JP5486408B2 - 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。例えば、車載用カメラや監視カメラ等に搭載されるレンズでは、小型化とともに、高い耐候性を有し、軽量で安価に構成可能なことが求められている。

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２００２−２４４０３１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、近年では上記要望に加えて、車載用カメラや監視カメラ等に搭載されるレンズに対する広角化の要望が高まってきている。しかしながら、従来のレンズを単に広角化しただけでは、広角化に伴って最も物体側のレンズの有効径が大きくなるため、レンズ径が大きくなり、小型化に反してしまうという不具合がある。特に、車載用カメラや携帯端末用カメラでは、外観を損なわないように、外部に露出するレンズの部分を小さくしたいという要望があるため、レンズ系の径方向の小型化が強く望まれている。また、監視カメラ等においても、できる限りカメラの存在を目立たせたくないという理由から、レンズ系の径方向の小型化が要望されている。すなわち、広角化および径方向の小型化という２つの相反する要望を満たすレンズ系が求められるようになってきている。

本発明は、上記事情に鑑み、広角でありながら、レンズ系の径方向の小型化が図られてコンパクトに構成可能で、良好な光学性能を有する撮像レンズ、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、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負の第１レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状であり、少なくとも一方の面が非球面である負の第２レンズと、少なくとも一方の面が非球面である正の第３レンズと、絞りと、少なくとも一方の面が非球面である正の第４レンズとからなり、全系の焦点距離をｆとし、第２レンズの焦点距離をｆ２とし、第２レンズの中心厚をＤ３としたとき、下記条件式（１）、（１２）を満足することを特徴とするものである。
ｆ２／ｆ＜−４．５ … （１）
０．７＜Ｄ３／ｆ＜１．３ … （１２）

また、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つ以上を組合せた構成を有するものでもよい。
４．０＜ＥＤ１／Ｄ１＜１５．０ … （２）
ＤＸ３≧０．５ｍｍ … （３）
２．５＜｜ＲＸ３｜／ｆ … （４）
０．７＜Ｒ３／ｆ＜４．０ … （５）
７．５＜Ｌ／ｆ＜１３．０ … （６）
−８．０＜ｆ１／ｆ＜−３．０ … （７）
０．３＜Ｄ２／ｆ＜２．０ … （８）
−３．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．７ … （９）
１５＜Ｒ１／ｆ＜３０ … （１０）
ただし、
ＥＤ１：第１レンズの物体側の面の有効径
Ｄ１：第１レンズの中心厚
ＤＸ３：第２レンズの物体側の面において、有効径端が面と光軸の交点と比較して像側にある場合、有効径端から光軸におろした垂線と光軸の交点と面の中心との光軸方向の距離
ｆ：全系の焦点距離
ＲＸ３：第２レンズの物体側の面の有効径端における面の法線と光軸との交点から該有効径端までの距離
Ｒ３：第２レンズの物体側の面の中心での曲率半径
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とする）
ｆ１：第１レンズの焦点距離
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
Ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径

なお、本発明の撮像レンズにおける、「像側に凹面を向けたメニスカス形状」は、非球面レンズについては近軸領域で考えるものとする。また、本発明の撮像レンズにおける、「負の」、「正の」のようなパワー（屈折力）の符号は、近軸領域で考えるものとする。さらに、本発明の撮像レンズにおける曲率半径の符号は、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１レンズおよび第２レンズの形状を好適に設定し、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、絞りの位置等の構成を好適に設定し、条件式（１）、（１２）を満足するようにしているため、広角でありながら、レンズ系の径方向が小型で、コンパクトに構成されて、良好な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、外部に露出するレンズの部分が小さく、小型に構成可能であるとともに、広い画角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構成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 本発明の実施例６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７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８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９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１０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１１の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 図１３（Ａ）〜図１３（Ｉ）は本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図 図１４（Ａ）〜図１４（Ｉ）は本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図 図１５（Ａ）〜図１５（Ｉ）は本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図 図１６（Ａ）〜図１６（Ｉ）は本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図 図１７（Ａ）〜図１７（Ｉ）は本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図 図１８（Ａ）〜図１８（Ｉ）は本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図 図１９（Ａ）〜図１９（Ｉ）は本発明の実施例７の撮像レンズの各収差図 図２０（Ａ）〜図２０（Ｉ）は本発明の実施例８の撮像レンズの各収差図 図２１（Ａ）〜図２１（Ｉ）は本発明の実施例９の撮像レンズの各収差図 図２２（Ａ）〜図２２（Ｉ）は本発明の実施例１０の撮像レンズの各収差図 図２３（Ａ）〜図２３（Ｉ）は本発明の実施例１１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。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には、本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ１のレンズ断面図、および、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を示す。図１では、図の左側が物体側、右側が像側である。

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。

撮像レンズ１は、基本構成として、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、像側に凹面を向けたメニスカス形状であり、少なくとも一方の面が非球面である負の第２レンズＬ２と、少なくとも一方の面が非球面である正の第３レンズＬ３と、開口絞りＳｔと、少なくとも一方の面が非球面である正の第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１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、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、小型化と高い光学性能を両立させることができる。

