特許 7628022 撮像光学系、レンズユニット及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-30

(45)【発行日】2025-02-07

(54)【発明の名称】撮像光学系、レンズユニット及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20250131BHJP

   G02B 13/18 20060101ALN20250131BHJP

【ＦＩ】

G02B13/00

G02B13/18

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021012420

(22)【出願日】2021-01-28

(65)【公開番号】P2021179594

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-05-31

(31)【優先権主張番号】202010401921.4

(32)【優先日】2020-05-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】521043250

【氏名又は名称】柯尼▲カ▼美能達精密光学（大連）有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 敦司

(72)【発明者】

【氏名】戸塚 英和

【審査官】岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０５０２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００４９９５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１１４６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２９１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４７９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３９１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１８０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２８８７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９１２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００１６４３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ９／００－１７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２－２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００－２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
２０＜ν１＜３５ ・・・（３）
１．０≦ｆ１／ｆ３≦１．９ ・・・（７）
ただし、
ν１：第１レンズのアッベ数
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離

【請求項2】

物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
０．１０＜ｄ１２／ｆ≦０．８１ ・・・（１）
２０＜ν１＜３５ ・・・（３）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズとの光軸上の空気間隔
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離
ν１：第１レンズのアッベ数

【請求項3】

物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
２０＜ν１＜３５ ・・・（３）
－１．５＜ｆ３／ｆ＜－０．６ ・・・（１０）
ただし、
ν１：第１レンズのアッベ数
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離

【請求項4】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像光学系。
１．０≦ｆ１／ｆ３≦１．９ ・・・（７）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離

【請求項5】

物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
０．１０＜ｄ１２／ｆ≦０．８１ ・・・（１）
１．０≦ｆ１／ｆ３≦１．９ ・・・（７）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズとの光軸上の空気間隔
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離

【請求項6】

物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
１．０≦ｆ１／ｆ３≦１．９ ・・・（７）
－１．５＜ｆ３／ｆ＜－０．６ ・・・（１０）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離

【請求項7】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の撮像光学系。
０．１０＜ｄ１２／ｆ≦０．８１ ・・・（１）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズとの光軸上の空気間隔
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離

【請求項8】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の撮像光学系。
１．０≦ｆ１／ｆ３≦２．６ ・・・（２）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離

【請求項9】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の撮像光学系。
０．１≦ｄ１／ｆ≦０．４ ・・・（４）
ただし、
ｄ１：第１レンズの中心厚
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離

【請求項10】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の撮像光学系。
－２．１＜ｆ１／ｆ≦－１．０ ・・・（５）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離

【請求項11】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の撮像光学系。
１．５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜４．５ ・・・（６）
ただし、
ｒ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
ｒ２：第１レンズの像側面の曲率半径

【請求項12】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の撮像光学系。
－２．１≦ｆ１／ｆ≦－１．５５ ・・・（８）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離

【請求項13】

前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第３レンズは、それぞれ単レンズであることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載の撮像光学系。

【請求項14】

以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載の撮像光学系。
０．４＜ｆ２／ｆ＜０．７ ・・・（９）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離

【請求項15】

以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載の撮像光学系。
－１．５＜ｆ３／ｆ＜－０．６ ・・・（１０）
ただし、
ｆ３：第３レンズの焦点距離

【請求項16】

以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１～１５のいずれか一項に記載の撮像光学系。
０．３＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＜０．７ ・・・（１１）
ただし、
ｒ３：第２レンズの物体側面の曲率半径
ｒ４：第２レンズの像側面の曲率半径

【請求項17】

以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１～１６のいずれか一項に記載の撮像光学系。
０．２＜（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＜０．８ ・・・（１２）
ただし、
ｒ５：第３レンズの物体側面の曲率半径
ｒ６：第３レンズの像側面の曲率半径

