JP2004170460A - 撮像光学系、並びにそれを用いたディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びモバイル機器 - Google Patents
撮像光学系、並びにそれを用いたディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びモバイル機器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】薄型でありながら、温度変化にも強く、しかも、小型で高解像度の撮像光学系を得る。
【解決手段】物体側から像面側に向かって、第1レンズ群11と第2レンズ群12を順に配置する。第1レンズ群11を、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1メニスカスレンズL1により構成し、その少なくとも一面を非球面とする。第2レンズ群12を、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズL2により構成し、その少なくとも一面を非球面とする。第1レンズ群11の合成焦点距離をf1、第2レンズ群12の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、第1レンズ群11と第2レンズ群12との面間隔をth2、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数32)〜(数35)の条件式を満足させる。
[数32]
0.7<f1/f<1.3
[数33]
2.0<f2/f
[数34]
0.05<th2/f<0.25
[数35]
0.1<BF/LG<0.5
【選択図】 図1
【解決手段】物体側から像面側に向かって、第1レンズ群11と第2レンズ群12を順に配置する。第1レンズ群11を、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1メニスカスレンズL1により構成し、その少なくとも一面を非球面とする。第2レンズ群12を、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズL2により構成し、その少なくとも一面を非球面とする。第1レンズ群11の合成焦点距離をf1、第2レンズ群12の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、第1レンズ群11と第2レンズ群12との面間隔をth2、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数32)〜(数35)の条件式を満足させる。
[数32]
0.7<f1/f<1.3
[数33]
2.0<f2/f
[数34]
0.05<th2/f<0.25
[数35]
0.1<BF/LG<0.5
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像光学系、並びにそれを用いたディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びモバイル機器に関する。さらに詳細には、特にディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びカメラ付きモバイル機器に好適な、薄型でありながら高解像度の撮像光学系、並びにそれを用いたディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びモバイル機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等においては、その市場競争力の強化のために、高解像度でありながら小型で安価な撮像光学系が強く求められている。また、携帯電話に代表されるモバイル機器においても、カメラを搭載した機器が市場を拡大しつつある。そして、これに応えるように、CCD(chargecoupled device)は年々小型化してきており、それに合わせて撮像光学系も小型化の道を辿っている。
【0003】
小型でありながら低コストの撮像光学系を実現するためには、プラスチックレンズを用いて、少ないレンズ枚数の光学系を構成しながら、温度変化に対して光学性能の劣化を抑えると共に、レンズの組立、調整方法等も簡易にする必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の撮像光学系においては、プラスチックレンズのみで光学系を構成した場合、温度変化に対する光学性能の劣化を抑えることはできても、材料の選択性の問題から、少ないレンズ枚数で高解像度の光学系を実現することは困難であった。また、ガラスレンズをプラスチックレンズと組み合わせた場合には、温度変化に対する光学性能の劣化を回避することはできず、この課題を解決するためには、レンズ枚数を増やす必要があった。
【0005】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、薄型でありながら、温度変化にも強く、しかも、小型で高解像度の撮像光学系、並びにそれを用いたディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びモバイル機器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る撮像光学系の第1の構成は、被写体を撮影する撮像光学系であって、物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1メニスカスレンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、前記第2レンズ群は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、前記第1レンズ群の合成焦点距離をf1、前記第2レンズ群の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との面間隔をth2、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数11)〜(数14)の条件式を満足することを特徴とする。
[数11]
0.7<f1/f<1.3
[数12]
2.0<f2/f
[数13]
0.05<th2/f<0.25
[数14]
0.1<BF/LG<0.5
この撮像光学系の第1の構成によれば、収差性能が良好で、温度変化によるピントずれ(focal shift)も少ない薄型の撮像光学系を実現することができる。
【0007】
また、前記本発明の撮像光学系の第1の構成においては、前記第2レンズの少なくとも出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr41、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr49としたとき、下記(数15)の条件式を満足するのが好ましい。
[数15]
0.01<r49/r41<0.2
この好ましい例によれば、特に歪曲収差を良好に抑えて、歪みのない画像を得ることができる。
【0008】
また、本発明に係る撮像光学系の第2の構成は、被写体を撮影する撮像光学系であって、物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズと負の屈折力を有する第2レンズとの接合レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、前記第2レンズ群は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第3レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、前記第1レンズ群の合成焦点距離をf1、前記第2レンズ群の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との面間隔をth3、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数16)〜(数19)の条件式を満足することを特徴とする。
[数16]
0.7<f1/f<1.3
[数17]
2.0<f2/f
[数18]
0.05<th3/f<0.25
[数19]
0.1<BF/LG<0.5
この撮像光学系の第2の構成によれば、収差性能、特に色収差が良好で、温度変化によるピントずれも少ない薄型の撮像光学系を実現することができる。
【0009】
