JP2012237852A

JP2012237852A - 撮像レンズ

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Publication number: JP2012237852A
Application number: JP2011106266A
Authority: JP
Inventors: Naoto Ohara; 直人大原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: JP5693364B2

Abstract

【課題】広角レンズで重要視される概ね水平画角１８０（ｄｅｇ）近傍が大きく写るような射影特性とし、さらに収差を良好に補正し、小型、且つ安価でありながら優れた光学性能を持つ撮像レンズを得る。
【解決手段】物体側から順に、物体側に凸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第１レンズと、撮像側の面が非球面を持ち、物体側に凸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第２レンズと、非球面を持たず、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、開口絞りと、両側に凸面となり正の屈折力を有し、両側非球面である第４レンズとの４枚のレンズを配置し、所定の条件式を満足する事により、周辺の視認性を向上させるレンズを可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用カメラ等、固体撮像素子を備えた撮像装置に用いられる単焦点の広角撮像レンズに関する。

車載用カメラに用いられる撮像レンズには、広画角を確保しながら画面中心と比べて画面周辺部の視認性を要求される事が多い為、画面周辺の像倍率を大きく結像性能が良いことが要求される。また、搭載スペースが限られることが多いなどから小型で軽量であることが要求される。

これらの要望に対応し得る可能性がある単焦点の広角撮像レンズとして、下記の特許文献１が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載される単焦点レンズでは、設計上高い結像性能を持たせるために、非球面を多用しガラスレンズ１枚、樹脂レンズが３枚と材質のバランスが悪く、製造や実使用上で問題が発生してしまう。また、製造上の課題として、樹脂レンズだと屈折率が十分に高くない事からレンズ面にかかる負荷が強くなってしまう為、製造公差が厳しくなる。特に、第２レンズと第３レンズの公差が厳しく、歩留まりの低下を招く。また、実使用上の課題として、第一に性能保証温度に問題がある。車に搭載するカメラモジュールとなると低温から高温まで幅広い温度領域において性能を満足することを要求される。しかしながら、下記特許においては、前述の通りガラスレンズと樹脂レンズのバランスが悪い事から性能を保証できる温度領域が狭くなる。理由は、ガラスレンズに比べて樹脂レンズは、温度による化学的変化、物理的変化が大きいため、温度変化に伴い設計から形状が乖離してくるからである。第二の課題として、ゴーストフレアの問題である。特許文献１においては、パワー配置によって第２レンズ物体側面が凹面に設定されている。これは、倍率の色収差を補正する為に凹面となっているのだが、広角レンズにおいてゴーストフレアを発生させる要因となりやすい。第２レンズの物体側面で反射した光が、第１レンズ像面側の面に反射して撮像面に届いてしまうからである。これは、実使用上、夜間の対向車のヘッドライト等がレンズの面反射によって、ゴーストとなって撮像面に映る。

特開２０１０−５４６４６号公報

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、目的とするのは、４枚構成によって高い光学性能を持ちつつ、画面周辺部を大きく写し、レンズの形状、非球面の形状等を適切に設定することにより小型、薄型の広角撮像レンズを提供することである。

上記目的を達成するため本発明のレンズは、物体側から順に、物体側に凸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第１レンズと、撮像側の面が非球面を持ち、物体側に凸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第２レンズと、非球面を持たず、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、開口絞りと、両側に凸面となり正の屈折力を有し、両側非球面である第４レンズとの４枚のレンズを配置し、下記の条件式を満足することを特徴とする。ただし、２＜Θ＜90（ｄｅｇ）とし、ｈ_１は半画角Θ-２（ｄｅｇ）の物体が撮像面上で結像する撮像面中心からの高さ、ｈ_２は半画角Θ-１（ｄｅｇ）の物体が撮像面上で結像する撮像面中心からの高さ、ｈ_３は半画角Θ（ｄｅｇ）の物体が撮像面上で結像する撮像面中心からの高さとする。

