(57)【要約】【課題】従来の広角レンズは、いずれも光学長が短く、かつバックフォーカスは可能な限り長く、かつ良好な画像が得られ、十分な明るさを有するという特性を有していない。つまり、色収差補正が十分でないこと、及び十分なコンパクト化を図ることが難しい。【解決手段】第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を具え、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成される。第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有する、レンズである。【選択図】図１
2011145665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を具え、
物体側から像側に向かって、前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、前記開口絞りS、及び前記第4レンズL4の順に配列されて構成され、
前記第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第3レンズL3及び前記第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、
少なくとも、前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3の両面が非球面とされている、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項２】
請求項1に記載の広角レンズであって、以下の条件を満たすことを特徴とする広角レンズ。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
ただし、
f：前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、及び前記第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離
D：物体側の入射面から結像面までの距離
である。
【請求項３】
請求項2に記載の広角レンズであって、更に、以下の条件を満たすことを特徴とする広角レンズ。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
ただし、
νd2：前記第2レンズの素材のアッベ数
νd3：前記第3レンズの素材のアッベ数
である。
【請求項４】
請求項3に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項５】
請求項4に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項６】
請求項4に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項７】
請求項4に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学樹脂を素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項８】
請求項4に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項９】
請求項4に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項１０】
請求項4に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項１１】
請求項1〜10のいずれか一項に記載の広角レンズは、撮像レンズであることを特徴とする広角レンズ。
【請求項１２】
広角レンズと、
当該広角レンズを介して受光した光学画像情報を、当該広角レンズの像側に配置された半導体チップを介して第1の電気信号に変換する第1の半導体装置と、を備え、
前記広角レンズは、
第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を含み、
物体側から像側に向かって、前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、前記開口絞りS、及び前記第4レンズL4の順に配列されて構成され、
前記第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第3レンズL3及び前記第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、
少なくとも、前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3のそれぞれの両面が非球面とされている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
更に、前記第1の半導体装置が出力する前記第1の電気信号が供給され、プログラムに従って前記第1の電気信号を処理して第2の電気信号を生成し、出力する第2の半導体装置を具える、ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
更に、前記第2の半導体装置が出力する前記第2の電気信号が供給され、前記第2の電気信号に基づいて、予め規定された制御を行う被制御装置を含む、ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。
【請求項１５】
請求項12〜14のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記広角レンズは撮像レンズである、ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は撮像レンズに関し、例えば、車載用カメラ（後方監視用、ドライビングレコーダー用等）、監視用カメラ、ドアホーン用カメラ、防犯用カメラ、携帯機器に搭載するカメラ、会議用カメラ、TVカメラ、内視鏡、医療用小型カプセル等の固体撮像素子（solid-state image sensor）を利用した撮像装置に用いて好適な広角レンズに関する。また、半導体である固体撮像素子を含む半導体装置、この半導体装置と関連する装置並びにシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の用途に供して好適な広角レンズは、従来から数多く提案されおり、例えば、複数枚の単レンズを組み合わせたレンズ系として構成された広角レンズが文献に開示されている。コンパクトな撮像装置を形成するためには装着される広角レンズもコンパクトであることが求められるので、組み合わせられる単レンズの数は少ない方が望ましい。しかしながら、組み合わせ枚数が少ないほど形成される画像の品質は低下するので、必要とされる組み合わせ枚数は必要とされる画像品質が勘案されて決められる。
【０００３】
ここで、広角レンズとは、標準レンズあるいは望遠レンズとよばれる撮像レンズに対して、より広い画角で与えられる撮像範囲をカバーする撮像レンズを意味する。一般に、広角レンズ、標準レンズ、望遠レンズという区分けは、画角等を基準とした厳密な定義が与えられているわけではなく絶対的な区分けではない。従って、ここで、広角レンズと表記される撮像レンズは、撮像可能範囲が広ければ広いほど望ましいとされる対象に搭載されることを意図して作製される撮像レンズであるということを意味するに過ぎない。
【０００４】
上述の撮像装置に装着される広角レンズにおいては、その光学長（optical length）が短い必要がある。すなわち、広角レンズを構成するに当たって、広角レンズの焦点距離に対する光学長の比を小さくする工夫が必要である。ここで、光学長とは、広角レンズの物体側（被写体側）の入射面から結像面（固体撮像素子の受光面）までの距離として定義される長さをいう。以後、焦点距離に対する光学長の比が小さい広角レンズを、コンパクトな広角レンズといい、コンパクトな広角レンズを実現することを、広角レンズをコンパクト化するということもある。携帯電話機を例にとると、少なくともこの光学長は、携帯電話機本体の厚みより短くなければならない。
【０００５】
また、広角レンズには、像の歪みが視覚を通じて意識されず、かつCCDイメージセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)等の受光面にマトリックス状に並んでいる光を検知する最小単位の素子（「画素」ともいう。）の集積密度から要請される十分な程度に小さく諸収差が補正されていることが当然に要請される。すなわち、広角レンズは、諸収差が良好に補正されている必要がある。以下、このように諸収差が良好に補正された画像を「良好な画像」ということもある。
【０００６】
以下に掲げるとおり、上述の小型の固体撮像素子を利用した撮像装置に用いて好適な広角レンズとして、例えば、次の第1〜第7の広角レンズが開示されている（特許文献1〜7参照）。
【０００７】
軽量でコンパクト化を図るという観点から組み合わせ枚数は4枚以内とすることが相当であると考えられる。以下に示す第1〜第7の広角レンズは、4枚の単レンズを組み合わせて構成された広角レンズである。
【０００８】
第1及び第2の広角レンズは、シェーディング現象を防ぐことが可能である広角レンズである。
【０００９】
撮像素子の受光面に対して入射する光線の入射角度が受光面に対して垂直から離れると、受光感度が低下し撮像素子に形成される画像の周辺部に近いほど暗くなるシェーディング現象を起こす。このシェーディング現象を防ぐためには、撮像素子の受光面に対して入射する光線が、画像の中心部から周辺部に至るまでほぼ垂直に近い角度で入射するようにすればよい。撮像素子の受光面の全面に対して、入射する光線の入射角度がほぼ垂直となるようにするためには、広角レンズの後ろ側焦点距離をできる限り長くするのが一つの方法である。すなわち、第1及び第2の広角レンズは、この方法によってシェーディング現象を防ぐことを可能とされた広角レンズである。
【００１０】
第1の広角レンズは、物体側より順に配置した負のパワーを持った1群レンズ及び正のパワーを持った2群レンズを有し、2群レンズは物体側に配置されている前群レンズと、反対側に配置されている後群レンズとを具えている。そして、前群レンズ、すなわち、物体側から2番目に配置されている第2レンズの素材のアッベ数が45未満に設定されている（特許文献1参照）。
【００１１】
ここで、広角レンズを構成する複数の単レンズを、物体側から順に第1レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズと表記するものとする。
【００１２】
第2の広角レンズは、負のパワーを持った1群レンズ及び正のパワーを持った2群レンズが物体側より順に配置されて構成されている。2群レンズは物体側に配置されている前レンズと、反対側に配置されている後レンズとから構成されている。1群レンズは、第1レンズと第2レンズとから構成されており、2群レンズの前レンズと後レンズとは、それぞれ1枚の非球面レンズから構成されている。そして前レンズ、すなわち第3レンズの素材のアッベ数が45未満に設定されている（特許文献2参照）。
【００１３】
第3の広角レンズは、シェーディング現象を防ぐことが可能である広角レンズであり、2群4枚のレンズで構成されており、物体側より受光素子の結像面に向かって第1レンズ群Iと第2レンズ群IIの順に配列されて構成されている。第1レンズ群Iは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカス形状の第1レンズと結像面側に小さな曲率面を向けた負のパワーを有する第2レンズからなっている（特許文献3参照）。すなわち、第3の広角レンズを構成する全4枚の単レンズのうち、物体側から2番目に配列された第2レンズは、結像面側に小さな曲率面を向けた負のパワーを有する単レンズである。
【００１４】
