(57)【要約】【課題】大きな負のディストーションを発生させることなく特に広角系に適した小型の撮影光学系を備える撮像装置等を提供すること。【解決手段】撮影光学系と、電子撮像素子とを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像装置である。    -1.73＜IH／EXP＜-0.65    …（１）    0.50＜TH／TC＜1    …（２）  ここで、  EXPは前記撮影光学系の射出瞳の位置P、  IHは前記撮像素子の対角長の半分、  THは前記撮像素子の中心からIHの位置の主光線に対する集光効率、  TCは光軸上の垂直入射光に対する集光効率、である。【選択図】図１
2009223251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系と、
電子撮像素子とを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
-1.73＜IH／EXP＜-0.65    …（１）
0.50＜TH／TC＜1    …（２）
ここで、
EXPは前記撮影光学系の射出瞳の位置P、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
THは前記撮像素子の中心からIHの位置の主光線に対する集光効率、
TCは光軸上の垂直入射光に対する集光効率、
である。
【請求項２】
前記撮像素子は以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5000＜N×FN＜45000    …（３）
ここで、
Nは前記撮像素子の長辺側の画素数（水平画素数）、
FNは撮影光学系のFno、
である。
【請求項３】
前記撮像素子のオンチップレンズは屈折率分布型レンズであり、
前記屈折率分布レンズは入射光の波長と同程度または前記波長より短い線幅で分割された構造により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子のオンチップレンズは、入射光の波長より十分大きく、巨視的には、ほぼ平面であり、撮像面全体が一つの平面または曲面であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮影光学系と前記撮像素子の間を空気のみとし、
前記撮影光学系と前記撮像素子との間隔は以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の撮像装置。
0.1＜（fb/IH)/FN＜0.3    …（４）
ここで、
fbはバックフォーカス、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
FNは撮影光学系のFno、
である。
【請求項６】
前記撮影光学系の絞りより像側の像面に凸面を向けたレンズ群に赤外カット機能を有する表面処理を施したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮影光学系の絞りより物体側の像面に凹面を向けたレンズ群に赤外カット機能を有する表面処理を施したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子のオンチップレンズと光電変換面の間に赤外カットフィルター機能を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮影光学系はローパスフィルター機能を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮影光学系の像側の面と前記撮像素子のオンチップレンズ面はお互いに隣接する面であり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の撮像装置。
2300＜N    …（５）
ここで、
Nは前記撮像素子の長辺側の画素数（水平画素数）、
である。
【請求項１１】
前記撮影光学系の最大像高に入射する光束が通過する撮影光学系最終面の形状は、像面に対して凸面の一部であり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
-1.5＜IH／PR＜-0.1    ・・・（６）
ここで、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
PRは撮影光学系の最終面の最大像高に入射するいずれかの位置における面の法線の局所的曲率半径、
である。
【請求項１２】
前記撮影光学系は、被写体側から順に、正の前群と、絞りと、正のパワーを有するレンズを有する後群から構成され、
最大像高に入射する光束が通過する前記撮影光学系の最終面の形状は、像面に対して凸面の一部であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
-1.5＜IH／PR＜-0.1    …（６）
0.8 ＜(1／(fall＋EXP)-1／fr)＜6    …（７）
ここで、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
PRは前記撮影光学系の最終面の最大像高に入射するいずれかの位置における面の法線の局所的曲率半径、
fallは前記撮影光学系の全体の焦点距離、
EXPは撮影光学系の射出瞳の位置、
frは前記後群の焦点距離、
である。
【請求項１３】
前記撮影光学系は、被写体側から順に、少なくとも絞りと後群から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の撮像装置。
-3.5<fall/EXP<-0.5    …（８）
-2<fr/ff<10    …（９）
-1.2<rsf/rsr<4    …（１０）
-3＜fall/rsr＜2.5      …（１１）
ここで、
fallは前記撮影光学系の全系の焦点距離、
EXPは前記撮影光学系の射出瞳の位置、
frは前記前群の焦点距離、
ffは絞りよりも被写体側のレンズ群の焦点距離、
rsfは絞りの被写体側に隣接するレンズの曲率半径、
rsrは絞りの像側に隣接するレンズの曲率半径、
である。尚、絞りより被写体側にレンズ群が存在するとき前群とし、絞りより被写体側にレンズ群が存在しないとき、1／ff＝0、1／rsf＝0とする。
【請求項１４】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
-0.6＜rsf/rsr＜4    …（１０’）
ここで、
rsfは絞りの被写体側に隣接するレンズの曲率半径、
rsrは絞りの像側に隣接するレンズの曲率半径、
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、銀塩フィルムカメラ対応の撮影レンズにおいては、広角レンズの小型には軸外光束のフィルムへの入射角を浅くすることが有効とされている。また、COS（コサイン）４乗則等による光量不足を補うため、負の歪曲収差を発生させることが知られている。さらに、電子撮像素子に対応したものは、軸外光束の撮像面への入射角を垂直に近くすることが求められる。このため、負の歪曲収差を発生させレンズを小型にして、歪曲収差を画像処理で補正する手法も提案されている。また、撮像素子を考慮しない形での撮影レンズの小型化については、撮像素子を考慮しない形での提案も数多くされている。
一方、撮像素子に関しては、オンチップレンズに屈折率分布型レンズを用いる提案がされている。
また、画像処理の手法としては、隣接する画素の出力を加算することで感度を向上させること、即ちアップさせることが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３５１９７２号公報
【特許文献２】特開２００５−２６６１２９号公報
【特許文献３】特開２００６−５４５２６号公報
【特許文献４】特開２００６−３３０６７５号公報
【非特許文献１】"A MOS Image Sensor with Microlenses Built by Sub-Wavelength Patterning", ISSCC  2007/SESSION 28/IMAGE SENSORS/28.8
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮影光学系と電子撮像素子を組み合わせることにより、被写体の画像の再生に撮影光学系の集光作用と画像処理を組み合わせることができる。また、特に画角の広い撮影光学系において、小型化を進めるには、射出瞳の位置を撮像面に近づけることが効果的である。しかし、射出瞳の位置を像面に近づけると撮像面の周辺部において、周辺光量が不足し画質を劣化するという問題が発生する。
【０００５】
従来は、これに対して負のディストーション（歪曲収差）を発生させ、周辺光量を増加させ、画像処理により歪曲収差を補正するということが行われてきた。この場合、被写体の形の歪みを補正する周辺部の解像力が落ちるという課題があった。また、撮像素子に投影された画像データの一部を使えなくなるという効率の悪さがあった。また、負のディストーションを発生させるために、射出瞳位置を像面に十分近づけさせられないという課題もあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大きな負のディストーションを発生させることなく特に広角系に適した小型の撮影光学系を備える撮像装置を提供することを目的とする。さらに詳しくは、周辺光量に関して、歪曲収差による補正を前提としない小型の撮影光学系を備える撮像装置を提供することを目的とする。または、正のディストーションを発生させ、周辺の解像度を確保した小型の撮影光学系を備え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、本発明による撮像装置は、撮影光学系と、電子撮像素子とを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
