JP6501810B2 - 撮像レンズ - Google Patents
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Description
本発明は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子上に被写体像を形成する撮像レンズに係り、スマートフォンや携帯電話機、デジタルカメラ、赤外線カメラ、デジタルビデオカメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ、ＴＶ会議用カメラ、ファイバースコープ、カプセル内視鏡等の比較的小型のカメラへの組み込みが好適な撮像レンズに関するものである。
近年、一部の車両には利便性やセキュリティ性の向上を目的として複数のカメラが搭載されている。例えば、車両後方を撮影するためのバックカメラが搭載された車両では、運転者が車両を後退させる際に車両後方の状況がモニタに映し出されるため、運転者は車両の影で見えない障害物等であっても接触することなく安全に車両を後退させることができる。こうした車両に搭載されるカメラ、いわゆる車載カメラは今後も需要の増加が見込まれている。
車載カメラは通常、車両のバックドア、フロントグリル、サイドミラー、車両室内等の比較的狭いスペースに搭載されることが多い。このため、車載カメラに搭載される撮像レンズには、小型化とともに、撮像素子の高画素化に伴う高解像度への対応、および広い撮影範囲に対応するための広角化が求められる。しかしながら、諸収差を良好に補正しつつ小型化や高解像度といった要求に応え、併せて撮影画角の広角化を図ることは困難である。例えば、撮像レンズの小型化を図ると一枚一枚のレンズの屈折力が強くなる傾向にあり、収差を良好に補正することが困難になる。撮像レンズの実際の設計にあたっては、これらの課題をバランスよく達成することが重要になる。
撮影画角の広い広角の撮像レンズとしては、例えば特許文献１に記載の撮像レンズが知られている。こ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の負の第１レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の第２レンズと、正の第３レンズと、正の第４レンズとを配置して構成される。この撮像レンズでは、第２レンズはアッベ数が２３から４０の間の値となる材料で形成され、第３レンズはアッベ数が５０から８５の間の値となる材料でそれぞれ形成される。また、当該撮像レンズでは、レンズ系全体の焦点距離ｆと物体側の入射面から結像面までの距離Ｄとの比（ｆ／Ｄ）が一定の範囲内に抑制されており、これにより撮像レンズの広角化および小型化の両立が図られるとともに色収差が良好に補正される。
広角の撮像レンズに対する要求は年々多様化してきている。特に近年では、暗闇でも被写体像を撮影することのできるカメラへの需要が高まり、カメラに組み込まれる撮像レンズにあっても、暗闇での良好な光学性能の確保が要求される。暗闇において被写体像を撮影するためには、例えば、カメラ側から近赤外線を被写体像に照射してその反射光を撮影する必要がある。ところが、近赤外線は可視光線よりも波長が長いため、一般的な広角レンズでは可視光線の焦点位置に対して近赤外線の焦点位置が大きく変動してしまい、撮像素子上に被写体像を形成することは困難である。そこで、撮像レンズには、可視光線のみならず近赤外線領域での結像性能も求められることになる。
上記特許文献１に記載の撮像レンズによれば、撮像レンズを構成するレンズ枚数が４枚と少ないながらも撮影画角が広く、加えて比較的良好に諸収差が補正される。しかし、特許文献１に記載の撮像レンズをはじめとする従来の広角の撮像レンズでは、可視光線から近赤外線領域までの広波長帯域にわたって良好な結像性能を得ることは困難である。こうした問題への解決方法の一つとして、焦点距離を調整するための光学素子を撮像レンズと撮像素子との間に挿抜する方法があるものの、そのためには光学素子を挿抜するための機構を撮像レンズあるいはカメラ側に備える必要があり、撮像レンズやカメラの小型化の観点から望ましくなかった。
なお、こうした問題は車載カメラに搭載される撮像レンズに固有のものではない。監視カメラでは、日没後の監視のために赤外線照射による撮影が必須機能となりつつあるし、スマートフォン等の携帯機器においては、暗闇での撮影を可能とする暗視カメラがオプションとして販売されている。デジタルカメラやデジタルビデオカメラにあっては暗視機能を備えた製品が既に登場している。また、ネットワークカメラ、ＴＶ会議用カメラ、ファイバースコープ、およびカプセル内視鏡等のカメラには、近赤外線領域での撮影機能を備えた製品もある。上記問題は、この種の比較的小型のカメラに搭載される撮像レンズにおいて共通の問題である。
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型でありながらも撮影画角が広く、諸収差を良好に補正することのできる撮像レンズを提供することにある。
上記目的を達成するために本発明の撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に第１レンズ群と第２レンズ群とから構成される。このうち第１レンズ群は負の屈折力を有する第１レンズと第２レンズとから構成される。一方、第２レンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有するとともに像面側の面の曲率半径が正となる形状に形成された第４レンズとから構成される。当該構成において本発明の撮像レンズは、第１レンズのアッベ数をνｄ１、第２レンズのアッベ数をνｄ２、第３レンズのアッベ数をνｄ３、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズと第２レンズとの間の光軸上の距離をＤ１２、第２レンズと第３レンズとの間の光軸上の距離をＤ２３、第３レンズと第４レンズとの間の光軸上の距離をＤ３４としたとき、次の条件式（１）〜（５）を満足する。
