JP5370619B1 - 撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器 - Google Patents

撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器 Download PDF

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Abstract

本発明にかかる撮影光学系、撮像装置およびデジタル機器は、正負正負の４枚レンズ構成の光学系を備え、第２レンズは、最大有効径での面位置が面頂点よりも物体側に位置し、第４レンズは、光軸との交点を除く位置に変曲点を有し、第１レンズの焦点距離ｆ１、全系の焦点距離ｆ、第１および第２レンズの物体側面の各曲率半径ＲＳ１、ＲＳ３、第１および第２レンズの像側面の曲率半径ＲＳ２、ＲＳ４、第１および第２レンズ間の光軸上距離ｄ２、全系の光学全長ＴＬ、最大半画角Ｗ、第４レンズのアッベ数ν４および最大像高Ｙの各間に、０．７＜ｆ１／ｆ＜５、−０．８＜（ＲＳ１＋ＲＳ２)／（ＲＳ１−ＲＳ２）＜３、−３＜（ＲＳ３＋ＲＳ４)／（ＲＳ３−ＲＳ４）＜２、０．０３＜ｄ２／ＴＬ＜０．２、２Ｗ＞７２、ν４＞５０、０．５５＜Ｙ／ＴＬ＜０．８の各条件式を満たす。

Description

本発明は、撮像光学系に関し、特に、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子に好適に適用される撮像光学系に関する。そして、本発明は、この撮影光学系を備える撮像装置およびこの撮像装置を搭載したデジタル機器に関する。
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像素子の高性能化や小型化が伸展し、これに伴って、このような撮像素子を用いた撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末等のデジタル機器が普及しつつある。また、これらの撮像装置に搭載される、前記固体撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成（結像）するための撮像光学系（撮像レンズ）には、さらなる小型化や高性能化への要求が高まっている。
このような撮像光学系は、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。この特許文献１に開示の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、光量の調節を行う開口絞りと、上記物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、上記物体側に凹面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズとを備えている。また、特許文献２に開示の撮像レンズは、レンズ４枚よりなり、物体側より順に、両凸面形状の正の屈折力の第１レンズと、両凹形状の負の屈折力の第２レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第３レンズと、負の屈折力の第４レンズとからなり、最も物体側に絞りが配置されている。
ところで、上記特許文献１に開示の撮像レンズでは、第１レンズが強い曲率の形状（曲率が大きい形状、曲率半径が小さい形状）を物体側に向けているため、広角化を図った場合に、コマ収差や色収差の補正が困難となり、また、撮像レンズの全長短縮も困難である。
また、上記特許文献２に開示の撮像レンズでは、第１レンズの屈折力（光学的パワー）が非常に強いため、誤差感度が非常に高くなり、組立時の性能バラツキが大きくなってしまう。
特開２０１０−０２６３８７号公報 特開２０１１−０９０１２２号公報
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より小型でありながら諸収差がより良好に補正された撮像光学系を提供することである。そして、本発明の他の目的は、この撮影光学系を備える撮像装置およびこの撮像装置を搭載したデジタル機器を提供することである。
本発明にかかる撮影光学系は、正負正負の４枚レンズ構成の光学系を備え、第２レンズは、最大有効径での面位置が面頂点よりも物体側に位置し、第４レンズは、光軸との交点を除く位置に変曲点を有し、第１レンズの焦点距離ｆ１、全系の焦点距離ｆ、第１および第２レンズの物体側面の各曲率半径ＲＳ１、ＲＳ３、第１および第２レンズの像側面の曲率半径ＲＳ２、ＲＳ４、第１および第２レンズ間の光軸上距離ｄ２、全系の光学全長ＴＬ、最大半画角Ｗ、第４レンズのアッベ数ν４および最大像高Ｙの各間に、０．７＜ｆ１／ｆ＜５、−０．８＜（ＲＳ１＋ＲＳ２)／（ＲＳ１−ＲＳ２）＜３、−３＜（ＲＳ３＋ＲＳ４)／（ＲＳ３−ＲＳ４）＜２、０．０３＜ｄ２／ＴＬ＜０．２、２Ｗ＞７２、ν４＞５０、０．５５＜Ｙ／ＴＬ＜０．８の各条件式を満たす。このため、このような撮像光学系は、４枚のレンズ構成であって、より小型でありながら諸収差をより良好に補正することができる。そして、このような撮像光学系を備えた撮像装置やデジタル機器は、より小型でありながら、諸収差がより良好に補正された光学像を撮像素子の受光面上に形成することができる。
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
本発明の撮像光学系における基本概念を説明するための模式的に示したレンズ断面図である。 主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。 前記撮像光学系を備えたデジタル機器の構成を示すブロック図である。 前記デジタル機器の一例であるカメラ付携帯電話機の外観構成図である。 実施例１の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例２の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例３の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例４の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例５の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例６の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例７の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例８の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例９の撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例１における撮像光学系の縦収差図である。 実施例２における撮像光学系の縦収差図である。 実施例３における撮像光学系の縦収差図である。 実施例４における撮像光学系の縦収差図である。 実施例５における撮像光学系の縦収差図である。 実施例６における撮像光学系の縦収差図である。 実施例７における撮像光学系の縦収差図である。 実施例８における撮像光学系の縦収差図である。 実施例９における撮像光学系の縦収差図である。
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で１枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
＜用語の説明＞
以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
（ａ）屈折率は、ｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率である。
（ｂ）アッベ数は、ｄ線、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率を各々ｎｄ、ｎＦ、ｎＣとし、アッベ数をνｄとした場合に、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
の定義式で求められるアッベ数νｄをいうものとする。
（ｃ）レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているものとする。
（ｄ）接合レンズを構成している各単レンズにおける屈折力（光学的パワー、焦点距離の逆数）の表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
（ｅ）複合型非球面レンズに用いる樹脂材料は、基板ガラス材料の付加的機能しかないため、単独の光学部材として扱わず、基板ガラス材料が非球面を有する場合と同等の扱いとし、レンズ枚数も１枚として取り扱うものとする。そして、レンズ屈折率も基板となっているガラス材料の屈折率とする。複合型非球面レンズは、基板となるガラス材料の上に薄い樹脂材料を塗布して非球面形状としたレンズである。
＜本発明の撮像光学系における基本概念の説明＞
図１は、本発明の撮像光学系における基本概念を説明するための模式的に示したレンズ断面図である。図２は、主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。なお、以下において、主光線の像面入射角は、図２に示すように、撮像面への入射光線のうち最大画角の主光線の、像面に立てた垂線に対する角度（ｄｅｇ、度）αであり、像面入射角αは、射出瞳位置が像面より物体側にある場合の主光線角度を正方向とする。
図１において、この基本概念を説明するための撮像光学系１は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子１７の受光面上に、物体（被写体）の光学像を結像させて形成するものであって、物体側より像側へ順に、第１ないし第４レンズ１１〜１４の４枚のレンズから構成されて成る光学系である。撮像素子１７は、その受光面が撮像光学系１の像面と略一致するように配置される（像面＝撮像面）。なお、図１で例示した撮像光学系１は、説明の便宜上、後述する実施例１の撮像光学系１Ａ（図５）と同じ構成である。
そして、この撮像光学系１では、第１ないし第４レンズ１１〜１４が全玉繰り出しで光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われる。
さらに、第１レンズ１１は、全体として正の屈折力を有し、第２レンズ１２は、全体として負の屈折力を有し、最大有効径での面位置が面頂点よりも物体側に位置し、第３レンズ１３は、全体として正の屈折力を有し、そして、第４レンズ１４は、全体として負の屈折力を有し、光軸を含むレンズ断面の輪郭線において前記光軸の交点から有効領域端に向かった場合に変曲点を有する非球面形状の面を持つ。より具体的には、図１に示す例では、第１レンズ１１は、両面が凸形状である両凸の正レンズであり、第２レンズ１２は、両面が凹形状である両凹の負メニスカスレンズであり、第３レンズ１３は、物体側に凹である正メニスカスレンズであり、そして、第４レンズ１４は、両面が凹形状である両凹の負レンズである。これら第１ないし第４レンズ１１〜１４は、両面が非球面である。
これら第１ないし第４レンズ１１〜１４は、例えばガラスモールドレンズであってもよいが、ここでは、プラスチック等の樹脂材料製レンズである。
また、この撮像光学系１は、第1レンズの焦点距離をｆ１とし、全系の焦点距離をｆとし、第１レンズの物体側面の曲率半径をＲＳ１とし、第１レンズの像側面の曲率半径をＲＳ２とし、第２レンズの物体側面の曲率半径をＲＳ３とし、第２レンズの像側面の曲率半径をＲＳ４とし、第１レンズと第２レンズとの間の光軸上距離をｄ２とし、全系の光学全長（平行平板は空気換算長）をＴＬとし、最大半画角をＷとし、第４レンズのアッベ数をν４とし、そして、最大像高をＹとした場合に、下記（１）ないし（７）の各条件式を満たしている。
０．７＜ｆ１／ｆ＜５ ・・・（１）
−０．８＜（ＲＳ１＋ＲＳ２)／（ＲＳ１−ＲＳ２）＜３ ・・・（２）
−３＜（ＲＳ３＋ＲＳ４)／（ＲＳ３−ＲＳ４）＜２ ・・・（３）
０．０３＜ｄ２／ＴＬ＜０．２ ・・・（４）
２Ｗ＞７２ ・・・（５）
ν４＞５０ ・・・（６）
０．５５＜Ｙ／ＴＬ＜０．８ ・・・（７）
そして、この撮像光学系１には、例えば開口絞り等の光学絞り１５が第１レンズ１１の物体側に配置されている。この光学絞り１５は、好ましくは、開口絞りである。このような構成の撮像光学系１は、最物体側に開口絞りを配置することによって、非点収差やコマ収差を良好に補正することができる。
