JP6145888B2 - 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、監視カメラ等に使用されるのに好適な広角の撮像レンズ、およびこの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および高画素化が進んでいる。そのため、撮像機器本体並びにそれに搭載される撮像レンズにも小型化、軽量化が求められている。一方、車載用カメラ、監視カメラ等に使用される撮像レンズには、高い耐候性を持ち、広範囲に亘って良好な視界を確保できるように広画角で高い光学性能を有することが求められている。

上記分野の撮像レンズとしては、例えば下記特許文献１〜８に記載のものがある。特許文献１〜８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２０１１−２３２４１８号公報 特開２０１１−２１５４４３号公報 特開２０１１−１５８８６８号公報 特開２０１１−１５８５０８号公報 特開２０１１−１３８０８３号公報 特開２０１０−２７６７５２号公報 特開２００９−００３３４３号公報 特開２００５−２２７４２６号公報

ところで近年では、車載用カメラや監視カメラ等の分野において、例えば全画角で１８０度を超えるものが望まれる等、広角化に対する要望が強まってきている。また、近年の撮像素子の小型化および高画素化に伴い、高い解像性を有し、結像領域の広い範囲まで良好な像が得られるような高い光学性能を有する撮像レンズが求められるようになってきている。しかしながら、従来のレンズ系では、安価で小型に構成しながら、近年の要望を満たす程度の広角化と高い光学性能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、小型かつ低コストでありながら、広角化と高い光学性能を実現可能な撮像レンズ、およびこの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、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負の第１レンズと、
像側の面の光軸上の点が面の有効径両端上の点よりも物体側にある負の第２レンズと、
正の第３レンズと、
開口絞りと、
正の第４レンズとからなり、
下記条件式（１）を満足することを特徴とするものである。

０．７８＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＋０．００５＊ω＜１．００ … （１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ω：半画角（°）
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）
本発明の撮像レンズは、第１レンズから第４レンズ以外に、実質的にパワーを持たないレンズ、絞りやカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分等を持つものも含むものであってもよい。

また、本発明においては、凸面、凹面、平面、両凹、メニスカス、両凸、平凸および平凹等といったレンズの面形状、正のレンズおよび負のレンズといったレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものについてはとくに断りのない限り近軸領域で考えるものとする。また、本発明においては、曲率半径の符号は、面形状が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、本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（２）〜（１０）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（２）〜（１０）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つ以上を組み合わせた構成を有するものでもよい。また、下記条件式（１−１）、（４−１）〜（６−１）を満足するものとしてもよい。

０．１３＜ｆ３／Ｌ＜０．２４ … （２）
０．１９＜ｆ４／Ｌ＜０．２５ … （３）
３．２＜ｄ２／ｄ４＜２０．０ … （４）
０．３１＜ｆ／ｆ３４＜１．０ … （５）
０．１＜ｄ６／ｆ＜０．７ … （６）
νｄ１＞４０ … （７）
νｄ２＞５０ … （８）
νｄ３＜４０ … （９）
νｄ４＞５０ … （１０）
０．８０＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＋０．００５＊ω＜１．００…（１−１）
４．０＜ｄ２／ｄ４＜２０．０ … （４−１）
０．３５＜ｆ／ｆ３４＜０．５８ … （５−１）
０．１＜ｄ６／ｆ＜０．６ … （６−１）
ただし、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
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）
ｄ２：第１レンズと第２レンズとの光軸上の距離
ｄ４：第２レンズと第３レンズとの光軸上の距離
ｆ３４：第３レンズと第４レンズとの合成焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
ｄ６：第３レンズと第４レンズとの光軸上の距離
νｄ１：第１レンズの材質のｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズの材質のｄ線に対するアッベ数
νｄ３：第３レンズの材質のｄ線に対するアッベ数
νｄ４：第４レンズの材質のｄ線に対するアッベ数
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、最少４枚のレンズ系において、各レンズの形状およびパワーを好適に設定し、条件式（１）を満足するようにしているため、安価で小型に構成しながら、十分な広角化および高い光学性能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、安価で小型に構成でき、広い画角での撮像が可能であり、高画質の映像を得ることができる。

