JP5399306B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

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、携帯端末用カメラ、監視カメラ等に使用されるのに好適な撮像レンズ、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及び高画素化が進んでいる。それとともに、これら撮像素子を備えた撮像機器本体も小型化が進み、それに搭載される撮像レンズにも良好な光学性能に加え、小型化が求められている。一方、車載用カメラや監視カメラ等の用途では、例えば全画角が１８０度を超えるような広角のレンズでありながら高い耐候性を持ち、小型で高性能を有するレンズが求められている。

上記分野において従来知られている比較的レンズ枚数の少ない撮像レンズとしては、例えば下記特許文献１〜４に記載のものがある。特許文献１〜４には、非球面レンズを含む４枚構成の撮像レンズが記載されている。

特開２００７−２６４６７６号公報 特開２００５−２２７４２６号公報 特開２００６−２５９７０４号公報 特開２００７−２０６５１６号公報

ところで、車載用カメラや監視カメラ等に搭載される撮像レンズに対する要求は年々厳しくなっており、小型であり、全画角が１８０度を超えるような広角化を満たした上で、さらに、結像領域周辺部まで良好な像が得られることが求められるようになっている。しかしながら、従来の小型のレンズ系では、全画角が１８０度を超えるような広角化を達成することと、結像領域周辺部まで良好な像を得ることの両方を同時に実現することは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑み、全画角が１８０度を超えるような広角化を達成しながら、小型に構成可能で、良好な光学性能を有し、結像領域周辺部まで良好な像を得ることが可能な撮像レンズ、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。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、負の第１レンズと、負の第２レンズと、正の第３レンズと、絞りと、正の第４レンズとからなり、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズの各レンズは少なくとも片側の面が非球面であり、第３レンズの材質のｄ線におけるアッベ数が２８以下であり、下記条件式（１）、（５）を満足することを特徴とするものである。
−０．２＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜０．２ … （１）
２．０＜Ｄ２／ｆ＜５．０ … （５）
ただし、
Ｒ３：第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像側の面の近軸曲率半径
ｆ：全系の焦点距離
Ｄ２：前記第１レンズと前記第２レンズの光軸上の空気間隔

また、上記本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（６）〜（１０）、（１−１）、（５−２）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（６）〜（１０）、（１−１）、（５−２）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。
０．０１＜｜ｆ１２／ｆ３４｜＜０．５ … （６）
２．５＜（Ｄ４＋Ｄ５）／ｆ＜５．５ … （７）
１０．０＜Ｌ／ｆ＜２０．０ … （８）
１．５＜Ｂｆ／ｆ＜４．０ … （９）
０．３＜（Ｒ８−Ｒ９）／（Ｒ８＋Ｒ９）＜１．０ … （１０）
−０．２＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜０．１２ … （１−１）
２．３＜Ｄ２／ｆ＜４．５ … （５−２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
Ｄ２：第１レンズと第２レンズの光軸上の空気間隔
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ３４：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離
Ｄ４：第２レンズと第３レンズの光軸上の空気間隔
Ｄ５：第３レンズの中心厚
Ｌ：第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
Ｂｆ：第４レンズの像側の面から像面までの光軸上の距離（空気換算長）
Ｒ８：第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ９：第４レンズの像側の面の近軸曲率半径

本発明においては、非球面レンズのパワーの符号は、近軸領域で考えるものとする。曲率半径の符号および近軸曲率半径の符号は、物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負とすることにする。

なお、「面の有効径」とは、結像に寄与する全光線とレンズ面との交わる点を考えたとき、径方向における最も外側の点（最も光軸から離れた点）からなる円の直径を意味し、「有効径端」とは、この最も外側の点を意味するものとする。なお、光軸に対して回転対称の系においては、上記の最も外側の点からなる図形は円となるが、回転対称ではない系においては円とならない場合があり、そのような場合は、等価の円形を考えてその円の直径を有効径としてもよい。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明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、第２レンズから第４レンズの各レンズに非球面を設け、全系におけるパワー配置、絞りの位置、第３レンズの材質等の構成を好適に設定し、条件式（１）を満足するようにしているため、小型に構成可能で、全画角が１８０度を超えるような広角化を達成できるとともに、像面湾曲、ディストーション、倍率の色収差を良好に補正して結像領域周辺部まで良好な像を得ることができる高い光学性能を有する撮像レンズを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、小型に構成可能で、全画角が１８０度を超えるような広い画角を有するとともに、結像領域周辺部まで良好な像を得ることができる。

本発明の一実施形態にかかる撮像レンズの光路図 第２レンズの面形状等を説明するための図 本発明の実施例１の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 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を示す断面図 図８（Ａ）〜図８（Ｅ）は本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図 図９（Ａ）〜図９（Ｅ）は本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図 図１０（Ａ）〜図１０（Ｅ）は本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）は本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図 図１２（Ａ）〜図１２（Ｅ）は本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図 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、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

〔撮像レンズの実施形態〕
まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。図１は、本発明の実施例１にかかる撮像レンズ１のレンズ断面図である。図１に示す撮像レンズ１は、以下に述べる本発明の第１〜第４の実施形態の構成を備えている。

図１では、図の左側が物体側、右側が像側であり、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、全画角２ωでの軸外光束３、４も合わせて示してある。図１では、撮像レンズ１が撮像装置に適用される場合を考慮して、撮像レンズ１の像点Ｐｉｍを含む像面Ｓｉｍに配置された撮像素子５も図示している。撮像素子５は、撮像レンズ１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等を用いることができる。

なお、撮像レンズ１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を最も像側のレンズと撮像素子５（像面Ｓｉｍ）の間に配置した例を示している。

まず、本発明の第１の実施形態の構成について説明する。本発明の第１の実施形態にかかる撮像レンズは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、開口絞りＳｔと、正の第４レンズＬ４とを備える。なお、図１における開口絞りＳｔは、形状や大きさを表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

この撮像レンズは、４枚という少ないレンズ枚数で構成することで、低コスト化とともに光軸方向の全長の小型化を図ることができる。また、物体側に配置された２枚のレンズである第１レンズＬ１と第２レンズＬ２を負のレンズとすることで、レンズ系全体を広角化することが容易となる。また、負レンズを２枚にすることで、負レンズに求められる各収差の補正をこれらの２枚のレンズで分担することができ、効果的に補正することができる。同様に、像側の正レンズも第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の２枚とすることで、像面で像を結ぶための収束作用および正レンズに求められる各収差の補正をこれらの２枚のレンズで分担することができ、効果的に補正することができる。また、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で系全体を小型化することが可能となる。

また、本発明の第１の実施形態にかかる撮像レンズは、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４の各レンズは少なくとも片側の面が非球面であり、第３レンズＬ３の材質のｄ線におけるアッベ数が３５以下であり、下記条件式（１）を満足するように構成されている。
−０．２＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜０．２ … （１）
ただし、
Ｒ３：第２レンズＬ２の物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ４：第２レンズＬ２の像側の面の近軸曲率半径

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４の３枚のレンズを非球面レンズとすることで、少ないレンズ枚数でありながら、諸収差を良好に補正して広角化を図ることができる。

第３レンズＬ３の材質のｄ線におけるアッベ数を３５以下とすることで、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