さらに、この撮像光学系１の像側、すなわち、第４レンズ１４における像側には、撮像素子１７が配置される。撮像素子１７は、この撮像光学系１によって結像された被写体の光学像における光量に応じてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路（不図示）へ出力する素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、撮像光学系１によりその光軸ＡＸに沿って所定の倍率で撮像素子１７の受光面まで導かれ、撮像素子１７によって前記被写体の光学像が撮像される。なお、第４レンズ１４と撮像素子１７との間には、図１に破線で示すようにフィルタ１６がさらに配置されてもよい。すなわち、被写体の光学像は、フィルタ１６を介して撮像素子１７に入射されてもよい。このフィルタ１６は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子１７のカバーガラス（シールガラス）等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子、カメラの構成等に応じて、光学的ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを適宜に配置することが可能である。
このような撮像光学系１は、正負正負の４枚のレンズ構成とすることによって、球面収差や色収差等の諸収差の補正およびテレセン性の確保を達成することができる。
特に、条件式（５）は、画角を規定する式であり、条件式（５）を満たすような広角のレンズにおいて、第２レンズを所定の形状とすることで、レンズ面に入射する光線角度を抑え、球面収差やコマ収差をより良好に補正することができる。このような観点から、条件式（５）は、好ましくは、下記条件式（５Ａ）である。
２Ｗ＞７５ ・・・（５Ａ）
また、条件式（１）は、第１レンズ１１の焦点距離ｆ１を適切に設定し、より好ましい撮像光学系１全長の短縮化および収差補正を達成するための式である。条件式（１）の上限を上回ると、全系の光学全長ＴＬの短縮が困難となり、好ましくない。一方、条件式（１）の下限を下回ると、正の光学的パワーが大きくなり過ぎ、球面収差や軸上色収差の補正が困難となり、好ましくない。このような観点から、条件式（１）は、好ましくは、下記条件式（１Ａ）である。
０．７２＜ｆ１／ｆ＜２ ・・・（１Ａ）
また、条件式（２）は、第１レンズ１１の物体側面および像側面の各曲率半径の関係を規定することによって、撮像光学系１の全長の短縮化と適切な収差補正を達成するための条件式であり、条件式（３）は、第２レンズ１２の物体側面および像側面の各曲率半径の関係を規定することによって、撮像光学系１の全長の短縮化と適切な収差補正を達成するための条件式である。条件式（２）および条件式（３）のそれぞれにおいて、その上限又は下限を超えると、広画角のレンズにおいて、レンズ面に入射する光線角度が大きくなり、球面収差やコマ収差の補正が困難となり、好ましくない。このような観点から、条件式（２）は、好ましくは、下記条件式（２Ａ）である。また、このような観点から、条件式（３）は、好ましくは、下記条件式（３Ａ）であり、より好ましくは、条件式（３Ｂ）である。
−０．６＜（ＲＳ１＋ＲＳ２)／（ＲＳ１−ＲＳ２）＜１ ・・・（２Ａ）
−２．７＜（ＲＳ３＋ＲＳ４)／（ＲＳ３−ＲＳ４）＜１ ・・・（３Ａ）
−２．５＜（ＲＳ３＋ＲＳ４)／（ＲＳ３−ＲＳ４）＜０．９６ ・・・（３Ｂ）
また、条件式（４）は、第１および第２レンズ１１、１２間の距離ｄ２を適切に設定し、より好ましい撮像光学系１全長の短縮化および収差補正を達成するための式である。条件式（４）の上限を上回ると、全系の光学全長ＴＬの増大やレンズ径の大型化を招き、軸上色収差の補正が困難となり、像面の中心付近のコントラストが低下してしまい、好ましくない。このような観点から、条件式（４）は、好ましくは、下記条件式（４Ａ）である。
０．０５＜ｄ２／ＴＬ＜０．１５ ・・・（４Ａ）
また、条件式（６）は、第４レンズ１４の分散特性を適切に設定し、色収差の補正を適切に達成するための条件式である。条件式（６）の下限を下回ると、倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。
また、条件式（７）は、像高に対して光学全長の短縮化を達成するための式である。条件式（７）の上限を上回ると、球面収差の補正が困難となり、好ましくない。一方、条件式（７）の下限を下回ると、全系の光学全長の増大を招くとともに、歪曲収差の補正が困難となってしまい、好ましくない。このような観点から、条件式（７）は、好ましくは、下記条件式（７Ａ）である。
０．５８＜Ｙ／ＴＬ＜０．８ ・・・（７Ａ）
したがって、このような撮像光学系１は、より小型でありながら、諸収差をより良好に補正することができる。
ここで、小型とは、本明細書では、撮像光学系全体の中で最も物体側のレンズにおけるレンズ面から、像側焦点までの光軸上での距離をＬとし、撮像面対角線長（例えば固体撮像素子等における矩形実効画素領域の対角線長）を２Ｙとした場合に、Ｌ／２Ｙ＜１を満たすことをいい、より望ましくはＬ／２Ｙ＜０．９を満たすことであり、さらにより望ましくはＬ／２Ｙ＜０．８５を満たすことである。像側焦点とは、光軸と平行な平行光線が撮像光学系に入射した場合の像点をいう。また、撮像光学系の最も像側の面と像側焦点との間に、例えば、光学的ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタまたは固定撮像素子パッケージのシールガラス等の平行平板の部材が配置される場合には、この平行平板部材は、空気換算距離として前記式を計算するものとする。
また、この撮像光学系１では、上述したように、第１ないし第４レンズ１１〜１４の全ては、樹脂材料で形成された樹脂材料製レンズである。近年では、固体撮像装置は、その全体がさらなる小型化が要請されており、同じ画素数の固体撮像素子であってもその画素ピッチが小さく、その結果、撮像面サイズが小さくなってきている。このような撮像面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像光学系は、その全系の焦点距離を比較的短くする必要があるため、各レンズの曲率半径や外径がかなり小さくなってしまう。したがって、このような構成の撮像光学系１は、射出成形により製造される樹脂材料製レンズで全てのレンズを構成することによって、手間のかかる研磨加工によって製造されるガラスレンズと比較すれば、曲率半径や外径の小さなレンズであっても安価に大量に生産することが可能となる。また、樹脂材料製レンズは、プレス温度を低くすることができることから、成形金型の損耗を抑えることができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数が減少し、コスト低減を図ることができる。また、樹脂材料製レンズは、特に、携帯端末に搭載する場合に軽量化の観点から、好適である。
また、この撮像光学系１は、第３レンズ１３が両凸形状であり、第３レンズ１３の焦点距離をｆ３とする場合に、下記（８）の条件式を満足している。
０．３＜ｆ３／ｆ＜３ ・・・（８）
条件式（８）は、第３レンズ１３の焦点距離ｆ３を適切に設定し、より好ましい広画角化と撮像光学系１全長の短縮化とを達成するための式である。このような撮像光学系１は、第３レンズ１３の形状を両凸とし、その焦点距離ｆ３を条件式（８）の範囲に収めることによって、正の光学的パワーを第１レンズ１１と分担することができ、広画角化と全系の光学全長の短縮化とを両立することができる。このような観点から、条件式（８）は、好ましくは、下記条件式（８Ａ）である。
０．３５＜ｆ３／ｆ＜１．５ ・・・（８Ａ）
また、この撮像光学系１では、第４レンズ１４は、物体側面が凸形状のメニスカスレンズである。このような撮像光学系１は、第４レンズ１４の形状を物体側面が凸形状のメニスカスとすることによって、撮像光学系１の光学全長を短縮する際に歪曲収差や射出瞳位置の制御をより容易に行うことができる。
また、この撮像光学系１は、第２レンズと第３レンズとの間の光軸上距離をｄ４とする場合に、下記（９）の条件式を満足している。
ｄ４／ｆ＜０．１ ・・・（９）
条件式（９）は、光学全長の短縮化および収差補正の達成するための式である。このような撮像光学系１では、条件式（９）の上限を上回ると、第３レンズ１３で発生する倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。
また、この撮像光学系１は、第１レンズのアッベ数をν１とし、第２レンズのアッベ数をν２とし、そして、第３レンズのアッベ数をν３とする場合に、下記（１０）ないし（１２）の各条件式を満足している。
ν１＞５０ ・・・（１０）
ν２＜３０ ・・・（１１）
ν３＞５０ ・・・（１２）
条件式（１０）ないし条件式（１２）は、第１ないし第３レンズ１１〜１３の各分散特性を適切に設定し、色収差の補正を適切に達成するための条件式である。このような撮像光学系１は、第１ないし第３レンズ１１〜１３の各アッベ数ν１、ν２、ν３を条件式（１０）ないし条件式（１２）の各範囲とすることによって、軸上色収差や倍率色収差を効果的に抑制することができる。このような観点から、条件式（１１）は、好ましくは、下記条件式（１１Ａ）である。
ν２＜２５ ・・・（１１Ａ）
また、この撮像光学系１は、第３レンズ１３の物体側面の有効径部における光軸方向の厚さをＥＴ７とし、第３レンズ１３における光軸上の厚さをＣＴ７とし、第３レンズ１３の物体側面の曲率半径をＲＳ５とし、そして、第３レンズ１３の像側面の曲率半径をＲＳ６とする場合に、下記（１３）および（１４）の各条件式を満足している。
０．１＜ＥＴ７／ＣＴ７＜０．８ ・・・（１３）
０．１＜（ＲＳ５＋ＲＳ６)／（ＲＳ５−ＲＳ６）＜５ ・・・（１４）
条件式（１３）は、光学全長の短縮化および収差補正を達成するための式である。条件式（１４）は、第３レンズ１３の物体側面および像側面の各曲率半径の関係を規定することによって、撮像光学系１の全長の短縮化と適切な収差補正を達成するための条件式である。このような撮像光学系１では、条件式（１３）の上限を上回ると、コマ収差や歪曲収差が補正不足となり、好ましくない。一方、条件式（１３）の下限を下回ると、成形において外観不良が発生してしまい、好ましくない。また、条件式（１４）の上限または下限を超えると、広画角のレンズにおいて、歪曲収差の補正や射出瞳位置の制御が困難となり、好ましくない。このような観点から、条件式（１３）は、好ましくは、下記条件式（１３Ａ）である。また、このような観点から、条件式（１４）は、好ましくは、下記条件式（１４Ａ）である。
０．２５＜ＥＴ７／ＣＴ７＜０．６ ・・・（１３Ａ）
０．３＜（ＲＳ５＋ＲＳ６)／（ＲＳ５−ＲＳ６）＜４ ・・・（１４Ａ）
また、この撮像光学系１は、下記（１５）の条件式を満足している。
０．２＜｜ＲＳ３／ＲＳ４｜＜４ ・・・（１５）
条件式（１５）は、光学全長の短縮化および収差補正を達成するための式である。このような撮像光学系１では、条件式（１５）の上限を上回ると、全系の光学全長を短縮することが困難となり、好ましくない。一方、条件式（１５）の下限を下回ると、広画角のレンズにおいて、レンズ面に入射する光線角度が大きくなり、球面収差やコマ収差の補正が困難となり、好ましくない。このような観点から、条件式（１５）は、好ましくは、下記条件式（１５Ａ）である。
０．３＜｜ＲＳ３／ＲＳ４｜＜３ ・・・（１５Ａ）
また、この撮像光学系１は、第１レンズ１１の物体側面より物体側に開口絞り１５を有している。このような撮像光学系１は、最物体側に開口絞り１５を配置することによって、非点収差やコマ収差を良好に補正することができる。
また、上述の撮像光学系１において、第１レンズ１１の物体側に配置された光学絞り１５に代え、第１レンズ１１と第２レンズ１２との間に開口絞りを備えてもよい。このような撮像光学系１は、第２レンズ１２の負レンズを通る光束が光軸から近い位置を通すことができ、第２レンズ１２の負の屈折力を強くすることができるため像面湾曲の低減が可能となる。
また、上述の撮像光学系１において、可動する第１ないし第４レンズ１１〜１４等の駆動には、カムやステッピングモータ等が用いられてもよいし、あるいは、圧電アクチュエータが用いられてもよい。圧電アクチュエータを用いる場合では、駆動装置の体積および消費電力の増加を抑制しつつ、撮像装置の更なるコンパクト化を図ることができる。
