JP2022072586A - 撮像光学系及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】合焦動作時のレンズの姿勢誤差感度を低減する。【解決手段】撮像光学系（１０）は、物体側から順に、入射光線を９０°曲げる反射部材（２０）と、少なくとも１つのレンズを含む固定レンズ（３１）と、少なくとも１つのレンズを含み、第２光軸Ａｘ２上を移動可能な可動レンズ（４１）と、撮像センサー（６０）とを備える。撮像光学系（１０）は、焦点距離が３５ｍｍ換算で１２０ｍｍ以上であり、以下の条件式を満足する。０．５≦Ｋ≦２．８ ・・・（１）ただし、Ｋは、可動レンズ（３１）が１移動したときに変化するピント位置ずれ量である。【選択図】図１０

Description

本発明は、撮像光学系及びこれを備える撮像装置に関する。

近年、特にスマートフォンなどの携帯端末用に、望遠レンズの需要が増えてきている。光学系が望遠になると、近距離被写体などへの合焦動作時のレンズの移動量が大きくなってしまうという課題がある。

ところで、携帯端末用のオートフォーカス（ＡＦ）用アクチュエーターとしては、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）が主流である。例えば特許文献１に記載の撮像装置では、ＡＦ時にＶＣＭによってレンズ群全体を移動させている。
ＶＣＭを適用する場合、移動させるレンズ群をＶＣＭによる移動方向とは反対向きにばね部材で押し付けておく。そして、ＶＣＭに通電するとばね部材の力に抗してレンズ群が移動し、ＶＣＭへの通電を止めると、ばね部材の力でレンズ群が初期位置に復帰する。
しかし、ＶＣＭでは、通電量とばね部材の変形量とが線形関係になる必要があることなどから、設計上は０．２ｍｍ程度の移動量しか確保できない。

したがって、携帯端末搭載を想定してＶＣＭの適用を前提にレンズ設計した場合、ＡＦ時のレンズ移動量が約０．２ｍｍ以下に制約され、特に上述した望遠レンズなどへの適用が難しい。
このような小さい移動量でＡＦを実現するには、ＡＦ時にレンズ群全体を移動させるのではなく、レンズ群中の一部のレンズのみを移動させる、所謂部分群フォーカスにする方法がある。しかしながら、部分群フォーカス方式でＡＦ時の移動量を小さくするためには、ＡＦ時に光軸上を移動するレンズまたはレンズ群（ＡＦ群）の屈折力を強くする必要があり、ＡＦ群の屈折力が強くなると、ＡＦ群の姿勢誤差感度が高くなってしまう。姿勢誤差感度が高いと、ＡＦ時に少しでもレンズが傾いたり横方向にずれたりした場合に、撮影品質が大きく低下する。つまり、小さい移動距離で大きくフォーカスできる高感度のレンズを実現するには、レンズを高精度に製造する必要が生じるため、生産性（量産性）が悪化してしまう。

国際公開第２０１８／１３０８９８号

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、合焦動作時のレンズの姿勢誤差感度を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させる単焦点の撮像光学系であって、
物体側から順に、
入射光線を９０°曲げる反射光学素子と、
少なくとも１つのレンズを含む固定光学系と、
少なくとも１つのレンズを含み、光軸上を移動可能な可動光学系と、
撮像素子と、
を備え、
焦点距離が３５ｍｍ換算で１２０ｍｍ以上であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．５≦Ｋ≦２．８ ・・・（１）
ただし、
Ｋ：可動光学系が１移動したときに変化するピント位置ずれ量

また、本発明は、撮像装置であって、
上記撮像光学系と、
前記可動光学系を駆動するステッピングモーターと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、合焦動作時のレンズの姿勢誤差感度を低減することができる。

実施形態の撮像装置を備える携帯端末の（ａ）正面図及び（ｂ）背面図である。 実施形態の撮像装置の斜視図である。 実施形態の撮像装置の分解斜視図である。 位置センサーを説明するための図である。 伝熱部材を説明するための撮像装置の（ａ）斜視図及び（ｂ）側面図である。 ステッピングモーターのリードスクリューと可動レンズユニットの連結部材との連結構造を説明するための図である。 可動レンズユニットの連結部材の（ａ）斜視図、（ｂ）正面図及び（ｃ）側面図である。 ステッピングモーターのリードスクリューと可動レンズユニットの連結部材とのの連結部を拡大した（ａ）正面図及び（ｂ）側面図である。 実施形態の撮像装置の概略の制御構成を示すブロック図である。 実施形態の撮像光学系を示す図である。 実施形態の変形例の撮像装置の斜視図である。 実施形態の変形例の撮像装置の（ａ）斜視図及び（ｂ）側面図である。 実施例１の撮像光学系の（ａ）物体距離が無限遠時の断面図であり、（ｂ）物体距離が1.0ｍ時の断面図であり、（ｃ）縦収差図である。 実施例２の撮像光学系の（ａ）物体距離が無限遠時の断面図であり、（ｂ）物体距離が1.0ｍ時の断面図であり、（ｃ）縦収差図である。 実施例３の撮像光学系の（ａ）物体距離が無限遠時の断面図であり、（ｂ）物体距離が1.0ｍ時の断面図であり、（ｃ）縦収差図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

