WO2014080561A1 - 撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器 - Google Patents

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WO2014080561A1
WO2014080561A1 PCT/JP2013/005958 JP2013005958W WO2014080561A1 WO 2014080561 A1 WO2014080561 A1 WO 2014080561A1 JP 2013005958 W JP2013005958 W JP 2013005958W WO 2014080561 A1 WO2014080561 A1 WO 2014080561A1
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lens
optical system
imaging optical
lenses
image
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PCT/JP2013/005958
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English (en)
French (fr)
Inventor
慶二 松坂
泰成 福田
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/208Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses

Definitions

  • the present invention relates to an imaging optical system that forms an optical image of a subject on a predetermined surface.
  • the present invention relates to an imaging apparatus and a digital device using this imaging optical system.
  • imaging devices using solid-state imaging devices such as CCD (Charged Coupled Device) type image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensors have been improved, and accordingly, this imaging has been expanded.
  • Digital devices such as mobile phones and personal digital assistants equipped with devices have become widespread. Such a digital device tends to be thinner from the viewpoint of convenience when carrying it.
  • so-called smartphones have a noticeable tendency to be thin. For this reason, there is an increasing demand for thinning the imaging device mounted on the imaging device, and it is desired to shorten the optical total length in the imaging optical system used in the imaging device.
  • Patent Document 1 In order to meet the demand for shortening the total optical length, for example, in Patent Document 1, a predetermined lens among a plurality of lenses constituting an imaging lens is formed of a glass member that absorbs infrared rays.
  • An imaging apparatus using a solid-state image sensor generally includes an infrared cut filter due to the light receiving wavelength characteristics of the solid-state image sensor.
  • the image pickup lens disclosed in Patent Document 1 omits the infrared cut filter depending on the configuration. As a result, the overall optical length is shortened.
  • an inorganic infrared absorbing material is mixed in a glass member in order to form a lens that absorbs infrared rays.
  • it is necessary to increase the thickness of the glass member (lens) mixed with the infrared absorbing material which is inconvenient for shortening the optical total length.
  • an imaging optical system used in an imaging device mounted on a mobile phone such as a smartphone has an optical total length of several millimeters. Therefore, it is demanded that the lens can be made as thin as possible, and this problem is serious. .
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an imaging optical system capable of making a lens having a function of absorbing infrared light thinner.
  • An imaging optical system, an imaging apparatus, and a digital device include a plurality of lenses arranged in order from the object side, and the lens arranged closest to the object among the plurality of lenses has a positive refractive power. And at least one of the plurality of lenses is an aspherical lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays. For this reason, such an imaging optical system, an imaging device, and a digital device can make a lens having a function of absorbing infrared light thinner.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the arrangement of lenses in the imaging optical system of Example 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the arrangement of lenses in the imaging optical system of Example 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the arrangement of lenses in the imaging optical system of Example 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of lenses in an imaging optical system according to Example 4.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of lenses in an imaging optical system according to Example 5.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of lenses in an imaging optical system according to Example 6.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of lenses in an imaging optical system according to Example 7.
  • a refractive index is a refractive index with respect to the wavelength (587.56 nm) of d line
  • B Abbe number is determined when the refractive indices for d-line, F-line (wavelength 486.13 nm) and C-line (wavelength 656.28 nm) are nd, nF and nC, respectively, and Abbe number is ⁇ d.
  • ⁇ d (nd ⁇ 1) / (nF ⁇ nC)
  • the Abbe number ⁇ d obtained by the definition formula (C) When the expressions “concave”, “convex” or “meniscus” are used for the lens, these represent the lens shape near the optical axis (near the center of the lens).
  • D The notation of refractive power (optical power, reciprocal of focal length) in each single lens constituting the cemented lens is power when both sides of the lens surface of the single lens are air.
  • the resin material used for the composite aspherical lens has only an additional function of the substrate glass material, it is not treated as a single optical member, but is treated as if the substrate glass material has an aspherical surface, and the number of lenses Shall be handled as one sheet.
  • the lens refractive index is also the refractive index of the glass material serving as the substrate.
  • the composite aspherical lens is a lens that is aspherical by applying a thin resin material on a glass material to be a substrate.
  • the number of lenses in the cemented lens is not represented by one for the entire cemented lens, but by the number of single lenses constituting the cemented lens.
  • the imaging optical system includes a plurality of lenses arranged in order from the object side to the image side, and the lens arranged closest to the object among the plurality of lenses has a positive refractive power. At least one of the plurality of lenses is an aspherical lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays. Such an imaging optical system can make a lens having a function of absorbing infrared light thinner. And such an imaging optical system is used suitably for an imaging device or a digital device.
  • an imaging optical system, an imaging apparatus, and a digital device will be described more specifically.
  • FIG. 1 is a lens cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the imaging optical system in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the definition of the image plane incident angle of the chief ray.
  • the image plane incident angle of the chief ray is the angle (deg, degree) of the chief ray having the maximum field angle among the incident rays to the imaging surface with respect to the vertical line standing on the image plane, as shown in FIG.
  • the image plane incident angle ⁇ is the principal ray angle when the exit pupil position is on the object side with respect to the image plane.
  • an imaging optical system 100 is formed by forming an optical image of an object (subject) on a light receiving surface of an image sensor 117 that converts an optical image into an electrical signal.
  • An optical system composed of a plurality of lenses in order from the image side to the image side.
  • the imaging optical system 100 includes five lenses, first to fifth lenses 111 to 115.
  • focusing is performed by moving the first to fifth lenses 111 to 115 in the optical axis direction by extending all the balls.
  • the lens disposed closest to the object among the plurality of lenses has a positive refractive power, and at least one of the plurality of lenses emits infrared light. It is an aspherical lens made of a resin material containing an infrared absorbing material to absorb.
  • the first lens 111 is a biconvex positive lens having a positive refractive power and a convex shape on both sides, and the second lens 112 is negatively refracted.
  • the third lens 113 is a positive meniscus lens having a positive refractive power and convex to the object side, and the fourth lens 114 is a positive meniscus lens having a power and concave on the image side.
  • the fifth lens 115 is a negative meniscus lens having negative refractive power and concave on the image side.
  • the refractive powers of the first to fifth lenses 111 to 115 are positive, negative, positive and negative.
  • Each of the first to fifth lenses 111 to 115 is a lens made of a resin material having both aspheric surfaces on both sides and formed of a resin material such as plastic, more specifically polycarbonate or cyclic olefin resin. .
  • a resin material such as plastic, more specifically polycarbonate or cyclic olefin resin.
  • the optical path length at 80% image height in an aspherical lens made of a resin material is OPp
  • the optical path length on the optical axis in the aspherical lens made of a resin material is OPc
  • a lens that satisfies the following conditional expression (A1) is provided with a function of absorbing infrared rays. 0.5 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.5 (A1)
  • A1 In the example shown in FIG.
  • the values of OPp / OPc in the first to fifth lenses 111 to 115 are 1.05, 1.10, 1.05, 0.60, and 1.67 in order. Therefore, in the imaging optical system 100 shown in FIG. 1, one or more of the first to fourth lenses 111 to 114 are infrared absorbing lenses having a function of absorbing infrared rays. In order to make the optical path length more uniform, it is preferable to select lenses that have a function of absorbing infrared rays in order of OPp / OPc values close to 1. In this example, the first to fourth lenses 111 to 114 are selected as infrared absorption lenses in the order of the first and third lenses 111 and 113, the second lens 112, and the fourth lens 114.
  • the infrared absorbing lens refers to a lens to which a material that absorbs infrared rays is added.
  • the function of absorbing infrared rays is provided by adding a predetermined infrared absorbing material to the resin material.
  • the predetermined infrared absorbing material include Lumogen IR765 and Lumogen IR788 manufactured by BASF, ABS643, ABS654, ABS667, ABS670T, IRA693N, and IRA735 manufactured by Exciton. W.
  • a lens not added with an infrared absorbing material has an average value of transmittance of 70% or more in the vertical direction in an infrared region having a wavelength of 800 nm to 1000 nm.
  • a lens added with an infrared absorbing material has a wavelength of 800 nm to 1000 nm. In the infrared region, the average value of the transmittance in the vertical direction is 20% or less.
  • each of the first to fifth lenses 111 to 115 is a resin material lens, but the fifth lens 115 that cannot provide a function of absorbing infrared rays is, for example, a glass mold lens. It may be.
  • the imaging optical system 100 is The following conditional expressions (A2) and (A3) are further satisfied. 26 ⁇ ⁇ 45 (A2) 0.55 ⁇ Y / TTL (A3)
  • an optical aperture 118 such as an aperture stop is disposed between the first lens 111 and the second lens 112 (on the image side of the first lens 111). It is a diaphragm type.
  • an image sensor 117 is disposed on the image side of the imaging optical system 100, that is, on the image side of the fifth lens 115.
  • the image sensor 117 performs photoelectric conversion to image signals of R (red), G (green), and B (blue) components according to the amount of light in the optical image of the subject imaged by the imaging optical system 100, and performs predetermined conversion. This is an element that outputs to an image processing circuit (not shown).
  • the image sensor 117 is a solid-state image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
  • the optical image of the object on the object side is guided to the light receiving surface of the image sensor 117 along the optical axis AX by the imaging optical system 100, and the optical image of the object is captured by the image sensor 117.
  • a filter 116 may be further disposed between the fifth lens 115 and the image sensor 117 as shown in FIG.
  • the optical image of the subject may be incident on the image sensor 117 via the filter 116.
  • the filter 116 is a parallel plate-like optical element, and schematically represents various optical filters, a cover glass (seal glass) of the image sensor 117, and the like. It can be arranged as appropriate depending on the intended use, the image sensor 117, the configuration of the camera, and the like.
  • Such an imaging optical system 100 can use an organic infrared absorbing material by using a resin material for a glass material forming an infrared absorbing lens having a function of absorbing infrared rays, and a glass material is used for the glass material.
  • the infrared absorbing lens can be formed thinner than when used.
  • the light incident angle ⁇ at the image surface periphery of the imaging device is usually about 30 degrees.
  • the imaging optical system 100 according to the present embodiment satisfies the conditional expressions (A2) and (A3) as described above, and satisfies the severe light incident angle condition and the optical total length condition. The inconvenience is likely to occur.
  • the imaging optical system 100 it is conceivable to use an absorption type infrared cut filter instead of the reflection type infrared cut filter.
  • the inconvenience associated with the light incident angle can be dealt with by using the resin material.
  • the amount of infrared absorption is proportional to the optical path length.
  • the optical path length is substantially reduced over the entire effective area of the lens by satisfying conditional expression (A1). It can be made uniform, and a substantially uniform infrared absorption amount can be obtained over the entire effective area of the lens.
  • conditional expression (A1) is preferably the following conditional expression (A1A), more preferably the following conditional expression (A1B). 0.7 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.3 (A1A) 0.8 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.2 (A1B)
  • conditional expression (A2) is more effectively the following conditional expression (A2A), and even more effectively, the following conditional expression (A2B). 26 ⁇ ⁇ 40 (A2A) 26 ⁇ ⁇ 35 (A2B)
  • conditional expression (A3) is more effectively the following conditional expression (A3A), and even more effectively, the following conditional expression (A3B).
  • conditional expression (A3A) is more effectively the following conditional expression (A3A), and even more effectively, the following conditional expression (A3B).
  • the imaging lens disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 has a screen with respect to the optical path length (the center thickness of the lens) on the optical axis that forms an image at the center of the screen with a light beam that passes through each lens.
  • a lens in which the difference between the principal ray of the light beam focused on the peripheral portion and the optical path length passing through the lens is ⁇ 15% or less is formed of a glass member that absorbs infrared rays.
  • the imaging optical system 100 according to the present embodiment solves the color unevenness by the conditional expression (A1) as described above, which is different from the countermeasure of Patent Document 1.
  • the imaging optical system 100 satisfies the following conditional expressions (A4) and (A5) when the F number is FN and the half angle of view is w (deg). FN ⁇ 3 (A4) 25 ⁇ w ⁇ 100 (A5)
  • Such an imaging optical system 100 can avoid an increase in noise and a deterioration in dark place performance that are likely to occur in a dark imaging optical system by satisfying conditional expression (A4). Further, if an infrared absorbing lens is used in a relatively dark imaging optical system, the infrared absorbing material is limited and the cost is increased. However, if the conditional expression (A4) is satisfied, it is easy to avoid an increase in cost. And such an imaging optical system 100 can acquire such an effect effectively by satisfying conditional expression (A5).
  • conditional expression (A4) is preferably the following conditional expression (A4A), more preferably the following conditional expression (A4B).
  • conditional expression (A5) is more effectively the following conditional expression (A5A), and even more effectively, the following conditional expression (A5B).
  • conditional expression (A5) is more effectively the following conditional expression (A5A), and even more effectively, the following conditional expression (A5B).
  • the maximum thickness of a resin-made aspherical lens (infrared absorbing lens) including an infrared absorbing material is TDmax, and the resinous aspherical lens including the infrared absorbing material is used.
  • the minimum thickness of the (infrared absorbing lens) is TDmin
  • at least one of the aspherical lenses made of a resin material including the infrared absorbing material satisfies the following conditional expression (A6). .
  • the thickness is a length in a direction parallel to the optical axis. 1 ⁇ TDmax / TDmin ⁇ 2.3 (A6)
  • TDmax / TDmin is an index representing the difference in thickness of the aspherical lens. Since such an imaging optical system 100 exceeds the lower limit value of the conditional expression (A6), even if there is a difference in thickness in each part of the lens, the degree of freedom of the lens shape is increased, and the performance is improved. Improvements can be made. In such an imaging optical system, since the moldability is not impaired by falling below the upper limit value of the conditional expression (A6), the lens shape can be designed with a large degree of freedom, and the performance is improved. be able to.
  • conditional expression (A6) is preferably the following conditional expression (A6A), and more preferably the following conditional expression (A6B).
  • conditional expression (A6A) is preferably the following conditional expression (A6A), and more preferably the following conditional expression (A6B).
  • the imaging optical system 100 absorbs infrared rays when the focal length of the entire imaging optical system 100 is f and the focal length of a resin-made aspheric lens (infrared absorbing lens) that absorbs infrared rays is fir. At least one of the aspherical lenses made of a resin material including the material satisfies the following conditional expression (A7). 0 ⁇
  • represents the ratio of the refractive power of the infrared absorption lens to the refractive power of the entire imaging optical system 100. Since such an imaging optical system 100 does not give excessive refractive power to the infrared absorbing lens by satisfying conditional expression (A7), even when the manufacturing difficulty of the infrared absorbing lens is high, aberration deterioration due to manufacturing errors, etc. It is possible to suppress the performance degradation.
  • conditional expression (A7) is preferably the following conditional expression (A7A), more preferably the following conditional expression (A7B), and still more preferably the following conditional expression (A7C).
  • ⁇ 1.5 (A7A) 0.1 ⁇
  • the imaging optical system 100 has a five-element configuration of first to fifth lenses 111 to 115, and two of these five lenses have a positive refractive power. Two of the lenses have negative refractive power.
  • the imaging optical system 100 is not limited to this, and the plurality of lenses is any number of four, five and six, and at least two of the plurality of lenses are And having a positive refractive power, and at least two of the plurality of lenses may have a negative refractive power.
  • Such an imaging optical system 100 includes at least two positive lenses having a positive refractive power and two negative lenses having a negative refractive power, so that the refractive power burden on each lens can be dispersed. . For this reason, such an imaging optical system 100 can suppress performance deterioration such as aberration deterioration due to a manufacturing error even when the manufacturing difficulty of the infrared absorption lens is high.
  • the filter 116 can be omitted (may or may not be present). Since the imaging optical system 100 of the present embodiment uses an infrared absorption lens, the conventionally used infrared cut filter can be deleted, and the cost can be reduced.
  • the imaging optical system 100 described above has a five-sheet configuration, but is not limited thereto, and may have a three-sheet configuration, a four-sheet configuration, or a six-sheet configuration.
  • the refractive powers of the first to fourth lenses are preferably positive, negative and positive in order
  • the refractive powers of the first to sixth lenses are sequentially Positive (arbitrary) negative (arbitrary) positive and negative are preferable.
  • the refractive power of the first to fifth lenses is preferably positive / negative (arbitrary) positive / negative in order, and the first to fifth lenses 111 to 111 in the imaging optical system 100 described above.
  • the refractive power of 115 is positive, negative, positive and negative in order.
  • the plurality of lenses are preferably five or more. With such a configuration, various aberrations can be corrected, and a high pixel count and a bright F number can be realized.
  • the lens arranged closest to the image side among the plurality of lenses is fixed even during focusing (focusing), for example. It is preferable that In such an image pickup optical system 100, since the lens on the most image side is fixed, the image pickup element 117 can be sealed by the fixed lens. For example, the image pickup element 117 for preventing the adhesion of dust is used. The sealing member (so-called cover glass) can be reduced. For this reason, such an imaging optical system 100 can further reduce the height.
  • FIG. 3 is a lens cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the imaging optical system according to the second embodiment.
  • this imaging optical system 200 forms an optical image of an object (subject) on a light receiving surface of an image sensor 217 that converts an optical image into an electrical signal.
  • An optical system composed of a plurality of lenses in order from the image side to the image side.
  • the imaging optical system 200 includes five lenses, which are first to fifth lenses 211 to 215.
  • focusing is performed by moving the first to fifth lenses 211 to 215 in the direction of the optical axis by extending all the balls.
  • the first lens 211 has a positive refractive power
  • the second lens 212 has a negative refractive power
  • the first lens 211 and the second lens 212 are At least one lens is an aspherical lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays.
  • the first lens 211 is a biconvex positive lens having a positive refractive power and a convex shape on both sides, and the second lens 212 is negatively refracted.
  • the third lens 213 is a positive meniscus lens having a positive refractive power and convex to the object side, and the fourth lens 214 is positive.
  • the fifth lens 215 is a negative meniscus lens having negative refractive power and concave on the image side.
  • the refractive powers of the first to fifth lenses 211 to 215 are positive, negative, positive and negative.
  • Each of the first to fifth lenses 211 to 215 is a lens made of a resin material that is aspheric on both surfaces and is made of, for example, plastic, more specifically a resin material such as polycarbonate or cyclic olefin resin.
  • the infrared absorbing lens refers to a lens to which a material that absorbs infrared light is added, and the function of absorbing infrared light is realized by adding a predetermined infrared absorbing material to the resin material. Examples of the predetermined infrared absorbing material include the materials described above.
  • a lens not added with an infrared absorbing material has an average value of transmittance of 70% or more in the vertical direction in an infrared region having a wavelength of 800 nm to 1000 nm.
  • a lens added with an infrared absorbing material has a wavelength of 800 nm to 1000 nm. In the infrared region, the average value of the transmittance in the vertical direction is 20% or less.
  • each of the first to fifth lenses 211 to 215 is a lens made of a resin material, but the third to fifth lenses 213 to 215 that cannot provide a function of absorbing infrared rays are
  • a glass mold lens may be used.
  • an optical aperture 218 such as an aperture stop is disposed between the first lens 211 and the second lens 212 (on the image side of the first lens 211), and the imaging optical system 200 is an intermediate aperture type. It is.
  • the focal length of the entire imaging optical system 200 is f, the focal length of the resin-made aspheric lens that absorbs infrared rays is fir, and the aspheric lens made of resin material that absorbs infrared rays from the aperture stop.
  • the optical path length on the optical axis to the object side in Dir is Dir
  • the optical total length at infinity is TTL
  • the F number is FN
  • the half angle of view is w (deg)
  • the imaging optical system 200 includes at least one of the lenses including the infrared absorbing material as described in (B1) to (B5) below. ) Are satisfied.
  • an image sensor 217 is disposed on the image side of the imaging optical system 200, that is, on the image side of the fifth lens 215.
  • the image sensor 217 performs photoelectric conversion into image signals of R (red), G (green), and B (blue) components in accordance with the amount of light in the optical image of the subject imaged by the imaging optical system 200, and performs predetermined conversion. This is an element that outputs to an image processing circuit (not shown).
  • the image sensor 217 is a solid-state image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
  • a filter 216 may be further disposed between the fifth lens 215 and the image sensor 217 as shown in FIG. In other words, the optical image of the subject may be incident on the image sensor 217 via the filter 216.
  • This filter 216 is a parallel plate-like optical element, and schematically represents various optical filters, a cover glass (seal glass) of the image sensor 217, and the like. It can be arranged as appropriate depending on the intended use, the image sensor 217, the configuration of the camera, and the like.
  • Such an imaging optical system 200 can use an organic infrared absorbing material by using a resin material for a glass material forming an infrared absorbing lens having a function of absorbing infrared rays, and a glass material is used for the glass material.
  • the infrared absorbing lens can be formed thinner than when used.
  • the first lens 211 has a positive refractive power and the second lens 212 has a negative refractive power, various aberrations can be favorably corrected while shortening the overall length.
  • the light incident angle (CRA) at the image surface periphery of the imaging device is usually about 30 degrees. For this reason, when a reflection-type infrared cut filter having an incident angle dependency on the amount of transmitted infrared rays is used in an imaging apparatus, the amount of infrared cut at the periphery of the image plane becomes insufficient, and so-called color unevenness occurs in the image. End up.
  • the imaging optical system 200 satisfies the conditional expressions (B4) and (B5) and satisfies the strict conditions such as the light incident angle, the above-described disadvantage associated with the light incident angle is likely to occur. Further, if an infrared absorbing lens is used in a relatively dark imaging optical system, the infrared absorbing material is limited, resulting in an increase in cost and an increase in noise and deterioration in dark place performance.
  • the conditional expression (B2) is satisfied, so that the optical system 200 is arranged at a position close to the stop, and the axial light Since at least one of the first and second lenses having substantially the same beam diameters of the off-axis light and the off-axis light is an infrared absorbing lens, the inconvenience associated with the incident angle of light while ensuring a total light amount. Can be avoided.
