特許 7469553 光学結像システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】光学結像システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20240409BHJP

【ＦＩ】

G02B13/00

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023203806

(22)【出願日】2023-12-01

【審査請求日】2024-01-10

(31)【優先権主張番号】202310380390.9

(32)【優先日】2023-04-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520128543

【氏名又は名称】エーエーシー オプティクス （チャンジョウ）カンパニーリミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(74)【代理人】

【識別番号】100087859

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 秀治

(72)【発明者】

【氏名】寺西 孝亮

【審査官】殿岡 雅仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１３５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０５４７４（ＪＰ，Ａ）

(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】

光学結像システムであって、物体側から像側に向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ、負の屈折力を有する第６レンズ、正の屈折力を有する第７レンズ、負の屈折力を有する第８レンズ、負の屈折力を有する第９レンズ、正の屈折力を有する第１０レンズ、負の屈折力を有する第１１レンズ、及び正の屈折力を有する第１２レンズから構成され、
ここで、前記光学結像システムの焦点距離をｆ、前記第１０レンズ、前記第１１レンズ及び前記第１２レンズの合成焦点距離をｆ１０－１２、前記第７レンズ及び前記第８レンズの合成焦点距離をｆ７－８、前記第１レンズの軸上厚みをｄ１、前記第２レンズの軸上厚みをｄ３、前記第２レンズの像側の面から前記第３レンズの物体側の面までの軸上距離をｄ２３’、前記第７レンズの軸上厚みをｄ１３、前記第８レンズの軸上厚みをｄ１５、前記第９レンズの軸上厚みをｄ１７、前記第９レンズの像側の面から前記第１０レンズの物体側の面までの軸上距離をｄ１８にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする光学結像システム。
０．３８≦ｆ１０－１２／ｆ≦０．９０
－２１．７０≦ｆ７－８／（ｄ１３＋ｄ１５）≦－１．００
２．００≦ｄ１７／ｄ１８≦１０．００
１．００≦（ｄ１＋ｄ３）／ｄ２３’≦５．００

【請求項2】

前記第５レンズのアッベ数をｖ５、前記第６レンズのアッベ数をｖ６にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
４３．００≦ｖ５－ｖ６≦７７．６０

【請求項3】

前記光学結像システムは、発散プリズムをさらに備え、物面から前記発散プリズムの物体側の面までの軸上距離をｄ０、物面から前記第１２レンズの像側の面までの軸上距離をＬにしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
０．１２≦ｄ０／Ｌ≦０．２６

【請求項4】

前記第１レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、
前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ３、前記第１レンズと前記第２レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ４にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
－１．２６≦ｆ１／ｆ≦－０．１４
－８．５４≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３－Ｒ４）≦０．３９
０．００≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．０２

【請求項5】

前記第２レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１レンズと前記第２レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ４、前記第２レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ５にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
０．１２≦ｆ２／ｆ≦１．１１
－０．６１≦（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ４－Ｒ５）≦９．８６
０．００≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０５

【請求項6】

前記第３レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、
前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第３レンズの軸上厚みをｄ５、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第３レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ６、前記第３レンズと前記第４レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ７にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
－２．１６≦ｆ３／ｆ≦－０．５０
０．５８≦（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）≦２．９１
０．００≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．０１

【請求項7】

前記第４レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第４レンズの軸上厚みをｄ７、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第３レンズと前記第４レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ７、前記第４レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ８にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
０．２３≦ｆ４／ｆ≦１．００
－０．７４≦（Ｒ７＋Ｒ８）／（Ｒ７－Ｒ８）≦－０．１４
０．０１≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０５

【請求項8】

前記第５レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第５レンズの焦点距離をｆ５、前記第５レンズの軸上厚みをｄ９、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第５レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ９、前記第５レンズと前記第６レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１０にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
０．２７≦ｆ５／ｆ≦１．１１
－０．６３≦（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９－Ｒ１０）≦０．３０
０．０１≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．０４

【請求項9】

前記第６レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第６レンズの焦点距離をｆ６、前記第６レンズの軸上厚みをｄ１１、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第５レンズと前記第６レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１０、前記第６レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１１にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
－３．０９≦ｆ６／ｆ≦－０．６９
－８．０３≦（Ｒ１０＋Ｒ１１）／（Ｒ１０－Ｒ１１）≦－０．７１
０．００≦ｄ１１／ＴＴＬ≦０．０２

【請求項10】

前記第７レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第７レンズの焦点距離をｆ７、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第７レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１２、前記第７レンズと前記第８レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１３にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
０．２３≦ｆ７／ｆ≦２．２３
－１１．１７≦（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１２－Ｒ１３）≦０．５４
０．００≦ｄ１３／ＴＴＬ≦０．１２

【請求項11】

前記第８レンズは、その像側の面が近軸において凹面に形成され、
前記第８レンズの焦点距離をｆ８、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第７レンズと前記第８レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１３、前記第８レンズの中心曲率半径をＲ１４にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
－１．１５≦ｆ８／ｆ≦－０．１３
０．２８≦（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３－Ｒ１４）≦３．１５
０．００≦ｄ１５／ＴＴＬ≦０．０７

【請求項12】

前記第９レンズの焦点距離をｆ９、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第９レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１５、前記第９レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１６にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
－２．４０≦ｆ９／ｆ≦－０．３１
－２．８４≦（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）≦１．６３
０．００≦ｄ１７／ＴＴＬ≦０．０５

【請求項13】

前記第１０レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第１０レンズの焦点距離をｆ１０、前記第１０レンズの軸上厚みをｄ１９、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１０レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１７、前記第１０レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１８にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
０．１９≦ｆ１０／ｆ≦１．１１
０．２０≦（Ｒ１７＋Ｒ１８）／（Ｒ１７－Ｒ１８）≦２．５６
０．０１≦ｄ１９／ＴＴＬ≦０．０４

【請求項14】

前記第１１レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第１１レンズの焦点距離をｆ１１、前記第１１レンズの軸上厚みをｄ２１、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１１レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１９、前記第１１レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ２０にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
－２．６７≦ｆ１１／ｆ≦－０．３７
－８．９２≦（Ｒ１９＋Ｒ２０）／（Ｒ１９－Ｒ２０）≦－０．７６
０．００≦ｄ２１／ＴＴＬ≦０．０１

