結像光学系及びそれを有する撮像装置
【課題】光学全長の短縮化及び広角化を図った際に問題になりうるゴースト、フレアの発生を抑えた高性能の結像光学系及びそれを有する撮像装置を提供する。
【解決手段】４枚のレンズよりなり、物体側より順に、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、像側面が凹面形状の負の屈折力の第２レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、像側面が凹面形状の負の屈折力の第４レンズと、が配置され、最も物体側に絞りが配置され、所定の条件式を満足する。
【解決手段】４枚のレンズよりなり、物体側より順に、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、像側面が凹面形状の負の屈折力の第２レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、像側面が凹面形状の負の屈折力の第４レンズと、が配置され、最も物体側に絞りが配置され、所定の条件式を満足する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系及びそれを有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、携帯端末機、ノートパソコン等の薄型化に伴い、これらが備える光学系の高軸方向の長さを極限まで薄型化したカメラモジュールが求められている。また、撮像素子の技術進歩と市場のニーズの高まりから、高画素数の撮像素子が使用され、撮像レンズは高解像度が求められている。
この要求に応えるために、非球面レンズ４枚で構成された単焦点の光学系が数多く提案されている。
【０００３】
レンズ枚数を４枚構成とし、結像性能を高めながら、光学全長の短縮化と広角化を図った光学系として、特許文献１や特許文献２が提案されている。これらの光学系は非球面レンズ４枚で構成され、高性能化がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７７７７９７２号明細書
【特許文献２】特開２０１０−０６０８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の光学系では、結像性能を高めながら、光学全長の短縮化と広角化を図った際、複雑な非球面レンズが必要となる。その際複雑な形状のレンズ面で発生する反射光が迷光となりゴーストやフレアの原因になっていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学全長の短縮化及び広角化を図った際に問題になりうるゴースト、フレアの発生を抑えた高性能の結像光学系及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の結像光学系は、４枚のレンズよりなり、物体側より順に、
両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第２レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第４レンズと、
が配置され、
最も物体側に絞りが配置され、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴としている。
θ９＜４８ （１）
ＴＬ／２Ｙ＜０．８ （２）
ここで、
θ９は第４レンズの像側面の有効面内全域における面法線と光軸との成す角度の最大値（単位：度）、
ＴＬは第１レンズの面頂から像面までの距離、
Ｙは最大像高
である。
【０００８】
本発明の結像光学系において、絞りは第１レンズの面頂より像側に配置されていることが好ましい。
【０００９】
本発明の結像光学系においては、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．７ （３）
ここで、
ｒ８は第４レンズの物体側の近軸曲率半径、
ｒ９は第４レンズの像側の近軸曲率半径
である。
【００１０】
本発明の結像光学系においては、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３５＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．７ （４）
ここで、
Ｄ８ｓｄは、第４レンズの物体側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面と、第４レンズの像側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面との間隔、
Ｄ８ｍａｘは第４レンズの光軸方向に沿った厚さの最大値
である。
【００１１】
本発明の結像光学系においては、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．５＜φｓ７／φｓ８＜０．７ （５）
ここで、
φｓ７は第３レンズの像側の有効径、
φｓ８は第４レンズの物体側の有効径
である。
【００１２】
本発明の結像光学系において、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、及び第４レンズは、樹脂により形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の撮像装置は、上述のいずれかの結像光学系とオートフォーカス機構を一体化することを特徴としている。
【００１４】
本発明の撮像装置は、上述のいずれかの結像光学系と撮像素子を一体化することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる結像光学系及びそれを有する撮像装置は、光学全長の短縮化及び広角化を図った際に問題になりうるゴースト、フレアの発生を抑えることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図２】実施例１にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図４】実施例２にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図５】本発明の実施例３にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図６】実施例３にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図７】本発明の実施例４にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図８】実施例４にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図９】本発明の実施例５にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１０】実施例５にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図１１】本発明による撮像光学系を組み込んだデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図である。
【図１２】デジタルカメラ４０の後方斜視図である。
【図１３】デジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の撮像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図である。
【図１５】パソコン３００の撮影光学系３０３の断面図である。
【図１６】パソコン３００の側面図である。
【図１７】本発明の撮像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である携帯電話を示す図であり、（ａ）は携帯電話４００の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。
【図１８】本発明の実施形態にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であって、θ９を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であって、Ｄ８ｓｄ、Ｄ８ｍａｘを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、実施例の説明に先立ち、本実施形態の結像光学系の作用効果について説明する。
本実施形態の結像光学系は、
４枚のレンズよりなり、物体側より順に、
両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第２レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第４レンズと、
が配置され、
最も物体側に絞りが配置され、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴としている。
θ９＜４８ （１）
ＴＬ／２Ｙ＜０．８ （２）
ここで、
θ９は、図１８に示すように、第４レンズの像側面の有効面内全域における面法線Ｎと光軸との成す角度の最大値（単位：度）、
ＴＬは第１レンズの面頂から像面までの距離、
Ｙは最大像高
である。
なお、第４レンズの像側面の有効面内全域とは、第４レンズにおいて光束が通る領域である。
また、図１８は、本発明の実施形態にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であって、θ９を示す図である。
【００１８】
主点の位置を光学系の物体側に位置させることで、焦点距離に対して全長を十分に小さくすることが可能となり、全長短縮が実現できる。
最も物体側に絞りを配置することで、射出瞳を像面から離すことができ、撮像素子周辺部に入射する光線の角度を小さくすることができるため、撮像素子周辺部の周辺光量低下を回避することが可能となる。
【００１９】
条件式（１）、（２）はゴーストを回避するために好ましい条件である。
条件式（１）、（２）の値が上限値を上回った場合、第４レンズ像側面での反射角が大きくなってしまうため、第４レンズ物体側面で全反射が起こり強いゴーストが発生してしまう。
【００２０】
本実施形態の結像光学系において、絞りは第１レンズの面頂より像側に配置されていることが好ましい。
絞りをレンズ面頂より像側に配置することにより、軸外光束の上側光線の第１レンズ物体側面に対する入射角を小さくすることができるためコマ収差を抑えることができる。
【００２１】
本実施形態の結像光学系においては、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．７ （３）
ここで、
ｒ８は第４レンズの物体側の近軸曲率半径、
ｒ９は第４レンズの像側の近軸曲率半径
である。
【００２２】
条件式（３）は、第４レンズ像側の面からの光線の射出角度を抑え、周辺光量低下を回避すると共に、画角を広げるのに好ましい条件である。
条件式（３）の値が下限値を下回った場合、第４レンズの像側の近軸曲率半径が小さくなりすぎることで、軸外光束の、第４レンズの像側の面からの射出角が大きくなる。その結果、撮像素子周辺部に入射する光線の角度が大きくなり周辺光量低下を回避することが困難になる。
条件式（３）の値が上限値を上回った場合第４レンズの物体側の負の近軸曲率半径が小さくなりすぎることで、第４レンズの主点の位置が物体側によってしまい、光学系全系の合成焦点距離の短縮及び画角を広げることが困難になる。
【００２３】
さらに、以下の条件式（３’）を満足すると良い。
０．２＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．５ （３’）
さらに、以下の条件式（３”）を満足するとなお良い。
０．５＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．３ （３”）
【００２４】
本実施形態の結像光学系においては、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３５＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．７ （４）
ここで、