第4の広角レンズは、単レンズ4枚で構成される、固体撮像素子用光学系として良好な光学性能と広い全画角を有する広角レンズであり、物体側から順に物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の第1レンズと、両凹形状の第2レンズと、両凸形状の第3レンズと、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第4レンズとで構成されている（特許文献4参照）。両凹形状の第2レンズは、負の屈折力を有する単レンズである。
【００１５】
第5の広角レンズは、近赤外域における撮像を目的とする広角レンズであり、非球面レンズを1つおきにかつ正負相異なる屈折力を持つレンズの組合せとし、負の屈折力を持つ第2レンズおよび正の屈折力をもつ第4レンズを両面非球面レンズとすることにより、少ない数の非球面レンズを用いて、効率よく収差を補正することが可能とされている（特許文献5参照）。
【００１６】
第6の広角レンズは、バックフォーカスが長く形成されかつ小型化が図られた広角レンズであり、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の第1レンズと、負の屈折力を有する第2レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第3レンズと、絞りと、両凸形状の正の屈折力を有する第4レンズとから構成されている（特許文献6参照）。
【００１７】
第7の広角レンズは、シェーディング現象を防ぐことが可能である広角レンズであり、物体側より順に配置した負のパワーを持つ1群レンズ及び正のパワーを持つ2群レンズとで構成され、2群レンズは、絞りを挟み、物体側に配置されている前群レンズと、反対側に配置されている後群レンズとを具えている。また、1群レンズは第1レンズと第2レンズとで構成されている。第2レンズは、物体側から2番目に配列される単レンズであり、この第2レンズは負の屈折力を有するレンズとされている。更に、2群レンズを構成する前群レンズ、すなわち物体側から3番目に配列される単レンズの素材のアッベ数が45未満に設定されている（特許文献7参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開2002-244031号公報
【特許文献２】特開2007-264676号公報
【特許文献３】特開2005-227426号公報
【特許文献４】特開2006-292988号公報
【特許文献５】特開2007-094032号公報
【特許文献６】特開2008-242040号公報
【特許文献７】特開2009-080507号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
以上説明した様に、第1の広角レンズの第2レンズの素材のアッベ数が45未満に設定されており、第2の広角レンズの第3レンズの素材のアッベ数が45未満に設定されている。このことから、第1及び第2の広角レンズは、いずれも色収差の補正が十分でない。
【００２０】
第3〜第6の広角レンズは、いずれも全4枚の単レンズのうち、物体側から2番目に配列される第2レンズには、負のパワーを有する単レンズが使われている。このため、物体側から1番目に配列される第1レンズの有効口径を小さくすることが難しい。したがって、第3〜第6の広角レンズは、第1レンズの有効口径を大きくせざるを得ないことから、十分なコンパクト化を図ることが難しい。
【００２１】
第7の広角レンズは、全4枚の単レンズのうち、物体側から2番目に配列される第2レンズに負の屈折力を有するレンズが使われていることによって、物体側から1番目に配列される第1レンズの有効口径を小さくすることが難しい。したがって、第3〜第6の広角レンズと同様に、十分なコンパクト化を図ることが難しい。また、物体側から3番目に配列される単レンズの素材のアッベ数が45未満に設定されていることから、第1及び第2の広角レンズと同様に、第7の広角レンズも色収差の補正が十分ではない。
【００２２】
つまり、従来文献に開示されている広角レンズは、光学長が短く、かつバックフォーカスは可能な限り長く、かつ良好な画像が得られるという特性を有していない。
【００２３】
ここで、光学長が短いとは合成焦点距離に対する光学長の比が小さいことを意味する。バックフォーカスは可能な限り長くとは、焦点距離に対するバックフォーカスの比が可能な限り大きいことを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この発明による広角レンズは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を具え、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成される。第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズである。また、少なくとも、第2レンズL2及び第3レンズL3のそれぞれの両面が非球面とされていることを特徴とする。
【００２５】
また、この発明の広角レンズを搭載したシステムは、広角レンズと、当該広角レンズを介して受光した光学画像情報を、当該広角レンズの像側に配置された半導体チップを介して第1の電気信号に変換する第1の半導体装置と、を備え、広角レンズは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を含み、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成され、第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、第3レンズL3及び前記第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、少なくとも、前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3の両面が非球面とされている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本願発明によれば、光学長が短く、かつバックフォーカスは可能な限り長く、かつ良好な画像が得られる広角レンズが実現できる。例えば、レンズの明るさを示す指標の一つであるF数が2.8程度と明るい特性を有しつつ、4枚構成と少ないレンズ枚数で構成されるコンパクトな広角レンズが実現できる。従って、この発明の広角レンズを搭載することによって、コンパクトで高性能なシステム、例えば高性能なカメラ等を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施形態の広角レンズの断面図である。
【図２】実施例1-1の広角レンズの断面図である。
【図３】実施例1-1の広角レンズの色・球面収差図である。
【図４】実施例1-1の広角レンズの非点収差図である。
【図５】実施例1-1の広角レンズの歪曲収差図である。
【図６】実施例1-2の広角レンズの断面図である。
【図７】実施例1-2の広角レンズの色・球面収差図である。
【図８】実施例1-2の広角レンズの非点収差図である。
【図９】実施例1-2の広角レンズの歪曲収差である。
【図１０】実施例1-3の広角レンズの断面図である。
【図１１】実施例1-3の広角レンズの色・球面収差図である。
【図１２】実施例1-3の広角レンズの非点収差図である。
【図１３】実施例1-3の広角レンズの歪曲収差図である。
【図１４】実施例1-4の広角レンズの断面図である。
【図１５】実施例1-4の広角レンズの色・球面収差図である。
【図１６】実施例1-4の広角レンズの非点収差図である。
【図１７】実施例1-4の広角レンズの歪曲収差図である。
【図１８】この発明の実施形態の広角レンズを搭載した実施例2-1のシステムの概略的構成を示す模式的断面図である。
【図１９】この発明の実施形態の広角レンズを搭載した実施例2-2のシステムの概略的構成を示すブロック構成図である。
【図２０】この発明の実施形態の広角レンズを搭載した実施例2-3のシステムの概略的構成を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
この発明の課題を解決する技術思想の代表的な一例は、以下に示される。ただし、本願の請求内容はこの技術思想に限られず、本願の特許請求の範囲に記載の内容であることは言うまでもない。
【００２９】
広角レンズを構成する全4枚の単レンズのうち、物体側から2番目に配列される第2レンズを正の屈折力を有するレンズとすることによって、物体側から1番目に配列される第1レンズの有効口径を小さくすることが可能となり、効果的にコンパクト化が計られることを見出した。また、物体側から2番目に配列される第2レンズの素材のアッベ数と3番目に配列される第3レンズの素材のアッベ数との関係を適切に設定すれば、色収差補正を十分に行えることも見出した。
【００３０】
上述の理念に基づくこの発明の要旨によれば、以下の構成の広角レンズが提供される。
【００３１】
この実施形態による広角レンズは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を具え、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成される。第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズである。また、少なくとも、第2レンズL2及び第3レンズL3の両面が非球面とされている。
【００３２】
例えば、コンパクトな広角レンズを実現するため、以下の条件を満たすように構成することが好適である。すなわち、fを第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、及び第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離とし、Dを物体側の入射面から結像面までの距離として、次式(1)で与えられる条件を満たすように構成する。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
【００３３】
更に、良好な画像が得られる広角レンズを実現するため、以下の条件を満たすように構成することが好適である。すなわち、νd2を第2レンズの素材のアッベ数とし、νd3を第3レンズの素材のアッベ数として、次式(2)及び(3)で与えられる条件を満たすように構成する。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
【００３４】
広角レンズが装着される撮像装置が具える固体撮像素子から受ける熱によって、当該広角レンズを構成する単レンズが損傷を受けることを極力防ぐことが必要である場合は、第4レンズL4を、光学ガラスを素材として形成されるレンズとするのが好適である。
【００３５】
また、激しい暴風雨の中あるいは砂塵嵐の中等の過酷な状況下で使用することが想定される広角レンズにあっては、第１レンズL1を、光学ガラスを素材として形成されるレンズとするのが好適である。
【００３６】
しかしながら、第1レンズL1の耐損傷性、第4レンズL4の耐熱性が、広角レンズの用途において光学ガラスを以って構成しなければならないほど強く要請されないことも多い。この場合は、製造工程の簡略化、ひいては製造コストの低廉化を図る上で、第1レンズL1〜第4レンズL4の全てを、光学樹脂を素材として形成されるレンズとするのがよい。
【００３７】
第1レンズL1〜第4レンズL4を、光学樹脂を素材として形成する場合、第1レンズL1、第3レンズL3、及び第4レンズL4をシクロオレフィン系光学樹脂とし、第2レンズL2をポリカーボネート系光学樹脂とするのが良い。
【００３８】
以上説明した技術思想によって、光学長が短く、かつバックフォーカスは可能な限り長く、かつ良好な画像が得られ、十分な明るさを有する広角レンズが実現できる。例えば、4枚構成と少ないレンズ枚数で構成されるも、十分な明るさ特性（例えば、F数が2.8程度）を実現し、よって、コンパクトで高性能なカメラが実現できる。
【００３９】
