JP2012053384A - 撮像光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能を保ちつつ、光学系の全長が短く、１／２インチ以下の固体撮像素子に対応できるレンズ部分が薄い安価な撮像光学系を提供すること。
【解決手段】像面サイズが１／２インチ以下の固体撮像素子用撮像光学系１００であって、第１レンズ１０と第２レンズ２０とを備え、第１及び第２レンズ１０，２０が非球面を有するメニスカスレンズであり、無限遠の物体から倍率−０．１０までの間で使用され、Ｆナンバーが４よりも明るく、第１及び第２レンズ１０，２０の中心厚ｄ１，ｄ２、レンズ総厚Ｌ、レンズ全長Ｌ_Ｔ、焦点距離ｆ、及び像高ｙが、所定の条件式を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、１／２インチ以下の小型ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の撮像光学系に関する。

デジタルカメラ、ビデオ、携帯電話等を小型化、軽量化するには、その中に搭載される光学部品を小型化、軽量化する必要がある。例えば、折りたたみ式（クラムシェルタイプ）やスライド式（スライドタイプ）の携帯電話では、携帯電話本体の厚さにおいて薄いものが求められており、撮像レンズ等の光学部品を搭載できるスペースに制限がある。そのため、光学部品の低背化が求められる。特にサブカメラの場合、携帯電話本体の厚さが液晶パネル程度となり、液晶パネルの裏面に設置される撮像装置は、より低背化する必要がある。また、撮像レンズを安価に製造するために、撮像装置のハンダリフロー実装が可能であることも要求される。

以上のような小型化、軽量化を目的とする撮像レンズとして、２枚構成のレンズ群を有し、平面ガラス或いはガラスレンズ上に樹脂レンズを形成することにより（ハイブリッドタイプ）、ハンダリフローを可能にしたり、レンズ系の全長を短くしたりするものがある（特許文献１及び２参照）。

また、同様の撮像レンズとして、３枚構成のレンズ群を有し、第１レンズがレンズ系全体の屈折力を提供するものであって、第２及び第３レンズが補正レンズの機能を発揮してレンズ系の全長を短くするものがある（特許文献３参照）。

また、同様の撮像レンズとして、３枚構成のレンズ群を有し、最も正の屈折力の大きいレンズをガラスレンズとし、他のレンズを硬化性樹脂材料で形成することで、ハンダリフロー工程に耐える耐熱性を有するとともに、温度変化時の像点位置変動を小さくするものがある（特許文献４参照）。

また、同様の撮像レンズとして、４枚構成のレンズ群を有し、第４レンズを条件式を満たす位置に配置することで、第４レンズの補正効果を強めてレンズ系の全長を短くするものがある（特許文献５参照）。

特許第３９２６３８０号公報 特開２００９−１５７４０２号公報 特開２００９−２６５４５１号公報 特開２００８−２０３８２２号公報 特開２００９−２１０９２３号公報

しかしながら、特許文献１及び２のような撮像レンズは、レンズ系にガラスがベースとして用いられているため、ガラス形状によってレンズ形状が制約され、レンズ系を一定厚以下に薄くすることが難しい。また、量産のためにガラスウェハを用いて形成する場合、強度確保上ガラスウェハの厚みは０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ程度以上必要になるため、レンズ系の薄型化はさらに困難になる。

また、特許文献３、４、及び５のような撮像レンズは、レンズ系の全長を短くする目的で設計されてはいるものの、構成されるレンズ単体の厚さや、レンズ部分の総厚は短縮されておらず、上記の小型化の要求に対して十分に耐えうるものとは言い難い。また、一部にガラスレンズを用いており、レンズ部分が厚いと生産コストも高くなる可能性がある。

そこで、本発明は、光学性能を保ちつつ、光学系の全長が短く、１／２インチ以下の固体撮像素子に対応できるレンズ部分が薄い安価な撮像光学系を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る撮像光学系は、像面サイズが１／２インチ以下の固体撮像素子用撮像光学系であって、複数の単レンズを備え、複数の単レンズの全面数の半数以上が非球面を有し、複数の単レンズの半数以上がメニスカスレンズであり、無限遠の物体から倍率−０．１０までの間で使用され、Ｆナンバーが４よりも明るく、複数の単レンズの各レンズの中心厚をｄｉとし、第１レンズの物体側のレンズ面から最も像側に近いレンズの像側のレンズ面までのレンズ総厚をＬとし、第１レンズの物体側のレンズ面から像面までのレンズ全長をＬ_Ｔとし、焦点距離をｆとし、像高をｙとしたときに、以下の条件式（１）、（２）、（３）、及び（４）を満たすことを特徴とする。
ｄｉ≦０．４０（ｍｍ） （ｉ≧２） （１）
０．１５≦Ｌ／２ｙ≦０．５０ （２）
Ｌ／Ｌ_Ｔ≦０．５５ （３）
Ｌ／ｆ≦０．６５ （４）
ここで、メニスカスレンズとは、レンズ前後の曲率半径（非球面の場合は近軸曲率半径）の符号が同一のレンズをいう。また、各レンズの中心厚ｄｉにおいて、ｉは物体側からのレンズ番号を示し、例えば第２レンズ（ｉ＝２）の中心厚の場合にｄ２となり、第３レンズ（ｉ＝３）の中心厚の場合にｄ３となる。また、絞りが第１レンズより物体側、或いは最も像側に近いレンズより像側に配置された場合、ぞれぞれのレンズ総厚Ｌは、絞りから最も像側に近いレンズの像側のレンズ面までの距離、或いは第１レンズの物体側のレンズ面から絞りまでの距離となる。また、絞りが第１レンズより物体側に配置される場合、レンズ全長Ｌ_Ｔは、絞りから像面までの距離となる。また、最も像側に近いレンズと像面との間に平行平面板が配置された場合、レンズ全長Ｌ_Ｔは、平行平面板の部分を空気換算した距離となる。また、上記条件式（２）は像面の直径２ｙに対するレンズ総厚Ｌを規定し、上記条件式（３）はレンズ全長Ｌ_Ｔに対するレンズ総厚Ｌを規定し、上記条件式（４）は焦点距離ｆに対するレンズ総厚Ｌを規定する。

上記撮像光学系では、撮像光学系を複数の単レンズで構成しレンズ面の半数以上が非球面であることにより、単純で、かつレンズ枚数が少ない構成となり、撮像光学系をコンパクトにすることができる。なお、すべてのレンズ面を非球面とした場合には、撮像光学系をより高性能なのものとすることができる。また、撮像光学系において各レンズの形状がメニスカスレンズが主体となることにより、レンズ全長Ｌ_Ｔを短く保ち、特にレンズ総厚Ｌを短くすることができる。また、各レンズの中心厚ｄｉが、上記条件式（１）を満たすことにより、各レンズの単体の厚さが薄くなり、レンズ間の空気間隔を保った状態で各レンズを配置させることができ、レンズ総厚Ｌを短くすることができる。また、各レンズ単体の厚さ又はレンズ全長Ｌ_Ｔを抑え、かつ十分な光学性能を確保することができる。また、各レンズの単体の厚さを薄くすることにより、材料が樹脂の場合の吸水による光学性能への影響を少なくすることができる。また、例えば、鉛筆硬度が３Ｈ以上の硬度の材料を用いた場合、多数の薄いレンズをキャスティング製法で一度に製作することもでき、レンズを安価に量産することができる。さらに、レンズに耐熱性の樹脂を用いればハンダリフロー実装も可能となる。また、レンズ総厚Ｌ、レンズ全長Ｌ_Ｔ、焦点距離ｆが上記条件式（２）、（３）、及び（４）を満たすことにより、撮像光学系に使用するレンズ材料の量が少なくなりコストダウンが図れ、かつ撮像光学系をコンパクトで高性能にすることができる。以上のことから、撮像光学系の全長が短くなり、当該光学系を含む撮像装置は、小型で、かつ携帯電話等に組み込みやすいものとなる。なお、上記条件式（２）でＬ／２ｙの下限を設けることにより、レンズ総厚Ｌが短くて射出瞳位置が像面に近づき過ぎるのを防いだり、レンズ厚さとレンズ間空間を確保したりすることができる。Ｌ／２ｙ、Ｌ／Ｌ_Ｔ、Ｌ／ｆはともに小さくなると射出瞳位置は近くなる傾向になり、上記条件式（２）の下限設定だけでは不十分な場合がある。その場合には、より射出瞳位置の許容が広いマイクロレンズを使用した撮像素子を使用するか、像面の前にフィールドレンズを設定すればよい。

