JP2014095854A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
４枚構成によって小型、軽量且つ安価でありながら、レンズの形状等を適切に設定することにより製造公差によるバックフォーカス変動を軽減し、高度な調整設備がなくても高い光学性能を持つ広角撮像レンズを提供する。
【解決手段】
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、球面により形成された正の屈折力を有する第３レンズと、開口絞りと、両面が非球面形状で正の屈折力を有する第４レンズと、で構成され、前記第２レンズと第３レンズの中心面間隔をＬ２３、レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、０．９≧Ｌ２３／ｆ≧０．７６を満足する撮像レンズ。
また、上記撮像レンズと、その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た撮像装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視用カメラや車載用カメラ等、固体撮像素子を備えた撮像装置に用いられる撮像レンズ、特に単焦点の広角撮像レンズ、およびそれを用いた撮像装置に関する。

監視用カメラや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全域で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ことなどから小型、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、２、３が提案されている。

しかしながら、この特許文献１、２、３に記載される単焦点の広角撮像レンズは、研磨工程や個々の金型を用いた射出成形、レンズユニットの組み込みなどの製造公差が十分に考慮されているものではなく、収差が良好に補正されて優れた結像性能を持つ撮像モジュールを製造する為には、高度な調整が必要不可欠であった。また、高度な調整を行なうことは製造コストのアップにつながり、ひいては製品価格にも少なからず影響する。

特開２００８−２６８２６８号公報 特開２００９−００８８６７号公報 特開２０１０−０５４６４６号公報

本発明は、かかる事情に鑑みて成されたものであり、目的とするのは、４枚構成によって小型、軽量且つ安価でありながら、レンズの形状等を適切に設定することにより製造公差によるバックフォーカス変動を軽減し、高度な調整設備がなくても高い光学性能を持つ広角撮像レンズを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、球面により形成された正の屈折力を有する第３レンズと、開口絞りと、両面が非球面形状で正の屈折力を有する第４レンズと、で構成され、前記第２レンズと第３レンズの中心面間隔をＬ２３、レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、下記条件式（１）を満足する。
０．９≧Ｌ２３／ｆ≧０．７６ ・・・（１）

好適には、結像面での最大像高位置に入射する光線の全画角を２Ｗとするとき下記条件式（２）を満足する。
２Ｗ≧１２０° ・・・（２）

更に好適には、前記第１レンズは物体側に凸面を向け、前記第３レンズは物体側に凸面を向け、前記第４レンズは像側に凸面を向ける。

更に好適には、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４０以上に、前記第２レンズを構成する材料のｄ線に対するアッベ数が５０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、前記第４レンズを構成する材料のｄ線に対するアッベ数が５０以上に、それぞれ設定される。

更に好適には、前記第１および第３レンズは硝子材料で形成され、前記第２および第４レンズは樹脂材料で形成されている。

更に好適には、前記第４レンズの像面側の面から結像面までの距離をＢｆとするとき、下記条件式（３）を満足する。
Ｂｆ／ｆ≧２ ・・・（３）

更に好適には、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第４レンズの焦点距離をｆ４とするとき、下記条件式（４）を満足する。
−１．１＜ｆ２／ｆ４＜−０．９ ・・・（４）

更に好適には、前記第２レンズの焦点距離をｆ２とするとき、下記条件式（５）を満足する。
ｆ２／ｆ＞−２．２ ・・・（５）

上記課題を解決するため、本発明の撮像装置は、上述のいずれかの撮像レンズと、その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る。

本発明によれば、４枚構成によって小型、軽量且つ安価でありながら、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製造公差によるバックフォーカス変動を軽減し、高度な調整設備がなくても高い光学性能を持つ広角撮像レンズを提供することができる。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。

本発明の実施形態の撮像レンズの基本構成、およびその各要素に対して付与した面番号を示す図である。 実施例１において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例１において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例２において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例２において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例３において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例３において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例４において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例４において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例５において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例５において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例６において採用した撮像レンズの構成を示す図である。 実施例６において、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図である。 実施例１乃至６において、Ｌ２３／ｆとバックフォーカス変動量の関係を示す図である。 本発明の実施形態の撮像装置の基本構成を示す図である。