また、上述では、樹脂材料製レンズであったが、これら上述の撮像光学系１において、非球面を有するガラスレンズが用いられてもよい。この場合に、この非球面ガラスレンズは、ガラスモールド非球面レンズや、研削非球面ガラスレンズや、複合型非球面レンズ（球面ガラスレンズ上に非球面形状の樹脂を形成したもの）であってもよい。ガラスモールド非球面レンズは、大量生産に向き、好ましく、複合型非球面レンズは、基板となり得るガラス材料の種類が多いため、設計の自由度が高くなる。特に、高屈折率材料を用いた非球面レンズでは、モールド形成が容易ではないため、複合型非球面レンズが好ましい。また、片面非球面の場合には、複合型非球面レンズの利点を最大限に活用することが可能となる。
また、上述の撮像光学系１において、樹脂材料製レンズを用いる場合では、プラスチック（樹脂材料）中に最大長が３０ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したレンズであることが好ましい。
一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光が散乱し透過率が低下するので、光学材料として使用することが困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長よりも小さくすることによって、光は、実質的に散乱しない。そして、樹脂材料は、温度上昇に伴って屈折率が低下してしまうが、無機粒子は、逆に、温度上昇に伴って屈折率が上昇する。このため、このような温度依存性を利用して互いに打ち消し合うように作用させることで、温度変化に対して屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。より具体的には、母材となる樹脂材料に最大長で３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることによって、屈折率の温度依存性を低減した樹脂材料となる。例えば、アクリルに酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の微粒子を分散させる。これら上述の撮像光学系１において、比較的屈折力の大きなレンズ、またはすべてのレンズに、このような無機粒子を分散させた樹脂材料を用いることにより、撮像光学系１全系の温度変化時の像点位置変動を小さく抑えることが可能となる。
このような無機微粒子を分散させた樹脂材料製レンズは、以下のように成形されることが好ましい。
屈折率の温度変化について説明すると、屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）は、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率ｎを温度Ｔで微分することによって式Ｆａで表される。
ｎ（Ｔ）＝（（ｎ２＋２）×（ｎ２−１））／６ｎ×（−３α＋（１／［Ｒ］）×（∂［Ｒ］／∂Ｔ）） ・・・（Ｆａ）
ただし、αは、線膨張係数であり、［Ｒ］は、分子屈折である。
樹脂材料の場合では、一般に、屈折率の温度依存性に対する寄与は、式Ｆａ中の第１項に較べて第２項が小さく、ほぼ無視することができる。例えば、ＰＭＭＡ樹脂の場合では、線膨張係数αは、７×１０−５であって、式Ｆａに代入すると、ｎ（Ｔ）＝−１２×１０−５（／℃）となり、実測値と略一致する。
具体的には、従来は、−１２×１０−５［／℃］程度であった屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）を、絶対値で８×１０−５［／℃］未満に抑えることが好ましい。さらに好ましくは、絶対値で６×１０−５［／℃］未満にすることである。
よって、このような樹脂材料としては、ポリオレフィン系の樹脂材料やポリカーボネイト系の樹脂材料やポリエステル系の樹脂材料が好ましい。ポリオレフィン系の樹脂材料では、屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）は、約−１１×１０−５（／℃）となり、ポリカーボネイト系の樹脂材料では、屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）は、約−１４×１０−５（／℃）となり、そして、ポリエステル系の樹脂材料では、屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）は、約−１３×１０−５（／℃）となる。
近年、撮像装置を低コストにかつ大量に実装する方法として、予め半田がポッティングされた基板に対し、ＩＣチップその他の電子部品と光学素子とを載置したままリフロー処理（加熱処理）し、半田を溶融させることにより電子部品と光学素子とを基板に同時実装する技術が提案されている。
このようなリフロー処理を用いて実装を行うために、電子部品と共に光学素子を約２００〜２６０度に加熱する必要がある。このような高温下では熱可塑性樹脂を用いたレンズは、熱変形、あるいは変色してしまい、その光学性能が低下してしまう。
そこで、レンズの材料として、エネルギー硬化性樹脂を使用することが好ましい。これは、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系のような熱可塑性樹脂を用いたレンズに比べ、エネルギー硬化性樹脂が高温に曝された場合の光学性能の低下が小さく、したがって、エネルギー硬化性樹脂がリフロー処理に有効であるからである。さらに、エネルギー硬化性樹脂のレンズは、ガラスモールドレンズよりも製造しやすく安価となり、撮像光学系１を組み込んだ撮像装置における低コスト化と量産性とを両立することもできる。ここで、エネルギー硬化性樹脂には、熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂のいずれも含まれる。
このようなエネルギー硬化性樹脂は、一例を挙げると、新中村化学製、ＮＫエステルＤＣＰ（トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート）に重合開始剤として日本油脂製、パーブチルＯを１ｗｔ％添加し、１５０℃、１０ｍｉｎで硬化させたもの等が挙げられる。
＜撮像光学系を組み込んだデジタル機器の説明＞
次に、上述の撮像光学系１が組み込まれたデジタル機器について説明する。
図３は、前記撮像光学系１を備えたデジタル機器の構成を示すブロック図である。デジタル機器３は、撮像機能のために、撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、制御部３５、記憶部３６およびＩ／Ｆ部３７を備える。デジタル機器３として、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ（モニタカメラ）、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の携帯端末、パーソナルコンピュータおよびモバイルコンピュータが挙げられ、これらの周辺機器（例えば、マウス、スキャナおよびプリンタなど）が含まれてもよい。特に、撮像光学系１は、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の携帯端末に搭載する上で充分にコンパクト化されており、この携帯端末に好適に搭載される。
撮像部３０は、撮像装置２１と撮像素子１７とを備えて構成される。撮像装置２１は、撮像レンズとして機能する図１に示したような撮像光学系１と、光軸方向にフォーカスのためのレンズを駆動してフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成される。被写体からの光線は、撮像光学系１によって撮像素子１７の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
撮像素子１７は、上述したように、撮像光学系１により結像された被写体の光学像をＲ，Ｇ，Ｂの色成分の電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として画像生成部３１に出力する。撮像素子１７は、制御部３５によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子１７における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）などの撮像動作が制御される。また、撮像素子１７は、いわゆる裏面照射型の固体撮像素子であってもよい。この裏面照射型の固体撮像素子は、受光部（ＰＮ接合等の光電変換を行う箇所）が配線層よりも撮像レンズ側に配置されている素子であり、このため、前記受光部に到達する実質的な光量が従来構成の固体撮像素子よりも増加するから、低輝度感度が向上する効果や斜め入射による周辺光量落ちを抑制する効果が極めて大きい。
画像生成部３１は、撮像素子１７からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整（ＷＢ調整）、輪郭補正および色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から画像データを生成する。画像生成部３１で生成された画像データは、画像データバッファ３２に出力される。
画像データバッファ３２は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部３３によって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などで構成される。
画像処理部３３は、画像データバッファ３２の画像データに対し、解像度変換等の所定の画像処理を行う回路である。
また、必要に応じて画像処理部３３は、撮像素子１７の受光面上に形成される被写体の光学像における歪みを補正する公知の歪み補正処理等の、撮像光学系１では補正しきれなかった収差を補正するように構成されてもよい。歪み補正は、収差によって歪んだ画像を肉眼で見える光景と同様な相似形の略歪みのない自然な画像に補正するものである。このように構成することによって、撮像光学系１によって撮像素子１７へ導かれた被写体の光学像に歪みが生じていたとしても、略歪みのない自然な画像を生成することが可能となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、歪曲収差を除く他の諸収差だけを考慮すればよいので、撮像光学系１の設計の自由度が増し、設計がより容易となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、像面に近いレンズによる収差負担が軽減されるため、射出瞳位置の制御が容易となり、レンズ形状を加工性の良い形状にすることができる。
また、必要に応じて画像処理部３３は、撮像素子１７の受光面上に形成される被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する公知の周辺照度落ち補正処理を含んでもよい。周辺照度落ち補正（シェーディング補正）は、周辺照度落ち補正を行うための補正データを予め記憶しておき、撮影後の画像（画素）に対して補正データを乗算することによって実行される。周辺照度落ちが主に撮像素子１７における感度の入射角依存性、レンズの口径食およびコサイン４乗則等によって生じるため、前記補正データは、これら要因によって生じる照度落ちを補正するような所定値に設定される。このように構成することによって、撮像光学系１によって撮像素子１７へ導かれた被写体の光学像に周辺照度落ちが生じていたとしても、周辺まで充分な照度を持った画像を生成することが可能となる。
なお、上記において、撮像素子１７の撮像面における画素ピッチに対し、色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配置のピッチを、シェーディングを軽減するように僅かに小さく設定することによって、シェーディング補正が行われてもよい。このような構成では、前記ピッチを僅かに小さく設定することによって、撮像素子１７における撮像面の周辺部に行くほど各画素に対し色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイが撮像光学系１の光軸側へシフトするため、斜入射の光束を効率的に各画素の受光部に導くことができる。これにより撮像素子１７で発生するシェーディングが小さく抑えられる。
駆動部３４は、制御部３５から出力される制御信号に基づいて図略の前記レンズ駆動装置を動作させることによって、所望のフォーカシングを行わせるように撮像光学系１におけるフォーカスのためのレンズを駆動する。