（ｈ_２−ｈ_１）／（ｈ_３−ｈ_２）≦１．０・・・（１）
これは、画角が広がる（換言すれば、画角中心から画面周辺にシフト）に従い、撮像面上で物体が大きく写ることを意味する。実施例１を例に上記式を説明する。例えば、半画角２０ｄｅｇから２１ｄｅｇの物体は、撮像面上で結像位置の差は、１４．９（μｍ）となる。半画角２１ｄｅｇから２２ｄｅｇの物体は、撮像面上で１５．０（μｍ）となる。このように画角が広がるに伴い、物体は撮像面上で大きく映る事となる（図５参照）。

さらに、前記第１レンズの物体側面から撮像素子までの距離をＬ（ｍｍ）とし、前記第１レンズの物体側面において光線が通過する最大径φ（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することが好ましい。

０．９５＜φ／Ｌ＜１．０５・・・（２）
このような条件を満たすように設計することで、小型、小径のカメラモジュールを実現する事が可能となる。広角レンズにおいて、光学全長は、第１レンズ径に相関がある。焦点距離が一定で、第１レンズ径と光学全長を伸ばせば、収差の補正は容易となり高い光学性能を確保する事ができる。逆に第１レンズ径と光学全長を短くしていくと、収差補正が困難となり品質の低下を招く事となる。ここで径と全長をパラメーターとしているのは、前述したとおり両者には強い相関があり各々の個別の小型が困難だからである。換言すれば、径一定で全長を短く、全長一定で径を小さくする事は、小型化に適切ではない。上記式を満足する設計とすることで高い光学性能を維持したまま、小型化を可能とすることができる。

さらに、前記第１レンズおよび第３レンズをガラス材料で形成し、前記第２レンズおよび第４レンズを樹脂材料で形成するとともに、ｄ線における前記第２レンズの焦点距離をｆ２（ｍｍ）、ｄ線における前記第４レンズの焦点距離をｆ４（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することが好ましい。

０．９＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１.１・・・（３）
このような条件を満たすように設計することで、使用環境において低温から高温まで幅広い温度領域で高い品質のカメラモジュールを実現する事が可能となる。ここでいう高い品質とは、光学性能と射影特性が温度によって変動しない事を意味する。上記、下限と上限を逸脱してしまうと温度変化に伴い、樹脂レンズの変動により光学性能が変化してしまう。上記式の意味するところは、凹レンズとなる第２レンズ、凸レンズとなる第４レンズのパワー比（焦点距離比）を略１：１（０．９〜１．１の範囲内）にすることで、温度変化に伴う変化を樹脂レンズ同士で相殺する事である。ガラスレンズは、もともと温度に伴う変化が小さいため、これによりカメラモジュール全体として広い温度領域で高い品質のカメラモジュールを実現する。

さらに、前記第１レンズの物体側面曲率半径をｒ１（ｍｍ）、像側面曲率半径をｒ２（ｍｍ）、中心レンズ厚みｄ（ｍｍ）、光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することが好ましい。

１．２＜ｄ／ｆ・・・（４）
３．４＜ｒ１／ｒ２＜４．２・・・（５）
このような条件を満たすように設計することで、フロントカメラ用車載カメラモジュールとして機能する事が可能となる。上記撮像レンズを車載用フロントカメラとして使用する場合、第１レンズは、走行中の子石などの影響により強い落下衝撃強度を必要とされる。その場合、第１レンズが薄いと十分な強度を得られない。上記式は、前記状況を鑑みて設計しなければならない項目である。当然、サイズが小さくなるに伴い薄くても十分な強度を得る事が可能なので、パラメーターに厚みｄと焦点距離ｆ、第１レンズ両面の曲率半径の比率としている。

さらに、前記撮像レンズにおける水平画角と垂直画角が、以下の条件式を満足することが好ましい。ただし、２Ｗは撮像面での最大水平位置に入射する光線の全画角、２Ｖは撮像面での最大垂直位置に入射する光線の全画角とする。

２Ｗ＞１８０（ｄｅｇ）・・・（６）
１５０（ｄｅｇ）＜２Ｖ＜１６０（ｄｅｇ）・・・（７）
このような条件を満たすように設計することで、画面周辺部の物体を大きく写すことが可能となる。上記式（６）については、まず本発明のカメラモジュールとして車載用カメラを想定している。フロントカメラにおいて死角となる１８０ｄｅｇ方向が見える必要がある。上記式（７）については、周辺部を大きくするために垂直画角は上記式を満足するエリアになければならない。１５０ｄｅｇより小さい画角だと周辺倍率としては、有利だが高い光学性能を維持することが困難となる。特に倍率色収差の補正が困難となり周辺の像性能が劣化する傾向にある。逆に１６０ｄｅｇを超えると周辺が小さく写り本発明の目的となる周辺の視認性が低下する事となる。

