JP5006118B2 - 超広角撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、超広角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超広角撮像レンズおよび該超広角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小型化、軽量化が求められている。

また、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撮像レンズは、広範囲にわたって良好な視界を確保するために、広角でありながら有効画面全体にわたって高い結像性能を有することが求められている。

従来、上記分野における比較的レンズ枚数の少ない広角の撮像レンズとしては、以下の特許文献に記載のものがある。特許文献１〜３には、４枚構成からなる広角レンズが記載されており、特許文献４には、４枚または５枚構成からなる魚眼レンズが記載されている。
特開２００２−２４４０３１号公報 特開２００６−２５９７０４号公報 特開２００６−２９２９８８号公報 特開２００５−２２７４２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、最も物体側の第１レンズの屈折率が低く、第１レンズおよび第２レンズの負のパワーが比較的弱いため、１８０度を超える画角を得ることができず、近年のさらなる広角化の要求を満たすことができない。特許文献２、３に記載のものもまた、画角が１４０〜１６５度、１６０度前後であり、近年の広角化の要求を十分満たすことができない。

特許文献４に記載のものは、画角が１８０度を超えているが、光学性能に改善の余地がある。このレンズでは、立体射影を基準に評価すると、ディストーションが半画角８０度以上の領域で急激にマイナス側に大きくなり、最周辺部の画像が縮んだ小さな像となってしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、超広角の画角を保持しながら、小型で良好な光学性能を確保可能な超広角撮像レンズ、および該超広角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。

本発明の超広角撮像レンズは、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、像側に凹面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する負の第２レンズと、物体側に凸面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する正の第３レンズと、絞りと、像側に凸面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する正の第４レンズとが配列されてなり、前記第１レンズの物体側の面から結像面までの光軸上の距離をＬとし、前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ_３４とし、前記第１レンズと前記第２レンズの軸上間隔をｄ _２ とし、前記第２レンズと前記第３レンズの軸上間隔をｄ _４ とし、前記絞りと前記第４レンズの軸上間隔をｄａとしたとき、次の条件式（１）〜（３）、（１３）を満足することを特徴とするものである。
−３．２＜Ｌ／ｆ_３４＜３．２ … （１）
０．１８＜ｄ _２ ／Ｌ＜０．３０ … （２）
ｄ _４ ／Ｌ＜０．１０ … （３）
ｄａ／Ｌ＜０．０２ … （１３）

なおここで、Ｌを算出する際、第４レンズの像側の面から結像面までの距離（バックフォーカス）については空気換算した距離を用いるものとする。例えば、第４レンズの像側の面から結像面までの間にフィルタ等の光学部材が存在する場合は、該光学部材を空気換算してＬを算出するものとする。

また、本発明の超広角撮像レンズにおいては、前記第１レンズのｅ線に対する屈折率をＮ_１とするとき、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
Ｎ_１＞１．７ … （４）

また、本発明の超広角撮像レンズにおいては、前記第３レンズの光軸上の肉厚をｄ_５としたとき、次の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．１７＜ｄ_５／Ｌ＜０．３０ … （５）

また、本発明の超広角撮像レンズにおいては、前記第２レンズの焦点距離をｆ_２とし、前記第３レンズの焦点距離をｆ_３とし、前記第４レンズの焦点距離をｆ_４としたとき、次の条件式（６）〜（８）を満足することが好ましい。
−０．２２＜ｆ_２／Ｌ＜−０．０８ … （６）
０．１０＜ｆ_３／Ｌ＜０．２５ … （７）
０．１０＜ｆ_４／Ｌ＜０．２０ … （８）

また、本発明の超広角撮像レンズにおいては、前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数をν_１とし、前記第２レンズのｄ線に対するアッベ数をν_２とし、前記第３レンズのｄ線に対するアッベ数をν_３とし、前記第４レンズのｄ線に対するアッベ数をν_４としたとき、次の条件式（９）〜（１２）を満足することが好ましい。
ν_１≧４０ … （９）
ν_２≧５０ … （１０）
ν_３≦４０ … （１１）
ν_４≧５０ … （１２）

また、本発明の超広角撮像レンズにおいては、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ全ての材質がプラスチックであることが好ましい。

また、本発明の超広角撮像レンズにおいては、全画角が１８０度より大きくなるように構成してもよいし、全画角が１８０度より小さくなるように構成してもよい。

本発明の撮像装置は、上記記載の撮像レンズと、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たことを特徴とするものである。

