JP2016153912A - Imaging apparatus - Google Patents

Imaging apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2016153912A
JP2016153912A JP2016081374A JP2016081374A JP2016153912A JP 2016153912 A JP2016153912 A JP 2016153912A JP 2016081374 A JP2016081374 A JP 2016081374A JP 2016081374 A JP2016081374 A JP 2016081374A JP 2016153912 A JP2016153912 A JP 2016153912A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
imaging
lens
optical system
image
image side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016081374A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
石原 圭一郎
Keiichiro Ishihara
圭一郎 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2016081374A priority Critical patent/JP2016153912A/en
Publication of JP2016153912A publication Critical patent/JP2016153912A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus in which various aberrations can be excellently corrected even in an optical system which has a wide angle of view and is bright and which can obtain high image formation performance.SOLUTION: The imaging apparatus includes an imaging surface IMG having a concave shape toward an object side and an imaging optical system forming an object image on the imaging surface. The imaging optical system includes a plurality of lenses and an aperture diaphragm STO. A lens G3 on the most image side among the plurality of lenses is a meniscus lens having a convex surface toward an image side. A lens adjacent to the lens G3 on the most image side includes an emission surface having a convex shape toward the image side. The focal length of the imaging optical system and a distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface are set to be almost equal. The curvature radius of the imaging surface is set to be almost equal to the focal length of the imaging optical system.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、撮像光学系の像面近傍に湾曲した撮像面を配置した撮像装置に関する。特に、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、携帯電話用カメラ、監視カメラ等に好適な撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus in which a curved imaging surface is disposed in the vicinity of an image plane of an imaging optical system. In particular, the present invention relates to an imaging apparatus suitable for a digital still camera, a digital video camera, a mobile phone camera, a surveillance camera, and the like.

このような湾曲させた撮像面を用いた撮像装置の例がいくつか開示されている。   Several examples of an imaging apparatus using such a curved imaging surface are disclosed.

球殻レンズと、該レンズの内側に球状レンズとで同心球を成した球レンズが提案されている(特許文献1)。   A spherical lens in which concentric spheres are formed by a spherical shell lens and a spherical lens inside the lens has been proposed (Patent Document 1).

この球レンズは、球面収差や色収差を良好に補正することが可能である。また点対称な構成のため広画角化が容易であり、広角かつ高解像度が要求される撮像装置の撮像光学系に適している。   This spherical lens can satisfactorily correct spherical aberration and chromatic aberration. In addition, since it is a point-symmetric configuration, it is easy to widen the angle of view, and it is suitable for an imaging optical system of an imaging apparatus that requires a wide angle and high resolution.

この球レンズにおいて、フレア等の有害光を遮断し良好な結像性能を得るために、球レンズの球中心を通る平面上に開口絞りを有した例が開示されている。   In this spherical lens, an example is disclosed in which an aperture stop is provided on a plane passing through the spherical center of the spherical lens in order to block harmful light such as flare and obtain good imaging performance.

湾曲した像面を有する安価なカメラでの使用を目的とし、たった2つの単一レンズ部材からなり、それらの間に開口絞りを有し、レンズ部材の一方が両面非球面である光学システムが開示されている(特許文献2)。   Disclosed is an optical system for use in an inexpensive camera with a curved image surface, consisting of only two single lens members, with an aperture stop between them, and one of the lens members being double aspheric. (Patent Document 2).

この光学システムは少なくとも62.5度の全画角を有し、湾曲したフィルム面上に結像すべく構成された使い捨てカメラ用の撮像装置である。   This optical system is an imaging device for a disposable camera that has a total field angle of at least 62.5 degrees and is configured to image on a curved film surface.

特開昭63−081413号公報JP 63-081413 A 特開平8−338944号公報JP-A-8-338944

特許文献1では球レンズを用いて広画角な撮像装置を実現した例が開示されている。
主な実施例はF/2.8の撮像光学系であって球面収差や軸上色収差が良好に補正されている。
Patent Document 1 discloses an example in which an imaging device having a wide angle of view is realized using a spherical lens.
The main embodiment is an F / 2.8 imaging optical system, in which spherical aberration and axial chromatic aberration are well corrected.

一方、F/2.8よりも明るい実施例も開示されている。例えば、F/2.0やF/1.4の撮像光学系が開示されているが、球面収差が大きく発生しており十分な結像性能が得られていない。   On the other hand, an embodiment brighter than F / 2.8 is also disclosed. For example, although an F / 2.0 or F / 1.4 imaging optical system is disclosed, large spherical aberration occurs and sufficient imaging performance is not obtained.

すなわち、特許文献1に示された球レンズでは球面収差が補正しきれず、結像性能が劣化する問題が発生していた。   That is, the spherical lens disclosed in Patent Document 1 has a problem in that spherical aberration cannot be corrected and imaging performance deteriorates.

特許文献2の光学システムでは、像面を湾曲させ、2枚の単一レンズ部材を非球面とすることで、広角に渡り結像性能を向上させている。   In the optical system of Patent Document 2, the image surface is curved, and the two single lens members are aspherical, so that the imaging performance is improved over a wide angle.

しかしながら、この光学システムはF/8.0と暗く絞ることによって球面収差の発生量を軽減している。   However, this optical system reduces the amount of generation of spherical aberration by narrowing down to F / 8.0.

また、この光学システムでは、最も物体側の面に基準球面から像側へ変位する非球面を付与し、最も像側の面に基準球面から物体側へ変位する非球面を付与していた。   In this optical system, an aspherical surface that is displaced from the reference spherical surface to the image side is provided on the most object side surface, and an aspherical surface that is displaced from the reference spherical surface to the object side is provided on the most image side surface.

すなわち、撮像光学系のうち最も外側にあるレンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の内側へ変位した非球面である。
この非球面によって、コマ収差や非点収差を補正するものであった。
そのため、球面収差を良好に補正することができなかった。
That is, the aspherical surface is displaced from the reference spherical surface to the inside of the imaging optical system at the periphery of the outermost lens surface of the imaging optical system.
This aspherical surface corrects coma and astigmatism.
For this reason, spherical aberration cannot be corrected satisfactorily.

本発明は、広画角で明るい光学系においても諸収差を良好に補正することができ、高い結像性能を得ることが可能となる撮像装置の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can satisfactorily correct various aberrations even in a bright optical system with a wide angle of view and obtain high imaging performance.

本発明の一側面としての撮像装置は、物体側に向かって凹形状の撮像面と、該撮像面に物体像を形成する撮像光学系と、を備える撮像装置であって、前記撮像光学系は、複数のレンズ及び開口絞りを含み、前記複数のレンズのうち、最も像側のレンズは、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、該最も像側のレンズに隣接するレンズは、像側に向かって凸形状の射出面を含み、前記撮像光学系の焦点距離をf_sys、前記撮像光学系の射出瞳から前記撮像面までの距離をd_pup、前記撮像面の曲率半径をR_img、とするとき、次の式を満足することを特徴とする。
0.8≦f_sys/d_pup≦1.5
0.8≦|R_img|/f_sys≦1.5
An imaging apparatus according to an aspect of the present invention is an imaging apparatus including an imaging surface that is concave toward the object side, and an imaging optical system that forms an object image on the imaging surface. The lens closest to the image side is a meniscus lens having a convex surface facing the image side, and the lens adjacent to the lens closest to the image side is the image side lens. When the focal length of the imaging optical system is f_sys, the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface is d_pup, and the radius of curvature of the imaging surface is R_img The following expression is satisfied.
0.8 ≦ f_sys / d_pup ≦ 1.5
0.8 ≦ | R_img | /f_sys≦1.5

本発明によれば、広画角で明るい光学系においても諸収差を良好に補正することができ、高い結像性能を得ることが可能となる撮像装置を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize an imaging apparatus capable of satisfactorily correcting various aberrations even in a wide-angle and bright optical system and obtaining high imaging performance.

本発明の実施例1における撮像装置の構成例を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. (a)は本発明の実施例1における撮像装置の最も物体側のレンズ面の非球面形状を示す図、(b)は最も物体側のレンズ面の非球面量を示す図。(A) is a figure which shows the aspherical shape of the lens surface of the most object side of the imaging device in Example 1 of this invention, (b) is a figure which shows the aspherical amount of the lens surface of the most object side. (a)は本発明の実施例1における撮像装置の最も物体側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図、(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference spherical surface in the lens surface of the most object side of the imaging device in Example 1 of this invention, (b) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. . 本発明の実施例1における撮像光学系の縦収差図。FIG. 3 is a longitudinal aberration diagram of the imaging optical system according to Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1における撮像光学系の横収差図。FIG. 3 is a lateral aberration diagram of the imaging optical system according to Example 1 of the present invention. 本発明の実施例2における撮像装置の構成例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention. (a)は本発明の実施例2における撮像装置の最も像側のレンズ面の非球面形状を示す図。(b)は最も像側のレンズ面の非球面量を示す図。(A) is a figure which shows the aspherical shape of the lens surface of the most image side of the imaging device in Example 2 of this invention. FIG. 6B is a diagram illustrating the aspheric amount of the lens surface closest to the image side. (a)は本発明の実施例2における撮像装置の最も像側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図。(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference spherical surface in the lens surface of the most image side of the imaging device in Example 2 of this invention. (B) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. 本発明の実施例2における撮像光学系の縦収差図。FIG. 6 is a longitudinal aberration diagram of the image pickup optical system according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2における撮像光学系の横収差図。FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the image pickup optical system according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施例3における撮像装置の構成例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to a third embodiment of the present invention. (a)は本発明の実施例3における撮像装置の最も物体側のレンズ面の非球面形状を示す図、(b)は最も物体側のレンズ面の非球面量を示す図。(A) is a figure which shows the aspherical shape of the lens surface of the most object side of the imaging device in Example 3 of this invention, (b) is a figure which shows the aspherical amount of the lens surface of the most object side. (a)は本発明の実施例3における撮像装置の最も物体側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図、(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference | standard spherical surface in the lens surface of the most object side of the imaging device in Example 3 of this invention, (b) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. . (a)は本発明の実施例3における撮像装置の最も像側のレンズ面の非球面形状を示す図。(b)は最も像側のレンズ面の非球面量を示す図。(A) is a figure which shows the aspherical shape of the lens surface of the most image side of the imaging device in Example 3 of this invention. FIG. 6B is a diagram illustrating the aspheric amount of the lens surface closest to the image side. (a)は本発明の実施例3における撮像装置の最も像側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図。(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference spherical surface in the lens surface of the most image side of the imaging device in Example 3 of this invention. (B) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. 本発明の実施例3における撮像光学系の縦収差図。FIG. 6 is a longitudinal aberration diagram of the imaging optical system according to Example 3 of the present invention. 本発明の実施例3における撮像光学系の横収差図。FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the image pickup optical system according to the third embodiment of the present invention. 本発明の実施例4における撮像装置の構成例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. (a)は本発明の実施例4における撮像装置の最も物体側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図、(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference | standard spherical surface in the lens surface of the most object side of the imaging device in Example 4 of this invention, (b) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. . (a)は本発明の実施例4における撮像装置の最も物体側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図、(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference | standard spherical surface in the lens surface of the most object side of the imaging device in Example 4 of this invention, (b) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. . (a)は本発明の実施例4における撮像装置の最も像側のレンズ面の非球面形状を示す図。(b)は最も像側のレンズ面の非球面量を示す図。(A) is a figure which shows the aspherical shape of the lens surface of the most image side of the imaging device in Example 4 of this invention. FIG. 6B is a diagram illustrating the aspheric amount of the lens surface closest to the image side. (a)は本発明の実施例4における撮像装置の最も像側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図。(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference spherical surface in the lens surface of the most image side of the imaging device in Example 4 of this invention. (B) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. 本発明の実施例4における撮像光学系の縦収差図。FIG. 10 is a longitudinal aberration diagram of the imaging optical system according to Example 4 of the present invention. 本発明の実施例4における撮像光学系の横収差図。FIG. 10 is a lateral aberration diagram of the imaging optical system according to Example 4 of the present invention. 本発明の実施例5における撮像装置の構成例を説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. (a)は本発明の実施例5における撮像装置の最も像側のレンズ面の非球面形状を示す図。(b)は最も像側のレンズ面の非球面量を示す図。(A) is a figure which shows the aspherical shape of the lens surface of the most image side of the imaging device in Example 5 of this invention. FIG. 6B is a diagram illustrating the aspheric amount of the lens surface closest to the image side. (a)は本発明の実施例5における撮像装置の最も像側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図。(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference spherical surface in the lens surface of the most image side of the imaging device in Example 5 of this invention. (B) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. 本発明の実施例5における撮像光学系の縦収差図。FIG. 10 is a longitudinal aberration diagram of the imaging optical system according to Example 5 of the present invention. 本発明の実施例5における撮像光学系の横収差図。FIG. 12 is a lateral aberration diagram of the imaging optical system according to Example 5 of the present invention. 本発明の実施例6における撮像装置の構成例を説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. (a)は本発明の実施例6における撮像装置の最も物体側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図、(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference spherical surface in the lens surface of the most object side of the imaging device in Example 6 of this invention, (b) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. . (a)は本発明の実施例6における撮像装置の最も物体側のレンズ面における非球面と基準球面の2階微分値を示す図、(b)は非球面成分の2階微分値を示す図。(A) is a figure which shows the 2nd-order differential value of the aspherical surface and reference spherical surface in the lens surface of the most object side of the imaging device in Example 6 of this invention, (b) is a figure which shows the 2nd-order differential value of an aspherical component. . 本発明の実施例6における撮像光学系の縦収差図。FIG. 10 is a longitudinal aberration diagram of the imaging optical system according to Example 6 of the present invention. 本発明の実施例6における撮像光学系の横収差図。FIG. 10 is a lateral aberration diagram of the imaging optical system according to Example 6 of the present invention. 本発明の実施形態の撮像装置における軸上光束の結像の様子を模式的に示した光路図。FIG. 3 is an optical path diagram schematically showing an image formation state of an axial light beam in the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の撮像装置における軸上光束の結像の様子を模式的に示した光路図。FIG. 3 is an optical path diagram schematically showing an image formation state of an axial light beam in the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における撮像装置の物体面を有限距離に配置した際の結像関係を示す図。The figure which shows the imaging relationship at the time of arrange | positioning the object plane of the imaging device in embodiment of this invention in a finite distance. 本発明の実施形態における撮像装置のピント調整時におけるピント位置と撮像面形状の関係を示す図。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a focus position and an imaging surface shape during focus adjustment of the imaging device according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態における撮像装置の構成例について説明する。   A configuration example of the imaging device according to the embodiment of the present invention will be described.

まず、その全体構成について説明する。   First, the overall configuration will be described.

本実施形態の撮像装置は、複数のレンズを有する撮像光学系を備え、該撮像光学系の像面近傍に、物体側に凹面を向けて湾曲した撮像面を有し、この像面湾曲のうちペッツバール像面分を補正できる構成とされている。   The imaging apparatus of the present embodiment includes an imaging optical system having a plurality of lenses, and has an imaging surface curved with a concave surface facing the object side in the vicinity of the image plane of the imaging optical system. The Petzval image plane can be corrected.

さらに、撮像光学系を点対称な光学系に近づけることによって、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差などの軸外収差の発生を抑え、補正対象収差を球面収差、軸上色収差などの軸上収差のみに限定している。   Furthermore, by bringing the imaging optical system closer to a point-symmetric optical system, the occurrence of off-axis aberrations such as coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration is suppressed, and the correction target aberrations are spherical aberration, axial chromatic aberration, etc. Limited to axial aberrations only.

撮像光学系を点対称な光学系に近づけることは、レンズ形状を制限してしまい光学設計の自由度を狭めることになるが、それ以上に補正すべき収差を軸上収差のみに限定できる利点の方が重要である。   Making the imaging optical system closer to a point-symmetric optical system restricts the lens shape and reduces the degree of freedom in optical design, but it has the advantage that the aberration to be corrected can be limited only to axial aberration. Is more important.

これにより、広画角に渡って明るく高い結像性能を有する撮像装置を実現することができる。   As a result, it is possible to realize an imaging apparatus having a bright and high imaging performance over a wide angle of view.

そこで、本発明の撮像装置では、撮像光学系の焦点距離を撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離と略等しく設定し、撮像面の曲率半径を撮像光学系の焦点距離と略等しく設定することにより、撮像光学系を点対称な光学系に近づけている。   Therefore, in the imaging apparatus of the present invention, the focal length of the imaging optical system is set to be approximately equal to the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface, and the radius of curvature of the imaging surface is set to be approximately equal to the focal length of the imaging optical system. By doing so, the imaging optical system is brought close to a point-symmetric optical system.

特に、撮像光学系の開口絞りよりも像側の光学系が点対称に近い構成を採ることが重要であり、画角光束に対してコンセントリックな構成としている。   In particular, it is important that the optical system on the image side is closer to point symmetry than the aperture stop of the imaging optical system.