  • the imaging optical system 200 satisfies the conditional expression (B3), so that it is easy to avoid an increase in cost, and it is possible to avoid an increase in noise and a deterioration in dark place performance that are likely to occur in a dark imaging optical system. Furthermore, by disposing an infrared absorption lens near the optical aperture, the optical path difference can be made substantially uniform over the entire screen on the image plane, and a relatively large refractive power (optical power) is imparted to this lens. It becomes possible to do. In the imaging optical system 200, by exceeding the lower limit value of the conditional expression (B1), the refractive power of the infrared absorption lens does not become too weak, and the optical total length of the entire system can be shortened.
  • conditional expression (B1) it is possible to prevent excessive refractive power from being imparted to the infrared absorption lens, and to prevent deterioration in optical performance due to generation of various aberrations due to excessive refractive power. it can.
  • conditional expression (B1) is preferably the following conditional expression (B1A), and more preferably the following conditional expression (B1B). 0.7 ⁇
  • conditional expression (B2) is preferably the following conditional expression (B2A), more preferably the following conditional expression (B2B). 0 ⁇
  • conditional expression (B3) is preferably the following conditional expression (B3A), and more preferably the following conditional expression (B3B).
  • conditional expression (B4) is more effectively the following conditional expression (B4A), and even more effectively, the following conditional expression (B4B). 30 ⁇ w ⁇ 60 (B4A) 30 ⁇ w ⁇ 50 (B4B)
  • conditional expression (B5) is more effectively the following conditional expression (B5A), and even more effectively, the following conditional expression (B5B). 25 ⁇ ⁇ 40 (B5A) 25 ⁇ ⁇ 35 (B5B)
  • the imaging lens disclosed in Patent Document 1 has a screen peripheral portion with respect to the optical path length (center thickness of the lens) on the optical axis that forms an image at the center of the screen with a light beam passing through each lens.
  • the lens in which the difference between the principal ray of the light beam that forms an image and the optical path length passing through the lens is ⁇ 15% or less is formed of a glass member that absorbs infrared rays.
  • the imaging optical system 200 according to the present embodiment mainly solves the color unevenness by the conditional expression (B2) as described above, which is different from the countermeasure of Patent Document 1.
  • the maximum thickness of a resin-made aspherical lens (infrared absorbing lens) including an infrared absorbing material is TDmax, and the resinous aspherical lens including the infrared absorbing material is used.
  • the minimum thickness of the (infrared absorbing lens) is TDmin
  • at least one of the aspherical lenses made of a resin material including the infrared absorbing material satisfies the following conditional expression (B6).
  • the thickness is a length in a direction parallel to the optical axis. 1 ⁇ TDmax / TDmin ⁇ 2.3 (B6)
  • TDmax / TDmin is an index representing the difference in thickness of the aspherical lens. Since such an imaging optical system 200 exceeds the lower limit value of the conditional expression (B6), even if there is a difference in thickness in each part of the lens, the degree of freedom of the lens shape is increased, and the performance is improved. Improvements can be made. In such an imaging optical system, since the moldability is not impaired by falling below the upper limit value of conditional expression (B6), the lens shape can be designed with a large degree of freedom, and the performance is improved. be able to.
  • conditional expression (B6) is preferably the following conditional expression (B6A), and more preferably the following conditional expression (B6B).
  • conditional expression (B6A) 1.5 ⁇ TDmax / TDmin ⁇ 2.1 (B6B)
  • the imaging optical system 200 uses OPp as the optical path length at 80% image height in an aspheric lens made of a resin material containing an infrared absorbing material, and light in the aspheric lens made of a resin material containing an infrared absorbing material.
  • the optical path length on the axis is OPc
  • the following conditional expression (B7) is satisfied. 0.7 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.3 (B7)
  • the amount of infrared absorption is proportional to the optical path length.
  • the optical path length can be made substantially uniform over the entire effective area of the lens by satisfying conditional expression (B7). And a substantially uniform infrared absorption amount can be obtained over the entire effective area of the lens. As a result, a good image with reduced color unevenness or no color unevenness can be obtained. That is, when the lower limit value of the conditional expression (B7) is exceeded or when the upper limit value is exceeded, the optical path length is not uniform within the effective region of the lens.
  • conditional expression (B7) is preferably the following conditional expression (B7A), more preferably the following conditional expression (B7B). 0.9 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.2 (B7A) 1 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.2 (B7B)
  • the first and second lenses 211 and 212 are selected as the infrared absorption lenses in the order of the first lens 211 and the second lens 212.
  • the imaging optical system 200 has a five-element configuration of first to fifth lenses 211 to 215, and two of these five lenses have a positive refractive power. Two of the lenses have negative refractive power.
  • Such an imaging optical system 200 includes two positive lenses having a positive refractive power and two negative lenses having a negative refractive power, so that the burden of refractive power on each lens can be dispersed. For this reason, such an imaging optical system 200 can suppress performance deterioration such as aberration deterioration due to a manufacturing error even when the manufacturing difficulty of the infrared absorption lens is high.
  • the filter 216 as an infrared cut filter can be omitted (may or may not be present).
  • the filter 216 is a parallel plate as a cover glass of the imaging element 217, for example. Since the imaging optical system 200 of the present embodiment uses an infrared absorption lens, the conventionally used infrared cut filter can be deleted, and the cost can be reduced.
  • the number of aspherical lenses made of a resin material including the infrared absorbing material is one. If two or more lenses are infrared absorbing lenses, when the relative position between these infrared absorbing lenses deviates from the design, the desired infrared absorbing characteristics as designed cannot be obtained, and the infrared absorption amount is uneven (from the design value). Shift). For this reason, since such an imaging optical system 200 has one infrared absorption lens, the manufacturing difficulty level can be reduced.
  • FIG. 4 is a lens cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the imaging optical system in the third embodiment.
  • the imaging optical system 300 is formed by forming an optical image of an object (subject) on a light receiving surface of an image sensor 317 that converts an optical image into an electrical signal.
  • An optical system composed of a plurality of lenses in order from the image side to the image side.
  • the imaging optical system 300 includes five lenses, first to fifth lenses 311 to 315.
  • focusing is performed by moving the first to fifth lenses 311 to 315 in the direction of the optical axis by extending all the balls.
  • the first lens 311 has a positive refractive power
  • the second lens 312 has a negative refractive power
  • at least one of the third to fifth lenses 313 to 315 is used.
  • One lens is an aspherical lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays.
  • Each of the first to fifth lenses 311 to 315 is a lens made of a resin material, both surfaces of which are aspheric, and formed of a resin material such as plastic, more specifically, polycarbonate or cyclic olefin resin.
  • the infrared absorbing lens refers to a lens to which a material that absorbs infrared light is added, and the function of absorbing infrared light is realized by adding a predetermined infrared absorbing material to the resin material. Examples of the predetermined infrared absorbing material include the materials described above.
  • a lens not added with an infrared absorbing material has an average value of transmittance of 70% or more in the vertical direction in an infrared region having a wavelength of 800 nm to 1000 nm.
  • a lens added with an infrared absorbing material has a wavelength of 800 nm to 1000 nm. In the infrared region, the average value of the transmittance in the vertical direction is 20% or less.
  • the focal length of the entire imaging optical system 300 is f
  • the focal length of the aspheric lens made of a resin material that absorbs infrared rays is fir
  • the F number is FN
  • the half angle of view is w (deg)
  • the imaging optical system 300 includes at least one of the lenses including the infrared absorbing material that absorbs the infrared rays.
  • One sheet satisfies the following conditional expressions (C1) to (C4). 0 ⁇
  • an image sensor 317 is disposed on the image side of the imaging optical system 300, that is, on the image side of the fifth lens 315.
  • the image sensor 317 performs photoelectric conversion into image signals of R (red), G (green), and B (blue) components according to the amount of light in the optical image of the subject formed by the imaging optical system 300, and performs predetermined conversion. This is an element that outputs to an image processing circuit (not shown).
  • the image sensor 317 is a solid-state image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
  • Such an imaging optical system 300 can use an organic infrared absorbing material by using a resin material for a glass material forming an infrared absorbing lens having a function of absorbing infrared rays, and a glass material is used for the glass material.
  • the infrared absorbing lens can be formed thinner than when used.
  • the first lens 311 has a positive refractive power and the second lens 312 has a negative refractive power, various aberrations can be favorably corrected while shortening the overall length.
  • the light incident angle (CRA) at the image surface periphery of the imaging device is usually about 30 degrees. For this reason, when a reflection-type infrared cut filter having an incident angle dependency on the amount of transmitted infrared rays is used in an imaging apparatus, the amount of infrared cut at the periphery of the image plane becomes insufficient, and so-called color unevenness occurs in the image. End up.
  • the imaging optical system 300 satisfies the conditional expressions (C3) and (C4) and satisfies the strict conditions such as the light incident angle, and thus easily causes the inconvenience associated with the light incident angle. Further, if an infrared absorbing lens is used in a relatively dark imaging optical system, the infrared absorbing material is limited, resulting in an increase in cost and an increase in noise and deterioration in dark place performance.
  • the imaging optical system 300 in the five-lens configuration capable of achieving high performance even with a large aperture, by satisfying the conditional expression (C1), the deviation ratio is relatively small, and the axial light Since at least one of the third to fifth lenses 313 to 315 having substantially the same optical path length between the light beam and the off-axis light is an infrared ray absorbing lens, the light incident angle is adjusted while ensuring the total light amount.
  • the above inconveniences can be avoided.
  • such an imaging optical system 300 is easy to avoid high cost by satisfy
  • conditional expression (C2) is preferably the following conditional expression (C2A), more preferably the following conditional expression (C2B).
  • C2A conditional expression
  • C2B conditional expression
  • conditional expression (C3) is more effectively the following conditional expression (C3A), and even more effectively, the following conditional expression (C3B). 30 ⁇ w ⁇ 60 (C3A) 30 ⁇ w ⁇ 50 (C3B)
  • conditional expression (C4) is more effectively the following conditional expression (C4A), and even more effectively, the following conditional expression (C4B). 25 ⁇ ⁇ 40 (C4A) 25 ⁇ ⁇ 35 (C4B)
  • the imaging lens disclosed in Patent Document 1 has a screen peripheral portion with respect to the optical path length (center thickness of the lens) on the optical axis that forms an image at the center of the screen with a light beam passing through each lens.
  • the lens in which the difference between the principal ray of the light beam that forms an image and the optical path length passing through the lens is ⁇ 15% or less is formed of a glass member that absorbs infrared rays.
  • the imaging optical system 300 according to the present embodiment mainly solves the color unevenness by the conditional expression (C1) as described above, which is different from the countermeasure of Patent Document 1.
  • the maximum thickness of a resin-made aspherical lens (infrared absorbing lens) including an infrared absorbing material is TDmax, and the resinous aspherical lens including the infrared absorbing material is used.
  • the minimum thickness of the (infrared absorbing lens) is TDmin
  • at least one of the aspherical lenses made of a resin material including the infrared absorbing material satisfies the following conditional expression (C5).
  • the thickness is a length in a direction parallel to the optical axis. 1 ⁇ TDmax / TDmin ⁇ 1.75 (C5)
  • TDmax / TDmin is an index representing the difference in thickness of the aspherical lens. Since such an imaging optical system 300 exceeds the lower limit value of the conditional expression (C5), even if there is a difference in thickness in each part of the lens, the degree of freedom of the lens shape increases, and the performance Improvements can be made. And since such an imaging optical system 300 is less than the upper limit value of conditional expression (C5), the moldability is not impaired, so the lens shape can be designed with a large degree of freedom, and the performance can be improved. Can be planned.
  • conditional expression (C5) is preferably the following conditional expression (C5A), and more preferably the following conditional expression (C5B). 1 ⁇ TDmax / TDmin ⁇ 1.72 (C5A) 1 ⁇ TDmax / TDmin ⁇ 1.5 (C5B)
  • the imaging optical system 300 uses OPp as the optical path length at 80% image height in an aspherical lens made of a resin material containing an infrared absorbing material, and light in the aspherical lens made of a resin material containing the infrared absorbing material.
  • the optical path length on the axis is OPc
  • the following conditional expression (C6) is satisfied. 0.7 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.3 (C6)
  • the amount of infrared absorption is proportional to the optical path length, but in this imaging optical system 300, the optical path length can be made substantially uniform over the entire effective area of the lens by satisfying conditional expression (C6). And a substantially uniform infrared absorption amount can be obtained over the entire effective area of the lens. As a result, a good image with reduced color unevenness or no color unevenness can be obtained. That is, when the lower limit value of the conditional expression (C6) is exceeded or when the upper limit value is exceeded, the optical path length is not uniform within the effective region of the lens, which is not preferable.
  • conditional expression (C6) is preferably the following conditional expression (C6A), and more preferably the following conditional expression (C6B).
  • conditional expression (C6A) 0.8 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.2 (C6A) 0.9 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.1 (C6B)
  • the third to fifth lenses L3 to L5 are 1.00, 1.16, and 1.28, respectively. Therefore, in this example, the third to fifth lenses L3 to L5 are selected as infrared absorbing lenses in the order of the third lens L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5.
  • the imaging optical system 300 has a five-element configuration of first to fifth lenses 311 to 315, and two of these five lenses have a positive refractive power. Two of the lenses have negative refractive power.
  • Such an imaging optical system 300 includes two positive lenses each having a positive refractive power and two negative lenses each having a negative refractive power, so that the burden of refractive power on each lens can be dispersed. For this reason, such an imaging optical system 300 can suppress performance deterioration such as aberration deterioration due to a manufacturing error even when the manufacturing difficulty of the infrared absorption lens is high.
  • the filter 316 can be omitted (may or may not be present).
  • the filter 316 is a parallel plate as a cover glass of the imaging element 317, for example. Since the imaging optical system 300 of the present embodiment uses an infrared absorption lens, the conventionally used infrared cut filter can be deleted, and the cost can be reduced.
  • the third lens 313 has a concave shape on the image side in the effective area and in an area outside the center of the effective area from the center.
  • the light incident angle is larger in the peripheral portion than in the central portion of the screen on the image plane of the image sensor 317.
  • the third lens 313 since the third lens 313 has a concave shape on the image side in an area outside the half of the effective area from the center in the effective area, the thickness of this part is set at the center. It can be made thinner than For this reason, such an imaging optical system 300 can make the optical path length substantially uniform over the entire screen even when the light incident angle increases.
  • conditional expression (C7) is further satisfied when the average transmittance (%) in the visible light region (wavelength 400 nm to 700 nm) is Tr.
  • the number of aspherical lenses made of a resin material including the infrared absorbing material is one. If two or more lenses are infrared absorbing lenses, when the relative position between these infrared absorbing lenses deviates from the design, the desired infrared absorbing characteristics as designed cannot be obtained, and the infrared absorption amount is uneven (from the design value). Shift). For this reason, since such an imaging optical system 300 has one infrared absorption lens, the manufacturing difficulty level can be lowered.
  • the lens arranged closest to the image side among the plurality of lenses is fixed even during focusing (focusing), for example. It is preferable that In such an image pickup optical system 300, since the lens on the most image side is fixed, the image pickup element 317 can be sealed by the fixed lens. For example, the image pickup element 317 for preventing dust from adhering is used. The sealing member (so-called cover glass) can be reduced. For this reason, such an imaging optical system 300 can further reduce the height.
  • At least one of the plurality of lenses is formed on a lens surface. It is preferable to provide a coating layer that suppresses each transmittance in a wavelength region of 400 nm or less and a wavelength region of 700 nm or more.
  • Such imaging optical systems 100, 200, and 300 compensate for the shortage of the infrared cut characteristic by the coating layer when the desired infrared cut characteristic (infrared cut amount at each wavelength) cannot be obtained by the infrared absorbing lens. Therefore, desired infrared cut characteristics in the imaging optical systems 100, 200, and 300 can be obtained.
  • the infrared absorbing lens prevents reflection formed on the surface as shown in FIG. It may further have a fine concavo-convex structure AR for the purpose.
  • the adhesion of the antireflection film may be lowered.
  • the antireflection film is easily peeled off, its reliability is lowered.
  • FIG. 5 such an imaging optical system 100, 200, 300 is formed by forming a concavo-convex structure AR on the lens surface by performing fine concavo-convex processing on the optical surface of the infrared absorbing lens.
  • the depth of the uneven shape of the antireflection structure is preferably about 50 nm or more and about 1000 nm or less.
  • the antireflection structure manufacturing method includes, for example, a patterning process for forming a mask pattern on a molded lens surface and an etching process for forming the antireflection structure on the lens surface by etching with an ion beam. It is preferable.
  • the first imaging optical system 100 described above may be incorporated
  • the second imaging optical system 200 described above may be incorporated
  • the third imaging optical system 300 described above may be incorporated. May be.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a digital device according to the fourth embodiment.
  • the digital device 3 includes an imaging unit 30, an image generation unit 31, an image data buffer 32, an image processing unit 33, a drive unit 34, a control unit 35, and a storage unit 36 for the imaging function. And an interface unit (I / F unit) 37.
  • the digital device 3 include a digital still camera, a video camera, a surveillance camera (monitor camera), a portable terminal such as a mobile phone or a personal digital assistant (PDA), a personal computer, and a mobile computer. Mouse, scanner and printer, etc.).
  • the imaging optical systems 100, 200, and 300 of the first to third embodiments are sufficiently compact and low-profile to be mounted on a portable terminal such as a cellular phone or a personal digital assistant (PDA). It is suitably mounted on this portable terminal.
  • the imaging unit 30 is an example of the imaging device 21, and is focused in the optical axis direction included in the imaging optical system 100, the imaging element 117, and the imaging optical system 1 as illustrated in FIG. And a lens driving device (not shown) for performing focusing by driving the lens.
  • the imaging unit 30 may include an imaging optical system 200 as illustrated in FIG. 2 that functions as an imaging lens instead of the imaging optical system 100. Further, instead of the imaging optical system 100, the imaging unit 30 may serve as an imaging lens.
  • a functioning imaging optical system 300 as shown in FIG. 3 may be included.
  • the imaging optical system 100 is included in the imaging unit 30 will be described. However, the same applies to the case where the imaging optical system 200 is included instead of the imaging optical system 100. The same applies when the imaging optical system 300 is included instead of the imaging optical system 100.
  • the light beam from the subject is imaged on the light receiving surface of the image sensor 117 by the imaging optical system 100 and becomes an optical image of the subject.
  • the imaging device 117 converts the optical image of the subject formed by the imaging optical system 100 into an electrical signal (image signal) of R, G, and B color components, and each of the R, G, and B colors. It outputs to the image generation part 31 as an image signal.
  • the image pickup device 117 is controlled by the control unit 35 to pick up either a still image or a moving image, or to read out an output signal of each pixel in the image pickup device 117 (horizontal synchronization, vertical synchronization, transfer) and the like.
  • the image sensor 117 may be a so-called back-illuminated solid-state image sensor.
  • This back-illuminated solid-state imaging device is an element in which a light receiving portion (a portion where photoelectric conversion such as a PN junction is performed) is arranged on the imaging lens side with respect to the wiring layer, and therefore substantially reaches the light receiving portion. Therefore, the effect of improving the low-luminance sensitivity and the effect of suppressing the peripheral light amount drop due to the oblique incidence are extremely large.
  • the image generation unit 31 performs amplification processing, digital conversion processing, and the like on the analog output signal from the image sensor 117, and determines an appropriate black level, ⁇ correction, and white balance adjustment (WB adjustment) for the entire image. Then, known image processing such as contour correction and color unevenness correction is performed to generate image data from the image signal. The image data generated by the image generation unit 31 is output to the image data buffer 32.
  • the image data buffer 32 is a memory that temporarily stores image data and is used as a work area for performing processing described later on the image data by the image processing unit 33.
  • the image data buffer 32 is a volatile storage element. It is composed of a certain RAM (Random Access Memory).
  • the image processing unit 33 is a circuit that performs predetermined image processing such as resolution conversion on the image data in the image data buffer 32.
  • the image processing unit 33 could not be corrected by the imaging optical system 100 such as a known distortion correction process for correcting distortion in the optical image of the subject formed on the light receiving surface of the image sensor 117. It may be configured to correct aberrations.
  • the distortion correction an image distorted by aberration is corrected to a natural image having a similar shape similar to a sight seen with the naked eye and having substantially no distortion. With this configuration, even if the optical image of the subject guided to the image sensor 117 by the imaging optical system 100 is distorted, it is possible to generate a natural image with substantially no distortion.
  • the image processing unit 33 may include a known peripheral illuminance decrease correction process for correcting the peripheral illuminance decrease in the optical image of the subject formed on the light receiving surface of the image sensor 117 as necessary.
  • the difference between the incident angle at the approximate center of the image sensor 117 and the incident angle at the periphery of the image sensor 117 is small and the peripheral illumination drop is reduced.
  • the peripheral illuminance drop correction (shading correction) is executed by storing correction data for performing the peripheral illuminance drop correction in advance and multiplying the image (pixel) after photographing by the correction data.
  • the correction data Since the decrease in ambient illuminance mainly occurs due to the incident angle dependency of the sensitivity in the image sensor 117, the vignetting of the lens, the cosine fourth law, etc., the correction data has a predetermined value that corrects the decrease in illuminance caused by these factors. Is set. With such a configuration, even if the peripheral illuminance drops in the optical image of the subject guided to the image sensor 117 by the imaging optical system 100, it is possible to generate an image having sufficient illuminance to the periphery. It becomes.
  • the driving unit 34 drives the lens for focusing in the imaging optical system 100 so as to perform desired focusing by operating the lens driving device (not shown) based on a control signal output from the control unit 35. To do.
