(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、第１レンズとしての物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、明るさ絞りと、第２レンズとしての物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、第３レンズとしての像側に凸面を向けた正レンズと、第４レンズとしての両面が凸面の正レンズを配置して構成し、
前記第４レンズは少なくとも一つの非球面を有し、
次の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
１．０  ＜  φｍ／φｐ  ＜  ５０．０
但し、φｍは最大光線高の位置における前記第４レンズのパワー、φｐは近軸における前記第４レンズのパワーである。
【請求項２】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
０．３  ＜  ｆ１／ｆ  ＜  ２．０
但し、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、ｆは前記結像光学系全系の焦点距離である。
【請求項３】
物体側から順に、第１レンズとしての物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、明るさ絞りと、第２レンズとしての物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、第３レンズとしての像側に凸面を向けた正レンズと、第４レンズとしての両面が凸面の正レンズを配置して構成し、
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レンズのうち一部のレンズはプラスチックレンズであり、
次の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０．０３  ＜  ＭＬ／ＴＬ  ＜  ０．１５
但し、ＴＬは前記結像光学系の全長、ＭＬは前記結像光学系を構成するプラスチックレンズにおける最小軸上肉厚である。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の結像光学系を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子等と組み合わせて用いられる結像光学系に関し、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話やパソコンに搭載される小型カメラ、監視カメラ等に利用できる結像光学系に関するものである。また、この結像光学系を用いた、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話やパソコン等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、銀塩フィルムに代わり、ＣＣＤやＣＭＯＳのような固体撮像素子を用いて被写体を撮影するようにした電子カメラが普及してきている。このような電子カメラのうち、携帯型コンピュータや携帯電話等に搭載される撮像ユニットでは特に小型、軽量化が求められている。
【０００３】
このような撮像ユニットに用いる結像光学系としては、従来、レンズ枚数を１枚〜３枚で構成したものがある。しかしながら、屈折面数が足りないため、軸上色収差と像面湾曲が両立せず高い性能は望めない。また、非球面形状をとることでこの問題を回避しようとすると、面数が少ないため、一面一面の非球面量が大きくなる。従って、偏心感度が大きくなり、製造上困難となってしまう。
【０００４】
これらの問題を考慮したものとしては、正負正のトリプレットの像側に正レンズを付加して構成し、性能と生産性を向上させた光学系が提案されている。このようなタイプの結像光学系の従来例としては、次の特許文献１及び２に記載された光学系が知られている。
【特許文献１】特開平8−286108号公報
【特許文献２】特開平9−258100号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている全ての実施例の光学系では、第４レンズが像側に凹面を向けたメニスカスレンズとして構成されている。そのため、第４レンズの像側の面は負パワーとなり、この面において各像高の主光線は発散する。その結果、撮像素子に入射する角度が非常に大きくなってしまう。このため、特許文献１に記載の光学系は、例えばＣＣＤなどのような固体撮像素子には向いていない。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている光学系では、第１レンズは両面が凸面のレンズであり、第２レンズは両面が凹面のレンズであることから、コマ収差が発生し易く、従って半画角２０度と狭角な光学系である。また、偏心時の画質の劣化量も大きく、ゆえに高精度な組立精度が要求され、製造コストがかかってしまう。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は低コスト化、高画角化、高性能化、小型化を同時に満たす結像光学系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による結像光学系は、物体側から順に、第１レンズとしての物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、明るさ絞りと、第２レンズとしての物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、第３レンズとしての像側に凸面を向けた正レンズと、第４レンズとしての両面が凸面の正レンズを配置して構成し、前記第４レンズは少なくとも一つの非球面を有し、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．０  ＜  φｍ／φｐ  ＜  ５０．０