撮像光学系の焦点距離を撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離と略等しく設定することで、撮像光学系の像側主点と射出瞳とを略同位置に揃えることができる。   By setting the focal length of the imaging optical system to be approximately equal to the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface, the image-side principal point and the exit pupil of the imaging optical system can be aligned at substantially the same position.

これは、画角光束の入射高が低くなるので、画角光束を軸上光束と同様に扱うことができ、撮像光学系の開口絞りよりも像側の光学系を点対称に近い構成にすることができる。   This is because the incident height of the viewing angle light beam is lowered, so that the viewing angle light beam can be handled in the same way as the axial light beam, and the optical system on the image side is closer to point symmetry than the aperture stop of the imaging optical system. be able to.

具体的には、以下で説明するように(1)式(以下の表で示された丸数字1の条件式)を満足させるように構成すると良い。   Specifically, as described below, it may be configured to satisfy the expression (1) (the conditional expression of the circled number 1 shown in the following table).

これにより、広画角に渡ってコマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差などの軸外収差を良好に補正することできる。   Thereby, it is possible to satisfactorily correct off-axis aberrations such as coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration over a wide angle of view.

また、撮像面の曲率半径を撮像光学系の焦点距離と略等しく設定することで、像面湾曲を良好に補正することができる。   In addition, by setting the radius of curvature of the imaging surface to be approximately equal to the focal length of the imaging optical system, it is possible to favorably correct curvature of field.

具体的には、以下で説明するように(2)式(以下の表で示された丸数字2の条件式)を満足させるように構成すると良い。   Specifically, as described below, it may be configured to satisfy the expression (2) (the conditional expression of the circled number 2 shown in the following table).

撮像光学系の構成により非点収差を良好に補正できるので、像面湾曲をペッツバール像面のみに限定でき、撮像面を湾曲させることによってペッツバール像面を補正できるので、軸外収差の全てに対して発生を小さく抑えることができる。すなわち、残りの収差を軸上収差に限定することができる。   Astigmatism can be satisfactorily corrected by the configuration of the imaging optical system, so that the curvature of field can be limited to only the Petzval image surface, and the Petzval image surface can be corrected by curving the imaging surface, so that all off-axis aberrations can be corrected. Generation can be suppressed. That is, the remaining aberration can be limited to axial aberration.

更に、本発明は、次のように(1)式、(2)式を満足させる構成を採るに当たり、前記撮像光学系における最も物体側のレンズ面または最も像側のレンズ面の少なくとも1面を、該レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位する非球面量を付与した非球面とすることで、広画角で明るい光学系においても球面収差を良好に補正することができるように構成されている。   Furthermore, when the present invention adopts a configuration that satisfies the expressions (1) and (2) as follows, at least one of the most object side lens surface or the most image side lens surface in the imaging optical system is provided. By using an aspherical surface provided with an aspherical amount that shifts from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface, spherical aberration can be corrected well even in a wide optical field and a bright optical system. It is configured to be able to.

すなわち、複数のレンズを有する撮像光学系と、該撮像光学系の像面近傍に、物体側に凹面を向けて湾曲した撮像面を有する撮像装置において、
前記撮像光学系は、開口絞りを有し、
前記撮像光学系における最も物体側のレンズ面または最も像側のレンズ面の少なくとも1面を、該レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位する非球面量を付与した非球面とし、
前記撮像光学系の焦点距離と前記撮像光学系の射出瞳から前記撮像面までの距離が略等しく設定されていると共に、前記撮像面の曲率半径が前記撮像光学系の射出瞳から前記撮像面までの距離と略等しく設定されている。
That is, in an imaging apparatus having an imaging optical system having a plurality of lenses and an imaging surface curved with a concave surface facing the object side in the vicinity of the image plane of the imaging optical system,
The imaging optical system has an aperture stop,
An aspherical surface in which at least one of the most object-side lens surface or the most image-side lens surface in the imaging optical system is given an aspherical amount that displaces from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface age,
The focal length of the imaging optical system and the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface are set to be substantially equal, and the radius of curvature of the imaging surface is from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface. Is set to be approximately equal to the distance.

その際、撮像光学系の焦点距離をf_sys、撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離をd_pup、撮像面の曲率半径をR_img、としたとき、以下の(1)式及び(2)式を満足させるように構成することができる。
0.8≦f_sys/d_pup≦1.5 …(1)
0.8≦|R_img|/f_sys≦1.5 …(2)
At this time, when the focal length of the imaging optical system is f_sys, the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface is d_upp, and the radius of curvature of the imaging surface is R_img, the following equations (1) and (2) Can be configured to satisfy.
0.8 ≦ f_sys / d_pup ≦ 1.5 (1)
0.8 ≦ | R_img | /f_sys≦1.5 (2)

なお、本発明の撮像装置における撮像面は、湾曲させた電子撮像素子、もしくは、入射面を湾曲させた光伝送手段のことである。   Note that the imaging surface in the imaging apparatus of the present invention is a curved electronic imaging element or a light transmission means whose entrance surface is curved.

湾曲させた電子撮像素子とは、例えば、形状可変な基板上に電子撮像素子を形成したものや、小さな平面型電子撮像素子をアレイ状に配置して凹面形状としたものが考えられる。   As the curved electronic imaging device, for example, an electronic imaging device formed on a shape-variable substrate or a small planar electronic imaging device arranged in an array shape to have a concave shape can be considered.

光伝送手段とは、例えば、光ファイバーを束ねてプレート状に構成したイメージプレートが考えられ、一端を凹面形状に、他端を平面に加工したものである。   The light transmission means may be, for example, an image plate formed by bundling optical fibers into a plate shape, and one end is processed into a concave shape and the other end is processed into a flat surface.

そして、光伝送手段の入射面を物体側に凹面を向けて湾曲させた面を撮像面とし、平面の射出面を電子撮像素子へと接続して撮像ユニットとする構成を採ることができる。   Then, it is possible to adopt a configuration in which an incident surface of the optical transmission means is curved with the concave surface facing the object side as an imaging surface, and a flat emission surface is connected to an electronic imaging device to form an imaging unit.

次に、撮像光学系の最も物体側のレンズ面、もしくは最も像側のレンズ面の少なくとも1面を、レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面とした構成の作用について説明する。   Next, at least one of the most object-side lens surface or the most image-side lens surface of the imaging optical system is given an aspheric amount displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface. The operation of the aspherical configuration will be described.

レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面は、主に球面収差補正に作用する。   An aspheric surface provided with an aspheric amount displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface mainly acts on spherical aberration correction.

撮像光学系は全体で正のパワーを有しており一般的に球面収差はアンダーとなる。
これは物点から像点までの光路長の観点で言えば、軸上光線に対して入射高の高い位置の光線の光路長が短いことが要因である。
The imaging optical system has a positive power as a whole, and generally the spherical aberration is under.
From the viewpoint of the optical path length from the object point to the image point, this is due to the fact that the optical path length of the light beam at a high incident height with respect to the axial light beam is short.

また、波面の観点から言えば、光軸上に対して入射高の高い位置の光束は位相が進んでいることが要因である。   From the viewpoint of the wavefront, the reason is that the phase of the light beam at a high incident height with respect to the optical axis is advanced.

そこで、撮像光学系の最も物体側のレンズ面、もしくは最も像側のレンズ面の少なくとも1面を、レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面で構成している。   Therefore, a non-spherical amount in which at least one of the lens surface closest to the object side of the imaging optical system or the lens surface closest to the image side is displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the peripheral portion of the lens surface is given. It consists of a spherical surface.

撮像光学系の最も物体側のレンズ面、もしくは最も像側のレンズ面は、撮像光学系に含まれるレンズ面のうち最も外側にあるレンズ面であり、レンズ面の内側は光学ガラス、レンズ面の外側は空気で満たされている。   The most object-side lens surface or the most image-side lens surface of the imaging optical system is the outermost lens surface of the lens surfaces included in the imaging optical system, and the inside of the lens surface is optical glass, the lens surface The outside is filled with air.

一般的に光学ガラスの屈折率はNd=1.45〜2.15であり、空気の屈折率Nd=1.0よりも高い屈折率を有する。   In general, the refractive index of optical glass is Nd = 1.45 to 2.15, which is higher than the refractive index of air Nd = 1.0.

このとき、レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面によって、レンズ面の周辺部を通過する光線の光路の一部区間が空気から光学ガラスに置き換わり、実質的に光路長を長くすることができる。または波面の位相を遅らせることができる。これにより、球面収差を良好に補正することができる。   At this time, a portion of the optical path of the light beam passing through the peripheral portion of the lens surface is made from the air to the optical glass by the aspheric surface provided with the aspheric amount displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system in the peripheral portion of the lens surface. It is possible to substantially increase the optical path length. Alternatively, the wavefront phase can be delayed. Thereby, spherical aberration can be corrected satisfactorily.

また、パワーの観点から言うと、レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面によって、レンズ面周辺部のパワーを負の方向にシフトさせた非球面を構成することができる。   From the viewpoint of power, the power at the periphery of the lens surface is shifted in the negative direction by the aspheric surface to which the aspheric surface displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system is provided at the periphery of the lens surface. An aspheric surface can be constructed.

基準球面が正パワーを有する場合は、光軸上よりも周辺部の正のパワーを弱めた非球面を構成することができる。   When the reference spherical surface has positive power, an aspherical surface in which the positive power in the peripheral portion is weaker than on the optical axis can be configured.

これにより、入射高の高い位置の光線が受けるパワーを、主光線が受けるパワーに対して相対的に弱めることができ、アンダーの状態の球面収差を良好に補正することができる。   As a result, the power received by the light beam at a high incident height can be weakened relative to the power received by the principal light beam, and the under spherical aberration can be corrected well.

図35は本発明の撮像装置における軸上光束の結像の様子を模式的に示した光路図であり、図36は画角光束の結像の様子を模式的に示した光路図である。   FIG. 35 is an optical path diagram schematically showing the state of the imaging of the axial light beam in the imaging apparatus of the present invention, and FIG. 36 is an optical path diagram schematically showing the state of the imaging of the field angle light beam.

図35及び図36では、撮像光学系SYSによって物体面OBJ上の物点PNTOBJからの画角光束BEMを像面IMG上の像点PNTIMGに結像させた様子を模式的に示している。 In FIGS. 35 and 36, and a state in which an image is formed of angle beam BEM from an object point PNT OBJ on the object plane OBJ by the imaging optical system SYS to an image point PNT IMG on an image plane IMG shown schematically .

図35に示したように物点PNTOBJが撮像光学系SYSの光軸AXI上にある場合を軸上光束、図36に示したように物点PNTOBJが撮像光学系SYSの光軸AXI以外にある場合を画角光束と定義する。 When the object point PNT OBJ is on the optical axis AXI of the imaging optical system SYS as shown in FIG. 35, the axial light beam is shown. As shown in FIG. 36, the object point PNT OBJ is other than the optical axis AXI of the imaging optical system SYS. Is defined as a field angle luminous flux.

軸上光束及び画角光束は開口絞りSTOによって光束幅を制限されており、開口絞りの開口部中心STOCNTを通過する光線を主光線RAYPRI、開口部上端STOUPを通過する光線を上光線RAYUP、開口部下端STOLOWを通過する光線を下光線RAYLOWと定義する。 The axial light flux and the field angle light flux are limited by the aperture stop STO. The light beam that passes through the aperture center STO CNT of the aperture stop is the principal ray RAY PRI , and the light beam that passes through the aperture top STO UP Ray UP , a ray passing through the lower end STO LOW of the opening is defined as a lower ray RAY LOW .

図35において、軸上光束BEMONは最も物体側のレンズ面RMSTOBJで屈折し、開口絞りSTOで光束幅を制限され、最も像側のレンズ面RMSTIMGで屈折して撮像面IMG上に結像している。 In FIG. 35, the on-axis light beam BEM ON is refracted by the most object side lens surface RMSTOBJ , the light beam width is limited by the aperture stop STO, is refracted by the most image side lens surface RMSTIMG , and is connected to the imaging surface IMG. I image.

最も物体側のレンズ面RMSTOBJ上の各光線の到達位置は、主光線RAYPRIが光軸AXI上、上光線RAYUPが上側の周辺部に近く、下光線RAYLOWが下側の周辺部に近くであり、最も物体側のレンズ面RMSTOBJは撮像光学系SYSの中で光束幅が最も広い面である。 The arrival position of each ray on the most object side lens surface RMSTOBJ is as follows. The principal ray RAY PRI is on the optical axis AXI, the upper ray RAY UP is near the upper peripheral portion, and the lower ray RAY LOW is on the lower peripheral portion. The closest object side lens surface RMSTOBJ is the surface having the widest beam width in the imaging optical system SYS.

球面収差は、入射高hが高い面(光束幅が広い面)のパワーの影響を受け易い特徴がある。3次収差係数によれば、球面収差は入射高hの4乗に比例して、そのレンズ面のパワーの影響を強く受ける。   Spherical aberration is characterized by being easily affected by the power of a surface with a high incident height h (a surface with a wide light flux width). According to the third-order aberration coefficient, the spherical aberration is strongly influenced by the power of the lens surface in proportion to the fourth power of the incident height h.

そのため、最も物体側のレンズ面RMSTOBJを非球面で構成すれば、非球面の作用を効果的に発揮することができる。 Therefore, if the most object side lens surface RMSTOBJ is formed of an aspheric surface, the action of the aspheric surface can be effectively exhibited.

また、光軸よりも周辺部のパワーを弱めた非球面を用いることにより、入射高が高い上光線RAYUPや下光線RAYLOWにおけるパワーを光軸上よりも弱めることができるので、アンダーとなった球面収差を良好に補正することができる。 Also, by using an aspherical surface with weaker peripheral power than the optical axis, the power in the upper ray RAY UP and lower ray RAY LOW with a high incident height can be weaker than on the optical axis, so it becomes under. The spherical aberration can be corrected well.

また、球面収差への影響力が大きいため付与する球面収差量を小さく抑えることができる。   Further, since the influence on spherical aberration is great, the amount of spherical aberration to be applied can be kept small.

図36に示したように物点PNTOBJが撮像光学系SYSの光軸よりも下側にある場合、画角光束BEMでは、上光線RAYUPの光路長(物点PNTOBJから開口絞りの開口部上端STOUP)が主光線RAYPRIの光路長(物点PNTOBJから開口絞りの開口部中心STOCNT)よりも長くなる。 As shown in FIG. 36, when the object point PNT OBJ is below the optical axis of the imaging optical system SYS, the optical path length of the upper ray RAY UP (from the object point PNT OBJ to the aperture stop opening) The upper end STO UP of the part becomes longer than the optical path length of the principal ray RAY PRI (from the object point PNT OBJ to the opening center STO CNT of the aperture stop).

そのため、主光線RAYPRIよりも上光線RAYUP側の光束では、主光線RAYPRIに沿った方向における入射高が軸上光束の入射高よりも高くなり、大きな球面収差が発生してしまうことが問題となる。これは画角が広角であればあるほど問題が顕著となる。 Therefore, in the light flux of the upper beam RAY UP side of the principal ray RAY PRI, that incident height in the direction along the principal ray RAY PRI is higher than the incidence height of the axial light flux, a large spherical aberration occurs It becomes a problem. The problem becomes more prominent as the angle of view becomes wider.

一方、画角光束BEMの上光線RAYUPが最も像側のレンズ面RMSTIMG上に到達する点は、主光線RAYPRIの到達点よりも最も像側のレンズ面RMSTIMGの周辺部に近い位置である。 On the other hand, the point of reaching the lens surface R MSTIMG the ray RAY UP on the angle beam BEM most image side, located close to the periphery of the most image-side lens surface R MSTIMG than arrival point of the principal ray RAY PRI It is.

そこで、最も像側のレンズ面RMSTIMGを、光軸よりも周辺部のパワーを弱めた非球面として構成すると、主光線RAYPRIよりも上光線RAYUP側の光束に弱いパワーを付与することが可能なレンズ面を構成できる。 Therefore, if the most image side lens surface RMSTIMG is configured as an aspherical surface in which the peripheral power is weaker than the optical axis, weak power can be given to the light beam on the upper ray RAY UP side than the principal ray RAY PRI. Possible lens surfaces can be constructed.

これによって、画角光束の主光線RAYPRIよりも上光線RAYUP側の光束において、大きく発生した球面収差を良好に補正することができる。 As a result, it is possible to satisfactorily correct spherical aberration that has occurred greatly in the light beam on the upper ray RAY UP side of the principal ray RAY PRI of the field angle beam.

また、画角光束の主光線RAYPRIよりも下光線RAYLOW側の光束においても球面収差は発生する。 In addition, spherical aberration also occurs in the light beam on the lower ray RAY LOW side of the principal ray RAY PRI of the field angle beam.

画角光束BEMの下光線RAYLOWが最も物体側のレンズ面RMSTOBJ上に到達する点は、主光線RAYPRIの到達点よりも最も物体側のレンズ面RMSTOBJの周辺部に近い位置である。 That lower ray RAY LOW of angle beam BEM reaches the most object side lens surface on R MSTOBJ is a position close to the periphery of the lens surface R MSTOBJ the most object side of the arrival point of the principal ray RAY PRI .

