JP6064422B2 - 撮像光学系およびカメラ装置および携帯情報端末装置 - Google Patents

Description

この発明は、撮像光学系およびカメラ装置および携帯情報端末装置に関する。

デジタルカメラが広く普及し、デジタルカメラに対する要望も多岐にわたる。
近来「高性能な単焦点レンズを搭載した小型で高画質のコンパクトカメラ」が、ユーザから一定の支持を得ている。

このようなコンパクトカメラに用いられる単焦点レンズに対するユーザの要望は、高性能で、Ｆナンバの小さい大口径であり、且つ、小型軽量であることである。

また、コンパクトカメラとしては、オートフォーカス（以下、「ＡＦ」と略記する。）の速度が速く、「作動音が静か(以下「静音性」と言う。」であることが求められている。
単焦点レンズの「高性能」という点では、少なくとも１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有することが必要である。
絞り開放からコマフレアが少なく、高コントラストで画角周辺部まで点像の崩れがなく、色収差が少なく輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じないことも必要である。

さらに、歪曲収差が少なく直線を直線として結像可能なこと等も必要である。

「大口径」と言う点では、ズームレンズ搭載の「一般のコンパクトカメラ」との差別化の観点から、Ｆナンバ２．８程度以下が望まれる。

コンパクトカメラの「小型・軽量」の点では、単焦点レンズの光学全長やレンズ径を小さく抑えることが必要である。
さらに、非撮影時の小型化の点では「絞り前後やバックフォーカスなど、撮影光学系内の光軸上の空気間隔を短縮してレンズ全長を短くする沈胴機構」が好ましい。

ＡＦ速度および静音性の向上には、フォーカシングに必要な移動量を小さくし、フォーカシング機構の駆動源に対する負荷を抑制するのがよい。
また、フォーカシング部をなす光学系の「屈折力の最適化」や小型化、被駆動部の軽量化、駆動機構の簡素化が必要である。

撮影レンズの画角に「ある程度の広角」を望むユーザも多く、画角：７６度以上、即ち、半画角：３８度以上が好ましい。

半画角：３８度は、３５ｍｍ銀塩カメラ（所謂ライカ版）換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する。

広角単焦点レンズのフォーカシング方式の代表的な例としては、全体繰出し方式や、インナフォーカス方式がある。

インナフォーカス方式では、レンズ系の後部や中央部等、レンズ系内部のレンズやレンズ群が変位される。

全体繰出し方式にもインナフォーカス方式にも「移動レンズ群同士の光軸上の間隔を変化させるフローティング方式」を組み合わせることが可能である。

全体繰出し方式では「レンズ系全体を変位させる」ので、被駆動部の重量が大きく、ＡＦ速度の高速化や作動音の抑制に対して不利となりやすい。
インナフォーカス方式も「フォーカス群が絞り機構やシャッタ機構」を含むと、被駆動部の重量が大きくなり、ＡＦ速度の高速化や作動音の静音化に対して不利となりやすい。

フローティング方式では「少なくとも２以上の移動群の移動比率を関係付ける機構」が必要となり、駆動源に対する負荷がさらに増大することが考えられる。

比較的広角の単焦点レンズでインナフォーカス方式のものは、従来から特許文献１〜１１等に記載されたものが知られている。

これらのうち、特許文献２、７、８、９、１０に記載されたものは、フォーカシングの際に開口絞りも一体として移動する。

従って、フォーカシングの際、絞り構造やシャッタ構造を移動させねばならない。

絞り構造やシャッタ構造は一般に「サイズや重量」が大きく、駆動源の負荷は大きい。

特許文献１、３、６に記載されたものでは、フォーカシングに際してフローティング動作が行なわれる。

このため、フローティング動作に関わる２つの移動群の移動比率を規定する機構が必要となり、この機構の動作のため、駆動源の負荷はやはり大きい。

特許文献４、５には、開口絞りより物体側もしくは像側のレンズ群を、単独でフォーカシング群とするものが記載されている。

しかし、特許文献４、５に記載されたレンズ系は、レンズ系全長が大きく、昨今求められている小型化の要請に応えるのは困難である。

特許文献１１記載のレンズ系は、レンズ構成枚数が多いためレンズ全長が大きく、昨今求められている小型化の要請にはやはり応じきれない。

この発明は、以下の如き新規な撮像光学系の実現を課題とする。
この撮像光学系は、単焦点レンズで、高性能、広画角、大口径であり、インナフォーカシング方式のフォーカシングを行ない、フォーカシング時に駆動源の負荷が小さい。

この発明はまた、かかる撮像光学系を用いるカメラ装置・携帯情報端末装置の実現を課題とする。

この発明の撮像光学系は、開口絞りと、その物体側に配置された第１レンズ群と、像側に配置された正の第２レンズ群とから構成され、前記第１レンズ群は、最も物体側に１枚の負レンズを有し、前記第２レンズ群は物体側から順に、正の第２Ｆレンズ群と、負の第２Ｒレンズ群を配して構成され、前記第１レンズ群は前記１枚の負レンズよりも像側に複数のレンズを有し、前記第１レンズ群の最も像側が、正レンズと負レンズの接合レンズ、前記第２Ｆレンズ群の最も物体側が、正レンズと負レンズとの接合レンズであり、前記第２Ｆレンズ群は、第２Ｆａレンズ群と、最も物体側の面が像面側に凸である正の第２Ｆｂレンズ群とにより構成され、フォーカシングの際には、前記第２Ｆｂレンズ群のみが光軸方向に移動し、前記第２Ｆｂレンズ群の無限遠合焦時の倍率：Ｍ２Ｆｂ、前記第２Ｒレンズ群の無限遠合焦時の倍率：Ｍ２Ｒが、条件：
（１） 0.70 < (1-M2Fb²)×M2R² < 3.00
を満足することを特徴とする。

