JP5350688B2

JP5350688B2 - 撮像光学系

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Publication number: JP5350688B2
Application number: JP2008167154A
Authority: JP
Inventors: 佳宏内田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: JP2010008660A

Description

本発明は、撮像光学系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単焦点の光学系が数多く提案されている。
また、近年、撮像そしの技術的進歩（小型でありながら高画素）と市場のニーズの高まりから高精細でありながら携帯電話や携帯端末機に搭載可能なカメラモジュールがもとめられている。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（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

特許第４０３２６６７号特許第４０３２６６８号米国特許第７０７９３３０号

しかしながら、特許文献１及び２では、像面湾曲及び倍率色収差が十分に補正されておらず、結像性能が十分でない。また、特許文献３の光学系では樹脂を用いて低コストなレンズが提案されているが、これについても非点隔差及び像面湾曲が十分に補正されておらず結像性能が十分でない。さらにこれらの光学全長を小さくしようとすると、これらの傾向はさらに顕著になってしまう。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、結像性能が良好で且つ小型な撮像光学系を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による撮像光学系は、
物体側より順に、
開口絞りと、
第１レンズと、
第２レンズと、
第３レンズと、
第４レンズと、からなり、
前記第１レンズは両凸レンズ、
前記第２レンズは像側に凹面を持つ負レンズ、
前記第３レンズは像側に凸面を持つ正レンズ、
前記第４レンズは負レンズであり、
以下の条件式(A),(2),(4),(9),(6)を満足する
ことを特徴とする撮像光学系。
-0.7＜（ｒ2+ｒ3）／（ｒ2-ｒ3）＜-0.08 …(A)
0.01＜1/ν2-1/ν1＜0.03 …(2)
-2＜ｆ/ｒ6＜-0.05 …(4)
-2＜ｆ／ｒ9＜１ …(6)
0.2＜ｄ7／ｆ＜0.4 …(9)
ただし、ｆは全系の焦点距離、
ｒ2、ｒ3はそれぞれ前記第１レンズの物体側と像側の曲率半径、
ν1、ν2はそれぞれ前記第１レンズ、前記第２レンズのアッベ数、
ｒ6は前記第３レンズの物体側の曲率半径、
ｒ9は前記第４レンズの像側の曲率半径、
ｄ7は前記第３レンズと前記第４レンズの光軸上の空気間隔
である。
また、前記第４レンズは、物体側に凹面、像側に凸面を持つ負レンズであることを特徴とする。

また、本発明の撮像光学系は、前記第４レンズは像側面が像面に常に凸面の形状をもち、物体側面は以下の条件式(7)を満足するような変曲点を持つ負のメニスカスレンズであ
ることを特徴とする。
-4＜Y/Δda＜-1 …(7)
ただし、Yは前記変曲点から前記撮像光学系の光軸までの距離、Δdaは点P1からP2までの
間隔であって、P1は前記第４レンズ物体側面と前記光軸とが交わる点、P2は前記変曲点を通り前記光軸に垂直な仮想線が前記光軸と交わる点である。

また、本発明の撮像光学系は、以下の条件式(1)を満足することを特徴としている。
0.3＜ｆ1／ｆ＜1 …(1)
ただし、ｆ1は前記第１レンズの焦点距離である。

また、本発明の撮像光学系は、以下の条件式(3)を満足することを特徴としている。
-1＜ｆ/ｒ4＜2 …(3)
ただし、ｒ4は前記第２レンズの物体側の面の曲率半径である。

また、本発明の撮像光学系は、以下の条件式(5)を満足することを特徴としている。
-0.4＜（ｒ7−ｒ8）／（ｒ7+ｒ8）＜0.4 …(5)
ただし、ｒ7、ｒ8は、それぞれ前記第３レンズの像側と前記第４レンズの物体側の曲率半径である。

また、本発明の撮像光学系は、以下の条件式(8)を満足することを特徴としている。
0.1＜ｄ5／ｆ＜0.3 …(8)
ただし、ｄ5は前記第２レンズと前記第３レンズの光軸上の空気間隔である。