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。これらの実施形態は物体側から順に、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、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Mental-Oxide Semiconductor device)等の撮像素子の受光面である結像面１６０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、負の屈折力を有する第１レンズ１１０、負の屈折力を有する第２レンズ１２０、正の屈折力を有する第３レンズ１３０と、開口絞り１４０と、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。また、図１に記載の１（Ｒ１）〜９（Ｒ８）は、各構成要件の面番号である。

開口絞り１４０は第３レンズ１３０と第４レンズ１５０との間に配置している。開口絞り１４０を第４レンズ１５０より像側に配置すると、レンズ系が大型化するため好ましくなく、また第２レンズ１２０と第３レンズ１３０との間に配置するとバックフォーカスを長くとることに関して不利になり好ましくない。よって上述した第３レンズ１３０と第４レンズ１５０との間に配置することでレンズ系のコンパクト化が可能となる。

第２レンズ１２０では物体側に凸面を向けることで物体側面において反射した光が第１レンズ１１０像面側の面に反射して撮像面に届くことで起きるゴーストフレアの発生を減らすことが可能となる。

第３レンズ１３０は球面により形成されることで、製造し易いレンズとなる。

第４レンズ１５０は両面が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。

本発明を実施した撮像レンズ１００で好ましくは、条件式（１）を満足するように構成される。
０．９≧Ｌ２３／ｆ≧０．７６ ・・・（１）

但し、Ｌ２３は、前記第２レンズと前記第３レンズの中心面間隔、ｆは、レンズ全系の焦点距離である。

条件式（１）は、レンズ全系の焦点距離に対する第２レンズ１２０と第３レンズ１３０の中心面間隔の割合を関連づけたものである。撮像レンズ１００は、負の屈折力をレンズ系の前方に配置したレトロフォーカスタイプであり、対称型広角レンズに比べバックフォーカスを長くとることが可能である。よって、負の屈折力を有する第１レンズ１１０と第２レンズ１２０、正の屈折力を有する第３レンズ１３０と第４レンズ１５０間の中心面間隔Ｌ２３は、バックフォーカス変動に大きく影響すると考えられる。よって、条件式（１）の下限値を超えるとｆに対するＬ２３間の割合が小さくなるため一定量発生する製造公差の影響を大きく受けてしまい好ましくない。一方、上限値を越えると個々のレンズの焦点距離に制約が生じるため、収差の補正が難しくなる。

また、撮像レンズ１００は、好ましくは条件式（２）を満足するように構成される。
２Ｗ≧１２０° ・・・（２）

但し、２Ｗは、結像面での最大像高位置に入射する光線の全画角である。

条件式（２）の数値範囲に設定することにより、監視用カメラや車載用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。

また、撮像レンズ１００は、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４０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。

これにより、開口絞り１４０よりも物体側にある負レンズの第１レンズ１１０と第２レンズ１２０と開口絞り１４０よりも像側にある正レンズの第４レンズ１５０を構成する材料のｄ線に対するアッベ数が大きいほど、第１レンズ１１０および第２レンズ１２０、第４レンズ１５０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よりも物体側にある正レンズの第３レンズ１３０を構成する材料のｄ線に対するアッベ数が小さいほど倍率の色収差を良好に補正できる。

また、撮像レンズ１００は、第１レンズ１１０および第３レンズ１３０は硝子材料で形成され、第２レンズ１２０および第４レンズ１５０は樹脂材料で形成されること、第２レンズ１２０および第４レンズ１５０は両面が非球面形状で構成されることが好ましい。

第１レンズ１１０を硝子材料で形成することにより、監視用カメラや車載用カメラに適用される物理的耐久性、化学的耐久性などの厳しい環境性能を満足することができる。また、第３レンズ１３０を硝子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。具体的には、第３レンズ１３０に分散値の高い硝材を用いることで第１レンズ１１０及び第２レンズ１２０で発生した色収差の補正に有利な効果を得ている。