ここで、本発明に至った過程について簡単に説明する。図１９（Ａ）は、従来のハイブリッドタイプの撮像光学系を示す。図１９（Ａ）に示す撮像光学系１０１において、ガラスベース３１が薄レンズ１１，２１に挟まれている。ガラスベース３１の屈折率ｎは１．５１６８であり、厚さｄは０．４３４３である。各薄レンズ１１，２１の厚さは０．０９２９である。平行平面のガラスの光路長は空気の光路長に換算でき、そのときの空気の厚さｄ_Ａは、
ｄ_Ａ＝（１−（ｎ−１）／ｎ）ｄ （１３）
で与えられる。上記の屈折率ｎ及び厚さｄの値を代入すると、ｄ_Ａは０．２８６３となる。結果として、図１９（Ａ）のガラスベース３１を空気に置き換えると、図１９（Ｂ）に示すようにレンズ全長Ｌ_Ｔが０．１４８短くなる。空気間隔を更に短縮しようとするとレンズ全体のパワーが強くなり、薄レンズ２１に入射する光線の高さが変化して収差が発生する。このように、レンズ全長Ｌ_Ｔを短くするには、ガラスや樹脂の部分をできるだけ薄くし、かつ空気間隔を確保することが望ましい。ただし、図１９（Ａ）及び１９（Ｂ）において寸法をｍｍ単位とすると、例えばレンズの厚さが０．０９２９ｍｍというのは、個々の薄レンズ１１，２１の形状を保つことを考慮すると薄すぎる可能性がある。そのため、レンズ材料によりある程度の厚さが必要になると考えられる。また、個々の薄レンズ１１，２１のガラスベース３１側は平面である必要はなく、光学設計では他面と同様に球面あるいは非球面として光学性能を向上させることが望ましい。以上のような考察に基づいて、本発明の撮像光学系１００において、上記構成を満たすようにすることで、光学性能を維持したままでレンズ全長Ｌ_Ｔが短くなるようにした。

また、本発明の具体的な態様又は側面では、第１レンズの物体側及び像側のいずれか一方に設けられた絞りを備え、各レンズの中心厚のうち最も厚いものをｄ_ｍａｘとし、最も薄いものをｄ_ｍｉｎとし、像高をｙとし、各レンズ厚さの総和をＬ’、構成するレンズ枚数をｊとしとしたとき、以下の条件式（５）、（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）、（７）、及び（８）を満たすことを特徴とする。
ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘ≧２／３ （５）
Ｌ’／２ｙ≦０．４０ （６ａ）
Ｌ’／Ｌ_Ｔ≦０．４０ （６ｂ）
Ｌ’／ｆ≦０．６０ （６ｃ）
Ｌ_Ｔ／２ｙ≦１ （７）
Ｌ’＝Σｄｉ （ｉ＝１、２、…、ｊ） （８）
ここで、条件式（７）は、像面の直径２ｙに対するレンズ全長Ｌ_Ｔを規定する。絞りの位置は第１レンズの物体側或いは像側が望ましい。ここで、第１レンズの像側とは、第１レンズと第２レンズの間を指す。また、絞りとしてレンズ面上に例えば不透明膜を塗布等する場合、第１レンズの物体側のレンズ面上、或いは像側のレンズ面上に設ければよい。第１レンズの物体側レンズ面上に設置する代わりに、第１レンズの物体側直前に絞りを設置してもよい。また、第２レンズの物体側、すなわち第１レンズと第２レンズとの間或いは第２レンズの物体側のレンズ面上に絞りを設けてもよい。以上のように、絞りを第１レンズの物体側及び像側のいずれか一方に設けることにより、撮像光学系をコンパクトで、射出瞳位置が適切でかつ高性能なものとすることができる。ただし、そのほかにフレアやゴーストを防止するための絞りを、その他の面やレンズ間に設けてもよい。また、最大中心厚ｄ_ｍａｘ、最小中心厚ｄ_ｍｉｎ、レンズの中心厚ｄｉ、各レンズ厚さの総和Ｌ’が上記条件式（５）、（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）、及び（８）を満たすことにより、各レンズの厚さを薄く均一に保つことができ、レンズ総厚Ｌやレンズ全長Ｌ_Ｔが短くても各レンズ間の空気間隔を確保して十分な収差の補正を行うことができる。この際、各レンズの形状は、メニスカスレンズが主体となり強いパワーのレンズ面がなくなり、像面が平坦で均一になる。また、レンズ全長Ｌ_Ｔ、像高ｙが上記条件式（７）を満たすことにより、コンパクトな撮像光学系とすることができる。条件式（７）において、少なくともレンズ全長Ｌ_Ｔは像面直径２ｙより短い。

また、本発明の別の側面では、各レンズの物体側の曲率半径をＲ_ｉＦとし、像側の曲率半径をＲ_ｉＲとし、各レンズ間の空気間隔をＡｉｒ（ｉ）とし、空気間隔に隣接する前後のレンズの中心厚ｄｉのうち厚い方の厚さをＤｉとしたときに、以下の条件式（９）、（１０）、及び（１１）を満たすことを特徴とする。
｜Ｒ_ｉＦ｜／ｄｉ≧１．５５ （ｉ≧１） （９）
｜Ｒ_ｉＲ｜／ｄｉ≧１．５５ （ｉ≧１） （１０）
Ａｉｒ（ｉ）／Ｄｉ≧０．３ （ｉ≧１） （１１）
ここで、条件式（１１）は、隣接するレンズに挟まれた空気間隔Ａｉｒ（ｉ）の条件を示す。この場合、各レンズの曲率半径Ｒ_ｉＦ、Ｒ_ｉＲが上記条件式（９）及び（１０）を満たすことにより、曲率半径Ｒ_ｉＦ、Ｒ_ｉＲが大きくなって、パワーの強い面を有さないレンズとなり、レンズの中心厚ｄｉが厚くならない。ここで、｜Ｒ_ｉＦ｜／ｄｉ及び｜Ｒ_ｉＲ｜／ｄｉの値が１．５５より小さいと、各レンズの中心厚ｄｉが厚くなるとともに、当該レンズのレンズ面のパワーが強くなって高次の収差が発生する。そのため、このような撮像光学系を用いると、像面が曲がり、均一でなくなる。よって、条件式（９）及び（１０）を満たすことにより収差の発生を防ぎ、像面を平坦で均一とすることができる。また、各レンズ間の空気間隔Ａｉｒ（ｉ）と、空気間隔に隣接する前後のレンズの中心厚ｄｉのうち厚い方の厚さＤｉとが上記条件式（１１）を満たすことにより、空気間隔Ａｉｒ（ｉ）を確保しつつコンパクトで、かつ収差が良好に補正された撮像光学系を実現できる。ここで、Ａｉｒ（ｉ）／Ｄｉの値が０．３より小さいと、撮像光学系はコンパクトになるが、良好な収差を保つことができなくなる。