【請求項18】

前記第１レンズよりも物体側に配置された光学フィルターを備えることを特徴とする請求項１～１７のいずれか一項に記載の撮像光学系。

【請求項19】

請求項１～１８のいずれか一項に記載の撮像光学系と、
前記撮像光学系を保持する鏡筒と、
を備えることを特徴とするレンズユニット。

【請求項20】

請求項１９に記載のレンズユニットと、
前記撮像光学系によって形成された像を検出する撮像素子と、
を備えることを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像光学系、レンズユニット及び撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば内視鏡等に用いられる小型の撮像光学系が知られている。この種の撮像光学系は、小型であることに加え、広画角・高画質であることが求められる。
しかし、特許文献１、２に記載の光学系は、画角が９０°未満と狭い。また、特許文献３に記載の光学系は、画角は１２０°と広いものの、歪曲収差が４０％以上もあり、高品位な画質とは言い難い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】中国特許公開第１０８９５７７２９号明細書

【文献】中国特許公開第１０８８７３３１１号明細書

【文献】中国特許公開第１０２７６８３９６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、従来よりも広画角の光学系において、収差を良好に補正しつつ光学全長の小型化を図り、さらに製造しやすくすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本願発明の一態様は、撮像光学系であって、
物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
２０＜ν１＜３５ ・・・（３）
１．０≦ｆ１／ｆ３≦１．９ ・・・（７）
ただし、
ν１：第１レンズのアッベ数
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
また、本願発明の一態様は、撮像光学系であって、
物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．１０＜ｄ１２／ｆ≦０．８１ ・・・（１）
２０＜ν１＜３５ ・・・（３）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズとの光軸上の空気間隔
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離
ν１：第１レンズのアッベ数
また、本願発明の一態様は、撮像光学系であって、
物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
２０＜ν１＜３５ ・・・（３）
－１．５＜ｆ３／ｆ＜－０．６ ・・・（１０）
ただし、
ν１：第１レンズのアッベ数
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離

【0008】

また、本願発明の一態様は、撮像光学系であって、
物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．１０＜ｄ１２／ｆ≦０．８１ ・・・（１）
１．０≦ｆ１／ｆ３≦１．９ ・・・（７）
ただし、
ｄ１２：第１レンズと第２レンズとの光軸上の空気間隔
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
また、本願発明の一態様は、撮像光学系であって、
物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、
絞りと、
正の屈折力を有する第２レンズと、
両凹形状の第３レンズと、
から構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
１．０≦ｆ１／ｆ３≦１．９ ・・・（７）
－１．５＜ｆ３／ｆ＜－０．６ ・・・（１０）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離

【0011】

また、本願発明の一態様は、レンズユニットであって、
上記撮像光学系と、
前記撮像光学系を保持する鏡筒と、
を備えることを特徴とする。

【0012】

また、本願発明の一態様は、撮像装置であって、
上記レンズユニットと、
前記撮像光学系によって形成された像を検出する撮像素子と、
を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、従来よりも広画角の光学系において、収差を良好に補正しつつ光学全長の小型化を図り、さらに製造しやすくすることができる

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態の撮像装置の断面図である。

【図2】本実施形態の撮像装置の概略の制御構成を示すブロック図である。

【図3】実施例１の撮像光学系の（ａ）断面図であり、（ｂ）縦収差図であり、（ｃ）メリディオナル横収差図である。

【図4】実施例２の撮像光学系の（ａ）断面図であり、（ｂ）縦収差図であり、（ｃ）メリディオナル横収差図である。

【図5】実施例３の撮像光学系の（ａ）断面図であり、（ｂ）縦収差図であり、（ｃ）メリディオナル横収差図である。

【図6】実施例４の撮像光学系の（ａ）断面図であり、（ｂ）縦収差図であり、（ｃ）メリディオナル横収差図である。

【図7】実施例５の撮像光学系の（ａ）断面図であり、（ｂ）縦収差図であり、（ｃ）メリディオナル横収差図である。

【図8】実施例６の撮像光学系の（ａ）断面図であり、（ｂ）縦収差図であり、（ｃ）メリディオナル横収差図である。

【図9】実施例７の撮像光学系の（ａ）断面図であり、（ｂ）縦収差図であり、（ｃ）メリディオナル横収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態である撮像装置１００の断面図である。
この図に示すように、撮像装置１００は、画像信号を形成するためのカメラモジュール３０を備える。
カメラモジュール３０は、撮像光学系１０を内蔵するレンズユニット４０と、撮像光学系１０によって形成された被写体像を画像信号に変換するセンサー部５０とを備える。

