WO2022102299A1 - 撮像光学系及び撮像装置 - Google Patents

撮像光学系及び撮像装置 Download PDF

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WO2022102299A1
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lens
optical system
image pickup
image
imaging optical
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PCT/JP2021/037197
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English (en)
French (fr)
Inventor
英和 戸塚
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives

Definitions

  • the present invention relates to an imaging optical system and an imaging device including the imaging optical system.
  • Patent Document 1 describes a system having a total angle of view of 200 ° or more and seven lenses
  • Patent Document 2 describes a system having a total angle of view of 130 ° or more. The one with seven lens configurations is described.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image pickup optical system having a wide angle and a small size and easy to manufacture, and an image pickup device provided with the same.
  • the imaging optical system is The front group, the aperture, and the rear group are provided in order from the object side.
  • the front group includes a first lens having a negative power of refraction.
  • the rear group A lens that is placed closest to the object and has a positive refractive power, Includes a lens that is most image-side, has a negative power, and has an extremum at a position other than the intersection of the image-side surface with the optical axis.
  • the following conditional expression is satisfied. 0.6 ⁇ (R1-R2) / (R1 + R2) ⁇ 1.0 ... (1) however, R1: Radius of curvature of the surface of the first lens on the object side
  • R2 Radius of curvature of the surface of the first lens on the image side
  • the image pickup apparatus is With the above imaging optical system, A protective member that has translucency and is placed closer to the object than the front group, To prepare for.
  • an image pickup optical system and an image pickup apparatus that are wide-angle, compact, and easy to manufacture.
  • FIG. 1 It is sectional drawing of the mobile terminal provided with the image pickup apparatus of embodiment. It is a block diagram which shows the schematic control composition of the image pickup apparatus of an embodiment. It is sectional drawing of the mobile terminal provided with the image pickup apparatus of the modification of embodiment. It is sectional drawing of the image pickup optical system of Example 1.
  • FIG. It is a longitudinal aberration diagram of the image pickup optical system of Example 1.
  • FIG. It is a meridional coma aberration diagram of the image pickup optical system of Example 1.
  • FIG. 3 It is sectional drawing of the image pickup optical system of Example 3.
  • FIG. It is a longitudinal aberration diagram of the image pickup optical system of Example 3.
  • FIG. It is a meridional coma aberration diagram of the image pickup optical system of Example 3.
  • FIG. It is sectional drawing of the image pickup optical system of Example 4.
  • FIG. It is a longitudinal aberration diagram of the image pickup optical system of Example 4.
  • FIG. It is a meridional coma aberration diagram of the image pickup optical system of Example 4.
  • FIG. It is sectional drawing of the image pickup optical system of Example 5.
  • FIG. It is a longitudinal aberration diagram of the image pickup optical system of Example 5.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a mobile terminal 300 including an image pickup device 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, the image pickup apparatus 100 includes an image pickup optical system 10.
  • the image pickup optical system 10 is a single focus optical system for forming a subject image on the image pickup surface (projected surface) I of the image pickup element 50, and is housed in the lens barrel 41.
  • the image pickup optical system 10 includes a front group LF, an aperture stop AP, a rear group LB, and an image pickup element 50 in order from the object side. These are arranged along the optical axis Ax. The details of the configurations of the front group LF and the rear group LB of the imaging optical system 10 will be described later.
  • the lens barrel 41 accommodating the image pickup optical system 10 has an opening OP for incident light from the object side.
  • a protective member 30 made of a translucent material is arranged on the object side of the opening OP.
  • the protective member 30 is arranged on the object side of the image pickup optical system 10 so as to cover the opening OP, and protects the image pickup optical system 10 from, for example, external foreign matter.
  • the protective member 30 is formed in a flat plate shape orthogonal to the optical axis Ax, and is attached to the exterior component 310 of the mobile terminal 300.
  • the image pickup element 50 is a solid-state image pickup element that photoelectrically converts the subject image formed by the image pickup optical system 10 up to the image pickup element 50.
  • the image sensor 50 is, for example, a CMOS type image sensor.
  • the image pickup device 50 is fixed in a state of being positioned with respect to the optical axis Ax.
  • the image pickup device 50 has a photoelectric conversion unit as an image pickup surface I, and a signal processing circuit (not shown) is formed around the photoelectric conversion unit. Pixels, that is, photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged in the photoelectric conversion unit.
