JP2014178623A - 広角レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ系の全長を短く抑え、結像面に対する主光線入射角度を小さく抑制できる広角レンズを提供すること。
【解決手段】広角レンズ１０は、物体側から像側に向かって順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ１１、正のパワーを有する第２レンズ１２、負のパワーを有する第３レンズ１３、および正のパワーを有する第４レンズ１４からなる。第１レンズ１１に凹形状を備える負のパワーのレンズを配置し、第２レンズ１２に凸形状を備える正のパワーを有するレンズを配置したので、６５°以上の画角を備えるレンズ系の全長を５ｍｍ程度に抑えることができる。第４レンズ１４の像側レンズ面１４ｂは、変曲点を有しているので、広角レンズ１０からの射出光線の方向を制御できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、４枚のレンズからなる小型の広角レンズおよび当該広角レンズを搭載する撮像装置に関する。

携帯電話などの情報端末や小型のデジタルカメラに搭載される撮像レンズは特許文献１に記載されている。同文献の撮影レンズは物体側から像側に向かって順に配置された、正のパワーを備える第１レンズ、負のパワーを備える第２レンズ、正のパワーを備える第３レンズ、像側が凸のメニスカス形状の第４レンズ、および、像側レンズ面が変曲点を備える非球面形状とされた第５レンズを備えている。同文献の撮像レンズの最大画角は６０°である。

特開２００９−１４９４７号公報

情報端末や小型のデジタルカメラなどの機器に搭載される撮像レンズにおいては、使い勝手を考慮して画角を広くする場合がある。すなわち、これらの小型の機器においては、標準画角の撮像レンズを、６０°以上の画角の広角レンズに置き換えることが要求される場合がある。

ここで、標準レンズを広角レンズに置き換えるためには、広角レンズのレンズ系の全長（第１レンズの物体側レンズ面の物体側の端から結像面までの距離）を短く抑え、広角レンズを標準レンズの配置スペースに設置可能としなければならない。また、これらの機器において、撮像レンズの焦点位置に配置される撮像素子には、そのセンサ面に斜めから入射する光に対して感度が低下する特性を有するものがあるので、センサ面（撮像レンズの結像面）に対する主光線入射角度を小さく抑制して、画質の劣化を抑制しなければならない。

さらに、情報端末や小型のデジタルカメラなどの機器に搭載される撮像レンズには、軽量化や製造コストの抑制が求められている。かかる要求に対応するためには、撮像レンズを構成しているレンズの枚数を減少させることが望ましい。

このような点に鑑みて、本発明の課題は、レンズ系の全長を短く抑え、結像面に対する主光線入射角度を小さく抑制できる４枚のレンズから構成された広角レンズを提供することにある。また、このような広角レンズを搭載する撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の広角レンズは、
物体側から像側に向かって順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ、正のパワーを有する第２レンズ、負のパワーを有する第３レンズおよび正のパワーを有する第４レンズからなり、
前記第１レンズの像側レンズ面は、凹形状を備え、
前記第２レンズの物体側レンズ面は、凸形状を備え、
前記第４レンズの像側レンズ面は、変曲点を備える非球面であり、光軸を含む中央部分
が凹形状をしており、
前記第４レンズの像側レンズ面を含む少なくとも２つのレンズ面が非球面とされていることを特徴とする。

本発明によれば、第１レンズに凹形状を備える負のパワーのレンズを配置し、第２レンズに凸形状を備える正のパワーを有するレンズを配置したので、レンズ系の全長を抑えた広角レンズを構成できる。また、第４レンズの像側レンズ面を、変曲点を備える非球面としたので、広角レンズからの射出光線の方向を制御することが容易となり、結像面に入射する主光線入射角度を小さく抑制することができる。さらに、第４レンズの像側レンズ面を含む少なくとも２つのレンズ面が非球面とされているので、広角レンズを明るく構成することが容易である。これに加えて、４枚のレンズから広角レンズを構成したので、５枚以上のレンズを備える撮像レンズと比較して、軽量化や製造コストの抑制を図ることが容易である。なお、広角レンズとは、一般的に、画角が６０°以上の撮像レンズをいう。主光線入射角度とは、結像面へ入射する光線と光軸が交差する角度である。

本発明において、レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたときに、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
０．４ ≦ ｆ２／ｆ ≦ ０．７ ・・（１）

条件式（１）はレンズ系の全長の抑制を容易にするものであり、条件式（１）の上限値を上回ると、レンズ系の全長の増大を招く。条件式（１）の下限値を下回ると、バックフォーカスを確保することが困難となる。

本発明において、前記第３レンズの焦点距離をｆ３としたときに、以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。
−１ ≦ ｆ２／ｆ３ ≦ −０．２５ ・・（２）

条件式（２）は軸上の色収差を抑制するものである。すなわち、軸上の色収差は隣接配置した正のパワーを有する第２レンズ１２、負のパワーを有する第３レンズ１３によって抑制することが可能であるが、第２レンズのパワーと第３レンズのパワーのバランスによって、条件式（２）の上限値を上回ると色収差の補正が不足となり、条件式（２）の下限値を下回ると色収差に過剰補正が生じる。

本発明において、前記第１レンズの物体側レンズ面の物体側の端から第４レンズの像側レンズ面の像側の端までの距離（レンズ系のレンズ厚）をＤとしたときに、以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。
１．０ ≦ Ｄ／ｆ ≦２．０ ・・（３）

