JP2012068355A - 撮像光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学系の全長が短縮可能であり、最終レンズ面有効径を小さくしたときの諸収差を良好に補正したレンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、絞り、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力の第２レンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを備え、条件式「０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．８」を満足することを特徴としている。ここで、ｄ５は第２レンズと第３レンズの間の光軸上の空気間隔、ｄ６は第３レンズの厚さ、である。
【選択図】図１
【解決手段】物体側より順に、絞り、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力の第２レンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを備え、条件式「０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．８」を満足することを特徴としている。ここで、ｄ５は第２レンズと第３レンズの間の光軸上の空気間隔、ｄ６は第３レンズの厚さ、である。
【選択図】図１
Description
本発明は、撮像光学系及びそれを有する撮像装置に関するものである。
近年、携帯電話や携帯端末機、あるいはノートパソコン等の薄型化に伴い、光学系の光軸方向の長さを極限まで薄型化したカメラモジュールが求められている。この要求に応えるために、非球面レンズ２〜３枚程度で構成された短焦点の光学系が数多く提案されている。
また、近年、撮像素子の技術進歩と市場のニーズの高まりから、小型でありながら高画素、広角、低価格のカメラモジュールが求められている。結像性能を高めながら、光学系全長の短縮を図った光学系として、レンズ枚数を４枚としたものが提案されている。
例えば、特許文献１の撮影レンズ及び特許文献２の撮像レンズは、レンズを４枚使用し、小型でありながら高画素化に対する解像度を高めるために色収差を良好に補正している。
例えば、特許文献１の撮影レンズ及び特許文献２の撮像レンズは、レンズを４枚使用し、小型でありながら高画素化に対する解像度を高めるために色収差を良好に補正している。
しかしながら、従来の構成において更に光軸方向の全長短縮を行った場合、諸収差の影響、特にコマ収差の影響が大きくなり高解像力を満足できなくなる。また、小型化のために最終レンズ面の有効径を小さくした場合においても、諸収差の影響、特にコマ収差の影響が大きくなり高解像力を満足できなくなる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学系の全長を短縮し、最終レンズ面有効径を小さくしたときであっても、諸収差を良好に補正した撮像光学系及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撮像光学系は、物体側より順に、絞り、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力の第２レンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを備え、次の条件式（１）を満足することを特徴としている。
０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．８ （１）
ここで、
ｄ５は第２レンズと第３レンズの間の光軸上の空気間隔、
ｄ６は第３レンズの厚さ、
である。
０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．８ （１）
ここで、
ｄ５は第２レンズと第３レンズの間の光軸上の空気間隔、
ｄ６は第３レンズの厚さ、
である。
本発明の撮像光学系においては、次の条件式（２）を満足することが好ましい。
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜３ （２）
ここで、
ｒ６は第３レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ７は第３レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜３ （２）
ここで、
ｒ６は第３レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ７は第３レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
本発明の撮像光学系においては、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．５０ （３）
ここで、
ＢＦはレンズ最終面から近軸像面までの距離、
ＴＴＬは撮像光学系の光学全長、
である。
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．５０ （３）
ここで、
ＢＦはレンズ最終面から近軸像面までの距離、
ＴＴＬは撮像光学系の光学全長、
である。
本発明の撮像光学系においては、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
４０°＜θ＜６０° （４）
ここで、
θはレンズの有効径内における光軸に垂直な線と最終レンズの像側面の接線との成す角の最大値である。
４０°＜θ＜６０° （４）
ここで、
θはレンズの有効径内における光軸に垂直な線と最終レンズの像側面の接線との成す角の最大値である。
本発明の撮像光学系においては、次の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．２９＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５）
ここで、
ΣｄＬは第１レンズから第４レンズまでのレンズ総厚、
ｆは撮像光学系の焦点距離、
である。
０．２９＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５）
ここで、
ΣｄＬは第１レンズから第４レンズまでのレンズ総厚、
ｆは撮像光学系の焦点距離、
である。
本発明の撮像光学系においては、第２レンズは、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであることが好ましい。
本発明の撮像光学系においては、次の条件式（６）を満足することが好ましい。
１＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．８ （６）
ここで、
ｒ４は第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ５は第２レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
１＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．８ （６）
ここで、
ｒ４は第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ５は第２レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
本発明の撮像光学系においては、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
−０．７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．１ （７）
ここで、
ｒ２は第１レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ３は第１レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
−０．７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．１ （７）
ここで、
ｒ２は第１レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ３は第１レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
本発明の撮像光学系においては、次の条件式（８）を満足することが好ましい。
０．１ ＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜ ０．７５ （８）
ここで、
ｒ８は第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ９は第４レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
０．１ ＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜ ０．７５ （８）
ここで、
ｒ８は第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ９は第４レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
本発明の撮像光学系においては、次の条件式（９）を満足することが好ましい。
０．６＜ｆ１／ｆ＜０．６７ （９）
ここで、
ｆ１は第１レンズの焦点距離、
ｆは撮像光学系の全系の焦点距離、
である。