  • the image sensor 50 is not limited to the CMOS type image sensor described above, and may incorporate another image sensor such as a CCD.
  • a parallel flat plate F may be arranged between the rear group LB and the image sensor 50.
  • the parallel flat plate F is a parallel flat plate assuming an optical low-pass filter, an IR cut filter, a seal glass of the image pickup device 50, and the like.
  • the parallel flat plate F can be arranged as a separate filter member, but the function can also be imparted to any lens surface constituting the image pickup optical system 10.
  • an infrared cut filter an infrared cut coat may be applied on the surface of one or a plurality of lenses.
  • the mobile terminal 300 equipped with the image pickup device 100 is, for example, a smartphone.
  • the mobile terminal 300 is not limited to a smartphone, and may be a mobile phone, a PHS (Personal Handyphone System), a PDA (Personal Digital Assistant), a tablet personal computer, a mobile personal computer, a digital still camera, a video camera, an action camera, or the like. ..
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic control configuration of the image pickup apparatus 100.
  • the image pickup device 100 includes a processing unit 60 for operating the image pickup device 100.
  • the processing unit 60 includes an element driving unit 62, an input unit 63, a storage unit 64, an image processing unit 65, a display unit 66, and a control unit 67.
  • the element drive unit 62 operates the image sensor 50 by receiving a voltage or a clock signal for driving the image sensor 50 from the control unit 67 and outputting it to a circuit attached to the image sensor 50.
  • the input unit 63 is a part that receives a user's operation or a command from an external device.
  • the storage unit 64 is a part that stores information necessary for the operation of the image pickup apparatus 100, acquired image data, lens correction data used for image processing, and the like.
  • the image processing unit 65 performs image processing on the image signal output from the image pickup device 50.
  • the image processing unit 65 executes distortion correction processing on the image signal based on the lens correction data read from the storage unit 64, in addition to normal image processing such as color correction, gradation correction, and zooming.
  • the display unit 66 is a portion that displays information to be presented to the user, a captured image, and the like.
  • the display unit 66 can also serve as the function of the input unit 63.
  • the control unit 67 comprehensively controls the operations of the element drive unit 62, the input unit 63, the storage unit 64, the image processing unit 65, the display unit 66, and the like, and performs various image processing on the acquired image data, for example. ..
  • the image pickup optical system 10 includes a front group LF, an aperture stop AP, and a rear group LB in order from the object side.
  • the front group LF is a lens group on the front side (object side), and includes a first lens L1, a second lens L2, and a third lens L3.
  • the first lens L1 has a negative refractive power.
  • the image pickup optical system 10 has a negative-leading retrofocus type lens configuration, and the lens diameter can be suppressed while making the angle of view of the image pickup optical system 10 wide (for example, 100 ° or more).
  • the surface of the second lens L2 on the object side is formed in a concave shape. However, the surface of the second lens L2 on the object side may be located closer to the object side on the outer peripheral portion than on the central portion around the optical axis Ax.
  • the central portion is formed in a convex shape and the outer peripheral portion is formed in a concave shape located on the object side of the central portion is included.
  • the angle formed by the normal of the side surface of the object with respect to the marginal light beam of the axial luminous flux in the second lens L2 can be reduced, and the occurrence of aberration can be suppressed.
  • good optical performance can be ensured.
  • the second lens L2 and the third lens L3 have a positive combined refractive power.
  • the aberration generated in the first lens L1 having a negative refractive power can be corrected within the same front group LF.
  • the rear group LB is a lens group on the rear side (image side), and includes a fourth lens L4, a fifth lens L5, a sixth lens L6, and a seventh lens L7.
  • the fourth lens L4 is the lens on the most object side of the rear group LB and has a positive refractive power. This makes it easy to correct spherical aberration and axial chromatic aberration.
  • the seventh lens L7 is the lens on the image side of the rear group LB and has a negative refractive power. Further, the seventh lens L7 has an aspherical surface on the image side and has an extreme value at a position other than the intersection with the optical axis Ax.
  • the "extreme value” is a point on the aspherical surface such that the tangent plane of the aspherical surface apex is a plane perpendicular to the optical axis Ax in the curve of the cross-sectional shape of the seventh lens L7 within the effective radius. That is. As a result, astigmatism can be satisfactorily corrected.
  • the image pickup optical system 10 satisfies the following conditional expression (1). 0.6 ⁇ (R1-R2) / (R1 + R2) ⁇ 1.0 ... (1)