条件式（３）はバックフォーカスを確保しながらレンズ系の全長を抑制することを容易にするものである。条件式（３）の上限値を上回るとバックフォーカスを確保することが困難となる。条件式（３）の下限値を下回ると、各レンズの間の距離が短くなり、各レンズの配置に無理が生じやすい。すなわち、各レンズの中心厚やコバ厚によって、各レンズの配置が困難となる場合が発生する。

本発明において、前記第１レンズの焦点距離をｆ１としたときに、以下の条件式（４）を満たすことが望ましい。
−３０ ≦ ｆ１／ｆ ≦ −０．５ ・・（４）

条件式（４）は画角の確保を容易にするものである。条件式（４）の上限値を上回ると第１レンズのパワーがレンズ系の中で大きくなりすぎて、全長の増大を招く。また、第１
レンズのパワーがレンズ系の中で大きくなりすぎて、像面湾曲の補正が困難となる。条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズのパワーの低下により画角の確保が難しくなる。

本発明において、画角は６５°以上とすることができる。すなわち、標準レンズよりも広い画角を備えるものとすることができる。

次に、本発明の撮像装置は、上記の広角レンズと、前記広角レンズの焦点位置に配置された撮像素子とを有することを特徴とする。

本発明によれば、広角レンズのレンズ系の全長が短く抑えられている。従って、撮像装置を小さく構成できる。また、広角レンズが明るく、結像面に対する主光線入射角度が小さく抑制されている。従って、撮像レンズの焦点位置に配置される撮像素子がそのセンサ面に斜めから入射する光に対して感度が低下する特性を有するものであっても、画質の劣化を抑制することができる。さらに、４枚のレンズから広角レンズを構成したので、５枚以上のレンズを備える撮像レンズを搭載する場合と比較して、撮像装置の軽量化や製造コストの抑制を図ることが容易である。

本発明によれば、レンズ系の全長を短く抑え、結像面に対する主光線入射角度を小さく抑制した明るい広角レンズを４枚のレンズから構成できる。

本発明を適用した実施例１の広角レンズの構成図である。 図１の広角レンズの縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。 本発明を適用した実施例２の広角レンズの構成図である。 図３の広角レンズの縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。 本発明を適用した実施例３の広角レンズの構成図である。 図５の広角レンズの縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。 本発明を適用した実施例４の広角レンズの構成図である。 図７の広角レンズの縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。 本発明を適用した実施例５の広角レンズの構成図である。 図９の広角レンズの縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。 広角レンズを搭載する撮像装置の説明図である。

以下に図面を参照して、本発明を適用した広角レンズを説明する。

（実施例１）
図１は実施例１の広角レンズの光線図である。図１に示すように、広角レンズ１０は、物体側から像側に向かって順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ１１、正のパワーを有する第２レンズ１２、負のパワーを有する第３レンズ１３、および正のパワーを有する第４レンズ１４からなる。第１レンズ１１と第２レンズ１２の間には絞り（不図示）が配置されている。第４レンズ１４の像側にはカバーガラス１５が配置されている。結像面１６はカバーガラス１５と間隔を開けた位置にある。

第１レンズ１１は、物体側レンズ面１１ａおよび像側レンズ面１１ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面１１ａは凸形状を備えており、像側レンズ面１１ｂは凹形状を備えている。物体側レンズ面１１ａは、凸形状をしているレンズ面部分の曲率半径が大きく、平面形状に近い。

第２レンズ１２は、物体側レンズ面１２ａおよび像側レンズ面１２ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面１２ａおよび像側レンズ面１２ｂは、それぞれ凸形状を備えている。

第３レンズ１３は、物体側レンズ面１３ａおよび像側レンズ面１３ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面１３ａおよび像側レンズ面１３ｂは、それぞれ凹形状を備えている。

第４レンズ１４は、物体側レンズ面１４ａおよび像側レンズ面１４ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面１４ａは光軸を含む中央部分に凸形状を備えている。像側レンズ面１４ｂは、変曲点を有しており、光軸を含む中央部分に凹形状を備えている。従って、像側レンズ面１４ｂは変曲点から内周側に向かって物体側に湾曲しており、変曲点から外周側に向かって物体側に湾曲している。

広角レンズ１０の開口数をＦｎｏ．、半画角をω、および、レンズ系の全長（第１レンズ１１の物体側レンズ面１１ａの物体側の端から結像面１６までの距離）をＬ、レンズ系のレンズ厚（第１レンズ１１の物体側レンズ面１１ａの物体側の端から第４レンズ１４の像側レンズ面１４ｂの像側の端までの距離）をＤとすると、これらの値は以下のとおりである。
Ｆｎｏ．＝２．８
ω＝８５．８°
Ｌ＝４．２８１ｍｍ
Ｄ＝３．２１２ｍｍ

また、全レンズ系の焦点距離をｆ、第１レンズ１１の焦点距離をｆ１、第２レンズ１２の焦点距離をｆ２、第３レンズ１３の焦点距離をｆ３、第４レンズ１４の焦点距離をｆ４とすると、これらの値は以下のとおりである。
f＝２．５６４
f１＝−３．３９０
f２＝１．４９０
f３＝−３．２４１
f４＝４．５６１