［携帯端末の概略構成］
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態である撮像装置１００を備える携帯端末３００の正面図及び背面図である。
この図に示すように、撮像装置１００は携帯端末３００に搭載されている。携帯端末３００は、本実施形態ではスマートフォンであり、互いに焦点距離の異なる広角カメラＣ１、標準カメラＣ２及び望遠カメラＣ３を含む３眼カメラを裏面に搭載している。この３眼カメラでは、撮影時にはデジタルズームが併用され、広角から望遠までシームレスのズーミングが可能となっている。撮像装置１００は、このうち望遠カメラＣ３用のレンズユニットとして搭載されている。
なお、携帯端末３００はスマートフォンに限定されず、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレットパソコン、モバイルパソコン、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、アクションカメラ等であってもよい。また、撮像装置１００は、望遠カメラ用のものに限定されない。

［撮像装置の構成］
図２は、撮像装置１００の斜視図であり、図３は、撮像装置１００の分解斜視図である。図４は、後述の位置センサー５４を説明するための図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、主に後述の伝熱部材７３を説明するための撮像装置１００の斜視図及び側面図である。図２及び図３では、一部部品（蓋部材５５等）の図示を省略している。
なお、以下の説明において、撮像装置１００における上下、前後及び左右の各方向は、図中に示した方向をいう。ここで、上下方向が携帯端末３００の厚さ方向、前後方向が携帯端末３００の幅方向、左右方向が携帯端末３００の長手方向に対応しており、上下方向のうち上方（上側）が携帯端末３００の背面側（裏面側）に対応している。また、本発明に係るＸ、Ｙ、Ｚの各方向は、左右方向、上下方向、前後方向に対応する。
図２及び図３に示すように、撮像装置１００は、反射部材２０、固定レンズユニット３０、可動レンズユニット４０、主胴５０、撮像センサー６０、ステッピングモーター７０を備える。

反射部材２０は、本発明に係る反射光学素子の一例であり、撮像装置１００が備える撮像光学系１０（図１０参照）の第１光軸Ａｘ１と第２光軸Ａｘ２を略９０°折れ曲げる。第１光軸Ａｘ１は、上下方向に沿って反射部材２０から上方に延在し、第２光軸Ａｘ２は、前後方向に沿って反射部材２０から後方に延在している。反射部材２０には、例えばプリズムやミラーなどを適用できる。
反射部材２０は、固定枠２１に取り付けられている。固定枠２１は、主胴５０の前面に固定されている。
反射部材２０の上面は、携帯端末３００の望遠カメラＣ３の透光部３３０と対向している（図１（ｂ）参照）。
なお、反射部材２０は、手振れ補正機能を有してもよい。

固定レンズユニット３０は、反射部材２０の後方に配置されている。固定レンズユニット３０は、第２光軸Ａｘ２上に配置された固定レンズ３１と、固定レンズ３１の周縁を保持する保持枠３２とを有している。固定レンズ３１は、後述するように、第２光軸Ａｘ２に沿って配列された第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３を含む（図１０参照）。固定レンズユニット３０は、反射部材２０と主胴５０との間で前後に挟持された状態で、製造誤差を低減するように位置調整されたうえで固定されている。

可動レンズユニット４０は、固定レンズユニット３０の後方に配置されている。可動レンズユニット４０は、第２光軸Ａｘ２上に配置された可動レンズ４１と、可動レンズ４１の周縁を保持する保持部材４２とを有している。可動レンズユニット４０は、第２光軸Ａｘ２に沿って移動可能な状態で、主胴５０内に収容されている。
また、可動レンズユニット４０は、ステッピングモーター７０と連結されて駆動力を受ける連結部材４３を有している。連結部材４３の構成を含むステッピングモーター７０との連結構造の詳細については後述する。

主胴５０は、上方に開口する矩形箱状に形成され、上部開口が蓋部材５５で閉塞されている（図５（ａ）参照）。
主胴５０は、内部に可動レンズユニット４０を収容している。具体的に、主胴５０内には、前後方向に沿って延在する２本のガイド軸５１が左右両側部に並設されており、この２本のガイド軸５１が、可動レンズユニット４０の保持部材４２を前後方向に沿って移動可能に支持している。

