レンズ光学系及び撮像装置
【課題】小型化を図ると共に十分な像面湾曲補正を行って高い光学性能を確保する。
【解決手段】固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足する。（１）ρ×Ｓａｇ＞０但し、ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率、ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径、ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率、ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率、Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）とする。
【解決手段】固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足する。（１）ρ×Ｓａｇ＞０但し、ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率、ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径、ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率、ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率、Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術はレンズ光学系及び撮像装置に関する。詳しくは、小型かつ高性能で撮像手段として固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ等に特に好適なレンズ光学系及び撮像装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年デジタルカメラ等の撮像装置の市場は非常に大きなものとなっており、ユーザーのデジタルカメラ等に対する要望も多岐にわたっている。高画質化、小型化、薄型化は言うまでもなく、さらに近年では撮影レンズの明るさ、さらには低ノイズ撮影やハイダイナミックレンジの実現に効果的となることから撮像素子の大型化へのニーズも非常に大きくなってきている。
【０００３】
一般に、撮像素子を大型化すると、その分レンズ光学系も同時に大型化してしまうことが知られている。特に、撮像手段として固体撮像素子を用いたデジタルカメラ用のレンズ光学系においては、撮像面への入射光線角度の許容レベルが小さく、可能な限り垂直に近い光線入射を実現するために光学系をテレセントリックに近付ける光学設計が必要であったため、結果として、光学系の十分な小型化を実現することが困難であった。
【０００４】
また、撮影画像や映像の中心から周辺部に至る全画面での高解像度化を実現するためには、撮像面に結像する光学像の像面湾曲を適切に補正する必要があるが、これを実現するためには像面湾曲補正を行うための補正レンズを光学系に追加する必要があった。従って、光学系の小型化に対して大きな制約になっていた。焦点深度が浅くなるＦナンバーの明るいレンズにおいては、特に、この制約が大きく、小型化が困難であった。
【０００５】
上記のような像面湾曲補正を行う撮像装置として、固体撮像素子の物体側に曲面を有する像面変換素子が配置されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０９０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載されたレンズ光学系については、像面変換素子によって像面湾曲補正が行うようにされているが、曲面形状についての具体的な設計が行われておらず、十分な像面湾曲補正が行われない可能性がある。
【０００８】
また、特許文献１に記載されたレンズ光学系については、固体撮像素子の物体側に像面変換素子が配置されているため、その分、光学全長が長くなり、小型化に支障を来たすと言う問題もある。
【０００９】
そこで、本技術レンズ光学系及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、小型化を図ると共に十分な像面湾曲補正を行って高い光学性能を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１に、レンズ光学系は、上記した課題を解決するために、固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足するものである。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【００１１】
従って、レンズ光学系にあっては、光学像の解像度が最良になる像面に撮像面を適合させることが可能になる。
【００１２】
第２に、上記したレンズ光学系においては、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）ρ＜０
【００１３】
条件式（２）を満足することにより、ペッツバール曲率がマイナス符号を持つ。
【００１４】
第３に、上記したレンズ光学系においては、前記固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状であることが望ましい。
【００１５】
固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状であることにより、レンズ光学系を構成する各レンズのレンズ面形状を回転対称の形状に形成することが可能になる。
【００１６】
第４に、上記したレンズ光学系においては、全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の前記撮像面への入射角度が以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）θｍａｘ＜４５°
但し、
θｍａｘ：最大画角主光線の撮像面への入射角度（垂直入射を０°とする）
とする。
【００１７】
全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の撮像面への入射角度が条件式（３）を満足することにより、固体撮像素子への入射光線角度が小さくなる。
【００１８】
第５に、上記したレンズ光学系においては、前記固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状であることが望ましい。
【００１９】
固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状であることにより、撮像面の形状が単純化される。
【００２０】
第６に、上記したレンズ光学系においては、前記固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）−５．０＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．０
但し、
Ｒｉｍｇ：固体撮像素子の撮像面の曲率半径
ｆｉｎｆ：無限遠合焦時における光学系の焦点距離
とする。
【００２１】
固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が条件式（４）を満足することにより、撮像面の湾曲の度合いが小さくなると共にレンズ光学系の焦点距離に対して固体撮像素子の撮像面の曲率が強くなる。
【００２２】
第７に、上記したレンズ光学系においては、前記レンズとして２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置することが望ましい。
【００２３】
レンズとして２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置することにより、レンズ光学系を構成するレンズの枚数が少ない状態で各種の収差補正が可能になる。
【００２４】
第８に、上記したレンズ光学系においては、最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズであることが望ましい。
【００２５】
最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズであることにより、最も像側に位置するレンズによる拡大倍率を大きくすることが可能になる。
【００２６】
第９に、上記したレンズ光学系においては、最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されていることが望ましい。
【００２７】
最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されていることにより、光学系の非点収差の補正を適切に行うことが可能になる。
【００２８】
撮像装置は、上記した課題を解決するために、レンズ光学系と前記レンズ光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子とを備え、前記レンズ光学系は、前記固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足するものである。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【００２９】
従って、撮像装置にあっては、光学像の解像度が最良になる像面に撮像面を適合させることが可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
本技術レンズ光学系及び撮像装置にあっては、小型化を図ることができると共に十分な像面湾曲補正を行って高い光学性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本技術レンズ光学系及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
【００３２】
［レンズ光学系の構成］
本技術レンズ光学系は、図１に示すように、固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズＲが配置され、固体撮像素子の撮像面ＩＭＧが、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量ｄが大きくなる非平面形状を有している。撮像面ＩＭＧの物体側にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【００３３】
尚、図１には、撮像面ＩＭＧが物体側に凹の非平面形状に形成された例を示しているが、逆に、図２に示すように、撮像面ＩＭＧが物体側に凸の非平面形状に形成されていてもよい。
【００３４】
また、撮像面ＩＭＧは光軸を軸とする回転対称の形状でなくてもよく、球面形状でなくてもよい。
【００３５】
レンズ光学系を上記のように構成することにより、レンズ光学系に像面湾曲収差が大きく発生している場合においても、光学像の解像度が最良になる像面に撮像面を適合させることが可能であるため、画像又は映像の中心から最周辺部（最外周部）に至る全画面の良好な解像度を確保することができる。
【００３６】
また、本技術レンズ光学系は、以下の条件式（１）を満足するようにされている。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【００３７】
条件式（１）は、レンズ光学系が有する像面湾曲収差の状態と、固体撮像素子の撮像面が有する非平面形状の最適条件を規定する式である。
【００３８】
条件式（１）が下限を超えて小さくなり過ぎる場合には、レンズ光学系の像面湾曲の方向と固体撮像素子の撮像面の形状の方向とが相反する方向に変化している状態になるため、致命的な画質の劣化を招いてしまう。
【００３９】
従って、レンズ光学系が条件式（１）を満足することにより、レンズ光学系の像面湾曲の方向と固体撮像素子の撮像面の形状の方向とが相反する方向に変化している状態にならないため、像面湾曲収差が良好に補正され、画質の向上を図ることができる。
【００４０】
また、本技術レンズ光学系にあっては、撮像面ＩＭＧを光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量ｄが大きくなる非平面形状に形成し、上記した条件式（１）を満足することにより、撮像面ＩＭＧへの入射光線の制約が低減され、レンズの枚数を削減することが可能になる。
