JP2015169707A - 撮像光学系およびステレオカメラ装置および車載カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像光学系の長大化を抑制しつつ、性能向上を可能とした、新規な撮像光学系の実現を課題とする。【解決手段】物体側から像側へ向かって順次、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配してなるレトロフォーカスタイプの撮像光学系であって、第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、正の第１Ｆレンズ群１ＦＧと、負の第１Ｒレンズ群１ＲＧにより構成され、第１Ｆレンズ群１ＦＧは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１を有し、第１Ｒレンズ群１ＲＧは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と正レンズＬ１３とからなり、第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、第２Ｆレンズ群２ＦＧと、第２Ｒレンズ群２ＲＧとからなり、第２Ｆレンズ群２ＦＧ内に、像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素Ｌ２３を有する撮像光学系。【選択図】図１

Description

この発明は、撮像光学系およびステレオカメラ装置および車載カメラ装置に関する。

近来、撮像装置は、撮影用のカメラ装置のみならず、車載カメラ装置やステレオカメラ装置、監視用カメラ装置等、広範な種類のものが実用化されている（特許文献１〜５）。

これら種々の撮像装置に搭載される撮像光学系には、一般に、性能が良好であることとともに、小型であることや、ある程度の広い画角をもつこと、明るいことが要請される。

性能の面からすると、各種の収差が良好に補正されていることが望ましいことは言うまだも無い。

一般に、撮像光学系を構成するレンズ枚数が増えれば、収差補正のパラメータも増え、収差の良好な補正が容易になるが、構成レンズ枚数の増大は、撮像光学系の長大化につながる。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、撮像光学系の長大化を抑制しつつ、性能向上を可能とした、新規な撮像光学系の実現を課題とする。

この発明の撮像光学系は、物体側から像側へ向かって順次、第１レンズ群、開口絞り、第２レンズ群を配してなるレトロフォーカスタイプの撮像光学系であって、第１レンズ群は、物体側から順に、正の第１Ｆレンズ群と、負の第１Ｒレンズ群により構成され、第１Ｆレンズ群は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズを有し、第１Ｒレンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正レンズとからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、第２Ｆレンズ群と、第２Ｒレンズ群とからなり、第２Ｆレンズ群内に、像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素を有する。

この発明によれば、長大化が有効に抑制され、性能良好で新規な撮像光学系の実現が可能である。

撮像光学系の実施例１を示す光学配置図である。 撮像光学系の実施例２を示す光学配置図である。 撮像光学系の実施例３を示す光学配置図である。 撮像光学系の実施例４を示す光学配置図である。 実施例１の収差図である。 実施例２の収差図である。 実施例３の収差図である。 実施例４の収差図である。 ステレオカメラ装置を説明するための図である。 車載カメラ装置を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１ないし図４に、撮像光学系の実施の形態を４例示す。これらの実施の形態は、この順序で、後述の実施例１ないし４に対応する。

煩雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。

図１ないし図４において、図の左方は「物体側」、図の右方は「像側」である。
これらの図は、光軸上に、レンズと、フィルタ、撮像素子のカバーガラスを配した状態を示している。

図１ないし図４において、符号１Ｇは第１レンズ群、符号Ｓは開口絞り、符号２Ｇは第２レンズ群を示し、符号Ｆはフィルタ、符号ＣＧは「撮像素子のカバーガラス」を示す。

また、符号Ｉｍは像面を示す。

各レンズについては、第１レンズ群１Ｇにおいて物体側から数えて第ｉ番目のレンズを符号Ｌ１ｉで表し、第２レンズ群２Ｇにおいて物体側から数えて第ｉ番目のレンズを符号Ｌ２ｉで表す。

第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、正の第１Ｆレンズ群１ＦＧと、負の第１Ｒレンズ群１ＲＧにより構成されている。

第１Ｆレンズ群１ＦＧは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１を有する。

第１Ｒレンズ群１ＲＧは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と正レンズＬ１３とからなる。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、第２Ｆレンズ群２ＦＧと、第２Ｒレンズ群２ＲＧとからなる。