【0017】

レンズユニット４０は、広角光学系である撮像光学系１０と、撮像光学系１０が組み込まれた鏡筒４１とを備える。
撮像光学系１０は、光学フィルターＦと、第１～第３レンズＬ１～Ｌ３とを備える。撮像光学系１０の構成の詳細については後述する。
鏡筒４１は、樹脂、金属、樹脂にグラスファイバーを混合したもの等で形成され、撮像光学系１０等を内部に収納し保持している。鏡筒４１を金属や、樹脂にグラスファイバーを混合したもので形成する場合、樹脂よりも熱膨張しにくく、撮像光学系１０を安定して固定することができる。鏡筒４１は、物体側からの光を入射させる開口ＯＰを有する。鏡筒４１は、撮像光学系１０を構成する光学フィルターＦや第１～第３レンズＬ１～Ｌ３を直接的又は間接的に保持しており、これらを撮像光学系１０の光軸Ａｘ方向及び光軸Ａｘに垂直な方向に関して位置決めしている。

【0018】

センサー部５０は、撮像光学系１０によって形成された被写体像を検出して光電変換する撮像素子（固体撮像素子）５１を備える。
撮像素子５１は、例えばＣＭＯＳ型のイメージセンサーである。撮像素子５１は、光軸Ａｘに対して位置決めされた状態で固定されている。この撮像素子５１は、撮像面Ｉとしての光電変換部を有し、その周辺には、不図示の信号処理回路が形成されている。光電変換部には、画素つまり光電変換素子が二次元的に配置されている。なお、撮像素子５１は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他の撮像素子を組み込んだものであってもよい。

【0019】

図２は、撮像装置１００の概略の制御構成を示すブロック図である。
この図に示すように、撮像装置１００は、カメラモジュール３０を動作させる処理部６０を備える。
処理部６０は、素子駆動部６２と、入力部６３と、記憶部６４と、画像処理部６５と、表示部６６と、制御部６７とを備える。

【0020】

素子駆動部６２は、制御部６７から撮像素子５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けて撮像素子５１に付随する回路へ出力等することによって、撮像素子５１を動作させる。
入力部６３は、ユーザーの操作又は外部装置からのコマンドを受け付ける部分である。
記憶部６４は、撮像装置１００の動作に必要な情報、カメラモジュール３０によって取得した画像データ、画像処理に用いるレンズ補正データ等を保管する部分である。
画像処理部６５は、撮像素子５１から出力された画像信号に対し、色補正、階調補正、ズーミング等の画像処理を実行する。
表示部６６は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。なお、表示部６６は、入力部６３の機能を兼用できる。
制御部６７は、素子駆動部６２、入力部６３、記憶部６４、画像処理部６５、表示部６６等の動作を統括的に制御し、例えばカメラモジュール３０によって得た画像データに対して種々の画像処理を行う。

【0021】

以下、図１に戻り、撮像光学系１０についてより詳細に説明する。
撮像光学系１０は、本実施形態では、物体側から順に、光学フィルターＦ、第１レンズＬ１、（開口）絞りＳ、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、カバーガラスＣを備えて構成される。

【0022】

このうち、光学フィルターＦは、本実施形態では、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。光学フィルターＦは、別体のフィルター部材として配置することもできるが、撮像光学系１０を構成するいずれかのレンズ面にその機能を付与することもできる。例えば、赤外カットフィルターの場合、赤外カットコートを１枚又は複数枚のレンズの表面上に施してもよい。
光学フィルターＦは第１レンズＬ１よりも物体側に配置されており、すなわち、最終レンズである第３レンズＬ３と撮像面Ｉとの間には光学フィルターを配置する必要がないので、撮像光学系１０のバックフォーカスを比較的に短くできる。これにより、各レンズのパワー配置に無理がかかりにくくなるため、比較的に良好な光学性能を得ることができ、また、各レンズにおける製造誤差の感度（製造誤差が及ぼす光学性能への影響度合い）を抑制できる。

【0023】

第１レンズＬ１は、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のものである。
第２レンズＬ２は、正の屈折力を有する。
第３レンズＬ３は、両凹形状に形成されている。
カバーガラスＣは、撮像素子５１を覆うイメージセンサー用のカバーである。

