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WO2013031564A1 - 光学系及び撮像装置 - Google Patents

光学系及び撮像装置 Download PDF

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WO2013031564A1
WO2013031564A1 PCT/JP2012/070965 JP2012070965W WO2013031564A1 WO 2013031564 A1 WO2013031564 A1 WO 2013031564A1 JP 2012070965 W JP2012070965 W JP 2012070965W WO 2013031564 A1 WO2013031564 A1 WO 2013031564A1
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WO
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axis
defocus mtf
optical system
mtf
defocus
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PCT/JP2012/070965
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慶延 岸根
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0012—Optical design, e.g. procedures, algorithms, optimisation routines
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras

Definitions

  • the optical system of the present invention forms an image on an image sensor, has a maximum principal ray angle of 35 degrees or more, and has radial and tangential directions on the axis.
  • the focus MTF peak position and the off-axis tangential defocus MTF peak position are within ⁇ 5% of the focal length from the best focus position, and the off-axis defocus MTF peak position is off-axis.
  • the peak position of the defocus MTF in the tangential direction is shifted in the plus or minus direction.
  • the off-axis radial defocus MTF peak position shift amount is Dv
  • the off-axis radial defocus MTF value is 0.2 or more
  • the defocus range is Wt
  • the off-axis radial defocus MTF is defocused.
  • the shift amount Dv satisfies Dv ⁇ 0.05 Wt ⁇ (P0 / P1).
  • An imaging apparatus of the present invention includes an optical system capable of focus adjustment, and an image sensor that photoelectrically converts an image formed by the optical system, the maximum principal ray angle of the optical system being 35 degrees or more, and an axis
  • the peak positions of the upper radial and tangential defocus MTFs and the peak position of the off-axis tangential defocus MTF are within ⁇ 5% of the best focus position.
  • the peak position of the focus MTF is shifted in the plus or minus direction with respect to the peak position of the defocus MTF in the tangential direction.
  • the image sensor 12 is a CCD or CMOS device, and has an imaging surface IP in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged.
  • the image sensor 12 photoelectrically converts an image formed on the imaging surface IP and outputs image data to the AF control unit 13 and the image processing unit 14.
  • the size of the image sensor 12 is, for example, 1 ⁇ 4 inch and the pixel pitch is 1.4 ⁇ m (5M pixels, 2600 ⁇ 1960 pixels, 3.640 mm ⁇ 2.744 mm).
  • the Nyquist frequency Ny determined from the pixel pitch of the image sensor 12 is about 360 lines / mm, and the image sensor 12 can resolve an image having a spatial frequency of about 360 lines / mm or less. Since the Nyquist frequency Ny, which is particularly well resolved, is about 90 lines / mm (hereinafter referred to as Ny / 4), the MTF for defocus described later is evaluated based on the spatial frequency of Ny / 4. To do.
  • the AF control unit 13 automatically determines an appropriate focal length based on input image data and the like, and inputs the result to the optical system 11.
  • the optical system 11 performs focus adjustment by moving the lens L1 (see FIG. 2) and the like in the optical axis direction based on a signal input from the AF control unit 13. Also, the determination of an appropriate focal length performed by the AF control unit 13 is performed within a predetermined range according to the characteristics of the optical system 11 described later.
  • the image processing unit 14 performs various image processing such as gamma correction processing on the image data obtained by the image sensor 12. Image data subjected to image processing by the image processing unit 14 is displayed on the display unit 16 or stored in the memory 17.
  • the optical system 11 is an optical system substantially composed of one or more lenses, and includes, for example, a diaphragm (not shown), an objective lens group L0, and a correction lens L1.
  • An optical system consisting essentially of one or more lenses means, in addition to one or more lenses or lens groups, lenses having substantially no power, optical elements other than lenses, such as a diaphragm and a cover glass, lens flanges, lenses It includes a barrel, a part or all of the image sensor (image sensor 12), a mechanism part such as a camera shake correction mechanism, and the like.
  • the diaphragm of the optical system 11 is provided, for example, in the lens group L0, in front of the lens group L0, between the lens group L0 and the correction lens L1, and behind the correction lens L1 (on the imaging surface IP side).
  • the objective lens group L0 is a lens group that includes a plurality of approximately 2 to 5 lenses and has a predetermined focal length (eg, 3 mm) as a whole.
  • the correction lens L1 is a lens for correcting the MTF of the optical system 11.
  • the correction lens L1 is a lens for correcting the MTF mode with respect to the focus shift of the lens unit L0.
  • the correction lens L1 corrects the peak position of the MTF with respect to the focus shift in the T direction outside the optical axis.
  • the optical system 19 includes a diaphragm (not shown), a lens group L2, and a lens L3.
  • the lens group L2 has a longer focal length (for example, from 4 mm) than the lens group L0 of the thin optical system 11 of the present invention.
  • the lens L3 is a lens corresponding to the correction lens L1 of the thin optical system 11 of the present invention, but the lens L2 does not have an action of correcting the MTF of the optical system 19 unlike the correction lens L1.
  • the diaphragm of the conventional optical system 19 is provided, for example, in the lens group L2, in front of the lens group L2, between the lens group L2 and the lens L3, and behind the lens L3 (on the imaging surface IP side).
  • the conventional optical system 19 shows a change in MTF (hereinafter referred to as defocus MTF) with respect to focus shift (hereinafter referred to as defocus) at a spatial frequency of Ny / 4.
  • defocus MTF MTF
  • the on-axis defocus MTF is larger than the off-axis defocus MTF in the most part including the best focus position, but the on-axis defocus MTF and the off-axis defocus MTF are larger or smaller in the part where the defocus amount is large.