ステッピングモーター７０は、可動レンズユニット４０を駆動するためのものである。ステッピングモーター７０は、駆動力を発生させる駆動部７１と、駆動部７１の前端から前後方向に沿って延在するリードスクリュー７２とを有している。ステッピングモーター７０は、主胴５０の右側面に形成された開口５３から主胴５０の内部にリードスクリュー７２を挿入させた状態で、主胴５０の右側面に固定されている。
リードスクリュー７２には、本実施形態では右ねじが切られており、当該右ねじが可動レンズユニット４０の連結部材４３と連結（噛合）している。そのため、駆動部７１によりリードスクリュー７２が回転すると、その回転力が連結部材４３を介して前後方向の推力に変換され、保持部材４２（可動レンズユニット４０）が前後方向に移動する。
駆動部７１の右側部には、複数の接続接点７１ａが設けられている。複数の接続接点７１ａは、フレキシブル基板５２と電気的に接続されている。フレキシブル基板５２は、図４に示すように、主たる部分が主胴５０の下側に配置されている。また、フレキシブル基板５２には、可動レンズユニット４０（保持部材４２）の前後方向位置を検出する光学式の位置センサー５４が電気的に接続されている。位置センサー５４は、図示は省略するが、主胴５０に固定されている。ステッピングモーター７０（駆動部７１）と位置センサー５４は、フレキシブル基板５２を介して後述の処理部８０と電気的に接続されている（図９参照）。なお、位置センサー５４は、可動レンズユニット４０の前後方向位置を検出できるものであれば、そのセンサー種別や構造等は特に限定されない。
また、駆動部７１は、可動レンズ４１よりも後側の位置であって、左右方向において第２光軸Ａｘ２上から右側に外れた位置であり、上下方向において撮像装置１００の他の部分よりも内側の位置に配置されている（つまり上下に突出していない）。つまり、駆動時の発熱源である駆動部７１を、撮像装置１００のうち比較的に姿勢誤差感度の高い固定レンズ３１から離間した位置に配置している。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ステッピングモーター７０の駆動部７１の上側には、伝熱部材７３が配置されている。伝熱部材７３は、柔軟性（弾性）を有するとともに、伝熱性に優れる材料から構成されている。伝熱部材７３は、熱伝導率が少なくとも空気よりも大きければよく、３W/m・K以上あるのが好ましい。本実施形態では、伝熱部材７３としてシリコンシート（例えば、信越化学工業製TC-400CAT-20、熱伝導率４．５W/m・K）を用いている。
撮像装置１００の上側には、隙間（空気層）を介在させて金属平板３１０が配置されており、伝熱部材７３は、駆動部７１と金属平板３１０との間に配置されて、これらに当接している。金属平板３１０は、熱伝導率の高い金属（例えばアルミ材など）製であることが望ましい。また、金属平板３１０は、放熱性能の点で、携帯端末３００の外装部品であることが望ましい。
これにより、伝熱部材７３は、柔軟に変形してステッピングモーター７０の駆動部７１と金属平板３１０とに面接触しつつ、これらの間の熱移動を促進する。そのため、駆動部７１と金属平板３１０との間に安定した熱的接続を確保し、駆動部７１を好適に放熱できる。したがって、撮像装置１００の温度上昇、特に熱変形を嫌う樹脂製レンズの温度上昇を好適に抑制できる。
また、伝熱部材７３が当接する金属平板３１０（又は外装部品）は、撮像装置１００のうち伝熱部材７３以外の部分との間に空気層を介在させている。これにより、金属平板３１０と撮像装置１００とは空気層により断熱されるため、駆動部７１の熱が金属平板３１０を通じて撮像装置１００（特に樹脂製レンズ）に伝わることを抑制できる。

図６（ａ）、（ｂ）は、ステッピングモーター７０のリードスクリュー７２と可動レンズユニット４０の連結部材４３との連結構造を説明するための図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、その連結部を拡大した正面図及び側面図である。また、図７（ａ）～（ｃ）は、連結部材４３の斜視図、正面図及び側面図である。
図６に示すように、連結部材４３は、保持部材４２の右端に取り付けられて、ステッピングモーター７０のリードスクリュー７２と連結されている。
具体的には、図７に示すように、連結部材４３は、平板部４３１と、平板部４３１の前後両端から上方に延出する２つの腕部４３２とを有している。
平板部４３１は、右側面に形成された山形状の３列の歯４３１ａを有しており、この歯４３１ａがリードスクリュー７２と噛合している（図８参照）。
２つの腕部４３２の上部には、前後両側の外側面から前後外側方に突出する円筒状の軸部４３２ａが、互いに同心状に設けられている。この前後両側の軸部４３２ａが保持部材４２に軸支されることにより、連結部材４３は、前後方向に沿った軸回りに回転可能に支持されている。また、２つの腕部４３２のうち後側のものは、平板部４３１の下端から上方に延出しており、前後に撓みやすくなっている。

