(57)【要約】【課題】  光学系を適切に設定することによって、コンパクトな光学系の構成で、撮像素子上に結像する像の歪曲、台形歪み、像面倒れ等を良好に補正しつつ、良好な画質及び所望の画角を確保すること。【解決手段】  車両に搭載されて車両の内部または外部を撮像する車載カメラ用光学系において、前記車載カメラ用光学系は、４枚のレンズと絞りとで構成されており、絞り中心で、かつ絞り面に対して垂直に通過する光路の経路を基準軸とするとき、少なくとも１つのレンズ面が前記基準軸に対して傾き偏心又は平行偏心していることで像の歪曲、台形歪み、像面倒れ等を良好に補正することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内部または外部を撮像する車載カメラ用光学系であって、
４枚のレンズと絞りとで構成され、
前記絞りの開口中心で、かつ絞り面に対して垂直に通過する光路の経路を基準軸とするとき、前記レンズの少なくとも１つのレンズ面が前記基準軸に対して傾き偏心および／もしくは平行偏心していることを特徴とする車載カメラ用光学系。
【請求項２】
前記４枚のレンズの各レンズ面は全て各光軸に対して回転対称な面形状により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載カメラ用光学系。
【請求項３】
前記傾き偏心しているレンズ面と基準軸とのなす角度をθとしたとき、
−５°  ≦  θ  ≦  ＋５°
を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の車載カメラ用光学系。
【請求項４】
前記平行偏心しているレンズ面の光軸と基準軸とのずれ量をｄｙとしたとき、
−１．０  ＜  ｄｙ  ＜  １．０
を満足することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項５】
前記４枚のレンズのレンズ面のうち、少なくとも１面に非球面を有することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項６】
前記４枚のレンズのうち、少なくとも１枚はプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項７】
前記光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、絞り、正の屈折力の第４レンズとで構成され、前記第１レンズはガラスレンズであることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項８】
前記第１レンズは物体側に凸となるメニスカス形状のレンズであることを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項９】
前記光学系は画像を電気信号に変換する撮像素子に像を結像することを対象にした撮像光学系であり、前記撮像素子の長辺方向の画角をωHとするとき、
ωH  ＞  １１０°
を満足することを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項１０】
前記第１レンズを構成する材料のｄ線に対するアッベ数が３５以上に、前記第３レンズを構成する材料のｄ線に対するアッベ数が４０以下に、それぞれ設定されることを特徴とする請求項１〜９いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項１１】
前記第１レンズの焦点距離をｆ１、全系の焦点距離をｆとするとき、
―６．５  ＜  ｆ１／ｆ  ＜  ―３．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜１０いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項１２】
前記第２レンズの焦点距離をｆ２、全系の焦点距離をｆとするとき、
―３．０  ＜  ｆ２／ｆ  ＜  ―１．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜１１いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【請求項１３】
前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、全系の焦点距離をｆとするとき、
２．０  ＜  ｆ３／ｆ  ＜  ４．０
１．５  ＜  ｆ４／ｆ  ＜  ３．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜１２いずれかに記載の車載カメラ用光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に車載カメラで固体撮像素子を用いて路面などを斜め方向から撮像するカメラに好適なものに関し、特に車両後方を視認する広角光学系を適用する車載カメラ用光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載カメラを車両のリアトランク部等に後ろ向きに設置し、この車載カメラから得られた車両後方の撮像画像を運転者に提示する運転支援装置が普及し始めている。
【０００３】
図１８は車両に取り付けられた従来の車載カメラの光学系構成図で、撮像光学系と撮像素子の関係及び路面と車載カメラの関係を表している。
【０００４】