ここで、本例の広角レンズ１０は、以下の条件式（１）〜（４）を満たす。
０．４ ≦ ｆ２／ｆ ≦ ０．７ ・・（１）
−１ ≦ ｆ２／ｆ３＝ ≦ −０．２５ ・・（２）
１．０ ≦ Ｄ／ｆ ≦２．０ ・・（３）
−３０ ≦ ｆ１／ｆ ≦ −０．５ ・・（４）

すなわち、ｆ２／ｆ＝０．５８１であり、ｆ２／ｆ３＝−０．４６０であり、Ｄ／ｆ＝１．２５３であり、ｆ１／ｆ＝−１．３２２である。

広角レンズ１０は条件式（１）を満たすので、レンズ系の全長を抑制し、バックフォーカスを確保することが容易である。すなわち、条件式（１）の上限値を上回ると、全長の増大を招く。条件式（１）の下限値を下回ると、バックフォーカスを確保することが困難となる。

広角レンズ１０は条件式（２）を満たすので、軸上の色収差が抑制される。すなわち、軸上の色収差は隣接配置した正のパワーを有する第２レンズ１２、負のパワーを有する第
３レンズ１３によって抑制することが可能となっているが、第２レンズ１２のパワーと第３レンズ１３のパワーのバランスによって、条件式（２）の上限値を上回ると色収差の補正が不足となり、条件式（２）の下限値を下回ると色収差に過剰補正が生じる。

広角レンズ１０は条件式（３）を満たすので、バックフォーカスを確保しながらレンズ系の全長を抑制することが容易である。すなわち、条件式（３）の上限値を上回るとバックフォーカスを確保することが困難となる。条件式（３）の下限値を下回ると、各レンズの間の距離が短くなるので、各レンズの中心厚やコバ厚によって、各レンズの配置が困難となる場合が発生する。

広角レンズ１０は条件式（４）を満たすので、画角の確保が容易である。すなわち、条件式（４）の上限値を上回ると第１レンズ１１のパワーがレンズ系の中で大きくなりすぎて、レンズ系の全長の増大を招く。また、条件式（４）の上限値を上回ると第１レンズ１１のパワーがレンズ系の中で大きくなりすぎて、像面湾曲の補正が困難となる。一方、条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズ１１のパワーの低下により画角の確保が難しくなる。

また、広角レンズ１０は、以下の条件式（５）、（６）を満たす。
−１．４ ≦ ｆ３／ｆ ≦−０．６ ・・（５）
１．３ ≦ Ｌ／ｆ ≦２．５ ・・（６）

すなわち、ｆ３／ｆ＝−１．２６４であり、Ｌ／ｆ＝１．６７０である。

広角レンズ１０は条件式（５）を満たすので、色収差を良好に補正できる。すなわち、条件式（５）の上限値を上回ると色収差の補正が過剰となり、下限値を下回ると色収差の補正に不足が生じる。

さらに、広角レンズ１０は条件式（６）を満たすので、バックフォーカスを確保しながらレンズ系の全長を抑制することがより容易となる。すなわち、条件式（６）の上限値を上回るとバックフォーカスを確保することが困難となる。条件式（６）の下限値を下回ると、各レンズの間の距離が短くなるので、各レンズの中心厚やコバ厚によって、各レンズの配置が困難となる場合が発生する。

以下の表１Ａは広角レンズ１０の各レンズ面のレンズデータを示す。表１Ａでは物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。本例では、各レンズの全てのレンズ面が非球面である。なお、９面および１０面はカバーガラス１５のガラス面であり、１１面は結像面１６である。曲率半径および間隔の単位はミリメートルである。

次に、表１Ｂ、表１Ｃは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表１Ｂ、表１Ｃにおいても物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。

なお、レンズ面に採用する非球面形状は、Ｙをサグ量、ｃを曲率半径の逆数、Ｋを円錐係数、ｈを光線高さ、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６とすると、次式により表わされる。

（作用効果）
図２（ａ）〜（ｄ）は広角レンズ１０の縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図
である。図２（ａ）の縦収差図では、横軸は光線が光軸Ｌと交わる位置を示し、縦軸は光線がレンズ系に入射する高さを示している。図２（ｂ）の横収差図では横軸は入射瞳座標を示し、縦軸は収差量を示す。図２（ａ）、（ｂ）では、波長の異なる複数の可視光線についてのシミュレーション結果を示してある。図２（ｃ）の像面湾曲図では横軸は光軸方向の距離を示し、縦軸は像の高さを示す。図２（ｃ）において、Ｓはサジタル面における像面湾曲収差を示し、Ｔはタンジェンシャル面における像面湾曲収差を示す。図２（ｄ）の歪曲収差図では横軸は像の歪み量を示し、縦軸は像の高さを示す。

図２（ａ）に示すように、広角レンズ１０によれば、軸上の色収差が良好に補正されている。また、図２（ｂ）に示すように、色の滲みが抑制される。さらに、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、像面湾曲が良好に補正されている。従って、広角レンズ１０が高解像度となる。

