JP2008242040A - 撮像用広角レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広角でありつつ小型で像歪みの少ない高性能の撮像用広角レンズおよび撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズの第１レンズＧ１と、負レンズの第２レンズＧ２と、物体側に凸面を向けた正レンズの第３レンズＧ３と、開口絞りＳｔと、両凸形状の正レンズの第４レンズＧ４とからなり、以下の条件式を満足する。ｆａはレンズ系全体の焦点距離、ｆ４は第４レンズの焦点距離とする。第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４の形状およびパワー配分が適切なものとされることで、全体として４枚という比較的少ないレンズ構成で、広角でありつつ小型で像歪みの少ない良質な光学性能が得られる。
１．５＜ｆ４／ｆａ＜２．７ ……（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、小型の広角レンズ系に関し、特にＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を用いた各種デジタル入力機器、例えばデジタルカメラやＴＶ（テレビジョン）電話、または車載カメラおよびドアホーン等の監視カメラに適した撮像用広角レンズ、ならびにその撮像用広角レンズにより形成された光学像を撮像信号に変換する撮像装置に関する。

例えば監視カメラや車載カメラでは、広い範囲の撮影を行うために、広い画角を有する広角タイプの撮像レンズが用いられている。このような用途に用いられる広角レンズとして、特許文献１ないし３には、全体として４枚という比較的少ないレンズ枚数で構成することにより、従来の例えば８枚構成の広角レンズに比べて小型化の図られたレンズが提案されている。
特開２００２−２４４０３１号公報 特開２００５−２２７４２６号公報 特開２００６−２９２９８８号公報

近年、デジタル入力機器に使われる広角レンズは、バックフォーカスが長く小型で画像歪みの少ないものが求められている。しかしながら、上記各特許文献に記載の広角レンズは、いずれも小型化が不十分であり、レンズ全長（第１レンズ頂点から結像面までの距離）が長く、それに伴い第１レンズの径も大きくなっている。また、広角化を図るためにレンズ構成が魚眼タイプに近いものとなっており、歪曲収差が大きく、歪みの大きな像を形成している。従って、広角化を図りつつも、小型で画像歪みの少ないレンズの開発が望まれている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、広角でありつつ小型で像歪みの少ない高性能の撮像用広角レンズおよび撮像装置を提供することにある。

本発明による撮像用広角レンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズの第１レンズと、負レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの第３レンズと、絞りと、両凸形状の正レンズの第４レンズとからなり、以下の条件式を満足するものである。
１．５＜ｆ４／ｆａ＜２．７ ……（１）
ただし、ｆａはレンズ系全体の焦点距離、ｆ４は第４レンズの焦点距離とする。

本発明による撮像用広角レンズでは、第１ないし第４レンズの形状およびパワー配分が適切なものとされることで、広角でありつつ小型で像歪みの少ない良質な光学性能が得られる。特に、条件式（１）を満足して第４レンズのパワーが適切な値とされることにより、良好に収差補正された小型でバックフォーカスの長い広角レンズ系が得られる。また、第３レンズを物体側に凸面を向けた正レンズとし、第４レンズを両凸形状の正レンズとしていることで、軸上においては第１レンズと第２レンズで大きく発散された光束が徐々に集光される。これにより、軸上においてはバックフォーカスを長くとりつつ、良好な収差補正が行える。軸外光束においては像面湾曲や歪曲収差の補正とともに、結像面への光束の入射角度を各面を利用して徐々に小さくすることができ、良好な収差補正が可能となる。
そして、さらに、次の好ましい構成を適宜採用して満足することで、光学性能をより良好なものとすることができる。

本発明による撮像レンズは、下記条件式を満足することがより好ましい。これにより、良好な収差補正を行いつつ、レンズ系の小型化とバックフォーカスの長化とがさらに効率的に行われ、より高い光学性能が得られる。
−１０．０＜ｆ１／ｆａ＜−２．５ ……（２）
−３．０＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜１．０ ……（３）
ただし、ｆａはレンズ系全体の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｒ３は第２レンズの物体側面の曲率半径、ｒ４は第２レンズの像側面の曲率半径とする。

本発明による撮像レンズにおいて、第２レンズの物体側の面は光軸近傍で物体側に凹の形状をなし、周縁部では物体側に凸の形状となるように構成されていることが好ましい。これにより、結像域の全域に亘って高い解像性を得やすくなる。