  • the relationship may be reversed and the off-axis defocus MTF may exceed the on-axis defocus MTF.
  • the best focus position is the peak position of the on-axis defocus MTF at a spatial frequency of Ny / 4.
  • the position of 0 ⁇ m defocus is the best focus position.
  • the image is blurred in the first place, so that the off-axis defocus MTF and the on-axis defocus MTF are reversed, the off-axis defocus MTF in the T direction and the axis in the S direction. Difficult to remember due to reversal of outside defocus MTF.
  • both the on-axis MTF and the off-axis MTF decrease as the spatial frequency increases, as in the conventional optical system 19.
  • the on-axis MTF and the off-axis MTF in the S direction are substantially the same as those of the conventional optical system 19, but the off-axis MTF in the T direction of the thin optical system 20 decreases more steeply than the conventional optical system 19. .
  • the off-axis defocus MTF in the T direction has a method of decreasing with respect to the defocus amount as compared with the on-axis defocus MTF and the off-axis defocus MTF in the S direction. It is moderate. As a result, the range in which the off-axis defocus MTF is smaller than the on-axis defocus MTF is smaller than that of the conventional optical system 19 (see FIG. 14).
  • the width of the region E1 in which the off-axis defocus MTF in the T direction is smaller than the off-axis defocus MTF in the S direction is reduced, and the off-axis defocus MTF in the T direction is larger than the off-axis defocus MTF in the S direction.
  • the width of the region E2 is expanded.
  • the region E2 in which the off-axis defocus MTF in the T direction is larger than the off-axis defocus MTF in the S direction has a larger MTF range of 0.2 or more than the conventional optical system, and the T direction.
  • the off-axis defocus MTF and the off-axis defocus MTF in the S direction are reversed, and the gap is larger than that of the conventional optical system (see FIG. 14).
  • the thin optical system 11 of the present invention mounted on the imaging device 10 has the following characteristics by the correction lens L1, so that the on-axis defocus MTF is off-axis defocused while being thin.
  • the range in which the off-axis defocus MTF in the T direction is smaller than the off-axis defocus in the S direction is larger than the MTF.
  • the thin optical system 11 of the present invention is an optical system having the same focal length of 3 mm as the thin optical system 20 shown in FIG. 3, but is off-axis defocused MTF in the T direction by the correction lens L1.
  • the optical position is shifted in the plus direction with respect to the peak position Vs of the off-axis defocus MTF in the S direction. In this way, when the peak position Vt of the off-axis defocus MTF in the T direction is shifted from the best focus position, the position of the intersection of the graph of the off-axis defocus MTF in the T direction and the off-axis defocus MTF in the S direction.
  • the AF control unit 13 of the imaging apparatus 10 does not simply perform focus adjustment so that the main subject is in the best focus, but the above-described on-axis defocus MTF is larger than the off-axis defocus MTF, and T Focus adjustment is performed so that all the subjects are within the range in which the off-axis defocus MTF in the direction is smaller than the off-axis defocus MTF in the S direction (in the range of 47 ⁇ m in FIG. 8).