-1.73＜IH／EXP＜-0.65    …（１）
0.50＜TH／TC＜1    …（２）
ここで、
EXPは前記撮影光学系の射出瞳の位置、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
TH前記撮像素子の中心からIHの位置の主光線に対する集光効率、
TCは光軸上の垂直入射光に対する集光効率、
である。
【０００８】
また、上記の撮像装置において、前記撮像素子は以下の条件式を満足することを特徴とする。
5000＜N×FN＜45000    …（３）
ここで、
Nは前記撮像素子の長辺側の画素数（水平画素数）、
FNは撮影光学系のFno、
である。
【０００９】
また、上記の撮像装置において、前記撮像素子のオンチップレンズは屈折率分布型レンズであり、前記屈折率分布レンズは入射光の波長と同程度または前記波長より短い線幅で分割された構造により構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、上記の撮像装置において、前記撮像素子のオンチップレンズは、入射光の波長より十分大きく、巨視的には、ほぼ平面であり、撮像面全体が一つの平面または曲面であることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の撮像装置において、前記撮影光学系と前記撮像素子の間を空気のみとし、前記撮影光学系と前記撮像素子との間隔は以下の条件を満足することを特徴とする。
0.1＜（fb/IH)/FN＜0.3    …（４）
ここで、
fbはバックフォーカス、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
FNは撮影光学系のFno、
である。
【００１２】
また、上記の撮像装置において、前記撮影光学系の絞りより像側の像面に凸面を向けたレンズ群に赤外カット機能を有する表面処理を施したことを特徴とする。
【００１３】
また、上記の撮像装置において、前記撮影光学系の絞りより物体側の像面に凹面を向けたレンズ群に赤外カット機能を有する表面処理を施したことを特徴とする。
【００１４】
また、上記の撮像装置において、前記撮像素子のオンチップレンズと光電変換面の間に赤外カットフィルター機能を有することを特徴とする。
【００１５】
また、上記の撮像装置において、前記撮影光学系はローパスフィルター機能を有することを特徴とする。
【００１６】
また、上記の撮像装置において、前記撮影光学系の像側の面と前記撮像素子のオンチップレンズ面はお互いに隣接する面であり、以下の条件式を満足することを特徴とする。
2300＜N    …（５）
ここで、
Nは前記撮像素子の長辺側の画素数（水平画素数）、
である。
【００１７】
また、上記の撮像装置において、前記撮影光学系の最大像高に入射する光束が通過する撮影光学系最終面の形状は、像面に対して凸面の一部であり、以下の条件式を満足することを特徴とする。  
-1.5＜IH／PR＜-0.1    ・・・（６）
ここで、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
PRは撮影光学系最終面の最大像高に入射するいずれかの位置における面の法線の局所的曲率半径である。
【００１８】
また、上記の撮像装置において、前記撮影光学系は、被写体側から順に、正の前群と、絞りと、正のパワーを有するレンズを有する後群から構成され、最大像高に入射する光束が通過する前記撮影光学系の最終面の形状は、像面に対して凸面の一部であり、以下の条件式を満足することを特徴とする。
-1.5＜IH／PR＜-0.1    …（６）
0.8 ＜(1／(fall＋EXP)-1／fr)＜6    …（７）
ここで、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
PRは前記撮影光学系の最終面の最大像高に入射するいずれかの位置における面の法線の局所的曲率半径、
fallは前記撮影光学系の全体の焦点距離、
EXPは撮影光学系の射出瞳の位置、
frは前記後群の焦点距離、
である。
【００１９】
また、上記の撮像装置において、前記撮影光学系は、被写体側から順に、少なくとも絞りと後群から構成され、以下の条件式を満足することを特徴する。
-3.5<fall/EXP<-0.5    …（８）
-2<fr/ff<10    …（９）
-1.2<rsf/rsr<4    …（１０）
-3＜fall/rsr＜2.5      …（１１）
ここで、
fallは前記撮影光学系の全系の焦点距離、
EXPは前記撮影光学系の射出瞳の位置、
frは前記前群の焦点距離、
ffは絞りよりも被写体側のレンズ群の焦点距離、
rsfは絞りの被写体側に隣接するレンズの曲率半径、
rsrは絞りの像側に隣接するレンズの曲率半径、
である。尚、絞りより被写体側にレンズ群が存在するとき前群とし、絞りより被写体側にレンズ群が存在しないとき、1／ff＝0、1／rsf＝0とする。
【００２０】
また、上記の撮像装置において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
-0.6＜rsf/rsr＜4    …（１０’）
ここで、
rsfは絞りの被写体側に隣接するレンズの曲率半径、
rsrは絞りの像側に隣接するレンズの曲率半径、
である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、大きな負のディストーションを発生させることなく特に広角系に適した小型の撮影光学系備える撮像装置を提供できる。さらに詳しくは、周辺光量に関して、歪曲収差による補正を前提としない小型の撮影光学系を備える撮像装置を提供できる。または、正のディストーションを発生させ、周辺の解像度を確保し、且つ、必要に応じて画素加算等の方法で画質を向上させる小型の撮影光学系を備える撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施形態の撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置は、撮影光学系と、電子撮像素子とを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
-1.73＜IH／EXP＜-0.65    …（１）
0.50＜TH／TC＜1    …（２）
ここで、
EXPは前記撮影光学系の射出瞳の位置、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
TH前記撮像素子の中心からIHの位置の主光線に対する集光効率、
TCは光軸上の垂直入射光に対する集光効率、
である。
【００２３】
条件式（１）は射出瞳位置に関するものである。条件式（１）の下限を下回るとコサイン４乗の値が０．５より大きくなる。このため、画像処理を前提としたとき小型と光量のバランスからみて光学系が十分小型化できなくなる。また、条件式（１）の上限を上回るとコサイン４乗の値が２−４を超える。このため、画像処理を施しても十分な画質を再現できなくなる。さらに、条件式（２）の上限、下限を超えると、大きな負のディストーションを発生させることなしに十分な光束を撮像素子の画素に導くことができなくなり、好ましくない。
【００２４】
なお、コサイン４乗則とは、入射角と照度の関係を示すもので、レンズに入射する光の入射角が光軸に対して、θの場合、照度は以下の関係性を満足するものをいう。
I = I0cos4θ
ここで、
I0 は入射前の光の照度、 
I は入射後の光の照度である。
【００２５】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮像素子は以下の条件式を満足することが望ましい。
5000＜N×FN＜45000    …（３）
ここで、
Nは前記撮像素子の長辺側の画素数（水平画素数）、
FNは撮影光学系のFno、
である。
【００２６】
長辺の画素数が多くなると、照度によって画素加算や周辺の画素情報を加味した画像処理の質が向上する。Fナンバーが小さくなると多くの光量が得られ、また、回折の影響を受けにくくなる。このため、良質の結像性能を得ることができる。条件式（３）の下限を下回るとVGAクラスの画像でも周辺性能の確保が難しくなる。条件式（３）の上限を上回ると、撮影レンズそのものが大きくなること、画像処理の負担が大きくなること等が生じ好ましくない。一方、撮影した画像の印刷物やディスプレーでの表示の画質向上の効果が相対的に小さくなるので好ましくない。
【００２７】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮像素子のオン（ＯＮ）チップレンズは屈折率分布型レンズであるのが好ましい。そして、屈折率分布レンズは入射光の波長と同程度、または波長より短い線幅で分割された構造により構成されていることが好ましい。
【００２８】
一般的なオンチップレンズで条件式（１）、（２）を満足するには、周辺部での個々のレンズ位置の精度を飛躍的に向上することが求められる。また、光束のレンズチップへの入射角も主光線角以上にきつく（大きく）なり、表面反射率が高くなる。また、それぞれのオンチップレンズの凸面が撮像面に垂直になるように構成されている。このため、受光効率が低下する。
【００２９】
ここで、容易に作成できるオンチップレンズとコンデンサーレンズを組み合わせる方法もある。しかしながら、撮像面の近くにレンズを配置することは、無用なフレアーやゴーストの原因となる。本実施形態では、特開２００６−３５１９７２や上述した非特許文献１等で提案されている屈折率分布型レンズを使うことで入射面を平面に近くすることができ受光効率を上げることができ、所謂屈折現象によらないのでフレアーの発生が小さくなる。
