WO2021193085A1 - レンズ光学系、受光装置、および、測距システム - Google Patents

レンズ光学系、受光装置、および、測距システム Download PDF

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WO
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lens
optical system
refractive power
lens optical
positive refractive
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PCT/JP2021/009732
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英暁 岡野
陽介 成田
怜史 竹本
文彦 半澤
英典 長坂
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ソニーグループ株式会社
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
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    • G02B9/38Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only arranged + -- + both - components being meniscus
    • G02B9/40Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only arranged + -- + both - components being meniscus one - component being compound
    • 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
    • G02B13/004Miniaturised 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 four lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the present disclosure relates to a lens optical system, a light receiving device, and a distance measuring system, and in particular, a lens optical system and a light receiving device capable of providing a highly efficient lens optical system while realizing a small size and a low profile. , And the ranging system.
  • Imaging devices such as camera-equipped mobile phones and digital still cameras that use image sensors such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors are known.
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the mounted imaging lens is also required. It is required to reduce the decrease in the peripheral illumination ratio, which tends to be low in height. By increasing the peripheral illumination ratio, light rays can be collected more efficiently, and the load of image processing in the subsequent stage is also reduced.
  • the imaging lens has a larger aperture, that is, in order to prevent deterioration of image quality due to noise in dark places, to achieve a faster shutter speed, and to secure the absolute amount of light incident on the optical system.
  • a bright lens with an aperture of Fno is required.
  • a lens optical system having four or more elements is required.
  • the lens optical systems of Patent Documents 1 to 4 have been proposed as a four-lens optical system.
  • the lens optical system of Patent Document 1 has a four-lens configuration and has about Fno 2.4, and various aberrations, particularly spherical aberration and curvature of field are well corrected, and good performance can be ensured.
  • the barrel-shaped distortion cannot be corrected, and the barrel-shaped distortion is greatly generated.
  • the second lens since the second lens has a shape in which the convex surface is directed toward the object side and the distance from the first lens is increased, the total length becomes long, and the performance is impaired in terms of miniaturization and reduction in height. There is.
  • the lens optical system of Patent Document 2 also has a four-lens configuration and has about Fno 2.0, so it can be seen that light rays can be collected efficiently.
  • the second lens has a convex surface facing the object side, and the distance from the first lens is increased, so that the overall length becomes longer, and the performance is reduced in terms of miniaturization and height reduction. Is spoiling. It is expected that it will be difficult to correct aberrations, especially spherical aberration and coma, if these lens optical systems are further reduced in size and height, or if the Fno aperture is expanded in the future.
  • the lens optical system of Patent Document 3 also has a four-lens configuration and has about Fno 2.4.
  • the distance between each lens including the distance between the first lens and the second lens is close, and the lens is small and low in height.
  • the second lens has a concave surface facing the object side and can collect light with high efficiency.
  • the distance from the final lens to the light receiving element is large, and the efficiency of the peripheral light rays and the light rays incident on the peripheral portion of the light receiving element is reduced.
  • distortion is also largely generated in a barrel shape.
  • the lens optical system of Patent Document 4 also has a four-lens configuration, and Fno has a numerical value of 2.4 to 2.8. It is equipped with a negative first lens, a positive second lens, a positive third lens, and a negative fourth lens, and the distance between each lens including the distance between the first lens and the second lens is close and compact. It seems that it is suitable for low profile and low profile.
  • the second lens has a concave surface facing the object side, and it can be seen that light can be collected with high efficiency. However, this lens optical system seems to bounce light rays incident on the peripheral portion of the light receiving element from the shape of the final surface of the fourth lens, which reduces the efficiency of the peripheral light rays.
  • This disclosure has been made in view of such a situation, and makes it possible to provide a highly efficient lens optical system while realizing a small size and a low profile.
  • the lens optical system of the first aspect of the present disclosure is From the object side, The first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power,
  • the first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power
  • the second lens group is A second lens with positive or negative refractive power
  • a third lens with positive refractive power Consists of a fourth lens with positive refractive power, It has a positive refractive power as a whole.
  • the light receiving device on the second side of the present disclosure is Lens optics and It is provided with a light receiving element that receives light from the object side focused by the lens optical system.
  • the lens optical system has a positive refractive power as a whole and has a positive refractive power. From the object side, The first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power, The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power, The second lens group is A second lens with positive or negative refractive power, A third lens with positive refractive power, It is composed of a fourth lens having a positive refractive power.
  • the ranging system of the third aspect of the present disclosure is A lighting device that irradiates irradiation light and A light receiving device for receiving the reflected light reflected by the object is provided.
  • the light receiving device is Lens optics and It is provided with a light receiving element that receives light rays from the object side focused by the lens optical system.
  • the lens optical system has a positive refractive power as a whole and has a positive refractive power.
  • the first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power
  • the second lens group is A second lens with positive or negative refractive power
  • a third lens with positive refractive power It is composed of a fourth lens having a positive refractive power.
  • a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power are provided in order from the object side.
  • the first lens group is composed of a first lens having a negative refractive power
  • the second lens group includes a second lens having a positive or negative refractive power and a third lens having a positive refractive power.
  • It is composed of a fourth lens having a positive refractive power, and is configured to have a positive refractive power as a whole.
  • the lens optical system of the fourth aspect of the present disclosure is From the object side, The first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power, The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power, The second lens group is A second lens with positive refractive power, A third lens with positive or negative refractive power, Consists of a fourth lens with positive refractive power, It has a positive refractive power as a whole.
  • the light receiving device on the fifth side of the present disclosure is Lens optics and It is provided with a light receiving element that receives light from the object side focused by the lens optical system.
  • the lens optical system has a positive refractive power as a whole and has a positive refractive power. From the object side, The first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power, The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power, The second lens group is A second lens with positive refractive power, A third lens with positive or negative refractive power, It is composed of a fourth lens having a positive refractive power.
  • the distance measuring system of the sixth aspect of the present disclosure is A lighting device that irradiates irradiation light and A light receiving device for receiving the reflected light reflected by the object is provided.
  • the light receiving device is Lens optics and It is provided with a light receiving element that receives light rays from the object side focused by the lens optical system.
  • the lens optical system has a positive refractive power as a whole and has a positive refractive power.
  • the first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power
  • the second lens group is A second lens with positive refractive power
  • a third lens with positive or negative refractive power It is composed of a fourth lens having a positive refractive power.
  • a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power are provided in order from the object side.
  • the first lens group is composed of a first lens having a negative refractive power
  • the second lens group includes a second lens having a positive refractive power and a third lens having a positive or negative refractive power.
  • It is composed of a fourth lens having a positive refractive power, and is configured to have a positive refractive power as a whole.
  • the lens optical system, the light receiving device, and the distance measuring system may be independent devices or may be modules incorporated in other devices.
  • the lens optical system 1-1 of FIG. 1 is a first configuration example of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1 has positive or negative refractive power with the first lens L1 having a negative refractive power in order from the object side, centering on the optical axis Z1 of the one-point chain line. It includes a second lens L2 having a positive refractive power, a third lens L3 having a positive refractive power, and a fourth lens L4 having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • the first lens L1 on the object side of the aperture stop STO constitutes the first lens group and has a negative refractive power.
  • the second lens L2 to the fourth lens L4 on the image side of the aperture stop STO form a second lens group and have a positive refractive power.
  • the first lens group is also called the front group, and the second lens group is also called the rear group.
  • an aperture diaphragm STO is arranged between the first lens L1 and the second lens L2, and a seal glass SG is arranged between the fourth lens L4 and the image plane IMG.
  • the seal glass SG can be provided with a filter function such as an infrared light cut filter and a bandpass filter, and an antireflection function.
  • the seal glass SG may be omitted.
  • the lens optical system 1 collects light rays from the object side and forms an image on the photoelectric conversion unit of the light receiving element arranged at the position of the image plane IMG.
  • the lens optical system 1 is negative (first lens L1), positive or negative (second lens L2), positive (third lens L3), positive (fourth lens L4) in order from the first lens L1 on the object side.
  • first lens L1 positive or negative
  • second lens L2 positive or negative
  • third lens L3 positive (fourth lens L4)
  • fourth lens L4 positive (fourth lens L4) in order from the first lens L1 on the object side.
  • the lens optical system 1 has good light-collecting performance and optical performance, and is compact and low-profile by configuring each lens so as to satisfy at least one, preferably two or more conditional expressions described below. It is possible to realize a modified lens optical system.
  • the surface of the first lens L1 on the object side is defined as "1", and the lens surface is represented by “Si” numbered i so as to gradually increase toward the image side. Further, the paraxial radius of curvature (mm) of the lens surface "Si” is represented by "Ri”.
  • the first conditional expression is that the lens shape of the second lens L2 on the object side has a concave surface facing the object side. That is, the radius of curvature R3 of the lens surface S3 satisfies the following conditional expression (1). R3 ⁇ 0 ... (1)
  • the lens optical system 1 has a second conditional expression that the lens shape of the fourth lens L4 on the object side has a convex surface facing the object side. That is, the radius of curvature R7 of the lens surface S7 satisfies the following conditional expression (2). R7> 0 ... (2)
  • the lens shape on the object side of the second lens L2 has a concave surface facing the object side, it becomes possible to efficiently collect light rays from the object side up to the peripheral edge of the light receiving element, and shading. The characteristics improve.
  • the lens optical system 1 satisfies the following conditional expression (3).
  • f represents the focal length (mm) in the d-line (wavelength 587.6 nm) of the entire lens optical system 1
  • fa 1 is the d-line (wavelength) of the first lens group (front group).
  • the focal length (mm) at 587.6 nm) and fa 2 represent the focal length (mm) at the d-line (wavelength 587.6 nm) of the second lens group (rear group).
  • Conditional expression (3) is an expression related to appropriate power distribution between the first lens group and the second lens group with respect to the power of the lenses of the entire optical system.
  • the absolute value is used in this conditional expression (3) because the first lens group has a negative power. If the conditional expression (3) exceeds the upper limit, the power of the first lens group becomes too small with respect to the power of the lenses of the entire optical system and the power of the second lens group, and it is difficult to widen the angle of view. It becomes.
  • conditional expression (3) satisfies the following conditional expression (3)'.
  • the lens optical system 1 satisfies the following conditional expression (4). 15 ⁇ f / (f 2 x f 3 ) ⁇ 70 ... (4)
  • f 2 represents the focal length (mm) at the d line (wavelength 587.6 nm) of the second lens L2
  • f 3 is the d line (wavelength 587.6 nm) of the third lens L3. Represents the focal length (mm) in.
  • Conditional expression (4) is an expression related to an appropriate power distribution of the combined power of the second lens L2 and the third lens L3 with respect to the power of the lenses of the entire optical system.
  • the conditional expression (4) exceeds the upper limit, the combined power of the second lens L2 and the third lens L3 becomes excessive with respect to the power of the lenses of the entire optical system, and the peripheral area is secured while ensuring the angle of view. It becomes difficult to collect light rays up to the angle of view and secure the peripheral illumination ratio.
  • the conditional expression (4) exceeds the lower limit, the power of the lenses of the entire optical system becomes too large with respect to the combined power of the second lens L2 and the third lens L3, and the angle of view may be widened. Although it becomes easy, it becomes difficult to correct each aberration, particularly coma aberration, and it becomes difficult to secure the performance.
  • conditional expression (4) satisfies the following conditional expression (4)'. 20 ⁇ f / (f 2 x f 3 ) ⁇ 60 ... (4)'
  • the lens optical system 1 satisfies the following conditional expression (5). 3 ⁇ (FOV ⁇ D12) / TL ⁇ 25 ⁇ ⁇ ⁇ (5)
  • the FOV represents the object-side capture angle of the lens optical system 1, the so-called angle of view, and corresponds to the angle of view 2 ⁇ on both sides.
  • D12 represents the inter-lens distance between the first lens L1 and the second lens L2.
  • TL represents the optical total length of the lens optical system 1.
  • Conditional expression (5) is a conditional expression showing the relationship between the angle of view FOV, the inter-lens distance D12 between the first lens L1 and the second lens L2, and the total optical length TL of the lens optical system 1.
  • the conditional expression (5) exceeds the upper limit, the total optical length TL of the lens optical system 1 becomes too short with respect to the relationship between the angle of view FOV and the length D12 from the first lens L1 to the second lens L2, and the image It becomes difficult to secure the required optical performance while maintaining the angle FOV.
  • the conditional equation (5) falls below the lower limit, the total optical length TL of the lens optical system 1 becomes too long with respect to the angle of view FOV and the length D12 from the first lens L1 to the second lens L2. It disappears.
  • conditional expression (5) satisfies the following conditional expression (5)'. 6 ⁇ (FOV x D12) / TL ⁇ 22 ... (5)'
  • the lens optical system 1 satisfies the following conditional expression (6). -8.0 ⁇ (R1-R2) / (R1 + R2) ⁇ 140 ... (6)
  • the conditional expression (6) expresses the relationship between the radius of curvature R1 of the surface S1 on the object side of the first lens L1 and the radius of curvature R2 of the surface S2 on the image side of the first lens L1 with respect to the radius of curvature R1. be.
  • the conditional equation (6) is less than the lower limit, when the surface S1 on the object side of the first lens L1 is concave, the radius of curvature R2 of the surface S2 on the image side is larger than the radius of curvature R1 of the surface S1 on the object side.
  • the radius of curvature R2 of the surface S2 on the image side becomes too small with respect to the radius of curvature R1 of the surface S1 on the object side, and the peripheral edge of the light receiving element. It becomes difficult to collect light rays efficiently.
  • the conditional equation (6) exceeds the upper limit, the radius of curvature R2 of the surface S2 on the image side becomes too small with respect to the radius of curvature R1 of the surface S1 on the object side of the first lens L1, and the peripheral edge of the light receiving element also It becomes difficult to efficiently collect light rays up to the part.
  • conditional expression (6) satisfies the following conditional expression (6)'. -5.0 ⁇ (R1-R2) / (R1 + R2) ⁇ 120 ... (6)'
  • the lens optical system 1 satisfies the following conditional expression (7). -2.0 ⁇ (R3-R4) / (R3 + R4) ⁇ 2.0 ... (7)
  • Conditional expression (7) expresses the relationship between the radius of curvature R3 of the surface S3 on the object side of the second lens L2 and the radius of curvature R4 of the surface S4 on the image side of the second lens L2.
  • the conditional equation (7) is less than the lower limit, the radius of curvature R4 of the surface S4 on the image side becomes too large with respect to the radius of curvature R3 of the surface S3 on the object side of the second lens L2, and the lens is focused by the first lens L1. It becomes difficult to efficiently reach the peripheral portion of the light receiving element with the light beam.
