JP5322584B2 - レンズ装置、撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ装置に係り、詳しくは小型の撮影装置への搭載に適したレンズ装置に関する。また、撮影装置に関する。

現在使用されている撮影装置の殆どは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを撮像素子として備えるデジタルカメラである。そのため、撮影装置に使用されるレンズ装置についても、いわゆる銀塩カメラとは異なる性能が求められる場合がある。例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサは斜めからの入射光に対する感度が銀塩フィルムに比べて低いため、撮像素子に入射する光線の入射角である主光線入射角度（ＣＲＡ：Chief Ray Angle）が小さいことが求められる。また、撮像素子の集積度の向上に伴い、コンパクトカメラや携帯電話に内蔵される小型の撮影装置であっても、画質の向上が求められている一方で、小型化の要請は当然に強い。更に、コンパクトカメラや携帯電話に内蔵される小型の撮影装置は、比較的安価に供給される商品であるため、製造コストを低く抑えることができる構成であることも重要となる。

ここで、画質を向上させるためには諸収差を低く抑えることが必要である。そのため、コンパクトに設計しやすい３枚構成のレンズ装置に替わり、一層収差を抑制しやすい４枚構成のレンズが求められている。そこで、４枚構成であってもコンパクトなレンズ装置が提示されている（例えば、特許文献１〜３、参照）。

ここで、特許文献１の技術は絞りを最も撮影対象側（以下、「物側」という。）のレンズの更に物側に配設した、いわゆる前絞り型と呼ばれる構成であるため、絞りより撮像素子側（以下、「像側」という。）に配された各レンズに芯ずれが生じた場合に、芯ずれの影響が画質に大きく影響することが知られている。そのため、芯ずれを原因とする製品不良が発生しやすく、レンズ装置製造時の歩留まりが低下し、製造コストが大きくなる。

一方、特許文献２の技術は、物側から２枚のレンズの更に後方に絞が配置されたいわゆる後絞り型と呼ばれる構成であるため、同等のレンズを用いて構成した際に、ＣＲＡが大きくなることが知られている。デジタルカメラ用のレンズ装置としては上述のようにＣＲＡが小さいことが強く求められているため、各レンズの屈折率を調整することによりＣＲＡを小さくすることが必要となる。しかし、屈折率を調整するために各レンズの厚みを大きくしたりレンズ間の間隔を大きくすると、レンズ装置の全長を延ばさざるをえなくなり、レンズ装置が大型化する。

更に、特許文献３の技術は物側から１枚目のレンズと、２枚目のレンズの間に絞りを配設したいわゆる中絞り型と呼ばれる構成であるため、特許文献１の技術に比べ芯ずれを原因とする製品不良が発生しにくいとともに、特許文献２の技術に比べＣＲＡを小さくすることが可能となる。
特開２００２−２２８９２２号公報 特開２００６−３０９０４３号公報 特開２００７−１１２３７号公報

ところで、特許文献３に記載の技術においては、「物体側の２枚のレンズを条件式（３）、（４）で示されるような比較的線膨張係数の小さい材料によって形成することにより、温度変化に対応し得るピント移動の少ないレンズ系とすることが可能となる。〔００１３〕」と記載されている。即ち、「物体側の２枚のレンズ」を適切な材料において形成することにより温度変化の影響を抑制している。

しかし、コンパクトカメラや携帯電話に内蔵される小型の撮影装置に対しては、重量面やコスト面の要請により、構成する全てのレンズをプラスチックレンズとしたレンズ装置が望まれている。プラスチックレンズはガラスに比較して線膨張係数の大きい材料であるため、全てのレンズがプラスチックレンズであれば、物体側の２枚のレンズを比較的線膨張係数の小さい材料によって形成することはできないため、問題となる。

本発明はかかる実情に鑑みて成されたもので、レンズ装置を構成する各レンズの材質に依存することなく、温度変化による影響を抑制した中絞り型構成のレンズ装置を供給することを目的とする。

本発明にかかるレンズ装置は、物側から像側に向かって順に配列された正のパワーを有する第１レンズと、開口絞りと、負のパワーを持つメニスカス形状の第２レンズと、正のパワーを有するメニスカス形状の第３レンズと、像側面および物側面がそれぞれ少なくとも一つの変曲点を有する非球面形状であるとともに像側面が像側に凹形状である第４レンズとを備えるレンズ装置である。また、前記第１レンズの像側面が像側に凸面形状であるとともに前記第２レンズの物側面が物側に凸面形状を有する。

