JP5405360B2 - 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、原稿画像を読み取るための読取レンズとして好適な撮像レンズ、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。

従来、レンズを用いて原稿画像を読み取り、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子上に結像させ、画像情報を信号化する画像読取装置が知られている。このような画像読取装置は原稿画像の情報を忠実に読み取ることが要求されるため、読み取りに用いられる撮像レンズは、像面湾曲やディストーション等の諸収差が良好に補正されていることが必要である。また、近年では撮像素子の高密度化に伴って、より高い解像力の撮像レンズが望まれるようになっている。特に、カラー原稿画像を読み込む場合には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長帯ごとで結像する像が、撮像素子の撮像面上でほぼ合致し、それぞれの像のコントラストも等しくなるように設計されていることが望ましい。具体的には、ＲＧＢ各色における球面収差の偏差や軸上色収差、倍率の色収差を小さくし、さらに像の中心から周辺にわたって結像位置を一致させる（像面を一致させる）ことにより、撮像面上でコントラストの高い像を広い波長域で得ることができる。

画像読取装置に用いられる撮像素子としてはラインセンサが多用されており、ラインセンサにより原稿画像を走査して読み取りを行う方式のものが多い。これは、原稿画像を高解像で読み取るためには撮像素子側の分解能を上げる必要があり、撮像素子の大きさに選択性の高いラインセンサを用いることで高解像化への対応が容易となるからである。

その一方で、ラインセンサの代わりにエリアセンサを用いる画像読取装置も提案されている。近年のエリアセンサにおける撮像素子の高精細化は一段と進み、画素ピッチが１μｍに近づくものも開発されており、例えば１／３インチといった小型センサで５００万画素から８００万画素を有するセンサが市場に投入されつつある。このような高精細化センサを使うことにより、読取幅の大きなラインセンサと同様の高い解像力で原稿画像を読み取ることが可能となる。また、エリアセンサを使うことで原稿画像を走査せずに一度に画像を読み取ることが可能となるため、走査機構を省くことができ、装置の小型化を促進できるという長所もある。

上記のような画像読取装置では小型化に対する要望が強いことから、撮像レンズ自体のコンパクト化も望まれている。下記特許文献１、２には、上記のような画像読取装置に使用可能な４枚構成、３枚構成の画像読取レンズが記載されている。また、下記特許文献３、４には、４枚構成の撮像レンズが記載されており、下記特許文献５、６には３枚構成の撮像レンズが記載されている。

特開２００８−２７５７８３号公報 特開２００９−５３４１１号公報 特開２００５−１８０４１号公報 特開２００７−１２２００７号公報 特開２００５−１８１５９６号公報 特開２００７−１３３３２４号公報

上述したように、画像読取装置用の撮像レンズには、諸収差が良好に補正されている上に、近年の高画素化・高精細化した撮像素子に対応可能な高い光学性能を有することが望まれる。また、画像読取装置の小型化のためには、撮像レンズ自体の小型化は勿論のこと、この撮像レンズの焦点距離を短くして共役長（実質的には、原稿画像から撮像素子の撮像面までの距離）を短くすることが必要である。

画像読取装置にラインセンサを用いる場合、高解像化に対しては有利となるが、その反面、撮像素子の大きさが大きいため、光学系の結像倍率を小さくできない（縮小率を高くできない）ので、撮像レンズの焦点距離を短くすることはできない。また、この種の装置で共役長の短縮を進めると光学系の広角化が顕著となるため、従来の撮像レンズでは諸収差の補正が不十分となり、高解像で原稿画像の読み取りを行うことが困難となる。

画像読取装置にエリアセンサを用いる場合、結像倍率が小さくなる（縮小率が高くなる）ため、焦点距離を短くできるので共役長の短縮も比較的容易であり、装置の小型化が可能となる。しかし、大きな原稿画像をエリアセンサで一度に読み取る場合には、その対角の長さまでが撮像範囲となるため、撮像レンズの広角化が不十分な場合には共役長が長くなってしまい、装置の小型化が図れないという不具合が生じる。

特許文献１、２に記載のレンズ系は、Ｆ値が５．２〜６と大きく、高精細化した画素に十分対応可能なものとは言えない。また、レンズ系自体も小型化されておらず、撮像装置に搭載した際には大きな撮像素子が必要となるため装置をコンパクトに構成できない。特許文献３、４に記載のレンズ系は、携帯端末用途を想定していることから、小型化が図られており、Ｆ値は２．４〜３．０と十分に小さく、高解像に対応できている。しかし、これらの画角は大きくても全画角で７５°ほどしかないため、大きな原稿画像をエリアセンサで一度に読み取る場合には、広角化が不十分となり、装置の小型化を図ることができない。特許文献５、６に記載のレンズ系は、小型であり、特許文献３、４に記載のものより広角化が図られているが、いずれも色収差の補正が不十分であり、高い解像性を得ることができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小さなＦ値と高い解像力を有し、十分な広角化が図られ、装置の小型化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。

本発明の第１の撮像レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、両凸形状の正の第２レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第３レンズと、物体側に凸面を向けた第４レンズとからなり、下記条件式（１）、（３）、（４−１）、（５）を満足することを特徴とするものである。
０．２５＜Ｄ／ｆ＜４．０ … （１）
α＞５０° … （３）
１．０＜α／β＜２．０ … （４−１）
０．０≦｜Ｚ４｜／｜Ｚ５｜＜０．５ … （５）
ただし、
Ｄ：第１レンズと第２レンズの光軸上の間隔
ｆ：全系の焦点距離
α：前記第１レンズの物体側の面に入射する最大画角の光束の主光線と、該主光線が前記第１レンズの物体側の面を通る点における該面の法線との角度
β：前記第１レンズの像側の面から出射する最大画角の光束の主光線と、該主光線が前記第１レンズの像側の面を通る点における該面の法線との角度
Ｚ４：前記第２レンズの物体側の面における最大画角の光束の最外光線が該面を通る点と、前記第２レンズの物体側の面頂点の接平面との光軸方向の距離
Ｚ５：前記第２レンズの像側の面における最大画角の光束の最外光線が該面を通る点と、前記第２レンズの像側の面頂点の接平面との光軸方向の距離

本発明の第２の撮像レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正の第２レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第３レンズと、物体側に凸面を向けた第４レンズとからなり、軸上光束の最外光線が第２レンズの物体側の面を通る点における該面の法線が、該面より物体側で光軸と交わることを特徴とするものである。

なお、本発明の第１〜第２の撮像レンズにおいて上述した、第１レンズに関する「物体側に凹面を向けたメニスカス形状」、第２レンズに関する「両凸形状の」、「正の」、第３レンズに関する「像側に凸面を向けたメニスカス形状の負の」、第４レンズに関する「物体側に凸面を向けた」、第２レンズ群の最も像側に配置されるレンズに関する「正」は近軸領域におけるものである。

本発明の第１の撮像レンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。本発明の第２の撮像レンズにおいては、下記条件式（１）、（２）、（５）を満足することが好ましく、好ましい態様としては、下記条件式（１）、（２）、（５）のうち１つを満足するものでもよく、あるいは任意の組合せを満足するものでもよい。
０．２５＜Ｄ／ｆ＜４．０ … （１）
０．３＜ｄ１／Ｄ＜４．０ … （２）
０．０≦｜Ｚ４｜／｜Ｚ５｜＜０．５ … （５）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｄ１：第１レンズの中心厚
Ｄ：第１レンズと第２レンズの光軸上の間隔
Ｚ４：第２レンズの物体側の面における最大画角の光束の最外光線が該面を通る点と、第２レンズの物体側の面頂点の接平面との光軸方向の距離
Ｚ５：第２レンズの像側の面における最大画角の光束の最外光線が該面を通る点と、第２レンズの像側の面頂点の接平面との光軸方向の距離

