(57)【要約】【課題】３枚のレンズから構成されたレンズ群によって干渉フィルターへの光線の入射角度を０°に近づけることができるレンズ装置を提供すること。【解決手段】赤外線用のレンズ装置は、撮像素子に被写体像を結像させるための赤外線用レンズ装置であって、３枚のレンズから構成され、物体側より順に第1レンズは物体側に凸の正レンズ、第２レンズは物体側凹の正レンズ、第３レンズは物体側に凸のレンズであり、前記第２レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値は、４５°以上７５°以下であり、前記第２レンズの像側のレンズ面の接線角度の最大値は、４５°以上７５°以下であり、前記第３レンズは、少なくとも1面が非球面であり、前記第３レンズの物体側のレンズ面は、有効径内に変曲点を持たず、前記第３レンズの接線角度の最大値は、１５°以上であることを特徴とする。【選択図】図１
2014167497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子に被写体像を結像させるための赤外線用レンズ装置であって
３枚のレンズから構成され、物体側より順に第1レンズは物体側に凸の正レンズ、第２レンズは物体側凹の正レンズ、第３レンズは物体側に凸のレンズであり、
前記第２レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値は、４５°以上７５°以下であり、
前記第２レンズの像側のレンズ面の接線角度の最大値は、４５°以上７５°以下であり、
前記第３レンズは、少なくとも1面が非球面であり、
前記第３レンズの物体側のレンズ面は、有効径内に変曲点を持たず、
前記第３レンズの物体側の接線角度の最大値は、１５°以上であることを特徴とする赤外線用レンズ装置。
【請求項２】
前記第１レンズはガラス材料であり、前記第２レンズ及び前記第３レンズは樹脂材料であることを特徴とする請求項１記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項３】
前期第２レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値が５５°以上であることを特徴とする請求項１記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項４】
前記第３レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値は、６０°以下であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項５】
前記第３レンズの物体面での面の焦点距離をf3r1(mm)とし、前記第１レンズから前記第３レンズ物体側面までの距離をＤ(mm)としたときに、以下の条件式を満足する請求項１又は３に記載の赤外線用レンズ装置。
1.0≦f3r3/Ｄ＜2.0
ただし、面の焦点距離は以下で表される。
f3r1  = (n3-1) * 1/R31      (mm)
ここで、
R31：第３レンズ物体側面の曲率半径（ｍｍ）
n3：第３レンズの屈折率
【請求項６】
前記第３レンズの焦点をf3(mm)、全系の焦点距離をf(mm)としたときに、以下の条件式を満足する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の赤外線用レンズ装置。
5 ＜|f3/f|
【請求項７】
前記第1レンズは物体側、像側共に球面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項８】
前記第１レンズの物体側面の面頂点と前記第１レンズの物体側面の端縁位置との間に絞りを配置することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項９】
前記第１レンズの像側面と前記第２レンズの物体側面の間に絞りを配置することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のうちのいずれかの項において、
前記第３レンズの像側に、近赤外域の特定波長帯域の光線を透過させる干渉フィルターと、撮像素子とをこの順に有することを特徴とする赤外線用レンズ装置。
【請求項１１】
前記特定波長帯域は、８００ｎｍ〜９００ｎｍであることを特徴とする請求項１０記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項１２】
前記撮像素子への主光線入射角度は１５度以下であり、像側テレセントリック性を有することを特徴とする請求項１０または１１記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項１３】
前記撮像素子への主光線入射角度は１０度以内であることを特徴とする請求項１１記載の赤外線用レンズ装置。
【請求項１４】
