特許 7693600 撮像光学系及び撮像装置

(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】2025-06-09

(45)【発行日】2025-06-17

(54)【発明の名称】撮像光学系及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20250610BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20250610BHJP

【ＦＩ】

G02B13/04

G02B13/18

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022045989

(22)【出願日】2022-03-22

(65)【公開番号】P2023140115

(43)【公開日】2023-10-04

【審査請求日】2024-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100132045

【弁理士】

【氏名又は名称】坪内 伸

(74)【代理人】

【識別番号】100202326

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 大佑

(72)【発明者】

【氏名】山崎 敦志

【審査官】森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１９０１８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０２１－５３３４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２５７０７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２８３５１８３（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０４２２０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／０７０９３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１４６０２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１９１４４５（ＪＰ，Ａ）

(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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
軸上光束規制絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズ群と、
から構成され、
前記第１レンズ群は、前記物体側から順に、負の屈折力及び球面形状を有する第１レンズと、負の屈折力及び非球面形状を有し、像側に凸となる第２レンズと、から構成され、
前記第２レンズ群は、前記物体側から順に、正の屈折力及び球面形状を有する第３レンズと、正の屈折力及び非球面形状を有する第４レンズと、接合レンズと、から構成され、
前記接合レンズは、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズ及び負の屈折力を有する第６レンズとから構成され、
以下の条件式（１）乃至（３）を満足する撮像光学系。
１．４＜ｆＬ３／ｆ２Ｇ＜２．６ （１）
－１．０＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．１ （２）
１．２＜ｆ２Ｇ／ｆａ＜１．７ （３）
ただし、ｆＬ３は前記第３レンズのｄ線における焦点距離であり、ｆ２Ｇは前記第２レンズ群のｄ線における焦点距離であり、Ｒ３ｆは前記第３レンズの物体側面の曲率半径であり、Ｒ３ｒは前記第３レンズの像側面の曲率半径であり、ｆａはレンズ全系のｄ線における焦点距離である。

【請求項2】

請求項１に記載の撮像光学系であって、
以下の条件式（４）乃至（６）を満足する撮像光学系。
－１．６＜ｆ１Ｇ／ｆａ＜－１．０ （４）
３．８＜Ｒ１ｆ／ｆａ＜８ （５）
０．１９＜Ｄ１Ｇ／Ｄａ＜０．３１ （６）
ただし、ｆ１Ｇは前記第１レンズ群のｄ線における焦点距離であり、Ｒ１ｆは前記第１レンズの物体側面の曲率半径であり、Ｄ１Ｇは前記第１レンズの物体側面から前記第２レンズの像側面までの光軸上の距離であり、Ｄａは前記第１レンズの物体側面から前記第６レンズの像側面までの光軸上の距離である。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の撮像光学系であって、
以下の条件式（７）を満足する撮像光学系。
－５．８×１０^－６＜ｆ２Ｇ×（ＮＲ３／ｆＬ３＋ＮＲ４／ｆＬ４）＜－４×１０^－６（７）
ただし、ｆＬ４は前記第４レンズのｄ線における焦点距離であり、ＮＲ３は前記第３レンズのｄ線における２０℃から４０℃までの温度範囲における相対屈折率温度係数であり、ＮＲ４は前記第４レンズのｄ線における２０℃から４０℃までの温度範囲における相対屈折率温度係数である。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像光学系を備える撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えばセンシング用カメラに応用可能な撮像光学系及び撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、監視カメラ及び車載カメラ等が普及している。監視カメラ及び車載カメラ（以下、車載カメラ等という。）に搭載される撮像光学系は、普及に伴って、小型かつ高性能であるものが要求されている。また、近年では、車載用撮像装置をセンシングカメラとして用い、車載用撮像装置により取得された画像を解析することで種々の運転支援が行われている。今後の自動運転システムへの実現に向けて、センシングカメラとしての車載用撮像装置の重要性が増している。

【0003】

車載用のセンシングカメラでは、人及び物体を安定して認識するために、画質が良好であり、かつ個体ばらつきが少ないこと、及び様々な環境温度変化に対し性能低下が少ないことが要求されている。車載用撮像装置等に適用可能な撮像光学系として、最も物体側に負の屈折力を有するレンズ（以下、負レンズという。）を配置した、比較的画角が広い撮像光学系が種々提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正の屈折力を有するレンズ（以下、正レンズという。）、正レンズ、正レンズ、及び負レンズの６枚のレンズを含む撮像レンズが提案されている。当該撮像レンズは、全画角１２０°前後と、比較的広い画角での撮影を可能にする。