そこで、最も物体側のレンズ面RMSTOBJを、光軸よりも周辺部のパワーを弱めた非球面として構成すると、主光線RAYPRIよりも下光線RAYLOW側の光束に弱いパワーを付与することが可能なレンズ面を構成できる。 Therefore, when the most object side lens surface RMSTOBJ is configured as an aspherical surface in which the peripheral power is weaker than the optical axis, weak power can be given to the light beam on the lower ray RAY LOW side than the principal ray RAY PRI. Possible lens surfaces can be constructed.

これによって、画角光束の主光線RAYPRIよりも下光線RAYLOW側の光束において、発生した球面収差を良好に補正することができる。 This makes it possible to satisfactorily correct the generated spherical aberration in the light beam on the lower light ray RAY LOW side of the main light ray RAY PRI of the field angle light beam.

さらに、最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面を共に光軸よりも周辺部のパワーを弱めた非球面で構成すれば、軸上光束、画角光束の主光線よりも上光線側の光束と画角光束の主光線よりも下光線側の光束に最適な構成にできる。   Furthermore, if both the lens surface closest to the object side and the lens surface closest to the image side are formed of an aspheric surface in which the power at the periphery is weaker than the optical axis, the upper ray side is more than the principal ray of the axial beam and the field angle beam. It is possible to achieve an optimum configuration for a light beam on a lower light beam side than the principal light beam of the light beam and the field angle light beam.

光学系のF値が明るい撮像光学系においては、球面レンズだけでは球面収差を補正することが難しくなるが、本発明の効果を用いれば球面収差を良好に補正できる。   In an imaging optical system with a bright F-number of the optical system, it is difficult to correct spherical aberration with only a spherical lens, but spherical aberration can be corrected satisfactorily using the effects of the present invention.

特にF/1.4以上の格段に明るい撮像光学系を用いた撮像装置においては、本発明の効果によって球面収差を補正することにより、大幅に結像性能を改善することができる。
貼り合せ面を非球面にすると2つの面を同一の非球面形状に加工することが難しいデメリットがあり、撮像光学系の最も物体側のレンズ面、もしくは最も像側のレンズ面を非球面とすれば、製造が容易となるメリットがある。
In particular, in an imaging apparatus using an extremely bright imaging optical system of F / 1.4 or more, the imaging performance can be greatly improved by correcting the spherical aberration by the effect of the present invention.
If the bonding surface is aspherical, there is a disadvantage that it is difficult to process the two surfaces into the same aspherical shape. The most object-side lens surface or the most image-side lens surface of the imaging optical system is aspherical. In this case, there is an advantage that manufacturing is easy.

撮像光学系は点対称に近い光学系としているので、軸上光束と各軸外光束とは同様な収差が残存しており、共通の位相差分布形状によって収差を良好に補正することができる。   Since the imaging optical system is an optical system close to point symmetry, the same aberration remains between the on-axis light beam and each off-axis light beam, and the aberration can be corrected well by the common phase difference distribution shape.

すなわち、点対称に近い撮像光学系の開口絞り面近傍に波面制御素子を配置すれば、F/2.0を超える明るい光学系においても、広域な画角に渡って収差を良好に補正することができる。更には、F/1.4を超える格段に明るい光学系においても、同様な効果を発揮できる。   That is, if a wavefront control element is arranged in the vicinity of the aperture stop surface of an imaging optical system that is close to point symmetry, aberration can be corrected well over a wide field angle even in a bright optical system exceeding F / 2.0. Can do. Furthermore, the same effect can be exhibited even in an extremely bright optical system exceeding F / 1.4.

また、明るいF値の撮像光学系は被写界深度が狭くなるので、コンパクトカメラでありながら、ピント面以外の背景をぼかした撮影が可能となる。   In addition, since the imaging optical system having a bright F value has a narrow depth of field, it is possible to take a picture with a blurred background other than the focus plane even though it is a compact camera.

さらに、明るいF値の撮像光学系は、F値の2乗に比例して露光時間を短く設定することができるため、手ブレや被写体ブレ、ショットノイズを格段に軽減でき、高品位な画像を提供することができる撮像装置を提供することができる。   In addition, the bright F-number imaging optical system can shorten the exposure time in proportion to the square of the F-number, so that camera shake, subject blur, and shot noise can be greatly reduced, resulting in high-quality images. An imaging device that can be provided can be provided.

次に、周辺光量落ちを改善する作用について説明する。   Next, the effect | action which improves peripheral light quantity fall is demonstrated.

一般的な撮像光学系では、画角(入射角)ωに対してcosω4乗則に従って周辺光量比が低下することが知られている。   In a general imaging optical system, it is known that the peripheral light amount ratio is reduced according to the cos ω4 power law with respect to the field angle (incident angle) ω.

そのため、撮影された画像の周辺部がとても暗くなり均一な照度の画像が得られない。   Therefore, the peripheral part of the photographed image becomes very dark and an image with uniform illuminance cannot be obtained.

近年のデジタルカメラやデジタルビデオカメラでは、周辺部の感度を大幅に持ち上げて周辺光量落ちをデジタル的に補正するものもあるが、コントラストは低いままノイズが増加してしまうので、画像の中心部と比べて画質がかなり劣化する。   Some recent digital cameras and digital video cameras digitally correct peripheral light loss by significantly increasing the sensitivity at the periphery, but noise increases with a low contrast, so Compared with the image quality is considerably degraded.

周辺光量落ちは、このような深刻な問題を引き起こす。この傾向は広画角な撮像光学系ほど顕著となり、広画角な撮像光学系を実現するために必要な要素の1つとなっている。   The peripheral light loss causes such a serious problem. This tendency becomes more prominent with an imaging optical system with a wide angle of view, and is one of the elements necessary to realize an imaging optical system with a wide angle of view.

周辺光量比のcosω4乗則の内訳は、
(a)画角に応じて、見かけの焦点距離が長くなることでcosωの2乗分、
(b)画角に応じて見かけの開口径が狭まることでcosωの1乗分、
(c)画角に応じて撮像面への入射角がきつくなることでcosωの1乗分、である。
The breakdown of the cos ω4 power law of the peripheral light ratio is
(A) The apparent focal length is increased according to the angle of view, so that the square of cos ω
(B) The apparent aperture diameter is reduced according to the angle of view, so that the first power of cos ω
(C) The angle of incidence on the imaging surface is increased according to the angle of view, which is the first power of cos ω.

本発明の撮像装置における撮像光学系では、撮像面の曲率半径を撮像光学系の焦点距離と略等しく設定しており、全画角において見かけの焦点距離を略同一にすることができる。   In the imaging optical system in the imaging apparatus of the present invention, the radius of curvature of the imaging surface is set to be approximately equal to the focal length of the imaging optical system, and the apparent focal length can be made substantially the same at all angles of view.

これにより、周辺光量比をcosωの2乗分を改善することができる。   As a result, the peripheral light amount ratio can be improved by the square of cos ω.

(2)式を満足することにより、相応の効果を得ることができる。   By satisfying the expression (2), a corresponding effect can be obtained.

すなわち、周辺光量比がcosωの4乗からcosωの2乗へ向上させることができる。   That is, the peripheral light amount ratio can be improved from the fourth power of cosω to the second power of cosω.

広画角な撮像光学系の周辺光量比を大幅に改善することができるので、広画角に渡ってコントラストが高く、ノイズが少なく高画質な画像を撮影することができる撮像装置を提供することができる。   To provide an imaging device capable of significantly improving the peripheral light amount ratio of an imaging optical system having a wide angle of view, and capable of shooting a high-quality image with high contrast and low noise over a wide angle of view. Can do.

次に、上記した(1)式および(2)式の意義を更に詳しく説明する。   Next, the significance of the above formulas (1) and (2) will be described in more detail.

(1)式は、撮像光学系の焦点距離f_sysと撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離d_pupとを略等しく設定する条件であり、撮像光学系の開口絞りよりも像側の光学系を点対称に近い構成にすることができる。   Equation (1) is a condition for setting the focal length f_sys of the imaging optical system and the distance d_pup from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface to be substantially equal, and is an optical system on the image side with respect to the aperture stop of the imaging optical system. Can have a configuration close to point symmetry.

(1)式を満たせば、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差などの軸外収差を良好に補正することができる。   If the expression (1) is satisfied, off-axis aberrations such as coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration can be corrected well.

(1)式の上限を超えると、撮像光学系の開口絞りよりも像側の光学系の点対称性が確保できず、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差などの軸外収差が発生して問題となる。   If the upper limit of the expression (1) is exceeded, the point symmetry of the optical system on the image side with respect to the aperture stop of the imaging optical system cannot be secured, and off-axis aberrations such as coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration will occur. It occurs and becomes a problem.

(1)式の下限を超えると、撮像光学系の開口絞りよりも像側の光学系の点対称性が確保できず、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差などの軸外収差が発生して問題となる。   If the lower limit of the expression (1) is exceeded, the point symmetry of the optical system on the image side with respect to the aperture stop of the imaging optical system cannot be secured, and off-axis aberrations such as coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration occur. It occurs and becomes a problem.

(2)式は、撮像面の曲率半径をR_img、撮像光学系の焦点距離f_sysと略等しく設定する条件であり、像面湾曲と非点収差を良好に補正するための条件である。   Expression (2) is a condition for setting the radius of curvature of the imaging surface to be approximately equal to R_img and the focal length f_sys of the imaging optical system, and is a condition for satisfactorily correcting field curvature and astigmatism.

(2)式を満たせば、撮像装置の像面形状をペッツバール像面に近づけることができるので、広画角に渡って非点収差を発生させることなく像面湾曲を補正することができる。   If the expression (2) is satisfied, the image plane shape of the imaging apparatus can be brought close to the Petzval image plane, so that field curvature can be corrected without generating astigmatism over a wide angle of view.

(2)式の上限を超えると、撮像面の周辺部でペッツバール像面からの乖離が大きくなり、像面湾曲が発生して結像性能が劣化する。   When the upper limit of the expression (2) is exceeded, the deviation from the Petzval image plane becomes large at the periphery of the imaging surface, the field curvature occurs, and the imaging performance deteriorates.

(2)式の下限を超えると、撮像面の周辺部でペッツバール像面からの乖離が大きくなり、像面湾曲が発生して結像性能が劣化する。   If the lower limit of the expression (2) is exceeded, the deviation from the Petzval image plane increases at the periphery of the imaging surface, and field curvature occurs, resulting in degradation of imaging performance.

F値が明るい撮像光学系の場合、焦点深度が狭いので像面湾曲の許容範囲が狭く、像面湾曲は高精度に補正する必要がある。   In the case of an imaging optical system with a bright F value, the allowable depth of field curvature is narrow because the depth of focus is narrow, and it is necessary to correct field curvature with high accuracy.

なお、撮像面が、球面ではなく、非球面または階段状になっている場合には、撮像面の曲率半径を以下のように定義する。   When the imaging surface is not spherical but is aspherical or stepped, the radius of curvature of the imaging surface is defined as follows.

まず、撮像面の形状が非球面の場合、基準球面の曲率半径を「撮像面の曲率半径」とする。   First, when the shape of the imaging surface is an aspherical surface, the radius of curvature of the reference spherical surface is defined as “the radius of curvature of the imaging surface”.

非球面はα式で表すことができ、α式の光軸上における曲率cの逆数が曲率半径である。   An aspherical surface can be expressed by an α equation, and the reciprocal of the curvature c on the optical axis of the α equation is the radius of curvature.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

ここで、zは非球面形状の光軸方向のサグ量(mm)、cは光軸上における曲率(1/mm)、rは半径方向の光軸からの距離(mm)であり、A,B,C,Dはそれぞれ4次、6次、8次、10次の係数である。   Here, z is the sag amount (mm) in the optical axis direction of the aspherical shape, c is the curvature (1 / mm) on the optical axis, r is the distance (mm) from the optical axis in the radial direction, A, B, C, and D are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order coefficients, respectively.

撮像面が非球面形状であっても、光軸上の曲率半径を計測することによって基準曲面の曲率半径を求めることができる。   Even if the imaging surface is aspherical, the radius of curvature of the reference curved surface can be obtained by measuring the radius of curvature on the optical axis.

次に、撮像面の形状が階段状の場合について説明する。   Next, the case where the shape of the imaging surface is stepped will be described.

小さな電子撮像素子をアレイ化して構成した場合や、光ファイバーを束ねて湾曲した撮像面を構成した場合、厳密に言うと撮像面が階段状になる。   Strictly speaking, the imaging surface has a staircase shape when a small electronic imaging device is configured as an array or when an imaging surface curved by bundling optical fibers is configured.

その場合は、電子撮像素子の1画素もしくは光ファイバーの1本の中心点を結んだ曲面を撮像面とみなすことができる。   In that case, a curved surface connecting one pixel of the electronic image sensor or one central point of the optical fiber can be regarded as an imaging surface.

その曲面を上記α式で最小二乗法によりフィッティングした結果から基準曲面の曲率半径を算出すれば、撮像面の曲率半径を求めることができる。   If the curvature radius of the reference curved surface is calculated from the result of fitting the curved surface by the above-described α equation by the least square method, the curvature radius of the imaging surface can be obtained.

また、本発明の撮像装置は、撮像光学系と撮像面の間隔を変更することによってピント位置を調整する。   The imaging apparatus of the present invention adjusts the focus position by changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface.

図37(a)および図37(b)に物体面を有限距離に配置した際の結像関係を示す。   FIG. 37A and FIG. 37B show an imaging relationship when the object plane is arranged at a finite distance.

図37(a)において、OBJは物体面、SYSは撮像光学系、IMGは像面であり、撮像光学系SYSは物体面OBJ上のある物点を像面IMG上の像点へ結像させている。   In FIG. 37A, OBJ is an object plane, SYS is an imaging optical system, IMG is an image plane, and the imaging optical system SYS forms an object point on the object plane OBJ on an image point on the image plane IMG. ing.

図37(a)に示したように、撮像光学系SYSは、撮像光学系SYSから等距離にある物点をペッツバール像面上へ結像させるので、このときの物体面OBJは湾曲した形状となる。   As shown in FIG. 37A, the imaging optical system SYS forms an object point equidistant from the imaging optical system SYS on the Petzval image plane, so that the object plane OBJ at this time has a curved shape. Become.

しかしながら、撮像光学系では物体面OBJは平面であることが好ましい。   However, in the imaging optical system, the object plane OBJ is preferably a flat surface.

図37(b)に示したように、光軸上以外にある物点は破線で示した湾曲状の物体面ではなく、実線で示した平面の物体面とする。すると、図37(b)の矢印Aで示したように、物点は撮像光学系SYSから離れる方向へ移動する。また、像点も矢印Bで示したように、破線で示したペッツバール像面から実線で示した像面IMGへと撮像光学系SYSに近づく方向へ移動する。   As shown in FIG. 37B, an object point other than on the optical axis is not a curved object surface indicated by a broken line but a plane object surface indicated by a solid line. Then, as indicated by an arrow A in FIG. 37B, the object point moves away from the imaging optical system SYS. Also, as indicated by the arrow B, the image point moves from the Petzval image plane indicated by the broken line to the image plane IMG indicated by the solid line in a direction approaching the imaging optical system SYS.

この像面側の移動量を、光束の進行方向におけるデフォーカス量として図37(b)の撮像光学系のモデルにおいて一例を図38のグラフに示した。   An example of the amount of movement on the image plane side as a defocus amount in the light beam traveling direction is shown in the graph of FIG. 38 in the imaging optical system model of FIG.

図38には、ある例におけるピント調整時のピント位置と撮像面形状の関係を示している。   FIG. 38 shows the relationship between the focus position and the imaging surface shape during focus adjustment in an example.

この例では、各パラメーターを、撮像光学系の焦点距離をf_sys=12.0(mm)、撮像面の曲率半径をR_img=12.0(mm)、撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離をd_pup=12.0(mm)、物体距離をS=−300(mm)、画角をω=60(deg)としている。   In this example, the focal length of the imaging optical system is f_sys = 12.0 (mm), the radius of curvature of the imaging surface is R_img = 12.0 (mm), and the parameters from the exit pupil to the imaging surface of the imaging optical system are as follows. The distance is d_pup = 12.0 (mm), the object distance is S = −300 (mm), and the field angle is ω = 60 (deg).

前述の通り、物体面を平面とした場合、各画角光束のピント位置がペッツバール像面から撮像光学系側にデフォーカスする。   As described above, when the object plane is a plane, the focus position of each light beam at each angle of view is defocused from the Petzval image plane to the imaging optical system side.

光束の進行方向におけるデフォーカス量を丸数字1のピント位置のグラフに表示している。   The defocus amount in the traveling direction of the light beam is displayed on the graph of the focus position indicated by the circled number 1.