条件式（１）を満足することで、第２レンズＬ２は近軸領域で両凹形状となる。以下、条件式（１）に基づく近軸領域における第２レンズＬ２の形状について説明する。
まず、上記条件式（１）は下記条件式（１Ａ）のように変形することができる。
−０．２＜（１＋Ｒ４／Ｒ３）／（１−Ｒ４／Ｒ３）＜０．２ … （１Ａ）
第２レンズＬ２の物体側の面が平面、すなわちＲ３＝∞とすると、上記条件式（１Ａ）を満たさないため、第２レンズＬ２の物体側の面は平面になりえない。

同様に、上記条件式（１）は下記条件式（１Ｂ）のように変形することができ、
−０．２＜（Ｒ３／Ｒ４＋１）／（Ｒ３／Ｒ４−１）＜０．２ … （１Ｂ）
第２レンズＬ２の像側の面を平面、すなわちＲ４＝∞とすると、上記条件式（１Ｂ）を満たさないため、第２レンズＬ２の像側の面は平面になりえない。

次に、第２レンズＬ２の物体側の面が凸面、すなわちＲ３＞０とすると、第２レンズＬ２が負レンズであることから、第２レンズＬ２の像側の面が凸面になることはなく、像側に凹面を向けた負メニスカス形状をなすことになり、Ｒ４＞０かつＲ３＞Ｒ４となる。しかし、そうすると、上記条件式（１Ａ）を満たさなくなるため、第２レンズＬ２の物体側の面が凸面、すなわちＲ３＞０になることはない。

よって、第２レンズＬ２の物体側の面は凹面、すなわちＲ３＜０となる。そこで、Ｒ３＜０の条件下で、第２レンズＬ２の像側の面を凸面、すなわちＲ４＜０とすると、第２レンズＬ２が負レンズであることから、Ｒ３＞Ｒ４の負メニスカス形状をなすことになる。しかし、そうすると、上記条件式（１Ａ）を満たさなくなるため、第２レンズＬ２が負メニスカス形状になることはない。したがって、Ｒ３＜０かつＲ４＞０となり、すなわち、第２レンズＬ２は両凹形状となる。

このような形状の第２レンズＬ２の曲率半径を条件式（１）を満足するように選択することで、第２レンズＬ２の物体側の面と像側の面の曲率半径のバランスをとることができる。また、後述の非球面式で表すように、一般には近軸曲率半径を用いて非球面形状を規定するため、条件式（１）を満足することで、広角化が容易になると共に像面湾曲、ディストーションを良好に補正することが可能となる。条件式（１）の上限以上になると第２レンズＬ２の物体側の面の曲率半径の絶対値が大きくなり、像面湾曲を良好に補正しながら広角化することが困難となる。また、第２レンズＬ２のパワーが弱くなり、レンズ系が大型化してしまう。条件式（１）の下限以下になると、第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径の絶対値が大きくなりすぎてしまい、広角化と共にディストーションを良好に補正することが困難となる。

さらに、下記条件式（１−２）を満足することが望ましい。条件式（１−２）の上限を満足することで、広角化と共に像面湾曲をより良好に補正することが可能となる。条件式（１−２）の下限を満足することで、広角化と共にディストーションをより良好に補正することが可能となる。
−０．０８＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜０．１２ … （１−２）

さらに、下記条件式（１−３）を満足することがより望ましい。条件式（１−３）の上限を満足することで、広角化と共に像面湾曲をさらに良好に補正することが可能となる。
−０．０８＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜０．０８ … （１−３）

またさらに、下記条件式（１−４）を満足することがより望ましい。条件式（１−４）の上限を満足することで、広角化と共に像面湾曲をさらにより良好に補正することが可能となる。条件式（１−４）の下限を満足することで、広角化と共にディストーションをさらにより良好に補正することが可能となる。
−０．０６＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜０．０３ … （１−４）

次に、本発明の第２の実施形態の構成について説明する。本発明の第２の実施形態にかかる撮像レンズは、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負の第１レンズＬ１と、物体側の面および像側の面が非球面である第２レンズＬ２と、少なくとも物体側の面が非球面である正の第３レンズＬ３と、開口絞りＳｔと、少なくとも像側の面が非球面である正の第４レンズＬ４とを備える。

この撮像レンズは、４枚という少ないレンズ枚数で構成することで、低コスト化とともに光軸方向の全長の小型化を図ることができる。また、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で系全体を小型化することが可能となる。そして、最も物体側に配置される第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で、レンズ系全体を広角化することが可能となり、例えば全画角が１８０°を超えるような広角のレンズを作製することが可能となる。

本発明の第２の実施形態の撮像レンズでは、第２レンズＬ２の物体側の面および像側の面、第３レンズＬ３の物体側の面、第４レンズＬ４の像側の面を非球面としている。すなわち、これら３つのレンズのうち、開口絞りＳｔに最も遠い第２レンズＬ２は両側の面が非球面となっており、開口絞りＳｔに隣接して配置された第３レンズＬ３、第４レンズＬ４については、それぞれ開口絞りＳｔに遠い方の面が必ず非球面となっている。図１に示すように、このように、各像高の軸外光線と軸上光線がより分離されている面を非球面とすることで、諸収差を効果的に補正することができ、少ないレンズ枚数でありながら、広角化と同時に像面湾曲とディストーションを良好に補正することに有利となる。

また、本発明の第２の実施形態にかかる撮像レンズは、第３レンズＬ３の材質のｄ線におけるアッベ数が３５以下であり、下記条件式（２）を満足するように構成されている。
１．０＜Ｄ３／ｆ＜５．０ … （２）
ただし、
Ｄ３：第２レンズＬ２の中心厚
ｆ：全系の焦点距離

第３レンズＬ３の材質のｄ線におけるアッベ数を３５以下とすることで、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

条件式（２）の上限以上になるとレンズ系が大型化してしまう。条件式（２）の下限以下になると、第２レンズＬ２の中心厚が小さくなってしまい、第２レンズＬ２の周辺部と中心部の肉厚比が大きくなり、成形が困難となる。
本発明の第２の実施形態の撮像レンズによれば、４枚のレンズ系において、第２レンズＬ２から第４レンズＬ４の各レンズに効果的に非球面を設け、各レンズの面形状とパワー、絞りの位置、第３レンズＬ３の材質等の構成を好適に設定し、条件式（２）を満足するようにしているため、小型に構成可能で、全画角が１８０度を超えるような広角化を達成できるとともに、像面湾曲、ディストーション、倍率の色収差を良好に補正して結像領域周辺部まで良好な像を得ることができる高い光学性能を有する撮像レンズを実現することができる。なお、本発明の第２の実施形態の撮像レンズの第１レンズＬ１の「凹面」、「メニスカス形状」は、非球面については近軸領域で考えるものとする。

さらに、下記条件式（２−２）を満足することが望ましい。条件式（２−２）の上限を満足すると、レンズ系の小型化がより容易となる。
１．０＜Ｄ３／ｆ＜２．２ … （２−２）

次に、本発明の第３の実施形態の構成について説明する。本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、開口絞りＳｔと、正の第４レンズＬ４とを備える。

