光軸Ａから離れた部分でのＩＲカットコーティング層４０からの反射光ＲＬの光軸Ａに対する角度を大きくすることができる。これによって、物体側光学系ＯＡに向かうこの反射光ＲＬが絞り２０で遮断されやすくなる、あるいは物体側光学系ＯＡに像側から反射光ＲＬが入射する確率が低減される。

【0036】

具体的には、上記の曲率半径Ｒａは、２．００ｍｍ≦｜Ｒａ｜≦４．００ｍｍの範囲とすることが好ましい。曲率半径Ｒａの絶対値を４．００ｍｍ以下と小さくすることで、上記のようにフレア、ゴーストの発生を抑制することができる。なお、曲率半径Ｒａの絶対値が４．００ｍｍを超えると第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２が平面に近くなるため、反射した光が結像面に届きやすくなり、フレア、ゴーストの発生の要因となってしまう。また、曲率半径Ｒａの絶対値を２．００ｍｍ以上とすることで、ＩＲカットコーティング層４０を第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２に一様に形成することができる。なお、曲率半径Ｒａの絶対値が２．００ｍｍ未満となるとレンズの曲率半径が小さすぎてしまい、像側の第２表面Ｒ２の中央部分と端部側でのＩＲカットコーティング層４０を一様に形成し、その光学特性を一様に得ることが困難となり、画像の中央部分と周辺部分での色合いに差が出る虞がある。

【0037】

また、図３において、第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２と対向する第６レンズＬ６の物体側の第１表面Ｒ１の曲率半径Ｒｂ、および第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２の曲率半径Ｒａは、１．２０＜｜Ｒｂ／Ｒａ｜＜４．００の範囲とされている。｜Ｒｂ／Ｒａ｜が１．２０を超えるため、曲率半径Ｒａと曲率半径Ｒｂの差異を出すことができるため、これらの面間の反射に起因するゴーストの発生を抑制することができる。また、｜Ｒｂ／Ｒａ｜が４．００未満となるため、レンズ系の収差の補正が容易となるため、高性能なレンズ系の提供を実現することができる。

【0038】

また、一般的に、ＩＲカットコーティング層４０は、ＳｉＯ_２を含む多層膜として蒸着等で形成される。この際、一般的にプラスチック（有機材料）上にこのようなＩＲカットコーティング層４０を高い接合強度で形成することは困難であるのに対し、ガラス材料の上にこうした層を高い接合強度で形成することは容易である。また、ガラス材料の主成分もＳｉＯ_２であるため、ガラス材料とＩＲカットコーティング層４０との間の熱膨張係数の差も小さい。このため、第５レンズＬ５を前記のようにガラス製とすることが特に好ましい。

【0039】

以上のように、図１、３に示されたように第５レンズＬ５と第４レンズＬ４の間に絞り２０を設けると共に、第５レンズＬ５の各表面の曲率半径を上記のように設定することによって、第５レンズＬ５に形成されたＩＲカットコーティング層４０で物体（Ｏｂｊ）側に向けて反射された反射光ＲＬが再び像（Ｉｍｇ）側に向けて反射されて撮像素子１００に入射する成分が低減する。以上の点については、特許文献２に記載されたとおりである。

【0040】

本発明の実施の形態に係るレンズ系１においては、物体側光学系ＯＡ中のレンズ（物体側レンズ）の表面に反射防止層を形成して、ＩＲカットコーティング層４０での反射に起因した光の物体側光学系ＯＡ中での反射を抑制することによって、フレア、ゴーストの原因となる光が撮像素子１００に入射することが更に低減される。このような反射防止層としては、一定の波長領域で反射率を一様に低くすることができるため、表面の微細な凹凸構造を具備するモスアイ構造を有するものが好ましい。この点について以下に説明する。

【0041】

図４は、ＩＲカットコーティング層４０からの反射光ＲＬが第４レンズＬ４で反射する場合の伝搬状況を図３と同様に示す図である。ここでは、反射防止層５０が第４レンズＬ４の第２表面Ｌ４Ｒ２に形成されている。前記の通り、上記の構成では、絞り２０によって反射光ＲＬが制限され、これによって、この反射光ＲＬが物体側光学系ＯＡ内で反射して再び像（Ｉｍｇ）側に向かう成分が抑制される。これに対して、図４においては、絞り２０を物体（Ｏｂｊ）側に向けて透過した反射光ＲＬが第４レンズＬ４の第２表面Ｒ２で反射した反射光ＲＬ１が発生する場合が示されている。ここで示されるように、反射光ＲＬ１は再び像（Ｉｍｇ）側に向かい、フレア、ゴーストの原因となる。図４では物体側光学系ＯＡにおいて第４レンズＬ４のみが示されているが、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３についても同様である。本発明の実施の形態に係るレンズ系１においては、図４における反射防止層５０によって、この反射光ＲＬ１が抑制される。