また、絞り位置が以下の式を満足するように構成されていることが好ましい。これにより、各像高における光束の主光線が結像面へ入射する角度が適切に制御される。
ｄ６／（ｄ７＋ｄ８）＜０．５ ……（４）
ただし、ｄ６は第３レンズと絞りとの光軸上の距離、ｄ７は絞りと第４レンズとの光軸上の距離、ｄ８は第４レンズの中心厚とする。

また、第３レンズのｄ線に対するアッベ数νｄ３および第１レンズのアッベ数νｄ１は、以下の条件を満足することが好ましい。これにより、色収差の補正に有利となる。
νｄ３＜３０ ……（５）
νｄ１＞３４ ……（６）

また、第１レンズはガラス材からなることが好ましい。第１レンズの物体側の面には撥水特性を有する表面処理が施されていても良い。これにより、特に監視カメラや車載用に屋外で用いられ、第１レンズの物体側の面が外部に露出されて使われるような場合に適した性能が得られる。例えば耐衝撃性や耐摩擦性に優れたものにすることも可能となる。

また、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの３つのレンズのうち少なくとも１つのレンズが樹脂材からなることが好ましい。この場合において、最も物体側にある樹脂レンズの物体側の面より、物体側にあるいずれかの面に、紫外線を反射または吸収する特性を有する表面処理を施すことが好ましい。これにより、紫外線による樹脂レンズの劣化が防止される。

本発明による撮像装置は、本発明による撮像用広角レンズと、この撮像用広角レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明の撮像用広角レンズによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られる。

本発明の撮像用広角レンズによれば、第１ないし第４レンズの形状およびパワー配分を適切なものとし、特に第４レンズを両凸形状の正レンズにすると共に、そのパワーが適切な値となるようにしたので、広角でありつつ小型で像歪みの少ない高性能の広角レンズ系を実現できる。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の撮像用広角レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、高解像の撮像信号を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像用広角レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図８（Ａ），（Ｂ））のレンズ構成に対応している。図２〜図７は、第２ないし第７の構成例を示しており、後述の第２ないし第７の数値実施例（図９（Ａ），（Ｂ）〜図１４（Ａ），（Ｂ））のレンズ構成に対応している。図１〜図７において、符号ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じである。

この撮像用広角レンズは、各種デジタル入力機器、特にデジタルカメラやＴＶ電話、または車載カメラおよびドアホーン等の監視カメラに適したものである。その他にも、例えば７５０ｎｍ〜１０００ｎｍといった近赤外光を用いる撮像系、例えば暗視カメラ、指紋認証カメラ、および静脈認証カメラなどに使用することも可能である。

この撮像用広角レンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、第１レンズＧ１と、第２レンズＧ２と、第３レンズＧ３と、光学的な開口絞りＳｔと、第４レンズＧ４とを備えている。

この撮像用広角レンズの結像面Ｓｉｍｇには、ＣＣＤ等の撮像素子１００が配置される。少なくとも、この撮像用広角レンズと撮像素子１００とで、本発明における撮像装置が構成されている。第４レンズＧ４と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＣが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。

第１レンズＧ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。第３レンズＧ３は、物体側に凸面を向けた正レンズとなっている。図６の構成例では、第３レンズＧ３は両凸形状の正レンズとされている。その他の構成例では、第３レンズＧ３はメニスカス形状の正レンズとされている。

第２レンズＧ２は負レンズとなっている。図１および図２の構成例では、第２レンズＧ２はメニスカス形状の負レンズとされている。図３〜図７の構成例では、第２レンズＧ２は両凹形状の負レンズとされている。第２レンズＧ２は、収差補正のために非球面レンズであることが好ましい。特に物体側の面は、光軸近傍で物体側に凹の形状をなし、周縁部では物体側に凸の形状となる非球面であることが好ましい。

第４レンズＧ４は、両凸形状の正レンズとなっている。第４レンズＧ４は、収差補正のために非球面レンズであることが好ましい。この第４レンズＧ４は、以下の条件式を満足している。ただし、ｆａはレンズ系全体の焦点距離、ｆ４は第４レンズＧ４の焦点距離とする。
１．５＜ｆ４／ｆａ＜２．７ ……（１）

