(57)【要約】【課題】広角中心窩レンズとして、非球面形状の高次数化を抑えながら視野の中央部でより高い光学倍率を得ることができる撮像光学系及び撮像装置を提供する。【解決手段】撮像光学系１０は、物体側から順に、前群Ｇｆ、絞りＳＴ、後群Ｇｒが配されている。前群Ｇｆは、物体側から順に、第１群Ｇ１と、１枚の第３レンズＬ１３からなる第２群Ｇ２とが配されている。第１群Ｇ１は、中央部が正の屈折力を有し周辺部が負の屈折力を有する第１レンズＬ１１と、中央部が負の屈折力を有し周辺部が正の屈折力を有する第２レンズＬ１２とからなる。【選択図】図１
2020056849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、前群と、全体として正の屈折力を有する後群とを有する撮像光学系において、
前記前群は、物体側から順に、第１群と第２群とを有し、
前記第１群は、少なくとも第１レンズ及びこの第１レンズよりも像側の第２レンズを備え、前記第１レンズ及び前記第２レンズのうちの一方の中央部が正の屈折力を有し周辺部が負の屈折力を有し、他方のレンズの中央部が負の屈折力を有し周辺部が正の屈折力を有し、全体として、前記第１レンズに入射する平行光線の幅に対する前記第２群の最も物体側の面における平行光線の幅を、前記第１レンズの中央部に小さな角度で入射する平行光線については狭め、周辺部に大きな角度で入射する平行光線については広げる屈折力を有する
ことを特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
前記第１群は、それぞれ１枚の前記第１レンズ及び前記第２レンズからなることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項３】
前記第１レンズの中央部が正の屈折力を有し周辺部が負の屈折力を有し、
前記第２レンズの中央部が負の屈折力を有し周辺部が正の屈折力を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像光学系。
【請求項４】
前記第１レンズ及び前記第２レンズは、非球面レンズであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項５】
前記第１レンズ及び前記第２レンズの４面のうちのいずれか１面が球面形状であることを特徴とする請求項４に記載の撮像光学系。
【請求項６】
前記第１レンズは、物体側の面が物体側に凸状の球面であり、像面側が非球面の非球面レンズであり、
前記第２レンズは、物体側、像面側の各面がそれぞれ非球面の非球面レンズである
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像光学系。
【請求項７】
前記前群は、前記第２群が負の屈折力を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項８】
前記前群と前記後群との間に絞りが配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項９】
Ｆ値が３．５以下であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１０】
最大半画角における歪曲収差Ｄａが「−９５％＜Ｄａ＜−１０％」を満たすことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の撮像光学系と、
前記撮像光学系で結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像光学系及び撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人の眼をモデルにして、視野が広く、しかも中心部では高い解像度が得られる広角中心窩レンズと称される撮像光学系が知られている。このような撮像光学系では、視野の中央部の光学倍率を周辺よりも高くすることにより、中央部から注目する物体に関する多くの画像情報を得、周辺部から広範囲な情報が得られるようにしている。
【０００３】