【００３０】
尚、条件式（１）の下限を下回る場合、一般的なオンチップレンズで構成する方が、構成が簡易で好ましい。また、撮影光学系からの斜入射特性に合わせて各画素のオンチップレンズの特性を合わせるのが好ましい。また、画像周辺部での急激な光量低下を防ぐため、像高の50％付近での撮像素子に入射する主光線角度の変化よりも、像高の80％付近での撮像素子に入射する主光線角度の変化が緩やかな構成にするのが望ましい。
【００３１】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮像素子のオンチップレンズは、入射光の波長より十分大きく、巨視的には、ほぼ平面であり、撮像面全体が一つの平面または曲面であることが望ましい。
【００３２】
それぞれの画素を凸面で構成すると、条件式（１）を満足する軸外光束が入射するとき、受光効率の低下や、画素混合のような現象等により画質劣化を起こす機会が増大する。このため、オンチップレンズを屈折率分布型レンズとし、且つ、撮像素子への入射面をほぼ平面とし、撮像面全体を一つの平面または曲面としている。これにより、受光効率等の画質劣化を防ぐことができる。特に、撮像面全体を一つの平面とすることで製造の効率を向上できる。特に、全体的に凹面とすることで、更に受光効率を上げることができる。ここで、各画素が巨視的にはほぼ平面とは、撮像面全体が一つの面となっている一部であるという程度に平面であるという意味合いである。全体が平面であれば、各画素も平面であることが望ましい。
【００３３】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮影光学系と撮像素子の間を空気のみとし、撮影光学系と撮像素子との間隔は以下の条件を満足することが望ましい。
0.1＜（fb/IH)/Fn＜0.3    ・・・（４）
ここで、
fbはバックフォーカス、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
FNは撮影光学系のFno、
である。
【００３４】
撮影光学系への入射角が大きい場合、ローパスフィルターや赤外線カットフィルターを撮影光学系と撮像素子の間に配置するのは、フィルターの表面反射率やフィルター特性上、好ましくない。即ち、これらのフィルター機能を撮影光学系内に持たせるか、撮像素子内に持たせることが望ましい。さらに、条件式（４）を満足することにより、撮像素子と撮影光学系の間で起きるフレアーやゴーストを軽減できるので、好ましい。
【００３５】
即ち、ｆｂを大きくすると不要光が撮影光学系に再入射するエネルギーを小さくできる。しかしながら、光学系が大きくなる。また、ＦＮを小さくするとフレアー光を分散でき正規の結像に対する単位面積辺りの光量を小さくできる。しかしながら、被写界深度が浅くなることや、光学系が複雑になる。 
【００３６】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮影光学系の絞りより像側の像面に凸面を向けたレンズ群に赤外カット機能を有する表面処理を施したことが望ましい。
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮影光学系の絞りより物体側の像面に凹面を向けたレンズ群に赤外カット機能を有する表面処理を施したことが望ましい。
【００３７】
条件式（１）を満足する光学系では、撮影光学系と撮像素子の間に赤外カットフィルターを配置する場合、フィルタが干渉フィルタータイプのとき、入射角による分光反射透過率特性が変化するので好ましくない。また、フィルタが吸収フィルタータイプのとき、フィルターを透過する光路長差が大きく変化し、反射率特性も変化するので好ましくない。一方、条件式（１）を満足し、且つ、薄型の光学系では光束と光軸の角度の正負の関係は変化しにくい。そして、本態様の構成で赤外カット機能を有する表面処理（コーティング）を施すことが効果的である。また、このコーティングは複数面を合わせて赤外カットフィルターの機能を満たしてもよい。
【００３８】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮像素子のオンチップレンズと光電変換面の間に赤外カットフィルター機能を有することが望ましい。
【００３９】
オンチップレンズを透過した光束はほぼ光軸と平行になる。このため、オンチップレンズと光電変換面の間に赤外カットフィルター機能を配置すると良好な特性を得やすくなる。尚、干渉フィルタータイプで構成することにより、オンチップレンズと光電変換面の距離を延ばす必要がなくなるので好ましい。
【００４０】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮影光学系内にローパスフィルター機能を有することが望ましい。
撮影光学系内にローパスフィルター機能を持たせることにより、撮影光学系と撮像素子の間にフィルターを配置する必要がなくなる。撮影光学系内のローパスフィルターは、位相型、収差型、楔プリズム型のいずれの型でもよい。このように構成することで画素数の少ない撮像素子の場合でも、モアレが発生しない撮影光学系が構成できる。
【００４１】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮影光学系の像側の面と撮像素子のオンチップレンズ面はお互いに隣接する面であり、以下の条件式を満足することが望ましい。
2300＜N    （５）
ここで、
Nは前記撮像素子の長辺側の画素数（水平画素数）、
である。
【００４２】
条件式（５）を満足することにより、被写体側の周波数に対して、ナイキスト周波数が大きくなり、ローパスフィルターを配置しなくても良好な画質を得ることができる。尚、特定方向のみにローパスさせるフィルターを組み合わせてもよい。このようなフィルターは薄く構成できる場合が多い。    
【００４３】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮影光学系の最大像高に入射する光束が通過する撮影光学系最終面の形状は、像面に対して凸面の一部であり、以下の条件式を満足することが望ましい。
-1.5＜IH／PR＜-0.1    ・・・(６)
ここで、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
PRは撮影光学系最終面の最大像高に入射するいずれかの位置における面の法線の局所的曲率半径である。
【００４４】
条件式（１）、（２）を満足した上で条件式（６）を満足することが望ましい。条件式（６）の下限を下回ると、レンズ系の外径が大きくなり、光学系への負担が増してしまう。さらに、ディストーションやアス（非点収差）などの軸外収差が悪化し、バランスがくずれるため好ましくない。また、以下に説明する再入射光による画質劣化の機会が増えるので、好ましくない。条件式（６）の下限を下回ると、像高による撮像素子への変化が大きくなる。このため、レンズと撮像素子の偏心精度の許容値、オンチップレンズの許容値が小さくなり好ましくない。
【００４５】
次に、上述した再入射光による画質劣化について説明する。ここで、条件式（４）と条件式（６）の組み合わせも有意義である。即ち、ＩＨに対してｆｂを短くすると撮像素子での反射光が最終面で反射し、撮像素子に再入射することによる画質の劣化が問題になる。光軸周辺においては、このような再入射する光束も、光軸周辺に集まるため目立たない。これに対して、周辺においては、正規入射位置と再入射する位置が異なる場合があり画質の劣化になりやすい。
【００４６】
特に、条件式（１）を満足する場合、この位置が異なりやすい。これを解消する方法、構成として、再入射位置を有効画面外とする構成、再入射光を拡散させ単位面積当たりのエネルギーを小さくし、目立たなくする構成が考えられる。前者の構成はｆｂの短い状態では実現が難しいので好ましくない。尚、条件式（６）において、ＰＲは撮影光学系最終面の最大像高に入射する主光線の通過位置における面の法線の局所的曲率半径であることが望ましい。
【００４７】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮影光学系は、被写体側から順に、正の前群と、絞りと、正のパワーを有するレンズを有する後群から構成され、
最大像高に入射する光束が通過する撮影光学系の最終面の形状は、像面に対して凸面の一部であり、
以下の条件式を満足することが望ましい。
-1.5＜IH／PR＜-0.1    …（６）
0.8 ＜(1／(fall＋exp)-1／fr)＜6    …（７）
ここで、
IHは前記撮像素子の対角長の半分、
PRは前記撮影光学系の最終面の最大像高に入射するいずれかの位置における面の法線の局所的曲率半径、
fallは前記撮影光学系の全体の焦点距離、
EXPは撮影光学系の射出瞳の位置、
frは前記後群の焦点距離、
である。
【００４８】
また、条件式（１）、（２）を満足した上で条件式（６）と条件式（７）を満足することが望ましい。条件式（７）の下限を下回ると、絞りと撮像面の間にレンズを配置するのが困難となる。条件式（７）の上限を上回ると、絞りの位置が像面から離れ小型化に反する。特に、条件式（７）との組み合わせにおいて条件式（６）の下限を下回ると、絞りと最終面の間で発生する軸外収差が大きくなる傾向が強くなり好ましくない。
【００４９】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、撮影光学系は、被写体側から順に、少なくとも絞りと後群から構成され、以下の条件式を満足することが望ましい。
-3.5<fall/exp<-0.5    …（８）
-2<fr/ff<10    …（９）
-1.2<rsf/rsr<4    …（１０）