そして、第２レンズ１２０、第４レンズ１５０を樹脂材料で形成することにより、軽量化や低コスト化が実現できると共に非球面形状の作製が容易となる。これらのレンズは非球面形状が形成されることにより、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。

また、第１レンズ１１０は物体側に凸面を向け、第３レンズ１３０は物体側に凸面を向け、第４レンズ１５０は像側に凸面を向けることが好ましい。

これにより、第１レンズ１１０では物体側に凸面を向けることで物体側からの光を広画角で入射することが可能となる。正の屈折力を有する第３レンズ１３０では物体側に凸面を向けることで、第４レンズ１５０では像側に凸面を向けることで、それぞれ開口絞り１４０に近い箇所の感度を緩くし、製造し易い撮像レンズ１００となる。

また、撮像レンズ１００は、好ましくは条件式（３）を満足するように構成される。
Ｂｆ／ｆ≧２ ・・・（３）

但し、前記第４レンズの像面側の面から結像面までの距離はＢｆ、前記撮像レンズ全系の焦点距離はｆである。

条件式（３）は、前記撮像レンズ全系の焦点距離に対する前記第４レンズの像面側の面から結像面までの距離の割合を関連づけたものである。条件式（３）の下限値を超えるとｆに対するＢｆの割合が小さくなるためＩＲカットフィルターやローパスフィルターといった撮像モジュールに欠かすことのできないデバイスを挿入できなくなり、また撮像素子とのドッキングが難しくなる。さらには第４レンズが撮像素子の発熱の影響を受け易くなり、ガラス転移温度の低い樹脂レンズのケースでは、組成変化に伴う黄変といった問題が想定される。

一般に樹脂材料は、硝子材料に比べて温度変化による屈折率や形状の変化が大きく、屈折力は高温で小さく、低温で大きくなる。よって、第２レンズ１２０は負の屈折力を持ち、第４レンズ１５０は正の屈折力を持つことで、形状や屈折率の変化による屈折力の変動を相殺させ、レンズ全系での焦点距離の変化を小さくし、結果として幅広い温度範囲でも所望の性能を得ることが可能となる。

なお、ｄ線における第２レンズ１２０の焦点距離をｆ２（ｍｍ）、ｄ線における第４レンズ１５０の焦点距離をｆ４（ｍｍ）とする時、下記の条件式（４）を満足することがより好ましい。
０．９＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１.１ ・・・（４）

このような条件を満たすように設計することで、第２レンズ１２０と第４レンズ１５０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ことになる。

また、撮像レンズ１００は、好ましくは条件式（５）を満足するように構成される。
ｆ２／ｆ＞-２．２ ・・・（５）

但し、第２レンズの焦点距離はｆ２、前記撮像レンズ全系の焦点距離はｆである。

条件式（５）は、前記撮像レンズ全系の焦点距離に対する第２レンズの焦点距離の割合を関連づけたものである。条件式（５）の下限値を超えるとｆに対するｆ２の割合が大きくなるため軸上色収差の補正が困難となる。

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、Ｚは面頂点に対する接平面からの深さを、それぞれ表している。

以下に、撮像レンズ１００の具体的な数値による実施例１〜５を示す。実施例１〜５の数値実施例において、焦点距離、Ｆナンバー、画角、像高、レンズ全長、バックフォーカス（ＢＦ）、バックフォーカス変動量（ＢＦ変動量）は次の表１に記載の通りである。なお、バックフォーカス変動量は、Ｌ２３を±１５μｍ動かした際の像面シフト量を近軸追跡から算出した。また、同じく実施例１〜５の数値実施例において、条件式（１）〜（３）の数値データは、次の表２に記載の値になる。