この発明の撮像光学系は、２レンズ群構成であり、実施例に示すように８〜９枚と少ないレンズ枚数で構成できる。
フォーカシングに際しての移動が第２Ｆｂレンズ群のみであるので、駆動源に対する負荷が少なく、ＡＦ速度の向上と、駆動音の静音化を実現できる。

また、実施例に示すように、半画角：３８度、Ｆナンバ２．８程度で、各種収差が良好に補正された高性能を実現できる。

実施例１の撮像光学系の光学配置図を示す図である。 実施例２の撮像光学系の光学配置図を示す図である。 実施例３の撮像光学系の光学配置図を示す図である。 実施例４の撮像光学系の光学配置図を示す図である。 実施例５の撮像光学系の光学配置図を示す図である。 実施例６の撮像光学系の光学配置図を示す図である。 実施例１の無限遠物体における収差曲線図である。 実施例１の近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。 実施例２の無限遠物体における収差曲線図である。 実施例２の近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。 実施例３の無限遠物体における収差曲線図である。 実施例３の近距離物体（倍率：１.１／２０）における収差曲線図である。 実施例４の無限遠物体における収差曲線図である。 実施例４の近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。 実施例５の無限遠物体における収差曲線図である。 実施例５の近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。 実施例６の無限遠物体における収差曲線図である。 実施例６の近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。 携帯情報端末装置の実施形態を示す外観図である。 携帯情報端末装置のシステム構造例を示すブロック図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１〜図６に撮像光学系の実施の形態を６例示す。これらの図は、順次、後述する実施例１〜６に対応する。
混同の恐れはないと思われるので、繁雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。

図１〜図６において、上図は「無限遠合焦時」のレンズ群の配置を示し、下図は「撮影近距離物体に合焦させたとき」のレンズ群の配置を示す。

近距離物体は、後述の実施例１、２、４〜６において「倍率：１／２０倍で結像した物体」を言い、実施例３においては「倍率：１．１／２０倍で結像した物体」を言う。

図１〜図６の下図に示すように、符号１Ｇは第１レンズ群、符号Ｓは開口絞り、符号２Ｇは第２レンズ群を示す。

第２レンズ群２Ｇは「正のパワー」を持つが、第１レンズ群１Ｇは、正・負何れのパワーも採りうる。

符号２ＦＧは第２レンズ群２Ｇの物体側の第２Ｆレンズ群、符号２ＲＧは第２レンズ群２Ｇの像側の第２Ｒレンズ群を示す。

さらに、符号２ＦａＧは第２Ｆａレンズ群、符号２ＦｂＧは第２Ｆｂレンズ群を示す。

第２Ｆａレンズ群２ＦａＧと第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧは、第２レンズ群２Ｇの物体側の第２Ｆレンズ群２ＦＧを構成し、物体側から上記順序に配列される。

第２Ｆａレンズ群２ＦａＧと第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧにより構成される第２Ｆレンズ群２ＦＧは「正のパワー」をもつ。
第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧは正のパワーを持つが、第２Ｆａレンズ群２ＦａＧは、正・負のパワーを採りうる。
上記各図において、符号Ｆは「２枚の透明平行平板」を示す。

デジタルカメラ等「ＣＣＤやＣＭＯＳのような撮像素子を用いるカメラ装置」では、撮像素子の受光面に近接してローパスフィルタや赤外カットガラス等が設けられる。
また、固体撮像素子の受光面は「カバーガラス」で保護されている。

上記「透明平行平板」は、ローパスフィルタ等の各種フィルタや、カバーガラスを「これらに光学的に等価な２枚の透明平行平板」により仮想的に置き換えたものである。
実施例中においては「各種フィルタ」と表記している。

透明平行平板Ｆのさらに像側には「像面」が位置する。この像面は、撮像素子の受光面に合致する。
この発明の撮像光学系は、撮像素子と共に用いられることに限定されず、銀塩写真カメラの撮像レンズとしても使用可能である。
この場合には、上記像面は「銀塩フィルムの感光面」に合致し、その場合には、透明平行平板Ｆは用い無くとも良い。

図１〜図６に示すように、この発明の撮像光学系は、開口絞りＳと、開口絞りＳの物体側に配置された第１レンズ群１Ｇと、像側に配置された第２レンズ群２Ｇとからなる。

第１レンズ群１Ｇは「最も物体側に負レンズ」を有し、第２レンズ群２Ｇは物体側から順に、正の第２Ｆレンズ群２ＦＧと、負の第２Ｒレンズ群２ＲＧを配して構成される。

第２Ｆレンズ群２ＦＧは、第２Ｆａレンズ群２ＦａＧと、正の第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧとにより構成される。
フォーカシングの際には、第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧのみが光軸方向に移動する。
第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧの無限遠合焦時の倍率：Ｍ２Ｆｂ、第２Ｒレンズ群の無限遠合焦時の倍率：Ｍ２Ｒは、条件：
（１） 0.70 < (1-M2Fb²)×M2R² < 3.00
を満足する。

昨今、デジタルカメラは、高画質化、小型化、広角化、大口径化の要望が強く、これらの要望に応える開発が必要である。
また、ＡＦ動作の高速化、作動音の抑制（静音化）に対する要望も強く、これらを両立した光学設計が求められている。

一般的に、広角化を進めると、コマ収差、非点収差、像面湾曲や、特に歪曲収差が増大しやすい。
大口径化を進めると、コマ収差や、特に球面収差が増大し、これらの収差を補正するために光学系が長大化しやすい。
ＡＦ動作の高速化や、作動音の静音化に関しては、フォーカス群が軽量で、移動量がある程度小さい必要がある。
フォーカス群に対する駆動機構は、簡素で「駆動源の負荷が小さい」ことが好ましく、光学系の一部のみをフォーカス群とするインナフォーカス方式が好ましい。
しかし、広角かつ大口径の小型光学系でインナフォーカス方式を採用すると、合焦動作に伴う球面収差、像面湾曲、歪曲収差の変動の抑制や、相互のバランスが必要となる。