さらに、前記第４レンズの像側の面から結像面までの距離をｆｂ（ｍｍ）、光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することが好ましい。

ｂｆ／ｆ＜２．０・・・（８）
このような条件を満たすように設計することで、撮像面とレンズの間隔を確保する事が可能となる。条件式を逸脱する事で起きる弊害は２点である。第一に、この間隔が短くなると、ローパスフィルターや赤外線カットフィルターといった部材を挿入する事が困難となる。さらに撮像レンズと撮像素子の傾きを調整する際の調整代を確保する事が困難となる。第二に、撮像素子と第４樹脂レンズが近くなり、撮像素子の発熱の影響を受けて、第４レンズが熱伝送によって発熱し組成変化を引き起こす。特に樹脂レンズは、ガラス転移温度が低温な為、黄変等の問題を起こすこともある。

さらに、ｄ線における前記第１レンズの焦点距離をｆ１（ｍｍ）、ｄ線における前記第２レンズの焦点距離をｆ２（ｍｍ）、ｄ線における前記第３レンズの焦点距離をｆ３（ｍｍ）、ｄ線における前記第４レンズの焦点距離ｆ４（ｍｍ）、光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することが好ましい。

６．０＜｜ｆ１／ｆ｜＜９．０・・・（９）
２．３＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．７・・・（１０）
２．９＜｜ｆ３／ｆ｜＜４．０・・・（１１）
２．３＜｜ｆ４／ｆ｜＜２．７・・・（１２）
このような条件を満たすように設計することで、上述に記載の要件を同時に満たす光学系を実現する事が可能となる。

（９）の下限値を超えると、負の屈折力が大きくなり、倍率の色収差の補正は容易となるが、第１レンズ像側面の曲率が小さくなりすぎてしまい、製造が難しくなる。上限値を超えると、第１レンズ物体側面の曲率が小さくなるために有効径が大きくなり、レンズ系の小型化が難しくなるとともに、広い画角を得るために必要な負の屈折力を第２レンズ像側面のみで補うことになり、曲率が小さくなりすぎてしまう。

（１０）の下限値を超えると負の屈折力が強くなるために第２レンズ像側面の曲率が小さくなりすぎてしまう。また、それに伴って第３レンズ物体側面の曲率も小さくなりすぎてしまうために、製造が難しくなる。上限値を超えると、負の屈折力が不足するために倍率の色収差の補正が困難になる。

（１１）の上限値を超えると、正の屈折力が不足するために倍率の色収差の補正が困難になる。下限値を超えると第３レンズ物体側面の曲率が小さくなりすぎてしまうために、製造が難しくなる。

第４レンズの、特に像側面は収差の補正を大きく行なっているため、（１２）の上限値を超えると、正の屈折力が小さくなりすぎて、緒収差の補正が困難になる。逆に下限値を超えると、第４レンズ像側面の曲率が小さくなりすぎてしまうために、製造が難しくなる。

本発明によれば、４枚構成によって高い光学性能を持ちつつ、レンズの形状、非球面の形状等を適切に設定することにより小型、薄型で周辺が大きく写る広角撮像レンズを提供することができ、その結果、監視カメラや車載用カメラに搭載可能なコンパクトな広角撮像レンズを実現することができる。