Ｄ８ｓｄは、図１９に示すように、第４レンズの物体側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面と、第４レンズの像側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面との間隔、
Ｄ８ｍａｘは、図１９に示すように、第４レンズの光軸方向に沿った厚さの最大値
である。
ここで、図１９は、本発明の実施形態にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であって、Ｄ８ｓｄ、Ｄ８ｍａｘを示す図である。
【００２５】
光学系の光軸方向の全長を短くすると、軸外光束の第４レンズにおける入射角が大きくなり上側光線の光路長が下側光線の光路長よりも長くなるため、コマ収差を補正するには第４レンズにおいて逆の光路長差を与える必要がある。条件式（４）の値が上限値を上回ると、第４レンズを通過する軸外光束の上側光線と下側光線との間に上記の光路長差を十分に与えることができず、コマ収差の補正が困難になる。
条件式（４）の下限値を下回った場合、第４レンズの偏肉比が大きくなってしまい、成形性が悪化する。
【００２６】
さらに、以下の条件式（４’）を満足すると良い。
０．４＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．６５ （４’）
さらに、以下の条件式（４”）を満足するとなお良い。
０．４５＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．６ （４”）
【００２７】
本実施形態の結像光学系においては、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．５＜φｓ７／φｓ８＜０．７ （５）
ここで、
φｓ７は第３レンズの像側の有効径、
φｓ８は第４レンズの物体側の有効径
である。
【００２８】
条件式（５）は軸外光束の収差を良好に補正するのに好ましい条件式である。
光学系の小型化とテレセントリック性を両立するためには第４レンズの物体側面及び像側面のそれぞれが変曲点を有する形状にならざるを得ない。その状況下で条件式（５）の上限値を上回った場合、第４レンズに入射する軸外光束の径が大きくなってしまう。その結果、第４レンズ面の曲率の変動の影響を受けやすくなりコマ収差や高次の像面湾曲の発生が顕著になる。
条件式（５）の下限値を下回った場合、軸外光束の、第３レンズ像側面における光線高が十分に大きくならない。その結果、コマ収差や高次の像面湾曲の補正が困難になる。
【００２９】
本実施形態の結像光学系において、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、及び第４レンズは、樹脂により形成されていることが好ましい。
樹脂を用いることで安価な撮像レンズを提供できる。
【００３０】
本実施形態の撮像装置は、上述のいずれかの結像光学系とオートフォーカス機構を一体化することを特徴としている。
【００３１】
本実施形態の撮像装置は、上述のいずれかの結像光学系と撮像素子を一体化することを特徴としている。
【００３２】
なお、後述する実施例では、絞りは第１レンズの像側の面よりも物体側、より具体的には、第１レンズの物体側の面と像側の面の間に位置している。このような絞りの位置も、「最も物体側に絞りを配置する」に含まれるものとする。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明にかかる結像光学系及び電子撮像装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００３４】
次に、本発明の実施例１にかかる撮像光学系について説明する。図１は本発明の実施例１にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００３５】
図２は実施例１にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す図である。また、ＦＩＹは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
【００３６】
実施例１の撮像光学系は、図１に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
なお、以下全ての実施例において、レンズ断面図中、ＣＧはカバーガラス、Ｉは電子撮像素子の撮像面を示している。
【００３７】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００３８】
次に、本発明の実施例２にかかるズームレンズについて説明する。図３は本発明の実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００３９】
図４は実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【００４０】
実施例２のズームレンズは、図３に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
【００４１】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、両凹負レンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００４２】
次に、本発明の実施例３にかかるズームレンズについて説明する。図５は本発明の実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００４３】
図６は実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【００４４】
実施例３のズームレンズは、図５に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
【００４５】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、負メニスカスレンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００４６】
次に、本発明の実施例４にかかるズームレンズについて説明する。図７は本発明の実施例４にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００４７】
図８は実施例４にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【００４８】
実施例４のズームレンズは、図７に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
【００４９】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、両凹負レンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００５０】
次に、本発明の実施例５にかかるズームレンズについて説明する。図９は本発明の実施例５にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００５１】
図１０は実施例５にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【００５２】
実施例５のズームレンズは、図９に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
【００５３】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、両凹負レンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００５４】
次に、上記各実施例の撮像光学系を構成する光学部材の数値データを掲げる。なお、各実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の近軸曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚又は空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、焦点距離は全系焦点距離、をそれぞれ表している。また、＊は非球面を示している。また、ｆｂ（バックフォーカス）は、空気換算している距離である。
【００５５】
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式（Ｉ）で表される。
ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０ ・・・（Ｉ）
また、ｅは１０のべき乗を表している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【００５６】
数値実施例１
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.507 0.55 1.53463 56.22
3* -6.459 0.05
4* 10050.000 0.28 1.61417 25.64
5* 2.242 0.67
6* -2.502 0.56 1.53463 56.22
7* -1.135 0.40
8* -10011.355 0.66 1.53463 56.22
9* 1.718 0.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.58
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.110
A4=-1.90713e-02,A6=1.57537e-01,A8=-5.48618e-01,A10=7.75671e-01,
A12=-3.88019e-01,A14=1.01383e-01,A16=-1.28736e-01
第３面
K=-115.631
A4=3.16443e-01,A6=-9.40207e-01,A8=7.54156e-01,A10=1.08283e+00,
A12=-9.35561e-01,A14=-5.31508e-01,A16=-8.67950e-01
第４面
K=0.000
A4=4.16132e-01,A6=-1.01693e+00,A8=2.76333e-01,A10=2.27397e+00,
A12=1.75543e-01,A14=-6.36991e+00,A16=4.28154e+00
第５面
K=-0.484
A4=1.73898e-01,A6=-1.60292e-01,A8=-4.16670e-01,A10=1.16705e+00,
A12=6.37954e-01,A14=-2.80269e+00,A16=1.48334e+00
第６面
K=-9.209
A4=-4.95475e-02,A6=2.80752e-02,A8=-1.00072e-01,A10=1.10994e-01,
A12=-2.78570e-02
第７面
K=-4.082
A4=-1.85577e-01,A6=2.14728e-01,A8=-2.62073e-01,A10=1.90330e-01,
A12=-4.57061e-02
第８面
K=-1000.000
A4=-8.28932e-02,A6=-5.76391e-03,A8=2.09303e-02,A10=-6.87097e-03,
A12=9.50540e-04,A14=-5.06808e-05
第９面
K=-7.016
A4=-8.03214e-02,A6=2.47194e-02,A8=-6.96695e-03,A10=1.12076e-03,
A12=-9.64957e-05,A14=4.18886e-06
各種データ
fb (in air) 1.15
全長 (in air) 4.30
焦点距離 3.73
φｓ７ 2.56
φｓ８ 4.14
【００５７】
数値実施例２
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.502 0.55 1.53463 56.22
3* -6.561 0.05
4* -571.855 0.28 1.61417 25.64
5* 2.238 0.66
6* -2.506 0.56 1.53463 56.22
7* -1.112 0.40
8* -15.131 0.66 1.53463 56.22