  • the control unit 35 includes, for example, a microprocessor and its peripheral circuits, and includes an imaging unit 30, an image generation unit 31, an image data buffer 32, an image processing unit 33, a drive unit 34, a storage unit 36, and an I / F unit.
  • the operation of each part 37 is controlled according to its function.
  • the imaging device 21 is controlled by the control unit 35 to execute at least one of the still image shooting and the moving image shooting of the subject.
  • the storage unit 36 is a storage circuit that stores image data generated by still image shooting or moving image shooting of a subject.
  • a ROM Read Only Memory
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • the storage unit 36 has a function as a still image memory and a moving image memory.
  • the I / F unit 37 is an interface that transmits / receives image data to / from an external device.
  • the I / F unit 37 is an interface that conforms to a standard such as USB (Universal Serial Bus) or IEEE1394.
  • the following describes the imaging operation of the digital device 3 having such a configuration.
  • the control unit 35 controls the imaging unit 30 (imaging device 21) to capture a still image, and the lens (not shown) of the imaging unit 30 via the drive unit 34. Focusing is performed by operating the driving device and moving all balls. As a result, a focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor 117, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the image generation unit 31. .
  • the image signal is temporarily stored in the image data buffer 32, and after image processing is performed by the image processing unit 33, an image based on the image signal is displayed on a display (not shown). The photographer can adjust the main subject so as to be within a desired position on the screen by referring to the display.
  • a so-called shutter button (not shown) is pressed in this state, image data is stored in the storage unit 36 as a still image memory, and a still image is obtained.
  • the control unit 35 controls the imaging unit 30 to perform moving image shooting. After that, as in the case of still image shooting, the photographer refers to the display (not shown) so that the image of the subject obtained through the imaging unit 30 is placed in a desired position on the screen. Can be adjusted. When a shutter button (not shown) is pressed, moving image shooting is started. At the time of moving image shooting, the control unit 35 controls the imaging unit 30 to shoot a moving image and operates the lens driving device (not shown) of the imaging unit 30 via the driving unit 34 to perform focusing. Do.
  • a focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor 117, converted into R, G, and B color component image signals, and then output to the image generation unit 31.
  • the image signal is temporarily stored in the image data buffer 32, and after image processing is performed by the image processing unit 33, an image based on the image signal is displayed on a display (not shown). Then, when the shutter button (not shown) is pressed again, the moving image shooting is completed.
  • the captured moving image is guided to and stored in the storage unit 36 as a moving image memory.
  • the digital device 3 and the imaging device 21 use the imaging optical system 100 (200, 300) that can easily give the lens a function of absorbing infrared rays, an infrared cut filter is used. It can be omitted and the height can be further reduced. That is, the thin digital device 3 and the imaging device 21 are provided. For this reason, it is suitable for mobile phones that are becoming thinner, particularly so-called smartphones. As an example, a case where the imaging device 21 is mounted on a mobile phone will be described below.
  • FIG. 7 is an external configuration diagram of a camera-equipped mobile phone showing an embodiment of a digital device.
  • FIG. 7A shows the operation surface of the mobile phone
  • FIG. 7B shows the back surface of the operation surface, that is, the back surface.
  • the mobile phone 5 includes a display unit 51 that displays predetermined information, an input operation unit 52 that receives input of a predetermined instruction, and a telephone function that performs communication using a mobile phone network.
  • the communication unit 53 (not shown) that realizes the above, each of the units 30 to 37 shown in FIG. 6, and a thin plate-like housing HS that stores the units 51 to 53 and 30 to 37 are provided.
  • a rectangular display surface of the display unit 51 faces one main surface (front surface) of the housing HS, and an input operation unit 52 is disposed on one end side (lower side) of the display surface.
  • the display surface of the display unit 51 is provided with a touch panel that accepts an input by touching the display surface with a fingertip or a pen, and an instruction input that cannot be input by the input operation unit 52 is displayed on the touch panel and the display unit 51. It is realized by combining it with information.
  • the display unit 51 displays an image shooting mode start button, an image shooting button for switching between still image shooting and moving image shooting, a shutter button, and the like, and touches the display surface of the displayed button position.
  • the instruction indicated by the button is input to the mobile phone 5.
  • the touch panel may be of a known type such as a so-called capacitance type.
  • the imaging unit 30 (imaging device 21) faces the other main surface (back surface) of the housing HS.
  • a control signal indicating the operation content is output to the control unit 35, and the control unit 35 activates the image capturing function.
  • a control signal indicating the operation content is output to the control unit 35, and the control unit 35 activates and executes the still image shooting mode and starts and executes the moving image shooting mode.
  • the operation according to the operation content is executed.
  • a control signal indicating the operation content is output to the control unit 35, and the control unit 35 performs an operation corresponding to the operation content, such as still image shooting or moving image shooting. .
  • Imaging optical systems 100, 200, and 300 as illustrated in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to the drawings. Note that the imaging optical systems 1A to 1G described below are provided in the imaging device 21 mounted on the digital device 3 and the mobile phone 5 as shown in FIGS. 6 and 7, respectively.
  • ⁇ Description of each example> 8 to 14 are cross-sectional views illustrating the arrangement of lenses in the imaging optical system according to the first to seventh embodiments.
  • the imaging optical systems 1A to 1G of Embodiments 1 to 7 each include a plurality of lenses Ln arranged in order from the object side to the image side as shown in FIGS. 8 to 14, and focusing (focusing). In this case, the plurality of lenses Ln move together in the optical axis direction AX when all balls are extended.
  • the lens L1 that is disposed closest to the object among the plurality of lenses Ln has a positive refractive power, and among these lenses Ln,
  • the at least one lens is an aspherical lens made of a resin material that absorbs infrared rays.
  • the imaging optical systems 1A to 1D of Examples 1 to 4 are each composed of five first to fifth lenses L1 to L5.
  • the refractive powers of the first to fifth lenses L1 to L5 are positive, negative, positive, and negative, while the imaging optical system 1B of the second embodiment. Then, the refractive powers of the first to fifth lenses L1 to L5 are positive, negative, positive and negative.
  • the optical aperture stop ST is disposed between the first lens L1 and the second lens L2 (image side of the first lens L1), and the imaging optical system 1A of the first embodiment includes: On the other hand, in the imaging optical systems 1B to 1D of Examples 2 to 4, the optical aperture stop ST is disposed on the object side of the first lens L1, and the imaging optical systems 1B to 1D of Examples 2 to 4 are The front drawing type.
  • the imaging optical system 1E of Example 5 includes three first to third lenses L1 to L3.
  • the refractive powers of the first to third lenses L1 to L3 are positive and negative.
  • the optical aperture stop ST is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and the imaging optical system 1E of Example 5 is a medium aperture type.
  • the imaging optical system 1F of Example 6 is composed of four first to fourth lenses L1 to L4.
  • the refractive powers of the first to fourth lenses L1 to L4 are positive, negative, and positive.
  • the optical aperture stop ST is disposed on the object side of the first lens L1, and the imaging optical system 1F of Example 6 is a front aperture type.
  • the imaging optical system 1G of Example 7 includes six first to sixth lenses L1 to L6.
  • the refractive powers of the first to sixth lenses L1 to L6 are positive, negative, negative, positive, and negative.
  • the optical aperture stop ST is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and the imaging optical system 1G of Example 7 is a medium aperture type.
  • a plurality of lenses Ln are arranged in order from the object side to the image side, and configured as follows.
  • the first lens L1 is a biconvex positive lens having positive refractive power
  • the second lens L2 has negative refractive power and an image.
  • the negative meniscus lens is concave on the side
  • the third lens L3 is a positive meniscus lens having positive refractive power and convex on the object side
  • the fourth lens L4 has positive refractive power and has an image.
  • the fifth lens L5 is a negative meniscus lens that has negative refractive power and is concave on the image side.
  • the first lens L1 is a positive meniscus lens having positive refractive power and convex toward the object side
  • the second lens L2 has negative refractive power.
  • the third lens L3 is a biconvex positive lens having a positive refractive power
  • the fourth lens L4 is a biconcave negative lens having a negative refractive power.
  • the fifth lens L5 is a negative meniscus lens having negative refractive power and concave on the image side.
  • the first lens L1 is a biconvex positive lens having a positive refractive power
  • the second lens L2 has a negative refractive power on the image side. It is a negative meniscus lens that is concave
  • the third lens L3 is a single flat positive lens that has positive refractive power and is convex toward the object side
  • the fourth lens L4 is a biconvex positive lens that has positive refractive power.
  • the fifth lens L5 is a biconcave negative lens having negative refractive power.
  • the first to fourth lenses L1 to L4 are the same as the first to fourth lenses L1 to L4 in the imaging optical system 1A of Example 1, and the fifth.
  • the lens L5 is a biconcave negative lens having negative refractive power.
  • each five lenses of the first to fifth lenses L1 to L5 are lenses made of a resin material.
  • one or more of the first to fourth lenses L1 to L4 are infrared absorption lenses having a function of absorbing infrared rays.
  • the second imaging optical system 1B at least one of the first and second lenses L1 and L2 is an infrared absorption lens having a function of absorbing infrared rays.
  • the first lens L1 is a glass lens
  • the second to fifth lenses L2 to L5 are resin material lenses.
  • One or more of the second to fourth lenses L1 to L4 are infrared absorbing lenses having a function of absorbing infrared rays.
  • the first lens L1 is a positive meniscus lens having positive refractive power and convex toward the object side
  • the second lens L2 is positive.
  • the third lens L3 is a negative meniscus lens having negative refractive power and concave on the image side. All three of the first to third lenses L1 to L3 are made of resin material, and one or more of the first to third lenses L1 to L3 have a function of absorbing infrared rays. It is.
  • the first lens L1 is a biconvex positive lens having a positive refractive power
  • the second lens L2 is a biconcave having a negative refractive power
  • the third lens L3 is a positive meniscus lens having positive refractive power and convex toward the image side
  • the fourth lens L4 is a biconcave negative lens having negative refractive power It is. All four of the first to fourth lenses L1 to L4 are made of a resin material, and one or more of the first to third lenses L1 to L3 have a function of absorbing infrared rays. It is.
  • the first lens L1 is a biconvex positive lens having a positive refractive power
  • the second lens L2 has a negative refractive power and an image.
  • the third lens L3 is a negative meniscus lens that has a negative refractive power and is concave on the image side
  • the fourth lens L4 has a positive refractive power.
  • the fifth lens L5 is a biconvex positive lens having a positive refractive power
  • the sixth lens L6 is a biconcave negative lens having a negative refractive power. It is. All six of the first to sixth lenses L1 to L6 are made of resin material, and one or more of the first to fourth lenses L1 to L4 have a function of absorbing infrared rays. It is.
  • the optical aperture stop ST may be an aperture stop, a mechanical shutter, or a variable aperture in each of the first to seventh embodiments.
  • the light receiving surface of the image sensor IS is disposed on the image side of the lens L that is disposed closest to the image side.
  • a parallel plate FT may be further disposed between the lens L disposed on the most image side and the imaging element IS. That is, on the image side of the lens L arranged closest to the image side, the light receiving surface of the imaging element IS is arranged via the parallel plate FT.
  • the parallel plate FT is a cover glass or the like of the image sensor IS.
  • the number ri (i 1, 2, 3,%) Given to each lens surface is the i-th lens surface when counted from the object side (however, The cemented surface of the lens is counted as one surface.), And the surface marked with “*” in ri indicates an aspherical surface.
  • the surface of the optical aperture stop ST and both surfaces of the parallel plate FT are also handled as one surface. The meaning of such handling and symbols is the same for each embodiment. However, it does not mean that they are exactly the same.
  • the lens surface arranged closest to the object side is denoted by the same symbol (r1) in each drawing of each embodiment, but the construction described later is used. As shown in the data, it does not mean that these curvatures and the like are the same throughout the first to seventh embodiments.
  • the imaging optical system 1A In the imaging optical system 1A according to the first exemplary embodiment, light beams incident from the object side are sequentially arranged along the optical axis AX with the optical aperture stop ST, the first lens L1, the second lens L2, and the third lens. An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the imaging element IS through the lens L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5.
  • the imaging optical systems 1B to 1D of Embodiments 2 to 4 the light rays incident from the object side are sequentially arranged along the optical axis AX with the first lens L1, the optical aperture stop ST, the second lens L2, the third lens L3, An optical image of an object is formed on the light receiving surface of the image sensor IS through the fourth lens L4 and the fifth lens L5.
  • the imaging optical system 1E of Example 5 the light incident from the object side sequentially passes through the first lens L1, the optical aperture stop ST, the second lens L2, and the third lens L3 along the optical axis AX, and the imaging element.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the IS.
  • the imaging optical system 1F of Example 6 light rays incident from the object side sequentially pass through the optical aperture stop ST, the first lens L1, the second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 along the optical axis AX. Passes and forms an optical image of the object on the light receiving surface of the image sensor IS.
  • rays incident from the object side are sequentially arranged along the optical axis AX with the first lens L1, the optical aperture stop ST, the second lens L2, the third lens L3, the fourth lens L4, An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor IS through the fifth lens L5 and the sixth lens L6.
  • the image sensor IS converts an optical image into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing as necessary, and is recorded as a digital video signal in a memory of a digital device such as a digital camera, or other digital signal is transmitted by wired or wireless communication via an interface. Or transmitted to the device.
  • Construction data of each lens in the imaging optical systems 1A to 1G of each of Examples 1 to 7 is as follows.
  • the total lens length (TTL) of the above various data is the total lens length (distance from the first lens object side surface to the imaging surface) when the object distance is infinite, and the parallel plate is calculated as an air conversion length.
  • EXTP is the distance from the final surface (cover glass image surface side) to the exit pupil
  • H1 is the distance from the first surface to the object side principal point
  • H2 is the final surface (cover glass image surface side). To the image side principal point.
  • the surface marked with * in the number i indicates an aspherical surface (aspherical refractive optical surface or a surface having a refractive action equivalent to an aspherical surface).
  • r is a radius of curvature (unit: mm) of each surface
  • d is an interval between lens surfaces on the optical axis in an infinitely focused state (a focused state at an infinite distance)
  • nd is the refractive index of each lens with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm)
  • ⁇ d is the Abbe number
  • ER is the effective radius ( Units; mm) are shown respectively. Since each surface of the optical stop ST and the light receiving surface of the imaging element SI is a flat surface, the curvature radius thereof is ⁇ (infinite). Further, the curvature radius of both surfaces of the plane parallel plate FT arranged as necessary is ⁇ (infinite).
  • the shape of the aspherical surface is defined by the following equation when the surface vertex is the origin, the X axis is taken in the optical axis direction, and the height in the direction perpendicular to the optical axis is h.
  • X (h 2 / R) / [1+ (1 ⁇ (1 + K) h 2 / R 2 ) 1/2 ] + ⁇ A i ⁇ h i
  • Ai is an i-th order aspheric coefficient
  • R is a reference radius of curvature
  • K is a conic constant.
  • the paraxial radius of curvature (r) described in the claims, embodiments, and examples is in the vicinity of the center of the lens (more specifically, within 10% of the lens outer diameter) in the actual lens measurement scene.
  • the approximate curvature radius when the shape measurement value in the center region of the curve is fitted by the least square method can be regarded as the paraxial curvature radius.
  • a curvature radius that takes into account the secondary aspherical coefficient in the reference curvature radius of the aspherical definition formula can be regarded as a paraxial curvature radius (for example, reference literature).
  • En means “10 to the power of n”.
  • E + 001 means “10 to the power of +1”
  • E-003 means “10 to the power of ⁇ 3”.
  • Table 1 shows numerical values obtained when the above conditional expressions (A1) to (A7) are applied to the imaging optical systems 1A to 1G of Examples 1 to 7 listed above.
  • Table 2 shows numerical values obtained when the above-described conditional expressions (B1) to (B7) are applied to the imaging optical systems 1A to 1D of Examples 1 to 4 listed above.
  • Table 3 shows numerical values when the conditional expressions (C1) to (C6) described above are applied to the imaging optical systems 1A to 1D of Examples 1 to 4 listed above.
  • the imaging optical systems 1A to 1G in Examples 1 to 7 described above have three to six lens configurations and satisfy the above-described conditions. While correcting, the lens having the infrared absorption function can be thinned to shorten the optical total length. In addition, when the imaging optical systems 1A to 1G in Examples 1 to 7 are mounted on the imaging device 21 and the digital device 3, especially when mounted on the mobile phone 5, the optical total length is sufficiently shortened. Yes.
  • the imaging optical system includes a plurality of lenses arranged in order from the object side to the image side, and the lens arranged closest to the object among the plurality of lenses has a positive refractive power, At least one of the plurality of lenses is an aspheric lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays.
  • Such an imaging optical system has a function of absorbing infrared rays because at least one of the plurality of lenses is an aspherical lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays.
  • the lens can be made thinner.
  • An imaging optical system includes a plurality of lenses arranged in order from the object side to the image side, and the lens arranged closest to the object side among the plurality of lenses has a positive refractive power.
  • At least one of the plurality of lenses is an aspheric lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays, and satisfies the following conditional expressions (A1) to (A3): .
  • OPp is an optical path length at 80% image height in an aspherical lens made of a resin material containing an infrared absorber that absorbs the infrared rays
  • OPc is a resin containing an infrared absorber that absorbs the infrared rays
  • the optical path length on the optical axis of the material aspheric lens, ⁇ is the ray incident angle (deg) of the principal ray with respect to the maximum image height on the image plane, Y is the maximum image height, and TTL Is the total optical length for an object at infinity.
  • Such an imaging optical system can use an organic infrared absorbing material by using a resin material for a glass material for forming a lens (infrared absorbing lens) that imparts a function of absorbing infrared rays.
  • the infrared absorbing lens can be formed thinner than when using a material.
  • the plurality of lenses is any number of four, five, and six, and at least two of the plurality of lenses are , Have a positive refractive power, and at least two of the plurality of lenses have a negative refractive power.
  • Such an imaging optical system can suppress performance deterioration such as aberration deterioration due to a manufacturing error even when the manufacturing difficulty of the infrared absorbing lens is high.
  • the number of the plurality of lenses is five or more from the viewpoint of correcting various aberrations and realizing a high pixel count and a bright F number.
  • conditional expressions (A4) and (A5) are further satisfied.
  • FN is an F number and w is a half angle of view (deg).
  • conditional expression (A4) By satisfying conditional expression (A4), such an imaging optical system can avoid an increase in noise and deterioration of dark performance that are likely to occur in a dark imaging optical system, and it is easy to avoid high costs. And such an imaging optical system can acquire such an effect effectively by satisfying conditional expression (A5).
  • At least one of the aspheric lenses made of a resin material including the infrared absorbing material further satisfies the following conditional expression (A6). 1 ⁇ TDmax / TDmin ⁇ 2.3 (A6)
  • TDmax is the maximum thickness of an aspheric lens made of a resin material containing the infrared absorbing material
  • TDmin is the minimum thickness of an aspheric lens made of a resin material containing the infrared absorbing material. is there. The thickness is a length in a direction parallel to the optical axis.
  • Such an imaging optical system can improve its performance by satisfying conditional expression (A6).
  • At least one of the aspherical lenses made of a resin material including the infrared absorbing material further satisfies the following conditional expression (A7).
  • f is the focal length of the entire imaging optical system
  • fir is the focal length of the aspheric lens made of a resin material that absorbs the infrared rays.
  • such an imaging optical system can suppress performance deterioration such as aberration deterioration due to manufacturing errors even when the manufacturing difficulty level of the infrared absorption lens is high.
  • the lens arranged closest to the image side among the plurality of lenses is fixed.
  • At least one of the plurality of lenses is formed on the lens surface, and has a transmittance in a wavelength region of 400 nm or less and a wavelength region of 700 nm or more.
  • the coating layer which suppresses is provided.
  • Such an imaging optical system can compensate for the shortage of infrared cut characteristics by the coating layer as necessary, and can obtain a desired infrared cut characteristic in the imaging optical system.
  • the imaging optical system includes five lenses from the first lens to the fifth lens in order from the object side to the image side, and the first lens has a positive refractive power, The second lens has a negative refractive power, and at least one of the first and second lenses is an aspherical lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays. At least one of the lenses including the infrared absorbing material satisfies the following conditional expressions (B1) to (B5).
  • f is a focal length of the entire imaging optical system
  • fir is a focal length of an aspheric lens made of a resin material including the infrared absorbing material, and Dir is absorbed by the infrared ray from an aperture stop.
  • TTL is the optical total length at the time of an infinite object
  • FN is the F number
  • w is The half field angle (deg)
  • is the principal ray incident angle (deg) corresponding to the maximum image height on the image plane.
  • Such an imaging optical system can use an organic infrared absorbing material by using a resin material for a glass material for forming a lens (infrared absorbing lens) that imparts a function of absorbing infrared rays.
  • the infrared absorbing lens can be formed thinner than when using a material.
  • At least one of the aspherical lenses made of a resin material including the infrared absorbing material further satisfies the following conditional expression (B6). 1 ⁇ TDmax / TDmin ⁇ 2.3 (B6)
  • TDmax is the maximum thickness of an aspheric lens made of a resin material containing the infrared absorbing material
  • TDmin is the minimum thickness of an aspheric lens made of a resin material containing the infrared absorbing material. is there. The thickness is a length in a direction parallel to the optical axis.
  • Such an imaging optical system can improve performance by satisfying conditional expression (B6).
  • the above-described imaging optical system further satisfies the following conditional expression (B7).
  • OPp is the optical path length at 80% image height in the aspherical lens made of resin material containing the infrared absorbing material
  • OPc is an aspherical lens made of resin material containing the infrared absorbing material Is the optical path length on the optical axis.
  • the amount of infrared absorption is proportional to the optical path length.
  • the optical path length can be made substantially uniform over the entire effective area of the lens by satisfying conditional expression (B7).
