JP2011257640A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像レンズにおいて、小型かつ低コストに構成し、広角化と高い光学性能を実現する。
【解決手段】撮像レンズは、物体側から順に、負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズである第１レンズＬ１と、両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つとともに、その断面において各面毎に有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持つ第２レンズＬ２と、両面が非球面であり、光軸近傍で負のパワーを持つとともに、その断面において各面毎に有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つ第３レンズＬ３と、絞りと、両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第４レンズＬ４とが配されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を用いた車載用カメラ、監視カメラ等に使用されるのに好適な広角の撮像レンズ、および該撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子は近年非常に小型化および高画素化が進んでいる。そのため、撮像機器本体並びにそれに搭載される撮像レンズにも小型化、軽量化が求められている。一方、車載用カメラ、監視カメラ等に使用される撮像レンズには、高い耐候性を持ち、広範囲にわたって良好な視界を確保できるように広画角で高い光学性能を有することが求められている。

さらに、上記分野の撮像レンズにおいては、低コスト化が望まれていることから、レンズ枚数が少ない光学系が求められている。従来、上記分野における４枚構成の撮像レンズとしては、例えば下記特許文献１〜５に記載のものが知られている。

特開２００２−２４４０３１号公報 特開２００６−２５９７０４号公報 特開２００６−２９２９８８号公報 特開２００５−２２７４２６号公報 特開２００９−００３３４３号公報

ところで近年では、車載用カメラや監視カメラ等の分野において、例えば全画角で１８０°を超えるものが望まれるなど、広角化に対する要望が強まってきている。また、近年の撮像素子の小型化および高画素化に伴い、高い解像性を有し、結像領域の広い範囲まで良好な像が得られるような高い光学性能を有する撮像レンズが求められるようになってきている。しかしながら、従来のレンズ系では、安価で小型に構成しながら、近年の要望を満たす程度の広角化と高い光学性能を同時に実現することは困難であった。

特許文献１には、実施例３の広角レンズとして、物体側から順に配置された第１レンズ〜第４レンズの４枚のレンズで構成され、第３レンズと第４レンズの間に絞りが配置されたレンズ系が記載されている。特許文献１にはこのレンズ系のＦナンバー、画角に関する記載はないが、第１レンズの屈折率が１．５２程度であり、第１レンズ、第２レンズの負のパワーが比較的小さいため、このレンズ系が全画角が１８０°を超える仕様に対応できるものとは考えにくい。

特許文献２、３に記載されたレンズは、それぞれの全画角が約１４０°〜１６５°、約１５２°〜１６４°であり、近年要望されている全画角が１８０°を超えるような広角化に対応できるものとは言えない。特許文献４に記載されたレンズは、Ｆナンバーが２．５〜２．８であり、全画角が１８０°以上であるが、全系の焦点距離ｆ、半画角φを用いて、理想像高を２×ｆ×ｔａｎ（φ／２）とする射影方式を採用した場合、ディストーションが半画角８０°を超えてから急激にマイナス側に大きくなるため、最周辺部の画像が小さくなるという短所がある。特許文献５には、全画角が１９０°に近い実施例が記載されており、歪曲収差、倍率の色収差ともに良好に補正されているが、非点収差が残存しており、高画素化が進んだ撮像素子と組み合わせて使用する際に、さらに広い深度を要求される場合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、小型かつ低コストでありながら、広角化と高い光学性能を実現可能な撮像レンズ、および該撮像レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の撮像レンズは、物体側から順に、負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズである第１レンズと、両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第２レンズと、両面が非球面であり、光軸近傍で負のパワーを持つ第３レンズと、絞りと、両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第４レンズとが配されてなり、第２レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持ち、第３レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つことを特徴とするものである。

ここで、レンズ面の「有効径最外端」とは、結像に寄与する全光線とレンズ面とが交わる点を考えたときの、各径方向における最も外側の点を意味し、「有効径」とは、この最も外側の点からなる円の径を意味する。なお、これらの説明は後述の本発明の第２および第３の撮像レンズにおいても共通であるため、以後省略する。

本発明の第１の撮像レンズにおいては、第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凸形状、像側の面が凸形状であるようにしてもよい。

また、第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であるようにしてもよい。

また、第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凹形状であり、第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凸形状、像側の面が凸形状であるようにしてもよい。

本発明の第２の撮像レンズは、物体側から順に、負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズである第１レンズと、両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第２レンズと、両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第３レンズと、絞りと、両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第４レンズとが配されてなり、第２レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持ち、第３レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つことを特徴とするものである。

本発明の第２の撮像レンズにおいては、第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凹形状であり、第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凸形状、像側の面が凸形状であるようにしてもよい。

本発明の第３の撮像レンズは、物体側から順に、負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズである第１レンズと、両面が非球面であり、光軸近傍で負のパワーを持つ第２レンズと、両面が非球面であり、光軸近傍で負のパワーを持つ第３レンズと、絞りと、両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第４レンズとが配されてなり、第２レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持ち、第３レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つことを特徴とするものである。

本発明の第３の撮像レンズにおいては、第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凹形状であり、第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凸形状、像側の面が凸形状であるようにしてもよい。

なお、本発明の第１から第３の撮像レンズの第１レンズに関する上記「負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズ」は、第１レンズが非球面レンズの場合は、近軸領域におけるものとする。また、上記「光軸近傍」は近軸領域と同義の意味とする。

また、本発明の第１から第３の撮像レンズにおいては、下記条件式（１）〜（５）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（１）〜（５）のいずれか１つを満足するものでもよく、あるいは任意の２つ以上の組合せを満足するものでもよい。