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をともに像側に凹面を向けた負のメニスカス形状とすることで、広い画角の光線をとらえることが可能となり、レンズ系を広角化することが可能となる。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、良好に収差補正することができる。

第３レンズＬ３と第４レンズＬ４をともに正のパワーを持ち、少なくとも片側の面が非球面のレンズとすることで、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。また、像側に第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の２枚の正レンズを配置することで、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、良好に収差補正することができる。

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、開口絞りＳｔを第４レンズＬ４の像側に配置した場合よりも、第１レンズＬ１での光線高を抑えることができ、レンズ系の径方向を小型化することが可能となる。さらに、像面湾曲、倍率の色収差の補正も容易となる。

図１に示す撮像レンズ１は、上記基本構成に加え、以下に述べる第１の態様および第２の態様の両方を備えるものである。第１の態様は、全系の焦点距離をｆとし、第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２としたとき、下記条件式（１）を満足するものである。
ｆ２／ｆ＜−４．５ … （１）

条件式（１）の上限を満足することで、第２レンズＬ２のパワーが強くなりすぎるのを防止でき、第２レンズＬ２で光線が大きく曲がることがなくなるため、第１レンズＬ１での光線高を抑えることができ、結果として、レンズ系の径方向を小型化することが可能となる。

さらに、下記条件式（１−２）を満足することが好ましい。
−２０．０＜ｆ２／ｆ＜−５．０ … （１−２）

条件式（１−２）の上限を満足することで、レンズ系の径方向を小型化することがさらに容易となる。条件式（１−２）の下限を満足することで、第２レンズＬ２のパワーが極端に弱くなるのを防止し、適度な値にすることができるため、広角化が容易となるとともに、バックフォーカスを長くとることも容易となる。また、第２レンズＬ２のパワーが極端に弱くなると、広角化のために第１レンズＬ１で光線を急激に曲げることになるため、ディストーションの補正も困難となる。

レンズ系の径方向の小型化と、広角化、バックフォーカスの確保とディストーションの補正をより容易にするためには、さらに下記条件式（１−３）を満足することが好ましい。
−１２．０＜ｆ２／ｆ＜−５．２ … （１−３）

第２の態様は、第１レンズＬ１の物体側の面の有効径をＥＤ１とし、第１レンズＬ１の中心厚をＤ１としたとき、下記条件式（２）を満足するものである。
４．０＜ＥＤ１／Ｄ１＜１５．０ … （２）

条件式（２）の上限を上回ると、第１レンズＬ１の物体側の面の有効径が大きくなり、レンズ系の径方向が大型化してしまうか、第１レンズＬ１の中心厚が小さくなり過ぎてしまい、第１レンズＬ１が割れやすくなってしまう。例えば車載カメラ用レンズとして用いる場合、レンズには各種衝撃に耐えることが求められるため、第１レンズＬ１は厚く割れにくいことが望ましい。条件式（２）の下限を下回ると、レンズ系の径方向の小型化は容易となるが、第１レンズＬ１の物体側の面の有効径が小さくなりすぎてしまい、軸上光線と軸外光線を分離することが困難となり、像面湾曲、ディストーションを良好に補正することが困難となるか、第１レンズＬ１が厚くなりすぎてしまい、レンズ系の光軸方向が大型化してしまう。

レンズ系の径方向および光軸方向の小型化と、像面湾曲、ディストーションの補正を条件式（２）を満足した場合よりさらに容易とするためには、下記条件式（２−２）を満足することが好ましい。
５．０＜ＥＤ１／Ｄ１＜１２．０ … （２−２）

レンズ系の径方向および光軸方向の小型化と、像面湾曲、ディストーションの補正を条件式（２−２）を満足した場合よりさらに容易とするためには、下記条件式（２−３）を満足することが好ましい。
６．０＜ＥＤ１／Ｄ１＜１１．０ … （２−３）

レンズ系の径方向および光軸方向の小型化と、像面湾曲、ディストーションの補正を条件式（２−３）を満足した場合よりさらに容易とするためには、下記条件式（２−４）を満足することが好ましい。
７．０＜ＥＤ１／Ｄ１＜１０．０ … （２−４）

レンズ系の径方向および光軸方向の小型化と、像面湾曲、ディストーションの補正を条件式（２−４）を満足した場合よりさらに容易とするためには、下記条件式（２−５）を満足することが好ましい。
８．０＜ＥＤ１／Ｄ１＜９．５ … （２−５）

なお、上記第１の態様を有する撮像レンズが、上記第２の態様の構成、または上記第２の態様にかかる好ましい構成を兼備するようにしてもよい。同様に、上記第２の態様を有する撮像レンズが、上記第１の態様にかかる好ましい構成を兼備するようにしてもよい。

また、上記第１または第２の態様を有する撮像レンズは、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、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。