この発明は、上記の如き構成により、これら収差補正上の課題、光学系長大化の課題を解決できることを見出したものである。

開口絞りＳを挟んで、「最も物体側に負レンズを有」する第１レンズ群１Ｇと、最も像面側に負の第２Ｒレンズ群２ＲＧを配し、その中間に正の屈折力を配している。
これにより、厳密ではないが、絞りの前後の屈折力配置に対称性を持たせ、コマ収差、倍率の色収差、歪曲収差の補正の難易度を下げている。
正の第２レンズ群２Ｇ内において、フォーカシング群である「正の第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧ」の像側に、負の第２Ｒレンズ群２ＲＧを配している。
この配置により、第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧの「単位移動量あたりの像面位置移動量」を増大させることができる。
このようにして、フォーカシングに必要な「第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧの移動量」を、ある程度小さくすることが可能となる。
また、第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧの物体側に「第１レンズ群１Ｇに対して常に固定される第２Ｆａレンズ群２ＦａＧ」を配する。
このようにすると、第１レンズ群１Ｇと第２Ｆａレンズ群２ＦａＧとの間の「相対的な製造誤差の幅」が小さくなる。
従って、上記の如く「屈折率配置に対称性を持たせたレンズ系」における前群と後群の間の「収差のやりとり」を、効果的に行うことが可能となる。
条件（１）のパラメータは、第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧの「単位移動量あたり」の近軸像面位置移動量を表している。

条件（１）は、第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧと第２Ｒレンズ群２ＲＧの倍率の適正範囲を規定する。
条件（１）の下限値を下回ると「フォーカシングに必要な移動量」が増大する。
このため、ＡＦ速度が低下したり、フォーカス群の移動スペース確保のために光学系が長大化したり大径化したりし易い。
条件（１）の上限値を超えると、フォーカシングに必要な「第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧの移動量」が小さくなりすぎる。

フォーカシング群（第２Ｆｂレンズ群２ＦｂＧ）の移動量が小さくなることは、ＡＦ速度の高速化には有利であるが、フォーカス群の停止位置に過大な精度が必要となる。

上記構成により、収差補正上の大きな効果を得ることが可能となる。
実施例に示すように、半画角：３８度程度の広角、Ｆナンバ：２．８程度の大口径という厳しい条件下でも、高い像性能を保ったインナフォーカス方式を採用可能である。

なお、性能をさらに良好にするためには、条件（１）のパラメータは、条件（１）よりも若干狭い、以下の条件（１Ａ）を満足するのが良い。

（１Ａ） 0.75 < (1-M2F²)×M2R² < 2.00 。

性能の更なる向上のためには、第１レンズ群１Ｇが「像側面が物体側に凸形状である負レンズ」を最も物体側に有するようにするのが良い。
そして同時に、第２Ｆａレンズ群２ＦａＧが「像側面が像側に凸形状である正レンズ」を有するようにするのが良い。

第１レンズ群１Ｇと第２Ｆａレンズ群２ＦａＧとの相対位置は常に固定されている。

従って、これ等のレンズ群内に上記の如き負レンズ、正レンズを配することにより、コマ収差の増大を抑制しつつ、球面収差の良好な補正が可能となる。

さらなる「良好な性能」の実現には、以下の条件（２）〜（７）の１以上を満足することが好ましい。

（２） 0.40 < f/f2Fb < 1.20
（３） 0.30 < f/|f2R| < 1.30
（４） 0.90 < f/f2F < 1.80
（５） 0.00 < Ls/f < 0.10
（６） 0.85 < TL/f < 1.55
（７） 0.40 < AP/AL < 0.90 。

これら条件（１）〜（７）において、「ｆ」は全系の焦点距離、「ｆ２Ｆｂ」は第２Ｆｂレンズ群の焦点距離、ｆ２Ｒは第２Ｒレンズ群の焦点距離である。

また、「ｆ２Ｆ」は第２Ｆレンズ群の焦点距離、「Ｌｓ」は、無限遠合焦時における第１レンズ群の最も像側の面から開口絞りまでの光軸上の距離である。

「ＴＬ」は、第１レンズ群の最も物体側の面から第２Ｒレンズ群の最も像側の面までの光軸上距離である。

また、「ＡＬ」は、第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上距離、「ＡＰ」は、無限遠合焦時の像面から射出瞳までの光軸上距離である。

条件（２）は、全系の焦点距離：ｆに対する第２Ｆｂレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆｂの適正な範囲を規定する条件である。

条件（２）の下限値を下回ると、フォーカシング時の「第２Ｆｂレンズ群の移動距離」を大きく確保する必要が生じ、第２Ｒレンズ群が特に径方向に大型化しやすくなる。
条件（２）の上限値を超えると、第２Ｆｂレンズ群と第２Ｒレンズ群との間の収差補正のやり取りが過剰となり、製造誤差による像性能低下が大きくなりやすい。

また、第２Ｆａレンズ群の収差補正能力が減少し、第１レンズ群と第２Ｆｂレンズ群との間の収差補正のやり取りが過剰となり、製造誤差による像性能低下を招来しやすい。

条件（２）のパラメータは、性能をより向上させるために、条件（２）よりも若干狭い以下の条件（２Ａ）を満足するのが良い。

（２Ａ） 0.50 < f/f2Fb < 1.10 。

条件（３）は、全系の焦点距離：ｆに対する第２Ｒレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｒの適正な範囲を規定する。
条件（３）の下限値を下回ると、フォーカス群である第２Ｆｂレンズ群の「単位移動量あたりの像面位置変動量」が小さくなり過ぎて、ＡＦ速度を低下させ易い。