そして、第２Ｆレンズ群２ＦＧ内に「像側に凸のメニスカスレンズ形状」の正レンズ要素を有する。

第２Ｆレンズ２ＦＧに含まれている「像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素」は、図１、図２、図４の例においては、像側に凸の正メニスカスレンズＬ２３である。

また、図３の例においては、像側に凸の正メニスカスレンズＬ２３と、像側に凸の負メニスカスレンズＬ２４との接合レンズである。

これら２枚のメニスカスレンズＬ２３、Ｌ２４は接合されて一体となり、全体として「像側に凸の正メニスカスレンズ」、即ち「像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素」をなす。

このように、この発明における「正レンズ要素」は、1枚の正レンズはもちろん、２枚以上のレンズの接合レンズで「接合レンズ全体の屈折力が正」である場合も含んでいる。

この発明の撮像光学系は「レトロフォーカスタイプ」であって、負のパワーが物体側に先行している。

このように、物体側に負の群を配置し、像側に正の群を配置したレトロフォーカスタイプを採用することにより、広角化に伴って増大しがちな、軸外光の像面への入射角度の増大を抑制する効果が得られる。

この効果は、この発明の撮像光学系により、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の受光素子の受光面上に像を結像させる場合には、極めて重要な効果となる。

かかる構成に加え、正の第１Ｆレンズ群１ＦＧ、負の第１Ｒレンズ群１ＲＧ、開口絞りＳ、全体として正の第２レンズ群２Ｇという構成により「トリプレットタイプの屈折力配置」を実現し、色収差をはじめとする諸収差の補正の難易度を下げている。

また、開口絞りＳに近い位置にある負の第１Ｒレンズ群１ＲＧを負・正の２枚構成とすることで、特に軸上色収差の抑制に有効な効果をえることができている。

第１レンズ群１Ｇの最も物体側のレンズＬ１１を「物体側に凸の正メニスカスレンズ」とすることで、大口径化によって増大し易い球面収差を効果的に抑制することができる。

さらに、第１Ｒレンズ群１ＲＧ内の「物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１２と、第２Ｆレンズ群２ＦＧ内の像面側に凸の正メニスカスレンズＬ２３（前述の「正レンズ要素」）がペアになって「向かい合う凹面形状」をなし、やはり球面収差を効果的に補正することが可能となる。

このような構成により、この発明の撮像光学系は、収差補正上の大きな効果を得ることが可能であり、後述する実施例にも示す如く、ある程度の広画角と大口径とともに、小型かつ良好な性能を実現することができる。

この発明の撮像光学系は上記のごとき構成において、さらに以下の条件（１）ないし（４）の１以上を満足することが好ましい。

（１） 0.05 < |f/R2mr| < 0.80
（２） 0.15 < |f/fa| < 1.00
（３） 0.15 < f/AL < 0.50
（４） 0.50 < f2F/f < 2.50 。

これら条件（１）ないし（４）にけるパラメータの記号の意味は以下の通りである。

「ｆ」は撮像光学系全系の焦点距離である。
「Ｒ２ｍｒ」は、第２Ｆレンズ群２ＦＧ内の、像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素の物体側の面の曲率半径である。

図１ないし図４に示すように、第１レンズ群１Ｇの最も像側の面（レンズＬ１３の像側面）と、第２レンズ群２Ｇの最も物体側の面（レンズＬ２１の物体側面）とは、開口絞りＳを「両凸の空気レンズ」を構成している。

「ｆａ」は、この空気レンズにおける焦点距離（＜０）である。

「ＡＬ」は、撮像光学系が無限遠に合焦した状態において、第１レンズ群の最も物体側の面から、像面までの光軸上の距離である。

「ｆ２Ｆ」は、第２Ｆレンズ群２Ｇの焦点距離である。

条件（１）は、全系の焦点距離：ｆに対する「第２Ｆレンズ群内の像面側に凸のメニスカスレンズの形状である正レンズ要素の物体側の曲率半径の適正値」を規定している。

条件（１）の上限値を超えると、正レンズ要素の物体側の凹面の曲率が強くなり、該正レンズ要素と、その物体側のレンズＬ２２との空気間隔が増大し、撮像光学系の長大化の原因となりやすい。