広角中心窩光学レンズとしての撮像光学系が特許文献１により知られている。この特許文献１の撮像光学系は、絞りを挟んだ前群と正の屈折力を有する後群とからなり、前群の最も物体側に、少なくとも１つのレンズ面がレンズ中央部で正の屈折力をレンズ周辺部で負の屈折力を有する面形状の非球面を持つ第１レンズを配した構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年ではイメージセンサの解像度が向上し、また画像処理装置の処理能力が向上することにともなって、撮像画像から得られる情報に基づく物体認識や測距等の精度が高くなっている。このような精度の高い物体認識や測距を行うことができるイメージセンサの解像度に対して、上記の従来の撮像光学系では、視野の中央部の解像度が低い、すなわち視野の中央部に十分に高い光学倍率と十分な光学的結像性能が得られていなかった。一方で、上記のような撮像学系の構成において、広い画角を維持しながら、視野の中央部における光学倍率を高くするように光学性能を向上させようとすると、第１レンズの非球面形状が高次数化して、形状が複雑になる。また，上記のような解像度の向上した高画素撮像素子に対応できる光学的結像性能の実現が困難となる。このため、設計上では実現可能でも実際のレンズ加工ができない等の問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、広角中心窩レンズとして、非球面形状の高次数化を抑えながら視野の中央部でより高い光学倍率を得ることができる撮像光学系及び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】
【０００７】
本発明の撮像光学系は、物体側から順に、前群と、全体として正の屈折力を有する後群とを有する撮像光学系において、前記前群は、物体側から順に、第１群と第２群とを有し、前記第１群は、少なくとも第１レンズ及びこの第１レンズよりも像側の第２レンズを備え、前記第１レンズ及び前記第２レンズのうちの一方の中央部が正の屈折力を有し周辺部が負の屈折力を有し、他方のレンズの中央部が負の屈折力を有し周辺部が正の屈折力を有し、全体として前記第１レンズに入射する平行光線の幅に対する前記第２群の最も物体側の面における平行光線の幅を、前記第１レンズの中央部に小さな角度で入射する平行光線については狭め、周辺部に大きな角度で入射する平行光線については広げる屈折力を有するものである。
【０００８】
本発明の撮像装置は、上記撮像光学系と、前記撮像光学系で結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前群の最も物体側に配置された第１群の第１レンズ及びこの第１レンズよりも像側の第２レンズのうちの一方のレンズの中央部が正の屈折力を有し周辺部が負の屈折力を有し、他方のレンズの中央部が負の屈折力を有し周辺部が正の屈折力を有するものとして、第１群全体として前記第１レンズの中央部に小さな角度で入射する光線の幅を狭め，周辺部に大きな角度で入射する光線の幅を広げるようにしたので、第１レンズ及び第２レンズの非球面形状の高次数化に抑えながら視野の中央部でより高い光学倍率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の構成例の撮像光学系の構成を示す断面図である。
【図２】第２の構成例の撮像光学系の構成を示す断面図である。
【図３】第３の構成例の撮像光学系の構成を示す断面図である。
【図４】第１の構成例の撮像光学系の収差を示す収差図である。
【図５】第２の構成例の撮像光学系の収差を示す収差図である。
【図６】第２の構成例の撮像光学系での撮像例を示す画像である。
【図７】従来の撮像光学系での撮像例を示す画像である。
【図８】第２の構成例の撮像光学系での撮像例であり視野周辺に歩行者が写った画像である。
【図９】第３の構成例の撮像光学系の収差を示す収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る撮像光学系の第１の構成例を図１に示す。第１の構成例の撮像光学系１０は、広い視野すなわち広角かつ視野（撮像画面）の中央部で周辺部よりも高い光学倍率（横倍率）が得られる広角中心窩レンズである。この撮像光学系１０は、例えば撮像装置（図示省略）に装着あるいは一体に組み付けられる。撮像光学系１０は、その光学性能として、視野の中央部において高い光学倍率を得ることができるものであって、視野の周辺で一定の解像度を維持しつつ中央部において高い解像度を得ることができるものである。このような撮像光学系１０は、例えば前方の物体の認識及び測距を高い精度で行い、広い範囲で周囲の物体の認識及び測距を一定レベルで行うシステム等に好適であり、運転支援システム、自動運転用の車載カメラとして有用である。
【００１２】