−１．０ ＜ ｆ４／ｆ３ ＜ ０．１ … （１）
０．０ ＜ ｄ４／Ｌ ＜ ０．１ … （２）
−１．０ ＜ Ｌ／ｆ２ ＜ ８．０ … （３）
−５．０ ＜ Ｌ／ｆ３ ＜ ０．４ … （４）
４．０ ＜ Ｌ／ｆ４ ＜ ７．０ … （５）
ただし、
ｆ２：第２レンズの近軸焦点距離
ｆ３：第３レンズの近軸焦点距離
ｆ４：第４レンズの近軸焦点距離
ｄ４：第２レンズと前記第３レンズの光軸上の間隔
Ｌ：第１レンズの物体側の面頂点から像面までの光軸上の距離
なお、上記Ｌのうち、バックフォーカス分は空気換算長を用いるものとする。

また、下記条件式（６）を満足することが好ましく、条件式（７）を満足すればより好ましい。

ν２＞ν３ … （６）
ν２−ν３＞２０ … （７）
ただし、
ν２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数
ν３：第３レンズのｄ線におけるアッベ数
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の第１から第３の撮像レンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明の撮像レンズによれば、４枚のレンズ系において、各レンズのパワーおよび形状を好適に設定し、絞りを好適な位置に配置しているため、安価で小型に構成しながら、広角化と高い光学性能を同時に実現することができる。

本発明の撮像装置によれば、本発明の撮像レンズを備えているため、安価で小型に構成でき、広い画角での撮像が可能であり、高画質の映像を得ることができる。

本発明の実施例１の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例２の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例３の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例４の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例５の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例６の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例７の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例８の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例９の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１０の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１１の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１２の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１３の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１４の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１５の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１６の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１７の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例７の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例８の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例９の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例１０の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例１１の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例１２の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例１３の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例１４の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例１５の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例１６の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施例１７の撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｇ） 本発明の実施形態にかかる車載用の撮像装置の配置を説明するための図

以下、本発明の第１の撮像レンズの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１〜図１１は、本発明の第１の撮像レンズの実施形態にかかる撮像レンズの構成例を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１〜１１の撮像レンズに対応している。図１〜図１１に示す例の基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、ここでは主に図１を参照しながら、本発明の第１の撮像レンズの実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。

本実施形態の撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４とが配された４枚構成のレンズ系である。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間には、開口絞りＳｔが配置されている。開口絞りＳｔを第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置することにより、径方向の小型化を図ることができる。

なお、図１では、左側が物体側、右側が像側としており、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸上の位置を示すものである。図１中の符号ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、各レンズ面の曲率半径を示し、符号ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は面間隔を示す。また、図１には、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、最大画角での軸外光束３も合わせて示す。

図１では、撮像レンズが撮像装置に適用される場合を考慮して、撮像レンズの像面Ｓｉｍに配置された撮像素子５も図示している。また、撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、カバーガラスや、ローパスフィルタまたは赤外線カットフィルタ等を設けることが好ましく、図１では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを第４レンズＬ４と撮像素子５（像面Ｓｉｍ）の間に配置した例を示している。

第１レンズＬ１は、負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズであるように構成される。このように第１レンズＬ１を像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとすることにより、広角化およびディストーションの補正に有利となる。最も物体側に配置される第１レンズＬ１は、風雨や洗浄用の溶剤に晒されることが想定されるが、第１レンズＬ１の物体側の面は凸面となるから、これらの状況において懸念されるゴミ、埃、水滴等が残留しにくいという利点もある。

なお、図１に示す例では第１レンズＬ１は球面レンズで構成しているが、非球面レンズで構成することも可能である。ただし、後述のように、最も物体側に配置される第１レンズＬ１の材質は、樹脂よりもガラスの方が好ましいことから、第１レンズＬ１を球面レンズとすれば、非球面レンズとした場合よりも低コストに製作することができる。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は全て、両面ともに非球面形状である。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を両面非球面のレンズとすることで、光学系の光軸方向の全長を短くしながらも高い解像性を得ることが可能になる。

第２レンズＬ２は、光軸近傍で正のパワーを持つとともに、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持つように構成される。第３レンズＬ３は、光軸近傍で負のパワーを持つとともに、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つように構成される。第４レンズＬ４は、光軸近傍で正のパワーを持つように構成される。

本撮像レンズは、４群４枚のレンズ構成において、上記のように第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４の各レンズのパワーおよび形状を好適に設定し、開口絞りＳｔを第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置することにより、少ないレンズ枚数および短い全長で小型かつ低コストに構成しながら、十分な広角化を達成し、さらに像面湾曲を始め歪曲収差、倍率の色収差、コマ収差を含む諸収差を良好に補正することができる。本撮像レンズによれば、結像領域の広い範囲にわたって高解像を実現することができるため、近年の高画素化が進んだ撮像素子にも対応することが可能になる。

本発明の実施形態にかかる撮像レンズは、さらに以下に述べる構成を有することが好ましい。なお、好ましい態様としては、以下のいずれか１つの構成を有するものでもよく、あるいは任意の２つ以上を組合せた構成を有するものでもよい。

第２レンズＬ２の近軸焦点距離をｆ２、第３レンズＬ３の近軸焦点距離をｆ３、第４レンズＬ４の近軸焦点距離をｆ４、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の光軸上の間隔をｄ４、第１レンズＬ１の物体側の面頂点から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、下記条件式（１）〜（５）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（１）〜（５）のいずれか１つを満足するものでもよく、あるいは任意の２つ以上の組合せを満足するものでもよい。