また、撮像面の曲率半径は撮像光学系の焦点距離と等しく設定しており、物体距離が無限遠におけるペッツバール像面形状に相当する。   Further, the radius of curvature of the imaging surface is set equal to the focal length of the imaging optical system, which corresponds to the Petzval image surface shape when the object distance is infinity.

物体距離が無限遠で丸数字1のピント位置と丸数字2の撮像面形状が一致するのは当然だが、図38は物体距離をS=−300(mm)まで近づけた場合でも丸数字1のピント位置と丸数字2の撮像面形状がぴったり一致することを示している。   It is natural that the object position is infinite and the focus position of the circled numeral 1 and the imaging surface shape of the circled numeral 2 coincide with each other, but FIG. 38 shows that the circled numeral 1 is even when the object distance is reduced to S = −300 (mm). It shows that the focus position and the imaging surface shape of the circled number 2 are exactly the same.

これは物体距離が無限遠からS=−300(mm)までのどの距離においても、平面の物体面を像面湾曲を発生させることなく、ピント調整できることを意味している。   This means that the plane object surface can be focused without causing field curvature at any distance from infinity to S = −300 (mm).

また、画角−60〜+60(deg)の広範囲において上記が実現できる。   Further, the above can be realized in a wide range of angle of view from −60 to +60 (deg).

撮像光学系の焦点距離を撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離と略等しく設定し、撮像面の曲率半径を撮像光学系の焦点距離と略等しく設定すれば、撮像面の形状を変化させることなく、撮像光学系と撮像面の距離を変更するだけでピント調整が可能となる。   If the focal length of the imaging optical system is set approximately equal to the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface, and the radius of curvature of the imaging surface is set approximately equal to the focal length of the imaging optical system, the shape of the imaging surface changes. Without adjusting, it is possible to adjust the focus only by changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface.

そのために、(1)式および(2)式を満足させることが重要である。   Therefore, it is important to satisfy the expressions (1) and (2).

本発明の撮像装置のように格段に明るいF値の撮像光学系は焦点深度が非常に狭いので、高精度なピント調整を簡単に実現できることは撮像装置にとって極めて重要である。   An imaging optical system having an extremely bright F value like the imaging apparatus of the present invention has a very narrow depth of focus, so that it is extremely important for the imaging apparatus that high-precision focus adjustment can be easily realized.

以下に、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

[実施例1]
実施例1として、本発明を適用した撮像装置の構成例について説明する。
本実施例の撮像装置に用いる撮像光学系は、図1に示すように、3枚のレンズG1,G2,G3と開口絞りSTOとで構成されている。
[Example 1]
As Example 1, a configuration example of an imaging apparatus to which the present invention is applied will be described.
As shown in FIG. 1, the image pickup optical system used in the image pickup apparatus according to the present embodiment includes three lenses G1, G2, and G3 and an aperture stop STO.

物体側から順に、物体側に凸面を向けた平凸レンズである第1レンズG1、像側に凸面を向けた平凸レンズである第2レンズG2、そして像側に凸面を向けたメニスカスレンズである第3レンズG3が配置されている。   In order from the object side, the first lens G1 is a planoconvex lens having a convex surface facing the object side, the second lens G2 is a planoconvex lens having a convex surface facing the image side, and a meniscus lens having a convex surface facing the image side. Three lenses G3 are arranged.

第1レンズG1の射出面は第2レンズG2の入射面と貼り合せており、その貼り合せ面の非有効部に遮光部材を配置して開口絞りSTOを構成している。   The exit surface of the first lens G1 is bonded to the incident surface of the second lens G2, and an aperture stop STO is configured by disposing a light shielding member at an ineffective portion of the bonded surface.

図1中のIMGは撮像面である。   IMG in FIG. 1 is an imaging surface.

図1に示したように、本実施例における撮像装置では、球状に形成した光伝送手段OTMの入射面を撮像面IMGとしており、撮像面の湾曲形状を撮像光学系の像面湾曲に沿わせており、撮像面IMGの全域に渡って良好な結像性能を実現している。   As shown in FIG. 1, in the imaging apparatus according to the present embodiment, the incident surface of the light transmission means OTM formed in a spherical shape is the imaging surface IMG, and the curved shape of the imaging surface is made to follow the curvature of field of the imaging optical system. Thus, good imaging performance is realized over the entire area of the imaging surface IMG.

本実施例における撮像装置の光伝送手段OTMは数ミクロンピッチの光ファイバーを束ねて構成したイメージファイバーであり、撮像面に形成された像を電子撮像素子ICDへ伝送する役割を担う。   The optical transmission means OTM of the image pickup apparatus in the present embodiment is an image fiber formed by bundling optical fibers having a pitch of several microns, and plays a role of transmitting an image formed on the image pickup surface to the electronic image pickup element ICD.

光伝送手段OTMの射出面は平面に形成しており、電子撮像素子ICDに密着させて接続することで電子撮像素子ICDに像を伝送している。   The exit surface of the optical transmission means OTM is formed in a plane, and an image is transmitted to the electronic image sensor ICD by being brought into close contact with the electronic image sensor ICD.

このように、本実施例の撮像装置では、光伝送手段OTMと電子撮像素子ICDとで撮像ユニットICUを構成している。   Thus, in the imaging apparatus of the present embodiment, the imaging unit ICU is configured by the optical transmission means OTM and the electronic imaging element ICD.

表1に本実施例の撮像装置の構成を示す。   Table 1 shows the configuration of the image pickup apparatus of this embodiment.

面番号1は第1レンズG1の入射面、面番号2は第1レンズG1の射出面と第2レンズG2との貼り合せ面、面番号3は第2レンズG2の射出面と第3レンズG3の入射面との貼り合せ面、面番号4は第3レンズG3の射出面である。   Surface number 1 is the entrance surface of the first lens G1, surface number 2 is the bonding surface of the exit surface of the first lens G1 and the second lens G2, and surface number 3 is the exit surface of the second lens G2 and the third lens G3. Surface number 4 is the exit surface of the third lens G3.

面番号2の第1レンズG1の射出面と第2レンズG2との貼り合せ面の非有効部に遮光部材を配置して開口絞りSTOを構成している。   An aperture stop STO is configured by disposing a light-shielding member on the ineffective portion of the bonding surface of the first lens G1 having surface number 2 and the second lens G2.

面番号5は撮像面IMGであり、光伝送手段OTMの入射面である。そして、表記しない光伝送手段OTMの射出面が電子撮像素子ICDと接続し撮像ユニットICUを構成している。   Surface number 5 is the imaging surface IMG, which is the incident surface of the optical transmission means OTM. The exit surface of the optical transmission means OTM (not shown) is connected to the electronic image pickup device ICD to constitute the image pickup unit ICU.

表中のRは曲率半径(mm)、dは面間隔(mm)、Ndはd線の屈折率、νdはアッベ数を示す。尚、「*印」がある面は非球面である。   In the table, R is the radius of curvature (mm), d is the surface separation (mm), Nd is the refractive index of the d-line, and νd is the Abbe number. The surface with “*” is an aspherical surface.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置における非球面は光軸を中心とした回転対称非球面としており、(3)式の多項式で表現される。   The aspherical surface in the image pickup apparatus of the present embodiment is a rotationally symmetric aspherical surface with the optical axis as the center, and is expressed by a polynomial expression (3).

Figure 2016153912
Figure 2016153912

ここで、zは非球面形状の光軸方向のサグ量(mm)、cは光軸上における曲率(1/mm)、rは半径方向の光軸からの距離(mm)であり、A,B,C,Dはそれぞれ4次、6次、8次、10次の係数である。   Here, z is the sag amount (mm) in the optical axis direction of the aspherical shape, c is the curvature (1 / mm) on the optical axis, r is the distance (mm) from the optical axis in the radial direction, A, B, C, and D are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order coefficients, respectively.

本実施例の撮像装置における第1面の非球面係数を表2に示す。   Table 2 shows the aspherical coefficient of the first surface in the imaging apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

(3)式の非球面多項式を半径方向の光軸からの距離rで1階微分したときの1階部分値は(4)式で求められる。   The first-order partial value obtained by first-order differentiation of the aspherical polynomial of equation (3) with respect to the distance r from the optical axis in the radial direction is obtained by equation (4).

Figure 2016153912
Figure 2016153912

この1階微分値はレンズ面の傾斜を表現している。   This first-order differential value represents the inclination of the lens surface.

また、(3)式の非球面多項式を半径方向の光軸からの距離rで2階微分したときの2階部分値は(5)式で求められる。   The second-order partial value obtained by second-order differentiation of the aspherical polynomial of equation (3) with respect to the distance r from the optical axis in the radial direction is obtained by equation (5).

Figure 2016153912
Figure 2016153912

この2階微分値はレンズ面の傾斜の微分値、すなわち半径方向における曲率を表しており、パワーφと(6)式の関係がある。 Differential value of the second derivative value of the lens surface inclination, i.e. represents a curvature in the radial direction, the power phi r and (6) a relationship of.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

ここで、Nはレンズ面の物体側にある媒質の屈折率、N´はレンズ面の像側にある媒質の屈折率である。   Here, N is the refractive index of the medium on the object side of the lens surface, and N ′ is the refractive index of the medium on the image side of the lens surface.

本実施例の撮像装置では撮像光学系のレンズ面のうち最も物体側のレンズ面のみを非球面としている。   In the imaging apparatus of the present embodiment, only the lens surface closest to the object among the lens surfaces of the imaging optical system is an aspherical surface.

図2(a)には最も物体側のレンズ面の非球面形状を示し、図2(b)には最も物体側のレンズ面の非球面量を示す。また、図3(a)には非球面と基準球面の2階微分値を示し、図3(b)には非球面成分の2階微分値を示す。   2A shows the aspherical shape of the lens surface closest to the object side, and FIG. 2B shows the aspherical amount of the lens surface closest to the object side. FIG. 3A shows the second-order differential values of the aspheric surface and the reference sphere, and FIG. 3B shows the second-order differential values of the aspheric component.

図2(a)に示したように、本実施例の最も物体側のレンズ面は光軸から周辺部へ向かうにつれてサグ量が正の方向に大きくなるレンズ面であり、物体側に凸面を向けたレンズ面である。   As shown in FIG. 2A, the most object side lens surface of the present embodiment is a lens surface in which the sag amount increases in the positive direction from the optical axis toward the periphery, and the convex surface faces the object side. Lens surface.

尚、サグ量とは光軸方向への変位量のことであり、図2(a)では光軸上に対してレンズ面の他の位置がどれほど光軸方向へ変位したかを示してある。また、基準球面は曲率半径R=3.1146(mm)の物体側に凸面を向けた球面である。   The sag amount is a displacement amount in the optical axis direction, and FIG. 2A shows how much other positions of the lens surface are displaced in the optical axis direction with respect to the optical axis. The reference spherical surface is a spherical surface with a convex surface facing the object side having a radius of curvature R = 3.1146 (mm).

図2(b)には非球面量を示している。非球面量とは非球面が基準曲面から光軸方向に変位したサグ量ΔZASPのことであり、(3)式で示される非球面多項式のサグ量から球面のサグ量を引いたものである。 FIG. 2B shows the aspheric amount. The aspherical amount is a sag amount ΔZ ASP in which the aspherical surface is displaced from the reference curved surface in the optical axis direction, and is obtained by subtracting the sag amount of the spherical surface from the sag amount of the aspherical polynomial expressed by equation (3). .

具体的には(7)式で表現される。   Specifically, it is expressed by equation (7).

Figure 2016153912
Figure 2016153912

図2(b)に示したように、本実施例では、非球面量は負の方向に変位させており、基準球面から物体側、つまり撮像光学系の外側へ変位させた非球面としている。   As shown in FIG. 2B, in this embodiment, the aspheric amount is displaced in the negative direction, and is an aspheric surface displaced from the reference spherical surface to the object side, that is, outside the imaging optical system.

そして、光軸から離れるに従って撮像光学系の外側へ変位させた非球面量を徐々に大きくし、レンズ面の周辺部で最大の非球面量を与えている。   As the distance from the optical axis increases, the amount of aspherical surface displaced outward from the imaging optical system is gradually increased to give the maximum amount of aspherical surface at the periphery of the lens surface.

図3(a)には、非球面の2階微分値を実線で、基準球面の2階微分値を破線で示している。   In FIG. 3A, the second-order differential value of the aspherical surface is indicated by a solid line, and the second-order differential value of the reference sphere is indicated by a broken line.

非球面の2階微分値、基準球面の2階微分値は共に光軸から離れるに従って徐々に正の方向に大きくしている。   Both the second-order differential value of the aspherical surface and the second-order differential value of the reference sphere gradually increase in the positive direction as the distance from the optical axis increases.

また、図3(b)には、非球面成分の2階微分値を示している。これは非球面の2階微分値から基準球面の2階微分値を引いたものである。   FIG. 3B shows the second-order differential value of the aspheric component. This is obtained by subtracting the second order differential value of the reference sphere from the second order differential value of the aspherical surface.

非球面成分の2階微分値は光軸から離れるに従って徐々に負の方向に大きくしている。   The second-order differential value of the aspheric component is gradually increased in the negative direction as the distance from the optical axis increases.

このように、2階微分値が正の基準球面に、2階微分値が負の非球面成分を与えることにより、レンズ面の周辺部における2階微分値を、基準球面よりも弱めている。   As described above, the second-order differential value in the peripheral portion of the lens surface is weaker than that of the reference sphere by giving an aspherical component whose second-order differential value is negative to the reference spherical surface having a positive second-order differential value.

(6)式には2階微分値とパワーの関係が示されている。   Equation (6) shows the relationship between the second-order differential value and power.

撮像光学系の最も物体側のレンズ面では、レンズ面の物体側にある媒質は空気なのでN=1.0000、レンズ面の像側にある媒質は光学ガラスでN´=1.87801であり、(N´−N)が正の値を持つ。   In the lens surface closest to the object side of the imaging optical system, since the medium on the object side of the lens surface is air, N = 1.0000, and the medium on the image side of the lens surface is optical glass and N ′ = 1.87801, (N′−N) has a positive value.

ゆえに、最も物体側のレンズ面は、光軸上は正のパワーを有し、光軸から離れるに従って徐々に正のパワーが弱くなるレンズ面形状としている。   Therefore, the lens surface closest to the object has a positive power on the optical axis, and has a lens surface shape in which the positive power gradually decreases as the distance from the optical axis increases.

これにより、球面収差を良好に補正することができる。   Thereby, spherical aberration can be corrected satisfactorily.

図4に本実施例の撮像光学系における縦収差図を、図5に横収差図を示す。   FIG. 4 shows a longitudinal aberration diagram in the imaging optical system of the present embodiment, and FIG. 5 shows a lateral aberration diagram.

図4に示したように、球面収差、軸上色収差、非点収差、像面湾曲、及び色の球面収差を良好に補正している。ここでは、色の球面収差を基準波長(例えばd線)の球面収差量に対する各波長(例えば、C線、F線、g線など)の球面収差量の差と定義する。   As shown in FIG. 4, spherical aberration, axial chromatic aberration, astigmatism, field curvature, and chromatic spherical aberration are corrected well. Here, the spherical aberration of color is defined as the difference between the spherical aberration amount of each wavelength (for example, C line, F line, g line, etc.) with respect to the spherical aberration amount of the reference wavelength (for example, d line).

特に、球面収差は、入射高の低い光線から高い光線に掛けての全域で像面上に集光させることができており、非常に良好に補正ができている。   In particular, the spherical aberration can be condensed on the image plane in the entire region from a light beam having a low incident height to a light beam having a high incident height, and can be corrected very well.

また、軸上色収差、ならびに色の球面収差も非常に良好に補正できており、高い結像性能が得られている。   In addition, axial chromatic aberration and chromatic spherical aberration can be corrected very well, and high imaging performance is obtained.

図5に示したように、各画角光束においても良好な性能が得られており、コマ収差、像面湾曲、倍率色収差が良好に補正されている。   As shown in FIG. 5, good performance is obtained even at each angle of view, and coma, field curvature, and lateral chromatic aberration are corrected well.

表3に本実施例の撮像装置の仕様を示す。   Table 3 shows the specifications of the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置は、F値がF/1.2と明るく、画角が120.0(deg)と超広画角ながら、全長が6.229(mm)とコンパクトに抑えており、明るさ、高解像度、超広画角、コンパクトを同時に実現した撮像装置の例である。   The image pickup apparatus of the present embodiment has a bright F value of F / 1.2 and an ultra wide angle of view of 120.0 (deg) while keeping the total length to 6.229 (mm) and compact. This is an example of an imaging apparatus that simultaneously achieves brightness, high resolution, an ultra-wide field angle, and compactness.

表4に、本実施例の撮像装置における、(1)式および(2)式の値を示す。   Table 4 shows values of the expressions (1) and (2) in the imaging apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

(1)式の値は1.03であり、(1)式の範囲を満足している。これにより、撮像光学系の開口絞りから像側の光学系を点対称に近い構成にでき、コマ収差、非点収差、倍率色収差を良好に補正することができる。   The value of the formula (1) is 1.03, which satisfies the range of the formula (1). As a result, the optical system on the image side from the aperture stop of the imaging optical system can be configured to be nearly point-symmetric, and coma, astigmatism, and lateral chromatic aberration can be favorably corrected.