なお、上記α、βに関する「入射」、「出射」は、物体側から像側へ光線が進行すると想定した場合のものである。

本発明の第２の撮像レンズにおいては、第２レンズが近軸領域で両凸形状となるように構成してもよい。

本発明の第１〜第２の撮像レンズにおいては、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
ν３＜３５ … （６）
ただし、
ν３：第３レンズのｄ線におけるアッベ数

本発明の第１〜第２の撮像レンズにおいては、第３レンズの像側の面が、非球面であり、軸上光束の最外光線が第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、該面より物体側の第１の点で光軸と交わり、５割画角の光束の最外光線が第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、第１の点より物体側の第２の点で光軸と交わるか、光軸と平行となるか、第３レンズの像側の面より像側の第３の点で光軸と交わり、５割画角の光束の最外光線が第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が第２の点で光軸と交わる場合には、最大画角の光束の最外光線が第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、第２の点より物体側で光軸と交わるか、光軸と平行となるか、第３レンズの像側の面より像側で光軸と交わり、５割画角の光束の最外光線が第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、光軸と平行となるか、第３の点で光軸と交わる場合には、最大画角の光束の最外光線が第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、該面より像側で光軸と交わり、下記条件式（７）を満足することが好ましい。なお、ここでいう「最外光線」は、第３レンズの像側の面におけるものである。
−０．２５＜Ｚ７ｍ／ｆ＜−０．０３ … （７）
ただし、
Ｚ７ｍ：第３レンズの像側の非球面上の各点と、第３レンズの像側の面頂点の接平面との光軸方向の最長距離（Ｚ７ｍの符号は、第３レンズの像側の面頂点の接平面に対して物体側の距離を負、像側の距離を正ととるものとする）
ｆ：全系の焦点距離

なお、上記の「５割画角の光束」とは、最大画角の５割の画角で入射する光束の意味である。また、上記Ｚ７ｍに関する「非球面上の各点」とは、第３レンズの像側の面において光軸から最大画角の光束の最外光線が通る点までの範囲の各点を意味し、すなわち、有効径内の各点を意味するものである。

本発明の第１〜第２の撮像レンズにおいては、最大画角の光束の主光線が第４レンズの物体側の面を通る点における該面の法線が、該面より像側で光軸と交わり、下記条件式（８）を満足することが好ましい。
０°＜γ＜３５° … （８）
ただし、
γ：最大画角の光束の主光線が第４レンズの物体側の面を通る点における該面の法線と光軸との角度

なお、γは−９０°≦γ≦９０°の範囲で考えるものとし、最大画角の光束の主光線が第４レンズの物体側の面を通る点における該面の法線が該面より像側で光軸と交わる場合にγの符号を正とし、物体側で交わる場合にγの符号を負ととるものとする。

また、本発明の第１〜第２の撮像レンズにおいては、少なくとも１つのレンズがガラス材料からなるように構成してもよい。

本発明の第１〜第２の撮像レンズにおいては、第１レンズと第２レンズの間に開口絞りが配置されており、下記条件式（９）を満足することが好ましい。
０．０≦ｄ３／ｆ＜０．５ … （９）
ただし、
ｄ３：開口絞りと第２レンズとの光軸上の間隔
ｆ：全系の焦点距離

また、本発明の第１〜第２の撮像レンズにおいては、第１レンズが、少なくとも一面の非球面を有し、ポリオレフィン系のプラスチック材料からなるように構成してもよい。

なお、本発明における「軸上光束」、「５割画角の光束」、「最大画角の光束」は、仕様に基づいた最大径まで光束を入射させたときのものである。また、本発明における、ある面における「光束の最外光線」とは、その光束に含まれる光線のうち、光線とある面との交点が、光軸に垂直な方向において光軸から最も離れた位置となる光線である。

なお、最大画角は撮像レンズの像面に配置される撮像素子の撮像面の寸法に基づき決めることができる。具体的には例えば、撮像面が矩形でありその対角長が２Ｙである場合には、最大像高をＹとし、全系の焦点距離をｆとして、最大画角θは、以下の関係式で表すことができる。ただし、無視できない量のディストーションが存在する場合は、ディストーションを考慮した像高を用いることが好ましい。
ｔａｎθ＝Ｙ／ｆ

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。

本発明の第１の撮像レンズによれば、４枚のレンズ系において、各レンズの形状やパワーを好適に設定し、条件式（１）、（３）、（４−１）、（５）を満足するようにしているため、小さなＦ値と高い解像力を有し、近年の高画素化・高精細化した撮像素子に対応することができ、十分な広角化が図られ、レンズ系の小型化だけでなく装置の小型化も可能な撮像レンズを提供することができる。

本発明の第２の撮像レンズによれば、４枚のレンズ系において、各レンズの形状やパワーを好適に設定しているため、小さなＦ値と高い解像力を有し、近年の高画素化・高精細化した撮像素子に対応することができ、十分な広角化が図られ、レンズ系の小型化だけでなく装置の小型化も可能な撮像レンズを提供することができる。特に本発明の第２の撮像レンズでは、第２レンズの形状を好適に設定しているため、得られるイメージサークルの大きさに対して、従来のものに比べてより小型化が図られたレンズ系を提供することができる。

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、広い画角での撮像が可能であり、近年の高画素化・高精細化した撮像素子を搭載して高解像の画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構成と光路を示す断面図 条件式（５）を説明するための部分拡大図 第３レンズの非球面形状を説明するための断面図 第３レンズの非球面形状と条件式（７）を説明するための部分拡大図 本発明の別の実施形態にかかる撮像レンズの構成と光路を示す断面図 第２レンズの面形状を説明するための要部拡大図 本発明の実施例１の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例２の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例３の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例４の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例５の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例６の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例７の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例８の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｋ）は本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図 図１２（Ａ）〜図１２（Ｋ）は本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図 図１３（Ａ）〜図１３（Ｋ）は本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図 図１４（Ａ）〜図１４（Ｋ）は本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図 図１５（Ａ）〜図１５（Ｋ）は本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図 図１６（Ａ）〜図１６（Ｋ）は本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図 図１７（Ａ）〜図１７（Ｋ）は本発明の実施例７の撮像レンズの各収差図 図１８（Ａ）〜図１８（Ｋ）は本発明の実施例８の撮像レンズの各収差図 本発明の一実施形態にかかる画像読取装置の概略構成図 本発明の別の実施形態にかかる画像読取装置の概略構成図

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。まず、図１Ａを参照しながら、本発明の第１の実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。図１Ａは、本発明の第１の実施形態にかかる撮像レンズの構成と光路を示す断面図であり、後述の実施例１の撮像レンズに対応している。なお、図１Ａに示す構成例は、後述する本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズの構成も合わせもつものであり、図１Ａ中の符号Ｇ１、Ｇ２については、第３の実施形態の説明において後述する。図１Ａにおいては、左側が物体側、右側が像側であり、所定の有限距離にある物体からの軸上光束２、最大画角の光束３も合わせて示してある。

図１Ａ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に配置される撮像素子５も図示している。なお、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１Ａ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）との間に配置した例を示している。