【0024】

第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３の各々は、単一の材料からなる単レンズである。
そのため、これら第１レンズＬ１～第３レンズＬ３において、異なる材料を接合したレンズを用いる場合に比べて収差補正に使えるレンズ面数が増えるため、収差補正が比較的に容易となり、良好な光学性能を得ることができる。

【0025】

また、撮像光学系１０は、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
０．１０＜ｄ１２／ｆ≦０．８１ ・・・（１）
ただし、ｄ１２は第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との光軸Ａｘ上の空気間隔であり、ｆは撮像光学系１０全系の焦点距離である。
ｄ１２／ｆが条件式（１）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が狭くなりすぎることがない。これにより、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２の屈折力が大きくなりすぎてこれらのレンズで発生する収差や、これらのレンズの製造誤差による光学性能変動を、小さく抑えることができる。
一方、ｄ１２／ｆが条件式（１）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が広くなりすぎず、撮像光学系１０の小型化を図ることができる。

【0026】

また、撮像光学系１０は、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
１．０≦ｆ１／ｆ３≦２．６ ・・・（２）
ただし、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、ｆ３は第３レンズＬ３の焦点距離である。
ｆ１／ｆ３が条件式（２）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１の屈折力が第３レンズＬ３の屈折力よりも強くなりすぎることがない。一方、ｆ１／ｆ３が条件式（２）の上限を下回ることで、第３レンズＬ３の屈折力が第１レンズＬ１の屈折力よりも強くなりすぎることもない。これにより、非点収差や歪曲収差、倍率色収差などをこれら両レンズ間でバランスよく補正できる。

【0027】

また、撮像光学系１０は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
２０＜ν１＜３５ ・・・（３）
ただし、ν１は第１レンズＬ１のアッベ数である。
ν１が条件式（３）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１の色分散が大きくなりすぎることがない。そのため、この第１レンズＬ１で発生する像高を低くするような短波長側の倍率色収差が大きくなりすぎることがない。
一方、ν１が条件式（３）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１の色分散が小さくなりすぎることがない。そのため、この第１レンズＬ１で発生する像高を高くするような短波長側の倍率色収差が大きくなりすぎることがない。

【0028】

また、撮像光学系１０は、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．１≦ｄ１／ｆ≦０．４ ・・・（４）
ただし、ｄ１は第１レンズＬ１の中心厚（光軸Ａｘ上の厚さ）であり、ｆは撮像光学系１０全系の焦点距離である。
ｄ１／ｆが条件式（４）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１が薄くなりすぎることがない。これにより、第１レンズＬ１の物体側面と像側面の距離が適度に保たれ、これら各面での収差補正がバランスよく行える。また、第１レンズＬ１の強度を適切に確保できるので、鏡筒４１への組み込み時などに当該第１レンズＬ１が歪むなどの問題を抑制できる。
一方、ｄ１／ｆが条件式（４）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１が厚くなりすぎることがない。これにより、同じ曲率半径や屈折率を有する場合でも、第１レンズＬ１の屈折力を比較的容易に維持できる。また、絞りＳから第１レンズＬ１の物体側面までの距離を比較的に短くできるため、撮像光学系１０の小型化を図ることができる。

【0029】

また、撮像光学系１０は、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
－２．１＜ｆ１／ｆ≦－１．０ ・・・（５）
ただし、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、ｆは撮像光学系１０全系の焦点距離である。
ｆ１／ｆが条件式（５）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１の屈折力が強くなりすぎることがない。これにより、第１レンズＬ１で発生する歪曲収差、非点収差、倍率色収差等を抑えたり、第１レンズＬ１の形状誤差や偏芯誤差に起因する光学性能の劣化を抑えたりすることができる。
一方、ｆ１／ｆが条件式（５）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１の屈折力が弱くなりすぎないので、撮像光学系１０の大型化を抑制できる。