但し、φｍは最大光線高の位置における前記第４レンズのパワー、φｐは近軸における前記第４レンズのパワーである。
なお、本発明による結像光学系は、次の条件式を満足することが好ましい。
０．３  ＜  ｆ１／ｆ  ＜  ２．０
但し、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離、ｆは前記結像光学系全系の焦点距離である。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明による結像光学系は、物体側から順に、第１レンズとしての物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、明るさ絞りと、第２レンズとしての物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、第３レンズとしての像側に凸面を向けた正レンズと、第４レンズとしての両面が凸面の正レンズを配置して構成し、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レンズのうち一部のレンズはプラスチックレンズであり、次の条件式を満足することを特徴とする。
０．０３  ＜  ＭＬ／ＴＬ  ＜  ０．１５
但し、ＴＬは前記結像光学系の全長、ＭＬは前記結像光学系を構成するプラスチックレンズにおける最小軸上肉厚である。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明による電子機器は、上記いずれかの結像光学系を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、本発明の結像光学系によれば、製造誤差に対する性能劣化が少なく、小型化しても高性能な結像光学系を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施例の説明に先立ち、本発明のように構成した理由及び本発明の作用効果について説明する。
まず、結像光学系を構成するレンズ枚数について説明する。本発明の結像光学系は、性能と小型化を考慮して、上記のような第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ及び第４レンズの４枚レンズで構成した。ここで、結像光学系を構成するレンズの枚数を５枚以上にすれば、さらに性能が向上するのは明らかである。しかしながら、レンズが１枚増えると、レンズの厚さ、レンズの間隔、枠のスペースがその分増大し、結像光学系が大型化するのは避けられない。
また、本明細書の背景技術において述べたように、結像光学系を３枚以下のレンズで構成したのでは、軸上色収差の低減と像面歪曲の低減の両立が困難である。仮に、非球面を多用して性能を確保したとしても、偏心感度が大きくなり、製造上困難である。従って、本発明のように、結像光学系を４枚のレンズで構成するのが性能、大きさともに最適である。
【００１６】
また、本発明では、第１レンズを物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成した。このようにすると、第１レンズの主点位置が物体側に移動するので、全長短縮に寄与する。
【００１７】
次に、結像光学系を用いるユニットに、例えばＣＣＤのような撮像素子を用いたとする。この場合、良好な集光性能を維持するためには、撮像素子への光線入射角度を小さくする必要がある。そこで、明るさ絞りを、像面から遠い位置に配置することが望ましい。あるいは、明るさ絞りの像を、像面から遠い位置に配置することが望ましい。
また、広角な光学系は、画面周辺部のディストーション及び倍率色収差の発生を低減させる必要がある。そのためには、光学系のパワー配置が対称になる位置に、明るさ絞りを配置させることが望ましい。
上記二つの理由から、本発明の結像光学系では、上記のように明るさ絞りの位置を第２レンズと第３レンズとの間に配置した。すなわち、本発明の結像光学系は、全長が小さくテレセントリック性を重視した光学系として構成されている。
【００１８】
また、本発明の結像光学系では、第１レンズを物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで、第２レンズを物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズで構成した。このように構成すれば、入射光線と射出光線のなす角度、すなわち偏角を小さく保つことができ、各屈折面における収差の発生量を極力小さくすることができる。また、無偏心時における収差の発生量が小さいため、レンズの相対偏心時における性能変動についても極力小さくすることが可能となる。
【００１９】
また、本発明における第４レンズは、撮像素子への光線入射角度を小さくするために重要なレンズである。そこで、第４レンズのパワーについて、中心に比べて周辺のパワーを大きくすることで、像高が高い光線を内側に大きく曲げて撮像素子への入射角を緩和させている。
しかし、光線を大きく曲げると収差が発生し易くなる。そのため、本発明の第４レンズに少なくとも一つの非球面を設けて、周辺の光線における撮像素子への光線入射および射出角度が小さくなる形状にすれば、偏角を限りなく小さくすることができる。その結果、周辺のパワーを大きくしつつも収差の発生を押さえることが可能となる。
従って、本発明の結像光学系では、以下の条件式(1)を満足することが重要である。
１．０＜φｍ／φｐ＜５０．０                        …(1)