この撮像レンズは、４枚という少ないレンズ枚数で構成することで、低コスト化とともに光軸方向の全長の小型化を図ることができる。また、物体側に配置された２枚のレンズである第１レンズＬ１と第２レンズＬ２を負のレンズとすることで、レンズ系全体を広角化することが容易となる。また、負レンズを２枚にすることで、負レンズに求められる各収差の補正をこれらの２枚のレンズで分担することができ、効果的に補正することができる。同様に、像側の正レンズも第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の２枚とすることで、像面で像を結ぶための収束作用および正レンズに求められる各収差の補正をこれらの２枚のレンズで分担することができ、効果的に補正することができる。また、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で系全体を小型化することが可能となる。

また、本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズは、第１レンズＬ１の中心厚が１．７ｍｍ以上であり、下記条件式（３）を満足するように構成されている。
２．５＜Ｄ１／ｆ＜５．５ … （３）
ただし、
Ｄ１：第１レンズＬ１の中心厚
ｆ：全系の焦点距離

例えば車載等の用途で用いられる場合、最も物体側に配置される第１レンズＬ１には各種衝撃に対する強度が求められるため、第１レンズＬ１の中心厚が１．７ｍｍ以上であることが好ましく、条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下になると、第１レンズＬ１が薄くなり割れやすくなる。条件式（３）の上限以上になるとレンズ系が大型化してしまう。あるいは、第１レンズＬ１の大型化を避けるためには、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径の絶対値を大きくして周辺光線を急激に曲げる必要があるが、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径の絶対値を大きくして周辺光線を急激に曲げると特に周辺部でディストーションが大きくなってしまう。ディストーションが大きくなると画像周辺部が像面Ｓｉｍ上で小さく結像してしまうため、撮像素子で撮像して画像処理により拡大しても中心と比べて画質が低下してしまうという問題がある。
本発明の第３の実施形態の撮像レンズによれば、４枚のレンズ系において、全系におけるパワー配置、絞りの位置、第１レンズＬ１の中心厚の構成を好適に設定し、条件式（３）を満足するようにしているため、小型に構成可能で、全画角が１８０度を超えるような広角化を達成できるとともに、ディストーションを良好に補正して結像領域周辺部まで良好な像を得ることができる高い光学性能を有する撮像レンズを実現することができる。

さらに、下記条件式（３−２）を満足することが望ましい。条件式（３−２）の上限を満足することで、レンズ系を小型化することが容易となる。条件式（３−２）の下限を満足することで、第１レンズＬ１をより割れにくくすることが可能となる。
２．５＜Ｄ１／ｆ＜３．０ … （３−２）

次に、本発明の第４の実施形態の構成について説明する。本発明の第４の実施形態にかかる撮像レンズは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、開口絞りＳｔと、正の第４レンズＬ４とを備える。

この撮像レンズは、４枚という少ないレンズ枚数で構成することで、低コスト化とともに光軸方向の全長の小型化を図ることができる。また、物体側に配置された２枚のレンズである第１レンズＬ１と第２レンズＬ２を負のレンズとすることで、レンズ系全体を広角化することが容易となる。また、負レンズを２枚にすることで、負レンズに求められる各収差の補正をこれらの２枚のレンズで分担することができ、効果的に補正することができる。同様に、像側の正レンズも第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の２枚とすることで、像面で像を結ぶための収束作用および正レンズに求められる各収差の補正をこれらの２枚のレンズで分担することができ、効果的に補正することができる。また、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で系全体を小型化することが可能となる。

また、本発明の第４の実施形態にかかる撮像レンズは、第１レンズＬ１の中心厚が１．７ｍｍ以上であり、下記条件式（４）を満足するように構成されている。
０．５＜ＥＤ１／Ｒ１＜０．９５ … （４）
ただし、
ＥＤ１：第１レンズＬ１の物体側の面の有効径（直径）
Ｒ１：第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径

条件式（４）の上限以上になると、第１レンズＬ１の物体側の面が半球に近くなり、加工が困難となるか、コストアップの原因となってしまう。あるいは、第１レンズＬ１が大きくなってしまい、車の外観を損ねてしまうという問題もある。条件式（４）の下限以下になると、加工は容易だが、ディストーションの補正が困難となり、周辺部の画像が像面Ｓｉｍ上で小さく結像されてしまうため、撮像素子で撮像して画像処理により拡大しても中心と比べて画質が低下してしまうという問題がある。
本発明の第４の実施形態の撮像レンズによれば、４枚のレンズ系において、全系におけるパワー配置、絞りの位置、第１レンズＬ１の中心厚の構成を好適に設定し、条件式（４）を満足するようにしているため、小型に構成可能で、全画角が１８０度を超えるような広角化を達成できるとともに、ディストーションを良好に補正して結像領域周辺部まで良好な像を得ることができる高い光学性能を有する撮像レンズを実現することができる。本発明の第４の実施形態の撮像レンズのＲ１は第１レンズＬ１の物体側の面が非球面の場合は近軸曲率半径を用いることにする。

上記第１〜第４の実施形態にかかる撮像レンズは、他の実施形態の構成の少なくとも１つ、または他の実施形態における好ましい構成の少なくとも１つを有するものであってもよい。例えば、第１の実施形態にかかる撮像レンズが、第２の実施形態の構成を有するものであってもよく、第２の実施形態にかかる撮像レンズが第１の実施形態の構成において述べた好ましい構成を有するものであってもよい。

次に、本発明の上記第１〜第４の実施形態にかかる撮像レンズが有することが好ましい構成を挙げて、その作用効果について述べる。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。

下記条件式（５）を満足することが望ましい。
２．０＜Ｄ２／ｆ＜５．０ … （５）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
Ｄ２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の光軸上の空気間隔

条件式（５）の上限以上になるとレンズ系が大型化してしまう。条件式（５）の下限以下になると、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が小さくなってしまい、第２レンズＬ２の物体側の面の非球面形状が制限され、像面湾曲、ディストーションの補正が困難となる。

さらに、下記条件式（５−２）を満足することが望ましい。条件式（５−２）の上限を満足すると、レンズ系の小型化がより容易となる。条件式（５−２）の下限を満足すると、像面湾曲、ディストーションの補正がより容易となる。
２．３＜Ｄ２／ｆ＜４．５… （５−２）

下記条件式（６）を満足することが望ましい。
０．０１＜｜ｆ１２／ｆ３４｜＜０．５ … （６）
ただし、
ｆ１２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合成焦点距離
ｆ３４：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の合成焦点距離

条件式（６）の上限以上になると広角化が難しくなると同時に像面湾曲が大きくなり、良好な像を得ることが難しくなる。条件式（６）の下限以下になると広角化は容易に達成できるが、コマ収差が増大してしまい、画角の周辺においても良好な像を得ることが困難となる。

下記条件式（７）を満足することが望ましい。
２．５＜（Ｄ４＋Ｄ５）／ｆ＜５．５ … （７）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
Ｄ４：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の光軸上の空気間隔
Ｄ５：第３レンズＬ３の中心厚

条件式（７）を満足することで、球面収差、ディストーション、コマ収差の良好な補正が可能になり、さらにバックフォーカスが長くとれ、画角を大きくすることができ、十分な性能が得られる。条件式（７）の上限以上になると、球面収差、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り、長いバックフォーカスや大きな画角を確保することが困難になる。また、条件式（７）の上限以上になると、最も物体側の負の第１レンズＬ１の径が大きくなり、かつレンズ全長も長くなり、小型化が難しくなる。条件式（７）の下限以下になると球面収差、コマ収差を良好に補正できなくなり、Ｆナンバーの小さなレンズ系を得るのが困難になる。

