JP4561634B2

JP4561634B2 - 撮像レンズ及び撮像装置

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Publication number: JP4561634B2
Application number: JP2005515436A
Authority: JP
Inventors: 拓未松井; 永悟佐野
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-11-04
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Description

本発明は、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置に関する。

ＣＣＤ型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置を搭載したデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等が開発されている。さらに、これらの固体撮像素子を用いた撮像装置は小型化に適している為、近年では、携帯電話を始めとする小型の情報端末にも搭載されるようになってきている。固体撮像素子のさらなる小型化、高画素化に伴い、これらの撮像装置に搭載される撮像レンズにおいても、小型化、高性能化の要求は高まっている。

このような用途の撮像レンズとして、２枚あるいは３枚構成のレンズに比べ、より高い性能を得られることから、物体側より順に、開口絞り、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、及び正又は負の屈折力を有する第４レンズからなる４群４枚構成のレンズが知られている。これらの中でも特にレンズ全長（開口絞りから像側焦点までの光軸上の距離）が短いものが、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００２−３６５５２９号公報

ところで、特許文献１に記載されているタイプの撮像レンズは、第１レンズが正レンズ、第２レンズが負レンズ、第３レンズが正レンズ、第４レンズが負レンズである、いわゆるテレフォトタイプのパワー配置を有し、それにより撮像レンズの小型化を試みるタイプである。しかしながら、一方で、特許文献１の撮像レンズは、固体撮像素子の高画素化への対応、あるいは撮影画角の広角化には収差補正が不十分であるという欠点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型で、より高い結像性能を得ることができ、広角化に適していて、尚且つ良好な像側テレセントリック特性を有する、４群４枚構成の撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正レンズ、及び少なくとも１面が非球面形状であるレンズから構成される。この構成は、いわゆるトリプレットと呼ばれるパワー配置であり、所定の条件を満たすように設計することで、これらのレンズにおいて、球面収差、コマ収差、色収差を適切に補正することができる。さらに非球面形状の第４レンズを配置することにより、歪曲収差を始めとする軸外の収差を補正し、また良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。

第１図

実施例１の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。

第２図

実施例１の収差図であり、それぞれ、球面収差（第２（ａ）図）、非点収差（第２（ｂ）図）、歪曲収差（第２（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第２（ｄ）図）である。

第３図

実施例２の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。

第４図

実施例２の収差図であり、それぞれ、球面収差（第４（ａ）図）、非点収差（第４（ｂ）図）、歪曲収差（第４（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第４（ｄ）図）である。

第５図

実施例３の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。

第６図

実施例３の収差図であり、それぞれ、球面収差（第６（ａ）図）、非点収差（第６（ｂ）図）、歪曲収差（第６（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第６（ｄ）図）である。

第７図

実施例４の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。

第８図

実施例４の収差図であり、それぞれ、球面収差（第８（ａ）図）、非点収差（第８（ｂ）図）、歪曲収差（第８（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第８（ｄ）図）である。

第９図

実施例５の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。

第１０図

実施例５の収差図であり、それぞれ、球面収差（第１０（ａ）図）、非点収差（第１０（ｂ）図）、歪曲収差（第１０（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第１０（ｄ）図）である。

第１１図

実施例６の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。

第１２図

実施例６の収差図であり、それぞれ、球面収差（第１２（ａ）図）、非点収差（第１２（ｂ）図）、歪曲収差（第１２（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第１２（ｄ）図）である。