また、第1レンズ群１Ｇ内の負メニスカスレンズＬ１２と正レンズ要素との間の「収差のやり取り」が過大となり、製造誤差に対する性能劣化の感度が上昇する恐れがある。
条件（１）の下限値を下回ると、正レンズ要素の収差補正能力の確保が難しくなり、撮像光学系の長大化を招来しやすくなる。

条件（２）は、全系の焦点距離：ｆに対する前記「両凸の空気レンズ」の焦点距離の好適な範囲を規定する条件である。

条件（２）の上限値を超えると、空気レンズの両面の曲率が大きくなり、開口絞りＳの前後の間隔が増大して光学系全長の伸びを招来しやすい。
また、屈折面における光線傾角が過大になり易く、製造誤差に対する性能劣化の感度が上昇する恐れもある。

条件（２）の下限値を下回ると、歪曲収差補正に対する「空気レンズの寄与」が小さくなり、光学系全体の大型化を招来しやすい。

条件（３）は、全系の焦点距離：ｆに対する光学全長：ＡＬの好適な範囲を規定している。

撮像素子を用いる場合のように、像面へ入射する結像光線の入射角抑制を重要視する場合、条件（３）の上限値を超えると撮像光学系の光学配置が「前絞り系」に近付き、主に歪曲収差補正の難易度が上昇し、所望の像性能を得ることが難しくなり易い。

また、条件（３）の下限値を下回ると、収差補正上は有利になるが、光学系が長大化し易くなる。

条件（４）は、全系の焦点距離：ｆに対する「第２Ｆレンズ群２ＦＧの焦点距離」の好適な範囲を規定している。

条件（４）の上限値を超えると、第２Ｆレンズ群２ＦＧの正の屈折力が相対的に弱くなり、全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群の屈折力を確保するために、第２Ｒレンズ群２ＲＧの正の屈折力を強める必要が生じる。

このため、第２Ｒレンズ群２ＲＧの射出瞳調整の機能が減少する。

また、第２Ｆレンズ群２ＦＧと第１レンズ群の負レンズＬ１２とがペアになって発揮される球面収差補正能力や色収差補正能力を有効に生かすことが難しくなる。

条件（４）の下限値を下回ると、第1レンズ群との収差のやり取りが過大となり易く、製造誤差に対する性能劣化の感度の上昇や、光学系全体の大型化に繋がる恐れがある。

条件（１）ないし（４）の各パラメータは、条件（１）ないし（４）よりも若干狭い、以下の条件（１Ａ）ないし（４Ａ）を満足することにより、これらの条件のもたらす効果をより有効に発揮させることができる。

（１Ａ） 0.10 < |f/R2mr| < 0.60
（２Ａ） 0.18 < |f/fa| < 0.75
（３Ａ） 0.20 < f/AL < 0.40
（４Ａ） 0.75 < f2F/f < 2.00 。

この発明の撮像光学系は、また、形態面でも好ましい形態がある。
即ち、上記の如く、第１レンズ群１Ｇの最も像側の面と、第２レンズ群の最も物体側の面とで、「両凸の空気レンズ」を形成することには以下のごとき意義がある。

この発明の撮像光学系のように「レトロフォーカスタイプ」では、広角化を実現しようとすると、歪曲収差の増大を招来しやすい。

上記両凸の空気レンズにより、「開口絞りＳを挟んで向かい合う凹面」を形成し、歪曲収差のバランスをとることができ、歪曲収差補正を容易にすることができる。

上記条件（２）、（２Ａ）は、空気レンズの有するかかる機能を助長させるものである。

第１レンズ群１Ｇの第１Ｒレンズ群１ＲＧ内の、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と正レンズＬ１３との空気間隙が、撮像光学系全系において最大となることが好ましい。