また、本発明のさらに別の側面では、第１レンズの中心厚をｄ１としたときに、複数の単レンズのうち最も物体側の第１レンズが物体側に凸のメニスカスレンズであり、以下の条件式（１２）を満たすことを特徴とする。
ｄ１≦０．４０（ｍｍ） （１２）
この場合、第１レンズの中心厚ｄ１が上記条件式（１２）を満たすことにより、撮像光学系を構成するすべてのレンズが薄くなり、よりコンパクトにすることができる。この条件式（１２）は、第１レンズにレンズ保護の役割を兼ねる必要がない場合、すなわち第１レンズをある程度厚く保つ必要がない場合に有効である。また、最も物体側の第１レンズを物体側に凸のメニスカスレンズにすることにより、第１レンズが正の焦点距離ｆの場合、レンズの主点をレンズ中心よりも物体側に位置させることができ、レンズ全長Ｌ_Ｔの短縮が容易となる。また、使用できる近軸空間が広がり、設計の自由度が増して光学系の性能向上を図ることができる。一方、第１レンズが負の焦点距離ｆの場合、広画角の光束を集めることに適している。

また、本発明のさらに別の側面では、絞りは、絞りが設けられるレンズのレンズ面上に不透明膜を塗布、印刷、及びスパッタリングのいずれかを施すことによって形成されることを特徴とする。この場合、絞りをレンズのレンズ面上に設けることにより、コンパクトで、かつ安価な撮像光学系とすることができる。

また、本発明のさらに別の側面では、各レンズは、鉛筆硬度３Ｈ以上の硬度を有する樹脂で形成されることを特徴とする。この場合、レンズの形成に、鉛筆硬度３Ｈ以上という高硬度の樹脂を用いることにより、レンズの薄い形状を保つことができる。また、鉛筆硬度が３Ｈ以上の高硬度であるため、多数の薄いレンズをキャスティング製法で一度に製作することができ、レンズを安価に量産することができる。

また、本発明のさらに別の側面では、各レンズは、２５０℃以上のハンダリフロー温度に耐性を有する樹脂で形成されることを特徴とする。この場合、レンズの形成に、耐熱温度２５０℃以上の耐熱性樹脂を用いることにより、ハンダリフロー工程に対応することができる。

第１実施形態に係る撮像光学系を構成するレンズの構成図である。 （Ａ）は、実施例１のレンズの非点収差図であり、（Ｂ）は、実施例１のレンズの歪曲収差図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、実施例１のレンズのコマ収差図である。 第２実施形態に係る撮像光学系を構成するレンズの構成図である。 （Ａ）は、実施例２のレンズの非点収差図であり、（Ｂ）は、実施例２のレンズの歪曲収差図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、実施例２のレンズのコマ収差図である。 第３実施形態に係る撮像光学系を構成するレンズの構成図である。 （Ａ）は、実施例３のレンズの非点収差図であり、（Ｂ）は、実施例３のレンズの歪曲収差図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、実施例３のレンズのコマ収差図である。 第４実施形態に係る撮像光学系を構成するレンズの構成図である。 （Ａ）は、実施例４のレンズの非点収差図であり、（Ｂ）は、実施例４のレンズの歪曲収差図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、実施例４のレンズのコマ収差図である。 第５実施形態に係る撮像光学系を構成するレンズの構成図である。 （Ａ）は、実施例５のレンズの非点収差図であり、（Ｂ）は、実施例５のレンズの歪曲収差図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、実施例５のレンズのコマ収差図である。 第６実施形態に係る撮像光学系を構成するレンズの構成図である。 （Ａ）は、実施例６のレンズの非点収差図であり、（Ｂ）は、実施例６のレンズの歪曲収差図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、実施例６のレンズのコマ収差図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の原理について説明する図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る撮像光学系について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示す撮像光学系１００は、デジタルカメラ、ビデオ、携帯電話等に搭載される撮像装置１０００に組み込まれ、物体ＯＳ上の画像を撮像素子９０に投射するためのものである。ここで、このような撮像装置１０００は、撮像素子９０として１／２インチ以下の小型ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子を用い、撮像光学系１００の全長は撮像素子９０の像面の直径２ｙ以下になっている。なお、撮像光学系１００は、倍率がゼロである無限遠の物体から倍率−０．１０までの間で使用される。

図１に示すように、撮像光学系１００は、物体ＯＳ側（図１における左側）より撮像素子９０の像面ＰＳ側（図１における右側）に向かって順に配置された第１レンズ１０と、第２レンズ２０とを備えている。すなわち、第１レンズ１０は、物体ＯＳ側に最も近い位置に設けられており、第２レンズ２０は、第１レンズ１０の像面ＰＳ側に隣接して設けられている。図１において、像面ＰＳは、第１及び第２レンズ１０，２０の合成によって得られる焦点位置である撮像光学系１００の結像面となっている。なお、この撮像光学系１００では、第２レンズ２０の像面ＰＳ側に撮像素子９０に付随するカバーガラスＣＳが設けられている。

撮像光学系１００において、第１及び第２レンズ１０，２０は、それぞれ樹脂製の単レンズであり、第１レンズ１０は物体ＯＳ側が凸のメニスカスレンズ、第２レンズ２０は両凸レンズで構成されている。第１及び第２レンズ１０，２０を構成する凸又は凹のレンズ面Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は、いずれも非球面となっている。

撮像光学系１００は、第１レンズ１０の物体側のレンズ面Ｌ１１から最も撮像素子９０に近い第２レンズ２０の像面ＰＳ側のレンズ面Ｌ２２までのレンズ総厚をＬとし、第１レンズ１０の物体ＯＳ側のレンズ面Ｌ１１から像面ＰＳまでのレンズ全長をＬ_Ｔとし、焦点距離をｆとし、像高をｙとしたときに、以下の条件式（２）、（３）、（４）、及び（７）を満たす。
０．１５≦Ｌ／２ｙ≦０．５０ （２）
Ｌ／Ｌ_Ｔ≦０．５５ （３）
Ｌ／ｆ≦０．６５ （４）
Ｌ_Ｔ／２ｙ≦１ （７）
なお、レンズ全長Ｌ_Ｔをよりコンパクトにするには以下の条件式（７−２）を満たすことが望ましい。
Ｌ_Ｔ／２ｙ≦０．９ （７−２）

また、第１レンズ１０の中心厚ｄ１及び第２レンズ２０の中心厚ｄ２は、以下の条件式（１２）及び（１）を満たす。
ｄ１≦０．４０（ｍｍ） （１２）
ｄ２≦０．４０（ｍｍ） （１）
なお、よりコンパクトにし、使用する材料を少なくして安価な製造を実現するには以下の条件式（１２−１）及び（１−１）を満たすことが望ましい。
ｄ１≦０．３５（ｍｍ） （１２−１）
ｄ２≦０．３５（ｍｍ） （１−１）

また、各レンズの中心厚をｄｉ、各レンズ厚さの総和をＬ’、構成するレンズ枚数をｊとしたとき、以下の条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）、及び（８）を満たす。
Ｌ’／２ｙ≦０．４０ （６ａ）
Ｌ’／Ｌ_Ｔ≦０．４０ （６ｂ）
Ｌ’／ｆ≦０．６０ （６ｃ）
Ｌ’＝Σｄｉ （ｉ＝１、２、…、ｊ） （８）