図１８において、Ｇ０は撮像光学系、ＩＰは撮像光学系Ｇ０によって結像させる像面であり、ここに画像を電気信号を変換する撮像素子を備えている。Ｍはカメラ本体、Ｒは撮像対象の路面である。撮像光学系Ｇ０の構成は絞りＳＰと諸収差を良好に補正するために複数のレンズＬｎを配置しており、複数のレンズＬｎは絞りＳＰ中心で、かつ絞りＳＰ面に対して垂直に通過する光路の経路を基準軸Ｋとするとき、基準軸Ｋに光軸を合致させた共軸光学系の構成にするのが基本である。
【０００５】
また車載カメラ用の撮像光学系Ｇ０は広範囲の被写体の画像を得るべく、非常に広い画角を有する超広角光学系が提案されている。（例えば特許文献１，２，３）
また路面Ｒと従来の撮像光学系Ｇ０の基準軸Ｋとが垂直でなく傾きを有した状態で撮像する場合、撮像光学系Ｇ０が理想的なものであっても得られた画像にはアオリによる歪みが発生する。
【０００６】
このアオリによる歪みは撮像光学系Ｇ０の撮像画角が広画角になる程顕著になり、このアオリによる歪みの発生を防止することのできる光学系として、例えばプロジェクターなどに用いる投射光学系において、自由曲面などを用いた光学系による歪みの発生を防止する方法が種々提案されている。また画像処理によってアオリによる歪みの低減を行うことができる方法も種々提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１９５１６１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０７６７４号公報
【特許文献３】特開２００４−０２９２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画像処理を用いたアオリによる歪みの低減を行うと、車載用カメラでは動画として常に画像を撮像し続けるものであるため、画像処理にかかる負担が大きくなる。さらに画像処理を行うとその分画質が劣化してしまうため、運転者が車両後方の状況を正しく掴むことが困難となる。
【０００８】
一方、自由曲面を用いた光学系はアオリによる歪みを画質の劣化なく補正することが可能だが、回転対称系でないレンズ及び鏡面を製作することが難しく、コストも高くなる。また車載用カメラの場合、アオリによる歪みを完全に除去してしまうと画像に違和感を生じてしまい、運転者が車両後方の状況を正しく掴むことが困難となる。
【０００９】
また、特許文献１及び２、３に記載するような基準軸Ｋに対して複数のレンズの光軸を合致させた共軸光学系では製作は比較的容易だが、アオリによる歪みの除去が行えていないため運転者が車両後方の状況を正しく掴むことが困難となる。
【００１０】
本発明では、これら従来例の問題点を踏まえた上で、光学系の量産性を考慮した構成にすると共に、車載用カメラの観点から求められる光学系のコンパクト化を実現し、しかも所望の歪み補正を光学系で実現し、かつ良好な画質及び所望の画角を確保する車載カメラ用光学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】
上記目的を達成するために本発明の車載カメラ用光学系は、４枚のレンズと絞りとで構成されており、絞りの開口中心で、かつ絞り面に対して垂直に通過する光路の経路を基準軸とするとき、少なくとも１つのレンズ面が前記基準軸に対して傾き偏心およびもしくは平行偏心していることを要旨とする。
【００１２】
好適には、前記車載カメラ用光学系を構成する４枚のレンズの各レンズ面は全て各光軸に対して回転対称な面形状により形成されている。
【００１３】
好適には、前記傾き偏心しているレンズ面と基準軸とのなす角度をθとしたとき、
−５°  ≦  θ  ≦  ＋５°
を満足する。
【００１４】
好適には、前記平行偏心しているレンズ面の光軸と基準軸とのずれ量をｄｙとしたとき、
−１．０  ＜  ｄｙ  ＜  １．０
を満足する。
【００１５】
好適には、前記４枚のレンズのレンズ面のうち、少なくとも１面に非球面を有する。
【００１６】
好適には、前記４枚のレンズのうち、少なくとも１枚はプラスチックレンズを有する。
【００１７】
好適には、前記光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、絞り、正の屈折力の第４レンズとで構成され、前記第１レンズはガラスレンズである。
【００１８】
好適には、前記第１レンズは物体側に凸となるメニスカス形状のレンズである。
【００１９】
好適には、前記レンズは画像を電気信号に変換する撮像素子に像を結像することを対象にした撮像レンズであり、前記撮像素子の長辺方向の画角をωHとするとき、
ωH  ＞  １１０°
を満足する。
【００２０】
好適には、前記第１レンズを構成する材料のｄ線に対するアッベ数が３５以上に、前記第３レンズを構成する材料のｄ線に対するアッベ数が４０以下に、それぞれ設定されることを特徴とする。
【００２１】
好適には、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、全系の焦点距離をｆとするとき、
―６．５  ＜  ｆ１／ｆ  ＜  ―３．０
なる条件を満足する。
【００２２】
好適には、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、全系の焦点距離をｆとするとき、
―３．０  ＜  ｆ２／ｆ  ＜  ―１．０
なる条件を満足する。
【００２３】
好適には、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、全系の焦点距離をｆとするとき、
２．０  ＜  ｆ３／ｆ  ＜  ４．０
１．５  ＜  ｆ４／ｆ  ＜  ３．０