本発明の実施例１の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例２の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例３の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例４の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例５の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例６の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例７の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例８の撮像レンズのレンズ構成および光路を示す断面図 本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例７の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例８の撮像レンズの各収差図 本発明の実施形態に係る車載用の撮像装置の配置を説明するための図

以下、本発明の撮像レンズの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１〜図８は、本発明の実施形態に係る撮像レンズの構成例を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１〜８の撮像レンズに対応している。図１〜図８に示す例の基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、ここでは主に図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る撮像レンズについて説明する。

本発明の実施形態に係る撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４が配された４枚構成のレンズ系である。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間には、開口絞りＳｔが配置されている。開口絞りＳｔを第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に配置することにより、径方向の小型化を図ることができる。

なお、図１では、左側を物体側、右側を像側としており、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、光軸上の位置を示すものである。図１中の符号Ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、各レンズ面の曲率半径を示し、符号Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は面間隔を示す。また、図１には、無限遠の距離にある物点からの軸上光束２、最大画角での軸外光束３も併せて示す。

図１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に配置された撮像素子５も図示している。また、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１では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを第４レンズＬ４と撮像素子５（像面Ｓｉｍ）との間に配置した例を示している。

第１レンズＬ１は、負のパワーを持ち、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであるように構成される。このように第１レンズＬ１を負のパワーを持ち、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとすることにより、画角１８０度を超える広角化および歪曲収差の補正に有利となる。最も物体側に配置される第１レンズＬ１は、風雨や洗浄用の溶剤に晒されることが想定されるが、第１レンズＬ１の物体側の面は凸面となるから、これらの状況において懸念されるゴミ、埃、水滴等が残留しにくいという利点もある。

また、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４は、それぞれ負、正および正のパワーを持つように構成される。

第２レンズＬ２は、像側の面の光軸上の点が像側の面の有効径両端上の点よりも物体側にある形状を有するように構成される。「像側の面の光軸上の点が像側の面の有効径両端上の点よりも物体側にある」とは、第２レンズＬ２の像側の面が、近軸領域において物体側に凸形状であっても凹形状であってもよいが、光軸上の点が、有効径両端状の点よりも物体側にあることを意味する。第２レンズＬ２の像側の面がこのような形状を有することにより、周辺光線が第３レンズＬ３以降に入射する角度を好適に減じることができ、中心と周辺との収差バランスをとりやすくなる。

第３レンズＬ３を正のパワーを持つものとすることにより、歪曲収差および倍率色収差の補正が容易となる。

また、絞りＳｔの後方に、正のパワーの第４レンズＬ４を配置することにより、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とで正の屈折力を分担し、レトロフォーカスのパワー配置を維持しながら球面収差の発生を抑えることができる。

また、本実施形態に係る撮像レンズは、下記条件式（１）を満足するように構成されている。

０．７８＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＋０．００５＊ω＜１．００ … （１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ω：半画角
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（バックフォーカス分は空気換算長）
条件式（１）の上限を満足することにより、本実施形態に係る撮像レンズを構成するレンズ部品の最薄部が薄くなり過ぎることを防止し、十分な精度および強度を確保することが可能となる。また、隣接するレンズ間の隙間に余裕を設けることができるため、組み立て性が良くなり、低コスト化を図ることができ、かつレンズ後端から像面までの距離を確保して、レンズを適正に配置することが容易となる。また、本実施形態に係る撮像レンズを構成する各レンズのパワーを十分に強くすることができるため、色収差、像面湾曲および歪曲収差を良好に補正することができる。条件式（１）の下限を満足することにより、レンズ系を小型化することができ、さらには本実施形態に係る撮像レンズを搭載した撮像装置を小型化することができ、撮像装置を限られたスペースに収めることができ、かつ低コスト化を図ることができる。