9* 1.757 0.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.64
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.110
A4=-1.93085e-02,A6=1.55368e-01,A8=-5.47918e-01,A10=7.77198e-01,
A12=-3.92170e-01,A14=7.88060e-02,A16=-1.93827e-01
第３面
K=-115.631
A4=3.15744e-01,A6=-9.37683e-01,A8=7.53501e-01,A10=1.08033e+00,
A12=-9.33963e-01,A14=-5.17483e-01,A16=-8.31978e-01
第４面
K=0.000
A4=4.17787e-01,A6=-1.02008e+00,A8=2.76335e-01,A10=2.27888e+00,
A12=1.84807e-01,A14=-6.35248e+00,A16=4.32215e+00
第５面
K=-0.484
A4=1.70593e-01,A6=-1.72968e-01,A8=-4.17115e-01,A10=1.20098e+00,
A12=6.84735e-01,A14=-2.78248e+00,A16=1.43567e+00
第６面
K=-9.209
A4=-5.62412e-02,A6=2.84353e-02,A8=-9.90392e-02,A10=1.11819e-01,
A12=-2.73219e-02
第７面
K=-4.082
A4=-1.82329e-01,A6=2.15072e-01,A8=-2.62143e-01,A10=1.90248e-01,
A12=-4.57476e-02
第８面
K=-1000.000
A4=-8.31237e-02,A6=-5.75539e-03,A8=2.09312e-02,A10=-6.87169e-03,
A12=9.50100e-04,A14=-5.08576e-05
第９面
K=-7.016
A4=-7.74929e-02,A6=2.46838e-02,A8=-6.98880e-03,A10=1.11746e-03,
A12=-9.68984e-05,A14=4.14504e-06
各種データ
fb (in air) 1.21
全長 (in air) 4.35
焦点距離 3.86
φｓ７ 2.42
φｓ８ 3.44
【００５８】
数値実施例３
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.17
2* 1.618 0.57 1.53463 56.22
3* -7.207 0.05
4* 228.031 0.31 1.61417 25.64
5* 2.396 0.63
6* -2.572 0.59 1.53463 56.22
7* -1.212 0.40
8* 17.891 0.75 1.53463 56.22
9* 1.636 0.40
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.70
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.110
A4=-1.48295e-02,A6=9.40672e-02,A8=-2.81596e-01,A10=3.31236e-01,
A12=-1.34793e-01,A14=2.40126e-02,A16=-5.21207e-02
第３面
K=-115.631
A4=2.36954e-01,A6=-5.81551e-01,A8=3.83617e-01,A10=4.53290e-01,
A12=-3.31586e-01,A14=-1.49716e-01,A16=-1.86925e-01
第４面
K=0.000
A4=3.12217e-01,A6=-6.36115e-01,A8=1.41947e-01,A10=9.67935e-01,
A12=6.57894e-02,A14=-1.84299e+00,A16=1.01946e+00
第５面
K=-0.484
A4=1.27892e-01,A6=-1.06713e-01,A8=-2.15294e-01,A10=5.05482e-01,
A12=2.37596e-01,A14=-8.02847e-01,A16=3.55007e-01
第６面
K=-9.209
A4=-3.98414e-02,A6=1.61549e-02,A8=-5.18492e-02,A10=4.69838e-02,
A12=-9.79313e-03
第７面
K=-4.082
A4=-1.39700e-01,A6=1.33882e-01,A8=-1.34023e-01,A10=8.09145e-02,
A12=-1.59378e-02
第８面
K=-1000.000
A4=-6.25693e-02,A6=-3.65916e-03,A8=1.07249e-02,A10=-2.91644e-03,
A12=3.33416e-04,A14=-1.43173e-05
第９面
K=-7.016
A4=-5.82346e-02,A6=1.55767e-02,A8=-3.57040e-03,A10=4.73891e-04,
A12=-3.41308e-05,A14=1.16100e-06
各種データ
fb (in air) 1.30
全長 (in air) 4.60
焦点距離 4.01
φｓ７ 2.64
φｓ８ 4.70
【００５９】
数値実施例４
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 (絞り) ∞ -0.15
2* 1.456 0.55 1.53463 56.22
3* -6.897 0.05
4* -2258.800 0.28 1.61417 25.64
5* 2.235 0.53
6* -2.578 0.55 1.53463 56.22
7* -1.151 0.43
8* -2318.621 0.65 1.53463 56.22
9* 1.718 0.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.51
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.139
A4=-2.03864e-02,A6=1.54881e-01,A8=-5.45334e-01,A10=7.84512e-01,
A12=-3.81369e-01,A14=7.97110e-02,A16=-2.49767e-01
第３面
K=-103.695
A4=3.16688e-01,A6=-9.40389e-01,A8=7.40155e-01,A10=1.04452e+00,
A12=-1.00527e+00,A14=-6.19137e-01,A16=-8.83722e-01
第４面
K=9670017.870
A4=4.12487e-01,A6=-1.02794e+00,A8=2.67605e-01,A10=2.26426e+00,
A12=1.43647e-01,A14=-6.50831e+00,A16=3.81163e+00
第５面
K=-0.584
A4=1.72756e-01,A6=-1.58103e-01,A8=-4.02298e-01,A10=1.16951e+00,
A12=5.44591e-01,A14=-2.96841e+00,A16=1.59351e+00
第６面
K=-8.186
A4=-5.41989e-02,A6=2.49229e-02,A8=-1.01353e-01,A10=1.10454e-01,
A12=-2.82340e-02
第７面
K=-4.093
A4=-1.85650e-01,A6=2.15409e-01,A8=-2.61729e-01,A10=1.90441e-01,
A12=-4.56744e-02
第８面
K=-9565019.263
A4=-8.28243e-02,A6=-5.75976e-03,A8=2.09300e-02,A10=-6.87118e-03,
A12=9.50462e-04,A14=-5.07049e-05
第９面
K=-6.491
A4=-7.98649e-02,A6=2.47472e-02,A8=-6.97247e-03,A10=1.11970e-03,
A12=-9.66188e-05,A14=4.17267e-06
各種データ
fb (in air) 1.07
全長 (in air) 4.11
焦点距離 3.54
φｓ７ 2.28
φｓ８ 3.66
【００６０】
数値実施例５
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.463 0.55 1.53463 56.22
3* -6.884 0.05
4* -2262.705 0.28 1.61417 25.64
5* 2.229 0.55
6* -2.627 0.52 1.53463 56.22
7* -1.169 0.43
8* -2788.366 0.67 1.53463 56.22
9* 1.718 0.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.52
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.235
A4=-2.76954e-02,A6=1.48336e-01,A8=-5.33930e-01,A10=7.81816e-01,
A12=-4.25614e-01,A14=5.17623e-02,A16=-3.49565e-01
第３面
K=-9.579
A4=2.64908e-01,A6=-9.49443e-01,A8=7.14918e-01,A10=1.03706e+00,
A12=-9.87431e-01,A14=-6.00998e-01,A16=-8.78512e-01
第４面
K=9646668.461
A4=3.52285e-01,A6=-1.04991e+00,A8=3.29078e-01,A10=2.25296e+00,
A12=7.51096e-02,A14=-6.64613e+00,A16=4.10061e+00
第５面
K=-0.851
A4=1.52746e-01,A6=-8.10654e-02,A8=-5.13915e-01,A10=1.14627e+00,
A12=5.62090e-01,A14=-2.93801e+00,A16=1.78280e+00
第６面
K=-3.072
A4=-6.13520e-02,A6=3.58500e-02,A8=-9.90242e-02,A10=1.14086e-01,
A12=-4.04065e-02
第７面
K=-4.464
A4=-2.15279e-01,A6=2.18995e-01,A8=-2.57562e-01,A10=1.92028e-01,
A12=-4.53413e-02
第８面
K=-873468281904.200
A4=-7.77002e-02,A6=-5.85360e-03,A8=2.09113e-02,A10=-6.87374e-03,
A12=9.50254e-04,A14=-5.06446e-05
第９面
K=-6.438
A4=-7.77220e-02,A6=2.52121e-02,A8=-6.95746e-03,A10=1.11835e-03,
A12=-9.67326e-05,A14=4.21754e-06
各種データ
fb (in air) 1.08
全長 (in air) 4.13
焦点距離 3.59
φｓ７ 2.40
φｓ８ 4.48
【００６１】
次に、各実施例における条件式の値を掲げる。
式no 条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
1 θ9 41 42 39 41 31
2 TL/2Y 0.73 0.74 0.78 0.70 0.70
3 (r8+r9)/(r8-r9) 1.00 0.79 1.20 1.00 1.00
4 D8sd/D8max 0.54 0.71 0.59 0.62 0.61
5 φs7/φs8 0.62 0.70 0.56 0.62 0.54
【００６２】
さて、以上のような本発明の結像（撮像）光学系は、物体の像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの電子撮像素子で撮影する撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、携帯端末、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【００６３】