  • conditional expression (7) satisfies the following conditional expression (7)'. -0.5 ⁇ (R3-R4) / (R3 + R4) ⁇ 1.0 ... (7)'
  • the lens optical system 1 satisfies the following conditional expression (8). -10.0 ⁇ (R7 + R8) / (R7-R8) ⁇ 2.0 ... (8)
  • Conditional expression (8) expresses the relationship between the radius of curvature R7 of the surface S7 on the object side of the fourth lens L4 and the radius of curvature R8 of the surface S8 on the image side of the fourth lens L4.
  • the conditional equation (8) is less than the lower limit, the lens curvature radius R8 of the image side surface S8 becomes too small with respect to the lens curvature radius R7 of the object side surface S7 of the fourth lens L4, and aberration correction, particularly distortion aberration Affects the correction of.
  • conditional equation (8) exceeds the upper limit, the lens curvature radius R8 of the image side surface S8 becomes too large with respect to the lens curvature radius R7 of the object side surface S7 of the fourth lens L4, and aberration correction is also performed. In particular, it becomes difficult to correct the distortion aberration, and it becomes difficult to obtain an appropriate correction effect.
  • conditional expression (8) satisfies the following conditional expression (8)'. -8.0 ⁇ (R7 + R8) / (R7-R8) ⁇ 0.0 ... (8)'
  • FIG. 1 shows a first configuration example (Example 1) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-1 of FIG. 1 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 2 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-1 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FNo represents the F number of the lens optical system 1-1
  • f represents the focal length (mm) of the entire lens system of the lens optical system 1-1
  • 2 ⁇ represents the focal length (mm) of the entire lens system. Represents the entire diagonal angle of view (°).
  • Si is the i-th plane counted from the object side to the image side
  • Ri is the paraxial radius of curvature of the i-th plane Si
  • Di is the i-th plane Si and the th ( The distance on the optical axis between the i + 1) th surface S (i + 1)
  • Ndi is the refractive index on the d line (wavelength 587.6 nm) of the lens starting from the i-th surface Si
  • ⁇ di is.
  • each surface Si of the lens optical system 1-1 is represented by the following equation (1).
  • Z represents the depth of the aspherical surface
  • Y represents the height from the optical axis (the position in the direction perpendicular to the optical axis).
  • K represents a conical constant
  • Ai represents an aspherical coefficient of the i-th order (i is an integer of 3 or more).
  • R is the paraxial radius of curvature. The meaning of each symbol is the same in other configuration examples (examples) described later.
  • FIG. 3 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-1 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 4 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-1, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • T represents spherical aberration in the lens normal direction
  • S represents spherical aberration in the lens tangential direction.
  • T and S in the spherical aberration diagram of another configuration example (Example) described later.
  • the lens optical system 1-1 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 5 shows a second configuration example (Example 2) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-2 of FIG. 5 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 6 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-2 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 7 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-2 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • the numerical value including the symbol “E” is expressed by an exponential function with the base of 10, for example, “1.0E-05” is “1.0 ⁇ 10 -5”. It shows that it is.
  • FIG. 8 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-2, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-2 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 9 shows a third configuration example (Example 3) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-3 of FIG. 9 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 10 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-3 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 11 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-3 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 12 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-3, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-3 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 13 shows a fourth configuration example (Example 4) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-4 of FIG. 13 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, negative, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side. Therefore, the second lens L2 has a positive refractive power in the above-mentioned lens optical systems 1-1 to 1-3, but has a negative refractive power in the lens optical system 1-4.
  • FIG. 14 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-4 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 15 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-4 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 16 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-4, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-4 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 17 shows a fifth configuration example (Example 5) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-5 of FIG. 17 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 18 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-5 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 19 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-5 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 20 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-5, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-5 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 21 shows a sixth configuration example (Example 6) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-6 of FIG. 21 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 22 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-6 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 23 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-6 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 24 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-6, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-6 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 25 shows a seventh configuration example (Example 7) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-7 of FIG. 25 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 26 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-7 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 27 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-7 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 28 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-7, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-7 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 29 shows an eighth configuration example (Example 8) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-8 of FIG. 29 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 30 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-8 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 31 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-8 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 32 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-8, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-8 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 33 shows a ninth configuration example (Example 9) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-9 of FIG. 33 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 34 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-9 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 35 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-9 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 36 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-9, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-9 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 37 shows a tenth configuration example (Example 10) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-10 of FIG. 37 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 38 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-10 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 39 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-10 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 40 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-10, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-10 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 41 shows an eleventh configuration example (Example 11) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-11 of FIG. 41 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 42 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-11 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 43 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-11 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 44 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-11, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-11 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 45 shows a twelfth configuration example (Example 12) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-12 of FIG. 45 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 46 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-12 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 47 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-12 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 48 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-12, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-12 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 49 shows a thirteenth configuration example (Example 13) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-13 of FIG. 49 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 50 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-13 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 51 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-13 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 52 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-13, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-13 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 53 shows a 14th configuration example (Example 14) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-14 of FIG. 53 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 54 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-14 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 55 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-14 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 56 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-14, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-14 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 57 shows a fifteenth configuration example (Example 15) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-15 of FIG. 57 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 58 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-15 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 59 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-15 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 60 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-15, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-15 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 61 shows a 16th configuration example (Example 16) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-16 of FIG. 61 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 62 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-16 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 63 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-16 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 64 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-16, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-16 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 65 shows a 17th configuration example (Example 17) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-17 of FIG. 65 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 66 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-17 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 67 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-17 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 68 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-17, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-17 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 69 shows an 18th configuration example (Example 18) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-18 of FIG. 69 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 70 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-18 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 71 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-18 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 72 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-18, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-18 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 73 shows a 19th configuration example (Example 19) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-19 of FIG. 73 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 74 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-19 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 75 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-19 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 76 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-19, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-19 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 77 shows a 20th configuration example (Example 20) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-20 of FIG. 77 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 78 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-20 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 79 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-20 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 80 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-20, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-20 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 81 shows a 21st configuration example (Example 21) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-21 of FIG. 81 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 82 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-21 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 83 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-21 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 84 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-21, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-21 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 85 shows a 22nd configuration example (Example 22) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-22 of FIG. 85 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, negative, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side. Therefore, in the lens optical system 1-22, the second lens L2 has a negative refractive power, as in the lens optical system 1-4 of FIG. 13 described above.
  • FIG. 86 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-22 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 87 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-22 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 88 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-22, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-22 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 89 shows a 23rd configuration example (Example 23) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-23 of FIG. 89 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, negative, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side. Therefore, in the lens optical system 1-23, the second lens L2 has a negative refractive power, as in the lens optical system 1-22 of FIG. 85 described above.
  • FIG. 90 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-23 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 91 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-23 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 92 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-23, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-23 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 93 shows a 24th configuration example (Example 24) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-24 of FIG. 93 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, negative, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side. Therefore, in the lens optical system 1-24, the second lens L2 has a negative refractive power, as in the lens optical system 1-23 of FIG. 89 described above.
  • FIG. 94 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-24 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 95 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-24 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 96 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-24, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-24 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 97 shows a 25th configuration example (Example 25) of the lens optical system 1 in the first embodiment.
  • the lens optical system 1-25 of FIG. 97 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 98 shows specific characteristic data of the lens optical system 1-25 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 99 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 1-25 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 100 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 1-25, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 1-21 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • Conditional expression data of the lens optical system according to the first embodiment> 101 to 103 show the values obtained by calculating the conditional expressions (1) to (8) in the lens optical systems 1-1 to 1-25 shown in FIGS. 1 to 100, and are necessary for calculating each conditional expression. The original data is shown.
  • the lens optical systems 1-1 to 1-25 satisfy all of the conditional expressions (1) to (8). Further, the lens optical systems 1-1 to 1-25 also satisfy the more preferable conditional expressions (3)'to (8)'.
  • Fno is bright and includes peripheral rays. It is possible to capture light rays with high efficiency, and to realize compactness and low profile.
  • the lens optical system 2-1 of FIG. 104 is a first configuration example of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2 includes a first lens L1 having a negative refractive power and a first lens L1 having a positive refractive power in order from the object side, centering on the optical axis Z1 of the one-point chain line. It includes a two-lens L2, a third lens L3 having a positive or negative refractive power, and a fourth lens L4 having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • the first lens L1 on the object side of the aperture stop STO constitutes the first lens group and has a negative refractive power.
  • the second lens L2 to the fourth lens L4 on the image side of the aperture stop STO form a second lens group and have a positive refractive power.
  • the first lens group is also called the front group, and the second lens group is also called the rear group.
  • an aperture diaphragm STO is arranged between the first lens L1 and the second lens L2, and a seal glass SG is arranged between the fourth lens L4 and the image plane IMG.
  • the seal glass SG can be provided with a filter function such as an infrared light cut filter and a bandpass filter, and an antireflection function.
  • the lens optical system 2 collects light rays from the object side and forms an image on the photoelectric conversion unit of the light receiving element arranged at the position of the image plane IMG.
  • the lens optical system 2 is negative (first lens L1), positive (second lens L2), positive or negative (third lens L3), positive (fourth lens L4) in order from the first lens L1 on the object side.
  • first lens L1 positive
  • second lens L2 positive or negative
  • third lens L3 positive
  • fourth lens L4 positive
  • the angle of view can be widened, so that the range on the object side can be widened, and the light beam from the object side can be efficiently focused and received. It becomes possible to lead to. Further, in addition to good light collection performance and optical performance, it is possible to shorten the total optical length, and it is possible to meet the needs for compactness and low profile.
  • the lens optical system 2 has good light-collecting performance and optical performance, and is compact and low-profile by configuring each lens so as to satisfy at least one, preferably two or more conditional expressions described below. It is possible to realize a modified lens optical system.
  • the first conditional expression is that the lens shape of the third lens L3 on the object side has a concave surface facing the object side. That is, the radius of curvature R5 of the lens surface S5 satisfies the following conditional expression (1). R5 ⁇ 0 ... (1)
  • the lens optical system 2 has a second conditional expression that the lens shape of the fourth lens L4 on the object side has a convex surface facing the object side. That is, the radius of curvature R7 of the lens surface S7 satisfies the following conditional expression (2). R7> 0 ... (2)
  • the lens shape on the object side of the third lens L3 has a concave surface facing the object side, it becomes possible to efficiently collect light rays from the object side up to the peripheral edge of the light receiving element, and shading. The characteristics improve.
  • the lens optical system 2 satisfies the following conditional expression (3).
  • f represents the focal length (mm) in the d-line (wavelength 587.6 nm) of the entire lens optical system 2
  • fa 1 is the d-line (wavelength) of the first lens group (front group).
  • the focal length (mm) at 587.6 nm) and fa 2 represent the focal length (mm) at the d-line (wavelength 587.6 nm) of the second lens group (rear group).
  • Conditional expression (3) is an expression related to appropriate power distribution between the first lens group and the second lens group with respect to the power of the lenses of the entire optical system.
  • the absolute value is used in this conditional expression (3) because the first lens group has a negative power. If the conditional expression (3) exceeds the upper limit, the power of the first lens group becomes too small with respect to the power of the lenses of the entire optical system and the power of the second lens group, and it is difficult to widen the angle of view. It becomes.
  • conditional expression (3) satisfies the following conditional expression (3)'.
  • the lens optical system 2 satisfies the following conditional expression (4).
  • f 2 represents the focal length (mm) at the d line (wavelength 587.6 nm) of the second lens L2
  • f 3 is the d line (wavelength 587.6 nm) of the third lens L3. Represents the focal length (mm) in.
  • Conditional equation (4) is an equation related to the appropriate power distribution of the power of the entire optical system with respect to the combined power of the second lens L2 and the third lens L3.
  • conditional expression (4) exceeds the upper limit, the powers of the second lens L2 and the third lens L3 become too weak with respect to the power of the entire optical system, and the peripheral portion of the light receiving element is maintained while maintaining a wide angle of view. It becomes difficult to collect light efficiently and to correct aberrations appropriately.
  • conditional expression (4) satisfies the following conditional expression (4)'.
  • the lens optical system 2 satisfies the following conditional expression (5). 10 ⁇ (FOV ⁇ D12) / TL ⁇ 45 ⁇ ⁇ ⁇ (5)
  • FOV represents the object-side capture angle of the lens optical system 2, the so-called angle of view, and corresponds to the angle of view 2 ⁇ on both sides.
  • D12 represents the inter-lens distance between the first lens L1 and the second lens L2.
  • TL represents the optical total length of the lens optical system 2.
  • Conditional expression (5) is a conditional expression showing the relationship between the angle of view FOV, the inter-lens distance D12 between the first lens L1 and the second lens L2, and the total optical length TL of the lens optical system 2.
  • conditional expression (5) exceeds the upper limit, the total optical length TL of the lens optical system 2 becomes too short with respect to the relationship between the angle of view FOV and the length D12 from the first lens L1 to the second lens L2, and the image It becomes difficult to secure the required optical performance while maintaining the angle FOV.
  • the conditional equation (5) falls below the lower limit, the total optical length TL of the lens optical system 2 becomes too long with respect to the angle of view FOV and the length D12 from the first lens L1 to the second lens L2. It disappears.
  • conditional expression (5) satisfies the following conditional expression (5)'. 13 ⁇ (FOV x D12) / TL ⁇ 38 ... (5)'
  • the lens optical system 2 satisfies the following conditional expression (6). -2.0 ⁇ (R5-R6) / (R5 + R6) ⁇ 1.5 ... (6)
  • the conditional equation (6) expresses the relationship between the lens curvature of curvature R5 of the surface S5 on the object side of the third lens L3 and the lens curvature of curvature R6 of the surface S6 on the image side of the third lens L3 by the conditional equation. be.
  • the conditional equation (6) is less than the lower limit, the radius of curvature R6 of the surface S6 on the image side becomes too large with respect to the radius of curvature R5 of the surface S5 on the object side of the third lens L3, and reaches the peripheral edge of the light receiving element. It becomes difficult to collect light rays efficiently.
  • the conditional equation (6) exceeds the upper limit, the radius of curvature R6 of the surface S6 on the image side of the third lens L3 becomes smaller than the radius of curvature R5 of the surface S5 on the object side of the third lens L3. Too much, it becomes difficult to efficiently collect light rays up to the peripheral edge of the light receiving element. Further, when both the lower limit and the upper limit are out of the range of the conditional expression, the aberration correction effect, particularly the correction effect for curvature of field and coma is impaired.