また、第１及び第２レンズ１０，２０の中心厚ｄ１，ｄ２のうち最も厚いものを最大中心厚ｄ_ｍａｘとし、最も薄いものを最小中心厚ｄ_ｍｉｎとしたときに、以下の条件式（５）を満たす。
ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘ≧２／３ （５）
なお、より性能を確保するには以下の条件式（５−２）を満たすことが望ましい。
ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘ≧０．７ （５−２）

また、第１及び第２レンズ１０，２０の物体ＯＳ側の曲率半径をそれぞれＲ_１Ｆ，Ｒ_２Ｆとし、像面ＰＳ側の曲率半径をＲ_１Ｒ，Ｒ_２Ｒとし、第１レンズ１０と第２レンズ２０との間の空気間隔をＡｉｒ（１）とし、隣接する前後の第１及び第２レンズ１０，２０の中心厚ｄ１，ｄ２のうち厚い方の厚さをＤ１としたときに、以下の条件式（９）、（１０）、及び（１１）を満たす。
｜Ｒ_ｉＦ｜／ｄｉ≧１．５５ （ｉ＝１，２） （９）
｜Ｒ_ｉＲ｜／ｄｉ≧１．５５ （ｉ＝１，２） （１０）
Ａｉｒ（１）／Ｄ１≧０．３ （１１）
なお、より効果を発揮するには以下の条件式（９−２）、（１０−２）、及び（１１−２）を満たすことが望ましい。
｜Ｒ_ｉＦ｜／ｄｉ≧１．７５ （ｉ＝１，２） （９−２）
｜Ｒ_ｉＲ｜／ｄｉ≧１．７５ （ｉ＝１，２） （１０−２）
Ａｉｒ（１）／Ｄ１≧０．３５ （１１−２）

また、撮像光学系１００は、第１レンズ１０の像面ＰＳ側のレンズ面Ｌ１２上に絞り６０が設けられている。この絞り６０は、第１レンズ１０の像面ＰＳ側のレンズ面Ｌ１２上に、不透明膜を塗布、印刷、及びスパッタリングのいずれかを施すことによって形成されている。

本実施形態において、第１及び第２レンズ１０，２０はそれぞれ同一の樹脂材料で形成されている。樹脂は、鉛筆硬度３Ｈ以上であり、２５０℃以上のハンダリフロー温度に耐性を有するものである。具体的には有機・無機ハイブリッド樹脂等を用いる。

以下、第１及び第２レンズ１０，２０の製造方法について説明する。第１及び第２レンズ１０，２０は、キャスティング製法によって製造する。キャスティング製法において、ガラス基板は不要となっている。具体的には、レンズ成形面を有する鋳型に紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等を流し込み、加熱や紫外線照射等により樹脂を硬化させる。高硬度の樹脂を用いているため鋳型にレンズのコバの成形面を設けることができて、レンズとコバが一体成形されるため、スペーサが不要となる。多数のレンズ成形面をもつ鋳型を用いれば、多数のレンズを一度に形成したウエハ状のレンズ群が得られる。ウエハ状の第１レンズ１０及び第２レンズ２０を重ね合わせ、さらに多数の撮像素子９０が形成されているウエハを重ねあわせれば、多数の撮像系を一度に形成できる。これを切り出して個々の撮像系とすればよい。

以上説明した撮像光学系１００によれば、撮像光学系１００を２つの単レンズである第１レンズ１０と第２レンズ２０とで構成し、第１及び第２レンズ１０，２０のレンズ面Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２が非球面であることにより、単純で、かつレンズ枚数が少ない構成となり、撮像光学系１００をコンパクトにすることができる。また、第１レンズ１０がメニスカスレンズであることにより、レンズ全長Ｌ_Ｔを短く保ち、特にレンズ総厚Ｌを短くすることができる。また、第１及び第２レンズ１０，２０の中心厚ｄ１，ｄ２が、上記条件式（１２）及び（１）を満たすことにより、各レンズ１０，２０の単体の厚さが薄くなり、空気間隔を保った状態で各レンズ１０，２０を配置させることができ、レンズ総厚Ｌを短くすることができる。また、レンズ全長Ｌ_Ｔを抑え、かつ十分な光学性能を確保することができる。各レンズ１０，２０の単体の厚さｄ１，ｄ２を薄くすることにより、材料が樹脂の場合の吸水による光学性能への影響を少なくすることができる。また、鉛筆硬度が３Ｈ以上の硬度の材料を用いた場合、多数の薄いレンズをキャスティング製法で一度に製作することもでき、レンズを安価に量産することができる。さらに、各レンズ１０，２０に耐熱性の樹脂を用いることにより、ハンダリフロー実装も可能となる。また、レンズ総厚Ｌ、レンズ全長Ｌ_Ｔ、焦点距離ｆ、像高ｙが上記条件式（２）、（３）、及び（４）を満たすことにより、撮像光学系１００に使用するレンズ材料の量を少なくし、かつ撮像光学系１００をコンパクトで高性能にすることができる。以上のことから、撮像光学系１００の全長が短くなり、当該光学系１００を含む撮像装置１０００は、小型で、かつ携帯電話等に組み込みやすいものとなる。

また、絞り６０を第１レンズ１０の像面ＰＳ側のレンズ面Ｌ１２上に設けることにより、撮像光学系１００をコンパクトで、射出瞳位置が適切でかつ高性能なものとすることができる。また、最大中心厚ｄ_ｍａｘ、最小中心厚ｄ_ｍｉｎ、第１及び第２レンズ１０，２０の中心厚ｄ１，ｄ２、各レンズ厚さの総和Ｌ’が上記条件式（５）、（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）、及び（８）を満たすことにより、各レンズ１０，２０の厚さを薄く均一に保つことができ、レンズ総厚Ｌやレンズ全長Ｌ_Ｔが短くても各レンズ１０，２０間の空気間隔を確保して十分な収差の補正を行うことができる。また、レンズ全長Ｌ_Ｔ、像高ｙが上記条件式（７）を満たすことにより、コンパクトな撮像光学系１００とすることができる。

また、各レンズ１０，２０の曲率半径Ｒ_ｉＦ、Ｒ_ｉＲが上記条件式（９）及び（１０）を満たすことにより、曲率半径Ｒ_ｉＦ、Ｒ_ｉＲが大きくなって、パワーの強い面を有さないレンズとなり、第１及び第２レンズ１０，２０の中心厚ｄ１，ｄ２が厚くならない。よって、条件式（９）及び（１０）を満たすことにより収差の発生を防ぎ、像面を平坦で均一とすることができる。また、各レンズ１０，２０間の空気間隔Ａｉｒ（ｉ）、第１及び第２レンズ１０，２０の中心厚ｄ１，ｄ２のうち厚い方の厚さＤｉが上記条件式（１１）を満たすことにより、空気間隔Ａｉｒ（ｉ）を確保しつつコンパクトで、かつ収差が良好に補正された撮像光学系１００を実現できる。

〔実施例１〕
以下に、図１に示す撮像光学系１００を数値的に規定した実施例１について説明する。以下の表１は、実施例１の撮像光学系１００のレンズデータを示す。

表１の上側欄において、「面番号」は、物体ＯＳ側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒ」は、曲率半径を示し、「ｄ」は、次の面との間の間隔を表している。さらに、「ｎ」は、レンズ材料のｄ線における屈折率を示し、「ν」は、レンズ材料のアッベ数を示す。

本実施例１において、第１及び第２レンズ１０，２０は、非球面で形成されている。これら非球面形状の光軸方向の面頂点からの変位量Ｚは、ｃは曲率半径の逆数、ｒは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、α_ｍは２ｍ次の非球面係数とするとき、次式で表される。