  • T Focus adjustment is performed so that all the subjects are within the range in which the off-axis defocus MTF in the direction is smaller than the off-axis defocus MTF in the S direction (in the range of 47 ⁇ m in FIG. 8).
  • the defocusing range in which an image without a sense of incongruity is obtained by shifting the peak position Vt of the off-axis defocusing MTF in the T direction is illustrated in FIG.
  • the peak position Vs of the off-axis defocus MTF in the S direction is shifted without shifting the peak position Vt of the off-axis defocus MTF in the T direction.
  • the peak position Vs of the off-axis defocus MTF in the S direction may be shifted to the opposite side of the shift direction (for example, plus side) of the peak position Vt of the focus MTF.

Landscapes

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

　中心部分と周辺部分での解像度の逆転、及び、接線方向（Ｓ方向）と放射方向（Ｔ方向）の解像度の逆転を解消して違和感がない画像を得ることができる薄型の光学系及びこれを用いる撮像装置を提供する。　軸外におけるＴ方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔと、軸外におけるＳ方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｓが異なる。軸上デフォーカスＭＴＦのピーク位置及び軸外におけるＳ方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｓは、ベストピント位置にある。Ｔ方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔがベストピント位置からプラス側にシフトしている。これらにより、軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦよりも小さく、かつ、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも小さくなり、違和感がない画像が得られるデフォーカスの範囲が拡張する。

Description

光学系及び撮像装置
　本発明は、光学全長が短く薄型の光学系及び撮像装置に関するものである。
　近年、携帯電話機等の携帯端末に薄型の撮像ユニットが標準的に搭載されている。また、専用機であるデジタルカメラにおいても、薄型のコンパクトデジタルカメラが普及している。また、こうした薄型のデジタルカメラにおいても、大画面で高画質な画像を撮影することが求められており、レンズ等の光学系やイメージセンサの画素数の向上が望まれている。特に、携帯電話機等に搭載される撮像ユニットは、紙面の文字列等の近景や風景や人物等の遠景、あるいはこれらの混在した被写体等、様々な被写体の撮影に利用されるが、サイズやコストの点からズーム機構等の複雑な機構を組み込むことが難しい。このため、携帯電話機等に搭載されるデジタルカメラでは、ズーム機構等によらずに様々な被写体を大画面かつ高画質に撮影できるようにすることが求められている。
　一方、薄型化により、光学系の最後群のレンズとイメージセンサの撮像面との距離が近くなると、周辺部分で主光線角度（Chief Ray Angle；ＣＲＡ）が大きくなるので、周辺部分の解像度が中心部分の解像度よりも低下し、画質が悪くなることがある。このような周辺部分での画質を改善した光学系としては、例えば、結像面を意図的に湾曲させておくことにより、像高によらずほぼ一定の解像度が得られるようにした光学系が知られている（特許文献１）。主光線角度とは、絞りの中心を通る光線がイメージセンサの撮像面に入射する入射角度であり、レンズのタイプにもよるが、概ね像高が７割以上の箇所で最大になる。
特開２００８－２４９９０９号公報
　上述のように、薄型のデジタルカメラでは周辺部分で解像度が低下しやすいという問題があるが、単に周辺部分での解像度を向上させれば良いわけではない。人間の視覚は、中心部分の解像度が高く周辺部分の解像度が低いので、例えば、中心部分と周辺部分とで解像度の高さが逆転し、周辺部分の解像度が中心部分よりも高くなると、撮影した画像に違和感を覚えるようになる。したがって、周辺部分の解像度を向上させる場合、周辺部分の解像度が中心部の解像度を大きく超えることは好ましくない。
　また、同様の理由から、図１５に示すように、撮影した画像３０において放射方向（レンズのタンジェンシャル面と撮像面との交線方向。以下、Ｔ方向という）と接線方向（レンズのサジタル面と撮像面との交線方向。以下、Ｓ方向という）を比較すると、人間の視覚はＴ方向の解像力の低下（いわゆる像のボケ）に寛容である。但し、これはＳ方向の解像度がＴ方向の解像度を上回る場合である。逆に、Ｔ方向の解像度がＳ方向の解像度を上回る場合には、解像度の高さによらず、画像に違和感を覚えるようになる。このため、Ｔ方向の解像度がＳ方向の解像度を大きく上回ることは好ましくない。
　特許文献１に記載の光学系は、結像面を球面状に意図的に湾曲させておくことにより焦点深度や解像度の面内均一性を向上させている。これは、湾曲させた光学系の結像面とイメージセンサの平面状の撮像面とのギャップが小さい場合、すなわちＣＲＡの最大値が比較的小さい場合（例えば、特許文献１に記載のようにＣＲＡが最大２０度程度の場合）に有効な方法である。しかし、ＣＲＡがさらに大きい薄型の光学系（例えば、ＣＲＡが３５度以上になる光学系）に適用すると、湾曲した結像面と平面状の撮像面のギャップが大きくなり、解像度の面内均一性が向上したとしても、全体的に解像度が低下してしまうという弊害のほうが大きい。
　また、近年の薄型デジタルカメラには自動的に焦点調節を行うオートフォーカス機能（以下、ＡＦ機能という）が搭載されていることも多いが、ＡＦ機能の精度が悪い場合には必ずしもベストピントで撮影されるとは限らない。こうしたデフォーカス状態での撮影では、上述のような解像度の面内不均一性や、Ｔ方向とＳ方向の解像度の逆転による画質の低下がより顕著になるので違和感がある画像になる。これは手動による焦点調節に失敗した場合や、ＡＦ機能がない光学系を用いた撮影においても同様である。
　本発明は、中心部分と周辺部分での解像度の逆転、及び、Ｓ方向とＴ方向の解像度の逆転を解消して、違和感がない画像を得ることができる薄型の光学系及び撮像装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の光学系は、イメージセンサ上に画像を結像するものであって、最大主光線角度が３５度以上であり、軸上の放射方向及び接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置、及び軸外の接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置がベストピント位置から焦点距離の±５％以内の位置にあり、軸外において、放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置が接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置に対してプラスまたはマイナス方向にシフトしている。