【0005】

例えば、特許文献３には、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズ、及び正レンズの６枚のレンズを含む撮像レンズが提案されている。当該撮像レンズは、全画角１２０°以上の画角及びＦ値２．０以下の大口径化を両立している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－１７３３４７号公報

【文献】特開２０１７－０３７１１９号公報

【文献】特開２０１９－２１１５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一般的に、センシング用カメラでは、人間の視界と同等以上の範囲の撮影を行うための広い画角と、低光量化でも安定して人・物体検知を行うための十分な明るさが要求される。

【0008】

特許文献１に記載の撮像レンズでは、全画角が１２０°前後と、比較的広角な撮影画角を達成しているが、第１レンズ内における周辺画角の光線通過位置と光軸との距離が大きく、第１レンズの有効径が大きい。そのため、限られたスペースへの設置が要求される車載用として十分な小型化がされているとは言い難い。

【0009】

特許文献２に記載の広角撮像レンズ系では、第５レンズ及び第６レンズがプラスチックレンズである。プラスチックレンズは、ガラスレンズと比較すると線膨張係数が大きく、環境温度の変化によって屈折率が変化する。また、プラスチックレンズは、高温環境下で変質又は変形する場合がある。そのため、特許文献２に記載の広角撮像レンズ系を車載用撮像装置等に応用した場合、環境温度の変化によってピントが変動し、高温環境下及び低温環境下では良好な結像性能を得ることが困難になる。特許文献２に記載のプラスチックレンズをガラスレンズに置き換えると、撮像光学系を低価格で実現することが困難となる。

【0010】

特許文献３に記載の撮像レンズでは、小型化及び広角化を達成しているが、後群内の各レンズの屈折力が強い。これにより、レンズユニット組立の際に各レンズの相対的な光軸ずれによる性能低下が大きくなり、撮像レンズの個体ごとの性能ばらつきが大きくなる。したがって、安定した認識性能が必要なセンシングカメラには適さない。

【0011】

以上のような問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、１３０°以上の画角を実現しながら、最小限のレンズ枚数で個体ごとの性能ばらつきを抑制して安定した認識性能を有する撮像光学系及び撮像装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本開示の一実施形態に係る撮像光学系は、
物体側から順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
軸上光束規制絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズ群と、
を備え、
前記第１レンズ群は、前記物体側から順に、負の屈折力及び球面形状を有する第１レンズと、負の屈折力及び非球面形状を有し、像側に凸となる第２レンズと、を含み、
前記第２レンズ群は、前記物体側から順に、正の屈折力及び球面形状を有する第３レンズと、正の屈折力及び非球面形状を有する第４レンズと、接合レンズと、を含み、
前記接合レンズは、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズ及び負の屈折力を有する第６レンズを含み、
以下の条件式（１）乃至（３）を満足する。
１．４＜ｆＬ３／ｆ２Ｇ＜２．６ （１）
－１．０＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．１ （２）
１．２＜ｆ２Ｇ／ｆａ＜１．７ （３）
ただし、ｆＬ３は前記第３レンズのｄ線における焦点距離であり、ｆ２Ｇは前記第２レンズ群のｄ線における焦点距離であり、Ｒ３ｆは前記第３レンズの物体側面の曲率半径であり、Ｒ３ｒは前記第３レンズの像側面の曲率半径であり、ｆａはレンズ全系のｄ線における焦点距離である。

【0013】

上記課題を解決するために、本開示の一実施形態に係る撮像装置は、
上記の撮像光学系を備える。

【発明の効果】

【0014】

本開示の一実施形態に係る撮像光学系及び撮像装置によれば、１３０°以上の画角を実現しながら、最小限のレンズ枚数で個体ごとの性能ばらつきを抑制して安定した認識性能を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の一実施形態に係る撮像光学系及び撮像装置の概略を示す構成図である。