第２レンズＬ２の物体側の面は、有効径端が面と光軸の交点と比較して像側にあるように構成され、有効径端から光軸Ｚにおろした垂線と光軸Ｚの交点と面の中心との光軸方向の距離をＤＸ３としたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましい。なお、図１に示す例においては、点Ｘ３が第２レンズＬ２の物体側の面の有効径端の点であり、点ＸＨ３が点Ｘ３から光軸Ｚにおろした垂線と光軸Ｚの交点であり、点Ｃ３が中心の点である。
ＤＸ３≧０．５ｍｍ … （３）

第２レンズＬ２の物体側の面を条件式（３）を満足するような形状とすることで、この面における光線と面の法線とのなす角を小さく抑えることができ、光線を大きく曲げないようにできるため、レンズ系の径方向を小型化することが容易となる。

レンズ系の径方向を小型化するためには、下記条件式（３−２）を満足することがより好ましい。
ＤＸ３≧１．０ｍｍ … （３−２）

レンズ系の径方向をより小型化するためには、下記条件式（３−３）を満足することがより好ましい。
ＤＸ３≧１．２ｍｍ … （３−３）

レンズ系の径方向をさらにより小型化するためには、下記条件式（３−４）を満足することがさらにより好ましい。
ＤＸ３≧１．３ｍｍ … （３−４）

全系の焦点距離をｆとし、第２レンズＬ２の物体側の面の有効径端における面の法線と光軸との交点から該有効径端までの距離をＲＸ３としたとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。なお、ＲＸ３については後で詳述する。
２．５＜｜ＲＸ３｜／ｆ … （４）

条件式（４）の下限を下回ると、第２レンズＬ２の物体側の面の有効径端での曲率半径ＲＸ３が小さくなりすぎてしまい、この有効径端における光線と面の法線とのなす角が大きくなるため、この面で屈折する光線が大きく曲げられてしまい、レンズ系の径方向の小型化が困難となると共に像面湾曲を良好に補正することが困難となる。

さらに、下記条件式（４−２）を満足することが望ましい。
４．０＜｜ＲＸ３｜／ｆ … （４−２）
条件式（４−２）の下限を満足することで、条件式（４）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

またさらに、下記条件式（４−３）を満足することが望ましい。
６．０＜｜ＲＸ３｜／ｆ＜１００．０ … （４−３）

条件式（４−３）の上限を上回ると、広角化が困難になるか、広角化を達成するためには第１レンズＬ１で光線を大きく曲げることになるためディストーションの補正が困難になり、周辺の画像が縮小されて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解像度が低く、画質の低下を防ぐことができない。条件式（４−３）の下限を満足することで、条件式（４−２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

さらに、下記条件式（４−４）を満足することがより望ましい。
６．０＜｜ＲＸ３｜／ｆ＜５０．０ … （４−４）
条件式（４−４）の上限を満足することで、条件式（４−３）の上限を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をｆとし、第２レンズＬ２の物体側の面の中心での曲率半径をＲ３としたとき、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
０．７＜Ｒ３／ｆ＜４．０ … （５）

条件式（５）の上限を上回ると、第２レンズＬ２の物体側の面の中心での曲率半径が大きくなりすぎてしまう。第２レンズＬ２の物体側の面は後述のように周辺にいくに従ってパワーが弱くなることが望ましいため、第２レンズＬ２の中心での曲率半径が大きくなりすぎると周辺部の曲率半径も大きくなりすぎてしまう。そのため特に周辺で光線の面に対する入射角が大きくなり、第２レンズＬ２の物体側の面で光線が大きく曲げられてしまうため第１レンズＬ１を通過する光線の高さが大きくなってしまい、レンズ系の径方向を小型化することが困難となる。条件式（５）の下限を下回ると、第２レンズＬ２の物体側の面の中心での曲率半径が小さくなりすぎてしまい、加工が困難となる。

さらに、下記条件式（５−２）を満足することがより望ましい。
０．７＜Ｒ３／ｆ＜１．３ … （５−２）
条件式（５−２）の上限を満足することで、条件式（５）の上限を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

またさらに、下記条件式（５−３）を満足することがより望ましい。
０．８５＜Ｒ３／ｆ＜１．２ … （５−３）
条件式（５−３）を満足することで、条件式（５−２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をｆとし、第１レンズＬ１の物体側の面から像面Ｓｉｍまでの光軸方向の距離をＬとしたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。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。
７．５＜Ｌ／ｆ＜１３．０ … （６）

条件式（６）の上限を上回ると、系が大型化してしまう。条件式（６）の下限を下回ると、広角化が不十分となるか、広角にしようとするとディストーションにより画角をかせぐことになるので結像領域周辺での像の歪みが大きくなりすぎてしまうか、もしくは全長が短くなるため各レンズもそれに合わせて小さくなってしまうため、製造が困難となるかコストアップの原因となってしまう。

さらに、下記条件式（６−２）を満足することがより望ましい。
７．５＜Ｌ／ｆ＜１１．０ … （６−２）
条件式（６−２）の上限を満足することで、条件式（６）の上限を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

またさらに、下記条件式（６−３）を満足することがより望ましい。
８．０＜Ｌ／ｆ＜１０．０ … （６−３）
条件式（６−３）を満足することで、条件式（６−２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をｆとし、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１としたとき、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
−８．０＜ｆ１／ｆ＜−３．０ … （７）