-3＜fall/rsr＜2.5      …（１１）
ここで、
fallは前記撮影光学系の全系の焦点距離、
EXPは前記撮影光学系の射出瞳の位置、
frは前記前群の焦点距離、
ffは絞りよりも被写体側のレンズ群の焦点距離、
rsfは絞りの被写体側に隣接するレンズの曲率半径、
rsrは絞りの像側に隣接するレンズの曲率半径、
である。尚、絞りより被写体側にレンズ群が存在するとき前群とし、絞りより被写体側にレンズ群が存在しないとき、1／ff＝0、1／rsf＝0とする。
【００５０】
条件式（８）は、広角レンズにおいて負の大きなディストーションを発生しないようにするのに適した範囲を規定している。条件式（８）を満足することにより入射光束の角度を射出光束の角度の差を小さくできる。さらに、条件式（９）を満足することで絞り前後での対称系を確保でき、負の大きなディストーションの発生を小さくできる。また、条件式（１０）を満足することにより、球面収差、コマ収差を良好に補正できる。即ち、軸外光束の角度が急で、光束の分離が急激に進むので、絞り近傍のこの面で球面収差とコマ収差の適正な補正が必要になる。条件式（１１）を満足することで、小型でかつ収差補正に十分なスペースを確保できる。尚、ここで負の大きなディストーションとは-7％を超え、画像処理等による補正が必要なレベルのものをいう。
【００５１】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式を満足することが望ましい。
-0.6＜rsf/rsr＜4    …（１０’）
ここで、
rsfは絞りの被写体側に隣接するレンズの曲率半径、
rsrは絞りの像側に隣接するレンズの曲率半径、
である。
【００５２】
条件式(１０’)を満足することによりディストーションを小さくするのに適した光学系を得ることができる。条件式(１０’)の下限を下回ると、絞り前後の面での主光線の補正バランスがとりにくくなる。特に、最終面での軸外光束への補正の負担が高くなる。この結果、正のディストーションを発生させる傾向が強くなる。尚、絞りより被写体側にレンズ素子を配さない撮影光学系も可能である。この場合、３面以上のレンズ面が、レンズ断面図において光軸上と異なる方向に凸面を有する形状とするのが望ましい。
【００５３】
尚、本実施形態における撮影光学系において、フォーカシング機能は、全部または一部のレンズを動かすことにより構成しても良い。が、主たるフォーカシング機能は絞りより被写体側にあるのが好ましい。即ち、フォーカシングによる画角の変化を少なくすることができる。
【００５４】
以下に、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。
図２９は、屈折率分布型のオンチップレンズによる入射角度と受光効率の関係を示す。これは、上述した非特許文献１から推定されるものである。本実施形態の各実施例はこれを基準に説明する、なお、特許請求の範囲に含まれる範囲において、これに限るものでない。また、各実施例において、画素サイズは2.2μｍ×2.2μｍ、アスペクト比は4：3を基準にしている。なお、特許請求の範囲に含まれる範囲において、これに限るものでない。特に画素サイズをさらに小さくして、画素数を増大させること、撮影レンズの焦点距離と最大像高を小さくすることは、好ましい。
なお、図３０、図３１は、上述した文献に開示されている屈折率分布型のオンチップレンズを有する撮像素子の構造を示している。
【実施例１】
【００５５】
本発明に実施例１について説明する。図１は実施例１に係る撮像装置が備える撮影光学系の断面図である。また、図２は実施例１の収差図であり、無限遠被写体合焦時の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示している。また、図３は像高と受光効率の関係、図４は主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示したものである。
【００５６】
本実施例は、図１に示すように、被写体側より順に、被写体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１、絞りＳ（ｒ３面）、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２、両凹負レンズＬ３から構成される。センサー面はＩで示す。
【００５７】
非球面は、被写体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１の両面、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２の両面、両凹負レンズＬ３の両面との６面に用いている。
【００５８】
歪曲収差（ディストーション）はほぼ±7％以内に収まっている。赤外線カット機能は、正メニスカスレンズＬ１、正メニスカスレンズＬ２のいずれか１つまたは複数の面に赤外線の透過率の低いコーティングを施すことで対応できる。ローパス機能を絞りＳ（ｒ３面）の近傍に配置してもよい。尚、センサー面Ｉと近くなるが、レンズＬ３とセンサー面Ｉの間に赤外線カット機能やローパスフィルター機能を有するフィルター群を配置することもできる。このとき、フィルターにはSWS（波長以下の微細構造）等による反射率低減機能を付加することが望ましい。
【実施例２】
【００５９】
次に、実施例２について説明する。図５、図６、図７、図８は、実施例１と同様に、それぞれ本実施例の断面図、収差図、像高と受光効率の関係、主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示したものである。
【００６０】
本実施例は、図５に示すように、被写体側より順に、被写体側に強い凸面を向けた平凸正レンズL１と像側に強い凹面を向けた平凹負レンズL２からなる接合レンズと、絞りＳ(ｒ４面）、被写体側に強い凹面を向けた平凹負レンズL３と像側に強い凸面を向けた平凸正レンズL４からなる接合レンズと、赤外線カット機能やローパスフィルター機能を有するフィルター群Ｌ５と、センサー面Ｉで構成される。
【００６１】
非球面は、被写体側に強い凸面を向けた平凸正レンズL１の被写体側面と、像側に強い凹面を向けた平凹負レンズL２の像側面と、被写体側に強い凹面を向けた平凹負レンズL３の像側面と、像側に強い凸面を向けた平凸正レンズL４の像側面との４面に用いている。
【００６２】
本実施例は、小型化を実現しながら、フィルターを配置するスペースを確保している。また、正の大きなディストーションを持ち、周辺解像度の確保を考慮している。
【実施例３】
【００６３】
次に、実施例３について説明する。図９、図１０、図１１、図１２は、実施例１と同様に、それぞれ実施例３の断面図、収差図、像高と受光効率の関係、主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示したものである。
【００６４】
本実施例は、図９に示すように、被写体側より順に、被写体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１、絞りＳ（ｒ３面）、像側の凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２、から構成される。センサー面はＩである。
【００６５】
非球面は、被写体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１の両面、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２の両面との４面に用いている。
【００６６】
本実施例は２枚というシンプルな構成ながら、正の大きなディストーションを持ち、周辺解像度の確保を考慮し、他の諸収差も良好に補正されている。絞りＳは、メニスカスレンズＬ１の像面側の面上に構成してもよい。また、ローパス機能はメニスカスレンズＬ１の像面側の面に配置してもよい。また、赤外線カット機能は、いずれかの一つまたは複数のレンズ面に赤外線の透過率の低いコーティングを施すことで対応してもよい。
【００６７】
尚、センサー面Ｉと近くなるが、レンズＬ２とセンサー面Ｉの間に赤外線カット機能やローパスフィルター機能を有するフィルター群を配置することもできる。このとき、フィルターにはSWS等による反射率低減機能を付加することが望ましい。
【実施例４】
【００６８】
次に、実施例４について説明する。図１３、図１４、図１５、図１６は、実施例１と同様に、それぞれ実施例４の断面図、収差図、像高と受光効率の関係、主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示したものである。
【００６９】
本実施例は、図１３に示すように、被写体側より順に、被写体側に凹を向けた負メニスカスレンズＬ１、絞りＳ（ｒ３面）、両凸正レンズＬ２、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４から構成される。センサー面はＩである。
【００７０】
非球面は、被写体側に凹を向けた負メニスカスレンズＬ１の両面、両凸正レンズＬ２の両面、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３の両面、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４の両面との８面に用いている。
【００７１】