本実施例１の場合、上記非球面式における各係数ｋ、α_１〜α_ｍの値については、表１の下欄に示す通りである。なお、表１の下欄において、非球面データは、１０のべき乗数を「Ｅ」を用いて表している。

本実施例１の撮像光学系１００の結果的な仕様は、表１の上部欄に示すように、焦点距離ｆがｆ＝０．６５１（ｍｍ）であり、Ｆナンバーが、Ｆｎｏ＝３．４０５であり、この際の像高ｙは、ｙ＝０．５（ｍｍ）となった。

また、撮像光学系１００において、上記条件式（２）の値Ｌ／２ｙは、０．３８５であり、上記条件式（３）の値Ｌ／Ｌ_Ｔは、０．４４８であり、上記条件式（４）の値Ｌ／ｆは、０．５９２であり、上記条件式（５）の値ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘは、０．８３３であり、上記条件式（７）の値Ｌ_Ｔ／２ｙは、０．８６０であった。上記条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）の値、Ｌ’／２ｙ、Ｌ’／Ｌ_Ｔ、及びＬ’／ｆは、それぞれ０．３３０、０．３８４、０．５０７であった。

また、第１レンズ１０において、上記条件式（１２）の値ｄ１は、０．１５であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_１Ｆ｜／ｄ１は、２．０５８であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_１Ｒ｜／ｄ１は、２．１５７であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（１）／Ｄ１は、０．３０６であった。

また、第２レンズ２０において、上記条件式（１）の値ｄ２は、０．１８であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_２Ｆ｜／ｄ２は、６．８７５であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_２Ｒ｜／ｄ２は、２．５７３であった。

図２（Ａ）は、本実施例１の像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の非点収差を示し、図２（Ｂ）は、像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の歪曲収差を示す。

図３（Ａ）〜３（Ｄ）は、本実施例１の像面ＰＳの各像高におけるコマ収差図を示す。各図の右側はサジタルコマ収差を示し、左側はメリジオナルコマ収差を示す。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る撮像光学系について説明する。なお、第２実施形態に係る撮像光学系は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図４に示すように、撮像光学系１００は、物体ＯＳ側（図４における左側）より撮像素子９０の像面ＰＳ側（図４における右側）に向かって順に配置された第１レンズ１０と、第２レンズ２０とを備えている。また、絞り６０は、第１レンズ１０の像面ＰＳ側のレンズ面Ｌ１２上に設けられている。

図４に示す撮像光学系１００において、第１及び第２レンズ１０，２０はいずれもメニスカスレンズで構成され、一方の第１レンズ１０は物体ＯＳ側が凸となっている。第１及び第２レンズ１０，２０を構成する凸又は凹のレンズ面Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は、いずれも非球面となっている。また、撮像光学系１００は、第１実施形態と同様に上記条件式（１）〜（１２）を満たす。

本実施形態において、第１及び第２レンズ１０，２０は、それぞれ同じ種類の樹脂材料で形成されている。

〔実施例２〕
以下に、図４に示す撮像光学系１００を数値的に規定した実施例２について説明する。以下の表２は、実施例２の撮像光学系１００のレンズデータを示す。なお、表２中の記号は表１中の記号と同様である。

本実施例２の撮像光学系１００の結果的な仕様は、表２の上欄に示すように、焦点距離ｆがｆ＝３．９３６（ｍｍ）であり、Ｆナンバーが、Ｆｎｏ＝３．１７５であり、この際の像高ｙは、ｙ＝２．２５（ｍｍ）となった。

また、撮像光学系１００において、上記条件式（２）の値Ｌ／２ｙは、０．１９６であり、上記条件式（３）の値Ｌ／Ｌ_Ｔは、０．２０８であり、上記条件式（４）の値Ｌ／ｆは、０．２２４であり、上記条件式（５）の値ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘは、１であり、上記条件式（７）の値Ｌ_Ｔ／２ｙは、０．９３９であった。上記条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）の値、Ｌ’／２ｙ、Ｌ’／Ｌ_Ｔ、Ｌ’／ｆは、それぞれ０．１２４、０．１３３、０．１４２であった。

また、第１レンズ１０において、上記条件式（１２）の値ｄ１は、０．２８であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_１Ｆ｜／ｄ１は、４．７８０であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_１Ｒ｜／ｄ１は、１４０．２４であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（１）／Ｄ１は、１．１４２であった。

また、第２レンズ２０において、上記条件式（１）の値ｄ２は、０．２８であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_２Ｆ｜／ｄ２は、２．７０４であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_２Ｒ｜／ｄ２は、３．６５４であった。

図５（Ａ）は、本実施例２の像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の非点収差を示し、図５（Ｂ）は、像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の歪曲収差を示す。

図６（Ａ）〜６（Ｄ）は、本実施例２の像面ＰＳの各像高におけるコマ収差図を示す。各図の右側はサジタルコマ収差を示し、左側はメリジオナルコマ収差を示す。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る撮像光学系について説明する。なお、第３実施形態に係る撮像光学系は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図７に示すように、撮像光学系１００は、物体ＯＳ側（図７における左側）より撮像素子９０の像面ＰＳ側（図７における右側）に向かって順に配置された第１レンズ１０と、第２レンズ２０とを備えている。また、絞り６０は、第１レンズ１０の像面ＰＳ側のレンズ面Ｌ１２上に設けられている。

図７に示す撮像光学系１００において、第１及び第２レンズ１０，２０はいずれもメニスカスレンズで構成されており、一方の第１レンズ１０は物体ＯＳ側が凸となっている。第１及び第２レンズ１０，２０を構成する凸又は凹のレンズ面Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は、いずれも非球面となっている。また、撮像光学系１００は、第１実施形態と同様に上記条件式（１）〜（１２）を満たす。

本実施形態において、第１及び第２レンズ１０，２０は、それぞれ屈折率とアッベ数の異なる樹脂材料で形成されている。

〔実施例３〕
以下に、図７に示す撮像光学系１００を数値的に規定した実施例３について説明する。以下の表３は、実施例３の撮像光学系１００のレンズデータを示す。なお、表３中の記号は表１中の記号と同様である。

本実施例３の撮像光学系１００の結果的な仕様は、表３の上欄に示すように、焦点距離ｆがｆ＝３．６６５（ｍｍ）であり、Ｆナンバーが、Ｆｎｏ＝３．７１４であり、この際の像高ｙは、ｙ＝２．２５（ｍｍ）となった。

また、撮像光学系１００において、上記条件式（２）の値Ｌ／２ｙは、０．１９４であり、上記条件式（３）の値Ｌ／Ｌ_Ｔは、０．２１４であり、上記条件式（４）の値Ｌ／ｆは、０．２３８であり、上記条件式（５）の値ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘは、０．９３３であり、上記条件式（７）の値Ｌ_Ｔ／２ｙ_ｍａｘは、０．９０５であった。上記条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）の値、Ｌ’／２ｙ、Ｌ’／Ｌ_Ｔ、Ｌ’／ｆは、それぞれ０．１２９、０．１４２、０．１５８であった。

また、第１レンズ１０において、上記条件式（１２）の値ｄ１は、０．３０であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_１Ｆ｜／ｄ１は、３．６３６であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_１Ｒ｜／ｄ１は、２０．５９７であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（１）／Ｄ１は、０．９６９であった。

また、第２レンズ２０において、上記条件式（１）の値ｄ２は、０．２８であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_２Ｆ｜／ｄ２は、２．７８８であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_２Ｒ｜／ｄ２は、３．４２６であった。

図８（Ａ）は、本実施例３の像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の非点収差を示し、図８（Ｂ）は、像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の歪曲収差を示す。