図１１〜図１３に本発明による撮像光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図１１はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１２は同後方斜視図、図１３はデジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。
【００６４】
デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含む。そして、撮影者が、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１の撮像光学系４８を通して撮影が行われる。
【００６５】
撮影光学系４１によって形成された物体像は、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、画像処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この画像処理手段５１にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは画像処理手段５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
【００６６】
さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置されている。このファインダー用対物光学系５３は、カバーレンズ５４、第１プリズム１０、開口絞り２、第２プリズム２０、フォーカス用レンズ６６からなる。このファインダー用対物光学系５３によって、結像面６７上に物体像が形成される。この物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。このポロプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。
【００６７】
このように構成されたデジタルカメラ４０によれば、撮影光学系４１の構成枚数を少なくした小型化・薄型化の撮像光学系を有する電子撮像装置が実現できる。なお、本発明は、上述した沈胴式のデジタルカメラに限られず、屈曲光学系を採用する折り曲げ式のデジタルカメラにも適用できる。
また、撮影光学系４１に一体化されたオートフォーカス機構５００を備えている。オートフォーカス機構５００を搭載することによって、あらゆる被写体距離において合焦することができる。
【００６８】
また、撮影光学系４１と電子撮像素子チップ（電子撮像素子）とを一体化したことが望ましい。
電子撮像素子を一体化することで、撮像光学系による光学像を電気信号化することがでる。また画像中央部と周辺部で画像の明るさの変化を軽減できる電子撮像素子を選択し、小型且つ高性能なデジタルカメラ（撮像装置）を提供できる。
【００６９】
次に、本発明の撮像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図１４〜図１６に示す。図１４はパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図、図１５はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１６は図１４の側面図である。図１４〜図１６に示されるように、パソコン３００は、キーボード３０１と、情報処理手段や記録手段と、モニター３０２と、撮影光学系３０３とを有している。
【００７０】
ここで、キーボード３０１は、外部から操作者が情報を入力するためのものである。情報処理手段や記録手段は、図示を省略している。モニター３０２は、情報を操作者に表示するためのものである。撮影光学系３０３は、操作者自身や周辺の像を撮影するためのものである。モニター３０２は、液晶表示素子やＣＲＴディスプレイ等であってよい。液晶表示素子としては、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子がある。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
【００７１】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、例えば実施例１の撮像光学系からなる対物光学系１００と、像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。
【００７２】
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力される。そして、最終的に、物体像は電子画像としてモニター３０２に表示される。図１４には、その一例として、操作者が撮影した画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。
また、対物光学系１００（撮像光学系）に一体化されたオートフォーカス機構５００を備えている。オートフォーカス機構５００を搭載することによって、あらゆる被写体距離において合焦することができる。
【００７３】
また、対物光学系１００（撮像光学系）と電子撮像素子チップ１６２（電子撮像素子）とを一体化したことが望ましい。
電子撮像素子を一体化することで、撮像光学系による光学像を電気信号化することがでる。また画像中央部と周辺部で画像の明るさの変化を軽減できる電子撮像素子を選択し、小型且つ高性能なパソコン（撮像装置）を提供できる。
【００７４】
次に、本発明の撮像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図１７に示す。図１７（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１７（ｂ）は側面図、図１７（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図１７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、マイク部４０１と、スピーカ部４０２と、入力ダイアル４０３と、モニター４０４と、撮影光学系４０５と、アンテナ４０６と、処理手段とを有している。
【００７５】
ここで、マイク部４０１は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するためのものである。モニター４０４は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段（不図示）は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行うためのものである。
【００７６】
ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配された対物光学系１００と、物体像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。対物光学系１００としては、例えば実施例１の撮像光学系が用いられる。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。
【００７７】
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない画像処理手段に入力される。そして、最終的に物体像は、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する。
また、対物光学系１００（撮像光学系）に一体化されたオートフォーカス機構５００を備えている。オートフォーカス機構５００を搭載することによって、あらゆる被写体距離において合焦することができる。
【００７８】
また、対物光学系１００（撮像光学系）と電子撮像素子チップ１６２（電子撮像素子）とを一体化したことが望ましい。
電子撮像素子を一体化することで、撮像光学系による光学像を電気信号化することがでる。また画像中央部と周辺部で画像の明るさの変化を軽減できる電子撮像素子を選択し、小型且つ高性能な携帯電話（撮像装置）を提供できる。
【００７９】
なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明に係る結像光学系及びそれを有する撮像装置は、光学全長の短縮化及び広角化を図りつつ、ゴースト、フレアの発生を抑えることが求められる結像光学系及びそれを有する撮像装置に有用である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｌ１〜Ｌ４ 各レンズ
ＬＰＦ ローパスフィルタ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
４０ デジタルカメラ
４１ 撮影光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４８ 撮像光学系
４９ ＣＣＤ
５０ 撮像面
５１ 処理手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ ポロプリズム
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
６６ フォーカス用レンズ
６７ 結像面
１００ 対物光学系
１０２ カバーガラス
１６２ 電子撮像素子チップ
１６６ 端子
３００ パソコン
３０１ キーボード
３０２ モニター
３０３ 撮影光学系
３０４ 撮影光路
３０５ 画像
４００ 携帯電話
４０１ マイク部
４０２ スピーカ部
４０３ 入力ダイアル
４０４ モニター
４０５ 撮影光学系
４０６ アンテナ
４０７ 撮影光路
５００ オートフォーカス機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系及びそれを有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、携帯端末機、ノートパソコン等の薄型化に伴い、これらが備える光学系の高軸方向の長さを極限まで薄型化したカメラモジュールが求められている。また、撮像素子の技術進歩と市場のニーズの高まりから、高画素数の撮像素子が使用され、撮像レンズは高解像度が求められている。
この要求に応えるために、非球面レンズ４枚で構成された単焦点の光学系が数多く提案されている。
【０００３】
レンズ枚数を４枚構成とし、結像性能を高めながら、光学全長の短縮化と広角化を図った光学系として、特許文献１や特許文献２が提案されている。これらの光学系は非球面レンズ４枚で構成され、高性能化がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７７７７９７２号明細書
【特許文献２】特開２０１０−０６０８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の光学系では、結像性能を高めながら、光学全長の短縮化と広角化を図った際、複雑な非球面レンズが必要となる。その際複雑な形状のレンズ面で発生する反射光が迷光となりゴーストやフレアの原因になっていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学全長の短縮化及び広角化を図った際に問題になりうるゴースト、フレアの発生を抑えた高性能の結像光学系及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の結像光学系は、４枚のレンズよりなり、物体側より順に、
両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第２レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第４レンズと、
が配置され、
最も物体側に絞りが配置され、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴としている。
θ９＜４８ （１）
ＴＬ／２Ｙ＜０．８ （２）
ここで、
θ９は第４レンズの像側面の有効面内全域における面法線と光軸との成す角度の最大値（単位：度）、
ＴＬは第１レンズの面頂から像面までの距離、
Ｙは最大像高
である。