第１レンズ群１Ｇ中で「唯一の負レンズ」である負メニスカスレンズＬ１２、撮像光学系を大口径化する場合に、増大しやすい球面収差の補正に有効に寄与する。

この負メニスカスレンズＬ１２と正レンズＬ１３との間の空気間隔を大きく確保することにより、光線の傾角を抑制し、製造誤差による性能劣化の有効な抑制が可能となる。

また、第２Ｆレンズ群２ＦＧは「少なくとも1枚の負レンズと1枚の正レンズを含む構成」であることが好ましい。

第２Ｆレンズ群２ＦＧに少なくとも1枚ずつの負レンズと正レンズを有することで、これらのレンズがそれぞれ、第1レンズ群１Ｇ中の負メニスカスレンズＬ１２、正レンズＬ１３とペアになり、色収差補正の効果を増大させる。

また、第２Ｒレンズ群に１枚以上の正レンズを含めることにより、射出瞳位置調整の機能を付与することで、像面への光線の入射角度の有効な抑制が可能である。

撮像光学系を構成する全てのレンズを、ガラスレンズとすることにより、撮像光学系の「環境変動や経時変化に対する耐性」を向上させることができる。

また、これらガラスレンズを「球面レンズ」とすると、残存内部応力が比較的小さい研磨加工を安価に選択可能で低コストに実現でき、撮像光学系のコストを低減できる。

勿論、この発明の撮像光学系は、その構成レンズのうちに非球面レンズを含みうることは言うまでもない。

この発明の撮像光学系は「レトロフォーカスタイプ」であって「負のパワーが物体側に先行」している。

しかし、図１ないし図４に示す如く、第１レンズ群１Ｇの最も物体側の第１Ｆレンズ群１ＦＧは正メニスカスレンズＬ１１で構成されており、レトロフォーカスタイプとして先行する負のパワーは、第１Ｒレンズ群１ＲＧの負メニスカスレンズＬ１２が負っている。

このように、レトロフォーカスタイプといっても、負のパワーが最も物体側に配される必要はない。また、第１レンズ群１Ｇのパワーも、必ずしも負である必要はない。

しかし、第１レンズ群１Ｇを「全体として負」とすることは、開口絞りＳよりも物体側を負とすることであり、このような構成をとることにより「広い画角の光線を比較的小さいサイズで取り込む」ことが可能となる。

撮像光学系の具体的な実施例を挙げる前に、撮像光学系を用いるステレオカメラ装置と車載カメラ装置の実施の形態を簡単に説明する。

図９は、ステレオカメラ装置の実施の形態を概略図として示す図である。ステレオカメラ装置については、すでに知られているので、以下の説明は概略である。

図９において、符号１１Ａ、１１Ｂは撮像光学系であり、同一仕様のものである。

撮像光学系１１Ａ、１１Ｂとしては、請求項１ないし請求項９の何れか１項に記載のもの、具体的には、実施例１ないし４の適宜のものを用いる。

符号１２Ａ、１２Ｂは撮像素子であり、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを用いることができる。

撮像光学系１１Ａ、１１Ｂは、光軸ＡＸＡと光軸ＡＸＢとを互いに平行にして、所定の距離：Ｄ（基線長という。）を隔して配置されている。

撮像光学系１１Ａは、物体Ｏｂの像を撮像素子１２Ａの受光面に結像させる。

撮像光学系１１Ｂは、物体Ｏｂの像を撮像素子１２Ｂの受光面に結像させる。

撮像素子１２Ａ、１２Ｂは、撮像光学系１１Ａ、１１Ｂにより結像した画像を撮影画像のデータとして制御演算部１３に入力させる。

コンピュータやＣＰＵとして構成された制御演算部１３は、撮像素子１２Ａ、１２Ｂから入力される画像情報をデジタル情報化する。

そして、デジタル情報化された画像情報に基づき、物体Ｏｂまでの距離を演算により算出する。

即ち、周知の如く、制御演算部１３では、各撮像素子１２Ａ、１２Ｂに結像する物体Ｏｂの像位置に基づき、像位置間の距離：Ｄ＋Δを求める。

撮像光学系の焦点距離：ｆ、上記基線長：Ｄを用いると、上記の如く求められた「Ｄ＋Δ」により、物体Ｏｂまでの距離：ｄは、次式：
ｄ＝ｆ｛１＋（Ｄ/Δ）｝
により算出される。