但し、φｍは最大光線高の位置における第４レンズのパワー、φｐは近軸における第４レンズのパワーである。
ここで、最大光線高の位置におけるレンズのパワーφmを次のように定義するものとする。第４レンズのレンズ最大光線高Ｈmに、物体側の無限遠方から平行光線を入射させ、レンズ通過後の傾き角をξとしたとき、φm＝tanξ／Ｈmで与えられるものである。
【００２０】
条件式(1)の上限値を上回ると、レンズ周辺のパワーが大きくなりすぎて、像面への光線入射角の補正が過剰となってしまう。
一方、条件式(1)の下限値を下回ると、レンズ周辺のパワーが小さくなりすぎて、像面への光線入射角の補正が不十分となってしまう。
【００２１】
なお、好ましくは、本発明の結像光学系は、次の条件式(1')を満足するのが良い。
１．１＜φｍ／φｐ＜３０．０                          …(1')
さらに、好ましくは、本発明の結像光学系は、次の条件式(1")を満足するのが良い。
１．２＜φｍ／φｐ＜２０．０                          …(1")
【００２２】
また、本発明の結像光学系では、第１レンズのパワーを強い正パワーのパワー配置とし、第２レンズ，第３レンズ及び第４レンズの合成パワーを弱い正パワーのパワー配置にすることで、結像光学系全長を小さくしている。そのため、このタイプのパワー配置に対して、光学系全長と性能をバランスよく達成させる為には、次の条件式(2)を満足するのが好ましい。
０．３＜ｆ１／ｆ＜２．０                              …(2)
但し、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆは結像光学系全系の焦点距離である。
【００２３】
条件式(2)の上限値を上回ると、第１レンズのパワーが小さくなってしまい、結像光学系の全長を短縮するのに不利である。
一方、条件式(2)の下限値を下回ると、第１レンズの正パワーが大きくなる。よって、それに伴い第２レンズ、第３レンズ及び第４レンズのパワーも負側に強くしなければならない。その結果、各レンズで発生する収差が増大し、性能を確保するのが困難となる。
【００２４】
なお、好ましくは、本発明の結像光学系は、次の条件式(2')を満足するのが良い。
０．５＜ｆ１／ｆ＜１．５                              …(2')
さらに、好ましくは、本発明の結像光学系は、次の条件式(2")を満足するのが良い。
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．０                              …(2")
【００２５】
また、本発明の結像光学系は、偏心時の性能劣化量を小さくするために、以下の条件式(3)及び(4)を満足することが重要である。
−８．０＜ｒ１ｒ／ｒ２ｆ＜−０．５                      …(3)
０．０１＜ｒ２ｒ／ｒ３ｆ＜  ３．０                      …(4)
但し、ｒ１ｒは第１レンズの像側の曲率半径、ｒ２ｆは第２レンズの物体側の曲率半径、ｒ２ｒは第２レンズの像側の曲率半径、ｒ３ｆは第３レンズの物体側の曲率半径である。
【００２６】
条件式(3)及び(4)の範囲内であれば、上記第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズの偏角を小さくすることができる。このようにすると、レンズの相対偏心による性能劣化を抑制することが可能となる。
加えて、条件式(3)及び(4)の上限値を上回ると、第１レンズと第２レンズの物体側のパワーが強くなりすぎてしまう。その結果、これらの面で発生する球面収差やコマ収差を他の面で補正することが困難になる。
一方、条件式(3)及び(4)の下限値を下回ると、第１レンズと第２レンズの像側のパワーが強くなりすぎてしまう。その結果、これらの面で発生する球面収差やコマ収差を他の面で補正することが困難になる。
【００２７】
なお、好ましくは、本発明の結像光学系は、次の条件式(3')及び(4')を満足するのが良い。
−６．０＜ｒ１ｒ／ｒ２ｆ＜−１．０                      …(3')
０．０３＜ｒ２ｒ／ｒ３ｆ＜  １．５                      …(4')
さらに、好ましくは、本発明の結像光学系は、次の条件式(3")及び(4")を満足するのが良い。
−４．０＜ｒ１ｒ／ｒ２ｆ＜−１．５                      …(3")
０．０５＜ｒ２ｒ／ｒ３ｆ＜  １．２                      …(4")
【００２８】
ところで、撮像素子にＣＣＤを用いる場合、いわゆるシェーディングという現象がおきてしまう。これは、光学系から射出された軸外光束が像面に対してあまりに大きな角度で入射すると、画像中央部と画像周辺部で画像の明るさが変化してしまう現象である。一方、像面に対して小さい角度で入射させると上記シェーディングの問題は軽減されるが、光学系の全長が大きくなってしまう。
そのため、本発明の結像光学系は、次の条件式(5)を満足するのが好ましい。
０．５＜ＥＸＰ／ｆ＜２．５                              …(5)
但し、ＥＸＰは像面から射出瞳までの距離、ｆは光学系全系の焦点距離である。
【００２９】
条件式(5)の上限値を上回ると、全長が大きくなってしまう。
一方、条件式(5)の下限値を下回ると、ＣＣＤへの入射角が大きくなりすぎて、画像周辺部の明るさが低下してしまう。
【００３０】
なお、好ましくは、本発明の結像光学系は、次の条件式(5')を満足するのが良い。
０．７＜ＥＸＰ／ｆ＜１．８                              …(5')