本発明の第１の実施形態にかかる撮像レンズは、図１Ａに示すように、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第３レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた第４レンズＬ４とを備える。小型化を重視する場合は、少ないレンズ枚数で構成することが好ましく、図１Ａに示す例のようにレンズ枚数を４枚とした構成を採ることが好ましい。図１Ａに示す撮像レンズは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に配置された開口絞りＳｔをさらに備える。なお、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Ｚ上の位置を示すものである。

第１レンズＬ１の物体側の面を凹形状とすることで、特に周縁部の光束に含まれる光線について、各光線が第１レンズＬ１の物体側の面を通る位置での該面の法線と各光線との角度を大きくすることができるので、広角化が可能となる。さらに、第１レンズＬ１をメニスカス形状にすることで、物体側の凹面で発生する正の像面湾曲を像側の凸面で打ち消すことができる。このように、第１レンズＬ１は広角化と像面の補正に好適な形状であると言える。なお、広角化を進めると、第１レンズＬ１の物体側の凹面はパワーの強い面となる。第１レンズＬ１をメニスカス形状にして、第１レンズＬ１の像側の面を凸面にして強いパワーを持たせることで、物体側のパワーの強い凹面で発生する大きな正の像面湾曲を、像側のパワーの強い凸面で打ち消すことができる。

第１レンズＬ１の像側に正の第２レンズＬ２を配置することで、広角の画角で入射した軸外光束を光軸側へ屈折させることができ、小型化を図ることができる。

第３レンズＬ３を像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとすることで、正の第２レンズＬ２とバランスをとりながら球面収差を始めとする諸収差を良好に補正することが容易になり、小さなＦ値と高い解像力の実現に有利となる。

軸上の物体から発して、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３を通過した軸上光束は、第４レンズＬ４に集束光として入射する。第４レンズＬ４の物体側の面を凸形状とすることにより、第４レンズＬ４の物体側の面に入射する集束光線と、各集束光線が第４レンズＬ４の物体側の面を通る各点における各法線との角度を小さく抑えることができるので、第２レンズＬ２の強い正のパワーと第３レンズＬ３の強い負のパワーでバランス良く補正された球面収差を大きく変化させることなく微調整しながら集束させることができる。

本発明の第１の実施形態にかかる撮像レンズは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の光軸上の間隔をＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、さらに下記条件式（１）を満足するように構成されている。
０．２５＜Ｄ／ｆ＜４．０ … （１）

条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が狭まるためレンズの小型化には有利であるが、第２レンズＬ２に入射する軸外光束と光軸Ｚとの角度が大きくなるため、第２レンズＬ２から第４レンズＬ４までを１つのレンズ群と考えたとき、このレンズ群でも広角レンズを形成する必要が生じ、倍率色収差やコマ収差、歪曲収差の補正が難しくなる。条件式（１）の上限を上回ると、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が広がるためレンズ系が大きくなってしまう。また、条件式（１）の上限を上回ると、第２レンズＬ２に入射する軸外光束と光軸Ｚとの角度を抑制できるので、第２レンズＬ２から第４レンズＬ４までのレンズ群での収差補正は良好に行えるが、第１レンズＬ１の像側の面の凸形状の曲率半径の絶対値が大きくなり、パワーが弱くなるため、第１レンズＬ１の物体側の強い凹面で発生した像面湾曲を補正することが困難になる。

レンズ系の小型化を図るためには下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
０．２５＜Ｄ／ｆ＜２．５ … （１−１）

さらに、本発明の第１の実施形態にかかる撮像レンズは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、いずれか１つの構成でもよく、あるいは任意の複数の構成の組合せでもよい。

本撮像レンズは、第１レンズＬ１の中心厚をｄ１とし、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の光軸上の間隔をＤとしたとき、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
０．３＜ｄ１／Ｄ＜４．０ … （２）

条件式（２）は、レンズ系の小型化と収差補正に関する式である。条件式（２）の下限を下回り、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が広がり第２レンズＬ２に入射する周縁光束と光軸Ｚとの角度が小さくなる場合には、第１レンズＬ１の像側の面の凸形状の曲率半径の絶対値が大きくなるため像面湾曲を補正することが困難になる。条件式（２）の上限を上回ると、第１レンズＬ１の中心厚が厚くなる場合にはレンズが大きくなってしまう、または、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が狭まる場合には、第２レンズＬ２に入射する周縁光束と光軸Ｚとの角度が大きくなるため諸収差の補正が難しくなる。

さらに下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。条件式（２−１）の上限を満たすことで、レンズ系のさらなる小型化を図ることができ、また第１レンズＬ１が厚くなりすぎて加工性が低下することを回避できる。条件式（２−１）の下限を満たすことで、第１レンズＬ１が薄くなりすぎて加工性が低下することを回避できる。
０．５＜ｄ１／Ｄ＜３．０ … （２−１）

本撮像レンズは、図１Ａに示すように、第１レンズＬ１の物体側の面に入射する最大画角の光束の主光線６と、該主光線６が第１レンズＬ１の物体側の面を通る点における該面の法線Ｈ_α（点線で図示）との角度をαとしたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
α＞５０° … （３）

条件式（３）は、広角化を図り装置の小型化を実現するための式である。条件式（３）の下限を下回ると、レンズ系の十分な広角化ができないため、課題の項で述べたように、このような撮像レンズを画像読取装置に搭載したときには画像読取装置の小型化が難しくなる。

角度αが次第に大きくなってくると、複数の面において、光線が通る点における面の法線と光線とのなす角度が大きくなるため、高次のコマ収差の補正が難しくなる。このことから、角度αはさらに下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
５０°＜α＜８５° … （３−１）

本撮像レンズは、図１Ａに示すように、第１レンズＬ１の物体側の面に入射する最大画角の光束の主光線６と、該主光線６が第１レンズＬ１の物体側の面を通る点における該面の法線Ｈ_α（点線で図示）との角度をαとし、第１レンズＬ１の像側の面から出射する最大画角の光束の主光線６と、該主光線６が第１レンズＬ１の像側の面を通る点における該面の法線Ｈ_β（点線で図示）との角度をβとしたとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
０．８＜α／β＜３．０ … （４）

条件式（４）は、第１レンズＬ１のメニスカス形状を規制する式であり、主に広角化を実現しながら像面湾曲を良好に補正するための式である。条件式（４）の下限を下回ると、広角化には有利となるが、各面において、光線が通る点における面の法線と光線の角度が大きくなるため、周縁光束で高次のコマ収差が発生し、高い解像性が得られなくなる。条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズＬ１の像側の面の凸形状の曲率半径の絶対値が大きくなり像面湾曲の補正が不十分となる。

条件式（４）を満足することにより得られる効果をより高めるためには、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
１．０＜α／β＜２．０ … （４−１）

本撮像レンズの第２レンズＬ２は、図１Ａに示す例のように、両凸形状に構成することができる。第２レンズＬ２を両凸レンズとすれば、強い正のパワーを確保しやすいため、短焦点化および小型化に有利となる。このような効果は第２レンズＬ２を近軸領域で両凸形状とした場合に期待できるが、さらに近軸領域から最大画角の光束３が通過する領域までの全領域において両凸形状とした場合には、結像に寄与する全光線に収束作用を与えることができるため、より小型化に有利となる。