−１．０ ＜ ｆ４／ｆ３ ＜ ０．１ … （１）
０．０ ＜ ｄ４／Ｌ ＜ ０．１ … （２）
−１．０ ＜ Ｌ／ｆ２ ＜ ８．０ … （３）
−５．０ ＜ Ｌ／ｆ３ ＜ ０．４ … （４）
４．０ ＜ Ｌ／ｆ４ ＜ ７．０ … （５）
条件式（１）の上限を上回ると、倍率色収差、像面湾曲を良好に補正しようとすると歪曲収差が悪化し、不自然な画像になる。条件式（１）の下限を下回ると、像面湾曲、コマ収差を良好に保ちながら、倍率色収差を良好に補正することが困難になる。

条件式（２）の上限を上回ると、倍率色収差を良好に保ちながらディストーションを良好に補正することが難しくなるとともに、レンズ全長が長くなる。また、第４面（図１中ｒ４）と第５面（図１中ｒ５）は有効径内で接触しなければよいが、条件式（２）の下限を下回るとその危険性が増大する。

条件式（３）の上限を上回ると、第２レンズＬ２での光軸近傍の正のパワーが大きくなり過ぎ、周辺部の倍率の色収差を良好に保ちながらディストーション、コマ収差を良好に補正することが困難になる。また、条件式（３）の下限を下回ると、軸上の色収差を小さくする効果が得られなくなる。

条件式（４）の上限を上回ると、軸上の色収差を小さくする効果が得られなくなる。

また、条件式（４）の下限を下回ると、第３レンズＬ３における光軸近傍の負のパワーが大きくなり過ぎ、周辺部の倍率の色収差を良好に保ちながらディストーション、コマ収差を良好に補正することが困難になる。

条件式（５）の上限を上回ると、第４レンズＬ４の曲率半径が小さくなり、加工しづらくなるともに、バックフォーカスが短くなりすぎる。また、条件式（５）の下限を下回ると、絞りより像側にあるレンズの正のパワーのレンズ全体のパワーに占める割合が小さくなり、開口絞りより物体側で発生する軸上の色収差が過大になる。

さらに、下記条件式（１−１）〜（５−１）を満たすことがより好ましい。条件式（１−１）〜（５−１）を満たすことで、条件式（１）〜（５）を満たすことにより得られる効果をさらに高めることができる。

−１．０ ＜ ｆ４／ｆ３ ＜ ０．０ … （１−１）
０．０２ ＜ ｄ４／Ｌ ＜ ０．０５ … （２−１）
０．０ ＜ Ｌ／ｆ２ ＜ ８．０ … （３−１）
−５．０ ＜ Ｌ／ｆ３ ＜ ０．０ … （４−１）
４．０ ＜ Ｌ／ｆ４ ＜ ７．０ … （５−１）
第２レンズＬ２のｄ線におけるアッベ数をν２、第３レンズＬ３のｄ線におけるアッベ数をν３としたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。

ν２＞ν３ … （６）
第２レンズＬ２のパワーが負、第３レンズＬ３のパワーが正のとき、条件式（６）を満足することで倍率色収差を良好に補正できるが、この組み合わせでは、軸上の色収差は大きくなってしまう。従って、条件式（６）を満足した上で、光軸近傍のみ第２レンズＬ２のパワーを正、第３レンズＬ３のパワーを負とすることで、周辺部の倍率色収差を犠牲にすることなく軸上の色収差を小さくすることができる。

さらに、下記条件式（７）を満たすことがより好ましい。条件式（７）を満たすことで、条件式（６）を満たすことにより得られる効果をさらに高めることができる。

ν２−ν３＞２０ … （７）
本撮像レンズは、全画角が２００°より大きいことが好ましい。全画角は、最大画角での軸外光束３の主光線と光軸Ｚとのなす角の２倍である。全画角が２００°より大きな広角のレンズ系とすることで、近年の広角化の要望に対応可能となる。

次いで、本発明の第２の撮像レンズの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１２〜図１４は、本発明の第２の撮像レンズの実施形態にかかる撮像レンズの構成例を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１２〜１４の撮像レンズに対応している。図１２〜図１４に示す例の基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、ここでは主に図１２を参照しながら、本発明の第２の撮像レンズの実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。

本実施形態の撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４とが配された４枚構成のレンズ系である。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間には、開口絞りＳｔが配置されている。開口絞りＳｔを第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置することにより、径方向の小型化を図ることができる。

なお、図１２では、左側が物体側、右側が像側としており、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸上の位置を示すものである。図１２中の符号ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、各レンズ面の曲率半径を示し、符号ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は面間隔を示す。また、図１２には、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、最大画角での軸外光束３も合わせて示す。

図１２では、撮像レンズが撮像装置に適用される場合を考慮して、撮像レンズの像面Ｓｉｍに配置された撮像素子５も図示している。また、撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、カバーガラスや、ローパスフィルタまたは赤外線カットフィルタ等を設けることが好ましく、図１２では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを第４レンズＬ４と撮像素子５（像面Ｓｉｍ）の間に配置した例を示している。

第１レンズＬ１は、負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズであるように構成される。このように第１レンズＬ１を像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとすることにより、広角化およびディストーションの補正に有利となる。最も物体側に配置される第１レンズＬ１は、風雨や洗浄用の溶剤に晒されることが想定されるが、第１レンズＬ１の物体側の面は凸面となるから、これらの状況において懸念されるゴミ、埃、水滴等が残留しにくいという利点もある。

