特開 2022-73252 撮像光学系及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022073252

(43)【公開日】2022-05-17

(54)【発明の名称】撮像光学系及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/06 20060101AFI20220510BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20220510BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20220510BHJP

【ＦＩ】

G02B13/06

G02B13/18

H04N5/225 400

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020183122

(22)【出願日】2020-10-30

(71)【出願人】

【識別番号】599016431

【氏名又は名称】学校法人 芝浦工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】特許業務法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 創太

【テーマコード（参考）】

2H087

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087LA07

2H087PA06

2H087PA18

2H087PB07

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA12

2H087QA22

2H087QA26

2H087QA34

2H087QA41

2H087QA45

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA42

2H087UA01

5C122EA54

5C122FB02

5C122HB06

5C122HB09

5C122HB10

(57)【要約】

【課題】最も物体側にある第１レンズの飛び出し量を小さく抑えることができる広角中心窩レンズである撮像光学系及び撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像光学系１０は、物体側から順に、前群Ｇｆ、絞りＳＴ、後群Ｇｒが配されている。前群Ｇｆは、物体側から順に、第１～第３レンズＬ１～Ｌ３が配されている。後群Ｇｒは、結像光学系であり、物体側から順に、第４～第７レンズＬ４～Ｌ７が配されている。第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｓ１ａは、屈折力がレンズ中心から周辺に向かって正の値で漸減した後に負に反転する非球面形状である。第７レンズＬ７は、物体側のレンズ面Ｓ７ａの中央部が正の屈折力を有し、周辺部が中央部よりも小さい屈折力を有する非球面形状であり、像側のレンズ面が正の屈折力を有する非球面レンズである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から、前群と、絞りと、結像光学系である後群とが配された広角中心窩レンズである撮像光学系において、
前記前群は、屈折力がレンズ中心から周辺に向かって減少する非球面レンズである最も物体側の第１レンズを含み、
前記後群は、両凸形状、または中央部が両凸形状であり周辺部が平凸ないし凸メニスカス形状の結像用非球面レンズを含む、
撮像光学系。

【請求項2】

前記第１レンズは、光軸近傍において物体側が凸面の正の屈折力を有するメニスカス形状であり、レンズ周辺部において両凹形状である
請求項１に記載の撮像光学系。

【請求項3】

前記前群は、前記第１レンズの像側に配され、屈折力がレンズ中心から周辺に向かって増大する非球面レンズである第２レンズを備える
請求項１または２に記載の撮像光学系。

【請求項4】

前記第２レンズは、光軸近傍において物体側が凸面の負の屈折力を有するメニスカス形状であり、レンズ周辺部において像側が凸面のメニスカス形状である
請求項３に記載の撮像光学系。

【請求項5】

前記前群は、
前記第１レンズ及び前記第２レンズと、
前記第２レンズの像側に配され、負の屈折力を有する第３レンズと、
から実質的になる請求項３または４に記載の撮像光学系。

【請求項6】

前記後群は、
物体側から順に、
負の屈折力を有する第４レンズと、
正の屈折力を有し、前記第４レンズと接合された第５レンズと、
正の屈折力を有する第６レンズと、
前記結像用非球面レンズとなる正の屈折力を有する第７レンズと、
から実質的になる、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像光学系。

【請求項7】

前記前群は、前記第１レンズの光軸近傍に小さな角度で入射する平行光線束の径を小さくし、前記第１レンズのレンズ周辺部に大きな角度で入射する平行光線束の角度を光軸に近づけるとともにその平行光線束の径を大きくする、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像光学系。

【請求項8】

最大半画角における歪曲収差Ｄａが「－９５％＜Ｄａ＜－１０％」を満たす、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の撮像光学系。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれか１項に記載の撮像光学系と、
前記撮像光学系で結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、
を備える撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像光学系及び撮像装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

人の眼をモデルにして、視野が広く、しかも中心部では高い解像度が得られる広角中心窩レンズと称される光学系が知られている。このような光学系では、視野の中央部の光学倍率を周辺よりも高くすることにより、中央部から注目する物体に関する多くの画像情報を得、周辺部から広範囲な情報が得られるようにしている。