また、前記本発明の撮像光学系の第2の構成においては、前記第3レンズの少なくとも出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr51、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr59としたとき、下記(数20)の条件式を満足するのが好ましい。
[数20]
0.01<r59/r51<0.2
この好ましい例によれば、特に歪曲収差を良好に抑えて、歪みのない画像を得ることができる。
【0010】
また、前記本発明の撮像光学系の第1又は第2の構成においては、前記第2レンズ群と前記像面との間に撮像素子のフェースプレートが配置され、かつ、光学的ローパスフィルタが前記撮像素子のフェースプレートとして用いられるのが好ましい。この好ましい例によれば、撮像光学系をさらに薄型化することができる。
【0011】
また、前記本発明の撮像光学系の第1又は第2の構成においては、前記第2レンズ群の負の屈折力を有するレンズが、レンズ外周部に前記第1レンズ群を保持するための突起部を有しているのが好ましい。この好ましい例によれば、第1レンズ群と第2レンズ群を保持するためのレンズ鏡筒を必要とせず、また、組立ても簡略化することができるので、低コストの撮像光学系を実現することができる。
【0012】
また、本発明に係るディジタルスチルカメラの構成は、撮像光学系を備えたディジタルスチルカメラであって、前記撮像光学系として前記本発明の撮像光学系を用いることを特徴とする。
【0013】
このディジタルスチルカメラの構成によれば、小型、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のディジタルスチルカメラを実現することができる。
【0014】
また、本発明に係るビデオカメラの構成は、撮像光学系を備えたビデオカメラであって、前記撮像光学系として前記本発明の撮像光学系を用いることを特徴とする。
【0015】
このビデオカメラの構成によれば、小型、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のビデオカメラを実現することができる。
【0016】
また、本発明に係るモバイル機器の構成は、撮像光学系を搭載したモバイル機器であって、前記撮像光学系として前記本発明の撮像光学系を用いることを特徴とする。
【0017】
このモバイル機器の構成によれば、小型、軽量化に非常に優れ、かつ、高解像度の撮像光学系を搭載したモバイル機器を実現することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について本発明をさらに具体的に説明する。
【0019】
[第1の実施の形態]
図1は本発明の第1の実施の形態における撮像光学系の構成の一例を示す配置図である。
【0020】
図1に示すように、物体側(図1では、左側)から像面側(図1では、右側)に向かって第1レンズ群11、第2レンズ群12、光学的ローパスフィルタ13が順に配置されており、これにより撮像光学系が構成されている。
【0021】
第1レンズ群11は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1メニスカスレンズL1からなると共に、少なくとも一面が非球面となっている。また、第2レンズ群12は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズL2からなると共に、少なくとも一面が非球面となっている。
【0022】
また、本実施の形態の撮像光学系は、第1レンズ群11の合成焦点距離をf1、第2レンズ群12の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、第1レンズ群11と第2レンズ群12との面間隔をth2、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数21)〜(数24)の条件式を満足している。
[数21]
0.7<f1/f<1.3
[数22]
2.0<f2/f
[数23]
0.05<th2/f<0.25
[数24]
0.1<BF/LG<0.5
上記(数21)は、第1レンズ群11の屈折力に関する条件式である。BF/LGが0.7以下になると、第1レンズ群11の屈折力が大きくなり、非点収差の補正が困難になると共に、バックフォーカスが短くなって撮像光学系を構成することが困難になってしまう。一方、BF/LGが1.3以上になると、軸外におけるコマ収差の補正及びフレアの補正が困難になると共に、バックフォーカスが長くなって薄型化が困難になってしまう。
【0023】
上記(数22)は、第2レンズ群12の屈折力に関する条件式である。f2/fが2.0以下になると、第2レンズ群12の屈折力が大きくなり、温度が変化したときのピントずれが大きくなって、ピンぼけが発生してしまう。また、レンズ公差も厳しくなり、撮像光学系を安価に構成することが困難になってしまう。
【0024】
上記(数23)は、第1レンズ群11と第2レンズ群12との面間隔に関する条件式である。th2/fが0.05以下になると、第1レンズ群11と第2レンズ群12とが接近し過ぎてしまい、撮像光学系を構成することが困難になってしまう。一方、th2/fが0.25以上になると、非点収差が大きくなって、その補正が困難になると共に、フレアやゴーストが大きく発生してしまう。
【0025】
上記(数24)は、撮像光学系のバックフォーカスに関する条件式である。BF/LGが0.1以下になると、撮像素子と第2レンズ群12の最も像面側の面との距離を十分に確保することが困難になってしまう。一方、BF/LGが0.5以上になると、ペッツバール和が大きくなって、サジタル像面とメリディオナル像面との性能バランスが悪化してしまい、結像性能が劣化してしまう。
【0026】
また、本実施の形態の撮像光学系においては、第2レンズL2の出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr41、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr49としたとき、下記(数25)の条件式を満足するのが望ましい。
[数25]
0.01<r49/r41<0.2
上記(数25)は、第2レンズL2のサグ量に関する条件式である。r49/r41が0.01以下になると、第2レンズL2の傾斜角が大きくなって、第2レンズL2の作製が困難になってしまう。ここで、レンズの傾斜角とは、あるレンズ面のレンズ最大高さにおけるレンズ光軸と法線とのなす角度をいう。一方、r49/r41が0.2以上になると、歪曲収差がプラス方向に大きくなって、画像の歪みが目立ってしまう。
【0027】
また、本実施の形態の撮像光学系においては、光学的ローパスフィルタ13が撮像素子のフェースプレートとして用いられている。これにより、カバーガラスが不要となり、バックフォーカスを短くすることができるので、良好な光学性能を確保しつつ撮像光学系をさらに薄型化することができる。
【0028】
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。
【0029】
(実施例1)
下記(表1)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。尚、本実施例における撮像光学系の配置構成は、図1に示すとおりである。
【0030】
【表1】
【0031】
上記(表1)において、rd(mm)はレンズの曲率半径、th(mm)はレンズの肉厚又はレンズ間の空気間隔、ndは各レンズのd線に対する屈折率、νはレンズのd線に対するアッベ数を示している。また、f(mm)は全系の合成焦点距離、FはFナンバー、ω(度)は入射半画角を示している(これらの標記は後述する実施例2〜実施例6についても同様である)。
【0032】
また、非球面を有する面(上記(表1)中の面番号の横に*印で表示)、下記(数26)によって定義される(後述する実施例2〜実施例6についても同様である)。
【0033】
【数26】
【0034】
但し、上記(数26)中、yは光軸からの高さ、Zは光軸からの高さがyの非球面形状の非球面頂点の接平面からの距離、cは非球面頂点の曲率、kは円錐定数、D、E、F、G、H、I、Jは非球面係数を表している。
【0035】
また、下記(表2)、(表3)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】