本発明によれば、結像性能が良好で且つ小型な撮像光学系を実現することができる。

以下、実施形態について説明する。本実施形態の撮像光学系は、物体側より順に、開口絞り、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズからなる。ここで、第１レンズは両凸レンズである。また、第２レンズは像側に強い凹面を持つ負レンズである。また、第３レンズは像側に強い凸面を有する正レンズである。また、第４レンズは物体側に強い凹面を有する負レンズである。そして、このようなレンズ構成において、以下の条件式(A),(2),(4),(9),(6)を満足する。
-0.9＜（ｒ2+ｒ3）／（ｒ2-ｒ3）＜-0.08 …(A)
0.01＜1/ν2-1/ν1＜0.03 …(2)
-2＜ｆ/ｒ6＜-0.05 …(4)
-2＜ｆ／ｒ9＜１ …(6)
0.1＜ｄ7／ｆ＜0.4 …(9)
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｒ2、ｒ3はそれぞれ第１レンズの物体側と像側の曲率半径、ｒ6は第３レンズの物体側の曲率半径、ν1、ν2はそれぞれ第１レンズ、第２レンズの
アッベ数、ｒ9は前記第４レンズの像側の曲率半径、ｄ7は第３レンズと第４レンズの光軸上の空気間隔である。

まず、レンズ構成について説明する。本実施形態では、撮像光学系を物体側より順に、開口絞り、第１レンズＬ1(正レンズ)、第２レンズＬ2（負レンズ）、第３レンズＬ3（正
レンズ）、第４レンズＬ4(負レンズ)と構成している。このように構成することで、入射
光束が第１レンズＬ1から第４レンズＬ4に向かうに従って、軸上光束と軸外光束が分離していく。

本実施形態では、第１レンズＬ1で、主に光学系全体のパワーを担わせている。この第
１レンズＬ1では、特に軸上収差の補正を行う。また、第２レンズＬ2を像側に強い凹面を
持つ負レンズとすることで、特に軸上の色収差を良好に補正することができる。また、第３レンズＬ3は、像側に強い凸面を有する正レンズとしている。これにより、第２レンズ
Ｌ2の形状と第３レンズＬ3の形状を略対象にしている。このようにすることで、コマ収差を良好に補正している。また、第４レンズＬ4に像側に強い凹面を配置することで、歪曲
収差や像面湾曲の補正を良好に行っている。

次に、条件式について説明する。条件式(A)の下限を下回ると、第１レンズＬ1の像側の面（ｒ3）のパワーが弱くなりすぎる。この場合、軸上収差を良好に補正しながら、第１
レンズＬ1のパワーを確保するのが難しくなる。条件式(A)の上限を上回ると第１レンズＬ1の物体側の面（ｒ2）のパワーが弱くなり軸上収差の補正が難しくなる。

条件式(2)の下限を下回ると、色収差を十分補正できなくなる。条件式(2)の上限を上回ると、色収差を良好に補正しながら第２レンズＬ2のパワーを確保することが困難になる
。そのため、他の収差の補正上好ましくない。

条件式(4)の下限を下回ると、第３レンズＬ3の物体側の面（r6）のパワーが強くなりすぎ軸上収差への影響が大きくなるので好ましくない。条件式(4)の上限を上回ると、特に
コマ収差の補正上好ましくない。

条件式(6)の下限を下回ると、非点隔差等の補正が難しくなるので好ましくない。歪条
件式(6)の上限を上回ると、曲収差や像面湾曲の収差補正への影響があるので好ましくな
い。

条件式(9)の下限を下回ると、第２レンズＬ2と第３レンズＬ3での軸外光束の分離の差
が小さくなる。この場合、コマ収差や高次の像面湾曲や歪曲収差の補正が困難になるので好ましくない。条件式(9)の上限を上回ると、第３レンズL3へ入射する軸外光束の広がり
を確保するため、第１レンズＬ1のパワーを小さくしなければならなくなる。この場合、
全長が長くなるので好ましくない。