  • a substantially uniform infrared absorption amount can be obtained over the entire effective area of the lens.
  • a good image with reduced color unevenness or no color unevenness can be obtained. That is, when the lower limit value of the conditional expression (B7) is exceeded or when the upper limit value is exceeded, the optical path length is not uniform within the effective region of the lens.
  • the above-described imaging optical system further satisfies the following conditional expression (B8). 80 ⁇ Tr ⁇ 90 (B8)
  • Tr is the average transmittance (%) in the visible light region (wavelength 400 nm to 700 nm).
  • Such an imaging optical system can effectively obtain the above-described operational effects under the conditions of the conditional expressions (B1) to (B5) by satisfying the conditional expression (B8).
  • the imaging optical system includes five lenses from the first lens to the fifth lens in order from the object side to the image side, and the first lens has a positive refractive power, The second lens has a negative refractive power, and at least one of the third to fifth lenses is an aspherical lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays. At least one of the lenses including the infrared absorbing material that absorbs infrared rays satisfies the following conditional expressions (C1) to (C4).
  • f is a focal length of the entire imaging optical system
  • fir is a focal length of an aspheric lens made of a resin material including an infrared absorbing material that absorbs infrared rays
  • FN is an F number.
  • w is the half angle of view (deg)
  • is the ray incident angle (deg) of the principal ray corresponding to the maximum image height on the image plane.
  • Such an imaging optical system can improve performance by satisfying conditional expression (C5).
  • the above-described imaging optical system further satisfies the following conditional expression (C6). 0.7 ⁇ OPp / OPc ⁇ 1.3 (C6)
  • OPp is the optical path length at 80% image height in the aspherical lens made of resin material containing the infrared absorbing material
  • OPc is an aspherical lens made of resin material containing the infrared absorbing material Is the optical path length on the optical axis.
  • the amount of infrared absorption is proportional to the optical path length.
  • the optical path length can be made substantially uniform over the entire effective area of the lens by satisfying conditional expression (C6).
  • C6 conditional expression
  • a substantially uniform infrared absorption amount can be obtained over the entire effective area of the lens.
  • a good image with reduced color unevenness or no color unevenness can be obtained. That is, when the lower limit value of the conditional expression (C6) is exceeded or when the upper limit value is exceeded, the optical path length is not uniform within the effective region of the lens, which is not preferable.
  • the third lens has a concave shape on the image side in an effective area and in an area outside the center of the effective area from the center.
  • Such an imaging optical system can make the optical path length substantially uniform over the entire screen even when the incident angle of light increases.
  • the above-described imaging optical system further satisfies the following conditional expression (C7). 80 ⁇ Tr ⁇ 90 (C7)
  • Tr is the average transmittance (%) in the visible light region (wavelength 400 nm to 700 nm).
  • An image pickup apparatus includes any one of the above-described image pickup optical systems and an image pickup element that converts an optical image into an electrical signal, and the image pickup optical system receives a light receiving surface of the image pickup element.
  • An optical image of the object can be formed thereon.
  • Such an image pickup apparatus can reduce the height of the infrared absorption lens because it can be made thinner. That is, a thin imaging device is provided.
  • a digital apparatus includes the above-described imaging device, and a control unit that causes the imaging device to perform at least one of photographing a still image and a moving image of the subject, and imaging optics of the imaging device.
  • the system is assembled so that an optical image of the subject can be formed on the imaging surface of the imaging device.
  • the digital device comprises a mobile terminal.
  • Such digital devices and mobile terminals can be made thinner because the infrared absorbing lens can be made thinner. That is, thin digital devices and portable terminals are provided.
  • an imaging optical system an imaging device, and a digital device can be provided.

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Abstract

 本発明にかかる撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器は、物体側から順に配置される複数のレンズを備え、前記複数のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズは、正の屈折力を有し、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の非球面レンズである。

Description

撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器
 本発明は、被写体の光学像を所定の面上に形成する撮像光学系に関する。そして、本発明は、この撮像光学系を用いた撮像装置およびデジタル機器に関する。
 近年、CCD(Charged Coupled Device)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化や小型化が伸展し、これに伴って、この撮像装置を備えた携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器が普及している。このようなデジタル機器は、それを携行する場合の利便性等の観点から、厚さがより薄くなる傾向にある。特に、いわゆるスマートフォンでは、薄型化の傾向が顕著である。このため、これに搭載される撮像装置も薄型化への要求が高まっており、撮像装置に用いられる撮像光学系における光学全長の短縮化が望まれる。
 この光学全長の短縮化の要望に応えるために、例えば、特許文献1では、撮像レンズを構成する複数枚のレンズのうちの所定のレンズが、赤外線を吸収するガラス部材で形成されている。固体撮像素子を用いた撮像装置は、一般に、固体撮像素子の受光波長特性から赤外線カットフィルタを備えるが、前記特許文献1に開示の撮像レンズは、前記構成によって、この赤外線カットフィルタを省略することができ、これによって光学全長の短縮化を図っている。
 ところで、前記特許文献1に開示の撮像レンズでは、赤外線を吸収するレンズを形成するために、無機物の赤外線吸収材がガラス部材に混入されている。このため、所望の赤外線吸収量を得るために、赤外線吸収材を混入したガラス部材(レンズ)を厚くする必要があり、光学全長の短縮化に不都合であった。特に、スマートフォン等の携帯電話機に搭載される撮像装置に用いられる撮像光学系は、その光学全長が数mmであるため、レンズが少しでも薄くできることが要望されており、この問題は、重大である。
特開2007-225642号公報
 本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、赤外線を吸収する機能を持つレンズをより薄くすることができる撮像光学系を提供することである。
 本発明にかかる撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器は、物体側から順に配置される複数のレンズを備え、前記複数のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズは、正の屈折力を有し、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の非球面レンズである。このため、このような撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器は、赤外線を吸収する機能を持つレンズをより薄くすることができる。
 上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
第1実施形態における撮像光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。 第2実施形態における撮像光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第3実施形態における撮像光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第1ないし第3実施形態の撮像光学系において、赤外線吸収レンズに形成される反射防止のための凹凸構造体を説明するための図である。 第4実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。 デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。 実施例1の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例2の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例3の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例4の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例5の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例6の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例7の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。
 以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
 <主要用語の説明>
 以下の説明において使用されている用語は、本明細書において、次の通りに定義されているものとする。
(a)屈折率は、d線の波長(587.56nm)に対する屈折率である。
(b)アッベ数は、d線、F線(波長486.13nm)、C線(波長656.28nm)に対する屈折率を各々nd、nF、nCとし、アッベ数をνdとした場合に、
νd=(nd-1)/(nF-nC)
の定義式で求められるアッベ数νdをいうものとする。
(c)レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは、光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を表しているものとする。
(d)接合レンズを構成している各単レンズにおける屈折力(光学的パワー、焦点距離の逆数)の表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
(e)複合型非球面レンズに用いる樹脂材料は、基板ガラス材料の付加的機能しかないため、単独の光学部材として扱わず、基板ガラス材料が非球面を有する場合と同等の扱いとし、レンズ枚数も1枚として取り扱うものとする。そして、レンズ屈折率も基板となっているガラス材料の屈折率とする。複合型非球面レンズは、基板となるガラス材料の上に薄い樹脂材料を塗布して非球面形状としたレンズである。
(f)接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で1枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
 <実施の一形態の撮像光学系の説明>
 本実施形態にかかる撮像光学系は、物体側から像側へ順に配置される複数のレンズを備え、前記複数のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズは、正の屈折力を有し、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の非球面レンズである。このような撮像光学系は、赤外線を吸収する機能を持つレンズをより薄くすることができる。そして、このような撮像光学系は、撮像装置やデジタル機器に好適に用いられる。以下、このような撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器について、より具体的に説明する。
 <第1実施形態の撮像光学系の説明>
 図1は、第1実施形態における撮像光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。図2は、主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。なお、以下において、主光線の像面入射角は、図2に示すように、撮像面への入射光線のうち最大画角の主光線の、像面に立てた垂線に対する角度(deg、度)αであり、像面入射角αは、射出瞳位置が像面より物体側にある場合の主光線角度を正方向とする。
 図1において、この撮像光学系100は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子117の受光面上に、物体(被写体)の光学像を結像させて形成するものであって、物体側より像側へ順に、複数のレンズから構成されて成る光学系である。図1に示す例では、撮像光学系100は、第1ないし第5レンズ111~115の5枚のレンズから成る。撮像素子117は、その受光面が撮像光学系100の像面と略一致するように配置される(像面=撮像面)。
 そして、この撮像光学系100では、第1ないし第5レンズ111~115が全玉繰り出しで光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われる。
 さらに、この撮像光学系100では、前記複数のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズは、正の屈折力を有し、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の非球面レンズである。
 より具体的には、図1に示す例では、第1レンズ111は、正の屈折力を有し、両面が凸形状である両凸の正レンズであり、第2レンズ112は、負の屈折力を有し、像側に凹である負メニスカスレンズであり、第3レンズ113は、正の屈折力を有し、物体側に凸である正メニスカスレンズであり、第4レンズ114は、正の屈折力を有し、像側に凸である正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズ115は、負の屈折力を有し、像側に凹である負メニスカスレンズである。このように撮像光学系100では、その第1ないし第5レンズ111~115の屈折力は、正負正正負である。
 第1ないし第5レンズ111~115は、それぞれ、両面が非球面であり、そして、例えばプラスチック、より具体的にはポリカーボネートや環状オレフィン系樹脂等の樹脂材料で形成された樹脂材料製レンズである。また、樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長をOPpとし、樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長をOPcとする場合に、これら樹脂材料製レンズの第1ないし第5レンズ111~115のうち、下記(A1)の条件式を満たすレンズに対し、赤外線を吸収する機能が付与されている。
0.5<OPp/OPc<1.5   ・・・(A1)
図1に示す例では、第1ないし第5レンズ111~115におけるOPp/OPcの各値は、順に、1.05、1.10、1.05、0.60、1.67である。したがって、図1に示す撮像光学系100では、第1ないし第4レンズ111~114のうちの1または複数のレンズが、赤外線を吸収する機能を有する赤外線吸収レンズである。より光路長を均一化するために、赤外線を吸収する機能を付与するレンズは、OPp/OPcの値が1に近い順に選定することが好ましい。この例では、第1ないし第4レンズ111~114は、第1および第3レンズ111、113、第2レンズ112、第4レンズ114の順に、赤外線吸収レンズとして選定される。
 赤外線吸収レンズとは、赤外線を吸収する材料を添加したレンズを示し、赤外線を吸収する機能の付与は、樹脂材料に所定の赤外線吸収材を添加することによって実現されている。前記所定の赤外線吸収材は、例えば、BASF製のLumogen IR765およびLumogen IR788、Exciton製のABS643、ABS654、ABS667、ABS670T、IRA693NおよびIRA735、H.W.SANDS製のSDA3598、SDA6075、SDA8030、SDA8303、SDA8470、SDA3039、SDA3040、SDA3922およびSDA7257、山田化学工業製のTAP-15およびIR-706、日本カーリット製のCIR-1080およびCIR-1081、山本化成製のYKR-3080およびYKR-3081、日本触媒製のイーエクスカラーIR-10、IR-12およびIR-14、三井化学ファイン製のSIR-128、SIR-130、SIR-159、PA-1001、PA-1005等を挙げることができる。通常、赤外線吸収材を添加しないレンズは、波長800nm~1000nmの赤外領域において垂直方向の透過率の平均値が70%以上を有するが、赤外線吸収材を添加したレンズは、波長800nm~1000nmの赤外領域において垂直方向の透過率の平均値が20%以下となる。
 なお、図1に示す例では、第1ないし第5レンズ111~115は、それぞれ、樹脂材料製レンズであるが、赤外線を吸収する機能を付与し得ない第5レンズ115は、例えばガラスモールドレンズであってもよい。
 そして、像面への最大像高に対する主光線の光線入射角をα(deg)とし、最大像高をYとし、無限遠物体時の光学全長をTTLとする場合に、撮像光学系100は、下記(A2)および(A3)の各条件式をさらに満たしている。
26<α≦45   ・・・(A2)
0.55≦Y/TTL   ・・・(A3)
 そして、この撮像光学系100では、例えば開口絞り等の光学絞り118が第1レンズ111と第2レンズ112との間(第1レンズ111の像側)に配置され、撮像光学系100は、中絞り型である。
 さらに、この撮像光学系100の像側、すなわち、第5レンズ115における像側には、撮像素子117が配置される。撮像素子117は、この撮像光学系100によって結像された被写体の光学像における光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路(不図示)へ出力する素子である。撮像素子117は、例えば、CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、撮像光学系100によりその光軸AXに沿って所定の倍率で撮像素子117の受光面まで導かれ、撮像素子117によって前記被写体の光学像が撮像される。なお、第5レンズ115と撮像素子117との間には、図1に示すようにフィルタ116がさらに配置されてもよい。すなわち、被写体の光学像は、フィルタ116を介して撮像素子117に入射されてもよい。このフィルタ116は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子117のカバーガラス(シールガラス)等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子117、カメラの構成等に応じて、適宜に配置することが可能である。
 このような撮像光学系100は、赤外線を吸収する機能を付与した赤外線吸収レンズを形成する硝材に樹脂材料を用いることで、有機物の赤外線吸収材を利用することができ、前記硝材にガラス材料を用いる場合に較べて赤外線吸収レンズをより薄く形成することができる。
 また、低背の撮像光学系では、撮像素子の像面周縁における光線入射角αが通常30度程度となる。このため、透過する赤外線量に入射角依存性を持つ反射型の赤外線カットフィルタが撮像装置に用いられる場合には、像面周縁における赤外線カット量が不充分となり、画像にいわゆる色むらが生じてしまう。特に、本実施形態における撮像光学系100は、上述したように条件式(A2)および(A3)を満たし、厳しい光線入射角の条件や光学全長の条件を満たしているため、光線入射角に伴う上記不都合を生じ易い。この対策に、前記反射型の赤外線カットフィルタに代え、吸収型の赤外線カットフィルタを用いることが考えられる。この場合に、ガラス材料を用いると上述の不都合が生じるが、本実施形態における撮像光学系100では、樹脂材料を用いることで、光線入射角に伴う上記不都合にも対処することができる。そして、吸収型の赤外線カットフィルタでは赤外線吸収量が光路長に比例するが、本実施形態における撮像光学系100では、条件式(A1)を満たすことで、レンズの有効領域全域で光路長を略均一にすることができ、レンズの有効領域全域で略均一な赤外線吸収量が得られる。この結果、色むらを低減した、もしくは、色むらの無い良好な画像が得られる。すなわち、前記条件式(A1)の下限値を下回る場合や上限値を上回る場合では、レンズの有効領域内で光路長が不均一となって好ましくない。
 この観点から、条件式(A1)は、好ましくは、下記条件式(A1A)であり、より好ましくは、下記条件式(A1B)である。
0.7<OPp/OPc<1.3   ・・・(A1A)
0.8<OPp/OPc<1.2   ・・・(A1B)
 この観点から、条件式(A2)は、より効果的には、下記条件式(A2A)であり、さらにより効果的には、下記条件式(A2B)である。
26<α≦40   ・・・(A2A)
26<α≦35   ・・・(A2B)
 この観点から、条件式(A3)は、より効果的には、下記条件式(A3A)であり、さらにより効果的には、下記条件式(A3B)である。
0.6≦Y/TTL   ・・・(A3A)
0.65≦Y/TTL   ・・・(A3B)
 なお、このような色むら対策として、前記特許文献1に開示の撮像レンズは、各レンズを通過する光束で画面中心に結像する光軸上の光路長(レンズの心厚)に対し、画面周辺部に結像する光束の主光線の当該レンズ内を通過する光路長との差が±15%以下になるレンズを、赤外線を吸収するガラス部材で形成している。しかしながら、本実施形態の撮像光学系100は、前記特許文献1の対策とは異なる、上述のように条件式(A1)で色むらの解決を図っている。
 また、この撮像光学系100は、FナンバーをFNとし、半画角をw(deg)とする場合に、下記(A4)および(A5)の各条件式を満たしている。
FN≦3   ・・・(A4)
25≦w≦100   ・・・(A5)
 このような撮像光学系100は、条件式(A4)を満たすことで、暗い撮像光学系で生じ易いノイズの増加や暗所性能の悪化を回避することができる。また、比較的暗い撮像光学系に赤外線吸収レンズを用いようとすると、赤外線吸収材が限定され、コスト高になってしまうが、条件式(A4)を満たすことで、コスト高を回避し易い。そして、このような撮像光学系100は、条件式(A5)を満たすことで、このような作用効果が効果的に得ることができる。
 この観点から、条件式(A4)は、好ましくは、下記条件式(A4A)であり、より好ましくは、下記条件式(A4B)である。
FN≦2.8   ・・・(A4A)
FN≦2.4   ・・・(A4B)
 この観点から、条件式(A5)は、より効果的には、下記条件式(A5A)であり、さらにより効果的には、下記条件式(A5B)である。
30≦w≦60   ・・・(A5A)
30≦w≦50   ・・・(A5B)
 また、この撮像光学系100は、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズ(赤外線吸収レンズ)における最大の厚さをTDmaxとし、この赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズ(赤外線吸収レンズ)における最小の厚さをTDminとする場合に、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(A6)の条件式を満たしている。なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
1≦TDmax/TDmin<2.3   ・・・(A6)
 このTDmax/TDminは、非球面レンズにおける厚さの差を表す指標である。このような撮像光学系100は、条件式(A6)の下限値を上回ることによって、レンズの各部において厚さに差があっても許容されるから、レンズ形状の自由度が増加し、性能の向上を図ることができる。そして、このような撮像光学系は、条件式(A6)の上限値を下回ることによって、成形性が損なわれることがないため、大きな自由度の下でレンズ形状を設計でき、性能の向上を図ることができる。
 この観点から、条件式(A6)は、好ましくは、下記条件式(A6A)であり、より好ましくは、下記条件式(A6B)である。
1.3<TDmax/TDmin<2.2   ・・・(A6A)
1.5<TDmax/TDmin<2.1   ・・・(A6B)
 また、この撮像光学系100は、撮像光学系100全系の焦点距離をfとし、赤外線を吸収する樹脂材料製の非球面レンズ(赤外線吸収レンズ)における焦点距離をfirとする場合に、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(A7)の条件式を満たしている。