０．６＜ｆ１／ｆ＜０．６７ （９）
ここで、
ｆ１は第１レンズの焦点距離、
ｆは撮像光学系の全系の焦点距離、
である。
本発明の撮像光学系においては、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、及び第４レンズは樹脂により形成されていることが好ましい。
本発明の撮像装置は、上述のいずれかの撮像光学系と、撮像面を有する電子撮像素子と、を備え、撮像光学系はオートフォーカス機構を一体化したことを特徴としている。
本発明の撮像装置は、撮像光学系と電子撮像素子を一体化したことを特徴としている。
本発明にかかる撮像光学系及びそれを用いた撮像装置は、光学系の全長が短縮可能であり、最終レンズ面有効径を小さくしたときであっても、諸収差を良好に補正することができる、という効果を奏する。
まず、実施例の説明に先立ち、本実施形態の結像光学系の作用効果について説明する。
本実施形態の撮像光学系は、物体側より順に、絞り、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力の第２レンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを備え、次の条件式（１）を満足することを特徴としている。
０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．８ （１）
ここで、
ｄ５は第２レンズと第３レンズの間の光軸上の空気間隔、
ｄ６は第３レンズの厚さ、
である。
本実施形態の撮像光学系は、物体側より順に、絞り、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力の第２レンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを備え、次の条件式（１）を満足することを特徴としている。
０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．８ （１）
ここで、
ｄ５は第２レンズと第３レンズの間の光軸上の空気間隔、
ｄ６は第３レンズの厚さ、
である。
本実施形態の撮像光学系では、最も物体側に絞りを配置することで、射出瞳を像面から離すことができる。その結果、撮像素子周辺部に入射する軸外主光線の角度が小さくなるため、撮像素子周辺部の周辺光量低下を回避することが可能となる。
また、レンズ構成においては主点の位置を光学系の物体側に配置する（位置させる）ことで、焦点距離に対して全長を十分に小さくすることが可能となるので、全長短縮が実現できる。
また、レンズ構成においては主点の位置を光学系の物体側に配置する（位置させる）ことで、焦点距離に対して全長を十分に小さくすることが可能となるので、全長短縮が実現できる。
条件式（１）は、第２レンズと第３レンズの関係について規定している。条件式（１）を満足することにより、高次の像面湾曲、歪曲収差、及びコマ収差を良好に補正できる。
条件式（１）の下限を下回ると、第２レンズと第３レンズでの軸外光束の光線高の差が小さくなるので、第３レンズで収差補正を十分に行なうことが困難となる。特に、第３レンズは高次の像面湾曲や歪曲収差の補正を担っているため、これらの収差補正が困難になってしまう。
条件式（１）の上限を上回ると第２レンズと第３レンズの間が広がることで軸外光束の光線高の差が大きくなるが、光束が細くなった状態で第３レンズに入射するため、コマ収差の補正が困難になる。
条件式（１）の下限を下回ると、第２レンズと第３レンズでの軸外光束の光線高の差が小さくなるので、第３レンズで収差補正を十分に行なうことが困難となる。特に、第３レンズは高次の像面湾曲や歪曲収差の補正を担っているため、これらの収差補正が困難になってしまう。
条件式（１）の上限を上回ると第２レンズと第３レンズの間が広がることで軸外光束の光線高の差が大きくなるが、光束が細くなった状態で第３レンズに入射するため、コマ収差の補正が困難になる。
さらに、条件式（１）に代えて以下の条件式（１’）を満足すると良い。
０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．７ （１’）
さらに、条件式（１）に代えて以下の条件式（１”）を満足するとなお良い。
０．６１＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．６８ （１”）
０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．７ （１’）
さらに、条件式（１）に代えて以下の条件式（１”）を満足するとなお良い。
０．６１＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．６８ （１”）
本実施形態の撮像光学系は、次の条件式（２）を満足することが好ましい。
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜３ （２）
ここで、
ｒ６は第３レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ７は第３レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜３ （２）
ここで、
ｒ６は第３レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ７は第３レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
条件式（２）を満足することで、第３レンズの物体側及び像側の面への光線の入射角度を小さく抑えることができるので、コマ収差を良好に補正できる。さらに、光学系のテレセントリック性を保ちつつ短縮化を実現できる。
条件式（２）の上限値を上回った場合、第３レンズの物体側及び像側の近軸曲率半径が大きくなりすぎる。この場合、軸外光束の第３レンズの物体側及び像側の面に対する軸外光線の入射角が大きくなるため、コマ収差補正が困難になる。
条件式（２）の下限値を下回った場合、第３レンズの像側の近軸曲率半径が小さくなりすぎることで、第３レンズからの軸外光線の射出角が小さくなる。このため、光学系の全長の短縮化とテレセントリック性の確保との両立が困難になる。
条件式（２）の上限値を上回った場合、第３レンズの物体側及び像側の近軸曲率半径が大きくなりすぎる。この場合、軸外光束の第３レンズの物体側及び像側の面に対する軸外光線の入射角が大きくなるため、コマ収差補正が困難になる。
条件式（２）の下限値を下回った場合、第３レンズの像側の近軸曲率半径が小さくなりすぎることで、第３レンズからの軸外光線の射出角が小さくなる。このため、光学系の全長の短縮化とテレセントリック性の確保との両立が困難になる。
さらに、条件式（２）に代えて以下の条件式（２’）を満足すると良い。
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜２．８ （２’）
さらに、条件式（２）に代えて以下の条件式（２”）を満足するとなお良い。
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜２．６ （２”）
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜２．８ （２’）
さらに、条件式（２）に代えて以下の条件式（２”）を満足するとなお良い。
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜２．６ （２”）
本実施形態の撮像光学系は、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．５０ （３）
ここで、
ＢＦはレンズ最終面から近軸像面での距離、
ＴＴＬは撮像光学系の光学全長、
である。
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．５０ （３）
ここで、
ＢＦはレンズ最終面から近軸像面での距離、
ＴＴＬは撮像光学系の光学全長、
である。
条件式（３）を満足することで、最終レンズ面の有効径を小さくした際に、センサへ入射する軸外主光線の入射角度を抑えることができるので、周辺光量の低下を回避できる。
条件式（３）の下限値を下回った場合、センサへ入射する軸外主光線の入射角度が大きくなるので周辺光量が低下してしまう。
条件式（３）の上限値を上回った場合、ＢＦ（バックフォーカス）が長くなる。このため、センサへ入射する軸外主光線の入射角度は小さくなるが、光学系全長の短縮化が難しくなる。なお、ＢＦ、ＴＴＬは空気換算した長さ（距離）ではなく、実際の（物理的な）長さである。
条件式（３）の下限値を下回った場合、センサへ入射する軸外主光線の入射角度が大きくなるので周辺光量が低下してしまう。
条件式（３）の上限値を上回った場合、ＢＦ（バックフォーカス）が長くなる。このため、センサへ入射する軸外主光線の入射角度は小さくなるが、光学系全長の短縮化が難しくなる。なお、ＢＦ、ＴＴＬは空気換算した長さ（距離）ではなく、実際の（物理的な）長さである。
さらに、条件式（３）に代えて以下の条件式（３’）を満足すると良い。
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．４５ （３’）
さらに、条件式（３）に代えて以下の条件式（３”）を満足するとなお良い。
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．４ （３”）
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．４５ （３’）
さらに、条件式（３）に代えて以下の条件式（３”）を満足するとなお良い。