なお、上記条件式（９）〜（１２）はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長としたものであり、条件式（９）〜（１２）以外の各条件式の値は、ｅ線（波長５４６．０７ｎｍ）を基準波長としたものである。

本発明によれば、４枚という少ないレンズ枚数でありながら、各レンズの形状および屈折力を好適に設定し、条件式（１）〜（３）、（１３）を満足するように構成することにより、非常に広い画角を保持するとともに、小型で良好な光学性能を確保可能な超広角撮像レンズ、および該超広角撮像レンズを備えた撮像装置を提供することができる。

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を参照して、本発明による超広角撮像レンズの典型的な構成について説明し、その後で撮像装置の実施形態について説明する。

図１に本発明の一実施形態にかかる超広角撮像レンズ１のレンズ断面図を示す。なお、この図１に示す構成例は、後述の実施例１のレンズ構成に対応するものである。図１には、軸上光線および最軸外光線も合わせて示してあり、図１からわかるように、本実施形態のレンズは、全画角が１８０度を超える超広角レンズである。

超広角撮像レンズ１は、光軸Ｚに沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである第１レンズＬ１と、像側に凹面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する負の第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する正の第３レンズＬ３と、開口絞りＳｔと、像側に凸面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する正の第４レンズＬ４とが配列されてなる。

なお、図１では、超広角撮像レンズ１が撮像装置に適用される場合を考慮して、超広角撮像レンズ１の結像位置Ｐを含む結像面に配置された撮像素子６も図示している。撮像素子６は、超広角撮像レンズ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イメージセンサ等からなる。

また、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、第４レンズＬ４と結像面との間に、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配置することが好ましく、図１ではこれらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを配置した例を示している。

次に、超広角撮像レンズ１の詳細な構成とその作用効果について説明する。最も物体側に配置された第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとすることにより、物体側の凸面に大きな入射角の光線をとらえることができ、光学系を広角化できるとともに、ペッツバール和を小さくすることができ、広い画面全域にわたって像面湾曲の補正が比較的容易となる。

また、第２レンズＬ２も負のレンズとすることで、全系に必要な負の屈折力を第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とで分担することができ、収差補正上有利となる。特に、図１に示す例のように、第２レンズＬ２を両凹形状にした場合は、屈折力があまり強くないメニスカス形状の第１レンズＬ１に比べて、第２レンズＬ２に強い負の屈折力を持たせることができ、全系で必要とされる負の屈折力を確保することができる。また、第２レンズＬ２の像側の面を凹面とすることで、収差発生量を極力抑えつつ、大きな角度で入射してきた軸外光線を後続する正レンズへ導くことができる。さらに、第２レンズＬ２を非球面レンズとすることで、良好な補正が可能になる。

また、負レンズの第２レンズＬ２だけでなく、正レンズの第３レンズＬ３および第４レンズＬ４もまた非球面レンズとすることで、良好な補正が可能となる。

超広角撮像レンズ１は、第１レンズＬ１の物体側の面から結像面までの光軸上の距離をＬとし、第３レンズと第４レンズの合成焦点距離をｆ_３４とするとき、次の条件式（１）を満足するように構成されている。ただし、Ｌについては、バックフォーカス分は空気換算長とする。
−３．２＜Ｌ／ｆ_３４＜３．２ … （１）

条件式（１）は、開口絞りＳｔを挟んだ２つのレンズの合成焦点距離と、第１レンズＬ１から像面までの距離との比を規定する式である。条件式（１）の上限を超えた場合には、第３レンズＬ３のパワーが弱くなり倍率色収差の補正不足、または、第４レンズＬ４のパワーが弱くなり像面湾曲およびコマ収差の補正不足になる。あるいは、条件式（１）の上限を超え、かつ、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４のパワーが弱くない場合には、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４が近接しすぎてしまい、配置が困難になる。

条件式（１）の下限を超えた場合には、第３レンズＬ３のパワーが強くなり軸上色収差が過大になるか、第４レンズＬ４のパワーが強くなり像面湾曲およびコマ収差の補正が困難になる。あるいは、条件式（１）の下限を超え、かつ第３レンズＬ３および第４レンズＬ４のパワーが強くない場合は、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間隔が大きくなりレンズ系が大型化してしまう。