さらに、下記条件式（７−２）を満足することが望ましい。条件式（７−２）の上限を満足することで球面収差、ディストーション、コマ収差をさらに良好に補正でき、所望の長さのバックフォーカス、大きな画角の確保がより容易となる。条件式（７−２）の下限を満足すると、球面収差、コマ収差の補正が容易となる。
３．０＜（Ｄ４＋Ｄ５）／ｆ＜４．０ … （７−２）

下記条件式（８）を満足することが望ましい。なお、Ｌの算出の際には、バックフォーカス分は空気換算長とする。すなわち、最も像側のレンズと像面Ｓｉｍとの間にカバーガラスやフィルタなどがある場合は、カバーガラスやフィルタの厚さは空気換算した値を用いるものとする。
１０．０＜Ｌ／ｆ＜２０．０ … （８）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
Ｌ：第１レンズＬ１の物体側の面から像面までの光軸上の距離

条件式（８）を満足することで、小型化と同時に広角化を達成することが可能となる。条件式（８）の上限以上になると広角化は容易に達成できるがレンズ系が大型化してしまう。条件式（８）の下限以下になるとレンズ系は小型化することができるが、広角化を達成することが困難となる。

さらに、下記条件式（８−２）を満足することが望ましい。条件式（８−２）の上限を満足すると、小型化がより容易となる。条件式（８−２）の下限を満足すると、広角化がより容易となる。
１３．０＜Ｌ／ｆ＜１９．０ … （８−２）

レンズ系を小型にするためには、第１レンズＬ１の物体側の面から像面までの光軸上の距離Ｌを１５ｍｍ以下とすることが望ましく、さらにレンズ系を小型にするためには、上記Ｌを１３ｍｍ以下とすることが望ましい。

下記条件式（９）を満足することが望ましい。なお、Ｂｆはバックフォーカスに相当するものであり、その算出の際には空気換算長を用いるものとする。すなわち、最も像側のレンズと像面Ｓｉｍとの間にカバーガラスやフィルタなどがある場合は、空気換算した値を用いるものとする。
１．５＜Ｂｆ／ｆ＜４．０ … （９）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
Ｂｆ：第４レンズＬ４の像側の面から像面までの光軸上の距離

条件式（９）の上限以上になるとレンズ系が大型化してしまう。条件式（９）の下限以下になるとレンズ系と撮像素子との間に各種フィルタやカバーガラスなどを挿入することが困難となる。

さらに、下記条件式（９−２）を満足することが望ましい。条件式（９−２）の上限を満足すると、小型化がより容易となる。条件式（９−２）の下限を満足すると、バックフォーカスの確保が容易となる。
２．０＜Ｂｆ／ｆ＜３．５ … （９−２）

下記条件式（１０）を満足することが望ましい。
０．３＜（Ｒ８−Ｒ９）／（Ｒ８＋Ｒ９）＜１．０ … （１０）
ただし、
Ｒ８：第４レンズＬ４の物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ９：第４レンズＬ４の像側の面の近軸曲率半径

上記条件式（１０）を満足することで、第４レンズＬ４は近軸領域でメニスカス形状となる。以下、条件式（１０）に基づく近軸領域における第４レンズＬ４の形状について説明する。
まず、上記条件式（１０）は下記条件式（１０Ａ）のように変形できる。
０．３＜（１−Ｒ９／Ｒ８）／（１＋Ｒ９／Ｒ８）＜１．０ … （１０Ａ）
第４レンズＬ４の物体側の面が平面、すなわちＲ８＝∞とすると、上記条件式（１０Ａ）を満たさないため、第４レンズＬ４の物体側の面は平面になりえない。

同様に、上記条件式（１０）は下記条件式（１０Ｂ）のように変形することができ、
０．３＜（Ｒ８／Ｒ９−１）／（Ｒ８／Ｒ９＋１）＜１．０ … （１０Ｂ）
第４レンズＬ４の像側の面を平面、すなわちＲ９＝∞とすると、上記条件式（１０Ｂ）を満たさないため、第４レンズＬ４の像側の面は平面になりえない。

次に、第４レンズＬ４の物体側の面と像側の面がともに凸面、すなわちＲ８＞０かつＲ９＜０とすると、条件式（１０Ａ）の（１−Ｒ９／Ｒ８）が１より大きくなり、（１＋Ｒ９／Ｒ８）が１より小さくなり、条件式（１０Ａ）の上限を満たさなくなるため、第４レンズＬ４が両凸形状、すなわちＲ８＞０かつＲ９＜０になることはない。

第４レンズＬ４の物体側の面が凸面で、第４レンズＬ４の像側の面が凹面、すなわち、Ｒ８＞０かつＲ９＞０とすると、第４レンズＬ４が正レンズであることから、Ｒ８＜Ｒ９となる。しかし、そうすると、上記条件式（１０Ａ）の（１−Ｒ９／Ｒ８）が負となり、（１＋Ｒ９／Ｒ８）は正であるから、上記条件式（１０Ａ）を満たさなくなるため、第４レンズＬ４の物体側の面が凸面、すなわちＲ８＞０になることはない。

よって、第４レンズＬ４の物体側の面は凹面、すなわちＲ８＜０となる。さらに、第４レンズＬ４が正レンズであること、上述したように第４レンズＬ４の像側の面が平面になりえないことを考慮すると、第４レンズＬ４は正メニスカス形状となる。

以上のように、上記条件式（１０）を満足することで、第４レンズＬ４を近軸領域においてメニスカス形状にすることができ、テレセントリック性の良いレンズを作製することが可能となると共に、像面湾曲と球面収差を良好に補正することが可能となる。すなわち、条件式（１０）の上限を満足することで、像面湾曲と球面収差を良好に補正することが可能となる。また、条件式（１０）の下限を満足することで、第４レンズＬ４の像側の面の曲率半径の絶対値が大きくなりすぎるか第４レンズＬ４の物体側の面の曲率半径の絶対値が小さくなりすぎて第４レンズＬ４のパワーが小さくなりすぎるのを抑制できる。これにより、結像領域周辺での光線が像面（撮像素子）に入射する角度が大きくなってテレセントリック性が悪化するのを抑制できるため、いわゆるテレセントリック性の良いレンズ系を作製することが可能になる。

さらに、下記条件式（１０−２）を満足することが望ましい。条件式（１０−２）の上限を満足することで、像面湾曲と球面収差をさらに良好に補正することが可能となる。条件式（１０−２）の下限を満足することで、さらにテレセントリック性の良いレンズを作製することが可能となる。
０．４＜（Ｒ８−Ｒ９）／（Ｒ８＋Ｒ９）＜０．９ … （１０−２）

下記条件式（１１）を満足することが望ましい。
−１３＜Ｒ８／ｆ＜−３ … （１１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
Ｒ８：第４レンズＬ４の物体側の面の近軸曲率半径

条件式（１１）の上限以上になると第４レンズＬ４のパワーが弱くなり、結像領域周辺での光線が像面（撮像素子）に入射する角度を抑えることが困難となり、いわゆるテレセントリック性の良いレンズを作製することが困難となる。条件式（１１）の下限以下になると球面収差の補正が困難となる。