制御部３５は、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺回路などを備えて構成され、撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、記憶部３６およびＩ／Ｆ部３７の各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部３５によって、撮像装置２１は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。
記憶部３６は、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や、ＲＡＭなどを備えて構成される。つまり、記憶部３６は、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。
Ｉ／Ｆ部３７は、外部機器と画像データを送受信するインタフェースであり、例えば、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などの規格に準拠したインタフェースである。
このような構成のデジタル機器３の撮像動作に次について説明する。
静止画を撮影する場合は、制御部３５は、撮像装置２１に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部３４を介して撮像装置２１の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、全玉を移動させることによってフォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子１７の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ（不図示）に表示される。そして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン（不図示）が押されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部３６に画像データが格納され、静止画像が得られる。
また、動画撮影を行う場合は、制御部３５は、撮像装置２１に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、前記ディスプレイ（不図示）を参照することで、撮像装置２１を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。前記シャッターボタン（不図示）が押されることによって、動画撮影が開始される。そして、動画撮影時、制御部３５は、撮像装置２１に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部３４を介して撮像装置２１の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子１７の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ（不図示）に表示される。そして、もう一度前記シャッターボタン（不図示）を押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部３６に導かれて格納される。
このような構成では、より小型でありながら諸収差がより良好に補正された４枚のレンズ構成の撮像光学系１を用いた撮像装置２１およびデジタル機器３が提供される。特に、撮像光学系１は、小型化および収差補正等の高性能化が図られているので、小型化（コンパクト化）を図りつつ高画素数の撮像素子１７を採用することができる。特に、撮像光学系１が小型で高画素撮像素子に適用可能であるので、高画素化や高機能化が進む携帯端末に好適である。その一例として、携帯電話機に撮像装置２１を搭載した場合について、以下に説明する。
図４は、前記デジタル機器３の一例であるカメラ付携帯電話機の外観構成図である。図４（Ａ）は、携帯電話機の操作面を示し、図４（Ｂ）は、操作面の裏面、つまり背面を示す。
図４において、携帯電話機５には、上部にアンテナ５１が備えられ、その操作面には、図４（Ａ）に示すように、長方形のディスプレイ５２、画像撮影モードの起動および静止画撮影と動画撮影との切り替えを行う画像撮影ボタン５３、シャッタボタン５５およびダイヤルボタン５６が備えられている。
そして、この携帯電話機５には、携帯電話網を用いた電話機能を実現する回路が内蔵されると共に、上述した撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、制御部３５および記憶部３６が内蔵されており、撮像部３０の撮像装置２１が背面に臨んでいる。
画像撮影ボタン５３が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部３５へ出力され、制御部３５は、静止画撮影モードの起動、実行や動画撮影モードの起動、実行等の、その操作内容に応じた動作を実行する。そして、シャッタボタン５５が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部３５へ出力され、制御部３５は、静止画撮影や動画撮影等の、その操作内容に応じた動作を実行する。
＜撮像光学系のより具体的な実施形態の説明＞
以下、図１に示したような撮像光学系１、すなわち、図３に示したようなデジタル機器３に搭載される撮像装置２１に備えられる撮像光学系１の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
図５ないし図１３は、実施例１ないし実施例９における撮像光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。図１４ないし図２２は、実施例１ないし実施例９における撮像光学系の縦収差図である。
実施例１〜９の撮像光学系１Ａ〜１Ｉは、図５ないし図１３のそれぞれに示すように、大略、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、正の屈折力を有する第３正レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４とを備え、これら第１ないし第４レンズＬ１〜Ｌ４がこの順序で物体側から像側へ配置され、フォーカシング（ピント合わせ）の際には、第１ないし第４レンズＬ１〜Ｌ４は、全玉繰り出しで光軸方向ＡＸに一体で移動する。これら実施例１〜９の撮像光学系１Ａ〜１Ｉにおいて、実施例１〜７、９の撮像光学系１Ａ〜１Ｇ、１Ｉと実施例８の撮像光学系１Ｈとは、大略、光学絞りＳＴの配置位置が相違している。すなわち、実施例１〜７、９の撮像光学系１Ａ〜１Ｇ、１Ｉは、光学絞りＳＴが第１レンズＬ１の物体側（撮像光学系１Ａ〜１Ｇ、１Ｉの最も物体側）に配置されている一方、実施例８の撮像光学系１Ｈは、光学絞りＳＴが第１レンズＬ１の像側（第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間）に配置されている。
より詳しくは、各実施例１〜９の撮像光学系１Ａ〜１Ｉは、第１ないし第４レンズＬ１〜Ｌ４が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
まず、実施例１の撮像光学系１Ａの場合について説明すると、第１レンズＬ１は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は、負の屈折力を有する両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は、物体側に凹である正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は、負の屈折力を有する両凹の負レンズである。
また、実施例１の撮像光学系１Ａに対し、実施例２の撮像光学系１Ｂでは、第３レンズＬ３のレンズ形状が異なっている。すなわち、実施例２の撮像光学系１Ｂの場合について説明すると、第１レンズＬ１は、両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は、両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第４レンズＬ４は、両凹の負レンズである。
また、実施例１の撮像光学系１Ａに対し、実施例３および実施例４の撮像光学系１Ｃ、１Ｄでは、第２および第４レンズＬ２、Ｌ４の各レンズ形状が異なっている。すなわち、実施例３および実施例４の撮像光学系１Ｃ、１Ｄの場合について説明すると、第１レンズＬ１は、両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は、像側に凸である負の屈折力を有する負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は、物体側に凹である正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は、物体側に凸である負の屈折力を有する負メニスカスレンズである。
また、実施例３の撮像光学系１Ｃに対し、実施例５および実施例９の撮像光学系１Ｅ、１Ｉでは、第３レンズＬ３のレンズ形状が異なっている。すなわち、実施例５および実施例９の撮像光学系１Ｅ、１Ｉの場合について説明すると、第１レンズＬ１は、両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は、像側に凸である負の屈折力を有する負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は、正の屈折力を有する両凸の正レンズであり、第４レンズＬ４は、物体側に凸である負の屈折力を有する負メニスカスレンズである。
また、実施例１の撮像光学系１Ａに対し、実施例６の撮像光学系１Ｆでは、第３レンズＬ３のレンズ形状が異なっている。すなわち、実施例６の撮像光学系１Ｆの場合について説明すると、第１レンズＬ１は、両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は、両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は、物体側に凸である正の屈折力を有する正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は、両凹の負レンズである。
また、上述したように光学絞りＳＴの配置位置が異なるがレンズ形状の点では、実施例７の撮像光学系１Ｇと実施例８の撮像光学系１Ｈは、同様であり、実施例２の撮像光学系１Ｂに対し、実施例７および実施例８の撮像光学系１Ｇ、１Ｈでは、第４レンズＬ４のレンズ形状が異なっている。すなわち、実施例７および実施例８の撮像光学系１Ｇ、１Ｈの場合について説明すると、第１レンズＬ１は、両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は、両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は、両凸の正レンズであり、第４レンズＬ４は、物体側に凸である負の屈折力を有する負メニスカスレンズである。
そして、これら実施例１ないし実施例９の撮像光学系１Ａ〜１Ｉでは、第１ないし第４レンズＬ１〜Ｌ４は、両面が非球面であり、第４レンズＬ４は、光軸ＡＸに沿って光軸ＡＸを含むレンズ断面の輪郭線において光軸ＡＸの交点から有効領域端に向かった場合に変曲点を有し、そして、樹脂材料製レンズである。
前記光学絞りＳＴは、各実施例１〜９の場合において、開口絞りやメカニカルシャッタや可変絞りであってよい。
そして、第４レンズＬ４の像側には、撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。なお、各図に破線で示すように、第４レンズＬ４と撮像素子ＳＲとの間には、平行平板ＦＴがさらに配置されてもよい。すなわち、第４レンズＬ４の像側には、平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。平行平板ＦＴは、各種光学フィルタや撮像素子ＳＲのカバーガラス等である。