前記撮像素子への主光線入射角度は７．５度以内であることを特徴とする請求項１１記載の赤外線用レンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外域の特定波長帯域の光線を結像する赤外線用のレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に対して照明装置から赤外線を照射し、撮像素子を搭載する撮像モジュールによって対象物を撮像し、これにより得られた画像データに基づいて対象物までの距離を検出する距離センサや昼夜における車内での運転手を監視するモニタが知られている。このようなセンサに搭載される撮像モジュールは、対象物の反射光のうち照明装置が照射した赤外線の戻り光を透過させて撮像素子に導き、それ以外の波長帯域の光線を遮蔽するバンドパスフィルターを搭載するレンズ装置を備えているものがある。バンドパスフィルターは透明基板の表面に多層膜を形成してなる干渉フィルターである。赤外域の特定波長帯域の光線を透過させる干渉フィルターは、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５３７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
干渉フィルターには、この干渉フィルターへ入射する光線の入射角度が０°（垂直）から傾斜すると透過スペクトルが短波長側へシフトするという角度依存性がある。従って、予め設定した特定波長帯域の光線を撮像素子に到達させるためには、レンズ装置に搭載されたレンズ群によって、干渉フィルターへの光線の入射角度を０°に近づける必要がある。また撮像素子においても撮像素子への光線の入射角度を０°に近づける必要のある撮像素子が存在する。しかし、３枚のレンズから構成されたレンズ群によって干渉フィルターへの光線の入射角度を０°に近づけるレンズ装置は提案されていないのが現状である。
【０００５】
このような点に鑑みて、本発明の課題は、３枚のレンズから構成されたレンズ群によって干渉フィルター及び撮像素子への光線の入射角度を０°に近づけることができる赤外線用のレンズ装置を提供することにある。
【０００６】
さらに、本発明の課題は、車載用のレンズ装置においてはその環境温度がマイナス４０度程度から１２０程度の範囲で良好な画質が得られることが要求されており、これを満足するレンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の赤外線用のレンズ装置は、撮像素子に被写体像を結像させるための赤外線用レンズ装置であって、３枚のレンズから構成され、物体側より順に第1レンズは物体側に凸の正レンズ、第２レンズは物体側凹の正レンズ、第３レンズは物体側に凸のレンズであり、前記第２レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値は、４５°以上７５°以下であり、前記第２レンズの像側のレンズ面の接線角度の最大値は、４５°以上７５°以下であり、前記第３レンズは、少なくとも1面が非球面であり、前記第３レンズの物体側のレンズ面は、有効径内に変曲点を持たず、前記第３レンズの接線角度の最大値は、１５°以上であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、レンズ群は像側テレセントリック或いは像側テレセントリックに近い状態を備えるものとなり、レンズ群から射出される光線は光軸に対して平行或いは平行に近いものとなる。この結果、レンズ群の像側に配置された干渉フィルターへの光線の入射角度は０°（垂直）或いは０°に近いものとなるので、干渉フィルターにおいて透過スペクトルのシフトが発生することが防止或いは抑制される。また撮像素子への光線の入射角度は、平行平面板である干渉フィルターによっては前記光線の入射角度は変化しないため、干渉フィルターへの光線の入射角度と同じである。よって、本発明のレンズ装置によれば、透過波長帯域として干渉フィルターに予め設定されている近赤外域の特定波長帯域の光線を正確に透過させることができる。また、３枚のレンズからなるレンズ群によって像側テレセントリック或いは像側テレセントリックに近い状態を実現できるので、レンズ装置の全長が長くなることを抑制できる。なお、干渉フィルターへの光線の入射角度とは、干渉フィルターへ入射する光線とレンズ装置の光軸が交差する角度である。また、近赤外線とは、波長が７００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の光線である。
【０００９】
本発明において、第３レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより、像面湾曲などの諸収差を良好に保ちつつテレセントリック性を確保することが可能となる。
本発明において、前記第３レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値は、１５°以上とする。このようにすれば、第２レンズから射出された後に第３レンズの物体側のレンズ面へ入射する光線の入射角度がレンズ面の外周側で大きくなる。この結果、当該レンズ面の外周側において第３レンズに入射した光線を光軸に接近する方向に屈折させて、光軸に対して平行に近いものとすることが可能となるので、レンズ群によって像側テレセントリックを実現することが可能となる。なお、レンズ面の接線角度とは、レンズ面の接線と光軸の法線とが交差する角度である。
【００１０】
本発明において、凸レンズの物体側のレンズ面が変曲点を備えるものであれば、このレンズ面は物体側に曲がる部分を備えることになるので、前記凸レンズの物体側のレンズ面は、有効径内に変曲点を持たない。
本発明において、前記第２レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値は、４５°以上７５°以下であり、前記第２レンズの像側のレンズ面の接線角度の最大値は、４５°以上７５°以下であることとする。物体側および像側のレンズ面の接線角度の最大値の範囲がこれらの範囲にあれば、非点収差の発生を抑制することができる。また第２レンズ物体側のレンズ面の接線角度を４５°以上とすることにより第２レンズ物体側のレンズ面において光線を大きく跳ね上げることができ、また第２レンズ像側のレンズ面の接線角度を４５°以上とすることにより第２レンズ像側のレンズ面において光線を十分に跳ね下げることができるので像側テレセントリック性の確保が可能になる。