なる条件を満足することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光学系のコンパクト化を図りつつ、所望の歪み補正を光学系で実現し、かつ良好な画質及び所望の画角が得られる車載カメラ用光学系を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を用いて本発明の撮像光学系及びそれを用いた車載カメラの実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、絞り面に対して垂直に通過する光路の経路（基準軸Ｋ）をＺ軸とする３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を定義したときに、Ｚ軸（基準軸Ｋ）を通るＹＺ平面で縦断した断面図、図２はその座標系におけるＺ軸（基準軸Ｋ）を通るＸＺ平面で縦断した断面図ある。なお、Ｘ軸方向は後述する像面ＩＰの長辺方向に相当し、Ｙ軸方向はその短辺方向に相当する。図３は本実施形態１の撮像光学系の横収差図である。図４は本実施形態１の撮像光学系の歪曲状態の説明図である。本実施形態１は焦点距離１．２２ｍｍ、Ｆナンバー３．０、光軸から撮像面における最大像高は２．３０ｍｍの撮像光学系である。
【００２７】
図５は、絞り面に対して垂直に通過する光路の経路（基準軸Ｋ）をＺ軸とする３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を定義したときに、Ｚ軸（基準軸Ｋ）を通るＹＺ平面で縦断した断面図、図６はその座標系におけるＺ軸（基準軸Ｋ）を通るＸＺ平面で縦断した断面図ある。なお、Ｘ軸方向は後述する像面ＩＰの長辺方向に相当し、Ｙ軸方向はその短辺方向に相当する。図７は本実施形態２の撮像光学系の横収差図である。図８は本実施形態２の撮像光学系の歪曲状態の説明図である。本実施形態２は焦点距離１．５６ｍｍ、Ｆナンバー２．９、光軸から撮像面における最大像高は２．３０ｍｍの撮像光学系である。
【００２８】
図９は、絞り面に対して垂直に通過する光路の経路（基準軸Ｋ）をＺ軸とする３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を定義したときに、Ｚ軸（基準軸Ｋ）を通るＹＺ平面で縦断した断面図、図１０はその座標系におけるＺ軸（基準軸Ｋ）を通るＸＺ平面で縦断した断面図ある。なお、Ｘ軸方向は後述する像面ＩＰの長辺方向に相当し、Ｙ軸方向はその短辺方向に相当する。図１１は本実施形態３の撮像光学系の横収差図である。図１２は本実施形態３の撮像光学系の歪曲状態の説明図である。本実施形態３は焦点距離１．５０ｍｍ、Ｆナンバー２．３、光軸から撮像面における最大像高は２．３０ｍｍの撮像光学系である。
【００２９】
図１３は、絞り面に対して垂直に通過する光路の経路（基準軸Ｋ）をＺ軸とする３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を定義したときに、Ｚ軸（基準軸Ｋ）を通るＹＺ平面で縦断した断面図、図１４はその座標系におけるＺ軸（基準軸Ｋ）を通るＸＺ平面で縦断した断面図ある。なお、Ｘ軸方向は後述する像面ＩＰの長辺方向に相当し、Ｙ軸方向はその短辺方向に相当する。図１５は本実施形態４の撮像光学系の横収差図である。図１６は本実施形態４の撮像光学系の歪曲状態の説明図である。本実施形態４は焦点距離１．５０ｍｍ、Ｆナンバー２．７、光軸から撮像面における最大像高は２．３０ｍｍの撮像光学系である。
【００３０】
本実施形態１〜４の光学系断面図において、左方は被写体側（物体側）で、右方が像側（結像面側）である。光学系断面図において、Ｇ０は撮像光学系であり、物体側に凸となるメニスカス形状のガラスレンズである第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４の複数のレンズからなっている。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間の光路中に位置している。
【００３１】
各実施形態において、Ｒは路面であり被写体側に位置しており、撮像光学系Ｇ０及び基準軸Ｋは路面Ｒに対してＹ方向に傾いて取り付けている。Ｇは水晶ローパスフィルターや撮像素子を保護する保護ガラス、赤外カットフィルター等に対応して設計上設けられたガラスブロックである。ＩＰは像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の画像を電機信号に変換する固体撮像素子の感光面が配置される。
【００３２】
横収差図はｄ線（587.56nm）及びｇ線(435.835nm)を表示しており、図１７に示すように、像面ＩＰの撮像領域の複数の点Ｆ１〜Ｆ７において、路面Ｒから像面ＩＰに光線を追跡したときのものである。評価対象点Ｆ１は、像面ＩＰに対してその像面ＩＰの中心点とし、評価対象点Ｆ２〜Ｆ７は、Ｆ１を原点とする２次元座標系（ｘ、ｙ）を定義した場合において、第１象限及び第３象限に属する受光領域の対角位置を直線で結んだときに、原点Ｆ１を中心とした像面ＩＰの短辺方向を結ぶ接円と交わる位置をＦ２、Ｆ３とし、原点Ｆ１を中心として像面ＩＰの長辺方向を結ぶ接円と交わる位置をＦ４、Ｆ５とし、原点Ｆ１を中心として像面の対角位置を結ぶ接円と交わる位置をＦ６、Ｆ７とした点である。
【００３３】
歪曲収差は路面Ｒから像面ＩＰに光線を追跡したときの投影像そのものを示している。
【００３４】
無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは、本実施形態ではパンフォーカスの位置で固定しており、撮像光学系Ｇ０の繰り出しは行っていないが、撮像光学系Ｇ０を物体側へ繰り出すまたは撮像光学系Ｇ０を構成する複数のレンズの内、一部を繰り出すことによって行っても良い。