0≦|f/fir|<1.5   ・・・(A7)
 この|f/fir|は、撮像光学系100全体の屈折力に対し、赤外線吸収レンズが担う屈折力の割合を表している。このような撮像光学系100は、条件式(A7)を満たすことで、赤外線吸収レンズに過剰な屈折力を与えていないので、赤外線吸収レンズの製造難易度が高い場合でも製造誤差による収差劣化等の性能劣化を抑制することができる。
 この観点から、条件式(A7)は、好ましくは、下記条件式(A7A)であり、より好ましくは、下記条件式(A7B)であり、さらにより好ましくは、下記条件式(A7C)である。
0.05<|f/fir|<1.5   ・・・(A7A)
0.1<|f/fir|<1.45   ・・・(A7B)
0.2<|f/fir|<1.4   ・・・(A7C)
 また、この撮像光学系100は、第1ないし第5レンズ111~115の5枚構成であり、これら5枚のレンズのうちの2枚のレンズが正の屈折力を有し、これら5枚のレンズのうちの2枚のレンズが負の屈折力を有している。なお、撮像光学系100は、これに限定されず、複数のレンズは、4枚、5枚および6枚のうちのいずれかの枚数であり、前記複数のレンズのうちの少なくとも2枚のレンズは、正の屈折力を有し、前記複数のレンズのうちの少なくとも2枚のレンズは、負の屈折力を有すればよい。
 このような撮像光学系100は、正の屈折力を有する正レンズと負の屈折力を有する負レンズとをそれぞれ少なくとも2枚ずつ備えることで、各レンズにおける屈折力の負担を分散することができる。このため、このような撮像光学系100は、赤外線吸収レンズの製造難易度が高い場合でも製造誤差による収差劣化等の性能劣化を抑制することができる。
 また、この撮像光学系100は、上述のように、フィルタ116は、省略可能である(あってもなくてもよい)。本実施形態の撮像光学系100は、赤外線吸収レンズを用いているので、従来に用いていた赤外線カットフィルタを削除することができ、コストダウンを図ることができる。
 なお、上述の撮像光学系100では、5枚構成であるが、これに限定されず、3枚構成、4枚あるいは6枚構成であってもよい。この4枚構成である場合に、第1ないし第4レンズの屈折力は、順に、正負正負であることが好ましく、6枚構成である場合に、第1ないし第6レンズの屈折力は、順に、正(任意)負(任意)正負であることが好ましい。このように正レンズと負レンズとを交互に配置することによって、正レンズで発生した収差を負レンズで効果的に補正することができる。この観点から、5枚構成である場合、第1ないし第5レンズの屈折力は、順に、正負(任意)正負であることが好ましく、上述の撮像光学系100における第1ないし第5レンズ111~115の屈折力は、順に、正負正正負となっている。なお、前記複数のレンズは、5枚以上であることが好ましい。このような構成では、諸収差を補正することができ、高画素化および明るいFナンバーを実現することができるようになる。
 また、これら上述の撮像光学系100において、前記複数のレンズのうちの最も像側に配置されるレンズ、図1に示す例では第5レンズ115は、例えばフォーカシング(合焦)の際でも、固定されていることが好ましい。このような撮像光学系100は、最像側のレンズが固定であるので、この固定レンズによって撮像素子117を封止することができるから、例えばゴミの付着を防止するための、撮像素子117の封止用部材(いわゆるカバーガラス)を削減することができる。このため、このような撮像光学系100は、より低背化を図ることができる。
 <第2実施形態の撮像光学系の説明>
 図3は、第2実施形態における撮像光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。図3において、この撮像光学系200は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子217の受光面上に、物体(被写体)の光学像を結像させて形成するものであって、物体側より像側へ順に、複数のレンズから構成されて成る光学系である。図3に示す例では、撮像光学系200は、第1ないし第5レンズ211~215の5枚のレンズから成る。撮像素子217は、その受光面が撮像光学系200の像面と略一致するように配置される(像面=撮像面)。
 そして、この撮像光学系200では、第1ないし第5レンズ211~215が全玉繰り出しで光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われる。
 さらに、この撮像光学系200では、第1レンズ211は、正の屈折力を有し、第2レンズ212は、負の屈折力を有し、これら第1および第2レンズ211、212のうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズである。
 より具体的には、図3に示す例では、第1レンズ211は、正の屈折力を有し、両面が凸形状である両凸の正レンズであり、第2レンズ212は、負の屈折力を有し、像側に凹である負メニスカスレンズであり、第3レンズ213は、正の屈折力を有し、物体側に凸である正メニスカスレンズであり、第4レンズ214は、正の屈折力を有し、像側に凸である正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズ215は、負の屈折力を有し、像側に凹である負メニスカスレンズである。このように撮像光学系200では、その第1ないし第5レンズ211~215の屈折力は、正負正正負である。
 第1ないし第5レンズ211~215は、それぞれ、両面が非球面であり、そして、例えばプラスチック、より具体的にはポリカーボネートや環状オレフィン系樹脂等の樹脂材料で形成された樹脂材料製レンズである。また、赤外線吸収レンズとは、赤外線を吸収する材料を添加したレンズを示し、赤外線を吸収する機能の付与は、樹脂材料に所定の赤外線吸収材を添加することによって実現されている。前記所定の赤外線吸収材は、例えば、上述の材料を挙げることができる。通常、赤外線吸収材を添加しないレンズは、波長800nm~1000nmの赤外領域において垂直方向の透過率の平均値が70%以上を有するが、赤外線吸収材を添加したレンズは、波長800nm~1000nmの赤外領域において垂直方向の透過率の平均値が20%以下となる。
 なお、図3に示す例では、第1ないし第5レンズ211~215は、それぞれ、樹脂材料製レンズであるが、赤外線を吸収する機能を付与し得ない第3ないし第5レンズ213~215は、例えばガラスモールドレンズであってもよい。
 この撮像光学系200では、例えば開口絞り等の光学絞り218が第1レンズ211と第2レンズ212との間(第1レンズ211の像側)に配置され、撮像光学系200は、中絞り型である。
 そして、撮像光学系200全系の焦点距離をfとし、前記赤外線を吸収する樹脂材料製の非球面レンズにおける焦点距離をfirとし、開口絞りから、前記赤外線を吸収する樹脂材料製の非球面レンズにおける物体側面までの光軸上での光路長をDirとし、無限遠物体時の光学全長をTTLとし、FナンバーをFNとし、半画角をw(deg)とし、そして、像面への最大像高に対応する主光線の光線入射角をα(deg)とする場合に、撮像光学系200は、前記赤外線吸収材料を含んだレンズのうちの少なくとも1枚は、下記(B1)ないし(B5)の各条件式を満たしている。
0.5≦|f/fir|<1.5   ・・・(B1)
0≦|Dir/TTL|<0.2   ・・・(B2)
FN≦3   ・・・(B3)
25≦w≦100   ・・・(B4)
25<α≦45   ・・・(B5)
 さらに、この撮像光学系200の像側、すなわち、第5レンズ215における像側には、撮像素子217が配置される。撮像素子217は、この撮像光学系200によって結像された被写体の光学像における光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路(不図示)へ出力する素子である。撮像素子217は、例えば、CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、撮像光学系200によりその光軸AXに沿って所定の倍率で撮像素子217の受光面まで導かれ、撮像素子217によって前記被写体の光学像が撮像される。なお、第5レンズ215と撮像素子217との間には、図3に示すようにフィルタ216がさらに配置されてもよい。すなわち、被写体の光学像は、フィルタ216を介して撮像素子217に入射されてもよい。このフィルタ216は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子217のカバーガラス(シールガラス)等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子217、カメラの構成等に応じて、適宜に配置することが可能である。
 このような撮像光学系200は、赤外線を吸収する機能を付与した赤外線吸収レンズを形成する硝材に樹脂材料を用いることで、有機物の赤外線吸収材を利用することができ、前記硝材にガラス材料を用いる場合に較べて赤外線吸収レンズをより薄く形成することができる。
 また、第1レンズ211が正の屈折力を有し、第2レンズ212が負の屈折力を有することで、全長短縮を可能としながら、諸収差を良好に補正することができる。このような低背の撮像光学系では、撮像素子の像面周縁における光線入射角(CRA)が通常30度程度となる。このため、透過する赤外線量に入射角依存性を持つ反射型の赤外線カットフィルタが撮像装置に用いられる場合には、像面周縁における赤外線カット量が不充分となり、画像にいわゆる色むらが生じてしまう。特に、本実施形態にかかる撮像光学系200は、条件式(B4)および(B5)を満たし、厳しい光線入射角等の条件を満たしているため、光線入射角に伴う上記不都合を生じ易い。さらに、比較的暗い撮像光学系に赤外線吸収レンズを用いようとすると、赤外線吸収材が限定され、コスト高になってしまい、また、ノイズの増加や暗所性能の悪化を招いてしまう。そこで、本実施形態における撮像光学系200では、大口径でも高性能化を図ることができる5枚レンズ構成において、条件式(B2)を満たすことで、絞りに近い位置に配置され、軸上光と軸外光との光束径が略同等の第1および第2レンズのうちの少なくとも1枚のレンズが赤外線吸収レンズとされるので、トータルな光量を確保しつつ、光線入射角に伴う上記不都合を回避することができる。そして、この撮像光学系200は、条件式(B3)を満たすことで、コスト高を回避し易く、暗い撮像光学系で生じ易いノイズの増加や暗所性能の悪化を回避することができる。さらに、光学絞りに近い位置に赤外線吸収レンズを配置することによって、像面での画面全域で光路差を略均一にすることができ、比較的大きな屈折力(光学的パワー)をこのレンズに付与することが可能となる。そして、この撮像光学系200では、条件式(B1)の下限値を上回ることによって、赤外線吸収レンズの屈折力が弱くなり過ぎず、全系の光学全長を短縮化することができる。一方、条件式(B1)の上限値を下回ることによって、過剰な屈折力を赤外線吸収レンズに付与することを防止し、過剰な屈折力による諸収差の発生による光学性能の低下を防止することができる。
 この観点から、条件式(B1)は、好ましくは、下記条件式(B1A)であり、より好ましくは、下記条件式(B1B)である。
0.7<|f/fir|<1.45   ・・・(B1A)
0.8<|f/fir|<1.4   ・・・(B1B)
 この観点から、条件式(B2)は、好ましくは、下記条件式(B2A)であり、より好ましくは、下記条件式(B2B)である。
0≦|Dir/TTL|<0.15   ・・・(B2A)
0≦|Dir/TTL|<0.14   ・・・(B2B)
 この観点から、条件式(B3)は、好ましくは、下記条件式(B3A)であり、より好ましくは、下記条件式(B3B)である。
FN≦2.8   ・・・(B3A)
FN≦2.4   ・・・(B3B)
 この観点から、条件式(B4)は、より効果的には、下記条件式(B4A)であり、さらにより効果的には、下記条件式(B4B)である。
30≦w≦60   ・・・(B4A)
30≦w≦50   ・・・(B4B)
 この観点から、条件式(B5)は、より効果的には、下記条件式(B5A)であり、さらにより効果的には、下記条件式(B5B)である。
25<α≦40   ・・・(B5A)
25<α≦35   ・・・(B5B)
 なお、上記色むら対策として、前記特許文献1に開示の撮像レンズは、各レンズを通過する光束で画面中心に結像する光軸上の光路長(レンズの心厚)に対し、画面周辺部に結像する光束の主光線の当該レンズ内を通過する光路長との差が±15%以下になるレンズを、赤外線を吸収するガラス部材で形成している。しかしながら、本実施形態の撮像光学系200は、前記特許文献1の対策とは異なる、上述のように条件式(B2)で色むらの解決を主に図っている。
 また、この撮像光学系200は、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズ(赤外線吸収レンズ)における最大の厚さをTDmaxとし、この赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズ(赤外線吸収レンズ)における最小の厚さをTDminとする場合に、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズの少なくとも1枚は、下記(B6)の条件式を満たしている。なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
1≦TDmax/TDmin<2.3   ・・・(B6)
 このTDmax/TDminは、非球面レンズにおける厚さの差を表す指標である。このような撮像光学系200は、条件式(B6)の下限値を上回ることによって、レンズの各部において厚さに差があっても許容されるから、レンズ形状の自由度が増加し、性能の向上を図ることができる。そして、このような撮像光学系は、条件式(B6)の上限値を下回ることによって、成形性が損なわれることがないため、大きな自由度の下でレンズ形状を設計でき、性能の向上を図ることができる。
 この観点から、条件式(B6)は、好ましくは、下記条件式(B6A)であり、より好ましくは、下記条件式(B6B)である。
1.3<TDmax/TDmin<2.2   ・・・(B6A)
1.5<TDmax/TDmin<2.1   ・・・(B6B)
 また、この撮像光学系200は、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長をOPpとし、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長をOPcとする場合に、下記(B7)の条件式を満たしている。
0.7<OPp/OPc<1.3   ・・・(B7)
 吸収型の赤外線カットフィルタでは赤外線吸収量が光路長に比例するが、この撮像光学系200では、条件式(B7)を満たすことで、レンズの有効領域全域で光路長を略均一にすることができ、レンズの有効領域全域で略均一な赤外線吸収量が得られる。この結果、色むらを低減した、もしくは、色むらの無い良好な画像が得られる。すなわち、前記条件式(B7)の下限値を下回る場合や上限値を上回る場合では、レンズの有効領域内で光路長が不均一となって好ましくない。
 この観点から、条件式(B7)は、好ましくは、下記条件式(B7A)であり、より好ましくは、下記条件式(B7B)である。
0.9<OPp/OPc<1.2   ・・・(B7A)
1<OPp/OPc<1.2   ・・・(B7B)
 なお、より光路長を均一化するために、赤外線を吸収する機能を付与するレンズは、OPp/OPcの値が1に近い順に選定することが好ましい。この図3に示す例では、第1および第2レンズ211、212におけるOPp/OPcの各値は、順に、1.05、1.10である。したがって、この例では、第1および第2レンズ211、212は、第1レンズ211、第2レンズ212の順に、赤外線吸収レンズとして選定される。
 また、この撮像光学系200は、第1ないし第5レンズ211~215の5枚構成であり、これら5枚のレンズのうちの2枚のレンズが正の屈折力を有し、これら5枚のレンズのうちの2枚のレンズが負の屈折力を有している。
 このような撮像光学系200は、正の屈折力を有する正レンズと負の屈折力を有する負レンズとをそれぞれ2枚ずつ備えることで、各レンズにおける屈折力の負担を分散することができる。このため、このような撮像光学系200は、赤外線吸収レンズの製造難易度が高い場合でも製造誤差による収差劣化等の性能劣化を抑制することができる。
 また、この撮像光学系200は、上述のように、赤外線カットフィルタとしてのフィルタ216は、省略可能である(あってもなくてもよい)。撮像光学系200がフィルタ216を備える場合には、このフィルタ216は、例えば撮像素子217のカバーガラスとしての平行平板である。本実施形態の撮像光学系200は、赤外線吸収レンズを用いているので、従来に用いていた赤外線カットフィルタを削除することができ、コストダウンを図ることができる。
 なお、これら上述の撮像光学系200において、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズは、1枚であることが好ましい。2枚以上のレンズを赤外線吸収レンズとすると、これら赤外線吸収レンズ間における相対位置が設計よりずれた場合に設計通りの所望の赤外線吸収特性が得られず、赤外線吸収量にムラ(設計値からのずれ)が生じてしまう。このため、このような撮像光学系200は、赤外線吸収レンズが1枚であるので、製造難易度を下げることができる。
 また、これら上述の撮像光学系において、可視光域(波長400nm~700nm)での平均透過率(%)をTrとする場合に、下記(B8)の条件式をさらに満たすことが好ましい。このような撮像光学系は、条件式(B8)を満たすことで、条件式(B1)ないし(B5)の条件の下における上述の作用効果を効果的に得ることができる。
80<Tr<90   ・・・(B8)
 また、これら上述の撮像光学系200において、前記複数のレンズのうちの最も像側に配置されるレンズ、図1に示す例では第5レンズ215は、例えばフォーカシング(合焦)の際でも、固定されていることが好ましい。このような撮像光学系200は、最像側のレンズが固定であるので、この固定レンズによって撮像素子217を封止することができるから、例えばゴミの付着を防止するための、撮像素子217の封止用部材(いわゆるカバーガラス)を削減することができる。このため、このような撮像光学系200は、より低背化を図ることができる。
 <第3実施形態の撮像光学系の説明>
 図4は、第3実施形態における撮像光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。図4において、この撮像光学系300は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子317の受光面上に、物体(被写体)の光学像を結像させて形成するものであって、物体側より像側へ順に、複数のレンズから構成されて成る光学系である。図4に示す例では、撮像光学系300は、第1ないし第5レンズ311~315の5枚のレンズから成る。撮像素子317は、その受光面が撮像光学系300の像面と略一致するように配置される(像面=撮像面)。
 そして、この撮像光学系300では、第1ないし第5レンズ311~315が全玉繰り出しで光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われる。
 さらに、この撮像光学系300では、第1レンズ311は、正の屈折力を有し、第2レンズ312は、負の屈折力を有し、第3ないし第5レンズ313~315のうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズである。
 より具体的には、図4に示す例では、第1レンズ311は、正の屈折力を有し、両面が凸形状である両凸の正レンズであり、第2レンズ312は、負の屈折力を有し、像側に凹である負メニスカスレンズであり、第3レンズ313は、正の屈折力を有し、物体側に凸である正メニスカスレンズであり、第4レンズ314は、正の屈折力を有し、像側に凸である正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズ315は、負の屈折力を有し、像側に凹である負メニスカスレンズである。このように撮像光学系300では、その第1ないし第5レンズ311~315の屈折力は、正負正正負である。
 第1ないし第5レンズ311~315は、それぞれ、両面が非球面であり、そして、例えばプラスチック、より具体的にはポリカーボネートや環状オレフィン系樹脂等の樹脂材料で形成された樹脂材料製レンズである。また、赤外線吸収レンズとは、赤外線を吸収する材料を添加したレンズを示し、赤外線を吸収する機能の付与は、樹脂材料に所定の赤外線吸収材を添加することによって実現されている。前記所定の赤外線吸収材は、例えば、上述の材料を挙げることができる。通常、赤外線吸収材を添加しないレンズは、波長800nm~1000nmの赤外領域において垂直方向の透過率の平均値が70%以上を有するが、赤外線吸収材を添加したレンズは、波長800nm~1000nmの赤外領域において垂直方向の透過率の平均値が20%以下となる。
 なお、図4に示す例では、第1ないし第5レンズ311~315は、それぞれ、樹脂材料製レンズであるが、赤外線を吸収する機能を付与し得ない第1および第2レンズ311、312は、例えばガラスモールドレンズであってもよい。
 この撮像光学系300では、例えば開口絞り等の光学絞り318が第1レンズ311と第2レンズ312との間(第1レンズ311の像側)に配置され、撮像光学系300は、中絞り型である。
 そして、撮像光学系300全系の焦点距離をfとし、前記赤外線を吸収する樹脂材料製の非球面レンズにおける焦点距離をfirとし、FナンバーをFNとし、半画角をw(deg)とし、そして、像面への最大像高に対応する主光線の光線入射角をα(deg)とする場合に、撮像光学系300では、前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだレンズのうちの少なくとも1枚は、下記(C1)ないし(C4)の各条件式を満たしている。
0≦|f/fir|<0.5   ・・・(C1)
FN≦3   ・・・(C2)
25≦w≦100   ・・・(C3)
25<α≦45   ・・・(C4)
 さらに、この撮像光学系300の像側、すなわち、第5レンズ315における像側には、撮像素子317が配置される。撮像素子317は、この撮像光学系300によって結像された被写体の光学像における光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路(不図示)へ出力する素子である。撮像素子317は、例えば、CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、撮像光学系300によりその光軸AXに沿って所定の倍率で撮像素子317の受光面まで導かれ、撮像素子317によって前記被写体の光学像が撮像される。なお、第5レンズ315と撮像素子317との間には、図4に示すようにフィルタ316がさらに配置されてもよい。すなわち、被写体の光学像は、フィルタ316を介して撮像素子317に入射されてもよい。このフィルタ316は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子317のカバーガラス(シールガラス)等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子317、カメラの構成等に応じて、適宜に配置することが可能である。
 このような撮像光学系300は、赤外線を吸収する機能を付与した赤外線吸収レンズを形成する硝材に樹脂材料を用いることで、有機物の赤外線吸収材を利用することができ、前記硝材にガラス材料を用いる場合に較べて赤外線吸収レンズをより薄く形成することができる。
 また、第1レンズ311が正の屈折力を有し、第2レンズ312が負の屈折力を有することで、全長短縮を可能としながら、諸収差を良好に補正することができる。このような低背の撮像光学系では、撮像素子の像面周縁における光線入射角(CRA)が通常30度程度となる。このため、透過する赤外線量に入射角依存性を持つ反射型の赤外線カットフィルタが撮像装置に用いられる場合には、像面周縁における赤外線カット量が不充分となり、画像にいわゆる色むらが生じてしまう。特に、本実施形態における撮像光学系300は、条件式(C3)および(C4)を満たし、厳しい光線入射角等の条件を満たしているため、光線入射角に伴う上記不都合を生じ易い。さらに、比較的暗い撮像光学系に赤外線吸収レンズを用いようとすると、赤外線吸収材が限定され、コスト高になってしまい、また、ノイズの増加や暗所性能の悪化を招いてしまう。そこで、本実施形態における撮像光学系300では、大口径でも高性能化を図ることができる5枚レンズ構成において、条件式(C1)を満たすことで、偏肉比が比較的小さく、軸上光と軸外光との光路長が略同等の第3ないし第5レンズ313~315のうちの少なくとも1枚のレンズが赤外線吸収レンズとされるので、トータルな光量を確保しつつ、光線入射角に伴う上記不都合を回避することができる。そして、このような撮像光学系300は、条件式(C2)を満たすことで、コスト高を回避し易く、暗い撮像光学系で生じ易いノイズの増加や暗所性能の悪化を回避することができる。
 この観点から、条件式(C1)は、好ましくは、下記条件式(C1A)であり、より好ましくは、下記条件式(C1B)である。
0.05<|f/fir|<0.4   ・・・(C1A)
0.1<|f/fir|<0.35   ・・・(C1B)
 この観点から、条件式(C2)は、好ましくは、下記条件式(C2A)であり、より好ましくは、下記条件式(C2B)である。
FN≦2.8   ・・・(C2A)
FN≦2.4   ・・・(C2B)
 この観点から、条件式(C3)は、より効果的には、下記条件式(C3A)であり、さらにより効果的には、下記条件式(C3B)である。
30≦w≦60   ・・・(C3A)
30≦w≦50   ・・・(C3B)
 この観点から、条件式(C4)は、より効果的には、下記条件式(C4A)であり、さらにより効果的には、下記条件式(C4B)である。
25<α≦40   ・・・(C4A)
25<α≦35   ・・・(C4B)
 なお、上記色むら対策として、前記特許文献1に開示の撮像レンズは、各レンズを通過する光束で画面中心に結像する光軸上の光路長(レンズの心厚)に対し、画面周辺部に結像する光束の主光線の当該レンズ内を通過する光路長との差が±15%以下になるレンズを、赤外線を吸収するガラス部材で形成している。しかしながら、本実施形態の撮像光学系300は、前記特許文献1の対策とは異なる、上述のように条件式(C1)で色むらの解決を主に図っている。
 また、この撮像光学系300は、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズ(赤外線吸収レンズ)における最大の厚さをTDmaxとし、この赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズ(赤外線吸収レンズ)における最小の厚さをTDminとする場合に、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(C5)の条件式を満たしている。なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
1<TDmax/TDmin<1.75   ・・・(C5)
 このTDmax/TDminは、非球面レンズにおける厚さの差を表す指標である。このような撮像光学系300は、条件式(C5)の下限値を上回ることによって、レンズの各部において厚さに差があっても許容されるから、レンズ形状の自由度が増加し、性能の向上を図ることができる。そして、このような撮像光学系300は、条件式(C5)の上限値を下回ることによって、成形性が損なわれることがないため、大きな自由度の下でレンズ形状を設計でき、性能の向上を図ることができる。
 この観点から、条件式(C5)は、好ましくは、下記条件式(C5A)であり、より好ましくは、下記条件式(C5B)である。
1<TDmax/TDmin<1.72   ・・・(C5A)
1<TDmax/TDmin<1.5   ・・・(C5B)
 また、この撮像光学系300は、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長をOPpとし、赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長をOPcとする場合に、下記(C6)の条件式を満たしている。
0.7<OPp/OPc<1.3   ・・・(C6)
 吸収型の赤外線カットフィルタでは赤外線吸収量が光路長に比例するが、この撮像光学系300では、条件式(C6)を満たすことで、レンズの有効領域全域で光路長を略均一にすることができ、レンズの有効領域全域で略均一な赤外線吸収量が得られる。この結果、色むらを低減した、もしくは、色むらの無い良好な画像が得られる。すなわち、前記条件式(C6)の下限値を下回る場合や上限値を上回る場合では、レンズの有効領域内で光路長が不均一となって好ましくない。
 この観点から、条件式(C6)は、好ましくは、下記条件式(C6A)であり、より好ましくは、下記条件式(C6B)である。
0.8<OPp/OPc<1.2   ・・・(C6A)
0.9<OPp/OPc<1.1   ・・・(C6B)
 なお、より光路長を均一化するために、赤外線を吸収する機能を付与するレンズは、OPp/OPcの値が1に近い順に選定することが好ましい。後述の実施例2の撮像光学系1Bでは、第3ないし第5レンズL3~L5におけるOPp/OPcの各値は、順に、1.00、1.16、1.28である。したがって、この例では、第3ないし第5レンズL3~L5は、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5の順に、赤外線吸収レンズとして選定される。
 また、この撮像光学系300は、第1ないし第5レンズ311~315の5枚構成であり、これら5枚のレンズのうちの2枚のレンズが正の屈折力を有し、これら5枚のレンズのうちの2枚のレンズが負の屈折力を有している。
 このような撮像光学系300は、正の屈折力を有する正レンズと負の屈折力を有する負レンズとをそれぞれ2枚ずつ備えることで、各レンズにおける屈折力の負担を分散することができる。このため、このような撮像光学系300は、赤外線吸収レンズの製造難易度が高い場合でも製造誤差による収差劣化等の性能劣化を抑制することができる。
 また、この撮像光学系300は、上述のように、フィルタ316は、省略可能である(あってもなくてもよい)。撮像光学系300がフィルタ316を備える場合には、このフィルタ316は、例えば撮像素子317のカバーガラスとしての平行平板である。本実施形態の撮像光学系300は、赤外線吸収レンズを用いているので、従来に用いていた赤外線カットフィルタを削除することができ、コストダウンを図ることができる。
 なお、これら上述の撮像光学系300において、第3レンズ313は、有効領域内であって中心から前記有効領域の半分より外側の領域に像側に凹形状を有することが好ましい。通常、光線入射角は、撮像素子317の像面における画面中心部に比して周辺部が大きくなる。このような撮像光学系300では、第3レンズ313が有効領域内であって中心から前記有効領域の半分より外側の領域に像側に凹形状を有することので、この部分の厚さを中心部に比して薄くすることができる。このため、このような撮像光学系300は、光線入射角が大きくなっても光路長を画面全体で略均一にすることができる。