図2に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。図2において、(a)、(b)、(c)、(d)、(e)はそれぞれ球面収差(mm)、非点収差(mm)、歪曲収差(%)、軸上色収差(mm)、倍率色収差(mm)の図である。図2(b)の非点収差図において、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。図2(d)の軸上色収差図において、実線はd線、短い破線はF線、長い破線はC線に対する値を示している。図2(e)の倍率色収差図において、短い破線はF線、長い破線はC線に対する値を示している(後述する実施例2〜実施例6についても同様である)。
【0039】
図2に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0040】
(実施例2)
図3は本発明の第1の実施の形態の実施例2における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0041】
下記(表4)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。
【0042】
【表4】
【0043】
また、下記(表5)、(表6)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0044】
【表5】
【0045】
【表6】
【0046】
図4に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0047】
図4に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0048】
(実施例3)
図5は本発明の第1の実施の形態の実施例3における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0049】
下記(表7)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。
【0050】
【表7】
【0051】
また、下記(表8)、(表9)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0052】
【表8】
【0053】
【表9】
【0054】
図6に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0055】
図6に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0056】
(実施例4)
図7は本発明の第1の実施の形態の実施例4における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0057】
下記(表10)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。
【0058】
【表10】
【0059】
また、下記(表11)、(表12)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0060】
【表11】
【0061】
【表12】
【0062】
図8に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0063】
図8に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0064】
(実施例5)
図9は本発明の第1の実施の形態の実施例5における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0065】
下記(表13)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。
【0066】
【表13】
【0067】
また、下記(表14)、(表15)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0068】
【表14】
【0069】
【表15】
【0070】
図10に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0071】
図10に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0072】
[第2の実施形態]
図11は本発明の第2の実施の形態における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0073】
図11に示すように、物体側(図11では、左側)から像面側(図11では、右側)に向かって第1レンズ群21、第2レンズ群22、光学的ローパスフィルタ23が順に配置されており、これにより撮像光学系が構成されている。
【0074】
第1レンズ群21は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズL1と負の屈折力を有する第2レンズL2との接合レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面となっている。また、第2レンズ群22は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第3レンズL3からなると共に、少なくとも一面が非球面となっている。
【0075】
また、本実施の形態の撮像光学系は、第1レンズ群21の合成焦点距離をf1、第2レンズ群22の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、第1レンズ群21と第2レンズ群22との面間隔をth3、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数27)〜(数30)の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
[数27]
0.7<f1/f<1.3
[数28]
2.0<f2/f
[数29]
0.05<th3/f<0.25
[数30]
0.1<BF/LG<0.5
上記(数27)は、第1レンズ群21の屈折力に関する条件式である。f1/fが0.7以下になると、第1レンズ群21の屈折力が大きくなり、非点収差の補正が困難になると共に、バックフォーカスが短くなって撮像光学系を構成することが困難になってしまう。一方、f1/fが1.3以上になると、軸外におけるコマ収差の補正及びフレアの補正が困難になると共に、バックフォーカスが長くなって薄型化が困難になってしまう。
【0076】
上記(数28)は、第2レンズ群22の屈折力に関する条件式である。f2/fが2.0以下になると、第2レンズ群22の屈折力が大きくなり、温度が変化したときのピントずれが大きくなって、ピンぼけが発生してしまう。また、レンズ公差も厳しくなり、撮像光学系を安価に構成することが困難になってしまう。
【0077】
上記(数29)は、第1レンズ群21と第2レンズ群22との面間隔に関する条件式である。th3/fが0.05以下になると、第1レンズ群21と第2レンズ群22とが接近し過ぎてしまい、撮像光学系を構成するのが困難になってしまう。一方、th3/fが0.25以上になると、非点収差が大きくなって、その補正が困難になると共に、フレアやゴーストが大きく発生してしまう。
【0078】
上記(数30)は、撮像光学系のバックフォーカスに関する条件式である。BF/LGが0.1以下になると、撮像素子と第2レンズ群22の最も像面側の面との距離を十分に確保することが困難になってしまう。一方、BF/LGが0.5以上になると、ペッツバール和が大きくなって、サジタル像面とメリディオナル像面との性能バランスが悪化してしまい、結像性能が劣化してしまう。
【0079】
また、本実施の形態の撮像光学系においては、第3レンズL3の少なくとも出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr51、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr59としたとき、下記(数31)の条件式を満足するのが望ましい。
[数31]
0.01<r59/r51<0.2
上記(数31)は、第3レンズL3のサグ量に関する条件式である。r59/r51が0.01以下になると、第3レンズL3の傾斜角が大きくなって、第3レンズL3の作製が困難になってしまう。一方、r59/r51が0.2以上になると、歪曲収差がプラス方向に大きくなって、画像の歪みが目立ってしまう。
【0080】
また、本実施の形態の撮像光学系においては、光学的ローパスフィルタ23が撮像素子のフェースプレートとして用いられている。これにより、カバーガラスが不要となり、バックフォーカスを短くすることができるので、良好な光学性能を確保しつつ撮像光学系をさらに薄型化することができる。
【0081】
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。