上記構成によると、第１レンズの像側面が像側に凸面形状であるとともに第２レンズの物側面が物側に凸面形状である、即ち第１レンズと第２レンズとの互いに対峙する面がともに凸形状であるため、第１レンズと第２レンズとの互いに対峙する面が絞りを挟んで対象である。従って、温度変化による第１レンズおよび第２レンズの変形を原因とする光路変化を打ち消すことが可能となるため、第１レンズおよび第２レンズの材質にかかわらず、温度変化による影響を抑制したレンズ装置である。

本発明にかかるレンズ装置は、前記第４レンズが負のパワーを有することが好ましい。
上記構成によると、第４レンズが負のパワーを有するため、バックフォーカスを長く取ることができるとともに、主光線入射角度（ＣＲＡ）を小さくすることが可能となる。そのためデジタルカメラに一層適したレンズ装置となる。

前記第２レンズの物側面の中央部が物側に凹面形状であるとともに、周辺部が物側に凸面形状を有することが好ましい。
上記構成によると、第２レンズの物側面の中央部が物側に凹面形状であるとともに、周辺部が物側に凸面形状を有するため、第１レンズ透過後の光が有する収差を適切に補正することができる。また、周辺部が物側に凸面形状を有するため、周辺部の温度変化による第１レンズおよび第２レンズの変形を原因とする光路変化を打ち消すことが可能となる。

前記第４レンズの物側面の中央部が物側に凸面形状であることが好ましい。
上記構成によると、第１〜第３レンズ透過後の光に残留する収差を補正することが容易となる。

本発明にかかるレンズ装置は、前記第４レンズの物側面の周辺部が物側に凹面形状であることが好ましい。
上記構成によると、第４レンズの物側面の周辺部が物側に凹面形状であるため、第４レンズの物側面の周辺部が物側に凸面形状である場合に比して、第４レンズのレンズ端部を第３レンズに近付けることが可能となる。従って、第３レンズ透過後の光をより物側で屈折させることができる。ここで、レンズ径より像高が大きい撮影装置の場合、像側のレンズ、即ち第４レンズを透過した光を像高まで拡散させて結像させる様にレンズ装置を構成する。この場合、第３レンズ透過後の光をより物側で屈折させるレンズであれば、結像面から距離を取れるため、第３レンズ透過後の光をより像側で屈折させるレンズに比して、レンズ径を小さくすることが可能となる。

本発明にかかるレンズ装置は、前記開口絞りが、前記第１レンズの像側面の面頂より物側に配置されていることが好ましい。
上記構成によると、開口絞りが、第１レンズの像側面の面頂より物側に配置されていることにより、開口絞りが、第１レンズの像側面の面頂より像側に配置されている場合に比して、第１レンズを開口絞り５に近づけることができるとともに、絞りと像面との距離をはなすことができるため、レンズ装置の全長を短くすることができる。

本発明にかかるレンズ装置を備えた撮影装置は、小型かつ軽量であるとともに、温度変化による影響が受けにくい撮影装置とすることが容易に可能となる。

本発明によれば、レンズ装置を構成する各レンズの材質に依存することなく、温度変化による影響を抑制した中絞り型構成のレンズ装置を供給することができる。

（第１の実施形態)
以下、本発明にかかる撮影装置を具体化した携帯電話の一実施形態を、図を用いて説明する。図１に示すように、かかる携帯電話はヒンジＨを中心に折り畳む構成の電話である。図１は折り畳んだ状態を示す図であり前面にはレンズ装置１０の一部であるカバーガラス９が露出している。図２（ａ）は、この携帯電話を開いて表示部８１、操作部８２を前面にした図である。図２（ｂ）は、開いた携帯電話を背面から見た図である。撮影者は、このように携帯電話を開いた状態でカバーガラス９を撮影したい対象に向けて操作部８２を操作することによりシャッターを切り、対象物を撮影することができる。

レンズ装置１０は、図３に示すように、物側から像側に向かって順に、第１レンズ１、開口絞り５、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４およびカバーガラス６等により構成された中絞り型レンズ装置である。なお、カバーガラス９や筐体等、説明上特に不要な部材は省いて記載している。また、ＣＣＤイメージセンサ７はレンズ装置の構成要素ではないが、結像面７１を示すために併せて図中に記載している。同様に、入射光８も併せて記載している。第１レンズ１、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４はいずれもプラスチックレンズである。以下、その構成を詳説する。