また、広角レンズ１０では、第１レンズ１１に凹形状を備える負のパワーのレンズを配置し、第２レンズ１２に凸形状を備える正のパワーを有するレンズを配置したので、６５°以上の画角を備えるレンズ系の全長を４．３ｍｍ以下に抑えることができる。さらに、第４レンズ１４の像側レンズ面１４ｂを、変曲点を備える非球面としたので、広角レンズ１０からの射出光線の方向を制御することが容易となり、結像面１６に入射する主光線入射角度を小さく抑制することができる。また、本例では、各レンズのレンズ面を非球面としたので、広角レンズ１０が明るく構成される。さらに、４枚のレンズから広角レンズ１０を構成したので、５枚以上のレンズを備える撮像レンズと比較して、軽量化や製造コストの抑制を図ることが容易である。

（実施例２）
図３は実施例２の広角レンズの光線図である。図３に示すように、広角レンズ２０は、物体側から像側に向かって順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ２１、正のパワーを有する第２レンズ２２、負のパワーを有する第３レンズ２３、および正のパワーを有する第４レンズ２４からなる。第１レンズ２１と第２レンズ２２の間には絞り（不図示）が配置されている。第４レンズ２４の像側にはカバーガラス２５が配置されている。結像面２６はカバーガラス２５と間隔を開けた位置にある。

第１レンズ２１は、物体側レンズ面２１ａおよび像側レンズ面２１ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面２１ａは凸形状を備えており、像側レンズ面２１ｂは凹形状を備えている。物体側レンズ面２１ａは、凸形状をしているレンズ面部分の曲率半径が大きく、平面形状に近い。

第２レンズ２２は、物体側レンズ面２２ａおよび像側レンズ面２２ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面２２ａおよび像側レンズ面２２ｂは、それぞれ凸形状を備えている。

第３レンズ２３は、物体側レンズ面２３ａおよび像側レンズ面２３ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面２３ａおよび像側レンズ面２３ｂは、それぞれ凹形状を備えている。

第４レンズ２４は、物体側レンズ面２４ａおよび像側レンズ面２４ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面２４ａは光軸を含む中央部分に凸形状を備えている。像側レンズ面２４ｂは、変曲点を有しており、光軸を含む中央部分に凹形状を備えている。従って、像側レンズ面２４ｂは変曲点から内周側に向かって物体側に湾曲しており、変曲点から外周側に向かって物体側に湾曲している。

広角レンズ２０の開口数をＦｎｏ．、半画角をω、および、レンズ系の全長（第１レンズ２１の物体側レンズ面２１ａの物体側の端から結像面２６までの距離）をＬ、レンズ系のレンズ厚（第１レンズ２１の物体側レンズ面２１ａの物体側の端から第４レンズ２４の像側レンズ面２４ｂの像側の端までの距離）をＤとすると、これらの値は以下のとおりである。
Ｆｎｏ．＝２．８
ω＝８５．８°
Ｌ＝４．９８３ｍｍ
Ｄ＝３．９３５ｍｍ

また、全レンズ系の焦点距離をｆ、第１レンズ２１の焦点距離をｆ１、第２レンズ２２の焦点距離をｆ２、第３レンズ２３の焦点距離をｆ３、第４レンズ２４の焦点距離をｆ４とすると、これらの値は以下のとおりである。
ｆ＝２．５６３
ｆ１＝−６．９７２
ｆ２＝１．５２９
ｆ３＝−２．４７９
ｆ４＝７．８９０

ここで、本例の広角レンズ２０は、以下の条件式（１）〜（４）を満たす。
０．４≦ ｆ２／ｆ＝０．５９６ ≦０．７ ・・（１）
−１≦ ｆ２／ｆ３＝−０．６１７ ≦−０．２５ ・・（２）
１．０≦ Ｄ／ｆ＝１．５３５ ≦２．０ ・・（３）
−３０≦ ｆ１／ｆ＝−２．７２０ ≦−０．５ ・・（４）

広角レンズ２０は、条件式（１）〜（４）を満たすので、６５°以上の画角を確保しながら、レンズ系の全長を抑制し、バックフォーカスを確保することが容易である。また、軸上の色収差を抑制することができる。

また、広角レンズ２０は、以下の条件式（５）、（６）を満たす。
−１．４≦ ｆ３／ｆ＝−０．９６７ ≦−０．６ ・・（５）
１．３≦ Ｌ／ｆ＝１．９４４ ≦２．５ ・・（６）

広角レンズ２０は条件式（５）、（６）を満たすので、色収差を良好に補正できる。また、結像面２６に入射する主光線入射角度を小さくできる。さらに、バックフォーカスを確保しながらレンズ系の全長を抑制することが容易である。

以下の表２Ａは広角レンズ２０の各レンズ面のレンズデータを示す。表２Ａでは物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。本例では、各レンズの全てのレンズ面が非球面である。なお、９面および１０面はカバーガラス２５のガラス面であり、１１面は結像面２６である。曲率半径および間隔の単位はミリメートルである。

次に、表２Ｂ、表２Ｃは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表２Ｂ、表２Ｃにおいても物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。

（作用効果）
図４（ａ）〜（ｄ）は広角レンズ２０の縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図４（ａ）に示すように、広角レンズ２０によれば、軸上の色収差が良好に補正されている。また、図４（ｂ）に示すように、色の滲みが抑制される。さらに、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、像面湾曲が良好に補正されている。従って、広角レンズ２０が高解像度となる。