また、本撮像レンズの第２レンズＬ２は、軸上光束２の最外光線９が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点における該面の法線が、該面より物体側で光軸Ｚと交わるような構成としてもよい。これは後述する第２の実施形態にかかる撮像レンズが有する基本構成であるため、この構成の説明は第２の実施形態の説明において図２Ｂを参照しながら行う。この構成を採った場合には、第２レンズＬ２の物体側の面における軸上光束２の最外光線９が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点およびその近傍を凹形状とすることができ、各入射光線と面法線とのなす角度を小さくできるので、この面で光線が大きく光軸側に屈折することを防ぐことができ、大きなイメージサークルを確保しやすくなる。さらに、第２レンズＬ２の物体側の面において、近軸領域から最大画角の光束３が通過する領域までの全領域で凹形状とした場合には、大きなイメージサークルの確保がより容易となる。

第２レンズＬ２が、近軸領域で両凸形状の構成、有効径全域で両凸形状の構成、軸上光束２の最外光線９が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点における該面の法線が、該面より物体側で光軸Ｚと交わるような構成のいずれを採る場合においても、本撮像レンズは下記条件式（５）を満足することが好ましい。
０．０≦｜Ｚ４｜／｜Ｚ５｜＜０．５ … （５）

ここで、条件式（５）においては、図１Ｂに示すように、第２レンズＬ２の物体側の面における最大画角の光束３の最外光線７が該面を通る点と、第２レンズＬ２の物体側の面頂点の接平面との光軸方向の距離をＺ４とし、第２レンズＬ２の像側の面における最大画角の光束３の最外光線７が該面を通る点と、第２レンズＬ２の像側の面頂点の接平面との光軸方向の距離をＺ５としている。図１Ｂは、図１Ａに示した撮像レンズの開口絞りＳｔ、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、軸上光束２、最大画角の光束３を含む部分拡大図である。

以下では、Ｚ４に関しては第２レンズＬ２の物体側の面頂点の接平面の位置を基準とし、第２レンズＬ２の物体側の面における最大画角の光束３の最外光線７が該面を通る点がこの基準より物体側にある場合にＺ４の符号を負とし、像側にある場合にＺ４の符号を正として説明する。同様に、Ｚ５に関しては第２レンズＬ２の像側の面頂点の接平面の位置を基準とし、第２レンズＬ２の像側の面における最大画角の光束３の最外光線７が該面を通る点がこの基準より物体側にある場合にＺ５の符号を負とし、像側にある場合にＺ５の符号を正として説明する。

第２レンズＬ２は、小型化と収差補正の点から、近軸領域において像側の面の曲率半径の絶対値が物体側の面の曲率半径の絶対値よりも小さい形状とすることが好ましい。条件式（５）は、第２レンズＬ２の形状に関するものであり、周縁光束のコマ収差の劣化と球面収差の補正不足を防ぐための式である。

Ｚ４が正で｜Ｚ４｜が大きな値をとり、周縁光束の光線と、その光線が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点での面の法線とのなす角度が大きくなりすぎると、高次のコマ収差が発生し高い解像性が得られない。またＺ４が負で｜Ｚ４｜が大きな値をとり、周縁光束の光線と、その光線が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点での面の法線とのなす角度が小さくなりすぎると、レンズ系が大きくなることを防ぐために第２レンズＬ２の像側の面において光線を光軸側に強く屈折させる必要がある。この場合、周縁光束の光線と、その光線が第２レンズＬ２の像側の面を通る点での面の法線との角度を大きくさせる必要があるため、｜Ｚ５｜が大きな値をとり、やはり高次のコマ収差が発生し好ましくない。さらに、第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径の絶対値が小さくなると、大きな負の球面収差が発生し、補正が困難となる。よって、条件式（５）の範囲内でＺ４とＺ５の値を維持することにより、良好な収差補正が可能となる。

第２レンズＬ２を、両凸形状とし、かつ上記条件式（５）を満足するように構成した場合には、第２レンズＬ２の物体側の面における収束作用が強くなりすぎるのを抑制でき、高次のコマ収差を抑制して高い解像性を得やすくなる。

第２レンズＬ２を、軸上光束２の最外光線９が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点における該面の法線が、該面より物体側で光軸Ｚと交わり、かつ上記条件式（５）を満足するように構成した場合には、軸上光束２においては第２レンズＬ２の物体側の面において発散作用を与えることができるため、レンズ系と撮像素子５との距離を大きく取ることができ、フォーカシングなどを考慮した鏡胴形状の機械的な制約を緩和することができる。さらに軸外光束においては、第２レンズＬ２の物体側の面に入射する光線と、その光線が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点での該面の法線との角度を比較的大きくすることができるため、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔を狭くすることができ、第１レンズＬ１の曲率半径を大きくできるため、第１レンズＬ１の深さを含めた最大厚を小さくできるのでレンズ系の全長の小型化を狙うことができる。なおここで、「第１レンズＬ１の深さを含めた最大厚」とは、第１レンズＬ１の最も物体側の点から最も像側の点までの光軸方向の長さであり、第１レンズＬ１を収納するために必要とする空間の光軸方向の長さである。

本撮像レンズは、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。
ν３＜３５ … （６）

条件式（６）は第３レンズＬ３の材料に関するものであり、特に色収差の補正に関する式である。条件式（６）の上限を上回ると、色収差の補正が不足し、例えば可視域の広い波長域で使用する場合には高い解像性が得られなくなる。

本撮像レンズにおいては、第３レンズＬ３の像側の面が非球面であることが好ましい。図１Ｃ、図１Ｄを参照しながら、第３レンズＬ３の像側の面の好ましい非球面形状について説明する。なお、図１Ｃ、図１Ｄは好ましい態様の１例を示すものであり、後述するように、好ましい態様は必ずしも図１Ｃ、図１Ｄに示すものに限定されない。図１Ｃは、撮像レンズと、所定の有限距離にある物体からの軸上光束２、最大画角の光束３、最大画角の５割の画角で入射する５割画角の光束４を示す図である。図１Ｄは、開口絞りＳｔ、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３を含む部分拡大図であり、図の煩雑化を避けるため、光線は最大画角の光束３の最外光線７、５割画角の光束４の最外光線８、軸上光束２の最外光線９のみ部分的に図示している。なお、ここでいう最外光線７、８、９は第３レンズＬ３の像側の面におけるものである。

図１Ｄに示すように、最大画角の光束３の最外光線７、５割画角の光束４の最外光線８、軸上光束２の最外光線９が、第３レンズＬ３の像側の面を通る点における該面の法線（点線で図示）をそれぞれＨ_７、Ｈ_８、Ｈ_９とする。そして、法線Ｈ_７、Ｈ_８、Ｈ_９と光軸Ｚとの交点をそれぞれＰ_７、Ｐ_８、Ｐ_９とする。図１Ｃにもこれら３つの法線を点線で示し、点Ｐ_７、Ｐ_８、Ｐ_９を図示しているが、図１Ｃでは図面の煩雑化を避けるため法線の符号を省略している。

本撮像レンズにおいては、軸上光束２の最外光線９が第３レンズＬ３の像側の面を通る点における該面の法線Ｈ_９が光軸Ｚと交わる点Ｐ_９は、第３レンズＬ３の像側の面より物体側であることが好ましい。そして、５割画角の光束４の最外光線８が第３レンズＬ３の像側の面を通る点における該面の法線Ｈ_８は、図１Ｃ、図１Ｄに点Ｐ_８として示すように点Ｐ_９より物体側で光軸Ｚと交わるか、あるいは図１Ｃ、図１Ｄに示す態様とは異なり、光軸Ｚと平行となるか、第３レンズＬ３の像側の面より像側で光軸Ｚと交わることが好ましい。これら好ましい態様をとるように第３レンズＬ３の像側の面形状を決めることが好ましい。このように、軸外での凸形状を緩和することにより光束を光軸Ｚから離れる方向に屈折させることができるので、大きなイメージサークルを確保できる。例えば撮像レンズをエリアセンサを用いた画像読取装置に適用する場合、イメージサークルが大きい方が、共役長を長くすることなく原稿画像の読み取りが可能になるため、装置の小型化に貢献できる。