条件（３）の上限値を超えると、第２Ｆｂレンズ群の上記「単位移動量あたりの像面位置変動量」が大きくなりすぎる。

「単位移動量あたりの像面位置変動量」が大きくなることはＡＦ速度の向上には有利であるが、過剰に大きくなると「フォーカス群の停止位置」に過大な精度が必要となる。
全系の焦点距離：ｆに対する第２Ｒレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｒが小さくなることは、テレフォトタイプに近付いて光学系全体の小型化には有利である。

しかし、条件（３）の上限値を超えると、第２Ｆｂレンズ群と第２Ｒレンズ群との間の収差補正のやり取りが過剰となって、製造誤差による像性能低下が大きくなり易い。

条件（３）のパラメータは、性能をより向上させるために、条件（３）よりも若干狭い以下の条件（３Ａ）を満足するのが良い。

（３Ａ） 0.45 < f/|f2R| < 1.15 。

条件（４）は、全系の焦点距離：ｆに対する第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆの適正範囲を規定する。

条件（４）の下限値を下回ると、第２Ｆレンズ群の正のパワーが小さくなり、これを補償するために、第１レンズ群の正のパワーを強くする必要が生じる。
このため、撮像光学系における前述の「屈折力配置の対称性」が大きく崩れ、特に、コマ収差、倍率の色収差、歪曲収差などの補正の難易度が上昇する。
そして、これら収差の補正のためにレンズ全長が長大化する恐れがある。
条件（４）の上限値を超えると、第２Ｆレンズ群と第２Ｒレンズ群との間の収差補正のやり取りが過剰となり、製造誤差による像性能低下が大きくなりやすい。

条件（４）のパラメータは、性能をより向上させるために、条件（４）よりも若干狭い以下の条件（４Ａ）を満足するのが良い。

（４Ａ） 1.00 < f/f2F < 1.70 。

条件（５）は、全系の焦点距離：ｆに対する「第１レンズ群と開口絞りとの間の光軸上距離：Ｌｓ」の適正範囲を規定する。

条件（５）の下限値を下回ると、開口絞りが第２レンズ群から離れ、第２レンズ群を通る上光線が高くなり過ぎ、第２レンズ群が大径化する恐れがある。
条件（５）の上限値を超えると、逆に、第１レンズ群を通る下光線が低くなり過ぎて、第１レンズ群が大径化する恐れがある。

条件（６）は、全系の焦点距離：ｆに対するレンズ全長：ＴＬの適正範囲を規定する。

条件（６）の下限値を下回ると、屈折力配置の対称性が大きく崩れ、特に、コマ収差、倍率の色収差、歪曲収差などの補正の難易度が上昇する。
そして、これ等収差を補正するためにレンズ全長が長大化する恐れがある。
また、各レンズ面の屈折力を強めるために、高価な高屈折率硝材を採用する必要が生じてコスト高につながる恐れがある。

さらに、収差の「過度のやり取り」が生じて、製造誤差による像性能劣化が大きくなる恐れがある。
条件（６）の上限値を超えると、入射瞳や射出瞳から遠い位置にレンズを配する必要が生じ、大径化する恐れがある。

条件（６）のパラメータは、性能をより向上させるために、条件（６）よりも若干狭い以下の条件（６Ａ）を満足するのが良い。

（６Ａ） 0.90 < TL/f < 1.40 。

条件（７）は、射出瞳距離に対するレンズ系全長の適正範囲を規定する。
条件（７）の下限値を下回ると、第１レンズ群が開口絞りから離れすぎて、第１レンズ群が径方向に大型化する。
あるいは、第１レンズ群が「強い負のパワー」を持つ必要が生じ、「レンズ系全体の屈折力配置の対称性」が大きく崩れる。
このため、特に、コマ収差、倍率の色収差、歪曲収差などの補正の難易度が高くなり、それを補正するために光学系全体が長大化する恐れがある。

条件（７）の上限値を超えると、第１レンズ群内で収差の「過度なやり取り」が生じ、製造誤差による像性能劣化が大きくなったりする。
あるいは、レンズ系全体の屈折力配置の対称性が大きく崩れ、下限値を下回る場合と同様の弊害を生じる恐れがある。

条件（７）のパラメータは、性能をより向上させるために、条件（７）よりも若干狭い以下の条件（７Ａ）を満足するのが良い。

（７Ａ） 0.50 < AP/AL < 0.80 。

性能のさらなる向上のためには、開口絞りに近いレンズ要素を、以下のようにするのが良い。

即ち、第１レンズ群の最も像面側は「正レンズと負レンズとの接合レンズ」、第２Ｆレンズ群の最も物体側は「正レンズと負レンズとの接合レンズ」とするのが良い。

なお、これら接合レンズを構成する正・負のレンズは、その配置順序は任意である。正レンズが物体側でも、負レンズが物体側でもよい。

このように、「正・負の接合レンズ」を、開口絞りを挟んで配置することにより、屈折力配置の対称性をある程度保ちながら、軸上色収差の効果的な補正が可能となる。
また、絞りに近いレンズ要素は「球面収差の補正を大きく行うレンズ要素」であり、製造誤差による像性能劣化を生じやすい。
このようなレンズ要素を上記の如く接合レンズとすることにより、製造誤差をある程度抑え、像性能劣化を抑制することが可能となる。