第１レンズ１の物側面１１（１面）は物側に凸形状であるとともに第１レンズ１の像側面１２（２面）も像側に凸形状であるため、正のパワーを有するレンズである（以下、単に「正レンズ」という。）。また、第２レンズ２の物側面２１（４面）は物側に凸形状であるとともに第２レンズ２の像側面２２（５面）は像側に凹であるである、負のパワーを有するレンズ（以下、単に「負レンズ」という。）であるとともにメニスカス形状のレンズ（以下、単に「メニスカスレンズ」という。）である。

また、第１レンズ１の像側面が像側に凸面形状であるとともに第２レンズ２の物側面が物側に凸面形状である、即ち第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面がともに凸形状であるため、温度変化による第１レンズ１および第２レンズ２の変形を原因とする光路変化を抑制することが可能となる。これは、開口絞り５を挟んで両側の面形状を対象形状に近付けることにより、絞り直前の面、即ち２面の屈折率が温度により変化した場合においても、２面による光線の屈折角の変化を絞り直後の面、即ち３面の面の屈折率の変化によって補正できるためである。

より具体的には、図４（ａ）に示すように、低温時において光は実線で示すように、第２面において屈折し、更に４面において屈折して光路８ａを通り第５面に向う。高温時においては、第１レンズ１の屈折率が低温時より小さくなるため、点線で示すように、第２面における光の屈折は小さくなる。従って、第４面に光入射する角度も低温時より小さくなる。一方、第４面の屈折率も小さくなるため、第４面に入射する際の光の屈折も小さくなるため、光路８ｂは光路８ａと略並行となり第５面に向う。即ち、高温時においては、第２面の屈折率と第４面の屈折率とは共に小さくなることにより、互いの影響を打ち消すように作用する。

一方、絞りを挟んで対峙する面が非対称の従来の構成の場合には、温度変化による光路変化を抑制することができない。第１レンズ１の像側面が像側に凸面形状であるとともに第２レンズ２の物側面が物側に凹面形状である場合を例示して、以下に具体的に説明する。

例えば、図４（ｂ）に示すように、低温時において光は実線で示した第２面において屈折し、更に４面において屈折して光路８ａを通り第５面に向う。高温時においては、第１レンズ１の屈折率が低温時より小さくなるため、点線で示したように、第２面における光の屈折は小さくなる。ここで、第４面に光入射する角度も低温時より小さくなる。ここで、第４面は物側に凹面形状であるため入射角が小さいほど第４面の曲率が小さい箇所に光が入射する。また、第４面の屈折率も小さくなるため、第４面に入射する際の光の屈折も小さくなるため、光路８ｂは光路８ａと離れる態様で第５面に向う。即ち、高温時においては、第２面の屈折率と第４面の屈折率とは共に小さくなることにより、互いの影響を拡大するように作用する。

また、第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面が絞りを挟んで互いに対称であるため、例えば、特開２００６―３０１４０３号公報、段落〔００１８〕にも記載されているように、コマ収差を良好に補正することが可能となる。

更に、第３レンズ３は、物側面３１が物側に凹であるとともに像側面３２が像側に凸である正のパワーを有するメニスカス形状のレンズである。第３レンズ３が正レンズであるため第２レンズ２を透過後の光線を集光するとともに、第３レンズ３をメニスカス形状にすることで残留する収差を一層抑制することができる。

また、第４レンズ４は、像側面および物側面がそれぞれ少なくとも一つの変曲点を有する非球面形状であるとともに像側面が像側に凹形状である。より具体的には物側面４１（８面）は中央部が物側に凸形状であるとともに周辺部に行くに従って、曲率が小さくなり変曲点を有する。また、像側面４２（９面）は中央部が像側に凹形状であるとともに周辺部に行くに従って、曲率が小さくなり変曲点を有し、更に周辺部は像側に凸となっている。かかるレンズを備えることで、第１レンズ１〜第３レンズ３を透過後の光線に残留する収差をより一層抑制することができる。

カバーガラス６としては撮像素子であるＣＣＤイメージセンサ７をごみ等から保護するための無色透明なガラス板が通常用いられるが、必要に応じて、例えば赤外線カットフィルター等のフィルターが用いられることがある。

従って、本実施形態にかかるレンズ装置に入射した入射光８は、第１レンズ１によって集光され、開口絞り５によって結像に必要な光のみに制限された後に、第２レンズ２〜第４レンズ４を透過することにより、集光されるとともに収差を補正される。更にカバーレンズを透過した後、ＣＣＤイメージセンサ７の結像面７１上に結像する。かかる像が、ＣＣＤイメージセンサ７により電気的に変換され、シャッターを切られた場合に写真用の画像として、記録される。