なお、図１２に示す例では第１レンズＬ１は球面レンズで構成しているが、非球面レンズで構成することも可能である。ただし、後述のように、最も物体側に配置される第１レンズＬ１の材質は、樹脂よりもガラスの方が好ましいことから、第１レンズＬ１を球面レンズとすれば、非球面レンズとした場合よりも低コストに製作することができる。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は全て、両面ともに非球面形状である。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を両面非球面のレンズとすることで、光学系の光軸方向の全長を短くしながらも高い解像性を得ることが可能になる。

第２レンズＬ２は、光軸近傍で正のパワーを持つとともに、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持つように構成される。第３レンズＬ３は、光軸近傍で正のパワーを持つとともに、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つように構成される。第４レンズＬ４は、光軸近傍で正のパワーを持つように構成される。

本撮像レンズは、４群４枚のレンズ構成において、上記のように第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４の各レンズのパワーおよび形状を好適に設定し、開口絞りＳｔを第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置することにより、少ないレンズ枚数および短い全長で小型かつ低コストに構成しながら、十分な広角化を達成し、さらに像面湾曲を始め歪曲収差、倍率の色収差、コマ収差を含む諸収差を良好に補正することができる。本撮像レンズによれば、結像領域の広い範囲にわたって高解像を実現することができるため、近年の高画素化が進んだ撮像素子にも対応することが可能になる。

本発明の実施形態にかかる撮像レンズは、さらに以下に述べる構成を有することが好ましい。なお、好ましい態様としては、以下のいずれか１つの構成を有するものでもよく、あるいは任意の２つ以上を組合せた構成を有するものでもよい。

第２レンズＬ２の近軸焦点距離をｆ２、第３レンズＬ３の近軸焦点距離をｆ３、第４レンズＬ４の近軸焦点距離をｆ４、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の光軸上の間隔をｄ４、第１レンズＬ１の物体側の面頂点から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、下記条件式（１）〜（５）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（１）〜（５）のいずれか１つを満足するものでもよく、あるいは任意の２つ以上の組合せを満足するものでもよい。

−１．０ ＜ ｆ４／ｆ３ ＜ ０．１ … （１）
０．０ ＜ ｄ４／Ｌ ＜ ０．１ … （２）
−１．０ ＜ Ｌ／ｆ２ ＜ ８．０ … （３）
−５．０ ＜ Ｌ／ｆ３ ＜ ０．４ … （４）
４．０ ＜ Ｌ／ｆ４ ＜ ７．０ … （５）
条件式（１）の上限を上回ると、倍率色収差、像面湾曲を良好に補正しようとすると歪曲収差が悪化し、不自然な画像になる。条件式（１）の下限を下回ると、像面湾曲、コマ収差を良好に保ちながら、倍率色収差を良好に補正することが困難になる。

条件式（２）の上限を上回ると、倍率色収差を良好に保ちながらディストーションを良好に補正することが難しくなるとともに、レンズ全長が長くなる。また、第４面（図１２中ｒ４）と第５面（図１２中ｒ５）は有効径内で接触しなければよいが、条件式（２）の下限を下回るとその危険性が増大する。

条件式（３）の上限を上回ると、第２レンズＬ２での光軸近傍の正のパワーが大きくなり過ぎ、周辺部の倍率の色収差を良好に保ちながらディストーション、コマ収差を良好に補正することが困難になる。また、条件式（３）の下限を下回ると、軸上の色収差を小さくする効果が得られなくなる。

条件式（４）の上限を上回ると、軸上の色収差を小さくする効果が得られなくなる。

また、条件式（４）の下限を下回ると、第３レンズＬ３における光軸近傍の負のパワーが大きくなり過ぎ、周辺部の倍率の色収差を良好に保ちながらディストーション、コマ収差を良好に補正することが困難になる。

条件式（５）の上限を上回ると、第４レンズＬ４の曲率半径が小さくなり、加工しづらくなるともに、バックフォーカスが短くなりすぎる。また、条件式（５）の下限を下回ると、絞りより像側にあるレンズの正のパワーのレンズ全体のパワーに占める割合が小さくなり、開口絞りより物体側で発生する軸上の色収差が過大になる。

さらに、下記条件式（１−２）〜（５−２）を満たすことがより好ましい。条件式（１−２）〜（５−２）を満たすことで、条件式（１）〜（５）を満たすことにより得られる効果をさらに高めることができる。

０．０ ＜ ｆ４／ｆ３ ＜ ０．０６ … （１−２）
０．０２ ＜ ｄ４／Ｌ ＜ ０．０６ … （２−２）
０．０ ＜ Ｌ／ｆ２ ＜ １．０ … （３−２）
０．０ ＜ Ｌ／ｆ３ ＜ ０．４ … （４−２）
５．０ ＜ Ｌ／ｆ４ ＜ ６．０ … （５−２）
第２レンズＬ２のｄ線におけるアッベ数をν２、第３レンズＬ３のｄ線におけるアッベ数をν３としたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。

ν２＞ν３ … （６）
第２レンズＬ２のパワーが負、第３レンズＬ３のパワーが正のとき、条件式（６）を満足することで倍率色収差を良好に補正できるが、この組み合わせでは、軸上の色収差は大きくなってしまう。従って、条件式（６）を満足した上で、光軸近傍のみ第２レンズＬ２のパワーを正、第３レンズＬ３のパワーを負とすることで、周辺部の倍率色収差を犠牲にすることなく軸上の色収差を小さくすることができる。