【００４１】
従って、小型化を図ることができると共に高い光学性能を確保することができる。
【００４２】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）ρ＜０
但し、ρは上記した条件式（１）におけるペッツバール曲率である。
【００４３】
条件式（２）は、レンズ光学系が有する像面湾曲収差の状態を規定する式である。
【００４４】
一般に、レンズ光学系の小型化を実現するためには、レンズ光学系の射出瞳位置をマイナス符号に設計する方が有利であることが良く知られているが、条件式（２）の上限を超えて大きくなり過ぎる場合には、ペッツバール曲率がプラス符号を持つことを意味する。
【００４５】
ペッツバール曲率がプラス符号を持つと、光学像面が物体側に向かって凸の像面湾曲収差を持ってしまうため、レンズ光学系の射出瞳位置もプラス符号であることが必至となってしまい、結果として、レンズ光学系の小型化と高画質化を図ることが困難になる。
【００４６】
従って、レンズ光学系が条件式（２）を満足することにより、小型化と高画質化を図ることができる。
【００４７】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状であることが望ましい。
【００４８】
固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状にされることにより、レンズ光学系を構成する各レンズのレンズ面形状を回転対称の形状に形成することができるため、光学設計及びレンズの製造の観点において容易化を図ることができる。
【００４９】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の撮像面への入射角度が以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）θｍａｘ＜４５°
但し、
θｍａｘ：最大画角主光線の撮像面への入射角度（垂直入射を０°とする）
とする。
【００５０】
条件式（３）は、最大画角主光線の撮像面への入射角度を規定する式である。
【００５１】
条件式（３）を超えて大きくなり過ぎると、固体撮像素子への入射光線角度が斜め方向へ傾き過ぎるため、特に、画面周辺部の周辺光量比が著しく低下してしまう。また、固体撮像素子上に配置されているオンチップレンズの機能が十分に機能しなくなる上、各画素間で隣りあったダイオード素子に入射光が迷光として入り込んでしまうため、特に、カラー画像の出力が可能な撮像素子においては混色が発生して画質の劣化を来たしてしまう。
【００５２】
尚、レンズ光学系の実施形態としては、以下の条件式（３）′を満足するように構成することが好ましい。
（３）′５°＜θｍａｘ＜３５°
【００５３】
レンズ光学系が条件式（３）′を満足することにより、上記した長所をさらに引き出すことが可能になる。
【００５４】
また、レンズ光学系の実施形態としては、以下の条件式（３）′′を満足するように構成することがより好ましい。
（３）′′７．５°＜θｍａｘ＜２５°
【００５５】
レンズ光学系が条件式（３）′′を満足することにより、上記した長所を最大限に引き出すことが可能になる。
【００５６】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状であることが望ましい。
【００５７】
固体撮像素子の撮像面の全体を同一曲率の球面形状に形成することにより、撮像面が非平面形状の固体撮像素子を製造及び量産管理するときにおいて撮像面の形状の測定及び管理を容易に行うことができる。
【００５８】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）−５．０＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．０
但し、
Ｒｉｍｇ：固体撮像素子の撮像面の曲率半径
ｆｉｎｆ：無限遠合焦時における光学系の焦点距離
とする。
【００５９】
条件式（４）は、固体撮像素子の撮像面の曲率半径とレンズ光学系の全系の焦点距離との比を規定する式である。
【００６０】
条件式（４）の上限を超えて大きくなり過ぎると、レンズ光学系の焦点距離に対して固体撮像素子の撮像面の曲率が強くなり過ぎるため、像面湾曲収差に対して必要以上に撮像面を湾曲させてしまう設計となり、特に、光軸方向に関するレンズ鏡筒の厚みが大型化してしまう。
【００６１】
一方、条件式（４）の下限を超えて小さくなり過ぎると、レンズ光学系の焦点距離に対して固体撮像素子の撮像面の曲率が緩くなり過ぎるため、像面湾曲収差をレンズ光学系側で補正する必要が発生してしまう。
【００６２】
尚、レンズ光学系の実施形態としては、以下の条件式（４）′を満足するように構成することが好ましい。
（４）′−４．７５＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．５
【００６３】
レンズ光学系が条件式（４）′を満足することにより、上記した長所を最大限に引き出すことが可能になる。
【００６４】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置することが望ましい。
【００６５】
２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置することにより、レンズ光学系を構成するレンズの枚数を必要最小限の数とした上で各種の収差補正を適切に行うことが可能であり、高い解像性を確保することが可能になる。
【００６６】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズであることが望ましい。
【００６７】
最も像側に位置するレンズを像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズにすることにより、最も像側に位置するレンズによる拡大倍率を大きくすることができるため、光学系全体の小型化を図ることができると共に最も像側に位置するレンズ面による非点収差の発生を抑制することができる。
【００６８】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されていることが望ましい。
【００６９】
最も像側に位置するレンズ面に非球面を形成することにより、光学系の非点収差の補正を適切に行うことが可能になり画質の向上を図ることができる。
【００７０】
尚、レンズ光学系は、光学系の全系又は一部を光軸方向へ移動させることによりフォーカシングを行い、また、光軸と垂直方向にシフトさせることにより手ぶれ補正を行うことも可能である。
【００７１】
また、上記した実施の形態において示した固体撮像素子の撮像面の非平面形状は、レンズ光学系のフォーカシングやズーミングに応じて変調させるのも効果的であるため、そのような形態についても本技術の技術的範囲に含まれる。
【００７２】
［レンズ光学系の数値実施例］
以下に、本技術レンズ光学系の具体的な実施の形態及び実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
【００７３】
尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。
【００７４】
「ｓｉ」は物体側から像側へ数えた第ｉ番目の面の面番号、「ｒｉ」は第ｉ番目の面の近軸曲率半径、「ｄｉ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間の軸上面間隔（レンズの中心の厚み又は空気間隔）、「ｎｉ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｉ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線におけるアッベ数を示す。
【００７５】
「ｓｉ」に関しそれぞれ「ＡＳＰ」は当該面が非球面であり「ＳＴＯ」は当該面が開口絞りであり「ＩＭＧ」は当該面が固体撮像素子の撮像面であることを示し、「ｒｉ」に関し「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は当該面が平面であることを示す。
【００７６】
「ｆ」は焦点距離、「Ｆｎｏ」はＦナンバー、「ω」は半画角を示す。
【００７７】
「κ」は円錐定数（コーニック定数）、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を示す。
【００７８】
尚、以下の非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｎ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０のマイナスｎ乗」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×（１０のマイナス五乗）」を表している。
【００７９】
各実施の形態において用いられたレンズ光学系には、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離（サグ量）、「ｙ」を光軸方向に垂直な方向における高さ（像高）、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「κ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」、・・・をそれぞれ４次、６次、８次、１０次、・・・の非球面係数とすると、以下の数式１によって定義される。
【００８０】
【数１】
【００８１】
＜第１の実施の形態＞
図３は、本技術の第１の実施の形態におけるレンズ光学系１のレンズ構成を示している。
【００８２】
レンズ光学系１は、物体側から像側へ順に配置された第１正レンズＧ１と第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４を有している。
【００８３】
第１正レンズＧ１は物体側に凸のメニスカス形状に形成され、第１負レンズＧ２は物体側に凸のメニスカス形状に形成され、第１正レンズＧ１と第１負レンズＧ２によって接合レンズが構成されている。
【００８４】
第２負レンズＧ３は物体側に凹のメニスカス形状に形成されている。
【００８５】
第２正レンズＧ４は物体側に凹のメニスカス形状に形成されている。
【００８６】
第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【００８７】
撮像面ＩＭＧの物体側における近傍にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【００８８】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【００８９】
表１に、第１の実施の形態におけるレンズ光学系１に具体的な数値を適用した数値実施例１のレンズデータを示す。
【００９０】
【表１】
【００９１】
数値実施例１における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表２に示す。
【００９２】
【表２】
【００９３】
レンズ光学系１において、第１正レンズＧ１の物体側の面（第１面）と、第２負レンズＧ３の両面（第５面、第６面）と、第２正レンズＧ４の両面（第７面、第８面）とは非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表３に示す。
【００９４】
【表３】
【００９５】
図４は数値実施例１の無限遠合焦状態における諸収差図である。図４には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル像面における値を示し破線でメリディオナル像面における値を示す。
【００９６】
各収差図から、数値実施例１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００９７】
＜第２の実施の形態＞
図５は、本技術の第２の実施の形態におけるレンズ光学系２のレンズ構成を示している。
【００９８】
レンズ光学系２は、物体側から像側へ順に配置された第１正レンズＧ１と第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４を有している。
【００９９】
第１正レンズＧ１は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１００】
第１負レンズＧ２は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１０１】