　最大主光線角度とは、絞りへの入射角が異なる複数の主光線がそれぞれイメージセンサの撮像面に入射する角度のうち、最大の角度である。例えば像高が１０割の位置の像を結ぶ主光線の角度が最大主光線角度である。光学系の収差等によっては像高が１０割未満の像を結ぶ主光線の角度が最大主光線角度になる場合もある。
　軸上とは、近軸領域を言う。より具体的には、「軸上」には、イメージセンサの撮像面（あるいは撮影した画像）において、光学系の光軸に対応する点にほぼ一致するとみなせる像高が１割未満の位置にある領域が含まれる。
　軸外とは、近軸領域外を言う。すなわち、軸外の点は、イメージセンサの撮像面（あるいは撮影した画像）において、光学系の光軸に対応する点から離れた位置にある点である。より具体的には、光学系の光軸に対応する点（撮像面または撮影した画像の中心）を基準とした像高が１割以上の領域が軸外の領域である。
　イメージセンサのナイキスト周波数の１／４の空間周波数において、軸外の放射方向のデフォーカスＭＴＦの値が０．２以上になるデフォーカスの範囲をＷｔ、軸外の接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置を基準とした軸外における放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置のシフト量をＤｖとする場合に、Ｄｖ≧０．０５Ｗｔを満たすことが好ましい。
　任意の像高において、放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置がシフトした方向が同じであることが好ましい。放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク値が小さいほど前記シフト量が大きいことが好ましい。
　軸外における放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置のシフト量をＤｖ、軸外における放射方向のデフォーカスＭＴＦの値が０．２以上になるデフォーカスの範囲をＷｔ、軸外における放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク値をＰ１、軸上における放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク値をＰ０とする場合に、前記シフト量ＤｖがＤｖ≧０．０５Ｗｔ×（Ｐ０／Ｐ１）を満たすことが好ましい。
　焦点距離に対する光学全長の比が１．１以下であることが好ましい。
　本発明の撮像装置は、焦点調節が可能な光学系と、この光学系で結像された像を光電変換するイメージセンサとを備え、光学系の最大主光線角度が３５度以上であり、軸上の放射方向及び接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置、及び軸外の接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置がベストピント位置から±５％以内の位置にあり、軸外において、放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置が接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置に対してプラスまたはマイナス方向にシフトしている。
　軸上におけるデフォーカスＭＴＦが軸外におけるデフォーカスＭＴＦよりも大きく、かつ、軸外におけるＴ方向のデフォーカスＭＴＦが軸外におけるＳ方向のデフォーカスＭＴＦよりも小さい範囲内で光学系の焦点調節を行う自動焦点調節手段を備えることが好ましい。
　本発明は、軸外において、放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置と、接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置が異なるようにしたので、中心部分と周辺部分での解像度の逆転、及び、Ｓ方向とＴ方向の解像度の逆転が解消され、それによって違和感がない画像を得ることができる。
撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 光学系の構成を示す説明図である。 補正レンズを用いない薄型の光学系の構成を示す説明図である。 薄型の光学系のＭＴＦを示すグラフである。 薄型の光学系のデフォーカスに対するＭＴＦの変化を示すグラフである。 Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置をシフトさせた薄型光学系のデフォーカスＭＴＦを示すグラフである。 Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置をマイナス側にシフトさせた薄型光学系のデフォーカスＭＴＦを示すグラフである。 Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置をシフトさせた薄型光学系のデフォーカスＭＴＦを示すグラフである。 Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置とＳ方向の軸外でフォーカスＭＴＦのピーク位置を互いに逆方向にシフトさせた薄型光学系のデフォーカスＭＴＦを示すグラフである。 中間像高におけるＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔのシフト量を模式的に示す説明図である。 ピーク値に応じてＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔのシフト量Ｄｖが異なる例を模式的に示す説明図である。 薄型でない従来の光学系の構成を示す説明図である。 薄型でない従来の光学系のＭＴＦを示すグラフである。 薄型でない従来の光学系のデフォーカスに対するＭＴＦの変化を示すグラフである。 撮影した画像上でＴ方向とＳ方向を表す模式図である。
　図１に示すように、撮像装置１０は、光学系１１、イメージセンサ１２、ＡＦ制御部１３、画像処理部１４、表示部１６、メモリ１７等を備える。
　光学系１１は、イメージセンサ１２の撮像面ＩＰ（図２参照）に被写体の像を結像させる。撮像装置１０は、例えば携帯電話機等に搭載される薄型のデジタルカメラであるため、光学系１１もまた薄型であり、イメージセンサ１２に近接して配置される。以下、光学系１１は、イメージサークルがφ４．５６ｍｍ（１０割像高２．２８ｍｍ）であり、イメージセンサ１２よりも大きい。
　イメージセンサ１２は、ＣＣＤやＣＭＯＳデバイスであり、複数の画素が二次元に配列された撮像面ＩＰを有する。イメージセンサ１２は、撮像面ＩＰに結像された像を光電変換し、画像データをＡＦ制御部１３や画像処理部１４に出力する。ここで、イメージセンサ１２のサイズは例えば１／４インチ、画素ピッチは１．４μｍ（５Ｍピクセル，２６００×１９６０画素，３．６４０ｍｍ×２．７４４ｍｍ）である。この場合、イメージセンサ１２の画素ピッチから定まるナイキスト周波数Ｎｙは約３６０本／ｍｍであり、イメージセンサ１２としては約３６０本／ｍｍ以下の空間周波数の像が解像可能である。特に良好に解像されるナイキスト周波数Ｎｙの１／４（以下、Ｎｙ／４という）は約９０本／ｍｍであるため、後述するデフォーカスに対するＭＴＦは、Ｎｙ／４の空間周波数を基準として評価する。
　ＡＦ制御部１３は、入力される画像データ等に基づいて、適切な焦点距離を自動的に判別し、その結果を光学系１１に入力する。光学系１１は、ＡＦ制御部１３から入力される信号に基づいてレンズＬ１（図２参照）等を光軸方向に移動して、焦点調節を行う。また、ＡＦ制御部１３が行う適切な焦点距離の判別は、後述する光学系１１の特性に応じた所定の範囲内で行われる。画像処理部１４は、イメージセンサ１２で得られた画像データに、ガンマ補正処理等の各種画像処理を施す。画像処理部１４によって画像処理が施された画像データは、表示部１６に表示されたり、メモリ１７に記憶される。