上記実施形態のレンズ装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、第１レンズ１の像側面１２（２面）が像側に凸面形状であるとともに第２レンズ２の物側面２１（４面）が物側に凸面形状である、即ち第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面がともに凸形状であるため、第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面が開口絞り５を挟んで対象である。従って、温度変化による第１レンズ１および第２レンズ２の変形を原因とする光路変化を打ち消すことが可能となるため、第１レンズ１および第２レンズ２の材質にかかわらず、温度変化による影響を抑制することができる。

（２）上記実施形態では、第４レンズ４が負のパワーを有するため、バックフォーカスを長く取ることができるとともに、主光線入射角度（ＣＲＡ）を小さくすることが可能となる。そのためデジタルカメラに一層適したレンズ装置とすることができる。

（３）上記実施形態では、レンズ装置１０が上記効果を有するため、該レンズ装置を備えた撮影装置は、小型かつ軽量であるとともに、温度変化による影響が受けにくい撮影装置とすることが容易に可能となる。

（４）上記実施形態では、第４レンズ４の物側面４１（８面）の中央部が物側に凸面形状であるため、第１〜第３レンズ透過後の光に残留する収差を補正することが容易となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明にかかる撮影装置を具体化した携帯電話の第２の実施形態を、図を用いて説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態のレンズ構成を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

第２の実施形態にかかる携帯電話のレンズ装置１０は、図１４に示すように、物側から像側に向かって順に、第１レンズ１、開口絞り５、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４およびカバーガラス６等により構成された、第１の実施形態と同様の中絞り型のレンズ装置である。

第１レンズ１の物側面１１（１面）は物側に凸形状であるとともに第１レンズ１の像側面１２（２面）も像側に凸形状であるため、正のパワーを有するレンズである（以下、単に「正レンズ」という。）。また、第２レンズ２の物側面２１（４面）は物側に凸形状であるとともに第２レンズ２の像側面２２（５面）は像側に凹であるである、負のパワーを有するレンズ（以下、単に「負レンズ」という。）であるとともにメニスカス形状のレンズ（以下、単に「メニスカスレンズ」という。）である。開口絞り５は、第１レンズ１と第２レンズ２との間であるとともに第１レンズ１の像側面に接触するように配置されている。上記のように第１レンズ１の像側面１２（２面）は像側に凸形状であるため、第１レンズ１の像側面１２（２面）の面頂１２ｔより、開口絞り５の面（３面）は物側に位置する。従って、開口絞り５が、第１レンズの像側面１２の面頂１２ｔより像側に配置されている場合、例えば実施例１に比して、第１レンズを開口絞り５に近づけることができるため、レンズ装置の全長を短くすることができる。その他のレンズ構成は第１の実施形態と同様であるためその説明を省略する。

従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（１）第２の実施形態では、開口絞り５が、第１レンズの像側面１２（２面）の面頂１２ｔより物側に配置されているため、開口絞り５が、第１レンズ１の像側面の面頂より像側に配置されている場合に比して、第１レンズ１を開口絞り５に近づけることができるため、レンズ装置の全長を短くすることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明にかかる撮影装置を具体化した携帯電話の第３の実施形態を、図を用いて説明する。なお、第３の実施形態は、第１の実施形態のレンズ構成を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

第３の実施形態にかかる携帯電話のレンズ装置１０は、図１９に示すように、物側から像側に向かって順に、第１レンズ１、開口絞り５、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４およびカバーガラス６等により構成された、第１の実施形態と同様の中絞り型のレンズ装置である。

第３の実施形態にかかる携帯電話のレンズ装置において、第４レンズ４は、像側面および物側面がそれぞれ少なくとも一つの変曲点を有する非球面形状である。また、第４レンズの物側面において中央部が物側に凸形状であるとともに、周辺部が物側に凹形状であることを特徴とする。

より具体的には物側面４１（８面）は中央部が物側に凸形状であるとともに周辺部に行くに従って、曲率が小さくなり変曲点を有し、凹面形状に転ずる。第４レンズ４の物側面の周辺部が物側に凹面形状であるため、第４レンズ４の物側面の周辺部が物側に凸面形状である場合に比べて、第４レンズ４のレンズ端部を第３レンズに近付けることが可能となる。従って、第３レンズ透過後の光をより物側で捉え、屈折させることができる。ここで、本実施形態においてはレンズ径より像高が大きいため、像側のレンズである第４レンズを透過した光を像高まで拡散させて結像させる様にレンズ装置を構成する。従って、第３レンズ３透過後の光をより像側で屈折させる第１の実施形態および第２の実施形態に比して、第３レンズ３透過後の光をより物側で屈折させる第３の実施形態においては、結像面７１から距離を取ることができるとともに、レンズ径を小さくすることが可能となる。