【0003】

広角中心窩光学レンズとしての撮像光学系が特許文献１により知られている。この特許文献１の撮像光学系は、絞りを挟んで前群と後群とが配されている。特許文献１の撮像光学系では、前群は、物体側から順に、像倍率を制御する第１レンズ群と、絞りに入射する光線束の径を調整する第２レンズ群とからなり、後群は、各レンズ面が球面形状である複数のレンズからなり、前群からの光を撮像素子の受光面に結像させる結像光学系を構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－５６８４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１の撮像光学系は、最も物体側のレンズ面が物体側に突出した凸形状であり、そのレンズ面の周辺部に光軸に対して大きな角度を有する光線が入射するため、レンズが鏡胴から大きく飛び出す構成であった。このため、飛び出したレンズ面が傷つきやすいという問題があったことから、最も物体側にある第１レンズの飛び出し量を抑えることが望まれている。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、最も物体側にある第１レンズの飛び出し量を小さく抑えることができる広角中心窩レンズである撮像光学系及び撮像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の撮像光学系は、物体側から、前群と、絞りと、結像光学系である後群とが配された広角中心窩レンズである撮像光学系において、前記前群は、屈折力がレンズ中心から周辺に向かって減少する非球面レンズである最も物体側の第１レンズを含み、前記後群は、両凸形状、または中央部が両凸形状であり周辺部が平凸ないし凸メニスカス形状の結像用非球面レンズを含むものである。

【0008】

本発明の撮像装置は、上記撮像光学系と、前記撮像光学系で結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備えるものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、最も物体側にある第１レンズを、その屈折力がレンズ中心から周辺に向かって減少する非球面レンズとし、結像光学系である後群に両凸形状、または中央部が両凸形状であり周辺部が平凸ないし凸メニスカス形状の結像用非球面レンズを含むようにしたので、広角中心窩レンズとして構成しつつ、撮像光学系の最も物体側のレンズ面である、第１レンズの物体側のレンズ面の飛び出し量を小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る撮像光学系の第１の構成例を示す断面図である。

【図2】実施形態に係る撮像光学系の第２の構成例を示す断面図である。

【図3】第１の構成例の撮像光学系の収差を示す収差図である。

【図4】第２の構成例の撮像光学系の収差を示す収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施形態に係る撮像光学系の第１の構成例を図１に、第２の構成例を図２にそれぞれ示す。第１の構成例及び第２の構成例の撮像光学系１０は、いずれも飛び出し量を抑えた形状の広角中心窩レンズである。第１の構成例及び第２の構成例の撮像光学系１０は、後述する数値実施例１、２にそれぞれ対応している。第２の構成例の撮像光学系１０は、第１の構成例のものに比べてより広い画角である。図１では、軸上光線束（入射角０°）、入射角１６．７６°の光線束、最大画角の光線束（入射角４７°）の各光路を、また図２では、軸上光線束（入射角０°）、入射角１８．６０°の光線束、最大画角の光線束（入射角５０°）の各光路をそれぞれ描いてある。

【0012】

以下では、撮像光学系の構成を図１に示される第１の構成例を基に説明しつつ、第１の構成例及び第２の構成例の具体的な構成について説明する。また、以下の説明において「実質的になる」とは、パワーをほとんど有しないレンズないしレンズ群、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等の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、手ぶれ補正機構等の機構部分等、光学的性能に原理的に影響を及ぼさない他の光学要素を付加してもよいことを意味する。

【0013】

撮像光学系１０は、大きな画角を有しかつ撮像画面の画面中央部で画面周辺部よりも高い光学倍率（横倍率）を有する広角中心窩レンズである。すなわち、撮像光学系１０は、画面中央部の像高を大きく拡大し、周辺部の像高を圧縮しており、広角の撮像画面の画面周辺部で一定の解像度を維持しつつ画面中央部において高い解像度を得ることができる。撮像光学系１０は、広角中心窩レンズとして最大半画角における歪曲収差Ｄａが「－９５％＜Ｄａ＜－１０％」を満たすことが好ましい。