【0042】

モスアイ構造、あるいはその製造方法については、例えば特許第７０９８８６４号等に記載されている。ここでは、対象とする波長よりも小さなスケールでの凹凸が多数形成されることによって、この表面の反射率を低下させることができる。図５においては、ここで用いられた第４レンズＬ４における第１表面Ｒ１（Ｌ４Ｒ１：ａ）、第２表面（Ｌ４Ｒ２：ｂ）における、この反射防止層の有無の場合の反射率の波長依存性が測定された結果が示されている。同様に、図６、図７においては、第３レンズＬ３、第２レンズＬ２におけ同様の反射率が示されている。ここで、これらの測定（以下の結像測定においても同様）は、反射防止層の形成後のレンズを１２０℃、８０ｈ保持して表面状態を安定化させた後に行われた。

【0043】

この結果より、少なくともこのような反射防止層を形成することによって、物体側光学系ＯＡ内における物体側レンズ（第４レンズＬ４、第３レンズＬ３、第２レンズＬ２）の表面における波長４５０～７００ｎｍにおける反射率を一様に０．３％以下にすることができる。

【0044】

ここで、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４の各々について、前記の反射防止層５０を設けた場合と設けない場合とで、フレアの発生状況を調べた。図８の上側の表においては、ここで調べられた条件１～条件５における、各レンズにおける反射防止層の有無が示されている。ここで、「有」の場合には、第１表面Ｒ１、第２表面Ｒ２のどちらにも同一の反射防止層５０が形成され、「無」の場合にはどちらにも反射防止層５０は形成されていない。また、第１レンズＬ１、第５レンズＬ５～第７レンズＬ７については、いずれの条件でも反射防止層は設けられておらず、第２レンズＬ２～第４レンズＬ４のいずれにも反射防止層５０が設けられていない条件１は、特許文献２に記載の実施例１と同一である。

【0045】

上記の各条件において、同一の撮像条件でこのレンズ系で撮像を行なった際の画像中のゴーストあるいはフレアの発生の状況を比較した。図９は、この場合における典型的な４種類の画像（Ａ～Ｄ）を示す。ここで、４種類のゴーストとして、最も大きなゴースト＃１（画像Ａに存在）、小さなスポット状のゴースト＃２（画像Ｂ、Ｃ、Ｄに存在）、大きなスポット状のゴースト＃３（画像Ｂ、Ｃに存在）、その周囲のゴースト＃４（画像Ｂ、Ｃに存在）、が確認できる。特許文献２においてはシミュレーションで効果が確認され、このゴースト＃１～＃４は、特許文献２に記載の技術よりも前の場合と比べると薄くなっているものの、ここでは、上記の条件２～５の場合におけるこの状況が、条件１の場合と比較された。

【0046】

図８の下側の表においては、条件１におけるゴースト＃１～＃４の発生状況と比較して、これらが目視で見られなくなった場合を◎、見られるが薄くなった場合を〇、同様に見られた場合を×、とした結果が示されている。この結果から、第２レンズＬ２～第４レンズＬ４の全てに反射防止層５０がある条件５において、最も良好な結果（全ての種類のゴーストが低減）が得られている。ただし、第２レンズＬ２～第４レンズＬ４のうちの一つのみにおいて反射防止層５０を設けても、一定の効果が得られる。すなわち、上記のように反射防止層５０を物体側光学系ＯＡ中のレンズに設けることによって、ゴーストを低減できることが確認された。

【0047】

上記の例では、反射防止層５０は各レンズにおける第１表面Ｒ１（物体（Ｏｂｊ）側の表面）、第２表面Ｒ２（像（Ｉｍｇ）側の表面）の両方に形成されたが、これらのうちで一方だけにおいて反射防止層５０を形成してもよいことは明らかである。この場合には、反射光ＲＬにとっては上流側となる像（Ｉｍｇ）側の第２表面Ｒ２に反射防止層５０を形成することが特に好ましい。

【0048】

また、上記の例では、第５レンズＬ５の曲率半径を調整して反射光ＲＬを絞り２０によってカットすると共に、反射防止層５０によって反射光ＲＬ１の発生が抑制された。しかしながら、このように絞り２０を用いて反射光ＲＬをカットしない場合でも、反射防止層５０によって図４における反射光ＲＬ１を低減できることは明らかである。

【0049】

このため、ＩＲカットコーティング層４０が形成された第５レンズ（中間ガラスレンズ）Ｌ５よりも物体（Ｏｂｊ）側にある物体側レンズ（第４レンズＬ４、第３レンズＬ３、第２レンズＬ２）に反射防止層５０を形成することによって、フレア、ゴーストが低減された結像光学系を実現することができることが確認された。