本実施形態の撮像レンズは、上記のように第１レンズＬ１から第４レンズＬ４の各レンズのパワーおよび形状を好適に設定し、条件式（１）を満足することにより、少ないレンズ枚数および短い全長で小型かつ低コストにレンズ系を構成しながら、十分な広角化を達成し、さらに球面収差、像面湾曲および歪曲収差（ディストーション）を含む諸収差を良好に補正することができる。また、本実施形態の撮像レンズによれば、結像領域の広い範囲に亘って高解像を実現することができるため、近年の高画素化が進んだ撮像素子にも対応することが可能になる。

本実施形態に係る撮像レンズは、さらに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、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つ以上を組み合わせた構成を有するものでもよい。

本実施形態の撮像レンズにおいては第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４は全て、少なくとも一方の面が非球面形状であることが好ましい。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の少なくとも一方の面を非球面形状とすることで、光学系の光軸方向の全長を短くしながらも高い解像性を得ることが可能になる。また、少ないレンズ枚数により、球面収差、像面湾曲およびディストーション等の諸収差を良好に補正することが可能になる。より良好な収差補正のためには、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４は、両面が非球面形状であることが好ましい。

第２レンズＬ２は両凹形状であることが好ましい。これにより、第２レンズＬ２の物体側の面および像側の面の曲率半径の絶対値を小さくすることなく、第２レンズＬ２に大きな負の屈折力を与えることができるため、バックフォーカスの確保に有利である。

第３レンズＬ３の物体側の面を凸形状とすることが好ましい。これにより、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差および倍率色収差を補正することができる。

第３レンズＬ３を両凸形状としてもよい。これにより、歪曲収差および倍率色収差の補正に有利となる。この場合、第３レンズＬ３の像側の面の曲率半径を大きくすることにより、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差、倍率色収差および歪曲収差を補正することができる。

第３レンズＬ３を物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状としてもよい。これにより、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差、倍率色収差および歪曲収差を補正することができる。

第４レンズＬ４は両凸形状とすることが好ましい。これにより、歪曲収差および倍率色収差の補正に有利となる。この場合、第４レンズＬ４の物体側の面の曲率半径を大きくすることにより、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差、倍率色収差および歪曲収差を補正することができる。

第４レンズＬ４を像側に凸面を向けた正のメニスカス形状としてもよい。これにより、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差、倍率色収差および歪曲収差を補正することができる。

本実施形態に係る撮像レンズは、下記条件式（２）〜（１０）を満足することが好ましい。

０．１３＜ｆ３／Ｌ＜０．２４ … （２）
０．１９＜ｆ４／Ｌ＜０．２５ … （３）
３．２＜ｄ２／ｄ４＜２０．０ … （４）
０．３１＜ｆ／ｆ３４＜１．０ … （５）
０．１＜ｄ６／ｆ＜０．７ … （６）
νｄ１＞４０ … （７）
νｄ２＞５０ … （８）
νｄ３＜４０ … （９）
νｄ４＞５０ … （１０）
ただし、
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズＬ４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（バックフォーカス分は空気換算長）
ｄ２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ１との光軸上の距離
ｄ４：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との光軸上の距離
ｆ３４：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との合成焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
ｄ６：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との光軸上の距離
νｄ１：第１レンズＬ１の材質のｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズＬ２の材質のｄ線に対するアッベ数
νｄ３：第３レンズＬ３の材質のｄ線に対するアッベ数
νｄ４：第４レンズＬ４の材質のｄ線に対するアッベ数
条件式（２）の上限を満足することにより、倍率色収差を良好に補正できる。条件式（２）の下限を満足することにより、第３レンズＬ３のパワーが強くなることを防止し、第３レンズＬ３の光軸方向の大きさを小さくできるため、レンズの小型化が容易となり、かつ、高い部品精度が不要となるため、製造が容易となる。