また、広角レンズ２０では、第１レンズ２１に凹形状を備える負のパワーのレンズを配置し、第２レンズ２２に凸形状を備える正のパワーを有するレンズを配置したので、６５°以上の画角を備えるレンズ系の全長を５ｍｍ以下に抑えることができる。さらに、第４レンズ２４の像側レンズ面２４ｂを、変曲点を備える非球面としたので、広角レンズ２０からの射出光線の方向を制御することが容易となり、結像面２６に入射する主光線入射角度を小さく抑制することができる。また、本例では、各レンズのレンズ面を非球面とした
ので、広角レンズ２０が明るく構成される。さらに、４枚のレンズから広角レンズを構成したので、５枚以上のレンズを備える撮像レンズと比較して、軽量化や製造コストの抑制を図ることが容易である。

（実施例３）
図５は実施例３の広角レンズの光線図である。図５に示すように、広角レンズ３０は、物体側から像側に向かって順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ３１、正のパワーを有する第２レンズ３２、負のパワーを有する第３レンズ３３、および正のパワーを有する第４レンズ３４からなる。第１レンズ３１と第２レンズ３２の間には絞り（不図示）が配置されている。第４レンズ３４の像側にはカバーガラス３５が配置されている。結像面３６はカバーガラス３５と間隔を開けた位置にある。

第１レンズ３１は、物体側レンズ面３１ａおよび像側レンズ面３１ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面３１ａは凸形状を備えており、像側レンズ面３１ｂは凹形状を備えている。物体側レンズ面３１ａは、凸形状をしているレンズ面部分の曲率半径が大きく、平面形状に近い。

第２レンズ３２は、物体側レンズ面３２ａおよび像側レンズ面３２ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面３２ａおよび像側レンズ面３２ｂは、それぞれ凸形状を備えている。

第３レンズ３３は、物体側レンズ面３３ａおよび像側レンズ面３３ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面３３ａは凹形状を備えており、像側レンズ面３３ｂは凸形状を備えている。

第４レンズ３４は、物体側レンズ面３４ａおよび像側レンズ面３４ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面３４ａは光軸を含む中央部分に凸形状を備えている。像側レンズ面３４ｂは、変曲点を有しており、光軸を含む中央部分に凹形状を備えている。従って、像側レンズ面３４ｂは変曲点から内周側に向かって物体側に湾曲しており、変曲点から外周側に向かって物体側に湾曲している。

広角レンズ３０の開口数をＦｎｏ．、半画角をω、および、レンズ系の全長（第１レンズ３１の物体側レンズ面３１ａの物体側の端から結像面３６までの距離）をＬ、レンズ系のレンズ厚（第１レンズ３１の物体側レンズ面３１ａの物体側の端から第４レンズ３４の像側レンズ面３４ｂの像側の端までの距離）をＤとすると、これらの値は以下のとおりである。
Ｆｎｏ．＝２．８
ω＝８５．８°
Ｌ＝３．８３８ｍｍ
Ｄ＝２．７８３ｍｍ

また、全レンズ系の焦点距離をｆ、第１レンズ３１の焦点距離をｆ１、第２レンズ３２の焦点距離をｆ２、第３レンズ３３の焦点距離をｆ３、第４レンズ３４の焦点距離をｆ４とすると、これらの値は以下のとおりである。
ｆ＝２．５６３
ｆ１＝−４．８２４
ｆ２＝１．３４０
ｆ３＝−２．２５９
ｆ４＝４．１９０

ここで、本例の広角レンズ３０は、以下の条件式（１）〜（４）を満たす。
０．４≦ ｆ２／ｆ＝０．５２３ ≦０．７ ・・（１）
−１≦ ｆ２／ｆ３＝−０．５９３ ≦−０．２５ ・・（２）
１．０≦ Ｄ／ｆ＝１．０８６ ≦２．０ ・・（３）
−３０≦ ｆ１／ｆ＝−１．８８２ ≦−０．５ ・・（４）

広角レンズ３０は、条件式（１）〜（４）を満たすので、６５°以上の画角を確保しながら、レンズ系の全長を抑制し、バックフォーカスを確保することが容易である。また、軸上の色収差を抑制することができる。

また、広角レンズ３０は、以下の条件式（５）、（６）を満たす。
−１．４≦ ｆ３／ｆ＝−０．８８１ ≦−０．６ ・・（５）
１．３≦ Ｌ／ｆ＝１．４９８ ≦２．５ ・・（６）

広角レンズ３０は条件式（５）、（６）を満たすので、色収差を良好に補正できる。また、結像面３６に入射する主光線入射角度を小さくできる。さらに、バックフォーカスを確保しながらレンズ系の全長を抑制することが容易である。

以下の表３Ａは広角レンズ３０の各レンズ面のレンズデータを示す。表３Ａでは物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。本例では、各レンズの全てのレンズ面が非球面である。なお、９面および１０面はカバーガラス３５のガラス面であり、１１面は結像面３６である。曲率半径および間隔の単位はミリメートルである。

次に、表３Ｂ、表３Ｃは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表３Ｂ、表３Ｃにおいても物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。

（作用効果）
図６（ａ）〜（ｄ）は広角レンズ３０の縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図６（ａ）に示すように、広角レンズ３０によれば、軸上の色収差が良好に補正されている。また、図６（ｂ）に示すように、色の滲みが抑制される。さらに、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、像面湾曲が良好に補正されている。従って、広角レンズ３０が高解像度となる。