これが、ステレオカメラ装置による距離測定である。

図１０は、車載カメラ装置の実施の１形態を概略図として示す図である。

図１０において、符号１２０は撮像系、符号１３Ｃは制御演算部を示す。

撮像系１２０は、撮像光学系１１Ｃと撮像素子１２Ｃとを有する。
撮像系１２０と制御演算部１３Ｃとは「車載カメラ装置」を構成し、図示されない車両に搭載され、例えば、車両外の画像情報を取得して、デジタル情報化する。

撮像光学系１１Ｃとしては、請求項１ないし請求項９の何れか１項に記載のもの、具体的には、実施例１ないし４の適宜のものを用いる。

なお、図１０における撮像系１２０と制御演算部１３Ｃの部分を、図９のステレオカメラ装置に変えることができる。

即ち、図９に示すステレオカメラ装置は、これを車載カメラ装置として車両に搭載することができる。

以下、撮像光学系の具体的な実施例を４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
Nd ：d線における屈折率
νd ：アッベ数
BF :バクフォーカス 。

「硝種」とあるのはレンズのガラス材料であり、各実施例とも全レンズについて「株式会社オハラ」のものが用いられ、データ中に記載されたものは同社の商品名である。

なお「長さの次元をもつもの」の単位は、特に断らない限り「ｍｍ」である。

また、データ中に記載された「各種フィルタ」は、赤外線カットフィルタ等の１以上のフィルタを、これらと光学的に等価な透明平行平板として示している。

最初に挙げる実施例１は、図１に示した構成の具体例である。
即ち、実施例１の撮像光学系は、図１に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

正メニスカスレンズＬ１１は第１Ｆレンズ群１ＦＧであり、負メニスカスレンズＬ１２と正メニスカスレンズＬ１３とは第１Ｒレンズ群１ＲＧをなす。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズと、凹面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ２３により構成される第２Ｆレンズ群２ＦＧと、両凸レンズＬ２４による第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

従って、実施例１の撮像光学系は７枚のレンズで構成されている。

「実施例１」
f=5.35、 Fno=1.91、 ω=29.26
面番号 R D Nd νd 硝種
1 10.13700 2.00 1.76200 40.10 S-LAM55
2 32.80000 0.10
3 5.90000 1.57 1.72916 54.68 S-LAL18
4 2.13300 1.18
5 10.35000 2.40 1.72151 29.23 S-TIH18
6 25.00000 0.10
7 絞り 0.35
8 -7.23200 0.70 1.75520 27.51 S-TIH4
9 4.02500 1.694 1.71300 53.87 S-LAL8
10 -4.70000 0.28
11 -12.55200 1.15 1.77250 49.60 S-LAH66
12 -5.51700 0.10
13 21.00000 1.22 1.67790 55.34 S-LAL12
14 -18.00000 4.27
15 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
16 ∞ 0.10
17 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
18 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.426
(2) 0.413
（3） 0.277
（4） 1.244 。

次に挙げる実施例２は、図２に示した構成の具体例である。

即ち、実施例２の撮像光学系は、図２に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

正メニスカスレンズＬ１１は第１Ｆレンズ群１ＦＧであり、負メニスカスレンズＬ１２と正メニスカスレンズＬ１３とは第１Ｒレンズ群１ＲＧをなす。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズと、物体側が凹の正メニスカスレンズＬ２３により構成される第２Ｆレンズ群２ＦＧと、物体側が凸の正メニスカスレンズＬ２４による第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

従って、実施例２の撮像光学系は７枚のレンズで構成されている。

「実施例２」
f=5.35、 Fno=1.91、 ω=29.13
面番号 R D Nd νd 硝種
1 11.50200 1.785 1.88300 40.76 S-LAH58
2 42.80600 0.100
3 3.53500 0.861 1.72916 54.68 S-LAL18
4 2.03800 1.336
5 9.25300 2.169 1.71736 29.52 S-TIH1
6 13.28100 0.100
7 絞り 0.385
8 -6.75400 0.800 1.92286 18.90 S-NPH2
9 17.21700 1.672 1.78800 47.37 S-LAH64
10 -3.83300 0.227
11 -19.86700 1.250 1.81600 46.62 S-LAH59
12 -8.70000 0.10
13 7.54400 1.321 1.81600 46.62 S-LAH59
14 17.27900 2.724
15 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
16 ∞ 0.100
17 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
18 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.269
(2) 0.544
(3) 0.315
(4) 1.179 。