さらに、好ましくは、本発明の結像光学系は、次の条件式(5")を満足するのが良い。
０．９＜ＥＸＰ／ｆ＜１．３                              …(5")
【００３１】
また、本発明の第４レンズとしての正レンズをプラスチックで構成すると、軽量化及び製作コストが安価になり好ましい。
さらに、本発明の第２レンズとしての負メニスカスレンズをプラスチックで構成すると、軽量化及び製作コストが安価になり好ましい。
【００３２】
また、結像光学系の開放ＦナンバーをＦno、撮像素子の画素間隔をＰとするとき、次の条件式を満足することを特徴とするのが良い。
０．３０［１／μｍ］＜Ｆno／Ｐ［μｍ］＜２．５０［１／μｍ］      …(6)
この条件式の上限を上回ると、光学系が暗くなり過ぎる。あるいは、画素間隔が小さくなり過ぎることにより、１画素あたりの光量が少なくなってしまう。従って、シャッター速度が遅くなり、手ぶれを引き起こしたり、長時間露光によりノイズが増加する原因となる。他方、下限を下回ると、画素間隔が大きくなり過ぎ、高画素な撮像データが得られなくなる。
【００３３】
なお、本発明の結像光学系は、次の条件式を満たすのが、より良い。
０．４０［１／μｍ］＜Ｆno／Ｐ［μｍ］＜２．００［１／μｍ］        …(6')
なお、本発明の結像光学系は、次の条件式を満たすのが、更に良い。
０．５０［１／μｍ］＜Ｆno／Ｐ［μｍ］＜１．５０［１／μｍ］        …(6")
【００３４】
また、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズおよび前記第４レンズのうち一部のレンズはプラスチックレンズであり、結像光学系の全長をＴＬ、プラスチックレンズにおける最小軸上肉厚をＭＬとしたとき、次の条件式を満足するのが良い。
０．０２  ＜  ＭＬ／ＴＬ  ＜  ０．１５                      ・・・（７）
この条件式の上限を上回ると、結像光学系の全長に対して、結像光学系に含まれるプラスチックレンズの最小軸上肉厚が大きすぎることになる。そのため、そのプラスチックレンズとともに配置されるガラスレンズの中心肉厚に対して必要な間隔を、結像光学系中に十分に確保できず、そのガラスレンズを非常に薄く加工しなければならなくなってしまう。他方、下限を下回ると、結像光学系に含まれるプラスチックレンズの最小軸上肉厚が小さ過ぎるため、成型時にプラスチック樹脂を成型型にスムーズに注入しにくくなってしまう。その結果、応力がかかって複屈折が生じたりして、成型に時間がかかり、生産性が悪化してしまう。
【００３５】
なお、本発明の結像光学系は、次の条件式を満たすのが、より良い。
０．０５＜ＭＬ／ＴＬ＜０．１１                        …(7')
なお、本発明の結像光学系は、次の条件式を満たすのが、更に良い。
０．０７＜ＭＬ／ＴＬ＜０．０９                        …(7")
【００３６】
また、電子機器は、上記の結像光学系を備えるのが好ましい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１実施例
図１は本発明の結像光学系の第１実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図、図２は第１実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
第１実施例の結像光学系は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ１と、明るさ絞りＳと、負メニスカスレンズＬ２と、正メニスカスレンズＬ３と、正レンズＬ４とで構成されている。また、上記各レンズにおける全ての屈折面は、非球面で構成されている。図１中、Ｉは撮像素子の撮像面である。
正メニスカスレンズＬ１は、第１レンズである。この正メニスカスレンズＬ１は、物体側に凸面を向けている。負メニスカスレンズＬ２は、第２レンズである。この負メニスカスレンズＬ２は、物体側に凹面を向けている。正メニスカスレンズＬ３は、第３レンズである。この正メニスカスレンズＬ３は、像側に凸面を向けている。正レンズＬ４は、第４レンズである。この正レンズＬ４は、両面が凸面である。
【００３８】
次に、第１実施例の結像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
第１実施例では、全てのレンズがプラスチックで構成されている。用いているプラスチックは、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４はポリオレフィン系のゼオネックス、第２レンズＬ２はポリカーボネートである。
また、結像光学系の像面には、１／３インチ、３００万画素（画素間隔Ｐ＝２．４μｍ）の撮像素子が配置されている。
また、非球面形状は、光軸方向をｚ軸、光軸に直交する方向をｙ軸にとり、円錐係数をｋ、非球面係数をａ、ｂ、ｃ、ｄ、・・・としたとき、次の式で表される。
ｘ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋ａｙ4＋ｂｙ6＋ｃｙ8＋ｄｙ10＋…
これらは、以下の各実施例においても共通である。
数値データ１
焦点距離：４．６０ｍｍ、Ｆno（開放Ｆナンバー）：３．５、像高：３．０ｍｍ、
半画角：３３°
面番号  曲率半径          面（又は空気）間隔    屈折率  アッベ数
物体面      ∞                      ∞
1    非球面[1]                   0.98        1.5091    56.2
2    非球面[2]                   0.12