本実施例は、最大軸外主光線センサー入射角を約50度とし、小型化を図りつつ、歪曲収差（ディストーション）を±0.5％以下で実現し、画像処理なしで歪みのない撮影を可能としている。また、他の諸収差も良好に構成している。また、絞りＳは、両凸正レンズＬ２の被写体側の面上に構成してもよい。また、ローパス機能は両凸正レンズＬ２の被写体側の面に配置してもよい。また、赤外線カット機能は、例えば、負メニスカスレンズＬ５の被写体側のレンズ面に赤外線の透過率の低いコーティングを施すことで対応してもよい。また、センサー内のカラーフィルター等に赤外線カット機能を付加しても良い。尚、センサー面と近くなるが、負メニスカスレンズＬ５とセンサー面Ｉの間に赤外線カット機能やローパスフィルター機能を有するフィルター群を配置することもできる。このとき、フィルターにはSWS等による反射率低減機能を付加することが望ましい。
【実施例５】
【００７２】
次に、実施例５について説明する。図１７、図１８、図１９、図２０は、実施例１と同様に、それぞれ実施例５の断面図、収差図、像高と受光効率の関係、主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示したものである。
【００７３】
本実施例は、図１７に示すように、被写体側より順に、絞りＳ（ｒ１面）、両凸正レンズＬ１、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズでレンズ断面図上、像側の軸外に凹面部を有するレンズＬ２、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズでレンズ断面図上両側のレンズ面の軸外部に像側に凸面部を有するレンズＬ３、赤外線カット機能やローパスフィルター機能を有するフィルター群Ｌ４、センサー面Ｉで構成される。
【００７４】
非球面は、両凸正レンズＬ１の両面、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２の両面、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３の両面との６面に用いている。
【００７５】
このような構成にすることで、前置絞りタイプながら、小型で且つ、歪曲収差（ディストーション）を±2％以下で実現し、画像処理なしで歪みのない撮影を可能とし、また、他の諸収差も良好に構成している。また、フィルター類のスペースも十分確保できている。
【実施例６】
【００７６】
次に、実施例６について説明する。図２１、図２２、図２３、図２４は、実施例１と同様に、それぞれ実施例６の断面図、収差図、像高と受光効率の関係、主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示したものである。
【００７７】
本実施例は、図２１に示すように、被写体側より順に、像面側に凹面を向けた平凹負レンズＬ１、被写体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と両凸正レンズＬ３との接合レンズ、絞りＳ（ｒ６面）、被写体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４、被写体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５、センサー面Ｉで構成される。
【００７８】
非球面は、像面側に凹面を向けた平凹負レンズＬ１の像側の面、両凸正レンズＬ３の像側の面、被写体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４の両面、被写体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５の被写体側の面との５面に用いている。
【実施例７】
【００７９】
次に、実施例７について説明する。図２５、図２６、図２７、図２８は、実施例１と同様に、それぞれ実施例７の断面図、収差図、像高と受光効率の関係、主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示したものである。
【００８０】
本実施例は、図２５に示すように、被写体側より順に、被写体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１、被写体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２、被写体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と両凸正レンズＬ４との接合レンズ、絞りＳ（ｒ８面）、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５と被写体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ７、センサー面Ｉで構成される。
【００８１】
非球面は、被写体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２の被写体側の面、被写体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と両凸正レンズＬ４との接合レンズ、被写体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５の被写体側の面との２面に用いている。
【００８２】
次に、上記各実施例の数値データを掲げる。記号は上記の外、ｒ１、ｒ２…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２…は各レンズ面間の間隔、ｎｄ１、ｎｄ２…は各レンズのｄ線の屈折率、νｄ１、νｄ２…は各レンズのアッベ数である。
【００８３】
なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【００８４】
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋Ａ４ ｙ4 ＋Ａ６ ｙ6 ＋Ａ８ ｙ8 ＋Ａ１０ｙ10＋Ａ１２ｙ12
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２はそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数である。また、非球面係数において、「Ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。また、非球面係数が記載されていないものは、その値はゼロである。
【００８５】
さらに、非球面には面番号に＊印を付している。また、単位はｍｍである。
【００８６】
数値実施例１
面番号         r          d          nd        νd     有効径
物面           ∞         ∞                 
1*           2.1718     0.626     1.52559     56.45     1.9
2*          12.9262     0.21                            1.39
3  (絞り)    ∞         0.327                           1.03
4*          -2.9343     1.085     1.52559     56.45     1.39
5*          -1.1431     0.241                           2.15
6*         -19.2395     1.253     1.58393     30.21     2.62
7*           1.8828     1.214                           4.27
像面          ∞       
単レンズデータ       
レンズ     始面     焦点距離     
L1             1         4.87      
L2             4         2.948
L3             6        -2.871
非球面データ
第1面
K＝-2.0704, A2=0,A4=2.3738E-02,A6= 1.0747E-02
第2面
K=127.5681,A2=0,A4= 6.8204E-03
第4面
K= -37.2316,A2=0,A4= -2.5507E-01,A6=2.1522E-02
第5面
K=-0.7297, A2=0,A4=-6.6339E-02,A6= -1.0620E-02
第6面
K=196.0254, A2=0,A4= -1.5353E-01,A6=4.2527E-02
第7面
K=-8.9067, A2=0,A4=-2.7429E-02,A6=1.8190E-03
【００８７】
数値実施例２
面番号         r          d          nd        νd     有効径
物面           ∞         ∞
1*          1.9369      0.752     1.83481      42.71     1.95
2               ∞      0.199     1.58393      30.21     1.32
3*          2.1252      0.084                            0.91
4(絞り)       ∞        0.317                            0.8
5*         -1.572       0.198     1.58393      30.21     1.1
6              ∞       0.627     1.83481      42.71     1.48
7*         -1.9229      1                                1.9