なお、条件式(A)に代えて、下記の条件式(A)'を満足することが好ましい。
-0.7＜（ｒ2+ｒ3）／（ｒ2-ｒ3）＜-0.1 …(A)'

また、条件式(2)に代えて、下記の条件式(2)'を満足することが好ましい。
0.012＜1/ν2-1/ν1＜0.025 …(2)'

また、条件式(4)に代えて、下記の条件式(4)'を満足することが好ましい。
-2＜ｆ/ｒ6＜-0.1 …(4)'

また、条件式(9)に代えて、下記の条件式(9)'を満足することが好ましい。
0.2＜ｄ7／ｆ＜0.3 …(9)'

また、条件式(6)に代えて、下記の条件式(6)'を満足することが好ましい。
-2＜ｆ／ｒ9＜0.8 …(6)'

また、本実施形態の撮像光学系は、第４レンズの像側面が像面に常に凸面の形状をもち、物体側面は以下の条件式を満足するような変曲点を持つ負のメニスカスレンズであることを特徴とする。
-4＜Y/Δda＜-1 …(7)
ただし、Yは変曲点から撮像光学系の光軸までの距離、Δdaは点P1からP2までの間隔であ
って、P1は第４レンズ物体側面と光軸とが交わる点、P2はを通り前記光軸に垂直な仮想線
が前記光軸と交わる点である（変曲点、Y、Δda、P1、P2については図１を参照のこと）
。

第４レンズＬ4の像側面は像面に常に凸面の形状をもち、物体側面は条件式(7)を満足す
るような変曲点を持つ負のメニスカスレンズとすることが好ましい。このようにすることで、第４レンズＬ4はコンセントリックに近い形状となり、非点収差およびコマ収差を良好に補正することができる。また、軸外においては物体側面が正のパワーを有することになるため、像面湾曲を良好に補正することができる。

条件式(７)の下限を下回ると、レンズへの入射角度が大きくなるため、非点収差やコマ周佐の収差補正上好ましくない。条件式(7)の上限を上回ると、非点隔差の補正が十分で
きなくなり、製造が困難になるため好ましくない。

また、条件式(7)に代えて、下記の条件式(7)'を満足することが好ましい。
-3＜Y/Δda＜-1 …(7) '

また、本実施形態の撮像光学系は、以下の条件式(1)を満足することを特徴としている
。
0.3＜ｆ1／ｆ＜1 …(1)
ただし、ｆ1は第１レンズの焦点距離である。

条件式(1)は、条件式(A)と密接な関係がある。条件式(1)の下限を下回ると、第１レン
ズＬ1のパワーが強くなりすぎる。この場合、軸外収差を補正する空間の確保が困難にな
る。軸外の諸収差を良好に補正するには、レンズ作用面が適度な間隔をもって配置されることが望ましい。しかしながら、条件式（1）の下限を下回ると、その空間の確保が難し
くなる。条件式(1)の上限を上回ると、第２レンズＬ2のパワーが弱くなる。この場合、テレフォト効果が薄まるので、結像性能を良好にしつつ全長が短くするのが困難になる。

なお、条件式(1)に代えて、下記の条件式(1)'を満足することが好ましい。
0.4＜ｆ1／ｆ＜0.8 …(1)'

また、本実施形態の撮像光学系は、以下の条件式(3)を満足することを特徴としている
。
-0.1＜ｆ/ｒ4＜2 …(3)
ただし、ｒ4は第２レンズの物体側の面の曲率半径である。

条件式(3)の下限を下回ると、特に高次の球面収差の補正が困難になるので好ましくな
い。条件式(3)の上限を上回ると、第２レンズＬ2のパワーを確保するのが困難になるので、軸上色収差等の補正等好ましくない。

なお、条件式(3)に代えて、下記の条件式(3)'を満足することが好ましい。
-0.05＜ｆ/ｒ4＜1 …(3)'