3    絞り面                      0.53
4    非球面[3]                   0.50        1.5839    30.2
5    非球面[4]                   0.05
6    非球面[5]                   0.98        1.5091    56.2
7    非球面[6]                   0.05
8    非球面[7]                   2.64        1.5091    56.2
9    非球面[8]                   0.60
像  面      ∞
【００３９】
非球面[1]
曲率半径      1.33
ｋ＝ 7.5798×10-2
ａ＝ 6.8323×10-3    ｂ＝ 7.0011×10-3
非球面[2]
曲率半径      3.30
ｋ＝ 1.6269×10+1
ａ＝-4.4165×10-2    ｂ＝-5.1535×10-2    c＝-1.3163×10-1
ｄ＝-4.6932×10-3
非球面[3]
曲率半径     -0.90
ｋ＝-7.8922×10-1
ａ＝-1.0535×10-1    ｂ＝-4.6823×10-3    c＝ 4.6585×10-2
ｄ＝-9.9136×10-1
非球面[4]
曲率半径    -1.23
ｋ＝-1.4014×10+0
ａ＝-5.8390×10-4    ｂ＝ 1.8702×10-2
非球面[5]
曲率半径     -10.36
ｋ＝ 1.6053×10+1
ａ＝ 1.3798×10-4    ｂ＝-2.5576×10-2    c＝ 1.6382×10-2
ｄ＝-3.1037×10-3
非球面[6]
曲率半径     -4.45
ｋ＝-4.9016×10+0
ａ＝-3.0400×10-2    ｂ＝ 1.7725×10-3
非球面[7]
曲率半径      500.00
ｋ＝-3.5486×10+19
ａ＝ 1.2022×10-2    ｂ＝-7.0126×10-4
非球面[8]
曲率半径     -9.84
ｋ＝-5.9318×10+8
ａ＝ 3.3798×10-3    ｂ＝-7.3468×10-4
【００４０】
第２実施例
図３は本発明の結像光学系の第２実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図、図４は第２実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
第２実施例の結像光学系は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ１と、明るさ絞りＳと、負メニスカスレンズＬ２と、正メニスカスレンズＬ３と、正レンズＬ４とで構成されている。また、上記各レンズにおける全ての屈折面は、非球面で構成されている。図３中、Ｉは撮像素子の撮像面である。
正メニスカスレンズＬ１は、第１レンズである。この正メニスカスレンズＬ１は、物体側に凸面を向けている。負メニスカスレンズＬ２は、第２レンズである。この負メニスカスレンズＬ２は、物体側に凹面を向けている。正メニスカスレンズＬ３は、第３レンズである。この正メニスカスレンズＬ３は、像側に凸面を向けている。正レンズＬ４は、第４レンズである。この正レンズＬ４は、両面が凸面である。
【００４１】
次に、第２実施例の結像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
第２実施例では、第１レンズＬ１がガラス、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４がプラスチックで構成されている。用いているプラスチックは、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４はポリオレフィン系のゼオネックス、第２レンズＬ２はポリカーボネートである。
また、結像光学系の像面には、１／３インチ、２００万画素（画素間隔Ｐ＝３．０μｍ）の撮像素子が配置されている。
数値データ２
焦点距離：４．７０ｍｍ、Ｆno（開放Ｆナンバー）：２．８、像高：３．０ｍｍ、
半画角：３３°
面番号  曲率半径          面（又は空気）間隔    屈折率  アッベ数
物体面      ∞                      ∞
1    非球面[1]                   1.01        1.6779    55.3
2    非球面[2]                   0.21
3    絞り面                      0.43
4    非球面[3]                   0.50        1.5839    30.2
5    非球面[4]                   0.10
6    非球面[5]                   0.78        1.5091    56.2
7    非球面[6]                   0.10
8    非球面[7]                   1.63        1.5091    56.2
9    非球面[8]                   1.38
像  面      ∞
【００４２】
非球面[1]
曲率半径      1.78
ｋ＝ 2.0971×10-1
ａ＝ 2.3654×10-3    ｂ＝ 3.1037×10-3
非球面[2]
曲率半径      3.57
ｋ＝ 4.8780×10+0
ａ＝ 3.2966×10-3    ｂ＝-1.5751×10-2
非球面[3]
曲率半径     -1.72
ｋ＝-1.4015×10+0