【図2】本開示の実施例１に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図3】図２の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図4】本開示の実施例２に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図5】図４の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図6】本開示の実施例３に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図7】図６の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図8】本開示の実施例４に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図9】図８の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図10】本開示の実施例５に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図11】図１０の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図12】本開示の実施例６に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図13】図１２の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図14】本開示の実施例７に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図15】図１４の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図16】本開示の実施例８に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図17】図１６の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図18】本開示の実施例９に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図19】図１８の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【図20】本開示の実施例１０に係る撮像光学系のレンズ構成図である。

【図21】図２０の撮像光学系の無限遠合焦時における縦収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態に係る撮像光学系１０及び撮像装置１について詳細に説明する。撮像光学系１０及び撮像装置１の構成を示す各添付図面において、「物体側」は左側に対応し、「像側」は右側に対応する。

【0017】

図１は、本開示の一実施形態に係る撮像光学系１０及び撮像装置１の概略を示す構成図である。

【0018】

撮像光学系１０は、物体側から順に配置される第１レンズ群Ｇ１と、軸上光束規制絞り、すなわち後述する第２絞り１２と、第２レンズ群Ｇ２と、を有する。第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有する。第２レンズ群Ｇ２は正の屈折力を有する。

【0019】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力及び球面形状を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力及び非球面形状を有し、像側に凸となる第２レンズＬ２と、を含む。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力及び球面形状を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力及び非球面形状を有する第４レンズＬ４と、接合レンズＬＪと、を含む。接合レンズＬＪは、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５及び負の屈折力を有する第６レンズＬ６を含む。

【0020】

撮像光学系１０は、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、及び第６レンズＬ６から実質的に構成される。本開示において、「実質的に構成される」とは、撮像光学系１０を実質的に構成する光学要素が第１レンズＬ１乃至第６レンズＬ６の６枚のレンズであるが、それ以外にも実質的にパワーを有さないレンズ、並びに絞り及びカバーガラスを含むレンズ以外の他の光学要素等を撮像光学系１０が有してもよいことを意味する。

【0021】

例えば、撮像光学系１０は、第１レンズＬ１乃至第６レンズＬ６に加えて、３つの絞りを有する。撮像光学系１０は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に配置されるフレアカット用の第１絞り１１を有する。撮像光学系１０は、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に配置される軸上光束規制用の第２絞り１２を有する。撮像光学系１０は、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に配置されるフレアカット用の第３絞り１３を有する。

【0022】

撮像装置１は、撮像光学系１０と、イメージセンサ２０と、を有する。イメージセンサ２０は、像面２１を保護するカバーガラス２２を有する。撮像装置１は、カバーガラス２２を介して像面２１に被写体としての物体の像を撮像光学系１０が結像することで被写体を撮像する。

【0023】

以下では、図１の撮像光学系１０の各レンズ構成及び第２絞り１２についてより詳細に説明する。

【0024】

（第１レンズＬ１）
第１レンズＬ１は、負の屈折力を有し、その物体側が凸面である。第１レンズＬ１は、その物体側が凸面であることで、撮像光学系１０に入射した光の像面２１での反射光が第１レンズＬ１の物体側面に入射したときに、その再反射光が像面２１で再結像することを抑制する。第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径が小さいほど、再反射光の像面２１での集光状態が緩和される。仮に第１レンズＬ１の物体側面が凹面である場合、撮像光学系１０の広角化を図ろうとしても、周辺光量を確保するために第１レンズＬ１の径が大きくなり、撮像光学系１０を小型に構成することが困難となる。

【0025】

（第２レンズＬ２）
第２レンズＬ２は、負の屈折力を有し、像面２１に向かって凸形状を有する非球面レンズである。第２レンズＬ２は、その物体側が凹面である。第２レンズＬ２は、広角化を図る上で必要となる屈折力を第１レンズＬ１と共に分担する。これにより、画面周辺部の収差発生が抑制される。第２レンズＬ２は、像側に向かって凸形状を有することで、軸上マージナル光線の第３レンズＬ３以降への入射角を抑制する。これにより、第２レンズ群Ｇ２での球面収差補正が効率的に行われる。

【0026】

（第２絞り１２）
第２絞り１２は、第２絞り１２から第１レンズＬ１の物体側面までの距離が短くなるように配置される。これにより、結像光学系としての撮像光学系１０の入射瞳を物体側に配置することが可能となり、第１レンズＬ１の有効径の低減、すなわち第１レンズＬ１の小型化が可能になる。