【００３５】
以下、本実施形態の撮像光学系の構成とその作用について説明する。
【００３６】
本実施形態の撮像光学系Ｇ０は、基準軸Ｋに対して少なくとも１つのレンズ面が傾き偏心または平行偏心している。このように構成することによって、路面Ｒと撮像光学系Ｇ０とが傾いていることで生じる台形歪みを適度に補正している。
【００３７】
そして撮像光学系Ｇ０は物体側から像側の順に、第１レンズL1は像側の面に比べて物体側の面の屈折力の絶対値が小さい物体側の面が凸形状でかつ像側の面が物体側に凸形状になるようなメニスカス形状のガラスレンズにより成っている。このように第１レンズＬ１をガラスレンズにすることで、車載カメラの厳しい環境性能を満足することができる。
【００３８】
また撮像光学系Ｇ０を構成する複数のレンズの全ての面は各々のレンズ面の光軸に対して回転対称の面形状により形成されている。このようにレンズ面を全て回転対称の面形状にすることで製造難易度を下げることができ、かつ精度良い光学系を作成することができ、結果として量産時の光学性能を良好にしている。
【００３９】
また本実施形態の撮像光学系Ｇ０には少なくとも１枚はプラスチックレンズを有している。プラスチックレンズはガラスレンズに比べて成型の安定性及び重量、コストの観点から優れているため、車載カメラの厳しい環境性能を満足できる限り使用したレンズ構成とした。またプラスチックレンズは成型のためローコストながら非球面化が容易である。
【００４０】
この非球面化が容易であるプラスチックレンズの特徴を活かして、本実施形態では撮像光学系Ｇ０を構成する複数のレンズのうち、少なくとも１面を非球面化し、良好な結像特性を得ている。
【００４１】
さらにプラスチックレンズは成型のため、量産時も繰り返し精度が高く、１枚のレンズを構成する物体側の面と像側の面との傾き偏心及び平行偏心を与えても安定した性能が得られる。本実施形態ではプラスチックレンズのゲートカット位置を基準としてＹ軸方向に傾き偏心及び平行偏心を与えている。
【００４２】
またガラスレンズに関しては、本実施形態では１枚のレンズでは偏心を与えていない光学系とし、レンズを保持する保持枠のレンズ当てつけ部を工夫することで偏心を与えている。具体的にはレンズの当てつけ部及び勘合部のＹ軸方向部分に接着テープを貼り、ガラスレンズを組み込むことで、レンズ単体でのＹ軸方向の傾き偏心及び平行偏心を与えている。
【００４３】
尚、今回は保持枠に接着テープを貼り付けて偏心を発生させたが、保持枠を樹脂材で構成し、金型の作製時にあらかじめ偏心を持たせる保持枠としても良い。
【００４４】
またプラスチックレンズもガラスレンズ同様にレンズを保持する保持枠による偏心を持たせる構成にしても良い。
【００４５】
さらにガラスレンズもプラスチックレンズ同様に成型品とし、型自身に傾き偏心及び平行偏心を与えても良い。
【００４６】
以上のように、各レンズを所望の偏心位置と収差補正とを両立するレンズ構成とすることにより、良好な性能を保ちつつ、台形歪みなどの路面Ｒと撮像光学系Ｇ０とが傾いていることで発生する、所望アオリによる諸収差を良好に補正している。
【００４７】
更に本実施形態の撮像光学系Ｇ０では、最適な車載カメラとして構成するため、また諸収差を良好に補正するために、次の諸条件を満足している。
【００４８】
（１−１）以下は諸収差を良好に補正するために好ましい条件である。
−５°  ＜  θ  ＜  ＋５°    ・・・（条件式１）
ここで、θは基準軸Ｋに対して傾き偏心を生じているレンズ面と基準軸Ｋとのなす角度を示している。
【００４９】
条件式（１）は撮像光学系Ｇ０を構成する複数のレンズの傾き偏心量を規定する式である。条件式（１）の上限値を超えて傾き偏心を行うと、像面ＩＰの周辺像高での諸収差の補正が困難となり、さらには光学系のコンパクト化の観点からもレンズとレンズとの間にスペースを広く設ける必要があることから好ましくない。同様に下限値を超えても、上限値同様好ましくない。
【００５０】
（１−２）以下は諸収差を良好に補正するために好ましい条件である。
−０．１  ＜  ｄｙ  ＜  ０．１    ・・・（条件式２）
ここで、ｄｙは基準軸Ｋに対して平行偏心を生じているレンズ面の光軸と基準軸Ｋとのずれ量を示している。
【００５１】
条件式（２）は撮像光学系Ｇ０を構成する複数のレンズのずれ量を規定する式である。条件式（２）の上限値を超えて基準軸Ｋから平行偏心を行うと、像面ＩＰの周辺像高での諸収差の補正が困難となり、さらには光学系のコンパクト化の観点からも基準軸Ｋからずれ量が大きいと、回転対称のレンズ形状を配置する撮像光学系Ｇ０としてXY平面上にスペースを広く設ける必要があることから好ましくない。同様に下限値を超えても、上限値同様好ましくない。
【００５２】
（１−３）以下は最適な車載カメラとしての構成に好ましい条件である。
ωＨ  ＞  １１０°            ・・・（条件式３）
ここで、ωＨは像面ＩＰの長辺方向の画角を示している。
【００５３】
条件式（３）は撮像光学系Ｇ０の水平画角に関する式である。条件式（３）の下限値を超えて水平画角が狭まると、車載カメラとして車両後方の運転者の視界から死角となる領域をカバーできなくなり、車載カメラとして好ましくない。
【００５４】
さらに好ましくは、条件式（３）の数値範囲を、以下の条件式（３ａ）のように設定することにより、車載カメラとしてより好ましい撮影範囲を確保することが可能となる。
ωＨ  ＞  １１５°            ・・・（条件式３a）
（１−４）以下は光学系の良好な収差補正のために好ましい条件である。