【０００８】
本発明の結像光学系において、絞りは第１レンズの面頂より像側に配置されていることが好ましい。
【０００９】
本発明の結像光学系においては、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．７ （３）
ここで、
ｒ８は第４レンズの物体側の近軸曲率半径、
ｒ９は第４レンズの像側の近軸曲率半径
である。
【００１０】
本発明の結像光学系においては、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３５＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．７ （４）
ここで、
Ｄ８ｓｄは、第４レンズの物体側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面と、第４レンズの像側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面との間隔、
Ｄ８ｍａｘは第４レンズの光軸方向に沿った厚さの最大値
である。
【００１１】
本発明の結像光学系においては、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．５＜φｓ７／φｓ８＜０．７ （５）
ここで、
φｓ７は第３レンズの像側の有効径、
φｓ８は第４レンズの物体側の有効径
である。
【００１２】
本発明の結像光学系において、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、及び第４レンズは、樹脂により形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の撮像装置は、上述のいずれかの結像光学系とオートフォーカス機構を一体化することを特徴としている。
【００１４】
本発明の撮像装置は、上述のいずれかの結像光学系と撮像素子を一体化することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる結像光学系及びそれを有する撮像装置は、光学全長の短縮化及び広角化を図った際に問題になりうるゴースト、フレアの発生を抑えることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図２】実施例１にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図４】実施例２にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図５】本発明の実施例３にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図６】実施例３にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図７】本発明の実施例４にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図８】実施例４にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図９】本発明の実施例５にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１０】実施例５にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【図１１】本発明による撮像光学系を組み込んだデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図である。
【図１２】デジタルカメラ４０の後方斜視図である。
【図１３】デジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の撮像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図である。
【図１５】パソコン３００の撮影光学系３０３の断面図である。
【図１６】パソコン３００の側面図である。
【図１７】本発明の撮像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である携帯電話を示す図であり、（ａ）は携帯電話４００の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。
【図１８】本発明の実施形態にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であって、θ９を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であって、Ｄ８ｓｄ、Ｄ８ｍａｘを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、実施例の説明に先立ち、本実施形態の結像光学系の作用効果について説明する。
本実施形態の結像光学系は、
４枚のレンズよりなり、物体側より順に、
両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第２レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第４レンズと、
が配置され、
最も物体側に絞りが配置され、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴としている。
θ９＜４８ （１）
ＴＬ／２Ｙ＜０．８ （２）
ここで、
θ９は、図１８に示すように、第４レンズの像側面の有効面内全域における面法線Ｎと光軸との成す角度の最大値（単位：度）、
ＴＬは第１レンズの面頂から像面までの距離、
Ｙは最大像高
である。
なお、第４レンズの像側面の有効面内全域とは、第４レンズにおいて光束が通る領域である。
また、図１８は、本発明の実施形態にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であって、θ９を示す図である。
【００１８】
主点の位置を光学系の物体側に位置させることで、焦点距離に対して全長を十分に小さくすることが可能となり、全長短縮が実現できる。
最も物体側に絞りを配置することで、射出瞳を像面から離すことができ、撮像素子周辺部に入射する光線の角度を小さくすることができるため、撮像素子周辺部の周辺光量低下を回避することが可能となる。
【００１９】
条件式（１）、（２）はゴーストを回避するために好ましい条件である。
条件式（１）、（２）の値が上限値を上回った場合、第４レンズ像側面での反射角が大きくなってしまうため、第４レンズ物体側面で全反射が起こり強いゴーストが発生してしまう。
【００２０】
本実施形態の結像光学系において、絞りは第１レンズの面頂より像側に配置されていることが好ましい。
絞りをレンズ面頂より像側に配置することにより、軸外光束の上側光線の第１レンズ物体側面に対する入射角を小さくすることができるためコマ収差を抑えることができる。
【００２１】
本実施形態の結像光学系においては、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．７ （３）
ここで、
ｒ８は第４レンズの物体側の近軸曲率半径、
ｒ９は第４レンズの像側の近軸曲率半径
である。
【００２２】
条件式（３）は、第４レンズ像側の面からの光線の射出角度を抑え、周辺光量低下を回避すると共に、画角を広げるのに好ましい条件である。
条件式（３）の値が下限値を下回った場合、第４レンズの像側の近軸曲率半径が小さくなりすぎることで、軸外光束の、第４レンズの像側の面からの射出角が大きくなる。その結果、撮像素子周辺部に入射する光線の角度が大きくなり周辺光量低下を回避することが困難になる。
条件式（３）の値が上限値を上回った場合第４レンズの物体側の負の近軸曲率半径が小さくなりすぎることで、第４レンズの主点の位置が物体側によってしまい、光学系全系の合成焦点距離の短縮及び画角を広げることが困難になる。
【００２３】
さらに、以下の条件式（３’）を満足すると良い。
０．２＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．５ （３’）
さらに、以下の条件式（３”）を満足するとなお良い。
０．５＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．３ （３”）
【００２４】
本実施形態の結像光学系においては、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３５＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．７ （４）
ここで、
Ｄ８ｓｄは、図１９に示すように、第４レンズの物体側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面と、第４レンズの像側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面との間隔、
Ｄ８ｍａｘは、図１９に示すように、第４レンズの光軸方向に沿った厚さの最大値
である。
ここで、図１９は、本発明の実施形態にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であって、Ｄ８ｓｄ、Ｄ８ｍａｘを示す図である。
【００２５】
光学系の光軸方向の全長を短くすると、軸外光束の第４レンズにおける入射角が大きくなり上側光線の光路長が下側光線の光路長よりも長くなるため、コマ収差を補正するには第４レンズにおいて逆の光路長差を与える必要がある。条件式（４）の値が上限値を上回ると、第４レンズを通過する軸外光束の上側光線と下側光線との間に上記の光路長差を十分に与えることができず、コマ収差の補正が困難になる。
条件式（４）の下限値を下回った場合、第４レンズの偏肉比が大きくなってしまい、成形性が悪化する。
【００２６】
さらに、以下の条件式（４’）を満足すると良い。
０．４＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．６５ （４’）
さらに、以下の条件式（４”）を満足するとなお良い。
０．４５＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．６ （４”）
【００２７】
本実施形態の結像光学系においては、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．５＜φｓ７／φｓ８＜０．７ （５）
ここで、
φｓ７は第３レンズの像側の有効径、
φｓ８は第４レンズの物体側の有効径
である。
【００２８】
条件式（５）は軸外光束の収差を良好に補正するのに好ましい条件式である。
光学系の小型化とテレセントリック性を両立するためには第４レンズの物体側面及び像側面のそれぞれが変曲点を有する形状にならざるを得ない。その状況下で条件式（５）の上限値を上回った場合、第４レンズに入射する軸外光束の径が大きくなってしまう。その結果、第４レンズ面の曲率の変動の影響を受けやすくなりコマ収差や高次の像面湾曲の発生が顕著になる。
条件式（５）の下限値を下回った場合、軸外光束の、第３レンズ像側面における光線高が十分に大きくならない。その結果、コマ収差や高次の像面湾曲の補正が困難になる。
【００２９】
本実施形態の結像光学系において、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、及び第４レンズは、樹脂により形成されていることが好ましい。
樹脂を用いることで安価な撮像レンズを提供できる。
【００３０】
本実施形態の撮像装置は、上述のいずれかの結像光学系とオートフォーカス機構を一体化することを特徴としている。
【００３１】
本実施形態の撮像装置は、上述のいずれかの結像光学系と撮像素子を一体化することを特徴としている。
【００３２】
なお、後述する実施例では、絞りは第１レンズの像側の面よりも物体側、より具体的には、第１レンズの物体側の面と像側の面の間に位置している。このような絞りの位置も、「最も物体側に絞りを配置する」に含まれるものとする。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明にかかる結像光学系及び電子撮像装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００３４】