４０＜νｄ１＜７０ （１）
４０＜νｄ２＜７０ （２）
４０＜νｄ３＜７０ （３）
０．２＜Ｄ１２／Ｄ２３＜１．４ （４）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．１ （５）
４０＜νｄ１＜７０ （１）
４０＜νｄ２＜７０ （２）
４０＜νｄ３＜７０ （３）
０．２＜Ｄ１２／Ｄ２３＜１．４ （４）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．１ （５）
条件式（１）〜（３）は、広波長帯域にわたって色収差を良好な範囲内に抑制するための条件である。周知の通り、レンズの屈折率が波長毎に相違するため、撮像レンズを通過した各波長の光線の焦点位置はそれぞれ異なることになる。この焦点位置の相違は色収差として現れ、撮像レンズにおける結像性能の悪化要因の一つとなっている。可視光線から近赤外線までの広範囲の波長において良好な結像性能を得るためには、この色収差の抑制が重要になる。本発明に係る撮像レンズでは、４枚のレンズのうち物体側に配置された３枚のレンズを高アッベ数の材料で形成することにより、軸上色収差および倍率色収差の良好な補正を可能としている。
上限値「７０」を超えると、軸上の色収差が補正過剰（基準波長の焦点位置に対して短波長の焦点位置が像面側に移動）になるとともに倍率色収差が補正過剰（基準波長の結像点に対して短波長の結像点が光軸から遠ざかる方向に移動）になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「４０」を下回ると、軸上の色収差が補正不足（基準波長の焦点位置に対して短波長の焦点位置が物体側に移動）になるとともに倍率色収差が補正不足（基準波長の結像点に対して短波長の結像点が光軸に近づく方向に移動）になる。このため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
条件式（４）は、コマ収差、非点収差、および像面湾曲をバランスよく良好な範囲内に抑制するための条件である。上限値「１．４」を超えると、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲する。これにより結像面が物体側に湾曲するため、像面湾曲が補正不足の状態になる。また、軸外光束に対する内方コマ収差が増大することとなり、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．２」を下回ると、非点収差のサジタル像面が像面側に湾曲し、結像面が像面側に湾曲して像面湾曲が補正過剰の状態となる。また、軸外光束に対する外方コマ収差が増大するため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
条件式（５）は、色収差、歪曲収差、および非点収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「０．１」を超えると、歪曲収差および軸上色収差の補正については有利になるものの、非点収差のサジタル像面が像面側に湾曲するとともに非点隔差が増大する。また、倍率色収差が補正不足になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．０１」を下回ると、倍率色収差の補正には有利となるものの負の歪曲収差が増大する。また、非点収差のサジタル像面が物体側に湾曲し、非点隔差の増大とともに像面湾曲が補正不足の状態となる。このため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
上記構成の撮像レンズにおいては、良好に諸収差を補正するために次の条件式（５Ａ）をさらに満足することが望ましい。
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．０８ （５Ａ）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．０８ （５Ａ）
また、本発明の撮像レンズは物体側から像面側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と第２レンズ群とから構成される。第１レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成された第２レンズとから構成され、第２レンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有するとともに像面側の面の曲率半径が正となる形状に形成された第４レンズとから構成される。当該構成において本発明の撮像レンズは、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズと第２レンズとの間の光軸上の距離をＤ１２、第３レンズと第４レンズとの間の光軸上の距離をＤ３４、第２レンズの光軸上の厚さをＴ２としたとき、次の条件式（４）、（５）、および（７）を満足する。
０．２＜Ｄ１２／Ｄ２３＜１．４ （４）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．１ （５）
０．１＜Ｔ２／ｆ＜１．５ （７）
０．２＜Ｄ１２／Ｄ２３＜１．４ （４）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．１ （５）
０．１＜Ｔ２／ｆ＜１．５ （７）
本発明の撮像レンズにおいて第２レンズの像面側の面は、曲率半径が負となる形状、すなわち光軸近傍において像面側に凸面を向けた形状に形成される。第２レンズの像面側の面がこのような形状に形成されることにより、軸外光束に対する内方コマ収差の発生が好適に抑制される。