条件式（７）の上限を上回ると、第１レンズＬ１のパワーが強くなるため、広角化は容易となるが、物体側の面で周辺の光線が急激に曲げられてしまうためディストーションの補正が困難となるか、像側の面で光線が大きく曲げられてしまうため物体側の面での光線高が大きくなり、レンズ系の径方向が大型化してしまう。条件式（７）の下限を下回ると、第１レンズＬ１のパワーが弱くなり過ぎてしまい、広角化が困難となり、十分な画角が得られなくなる。

さらに、下記条件式（７−２）を満足することがより望ましい。
−７．０＜ｆ１／ｆ＜−３．５ … （７−２）
条件式（７−２）を満足することで、条件式（７）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

さらにまた、下記条件式（７−３）を満足することがより望ましい。
−６．３＜ｆ１／ｆ＜−４．０ … （７−３）
条件式（７−３）を満足することで、条件式（７−２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をｆとし、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の光軸上の空気間隔をＤ２としたとき、下記条件式（８）を満足することが好ましい。
０．３＜Ｄ２／ｆ＜２．０ … （８）

条件式（８）の上限を上回ると、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が大きくなるため、第１レンズＬ１の径が大きくなってしまうか、径方向の小型化のために第１レンズのパワーが強くなりすぎてしまい、ディスト−ションの補正が困難となる。条件式（８）の下限を下回ると、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２が近接しすぎてしまい、軸上光線と周辺光線の分離が不十分となり、像面湾曲の補正が困難となる。

さらに、下記条件式（８−２）を満足することがより望ましい。
０．３＜Ｄ２／ｆ＜０．６ … （８−２）
条件式（８−２）の上限を満足することで、条件式（８）の上限を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

またさらに、下記条件式（８−３）を満足することがより望ましい。
０．３５＜Ｄ２／ｆ＜０．４５ … （８−３）
条件式（８−３）を満足することで、条件式（８−２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をｆとし、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合成焦点距離をｆ１２としたとき、下記条件式（９）を満足することが好ましい。
−３．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．７ … （９）

条件式（９）の上限を上回ると、広角化は容易に達成できるが、像面湾曲が大きくなってしまい良好な像を得ることが難しくなる。条件式（９）の下限を下回ると、最も物体側に配置される２枚の負レンズのパワーが弱くなるため、光線を強く曲げることができず、広角化を達成することが困難となるか、広角化を達成するためにはレンズ系が大型化してしまう。

さらに、下記条件式（９−２）を満足することがより望ましい。条件式（９−２）の下限を満足する場合には、広角化を達成しつつレンズ系の小型化を図ることがより容易になる。
−３．０＜ｆ１２／ｆ＜−０．７ … （９−２）

さらにまた、下記条件式（９−３）を満足することがより望ましい。条件式（９−３）の下限を満足する場合には、広角化を達成しつつレンズ系の小型化を図ることがよりいっそう容易になる。
−２．４＜ｆ１２／ｆ＜−０．７ … （９−３）

全系の焦点距離をｆとし、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径をＲ１としたとき、下記条件式（１０）を満足することが好ましい。
１５＜Ｒ１／ｆ＜３０ … （１０）

条件式（１０）の上限を上回ると、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径が大きくなりすぎてしまい、径方向の小型化の目的は容易に達成可能だが、光線が急激に曲げられてしまうためディストーションが大きくなり、結像領域での周辺の画像が縮小されて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解像度が低く、画質の低下を防ぐことができない。条件式（１０）の下限を下回ると、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径が小さくなりすぎてしまい、広角化のためには第１レンズＬ１の像側の面か第２レンズＬ２で光線を大きく曲げることが必要となるため、第１レンズＬ１の物体側の面の光線高が大きくなり、小型化が困難となる。また、第１レンズＬ１の像側の面で大きく光線を曲げるためには第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径が小さくなるため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。

さらに、下記条件式（１０−２）を満足することが望ましい。
１８＜Ｒ１／ｆ＜２５ … （１０−２）
条件式（１０−２）を満足することで、条件式（１０）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

さらに、下記条件式（１０−３）を満足することがより望ましい。
１９．５＜Ｒ１／ｆ＜２４．０ … （１０−３）
条件式（１０−３）を満足することで、条件式（１０−２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をｆとし、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の光軸上の空気間隔をＤ４としたとき、下記条件式（１１）を満足することが好ましい。
０．８＜Ｄ４／ｆ＜１．８ … （１１）

条件式（１１）の上限を上回ると、レンズ系の光軸方向の長さが長くなるとともに、第１レンズＬ１の外径も大きくなり、系全体が大型化してしまう。条件式（１１）の下限を下回ると、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間隔が小さくなってしまう。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間隔が小さくなってしまうと、第２レンズＬ２の像側の面の非球面形状が制限されてしまい、像面湾曲と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（１１−２）を満足することが望ましい。
０．９＜Ｄ４／ｆ＜１．４ … （１１−２）
条件式（１１−２）を満足することで、条件式（１１）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をfとし、第２レンズＬ２の中心厚をＤ３としたとき、下記条件式（１２）を満足することが好ましい。
０．７＜Ｄ３／ｆ＜１．３ … （１２）