 また、これら上述の撮像光学系において、可視光域(波長400nm~700nm)での平均透過率(%)をTrとする場合に、下記(C7)の条件式をさらに満たすことが好ましい。このような撮像光学系は、条件式(C7)を満たすことで、条件式(C1)ないし(C4)の条件の下における上述の作用効果を効果的に得ることができる。
80<Tr<90   ・・・(C7)
 また、これら上述の撮像光学系300において、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズは、1枚であることが好ましい。2枚以上のレンズを赤外線吸収レンズとすると、これら赤外線吸収レンズ間における相対位置が設計よりずれた場合に設計通りの所望の赤外線吸収特性が得られず、赤外線吸収量にムラ(設計値からのずれ)が生じてしまう。このため、このような撮像光学系300は、赤外線吸収レンズが1枚であるので、製造難易度を下げることができる。
 また、これら上述の撮像光学系300において、前記複数のレンズのうちの最も像側に配置されるレンズ、図1に示す例では第5レンズ315は、例えばフォーカシング(合焦)の際でも、固定されていることが好ましい。このような撮像光学系300は、最像側のレンズが固定であるので、この固定レンズによって撮像素子317を封止することができるから、例えばゴミの付着を防止するための、撮像素子317の封止用部材(いわゆるカバーガラス)を削減することができる。このため、このような撮像光学系300は、より低背化を図ることができる。
 なお、これら上述の第1ないし第3撮像光学系100、200、300(上述の各変形形態も含む)において、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、レンズ面に形成された、400nm以下の波長域ならびに700nm以上の波長域における各透過率を抑制するコーティング層を備えることが好ましい。このような撮像光学系100、200、300は、赤外線吸収レンズによって所望の赤外線カット特性(各波長における赤外線カット量)を得られない場合に、前記コーティング層によって赤外線カット特性の不足分を補償することができ、撮像光学系100、200、300における所望の赤外線カット特性を得ることができる。
 また、これら上述の第1ないし第3撮像光学系100、200、300(上述の各変形形態も含む)において、赤外線吸収レンズは、図5に示すように、表面に形成された、反射を防止するための微細な凹凸構造体ARをさらに有していてもよい。赤外線吸収材を添加すると、反射防止膜の密着性が低下する場合がある。このような場合では、反射防止膜が剥がれ易くなるため、その信頼性が低下してしまう。このため、図5に示すように、赤外線吸収レンズの光学面に微細な凹凸加工を施すことによって、凹凸構造体ARをレンズ表面に形成することで、このような撮像光学系100、200、300は、反射防止機能と信頼性とを両立することができる。なお、前記反射防止構造体の前記凹凸形状の深さは、約50nm以上約1000nm以下であることが好ましい。また、前記反射防止構造体の製造方法は、例えば、成形されたレンズ面にマスクパターンを形成するパターニング工程と、前記レンズ面にイオンビームによるエッチングによって反射防止構造体を形成するエッチング工程とを備えることが好ましい。
 <撮像光学系を組み込んだデジタル機器の説明>
 次に、撮像光学系を組み込んだデジタル機器について説明する。このデジタル機器には、上述の第1撮像光学系100が組み込まれてもよく、また、上述の第2撮像光学系200が組み込まれてもよく、また、上述の第3撮像光学系300が組み込まれてもよい。
 図6は、第4実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。デジタル機器3は、例えば、図6に示すように、撮像機能のために、撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、制御部35、記憶部36およびインタフェース部(I/F部)37を備える。デジタル機器3として、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ(モニタカメラ)、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)等の携帯端末、パーソナルコンピュータおよびモバイルコンピュータが挙げられ、これらの周辺機器(例えば、マウス、スキャナおよびプリンタなど)が含まれてもよい。特に、第1ないし第3実施形態の撮像光学系100、200、300は、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)等の携帯端末に搭載する上で充分にコンパクト化および低背化されており、この携帯端末に好適に搭載される。
 撮像部30は、撮像装置21の一例であり、撮像レンズとして機能する図1に示したような撮像光学系100と、撮像素子117と、前記撮像光学系1に含まれる、光軸方向にフォーカスのためのレンズを駆動してフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成される。撮像部30には、前記撮像光学系100に代え、撮像レンズとして機能する図2に示したような撮像光学系200が含まれてもよく、また、前記撮像光学系100に代え、撮像レンズとして機能する図3に示したような撮像光学系300が含まれてもよい。以下、代表して、撮像部30には、前記撮像光学系100が含まれる場合につて説明するが、前記撮像光学系100に代え、撮像光学系200が含まれる場合も、同様であり、また、前記撮像光学系100に代え、撮像光学系300が含まれる場合も、同様である。被写体からの光線は、撮像光学系100によって撮像素子117の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
 撮像素子117は、上述したように、撮像光学系100により結像された被写体の光学像をR,G,Bの色成分の電気信号(画像信号)に変換し、R,G,B各色の画像信号として画像生成部31に出力する。撮像素子117は、制御部35によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子117における各画素の出力信号の読出し(水平同期、垂直同期、転送)等の撮像動作が制御される。また、撮像素子117は、いわゆる裏面照射型の固体撮像素子であってもよい。この裏面照射型の固体撮像素子は、受光部(PN接合等の光電変換を行う箇所)が配線層よりも撮像レンズ側に配置されている素子であり、このため、前記受光部に到達する実質的な光量が従来構成の固体撮像素子よりも増加するから、低輝度感度が向上する効果や斜め入射による周辺光量落ちを抑制する効果が極めて大きい。
 画像生成部31は、撮像素子117からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整(WB調整)、輪郭補正および色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から画像データを生成する。画像生成部31で生成された画像データは、画像データバッファ32に出力される。
 画像データバッファ32は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部33によって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるRAM(Random Access Memory)などで構成される。
 画像処理部33は、画像データバッファ32の画像データに対し、解像度変換等の所定の画像処理を行う回路である。
 また、必要に応じて画像処理部33は、撮像素子117の受光面上に形成される被写体の光学像における歪みを補正する公知の歪み補正処理等の、撮像光学系100では補正しきれなかった収差を補正するように構成されてもよい。歪み補正は、収差によって歪んだ画像を肉眼で見える光景と同様な相似形の略歪みのない自然な画像に補正するものである。このように構成することによって、撮像光学系100によって撮像素子117へ導かれた被写体の光学像に歪みが生じていたとしても、略歪みのない自然な画像を生成することが可能となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、歪曲収差を除く他の諸収差だけを考慮すればよいので、撮像光学系100の設計の自由度が増し、設計がより容易となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、像面に近いレンズによる収差負担が軽減されるため、射出瞳位置の制御が容易となり、レンズ形状を加工性の良い形状にすることができる。
 また、必要に応じて画像処理部33は、撮像素子117の受光面上に形成される被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する公知の周辺照度落ち補正処理を含んでもよい。本実施形態の撮像光学系100では、撮像素子117の略中央における入射角と撮像素子117の周辺における入射角との差は、小さく、周辺照度落ちが緩和されているが、デジタル機器3は、このような周辺照度落ち補正処理をさらに備えることによって、より良好な画像を得ることができる。周辺照度落ち補正(シェーディング補正)は、周辺照度落ち補正を行うための補正データを予め記憶しておき、撮影後の画像(画素)に対して補正データを乗算することによって実行される。周辺照度落ちが主に撮像素子117における感度の入射角依存性、レンズの口径食およびコサイン4乗則等によって生じるため、前記補正データは、これら要因によって生じる照度落ちを補正するような所定値に設定される。このように構成することによって、撮像光学系100によって撮像素子117へ導かれた被写体の光学像に周辺照度落ちが生じていたとしても、周辺まで充分な照度を持った画像を生成することが可能となる。
 駆動部34は、制御部35から出力される制御信号に基づいて図略の前記レンズ駆動装置を動作させることによって、所望のフォーカシングを行わせるように撮像光学系100におけるフォーカスのためのレンズを駆動する。
 制御部35は、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺回路などを備えて構成され、撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、記憶部36およびI/F部37の各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部35によって、撮像装置21は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。
 記憶部36は、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)や、RAMなどを備えて構成される。つまり、記憶部36は、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。
 I/F部37は、外部機器と画像データを送受信するインタフェースであり、例えば、USB(Universal Serial Bus)やIEEE1394などの規格に準拠したインタフェースである。
 このような構成のデジタル機器3の撮像動作に次について説明する。
 静止画を撮影する場合は、制御部35は、撮像部30(撮像装置21)に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部34を介して撮像部30の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、全玉を移動させることによってフォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子117の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部31に出力される。その画像信号は、画像データバッファ32に一時的に記憶され、画像処理部33により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ(不図示)に表示される。そして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン(不図示)が押されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部36に画像データが格納され、静止画像が得られる。
 また、動画撮影を行う場合は、制御部35は、撮像部30に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、前記ディスプレイ(不図示)を参照することで、撮像部30を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。前記シャッターボタン(不図示)が押されることによって、動画撮影が開始される。そして、動画撮影時、制御部35は、撮像部30に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部34を介して撮像部30の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子117の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部31に出力される。その画像信号は、画像データバッファ32に一時的に記憶され、画像処理部33により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ(不図示)に表示される。そして、もう一度前記シャッターボタン(不図示)を押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部36に導かれて格納される。
 このようなデジタル機器3や撮像装置21(撮像部30)は、赤外線を吸収する機能をより容易にレンズに付与することができる撮像光学系100(200、300)を用いるので、赤外線カットフィルタを省くことができ、より低背化を図ることができる。すなわち、薄型のデジタル機器3や撮像装置21が提供される。このため、薄型化が進む携帯電話機、特に、いわゆるスマートフォンに好適である。その一例として、携帯電話機に撮像装置21を搭載した場合について、以下に説明する。
 図7は、デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。図7Aは、携帯電話機の操作面を示し、図7Bは、操作面の裏面、つまり背面を示す。
 携帯電話機5は、例えば、図7に示すように、所定の情報を表示する表示部51と、所定の指示の入力を受け付ける入力操作部52と、携帯電話網を用いて通信を行って電話機能を実現する図略の通信部53と、図6に示す各部30~37と、これら各部51~53、30~37を収納する薄い板状の筐体HSとを備えている。筐体HSの一方主面(表面)には、表示部51における長方形の表示面が臨み、表示面の一方端側(下側)には、入力操作部52が配設されている。表示部51の表示面には、前記表示面に指先あるいはペンで触れることによって入力を受け付けるタッチパネルが備えられ、入力操作部52で入力することができない指示の入力が、タッチパネルと表示部51に表示される情報と合わせることによって実現されている。例えば、表示部51には、画像撮影モードの起動ボタン、静止画撮影と動画撮影との切り替えを行う画像撮影ボタンおよびシャッタボタン等が表示され、表示されたボタンの位置の表示面を触れることで、当該ボタンが示す指示が携帯電話機5に入力される。なお、前記タッチパネルは、いわゆる静電容量方式等の公知の方式のものであってよい。そして、筐体HSの他方主面(裏面)には、撮像部30(撮像装置21)が臨んでいる。
 このような携帯電話機5では、前記画像撮影モードの起動ボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、画像撮影の機能を起動し、また、前記画像撮影ボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、静止画撮影モードの起動、実行や、動画撮影モードの起動、実行等の、その操作内容に応じた動作を実行する。そして、前記シャッタボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、静止画撮影や動画撮影等の、その操作内容に応じた動作を実行する。
 <撮像光学系のより具体的な実施形態の説明>
 以下、図1ないし図3に示したような撮像光学系100、200、300の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。なお、下記に示す撮像光学系1A~1Gは、図6および図7にそれぞれ示したようなデジタル機器3および携帯電話機5に搭載される撮像装置21に備えられる。
 <各実施例の説明>
 図8ないし図14は、実施例1ないし実施例7における撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。
 実施例1~7の撮像光学系1A~1Gは、図8ないし図14のそれぞれに示すように、大略、物体側から像側へ順に配置される複数のレンズLnを備え、フォーカシング(ピント合わせ)の際には、これら複数のレンズLnは、全玉繰り出しで光軸方向AXに一体で移動する。そして、実施例1~7の撮像光学系1A~1Gにおいて、これら複数のレンズLnのうちの最も物体側に配置されるレンズL1は、正の屈折力を有し、これら複数のレンズLnのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する樹脂材料製の非球面レンズである。
 これら実施例1~7の撮像光学系1A~1Gにおいて、実施例1~4の撮像光学系1A~1Dは、5枚の第1ないし第5レンズL1~L5から構成されている。そして、実施例1、3、4の撮像光学系1A、1C、1Dでは、その第1ないし第5レンズL1~L5の屈折力は、正負正正負である一方、実施例2の撮像光学系1Bでは、その第1ないし第5レンズL1~L5の屈折力は、正負正負負である。実施例1の撮像光学系1Aでは、光学絞りSTは、第1レンズL1と第2レンズL2との間(第1レンズL1の像側)に配置され、実施例1の撮像光学系1Aは、中絞り型である一方、実施例2~4の撮像光学系1B~1Dでは、光学絞りSTは、第1レンズL1の物体側に配置され、実施例2~4の撮像光学系1B~1Dは、前絞り型である。
 これら実施例1~4の撮像光学系1A~1Dに対し、実施例5の撮像光学系1Eは、3枚の第1ないし第3レンズL1~L3から構成されている。そして、実施例5の撮像光学系1Eでは、その第1ないし第3レンズL1~L3の屈折力は、正正負である。実施例5の撮像光学系1Eでは、光学絞りSTは、第1レンズL1と第2レンズL2との間に配置され、実施例5の撮像光学系1Eは、中絞り型である。
 また、上記実施例1~4の撮像光学系1A~1Dに対し、実施例6の撮像光学系1Fは、4枚の第1ないし第4レンズL1~L4から構成されている。そして、実施例6の撮像光学系1Fでは、その第1ないし第4レンズL1~L4の屈折力は、正負正負である。実施例6の撮像光学系1Fは、光学絞りSTは、第1レンズL1の物体側に配置され、実施例6の撮像光学系1Fは、前絞り型である。
 そして、上記実施例1~4の撮像光学系1A~1Dに対し、実施例7の撮像光学系1Gは、6枚の第1ないし第6レンズL1~L6から構成されている。そして、実施例7の撮像光学系1Gでは、その第1ないし第6レンズL1~L6の屈折力は、正負負正正負である。実施例7の撮像光学系1Gでは、光学絞りSTは、第1レンズL1と第2レンズL2との間に配置され、実施例7の撮像光学系1Gは、中絞り型である。
 より詳しくは、各実施例1~7の撮像光学系1A~1Gは、複数のレンズLnが物体側から像側へ順に配置され、次のように構成されている。
 まず、実施例1の撮像光学系1Aの場合について説明すると、第1レンズL1は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第2レンズL2は、負の屈折力を有し像側に凹である負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、正の屈折力を有し物体側に凸である正メニスカスレンズであり、第4レンズL4は、正の屈折力を有し像側に凸である正メニスカスレンズであり、そして、第5レンズL5は、負の屈折力を有し像側に凹である負メニスカスレンズである。
 実施例2の撮像光学系1Bの場合について説明すると、第1レンズL1は、正の屈折力を有し物体側に凸である正メニスカスレンズであり、第2レンズL2は、負の屈折力を有し像側に凹である負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第4レンズL4は、負の屈折力を有する両凹の負レンズであり、そして、第5レンズL5は、負の屈折力を有し像側に凹である負メニスカスレンズである。
 実施例3の撮像光学系1Cの場合について説明すると、第1レンズL1は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第2レンズL2は、負の屈折力を有し像側に凹である負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、正の屈折力を有し物体側に凸の片平の正レンズであり、第4レンズL4は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、そして、第5レンズL5は、負の屈折力を有する両凹の負レンズである。
 実施例4の撮像光学系1Dの場合について説明すると、第1ないし第4レンズL1~L4は、実施例1の撮像光学系1Aにおける第1ないし第4レンズL1~L4と同様であり、第5レンズL5は、負の屈折力を有する両凹の負レンズである。
 これら実施例1~実施例4の撮像光学系1A~1Dにおいて、実施例1、2、4では、第1ないし第5レンズL1~L5の5枚全てが樹脂材料製レンズである。そして、実施例1、4の撮像光学系1A、1Dでは、第1ないし第4レンズL1~L4のうちの1または複数のレンズが、赤外線を吸収する機能を有する赤外線吸収レンズであり、実施例2の撮像光学系1Bでは、第1および第2レンズL1、L2のうちの少なくとも一方のレンズが、赤外線を吸収する機能を有する赤外線吸収レンズである。一方、実施例3では、第1レンズL1は、ガラス製レンズであり、第2ないし第5レンズL2~L5は、樹脂材料製レンズである。そして、第2ないし第4レンズL1~L4のうちの1または複数のレンズが、赤外線を吸収する機能を有する赤外線吸収レンズである。
 これに対し、実施例5の撮像光学系1Eの場合について説明すると、第1レンズL1は、正の屈折力を有し物体側に凸である正メニスカスレンズであり、第2レンズL2は、正の屈折力を有し像側に凸である正メニスカスレンズであり、そして、第3レンズL3は、負の屈折力を有し像側に凹である負メニスカスレンズである。第1ないし第3レンズL1~L3の3枚全てが樹脂材料製レンズであり、第1ないし第3レンズL1~L3のうちの1または複数のレンズが、赤外線を吸収する機能を有する赤外線吸収レンズである。
 また、実施例6の撮像光学系1Fの場合について説明すると、第1レンズL1は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第2レンズL2は、負の屈折力を有する両凹の負レンズであり、第3レンズL3は、正の屈折力を有し像側に凸である正メニスカスレンズであり、そして、第4レンズL4は、負の屈折力を有する両凹の負レンズである。第1ないし第4レンズL1~L4の4枚全てが樹脂材料製レンズであり、第1ないし第3レンズL1~L3のうちの1または複数のレンズが、赤外線を吸収する機能を有する赤外線吸収レンズである。
 そして、実施例7の撮像光学系1Gの場合について説明すると、第1レンズL1は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第2レンズL2は、負の屈折力を有し像側に凹である負メニスカスレンズであり、第3レンズL3は、負の屈折力を有し像側に凹である負メニスカスレンズであり、第4レンズL4は、正の屈折力を有し物体側に凸である正メニスカスレンズであり、第5レンズL5は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、そして、第6レンズL6は、負の屈折力を有する両凹の負レンズである。第1ないし第6レンズL1~L6の6枚全てが樹脂材料製レンズであり、第1ないし第4レンズL1~L4のうちの1または複数のレンズが、赤外線を吸収する機能を有する赤外線吸収レンズである。
 前記光学絞りSTは、各実施例1~7の場合において、開口絞りやメカニカルシャッタや可変絞りであってよい。
 そして、各実施例1~7の場合において、最も像側に配置されるレンズLの像側には、撮像素子ISの受光面が配置されている。なお、この最も像側に配置されるレンズLと撮像素子ISとの間には、平行平板FTがさらに配置されてもよい。すなわち、この最も像側に配置されるレンズLの像側には、平行平板FTを介して撮像素子ISの受光面が配置されている。平行平板FTは、撮像素子ISのカバーガラス等である。
 図8ないし図14の各図において、各レンズ面に付されている番号ri(i=1,2,3,・・・)は、物体側から数えた場合のi番目のレンズ面(ただし、レンズの接合面は1つの面として数えるものとする。)であり、riに「*」印が付されている面は、非球面であることを示す。なお、光学絞りSTの面および平行平板FTの両面も1つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、各実施例についても同様である。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例の各図を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号(r1)が付されているが、後述のコンストラクションデータに示すように、これらの曲率等が各実施例1~7を通じて同一であるという意味ではない。
 このような構成の下で、実施例1の撮像光学系1Aでは、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に光学絞りST、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を通過し、撮像素子ISの受光面に物体の光学像を形成する。実施例2~4の撮像光学系1B~1Dでは、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズL1、光学絞りST、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を通過し、撮像素子ISの受光面に物体の光学像を形成する。実施例5の撮像光学系1Eでは、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズL1、光学絞りST、第2レンズL2および第3レンズL3を通過し、撮像素子ISの受光面に物体の光学像を形成する。実施例6の撮像光学系1Fでは、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に光学絞りST、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3および第4レンズL4を通過し、撮像素子ISの受光面に物体の光学像を形成する。実施例7の撮像光学系1Gでは、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズL1、光学絞りST、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5および第6レンズL6を通過し、撮像素子ISの受光面に物体の光学像を形成する。
 そして、各実施例1~7の撮像光学系1A~1Gにおいて、撮像素子ISでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として例えばデジタルカメラ等のデジタル機器のメモリに記録されたり、インタフェースを介して有線あるいは無線の通信によって他のデジタル機器に伝送されたりする。
 各実施例1~7の撮像光学系1A~1Gにおける、各レンズのコンストラクションデータは、次の通りである。
 まず、実施例1の撮像光学系1Aにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例1
単位 mm
面データ
面番号      r    d    nd    νd    ER
物面       ∞    ∞
1*      2.138   0.63   1.54470   56.2    1.06
2*      -8.816   0.00               0.87
3(絞り)    ∞   0.09               0.78
4*      3.378   0.30   1.63200   23.4    0.83
5*      1.519   0.36               0.90
6*      5.455   0.55   1.54470   56.2    1.05
7*      16.129   0.39               1.24
8*      -5.461   0.74   1.54470   56.2    1.44
9*      -1.097   0.05               1.66
10*     18.556   0.74   1.54470   56.2    2.03
11*     1.126   0.70               2.44
12       ∞   0.15   1.51630   64.1    3.00
13       ∞                    3.00 
像面       ∞
 非球面データ
第1面
K=-0.28388E+00,A4=-0.11429E-01,A6=0.58394E-02,A8=-0.30635E-01,A10=0.25844E-01,A12=-0.11762E-01,A14=-0.24890E-02
第2面
K=0.29247E+02,A4=-0.24343E-01,A6=0.16540E+00,A8=-0.35209E+00,A10=0.38420E+00,A12=-0.26046E+00,A14=0.77919E-01
第4面
K=-0.29353E+02,A4=-0.58267E-01,A6=0.27269E+00,A8=-0.39392E+00,A10=0.22595E+00,A12=-0.42192E-01,A14=-0.51043E-03
第5面
K=-0.55718E+01,A4=-0.71904E-02,A6=0.15580E+00,A8=-0.14089E+00,A10=0.28229E-01,A12=-0.32553E-01,A14=0.38484E-01
第6面
K=0.22272E+02,A4=-0.10217E+00,A6=-0.13167E-01,A8=0.99700E-01,A10=-0.14042E+00,A12=0.12255E+00,A14=-0.50937E-01
第7面