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。

項１に記載の撮像レンズは、物体側から順に、開口絞り、正の屈折力を有する（以下正レンズ）第１レンズ、前記第１レンズと空気間隔をおいて配置された負の屈折力を有する（以下負レンズ）第２レンズ、正レンズである第３レンズ、及び少なくとも１面が非球面形状の負レンズである第４レンズから構成され、以下の条件式を満たす。
０．１＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．０（１）
−３．０＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−０．７（２）
ν１−ν２＞１５．０（３）
ν３−ν２＞１５．０（４）
０．３０＜ｆａ／ｆ＜０．６０（７）
ｒ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
ｒ２：第１レンズの像側面の曲率半径
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
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ν３：第３レンズのアッベ数
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆａ：第３レンズの像側面と第４レンズの物体側面とにより形成される空気レンズの焦点距離であり、以下の式で算出される値
ｆａ＝Ｒ６・Ｒ７／｛Ｒ７・（１−Ｎ３）＋Ｒ６・（Ｎ４−１）−Ｄ６・（１−Ｎ３）・（Ｎ４−１）｝
ただし、
Ｎ３：第３レンズのｄ線に対する屈折率
Ｎ４：第４レンズのｄ線に対する屈折率
Ｒ６：第３レンズの像側面の曲率半径
Ｒ７：第４レンズの物体側面の曲率半径
Ｄ６：第３レンズと第４レンズの軸上の空気間隔
小型で収差の良好に補正された撮像レンズを得るための本発明の基本構成は、物体側より順に、開口絞り、正の屈折力を有する（以下正レンズ）第１レンズ、前記第１レンズと空気間隔をおいて配置された負の屈折力を有する（以下負レンズ）第２レンズ、正レンズである第３レンズ、及び少なくとも１面が非球面形状の負レンズである第４レンズからなり、上記条件式（１）〜（４）及び（７）を満たすものである。

物体側より順に正レンズ、負レンズ、正レンズとする構成は、いわゆるトリプレット型と呼ばれるパワー配置であり、前記第１レンズから前記第３レンズまでにおいて、球面収差、コマ収差、色収差を適切に補正することができる。さらに非球面形状の前記第４レンズにより、歪曲収差を初めとする軸外の収差を補正し、また、良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。

条件式（１）は、前記第１レンズの形状を適切に設定する条件である。条件式（１）に示す範囲において、前記第１レンズの像側面は物体側面よりも強い屈折力を有する。条件式（１）を満たすことで、前記第１レンズの物体側面に強い屈折力を与え過ぎず、この面でのコマ収差の発生を抑えることができる。また、前記第１レンズの主点位置は像側へと近づく。これにより撮影レンズの射出瞳位置を結像面からより遠くに位置させることができ、従って良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。また、最も前記開口絞りに近接している前記第１レンズの物体側面を非球面形状とすると、撮像レンズ全体での球面収差、及びコマ収差をバランスよく補正するのに効果的である。

条件式（２）は、前記第２レンズの形状を適切に設定する条件である。条件式の範囲内で、前記第２レンズは物体側面が強い負の屈折力を有する形状となる。条件式（２）に示す値が式の上限値を下回ることで、前記第２レンズ物体側面の負の屈折力を強くすることができ、球面収差、コマ収差、像面湾曲、非点収差、色収差の補正に効果がある。一方、前記第２レンズの像側面の曲率は緩くなり、この面の周縁付近を通過する軸外光束の収差を抑えることができる。また、前記第２レンズの主点位置が物体側ヘと近づくため、これにより撮像レンズの射出瞳位置を結像面からより遠くに位置させることができ、従って良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。これに対し、条件式（２）に示す値が式の下限値を上回ることで、前記第２レンズの物体側面の曲率半径が小さくなりすぎず、レンズの加工上問題のない形状となる。

条件式（３）及び条件式（４）は、前記第１レンズ乃至前記第３レンズのアッベ数を適切に設定する条件である。ここに示す条件を満たすことにより、正の屈折力を持つ前記第１レンズ及び前記第３レンズで発生する色収差を、負の屈折力を持つ前記第２レンズによって適切に補正することができる。
前記第４レンズを負レンズとすると、撮像レンズの全長を短く抑えることができる。また、このとき前記第４レンズの像側面を非球面形状とすることが、高画角における像側テレセントリック特性を良好に保つ上で望ましい。
条件式（７）は、前記第３レンズ像側面と前記第４レンズ物体側面の間に形成される空気レンズの正の屈折力を適切に設定するためのものである。条件式（７）を満たすことで、像面湾曲や歪曲収差の補正と、良好な像側テレセントリック特性を確保することができる。