撮像光学系１０は、物体側（図中左側）から順に、前群Ｇｆ、絞りＳＴ、後群Ｇｒが配されている。撮像光学系１０の像面ＩＭには、結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子が配される。また、この例では、絞りＳＴと後群Ｇｒとの間には、平板形状の赤外線カットフィルタＰ１が、後群Ｇｒと像面ＩＭとの間には、像面ＩＭに配される撮像素子の受光面（図示省略）を保護するカバープレートＰ２が配されている。赤外線カットフィルタＰ１、カバープレートＰ２は、省略することができる。
【００１３】
前群Ｇｆは、物体側から順に、第１群Ｇ１と、第２群Ｇ２とが配されている。第１群Ｇ１は、像倍率を制御するためのものであり、物体側から順に、第１レンズＬ１１と、第２レンズＬ１２とで構成される。第１レンズＬ１１は、中央部が正の屈折力（レンズパワー）を有し、周辺部が負の屈折力を有する。また、第２レンズＬ１２は、中央部が負の屈折力を有し、周辺部が正の屈折力を有する。このような第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２とからなる第１群Ｇ１は、全体として、第１レンズＬ１１に入射する平行光線の幅に対する第２群Ｇ２の最も物体側の面（第３レンズＬ１３の物体側のレンズ面）における平行光線の幅を、第１レンズＬ１１の中央部に小さな角度（光軸に対する角度）で入射する平行光線については狭め、周辺部に大きな角度（光軸に対する角度）で入射する平行光線については広げる屈折力を有する。すなわち、第１群Ｇ１によって、第１レンズＬ１１の中央部に小さな角度で入射した平行光線は、第１レンズＬ１１に入射したときの幅に対して第３レンズＬ１３入射するときの幅が狭くされ、第１レンズＬ１１の周辺部に大きな角度で入射した平行光線は、第１レンズＬ１１に入射したときの幅に対して第３レンズＬ１３に入射するときの幅が広くされる。
【００１４】
この例では、第１群Ｇ１は、全体として中央部が正の屈折力を有し、周辺部が負の屈折力を有するが、これに限らず、第１群Ｇ１が全体として、上記のように入射する平行光線に対する屈折力を有すればよい。また、この例の撮像光学系１０では、第１レンズＬ１１は、物体側の面が物体側に凸状の球面形状であり、像面側が非球面形状の非球面レンズである。また、第２レンズＬ１２は、物体側、像面側の各面がそれぞれ非球面の非球面レンズである。
【００１５】
上記第１群Ｇ１により、視野の中央部では歪曲を小さくしつつ、中央部から周辺部に向けて歪曲収差の係数を大きく変化させ、周辺部において大きな負の歪曲収差を発生させる。これにより、撮像光学系１０を広角とし、かつその視野の中央部の光学倍率がより高いものとしている。撮像光学系１０の画角及び視野の中央部の光学倍率は、第１群Ｇ１の中央部と周辺部の各屈折力により調整することができる。撮像光学系１０は、広角中心窩レンズとして最大半画角における歪曲収差Ｄａが「−９５％＜Ｄａ＜−１０％」を満たすことが好ましい。
【００１６】
上記のように第１群Ｇ１の第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２によって、広角化とともに、中央部の光学倍率の高倍率化を実現するとともに、光学的結像性能を向上させている。すなわち、第１レンズＬ１１に対して中央部と周辺部との屈折力の正負が逆の第２レンズＬ１２を空気間隔を設けて配置することにより、広角視野かつ大きな光学倍率変化を実現しながら，良好に視野全体の非点収差を抑制し、結果として高画素撮像素子への適用に十分に見合う光学結像性能をもつ広角かつ視野中央部での高い光学倍率及び光学結像性能が達成される。
【００１７】
第１群Ｇ１を中央部同士と周辺部同士の正負が互いに異なる第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２とで構成することにより、撮像光学系１０を広角とし、かつその視野の中央部の光学倍率をより高いものとしている。上記のような第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２とによって像倍率を制御する構成のため、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の各面の設計自由度が高くなり、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の非球面次数の高次数化を抑制し、またレンズ枚数の増加を抑え全長のコンパクト化等に有利にしながら、視野の中央部の光学倍率をより高いものとすることができる。
【００１８】