さらなる高性能化のためには、第２Ｆａレンズ群内に「像面側に凸面を持つ正レンズ」を配し、第２Ｒレンズ群内には「物体側に凹面を持つ負レンズ」を配するのが良い。

これら「像面側に凸面を持つ正レンズ」と「物体側に凹面を持つ負レンズ」とは対となり、特に像面湾曲の補正に効果がある。
また、フォーカシングによる球面収差の変動を抑制する効果がある。

図１９、２０を参照して「携帯情報端末装置」の実施の１形態を説明する。

図１９（Ａ）は正面側、図１９（Ｂ）は背面側を示す図である。
携帯情報端末装置は、撮像光学系として、上に説明した請求項１〜９の任意の１に記載の撮像光学系（実施例１〜６の適宜のもの）を有する。

図２０は、携帯情報端末装置のシステム構造を示す図である。
図２０に示す如く、携帯情報端末装置は「撮像光学系」である撮影レンズ１と、撮像素子である受光素子１３を有する。
そして、撮影レンズ１による「撮影対象物の像」を受光素子１３によって読取る。

受光素子１３からの出力は、中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４により処理されてデジタル情報に変換される。
即ち、携帯情報端末装置は「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有している。

デジタル化された画像情報は、中央演算装置１１の制御を受ける画像処理装置１２において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ１５に記録される。

液晶モニタ７には、画像処理装置１２において画像処理された撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ１５に記録されている画像を表示することもできる。
また、半導体メモリ１５に記録した画像を、通信カード等１６を使用して外部へ送信することができる。

画像処理装置１２は「シェーディングの電気的な補正」や「画像中心部のトリミング」等を行なう機能も有する。

撮影レンズ１は携帯時には、「沈胴状態」にあり、ユーザが電源スイッチ６を操作して電源を入れると鏡胴が繰り出される。

このとき、鏡胴内部で各レンズ群は「物体距離が無限遠の配置」となっており、シャッタボタン４の半押しにより「有限物体距離へのフォーカシング」が行なわれる。
フォーカシング動作は前述の如く「第２Ｆｂレンズ群を移動」させて行なわれる。

半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示したり、通信カード等１６を使用して外部へ送信したりする際は、操作ボタン８を使用して行う。
この携帯情報端末装置から、上記通信機能を除いた部分は「撮影機能を有するカメラ装置」を構成する。

撮影レンズ１が沈胴状態にあるとき、各レンズ群は、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。
例えば、図１〜図６に示す第１レンズ群１Ｇもしくは第２レンズ群２Ｇが光軸上から退避して「他のレンズ群と並列に収納されるような機構」とすることができる。

このようにすれば、携帯情報端末装置の「被撮影時のさらなる薄型化」を実現できる。

以上に説明したような「カメラ装置を撮影機部として有する携帯情報端末装置」には、実施例１〜６の撮像光学系を撮影レンズ１として使用できる。

そして、１０００万画素以上の受光素子１３を使用した高画質で小型のカメラ機能を持つ携帯情報端末装置を実現できる。

以下、撮像光学系の具体的な実施例を６例挙げる。

実施例における記号の意味は以下の通りである。

f：全系の焦点距離
Fno：Fナンバ
ω：半画角
Y'：最大像高
R：曲率半径
D：面間隔
BF:バックフォーカス
Nd：d線における屈折率
νd：アッベ数
K：非球面の円錐定数
A4：4次の非球面係数
A6：6次の非球面係数
A8：8次の非球面係数
A10：10次の非球面係数 。

非球面形状は、周知の次式で表される。

Ｘ＝ＣＨ^２／[１＋√{１−(１＋Ｋ)Ｃ^２Ｈ^２}]
＋Ａ４・Ｈ^４＋Ａ６・Ｈ^６＋Ａ８・Ｈ^８＋Ａ１０・Ｈ^１０＋・・ 。

式中の「Ｃ」は近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)、「Ｈ」は光軸からの高さ、「Ｋ」は円錐定数、「Ａ４〜Ａ１０」は各次数の非球面係数である。

「Ｘ」は、光軸方向における非球面量である。

また「硝種」は、光学プラスチック以外は、株式会社オハラ、ＨＯＹＡ株式会社の光学硝種名である。

「実施例１」
実施例１のデータを以下に示す。
f=18.30、 Fno=2.88、 ω=38.28
面番号 R D Nd νd 硝種
1 -36.58600 0.80 1.51633 64.06 L-BSL7(OHARA)
2* 17.39500 0.65
3 38.19300 2.32 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
4 -11.38300 0.80 1.72825 28.46 S-TIH10(OHARA)
5 11.91400 1.59 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
6 106.99600 1.30
7 (絞り) 1.65
8 22.37000 3.09 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
9 -10.34300 0.80 1.59270 35.31 S-FTM16(OHARA)
10 28.09200 <可変間隔A>
11 -36.35900 2.02 1.80139 45.45 M-TAF31(HOYA)
12* -12.35800 <可変間隔B>
13* -15.57800 1.00 1.84666 23.78 L-TIH53(OHARA)
14 -67.15500 4.293
15 ∞ 0.70 1.53770 66.60 各種フィルタ
16 ∞ 0.10
17 ∞ 0.70 1.50000 64.00 各種フィルタ
18 ∞ BF 。

「非球面データ」
非球面（前記データにおいて、面番号に「*」印を付したレンズ面を示す。以下の他の実施例においても同様である。）のデータを以下に挙げる。
「第2面」
K=0.0, A4= 1.80829E-04, A6= 2.28476E-06, A8= -6.09932E-08,
A10= 1.13138E-09
「第12面」
K= -8.05854, A4= -2.95574E-04, A6= 7.23021E-06, A8= -1.19692E-07,
A10= 9.04659E-10
「第13面」
K=0.0, A4= 6.09251E-05, A6= -1.27250E-06, A8= -2.06253E-08
上の表記において、例えば「-2.06253E-08」は、「-2.06253×10^-8」を示す。以下の実施例においても同様である。