【請求項15】

前記第１２レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第１２レンズの焦点距離をｆ１２、前記第１２レンズの軸上厚みをｄ２３、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１２レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ２１、前記第１２レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ２２にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
０．２６≦ｆ１２／ｆ≦２．７１
０．３１≦（Ｒ２１＋Ｒ２２）／（Ｒ２１－Ｒ２２）≦３．９２
０．０１≦ｄ２３／ＴＴＬ≦０．０３

【請求項16】

前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ、前記第５レンズ、前記第６レンズ、前記第７レンズ、前記第８レンズ、前記第９レンズ、前記第１０レンズ、前記第１１レンズ及び前記第１２レンズは、何れもガラス材質であることを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学レンズの分野に関し、特に産業用ラインスキャンレンズに適用された光学結像システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

産業オートメーションの急速な発展に伴い、マシンビジョンは産業オートメーション生産、組立ライン検出、物流仕分け、医学、科学研究などの分野で広く使用されており、対象製品を検出、識別、測定することで、人間の操作中の誤判断を削減または排除し、測定精度及び効率を大幅に向上させる。産業用ラインスキャンレンズなどの光学結像システムはマシンビジョンの「目」として重要な役割を果たしており、電子製品の製造、例えばＬＣＤ画面の欠陥検出や携帯電話のタッチスクリーン回路などの適用シナリオでは、産業用ラインスキャンレンズに対する要求がますます高まっている。

【0003】

現在、産業用ラインスキャンレンズとしての光学結像システムは、優れた結像品質を得るために、複数枚のレンズ構造を用いることが多い。また、技術の発展及びユーザの多様化ニーズの増加に伴い、感光素子の画素面積が縮小しつつあり、システムの結像品質に対する要求が高くなってきているなか、１２枚式のレンズ構造は徐々に産業用ラインスキャンレンズの設計に現れている。しかしながら、光学性能が不十分で、体積が大きく、測定時に被写界深度を変更できないなどの欠陥が依然として存在している。従って、優れた光学特性を有し、体積が小さく、かつ収差が十分に補正されて、可変絞りを備える望遠撮像レンズを要求することが急務となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の問題に鑑みて、本発明は、優れた光学特性を有し、歪曲収差が小さく、測定時に被写界深度を変更することができる産業用ラインスキャンの設計要求を満たす光学結像システム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】

【0005】

上記の技術的課題を解決するために、本発明の実施形態には、光学結像システムが提供され、前記光学結像システムは、物体側から像側に向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ、負の屈折力を有する第６レンズ、正の屈折力を有する第７レンズ、負の屈折力を有する第８レンズ、負の屈折力を有する第９レンズ、正の屈折力を有する第１０レンズ、負の屈折力を有する第１１レンズ、及び正の屈折力を有する第１２レンズを含み、

【0006】

ここで、前記光学結像システムの焦点距離をｆ、前記第１０レンズ、前記第１１レンズ及び前記第１２レンズの合成焦点距離をｆ１０－１２、前記第７レンズ及び前記第８レンズの合成焦点距離をｆ７－８、前記第１レンズの軸上厚みをｄ１、前記第２レンズの軸上厚みをｄ３、前記第２レンズの像側の面から前記第３レンズの物体側の面までの軸上距離をｄ２３’、前記第７レンズの軸上厚みをｄ１３、前記第８レンズの軸上厚みをｄ１５、前記第９レンズの軸上厚みをｄ１７、前記第９レンズの像側の面から前記第１０レンズの物体側の面までの軸上距離をｄ１８にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．３８≦ｆ１０－１２／ｆ≦０．９０
－２１．７０≦ｆ７－８／（ｄ１３＋ｄ１５）≦－１．００
２．００≦ｄ１７／ｄ１８≦１０．００
１．００≦（ｄ１＋ｄ３）／ｄ２３’≦５．００

【0007】

好ましくは、前記第５レンズのアッベ数をｖ５、前記第６レンズのアッベ数をｖ６にしたときに、以下の関係式を満たす。
４３．００≦ｖ５－ｖ６≦７７．６０

【0008】

好ましくは、前記光学結像システムは、発散プリズムをさらに備え、物面から前記発散プリズムの物体側の面までの軸上距離をｄ０、物面から前記第１２レンズの像側の面までの軸上距離をＬにしたときに、以下の関係式を満たす。
０．１２≦ｄ０／Ｌ≦０．２６

【0009】

好ましくは、前記第１レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ３、前記第１レンズと前記第２レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ４にしたときに、以下の関係式を満たす。
－１．２６≦ｆ１／ｆ≦－０．１４
－８．５４≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３－Ｒ４）≦０．３９
０．００≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．０２

【0010】

好ましくは、前記第２レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１レンズと前記第２レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ４、前記第２レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ５にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．１２≦ｆ２／ｆ≦１．１１
－０．６１≦（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ４－Ｒ５）≦９．８６
０．００≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０５

【0011】

好ましくは、前記第３レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第３レンズの軸上厚みをｄ５、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第３レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ６、前記第３レンズと前記第４レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ７にしたときに、以下の関係式を満たす。
－２．１６≦ｆ３／ｆ≦－０．５０
０．５８≦（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）≦２．９１
０．００≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．０１

【0012】

好ましくは、前記第４レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第４レンズの軸上厚みをｄ７、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第３レンズと前記第４レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ７、前記第４レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ８にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．２３≦ｆ４／ｆ≦１．００
－０．７４≦（Ｒ７＋Ｒ８）／（Ｒ７－Ｒ８）≦－０．１４
０．０１≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０５

【0013】

好ましくは、前記第５レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、前記第５レンズの焦点距離をｆ５、前記第５レンズの軸上厚みをｄ９、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第５レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ９、前記第５レンズと前記第６レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１０にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．２７≦ｆ５／ｆ≦１．１１
－０．６３≦（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９－Ｒ１０）≦０．３０
０．０１≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．０４

【0014】

好ましくは、前記第６レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、前記第６レンズの焦点距離をｆ６、前記第６レンズの軸上厚みをｄ１１、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第５レンズと前記第６レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１０、前記第６レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１１にしたときに、以下の関係式を満たす。
－３．０９≦ｆ６／ｆ≦－０．６９
－８．０３≦（Ｒ１０＋Ｒ１１）／（Ｒ１０－Ｒ１１）≦－０．７１
０．００≦ｄ１１／ＴＴＬ≦０．０２

【0015】

好ましくは、前記第７レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、前記第７レンズの焦点距離をｆ７、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第７レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１２、前記第７レンズと前記第８レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１３にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．２３≦ｆ７／ｆ≦２．２３
－１１．１７≦（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１２－Ｒ１３）≦０．５４
０．００≦ｄ１３／ＴＴＬ≦０．１２