従って、第３の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（１）第３の実施形態では、第４レンズ４の物側面（８面）４１の周辺部が物側に凹面形状であるため、第４レンズ４の物側面の周辺部が物側に凸面形状である場合に比して、第４レンズ４のレンズ端部を第３レンズ３に近付けることが可能となる。従って、第３レンズ透過後の光をより物側で屈折させることができる。ここで、第３の実施形態の撮影装置は、レンズ径より像高が大きいため、像側のレンズ、即ち第４レンズ４を透過した光を像高まで拡散させて結像させる様にレンズ装置を構成する。この場合、第３レンズ透過後の光をより物側で屈折させるレンズであれば、結像面から距離を取れるため、第３レンズ透過後の光をより像側で屈折させるレンズに比して、レンズ径を小さくすることが可能となる。

（第４の実施形態）
次に、本発明にかかる撮影装置を具体化した携帯電話の第４の実施形態を、図を用いて説明する。なお、第４の実施形態は、第１の実施形態のレンズ構成を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

第４の実施形態にかかる携帯電話のレンズ装置１０は、図２４に示すように、物側から像側に向かって順に、第１レンズ１、開口絞り５、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４およびカバーガラス６等により構成された、第１の実施形態と同様の中絞り型のレンズ装置である。

第４の実施形態にかかる携帯電話のレンズ装置において第２レンズ２の物側面の中央部が物側に凹面形状であるとともに、周辺部が物側に凸面形状を有することを特徴とする。第２レンズの物側面の中央部が物側に凹面形状であるとともに、周辺部が物側に凸面形状を有するため、第１レンズ透過後の光が有する収差を適切に補正することができる。また、周辺部が物側に凸面形状を有するため、温度変化による第１レンズおよび第２レンズの変形を原因とする光路変化を打ち消すことが可能となる。

従って、第４の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（１）第２レンズの物側面（４面）２１の中央部が物側に凹面形状であるとともに、周辺部が物側に凸面形状を有するため、第１レンズ透過後の光が有する収差を適切に補正することができる。また、周辺部が物側に凸面形状を有するため、温度変化による第１レンズおよび第２レンズの変形を原因とする光路変化を打ち消すことが可能となる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第１レンズ１〜第４レンズ４はいずれもプラスチックレンズであるが、同等の光学特性を維持できるのであれば、一部又は全部をガラスレンズとしてもよい。ガラスレンズを使用することにより耐熱性が大きくなる。またガラスはプラスチックに比して温度による体積変化が小さいため、レンズ形状の温度による変化を原因とする画像劣化を抑制することができる。

・上記実施形態において第４レンズ４とＣＣＤイメージセンサ７との間にカバーガラス６を備えたが、必須ではない。また、カバーガラス６に替えて、あるいはカバーガラス６に加えて、赤外線をカットするフィルター等を備えても良い。

・上記実施形態においては、撮影素子としてＣＣＤイメージセンサ７を用いたが、他の構成であっても良い。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサを用いても良い。
・上記実施形態においては、撮影素子としてＣＣＤイメージセンサ７を用いたが、他の構成であっても良い。例えば、撮影素子として光学フィルムを使用することにより、銀塩写真用の撮影装置としてもよい。

・また、上記実施形態においては、撮影装置５０を携帯端末に使用したが、通常のカメラやパーソナルコンピュータに使用しても良い。また、静止画でなく、動画撮影用として使用しても良い。

上記第１〜第４の実施形態に対応する実施例を以下に示す。

実施例１にかかるレンズ装置は、図３に示すように、第１レンズ１の像側面が像側に凸面形状であるとともに第２レンズ２の物側面が物側に凸面形状である、即ち開口絞り５を挟んで第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面がともに凸形状である、第１の実施形態に対応する実施例である。このレンズ装置の設計条件を以下に示す。