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．４ （３”）
本実施形態の撮像光学系は、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
４０°＜θ＜６０° （４）
ここで、
θはレンズの有効径内における光軸に垂直な線と最終レンズの像側面の接線との成す角の最大値である。
４０°＜θ＜６０° （４）
ここで、
θはレンズの有効径内における光軸に垂直な線と最終レンズの像側面の接線との成す角の最大値である。
条件式（４）を満足することで、最終レンズ面の有効径を小さくした際に、センサへ入射する軸外主光線の入射角度を抑え、周辺光量の低下を回避できる。
条件式（４）の下限値を下回った場合、有効径を小さくした際にセンサへ入射する軸外主光線の入射角度を抑えることが困難になる。
条件式（４）の上限値を上回るとセンサへ入射する軸外主光線の入射角度は小さくなるが、レンズ製造が困難になる。
条件式（４）の下限値を下回った場合、有効径を小さくした際にセンサへ入射する軸外主光線の入射角度を抑えることが困難になる。
条件式（４）の上限値を上回るとセンサへ入射する軸外主光線の入射角度は小さくなるが、レンズ製造が困難になる。
さらに、条件式（４）に代えて以下の条件式（４’）を満足すると良い。
４２°＜θ＜５８° （４’）
さらに、条件式（４）に代えて以下の条件式（４”）を満足するとなお良い。
４２°＜θ＜５６° （４”）
４２°＜θ＜５８° （４’）
さらに、条件式（４）に代えて以下の条件式（４”）を満足するとなお良い。
４２°＜θ＜５６° （４”）
本実施形態の撮像光学系は、次の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．２９＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５）
ここで、
ΣｄＬは第１レンズから第４レンズまでのレンズ総厚、
ｆは撮像光学系の焦点距離、
である。
０．２９＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５）
ここで、
ΣｄＬは第１レンズから第４レンズまでのレンズ総厚、
ｆは撮像光学系の焦点距離、
である。
条件式（５）を満足することで、レンズの厚みを適切な薄さにして空気間隔を広く取ることができる。この場合、レンズの面形状に自由度を与えることができるので、収差を抑えながら光学系の短縮化を実現できる。
条件式（５）の下限値を下回ってしまうと、レンズの厚みが薄くなりすぎことから、面形状を変えても収差補正の効果を得ることが困難になる。さらに、レンズの製造も困難になる。
条件式（５）の上限値を上回ってしまうと、レンズの厚みが厚くなるので、面形状を大きく変えなくても比較的良好に収差補正を行えるようになるが、全長が伸びてしまうため光学系の短縮化が難しくなる。
条件式（５）の下限値を下回ってしまうと、レンズの厚みが薄くなりすぎことから、面形状を変えても収差補正の効果を得ることが困難になる。さらに、レンズの製造も困難になる。
条件式（５）の上限値を上回ってしまうと、レンズの厚みが厚くなるので、面形状を大きく変えなくても比較的良好に収差補正を行えるようになるが、全長が伸びてしまうため光学系の短縮化が難しくなる。
さらに、条件式（５）に代えて以下の条件式（５’）を満足すると良い。
０．３５＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５’）
さらに、条件式（５）に代えて以下の条件式（５”）を満足するとなお良い。
０．３９＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５”）
０．３５＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５’）
さらに、条件式（５）に代えて以下の条件式（５”）を満足するとなお良い。
０．３９＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５”）
本実施形態の撮像光学系において、第２レンズは、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであることが好ましい。
第２レンズを像側に凹面を向けたメニスカス形状にすることで、軸外光線の射出角度が大きくなる。そのため、それぞれの像高での光線を分離させることができるので、コマ収差や像面湾曲などの軸外収差を良好に補正することができる。
第２レンズを像側に凹面を向けたメニスカス形状にすることで、軸外光線の射出角度が大きくなる。そのため、それぞれの像高での光線を分離させることができるので、コマ収差や像面湾曲などの軸外収差を良好に補正することができる。
本実施形態の撮像光学系は、次の条件式（６）を満足することが好ましい。
１＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．８ （６）
ここで、
ｒ４は第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ５は第２レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
１＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．８ （６）
ここで、
ｒ４は第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ５は第２レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
条件式（６）は第２レンズの形状に関する式である
条件式（６）の上限値を上回ると、第２レンズの像側の面の近軸曲率半径が大きくなるので、第２レンズから射出する軸外光線の射出角度が小さくなる。その結果、コマ収差の補正が困難になる。
条件式（６）の下限値を下回ると、第２レンズの像側の面の近軸曲率半径が小さくなるので、第２レンズから射出する軸外光線の射出角度が大きくなる。その結果、光学系の短縮化とテレセントリック性の確保との両立が困難になる。
条件式（６）の上限値を上回ると、第２レンズの像側の面の近軸曲率半径が大きくなるので、第２レンズから射出する軸外光線の射出角度が小さくなる。その結果、コマ収差の補正が困難になる。
条件式（６）の下限値を下回ると、第２レンズの像側の面の近軸曲率半径が小さくなるので、第２レンズから射出する軸外光線の射出角度が大きくなる。その結果、光学系の短縮化とテレセントリック性の確保との両立が困難になる。
さらに、条件式（６）に代えて以下の条件式（６’）を満足すると良い。
１．２＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．７５ （６’）
さらに、条件式（６）に代えて以下の条件式（６”）を満足するとなお良い。
１．３＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．７ （６”）
１．２＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．７５ （６’）
さらに、条件式（６）に代えて以下の条件式（６”）を満足するとなお良い。
１．３＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．７ （６”）
本実施形態の撮像光学系は、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
−０．７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．１ （７）
ここで、
ｒ２は第１レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ３は第１レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
−０．７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．１ （７）
ここで、
ｒ２は第１レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ３は第１レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
条件式（７）は第１レンズの形状に関する式である。
条件式（７）の下限値を下回ると、第１レンズの物体側の近軸曲率半径が小さくなる。この場合、第１レンズの物体側の面へ入射する軸外光線の入射角度は大きくなるので、コマ収差の補正が困難になる。
条件式（７）の上限値を上回ると、第１レンズの物体側の近軸曲率半径が大きくなる。この場合、逆に像側の近軸曲率半径が小さくなることで、光学系全体に主点の位置を物体側に寄せることが難しくなる。結果的に光学系全体の短縮化が困難になる。
条件式（７）の下限値を下回ると、第１レンズの物体側の近軸曲率半径が小さくなる。この場合、第１レンズの物体側の面へ入射する軸外光線の入射角度は大きくなるので、コマ収差の補正が困難になる。
条件式（７）の上限値を上回ると、第１レンズの物体側の近軸曲率半径が大きくなる。この場合、逆に像側の近軸曲率半径が小さくなることで、光学系全体に主点の位置を物体側に寄せることが難しくなる。結果的に光学系全体の短縮化が困難になる。
さらに、条件式（７）に代えて以下の条件式（７’）を満足すると良い。
−０．７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．２ （７’）
さらに、条件式（７）に代えて以下の条件式（７”）を満足するとなお良い。