項２に記載の撮像レンズは、項１に記載の構成において、以下の条件式を満たす。
−１．５＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−０．７（５）
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
条件式（５）は、前記第２レンズの形状を適切に設定する条件である。条件式（５）に示す値が式の上限値を下回ることにより、前記第２レンズは物体側に凹面を向けたメニスカス形状、又は平凹形状となり、軸上光束においては球面収差、色収差を補正することができ、また、一方で軸外光束においてはコマ収差の発生を抑制することができる。さらに、前記第２レンズの像側面と前記第３レンズの物体側面を比較的近い曲率とし、両面を近接して配置すると、軸上及び軸外の色収差を効果的に補正することが出来好ましい。また、前記第２レンズの主点位置がより物体側へと近づくため、これにより撮像レンズの射出瞳位置を結像面からより遠くに位置させることができ、従ってより良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。また、撮像レンズ全体における、負のパワーが比較的物体側に配置されるため、広い撮影画角を確保しやすくなる他、十分なバックフォーカスを確保しやすい構成となる。これに対し、条件式（５）に示す値が式の下限値を上回ることで、前記第２レンズの物体側面の曲率半径が小さくなりすぎず、それに伴って第１レンズ像側面の曲率も小さくなりすぎる事を抑えることができ、第１レンズ像側面の製造誤差による性能劣化を小さく抑えることが可能となる。

項３に記載の撮像レンズは、項１に記載の構成において、以下の条件式を満たす。
−１．５＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−１．０（６）
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
条件式（６）は、前記第２レンズの形状をより適切に設定する条件である。条件式（６）に示す値が式の上限値を下回ることにより、前記第２レンズは物体側に凹面を向けたメニスカス形状、又は平凹形状となり、軸上光束においては球面収差、色収差をより効果的に補正することができ、また、一方で軸外光束においてはコマ収差の発生をより効果的に抑制することができる。さらに、前記第２レンズの像側面と前記第３レンズの物体側面を比較的近い曲率とし、両面を近接して配置すると、軸上及び軸外の色収差をより効果的に補正することが出来好ましい。また、前記第２レンズの主点位置がより物体側へと近づくため、これにより撮像レンズの射出瞳位置を結像面からより遠くに位置させることができ、従って更に良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。また、撮像レンズ全体における、負のパワーが比較的物体側に配置されるため、広い撮影画角をより効果的に確保しやすくなる他、十分なバックフォーカスをより確保しやすい構成となる。これに対し、条件式（６）に示す値が式の下限値を上回ることで、前記第２レンズの物体側面の曲率半径が小さくなりすぎず、それに伴って前記第１レンズも像側面の曲率も小さくなりすぎる事をより効果的に抑えることができ、前記第１レンズの像側面の製造誤差による性能劣化を小さく抑えることが可能となる。

項４に記載の撮像レンズは、項１〜３のいずれかに記載の構成において、前記撮像レンズにおける前記第３レンズの像側面と前記第４レンズの物体側面とにより形成される空気レンズは、両凹形状である。前記第３レンズと前記第４レンズの間の空気レンズを両凹形状とすることで、その正の屈折力により、かかる撮像レンズを撮像装置に用いた場合に、その固体撮像素子の撮像面周辺部に結像する光束のテレセントリック特性の確保を容易にすることができる。

項５に記載の撮像レンズは、項１〜４のいずれかに記載の構成において、以下の条件式を満たす。
０．３０＜ｒ７／ｆ＜２．０（８）
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｒ７：第４レンズの物体側面の曲率半径
さらに、条件式（８）は、前記第４レンズの物体側面の屈折力を適切に設定するためのものである。条件式（８）を満たすことで、条件式（７）で規定した空気レンズの屈折力を二つの屈折面で適度に分担することができ、ここでの収差の発生を抑えることができる。

項６に記載の撮像レンズは、項５に記載の構成において、以下の条件式を満たす。
０．３０＜ｒ７／ｆ＜１．０（９）
条件式（９）は、前記第４レンズの物体側面の屈折力を適切に設定するためのものである。条件式（９）を満たすことで、条件式（７）で規定した空気レンズの屈折力を二つの屈折面で更に適切に分担することができ、ここでの収差の発生を抑えることができる。