ν１  ＞  ３５．０            ・・・（条件式４）
ν３  ＜  ４０．０            ・・・（条件式５）
ここで、ν１は第１レンズL１の材料のアッベ数を、ν３は第３レンズL３の材料のアッベ数をそれぞれ示している。
【００５５】
条件式（４）は第１レンズＬ１の材料のアッベ数を規定する式である。条件式（４）の下限値を超えてアッベ数が小さくなると色収差、特に倍率色収差を補正するのが困難となるので好ましくない。
【００５６】
また、条件式（５）は第３レンズＬ３の材料のアッベ数を規定する式である。条件式（５）の上限値を超えてアッベ数が大きくなると条件式（４）と同様に倍率色収差を補正するのが困難となるので好ましくない。
【００５７】
さらに好ましくは、条件式（４）、条件式（５）の数値範囲を、以下の条件式（４ａ）、（５ａ）のように設定することにより、光学系の良好な収差補正、特に色収差の補正が可能となる。
ν１  ＞  ４０．０            ・・・（条件式４）
ν３  ＜  ３２．０            ・・・（条件式５）
（１−５）以下は小型化を図りつつ、光学系の良好な収差補正のために好ましい条件である。
−６．５  ＜  ｆ１／ｆ  ＜  −３．０  ・・・（条件式６）
ここで、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離を、ｆは撮像レンズＧ０の焦点距離を示している。
【００５８】
条件式（６）は第１レンズＬ１の屈折力を規定する式である。条件式（６）の上限値を超えて第１レンズＬ１の屈折力が強くなると諸収差が増大し、補正困難となるので好ましくない。一方、条件式（６）の下限値を超えると、第１レンズＬ１の屈折力が弱まり、光学系が大きくなってしまうため光学系の小型化を狙うには好ましくない。
【００５９】
さらに好ましくは、条件式（６）の数値範囲を、以下の条件式（６ａ）のように設定することにより、低コスト化を維持しつつ、小型化したより光学性能の高い撮像光学系Ｇ０を形成することが可能となる。
−６．２  ＜  ｆ１／ｆ  ＜  −３．５  ・・・（条件式６ａ）
（１−６）以下は製造を容易にしつつ、光学系の良好な収差補正のために好ましい条件である。
−３．０  ＜  ｆ２／ｆ  ＜  −１．０  ・・・（条件式７）
ここで、ｆ２は第２レンズＬ２の焦点距離を、ｆは撮像光学系Ｇ０の焦点距離を示している。
【００６０】
条件式（７）は第２レンズＬ２の屈折力を規定する式である。条件式（７）の上限値を超えて第２レンズＬ２の屈折力が強くなると第２レンズＬ２を構成する面の形状がきつくなり、レンズの光軸付近とコバ付近とでの偏肉比が大きくなるので製造が困難となるので好ましくない。一方、条件式（７）の下限値を超えると、第２レンズＬ２の屈折力が弱まり、車載カメラとして好ましい撮影範囲を確保することが困難となり、また諸収差の補正が困難となるので好ましくない。
【００６１】
さらに好ましくは、条件式（７）の数値範囲を、以下の条件式（７ａ）のように設定することにより、低コスト化を維持しつつ、小型化したより光学性能の高い撮像光学系Ｇ０を形成することが可能となる。
−２．８  ＜  ｆ２／ｆ  ＜  −１．５  ・・・（条件式７a）
（１−７）以下は小型化を図りつつ、光学系の良好な収差補正のために好ましい条件である。
２．０  ＜  ｆ３／ｆ  ＜  ４．０      ・・・（条件式８）
１．５  ＜  ｆ４／ｆ  ＜  ３．０      ・・・（条件式９）
ここで、ｆ３は第３レンズＬ３の焦点距離を、ｆ４は第４レンズＬ４の焦点距離を、ｆは撮像光学系Ｇ０の焦点距離を示している。
【００６２】
条件式（８）は第３レンズＬ３の屈折力を規定する式である。条件式（８）の下限値を超えて第３レンズＬ３の屈折力が強くなると諸収差が増大し、補正困難となるので好ましくない。一方、条件式（８）の上限値を超えると、第３レンズＬ３の屈折力が弱まり、光学系が大きくなってしまうため光学系の小型化を狙うには好ましくない。
【００６３】
また条件式（９）は第４レンズＬ４の屈折力を規定する式である。条件式（９）の下限値を超えて第４レンズＬ４の屈折力が強くなると諸収差が増大し、補正困難となるので好ましくない。一方、条件式（９）の下限値を超えると、第４レンズＬ４の屈折力が弱まり、光学系が大きくなってしまうため光学系の小型化を狙うには好ましくない。
【００６４】
さらに好ましくは、条件式（８）、条件式（９）の数値範囲を、以下の条件式（８ａ）、（９ａ）のように設定することにより、小型化したより光学性能の高い撮像光学系Ｇ０を形成することが可能となる。
２．１  ＜  ｆ３／ｆ  ＜  ３．６      ・・・（条件式８ａ）
１．９  ＜  ｆ４／ｆ  ＜  ２．４      ・・・（条件式９ａ）
以下に、実施形態１〜４にそれぞれ対応する数値実施例１〜４の数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは第ｉ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間隔、ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。また、最も像側の２面は水晶ローパスフィルター、保護ガラス等に相当し、設計上設けられたガラスブロックＧである。また、非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき
【００６５】
【数１】
2010032813.tif 000003
で表される。但しＲは近軸曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは非球面係数、Ｋは円錐定数である。