この撮像用広角レンズは、以下の条件を満足することが好ましい。ただし、ｆ１は第１レンズＧ１の焦点距離、ｒ３は第２レンズＧ２の物体側面の曲率半径、ｒ４は第２レンズＧ２の像側面の曲率半径とする。
−１０．０＜ｆ１／ｆａ＜−２．５ ……（２）
−３．０＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜１．０ ……（３）

また、開口絞りＳｔの位置が以下の式を満足するように構成されていることが好ましい。ただし、ｄ６は第３レンズＧ３と絞りＳｔとの光軸上の距離、ｄ７は絞りＳｔと第４レンズＧ４との光軸上の距離、ｄ８は第４レンズＧ４の中心厚とする。
ｄ６／（ｄ７＋ｄ８）＜０．５ ……（４）
なお、開口絞りＳｔは、第３レンズＧ３の像側の面に密着（ｄ６＝０）させても構わない。例えば塗料などを用いて第３レンズＧ３の像側面に直接塗装してなすことができる。また第３レンズＧ３内に仮想的な絞りを持っても構わない（ｄ６＜０）。ただし、この場合は、第３レンズＧ３の物体側面以前および像側面以降にレンズ系の明るさを規定する手段を別途設ける必要があり、周縁光束においてケラレが生じるため好ましいとはいえない。

また、第３レンズＧ３のアッベ数νｄ３および第１レンズＧ１のｄ線に対するアッベ数νｄ１はそれぞれ、以下の条件を満足することが好ましい。
νｄ３＜３０ ……（５）
νｄ１＞３４ ……（６）

この撮像用広角レンズにおいて、第１レンズＧ１は、ガラスレンズまたはセラミックスレンズであることが好ましい。第１レンズＧ１の物体側の面が外部に露出されて使われる場合は、例えば衝撃や摩擦などによりキズのつきにくい材料で構成すると良い。また例えば紫外線による透過率の劣化のない材料が良い。よって第１レンズＧ１はガラス材からなると良い。ガラス材で構成することはコートの選択性にも優れ、その付着強度も高いことからも好ましい。第１レンズＧ１の物体側の面には、撥水特性を有する表面処理が施されていても良い。特に、監視カメラや車載用に屋外で用いられる場合には撥水性を持つコート処理を施すことが有効である。

また、この撮像用広角レンズにおいて、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３および第４レンズＧ４の３つのレンズのうち少なくとも１つのレンズが樹脂材からなることが好ましい。特に第２レンズＧ２および第４レンズＧ４を非球面とする場合には、加工性の点で樹脂レンズとすることが好ましい。樹脂材はガラス材に比べレンズ面形状をより自由に構成できるため、歪曲収差の補正や光線角度の制御などに対する設計の自由度が上がるため有用である。樹脂レンズを採用した場合、最も物体側にある樹脂レンズの物体側の面より、物体側にあるいずれかの面に紫外線を反射または吸収する特性を有する表面処理が施されていると良い。樹脂レンズは紫外線を長時間照射されることにより透過率が劣化する。このため、屋外や紫外線を用いる光学系に使用する場合は、最も物体側の樹脂レンズよりもさらに物体側の面（例えば第１レンズＧ１の物体側もしくは像側の面）に、紫外線を反射または吸収するコートを施すと良い。

なお、撥水作用や紫外線を反射または吸収する作用の表面処理はレンズ面にすることが、部品削減の点からコスト的に好ましいが、同作用を有するフィルタなどを新たに用いても有効である。例えば第１レンズＧ１の直前に上述の作用をするフィルタを設置するなどしても良い。

次に、以上のように構成された撮像用広角レンズの作用および効果を説明する。
この撮像用広角レンズでは、第１レンズＧ１ないし第４レンズＧ４の形状およびパワー配分が適切なものとされることで、全体として４枚という比較的少ないレンズ構成で、広角でありつつ小型で像歪みの少ない良質な光学性能が得られる。特に、条件式（１）を満足して第４レンズＧ４のパワーが適切な値とされることにより、良好に収差補正された小型でバックフォーカスの長い広角レンズ系を得ることが可能になる。また、この撮像用広角レンズでは、第３レンズＧ３を物体側に凸面を向けた正レンズとし、第４レンズＧ４を両凸形状の正レンズとしているが、これらのレンズ形状の組み合わせにより、軸上においては第１レンズＧ１と第２レンズＧ２とで大きく発散された光束を徐々に集光することができる。これにより、軸上においてはバックフォーカスを長くとりつつ、良好な収差補正が行える。また、軸外光束においては像面湾曲や歪曲収差の補正とともに、結像面への光束の入射角度を各面を利用して徐々に小さくすることができ、良好な収差補正が可能となる。