なお、実施例１〜５においては、第１レンズ１１０および第３レンズ１３０を硝子材料で形成し、第２レンズ１２０および第４レンズ１５０を樹脂材料で形成した。

実施の形態１における撮像レンズ１００Ａ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に、球面収差、歪曲収差、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は物体側に凸面を向けた平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する。第２レンズ１２０は片面に非球面を有し、第４レンズ１５０は両面に非球面を有する。

また、図２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Ｒ７面８間の距離をＤ７、第４レンズ１５０の厚さとなるＲ７面８とＲ８面９間の距離をＤ８、第４レンズ１５０のＲ８面９と撮像素子（結像面）１６０までの距離をＤ９とする。なお、以降の実施例２〜５においてもＲ１面１〜Ｒ８面９、およびＤ１〜Ｄ９は同様の距離を意味するものとする。

表３は、実施例１における撮像レンズ１００Ａ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３中で面番号に＊がついている面は非球面形状となっていることを示す。表４は、所定面の非球面係数を示している。
＜数値実施例１＞

図３は、実施例１において、図３（Ａ）が球面収差（左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nm）を、図３（Ｂ）が非点収差（実線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのサジタル光線、点線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのタンジェンシャル光線）を、図３（Ｃ）が歪曲収差（435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmが重なっている）をそれぞれ示している。図３（Ｂ）、（Ｃ）の縦軸は半画角ωを表し、図３（Ｂ）中、実線Ｓはサジタル像面の値、破線Ｔはタンジェンシャ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、歪曲、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１００Ａが得られる。

実施の形態２における撮像レンズ１００Ｂの基本構成は図４に示され、各数値データ（設定値）は表５、表６に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図５にそれぞれ示される。

この実施例２における撮像レンズ１００Ｂは実施例１のＬ２３をさらに長くし、製造公差によるバックフォーカス変動を軽減し、安価することを目的に設計されている。

図４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は物体側に凸面を向けた平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する。第２レンズ１２０は片面に非球面を有し、第４レンズ１５０は両面に非球面を有する。

表５は、実施例２における撮像レンズ１００Ｂ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中で面番号に＊がついている面は非球面形状となっていることを示す。表６は、所定面の非球面係数を示している。
＜数値実施例２＞

図５は、実施例２において、図５（Ａ）が球面収差（左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nm）を、図５（Ｂ）が非点収差（実線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのサジタル光線、点線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのタンジェンシャル光線）を、図５（Ｃ）が歪曲収差（435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmが重なっている）をそれぞれ示している。図５（Ｂ）、（Ｃ）の縦軸は半画角ωを表し、図５（Ｂ）中、実線Ｓはサジタル像面の値、破線Ｔはタンジェンシャル像面の値をそれぞれ示している。図５からわかるように、実施例２によれば、球面、歪曲、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１００Ｂが得られる。

実施の形態３における撮像レンズ１００Ｃの基本構成は図６に示され、各数値データ（設定値）は表７、表８に、球面収差、歪曲収差、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。

この実施例３における撮像レンズ１００Ｃは実施例２のＬ２３をさらに長くし、製造公差によるバックフォーカス変動を軽減し、安価することを目的に設計されている。

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は物体側に凸面を向けた平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する。第２レンズ１２０は片面に非球面を有し、第４レンズ１５０は両面に非球面を有する。

表７は、実施例３における撮像レンズ１００Ｃ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７中で面番号に＊がついている面は非球面形状となっていることを示す。表８は、所定面の非球面係数を示している。
＜数値実施例３＞

図７は、実施例３において、図７（Ａ）が球面収差（左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nm）を、図７（Ｂ）が非点収差（実線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのサジタル光線、点線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのタンジェンシャル光線）を、図７（Ｃ）が歪曲収差（435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmが重なっている）をそれぞれ示している。図７（Ｂ）、（Ｃ）の縦軸は半画角ωを表し、図７（Ｂ）中、実線Ｓはサジタル像面の値、破線Ｔはタンジェンシャ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３によれば、球面、歪曲、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１００Ｃが得られる。

