特許 7526565 レンズ系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-24

(45)【発行日】2024-08-01

(54)【発明の名称】レンズ系

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20240725BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20240725BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

G02B13/04

G02B13/18

G02B5/20

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019225343

(22)【出願日】2019-12-13

(65)【公開番号】P2021096283

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-11-11

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】神崎 陽介

【審査官】瀬戸 息吹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６８４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０４４９３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／２１３１１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１９８９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６６６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２３８３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１７２９６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４

Ｇ０２Ｂ ５／２０ － ５／２８

(57)【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、
物体側の表面である第１表面、像側の表面である第２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、
前記一方の面の曲率半径をＲａ（ｍｍ）としたとき、
２．００≦｜Ｒａ｜≦４．００
の範囲とされ、
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、
前記中間ガラスレンズにおける前記第１表面は物体側に向けて凸形状、及び前記中間ガラスレンズにおける前記第２表面は像側に向けて凸形状とされ、
前記中間ガラスレンズは、前記レンズ系を構成する前記複数のレンズのうち、前記第１レンズ以外かつ最も像側に位置するレンズ以外である一つのレンズであり、
前記中間ガラスレンズの前記一方の面の側で隣接する前記レンズにおける前記一方の面と対向する面の曲率半径をＲｂ（ｍｍ）としたとき、
１．２０＜｜Ｒｂ／Ｒａ｜＜４．００
の範囲とされ、
複数の前記レンズにおいて、
前記第１レンズは像側からみて凹形状とされた前記第２表面を有する負レンズであり、
前記第１レンズと前記中間ガラスレンズの間において、
像側からみて凹形状とされた前記第２表面を有する負レンズである第２レンズと、
正レンズである第３レンズと、
像側に向けて凸形状とされた前記第２表面を有する正レンズである第４レンズと、
を物体側から像側に向けて順次具備し、
前記中間ガラスレンズよりも像側において、
像側からみて凹形状とされた前記第２表面を有する負レンズである第６レンズと、
物体側に向けて凸形状とされた前記第１表面、及び像側に向けて凸形状とされた前記第２表面を有する第７レンズと、を順次具備し、
前記第６レンズの前記第２表面と前記第７レンズの前記第１表面とが接合された接合レンズが形成されたことを特徴とするレンズ系。

【請求項2】

前記中間ガラスレンズの前記一方の面の側で隣接する前記レンズにおける前記一方の面と対向する面は凹形状であ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】

前記中間ガラスレンズにおける前記第１表面、前記第２表面は共に球面形状と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。

【請求項4】

前記第１レンズはガラス製であり、前記第２レンズ、第３レンズ、前記第４レンズ、前記第６レンズ、及び前記第７レンズは樹脂材料製であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレンズ系。

【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、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、高効率で近赤外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、撮像素子に達する近赤外光を大きく減少させることができ、これに起因するゴーストの発生が低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許公報特許第５８９６０６１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載のレンズユニットにおいても、カットオフ波長に特に近い波長の光がＩＲカットコーティング層で反射し、この反射光が、レンズユニットにおけるこれよりも物体側の部分に逆向きに入射してから撮像素子側に向かい、ゴーストの原因となることは同様である。このため、特許文献１に記載の技術においては、ゴーストは低減されるものの、その低減の度合いは十分ではなかった。

【0009】

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、近赤外光に起因するゴーストの発生が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】

【0010】

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、物体側の表面である第１表面、像側の表面である第２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、前記一方の面の曲率半径をＲａ（ｍｍ）としたとき、
２．００≦｜Ｒａ｜≦４．００
の範囲とされ、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、前記中間ガラスレンズにおける前記第１表面は物体側に向けて凸形状、及び前記中間ガラスレンズにおける前記第２表面は像側に向けて凸形状とされ、前記中間ガラスレンズは、前記レンズ系を構成する前記複数のレンズのうち、前記第１レンズ以外かつ最も像側に位置するレンズ以外である一つのレンズであり、前記中間ガラスレンズの前記一方の面の側で隣接する前記レンズにおける前記一方の面と対向する面の曲率半径をＲｂ（ｍｍ）としたとき、
１．２０＜｜Ｒｂ／Ｒａ｜＜４．００
の範囲とされ、複数の前記レンズにおいて、前記第１レンズは像側からみて凹形状とされた前記第２表面を有する負レンズであり、前記第１レンズと前記中間ガラスレンズの間において、像側からみて凹形状とされた前記第２表面を有する負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズと、像側に向けて凸形状とされた前記第２表面を有する正レンズである第４レンズと、を物体側から像側に向けて順次具備し、前記中間ガラスレンズよりも像側において、像側からみて凹形状とされた前記第２表面を有する負レンズである第６レンズと、物体側に向けて凸形状とされた前記第１表面、及び像側に向けて凸形状とされた前記第２表面を有する第７レンズと、を順次具備し、前記第６レンズの前記第２表面と前記第７レンズの前記第１表面とが接合された接合レンズが形成されている。