上記の第３レンズＬ３の像側の非球面形状の構成に加え、第３レンズＬ３の像側の非球面上の各点と、第３レンズＬ３の像側の面頂点の接平面との光軸方向の最長距離をＺ７ｍとしたとき、下記条件式（７）を満足することが好ましい。ただし、Ｚ７ｍの符号は、第３レンズＬ３の像側の面頂点の接平面に対して物体側の距離を負、像側の距離を正ととるものとする。
−０．２５＜Ｚ７ｍ／ｆ＜−０．０３ … （７）

図１Ｄに、Ｚ７ｍを例示する。条件式（７）の下限を下回ると、第３レンズＬ３の像側の面の凸形状の緩和が不足し、周縁光束が光軸Ｚから離れにくくなるため、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間隔やレンズ系と撮像素子５の間隔を長くとらないと大きなイメージサークルを得ることができず、広角化と小型化に不適なものとなる。条件式（７）の上限を上回ると、大きなイメージサークルの確保はし易くなるが、周縁光線と、その光線が通る点における面法線との角度が大きくなるため、高次のコマ収差が発生し補正が困難になる。

全系の焦点距離を短くしてより広角化と小型化を図るためには、第３レンズＬ３の像側の面で周縁光束をより光軸Ｚから離れる方向に屈折させる必要がある。そのためには、最大画角の光束３の最外光線７に関して、以下のように構成することが好ましい。上記の法線Ｈ_８と光軸Ｚとが交わる点Ｐ_８が点Ｐ_９より物体側にある場合は、最大画角の光束３の最外光線７が第３レンズＬ３の像側の面を通る点における該面の法線Ｈ_７が、図１Ｃ、図１Ｄに点Ｐ_７として示すように第３レンズＬ３の像側の面より像側で光軸Ｚと交わるか、あるいは図１Ｃ、図１Ｄに示す態様とは異なり、点Ｐ_８より物体側で光軸Ｚと交わるか、光軸Ｚと平行となることが好ましい。また、法線Ｈ_８が光軸Ｚと平行となるか、第３レンズＬ３の像側の面より像側で光軸Ｚと交わる場合は、最大画角の光束３の最外光線７が第３レンズＬ３の像側の面を通る点における該面の法線Ｈ_７が光軸Ｚと交わる点Ｐ_７は、第３レンズＬ３の像側の面より像側であることが好ましい。このように第３レンズＬ３の像側の面形状を決めることが好ましく、この場合にはさらに下記条件式（７−１）を満足することが好ましい。
−０．１６＜Ｚ７ｍ／ｆ＜−０．０３ … （７−１）

第４レンズＬ４は、近軸領域において正レンズであるように構成してもよく、この場合には、小型化に有利となる。第４レンズＬ４は例えば、近軸領域において、両凸形状、あるいは正メニスカス形状とすることができる。

本撮像レンズは、図１Ａに示すように、最大画角の光束３の主光線６が第４レンズＬ４の物体側の面を通る点における該面の法線Ｈ_γが、該面より像側で光軸Ｚと交わることが好ましく、さらに、最大画角の光束３の主光線６が第４レンズＬ４の物体側の面を通る点における該面の法線Ｈ_γと光軸Ｚとの角度をγとしたとき、下記条件式（８）を満足することが好ましい。なお、γは−９０°≦γ≦９０°の範囲で考えるものとし、最大画角の光束３の主光線６が第４レンズＬ４の物体側の面を通る点における該面の法線Ｈ_γが該面より像側で光軸Ｚと交わる場合にγの符号を正とし、物体側で交わる場合にγの符号を負ととるものとする。
０°＜γ＜３５° … （８）

条件式（８）は、撮像レンズが装置に搭載され、像面Ｓｉｍに撮像素子が配置されるときの、撮像面への入射角、すなわち、撮像面に入射する光線と撮像面の法線との角度を制御するための式であり、テレセントリック性に関する式である。撮像面への入射角が大きくなりすぎると光量を効率的に確保することができなくなり、解像や光分布などに影響が出るため留意が必要である。

最大画角の光束３の主光線６が第４レンズＬ４の物体側の面を通る点における法線Ｈ_γが、この面の像側で光軸Ｚと交差するように構成することにより、主光線６が通る部分の第４レンズＬ４の物体側の面を凸形状として、撮像面への入射角を制御している。条件式（８）の下限を下回ると、撮像面への入射角の補正が不足するため、レンズ系と撮像素子の距離を広く取る等の対応が必要となり、全系の焦点距離が長くなるなど広角化や小型化の障害が生じるので好ましくない。条件式（８）の上限を上回り、法線と光軸Ｚのなす角度が大きくなると、周縁部の光束で高次のコマ収差が発生し高い解像性が得られない。

高い解像力を得るようにコマ収差を良好に補正するためには、さらに下記条件式（８−１）式を満足することがより好ましい。
０°＜γ＜２５° … （８−１）

最大画角の光束３の主光線６が第４レンズＬ４の物体側の面を通る点における該面の法線Ｈ_γが、該面より物体側で光軸Ｚと交わる場合は、テレセントリック性の点では不利となるが、第４レンズＬ４の深さを含めた最大厚を小さくできるのでレンズ系の全長の小型化に貢献できる。ただし、γが負の値をとり、その絶対値が大きすぎると、第４レンズＬ４の像側の面における撮像面への入射角の制御の負担が増大し、第４レンズＬ４の像側の面の周縁部が強い凸形状となるため、コバ（縁肉）の確保や成形性の点で不利となる。したがって、最大画角の光束３の主光線６が第４レンズＬ４の物体側の面を通る点における該面の法線Ｈ_γが、該面より物体側で光軸Ｚと交わる場合は、下記条件式（８’）を満足することが好ましい。
−２５°＜γ＜０° … （８’）

本撮像レンズにおいては、レンズ系のＦ値、いわゆるレンズ系の明るさを決める開口絞りＳｔは第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に配置されていることが好ましく、その際に開口絞りＳｔと第２レンズＬ２との光軸上の間隔をｄ３としたとき、下記条件式（９）を満足することが好ましい。
０．０≦ｄ３／ｆ＜０．５ … （９）

条件式（９）は、開口絞りＳｔと第２レンズＬ２との間隔に関するものである。条件式（９）の上限を上回ると、撮像面への光線の入射角を小さくできる点では良いが、開口絞りＳｔより像側のレンズ群に入射する光線の光線高が大きくなり、各レンズの有効径が大きくなり、小型化に反する。また、レンズ系の光軸方向の全長を抑えようとすると、第１レンズＬ１と開口絞りＳｔの距離が比較的短くなり、開口絞りＳｔに入射する最大画角の光束３と光軸Ｚの角度を大きくする必要がある。そのためには第１レンズＬ１の像側の面における各光線と面法線の角度を大きくしなければならず、そうすると高次のコマ収差が発生して高い解像が得られなくなる。

本撮像レンズにおいては、全系のレンズのうち少なくとも１つのレンズがガラス材料からなることが好ましい。

撮像レンズが例えば監視用のレンズとして直接外気に触れるような環境下で使用される場合は、第１レンズＬ１がガラス材料からなることが望ましい。ガラス材料はプラスチック材料と比べて湿気や紫外線による影響が少なく、傷もつきにくいため用途によっては有用である。