【0030】

また、撮像光学系１０は、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
１．５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜４．５ ・・・（６）
ただし、ｒ１は第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径であり、ｒ２は第１レンズＬ１の像側面の曲率半径である。
（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）が条件式（６）の下限を上回ることで、第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径が像側面に比べて大きくなりすぎず、また、当該第１レンズＬ１の像側面の曲率半径が物体側面に比べて小さくなりすぎない。そのため、第１レンズＬ１の物体側面への光線入射角が大きくなりすぎず、また、第１レンズＬ１の像側面での屈折角が大きくなりすぎないため、これら各々の面で発生する収差を抑制できる。
一方、（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）が条件式（６）の上限を下回ることで、第１レンズＬ１の物体側面と像側面の曲率半径の値が近くなりすぎることがない。そのため、撮像光学系１０の小型化やバックフォーカスの保持に十分な第１レンズＬ１の負の屈折力を比較的容易に確保できる。

【0031】

なお、撮像光学系１０は、上記条件式（１）～（６）の全てを満たしていなくともよく、これら条件式（１）～（６）のうちの少なくとも１つを満足していればよい。

【0032】

さらに、撮像光学系１０は、以下の条件式（７）を満足するのが好ましい。
１．０≦ｆ１／ｆ３≦１．９ ・・・（７）
ｆ１／ｆ３が条件式（７）の範囲を満たすことで、上述した条件式（２）を満足することによる効果を、より高めることができる。

【0033】

さらに、撮像光学系１０は、以下の条件式（８）を満足するのが好ましい。
－２．１≦ｆ１／ｆ≦－１．５５ ・・・（８）
ｆ１／ｆが条件式（８）の範囲を満たすことで、上述した条件式（５）を満足することによる効果を、より高めることができる。

【0034】

さらに、撮像光学系１０は、以下の条件式（９）を満足するのが好ましい。
０．４＜ｆ２／ｆ＜０．７ ・・・（９）
ただし、ｆ２は第２レンズＬ２の焦点距離である。
ｆ２／ｆが条件式（９）の下限を上回ることで、第２レンズＬ２の屈折力が強くなりすぎることがない。これにより、第２レンズＬ２で発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差等を抑えたり、第２レンズＬ２の形状誤差や偏芯誤差に起因する光学性能の劣化を抑えたりすることができる。
一方、ｆ２／ｆが条件式（９）の上限を下回ることで、第２レンズＬ２の屈折力が弱くなりすぎないので、撮像光学系１０の大型化を抑制できる。

【0035】

さらに、撮像光学系１０は、以下の条件式（１０）を満足するのが好ましい。
－１．５＜ｆ３／ｆ＜－０．６ ・・・（１０）
ただし、ｆ３は第３レンズＬ３の焦点距離である。
ｆ３／ｆが条件式（１０）の下限を上回ることで、第３レンズＬ３の屈折力が強くなりすぎることがない。これにより、第３レンズＬ３で発生する歪曲収差、非点収差、倍率色収差等を抑えたり、第３レンズＬ３の形状誤差や偏芯誤差に起因する光学性能の劣化を抑えたりすることができる。
一方、ｆ３／ｆが条件式（１０）の上限を下回ることで、第３レンズＬ３の屈折力が弱くなりすぎないので、撮像光学系１０の大型化を抑制できる。

【0036】

さらに、撮像光学系１０は、以下の条件式（１１）を満足するのが好ましい。
０．３＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＜０．７ ・・・（１１）
ただし、ｒ３は第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径であり、ｒ４は第２レンズＬ２の像側面の曲率半径である。
条件式（１１）を満足することで、第２レンズＬ２で発生するアンダーな球面収差を小さく抑えることができ、良好な光学性能を保つことができる。

【0037】

さらに、撮像光学系１０は、以下の条件式（１２）を満足するのが好ましい。
０．２＜（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＜０．８ ・・・（１２）
ただし、ｒ５は第３レンズＬ３の物体側面の曲率半径であり、ｒ６は第３レンズＬ３の像側面の曲率半径である。
（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）が条件式（１２）の下限を上回ることで、第３レンズＬ３の前側主点位置を物体側に寄せられるので、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の主点間隔を狭めることができる。これにより、撮像光学系１０全系の焦点距離ｆを同じ値に保ちつつ第３レンズＬ３の屈折力を比較的に弱めることができるため、この第３レンズＬ３で発生する収差や製造誤差による光学性能の変動を小さく抑えることができる。
一方、（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）が条件式（１２）の上限を下回ることで、第３レンズＬ３の屈折力が強くなりすぎないので、この第３レンズＬ３で発生する収差や製造誤差による光学性能の変動を小さく抑えることができる。