また、本発明の撮像レンズでは第１レンズ群の屈折力が負であることから、屈折力の配列は物体側から順に、第１レンズ群の負、第３レンズの正、第４レンズの負となる。このような負正負の配列により、倍率色収差、像面湾曲、コマ収差、非点収差、および歪曲収差がバランスよく良好に補正される。なお、第１レンズ群の屈折力が正の場合には、歪曲収差の補正には有利となるものの軸上色収差および倍率色収差の補正が困難になる。また、外方コマ収差が増大するとともに像面湾曲が補正不足の状態となるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
条件式（７）は、色収差、非点収差、および歪曲収差をバランスよく良好に補正するための条件である。上限値「１．５」を超えると、負の歪曲収差が増大するとともに軸上色収差が補正過剰になる。また、非点隔差が増大するため良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．１」を下回ると、軸上色収差や歪曲収差の補正に対しては有利になるものの非点隔差が増大する。したがって、この場合も良好な結像性能を得ることが困難になる。
上記構成の撮像レンズにおいては、第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、次の条件式（６）を満足することが望ましい。
１．５＜ｆ２／ｆ＜１５ （６）
１．５＜ｆ２／ｆ＜１５ （６）
条件式（６）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、コマ収差、および歪曲収差を良好に補正するための条件である。上限値「１５」を超えると、負の歪曲収差が増大するとともに軸上色収差および倍率色収差が共に補正過剰となり、良好な結像性能を得ることが困難になる。さらに、撮像レンズの小型化も困難になる。一方、下限値「１．５」を下回ると、歪曲収差の補正や撮像レンズの小型化には有利となるものの、倍率色収差が補正不足になるとともに軸外光束に対する外方コマ収差が増大する。このため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
上記構成の撮像レンズにおいては、良好に諸収差を補正するために次の条件式（６Ａ）をさらに満足することが望ましい。
１．５＜ｆ２／ｆ＜１０ （６Ａ）
上記構成の撮像レンズにおいては、良好に諸収差を補正するために次の条件式（６Ａ）をさらに満足することが望ましい。
１．５＜ｆ２／ｆ＜１０ （６Ａ）
上記構成の撮像レンズにおいては、第１レンズおよび第２レンズの合成焦点距離をｆ１２、第３レンズの焦点距離をｆ３としたとき、次の条件式（８）を満足することが望ましい。
−１５＜ｆ１２／ｆ３＜−１ （８）
−１５＜ｆ１２／ｆ３＜−１ （８）
条件式（８）は、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差、像面湾曲、および歪曲収差を良好な範囲内にバランスよく抑制するための条件である。上限値「−１」を超えると、色収差の補正には有利となる。しかし、負の歪曲収差が増大するとともに像面湾曲が補正過剰の状態になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。また、撮像レンズの小型化も困難になる。一方、下限値「−１５」を下回ると、撮像レンズの小型化には有利となる。しかし、倍率色収差が補正過剰になるとともに像面湾曲が補正不足の状態になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
上記構成の撮像レンズにおいては、第３レンズの焦点距離をｆ３、第４レンズの焦点距離をｆ４としたとき、次の条件式（９）を満足することが望ましい。
−１＜ｆ３／ｆ４＜−０．１ （９）
−１＜ｆ３／ｆ４＜−０．１ （９）
条件式（９）は、色収差、非点収差、像面湾曲、および歪曲収差のそれぞれを良好に補正するための条件である。上限値「−０．１」を超えると、軸上色収差が補正過剰になるとともに像面湾曲が補正過剰の状態となるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「−１」を下回ると、軸上色収差が補正不足になるとともに倍率色収差が補正過剰になり、良好な結像性能を得ることが困難になる。
上記構成の撮像レンズにおいては、レンズ系全体のｄ線における焦点距離をｆｄ、波長８５０ｎｍにおける焦点距離をｆｉｒとしたとき、次の条件式（１０）を満足することが望ましい。
０．９＜ｆｉｒ／ｆｄ＜１．１ （１０）
０．９＜ｆｉｒ／ｆｄ＜１．１ （１０）
条件式（１０）は、広波長帯域で良好な結像性能を得るための条件である。当該条件式の範囲を外れると、可視光線の焦点位置と近赤外線の焦点位置との乖離が大きくなり、近赤外線で撮影したときの結像性能が劣化する。このため、良好な結像性能を広波長帯域で得ることが困難になる。
上記構成の撮像レンズにおいて、第２レンズの屈折力は正であることが望ましい。第２レンズの屈折力を正にすることにより、レンズ系全体の正の屈折力は第２レンズおよび第３レンズの２枚のレンズで分担されることになる。レンズ系全体の正の屈折力を１枚のレンズで負担した場合よりも２枚のレンズで分担した方が各レンズの屈折力は弱く抑えられる。これにより、諸収差をより良好に補正することができる。なお、第２レンズの正の屈折力は、撮像レンズを構成する４枚のレンズの中で最も弱いことが望ましい。
上記構成の撮像レンズにおいては、第２レンズと第３レンズとの間に絞りが配置されることが望ましい。絞りをこのような位置に配置することにより、撮像レンズの小型化を図りつつ、色収差や非点収差を良好に補正することができる。また、撮像レンズから出射した光線の撮像素子の像面への入射角度を主光線角度（ＣＲＡ：Chief Ray Angle）の範囲内に好適に抑制することもできる。