8              ∞       0.5       1.51633      64.14     3.58
9              ∞       1.259                            3.98
像面           ∞     
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
L1             1        2.32
L2             2       -3.689
L3             5       -2.692
L              6        2.303
接合レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
L1, L2       1        4.554
L3, L4       5        7.248
非球面データ
第1面
K=0,A2=0,A4=8.9185E-03,A6=4.9032E-03
第3面
K=0,A2=0,A4=7.7033E-02,A6=-1.1908E-01
第5面
K=0,A2=0,A4=-1.2021E-02,A6=-4.8359E-03
第7面
K=0,A2=0,A4=8.6867E-03,A6=1.4758E-02
【００８８】
数値実施例３
面番号         r          d           nd         νd    有効径
物面           ∞         ∞
1*           1.4081     1.1436     1.52559     56.45     1.8
2*           6.2963     0.0237                           0.9
3(絞り)       ∞        0.4013                           0.78
4*          -5.4766     2.0974     1.52559     56.45     1.36
5*          -4.253      0.1994                           4.1
6              ∞         0.5      1.51633     64.14     5.01
7              ∞         0.3                            5.38
像面           ∞     
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
L1          1      3.193
L2          4     22.771
非球面データ
第1面
K=-4.7059,A2=0,A4= 2.6221E-02,A6= 2.2300E-03,A8=-1.5356E-03,A10=1.6984E-04
第2面
K=0,A2=0,A4=6.5372E-02,A6=-3.9544E-03,A8=7.5934E-03,A10=-2.1773E-06,
A12=-2.5634E-03,A14= 1.0325E-03
第4面
K=-0.5805,A2=0,A4=2.0148E-03.A6=1.3550E-03,A8=3.8538E-03,A10=-4.8816E-03
第5面
K=0,A2=0,A4= 5.2276E-02,A6=-2.9145E-03,A8=-2.3567E-02
第6面
K=-5.3767,A2=0,A4=5.7845E-02,A6=-3.1126E-03,A8=-3.5389E-02
第7面
K=0,A2=0,A4=7.3307E-02,A6=-8.4035E-03,A8=4.9403E-03,A10=-3.4278E-03,A12=9.7300E-04  
第8面
K=1.0328,A2=0,A4=-1.0364E-02,A6=-1.4788E-03
第9面
K=0,A2=0,A4= -1.6068E-02,A6=7.4698E-04,A8=-5.8444E-05
【００８９】
数値実施例4
面番号         r          d           nd          vd       有効径
物面          ∞          ∞
1*          -2.6456     0.4        1.52542     55.78      2.89
2*          -5.0632     0.873                             2.38     
3 (絞り)     ∞        -0.2                               1.94
4*           2.5143     1.247      1.6935      53.21      1.94
5*          -2.4404     0.063                             1.82
6*          -2.1394     0.818      1.60687     27.03      1.76
7*          -9.4751     1.699                             2.18
8*          -2.4138     0.4        1.52542     55.78      3.13
9*         -29.9695     1.338                             4.49
像面          ∞
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離                     
L1           1      -11.182
L2           4        1.991
L3           6       -4.754
L4           8       -5.022
非球面データ
第2面
K=1.5419,A2=0,A4= -7.5136E-02,A6=-6.6120E-02,A8=-1.1726E-01
第3面
K=-3.1883,A2=0,A4=-3.3532E-01,A6= 2.7435E-01,A8=-1.5698E-01
第4面
K=-0.9547,A2=0,A4=4.8369E-01,A6=-9.9110E-02,A8=1.8389E-02
第5面
K= -0.1148,A2=0,A4=4.0560E-01,A6= -6.1849E-02,A8=4.2315E-02
第6面
K=-2.9112,A2=0,A4=-7.1142E-02,A6=-1.3183E-02
第7面
K=-5,A2=0,A4= -6.1704E-03,A6=-3.9079E-02,A8=1.2513E-02,A10=-1.8260E-03
【００９０】
数値実施例５
面番号         r          d          nd         vd       有効径
物面          ∞          ∞                 
1(絞り)      ∞         0.2                                1.14
2*           2.1304     1.054     1.53296     55.69        1.62
3*          -1.2576     0.2                                2.01
4*          -0.6        0.537     1.58856     30.21        2.04
5*          -1.2071     0.362                              2.29
6*           1.3884     0.53      1.53296     55.69        2.98
7*           1.201      0.667                              3.62
8              ∞       0.2                                4.27
9              ∞       0.5       1.51825     64.14        4.5
10             ∞       0.3                                4.85
像面          ∞
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
L1            2          1.664
L2            4         -3.015
L3            6      -1000.02
非球面データ
第2面
K=17.1045,A2=0,A4=1.7277E-03,A6=2.3593E-04,A8=-6.4699E-06
第5面
K=0,A2=0,A4=2.2485E-04,A6=-3.6442E-05,A8=-4.3487E-06
第7面
K=-2.4849,A2=0,A4=3.4700E-03,A6=2.0632E-04,A8=-1.3696E-04
第8面
K=-2.8354,A2=0,A4=9.1116E-03,A6= -1.8289E-03,A8=-2.5761E-05
第9面
K=0.0347,A2=0,A4=1.4367E-02,A6=-4.5744E-03,A8=3.1799E-04
第10面