【００１１】
第２レンズの像側のレンズ面の接線角度の最大値を４５°以上としておけば、光線を跳ね下げる効果として必要な効果を得ることができる。なお、接線角度の最大値が大きくなり過ぎると、三次元測定機によるレンズ面の測定が難しくなってくる。また、レンズ面の接線角度の最大値が大きくなり過ぎると、第２レンズの成形時に当該第２レンズ６を成形型から離すことが難しくなり第２レンズの生産性が低下する。従って、接線角度の最大値を７５°以下とすることが望ましく、成形型からの離し易さ（離型性）およびレンズ面６ｂの測定精度の観点からは、接線角度の最大値をより小さくして第２レンズ６の生産性を維持することが好ましい。
【００１２】
第２レンズの像側のレンズ面の接線角度の最大値を５０°以上とすれば、光線を跳ね下げる効果として十分な効果を得ることができる。また、非点収差の発生を抑制するためには、接線角度の最大値を５０°以上６８°以下とすることが望ましい。
【００１３】
本発明において、前記第１レンズはガラス材料であり、前記第２レンズ及び前記第３レンズは樹脂材料であることが望ましい。ガラス材料は、線膨張係数が小さいため熱に対する形状変化が少なく、屈折率の温度変化率が小さい。従って、本発明によれば、環境温度変化による解像度劣化やピント位置の移動をキャンセル可能となり、車載用レンズ装置に適したものとなる。例えば、温度-40度から125度での動作性能保持にも有利となる。ガラスであることが望ましい。前記第1レンズをガラスとすることで、。
【００１４】
また、前記第２レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値を５５°以上とすれば、光線を跳ね上げる効果として更に十分な効果を得ることができる。なお、前記接線角度の最大値が大きくなり過ぎると、三次元測定機によるレンズ面の測定が難しくなってくる。また、レンズ面６ａの接線角度α１の最大値が大きくなり過ぎると、第２レンズの成形時に当該第２レンズを成形型から離すことが難しくなり第２レンズ６の生産性が低下する。従って、レンズ面６ａの接線角度α１の最大値は７５°以下としておくことが望ましく、成形型からの離し易さ（離型性）およびレンズ面の測定精度の観点からは、接線角度の最大値をより小さくして第２レンズの生産性を維持することが好ましい。また、非点収差の発生を抑制するためには、レンズ面６ａの接線角度α１の最大値を５５°以上６５°以下としておくことが望ましい。第２レンズの像側のレンズ面の接線角度の最大値を５０°以上とすれば、光線を跳ね下げる効果として十分な効果を得ることができる。また、非点収差の発生を抑制するためには、接線角度の最大値を５０°以上６８°以下とすることが望ましい。
【００１５】
本発明において、第３レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値は、６０°以下であることが望ましい。ここで、第３レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値を増大させれば、第３レンズの外周側に入射する光線を光軸に接近する方向に屈折させる作用を大きくすることができる。しかし、第３レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値が大きくなり過ぎると、第３レンズの成形時に当該凸レンズを成形型から離すことが難しくなりレンズの生産性が低下する。従って、本発明では、前記第３レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値を６０°以下とすることにより、第３レンズの成形を容易にして、レンズの生産性を維持することが望ましい。
【００１６】
また、本発明において、前記第３レンズの物体面での面の焦点距離をf3r1(mm)とし、前記第１レンズから前記第３レンズ物体側面までの距離をＤ(mm)としたときに、以下の条件式を満足するのが望ましい。
【００１７】
1.0≦f3r3/Ｄ＜2.0
ここで、面の焦点距離は以下の式で表されるものとする。
【００１８】
f3r1  = (n3-1) * 1/R31      (mm)
R31：第３レンズ物体側面の曲率半径（ｍｍ）
n3：第３レンズの屈折率  
更に1.0≦ f3r1/D ＜ 1.6になることが更に望ましい。これにより像側テレセントリック性を確保できる。
【００１９】
また、本発明において、前記第３レンズの焦点をf3(mm)、全系の焦点距離をf(mm)としたときに、以下の条件式を満足するのが望ましい。下限値を下回ると第3レンズのパワーが強くなり、像側テレセントリック性と像面補正の両立が難しくなる。
【００２０】
5 ＜|f3/f|
また、本発明において、前記第1レンズは物体側、像側共に球面であることが望ましい。収差補正上は非球面の方が球面よりも当然望ましいが、特に第１レンズがガラス製の場合には非球面としてしまうと研磨レンズが使用不可能となりガラスモールドレンズが必須となり、コストが上昇することが多い。本発明の構成の場合には第1レンズを両面球面でも収差補正可能であるためコストの点から両面共に球面であることが望ましい。
【００２１】
前記第１レンズの物体側面の面頂点と前記第１レンズの物体側面の端縁位置との間に絞りを配置することが望ましい。