上記絞りを第２レンズよりも物体側に配置した場合には、上記入射角度をＣＲＡの範囲内に抑制し易くなるものの、絞りよりも像面側に配置されるレンズの大型化を招き、撮像レンズの小型化が困難になる。一方、上記絞りを第３レンズよりも像面側に配置した場合には、上記入射角度が大きくなり、当該入射角度をＣＲＡの範囲内に抑制することが困難になる。また、絞りよりも物体側に配置されるレンズの大型化を招き、撮像レンズの小型化が困難になる。
上記構成の撮像レンズにおいては、第２レンズの光軸上の厚さをＴ２、第３レンズの光軸上の厚さをＴ３としたとき、次の条件式（１１）を満足することが望ましい。
０．１＜Ｔ２／Ｔ３＜５．０ （１１）
０．１＜Ｔ２／Ｔ３＜５．０ （１１）
条件式（１１）は、色収差、像面湾曲、および非点収差をバランスよく良好に補正するための条件である。上限値「５．０」を超えると、色収差の補正には有利となるものの非点収差のサジタル像面が像面側に湾曲する。これにより、非点隔差が増大するとともに像面湾曲が補正過剰の状態になるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。一方、下限値「０．１」を下回ると、軸上色収差が補正不足になるとともに像面湾曲が補正不足の状態となるため、良好な結像性能を得ることが困難になる。
上記構成の撮像レンズにおいては、良好に諸収差を補正するために次の条件式（１１Ａ）をさらに満足することが望ましい。
０．３＜Ｔ２／Ｔ３＜２．５ （１１Ａ）
０．３＜Ｔ２／Ｔ３＜２．５ （１１Ａ）
上記構成の撮像レンズにおいては、レンズ系全体の焦点距離をｆ、第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離をＬａとしたとき、次の条件式（１５）を満足することが望ましい。
２．５＜Ｌａ／ｆ＜５．０ （１２）
２．５＜Ｌａ／ｆ＜５．０ （１２）
ところで近年、撮像レンズを通じてより広い範囲を撮影したいといった要望が強くなってきており、撮像レンズには、小型化と広角化との両立が要求されることも多い。特に薄型の携帯機器、例えばスマートフォンに内蔵される撮像レンズにおいては、限られたスペース内に撮像レンズを収納する必要があることから、撮像レンズの光軸方向の長さについて厳しい制約が課される。この点、本願発明の撮像レンズによれば、上記条件式（１２）を満足することにより、撮像レンズの小型化と広角化とをバランスよく図ることができる。なお、撮像レンズと撮像素子の像面との間には通常、赤外線カットフィルターやカバーガラス等の挿入物が配置されることが多いが、本明細書ではこれら挿入物の光軸上の距離については空気換算長を用いている。
本発明の撮像レンズは、画角を２ωとしたとき、１００°≦２ωを満足することが望ましい。本条件式を満足することにより、撮像レンズの広角化が図られ、撮像レンズの小型化と広角化との両立が好適に図られる。
なお、本発明においては、上述のようにレンズの形状を曲率半径の符号を用いて特定している。曲率半径が正か負かは一般的な定義、すなわち光の進行方向を正として、曲率中心がレンズ面からみて像面側にある場合には曲率半径を正とし、物体側にある場合には曲率半径を負とする定義に従っている。よって、「曲率半径が正となる物体側の面」とは、物体側の面が凸面であることを指し、「曲率半径が負となる物体側の面」とは、物体側の面が凹面であることを指す。また、「曲率半径が正となる像面側の面」とは、像面側の面が凹面であることを指し、「曲率半径が負となる像面側の面」とは、像面側の面が凸面であることを指す。なお、本明細書での曲率半径は近軸の曲率半径を指しており、レンズ断面図におけるレンズの概形にそぐわない場合がある。
本発明の撮像レンズによれば、諸収差が良好に補正された高い解像度を有しながらも、小型のカメラへの組込みに特に適した広角の撮像レンズを提供することができる。
以下、本発明を具体化した一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１、図４、図７、図１０、図１３、図１６、および図１９は、本実施の形態の数値実施例１〜７に係る撮像レンズの概略構成を示す断面図である。いずれの数値実施例も基本的なレンズ構成は同一であるため、ここでは数値実施例１の概略断面図を参照しながら、本実施の形態に係る撮像レンズについて説明する。
本実施の形態に係る撮像レンズは、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、第２レンズ群とから構成される。このうち第１レンズ群は、第１レンズと第２レンズとから構成され、第２レンズ群は第３レンズと第４レンズとから構成される。よって、第１レンズおよび第２レンズの合成焦点距離をｆ１２としたとき、本実施の形態に係る撮像レンズは次の条件式を満足する。
ｆ１２＜０
ｆ１２＜０
詳しくは、本実施の形態に係る撮像レンズは図１に示すように、物体側から像面側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳＴと、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４とが配列されて構成される。第４レンズＬ４と撮像素子の像面ＩＭとの間にはフィルタ１０が配置される。このフィルタ１０は割愛することも可能である。
第１レンズＬ１は、物体側の面の曲率半径ｒ１および像面側の面の曲率半径ｒ２が共に正となる形状であり、光軸Ｘの近傍において物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなる形状に形成される。当該第１レンズＬ１の形状は本数値実施例１に係る形状に限定されない。第１レンズＬ１の形状は、像面側の面の曲率半径ｒ２が正となる形状であればよい。数値実施例６の第１レンズＬ１は、物体側の面の曲率半径ｒ１が負となる形状、すなわち光軸Ｘの近傍において両凹レンズとなる形状の例である。