図９（Ａ）〜９（Ｄ）は、本実施例３の像面ＰＳの各像高におけるコマ収差図を示す。各図の右側はサジタルコマ収差を示し、左側はメリジオナルコマ収差を示す。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る撮像光学系について説明する。なお、第４実施形態に係る撮像光学系は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図１０に示すように、撮像光学系１００は、物体ＯＳ側（図１０における左側）より撮像素子９０の像面ＰＳ側（図１０における右側）に向かって順に配置された第１レンズ１０と、第２レンズ２０と、第３レンズ３０とを備えている。また、絞り６０は、第１レンズ１０の像面ＰＳ側のレンズ面Ｌ１２上に設けられている。よりコンパクトで高性能なレンズとするには、本実施形態のように単レンズ３組以上の組み合わせが望ましい。

図１０に示す撮像光学系１００において、第１、第２、及び第３レンズ１０，２０，３０はいずれもメニスカスレンズで構成されており、これらのうち第１及び第３レンズ１０，３０は物体ＯＳ側が凸となっている。第１、第２、及び第３レンズ１０，２０，３０を構成する凸又は凹のレンズ面Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２は、いずれも非球面となっている。また、撮像光学系１００は、第１実施形態と同様に上記条件式（１）〜（１２）を満たす。

本実施形態において、第１、第２、及び第３レンズ１０，２０，３０は、それぞれ同一の樹脂材料で形成されている。

〔実施例４〕
以下に、図１０に示す撮像光学系１００を数値的に規定した実施例４について説明する。以下の表４は、実施例４の撮像光学系１００のレンズデータを示す。なお、表４中の記号は表１中の記号と同様である。

本実施例４の撮像光学系１００の結果的な仕様は、表４の上欄に示すように、焦点距離ｆがｆ＝２．８２９（ｍｍ）であり、Ｆナンバーが、Ｆｎｏ＝３．５０１であり、この際の像高ｙは、ｙ＝１．７５（ｍｍ）となった。

また、撮像光学系１００において、上記条件式（２）の値Ｌ／２ｙは、０．３１５であり、上記条件式（３）の値Ｌ／Ｌ_Ｔは、０．３５８であり、上記条件式（４）の値Ｌ／ｆは、０．３９０であり、上記条件式（５）の値ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘは、１であり、上記条件式（７）の値Ｌ_Ｔ／２ｙは、０．８８１であった。上記条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）の値、Ｌ’／２ｙ、Ｌ’／Ｌ_Ｔ、Ｌ’／ｆは、それぞれ０．２５７、０．２９２、０．３１８であった。

また、第１レンズ１０において、上記条件式（１２）の値ｄ１は、０．３０であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_１Ｆ｜／ｄ１は、３．１８４であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_１Ｒ｜／ｄ１は、１３．６３０であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（１）／Ｄ１は、０．３０３であった。

また、第２レンズ２０において、上記条件式（１）の値ｄ２は、０．３０であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_２Ｆ｜／ｄ２は、３．２２５であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_２Ｒ｜／ｄ２は、６．１６１であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（２）／Ｄ２は、０．３７４であった。

また、第３レンズ３０において、上記条件式（１）の値ｄ３は、０．３０であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_３Ｆ｜／ｄ３は、２．９６５であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_３Ｒ｜／ｄ３は、３．３８７であった。

図１１（Ａ）は、本実施例４の像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の非点収差を示し、図１１（Ｂ）は、像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の歪曲収差を示す。

図１２（Ａ）〜１２（Ｄ）は、本実施例４の像面ＰＳの各像高におけるコマ収差図を示す。各図の右側はサジタルコマ収差を示し、左側はメリジオナルコマ収差を示す。

〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係る撮像光学系について説明する。なお、第５実施形態に係る撮像光学系は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図１３に示すように、撮像光学系１００は、物体ＯＳ側（図１３における左側）より撮像素子９０の像面ＰＳ側（図１３における右側）に向かって順に配置された第１レンズ１０と、第２レンズ２０と、第３レンズ３０とを備えている。また、絞り６０は、第１レンズ１０の像面ＰＳ側のレンズ面Ｌ１２上に設けられている。

図１３に示す撮像光学系１００において、第１、第２、及び第３レンズ１０，２０，３０はいずれもメニスカスレンズで構成されており、これらのうち第１及び第３レンズ１０，３０は物体ＯＳ側が凸になっている。第１、第２、及び第３レンズ１０，２０，３０を構成する凸又は凹のレンズ面Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２は、いずれも非球面となっている。また、撮像光学系１００は、第１実施形態と同様に上記条件式（１）〜（１２）を満たす。

本実施形態において、第１及び第３レンズ１０，３０は、第２レンズ２０と屈折率、アッベ数の異なる樹脂材料で形成されている。

〔実施例５〕
以下に、図１３に示す撮像光学系１００を数値的に規定した実施例５について説明する。以下の表５は、実施例５の撮像光学系１００のレンズデータを示す。なお、表５中の記号は表１中の記号と同様である。

本実施例５の撮像光学系１００の結果的な仕様は、表５の上欄に示すように、焦点距離ｆがｆ＝２．７９９（ｍｍ）であり、Ｆナンバーが、Ｆｎｏ＝２．７７７であり、この際の像高ｙは、ｙ＝１．７５（ｍｍ）となった。

また、撮像光学系１００において、上記条件式（２）の値Ｌ／２ｙは、０．２９９であり、上記条件式（３）の値Ｌ／Ｌ_Ｔは、０．３４５であり、上記条件式（４）の値Ｌ／ｆは、０．３７３であり、上記条件式（５）の値ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘは、０．８３３であり、上記条件式（７）の値Ｌ_Ｔ／２ｙは、０．８６７であった。上記条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）の値、Ｌ’／２ｙ、Ｌ’／Ｌ_Ｔ、Ｌ’／ｆは、それぞれ０．２３７、０．２７４、０．２９７であった。

また、第１レンズ１０において、上記条件式（１２）の値ｄ１は、０．３０であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_１Ｆ｜／ｄ１は、２．８４２であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_１Ｒ｜／ｄ１は、１５．３７６であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（１）／Ｄ１は、０．３２６であった。

また、第２レンズ２０において、上記条件式（１）の値ｄ２は、０．２５であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_２Ｆ｜／ｄ２は、３．２３５であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_２Ｒ｜／ｄ２は、６．５６５であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（２）／Ｄ２は、０．４１８であった。

また、第３レンズ３０において、上記条件式（１２）の値ｄ３は、０．２８であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_３Ｆ｜／ｄ３は、２．６４４であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_３Ｒ｜／ｄ３は、３．２７０であった。

図１４（Ａ）は、本実施例５の像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の非点収差を示し、図１４（Ｂ）は、像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の歪曲収差を示す。

図１５（Ａ）〜１５（Ｄ）は、本実施例５の像面ＰＳの各像高におけるコマ収差図を示す。各図の右側はサジタルコマ収差を示し、左側はメリジオナルコマ収差を示す。

〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態に係る撮像光学系について説明する。なお、第６実施形態に係る撮像光学系は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図１６に示すように、撮像光学系１００は、物体ＯＳ側（図１６における左側）より撮像素子９０の像面ＰＳ側（図１６における右側）に向かって順に配置された第１レンズ１０と、第２レンズ２０と、第３レンズ３０と、第４レンズ４０とを備えている。また、絞り６０は、第１レンズ１０の物体ＯＳ側のレンズ面Ｌ１１上に設けられている。