【0027】

（第３レンズＬ３）
第３レンズＬ３は、正の屈折力を有し、像面２１に向かって凸形状を有する球面レンズである。第３レンズＬ３は、第１レンズ群Ｇ１から出射した発散光束に対し、屈折角を抑制する形状となる。これにより、第３レンズＬ３は、諸収差の発生を抑制する。

【0028】

（第４レンズＬ４）
第４レンズＬ４は、像側に向かって凸形状を有し、少なくとも一方の面を非球面とするレンズである。第４レンズＬ４は、正の屈折力を有し、その像側が凸面である。第４レンズＬ４は、第４レンズＬ４において軸上光束が高くなるため、非球面を用いて球面収差及びコマ収差を効果的に補正する。第４レンズＬ４は、第３レンズＬ３と異なり、軸上光束及び軸外光束の通過位置が異なるため非点収差に対しても最適な形状となるように構成される。

【0029】

（接合レンズＬＪ）
接合レンズＬＪには、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６が含まれる。接合レンズＬＪは、ペッツバール和の抑制のために大きな負の屈折力を有するレンズを配置しつつ、球面収差への影響を最小限にするために、負の屈折力を有する第６レンズＬ６と共に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５を有する。第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６は、各々が大きな屈折力を有し、互いに近接した配置を必要とすることから接合レンズとして構成されている。接合レンズＬＪは、その合成屈折力が適切に決定されることで、撮像光学系１０の性能ばらつきを抑制しつつ、撮像光学系１０の全長を抑制する。

【0030】

撮像光学系１０は、以下の条件式（１）乃至（３）を満足する。
１．４＜ｆＬ３／ｆ２Ｇ＜２．６ （１）
－１．０＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．１ （２）
１．２＜ｆ２Ｇ／ｆａ＜１．７ （３）
ただし、ｆＬ３は第３レンズＬ３のｄ線における焦点距離である。ｆ２Ｇは第２レンズ群Ｇ２のｄ線における焦点距離である。Ｒ３ｆは第３レンズＬ３の物体側面の曲率半径である。Ｒ３ｒは第３レンズＬ３の像側面の曲率半径である。ｆａはレンズ全系のｄ線における焦点距離である。

【0031】

条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２内のパワー配置を決定する上で最も重要な第３レンズＬ３の焦点距離と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離との適切な比率を規定する。

【0032】

当該比率が条件式（１）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２中の正の屈折力が第２レンズ群Ｇ２の物体側に集中する。すなわち、第２レンズ群Ｇ２は、強い望遠タイプの屈折力配置となる。したがって、第４レンズＬ４以降の光線高が急激に低下し、全長短縮が可能になる一方で、第３レンズＬ３の偏心敏感度が高くなってしまう。結果として、レンズユニットとしての撮像光学系１０を量産するときに、撮像光学系１０の性能ばらつきが大きくなる。逆に言えば、当該比率が条件式（１）の下限よりも大きくなることで、撮像光学系１０の性能ばらつきが抑制される。

【0033】

当該比率が条件式（１）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の物体側の屈折力が不足し、第４レンズＬ４以降の光線高を十分に低下させることが困難となる。球面収差補正のために、第４レンズＬ４以降の全長が長くなる。加えて、第４レンズＬ４以降に必要となる正の屈折力が大きくなり、各レンズの正の屈折力及び負の屈折力が共に大きくなる。例えば、第４レンズＬ４の非球面の収差負担が大きくなる。結果として、撮像光学系１０の安定した製造が困難となる。逆に言えば、当該比率が条件式（１）の上限よりも小さくなることで、撮像光学系１０の安定した製造が容易となる。

【0034】

条件式（１）について、その下限値をさらに１．５９とし、上限値をさらに２．４２としてもよい。これにより、上記の効果がより確実に発揮される。

【0035】

条件式（２）は、第３レンズＬ３の偏心敏感度を抑制し、レンズ全系として製造ばらつきを抑制するための第３レンズＬ３のシェイプファクタを規定する。

【0036】

当該シェイプファクタが条件式（２）の上限を上回ると、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１から出射するＦナンバー光線及び周辺画角光線の両方に対して、第３レンズＬ３の物体側面での入射角度が大きくなる。したがって、第３レンズＬ３の偏心敏感度が高くなり、レンズユニットとしての撮像光学系１０を量産するときに、撮像光学系１０の性能ばらつきが大きくなる。逆に言えば、当該シェイプファクタが条件式（２）の上限よりも小さくなることで、撮像光学系１０の性能ばらつきが抑制される。