第２レンズＬ２は、物体側の面の曲率半径ｒ３および像面側の面の曲率半径ｒ４が共に負となる形状であり、光軸Ｘの近傍において物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとなる形状に形成される。この第２レンズＬ２の形状もまた、本数値実施例１に係る形状に限定されない。第２レンズＬ２の形状は、像面側の面の曲率半径ｒ４が負となる形状であればよい。数値実施例３および６の第２レンズＬ２は、物体側の面の曲率半径ｒ３が正となる形状、すなわち光軸Ｘの近傍において両凸レンズとなる形状の例である。
第３レンズＬ３は、物体側の面の曲率半径ｒ６が正となり、像面側の面の曲率半径ｒ７が負となる形状であって、光軸Ｘの近傍において両凸レンズとなる形状に形成される。
第４レンズＬ４は、物体側の面の曲率半径ｒ８が負となり、像面側の面の曲率半径ｒ９が正となる形状であって、光軸Ｘの近傍において両凹レンズとなる形状に形成される。
本実施の形態に係る撮像レンズは、以下に示す条件式（１）〜（１２）を満足する。
４０＜νｄ１＜７０ （１）
４０＜νｄ２＜７０ （２）
４０＜νｄ３＜７０ （３）
０．２＜Ｄ１２／Ｄ２３＜１．４ （４）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．１ （５）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．０８ （５Ａ）
１．５＜ｆ２／ｆ＜１５ （６）
１．５＜ｆ２／ｆ＜１０ （６Ａ）
０．１＜Ｔ２／ｆ＜１．５ （７）
−１５＜ｆ１２／ｆ３＜−１ （８）
−１＜ｆ３／ｆ４＜−０．１ （９）
０．９＜ｆｉｒ／ｆｄ＜１．１ （１０）
０．１＜Ｔ２／Ｔ３＜５．０ （１１）
０．３＜Ｔ２／Ｔ３＜２．５ （１１Ａ）
２．５＜Ｌａ／ｆ＜５．０ （１２）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆｄ：レンズ系全体のｄ線における焦点距離
ｆｉｒ：レンズ系全体の波長８５０ｎｍにおける焦点距離
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズＬ４の焦点距離
Ｔ２：第２レンズＬ２の光軸上の厚さ
Ｔ３：第３レンズＬ３の光軸上の厚さ
Ｄ１２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間の光軸上の距離
Ｄ２３：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間の光軸上の距離
Ｄ３４：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間の光軸上の距離
Ｌａ：第１レンズＬ１の物体側の面から像面ＩＭまでの光軸上の距離
（フィルター１０は空気換算長）
νｄ１：第１レンズＬ１のアッベ数
νｄ２：第２レンズＬ２のアッベ数
νｄ３：第３レンズＬ３のアッベ数
４０＜νｄ１＜７０ （１）
４０＜νｄ２＜７０ （２）
４０＜νｄ３＜７０ （３）
０．２＜Ｄ１２／Ｄ２３＜１．４ （４）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．１ （５）
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．０８ （５Ａ）
１．５＜ｆ２／ｆ＜１５ （６）
１．５＜ｆ２／ｆ＜１０ （６Ａ）
０．１＜Ｔ２／ｆ＜１．５ （７）
−１５＜ｆ１２／ｆ３＜−１ （８）
−１＜ｆ３／ｆ４＜−０．１ （９）
０．９＜ｆｉｒ／ｆｄ＜１．１ （１０）
０．１＜Ｔ２／Ｔ３＜５．０ （１１）
０．３＜Ｔ２／Ｔ３＜２．５ （１１Ａ）
２．５＜Ｌａ／ｆ＜５．０ （１２）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆｄ：レンズ系全体のｄ線における焦点距離
ｆｉｒ：レンズ系全体の波長８５０ｎｍにおける焦点距離
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズＬ４の焦点距離
Ｔ２：第２レンズＬ２の光軸上の厚さ
Ｔ３：第３レンズＬ３の光軸上の厚さ
Ｄ１２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間の光軸上の距離
Ｄ２３：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間の光軸上の距離
Ｄ３４：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間の光軸上の距離
Ｌａ：第１レンズＬ１の物体側の面から像面ＩＭまでの光軸上の距離
（フィルター１０は空気換算長）
νｄ１：第１レンズＬ１のアッベ数
νｄ２：第２レンズＬ２のアッベ数
νｄ３：第３レンズＬ３のアッベ数
なお、上記各条件式の全てを満たす必要はなく、上記各条件式のそれぞれを単独に満たすことにより、各条件式に対応する作用効果をそれぞれ得ることができる。
本実施の形態では、第２レンズＬ２から第４レンズＬ４までの各レンズのレンズ面が非球面で形成されている。これら非球面の非球面式を次式に示す。
但し、
Ｚ：光軸方向の距離
Ｈ：光軸に直交する方向の光軸からの距離
Ｃ：近軸曲率（＝１／ｒ、ｒ：近軸曲率半径）
ｋ：円錐定数
Ａｎ：第ｎ次の非球面係数
但し、
Ｚ：光軸方向の距離
Ｈ：光軸に直交する方向の光軸からの距離
Ｃ：近軸曲率（＝１／ｒ、ｒ：近軸曲率半径）
ｋ：円錐定数
Ａｎ：第ｎ次の非球面係数
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの数値実施例を示す。各数値実施例において、ｆはレンズ系全体の焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。ｉは物体側より数えた面番号、ｒは曲率半径、ｄは光軸上のレンズ面間の距離（面間隔）、ｎｄはｄ線の屈折率、ｎｉｒは波長８５０ｎｍの屈折率、νｄはアッベ数を示す。なお、＊（アスタリスク）の符号が付加された面番号は非球面であることを示す。