また、撮像光学系１０のように第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２とを用いて像倍率を制御することにより、従来のレンズ構成のように１枚のレンズの面形状に着目する形で、中央部を正の屈折力，周辺部を負の屈折力とする手法に比べて、視野全体に渡るより高い像倍率変化(歪曲収差−９５％＜Ｄａ＜−１０％)と高い光学結像性能を実現しながら大口径化が容易になり、Ｆ値が３．５以下の明るい光学系とすることが可能である。これにより、撮像光学系１０は、夜間や暗い場所での撮像にも好適となる。
【００１９】
この例では、第１レンズＬ１１の物体側の面を球面形状としているが、第１レンズＬ１１及び第２レンズＬ１２の４面のうちのいずれかの１面を球面形状とすることができる。第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の非球面次数の高次数化を抑制されるため、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の４面のうちのいずれかの１面を球面形状としても、この例の撮像光学系１０の第１群Ｇ１のように、他の３面の非球面形状を実現可能な程度の非球面形状とすることができる。第１レンズＬ１１及び第２レンズＬ１２の４面のうちのいずれかの１面を球面形状とすることは、製造コストの抑制、レンズの生産性の観点から好ましい。
【００２０】
第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２は、それぞれ少なくとも１面を非球面とすることにより、上記のような中央部と周辺部の屈折力を得るが、非球面形状を低い非球面次数を持つものとするためには、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の４面のうちの３面以上を非球面形状とすることが好ましい。したがって、後述する例のように、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の各面のそれぞれを、非球面形状とすることは、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の各面の非球面次数の高次数化を抑制して加工を容易にする観点からはより好ましい態様である。
【００２１】
また、第１レンズＬ１１を中央部の屈折力が正、周辺部の屈折力が負であって、物体側に凸面を向けたものとし、第２レンズＬ１２を中央部の屈折力が負、周辺部の屈折力が正とする構成は、大口径化すなわちＦ値を小さくする上で好ましい態様である。
【００２２】
なお、この例の第１群Ｇ１は、それぞれ１枚の第１レンズＬ１１及び第２レンズＬ１２からなるが、第１レンズＬ１１及び第２レンズＬ１２を含め、中央部同士と周辺部同士でそれぞれ屈折力の正負が異なる２種類のレンズが少なくとも１枚ずつあればよく、それら２種類のレンズの両方または一方を複数枚設けてもよい。また、第１レンズＬ１１の中央部の屈折力を負、周辺部の屈折力を正とし、第２レンズＬ１２の中央部の屈折力を正、周辺部の屈折力を負として、第１群Ｇ１が全体として、第１レンズＬ１１に入射する平行光線の幅に対する第２群Ｇ２の最も物体側の面における平行光線の幅を、第１レンズＬ１１の中央部に小さな角度で入射する平行光線については狭め、周辺部に大きな角度で入射する平行光線については広げるように構成してもよい。
【００２３】
この例では、第２群Ｇ２は、１枚の第３レンズＬ１３からなり、第３レンズＬ１３は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである。この例の第２群Ｇ２としての第３レンズＬ１３によって、前群Ｇｆは全体としての屈折力が負となる。また、第１群Ｇ１と第３レンズＬ１３の組み合わせにより、絞り径を大きくすることが可能となり、明るさの向上に寄与する。なお、第２群Ｇ２は、複数枚のレンズで構成してもよい。
【００２４】
後群Ｇｒは、物体側から順に、球面レンズである第４レンズＬ１４〜第７レンズＬ１７からなり、前群Ｇｆからの光を結像させる結像光学系であり、全体として正の屈折力を有している。第４レンズＬ１４と第５レンズＬ１５とは、色収差を補正する接合レンズを構成する。第４レンズＬ１４は、凹面を像側に向けた凹メニスカスレンズ、第５レンズＬ１５〜第７レンズＬ１７は、いずれも両凸レンズである。
【００２５】
次に撮像光学系の別の構成例について説明する。なお、以下に説明する他は、第１の構成例と同様である。