実施の形態４における撮像レンズ１００Ｄの基本構成は図８に示され、各数値データ（設定値）は表９、表１０に、球面収差、歪曲収差、および非点収差を示す収差図は図９にそれぞれ示される。

この実施例４における撮像レンズ１００Ｄは実施例３のＬ２３をさらに長くし、製造公差によるバックフォーカス変動を軽減し、安価することを目的に設計されている。

図８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は物体側に凸面を向けた平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する。第２レンズ１２０は片面に非球面を有し、第４レンズ１５０は両面に非球面を有する。

表９は、実施例４における撮像レンズ１００Ｄ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９中で面番号に＊がついている面は非球面形状となっていることを示す。表１０は、所定面の非球面係数を示している。
＜数値実施例４＞

図９は、実施例に４おいて、図９（Ａ）が球面収差（左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nm）を、図９（Ｂ）が非点収差（実線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのサジタル光線、点線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのタンジェンシャル光線）を、図９（Ｃ）が歪曲収差（435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmが重なっている）をそれぞれ示している。図９（Ｂ）、（Ｃ）の縦軸は半画角ωを表し、図９（Ｂ）中、実線Ｓはサジタル像面の値、破線Ｔはタンジェンシャル像面の値をそれぞれ示している。図９からわかるように、実施例４によれば、球面、歪曲、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１００Ｄが得られる。

実施の形態５における撮像レンズ１００Ｅの基本構成は図１０に示され、各数値データ（設定値）は表１１、表１２に、球面収差、歪曲収差、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。

この実施例５における撮像レンズ１００Ｅは、実施例４のＬ２３をさらに長くし、製造公差によるバックフォーカス変動を軽減し、安価することを目的に設計されている。

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は物体側に凸面を向けた平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する。第２レンズ１２０は片面に非球面を有し、第４レンズ１５０は両面に非球面を有する。

表１１は、実施例５における撮像レンズ１００Ｅ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中で面番号に＊がついている面は非球面形状となっていることを示す。表１２は、所定面の非球面係数を示している。
＜数値実施例５＞

図１１は、実施例５において、図１１（Ａ）が球面収差（左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nm）を、図１１（Ｂ）が非点収差（実線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのサジタル光線、点線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのタンジェンシャル光線）を、図１１（Ｃ）が歪曲収差（435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmが重なっている）をそれぞれ示している。図１１（Ｂ）、（Ｃ）の縦軸は半画角ωを表し、図１１（Ｂ）中、実線Ｓはサジタル像面の値、破線Ｔはタンジェンシャ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５によれば、球面、歪曲、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１００Ｅが得られる。

実施の形態６における撮像レンズ１００Ｆの基本構成は図１２に示され、各数値データ（設定値）は表１３、表１４に、球面収差、歪曲収差、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。

この実施例６における撮像レンズ１００Ｆは、実施例５のＬ２３をさらに長くし、製造公差によるバックフォーカス変動を軽減し、安価することを目的に設計されている。

図１２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は物体側に凸面を向けた平凸形状、開口絞り１４０の像側に配置される第４レンズ１５０は像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する。第２レンズ１２０は片面に非球面を有し、第４レンズ１５０は両面に非球面を有する。

表１３は、実施例６における撮像レンズ１００Ｆ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１３中で面番号に＊がついている面は非球面形状となっていることを示す。表１４は、所定面の非球面係数を示している。
＜数値実施例６＞

図１３は、実施例６において、図１３（Ａ）が球面収差（左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nm）を、図１３（Ｂ）が非点収差（実線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのサジタル光線、点線：左から435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmのタンジェンシャル光線）を、図１３（Ｃ）が歪曲収差（435.8nm, 486.1nm, 546.1nm, 587.6nm, 656.3nmが重なっている）をそれぞれ示している。図１３（Ｂ）、（Ｃ）の縦軸は半画角ωを表し、図１３（Ｂ）中、実線Ｓはサジタル像面の値、破線Ｔはタンジェンシャル像面の値をそれぞれ示している。図１３からわかるように、実施例６によれば、球面、歪曲、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１００Ｅが得られる。