【0011】

この構成においては、赤外カットフィルターのカットオフ波長近傍の波長の光が、中間ガラスレンズのレンズ面で反射する。しかしながら、中間ガラスレンズにおけるこのレンズ面の曲率半径をこのように設定することにより、この反射光が最終的に像面に到達することが抑制される。このため、大部分の近赤外光が赤外カットフィルターで除去されると共に、この反射光に起因するゴーストの発生が抑制される。
｜Ｒｂ／Ｒａ｜が１．２０を超えるため、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未満のため、レンズ系の収差の補正が容易となる。

【0014】

前記中間ガラスレンズの前記一方の面の側で隣接する前記レンズにおける前記一方の面と対向する面は凹形状であってもよい。
この場合には、赤外カットフィルターが形成された面と、対向する面とが、凸曲面、凹曲面の組み合わせとなるように構成されるため、これらの面を具備するレンズを近接させて小型のレンズ系を構成することができる。

【0015】

前記中間ガラスレンズにおける前記第１表面、前記第２表面は共に球面形状とされていてもよい。
こうした構成により、中間ガラスレンズを安価とすることができ、レンズ系全体あるいはこれを用いた撮像装置を安価とすることができる。

【0017】

前記第１レンズはガラス製であり、前記第２レンズ、第３レンズ、前記第４レンズ、前記第６レンズ、及び前記第７レンズは樹脂材料製とされていてもよい。
こうした構成により、外部に露出する第１レンズを高強度とする一方で、第１レンズと中間ガラスレンズ以外の各レンズを安価とすることができ、レンズ系の信頼性を高めると共に、これを安価とすることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、赤外カットフィルターのカットオフ波長近傍の波長の光が赤外カットフィルターで物体側に反射されてから再び像面に達することが抑制されるため、このレンズ系が用いられた撮像装置において、この反射に起因して発生するゴーストが抑制される。また、この構成を具備するレンズ系を安価で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【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１における各レンズ等の設計値である。

【図3】実施形態に係るレンズ系における中間ガラスレンズ付近の構成を拡大して示す図である。

【図4】実施例２における各レンズ等の設計値である。

【図5】実施例３における各レンズ等の設計値である。

【図6】実施例４における各レンズ等の設計値である。

【図7】実施例５における各レンズ等の設計値である。

【図8】実施例１において、入射角０°のスポット状の光線を入射させた場合における像面の２次元強度分布（ａ）、１次元強度分布（ｂ）である。

【図9】実施例１において、入射角３０°のスポット状の光線を入射させた場合における像面の２次元強度分布（ａ）、１次元強度分布（ｂ）である。

【図10】実施例１において、入射角６０°のスポット状の光線を入射させた場合における像面の２次元強度分布（ａ）、１次元強度分布（ｂ）である。

【図11】実施例１において、入射角９０°のスポット状の光線を入射させた場合における像面の２次元強度分布（ａ）、１次元強度分布（ｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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１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】

（実施例１）
図１の構成は実施例１に対応し、図２は、実施例１で用いられる各レンズの設計値である。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１においては、第１レンズＬ１および第５レンズがガラス製、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１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Ｌ１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、温度変化に際する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、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】

また、上記の実施例１以外にも、同様にレンズ系１の他の具体的構成（実施例２～５）について、図２と同様に図４～７に示す。ここでは、実施例１のレンズ系とは曲率半径だけでなく一部の形状（凸曲面、凹曲面）も変更されている。なお、どの実施例においても、レンズの総数は実施例１と同様に７つであり、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７が接合レンズとされることは同様である。また、第１レンズＬ１、第５レンズＬ５がガラス製でありこれら以外のレンズがプラスチック製であることは同様である。絞り２０が第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の間にある点も同様である。