【００２２】
また、本発明において、前記第１レンズの像側面と前記第２レンズの物体側面の間に絞りを配置することが望ましい。
【００２３】
また、本発明において、  請求項１ないし８のうちのいずれかの項において、前記第３レンズの像側に、近赤外域の特定波長帯域の光線を透過させる干渉フィルターと、撮像素子とをこの順に有することが望ましい。
【００２４】
本発明において、前記特定波長帯域は、８５０ｎｍ〜９５０ｎｍであることが望ましい。
【００２５】
前記レンズ群を介して前記干渉フィルター及び撮像素子へ入射する前記近赤外域の特定波長帯域の光線の入射角度は、１５°以下であることが望ましい。このようにすれば、干渉フィルターにおいて透過スペクトルが短波長側へシフトすることを抑制できる。また主光線入射角度は１０度以内になることが更に望ましく、可能であるならば7.5度以内となることが更に望ましい。これにより、さらに、像側テレセントリック性を有することとなり、干渉フィルターにおいて透過スペクトルの短波長側へのシフトを抑制するのに望ましくなる。前記のようなバンドバスフィルターを必要としない場合や、テレセントリック性が要求されないようなフィルターを搭載している場合においても、 撮像素子への主光線入射角度がテレセントリック性を要求される場合は、本発明は有効である。
【００２６】
本発明において、前記第1レンズあるいは第2レンズの物体側に絞りを有することが望ましい。このようにすれば、レンズ装置の全長を短縮することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、３枚のレンズから構成されたレンズ群が像側テレセントリック或いは像側テレセントリックに近い状態を備えるものとなるので、レンズ群の像側に配置された干渉フィルターへの光線の入射角度は０°或いは０°に近いものとなる。よって、本発明のレンズ装置によれば、透過波長帯域として干渉フィルターに予め設定されている近赤外域の特定波長帯域の光線を正確に透過させることができる。また、レンズ群を構成するレンズが３枚なので、レンズ装置の全長が長くなることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用した第1の実施例のレンズ装置の構成図である。
【図２】第２レンズおよび凸レンズの形状の説明図である。
【図３】第２の実施例の波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。
【図４】第１の実施例レンズ装置を搭載する撮像モジュールおよび撮像装置の説明図である。
【図５】第２の実施例に係るレンズ装置の構成図である。
【図６】第２の実施例の波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。
【図７】第３の実施例に係るレンズ装置の構成図である。
【図８】第３の実施例の波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。
【図９】第４の実施例に係るレンズ装置の構成図である。
【図１０】第４の実施例の波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。
【図１１】第５の実施例に係るレンズ装置の構成図である。
【図１２】第５の実施例の波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。
【図１３】第６の実施例に係るレンズ装置の構成図である。
【図１４】第６の実施例の波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に図面を参照して、本発明を適用した赤外線用のレンズ装置の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１は本発明を適用したレンズ装置の構成図（光線図）である。本例のレンズ装置１は、近赤外線を利用した撮像を行う撮像カメラに搭載される広角レンズである。レンズ装置１は、絞り２と、３枚のレンズから構成されたレンズ群３と、近赤外域の特定波長帯域の光線を透過させるバンドパスフィルター４を物体側から像側に向かってこの順番で備えている。
【００３１】
バンドパスフィルター４は、赤外線を透過可能な透明基板上に真空蒸着法、スパッタ法などによって高屈折率物質層と低屈折率物質層とを交互に積層してなる干渉フィルターである。本例のバンドパスフィルター４は、近赤外線透過フィルターであり、８００ｎｍ〜９００ｎｍの特定波長帯域（近赤外域）の光線を透過させる。バンドパスフィルター４は、光軸Ｌに対して垂直に配置されている。
【００３２】
レンズ群３は、正のパワーを持つ物体側に凸の第１メニスカスレンズ５と、正のパワーを持つ像側に凸の第２レンズ６と、正のパワーを持つ物体側に凸の第３レンズを物体側から像側に向かってこの順番に備えている。本例では、第１メニスカスレンズ５および第２レンズ６はいずれもポリカーボネイトから成形されており、第３レンズは、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）から成形されている。
【００３３】
本例のレンズ装置１のレンズデータは次の通りである。
【００３４】
Ｆナンバー    ：  ２．４
全系焦点距離  ：  ５．５０ｍｍ
対角画角      ：  ５３．１°
光学長        ：  ９．５９ｍｍ
物体距離      ：  ７００．０ｍｍ