また、第２レンズＬ２は全系の集束作用のほとんどを担うものであり、強い正の屈折力を持つため、短焦点化して広角化が進むと曲率半径の絶対値が小さくなりすぎて高次収差が発生しやすくなる。プラスチック材料は屈折率が比較的低いことから第２レンズＬ２をプラスチック材料で構成した場合には、この傾向が顕著となり好ましくない。したがって、高い屈折率を選択できるガラス材料を第２レンズＬ２に用いることも収差補正の観点から有用である。

第３レンズＬ３にガラス材料を用いる場合は、アッベ数の小さい材料の選択度が増すため色収差補正の設計自由度が上がり、より高解像のレンズを提供することができる。第４レンズＬ４にガラス材料を用いる場合は、プラスチック材料を用いる場合と比べて屈折率の高い材料を用いることができるため、各光線と各光線が面を通る点における面の法線との角度を小さくできるので高次の球面収差やコマ収差の発生を抑制することができる。

本撮像レンズにおいては、第１レンズＬ１は、少なくとも一面の非球面を有し、ポリオレフィン系のプラスチック材料からなるように構成してもよい。第１レンズＬ１は収差補正の観点から非球面を有することが好ましい。第１レンズＬ１の両面を球面とした場合には、曲率半径の絶対値が小さくなり高次の収差が発生しやすくなる。さらに設計の自由度の観点からガラスに比べ成形条件に制限の少ないプラスチック材料を用いることが望ましい。プラスチック材としては、ポリカーボネイトやアクリルなどを用いても設計上は高い性能を得られるが、第１レンズＬ１はレンズ外径および厚さが大型化することから複屈折などの成形歪みの小さい材料を選択することが好ましく、耐候性の良いものが好ましい。プラスチック材料を用いる場合はポリオレフィン系の材料を選択することで、これらの要望に応えることができる。ポリオレフィン系のプラスチック材料としては例えば、ゼオネックス（登録商標、日本ゼオン株式会社製）を挙げることができる。

本撮像レンズにおいて、開口絞りＳｔより像側の複数のレンズを１つのレンズ群として見たとき、このレンズ群が少なくとも一面の非球面を持つレンズを２つ以上含むように構成することが好ましい。かかる構成によれば、短焦点化のためにレンズの光軸近傍の曲率半径の絶対値が小さくなった場合でも収差の発生を抑制でき、特に高次の収差を良好に抑制して高い光学性能を実現することが可能になる。非球面レンズの材料には、プラスチックを用いてもよい。プラスチックは、ガラスに比べて成形条件に制限が少なく、安価であるという利点を有する。

次に、図２Ａ、図２Ｂを参照しながら、本発明の第２の実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。図２Ａは、本発明の第２の実施形態にかかる撮像レンズの構成と光路を示す断面図であり、後述の実施例７の撮像レンズに対応している。図２Ｂは図２Ａに示す撮像レンズの要部拡大図である。なお、図２Ａに示す構成例は、後述する本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズの構成も合わせもつものであり、図２Ａ中の符号Ｇ１、Ｇ２については、第３の実施形態の説明において後述する。図２Ａにおいては、左側が物体側、右側が像側であり、所定の有限距離にある物体からの軸上光束２、最大画角の光束３、光学部材ＰＰも合わせて示してある。

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、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第３レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた第４レンズＬ４とを備える。この構成の作用効果は、第１の実施形態の説明において述べたものと同様であるため、ここでは重複説明は省略する。

本発明の第２の実施形態にかかる撮像レンズは、さらに、図２Ｂに示すように、軸上光束２の最外光線９が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点における該面の法線Ｈ_２ｆが、該面より物体側で光軸Ｚと交わるように構成されている。図２Ｂにおいて、法線Ｈ_２ｆと光軸Ｚとの交点Ｐ_２ｆは第２レンズＬ２の物体側の面より物体側に位置している。なお、図２Ｂは、図２Ａに示した撮像レンズの開口絞りＳｔ、第２レンズＬ２、軸上光束２を含む要部拡大図であり、図２Ｂでは、最大画角の光束３と破断線より物体側の光束の図示を省略している。

法線Ｈ_２ｆと光軸Ｚとの交点Ｐ_２ｆが第２レンズＬ２の物体側の面より物体側に位置するような構成を採ることで、第２レンズＬ２の物体側の面における軸上光束２の最外光線が第２レンズＬ２の物体側の面を通る点およびその近傍を凹形状とすることができ、各入射光線と面法線とのなす角度を小さくできる。これにより、第２レンズＬ２の物体側の面で光線が大きく光軸側に屈折することを防ぐことができ、大きなイメージサークルを確保しやすくなる。さらに、第２レンズＬ２の物体側の面において近軸領域から最大画角の光束３が通過する領域までの全領域で凹形状としてもよく、この場合には、大きなイメージサークルを確保することがより容易となる。

本発明の第２の実施形態にかかる撮像レンズにおいては、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の光軸上の間隔をＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（１）を満足することが好ましい。下記条件式（１）を満足することにより得られる作用効果は、第１の実施形態の説明において述べたものと同様である。
０．２５＜Ｄ／ｆ＜４．０ … （１）

本発明の第２の実施形態にかかる撮像レンズは、上述した本実施形態の基本構成と矛盾しない範囲で、第１の実施形態にかかる撮像レンズにおいて説明した好ましい構成や採りうる構成の１つ、あるいは任意の組合せを採用することができる。

次に、本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。図１Ａ、図２Ａに示す撮像レンズは、本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズの構成例である。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、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２とが配されてなり、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側には正の第２レンズＬ２が配置され、第２レンズ群Ｇ２の最も像側には正レンズが配置され、第２レンズ群Ｇ２は少なくとも一方の面が非球面の２つ以上のレンズを含むように構成されている。

物体側に配置される第１レンズ群Ｇ１を物体側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズＬ１で構成することで、特に周縁部の光束に含まれる光線について、各光線が第１レンズＬ１の物体側の面を通る位置での該面の法線と各光線との角度を大きくすることができるので、広角化が可能となる。さらに、第１レンズＬ１をメニスカス形状にすることで、物体側の凹面で発生する正の像面湾曲を像側の凸面で打ち消すことができる。このように、第１レンズＬ１は広角化と像面の補正に好適な形状であると言える。なお、広角化を進めると、第１レンズＬ１の物体側の凹面はパワーの強い面となる。第１レンズＬ１をメニスカス形状にして、第１レンズＬ１の像側の面を凸面にして強いパワーを持たせることで、物体側のパワーの強い凹面で発生する大きな正の像面湾曲を、像側のパワーの強い凸面で打ち消すことができる。

第２レンズ群Ｇ２の最も物体側および最も像側に正レンズを配置することで、短焦点化を図ることができ、小型化に有利となる。第２レンズ群が２枚以上の非球面レンズを含むことで、短焦点化のために光軸近傍の曲率半径の絶対値が小さくなった場合でも収差の発生を抑制でき、特に高次の収差を良好に抑制して高い光学性能を実現することができる。第２レンズ群Ｇ２に含まれる非球面レンズは、プラスチック材料からなることが好ましい。プラスチックは、ガラスに比べて成形条件に制限が少なく、安価であるという利点を有する。

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と第２レンズＬ２の光軸上の間隔をＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、さらに下記条件式（１）を満足するように構成されている。下記条件式（１）を満足することにより得られる作用効果は、第１の実施形態の説明において述べたものと同様である。
０．２５＜Ｄ／ｆ＜４．０ … （１）