【0037】

当該シェイプファクタが条件式（２）の下限を下回ると、特に軸上光束の第３レンズＬ３の物体側面への入射角が抑制される。これにより、第１レンズ群Ｇ１から出射する発散光に対して球面収差及びコマ収差の補正を有利に行えるが、条件式（１）で示した第３レンズＬ３に必要となる屈折力を確保するために第３レンズＬ３の屈折率を高くする必要がある。したがって、軸上色収差及び倍率色収差の補正が困難となる。逆に言えば、当該シェイプファクタが条件式（２）の下限よりも大きくなることで、軸上色収差及び倍率色収差の補正が容易となる。

【0038】

条件式（２）について、その下限値をさらに－０．８０とし、上限値をさらに－０．２０としてもよい。これにより、上記の効果がより確実に発揮される。

【0039】

条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離と、撮像光学系１０全系の焦点距離との間の比を規定する。

【0040】

当該比が条件式（３）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が大きいため、第２レンズ群Ｇ２内の各レンズの屈折力が大きくなる。したがって、各レンズ面の曲率半径が小さくなる。これにより、製造誤差敏感度が高くなる。加えて、限られたレンズ枚数で構成した場合、諸収差をバランスよく補正することが困難となる。逆に言えば、当該比が条件式（３）の下限よりも大きくなることで、製造誤差敏感度を低くしつつ、諸収差をバランスよく補正することが容易となる。

【0041】

当該比が条件式（３）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が小さいため、撮像光学系１０の全長が長くなり、限られたスペースへの配置が必要となる撮像装置１への撮像光学系１０の応用が困難となる。逆に言えば、当該比が条件式（３）の上限よりも小さくなることで、撮像光学系１０の小型化が容易となる。

【0042】

条件式（３）について、その下限値をさらに１．３０とし、上限値をさらに１．６０としてもよい。これにより、上記の効果がより確実に発揮される。

【0043】

撮像光学系１０は、以下の条件式（４）乃至（６）をさらに満足してもよい。
－１．６＜ｆ１Ｇ／ｆａ＜－１．０ （４）
３．８＜Ｒ１ｆ／ｆａ＜８ （５）
０．１９＜Ｄ１Ｇ／Ｄａ＜０．３１ （６）
ただし、ｆ１Ｇは第１レンズ群Ｇ１のｄ線における焦点距離である。Ｒ１ｆは第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径である。Ｄ１Ｇは第１レンズＬ１の物体側面から第２レンズＬ２の像側面までの光軸Ａｘ上の距離である。Ｄａは第１レンズＬ１の物体側面から第６レンズＬ６の像側面までの光軸Ａｘ上の距離である。

【0044】

条件式（４）は、広角化に伴う第１レンズＬ１の大型化を防ぐため、第１レンズ群Ｇ１とレンズ全系との間の焦点距離の比率を適切に規定する。

【0045】

当該比率が条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が大きいため、第１レンズＬ１の有効径を小さくすることが可能となるが、第１レンズ群Ｇ１の口径比が大きくなることで球面収差及びコマ収差等の開口収差の補正が困難となる。加えて、第３レンズＬ３の形状制約が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を最適に配置することが困難となる。逆に言えば、当該比率が条件式（４）の上限よりも小さくなることで、球面収差及びコマ収差等の開口収差の補正が容易となり、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を最適に配置することも容易となる。

【0046】

当該比率が条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が小さいため、周辺光量の確保のために第１レンズＬ１の有効径が大きくなりやすく、限られたスペースへの配置が必要となる撮像装置１への撮像光学系１０の応用が困難となる。逆に言えば、当該比率が条件式（４）の下限よりも大きくなることで、撮像光学系１０の小型化が容易となる。

【0047】

条件式（４）について、その下限値をさらに－１．５０とし、上限値をさらに－１．１０としてもよい。これにより、上記の効果がより確実に発揮される。

【0048】

条件式（５）は、第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径とレンズ全系の焦点距離との間の比を規定する。条件式（５）は、撮像光学系１０に入射した光の像面２１での反射光が第１レンズＬ１の物体側面に入射したときにその再反射光が像面２１で再結像することを抑制した上で、広角化に伴う像面湾曲発生を抑制するためのものである。