【0082】
(実施例6)
下記(表16)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。尚、本実施例における撮像光学系の配置構成は、図11に示すとおりである。
【0083】
【表16】
【0084】
また、下記(表17)、(表18)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0085】
【表17】
【0086】
【表18】
【0087】
図12に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0088】
図12に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0089】
[第3の実施の形態]
図13は本発明の第3の実施の形態における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0090】
図13に示すように、本実施の形態における撮像光学系は、物体側(図13では、左側)から像面側(図13では、右側)に向かって順に配置された、第1レンズ群31と第2レンズ群32とを備えている。尚、図13中、33は光学的ローパスフィルタを示している。ここで、第1レンズ群31、第2レンズ群32自体としては、上記第1の実施の形態で説明した本発明における第1レンズ群、第2レンズ群の構成を備えている。
【0091】
第2レンズ群32の負の屈折力を有するレンズL2は、レンズ外周部に第1レンズ群31を保持するための、像面側が開口した円筒状の突起部32aが形成されている。
【0092】
撮像光学系を以上のように構成することにより、第1レンズ群31と第2レンズ群32を保持するためのレンズ鏡筒を必要とせず、また、組立ても簡略化することができるので、低コストで高解像度の撮像光学系を実現することができる。
【0093】
[第4の実施の形態]
図14は本発明の第4の実施の形態におけるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【0094】
図14に示すように、本実施の形態におけるディジタルスチルカメラは、撮像光学系100と、撮像光学系100の像面側に設けられ、撮像光学系100からの光エネルギーの空間的な分布を、画像として表示できるような形の電気信号に変換する撮像素子101と、前記電気信号を処理して画像信号を発生させる信号処理回路102と、光学ビューファインダ103と、記録系104と、液晶モニタ105と、筐体106とを備えている。ここで、撮像光学系100としては、上記第1の実施の形態の撮像光学系が用いられている。尚、記録系104は、撮像した画像データを圧縮保存する部分であり、この記録系104には、いわゆるSDカード等の半導体メモリが挿入される。
【0095】
以上のようにして、本発明の撮像光学系を用いたディジタルスチルカメラを構成すれば、小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のディジタルスチルカメラを実現することができる。
【0096】
尚、上記第2の実施の形態の撮像光学系を用いた場合であっても、同様に小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のディジタルスチルカメラを実現することができる。
【0097】
[第5の実施の形態]
図15は本発明の第5の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す斜視図である。
【0098】
図15に示すように、本実施の形態におけるビデオカメラは、撮像光学系110と、撮像素子111と、信号処理回路112と、記録系113と、液晶モニタ114と、筐体115とを備えている。ここで、撮像光学系110としては、上記第1の実施の形態の撮像光学系が用いられている。
【0099】
以上のようにして、本発明の撮像光学系を用いたビデオカメラを構成すれば、小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度の静止画像が得られるビデオカメラを実現することができる。
【0100】
尚、上記第2の実施の形態の撮像光学系を用いた場合であっても、同様に小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度の静止画像が得られるビデオカメラを実現することができる。
【0101】
[第6の実施の形態]
図16は本発明の第6の実施の形態におけるモバイル機器の構成を示す斜視図である。
【0102】
図16に示すように、本実施の形態におけるモバイル機器は、撮像光学系120と、撮像素子121と、信号処理回路122と、記録系123と、液晶モニタ124と、携帯電話等のモバイル機器の筐体125とを備えている。ここで、撮像光学系120としては、上記第1の実施の形態の撮像光学系が用いられている。
【0103】
以上のようにして、本発明の撮像光学系を用いたモバイル機器を構成すれば、小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、高解像度の撮像光学系を搭載したモバイル機器を実現することができる。すなわち、薄さを損なうことなく、高解像度のカメラ付きモバイル機器を実現することができる。
【0104】
尚、上記第2の実施の形態の撮像光学系を用いた場合であっても、同様に薄さを損なうことなく、高解像度のカメラ付きモバイル機器を実現することができる。
【0105】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、収差性能が良好で、温度変化によるピントずれも少ない薄型の撮像光学系を実現することができる。また、本発明の撮像光学系を用いることにより、小型、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のディジタルスチルカメラ、ビデオカメラあるいはモバイル機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の実施例1における撮像光学系の構成を示す配置図
【図2】本発明の第1の実施の形態の実施例1における撮像光学系の収差性能図
【図3】本発明の第1の実施の形態の実施例2における撮像光学系の構成を示す配置図
【図4】本発明の第1の実施の形態の実施例2における撮像光学系の収差性能図
【図5】本発明の第1の実施の形態の実施例3における撮像光学系の構成を示す
【図6】本発明の第1の実施の形態の実施例3における撮像光学系の収差性能図
【図7】本発明の第1の実施の形態の実施例4における撮像光学系の構成を示す配置図
【図8】本発明の第1の実施の形態の実施例4における撮像光学系の収差性能図
【図9】本発明の第1の実施の形態の実施例5における撮像光学系の構成を示す配置図
【図10】本発明の第1の実施の形態の実施例5における撮像光学系の収差性能図
【図11】本発明の第2の実施の形態の実施例6における撮像光学系の構成を示す配置図
【図12】本発明の第2の実施の形態の実施例6における撮像光学系の収差性能図
【図13】本発明の第3の実施の形態における撮像光学系の構成を示す配置図
【図14】本発明の第4の実施の形態におけるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図
【図15】本発明の第5の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す斜視図
【図16】本発明の第6の実施の形態におけるモバイル機器の構成を示す斜視図
【符号の説明】
11、21、31 第1レンズ群
12、22、32 第2レンズ群
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
100、110、120 撮像光学系
101、111、121 撮像素子
102、112、122 信号処理回路
103 光学ビューファインダ
104、113、123 記録系
105、114、124 液晶モニタ
106、115、125 筐体