この撮像用広角レンズにおいて、第２レンズＧ２は、中央付近の光束については強い発散性を与え、周縁部ではこの発散性を緩和する形状、または集光性を与えるような形状とすると良い。このため、第２レンズＧ２の物体側の面は、光軸近傍で物体側に凹の形状をなし周縁部では物体側に凸の形状をなす非球面であると良い。これにより、第１レンズＧ１でオーバーに湾曲した周縁部付近の光束の、特にメリディオナル像面を良好に補正することができるため、結像域の全域に亘って高い解像性を得ることができる。

条件式（１）は、第４レンズＧ４に与える適切なパワーを規定している。条件式（１）の下限を超えて第４レンズＧ４のパワーが強くなりすぎると長いバックフォーカスをとることが難しくなる。上限を超えて第４レンズＧ４のパワーが弱くなると、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２の各負レンズで発散させた光束をゆっくりと収束させることになるので、レンズの小型化が難しくなる。

条件式（２），（３）は、条件式（１）と共に満足することにより、良好な収差補正を行いつつ、レンズ系の小型化とバックフォーカスの長化とをさらに効率的に行い、より高い光学性能を得ることができるようにするための条件である。長いバックフォーカスを得るためには負レンズで光束を一旦大きく発散させ正レンズで徐々に集光させることが有効である。負レンズである第１レンズＧ１と第２レンズＧ２とがそれぞれ、条件式（２），（３）を満足するように構成されることにより、第１レンズＧ１の物体側面から結像面までの距離を短くし小型化を図るとともに、歪曲収差や像面湾曲をバランス良く補正することができる。

条件式（２）の下限を下回ると第１レンズＧ１の負のパワーが小さくなり光束の発散度が低くなる。よって第１レンズＧ１と第２レンズＧ２とを距離を離して配置しなければバックフォーカスを延ばすのに良い効果が得られないため、小型化に反する。上限を超えると負のパワーが強くなりすぎ、第１レンズＧ１の像面側の曲率半径が小さくなりすぎ加工性が悪くなる。さらに像面湾曲がオーバー倒れとなり、また大きな負の歪曲も発生するため、解像性や像質の劣化をまねく。

条件式（３）は、第１レンズＧ１で発散された光束をさらに効率的に発散させるための条件である。条件式（３）において、曲率半径ｒ３とｒ４の関係が｜ｒ３｜＜｜ｒ４｜となり下限を下回るか、曲率半径ｒ３とｒ４の関係が｜ｒ３｜＞｜ｒ４｜となって上限を越えると、光束の発散度が上がりバックフォーカスを延ばすためには有効となるが、後続の集光レンズに大きな正のパワーが必要になり光束周縁部で高次収差が生じやすくなり、また大きな歪曲収差が発生するので解像性や像質の劣化を生じる。特に曲率半径ｒ３とｒ４の関係が｜ｒ３｜＞｜ｒ４｜となって上限を越えると、第２レンズＧ２が周縁部光束の発散性を強める形状となる。これにより像面湾曲がオーバーになるので、他の収差を良好に保ちつつ像面湾曲を補正することが困難になる。結果として結像面全域に渡り良好な性能が得られなくなる。
ここで、条件式（３）は、より好ましくは、
−３．０＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜０．２ ……（３Ａ）
を満足すると良い。

条件式（４）は、各像高における光束の主光線が結像面へ入射する角度を適切に制御するための条件である。ＣＣＤなどの撮像素子１００には、光束が結像面に入射する角度によって光量むらが発生する特性があるため、各光束の入射角を適切な角度以内に保つことが重要である。条件式（４）を満足するように開口絞りＳｔの位置を決めると、射出瞳を像面から離して設置することができるため、結像面への入射角が大きくならないよう抑制することができる。またこれにより、第４レンズＧ４の形状が周縁部で強い傾斜を持ち高次のコマ収差が発生するのを防ぐ効果もある。条件式（４）の上限を超えて開口絞りＳｔが結像面に近づくと、結像面への入射角が大きくなり、これを制御するためにバックフォーカスを必要以上に長くとる必要がある。このため倍率色収差が増大し解像性の低下をまねき、さらに第４レンズＧ４に対する収差補正の負担が増加するので、歪曲収差が十分に補正できなくなる。