次に挙げる実施例３は、図３に示した構成の具体例である。

即ち、実施例３の撮像光学系は、図３に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

正メニスカスレンズＬ１１は第１Ｆレンズ群１ＦＧであり、負メニスカスレンズＬ１２と正メニスカスレンズＬ１３とは第１Ｒレンズ群１ＲＧをなす。

第２レンズ群２Ｇは、物体側に第２Ｆレンズ群２ＦＧ、像側に第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

第２Ｆレンズ群２ＦＧは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズ、物体側が凹の、正メニスカスレンズＬ２３と負メニスカスレンズＬ２４の接合レンズにより構成されている。

第２Ｒレンズ群２ＲＧは、両凸レンズＬ２５により構成されている。

従って、実施例３の撮像光学系は８枚のレンズで構成されている。

「実施例３」
f=5.35、 Fno=1.89、 ω=29.27
面番号 R D Nd νd 硝種
1 9.12500 2.400 1.76200 40.10 S-LAM55
2 26.64300 0.100
3 5.94700 2.000 1.81600 46.62 S-LAH59
4 2.16900 1.148
5 19.06300 3.200 1.92286 18.90 S-NPH2
6 57.49500 0.100
7 絞り 0.211
8 -7.27600 0.921 1.80809 22.76 S-NPH1
9 6.59100 1.748 1.69680 55.53 S-LAL14
10 -4.41900 0.316
11 -31.18300 1.531 1.76200 40.10 S-LAM55
12 -6.02200 0.800 1.59270 35.31 S-FTM16
13 -8.09500 0.100
14 12.35800 1.800 1.67790 55.34 S-LAL12
15 -19.77800 3.395
16 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
17 ∞ 0.100
18 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
19 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.172
(2) 0.380
(3) 0.243
(4) 1.301 。

最後に挙げる実施例４は、図４に示した構成の具体例である。
即ち、実施例４の撮像光学系は、図４に示すように、物体側から像側へ向かって、第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、第２レンズ群２Ｇを配した構成である。

第１レンズ群１Ｇは物体側から順に、凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズＬ１１、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配してなる。

正メニスカスレンズＬ１１は第１Ｆレンズ群１ＦＧであり、負メニスカスレンズＬ１２と正メニスカスレンズＬ１３とは第１Ｒレンズ群１ＲＧをなす。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２の接合レンズと、物体側が凹の正メニスカスレンズＬ２３により構成される第２Ｆレンズ群２ＦＧと、両凸レンズＬ２４による第２Ｒレンズ群２ＲＧを配してなる。

従って、実施例４の撮像光学系は７枚のレンズで構成されている。

「実施例４」
f=5.35、 Fno=1.89、 ω=29.23
面番号 R D Nd νd 硝種
1 9.67200 2.259 1.76200 40.10 S-LAM55
2 30.85300 0.100
3 5.61700 1.963 1.81600 46.62 S-LAH59
4 2.17100 1.065
5 10.82800 2.859 1.80518 25.42 S-TIH6
6 17.42100 0.100
7 絞り 0.199
8 -7.37700 0.800 1.80518 25.42 S-TIH6
9 5.47000 1.711 1.65160 58.55 S-LAL7
10 -4.24900 0.351
11 -12.26600 1.380 1.77250 49.60 S-LAH66
12 -6.30100 0.100
13 11.74900 1.885 1.67790 55.34 S-LAL12
14 -10.93300 3.529
15 ∞ 1.541 1.51633 64.14 各種フィルタ
16 ∞ 0.100
17 ∞ 0.4 1.51633 64.14 カバーガラス
18 ∞ BF 。