K=19.4581,A2=0,A4=-1.2173E-03,A6=-1.3403E-03,A8=1.6211E-04,A10=-6.1856E-06
【００９１】
数値実施例６
面番号         r          d           nd          vd       有効径
物面           ∞         ∞
1              ∞         0.5       1.7432     49.34      4   
2*            10.3794     0.869                           3.68
3              9.4771     1.64      2.0033     28.27      3.52
4              3.6338     2.535     1.7432     49.34      3
5*            -4.2061     0.1                             2.6   
6(絞り)       ∞          3.51                            2.3
7*           -10.3339     1.294     1.58423    30.49      4.6
8*            -3.4759     0.715                           5.04
9*            -3.5527     0.6       1.83481    42.71      4.96
10$           15.9619     1.768                           6.45
像面           ∞     
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
L1          1      -13.969
L2          3       -6.84
L3          4        3.043
L4          7        8.381
L5          9       -3.433
接合レンズデータ
レンズ  始面   焦点距離
L2,L3     3     5.224
非球面データ
第2面
K＝17.1045,A2=0,A4=1.7277E-03,A6=2.3593E-04,A8=-6.4699E-06
第5面
K=0,A2=0,A4= 2.2485E-04,A6=-3.6442E-05,A8-4.3487E-06
第7面
K=-2.4849,A2=0,A4=3.4700E-03,A6=2.0632E-04,A8=1.3696E-04
第8面
K=-2.8354,A2=0,A4=9.1116E-03,A6=-1.8289E-03,A8=-2.5761E-05
第9面
K=0.0347,A2=0,A4=1.4367E-02,A6=-4.5744E-03,A8=3.1799E-04
第10面
K=19.4581,A2=0,A4=-1.2173E-03,A6=-1.3403E-03,A8=1.6211E-04,A10=-6.1856E-06
【００９２】
数値実施例７
面番号         r           d           nd          vd       有効径
物面          ∞          ∞
1           23.1442       0.337     1.71999      50.23      3.56
2            7.165        0.157                             3.56
3*           5.5974       0.449     1.49241      57.66      3.52
4            7.2912       1.067                             3.38
5           13.6301       0.516     1.64769      33.79      3.18
6             3.6139      1.581     1.5725       57.74      3.01
7            -3.6139      0.225                             2.83 
8(絞り)       ∞          3.666                             2.3
9*           -9.0802      0.045     1.52288      52.5       4.49
10          -12.3547      0.763     1.57501      41.49      4.47
11           -5.7464      1.156                             4.63
12           -2.6576      0.359     1.6968       55.53      4.64
13          -11.06        1.916                             6.13
像面           ∞                         
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
L1          1     -14.542
L2          3      44.996
L3          4      -7.75
L4          5       3.429
L5          9     -65.831
L6          10     17.928
L7          12     -5.11
接合レンズデータ
レンズ     始面    焦点距離
L3,L4          5       5.594
L5,L6          9      24.143
非球面データ
第2面
K= -0.1663,A2=0,A4=-6.8994E-03,A6=-8.0553E-04,A8=-1.2259E-04,A10= 1.1496E-05
第9面
K=0,A2=0,A4=3.8612E-03 ,A6=1.8043E-04 ,A8=1.0677E-04 ,A10=-9.5103E-06
【００９３】
次に、各実施例における条件式の値を掲げる。なお、ＢＦ（バックフォーカス）は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。なお、ｅｘ０１〜ｅｘ０７は、実施例１〜実施例７を示している。
各種データ
ex01      ex02      ex03      ex04      ex05      ex06      ex07
焦点距離      3.56      3.716     3.5       4.751     3.252     8.107     8.826
Ｆナンバー    3         3.503     3.255     2.84      2.85      3.78      3.78
画角(ω）°  38.7      37.5      39.2      30.9      38.6      30.9      28.8
像高          2.85      2.85      2.85      2.8412    2.6       4.85      4.85
レンズ全長    4.956     4.767     4.485     6.6281    4.396    13.519    12.237
ＢＦ          1.214     2.5898    0.819     1.3281    1.513     1.768     1.916
入射瞳位置    0.728     0.841     1.087     0.9836    0         3.259     3.055
射出瞳位置   -2.718    -3.702    -3.08     -2.2087   -3.144    -2.874    -3.141
前側主点位置 -0.374     0.828     0.598    -8.8323   -0.005    -2.79     -3.5229
後側主点位置 -2.3454   -1.1264   -2.681    -3.4224   -1.7393   -6.338    -6.91
fr           17.04      7.25     22.77      3.23      3.25     -6.31     -6.59
RP          -10        -2.096    -2.73     -4.211    -2.191   -26.54    -11.06
mcl           2.04      0.76      1.98      2.12      2.42      2.89      2.65
rsf          12.926     2.125     6.296    -5.063    1E+08     -4.2061   -3.6139
rsr          -2.9343   -1.572    -5.4766    2.5143    2.1304  -10.334    -9.0802
ff            4.8691    4.5535    3.1934  -11.182    1E+08      6.3526    6.6853