図５ないし図１３の各図において、各レンズ面に付されている番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えた場合のｉ番目のレンズ面（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えるものとする。）であり、ｒｉに「＊」印が付されている面は、非球面であることを示す。なお、光学絞りＳＴの面および撮像素子ＳＲの受光面も１つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、各実施例についても同様である。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例の各図を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号（ｒ１）が付されているが、後述のコンストラクションデータに示すように、これらの曲率等が各実施例１〜９を通じて同一であるという意味ではない。
このような構成の下で、各実施例１〜７、９の撮像光学系１Ａ〜１Ｇ、１Ｉにおいて、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に光学絞りＳＴ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４を通過し、撮像素子ＳＲの受光面に物体の光学像を形成する。また、実施例８の撮像光学系１Ｈにおいて、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第１レンズＬ１、光学絞りＳＴ、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４を通過し、撮像素子ＳＲの受光面に物体の光学像を形成する。そして、各実施例１〜９の撮像光学系１Ａ〜１Ｉにおいて、撮像素子ＳＲでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として例えばデジタルカメラ等のデジタル機器のメモリに記録されたり、インタフェースを介して有線あるいは無線の通信によって他のデジタル機器に伝送されたりする。
各実施例１〜９の撮像光学系１Ａ〜１Ｉにおける、各レンズのコンストラクションデータは、次の通りである。
まず、実施例１の撮像光学系１Ａにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１（絞り） ∞ 0.095
２＊ 5.278 0.509 1.54470 56.15
３＊ -1.952 0.316
４＊ -63.692 0.273 1.63469 23.87
５＊ 1.598 0.067
６＊ -5.203 1.077 1.54470 56.15
７＊ -0.535 0.050
８＊ -500.000 0.548 1.54470 56.15
９＊ 0.710 1.165
像面 ∞
非球面データ
第２面
Ｋ＝-8.6827e+001，Ａ４＝-1.8046e-001，Ａ６＝7.0799e-002，Ａ８＝-2.2270e+000，Ａ１０＝2.4140e+000
第３面
Ｋ＝5.9001e+000，Ａ４＝-4.0632e-001，Ａ６＝5.2164e-001，Ａ８＝-1.1387e+000，Ａ１０＝1.2725e+000
第４面
Ｋ＝9.0000e+001，Ａ４＝-1.3229e+000，Ａ６＝5.4288e-001，Ａ８＝6.8222e-001，Ａ１０＝3.3536e-001，Ａ１２＝-8.5897e-001
第５面
Ｋ＝-1.8845e+001，Ａ４＝-5.6110e-001，Ａ６＝4.3193e-001，Ａ８＝6.2388e-002，Ａ１０＝-3.3002e-001，Ａ１２＝1.5576e-001
第６面
Ｋ＝-3.0030e+001，Ａ４＝-1.1937e-001，Ａ６＝3.3473e-001，Ａ８＝-2.9242e-001，Ａ１０＝1.5584e-001，Ａ１２＝-3.3032e-002
第７面
Ｋ＝-2.8524e+000，Ａ４＝-3.5391e-001，Ａ６＝3.6540e-001，Ａ８＝-2.5063e-001，Ａ１０＝1.6480e-001，Ａ１２＝-3.6050e-002
第８面
Ｋ＝-9.0000e+001，Ａ４＝1.2656e-001，Ａ６＝-1.7146e-001，Ａ８＝1.3563e-001，Ａ１０＝-8.3641e-002，Ａ１２＝3.1381e-002，Ａ１４＝-5.1691e-003
第９面
Ｋ＝-7.2695e+000，Ａ４＝-4.4270e-002，Ａ６＝2.5821e-002，Ａ８＝-1.5939e-002，Ａ１０＝6.1986e-003，Ａ１２＝-1.2811e-003，Ａ１４＝9.6890e-005
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.400（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.800
画角（ｗ） 46.672（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.434（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.165（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 4.101（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 2.682
第２レンズＬ２ -2.452
第３レンズＬ３ 1.011
第４レンズＬ４ -1.301
次に、実施例２の撮像光学系１Ｂにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１（絞り） ∞ 0.074
２＊ 3.243 0.447 1.54470 56.15
３＊ -3.008 0.349
４＊ -8.166 0.260 1.63469 23.87
５＊ 2.164 0.050
６＊ 11.341 1.073 1.54470 56.15
７＊ -0.565 0.059
８＊ -500.000 0.478 1.54470 56.15
９＊ 0.616 1.118
像面 ∞
非球面データ
第２面
Ｋ＝-1.5254e+001，Ａ４＝-1.1660e-001，Ａ６＝-2.3615e-002，Ａ８＝-5.4882e-001，Ａ１０＝4.8275e-002
第３面
Ｋ＝1.6811e+001，Ａ４＝-1.8499e-001，Ａ６＝1.3835e-001，Ａ８＝-3.5475e-001，Ａ１０＝7.7187e-001
第４面
Ｋ＝3.9892e+001，Ａ４＝-6.2126e-001，Ａ６＝3.7195e-001，Ａ８＝-1.9689e-002，Ａ１０＝2.9557e-001，Ａ１２＝-4.1585e-001
第５面
Ｋ＝-3.3683e+001，Ａ４＝-2.7001e-001，Ａ６＝1.9610e-001，Ａ８＝3.5236e-002，Ａ１０＝-2.0855e-001，Ａ１２＝1.0067e-001
第６面
Ｋ＝9.0000e+001，Ａ４＝-1.7605e-001，Ａ６＝3.2712e-001，Ａ８＝-2.6924e-001，Ａ１０＝1.6605e-001，Ａ１２＝-4.4667e-002
第７面
Ｋ＝-3.1627e+000，Ａ４＝-3.1421e-001，Ａ６＝3.1128e-001，Ａ８＝-2.4095e-001，Ａ１０＝1.4896e-001，Ａ１２＝-4.7664e-003
第８面
Ｋ＝-9.0000e+001，Ａ４＝-1.0588e-001，Ａ６＝-7.9917e-002，Ａ８＝1.2471e-001，Ａ１０＝-5.6236e-002，Ａ１２＝5.3750e-004，Ａ１４＝2.4420e-003
第９面
Ｋ＝-5.4049e+000，Ａ４＝-1.2955e-001，Ａ６＝6.0654e-002，Ａ８＝-2.0328e-002，Ａ１０＝4.2656e-003，Ａ１２＝-6.2034e-004，Ａ１４＝4.1973e-005
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.536（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.800
画角（ｗ） 44.190（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.434（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.118（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 3.908（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 2.939
第２レンズＬ２ -2.669
第３レンズＬ３ 1.021
第４レンズＬ４ -1.128
次に、実施例３の撮像光学系１Ｃにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１（絞り） ∞ 0.055
２＊ 3.172 0.795 1.54470 56.15
３＊ -2.244 0.222
４＊ -2.556 0.230 1.63469 23.87
５＊ -89.331 0.493
６＊ -1.814 0.656 1.54470 56.15
７＊ -1.006 0.050
８＊ 1.284 0.582 1.54470 56.15
９＊ 0.752 1.300
像面 ∞
非球面データ
第２面
Ｋ＝6.5752e+000，Ａ４＝-8.7112e-002，Ａ６＝-1.4833e-001，Ａ８＝1.6270e-001，Ａ１０＝-2.7020e-001
第３面
Ｋ＝3.3148e+000，Ａ４＝-1.4703e-001，Ａ６＝5.6020e-002，Ａ８＝5.9613e-002，Ａ１０＝-7.1547e-002
第４面
Ｋ＝-3.1503e+001，Ａ４＝-5.2810e-001，Ａ６＝6.9543e-001，Ａ８＝-2.4006e-001，Ａ１０＝-1.6901e-001，Ａ１２＝1.1403e-001
第５面
Ｋ＝-4.8877e+001，Ａ４＝-1.4082e-001，Ａ６＝1.9486e-001，Ａ８＝2.1007e-002，Ａ１０＝-1.4125e-001，Ａ１２＝4.9751e-002
第６面
Ｋ＝-1.9352e+001，Ａ４＝-9.4102e-002，Ａ６＝1.2406e-001，Ａ８＝-2.8863e-001，Ａ１０＝2.9268e-001，Ａ１２＝-1.0157e-001
第７面
Ｋ＝-4.1515e+000，Ａ４＝-2.1687e-001，Ａ６＝2.8104e-001，Ａ８＝-3.1870e-001，Ａ１０＝1.8798e-001，Ａ１２＝-3.9362e-002
第８面
Ｋ＝-4.8600e+000，Ａ４＝-6.3578e-002，Ａ６＝ -3.0697e-002，Ａ８＝4.7119e-002，Ａ１０＝-2.8292e-002，Ａ１２＝8.8185e-003，Ａ１４＝-1.1760e-003
第９面
Ｋ＝-3.3220e+000，Ａ４＝-9.8387e-002，Ａ６＝5.3402e-002，Ａ８＝-2.5612e-002，Ａ１０＝7.7164e-003，Ａ１２＝-1.2631e-003，Ａ１４＝8.1683e-005
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.941（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.000
画角（ｗ） 39.052（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.434（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.300（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 4.384（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 2.544
第２レンズＬ２ -4.151
第３レンズＬ３ 3.226
第４レンズＬ４ -5.428
なお、この実施例３の撮像光学系１Ｃは、Ｆナンバーが２以下であって、特に明るい撮像光学系である。近年、例えば８Ｍピクセルや１０Ｍピクセルや１６Ｍピクセル等の約８Ｍ〜１６Ｍピクセルのクラス（グレード）の高画素な撮像素子１７、ＳＲが普及し始めている。このような撮像素子１７、ＳＲのサイズが一定の場合には画素ピッチが短くなるため（画素面積が狭くなるため）、撮像光学系１は、この画素ピッチに応じた透過光量が必要となる。この実施例３の撮像光学系１Ｃは、２以下という明るいＦナンバーが実現されており、上記８Ｍ〜１６Ｍピクセルのクラスの撮像素子１７、ＳＲにより好適である。