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像光学系、並びにそれを用いたディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びモバイル機器に関する。さらに詳細には、特にディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びカメラ付きモバイル機器に好適な、薄型でありながら高解像度の撮像光学系、並びにそれを用いたディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びモバイル機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等においては、その市場競争力の強化のために、高解像度でありながら小型で安価な撮像光学系が強く求められている。また、携帯電話に代表されるモバイル機器においても、カメラを搭載した機器が市場を拡大しつつある。そして、これに応えるように、CCD(chargecoupled device)は年々小型化してきており、それに合わせて撮像光学系も小型化の道を辿っている。
【0003】
小型でありながら低コストの撮像光学系を実現するためには、プラスチックレンズを用いて、少ないレンズ枚数の光学系を構成しながら、温度変化に対して光学性能の劣化を抑えると共に、レンズの組立、調整方法等も簡易にする必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の撮像光学系においては、プラスチックレンズのみで光学系を構成した場合、温度変化に対する光学性能の劣化を抑えることはできても、材料の選択性の問題から、少ないレンズ枚数で高解像度の光学系を実現することは困難であった。また、ガラスレンズをプラスチックレンズと組み合わせた場合には、温度変化に対する光学性能の劣化を回避することはできず、この課題を解決するためには、レンズ枚数を増やす必要があった。
【0005】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、薄型でありながら、温度変化にも強く、しかも、小型で高解像度の撮像光学系、並びにそれを用いたディジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及びモバイル機器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る撮像光学系の第1の構成は、被写体を撮影する撮像光学系であって、物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1メニスカスレンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、前記第2レンズ群は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、前記第1レンズ群の合成焦点距離をf1、前記第2レンズ群の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との面間隔をth2、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数11)〜(数14)の条件式を満足することを特徴とする。
[数11]
0.7<f1/f<1.3
[数12]
2.0<f2/f
[数13]
0.05<th2/f<0.25
[数14]
0.1<BF/LG<0.5
この撮像光学系の第1の構成によれば、収差性能が良好で、温度変化によるピントずれ(focal shift)も少ない薄型の撮像光学系を実現することができる。
【0007】
また、前記本発明の撮像光学系の第1の構成においては、前記第2レンズの少なくとも出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr41、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr49としたとき、下記(数15)の条件式を満足するのが好ましい。
[数15]
0.01<r49/r41<0.2
この好ましい例によれば、特に歪曲収差を良好に抑えて、歪みのない画像を得ることができる。
【0008】
また、本発明に係る撮像光学系の第2の構成は、被写体を撮影する撮像光学系であって、物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズと負の屈折力を有する第2レンズとの接合レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、前記第2レンズ群は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第3レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、前記第1レンズ群の合成焦点距離をf1、前記第2レンズ群の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との面間隔をth3、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数16)〜(数19)の条件式を満足することを特徴とする。
[数16]
0.7<f1/f<1.3
[数17]
2.0<f2/f
[数18]
0.05<th3/f<0.25
[数19]
0.1<BF/LG<0.5
この撮像光学系の第2の構成によれば、収差性能、特に色収差が良好で、温度変化によるピントずれも少ない薄型の撮像光学系を実現することができる。
【0009】
また、前記本発明の撮像光学系の第2の構成においては、前記第3レンズの少なくとも出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr51、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr59としたとき、下記(数20)の条件式を満足するのが好ましい。
[数20]
0.01<r59/r51<0.2
この好ましい例によれば、特に歪曲収差を良好に抑えて、歪みのない画像を得ることができる。
【0010】
また、前記本発明の撮像光学系の第1又は第2の構成においては、前記第2レンズ群と前記像面との間に撮像素子のフェースプレートが配置され、かつ、光学的ローパスフィルタが前記撮像素子のフェースプレートとして用いられるのが好ましい。この好ましい例によれば、撮像光学系をさらに薄型化することができる。
【0011】
また、前記本発明の撮像光学系の第1又は第2の構成においては、前記第2レンズ群の負の屈折力を有するレンズが、レンズ外周部に前記第1レンズ群を保持するための突起部を有しているのが好ましい。この好ましい例によれば、第1レンズ群と第2レンズ群を保持するためのレンズ鏡筒を必要とせず、また、組立ても簡略化することができるので、低コストの撮像光学系を実現することができる。
【0012】
また、本発明に係るディジタルスチルカメラの構成は、撮像光学系を備えたディジタルスチルカメラであって、前記撮像光学系として前記本発明の撮像光学系を用いることを特徴とする。
【0013】
このディジタルスチルカメラの構成によれば、小型、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のディジタルスチルカメラを実現することができる。
【0014】
また、本発明に係るビデオカメラの構成は、撮像光学系を備えたビデオカメラであって、前記撮像光学系として前記本発明の撮像光学系を用いることを特徴とする。
【0015】
このビデオカメラの構成によれば、小型、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のビデオカメラを実現することができる。
【0016】
また、本発明に係るモバイル機器の構成は、撮像光学系を搭載したモバイル機器であって、前記撮像光学系として前記本発明の撮像光学系を用いることを特徴とする。
【0017】
このモバイル機器の構成によれば、小型、軽量化に非常に優れ、かつ、高解像度の撮像光学系を搭載したモバイル機器を実現することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について本発明をさらに具体的に説明する。
【0019】
[第1の実施の形態]
図1は本発明の第1の実施の形態における撮像光学系の構成の一例を示す配置図である。
【0020】
図1に示すように、物体側(図1では、左側)から像面側(図1では、右側)に向かって第1レンズ群11、第2レンズ群12、光学的ローパスフィルタ13が順に配置されており、これにより撮像光学系が構成されている。
【0021】
第1レンズ群11は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1メニスカスレンズL1からなると共に、少なくとも一面が非球面となっている。また、第2レンズ群12は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズL2からなると共に、少なくとも一面が非球面となっている。
【0022】