項７に記載の撮像装置は、項１〜６のいずれかに記載の撮像レンズと、固体撮像素子とを備えたので、本発明の撮像レンズを用いることで、小型かつ高性能な撮像装置を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態及び実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態及び実施例に限定されるものではない。なお、本発明において「プラスチックレンズ」とは、プラスチック材料を母材とし、プラスチック材料中に小径の粒子を分散させた素材から成形され、かつプラスチックの体積比が半分以上のレンズを含むものとし、さらにその表面に反射防止や表面硬度向上を目的としてコーティング処理を行った場合も含むものとする。

又、携帯電話機や小型の情報端末に搭載される撮像装置には撮影画角の広い撮像レンズが望まれる場合が多い。例えば、撮影者が腕を伸ばして撮像装置、又は撮像装置の搭載された情報機器を持ち、自分自身を被写体として撮影するという使い方がある。この様な撮影の場合に適した画角は凡そ６０°以上である。又、撮影したデジタル画像の一部を拡大表示することで見かけの撮影範囲を変更する、所請デジタルズーム機能を有する場合には、その撮像レンズが有する撮影画角はなるべく広い方が望ましい。そこで、本明細書中で、広角な撮像レンズというときは、３５ミリフィルム対応の撮像レンズの焦点距離に換算して３８ｍｍ以下、望ましくは３５ｍｍ程度の焦点距離を有し、画角にして凡そ６０°以上を有するものをいうものとする。

さらに、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には、画面全域において良好な受光感度を得るために像側テレセントリックであることが要求される。像側テレセントリックとは、各像高において主光線が光軸と平行な角度で固体撮像素子の撮像面に入射することを言う。近年では、固体撮像素子の結像面上にマイクロレンズアレイを適当に配置することによって、像側テレセントリックの不満足量を補正することが可能になってきた。具体的には、撮像面の各画素の画素ピッチに対し、マイクロレンズアレイの配列のピッチをわずかに小さく設定することにより、画面周辺部にいくほど各画素に対しマイクロレンズアレイが撮像レンズ光軸側へシフトして配置されるため、斜入射の光束を効率的に各画素の受光部に導くことができる。このとき、画面全域で良好な受光感度、及び画質を得るためには、撮像面への主光線入射角度が像高に対してできるだけ線形性を持つような特性であることが望ましい。本明細書中で、良好なテレセントリック特性というときは、撮像面最周辺部での主光線の入射角度が２５°以下程度であることをいうものとする。

第１図は、実施例１の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第１図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ（物体側面に赤外線カットコートが施されている）ＬＰＦ、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタＬＰＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラス（平行平板）ＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。

ここで、本実施の形態に好適な実施例について説明する。なお、以下に述べる実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバー
２Ｙ：固体撮像素子の撮像面の矩形実効画素領域の対角線長
２ω：画角
Ｒ（又はｒ）：曲率半径
Ｄ（又はｄ）：軸上面間隔
Ｎｄ（又はｎｄ）：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ：レンズ材料のアッべ数
各実施例において、非球面の形状は、面の頂点を原点とし光軸方向をＸ軸とした直交座標系において、頂点曲率をＣ、円錐定数をΚ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２として、以下の「数１」で表す。

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｃ：曲率
Ｋ：円錐定数

第１図に示す撮像装置に好適な撮像レンズ（実施例１）において、焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆ）、画角（２ω）の値は以下の通りである。
ｆ：４．６５ｍｍ
Ｆ：４．１２
２ω：６３．２°
さらに、実施例１のレンズデータを表１に示す。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば２．５×１０^-03）を、Ｅ（例えば２．５Ｅ―０３）を用いて表すものとする。

第２（ａ）図〜第２（ｄ）図は、実施例１の収差図であり、それぞれ、球面収差（第２（ａ）図）、非点収差（第２（ｂ）図）、歪曲収差（第２（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第２（ｄ）図）である。実施例１では、第１レンズ、第３レンズ、及び第４レンズは、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２レンズは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。

第３図は、実施例２の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第３図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ（物体側面に赤外線カットコートが施されている）ＬＰＦ、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタＬＰＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラス（平行平板）ＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。

第３図に示す撮像装置に好適な撮像レンズ（実施例２）において、焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆ）、画角（２ω）の値は以下の通りである。
ｆ：４．６５ｍｍ
Ｆ：４．１２
２ω：６３．２°
さらに、実施例２のレンズデータを表２に示す。第４（ａ）図〜第４（ｄ）図は、実施例２の収差図であり、それぞれ、球面収差（第４（ａ）図）、非点収差（第４（ｂ）図）、歪曲収差（第４（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第４（ｄ）図）である。