全系焦点距離 ：３．９０８ｍｍ
Ｆ値 ：２．８
レンズ全長 ：４．４０ｍｍ
バックフォーカス ：１．０３ｍｍ
有効像高 ：Φ４．５ｍｍ
レンズデータを表１に示す。ただし表１において各面の番号ｉは、図３に示すように、第１レンズ１の物側の面を第１面とし、像側に向かって順に振られている。Ｒｉは各面における曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の面間隔、ｎｄは屈折率、νｄはアッベ数を示す。

表１においてＡＰＥＬ５５１４ＭＬは三井化学株式会社製プラスチックレンズ材料であり、屈折率ｎｄ＝１．５４４、アッベ数ｖｄ＝５６．０である。また、ＯＫＰ４ＨＴは大阪ガスケミカル社製プラスチックレンズ材料であり、屈折率ｎｄ＝１．６３２、アッベ数ｖｄ＝２３．４である。更に、B２７０はｓｃｈｏｔｔ社製ガラス板であり、屈折率ｎｄ＝１．５２３、アッベ数ｖｄ＝５８．６である。

非球面形状は以下の式で示される。

ただし、上記数式において光軸方向をｚ軸とし、Ｒは曲率半径、Ｈ光軸と直交する方向の高さ、Ｋはコーニック定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６はそれぞれ４次，６次，８次，１０次，１２次，１４次，１６次の非球面係数である。

各面における非球面係数は以下に示す表２の通りである。

更に、このレンズ装置の光学的諸特性、即ちスポットダイアグラム像面湾曲、歪曲収差、縦収差、ＭＴＦ曲線をそれぞれ図５、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７、図８に示す。

実施例２にかかるレンズ装置も、図９に示すように、第１レンズ１の像側面が像側に凸面形状であるとともに第２レンズ２の物側面が物側に凸面形状である、即ち開口絞り５を挟んで第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面がともに凸形状である、第１の実施形態に対応する実施例である。このレンズ装置の設計条件を以下に示す。

全系焦点距離 ：３．６２９ｍｍ
Ｆ値 ：２．８
レンズ全長 ：４．４０ｍｍ
バックフォーカス ：１．１９ｍｍ
有効像高 ：Φ４．５ｍｍ
レンズデータを表３にしめす。ただし表３において各面の番号ｉは、図１５に示すように、開口絞り５を第１面とし、像側に向かって順に振られている。Ｒｉは各面における曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の面間隔、ｎｄは屈折率、νｄはアッベ数を示す。

表３において第１，第３，第４レンズに使用したＥ４８Ｒは日本ゼオン社製プラスチックレンズ材料であり、屈折率ｎｄ＝１．５３１、アッベ数ｖｄ＝５６．０である。なお、ＯＫＰ４ＨＴおよびB２７０については、表１と同様である。

非球面形状は以下の式で示される。

ただし、上記数式において光軸方向をｚ軸とし、Ｒは曲率半径、Ｈ光軸と直交する方向の高さ、Ｋはコーニック定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６はそれぞれ４次，６次，８次，１０次，１２次，１４次，１６次の非球面係数である。

各面における非球面係数は以下の通りである。

更に、このレンズ装置の光学的諸特性、即ちスポットダイアグラム像面湾曲、歪曲収差、縦収差、ＭＴＦ曲線をそれぞれ図１０、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１２、図１３に示す。

実施例３にかかるレンズ装置は、図１４に示すように、第１レンズ１の像側面が像側に凸面形状であるとともに第２レンズ２の物側面が物側に凸面形状である、即ち開口絞り５を挟んで第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面がともに凸形状である。更に、開口絞り５は、第１レンズ１と第２レンズ２との間であるとともに第１レンズ１の像側面に接触するように配置されている。ここで、第１レンズ１の像側面１２（２面）は像側に凸形状であるため、第１レンズ１の像側面１２（２面）の面頂１２ｔより、開口絞り５の面（３面）は物側に位置する。従って、上記第２の実施形態に対応する実施例である。このレンズ装置の設計条件を以下に示す。

全系焦点距離 ：３．７９２ｍｍ
Ｆ値 ：２．８
レンズ全長 ：４．３７ｍｍ
バックフォーカス ：１．１５ｍｍ
有効像高 ：Φ４．５ｍｍ
レンズデータを表５に示す。ただし表５において各面の番号ｉは、図１４に示すように、第１レンズ１の物側の面を第１面とし、像側に向かって順に振られている。Ｒｉは各面における曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の面間隔、ｎｄは屈折率、νｄはアッベ数を示す。