本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズは、上述した本実施形態の基本構成と矛盾しない範囲で、第１の実施形態にかかる撮像レンズにおいて説明した好ましい構成や採りうる構成の１つ、あるいは任意の組合せを採用することができる。

本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズの第２レンズ群Ｇ２は、例えば、図１Ａ、図２Ａに示すように、物体側から順に、正の第２レンズＬ２と、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第３レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた第４レンズＬ４とを備えるように構成することができる。小型化および高解像を図る場合は、第２レンズ群Ｇ２は、上記第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４の３枚構成としてもよい。

本発明の第３の実施形態にかかる撮像レンズの第２レンズ群Ｇ２が、物体側から順に、上記第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４を備える場合は、第１の実施形態にかかる撮像レンズにおいて説明した第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４に関する好ましい構成や採りうる構成の１つ、あるいは任意の組合せを採用することができる。

なお、小型化を重視する場合は、第２レンズ群Ｇ２は２枚の正レンズからなるように構成してもよい。あるいは、高性能を重視する場合は、第２レンズ群Ｇ２は４枚以上のレンズからなるように構成してもよい。

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８のレンズ断面図をそれぞれ図３〜図１０に示す。図３〜図１０において、左側が物体側、右側が像側であり、所定の有限距離にある物体からの軸上光束２および最大画角の光束３、光学部材ＰＰも合わせて示してある。図３〜図１０に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Ｚ上の位置を示すものである。

実施例１の撮像レンズのレンズデータを表１に、仕様データを表２に、非球面データを表３に示す。同様に、実施例２〜８の撮像レンズのレンズデータ、仕様データ、非球面データをそれぞれ表４〜表２４に示す。

各表のレンズデータにおいて、ｓｉの欄には最も物体側のレンズの面を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の欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、ｄｉの欄には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、ｎｅｊの欄に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ｅ線（波長５４６．０７ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には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面番号の後に（開口絞り）と記載している。

各表の仕様データには、実効Ｆ値と、倍率と、全画角と、焦点距離を示している。なお、ここでは全表において、表中の長さの単位として「ｍｍ」を用い、角度の単位として「度」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。

各表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近軸曲率半径（中心部の曲率半径）の数値を示している。非球面データには、非球面の面番号ｓｉと、各非球面に関する非球面係数ｋ、ｎ次の非球面係数Ｂｎ（ｎ＝３、４、５、…２０）を示す。これら非球面係数は、各非球面について、光軸Ｚに垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける非球面の、面頂点の接平面からの光軸方向の距離をＺｆ（ｙ）、近軸曲率をｃとして、
Ｚｆ（ｙ）＝ｃ・ｙ^２／〔1＋（1−ｋ・ｃ^２・ｙ^２）^１／２〕＋ΣＢｎ・｜ｙ｜^ｎ
の非球面式で非球面形状を表したときのものである。各表の非球面係数の数値の「Ｅ−０ｍ」（ｍ：整数）は「×１０^−ｍ」を意味し、「Ｅ＋０ｍ」（ｍ：整数）は「×１０^ｍ」を意味する。

実施例１〜８の撮像レンズは全て４枚構成である。実施例１の撮像レンズは、４枚のレンズ全ての両面が非球面であり、その概略形状は、第１レンズＬ１が近軸領域で物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２が近軸領域で両凸レンズであり、第３レンズＬ３が近軸領域で像側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４が近軸領域で物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

実施例２の撮像レンズは、４枚のレンズ全ての両面が非球面であり、その概略形状は実施例１のものと同様である。実施例３の撮像レンズは、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４全ての両面が非球面である。実施例３の撮像レンズの概略形状は、第４レンズＬ４が近軸領域で両凸レンズである点以外は、実施例１のものと同様である。実施例４の撮像レンズは、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４全ての両面が非球面である。実施例４の撮像レンズの概略形状は、第４レンズＬ４が近軸領域で両凸レンズである点以外は、実施例１のものと同様である。実施例５の撮像レンズは、４枚のレンズ全ての両面が非球面であり、その概略形状は第４レンズＬ４が近軸領域で両凸レンズである点以外は、実施例１のものと同様である。実施例６の撮像レンズは、４枚のレンズ全ての両面が非球面であり、その概略形状は実施例１のものと同様である。実施例７の撮像レンズは、４枚のレンズ全ての両面が非球面であり、その概略形状は第２レンズＬ２が近軸領域で物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである点以外は、実施例１のものと同様である。実施例８の撮像レンズは、４枚のレンズ全ての両面が非球面であり、その概略形状は第１レンズＬ１および第２レンズＬ２が近軸領域で物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである点以外は、実施例１のものと同様である。

実施例１の撮像レンズの収差図を図１１（Ａ）〜図１１（Ｋ）に示す。図１１（Ａ）〜図１１（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１１（Ｅ）〜図１１（Ｈ）は各画角におけるタンジェンシャル方向の横収差を示し、図１１（Ｉ）〜図１１（Ｋ）は各画角におけるサジタル方向の横収差を示している。球面収差図、倍率色収差図、横収差図では、ｅ線（５４６．１ｎｍ）に関しては実線で、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に関しては破線で、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）に関しては一点鎖線で示している。非点収差図および歪曲収差図はｅ線に関するものであり、非点収差図では、サジタル方向については実線で、タンジェンシャル方向については点線で示している。球面収差図のＦｎｏ．は実効Ｆ値を意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。

同様に、実施例２〜８の撮像レンズの各収差図を、図１２（Ａ）〜図１２（Ｋ）、図１３（Ａ）〜図１３（Ｋ）、図１４（Ａ）〜図１４（Ｋ）、図１５（Ａ）〜図１５（Ｋ）、図１６（Ａ）〜図１６（Ｋ）、図１７（Ａ）〜図１７（Ｋ）、図１８（Ａ）〜図１８（Ｋ）、に示す。

実施例１〜８の撮像レンズにおける条件式（１）〜（９）に対応する値を表２５に示す。なお、表２５に示す値は、基準波長をｅ線とし、上記した各仕様データに基づいて光束を入射させたときのものである。

以上のデータからわかるように、実施例１〜８の撮像レンズは、４枚という少ないレンズ枚数からなり小型に構成され、実効Ｆ値が２．６〜３．０と小さく、全画角が約９０°〜１０７°と十分に広角化が図られ、各収差が良好に補正されて良好な光学性能および高い解像力を有する。

なお、本発明は上記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、アッベ数等の値は、上記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。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１９に、本発明の一実施形態にかかる撮像装置の概略構成図を示す。図１９に示す装置は、原稿画像を読み取るための画像読取装置１０であり、本発明の実施形態にかかる撮像レンズからなる読取レンズ１１と、読み取り対象となる原稿１２が載置される原稿載置台１３と、原稿１２に向けて照明光を発する光源１４と、原稿１２の画像を撮像する撮像素子１５とを備えている。ただし、図１９では、読取レンズ１１はレンズ系を一括して概略的に図示されている。

撮像素子１５は、読取レンズ１１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やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等からなる。必要に応じて、読取レンズ１１と撮像素子１５の間には、撮像素子を保護するためのカバーガラス等の光学素子を配置することが好ましい。また、必要に応じて、読取レンズ１１と原稿１２の間には、原稿１２を原稿載置台１３側に押さえ付けるための原稿押さえガラスまたはフィルタ等の光学素子を配置してもよい。