次に、本発明の実施例１にかかる撮像光学系について説明する。図１は本発明の実施例１にかかる撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００３５】
図２は実施例１にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す図である。また、ＦＩＹは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
【００３６】
実施例１の撮像光学系は、図１に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
なお、以下全ての実施例において、レンズ断面図中、ＣＧはカバーガラス、Ｉは電子撮像素子の撮像面を示している。
【００３７】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００３８】
次に、本発明の実施例２にかかるズームレンズについて説明する。図３は本発明の実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００３９】
図４は実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【００４０】
実施例２のズームレンズは、図３に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
【００４１】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、両凹負レンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００４２】
次に、本発明の実施例３にかかるズームレンズについて説明する。図５は本発明の実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００４３】
図６は実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【００４４】
実施例３のズームレンズは、図５に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
【００４５】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、負メニスカスレンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００４６】
次に、本発明の実施例４にかかるズームレンズについて説明する。図７は本発明の実施例４にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００４７】
図８は実施例４にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【００４８】
実施例４のズームレンズは、図７に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
【００４９】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、両凹負レンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００５０】
次に、本発明の実施例５にかかるズームレンズについて説明する。図９は本発明の実施例５にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００５１】
図１０は実施例５にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図である。
【００５２】
実施例５のズームレンズは、図９に示すように、物体側より順に、明るさ（開口）絞りＳと、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、で構成されており、全体で正の屈折力を有する。
【００５３】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面と、両凹負レンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、の８面に設けられている。
【００５４】
次に、上記各実施例の撮像光学系を構成する光学部材の数値データを掲げる。なお、各実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の近軸曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚又は空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、焦点距離は全系焦点距離、をそれぞれ表している。また、＊は非球面を示している。また、ｆｂ（バックフォーカス）は、空気換算している距離である。
【００５５】
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式（Ｉ）で表される。
ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０ ・・・（Ｉ）
また、ｅは１０のべき乗を表している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【００５６】
数値実施例１
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.507 0.55 1.53463 56.22
3* -6.459 0.05
4* 10050.000 0.28 1.61417 25.64
5* 2.242 0.67
6* -2.502 0.56 1.53463 56.22
7* -1.135 0.40
8* -10011.355 0.66 1.53463 56.22
9* 1.718 0.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.58
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.110
A4=-1.90713e-02,A6=1.57537e-01,A8=-5.48618e-01,A10=7.75671e-01,
A12=-3.88019e-01,A14=1.01383e-01,A16=-1.28736e-01
第３面
K=-115.631
A4=3.16443e-01,A6=-9.40207e-01,A8=7.54156e-01,A10=1.08283e+00,
A12=-9.35561e-01,A14=-5.31508e-01,A16=-8.67950e-01
第４面
K=0.000
A4=4.16132e-01,A6=-1.01693e+00,A8=2.76333e-01,A10=2.27397e+00,
A12=1.75543e-01,A14=-6.36991e+00,A16=4.28154e+00
第５面
K=-0.484
A4=1.73898e-01,A6=-1.60292e-01,A8=-4.16670e-01,A10=1.16705e+00,
A12=6.37954e-01,A14=-2.80269e+00,A16=1.48334e+00
第６面
K=-9.209
A4=-4.95475e-02,A6=2.80752e-02,A8=-1.00072e-01,A10=1.10994e-01,
A12=-2.78570e-02
第７面
K=-4.082
A4=-1.85577e-01,A6=2.14728e-01,A8=-2.62073e-01,A10=1.90330e-01,
A12=-4.57061e-02
第８面
K=-1000.000
A4=-8.28932e-02,A6=-5.76391e-03,A8=2.09303e-02,A10=-6.87097e-03,
A12=9.50540e-04,A14=-5.06808e-05
第９面
K=-7.016
A4=-8.03214e-02,A6=2.47194e-02,A8=-6.96695e-03,A10=1.12076e-03,
A12=-9.64957e-05,A14=4.18886e-06
各種データ
fb (in air) 1.15
全長 (in air) 4.30
焦点距離 3.73
φｓ７ 2.56
φｓ８ 4.14
【００５７】
数値実施例２
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.502 0.55 1.53463 56.22
3* -6.561 0.05
4* -571.855 0.28 1.61417 25.64
5* 2.238 0.66
6* -2.506 0.56 1.53463 56.22
7* -1.112 0.40
8* -15.131 0.66 1.53463 56.22
9* 1.757 0.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.64
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.110
A4=-1.93085e-02,A6=1.55368e-01,A8=-5.47918e-01,A10=7.77198e-01,
A12=-3.92170e-01,A14=7.88060e-02,A16=-1.93827e-01
第３面
K=-115.631
A4=3.15744e-01,A6=-9.37683e-01,A8=7.53501e-01,A10=1.08033e+00,
A12=-9.33963e-01,A14=-5.17483e-01,A16=-8.31978e-01
第４面
K=0.000
A4=4.17787e-01,A6=-1.02008e+00,A8=2.76335e-01,A10=2.27888e+00,
A12=1.84807e-01,A14=-6.35248e+00,A16=4.32215e+00
第５面
K=-0.484
A4=1.70593e-01,A6=-1.72968e-01,A8=-4.17115e-01,A10=1.20098e+00,
A12=6.84735e-01,A14=-2.78248e+00,A16=1.43567e+00
第６面
K=-9.209
A4=-5.62412e-02,A6=2.84353e-02,A8=-9.90392e-02,A10=1.11819e-01,
A12=-2.73219e-02
第７面
K=-4.082
A4=-1.82329e-01,A6=2.15072e-01,A8=-2.62143e-01,A10=1.90248e-01,
A12=-4.57476e-02
第８面
K=-1000.000
A4=-8.31237e-02,A6=-5.75539e-03,A8=2.09312e-02,A10=-6.87169e-03,
A12=9.50100e-04,A14=-5.08576e-05
第９面
K=-7.016
A4=-7.74929e-02,A6=2.46838e-02,A8=-6.98880e-03,A10=1.11746e-03,
A12=-9.68984e-05,A14=4.14504e-06
各種データ
fb (in air) 1.21
全長 (in air) 4.35
焦点距離 3.86
φｓ７ 2.42
φｓ８ 3.44
【００５８】
数値実施例３
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.17
2* 1.618 0.57 1.53463 56.22
3* -7.207 0.05
4* 228.031 0.31 1.61417 25.64
5* 2.396 0.63
6* -2.572 0.59 1.53463 56.22
7* -1.212 0.40
8* 17.891 0.75 1.53463 56.22
9* 1.636 0.40
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.70
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.110
A4=-1.48295e-02,A6=9.40672e-02,A8=-2.81596e-01,A10=3.31236e-01,