また、本実施形態の撮像光学系は、以下の条件式(5)を満足することを特徴としている
。
-0.4＜（ｒ7−ｒ8）／（ｒ7+ｒ8）＜0.4 …(5)
ただし、ｒ7、ｒ8は、それぞれ第３レンズの像側と第４レンズの物体側の曲率半径である。

上記のレンズ構成では、第３レンズＬ3と第４レンズＬ4の間に、空気レンズが存在する
ことになる。条件式(5)の下限を下回ると、この空気レンズのパワーが強くなるので、全
体のパワー配置が小型化に適さなくなる。条件式(5)の上限を上回ると、この空気レンズ
のパワーが弱くなるので、像面湾曲や歪曲収差の補正上好ましくない。

なお、条件式(5)に代えて、下記の条件式(5)'を満足することが好ましい。
-0.3＜（ｒ7−ｒ8）／（ｒ7+ｒ8）＜0.05 …(5)'

また、本実施形態の撮像光学系は、以下の条件式(8)を満足することを特徴としている
。
0.1＜ｄ5／ｆ＜0.3 …(8)
ただし、ｄ5は第２レンズと第３レンズの光軸上の空気間隔である。

条件式(8)の下限を下回ると、第２レンズＬ2と第３レンズＬ3での軸外光束の分離の差
が小さくなる。この場合、コマ収差や高次の像面湾曲や歪曲収差の補正が困難になるので好ましくない。条件式(8)の上限を上回ると、第３レンズＬ3へ入射する軸外光束の広がりを確保するため、第１レンズＬ1のパワーを小さくしなければならなくなる。この場合、
全長が長くなるので好ましくない。

なお、条件式(8)に代えて、下記の条件式(8)'を満足することが好ましい。
-0.12＜ｄ5／ｆ＜0.28 …(8)'

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。なお、レンズ断面図に記載されているｒ１，ｒ２、…における数字、及びｄ１，ｄ２…における数字は、後述する数値データにおける面番号の欄の数字に対応している。

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）、像高の８割における縦のコマ収差（ＤＺＹ）を示す図である。また、ＦＩＹは像高を示している。また、球面収差、非点収差及び縦のコマ収差における横軸の数値は±０．１０、歪曲収差における横軸の数値は±５．０、倍率色収差における横軸の数値は±０．０１、縦のコマ収差における縦軸の数値は±１．００である。また、縦のコマ収差における像高は２．３４である。なお、収差図における記号及び数値は、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、開口絞りＳと、第１レンズＬ1と、第２レンズＬ2と、第３レンズＬ3と、第４レンズＬ4を有している。なお、以下全ての実施例において、レンズ断面図中、ＣＧはカバーガラス、Ｐは電子撮像素子の撮像面を示している。

第１レンズＬ1は、両凸レンズで構成されている。

第２レンズＬ2は、両凹レンズＬ２で構成されている。また、像側のレンズ面が強い凹
面になっている。

第３レンズＬ3は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成されている。また、
像側のレンズ面が強い凸面になっている。

第４レンズＬ4は、両凹レンズで構成されている。また、物体側の面が強い凹面になっ
ている。

また、非球面は、全てのレンズ面に用いられている。

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（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）、像高の８割における縦のコマ収差（ＤＺＹ）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、開口絞りＳと、第１
レンズＬ1と、第２レンズＬ2と、第３レンズＬ3と、第４レンズＬ4を有している。

第１レンズＬ1は、両凸レンズで構成されている。

また、非球面は、全てのレンズ面に用いられている。

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（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）、像高の８割における縦のコマ収差（ＤＺＹ）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、開口絞りＳと、第１レンズＬ1と、第２レンズＬ2と、第３レンズＬ3と、第４レンズＬ4を有している。

第１レンズＬ1は、両凸レンズで構成されている。

第４レンズＬ4は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズで構成されている。

また、非球面は、全てのレンズ面に用いられている。

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（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）、像高の８割における縦のコマ収差（ＤＺＹ）を示す図である。ただし、実施例４は、参考例であり、本発明には含まれない。