  • conditional expression (6) satisfies the following conditional expression (6)'in consideration of efficiently condensing light to the peripheral edge of the light receiving element and ensuring aberration correction. -1.5 ⁇ (R5-R6) / (R5 + R6) ⁇ 1.0 ... (6)'
  • the lens optical system 2 satisfies the following conditional expression (7). -1.5 ⁇ (R7 + R8) / (R7-R8) ⁇ 0.5 ... (7)
  • Conditional expression (7) expresses the relationship between the radius of curvature R7 of the surface S7 on the object side of the fourth lens L4 and the radius of curvature R8 of the surface S8 on the image side of the fourth lens L4.
  • the conditional equation (7) is less than the lower limit, the lens curvature radius R8 of the image side surface S8 becomes too small with respect to the lens curvature radius R7 of the object side surface S7 of the fourth lens L4, and aberration correction, particularly distortion aberration Affects the correction of.
  • the lens curvature radius R8 of the image-side surface S8 of the fourth lens L4 becomes larger than the lens curvature radius R7 of the object-side surface S7 of the fourth lens L4. Too much, it becomes difficult to correct aberrations, particularly distortion aberrations, and it becomes difficult to obtain an appropriate correction effect.
  • conditional expression (7) satisfies the following conditional expression (7)'. -0.9 ⁇ (R7 + R8) / (R7-R8) ⁇ 0.2 ... (7)'
  • FIG. 104 shows a first configuration example (Example 1) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-1 of FIG. 104 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 105 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-1 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FNo represents the F number of the lens optical system 2-1
  • f represents the focal length (mm) of the entire lens system of the lens optical system 2-1
  • 2 ⁇ represents the focal length (mm) of the entire lens system. Represents the entire diagonal angle of view (°).
  • Si is the i-th plane counted from the object side to the image side
  • Ri is the paraxial radius of curvature of the i-th plane Si
  • Di is the i-th plane Si and the th ( The distance on the optical axis between the i + 1) th surface S (i + 1)
  • Ndi is the refractive index on the d line (wavelength 587.6 nm) of the lens starting from the i-th surface Si
  • ⁇ di is.
  • each surface Si of the lens optical system 2-1 is represented by the above equation (1).
  • Z represents the depth of the aspherical surface
  • Y represents the height from the optical axis (the position in the direction perpendicular to the optical axis).
  • K represents a conical constant
  • Ai represents an aspherical coefficient of the i-th order (i is an integer of 3 or more).
  • R is the paraxial radius of curvature. The meaning of each symbol is the same in other configuration examples (examples) described later.
  • FIG. 106 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-1 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 107 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-1 and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • T represents spherical aberration in the lens normal direction
  • S represents spherical aberration in the lens tangential direction.
  • T and S in the spherical aberration diagram of another configuration example (Example) described later.
  • the lens optical system 2-1 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 108 shows a second configuration example (Example 2) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-2 of FIG. 108 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, negative, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side. Therefore, the third lens L3 has a positive refractive power in the lens optical system 2-1 described above, but has a negative refractive power in the lens optical system 2-2.
  • FIG. 109 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-2 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 110 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-2 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 111 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-2, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-2 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 112 shows a third configuration example (Example 3) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-3 of FIG. 112 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 113 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-3 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 114 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-3 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 115 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-3, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-3 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 116 shows a fourth configuration example (Example 4) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-4 of FIG. 116 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, negative, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side. Therefore, the third lens L3 has a positive refractive power in the lens optical system 2-3 described above, but has a negative refractive power in the lens optical system 2-4.
  • FIG. 117 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-4 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 118 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-4 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 119 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-4, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-4 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 120 shows a fifth configuration example (Example 5) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-5 of FIG. 120 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 121 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-5 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 122 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-5 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 123 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-5, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-5 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 124 shows a sixth configuration example (Example 6) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-6 of FIG. 124 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, negative, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side. Therefore, the third lens L3 has a positive refractive power in the lens optical system 2-5 described above, but has a negative refractive power in the lens optical system 2-6.
  • FIG. 125 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-6 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 126 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-6 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 127 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-6, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-6 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 128 shows a seventh configuration example (Example 7) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-7 of FIG. 128 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 129 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-7 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 130 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-7 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 131 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-7, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-7 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 132 shows an eighth configuration example (Example 8) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-8 of FIG. 132 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 133 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-8 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 134 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-8 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 135 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-8, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-8 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 136 shows a ninth configuration example (Example 9) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-9 of FIG. 136 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 137 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-9 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 138 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-9 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 139 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-9, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-9 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 140 shows a tenth configuration example (Example 10) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-10 of FIG. 140 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 141 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-10 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 142 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-10 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 143 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-10, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-10 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 144 shows an eleventh configuration example (Example 11) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-11 of FIG. 144 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 145 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-11 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 146 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-11 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 147 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-11, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-11 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 148 shows a twelfth configuration example (Example 12) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-12 of FIG. 148 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 149 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-12 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 150 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-12 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 151 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-12, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-12 has various aberrations corrected well and has excellent imaging performance.
  • FIG. 152 shows a thirteenth configuration example (Example 13) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-13 of FIG. 152 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 153 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-13 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 154 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-13 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 155 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-13, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-13 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • FIG. 156 shows a 14th configuration example (Example 14) of the lens optical system 2 in the second embodiment.
  • the lens optical system 2-14 of FIG. 156 includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and has a positive refractive power as a whole.
  • Each of the first lens L1 to the fourth lens L4 has negative, positive, positive, and positive refractive powers in order from the first lens L1 on the object side.
  • FIG. 157 shows specific characteristic data of the lens optical system 2-14 and lens data of the first lens L1 to the fourth lens L4.
  • FIG. 158 shows the values of the conical constant K of the equation (1) for specifying the aspherical shape of each surface Si of the lens optical system 2-14 and the aspherical coefficient Ai of the i-th order (i is an integer of 3 or more). Shown.
  • FIG. 159 is a diagram showing the aberration performance of the lens optical system 2-14, and shows a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion aberration diagram.
  • the lens optical system 2-14 has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • Conditional expression data of the lens optical system according to the second embodiment> 160 and 161 are the values obtained by calculating the conditional expressions (1) to (7) in the lens optical systems 2-1 to 2-14 shown in FIGS. 104 to 159, and are necessary for calculating each conditional expression. The original data is shown.
  • the lens optical systems 2-1 to 2-14 satisfy all of the conditional expressions (1) to (7). Further, the lens optical systems 2-1 to 2-14 also satisfy the more preferable conditional expressions (3)'to (7)'.
  • the Fno is bright and includes peripheral rays. It is possible to capture light rays with high efficiency, and to realize compactness and low profile.
  • FIG. 162 shows a configuration example of a distance measuring system equipped with the lens optical system 1 according to the first embodiment or the lens optical system 2 according to the second embodiment described above.
  • the ranging system 100 of FIG. 162 includes an illuminating device 141 that irradiates a predetermined object as a subject with irradiation light, and a light receiving device 142 that receives the reflected light that is reflected by the object and returned.
  • the lighting device 141 has a light emitting control circuit 111, a light emitting element 112, and a light emitting side optical system 113, and the light receiving device 142 has a light receiving side optical system 114 and a light receiving element 115.
  • the light emitting control circuit 111, the light emitting element 112, and the light receiving element 115 are arranged on the same circuit board 116, and the light emitting control circuit 111 is electrically connected to the circuit board 116 via a plurality of solder balls 121.
  • the light emitting element 112 is electrically connected to the circuit board 116 via a plurality of solder balls 122, and the light receiving element 115 is electrically connected to the circuit board 116 via a plurality of solder balls 123.
  • the light emitting control circuit 111 generates a light emitting timing signal that controls the timing at which the light emitting element 112 irradiates the irradiation light, and supplies the light emitting timing signal to the light emitting element 112 and the light receiving element 115 via the circuit board 116.
  • the light emitting element 112 includes, for example, a VCSEL array in which a plurality of vertical cavity surface emitting lasers (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER) are arranged in a matrix.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting LASER
  • the light emitting element 112 turns on and off the light emission (irradiation light) based on the light emission timing signal supplied from the light emission control circuit 111 via the circuit board 116.
  • the light emitting side optical system 113 is composed of a collimator lens 131, a diffractive optical element 132, and a lens holder 133 that holds them.
  • the collimator lens 131 converts the light emitted from the light emitting element 112 at a predetermined spread angle into parallel light and outputs the light.
  • the diffractive optical element 132 expands the irradiation area by duplicating the light emitting pattern (light emitting surface) of a predetermined region that has passed through the collimator lens 131 in a direction perpendicular to the optical axis direction.
  • the light receiving side optical system 114 includes a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, a seal glass SG, and a lens holder LH that holds them. Further, although not shown, an aperture diaphragm STO is arranged between the first lens L1 and the second lens L2.
  • the seal glass SG may be omitted.
  • the light receiving side optical system 114 has a positive refractive power as a whole of the four-lens configuration of the first lens L1 to the fourth lens L4, collects the reflected light from the object side, and causes the photoelectric conversion unit of the light receiving element 115 to collect the reflected light. Make an image.
  • the lens optical system 1 according to the first embodiment described above or the lens optical system 2 according to the second embodiment can be adopted.
  • the light receiving element 115 has a pixel array in which pixels are two-dimensionally arranged in a matrix in the row direction and the column direction.
  • the pixel of the light receiving element 115 includes, for example, a SPAD (Single Photon Avalanche Diode) or an APD (Avalanche photodiode) as a photoelectric conversion unit.
  • the light receiving element 115 receives the reflected light collected by the light receiving side optical system 114. Then, the light receiving element 115 performs a calculation to obtain the distance to the subject based on the digital count value and the speed of light, which counts the time from when the light emitting element 112 irradiates the irradiation light to when the light receiving element 115 receives the light. , A distance image in which the calculation result is stored in each pixel is generated and output. A light emission timing signal indicating the timing at which the light emitting element 112 emits light is supplied from the light emission control circuit 111 via the circuit board 116.
  • the lens optical system 1 according to the first embodiment or the lens optical system 2 according to the second embodiment as the light receiving side optical system 114, the angle of view is widened, so that the object side In addition to being able to widen the range of light rays, it is possible to efficiently collect light rays from the object side and guide them to the light receiving element 115. Further, in addition to good light collection performance and optical performance, the total optical length can be shortened, and a small size and a low profile can be realized.
  • the light receiving element 115 described above is a direct ToF type ToF sensor that directly counts the time from when the light emitting element 112 irradiates the irradiation light to when the light receiving element 115 receives the light by a digital count value. It may be an indirect ToF type ToF sensor that detects the time from the irradiation of the irradiation light to the reception of the light receiving element 115 as the phase difference. That is, the lens optical system 1 according to the first embodiment and the lens optical system 2 according to the second embodiment described above are applied to the lens optical system of both the direct ToF method and the indirect ToF method ToF sensor. Can be done.
  • a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor can be applied instead of the ToF sensor. That is, the light receiving side optical system 114 can also be applied to an imaging lens of an image sensor for image generation.
  • the distance measuring system 100 described above can be mounted on electronic devices such as smartphones, tablet terminals, mobile phones, personal computers, game machines, television receivers, wearable terminals, digital still cameras, and digital video cameras.
  • FIG. 163 is a block diagram showing a configuration example of a smartphone as an electronic device equipped with the ranging system 100.
  • the distance measuring module 202, the imaging device 203, the display 204, the speaker 205, the microphone 206, the communication module 207, the sensor unit 208, the touch panel 209, and the control unit 210 are connected via the bus 211. Is connected and configured. Further, the control unit 210 has functions as an application processing unit 221 and an operation system processing unit 222 by executing a program by the CPU.
  • the distance measuring system 100 of FIG. 162 is applied to the distance measuring module 202.
  • the distance measurement module 202 is arranged in front of the smartphone 201, and by performing distance measurement for the user of the smartphone 201, the distance measurement result of the distance image of the surface shape of the user's face, hand, finger, etc. Can be output as.
  • the image pickup device 203 is arranged in front of the smartphone 201, and by taking an image of the user of the smartphone 201 as a subject, the image taken by the user is acquired. Although not shown, the image pickup device 203 may be arranged on the back surface of the smartphone 201.
  • the display 204 displays an operation screen for performing processing by the application processing unit 221 and the operation system processing unit 222, an image captured by the image pickup device 203, and the like.
  • the speaker 205 and the microphone 206 for example, output the voice of the other party and collect the voice of the user when making a call by the smartphone 201.
  • the communication module 207 communicates via the communication network.
  • the sensor unit 208 senses speed, acceleration, proximity, etc., and the touch panel 209 acquires a touch operation by the user on the operation screen displayed on the display 204.
  • the application processing unit 221 performs processing for providing various services by the smartphone 201.
  • the application processing unit 221 can create a face by computer graphics that virtually reproduces the user's facial expression based on the depth map supplied from the distance measuring module 202, and can perform a process of displaying the face on the display 204. .. Further, the application processing unit 221 can perform a process of creating, for example, three-dimensional shape data of an arbitrary three-dimensional object based on the depth map supplied from the distance measuring module 202.
  • the operation system processing unit 222 performs processing for realizing the basic functions and operations of the smartphone 201.
  • the operation system processing unit 222 can perform a process of authenticating the user's face and unlocking the smartphone 201 based on the depth map supplied from the distance measuring module 202.
  • the operation system processing unit 222 performs, for example, a process of recognizing a user's gesture based on the depth map supplied from the distance measuring module 202, and performs a process of inputting various operations according to the gesture. Can be done.
  • the smartphone 201 configured in this way, by applying the distance measuring system 100 described above, for example, a distance image can be generated with high accuracy and high speed. As a result, the smartphone 201 can detect the distance measurement information more accurately.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.
  • FIG. 164 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are shown as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of a vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a head lamp, a back lamp, a brake lamp, a winker, or a fog lamp.
  • the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or a character on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received.
  • the image pickup unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects the in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver can control the vehicle. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving, etc., which runs autonomously without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs coordinated control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the audio image output unit 12052 transmits the output signal of at least one of the audio and the image to the output device capable of visually or audibly notifying the passenger or the outside of the vehicle of the information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.
  • FIG. 165 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 as imaging units 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100, for example.
  • the image pickup unit 12101 provided on the front nose and the image pickup section 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the images in front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 165 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103.
  • the imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or an image pickup element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100). By obtaining can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that can be seen by the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 is used via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured image of the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the above is an example of a vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the vehicle exterior information detection unit 12030 and the vehicle interior information detection unit 12040 among the configurations described above.