さらに、下記条件式（１１−２）を満足することが望ましい。条件式（１１−２）の上限を満足することで、テレセントリック性の良いレンズを作製することがより容易となる。条件式（１１−２）の下限を満足すると、球面収差の補正がより容易となる。
−１１．５＜Ｒ８／ｆ＜−４ … （１１−２）

下記条件式（１２）を満足することが望ましい。
３．２＜Ｌ／ｆ３４＜６．０ … （１２）
ただし、
Ｌ：第１レンズＬ１の物体側の面から像面までの光軸上の距離
ｆ３４：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の合成焦点距離

条件式（１２）の上限以上になると第３レンズＬ３、第４レンズＬ４のパワーが強くなり、バックフォーカスを長くとることが困難となる。条件式（１２）の下限以下になると倍率の色収差、像面湾曲、及びコマ収差の補正が難しくなる。

下記条件式（１３）を満足することが望ましい。
２．０＜Ｄ５／ｆ＜４．０ … （１３）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
Ｄ５：第３レンズＬ３の中心厚

条件式（１３）の上限以上になると、第３レンズＬ３が大きくなりすぎてしまい、系が大型化してしまう。条件式（１３）の下限以下になると第３レンズＬ３のパワーが弱くなり、倍率の色収差の補正が困難となるか、第３レンズＬ３のコバ（縁肉）の確保が困難となる。

さらに、下記条件式（１３−２）を満足することが望ましい。条件式（１３−２）の上限を満足することで、系の小型化が容易となる。条件式（１３−２）の下限を満足することで、倍率の色収差の補正及び、第３レンズＬ３のコバの確保が容易となる。
２．２＜Ｄ５／ｆ＜３．８ … （１３−２）

下記条件式（１４）を満足することが望ましい。
０．３＜（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜０．７ … （１４）
ただし
Ｒ１：第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径
Ｒ２：第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径

条件式（１４）の上限以上になると、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径の絶対値が大きくなりすぎてディストーションの補正が困難となるか、第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径の絶対値が大きくなりすぎてしまい、広角化が困難となる。条件式（１４）の下限以下になると、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径の絶対値が小さくなり過ぎてしまい、広角化が困難となるか、半球に近くなるか、第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径の絶対値が小さくなりすぎてしまい、加工が困難となる。

第１レンズＬ１は、近軸領域において、負メニスカス形状であることが望ましい。この構成により、広角化に有利となり、例えば全画角が１８０度を超えるような広角のレンズ系を作製することが可能となる。

第２レンズＬ２は、近軸領域において、両凹形状のレンズであることが望ましい。この構成により、広角化を容易にするとともにディストーションと像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

第２レンズＬ２の物体側の面は、中心で負のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して負のパワーが弱い形状であることが好ましい。第２レンズＬ２の物体側の面をこのような形状とすることで、広角化と同時に像面湾曲とディストーションを良好に補正することが可能となる。

ここで、図２を参照しながら、上記の第２レンズＬ２の物体側の面の形状について説明する。図２は図１で示した撮像レンズ１の光路図である。図２において、点Ｑ３は、第２レンズＬ２の物体側の面の中心であり、第２レンズＬ２の物体側の面と光軸Ｚとの交点である。図２の点Ｘ３は、第２レンズＬ２の物体側の面の有効径端の点であり、軸外光束４に含まれる最も外側の光線６と第２レンズＬ２の物体側の面との交点である。

このとき、点Ｘ３でのレンズ面の法線と光軸Ｚとの交点を図２に示すように点Ｐ３とし、点Ｘ３と点Ｐ３を結ぶ線分Ｘ３−Ｐ３を点Ｘ３での曲率半径ＲＸ３と定義し、線分Ｘ３−Ｐ３の長さ｜Ｘ３−Ｐ３｜を曲率半径ＲＸ３の絶対値｜ＲＸ３｜と定義する。すなわち、｜Ｘ３−Ｐ３｜＝｜ＲＸ３｜である。また、点Ｑ３での曲率半径、すなわち、第２レンズＬ２の物体側の面の中心の曲率半径をＲ３とし、その絶対値を｜Ｒ３｜とする（図２では不図示）。

上記の第２レンズＬ２の物体側の面の「中心で負のパワーを持ち」とは、点Ｑ３を含む近軸領域が凹形状であることを意味する。また、上記の第２レンズＬ２の物体側の面の「有効径端では中心と比較して負のパワーが弱い形状」とは、点Ｐ３が点Ｑ３より物体側にあり、点Ｘ３での曲率半径の絶対値｜ＲＸ３|が点Ｑ３での曲率半径の絶対値｜Ｒ３｜よりも大きい形状を意味する。

図２では理解を助けるために、半径｜Ｒ３｜で点Ｑ３を通り、光軸上の点を中心とする円ＣＱ３を二点鎖線で描き、半径｜ＲＸ３｜で点Ｘ３を通り、光軸上の点を中心とする円ＣＸ３の一部を破線で描いている。円ＣＸ３の方が円ＣＱ３よりも大きな円となっており、｜Ｒ３｜＜｜ＲＸ３｜であることが明示されている。

第２レンズＬ２の物体側の面は、中心で負のパワーを持ち、有効径端では正のパワーを持つ形状としてもよい。第２レンズＬ２の物体側の面をこのような形状とすることで、広角化と同時に像面湾曲とディストーションを良好に補正することが可能となる。

上記の第２レンズＬ２の物体側の面の「中心で負のパワーを持ち」とは、点Ｑ３を含む近軸領域が凹形状であることを意味する。また、上記の第２レンズＬ２の物体側の面の「有効径端では正のパワーを持つ形状」とは、点Ｐ３が点Ｑ３より像側にある形状を意味する。

点Ｘ３での曲率半径の絶対値｜ＲＸ３|は、点Ｑ３での曲率半径の絶対値｜Ｒ３｜の５．０倍より大きいこと、すなわち、５．０＜｜ＲＸ３｜／｜Ｒ３｜であることが好ましく、この場合には像面湾曲とディストーションの補正が容易となる。

第２レンズＬ２の像側の面は、中心が負のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して負のパワーが強い形状であることが好ましい。第２レンズＬ２の像側の面をこのような形状とすることで、像面湾曲の良好な補正が可能となる。

第２レンズＬ２の像側の面の上記形状は、図２を用いて説明した第２レンズＬ２の物体側の面の形状と同様にして以下のように考えることができる。レンズ断面図において、第２レンズＬ２の像側の面の有効径端を点Ｘ４として、その点での法線と光軸Ｚとの交点を点Ｐ４とするとき、点Ｘ４と点Ｐ４とを結ぶ線分Ｘ４−Ｐ４を点Ｘ４での曲率半径とし、点Ｘ４と点Ｐ４とを結ぶ線分の長さ｜Ｘ４−Ｐ４｜を点Ｘ４での曲率半径の絶対値｜ＲＸ４|とする。よって、｜Ｘ４−Ｐ４｜＝｜ＲＸ４｜となる。また、第２レンズＬ２の像側の面と光軸Ｚとの交点、すなわち、第２レンズＬ２の像側の面の中心を点Ｑ４とする。そして、点Ｑ４での曲率半径の絶対値を｜Ｒ４｜とする。

第２レンズＬ２の像側の面の「中心が負のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して負のパワーが強い形状」とは、点Ｑ４を含む近軸領域で凹形状であり、点Ｐ４が点Ｑ４より像側にあり、かつ、点Ｘ４での曲率半径の絶対値｜ＲＸ４|が点Ｑ４での曲率半径の絶対値｜Ｒ４｜よりも小さい形状である。