−０．６７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．４ （７”）
−０．７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．２ （７’）
さらに、条件式（７）に代えて以下の条件式（７”）を満足するとなお良い。
−０．６７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．４ （７”）
本実施形態の撮像光学系は、次の条件式（８）を満足することが好ましい。
０．１＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜０．７５ （８）
ここで、
ｒ８は第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ９は第４レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
０．１＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜０．７５ （８）
ここで、
ｒ８は第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ９は第４レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。
条件式（８）を満足することで、第４レンズ像側の面からの軸外光線の射出角度を抑え、周辺光量低下を回避できる。
条件式（８）の上限値を上回った場合、第４レンズの物体側の近軸曲率半径が大きくなりすぎる。すると、第４レンズの物体側に入射する軸外光線の入射角度が大きくなるので、コマ収差が発生しやすくなってしまう。この場合、最終レンズ面（第４レンズの像側レンズ面）の有効径を小さくすると、この面でのコマ収差の補正が困難になるので、高性能を維持することができない。
条件式（８）の下限値を下回った場合、第４レンズの物体側の負の近軸曲率半径が小さくなりすぎることで、第４レンズの主点の位置が物体側によってしまう。そのため、光学系全体の短縮化が困難になる。
条件式（８）の上限値を上回った場合、第４レンズの物体側の近軸曲率半径が大きくなりすぎる。すると、第４レンズの物体側に入射する軸外光線の入射角度が大きくなるので、コマ収差が発生しやすくなってしまう。この場合、最終レンズ面（第４レンズの像側レンズ面）の有効径を小さくすると、この面でのコマ収差の補正が困難になるので、高性能を維持することができない。
条件式（８）の下限値を下回った場合、第４レンズの物体側の負の近軸曲率半径が小さくなりすぎることで、第４レンズの主点の位置が物体側によってしまう。そのため、光学系全体の短縮化が困難になる。
さらに、条件式（８）に代えて以下の条件式（８’）を満足すると良い。
０．１＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜０．６５ （８’）
さらに、条件式（８）に代えて以下の条件式（８”）を満足するとなお良い。
０．２＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜０．６ （８”）
０．１＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜０．６５ （８’）
さらに、条件式（８）に代えて以下の条件式（８”）を満足するとなお良い。
０．２＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜０．６ （８”）
本実施形態の撮像光学系は、次の条件式（９）を満足することが好ましい。
０．６＜ｆ１／ｆ＜０．６７ （９）
ここで、
ｆ１は第１レンズの焦点距離、
ｆは撮像光学系の全系の焦点距離、
である。
０．６＜ｆ１／ｆ＜０．６７ （９）
ここで、
ｆ１は第１レンズの焦点距離、
ｆは撮像光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式（９）を満足することで、撮像光学系の全長を短くし、良好な収差補正をすることができる。
条件式（９）の上限値を上回った場合、第１レンズの屈折力は強くなってしまう。この場合、諸収差、特にマージナル光線高が高いために球面収差の劣化が顕著になる。また全体の屈折力が第１レンズに集中するため、第１レンズの製造誤差感度は大きくなる。よって、上限値を上回るのは好ましくない。
条件式（９）の下限値を下回った場合第１レンズの屈折力は弱くなってしまう。この場合、主点の位置を光学系の物体側に配置するのが困難になるため、全長の短縮が困難になってしまう。
条件式（９）の上限値を上回った場合、第１レンズの屈折力は強くなってしまう。この場合、諸収差、特にマージナル光線高が高いために球面収差の劣化が顕著になる。また全体の屈折力が第１レンズに集中するため、第１レンズの製造誤差感度は大きくなる。よって、上限値を上回るのは好ましくない。
条件式（９）の下限値を下回った場合第１レンズの屈折力は弱くなってしまう。この場合、主点の位置を光学系の物体側に配置するのが困難になるため、全長の短縮が困難になってしまう。
本実施形態の撮像光学系において、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、及び第４レンズは樹脂により形成されていることが好ましい。
樹脂を用いることにより安価な撮像レンズを提供することができる。
樹脂を用いることにより安価な撮像レンズを提供することができる。
本実施形態の撮像装置は、上述のいずれかの撮像光学系と、撮像面を有する電子撮像素子と、を備え、撮像光学系はオートフォーカス機構を一体化したことを特徴としている。
オートフォーカス機構を搭載することによって、あらゆる被写体距離において合焦することができる。
オートフォーカス機構を搭載することによって、あらゆる被写体距離において合焦することができる。
本実施形態の撮像装置は、撮像光学系と電子撮像素子を一体化したことを特徴としている。
撮像素子を一体化することで、撮像光学系による光学像を電気信号化することができる。
撮像素子を一体化することで、撮像光学系による光学像を電気信号化することができる。
なお、後述する実施例では、絞りは第１レンズの像側の面よりも物体側、より具体的には、第１レンズの物体側の面と像側の面の間に位置している。このような絞りの位置も、「最も物体側に絞りを配置する」に含まれるものとする。
以下に、本発明にかかる結像光学系及び電子撮像装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
次に、本発明の実施例１にかかる撮像光学系について説明する。図１は本発明の実施例１にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図２は実施例１にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す図である。また、ＦＩＹは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
実施例１の撮像光学系は、図１に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
なお、以下全ての実施例において、レンズ断面図中、ＬＰＦはローパスフィルタ、ＣＧはカバーガラス、Ｉは電子撮像素子の撮像面を示している。
なお、以下全ての実施例において、レンズ断面図中、ＬＰＦはローパスフィルタ、ＣＧはカバーガラス、Ｉは電子撮像素子の撮像面を示している。
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
次に、本発明の実施例２にかかる撮像光学系について説明する。図３は本発明の実施例２にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図４は実施例２にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
実施例２の撮像光学系は、図３に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
次に、本発明の実施例３にかかる撮像光学系について説明する。図５は本発明の実施例３にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図６は実施例３にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
実施例３の撮像光学系は、図５に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
次に、本発明の実施例４にかかる撮像光学系について説明する。図７は本発明の実施例４にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
図８は実施例４にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
実施例４の撮像光学系は、図７に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
次に、上記各実施例の撮像光学系を構成する光学部材の数値データを掲げる。なお、各実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の近軸曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚又は空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離をそれぞれ表している。また、＊は非球面を示している。また、ＢＦ（バックフォーカス）は、空気換算していない距離である。