【0016】

好ましくは、前記第８レンズは、その像側の面が近軸において凹面に形成され、前記第８レンズの焦点距離をｆ８、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第７レンズと前記第８レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１３、前記第８レンズの中心曲率半径をＲ１４にしたときに、以下の関係式を満たす。
－１．１５≦ｆ８／ｆ≦－０．１３
０．２８≦（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３－Ｒ１４）≦３．１５
０．００≦ｄ１５／ＴＴＬ≦０．０７

【0017】

好ましくは、前記第９レンズの焦点距離をｆ９、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第９レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１５、前記第９レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１６にしたときに、以下の関係式を満たす。
－２．４０≦ｆ９／ｆ≦－０．３１
－２．８４≦（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）≦１．６３
０．００≦ｄ１７／ＴＴＬ≦０．０５

【0018】

好ましくは、前記第１０レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、前記第１０レンズの焦点距離をｆ１０、前記第１０レンズの軸上厚みをｄ１９、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１０レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１７、前記第１０レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１８にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．１９≦ｆ１０／ｆ≦１．１１
０．２０≦（Ｒ１７＋Ｒ１８）／（Ｒ１７－Ｒ１８）≦２．５６
０．０１≦ｄ１９／ＴＴＬ≦０．０４

【0019】

好ましくは、前記第１１レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、前記第１１レンズの焦点距離をｆ１１、前記第１１レンズの軸上厚みをｄ２１、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１１レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１９、前記第１１レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ２０にしたときに、以下の関係式を満たす。
－２．６７≦ｆ１１／ｆ≦－０．３７
－８．９２≦（Ｒ１９＋Ｒ２０）／（Ｒ１９－Ｒ２０）≦－０．７６
０．００≦ｄ２１／ＴＴＬ≦０．０１

【0020】

好ましくは、前記第１２レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、前記第１２レンズの焦点距離をｆ１２、前記第１２レンズの軸上厚みをｄ２３、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬ、前記第１２レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ２１、前記第１２レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ２２にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．２６≦ｆ１２／ｆ≦２．７１
０．３１≦（Ｒ２１＋Ｒ２２）／（Ｒ２１－Ｒ２２）≦３．９２
０．０１≦ｄ２３／ＴＴＬ≦０．０３

【0021】

好ましくは、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ、前記第５レンズ、前記第６レンズ、前記第７レンズ、前記第８レンズ、前記第９レンズ、前記第１０レンズ、前記第１１レンズ及び前記第１２レンズは、何れもガラス材質である。

【発明の効果】

【0022】

本発明の有益な効果は、本発明に係る光学結像システムは、良好な光学性能を有し、歪曲収差が小さい結像のために設計され、画像歪みを厳密に制御し、検出対象物の真実の姿を最大限に提示し、測定時に被写界深度を柔軟に調整することができ、特に高画素の産業検出用ラインスキャンレンズに適用される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

本発明の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、以下説明された図面は、本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、進歩的な労働をしなくても、これらの図面に基づいて他の図面を取得することができ、そのうち、

【図1】図１は、第１実施形態に係る光学結像システム１０の構造を示す図である。

【図2】図２は、図１に示す光学結像システムの球面収差を示す図である。

【図3】図３は、図１に示す光学結像システムの倍率色収差を示す図である。

【図4】図４は、図１に示す光学結像システムの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係る光学結像システム２０の構造を示す図である。

【図6】図６は、図５に示す光学結像システムの球面収差を示す図である。

【図7】図７は、図５に示す光学結像システムの倍率色収差を示す図である。

【図8】図８は、図５に示す光学結像システムの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。

【図9】図９は、本発明の第３実施形態に係る光学結像システム３０の構造を示す図である。

【図10】図１０は、図９に示す光学結像システムの球面収差を示す図である。

【図11】図１１は、図９に示す光学結像システムの倍率色収差を示す図である。

【図12】図１２は、図９に示す光学結像システムの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。

【図13】図１３は、本発明の第４実施形態に係る光学結像システム４０の構造を示す図である。

【図14】図１４は、図１３に示す光学結像システムの球面収差を示す図である。

【図15】図１５は、図１３に示す光学結像システムの倍率色収差を示す図である。

【図16】図１６は、図１３に示す光学結像システムの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の目的、技術考案及び利点をより明確にするために、以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳しく説明する。ただ、本発明の各実施形態において、本発明に対する理解を便宜にするために、多くの技術的細部まで記載されているが、これらの技術的細部および以下の各実施形態に基づく各種の変化及び修正がなくても、本発明が保護しようとする技術方案を実現可能であることは、当業者にとっては自明なことである。

【0025】

（第１実施形態）

【0026】

図面を参照すると、本発明には、光学結像システム１０が提供される。図１に示されたのは、本発明の第１実施形態に係る光学結像システム１０である。当該光学結像システムは、物体側から像側に向かって、順に、物面ＯＢＪ、発散プリズムＢＳ、負の屈折力を有する第１レンズＬ１、正の屈折力を有する第２レンズＬ２、負の屈折力を有する第３レンズＬ３、正の屈折力を有する第４レンズＬ４、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、負の屈折力を有する第６レンズＬ６、正の屈折力を有する第７レンズＬ７、負の屈折力を有する第８レンズＬ８、絞りＳ１、負の屈折力を有する第９レンズＬ９、正の屈折力を有する第１０レンズＬ１０、負の屈折力を有する第１１レンズＬ１１、正の屈折力を有する第１２レンズＬ１２、及び像面Ｓｉを含む。

【0027】

本実施形態において、第１レンズＬ１の材質がガラスであり、第２レンズＬ２の材質がガラスであり、第３レンズＬ３の材質がガラスであり、第４レンズＬ４の材質がガラスであり、第５レンズＬ５の材質がガラスであり、第６レンズＬ６の材質がガラスであり、第７レンズＬ７の材質がガラスであり、第８レンズＬ８の材質がガラスであり、第９レンズＬ９の材質がガラスであり、第１０レンズＬ１０の材質がガラスであり、第１１レンズＬ１１の材質がガラスであり、第１２レンズＬ１２の材質がガラスである。

【0028】

本実施形態では、上記の光学結像システムの焦点距離をｆ、上記の第１０レンズＬ１０、上記の第１１レンズＬ１１及び上記の第１２レンズＬ１２の合成焦点距離をｆ１０－１２にしたときに、０．３８≦ｆ１０－１２／ｆ≦０．９０の関係式が設立される。これによって、像側端のレンズ群とシステムの焦点距離の比の範囲が規定されており、像側端の光が十分な収束能力を持つことを確保することができる。