  • R1 is the radius of curvature of the surface of the first lens L1 on the object side
  • R2 is the radius of curvature of the surface of the first lens L1 on the image side.
  • the conditional expression (1) is a conditional expression that defines the surface shape of the first lens L1.
  • (R1-R2) / (R1 + R2) exceeds the lower limit of the conditional expression (1), the image side principal point of the first lens L1 can be positioned on the object side, and the total length of the imaging optical system 10 can be shortened ( (Miniaturization) can be achieved.
  • (R1-R2) / (R1 + R2) falls below the upper limit of the conditional expression (1), the inflection point (warp) can be eliminated from the lens surface of the first lens L1, especially in the case of a glass mold lens.
  • the first lens L1 can be easily manufactured.
  • the imaging optical system 10 preferably satisfies the following conditional expression (2) in addition to the above conditional expression (1). 0.50 ⁇ S / TTL ⁇ 0.60 ... (2)
  • TTL is the distance from the most convex lens surface on the object side of the first lens L1 to the image sensor 50
  • S is the distance from the aperture stop AP to the image sensor 50 (see FIG. 4A).
  • the most convex lens surface on the object side of the first lens L1 is a portion of the lens surface on the object side of the first lens L1 that protrudes most toward the object side.
  • the distance is a length along the optical axis Ax.
  • the S / TTL falls below the lower limit of the conditional expression (2), the size of the imaging optical system 10 will be increased. On the other hand, if the S / TTL exceeds the upper limit of the conditional expression (2), the peripheral illumination will decrease. Therefore, when the S / TTL satisfies the conditional expression (2), it is possible to secure the peripheral light amount while suppressing the increase in size of the imaging optical system 10.
  • the imaging optical system 10 preferably satisfies the following conditional expression (3). -1.7 ⁇ f1 / f ⁇ -1.2 ... (3)
  • f1 is the focal length of the first lens L1
  • f is the focal length of the entire imaging optical system 10.
  • the conditional expression (3) is a conditional expression for appropriately setting the focal length f1 of the first lens L1 and achieving both miniaturization of the entire length of the imaging optical system 10 and good aberration correction.
  • f1 / f exceeds the lower limit of the conditional expression (3), the refractive power of the first lens L1 does not become too weak, and the increase in the overall length of the imaging optical system 10 is suppressed.
  • f1 / f is less than the upper limit of the conditional expression (3), the refractive power of the first lens L1 does not become too strong, and various aberrations generated in the first lens L1 are suppressed.
  • the front group LF of the image pickup optical system 10 includes the first lens L1 having a negative refractive power
  • the image pickup optical system 10 is negatively preceded by a retrofocus type lens configuration. Therefore, the lens diameter of the image pickup optical system 10 can be suppressed while making the angle of view wide.
  • the image pickup optical system 10 satisfies the above condition equation (1), the image side main point of the first lens L1 is positioned on the object side to reduce the size of the image pickup optical system 10 and to reduce the size of the first lens L1. It is possible to easily manufacture the first lens L1 by eliminating the bending point (warping) from the lens surface.
  • the fourth lens L4 arranged on the object side of the rear group LB has a positive refractive power, spherical aberration and axial chromatic aberration can be easily corrected.
  • the seventh lens L7 arranged on the image side of the rear group LB has a negative refractive power and the surface on the image side has an extreme value at a position other than the intersection with the optical axis, it is astigmatic. The aberration can be corrected satisfactorily.
  • the outer peripheral portion of the surface of the second lens L2 on the object side is located closer to the object than the central portion around the optical axis Ax.
  • the image pickup optical system 10 satisfies the above conditional expression (2), it is possible to secure the peripheral light amount while suppressing the increase in size of the image pickup optical system 10.
  • the combined refractive power of the second lens L2 and the third lens L3 is positive, the aberration generated in the first lens L1 having a negative refractive power is caused in the same front group LF. Can be corrected. As a result, it is possible to eliminate the need to provide a lens for correcting the aberration in the rear group LB and suppress an increase in the number of lenses in the rear group LB.
  • the refractive power of the first lens L1 can be set within an appropriate range, and the total length of the image pickup optical system 10 can be increased. Various aberrations generated in the first lens L1 can be suppressed while being suppressed.
  • the embodiment to which the present invention can be applied is not limited to the above-described embodiment and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
  • the number of lenses in the front group LF and the rear group LB is not limited to that of the above embodiment.
  • the front group LF may include at least one lens.