「可変量」
可変量のデータを以下に示す。

無限遠合焦時 近距離合焦時（撮影倍率：1/20）
A 4.22570 3.50937
B 1.10480 1.82113 。

「近距離」は、撮像光学系の撮影倍率が「1/20」となる距離を言う。

「条件のパラメータの値」
各条件のパラメータの値は、以下の通りである。
（1） 1.234
（2） 0.813
（3） 0.757
（4） 1.365
（5） 0.071
（6） 1.167
（7） 0.646 。

「実施例２」
実施例２のデータを以下に示す。
f=18.30、 Fno=2.88、 ω=38.43
面番号 R D Nd νd 硝種
1* -269.89800 0.80 1.49710 81.56 M-FCD1(HOYA)
2* 13.26700 0.68
3 24.40900 2.50 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
4 -10.92500 0.80 1.72825 28.46 S-TIH10(OHARA)
5 9.85100 1.49 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
6 26.71500 1.17
7 （絞り） 1.83
8 23.48300 3.32 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
9 -9.35000 0.80 1.59270 35.31 S-FTM16(OHARA)
10 34.62600 <可変間隔A>
11 -39.93500 2.50 1.80139 45.45 M-TAF31(HOYA)
12* -11.90000 <可変間隔B>
13* -13.27900 1.00 1.84666 23.78 L-TIH53(OHARA)
14 -47.85300 3.825
15 ∞ 0.70 1.53770 66.60 各種フィルタ
16 ∞ 0.10
17 ∞ 0.70 1.50000 64.00 各種フィルタ
18 ∞ BF 。

「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。
「第1面」
K=0.0, A4= -5.97780E-05, A6= -3.63603E-07
「第2面」
K=0.0, A4= 1.36656E-04, A6= 3.20757E-06, A8= -1.13455E-07,
A10= 1.75980E-09
「第12面」
K=-8.75834, A4= -3.86961E-04, A6= 9.46695E-06, A8= -1.45207E-07,
A10= 1.05042E-09
「第13面」
K=0.0, A4= 8.71604E-05, A6= -1.20783E-06, A8= -1.52704E-08 。

「可変量」
可変量のデータを以下に示す。

無限遠合焦時 近距離合焦時（撮影倍率：1/20）
A 3.60770 2.94948
B 1.30300 1.96122 。

「条件のパラメータの値」
各条件のパラメータの値は、以下の通りである。
（1） 1.346
（2） 0.899
（3） 0.832
（4） 1.493
（5） 0.064
（6） 1.191
（7） 0.654 。

「実施例３」
実施例３のデータを以下に示す。
f=18.31、 Fno=2.88、 ω=38.43
面番号 R D Nd νd 硝種
1 -45.8020 0.80 1.49710 81.56 M-FCD1(HOYA)
2* 16.31000 0.84
3 58.78600 2.04 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
4 -13.18900 0.80 1.78470 26.29 S-TIH23(OHARA)
5 11.73600 1.74 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
6 -228.86700 1.45
7 （絞り） 1.05
8 26.43000 2.93 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
9 -8.90700 0.80 1.59270 35.31 S-FTM16(OHARA)
10 45.91600 <可変間隔A>
11* -23.48800 1.87 1.82080 42.71 M-TAFD51(HOYA)
12* -12.24200 <可変間隔B>
13* -13.80000 1.00 1.84666 23.77 L-TIH53(OHARA)
14 -35.98000 3.887
15 ∞ 0.70 1.53770 66.60 各種フィルタ
16 ∞ 0.10
17 ∞ 0.70 1.50000 64.00 各種フィルタ
18 ∞ BF 。

「非球面」
非球面のデータを以下に挙げる。
「第2面」
K=0.0, A4= 2.21026E-04, A6= 5.36104E-06, A8= -1.63867E-07,
A10= 3.06519E-09
「第11面」
K=0.0, A4= -1.00553E-04, A6= -3.37244E-06, A8= 3.55522E-08
「第12面」
K= -8.73836, A4= -4.96569E-04, A6= 6.42310E-06, A8= -1.37575E-07,
A10= 1.33561E-09
「第13面」
K= 0.0, A4= -8.28448E-06, A6= -9.88906E-07, A8= -2.17026E-08 。

「可変量」
可変量のデータを以下に示す。

無限遠合焦時 近距離合焦時（撮影倍率：1.1/20）
A 5.41210 4.32007
B 1.00000 2.09203
該実施例３において、「近距離」は撮像光学系の撮影倍率が1.1/20となる距離である。

「条件のパラメータの値」
各条件のパラメータの値は、以下の通りである。
（1） 0.867
（2） 0.632
（3） 0.678
（4） 1.294
（5） 0.079
（6） 1.187
（7） 0.655 。

「実施例４」
実施例４のデータを以下に示す。
f=18.30、 Fno=2.88、 ω=38.41
面番号 R D Nd νd 硝種
1* -159.48000 0.80 1.51633 64.06 L-BSL7(OHARA)
2* 14.30800 0.79
3 25.93500 2.64 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
4 -9.46600 0.80 1.71736 29.50 E-FD1(HOYA)
5 8.93300 1.53 1.88100 40.14 TAFD33(HOYA)
6 26.50200 0.94
7 (絞り) 2.297
8 25.52200 3.50 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
9 -9.47700 0.80 1.59270 35.31 S-FTM16(OHARA)
10 45.72800 <可変間隔A>
11 -28.32300 1.96 1.80139 45.45 M-TAF31(HOYA)
12* -11.90300 <可変間隔B>
13* -16.01400 1.00 1.82115 24.06 M-FDS910(HOYA)
14 -86.29400 4.403
15 ∞ 0.70 1.53770 66.60 各種フィルタ
16 ∞ 0.10
17 ∞ 0.70 1.50000 64.00 各種フィルタ
18 ∞ BF 。