連結部材４３には、ねじりコイルばね４４が取り付けられている。
ねじりコイルばね４４は、連結部材４３の２つの腕部４３２の間に配置され、２つの腕部４３２を前後外側方に付勢している。これにより、２つの腕部４３２が保持部材４２に密着され、連結部材４３と保持部材４２との前後方向のガタが抑制される。
また、ねじりコイルばね４４は、図８に示すように、一端４４ａが連結部材４３の平板部４３１に係止されるとともに、他端４４ｂが保持部材４２に係止されている。そのため、ねじりコイルばね４４は、軸部４３２ａ回りに連結部材４３を正面視反時計回りに回転させる方向（すなわち平板部４３１をリードスクリュー７２に押し付ける方向）に付勢している。これにより、リードスクリュー７２と連結部材４３とが好適に連結（噛合）され、これらの噛み合い不良が抑制される。

図２及び図３に示すように、撮像センサー６０は、撮像光学系１０によって形成された被写体像を光電変換する撮像素子（固体撮像素子）である。撮像センサー６０は、第２光軸Ａｘ２上であって可動レンズ４１の後方に配置され、基板６１の前面に実装された状態で主胴５０の後端に固定されている。撮像センサー６０は、製造誤差を低減するように位置調整されてから、主胴５０に接着固定されている。
撮像センサー６０は、例えばＣＭＯＳ型のイメージセンサーである。撮像センサー６０は、撮像面Ｉとしての光電変換部を有し、その周辺には、不図示の信号処理回路が形成されている。光電変換部には、画素つまり光電変換素子が２次元的に配置されている。なお、撮像センサー６０は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他の撮像素子を組み込んだものであってもよい。

［撮像装置の制御構成］
続いて、撮像装置１００の制御構成について説明する。
図９は、撮像装置１００の概略の制御構成を示すブロック図である。
この図に示すように、撮像装置１００は、処理部８０を備える。
処理部８０は、レンズ駆動部８１と、素子駆動部８２と、入力部８３と、記憶部８４と、画像処理部８５と、表示部８６と、制御部８７とを備える。

レンズ駆動部８１は、位置センサー５４から取得した可動レンズ４１の位置情報に基づいて、ステッピングモーター７０の動作を制御する。これにより、撮像光学系１０の可動レンズ４１を第２光軸Ａｘ２に沿って移動させて、撮像光学系１０の合焦（ピント調整）等の動作を行わせる。
具体的に、レンズ駆動部８１は、まず初期化動作として、ステッピングモーター７０（駆動部７１）に通電後、位置センサー５４の出力を見ながら、所定の方向にステッピングモーター７０を駆動させ、可動レンズ４１を移動させる。そして、位置センサー５４の出力特性が変化（ＯＮからＯＦＦ、又はＯＦＦからＯＮ）した位置を初期位置とする。
合焦動作時には、レンズ駆動部８１は、ステッピングモーター７０を駆動させながら、撮像センサー６０により一定周期で継続的に画像のコントラスト値をとる。そして、コントラストが最大となる位置（すなわちピントが合った位置）でステッピングモーター７０を停止させる。

素子駆動部８２は、制御部８７から撮像センサー６０を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けて撮像センサー６０に付随する回路へ出力することによって、撮像センサー６０を動作させる。
入力部８３は、ユーザーの操作又は外部装置からのコマンドを受け付ける部分である。
記憶部８４は、撮像装置１００の動作に必要な情報、取得された画像データ、画像処理に用いるレンズ補正データ等を保管する部分である。
画像処理部８５は、撮像センサー６０から出力された画像信号に対して画像処理を行う。画像処理部８５は、色補正、階調補正、ズーミング等の通常の画像処理の他に、記憶部８４から読み出されたレンズ補正データに基づいて画像信号に対して歪み補正処理を実行する。
表示部８６は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。なお、表示部８６は、入力部８３の機能を兼用できる。
制御部８７は、レンズ駆動部８１、素子駆動部８２、入力部８３、記憶部８４、画像処理部８５、表示部８６等の動作を統括的に制御する。
なお、処理部８０又はその一部は、携帯端末３００の制御装置と一体的に構成されてもよい。