次に、表１Ａはレンズ装置１の各レンズ面のレンズデータを示し、表１Ｂは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表１Ａでは物体側から数えた順番で各面を特定している。ＳＴは絞り面であり、この絞り面を第１面としている。第１０面は結像面である。本例において、第２レンズ６および第3第３レンズは、いずれも物体側および像側の双方のレンズ面が非球面とされている。
【００３５】
なお、第1レンズはガラス、第2レンズ及び第3レンズはプラスチックで構成されており、後述の実施例も同様である。
【００３６】
表１Ａ
2014167497.tif 000003
【００３７】
表１Ｂ
2014167497.tif 000004
【００３８】
なお、レンズ面に採用する非球面形状は、Ｙをサグ量、ｃを曲率、Ｋを円錐係数、ｈを光線高さ、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６とすると、次式により表わされる。
【００３９】
【数１】
2014167497.tif 000005
【００４０】
図２（ａ）は第２レンズ６の形状の説明図であり、図２（ｂ）は第3第３レンズの形状の説明図である。図２（ａ）に示すように、第２レンズ６の物体側のレンズ面６ａ（第４面）は、その接線角度α１の最大値が４５°を超えている。これにより、レンズ面６ａへ入射する光線の入射角度は外周側で大きなものとなり、図１に示すように、当該レンズ面６ａの外周側において第２レンズ６に入射する光線は大きく跳ね上げられる（光軸Ｌから離れる方向に屈折する）。なお、レンズ面の接線角度とは、レンズの有効径内において、レンズ面の接線と光軸Ｌの法線とが交差する角度である。
【００４１】
ここで、第２レンズ６の物体側のレンズ面６ａの接線角度α１の最大値を４５°以上とすれば、光線を跳ね上げる効果として必要な効果を得ることができる。また、この接線角度α１の最大値を５５°以上とすれば、光線を跳ね上げる効果として十分な効果を得ることができる。なお、レンズ面６ａの接線角度α１の最大値が大きくなり過ぎると、三次元測定機によるレンズ面６ａの測定が困難となる。また、レンズ面６ａの接線角度α１の最大値が大きくなり過ぎると、第２レンズ６の成形時に当該第２レンズ６を成形型から離すことが難しくなり第２レンズ６の生産性が低下する。従って、レンズ面６ａの接線角度α１の最大値は７５°以下としておくことが望ましく、成形型からの離し易さ（離型性）およびレンズ面６ａの測定精度の観点からは、接線角度の最大値をより小さくして第２レンズ６の生産性を維持することが好ましい。また、非点収差の発生を抑制するためには、レンズ面６ａの接線角度α１の最大値を５５°以上６５°以下としておくことが望ましく、本例では、レンズ面６ａの接線角度α１の最大値は、６３°となっている。
【００４２】
また、図２（ａ）に示すように、第２レンズ６の像側のレンズ面６ｂ（第５面）は、その接線角度α２の最大値が４５°を超えている。これにより、レンズ面６ｂへ入射する光線の入射角度は外周側で大きなものとなり、図１に示すように、当該レンズ面６ｂの外周側において、第２レンズ６から射出される光線は大きく跳ね下げられる（光軸Ｌに接近する方向に屈折する）。
【００４３】
ここで、第２レンズ６の像側のレンズ面６ｂの接線角度α２の最大値を50°以上としておけば、光線を跳ね下げる効果として必要な効果を得ることができ、この接線角度α２の最大値を55°以上とすれば、光線を跳ね下げる効果として十分な効果を得ることができる。なお、レンズ面６ｂの接線角度α２の最大値が大きくなり過ぎると、三次元測定機によるレンズ面６ｂの測定が困難となる。また、レンズ面６ｂの接線角度α２の最大値が大きくなり過ぎると、第２レンズ６の成形時に当該第２レンズ６を成形型から離すことが難しくなり第２レンズ６の生産性が低下する。従って、接線角度α２の最大値を７５°以下とすることが望ましく、成形型からの離し易さ（離型性）およびレンズ面６ｂの測定精度の観点からは、接線角度の最大値をより小さくして第２レンズ６の生産性を維持することが好ましい。また、非点収差の発生を抑制するためには、レンズ面６ｂの接線角度α２の最大値を５０°以上６８°以下とすることが望ましく、本例では、レンズ面６ｂは、接線角度α２の最大値が６５°となっている。
【００４４】
さらに、図２（ｂ）に示すように、第３レンズ７の物体側のレンズ面７ａ（第６面）は、その接線角度α３の最大値が１５°を超えている。これにより、第２レンズ６から射出された後にレンズ面７ａへ入射する光線の入射角度が外周側で大きくなっており、図１に示すように、当該レンズ面７ａの外周側において第３レンズ７に入射した光線は大きく跳ね下げられる（光軸Ｌに接近する方向に屈折する）。
【００４５】
ここで、第３レンズの物体側のレンズ面７ａの接線角度α３の最大値を１５°以上としておけば、光線を跳ね下げる効果として必要な効果を得ることができ、この接線角度α３の最大値を２０°以上とすれば、光線を跳ね下げる効果として十分な効果を得ることができる。なお、レンズ面７ａの接線角度α３の最大値を増大させていけば、第３レンズに入射する光線を光軸Ｌに接近する方向に屈折させる作用を大きくすることが可能となるが、レンズ面７ａの接線角度α３の最大値が大きくなり過ぎると、第３レンズの成形時に当該第３レンズを成形型から離すことが難しくなり第３レンズの生産性が低下する。そこで、接線角度α３の最大値を６０°以下とすることにより、レンズの生産性を維持することが望ましい。また、収差の発生を抑制するためには、レンズ面７ａの接線角度α３の最大値を６０°以下とすることが望ましく、本例では、レンズ面７ａは、接線角度α３の最大値が２８．３°となっている。