第2レンズL2を、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズとすることによって、第1レンズL1の有効口径を小さくし、かつ光学長を短くすることが可能となることをシミュレーション及び試作を繰り返して確かめた。
【００４０】
また、光学長が短く、かつバックフォーカスは可能な限り長いコンパクトな広角レンズを実現するためには、上述したように、光学長に関する条件として、上述の式(1)を満たすように構成するのが好適であることを、シミュレーション及び試作を繰り返して確かめた。
【００４１】
上述の式(1)の下限を下回ると、第4レンズL4の像側面から撮像面までの距離として定義されるバックフォーカスを十分に確保するために、光学長を長くせざるを得なくなりコンパクト化が困難となる。また、上限を上回ると画角を広く取れなくなり、広角レンズとしての機能が損なわれる。監視用カメラあるいは車載用カメラに装着するレンズとしては、画角が広いことが重要であり、上限を上回るとこの要請に応えられなくなる。上限を上回ると、第4レンズL4の像側面から撮像面までの距離として定義されるバックフォーカスを十分に確保することが困難となる。
【００４２】
すなわち、f/Dの大きさが0.20の上限を超えなければ、第4レンズL4と固体撮像素子の結像面との間にカバーガラス、フィルター等の光学素子を挿入することが可能であり、また、f/Dの大きさが0.15を下回らなければ、緒収差を小さく抑えることが可能となり良好な画像を得ることが容易となる。
【００４３】
この発明の広角レンズは、上述したように、バックフォーカスが十分に確保されるので、撮像素子の受光面に対して入射する光線が、画像の中心部から周辺部に至るまでほぼ垂直に近い角度で入射する。したがって、上述のシェーディング現象の発生を防止することも可能である。
【００４４】
更に、以上説明した第2レンズL2を像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズとする条件、及び光学長に関する式(1)で与えられる条件下で、物体側から2番目に配列される第2レンズの素材のアッベ数と3番目に配列される第3レンズの素材のアッベ数との関係をどのように設定すれば、良好な画像が得られる広角レンズを構成できるかを、シミュレーション及び試作を繰り返して確かめた。
【００４５】
その結果、上述の式(2)及び(3)で与えられる条件を満たすことによって、良好な画像が得られる広角レンズを構成できることを見出した。
【００４６】
条件式(2)は第2レンズL2の素材のアッベ数がとるべき値の範囲を規定する条件式である。また、条件式(3)は第3レンズL3の素材のアッベ数がとるべき値の範囲を規定する条件式である。条件式(2)の条件の上限値である40を上回らない大きさのアッベ数をもつレンズ素材を使用して第2レンズL2を形成し、かつ条件式(3)の条件の下限値である50を下回らない大きさのアッベ数を持つレンズ素材を使用して第3レンズL3を形成することによって、波長の違いによる焦点位置のばらつき、すなわち軸上色収差を小さく抑えることが可能となり、良好な画像を得ることが容易となる。
【００４７】
なお、条件式(2)の下限値として示したアッベ数23及び条件式(3)の上限値として示したアッベ数85は、それぞれ現在（出願時）で商品として市場へ販売されており入手可能であるレンズ素材を念頭に決定した値である。
【００４８】
以下、図1〜図20を参照して、この発明の実施の形態例につき説明する。なお、レンズの断面を表す図は、この発明が理解できる程度に構成要素の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、以下に説明する数値的条件及びその他の条件は幾つかのベストモードを開示したにすぎず、よってこの発明はこの発明の実施の形態にのみ何等限定されるものではない。
【００４９】
[第１の実施の形態]
図1はこの発明の実施形態による広角レンズの構成図である。図1において定義されている面番号や面間隔等の記号は、図2、図6、図10、及び図14において共通して用いるものとする。図1においては、絞りの開口部を線分で示してある。これは、レンズ面から絞り面までの距離を定義するためには、絞り面と光軸との交点が明確に示されなければならないためである。また、実施例1-1〜実施例1-4の撮像レンズのそれぞれの光路図である、図2、図6、図10、及び図14においては、上記の図1とは逆に、絞りの開口部を開けて、開口部の端を始点とした半直線で光を遮断する絞りの本体を示してある。これは、主光線等の光線を記入するために、絞りの実態を反映させて、絞りの開口部を開けて示す必要があるためである。
【００５０】
図1、図2、図6、図10、及び図14に示すレンズ構成図において、物体側から数えて第1、第2、第3、及び第4番目に配置されるレンズを、それぞれ、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、及び第4レンズL4として、L1、L2、L3、及びL4で示す。結像面となる受光面を構成する固体撮像素子を10で表し、固体撮像素子とレンズ系とを隔てるカバーガラスをCGで表し、及び開口絞りをSで示す。開口絞りSは厚さを無視できるものとし、開口絞りSを構成する面はr7としてある。また、誤解の生じない範囲で、ri（i=1, 2, 3, …,11）を、光軸上における曲率半径（軸上曲率半径）の値を意味する変数として用いるほか、レンズやカバーガラスあるいは撮像面を識別する記号（例えばr1を第1レンズの物体側の面の意味に用いる等）としても用いる。
【００５１】
図1に示すri（i=1, 2, 3, …,11）及びdi（i=1, 2, 3, …,11）等のパラメータは、以下に示す表1-1、表2-1、表3-1、表4-1に具体的数値として与えてある。添え字iは、物体側から像側に向かって順に、各レンズの面番号あるいはレンズの厚みもしくはレンズ面間隔等に対応させて付したものである。
すなわち、
ri は i番目の面の軸上曲率半径、
di は i番目の面からi＋1番目の面までの距離、
ni は i番目の面とi＋1番目の面から成るレンズの素材の屈折率及び
νi は i番目の面とi＋1番目の面から成るレンズの素材のアッベ数
をそれぞれに示す。
【００５２】
また、開口絞りSの面r7、またカバーガラスの両面r10及びr11は、平面であるので、曲率半径∞と表示している。また、軸上曲率半径の値ri（i＝1, 2, 3, …,11）は、物体側に凸である場合を正の値、像側に凸である場合を負の値として示してある。
【００５３】
光学長Dは、d1〜d8までを加算して更にバックフォーカスbfを加えた値である。バックフォーカスbfは、光軸上での第4レンズL4の像側の面から撮像面までの距離である。ただし、バックフォーカスbfは、第4レンズL4と撮像面との間に挿入されるカバーガラスCGを取り外して計測するものとする。すなわち、カバーガラスを挿入した状態と挿入しない状態とで、第4レンズL4の像側の面から撮像面までの光学的距離（光路長:optical path length）を等しくするためには、幾何学的な距離（経路長：geometric length）を変えなければならない。すなわち、カバーガラスCGの屈折率が1より高いため、カバーガラスCGの存在する空間の光路長が経路長に比べて長くなるからである。どの程度長くなるかは、挿入するカバーガラスCGの屈折率と厚みで決まる。そこで、カバーガラスCGが存在するか否かにはかかわらない広角レンズ固有の値としてバックフォーカスbfを定義するために、カバーガラスを取り外して計測される値を用いることとした。
【００５４】
非球面データは、表1-2、表2-2、表3-2、及び表4-2のそれぞれの欄に面番号とともに示した。
【００５５】
この発明で使用される非球面は、次の式で与えられる。
Z ＝ ch2／[1+{1−(1+k)c2h2}＋1/2]＋A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12+A14h14+A16h16
ただし、
Z ： 面頂点に対する接平面からの深さ
c ： 面の近軸的曲率
h ： 光軸からの高さ
k ： 円錐定数
A4： 4次の非球面係数
A6： 6次の非球面係数
A8： 8次の非球面係数
A10： 10次の非球面係数
A12： 12次の非球面係数
A14： 14次の非球面係数
A16： 16次の非球面係数
表1-2、表2-2、表3-2、及び表4-2において、非球面係数を示す数値は指数表示で与えてあり、例えば「e-1」は、「10の-1乗」を意味する。広角レンズの焦点距離fは、1.0 mmに規格化してある。
【００５６】
以下、図2〜図17を参照してそれぞれ実施例1-1〜1-4の広角レンズについて説明する。図2、図6、図10、及び図14は、実施例1-1〜1-4の広角レンズのそれぞれの構成の概略図を示す図である。
【００５７】
図3、図7、図11及び図15に示すに示す色・球面収差曲線は、C線（波長656.3nmの光）、d線（波長587.6 nmの光）、e線（波長546.1 nmの光）、F線（波長486.1 nmの光）及びg線（波長435.8 nmの光）に対する収差値を示してある。屈折率は、d線（587.6 nmの光）における屈折率である。
【００５８】
図3、図7、図11及び図15では、縦軸の入射高hに対して、色・球面収差(mm単位)を横軸にとって示した。縦軸の入射高hは、F数に換算して示してある。F数が2.60の実施例1-1及び実施例1-3のレンズに対しては、縦軸の入射高h＝100％が、F＝2.60に対応し、F数が2.82の実施例1-2のレンズに対しては、縦軸の入射高h＝100％が、F＝2.82に対応し、F数が2.80の実施例1-4のレンズに対しては、縦軸の入射高h＝100％が、F＝2.80に対応する。
【００５９】
図4、図8、図12及び図16に示す非点収差曲線は、歪曲収差曲線と同様に、光軸からの距離に対して、非点収差(mm単位)を横軸にとって示し、メリジオナル面とサジタル面とにおける収差（mm単位）を表示した。
【００６０】
図5、図9、図13及び図17に示す歪曲収差曲線は、光軸からの距離（縦軸に像面内での光軸からの最大距離を100として百分率表示してある。）に対して、歪曲収差（横軸に正接条件の不満足量を百分率表示してある。）を示している。
【００６１】
【表１−１】
2011145665.tif 000003
【００６２】
【表１−２】
2011145665.tif 000004
【００６３】
【表２−１】
2011145665.tif 000005
【００６４】
【表２−２】
2011145665.tif 000006
【００６５】
【表３−１】
2011145665.tif 000007
【００６６】
【表３−２】
2011145665.tif 000008
【００６７】
【表４−１】
2011145665.tif 000009
【００６８】
【表４−２】
2011145665.tif 000010
【００６９】
以下に、実施例1-1〜1-4の広角レンズを構成する単レンズの構成素材を示す。
【００７０】
実施例1-1においては、第1レンズL1及び第3レンズL3のレンズ素材に、シクロオレフィン系プラスチックである合成樹脂アートン（アートンはJSR株式会社（JSR Corporation）の登録商標である。）を用いた。第2レンズL2のレンズ素材に、ポリカーボネート系プラスチックである合成樹脂SD1414（SD1414は帝人化成株式会社（Teijin Chemicals LTD.）の商品番号である。）を用いた。また、第4レンズL4のレンズ素材に、クラウンガラスであるBACD14（BACD14はHOYA株式会社（HOYA CORPORATION）の商品番号である。）を用いた。
【００７１】
実施例1-2においては、第1レンズL1及び第3レンズL3のレンズ素材に、シクロオレフィン系プラスチックである合成樹脂アートンを用いた。第2レンズL2のレンズ素材に、ポリカーボネート系プラスチックである合成樹脂SD1414を用いた。また、第4レンズL4のレンズ素材に、クラウンガラスであるS-PHM53（S-PHM53は、株式会社オハラ（OHARA INC.）の商品番号である。）を用いた。