また、超広角撮像レンズ１においては、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の軸上間隔をｄ_２とし、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の軸上間隔をｄ_４としたとき、次の条件式（２）〜（３）を満足することが好ましい。
０．１８＜ｄ_２／Ｌ＜０．３０ … （２）
ｄ_４／Ｌ＜０．１０ … （３）

条件式（２）の上限を超えると、第１レンズＬ１の像側の面の有効半径が大きくなって曲率半径に近づき、レンズの加工が困難になり、また、レンズ全長が長くなる。条件式（２）の下限を超えて第１レンズＬ１に適正なパワーを確保しようとすると、第１レンズＬ１の像側の面と第２レンズＬ２の物体側の面が干渉して必要な有効半径を確保できなくなる。

条件式（３）の上限を超えると、倍率色収差を良好に保ちながらディストーションを良好に補正することが難しくなり、また、レンズ全長が長くなる。なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは有効径内で接触しなければよく、これにより条件式（３）の下限を決めるようにしてもよい。

さらに、次の条件式（３−１）を満足するように構成すれば、倍率色収差およびディストーション両方の補正がより容易になる。
ｄ_４／Ｌ＜０．０７ … （３−１）

また、超広角撮像レンズ１においては、第１レンズＬ１のｅ線に対する屈折率をＮ_１とするとき、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
Ｎ_１＞１．７ … （４）

条件式（４）の下限を超えると、第１レンズＬ１に必要な負のパワーを得るために第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径が大きくなり、像側の面の曲率半径が小さくなるが、物体側の面の曲率半径が大きくなると、画像周辺部の光束が物体側の面で屈折する角度が大きくなるため、ディストーションを良好に補正することが難しくなる。像側の面の曲率半径が小さくなると、曲率半径が有効半径に極端に近づくため、レンズの加工が困難になり、また、像側の面の深さ（レンズ周辺部からレンズ中心部までの光軸方向の長さ）が大きくなるため、第１レンズＬ１の像側の面と第２レンズＬ２の物体側の面との間の距離が大きくなり、レンズ全長が長くなり、小型化に反する。

また、超広角撮像レンズ１においては、第３レンズＬ３の光軸上の肉厚をｄ_５としたとき、次の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．１７＜ｄ_５／Ｌ＜０．３０ … （５）

条件式（５）の上限を超えると、レンズ全長が長くなる。条件式（５）の下限を超えた場合、第３レンズに必要な正のパワーを得ようとすると、第３レンズＬ３の物体側の面と像側の面とが有効径の外側で近接しすぎて、加工しづらくなる。

また、超広角撮像レンズ１においては、第２レンズＬ２の焦点距離をｆ_２とし、第３レンズＬ３の焦点距離をｆ_３とし、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ_４としたとき、次の条件式（６）〜（８）を満足することが好ましい。
−０．２２＜ｆ_２／Ｌ＜−０．０８ … （６）
０．１０＜ｆ_３／Ｌ＜０．２５ … （７）
０．１０＜ｆ_４／Ｌ＜０．２０ … （８）

条件式（６）の上限を超えると、光束の第２レンズＬ２での屈折が大きくなり過ぎ、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る。また、第２レンズＬ２の位置誤差に対する感度が高くなり、生産時に安定して性能確保することが難しくなる。条件式（６）の下限を超えると、第１レンズＬ１により大きな負のパワーが必要になり、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径を大きく、第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径を小さくしなければならず、ディストーションを良好に補正することが難しくなるとともに、第１レンズＬ１の加工性が悪化する。

条件式（７）の上限を超えると、倍率の色収差の補正が不足し、解像力が低下する。条件式（７）の下限を超えると、光束の第３レンズＬ３での屈折が大きくなり過ぎ、コマ収差を良好に補正することが困難になる。また、第３レンズＬ３の位置誤差に対する感度が高くなり、生産時に安定して性能確保することが難しくなる。

開口絞りＳｔより物体側のレンズでは倍率の色収差を補正すると、軸上の色収差は悪化するが、開口絞りＳｔより像側のレンズの正のパワーを適正に条件式（８）の上限を超えないようにすることで、その傾向が抑制され、軸上の色収差を実用上の許容範囲内にすることが可能になる。

条件式（８）の上限を超えると、開口絞りＳｔより像側にあるレンズの正のパワーがレンズ全体のパワーに占める割合が小さくなり、開口絞りＳｔより物体側で発生する軸上の色収差が過大になる。条件式（８）の下限を超えると、第４レンズＬ４の曲率半径が小さくなり、加工しづらくなるともに、バックフォーカスが短くなりすぎる。