【0049】

当該比が条件式（５）の下限を下回ると、第１レンズＬ１に必要な屈折力を確保するために第１レンズＬ１の像側面の曲率半径を小さくする必要がある。このとき、球面収差をはじめとする軸上収差、及び像面湾曲等の軸外収差のいずれも良好に補正するために、第１レンズＬ１に非球面を形成する必要がある。第１レンズＬ１の有効径は大きく、非球面化によってコストが増大する。したがって、コスト要求が厳格な車載カメラ等への撮像光学系１０の応用が困難となる。逆に言えば、当該比が条件式（５）の下限よりも大きくなることで、コストの抑制が可能となる。

【0050】

当該比が条件式（５）の上限を上回ると、撮像光学系１０に入射した光の像面２１での反射光が第１レンズＬ１の物体側面に入射したときにその再反射光が像面２１で再結像する。これにより、照度の高いゴーストが発生する。照度の高いゴーストは誤認識の原因となるため、センシングカメラへの撮像光学系１０の応用が困難となる。逆に言えば、当該比が条件式（５）の上限よりも小さくなることで、ゴーストの発生が抑制可能となる。

【0051】

条件式（５）について、その下限値をさらに－４．０とし、上限値をさらに－５．２０としてもよい。これにより、上記の効果がより確実に発揮される。

【0052】

条件式（６）は、入射瞳位置を適切に設定した上で、第２レンズＬ２の像側面の光束収斂作用と、第１レンズＬ１の像側面及び第２レンズＬ２の物体側面による光束発散作用と、によって諸収差の最適な補正を実施するための式である。

【0053】

比率が条件式（６）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の光軸Ａｘ上での距離が短くなる。このとき、撮像光学系１０の全長をコンパクトにできるが、軸上光線及び軸外光線の光路長が共に短くなる。これにより、第１レンズＬ１の像側面及び第２レンズＬ２の物体側面による光束発散作用と、第２レンズＬ２の像側面の光束収斂作用と、による諸収差の最適な補正を実施することが困難となる。逆に言えば、当該比率が条件式（６）の下限よりも大きくなることで、諸収差の最適な補正を実施することが容易となる。

【0054】

比率が条件式（６）の上限を上回ると、第１レンズＬ１の物体側面から入射瞳までの距離が長くなる。このとき、Ｆ値を２．０よりも小さくしようとすると、周辺光量を確保するために第１レンズＬ１の有効径を大きくする必要がある。そのため、限られたスペースへの設置が必要となる車載カメラ等の小型化要求を満たすことができない。加えて、前側主点と入射瞳とのずれが大きくなり、画面中心から周辺にわたって像面湾曲を良好に補正することが困難となる。逆に言えば、当該比率が条件式（６）の上限よりも小さくなることで、撮像光学系１０の小型化が容易となり、かつ画面中心から周辺にわたって像面湾曲を良好に補正することが容易となる。

【0055】

撮像光学系１０は、以下の条件式（７）をさらに満足してもよい。
－５．８×１０^－６＜ｆ２Ｇ×（ＮＲ３／ｆＬ３＋ＮＲ４／ｆＬ４）＜－４×１０^－６（７）
ただし、ｆＬ４は第４レンズＬ４のｄ線における焦点距離である。ＮＲ３は第３レンズＬ３のｄ線における２０℃から４０℃までの温度範囲における相対屈折率温度係数である。ＮＲ４は第４レンズＬ４のｄ線における２０℃から４０℃までの温度範囲における相対屈折率温度係数である。

【0056】

条件式（７）は、屈折力の大きい第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４の焦点距離と、それぞれの相対屈折率温度係数と、で決定される条件範囲を記述した式である。条件式（７）は、撮像装置１の製造時に常温環境下でレンズの最良像位置に対してイメージセンサ２０が固定されたときに、例えば８０℃程度の高温環境下及び－４０℃程度の低温環境下においても良好な結像性能を得るためのものである。

【0057】

値が条件式（７）の下限を下回ると、いわゆる温度補正過剰状態となり、第６レンズＬ６の像側面から最良像面２１までの距離がイメージセンサ２０の光電変換面よりも高温時に遠く、低温時に近くなる。いずれの場合も、常温時と比較して結像性能が悪化する。逆に言えば、当該値が条件式（７）の下限よりも大きくなることで、結像性能が維持される。