図１６に示す撮像光学系１００において、第１、第３、及び第４レンズ１０，３０，４０はメニスカスレンズ、第２レンズ２０は両凸レンズで構成されている。これらのうち第１及び第３レンズ１０，３０は物体ＯＳ側が凸となっている。第１、第２、第３、及び第４レンズ１０，２０，３０，４０を構成する凸又は凹のレンズ面Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４２は非球面、レンズ面Ｌ４１は球面となっている。また、撮像光学系１００は、第１実施形態と同様に上記条件式（１）〜（１２）を満たす。

本実施形態において、第１及び第３レンズ１０，３０と、第２及び第４レンズ２０，４０は、それぞれ異なる屈折率とアッベ数の樹脂材料で形成されている。

〔実施例６〕
以下に、図１６に示す撮像光学系１００を数値的に規定した実施例６について説明する。以下の表６は、実施例６の撮像光学系１００のレンズデータを示す。なお、表６中の記号は表１中の記号と同様である。

本実施例６の撮像光学系１００の結果的な仕様は、表６の上欄に示すように、焦点距離ｆがｆ＝３．４０４（ｍｍ）であり、Ｆナンバーが、Ｆｎｏ＝２．８０であり、この際の像高ｙは、ｙ＝２．２５（ｍｍ）となった。

また、撮像光学系１００において、上記条件式（２）の値Ｌ／２ｙは、０．４３６であり、上記条件式（３）の値Ｌ／Ｌ_Ｔは、０．４８７であり、上記条件式（４）の値Ｌ／ｆは、０．５７６であり、上記条件式（５）の値ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘは、０．７７５であり、上記条件式（７）の値Ｌ_Ｔ／２ｙは、０．８９５であった。上記条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）の値、Ｌ’／２ｙ、Ｌ’／Ｌ_Ｔ、Ｌ’／ｆは、それぞれ０．２５４、０．２８４、０．３３６であった。

また、第１レンズ１０において、上記条件式（１２）の値ｄ１は、０．２５であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_１Ｆ｜／ｄ１は、３．３７０であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_１Ｒ｜／ｄ１は、２．４１８であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（１）／Ｄ１は、０．４８９であった。

また、第２レンズ２０において、上記条件式（１）の値ｄ２は、０．３２１８であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_２Ｆ｜／ｄ２は、５．５５１であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_２Ｒ｜／ｄ２は、１０．５７２であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（２）／Ｄ２は、０．３４２であった。

また、第３レンズ３０において、上記条件式（１）の値ｄ３は、０．２５であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_３Ｆ｜／ｄ３は、３．８２６であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_３Ｒ｜／ｄ３は、３．６２６であり、上記条件式（１１）の値Ａｉｒ（３）／Ｄ３は、１．７０８であった。

また、第４レンズ４０において、上記条件式（１）の値ｄ４は、０．３２２５であり、上記条件式（９）の値｜Ｒ_４Ｆ｜／ｄ４は、５．１４４であり、上記条件式（１０）の値｜Ｒ_４Ｒ｜／ｄ４は、４．１４５であった。

図１７（Ａ）は、本実施例６の像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の非点収差を示し、図１７（Ｂ）は、像面ＰＳでの基準波長５８８ｎｍと他の波長６５６ｎｍ、４８６ｎｍとにおける各色の歪曲収差を示す。

図１８（Ａ）〜１８（Ｄ）は、本実施例６の像面ＰＳの各像高におけるコマ収差図を示す。各図の右側はサジタルコマ収差を示し、左側はメリジオナルコマ収差を示す。

以上説明した第１〜第６実施例において、上記条件式（２）〜（７）、（９）〜（１１）の値は、表７〜表９にまとめて示す。

以上、本実施形態に係る撮像光学系について説明したが、本発明に係る撮像光学系は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、撮像光学系１００を構成するレンズは、２枚、３枚、４枚に限らず、５枚以上でもよい。

また、上記実施形態において、撮像光学系１００を構成するレンズ面のほとんどが非球面を有しているとしたが、半数以上の面が非球面を有していればよい。

ＣＳ…カバーガラス、 Ｌ…レンズ総厚、 Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１，Ｌ４２…レンズ面、 Ｌ_Ｔ…レンズ全長、 ＯＳ…物体、 ＰＳ…像面、
ｄ１，ｄ２…中心厚、 ｙ…像高、 １０，２０，３０，４０…レンズ、 ９０…撮像素子、 １００…撮像光学系、 １０００…撮像装置

上記課題を解決するため、本発明に係る撮像光学系は、像面サイズが１／２インチ以下の固体撮像素子用撮像光学系であって、複数の単レンズを備え、複数の単レンズの全面数の半数以上が非球面を有し、複数の単レンズの半数以上がメニスカスレンズであり、無限遠の物体から倍率−０．１０までの間で使用され、Ｆナンバーが４よりも明るく、複数の単レンズの各レンズの中心厚をｄｉとし、第１レンズの物体側のレンズ面から最も像側に近いレンズの像側のレンズ面までのレンズ総厚をＬとし、第１レンズの物体側のレンズ面から像面までのレンズ全長をＬ_Ｔとし、焦点距離をｆとし、像高をｙとし、各レンズの中心厚のうち最も厚いものをｄ _ｍａｘ とし、最も薄いものをｄ _ｍｉｎ とし、各レンズの物体側の曲率半径をＲ _ｉＦ とし、像側の曲率半径をＲ _ｉＲ としたときに、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（７）、（９）、及び（１０）を満たすことを特徴とする。
ｄｉ≦０．４０（ｍｍ） （ｉ≧２） （１）
０．１５≦Ｌ／２ｙ≦０．５０ （２）
Ｌ／Ｌ_Ｔ≦０．５５ （３）
Ｌ／ｆ≦０．６５ （４）
ｄ _ｍｉｎ ／ｄ _ｍａｘ ≧２／３ （５）
Ｌ _Ｔ ／２ｙ≦０．９３９ （７）
｜Ｒ _ｉＦ ｜／ｄｉ≧２．０５８ （ｉ≧１） （９）
｜Ｒ _ｉＲ ｜／ｄｉ≧２．１５７ （ｉ≧１） （１０）
ここで、メニスカスレンズとは、レンズ前後の曲率半径（非球面の場合は近軸曲率半径）の符号が同一のレンズをいう。また、各レンズの中心厚ｄｉにおいて、ｉは物体側からのレンズ番号を示し、例えば第２レンズ（ｉ＝２）の中心厚の場合にｄ２となり、第３レンズ（ｉ＝３）の中心厚の場合にｄ３となる。また、絞りが第１レンズより物体側、或いは最も像側に近いレンズより像側に配置された場合、ぞれぞれのレンズ総厚Ｌは、絞りから最も像側に近いレンズの像側のレンズ面までの距離、或いは第１レンズの物体側のレンズ面から絞りまでの距離となる。また、絞りが第１レンズより物体側に配置される場合、レンズ全長Ｌ_Ｔは、絞りから像面までの距離となる。また、最も像側に近いレンズと像面との間に平行平面板が配置された場合、レンズ全長Ｌ_Ｔは、平行平面板の部分を空気換算した距離となる。また、上記条件式（２）は像面の直径２ｙに対するレンズ総厚Ｌを規定し、上記条件式（３）はレンズ全長Ｌ_Ｔに対するレンズ総厚Ｌを規定し、上記条件式（４）は焦点距離ｆに対するレンズ総厚Ｌを規定する。
なお、最大中心厚ｄ _ｍａｘ 、最小中心厚ｄ _ｍｉｎ が上記条件式（５）を満たすことにより、各レンズの厚さを薄く均一に保つことができる。また、条件式（７）は、像面の直径２ｙに対するレンズ全長Ｌ _Ｔ を規定する。また、レンズ全長Ｌ _Ｔ 、像高ｙが上記条件式（７）を満たすことにより、コンパクトな撮像光学系とすることができる。条件式（７）において、少なくともレンズ全長Ｌ _Ｔ は像面直径２ｙの０．９３９倍と等しいかそれよりも短い。
また、各レンズの曲率半径Ｒ _ｉＦ 、Ｒ _ｉＲ が上記条件式（９）及び（１０）を満たすことにより、曲率半径Ｒ _ｉＦ 、Ｒ _ｉＲ が大きくなって、パワーの強い面を有さないレンズとなり、レンズの中心厚ｄｉが厚くならない。ここで、｜Ｒ _ｉＦ ｜／ｄｉが２．０５８より小さい、或いは｜Ｒ _ｉＲ ｜／ｄｉの値が２．１５７より小さいと、各レンズの中心厚ｄｉが厚くなるとともに、当該レンズのレンズ面のパワーが強くなって高次の収差が発生する。そのため、このような撮像光学系を用いると、像面が曲がり、均一でなくなる。よって、条件式（９）及び（１０）を満たすことにより収差の発生を防ぎ、像面を平坦で均一とすることができる。