  • processing for recognizing the driver's gesture is performed, and various types according to the gesture (for example, It can perform operations on audio systems, navigation systems, air conditioning systems) and detect the driver's condition more accurately.
  • the distance measurement by the distance measurement system 1 can be used to recognize the unevenness of the road surface and reflect it in the control of the suspension.
  • the configuration described as one device (or processing unit) may be divided and configured as a plurality of devices (or processing units).
  • the configurations described above as a plurality of devices (or processing units) may be collectively configured as one device (or processing unit).
  • a configuration other than the above may be added to the configuration of each device (or each processing unit).
  • a part of the configuration of one device (or processing unit) may be included in the configuration of another device (or other processing unit). ..
  • the system means a set of a plurality of components (devices, modules (parts), etc.), and it does not matter whether all the components are in the same housing. Therefore, a plurality of devices housed in separate housings and connected via a network, and a device in which a plurality of modules are housed in one housing are both systems. ..
  • the present disclosure may have the following structure.
  • the first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power
  • the second lens group is A second lens with positive or negative refractive power
  • a third lens with positive refractive power Consists of a fourth lens with positive refractive power
  • TL is the total optical length of the lens optical system
  • FOV is an angle of view
  • D12 is the lens optical system according to any one of (1) to (5) above, which represents the distance between the first lens and the second lens.
  • .. (7) Satisfy the following conditional expression (6) -8.0 ⁇ (R1-R2) / (R1 + R2) ⁇ 140 ...
  • R1 is the radius of curvature of the surface of the surface of the first lens on the object side.
  • R2 is the radius of curvature of the surface of the surface of the first lens on the image side. system.
  • R3 is the radius of curvature of the surface of the second lens on the object side.
  • R4 is the lens of curvature of the surface of the second lens on the image side.
  • the lens optics according to any one of (1) to (7). system. (9) Satisfy the following conditional expression (8) -10.0 ⁇ (R7 + R8) / (R7-R8) ⁇ 2.0 ...
  • R7 is the lens curvature radius of the surface of the fourth lens on the object side.
  • R8 is the lens optics according to any one of (1) to (8) above, which represents the radius of curvature of the surface of the fourth lens on the image side. system.
  • Lens optics and It is provided with a light receiving element that receives light from the object side focused by the lens optical system.
  • the lens optical system has a positive refractive power as a whole and has a positive refractive power. From the object side, The first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power, The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power, The second lens group is A second lens with positive or negative refractive power, A third lens with positive refractive power, A light receiving device composed of a fourth lens having a positive refractive power. (11) A lighting device that irradiates irradiation light and A light receiving device for receiving the reflected light reflected by the object is provided.
  • the light receiving device is Lens optics and It is provided with a light receiving element that receives light rays from the object side focused by the lens optical system.
  • the lens optical system has a positive refractive power as a whole and has a positive refractive power. From the object side, The first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power, The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power, The second lens group is A second lens with positive or negative refractive power, A third lens with positive refractive power, A ranging system consisting of a fourth lens with a positive refractive power.
  • the first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power
  • the second lens group is A second lens with positive refractive power
  • a third lens with positive or negative refractive power Consists of a fourth lens with positive refractive power
  • R5 ⁇ 0 ... (1) that satisfies the following conditional expression (1)
  • R5 represents the radius of curvature of the surface of the third lens on the object side.
  • D12 is the lens optical system according to any one of (12) to (16) above, which represents the distance between the first lens and the second lens. .. (18) Satisfy the following conditional expression (6) -2.0 ⁇ (R5-R6) / (R5 + R6) ⁇ 1.5 ... (6)
  • R5 is the radius of curvature of the surface of the third lens on the object side.
  • R6 is the lens of curvature of the surface of the fourth lens on the image side.
  • the lens optics according to any one of (12) to (17). system. (19) Satisfy the following conditional expression (7) -1.5 ⁇ (R7 + R8) / (R7-R8) ⁇ 0.5 ...
  • R7 is the lens curvature radius of the surface of the fourth lens on the object side.
  • R8 is the lens optics according to any one of (12) to (18) above, which represents the radius of curvature of the surface of the fourth lens on the image side. system. (20) Lens optics and It is provided with a light receiving element that receives light from the object side focused by the lens optical system.
  • the lens optical system has a positive refractive power as a whole and has a positive refractive power.
  • the first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power
  • the second lens group is A second lens with positive refractive power
  • a third lens with positive or negative refractive power A light receiving device composed of a fourth lens having a positive refractive power.
  • a lighting device that irradiates irradiation light and A light receiving device for receiving the reflected light reflected by the object is provided.
  • the light receiving device is Lens optics and It is provided with a light receiving element that receives light rays from the object side focused by the lens optical system.
  • the lens optical system has a positive refractive power as a whole and has a positive refractive power. From the object side, The first lens group with negative refractive power and Equipped with a second lens group with positive refractive power, The first lens group is Consists of a first lens with negative refractive power, The second lens group is A second lens with positive refractive power, A third lens with positive or negative refractive power, A ranging system consisting of a fourth lens with a positive refractive power.

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Abstract

本開示は、小型低背化を実現しつつ、高効率なレンズ光学系を提供することができるようにするレンズ光学系、受光装置、および、測距システムに関する。 レンズ光学系は、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、第1レンズ群は、負の屈折力を有する第1レンズで構成され、第2レンズ群は、正または負の屈折力を有する第2レンズと、正の屈折力を有する第3レンズと、正の屈折力を有する第4レンズとで構成され、全体としては正の屈折力を有する。本開示は、例えば、例えば、被写体までの奥行き方向の距離を検出する測距システム等に適用できる。

Description

レンズ光学系、受光装置、および、測距システム
 本開示は、レンズ光学系、受光装置、および、測距システムに関し、特に、小型低背化を実現しつつ、高効率なレンズ光学系を提供することができるようにしたレンズ光学系、受光装置、および、測距システムに関する。
 CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子を用いたカメラ付携帯電話やデジタルスチルカメラなどの撮像装置が知られている。このような撮像装置においては、より一層の小型化、低背化、高効率化、高検出力化が要求されており、搭載される撮像レンズにおいても、小型化及び低背化に加えて、低背化でありがちな周辺光量比の低下を低減することが要求されている。周辺光量比を高くすることで、より効率的に光線を収集することができ、後段の画像処理の負荷も軽減する。
 さらに撮像レンズでは、暗所撮影でのノイズによる画質の劣化を防止しつつ、より早いシャッタースピードを実現したり、光学系に入射する絶対的な光量を確保するために、大口径化、つまり、開口Fnoの明るいレンズが要求されている。こうした小型かつ高効率の撮像レンズとしては、4枚構成以上のレンズ光学系が必要となってくる。
 例えば、4枚構成のレンズ光学系として、特許文献1乃至4のレンズ光学系が提案されている。
特開2017-116795号公報 特開2018-77921号公報 特開2018-141825号公報 特開2018-189867号公報
 特許文献1のレンズ光学系は、4枚構成でFno2.4程度を有しており、諸収差、特に球面収差と像面湾曲の補正が良好に行われており、良好な性能が確保できる。ただし、樽型の歪曲収差を補正できておらず、樽型の歪曲収差が大きく発生している。また、第2レンズが物体側に凸面を向けた形状であり、第1レンズとの距離が離れてしまうことから、全長が長くなってしまい、小型化および低背化の面で性能を損ねている。
 特許文献2のレンズ光学系も4枚構成であり、Fno2.0程度を有しているため、効率よく光線を収集できることがうかがえる。ただし、このレンズ光学系も第2レンズが物体側に凸面を向けており、第1レンズとの距離が離れてしまうことから、全長が長くなってしまい、小型化および低背化の面で性能を損ねている。これらのレンズ光学系から、今後さらに小型化および低背化、またはFno開口の拡大を進めると、収差補正、特に球面収差とコマ収差の補正が困難となることが予想される。
 特許文献3のレンズ光学系に関しても、4枚構成であり、Fno2.4程度を有している。このレンズ光学系については、第1レンズと第2レンズの間隔をはじめとした各レンズの間隔も近く、小型かつ低背である。第2レンズは物体側に凹面を向けており、高効率に集光できていることが伺える。ただし、最終レンズから受光素子までの距離が離れており、ここで、周辺光線、受光素子の周辺部に入射する光線の効率が落ちている。また、歪曲収差についても、大きく樽型に発生している。
 特許文献4のレンズ光学系に関しても、4枚構成であり、Fnoが2.4から2.8の数値となっている。負の第1レンズ、正の第2レンズ、正の第3レンズと、負の第4レンズとを備えており、第1レンズと第2レンズの間隔をはじめとした各レンズ間隔も近く、小型化および低背化に向いていると思われる。また、第2レンズは物体側に凹面を向けており、高効率に集光できていることが伺える。しかしながら、このレンズ光学系は、第4レンズ最終面の形状から、受光素子の周辺部に入射する光線を跳ね上げていると思われ、それにより、周辺光線の効率が落ちている。
 本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、小型低背化を実現しつつ、高効率なレンズ光学系を提供することができるようにするものである。
 本開示の第1の側面のレンズ光学系は、
 物体側より順に、
 負の屈折力を有する第1レンズ群と、
 正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正または負の屈折力を有する第2レンズと、
  正の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成され、
 全体としては正の屈折力を有する。
 本開示の第2の側面の受光装置は、
 レンズ光学系と、
 前記レンズ光学系により集光された物体側からの光を受光する受光素子と
 を備え、
 前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
  物体側より順に、
  負の屈折力を有する第1レンズ群と、
  正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正または負の屈折力を有する第2レンズと、
  正の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成される。
 本開示の第3の側面の測距システムは、
 照射光を照射する照明装置と、
 前記照射光が物体で反射された反射光を受光する受光装置と
 を備え、
 前記受光装置は、
  レンズ光学系と、
  前記レンズ光学系により集光された物体側からの光線を受光する受光素子と
 を備え、
 前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
  物体側より順に、
  負の屈折力を有する第1レンズ群と、
  正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正または負の屈折力を有する第2レンズと、
  正の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成される。
 本開示の第1乃至第3の側面においては、レンズ光学系として、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とが設けられ、前記第1レンズ群は、負の屈折力を有する第1レンズで構成され、前記第2レンズ群は、正または負の屈折力を有する第2レンズと、正の屈折力を有する第3レンズと、正の屈折力を有する第4レンズとで構成され、全体としては正の屈折力を有するように構成される。
 本開示の第4の側面のレンズ光学系は、
 物体側より順に、
 負の屈折力を有する第1レンズ群と、
 正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正の屈折力を有する第2レンズと、
  正または負の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成され、
 全体としては正の屈折力を有する。
 本開示の第5の側面の受光装置は、
 レンズ光学系と、
 前記レンズ光学系により集光された物体側からの光を受光する受光素子と
 を備え、
 前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
  物体側より順に、
  負の屈折力を有する第1レンズ群と、
  正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正の屈折力を有する第2レンズと、
  正または負の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成される。
 本開示の第6の側面の測距システムは、
 照射光を照射する照明装置と、
 前記照射光が物体で反射された反射光を受光する受光装置と
 を備え、
 前記受光装置は、
  レンズ光学系と、
  前記レンズ光学系により集光された物体側からの光線を受光する受光素子と
 を備え、
 前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
  物体側より順に、
  負の屈折力を有する第1レンズ群と、
  正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正の屈折力を有する第2レンズと、
  正または負の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成される。
 本開示の第4乃至第6の側面においては、レンズ光学系として、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とが設けられ、前記第1レンズ群は、負の屈折力を有する第1レンズで構成され、前記第2レンズ群は、正の屈折力を有する第2レンズと、正または負の屈折力を有する第3レンズと、正の屈折力を有する第4レンズとで構成され、全体としては正の屈折力を有するように構成される。
 レンズ光学系、受光装置、及び、測距システムは、独立した装置であっても良いし、他の装置に組み込まれるモジュールであっても良い。