また、超広角撮像レンズ１においては、第１レンズＬ１のｄ線に対するアッベ数をν_１とし、第２レンズＬ２のｄ線に対するアッベ数をν_２とし、第３レンズＬ３のｄ線に対するアッベ数をν_３とし、第４レンズＬ４のｄ線に対するアッベ数をν_４としたとき、倍率の色収差を良好に補正し、良好な解像性を得るためには、次の条件式（９）〜（１２）を満足することが好ましい。
ν_１≧４０ … （９）
ν_２≧５０ … （１０）
ν_３≦４０ … （１１）
ν_４≧５０ … （１２）

そして、倍率の色収差の補正効果をさらに向上させるためには、次の条件式（１１−１）を満足することがより好ましい。
ν_３≦２９ … （１１−１）

また、超広角撮像レンズ１においては、開口絞りＳｔと第４レンズＬ４の軸上間隔をｄａとしたとき、ディストーションの良好な補正のためには、次の条件式（１３）を満足することが好ましい。
ｄａ／Ｌ＜０．０２ … （１３）

さらに、超広角撮像レンズ１においては、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は、両方の面が非球面であることが好ましく、この場合には収差補正上有利となる。

レンズの材質について言えば、第１レンズＬ１は、最も物体側のレンズであるため、例えば車載用カメラ等の厳しい環境において使用される場合には、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好ましい。また、第１レンズＬ１の材質としては堅く、割れにくい材質を用いることが好ましく、例えばガラスもしくは透明なセラミクスを用いるようにしてもよい。セラミクスは通常のガラスに比べ強度が高く、耐熱性が高いという性質を有する。

これに対して、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４については、材質がプラスチックであることが好ましい。これらの材質をプラスチックとすることで、非球面形状を高精度に実現することが出来、また、軽量、低コストのレンズを提供することが可能になる。

なお、プラスチック材料の吸水性が高いと水分の出入りによって屈折率が変化し、形状寸法が変わるため、光学性能に悪影響があるが、第２レンズＬ２、第４レンズＬ４をポリオレフィン系、第３レンズＬ３をポリカーボネート系またはペット系と吸水性の窮めて小さい材質とすることにより、吸水による性能劣化を最小限に抑えることができる。

超広角撮像レンズ１において、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、遮光手段を設けてこの迷光を遮断することが好ましい。図１に示す例では、第１レンズＬ１の像側の有効径外の部分、第２レンズＬ２の像側の有効径外の部分にそれぞれ遮光手段１１、１２を設けている。遮光手段１１、１２としては、例えばレンズの有効径外の部分に設けられた不透明な塗料や、不透明な板材が考えられる。あるいは、迷光となる光束の光路に不透明な板材を設けて迷光を遮断するようにしてもよい。このような目的の遮光手段は、必要に応じて他のレンズ間に配置してもよい。

次に、本発明にかかる超広角撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。

＜実施例１＞
実施例１にかかる超広角撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１に示す。表１のレンズデータにおいて、面番号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、…）の面番号を示す。なお、表１のレンズデータには開口絞りＳｔも含めて付している。

表１のｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面の曲率半径を示し、ｄｉはｉ（ｉ＝１、２、３、…）番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。また、Ｎｅｊ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ｅ線（波長５４６．０７ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目のレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。表１において、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径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。

表１の各種データにおいて、ｆは全系の焦点距離、ＦＮｏ．はＦ値、２ωは全画角、Ｂｆはバックフォーカス、Ｌは全系の第１レンズＬ１の物体側の面から結像面までの光軸Ｚ上の距離、ＩＨは像高である。表１の各種データにおいて、２ωの単位は度であり、ＦＮｏ．と２ω以外の単位は全てｍｍである。なお、表１中の記号の意味は後述の実施例についても同様である。

表１のレンズデータにおいて、非球面は面番号に＊印を付している。各非球面は数１で示す非球面式により定義される。各非球面の各係数Ｋ、Ｂ３〜Ｂ２０の値を表２に示す。なお、各非球面の定義、表２中の記号は、後述の実施例についても同様である。