K=-0.95653E+02,A4=-0.61924E-01,A6=0.13566E-01,A8=-0.35274E-01,A10=0.20141E-01,A12=0.64892E-02,A14=-0.31555E-02
第8面
K=0.10552E+02,A4=0.14950E-01,A6=0.82129E-02,A8=-0.12281E-01,A10=-0.26695E-02,A12=0.44153E-02,A14=-0.68681E-03
第9面
K=-0.39323E+01,A4=-0.70567E-01,A6=0.49341E-01,A8=-0.42386E-02,A10=-0.20788E-04,A12=-0.91338E-03,A14=0.18678E-03
第10面
K=0.79799E+01,A4=-0.11271E+00,A6=0.35926E-01,A8=-0.81251E-03,A10=-0.12071E-02,A12=0.18687E-03,A14=-0.80839E-05
第11面
K=-0.60657E+01,A4=-0.62302E-01,A6=0.18921E-01,A8=-0.44435E-02,A10=0.53983E-03,A12=-0.23945E-04,A14=-0.61553E-07
 各種データ
焦点距離(f)       3.77(mm)
Fナンバ(Fno)     2.22
半画角(w)        37.1(deg)
像高(最大)(2Y)    5.8(mm)
バックフォーカス(Bf)  0.3(mm)
レンズ全長(TTL)    4.945(mm)
ENTP          0.46(mm)
EXTP          -2.61(mm)
H1            -0.66(mm)
H2            -3.47(mm)
 各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1       3.224
第2レンズL2       -4.656
第3レンズL3       14.863
第4レンズL4       2.380
第5レンズL5       -2.234
 次に、実施例2の撮像光学系1Bにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例2
単位 mm
面データ
面番号      r    d    nd    νd    ER
物面       ∞    ∞
1(絞り)     ∞   -0.15               0.66
2*      1.128   0.46   1.54470   56.2    0.67
3*      6.480   0.05               0.69
4*      9.922   0.30   1.63470   23.9    0.68
5*      2.741   0.24               0.68
6*      58.806   0.36   1.54470   56.2    0.75
7*      -7.456   0.36               0.83
8*      -6.184   0.30   1.63470   23.9    0.91
9*      80.645   0.10               1.19
10*     2.199   0.68   1.54470   56.2    1.35
11*     1.512   0.50               1.79
12       ∞   0.18   1.51630   64.1    2.18
13       ∞                    2.23
像面       ∞
 非球面データ
第2面
K=-0.30565E+00,A4=0.21285E-01,A6=0.75751E-01,A8=-0.32279E+00,A10=0.68260E+00,A12=-0.28318E+00,A14=-0.10821E+01
第3面
K=0.35574E+02,A4=-0.27169E+00,A6=0.34491E+00,A8=-0.64675E+00,A10=0.68427E-01,A12=-0.50424E-01,A14=0.13037E+00
第4面
K=-0.70000E+02,A4=-0.27305E+00,A6=0.38254E+00,A8=0.31528E-01,A10=-0.15770E+01,A12=0.16835E+01,A14=0.56100E+00
第5面
K=-0.52576E+02,A4=0.23852E+00,A6=-0.28857E+00,A8=0.66639E+00,A10=0.14364E+01,A12=-0.56913E+01,A14=0.70700E+01
第6面
K=0.70000E+02,A4=-0.15742E+00,A6=-0.48731E-01,A8=0.29234E+00,A10=-0.77692E-01,A12=-0.17529E+00,A14=0.93057E+00
第7面
K=-0.70000E+02,A4=-0.13749E+00,A6=-0.15531E+00,A8=0.24223E+00,A10=0.89280E-01,A12=-0.25665E+00,A14=0.43377E+00
第8面
K=0.41981E+02,A4=0.16810E+00,A6=-0.75297E+00,A8=0.56261E+00,A10=-0.38464E+00,A12=0.87706E-01,A14=-0.62914E-01
第9面
K=0.70000E+02,A4=0.12832E-01,A6=-0.27040E+00,A8=0.11692E+00,A10=0.19738E-02,A12=-0.18302E-01,A14=0.67674E-02
第10面
K=-0.24796E+02,A4=-0.29698E+00,A6=0.74264E-01,A8=0.11234E-01,A10=-0.40120E-03,A12=-0.57008E-03,A14=-0.20397E-03
第11面
K=-0.96609E+01,A4=-0.12306E+00,A6=0.24225E-01,A8=-0.32605E-03,A10=-0.77368E-03,A12=-0.18265E-03,A14=0.57268E-04
 各種データ
焦点距離(f)       3.28(mm)
Fナンバ(Fno)     2.47
半画角(w)        34.6(deg)
像高(最大)(2Y)    4.6(mm)
バックフォーカス(Bf)  0.15(mm)
レンズ全長(TTL)    3.621(mm)
ENTP          0(mm)
EXTP          -1.94(mm)
H1            -1.86(mm)
H2            -3.13(mm)
 各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1       2.432
第2レンズL2       -6.067
第3レンズL3       12.171
第4レンズL4       -9.037
第5レンズL5      -13.692
 次に、実施例3の撮像光学系1Cにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例3
単位 mm
面データ
面番号      r    d    nd    νd    ER
物面       ∞    ∞
1(絞り)    ∞   -0.05               0.74
2*      1.840   0.54   1.58310   59.4    0.78
3*      -9.292   0.05               0.86
4*      6.895   0.27   1.63470   23.9    0.91
5*      1.926   0.35               0.91
6*      6.288   0.49   1.54470   56.2    1.04
7*       ∞   0.50               1.10
8*      77.238   0.59   1.54470   56.2    1.28
9*      -0.916   0.17               1.55
10*     -1.175   0.42   1.53180   56.0    1.71
11*     1.724   0.34               2.17
12       ∞   0.25   1.51630   64.1    3.30
13       ∞                    3.30
像面       ∞
 非球面データ
第2面
K=-0.75937E+00,A4=-0.16351E-01,A6=-0.73565E-02,A8=-0.13596E+00,A10=0.20267E+00,A12=-0.18185E+00
第3面
K=0.51562E+01,A4=-0.37204E-01,A6=0.50106E-01,A8=-0.24971E+00,A10=0.15743E+00
第4面
K=0.25290E+01,A4=-0.59955E-01,A6=0.24177E+00,A8=-0.42185E+00,A10=0.28532E+00
第5面
K=-0.98038E+01,A4=0.87620E-01,A6=0.48244E-01,A8=-0.90951E-04,A10=-0.11025E+00,A12=0.11245E+00
第6面
K=-0.30000E+02,A4=-0.11177E+00,A6=0.54701E-01,A8=-0.39017E-01,A10=0.46976E-01,A12=0.66356E-01,A14=-0.44595E-01
第7面
A4=-0.13715E+00,A6=0.15085E-01,A8=-0.15361E-01,A10=0.10194E-01,A12=0.10842E-01,A14=0.13234E-01,A16=-0.11126E-02
第8面
K=0.30000E+02,A4=-0.10518E+00,A6=0.85872E-02,A8=0.12970E-02,A10=-0.25995E-01,A12=0.48414E-02,A14=0.82281E-02,A16=-0.25504E-02
第9面
K=-0.45195E+01,A4=-0.80796E-01,A6=0.76110E-01,A8=-0.15132E-01,A10=-0.14302E-02,A12=0.40993E-03,A14=0.16150E-03,A16=-0.52241E-04
第10面
K=-0.60133E+01,A4=-0.72425E-01,A6=0.31292E-01,A8=0.11232E-02,A10=-0.11042E-02,A12=-0.11145E-03,A14=0.32643E-04,A16=0.41277E-06
第11面
K=-0.18062E+02,A4=-0.36300E-01,A6=0.73573E-02,A8=-0.30389E-02,A10=0.55223E-03,A12=-0.27217E-04,A14=-0.76948E-05,A16=0.10957E-05
 各種データ
焦点距離(f)       3.56(mm)
Fナンバ(Fno)     2.41
半画角(w)        38.7(deg)
像高(最大)(2Y)    5.8(mm)
バックフォーカス(Bf)  0.35(mm)
レンズ全長(TTL)    4.237(mm)
ENTP          0(mm)
EXTP          -2.13(mm)
H1            -1.53(mm)
H2            -3.2(mm)
 各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1       2.681
第2レンズL2       -4.301
第3レンズL3       11.545
第4レンズL4       1.667
第5レンズL5       -1.251
 次に、実施例4の撮像光学系1Dにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例4
単位 mm
面データ
面番号      r    d    nd    νd    ER
物面       ∞    ∞
1(絞り)    ∞   -0.07               0.77
2*      1.528   0.62   1.54470   56.2    0.85
3*     -14.952   0.05               0.91
4*     1000.000   0.27   1.63470   23.9    0.92
5*      2.595   0.33               0.90
6*      3.100   0.32   1.63470   23.9    0.99
7*      3.599   0.44               1.15
8*      -9.182   0.66   1.54470   56.2    1.40
9*      -1.036   0.26               1.65
10*     -1.756   0.45   1.53050   55.7    1.91
11*     1.985   0.40               2.28
12       ∞   0.15   1.51630   64.1    3.00
13       ∞                    3.00
像面       ∞
 非球面データ
第2面
K=-0.22999E+00,A4=-0.69407E-02,A6=-0.81920E-02,A8=-0.49145E-01,A10=0.22519E-01,A12=0.13169E-01,A14=-0.80208E-01
第3面
K=-0.30000E+02,A4=0.30733E-02,A6=-0.91942E-01,A8=0.42997E-01,A10=-0.47026E-01,A12=-0.57654E-01,A14=0.51295E-01
第4面
K=-0.29971E+02,A4=0.20317E-01,A6=0.69346E-01,A8=-0.12202E+00,A10=0.31089E-01,A12=0.91194E-01,A14=-0.29017E-01
第5面
K=-0.11151E+02,A4=0.81743E-01,A6=0.73249E-01,A8=-0.18483E-01,A10=-0.13073E-01,A12=0.11421E-01,A14=0.43182E-01
第6面
K=-0.15621E+01,A4=-0.16700E+00,A6=0.43170E-01,A8=0.18122E-01,A10=-0.44573E-01,A12=0.52331E-01,A14=-0.34923E-01
第7面
K=-0.27058E+02,A4=-0.63600E-01,A6=-0.33041E-01,A8=0.16808E-01,A10=0.15799E-01,A12=0.13649E-02,A14=-0.37117E-02
第8面
K=0.29963E+02,A4=-0.17740E-01,A6=0.40560E-01,A8=-0.38689E-01,A10=-0.23572E-02,A12=0.11047E-01,A14=-0.24298E-02
第9面
K=-0.30056E+01,A4=-0.88146E-03,A6=0.57319E-01,A8=-0.20755E-01,A10=-0.92344E-03,A12=0.13487E-02,A14=-0.15172E-03
第10面
K=-0.92913E+01,A4=-0.54865E-01,A6=0.18251E-01,A8=0.26096E-03,A10=-0.44267E-03,A12=-0.92970E-05,A14=0.69479E-05
第11面
K=-0.11000E+02,A4=-0.66617E-01,A6=0.19615E-01,A8=-0.43680E-02,A10=0.37738E-03,A12=-0.12828E-04,A14=0.13564E-05
 各種データ
焦点距離(f)       3.7(mm)
Fナンバ(Fno)     2.4
半画角(w)        37.5(deg)
像高(最大)(2Y)    5.8(mm)
バックフォーカス(Bf)  0.4(mm)
レンズ全長(TTL)    4.295(mm)
ENTP          0(mm)
EXTP          -2.2(mm)
H1            -1.57(mm)
H2            -3.3(mm)
 各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1       2.579
第2レンズL2       -4.099
第3レンズL3       28.200
第4レンズL4       2.084
第5レンズL5       -1.686
 次に、実施例5の撮像光学系1Eにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例5
単位 mm
面データ
面番号      r    d    nd    νd    ER
物面       ∞    ∞
1*      1.069   0.72   1.53050   1.5     0.81
2*      3.317   0.07                0.50
3(絞り)    ∞   0.40                0.44
4*      -0.911   0.50   1.53050   1.5     0.54
5*      -0.818   0.60                0.83
6*      -1.945   0.69   1.58300   30.0     1.63
7*     -143.684   0.11                1.84
8        ∞   0.15   1.51630  
64.1      2.50
9        ∞                     2.50 
像面       ∞
 非球面データ
第1面
K=-0.35138E+00,A4=0.43728E-01,A6=0.15900E-01,A8=0.91842E-01,A10=-0.14196E+00,A12=0.24812E+00,A14=-0.32812E+00,A16=0.63433E-01
第2面
K=0.20670E+02,A4=-0.13714E+00,A6=0.93091E+00,A8=-0.89056E+01,A10=0.30763E+02,A12=-0.48851E+02,A14=0.26954E+02,A16=-0.13712E+02
第4面
K=0.10971E+01,A4=-0.80353E-01,A6=0.77670E+00,A8=-0.32124E+01,A10=0.19476E+02,A12=-0.50013E+02,A14=0.48694E+02,A16=-0.13234E+02
第5面
K=-0.93617E+00,A4=0.45641E-01,A6=-0.72231E-01,A8=0.40401E+00,A10=0.25557E+00,A12=-0.18152E+00,A14=-0.43306E+00,A16=0.21991E+00
第6面
K=-0.55658E+00,A4=0.10605E+00,A6=-0.18789E-01,A8=0.33491E-02,A10=0.66911E-04,A12=-0.14977E-03,A14=0.21222E-04,A16=-0.13217E-06
第7面
K=-0.30000E+02,A4=-0.53487E-01,A6=0.12475E-01,A8=-0.40252E-02,A10=0.31844E-03,A12=0.14448E-03,A14=-0.23171E-04,A16=0.25766E-05
 各種データ
焦点距離(f)       3.28(mm)
Fナンバ(Fno)     2.88
半画角(w)        34.9(deg)
像高(最大)(2Y)    4.6(mm)
バックフォーカス(Bf)  0.48(mm)
レンズ全長(TTL)    3.656(mm)
ENTP          0.73(mm)
EXTP          -1.79(mm)
H1            -0.73(mm)
H2            -2.8(mm)
 各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1       2.67
第2レンズL2       5.288
第3レンズL3       -3.388
 次に、実施例6の撮像光学系1Fにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例6
単位 mm
面データ
面番号      r    d    nd    νd    ER
物面       ∞    ∞
1(絞り)    ∞   -0.05               0.60
2*      1.463   0.57   1.54470   56.2    0.62
3*      -6.600   0.05               0.71
4*     -466.113   0.23   1.63470   23.9    0.73
5*      2.699   0.52               0.76
6*      -3.749   0.66   1.54470   56.2    0.94
7*      -0.814   0.19               1.12
8*     -500.000   0.40   1.53050   55.7    1.45
9*      0.860   0.45               1.83
10       ∞   0.11   1.51630   64.1    2.50
11       ∞                    2.50
像面       ∞
 非球面データ
第2面
K=-0.19948E+00,A4=-0.12995E-01,A6=-0.14293E+00,A8=0.23654E+00,A10=-0.39195E+00
第3面
K=-0.90000E+02,A4=-0.15510E+00,A6=0.85783E-01,A8=0.20108E+00,A10=-0.42579E+00
第4面
K=0.90000E+02,A4=0.19041E-02,A6=-0.17371E+00,A8=0.99022E+00,A10=-0.90213E+00,A12=0.94446E-01
第5面
K=-0.16060E-01,A4=0.12057E+00,A6=-0.23375E-01,A8=-0.26848E+00,A10=0.12017E+01,A12=-0.95442E+00
第6面
K=-0.41312E+02,A4=-0.17561E-01,A6=-0.15266E+00,A8=0.29806E+00,A10=-0.31964E+00,A12=0.13248E+00
第7面
K=-0.48643E+01,A4=-0.30483E+00,A6=0.50026E+00,A8=-0.61291E+00,A10=0.43873E+00,A12=-0.11189E+00
第8面
K=-0.14108E+00,A4=-0.20400E+00,A6=0.42329E-01,A8=0.26399E-01,A10=-0.61184E-02,A12=-0.16013E-02,A14=0.41103E-03
第9面
K=-0.61585E+01,A4=-0.14631E+00,A6=0.76525E-01,A8=-0.34041E-01,A10=0.97871E-02,A12=-0.17089E-02,A14=0.13459E-03
 各種データ
焦点距離(f)       2.87(mm)
Fナンバ(Fno)     2.4
半画角(w)        38.5(deg)
像高(最大)(2Y)    4.6(mm)
バックフォーカス(Bf)  0.42(mm)
レンズ全長(TTL)    3.553(mm)
ENTP          0(mm)
EXTP          -1.9(mm)
H1            -0.68(mm)
H2            -2.46(mm)
 各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1       2.255
第2レンズL2       -4.228
第3レンズL3       1.769
第4レンズL4       -1.619
第5レンズL5       
 次に、実施例7の撮像光学系1Gにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例7
単位 mm
面データ
面番号      r    d    nd    νd    ER
物面       ∞    ∞
1*      2.217   0.64   1.54470   56.2    1.29
2*     -20.927   0.00               1.17
3(絞り)    ∞   0.05               1.06
4*      3.398   0.20   1.63470   23.9    1.08
5*      1.919   0.50               1.09
6*      24.654   0.27   1.63470   23.9    1.12
7*      4.287   0.19               1.28
8*      1.853   0.45   1.54470   56.2    1.64
9*      2.367   0.41               1.70
10*     7.651   0.84   1.54470   56.2    1.81
11*     -1.187   0.34               1.95
12*    -18.359   0.35   1.54470   56.2    2.34
13*     1.142   0.56               2.60
14       ∞   0.15   1.51630   64.1    3.00
15       ∞                    3.00
像面       ∞
 非球面データ
第1面
K=-0.35266E+00,A4=0.17876E-02,A6=0.25122E-02,A8=-0.11691E-01,A10=0.68717E-02,A12=-0.37756E-02
第2面
K=-0.50000E+02,A4=-0.24060E-02,A6=0.93964E-02,A8=-0.20026E-01,A10=0.71184E-02,A12=-0.15635E-02
第4面
K=-0.33812E+02,A4=-0.31977E-01,A6=0.26673E-01,A8=-0.69083E-02,A10=0.26725E-02,A12=0.12675E-02
第5面
K=-0.86937E+01,A4=-0.19768E-01,A6=0.35609E-02,A8=-0.67704E-03,A10=0.40106E-03,A12=-0.17523E-02
第6面
K=0.15291E+02,A4=-0.10498E+00,A6=0.77244E-02,A8=-0.36729E-01,A10=-0.65175E-02,A12=0.11747E-01
第7面
K=-0.15003E+03,A4=-0.46838E-01,A6=-0.13609E-01,A8=-0.53287E-03,A10=-0.59168E-03,A12=0.32180E-02
第8面
K=-0.15573E+02,A4=-0.16242E-01,A6=0.54973E-02,A8=-0.16158E-02,A10=0.74709E-03,A12=-0.11447E-03
第9面
K=-0.17837E+02,A4=-0.34995E-01,A6=0.50616E-03,A8=-0.12060E-02,A10=0.91768E-04,A12=0.19897E-03
第10面
K=-0.22297E+02,A4=-0.30142E-01,A6=0.11288E-01,A8=-0.38607E-02,A10=-0.53681E-03,A12=0.23041E-03
第11面
K=-0.48430E+01,A4=-0.48149E-01,A6=0.26459E-01,A8=-0.40246E-02,A10=0.50919E-03,A12=-0.77910E-04,A14=-0.81821E-05,A16=0.19237E-05
第12面
K=0.46873E+02,A4=-0.67404E-01,A6=0.15586E-01,A8=-0.78561E-04,A10=-0.14079E-03,A12=-0.58505E-05,A14=0.15409E-05
第13面
K=-0.60707E+01,A4=-0.43812E-01,A6=0.11297E-01,A8=-0.20994E-02,A10=0.18653E-03,A12=-0.23108E-05,A14=-0.33756E-06
 各種データ
焦点距離(f)       3.8(mm)
Fナンバ(Fno)     1.7
半画角(w)        36.9(deg)
像高(最大)(2Y)    5.8(mm)
バックフォーカス(Bf)  0.31(mm)
レンズ全長(TTL)    5.216(mm)
ENTP          0.46(mm)
EXTP          -2.75(mm)
H1            -0.47(mm)
H2            -3.5(mm)
 各レンズの焦点距離(mm)
第1レンズL1       3.717
第2レンズL2       -7.336
第3レンズL3       -8.219
第4レンズL4       11.935
第5レンズL5       1.952
第6レンズL6       -1.962
 ここで、上記各種データのレンズ全長(TTL)は、物体距離無限時でのレンズ全長(第1レンズ物体側面から撮像面までの距離)であって、平行平板は、空気換算長として計算されている。ENTPは、入射瞳から第1面までの距離であり、入射瞳=絞りである場合には0となる。EXTPは、最終面(カバーガラス像面側)から射出瞳までの距離であり、H1は、第1面から物体側主点までの距離であり、H2は、最終面(カバーガラス像面側)から像側主点までの距離である。
 上記の面データにおいて、面番号は、図8ないし図14に示した各レンズ面に付した符号ri(i=1,2,3,…)の番号iが対応する。番号iに*が付された面は、非球面(非球面形状の屈折光学面または非球面と等価な屈折作用を有する面)であることを示す。
 また、“r”は、各面の曲率半径(単位;mm)を、“d”は、無限遠合焦状態(無限距離での合焦状態)での光軸上の各レンズ面の間隔(軸上面間隔、単位;mm)を、“nd”は、各レンズのd線(波長587.56nm)に対する屈折率を、“νd”は、アッベ数を、そして、”ER”は、有効半径(単位;mm)をそれぞれ示している。なお、光学絞りST、撮像素子SIの受光面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞(無限大)である。また、必要に応じて配置される平行平面板FTの両面も、その曲率半径は、∞(無限大)である。