第２負レンズＧ３は両凹形状に形成され、第２正レンズＧ４は両凸形状に形成され、第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４によって接合レンズが構成されている。
【０１０２】
第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【０１０３】
撮像面ＩＭＧの物体側における近傍にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１０４】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【０１０５】
表４に、第２の実施の形態におけるレンズ光学系２に具体的な数値を適用した数値実施例２のレンズデータを示す。
【０１０６】
【表４】
【０１０７】
数値実施例２における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表５に示す。
【０１０８】
【表５】
【０１０９】
レンズ光学系２において、第１正レンズＧ１の両面（第１面、第２面）と、第１負レンズＧ２の両面（第３面、第４面）と、第２正レンズＧ４の像側の面（第８面）とは非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表６に示す。
【０１１０】
【表６】
【０１１１】
図６は数値実施例２の無限遠合焦状態における諸収差図である。図６には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル像面における値を示し破線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１１２】
各収差図から、数値実施例２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１１３】
＜第３の実施の形態＞
図７は、本技術の第３の実施の形態におけるレンズ光学系３のレンズ構成を示している。
【０１１４】
レンズ光学系３は、物体側から像側へ順に配置された第１正レンズＧ１と第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４を有している。
【０１１５】
第１正レンズＧ１は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１１６】
第１負レンズＧ２は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１１７】
第２負レンズＧ３は両凹形状に形成され、第２正レンズＧ４は両凸形状に形成され、第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４によって接合レンズが構成されている。
【０１１８】
第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【０１１９】
撮像面ＩＭＧの物体側における近傍にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１２０】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【０１２１】
表７に、第３の実施の形態におけるレンズ光学系３に具体的な数値を適用した数値実施例３のレンズデータを示す。
【０１２２】
【表７】
【０１２３】
数値実施例３における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表８に示す。
【０１２４】
【表８】
【０１２５】
レンズ光学系３において、第１正レンズＧ１の両面（第１面、第２面）と、第１負レンズＧ２の両面（第３面、第４面）と、第２正レンズＧ４の像側の面（第８面）とは非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表９に示す。
【０１２６】
【表９】
【０１２７】
図８は数値実施例３の無限遠合焦状態における諸収差図である。図８には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル像面における値を示し破線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１２８】
各収差図から、数値実施例３は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１２９】
＜第４の実施の形態＞
図９は、本技術の第４の実施の形態におけるレンズ光学系４のレンズ構成を示している。
【０１３０】
レンズ光学系４は、物体側から像側へ順に配置された第１負レンズＧ１と第１正レンズＧ２と第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４を有している。
【０１３１】
第１負レンズＧ１は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１３２】
第１正レンズＧ２は両凸形状に形成されている。
【０１３３】
第２負レンズＧ３は両凹形状に形成されている。
【０１３４】
第２正レンズＧ４は両凸形状に形成されている。
【０１３５】
第１正レンズＧ２と第２負レンズＧ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【０１３６】
撮像面ＩＭＧの物体側における近傍にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１３７】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【０１３８】
表１０に、第４の実施の形態におけるレンズ光学系４に具体的な数値を適用した数値実施例４のレンズデータを示す。
【０１３９】
【表１０】
【０１４０】
数値実施例４における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表１１に示す。
【０１４１】
【表１１】
【０１４２】
レンズ光学系４において、第１負レンズＧ１の両面（第１面、第２面）と、第１正レンズＧ２の両面（第３面、第４面）と、第２正レンズＧ４の像側の面（第９面）は非球面に形成されている。数値実施例４における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１２に示す。
【０１４３】
【表１２】
【０１４４】
図１０は数値実施例４の無限遠合焦状態における諸収差図である。図１０には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル像面における値を示し破線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１４５】
各収差図から、数値実施例４は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１４６】
＜第５の実施の形態＞
図１１は、本技術の第５の実施の形態におけるレンズ光学系５のレンズ構成を示している。
【０１４７】
レンズ光学系５は、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４が物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１４８】
レンズ光学系５はズーム倍率が２．３倍にされている。
【０１４９】
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸のメニスカス形状の負レンズＧ１と両凸形状の正レンズＧ２とが物体側から像側へ順に配置されて成り、負レンズＧ１と正レンズＧ２によって接合レンズが構成されている。
【０１５０】
第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズＧ３と両凸形状の正レンズＧ４とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１５１】
第３レンズ群ＧＲ３は像側に凸のメニスカス形状の正レンズＧ５によって構成されている。
【０１５２】
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に凹のメニスカス形状の正レンズＧ６と両凹形状の負レンズＧ７と物体側に凹のメニスカス形状の負レンズＧ８とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１５３】
第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【０１５４】
第４レンズ群ＧＲ４と撮像面ＩＭＧの間にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１５５】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【０１５６】
表１３に、第５の実施の形態におけるレンズ光学系５に具体的な数値を適用した数値実施例５のレンズデータを示す。
【０１５７】
【表１３】
【０１５８】
レンズ光学系５において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔ｄ３、開口絞りＳＴＯと第３レンズ群ＧＲ３の間の面間隔ｄ８、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔ｄ１０及び第４レンズ群ＧＲ４とカバーガラスＣＧの間の面間隔ｄ１６が変化する。数値実施例５における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωとともに表１４に示す。
【０１５９】
【表１４】
【０１６０】
レンズ光学系５において、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＧ３の両面（第４面、第５面）と、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ５の両面（第９面、第１０面）と、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズＧ８の両面（第１５面、第１６面）とは非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１５に示す。
【０１６１】
【表１５】
【０１６２】
図１２及び図１３は数値実施例５の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１２は広角端状態、図１３は望遠端状態における諸収差図を示す。
【０１６３】
図１２及び図１３には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル撮像面における値を示し破線でメリディオナル撮像面における値を示す。
【０１６４】
各収差図から、数値実施例５は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１６５】
［レンズ光学系の条件式の各値］
以下に、本技術レンズ光学系の条件式の各値について説明する。
【０１６６】
表１６にレンズ光学系１乃至レンズ光学系４における条件式（１）乃至条件式（４）の各値を示す。
【０１６７】
【表１６】
【０１６８】
また、表１７にレンズ光学系５における条件式（１）乃至条件式（４）の各値を示す。
【０１６９】
【表１７】
【０１７０】
表１６及び表１７から明らかなように、レンズ光学系１乃至レンズ光学系５は条件式（１）乃至条件式（４）を満足するようにされている。
【０１７１】
［撮像装置の構成］
本技術撮像装置は、レンズ光学系において、図１に示すように、固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズＲが配置され、固体撮像素子の撮像面ＩＭＧが、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量ｄが大きくなる非平面形状を有している。撮像面ＩＭＧの物体側にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１７２】
尚、図１には、撮像面ＩＭＧが物体側に凹の非平面形状に形成された例を示しているが、逆に、図２に示すように、撮像面ＩＭＧが物体側に凸の非平面形状に形成されていてもよい。
【０１７３】
また、撮像面ＩＭＧは光軸を軸とする回転対称の形状でなくてもよく、球面形状でなくてもよい。