また、広角レンズ３０では、第１レンズ３１に凹形状を備える負のパワーのレンズを配置し、第２レンズ３２に凸形状を備える正のパワーを有するレンズを配置したので、６５°以上の画角を備えるレンズ系の全長を４ｍｍ以下に抑えることができる。さらに、第４レンズ３４の像側レンズ面３４ｂを、変曲点を備える非球面としたので、広角レンズ３０からの射出光線の方向を制御することが容易となり、結像面３６に入射する主光線入射角度を小さく抑制することができる。また、本例では、各レンズのレンズ面を非球面としたので、広角レンズ３０が明るく構成される。さらに、４枚のレンズから広角レンズ１０を構成したので、５枚以上のレンズを備える撮像レンズと比較して、軽量化や製造コストの抑制を図ることが容易である。

（実施例４）
図７は実施例４の広角レンズの光線図である。図７に示すように、広角レンズ４０は、物体側から像側に向かって順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ４１、正のパワーを有する第２レンズ４２、負のパワーを有する第３レンズ４３、および正のパワーを有する第４レンズ４４からなる。第１レンズ４１と第２レンズ４２の間には絞り（不図示）が配置されている。第４レンズ４４の像側にはカバーガラス４５が配置されている。結像面４６はカバーガラス４５と間隔を開けた位置にある。

第１レンズ４１は、物体側レンズ面４１ａおよび像側レンズ面４１ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面４１ａは凸形状を備えており、像側レンズ面４１ｂは凹形状を備えている。物体側レンズ面４１ａは、凸形状をしているレンズ面部分の曲率半径が大きく、平面形状に近い。

第２レンズ４２は、物体側レンズ面４２ａおよび像側レンズ面４２ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面４２ａおよび像側レンズ面４２ｂは、それぞれ凸形状を備えている。

第３レンズ４３は、物体側レンズ面４３ａおよび像側レンズ面４３ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面４３ａは凹形状を備えており、像側レンズ面４３ｂは凸形状を備えている。

第４レンズ４４は、物体側レンズ面４４ａおよび像側レンズ面４４ｂのそれぞれが非球
面とされている。物体側レンズ面４４ａは光軸を含む中央部分に凸形状を備えている。像側レンズ面４４ｂは、変曲点を有しており、光軸を含む中央部分に凹形状を備えている。従って、像側レンズ面４４ｂは変曲点から内周側に向かって物体側に湾曲しており、変曲点から外周側に向かって物体側に湾曲している。

広角レンズ４０の開口数をＦｎｏ．、半画角をω、および、レンズ系の全長（第１レンズ４１の物体側レンズ面４１ａの物体側の端から結像面４６までの距離）をＬ、レンズ系のレンズ厚（第１レンズ４１の物体側レンズ面４１ａの物体側の端から第４レンズ４４の像側レンズ面４４ｂの像側の端までの距離）をＤとすると、これらの値は以下のとおりである。
Ｆｎｏ．＝２．８
ω＝８５．８°
Ｌ＝３．９３２ｍｍ
Ｄ＝２．８９５ｍｍ

また、全レンズ系の焦点距離をｆ、第１レンズ４１の焦点距離をｆ１、第２レンズ４２の焦点距離をｆ２、第３レンズ４３の焦点距離をｆ３、第４レンズ４４の焦点距離をｆ４とすると、これらの値は以下のとおりである。
f＝２．５６３
f１＝−１４．４５６
f２＝１．５９５
f３＝−２．０３２
f４＝３．６０７

ここで、本例の広角レンズ４０は、以下の条件式（１）〜（４）を満たす。
０．４≦ ｆ２／ｆ＝０．６２２ ≦０．７ ・・（１）
−１≦ ｆ２／ｆ３＝−０．７８５ ≦−０．２５ ・・（２）
１．０≦ Ｄ／ｆ＝１．１２９ ≦２．０ ・・（３）
−３０≦ ｆ１／ｆ＝−５．６４０ ≦−０．５ ・・（４）

広角レンズ４０は、条件式（１）〜（４）を満たすので、６５°以上の画角を確保しながら、レンズ系の全長を抑制し、バックフォーカスを確保することが容易である。また、軸上の色収差を抑制することができる。

また、広角レンズ４０は、以下の条件式（５）、（６）を満たす。
−１．４≦ ｆ３／ｆ＝−０．７９３ ≦−０．６ ・・（５）
１．３≦ Ｌ／ｆ＝１．５３４ ≦２．５ ・・（６）

広角レンズ４０は条件式（５）、（６）を満たすので、色収差を良好に補正できる。また、結像面４６に入射する主光線入射角度を小さくできる。さらに、バックフォーカスを確保しながらレンズ系の全長を抑制することが容易である。

以下の表４Ａは広角レンズ４０の各レンズ面のレンズデータを示す。表４Ａでは物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。本例では、各レンズの全てのレンズ面が非球面である。なお、９面および１０面はカバーガラス４５のガラス面であり、１１面は結像面４６である。曲率半径および間隔の単位はミリメートルである。

次に、表４Ｂ、表４Ｃは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表４Ｂ、表４Ｃにおいても物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。