　図２に示すように、光学系１１は、実質的に１以上のレンズからなる光学系であり、例えば、絞り（図示しない）と、対物レンズ群Ｌ０及び補正レンズＬ１とからなる。実質的に１以上のレンズからなる光学系とは、１以上のレンズまたはレンズ群以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等、レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子（イメージセンサ１２）の一部または全部、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を持つものを含む。なお、光学系１１の絞りは、例えばレンズ群Ｌ０内や、レンズ群Ｌ０の前面、レンズ群Ｌ０と補正レンズＬ１の間、補正レンズＬ１の後ろ（撮像面ＩＰ側）に設けられる。
　対物レンズ群Ｌ０は、概ね２～５枚程度の複数のレンズからなり、全体として所定の焦点距離（例えば、～３ｍｍ）を有するレンズ群である。また、補正レンズＬ１は、光学系１１のＭＴＦを補正するためのレンズである。具体的には、補正レンズＬ１は、レンズ群Ｌ０のフォーカスのシフトに対するＭＴＦの態様を補正するためのレンズである。後述するように、補正レンズＬ１は、光軸外におけるＴ方向のフォーカスシフトに対するＭＴＦのピーク位置を補正する。
　本発明の光学系１１との比較のために、従来の光学系（薄型でない普通の光学系）１９を図１２に示す。光学系１９は、絞り（図示しない）、レンズ群Ｌ２、レンズＬ３とからなり、レンズ群Ｌ２は本発明の薄型光学系１１のレンズ群Ｌ０よりも焦点距離が長い（例えば、４ｍｍ～）。また、レンズＬ３は、本発明の薄型光学系１１の補正レンズＬ１に対応するレンズであるが、レンズＬ２は補正レンズＬ１のように光学系１９のＭＴＦを補正する作用はないものとする。なお、従来の光学系１９の絞りは、例えばレンズ群Ｌ２内や、レンズ群Ｌ２の前面、レンズ群Ｌ２とレンズＬ３の間、レンズＬ３の後ろ（撮像面ＩＰ側）に設けられる。
　本発明の光学系１１と従来の光学系１９を比較すると、本発明の光学系１１はバックフォーカスを短くした薄型であり、光学全長（焦点距離）は短いが、破線で示すように従来の光学系１９と同じ像高の像を結像する。このため、本発明の光学系１１の最大主光線角度ＣＲＡ１は従来の光学系１９の最大主光線角度ＣＲＡ２よりも大きい（ＣＲＡ１＞ＣＲＡ２）。
　なお、本明細書において、最大主光線角度が大きい光学系とは最大主光線角度が概ね３５度以上（ＣＲＡ≧３５度）のものを言う。また、本明細書において薄型の光学系とは、光学全長と焦点距離の比が小さい（約１程度）ものをいい、例えば、光学全長と焦点距離の比が１．１以下（光学全長／焦点距離≦１．１）を概ね満たすものである。但し、これらは携帯電話機等の携帯端末に搭載される薄型のデジタルカメラにおいて求められている性能であるが、現実的な光学系１１に課される薄型という点についての制約は、撮像装置１０を搭載する携帯端末等の具体的な構成に依存する。
　図１３に示すように、従来の光学系（焦点距離４ｍｍ）１９のＭＴＦは、空間周波数の増大にともなって減少する。また、撮影した画像の中心部分に対応する光軸上でのＭＴＦ（以下、軸上ＭＴＦという）は、Ｓ方向とＴ方向とでほぼ一致する。一方、撮影した画像の周辺部分に対応する光軸外でのＭＴＦ(以下、軸外ＭＴＦという）の減少率はＳ方向とＴ方向とで異なり、Ｔ方向におけるＭＴＦの減少率のほうが大きい。
　また、図１４に示すように、従来の光学系１９は、Ｎｙ／４の空間周波数において、フォーカスのシフト（以下、デフォーカス）に対するＭＴＦ（以下、デフォーカスＭＴＦという）の変化をみると、デフォーカスの量が大きくなるほど、軸上デフォーカスＭＴＦ及び軸外デフォーカスＭＴＦは、ともに小さくなる。この場合、ベストピント位置を含む大部分において、軸上デフォーカスＭＴＦは軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きいが、デフォーカスの量が大きい部分では、軸上デフォーカスＭＴＦと軸外デフォーカスＭＴＦの大小関係が逆転し、軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦを上回ることがある。なお、ベストピント位置とは、Ｎｙ／４の空間周波数において、軸上デフォーカスＭＴＦのピーク位置であり、図１４ではデフォーカス０μｍの位置がベストピント位置である。
　上述のように、従来の光学系１９は、軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦを上回る焦点位置で撮影すると、画像の中心部分の解像度よりも周辺部分の解像度が大きくなり、違和感がある画像になる。このため、焦点調節は、軸外デフォーカスＭＴＦと軸上デフォーカスＭＴＦの大小関係が逆転しない範囲で行うことが好ましい。
　さらに、軸外デフォーカスＭＴＦは、Ｔ方向とＳ方向とでデフォーカスに対するＭＴＦの減少の仕方が異なる。具体的には、ベストピント位置を含む領域Ｅ１では、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きいが、デフォーカスの量が大きくなると、領域Ｅ２のようにＳ方向とＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが逆転し、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦの値がＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦの値を上回ることがある。このように、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦとＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが逆転し、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦを上回ると、撮影した画像の周辺部分に違和感がある画像になる。このため、焦点調節は、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも小さい範囲内で行うことが好ましい。
　こうしたことから、焦点調節は、軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦよりも小さく、かつ、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも小さい範囲内で行うことが好ましい。図１４に示す焦点距離４ｍｍの従来の光学系１９の場合、この条件を満たすデフォーカスの範囲は約４５μｍである。また、従来の撮影画像においては、ＭＴＦが０．２よりも小さい像は解像度が不十分であり、視認することは難しいとされる。このため、ＭＴＦが０．２よりも小さければ、そもそも像がボケているために、軸外デフォーカスＭＴＦと軸上デフォーカスＭＴＦの逆転や、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦとＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦ逆転による違和感を覚えにくい。
　焦点距離４ｍｍの従来の光学系１９の場合、軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦを上回ったり、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きくなるデフォーカスの範囲では、ＭＴＦはほぼ０．２よりも小さく、ＭＴＦが０．２以上の範囲でＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦとＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが逆転していてもこれらの差は小さい。したがって、従来の光学系では、軸外デフォーカスＭＴＦと軸上デフォーカスＭＴＦの逆転や、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦとＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦ逆転が生じても、違和感を覚えにくい。