【0014】

撮像光学系１０は、例えば前方の物体の認識及び測距を高い精度で行いながら、周囲では広範囲の物体の認識及び測距を一定レベルで行うシステム等に好適であり、運転支援システム、自動運転用の車載カメラとして有用である。撮像光学系１０は、例えば、光学系で結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備える撮像装置（図示省略）に装着あるいは一体に組み付けられる。

【0015】

撮像光学系１０は、物体側（図中左側）から順に、前群Ｇｆ、絞りＳＴ、後群Ｇｒが配されており、絞りＳＴを挟んで前群Ｇｆと後群Ｇｒとが配置される構成である。撮像光学系１０の像面ＩＭには、例えば結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子（図示省略）の受光面が配される。また、この例では、絞りＳＴと後群Ｇｒとの間には、平板形状の赤外線カットフィルタＰ１が、後群Ｇｒと像面ＩＭとの間には、撮像素子の受光面を保護するカバープレートＰ２が配されている。赤外線カットフィルタＰ１、カバープレートＰ２は、省略することができる。

【0016】

以下の説明では、レンズ面の曲率半径ないし曲率半径の逆数である曲率については、曲率中心がレンズ面より像側（図中右側）にある場合に正の値とし、曲率中心が当該レンズ面より物体側にある場合を負の値とする。曲率半径の増大は曲率の減少を意味し、曲率半径の減少は、曲率の増大を意味する。したがって、例えば、正の曲率半径が増大した後に符号が反転して負の曲率半径となる場合は、正の曲率が減少して曲率が負に転じることと同義である。

【0017】

前群Ｇｆは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２とが配されている。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２とから実質的になる。広角中心窩レンズとしての像倍率の制御が第１レンズ群Ｇ１によりなされる。

【0018】

広角中心窩レンズとしての像倍率の制御を担う第１レンズ群Ｇ１の第１レンズＬ１は、レンズ中心（光軸上）から周辺に向かって、屈折力が減少する非球面レンズとして構成される。この第１レンズＬ１については、レンズ中心の屈折力が正の値でも、負の値でもよく、レンズ中心の屈折力が正の値から減少していき、レンズ周辺部において屈折力が負の値となるように構成されてもよい。また、第１レンズＬ１の像側に配される第２レンズＬ２は、第１レンズＬ１と対になって、屈折力がレンズ中心から増大する非球面レンズとして構成される。この第２レンズＬ２については、レンズ中心の屈折力が負の値でも、正の値でもよく、レンズ中心の屈折力が負の値から増大していき、レンズ周辺部において屈折力が正の値となるように構成されてもよい。このような第１レンズ群Ｇ１と、詳細を後述する後群Ｇｒ中の結像用非球面レンズとの組合せにより、第１レンズＬ１の物体側への飛び出し量が小さく抑えられる。

【0019】

第１の構成例及び第２の構成例では、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｓ１ａは、そのレンズ中心から周辺に向かって、正の曲率半径が増大した後に符号が反転して負の曲率半径となる非球面形状である。すなわち、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｓ１ａは、光軸近傍から周辺部までの間に凸面から凹面に面形状が変化する変曲点を有する非球面形状である。このため、レンズ面Ｓ１ａは、光軸近傍が正の屈折力を有し、その屈折力が周辺に向かって減少していき符号が正から負に反転し、周辺部において負の屈折力を有する。なお、レンズ面の屈折力は、当該レンズ面の物体側の媒質の屈折力をｎ_i、像側の媒質の屈折力をｎ_i＋１、レンズ面の曲率半径をｒとしたときに、値「（ｎ_i＋１-ｎ_i）／ｒ」で表される。なお、曲率半径の符号（正負）は、上述の通りである。