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、開口絞りＳと、第１レンズＬ1と、第２レンズＬ2と、第３レンズＬ3と、第４レンズＬ4を有している。

第１レンズＬ1は、両凸レンズで構成されている。

また、非球面は、全てのレンズ面に用いられている。

図１０は実施例５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）、像高の８割における縦のコマ収差（ＤＺＹ）を示す図である。

実施例５の撮像光学系は、図９に示すように、物体側より順に、開口絞りＳと、第１レンズＬ1と、第２レンズＬ2と、第３レンズＬ3と、第４レンズＬ4を有している。

第１レンズＬ1は、両凸レンズで構成されている。

第２レンズＬ2は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２で構成されている。ま
た、像側のレンズ面が強い凹面になっている。

また、非球面は、全てのレンズ面に用いられている。

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、ｒの欄は各レンズ面の曲率半径、ｄの欄は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄの欄は各レンズのｄ線での屈折率、νｄの欄は各レンズのアッべ数をそれぞれ表している。

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、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ４ｙ⁴＋Ａ６ｙ⁶＋Ａ８ｙ⁸＋Ａ１０ｙ¹⁰
ここで、非球面データにおいて、Ｅは１０のべき乗を表している。また、非球面係数が記載されていないものは、その非球面係数における値はゼロである。

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ｒｄｎｄ νｄ有効半径
1（絞り） ∞ 0.00 0.76
2（非球面） 1.800 1.02 1.54300 55.98 0.81
3（非球面） -3.017 0.05 0.82
4（非球面） -5.871 0.33 1.58300 30.01 0.81
5（非球面） 2.373 0.49 0.89
6（非球面） -2.949 0.46 1.58300 30.01 1.00
7（非球面） -1.655 1.18 1.22
8（非球面） -2.862 0.50 1.54300 55.98 2.10
9（非球面） 9.878 0.28 2.40
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.30
像面 ∞

非球面データ
第２面
K=-0.928,A4=7.00000E-03,A6=-3.50000E-03,A8=-1.00000E-04,A10=-3.00000E-03
第３面
K=-3.000,A4=4.00000E-02,A6=3.00000E-03,A8=-5.00000E-04,A10=-1.00000E-03
第４面
K=1.475,A4=2.00000E-02,A6=4.81500E-02,A8=1.00000E-02,A10=-4.05300E-04
第５面
K=2.915,A4=-3.21200E-02,A6=-3.45200E-03,A8=1.87700E-02,A10=2.35000E-03
第６面
K=5.000,A4=5.23300E-02,A6=-1.00000E-02,A8=1.00000E-03,A10=-9.89300E-03
第７面
K=-0.940,A4=4.39400E-02,A6=1.00000E-03,A8=5.00000E-04,A10=2.00000E-04
第８面
K=0.393,A4=1.43100E-02,A6=-3.04200E-03,A8=8.85000E-04,A10=-9.02900E-07
第９面
K=-10.000,A4=-3.37400E-02,A6=3.07400E-03,A8=-4.93700E-04,A10=2.79500E-06

各種データ
焦点距離 4.43
Ｆナンバー 2.9
画角 65.6°
入射瞳位置 0
射出瞳位置 -2.50
前側主点位置 -2.28
後側主点位置 -4.14

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 2 2.234
2 4 -2.834
3 6 5.672
4 8 -4.013

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ有効半径
1（絞り） ∞ 0.00 0.77
2（非球面） 1.800 0.98 1.54300 55.98 0.81
3（非球面） -3.000 0.05 0.80
4（非球面） -5.184 0.33 1.58300 30.01 0.79
5（非球面） 2.392 0.55 0.88
6（非球面） -4.536 0.48 1.58300 30.01 1.08
7（非球面） -1.952 1.20 1.29
8（非球面） -2.767 0.46 1.54300 55.98 2.05
9（非球面） 10.630 0.15 2.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.40
像面 ∞