また、本発明の具体的な態様又は側面では、第１レンズの物体側及び像側のいずれか一方に設けられた絞りを備え、像高をｙとし、各レンズ厚さの総和をＬ'、構成するレンズ枚数をｊとしとしたとき、以下の条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）、及び（８）を満たすことを特徴とする。
Ｌ'／２ｙ≦０．４０ （６ａ）
Ｌ'／Ｌ_Ｔ≦０．４０ （６ｂ）
Ｌ'／ｆ≦０．６０ （６ｃ）
Ｌ'＝Σｄｉ （ｉ＝１、２、…、ｊ） （８）
絞りの位置は第１レンズの物体側或いは像側が望ましい。ここで、第１レンズの像側とは、第１レンズと第２レンズの間を指す。また、絞りとしてレンズ面上に例えば不透明膜を塗布等する場合、第１レンズの物体側のレンズ面上、或いは像側のレンズ面上に設ければよい。第１レンズの物体側レンズ面上に設置する代わりに、第１レンズの物体側直前に絞りを設置してもよい。また、第２レンズの物体側、すなわち第１レンズと第２レンズとの間或いは第２レンズの物体側のレンズ面上に絞りを設けてもよい。以上のように、絞りを第１レンズの物体側及び像側のいずれか一方に設けることにより、撮像光学系をコンパクトで、射出瞳位置が適切でかつ高性能なものとすることができる。ただし、そのほかにフレアやゴーストを防止するための絞りを、その他の面やレンズ間に設けてもよい。また、レンズの中心厚ｄｉ、各レンズ厚さの総和Ｌ'が上記条件式（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）、及び（８）を満たすことにより、レンズ総厚Ｌやレンズ全長Ｌ_Ｔが短くても各レンズ間の空気間隔を確保して十分な収差の補正を行うことができる。この際、各レンズの形状は、メニスカスレンズが主体となり強いパワーのレンズ面がなくなり、像面が平坦で均一になる。

また、本発明の別の側面では、各レンズ間の空気間隔をＡｉｒ（ｉ）とし、空気間隔に隣接する前後のレンズの中心厚ｄｉのうち厚い方の厚さをＤｉとしたときに、以下の条件式（１１）を満たすことを特徴とする。
Ａｉｒ（ｉ）／Ｄｉ≧０．３ （ｉ≧１） （１１）
ここで、条件式（１１）は、隣接するレンズに挟まれた空気間隔Ａｉｒ（ｉ）の条件を示す。この場合、各レンズ間の空気間隔Ａｉｒ（ｉ）と、空気間隔に隣接する前後のレンズの中心厚ｄｉのうち厚い方の厚さＤｉとが上記条件式（１１）を満たすことにより、空気間隔Ａｉｒ（ｉ）を確保しつつコンパクトで、かつ収差が良好に補正された撮像光学系を実現できる。ここで、Ａｉｒ（ｉ）／Ｄｉの値が０．３より小さいと、撮像光学系はコンパクトになるが、良好な収差を保つことができなくなる。

Claims (7)

1. 像面サイズが１／２インチ以下の固体撮像素子用撮像光学系であって、
   複数の単レンズを備え、
   前記複数の単レンズの全面数の半数以上が非球面を有し、
   前記複数の単レンズの半数以上がメニスカスレンズであり、
   倍率がゼロである無限遠の物体から倍率−０．１０までの間で使用され、Ｆナンバーが４よりも明るく、
   前記複数の単レンズの各レンズの中心厚をｄｉとし、前記第１レンズの物体側のレンズ面から最も像側に近いレンズの像側のレンズ面までのレンズ総厚をＬとし、前記第１レンズの物体側のレンズ面から像面までのレンズ全長をＬ_Ｔとし、焦点距離をｆとし、像高をｙとしたときに、以下の条件式（１）、（２）、（３）、及び（４）を満たすことを特徴とする撮像光学系。
   ｄｉ≦０．４０（ｍｍ） （ｉ≧２） （１）
   ０．１５≦Ｌ／２ｙ≦０．５０ （２）
   Ｌ／Ｌ_Ｔ≦０．５５ （３）
   Ｌ／ｆ≦０．６５ （４）
2. 前記第１レンズの物体側及び像側のいずれか一方に設けられた絞りを備え、
   前記各レンズの中心厚のうち最も厚いものをｄ_ｍａｘとし、最も薄いものをｄ_ｍｉｎとし、像高をｙとし、各レンズ厚さの総和をＬ’、構成するレンズ枚数をｊとしたときに、以下の条件式（５）、（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）、（７）、及び（８）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
   ｄ_ｍｉｎ／ｄ_ｍａｘ≧２／３ （５）
   Ｌ’／２ｙ≦０．４０ （６ａ）
   Ｌ’／Ｌ_Ｔ≦０．４０ （６ｂ）
   Ｌ’／ｆ≦０．６０ （６ｃ）
   Ｌ_Ｔ／２ｙ≦１ （７）
   Ｌ’＝Σｄｉ （ｉ＝１、２、…、ｊ） （８）
3. 前記各レンズの物体側の曲率半径をＲ_ｉＦとし、像側の曲率半径をＲ_ｉＲとし、前記各レンズ間の空気間隔をＡｉｒ（ｉ）とし、前記空気間隔に隣接する前後のレンズの中心厚ｄｉのうち厚い方の厚さをＤｉとしたときに、以下の条件式（９）、（１０）、及び（１１）を満たすことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の撮像光学系。
   ｜Ｒ_ｉＦ｜／ｄｉ≧１．５５ （ｉ≧１） （９）
   ｜Ｒ_ｉＲ｜／ｄｉ≧１．５５ （ｉ≧１） （１０）
   Ａｉｒ（ｉ）／Ｄｉ≧０．３ （ｉ≧１） （１１）
4. 前記第１レンズの中心厚をｄ１としたときに、前記複数の単レンズのうち最も物体側の第１レンズが物体側に凸のメニスカスレンズであり、以下の条件式（１２）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
   ｄ１≦０．４０（ｍｍ） （１２）
5. 前記絞りは、前記絞りが設けられるレンズのレンズ面上に不透明膜を塗布、印刷、及びスパッタリングのいずれかを施すことによって形成されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
6. 前記各レンズは、鉛筆硬度３Ｈ以上の硬度を有する樹脂で形成されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
7. 前記各レンズは、２５０℃以上のハンダリフロー温度に耐性を有する樹脂で形成されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の撮像光学系。

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