第1実施の形態におけるレンズ光学系の第1構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第1構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第1構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第1構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第2構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第2構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第2構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第2構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第3構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第3構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第3構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第3構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第4構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第4構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第4構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第4構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第5構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第5構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第5構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第5構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第6構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第6構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第6構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第6構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第7構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第7構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第7構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第7構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第8構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第8構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第8構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第8構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第9構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第9構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第9構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第9構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第10構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第10構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第10構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第10構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第11構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第11構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第11構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第11構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第12構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第12構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第12構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第12構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第13構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第13構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第13構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第13構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第14構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第14構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第14構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第14構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第15構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第15構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第15構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第15構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第16構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第16構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第16構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第16構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第17構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第17構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第17構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第17構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第18構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第18構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第18構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第18構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第19構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第19構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第19構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第19構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第20構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第20構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第20構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第20構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第21構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第21構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第21構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第21構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第22構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第22構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第22構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第22構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第23構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第23構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第23構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第23構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第24構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第24構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第24構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第24構成例の収差図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第25構成例を示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第25構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第25構成例の非球面データを示す図である。 第1実施の形態におけるレンズ光学系の第25構成例の収差図である。 第1実施の形態に係るレンズ光学系の各構成例の条件式データを示す図である。 第1実施の形態に係るレンズ光学系の各構成例の条件式データを示す図である。 第1実施の形態に係るレンズ光学系の各構成例の条件式データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第1構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第1構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第1構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第1構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第2構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第2構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第2構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第2構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第3構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第3構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第3構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第3構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第4構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第4構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第4構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第4構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第5構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第5構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第5構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第5構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第6構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第6構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第6構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第6構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第7構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第7構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第7構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第7構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第8構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第8構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第8構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第8構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第9構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第9構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第9構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第9構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第10構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第10構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第10構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第10構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第11構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第11構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第11構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第11構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第12構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第12構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第12構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第12構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第13構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第13構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第13構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第13構成例の収差図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第14構成例を示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第14構成例の特性データとレンズデータを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第14構成例の非球面データを示す図である。 第2実施の形態におけるレンズ光学系の第14構成例の収差図である。 第2実施の形態に係るレンズ光学系の各構成例の条件式データを示す図である。 第2実施の形態に係るレンズ光学系の各構成例の条件式データを示す図である。 第1実施の形態または第2実施の形態に係るレンズ光学系を搭載した測距システムの構成例を示す図である。 測距システムを搭載した電子機器としてのスマートフォンの構成例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
 以下、添付図面を参照しながら、本開示を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。説明は以下の順序で行う。
1.レンズ光学系の第1実施の形態
2.レンズ光学系の第2実施の形態
3.測距システムへの適用例
4.電子機器への適用例
5.移動体への応用例
<1.レンズ光学系の第1実施の形態>
 初めに、本開示の第1実施の形態に係るレンズ光学系について、図1のレンズ光学系1-1を参照しながら説明する。図1のレンズ光学系1-1は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第1構成例である。
 本開示の第1実施の形態に係るレンズ光学系1は、一点鎖線の光軸Z1を中心に、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズL1と、正または負の屈折力を有する第2レンズL2と、正の屈折力を有する第3レンズL3と、正の屈折力を有する第4レンズL4とを備え、全体としては正の屈折力を有する。開口絞りSTOより物体側の第1レンズL1は、第1レンズ群を構成し、負の屈折力を有する。開口絞りSTOより像側の第2レンズL2乃至第4レンズL4は、第2レンズ群を構成し、正の屈折力を有する。第1レンズ群は前群、第2レンズ群は後群とも呼ばれる。
 レンズ光学系1において、第1レンズL1と第2レンズL2との間に、開口絞りSTOが配置され、第4レンズL4と像面IMGとの間に、シールガラスSGが配置されている。シールガラスSGには、受光素子を保護する機能の他、赤外光カットフィルタ、バンドパスフィルタなどのフィルタ機能、反射防止機能などを持たせることができる。なお、シールガラスSGは、省略されてもよい。
 レンズ光学系1は、像面IMGの位置に配置される受光素子の光電変換部に、物体側からの光線を集光し、結像させる。
 レンズ光学系1は、物体側の第1レンズL1から順に、負(第1レンズL1)、正または負(第2レンズL2)、正(第3レンズL3)、正(第4レンズL4)の屈折力を有し、全体としては正の屈折力を有することによって、画角が広くなることにより、物体側の範囲を広くできるとともに、物体側からの光線を効率的に集光し、受光素子へ導くことが可能となる。さらに、良好な集光性能および光学性能に加えて、光学全長を短くすることが可能となり、小型低背化のニーズに応えることができる。
 レンズ光学系1は、以下で説明する少なくとも1つ、好ましくは2つ以上の条件式を組み合わせて満足するように各レンズを構成することで、集光性能および光学性能が良好で、小型低背化したレンズ光学系を実現することができる。
 なお、以下の説明において、第1レンズL1の物体側の面を「1」として、像側に向かうに従い順次増加するように番号iを付した「Si」でレンズ面を表す。また、レンズ面「Si」の近軸曲率半径(mm)を「Ri」で表す。
 まず、レンズ光学系1は、第2レンズL2の物体側のレンズ形状が、物体側に凹面を向けていることを第1の条件式とする。すなわち、レンズ面S3の曲率半径R3が以下の条件式(1)を満たす。
   R3 < 0    ・・・・(1)
 次に、レンズ光学系1は、第4レンズL4の物体側のレンズ形状が、物体側に凸面を向けていることを第2の条件式とする。すなわち、レンズ面S7の曲率半径R7が以下の条件式(2)を満たす。
   R7 > 0    ・・・・(2)
 第2レンズL2の物体側のレンズ形状が、物体側に凹面を向けていることによって、物体側からの光線を、受光素子の周縁部に至るまで、効率よく光を集めることが可能となり、シェーディング特性が改善する。
 次に、レンズ光学系1は、以下の条件式(3)を満たす。
   |f/(fa/fa)| < 2.0  ・・・・(3)
 条件式(3)において、fは、レンズ光学系1全体のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)を表し、faは、第1レンズ群(前群)のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)、faは、第2レンズ群(後群)のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)を表す。
 条件式(3)は、光学系全系のレンズのパワーに対する、第1レンズ群と第2レンズ群の適切なパワー配分に関連する式である。この条件式(3)に絶対値を用いているのは、第1レンズ群が負のパワーを有するためである。条件式(3)が上限を超えると、光学系全系のレンズのパワーと第2レンズ群のパワーに対して、第1レンズ群のパワーが過小になりすぎ、画角を広くすることが困難となる。
 この画角および視野角の確保を考慮すると、条件式(3)は、以下の条件式(3)’を満たすことが、より好ましい。
   |f/(fa/fa)| < 1.5  ・・・・(3)’
 次に、レンズ光学系1は、以下の条件式(4)を満たす。
   15 < f/(f×f) < 70  ・・・・(4)
 条件式(4)において、fは、第2レンズL2のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)を表し、fは、第3レンズL3のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)を表す。
 条件式(4)は、光学系全系のレンズのパワーに対する、第2レンズL2と第3レンズL3を合成したパワーの、適切なパワー配分に関連する式である。条件式(4)が上限を超えると、光学系全系のレンズのパワーに対して、第2レンズL2と第3レンズL3を合成したパワーが過大になりすぎ、画角を確保しつつも周辺画角に至るまで光線を集め、周辺光量比を確保することが困難となる。一方、条件式(4)が下限を超えると、光学系全系のレンズのパワーが、第2レンズL2と第3レンズL3の合成パワーに対して過大になりすぎ、画角を広くすることは容易にはなるものの、各収差を補正、特にコマ収差の補正をすることが困難となり、性能を確保することが困難となる。
 この画角および視野角の確保を考慮すると、条件式(4)は、以下の条件式(4)’を満たすことが、より好ましい。
   20 < f/(f×f) < 60  ・・・(4)’
 次に、レンズ光学系1は、以下の条件式(5)を満たす。
   3 < (FOV×D12)/TL < 25  ・・・(5)
 条件式(5)において、FOVは、レンズ光学系1の物体側取り込み角度、いわゆる画角を表し、両側での画角2ωに相当する。D12は、第1レンズL1と第2レンズL2とのレンズ間距離を表す。TLは、レンズ光学系1の光学全長を表す。
 条件式(5)は、画角FOVと、第1レンズL1と第2レンズL2のレンズ間距離D12と、レンズ光学系1の光学全長TLとの関係性を示した条件式である。条件式(5)が上限を超えると、画角FOVと第1レンズL1から第2レンズL2までの長さD12の関係性に対して、レンズ光学系1の光学全長TLが短くなりすぎ、画角FOVを維持した状態で必要な光学性能を担保することが難しくなる。一方、条件式(5)が下限を下回ると、画角FOVと第1レンズL1から第2レンズL2までの長さD12に対して、レンズ光学系1の光学全長TLが長くなりすぎ、小型ではなくなる。
 この画角および視野角の確保を考慮すると、条件式(5)は、以下の条件式(5)’を満たすことが、より好ましい。
   6 < (FOV×D12)/TL < 22  ・・・(5)’
 次に、レンズ光学系1は、以下の条件式(6)を満たす。
   -8.0 < (R1-R2)/(R1+R2) < 140  ・・・(6)
 条件式(6)は、第1レンズL1の物体側の面S1のレンズ曲率半径R1に対する、第1レンズL1の像側の面S2のレンズ曲率半径R2の関係を、条件式で表現したものである。条件式(6)が下限を下回ると、第1レンズL1の物体側の面S1が凹面の場合は、物体側の面S1の曲率半径R1に対して像側の面S2の曲率半径R2が大きくなりすぎ、第1レンズL1の物体側の面S1が凸面の場合は、物体側の面S1の曲率半径R1に対して像側の面S2の曲率半径R2が小さくなりすぎ、受光素子の周縁部に至るまで効率よく光線を集めることが困難となる。一方、条件式(6)が上限を上回ると、第1レンズL1の物体側の面S1の曲率半径R1に対して、像側の面S2の曲率半径R2が小さくなりすぎ、同じく受光素子の周縁部に至るまで効率よく光線を集めることが困難となる。
 受光素子の周縁部まで効率よく光を集光させることを考慮すると、条件式(6)は、以下の条件式(6)’を満たすことが、より好ましい。
   -5.0 < (R1-R2)/(R1+R2) < 120  ・・・(6)’
 次に、レンズ光学系1は、以下の条件式(7)を満たす。
   -2.0 < (R3-R4)/(R3+R4) < 2.0  ・・・(7)
 条件式(7)は、第2レンズL2の物体側の面S3のレンズ曲率半径R3に対する、第2レンズL2の像側の面S4のレンズ曲率半径R4の関係を表現したものである。条件式(7)が下限を下回ると、第2レンズL2の物体側の面S3の曲率半径R3に対して像側の面S4のレンズ曲率半径R4が大きくなりすぎ、第1レンズL1で集光した光線を、効率よく受光素子の周縁部まで到達させることが困難となる。一方、条件式(7)が上限を上回ると、第2レンズL2の物体側の面S3の曲率半径R3に対して、像側の面S4の曲率半径R4が小さくなりすぎ、同じく第1レンズL1で集光した光線を、効率よく受光素子の周縁部まで到達させることが困難となる。
 受光素子の周縁部まで効率よく光を集光させることを考慮すると、条件式(7)は、以下の条件式(7)’を満たすことが、より好ましい。
   -0.5 < (R3-R4)/(R3+R4) < 1.0  ・・・(7)’
 次に、レンズ光学系1は、以下の条件式(8)を満たす。
   -10.0 < (R7+R8)/(R7-R8) < 2.0  ・・・(8)
 条件式(8)は、第4レンズL4の物体側の面S7のレンズ曲率半径R7に対する、第4レンズL4の像側の面S8のレンズ曲率半径R8の関係を表現したものである。条件式(8)が下限を下回ると、第4レンズL4の物体側の面S7のレンズ曲率半径R7に対して像側の面S8のレンズ曲率半径R8が小さくなりすぎ、収差補正、特に歪曲収差の補正に悪影響を及ぼす。一方、条件式(8)が上限を上回ると、第4レンズL4の物体側の面S7のレンズ曲率半径R7に対して、像側の面S8のレンズ曲率半径R8が大きくなりすぎ、同じく収差補正、特に歪曲収差の補正が困難となり、適切な補正効果を得ることが困難となる。
 この収差補正効果を考慮すると、条件式(8)は、以下の条件式(8)’を満たすことが、より好ましい。
   -8.0 < (R7+R8)/(R7-R8) < 0.0  ・・・(8)’
 以下、第1実施の形態におけるレンズ光学系1に具体的数値を適用した構成例について説明する。
<1.1 第1実施の形態の第1構成例>
 図1は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第1構成例(実施例1)を示している。
 図1のレンズ光学系1-1は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図2は、レンズ光学系1-1の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図2において、「FNo」は、レンズ光学系1-1のFナンバを表し、「f」は、レンズ光学系1-1のレンズ系全体の焦点距離(mm)を表し、「2ω」は、対角の全画角(°)を表す。