次に、実施例４の撮像光学系１Ｄにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１（絞り） ∞ 0.070
２＊ 3.358 0.653 1.54470 56.15
３＊ -1.989 0.389
４＊ -1.253 0.291 1.63469 23.87
５＊ -4.026 0.248
６＊ -52.273 0.750 1.54470 56.15
７＊ -1.038 0.252
８＊ 2.627 0.416 1.54470 56.15
９＊ 0.788 1.110
像面 ∞
非球面データ
第２面
Ｋ＝-2.6077e+000，Ａ４＝-1.1952e-001，Ａ６＝-9.3187e-002，Ａ８＝-1.2283e-001，Ａ１０＝-2.5081e-001
第３面
Ｋ＝2.8526e+000，Ａ４＝-1.1855e-001，Ａ６＝-8.6994e-002，Ａ８＝2.8101e-001，Ａ１０＝-3.2919e-001
第４面
Ｋ＝-8.4242e+000，Ａ４＝-5.5746e-001，Ａ６＝8.9087e-001，Ａ８＝-2.1025e-001，Ａ１０＝-4.7462e-001，Ａ１２＝2.9481e-001
第５面
Ｋ＝-1.6683e+001，Ａ４＝-1.4123e-001，Ａ６＝2.4849e-001，Ａ８＝-8.2334e-003，Ａ１０＝-1.2869e-001，Ａ１２＝4.3011e-002
第６面
Ｋ＝-9.0000e+001，Ａ４＝-1.2128e-001，Ａ６＝1.7167e-001，Ａ８＝-2.9794e-001，Ａ１０＝2.7435e-001，Ａ１２＝-9.6374e-002
第７面
Ｋ＝-3.2207e+000，Ａ４＝-1.4159e-001，Ａ６＝2.3199e-001，Ａ８＝-3.1249e-001，Ａ１０＝2.0824e-001，Ａ１２＝-4.7847e-002
第８面
Ｋ＝-6.0102e+001，Ａ４＝-1.6058e-001，Ａ６＝1.9460e-003，Ａ８＝4.5282e-002，Ａ１０＝-2.8771e-002，Ａ１２＝9.5274e-003，Ａ１４＝-1.6555e-003
第９面
Ｋ＝-4.1253e+000，Ａ４＝-1.5754e-001，Ａ６＝7.9929e-002，Ａ８＝-3.1247e-002，Ａ１０＝7.8572e-003，Ａ１２＝-1.1691e-003，Ａ１４＝7.6183e-005
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.957（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.800
画角（ｗ） 38.885（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.434（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.110（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 4.180（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 2.397
第２レンズＬ２ -2.987
第３レンズＬ３ 1.934
第４レンズＬ４ -2.247
次に、実施例５の撮像光学系１Ｅにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１（絞り） ∞ 0.090
２＊ 5.754 0.747 1.54470 56.15
３＊ -1.527 0.436
４＊ -0.757 0.230 1.63469 23.87
５＊ -2.241 0.050
６＊ 443.703 0.763 1.54470 56.15
７＊ -1.010 0.050
８＊ 1.077 0.454 1.54470 56.15
９＊ 0.653 1.313
像面 ∞
非球面データ
第２面
Ｋ＝-2.1291e+001，Ａ４＝-1.3657e-001，Ａ６＝-1.4946e-002，Ａ８＝-5.6401e-001，Ａ１０＝4.4961e-001
第３面
Ｋ＝1.9894e+000，Ａ４＝-4.4463e-002，Ａ６＝-1.1963e-001，Ａ８＝3.9552e-001，Ａ１０＝-1.6226e-001
第４面
Ｋ＝-4.7855e+000，Ａ４＝-7.2812e-001，Ａ６＝9.7632e-001，Ａ８＝-3.4747e-002，Ａ１０＝-5.2775e-001，Ａ１２＝2.0523e-001
第５面
Ｋ＝-1.3902e+001，Ａ４＝-2.1029e-001，Ａ６＝2.3853e-001，Ａ８＝7.8474e-003，Ａ１０＝-1.1178e-001，Ａ１２＝3.4535e-002
第６面
Ｋ＝9.0000e+001，Ａ４＝-2.1125e-001，Ａ６＝3.5350e-001，Ａ８＝-3.5115e-001，Ａ１０＝2.2789e-001，Ａ１２＝-6.6520e-002
第７面
Ｋ＝-2.0312e+000，Ａ４＝-1.2445e-001，Ａ６＝2.5404e-001，Ａ８＝-3.0164e-001，Ａ１０＝2.1973e-001，Ａ１２＝-5.7328e-002
第８面
Ｋ＝-6.3305e+000，Ａ４＝-7.5624e-002，Ａ６＝-3.9579e-002，Ａ８＝5.4165e-002，Ａ１０＝-2.8639e-002，Ａ１２＝8.3856e-003，Ａ１４＝-1.2101e-003
第９面
Ｋ＝-2.8884e+000，Ａ４＝-1.4238e-001，Ａ６＝7.6812e-002，Ａ８＝-3.1720e-002，Ａ１０＝8.8866e-003，Ａ１２＝-1.4672e-003，Ａ１４＝9.8430e-005
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.535（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.800
画角（ｗ） 44.594（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.434（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.313（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 4.133（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 2.298
第２レンズＬ２ -1.915
第３レンズＬ３ 1.851
第４レンズＬ４ -4.892
次に、実施例６の撮像光学系１Ｆにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例６
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１（絞り） ∞ 0.039
２＊ 2.295 0.531 1.54470 56.15
３＊ -7.121 0.305
４＊ -27.157 0.309 1.63469 23.87
５＊ 2.048 0.140
６＊ 9.756 0.933 1.54470 56.15
７＊ -0.538 0.050
８＊ -1000.000 0.420 1.54470 56.15
９＊ 0.625 1.069
像面 ∞
非球面データ
第２面
Ｋ＝-6.6468e+000，Ａ４＝-9.8136e-002，Ａ６＝3.9837e-001，Ａ８＝-1.5006e+000，Ａ１０＝1.3070e+000
第３面
Ｋ＝7.6989e+001，Ａ４＝-2.8269e-001，Ａ６＝7.3396e-002，Ａ８＝-2.2797e-001，Ａ１０＝3.0546e-001
第４面
Ｋ＝9.0000e+001，Ａ４＝-7.9868e-001，Ａ６＝7.9493e-002，Ａ８＝1.1196e-001，Ａ１０＝1.5519e+000，Ａ１２＝-1.4076e+000
第５面
Ｋ＝-2.2328e+001，Ａ４＝-3.5435e-001，Ａ６＝6.6078e-002，Ａ８＝2.1063e-001，Ａ１０＝-1.5198e-001，Ａ１２＝5.0563e-003
第６面
Ｋ＝-9.0000e+001，Ａ４＝-2.2810e-001，Ａ６＝3.7168e-001，Ａ８＝-4.2824e-001，Ａ１０＝3.4004e-001，Ａ１２＝-1.2098e-001
第７面
Ｋ＝-2.9545e+000，Ａ４＝-3.1932e-001，Ａ６＝3.6738e-001，Ａ８＝-3.2191e-001，Ａ１０＝2.4132e-001，Ａ１２＝-6.3200e-002
第８面
Ｋ＝-9.0000e+001，Ａ４＝2.0753e-002，Ａ６＝-9.0715e-002，Ａ８＝6.7408e-002，Ａ１０＝-2.8842e-002，Ａ１２＝7.4100e-003，Ａ１４＝-8.0302e-004
第９面
Ｋ＝-5.1814e+000，Ａ４＝-9.4583e-002，Ａ６＝4.8847e-002，Ａ８＝-3.0242e-002，Ａ１０＝1.1189e-002，Ａ１２＝-2.1166e-003，Ａ１４＝1.5791e-004
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.393（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.400
画角（ｗ） 46.246（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.390（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.069（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 3.798（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 3.237
第２レンズＬ２ -2.959
第３レンズＬ３ 0.964
第４レンズＬ４ -1.142
次に、実施例７の撮像光学系１Ｇにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例７
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１（絞り） ∞ 0.092
２＊ 6.031 0.530 1.54470 56.15
３＊ -2.083 0.438
４＊ -1.454 0.230 1.63469 23.87
５＊ 125.535 0.050
６＊ 11.893 0.961 1.54470 56.15
７＊ -0.922 0.050
８＊ 0.976 0.400 1.54470 56.15
９＊ 0.546 1.373
像面 ∞
非球面データ
第２面
Ｋ＝-5.3418e+001，Ａ４＝-1.5314e-001，Ａ６＝1.2338e-001，Ａ８＝-1.2635e+000，Ａ１０＝1.9425e+000
第３面
Ｋ＝3.9305e+000，Ａ４＝-1.1838e-001，Ａ６＝-8.6798e-002，Ａ８＝2.7931e-001，Ａ１０＝-1.5761e-001
第４面
Ｋ＝-2.1904e+001，Ａ４＝-7.5775e-001，Ａ６＝8.3104e-001，Ａ８＝1.2245e-002，Ａ１０＝-2.8656e-001，Ａ１２＝1.4898e-002
第５面
Ｋ＝-9.0000e+001，Ａ４＝-2.5978e-001，Ａ６＝2.3710e-001，Ａ８＝2.7824e-002，Ａ１０＝-1.1726e-001、Ａ12＝2.4754e-002
第６面
Ｋ＝9.0000e+001，Ａ４＝-1.8336e-001，Ａ６＝3.7154e-001，Ａ８＝-3.6666e-001，Ａ１０＝2.1927e-001，Ａ１２＝-6.1543e-002
第７面
Ｋ＝-2.0701e+000，Ａ４＝-1.3205e-001，Ａ６＝2.5582e-001，Ａ８＝-2.9782e-001，Ａ１０＝2.2015e-001，Ａ１２＝-5.6880e-002
第８面
Ｋ＝-6.6714e+000，Ａ４＝-6.9521e-002，Ａ６＝-4.2778e-002，Ａ８＝5.4614e-002，Ａ１０＝-2.7266e-002，Ａ１２＝7.4122e-003，Ａ１４＝-9.9310e-004
第９面