【００２６】
本発明の実施形態に係る撮像光学系の第２の構成例を図２に示す。第２の構成例の撮像光学系２０は、前群Ｇｆの第１群Ｇ１を構成する第１レンズＬ２１及び第２レンズＬ２２の各面を非球面形状としたものである。この撮像光学系２０は、物体側から順に、前群Ｇｆ、赤外線カットフィルタＰ１、絞りＳＴ、後群Ｇｒ、カバープレートＰ２が配されている。前群Ｇｆは、物体側から順に、第１群Ｇ１を構成する第１レンズＬ２１及び第２レンズＬ２２と、第２群Ｇ２としての第３レンズＬ２３とからなる。後群Ｇｒは、複数の球面レンズからなり、物体側から順に、色収差を補正するための接合レンズを構成する第４レンズＬ２４及び第５レンズＬ２５と、第６レンズＬ２６〜第８レンズＬ２８とからなり、前群Ｇｆからの光を結像させる結像光学系を構成する。
【００２７】
上述のように第１レンズＬ２１及び第２レンズＬ２２の各面が非球面形状である。第１レンズＬ２１は、中央部が正の屈折力を、周辺部が負の屈折力を有し、第２レンズＬ２２は、中央部が負の屈折力を、周辺部が正の屈折力を有している。第１群Ｇ１は、全体として、第１レンズＬ２１に入射する平行光線の幅に対する第２群Ｇ２の最も物体側の面（第３レンズＬ２３の物体側のレンズ面）における平行光線の幅を、第１レンズＬ２１の中央部に小さな角度で入射する平行光線については狭め、周辺部に大きな角度で入射する平行光線については広げる屈折力を有する。
【００２８】
この例の撮像光学系２０では、撮像光学系１０と同様に、第１群Ｇ１が全体として中央部に正の屈折力を有し、周辺部に負の屈折力を有するが、やはりこれに限らず、第１群Ｇ１が全体として、上記のように入射する平行光線に対する屈折力を有すればよい。
【００２９】
第３レンズＬ２３は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ（凹メニスカスレンズ）である。前群Ｇｆは、全体として負の屈折力を有している。
【００３０】
第４レンズＬ２４は、凹面を像側に向けた凹メニスカスレンズ、第５レンズＬ２５は、凸面を物体側に向けた凸メニスカスレンズ、第６レンズＬ２６は、凸面を物体側に向けた平凸レンズ、第７レンズＬ２７は、両凸レンズ、第７レンズＬ２７は、凸面を物体側に向けた凸メニスカスレンズである。
【００３１】
本発明の実施形態に係る撮像光学系の第３の構成例を図３に示す。第３の構成例の撮像光学系３０は、上記撮像光学系２０と同様に、前群Ｇｆの第１群Ｇ１を構成する第１レンズＬ３１及び第２レンズＬ３２の各面を非球面形状とした例である。撮像光学系３０は、物体側から順に、前群Ｇｆ、絞りＳＴ、赤外線カットフィルタＰ１、後群Ｇｒ、カバープレートＰ２が配されている。
【００３２】
前群Ｇｆは、物体側から順に、第１レンズＬ３１〜第３レンズＬ３３からなり、第１レンズＬ３１及び第２レンズＬ３２は第１群Ｇ１を構成し、第３レンズＬ３３は第２群Ｇ２として設けられている。後群Ｇｒは、複数の球面レンズからなり、物体側から順に、色収差を補正するための接合レンズを構成する第４レンズＬ３４及び第５レンズＬ３５と、第６レンズＬ３６〜第８レンズＬ３８とからなり、前群Ｇｆからの光を結像させる結像光学系を構成する。
【００３３】
上述のように第１レンズＬ３１及び第２レンズＬ３２は、各面が非球面形状であり、第１レンズＬ３１は、中央部が正の屈折力を、周辺部が負の屈折力を有し、第２レンズＬ３２は、中央部が負の屈折力を、周辺部が正の屈折力を有している。第１群Ｇ１は、全体として、第１レンズＬ３１に入射する平行光線の幅に対する第２群Ｇ２の最も物体側の面（第３レンズＬ３３の物体側のレンズ面）における平行光線の幅を、第１レンズＬ３１の中央部に小さな角度で入射する平行光線については狭め、周辺部に大きな角度で入射する平行光線については広げる屈折力を有する。撮像光学系３０の第１群Ｇ１は、全体として中央部に正の屈折力を有し、周辺部に負の屈折力を有するが、やはりこれに限らず、第１群Ｇ１が全体として、上記のように入射する平行光線に対する屈折力を有すればよい。第３レンズＬ３３は、負の屈折力をするものであり、両凹レンズを用いている。前群Ｇｆは、全体として負の屈折力を有している。
【００３４】
第４レンズＬ３４は、凹面を像側に向けた凹メニスカスレンズ、第５レンズＬ３５は、凸面を物体側に向けた平凸レンズ、第６レンズＬ３６は、両凸レンズ、第７レンズＬ３７及び第８レンズＬ３８は、いずれも凸面を物体側に向けた平凸レンズである。
【００３５】