【0038】

以上のように、本実施形態によれば、撮像光学系１０が、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、両凹形状の第３レンズＬ３とを備える。
これにより、第１レンズＬ１を負レンズとすることで、第１レンズＬ１が正レンズの場合よりも入射瞳位置を物体側に寄せやすく、広画角を有する光学系であっても前玉径を小さくすることができ、撮像光学系１０の小型化を図ることができる。
また、バックフォーカスを焦点距離に比して比較的に長くすることができるため、画角が広く焦点距離の短い光学系であっても、光学フィルターＦやカバーガラスＣなどの光学素子を設置するスペースを確保しやすい。
また、同じ符号の屈折力を持つ第１レンズＬ１と第３レンズＬ３が、絞りＳに対してその前後に対称配置されるため、諸収差、特に歪曲収差や倍率色収差を良好に補正できる。
また、第１レンズＬ１を物体側に凸面を向けたメニスカス形状とすることで、第１レンズＬ１の物体側面での光線入射角を小さくすることができ、この面で発生する収差を小さく抑えることができる。また、第１レンズＬ１が両凹形状の場合に比べて第１レンズＬ１の後側主点位置を像側に寄せることができるため、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の主点間隔を狭めることができる。これにより、撮像光学系１０全系の焦点距離ｆを同じ値に保ちつつ第１レンズＬ１の屈折力を比較的に弱めることができるため、この第１レンズＬ１で発生する収差や製造誤差による光学性能の変動を小さく抑えることができる。
また、第３レンズＬ３を両凹レンズとすることで、当該第３レンズＬ３全体として比較的に強い負の屈折力を得て、バックフォーカスを長くできる。これにより、光学フィルターＦやカバーガラスＣなどの光学素子の設置スペースを確保しやすくできる。また、第３レンズＬ３の物体側面と像側面に負の屈折力をバランスよく配分できるので、この第３レンズＬ３で発生する収差や製造誤差による光学性能の変動を小さく抑えることができる。
したがって、従来よりも広画角の光学系であっても、収差を良好に補正しつつ光学全長の小型化を図り、さらに製造しやすくすることができる。

【0039】

また、撮像光学系１０が条件式（１）を満足することで、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２で発生する収差やこれらのレンズの製造誤差による光学性能変動を抑制しつつ、撮像光学系１０の小型化を図ることができる。
また、撮像光学系１０が条件式（２）を満足することで、第１レンズＬ１と第３レンズＬ３の間で非点収差や歪曲収差、倍率色収差などをバランスよく補正できる。

【0040】

また、撮像光学系１０が条件式（３）を満足することで、第１レンズＬ１で発生する像高を低くするような短波長側の倍率色収差や、当該像高を高くするような短波長側の倍率色収差を抑えることができる。
また、撮像光学系１０が条件式（４）を満足することで、第１レンズＬ１の物体側面と像側面の各面での収差補正がバランスよく行えるとともに、第１レンズＬ１の強度を適切に確保できる。さらに、同じ曲率半径や屈折率を有する場合でも第１レンズＬ１の屈折力を比較的容易に維持できるとともに、絞りＳから第１レンズＬ１の物体側面までの距離を短くして撮像光学系１０の小型化を図ることができる。

【0041】

また、撮像光学系１０が条件式（５）を満足することで、第１レンズＬ１で発生する歪曲収差、非点収差、倍率色収差等を抑えたり、第１レンズＬ１の形状誤差や偏芯誤差に起因する光学性能の劣化を抑えたりできる。さらに、第１レンズＬ１の屈折力が弱くなりすぎないので、撮像光学系１０の大型化を抑制できる。
また、撮像光学系１０が条件式（６）を満足することで、第１レンズＬ１の物体側面及び像側面の各面で発生する収差を抑制しつつ、撮像光学系１０の小型化やバックフォーカスの保持に十分な第１レンズＬ１の負の屈折力を比較的容易に確保できる。