また、本実施の形態の撮像光学系は、第1レンズ群11の合成焦点距離をf1、第2レンズ群12の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、第1レンズ群11と第2レンズ群12との面間隔をth2、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数21)〜(数24)の条件式を満足している。
[数21]
0.7<f1/f<1.3
[数22]
2.0<f2/f
[数23]
0.05<th2/f<0.25
[数24]
0.1<BF/LG<0.5
上記(数21)は、第1レンズ群11の屈折力に関する条件式である。BF/LGが0.7以下になると、第1レンズ群11の屈折力が大きくなり、非点収差の補正が困難になると共に、バックフォーカスが短くなって撮像光学系を構成することが困難になってしまう。一方、BF/LGが1.3以上になると、軸外におけるコマ収差の補正及びフレアの補正が困難になると共に、バックフォーカスが長くなって薄型化が困難になってしまう。
【0023】
上記(数22)は、第2レンズ群12の屈折力に関する条件式である。f2/fが2.0以下になると、第2レンズ群12の屈折力が大きくなり、温度が変化したときのピントずれが大きくなって、ピンぼけが発生してしまう。また、レンズ公差も厳しくなり、撮像光学系を安価に構成することが困難になってしまう。
【0024】
上記(数23)は、第1レンズ群11と第2レンズ群12との面間隔に関する条件式である。th2/fが0.05以下になると、第1レンズ群11と第2レンズ群12とが接近し過ぎてしまい、撮像光学系を構成することが困難になってしまう。一方、th2/fが0.25以上になると、非点収差が大きくなって、その補正が困難になると共に、フレアやゴーストが大きく発生してしまう。
【0025】
上記(数24)は、撮像光学系のバックフォーカスに関する条件式である。BF/LGが0.1以下になると、撮像素子と第2レンズ群12の最も像面側の面との距離を十分に確保することが困難になってしまう。一方、BF/LGが0.5以上になると、ペッツバール和が大きくなって、サジタル像面とメリディオナル像面との性能バランスが悪化してしまい、結像性能が劣化してしまう。
【0026】
また、本実施の形態の撮像光学系においては、第2レンズL2の出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr41、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr49としたとき、下記(数25)の条件式を満足するのが望ましい。
[数25]
0.01<r49/r41<0.2
上記(数25)は、第2レンズL2のサグ量に関する条件式である。r49/r41が0.01以下になると、第2レンズL2の傾斜角が大きくなって、第2レンズL2の作製が困難になってしまう。ここで、レンズの傾斜角とは、あるレンズ面のレンズ最大高さにおけるレンズ光軸と法線とのなす角度をいう。一方、r49/r41が0.2以上になると、歪曲収差がプラス方向に大きくなって、画像の歪みが目立ってしまう。
【0027】
また、本実施の形態の撮像光学系においては、光学的ローパスフィルタ13が撮像素子のフェースプレートとして用いられている。これにより、カバーガラスが不要となり、バックフォーカスを短くすることができるので、良好な光学性能を確保しつつ撮像光学系をさらに薄型化することができる。
【0028】
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。
【0029】
(実施例1)
下記(表1)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。尚、本実施例における撮像光学系の配置構成は、図1に示すとおりである。
【0030】
【表1】
【0031】
上記(表1)において、rd(mm)はレンズの曲率半径、th(mm)はレンズの肉厚又はレンズ間の空気間隔、ndは各レンズのd線に対する屈折率、νはレンズのd線に対するアッベ数を示している。また、f(mm)は全系の合成焦点距離、FはFナンバー、ω(度)は入射半画角を示している(これらの標記は後述する実施例2〜実施例6についても同様である)。
【0032】
また、非球面を有する面(上記(表1)中の面番号の横に*印で表示)、下記(数26)によって定義される(後述する実施例2〜実施例6についても同様である)。
【0033】
【数26】
【0034】
但し、上記(数26)中、yは光軸からの高さ、Zは光軸からの高さがyの非球面形状の非球面頂点の接平面からの距離、cは非球面頂点の曲率、kは円錐定数、D、E、F、G、H、I、Jは非球面係数を表している。
【0035】
また、下記(表2)、(表3)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】
図2に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。図2において、(a)、(b)、(c)、(d)、(e)はそれぞれ球面収差(mm)、非点収差(mm)、歪曲収差(%)、軸上色収差(mm)、倍率色収差(mm)の図である。図2(b)の非点収差図において、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。図2(d)の軸上色収差図において、実線はd線、短い破線はF線、長い破線はC線に対する値を示している。図2(e)の倍率色収差図において、短い破線はF線、長い破線はC線に対する値を示している(後述する実施例2〜実施例6についても同様である)。
【0039】
図2に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0040】
(実施例2)
図3は本発明の第1の実施の形態の実施例2における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0041】
下記(表4)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。
【0042】
【表4】
【0043】
また、下記(表5)、(表6)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0044】
【表5】
【0045】
【表6】
【0046】
図4に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0047】
図4に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0048】
(実施例3)
図5は本発明の第1の実施の形態の実施例3における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0049】
下記(表7)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。
【0050】
【表7】
【0051】
また、下記(表8)、(表9)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0052】
【表8】
【0053】
【表9】
【0054】
図6に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0055】
図6に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0056】
(実施例4)
図7は本発明の第1の実施の形態の実施例4における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0057】
下記(表10)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。
【0058】
【表10】
【0059】
また、下記(表11)、(表12)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0060】
【表11】
【0061】
【表12】
【0062】
図8に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0063】
図8に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0064】
(実施例5)
図9は本発明の第1の実施の形態の実施例5における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0065】