上記の各例では、前群Ｇｆは、全体としての屈折力が負となるように構成されるが、中央部の屈折力が正、周辺部の屈折力が負となるように構成してもよい。このような構成にした場合、例えばより大きな倍率変化を作り出すことができる。
【００３６】
次に、上記実施形態に係る撮像光学系の数値実施例１〜３について説明する
【００３７】
［数値実施例１］
上記撮像光学系１０のレンズデータを表１に示す。表１中の「面番号」は、物体側から順に構成要素の面に付した番号である。面番号に付した「＊」は、その面が非球面であることを示している。「曲率半径」の欄には、各面の曲率半径を、「面間隔」の欄には、各面の光軸上における次の面との間のレンズ厚みあるいは空気間隔をそれぞれ示している。曲率半径及び面間隔の単位は「ｍｍ」である。「ｎｄ」の欄には、各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、「νｄ」の欄には、各光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。
【００３８】
表１の「Materials」の欄には、各光学要素の材料（ガラスまたは樹脂の種類）を示す。「Materials」の欄中の「E48R」は、「ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）Ｅ４８Ｒ」（日本ゼオン株式会社製）であってシクロオレフィンポリマー（COP）樹脂である。「OKP-1」は、大阪ガスケミカル株式会社の製品名であり光学用ポリエステル樹脂である。また、「S-LAL18」、「S-TIH11」、「S-PHM52」、「S-BSL7」は、株式会社オハラの製品名であり光学ガラスである。「B270(登録商標)」は、SCHOTT AG社製の硝材であり、これに薄膜を形成して赤外線カットフィルタＰ１とした。
【００３９】
【表１】
2020056849.tif 000003
【００４０】
レンズの非球面形状は、表２に示される円錐係数ｋ、非球面係数Ａ２、Ａ４、Ａ６・・・を用いて次の非球面式で表される。
【００４１】
【数１】
2020056849.tif 000004
【００４２】
上記式中の各値は次の通りである。
Ｚ：光軸方向のサグ量（ｍｍ）
ｓ:光軸からの距離（ｍｍ）
Ｃ：曲率（近軸曲率半径の逆数）
ｋ：円錐定数
Ａ４、Ａ６、Ａ８・・・：４次、６次、８次・・・の非球面係数
【００４３】
【表２】
2020056849.tif 000005
【００４４】
上記レンズデータに示される撮像光学系１０は、レンズ全長（第１レンズＬ１１の最前面から像面ＩＭまでの距離）が４７．７５ｍｍ，Ｆ値が３．５、全系焦点距離が１０．５ｍｍ、最大半画角が４７°、最大半画角における歪曲収差Ｄａが−８０％であった。また、全系焦点距離は、光軸近傍のものである。最大半画角からの焦点距離の換算値は１．０７ｍｍであり、中央部と周辺部で１０倍近い焦点距離の比となっている。すなわち、撮像光学系１０は、Ｆ値が３．５であり、夜間でも可視光カメラに装着できる非常に明るいレンズであり、また視野の中心部分は、周辺部の１０倍にも及び光学倍率が得られているものであった。このＦ値及び光学倍率については、後述する撮像光学系２０、３０の数値実施例２、３についても同様であった。
【００４５】
また、撮像光学系１０の像面湾曲と歪曲収差を図４にそれぞれ示す。図４では、Ｆ線（波長４３５．８ｎｍ）、ｄ線、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての像面湾曲を示してあり、実線がタンジェンシャル像面の像面湾曲を、破線がサジタル像面における像面湾曲を示している。また、歪曲収差は、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線はほぼ同じであったため１本の収差曲線のみを描いてある。
【００４６】
図４に示される像面湾曲と歪曲収差からわかるように、撮像光学系１０は、広角視野かつ意図的に大きな歪曲収差を作り出しているにもかかわらず、像面歪曲収差が小さく抑えられており，高倍率の視野中央部のみならず視野全体に渡って高い結像性能を実現している。
【００４７】
[数値実施例２]
上記撮像光学系２０のレンズデータを次の表３に示す。また、レンズの非球面形状は、表４に示される円錐係数ｋ、非球面係数Ａ２、Ａ４、Ａ６・・・を用いて上述の非球面式で表される。図５に撮像光学系２０の像面湾曲と歪曲収差を示す。表３、表４の項目、図５の像面湾曲と歪曲収差は、数値実施例１のものと同様に示してある。
【００４８】
【表３】
2020056849.tif 000006
【００４９】
【表４】