【0020】

上記レンズ面Ｓ１ａは、撮像光学系１０の最も物体側のレンズ面であって、このレンズ面Ｓ１ａを上記のように正の曲率半径が増大した後に符号が反転して負の曲率半径となる非球面形状とすることは、広角中心窩レンズとしての光学性能を実現しながら、鏡胴からの飛び出し量を小さくするうえで好ましい。また、レンズ面Ｓ１ａの曲率が負である場合、その曲率半径の絶対値が大きい、例えば曲率半径の絶対値がレンズ面Ｓ１ａの最大有効径の１／８以上であることが好ましい。

【0021】

第１レンズＬ１の像側のレンズ面Ｓ１ｂは、凹面形状、すなわち曲率半径が正であり、レンズ中心から周辺に向かって曲率半径が小さくなる非球面形状である。このレンズ面Ｓ１ｂは、光軸近傍から周辺部にわたって負の屈折力を有し、レンズ中心から周辺に向かって屈折力の絶対値が大きくなる。

【0022】

上記第１レンズＬ１は、光軸近傍では、物体側のレンズ面Ｓ１ａの曲率半径よりも像側のレンズ面Ｓ１ｂの曲率半径が大きくなるように構成され、物体側に凸面を向けたメニスカス形状である。また、第１レンズＬ１は、光軸から離れたレンズ周辺部では両凹形状であり、負の屈折力を有する。

【0023】

上記第１レンズＬ１は、その光軸近傍に撮像画面中央からの光線が小さな入射角で入射し、その入射角の小さな入射光に対しては、正の屈折力により、その入射する光線束の径を小さくする。また、第１レンズＬ１は、レンズ周辺部に向かうほど撮像画面の周辺からの光線が入射してその入射角が大きくなり、その入射光に対して屈折力が小さくなっていき、撮像画面の周辺部からレンズ周辺部に入射する入射角の大きな光線に対しては、負の屈折力により光線束の径を大きくする。

【0024】

第１の構成例及び第２の構成例では、第２レンズＬ２の物体側のレンズ面Ｓ２ａは、レンズ中心から周辺に向かって、正の曲率半径が増大した後に符号が反転して負の曲率半径となる非球面形状である。すなわち、レンズ面Ｓ２ａは、光軸近傍から周辺部までの間に凸面から凹面に面形状が変化する変曲点を有する非球面形状である。このため、レンズ面Ｓ２ａは、光軸近傍が正の屈折力を有し、その屈折力が周辺に向かって減少していき符号が正から負に反転し、レンズ周辺部において負の屈折力を有する。

【0025】

第２レンズＬ２の像側のレンズ面Ｓ２ｂは、レンズ中心から周辺に向かって、正の曲率半径が増大した後に符号が反転して負の曲率半径となる非球面形状である。すなわち、レンズ面Ｓ２ｂは、光軸近傍から周辺部までの間に凹面から凸面に面形状が変化する変曲点を有する非球面形状である。このため、レンズ面Ｓ２ｂは、光軸近傍が負の屈折力を有し、その屈折力が周辺に向かって増大していき符号が負から正に反転し、周辺部において正の屈折力を有する。

【0026】

上記第２レンズＬ２は、光軸近傍では、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、負の屈折力を有する。また、第２レンズＬ２は、光軸から離れたレンズ周辺部では凹面を物体側に向けたメニスカス形状であり、正の屈折力を有する。

【0027】

上記第１レンズＬ１と第２レンズＬ２で構成される第１レンズ群Ｇ１は、それ全体として、第１レンズＬ１の光軸近傍に入射する入射角の小さな入射光に対しては正の屈折力を示し、その平行光線束の径を入射前よりも小さくする。一方、第１レンズＬ１のレンズ周辺部に入射する入射角の大きな入射光に対しては、負の屈折力を示し、その平行光線束の径を入射前よりも大きくする。

【0028】

第１レンズ群Ｇ１を上記第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とで構成することにより、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２の非球面次数の高次数化の抑制と、レンズ枚数の増加を抑えて全長のコンパクト化等に有利にしながら、広角中心窩レンズとしての所望と良好な光学性能を得ている。