非球面データ
第２面
K=-0.901,A4=7.00000E-03,A6=-3.50000E-03,A8=-1.00000E-04,A10=-3.00000E-03
第３面
K=-3.000,A4=4.00000E-02,A6=-3.00000E-03,A8=-5.00000E-04,A10=-8.00000E-04
第４面
K=1.193,A4=2.19800E-02,A6=3.78300E-02,A8=5.63800E-03,A10=-5.00000E-04
第５面
K=2.945,A4=-3.46000E-02,A6=1.00000E-02,A8=1.00000E-02,A10=2.00000E-03
第６面
K=5.000,A4=1.85700E-02,A6=-7.00000E-03,A8=-5.00000E-03,A10=-4.14500E-03
第７面
K=-0.895,A4=3.47200E-02,A6=1.00000E-03,A8=5.00000E-04,A10=1.00000E-04
第８面
K=0.353,A4=2.17300E-02,A6=-1.13300E-03,A8=1.00000E-03,A10=-1.13900E-05
第９面
K=2.867,A4=-3.41000E-02,A6=1.16100E-03,A8=-8.10500E-06,A10=-3.76300E-05

各種データ
焦点距離 4.44
Ｆナンバー 2.9
画角 65.7°
入射瞳位置 0
射出瞳位置 -2.50
前側主点位置 -2.35
後側主点位置 -4.03

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 2 2.223
2 4 -2.741
3 6 5.456
4 8 -3.977

数値実施例３
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ有効半径
1（絞り） ∞ 0.00 0.79
2（非球面） 1.760 0.89 1.54300 55.98 0.82
3（非球面） -3.228 0.05 0.79
4（非球面） -5.156 0.33 1.58300 30.01 0.77
5（非球面） 2.663 0.59 0.84
6（非球面） -3.094 0.44 1.58300 30.01 1.03
7（非球面） -1.736 1.20 1.21
8（非球面） -2.045 0.49 1.54300 55.98 1.92
9（非球面） -60.000 0.24 2.29
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.40
像面 ∞

非球面データ
第２面
K=-0.740,A4=1.00000E-03,A6=-4.00000E-03,A8=-3.00000E-03,A10=-3.00000E-03
第３面
K=-0.189,A4=4.98000E-02,A6=5.87200E-03,A8=-1.00700E-03,A10=-1.00000E-03
第４面
K=5.000,A4=5.73500E-02,A6=4.58400E-02,A8=-1.00000E-02,A10=1.66000E-02
第５面
K=5.000,A4=-1.15300E-02,A6=5.00000E-03,A8=1.00000E-03,A10=1.00000E-03
第６面
K=2.523,A4=2.82400E-02,A6=7.78900E-04,A8=-1.00000E-02,A10=9.31300E-05
第７面
K=-0.996,A4=4.19200E-02,A6=8.00000E-03,A8=1.00000E-03,A10=1.00000E-04
第８面
K=-5.000,A4=-8.70200E-03,A6=-5.38600E-03,A8=1.58900E-03,A10=-6.74800E-05
第９面
K=-15.000,A4=-8.62900E-03,A6=-4.74900E-03,A8=6.92400E-04,A10=-6.66100E-05

各種データ
焦点距離 4.64
Ｆナンバー 2.9
画角 63.5°
入射瞳位置 0
射出瞳位置 -2.63
前側主点位置 -2.45
後側主点位置 -4.23

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 2 2.229
2 4 -2.942
3 6 6.010
4 8 -3. 894

数値実施例４
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ有効半径
1（絞り） ∞ 0.00 0.79
2（非球面） 1.600 1.88 1.54300 55.98 0.85
3（非球面） -6.552 0.05 0.81
4（非球面） -38.728 0.33 1.63493 23.90 0.80
5（非球面） 2.515 0.72 0.84
6（非球面） -2.628 0.56 1.58300 30.01 1.02
7（非球面） -1.505 1.03 1.30
8（非球面） -1.091 0.53 1.54300 55.98 2.01
9（非球面） -2.684 0.20 2.34
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.30
像面 ∞