【0050】

（本形態の主な特徴）
本実施形態の特徴を簡単に纏めると次の通りである。
（１）レンズ系１は、物体（Ｏｂｊ）側から像（Ｉｍｇ）側にかけて光軸Ａに沿って、最も物体（Ｏｂｊ）側となる第１レンズＬ１を含む複数のレンズが絞り２０を含めて積層されて構成され、最も像側に位置する第７レンズＬ７よりも像（Ｉｍｇ）側にある像面に撮像対象の像を結像させ、第１レンズＬ１以外の前記レンズの一つでありガラス製である中間ガラスレンズＬ５において、物体（Ｏｂｊ）側の表面（第１表面Ｒ１）、像（Ｉｍｇ）側の表面（第２表面Ｒ２）のうちいずれか一方の面には、結像の対象となる光よりも長波長の光を遮断する薄膜状の赤外カットフィルター４０が形成され、中間ガラスレンズＬ５よりも物体（Ｏｂｊ）側かつ第１レンズＬ１以外のレンズである物体側レンズ（Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）の一つの表面において、波長４５０～７００ｎｍの光の反射率を０．３％以下とする反射防止層５０が形成されている。

【0051】

この構成においては、本来得られるべき画像に対しては障害となる近赤外光を除去するための赤外カットフィルター４０が用いられる。この場合、赤外カットフィルター４０で物体（Ｏｂｊ）側に向かって反射したカットオフ波長に近い波長の反射光ＲＬが更に反射を繰り返してから像面に入射してフレアやゴーストの原因となりうるが、この反射光ＲＬの像（Ｉｍｇ）側への反射が反射防止層５０で抑制されることによって、フレアやゴーストが抑制される。

【0052】

（２）この際、（１）における反射防止層５０は、表面の凹凸構造であるモスアイ構造を具備する。
前記のようなフレアやゴーストの原因となる反射光ＲＬの波長は、４５０～７００ｎｍ程度である。このような広い波長域で一様に反射率を低くする（０．３％以下とする）反射防止層５０としては、特にモスアイ構造が適している。

【0053】

（３）この際、（１）（２）におけるＩＲカットコーティング層４０は、中間ガラスレンズＬ５における第２表面Ｌ５Ｒ２に形成されている。
（４）また、（３）における絞り２０は中間ガラスレンズＬ５の物体（Ｏｂｊ）側に隣接して配されている。
こうした構成により、温度変化の際の熱膨張による表面の位置の変動による焦点位置や画角の変化が抑制され、良好な結像特性が得られると共に、フレアやゴーストの原因となる反射光ＲＬ１を絞り２０によっても制限することができる。

【0054】

（５）また、（４）における中間ガラスレンズＬ５において、ＩＲカットコーティング層４０が形成された面の曲率半径をＲａとしたとき、２．００≦｜Ｒａ｜≦４．００の範囲とされている。
この構成においては、中間ガラスレンズＬ５に形成されたＩＲカットコーティング層４０からの反射光ＲＬを絞り２０によって特に除去しやすくなり、反射防止層５０による効果と加えて、特にフレアやゴーストが抑制される。

【0055】

（６）また、（１）～（５）における反射防止層５０は、物体側レンズ（Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）の一つにおける物体（Ｏｂｊ）の表面（第１表面Ｒ１）及び像（Ｉｍｇ）側の表面（第２表面Ｒ２）に形成されている。
この構成においては、反射防止層５０による効果が特に大きくなる。

【0056】

なお、上記の例以外の構成においても、上記のような赤外カットフィルターが形成された中間ガラスレンズが用いられた場合、反射防止層が形成された物体側レンズを設けることにより、物体側の光学系に赤外カットフィルターからの反射光が入射してこれが再び像面（撮像素子）側に向かうことが抑制される。このため、例えば、中間ガラスレンズ、反射防止層が形成された物体側レンズ以外のレンズの構成は任意である。また、上記のレンズ系を収容する鏡筒や、各レンズにおける光学的に機能する部分以外の構造、例えばレンズを鏡筒に固定するための構造やレンズ間の位置関係を固定するための構造は任意である。

【0057】

本発明を、実施形態及びその変形例をもとに説明したが、この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【符号の説明】

【0058】

１ レンズ系
２０ 絞り
３０ 遮光板
４０ ＩＲカットコーティング層（赤外カットフィルター）
５０ 反射防止層
１００ 撮像素子
１１０ カバーガラス
Ａ 光軸
Ｉｍｇ 像（側）
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ（物体側レンズ）
Ｌ３ 第３レンズ（物体側レンズ）
Ｌ４ 第４レンズ（物体側レンズ）
Ｌ５ 第５レンズ（中間ガラスレンズ）
Ｌ６ 第６レンズ
Ｌ７ 第７レンズ
ＯＡ 物体側光学系
ＯＢ 像側光学系
Ｏｂｊ 物体（側）
Ｒ１ 第１表面
Ｒ２ 第２表面
ＲＬ 反射光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】