  • the rear group LB may include at least two lenses, one on the object side and one on the image side.
  • the protective member 30 is attached to the exterior component 310 of the mobile terminal 300, but the protective member 30 may be an optical element included in the image pickup optical system 10.
  • the protective member 30 may be provided in the lens barrel 41 of the image pickup apparatus 100.
  • the protective member 30 may have a curved plate shape instead of a flat plate shape. In this case, for example, by making the protective member 30 have a curved surface formed in a convex shape on the object side (see FIG. 9), Fresnel reflection with respect to obliquely incident light can be reduced, and the loss of peripheral light amount can be reduced. be able to.
  • f Focal length of the entire imaging optical system fB: Back focus
  • F F number 2Y: Diagonal length of the imaging surface of the solid-state imaging element
  • R Radius of curvature
  • D Axis top spacing
  • Nd Refractive index of the lens material with respect to the d line
  • ⁇ d Lens Abbe number of materials
  • the shape of the aspherical lens surface is the following "Equation 1" with the apex of the surface as the origin, the X axis in the optical axis direction, and the height in the direction perpendicular to the optical axis as h. It is represented by. however, Ai: i-order aspherical coefficient
  • R radius of curvature
  • K conical constant
  • Example 1 shows a cross-sectional view and an aberration diagram of the imaging optical system of the first embodiment.
  • FIG. 4A is a sectional view of the imaging optical system of Example 1
  • FIG. 4B is a longitudinal aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of Example 1
  • FIG. 4C is FIG. 4C of Example 1. It is a meridional coma aberration diagram.
  • the optical configuration is such that the protective member 30 is added to the image pickup optical system.
  • the aspherical coefficient of the lens surface of Example 1 is shown in Table 2 below. From this point onward (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 ⁇ 10-02) shall be expressed using E (for example, 2.5E-02).
  • Conditional expression (2): S / TTL 0.52
  • Example 2 shows a cross-sectional view and an aberration diagram of the imaging optical system of the second embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the image pickup optical system of Example 2
  • FIG. 5B is a longitudinal aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of Example 2
  • FIG. 5C is of Example 2. It is a meridional coma aberration diagram.
  • the aspherical coefficient of the lens surface of Example 2 is shown in Table 4 below.
  • Conditional expression (2): S / TTL 0.55
  • Example 3 shows a cross-sectional view and an aberration diagram of the image pickup optical system of Example 3.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the image pickup optical system of Example 3
  • FIG. 6B is a longitudinal aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of Example 3
  • FIG. 6C is of Example 3. It is a meridional coma aberration diagram.
  • the aspherical coefficient of the lens surface of Example 3 is shown in Table 6 below.
  • Conditional expression (2): S / TTL 0.55
  • Example 4 shows a cross-sectional view and an aberration diagram of the image pickup optical system of Example 4.
  • FIG. 7A is a sectional view of the imaging optical system of Example 4
  • FIG. 7B is a longitudinal aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of Example 4
  • FIG. 7C is FIG. 7C of Example 4. It is a meridional coma aberration diagram.
  • the aspherical coefficient of the lens surface of Example 4 is shown in Table 8 below.
  • Conditional expression (2): S / TTL 0.50
  • Example 5 shows a cross-sectional view and an aberration diagram of the image pickup optical system of Example 5.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the image pickup optical system of Example 5
  • FIG. 8B is a longitudinal aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of Example 5
  • FIG. 8C is of Example 5. It is a meridional coma aberration diagram.
  • the aspherical coefficient of the lens surface of Example 5 is shown in Table 10 below.
  • Conditional expression (2): S / TTL 0.59
  • Conditional expression (3): f1 / f -1.57
  • Combined focal length of 2nd lens and 3rd lens: f23 16.4
  • FIG. 9A to 9C show a cross-sectional view and an aberration diagram of the image pickup optical system of Example 6.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of the image pickup optical system of Example 6
  • FIG. 9B is a longitudinal aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of Example 6
  • FIG. 9C is of Example 6. It is a meridional coma aberration diagram.
  • the protective member is formed in a curved plate shape having a convex shape on the object side (a flat plate shape in the first to fifth embodiments).
  • the aspherical coefficient of the lens surface of Example 6 is shown in Table 12 below.
  • the present invention is useful for providing an imaging optical system and an imaging device that are wide-angle, compact, and easy to manufacture.
  • Imaging optical system 30 Protective member 50 Imaging element 100 Imaging device 300 Portable terminal Ax Optical axis AP Aperture aperture (aperture) F Parallel plate I Imaging surface LF Front group LB Rear group L1 1st lens L2 2nd lens L3 3rd lens L4 4th lens L5 5th lens L6 6th lens L7 7th lens