実施例２では、第１レンズ、第３レンズ、及び第４レンズは、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２レンズは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。

第５図は、実施例３の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第５図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ（物体側面に赤外線カットコートが施されている）ＬＰＦ、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタＬＰＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラス（平行平板）ＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。

第５図に示す撮像装置に好適な撮像レンズ（実施例３）において、焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆ）、画角（２ω）の値は以下の通りである。
ｆ：４．６２ｍｍ
Ｆ：４．００
２ω：６２．７°
さらに、実施例３のレンズデータを表３に示す。第６（ａ）図〜第６（ｄ）図は、実施例３の収差図であり、それぞれ、球面収差（第６（ａ）図）、非点収差（第６（ｂ）図）、歪曲収差（第６（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第６（ｄ）図）である。

実施例３では、第１レンズ、及び第３レンズは、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２レンズ、及び第４レンズは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。

第７図は、実施例４の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第７図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ（物体側面に赤外線カットコートが施されている）ＬＰＦ、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタＬＰＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラス（平行平板）ＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。

第７図に示す撮像装置に好適な撮像レンズ（実施例４）において、焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆ）、画角（２ω）の値は以下の通りである。
ｆ：４．６５ｍｍ
Ｆ：２．８８
２ω：６２．３°
さらに、実施例４のレンズデータを表４に示す。第８（ａ）図〜第８（ｄ）図は、実施例４の収差図であり、それぞれ、球面収差（第８（ａ）図）、非点収差（第８（ｂ）図）、歪曲収差（第８（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第８（ｄ）図）である。

実施例４では、第１レンズ、及び第３レンズは、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２レンズ、及び第４レンズは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。

第９図は、実施例５の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第９図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、物体側面に赤外線カットコートが施されている赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで、撮像装置が構成される。撮像レンズ及び赤外線カットフィルタＩＲＣＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラス（平行平板）ＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、更に所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。

第９図に示す撮像装置に好適な撮像レンズ（実施例５）において、焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆ）、画角（２ω）の値は以下の通りである。
ｆ：４．６２ｍｍ
Ｆ：４．００
２ω：６３．３°
さらに、実施例５のレンズデータを表５に示す。第１０（ａ）図〜第１０（ｄ）図は、実施例５の収差図であり、それぞれ、球面収差（第１０（ａ）図）、非点収差（第１０（ｂ）図）、歪曲収差（第１０（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第１０（ｄ）図）である。

実施例５では、第２レンズの像側面と第３レンズの物体側面の曲率半径が等しく、さらに互いの空気間隔を介さずに隣接、又は接着されている。また、第１レンズ、及び第３レンズは、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２レンズ、及び第４レンズは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。

第１１図は、実施例６の撮像レンズを含む撮像装置の光軸方向断面図である。第１１図において、撮像レンズは、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を含み、この撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置された、たとえば水晶を用いた光学的ローパスフィルタ（物体側面に赤外線カットコートが施されている）ＬＰＦ、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ等の固体撮像素子ＩＳとで撮像装置が構成されている。撮像レンズ及び光学的ローパスフィルタＬＰＦ、固体撮像素子ＩＳのカバーガラス（平行平板）ＣＧを通過し、撮像面Ｉに結像された光学像は、固体撮像素子ＩＳで光電変換され、さらに所定の処理を施されることで画像信号に変換されるようになっている。

第１１図に示す撮像装置に好適な撮像レンズ（実施例６）において、焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆ）、画角（２ω）の値は以下の通りである。
ｆ：４．６５ｍｍ
Ｆ：４．１２
２ω：６２．７°
実施例６のレンズデータを表６に示す。第１２（ａ）図〜第１２（ｄ）図は、実施例６の収差図であり、それぞれ、球面収差（第１２（ａ）図）、非点収差（第１２（ｂ）図）、歪曲収差（第１２（ｃ）図）、メリディオナルコマ収差（第１２（ｄ）図）である。