さらに、下記条件式（７）を満たすことがより好ましい。条件式（７）を満たすことで、条件式（６）を満たすことにより得られる効果をさらに高めることができる。

ν２−ν３＞２０ … （７）
本撮像レンズは、全画角が２００°より大きいことが好ましい。全画角は、最大画角での軸外光束３の主光線と光軸Ｚとのなす角の２倍である。全画角が２００°より大きな広角のレンズ系とすることで、近年の広角化の要望に対応可能となる。

次いで、本発明の第３の撮像レンズの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１５〜図１７は、本発明の第３の撮像レンズの実施形態にかかる撮像レンズの構成例を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１５〜１７の撮像レンズに対応している。図１５〜図１７に示す例の基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、ここでは主に図１５を参照しながら、本発明の第３の撮像レンズの実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。

本実施形態の撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４とが配された４枚構成のレンズ系である。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間には、開口絞りＳｔが配置されている。開口絞りＳｔを第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置することにより、径方向の小型化を図ることができる。

なお、図１５では、左側が物体側、右側が像側としており、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸上の位置を示すものである。図１５中の符号ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、各レンズ面の曲率半径を示し、符号ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は面間隔を示す。また、図１５には、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、最大画角での軸外光束３も合わせて示す。

図１５では、撮像レンズが撮像装置に適用される場合を考慮して、撮像レンズの像面Ｓｉｍに配置された撮像素子５も図示している。また、撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、カバーガラスや、ローパスフィルタまたは赤外線カットフィルタ等を設けることが好ましく、図１５では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを第４レンズＬ４と撮像素子５（像面Ｓｉｍ）の間に配置した例を示している。

第１レンズＬ１は、負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズであるように構成される。このように第１レンズＬ１を像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとすることにより、広角化およびディストーションの補正に有利となる。最も物体側に配置される第１レンズＬ１は、風雨や洗浄用の溶剤に晒されることが想定されるが、第１レンズＬ１の物体側の面は凸面となるから、これらの状況において懸念されるゴミ、埃、水滴等が残留しにくいという利点もある。

なお、図１５に示す例では第１レンズＬ１は球面レンズで構成しているが、非球面レンズで構成することも可能である。ただし、後述のように、最も物体側に配置される第１レンズＬ１の材質は、樹脂よりもガラスの方が好ましいことから、第１レンズＬ１を球面レンズとすれば、非球面レンズとした場合よりも低コストに製作することができる。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は全て、両面ともに非球面形状である。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を両面非球面のレンズとすることで、光学系の光軸方向の全長を短くしながらも高い解像性を得ることが可能になる。

第２レンズＬ２は、光軸近傍で負のパワーを持つとともに、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持つように構成される。第３レンズＬ３は、光軸近傍で負のパワーを持つとともに、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つように構成される。第４レンズＬ４は、光軸近傍で正のパワーを持つように構成される。

本撮像レンズは、４群４枚のレンズ構成において、上記のように第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４の各レンズのパワーおよび形状を好適に設定し、開口絞りＳｔを第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置することにより、少ないレンズ枚数および短い全長で小型かつ低コストに構成しながら、十分な広角化を達成し、さらに像面湾曲を始め歪曲収差、倍率の色収差、コマ収差を含む諸収差を良好に補正することができる。本撮像レンズによれば、結像領域の広い範囲にわたって高解像を実現することができるため、近年の高画素化が進んだ撮像素子にも対応することが可能になる。

本発明の実施形態にかかる撮像レンズは、さらに以下に述べる構成を有することが好ましい。なお、好ましい態様としては、以下のいずれか１つの構成を有するものでもよく、あるいは任意の２つ以上を組合せた構成を有するものでもよい。

第２レンズＬ２の近軸焦点距離をｆ２、第３レンズＬ３の近軸焦点距離をｆ３、第４レンズＬ４の近軸焦点距離をｆ４、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の光軸上の間隔をｄ４、第１レンズＬ１の物体側の面頂点から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、下記条件式（１）〜（５）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（１）〜（５）のいずれか１つを満足するものでもよく、あるいは任意の２つ以上の組合せを満足するものでもよい。

−１．０ ＜ ｆ４／ｆ３ ＜ ０．１ … （１）
０．０ ＜ ｄ４／Ｌ ＜ ０．１ … （２）
−１．０ ＜ Ｌ／ｆ２ ＜ ８．０ … （３）
−５．０ ＜ Ｌ／ｆ３ ＜ ０．４ … （４）
４．０ ＜ Ｌ／ｆ４ ＜ ７．０ … （５）
条件式（１）の上限を上回ると、倍率色収差、像面湾曲を良好に補正しようとすると歪曲収差が悪化し、不自然な画像になる。条件式（１）の下限を下回ると、像面湾曲、コマ収差を良好に保ちながら、倍率色収差を良好に補正することが困難になる。

条件式（２）の上限を上回ると、倍率色収差を良好に保ちながらディストーションを良好に補正することが難しくなるとともに、レンズ全長が長くなる。また、第４面（図１５中ｒ４）と第５面（図１５中ｒ５）は有効径内で接触しなければよいが、条件式（２）の下限を下回るとその危険性が増大する。

条件式（３）の上限を上回ると、第２レンズＬ２での光軸近傍の正のパワーが大きくなり過ぎ、周辺部の倍率の色収差を良好に保ちながらディストーション、コマ収差を良好に補正することが困難になる。また、条件式（３）の下限を下回ると、軸上の色収差を小さくする効果が得られなくなる。

条件式（４）の上限を上回ると、軸上の色収差を小さくする効果が得られなくなる。

また、条件式（４）の下限を下回ると、第３レンズＬ３における光軸近傍の負のパワーが大きくなり過ぎ、周辺部の倍率の色収差を良好に保ちながらディストーション、コマ収差を良好に補正することが困難になる。