この画像読取装置１０は反射原稿式の読取装置である。画像読取装置１０においては、光源１４から原稿１２に向けて照明光が照射され、原稿１２で反射した光が読取レンズ１１を透過して結像作用を受けることによって、原稿１２の画像が撮像素子１５上に結像され、撮像素子１５によって画像情報として取り込まれる。

図２０に、本発明の別の実施形態にかかる画像読取装置２０の概略構成図を示す。この画像読取装置２０も反射原稿式の読取装置であるが、原稿１２と読取レンズ１１の間にミラー２６を配置して光路を折り曲げることにより装置のコンパクト化を図っている点が図１９に示す画像読取装置１０と大きく異なる。また、画像読取装置２０では、原稿１２からの反射光が原稿載置台２３を介して読取レンズ１１に入射するため、光を透過する透明な部材で構成された原稿載置台２３を用いている。なお、図２０においても、読取レンズ１１はレンズ系を一括して概略的に図示されている。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記では反射原稿式の画像読取装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ネガフィルムやポジフィルム等の画像原稿を読み取る透過原稿式の画像読取装置にも適用可能である。透過原稿式の画像読取装置は例えば、図２０に示す画像読取装置２０において、光源１４を原稿側に配置するように変更し、光源１４から投射されて原稿１２を透過した光が原稿載置台２３を介して読取レンズ１１に入射し、読取レンズ１１によって原稿１２の画像を撮像素子１５上に結像させるように構成することにより実現可能である。また、図１９、図２０には撮像素子１５としてエリアセンサを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、撮像素子としてラインセンサを用い、本発明の撮像レンズを走査レンズとして用いる構成も可能である。

さらに、本発明の撮像レンズは、画像読取光学系用のレンズとしてのみではなく、他の光学系に適用することも可能である。本発明の撮像レンズは、有限距離の物体を扱う光学系に限らず、無限遠距離の物体を扱う光学系に適用してもよい。また、本発明の撮像レンズは、可視光用の光学系に限らず、赤外光を扱う光学系に適用してもよい。

具体的には例えば、本発明の撮像レンズを監視用カメラや車載カメラ、認証用カメラ等に適用してもよい。本発明の撮像レンズを監視用カメラ等に適用する場合には、設計仕様の画角を超えた角度から光線がレンズ系へ入射する場合もあるため、迷光を防止するためにレンズ系の物体側や各レンズ間等に余分な光線を遮光するための絞りを設けることが好ましい。

また、撮像レンズを適用する撮像装置に応じて、レンズ系の物体側や像側に、赤外線カットフィルタや可視光カットフィルタ、撥水コートや親水コートが施されたフィルタなど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。

２ 軸上光束
３ 最大画角の光束
４ ５割画角の光束
５、１５ 撮像素子
６ 主光線
７、８、９ 最外光線
１０、２０ 画像読取装置
１１ 読取レンズ
１２ 原稿
１３、２３ 原稿載置台
１４ 光源
２６ ミラー
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
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (12)

1. 物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、両凸形状の正の第２レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第３レンズと、物体側に凸面を向けた第４レンズとからなり、
   下記条件式（１）、（３）、（４−１）、（５）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０．２５＜Ｄ／ｆ＜４．０ … （１）
   α＞５０° … （３）
   １．０＜α／β＜２．０ … （４−１）
   ０．０≦｜Ｚ４｜／｜Ｚ５｜＜０．５ … （５）
   ただし、
   Ｄ：前記第１レンズと前記第２レンズの光軸上の間隔
   ｆ：全系の焦点距離
   α：前記第１レンズの物体側の面に入射する最大画角の光束の主光線と、該主光線が前記第１レンズの物体側の面を通る点における該面の法線との角度
   β：前記第１レンズの像側の面から出射する最大画角の光束の主光線と、該主光線が前記第１レンズの像側の面を通る点における該面の法線との角度
   Ｚ４：前記第２レンズの物体側の面における最大画角の光束の最外光線が該面を通る点と、前記第２レンズの物体側の面頂点の接平面との光軸方向の距離
   Ｚ５：前記第２レンズの像側の面における最大画角の光束の最外光線が該面を通る点と、前記第２レンズの像側の面頂点の接平面との光軸方向の距離
2. 物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正の第２レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第３レンズと、物体側に凸面を向けた第４レンズとからなり、
   軸上光束の最外光線が前記第２レンズの物体側の面を通る点における該面の法線が、該面より物体側で光軸と交わることを特徴とする撮像レンズ。
3. 下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項２記載の撮像レンズ。
   ０．２５＜Ｄ／ｆ＜４．０ … （１）
   ただし、
   Ｄ：前記第１レンズと前記第２レンズの光軸上の間隔
   ｆ：全系の焦点距離
4. 下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項２または３記載の撮像レンズ。
   ０．０≦｜Ｚ４｜／｜Ｚ５｜＜０．５ … （５）
   ただし、
   Ｚ４：前記第２レンズの物体側の面における最大画角の光束の最外光線が該面を通る点と、前記第２レンズの物体側の面頂点の接平面との光軸方向の距離
   Ｚ５：前記第２レンズの像側の面における最大画角の光束の最外光線が該面を通る点と、前記第２レンズの像側の面頂点の接平面との光軸方向の距離
5. 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４のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０．３＜ｄ１／Ｄ＜４．０ … （２）
   ただし、
   ｄ１：前記第１レンズの中心厚
   Ｄ：前記第１レンズと前記第２レンズの光軸上の間隔
6. 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５のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ν３＜３５ … （６）
   ただし、
   ν３：前記第３レンズのｄ線におけるアッベ数
7. 前記第３レンズの像側の面が、非球面であり、
   軸上光束の最外光線が前記第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、該面より物体側の第１の点で光軸と交わり、
   ５割画角の光束の最外光線が前記第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、前記第１の点より物体側の第２の点で光軸と交わるか、光軸と平行となるか、前記第３レンズの像側の面より像側の第３の点で光軸と交わり、
   前記５割画角の光束の最外光線が前記第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が前記第２の点で光軸と交わる場合には、最大画角の光束の最外光線が前記第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、前記第２の点より物体側で光軸と交わるか、光軸と平行となるか、前記第３レンズの像側の面より像側で光軸と交わり、
   前記５割画角の光束の最外光線が前記第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、光軸と平行となるか、前記第３の点で光軸と交わる場合には、最大画角の光束の最外光線が前記第３レンズの像側の面を通る点における該面の法線が、該面より像側で光軸と交わり、
   下記条件式（７）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。
   −０．２５＜Ｚ７ｍ／ｆ＜−０．０３ … （７）
   ただし、
   Ｚ７ｍ：前記第３レンズの像側の非球面上の各点と、前記第３レンズの像側の面頂点の接平面との光軸方向の最長距離
8. 最大画角の光束の主光線が前記第４レンズの物体側の面を通る点における該面の法線が、該面より像側で光軸と交わり、
   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７のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０°＜γ＜３５° … （８）
   ただし、
   γ：最大画角の光束の主光線が前記第４レンズの物体側の面を通る点における該面の法線と光軸との角度
9. 少なくとも１つのレンズが、ガラス材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の撮像レンズ。
10. 前記第１レンズと前記第２レンズの間に開口絞りが配置されており、
    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９のいずれか一項記載の撮像レンズ。
    ０．０≦ｄ３／ｆ＜０．５ … （９）
    ただし、
    ｄ３：前記開口絞りと前記第２レンズとの光軸上の間隔
11. 前記第１レンズが、少なくとも一面の非球面を有するとともに、ポリオレフィン系のプラスチック材料からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項記載の撮像レンズ。
12. 請求項１から９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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