「条件式のパラメータの値」
(1) 0.436
(2) 0.468
(3) 0.260
(4) 1.598 。

図５ないし図８に順次、実施例１ないし４に関する収差図を示す。

収差図のうちの非点収差の図における実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。

また、「ｄ」とあるのはスペクトルのｄ線に係る収差図、「ｇ」とあるのはスペクトルのｇ線に係る収差図である。

これらの収差図から明らかなように、各実施例とも収差は十分に補正され高性能である。

これら実施例の撮像光学系は、半画角：２９度程度の広画角で、Ｆナンバが２程度以下と大口径である。

また、７〜８枚のレンズで構成されてコンパクトであり、ディストーションも十分に小さい。

各実施例の撮像光学系は、物体の像を撮像素子の受光面上に結像させるものである。

実施例の撮像光学系と組み合わせられる撮像素子のタイプには特に制限がない。
実施例１ないし４の撮像光学系は、ディストーションも十分に補正され、性能もきわめて良好であるから、極めて解像度の高いＳＸＧＡサイズの撮像素子と組み合わせても、十分に対応可能である。

この発明の撮像光学系は、実施の形態や実施例に記載したものに限られるものでないことは勿論である。

また、この発明の撮像光学系は、銀塩カメラ用の撮像光学系としても使用可能であるし、デジタルカメラや携帯情報端末装置、ビデオ装置、光学センサや投影装置に搭載して使用することもできる。

以上のように、この発明によれば、以下の如き撮像光学系、ステレオカメラ装置、車載カメラ装置を実現できる。

［１］
物体側から像側へ向かって順次、第１レンズ群、開口絞り、第２レンズ群を配してなるレトロフォーカスタイプの撮像光学系であって、第１レンズ群は、物体側から順に、正の第１Ｆレンズ群と、負の第１Ｒレンズ群により構成され、第１Ｆレンズ群は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズを有し、第１Ｒレンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正レンズとからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、第２Ｆレンズ群と、第２Ｒレンズ群とからなり、第２Ｆレンズ群内に、像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素を有する撮像光学系。

［２］
撮像光学系全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群内の、像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素の物体側の面の曲率半径：Ｒ２ｍｒ、が、条件：
（１） 0.05 < |f/R2mr| < 0.80
を満足する、［１］記載の撮像光学系。

［３］
第１レンズ群の最も像側の面と、第２レンズ群の最も物体側の面とで形成される空気レンズが両凸形状である、［１］または［２］記載の撮像光学系。

［４］
撮像光学系全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群の最も像側の面と、第２レンズ群の最も物体側の面とで空気レンズが形成され、該空気レンズの焦点距離：ｆａが、条件：
（２） 0.15 < |f/fa| < 1.00
を満足する、［１］ないし［３］の何れか１に記載の撮像光学系。

［５］
第１レンズ群の第１Ｒレンズ群内の、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正レンズとの空気間隙が、撮像光学系全系において最大である、［１］ないし［４］の何れか１に記載の撮像光学系。

［６］
撮像光学系全系の焦点距離：ｆ、無限遠に合焦した状態において、第１レンズ群の最も物体側の面から、像面までの光軸上の距離：ＡＬが、条件：
（３） 0.15 < f/AL < 0.50
を満足する、［１］ないし［５］の何れか１に記載の撮像光学系。

［７］
第２レンズ群の、物体側に配される第２Ｆレンズ群が、少なくとも、１枚の負レンズと、１枚の正レンズを含む、［１］ないし［６］の何れか１に記載の撮像光学系。

［８］
撮像光学系全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆが、条件：
（４） 0.50 < f2F/f < 2.50
満足する、［１］ないし［７］の何れか１に記載の撮像光学系。