［撮像光学系の光学構成］
続いて、撮像装置１００が備える撮像光学系１０の光学的な構成について説明する。
図１０は、本実施形態の撮像光学系１０を示す図である。
この図に示すように、撮像装置１００は、撮像センサー６０の撮像面（被投影面）Ｉに被写体像を結像させるための単焦点の撮像光学系１０を備える。撮像光学系１０は、上述した反射部材２０、固定レンズ３１、可動レンズ４１、撮像センサー６０を含む。より詳しくは、撮像光学系１０は、物体側から順に、反射部材２０と、固定レンズ３１としての第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３と、可動レンズ４１としての第４レンズＬ４と、撮像センサー６０（撮像面Ｉ）とを有している。反射部材２０と第１レンズＬ１との間には、開口絞りＳが配置される。
固定レンズ３１のレンズ枚数は特に限定されず、少なくとも１つのレンズを含めばよい。
可動レンズ４１のレンズ枚数は特に限定されず、少なくとも１つのレンズを含めばよい。
撮像光学系１０全系の焦点距離は、３５ｍｍ換算で１２０ｍｍ以上である。

また、第４レンズＬ４と撮像センサー６０との間には、平行平板Ｆを配置してもよい。平行平板Ｆは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像センサー６０のシールガラス等を想定した平行平板である。平行平板Ｆは、別体のフィルター部材として配置することもできるが、撮像光学系１０のうちのいずれかのレンズ面にその機能を付与することもできる。例えば、赤外カットフィルターの場合、赤外カットコートを１枚又は複数枚のレンズの表面上に施してもよい。

固定レンズ３１の第１レンズＬ１～第３レンズＬ３は、当該固定レンズ３１及び可動レンズ４１に含まれる全てのレンズのうち、有効径が最大のレンズを含む。つまり、有効径のより大きいレンズが固定レンズ３１に配置され、有効径のより小さいレンズが可動レンズ４１に配置されている。これにより、レンズ全体を動かす構成よりも、レンズユニットを薄くすることが出来る。
すなわち、従来は有効径が大きいレンズも含めたレンズ全体を動かす構成を採っていたところ、望遠化はレンズ径を大きくするため、レンズユニットが厚くなり、製品の価値が下がる課題があった。
この点、本実施形態の撮像光学系１０では、合焦動作時に移動させるレンズを全体でなく一部のレンズとしたうえで、この可動レンズ４１を固定レンズ３１よりも有効径の小さいレンズとしている。したがって、レンズ全体を動かす従来の構成よりも、撮像光学系１０ひいては撮像装置１００の厚さを薄くすることができる。また、従来に比べて可動レンズ４１が小さく軽くなるので、可動レンズ４１の移動に必要な電力を抑えて省電力化を図ることができる。

第１レンズＬ１～第４レンズＬ４は、円形の上下を水平に切り取った所謂Ｉカットレンズとなっている。
ただし、全てのレンズがＩカットレンズなどの非円形形状になっていなくともよく、全てのレンズのうち少なくとも１つのレンズが非円形形状となっていればよい。撮像装置１００に搭載されるレンズを円形形状とすると、携帯端末３００の厚さが増大してしまう。そこで、少なくとも１つのレンズを非円形形状、例えばＩカットレンズとすることで、撮像装置１００ひいては携帯端末３００の上下の厚さを薄くすることができる。なお、この場合の非円形形状はＩカットレンズに限定されず、例えば一方向だけ切り取ったＤカットレンズなどであってもよい。

また、撮像光学系１０は、以下の条件式（１）を満足する。
０．５≦Ｋ≦２．８ ・・・（１）
ただし、Ｋは、第４レンズＬ４（可動レンズ４１）が１（単位移動量）移動したときに変化するピント位置ずれ量である。

一般的に、レンズユニットでは、広角→望遠化に伴ってレンズ個々の姿勢誤差感度が高くなり、ピント調整でレンズを動かすときに高い姿勢維持が求められる。つまり、レンズの微小な傾きや移動方向に垂直な方向の微小ズレが、画質劣化を起こしてしまう。
この点、本実施形態の撮像光学系１０では、Ｋが条件式（１）の範囲内にあることで、合焦動作時のレンズ移動量を増加させる（所定値以上にする）ことができる。これにより、可動レンズ４１の姿勢誤差感度を低減でき、可動レンズ４１に多少の傾きやズレが生じた場合でも画質劣化を抑制できる。ひいては、製品性能を安定させるとともに生産性を向上させることができる。

さらに、撮像光学系１０は、上記条件式（１）に加えて、以下の条件式（２）を満足するのが好ましい。
０．５０＜ ｜ｆ_focus／ｆ｜ ＜１．００ ・・・（２）
ただし、ｆ_focusは第４レンズＬ４（可動レンズ４１）の焦点距離であり、ｆは撮像光学系１０全系の焦点距離である。