【0029】

上記の第７レンズＬ７及び上記の第８レンズＬ８の合成焦点距離をｆ７－８、上記の第７レンズＬ７の軸上厚みをｄ１３、上記の第８レンズＬ８の軸上厚みをｄ１５にしたときに、－２１．７０≦ｆ７－８／（ｄ１３＋ｄ１５）≦－１．００の関係式が設立され、ここで、ｆ７－８は第７レンズ及び第８レンズの合成焦点距離である。これによって、組み合わせたレンズの焦点距離と厚さの比の範囲が指定されており、十分な屈曲力を有するとともに、適切な厚みを維持することを確保でき、歪曲収差の補正、及び｜Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ｜（歪み）≦０．９５％に有利である。

【0030】

上記の第９レンズＬ９の軸上厚みをｄ１７、上記の第９レンズＬ９及び上記の第１０レンズＬ１０と光軸との間隔距離をｄ１８にしたときに、２．００≦ｄ１７／ｄ１８≦１０．００の関係式が設立される。ｄ１７は第９レンズＬ９の中心厚みであり、ｄ１８は第９レンズＬ９及び後レンズ群の光軸における間隔距離である。この関係式の範囲内にあれば、レンズ間の間隔が小さすぎることに起因する組立干渉を防止して、組立歩留まりを向上させることができ、第９レンズＬ９のレンズ厚みを均衡させて、レンズの厚みが厚すぎることに起因する成形不均一さを防止し、かつ感度を効果的に低下させることができる。

【0031】

上記の第１レンズＬ１の軸上厚みをｄ１、上記の第２レンズＬ２の軸上厚みをｄ３、上記の第２レンズＬ２の像側の面から上記の第３レンズＬ３の物体側の面までの軸上距離をｄ２３′にしたときに、１．００≦（ｄ１＋ｄ３）／ｄ２３′≦５．００の関係式が設立される。ｄ１＋ｄ３は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２からなる複合レンズの中心厚みであり、ｄ２３′は、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との光軸における距離である。

【0032】

本実施形態では、上記の第５レンズＬ５のアッベ数をｖ５、上記の第６レンズＬ６のアッベ数をｖ６にしたときに、４３．００≦ｖ５－ｖ６≦７７．６０の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、システムの色収差を効果的に補正することができ、かつ｜ＬＣ｜≦４μｍである。

【0033】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０は、発散プリズムＢＳをさらに備え、物面ＯＢＪから上記の発散プリズムＢＳの物体側の面までの軸上距離をｄ０、物面から上記の第１２レンズの像側の面までの軸上距離をＬにしたときに、０．１２≦ｄ０／Ｌ≦０．２６の関係式が設立される。なお、ｄ０は物体（光学系の物体側の焦点面）から物体に最も近いＢＳ物体側の面までの距離であり、Ｌは物体から像側に最も近いレンズ面の光軸までの距離である。関係式の下限の値よりも低いと、レンズ系と物体との間の距離が狭すぎて、ラインスキャンレンズを使用する装置の操作性が悪い。一方、関係式の上限の値よりも高いと、レンズ部分が占めるスペースが不足になるため、設置できるレンズの数及びその厚みが制限され、球面収差及び色収差の補正が困難になる。

【0034】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１にしたときに、－１．２６≦ｆ１／ｆ≦－０．１４の関係式が設立され、第１レンズＬ１が負の屈折力を有することが規定される。この上限の値を超えると、レンズの小型化に寄与するものの、第１レンズＬ１の負の屈折力が強くなりすぎて、収差などの問題を補正することが困難になる。一方、下限の値を超えると、第１レンズＬ１の負の屈折力が弱くなりすぎて、レンズ厚みの制御が困難になる。好ましくは、－０．７９≦ｆ１／ｆ≦－０．１８の関係式が設立される。

【0035】

上記の第１レンズＬ１の軸上厚みをｄ１、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．０２の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．００≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。

【0036】

上記の第１レンズＬ１の物体側の面の中心曲率半径をＲ３、及び上記の第１レンズＬ１と上記の第２レンズＬ２との複合面の中心曲率半径をＲ４にしたときに、－８．５４≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３－Ｒ４）≦０．３９の関係式が設立される。第１レンズＬ１の形状を合理的に制御することで、第１レンズＬ１はシステムの球面収差を効果的に補正することができる。好ましくは、－５．３４≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３－Ｒ４）≦０．３１の関係式が設立される。

【0037】

本実施形態において、第１レンズＬ１について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第１レンズＬ１の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。

【0038】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２にしたときに、０．１２≦ｆ２／ｆ≦１．１１の関係式が設立され、第２レンズＬ２が正の屈折力を有することが規定される。屈折力の配分を適切にすることにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、０．１９≦ｆ２／ｆ≦０．８９の関係式が設立される。

【0039】

上記の第２レンズＬ２の軸上厚みをｄ３、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０５の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０１≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０４の関係式が設立される。

【0040】

上記の第１レンズＬ１と上記の第２レンズＬ２との複合面の中心曲率半径をＲ４、及び上記の第２レンズＬ２の像側の面の中心曲率半径をＲ５にしたときに、－０．６１≦（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ４－Ｒ５）≦９．８６の関係式が設立される。第２レンズＬ２の形状が規定されており、この関係式の範囲内にあると、レンズを通過する光線のずれの程度を緩和することができ、収差を有効的に減少させることができる。好ましくは、－０．３８≦（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ４－Ｒ５）≦７．８９の関係式が設立される。

【0041】

本実施形態において、第２レンズＬ２について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第２レンズＬ２の物体側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。

【0042】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第３レンズＬ３の焦点距離をｆ３にしたときに、－２．１６≦ｆ３／ｆ≦－０．５０の関係式が設立され、第３レンズＬ３が負の屈折力を有することが規定され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－１．３５≦ｆ３／ｆ≦－０．６２の関係式が設立される。

【0043】

上記の第３レンズＬ３の軸上厚みをｄ５、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。

【0044】

上記の第３レンズＬ３の物体側の面の中心曲率半径をＲ６、及び上記の第３レンズＬ３と上記の第４レンズＬ４との複合面の中心曲率半径をＲ７にしたときに、０．５８≦（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）≦２．９１の関係式が設立される。これによって、第３レンズＬ３の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、０．９３≦（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）≦２．３３の関係式が設立される。

【0045】

本実施形態において、第３レンズＬ３について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、負の屈折力を有する。