Ｋ＝-2.7099e+000．Ａ４＝-1.5460e-001，Ａ６＝8.6956e-002，Ａ８＝-3.5678e-002，Ａ１０＝9.5859e-003，Ａ１２＝-1.4857e-003，Ａ１４＝9.2969e-005
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.535（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.800
画角（ｗ） 44.579（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.434（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.373（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 4.125（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 2.909
第２レンズＬ２ -2.264
第３レンズＬ３ 1.614
第４レンズＬ４ -3.382
次に、実施例８の撮像光学系１Ｈにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例８
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１＊ 3.561 0.421 1.54470 56.15
２＊ -4.752 -0.005
３（絞り） ∞ 0.507
４＊ -4.145 0.270 1.63469 23.87
５＊ 2.805 0.050
６＊ 8.315 1.082 1.54470 56.15
７＊ -0.851 0.050
８＊ 1.040 0.400 1.54470 56.15
９＊ 0.549 1.357１
像面 ∞
非球面データ
第１面
Ｋ＝1.8171e+001，Ａ４＝-1.3883e-001，Ａ６＝-2.0287e-001，Ａ８＝1.1037e-001，Ａ１０＝-4.6731e-001
第２面
Ｋ＝-3.8314e+001，Ａ４＝-1.8390e-001，Ａ６＝-2.5883e-001，Ａ８＝6.3256e-001，Ａ１０＝-9.4019e-001
第４面
Ｋ＝2.1624e+001，Ａ４＝-6.0941e-001，Ａ６＝7.1699e-001，Ａ８＝-6.2853e-001，Ａ１０＝-9.2867e-001，Ａ１２＝1.2861e+000
第５面
Ｋ＝-9.0000e+001，Ａ４＝-3.2546e-001，Ａ６＝3.5043e-001，Ａ８＝-2.0668e-001，Ａ１０＝-1.6408e-001，Ａ１２＝1.4187e-001
第６面
Ｋ＝-3.6879e+001，Ａ４＝-1.3624e-001，Ａ６＝3.2628e-001，Ａ８＝-3.6534e-001，Ａ１０＝2.2437e-001，Ａ１２＝-5.2067e-002
第７面
Ｋ＝-3.2944e+000，Ａ４＝-2.4190e-001，Ａ６＝2.5809e-001，Ａ８＝-2.6910e-001，Ａ１０＝1.8941e-001，Ａ１２＝-3.9948e-002
第８面
Ｋ＝-3.7483e+000，Ａ４＝-1.4530e-001，Ａ６＝-1.4589e-002，Ａ８＝4.6366e-002，Ａ１０＝-2.3103e-002，Ａ１２＝5.1407e-003，Ａ１４＝-4.0592e-004
第９面
Ｋ＝-2.5349e+000，Ａ４＝-1.6754e-001，Ａ６＝8.5564e-002，Ａ８＝-3.1940e-002，Ａ１０＝7.8447e-003，Ａ１２＝-1.1504e-003，Ａ１４＝7.2555e-005
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.535（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.800
画角（ｗ） 44.324（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.434（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.357（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 4.133（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 3.805
第２レンズＬ２ -2.596
第３レンズＬ３ 1.479
第４レンズＬ４ -2.995
次に、実施例９の撮像光学系１Ｉにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例９
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
１（絞り） ∞ 0.066
２＊ 2.593 0.721 1.54470 56.15
３＊ -1.516 0.335
４＊ -0.688 0.413 1.63469 23.87
５＊ -1.746 0.050
６＊ 4.054 0.569 1.54470 56.15
７＊ -1.665 0.052
８＊ 1.129 0.390 1.54470 56.15
９＊ 0.663 1.102
像面 ∞
非球面データ
第２面
Ｋ＝-2.6167e+001，Ａ４＝-1.3843e-002，Ａ６＝6.6185e-002，Ａ８＝-2.2487e+000，Ａ１０＝3.3092e+000
第３面
Ｋ＝1.3404e+000，Ａ４＝-1.2825e-001，Ａ６＝-2.7582e-001，Ａ８＝1.0503e+000，Ａ１０＝-1.1451e+000
第４面
Ｋ＝-3.5347e+000，Ａ４＝-6.1618e-001，Ａ６＝1.4182e+000，Ａ８＝-1.7818e-001，Ａ１０＝-1.3677e+000，Ａ１２＝8.3358e-001
第５面
Ｋ＝-3.8318e+000，Ａ４＝-6.7111e-002，Ａ６＝2.7159e-001，Ａ８＝-4.4531e-003，Ａ１０＝-7.2669e-002，Ａ１２＝2.4874e-002
第６面
Ｋ＝4.2126e+000，Ａ４＝-1.4113e-001，Ａ６＝3.6733e-001，Ａ８＝-4.6435e-001，Ａ１０＝2.6402e-001，Ａ１２＝-6.1567e-002
第７面
Ｋ＝-1.4220e+000，Ａ４＝3.6606e-002，Ａ６＝3.4651e-001，Ａ８＝-3.8031e-001，Ａ１０＝1.6704e-001，Ａ１２＝-2.7598e-002
第８面
Ｋ＝-9.3481e+000，Ａ４＝-2.1989e-001，Ａ６＝4.6513e-002，Ａ８＝4.3422e-002，Ａ１０＝-3.1836e-002，Ａ１２＝9.4895e-003，Ａ１４＝-1.1218e-003
第９面
Ｋ＝-3.3563e+000，Ａ４＝-2.1162e-001，Ａ６＝1.1790e-001，Ａ８＝-4.7528e-002，Ａ１０＝1.2668e-002，Ａ１２＝-2.0994e-003，Ａ１４＝1.6122e-004
各種データ
焦点距離（ｆ） 2.488（ｍｍ）
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.800
画角（ｗ） 44.437（ｍｍ）
像高（最大）（ｙ ｍａｘ） 2.434（ｍｍ）
バックフォーカス（Ｂｆ） 1.102（ｍｍ）
レンズ全長（ＴＬ） 3.697（ｍｍ）
各レンズの焦点距離（ｍｍ）
第１レンズＬ１ 1.873
第２レンズＬ２ -2.109
第３レンズＬ３ 2.245
第４レンズＬ４ -4.181
ここで、上記各種データのレンズ全長（ＴＬ）は、物体距離無限時でのレンズ全長（第１レンズ物体側面から撮像面までの距離）である。
上記の面データにおいて、面番号は、図５ないし図１３に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。番号ｉに＊が付された面は、非球面（非球面形状の屈折光学面または非球面と等価な屈折作用を有する面）であることを示す。
また、“ｒ”は、各面の曲率半径（単位はｍｍ）を、“ｄ”は、無限遠合焦状態（無限距離での合焦状態）での光軸上の各レンズ面の間隔（軸上面間隔）を、“ｎｄ”は、各レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率を、そして、“νｄ”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、光学絞りＳＴ、撮像素子ＳＲの受光面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞（無限大）である。また、必要に応じて配置される平行平面板ＦＴの両面も、その曲率半径は、∞（無限大）である。
上記の非球面データは、非球面とされている面（面データにおいて番号ｉに＊が付された面）の２次曲面パラメータ（円錐係数Ｋ）と非球面係数Ａｉ（ｉ＝４，６，８，１０，１２，１４，１６）の値とを示すものである。
各実施例において、非球面の形状は、面頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとする場合に、次式により定義している。
Ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋（１−（１＋Ｋ）ｈ２／Ｒ２）１／２］＋ΣＡｉ・ｈｉ
ただし、Ａｉは、ｉ次の非球面係数であり、Ｒは、基準曲率半径であり、そして、Ｋは、円錐定数である。
なお、請求項、基本概念および各実施例に記載の近軸曲率半径（ｒ）について、実際のレンズ測定の場面において、レンズ中央近傍(より具体的には、レンズ外径に対して１０％以内の中央領域)での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径を近軸曲率半径であるとみなすことができる。また、例えば２次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に２次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる（例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」(共立出版株式会社)のＰ４１〜Ｐ４２を参照）。
そして、上記非球面データにおいて、「En」は、「１０のｎ乗」を意味する。例えば、「E+001」は、「１０の＋１乗」を意味し、「E-003」は、「１０の−３乗」を意味する。
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、各実施例１〜９の撮像光学系１Ａ〜１Ｉにおける各収差を図１４ないし図２２のそれぞれに示す。
図１４ないし図２２には、距離無限遠での縦収差図が示されており、各図の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、この順に、球面収差（正弦条件）（LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION）、非点収差（ASTIGMATISM
FIELD CURVES）および歪曲収差（DISTORTION）を示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、最大入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。歪曲収差の横軸は、実際の像高を理想像高に対する割合（％）で表しており、縦軸は、その像高をｍｍ単位で表している。また、球面収差の図中、実線は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、破線は、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）、そして、一点差線は、ｃ線（波長６５６．２８ｎｍ）における結果をそれぞれ表している。そして、非点収差の図中、破線は、タンジェンシャル（メリディオナル）面（Ｍ）、実線は、サジタル（ラディアル）面（Ｓ）における結果をそれぞれ表している。非点収差および歪曲収差の図は、上記ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を用いた場合の結果である。
上記に列挙した各実施例１〜９の撮像光学系１Ａ〜１Ｉに、上述した条件式（１）〜（１５）を当てはめた場合の数値を、それぞれ、表１に示す。表１には、全長（Ｌ／Ｙ）も合わせて示されている。