条件式（２）は、第４レンズＬ４（可動レンズ４１）の誤差発生時の性能劣化と可動群の移動量を適切に設定するための条件式である。
｜ｆ_focus／ｆ｜が条件式（２）の下限を上回ることで、可動レンズ４１の屈折力が過度に強くなり過ぎず、誤差発生時の性能劣化を小さく抑えることができる。一方、｜ｆ_focus／ｆ｜が条件式（２）の上限を下回ることで、可動レンズ４１の屈折力を適度に維持することができ、近距離への合焦動作時などに可動レンズ４１の移動量が大きくなりすぎることを抑えることができるようになる。

さらに、撮像光学系１０は、以下の条件式（３）を満足するのが好ましい。
０．２５＜ｆ１／ｆ＜０．４５ ・・・（３）
ただし、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、ｆは撮像光学系１０全系の焦点距離である。

条件式（３）は、第１レンズＬ１の焦点距離を適切に設定し、撮像光学系１０全長の小型化と良好な収差補正を両立するための条件式である。
ｆ１／ｆが条件式（３）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１の屈折力が強くなり過ぎず、第１レンズＬ１で発生する諸収差を抑制することができる。一方、ｆ１／ｆが条件式（３）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１の屈折力を適度に維持することができるので、撮像光学系１０の全長を短くすることができる。

［本実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態によれば、Ｋが条件式（１）の範囲内にあることで、ピント調整時のレンズ移動量を増加させる（所定値以上にする）ことができる。
これにより、合焦動作時の可動レンズ４１の姿勢誤差感度を低減することができる。したがって、可動レンズ４１に多少の傾きやズレが生じた場合でも画質劣化を抑制でき、ひいては、製品性能を安定させるとともに生産性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、固定レンズ３１は全てのレンズのうち有効径が最大のレンズを含む。つまり、固定レンズ３１よりも有効径の小さいレンズを、可動レンズ４１として合焦動作時に移動させている。
これにより、レンズ全体を動かす従来の構成よりも、撮像光学系１０ひいては撮像装置１００の厚さを薄くすることができる。また、従来に比べて可動レンズ４１が小さく軽くなるので、可動レンズ４１の移動に必要な電力を抑えて省電力化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、｜ｆ_focus／ｆ｜が条件式（２）の下限を上回ることで、可動レンズ４１の屈折力が過度に強くなり過ぎず、誤差発生時の性能劣化を小さく抑えることができる。一方、｜ｆ_focus／ｆ｜が条件式（２）の上限を下回ることで、可動レンズ４１の屈折力を適度に維持することができ、近距離への合焦動作時などに可動レンズ４１の移動量が大きくなりすぎることを抑えることができるようになる。

また、本実施形態によれば、ｆ１／ｆが条件式（３）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１の屈折力が強くなり過ぎず、第１レンズＬ１で発生する諸収差を抑制することができる。一方、ｆ１／ｆが条件式（３）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１の屈折力を適度に維持することができるので、撮像光学系１０の全長を短くすることができる。

また、本実施形態によれば、全てのレンズのうち少なくとも１つのレンズが非円形形状となっている。
これにより、撮像装置１００ひいては携帯端末３００の上下の厚さを薄くすることができる。

また、本実施形態によれば、可動レンズ４１がステッピングモーター７０で駆動される。
一般に、スマートフォン用の広角系レンズの合焦動作に用いる駆動源には、ばねで片寄せして一方向だけに駆動力をかけるボイスコイルモーター（ＶＣＭ）が使用される。しかし、ＶＣＭでは、ばね設計の制約等により、移動量が0.2mm程度しか確保できない。
この点、ステッピングモーター７０は、リードスクリュー７２の長さで移動可能距離を調節できるので、ＶＣＭに比べて設計自由度が高く、可動レンズ４１を大きく移動させる場合にも好適に対応できる。

また、本実施形態によれば、ステッピングモーター７０の駆動部７１は、可動レンズ４１よりも後側の位置であって、左右方向において第２光軸Ａｘ２上から外れた位置であり、上下方向において他の部分よりも内側の位置に配置されている。
これにより、撮像装置１００を大きくすることなく、駆動時の発熱源である駆動部７１を、姿勢誤差感度の高い固定レンズ３１から好適に離間させることができる。したがって、固定レンズ３１のレンズ面の熱変形による撮影画質の低下を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、駆動部７１の上側には、弾性を有する伝熱部材７３が配置されている。伝熱部材７３は、撮像装置１００よりも上側に配置された金属平板３１０と駆動部７１とに当接している。
これにより、伝熱部材７３は、柔軟に変形してステッピングモーター７０の駆動部７１と金属平板３１０とに面接触しつつ、これらの間の熱移動を促進する。そのため、駆動部７１と金属平板３１０との間に安定した熱的接続を確保し、駆動部７１を好適に放熱できる。したがって、撮像装置１００の温度上昇、特に熱変形を嫌う樹脂製レンズの温度上昇を好適に抑制できる。
また、伝熱部材７３が当接する金属平板３１０は、撮像装置１００（伝熱部材７３以外の部分）との間に空気層を介在させている。これにより、金属平板３１０と撮像装置１００とは空気層により断熱されるため、駆動部７１の熱が金属平板３１０を通じて撮像装置１００（特に樹脂製レンズ）に伝わることを抑制できる。