［９］
第１レンズ群及び第２レンズ群を構成する全てのレンズがガラス製の球面レンズである、［１］ないし［８］の何れか１に記載の撮像光学系。

［１０］
［１］ないし［９］の何れか１に記載の撮像光学系を有するステレオカメラ装置。

［１１］
［１］ないし［９］の何れか１に記載の撮像光学系を有する車載カメラ装置。

［１２］
［１０］記載のステレオカメラ装置を有する車載カメラ装置。

［１３］
撮像光学系により撮影される撮影画像をデジタル情報とする機能を有する、［１０］記載のステレオカメラ装置。

［１４］
撮像光学系により撮影される撮影画像をデジタル情報とする機能を有する、［１１］または［１２］記載の車載カメラ装置。

１Ｇ 第１レンズ群
２Ｇ 第２レンズ群
Ｓ 開口絞り
２ＦＧ 第２Ｆレンズ群
２ＲＧ 第２Ｒレンズ群
Ｌ１１ 第１レンズ群の正の第１レンズ
Ｌ１２ 第１レンズ群の負の第２レンズ
Ｌ１３ 第１レンズ群の正の第３レンズ
Ｌ２１ 第２レンズ群の最も物体側の負レンズ
Ｆ フィルタ
ＣＧ 撮像素子のカバーガラス

特開２０１２−１２３１２２号公報 特開平０１−１３４４１１号公報 特開２０１０−０７２０５１号公報 特開２００９−０６９３６９号公報 特開２０１２−２２０７４１号公報

Claims (14)

1. 物体側から像側へ向かって順次、第１レンズ群、開口絞り、第２レンズ群を配してなるレトロフォーカスタイプの撮像光学系であって、
   第１レンズ群は、物体側から順に、正の第１Ｆレンズ群と、負の第１Ｒレンズ群により構成され、
   第１Ｆレンズ群は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズを有し、
   第１Ｒレンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正レンズとからなり、
   第２レンズ群は、物体側から順に、正の第２Ｆレンズ群と、第２Ｒレンズ群とからなり、
   第２Ｆレンズ群内に、像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素を有する撮像光学系。
2. 撮像光学系全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群内の、像側に凸のメニスカスレンズ形状の正レンズ要素の物体側の面の曲率半径：Ｒ２ｍｒ、が、条件：
   （１） 0.05 < |f/R2mr| < 0.80
   を満足する、請求項１記載の撮像光学系。
3. 第１レンズ群の最も像側の面と、第２レンズ群の最も物体側の面とで形成される空気レンズが両凸形状である、請求項１または２記載の撮像光学系。
4. 撮像光学系全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群の最も像側の面と、第２レンズ群の最も物体側の面とで空気レンズが形成され、該空気レンズの焦点距離：ｆａが、条件：
   （２） 0.15 < |f/fa| < 1.00
   を満足する、請求項１ないし３の何れか１項に記載の撮像光学系。
5. 第１レンズ群の第１Ｒレンズ群内の、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正レンズとの空気間隙が、撮像光学系全系において最大である、請求項１ないし４の何れか１項に記載の撮像光学系。
6. 撮像光学系全系の焦点距離：ｆ、無限遠に合焦した状態において、第１レンズ群の最も物体側の面から、像面までの光軸上の距離：ＡＬが、条件：
   （３） 0.15 < f/AL < 0.50
   を満足する、請求項１ないし５の何れか１項に記載の撮像光学系。
7. 第２レンズ群の、物体側に配される第２Ｆレンズ群が、少なくとも、１枚の負レンズと、１枚の正レンズを含む、請求項１ないし６の何れか１項に記載の撮像光学系。
8. 撮像光学系全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆが、条件：
   （４） 0.50 < f2F/f < 2.50
   満足する、請求項１ないし７の何れか１項に記載の撮像光学系。
9. 第１レンズ群及び第２レンズ群を構成する全てのレンズがガラス製の球面レンズである、
   請求項１ないし８の何れか１項に記載の撮像光学系。
10. 請求項１ないし９の何れか１項に記載の撮像光学系を有するステレオカメラ装置。
11. 請求項１ないし９の何れか１項に記載の撮像光学系を有する車載カメラ装置。
12. 請求項１０記載のステレオカメラ装置を有する車載カメラ装置。
13. 撮像光学系により撮影される撮影画像をデジタル情報とする機能を有する、請求項１０記載のステレオカメラ装置。
14. 撮像光学系により撮影される撮影画像をデジタル情報とする機能を有する、請求項１１または１２記載の車載カメラ装置。

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