【0046】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４にしたときに、０．２３≦ｆ４／ｆ≦１．００の関係式が設立され、第４レンズＬ４が正の屈折力を有することが規定される。屈折力の配分を適切にすることにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、０．３７≦ｆ４／ｆ≦０．８０の関係式が設立される。

【0047】

上記の第４レンズＬ４の軸上厚みをｄ７、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０１≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０５の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０１≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０４の関係式が設立される。

【0048】

上記の第３レンズＬ３と上記の第４レンズＬ４との複合面の中心曲率半径をＲ７、及び上記の第４レンズＬ４の像側の面の中心曲率半径をＲ８にしたときに、－０．７４≦（Ｒ７＋Ｒ８）／（Ｒ７－Ｒ８）≦－０．１４の関係式が設立される。これによって、第４レンズＬ４の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸上の色収差の問題の補正に有利である。好ましくは、－０．４６≦（Ｒ７＋Ｒ８）／（Ｒ７－Ｒ８）≦－０．１７の関係式が設立される。

【0049】

本実施形態において、第４レンズＬ４について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。

【0050】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第５レンズＬ５の焦点距離をｆ５にしたときに、０．２７≦ｆ５／ｆ≦１．１１の関係式が設立され、第５レンズＬ５が正の屈折力を有することが規定される。この下限の値を超えると、レンズの小型化に寄与するものの、第５レンズＬ５の正の屈折力が強くなりすぎて、収差などの問題を補正することが困難になる。一方、上限の値を超えると、第５レンズＬ５の正の屈折力が弱くなりすぎて、レンズ厚みの制御が困難になる。好ましくは、０．４３≦ｆ５／ｆ≦０．８９の関係式が設立される。

【0051】

上記の第５レンズＬ５の軸上厚みをｄ９、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０１≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．０４の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０１≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．０３の関係式が設立される。

【0052】

上記の第５レンズＬ５の物体側の面の中心曲率半径をＲ９、及び上記の第５レンズＬ５と上記の第６レンズＬ６との複合面の中心曲率半径をＲ１０にしたときに、－０．６３≦（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９－Ｒ１０）≦０．３０の関係式が設立される。これによって、第５レンズＬ５の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸上の色収差の問題の補正に有利である。好ましくは、－０．３９≦（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９－Ｒ１０）≦０．２４の関係式が設立される。

【0053】

本実施形態において、第５レンズＬ５について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。

【0054】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第６レンズＬ６の焦点距離をｆ６にしたときに、－３．０９≦ｆ６／ｆ≦－０．６９の関係式が設立され、第６レンズＬ６が負の屈折力を有することが規定される。屈折力の配分を適切にすることにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－１．９３≦ｆ６／ｆ≦－０．８７の関係式が設立される。

【0055】

上記の第６レンズＬ６の軸上厚みをｄ１１、上記の光学結像システムの光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１１／ＴＴＬ≦０．０２の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。

【0056】

上記の第５レンズＬ５と上記の第６レンズＬ６との複合面の中心曲率半径をＲ１０、及び上記の第６レンズＬ６の像側の面の中心曲率半径をＲ１１にしたときに、－８．０３≦（Ｒ１０＋Ｒ１１）／（Ｒ１０－Ｒ１１）≦－０．７１の関係式が設立される。これによって、第６レンズＬ６の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、第６レンズＬ６の形状を有効的に制御することができて、第６レンズＬ６の成型に有利であると共に、第６レンズＬ６の表面の曲率が大きすぎることによる加工しにくいことを回避することができる。好ましくは、－５．０２≦（Ｒ１０＋Ｒ１１）／（Ｒ１０－Ｒ１１）≦－０．８９の関係式が設立される。

【0057】

本実施形態において、第６レンズＬ６について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、負の屈折力を有する。

【0058】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第７レンズＬ７の焦点距離をｆ７にしたときに、０．２３≦ｆ７／ｆ≦２．２３の関係式が設立され、第７レンズＬ７が正の屈折力を有することが規定される。屈折力の配分を適切にすることにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、０．３７≦ｆ７／ｆ≦１．７８の関係式が設立される。

【0059】

上記の第７レンズＬ７の軸上厚みをｄ１３、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１３／ＴＴＬ≦０．１２の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０１≦ｄ１３／ＴＴＬ≦０．１０の関係式が設立される。

【0060】

上記の第７レンズＬ７の物体側の面の中心曲率半径をＲ１２、及び上記の第７レンズＬ７と上記の第８レンズＬ８との複合面の中心曲率半径をＲ１３にしたときに、－１１．１７≦（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１２－Ｒ１３）≦０．５４の関係式が設立される。これによって、第７レンズＬ７の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸上の色収差の問題の補正に有利である。好ましくは、－６．９８≦（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１２－Ｒ１３）≦０．４４の関係式が設立される。

【0061】

本実施形態において、第７レンズＬ７について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第７レンズＬ７の像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。

【0062】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第８レンズＬ８の焦点距離をｆ８にしたときに、－１．１５≦ｆ８／ｆ≦－０．１３の関係式が設立され、第８レンズＬ８が負の屈折力を有することが規定される。屈折力の配分を適切にすることにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－０．７２≦ｆ８／ｆ≦－０．１６の関係式が設立される。

【0063】

上記の第８レンズＬ８の軸上厚みをｄ１５、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１５／ＴＴＬ≦０．０７の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．００≦ｄ１５／ＴＴＬ≦０．０６の関係式が設立される。

【0064】

上記の第７レンズＬ７と上記の第８レンズＬ８との複合面の中心曲率半径をＲ１３、及び上記の第８レンズＬ８の中心曲率半径をＲ１４にしたときに、０．２８≦（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３－Ｒ１４）≦３．１５の関係式が設立される。これによって、第８レンズＬ８の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸上の色収差の問題の補正に有利である。好ましくは、０．４４≦（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３－Ｒ１４）≦２．５２の関係式が設立される。

【0065】

本実施形態において、第８レンズＬ８について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第８レンズＬ８の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。

【0066】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第９レンズＬ９の焦点距離をｆ９にしたときに、－２．４０≦ｆ９／ｆ≦－０．３１の関係式が設立され、第９レンズＬ９が負の屈折力を有することが規定される。この上限の値を超えると、レンズの小型化に寄与するものの、第９レンズＬ９の負の屈折力が強くなりすぎて、収差などの問題を補正することが困難になる。一方、下限の値を超えると、第９レンズＬ９の負の屈折力が弱くなりすぎて、レンズ厚みの制御が困難になる。好ましくは、－１．５０≦ｆ９／ｆ≦－０．３８の関係式が設立される。