「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。
「第1面」
K=0.0, A4= -4.88208E-05, A6= -2.20844E-06, A8= 1.86097E-08
「第2面」
K=0.0, A4= 1.66779E-04, A6= 1.73002E-06, A8= -1.45569E-07,
A10= 3.02918E-09
「第12面」
K= -7.68256, A4= -3.30218E-04, A6= 6.63782E-06, A8= -9.90473E-08,
A10= 7.65263E-10
「第13面」
K= 0.0, A4= 3.99704E-05, A6= -2.18059E-06, A8= -4.94380E-09 。

「可変量」
可変量のデータを以下に示す。
無限遠合焦時 近距離合焦時（撮影倍率：1/20）
A 3.10430 2.33315
B 1.00000 1.77115 。

「条件のパラメータの値」
各条件のパラメータの値は、以下の通りである。

（1） 1.140
（2） 0.752
（3） 0.759
（4） 1.433
（5） 0.051
（6） 1.157
（7） 0.666 。

「実施例５」
実施例５のデータを以下に挙げる。

f=18.30、 Fno=2.88、 ω=38.31
面番号 R D Nd νd 硝種
1 -58.49700 0.80 1.51633 64.06 L-BSL7(OHARA)
2* 12.77700 0.59
3 16.80900 2.36 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
4 -18.15900 0.80 1.78472 25.72 FD110(HOYA)
5 14.64100 1.40 1.88100 40.14 TAFD33(HOYA)
6 44.91000 1.54
7 （絞り） 1.00
8 21.62800 2.58 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
9 -9.72800 0.80 1.59270 35.31 S-FTM16(OHARA)
10 34.16200 <可変間隔A>
11 -17.93000 0.80 1.58144 40.75 S-TIL25(OHARA)
12 24.53700 4.54 1.80139 45.45 M-TAF31(HOYA)
13* -13.27300 <可変間隔B>
14* -16.18400 1.00 1.82115 24.06 M-FDS910(HOYA)
15 -58.50200 3.704
16 ∞ 0.70 1.53770 66.60 各種フィルタ
17 ∞ 0.10
18 ∞ 0.70 1.50000 64.00 各種フィルタ
19 ∞ BF 。

「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。
「第2面」
K=0.0, A4= 1.33991E-04, A6= 1.25596E-06, A8= -8.13628E-09,
A10= 4.60265E-10
「第13面」
K=-8.32615, A4= -2.66442E-04, A6= 6.39357E-06, A8= -8.60208E-08,
A10= 5.34740E-10
「第14面」
K=0.0, A4= 2.34848E-06, A6= -1.60225E-07, A8= -1.93400E-08 。

「可変量」
可変量のデータを以下に示す。
無限遠合焦時 近距離合焦時（撮影倍率：1/20）
A 2.84540 1.91240
B 1.23400 2.16700 。

「条件のパラメータの値」
各条件のパラメータの値は、以下の通りである。

（1） 0.928
（2） 0.761
（3） 0.665
（4） 1.369
（5） 0.084
（6） 1.218
（7） 0.648 。

「実施例６」
実施例６のデータを以下に挙げる。

f=18.30、 Fno=2.88、 ω=38.45
面番号 R D Nd νd 硝種
1 95.94400 0.80 1.49710 81.56 M-FCD1(HOYA)
2* 9.61000 0.88
3 19.03000 2.10 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
4 -34.60400 0.21
5 -23.53100 0.80 1.78472 25.68 S-TIH11(OHARA)
6 7.84000 1.74 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
7 43.16500 1.05
8 （絞り） 2.544
9 26.51100 3.03 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
10 -9.86700 0.80 1.59270 35.31 S-FTM16(OHARA)
11 -134.93700 <可変間隔A>
12 -26.84200 1.87 1.80139 45.45 M-TAF31(HOYA)
13* -12.17600 <可変間隔B>
14* -13.74500 1.00 1.82115 24.06 M-FDS910(HOYA)
15 -82.00900 4.175
16 ∞ 0.70 1.53770 66.60 各種フィルタ
17 ∞ 0.10
18 ∞ 0.70 1.50000 64.00 各種フィルタ
19 ∞ BF 。

「非球面」
非球面のデータを以下に挙げる。

「第2面」
K=0.0, A4= 8.09954E-05, A6= 4.35075E-06, A8= -1.29371E-07,
A10= 2.75854E-09
「第13面」
K=-9.46901, A4= -4.18120E-04, A6= 8.64773E-06, A8= -1.17782E-07,
A10= 8.20914E-10
「第14面」
K= 0.0, A4= 3.01081E-06, A6= -2.11694E-06, A8= -1.31311E-09 。

「可変量」
可変量のデータを以下に示す。
無限遠合焦時 近距離合焦時（撮影倍率：1/20）
A 4.06340 3.29953
B 1.31520 2.07907 。

「条件のパラメータの値」
各条件のパラメータの値は、以下の通りである。

（1） 1.148
（2） 0.695
（3） 0.904
（4） 1.563
（5） 0.057
（6） 1.214
（7） 0.643 。

実施例１の撮像光学系の収差曲線図を図７、図８に示す。図７は無限遠合焦時、図８は近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。
実施例２の撮像光学系の収差曲線図を図９、図１０に示す。図９は無限遠合焦時、図１０は近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。
実施例３の撮像光学系の収差曲線図を図１１、図１２に示す。図１１は無限遠合焦時、図１２は近距離物体（倍率：１．１／２０）における収差曲線図である。
実施例４の撮像光学系の収差曲線図を図１３、図１４に示す。図１３は無限遠合焦時、図１４は近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。
実施例５の撮像光学系の収差曲線図を図１５、図１６に示す。図１５は無限遠合焦時、図１６は近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。
実施例６の撮像光学系の収差曲線図を図１７、図１８に示す。図１７は無限遠合焦時、図１８は近距離物体（倍率：１／２０）における収差曲線図である。
収差曲線図中の「実線」はサジタル、「破線」はメリディオナルを表す。また、「ｄ」はｄ線、「ｇ」はｇ線に対するものであることを示す。