【００７２】
実施例1-3においては、第1レンズL1のレンズ素材に、クラウンガラスであるBSC7（BSC7はHOYA株式会社の商品番号である。）を用いた。第2レンズL2のレンズ素材に、ポリカーボネート系プラスチックである合成樹脂SD1414を用いた。また、第3レンズL3のレンズ素材に、シクロオレフィン系プラスチックである合成樹脂アートンを用いた。第4レンズL4のレンズ素材に、クラウンガラスであるBACD14を用いた。
【００７３】
実施例1-4においては、第1レンズL1及び第3レンズL3のレンズ素材に、シクロオレフィン系プラスチックである合成樹脂アートンを用いた。第2レンズL2のレンズ素材に、ポリカーボネート系プラスチックである合成樹脂SD1414を用いた。第4レンズL4のレンズ素材に、シクロオレフィン系プラスチックである合成樹脂E48R（E48Rは、日本ゼオン株式社（ZEON CORPORATION）の商品番号である。）を用いた。
【００７４】
アートンのd線に対する屈折率は1.5120、アッベ数は57.00であり、SD1414のd線に対する屈折率は1.6110、アッベ数は26.00であり、BACD14のd線に対する屈折率は1.6030、アッベ数は60.70であり、S-PHM53のd線に対する屈折率は1.6030、アッベ数は65.44であり、BSC7のd線に対する屈折率は1.51633、アッベ数は64.14であり、E48Rのd線に対する屈折率は1.5300、アッベ数は56.00である。
【００７５】
第4レンズL4と固体撮像素子10との間には、カバーガラスCGが挿入されている。カバーガラスCGの素材は、d線に対する屈折率が1.51680、アッベ数が64.17である光学ガラスBK7（HOYA株式会社製）である。これらフィルターの存在も前提として、以下に説明する諸収差を計算してある。
【００７６】
＜実施例1-1＞
図2に実施例1-1の広角レンズの断面図を示す。図2に示すように、実施例1-1の広角レンズは、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成されている。
【００７７】
第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズである。また、第2レンズL2及び第3レンズL3の両面が非球面とされている。図2に示すように、実施例1-1の広角レンズは、焦点距離1.00 mmに対するバックフォーカスbfはカバーガラスCGを挿入した状態で1.981 mmと、十分な長さに確保できている。
【００７８】
開放F数は2.60であり、広角レンズとして十分に明るい広角レンズが実現されている。
【００７９】
実施例1-1の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図2に示すようにD＝6.062 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表1-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表1-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.96＝0.1678
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-1の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
【００８０】
図3に色・球面収差曲線（g線に対する収差曲線1-1、F線に対する収差曲線1-2、e線に対する収差曲線1-3、d線に対する収差曲線1-4及びC線に対する収差曲線1-5）を、図4に非点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線1-6及びサジタル面に対する収差曲線1-7）を、図5に歪曲収差曲線1-8を、それぞれグラフによって示してある。
【００８１】
図3の収差曲線の縦軸は、入射高h(F数)を示しており、最大がF2.60に対応する。縦軸は、光軸からの距離の何％であるかで示しており、横軸は、収差の大きさをmm単位で示している。また、図4〜図5の収差曲線収の縦軸は像高を示しており、100％、80％、60％、40％及び0％は、それぞれ、1.07 mm、0.856 mm、0.642 mm及び0.428 mm及び0 mmに対応している。
【００８２】
色・球面収差は、入射高hの75％ においてC線に対する収差曲線1-5の絶対値が0.0467 mmと最大になっており、収差の絶対値が0.0467 mm以内に収まっている。
【００８３】
非点収差は、像高40％（像高0.428 mm）位置においてメリジオナル面における収差曲線1-6の絶対値が0.0378 mmと最大になっており、また、像高1.07 mm以下の範囲で収差の絶対値が0.0378 mm以内に収まっている。
【００８４】
歪曲収差は、像高100％（像高1.07 mm）位置において収差曲線1-8の絶対値が98.1753％と最大になっており、像高1.07 mm以下の範囲で収差の絶対値が98.1753％以内に収まっている。
【００８５】
＜実施例1-2＞
図6に実施例1-2の広角レンズの断面図を示す。図6に示すように、実施例1-2の広角レンズは、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成されている。
【００８６】
第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズである。また、第1レンズL1の物体側面、第2レンズL2及び第3レンズL3の両面が非球面とされている。図6に示すように、実施例1-2の広角レンズは、焦点距離1.00 mmに対するバックフォーカスbfはカバーガラスCGを挿入した状態で1.978 mmと、十分な長さに確保できている。
【００８７】
開放F数は2.82であり、広角レンズとして十分に明るい広角レンズが実現されている。
【００８８】
実施例1-2の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.049 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表2-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表2-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.95＝0.1681
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
【００８９】
図7に色・球面収差曲線（g線に対する収差曲線2-1、F線に対する収差曲線2-2、e線に対する収差曲線2-3、d線に対する収差曲線2-4及びC線に対する収差曲線2-5）を、図8に非点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線2-6及びサジタル面に対する収差曲線2-7）を、図9に歪曲収差曲線2-8を、それぞれグラフによって示してある。
【００９０】
図7の収差曲線の縦軸は、入射高h(F数)を示しており、最大がF2.82に対応する。縦軸は、光軸からの距離の何％であるかで示しており、横軸は、収差の大きさをmm単位で示している。また、図8〜図9の収差曲線収の縦軸は像高を示しており、100％、80％、60％、40％及び0％は、それぞれ、1.07 mm、0.856 mm、0.642 mm及び0.428 mm及び0 mmに対応している。
【００９１】
色・球面収差は、入射高hの100％ においてC線に対する収差曲線2-5の絶対値が0.0460 mmと最大になっており、収差の絶対値が0.0460 mm以内に収まっている。
【００９２】
非点収差は、像高40％（像高0.428 mm）位置においてメリジオナル面における収差曲線2-6の絶対値が0.0351 mmと最大になっており、また、像高1.07 mm以下の範囲で収差の絶対値が0.0351 mm以内に収まっている。
【００９３】
歪曲収差は、像高100％（像高1.07 mm）位置において曲線2-8の絶対値が96.6152％と最大になっており、像高1.07 mm以下の範囲で収差の絶対値が96.6152％以内に収まっている。
【００９４】
＜実施例1-3＞
図10に実施例1-3の広角レンズの断面図を示す。図10に示すように、実施例1-3の広角レンズは、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成されている。
【００９５】
第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズである。また、第1レンズL1の物体側面、第2レンズL2及び第3レンズL3の両面が非球面とされている。図10に示すように、実施例1-3の広角レンズは、焦点距離1.00 mmに対するバックフォーカスbfはカバーガラスCGを挿入した状態で1.983 mmと、十分な長さに確保できている。
【００９６】
開放F数は2.60であり、広角レンズとして十分に明るい広角レンズが実現されている。
【００９７】
実施例1-3の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.070 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表3-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表3-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.97＝0.1675
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
【００９８】
図11に色・球面収差曲線（g線に対する収差曲線3-1、F線に対する収差曲線3-2、e線に対する収差曲線3-3、d線に対する収差曲線3-4及びC線に対する収差曲線3-5）を、図12に非点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線3-6及びサジタル面に対する収差曲線3-7）を、図13に歪曲収差曲線3-8を、それぞれグラフによって示してある。
【００９９】
図11の収差曲線の縦軸は、入射高h(F数)を示しており、最大がF2.60に対応する。縦軸は、光軸からの距離の何％であるかで示しており、横軸は、収差の大きさをmm単位で示している。また、図12〜図13の収差曲線収の縦軸は像高を示しており、100％、80％、60％、40％及び0％は、それぞれ、1.07 mm、0.856 mm、0.642 mm及び0.428 mm及び0 mmに対応している。
【０１００】
色・球面収差は、入射高hの100％ においてC線に対する収差曲線3-5の絶対値が0.0469 mmと最大になっており、収差の絶対値が0.0469 mm以内に収まっている。
【０１０１】
非点収差は、像高40％（像高0.428 mm）位置においてメリジオナル面における収差曲線3-6の絶対値が0.0364 mmと最大になっており、また、像高1.07 mm以下の範囲で収差の絶対値が0.0364 mm以内に収まっている。
【０１０２】
歪曲収差は、像高100％（像高1.07 mm）位置において収差の絶対値が97.6268％と最大になっており、像高1.07 mm以下の範囲で曲線3-8の絶対値が97.6268％以内に収まっている。
【０１０３】
＜実施例1-4＞
図14に実施例1-4の広角レンズの断面図を示す。図14に示すように、実施例1-4の広角レンズは、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成されている。
【０１０４】
第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズである。また、第1レンズL1の物体側面、第2レンズL2及び第3レンズL3の両面が非球面とされている。図14に示すように、実施例1-4の広角レンズは、焦点距離1.00 mmに対するバックフォーカスbfはカバーガラスCGを挿入した状態で1.972 mmと、十分な長さに確保できている。