A12=-1.34793e-01,A14=2.40126e-02,A16=-5.21207e-02
第３面
K=-115.631
A4=2.36954e-01,A6=-5.81551e-01,A8=3.83617e-01,A10=4.53290e-01,
A12=-3.31586e-01,A14=-1.49716e-01,A16=-1.86925e-01
第４面
K=0.000
A4=3.12217e-01,A6=-6.36115e-01,A8=1.41947e-01,A10=9.67935e-01,
A12=6.57894e-02,A14=-1.84299e+00,A16=1.01946e+00
第５面
K=-0.484
A4=1.27892e-01,A6=-1.06713e-01,A8=-2.15294e-01,A10=5.05482e-01,
A12=2.37596e-01,A14=-8.02847e-01,A16=3.55007e-01
第６面
K=-9.209
A4=-3.98414e-02,A6=1.61549e-02,A8=-5.18492e-02,A10=4.69838e-02,
A12=-9.79313e-03
第７面
K=-4.082
A4=-1.39700e-01,A6=1.33882e-01,A8=-1.34023e-01,A10=8.09145e-02,
A12=-1.59378e-02
第８面
K=-1000.000
A4=-6.25693e-02,A6=-3.65916e-03,A8=1.07249e-02,A10=-2.91644e-03,
A12=3.33416e-04,A14=-1.43173e-05
第９面
K=-7.016
A4=-5.82346e-02,A6=1.55767e-02,A8=-3.57040e-03,A10=4.73891e-04,
A12=-3.41308e-05,A14=1.16100e-06
各種データ
fb (in air) 1.30
全長 (in air) 4.60
焦点距離 4.01
φｓ７ 2.64
φｓ８ 4.70
【００５９】
数値実施例４
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 (絞り) ∞ -0.15
2* 1.456 0.55 1.53463 56.22
3* -6.897 0.05
4* -2258.800 0.28 1.61417 25.64
5* 2.235 0.53
6* -2.578 0.55 1.53463 56.22
7* -1.151 0.43
8* -2318.621 0.65 1.53463 56.22
9* 1.718 0.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.51
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.139
A4=-2.03864e-02,A6=1.54881e-01,A8=-5.45334e-01,A10=7.84512e-01,
A12=-3.81369e-01,A14=7.97110e-02,A16=-2.49767e-01
第３面
K=-103.695
A4=3.16688e-01,A6=-9.40389e-01,A8=7.40155e-01,A10=1.04452e+00,
A12=-1.00527e+00,A14=-6.19137e-01,A16=-8.83722e-01
第４面
K=9670017.870
A4=4.12487e-01,A6=-1.02794e+00,A8=2.67605e-01,A10=2.26426e+00,
A12=1.43647e-01,A14=-6.50831e+00,A16=3.81163e+00
第５面
K=-0.584
A4=1.72756e-01,A6=-1.58103e-01,A8=-4.02298e-01,A10=1.16951e+00,
A12=5.44591e-01,A14=-2.96841e+00,A16=1.59351e+00
第６面
K=-8.186
A4=-5.41989e-02,A6=2.49229e-02,A8=-1.01353e-01,A10=1.10454e-01,
A12=-2.82340e-02
第７面
K=-4.093
A4=-1.85650e-01,A6=2.15409e-01,A8=-2.61729e-01,A10=1.90441e-01,
A12=-4.56744e-02
第８面
K=-9565019.263
A4=-8.28243e-02,A6=-5.75976e-03,A8=2.09300e-02,A10=-6.87118e-03,
A12=9.50462e-04,A14=-5.07049e-05
第９面
K=-6.491
A4=-7.98649e-02,A6=2.47472e-02,A8=-6.97247e-03,A10=1.11970e-03,
A12=-9.66188e-05,A14=4.17267e-06
各種データ
fb (in air) 1.07
全長 (in air) 4.11
焦点距離 3.54
φｓ７ 2.28
φｓ８ 3.66
【００６０】
数値実施例５
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ -0.15
2* 1.463 0.55 1.53463 56.22
3* -6.884 0.05
4* -2262.705 0.28 1.61417 25.64
5* 2.229 0.55
6* -2.627 0.52 1.53463 56.22
7* -1.169 0.43
8* -2788.366 0.67 1.53463 56.22
9* 1.718 0.37
10 ∞ 0.30 1.51633 64.14
11 ∞ 0.52
像面（撮像面）∞
非球面データ
第２面
K=-0.235
A4=-2.76954e-02,A6=1.48336e-01,A8=-5.33930e-01,A10=7.81816e-01,
A12=-4.25614e-01,A14=5.17623e-02,A16=-3.49565e-01
第３面
K=-9.579
A4=2.64908e-01,A6=-9.49443e-01,A8=7.14918e-01,A10=1.03706e+00,
A12=-9.87431e-01,A14=-6.00998e-01,A16=-8.78512e-01
第４面
K=9646668.461
A4=3.52285e-01,A6=-1.04991e+00,A8=3.29078e-01,A10=2.25296e+00,
A12=7.51096e-02,A14=-6.64613e+00,A16=4.10061e+00
第５面
K=-0.851
A4=1.52746e-01,A6=-8.10654e-02,A8=-5.13915e-01,A10=1.14627e+00,
A12=5.62090e-01,A14=-2.93801e+00,A16=1.78280e+00
第６面
K=-3.072
A4=-6.13520e-02,A6=3.58500e-02,A8=-9.90242e-02,A10=1.14086e-01,
A12=-4.04065e-02
第７面
K=-4.464
A4=-2.15279e-01,A6=2.18995e-01,A8=-2.57562e-01,A10=1.92028e-01,
A12=-4.53413e-02
第８面
K=-873468281904.200
A4=-7.77002e-02,A6=-5.85360e-03,A8=2.09113e-02,A10=-6.87374e-03,
A12=9.50254e-04,A14=-5.06446e-05
第９面
K=-6.438
A4=-7.77220e-02,A6=2.52121e-02,A8=-6.95746e-03,A10=1.11835e-03,
A12=-9.67326e-05,A14=4.21754e-06
各種データ
fb (in air) 1.08
全長 (in air) 4.13
焦点距離 3.59
φｓ７ 2.40
φｓ８ 4.48
【００６１】
次に、各実施例における条件式の値を掲げる。
式no 条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
1 θ9 41 42 39 41 31
2 TL/2Y 0.73 0.74 0.78 0.70 0.70
3 (r8+r9)/(r8-r9) 1.00 0.79 1.20 1.00 1.00
4 D8sd/D8max 0.54 0.71 0.59 0.62 0.61
5 φs7/φs8 0.62 0.70 0.56 0.62 0.54
【００６２】
さて、以上のような本発明の結像（撮像）光学系は、物体の像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの電子撮像素子で撮影する撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、携帯端末、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【００６３】
図１１〜図１３に本発明による撮像光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図１１はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１２は同後方斜視図、図１３はデジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。
【００６４】
デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含む。そして、撮影者が、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１の撮像光学系４８を通して撮影が行われる。
【００６５】
撮影光学系４１によって形成された物体像は、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、画像処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この画像処理手段５１にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは画像処理手段５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
【００６６】
さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置されている。このファインダー用対物光学系５３は、カバーレンズ５４、第１プリズム１０、開口絞り２、第２プリズム２０、フォーカス用レンズ６６からなる。このファインダー用対物光学系５３によって、結像面６７上に物体像が形成される。この物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。このポロプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。
【００６７】
このように構成されたデジタルカメラ４０によれば、撮影光学系４１の構成枚数を少なくした小型化・薄型化の撮像光学系を有する電子撮像装置が実現できる。なお、本発明は、上述した沈胴式のデジタルカメラに限られず、屈曲光学系を採用する折り曲げ式のデジタルカメラにも適用できる。
また、撮影光学系４１に一体化されたオートフォーカス機構５００を備えている。オートフォーカス機構５００を搭載することによって、あらゆる被写体距離において合焦することができる。
【００６８】
また、撮影光学系４１と電子撮像素子チップ（電子撮像素子）とを一体化したことが望ましい。
電子撮像素子を一体化することで、撮像光学系による光学像を電気信号化することがでる。また画像中央部と周辺部で画像の明るさの変化を軽減できる電子撮像素子を選択し、小型且つ高性能なデジタルカメラ（撮像装置）を提供できる。
【００６９】
次に、本発明の撮像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図１４〜図１６に示す。図１４はパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図、図１５はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１６は図１４の側面図である。図１４〜図１６に示されるように、パソコン３００は、キーボード３０１と、情報処理手段や記録手段と、モニター３０２と、撮影光学系３０３とを有している。