（作用効果）
本例のレンズ装置１によれば、図１に示すように、第１メニスカスレンズ５、第２レンズ６および第３レンズを備えるレンズ群３が像側テレセントリックに近い状態を備えるものとなり、レンズ群３から射出される光線は光軸Ｌに対して平行或いは平行に近いものとなる。この結果、レンズ群３の像側に配置されたバンドパスフィルター４への光線の入射角度が０°（垂直）或いは０°に近いものとなる。表１Ｃは像高とバンドパスフィルター４（ＢＰＦ）への光線の入射角度の関係を示している。なお、バンドパスフィルター４への光線の入射角度とは、バンドパスフィルター４へ入射する光線とレンズ装置１の光軸Ｌが交差する角度である。
【００４６】
表１Ｃ
2014167497.tif 000006
【００４７】
表１Ｃのとおり、本例では、レンズ群３を介してバンドパスフィルター４へ入射する光線の入射角度は２０°未満となる。従って、バンドパスフィルター４において透過スペクトルのシフトが発生することが防止或いは抑制される。よって、本例のレンズ装置１によれば、透過波長帯域としてバンドパスフィルター４に予め設定されている８００〜９００ｎｍの波長帯域の光線を正確に透過させることができる。また、３枚のレンズからなるレンズ群３によって像側テレセントリックに近い状態を実現しているので、レンズ装置１の全長が長くなることを抑制できる。
【００４８】
さらに、本例のレンズ装置１によれば、図３に示すように、近赤外域の特定波長帯域の光線に対する球面収差、像面湾曲、および、歪曲収差が良好に補正される。図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図３（ａ）では、横軸は光線が光軸Ｌと交わる位置を示し、縦軸は光線がレンズ群３に入射する高さを示している。図３（ｂ）では、横軸は光軸Ｌ方向の距離を示し、縦軸は像の高さを示している。また、実線はサジタル面における像面湾曲収差を示し、点線はタンジェンシャル面における像面湾曲収差を示している。図３（ｃ）では、横軸は像の歪み量を示し、縦軸は像の高さを示している。
【００４９】
ここで、メニスカスレンズにおいて各レンズ面の接線角度の最大値が大きい場合には、メニスカスレンズの成形時に当該メニスカスレンズを成形型から離すことが難しくなりレンズの生産性が低下するという問題があるが、本例によれば、第２レンズ６及び第３レンズ７を屈折率が大きなポリカーボネイト（屈折率１．５８以上）から形成するので、所定のパワーを付与した各メニスカスレンズ５、６を設計する際に、接線角度の最大値の増大を抑えることができる。従って、これらレンズの生産性を低下させることがない。なお、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光線を利用した撮像を行うためのレンズ装置１であれば、色収差の補正のために、分散の小さい材料（アッベ数の大きい材料）からなるレンズと分散の大きい材料（アッベ数の小さい材料）からなるレンズとを組み合わせる必要があるが、本例のレンズ装置１は、近赤外域における近赤外域の特定波長帯域の光線下において撮像を行うものなので、色収差の増大を考慮する必要がない。  なお、本例では、レンズ群３を構成する３枚のレンズのうち最も像側のレンズを物体側に凸の第３レンズとすることによって、バックフォーカスを確保し、これにより、結像面８とレンズ群３との間にバンドパスフィルター４を配置する空間を確保している。また、第３レンズの物体側のレンズ面７ａを有効径内に変曲点を持たないものとしてあるので、このレンズ面７ａは物体側に曲がる部分を備えておらず、像側テレセントリックの実現に有利となっている。さらに、本例では、レンズ群３の物体側に絞り２を配置することにより、レンズ装置１の全長を短縮させている。
（その他の実施の形態）
上記の実施例において、第２レンズ６を色素入りポリカーボネイト製とすることもできる。このようにすれば、不必要な波長帯域の光線を色素によって吸収することができる。すなわち、バンドパスフィルターによっては、可視光域の光線や近赤外域の光線を完全に遮蔽することができずに、これらの光線の特定の波長帯域の光線を透過させてしまうものがあるが、このようなバンドパスフィルターを用いる場合に、この特定の波長帯域の光線を第２レンズ６が含有する色素によって吸収すれば、近赤外域の特定波長帯域の光線のみを確実に透過させることができる。また、色素入りポリカーボネイトは市販されており、入手することが容易なので、レンズの量産に適する。このような色素が混入された材料としては、例えば、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社の「ユーピロン（登録商標）  Ｓ-３０００Ｒ  ＷＬ７００」がある。また、帝人化成株式会社の「パンライト（登録商標）  Ｌ-１２２５Ｌ/ＨＦ０５１００Ｌ」がある。
【００５０】
また、第３レンズをポリカーボネイト製とすることもできる。さらに、第３レンズを第１メニスカスレンズ５および第２レンズ６よりもアッべ数の大きいものとすることによって、近赤外域の特定波長帯域の光線での軸上色収差を抑制できる。
【００５１】
なお、上記の例では、バンドパスフィルター４は近赤外線を通過させているが、バンドパスフィルター４が透過する近赤外域の特定波長帯域の光線は上記の波長帯域に限定されるものではない。本発明は、透過波長帯域のバンド幅が１００ｎｍ程度のバンドパスフィルターを搭載するレンズ装置に適用することができる。
（撮像モジュールおよび撮像装置）