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式（Ｉ）で表される。
ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０ ・・・（Ｉ）
また、ｅは１０のべき乗を表している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０ ・・・（Ｉ）
また、ｅは１０のべき乗を表している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
数値実施例１
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.646 0.53 1.53368 55.90
3* -8.330 0.05
4* 10.593 0.35 1.61421 25.60
5* 2.267 0.80
6* -2.257 0.48 1.53368 55.90
7* -0.833 0.10
8* -4.983 0.57 1.53368 55.90
9* 1.485 0.80
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.40 1.52550 62.50
13 ∞ 0.16
像面（撮像面）∞
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.646 0.53 1.53368 55.90
3* -8.330 0.05
4* 10.593 0.35 1.61421 25.60
5* 2.267 0.80
6* -2.257 0.48 1.53368 55.90
7* -0.833 0.10
8* -4.983 0.57 1.53368 55.90
9* 1.485 0.80
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.40 1.52550 62.50
13 ∞ 0.16
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
k=-0.029
A4=-4.96088e-03,A6=-2.12305e-02,A8=-4.11858e-02,A10=1.63959e-02,A12=-2.68626e-02,A14=-6.01198e-02
第３面
k=-0.776
A4=-3.69433e-02,A6=-4.04058e-02,A8=-3.45728e-02,A10=7.93270e-02,A12=-2.39612e-02
,A14=1.36698e-02
第４面
k=45.876
A4=-2.72068e-02,A6=-3.89683e-02,A8=3.96242e-02,A10=8.18005e-02,A12=1.43759e-01,
A14=-1.77875e-01
第５面
k=-1.376
A4=5.47671e-02,A6=7.01884e-03,A8=-3.51228e-02,A10=1.65287e-01,A12=1.55254e-02,
A14=-4.13544e-01
第６面
k=1.042
A4=-8.36153e-02,A6=1.10750e-02,A8=-1.37440e-02,A10=4.58138e-03,A12=3.16333e-02,
A14=-6.39653e-02
第７面
k=-3.283
A4=-1.64893e-01,A6=7.81761e-02,A8=-5.64912e-03,A10=9.85034e-03,A12=-2.35082e-03,
A14=-1.67209e-03
第８面
k=-1.128
A4=-5.66426e-03,A6=-1.29375e-02,A8=8.54575e-03,A10=-1.74327e-03,A12=2.73684e-04,
A14=-4.14068e-05
第９面
k=-13.339
A4=-7.78939e-02,A6=2.26253e-02,A8=-7.59608e-03,A10=1.54265e-03,A12=-2.34215e-04,
A14=1.84758e-05
第２面
k=-0.029
A4=-4.96088e-03,A6=-2.12305e-02,A8=-4.11858e-02,A10=1.63959e-02,A12=-2.68626e-02,A14=-6.01198e-02
第３面
k=-0.776
A4=-3.69433e-02,A6=-4.04058e-02,A8=-3.45728e-02,A10=7.93270e-02,A12=-2.39612e-02
,A14=1.36698e-02
第４面
k=45.876
A4=-2.72068e-02,A6=-3.89683e-02,A8=3.96242e-02,A10=8.18005e-02,A12=1.43759e-01,
A14=-1.77875e-01
第５面
k=-1.376
A4=5.47671e-02,A6=7.01884e-03,A8=-3.51228e-02,A10=1.65287e-01,A12=1.55254e-02,
A14=-4.13544e-01
第６面
k=1.042
A4=-8.36153e-02,A6=1.10750e-02,A8=-1.37440e-02,A10=4.58138e-03,A12=3.16333e-02,
A14=-6.39653e-02
第７面
k=-3.283
A4=-1.64893e-01,A6=7.81761e-02,A8=-5.64912e-03,A10=9.85034e-03,A12=-2.35082e-03,
A14=-1.67209e-03
第８面
k=-1.128
A4=-5.66426e-03,A6=-1.29375e-02,A8=8.54575e-03,A10=-1.74327e-03,A12=2.73684e-04,
A14=-4.14068e-05
第９面
k=-13.339
A4=-7.78939e-02,A6=2.26253e-02,A8=-7.59608e-03,A10=1.54265e-03,A12=-2.34215e-04,
A14=1.84758e-05
全長 (in air) 4.64
ＢＦ 1.76
焦点距離 3.96
ΣｄＬ 1.93
ＢＦ 1.76
焦点距離 3.96
ΣｄＬ 1.93
数値実施例２
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.17
2* 1.758 0.69 1.53368 55.90
3* -7.326 0.05
4* 9.400 0.35 1.61421 25.60
5* 2.029 0.90
6* -2.781 0.45 1.53368 55.90
7* -0.977 0.36
8* -3.216 0.38 1.53368 55.90
9* 2.055 0.82
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.40 1.52550 62.50
13 ∞ 0.09
像面（撮像面）∞
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.17
2* 1.758 0.69 1.53368 55.90
3* -7.326 0.05
4* 9.400 0.35 1.61421 25.60
5* 2.029 0.90
6* -2.781 0.45 1.53368 55.90
7* -0.977 0.36
8* -3.216 0.38 1.53368 55.90
9* 2.055 0.82
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.40 1.52550 62.50
13 ∞ 0.09
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
k=-0.201
A4=-1.28866e-02,A6=-3.47720e-03,A8=-3.24761e-02,A10=3.19247e-02,A12=8.02252e-03,
A14=-3.41915e-02
第３面
k=0.889
A4=-2.11824e-02,A6=1.31154e-02,A8=-2.90963e-02,A10=1.07345e-01,A12=6.71853e-03,
A14=-7.87256e-02
第４面
k=-0.143
A4=-2.91966e-02,A6=-6.82619e-03,A8=6.70017e-02,A10=5.37757e-02,A12=1.08429e-01,
A14=-1.63830e-01
第５面
k=-3.334
A4=3.59799e-02,A6=1.11407e-02,A8=-6.04249e-02,A10=1.48819e-01,A12=3.46020e-02,
A14=-9.03667e-02
第６面
k=-0.351
A4=-7.45371e-02,A6=2.95904e-02,A8=1.64954e-02,A10=-2.07768e-02,A12=3.10119e-03,
A14=1.91666e-04
第７面
k=-2.985
A4=-1.20044e-01,A6=6.16549e-02,A8=-8.76365e-03,A10=1.38155e-02,A12=-5.04586e-04,
A14=-2.25580e-03
第８面
k=-0.752
A4=-8.58311e-04,A6=-1.26174e-02,A8=8.14929e-03,A10=-1.80902e-03,A12=2.84880e-04,
A14=-3.17689e-05
第９面
k=-18.502
A4=-7.38668e-02,A6=2.21581e-02,A8=-7.80092e-03,A10=1.62771e-03,A12=-1.87294e-04,