【０１７４】
レンズ光学系を上記のように構成することにより、レンズ光学系に像面湾曲収差が大きく発生している場合においても、光学像の解像度が最良になる像面に撮像面を適合させることが可能であるため、画像又は映像の中心から最周辺部（最外周部）に至る全画面の良好な解像度を確保することができる。
【０１７５】
また、本技術撮像装置は、レンズ光学系が、以下の条件式（１）を満足するようにされている。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【０１７６】
条件式（１）は、レンズ光学系が有する像面湾曲収差の状態と、固体撮像素子の撮像面が有する非平面形状の最適条件を規定する式である。
【０１７７】
条件式（１）が下限を超えて小さくなり過ぎる場合には、レンズ光学系の像面湾曲の方向と固体撮像素子の撮像面の形状の方向とが相反する方向に変化している状態になるため、致命的な画質の劣化を招いてしまう。
【０１７８】
従って、レンズ光学系が条件式（１）を満足することにより、レンズ光学系の像面湾曲の方向と固体撮像素子の撮像面の形状の方向とが相反する方向に変化している状態にならないため、像面湾曲収差が良好に補正され、画質の向上を図ることができる。
【０１７９】
また、本技術撮像装置にあっては、レンズ光学系において、撮像面ＩＭＧを光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量ｄが大きくなる非平面形状に形成し、上記した条件式（１）を満足することにより、撮像面ＩＭＧへの入射光線の制約が低減され、レンズの枚数を削減することが可能になる。
【０１８０】
従って、小型化を図ることができると共に高い光学性能を確保することができる。
【０１８１】
［撮像装置の一実施形態］
図１４に、本技術撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
【０１８２】
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０とを有している。また、撮像装置１００は、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。
【０１８３】
カメラブロック１０は、レンズ光学系１１（本技術が適用されるレンズ光学系１乃至レンズ光学系５）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等とによって構成されている。
【０１８４】
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
【０１８５】
画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
【０１８６】
ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。
【０１８７】
Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データの読出を行う。
【０１８８】
ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
【０１８９】
入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。
【０１９０】
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ光学系１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
【０１９１】
メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
【０１９２】
以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
【０１９３】
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてレンズ光学系１１の所定のレンズが移動される。
【０１９４】
入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。
【０１９５】
フォーカシングは、例えば、入力部７０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がレンズ光学系１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。
【０１９６】
メモリーカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。
【０１９７】
尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。
【０１９８】
［その他］
本技術撮像装置及び本技術レンズ光学系においては、実質的にレンズパワーを有さないレンズが加えて配置されていてもよく、このようなレンズを含むレンズ群が加えて配置されていてもよい。この場合には、本技術撮像装置及び本技術レンズ光学系が、加えて配置されたレンズ群を含めて実質的にその加えた数のレンズ群によって構成されていてもよい。
【０１９９】
［本技術］
本技術は、以下の構成にすることもできる。
【０２００】
＜１＞固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足するレンズ光学系。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【０２０１】
＜２＞以下の条件式（２）を満足する前記＜１＞に記載のレンズ光学系。
（２）ρ＜０
【０２０２】
＜３＞前記固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状である前記＜１＞又は前記＜２＞に記載のレンズ光学系。
【０２０３】
＜４＞全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の前記撮像面への入射角度が以下の条件式（３）を満足する前記＜１＞から前記＜３＞の何れかに記載のレンズ光学系。
（３）θｍａｘ＜４５°
但し、
θｍａｘ：最大画角主光線の撮像面への入射角度（垂直入射を０°とする）
とする。
【０２０４】
＜５＞前記固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状である前記＜３＞又は前記＜４＞に記載のレンズ光学系。
【０２０５】
＜６＞前記固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が以下の条件式（４）を満足する前記＜１＞から前記＜５＞の何れかに記載のレンズ光学系。
（４）−５．０＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．０
但し、
Ｒｉｍｇ：固体撮像素子の撮像面の曲率半径
ｆｉｎｆ：無限遠合焦時における光学系の焦点距離
とする。
【０２０６】
＜７＞前記レンズとして２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置した前記＜１＞から前記＜６＞の何れかに記載のレンズ光学系。
【０２０７】
＜８＞最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズである前記＜１＞から前記＜７＞の何れかに記載のレンズ光学系。
【０２０８】
＜９＞最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されている前記＜１＞から前記＜８＞の何れかに記載のレンズ光学系。
【０２０９】
＜１０＞レンズ光学系と前記レンズ光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子とを備え、前記レンズ光学系は、前記固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足する撮像装置。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【０２１０】
＜１１＞実質的にレンズパワーを有さないレンズがさらに配置されている前記＜１＞から前記＜９＞の何れかに記載のレンズ光学系又は前記＜１０＞に記載の撮像装置。
【０２１１】
上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
【図１】図２乃至図１４と共に本技術レンズ光学系及び撮像装置を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は、構成と光路を示す概念図である。
【図２】撮像面の形状が異なる例を示す概念図である。
【図３】レンズ光学系の第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図５】レンズ光学系の第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図７】レンズ光学系の第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図９】レンズ光学系の第４の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１０】第４の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１１】レンズ光学系の第５の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１２】図１３と共に第５の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１３】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１４】撮像装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２１３】
１…レンズ光学系、２…レンズ光学系、３…レンズ光学系、４…レンズ光学系、５…レンズ光学系、ＩＭＧ…撮像面、１００…撮像装置、１１…レンズ光学系、１２…撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本技術はレンズ光学系及び撮像装置に関する。詳しくは、小型かつ高性能で撮像手段として固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ等に特に好適なレンズ光学系及び撮像装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年デジタルカメラ等の撮像装置の市場は非常に大きなものとなっており、ユーザーのデジタルカメラ等に対する要望も多岐にわたっている。高画質化、小型化、薄型化は言うまでもなく、さらに近年では撮影レンズの明るさ、さらには低ノイズ撮影やハイダイナミックレンジの実現に効果的となることから撮像素子の大型化へのニーズも非常に大きくなってきている。
【０００３】
一般に、撮像素子を大型化すると、その分レンズ光学系も同時に大型化してしまうことが知られている。特に、撮像手段として固体撮像素子を用いたデジタルカメラ用のレンズ光学系においては、撮像面への入射光線角度の許容レベルが小さく、可能な限り垂直に近い光線入射を実現するために光学系をテレセントリックに近付ける光学設計が必要であったため、結果として、光学系の十分な小型化を実現することが困難であった。
【０００４】
また、撮影画像や映像の中心から周辺部に至る全画面での高解像度化を実現するためには、撮像面に結像する光学像の像面湾曲を適切に補正する必要があるが、これを実現するためには像面湾曲補正を行うための補正レンズを光学系に追加する必要があった。従って、光学系の小型化に対して大きな制約になっていた。焦点深度が浅くなるＦナンバーの明るいレンズにおいては、特に、この制約が大きく、小型化が困難であった。
【０００５】
上記のような像面湾曲補正を行う撮像装置として、固体撮像素子の物体側に曲面を有する像面変換素子が配置されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０９０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載されたレンズ光学系については、像面変換素子によって像面湾曲補正が行うようにされているが、曲面形状についての具体的な設計が行われておらず、十分な像面湾曲補正が行われない可能性がある。