【0029】

第１レンズ群Ｇ１は、全体として略アフォーカル系の光学系として構成するのがよい。すなわち、第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１の光軸近傍に入射する入射角の小さな平行光束線、レンズ周辺部に入射する入射角の大きな平行光束線を略平行な光束線として射出するのがよい。なお、第１の構成例及び第２の構成例の第１レンズ群Ｇ１では、第１レンズＬ１の光軸近傍に入射する入射角の小さな入射光に対しては、弱い正の屈折力を示し、レンズ周辺部に入射する入射角の大きな入射光に対しては、弱い負の屈折力を示す。

【0030】

第２レンズ群Ｇ２は、負の屈折力を有するように構成される。第１の構成例及び第２構成例では、１枚の第３レンズＬ３から実質的になる。第１の構成例では、第３レンズＬ３は、物体側が平面、像側が凹面になった平凹形状であり、その凹面は球面形状である。第２の構成例では、第３レンズＬ３は、両凹形状であり、物体側及び像側のいずれもが球面形状である。第２レンズ群Ｇ２（第３レンズＬ３）は、第１レンズＬ１に入射する光線が絞りＳＴの最大径を通過して、最終的に像面ＩＭで結像したとき、撮影画面全体で光量が一様になるような入射光線の広がりとなる屈折力にすればよい。この第３レンズＬ３は、撮像光学系１０の明るさの向上に寄与する。これは、全ての入射角の光線を絞り径を最大に使えるような構成となっているためである。なお、第２レンズ群Ｇ２は、複数枚のレンズで構成してもよい。

【0031】

絞りＳＴより像側にある後群Ｇｒは、前群Ｇｆからの光を結像させる結像光学系であり、全体として正の屈折力を有するものとして構成される。この後群Ｇｒは、両凸形状、または中央部が両凸形状であり周辺部が平凸ないし凸メニスカス形状の結像用非球面レンズを含んで構成される。周辺部の平凸形状及び凸メニスカス形状は、物体側、像側のどちらが凸面となっていてもよい。上記第１レンズ群Ｇ１に対して、結像光学系である後群Ｇｒ中の結像用非球面レンズを組み合わせることによって、広角中心窩レンズとして広角かつ高い像倍率変化を実現しながら、最も物体側の第１レンズＬ１の飛び出し量を小さい形状にする。

【0032】

第１の構成例及び第２の構成例では、後群Ｇｒは、物体側から順に、第３レンズ群Ｇ３～第５レンズ群Ｇ５から実質的になる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、凸面を像側に向けたメニスカス形状の第４レンズＬ４と両凸タイプの第５レンズＬ５との接合レンズで構成され、主として色収差を補正する。第４レンズ群Ｇ４は、１枚の両凸タイプの第６レンズＬ６からなる。第５レンズ群Ｇ５は、１枚の第７レンズＬ７からなる。第１の構成例及び第２の構成例では、この第７レンズＬ７が上述の結像用非球面レンズである。

【0033】

第１の構成例及び第２の構成例の第７レンズＬ７は、全体が正の屈折力を有し、その両面が非球面である。第７レンズＬ７の物体側のレンズ面Ｓ７ａは、光軸近傍を含む中央部における曲率半径が正であり、周辺部の曲率半径が中央部よりも大きい非球面形状である。このように、レンズ面Ｓ７ａの周辺部において曲率半径が中央部よりも大きい場合すなわち曲率が小さい場合は、曲率半径、曲率が負になってもよい。すなわち、レンズ面Ｓ７ａは、光軸近傍を含む中央部が正の屈折力を有し、周辺部の屈折力が中央部よりも小さい非球面形状であり、その周辺部の面形状は、平面であってもよく、凹面となっていてもよい。レンズ面Ｓ７ａは、その周辺部が凹面となる場合は、光軸近傍から周辺部までの間に凸面から凹面に面形状が変化する変曲点を有する。第７レンズＬ７の像側のレンズ面Ｓ７ｂは、曲率半径が負であり、その曲率半径がレンズ中心から周辺に向かって曲率半径が増大する（曲率半径の絶対値が小さくなる）。すなわち、レンズ面Ｓ７ｂは、正の屈折力を有し、レンズ中心から周辺に向かって屈折力が大きくなり、周辺部の屈折力が光軸近傍よりも大きい非球面形状である。