本実施形態の撮像レンズのレンズ構成を示す図である。本実施形態の実施例１におけるレンズ系の基本構成を示す図である。本実施形態の実施例１における球面収差、および非点収差を示す収差図である。本実施形態の実施例１における理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す図である。本実施形態の実施例１におけるレンズの像倍率を示す図である。本実施形態の実施例２におけるレンズ系の基本構成を示す図である。本実施形態の実施例２における球面収差、および非点収差を示す収差図である。本実施形態の実施例２における理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す図である。本実施形態の実施例２におけるレンズの像倍率を示す図である。本実施形態の実施例３におけるレンズ系の基本構成を示す図である。本実施形態の実施例３における球面収差、および非点収差を示す収差図である。本実施形態の実施例３における理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す図である。本実施形態の実施例３におけるレンズの像倍率を示す図である。本実施形態の実施例４におけるレンズ系の基本構成を示す図である。本実施形態の実施例４における球面収差、および非点収差を示す収差図である。本実施形態の実施例４における理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す図である。本実施形態の実施例４におけるレンズの像倍率を示す図である。本実施形態の実施例５におけるレンズ系の基本構成を示す図である。本実施形態の実施例５における球面収差、および非点収差を示す収差図である。本実施形態の実施例５における理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す図である。本実施形態の実施例５におけるレンズの像倍率を示す図である。本実施形態の実施例６におけるレンズ系の基本構成を示す図である。本実施形態の実施例６における球面収差、および非点収差を示す収差図である。本実施形態の実施例６における理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す図である。本実施形態の実施例６におけるレンズの像倍率を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１に実施の形態のレンズ構成をそれぞれ光学断面で示す。なお、図１において、１００Ａでは各構成要件の符号および各面の符号を示し、１００Ｂでは各構成要件における間隔Ｄの符号を示すものとし、いずれも撮像レンズ１００を示すものである。

本実施形態は、図１の１００Ａに示すように、物体側から順に、第１レンズ１１０、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０、開口絞り１４０、第４レンズ１５０、ＩＲＣＦないしカバーガラス１６０、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Mental-Oxide Semiconductor device)等の撮像素子１７０が配置される４枚構成の単焦点の撮像レンズ１００である。

本発明を実施した撮像レンズで４枚のレンズは、物体側から順に、物体側に凸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第１レンズ１１０と、物体側に凸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第２レンズ１２０と、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズ１３０と、開口絞りと両側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４レンズ１５０のように配列されている。

撮像レンズ１００において、物体側より入射した光は、図１の１００Ａに示すように、第１レンズ１１０の物体側Ｒ１面１、像面側Ｒ２面２、第２レンズ１２０の物体側Ｒ３面３、像面側Ｒ４面４、第３レンズ１３０の物体側Ｒ５面５、像面側Ｒ６面６、開口絞り１４０の面７、第４レンズ１５０の物体側Ｒ７面８、像面側Ｒ８面９、カバーガラス１６０の物体側Ｒ９面１０、像面側Ｒ１０面１１を順次通過し撮像素子１７０の結像面（撮像面）１２へと集光される。

また、図１の１００Ｂに示すように、第１レンズ１１０の厚さとなるＲ１面１とＲ２面２間の距離をＤ１、第１レンズ１１０のＲ２面２と第２レンズ１２０のＲ３面３までの距離をＤ２、第２レンズ１２０の厚さとなるＲ３面３とＲ４面４間の距離をＤ３、第２レンズ１２０のＲ４面４と第３レンズ１３０のＲ５面５間の距離をＤ４、第３レンズ１３０の厚さとなるＲ５面５とＲ６面６間の距離をＤ５、第３レンズ１３０のＲ６面６と開口絞り１４０の面７までの距離をＤ６、開口絞り１４０の面７と第４レンズ１５０のＲ８面８間の距離をＤ７、第４レンズ１５０の厚さとなるＲ８面８とＲ９面９間の距離をＤ８、第４レンズ１５０のＲ面９とカバーガラス１６０の物体側Ｒ９面１０間の距離をＤ９、カバーガラス１６０の厚さとなるＲ９面１０とＲ１０面１１間の距離をＤ１０、カバーガラス１６０のＲ１０面１１と結像面１２間の距離をＤ１１とする。

ここで、第２レンズ１２０と第４レンズ１５０が樹脂材料で形成されることにより、軽量化や低コスト化が実現できるとともに、非球面形状の作製が容易となる。また、第１レンズ１１０と第３レンズ１３０をガラス材料で形成することにより幅広い分散値の材料を選択でき、結果として倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

また、第２レンズ１２０と第４レンズ１４は、非球面形状が形成される。非球面形状を持つことにより、収差補正が容易となり、小型でありながら良好な解像性能を得ることが可能となる。