条件式（１２）の上限を上回ると、第２レンズＬ２の厚みが大きくなりすぎてレンズ系が大型化してしまう。条件式（１２）の下限を下回ると、第２レンズＬ２の中心厚が小さくなりすぎてしまい、小型化は容易となるが、周辺部の肉厚比（レンズ中心厚に対するレンズ周辺部の光軸方向の厚み）が大きくなるため、レンズの成型が困難となる。

さらに、下記条件式（１２−２）を満足することが望ましい。
０．９＜Ｄ３／ｆ＜１．２ … （１２−２）
条件式（１２−２）を満足することで、条件式（１２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

第２レンズＬ２の物体側の面の中心での曲率半径をＲ３とし、第２レンズＬ２の像側の面の中心での曲率半径をＲ４としたとき、下記条件式（１３）を満足することが好ましい。
０．１＜（Ｒ３−Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）＜０．５５ … （１３）

条件式（１３）の上限を上回ると、第２レンズＬ２の物体側の面と像側の面の曲率半径の差が大きくなるため、第２レンズＬ２で光線が大きく曲がってしまい、径方向の小型化が困難となる。条件式（１３）の下限を下回ると、第２レンズＬ２の物体側の面と像側の面の曲率半径が近くなりすぎてしまい、第２レンズＬ２のパワーが弱くなりすぎて広角化が困難となる。

さらに、下記条件式（１３−２）を満足することが望ましい。
０．１＜（Ｒ３−Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）＜０．５ … （１３−２）
条件式（１３−２）の上限を満足することで、条件式（１３）の上限を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

またさらに、下記条件式（１３−３）を満足することが望ましい。
０．２＜（Ｒ３−Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）＜０．４２ … （１３−３）
条件式（１３−３）を満足することで、条件式（１３−２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をｆとし、第１レンズＬ１の中心厚をＤ１としたとき、下記条件式（１４）を満足することが好ましい。
０．７＜Ｄ１／ｆ＜１．８ … （１４）

条件式（１４）の上限を上回ると、第１レンズＬ１の厚みが大きくなりすぎてレンズ系の光軸方向および径方向の小型化が困難となる。条件式（１４）の下限を下回ると、第１レンズＬ１の厚みが小さくなりすぎてしまい、小型化は容易となるが、各種衝撃に対して弱くなってしまう。例えば、車載カメラ用レンズや監視カメラ用レンズとして使用される場合、第１レンズＬ１は外部に露出するため各種衝撃に強いことが求められるため、第１レンズＬ１の厚みが小さくなりすぎるのは好ましくない。

さらに、下記条件式（１４−２）を満足することが望ましい。
０．８＜Ｄ１／ｆ＜１．３ … （１４−２）
条件式（１４−２）を満足することで、条件式（１４）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

全系の焦点距離をｆとし、最も像側のレンズ（図１に示す例では第４レンズＬ４）の像側の面から像面Ｓｉｍまでの光軸上の距離をＢｆとしたとき、Ｂｆ／ｆは１．０から２．４の間にあることが好ましい。１．０＜Ｂｆ／ｆ＜２．４とすることで、レンズ系の大型化を抑制しながら、十分なバックフォーカスを確保することが容易となる。さらには、２＜Ｂｆ／ｆ＜２．４とすることがより好ましい。なお、Ｂｆ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、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。

第２レンズＬ２の物体側の面は、非球面とすることが好ましい。第２レンズＬ２の物体側の面は、中心で正のパワーを持ち、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、有効径端において光線と面の法線のなす角を小さく抑えることが可能となり、この面で光線を大きく曲げることなく集光することが可能となり、レンズ系の径方向を小型化することが容易となる。また、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１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１において、点Ｃ３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１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３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１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。つまり、｜Ｘ３−Ｐ３｜＝｜ＲＸ３｜である。また、点Ｃ３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１では不図示）。

上記の第２レンズＬ２の物体側の面の「中心で正のパワーを持ち」とは、点Ｃ３を含む近軸領域が凸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正のパワーが弱い形状」とは、点Ｐ３が点Ｃ３より像側にあり、点Ｘ３での曲率半径の絶対値｜ＲＸ３|が点Ｃ３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１では理解を助けるために、半径｜Ｒ３｜で点Ｃ３を通り、光軸上の点を中心とする円ＣＣ３を破線で描き、半径｜ＲＸ３｜で点Ｘ３を通り、光軸上の点を中心とする円ＣＸ３を二点鎖線で描いている。円ＣＸ３の方が円ＣＣ３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。

点Ｘ３での曲率半径の絶対値｜ＲＸ３|は、点Ｃ３での曲率半径の絶対値｜Ｒ３｜の３倍以上であることが好ましく、この場合にはレンズ系の径方向の小型化が容易となる。さらに、｜ＲＸ３|は、｜Ｒ３｜の４倍以上であることがより好ましく、この場合にはレンズ系の径方向の小型化がより容易となる。