A14=7.70351e-06
第２面
k=-0.201
A4=-1.28866e-02,A6=-3.47720e-03,A8=-3.24761e-02,A10=3.19247e-02,A12=8.02252e-03,
A14=-3.41915e-02
第３面
k=0.889
A4=-2.11824e-02,A6=1.31154e-02,A8=-2.90963e-02,A10=1.07345e-01,A12=6.71853e-03,
A14=-7.87256e-02
第４面
k=-0.143
A4=-2.91966e-02,A6=-6.82619e-03,A8=6.70017e-02,A10=5.37757e-02,A12=1.08429e-01,
A14=-1.63830e-01
第５面
k=-3.334
A4=3.59799e-02,A6=1.11407e-02,A8=-6.04249e-02,A10=1.48819e-01,A12=3.46020e-02,
A14=-9.03667e-02
第６面
k=-0.351
A4=-7.45371e-02,A6=2.95904e-02,A8=1.64954e-02,A10=-2.07768e-02,A12=3.10119e-03,
A14=1.91666e-04
第７面
k=-2.985
A4=-1.20044e-01,A6=6.16549e-02,A8=-8.76365e-03,A10=1.38155e-02,A12=-5.04586e-04,
A14=-2.25580e-03
第８面
k=-0.752
A4=-8.58311e-04,A6=-1.26174e-02,A8=8.14929e-03,A10=-1.80902e-03,A12=2.84880e-04,
A14=-3.17689e-05
第９面
k=-18.502
A4=-7.38668e-02,A6=2.21581e-02,A8=-7.80092e-03,A10=1.62771e-03,A12=-1.87294e-04,
A14=7.70351e-06
全長 (in air) 4.89
ＢＦ 1.71
焦点距離 4.36
ΣｄＬ 1.87
ＢＦ 1.71
焦点距離 4.36
ΣｄＬ 1.87
数値実施例３
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.18
2* 1.746 0.71 1.53368 55.90
3* -7.202 0.05
4* 9.066 0.35 1.61421 25.60
5* 2.030 0.88
6* -2.472 0.47 1.53368 55.90
7* -0.970 0.36
8* -3.314 0.39 1.53368 55.90
9* 2.052 0.82
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.40 1.52550 62.50
13 ∞ 0.09
像面（撮像面）∞
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.18
2* 1.746 0.71 1.53368 55.90
3* -7.202 0.05
4* 9.066 0.35 1.61421 25.60
5* 2.030 0.88
6* -2.472 0.47 1.53368 55.90
7* -0.970 0.36
8* -3.314 0.39 1.53368 55.90
9* 2.052 0.82
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.40 1.52550 62.50
13 ∞ 0.09
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
k=-0.149
A4=-1.42769e-02,A6=-3.17457e-03,A8=-3.65727e-02,A10=2.50473e-02,A12=1.85103e-03,
A14=-3.17503e-02
第３面
k=12.344
A4=-2.50441e-02,A6=-4.00530e-03,A8=-4.20030e-02,A10=9.34805e-02,A12=9.21729e-03,
A14=-8.63473e-02
第４面
k=-23.010
A4=-3.29531e-02,A6=-1.55123e-02,A8=5.42818e-02,A10=4.40793e-02,A12=1.03169e-01,
A14=-1.65748e-01
第５面
k=-3.252
A4=3.68465e-02,A6=1.18067e-02,A8=-5.91999e-02,A10=1.47660e-01,A12=3.05166e-02,
A14=-9.61193e-02
第６面
k=-0.285
A4=-7.48252e-02,A6=2.85224e-02,A8=1.61827e-02,A10=-2.07776e-02,A12=3.20637e-03,
A14=3.53698e-04
第７面
k=-3.010
A4=-1.20917e-01,A6=6.16599e-02,A8=-8.74979e-03,A10=1.38125e-02,A12=-5.14150e-04,
A14=-2.26437e-03
第８面
k=-0.637
A4=-1.23934e-03,A6=-1.28362e-02,A8=8.11215e-03,A10=-1.81316e-03,A12=2.85386e-04,
A14=-3.11374e-05
第９面
k=-18.704
A4=-7.64594e-02,A6=2.21797e-02,A8=-7.78607e-03,A10=1.63118e-03,A12=-1.86249e-04,
A14=7.85636e-06
第２面
k=-0.149
A4=-1.42769e-02,A6=-3.17457e-03,A8=-3.65727e-02,A10=2.50473e-02,A12=1.85103e-03,
A14=-3.17503e-02
第３面
k=12.344
A4=-2.50441e-02,A6=-4.00530e-03,A8=-4.20030e-02,A10=9.34805e-02,A12=9.21729e-03,
A14=-8.63473e-02
第４面
k=-23.010
A4=-3.29531e-02,A6=-1.55123e-02,A8=5.42818e-02,A10=4.40793e-02,A12=1.03169e-01,
A14=-1.65748e-01
第５面
k=-3.252
A4=3.68465e-02,A6=1.18067e-02,A8=-5.91999e-02,A10=1.47660e-01,A12=3.05166e-02,
A14=-9.61193e-02
第６面
k=-0.285
A4=-7.48252e-02,A6=2.85224e-02,A8=1.61827e-02,A10=-2.07776e-02,A12=3.20637e-03,
A14=3.53698e-04
第７面
k=-3.010
A4=-1.20917e-01,A6=6.16599e-02,A8=-8.74979e-03,A10=1.38125e-02,A12=-5.14150e-04,
A14=-2.26437e-03
第８面
k=-0.637
A4=-1.23934e-03,A6=-1.28362e-02,A8=8.11215e-03,A10=-1.81316e-03,A12=2.85386e-04,
A14=-3.11374e-05
第９面
k=-18.704
A4=-7.64594e-02,A6=2.21797e-02,A8=-7.78607e-03,A10=1.63118e-03,A12=-1.86249e-04,
A14=7.85636e-06
全長 (in air) 4.92
ＢＦ 1.71
焦点距離 4.42
ΣｄＬ 1.92
ＢＦ 1.71
焦点距離 4.42
ΣｄＬ 1.92
数値実施例４
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.643 0.58 1.53368 55.90
3* -6.920 0.05
4* 11.636 0.35 1.61421 25.60
5* 2.165 0.83
6* -2.312 0.44 1.53368 55.90
7* -0.826 0.14
8* -4.818 0.56 1.53368 55.90
9* 1.351 0.80
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.40 1.52550 62.50
13 ∞ 0.018
像面（撮像面）∞
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.643 0.58 1.53368 55.90
3* -6.920 0.05
4* 11.636 0.35 1.61421 25.60
5* 2.165 0.83
6* -2.312 0.44 1.53368 55.90
7* -0.826 0.14
8* -4.818 0.56 1.53368 55.90
9* 1.351 0.80
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.40 1.52550 62.50
13 ∞ 0.018
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
k=-0.300
A4=-1.41478e-02,A6=-4.30498e-02,A8=-6.20290e-02,A10=1.23895e-02,A12=1.30949e-03,
A14=3.28896e-02
第３面
k=30.668