条件式（３）の上限を満足することにより、像面周辺部への光束の像面への入射角が大きくなり過ぎることを防止し、実用上必要な光量を容易に取り込むことができる。条件式（３）の下限を満足することにより、第４レンズＬ４のパワーが強くなり過ぎるのを防止し、第４レンズＬ４の光軸方向の大きさを小さくできるため、レンズの小型化が容易となり、かつ、高い部品精度が不要となるため、製造が容易となる。

条件式（４）の上限を満足することにより、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間隔が小さくなり過ぎるのを防止し、迷光の除去が容易となる。また、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間隔を適正に設定した場合、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間隔が大きくなり過ぎるのを防止し、レンズの小型化が容易となる。条件式（４）の下限を満足することにより、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間隔が大きくなり過ぎるのを防止し、小型化が容易となる。また、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間隔を適正に設定した場合、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とが近接し過ぎるのを防止し、第２レンズＬ２の第１レンズＬ１側の面が第１レンズＬ１側へ大きく凸になることを防止できるため、第２レンズＬ２の第３レンズＬ３側の面も第１レンズＬ１側に大きく凹形状にならなくなり、第２レンズＬ２の加工性を向上できる。

条件式（５）の上限を満足することにより、球面収差を良好に補正することが容易となる。また、バックフォーカスを確保することも容易となる。条件式（５）の下限を満足することにより、像面湾曲を良好に保ちながら倍率色収差を補正することが容易となる。

条件式（６）の上限を満足することにより、レンズの小型化が容易となる。条件式（６）の下限を満足することにより、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とが近接し過ぎることがなくなるため、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とを適正に配置しようとした場合に、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の形状に制約がなくなり、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の加工性が向上する。

条件式（７）〜（１０）を満足することにより、軸上色収差および倍率色収差のバランスをとることができる。

さらに、下記条件式（１−１）、（４−１）〜（６−１）を満足することが好ましい。条件式（１−１）、（４−１）〜（６−１）を満足することで、条件式（１）、（４）〜（６）を満足することにより得られる効果と同様の効果を得ることができるか、または効果をさらに高めることができる。

０．８０＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＋０．００５＊ω＜１．００…（１−１）
４．０＜ｄ２／ｄ４＜２０．０ … （４−１）
０．３５＜ｆ／ｆ３４＜０．５８ … （５−１）
０．１＜ｄ６／ｆ＜０．６ … （６−１）
本実施形態の撮像レンズは、全画角が２００度より大きいことが好ましい。全画角は、最大画角での軸外光束３の主光線と光軸Ｚとのなす角の２倍である。全画角が２００度より大きな広角のレンズ系とすることで、近年の広角化の要望に対応可能となる。

本実施形態の撮像レンズが例えば車載用カメラや監視用カメラ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る。例えば、日本光学硝子工業会が定める粉末法耐水性が１のものを用いることが好ましい。また、第１レンズＬ１には、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、上記要望を満たすことが可能となる。あるいは、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。

なお、第１レンズＬ１の物体側の面に、強度、耐傷性、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および第４レンズＬ４の材質としては、プラスチックを用いることが好ましく、この場合には、非球面形状を精度よく作製することができるとともに、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。

材質にプラスチックを用いる場合は、吸水による性能変化を極力抑えることができるように吸水性が小さく、かつ解像性低下の原因となる複屈折性が低い材質を選択することが好ましい。この条件を満たす材質として、第２レンズＬ２および第４レンズＬ４は、シクロオレフィン系や環状オレフィン系のプラスチックを、第３レンズＬ３はポリカーボネート系のプラスチックやポリエステル系のプラスチックを選択することが好ましい。

第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の少なくともいずれかの材質にプラスチックを用いた場合は、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。