Figure 0005370619
以上、説明したように、上記実施例１〜９における撮像光学系１Ａ〜１Ｉは、４枚のレンズ構成であって、上述の各条件を満足している結果、従来の光学系より、より小型でありながら諸収差をより良好に補正することができる。そして、上記実施例１〜９における撮像光学系１Ａ〜１Ｉは、撮像装置２１およびデジタル機器３に搭載する上で、特に携帯端末５に搭載する上で小型化が充分に達成され、また、高画素な撮像素子１７を採用することができる。
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
一態様にかかる撮像光学系は、物体側から像側へ順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズと、全体として負の屈折力を有し、最大有効径での面位置が面頂点よりも物体側に位置する第２レンズと、全体として正の屈折力を有する第３レンズと、全体として負の屈折力を有し、光軸に沿って光軸を含むレンズ断面の輪郭線において前記光軸の交点から有効領域端に向かった場合に変曲点を有する非球面形状の面を持つ第４レンズとから成り、上述の（１）ないし（７）の各条件式を満たす。
このような撮像光学系は、正負正負の４枚のレンズ構成とすることによって、球面収差や色収差等の諸収差の補正およびテレセン性の確保を達成することができる。特に、条件式（５）を満たすような広角のレンズにおいて、第２レンズを所定の形状とすることで、レンズ面に入射する光線角度を抑え、球面収差やコマ収差をより良好に補正することができる。
また、条件式（１）の上限を上回ると、全系の光学全長ＴＬの短縮が困難となり、好ましくない。一方、条件式（１）の下限を下回ると、正の光学的パワーが大きくなり過ぎ、球面収差や軸上色収差の補正が困難となり、好ましくない。
また、条件式（２）および条件式（３）のそれぞれにおいて、その上限又は下限を超えると、広画角のレンズにおいて、レンズ面に入射する光線角度が大きくなり、球面収差やコマ収差の補正が困難となり、好ましくない。
また、条件式（４）の上限を上回ると、全系の光学全長ＴＬの増大やレンズ径の大型化を招き、軸上色収差の補正が困難となり、像面の中心付近のコントラストが低下してしまい、好ましくない。
また、条件式（６）の下限を下回ると、倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。
また、条件式（７）の上限を上回ると、球面収差の補正が困難となり、好ましくない。一方、条件式（７）の下限を下回ると、全系の光学全長の増大を招くとともに、歪曲収差の補正が困難となってしまい、好ましくない。
したがって、このような撮像光学系は、より小型でありながら、諸収差をより良好に補正することができる。
また、他の一態様では、上述の撮像光学系において、前記第３レンズは、両凸形状であり、上述の（８）の条件式を満足する。
このような撮像光学系は、第３レンズの形状を両凸とし、その焦点距離ｆ３を条件式（８）の範囲に収めることによって、正の光学的パワーを第１レンズと分担することができ、広画角化と全系の光学全長の短縮化とを両立することができる。
また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記第４レンズは、物体側面が凸形状のメニスカスレンズである。
このような撮像光学系は、第４レンズの形状を物体側面が凸形状のメニスカスとすることによって、全系の光学全長を短縮する際に歪曲収差や射出瞳位置の制御をより容易に行うことができる。
また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、上述の（９）の条件式を満足する。
このような撮像光学系では、条件式（９）の上限を上回ると、第３レンズで発生する倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。
また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、上述の（１０）ないし（１２）の各条件式を満足する。
このような撮像光学系は、第１ないし第３レンズの各アッベ数ν１、ν２、ν３を条件式（１０）ないし条件式（１２）の各範囲とすることによって、軸上色収差や倍率色収差を効果的に抑制することができる。
また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、上述の（１３）および（１４）の各条件式を満足する。
このような撮像光学系では、条件式（１３）の上限を上回ると、コマ収差や歪曲収差が補正不足となり、好ましくない。一方、条件式（１３）の下限を下回ると、成形において外観不良が発生してしまい、好ましくない。また、条件式（１４）の上限または下限を超えると、広画角のレンズにおいて、歪曲収差の補正や射出瞳位置の制御が困難となり、好ましくない。
また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、上述の（１５）の条件式を満足する。
このような撮像光学系では、条件式（１５）の上限を上回ると、全系の光学全長を短縮することが困難となり、好ましくない。一方、条件式（１５）の下限を下回ると、広画角のレンズにおいて、レンズ面に入射する光線角度が大きくなり、球面収差やコマ収差の補正が困難となり、好ましくない。
また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記第１レンズの物体側面より物体側に開口絞りを有する。
このような撮像光学系は、最物体側に開口絞りを配置することによって、非点収差やコマ収差を良好に補正することができる。
また、他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述のいずれかの撮像光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記撮像光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされている。
この構成によれば、より小型でありながら諸収差がより良好に補正することができる撮像光学系を用いた撮像装置を提供することができる。したがって、このような撮像装置は、より小型でありながら、諸収差がより良好に補正された光学像を撮像素子の受光面上に形成することができる。
また、他の一態様にかかるデジタル機器は、上述の撮像装置と、前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、前記撮像装置の撮像光学系が、前記撮像素子の撮像面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられている。そして、好ましくは、デジタル機器は、携帯端末から成る。
この構成によれば、より小型でありながら諸収差がより良好に補正することができる撮像光学系を用いたデジタル機器や携帯端末を提供することができる。したがって、このようなデジタル機器や携帯端末は、より小型でありながら、諸収差がより良好に補正された光学像を撮像素子の受光面上に形成することができる。
この出願は、２０１２年４月６日に出願された日本国特許出願特願２０１２−８７２９３を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
本発明によれば、撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供することができる。

Claims (11)

  1. 物体側から像側へ順に、
    全体として正の屈折力を有する第１レンズと、
    全体として負の屈折力を有し、物体側面および像側面がともに、最大有効径での面位置が面頂点よりも物体側に位置する第２レンズと、
    全体として正の屈折力を有する第３レンズと、
    全体として負の屈折力を有し、光軸を含むレンズ断面の輪郭線において前記光軸の交点から有効領域端に向かった場合に変曲点を有する非球面形状の面を持つ第４レンズとから成り、
    下記（１）ないし（７）の各条件式を満たすこと
    を特徴とする撮像光学系。
    ０．７＜ｆ１／ｆ＜５ ・・・（１）
    −０．８＜（ＲＳ１＋ＲＳ２)／（ＲＳ１−ＲＳ２）＜３ ・・・（２）
    −３＜（ＲＳ３＋ＲＳ４)／（ＲＳ３−ＲＳ４）＜２ ・・・（３）
    ０．０３＜ｄ２／ＴＬ＜０．２ ・・・（４）
    ２Ｗ＞７２ ・・・（５）
    ν４＞５０ ・・・（６）
    ０．５５＜Ｙ／ＴＬ＜０．８ ・・・（７）
    ただし、
    ｆ１：第1レンズの焦点距離
    ｆ：全系の焦点距離
    ＲＳ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
    ＲＳ２：第１レンズの像側面の曲率半径
    ＲＳ３：第２レンズの物体側面の曲率半径
    ＲＳ４：第２レンズの像側面の曲率半径
    ｄ２：第１レンズと第２レンズとの間の光軸上距離
    ＴＬ：全系の光学全長(平行平板は空気換算長)
    Ｗ：最大半画角
    ν４：第４レンズのアッベ数
    Ｙ：最大像高
  2. 前記第３レンズは、両凸形状であり、下記（８）の条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
    ０．３＜ｆ３／ｆ＜３ ・・・（８）
    ただし、
    ｆ３：第３レンズの焦点距離
  3. 前記第４レンズは、物体側面が凸形状のメニスカスレンズであること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像光学系。
  4. 下記（９）の条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
    ｄ４／ｆ＜０．１ ・・・（９）
    ただし、
    ｄ４：第２レンズと第３レンズとの間の光軸上距離
  5. 下記（１０）ないし（１２）の各条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
    ν１＞５０ ・・・（１０）
    ν２＜３０ ・・・（１１）
    ν３＞５０ ・・・（１２）
    ただし、
    ν１：第１レンズのアッベ数
    ν２：第２レンズのアッベ数
    ν３：第３レンズのアッベ数
  6. 下記（１３）および（１４）の各条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
    ０．１＜ＥＴ７／ＣＴ７＜０．８ ・・・（１３）
    ０．１＜（ＲＳ５＋ＲＳ６)／（ＲＳ５−ＲＳ６）＜５ ・・・（１４）
    ただし、
    ＥＴ７：第３レンズの物体側面の有効径部における光軸方向の厚さ
    ＣＴ７：第３レンズにおける光軸上の厚さ
    ＲＳ５：第３レンズの物体側面の曲率半径
    ＲＳ６：第３レンズの像側面の曲率半径
  7. 下記（１５）の条件式を満足すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の撮像光学系。
    ０．２＜｜ＲＳ３／ＲＳ４｜＜４ ・・・（１５）
  8. 前記第１レンズの物体側面より物体側に開口絞りを有すること
    を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の撮像光学系。
  9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の撮像光学系と、
    光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記撮像光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていること
    を特徴とする撮像装置。
  10. 請求項９に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、
    前記撮像装置の撮像光学系が、前記撮像素子の撮像面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられていること
    を特徴とするデジタル機器。
  11. 携帯端末から成ることを特徴とする請求項１０に記載のデジタル機器。
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