点Ｘ４での曲率半径の絶対値｜ＲＸ４|は、点Ｑ４での曲率半径の絶対値｜Ｒ４｜の０．９倍より小さいこと、すなわち、０．９＞｜ＲＸ４｜／｜Ｒ４｜であることが好ましく、この場合には像面湾曲の補正が容易となる。

第３レンズＬ３は、近軸領域において、両凸形状のレンズであることが望ましい。この構成により、像面湾曲と共に倍率の色収差も良好に補正可能となる。

第３レンズＬ３の物体側の面は、非球面とすることが望ましい。第３レンズＬ３の物体側の面は、中心が正のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して正のパワーが強い形状であることが好ましい。第３レンズＬ３の物体側の面をこのような形状とすることで、像面湾曲とコマ収差を良好に補正することが可能となる。

第３レンズＬ３の物体側の面の上記形状は、図２を用いて説明した第２レンズＬ２の物体側の面の形状と同様にして以下のように考えることができる。レンズ断面図において、第３レンズＬ３の物体側の面の有効径端を点Ｘ５として、その点での法線と光軸Ｚとの交点を点Ｐ５とするとき、点Ｘ５と点Ｐ５とを結ぶ線分Ｘ５−Ｐ５を点Ｘ５での曲率半径とし、点Ｘ５と点Ｐ５とを結ぶ線分の長さ｜Ｘ５−Ｐ５｜を点Ｘ５での曲率半径の絶対値｜ＲＸ５|とする。よって、｜Ｘ５−Ｐ５｜＝｜ＲＸ５｜となる。また、第３レンズＬ３の物体側の面と光軸Ｚとの交点、すなわち、第３レンズＬ３の物体側の面の中心を点Ｑ５とする。そして、点Ｑ５での曲率半径の絶対値を｜Ｒ５｜とする。

第３レンズＬ３の物体側の面の「中心が正のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して正のパワーが強い形状」とは、点Ｑ５を含む近軸領域で凸形状であり、点Ｐ５が点Ｑ５より像側にあり、かつ、点Ｘ５での曲率半径の絶対値｜ＲＸ５|が点Ｑ５での曲率半径の絶対値｜Ｒ５｜よりも小さい形状である。

点Ｘ５での曲率半径の絶対値｜ＲＸ５|は、点Ｑ５での曲率半径の絶対値｜Ｒ５｜の１．０倍より小さいこと、すなわち、１．０＞｜ＲＸ５｜／｜Ｒ５｜であることが好ましく、この場合には像面湾曲とコマ収差の補正が容易となる。

第３レンズＬ３の像側の面は、非球面とすることが望ましい。第３レンズＬ３の像側の面は、中心が正のパワーを持ち、有効径端では負のパワーを持つことが好ましい。第３レンズＬ３の像側の面をこのような形状とすることで、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

第３レンズＬ３の像側の面の上記形状は、図２を用いて説明した第２レンズＬ２の物体側の面の形状と同様にして以下のように考えることができる。レンズ断面図において、第３レンズＬ３の像側の面の有効径端を点Ｘ６として、その点での法線と光軸Ｚとの交点を点Ｐ６とするとき、点Ｘ６と点Ｐ６とを結ぶ線分Ｘ６−Ｐ６を点Ｘ６での曲率半径とし、点Ｘ６と点Ｐ６とを結ぶ線分の長さ｜Ｘ６−Ｐ６｜を点Ｘ６での曲率半径の絶対値｜ＲＸ６|とする。よって、｜Ｘ６−Ｐ６｜＝｜ＲＸ６｜となる。また、第３レンズＬ３の像側の面と光軸Ｚとの交点、すなわち、第３レンズＬ３の像側の面の中心を点Ｑ６とする。そして、点Ｑ６での曲率半径の絶対値を｜Ｒ６｜とする。

第３レンズＬ３の像側の面の「中心が正のパワーを持ち、有効径端では負のパワーを持つ形状」とは、点Ｑ６を含む近軸領域で凸形状であり、点Ｐ６が点Ｑ６より像側にある形状である。

点Ｘ６での曲率半径の絶対値｜ＲＸ６|は、点Ｑ６での曲率半径の絶対値｜Ｒ６｜の２．０倍より大きいこと、すなわち、２．０＜｜ＲＸ６｜／｜Ｒ６｜であることが好ましく、この場合には像面湾曲の補正が容易となる。

第４レンズＬ４は、近軸領域において正メニスカスレンズであることが望ましい。この構成により、球面収差、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

第４レンズＬ４の物体側の面は、非球面とすることが望ましい。第４レンズＬ４の物体側の面は、中心が負のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して負のパワーが強い形状であることが好ましい。第４レンズＬ４の物体側の面をこのような形状とすることで、球面収差とコマ収差、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

第４レンズＬ４の物体側の面の上記形状は、図２を用いて説明した第２レンズＬ２の物体側の面の形状と同様にして以下のように考えることができる。レンズ断面図において、第４レンズＬ４の物体側の面の有効径端を点Ｘ８として、その点での法線と光軸Ｚとの交点を点Ｐ８とするとき、点Ｘ８と点Ｐ８とを結ぶ線分Ｘ８−Ｐ８を点Ｘ８での曲率半径とし、点Ｘ８と点Ｐ８とを結ぶ線分の長さ｜Ｘ８−Ｐ８｜を点Ｘ８での曲率半径の絶対値｜ＲＸ８|とする。よって、｜Ｘ８−Ｐ８｜＝｜ＲＸ８｜となる。また、第４レンズＬ４の物体側の面と光軸Ｚとの交点、すなわち、第４レンズＬ４の物体側の面の中心を点Ｑ８とする。そして、点Ｑ８での曲率半径の絶対値を｜Ｒ８｜とする。

第４レンズＬ４の物体側の面の「中心が負のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して負のパワーが強い形状」とは、点Ｑ８を含む近軸領域で凹形状であり、点Ｐ８が点Ｑ８より物体側にあり、かつ、点Ｘ８での曲率半径の絶対値｜ＲＸ８|が点Ｑ８での曲率半径の絶対値｜Ｒ８｜よりも小さい形状である。

点Ｘ８での曲率半径の絶対値｜ＲＸ８|は、点Ｑ８での曲率半径の絶対値｜Ｒ８｜の０．９倍より小さいこと、すなわち、０．９＞｜ＲＸ８｜／｜Ｒ８｜であることが好ましく、この場合には像面湾曲の補正が容易となる。

第４レンズＬ４の像側の面は、非球面とすることが望ましい。第４レンズＬ４の像側の面は、中心が正のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して正のパワーが弱い形状であることが好ましい。第４レンズＬ４をこのような形状とすることで、球面収差、像面湾曲、コマ収差の良好な補正が可能となる。