本実施形態の撮像レンズにおいては、ゴースト光低減等のために、各レンズに反射防止膜を施すようにしてもよい。その際、例えば図１に示すような撮像レンズでは、第１レンズＬ１の像側の面、第２レンズＬ２の像側の面、第３レンズＬ３の物体側の面において、周辺部の各面の接線と光軸とのなす角が小さいため、周辺部の反射防止膜の厚さがレンズ中央部より薄くなる。そこで、上記３つの面のうちの、第１レンズＬ１の像側の面を含む一面以上の面に、中央付近での反射率が最も小さくなる波長を６００ｎｍ以上９００ｎｍ以下とした反射防止膜を施すことにより、有効径全体で反射率を平均的に低減することができ、ゴースト光を低減させることができる。また、可視光から９００ｎｍ程度まで反射率を抑えた多層膜コートを使用してもよい。また、膜厚を均一にしやすいウエットプロセスによる反射防止膜を使用してもよい。

なお、中央付近での反射率が最も小さくなる波長が６００ｎｍより短いと、周辺部での反射率が最も小さくなる波長が短くなり過ぎ、長波長側の反射率が高くなるため、赤味がかったゴーストが発生しやすくなってしまう。また、中央付近での反射率が最も小さくなる波長が９００ｎｍより長いと、中央部での反射率が最も小さくなる波長が長くなり過ぎ、短波長側の反射率が高くなるため、像の色合いがかなり赤味がかってしまうとともに、青味がかったゴーストが発生しやすくなってしまう。このため、可視光から９００ｎｍ程度まで反射率を抑えた多層膜コートを使用することが好ましい。また、膜厚を均一にしやすいウエットプロセスによる反射防止膜を使用してもよい。このように、中央付近での反射率が最も小さくなる波長が６００ｎｍより短い、もしくは９００ｎｍより長い場合でも、可視光から９００ｎｍ程度まで反射率を抑えた多層膜コートを使用することにより、像の色合いが赤みを帯びたり、青みかかったゴーストが発生することを防ぐことができる。また、膜厚を均一にしやすいウエットプロセスによる反射防止膜を使用しても同様の効果が得られる。

また、本実施形態の撮像レンズにおいては、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、例えばレンズの像側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。

なお、撮像レンズの用途に応じて、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。あるいは、上記フィルタと同様の特性を持つコートをレンズ面に施してもよい。

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。

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１の撮像レンズのレンズ群の配置を図１に示す。図１に示すように実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負の第１レンズＬ１、両凹形状の第２レンズＬ２、物体側に曲率半径の絶対値の小さい凸面を向けた両凸形状の第３レンズＬ３、開口絞りＳｔ、および像側に曲率半径の絶対値の小さい凸面を向けた両凸形状の第４レンズＬ４から構成されている。また、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の両面は非球面である。第２レンズＬ２の両面を非球面とすることにより、歪曲収差および非点収差の補正に有利である。第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の両面を非球面とすることにより、球面収差の補正に有利である。第３レンズＬ３および第４レンズＬ４は両凸形状であるが、第３レンズＬ３の像側の面および第４レンズＬ４の物体側の面は曲率半径が大きいため、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差、倍率色収差および歪曲収差を補正することができる。

表１、表２および表３は、実施例１に係る撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。表１にはその基本的なレンズデータを示し、表２には緒元のデータを示し、表３には非球面係数のデータを示す。

表１のレンズデータにおいて、Ｓｉの欄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の欄はｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄は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、ここでは、光学部材ＰＰも含めて示している。また、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。各実施例において、レンズデータの表のＲｉ、Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、レンズ断面図の符号Ｒｉ、Ｄｉと対応している。また、表１のレンズデータにおいて、Ｎｄｊの欄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、…）のレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄は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も含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には、∞と記載している。

また、表１のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。表１の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、近軸の曲率半径の数値を示している。

表２には実施例１に係る撮像レンズにおける緒元のデータとして、ｄ線での近軸焦点距離ｆ′（ｍｍ）、バックフォーカスＢｆ′、Ｆ値（ＦＮｏ．）および画角（２ω）の値を示している。