実施例６では、第１レンズ、第３レンズ、および第４レンズは、ポリオレフィン系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．０１％以下である。また、第２レンズは、ポリカーボネイト系のプラスチック材料から形成され、飽和吸水率は０．４％以下である。

実施例１〜６について、条件式（１）〜（９）の値を表１０にまとめて示す。

尚、撮像レンズを構成する全てのレンズを射出成形により製造されるプラスチックレンズで構成すると、大量生産が可能となり、また非球面の付加が容易なためレンズ性能を向上させることが可能となる。一方では、外気温の変化によりプラスチック材料に屈折率変化が生ずることに起因し、像点位置が変動してしまうという問題があるが、近年では、オートフォーカス（ＡＦ）機構を搭載する撮像装置も開発されており、このような撮像装置においては像点位置の変動はそれほど問題にはならない。厳密には、ＡＦ機構を搭載していても可焦点距離や無限遠方にピントを固定するモード等の機能を有する撮像装置においては、像点位置の変動を補正するための別手段が必要となる。このような場合は、別途温度センサを搭載し、温度センサからの温度情報から撮像レンズと固体撮像素子の撮像面との距離を微調整する等の補正を行えばよい。

ＡＦ機構を搭載しない撮像装置においては、外気温の変化による像点位置の変動は問題になりやすい。そのような場合は、撮像レンズの中で屈折力の強い正レンズ（例えば、本発明では第１レンズ）をガラス材料から形成されるガラスモールドレンズとし、残りのプラスチックレンズの屈折力の総和を小さな値に抑えることで、温度変化時の像点位置の変動を軽減することが可能となる。

また最近では、プラスチック材料中に無機微粒子を混合させ、プラスチック材料の屈折率の温度変化を小さく抑えることができることが分かってきた。詳細に説明すると、一般に透明なプラスチック材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。プラスチック材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して互いに打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。具体的には、母材となるプラスチック材料に最大長が２０ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、屈折率の温度依存性のきわめて低いプラスチック材料となる。例えばアクリルに酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の微粒子を分散させることで、温度変化による屈折率変化を小さくすることができる。このような、無機粒子を分散させたプラスチック材料を用いることにより、撮像レンズ全系の温度変化時の像点位置の変動を小さく抑えることが可能となる。

本発明によれば、小型で諸収差が良好に補正され、かつ良好な像側テレセントリック特性を有する、４群４枚構成の撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。

Claims

物体側から順に、開口絞り、正の屈折力を有する（以下正レンズ）第１レンズ、前記第１レンズと空気間隔をおいて配置された負の屈折力を有する（以下負レンズ）第２レンズ、正レンズである第３レンズ、及び少なくとも１面が非球面形状の負レンズである第４レンズから構成され、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮像レンズ。
０．１＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．０（１）
−３．０＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−０．７（２）
ν１−ν２＞１５．０（３）
ν３−ν２＞１５．０（４）
０．３０＜ｆａ／ｆ＜０．６０（７）
ｒ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
ｒ２：第１レンズの像側面の曲率半径
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
ν１：第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズのアッベ数
ν３：第３レンズのアッベ数
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｆａ：第３レンズの像側面と第４レンズの物体側面とにより形成される空気レンズの焦点距離であり、以下の式で算出される値
ｆａ＝Ｒ６・Ｒ７／｛Ｒ７・（１−Ｎ３）＋Ｒ６・（Ｎ４−１）−Ｄ６・（１−Ｎ３）・（Ｎ４−１）｝
ただし、
Ｎ３：第３レンズのｄ線に対する屈折率
Ｎ４：第４レンズのｄ線に対する屈折率
Ｒ６：第３レンズの像側面の曲率半径
Ｒ７：第４レンズの物体側面の曲率半径
Ｄ６：第３レンズと第４レンズの軸上の空気間隔
以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
−１．５＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−０．７（５）
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
以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
−１．５＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３−ｒ４）＜−１．０（６）
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
前記撮像レンズにおける前記第３レンズの像側面と前記第４レンズの物体側面とにより形成される空気レンズは、両凹形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
０．３０＜ｒ７／ｆ＜２．０（８）
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離
ｒ７：第４レンズの物体側面の曲率半径
以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ。
０．３０＜ｒ７／ｆ＜１．０（９）
請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像レンズと、固体撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。