［変形例］
続いて、上記実施形態の変形例について説明する。
図１１は、本変形例の撮像装置１００Ａの斜視図であり、図１２（ａ）は、図１１と異なる方向から見た撮像装置１００Ａの斜視図であり、図１２（ｂ）は、撮像装置１００Ａの側面図である。なお、図１１では、一部部品（蓋部材５５、伝熱部材７３）の図示を省略している。
本変形例の撮像装置１００Ａは、主に固定レンズユニットと主胴の前後方向の長さの比率が上記実施形態の撮像装置１００と異なる。以下、主に上記実施形態と異なる点について説明し、上記実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

本変形例の撮像装置１００Ａは、上記実施形態の固定レンズユニット３０及び主胴５０に代えて、固定レンズユニット３０Ａ及び主胴５０Ａを備える。
固定レンズユニット３０Ａは、上記実施形態の固定レンズユニット３０に比べ、固定レンズ３１間の間隔が広がり、前後方向に長くなっている。すなわち、上記実施形態に比べ、保持枠３２Ａが前後方向に長くなっており、これを固定する反射部材２０の固定枠２１Ａも前後方向に長くなっている。
主胴５０Ａは、上記実施形態の主胴５０に比べ、前後方向に短くなっている。より詳しくは、主胴５０Ａは、固定レンズユニット３０Ａが延びたほぼその分だけ、前端部を後退させるようにして前後方向に短くなっている。これに伴って、ステッピングモーター７０の取り付け位置も後方に移動している。

本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本変形例では、上記実施形態に比べ、撮像装置１００Ａのフットプリントがより小さく、可動レンズユニット４０の姿勢誤差感度もより低い。そのため、生産性をより向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態及びその変形例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

以下、本発明の撮像光学系の実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ ：撮像光学系全系の焦点距離
ｆＢ ：バックフォーカス
Ｆ ：Ｆナンバー
２Ｙ ：固体撮像素子の撮像面対角線長
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：軸上面間隔
Ｎｄ ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ ：レンズ材料のアッベ数
各実施例において、レンズ面データの各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数

（実施例１）
図１３に実施例１の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）は物体距離が無限遠時の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）は物体距離が1.0ｍ時の撮像光学系の断面図であり、（ｃ）は縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。物体（被写体）距離が無限遠のときは、第４レンズＬ４（可動レンズ４１）が固定レンズ３１に最も近い状態であり、この状態から物体距離が近づくと、第４レンズＬ４が撮像センサー６０（撮像面Ｉ）側に移動する。
なお、実施例１の撮像光学系は、特に限定はされないが、上記実施形態の撮像装置１００が備える撮像光学系１０に対応している。

実施例１の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝29.15mm
ｆＢ＝6.09mm
Ｆ＝3.81
２Ｙ＝5mm

実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。

実施例１のレンズ面の非球面係数を以下の表２に示す。なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０－０２）をＥ（たとえば２．５Ｅ－０２）を用いて表すものとする。

実施例１の単レンズデータを以下の表３に示す。

実施例１の合焦動作時の面間隔データを以下の表４に示す。なお、表中の「可変Ａ」及び「可変Ｂ」は、上記表１における軸上面間隔Ｄの該当欄の数値に対応する。

実施例１の撮像光学系における条件式（１）～（３）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：Ｋ＝2.80
条件式（２）：｜ｆ_focus／ｆ｜＝0.55
条件式（３）：ｆ１／ｆ＝0.36

（実施例２）
図１４に実施例２の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）は物体距離が無限遠時の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）は物体距離が1.0ｍ時の撮像光学系の断面図であり、（ｃ）は縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。
なお、実施例２の撮像光学系は、特に限定はされないが、上記変形例の撮像装置１００Ａが備える撮像光学系に対応している。

実施例２の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝29.14mm
ｆＢ＝6.06mm
Ｆ＝3.81
２Ｙ＝5mm