【0058】

値が条件式（７）の上限を上回ると、いわゆる温度補正不足状態となり、第６レンズＬ６の像側面から最良像面２１までの距離がイメージセンサ２０の光電変換面よりも高温時に近く、低温時に遠くなる。いずれの場合も、常温時と比較して結像性能が悪化する。逆に言えば、当該値が条件式（７）の上限よりも小さくなることで、結像性能が維持される。

【0059】

条件式（７）について、その下限値をさらに－５．５とし、上限値をさらに－４．１としてもよい。これにより、上記の効果がより確実に発揮される。

【0060】

（実施例）
以下では、本開示の撮像光学系１０に係る実施例のレンズ構成について主に説明する。以下の説明では、レンズ構成を物体側から像側の順に説明する。

【0061】

以下の各実施例における基本レンズデータにおいて、レンズ諸元中の番号ｉ（ｉは自然数）は物体側からのレンズの面番号である。Ｒはレンズ面の曲率半径である。Ｄは物体側からｉ番目のレンズ面とｉ＋１番目のレンズ面との間の光軸Ａｘ上の間隔である。Ｎ(ｄ)はｄ線の屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。有効径は、光軸Ａｘに直交する方向のレンズの径であって、光軸Ａｘからレンズの端部までの径である。

【0062】

以下の各実施例における諸データにおいて、焦点距離及びバックフォーカス等を含む、レンズ諸元から導出される値についても、特記のない限りｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）についての値である。

【0063】

以下の全ての諸元の値において、記載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、レンズ面間隔Ｄ、有効径、及びその他の長さの単位は特記のない限りミリメートル（ｍｍ）を使用する。しかしながら、撮像光学系１０では比例拡大と比例縮小とにおいても同等の光学性能が得られるので、これに限定されない。

【0064】

以下の各実施例における非球面データは、基本レンズデータにおいて※を付したレンズ面の非球面形状を与える非球面係数を示す。非球面形状について、非球面の座標が以下の式で表される。

【数1】

【0065】

ただし、ｈは光軸Ａｘに直交する方向への光軸Ａｘからの変位である。ｚは非球面と光軸Ａｘとの交点からの光軸Ａｘ方向への変位（サグ量）である。ｒは基準球面の曲率半径である。Ｋはコーニック係数である。Ａは４次の非球面係数である。Ｂは６次の非球面係数である。Ｃは８次の非球面係数である。Ｄは１０次の非球面係数である。Ｅは１２次の非球面係数である。Ｆは１４次の非球面係数である。

【0066】

以下の各レンズ構成図において示すとおり、各実施例に係る撮像光学系１０は、物体側から順に配置される第１レンズ群Ｇ１と、軸上光束規制絞り、すなわち後述する第２絞り１２と、第２レンズ群Ｇ２と、を有する。第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有する。第２レンズ群Ｇ２は正の屈折力を有する。

【0067】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力及び球面形状を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力及び非球面形状を有し、像側に凸となる第２レンズＬ２と、を含む。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力及び球面形状を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力及び非球面形状を有する第４レンズＬ４と、接合レンズＬＪと、を含む。接合レンズＬＪは、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５及び負の屈折力を有する第６レンズＬ６を含む。

【0068】

最も物体側に配置されている平行平面板はフィルタとしての第１絞り１１であり、第１レンズ群Ｇ１に含めない。第１絞り１１は、カバーガラス、ＵＶカットフィルタ、ＩＲカットフィルタ、及びローパスフィルタ等を含み、本開示に係る撮像光学系１０を有する撮像装置１に応じて、その特性が適宜選択される。

【0069】

最も像側に配置されている平行平面板はフィルタとしての第３絞り１３であり、第２レンズ群Ｇ２に含めない。第３絞り１３は、カバーガラス、ＵＶカットフィルタ、ＩＲカットフィルタ、及びローパスフィルタ等を含み、本開示に係る撮像光学系１０を有する撮像装置１に応じて、その特性が適宜選択される。

【0070】

（実施例１）
図２は、本開示の実施例１に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表１は実施例１に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表1】

※は非球面

【0071】

表２は、実施例１に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表2】

【0072】

表３は、実施例１に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表3】

【0073】

図３は、図２の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図３に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0074】