(2)式の値は1.02であり、(2)式の範囲を満足している。これにより、120.0(deg)の広画角に渡って像面湾曲と非点収差を良好に補正することができる。   The value of formula (2) is 1.02, which satisfies the range of formula (2). Thereby, it is possible to satisfactorily correct field curvature and astigmatism over a wide field angle of 120.0 (deg).

(1)式と(2)式を満足させることで、撮像面の形状を変化させることなく、撮像光学系と撮像面の距離を変更するだけで、無限遠から至近距離までのピント調整が可能となる。   By satisfying equations (1) and (2), it is possible to adjust the focus from infinity to the closest distance by simply changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface without changing the shape of the imaging surface. Become.

また、本発明の撮像装置では、撮像面の曲率半径を撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離と略等しく設定している。   In the imaging apparatus of the present invention, the radius of curvature of the imaging surface is set to be approximately equal to the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface.

次に示した(8)式は、撮像面の曲率半径を撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離と略等しく設定する条件である。
0.8≦ |R_img|/d_pup≦1.5 …(8)
(8)式を満足すれば、撮像光学系をより点対称に近い構成にできる。
The following equation (8) is a condition for setting the radius of curvature of the imaging surface to be approximately equal to the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface.
0.8 ≦ | R_img | /d_pup≦1.5 (8)
If Expression (8) is satisfied, the imaging optical system can be configured to be closer to point symmetry.

本実施例の撮像装置では撮像光学系と撮像面との距離を変更することにより、ピント調整を行う。その際、(8)式を満たすことにより、無限遠から至近距離までの広範囲な被物体距離において、ピント調整による像面湾曲を非常に小さく抑えることができ、高解像度な撮影を可能とする。   In the imaging apparatus of the present embodiment, focus adjustment is performed by changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface. At that time, by satisfying the equation (8), the field curvature due to the focus adjustment can be suppressed to be very small at a wide range of object distances from infinity to the closest distance, and high-resolution imaging is possible.

本実施例の撮像装置は、(8)式の値が1.05であり、(8)式の範囲を満足している。   In the image pickup apparatus of the present embodiment, the value of equation (8) is 1.05, which satisfies the range of equation (8).

これにより、撮像光学系を点対称に近い構成としコマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正している。さらに、無限遠から至近距離までの広範囲のピント調整範囲において高解像度を維持したまま、ピント調整を可能としている。   As a result, the imaging optical system has a configuration close to point symmetry, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration are corrected well. Furthermore, focus adjustment is possible while maintaining high resolution in a wide range of focus adjustment from infinity to close range.

次に、周辺光量落ちを改善する作用について説明する。   Next, the effect | action which improves peripheral light quantity fall is demonstrated.

本実施例の撮像装置における撮像光学系では、撮像面の曲率半径を撮像光学系の焦点距離と略等しく設定しており、全画角において焦点距離を略同一にすることができる。   In the imaging optical system in the imaging apparatus of the present embodiment, the radius of curvature of the imaging surface is set to be substantially equal to the focal length of the imaging optical system, and the focal length can be made substantially the same at all angles of view.

これにより、周辺光量比をcosωの2乗分を改善することができる。   As a result, the peripheral light amount ratio can be improved by the square of cos ω.

本実施例の最大半画角ω=60.0(deg)であり、cosω=0.0625のところcosω=0.25にでき、周辺光量を4倍に改善できる。 In this embodiment, the maximum half angle of view ω = 60.0 (deg). When cos 4 ω = 0.0625, cos 2 ω = 0.25 can be obtained, and the peripheral light amount can be improved four times.

(2)式を満足することにより、相応の効果を得ることができる。   By satisfying the expression (2), a corresponding effect can be obtained.

さらに、本実施例の撮像装置における撮像光学系では、撮像面の曲率半径を撮像光学系の射出瞳から撮像面までの距離と略等しく設定しており、撮像面への入射角を略垂直に設定することができる。   Furthermore, in the imaging optical system in the imaging apparatus of the present embodiment, the radius of curvature of the imaging surface is set to be substantially equal to the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface, and the incident angle on the imaging surface is set to be substantially vertical. Can be set.

これにより、周辺光量比をcosωの1乗分を改善することができる。   As a result, the peripheral light amount ratio can be improved by the first power of cos ω.

本実施例の最大半画角ω=60.0(deg)であり、cosω=0.0625のところcosω=0.125にでき、周辺光量を2倍に改善できる。 In this embodiment, the maximum half angle of view ω = 60.0 (deg). When cos 4 ω = 0.0625, cos 3 ω = 0.125 can be obtained, and the peripheral light amount can be improved by a factor of two.

(6)式を満足することにより、相応の効果を得ることができる。   By satisfying the expression (6), a corresponding effect can be obtained.

(2)式と(6)式を同時に満たすことにより、周辺光量比をcosωの3乗分を改善することができ、周辺光量を従来の8倍に増加させることができる。   By simultaneously satisfying the expressions (2) and (6), the peripheral light amount ratio can be improved by the third power of cos ω, and the peripheral light amount can be increased to eight times the conventional amount.

これにより、広画角な撮像光学系の周辺光量比を大幅に改善することができるので、広画角に渡ってコントラストが高く、ノイズが少なく高画質な画像を撮影することができる撮像装置を提供することができる。   As a result, the peripheral light amount ratio of the imaging optical system with a wide angle of view can be greatly improved. Therefore, an imaging apparatus that can capture high-quality images with high contrast and low noise over a wide angle of view. Can be provided.

以上のように、本発明の効果を用いれば、F/2.0よりも明るいF値でも広画角に渡って良好なる結像性能を有した撮像装置をコンパクトな構成で実現できる。   As described above, by using the effect of the present invention, it is possible to realize an imaging apparatus having a good imaging performance over a wide angle of view even with an F value brighter than F / 2.0, with a compact configuration.

また、周辺光量落ちを大幅に改善することができ、広画角に渡って非常に明るい撮像光学系を実現することができる。   In addition, the drop in the amount of light from the periphery can be greatly improved, and a very bright imaging optical system can be realized over a wide field angle.

これにより、露光時間を大幅に短縮できるので、手ブレ、被写体ブレ、ノイズを良好に低減した高品位な画像を撮影することが可能な撮像装置を提供することができる。   As a result, the exposure time can be greatly shortened, so that it is possible to provide an imaging apparatus capable of capturing a high-quality image with favorable reduction of camera shake, subject blur, and noise.

また、コンパクトな構成ながら、デフォーカスした被写体に大きなボケを付与することができる撮像光学系を提供することができる。   In addition, it is possible to provide an imaging optical system capable of giving a large blur to a defocused subject with a compact configuration.

さらに、上記の高性能な撮像光学系を、簡便な構成ながら無限遠から至近距離に至る広範囲において、結像性能を殆ど劣化させることなくピント調整を可能とする。   In addition, the above-described high-performance imaging optical system can be adjusted in focus in a wide range from infinity to a close range with a simple configuration with almost no deterioration in imaging performance.

[実施例2]
実施例2として、実施例1と異なる形態の撮像装置の構成例について説明する。
[Example 2]
As a second embodiment, a configuration example of an imaging apparatus having a different form from the first embodiment will be described.

本実施例の撮像装置に用いる撮像光学系は、図6に示すように、3枚のレンズG1,G2,G3と開口絞りSTOで構成している。   As shown in FIG. 6, the image pickup optical system used in the image pickup apparatus of this embodiment includes three lenses G1, G2, G3 and an aperture stop STO.

物体側から順に、物体側に凸面を向けた平凸レンズである第1レンズG1、像側に凸面を向けた平凸レンズである第2レンズG2、そして像側に凸面を向けたメニスカスレンズである第3レンズG3を配置している。   In order from the object side, the first lens G1 is a planoconvex lens having a convex surface facing the object side, the second lens G2 is a planoconvex lens having a convex surface facing the image side, and a meniscus lens having a convex surface facing the image side. Three lenses G3 are arranged.

図6中のIMGは撮像面である。   IMG in FIG. 6 is an imaging surface.

図6に示したように、本実施例における撮像装置の撮像面IMGは、球状に形成した光伝送手段OTMの入射面であり、撮像光学系の像面湾曲に沿わせているため撮像面IMGの全域に渡って良好な結像を実現している。   As shown in FIG. 6, the imaging surface IMG of the imaging apparatus in the present embodiment is an incident surface of the light transmission means OTM formed in a spherical shape and follows the curvature of field of the imaging optical system, so that the imaging surface IMG Good imaging is realized over the entire area.

本実施例における撮像装置の光伝送手段OTMは数ミクロンピッチの光ファイバーを束ねて構成したイメージファイバーであり、撮像光学系の像面に形成された像を電子撮像素子ICDへ伝送する役割を担う。   The optical transmission means OTM of the image pickup apparatus in this embodiment is an image fiber formed by bundling optical fibers with a pitch of several microns, and plays a role of transmitting an image formed on the image plane of the image pickup optical system to the electronic image pickup device ICD.

光伝送手段OTMの射出面は平面に形成しており、電子撮像素子ICDに密着させて接続することで撮像ユニットICUを構成している。   The exit surface of the optical transmission means OTM is formed in a flat surface, and the image pickup unit ICU is configured by being brought into close contact with the electronic image pickup device ICD.

表5に本実施例の撮像装置の構成を示す。   Table 5 shows the configuration of the image pickup apparatus of the present embodiment.

面番号1は第1レンズG1の入射面である。面番号2はG1の射出面と第2レンズG2の入射面との貼り合せ面であり、その非有効部に遮光部材を配置して開口絞りSTOを構成している。   Surface number 1 is the incident surface of the first lens G1. Surface number 2 is a bonding surface of the exit surface of G1 and the entrance surface of the second lens G2, and an aperture stop STO is configured by disposing a light shielding member at an ineffective portion thereof.

面番号3は第2レンズG2の射出面と第3レンズG3の入射面との貼り合せ面である。面番号4は第3レンズG3の射出面であり、(3)式で示した多項式で表現される回転対称非球面形状を有している。   Surface number 3 is a bonding surface of the exit surface of the second lens G2 and the entrance surface of the third lens G3. Surface number 4 is the exit surface of the third lens G3, and has a rotationally symmetric aspherical shape expressed by the polynomial equation (3).

面番号5は撮像面IMGであり、光伝送手段OTMの入射面である。そして、表記しない光伝送手段OTMの射出面が電子撮像素子ICDと接続している。   Surface number 5 is the imaging surface IMG, which is the incident surface of the optical transmission means OTM. An emission surface of the optical transmission means OTM not shown is connected to the electronic image sensor ICD.

表中のRは曲率半径(mm)、dは面間隔(mm)、Ndはd線の屈折率、νdはアッベ数を示す。尚、「*印」がある面は非球面である。   In the table, R is the radius of curvature (mm), d is the surface separation (mm), Nd is the refractive index of the d-line, and νd is the Abbe number. The surface with “*” is an aspherical surface.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置における面番号4の非球面係数を表6に示す。   Table 6 shows the aspheric coefficient of surface number 4 in the imaging apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置では、最も像側のレンズ面を非球面で構成している。   In the image pickup apparatus of the present embodiment, the lens surface closest to the image is configured as an aspherical surface.

図7(a)には最も像側のレンズ面の非球面形状を示し、図7(b)には最も像側のレンズ面の非球面量を示す。また、図8(a)には非球面と基準球面の2階微分値を示し、図8(b)には非球面成分の2階微分値を示す。   FIG. 7A shows the aspherical shape of the most image side lens surface, and FIG. 7B shows the aspherical amount of the most image side lens surface. FIG. 8A shows the second-order differential values of the aspheric surface and the reference sphere, and FIG. 8B shows the second-order differential values of the aspheric component.

図7(a)に示したように、本実施例の最も像側のレンズ面は光軸から周辺部へ向かうにつれてサグ量が負の方向に大きくなるレンズ面であり、像側に凸面を向けたレンズ面である。   As shown in FIG. 7A, the lens surface closest to the image side in this embodiment is a lens surface in which the sag amount increases in the negative direction from the optical axis toward the peripheral portion, and the convex surface faces the image side. Lens surface.

このレンズ面の基準球面は曲率半径R=−2.9424(mm)の像側に凸面を向けた球面である。   The reference spherical surface of this lens surface is a spherical surface having a convex surface facing the image side with a radius of curvature R = -2.9424 (mm).

図7(b)には非球面量を示している。   FIG. 7B shows the aspheric amount.

図7(b)に示したように、本実施例では、非球面量は正の方向に変位させており、基準球面から像側、つまり撮像光学系の外側へ変位させた非球面としている。   As shown in FIG. 7B, in this embodiment, the aspheric amount is displaced in the positive direction, and is an aspheric surface displaced from the reference spherical surface to the image side, that is, outside the imaging optical system.

そして、光軸から離れるに従って撮像光学系の外側へ変位させた非球面量を徐々に大きくし、レンズ面の周辺部で最大の非球面量を与えている。   As the distance from the optical axis increases, the amount of aspherical surface displaced outward from the imaging optical system is gradually increased to give the maximum amount of aspherical surface at the periphery of the lens surface.

図8(a)には、非球面の2階微分値を実線で、基準球面の2階微分値を破線で示している。   In FIG. 8A, the second-order differential value of the aspheric surface is indicated by a solid line, and the second-order differential value of the reference sphere is indicated by a broken line.

非球面の2階微分値、基準球面の2階微分値は共に負の値を有している。   Both the second-order differential value of the aspheric surface and the second-order differential value of the reference sphere have negative values.

図8(b)には、非球面成分の2階微分値を示している。   FIG. 8B shows the second-order differential value of the aspheric component.

非球面成分の2階微分値は光軸から離れるに従って徐々に正の方向に大きくしている。   The second-order differential value of the aspheric component is gradually increased in the positive direction as the distance from the optical axis increases.

このように、2階微分値が負の基準球面に、2階微分値が正の非球面成分を与えることにより、レンズ面の周辺部における2階微分値を、基準球面よりも弱めている。   As described above, the second-order differential value in the peripheral portion of the lens surface is weaker than that of the reference sphere by providing the reference spherical surface having a negative second-order differential value with an aspherical component having a positive second-order differential value.

(6)式には2階微分値とパワーの関係が示されている。   Equation (6) shows the relationship between the second-order differential value and power.

撮像光学系の最も像側のレンズ面では、レンズ面の物体側にある媒質は光学ガラスでN=2.00170、レンズ面の像側にある媒質は空気なのでN´=1.0000であり、(N´−N)が負の値を持つ。   In the lens surface closest to the image side of the imaging optical system, the medium on the object side of the lens surface is optical glass, N = 2.170, and the medium on the image side of the lens surface is air, so N ′ = 1.0000. (N′−N) has a negative value.

ゆえに、最も像側のレンズ面は、光軸上は正のパワーを有し、光軸から離れるに従って徐々に正のパワーが弱くなるレンズ面形状としている。   Therefore, the lens surface closest to the image has a positive power on the optical axis, and has a lens surface shape in which the positive power gradually decreases as the distance from the optical axis increases.

これにより、球面収差を良好に補正することができる。   Thereby, spherical aberration can be corrected satisfactorily.

特に、最も像側のレンズ面を、該レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面とした場合は、広画角域の画角光束の球面収差を良好に補正することができる。   In particular, when the lens surface closest to the image side is an aspherical surface provided with an aspherical amount displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface, Spherical aberration can be corrected satisfactorily.

図9に本実施例の撮像光学系における縦収差図を、図10に横収差図を示す。図9に示したように、球面収差、軸上色収差、非点収差、像面湾曲、及び色の球面収差を良好に補正している。特に、球面収差は、入射高の低い光線から高い光線に掛けての全域で像面上に集光させることができており、非常に良好に補正ができている。   FIG. 9 is a longitudinal aberration diagram in the imaging optical system of the present embodiment, and FIG. 10 is a transverse aberration diagram. As shown in FIG. 9, spherical aberration, axial chromatic aberration, astigmatism, field curvature, and chromatic spherical aberration are corrected well. In particular, the spherical aberration can be condensed on the image plane in the entire region from a light beam having a low incident height to a light beam having a high incident height, and can be corrected very well.

また、軸上色収差、ならびに色の球面収差も非常に良好に補正できており、高い結像性能が得られている。   In addition, axial chromatic aberration and chromatic spherical aberration can be corrected very well, and high imaging performance is obtained.

図10に示したように、各画角光束においても良好な性能が得られており、コマ収差、像面湾曲、倍率色収差が良好に補正されている。   As shown in FIG. 10, good performance is obtained for each light flux at each angle of view, and coma aberration, curvature of field, and lateral chromatic aberration are corrected well.