図４は本発明のレンズ装置１を搭載する撮像モジュールを備える撮像装置の説明図である。図４に示すように、レンズ装置１を搭載する撮像モジュール１０は、レンズ装置１の結像面（焦点位置）８に撮像素子１１を備えるものである。撮像素子１１は、可視光域から１３００ｎｍ程度の近赤外域までの光線を受光可能なＣＣＤセンサ或いはＣＭＯＳセンサである。撮像装置１２は、撮像モジュール１０と、バンドパスフィルター４が透過する特定波長帯域を含む光線、すなわち、８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の近赤外線を含む光線を照射する赤外線照明装置１３を備えている。本例の撮像モジュール１０および撮像装置１２によれば、近赤外域の特定波長帯域の光線を利用して対象物を撮像できる。
【実施例２】
【００５２】
以下、本発明の第２実施例について説明する。
【００５３】
本例のレンズ装置のレンズデータは表２Ｃの通りである。図５は本発明を適用したレンズ装置の構成図（光線図）である。次に、表２Ａはレンズ装置の各レンズ面のレンズデータを示し、表２Ｂは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表２Ａでは物体側から数えた順番で各面を特定している。ＳＴは絞り面であり、この絞り面を第１面としている。第１０面は結像面である。
【００５４】
本例のレンズ装置によれば、図８に示すように、近赤外域の特定波長帯域の光線に対する球面収差、像面湾曲、および、歪曲収差が良好に補正される。図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図６（ａ）では、横軸は光線が光軸Ｌと交わる位置を示し、縦軸は光線がレンズ群３に入射する高さを示している。図６（ｂ）では、横軸は光軸Ｌ方向の距離を示し、縦軸は像の高さを示している。また、実線はサジタル面における像面湾曲収差を示し、点線はタンジェンシャル面における像面湾曲収差を示している。図６（ｃ）では、横軸は像の歪み量を示し、縦軸は像の高さを示している。
【００５５】
表２Ａ
2014167497.tif 000007
【００５６】
表２Ｂ
2014167497.tif 000008
【００５７】
表２Ｃ
2014167497.tif 000009
【００５８】
表２Ｄ
2014167497.tif 000010
【実施例３】
【００５９】
以下、本発明の第３実施例について説明する。
【００６０】
本例のレンズ装置のレンズデータは表３Ｃの通りである。図７は本発明を適用したレンズ装置の構成図（光線図）である。次に、表３Ａはレンズ装置の各レンズ面のレンズデータを示し、表３Ｂは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表３Ａでは物体側から数えた順番で各面を特定している。ＳＴは絞り面であり、この絞り面を第１面としている。第１０面は結像面である。
【００６１】
本例のレンズ装置によれば、図８に示すように、近赤外域の特定波長帯域の光線に対する球面収差、像面湾曲、および、歪曲収差が良好に補正される図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図８（ａ）では、横軸は光線が光軸Ｌと交わる位置を示し、縦軸は光線がレンズ群３に入射する高さを示している。図８（ｂ）では、横軸は光軸Ｌ方向の距離を示し、縦軸は像の高さを示している。また、実線はサジタル面における像面湾曲収差を示し、点線はタンジェンシャル面における像面湾曲収差を示している。図８（ｃ）では、横軸は像の歪み量を示し、縦軸は像の高さを示している。
【００６２】
表３Ａ
2014167497.tif 000011
【００６３】
表３Ｂ
2014167497.tif 000012
【００６４】
表３Ｃ
2014167497.tif 000013
【００６５】
表３Ｄ
2014167497.tif 000014
【実施例４】
【００６６】
以下、本発明の第４実施例について説明する。
【００６７】
本例のレンズ装置のレンズデータは表４Ｃの通りである。図９は本発明を適用したレンズ装置の構成図（光線図）である。次に、表４Ａはレンズ装置の各レンズ面のレンズデータを示し、表４Ｂは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表４Ａでは物体側から数えた順番で各面を特定している。ＳＴは絞り面であり、この絞り面を第１面としている。第１０面は結像面である。
【００６８】
本例のレンズ装置によれば、図１０に示すように、近赤外域の特定波長帯域の光線に対する球面収差、像面湾曲、および、歪曲収差が良好に補正される。図１０（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図１０（ａ）では、横軸は光線が光軸Ｌと交わる位置を示し、縦軸は光線がレンズ群３に入射する高さを示している。図１０（ｂ）では、横軸は光軸Ｌ方向の距離を示し、縦軸は像の高さを示している。また、実線はサジタル面における像面湾曲収差を示し、点線はタンジェンシャル面における像面湾曲収差を示している。図１０（ｃ）では、横軸は像の歪み量を示し、縦軸は像の高さを示している。
【００６９】
表４Ａ
2014167497.tif 000015
【００７０】
表４Ｂ
2014167497.tif 000016
【００７１】
表４Ｃ
2014167497.tif 000017
【００７２】
表４Ｄ
2014167497.tif 000018
【実施例５】
【００７３】
以下、本発明の第５実施例について説明する。