 また、「Si」は物体側から像側へ数えた第i番目の面、「Ri」は第i番目の面Siの近軸曲率半径、「Di」は、第i番目の面Siと第(i+1)番目の面S(i+1)との間の光軸上の間隔、「Ndi」は、第i番目の面Siから始まるレンズのd線(波長587.6nm)における屈折率、「νdi」は、第i番目の面Siから始まるレンズのd線におけるアッベ数を表す。
 レンズ光学系1-1の各面Siの非球面形状は、次式(1)で表される。式(1)において、Zは、非球面の深さを表し、Yは、光軸からの高さ(光軸に垂直な方向の位置)を表す。また、Kは、円錐定数を表し、Aiは、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数を表す。Rは、近軸曲率半径である。各記号の意味は、後述する他の構成例(実施例)においても同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 図3は、レンズ光学系1-1の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図4は、レンズ光学系1-1の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 球面収差図において、Tはレンズ法線方向の球面収差を表し、Sはレンズ接線方向の球面収差を表す。TおよびSについては、後述する他の構成例(実施例)の球面収差図においても同様である。
 レンズ光学系1-1は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.2 第1実施の形態の第2構成例>
 図5は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第2構成例(実施例2)を示している。
 図5のレンズ光学系1-2は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図6は、レンズ光学系1-2の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図7は、レンズ光学系1-2の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。非球面係数Aiの値において、記号“E”を含む数値は、10を底とした指数関数による表現であり、例えば、「1.0E-05」であれば、「1.0×10-5」であることを示している。
 図8は、レンズ光学系1-2の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-2は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.3 第1実施の形態の第3構成例>
 図9は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第3構成例(実施例3)を示している。
 図9のレンズ光学系1-3は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図10は、レンズ光学系1-3の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図11は、レンズ光学系1-3の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図12は、レンズ光学系1-3の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-3は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.4 第1実施の形態の第4構成例>
 図13は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第4構成例(実施例4)を示している。
 図13のレンズ光学系1-4は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、負、正、正の屈折力を有している。したがって、第2レンズL2が、上述したレンズ光学系1-1乃至1-3では、正の屈折力を有していたが、レンズ光学系1-4では、負の屈折力となっている。
 図14は、レンズ光学系1-4の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図15は、レンズ光学系1-4の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図16は、レンズ光学系1-4の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-4は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.5 第1実施の形態の第5構成例>
 図17は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第5構成例(実施例5)を示している。
 図17のレンズ光学系1-5は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図18は、レンズ光学系1-5の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図19は、レンズ光学系1-5の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図20は、レンズ光学系1-5の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-5は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.6 第1実施の形態の第6構成例>
 図21は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第6構成例(実施例6)を示している。
 図21のレンズ光学系1-6は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図22は、レンズ光学系1-6の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図23は、レンズ光学系1-6の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図24は、レンズ光学系1-6の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-6は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.7 第1実施の形態の第7構成例>
 図25は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第7構成例(実施例7)を示している。
 図25のレンズ光学系1-7は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図26は、レンズ光学系1-7の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図27は、レンズ光学系1-7の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図28は、レンズ光学系1-7の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-7は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.8 第1実施の形態の第8構成例>
 図29は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第8構成例(実施例8)を示している。
 図29のレンズ光学系1-8は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図30は、レンズ光学系1-8の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図31は、レンズ光学系1-8の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図32は、レンズ光学系1-8の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-8は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.9 第1実施の形態の第9構成例>
 図33は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第9構成例(実施例9)を示している。
 図33のレンズ光学系1-9は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図34は、レンズ光学系1-9の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図35は、レンズ光学系1-9の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図36は、レンズ光学系1-9の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-9は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.10 第1実施の形態の第10構成例>
 図37は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第10構成例(実施例10)を示している。
 図37のレンズ光学系1-10は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図38は、レンズ光学系1-10の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図39は、レンズ光学系1-10の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図40は、レンズ光学系1-10の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-10は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.11 第1実施の形態の第11構成例>
 図41は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第11構成例(実施例11)を示している。
 図41のレンズ光学系1-11は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図42は、レンズ光学系1-11の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図43は、レンズ光学系1-11の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図44は、レンズ光学系1-11の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-11は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.12 第1実施の形態の第12構成例>
 図45は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第12構成例(実施例12)を示している。
 図45のレンズ光学系1-12は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図46は、レンズ光学系1-12の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図47は、レンズ光学系1-12の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図48は、レンズ光学系1-12の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-12は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.13 第1実施の形態の第13構成例>
 図49は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第13構成例(実施例13)を示している。
 図49のレンズ光学系1-13は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図50は、レンズ光学系1-13の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図51は、レンズ光学系1-13の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図52は、レンズ光学系1-13の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-13は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.14 第1実施の形態の第14構成例>
 図53は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第14構成例(実施例14)を示している。
 図53のレンズ光学系1-14は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図54は、レンズ光学系1-14の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図55は、レンズ光学系1-14の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図56は、レンズ光学系1-14の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-14は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.15 第1実施の形態の第15構成例>
 図57は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第15構成例(実施例15)を示している。
 図57のレンズ光学系1-15は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図58は、レンズ光学系1-15の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図59は、レンズ光学系1-15の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図60は、レンズ光学系1-15の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-15は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.16 第1実施の形態の第16構成例>
 図61は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第16構成例(実施例16)を示している。
 図61のレンズ光学系1-16は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図62は、レンズ光学系1-16の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図63は、レンズ光学系1-16の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図64は、レンズ光学系1-16の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-16は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.17 第1実施の形態の第17構成例>
 図65は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第17構成例(実施例17)を示している。
 図65のレンズ光学系1-17は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図66は、レンズ光学系1-17の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図67は、レンズ光学系1-17の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図68は、レンズ光学系1-17の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-17は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.18 第1実施の形態の第18構成例>
 図69は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第18構成例(実施例18)を示している。
 図69のレンズ光学系1-18は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図70は、レンズ光学系1-18の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図71は、レンズ光学系1-18の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図72は、レンズ光学系1-18の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-18は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.19 第1実施の形態の第19構成例>
 図73は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第19構成例(実施例19)を示している。
 図73のレンズ光学系1-19は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図74は、レンズ光学系1-19の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図75は、レンズ光学系1-19の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図76は、レンズ光学系1-19の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-19は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.20 第1実施の形態の第20構成例>
 図77は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第20構成例(実施例20)を示している。
 図77のレンズ光学系1-20は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図78は、レンズ光学系1-20の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図79は、レンズ光学系1-20の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図80は、レンズ光学系1-20の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-20は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.21 第1実施の形態の第21構成例>
 図81は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第21構成例(実施例21)を示している。
 図81のレンズ光学系1-21は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図82は、レンズ光学系1-21の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図83は、レンズ光学系1-21の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図84は、レンズ光学系1-21の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-21は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.22 第1実施の形態の第22構成例>
 図85は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第22構成例(実施例22)を示している。
 図85のレンズ光学系1-22は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、負、正、正の屈折力を有している。したがって、レンズ光学系1-22では、上述した図13のレンズ光学系1-4と同様に、第2レンズL2が負の屈折力となっている。
 図86は、レンズ光学系1-22の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図87は、レンズ光学系1-22の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図88は、レンズ光学系1-22の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-22は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.23 第1実施の形態の第23構成例>
 図89は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第23構成例(実施例23)を示している。
 図89のレンズ光学系1-23は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、負、正、正の屈折力を有している。したがって、レンズ光学系1-23では、上述した図85のレンズ光学系1-22と同様に、第2レンズL2が負の屈折力となっている。
 図90は、レンズ光学系1-23の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図91は、レンズ光学系1-23の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図92は、レンズ光学系1-23の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-23は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.24 第1実施の形態の第24構成例>
 図93は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第24構成例(実施例24)を示している。
 図93のレンズ光学系1-24は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、負、正、正の屈折力を有している。したがって、レンズ光学系1-24では、上述した図89のレンズ光学系1-23と同様に、第2レンズL2が負の屈折力となっている。
 図94は、レンズ光学系1-24の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図95は、レンズ光学系1-24の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図96は、レンズ光学系1-24の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-24は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.25 第1実施の形態の第25構成例>
 図97は、第1実施の形態におけるレンズ光学系1の第25構成例(実施例25)を示している。
 図97のレンズ光学系1-25は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図98は、レンズ光学系1-25の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図99は、レンズ光学系1-25の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図100は、レンズ光学系1-25の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系1-21は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<1.26 第1実施の形態に係るレンズ光学系の条件式データ>
 図101乃至図103は、図1乃至図100で示したレンズ光学系1-1乃至1-25において、条件式(1)乃至(8)を算出した値と、各条件式の算出に必要となる元データを示している。
 図101乃至図103に示されるように、レンズ光学系1-1乃至1-25は、条件式(1)乃至(8)のいずれも満たしている。また、レンズ光学系1-1乃至1-25は、より好ましい条件である条件式(3)’乃至(8)’も満たしている。
 条件式(1)乃至(8)、より好ましくは条件式(3)’乃至(8)’をも満たしたレンズ光学系1-1乃至1-25によれば、Fnoが明るく、周辺光線まで含めて高効率に光線を取り込むことができ、かつ、小型低背化を実現することができる。
<2.レンズ光学系の第2実施の形態>
 次に、本開示の第2実施の形態に係るレンズ光学系について、図104のレンズ光学系2-1を参照しながら説明する。図104のレンズ光学系2-1は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第1構成例である。
 本開示の第2実施の形態に係るレンズ光学系2は、一点鎖線の光軸Z1を中心に、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズL1と、正の屈折力を有する第2レンズL2と、正または負の屈折力を有する第3レンズL3と、正の屈折力を有する第4レンズL4とを備え、全体としては正の屈折力を有する。開口絞りSTOより物体側の第1レンズL1は、第1レンズ群を構成し、負の屈折力を有する。開口絞りSTOより像側の第2レンズL2乃至第4レンズL4は、第2レンズ群を構成し、正の屈折力を有する。第1レンズ群は前群、第2レンズ群は後群とも呼ばれる。
 レンズ光学系2において、第1レンズL1と第2レンズL2との間に、開口絞りSTOが配置され、第4レンズL4と像面IMGとの間に、シールガラスSGが配置されている。シールガラスSGには、受光素子を保護する機能の他、赤外光カットフィルタ、バンドパスフィルタなどのフィルタ機能、反射防止機能などを持たせることができる。
 レンズ光学系2は、像面IMGの位置に配置される受光素子の光電変換部に、物体側からの光線を集光し、結像させる。
 レンズ光学系2は、物体側の第1レンズL1から順に、負(第1レンズL1)、正(第2レンズL2)、正または負(第3レンズL3)、正(第4レンズL4)の屈折力を有し、全体としては正の屈折力を有することによって、画角が広くなることにより、物体側の範囲を広くできるとともに、物体側からの光線を効率的に集光し、受光素子へ導くことが可能となる。さらに、良好な集光性能および光学性能に加えて、光学全長を短くすることが可能となり、小型低背化のニーズに応えることができる。