表7に本実施例の撮像装置の仕様を示す。   Table 7 shows the specifications of the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置は、F値がF/1.2と明るく、画角が120.0(deg)と超広画角ながら、全長が6.437(mm)とコンパクトに抑えており、明るさ、高解像度、超広画角、コンパクトを同時に実現した撮像装置の例である。   The imaging apparatus of the present embodiment has a bright F value of F / 1.2 and an ultra wide angle of view of 120.0 (deg), while keeping the total length to 6.437 (mm) and compact. This is an example of an imaging apparatus that simultaneously achieves brightness, high resolution, an ultra-wide field angle, and compactness.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

表8に、本実施例の撮像装置における、(1)式と(2)式の値を示す。   Table 8 shows the values of the expressions (1) and (2) in the image pickup apparatus of the present embodiment.

(1)式の値は0.89であり、(1)式の範囲を満足している。これにより、撮像光学系の開口絞りから像側の光学系を点対称に近い構成にでき、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することができる。   The value of the formula (1) is 0.89, which satisfies the range of the formula (1). Thereby, the optical system on the image side from the aperture stop of the imaging optical system can be configured to be nearly point-symmetric, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration can be corrected well.

(2)式の値は1.02であり、(2)式の範囲を満足している。これにより、120.0(deg)の広画角に渡って像面湾曲と非点収差を良好に補正することができる。   The value of formula (2) is 1.02, which satisfies the range of formula (2). Thereby, it is possible to satisfactorily correct field curvature and astigmatism over a wide field angle of 120.0 (deg).

(1)式と(2)式を満足させることで、撮像面の形状を変化させることなく、撮像光学系と撮像面の距離を変更するだけで、無限遠から至近距離までのピント調整が可能となる。   By satisfying equations (1) and (2), it is possible to adjust the focus from infinity to the closest distance by simply changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface without changing the shape of the imaging surface. Become.

(8)式の値が0.90であり、(8)式の範囲を満足している。   The value of equation (8) is 0.90, which satisfies the range of equation (8).

これにより、撮像光学系を点対称に近い構成としコマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正している。   As a result, the imaging optical system has a configuration close to point symmetry, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration are corrected well.

さらに、無限遠から至近距離までの広範囲のピント調整範囲において高解像度を維持したまま、ピント調整を可能としている。   Furthermore, focus adjustment is possible while maintaining high resolution in a wide range of focus adjustment from infinity to close range.

[実施例3]
実施例3として、上記各実施例と異なる形態の撮像装置の構成例について説明する。
本実施例の撮像装置に用いる撮像光学系は、図11に示すように、3枚のレンズG1,G2,G3と開口絞りSTOで構成している。
[Example 3]
As a third embodiment, a configuration example of an imaging apparatus having a different form from the above embodiments will be described.
As shown in FIG. 11, the image pickup optical system used in the image pickup apparatus of this embodiment includes three lenses G1, G2, G3 and an aperture stop STO.

物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである第1レンズG1、像側に凸面を向けた平凸レンズである第2レンズG2、そして像側に凸面を向けたメニスカスレンズである第3レンズG3が配置されている。   In order from the object side, a first lens G1 that is a meniscus lens having a convex surface facing the object side, a second lens G2 that is a plano-convex lens having a convex surface facing the image side, and a meniscus lens having a convex surface facing the image side. Three lenses G3 are arranged.

図11中のIMGは撮像面である。   IMG in FIG. 11 is an imaging surface.

図11に示したように、本実施例における撮像装置の撮像面IMGは、球状に形成した光伝送手段OTMの入射面であり、撮像光学系の像面湾曲に沿わせているため撮像面IMGの全域に渡って良好な結像を実現している。   As shown in FIG. 11, the imaging surface IMG of the imaging apparatus in the present embodiment is an incident surface of the light transmission means OTM formed in a spherical shape, and follows the curvature of field of the imaging optical system, so that the imaging surface IMG Good imaging is realized over the entire area.

本実施例における撮像装置の光伝送手段OTMは数ミクロンピッチの光ファイバーを束ねて構成したイメージファイバーであり、撮像光学系の像面に形成された像を電子撮像素子ICDへ伝送する役割を担う。   The optical transmission means OTM of the image pickup apparatus in this embodiment is an image fiber formed by bundling optical fibers with a pitch of several microns, and plays a role of transmitting an image formed on the image plane of the image pickup optical system to the electronic image pickup device ICD.

光伝送手段OTMの射出面は平面に形成しており、電子撮像素子ICDに密着させて接続することで撮像ユニットICUを構成している。   The emission surface of the optical transmission means OTM is formed in a plane, and the imaging unit ICU is configured by being in close contact with and connected to the electronic imaging element ICD.

表9に本実施例の撮像装置の構成を示す。   Table 9 shows the configuration of the imaging apparatus of the present embodiment.

面番号1は第1レンズG1の入射面であり、(3)式で示した多項式で表現される回転対称非球面形状を有している。   Surface number 1 is the entrance surface of the first lens G1, and has a rotationally symmetric aspherical shape expressed by the polynomial shown in equation (3).

面番号2はG1の射出面と第2レンズG2の入射面との貼り合せ面であり、その非有効部に遮光部材を配置して開口絞りSTOを構成している。面番号3は第2レンズG2の射出面と第3レンズG3の入射面との貼り合せ面、面番号4は第3レンズG3の射出面であり、(3)式で示した多項式で表現される回転対称非球面形状を有している。   Surface number 2 is a bonding surface of the exit surface of G1 and the entrance surface of the second lens G2, and an aperture stop STO is configured by disposing a light shielding member at an ineffective portion thereof. Surface number 3 is the bonding surface of the exit surface of the second lens G2 and the entrance surface of the third lens G3, and surface number 4 is the exit surface of the third lens G3, which is expressed by the polynomial shown in equation (3). It has a rotationally symmetric aspherical shape.

面番号5は撮像面IMGであり、光伝送手段OTMの入射面である。そして、表記しない光伝送手段OTMの射出面が電子撮像素子ICDと接続している。   Surface number 5 is the imaging surface IMG, which is the incident surface of the optical transmission means OTM. An emission surface of the optical transmission means OTM not shown is connected to the electronic image sensor ICD.

表中のRは曲率半径(mm)、dは面間隔(mm)、Ndはd線の屈折率、νdはアッベ数を示す。尚、「*印」がある面は非球面である。   In the table, R is the radius of curvature (mm), d is the surface separation (mm), Nd is the refractive index of the d-line, and νd is the Abbe number. The surface with “*” is an aspherical surface.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置における面番号1の非球面係数を表10Aに、面番号4の非球面係数を表10Bに示す。   Table 10A shows the aspherical coefficient of surface number 1 and Table 10B shows the aspherical coefficient of surface number 4 in the imaging apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置では、最も物体側のレンズ面と、最も像側のレンズ面を非球面で構成している。   In the imaging apparatus of the present embodiment, the lens surface closest to the object and the lens surface closest to the image are aspherical.

図12(a)には最も物体側のレンズ面の非球面形状を示し、図12(b)には最も物体側のレンズ面の非球面量を示し、図13(a)には非球面と基準球面の2階微分値を示し、図13(b)には非球面成分の2階微分値を示す。   12A shows the aspherical shape of the lens surface closest to the object side, FIG. 12B shows the amount of aspherical surface of the lens surface closest to the object side, and FIG. The second order differential value of the reference spherical surface is shown, and FIG. 13B shows the second order differential value of the aspherical component.

図12(a)に示したように、本実施例の最も物体側のレンズ面は光軸から周辺部へ向かうにつれてサグ量が正の方向に大きくなるレンズ面であり、物体側に凸面を向けたレンズ面である。   As shown in FIG. 12A, the lens surface closest to the object in this embodiment is a lens surface in which the sag amount increases in the positive direction from the optical axis toward the periphery, and the convex surface faces the object side. Lens surface.

このレンズ面の基準球面は曲率半径R=3.2643(mm)の物体側に凸面を向けた球面である。   The reference spherical surface of this lens surface is a spherical surface with a convex surface facing the object side having a radius of curvature R = 3.24633 (mm).

図12(b)には非球面量を示している。   FIG. 12B shows the aspheric amount.

図12(b)に示したように、本実施例では、非球面量は負の方向に変位させており、基準球面から物体側、つまり撮像光学系の外側へ変位させた非球面としている。   As shown in FIG. 12B, in this embodiment, the aspheric amount is displaced in the negative direction, and is an aspheric surface displaced from the reference spherical surface to the object side, that is, outside the imaging optical system.

そして、光軸から離れるに従って撮像光学系の外側へ変位させた非球面量を徐々に大きくし、レンズ面の周辺部で最大の非球面量を与えている。   As the distance from the optical axis increases, the amount of aspherical surface displaced outward from the imaging optical system is gradually increased to give the maximum amount of aspherical surface at the periphery of the lens surface.

図13(a)には、非球面の2階微分値を実線で、基準球面の2階微分値を破線で示している。   In FIG. 13A, the second-order differential value of the aspheric surface is indicated by a solid line, and the second-order differential value of the reference sphere is indicated by a broken line.

非球面の2階微分値、基準球面の2階微分値は共に正の値を有している。   Both the second-order differential value of the aspherical surface and the second-order differential value of the reference sphere have positive values.

図13(b)には、非球面成分の2階微分値を示している。   FIG. 13B shows the second-order differential value of the aspheric component.

非球面成分の2階微分値は光軸から離れるに従って徐々に負の方向に大きくしている。   The second-order differential value of the aspheric component is gradually increased in the negative direction as the distance from the optical axis increases.

このように、2階微分値が正の基準球面に、2階微分値が負の非球面成分を与えることにより、レンズ面の周辺部における2階微分値を、基準球面よりも弱めている。   As described above, the second-order differential value in the peripheral portion of the lens surface is weaker than that of the reference sphere by giving an aspherical component whose second-order differential value is negative to the reference spherical surface having a positive second-order differential value.

(6)式には2階微分値とパワーの関係が示されている。   Equation (6) shows the relationship between the second-order differential value and power.

撮像光学系の最も物体側のレンズ面では、レンズ面の物体側にある媒質は空気なのでN=1.0000、レンズ面の像側にある媒質は光学ガラスでN´=1.88202であり、(N´−N)が正の値を持つ。   In the lens surface closest to the object side of the imaging optical system, since the medium on the object side of the lens surface is air, N = 1.0000, and the medium on the image side of the lens surface is optical glass and N ′ = 1.880202, (N′−N) has a positive value.

ゆえに、最も物体側のレンズ面は、光軸上は正のパワーを有し、光軸から離れるに従って徐々に正のパワーが弱くなるレンズ面形状としている。   Therefore, the lens surface closest to the object has a positive power on the optical axis, and has a lens surface shape in which the positive power gradually decreases as the distance from the optical axis increases.

これにより、球面収差を良好に補正することができる。   Thereby, spherical aberration can be corrected satisfactorily.

特に、最も物体側のレンズ面を、該レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面とした場合は、軸上光束ならびに軸上近傍の画角光束の球面収差を良好に補正することができる。   In particular, when the lens surface closest to the object is an aspheric surface provided with an aspheric amount displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface, the axial luminous flux and the image in the vicinity of the axial surface are obtained. The spherical aberration of the angular light beam can be corrected well.

図14(a)には最も像側のレンズ面の非球面形状を示し、図14(b)には最も像側のレンズ面の非球面量を示す。図15(a)には非球面と基準球面の2階微分値を示し、図15(b)には非球面成分の2階微分値を示す。   FIG. 14A shows the aspherical shape of the most image side lens surface, and FIG. 14B shows the aspherical amount of the most image side lens surface. FIG. 15A shows the second-order differential values of the aspheric surface and the reference sphere, and FIG. 15B shows the second-order differential values of the aspheric component.

図14(a)に示したように、本実施例の最も像側のレンズ面は光軸から周辺部へ向かうにつれてサグ量が負の方向に大きくなるレンズ面であり、像側に凸面を向けたレンズ面である。   As shown in FIG. 14A, the lens surface closest to the image side in this embodiment is a lens surface in which the sag amount increases in the negative direction from the optical axis toward the peripheral portion, and the convex surface faces the image side. Lens surface.

このレンズ面の基準球面は曲率半径R=−2.9174(mm)の像側に凸面を向けた球面である。   The reference spherical surface of this lens surface is a spherical surface having a convex surface facing the image side having a radius of curvature R = −2.9174 (mm).

図14(b)には非球面量を示している。   FIG. 14B shows the aspheric amount.

図14(b)に示したように、本実施例では、非球面量は正の方向に変位させており、基準球面から像側、つまり撮像光学系の外側へ変位させた非球面としている。   As shown in FIG. 14B, in this embodiment, the aspheric amount is displaced in the positive direction, and is an aspheric surface displaced from the reference spherical surface to the image side, that is, outside the imaging optical system.

そして、光軸から離れるに従って撮像光学系の外側へ変位させた非球面量を徐々に大きくし、レンズ面の周辺部で最大の非球面量を与えている。   As the distance from the optical axis increases, the amount of aspherical surface displaced outward from the imaging optical system is gradually increased to give the maximum amount of aspherical surface at the periphery of the lens surface.

図15(a)には、非球面の2階微分値を実線で、基準球面の2階微分値を破線で示している。   In FIG. 15A, the second-order differential value of the aspheric surface is indicated by a solid line, and the second-order differential value of the reference sphere is indicated by a broken line.

非球面の2階微分値、基準球面の2階微分値は共に負の値を有している。   Both the second-order differential value of the aspheric surface and the second-order differential value of the reference sphere have negative values.

図15(b)には、非球面成分の2階微分値を示している。   FIG. 15B shows the second-order differential value of the aspheric component.

非球面成分の2階微分値は光軸から離れるに従って徐々に正の方向に大きくしている。   The second-order differential value of the aspheric component is gradually increased in the positive direction as the distance from the optical axis increases.

このように、2階微分値が負の基準球面に、2階微分値が正の非球面成分を与えることにより、レンズ面の周辺部における2階微分値を、基準球面よりも弱めている。   As described above, the second-order differential value in the peripheral portion of the lens surface is weaker than that of the reference sphere by providing the reference spherical surface having a negative second-order differential value with an aspherical component having a positive second-order differential value.

撮像光学系の最も像側のレンズ面では、レンズ面の物体側にある媒質は光学ガラスでN=2.00270、レンズ面の像側にある媒質は空気なのでN=1.0000であり、(N´−N)が負の値を持つ。   In the lens surface closest to the image side of the imaging optical system, the medium on the object side of the lens surface is optical glass, N = 2.270, and the medium on the image side of the lens surface is air, so N = 1.0000. N′−N) has a negative value.

ゆえに、最も像側のレンズ面は、光軸上は正のパワーを有し、光軸から離れるに従って徐々に正のパワーが弱くなるレンズ面形状としている。   Therefore, the lens surface closest to the image has a positive power on the optical axis, and has a lens surface shape in which the positive power gradually decreases as the distance from the optical axis increases.

これにより、球面収差を良好に補正することができる。   Thereby, spherical aberration can be corrected satisfactorily.

特に、最も像側のレンズ面を、該レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面とした場合は、広画角域の画角光束の球面収差を良好に補正することができる。   In particular, when the lens surface closest to the image side is an aspherical surface provided with an aspherical amount displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface, Spherical aberration can be corrected satisfactorily.

図16に本実施例の撮像光学系における縦収差図を、図17に横収差図を示す。   FIG. 16 shows a longitudinal aberration diagram in the imaging optical system of the present embodiment, and FIG. 17 shows a lateral aberration diagram.

図16に示したように、球面収差、軸上色収差、非点収差、像面湾曲、及び色の球面収差を良好に補正している。特に、入射高の低い光線から高い光線に掛けての全域で像面上に集光させることができており、球面収差を非常に良く補正できている。   As shown in FIG. 16, spherical aberration, axial chromatic aberration, astigmatism, field curvature, and color spherical aberration are corrected well. In particular, the light beam can be condensed on the image plane over the entire range from a light beam having a low incident height to a high light beam, and the spherical aberration can be corrected very well.

また、軸上色収差、ならびに色の球面収差も非常に良好に補正できており、高い結像性能が得られている。   In addition, axial chromatic aberration and chromatic spherical aberration can be corrected very well, and high imaging performance is obtained.

図17に示したように、各画角光束においても良好な性能が得られており、コマ収差、像面湾曲、倍率色収差が良好に補正されている。   As shown in FIG. 17, good performance is obtained for each field angle light beam, and coma aberration, curvature of field, and lateral chromatic aberration are corrected well.

本実施例のように、最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面の両方を、レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面とすることにより、広画角に渡って高精度に球面収差を補正することが可能となる。   As in this embodiment, both the most object-side lens surface and the most image-side lens surface are aspherical surfaces to which an aspherical amount obtained by displacing the reference spherical surface from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface This makes it possible to correct spherical aberration with high accuracy over a wide angle of view.