なお、以下の数値実施例の中で記載されるレンズの非球面の形状は、物体側から像面側へ向かう方向を正とし、ｋを円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを非球面係数、ｒを中心曲率半径としたとき次式で表される。ｈは光線の高さ、ｃは中心曲率半径の逆数をそれぞれ表している。ただし、Ｚは面頂点に対する接平面からの深さを、Ａは４次の非球面係数を、Ｂは６次の非球面係数を、Ｃは８次の非球面係数を、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

本発明を実施した撮像レンズで好ましくは、第１レンズ１１０を構成する材料のｄ線に対するアッベ数が４０以上に、第２レンズ１２０を構成する材料のｄ線に対するアッベ数が５０以上に、第３レンズ１３０を構成する材料のｄ線に対するアッベ数が３０以下に、第４レンズ１５０を構成する材料のｄ線に対するアッベ数が５０以上に、それぞれ設定される。開口絞り１４０よりも物体側にあり、負レンズである第１レンズ１１０および第２レンズ１２０はそれらを構成する各材料のアッベ数が大きいほど、第１レンズ１１０および第２レンズ１２０で発生する倍率色収差が小さくなる。また、同じく開口絞り１４０よりも物体側にあり、正レンズである第３レンズ１３０を構成する材料のアッベ数が小さいほど倍率色収差を良好に補正できるためである。

以下に、撮像レンズ１００の具体的な数値による実施例１〜６を示す。実施例１〜６の数値において、焦点距離、Ｆナンバー、水平画角、垂直画角、像高、レンズ全長、バックフォーカス（ＢＦ）は次の表１に記載の通りである。また、同じく実施例１〜６の数値において、条件式（２）〜（１２）の数値データは、次の表２に記載の値になる。

なお、実施例１〜６を示す図面である、図２、図６、図１０、図１４、図１８、および図２２に示す符号１０１乃至１０６は、図１に示す撮像レンズ１００と同様の構成であるために、各構成要件の符号、面符号、距離符号の記載を省略するものとする。また、図７、図１１、図１５、図１９、および図２３は、図３に示すｃ線、ｄ線、およびｇ線の記載と同様であるために、記載を省略するものとする。さらに、図５、図９、図１３、図１７、図２１、および図２５からも明らかなように、全ての実施例において本発明における条件式（１）を満たしている。また、実施例１〜６においては、第２レンズ１２０と第４レンズ１５０を樹脂材料で形成し、第１レンズ１１０と第３レンズ１３０をガラス材料で形成した。

＜実施例１＞
実施の形態１におけるレンズ系の基本構成は図２に示され、各数値データ（設定値）は表３、表４、表５に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図３にそれぞれ示される。図３は、実施例１において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を１に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Ｍはメリジオナル像面の値、破線Ｓはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図３からわかるように、実施例１によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ１０１が得られる。

この実施例１における撮像レンズ１０１は、小型化に伴う全長と第１レンズ径の関係式（２）の下限を示す。第１レンズ１１０の径を可能な限り小さくし、全長も短い実施例となる。

図２に示すように、第１レンズ１１０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第２レンズ１２０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第３レンズ１３０は平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第２レンズ１２０と第４レンズ１４０はそれぞれ非球面を有する。

表４は、実施例１における撮像レンズ１０１の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄ、および分散値νｄを示している。表５は、所定面の非球面係数を示している。

図４は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は次の通りである。

光学系によって結像する像高を実像高とし、これをＹとする。立体射影方式によって結像する理想像高をＹ_０とする。θを画角、ｆを光学系の焦点距離とした場合、Ｙ_０は下記の式によって現される。

Ｙ_０＝２ｆ×ｔａｎ（θ／２）
また、ディストーションＤは、Ｙ、Ｙ_０によって以下の通り現される。

Ｄ＝（Ｙ−Ｙ_０）／Ｙ_０
図５は、撮像レンズ１０１の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。

＜実施例２＞
実施の形態２におけるレンズ系の基本構成は図６に示され、各数値データ（設定値）は表６、表７、表８に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図７にそれぞれ示される。図７は、実施例２において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を１に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Ｍはメリジオナル像面の値、破線Ｓはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図７からわかるように、実施例２によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ１０２が得られる。