　一方、補正レンズＬ１を省略して単に薄型化した図３に示す光学系（焦点距離３ｍｍ）２０の場合、次のような不具合が生じる。図４に示すように、薄型の光学系２０では、従来の光学系１９と同様に、空間周波数の増大にともなって、軸上ＭＴＦ，軸外ＭＴＦともに減少する。但し、軸上ＭＴＦ及びＳ方向の軸外ＭＴＦは、従来の光学系１９とほぼ同様であるが、薄型光学系２０のＴ方向の軸外ＭＴＦは、従来の光学系１９よりも急峻に減少する。これは、薄型であることによって、最大主光線角度が増大して、周辺部分に結像する光に光量欠損（いわゆるケラレ）が生じ易くなるためである。
　図５に示すように、薄型の光学系２０のデフォーカスＭＴＦをみると、軸上デフォーカスＭＴＦ及びＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦについては従来の光学系１９のデフォーカスＭＴＦとほぼ同様であるが、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦの特徴が顕著に相違する。具体的には、薄型の光学系２０の場合、軸上デフォーカスＭＴＦやＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦと比較して、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦは、デフォーカス量に対する減少の仕方が緩やかである。これにより、軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦよりも小さくなる範囲は、従来の光学系１９に比べて小さくなる（図１４参照）。
　また、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも小さい領域Ｅ１の幅は減少し、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きくなる領域Ｅ２の幅は拡大される。この場合、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きくなる領域Ｅ２は、従来の光学系と比べてＭＴＦが０．２以上の範囲が大きくなるとともに、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦとＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが逆転するのみならず、そのギャップも従来の光学系（図１４参照）と比較して大きくなる。こうしたことから、薄型の光学系２０では、軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦよりも小さく、かつ、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも小さい、違和感がない画像を撮影可能なデフォーカス量の範囲は約４０μｍと、従来の光学系１９よりも狭くなる。ここでは、薄型の光学系２０として焦点距離が３ｍｍの例を示したが、より薄型化した光学系では上述の傾向がより強く現れる。
　上述のことから、撮像装置１０に搭載する本発明の薄型の光学系１１では補正レンズＬ１によって以下の特性を持つようにすることにより、薄型でありながら、軸上デフォーカスＭＴＦが軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きく、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスよりも小さい範囲を拡張する。
　図６に示すように、本発明の薄型の光学系１１は、図３に示す薄型の光学系２０と同じ焦点距離３ｍｍの光学系であるが、補正レンズＬ１によってＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔを、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｓに対してプラス方向にシフトさせた光学系となっている。このように、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをベストピント位置からシフトさせると、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのグラフとＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのグラフの交点の位置が変化し、軸上デフォーカスＭＴＦが軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きく、かつ、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスよりも小さい範囲は約４７μｍとなり、前述の薄型の光学系２０の場合（図５参照。４０μｍ）に比べて違和感がない画像が得られるデフォーカスの範囲が拡張される。なお、従来の光学系１９の場合（図１４参照）や単に薄型化だけをした光学系２０の場合等では、軸上デフォーカスＭＴＦのピーク位置、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔ、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｓは、いずれもベストピント位置である。
　上述のように、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをシフトして、違和感がない画像が得られるデフォーカスの範囲を拡張するには、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔのシフト量をＤｖ、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが０．２以上となるデフォーカスの範囲をＷｔとする場合に、シフト量Ｄｖは、０．０５Ｗｔ以上であることが好ましい（Ｄｖ≧０．０５Ｗｔ）。シフト量Ｄｖが０．０５Ｗｔよりも小さい場合には、違和感がない画像が得られるデフォーカスの範囲を拡張範囲が小さく、その効果を実感し難いからである。また、シフト量Ｄｖは、０．５Ｗｔ以下であることが好ましい。これは、シフト量Ｄｖが大きすぎると、ベストピント位置近傍でＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦの値が小さくなりすぎ、画像周辺部分において常にＴ方向に像がボケてしまうからである。シフト量Ｄｖが概ね０．５Ｗｔ以下であれば、画像周辺部分に置いてＴ方向に像がボケすぎず、かつ、違和感がない画像が得られるデフォーカスの範囲を拡張することができる。
　なお、撮像装置１０のＡＦ制御部１３は、単に主要被写体がベストピントとなるように焦点調節を行うのではなく、上述の軸上デフォーカスＭＴＦが軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きく、かつ、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦよりも小さい範囲内（図８における４７μｍの範囲内）に、全ての被写体が収まるように焦点調節を行う。これにより、遠近の被写体が混在し、ベストピントで撮影されない被写体があったとしても、全範囲で違和感がない画像を得ることができる。
　なお、上述の実施形態では、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをプラス方向にシフトさせる例を説明したが、図７に示すように、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをマイナス側にシフトさせても良い。この場合も、上述と同様に、軸上デフォーカスＭＴＦが軸外デフォーカスＭＴＦよりも大きく、かつ、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦがＳ方向の軸外デフォーカスよりも小さい範囲を拡張することができる。