第２レンズＬ２の像側の面は、非球面とすることが好ましい。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弱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、周辺の光線を急激に曲げることなく第３レンズＬ３へ光を伝送して後続の正レンズで集光させることができるため、ディストーションを良好に補正することが可能となる。また、第２レンズＬ２の像側の面で周辺の光線を急激に曲げることがないため、レンズ系の径方向を小型化することが容易となる。

第２レンズＬ２の像側の面の上記形状は、図１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。つまり、｜Ｘ４−Ｐ４｜＝｜ＲＸ４｜である。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Ｃ４とする。そして、点Ｃ４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弱い形状」とは、点Ｃ４を含む近軸領域で凹形状であり、点Ｐ４が点Ｃ４より像側にあり、かつ、点Ｘ４での曲率半径の絶対値｜ＲＸ４|が点Ｃ４での曲率半径の絶対値｜Ｒ４｜よりも大きい形状である。

点Ｘ４での曲率半径の絶対値｜ＲＸ４|と、点Ｃ４での曲率半径の絶対値｜Ｒ４｜とは下記条件式（１５）を満足することが好ましい。条件式（１５）の下限を下回ると、ディストーションを良好に補正することが困難となり、また、レンズ系の径方向を小型化することが困難となる。
１．２＜｜ＲＸ４｜／｜Ｒ４｜ … （１５）

さらに、下記条件式（１５−２）を満足することがより望ましい。
２．０＜｜ＲＸ４｜／｜Ｒ４｜ … （１５−２）
条件式（１５−２）を満足することで、条件式（１５）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

またさらに、下記条件式（１５−３）を満足することがより望ましい。
３．０＜｜ＲＸ４｜／｜Ｒ４｜＜８．０ … （１５−３）
条件式（１５−３）の上限を満足することで、有効径端での曲率半径が大きくなりすぎてしまうことを防ぐことができ、広角化が容易となると共に像面湾曲の補正も容易となる。条件式（１５−３）の下限を満足することで、条件式（１５−２）を満足することにより得られる効果をさらに向上させることができる。

また、点Ｘ４での曲率半径の絶対値｜ＲＸ４|は、全系の焦点距離ｆの１．５倍以上の値であることが望ましい。｜ＲＸ４|をｆの１．５倍以上とすることで、ディストーションと像面湾曲の補正が容易となる。さらに、｜ＲＸ４|は、ｆの１．８倍以上の値であることがより望ましく、この場合には、ディストーションと像面湾曲の補正がより容易となる。

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、像面湾曲と倍率の色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１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Ｃ５とする。そして、点Ｃ５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Ｃ５を含む近軸領域で凸形状であり、点Ｐ５が点Ｃ５より像側にあり、かつ、点Ｘ５での曲率半径の絶対値｜ＲＸ５|が点Ｃ５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Ｃ５での曲率半径の絶対値｜Ｒ５｜の０．９倍以下であることが好ましく、この場合には像面湾曲と倍率の色収差の良好な補正が可能となる。

また、点Ｘ５での曲率半径の絶対値｜ＲＸ５|は、全系の焦点距離ｆの１．２倍以上、３倍以下の値であることが望ましい。｜ＲＸ５|をｆの１．２倍以上、３倍以下とすることで、像面湾曲と倍率の色収差の補正が容易となる。さらに、｜ＲＸ５|は、ｆの１．５倍以上、３倍以下であることがより好ましく、この場合には像面湾曲と倍率の色収差の補正がより容易となる。

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１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Ｃ６とする。そして、点Ｃ６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、有効径端では中心と比較して正のパワーが弱い形状」とは、点Ｃ６を含む近軸領域で凸形状であり、点Ｐ６が点Ｃ６より物体側にあり、かつ、点Ｘ６での曲率半径の絶対値｜ＲＸ６|が点Ｃ６での曲率半径の絶対値｜Ｒ６｜よりも大きい形状である。

点Ｘ６での曲率半径の絶対値｜ＲＸ６|は、点Ｃ６での曲率半径の絶対値｜Ｒ６｜の２倍以上であることが好ましく、この場合には像面湾曲を良好に補正することが容易となる。さらに、｜ＲＸ６|は、｜Ｒ６｜の７倍以上であることがより好ましく、この場合には像面湾曲を良好に補正することがより容易となる。

なお、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ように構成してもよく、この場合には像面湾曲を良好に補正することが可能となる。ここでいう第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Ｃ６を含む近軸領域で凸形状であり、有効径端では凹形状であること（点Ｐ６が点Ｃ６より像側にあること）を意味する。

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、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１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Ｃ８とする。そして、点Ｃ８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Ｃ８を含む近軸領域で凹形状であり、点Ｐ８が点Ｃ８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Ｃ８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Ｃ８での曲率半径の絶対値｜Ｒ８｜の０．９倍以下であることが好ましく、この場合には像面湾曲を良好に補正することが容易となる。さらに、｜ＲＸ８|は、｜Ｒ８｜の０．５倍以下であることがより好ましく、この場合には像面湾曲を良好に補正することがより容易となる。