 上記の非球面データは、非球面とされている面(面データにおいて番号iに*が付された面)の2次曲面パラメータ(円錐係数K)と非球面係数Ai(i=4,6,8,10,12,14,16)の値とを示すものである。
 各実施例において、非球面の形状は、面頂点を原点とし、光軸方向にX軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとする場合に、次式により定義している。
X=(h/R)/[1+(1-(1+K)h/R1/2]+ΣA・h
ただし、Aiは、i次の非球面係数であり、Rは、基準曲率半径であり、そして、Kは、円錐定数である。
 なお、請求項、実施形態および各実施例に記載の近軸曲率半径(r)について、実際のレンズ測定の場面において、レンズ中央近傍(より具体的には、レンズ外径に対して10%以内の中央領域)での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径を近軸曲率半径であるとみなすことができる。また、例えば2次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に2次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる(例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」(共立出版株式会社)のP41~P42を参照)。
 そして、上記非球面データにおいて、「En」は、「10のn乗」を意味する。例えば、「E+001」は、「10の+1乗」を意味し、「E-003」は、「10の-3乗」を意味する。
 上記に列挙した各実施例1~7の撮像光学系1A~1Gに、上述した条件式(A1)~(A7)を当てはめた場合の数値を、それぞれ、表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 また、上記に列挙した各実施例1~4の撮像光学系1A~1Dに、上述した条件式(B1)~(B7)を当てはめた場合の数値を、それぞれ、表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 また、上記に列挙した各実施例1~4の撮像光学系1A~1Dに、上述した条件式(C1)~(C6)を当てはめた場合の数値を、それぞれ、表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 以上、説明したように、上記実施例1~7における撮像光学系1A~1Gは、3枚~6枚のレンズ構成であって、上述の各条件を満足している結果、諸収差を良好に補正しつつ、赤外線吸収機能を持つレンズを薄くして光学全長を短縮化することができる。そして、上記実施例1~7における撮像光学系1A~1Gは、撮像装置21およびデジタル機器3に搭載する上で、特に携帯電話機5に搭載する上で光学全長の短縮化が充分に達成されている。
 本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
 一態様にかかる撮像光学系は、物体側から像側へ順に配置される複数のレンズを備え、前記複数のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズは、正の屈折力を有し、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズである。
 このような撮像光学系は、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズが、赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズであるので、赤外線を吸収する機能を持つレンズをより薄くすることができる。
 他の一態様にかかる撮像光学系は、物体側から像側へ順に配置される複数のレンズを備え、前記複数のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズは、正の屈折力を有し、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズであり、下記(A1)ないし(A3)の各条件式を満たす。
0.5<OPp/OPc<1.5   ・・・(A1)
26<α≦45   ・・・(A2)
0.55≦Y/TTL   ・・・(A3)
ただし、OPpは、前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長であり、OPcは、前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長であり、αは、像面への最大像高に対する主光線の光線入射角(deg)であり、Yは、最大像高であり、TTLは、無限遠物体時の光学全長である。
 このような撮像光学系は、赤外線を吸収する機能を付与するレンズ(赤外線吸収レンズ)を形成する硝材に樹脂材料を用いることで、有機物の赤外線吸収材を利用することができ、前記硝材にガラス材料を用いる場合に較べて赤外線吸収レンズをより薄く形成することができる。
 他の一態様では、上述の撮像光学系において、前記複数のレンズは、4枚、5枚および6枚のうちのいずれかの枚数であり、前記複数のレンズのうちの少なくとも2枚のレンズは、正の屈折力を有し、前記複数のレンズのうちの少なくとも2枚のレンズは、負の屈折力を有する。
 このような撮像光学系は、赤外線吸収レンズの製造難易度が高い場合でも製造誤差による収差劣化等の性能劣化を抑制することができる。なお、諸収差を補正することができ、高画素化および明るいFナンバーを実現する観点から、前記複数のレンズは、5枚以上であることが好ましい。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、下記(A4)および(A5)の各条件式をさらに満たす。
FN≦3   ・・・(A4)
25≦w≦100   ・・・(A5)
ただし、FNは、Fナンバーであり、wは、半画角(deg)である。
 このような撮像光学系は、条件式(A4)を満たすことで、暗い撮像光学系で生じ易いノイズの増加や暗所性能の悪化を回避することができ、また、コスト高を回避し易い。そして、このような撮像光学系は、条件式(A5)を満たすことで、このような作用効果が効果的に得ることができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(A6)の条件式をさらに満たす。
1≦TDmax/TDmin<2.3   ・・・(A6)
ただし、TDmaxは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最大の厚さであり、TDminは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最小の厚さである。なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
 このような撮像光学系は、条件式(A6)を満たすことで、その性能の向上を図ることができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(A7)の条件式をさらに満たす。
0≦|f/fir|<1.5   ・・・(A7)
ただし、fは、前記撮像光学系全系の焦点距離であり、firは、前記赤外線を吸収する樹脂材料製の非球面レンズにおける焦点距離である。
 このような撮像光学系は、条件式(A7)を満たすことで、赤外線吸収レンズの製造難易度が高い場合でも製造誤差による収差劣化等の性能劣化を抑制することができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記複数のレンズのうちの最も像側に配置されるレンズは、固定されている。
 このような撮像光学系は、最像側のレンズが固定であるので、この固定レンズを撮像素子の封止用部材に兼用できる。このため、このような撮像光学系は、いわゆるカバーガラスを削減できるので、より低背化を図ることができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、レンズ面に形成された、400nm以下の波長域ならびに700nm以上の波長域における各透過率を抑制するコーティング層を備える。
 このような撮像光学系は、必要に応じて、前記コーティング層によって赤外線カット特性の不足分を補償することができ、撮像光学系における所望の赤外線カット特性を得ることができる。
 また、他の一態様にかかる撮像光学系は、物体側より像側へ順に第1レンズから第5レンズまでの5枚のレンズを備え、前記第1レンズは、正の屈折力を有し、前記第2レンズは、負の屈折力を有し、前記第1および第2レンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズであり、前記赤外線吸収材料を含んだレンズのうちの少なくとも1枚は、下記(B1)ないし(B5)の各条件式を満たす。
0.5≦|f/fir|<1.5   ・・・(B1)
0≦|Dir/TTL|<0.2   ・・・(B2)
FN≦3   ・・・(B3)
25≦w≦100   ・・・(B4)
25<α≦45   ・・・(B5)
ただし、fは、前記撮像光学系全系の焦点距離であり、firは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける焦点距離であり、Dirは、開口絞りから、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける物体側面までの光軸上での光路長であり、TTLは、無限遠物体時の光学全長であり、FNは、Fナンバーであり、wは、半画角(deg)であり、そして、αは、像面への最大像高に対応する主光線の光線入射角(deg)である。
 このような撮像光学系は、赤外線を吸収する機能を付与するレンズ(赤外線吸収レンズ)を形成する硝材に樹脂材料を用いることで、有機物の赤外線吸収材を利用することができ、前記硝材にガラス材料を用いる場合に較べて赤外線吸収レンズをより薄く形成することができる。
 他の一態様では、上述の撮像光学系において、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズの少なくとも1枚は、下記(B6)の条件式をさらに満たす。
1≦TDmax/TDmin<2.3   ・・・(B6)
ただし、TDmaxは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最大の厚さであり、TDminは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最小の厚さである。なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
 このような撮像光学系は、条件式(B6)を満たすことで、性能の向上を図ることができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、下記(B7)の条件式をさらに満たす。
0.7<OPp/OPc<1.3   ・・・(B7)
ただし、OPpは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長であり、そして、OPcは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長である。
 吸収型の赤外線カットフィルタでは赤外線吸収量が光路長に比例するが、上記撮像光学系では、条件式(B7)を満たすことで、レンズの有効領域全域で光路長を略均一にすることができ、レンズの有効領域全域で略均一な赤外線吸収量が得られる。この結果、色むらを低減した、もしくは、色むらの無い良好な画像が得られる。すなわち、前記条件式(B7)の下限値を下回る場合や上限値を上回る場合では、レンズの有効領域内で光路長が不均一となって好ましくない。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズは、1枚である。
 このような撮像光学系は、赤外線吸収レンズが1枚であるので、製造難易度を下げることができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、下記(B8)の条件式をさらに満たす。
80<Tr<90   ・・・(B8)
ただし、Trは、可視光域(波長400nm~700nm)での平均透過率(%)である。
 このような撮像光学系は、条件式(B8)を満たすことで、条件式(B1)ないし(B5)の条件の下における上述の作用効果を効果的に得ることができる。
 また、他の一態様にかかる撮像光学系は、物体側より像側へ順に第1レンズから第5レンズまでの5枚のレンズを備え、前記第1レンズは、正の屈折力を有し、前記第2レンズは、負の屈折力を有し、前記第3ないし第5レンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズであり、前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだレンズのうちの少なくとも1枚は、下記(C1)ないし(C4)の各条件式を満たす。
0≦|f/fir|<0.5   ・・・(C1)
FN≦3   ・・・(C2)
25≦w≦100   ・・・(C3)
25<α≦45   ・・・(C4)
ただし、fは、前記撮像光学系全系の焦点距離であり、firは、前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける焦点距離であり、FNは、Fナンバーであり、wは、半画角(deg)であり、そして、αは、像面への最大像高に対応する主光線の光線入射角(deg)である。
 このような撮像光学系は、赤外線を吸収する機能を付与するレンズ(赤外線吸収レンズ)を形成する硝材に樹脂材料を用いることで、有機物の赤外線吸収材を利用することができ、前記硝材にガラス材料を用いる場合に較べて赤外線吸収レンズをより薄く形成することができる。
 他の一態様では、上述の撮像光学系において、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(C5)の条件式をさらに満たす。
1<TDmax/TDmin<1.75   ・・・(C5)
ただし、TDmaxは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最大の厚さであり、TDminは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最小の厚さである。なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
 このような撮像光学系は、条件式(C5)を満たすことで、性能の向上を図ることができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、下記(C6)の条件式をさらに満たす。
0.7<OPp/OPc<1.3   ・・・(C6)
ただし、OPpは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長であり、そして、OPcは、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長である。
 吸収型の赤外線カットフィルタでは赤外線吸収量が光路長に比例するが、上記撮像光学系では、条件式(C6)を満たすことで、レンズの有効領域全域で光路長を略均一にすることができ、レンズの有効領域全域で略均一な赤外線吸収量が得られる。この結果、色むらを低減した、もしくは、色むらの無い良好な画像が得られる。すなわち、前記条件式(C6)の下限値を下回る場合や上限値を上回る場合では、レンズの有効領域内で光路長が不均一となって好ましくない。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記第3レンズは、有効領域内であって中心から前記有効領域の半分より外側の領域に像側に凹形状を有する。
 このような撮像光学系は、光線入射角が大きくなっても光路長を画面全体で略均一にすることができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、下記(C7)の条件式をさらに満たすことを特徴とする。
80<Tr<90   ・・・(C7)
ただし、Trは、可視光域(波長400nm~700nm)での平均透過率(%)である。
 このような撮像光学系は、条件式(C7)を満たすことで、条件式(C1)ないし(C4)の条件の下における上述の作用効果を効果的に得ることができる。
 他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズは、1枚である。
 このような撮像光学系は、赤外線吸収レンズが1枚であるので、製造難易度を下げることができる。
 また、他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述のいずれかの撮像光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記撮像光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする。
 このような撮像装置は、赤外線吸収レンズを薄くできるので、より低背化を図ることができる。すなわち、薄型の撮像装置が提供される。
 また、他の一態様にかかるデジタル機器は、上述の撮像装置と、前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、前記撮像装置の撮像光学系が、前記撮像素子の撮像面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とする。そして、好ましくは、デジタル機器は、携帯端末から成る。
 このようなデジタル機器や携帯端末は、赤外線吸収レンズを薄くできるので、より低背化を図ることができる。すなわち、薄型のデジタル機器や携帯端末が提供される。
 この出願は、2012年11月21日に出願された日本国特許出願特願2012-255158、2012年11月21日に出願された日本国特許出願特願2012-255159および2012年11月21日に出願された日本国特許出願特願2012-255160、ならびに、2013年8月5日に出願された日本国特許出願特願2013-161961、2013年8月5日に出願された日本国特許出願特願2013-161962および2013年8月5日に出願された日本国特許出願特願2013-161963を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
 本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
 本発明によれば、撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供することができる。

Claims (22)

  1.  物体側から像側へ順に配置される複数のレンズを備え、
     前記複数のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズは、正の屈折力を有し、
     前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、赤外線を吸収する赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の非球面レンズであること
     を特徴とする撮像光学系。
  2.  下記(A1)ないし(A3)の各条件式を満たすこと
     を特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。
     0.5<OPp/OPc<1.5   ・・・(A1)
     26<α≦45   ・・・(A2)
     0.55≦Y/TTL   ・・・(A3)
      ただし、
       OPp:前記赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長
       OPc:前記赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長
       α:像面への最大像高に対する主光線の光線入射角(deg)
       Y:最大像高
       TTL:無限遠物体時の光学全長
  3.  前記複数のレンズは、4枚、5枚および6枚のうちのいずれかの枚数であり、
     前記複数のレンズのうちの少なくとも2枚のレンズは、正の屈折力を有し、
     前記複数のレンズのうちの少なくとも2枚のレンズは、負の屈折力を有すること
     を特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像光学系。
  4.  下記(A4)および(A5)の各条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の撮像光学系。
     FN≦3   ・・・(A4)
     25≦w≦100   ・・・(A5)
      ただし、
       FN:Fナンバー
       w:半画角(deg)
  5.  前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(A6)の条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の撮像光学系。
     1≦TDmax/TDmin<2.3   ・・・(A6)
      ただし、
       TDmax:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最大の厚さ
       TDmin:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最小の厚さ
        なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
  6.  前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(A7)の条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の撮像光学系。
     0≦|f/fir|<1.5   ・・・(A7)
      ただし、
       f:前記撮像光学系全系の焦点距離
       fir:前記赤外線を吸収する樹脂材料製の非球面レンズにおける焦点距離
  7.  前記複数のレンズのうちの最も像側に配置されるレンズは、固定されていること
     を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の撮像光学系。
  8.  前記複数のレンズのうちの少なくとも1枚のレンズは、レンズ面に形成された、400nm以下の波長域ならびに700nm以上の波長域における各透過率を抑制するコーティング層を備えること
     を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の撮像光学系。
  9.  前記複数のレンズは、5枚の第1ないし第5レンズであり、
     前記第2レンズは、負の屈折力を有し、
     前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズは、前記第1および第2レンズのうちの少なくとも一方であり、
     前記赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、下記(B1)ないし(B5)の各条件式を満たすこと
     を特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。
     0.5≦|f/fir|<1.5   ・・・(B1)
     0≦|Dir/TTL<0.2   ・・・(B2)
     FN≦3   ・・・(B3)
     25≦w≦100   ・・・(B4)
     25<α≦45   ・・・(B5)
      ただし、
       f:前記撮像光学系全系の焦点距離
       fir:前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける焦点距離
       Dir:開口絞りから、前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける物体側面までの光軸上での光路長
       TTL:無限遠物体時の光学全長
       FN:Fナンバー
       w:半画角(deg)
       α:像面への最大像高に対応する主光線の光線入射角(deg)
  10.  前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、
     下記(B6)の条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項9に記載の撮像光学系。
     1≦<TDmax/TDmin<2.3   ・・・(B6)
      ただし、
       TDmax:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最大厚さ
       TDmin:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最小厚さ
        なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
  11.  下記(B7)の条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項9または請求項10に記載の撮像光学系。
     0.7<OPp/OPc<1.3   ・・・(B7)
       OPp:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長
       OPc:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長
  12.  前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズは、1枚であること
     を特徴とする請求項9ないし請求項11のいずれか1項に記載の撮像光学系。
  13.  下記(B8)の条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項9ないし請求項12のいずれか1項に記載の撮像光学系。
     80<Tr<90   ・・・(B8)
      ただし、
       Tr:可視光域(波長400nm~700nm)での平均透過率(%)
  14.  前記複数のレンズは、5枚の第1ないし第5レンズであり、
     前記第2レンズは、負の屈折力を有し、
     前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズは、前記第3ないし第5レンズのうちの少なくとも1枚のレンズであり、
     前記赤外線吸収材料を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだレンズのうちの少なくとも1枚は、下記(C1)ないし(C4)の各条件式を満たすこと
     を特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。
     0≦|f/fir|<0.5   ・・・(C1)
     FN≦3   ・・・(C2)
     25≦w≦100   ・・・(C3)
     25<α≦45   ・・・(C4)
      ただし、
       f:前記撮像光学系全系の焦点距離
       fir:前記赤外線を吸収する赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける焦点距離
       FN:Fナンバー
       w:半画角(deg)
       α:像面への最大像高に対応する主光線の光線入射角(deg)
  15.  前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の前記非球面レンズのうちの少なくとも1枚は、
     下記(C5)の条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項14に記載の撮像光学系。
     1<TDmax/TDmin<1.75   ・・・(C5)
      ただし、
       TDmax:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最大厚さ
       TDmin:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける最小厚さ
        なお、前記厚さは、光軸と平行な方向の長さである。
  16.  下記(C6)の条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項14または請求項15に記載の撮像光学系。
     0.7<OPp/OPc<1.3   ・・・(C6)
       OPp:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける8割像高での光路長
       OPc:前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズにおける光軸上での光路長
  17.  前記第3レンズは、有効領域内であって中心から前記有効領域の半分より外側の領域に像側に凹形状を有すること
     を特徴とする請求項14ないし請求項16のいずれか1項に記載の撮像光学系。
  18.  下記(C7)の条件式をさらに満たすこと
     を特徴とする請求項14ないし請求項17のいずれか1項に記載の撮像光学系。
     80<Tr<90   ・・・(C7)
      ただし、
       Tr:可視光域(波長400nm~700nm)での平均透過率(%)
  19.  前記赤外線吸収材を含んだ樹脂材料製の非球面レンズは、1枚であること
     を特徴とする請求項14ないし請求項18のいずれか1項に記載の撮像光学系。
  20.  請求項1ないし請求項19のいずれか1項に記載の撮像光学系と、
     光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
     前記撮像光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていること
     を特徴とする撮像装置。
  21.  請求項20に記載の撮像装置と、
     前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、
     前記撮像装置の撮像光学系が、前記撮像素子の撮像面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられていること
     を特徴とするデジタル機器。
  22.  携帯端末から成ることを特徴とする請求項21に記載のデジタル機器。
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