条件式（５）は、第３レンズＧ３の材料選択に関する条件である。条件式（５）を満足するような材料を選ぶことで、特に倍率色収差の補正に有効である。第１レンズＧ１および第２レンズＧ２の強い負のパワーで発生した倍率色収差を、正の第３レンズＧ３に分散の大きな材料を用いることで補正することができる。

条件式（６）は、第１レンズＧ１の材料選択に関する条件である。条件式（６）を満足するような材料を選ぶことで、軸上色収差の発生を抑制できる。色収差のより有効な補正とレンズの加工性の難度の緩和を考慮するならば、以下の条件を満足することがより好ましい。ただし、Ｎｄ１は第１レンズＧ１のｄ線に対する屈折率を示す。
νｄ１＜４０ ……（６Ａ）
１．６＜Ｎｄ１ ……（６Ｂ）
これにより色収差を良好に補正できるため、高解像化を実現でき、また第１レンズＧ１が条件式（２）で示す適切なパワーを持っても、結像面側の曲率半径が小さくなりすぎて加工が困難になることを避けることができる。

以上のようにして、本実施の形態に係る撮像用広角レンズによれば、広角でありつつ小型で像歪みの少ない高性能の広角レンズ系を実現できる。また、本実施の形態に係る撮像装置によれば、本実施の形態に係る高性能の撮像用広角レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、高解像の撮像信号を得ることができる。

次に、本実施の形態に係る撮像用広角レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１ないし第７の数値実施例をまとめて説明する。
図１に示した撮像用広角レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例１として、図８（Ａ），図８（Ｂ）に示す。特に図８（Ａ）にはその基本的なレンズデータを示し、図８（Ｂ）には非球面に関するデータを示す。図８（Ａ）に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１１）の面の番号を示している。曲率半径ｒｉの欄には、図１において付した符号ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊは、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜５）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。

実施例１に係る撮像用広角レンズは、第２レンズＧ２の両面Ｓ３，Ｓ４と第４レンズＧ４の両面Ｓ８，Ｓ９とが非球面形状となっている。図８（Ａ）の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。図８（Ｂ）に非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ｂ_n，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸Ｚ１から高さＹの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸Ｚ１に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。実施例１に係る撮像用広角レンズは、各非球面が非球面係数Ｂ_nとして第１０次までの係数を用いて表されている。
Ｚ＝Ｃ・Ｙ²／（１＋（１−Ｋ・Ｃ²・Ｙ²）^1/2）＋ΣＢ_n｜Ｙ｜ⁿ ……（Ａ）
（ｎ＝２以上の整数）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
Ｙ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率（第２次の非球面係数）
Ｃ：近軸曲率＝１／ｒ
（ｒ：近軸曲率半径）
Ｂ_n：第ｎ次の非球面係数

以上の実施例１に係る撮像用広角レンズと同様にして、図２に示した撮像用広角レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、図９（Ａ），図９（Ｂ）に示す。また同様に、図３に示した撮像用広角レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３として、図１０（Ａ），図１０（Ｂ）に示す。また同様に、図４に示した撮像用広角レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例４として、図１１（Ａ），図１１（Ｂ）に示す。また同様に、図５に示した撮像用広角レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例５として、図１２（Ａ），図１２（Ｂ）に示す。また同様に、図６に示した撮像用広角レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例６として、図１３（Ａ），図１３（Ｂ）に示す。また同様に、図７に示した撮像用広角レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例７として、図１４（Ａ），図１４（Ｂ）に示す。なお、実施例２〜実施例７に係る撮像用広角レンズのいずれについても、実施例１と同様、第２レンズＧ２の両面Ｓ３，Ｓ４と第４レンズＧ４の両面Ｓ８，Ｓ９とが非球面形状となっている。

図１５には、上述の各条件式に関する値を各実施例についてまとめて示す。図１５から分かるように、各実施例の値が、各条件式の数値範囲内となっている。

図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係る撮像用広角レンズにおける、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示す。球面収差図および倍率色収差には、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮｏ．はＦ値、ωは半画角を示す。