【0042】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【実施例】

【0043】

以下、本発明の撮像光学系の実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ ：撮像光学系全系の焦点距離
Ｆ ：Ｆナンバー
２Ｙ ：固体撮像素子の撮像面対角線長
ω ：最大半画角
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：光軸上の面間隔
Ｎｄ ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ ：レンズ材料のアッベ数
各実施例において、レンズ面データの各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。

【数1】

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数

【0044】

（実施例１）
図３に実施例１の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）が実施例１の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）が実施例１の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、（ｃ）が実施例１のメリディオナル横収差図である。

【0045】

実施例１の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝1.232mm
Ｆ＝4.4
２Ｙ＝2.736mm
２ω＝90.7°

【0046】

実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。

【表1】

【0047】

実施例１のレンズ面の非球面係数を以下の表２に示す。なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０－０２）をＥ（たとえば２．５Ｅ－０２）を用いて表すものとする。

【表2】

【0048】

実施例１の撮像光学系における条件式（１）～（６）、（９）～（１２）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：ｄ１２／ｆ＝0.1
条件式（２）：ｆ１／ｆ３＝2.60
条件式（３）：ν１＝23.9
条件式（４）：ｄ１／ｆ＝0.25
条件式（５）：ｆ１／ｆ＝-1.69
条件式（６）：（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＝2.73
条件式（９）：ｆ２／ｆ＝0.48
条件式（１０）：ｆ３／ｆ＝-0.65
条件式（１１）：（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＝0.66
条件式（１２）：（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＝0.25

【0049】

（実施例２）
図４に実施例２の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）が実施例２の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）が実施例２の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、（ｃ）が実施例２のメリディオナル横収差図である。

【0050】

実施例２の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝1.14mm
Ｆ＝4.4
２Ｙ＝2.736mm
２ω＝92.0°

【0051】

実施例２のレンズ面のデータを以下の表３に示す。

【表3】

【0052】

実施例２のレンズ面の非球面係数を以下の表４に示す。

【表4】

【0053】

実施例２の撮像光学系における条件式（１）～（６）、（９）～（１２）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：ｄ１２／ｆ＝0.80
条件式（２）：ｆ１／ｆ３＝1.00
条件式（３）：ν１＝23.9
条件式（４）：ｄ１／ｆ＝0.26
条件式（５）：ｆ１／ｆ＝-1.00
条件式（６）：（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＝2.44
条件式（９）：ｆ２／ｆ＝0.56
条件式（１０）：ｆ３／ｆ＝-1.00
条件式（１１）：（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＝0.37
条件式（１２）：（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＝0.21

【0054】

（実施例３）
図５に実施例３の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）が実施例３の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）が実施例３の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、（ｃ）が実施例３のメリディオナル横収差図である。

【0055】

実施例３の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝1.014mm
Ｆ＝4.4
２Ｙ＝2.736mm
２ω＝93.9°

【0056】

実施例３のレンズ面のデータを以下の表５に示す。

【表5】

【0057】

実施例３のレンズ面の非球面係数を以下の表６に示す。

【表6】

【0058】

実施例３の撮像光学系における条件式（１）～（６）、（９）～（１２）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：ｄ１２／ｆ＝0.81
条件式（２）：ｆ１／ｆ３＝1.35
条件式（３）：ν１＝23.9
条件式（４）：ｄ１／ｆ＝0.28
条件式（５）：ｆ１／ｆ＝-1.55
条件式（６）：（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＝2.45
条件式（９）：ｆ２／ｆ＝0.63
条件式（１０）：ｆ３／ｆ＝-1.14
条件式（１１）：（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＝0.61
条件式（１２）：（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＝0.52

【0059】

（実施例４）
図６に実施例４の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）が実施例４の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）が実施例４の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、（ｃ）が実施例４のメリディオナル横収差図である。

【0060】

実施例４の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝1.083mm
Ｆ＝4.4
２Ｙ＝2.736mm
２ω＝93.8°