数値実施例１
基本的なレンズデータ
基本的なレンズデータ
T2=1.816mm
T3=1.859mm
D12=1.154mm
D23=1.420mm
D34=0.081mm
fd=3.431mm
fir=3.439mm
f12=-11.314mm
La=11.880mm
T3=1.859mm
D12=1.154mm
D23=1.420mm
D34=0.081mm
fd=3.431mm
fir=3.439mm
f12=-11.314mm
La=11.880mm
各条件式の値を以下に示す。
D34/f=0.023
D12/D23=0.81
f2/f=3.02
T2/f=0.53
f12/f3=-4.31
f3/f4=-0.58
fir/fd=1.002
T2/T3=0.98
La/f=3.46
このように、本数値実施例１に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
D34/f=0.023
D12/D23=0.81
f2/f=3.02
T2/f=0.53
f12/f3=-4.31
f3/f4=-0.58
fir/fd=1.002
T2/T3=0.98
La/f=3.46
このように、本数値実施例１に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
図２は、半画角ωに対応する横収差をタンジェンシャル方向とサジタル方向とに分けて示した収差図である（図５、図８、図１１、図１４、図１７、および図２０においても同じ）。また、図３は、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示した収差図である。このうち非点収差図においてＳはサジタル像面を、Ｔはタンジェンシャル像面をそれぞれ示す（図６、図９、図１２、図１５、図１８、および図２１においても同じ）。図２および図３に示されるように、本数値実施例１に係る撮像レンズによれば諸収差が良好に補正される。
数値実施例２
基本的なレンズデータ
基本的なレンズデータ
T2=2.610mm
T3=1.750mm
D12=0.830mm
D23=0.921mm
D34=0.079mm
fd=3.375mm
fir=3.382mm
f12=-6.051mm
La=11.922mm
T3=1.750mm
D12=0.830mm
D23=0.921mm
D34=0.079mm
fd=3.375mm
fir=3.382mm
f12=-6.051mm
La=11.922mm
各条件式の値を以下に示す。
D34/f=0.023
D12/D23=0.90
f2/f=4.96
T2/f=0.77
f12/f3=-2.43
f3/f4=-0.54
fir/fd=1.002
T2/T3=1.49
La/f=3.54
このように、本数値実施例２に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
D34/f=0.023
D12/D23=0.90
f2/f=4.96
T2/f=0.77
f12/f3=-2.43
f3/f4=-0.54
fir/fd=1.002
T2/T3=1.49
La/f=3.54
このように、本数値実施例２に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
図５は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図６は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図５および図６に示されるように、本数値実施例２に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。
数値実施例３
基本的なレンズデータ
基本的なレンズデータ
T2=1.048mm
T3=1.750mm
D12=1.435mm
D23=2.006mm
D34=0.109mm
fd=3.426mm
fir=3.429mm
f12=-7.145mm
La=11.901mm
T3=1.750mm
D12=1.435mm
D23=2.006mm
D34=0.109mm
fd=3.426mm
fir=3.429mm
f12=-7.145mm
La=11.901mm
各条件式の値を以下に示す。
D34/f=0.032
D12/D23=0.72
f2/f=3.98
T2/f=0.31
f12/f3=-2.93
f3/f4=-0.63
fir/fd=1.001
T2/T3=0.60
La/f=3.47
このように、本数値実施例３に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
D34/f=0.032
D12/D23=0.72
f2/f=3.98
T2/f=0.31
f12/f3=-2.93
f3/f4=-0.63
fir/fd=1.001
T2/T3=0.60
La/f=3.47
このように、本数値実施例３に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
図８は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図９は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図８および図９に示されるように、本数値実施例３に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。
数値実施例４
基本的なレンズデータ
基本的なレンズデータ
T2=1.004mm
T3=2.173mm
D12=1.139mm