表11に本実施例の撮像装置の仕様を示す。   Table 11 shows the specifications of the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置は、F値がF/1.2と明るく、画角が120.0(deg)と超広画角ながら、全長が6.371(mm)とコンパクトに抑えおり、明るさ、高解像度、超広画角、コンパクトを同時に実現した撮像装置の例である。表12に、本実施例の撮像装置における、(1)式および(2)式の値を示す。   The image pickup apparatus of the present embodiment has a bright F value of F / 1.2, an ultra wide angle of view of 120.0 (deg), and a compact overall length of 6.371 (mm). This is an example of an imaging apparatus that simultaneously realizes high resolution, an ultra-wide angle of view, and compactness. Table 12 shows the values of the expressions (1) and (2) in the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

(1)式の値は0.96であり、(1)式の範囲を満足している。これにより、撮像光学系の開口絞りから像側の光学系を点対称に近い構成にでき、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することができる。   The value of the formula (1) is 0.96, which satisfies the range of the formula (1). Thereby, the optical system on the image side from the aperture stop of the imaging optical system can be configured to be nearly point-symmetric, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration can be corrected well.

(2)式の値は0.99であり、(2)式の範囲を満足している。これにより、120.0(deg)の広画角に渡って像面湾曲と非点収差を良好に補正することができる。   The value of equation (2) is 0.99, which satisfies the range of equation (2). Thereby, it is possible to satisfactorily correct field curvature and astigmatism over a wide field angle of 120.0 (deg).

(8)式の値が0.95であり、(8)式の範囲を満足している。   The value of the formula (8) is 0.95, which satisfies the range of the formula (8).

これにより、撮像光学系を点対称に近い構成としコマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正している。   As a result, the imaging optical system has a configuration close to point symmetry, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration are corrected well.

さらに、本実施例の撮像装置では撮像光学系と撮像面との距離を変更することにより、ピント調整を行う。   Furthermore, in the imaging apparatus of the present embodiment, focus adjustment is performed by changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface.

(8)式を満足しているため、無限遠から至近距離までの広範囲のピント調整範囲において高解像度を維持したまま、ピント調整を可能としている。   Since the expression (8) is satisfied, focus adjustment can be performed while maintaining high resolution in a wide focus adjustment range from infinity to the close range.

[実施例4]
実施例4として、上記各実施例と異なる形態の撮像装置の構成例について説明する。
[Example 4]
As a fourth embodiment, a configuration example of an imaging apparatus having a different form from the above embodiments will be described.

本実施例の撮像装置に用いる撮像光学系は、図18に示すように、4枚のレンズG1,G2,G3,G4と開口絞りSTOで構成されている。   As shown in FIG. 18, the image pickup optical system used in the image pickup apparatus according to the present embodiment includes four lenses G1, G2, G3, and G4 and an aperture stop STO.

物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである第1レンズG1、
物体側に凸面を向けた平凸レンズである第2レンズG2、
像側に凸面を向けた平凸レンズである第3レンズG3、
像側に凸面を向けたメニスカスレンズである第4レンズG4、が配置されている。
From the object side,
A first lens G1, which is a meniscus lens having a convex surface facing the object side;
A second lens G2, which is a plano-convex lens having a convex surface facing the object side,
A third lens G3 which is a plano-convex lens having a convex surface facing the image side;
A fourth lens G4, which is a meniscus lens having a convex surface facing the image side, is disposed.

図18中のIMGは撮像面である。   IMG in FIG. 18 is an imaging surface.

図18に示したように、本実施例における撮像装置の撮像面IMGは、形状可変な基板上に作製した電子撮像素子ICDを球状にしたものである。   As shown in FIG. 18, the image pickup surface IMG of the image pickup apparatus in the present embodiment is obtained by making the electronic image pickup element ICD produced on a substrate having a variable shape into a spherical shape.

表13に本実施例の撮像装置の構成を示す。
面番号1は第1レンズG1の入射面であり、(3)式で示した多項式で表現される回転対称非球面形状を有している。
Table 13 shows the configuration of the imaging apparatus of the present embodiment.
Surface number 1 is the entrance surface of the first lens G1, and has a rotationally symmetric aspherical shape expressed by the polynomial shown in equation (3).

面番号2はG1の射出面と第2レンズG2の入射面との貼り合せ面である。面番号3は第2レンズG2の射出面と第3レンズG3の入射面との貼り合せ面であり、その非有効部に遮光部材を配置して開口絞りSTOを構成している。   Surface number 2 is a bonding surface of the exit surface of G1 and the entrance surface of the second lens G2. Surface number 3 is a bonding surface of the exit surface of the second lens G2 and the entrance surface of the third lens G3. A light shielding member is disposed on the ineffective portion to constitute an aperture stop STO.

面番号4は第3レンズG3の射出面と第4レンズG4の入射面との貼り合せ面である。面番号5は第3レンズG3の射出面であり、(3)式で示した多項式で表現される回転対称非球面形状を有している。   Surface number 4 is a bonding surface of the exit surface of the third lens G3 and the entrance surface of the fourth lens G4. Surface number 5 is the exit surface of the third lens G3, and has a rotationally symmetric aspherical shape expressed by the polynomial shown in equation (3).

面番号6は撮像面IMGであり、湾曲させた電子撮像素子の入射面である。   Surface number 6 is the imaging surface IMG, which is the incident surface of the curved electronic imaging device.

表中のRは曲率半径(mm)、dは面間隔(mm)、Ndはd線の屈折率、νdはアッベ数を示す。尚、「*印」がある面は非球面である。   In the table, R is the radius of curvature (mm), d is the surface separation (mm), Nd is the refractive index of the d-line, and νd is the Abbe number. The surface with “*” is an aspherical surface.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置における面番号1の非球面係数を表14Aに、面番号5の非球面係数を表14Bに示す。   Table 14A shows the aspheric coefficient of surface number 1 and Table 14B shows the aspheric coefficient of surface number 5 in the imaging apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置では、最も物体側のレンズ面と、最も像側のレンズ面を非球面で構成している。   In the imaging apparatus of the present embodiment, the lens surface closest to the object and the lens surface closest to the image are aspherical.

図19(a)には最も物体側のレンズ面の非球面形状を示し、図19(b)には最も物体側のレンズ面の非球面量を示す。図20(a)には非球面と基準球面の2階微分値を示し、図20(b)には非球面成分の2階微分値を示す。   FIG. 19A shows the aspherical shape of the lens surface closest to the object, and FIG. 19B shows the aspherical amount of the lens surface closest to the object. FIG. 20A shows the second-order differential values of the aspheric surface and the reference sphere, and FIG. 20B shows the second-order differential values of the aspheric component.

図19(a)に示したように、本実施例の最も物体側のレンズ面は光軸から周辺部へ向かうにつれてサグ量が正の方向に大きくなるレンズ面であり、物体側に凸面を向けたレンズ面である。   As shown in FIG. 19A, the lens surface closest to the object in this embodiment is a lens surface in which the sag amount increases in the positive direction from the optical axis toward the periphery, and the convex surface faces the object side. Lens surface.

このレンズ面の基準球面は曲率半径R=3.0198(mm)の物体側に凸面を向けた球面である。   The reference spherical surface of this lens surface is a spherical surface with a convex surface facing the object side having a radius of curvature R = 3.0198 (mm).

図19(b)には非球面量を示している。   FIG. 19B shows the aspheric amount.

図19(b)に示したように、本実施例では、非球面量は負の方向に変位させており、基準球面から物体側、つまり撮像光学系の外側へ変位させた非球面としている。   As shown in FIG. 19B, in this embodiment, the aspheric amount is displaced in the negative direction, and is an aspheric surface displaced from the reference spherical surface to the object side, that is, outside the imaging optical system.

そして、光軸から離れるに従って撮像光学系の外側へ変位させた非球面量を徐々に大きくし、レンズ面の周辺部で最大の非球面量を与えている。   As the distance from the optical axis increases, the amount of aspherical surface displaced outward from the imaging optical system is gradually increased to give the maximum amount of aspherical surface at the periphery of the lens surface.

図20(a)には、非球面の2階微分値を実線で、基準球面の2階微分値を破線で示している。   In FIG. 20A, the second-order differential value of the aspherical surface is indicated by a solid line, and the second-order differential value of the reference sphere is indicated by a broken line.

非球面の2階微分値、基準球面の2階微分値は共に正の値を有している。   Both the second-order differential value of the aspherical surface and the second-order differential value of the reference sphere have positive values.

図20(b)には、非球面成分の2階微分値を示している。   FIG. 20B shows the second-order differential value of the aspheric component.

非球面成分の2階微分値は光軸から離れるに従って徐々に負の方向に大きくしている。   The second-order differential value of the aspheric component is gradually increased in the negative direction as the distance from the optical axis increases.

このように、2階微分値が正の基準球面に、2階微分値が負の非球面成分を与えることにより、レンズ面の周辺部における2階微分値を、基準球面よりも弱めている。   As described above, the second-order differential value in the peripheral portion of the lens surface is weaker than that of the reference sphere by giving an aspherical component whose second-order differential value is negative to the reference spherical surface having a positive second-order differential value.

(6)式に2階微分値とパワーの関係が示されている。   The relationship between the second-order differential value and power is shown in equation (6).

撮像光学系の最も物体側のレンズ面では、レンズ面の物体側にある媒質は空気なのでN=1.0000、レンズ面の像側にある媒質は光学ガラスでN´=2.00060であり、(N´−N)が正の値を持つ。   In the lens surface closest to the object side of the imaging optical system, since the medium on the object side of the lens surface is air, N = 1.0000, and the medium on the image side of the lens surface is optical glass and N ′ = 2.00060, (N′−N) has a positive value.

ゆえに、最も物体側のレンズ面は、光軸上は正のパワーを有し、光軸から離れるに従って徐々に正のパワーが弱くなるレンズ面形状としている。   Therefore, the lens surface closest to the object has a positive power on the optical axis, and has a lens surface shape in which the positive power gradually decreases as the distance from the optical axis increases.

これにより、球面収差を良好に補正することができる。   Thereby, spherical aberration can be corrected satisfactorily.

特に、最も物体側のレンズ面を、該レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面とした場合は、軸上光束ならびに軸上近傍の画角光束の球面収差を良好に補正することができる。   In particular, when the lens surface closest to the object is an aspheric surface provided with an aspheric amount displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface, the axial luminous flux and the image in the vicinity of the axial surface are obtained. The spherical aberration of the angular light beam can be corrected well.

図21(a)に最も像側のレンズ面の非球面形状を示し、図21(b)には最も像側のレンズ面の非球面量を示す。   FIG. 21A shows the aspherical shape of the most image side lens surface, and FIG. 21B shows the aspherical amount of the most image side lens surface.

また、図22(a)には非球面と基準球面の2階微分値を示し、図22(b)には非球面成分の2階微分値を示す。   FIG. 22A shows the second-order differential values of the aspheric surface and the reference sphere, and FIG. 22B shows the second-order differential values of the aspheric component.

図21(a)に示したように、本実施例の最も像側のレンズ面は光軸から周辺部へ向かうにつれてサグ量が負の方向に大きくなるレンズ面であり、像側に凸面を向けたレンズ面である。   As shown in FIG. 21A, the lens surface closest to the image side in this embodiment is a lens surface in which the sag amount increases in the negative direction from the optical axis toward the peripheral portion, and the convex surface faces the image side. Lens surface.

このレンズ面の基準球面は曲率半径R=−2.9057(mm)の像側に凸面を向けた球面である。   The reference spherical surface of this lens surface is a spherical surface having a convex surface facing the image side with a radius of curvature R = −2.9057 (mm).

図21(b)には非球面量を示している。   FIG. 21B shows the aspheric amount.

図21(b)に示したように、本実施例では、非球面量は正の方向に変位させており、基準球面から像側、つまり撮像光学系の外側へ変位させた非球面としている。   As shown in FIG. 21B, in this embodiment, the aspheric amount is displaced in the positive direction, and is an aspheric surface displaced from the reference spherical surface to the image side, that is, outside the imaging optical system.

そして、光軸から離れるに従って撮像光学系の外側へ変位させた非球面量を徐々に大きくし、レンズ面の周辺部で最大の非球面量を与えている。   As the distance from the optical axis increases, the amount of aspherical surface displaced outward from the imaging optical system is gradually increased to give the maximum amount of aspherical surface at the periphery of the lens surface.

図22(a)には、非球面の2階微分値を実線で、基準球面の2階微分値を破線で示している。   In FIG. 22A, the second-order differential value of the aspheric surface is indicated by a solid line, and the second-order differential value of the reference sphere is indicated by a broken line.

非球面の2階微分値、基準球面の2階微分値は共に負の値を有している。   Both the second-order differential value of the aspheric surface and the second-order differential value of the reference sphere have negative values.

図22(b)には、非球面成分の2階微分値を示している。   FIG. 22B shows the second-order differential value of the aspheric component.

非球面成分の2階微分値は光軸から離れるに従って徐々に正の方向に大きくしている。   The second-order differential value of the aspheric component is gradually increased in the positive direction as the distance from the optical axis increases.

このように、2階微分値が負の基準球面に、2階微分値が正の非球面成分を与えることにより、レンズ面の周辺部における2階微分値を、基準球面よりも弱めている。   As described above, the second-order differential value in the peripheral portion of the lens surface is weaker than that of the reference sphere by providing the reference spherical surface having a negative second-order differential value with an aspherical component having a positive second-order differential value.

撮像光学系の最も像側のレンズ面では、レンズ面の物体側にある媒質は光学ガラスでN=2.00060、レンズ面の像側にある媒質は空気なのでN=1.0000であり、(N´−N)が負の値を持つ。   In the lens surface closest to the image side of the imaging optical system, the medium on the object side of the lens surface is optical glass and N = 2.00060, and the medium on the image side of the lens surface is air, so N = 1.0000. N′−N) has a negative value.

ゆえに、最も像側のレンズ面は、光軸上は正のパワーを有し、光軸から離れるに従って徐々に正のパワーが弱くなるレンズ面形状としている。   Therefore, the lens surface closest to the image has a positive power on the optical axis, and has a lens surface shape in which the positive power gradually decreases as the distance from the optical axis increases.

これにより、球面収差を良好に補正することができる。   Thereby, spherical aberration can be corrected satisfactorily.

特に、最も像側のレンズ面を、該レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面とした場合は、広画角域の画角光束の球面収差を良好に補正することができる。   In particular, when the lens surface closest to the image side is an aspherical surface provided with an aspherical amount displaced from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface, Spherical aberration can be corrected satisfactorily.

図23に本実施例の撮像光学系における縦収差図を、図24に横収差図を示す。   FIG. 23 shows a longitudinal aberration diagram in the imaging optical system of the present example, and FIG. 24 shows a lateral aberration diagram.

図23に示したように、球面収差、軸上色収差、非点収差、像面湾曲、及び色の球面収差をかなり良好に補正している。特に、入射高の低い光線から高い光線に掛けての全域で像面上に集光させることができており、球面収差を非常に良く補正できている。   As shown in FIG. 23, spherical aberration, axial chromatic aberration, astigmatism, field curvature, and color spherical aberration are corrected fairly well. In particular, the light beam can be condensed on the image plane over the entire range from a light beam having a low incident height to a high light beam, and the spherical aberration can be corrected very well.

また、軸上色収差、ならびに色の球面収差も非常に良好に補正できており、高い結像性能が得られている。   In addition, axial chromatic aberration and chromatic spherical aberration can be corrected very well, and high imaging performance is obtained.

図24に示したように、各画角光束においても良好な性能が得られており、コマ収差、像面湾曲、倍率色収差をかなり良好に補正している。   As shown in FIG. 24, good performance is obtained for each field-angle light beam, and coma aberration, field curvature, and lateral chromatic aberration are corrected fairly well.

本実施例のように、最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面の両方を、レンズ面の周辺部において基準球面から撮像光学系の外側へ変位した非球面量を付与した非球面とすることにより、広画角に渡って高精度に球面収差を補正することが可能となる。
表15に本実施例の撮像装置の仕様を示す。
As in this embodiment, both the most object-side lens surface and the most image-side lens surface are aspherical surfaces to which an aspherical amount obtained by displacing the reference spherical surface from the reference spherical surface to the outside of the imaging optical system at the periphery of the lens surface; This makes it possible to correct spherical aberration with high accuracy over a wide angle of view.
Table 15 shows the specifications of the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置は、F値がF/1.2と明るく、画角が120.0(deg)と超広画角ながら、全長が6.044(mm)とコンパクトに抑えており、明るさ、高解像度、超広画角、コンパクトを同時に実現した撮像装置の例である。   The imaging apparatus according to the present embodiment has a bright F value of F / 1.2 and an ultra wide angle of view of 120.0 (deg), and the overall length is 6.044 (mm) and is compact. This is an example of an imaging apparatus that simultaneously achieves brightness, high resolution, an ultra-wide field angle, and compactness.