【０００８】
また、特許文献１に記載されたレンズ光学系については、固体撮像素子の物体側に像面変換素子が配置されているため、その分、光学全長が長くなり、小型化に支障を来たすと言う問題もある。
【０００９】
そこで、本技術レンズ光学系及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、小型化を図ると共に十分な像面湾曲補正を行って高い光学性能を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１に、レンズ光学系は、上記した課題を解決するために、固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足するものである。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【００１１】
従って、レンズ光学系にあっては、光学像の解像度が最良になる像面に撮像面を適合させることが可能になる。
【００１２】
第２に、上記したレンズ光学系においては、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）ρ＜０
【００１３】
条件式（２）を満足することにより、ペッツバール曲率がマイナス符号を持つ。
【００１４】
第３に、上記したレンズ光学系においては、前記固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状であることが望ましい。
【００１５】
固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状であることにより、レンズ光学系を構成する各レンズのレンズ面形状を回転対称の形状に形成することが可能になる。
【００１６】
第４に、上記したレンズ光学系においては、全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の前記撮像面への入射角度が以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）θｍａｘ＜４５°
但し、
θｍａｘ：最大画角主光線の撮像面への入射角度（垂直入射を０°とする）
とする。
【００１７】
全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の撮像面への入射角度が条件式（３）を満足することにより、固体撮像素子への入射光線角度が小さくなる。
【００１８】
第５に、上記したレンズ光学系においては、前記固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状であることが望ましい。
【００１９】
固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状であることにより、撮像面の形状が単純化される。
【００２０】
第６に、上記したレンズ光学系においては、前記固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）−５．０＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．０
但し、
Ｒｉｍｇ：固体撮像素子の撮像面の曲率半径
ｆｉｎｆ：無限遠合焦時における光学系の焦点距離
とする。
【００２１】
固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が条件式（４）を満足することにより、撮像面の湾曲の度合いが小さくなると共にレンズ光学系の焦点距離に対して固体撮像素子の撮像面の曲率が強くなる。
【００２２】
第７に、上記したレンズ光学系においては、前記レンズとして２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置することが望ましい。
【００２３】
レンズとして２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置することにより、レンズ光学系を構成するレンズの枚数が少ない状態で各種の収差補正が可能になる。
【００２４】
第８に、上記したレンズ光学系においては、最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズであることが望ましい。
【００２５】
最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズであることにより、最も像側に位置するレンズによる拡大倍率を大きくすることが可能になる。
【００２６】
第９に、上記したレンズ光学系においては、最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されていることが望ましい。
【００２７】
最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されていることにより、光学系の非点収差の補正を適切に行うことが可能になる。
【００２８】
撮像装置は、上記した課題を解決するために、レンズ光学系と前記レンズ光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子とを備え、前記レンズ光学系は、前記固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足するものである。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【００２９】
従って、撮像装置にあっては、光学像の解像度が最良になる像面に撮像面を適合させることが可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
本技術レンズ光学系及び撮像装置にあっては、小型化を図ることができると共に十分な像面湾曲補正を行って高い光学性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本技術レンズ光学系及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
【００３２】
［レンズ光学系の構成］
本技術レンズ光学系は、図１に示すように、固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズＲが配置され、固体撮像素子の撮像面ＩＭＧが、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量ｄが大きくなる非平面形状を有している。撮像面ＩＭＧの物体側にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【００３３】
尚、図１には、撮像面ＩＭＧが物体側に凹の非平面形状に形成された例を示しているが、逆に、図２に示すように、撮像面ＩＭＧが物体側に凸の非平面形状に形成されていてもよい。
【００３４】
また、撮像面ＩＭＧは光軸を軸とする回転対称の形状でなくてもよく、球面形状でなくてもよい。
【００３５】
レンズ光学系を上記のように構成することにより、レンズ光学系に像面湾曲収差が大きく発生している場合においても、光学像の解像度が最良になる像面に撮像面を適合させることが可能であるため、画像又は映像の中心から最周辺部（最外周部）に至る全画面の良好な解像度を確保することができる。
【００３６】
また、本技術レンズ光学系は、以下の条件式（１）を満足するようにされている。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【００３７】
条件式（１）は、レンズ光学系が有する像面湾曲収差の状態と、固体撮像素子の撮像面が有する非平面形状の最適条件を規定する式である。
【００３８】
条件式（１）が下限を超えて小さくなり過ぎる場合には、レンズ光学系の像面湾曲の方向と固体撮像素子の撮像面の形状の方向とが相反する方向に変化している状態になるため、致命的な画質の劣化を招いてしまう。
【００３９】
従って、レンズ光学系が条件式（１）を満足することにより、レンズ光学系の像面湾曲の方向と固体撮像素子の撮像面の形状の方向とが相反する方向に変化している状態にならないため、像面湾曲収差が良好に補正され、画質の向上を図ることができる。
【００４０】
また、本技術レンズ光学系にあっては、撮像面ＩＭＧを光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量ｄが大きくなる非平面形状に形成し、上記した条件式（１）を満足することにより、撮像面ＩＭＧへの入射光線の制約が低減され、レンズの枚数を削減することが可能になる。
【００４１】
従って、小型化を図ることができると共に高い光学性能を確保することができる。
【００４２】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）ρ＜０
但し、ρは上記した条件式（１）におけるペッツバール曲率である。
【００４３】
条件式（２）は、レンズ光学系が有する像面湾曲収差の状態を規定する式である。
【００４４】
一般に、レンズ光学系の小型化を実現するためには、レンズ光学系の射出瞳位置をマイナス符号に設計する方が有利であることが良く知られているが、条件式（２）の上限を超えて大きくなり過ぎる場合には、ペッツバール曲率がプラス符号を持つことを意味する。
【００４５】
ペッツバール曲率がプラス符号を持つと、光学像面が物体側に向かって凸の像面湾曲収差を持ってしまうため、レンズ光学系の射出瞳位置もプラス符号であることが必至となってしまい、結果として、レンズ光学系の小型化と高画質化を図ることが困難になる。
【００４６】
従って、レンズ光学系が条件式（２）を満足することにより、小型化と高画質化を図ることができる。
【００４７】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状であることが望ましい。
【００４８】
固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状にされることにより、レンズ光学系を構成する各レンズのレンズ面形状を回転対称の形状に形成することができるため、光学設計及びレンズの製造の観点において容易化を図ることができる。
【００４９】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の撮像面への入射角度が以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）θｍａｘ＜４５°
但し、
θｍａｘ：最大画角主光線の撮像面への入射角度（垂直入射を０°とする）
とする。
【００５０】
条件式（３）は、最大画角主光線の撮像面への入射角度を規定する式である。
【００５１】
条件式（３）を超えて大きくなり過ぎると、固体撮像素子への入射光線角度が斜め方向へ傾き過ぎるため、特に、画面周辺部の周辺光量比が著しく低下してしまう。また、固体撮像素子上に配置されているオンチップレンズの機能が十分に機能しなくなる上、各画素間で隣りあったダイオード素子に入射光が迷光として入り込んでしまうため、特に、カラー画像の出力が可能な撮像素子においては混色が発生して画質の劣化を来たしてしまう。
【００５２】
尚、レンズ光学系の実施形態としては、以下の条件式（３）′を満足するように構成することが好ましい。
（３）′５°＜θｍａｘ＜３５°
【００５３】
レンズ光学系が条件式（３）′を満足することにより、上記した長所をさらに引き出すことが可能になる。
【００５４】
また、レンズ光学系の実施形態としては、以下の条件式（３）′′を満足するように構成することがより好ましい。
（３）′′７．５°＜θｍａｘ＜２５°
【００５５】
レンズ光学系が条件式（３）′′を満足することにより、上記した長所を最大限に引き出すことが可能になる。
【００５６】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状であることが望ましい。
【００５７】
固体撮像素子の撮像面の全体を同一曲率の球面形状に形成することにより、撮像面が非平面形状の固体撮像素子を製造及び量産管理するときにおいて撮像面の形状の測定及び管理を容易に行うことができる。
【００５８】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）−５．０＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．０
但し、
Ｒｉｍｇ：固体撮像素子の撮像面の曲率半径