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、球面収差と像面湾曲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１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Ｃ９とする。そして、点Ｃ９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Ｃ９を含む近軸領域で凸形状であり、点Ｐ９が点Ｃ９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Ｃ９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Ｃ９での曲率半径の絶対値｜Ｒ９｜の１．３倍以上であることが好ましく、この場合には球面収差と像面湾曲の良好な補正が可能となる。

また、点Ｘ９での曲率半径の絶対値｜ＲＸ９|は、全系の焦点距離ｆの１．１倍以上の値であることが望ましい。｜ＲＸ９|をｆの１．１倍以上とすることで、球面収差と像面湾曲の補正が容易となる。

なお、有効径や有効径端については、手段に項において述べた通りであるが、例えば、矩形の撮像素子を像面に配置してこの撮像素子上に結像させる場合は、撮像素子の対角端へ入射する光線とレンズ面との交わる点のうち、最も外側の点を有効径端とし、この最も外側の点を含む円を考え、この円の直径を有効径としてもよい。

第１レンズＬ１の物体側の面の有効径が１２ｍｍ以下であることが望ましい。第１レンズＬ１の物体側の面の有効径を１２ｍｍ以下とすることで、外部に露出する部分を小さくすることができる。

広角化が要望される場合は、撮像レンズの全画角を１８０°以上とすることが好ましく、この場合も、全画角を１８０°以上としつつ、第１レンズＬ１の物体側の面の有効径を１２ｍｍ以下とすることが望ましい。例えば、車載カメラ用レンズとして使用される場合、全画角が１８０°を超える魚眼レンズでありながら、車の外観を乱さないようにレンズ系の径方向は小型であることが求められる。全画角が１８０°以上で第１レンズＬ１の物体側の面の有効径が１２ｍｍ以下とすることで、外部に露出する部分が小さく、かつ、広角のレンズ系を作製することができる。より好ましくは、全画角が１８０°以上で、第１レンズＬ１の物体側の面の有効径を１１ｍｍ以下とすることである。

また、光軸方向の小型化のためには、撮像レンズは、第１レンズＬ１の物体側の面から像面Ｓｉｍまでの光軸上の距離をＬとしたとき、Ｌは１３ｍｍ以下であることが好ましい。より小型化を図るために、Ｌは１２ｍｍ以下であることが好ましい。なお、Ｌはバックフォーカス分は空気換算長を用いるものとする。

第１レンズＬ１の材質のｄ線におけるアッベ数は４０以上とすることが好ましく、これにより、軸上色収差の発生を実用上問題のない範囲に抑えながら、倍率の色収差を良好に補正す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以上とすることが好ましく、これにより、軸上色収差の発生を実用上問題のない範囲に抑えながら、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

第３レンズＬ３の材質のｄ線におけるアッベ数は４０以下とすることが好ましく、これにより、軸上色収差の発生を実用上問題のない範囲に抑えながら、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は３０以下と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。またさらに、第３レンズＬ３の材質のｄ線におけるアッベ数は２７以下とすることが好ましく、この場合には、倍率の色収差をよりいっそう良好に補正す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以上とすることが好ましく、これにより、軸上色収差の発生を実用上問題のない範囲に抑えながら、倍率の色収差を良好に補正することが可能となる。

第３レンズＬ３は少なくとも近軸領域で両凸形状であることが望ましい。第３レンズＬ３を両凸レンズとすることで、倍率の色収差の補正が容易となると共に像面湾曲も良好に補正することが可能となる。

第４レンズＬ４は像側に凸面を向けたメニスカス形状であることが望ましい。第４レンズＬ４を像側に凸面を向けたメニスカス形状とすることで、球面収差と像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

第１レンズＬ１は低コスト化のためにはガラス球面レンズであることが好ましいが、高い光学性能が重視される場合はガラス非球面レンズとしてもよい。いずれにしろ、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、第１レンズＬ１は各種衝撃に対する強度が求められる。そのため、第１レンズＬ１の中心厚は０．８ｍｍ以上であることが望ましい。第１レンズＬ１の中心厚が０．８ｍｍより小さいと、第１レンズＬ１が割れやすくなってしまう。さらに第１レンズＬ１の強度を上げるためには、第１レンズＬ１の中心厚を１．１ｍｍ以上とすることが望ましい。

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、非球面形状を正確に作製することが容易となるため、良好な光学性能を確保しやすくなる。

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。ナノコンポジット材料は混合させる粒子の種類や量によって、材質の屈折率とアッベ数を変化させることが可能となる。ナノコンポジット材料を用いることで、例えばこれまでのプラスチック材料では得られなかった高屈折率の材質や、アッベ数の小さい材質等を作ることができ、それにより良好な光学性能のレンズを作製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１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。