（作用効果）
図８（ａ）〜（ｄ）は広角レンズ４０の縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図８（ａ）に示すように、広角レンズ４０によれば、軸上の色収差が良好に補正されている。また、図８（ｂ）に示すように、色の滲みが抑制される。さらに、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、像面湾曲が良好に補正されている。従って、広角レンズ４０が高解像度となる。

また、広角レンズ４０では、第１レンズ４１に凹形状を備える負のパワーのレンズを配置し、第２レンズ４２に凸形状を備える正のパワーを有するレンズを配置したので、６５°以上の画角を備えるレンズ系の全長を４．０ｍｍ以下に抑えることができる。さらに、第４レンズ４４の像側レンズ面４４ｂを、変曲点を備える非球面としたので、広角レンズ４０からの射出光線の方向を制御することが容易となり、結像面４６に入射する主光線入射角度を小さく抑制することができる。また、本例では、各レンズのレンズ面を非球面と
したので、広角レンズ４０が明るく構成される。さらに、４枚のレンズから広角レンズを構成したので、５枚以上のレンズを備える撮像レンズと比較して、軽量化や製造コストの抑制を図ることが容易である。

（実施例５）
図９は実施例５の広角レンズの光線図である。図９に示すように、広角レンズ５０は、物体側から像側に向かって順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ５１、正のパワーを有する第２レンズ５２、負のパワーを有する第３レンズ５３、および正のパワーを有する第４レンズ５４からなる。第１レンズ５１と第２レンズ５２の間には絞り（不図示）が配置されている。第４レンズ５４の像側にはカバーガラス５５が配置されている。結像面５６はカバーガラス５５と間隔を開けた位置にある。

第１レンズ５１は、物体側レンズ面５１ａおよび像側レンズ面５１ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面５１ａは凸形状を備えており、像側レンズ面５１ｂは凹形状を備えている。物体側レンズ面５１ａは、凸形状をしているレンズ面部分の曲率半径が大きく、平面形状に近い。

第２レンズ５２は、物体側レンズ面５２ａおよび像側レンズ面５２ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面５２ａおよび像側レンズ面５２ｂは、それぞれ凸形状を備えている。

第３レンズ５３は、物体側レンズ面５３ａおよび像側レンズ面５３ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面５３ａは凹形状を備えており、像側レンズ面５３ｂは凸形状を備えている。

第４レンズ５４は、物体側レンズ面５４ａおよび像側レンズ面５４ｂのそれぞれが非球面とされている。物体側レンズ面５４ａは光軸を含む中央部分に凸形状を備えている。像側レンズ面５４ｂは、変曲点を有しており、光軸を含む中央部分に凹形状を備えている。従って、像側レンズ面５４ｂは変曲点から内周側に向かって物体側に湾曲しており、変曲点から外周側に向かって物体側に湾曲している。

広角レンズ５０の開口数をＦｎｏ．、半画角をω、および、レンズ系の全長（第１レンズ５１の物体側レンズ面５１ａの物体側の端から結像面５６までの距離）をＬ、レンズ系のレンズ厚（第１レンズ５１の物体側レンズ面５１ａの物体側の端から第４レンズ５４の像側レンズ面５４ｂの像側の端までの距離）をＤとすると、これらの値は以下のとおりである。
Ｆｎｏ．＝２．８
ω＝８５．７°
Ｌ＝４．１０７ｍｍ
Ｄ＝３．０３１ｍｍ

また、全レンズ系の焦点距離をｆ、第１レンズ５１の焦点距離をｆ１、第２レンズ５２の焦点距離をｆ２、第３レンズ５３の焦点距離をｆ３、第４レンズ５４の焦点距離をｆ４とすると、これらの値は以下のとおりである。
f＝２．５６３
f１＝−６２．５８０
f２＝１．７１５
f３＝−１．８３２
f４＝３．０９１

ここで、本例の広角レンズ５０は、以下の条件式（１）〜（４）を満たす。
０．４≦ ｆ２／ｆ＝０．６６９ ≦０．７ ・・（１）
−１≦ ｆ２／ｆ３＝−０．９３６ ≦−０．２５ ・・（２）
１．０≦ Ｄ／ｆ＝１．１８２ ≦２．０ ・・（３）
−３０≦ ｆ１／ｆ＝−２４．４１７ ≦−０．５ ・・（４）

広角レンズ５０は、条件式（１）〜（４）を満たすので、６５°以上の画角を確保しながら、レンズ系の全長を抑制し、バックフォーカスを確保することが容易である。また、軸上の色収差を抑制することができる。

また、広角レンズ５０は、以下の条件式（５）、（６）を満たす。
−１．４≦ ｆ３／ｆ＝−０．７１５ ≦−０．６ ・・（５）
１．３≦ Ｌ／ｆ＝１．６０２ ≦２．５ ・・（６）

広角レンズ５０は条件式（５）、（６）を満たすので、色収差を良好に補正できる。また、結像面５６に入射する主光線入射角度を小さくできる。さらに、バックフォーカスを確保しながらレンズ系の全長を抑制することが容易である。

以下の表５Ａは広角レンズ５０の各レンズ面のレンズデータを示す。表５Ａでは物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。本例では、各レンズの全てのレンズ面が非球面である。なお、９面および１０面はカバーガラス５５のガラス面であり、１１面は結像面５６である。曲率半径および間隔の単位はミリメートルである。