下記(表13)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。
【0066】
【表13】
【0067】
また、下記(表14)、(表15)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0068】
【表14】
【0069】
【表15】
【0070】
図10に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0071】
図10に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0072】
[第2の実施形態]
図11は本発明の第2の実施の形態における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0073】
図11に示すように、物体側(図11では、左側)から像面側(図11では、右側)に向かって第1レンズ群21、第2レンズ群22、光学的ローパスフィルタ23が順に配置されており、これにより撮像光学系が構成されている。
【0074】
第1レンズ群21は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズL1と負の屈折力を有する第2レンズL2との接合レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面となっている。また、第2レンズ群22は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第3レンズL3からなると共に、少なくとも一面が非球面となっている。
【0075】
また、本実施の形態の撮像光学系は、第1レンズ群21の合成焦点距離をf1、第2レンズ群22の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、第1レンズ群21と第2レンズ群22との面間隔をth3、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数27)〜(数30)の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
[数27]
0.7<f1/f<1.3
[数28]
2.0<f2/f
[数29]
0.05<th3/f<0.25
[数30]
0.1<BF/LG<0.5
上記(数27)は、第1レンズ群21の屈折力に関する条件式である。f1/fが0.7以下になると、第1レンズ群21の屈折力が大きくなり、非点収差の補正が困難になると共に、バックフォーカスが短くなって撮像光学系を構成することが困難になってしまう。一方、f1/fが1.3以上になると、軸外におけるコマ収差の補正及びフレアの補正が困難になると共に、バックフォーカスが長くなって薄型化が困難になってしまう。
【0076】
上記(数28)は、第2レンズ群22の屈折力に関する条件式である。f2/fが2.0以下になると、第2レンズ群22の屈折力が大きくなり、温度が変化したときのピントずれが大きくなって、ピンぼけが発生してしまう。また、レンズ公差も厳しくなり、撮像光学系を安価に構成することが困難になってしまう。
【0077】
上記(数29)は、第1レンズ群21と第2レンズ群22との面間隔に関する条件式である。th3/fが0.05以下になると、第1レンズ群21と第2レンズ群22とが接近し過ぎてしまい、撮像光学系を構成するのが困難になってしまう。一方、th3/fが0.25以上になると、非点収差が大きくなって、その補正が困難になると共に、フレアやゴーストが大きく発生してしまう。
【0078】
上記(数30)は、撮像光学系のバックフォーカスに関する条件式である。BF/LGが0.1以下になると、撮像素子と第2レンズ群22の最も像面側の面との距離を十分に確保することが困難になってしまう。一方、BF/LGが0.5以上になると、ペッツバール和が大きくなって、サジタル像面とメリディオナル像面との性能バランスが悪化してしまい、結像性能が劣化してしまう。
【0079】
また、本実施の形態の撮像光学系においては、第3レンズL3の少なくとも出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr51、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr59としたとき、下記(数31)の条件式を満足するのが望ましい。
[数31]
0.01<r59/r51<0.2
上記(数31)は、第3レンズL3のサグ量に関する条件式である。r59/r51が0.01以下になると、第3レンズL3の傾斜角が大きくなって、第3レンズL3の作製が困難になってしまう。一方、r59/r51が0.2以上になると、歪曲収差がプラス方向に大きくなって、画像の歪みが目立ってしまう。
【0080】
また、本実施の形態の撮像光学系においては、光学的ローパスフィルタ23が撮像素子のフェースプレートとして用いられている。これにより、カバーガラスが不要となり、バックフォーカスを短くすることができるので、良好な光学性能を確保しつつ撮像光学系をさらに薄型化することができる。
【0081】
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。
【0082】
(実施例6)
下記(表16)に、本実施例における撮像光学系の具体的数値例を示す。尚、本実施例における撮像光学系の配置構成は、図11に示すとおりである。
【0083】
【表16】
【0084】
また、下記(表17)、(表18)に、本実施例における撮像光学系の円錐定数及び非球面係数を示す。
【0085】
【表17】
【0086】
【表18】
【0087】
図12に、本実施例の撮像光学系の収差性能図を示す。
【0088】
図12に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の撮像光学系は良好な収差性能を示すことが分かる。
【0089】
[第3の実施の形態]
図13は本発明の第3の実施の形態における撮像光学系の構成を示す配置図である。
【0090】
図13に示すように、本実施の形態における撮像光学系は、物体側(図13では、左側)から像面側(図13では、右側)に向かって順に配置された、第1レンズ群31と第2レンズ群32とを備えている。尚、図13中、33は光学的ローパスフィルタを示している。ここで、第1レンズ群31、第2レンズ群32自体としては、上記第1の実施の形態で説明した本発明における第1レンズ群、第2レンズ群の構成を備えている。
【0091】
第2レンズ群32の負の屈折力を有するレンズL2は、レンズ外周部に第1レンズ群31を保持するための、像面側が開口した円筒状の突起部32aが形成されている。
【0092】
撮像光学系を以上のように構成することにより、第1レンズ群31と第2レンズ群32を保持するためのレンズ鏡筒を必要とせず、また、組立ても簡略化することができるので、低コストで高解像度の撮像光学系を実現することができる。
【0093】
[第4の実施の形態]
図14は本発明の第4の実施の形態におけるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【0094】
図14に示すように、本実施の形態におけるディジタルスチルカメラは、撮像光学系100と、撮像光学系100の像面側に設けられ、撮像光学系100からの光エネルギーの空間的な分布を、画像として表示できるような形の電気信号に変換する撮像素子101と、前記電気信号を処理して画像信号を発生させる信号処理回路102と、光学ビューファインダ103と、記録系104と、液晶モニタ105と、筐体106とを備えている。ここで、撮像光学系100としては、上記第1の実施の形態の撮像光学系が用いられている。尚、記録系104は、撮像した画像データを圧縮保存する部分であり、この記録系104には、いわゆるSDカード等の半導体メモリが挿入される。
【0095】
以上のようにして、本発明の撮像光学系を用いたディジタルスチルカメラを構成すれば、小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のディジタルスチルカメラを実現することができる。
【0096】
尚、上記第2の実施の形態の撮像光学系を用いた場合であっても、同様に小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のディジタルスチルカメラを実現することができる。
【0097】
[第5の実施の形態]
図15は本発明の第5の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す斜視図である。