　なお、上述の実施形態では、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをシフトさせることによって、違和感がない画像が得られるデフォーカスの範囲を拡張する例を説明したが、図８に示すように、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをシフトさせずに、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｓをシフトさせたり、図９に示すように、Ｔ方向の軸外でフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔのシフト方向（例えばプラス側）とは反対側にＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｓをシフトさせても良い。但し、図８や図９のように、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦは軸上デフォーカスＭＴＦとほぼ同様の変化をするので、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦをシフトさせると、軸上デフォーカスＭＴＦよりもＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが上回る範囲が大きくなり、違和感がない画像が得られるデフォーカスの範囲をかえって狭めてしまうことがある。このため、上述の実施形態のように、主としてＴ方向の軸上デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをシフトさせることが好ましく、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置をシフトさせる場合には、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦを超える範囲が拡大しない範囲内で行うことが好ましい。Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをシフトさせ、かつ、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが軸上デフォーカスＭＴＦを超える範囲が拡大しない範囲内でＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｓをシフトさせれば、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔだけをシフトさせた場合よりもさらに違和感がない画像が得られるデフォーカスの範囲を拡張することができる。
　なお、上述の実施形態では、像高１０割（最大主光線角度）の位置におけるＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをシフトさせる例を説明したが、図１０に示すように、中間像高におけるＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔは、いずれも同じ方向（例えば図１０のように全てプラス側）にシフトしていることが好ましい。これは、像高によってＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔのシフト方向が異なると、ある像高でだけＴ方向の解像度が高い等、像高の増大に対して解像度が一定に減少しないことが多くなり、違和感がある画像になりやすいからである。さらに、同様の理由から、各像高におけるＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔのシフト量Ｄｖは、像高の増大に応じて単調に増大することが好ましい。例えば、図１０においては、像高Ｙ＝１０％におけるピーク位置Ｖｔのシフト量Ｄｖ（Ｙ＝１０％）、像高Ｙ＝５０％におけるピーク位置Ｖｔのシフト量Ｄｖ（Ｙ＝５０％）、像高Ｙ＝９０％におけるピーク位置Ｖｔのシフト量Ｄｖ（Ｙ＝９０％）とすれば、Ｄｖ（Ｙ＝９０％）≧Ｄｖ（Ｙ＝５０％）≧Ｄｖ（Ｙ＝１０％）である。これ以外の像高に関しても同様である。
　また、各像高における、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔは、各像高におけるＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦやＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦの曲線形状等に応じて、各々に異なっていても良い。但し、いずれの像高においても、各像高のＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが０．２以上となるデフォーカス範囲Ｗｔを基準として、シフト量Ｄｖが０．０５Ｗｔ以上であることが好ましい（Ｄｖ≧０．０５Ｗｔ）。
　なお、上述の実施形態では、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク値（ピーク位置ＶｔにおけるＭＴＦ値）によらず、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔをシフトさせる例を説明したが、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置Ｖｔのシフト量Ｄｖは、ピーク値が小さいほど大きいことが好ましい。例えば、図１１に示すように、ピーク値が大きい場合のピーク位置Ｖｔ１のシフト量をＤｖ１、ピーク値が小さい場合のピーク位置Ｖｔ２のシフト量Ｄｖ２を比較すると、シフト量Ｄｖ２は、シフト量Ｄｖ１よりも大きい（Ｄｖ２＞Ｄｖ１）。より具体的には、軸上デフォーカスＭＴＦのピーク値Ｐ０を基準とし、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦが０．２以上のデフォーカス範囲をＷｔ、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク値をＰ１とする場合に、シフト量Ｄｖは０．０５Ｗｔ×（Ｐ０／Ｐ１）以上であることが好ましい（Ｄｖ≧０．０５Ｗｔ×（Ｐ０／Ｐ１））。これは、ピーク値が小さいほどＴ方向の軸外デフォーカスＭＴＦはブロードになるので、Ｔ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置をシフトさせた効果を視認できる程度に十分に得るためには、相応に大きくピーク位置Ｖｔをシフトさせる必要があるからである。シフト量Ｄｖが０．０５Ｗｔ×（Ｐ０／Ｐ１）よりも小さい場合には、違和感がない画像が得られるデフォーカス範囲が拡張されていても、その範囲の増加分は微小であり、顕著な効果は現れにくい。
　なお、上述の実施形態では、薄型の光学系１１として、焦点距離が３ｍｍのものを例示したが、光学系１１の焦点距離は任意であり、これを搭載する撮像装置１０によるものである。
　なお、薄型の光学系１１は、例えば、以下の表１（焦点距離３ｍｍ，プラス方向にシフト），表２（焦点距離３ｍｍ，マイナス方向にシフト），表３（焦点距離２ｍｍ，プラス方向にシフト）に示すように、補正レンズＬ１の少なくとも１つの面を非球面にすることにより実現することができる。下記表１，２では１つの面を非球面とする例を示しているが、レンズＬ１の両面を非球面としても良く、２以上のレンズを用いる場合には、これらのレンズのうち、少なくとも１面を非球面とすることにより、上述の実施形態で説明した薄型の光学系１１の性能を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、表１において、曲率半径及び半径の単位はｍｍである。また、面番号２及び３のレンズ群Ｌ０は、シミュレーション用の理想レンズ（焦点距離３ｍｍ）であり、収差及び厚みはない（厚み０ｍｍ）。これは下記表２においても同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　なお、表３において、曲率半径及び半径の単位はｍｍである。また、面番号２及び３のレンズ群Ｌ０は、シミュレーション用の理想レンズ（焦点距離２ｍｍ）であり、収差及び厚みはない（厚み０ｍｍ）。