同様にして、実施例２に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）に、実施例３に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を図１８（Ａ）〜図１８（Ｄ）に、実施例４に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）に、実施例５に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を図２０（Ａ）〜図２０（Ｄ）に、実施例６に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を図２１（Ａ）〜図２１（Ｄ）に、実施例７に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を図２２（Ａ）〜図２２（Ｄ）に示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、広角でありつつ小型で像歪みの少ない高性能の広角レンズ系が実現できている。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

また、上記各実施例では、第２レンズＧ２および第４レンズＧ４を非球面レンズにした例を示したが、第１レンズＧ１および第３レンズＧ３を非球面レンズにしても良い。

本発明の一実施の形態に係る撮像用広角レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像用広角レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像用広角レンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像用広角レンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像用広角レンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像用広角レンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像用広角レンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。 本発明の実施例１に係る撮像用広角レンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータ、（Ｂ）は非球面に関するレンズデータを示す。 本発明の実施例２に係る撮像用広角レンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータ、（Ｂ）は非球面に関するレンズデータを示す。 本発明の実施例３に係る撮像用広角レンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータ、（Ｂ）は非球面に関するレンズデータを示す。 本発明の実施例４に係る撮像用広角レンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータ、（Ｂ）は非球面に関するレンズデータを示す。 本発明の実施例５に係る撮像用広角レンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータ、（Ｂ）は非球面に関するレンズデータを示す。 本発明の実施例６に係る撮像用広角レンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータ、（Ｂ）は非球面に関するレンズデータを示す。 本発明の実施例７に係る撮像用広角レンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータ、（Ｂ）は非球面に関するレンズデータを示す。 条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。 本発明の実施例１に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例２に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例３に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例４に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例５に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例６に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の実施例７に係る撮像用広角レンズにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。

符号の説明

Ｇ１…第１レンズ、Ｇ２…第２レンズ、Ｇ３…第３レンズ、Ｇ４…第４レンズ、Ｓｔ…開口絞り、ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸、１００…撮像素子。

Claims (11)

1. 物体側より順に、
   物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズの第１レンズと、
   負レンズの第２レンズと、
   物体側に凸面を向けた正レンズの第３レンズと、
   絞りと、
   両凸形状の正レンズの第４レンズとからなり、
   以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする撮像用広角レンズ。
   １．５＜ｆ４／ｆａ＜２．７ ……（１）
   ただし、
   ｆａ：レンズ系全体の焦点距離
   ｆ４：第４レンズの焦点距離
   とする。
2. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像用広角レンズ。
   −１０．０＜ｆ１／ｆａ＜−２．５ ……（２）
   −３．０＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜１．０ ……（３）
   ただし、
   ｆａ：レンズ系全体の焦点距離
   ｆ１：第１レンズの焦点距離
   ｒ３：第２レンズの物体側面の曲率半径
   ｒ４：第２レンズの像側面の曲率半径
   とする。
3. 前記第２レンズの物体側の面が、光軸近傍で物体側に凹の形状をなし、周縁部では物体側に凸の形状となる非球面とされている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像用広角レンズ。
4. 以下の式を満足するように絞り位置が定められている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像用広角レンズ。
   ｄ６／（ｄ７＋ｄ８）＜０．５ ……（４）
   ただし、
   ｄ６：第３レンズと絞りとの光軸上の距離
   ｄ７：絞りと第４レンズとの光軸上の距離
   ｄ８：第４レンズの中心厚
   とする。
5. 前記第３レンズのｄ線に対するアッベ数νｄ３が以下の条件を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像用広角レンズ。
   νｄ３＜３０ ……（５）
6. 前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数νｄ１が以下の条件を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像用広角レンズ。
   νｄ１＞３４ ……（６）
7. 前記第１レンズはガラス材からなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の撮像用広角レンズ。
8. 前記第１レンズの物体側の面に撥水特性を有する表面処理が施されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の撮像用広角レンズ。
9. 前記第２レンズ、前記第３レンズおよび前記第４レンズの３つのレンズのうち少なくとも１つのレンズが樹脂材からなる
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の撮像用広角レンズ。
10. 最も物体側にある樹脂レンズの物体側の面より、物体側にあるいずれかの面に紫外線を反射または吸収する特性を有する表面処理が施されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の撮像用広角レンズ。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の撮像用広角レンズと、
    前記撮像用広角レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
    を備えたことを特徴とする撮像装置。

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