球面収差を表す図において、縦軸は最大を１とした瞳座標を示す。実線はｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における球面収差を示す。破線はＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）における球面収差を示す。一点鎖線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）における球面収差を示す。

【0075】

非点収差を表す図において、縦軸は物体側での入射角度（°）を示す。実線はｄ線におけるサジタル方向の非点収差を示す。破線はｄ線にタンジェンシャル方向の非点収差を示す。

【0076】

歪曲収差を表す図において、縦軸は物体側での入射角度（°）を示す。実線はｄ線における歪曲収差を示す。

【0077】

以上の縦収差図に関する説明は、他の各実施例で示す縦収差図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0078】

（実施例２）
図４は、本開示の実施例２に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表４は実施例２に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表4】

※は非球面

【0079】

表５は、実施例２に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表5】

【0080】

表６は、実施例２に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表6】

【0081】

図５は、図４の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図５に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0082】

（実施例３）
図６は、本開示の実施例３に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表７は実施例３に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表7】

※は非球面

【0083】

表８は、実施例３に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表8】

【0084】

表９は、実施例３に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表9】

【0085】

図７は、図６の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図７に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0086】

（実施例４）
図８は、本開示の実施例４に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表１０は実施例４に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表10】

※は非球面

【0087】

表１１は、実施例４に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表11】

【0088】

表１２は、実施例４に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表12】

【0089】

図９は、図８の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図９に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0090】

（実施例５）
図１０は、本開示の実施例５に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表１３は実施例５に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表13】

※は非球面

【0091】

表１４は、実施例５に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表14】

【0092】

表１５は、実施例５に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表15】

【0093】

図１１は、図１０の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図１１に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0094】

（実施例６）
図１２は、本開示の実施例６に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表１６は実施例６に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表16】

※は非球面

【0095】

表１７は、実施例６に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表17】

【0096】

表１８は、実施例６に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表18】

【0097】

図１３は、図１２の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図１３に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0098】

（実施例７）
図１４は、本開示の実施例７に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表１９は実施例７に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表19】

※は非球面

【0099】

表２０は、実施例７に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表20】

【0100】

表２１は、実施例７に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表21】

【0101】

図１５は、図１４の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図１５に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0102】

（実施例８）
図１６は、本開示の実施例８に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表２２は実施例８に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表22】

※は非球面

【0103】

表２３は、実施例８に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表23】

【0104】

表２４は、実施例８に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表24】

【0105】

図１７は、図１６の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図１７に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0106】

（実施例９）
図１８は、本開示の実施例９に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表２５は実施例９に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表25】

※は非球面

【0107】

表２６は、実施例９に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表26】

【0108】

表２７は、実施例９に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表27】

【0109】

図１９は、図１８の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図１９に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0110】

（実施例１０）
図２０は、本開示の実施例１０に係る撮像光学系１０のレンズ構成図である。表２８は実施例１０に係る撮像光学系１０の諸元値を含む基本レンズデータを示す。

【表28】

※は非球面

【0111】

表２９は、実施例１０に係る撮像光学系１０の非球面係数を含む非球面データを示す。

【表29】

【0112】

表３０は、実施例１０に係る撮像光学系１０の諸データを示す。

【表30】

【0113】

図２１は、図２０の撮像光学系１０の無限遠合焦時における縦収差図である。図２１に示す縦収差図は、左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、及び歪曲収差（％）である。

【0114】

以上のような本開示の一実施形態に係る撮像光学系１０及び撮像装置１によれば、１３０°以上の画角を実現しながら、最小限のレンズ枚数で個体ごとの性能ばらつきを抑制して安定した認識性能を有する。本開示の一実施形態に係る撮像光学系１０及び撮像装置１によれば、最小限のレンズ枚数で全体を小型に構成することが可能である。本開示の一実施形態に係る撮像光学系１０及び撮像装置１によれば、高温環境下、及び低温環境下で良好な結像性能が得られる。

【0115】

本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるとする。

【0116】

例えば、上述した各構成部の形状、配置、向き、及び個数は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、配置、向き、及び個数は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。

【符号の説明】

【0117】

１ 撮像装置
１０ 撮像光学系
２０ イメージセンサ
２１ 像面
２２ カバーガラス
Ａｘ 光軸
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
ＬＪ 接合レンズ

【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】

【図20】

【図21】