【０１０５】
開放F数は2.80であり、広角レンズとして十分に明るい広角レンズが実現されている。
【０１０６】
実施例1-4の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.023 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表4-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表4-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.93＝0.1686
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
【０１０７】
図15に色・球面収差曲線（g線に対する収差曲線4-1、F線に対する収差曲線4-2、e線に対する収差曲線4-3、d線に対する収差曲線4-4及びC線に対する収差曲線4-5）を、図16に非点収差曲線（メリジオナル面に対する収差曲線4-6及びサジタル面に対する収差曲線4-7）を、図17に歪曲収差曲線4-8を、それぞれグラフによって示してある。
【０１０８】
図15の収差曲線の縦軸は、入射高h(F数)を示しており、最大がF2.80に対応する。縦軸は、光軸からの距離の何％であるかで示しており、横軸は、収差の大きさをmm単位で示している。また、図16〜図17の収差曲線収の縦軸は像高を示しており、100％、80％、60％、40％及び0％は、それぞれ、1.07 mm、0.856 mm、0.642 mm及び0.428 mm及び0 mmに対応している。
【０１０９】
色・球面収差は、入射高hの100％ においてg線に対する収差曲線4-1の絶対値が0.0598 mmと最大になっており、収差の絶対値が0.0598 mm以内に収まっている。
【０１１０】
非点収差は、像高70％（像高0.749 mm）位置においてメリジオナル面における収差曲線4-6の絶対値が0.0148 mmと最大になっており、また、像高1.07 mm以下の範囲で収差の絶対値が0.0148 mm以内に収まっている。
【０１１１】
歪曲収差は、像高100％（像高1.07 mm）位置において収差の絶対値が92.2224％と最大になっており、像高1.07 mm以下の範囲で収差曲線4-8の絶対値が92.2224％以内に収まっている。
【０１１２】
＜実施例の広角レンズの特性＞
以上説明した様に、実施例1-1〜1-4のいずれの広角レンズにおいても、CCDやCMOS等を撮像素子として用いる小型カメラに搭載するレンズに必要とされる性能が確保されていることが、試作を通じて明らかとなった。
【０１１３】
広角レンズの各構成レンズが条件式(1)〜(3)を満たすように設計することで、諸収差が良好に補正され、かつ広角レンズの焦点距離に対する光学長が短く、しかも十分なバックフォーカスが確保された広角レンズが得られる。
【０１１４】
なお、上述した実施例において、第1レンズL1、第3レンズL3、及び第4レンズL4をシクロオレフィン系光学樹脂とし、第2レンズL2をポリカーボネート系光学樹脂という光学樹脂素材を用いたが、これ以外の光学樹脂素材はもとより、光学樹脂素材でなくとも、例えば、モールドガラス等でも、実施例等で説明した諸条件を満たす素材であればこの発明の広角レンズの構成単レンズの素材として利用できる。
【０１１５】
因みに、携帯電話機等において、第4レンズL4と固体撮像素子の受光面との間には、実施例に示したようなカバーガラスCGの他、赤外線カットフィルター等が挿入されるが、現在（出願時）の技術ではこの第4レンズL4と固体撮像素子の受光面との間隔を0.95 mm以上確保されていれば、これらの素子を挿入することができる。また、現状の携帯電話機等に広角レンズを搭載するには、その光学長は5 mm以内であることが望ましいとされているが、上述の実施例1-1〜1-4のいずれの広角レンズもこの条件を満足している。
【０１１６】
例えば、この発明の実施例1-1に開示した広角レンズによれば、広角レンズの焦点距離を1.00 mmに規格化した上で、光学長Dは、D=6.062 mmとなっているので、光学長5 mmであれば、広角レンズの焦点距離は、0.8389 mmに対応する。また、広角レンズの焦点距離を1.00 mmに規格化した上で、バックフォーカスbfは、bf＝1.981 mmとなっているので、広角レンズの焦点距離が0.8389 mmである場合は、1.6611 mmとなり、第4レンズL4と固体撮像素子の受光面との間隔を1.6611 mm以上確保できることを意味している。
【０１１７】
実施例1-1〜1-3の広角レンズは、第4レンズL4が光学ガラスを素材として形成されているので、広角レンズが装着される撮像装置が具える固体撮像素子から受ける熱によって、当該広角レンズを構成する単レンズが損傷を受けることを極力防ぐことが必要である場合に好適な広角レンズである。
【０１１８】
また、実施例1-3の広角レンズは、第１レンズL1が光学ガラスを素材として形成されているので、激しい暴風雨の中あるいは砂塵嵐の中等の過酷な状況下で使用することが想定される場合に好適な広角レンズでもある。
【０１１９】
更に、実施例1-4の広角レンズは、第1レンズL1の耐損傷性及び第4レンズL4の耐熱性が上述のような特殊な場合ほど要請されない場合に好適な広角レンズであり、簡略な製造工程で製造可能であって製造コストの低廉化を図ることが可能な広角レンズである。この発明のレンズは、例えば4枚構成と少ないレンズ枚数で構成されるも、良好な色収差補正等の特性を向上させることができる。よって、前述のように様々なアプリケーションに利用できる広角レンズを提供できる。
【０１２０】
以上、本発明の好ましい広角レンズの実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の請求の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【０１２１】
例えば、少なくとも一つの課題を解決する本願の技術的な特徴は、少なくとも4枚のレンズを構成要件とすればよく、4枚のレンズからのみなる構成要件（構造）でないことは容易に理解できる。
【０１２２】
[第２の実施形態]
この発明の広角レンズは、例えば、以下に示すシステムに搭載することが可能である。
【０１２３】
＜実施例2-1＞
図18を参照して、この発明の実施形態の広角レンズを搭載した実施例2-1のシステムについて説明する。
【０１２４】
図18は、上述した実施例1-1〜1-4の何れかの広角レンズを介して受光した光学画像情報を、当該広角レンズの像側に配置された半導体チップを介して第1の電気信号に変換する第1の半導体装置を具えて構成されるシステムの一例である、カメラモジュールを概略的に示す模式的断面図である。
【０１２５】
図18に示すカメラモジュールは、ガラス基板110及びイメージセンサチップ120を有するイメージセンサパッケージ100と、イメージセンサパッケージ100が実装されるプリント回路基板200と、イメージセンサパッケージ100の上に貼り付けられるレンズハウジング300とを具えている。
【０１２６】
イメージセンサチップ120は、広角レンズを介して受光した光学画像情報を、第1の電気信号に変換して外部に出力する。イメージセンサパッケージ100は、イメージセンサチップ120の外側のガラス基板110に形成された金属配線と接続されるように設けられたソルダボールなどの接続端子114を備えている。また、ガラス基板110の他方の側の上には特定の波長帯の光を通過または遮断するためにIRカットオフフィルタ130がコーティングされている。尚、接続端子114は、ガラス基板110を介さずにイメージセンサチップ120に接続する構造でもよい。
【０１２７】
プリント回路基板200には、導電パターンが印刷されており、接続端子114を介してイメージセンサチップ120と電気的に接続され、外部からの駆動電圧及び電流をイメージセンサチップ120に供給する。一方、イメージセンサチップ120から出力された第1の電気信号が、プリント回路基板200に供給される。尚、プリント回路基板200には、第1の電気信号が供給され、プログラムに従って前記第1の電気信号を処理して第2の電気信号を生成し、プリント回路基板200の出力端子へ出力する第2の半導体装置が搭載される。プリント回路基板200の出力端子は、被制御装置の入力端子に接続する。被制御装置は、第2の電気信号を基に、電気的または機械的な制御を行う機能を有する。
【０１２８】
レンズ載置部330は、所定の領域から内側に向かって水平に突出されたレンズ保持部331と、レンズハウジング300の上側から内側に向かって水平に突出されたレンズ固定部332と、を具えている。
【０１２９】
水平部310の内側には、延長部320から離れて下向きに突出された突出部340がさらに設けられ突出部340の配置により、突出部340と延長部320との間及びガラス基板110と水平部310との間に所定の隙間ができ、その隙間に接着剤350が塗布される。
【０１３０】
以上説明した様に、実施例2-1のシステムは、上述した実施例1-1〜1-4の何れかの広角レンズとして広角レンズ360を具え、広角レンズ360を介して受光した光学画像情報を、当広角レンズ360の像側に配置された半導体チップであるイメージセンサチップ120を介して第1の電気信号に変換して出力するプリント回路基板200を第1の半導体装置として具えるシステムとなっている。
【０１３１】
上述の広角レンズを適用して好適なカメラモジュールとして、例えば、特開2010-141865号公報にイメージセンサーカメラモジュールがある。また、図18に示すカメラモジュールあるいはこれに類似のカメラモジュールを、内視鏡あるいは医療用カプセルの構成部品として利用しても好適である。図18に示すカメラモジュールあるいはこれに類似のカメラモジュールを搭載して好適である内視鏡としては、例えば、特表2008-532574号公報、特開2010-188153号公報、特開2009-178568号公報等に開示された内視鏡がある。また、医療用カプセルとしては、例えば、特開2009-61282号公報に開示された医療用カプセルがある。
【０１３２】
＜実施例2-2＞
実施例2-2のシステムは、上述の実施例2-1のシステムから出力された第1電気信号をプログラムに従って処理して第2の電気信号を出力する第2の半導体装置を具えるシステムである。
【０１３３】
このようなシステムを適用して好適な例として、例えば、特開2010-170317号公報に開示されている車両監視装置に組み込まれて使用される車両監視モジュールがある。図19に実施例2-2のシステムの一例として取り上げる車両監視モジュールの概略的ブロック構成図を示す。
【０１３４】
図19を参照して、車両監視モジュールの構成及びその動作を説明する。車両監視モジュールは、情報取得部20、判断部22、特定情報生成部24を具えている。情報取得部20に、例えばこの発明の実施形態の広角レンズを搭載した上述の実施例2-1のシステムを利用する。
【０１３５】
ここで、車両監視モジュールにおける監視項目は、例えば、盗難監視、車上荒らし監視、居眠り防止、不穏動作監視、前方危険防止（車、人）、標識認識、ヘッドライト（上下）、白線認識、前方危険認識、前方車発進認識、発進前危険防止、バック時危険防止、停止時ドア後方監視、追い越し危険防止である。
【０１３６】
実施例2-1のシステムを利用して情報取得部を構成すると、この実施例2-1のシステムで車内外の動画像が撮像される。
【０１３７】
実施例2-1のシステムは、撮像した画像データを第1の電気信号21として判断部22へ送出するように構成する。判断部22は、プログラムに従って、入力される情報が反映された第1の電気信号21の解析を行い、予め定めた基準の状態との差異に基づいて、運転者等の乗員に対して報知をする必要があるか否かの判断を行う。
【０１３８】