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Abstract

撮像光学系１０は、物体側から順に、前群ＬＦと、開口絞りＳと、後群ＬＢとを備える。前群ＬＦは、負の屈折力を有する第１レンズＬ１を含む。後群ＬＢは、最も物体側に配置され、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、最も像側に配置され、負の屈折力を有し、像側の面が光軸との交点以外の位置に極値を有する第７レンズＬ７とを含む。撮像光学系１０は、以下の条件式を満足する。　０．６＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜１．０　・・・（１）　ただし、　Ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径　Ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径

Description

撮像光学系及び撮像装置
　本発明は、撮像光学系及びこれを備える撮像装置に関する。
　近年、例えば車載カメラやアクションカメラなどの広角レンズを用いる製品等において、小型であると同時に、高画質化のための撮像素子の大型化に適した撮像光学系が求められてきている。
　この種の撮像光学系として、例えば特許文献１には、全画角が２００°以上で７枚のレンズ構成のものが記載されており、特許文献２には、全画角が１３０°以上で７枚のレンズ構成のものが記載されている。
　しかし、特許文献１に記載の撮像光学系では、第１レンズの物体側面のパワーが強いのでその主点が像側に寄ることになり、結果として全長が長くなって装置の大型化を招来してしまう。特に撮像素子が大きくなるとこの影響が顕著になる。
　また、特許文献２に記載の撮像光学系では、第１レンズの物体側面に変曲点（反り返り）があるために、特にガラスモールドレンズの適用を考えた場合に、第１レンズの製造が困難になるおそれがある。
中国特許公開第１０６１９９９２２号明細書 中国特許公開第１１０８５０５５７号明細書
　本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、広角かつ小型であって製造しやすい撮像光学系及びこれを備える撮像装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る撮像光学系は、
　物体側から順に、前群と、絞りと、後群と、を備え、
　前記前群は、負の屈折力を有する第１レンズを含み、
　前記後群は、
　最も物体側に配置され、正の屈折力を有するレンズと、
　最も像側に配置され、負の屈折力を有し、像側の面が光軸との交点以外の位置に極値を有するレンズと、を含み、
　以下の条件式を満足する。
　　　０．６＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜１．０　　・・・（１）
　ただし、
　Ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
　Ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
　また、本発明に係る撮像装置は、
　上記撮像光学系と、
　透光性を有し、前記前群よりも物体側に配置される保護部材と、
　を備える。
　本発明によれば、広角かつ小型であって製造しやすい撮像光学系及び撮像装置を提供することができる。
実施形態の撮像装置を備える携帯端末の断面図である。 実施形態の撮像装置の概略の制御構成を示すブロック図である。 実施形態の変形例の撮像装置を備える携帯端末の断面図である。 実施例１の撮像光学系の断面図である。 実施例１の撮像光学系の縦収差図である。 実施例１の撮像光学系のメリディオナルコマ収差図である。 実施例２の撮像光学系の断面図である。 実施例２の撮像光学系の縦収差図である。 実施例２の撮像光学系のメリディオナルコマ収差図である。 実施例３の撮像光学系の断面図である。 実施例３の撮像光学系の縦収差図である。 実施例３の撮像光学系のメリディオナルコマ収差図である。 実施例４の撮像光学系の断面図である。 実施例４の撮像光学系の縦収差図である。 実施例４の撮像光学系のメリディオナルコマ収差図である。 実施例５の撮像光学系の断面図である。 実施例５の撮像光学系の縦収差図である。 実施例５の撮像光学系のメリディオナルコマ収差図である。 実施例６の撮像光学系の断面図である。 実施例６の撮像光学系の縦収差図である。 実施例６の撮像光学系のメリディオナルコマ収差図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態である撮像装置１００を備える携帯端末３００の断面図である。
　この図に示すように、撮像装置１００は、撮像光学系１０を備える。
　撮像光学系１０は、撮像素子５０の撮像面（被投影面）Ｉに被写体像を結像させるための単焦点の光学系であり、鏡筒４１内に収容されている。
　撮像光学系１０は、物体側から順に、前群ＬＦ、開口絞りＡＰ、後群ＬＢ、撮像素子５０を備える。これらは、光軸Ａｘに沿って配置されている。
　撮像光学系１０のうち、前群ＬＦと後群ＬＢの構成の詳細については後述する。
　撮像光学系１０を収容する鏡筒４１は、物体側からの光を入射させる開口ＯＰを有する。
　開口ＯＰの物体側には、透光性を有する材料で構成された保護部材３０が配置されている。保護部材３０は、開口ＯＰを覆うように撮像光学系１０の物体側に配置され、例えば外部の異物等から撮像光学系１０を保護する。保護部材３０は、本実施形態では、光軸Ａｘと直交する平板状に形成され、携帯端末３００の外装部品３１０に取り付けられている。
　撮像素子５０は、当該撮像素子５０までの撮像光学系１０によって形成された被写体像を光電変換する固体撮像素子である。
　撮像素子５０は、例えばＣＭＯＳ型のイメージセンサーである。撮像素子５０は、光軸Ａｘに対して位置決めされた状態で固定されている。この撮像素子５０は、撮像面Ｉとしての光電変換部を有し、その周辺には、不図示の信号処理回路が形成されている。光電変換部には、画素つまり光電変換素子が二次元的に配置されている。なお、撮像素子５０は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他の撮像素子を組み込んだものであってもよい。
　なお、後群ＬＢと撮像素子５０との間には、平行平板Ｆを配置してもよい。平行平板Ｆは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子５０のシールガラス等を想定した平行平板である。平行平板Ｆは、別体のフィルター部材として配置することもできるが、撮像光学系１０を構成するいずれかのレンズ面にその機能を付与することもできる。例えば、赤外カットフィルターの場合、赤外カットコートを１枚又は複数枚のレンズの表面上に施してもよい。
　撮像装置１００を搭載した携帯端末３００は、例えばスマートフォンである。ただし、携帯端末３００はスマートフォンに限定されず、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレットパソコン、モバイルパソコン、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、アクションカメラ等であってもよい。