【0067】

上記の第９レンズＬ９の軸上厚みをｄ１７、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１７／ＴＴＬ≦０．０５の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０１≦ｄ１７／ＴＴＬ≦０．０４の関係式が設立される。

【0068】

上記の第９レンズＬ９の物体側の面の中心曲率半径をＲ１５、及び上記の第９レンズＬ９の像側の面の中心曲率半径をＲ１６にしたときに、－２．８４≦（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）≦１．６３の関係式が設立される。これによって、第９レンズＬ９の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸上の色収差の問題の補正に有利である。好ましくは、－１．７８≦（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）≦１．３１の関係式が設立される。

【0069】

本実施形態において、第９レンズＬ９について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第９レンズＬ９の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。

【0070】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第１０レンズＬ１０の焦点距離をｆ１０にしたときに、０．１９≦ｆ１０／ｆ≦１．１１の関係式が設立され、この下限の値を超えると、レンズの小型化に寄与するものの、第１０レンズＬ１０の正の屈折力が強くなりすぎて、収差などの問題を補正することが困難になる。一方、上限の値を超えると、第１０レンズＬ１０の正の屈折力が弱くなりすぎて、レンズ厚みの制御が困難になる。好ましくは、０．３１≦ｆ１０／ｆ≦０．８８の関係式が設立される。

【0071】

上記の第１０レンズＬ１０の物体側の面の中心曲率半径をＲ１７、上記の第１０レンズＬ１０の像側の面の中心曲率半径をＲ１８にしたときに、０．２０≦（Ｒ１７＋Ｒ１８）／（Ｒ１７－Ｒ１８）≦２．５６の関係式が設立される。これによって、第１０レンズＬ１０の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、０．３２≦（Ｒ１７＋Ｒ１８）／（Ｒ１７－Ｒ１８）≦２．０４の関係式が設立される。

【0072】

上記の第１０レンズＬ１０の軸上厚みをｄ１９、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０１≦ｄ１９／ＴＴＬ≦０．０４の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０１≦ｄ１９／ＴＴＬ≦０．０３の関係式が設立される。

【0073】

本実施形態において、上記の第１０レンズＬ１０について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第１０レンズＬ１０の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。

【0074】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第１１レンズＬ１１の焦点距離をｆ１１にしたときに、－２．６７≦ｆ１１／ｆ≦－０．３７の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－１．６７≦ｆ１１／ｆ≦－０．４６の関係式が設立される。

【0075】

上記の第１１レンズＬ１１の物体側の面の中心曲率半径をＲ１９、上記の第１１レンズＬ１１の像側の面の中心曲率半径をＲ２０にしたときに、－８．９２≦（Ｒ１９＋Ｒ２０）／（Ｒ１９－Ｒ２０）≦－０．７６の関係式が設立される。これによって、第１１レンズＬ１１の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－５．５８≦（Ｒ１９＋Ｒ２０）／（Ｒ１９－Ｒ２０）≦－０．９５の関係式が設立される。

【0076】

上記の第１１レンズＬ１１の軸上厚みをｄ２１、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ２１／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。

【0077】

本実施形態において、上記の第１１レンズＬ１１について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第１１レンズＬ１１の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。

【0078】

本実施形態では、上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第１２レンズＬ１２の焦点距離をｆ１２にしたときに、０．２６≦ｆ１２／ｆ≦２．７１の関係式が設立され、第１２レンズＬ１２が正の屈折力を有することが規定される。この下限の値を超えると、レンズの小型化に寄与するものの、第１２レンズＬ１２の正の屈折力が強くなりすぎて、収差などの問題を補正することが困難になる。一方、上限の値を超えると、第１２レンズＬ１２の正の屈折力が弱くなりすぎて、レンズ厚みの制御が困難になる。好ましくは、０．４１≦ｆ１２／ｆ≦２．１７の関係式が設立される。

【0079】

上記の第１２レンズＬ１２の物体側の面の中心曲率半径をＲ２１、上記の第１２レンズＬ１２の像側の面の中心曲率半径をＲ２２にしたときに、０．３１≦（Ｒ２１＋Ｒ２２）／（Ｒ２１－Ｒ２２）≦３．９２の関係式が設立される。第１２レンズＬ１２の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、０．５０≦（Ｒ２１＋Ｒ２２）／（Ｒ２１－Ｒ２２）≦３．１３の関係式が設立される。

【0080】

上記の第１２レンズＬ１２の軸上厚みをｄ２３、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０１≦ｄ２３／ＴＴＬ≦０．０３の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０１≦ｄ２３／ＴＴＬ≦０．０２の関係式が設立される。

【0081】

上記の第１２レンズＬ１２は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第１２レンズＬ１２の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。

【0082】

光学結像システム１０は、良好な光学性能を有するとともに、可変絞り、長焦点距離、小型化、小さい歪曲収差の設計要求を満たすことができる。この光学結像システム１０の特性によれば、この光学結像システム１０は、特に高画素の産業検出用のラインスキャンレンズに適用される。

【0083】

以下、実施例を用いて、本発明に係る光学結像システム１０を説明する。各実施例に記載の符号は以下の通りである。焦点距離、軸上距離、中心曲率半径、軸上厚み、変曲点位置及び停留点位置の単位は、ｍｍである。

【0084】

ＴＴＬ：光学全長（第１レンズＬ１の物体側の面から像面Ｓｉまでの軸上距離）、単位はｍｍである。

【0085】

絞り値ＦＮＯ：光学結像システムの有効焦点距離と入射瞳径の比。

【0086】

好ましくは、高品質な結像需要を満たすように、上記のレンズの物体側の面及び／又は像側の面に、変曲点及び／又は停留点がさらに設けられてもよい。具体的な実施案については、後述する。