非球面データ
第２面
K=-0.617,A4=9.00000E-03,A6=-6.41512E-04,A8=-5.00000E-04,A10=-5.00000E-04
第３面
K=-3.147,A4=2.33204E-02,A6=1.00000E-02,A8=1.00000E-03,A10=9.94409E-04
第４面
K=5.000,A4=3.76976E-02,A6=1.88823E-02,A8=1.60917E-02,A10=5.00000E-04
第５面
K=4.798,A4=4.63203E-03,A6=1.01598E-04,A8=1.00000E-03,A10=5.00000E-04
第６面
K=5.000,A4=-2.50659E-02,A6=5.00000E-03,A8=3.72668E-05,A10=-1.50000E-04
第７面
K=-2.315,A4=-4.99932E-02,A6=5.00000E-03,A8=5.00000E-04,A10=1.00000E-04
第８面
K=-2.472,A4=4.50995E-02,A6=-1.56525E-02,A8=2.31748E-03,A10=-1.04691E-04
第９面
K=-8.082,A4=2.49381E-02,A6=-1.16649E-02,A8=1.55737E-03,A10=-1.27575E-04

各種データ
焦点距離 4.60
Ｆナンバー 2.9
画角 64.2°
入射瞳位置 0
射出瞳位置 -3.00
前側主点位置 -1.81
後側主点位置 -4.30

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 2 2.451
2 4 -3.672
3 6 5.062
4 8 -3.819

数値実施例５
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ有効半径
1（絞り） ∞ 0.00 0.80
2（非球面） 1.600 1.75 1.54454 55.91 0.81
3（非球面） -7.500 0.05 0.74
4（非球面） -9.823 0.33 1.63493 23.90 0.72
5（非球面） 1.905 0.83 0.76
6（非球面） -2.539 0.55 1.58393 30.21 1.01
7（非球面） -1.498 1.02 1.28
8（非球面） -1.251 0.57 1.54454 55.91 2.00
9（非球面） -3.520 0.20 2.32
11 ∞ 0.30 1.51633 64.14
12 ∞ 0.30
像面 ∞

非球面データ
第２面
K=-0.704,A4=9.00000E-03,A6=-1.00000E-03,A8=-7.57500E-06,A10=2.00000E-04
第３面
K=5.000,A4=4.50400E-02,A6=4.06900E-03,A8=-1.00000E-03,A10=-1.00000E-04
第４面
K=5.000,A4=3.00000E-02,A6=4.00000E-02,A8=1.00000E-03,A10=5.00000E-04
第５面
K=2.073,A4=-3.07000E-02,A6=2.00000E-02,A8=3.18700E-04,A10=-2.18200E-04
第６面
K=4.580,A4=-2.76000E-02,A6=4.79100E-03,A8=1.00000E-03,A10=2.00000E-04
第７面
K=-2.196,A4=-5.00000E-02,A6=3.74400E-03,A8=5.00000E-04,A10=1.00000E-04
第８面
K=-2.417,A4=4.64600E-02,A6=-1.73400E-02,A8=3.12300E-03,A10=-2.01400E-04
第９面
K=-10.000,A4=1.37700E-02,A6=-8.48400E-03,A8=9.57400E-04,A10=-6.48800E-05

各種データ
焦点距離 4.60
Ｆナンバー 2.9
画角 62.8°
入射瞳位置 0
射出瞳位置 -3.0095
前側主点位置 -1.8594
後側主点位置 -3.9392

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 2 2.47835
2 4 -3.72720
3 6 5.16771
4 8 -3.88669

次に、各実施例における条件式の値を掲げる。
条件式実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(A) -0.25 -0.25 -0.29 -0.82 -0.65
(1) 0.50 0.50 0.48 0.53 0.53
(2) 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
(3) -0.76 -0.86 -0.90 -0.12 0.47
(4) -1.50 -0.98 -1.50 -1.75 -1.83
(5) -0.27 -0.17 -0.08 0.16 0.09
(6) 0.45 0.42 -0.08 -1.72 -1.32
(7) -3.59 -3.04 -2.90 -2.90 -2.85
(8) 0.11 0.12 0.13 0.16 0.18
(9) 0.27 0.27 0.26 0.22 0.22