 レンズ光学系2は、以下で説明する少なくとも1つ、好ましくは2つ以上の条件式を組み合わせて満足するように各レンズを構成することで、集光性能および光学性能が良好で、小型低背化したレンズ光学系を実現することができる。
 なお、第2実施の形態においても、各符号および各記号の意味は第1実施の形態と同様である。
 まず、レンズ光学系2は、第3レンズL3の物体側のレンズ形状が、物体側に凹面を向けていることを第1の条件式とする。すなわち、レンズ面S5の曲率半径R5が以下の条件式(1)を満たす。
   R5 < 0    ・・・・(1)
 次に、レンズ光学系2は、第4レンズL4の物体側のレンズ形状が、物体側に凸面を向けていることを第2の条件式とする。すなわち、レンズ面S7の曲率半径R7が以下の条件式(2)を満たす。
   R7 > 0    ・・・・(2)
 第3レンズL3の物体側のレンズ形状が、物体側に凹面を向けていることによって、物体側からの光線を、受光素子の周縁部に至るまで、効率よく光を集めることが可能となり、シェーディング特性が改善する。
 次に、レンズ光学系2は、以下の条件式(3)を満たす。
   |f/(fa/fa)| < 1.5  ・・・・(3)
 条件式(3)において、fは、レンズ光学系2全体のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)を表し、faは、第1レンズ群(前群)のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)、faは、第2レンズ群(後群)のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)を表す。
 条件式(3)は、光学系全系のレンズのパワーに対する、第1レンズ群と第2レンズ群の適切なパワー配分に関連する式である。この条件式(3)に絶対値を用いているのは、第1レンズ群が負のパワーを有するためである。条件式(3)が上限を超えると、光学系全系のレンズのパワーと第2レンズ群のパワーに対して、第1レンズ群のパワーが過小になりすぎ、画角を広くすることが困難となる。
 この画角および視野角の確保を考慮すると、条件式(3)は、以下の条件式(3)’を満たすことが、より好ましい。
   |f/(fa/fa)| < 1.1  ・・・・(3)’
 次に、レンズ光学系2は、以下の条件式(4)を満たす。
   |(f×f)/f| < 18  ・・・・(4)
 条件式(4)において、fは、第2レンズL2のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)を表し、fは、第3レンズL3のd線(波長587.6nm)における焦点距離(mm)を表す。
 条件式(4)は、第2レンズL2と第3レンズL3を合成したパワーに対する、光学系全系のパワーの、適切なパワー配分に関連する式である。条件式(4)が上限を超えると、光学系全系のパワーに対して、第2レンズL2と第3レンズL3のパワーが弱くなりすぎ、広い画角を維持しながら、受光素子の周縁部まで効率よく光を集めることや、適切な収差補正をすることが困難となる。
 この画角および収差補正の確保を考慮すると、条件式(4)は、以下の条件式(4)’を満たすことが、より好ましい。
   |(f×f)/f| < 14  ・・・(4)’
 次に、レンズ光学系2は、以下の条件式(5)を満たす。
   10 < (FOV×D12)/TL < 45  ・・・(5)
 FOVは、レンズ光学系2の物体側取り込み角度、いわゆる画角を表し、両側での画角2ωに相当する。D12は、第1レンズL1と第2レンズL2とのレンズ間距離を表す。TLは、レンズ光学系2の光学全長を表す。
 条件式(5)は、画角FOVと、第1レンズL1と第2レンズL2のレンズ間距離D12と、レンズ光学系2の光学全長TLとの関係性を示した条件式である。条件式(5)が上限を超えると、画角FOVと第1レンズL1から第2レンズL2までの長さD12の関係性に対して、レンズ光学系2の光学全長TLが短くなりすぎ、画角FOVを維持した状態で必要な光学性能を担保することが難しくなる。一方、条件式(5)が下限を下回ると、画角FOVと第1レンズL1から第2レンズL2までの長さD12に対して、レンズ光学系2の光学全長TLが長くなりすぎ、小型ではなくなる。
 この画角および視野角の確保を考慮すると、条件式(5)は、以下の条件式(5)’を満たすことが、より好ましい。
   13 < (FOV×D12)/TL < 38  ・・・(5)’
 次に、レンズ光学系2は、以下の条件式(6)を満たす。
   -2.0 < (R5-R6)/(R5+R6) < 1.5  ・・・(6)
 条件式(6)は、第3レンズL3の物体側の面S5のレンズ曲率半径R5に対する、第3レンズL3の像側の面S6のレンズ曲率半径R6の関係を、条件式で表現したものである。条件式(6)が下限を下回ると、第3レンズL3の物体側の面S5の曲率半径R5に対して像側の面S6のレンズ曲率半径R6が大きくなりすぎ、受光素子の周縁部に至るまで効率よく光線を集めることが困難となる。一方、条件式(6)が上限を上回ると、第3レンズL3の物体側の面S5のレンズ曲率半径R5に対して、第3レンズL3の像側の面S6のレンズ曲率半径R6が小さくなりすぎ、同じく受光素子の周縁部に至るまで効率よく光線を集めることが困難となる。また、下限、上限、いずれも条件式の範囲を外れた時には、収差補正効果、特に像面湾曲、コマ収差に対しての補正効果が損なわれる結果となる。
 受光素子の周縁部まで効率よく光を集光させること、および、収差補正の確保を考慮すると、条件式(6)は、以下の条件式(6)’を満たすことが、より好ましい。
   -1.5 < (R5-R6)/(R5+R6) < 1.0  ・・・(6)’
 次に、レンズ光学系2は、以下の条件式(7)を満たす。
   -1.5 < (R7+R8)/(R7-R8) < 0.5  ・・・(7)
 条件式(7)は、第4レンズL4の物体側の面S7のレンズ曲率半径R7に対する、第4レンズL4の像側の面S8のレンズ曲率半径R8の関係を表現したものである。条件式(7)が下限を下回ると、第4レンズL4の物体側の面S7のレンズ曲率半径R7に対して像側の面S8のレンズ曲率半径R8が小さくなりすぎ、収差補正、特に歪曲収差の補正に悪影響を及ぼす。一方、条件式(7)が上限を上回ると、第4レンズL4の物体側の面S7のレンズ曲率半径R7に対して、第4レンズL4の像側の面S8のレンズ曲率半径R8が大きくなりすぎ、同じく収差補正、特に歪曲収差の補正が困難となり、適切な補正効果を得ることが困難となる。
 収差補正効果を考慮すると、条件式(7)は、以下の条件式(7)’を満たすことが、より好ましい。
   -0.9 < (R7+R8)/(R7-R8) < 0.2・・・(7)’
 以下、第2実施の形態におけるレンズ光学系2に具体的数値を適用した構成例について説明する。
<2.1 第2実施の形態の第1構成例>
 図104は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第1構成例(実施例1)を示している。
 図104のレンズ光学系2-1は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図105は、レンズ光学系2-1の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図105において、「FNo」は、レンズ光学系2-1のFナンバを表し、「f」は、レンズ光学系2-1のレンズ系全体の焦点距離(mm)を表し、「2ω」は、対角の全画角(°)を表す。
 また、「Si」は物体側から像側へ数えた第i番目の面、「Ri」は第i番目の面Siの近軸曲率半径、「Di」は、第i番目の面Siと第(i+1)番目の面S(i+1)との間の光軸上の間隔、「Ndi」は、第i番目の面Siから始まるレンズのd線(波長587.6nm)における屈折率、「νdi」は、第i番目の面Siから始まるレンズのd線におけるアッベ数を表す。
 レンズ光学系2-1の各面Siの非球面形状は、上述の式(1)で表される。式(1)において、Zは、非球面の深さを表し、Yは、光軸からの高さ(光軸に垂直な方向の位置)を表す。また、Kは、円錐定数を表し、Aiは、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数を表す。Rは、近軸曲率半径である。各記号の意味は、後述する他の構成例(実施例)においても同様である。
 図106は、レンズ光学系2-1の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図107は、レンズ光学系2-1の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 球面収差図において、Tはレンズ法線方向の球面収差を表し、Sはレンズ接線方向の球面収差を表す。TおよびSについては、後述する他の構成例(実施例)の球面収差図においても同様である。
 レンズ光学系2-1は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.2 第2実施の形態の第2構成例>
 図108は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第2構成例(実施例2)を示している。
 図108のレンズ光学系2-2は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、負、正の屈折力を有している。したがって、第3レンズL3が、上述したレンズ光学系2-1では、正の屈折力を有していたが、レンズ光学系2-2では、負の屈折力となっている。
 図109は、レンズ光学系2-2の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図110は、レンズ光学系2-2の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図111は、レンズ光学系2-2の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-2は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.3 第2実施の形態の第3構成例>
 図112は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第3構成例(実施例3)を示している。
 図112のレンズ光学系2-3は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図113は、レンズ光学系2-3の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図114は、レンズ光学系2-3の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図115は、レンズ光学系2-3の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-3は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.4 第2実施の形態の第4構成例>
 図116は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第4構成例(実施例4)を示している。
 図116のレンズ光学系2-4は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、負、正の屈折力を有している。したがって、第3レンズL3が、上述したレンズ光学系2-3では、正の屈折力を有していたが、レンズ光学系2-4では、負の屈折力となっている。
 図117は、レンズ光学系2-4の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図118は、レンズ光学系2-4の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図119は、レンズ光学系2-4の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-4は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.5 第2実施の形態の第5構成例>
 図120は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第5構成例(実施例5)を示している。
 図120のレンズ光学系2-5は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図121は、レンズ光学系2-5の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図122は、レンズ光学系2-5の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図123は、レンズ光学系2-5の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-5は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.6 第2実施の形態の第6構成例>
 図124は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第6構成例(実施例6)を示している。
 図124のレンズ光学系2-6は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、負、正の屈折力を有している。したがって、第3レンズL3が、上述したレンズ光学系2-5では、正の屈折力を有していたが、レンズ光学系2-6では、負の屈折力となっている。
 図125は、レンズ光学系2-6の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図126は、レンズ光学系2-6の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図127は、レンズ光学系2-6の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-6は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.7 第2実施の形態の第7構成例>
 図128は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第7構成例(実施例7)を示している。
 図128のレンズ光学系2-7は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図129は、レンズ光学系2-7の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図130は、レンズ光学系2-7の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図131は、レンズ光学系2-7の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-7は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.8 第2実施の形態の第8構成例>
 図132は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第8構成例(実施例8)を示している。
 図132のレンズ光学系2-8は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図133は、レンズ光学系2-8の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図134は、レンズ光学系2-8の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図135は、レンズ光学系2-8の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-8は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.9 第2実施の形態の第9構成例>
 図136は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第9構成例(実施例9)を示している。
 図136のレンズ光学系2-9は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図137は、レンズ光学系2-9の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図138は、レンズ光学系2-9の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図139は、レンズ光学系2-9の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-9は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.10 第2実施の形態の第10構成例>
 図140は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第10構成例(実施例10)を示している。
 図140のレンズ光学系2-10は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図141は、レンズ光学系2-10の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図142は、レンズ光学系2-10の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図143は、レンズ光学系2-10の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-10は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.11 第2実施の形態の第11構成例>
 図144は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第11構成例(実施例11)を示している。
 図144のレンズ光学系2-11は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図145は、レンズ光学系2-11の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図146は、レンズ光学系2-11の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図147は、レンズ光学系2-11の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-11は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.12 第2実施の形態の第12構成例>
 図148は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第12構成例(実施例12)を示している。
 図148のレンズ光学系2-12は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図149は、レンズ光学系2-12の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図150は、レンズ光学系2-12の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図151は、レンズ光学系2-12の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-12は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.13 第2実施の形態の第13構成例>
 図152は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第13構成例(実施例13)を示している。
 図152のレンズ光学系2-13は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図153は、レンズ光学系2-13の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図154は、レンズ光学系2-13の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図155は、レンズ光学系2-13の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-13は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.14 第2実施の形態の第14構成例>
 図156は、第2実施の形態におけるレンズ光学系2の第14構成例(実施例14)を示している。
 図156のレンズ光学系2-14は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、全体としては正の屈折力を有している。第1レンズL1乃至第4レンズL4それぞれは、物体側の第1レンズL1から順に、負、正、正、正の屈折力を有している。
 図157は、レンズ光学系2-14の具体的な特性データと、第1レンズL1乃至第4レンズL4のレンズデータを示している。
 図158は、レンズ光学系2-14の各面Siの非球面形状を特定する式(1)の円錐定数Kと、第i次(iは3以上の整数)の非球面係数Aiの値を示している。
 図159は、レンズ光学系2-14の収差性能を示す図であり、球面収差図、非点収差図、および、歪曲収差図を示している。
 レンズ光学系2-14は、各収差図からわかるように、諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有している。
<2.15 第2実施の形態に係るレンズ光学系の条件式データ>
 図160および図161は、図104乃至図159で示したレンズ光学系2-1乃至2-14において、条件式(1)乃至(7)を算出した値と、各条件式の算出に必要となる元データを示している。
 図160および図161に示されるように、レンズ光学系2-1乃至2-14は、条件式(1)乃至(7)のいずれも満たしている。また、レンズ光学系2-1乃至2-14は、より好ましい条件である条件式(3)’乃至(7)’も満たしている。
 条件式(1)乃至(7)、より好ましくは条件式(3)’乃至(7)’をも満たしたレンズ光学系2-1乃至2-14によれば、Fnoが明るく、周辺光線まで含めて高効率に光線を取り込むことができ、かつ、小型低背化を実現することができる。
<3.測距システムへの適用例>
 図162は、上述した第1実施の形態に係るレンズ光学系1または第2実施の形態に係るレンズ光学系2を搭載した測距システムの構成例を示している。
 図162の測距システム100は、被写体としての所定の物体に照射光を照射する照明装置141と、照射光が物体で反射されて返ってきた反射光を受光する受光装置142とを含む。
 照明装置141は、発光制御回路111、発光素子112、および、発光側光学系113を有し、受光装置142は、受光側光学系114、および、受光素子115を有する。
 発光制御回路111、発光素子112、および、受光素子115は、同一の回路基板116上に配置され、発光制御回路111は、複数のはんだボール121を介して回路基板116と電気的に接続され、発光素子112は、複数のはんだボール122を介して回路基板116と電気的に接続され、受光素子115は、複数のはんだボール123を介して回路基板116と電気的に接続されている。
 発光制御回路111は、発光素子112が照射光を照射するタイミングを制御する発光タイミング信号を生成し、回路基板116を介して、発光素子112および受光素子115に供給する。
 発光素子112は、例えば、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting LASER)が行列状に複数配置されたVCSELアレイを備える。発光素子112は、回路基板116を介して発光制御回路111から供給される発光タイミング信号に基づいて、発光(照射光)をオンオフする。
 発光側光学系113は、コリメータレンズ131および回折光学素子132と、それらを保持するレンズホルダ133で構成される。コリメータレンズ131は、発光素子112から所定の拡がり角で出射されてきた光を、平行光に変換して出力する。回折光学素子132は、コリメータレンズ131を通過した所定領域の発光パターン(発光面)を、光軸方向と垂直な方向に複製することにより照射エリアを拡大する。
 受光側光学系114は、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、シールガラスSGと、それらを保持するレンズホルダLHを含む。また、図示が省略されているが、第1レンズL1と第2レンズL2との間には、開口絞りSTOが配置されている。なお、シールガラスSGは省略されてもよい。
 受光側光学系114は、第1レンズL1乃至第4レンズL4の4枚構成全体としては正の屈折力を有し、物体側からの反射光を集光し、受光素子115の光電変換部に結像させる。この受光側光学系114として、上述した第1実施の形態に係るレンズ光学系1、または、第2実施の形態に係るレンズ光学系2を採用することができる。
 受光素子115は、画素が行方向及び列方向の行列状に2次元配置された画素アレイを有する。受光素子115の画素は、光電変換部として、例えばSPAD(Single Photon Avalanche Diode)やAPD(Avalanche photodiode)などを備える。
 受光素子115は、受光側光学系114により集光された反射光を受光する。そして、受光素子115は、発光素子112が照射光を照射してから受光素子115が受光するまでの時間をカウントしたデジタルのカウント値と光速とに基づいて、被写体までの距離を求める演算を行い、その演算結果を各画素に格納した距離画像を生成して出力する。発光素子112が発光するタイミングを示す発光タイミング信号は、発光制御回路111から回路基板116を介して供給されている。
 受光側光学系114として、上述した第1実施の形態に係るレンズ光学系1、または、第2実施の形態に係るレンズ光学系2を採用することにより、画角が広くなることにより、物体側の範囲を広くできるとともに、物体側からの光線を効率的に集光し、受光素子115へ導くことが可能となる。さらに、良好な集光性能および光学性能に加えて、光学全長を短くすることが可能となり、小型低背化が実現される。
 上述した受光素子115は、発光素子112が照射光を照射してから受光素子115が受光するまでの時間をデジタルのカウント値により直接カウントするdirect ToF方式のToFセンサであるが、発光素子112が照射光を照射してから受光素子115が受光するまでの時間を位相差として検出するindirect ToF方式のToFセンサであってもよい。すなわち、上述した第1実施の形態に係るレンズ光学系1および第2実施の形態に係るレンズ光学系2は、direct ToF方式およびindirect ToF方式のどちらのToFセンサのレンズ光学系にも適用することができる。また、受光素子115として、ToFセンサではなく、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを適用することもできる。すなわち、受光側光学系114は、画像生成用のイメージセンサの結像レンズにも適用することができる。
<4.電子機器への適用例>
 上述した測距システム100は、例えば、スマートフォン、タブレット型端末、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、テレビ受像機、ウェアラブル端末、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの電子機器に搭載することができる。
 図163は、測距システム100を搭載した電子機器としてのスマートフォンの構成例を示すブロック図である。