【００６６】
数値実施例１
単位  ｍｍ
・面データ
i          ｒ            ｄ            ｎ          ν
物体面:              ∞          1000
1:         9.000        0.700         1.729        54.7
2:         3.250        2.513
3*:         7.855        0.700         1.530        56.2
4*:         0.957        0.557
5*:         1.645        2.536         1.585        29.9
6*:       -23.475        0.678
7(絞り):         ∞         0.306
8*:      -159.311        1.825         1.530        56.2
9*:        -1.282        0.100
10:          ∞          0.800         1.516        64.1
11:          ∞          2.130
像面:          ∞
*は非球面
・非球面係数
面番号     Ｋ            Ａ               Ｂ             Ｃ               Ｄ
3:   0.108449     -1.47047E-02     1.23042E-03   -3.10467E-05      0.00000E-00
4:  -1.227204     -2.23468E-02     2.46992E-03   -3.04906E-04      0.00000E-00
5:  -0.373666     -9.00445E-03     2.69101E-03   -5.74808E-04      0.00000E-00
6:  -0.003557      5.95947E-02     6.02822E-03    6.69641E-03      0.00000E-00
8:  -0.000005     -9.42488E-02     2.60627E-01   -3.49066E-01      2.55122E-01
9:  -0.695912      1.36204E-02     1.46554E-02   -1.74114E-02      7.78431E-03
・偏心データ
dy(mm)         θ(度）
物体面: 0.000          15.000
1:      0.222           5.000
2:      0.222           5.000
3:      0.036           1.156
4:      0.036           1.156
5:      0.013           0.990
6:      0.013           0.990
8:      0.000           0.424
9:      0.000           0.424
像面:  -0.060          -1.123
・各種データ
焦点距離      1.22mm
Fナンバー     3.0
対角画角      133.0°
水平画角（ωH）      118.0°
像高          2.3mm
光学系全長    12.8mm
BF            2.130mm
数値実施例２
単位  ｍｍ
・面データ
i          ｒ            ｄ            ｎ          ν
物体面:     ∞          1000
1:        74.869        0.700         1.729        54.7
2:         3.997        2.089
3*:       119.680        0.700         1.530        56.2
4*:         1.389        0.774
5*:         2.576        2.461         1.585        29.9
6*:        -5.011        1.905
7(絞り):         ∞         0.359
8*:       19.867         2.116         1.530        56.2
9*:        -2.113        0.445
10:          ∞          1.200         1.516        64.1
11:          ∞          2.280
像面:          ∞
*は非球面
・非球面係数
面番号     Ｋ            Ａ               Ｂ             Ｃ               Ｄ
3:  -0.000054     -2.81065E-03    -8.93747E-06    3.80764E-06      0.00000E-00
4:  -0.987371     -2.22110E-02     1.43212E-04    9.86381E-06      0.00000E-00