　図２は、撮像装置１００の概略の制御構成を示すブロック図である。
　この図に示すように、撮像装置１００は、当該撮像装置１００を動作させる処理部６０を備える。
　処理部６０は、素子駆動部６２と、入力部６３と、記憶部６４と、画像処理部６５と、表示部６６と、制御部６７とを備える。
　素子駆動部６２は、制御部６７から撮像素子５０を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けて撮像素子５０に付随する回路へ出力することによって、撮像素子５０を動作させる。
　入力部６３は、ユーザーの操作又は外部装置からのコマンドを受け付ける部分である。
　記憶部６４は、撮像装置１００の動作に必要な情報、取得された画像データ、画像処理に用いるレンズ補正データ等を保管する部分である。
　画像処理部６５は、撮像素子５０から出力された画像信号に対して画像処理を行う。画像処理部６５は、色補正、階調補正、ズーミング等の通常の画像処理の他に、記憶部６４から読み出されたレンズ補正データに基づいて画像信号に対して歪み補正処理を実行する。
　表示部６６は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。なお、表示部６６は、入力部６３の機能を兼用できる。
　制御部６７は、素子駆動部６２、入力部６３、記憶部６４、画像処理部６５、表示部６６等の動作を統括的に制御し、例えば取得した画像データに対して種々の画像処理を行う。
　以下、図１に戻り、撮像光学系１０についてより詳細に説明する。
　撮像光学系１０は、本実施形態では、物体側から順に、前群ＬＦ、開口絞りＡＰ、後群ＬＢを備える。
　このうち、前群ＬＦは、前側（物体側）のレンズ群であり、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３を含む。
　第１レンズＬ１は、負の屈折力を有する。これにより、撮像光学系１０を負先行のレトロフォーカス型のレンズ構成とし、撮像光学系１０の画角を広角（例えば１００°以上）にしつつそのレンズ径を抑えることができる。
　第２レンズＬ２は、物体側の面が凹面状に形成されている。ただし、第２レンズＬ２は、その物体側の面が、光軸Ａｘ周辺の中央部よりも外周部の方が物体側に位置していればよい。すなわち、例えば、中央部が凸面状に形成され、外周部がそれよりも物体側に位置する凹面状に形成されている場合等を含む。これにより、第２レンズＬ２における軸上光束のマージナル光線に対する物体側面の法線のなす角度を小さくすることができ、収差の発生を抑制できる。ひいては、良好な光学性能を確保できる。
　また、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３は、合成屈折力が正となっている。これにより、負の屈折力を有する第１レンズＬ１で発生する収差を、同じ前群ＬＦ内で補正できる。ひいては、この収差補正のためのレンズを後群ＬＢに設ける必要性を排除し、後群ＬＢのレンズ枚数の増加を抑制できる。
　後群ＬＢは、後側（像側）のレンズ群であり、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７を含む。
　第４レンズＬ４は、後群ＬＢのうち最も物体側のレンズであり、正の屈折力を有する。これにより、球面収差や軸上色収差を補正しやすくできる。
　第７レンズＬ７は、後群ＬＢのうち最も像側のレンズであり、負の屈折力を有する。
　また、第７レンズＬ７は、その像側の面が非球面形状であって、光軸Ａｘとの交点以外の位置に極値を有している。ここで、「極値」とは、有効半径内での当該第７レンズＬ７の断面形状の曲線において、非球面頂点の接平面が光軸Ａｘと垂直な平面となるような非球面上の点のことである。これにより、非点収差を良好に補正することができる。
　また、撮像光学系１０は、以下の条件式（１）を満足する。
　　　０．６＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜１．０　　・・・（１）
　ただし、Ｒ１は第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径であり、Ｒ２は第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径である。
　条件式（１）は第１レンズＬ１の面形状を規定する条件式である。（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）が条件式（１）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１の像側主点を物体側に位置させることができ、撮像光学系１０全長の短縮化（小型化）を図ることができる。また、（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）が条件式（１）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１のレンズ面から変曲点（反り返り）を無くすことができ、特にガラスモールドレンズの場合に第１レンズＬ１を製造しやすくできる。
　さらに、撮像光学系１０は、上記条件式（１）に加えて、以下の条件式（２）を満足するのが好ましい。
　　　０．５０＜Ｓ／ＴＴＬ＜０．６０　　　　　　　　　　・・・（２）
　ただし、ＴＴＬは第１レンズＬ１の物体側の最凸レンズ面から撮像素子５０までの距離であり、Ｓは開口絞りＡＰから撮像素子５０までの距離である（図４Ａ参照）。ここで、第１レンズＬ１の物体側の最凸レンズ面とは、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面のうち、最も物体側に突出した部分である。また、距離とは、光軸Ａｘに沿った長さである。
　Ｓ／ＴＴＬが条件式（２）の下限を下回ると、撮像光学系１０の大型化を招いてしまう。一方、Ｓ／ＴＴＬが条件式（２）の上限を上回ると、周辺光量が減ってしまう。したがって、Ｓ／ＴＴＬが条件式（２）を満足することで、撮像光学系１０の大型化を抑制しつつ、周辺光量を確保することができる。
　さらに、撮像光学系１０は、以下の条件式（３）を満足するのが好ましい。
　　　－１．７＜ｆ１／ｆ＜－１．２　　　　　　　　　　　・・・（３）
　ただし、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、ｆは撮像光学系１０全系の焦点距離である。
　条件式（３）は第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１を適切に設定し、撮像光学系１０全長の小型化と良好な収差補正を両立するための条件式である。
　ｆ１／ｆが条件式（３）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１の屈折力が弱くなりすぎず、撮像光学系１０全長の大型化を抑制する。一方、ｆ１／ｆが条件式（３）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１の屈折力が強くなりすぎず、第１レンズＬ１で発生する諸収差を抑制する。
　以上のように、本実施形態によれば、撮像光学系１０の前群ＬＦが、負の屈折力を有する第１レンズＬ１を含むので、撮像光学系１０を負先行のレトロフォーカス型のレンズ構成とし、撮像光学系１０の画角を広角にしつつ、そのレンズ径を抑えることができる。