次に、表５Ｂ、表５Ｃは非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表５Ｂ、表５Ｃにおいても物体側から数えた順番で各レンズ面を特定している。

（作用効果）
図１０（ａ）〜（ｄ）は広角レンズ５０の縦収差図、横収差図、像面湾曲図、歪曲収差図である。図１０（ａ）に示すように、広角レンズ５０によれば、軸上の色収差が良好に補正されている。また、図１０（ｂ）に示すように、色の滲みが抑制される。さらに、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように、像面湾曲が良好に補正されている。従って、広角レンズ５０が高解像度となる。

また、広角レンズ５０では、第１レンズ５１に凹形状を備える負のパワーのレンズを配置し、第２レンズ５２に凸形状を備える正のパワーを有するレンズを配置したので、６５°以上の画角を備えるレンズ系の全長を４．１ｍｍ程度に抑えることができる。さらに、第４レンズ５４の像側レンズ面５４ｂを、変曲点を備える非球面としたので、広角レンズ５０からの射出光線の方向を制御することが容易となり、結像面５６に入射する主光線入射角度を小さく抑制することができる。また、本例では、各レンズのレンズ面を非球面としたので、広角レンズ５０が明るく構成される。さらに、４枚のレンズから広角レンズを構成したので、５枚以上のレンズを備える撮像レンズと比較して、軽量化や製造コストの抑制を図ることが容易である。

（撮像装置）
図１１は本発明の広角レンズ１０を搭載する撮像装置１００の説明図である。図１１に示すように、撮像装置１００は広角レンズ１０の結像面１６（焦点位置）にセンサ面１０１ａを配置した撮像素子１０１を備えるものである。撮像素子１０１は、ＣＣＤセンサ或いはＣＭＯＳセンサである。

本例によれば、広角レンズ１０のレンズ系の全長Ｌが短いので、撮像装置１００を小型化することができる。さらに、広角レンズ１０から撮像素子１０１に入射する主光線入射角度が小さく抑えられるので、撮像装置１００における画質の劣化を抑制できる。すなわち、これらの撮像素子１０１ではセンサ面１０１ａに斜めから入射する光に対して感度が低下する特性を有するので、主光線入射角度が大きくなると画質の劣化を招いてしまうが、本例の広角レンズ１０によれば結像面に対する主光線入射角度を小さくすることができるので、センサ面への光線の入射角度に起因する画質の劣化を抑制できる。また、広角レンズ１０の解像度が高いので、撮像素子１０１として画素数の多い撮像素子１０１を採用することにより、撮像装置１００を高解像度のものとすることができる。なお、撮像装置１００には、広角レンズ２０〜５０を広角レンズ１０と同様に搭載することができ、この場合にも同様の効果を得ることができる。

なお、上記の例では、全てのレンズ面が非球面とされているが、第４レンズの像側レンズ面を含む少なくとも２つのレンズ面を非球面とすれば、広角レンズを明るく構成することが容易となる。

１０・２０・３０・４０・５０・・・広角レンズ
１１・２１・３１・４１・５１・・・第１レンズ
１２・２２・３２・４２・５２・・・第２レンズ
１３・２３・３３・４３・５３・・・第３レンズ
１４・２４・３４・４４・５４・・・第４レンズ
１４ｂ・２４ｂ・３４ｂ・４４ｂ・５４ｂ・・・第４レンズの物体側レンズ面
１５・２５・３５・４５・５５・・・カバーガラス
１６・２６・３６・４６・５６・・・結像面
１００・・・撮像装置
１０１・・・撮像素子
１０１ａ・・・撮像素子のセンサ面
Ｄ・・・レンズ系のレンズ厚
Ｌ・・・レンズ系の全長

Claims (7)

1. 物体側から像側に向かって順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ、正のパワーを有する第２レンズ、負のパワーを有する第３レンズおよび正のパワーを有する第４レンズからなり、
   前記第１レンズの像側レンズ面は、凹形状を備え、
   前記第２レンズの物体側レンズ面は、凸形状を備え、
   前記第４レンズの像側レンズ面は、変曲点を備える非球面であり、光軸を含む中央部分が凹形状をしており、
   前記第４レンズの像側レンズ面を含む少なくとも２つのレンズ面が非球面とされていることを特徴とする広角レンズ。
2. 請求項１において、
   レンズ系全体の焦点距離をｆ、前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたときに、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする広角レンズ。
   ０．４ ≦ ｆ２／ｆ ≦ ０．７ ・・（１）
3. 請求項１または２において、
   前記第３レンズの焦点距離をｆ３としたときに、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする広角レンズ。
   −１ ≦ ｆ２／ｆ３ ≦ −０．２５ ・・（２）
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
   前記第１レンズの物体側レンズ面の物体側の端から第４レンズの像側レンズ面の像側の端までの距離をＤとしたときに、以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする広角レンズ。
   １．０ ≦ Ｄ／ｆ ≦２．０ ・・（３）
5. 請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
   前記第１レンズの焦点距離をｆ１としたときに、以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする広角レンズ。
   −３０ ≦ ｆ１／ｆ ≦ −０．５ ・・（４）
6. 請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
   画角が６５°以上であることを特徴とする広角レンズ。
7. 請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載の広角レンズと、
   前記広角レンズの焦点位置に配置された撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。