　上述の表１～３では、収差及び厚みがなく、焦点距離だけが定められた理想レンズをレンズ群Ｌ０としたが、収差や厚みがある現実的なレンズを用いたレンズ群Ｌ０を用いることができる。現実的なレンズによってレンズ群Ｌ０を構成する場合、上述の表１，２の理想レンズによるレンズ群Ｌ０を、現実的なレンズによってレンズ群Ｌ０に置き換えれば良い。また、ここではレンズ群Ｌ０を１枚の理想レンズで構成する例を説明したが、レンズ群Ｌ０は１枚のレンズからなる必要はなく、レンズ群Ｌ０を構成するレンズの枚数は任意である。現実的なレンズ群Ｌ０は、前述のように概ね２～５枚程度で構成される。したがって、実際の光学系１１は、補正レンズＬ１を含め、３～６枚程度のレンズで構成される。
　なお、上述の表１～３では補正レンズＬ１の片面を非球面とする例を説明したが、補正レンズＬ１の両面を非球面としても良い。また、上述の実施形態及び表１～３では、補正レンズＬ１を１枚のレンズから構成する例を説明したが、補正レンズＬ１を複数のレンズからなるレンズ群としても良い。この場合も、補正レンズＬ１の複数の面を非球面としても良い。
　なお、上述の実施形態では、空間周波数Ｎｙ／４（本／ｍｍ）を基準としてデフォーカスＭＴＦを評価したが、その他の空間周波数についてデフォーカスＭＴＦを評価する場合も上述の実施形態と実質的に同一である。例えば、上述の実施形態においては、空間周波数Ｎｙ／４（本／ｍｍ）において、シフト量Ｄｖが０．０５Ｗｔ以上であることが好ましい旨を説明したが、他の空間周波数において同様の条件式を得るとすれば、満たすべき条件式は変化する。しかし、空間周波数Ｎｙ／４（本／ｍｍ）において、シフト量Ｄｖが０．０５Ｗｔ以上となるのであれば、他の空間周波数で導いた条件式はこれと実質的に同一である。このことは、上述の実施形態で説明した他の条件式についても同様である。
　なお、上述の実施形態で説明した各種ＭＴＦは、ｄ線（５８７．５６１８ｎｍ）で評価した値であり、従来の光学系（図１２）、薄型の光学系（図３）、本発明の薄型の光学系１１（図２）のＦナンバーはいずれも約２．４となるようにしてある。
　なお、上述の実施形態では、光学系１１が絞り、レンズ群Ｌ０、及び補正レンズＬ１からなる例を説明したが、デフォーカスＭＴＦについて前述の条件をみたすことができれば、光学系１１の具体的構成は任意である。例えば、絞りの有無や、レンズ群Ｌ０，補正レンズＬ１，絞りの配置等は任意である。また、上述の実施形態では、レンズ群Ｌ０とは別に補正レンズＬ１を備える光学系１１を例に説明したが、レンズ群Ｌ０やレンズ群Ｌ０を構成する一部のレンズに、補正レンズＬ１に相当する効果（パワー）を組み込んでも良い。さらに、レンズ群Ｌ０や補正レンズＬ１を構成するレンズの枚数も任意であり、各々実質的にパワーのないレンズやカバーバラス等を含んでいても良い。さらに有機ＣＭＯＳセンサのような入射角依存性が小さいイメージセンサを用いることが好適である。
　なお、上述の実施形態では、軸上デフォーカスＭＴＦとＳ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピークが正確にベストピント（デフォーカス０μｍ）にあるが、こうしたデフォーカスＭＴＦのピーク位置は、例えば焦点距離の±５％程度の誤差が許容される。すなわち、Ｓ方向の軸外デフォーカスＭＴＦのピーク位置は、軸上デフォーカスＭＴＦのピーク位置から焦点距離の±５％以内にあれば、ベストピント位置にピークがあるとみなせる。焦点距離の±５％よりも大きな差がある場合には、ピークをシフトさせた場合の効果が現れる。
　なお、上述の実施形態では、携帯電話機等の機能の一部として搭載される撮像装置１０を例に説明したが、いわゆるコンパクトデジタルカメラ等、撮影専用の機器においても薄型のものであれば、本発明を好適に用いることができる。
　なお、上述の実施形態では、ＡＦ制御部１３によって自動的に焦点調節を行う例を説明したが、手動で焦点調節を行う光学系や、焦点調節機能がない光学系についても本発明を好適に用いることができる。
　１０　撮像装置
　１１，１９，２０　光学系
　Ｌ０　対物レンズ群
　Ｌ１　補正レンズ
　ＩＰ　撮像面

Claims (8)

  1. 　イメージセンサに画像を結像するための光学系において、
    　最大主光線角度が３５度以上であり、
    　軸上の放射方向及び接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置、及び軸外の接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置がベストピント位置から±５％以内の位置にあり、
    　軸外の放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置が軸外の接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置に対してプラスまたはマイナス方向にシフトしている光学系。
  2. 　前記イメージセンサのナイキスト周波数の１／４の空間周波数において、前記軸外の放射方向のデフォーカスＭＴＦの値が０．２以上になるデフォーカスの範囲をＷｔ、前記軸外の接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置を基準とした軸外の放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置のシフト量をＤｖとする場合に、Ｄｖ≧０．０５Ｗｔを満たす請求の範囲第１項に記載の光学系。
  3. 　任意の像高において、放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置がシフトした方向が同じである請求の範囲第２項に記載の光学系。
  4. 　放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク値が小さいほど前記シフト量が大きい請求の範囲第２項に記載の光学系。
  5. 　前記軸外の放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置のシフト量をＤｖ、前記軸外の放射方向のデフォーカスＭＴＦの値が０．２以上になるデフォーカスの範囲をＷｔ、前記軸外の放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク値をＰ１、前記軸上の放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク値をＰ０とする場合に、前記シフト量ＤｖがＤｖ≧０．０５Ｗｔ×（Ｐ０／Ｐ１）を満たす請求の範囲第４項に記載の光学系。
  6. 　焦点距離に対する光学全長の比が１．１以下である請求の範囲第１項に記載の光学系。
  7. 　焦点調節が可能な光学系と、この光学系で結像された像を光電変換するイメージセンサを備える撮像装置において、
    　前記光学系は、最大主光線角度が３５度以上であり、軸上の放射方向及び接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置、及び軸外の接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置がベストピント位置から±５％以内の位置にあり、軸外の放射方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置が軸外の接線方向のデフォーカスＭＴＦのピーク位置に対してプラスまたはマイナス方向にシフトしている撮像装置。
  8. 　軸上におけるデフォーカスＭＴＦが軸外におけるデフォーカスＭＴＦよりも大きく、かつ、軸外におけるＴ方向のデフォーカスＭＴＦが軸外におけるＳ方向のデフォーカスＭＴＦよりも小さい範囲内で前記光学系の焦点調節を行う自動焦点調節手段を備える請求の範囲第７項に記載の撮像装置。
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