条件式（５）の上限を上回ると、第４レンズＬ４の曲率半径が小さくなり、加工しづらくなるともに、バックフォーカスが短くなりすぎる。また、条件式（５）の下限を下回ると、絞りより像側にあるレンズの正のパワーのレンズ全体のパワーに占める割合が小さくなり、開口絞りより物体側で発生する軸上の色収差が過大になる。

さらに、下記条件式（１−３）〜（５−３）を満たすことがより好ましい。条件式（１−３）〜（５−３）を満たすことで、条件式（１）〜（５）を満たすことにより得られる効果をさらに高めることができる。

−０．１ ＜ ｆ４／ｆ３ ＜ ０．０ … （１−３）
０．０２ ＜ ｄ４／Ｌ ＜ ０．０６ … （２−３）
−１．０ ＜ Ｌ／ｆ２ ＜ ０．０ … （３−３）
−１．０ ＜ Ｌ／ｆ３ ＜ ０．０ … （４−３）
５．０ ＜ Ｌ／ｆ４ ＜ ７．０ … （５−３）
第２レンズＬ２のｄ線におけるアッベ数をν２、第３レンズＬ３のｄ線におけるアッベ数をν３としたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。

ν２＞ν３ … （６）
第２レンズＬ２のパワーが負、第３レンズＬ３のパワーが正のとき、条件式（６）を満足することで倍率色収差を良好に補正できるが、この組み合わせでは、軸上の色収差は大きくなってしまう。従って、条件式（６）を満足した上で、光軸近傍のみ第２レンズＬ２のパワーを正、第３レンズＬ３のパワーを負とすることで、周辺部の倍率色収差を犠牲にすることなく軸上の色収差を小さくすることができる。

さらに、下記条件式（７）を満たすことがより好ましい。条件式（７）を満たすことで、条件式（６）を満たすことにより得られる効果をさらに高めることができる。

ν２−ν３＞２０ … （７）
本撮像レンズは、全画角が２００°より大きいことが好ましい。全画角は、最大画角での軸外光束３の主光線と光軸Ｚとのなす角の２倍である。全画角が２００°より大きな広角のレンズ系とすることで、近年の広角化の要望に対応可能となる。

本発明の第１〜第３の撮像レンズは、例えば図１に示す例のように、第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４のレンズ全てが接合されていない単レンズであることが好ましい。車載カメラや監視カメラ用途のような厳しい環境下での使用が想定される場合は、接合レンズを含まない構成とすることが好ましく、また、接合レンズを含まない構成とすることで低コストに作製することが可能となる。

本撮像レンズが例えば車載用カメラや監視用カメラ等の厳しい環境において使用される場合には、最も物体側に配置される第１レンズＬ１は、風雨による表面劣化、直射日光による温度変化に強く、さらには油脂・洗剤等の化学薬品に強い材質、すなわち耐水性、耐候性、耐酸性、耐薬品性等が高い材質を用いることが要望される。例えば、日本光学硝子工業会が定める粉末法耐水性が１のものを用いることが好ましい。また、第１レンズＬ１には、堅く、割れにくい材質を用いることが要望されることがある。材質をガラスとすることで、上記要望を満たすことが可能となる。あるいは、第１レンズＬ１の材質として、透明なセラミックスを用いてもよい。

なお、第１レンズＬ１の物体側の面に、強度、耐キズ性、耐薬品性を高めるための保護手段を施してもよく、その場合には、第１レンズＬ１の材質をプラスチックとしてもよい。このような保護手段は、ハードコートであってもよく、撥水コートであってもよい。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４の材質としては、プラスチックを用いることが好ましく、この場合には、非球面形状を精度良く作製することができるとともに、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。

プラスチック材質によっては、吸水性が高いと水分の出入りによって屈折率および形状寸法が変化するため、光学性能に悪影響が出る可能性がある。そこで、第２レンズＬ２と第４レンズＬ４にポリオレフィン系のプラスチック、第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチックあるいはペット系のプラスチックの吸水性のきわめて小さい材質を用いれば、吸水による性能劣化を最小限に抑えることができる。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４の少なくともいずれかの材質にプラスチックを用いた場合は、その材質として、プラスチックに光の波長より小さな粒子を混合させたいわゆるナノコンポジット材料を用いてもよい。

本撮像レンズにおいては、ゴースト光低減等のために、各レンズに反射防止膜を施すようにしてもよい。その際、例えば図１に例示するような撮像レンズでは、第１レンズＬ１の像側の面、第２レンズＬ２の像側の面、第３レンズＬ３の物体側の面において、周辺部の各面の接線と光軸とのなす角が小さいため、周辺部の反射防止膜の厚さがレンズ中央部より薄くなる。そこで、上記３つの面のうちの１面以上の面に、中央付近での反射率が最も小さくなる波長を６００ｎｍ以上９００ｎｍ以下とした反射防止膜を施すことにより、有効径全体で反射率を平均的に低減することができ、ゴースト光を低減させることが出来る。

なお、中央付近での反射率が最も小さくなる波長が６００ｎｍより短いと、周辺部での反射率が最も小さくなる波長が短くなり過ぎ、長波長側の反射率が高くなるため、赤味がかったゴーストが発生しやすくなってしまう。また、中央付近での反射率が最も小さくなる波長が９００ｎｍより長いと、中央部での反射率が最も小さくなる波長が長くなり過ぎ、短波長側の反射率が高くなるため、像の色合いがかなり赤みがかってしまうとともに、青味がかったゴーストが発生しやすくなってしまう。