実施例１のレンズ構成を示す断面図を図２に示す。図２における符号ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…）、ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は表１のｒｉ、ｄｉと対応している。なお、図２の符号は、開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて付している。ここでは、光学部材ＰＰの一例として、平行平板状で厚さが０．５ｍｍ、ｅ線に対する屈折率が１．５２のものを用い、これを第４レンズＬ４と結像面との間に配置した例を示している。図２では、軸上光線、最軸外光線、結像位置Ｐも合わせて図示し、図の煩雑化を避けるためにハッチングは省略している。上記図２の図示方法の基本的な点は、後述の実施例についても同様である。

実施例１では、レンズの材質として、第１レンズＬ１に光学ガラス、第２レンズＬ２および第４レンズＬ４にポリオレフィン系のプラスチック、第３レンズＬ３にペット系のプラスチックを使用している。

＜実施例２＞
実施例２にかかる超広角撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表３に、各非球面における非球面式の各係数を表４に、レンズ構成を示す断面図を図３に示す。図３において、符号ｒｉ、ｄｉは表３のｒｉ、ｄｉと対応している。

実施例２では、レンズの材質として、第１レンズＬ１に光学ガラス、第２レンズＬ２および第４レンズＬ４にポリオレフィン系のプラスチック、第３レンズＬ３にペット系のプラスチックを使用している。

＜実施例３＞
実施例３にかかる超広角撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表５に、各非球面における非球面式の各係数を表６に、レンズ構成を示す断面図を図４に示す。図４において、符号ｒｉ、ｄｉは表５のｒｉ、ｄｉと対応している。

実施例３では、レンズの材質として、第１レンズＬ１に光学ガラス、第２レンズＬ２および第４レンズＬ４にポリオレフィン系のプラスチック、第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチックを使用している。

＜実施例４＞
実施例４にかかる超広角撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表７に、各非球面における非球面式の各係数を表８に、レンズ構成を示す断面図を図５に示す。図５において、符号ｒｉ、ｄｉは表７のｒｉ、ｄｉと対応している。

実施例４では、レンズの材質として、第１レンズＬ１に光学ガラス、第２レンズＬ２および第４レンズＬ４にポリオレフィン系のプラスチック、第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチックを使用している。

＜実施例５＞
実施例５にかかる超広角撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表９に、各非球面における非球面式の各係数を表１０に、レンズ構成を示す断面図を図６に示す。図６において、符号ｒｉ、ｄｉは表９のｒｉ、ｄｉと対応している。

実施例５では、レンズの材質として、第１レンズＬ１に光学ガラス、第２レンズＬ２および第４レンズＬ４にポリオレフィン系のプラスチック、第３レンズＬ３にポリカーボネート系のプラスチックを使用している。

＜実施例６＞
実施例６にかかる超広角撮像レンズのレンズデータおよび各種データを表１１に、各非球面における非球面式の各係数を表１２に、レンズ構成を示す断面図を図７に示す。図７において、符号ｒｉ、ｄｉは表１１のｒｉ、ｄｉと対応している。

実施例６では、レンズの材質として、第１レンズＬ１に光学ガラス、第２レンズＬ２および第４レンズＬ４にポリオレフィン系のプラスチック、第３レンズＬ３に無機材料を混入したナノコンポジット樹脂材料を使用している。

上記実施例１〜６の超広角撮像レンズにおける上記条件式（１）〜（１３）に対応する値を表１３に示す。表１３からわかるように、実施例１〜６の超広角撮像レンズ全てが、上記条件式（１）〜（１３）全てを満たしている。さらに、実施例１、２、４〜６の超広角撮像レンズは条件式（３−１）も満たしており、実施例１、２、６の超広角レンズは条件式（１１−１）も満たしている。

上記実施例１〜６にかかる超広角撮像レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差、コマ収差の収差図をそれぞれ図８〜図１３に示す。各収差図には、ｅ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）についての収差も示し、それぞれｅ、Ｃ、ｇの符号を付している。球面収差図の縦軸のＦＮｏ．はＦ値であり、その他の収差図の縦軸のωは半画角である。

なお、ディストーションの収差図については、理想像高を２×ｆ×ｔａｎ（ω／２）として図示している。これは、本発明の超広角レンズが、立体射影に基づく像高ｙ＝２×ｆ×ｔａｎ（ω／２）を基準としたレンズであり、等距離射影に基づく像高ｙ＝ｆ×ωを基準とした一般的なレンズに比べて、周辺部の画像が大きく写るように考慮されたものだからである。図８〜図１３からわかるように、上記実施例１〜実施例６は各収差が良好に補正されており、特に周辺部でディストーションが急激に大きくならない点が優れている。