A4=-4.52290e-02,A6=-6.12369e-02,A8=-6.13748e-02,A10=8.19403e-02,A12=9.13529e-02,
A14=4.10486e-01
第４面
k=0.026
A4=-3.29130e-02,A6=-4.99091e-02,A8=5.93086e-02,A10=1.62547e-01,A12=2.54990e-01,
A14=-1.24494e-01
第５面
k=-2.054
A4=4.80952e-02,A6=-4.84885e-04,A8=-3.74190e-02,A10=1.83169e-01,A12=9.61754e-02,
A14=-1.86825e-01
第６面
k=0.670
A4=-7.85923e-02,A6=2.23954e-02,A8=-1.29784e-02,A10=-2.49203e-03,A12=2.80051e-02,
A14=-5.81167e-02
第７面
k=-3.250
A4=-1.62210e-01,A6=7.82087e-02,A8=-8.21294e-03,A10=7.86795e-03,A12=-3.45497e-03,
A14=-2.30197e-03
第８面
k=0.472
A4=-8.23469e-03,A6=-1.21244e-02,A8=8.70248e-03,A10=-1.73017e-03,A12=2.66096e-04,
A14=-4.87987e-05
第９面
k=-12.600
A4=-7.45169e-02,A6=2.16041e-02,A8=-7.44833e-03,A10=1.59104e-03,A12=-2.30646e-04,
A14=1.77307e-05
第２面
k=-0.300
A4=-1.41478e-02,A6=-4.30498e-02,A8=-6.20290e-02,A10=1.23895e-02,A12=1.30949e-03,
A14=3.28896e-02
第３面
k=30.668
A4=-4.52290e-02,A6=-6.12369e-02,A8=-6.13748e-02,A10=8.19403e-02,A12=9.13529e-02,
A14=4.10486e-01
第４面
k=0.026
A4=-3.29130e-02,A6=-4.99091e-02,A8=5.93086e-02,A10=1.62547e-01,A12=2.54990e-01,
A14=-1.24494e-01
第５面
k=-2.054
A4=4.80952e-02,A6=-4.84885e-04,A8=-3.74190e-02,A10=1.83169e-01,A12=9.61754e-02,
A14=-1.86825e-01
第６面
k=0.670
A4=-7.85923e-02,A6=2.23954e-02,A8=-1.29784e-02,A10=-2.49203e-03,A12=2.80051e-02,
A14=-5.81167e-02
第７面
k=-3.250
A4=-1.62210e-01,A6=7.82087e-02,A8=-8.21294e-03,A10=7.86795e-03,A12=-3.45497e-03,
A14=-2.30197e-03
第８面
k=0.472
A4=-8.23469e-03,A6=-1.21244e-02,A8=8.70248e-03,A10=-1.73017e-03,A12=2.66096e-04,
A14=-4.87987e-05
第９面
k=-12.600
A4=-7.45169e-02,A6=2.16041e-02,A8=-7.44833e-03,A10=1.59104e-03,A12=-2.30646e-04,
A14=1.77307e-05
全長 (in air) 4.568
ＢＦ 1.618
焦点距離 3.96
ΣｄＬ 1.93
ＢＦ 1.618
焦点距離 3.96
ΣｄＬ 1.93
次に、各実施例における条件式の値を掲げる。
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
(1) 0.62 0.67 0.65 0.65
(2) 2.17 2.08 2.29 2.11
(3) 0.38 0.35 0.35 0.35
(4) 48.70° 54.80° 53.40° 44.30°
(5) 0.49 0.43 0.43 0.49
(6) 1.54 1.55 1.58 1.46
(7) -0.67 -0.61 -0.61 -0.62
(8) 0.54 0.22 0.24 0.56
(9) 0.66 0.63 0.61 0.64
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
(1) 0.62 0.67 0.65 0.65
(2) 2.17 2.08 2.29 2.11
(3) 0.38 0.35 0.35 0.35
(4) 48.70° 54.80° 53.40° 44.30°
(5) 0.49 0.43 0.43 0.49
(6) 1.54 1.55 1.58 1.46
(7) -0.67 -0.61 -0.61 -0.62
(8) 0.54 0.22 0.24 0.56
(9) 0.66 0.63 0.61 0.64
さて、以上のような本発明の撮像光学系は、物体の像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの電子撮像素子で撮影する撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、携帯端末、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
図９〜図１１に本発明による撮像光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図９はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１０は同後方斜視図、図１１はデジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。
デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含む。そして、撮影者が、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１の撮像光学系４８を通して撮影が行われる。
撮影光学系４１によって形成された物体像は、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、画像処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この画像処理手段５１にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは画像処理手段５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置されている。このファインダー用対物光学系５３は、カバーレンズ５４、第１プリズム１０、開口絞り２、第２プリズム２０、フォーカス用レンズ６６からなる。このファインダー用対物光学系５３によって、結像面６７上に物体像が形成される。この物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。このポロプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。
このように構成されたデジタルカメラ４０によれば、撮影光学系４１の構成枚数を少なくした小型化・薄型化の撮像光学系を有する電子撮像装置が実現できる。なお、本発明は、上述した沈胴式のデジタルカメラに限られず、屈曲光学系を採用する折り曲げ式のデジタルカメラにも適用できる。
次に、本発明の撮像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図１２〜図１４に示す。図１２はパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図、図１３はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１４は図１２の側面図である。図１２〜図１４に示されるように、パソコン３００は、キーボード３０１と、情報処理手段や記録手段と、モニター３０２と、撮影光学系３０３とを有している。
ここで、キーボード３０１は、外部から操作者が情報を入力するためのものである。情報処理手段や記録手段は、図示を省略している。モニター３０２は、情報を操作者に表示するためのものである。撮影光学系３０３は、操作者自身や周辺の像を撮影するためのものである。モニター３０２は、液晶表示素子やＣＲＴディスプレイ等であってよい。液晶表示素子としては、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子がある。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、例えば実施例１の撮像光学系からなる対物光学系１００と、像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力される。そして、最終的に、物体像は電子画像としてモニター３０２に表示される。図１２には、その一例として、操作者が撮影した画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。
電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力される。そして、最終的に、物体像は電子画像としてモニター３０２に表示される。図１２には、その一例として、操作者が撮影した画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。