【0087】

表１は、本発明の第１実施形態に係る光学結像システム１０の設定データを示す。

【0088】

【表1】

【0089】

ここで、各符号の意味は、以下の通りである。
ＯＢＪ：物面
ＢＳ：発散プリズム
ＳＴ：絞り
Ｌｎ：第ｎレンズ
Ｒ：光学面の中心の中心曲率半径
Ｒ１：発散プリズムＢＳの物体側の面の中心曲率半径
Ｒ２：発散プリズムＢＳの像側の面の中心曲率半径
Ｒ３：第１レンズＬ１の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ４：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との複合面の中心曲率半径
Ｒ５：第２レンズＬ２の像側の面の中心曲率半径
Ｒ６：第３レンズＬ３の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ７：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との複合面の中心曲率半径
Ｒ８：第４レンズＬ４の像側の面の中心曲率半径
Ｒ９：第５レンズＬ５の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ１０：第５レンズＬ５と第６レンズＬ６との複合面の中心曲率半径
Ｒ１１：第６レンズＬ６の像側の面の中心曲率半径
Ｒ１２：第７レンズＬ７の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ１３：第７レンズＬ７と第８レンズＬ８との複合面の中心曲率半径
Ｒ１４：第８レンズＬ８の像側の面の中心曲率半径
Ｒ１５：第９レンズＬ９の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ１６：第９レンズＬ９の像側の面の中心曲率半径
Ｒ１７：第１０レンズＬ１０の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ１８：第１０レンズＬ１０の像側の面の中心曲率半径
Ｒ１９：第１１レンズＬ１１の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ２０：第１１レンズＬ１１の像側の面の中心曲率半径
Ｒ２１：第１２レンズＬ１２の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ２２：第１２レンズＬ１２の像側の面の中心曲率半径
ｄ：レンズの軸上厚み、レンズ間の軸上距離
ｄＯＢＪ（ＷＤ）：物面ＯＢＪから発散プリズムＢＳの物体側の面までの軸上距離
ｄＢＳ：発散プリズムＢＳの軸上厚み
ｄ０：発散プリズムの像側の面から第１レンズＬ１の物体側の面までの軸上距離
ｄ１：第１レンズＬ１の軸上厚み
ｄ３：第２レンズＬ２の軸上厚み
ｄ４：第２レンズＬ２の像側の面から第３レンズＬ３の物体側の面までの軸上距離
ｄ５：第３レンズＬ３の軸上厚み
ｄ７：第４レンズＬ４の軸上厚み
ｄ８：第４レンズＬ４の像側の面から第５レンズＬ５の物体側の面までの軸上距離
ｄ９：第５レンズＬ５の軸上厚み
ｄ１１：第６レンズＬ６の軸上厚み
ｄ１２：第６レンズＬ６の像側の面から第７レンズＬ７の物体側の面までの軸上距離
ｄ１３：第７レンズＬ７の軸上厚み
ｄ１５：第８レンズＬ８の軸上厚み
ｄ１６：第８レンズＬ８の像側の面から絞りの物体側の面までの軸上距離
ｄ１７：第９レンズＬ９の軸上厚み
ｄ１８：第９レンズＬ９の像側の面から第１０レンズＬ１０の物体側の面までの軸上距離
ｄ１９：第１０レンズＬ１０の軸上厚み
ｄ２０：第１０レンズＬ１０の像側の面から第１１レンズＬ１１の物体側の面までの軸上距離
ｄ２１：第１１レンズＬ１１の軸上厚み
ｄ２２：第１１レンズＬ１１の像側の面から第１２レンズＬ１２の物体側の面までの軸上距離
ｄ２３：第１２レンズＬ１２の軸上厚み
ｄ２４：第１２レンズＬ１２の像側の面から像面Ｓｉまでの軸上距離
ｎｄ：ｄ線の屈折率
ｎｄＢＳ：発散プリズムＢＳのｄ線の屈折率
ｎｄ１：第１レンズＬ１のｄ線の屈折率
ｎｄ２：第２レンズＬ２のｄ線の屈折率
ｎｄ３：第３レンズＬ３のｄ線の屈折率
ｎｄ４：第４レンズＬ４のｄ線の屈折率
ｎｄ５：第５レンズＬ５のｄ線の屈折率
ｎｄ６：第６レンズＬ６のｄ線の屈折率
ｎｄ７：第７レンズＬ７のｄ線の屈折率
ｎｄ８：第８レンズＬ８のｄ線の屈折率
ｎｄ９：第９レンズＬ９のｄ線の屈折率
ｎｄ１０：第１０レンズＬ１０のｄ線の屈折率
ｎｄ１１：第１１レンズＬ１１のｄ線の屈折率
ｎｄ１２：第１２レンズＬ１２のｄ線の屈折率
ｖｄ：アッベ数
ｖＢＳ：発散プリズムＢＳのアッベ数
ｖ１：第１レンズＬ１のアッベ数
ｖ２：第２レンズＬ２のアッベ数
ｖ３：第３レンズＬ３のアッベ数
ｖ４：第４レンズＬ４のアッベ数
ｖ５：第５レンズＬ５のアッベ数
ｖ６：第６レンズＬ６のアッベ数
ｖ７：第７レンズＬ７のアッベ数
ｖ８：第８レンズＬ８のアッベ数
ｖ９：第９レンズＬ９のアッベ数
ｖ１０：第１０レンズＬ１０のアッベ数
ｖ１１：第１１レンズＬ１１のアッベ数
ｖ１２：第１２レンズＬ１２のアッベ数

【0090】

図２は、波長４２５ｎｍ、５７５ｎｍ及び６７５ｎｍの光が第１実施形態に係る光学結像システム１０を通った後の球面収差を示す図である。図３は、波長４２５ｎｍ、５７５ｎｍ及び６７５ｎｍの光が第１実施形態に係る光学結像システム１０を通った後の倍率色収差を示す図である。図４は、波長５７５ｎｍの光が第１実施形態に係る光学結像システム１０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図であり、図４の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。

【0091】

後記の表５には、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態及び比較実施形態の諸数値及び関係式で規定されたパラメータに対応する値を示す。

【0092】

表１に示されるように、第１実施形態は、各関係式を満たしている。

【0093】

本実施形態において、上記の光学結像システム１０の入射瞳径ＥＮＰＤが６１．７３２ｍｍ及び３３．４６９ｍｍであり、全視野の像高ＩＨが４１．０００ｍｍであり、対角線方向の画角ＦＯＶが４．２３°である。これにより、上記の光学結像システム１０は、可変絞り、長焦点距離、小型化、小さい歪曲収差の設計要求を満たすことができ、その軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、優れた光学特性を有する。

【0094】

（第２実施形態）

【0095】

第２実施形態は、第１実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第１実施形態と同様であるため、異なる点のみを以下に示す。

【0096】

本実施形態では、上記の第９レンズＬ９は、その像側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第１２レンズＬ１２は、その物体側の面が近軸において凹面に形成される。