図１４は、実施例１から実施例６において、Ｌ２３／ｆとバックフォーカス変動量の関係を示している。図１４から分かるように、Ｌ２３／ｆが大きくなるに従い、バックフォーカス変動量を小さく抑えることができる。

一方、表１のレンズ全長に着目すると、実施例１から実施例６にかけてＬ２３／ｆが大きくなってバックフォーカス変動量を小さく抑えることができるものの、レンズ全長は長くなってくることが分かる。よって、求められる撮像レンズの大きさと許容される公差との兼ね合いからＬ２３を決定する。

本実施形態の撮像レンズによれば、撮像素子を搭載するカメラ等に好適であり、小型、軽量且つ安価でありながら、高い光学性能を持つ広角撮像レンズを備えた撮像装置が実現できる。

図１５に本発明による撮像レンズ１００を用いた撮像装置の実施形態の断面図を示す。撮像レンズ１００およびＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Mental-Oxide Semiconductor device)等の撮像素子２１０は筐体２２０によって位置関係を規定、保持される。このとき撮像レンズ１００の結像面１６０は撮像素子２１０の受光面に一致するように配置されている。

撮像レンズ１００によって取り込まれ、撮像素子２１０の受光面に結像した被写体像は、撮像素子２１０の光電変換機能によって電気信号に変換されて、画像信号として撮像装置２００から出力される。

上述のような撮像レンズ１００は、構成枚数が少なく、小型、軽量であるため、搭載スペースがコンパクトにできるので、様々な用途の撮像装置に適している。また広角撮像レンズでありながら、歪曲収差の発生を低減し、高い光学性能を持つ被写体像を撮像素子２１０に受光面上に結像でき、視認性に優れた画像信号を出力できるため、特に監視用カメラや車載用カメラ等において優位性の高い撮像装置の実現が可能である。

１００，１００Ａ〜１００Ｆ・・・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 … 結像面
２００ … 撮像装置
２１０ … 撮像素子
２２０ … 筐体

Claims (9)

1. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、球面により形成された正の屈折力を有する第３レンズと、開口絞りと、両面が非球面形状で正の屈折力を有する第４レンズと、で構成され、前記第２レンズと第３レンズの中心面間隔をＬ２３、レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、下記条件式（１）を満足する撮像レンズ。
   ０．９≧Ｌ２３／ｆ≧０．７６ ・・・（１）
2. 結像面での最大像高位置に入射する光線の全画角を２Ｗとするとき下記条件式（２）を満足する請求項１に記載の撮像レンズ。
   ２Ｗ≧１２０° ・・・（２）
3. 前記第１レンズは物体側に凸面を向け、前記第３レンズは物体側に凸面を向け、前記第４レンズは像側に凸面を向ける請求項１もしくは２に記載の撮像レンズ。
4. 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４０以上に、前記第２レンズを構成する材料のｄ線に対するアッベ数が５０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、前記第４レンズを構成する材料のｄ線に対するアッベ数が５０以上に、それぞれ設定される請求項乃至３のいずれかに記載の撮像レンズ。
5. 前記第１および第３レンズは硝子材料で形成され、前記第２および第４レンズは樹脂材料で形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像レンズ。
6. 前記第４レンズの像面側の面から結像面までの距離をＢｆとするとき、下記条件式（３）を満足する請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像レンズ。
   Ｂｆ／ｆ≧２ ・・・（３）
7. 前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第４レンズの焦点距離をｆ４とするとき、下記条件式（４）を満足する請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像レンズ。
   −１．１＜ｆ２／ｆ４＜−０．９ ・・・（４）
8. 前記第２レンズの焦点距離をｆ２とするとき、下記条件式（５）を満足する請求項１乃至７のいずれかに記載の撮像レンズ。
   ｆ２／ｆ＞−２．２ ・・・（５）
9. 前記第１乃至第８請求項のいずれかに記載の撮像レンズと、当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たことを特徴とする撮像装置。

Images