この実施例２における撮像レンズ１０２は、小型化に伴う全長と第１レンズ１１０の径の関係式（２）の上限を示す。第１レンズ１１０の径を大きくし十分に収差を補正した、全長の長い実施例となる。

図６に示すように、第１レンズ１１０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第２レンズ１２０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第３レンズ１３０は平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第２レンズ１２０と第４レンズ１５０はそれぞれ非球面を有する。

表７は、実施例２における撮像レンズ１１０の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄ、および分散値νｄを示している。表８は、所定面の非球面係数を示している。

図８は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例１と同様である。

図９は、撮像レンズ１０２の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。

＜実施例３＞
実施の形態３におけるレンズ系の基本構成は図１０に示され、各数値データ（設定値）は表９、表１０、表１１に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図１１にそれぞれ示される。図１１は、実施例３において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を１に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Ｍはメリジオナル像面の値、破線Ｓはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図１１からわかるように、実施例３によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ１０３が得られる。

この実施例３における撮像レンズ１０３は、第２レンズ１２０と第４レンズ１５０の焦点距離の関係式（３）の上限を示す。第２レンズ１２０と第４レンズ１５０のパワーバランスを上限値１．１に近づけたことを特徴としている。

図１０に示すように、第１レンズ１１０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第２レンズ１２０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第３レンズ１３０は平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第２レンズ１２０と第４レンズ１５０はそれぞれ非球面を有する。

表１０は、実施例３における撮像レンズ１０３の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄ、および分散値νｄを示している。表１１は、所定面の非球面係数を示している。

図１２は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例１と同様である。

図１３は、撮像レンズ１０３の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。

＜実施例４＞
実施の形態４におけるレンズ系の基本構成は図１４に示され、各数値データ（設定値）は表１２、表１３、表１４に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図１５にそれぞれ示される。図１５は、実施例４において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を１に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Ｍはメリジオナル像面の値、破線Ｓはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図１５からわかるように、実施例４によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ１０４が得られる。

この実施例４における撮像レンズ１０４は、第２レンズ１２０と第４レンズ１５０の焦点距離の関係式（３）の下限を示す。第２レンズ１２０と第４レンズ１５０のパワーバランスを下限値０．９に近づけたことを特徴としている。

図１４に示すように、第１レンズ１１０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第２レンズ１２０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第３レンズ１３０は平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第２レンズ１２０と第４レンズ１５０はそれぞれ非球面を有する。

表１３は、実施例４における撮像レンズの各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄ、および分散値νｄを示している。表１４は、所定面の非球面係数を示している。

図１６は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例１と同様である。

図１７は、撮像レンズ１０４の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。

＜実施例５＞
実施の形態５におけるレンズ系の基本構成は図１８に示され、各数値データ（設定値）は表１５、表１６、表１７に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図１９にそれぞれ示される。図１９は、実施例５において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を１に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Ｍはメリジオナル像面の値、破線Ｓはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図１９からわかるように、実施例５によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ１０５が得られる。

この実施例５における撮像レンズ１０５は、全ての条件式を満足する射影特性の１例を示すが、特に、焦点距離を長くしディストーションが小さい例となる。

図１８に示すように、第１レンズ１１０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第２レンズ１２０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第３レンズ１３０は平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第２レンズ１２０と第４レンズ１５０はそれぞれ非球面を有する。

表１６は、実施例５における撮像レンズ１０５の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄ、および分散値νｄを示している。表１７は、所定面の非球面係数を示している。

図２０は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例１と同様である。

図２１は、撮像レンズ１０５の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。

＜実施例６＞
実施の形態６におけるレンズ系の基本構成は図２２に示され、各数値データ（設定値）は表１８、表１９、表２０に、球面収差、および非点収差を示す収差図は図２３にそれぞれ示される。図２３は、実施例６において、左が球面収差を、右が非点収差をそれぞれ示している。縦収差図の縦軸は、瞳径を１に正規化したもので、非点収差図の縦軸は半画角ωを表し、実線Ｍはメリジオナル像面の値、破線Ｓはサジタル像面の値をそれぞれ示している。図２３からわかるように、実施例６によれば、球面、非点の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた撮像レンズ１０６が得られる。