　また、撮像光学系１０が上記条件式（１）を満足するので、第１レンズＬ１の像側主点を物体側に位置させて撮像光学系１０の小型化を図りつつ、第１レンズＬ１のレンズ面から変曲点（反り返り）を無くして第１レンズＬ１を製造しやすくできる。
　したがって、広角かつ小型であって製造しやすい撮像光学系１０を実現できる。
　さらに、後群ＬＢのうち最も物体側に配置された第４レンズＬ４が正の屈折力を有するので、球面収差や軸上色収差を補正しやすくできる。
　さらに、後群ＬＢのうち最も像側に配置された第７レンズＬ７が、負の屈折力を有し、像側の面が光軸との交点以外の位置に極値を有するので、非点収差を良好に補正することができる。
　また、本実施形態によれば、第２レンズＬ２の物体側の面は、光軸Ａｘ周辺の中央部よりも外周部の方が物体側に位置している。これにより、第２レンズＬ２における軸上光束のマージナル光線に対する物体側面の法線のなす角度を小さくすることができ、収差の発生を抑制できる。ひいては、良好な光学性能を確保できる。
　また、本実施形態によれば、撮像光学系１０が上記条件式（２）を満足するので、撮像光学系１０の大型化を抑制しつつ、周辺光量を確保することができる。
　また、本実施形態によれば、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３の合成屈折力が正であるので、負の屈折力を有する第１レンズＬ１で発生する収差を、同じ前群ＬＦ内で補正できる。ひいては、この収差補正のためのレンズを後群ＬＢに設ける必要性を排除し、後群ＬＢのレンズ枚数の増加を抑制できる。
　また、本実施形態によれば、撮像光学系１０が上記条件式（３）を満足するので、第１レンズＬ１の屈折力を適切な範囲内に設定でき、撮像光学系１０全長の大型化を抑制しつつ第１レンズＬ１で発生する諸収差を抑制できる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、前群ＬＦ及び後群ＬＢのレンズ枚数は、上記実施形態のものに限定されない。前群ＬＦは、少なくとも１つのレンズを含んでいればよい。後群ＬＢは、物体側のものと像側のものとの少なくとも２つのレンズを含んでいればよい。
　また、上記実施形態では、保護部材３０が携帯端末３００の外装部品３１０に取り付けられることとしたが、当該保護部材３０は、撮像光学系１０に含まれる光学素子としてもよい。あるいは、図３に示すように、保護部材３０は、撮像装置１００の鏡筒４１に設けられることとしてもよい。
　さらに、保護部材３０は、平板状でなく、湾曲板状としてもよい。この場合、例えば、保護部材３０を、物体側に凸状に形成された曲面を有するものとすることにより（図９参照）、斜入射の光に対するフレネル反射を低減でき、周辺光量のロスを減らすことができる。
　以下、本発明の撮像光学系の実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ　　：撮像光学系全系の焦点距離
ｆＢ　：バックフォーカス
Ｆ　　：Ｆナンバー
２Ｙ　：固体撮像素子の撮像面対角線長
Ｒ　　：曲率半径
Ｄ　　：軸上面間隔
Ｎｄ　：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ　：レンズ材料のアッベ数
　各実施例において、非球面のレンズ面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ　：曲率半径
Ｋ　：円錐定数
（実施例１）
　図４Ａ～図４Ｃに実施例１の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、図４Ａが実施例１の撮像光学系の断面図であり、図４Ｂが実施例１の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、図４Ｃが実施例１のメリディオナルコマ収差図である。
　なお、以下の実施例では、撮像光学系に保護部材３０を加えた光学構成としている。
　実施例１の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝3.10mm
Ｆ＝2.8
２Ｙ＝9.252mm
２ω（全画角）＝156°
　実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　実施例１のレンズ面の非球面係数を以下の表２に示す。なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０－０２）をＥ（たとえば２．５Ｅ－０２）を用いて表すものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
　実施例１の撮像光学系における条件式（１）～（３）等の各数値を以下に示す。
　　条件式（１）：（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＝0.96
　　条件式（２）：Ｓ／ＴＴＬ＝0.52
　　条件式（３）：ｆ１／ｆ＝-1.60
　　第２レンズと第３レンズの合成焦点距離：ｆ２３＝14.3
（実施例２）
　図５Ａ～図５Ｃに実施例２の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、図５Ａが実施例２の撮像光学系の断面図であり、図５Ｂが実施例２の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、図５Ｃが実施例２のメリディオナルコマ収差図である。
　実施例２の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝3.48mm
Ｆ＝2.8
２Ｙ＝9.252mm
２ω（全画角）＝156°
　実施例２のレンズ面のデータを以下の表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
　実施例２のレンズ面の非球面係数を以下の表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  
　実施例２の撮像光学系における条件式（１）～（３）等の各数値を以下に示す。
　　条件式（１）：（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＝0.84
　　条件式（２）：Ｓ／ＴＴＬ＝0.55
　　条件式（３）：ｆ１／ｆ＝-1.31
　　第２レンズと第３レンズの合成焦点距離：ｆ２３＝7.7
（実施例３）
　図６Ａ～図６Ｃに実施例３の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、図６Ａが実施例３の撮像光学系の断面図であり、図６Ｂが実施例３の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、図６Ｃが実施例３のメリディオナルコマ収差図である。
　実施例３の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝3.14mm
Ｆ＝2.8
２Ｙ＝9.252mm
２ω（全画角）＝156°
　実施例３のレンズ面のデータを以下の表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
  