ａ＝-3.6868×10-2    ｂ＝-5.6464×10-3    c＝-6.7915×10-2
非球面[4]
曲率半径    -2.24
ｋ＝-2.4168×10+0
ａ＝ 3.7716×10-2    ｂ＝-1.2219×10-2
非球面[5]
曲率半径     -4.40
ｋ＝ 1.0107×10+1
ａ＝ 3.0421×10-2    ｂ＝-9.2829×10-3
非球面[6]
曲率半径     -2.87
ｋ＝-2.5874×10+0
ａ＝-1.6234×10-2    ｂ＝ 2.9518×10-3
非球面[7]
曲率半径      300.00
ｋ＝-3.5486×10+19
ａ＝ 4.6389×10-4    ｂ＝-1.5500×10-5
非球面[8]
曲率半径     -84.94
ｋ＝-5.9318×10+8
ａ＝-4.9294×10-3    ｂ＝-1.4313×10-3
【００４３】
第３実施例
図５は本発明の結像光学系の第３実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図、図６は第３実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
第３実施例の結像光学系は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ１と、明るさ絞りＳと、負メニスカスレンズＬ２と、正メニスカスレンズＬ３と、正レンズＬ４とで構成されている。また、上記各レンズにおける全ての屈折面は、非球面で構成されている。図５中、Ｉは撮像素子の撮像面である。
正メニスカスレンズＬ１は、第１レンズである。この正メニスカスレンズＬ１は、物体側に凸面を向けている。負メニスカスレンズＬ２は、第２レンズである。この負メニスカスレンズＬ２は、物体側に凹面を向けている。正メニスカスレンズＬ３は、第３レンズである。この正メニスカスレンズＬ３は、像側に凸面を向けている。正レンズＬ４は、第４レンズである。この正レンズＬ４は、両面が凸面である。
【００４４】
次に、第３実施例の結像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
第３実施例では、第１レンズＬ１と第３レンズＬ３がガラス、第２レンズＬ２と第４レンズＬ４がプラスチックで構成されている。用いているプラスチックは、第４レンズＬ４はポリオレフィン系のゼオネックス、第２レンズＬ２はポリカーボネートである。
また、結像光学系の像面には、１／３インチ、２００万画素（画素間隔Ｐ＝３．０μｍ）の撮像素子が配置されている。
数値データ３
焦点距離：４．５０ｍｍ、Ｆno（開放Ｆナンバー）：３．２、像高：３．０ｍｍ、
半画角：３４°
面番号  曲率半径          面（又は空気）間隔    屈折率  アッベ数
物体面      ∞                      ∞
1    非球面[1]                   0.97        1.6779    55.3
2    非球面[2]                   0.20
3    絞り面                      0.52
4    非球面[3]                   0.50        1.5839    30.2
5    非球面[4]                   0.10
6    非球面[5]                   1.09        1.5091    56.2
7    非球面[6]                   0.10
8    非球面[7]                   1.91        1.5091    56.2
9    非球面[8]                   0.79
像  面      ∞
【００４５】
非球面[1]
曲率半径      1.63
ｋ＝ 1.8093×10-1
ａ＝ 4.5318×10-3    ｂ＝ 4.1201×10-3
非球面[2]
曲率半径      2.86
ｋ＝ 3.9847×10+0
ａ＝ 9.5441×10-4    ｂ＝-2.8751×10-2
非球面[3]
曲率半径     -1.05
ｋ＝-4.4472×10-1
ａ＝-7.1775×10-2    ｂ＝ 7.1040×10-2    c＝-1.6964×10-1
非球面[4]
曲率半径    -1.26
ｋ＝-7.4056×10-1
ａ＝ 1.0694×10-2    ｂ＝ 4.1614×10-2
非球面[5]
曲率半径     -19.08
ｋ＝ 2.2912×10+1
ａ＝ 1.3407×10-2    ｂ＝-1.4085×10-3
非球面[6]
曲率半径     -6.50
ｋ＝ 3.1891×10+0
ａ＝-1.7929×10-2    ｂ＝ 2.3492×10-3
非球面[7]
曲率半径      300.00
ｋ＝-3.5486×10+19
ａ＝ 1.5087×10-3    ｂ＝-1.4407×10-4
非球面[8]
曲率半径     -20.64
ｋ＝-5.9318×10+8
ａ＝-1.0964×10-3    ｂ＝-6.6442×10-4
【００４６】
第４実施例
図７は本発明の結像光学系の第４実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図、図８は第４実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
第４実施例の結像光学系は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ１と、明るさ絞りＳと、負メニスカスレンズＬ２と、正メニスカスレンズＬ３と、正レンズＬ４とで構成されている。また、上記各レンズにおける全ての屈折面は、非球面で構成されている。図７中、Ｉは撮像素子の撮像面である。