D23=2.082mm
D34=0.100mm
fd=3.757mm
fir=3.760mm
f12=-7.971mm
La=11.880mm
T3=2.173mm
D12=1.139mm
D23=2.082mm
D34=0.100mm
fd=3.757mm
fir=3.760mm
f12=-7.971mm
La=11.880mm
各条件式の値を以下に示す。
D34/f=0.027
D12/D23=0.55
f2/f=5.65
T2/f=0.27
f12/f3=-3.13
f3/f4=-0.60
fir/fd=1.001
T2/T3=0.46
La/f=3.16
このように、本数値実施例４に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
D34/f=0.027
D12/D23=0.55
f2/f=5.65
T2/f=0.27
f12/f3=-3.13
f3/f4=-0.60
fir/fd=1.001
T2/T3=0.46
La/f=3.16
このように、本数値実施例４に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
図１１は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図１２は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図１１および図１２に示されるように、本数値実施例４に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。
数値実施例５
基本的なレンズデータ
基本的なレンズデータ
T2=2.391mm
T3=1.795mm
D12=0.775mm
D23=0.899mm
D34=0.057mm
fd=3.522mm
fir=3.531mm
f12=-5.251mm
La=11.921mm
T3=1.795mm
D12=0.775mm
D23=0.899mm
D34=0.057mm
fd=3.522mm
fir=3.531mm
f12=-5.251mm
La=11.921mm
各条件式の値を以下に示す。
D34/f=0.016
D12/D23=0.86
f2/f=8.09
T2/f=0.68
f12/f3=-2.10
f3/f4=-0.51
fir/fd=1.003
T2/T3=1.33
La/f=3.39
このように、本数値実施例５に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
D34/f=0.016
D12/D23=0.86
f2/f=8.09
T2/f=0.68
f12/f3=-2.10
f3/f4=-0.51
fir/fd=1.003
T2/T3=1.33
La/f=3.39
このように、本数値実施例５に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
図１４は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図１５は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図１４および図１５に示されるように、本数値実施例５に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。
数値実施例６
基本的なレンズデータ
基本的なレンズデータ
T2=0.601mm
T3=1.859mm
D12=2.286mm
D23=1.826mm
D34=0.128mm
fd=3.239mm
fir=3.251mm
f12=-35.056mm
La=11.891mm
T3=1.859mm
D12=2.286mm
D23=1.826mm
D34=0.128mm
fd=3.239mm
fir=3.251mm
f12=-35.056mm
La=11.891mm
各条件式の値を以下に示す。
D34/f=0.040
D12/D23=1.25
f2/f=2.05
T2/f=0.19
f12/f3=-13.05
f3/f4=-0.70
fir/fd=1.004
T2/T3=0.32
La/f=3.67
このように、本数値実施例６に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
D34/f=0.040
D12/D23=1.25
f2/f=2.05
T2/f=0.19
f12/f3=-13.05
f3/f4=-0.70
fir/fd=1.004
T2/T3=0.32
La/f=3.67
このように、本数値実施例６に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
図１７は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図１８は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図１７および図１８に示されるように、本数値実施例６に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。
数値実施例７
基本的なレンズデータ
数値実施例７
基本的なレンズデータ
T2=2.172mm
T3=1.181mm
D12=0.827mm
D23=1.069mm
D34=0.050mm
fd=2.174mm
fir=2.201mm
f12=-9.032mm
La=8.732mm
T3=1.181mm
D12=0.827mm
D23=1.069mm
D34=0.050mm
fd=2.174mm
fir=2.201mm
f12=-9.032mm
La=8.732mm
各条件式の値を以下に示す。
D34/f=0.023
D12/D23=0.77
f2/f=9.35
T2/f=1.00
f12/f3=-4.05