5:  -1.666208      3.76482E-04    -1.07876E-04   -3.77328E-06      0.00000E-00
6:  -1.287996      4.30013E-03     1.33200E-05    6.20831E-06      0.00000E-00
8:  -0.000474     -2.63407E-02     2.69851E-02   -2.37727E-02      1.24498E-02
9:   0.127602      1.68673E-02     2.12467E-03   -8.64006E-04      5.69840E-04
・偏心データ
dy(mm)         θ(度）
物体面: 0.000          30.000
1:      0.598           0.694
2:      0.598           0.694
3:      0.353          -3.260
4:      0.304          -3.698
5:      0.468          -5.000
6:     -0.045          -3.289
8:     -0.032          -5.000
9:     -0.115          -1.743
像面:  -0.347          -2.883
・各種データ
焦点距離      1.56mm
Fナンバー     2.9
対角画角      172.6°
水平画角（ωH）      125.2°
像高          2.3mm
光学系全長    15.0mm
BF            2.280mm
数値実施例３
単位  mm
・面データ
i          ｒ            ｄ            ｎ          ν
物体面:         ∞          1000
1:        12.564        0.700         1.883        40.8
2:         4.310        2.787
3*:        -3.615        0.700         1.530        56.2
4*:         5.614        0.973
5:         9.580        1.616         1.946        18.0
6:        -9.580        1.762
7(絞り):         ∞         1.027
8*:         7.140        1.885         1.530        56.2
9*:        -2.093        0.100
10:          ∞          1.200         1.516        64.1
11:          ∞          2.250
像面:          ∞
*は非球面
・非球面係数
面番号     Ｋ            Ａ               Ｂ             Ｃ               Ｄ
3: -36.309673     -3.34179E-03     5.24219E-04    -2.72826E-05     4.94037E-07
4:   3.145569      3.37921E-02    -1.01913E-02     1.83819E-03    -1.22656E-04
8:  -4.347978     -2.59443E-02     1.17891E-03     6.90123E-04     2.21338E-04
9:  -0.096471      6.08078E-03     2.17358E-03    -1.80014E-03     4.88195E-04
・偏心データ
dy(mm)         θ(度）
物体面: 0.000          30.000
1:     -0.945           3.854
2:     -0.081          -0.072
3:      0.150           1.298
4:      0.065          -0.217
5:      0.395           0.678
6:     -0.156           1.435
8:     -0.002          -0.717
9:      0.021           0.551
・各種データ
焦点距離      1.50mm
Fナンバー     2.3
対角画角      164.2°
水平画角（ωH）      135.6°
像高          2.3mm
光学系全長    15.0mm
BF            2.250mm
数値実施例４
単位  ｍｍ
・面データ
i          ｒ            ｄ            ｎ          ν
物体面:         ∞          1000
1:        19.921        0.700         1.516        64.1
2:         3.500        2.683
3*:        -1.829        0.700         1.530        56.2
4*:         4.511        0.416
5:         2.699        2.300         1.846        23.8