第４レンズＬ４の像側の面の上記形状は、図２を用いて説明した第２レンズＬ２の物体側の面の形状と同様にして以下のように考えることができる。レンズ断面図において、第４レンズＬ４の像側の面の有効径端を点Ｘ９として、その点での法線と光軸Ｚとの交点を点Ｐ９とするとき、点Ｘ９と点Ｐ９とを結ぶ線分Ｘ９−Ｐ９を点Ｘ９での曲率半径とし、点Ｘ９と点Ｐ９とを結ぶ線分の長さ｜Ｘ９−Ｐ９｜を点Ｘ９での曲率半径の絶対値｜ＲＸ９|とする。よって、｜Ｘ９−Ｐ９｜＝｜ＲＸ９｜となる。また、第４レンズＬ４の像側の面と光軸Ｚとの交点、すなわち、第４レンズＬ４の像側の面の中心を点Ｑ９とする。そして、点Ｑ９での曲率半径の絶対値を｜Ｒ９｜とする。

第４レンズＬ４の像側の面の「中心が正のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して正のパワーが弱い形状」とは、点Ｑ９を含む近軸領域で凸形状であり、点Ｐ９が点Ｑ９より物体側にあり、かつ、点Ｘ９での曲率半径の絶対値｜ＲＸ９|が点Ｑ９での曲率半径の絶対値｜Ｒ９｜よりも大きい形状である。

点Ｘ９での曲率半径の絶対値｜ＲＸ９|は、点Ｑ９での曲率半径の絶対値｜Ｒ９｜の１．１倍より大きいこと、すなわち、１．１＜｜ＲＸ９｜／｜Ｒ９｜であることが好ましく、この場合には球面収差、像面湾曲、コマ収差の補正が容易となる。

第２レンズＬ２の物体側の面から第４レンズＬ４の像側の面までの各面を上記のような非球面形状とすることで、球面収差、像面湾曲、コマ収差に加えてディストーションまで良好に補正することが可能となる。

なお、第３レンズＬ３の像側の面は、中心が負のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して負のパワーが強い形状であるように構成してもよく、その場合は、球面収差の補正が容易となる。

上記で定義した記号を用いて説明すれば、第３レンズＬ３の像側の面の「中心が負のパワーを持ち、有効径端では中心と比較して負のパワーが強い形状」とは、点Ｑ６を含む近軸領域で凹形状であり、点Ｐ６が点Ｑ６より像側にあり、かつ、点Ｘ６での曲率半径の絶対値｜ＲＸ６|が点Ｑ６での曲率半径の絶対値｜Ｒ６｜よりも小さい形状である。

ディストーションは、全系の焦点距離をｆ、画角をφ（変数扱い、０≦φ≦ω、ωは半画角）とし、理想像高を２ｆ×ｔａｎ（φ／２）として、それからのずれ量を示すものとした場合、中心から最大画角まで正の値であることが望ましい。ディストーションを理想像高２ｆ×ｔａｎ（φ／２）に対して中心から最大画角まで正の値とすることで、ディストーションによる周辺の画像のつぶれを最小限に抑えることが可能となり、画像劣化を抑えることが可能となる。

第１レンズＬ１の材質のｄ線におけるアッベ数は４０以上であることが好ましく、これにより、色収差の発生を抑え、良好な解像性能を得ることが可能となる。第２レンズＬ２の材質のｄ線におけるアッベ数は４０以上であることが好ましく、これにより、色収差の発生を抑え、良好な解像性能を得ることが可能となる。第４レンズＬ４の材質のｄ線におけるアッベ数は４０以上であることが好ましく、これにより、色収差の発生を抑え、良好な解像性能を得ることが可能となる。

第３レンズＬ３の材質のｄ線におけるアッベ数は３０以下であることが好ましく、これにより、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。さらに、第３レンズＬ３の材質のｄ線におけるアッベ数を２８以下にすることが好ましく、この場合には、倍率の色収差をより良好に補正することが可能となる。

第１レンズＬ１の材質はガラスであることが好ましい。撮像レンズが例えば車載用カメラや監視カメラ用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、また、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、これらの要望を満たすことが可能となる。また、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。

例えば車載カメラ用レンズにおいては、レンズは各種衝撃に耐えることが求められる。そのため第１レンズＬ１は厚いことが望ましい。第１レンズＬ１の中心厚は１．７ｍｍ以上であることが望ましい。さらに第１レンズＬ１を割れにくくするためには、第１レンズＬ１の中心厚が１．７５ｍｍ以上であることが望ましい。さらにより第１レンズＬ１を割れにくくするためには、第１レンズＬ１の中心厚が１．８０ｍｍ以上であることが望ましい。

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のいずれか、あるいはこれらのうちの任意の複数の組合せにおいて、その材質をプラスチックとすることが好ましい。材質をプラスチックとすることで、レンズ系を安価で軽量に構成することが可能となるとともに、非球面を設けた場合には、非球面形状を正確に作製することができるため、良好な性能のレンズを作製することが可能となる。

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１つにプラスチック材質を用いた場合は、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。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４のいずれか、あるいはこれらのうちの任意の複数の組合せにおいて、その材質をガラスとしてもよい。材質をガラスとすることで、温度変化による性能劣化を抑制することが可能となる。

第１レンズＬ１、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１つは、その材質のガラス転移温度（Ｔｇ）が１４５℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは、１５０℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度が１５０℃以上の材質を使用することで、耐熱性の良いレンズを作成することが可能となる。

なお、撮像レンズ１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。上記フィルタと同様の特性を持つコートをレンズ面に塗布してもよい。またはいずれかのレンズの材質として紫外光や青色光、赤外光などを吸収する材質を用いてもよい。

図１では、レンズ系と撮像素子５との間に各種フィルタ等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。

なお、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。あるいは、最も物体側のレンズのさらに物体側に迷光を遮断するフードのようなものを配置してもよい。一例として、図１では、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２それぞれの像側の面の有効径外に遮光手段１１、１２を設けた例を示している。なお、遮光手段を設ける箇所は図１に示す例に限定されず、他のレンズや、レンズ間に配置してもよい。

さらに、各レンズの間に周辺光量比が実用上問題の無い範囲で周辺光線を遮断する絞り等の部材を配置してもよい。周辺光線とは、光軸Ｚ外の物点からの光線のうち、光学系の入射瞳の周辺部分を通る光線のことである。このように周辺光線を遮断する部材を配置することにより、結像領域周辺部の画質を向上させることができる。また、この部材でゴーストを発生させる光を遮断することにより、ゴーストを低減することが可能となる。

〔撮像レンズの数値実施例〕
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５の撮像レンズのレンズ断面図をそれぞれ図３〜図７に示す。図３〜図７において、図の左側が物体側、右側が像側であり、図１同様、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ、像面Ｓｉｍに配置された撮像素子５も合せて図示している。各図の開口絞りＳｔは形状や大きさを表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。各実施例において、レンズ断面図の符号Ｒｉ、Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は以下に説明するレンズデータのＲｉ、Ｄｉと対応している。

実施例１にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１に、非球面データを表２に、曲率半径に関するデータを表３に示す。同様に、実施例２〜５にかかる撮像レンズのレンズデータおよび各種データ、非球面データをそれぞれ表４〜表１５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２〜５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はｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉ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。

また、レンズデータにおいて、Ｎｄｊ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、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線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および光学部材ＰＰも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には、（開口絞り）という語句も合わせて記載している。

表１の各種データにおいて、Ｆｎｏ．はＦナンバー、２ωは全画角、Ｂｆは最も像側のレンズの像側の面から像面までの光軸Ｚ上の距離（バックフォーカスに相当、空気換算長）、Ｌは第１レンズＬ１の物体側の面から像面Ｓｉｍまでの光軸Ｚ上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）、ＥＤ１は第１レンズＬ１の物体側の面の有効径、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離、ｆ２は第２レンズＬ２の焦点距離、ｆ３は第３レンズＬ３の焦点距離、ｆ４は第４レンズＬ４の焦点距離、ｆ１２は第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合成焦点距離、ｆ３４は第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の合成焦点距離、ｆ２３は第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の合成焦点距離である。