実施例２のレンズ面のデータを以下の表５に示す。

実施例２のレンズ面の非球面係数を以下の表６に示す。

実施例２の単レンズデータを以下の表７に示す。

実施例２の合焦動作時の面間隔データを以下の表８に示す。なお、表中の「可変Ａ」及び「可変Ｂ」は、上記表５における軸上面間隔Ｄの該当欄の数値に対応する。

実施例２の撮像光学系における条件式（１）～（３）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：Ｋ＝0.90
条件式（２）：｜ｆ_focus／ｆ｜＝0.88
条件式（３）：ｆ１／ｆ＝0.40

（実施例３）
図１５に実施例３の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）は物体距離が無限遠時の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）は物体距離が1.0ｍ時の撮像光学系の断面図であり、（ｃ）は縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）である。

実施例３の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝29.15mm
ｆＢ＝6.02mm
Ｆ＝3.81
２Ｙ＝5mm

実施例３のレンズ面のデータを以下の表９に示す。

実施例３のレンズ面の非球面係数を以下の表１０に示す。

実施例３の単レンズデータを以下の表１１に示す。

実施例３の合焦動作時の面間隔データを以下の表１２に示す。なお、表中の「可変Ａ」及び「可変Ｂ」は、上記表９における軸上面間隔Ｄの該当欄の数値に対応する。

実施例３の撮像光学系における条件式（１）～（３）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：Ｋ＝1.80
条件式（２）：｜ｆ_focus／ｆ｜＝0.71
条件式（３）：ｆ１／ｆ＝0.37

１０ 撮像光学系
２０ 反射部材（反射光学素子）
３０、３０Ａ 固定レンズユニット
３１ 固定レンズ（固定光学系）
４０ 可動レンズユニット
４１ 可動レンズ（可動光学系）
４３ 連結部材
５０、５０Ａ 主胴
６０ 撮像センサー（撮像素子）
７０ ステッピングモーター
７１ 駆動部（駆動力発生部）
７１ａ 接続接点
７２ リードスクリュー
７３ 伝熱部材
１００、１００Ａ 撮像装置
３００ 携帯端末
３１０ 金属平板
Ａｘ１ 第１光軸
Ａｘ２ 第２光軸
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｆ 平行平板
Ｉ 撮像面

Claims (8)

1. 撮像素子の光電変換部に被写体像を結像させる単焦点の撮像光学系であって、
   物体側から順に、
   入射光線を９０°曲げる反射光学素子と、
   少なくとも１つのレンズを含む固定光学系と、
   少なくとも１つのレンズを含み、光軸上を移動可能な可動光学系と、
   撮像素子と、
   を備え、
   焦点距離が３５ｍｍ換算で１２０ｍｍ以上であり、
   以下の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
   ０．５≦Ｋ≦２．８ ・・・（１）
   ただし、
   Ｋ：可動光学系が１移動したときに変化するピント位置ずれ量
2. 前記固定光学系は、前記固定光学系及び前記可動光学系に含まれる全てのレンズのうち、有効径が最大のレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像光学系。
   ０．５０＜ ｜ｆ_focus／ｆ｜ ＜１．００ ・・・（２）
   ただし、
   ｆ_focus：可動光学系の焦点距離
   ｆ：撮像光学系全系の焦点距離
4. 前記固定光学系は、前記固定光学系及び前記可動光学系に含まれる全てのレンズのうち、最も物体側に位置する第１レンズを含み、
   以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の撮像光学系。
   ０．２５＜ｆ１／ｆ＜０．４５ ・・・（３）
   ただし、
   ｆ１：第１レンズの焦点距離
   ｆ：撮像光学系全系の焦点距離
5. 前記固定光学系及び前記可動光学系に含まれる全てのレンズのうち、少なくとも１つのレンズは、非円形形状であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の撮像光学系。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の撮像光学系と、
   前記可動光学系を駆動するステッピングモーターと、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
7. 前記反射光学素子よりも物体側の第１光軸に沿った方向をＹ方向、Ｙ方向と直交して前記反射光学素子よりも前記固定光学系側の第２光軸に沿った方向をＺ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれとも直交する方向をＸ方向とすると、
   前記ステッピングモーターの駆動力発生部は、Ｚ方向において前記可動光学系よりも前記撮像素子側の位置であって、Ｘ方向において前記第２光軸上から外れた位置であり、Ｙ方向において他の部分よりも内側の位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記駆動力発生部は、電気的な接続接点をＸ方向の側面に有し、
   前記駆動力発生部のＹ方向側には、弾性を有する伝熱部材が配置され、
   前記伝熱部材は、当該撮像装置よりもＹ方向側に空気層を介して配置された金属部材と前記駆動力発生部とに当接していることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。

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