これらの収差曲線図から明らかなように、各実施例とも、各収差は十分に補正され、性能良好であって、画角：７６度程度の広画角、Ｆ２．８程度以下の大口径である。

しかも、十分に小型で、インナフォーカスタイプでありながら、非常に良好な像性能を確保できている。

１ 撮影レンズ
２ ファインダ
３ フラッシュ
４ シャッタボタン
５ 筐体
６ 電源スイッチ
７ 液晶モニタ
８ 操作ボタン
９ メモリーカードスロット
１Ｇ 第１レンズ群
２Ｇ 第２レンズ群
２ＦＧ 第２Ｆレンズ群
２ＲＧ 第２Ｒレンズ群
２ＦａＧ 第２Ｆａレンズ群
２ＦｂＧ 第２Ｆｂレンズ群（フォーカス群）
Ｓ 絞り
Ｆ フィルタ
ｄ スペクトルのｄ線
ｇ スペクトルのｇ線

特公平０８−０１２３２５号公報 特開平０９−０６１７０８号公報 特開平１１−０３０７４３号公報 特開２００３−０４３３５０号公報 特開２００６−３４９９２０号公報 特開２００８−０２０６５８号公報 特開２００９−１１６１３２号公報 特許第３３５２２６４号公報 特許第３２６１７１６号公報 特許３５４１９８３号公報 特許４７０６１７９号公報

Claims (13)

1. 開口絞りと、その物体側に配置された第１レンズ群と、像側に配置された正の第２レンズ群とから構成され、
   前記第１レンズ群は、最も物体側に１枚の負レンズを有し、前記第２レンズ群は物体側から順に、正の第２Ｆレンズ群と、負の第２Ｒレンズ群を配して構成され、
   前記第１レンズ群は前記１枚の負レンズよりも像側に複数のレンズを有し、前記第１レンズ群の最も像側が、正レンズと負レンズの接合レンズ、前記第２Ｆレンズ群の最も物体側が、正レンズと負レンズとの接合レンズであり、
   前記第２Ｆレンズ群は、第２Ｆａレンズ群と、最も物体側の面が像面側に凸である正の第２Ｆｂレンズ群とにより構成され、
   フォーカシングの際には、前記第２Ｆｂレンズ群のみが光軸方向に移動し、
   前記第２Ｆｂレンズ群の無限遠合焦時の倍率：Ｍ２Ｆｂ、前記第２Ｒレンズ群の無限遠合焦時の倍率：Ｍ２Ｒが、条件：
   （１） 0.70 < (1-M2Fb²)×M2R² < 3.00
   を満足することを特徴とする撮像光学系。
2. 請求項１記載の撮像光学系において、
   前記第１レンズ群の最も物体側の１枚の負レンズは、像側面が物体側に凸形状であり、
   第２Ｆａレンズ群は、像側面が像側に凸形状である正レンズを有することを特徴とする撮像光学系。
3. 請求項１または２記載の撮像光学系において、
   全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆｂレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆｂが、条件：
   （２） 0.40 < f/f2Fb < 1.20
   を満足することを特徴とする撮像光学系。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載の撮像光学系において、
   全系の焦点距離：ｆ、第２Ｒレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｒが、条件：
   （３） 0.30 < f/|f2R| < 1.30
   を満足することを特徴とする撮像光学系。
5. 請求項１〜４の任意の１に記載の撮像光学系において、
   全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆが、条件：
   （４） 0.90 < f/f2F < 1.80
   を満足することを特徴とする撮像光学系。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載の撮像光学系において、
   全系の焦点距離：ｆ、無限遠合焦時における第１レンズ群の最も像側の面から開口絞りまでの光軸上の距離：Ｌｓが、条件：
   （５） 0.00 < Ls/f < 0.10
   を満足することを特徴とする撮像光学系。
7. 請求項１〜６の任意の１に記載の撮像光学系において、
   全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群の最も物体側の面から第２Ｒレンズ群の最も像側の面までの光軸上距離：ＴＬが、条件：
   （６） 0.85 < TL/f < 1.55
   を満足することを特徴とする撮像光学系。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載の撮像光学系において、
   第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上距離：ＡＬ、無限遠合焦時の像面から射出瞳までの光軸上距離：ＡＰが、条件：
   （７） 0.40 < AP/AL < 0.90
   を満足することを特徴とする撮像光学系。
9. 請求項１〜８の任意の１に記載の撮像光学系において、
   前記第１レンズ群の最も像側の接合レンズが、物体側から順に負レンズ、正レンズを接合した接合レンズであり、
   前記第２Ｆレンズ群の最も物体側の接合レンズが、物体側から順に、正レンズ、負レンズを接合した接合レンズであることを特徴とする撮像光学系。
10. 請求項１〜９の任意の１に記載の撮像光学系において、
    第２Ｆａレンズ群が、像側面が凸形状を持つ正レンズを有し、
    第２Ｒレンズ群が、物体側面が凹形状を持つ負レンズを有することを特徴とする撮像光学系。
11. 請求項１〜１０の任意の１に記載の撮像光学系を有するカメラ装置。
12. 請求項１１記載のカメラ装置において、
    撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。
13. 請求項１２記載のカメラ装置を撮影機能部とする携帯情報端末装置。

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