【0098】
図15に示すように、本実施の形態におけるビデオカメラは、撮像光学系110と、撮像素子111と、信号処理回路112と、記録系113と、液晶モニタ114と、筐体115とを備えている。ここで、撮像光学系110としては、上記第1の実施の形態の撮像光学系が用いられている。
【0099】
以上のようにして、本発明の撮像光学系を用いたビデオカメラを構成すれば、小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度の静止画像が得られるビデオカメラを実現することができる。
【0100】
尚、上記第2の実施の形態の撮像光学系を用いた場合であっても、同様に小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度の静止画像が得られるビデオカメラを実現することができる。
【0101】
[第6の実施の形態]
図16は本発明の第6の実施の形態におけるモバイル機器の構成を示す斜視図である。
【0102】
図16に示すように、本実施の形態におけるモバイル機器は、撮像光学系120と、撮像素子121と、信号処理回路122と、記録系123と、液晶モニタ124と、携帯電話等のモバイル機器の筐体125とを備えている。ここで、撮像光学系120としては、上記第1の実施の形態の撮像光学系が用いられている。
【0103】
以上のようにして、本発明の撮像光学系を用いたモバイル機器を構成すれば、小型(薄型)、軽量化に非常に優れ、かつ、高解像度の撮像光学系を搭載したモバイル機器を実現することができる。すなわち、薄さを損なうことなく、高解像度のカメラ付きモバイル機器を実現することができる。
【0104】
尚、上記第2の実施の形態の撮像光学系を用いた場合であっても、同様に薄さを損なうことなく、高解像度のカメラ付きモバイル機器を実現することができる。
【0105】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、収差性能が良好で、温度変化によるピントずれも少ない薄型の撮像光学系を実現することができる。また、本発明の撮像光学系を用いることにより、小型、軽量化に非常に優れ、かつ、低コストでありながら高解像度のディジタルスチルカメラ、ビデオカメラあるいはモバイル機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の実施例1における撮像光学系の構成を示す配置図
【図2】本発明の第1の実施の形態の実施例1における撮像光学系の収差性能図
【図3】本発明の第1の実施の形態の実施例2における撮像光学系の構成を示す配置図
【図4】本発明の第1の実施の形態の実施例2における撮像光学系の収差性能図
【図5】本発明の第1の実施の形態の実施例3における撮像光学系の構成を示す
【図6】本発明の第1の実施の形態の実施例3における撮像光学系の収差性能図
【図7】本発明の第1の実施の形態の実施例4における撮像光学系の構成を示す配置図
【図8】本発明の第1の実施の形態の実施例4における撮像光学系の収差性能図
【図9】本発明の第1の実施の形態の実施例5における撮像光学系の構成を示す配置図
【図10】本発明の第1の実施の形態の実施例5における撮像光学系の収差性能図
【図11】本発明の第2の実施の形態の実施例6における撮像光学系の構成を示す配置図
【図12】本発明の第2の実施の形態の実施例6における撮像光学系の収差性能図
【図13】本発明の第3の実施の形態における撮像光学系の構成を示す配置図
【図14】本発明の第4の実施の形態におけるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図
【図15】本発明の第5の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す斜視図
【図16】本発明の第6の実施の形態におけるモバイル機器の構成を示す斜視図
【符号の説明】
11、21、31 第1レンズ群
12、22、32 第2レンズ群
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
100、110、120 撮像光学系
101、111、121 撮像素子
102、112、122 信号処理回路
103 光学ビューファインダ
104、113、123 記録系
105、114、124 液晶モニタ
106、115、125 筐体
Claims (9)
- 被写体を撮影する撮像光学系であって、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、
前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1メニスカスレンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、
前記第2レンズ群は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、
前記第1レンズ群の合成焦点距離をf1、前記第2レンズ群の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との面間隔をth2、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数1)〜(数4)の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
[数1]
0.7<f1/f<1.3
[数2]
2.0<f2/f
[数3]
0.05<th2/f<0.25
[数4]
0.1<BF/LG<0.5 - 前記第2レンズの少なくとも出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr41、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr49としたとき、下記(数5)の条件式を満足する請求項1に記載の撮像光学系。
[数5]
0.01<r49/r41<0.2 - 被写体を撮影する撮像光学系であって、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、
前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズと負の屈折力を有する第2レンズとの接合レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、
前記第2レンズ群は、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第3レンズからなると共に、少なくとも一面が非球面であり、
前記第1レンズ群の合成焦点距離をf1、前記第2レンズ群の合成焦点距離をf2、全系の合成焦点距離をf、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との面間隔をth3、光学系のバックフォーカス長をBF、光学系の全長をLGとしたとき、下記(数6)〜(数9)の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
[数6]
0.7<f1/f<1.3
[数7]
2.0<f2/f
[数8]
0.05<th3/f<0.25
[数9]
0.1<BF/LG<0.5 - 前記第3レンズの少なくとも出射面側が非球面であり、当該非球面において、レンズ有効径の1割の径における局所的な曲率半径をr51、レンズ有効径の9割の径における局所的な曲率半径をr59としたとき、下記(数10)の条件式を満足する請求項3に記載の撮像光学系。
[数10]
0.01<r59/r51<0.2 - 前記第2レンズ群と前記像面との間に撮像素子のフェースプレートが配置され、かつ、光学的ローパスフィルタが前記撮像素子のフェースプレートとして用いられる請求項1〜4のいずれかに記載の撮像光学系。
- 前記第2レンズ群の負の屈折力を有するレンズが、レンズ外周部に前記第1レンズ群を保持するための突起部を有する請求項1〜5のいずれかに記載の撮像光学系。
- 撮像光学系を備えたディジタルスチルカメラであって、前記撮像光学系として請求項1〜6のいずれかに記載の撮像光学系を用いることを特徴とするディジタルスチルカメラ。
- 撮像光学系を備えたビデオカメラであって、前記撮像光学系として請求項1〜6のいずれかに記載の撮像光学系を用いることを特徴とするビデオカメラ。
- 撮像光学系を搭載したモバイル機器であって、前記撮像光学系として請求項1〜6のいずれかに記載の撮像光学系を用いることを特徴とするモバイル機器。
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