この実施例６における撮像レンズ１０６は、全ての条件式を満足する射影特性の１例を示し、特に、焦点距離を短くしディストーションが大きい例となる。

図２２に示すように、第１レンズ１１０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第２レンズ１２０は物体側に凸面を向けたメニスカス形状、第３レンズ１３０は平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は両側に凸面を向けた両凸形状を有する。第２レンズ１２０と第４レンズ１４０はそれぞれ非球面を有する。

表１９は、実施例６における撮像レンズ１０６の各面番号に対応した絞り、各レンズの曲率半径Ｒ、間隔Ｄ、屈折率Ｎｄ、および分散値νｄを示している。表２０は、所定面の非球面係数を示している。

図２４は、理想像高を立体射影方式としたディストーションを示す。立体射影式は実施例１と同様である。

図２５は、撮像レンズ１０６の像倍率を示す。横軸を半画角とし、縦軸に像の大きさを示す。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１０１〜１０６：撮像レンズ
１１０：第１レンズ
１２０：第２レンズ
１３０：第３レンズ
１４０：開口絞り
１５０：第４レンズ
１６０：カバーガラス（またはＩＲＣＦ）
１７０：撮像素子（または撮像面・結像面）

Claims

物体側から順に、物体側に凸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第１レンズと、撮像側の面が非球面を持ち、物体側に凸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第２レンズと、非球面を持たず、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、開口絞りと、両側に凸面となり正の屈折力を有し、両側非球面である第４レンズとの４枚のレンズを配置し、下記の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。ただし、２＜Θ＜90（ｄｅｇ）とし、ｈ_１は半画角Θ-２（ｄｅｇ）の物体が撮像面上で結像する撮像面中心からの高さ、ｈ_２は半画角Θ-１（ｄｅｇ）の物体が撮像面上で結像する撮像面中心からの高さ、ｈ_３は半画角Θ（ｄｅｇ）の物体が撮像面上で結像する撮像面中心からの高さとする。
（ｈ_２−ｈ_１）／（ｈ_３−ｈ_２）≦１．０・・・（１）
前記第１レンズの物体側面から撮像素子までの距離をＬ（ｍｍ）とし、前記第１レンズの物体側面において光線が通過する最大径φ（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
０．９５＜φ／Ｌ＜１．０５・・・（２）
前記第１レンズおよび第３レンズをガラス材料で形成し、前記第２レンズおよび第４レンズを樹脂材料で形成するとともに、
ｄ線における前記第２レンズの焦点距離をｆ２（ｍｍ）、ｄ線における前記第４レンズの焦点距離をｆ４（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
０．９＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１.１・・・（３）
前記第１レンズの物体側面曲率半径をｒ１（ｍｍ）、像側面曲率半径をｒ２（ｍｍ）、中心レンズ厚みｄ（ｍｍ）、光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
１．２＜ｄ／ｆ・・・（４）
３．４＜ｒ１／ｒ２＜４．２・・・（５）
前記撮像レンズにおける水平画角が、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像レンズ。ただし、２Ｗは、撮像面での最大水平位置に入射する光線の全画角とする。
２Ｗ＞１８０（ｄｅｇ）・・・（６）
前記撮像レンズにおける垂直画角が、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像レンズ。ただし、２Ｖは、撮像面での最大垂直位置に入射する光線の全画角とする。
１５０（ｄｅｇ）＜２Ｖ＜１６０（ｄｅｇ）・・・（７）
前記第４レンズの像側の面から結像面までの距離をｆｂ（ｍｍ）、光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
ｂｆ／ｆ＜２．０・・・（８）
ｄ線における前記第１レンズの焦点距離をｆ１（ｍｍ）、ｄ線における前記第２レンズの焦点距離をｆ２（ｍｍ）、ｄ線における前記第３レンズの焦点距離をｆ３（ｍｍ）、ｄ線における前記第４レンズの焦点距離ｆ４（ｍｍ）、光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）とする時、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
６．０＜｜ｆ１／ｆ｜＜９．０・・・（９）
２．３＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．７・・・（１０）
２．９＜｜ｆ３／ｆ｜＜４．０・・・（１１）
２．３＜｜ｆ４／ｆ｜＜２．７・・・（１２）