また、本撮像レンズにおいては、各レンズ間の有効径外を通過する光束は、迷光となって像面に達し、ゴーストとなるおそれがあるため、必要に応じて、この迷光を遮光する遮光手段を設けることが好ましい。この遮光手段としては、例えばレンズの像側の有効径外の部分に不透明な塗料を施したり、不透明な板材を設けたりしてもよい。または、迷光となる光束の光路に不透明な板材を設けて遮光手段としてもよい。

なお、撮像レンズの用途に応じて、レンズ系と撮像素子５との間に紫外光から青色光をカットするようなフィルタ、または赤外光をカットするようなＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カットフィルタを挿入してもよい。あるいは、上記フィルタと同様の特性を持つコートをレンズ面に施してもよい。

図１では、レンズ系と撮像素子５との間に各種フィルタを想定した光学部材ＰＰを配置した例を示しているが、この代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよい。あるいは、撮像レンズが有するいずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

次に、本発明の撮像レンズの数値実施例について説明する。実施例１〜実施例１７の撮像レンズのレンズ断面図はそれぞれ図１〜図１７に示したものである。

実施例１の撮像レンズのレンズデータ、非球面データを表１に示す。同様に、実施例２〜１７の撮像レンズのレンズデータ、非球面データをそれぞれ表２〜表１７に示す。また、各実施例における第２レンズＬ２、第３レンズＬ３の各面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の曲率半径、およびこの曲率半径での焦点距離を表１８に示す。以下では表中の記号の意味について、実施例１を例にとり説明するが、実施例２〜１７のものについても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、ｓｉの欄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ｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、ｒｉの欄はｉ番目の面の曲率半径を示し、ｄｉの欄はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。なお、曲率半径の符号は、物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。各実施例において、レンズデータの表のｒｉ、ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、レンズ断面図の符号ｒｉ、ｄｉと対応している。

また、表１のレンズデータにおいて、Ｎｅｊの欄は最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）のレンズのｅ線（波長５４６．０７ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄はｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示している。なお、レンズデータには、開口絞りＳｔも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には、∞（開口絞り）と記載している。

図１〜図１７において第４レンズＬ４と像面Ｓｉｍとの間に配置されている光学部材ＰＰは、カバーガラスやフィルタ等を想定したものであり、実施例１〜１７全てにおいて、屈折率１．５２のガラス材を用いており、その厚みは、１．０ｍｍである。

表１のレンズデータでは、非球面の曲率半径として光軸近傍の曲率半径（近軸曲率半径）の数値を示している。非球面データには、非球面の面番号と、各非球面に関する非球面係数を示す。非球面データの数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^−ｎ」を意味し、「Ｅ＋ｎ」は「×１０^ｎ」を意味する。なお、非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数Ｋ、Ｂｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＢｍ・ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
Ｋ、Ｂｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）

上記実施例１〜１７では、第１レンズＬ１は、光学ガラスを材質とし、両面を球面形状としているため、良好な耐候性、および土砂等による傷つきにくさが得られるとともに、比較的安価に製造することができる。上記実施例１〜１７の第２レンズＬ２と第４レンズＬ４は、ポリオレフィン系のプラスチックを材質とし、第３レンズＬ３はポリカーボネート系のプラスチックを材質として、吸水による性能変化を極力抑えるように吸水性の小さい材質を選択している。

上記実施例１〜１７の撮像レンズにおける各種データおよび上記条件式（１）〜（５）に対応する値を表１９に示す。実施例１〜１７では、ｅ線を基準波長としており、表１９にはこの基準波長における各値を示す。

表１９において、ｆは全系の焦点距離、Ｂｆは最も像側のレンズの像側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカスに相当）、Ｌは第１レンズＬ１の物体側の面から像面Ｓｉｍまでの光軸上の距離である。Ｂｆは空気換算長であり、すなわち、光学部材ＰＰの厚みを空気換算して計算した値を示している。同様に、Ｌのうちバックフォーカス分は空気換算長を用いている。表１９からわかるように、実施例１〜１７は全て条件式（１）〜（５）を満足している。

なお、上記各表には、所定の桁でまるめた数値を記載している。各数値の単位としては、角度については「°」を用い、長さについては「ｍｍ」を用いている。しかし、これは一例であり、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、他の適当な単位を用いることもできる。

実施例１の撮像レンズの収差図を図１８（Ａ）〜（Ｇ）に示す。図１８（Ａ）〜（Ｇ）はそれぞれ、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）を示している。図１８（Ａ）〜（Ｇ）は、各半画角におけるタンジェンシャル方向の横収差を示している。各収差図には、ｅ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率の色収差図には、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）についての収差も示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。

また同様に、上記実施例２〜１７の撮像レンズそれぞれの球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差、横収差の収差図を図１９（Ａ）〜（Ｇ）、図２０（Ａ）〜（Ｇ）、図２１（Ａ）〜（Ｇ）、図２２（Ａ）〜（Ｇ）、図２３（Ａ）〜（Ｇ）、図２４（Ａ）〜（Ｇ）、図２５（Ａ）〜（Ｇ）、図２６（Ａ）〜（Ｇ）、図２７（Ａ）〜（Ｇ）、図２８（Ａ）〜（Ｇ）、図２９（Ａ）〜（Ｇ）、図３０（Ａ）〜（Ｇ）、図３１（Ａ）〜（Ｇ）、図３２（Ａ）〜（Ｇ）、図３３（Ａ）〜（Ｇ）、図３４（Ａ）〜（Ｇ）に示す。