表３には実施例１に係る撮像レンズにおける非球面係数のデータを示す。ここでは、非球面の面番号と、その非球面に関する非球面係数を示す。ここで非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は、「×１０^-n」を意味する。なお非球面係数は、下記非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋ΣＡｍ・ｈ^m
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、Ａｍ：非球面係数
実施例１に係る撮像レンズの非球面は、上記非球面式に基づき、非球面係数ＡｍについてはＡ３〜Ａ２０までの次数を有効に用いて表している。

以上述べた表１〜表３の記載の仕方は、後述する表４〜表２４においても同様である。

以下に記載する表では全て、上述したように長さの単位としてｍｍを用い、角度の単位として度（°）を用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小して使用することが可能であるため、他の適当な単位を用いることもできる。

［実施例２］
図２は、本発明の実施例２に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例２に係る撮像レンズは、実施例１に係る撮像レンズと略同様の構成とされている。表４に実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを、表５に実施例２の撮像レンズの緒元のデータを、表６に実施例２の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例３］
図３は、本発明の実施例３に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例３に係る撮像レンズは、実施例１に係る撮像レンズと略同様の構成とされているが、第３レンズＬ３が物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズであり、第４レンズＬ４が像側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズである点において実施例１と相違している。第３レンズＬ３および第４レンズＬ４はメニスカス形状であるが、第３レンズＬ３の像側の面および第４レンズＬ４の物体側の面は曲率半径が大きいため、非点収差の発生を抑えながら、軸上色収差、倍率色収差および歪曲収差を補正することができる。

表７に実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを、表８に実施例３の撮像レンズの緒元のデータを、表９に実施例３の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例４］
図４は、本発明の実施例４に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例４に係る撮像レンズは、実施例３に係る撮像レンズと略同様の構成とされている。表１０に実施例４の撮像レンズの基本レンズデータを、表１１に実施例４の撮像レンズの緒元のデータを、表１２に実施例４の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例５］
図５は、本発明の実施例５に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例５に係る撮像レンズは、実施例３に係る撮像レンズと略同様の構成とされている。表１３に実施例５の撮像レンズの基本レンズデータを、表１４に実施例５の撮像レンズの緒元のデータを、表１５に実施例５の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例６］
図６は、本発明の実施例６に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例６に係る撮像レンズは、実施例３に係る撮像レンズと略同様の構成とされている。表１６に実施例６の撮像レンズの基本レンズデータを、表１７に実施例６の撮像レンズの緒元のデータを、表１８に実施例６の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例７］
図７は、本発明の実施例７に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例７に係る撮像レンズは、実施例１に係る撮像レンズと略同様の構成とされている。表１９に実施例７の撮像レンズの基本レンズデータを、表２０に実施例７の撮像レンズの緒元のデータを、表２１に実施例７の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

［実施例８］
図８は、本発明の実施例８に係る撮像レンズの構成を示す図である。実施例８に係る撮像レンズは、実施例１に係る撮像レンズと略同様の構成とされている。表２２に実施例８の撮像レンズの基本レンズデータを、表２３に実施例８の撮像レンズの緒元のデータを、表２４に実施例８の撮像レンズの非球面係数のデータを示す。

また、表２５に実施例１〜８の条件式（１）〜（６）の対応値を示す。表２５から分かるように、条件式（１）〜（６）について、各実施例の値がその数値範囲内となっている。

［収差性能］
図９は、左から順に実施例１に係る撮像レンズにおける球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差を示している。歪曲収差の図は、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。各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示すが、球面収差図にはｇ線（波長４３６ｎｍ）、Ｆ線（波長４８１．６ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）についての収差も示す。また、倍率色収差図には、ｇ線、Ｆ線およびＣ線についての収差を示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。

また同様に、上記実施例２〜８の撮像レンズそれぞれの球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差の収差図を図１０〜図１６に示す。図１０〜図１６においても、左から順に球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差を示している。

なお、本発明は、上記実施形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値等は、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。