上述した超広角撮像レンズ１および実施例１〜６の超広角撮像レンズは、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などに好適に使用可能である。

図１４に使用例として、自動車５に本実施形態の超広角撮像レンズおよび撮像装置を搭載した様子を示す。図１４において、自動車５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２と、自動車５の後側の死角範囲を撮像するための車外カメラ３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４とを備えている。車外カメラ２と車外カメラ３と車内カメラ４とは、撮像装置であり、本発明の実施形態による超広角撮像レンズ１と、超広角撮像レンズ１により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子６とを備えている。

上述したように、本発明の実施形態にかかる超広角撮像レンズ１は、１８０度を超える超広角を確保しつつ、小型で良好な光学性能を有するため、車外カメラ２、３および車内カメラ４も小型に構成することができ、その撮像素子６の撮像面には広い画角にわたって良好な像を結像することができる。

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、面間隔および屈折率の値は、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。

本発明の一実施の形態にかかる超広角撮像レンズの光路図 本発明の実施例１にかかる超広角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にかかる超広角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にかかる超広角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にかかる超広角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にかかる超広角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にかかる超広角撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１にかかる超広角撮像レンズの各収差図 本発明の実施例２にかかる超広角撮像レンズの各収差図 本発明の実施例３にかかる超広角撮像レンズの各収差図 本発明の実施例４にかかる超広角撮像レンズの各収差図 本発明の実施例５にかかる超広角撮像レンズの各収差図 本発明の実施例６にかかる超広角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

符号の説明

１ 超広角撮像レンズ
２、３ 車外カメラ
４ 車内カメラ
５ 自動車
６ 撮像素子
ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…） 面間隔
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｐ 結像位置
ＰＰ 光学部材
ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…） 曲率半径
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (8)

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の負の第１レンズと、像側に凹面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する負の第２レンズと、物体側に凸面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する正の第３レンズと、絞りと、像側に凸面を向けるとともに少なくとも１つの非球面を有する正の第４レンズとが配列されてなり、
   前記第１レンズの物体側の面から結像面までの光軸上の距離をＬとし、前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ_３４とし、前記第１レンズと前記第２レンズの軸上間隔をｄ _２ とし、前記第２レンズと前記第３レンズの軸上間隔をｄ _４ とし、前記絞りと前記第４レンズの軸上間隔をｄａとしたとき、次の条件式（１）〜（３）、（１３）を満足することを特徴とする超広角撮像レンズ。
   −３．２＜Ｌ／ｆ_３４＜３．２ … （１）
   ０．１８＜ｄ _２ ／Ｌ＜０．３０ … （２）
   ｄ _４ ／Ｌ＜０．１０ … （３）
   ｄａ／Ｌ＜０．０２ … （１３）
2. 前記第１レンズのｅ線に対する屈折率をＮ_１とするとき、次の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１記載の超広角撮像レンズ。
   Ｎ_１＞１．７ … （４）
3. 前記第３レンズの光軸上の肉厚をｄ_５としたとき、次の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の超広角撮像レンズ。
   ０．１７＜ｄ_５／Ｌ＜０．３０ … （５）
4. 前記第２レンズの焦点距離をｆ_２とし、前記第３レンズの焦点距離をｆ_３とし、前記第４レンズの焦点距離をｆ_４としたとき、次の条件式（６）〜（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１項に記載の超広角撮像レンズ。
   −０．２２＜ｆ_２／Ｌ＜−０．０８ … （６）
   ０．１０＜ｆ_３／Ｌ＜０．２５ … （７）
   ０．１０＜ｆ_４／Ｌ＜０．２０ … （８）
5. 前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数をν_１とし、前記第２レンズのｄ線に対するアッベ数をν_２とし、前記第３レンズのｄ線に対するアッベ数をν_３とし、前記第４レンズのｄ線に対するアッベ数をν_４としたとき、次の条件式（９）〜（１２）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項に記載の超広角撮像レンズ。
   ν_１≧４０ … （９）
   ν_２≧５０ … （１０）
   ν_３≦４０ … （１１）
   ν_４≧５０ … （１２）
6. 前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ全ての材質がプラスチックであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超広角撮像レンズ。
7. 全画角が１８０度より大きいことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の超広角撮像レンズ。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載の超広角撮像レンズと、
   該超広角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、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。

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