表５において、ＯＫＰ４ＨＴ、Ｅ４８ＲおよびB２７０については、表１および表３と同様である。

非球面形状は以下の式で示される。

ただし、上記数式において光軸方向をｚ軸とし、Ｒは曲率半径、Ｈ光軸と直交する方向の高さ、Ｋはコーニック定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６はそれぞれ４次，６次，８次，１０次，１２次，１４次，１６次の非球面係数である。

各面における非球面係数は以下に示す表６の通りである。

更に、このレンズ装置の光学的諸特性、即ちスポットダイアグラム像面湾曲、歪曲収差、縦収差、ＭＴＦ曲線をそれぞれ図１５、図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１７、図１８に示す。

実施例４にかかるレンズ装置も、図１９に示すように、第１レンズ１の像側面が像側に凸面形状であるとともに第２レンズ２の物側面が物側に凸面形状である、即ち開口絞り５を挟んで第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面がともに凸形状である。また、第４レンズ４は、像側面および物側面がそれぞれ少なくとも一つの変曲点を有する非球面形状である。また、第４レンズの物側面において中央部が物側に凸形状であるとともに、周辺部が物側に凹形状である第３の実施形態に対応する実施例である。このレンズ装置の設計条件を以下に示す。

全系焦点距離 ：３．４８３ｍｍ
Ｆ値 ：２．８
レンズ全長 ：４．４２ｍｍ
バックフォーカス ：１．２１ｍｍ
有効像高 ：Φ４．５ｍｍ
レンズデータを表９にしめす。ただし表７において各面の番号ｉは、図１９に示すように、第１レンズ１の物側の面を第１面とし、像側に向かって順に振られている。Ｒｉは各面における曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の面間隔、ｎｄは屈折率、νｄはアッベ数を示す。

表７において、ＯＫＰ４ＨＴ、Ｅ４８ＲおよびB２７０については、表１および表３と同様である。

非球面形状は以下の式で示される。

ただし、上記数式において光軸方向をｚ軸とし、Ｒは曲率半径、Ｈ光軸と直交する方向の高さ、Ｋはコーニック定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６はそれぞれ４次，６次，８次，１０次，１２次，１４次，１６次の非球面係数である。

各面における非球面係数は以下の通りである。

更に、このレンズ装置の光学的諸特性、即ちスポットダイアグラム像面湾曲、歪曲収差、縦収差、ＭＴＦ曲線をそれぞれ図２０、図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２２、図２３に示す。

実施例５にかかるレンズ装置は、図２４に示すように、第１レンズ１の像側面が像側に凸面形状であるとともに第２レンズ２の物側面が物側に凸面形状である、即ち開口絞り５を挟んで第１レンズ１と第２レンズ２との互いに対峙する面がともに凸形状である。更に、第２レンズ２の物側面の中央部が物側に凹面形状であるとともに、周辺部が物側に凸面形状を有する。従って、上記第４の実施形態に対応する実施例である。このレンズ装置の設計条件を以下に示す。

全系焦点距離 ：３．５８０ｍｍ
Ｆ値 ：２．８
レンズ全長 ：４．４２ｍｍ
バックフォーカス ：１．１９ｍｍ
有効像高 ：Φ４．５ｍｍ
レンズデータを表９に示す。ただし表９において各面の番号ｉは、図２４に示すように、第１レンズ１の物側の面を第１面とし、像側に向かって順に振られている。Ｒｉは各面における曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の面間隔、ｎｄは屈折率、νｄはアッベ数を示す。

表９において、ＯＫＰ４ＨＴ、Ｅ４８ＲおよびB２７０については、表１および表３と同様である。

非球面形状は以下の式で示される。

ただし、上記数式において光軸方向をｚ軸とし、Ｒは曲率半径、Ｈ光軸と直交する方向の高さ、Ｋはコーニック定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６はそれぞれ４次，６次，８次，１０次，１２次，１４次，１６次の非球面係数である。

各面における非球面係数は以下に示す表１０の通りである。

更に、このレンズ装置の光学的諸特性、即ちスポットダイアグラム像面湾曲、歪曲収差、縦収差、ＭＴＦ曲線をそれぞれ図２５、図２６（ａ）、図２６（ｂ）、図２７、図２８に示す。