【００７０】
ここで、キーボード３０１は、外部から操作者が情報を入力するためのものである。情報処理手段や記録手段は、図示を省略している。モニター３０２は、情報を操作者に表示するためのものである。撮影光学系３０３は、操作者自身や周辺の像を撮影するためのものである。モニター３０２は、液晶表示素子やＣＲＴディスプレイ等であってよい。液晶表示素子としては、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子がある。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
【００７１】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、例えば実施例１の撮像光学系からなる対物光学系１００と、像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。
【００７２】
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力される。そして、最終的に、物体像は電子画像としてモニター３０２に表示される。図１４には、その一例として、操作者が撮影した画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。
また、対物光学系１００（撮像光学系）に一体化されたオートフォーカス機構５００を備えている。オートフォーカス機構５００を搭載することによって、あらゆる被写体距離において合焦することができる。
【００７３】
また、対物光学系１００（撮像光学系）と電子撮像素子チップ１６２（電子撮像素子）とを一体化したことが望ましい。
電子撮像素子を一体化することで、撮像光学系による光学像を電気信号化することがでる。また画像中央部と周辺部で画像の明るさの変化を軽減できる電子撮像素子を選択し、小型且つ高性能なパソコン（撮像装置）を提供できる。
【００７４】
次に、本発明の撮像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図１７に示す。図１７（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１７（ｂ）は側面図、図１７（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図１７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、マイク部４０１と、スピーカ部４０２と、入力ダイアル４０３と、モニター４０４と、撮影光学系４０５と、アンテナ４０６と、処理手段とを有している。
【００７５】
ここで、マイク部４０１は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するためのものである。モニター４０４は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段（不図示）は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行うためのものである。
【００７６】
ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配された対物光学系１００と、物体像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。対物光学系１００としては、例えば実施例１の撮像光学系が用いられる。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。
【００７７】
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない画像処理手段に入力される。そして、最終的に物体像は、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する。
また、対物光学系１００（撮像光学系）に一体化されたオートフォーカス機構５００を備えている。オートフォーカス機構５００を搭載することによって、あらゆる被写体距離において合焦することができる。
【００７８】
また、対物光学系１００（撮像光学系）と電子撮像素子チップ１６２（電子撮像素子）とを一体化したことが望ましい。
電子撮像素子を一体化することで、撮像光学系による光学像を電気信号化することがでる。また画像中央部と周辺部で画像の明るさの変化を軽減できる電子撮像素子を選択し、小型且つ高性能な携帯電話（撮像装置）を提供できる。
【００７９】
なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明に係る結像光学系及びそれを有する撮像装置は、光学全長の短縮化及び広角化を図りつつ、ゴースト、フレアの発生を抑えることが求められる結像光学系及びそれを有する撮像装置に有用である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｌ１〜Ｌ４ 各レンズ
ＬＰＦ ローパスフィルタ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
４０ デジタルカメラ
４１ 撮影光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４８ 撮像光学系
４９ ＣＣＤ
５０ 撮像面
５１ 処理手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ ポロプリズム
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
６６ フォーカス用レンズ
６７ 結像面
１００ 対物光学系
１０２ カバーガラス
１６２ 電子撮像素子チップ
１６６ 端子
３００ パソコン
３０１ キーボード
３０２ モニター
３０３ 撮影光学系
３０４ 撮影光路
３０５ 画像
４００ 携帯電話
４０１ マイク部
４０２ スピーカ部
４０３ 入力ダイアル
４０４ モニター
４０５ 撮影光学系
４０６ アンテナ
４０７ 撮影光路
５００ オートフォーカス機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４枚のレンズよりなり、物体側より順に、
両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第２レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第４レンズと、
が配置され、
最も物体側に絞りが配置され、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする結像光学系。
θ９＜４８ （１）
ＴＬ／２Ｙ＜０．８ （２）
ここで、
θ９は前記第４レンズの像側面の有効面内全域における面法線と光軸との成す角度の最大値（単位：度）、
ＴＬは前記第１レンズの面頂から像面までの距離、
Ｙは最大像高
である。
【請求項２】
前記絞りは前記第１レンズの面頂より像側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結像光学系。
０＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．７ （３）
ここで、
ｒ８は前記第４レンズの物体側の近軸曲率半径、
ｒ９は前記第４レンズの像側の近軸曲率半径
である。
【請求項４】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の結像光学系。
０．３５＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．７ （４）
ここで、
Ｄ８ｓｄは、前記第４レンズの物体側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面と、前記第４レンズの像側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面との間隔、
Ｄ８ｍａｘは前記第４レンズの光軸方向に沿った厚さの最大値
である。
【請求項５】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の結像光学系。
０．５＜φｓ７／φｓ８＜０．７ （５）
ここで、
φｓ７は前記第３レンズの像側の有効径、
φｓ８は前記第４レンズの物体側の有効径
である。
【請求項６】
前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、及び前記第４レンズは、樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の結像光学系とオートフォーカス機構を一体化したことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の結像光学系と撮像素子を一体化したことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
４枚のレンズよりなり、物体側より順に、
両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第２レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、
像側面が凹面形状の負の屈折力の第４レンズと、
が配置され、
最も物体側に絞りが配置され、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする結像光学系。
θ９＜４８ （１）
ＴＬ／２Ｙ＜０．８ （２）
ここで、
θ９は前記第４レンズの像側面の有効面内全域における面法線と光軸との成す角度の最大値（単位：度）、
ＴＬは前記第１レンズの面頂から像面までの距離、
Ｙは最大像高
である。
【請求項２】
前記絞りは前記第１レンズの面頂より像側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結像光学系。
０＜（ｒ８＋ｒ９）／（ｒ８−ｒ９）＜１．７ （３）
ここで、
ｒ８は前記第４レンズの物体側の近軸曲率半径、
ｒ９は前記第４レンズの像側の近軸曲率半径
である。
【請求項４】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の結像光学系。
０．３５＜Ｄ８ｓｄ／Ｄ８ｍａｘ＜０．７ （４）
ここで、
Ｄ８ｓｄは、前記第４レンズの物体側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面と、前記第４レンズの像側面の有効径を通過する、光軸に垂直な仮想面との間隔、
Ｄ８ｍａｘは前記第４レンズの光軸方向に沿った厚さの最大値
である。
【請求項５】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の結像光学系。
０．５＜φｓ７／φｓ８＜０．７ （５）
ここで、
φｓ７は前記第３レンズの像側の有効径、
φｓ８は前記第４レンズの物体側の有効径
である。
【請求項６】
前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、及び前記第４レンズは、樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の結像光学系とオートフォーカス機構を一体化したことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の結像光学系と撮像素子を一体化したことを特徴とする撮像装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−８８６７４（Ｐ２０１３−８８６７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３００５２（Ｐ２０１１−２３００５２）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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