【0097】

図５に示されたのは、本発明の第２実施形態に係る光学結像システム２０である。

【0098】

表２は、本発明の第２実施形態に係る光学結像システム２０の設定データを示す。

【0099】

【表2】

【0100】

図６は、波長４２５ｎｍ、５７５ｎｍ及び６７５ｎｍの光が第２実施形態に係る光学結像システム２０を通った後の球面収差を示す図である。図７は、波長４２５ｎｍ、５７５ｎｍ及び６７５ｎｍの光が第２実施形態に係る光学結像システム２０を通った後の倍率色収差を示す図である。図８は、波長５７５ｎｍの光が第２実施形態に係る光学結像システム２０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図であり、図８の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。

【0101】

後記の表５には、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態及び比較実施形態の諸数値及び関係式で規定されたパラメータに対応する値を示す。

【0102】

表２に示されるように、第２実施形態は、各関係式を満たしている。

【0103】

本実施形態において、上記の光学結像システム２０の入射瞳径ＥＮＰＤが６７．８９４ｍｍと４２．０９８ｍｍであり、即ち可変絞りであり、測定時に被写界深度を変更することに用いられ、全視野の像高ＩＨが４１．０００ｍｍであり、対角線方向の画角ＦＯＶが６．７４°である。これにより、上記の光学結像システム２０は、可変絞り、長焦点距離、小型化の設計要件を満たすことができ、その軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、優れた光学特性を有する。

【0104】

（第３実施形態）

【0105】

第３実施形態は、第１実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第１実施形態と同じであり、この第３実施形態に係る光学結像システム３０の構造形態は図９を参照することができ、以下、異なる点のみを示す。

【0106】

本実施形態では、上記の第７レンズＬ７は、その像側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第８レンズＬ８は、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、第１０レンズＬ１０は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、第１２レンズＬ１２は、その物体側の面が近軸において凹面に形成される。

【0107】

表３は、本発明の第３実施形態に係る光学結像システム３０の設定データを示す。

【0108】

【表3】

【0109】

図１０は、波長４２５ｎｍ、５７５ｎｍ及び６７５ｎｍの光が第３実施形態に係る光学結像システム３０を通った後の球面収差を示す図である。図１１は、波長４２５ｎｍ、５７５ｎｍ及び６７５ｎｍの光が第３実施形態に係る光学結像システム３０を通った後の倍率色収差を示す図である。図１２は、波長５７５ｎｍの光が第３実施形態に係る光学結像システム３０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図であり、図１２の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。

【0110】

後記の表５には、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態及び比較実施形態の諸数値及び関係式で規定されたパラメータに対応する値を示す。

【0111】

表３に示されるように、第３実施形態は、各関係式を満たしている。

【0112】

本実施形態において、上記の光学結像システム３０の入射瞳径ＥＮＰＤが１２２．２８３ｍｍと８６．９２１ｍｍであり、即ち可変絞りであり、測定時に被写界深度を変更することに用いられ、全視野の像高ＩＨが４１．０００ｍｍであり、対角線方向の画角ＦＯＶが３．２９°である。これにより、上記の光学結像システム３０は、可変絞り、長焦点距離、小型化の設計要件を満たすことができ、その軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、優れた光学特性を有する。

【0113】

（第４実施形態）

【0114】

第４実施形態は、第１実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第１実施形態と同じであり、この第４実施形態に係る光学結像システム４０の構造形態は図１３を参照することができ、以下、異なる点のみを示す。

【0115】

本実施形態では、第１レンズＬ１は、その像側の面が近軸において凹面に形成され、第２レンズＬ２は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第７レンズＬ７は、その像側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第８レンズＬ８は、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、第９レンズＬ９は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、第１０レンズＬ１０は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、第１２レンズＬ１２は、その物体側の面が近軸において凹面に形成される。

【0116】

表４は、本発明の第４実施形態に係る光学結像システム４０の設定データを示す。

【0117】

【表4】

【0118】

図１４は、波長４２５ｎｍ、５７５ｎｍ及び６７５ｎｍの光が第４実施形態に係る光学結像システム４０を通った後の球面収差を示す図である。図１５は、波長４２５ｎｍ、５７５ｎｍ及び６７５ｎｍの光が第４実施形態に係る光学結像システム４０を通った後の倍率色収差を示す図である。図１６は、波長５７５ｎｍの光が第４実施形態に係る光学結像システム４０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図であり、図１６の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。

【0119】

後記の表５には、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態及び比較実施形態の諸数値及び関係式で規定されたパラメータに対応する値を示す。

【0120】

表４に示されるように、第４実施形態は、各関係式を満たしている。

【0121】

本実施形態において、上記の光学結像システム４０の入射瞳径ＥＮＰＤが１８．０１８ｍｍと５．３８１ｍｍであり、即ち可変絞りであり、測定時に被写界深度を変更することに用いられ、全視野の像高ＩＨが４１．０００ｍｍであり、対角線方向の画角ＦＯＶが３．６０°である。これにより、上記の光学結像システム４０は、可変絞り、長焦点距離、小型化の設計要件を満たすことができ、その軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、優れた光学特性を有する。

【0122】

以下、上記の関係式ごとに本実施形態における各関係式に対応する数値を表５に示す。本実施形態の撮像光学システムは、上述した関係式を満足することが明らかである。

【0123】

【表5】

【0124】

上記の各実施形態は本発明を実現するための具体的な実施形態であるが、実際の応用において、本発明の主旨及び範囲から逸脱しない範囲での形式及び細部に対する各種の変更は、いずれも本発明の保護範囲に属することは、当業者であれば理解できるはずである。

【要約】

【課題】本発明は、光学レンズの分野に関し、光学結像システムを開示する。
【解決手段】光学結像システムは、１２枚のレンズを含み、光学結像システムの焦点距離をｆ、第１０レンズ、第１１レンズ及び第１２レンズの合成焦点距離をｆ１０－１２、第７レンズ、第８レンズの合成焦点距離をｆ７－８、第１レンズ、第２レンズの軸上厚みをそれぞれｄ１、ｄ３、第２レンズ、第３レンズ間の軸上距離をｄ２３’、 第７レンズ、第８レンズ、第９レンズの軸上厚みをそれぞれｄ１３、ｄ１５、ｄ１７、第９レンズ、第１０レンズ間の軸上距離をｄ１８にしたときに、０．３８≦ｆ１０－１２／ｆ≦０．９０、－２１．７０≦ｆ７－８／（ｄ１３＋ｄ１５）≦－１．００、２．００≦ｄ１７／ｄ１８≦１０．００、１．００≦（ｄ１＋ｄ３）／ｄ２３’≦５．００の関係式を満たす。本発明に係る光学結像システムは、良好な光学性能を有し、可変絞り、小さい歪曲収差の設計要件を満たし、測定時に被写界深度を変更することができる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】