なお、ディストーションの収差図については、全系の焦点距離ｆ、半画角φ（変数扱い、０≦φ≦ω）を用いて、理想像高を２×ｆ×ｔａｎ（φ／２）とし、それからのずれ量を示しているため、周辺部でマイナスの値になっている。しかし、実施例１〜１７の撮像レンズのディストーションは、等距離射影に基づく像高を基準として算出すれば、プラスの大きな値となる。これは、実施例１〜１７の撮像レンズが、等距離射影に基づく像高でディストーションを抑制するように設計されたレンズに比べて、周辺部の画像が大きく写るように考慮されたものだからである。

以上のデータからわかるように、実施例１〜１７の撮像レンズは、４枚という少ないレンズ構成で小型化および低コスト化を図った上で、さらに、約２００°程度の非常に広い全画角、２．８〜２．９の小さいＦナンバー、および各収差が良好に補正された高解像の良好な光学性能を実現している。これらの撮像レンズは、監視カメラや、自動車の前方、側方、後方などの映像を撮影するための車載用カメラ等に好適に使用可能である。

図３５に使用例として、自動車１００に本実施形態の撮像レンズを備えた撮像装置を搭載した様子を示す。図３５において、自動車１００は、その助手席側の側面の死角範囲を撮像するための車外カメラ１０１と、自動車１００の後側の死角範囲を撮像するための車外カメラ１０２と、ルームミラーの背面に取り付けられ、ドライバーと同じ視野範囲を撮影するための車内カメラ１０３とを備えている。車外カメラ１０１と車外カメラ１０２と車内カメラ１０３とは、本発明の実施形態にかかる撮像装置であり、本発明の実施例の撮像レンズと、該撮像レンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備えている。

本発明の実施例にかかる撮像レンズは、上述した長所を有するものであるから、車外カメラ１０１、１０２および車内カメラ１０３は、小型で安価に構成でき、広い画角を有し、解像度の高い良好な映像を得ることができる。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。また、レンズの材質も上記各数値実施例で用いたものに限定されず、別の材質を用いてもよい。

また、撮像装置の実施形態では、本発明を車載用カメラに適用した例について図を示して説明したが、本発明はこの用途に限定されるものではなく、例えば、携帯端末用カメラや監視カメラ等にも適用可能である。

２ 軸上光束
３ 軸外光束
５ 撮像素子
１００ 自動車
１０１、１０２ 車外カメラ
１０３ 車内カメラ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (16)

1. 物体側から順に、
   負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズである第１レンズと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第２レンズと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で負のパワーを持つ第３レンズと、
   絞りと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第４レンズとが配されてなり、
   前記第２レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持ち、
   前記第３レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つことを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、
   前記第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、
   前記第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凸形状、像側の面が凸形状であることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
3. 前記第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、
   前記第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、
   前記第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
4. 前記第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、
   前記第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凹形状であり、
   前記第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凸形状、像側の面が凸形状であることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
5. 物体側から順に、
   負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズである第１レンズと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第２レンズと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第３レンズと、
   絞りと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第４レンズとが配されてなり、
   前記第２レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持ち、
   前記第３レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つことを特徴とする撮像レンズ。
6. 前記第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、
   前記第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凹形状であり、
   前記第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凸形状、像側の面が凸形状であることを特徴とする請求項５記載の撮像レンズ。
7. 物体側から順に、
   負のパワーを持ち、物体側の面が凸形状のメニスカスレンズである第１レンズと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で負のパワーを持つ第２レンズと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で負のパワーを持つ第３レンズと、
   絞りと、
   両面が非球面であり、光軸近傍で正のパワーを持つ第４レンズとが配されてなり、
   前記第２レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに負のパワーを持ち、
   前記第３レンズが、その断面において物体側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧および像側面の有効径最外端２点と光軸上の点の３点を通る円弧の２つの円弧で決まる形状のレンズを定義したときに正のパワーを持つことを特徴とする撮像レンズ。
8. 前記第２レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凸形状であり、
   前記第３レンズが、光軸近傍において物体側の面が凹形状、像側の面が凹形状であり、
   前記第４レンズが、光軸近傍において物体側の面が凸形状、像側の面が凸形状であることを特徴とする請求項７記載の撮像レンズ。
9. 前記第３レンズの近軸焦点距離をｆ３、前記第４レンズの近軸焦点距離をｆ４としたとき、
   下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −１．０ ＜ ｆ４／ｆ３ ＜ ０．１ … （１）
10. 前記第２レンズと前記第３レンズの光軸上の間隔をｄ４、前記第１レンズの物体側の面頂点から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、
    下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．０ ＜ ｄ４／Ｌ ＜ ０．１ … （２）
11. 前記第２レンズの近軸焦点距離をｆ２、前記第１レンズの物体側の面頂点から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、
    下記条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −１．０ ＜ Ｌ／ｆ２ ＜ ８．０ … （３）
12. 前記第３レンズの近軸焦点距離をｆ３、前記第１レンズの物体側の面頂点から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、
    下記条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −５．０ ＜ Ｌ／ｆ３ ＜ ０．４ … （４）
13. 前記第４レンズの近軸焦点距離をｆ４、前記第１レンズの物体側の面頂点から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、
    下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ４．０ ＜ Ｌ／ｆ４ ＜ ７．０ … （５）
14. 前記第２レンズのｄ線におけるアッベ数をν２、前記第３レンズのｄ線におけるアッベ数をν３としたとき、
    下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ν２＞ν３ … （６）
15. 下記条件式（７）をさらに満足することを特徴とする請求項１４記載の撮像レンズ。
    ν２−ν３＞２０ … （７）
16. 請求項１から１５のいずれか１項記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。

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