【0061】

実施例４のレンズ面のデータを以下の表７に示す。

【表7】

【0062】

実施例４のレンズ面の非球面係数を以下の表８に示す。

【表8】

【0063】

実施例４の撮像光学系における条件式（１）～（６）、（９）～（１２）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：ｄ１２／ｆ＝0.42
条件式（２）：ｆ１／ｆ３＝1.00
条件式（３）：ν１＝30.2
条件式（４）：ｄ１／ｆ＝0.29
条件式（５）：ｆ１／ｆ＝-1.48
条件式（６）：（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＝1.54
条件式（９）：ｆ２／ｆ＝0.65
条件式（１０）：ｆ３／ｆ＝-1.48
条件式（１１）：（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＝0.37
条件式（１２）：（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＝0.59

【0064】

（実施例５）
図７に実施例５の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）が実施例５の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）が実施例５の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、（ｃ）が実施例５のメリディオナル横収差図である。

【0065】

実施例５の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝1.151mm
Ｆ＝4.4
２Ｙ＝2.736mm
２ω＝93.9°

【0066】

実施例５のレンズ面のデータを以下の表９に示す。

【表9】

【0067】

実施例５のレンズ面の非球面係数を以下の表１０に示す。

【表10】

【0068】

実施例５の撮像光学系における条件式（１）～（６）、（９）～（１２）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：ｄ１２／ｆ＝0.29
条件式（２）：ｆ１／ｆ３＝1.90
条件式（３）：ν１＝20.5
条件式（４）：ｄ１／ｆ＝0.3
条件式（５）：ｆ１／ｆ＝-1.79
条件式（６）：（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＝2.40
条件式（９）：ｆ２／ｆ＝0.57
条件式（１０）：ｆ３／ｆ＝-0.94
条件式（１１）：（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＝0.58
条件式（１２）：（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＝0.43

【0069】

（実施例６）
図８に実施例６の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）が実施例６の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）が実施例６の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、（ｃ）が実施例６のメリディオナル横収差図である。

【0070】

実施例６の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝1.211mm
Ｆ＝4.4
２Ｙ＝2.736mm
２ω＝93.8°

【0071】

実施例６のレンズ面のデータを以下の表１１に示す。

【表11】

【0072】

実施例６のレンズ面の非球面係数を以下の表１２に示す。

【表12】

【0073】

実施例６の撮像光学系における条件式（１）～（６）、（９）～（１２）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：ｄ１２／ｆ＝0.37
条件式（２）：ｆ１／ｆ３＝1.88
条件式（３）：ν１＝23.9
条件式（４）：ｄ１／ｆ＝0.10
条件式（５）：ｆ１／ｆ＝-1.78
条件式（６）：（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＝4.01
条件式（９）：ｆ２／ｆ＝0.57
条件式（１０）：ｆ３／ｆ＝-0.95
条件式（１１）：（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＝0.54
条件式（１２）：（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＝0.52

【0074】

（実施例７）
図９に実施例７の撮像光学系の断面図及び収差図を示す。このうち、（ａ）が実施例７の撮像光学系の断面図であり、（ｂ）が実施例７の縦収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、（ｃ）が実施例７のメリディオナル横収差図である。

【0075】

実施例７の撮像光学系の全体諸元を以下に示す。
ｆ＝1.097mm
Ｆ＝4.4
２Ｙ＝2.736mm
２ω＝92.5°

【0076】

実施例７のレンズ面のデータを以下の表１３に示す。

【表13】

【0077】

実施例７のレンズ面の非球面係数を以下の表１４に示す。

【表14】

【0078】

実施例７の撮像光学系における条件式（１）～（６）、（９）～（１２）の各数値を以下に示す。
条件式（１）：ｄ１２／ｆ＝0.22
条件式（２）：ｆ１／ｆ３＝1.82
条件式（３）：ν１＝23.9
条件式（４）：ｄ１／ｆ＝0.40
条件式（５）：ｆ１／ｆ＝-2.07
条件式（６）：（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＝2.40
条件式（９）：ｆ２／ｆ＝0.60
条件式（１０）：ｆ３／ｆ＝-1.14
条件式（１１）：（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＝0.58
条件式（１２）：（ｒ５＋ｒ６）／（ｒ５－ｒ６）＝0.75

【符号の説明】

【0079】

１０ 撮像光学系
４０ レンズユニット
５１ 撮像素子
１００ 撮像装置
Ａｘ 光軸
Ｉ 撮像面
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｆ 光学フィルター
Ｓ 絞り

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】