次に、本発明の撮像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図１５に示す。図１５（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１５（ｂ）は側面図、図１５（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図１５（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、マイク部４０１と、スピーカ部４０２と、入力ダイアル４０３と、モニター４０４と、撮影光学系４０５と、アンテナ４０６と、処理手段とを有している。
ここで、マイク部４０１は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するためのものである。モニター４０４は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段（不図示）は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行ためのものである。
ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配された対物光学系１００と、物体像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。対物光学系１００としては、例えば実施例１の撮像光学系が用いられる。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない画像処理手段に入力される。そして、最終的に物体像は、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する。
電子撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない画像処理手段に入力される。そして、最終的に物体像は、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する。
なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。
以上のように、本発明に係る撮像光学系及びそれを用いた撮像装置は、光学系の全長を短縮し、最終レンズ面有効径を小さくしたときも諸収差を良好に補正できることを求められるレンズに有用である。
Ｌ１〜Ｌ４ 各レンズ
ＬＰＦ ローパスフィルタ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
４０ デジタルカメラ
４１ 撮影光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４８ 撮像光学系
４９ ＣＣＤ
５０ 撮像面
５１ 処理手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ ポロプリズム
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
６６ フォーカス用レンズ
６７ 結像面
１００ 対物光学系
１０２ カバーガラス
１６２ 電子撮像素子チップ
１６６ 端子
３００ パソコン
３０１ キーボード
３０２ モニター
３０３ 撮影光学系
３０４ 撮影光路
３０５ 画像
４００ 携帯電話
４０１ マイク部
４０２ スピーカ部
４０３ 入力ダイアル
４０４ モニター
４０５ 撮影光学系
４０６ アンテナ
４０７ 撮影光路
ＬＰＦ ローパスフィルタ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
４０ デジタルカメラ
４１ 撮影光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４８ 撮像光学系
４９ ＣＣＤ
５０ 撮像面
５１ 処理手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ ポロプリズム
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
６６ フォーカス用レンズ
６７ 結像面
１００ 対物光学系
１０２ カバーガラス
１６２ 電子撮像素子チップ
１６６ 端子
３００ パソコン
３０１ キーボード
３０２ モニター
３０３ 撮影光学系
３０４ 撮影光路
３０５ 画像
４００ 携帯電話
４０１ マイク部
４０２ スピーカ部
４０３ 入力ダイアル
４０４ モニター
４０５ 撮影光学系
４０６ アンテナ
４０７ 撮影光路
Claims (13)
- 物体側より順に、絞り、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力の第２レンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを備え、次の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像光学系。
０．６＜ｄ５／（ｄ５＋ｄ６）＜０．８ （１）
ここで、
ｄ５は前記第２レンズと前記第３レンズの間の光軸上の空気間隔、
ｄ６は前記第３レンズの厚さ、
である。 - 次の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
２＜（ｒ６＋ｒ７）／（ｒ６−ｒ７）＜３ （２）
ここで、
ｒ６は第３レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ７は第３レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。 - 次の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像光学系。
０．３３＜ＢＦ／ＴＴＬ＜０．５０ （３）
ここで、
ＢＦはレンズ最終面から近軸像面での距離、
ＴＴＬは前記撮像光学系の光学全長、
である。 - 次の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
４０°＜θ＜６０° （４）
ここで、
θはレンズの有効径内における光軸に垂直な線と最終レンズの像側面の接線との成す角の最大値である。 - 次の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
０．２９＜ΣｄＬ／ｆ＜０．４９ （５）
ここで、
ΣｄＬは前記第１レンズから前記第４レンズまでのレンズ総厚、
ｆは前記撮像光学系の焦点距離、
である。 - 前記第２レンズは、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
- 次の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像光学系。
１＜（ｒ４＋ｒ５）／（ｒ４−ｒ５）＜１．８ （６）
ここで、
ｒ４は前記第２レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ５は前記第２レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。 - 次の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像光学系。
−０．７＜（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ２−ｒ３）＜−０．１ （７）
ここで、
ｒ２は前記第１レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ３は前記第１レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。 - 次の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の撮像光学系。
０．１ ＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜ ０．７５ （８）
ここで、
ｒ８は前記第４レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
ｒ９は前記第４レンズの像側の面の近軸曲率半径、
である。 - 次の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の撮像光学系。
０．６＜ｆ１／ｆ＜０．６７ （９）
ここで、
ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、
ｆは前記撮像光学系の全系の焦点距離、
である。 - 前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、及び前記第４レンズは樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
- 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の撮像光学系と、
撮像面を有する電子撮像素子と、を備え、
前記撮像光学系はオートフォーカス機構を一体化したことを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像光学系と前記電子撮像素子を一体化したことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
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