f3/f4=-0.31
fir/fd=1.012
T2/T3=1.84
La/f=4.02
このように、本数値実施例７に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
D34/f=0.023
D12/D23=0.77
f2/f=9.35
T2/f=1.00
f12/f3=-4.05
f3/f4=-0.31
fir/fd=1.012
T2/T3=1.84
La/f=4.02
このように、本数値実施例７に係る撮像レンズは上記各条件式を満足する。
図２０は半画角ωに対応する横収差を示したものであり、図２１は球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、および歪曲収差（％）をそれぞれ示したものである。図２０および図２１に示されるように、本数値実施例７に係る撮像レンズによっても諸収差が良好に補正される。
以上説明した本実施の形態に係る撮像レンズは、１００°以上の非常に広い画角（２ω）を有する。具体的には、上述の数値実施例１〜７に係る撮像レンズは１２１．２°〜１３０°の広い画角を有する。本実施の形態に係る撮像レンズによれば、従来の撮像レンズよりも小型でありながらも広い範囲を撮影することが可能となる。
したがって、上記実施の形態に係る撮像レンズをスマートフォンや携帯電話等の携帯機器、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、赤外線カメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ、ＴＶ会議用カメラ、ファイバースコープ、カプセル内視鏡等の撮像光学系に適用した場合、当該カメラの高機能化と小型化の両立を図ることができる。
本発明は、スマートフォンや携帯電話機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、赤外線カメラ、車載カメラ、ネットワークカメラ、ＴＶ会議用カメラ、ファイバースコープ、カプセル内視鏡等の比較的小型のカメラに組み込まれる撮像レンズに適用することができる。
ＳＴ 開口絞り
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
１０ フィルタ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
１０ フィルタ
Claims (6)
- 物体側から像面側に向かって順に第１レンズ群と第２レンズ群とから構成され、
前記第１レンズ群は負の屈折力を有する第１レンズと第２レンズとから構成され、
前記第２レンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有するとともに像面側の面の曲率半径が正となる形状に形成された第４レンズとから構成され、
前記第１レンズのアッベ数をνｄ１、前記第２レンズのアッベ数をνｄ２、前記第３レンズのアッベ数をνｄ３、レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の光軸上の距離をＤ１２、前記第２レンズと前記第３レンズとの間の光軸上の距離をＤ２３、前記第３レンズと前記第４レンズとの間の光軸上の距離をＤ３４としたとき、
４０＜νｄ１＜７０、
４０＜νｄ２＜７０、
４０＜νｄ３＜７０、
０．２＜Ｄ１２／Ｄ２３＜１．４、
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．１、
を満足する撮像レンズ。 - 物体側から像面側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と第２レンズ群とから構成され、
前記第１レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと、像面側の面の曲率半径が負となる形状に形成された第２レンズとから構成され、
前記第２レンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有するとともに像面側の面の曲率半径が正となる形状に形成された第４レンズとから構成され、
レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の光軸上の距離をＤ１２、前記第３レンズと前記第４レンズとの間の光軸上の距離をＤ３４、前記第２レンズの光軸上の厚さをＴ２としたとき、
０．２＜Ｄ１２／Ｄ２３＜１．４、
０．０１＜Ｄ３４／ｆ＜０．１、
０．１＜Ｔ２／ｆ＜１．５、
を満足する撮像レンズ。 - 前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、
１．５＜ｆ２／ｆ＜１５、
を満足する請求項１または２に記載の撮像レンズ。 - 前記第１レンズおよび前記第２レンズの合成焦点距離をｆ１２、前記第３レンズの焦点距離をｆ３としたとき、
−１５＜ｆ１２／ｆ３＜−１、
を満足する請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像レンズ。 - 前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第４レンズの焦点距離をｆ４としたとき、
−１＜ｆ３／ｆ４＜−０．１、
を満足する請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像レンズ。 - レンズ系全体のｄ線における焦点距離をｆｄ、波長８５０ｎｍにおける焦点距離をｆｉｒとしたとき、
０．９＜ｆｉｒ／ｆｄ＜１．１、
を満足する請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
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