　実施例３のレンズ面の非球面係数を以下の表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
  
　実施例３の撮像光学系における条件式（１）～（３）等の各数値を以下に示す。
　　条件式（１）：（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＝0.61
　　条件式（２）：Ｓ／ＴＴＬ＝0.55
　　条件式（３）：ｆ１／ｆ＝-1.54
　　第２レンズと第３レンズの合成焦点距離：ｆ２３＝14.4
（実施例４）
　図７Ａ～図７Ｃに実施例４の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、図７Ａが実施例４の撮像光学系の断面図であり、図７Ｂが実施例４の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、図７Ｃが実施例４のメリディオナルコマ収差図である。
　実施例４の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝3.08mm
Ｆ＝2.8
２Ｙ＝9.252mm
２ω（全画角）＝156°
　実施例４のレンズ面のデータを以下の表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
  
　実施例４のレンズ面の非球面係数を以下の表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
  
　実施例４の撮像光学系における条件式（１）～（３）等の各数値を以下に示す。
　　条件式（１）：（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＝0.97
　　条件式（２）：Ｓ／ＴＴＬ＝0.50
　　条件式（３）：ｆ１／ｆ＝-1.65
　　第２レンズと第３レンズの合成焦点距離：ｆ２３＝14.6
（実施例５）
　図８Ａ～図８Ｃに実施例５の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、図８Ａが実施例５の撮像光学系の断面図であり、図８Ｂが実施例５の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、図８Ｃが実施例５のメリディオナルコマ収差図である。
　実施例５の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝3.14mm
Ｆ＝2.8
２Ｙ＝9.252mm
２ω（全画角）＝156°
　実施例５のレンズ面のデータを以下の表９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
  
　実施例５のレンズ面の非球面係数を以下の表１０に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
  
　実施例５の撮像光学系における条件式（１）～（３）等の各数値を以下に示す。
　　条件式（１）：（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＝0.96
　　条件式（２）：Ｓ／ＴＴＬ＝0.59
　　条件式（３）：ｆ１／ｆ＝-1.57
　　第２レンズと第３レンズの合成焦点距離：ｆ２３＝16.4
（実施例６）
　図９Ａ～図９Ｃに実施例６の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、図９Ａが実施例６の撮像光学系の断面図であり、図９Ｂが実施例６の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、図９Ｃが実施例６のメリディオナルコマ収差図である。
　実施例６では、保護部材が物体側に凸状の曲板状に形成されている（実施例１～５では平板状）。
　実施例６の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝3.14mm
Ｆ＝2.8
２Ｙ＝9.252mm
２ω（全画角）＝156°
　実施例６のレンズ面のデータを以下の表１１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
  
　実施例６のレンズ面の非球面係数を以下の表１２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
  
　実施例６の撮像光学系における条件式（１）～（３）等の各数値を以下に示す。
　　条件式（１）：（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＝0.95
　　条件式（２）：Ｓ／ＴＴＬ＝0.52
　　条件式（３）：ｆ１／ｆ＝-1.62
　　第２レンズと第３レンズの合成焦点距離：ｆ２３＝14.3
産業上の利用の可能性
　以上のように、本発明は、広角かつ小型であって製造しやすい撮像光学系及び撮像装置を提供するのに有用である。
１０　　撮像光学系
３０　　保護部材
５０　　撮像素子
１００　撮像装置
３００　携帯端末
Ａｘ　　光軸
ＡＰ　　開口絞り（絞り）
Ｆ　　　平行平板
Ｉ　　　撮像面
ＬＦ　　前群
ＬＢ　　後群
Ｌ１　　第１レンズ
Ｌ２　　第２レンズ
Ｌ３　　第３レンズ
Ｌ４　　第４レンズ
Ｌ５　　第５レンズ
Ｌ６　　第６レンズ
Ｌ７　　第７レンズ

Claims (7)

  1. 　物体側から順に、前群と、絞りと、後群と、を備え、
    　前記前群は、負の屈折力を有する第１レンズを含み、
    　前記後群は、
    　最も物体側に配置され、正の屈折力を有するレンズと、
    　最も像側に配置され、負の屈折力を有し、像側の面が光軸との交点以外の位置に極値を有するレンズと、を含み、
    　以下の条件式を満足する撮像光学系。
    　　　０．６＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜１．０　　・・・（１）
    　ただし、
    　Ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
    　Ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
  2. 　前記前群は、前記第１レンズよりも像側に配置された第２レンズを含み、
    　前記第２レンズの物体側の面は、光軸周辺の中央部よりも外周部の方が物体側に位置している請求項１に記載の撮像光学系。
  3. 　前記後群よりも像側に配置された撮像素子を備え、
    　以下の条件式を満足する請求項１又は２に記載の撮像光学系。
    　　　０．５０＜Ｓ／ＴＴＬ＜０．６０　　　　　　　　　　・・・（２）
    　ただし、
    　ＴＴＬ：第１レンズの物体側の最凸レンズ面から撮像素子までの距離
    　Ｓ：絞りから撮像素子までの距離
  4. 　前記前群は、前記第１レンズよりも像側に配置された第２レンズ及び第３レンズを含み、
    　前記第２レンズ及び前記第３レンズは合成屈折力が正である請求項１～３のいずれか一項に記載の撮像光学系。
  5. 　以下の条件式を満足する請求項１～４のいずれか一項に記載の撮像光学系。
    　　　－１．７＜ｆ１／ｆ＜－１．２　　　　　　　　　　　・・・（３）
    　ただし、
    　ｆ１：第１レンズの焦点距離
    　ｆ：撮像光学系全系の焦点距離
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の撮像光学系と、
    　透光性を有し、前記前群よりも物体側に配置される保護部材と、
    　を備える撮像装置。
  7. 　前記保護部材は、物体側に凸状に形成された曲面を有する請求項６に記載の撮像装置。
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