以上のデータから分かるように、実施例１〜８の撮像レンズは、４枚という少ないレンズ構成で小型化および低コスト化を図った上で、さらに、２０３．２〜２１５．４度という、２００度を超える非常に広い全画角、および各収差が良好に補正された高解像の良好な光学性能を実現している。これらの撮像レンズは、監視カメラや、自動車の前方、側方、後方等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。

図１７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１７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係る撮像装置であり、本発明の実施例の撮像レンズと、こ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ている。

本発明の実施例に係る撮像レンズは、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は、小型で安価に構成でき、広い画角を有し、解像度の高い良好な映像を得ることができる。

以上、実施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、非球面係数の値は、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。また、レンズの材質も上記各数値実施例で用いたものに限定されず、別の材質を用いてもよい。

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。

２ 軸上光束
３ 軸外光束
５ 撮像素子
１００ 自動車
１０１、１０２ 車外カメラ
１０３ 車内カメラ
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 (12)

1. 物体側から順に、
   物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する負の第１レンズと、
   像側の面の光軸上の点が該面の有効径両端上の点よりも物体側にある負の第２レンズと、
   正の第３レンズと、
   開口絞りと、
   正の第４レンズとからなり、
   下記条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０．７８＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＋０．００５＊ω＜１．００ … （１）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ω：半画角（°）
   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（バックフォーカス分は空気換算長）
2. 下記条件式（２）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。
   ０．１３＜ｆ３／Ｌ＜０．２４ … （２）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
   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（バックフォーカス分は空気換算長）
3. 下記条件式（３）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。
   ０．１９＜ｆ４／Ｌ＜０．２５ … （３）
   ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
   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（バックフォーカス分は空気換算長）
4. 下記条件式（４）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１項記載の撮像レンズ。
   ３．２＜ｄ２／ｄ４＜２０．０ … （４）
   ただし、
   ｄ２：前記第１レンズと前記第２レンズとの光軸上の距離
   ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズとの光軸上の距離
5. 下記条件式（５）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１項記載の撮像レンズ。
   ０．３１＜ｆ／ｆ３４＜１．０ … （５）
   ただし、
   ｆ３４：前記第３レンズと前記第４レンズとの合成焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
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１項記載の撮像レンズ。
   ０．１＜ｄ６／ｆ＜０．７ … （６）
   ただし、
   ｄ６：前記第３レンズと前記第４レンズとの光軸上の距離
   ｆ：全系の焦点距離
7. 下記条件式（７）から（１０）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１項記載の撮像レンズ。
   νｄ１＞４０ … （７）
   νｄ２＞５０ … （８）
   νｄ３＜４０ … （９）
   νｄ４＞５０ … （１０）
   ただし、
   νｄ１：前記第１レンズの材質のｄ線に対するアッベ数
   νｄ２：前記第２レンズの材質のｄ線に対するアッベ数
   νｄ３：前記第３レンズの材質のｄ線に対するアッベ数
   νｄ４：前記第４レンズの材質のｄ線に対するアッベ数
8. 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７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．８０＜２＊ｆ＊ｔａｎ（ω／２）／Ｌ＋０．００５＊ω＜１．００ …（１−１）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ω：半画角（°）
   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（バックフォーカス分は空気換算長）
9. 下記条件式（４−１）を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ４．０＜ｄ２／ｄ４＜２０．０ … （４−１）
   ただし、
   ｄ２：前記第１レンズと前記第２レンズとの光軸上の距離
   ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズとの光軸上の距離
10. 下記条件式（５−１）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１項記載の撮像レンズ。
    ０．３５＜ｆ／ｆ３４＜０．５８ … （５−１）
    ただし、
    ｆ３４：前記第３レンズと前記第４レンズとの合成焦点距離
    ｆ：全系の焦点距離
11. 下記条件式（６−１）を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．１＜ｄ６／ｆ＜０．６ … （６−１）
    ただし、
    ｄ６：前記第３レンズと前記第４レンズとの光軸上の距離
    ｆ：全系の焦点距離
12. 請求項１から１１のいずれか１項記載の撮像レンズを搭載したことを特徴とする撮像装置。