2020056849.tif 000007
【００５０】
表３中の「Materials」の欄の「S-LAM60」、「S-BSM4」は、株式会社オハラの製品名であり光学ガラスである。「BOROFLOAT（登録商標）」は、SCHOTT AG社製の硝材であり、これに薄膜を形成して赤外線カットフィルタＰ１とした。
【００５１】
上記レンズデータに示される撮像光学系２０は、レンズ全長（第１レンズＬ２１の最前面から像面ＩＭまでの距離）が５１．５４ｍｍ，Ｆ値が３．５、全系焦点距離が１０．５ｍｍ、最大半画角が４７°、最大半画角における歪曲収差Ｄａが−８０％であった。また、全系焦点距離は、光軸近傍のものであり、最大半画角からの焦点距離の換算値は、１．０７ｍｍであり、中央部と周辺部で１０倍近い焦点距離の比となっていた。
【００５２】
図５に示される像面湾曲と歪曲収差からわかるように、撮像光学系２０は、広角視野かつ意図的に大きな歪曲収差を作り出しているにもかかわらず、像面歪曲収差が小さく抑えられており，高倍率の視野中央部のみならず視野全体に渡って高い結像性能を実現している。
【００５３】
上記撮像光学系２０を用いて、８０ｍ前方の車両を撮像した画像を図６に示す。また、図７には、最大半画角が撮像光学系２０と同程度の通常の広角レンズを用い、図６の画像と同じ撮像位置から撮像した画像を示す。通常の広角レンズで撮像された画像は、大きな画角で広い範囲を撮像できているが、中央部の光学倍率が小さく中央の車両の像が非常に小さかった。このため、この画像は、例えば物体認識や精度の高い測距に用いるには不十分なものであった。これに対して、撮像光学系２０で撮像した画像では、通常の広角レンズの場合と同様に大きな画角で広い範囲が撮像されているが、中央の車両の像が大きく物体認識や精度の高い測距に用いるのに十分な大きさであり、十分な解像度が得られていた。図８は、撮像光学系２０により前方の車両とともに右前方４５度方向で１０ｍの距離にいる歩行者を撮像した画像である。撮像光学系２０では、その歩行者（画像中の円で囲む部分）を十分な大きさで、物体認識を確実にできる解像度で撮像できていた。
【００５４】
また、発明者は、上記のような撮像光学系２０を装着した２台のカメラを用いて視差に基づく測距装置（ステレオカメラ）を構成したときに、１５０ｍ前方の物体について高精度な測距と同時に、左右あわせて９０度以上の広い画角の範囲内で実用的な測距を行えたことを確認している。
【００５５】
[数値実施例３]
上記撮像光学系３０のレンズデータを次の表５に示す。また、レンズの非球面形状は、表６に示される円錐係数ｋ、非球面係数Ａ２、Ａ４、Ａ６・・・を用いて上述の非球面式で表される。図９に撮像光学系３０の像面湾曲と歪曲収差を示す。表５、表６の項目、図９の像面湾曲と歪曲収差は、数値実施例１のものと同様に示してある。
【００５６】
【表５】
2020056849.tif 000008
【００５７】
【表６】
2020056849.tif 000009
【００５８】
表５中の「Materials」の欄の「S-TIH14」は、株式会社オハラの製品名であり光学ガラスである。「N-BK7」は、SCHOTT AG社製の硝材である。実施例２と同様に、「BOROFLOAT（登録商標）」に薄膜を形成して赤外線カットフィルタＰ１とした。
【００５９】
上記レンズデータに示される撮像光学系３０は、レンズ全長（第１レンズＬ３１の最前面から像面ＩＭまでの距離）が５１．０６ｍｍ，Ｆ値が３．５、全系焦点距離が１０．５ｍｍ、最大半画角が４７°、最大半画角における歪曲収差Ｄａが−８０％であった。また、全系焦点距離は、光軸近傍のものであり、最大半画角からの焦点距離の換算値は、１．０７ｍｍであり、中央部と周辺部で１０倍近い焦点距離の比となっていた。
【００６０】
図９に示される像面湾曲と歪曲収差からわかるように、撮像光学系３０は、広角視野かつ意図的に大きな歪曲収差を作り出しているにもかかわらず、像面歪曲収差が小さく抑えられており，高倍率の視野中央部のみならず視野全体に渡って高い結像性能を実現している。
【符号の説明】
【００６１】
１０、２０、３０  撮像光学系
Ｇｆ  前群
Ｇｒ  後群
Ｇ１  第１群
Ｇ２  第２群
ＳＴ  絞り
Ｌ１１〜Ｌ１７、Ｌ２１〜Ｌ２８、Ｌ３１〜Ｌ３８  レンズ
【図１】
2020056849.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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