【0040】

実施例２においては、実施例１と比べて、第２レンズＬ２の物体側の第１表面Ｒ１が凹曲面、第３レンズＬ３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、第４レンズＬ４の物体側の第１表面Ｒ１が凸曲面となるように変更され、第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２の凸曲面の曲率半径が大きく設定されている。実施例３においては、実施例１と比べて画角が広く設定され、特に第５レンズＬ５の物体側の第１表面Ｒ１の凸曲面における曲率半径が大きく設定されている。

【0041】

実施例４においては、実施例１と比べて画角が広く設定され、第２レンズＬ２の物体側の第１表面Ｒ１の凸曲面の曲率半径、第５レンズＬ５の物体側の第１表面Ｒ１の凸曲面における曲率半径が大きく設定されている。実施例５においては、特に第５レンズＬ５の物体側の第１表面Ｒ１の凸曲面における曲率半径が大きく設定されている。実施例２～５におけるレンズ系全体の特性は図４～７の（ａ）に示され、使用される非球面レンズ（第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７）における非球面係数は図４～７の（ｃ）に示されている。

【0042】

図２、４～７の（ｂ）の表において、第５レンズＬ５の物体側の第１表面Ｒ１の曲率半径、第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２の曲率半径Ｒａ、第６レンズＬ６の物体側の第１表面Ｒ１の曲率半径Ｒｂはハッチングされて示されている。このように、Ｒａ、Ｒｂを前記の範囲として図１の構成のレンズ系１を実現することができる。

【0043】

次に、実際に実施例１における撮像素子１００上の光強度をシミュレーションにより算出し、ゴーストの発生の状況を調べた。図８～１１は、レンズ系１において、光軸Ａに対して入射角をそれぞれ０°、３０°、６０°、９０°としてスポット上の光線を入射させた場合における、撮像素子１００上の強度分布を算出した結果である。各図中、（ａ）は２次元強度分布を示し、（ｂ）はその上下方向中央における水平方向での１次元強度分布を示す。（ｂ）において認識される最も高い鋭いピークがこの光源に対応し、これ以外の局所的に強度の高い部分はゴーストに対応する。（ｂ）の特性はピーク強度を１として規格化されており、撮像素子１００の感度特性より、この場合における強度が１Ｅ－６（１×１０^－６）以下の場合は、実質的に強度が零とみなすことができる。すなわち、（ｂ）において単一のピークに対応する以外の箇所で１Ｅ－６を超える強度の部分が存在すれば、この部分は撮像装置においてゴーストとして認識される。

【0044】

この結果において、入射角が０°の場合（図８）においては、単一のピーク以外のピークは強度が１Ｅ－６以下のものも含めて、見られない。すなわち、ゴーストの発生が抑制されている。入射角が大きくなるに従って、本来のピーク以外のピークの発生が認められるが、その大部分の強度は１Ｅ－６以下となっている。すなわち、実施例においては、ゴーストの発生が抑制される。また、いずれの場合においても、本来のピークは同様の鋭い形状で認識される。

【0045】

このため、図１のレンズ系１を用いて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。

【0046】

（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、物体側から像側にかけて光軸Ａに沿って、最も物体側となる第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、物体側の表面である第１表面Ｒ１、像側の表面である第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、前記一方の面の曲率半径Ｒａとしたとき、
２．００≦｜Ｒａ｜≦４．００
の範囲とされている。

【0047】

この構成においては、ＩＲカットコーティング層４０によって、そのカットオフ波長よりも長波長の光が像面（撮像素子１００）に達することが抑制される。ただし、カットオフ波長に近い波長の光はその反射率、透過率が共に無視できない程度の値であるため、一般的にはこの光が像面に到達してゴーストの原因となる。これに対して、このレンズ系１では、中間ガラスレンズＬ５において曲率半径の絶対値Ｒａが２．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下とされた一方の面である第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２にＩＲカットコーティング層４０を形成することによりＩＲカットコーティング層４０からの反射光ＲＬと光軸Ａとの間の角度を大きくすることによって、カットオフ波長に近い波長の光が像面に到達することが抑制される。