ｆｉｎｆ：無限遠合焦時における光学系の焦点距離
とする。
【００５９】
条件式（４）は、固体撮像素子の撮像面の曲率半径とレンズ光学系の全系の焦点距離との比を規定する式である。
【００６０】
条件式（４）の上限を超えて大きくなり過ぎると、レンズ光学系の焦点距離に対して固体撮像素子の撮像面の曲率が強くなり過ぎるため、像面湾曲収差に対して必要以上に撮像面を湾曲させてしまう設計となり、特に、光軸方向に関するレンズ鏡筒の厚みが大型化してしまう。
【００６１】
一方、条件式（４）の下限を超えて小さくなり過ぎると、レンズ光学系の焦点距離に対して固体撮像素子の撮像面の曲率が緩くなり過ぎるため、像面湾曲収差をレンズ光学系側で補正する必要が発生してしまう。
【００６２】
尚、レンズ光学系の実施形態としては、以下の条件式（４）′を満足するように構成することが好ましい。
（４）′−４．７５＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．５
【００６３】
レンズ光学系が条件式（４）′を満足することにより、上記した長所を最大限に引き出すことが可能になる。
【００６４】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置することが望ましい。
【００６５】
２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置することにより、レンズ光学系を構成するレンズの枚数を必要最小限の数とした上で各種の収差補正を適切に行うことが可能であり、高い解像性を確保することが可能になる。
【００６６】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズであることが望ましい。
【００６７】
最も像側に位置するレンズを像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズにすることにより、最も像側に位置するレンズによる拡大倍率を大きくすることができるため、光学系全体の小型化を図ることができると共に最も像側に位置するレンズ面による非点収差の発生を抑制することができる。
【００６８】
本技術の一実施形態によるレンズ光学系にあっては、最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されていることが望ましい。
【００６９】
最も像側に位置するレンズ面に非球面を形成することにより、光学系の非点収差の補正を適切に行うことが可能になり画質の向上を図ることができる。
【００７０】
尚、レンズ光学系は、光学系の全系又は一部を光軸方向へ移動させることによりフォーカシングを行い、また、光軸と垂直方向にシフトさせることにより手ぶれ補正を行うことも可能である。
【００７１】
また、上記した実施の形態において示した固体撮像素子の撮像面の非平面形状は、レンズ光学系のフォーカシングやズーミングに応じて変調させるのも効果的であるため、そのような形態についても本技術の技術的範囲に含まれる。
【００７２】
［レンズ光学系の数値実施例］
以下に、本技術レンズ光学系の具体的な実施の形態及び実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
【００７３】
尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。
【００７４】
「ｓｉ」は物体側から像側へ数えた第ｉ番目の面の面番号、「ｒｉ」は第ｉ番目の面の近軸曲率半径、「ｄｉ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間の軸上面間隔（レンズの中心の厚み又は空気間隔）、「ｎｉ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｉ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線におけるアッベ数を示す。
【００７５】
「ｓｉ」に関しそれぞれ「ＡＳＰ」は当該面が非球面であり「ＳＴＯ」は当該面が開口絞りであり「ＩＭＧ」は当該面が固体撮像素子の撮像面であることを示し、「ｒｉ」に関し「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は当該面が平面であることを示す。
【００７６】
「ｆ」は焦点距離、「Ｆｎｏ」はＦナンバー、「ω」は半画角を示す。
【００７７】
「κ」は円錐定数（コーニック定数）、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を示す。
【００７８】
尚、以下の非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｎ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０のマイナスｎ乗」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×（１０のマイナス五乗）」を表している。
【００７９】
各実施の形態において用いられたレンズ光学系には、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離（サグ量）、「ｙ」を光軸方向に垂直な方向における高さ（像高）、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「κ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」、・・・をそれぞれ４次、６次、８次、１０次、・・・の非球面係数とすると、以下の数式１によって定義される。
【００８０】
【数１】
【００８１】
＜第１の実施の形態＞
図３は、本技術の第１の実施の形態におけるレンズ光学系１のレンズ構成を示している。
【００８２】
レンズ光学系１は、物体側から像側へ順に配置された第１正レンズＧ１と第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４を有している。
【００８３】
第１正レンズＧ１は物体側に凸のメニスカス形状に形成され、第１負レンズＧ２は物体側に凸のメニスカス形状に形成され、第１正レンズＧ１と第１負レンズＧ２によって接合レンズが構成されている。
【００８４】
第２負レンズＧ３は物体側に凹のメニスカス形状に形成されている。
【００８５】
第２正レンズＧ４は物体側に凹のメニスカス形状に形成されている。
【００８６】
第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【００８７】
撮像面ＩＭＧの物体側における近傍にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【００８８】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【００８９】
表１に、第１の実施の形態におけるレンズ光学系１に具体的な数値を適用した数値実施例１のレンズデータを示す。
【００９０】
【表１】
【００９１】
数値実施例１における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表２に示す。
【００９２】
【表２】
【００９３】
レンズ光学系１において、第１正レンズＧ１の物体側の面（第１面）と、第２負レンズＧ３の両面（第５面、第６面）と、第２正レンズＧ４の両面（第７面、第８面）とは非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表３に示す。
【００９４】
【表３】
【００９５】
図４は数値実施例１の無限遠合焦状態における諸収差図である。図４には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル像面における値を示し破線でメリディオナル像面における値を示す。
【００９６】
各収差図から、数値実施例１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００９７】
＜第２の実施の形態＞
図５は、本技術の第２の実施の形態におけるレンズ光学系２のレンズ構成を示している。
【００９８】
レンズ光学系２は、物体側から像側へ順に配置された第１正レンズＧ１と第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４を有している。
【００９９】
第１正レンズＧ１は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１００】
第１負レンズＧ２は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１０１】
第２負レンズＧ３は両凹形状に形成され、第２正レンズＧ４は両凸形状に形成され、第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４によって接合レンズが構成されている。
【０１０２】
第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【０１０３】
撮像面ＩＭＧの物体側における近傍にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１０４】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【０１０５】
表４に、第２の実施の形態におけるレンズ光学系２に具体的な数値を適用した数値実施例２のレンズデータを示す。
【０１０６】
【表４】
【０１０７】
数値実施例２における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表５に示す。
【０１０８】
【表５】
【０１０９】
レンズ光学系２において、第１正レンズＧ１の両面（第１面、第２面）と、第１負レンズＧ２の両面（第３面、第４面）と、第２正レンズＧ４の像側の面（第８面）とは非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表６に示す。
【０１１０】
【表６】
【０１１１】
図６は数値実施例２の無限遠合焦状態における諸収差図である。図６には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル像面における値を示し破線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１１２】
各収差図から、数値実施例２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１１３】
＜第３の実施の形態＞
図７は、本技術の第３の実施の形態におけるレンズ光学系３のレンズ構成を示している。
【０１１４】
レンズ光学系３は、物体側から像側へ順に配置された第１正レンズＧ１と第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４を有している。
【０１１５】
第１正レンズＧ１は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１１６】
第１負レンズＧ２は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１１７】
第２負レンズＧ３は両凹形状に形成され、第２正レンズＧ４は両凸形状に形成され、第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４によって接合レンズが構成されている。
【０１１８】
第１負レンズＧ２と第２負レンズＧ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【０１１９】
撮像面ＩＭＧの物体側における近傍にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１２０】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【０１２１】
表７に、第３の実施の形態におけるレンズ光学系３に具体的な数値を適用した数値実施例３のレンズデータを示す。
【０１２２】
【表７】
【０１２３】
数値実施例３における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表８に示す。
【０１２４】
【表８】
【０１２５】