表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として光軸近傍の曲率半径（中心の曲率半径）の数値を示している。表２の非球面データには、非球面の面番号と、各非球面に関する非球面係数を示す。表２の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、以下の式（Ａ）で表される非球面式における各係数ＫＡ、ＲＢ_ｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＲＢ_ｍ・ｈ^ｍ … （Ａ）
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
ＫＡ、ＲＢ_ｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）

表３の曲率半径に関するデータでは、面番号と、有効径端での曲率半径の絶対値、有効径端での曲率半径の絶対値と中心の曲率半径の絶対値の比を前述の説明の記号を用いて示している。｜ＲＸ３｜は第２レンズＬ２の物体側の面の有効径端での曲率半径の絶対値、｜ＲＸ３｜／｜Ｒ３｜は第２レンズＬ２の物体側の面の有効径端での曲率半径の絶対値と中心の曲率半径の絶対値の比である。｜ＲＸ４｜は第２レンズＬ２の像側の面の有効径端での曲率半径の絶対値、｜ＲＸ４｜／｜Ｒ４｜は第２レンズＬ２の像側の面の有効径端での曲率半径の絶対値と中心の曲率半径の絶対値の比である。｜ＲＸ５｜は第３レンズＬ３の物体側の面の有効径端での曲率半径の絶対値、｜ＲＸ５｜／｜Ｒ５｜は第３レンズＬ３の物体側の面の有効径端での曲率半径の絶対値と中心の曲率半径の絶対値の比である。｜ＲＸ６｜は第３レンズＬ３の像側の面の有効径端での曲率半径の絶対値、｜ＲＸ６｜／｜Ｒ６｜は第３レンズＬ３の像側の面の有効径端での曲率半径の絶対値と中心の曲率半径の絶対値の比である。｜ＲＸ８｜は第４レンズＬ４の物体側の面の有効径端での曲率半径の絶対値、｜ＲＸ８｜／｜Ｒ８｜は第４レンズＬ４の物体側の面の有効径端での曲率半径の絶対値と中心の曲率半径の絶対値の比である。｜ＲＸ９｜は第４レンズＬ４の像側の面の有効径端での曲率半径の絶対値、｜ＲＸ９｜／｜Ｒ９｜は第４レンズＬ４の像側の面の有効径端での曲率半径の絶対値と中心の曲率半径の絶対値の比である。

なお、表１〜表３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、表１の２ωについては「度」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。

上記実施例１〜５の撮像レンズでは全て、第１レンズＬ１はガラス球面レンズであるが、第１レンズＬ１の片側の面もしくは両側の面を非球面として用いてもよい。第１レンズＬ１をガラス非球面レンズとすることで、諸収差をさらに良好に補正することができる。

また、上記実施例１〜５の撮像レンズにおける、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４の材質は全てプラスチックであり、安価に作製可能である。

実施例１〜５の撮像レンズにおける条件式（１）〜（１４）に対応する値を表１６に示す。実施例１〜５では、ｄ線を基準波長としており、表１６にはこの基準波長における各値を示す。

実施例１にかかる撮像レンズの収差図を図８（Ａ）〜図８（Ｅ）に示す。図８（Ａ）〜図８（Ｄ）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８（Ｅ）は、横収差の収差図であり、各半画角におけるタンジェンシャル方向、サジタル方向の５つの収差図をまとめて示している。各収差図には、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）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、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）、ｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）についての収差も示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバーであり、その他の収差図のωは半画角を意味する。ディストーションの図は、全系の焦点距離ｆ、画角φ（変数扱い、０≦φ≦ω）を用いて、理想像高を２ｆ×ｔａｎ（φ／２）とし、それからのずれ量を示す。

また同様に、上記実施例２〜５にかかる撮像レンズの球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）、横収差の収差図をそれぞれ図９（Ａ）〜図９（Ｅ）、図１０（Ａ）〜図１０（Ｅ）、図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）、図１２（Ａ）〜図１２（Ｅ）に示す。各収差図からわかるように、上記実施例１〜５は可視域および近赤外域において各収差が良好に補正されている。

以上のデータからわかるように、実施例１〜５の撮像レンズは、４枚という少ないレンズ枚数で構成され、小型で安価に作製可能である上、全画角が約２００度と非常に広い画角を達成し、Ｆナンバーが２．８と小さく、像面湾曲、ディストーション、倍率の色収差を含む各収差が良好に補正されて良好な光学性能を有する。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。

〔撮像装置の実施形態〕
図１３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１３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も小型で安価に構成でき、広い画角を有し、結像領域周辺部まで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。

なお、上記した実施例では全てのレンズを均質な材料により構成しているが、屈折率分布型のレンズを用いてもよい。また、上記した実施例では第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４を非球面が施された屈折型レンズにより構成しているが、一つの面もしくは複数の面に回折光学素子を形成してもよい。

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。

１ 撮像レンズ
２ 軸上光束
３、４ 軸外光束
５ 撮像素子
６ 光線
１１、１２ 遮光手段
１００ 自動車
１０１、１０２ 車外カメラ
１０３ 車内カメラ
Ｐｉｍ 結像位置
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 (9)

1. 物体側から順に、負の第１レンズと、負の第２レンズと、正の第３レンズと、絞りと、正の第４レンズとからなり、
   前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズの各レンズは少なくとも片側の面が非球面であり、
   前記第３レンズの材質のｄ線におけるアッベ数が２８以下であり、
   下記条件式（１）、（５）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   −０．２＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜０．２ … （１）
   ２．０＜Ｄ２／ｆ＜５．０ … （５）
   ただし、
   Ｒ３：前記第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径
   Ｒ４：前記第２レンズの像側の面の近軸曲率半径
   ｆ：全系の焦点距離
   Ｄ２：前記第１レンズと前記第２レンズの光軸上の空気間隔
2. 下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
   ０．０１＜｜ｆ１２／ｆ３４｜＜０．５ … （６）
   ただし、
   ｆ１２：前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離
   ｆ３４：前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離
3. 下記条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
   ２．５＜（Ｄ４＋Ｄ５）／ｆ＜５．５ … （７）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   Ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズの光軸上の空気間隔
   Ｄ５：前記第３レンズの中心厚
4. 下記条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   １０．０＜Ｌ／ｆ＜２０．０ … （８）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   Ｌ：前記第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離
5. 下記条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   １．５＜Ｂｆ／ｆ＜４．０ … （９）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   Ｂｆ：前記第４レンズの像側の面から像面までの光軸上の距離
6. 下記条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０．３＜（Ｒ８−Ｒ９）／（Ｒ８＋Ｒ９）＜１．０ … （１０）
   ただし、
   Ｒ８：前記第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径
   Ｒ９：前記第４レンズの像側の面の近軸曲率半径
7. 下記条件式（１−１）を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   −０．２＜（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）＜０．１２ … （１−１）
8. 下記条件式（５−２）を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ２．３＜Ｄ２／ｆ＜４．５ … （５−２）
9. 請求項１から８のいずれか一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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