【0048】

（２）この際、絞り２０は中間ガラスレンズＬ５の物体側に隣接して配されている。これによって、カットオフ波長に近い波長の光が第５レンズＬ５の像側の第２表面Ｒ２で物体側に反射した後に絞り２０で除去されやすくなる。
（３）この際、中間ガラスレンズＬ５における第１表面Ｒ１は物体側に向けて凸形状、及び中間ガラスレンズＬ５における第２表面Ｒ２は像側に向けて凸形状とされている。こうした中間ガラスレンズＬ５を用いて良好な結像特性をもつレンズ系を構成することができることが各実施例で示された。

【0049】

（４）中間ガラスレンズＬ５は、第１レンズＬ１および最も像側にある第７レンズＬ７以外のレンズであり、中間ガラスレンズＬ５の一方の面（第２表面Ｒ２）は、凸形状であり、中間ガラスレンズＬ５の一方の面の側で隣接する第６レンズＬ６における一方の面と対向する面（第１表面Ｒ１）は凹形状であり、この面Ｌ６Ｒ１の曲率半径ＲｂのＲａに対する比の絶対値は、１．２０＜｜Ｒｂ／Ｒａ｜＜４．００の範囲とされている。
このような範囲で、ＩＲカットコーティング層４０が形成された面と、これと対向する面Ｌ６Ｒ１の曲率半径を１．２０＜｜Ｒｂ／Ｒａ｜となるように異ならせる（Ｌ６Ｒ１をＬ５Ｒ２よりも平面に近い形状とする）ことで、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。この際、赤外カットフィルターが形成された面と対向する面をＲｂが｜Ｒｂ／Ｒａ｜＜４．００の範囲となるような曲面とすることにより、レンズ系の収差の補正が容易となる。

【0050】

（５）中間ガラスレンズＬ５と一方の面の側で隣接する第６レンズＬ６における前記一方の面と対向する面Ｌ６Ｒ１は曲率半径Ｒｂの凹曲面とされ、ＲｂのＲａに対する比は、１．２０＜Ｒｂ／Ｒａ＜４．００の範囲とされている。
この場合には、ＩＲカットコーティング層４０が形成された面Ｌ５Ｒ２と、これと対向する面Ｌ６Ｒ１とが、それぞれ凸曲面、凹曲面の組み合わせとなるように構成されるため、中間ガラスレンズＬ５と第６レンズＬ６を近接させてレンズ系１を小型とすることができる。特に、面Ｌ６Ｒ１の曲率半径ＲｂをＲａよりも大きくすることによって、両者を近接させることが容易となる。この際、Ｒｂ／Ｒａを上記の範囲とすることによってゴーストの発生を抑制しつつ収差の補正を容易とできることは前記と同様である。

【0051】

（６）中間ガラスレンズＬ５において、Ｌ５Ｒ１、Ｌ５Ｒ２は共に球面形状とされている。これにより、中間ガラスレンズＬ５を安価とすることができ、レンズ系１全体を安価とすることができる。

【0052】

（７）また、第１レンズＬ１は像側からみて凹形状とされた第２表面Ｒ２を有する負レンズであり、第１レンズＬ１と中間ガラスレンズＬ５の間において、像側からみて凹形状とされた第２表面Ｒ２を有する負レンズである第２レンズＬ２と、正レンズである第３レンズＬ３と、像側に向けて凸形状とされた第２表面Ｒ２を有する正レンズである第４レンズＬ４と、を物体側から像側に向けて順次具備し、中間ガラスレンズＬ５よりも像側において、像側からみて凹形状とされた第２表面Ｒ２を有する負レンズである第６レンズＬ６と、物体側に向けて凸形状とされた第１表面Ｒ１、及び像側に向けて凸形状とされた第２表面Ｒ２を有する第７レンズＬ７と、を順次具備し、第６レンズＬ６の第２表面Ｒ２と第７レンズＬ７の第１表面Ｒ１とが接合された接合レンズが形成されている。
このような具体的なレンズ構成によって、ゴーストが低減されることが実施例によって確認された。

【0053】

（８）第１レンズＬ１はガラス製であり、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は樹脂材料製である。こうした構成により、外部に露出する第１レンズＬ１を高強度とする一方で、第１レンズＬ１と中間ガラスレンズＬ５以外の各レンズを安価とすることができ、レンズ系１の信頼性を高めると共に、これを安価とすることができる。

【0054】

なお、上記の例以外の構成においても、上記のような中間ガラスレンズを用いた場合には、これよりも物体側の光学系に赤外カットフィルター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よりも物体側、像側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。

【0055】

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】

【0056】

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）
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
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４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】

【図10】

【図11】