TH           71        73        74        60        80        62        65
TC          100       100       100       100       100       100       100
条件式                                           
ex01      ex02      ex03      ex04      ex05      ex06      ex07
IH/EXP      -1.048    -0.814    -0.925    -1.285    -0.827    -1.705    -1.544
TH／TC       0.71      0.73      0.74      0.6       0.8       0.62      0.65
N×FN     6219      7256      6748.44   8330.4    5389.35  13346.2   13346.2
（fb/IH)/Fn  0.142     0.26      0.088     0.116     0.204     0.096     0.104
N       2073      2073      2073      2932      1891      3527      3527
IH/PR      -0.285    -1.359    -1.044    -0.957    -1.187    -0.183    -0.439
(1／(fall+exp)-1／fr)
1.133     4.538     2.339     0.31      8.931     0.3486    0.328
fall/EXP    -1.309    -1.061    -1.136    -1.514    -1.034    -2.85     -2.81
fr/ff        3.5       1.592     7.131    -0.289     0        -0.993    -0.986
rsf/rsr     -0.227    -0.74     -0.87     -0.497     0         2.457     2.513
fall/rsr    -1.213    -2.364    -0.639     1.889     1.526    -0.784    -0.972
【実施例８】
【００９４】
さて、以上のような本発明の結像光学系は、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。
【００９５】
図３２〜図３４に本発明による結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３２はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図３３は同後方斜視図、図３４はデジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。
【００９６】
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のレンズ４８を通して撮影が行われる。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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・薄型化のレンズ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。
【０１００】
次に、本発明の結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３５〜図３７に示す。図３５はパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図、図３６はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図３７は図１４の側面図である。図３５〜図３７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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、例えば実施例１のレンズ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。
【０１０３】
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３５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。
【０１０４】
次に、本発明の結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３８に示す。図３８（a）は携帯電話４００の正面図、図３８（b）は側面図、図３８（c）は撮影光学系４０５の断面図である。図３８（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。
【０１０５】
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ためのものである。
【０１０６】
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のレンズが用いられる。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施例１の無限遠被写体合焦時のレンズ断面図である。
【図２】実施例１の無限遠被写体合焦時の収差図である。
【図３】実施例１の像高と受光効率の関係を示す図である。
【図４】実施例１の主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例２の無限遠被写体合焦時のレンズ断面図である。
【図６】実施例２の無限遠被写体合焦時の収差図である。
【図７】実施例２の像高と受光効率の関係を示す図である。
【図８】実施例２の主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例３の無限遠被写体合焦時のレンズ断面図である。
【図１０】実施例３の無限遠被写体合焦時の収差図である。
【図１１】実施例３の像高と受光効率の関係を示す図である。
【図１２】実施例３の主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施例４の無限遠被写体合焦時のレンズ断面図である。
【図１４】実施例４の無限遠被写体合焦時の収差図である。
【図１５】実施例４の像高と受光効率の関係を示す図である。
【図１６】実施例４の主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施例５の無限遠被写体合焦時のレンズ断面図である。
【図１８】実施例５の無限遠被写体合焦時の収差図である。
【図１９】実施例５の像高と受光効率の関係を示す図である。
【図２０】実施例５の主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示す図である。
【図２１】本発明の実施例６の無限遠被写体合焦時のレンズ断面図である。
【図２２】実施例６の無限遠被写体合焦時の収差図である。
【図２３】実施例６の像高と受光効率の関係を示す図である。
【図２４】実施例６の主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示す図である。
【図２５】本発明の実施例７の無限遠被写体合焦時のレンズ断面図である。
【図２６】実施例７の無限遠被写体合焦時の収差図である。
【図２７】実施例７の像高と受光効率の関係を示す図である。
【図２８】実施例７の主光線の撮像素子に入射する角度と像高の関係を示す図である。
【図２９】屈折率分布型のオンチップレンズによる入射角度と受光効率の関係を示す図である。
【図３０】屈折率分布型のオンチップレンズを有する撮像素子の構造を示す図である。
【図３１】屈折率分布型のオンチップレンズを有する撮像素子の構造を示す他の図である。
【図３２】本発明による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３３】デジタルカメラ４０の後方斜視図である。
【図３４】デジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。
【図３５】本発明の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３６】パソコン３００の撮影光学系３０３の断面図である。
【図３７】パソコン３００の側面図である。
【図３８】本発明の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。
【符号の説明】
【０１１０】
Ｌ１  レンズ
Ｌ２  レンズ
Ｌ３  レンズ
Ｌ４  レンズ
Ｌ５  レンズ、フィルタ
Ｉ  センサ面
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          レンズ
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
【図１】
2009223251.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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