 図163に示すように、スマートフォン201は、測距モジュール202、撮像装置203、ディスプレイ204、スピーカ205、マイクロフォン206、通信モジュール207、センサユニット208、タッチパネル209、および制御ユニット210が、バス211を介して接続されて構成される。また、制御ユニット210では、CPUがプログラムを実行することによって、アプリケーション処理部221およびオペレーションシステム処理部222としての機能を備える。
 測距モジュール202には、図162の測距システム100が適用される。例えば、測距モジュール202は、スマートフォン201の前面に配置され、スマートフォン201のユーザを対象とした測距を行うことにより、そのユーザの顔や手、指などの表面形状の距離画像を測距結果として出力することができる。
 撮像装置203は、スマートフォン201の前面に配置され、スマートフォン201のユーザを被写体とした撮像を行うことにより、そのユーザが写された画像を取得する。なお、図示しないが、スマートフォン201の背面にも撮像装置203が配置された構成としてもよい。
 ディスプレイ204は、アプリケーション処理部221およびオペレーションシステム処理部222による処理を行うための操作画面や、撮像装置203が撮像した画像などを表示する。スピーカ205およびマイクロフォン206は、例えば、スマートフォン201により通話を行う際に、相手側の音声の出力、および、ユーザの音声の収音を行う。
 通信モジュール207は、通信ネットワークを介した通信を行う。センサユニット208は、速度や加速度、近接などをセンシングし、タッチパネル209は、ディスプレイ204に表示されている操作画面に対するユーザによるタッチ操作を取得する。
 アプリケーション処理部221は、スマートフォン201によって様々なサービスを提供するための処理を行う。例えば、アプリケーション処理部221は、測距モジュール202から供給されるデプスマップに基づいて、ユーザの表情をバーチャルに再現したコンピュータグラフィックスによる顔を作成し、ディスプレイ204に表示する処理を行うことができる。また、アプリケーション処理部221は、測距モジュール202から供給されるデプスマップに基づいて、例えば、任意の立体的な物体の三次元形状データを作成する処理を行うことができる。
 オペレーションシステム処理部222は、スマートフォン201の基本的な機能および動作を実現するための処理を行う。例えば、オペレーションシステム処理部222は、測距モジュール202から供給されるデプスマップに基づいて、ユーザの顔を認証し、スマートフォン201のロックを解除する処理を行うことができる。また、オペレーションシステム処理部222は、測距モジュール202から供給されるデプスマップに基づいて、例えば、ユーザのジェスチャを認識する処理を行い、そのジェスチャに従った各種の操作を入力する処理を行うことができる。
 このように構成されているスマートフォン201では、上述した測距システム100を適用することで、例えば、高精度かつ高速に距離画像を生成することができる。これにより、スマートフォン201は、測距情報をより正確に検出することができる。
<5.移動体への応用例>
 本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
 図164は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
 車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図164に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
 駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
 ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
 車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
 撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
 車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
 マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
 音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図164の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
 図165は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
 図165では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
 撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
 なお、図165には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
 撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、車外情報検出ユニット12030や車内情報検出ユニット12040に適用され得る。具体的には、車外情報検出ユニット12030や車内情報検出ユニット12040として測距システム100による測距を利用することで、運転者のジェスチャを認識する処理を行い、そのジェスチャに従った各種(例えば、オーディオシステム、ナビゲーションシステム、エアーコンディショニングシステム)の操作を実行したり、より正確に運転者の状態を検出することができる。また、測距システム1による測距を利用して、路面の凹凸を認識して、サスペンションの制御に反映させたりすることができる。
 本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
 本明細書において複数説明した本技術は、矛盾が生じない限り、それぞれ独立に単体で実施することができる。もちろん、任意の複数の本技術を併用して実施することもできる。また、上述した任意の本技術の一部または全部を、上述していない他の技術と併用して実施することもできる。
 また、例えば、1つの装置(または処理部)として説明した構成を分割し、複数の装置(または処理部)として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置(または処理部)として説明した構成をまとめて1つの装置(または処理部)として構成されるようにしてもよい。また、各装置(または各処理部)の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置(または処理部)の構成の一部を他の装置(または他の処理部)の構成に含めるようにしてもよい。
 さらに、本明細書において、システムとは、複数の構成要素(装置、モジュール(部品)等)の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、1つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている1つの装置は、いずれも、システムである。
 なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。
 なお、本開示は、以下の構成を取ることができる。
(1)
 物体側より順に、
 負の屈折力を有する第1レンズ群と、
 正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正または負の屈折力を有する第2レンズと、
  正の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成され、
 全体としては正の屈折力を有する
 レンズ光学系。
(2)
 以下の条件式(1)を満たす
   R3 < 0    ・・・・(1)
 R3は、前記第2レンズの物体側の面の曲率半径を表す
 前記(1)に記載のレンズ光学系。
(3)
 以下の条件式(2)を満たす
   R7 > 0    ・・・・(2)
 R7は、前記第4レンズの物体側の面の曲率半径を表す
 前記(1)または(2)に記載のレンズ光学系。
(4)
 以下の条件式(3)を満たす
   |f/(fa/fa)| < 2.0  ・・・・(3)
 fは、前記レンズ光学系のd線(波長587.6nm)における焦点距離
 faは、前記第1レンズ群のd線(波長587.6nm)における焦点距離
 faは、前記第2レンズ群のd線(波長587.6nm)における焦点距離
 を表す
 前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(5)
 以下の条件式(4)を満たす
   15 < f/(f×f) < 70  ・・・・(4)
 fは、前記レンズ光学系のd線(波長587.6nm)における焦点距離
 fは、前記第2レンズのd線(波長587.6nm)における焦点距離
 fは、前記第3レンズのd線(波長587.6nm)における焦点距離
 を表す
 前記(1)乃至(4)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(6)
 以下の条件式(5)を満たす
   3 < (FOV×D12)/TL < 25  ・・・(5)
 TLは、前記レンズ光学系の光学全長
 FOVは、画角
 D12は、前記第1レンズと第2レンズとのレンズ間距離
 を表す
 前記(1)乃至(5)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(7)
 以下の条件式(6)を満たす
   -8.0 < (R1-R2)/(R1+R2) < 140  ・・・(6)
 R1は、前記第1レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
 R2は、前記第1レンズの像側の面のレンズ曲率半径
 を表す
 前記(1)乃至(6)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(8)
 以下の条件式(7)を満たす
   -2.0 < (R3-R4)/(R3+R4) < 2.0  ・・・(7)
 R3は、前記第2レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
 R4は、前記第2レンズの像側の面のレンズ曲率半径
 を表す
 前記(1)乃至(7)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(9)
 以下の条件式(8)を満たす
   -10.0 < (R7+R8)/(R7-R8) < 2.0  ・・・(8)
 R7は、前記第4レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
 R8は、前記第4レンズの像側の面のレンズ曲率半径
 を表す
 前記(1)乃至(8)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(10)
 レンズ光学系と、
 前記レンズ光学系により集光された物体側からの光を受光する受光素子と
 を備え、
 前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
  物体側より順に、
  負の屈折力を有する第1レンズ群と、
  正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正または負の屈折力を有する第2レンズと、
  正の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成される
 受光装置。
(11)
 照射光を照射する照明装置と、
 前記照射光が物体で反射された反射光を受光する受光装置と
 を備え、
 前記受光装置は、
  レンズ光学系と、
  前記レンズ光学系により集光された物体側からの光線を受光する受光素子と
 を備え、
 前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
  物体側より順に、
  負の屈折力を有する第1レンズ群と、
  正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正または負の屈折力を有する第2レンズと、
  正の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成される
 測距システム。
(12)
 物体側より順に、
 負の屈折力を有する第1レンズ群と、
 正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正の屈折力を有する第2レンズと、
  正または負の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成され、
 全体としては正の屈折力を有する
 レンズ光学系。
(13)
 以下の条件式(1)を満たす
   R5 < 0    ・・・・(1)
 R5は、前記第3レンズの物体側の面の曲率半径を表す
 前記(12)に記載のレンズ光学系。
(14)
 以下の条件式(2)を満たす
   R7 > 0    ・・・・(2)
 R7は、前記第4レンズの物体側の面の曲率半径を表す
 前記(12)または(13)に記載のレンズ光学系。
(15)
 以下の条件式(3)を満たす
   |f/(fa/fa)| < 1.5  ・・・・(3)
 fは、前記レンズ光学系のd線(波長587.6nm)における焦点距離
 faは、前記第1レンズ群のd線(波長587.6nm)における焦点距離
 faは、前記第2レンズ群のd線(波長587.6nm)における焦点距離
 を表す
 前記(12)乃至(14)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(16)
 以下の条件式(4)を満たす
   |(f×f)/f| < 18  ・・・・(4)
 fは、前記レンズ光学系のd線(波長587.6nm)における焦点距離
 fは、前記第2レンズのd線(波長587.6nm)における焦点距離
 fは、前記第4レンズのd線(波長587.6nm)における焦点距離
 を表す
 前記(12)乃至(15)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(17)
 以下の条件式(5)を満たす
   10 < (FOV×D12)/TL < 45  ・・・(5)
 TLは、前記レンズ光学系の光学全長
 FOVは、画角
 D12は、前記第1レンズと第2レンズとのレンズ間距離
 を表す
 前記(12)乃至(16)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(18)
 以下の条件式(6)を満たす
   -2.0 < (R5-R6)/(R5+R6) < 1.5  ・・・(6)
 R5は、前記第3レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
 R6は、前記第4レンズの像側の面のレンズ曲率半径
 を表す
 前記(12)乃至(17)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(19)
 以下の条件式(7)を満たす
   -1.5 < (R7+R8)/(R7-R8) < 0.5  ・・・(7)
 R7は、前記第4レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
 R8は、前記第4レンズの像側の面のレンズ曲率半径
 を表す
 前記(12)乃至(18)のいずれかに記載のレンズ光学系。
(20)
 レンズ光学系と、
 前記レンズ光学系により集光された物体側からの光を受光する受光素子と
 を備え、
 前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
  物体側より順に、
  負の屈折力を有する第1レンズ群と、
  正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正の屈折力を有する第2レンズと、
  正または負の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成される
 受光装置。
(21)
 照射光を照射する照明装置と、
 前記照射光が物体で反射された反射光を受光する受光装置と
 を備え、
 前記受光装置は、
  レンズ光学系と、
  前記レンズ光学系により集光された物体側からの光線を受光する受光素子と
 を備え、
 前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
  物体側より順に、
  負の屈折力を有する第1レンズ群と、
  正の屈折力を有する第2レンズ群と
 を備え、
 前記第1レンズ群は、
  負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
 前記第2レンズ群は、
  正の屈折力を有する第2レンズと、
  正または負の屈折力を有する第3レンズと、
  正の屈折力を有する第4レンズと
 で構成される
 測距システム。
 L1 第1レンズ, L2 第2レンズ, L3 第3レンズ, L4 第4レンズ, SG シールガラス, STO 開口絞り, IMG 像面, 1-1乃至1-25 レンズ光学系, 2-1乃至2-14 レンズ光学系, 100 測距システム, 111 発光制御回路, 112 発光素子, 113 発光側光学系, 114 受光側光学系, 115 受光素子, 116 回路基板, 131 コリメータレンズ, 132 回折光学素子, 133 レンズホルダ, 141 照明装置, 142 受光装置

Claims (21)

  1.  物体側より順に、
     負の屈折力を有する第1レンズ群と、
     正の屈折力を有する第2レンズ群と
     を備え、
     前記第1レンズ群は、
      負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
     前記第2レンズ群は、
      正または負の屈折力を有する第2レンズと、
      正の屈折力を有する第3レンズと、
      正の屈折力を有する第4レンズと
     で構成され、
     全体としては正の屈折力を有する
     レンズ光学系。
  2.  以下の条件式(1)を満たす
       R3 < 0    ・・・・(1)
     R3は、前記第2レンズの物体側の面の曲率半径を表す
     請求項1に記載のレンズ光学系。
  3.  以下の条件式(2)を満たす
       R7 > 0    ・・・・(2)
     R7は、前記第4レンズの物体側の面の曲率半径を表す
     請求項1に記載のレンズ光学系。
  4.  以下の条件式(3)を満たす
       |f/(fa/fa)| < 2.0  ・・・・(3)
     fは、前記レンズ光学系のd線(波長587.6nm)における焦点距離
     faは、前記第1レンズ群のd線(波長587.6nm)における焦点距離
     faは、前記第2レンズ群のd線(波長587.6nm)における焦点距離
     を表す
     請求項1に記載のレンズ光学系。
  5.  以下の条件式(4)を満たす
       15 < f/(f×f) < 70  ・・・・(4)
     fは、前記レンズ光学系のd線(波長587.6nm)における焦点距離
     fは、前記第2レンズのd線(波長587.6nm)における焦点距離
     fは、前記第3レンズのd線(波長587.6nm)における焦点距離
     を表す
     請求項1に記載のレンズ光学系。
  6.  以下の条件式(5)を満たす
       3 < (FOV×D12)/TL < 25  ・・・(5)
     TLは、前記レンズ光学系の光学全長
     FOVは、画角
     D12は、前記第1レンズと第2レンズとのレンズ間距離
     を表す
     請求項1に記載のレンズ光学系。
  7.  以下の条件式(6)を満たす
       -8.0 < (R1-R2)/(R1+R2) < 140  ・・・(6)
     R1は、前記第1レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
     R2は、前記第1レンズの像側の面のレンズ曲率半径
     を表す
     請求項1に記載のレンズ光学系。
  8.  以下の条件式(7)を満たす
       -2.0 < (R3-R4)/(R3+R4) < 2.0  ・・・(7)
     R3は、前記第2レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
     R4は、前記第2レンズの像側の面のレンズ曲率半径
     を表す
     請求項1に記載のレンズ光学系。
  9.  以下の条件式(8)を満たす
       -10.0 < (R7+R8)/(R7-R8) < 2.0  ・・・(8)
     R7は、前記第4レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
     R8は、前記第4レンズの像側の面のレンズ曲率半径
     を表す
     請求項1に記載のレンズ光学系。
  10.  レンズ光学系と、
     前記レンズ光学系により集光された物体側からの光を受光する受光素子と
     を備え、
     前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
      物体側より順に、
      負の屈折力を有する第1レンズ群と、
      正の屈折力を有する第2レンズ群と
     を備え、
     前記第1レンズ群は、
      負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
     前記第2レンズ群は、
      正または負の屈折力を有する第2レンズと、
      正の屈折力を有する第3レンズと、
      正の屈折力を有する第4レンズと
     で構成される
     受光装置。
  11.  照射光を照射する照明装置と、
     前記照射光が物体で反射された反射光を受光する受光装置と
     を備え、
     前記受光装置は、
      レンズ光学系と、
      前記レンズ光学系により集光された物体側からの光線を受光する受光素子と
     を備え、
     前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
      物体側より順に、
      負の屈折力を有する第1レンズ群と、
      正の屈折力を有する第2レンズ群と
     を備え、
     前記第1レンズ群は、
      負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
     前記第2レンズ群は、
      正または負の屈折力を有する第2レンズと、
      正の屈折力を有する第3レンズと、
      正の屈折力を有する第4レンズと
     で構成される
     測距システム。
  12.  物体側より順に、
     負の屈折力を有する第1レンズ群と、
     正の屈折力を有する第2レンズ群と
     を備え、
     前記第1レンズ群は、
      負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
     前記第2レンズ群は、
      正の屈折力を有する第2レンズと、
      正または負の屈折力を有する第3レンズと、
      正の屈折力を有する第4レンズと
     で構成され、
     全体としては正の屈折力を有する
     レンズ光学系。
  13.  以下の条件式(1)を満たす
       R5 < 0    ・・・・(1)
     R5は、前記第3レンズの物体側の面の曲率半径を表す
     請求項12に記載のレンズ光学系。
  14.  以下の条件式(2)を満たす
       R7 > 0    ・・・・(2)
     R7は、前記第4レンズの物体側の面の曲率半径を表す
     請求項12に記載のレンズ光学系。
  15.  以下の条件式(3)を満たす
       |f/(fa/fa)| < 1.5  ・・・・(3)
     fは、前記レンズ光学系のd線(波長587.6nm)における焦点距離
     faは、前記第1レンズ群のd線(波長587.6nm)における焦点距離
     faは、前記第2レンズ群のd線(波長587.6nm)における焦点距離
     を表す
     請求項12に記載のレンズ光学系。
  16.  以下の条件式(4)を満たす
       |(f×f)/f| < 18  ・・・・(4)
     fは、前記レンズ光学系のd線(波長587.6nm)における焦点距離
     fは、前記第2レンズのd線(波長587.6nm)における焦点距離
     fは、前記第4レンズのd線(波長587.6nm)における焦点距離
     を表す
     請求項12に記載のレンズ光学系。
  17.  以下の条件式(5)を満たす
       10 < (FOV×D12)/TL < 45  ・・・(5)
     TLは、前記レンズ光学系の光学全長
     FOVは、画角
     D12は、前記第1レンズと第2レンズとのレンズ間距離
     を表す
     請求項12に記載のレンズ光学系。
  18.  以下の条件式(6)を満たす
       -2.0 < (R5-R6)/(R5+R6) < 1.5  ・・・(6)
     R5は、前記第3レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
     R6は、前記第4レンズの像側の面のレンズ曲率半径
     を表す
     請求項12に記載のレンズ光学系。
  19.  以下の条件式(7)を満たす
       -1.5 < (R7+R8)/(R7-R8) < 0.5  ・・・(7)
     R7は、前記第4レンズの物体側の面のレンズ曲率半径
     R8は、前記第4レンズの像側の面のレンズ曲率半径
     を表す
     請求項12に記載のレンズ光学系。
  20.  レンズ光学系と、
     前記レンズ光学系により集光された物体側からの光を受光する受光素子と
     を備え、
     前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
      物体側より順に、
      負の屈折力を有する第1レンズ群と、
      正の屈折力を有する第2レンズ群と
     を備え、
     前記第1レンズ群は、
      負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
     前記第2レンズ群は、
      正の屈折力を有する第2レンズと、
      正または負の屈折力を有する第3レンズと、
      正の屈折力を有する第4レンズと
     で構成される
     受光装置。
  21.  照射光を照射する照明装置と、
     前記照射光が物体で反射された反射光を受光する受光装置と
     を備え、
     前記受光装置は、
      レンズ光学系と、
      前記レンズ光学系により集光された物体側からの光線を受光する受光素子と
     を備え、
     前記レンズ光学系は、全体としては正の屈折力を有し、
      物体側より順に、
      負の屈折力を有する第1レンズ群と、
      正の屈折力を有する第2レンズ群と
     を備え、
     前記第1レンズ群は、
      負の屈折力を有する第1レンズで構成され、
     前記第2レンズ群は、
      正の屈折力を有する第2レンズと、
      正または負の屈折力を有する第3レンズと、
      正の屈折力を有する第4レンズと
     で構成される
     測距システム。
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