画像データは、ピクセル解析されることで、エッジ検出、動き検出等を行い、動画像内の特異な画像を抽出する。特異な画像とは、例えば、コントラストが周囲と極端に異なる路上に付された白線や、他の画像とは明らかに移動速度が異なる人物等である。
【０１３９】
判断部22の判断結果は、第2の電気信号23として生成されて特定情報生成部24に送出される。特定情報生成部24は、上述の判断部22からの判断結果に関する情報に基づいて、特定情報としてテキスト情報25を生成する。生成された特定情報25は、例えば、通信回線を介してメイン制御部（図示を省略してある。）へ送出される。
【０１４０】
以上説明した様に、実施例2-2のシステムは、第1の電気信号21を、プログラムに従って処理して第2の電気信号23を出力する判断部22及び特定情報生成部24を構成する第2の半導体装置26を具えるシステムとなっている。
【０１４１】
上述の車両監視モジュールあるいはこれに類似のモジュールとしては、例えば、特開2010-228740号公報に開示された運転操作支援装置にも使われている。この運転操作支援装置では、ステレオカメラが車室内前方に設けられ、このステレオカメラが車両前方の画像を撮影し、車両前方の障害物，車両と障害物間の距離，道路、道路境界等の車両の外界環境情報を検出し、検出結果がマイクロプロセッサに入力される。ここでは、ステレオカメラが実施例2-1のシステムの役割を果たし、マイクロプロセッサが実施例2-2のシステムの役割を果たしている。
【０１４２】
また、上述の車両監視モジュールあるいはこれに類似のモジュールとしては、例えば、特開2010-18625号公報に開示されたドライバ状態監視装置、及び衝突制御システムにも使われている。このドライバ状態監視装置では、ドライバの脇見状態若しくは眼の開閉状態の少なくとも一方の情報を取得するカメラ制御手段と、障害物検出手段で検出された情報を用いて障害物までの衝突予測時間を演算すると共に、前記衝突予測時間が所定の閾値以下となる場合においてのみ、前記カメラ制御手段に作動開始の信号を送信するドライバサポート制御手段とが具えられている。ここでは、カメラ制御手段が実施例2-1のシステムの役割を果たし、ドライバサポート制御手段が実施例2-2のシステムの役割を果たしている。
【０１４３】
＜実施例2-3＞
実施例2-3のシステムは、上述の実施例2-2のシステムから出力された第2電気信号に基づいて、事前に規定された機械的な制御を行う被制御装置を含んで構成されるシステムである。
【０１４４】
このようなシステムを適用して好適な例として、上述の実施例2-2のシステムと同様に、例えば、特開2010-170317号公報に開示されている車両監視装置に組み込まれて使用されるメイン制御部と警報発生部とから成るシステムがある。図20に実施例2-2のシステムの一例として取り上げる車両監視装置に組み込まれて使用されるメイン制御部と警報発生部とから成るシステムの概略的ブロック構成図を示す。
【０１４５】
図20を参照して、車両監視装置に組み込まれて使用されるメイン制御部と警報発生部とから成るシステムの構成及びその動作について説明する。
【０１４６】
メイン制御部28には、警報発生部30が接続されている。メイン制御部28では車両監視モジュールから特定情報25を受け取って、警報発生部30の動作を制御する。場合によっては車両監視モジュールを複数設け、メイン制御部28が複数の車両監視モジュールからそれぞれ出力される特定情報を受け取る構成とすることもできる。
【０１４７】
メイン制御部28では車両監視モジュールから第2の電気信号である特定情報25を受け取って警報発生部30に事前に規定された制御を行う。被制御装置は、この場合、警報発生部30であり、音あるいは光を以って警報を発する他、運転者に対して振動を与えるといった機械的な制御を実行する機能を具えた装置としてもよい。
【０１４８】
また、特開2006-182234号公報に開示されている車載カメラシステム、特開2007-081636号公報に開示されている防犯映像管理装置、あるいは特開2006-149409号公報に開示されている遊技機監視装置も、実施例2-3のシステムの基本構成要素を具えて構成されている。従って、これらのシステムあるいは装置が具えるカメラの撮像レンズとしてこの発明の広角レンズは好適に利用することができる。
【０１４９】
本願においては、特開2006-149409号公報、特開2006-182234号公報、特開2007-081636号公報、特表2008-532574号公報（US2008255416）、特開2009-178568号公報（US7144401）、特開2009-061282号公報、特開2010-170317号公報、特開2010-186251号公報、特開2010-188153号公報（US7344545）、及び特開2010-228740号公報が、それぞれ開示する内容をもって、本願の明細書に取り込むものとする。尚、対応する米国特許公報がある場合、または後に公開された場合において、それらを取り込むものとする。
【符号の説明】
【０１５０】
CG：カバーガラス
S：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
ri：i番目の面の軸上曲率半径
di：i番目の面からi＋1番目の面までの距離
10：固体撮像素子
20：情報取得部
22：判断部
24：特定情報生成部
26：第2の半導体装置
28：メイン制御部
30：警報発生部
100：イメージセンサパッケージ
110：ガラス基板
114：接続端子
120：イメージセンサチップ
130：Rカットオフフィルタ
200：プリント回路基板（第1の半導体装置）
300：レンズハウジング
310：水平部
320：延長部
330：レンズ載置部
331：レンズ保持部
332：レンズ固定部
340：突出部
350：接着剤
360：広角レンズ
【図１】
2011145665.tif 000011
【図２】
2011145665.tif 000012
【図３】
2011145665.tif 000013
【図４】
2011145665.tif 000014
【図５】
2011145665.tif 000015
【図６】
2011145665.tif 000016
【図７】
2011145665.tif 000017
【図８】
2011145665.tif 000018
【図９】
2011145665.tif 000019
【図１０】
2011145665.tif 000020
【図１１】
2011145665.tif 000021
【図１２】
2011145665.tif 000022
【図１３】
2011145665.tif 000023
【図１４】
2011145665.tif 000024
【図１５】
2011145665.tif 000025
【図１６】
2011145665.tif 000026
【図１７】
2011145665.tif 000027
【図１８】
2011145665.tif 000028
【図１９】
2011145665.tif 000029
【図２０】
2011145665.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月16日(2011.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4から成り、
物体側から像側に向かって、前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、前記開口絞りS、及び前記第4レンズL4の順に配列されて構成され、
前記第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第3レンズL3及び前記第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、
少なくとも、前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3の両面が非球面とされており、
以下の条件を満たすことを特徴とする広角レンズ。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
ただし、
νd2：前記第2レンズの素材のアッベ数
νd3：前記第3レンズの素材のアッベ数
である。
【請求項２】
請求項1に記載の広角レンズであって、更に以下の条件を満たすことを特徴とする広角レンズ。
0.15≦ f/D ≦0.20          （3）
ただし、
f：前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、及び前記第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離
D：物体側の入射面から結像面までの距離
である。
【請求項３】
請求項1又は2に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項４】
請求項3に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項５】
請求項3に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項６】
請求項3に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学樹脂を素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項７】
請求項3に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項８】
請求項3に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項９】
請求項3に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項１０】
請求項1〜9のいずれか一項に記載の広角レンズは、撮像レンズであることを特徴とする広角レンズ。
【請求項１１】
広角レンズと、
当該広角レンズを介して受光した光学画像情報を、当該広角レンズの像側に配置された半導体チップを介して第1の電気信号に変換する第1の半導体装置と、を備え、
前記広角レンズは、
第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4から成り、
物体側から像側に向かって、前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、前記開口絞りS、及び前記第4レンズL4の順に配列されて構成され、
前記第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第3レンズL3及び前記第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、
少なくとも、前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3のそれぞれの両面が非球面とされており、
以下の条件を満たすことを特徴とするシステム。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
ただし、
νd2：前記第2レンズの素材のアッベ数
νd3：前記第3レンズの素材のアッベ数
である。
【請求項１２】
請求項11に記載のシステムであって、
前記広角レンズが、更に以下の条件を満たすことを特徴とするシステム。
0.15≦ f/D ≦0.20          （3）
ただし、
f：前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、及び前記第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離
D：物体側の入射面から結像面までの距離
である。
【請求項１３】
請求項11又は12に記載のシステムであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズである
ことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
更に、前記第1の半導体装置が出力する前記第1の電気信号が供給され、プログラムに従って前記第1の電気信号を処理して第2の電気信号を生成し、出力する第2の半導体装置を具える、ことを特徴とする請求項11〜13のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
更に、前記第2の半導体装置が出力する前記第2の電気信号が供給され、前記第2の電気信号に基づいて、予め規定された制御を行う被制御装置を含む、ことを特徴とする請求項14に記載のシステム。
【請求項１６】
請求項11〜15のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記広角レンズは撮像レンズである、ことを特徴とするシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
つまり、従来文献に開示されている広角レンズは、光学長が短く、かつバックフォーカスは可能な限り長く、かつ良好な画像が得られるという特性を有していない。そこで、本願は、更なる色収差の補正及び更なる広角レンズのコンパクト化の少なくとも一つを課題とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
この発明による広角レンズは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を具え、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成される。第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズである。また、少なくとも、第2レンズL2及び第3レンズL3のそれぞれの両面が非球面とされており、以下の条件を満たすことを特徴とする。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
ただし、νd2は前記第2レンズの素材のアッベ数、νd3は前記第3レンズの素材のアッベ数である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、この発明の広角レンズを搭載したシステムは、広角レンズと、当該広角レンズを介して受光した光学画像情報を、当該広角レンズの像側に配置された半導体チップを介して第1の電気信号に変換する第1の半導体装置と、を備え、広角レンズは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を含み、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成され、第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、第3レンズL3及び前記第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、少なくとも、前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3の両面が非球面とされており、以下の条件を満たすことを特徴とする。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
ただし、νd2は前記第2レンズの素材のアッベ数、νd3は前記第3レンズの素材のアッベ数である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
上述のように第2レンズの素材のアッベ数及び第3レンズの素材のアッベ数等を限定することによって、本願発明の広角レンズは、光学長が短く、かつバックフォーカスは可能な限り長く、かつ良好な画像が得られる広角レンズが実現できる。例えば、レンズの明るさを示す指標の一つであるF数が2.8程度と明るい特性を有しつつ、4枚構成と少ないレンズ枚数で構成されるコンパクトな広角レンズが実現できる。従って、この発明の広角レンズを搭載することによって、コンパクトで高性能なシステム、例えば高性能なカメラ等を実現できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
良好な画像が得られる広角レンズを実現するため、以下の条件を満たすように構成することが好適である。すなわち、νd2を第2レンズの素材のアッベ数とし、νd3を第3レンズの素材のアッベ数として、次式(1)及び(2)で与えられる条件を満たすように構成する。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
コンパクトな広角レンズを実現するため、以下の条件を満たすように構成することが好適である。すなわち、fを第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、及び第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離とし、Dを物体側の入射面から結像面までの距離として、次式(3)で与えられる条件を満たすように構成する。
0.15≦ f/D ≦0.20          （3）
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
実施例1-1の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図2に示すようにD＝6.062 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表1-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表1-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.96＝0.1678
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-1の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
0.15≦ f/D ≦0.20          （3）
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
実施例1-2の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.049 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表2-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表2-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.95＝0.1681
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
0.15≦ f/D ≦0.20          （3）
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
実施例1-3の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.070 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表3-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表3-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.97＝0.1675
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
0.15≦ f/D ≦0.20          （3）
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
実施例1-4の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.023 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表4-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表4-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.93＝0.1686
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
23 ≦ νd2 ≦ 40            （1）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （2）
0.15≦ f/D ≦0.20           （3）
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月1日(2011.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を備え、
物体側から像側に向かって、前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、前記開口絞りS、及び前記第4レンズL4の順に配列されて構成され、
前記第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第3レンズL3及び前記第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、
少なくとも、前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3の両面が非球面とされており、
以下の条件を満たすことを特徴とする広角レンズ。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
ただし、
f：前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、及び前記第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離
D：物体側の入射面から結像面までの距離
νd2：前記第2レンズの素材のアッベ数
νd3：前記第3レンズの素材のアッベ数
である。
【請求項２】
請求項1に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項３】
請求項2に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項４】
請求項2に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項５】
請求項2に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学樹脂を素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項６】
請求項2に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項７】
請求項2に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、クラウンガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項８】
請求項2に記載の広角レンズであって、
前記第1レンズL1は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、ポリカーボネート系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、シクロオレフィン系プラスチックを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とする広角レンズ。