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１１の撮像レンズのレンズ断面図をそれぞれ図２〜図１２に示す。図２〜図１２において、図の左側が物体側、右側が像側であり、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ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２〜１１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３３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２〜１１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、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、…）の光学要素の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）という語句を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、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）、Ｂｆは最も像側のレンズの像側の面から像面Ｓｉｍまでの光軸Ｚ上の距離（バックフォーカスに相当、空気換算長）、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、ＥＤ１は第１レンズＬ１の物体側の面の有効径、ｆ１２は第１レンズＬ１と第２レンズＬ２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近軸曲率半径（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、以下の式で表される非球面式における各係数ＫＡ、ＲＢｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。

Ｚｄ：非球面深さ（高さＹ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）
Ｙ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、ＲＢｍ：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使用可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。

上記実施例１〜１１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１〜１１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、軽量で安価に作製可能である。

実施例１〜１１の撮像レンズにおける条件式（１）〜（１５）に対応する値を表３４に示す。実施例１〜１１では、ｄ線を基準波長としており、表３４にはこの基準波長における各値を示す。

上記実施例１〜１１にかかる撮像レンズの各収差図をそれぞれ、図１３（Ａ）〜図１３（Ｉ）、図１４（Ａ）〜図１４（Ｉ）、図１５（Ａ）〜図１５（Ｉ）、図１６（Ａ）〜図１６（Ｉ）、図１７（Ａ）〜図１７（Ｉ）、図１８（Ａ）〜図１８（Ｉ）、図１９（Ａ）〜図１９（Ｉ）、図２０（Ａ）〜図２０（Ｉ）、図２１（Ａ）〜図２１（Ｉ）、図２２（Ａ）〜図２２（Ｉ）、図２３（Ａ）〜図２３（Ｉ）に示す。

ここでは、実施例１の収差図を例にとり説明するが、他の実施例の収差図についても同様である。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）のそれぞれに、実施例１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）の収差図を示し、図１３（Ｅ）〜図１３（Ｇ）にタンジェンシャル方向の各画角の横収差を示し、図１３（Ｈ）、図１３（Ｉ）にサジタル方向の各画角の横収差を示す。

球面収差図のＦｎｏ．はＦ値を意味し、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ｆ×ｔａｎ（φ）とし、それからのずれ量を示す。横収差図では同じ半画角におけるタンジェンシャル方向、サジタル方向の収差図を水平方向に並べて図示している。ω＝０°の光軸上においてはタンジェンシャル方向の横収差とサジタル方向の横収差は同じであるので、光軸上のサジタル方向の横収差の図は省略してある。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）についての収差も示す。

以上のデータからわかるように、実施例１〜１１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、Ｆナンバーが２．０〜２．８と小さく、全画角が１４９°〜１８４°と広い画角を達成しつつ、第１レンズＬ１の物体側の有効径が１２ｍｍ以下であり外部に露出する部分が小さく構成されており、諸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。

図２４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２４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、本発明の実施形態にかかる撮像レンズと、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。

本発明の実施形態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は、車の外観を損ねることはなく、小型で安価に構成でき、広い画角を有し、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、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 (11)

1. 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レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状であり、少なくとも一方の面が非球面である負の第２レンズと、少なくとも一方の面が非球面である正の第３レンズと、絞りと、少なくとも一方の面が非球面である正の第４レンズとからなり、
   全系の焦点距離をｆとし、前記第２レンズの焦点距離をｆ２とし、第２レンズの中心厚をＤ３としたとき、下記条件式（１）、（１２）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ｆ２／ｆ＜−４．５ … （１）
   ０．７＜Ｄ３／ｆ＜１．３ … （１２）
2. 前記第１レンズの物体側の面の有効径をＥＤ１とし、前記第１レンズの中心厚をＤ１としたとき、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。
   ４．０＜ＥＤ１／Ｄ１＜１５．０ … （２）
3. 前記第２レンズの物体側の面は、有効径端が、面と光軸の交点と比較して像側にあるように構成され、前記有効径端から光軸におろした垂線と光軸の交点と面の中心との光軸方向の距離をＤＸ３としたとき、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。
   ＤＸ３≧０．５ｍｍ … （３）
4. 全系の焦点距離をｆとし、前記第２レンズの物体側の面の有効径端における面の法線と光軸との交点から該有効径端までの距離をＲＸ３としたとき、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のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ２．５＜｜ＲＸ３｜／ｆ … （４）
5. 全系の焦点距離をｆとし、前記第２レンズの物体側の面の中心での曲率半径をＲ３としたとき、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のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０．７＜Ｒ３／ｆ＜４．０ … （５）
6. 全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズの物体側の面から像面までの光軸方向の距離をＬとしたとき、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。
   ７．５＜Ｌ／ｆ＜１３．０ … （６）
7. 全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズの焦点距離をｆ１としたとき、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。
   −８．０＜ｆ１／ｆ＜−３．０ … （７）
8. 全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズと前記第２レンズの光軸上の空気間隔をＤ２としたとき、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。
   ０．３＜Ｄ２／ｆ＜２．０ … （８）
9. 全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離をｆ１２としたとき、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８のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   −３．５＜ｆ１２／ｆ＜−０．７ … （９）
10. 全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１としたとき、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９のいずれか一項記載の撮像レンズ。
    １５＜Ｒ１／ｆ＜３０ … （１０）
11. 請求項１から１０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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