【００７４】
本例のレンズ装置のレンズデータは表５Ｃの通りである。図１１は本発明を適用したレンズ装置の構成図（光線図）である。次に、表５Ａはレンズ装置の各レンズ面のレンズデータを示し、表５Ｂは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表５Ａでは物体側から数えた順番で各面を特定している。ＳＴは絞り面であり、この絞り面を第１面としている。第１０面は結像面である。
【００７５】
本例のレンズ装置によれば、図１２に示すように、近赤外域の特定波長帯域の光線に対する球面収差、像面湾曲、および、歪曲収差が良好に補正される。図１２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図１２（ａ）では、横軸は光線が光軸Ｌと交わる位置を示し、縦軸は光線がレンズ群３に入射する高さを示している。図１２（ｂ）では、横軸は光軸Ｌ方向の距離を示し、縦軸は像の高さを示している。また、実線はサジタル面における像面湾曲収差を示し、点線はタンジェンシャル面における像面湾曲収差を示している。図１２（ｃ）では、横軸は像の歪み量を示し、縦軸は像の高さを示している。
【００７６】
表５Ａ
2014167497.tif 000019
【００７７】
表５Ｂ
2014167497.tif 000020
【００７８】
表５Ｃ
2014167497.tif 000021
【００７９】
表５Ｄ
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【実施例６】
【００８０】
以下、本発明の第６実施例について説明する。
【００８１】
本例のレンズ装置のレンズデータは表６Ｃの通りである。図１３は本発明を適用したレンズ装置の構成図（光線図）である。次に、表６Ａはレンズ装置の各レンズ面のレンズデータを示し、表６Ｂは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表６Ａでは物体側から数えた順番で各面を特定している。ＳＴは絞り面であり、この絞り面を第１面としている。第１０面は結像面である。
【００８２】
本例のレンズ装置によれば、図１４に示すように、近赤外域の特定波長帯域の光線に対する球面収差、像面湾曲、および、歪曲収差が良好に補正される。図１４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ波長９００ｎｍの光線に対するレンズ装置１の縦収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図１４（ａ）では、横軸は光線が光軸Ｌと交わる位置を示し、縦軸は光線がレンズ群３に入射する高さを示している。図１４（ｂ）では、横軸は光軸Ｌ方向の距離を示し、縦軸は像の高さを示している。また、実線はサジタル面における像面湾曲収差を示し、点線はタンジェンシャル面における像面湾曲収差を示している。図１４（ｃ）では、横軸は像の歪み量を示し、縦軸は像の高さを示している。
【００８３】
表６Ａ
2014167497.tif 000023
【００８４】
表６Ｂ
2014167497.tif 000024
【００８５】
表６Ｃ
2014167497.tif 000025
【００８６】
表６Ｄ
2014167497.tif 000026
【００８７】
実施例１から６までのレンズ数値データを表７に示す。
【００８８】
表７
2014167497.tif 000027
【００８９】
次に実施例１から６の、第２レンズの物体側のレンズ面の接線角度の最大値と、第２レンズの像側のレンズ面の接線角度の最大値と、第３レンズの物体側面の接線角度の最大値ついて表８と表９に示す。なお下記の表１０と表１１に示す値は、レンズ装置の取り付け誤差も考慮して像高１００％に０．０２mmを加えた像高に到達する光線を考慮して求めたレンズ各面の有効径に基づいた値である。  実施例１から６まで全て、像高１００％は像高２．６７７２mmであり、像高１００％に０．０２mm加えた像高は２．６９７２mmである。
表８
2014167497.tif 000028
【００９０】
表９
2014167497.tif 000029
【符号の説明】
【００９１】
１・・・レンズ装置
２・・・絞り
３・・・レンズ群
４・・・バンドパスフィルター
５・・・第１レンズ
６・・・第２レンズ
６ａ・・・第２レンズの物体側のレンズ面
６ｂ・・・第２レンズの像側のレンズ面
７・・・第3レンズ
７ａ・・・第3レンズの物体側のレンズ面
８・・・結像面
１０・・・撮像モジュール
１１・・・撮像素子
１２・・・撮像装置
１３・・・赤外線照明装置
Ｌ・・・光軸
α１〜α３・・・接線角度
【図１】
2014167497.tif 000030
【図２】
2014167497.tif 000031
【図３】
2014167497.tif 000032
【図４】
2014167497.tif 000033
【図５】
2014167497.tif 000034
【図６】
2014167497.tif 000035
【図７】
2014167497.tif 000036
【図８】
2014167497.tif 000037
【図９】
2014167497.tif 000038
【図１０】
2014167497.tif 000039
【図１１】
2014167497.tif 000040
【図１２】
2014167497.tif 000041
【図１３】
2014167497.tif 000042
【図１４】
2014167497.tif 000043