レンズ光学系３において、第１正レンズＧ１の両面（第１面、第２面）と、第１負レンズＧ２の両面（第３面、第４面）と、第２正レンズＧ４の像側の面（第８面）とは非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表９に示す。
【０１２６】
【表９】
【０１２７】
図８は数値実施例３の無限遠合焦状態における諸収差図である。図８には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル像面における値を示し破線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１２８】
各収差図から、数値実施例３は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１２９】
＜第４の実施の形態＞
図９は、本技術の第４の実施の形態におけるレンズ光学系４のレンズ構成を示している。
【０１３０】
レンズ光学系４は、物体側から像側へ順に配置された第１負レンズＧ１と第１正レンズＧ２と第２負レンズＧ３と第２正レンズＧ４を有している。
【０１３１】
第１負レンズＧ１は物体側に凸のメニスカス形状に形成されている。
【０１３２】
第１正レンズＧ２は両凸形状に形成されている。
【０１３３】
第２負レンズＧ３は両凹形状に形成されている。
【０１３４】
第２正レンズＧ４は両凸形状に形成されている。
【０１３５】
第１正レンズＧ２と第２負レンズＧ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【０１３６】
撮像面ＩＭＧの物体側における近傍にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１３７】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【０１３８】
表１０に、第４の実施の形態におけるレンズ光学系４に具体的な数値を適用した数値実施例４のレンズデータを示す。
【０１３９】
【表１０】
【０１４０】
数値実施例４における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表１１に示す。
【０１４１】
【表１１】
【０１４２】
レンズ光学系４において、第１負レンズＧ１の両面（第１面、第２面）と、第１正レンズＧ２の両面（第３面、第４面）と、第２正レンズＧ４の像側の面（第９面）は非球面に形成されている。数値実施例４における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１２に示す。
【０１４３】
【表１２】
【０１４４】
図１０は数値実施例４の無限遠合焦状態における諸収差図である。図１０には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル像面における値を示し破線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１４５】
各収差図から、数値実施例４は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１４６】
＜第５の実施の形態＞
図１１は、本技術の第５の実施の形態におけるレンズ光学系５のレンズ構成を示している。
【０１４７】
レンズ光学系５は、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４が物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１４８】
レンズ光学系５はズーム倍率が２．３倍にされている。
【０１４９】
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸のメニスカス形状の負レンズＧ１と両凸形状の正レンズＧ２とが物体側から像側へ順に配置されて成り、負レンズＧ１と正レンズＧ２によって接合レンズが構成されている。
【０１５０】
第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズＧ３と両凸形状の正レンズＧ４とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１５１】
第３レンズ群ＧＲ３は像側に凸のメニスカス形状の正レンズＧ５によって構成されている。
【０１５２】
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に凹のメニスカス形状の正レンズＧ６と両凹形状の負レンズＧ７と物体側に凹のメニスカス形状の負レンズＧ８とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１５３】
第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間には開口絞りＳＴＯが配置されている。
【０１５４】
第４レンズ群ＧＲ４と撮像面ＩＭＧの間にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１５５】
撮像面ＩＭＧは物体側に凹の非平面形状、例えば、物体側に凹の曲面形状に形成されている。
【０１５６】
表１３に、第５の実施の形態におけるレンズ光学系５に具体的な数値を適用した数値実施例５のレンズデータを示す。
【０１５７】
【表１３】
【０１５８】
レンズ光学系５において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔ｄ３、開口絞りＳＴＯと第３レンズ群ＧＲ３の間の面間隔ｄ８、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔ｄ１０及び第４レンズ群ＧＲ４とカバーガラスＣＧの間の面間隔ｄ１６が変化する。数値実施例５における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωとともに表１４に示す。
【０１５９】
【表１４】
【０１６０】
レンズ光学系５において、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＧ３の両面（第４面、第５面）と、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ５の両面（第９面、第１０面）と、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズＧ８の両面（第１５面、第１６面）とは非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１５に示す。
【０１６１】
【表１５】
【０１６２】
図１２及び図１３は数値実施例５の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１２は広角端状態、図１３は望遠端状態における諸収差図を示す。
【０１６３】
図１２及び図１３には、球面収差図において実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し破線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示し、非点収差図において実線でサジタル撮像面における値を示し破線でメリディオナル撮像面における値を示す。
【０１６４】
各収差図から、数値実施例５は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１６５】
［レンズ光学系の条件式の各値］
以下に、本技術レンズ光学系の条件式の各値について説明する。
【０１６６】
表１６にレンズ光学系１乃至レンズ光学系４における条件式（１）乃至条件式（４）の各値を示す。
【０１６７】
【表１６】
【０１６８】
また、表１７にレンズ光学系５における条件式（１）乃至条件式（４）の各値を示す。
【０１６９】
【表１７】
【０１７０】
表１６及び表１７から明らかなように、レンズ光学系１乃至レンズ光学系５は条件式（１）乃至条件式（４）を満足するようにされている。
【０１７１】
［撮像装置の構成］
本技術撮像装置は、レンズ光学系において、図１に示すように、固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズＲが配置され、固体撮像素子の撮像面ＩＭＧが、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量ｄが大きくなる非平面形状を有している。撮像面ＩＭＧの物体側にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【０１７２】
尚、図１には、撮像面ＩＭＧが物体側に凹の非平面形状に形成された例を示しているが、逆に、図２に示すように、撮像面ＩＭＧが物体側に凸の非平面形状に形成されていてもよい。
【０１７３】
また、撮像面ＩＭＧは光軸を軸とする回転対称の形状でなくてもよく、球面形状でなくてもよい。
【０１７４】
レンズ光学系を上記のように構成することにより、レンズ光学系に像面湾曲収差が大きく発生している場合においても、光学像の解像度が最良になる像面に撮像面を適合させることが可能であるため、画像又は映像の中心から最周辺部（最外周部）に至る全画面の良好な解像度を確保することができる。
【０１７５】
また、本技術撮像装置は、レンズ光学系が、以下の条件式（１）を満足するようにされている。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【０１７６】
条件式（１）は、レンズ光学系が有する像面湾曲収差の状態と、固体撮像素子の撮像面が有する非平面形状の最適条件を規定する式である。
【０１７７】
条件式（１）が下限を超えて小さくなり過ぎる場合には、レンズ光学系の像面湾曲の方向と固体撮像素子の撮像面の形状の方向とが相反する方向に変化している状態になるため、致命的な画質の劣化を招いてしまう。
【０１７８】
従って、レンズ光学系が条件式（１）を満足することにより、レンズ光学系の像面湾曲の方向と固体撮像素子の撮像面の形状の方向とが相反する方向に変化している状態にならないため、像面湾曲収差が良好に補正され、画質の向上を図ることができる。
【０１７９】
また、本技術撮像装置にあっては、レンズ光学系において、撮像面ＩＭＧを光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量ｄが大きくなる非平面形状に形成し、上記した条件式（１）を満足することにより、撮像面ＩＭＧへの入射光線の制約が低減され、レンズの枚数を削減することが可能になる。
【０１８０】
従って、小型化を図ることができると共に高い光学性能を確保することができる。
【０１８１】
［撮像装置の一実施形態］
図１４に、本技術撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
【０１８２】
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０とを有している。また、撮像装置１００は、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。
【０１８３】
カメラブロック１０は、レンズ光学系１１（本技術が適用されるレンズ光学系１乃至レンズ光学系５）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等とによって構成されている。
【０１８４】
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
【０１８５】
画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
【０１８６】
ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。
【０１８７】
Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データの読出を行う。
【０１８８】
ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
【０１８９】
入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。
【０１９０】
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ光学系１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
【０１９１】
メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
【０１９２】
以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
【０１９３】
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてレンズ光学系１１の所定のレンズが移動される。
【０１９４】
入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。
【０１９５】
フォーカシングは、例えば、入力部７０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がレンズ光学系１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。
【０１９６】
メモリーカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。
【０１９７】
尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。
【０１９８】
［その他］
本技術撮像装置及び本技術レンズ光学系においては、実質的にレンズパワーを有さないレンズが加えて配置されていてもよく、このようなレンズを含むレンズ群が加えて配置されていてもよい。この場合には、本技術撮像装置及び本技術レンズ光学系が、加えて配置されたレンズ群を含めて実質的にその加えた数のレンズ群によって構成されていてもよい。
【０１９９】
［本技術］
本技術は、以下の構成にすることもできる。
【０２００】
＜１＞固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足するレンズ光学系。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【０２０１】
＜２＞以下の条件式（２）を満足する前記＜１＞に記載のレンズ光学系。
（２）ρ＜０
【０２０２】
＜３＞前記固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状である前記＜１＞又は前記＜２＞に記載のレンズ光学系。
【０２０３】
＜４＞全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の前記撮像面への入射角度が以下の条件式（３）を満足する前記＜１＞から前記＜３＞の何れかに記載のレンズ光学系。
（３）θｍａｘ＜４５°
但し、
θｍａｘ：最大画角主光線の撮像面への入射角度（垂直入射を０°とする）
とする。
【０２０４】
＜５＞前記固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状である前記＜３＞又は前記＜４＞に記載のレンズ光学系。
【０２０５】
＜６＞前記固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が以下の条件式（４）を満足する前記＜１＞から前記＜５＞の何れかに記載のレンズ光学系。
（４）−５．０＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．０
但し、
Ｒｉｍｇ：固体撮像素子の撮像面の曲率半径
ｆｉｎｆ：無限遠合焦時における光学系の焦点距離
とする。
【０２０６】
＜７＞前記レンズとして２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置した前記＜１＞から前記＜６＞の何れかに記載のレンズ光学系。
【０２０７】
＜８＞最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズである前記＜１＞から前記＜７＞の何れかに記載のレンズ光学系。
【０２０８】
＜９＞最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されている前記＜１＞から前記＜８＞の何れかに記載のレンズ光学系。
【０２０９】
＜１０＞レンズ光学系と前記レンズ光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子とを備え、前記レンズ光学系は、前記固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足する撮像装置。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【０２１０】
＜１１＞実質的にレンズパワーを有さないレンズがさらに配置されている前記＜１＞から前記＜９＞の何れかに記載のレンズ光学系又は前記＜１０＞に記載の撮像装置。
【０２１１】
上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
【図１】図２乃至図１４と共に本技術レンズ光学系及び撮像装置を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は、構成と光路を示す概念図である。
【図２】撮像面の形状が異なる例を示す概念図である。
【図３】レンズ光学系の第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図５】レンズ光学系の第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図７】レンズ光学系の第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図９】レンズ光学系の第４の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１０】第４の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１１】レンズ光学系の第５の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１２】図１３と共に第５の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１３】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１４】撮像装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２１３】
１…レンズ光学系、２…レンズ光学系、３…レンズ光学系、４…レンズ光学系、５…レンズ光学系、ＩＭＧ…撮像面、１００…撮像装置、１１…レンズ光学系、１２…撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、
前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足する
レンズ光学系。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【請求項２】
以下の条件式（２）を満足する
請求項１に記載のレンズ光学系。
（２）ρ＜０
【請求項３】
前記固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状である
請求項１に記載のレンズ光学系。
【請求項４】
全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の前記撮像面への入射角度が以下の条件式（３）を満足する
請求項１に記載のレンズ光学系。
（３）θｍａｘ＜４５°
但し、
θｍａｘ：最大画角主光線の撮像面への入射角度（垂直入射を０°とする）
とする。
【請求項５】
前記固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状である
請求項３に記載のレンズ光学系。
【請求項６】
前記固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が以下の条件式（４）を満足する
請求項１に記載のレンズ光学系。
（４）−５．０＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．０
但し、
Ｒｉｍｇ：固体撮像素子の撮像面の曲率半径
ｆｉｎｆ：無限遠合焦時における光学系の焦点距離
とする。
【請求項７】
前記レンズとして２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置した
請求項１に記載のレンズ光学系。
【請求項８】
最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズである
請求項１に記載のレンズ光学系。
【請求項９】
最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されている
請求項１に記載のレンズ光学系。
【請求項１０】
レンズ光学系と前記レンズ光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子とを備え、
前記レンズ光学系は、
前記固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、
前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足する
撮像装置。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【請求項１】
固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、
前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足する
レンズ光学系。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【請求項２】
以下の条件式（２）を満足する
請求項１に記載のレンズ光学系。
（２）ρ＜０
【請求項３】
前記固体撮像素子における撮像面の非平面形状が、光軸を軸とする回転対称の曲面形状である
請求項１に記載のレンズ光学系。
【請求項４】
全ズーム領域の無限遠撮影状態において、最大画角主光線の前記撮像面への入射角度が以下の条件式（３）を満足する
請求項１に記載のレンズ光学系。
（３）θｍａｘ＜４５°
但し、
θｍａｘ：最大画角主光線の撮像面への入射角度（垂直入射を０°とする）
とする。
【請求項５】
前記固体撮像素子の撮像面の全体が同一曲率の球面形状である
請求項３に記載のレンズ光学系。
【請求項６】
前記固体撮像素子の撮像面と光学系の焦点距離が以下の条件式（４）を満足する
請求項１に記載のレンズ光学系。
（４）−５．０＜Ｒｉｍｇ／ｆｉｎｆ ＜−１．０
但し、
Ｒｉｍｇ：固体撮像素子の撮像面の曲率半径
ｆｉｎｆ：無限遠合焦時における光学系の焦点距離
とする。
【請求項７】
前記レンズとして２枚の正レンズと２枚の負レンズの合計４枚のレンズを配置した
請求項１に記載のレンズ光学系。
【請求項８】
最も像側に位置するレンズが像側に向かって凸形状を有する凹メニスカスレンズである
請求項１に記載のレンズ光学系。
【請求項９】
最も像側に位置するレンズ面に非球面が形成されている
請求項１に記載のレンズ光学系。
【請求項１０】
レンズ光学系と前記レンズ光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子とを備え、
前記レンズ光学系は、
前記固体撮像素子の物体側に少なくとも一枚のレンズが配置され、
前記固体撮像素子の撮像面が、光軸から離れるに従って光軸方向へのサグ量が大きくなる非平面形状を有し、かつ、以下の条件式（１）を満足する
撮像装置。
（１）ρ×Ｓａｇ＞０
但し、
ρ：ρ＝
で表わされる光学系のペッツバール曲率
ｒｋ：物体側からｋ番目のレンズ面の曲率半径
ｎｋ：物体側からｋ番目のレンズ面への入射前媒質の屈折率
ｎ′ｋ：物体側からｋ番目のレンズ面からの射出後媒質の屈折率
Ｓａｇ：撮像面における、光軸上以外の任意の点に関する光軸方向のサグ量（像側方向を正）
とする。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−６１４７６（Ｐ２０１３−６１４７６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９６４９（Ｐ２０１１−１９９６４９）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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