正メニスカスレンズＬ１は、第１レンズである。この正メニスカスレンズＬ１は、物体側に凸面を向けている。負メニスカスレンズＬ２は、第２レンズである。この負メニスカスレンズＬ２は、物体側に凹面を向けている。正メニスカスレンズＬ３は、第３レンズである。この正メニスカスレンズＬ３は、像側に凸面を向けている。正レンズＬ４は、第４レンズである。この正レンズＬ４は、両面が凸面である。
【００４７】
次に、第４実施例の結像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
第４実施例では、第１レンズＬ１と第３レンズＬ３がガラス、第２レンズＬ２と第４レンズＬ４がプラスチックで構成されている。用いているプラスチックは、第４レンズＬ４はポリオレフィン系のゼオネックス、第２レンズＬ２はポリカーボネートである。
また、結像光学系の像面には、１／３インチ、１３０万画素（画素間隔Ｐ＝３．６μｍ）の撮像素子が配置されている。
数値データ４
焦点距離：４．９０ｍｍ、Ｆno（開放Ｆナンバー）：２．４、像高：３．０ｍｍ、
半画角：３１°
面番号  曲率半径          面（又は空気）間隔    屈折率  アッベ数
物体面      ∞                      ∞
1    非球面[1]                   1.22        1.5831    59.4
2    非球面[2]                   0.23
3    絞り面                      0.40
4    非球面[3]                   0.50        1.5839    30.2
5    非球面[4]                   0.11
6    非球面[5]                   0.87        1.8061    40.9
7    非球面[6]                   0.10
8    非球面[7]                   1.50        1.5091    56.2
9    非球面[8]                   1.73
像  面      ∞
【００４８】
非球面[1]
曲率半径      1.82
ｋ＝ 3.5885×10-1
ａ＝-1.1794×10-3    ｂ＝ 5.3463×10-4
非球面[2]
曲率半径      4.06
ｋ＝ 5.2264×10+0
ａ＝ 1.1141×10-2    ｂ＝ 1.0771×10-3
非球面[3]
曲率半径     -2.28
ｋ＝-2.0296×10+0
ａ＝-3.0425×10-2    ｂ＝-8.3232×10-3    c＝-3.7680×10-2
非球面[4]
曲率半径    -7.13
ｋ＝-4.1823×10+1
ａ＝ 4.7941×10-2    ｂ＝-1.5400×10-2
非球面[5]
曲率半径     -7.16
ｋ＝ 1.9967×10+1
ａ＝ 2.7582×10-2    ｂ＝-1.7023×10-4
非球面[6]
曲率半径     -2.79
ｋ＝-6.1217×10+0
ａ＝-2.7227×10-2    ｂ＝ 6.7906×10-3
非球面[7]
曲率半径      300.00
ｋ＝-3.5486×10+19
ａ＝ 3.5355×10-3    ｂ＝-1.1022×10-4
非球面[8]
曲率半径     -247.18
ｋ＝-5.9318×10+8
ａ＝-6.7287×10-3    ｂ＝-7.6835×10-4
【００４９】
なお、本発明の上記各実施例では少なくとも一部レンズをプラスチックで構成したが、プラスチックレンズをガラスレンズで構成してもかまわない。また、例えば、上記各実施例で用いる材料よりも屈折率の高いガラスを用いれば、さらに高性能な光学系にすることが可能である。また、特殊低分散ガラスを用いれば色収差の補正にとって有効である。また、レンズをプラスチックで構成する場合には、低吸湿材料を用いることにより、環境変化による性能の劣化を軽減し得る。
【００５０】
また、上記各実施例において、ゴースト、フレア等の不要光をカットするために、明るさ絞り以外にフレア絞りを配置しても良い。フレア絞りは、上記各実施例の第１レンズの前（第１レンズの物体側）、第１レンズと第２レンズとの間、第２レンズと明るさ絞りとの間、明るさ絞りと第３レンズとの間、第３レンズと第４レンズとの間、第４レンズと像面との間のいずれの場所に配置しても良い。
このフレア絞りとしての作用を持たせるためには、枠によりフレア光線をカットする方法でも良いし、別の部材を設けることによって、フレア光線をカットする方法を採用しても良い。または、フレア絞りを光学系に直接印刷したり、塗装したり、シールなどを接着することにより構成しても良い。
また、フレア絞りの形状は、円形、楕円形、矩形、多角形、関数曲線で囲まれる範囲等、いかなる形状でもかまわない。
また、フレア絞りを設けることによって、有害光束をカットするだけでなく画面周辺のコマフレア等の光束をカットするようにしても良い。
また、各レンズに反射防止コートを行い、ゴースト、フレアを軽減するようにしてもかまわない。その場合、マルチコートにすると効果的にゴースト、フレアを軽減できる。また、レンズ面やカバーガラスなどに、赤外カットコートを行っても良い。
【００５１】
また、本発明の上記各実施例の結像光学系において、ピント調節を行うためにフォーカシングを行うように構成しても良い。フォーカシング方法としては、レンズ系全体の繰り出し、一部レンズの繰り出し、もしくは繰り込みのいずれを採用しても良い。
【００５２】