上記各実施例では、全てのレンズ素子を樹脂で構成し、軽量化と低コスト化を達成している。又、全てのレンズ面を非球面で構成し、結像性能の向上と偏心等による像の劣化を防いでいる。なお、シャッターを開口絞りの前に配置しても良いし、フォーカスの際、シャッター部位は固定としても良い。

本発明は、カメラ、携帯電話、小型情報端末等の電子撮像装置の撮像光学系に有用である。

本発明の実施例１にかかる撮像光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。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、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、縦のコマ収差を示す図である。本発明の実施例２にかかる撮像光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。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、縦のコマ収差を示す図である。本発明の実施例３にかかる撮像光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。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、縦のコマ収差を示す図である。本発明の実施例４にかかる撮像光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。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、縦のコマ収差を示す図である。本発明の実施例５にかかる撮像光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例５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、縦のコマ収差を示す図である。

符号の説明

ＣＧ…カバーガラス
Ｐ…電子撮像素子の撮像面
Ｌ１…第1レンズ
Ｌ２…第２レンズ
Ｌ３…第３レンズ
Ｌ４…第４レンズ
Ｓ…開口絞り

Claims

物体側より順に、
開口絞りと、
第１レンズと、
第２レンズと、
第３レンズと、
第４レンズと、からなり、
前記第１レンズは両凸レンズ、
前記第２レンズは像側に凹面を持つ負レンズ、
前記第３レンズは像側に凸面を持つ正レンズ、
前記第４レンズは負レンズであり、
以下の条件式(A),(2),(4),(9),(6)を満足する
ことを特徴とする撮像光学系。
-0.7＜（ｒ2+ｒ3）／（ｒ2-ｒ3）＜-0.08 …(A)
0.01＜1/ν2-1/ν1＜0.03 …(2)
-2＜ｆ/ｒ6＜-0.05 …(4)
-2＜ｆ／ｒ9＜１ …(6)
0.2＜ｄ7／ｆ＜0.4 …(9)
ただし、ｆは全系の焦点距離、
ｒ2、ｒ3はそれぞれ前記第１レンズの物体側と像側の曲率半径、
ν1、ν2はそれぞれ前記第１レンズ、前記第２レンズのアッベ数、
ｒ6は前記第３レンズの物体側の曲率半径、
ｒ9は前記第４レンズの像側の曲率半径、
ｄ7は前記第３レンズと前記第４レンズの光軸上の空気間隔
である。
前記第４レンズは、物体側に凹面、像側に凸面を持つ負レンズである
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
前記第４レンズは、像側面が像面に常に凸面の形状をもち、物体側面は以下の条件式(7)を満足するような変曲点を持つ負のメニスカスレンズである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像光学系。
-4＜Y/Δda＜-1 …(7)
ただし、Yは前記変曲点から前記撮像光学系の光軸までの距離、
Δdaは点P1からP2までの間隔であって、P1は前記第４レンズ物体側面と前記光軸とが交わる点、P2は前記第４レンズ物体側面の変曲点を通り前記光軸に垂直な仮想線が前記光軸と交わる点、
である。
以下の条件式(1)を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の撮像光学系。
0.3＜ｆ1／ｆ＜1 …(1)
ただし、ｆ1は前記第１レンズの焦点距離である。
以下の条件式(3)を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の撮像光学系。
-1＜ｆ/ｒ4＜2 …(3)
ただし、ｒ4は前記第２レンズの物体側の面の曲率半径である。
以下の条件式(5)を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の撮像光学系。
-0.4＜（ｒ7−ｒ8）／（ｒ7+ｒ8）＜0.4 …(5)
ただし、ｒ7、ｒ8は、それぞれ前記第３レンズの像側と前記第４レンズの物体側の曲率半径である。
以下の条件式(8)を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の撮像光学系。
0.1＜ｄ5／ｆ＜0.3 …(8)
ただし、ｄ5は前記第２レンズと前記第３レンズの光軸上の空気間隔である。