【請求項９】
請求項1〜8のいずれか一項に記載の広角レンズは、撮像レンズであることを特徴とする広角レンズ。
【請求項１０】
広角レンズと、
当該広角レンズを介して受光した光学画像情報を、当該広角レンズの像側に配置された半導体チップを介して第1の電気信号に変換する第1の半導体装置と、を備え、
前記広角レンズは、
第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を備え、
物体側から像側に向かって、前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、前記開口絞りS、及び前記第4レンズL4の順に配列されて構成され、
前記第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、
前記第3レンズL3及び前記第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、
少なくとも、前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3のそれぞれの両面が非球面とされており、
以下の条件を満たすことを特徴とするシステム。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
ただし、
f：前記第1レンズL1、前記第2レンズL2、前記第3レンズL3、及び前記第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離
D：物体側の入射面から結像面までの距離
νd2：前記第2レンズの素材のアッベ数
νd3：前記第3レンズの素材のアッベ数
である。
【請求項１１】
請求項10に記載のシステムであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2及び前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスまたは光学樹脂を素材として形成されたレンズである
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項11に記載のシステムであって、
前記第1レンズL1は、光学ガラスを素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学ガラスを素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項11に記載のシステムであって、
前記第1レンズL1は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第2レンズL2は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第3レンズL3は、光学樹脂を素材として形成されたレンズであり、
前記第4レンズL4は、光学樹脂を素材として形成されたレンズである、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
更に、前記第1の半導体装置が出力する前記第1の電気信号が供給され、プログラムに従って前記第1の電気信号を処理して第2の電気信号を生成し、出力する第2の半導体装置を具える、ことを特徴とする請求項10〜13のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
更に、前記第2の半導体装置が出力する前記第2の電気信号が供給され、前記第2の電気信号に基づいて、予め規定された制御を行う被制御装置を含む、ことを特徴とする請求項14に記載のシステム。
【請求項１６】
請求項10〜15のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記広角レンズは撮像レンズである、ことを特徴とするシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
この発明による広角レンズは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を具え、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成される。第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズである。また、少なくとも、第2レンズL2及び第3レンズL3のそれぞれの両面が非球面とされており、以下の条件を満たすことを特徴とする。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
ただし、fは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、及び第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離であり、Dは、物体側の入射面から結像面までの距離であり、νd2は第2レンズの素材のアッベ数、νd3は第3レンズの素材のアッベ数である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、この発明の広角レンズを搭載したシステムは、広角レンズと、当該広角レンズを介して受光した光学画像情報を、当該広角レンズの像側に配置された半導体チップを介して第1の電気信号に変換する第1の半導体装置と、を具え、広角レンズは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4を含み、物体側から像側に向かって、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、開口絞りS、及び第4レンズL4の順に配列されて構成され、第1レンズL1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、第2レンズL2は、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、第3レンズL3及び第4レンズL4は、正の屈折力を有するレンズであり、少なくとも、第2レンズL2及び第3レンズL3の両面が非球面とされており、以下の条件を満たすことを特徴とする。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
ただし、fは、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、及び第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離であり、Dは、物体側の入射面から結像面までの距離であり、νd2は第2レンズの素材のアッベ数、νd3は第3レンズの素材のアッベ数である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
上述のように4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離と物体側の入射面から結像面までの距離とを限定、及び第2レンズの素材のアッベ数及び第3レンズの素材のアッベ数等を限定することによって、本願発明の広角レンズは、光学長が短く、かつバックフォーカスは可能な限り長く、かつ良好な画像が得られる広角レンズが実現できる。例えば、レンズの明るさを示す指標の一つであるF数が2.8程度と明るい特性を有しつつ、4枚構成と少ないレンズ枚数で構成されるコンパクトな広角レンズが実現できる。従って、この発明の広角レンズを搭載することによって、コンパクトで高性能なシステム、例えば高性能なカメラ等を実現できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
コンパクトな広角レンズを実現するため、以下の条件を満たすように構成することが好適である。すなわち、fを第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、及び第4レンズL4の4枚のレンズによって与えられる合成焦点距離とし、Dを物体側の入射面から結像面までの距離として、次式(1)で与えられる条件を満たすように構成する。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
更に、良好な画像が得られる広角レンズを実現するため、以下の条件を満たすように構成することが好適である。すなわち、νd2を第2レンズの素材のアッベ数とし、νd3を第3レンズの素材のアッベ数として、次式(2)及び(3)で与えられる条件を満たすように構成する。
23 ≦νd2≦ 40            （2）
85 ≧νd3≧ 50            （3）
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
実施例1-1の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図2に示すようにD＝6.062 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表1-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表1-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.96＝0.1678
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-1の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
実施例1-2の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.049 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表2-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表2-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.95＝0.1681
（2） νd2＝26.0
（3） νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
実施例1-3の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.070 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表3-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表3-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.97＝0.1675
（2）νd2＝26.0
（3）νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
実施例1-4の広角レンズの特徴は以下のとおりである。
（A）合成焦点距離は1.00 mmである。
（B）光学長Dは、図6に示すようにD＝6.023 mmである。
（C）第2レンズL2のアッベ数νd2は表4-1に示すように、νd2＝ν3＝26.0である。
（D）第3レンズL3のアッベ数νd3は表4-1に示すように、νd3＝ν5＝57.0である。
よって、
（1） f/D＝1.00/5.93＝0.1686
（2）νd2＝26.0
（3）νd3＝57.0
となるので、実施例1-2の広角レンズは、以下の条件式(1)〜(3)のいずれをも満たしている。
0.15≦ f/D ≦0.20          （1）
23 ≦ νd2 ≦ 40            （2）
85 ≧ νd3 ≧ 50            （3）