6:          ∞          0.762
7(絞り):         ∞         0.664
8*:        16.576        1.964         1.530        56.2
9*:        -1.617        0.100
10:          ∞          1.200         1.516        64.1
11:          ∞          2.253
像面:          ∞
*は非球面
・非球面係数
面番号     Ｋ            Ａ               Ｂ             Ｃ               Ｄ
3:  -9.847877      1.51742E-02    -3.04650E-03     2.93484E-04    -1.12643E-05
4:   0.396006      1.12168E-01    -3.19191E-02     6.88842E-03    -6.14606E-04
8:   0.622705     -7.31563E-02     5.76600E-02    -5.99749E-02     1.79041E-02
9:  -0.613332      7.79421E-03    -1.28442E-02     6.26307E-03    -1.63430E-03
・偏心データ
dy(mm)         θ(度）
物体面: 0.000          30.000
1:      0.174          -0.685
2:      0.174          -0.685
3:      0.034           0.048
4:      0.034           0.048
5:      0.035           0.224
6:      0.035           0.224
8:      0.010           0.045
9:      0.010           0.045
・各種データ
焦点距離      1.50mm
Fナンバー     2.7
対角画角      164.4°
水平画角（ωH）      133.2°
像高          2.3mm
光学系全長    13.8mm
BF            2.253mm
【００６７】
以上説明した本実施形態の撮像光学系によれば、固体撮像素子を用いた撮影系、特に路面などを斜め方向から撮像する車載カメラに好適であり、高い光学性能が求められ、かつ違和感のない超広角画像の出力に適した撮像光学系が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態１の撮像光学系のＹＺ方向の光学系断面図である。
【図２】本実施形態１の撮像光学系のＸＺ方向の光学系断面図である。
【図３】本実施形態１の撮像光学系の収差図である。
【図４】本実施形態１の撮像光学系のアオリを含む歪曲の説明図である。
【図５】本実施形態２の撮像光学系のＹＺ方向の光学系断面図である。
【図６】本実施形態２の撮像光学系のＸＺ方向の光学系断面図である。
【図７】本実施形態２の撮像光学系の収差図である。
【図８】本実施形態２の撮像光学系のアオリを含む歪曲の説明図である。
【図９】本実施形態３の撮像光学系のＹＺ方向の光学系断面図である。
【図１０】本実施形態３の撮像光学系のＸＺ方向の光学系断面図である。
【図１１】本実施形態３の撮像光学系の収差図である。
【図１２】本実施形態３の撮像光学系のアオリを含む歪曲の説明図である。
【図１３】本実施形態４の撮像光学系のＹＺ方向の光学系断面図である。
【図１４】本実施形態４の撮像光学系のＸＺ方向の光学系断面図である。
【図１５】本実施形態４の撮像光学系の収差図である。
【図１６】本実施形態４の撮像光学系のアオリを含む歪曲の説明図である。
【図１７】本実施形態の撮像光学系の収差図の評価対象点Ｆ１〜Ｆ７の設定方法を説明するための図である。
【図１８】従来の車載カメラの光学系構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ｇ０  撮像光学系
Ｌ１  第１レンズ
Ｌ２  第２レンズ
Ｌ３  第３レンズ
Ｌ４  第４レンズ
ＳＰ  開口絞り
ＩＰ  像面
Ｇ  ガラスブロック
Ｋ  基準軸
Ｒ  路面（物体面）
Ｌｎ  複数のレンズ
Ｍ  カメラ本体
【図１】
2010032813.tif 000004
【図２】
2010032813.tif 000005
【図３】
2010032813.tif 000006
【図４】
2010032813.tif 000007
【図５】
2010032813.tif 000008
【図６】
2010032813.tif 000009
【図７】
2010032813.tif 000010
【図８】
2010032813.tif 000011
【図９】
2010032813.tif 000012
【図１０】
2010032813.tif 000013
【図１１】
2010032813.tif 000014
【図１２】
2010032813.tif 000015
【図１３】
2010032813.tif 000016
【図１４】
2010032813.tif 000017
【図１５】
2010032813.tif 000018
【図１６】
2010032813.tif 000019
【図１７】
2010032813.tif 000020
【図１８】
2010032813.tif 000021