また、本発明の上記各実施例の結像光学系において、画像周辺部の明るさ低下を、ＣＣＤのマイクロレンズをシフトすることにより軽減しても良い。例えば、各像高における光線の入射角に合わせてＣＣＤのマイクロレンズの設計を変えても良い。また、画像処理により画像周辺部の低下量を補正しても良い。
また、図示はしていないが、本発明の光学系は、フィルムやＣＣＤを記録部材とするカメラや監視カメラ等の光学装置にも適している。よって、上記の光学系を備えた光学装置も、本発明として含まれる。
【００５３】
次に、各実施例における条件式パラメータ計算値を表１に示す。
表１
0004712318.tif 000002
【００５４】
図９（ａ）は撮像光学系に本発明の結像光学系を含んだデジタルカメラの外観を示す前側斜視図、図９（ｂ）は撮像光学系に本発明の結像光学系を含んだデジタルカメラの外観を示す後側斜視図である。図において、１は撮影光路２を有する撮影光学系、３はファインダー用光路４を有するファインダー光学系、５はシャッター釦、６はフラッシュ、７は液晶表示モニターである。また、カメラの上部に配置されたシャッター釦５を押すと、それに連動して撮影光学系１を通して撮影が行われるようになっている。
【００５５】
図１０（ａ）は撮像光学系に本発明の結像光学系を含んだ携帯電話の一例の正面図、図１０（ｂ）は同側面図である。図中、１０はマイク部、１１はスピーカ部、１２は入力ダイアル、１３はモニター、１４は撮影光学系、１５は通信電波の送信と受信を行うアンテナである。マイク部１０は操作者の声を情報として入力し、スピーカ部１１は通話相手の声を出力する。入力ダイアル１２は操作者が情報を入力するのに用いられ、モニター１３は操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示する。アンテナ１５は通信電波の送信と受信を行なう。
撮影光学系１４は、撮影光路１６上に配置された本発明の結像光学系と、像を受光する撮像素子とを有し、これらは携帯電話に内臓されている。撮像素子の前面にはＩＲカットフィルターが設けられ、また、撮影光学系１４の先端には該光学系を保護するためのカバーガラスが配置されている。撮像素子で受光された物体像は、携帯電話に内蔵された図示しない処理手段に入力され、電子画像としてモニター１３に、または、通信相手のモニターに、または、その両方に表示される。また、通信相手に画像を送信する場合には、上記処理手段に含まれる信号処理機能により、撮像素子で受光された物体像の情報が送信可能な信号へ変換されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の結像光学系の第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図２】第１実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３】本発明の結像光学系の第２実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図４】第２実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５】本発明の結像光学系の第３実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図６】第３実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図７】本発明の結像光学系の第４実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図８】第４実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図９】（ａ）は、本発明の結像光学系を用いたデジタルカメラの概略構成を示す前側斜視図、（ｂ）は、同カメラの後側斜視図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の結像光学系を用いた携帯電話の概略構成を示す正面図、（ｂ）は、同側面図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１    正屈折力の第１レンズ
Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２、Ｌ４２    正屈折力の第２レンズ
Ｌ１３、Ｌ２３、Ｌ３３、Ｌ４３    負屈折力の第３レンズ
Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４、Ｌ４４    正屈折力の第４レンズ
Ｉ          撮像面
Ｓ          明るさ絞り
１          撮影光学系
２          撮影光路
３          ファインダー光学系
４          ファインダー用光路
５          シャッター釦
６          フラッシュ
７          液晶表示モニター
１０        マイク部
１１        スピーカ部
１２        入力ダイアル
１３        モニター
１４        撮影光学系
１５        アンテナ
１６        撮影光路
【図１】
0004712318.tif 000003
【図２】
0004712318.tif 000004
【図３】
0004712318.tif 000005
【図４】
0004712318.tif 000006
【図５】
0004712318.tif 000007
【図６】
0004712318.tif 000008
【図７】
0004712318.tif 000009
【図８】
0004712318.tif 000010
【図９】
0004712318.tif 000011
【図１０】
0004712318.tif 000012