本発明は、小型の撮影装置への搭載に適したレンズ装置に関するものであるため、小型カメラやカメラ付撮影装置用のレンズ装置として産業上広く利用可能である。

第１の実施形態にかかる携帯端末の非使用時の外観図である。 第１の実施形態にかかる携帯端末の使用時の外観図であり、（ａ）は正面斜視図、（ｂ）は背面斜視図である。 第１の実施形態にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、レンズ装置の光軸を含む面による断面模式図である。 第１の実施形態にかかる撮影装置の温度特性について説明する図であり、（ａ）は第１レンズと第２レンズとの対峙する面が絞りを挟んで略対称な形状である場合の温度による光の経路のずれを示した図であり、（ｂ）は第１レンズと第２レンズとの対峙する面が絞りを挟んで非対称な形状である場合の温度による光の経路のずれを示した図である。 実施例１にかかる撮影装置の効果を説明する図であって、スポットダイアグラムを示す図である。 実施例１にかかる撮影装置の効果を説明する図であって、（ａ）は像面湾曲を示すグラフであり、（ｂ）は歪曲収差を示すグラフである。 実施例１にかかるレンズ装置の効果を説明する図であって、縦収差のグラフである。 実施例１にかかるレンズ装置の効果を説明する図であって、伝達関数（ＭＴＦ）のグラフである。 実施例２にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、レンズ装置の光軸を含む面による断面模式図である。 実施例２にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、スポットダイアグラムを示す図である。 実施例２にかかる撮影装置の構造を説明する図であって、（ａ）は像面湾曲を示すグラフであり、（ｂ）は歪曲収差を示すグラフである。 実施例２にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、縦収差のグラフである。 実施例にかかるレンズ装置の効果を説明する図であって、伝達関数（ＭＴＦ）のグラフである。 第２の実施形態および実施例３にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、レンズ装置の光軸を含む面による断面模式図である。 実施例３にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、スポットダイアグラムを示す図である。 実施例３にかかる撮影装置の構造を説明する図であって、（ａ）は像面湾曲を示すグラフであり、（ｂ）は歪曲収差を示すグラフである。 実施例３にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、縦収差のグラフである。 実施例３にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、伝達関数（ＭＴＦ）のグラフである。 第３の実施形態および実施例４にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、レンズ装置の光軸を含む面による断面模式図である。 実施例４にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、スポットダイアグラムを示す図である。 実施例４にかかる撮影装置の構造を説明する図であって、（ａ）は像面湾曲を示すグラフであり、（ｂ）は歪曲収差を示すグラフである。 実施例４にかかる撮影装置の構造を説明する図であって、縦収差のグラフである。 実施例４にかかる撮影装置の構造を説明する図であって、伝達関数（ＭＴＦ）のグラフである。 第４の実施形態および実施例５にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、レンズ装置の光軸を含む面による断面模式図である。 実施例５にかかる撮影装置の構造を説明する図であり、スポットダイアグラムを示す図である。 実施例５にかかる撮影装置の構造を説明する図であって、（ａ）は像面湾曲を示すグラフであり、（ｂ）は歪曲収差を示すグラフである。 実施例５にかかる撮影装置の構造を説明する図であって、縦収差のグラフである。 実施例５にかかる撮影装置の構造を説明する図であって、伝達関数（ＭＴＦ）のグラフである。

符号の説明

１…第１レンズ、２…第２レンズ、３…第３レンズ、４…第４レンズ、５…開口絞り、６…カバーガラス、７…ＣＣＤイメージセンサ、８…入射光、８ａ…光路、８ｂ…光路、９…カバーガラス、１０…レンズ装置、１１…物側面、１２…像側面、１２ｔ…面頂、２１…物側面、２２…像側面、３１…物側面、３２…像側面、４１…物側面、４２…像側面、５０…撮影装置、７１…結像面、８１…表示部、８２…操作部。

Claims (5)

1. 物側から像側に向かって順に配列された正のパワーを有する第１レンズと、開口絞りと、負のパワーを持つ第２レンズと、正のパワーを有するメニスカス形状の第３レンズと、像側面および物側面がそれぞれ少なくとも一つの変曲点を有する非球面形状であるとともに像側面が像側に凹形状である第４レンズとから構成されるレンズ装置において、
   前記第１レンズの像側面が像側に凸面形状であるとともに前記第２レンズの物側面が物側に凸面形状を有し、
   前記第２レンズの物側面の中央部が物側に凹面形状であるとともに、周辺部が物側に凸面形状を有し、
   前記第４レンズの物側面の周辺部が物側に凹面形状であること特徴とするレンズ装置。
2. 前記第４レンズが負のパワーを有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記第４レンズの物側面の中央部が物側に凸面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
4. 前記開口絞りが、前記第１レンズの像側面の面頂より物側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ装置を備える撮影装置。
   

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