【0034】

第１の構成例の第７レンズＬ７では、レンズ面Ｓ７ａの周辺部の曲率半径が負であり、中心部は両凸形状、周辺部はメニスカス形状である。また、第２の構成例の第７レンズＬ７では、レンズ面Ｓ７ａの周辺部は曲率半径が無限大（曲率が０）であり、周辺部において物体側が平面の平凸形状である。

【0035】

第１の構成例及び第２の構成例では、上記前群Ｇｆと、非球面レンズである第５レンズ群Ｇ５（第７レンズＬ７）との組み合せにより、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｓ１ａの形状を、鏡胴からの飛び出し量を小さい形状にしつつ、広角中心窩レンズとして広角かつ高い像倍率変化が実現されている。この撮像光学系１０は、良好に撮像画面全体の収差を抑制され、結果として高画素撮像素子への適用に十分に見合う光学結像性能をもつ光学結像性能が達成される。

【0036】

なお、第１レンズＬ１のレンズ面Ｓ１ｂ、第２レンズＬ２のレンズ面Ｓ２ａ、Ｓ２ｂのいずれか１面または２面を球面形状としてもよい。レンズ面Ｓ１ｂ、第２レンズＬ２のレンズ面Ｓ２ａ、Ｓ２ｂのいずれか１面または２面を球面形状としても、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２の非球面次数の高次数化を抑制でき、実現可能な程度の非球面形状とすることができる。第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２の４面のうちのいずれかの１面または２面を球面形状とすることは、製造コストの抑制、レンズの生産性の観点から好ましい。

【0037】

第１の構成例及び第２の構成例における前群Ｇｆの第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３と同等の光学性能を有するように、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３のそれぞれを、またはそれらの一部を複数枚のレンズで構成してもよい。また、後群Ｇｒのうちの最も像側の第７レンズＬ７のレンズ面Ｓ７ａ、Ｓ７ｂをそれぞれ非球面形状としたが、これに代えて、後群Ｇｒの他のレンズ面を非球面形状としてもよい。また、後群Ｇｒを６枚のレンズで構成しているが、これに限定されない。

【0038】

次に、上記実施形態に係る撮像光学系の数値実施例１、２について説明する。

【0039】

［数値実施例１］
図１に示される第１の構成例の撮像光学系１０のレンズデータを表１に示す。表１中の「面番号」は、物体側から順に構成要素の面に付した番号である。面番号に付した「＊」は、その面が非球面形状であることを示す。「曲率半径」の欄には、各レンズ面の曲率半径を、「面間隔」の欄には、光軸上における構成要素の面と次の面との間のレンズ厚みあるいは空気間隔をそれぞれ示す。曲率半径及び面間隔の単位は「ｍｍ」である。「ｎｄ」の欄には、各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、「νｄ」の欄には、各光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。

【0040】

表１の「Materials」の欄には、各光学要素の材料（ガラスまたは樹脂の種類）を示す。「Materials」の欄中の「E48R」は、「ZEONEX（登録商標）E48R」（日本ゼオン株式会社製）であってシクロオレフィンポリマー（COP）樹脂である。「OKP-1」は、大阪ガスケミカル株式会社の製品名であり光学用ポリエステル樹脂である。また、「S-LAL18」、「S-TIH6」、「S-BSL7」は、株式会社オハラの製品名であり光学ガラスである。「B270(登録商標)」は、SCHOTT AG社製の硝材であり、これに薄膜を形成して赤外線カットフィルタＰ１とした。

【0041】

【表1】

【0042】

レンズの非球面形状は、表２に示される円錐係数ｋ、非球面係数Ａ_２、Ａ_４、Ａ_６・・・を用いて次の非球面式で表される。

【0043】

【数1】

【0044】

上記式中の各値は次の通りである。
Ｚ：光軸方向のサグ量（ｍｍ）
ｓ:光軸からの距離（ｍｍ）
Ｃ：曲率（近軸曲率半径の逆数）
ｋ：円錐定数
Ａ_４、Ａ_６、Ａ_８・・・：４次、６次、８次・・・の非球面係数

【0045】

【表2】

【0046】

上記レンズデータに示される撮像光学系１０は、レンズ全長（第１レンズＬ１の最前面から像面ＩＭまでの距離）が４４．３７ｍｍ、Ｆ値が３．５０２、全系焦点距離が１０．５００ｍｍ、最大半画角が４７°、最大半画角における歪曲収差Ｄａが－８０％であった。全系焦点距離は、光軸近傍のものである。第１レンズＬ１の飛び出し量は、約１．８ｍｍであった。なお、第１レンズＬ１の飛び出し量は、第１レンズＬ１のレンズ面Ｓ１ａの有効径の範囲の最外周の部分から第１レンズＬ１の最前面までの光軸方向の長さである。最大半画角からの焦点距離の換算値は０．９３２５ｍｍであり、中央部と周辺部で１１．３倍近い焦点距離の比となっている。すなわち、撮像光学系１０では、撮像画面の中心部分は周辺部の１５．２５倍にも及ぶ光学倍率となるものであった。

【0047】

図３に撮像光学系１０の像面湾曲と歪曲収差をそれぞれ示す。図３では、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、ｄ線、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての像面湾曲を示してあり、実線がタンジェンシャル像面の像面湾曲を、破線がサジタル像面における像面湾曲を示している。また、歪曲収差は、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線はほぼ同じであったため１本の収差曲線のみを描いてある。

【0048】

図３に示される像面湾曲と歪曲収差からわかるように、撮像光学系１０は、最も物体側にある第１レンズＬ１の飛び出し量を小さく抑えながら、広角かつ意図的に大きな歪曲収差を作り出し、また像面歪曲収差が小さく抑えられており、高倍率の撮像画面の中央部のみならず画面全体に渡って高い結像性能を実現している。

【0049】

[数値実施例２]
図２に示される第２の構成例の撮像光学系１０のレンズデータを次の表３に示す。また、レンズの非球面形状は、表４に示される円錐係数ｋ、非球面係数Ａ_２、Ａ_４、Ａ_６・・・を用いて上述の非球面式で表される。図４に第２の構成例の撮像光学系１０の像面湾曲と歪曲収差を示す。表３、表４の項目、図４の像面湾曲と歪曲収差は、数値実施例１のものと同様に示してある。なお、表３の「Materials」の欄中の「F52R」は、「ZEONEX F52R」（日本ゼオン株式会社製）であってシクロオレフィンポリマー（COP）樹脂である。

【0050】

【表3】

【0051】

【表4】

【0052】

上記レンズデータに示される撮像光学系１０は、レンズ全長（第１レンズＬ１の最前面から像面ＩＭまでの距離）が４４．３５ｍｍ、Ｆ値が３．５１１、全系焦点距離が１０．４９７８ｍｍ、最大半画角が５０°、最大半画角における歪曲収差Ｄａが－８０％であった。第１レンズＬ１の飛び出し量は、約１．５ｍｍであった。全系焦点距離は、光軸近傍のものであり、最大半画角からの焦点距離の換算値は、０．８３９１ｍｍであり、撮像画面の中心部と周辺部で１７．５倍近い光学倍率の比であった。

【0053】

図４に示される像面湾曲と歪曲収差からわかるように、撮像光学系１０は、最も物体側にある第１レンズＬ１の飛び出し量を小さく抑えながら、広角かつ意図的に大きな歪曲収差を作り出し、また像面歪曲収差が小さく抑えられており、高倍率の撮像画面の中央部のみならず画面全体に渡って高い結像性能を実現している。

【符号の説明】

【0054】

１０ 撮像光学系
Ｇｆ 前群
Ｇｒ 後群
Ｇ１～Ｇ５ 第１～第５レンズ群
ＳＴ 絞り
Ｌ１～Ｌ７ レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】