表16に、本実施例の撮像装置における、(1)式と(2)式の値を示す。   Table 16 shows the values of the expressions (1) and (2) in the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

(1)式の値は0.96であり、(1)式の範囲を満足している。これにより、撮像光学系の開口絞りから像側の光学系を点対称に近い構成にでき、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することができる。   The value of the formula (1) is 0.96, which satisfies the range of the formula (1). Thereby, the optical system on the image side from the aperture stop of the imaging optical system can be configured to be nearly point-symmetric, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration can be corrected well.

(2)式の値は1.01であり、(2)式の範囲を満足している。これにより、120.0(deg)の広画角に渡って像面湾曲と非点収差を良好に補正することができる。   The value of formula (2) is 1.01, which satisfies the range of formula (2). Thereby, it is possible to satisfactorily correct field curvature and astigmatism over a wide field angle of 120.0 (deg).

(8)式の値が0.97であり、(8)式の範囲を満足している。   The value of equation (8) is 0.97, which satisfies the range of equation (8).

これにより、撮像光学系を点対称に近い構成としコマ収差、非点収差、倍率色収差を良好に補正している。   As a result, the imaging optical system has a configuration close to point symmetry, and coma, astigmatism, and lateral chromatic aberration are corrected well.

さらに、本実施例の撮像装置では撮像光学系と撮像面との距離を変更することにより、ピント調整を行う。(8)式を満足しているため、無限遠から至近距離までの広範囲のピント調整範囲において高解像度を維持したまま、ピント調整を可能としている。   Furthermore, in the imaging apparatus of the present embodiment, focus adjustment is performed by changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface. Since the expression (8) is satisfied, focus adjustment can be performed while maintaining high resolution in a wide focus adjustment range from infinity to the close range.

[実施例5]
実施例5として、上記各実施例と異なる形態の撮像装置の構成例について説明する。
[Example 5]
As a fifth embodiment, a configuration example of an imaging apparatus having a different form from the above embodiments will be described.

本実施例の撮像装置に用いる撮像光学系は、図25に示すように、4枚のレンズG1、G2、G3、G4と開口絞りSTOで構成している。   As shown in FIG. 25, the image pickup optical system used in the image pickup apparatus of the present embodiment includes four lenses G1, G2, G3, and G4 and an aperture stop STO.

物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである第1レンズG1、
物体側に凸面を向けた平凸レンズである第2レンズG2、
像側に凸面を向けた平凸レンズである第3レンズG3、
像側に凸面を向けたメニスカスレンズである第4レンズG4、が配置されている。
From the object side,
A first lens G1, which is a meniscus lens having a convex surface facing the object side;
A second lens G2, which is a plano-convex lens having a convex surface facing the object side,
A third lens G3 which is a plano-convex lens having a convex surface facing the image side;
A fourth lens G4, which is a meniscus lens having a convex surface facing the image side, is disposed.

また、実施例1と同様に光伝送手段OTMと平面の電子撮像素子ICDから構成した撮像ユニットICUを用いている。   Further, as in the first embodiment, an image pickup unit ICU composed of an optical transmission means OTM and a flat electronic image pickup element ICD is used.

本実施例では、撮像光学系のうち最も像側のレンズ面のみを非球面としている。   In the present embodiment, only the lens surface closest to the image in the imaging optical system is an aspherical surface.

表17に本実施例の撮像装置の構成を示す。   Table 17 shows the configuration of the image pickup apparatus of the present embodiment.

表中のRは曲率半径(mm)、dは面間隔(mm)、Ndはd線の屈折率、νdはアッベ数を示す。尚、「*印」がある面は非球面である。   In the table, R is the radius of curvature (mm), d is the surface separation (mm), Nd is the refractive index of the d-line, and νd is the Abbe number. The surface with “*” is an aspherical surface.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置における面番号5の非球面係数を表18に示す。   Table 18 shows the aspheric coefficients of surface number 5 in the imaging apparatus of the present example.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

図26(a)には最も像側のレンズ面の非球面形状を示し、図26(b)には非球面量を示す。図27(a)には非球面と基準球面の2階微分値を示し、図27(b)には非球面成分の2階微分値を示す。   FIG. 26A shows the aspherical shape of the lens surface closest to the image, and FIG. 26B shows the aspherical amount. FIG. 27A shows the second-order differential values of the aspheric surface and the reference sphere, and FIG. 27B shows the second-order differential values of the aspheric component.

図26(a)に示したように、本実施例の最も像側のレンズ面(面番号5)は光軸から周辺部へ向かうにつれてサグ量が負の方向に大きくなるレンズ面であり、像側に凸面を向けたレンズ面である。このレンズ面は曲率半径R=−3.0745(mm)の球面を基準球面としている。   As shown in FIG. 26 (a), the most image side lens surface (surface number 5) of this example is a lens surface in which the sag amount increases in the negative direction from the optical axis toward the peripheral portion. This is a lens surface with a convex surface facing the side. This lens surface has a spherical surface with a radius of curvature R = −3.0745 (mm) as a reference spherical surface.

また、図26(b)に示したように、非球面量は正の方向に変位させており、基準球面から像側、つまり撮像光学系の外側へ変位させた非球面で構成している。そして、光軸から離れるに従って撮像光学系の外側へ変位させた非球面量を徐々に大きくし、レンズ面の周辺部で最大の非球面量を与えている。   Further, as shown in FIG. 26B, the aspherical amount is displaced in the positive direction, and is constituted by an aspherical surface displaced from the reference spherical surface to the image side, that is, outside the imaging optical system. As the distance from the optical axis increases, the amount of aspherical surface displaced outward from the imaging optical system is gradually increased to give the maximum amount of aspherical surface at the periphery of the lens surface.

図27(a)には、非球面の2階微分値を実線で、基準球面の2階微分値を破線で示しており、非球面の2階微分値、ならびに基準球面の2階微分値は共に負の値を有している。   In FIG. 27 (a), the second-order differential value of the aspherical surface is shown by a solid line, and the second-order differential value of the reference sphere is shown by a broken line. Both have negative values.

図27(b)には、非球面成分の2階微分値を示している。   FIG. 27B shows the second-order differential value of the aspheric component.

非球面成分の2階微分値は光軸から離れるに従って徐々に正の方向に大きくしている。   The second-order differential value of the aspheric component is gradually increased in the positive direction as the distance from the optical axis increases.

このように、基準球面の2階部分値が負で、非球面成分の2階微分値が正となる非球面を付与することにより、レンズ面の周辺部における2階微分値を、基準球面よりも弱めている。   In this way, by adding an aspheric surface in which the second-order partial value of the reference sphere is negative and the second-order differential value of the aspheric component is positive, the second-order differential value in the peripheral portion of the lens surface is obtained from the reference sphere. Is also weakening.

すなわち、基準球面の正のパワーとし、非球面成分を負のパワーとしてレンズ面の光軸から周辺部へ向かうに連れてレンズ面のパワーを徐々に弱めている。   That is, the power of the lens surface is gradually weakened from the optical axis of the lens surface toward the peripheral portion with the positive power of the reference spherical surface and the aspherical component as negative power.

これにより、画角光束における球面収差を良好に補正することができるので、広画角に渡って良好な結像性能を有する撮像装置を提供することができる。   Thereby, since the spherical aberration in the light beam with the angle of view can be corrected satisfactorily, it is possible to provide an imaging apparatus having a good imaging performance over a wide angle of view.

特に、撮像光学系のうち最も物体側のレンズ面において、最大画角の画角光束の周辺光線(上光線)が光軸よりも下側を通過するような広画角な撮像光学系においては、本発明の効果が十分に発揮される。   In particular, in a wide-angle imaging optical system in which the peripheral ray (upper ray) of the light beam with the maximum angle of view passes below the optical axis on the lens surface closest to the object in the imaging optical system. The effects of the present invention are fully exhibited.

表19に本実施例の撮像装置の仕様を示す。   Table 19 shows the specifications of the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置は、F値がF/1.2と明るく、画角が120.0(deg)と超広画角ながら、全長が6.384(mm)とコンパクトに抑えており、明るさ、高解像度、超広画角、コンパクトを同時に実現した撮像装置の例である。   The imaging apparatus of the present embodiment has a bright F value of F / 1.2 and an ultra wide angle of view of 120.0 (deg), while keeping the total length of 6.384 (mm) compact. This is an example of an imaging apparatus that simultaneously achieves brightness, high resolution, an ultra-wide field angle, and compactness.

表20に、本実施例の撮像装置における、(1)式と(2)式の値を示す。   Table 20 shows the values of the expressions (1) and (2) in the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

(1)式の値は0.95であり、(1)式の範囲を満足している。これにより、撮像光学系の開口絞りから像側の光学系を点対称に近い構成にでき、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することができる。   The value of equation (1) is 0.95, which satisfies the range of equation (1). Thereby, the optical system on the image side from the aperture stop of the imaging optical system can be configured to be nearly point-symmetric, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration can be corrected well.

(2)式の値は1.03であり、(2)式の範囲を満足している。これにより、120.0(deg)の広画角に渡って像面湾曲と非点収差を良好に補正することができる。   The value of formula (2) is 1.03, which satisfies the range of formula (2). Thereby, it is possible to satisfactorily correct field curvature and astigmatism over a wide field angle of 120.0 (deg).

(8)式の値が0.97であり、(8)式の範囲を満足している。   The value of equation (8) is 0.97, which satisfies the range of equation (8).

これにより、撮像光学系を点対称に近い構成としコマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正している。   As a result, the imaging optical system has a configuration close to point symmetry, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration are corrected well.

図28に本実施例の撮像光学系における縦収差図を、図29に横収差図を示す。   FIG. 28 shows a longitudinal aberration diagram in the imaging optical system of the present example, and FIG. 29 shows a lateral aberration diagram.

さらに、本実施例の撮像装置では撮像光学系と撮像面との距離を変更することにより、ピント調整を行う。   Furthermore, in the imaging apparatus of the present embodiment, focus adjustment is performed by changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface.

(8)式を満足しているため、無限遠から至近距離までの広範囲のピント調整範囲において高解像度を維持したまま、ピント調整を可能としている。   Since the expression (8) is satisfied, focus adjustment can be performed while maintaining high resolution in a wide focus adjustment range from infinity to the close range.

[実施例6]
実施例6として、上記各実施例と異なる形態の撮像装置の構成例について説明する。
[Example 6]
As a sixth embodiment, a configuration example of an imaging apparatus having a different form from the above embodiments will be described.

本実施例の撮像装置に用いる撮像光学系は、図30に示すように、4枚のレンズG1、G2、G3、G4と開口絞りSTOで構成している。   As shown in FIG. 30, the imaging optical system used in the imaging apparatus of the present embodiment includes four lenses G1, G2, G3, G4 and an aperture stop STO.

物体側から順に、
物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである第1レンズG1、
物体側に凸面を向けた平凸レンズである第2レンズG2、
像側に凸面を向けた平凸レンズである第3レンズG3、
像側に凸面を向けたメニスカスレンズである第4レンズG4、が配置されている。
From the object side,
A first lens G1, which is a meniscus lens having a convex surface facing the object side;
A second lens G2, which is a plano-convex lens having a convex surface facing the object side,
A third lens G3 which is a plano-convex lens having a convex surface facing the image side;
A fourth lens G4, which is a meniscus lens having a convex surface facing the image side, is disposed.

また、実施例1と同様に光伝送手段OTMと平面の電子撮像素子ICDから構成した撮像ユニットICUを用いている。   Further, as in the first embodiment, an image pickup unit ICU composed of an optical transmission means OTM and a flat electronic image pickup element ICD is used.

本実施例では、撮像光学系のうち最も物体側のレンズ面のみを非球面としている。   In this embodiment, only the lens surface closest to the object in the imaging optical system is an aspherical surface.

表21に本実施例の撮像装置の構成を示す。
表中のRは曲率半径(mm)、dは面間隔(mm)、Ndはd線の屈折率、νdはアッベ数を示す。尚、「*印」がある面は非球面である。
Table 21 shows the configuration of the image pickup apparatus of the present embodiment.
In the table, R is the radius of curvature (mm), d is the surface separation (mm), Nd is the refractive index of the d-line, and νd is the Abbe number. The surface with “*” is an aspherical surface.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置における面番号5の非球面係数を表22に示す。   Table 22 shows the aspherical coefficients of surface number 5 in the imaging apparatus of the present example.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

図31(a)には最も物体側のレンズ面の非球面形状を示し、図31(b)には非球面量を示す。図32(a)には非球面と基準球面の2階微分値を示し、図32(b)には非球面成分の2階微分値を示す。   FIG. 31A shows the aspherical shape of the lens surface closest to the object side, and FIG. 31B shows the amount of aspherical surface. FIG. 32A shows the second-order differential values of the aspheric surface and the reference sphere, and FIG. 32B shows the second-order differential values of the aspheric component.

図31(a)に示したように、本実施例の最も物体側のレンズ面(面番号1)は光軸から周辺部へ向かうにつれてサグ量が正の方向に大きくなるレンズ面であり、物体側に凸面を向けたレンズ面である。このレンズ面は曲率半径R=3.1360(mm)の球面を基準球面としている。   As shown in FIG. 31A, the most object side lens surface (surface number 1) of this embodiment is a lens surface whose sag amount increases in the positive direction from the optical axis toward the periphery. This is a lens surface with a convex surface facing the side. This lens surface uses a spherical surface with a radius of curvature R = 3.1360 (mm) as a reference spherical surface.

図31(b)に示したように、非球面量は負の方向に変位させており、基準球面から物体側、つまり撮像光学系の外側へ変位させた非球面で構成している。   As shown in FIG. 31B, the aspheric amount is displaced in the negative direction, and is constituted by an aspheric surface displaced from the reference spherical surface to the object side, that is, outside the imaging optical system.

そして、光軸から離れるに従って撮像光学系の外側へ変位させた非球面量を徐々に大きくし、レンズ面の周辺部で最大の非球面量を与えている。   As the distance from the optical axis increases, the amount of aspherical surface displaced outward from the imaging optical system is gradually increased to give the maximum amount of aspherical surface at the periphery of the lens surface.

図32(a)には、非球面の2階微分値を実線で、基準球面の2階微分値を破線で示しており、非球面の2階微分値、ならびに基準球面の2階微分値は共に正の値を有している。   In FIG. 32 (a), the second order differential value of the aspherical surface is indicated by a solid line, and the second order differential value of the reference sphere is indicated by a broken line. Both have positive values.

図32(b)には、非球面成分の2階微分値を示している。   FIG. 32B shows the second-order differential value of the aspheric component.

非球面成分の2階微分値は光軸から離れるに従って徐々に負の方向に大きくしている。   The second-order differential value of the aspheric component is gradually increased in the negative direction as the distance from the optical axis increases.

このように、基準球面の2階部分値が正で、非球面成分の2階微分値が負となる非球面を付与することにより、レンズ面の周辺部における2階微分値を、基準球面よりも弱めている。   In this way, by adding an aspheric surface in which the second-order partial value of the reference sphere is positive and the second-order differential value of the aspheric component is negative, the second-order differential value in the peripheral portion of the lens surface is obtained from the reference sphere. Is also weakening.

すなわち、基準球面の正のパワーとし、非球面成分を負のパワーとしてレンズ面の光軸から周辺部へ向かうに連れてレンズ面のパワーを徐々に弱めている。   That is, the power of the lens surface is gradually weakened from the optical axis of the lens surface toward the peripheral portion with the positive power of the reference spherical surface and the aspherical component as negative power.

これにより、軸上光束における球面収差を良好に補正することができるので、良好な結像性能を有する撮像装置を提供することができる。   Thereby, since the spherical aberration in the axial light beam can be corrected satisfactorily, it is possible to provide an imaging device having a good imaging performance.

表23に本実施例の撮像装置の仕様を示す。   Table 23 shows the specifications of the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

本実施例の撮像装置は、F値がF/1.2と明るく、画角が120.0(deg)と超広画角ながら、全長が6.281(mm)とコンパクトに抑えており、明るさ、高解像度、超広画角、コンパクトを同時に実現した撮像装置の例である。   The imaging apparatus of the present embodiment has a bright F value of F / 1.2 and an ultra wide angle of view of 120.0 (deg), while keeping the total length to 6.281 (mm) and compact. This is an example of an imaging apparatus that simultaneously achieves brightness, high resolution, an ultra-wide field angle, and compactness.

表24に、本実施例の撮像装置における、(1)式と(2)式の値を示す。   Table 24 shows the values of the expressions (1) and (2) in the image pickup apparatus of the present embodiment.

Figure 2016153912
Figure 2016153912

(1)式の値は1.09であり、(1)式の範囲を満足している。これにより、撮像光学系の開口絞りから像側の光学系を点対称に近い構成にでき、コマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することができる。   The value of the formula (1) is 1.09, which satisfies the range of the formula (1). Thereby, the optical system on the image side from the aperture stop of the imaging optical system can be configured to be nearly point-symmetric, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration can be corrected well.

(2)式の値は1.04であり、(2)式の範囲を満足している。これにより、120.0(deg)の広画角に渡って像面湾曲と非点収差を良好に補正することができる。   The value of formula (2) is 1.04, which satisfies the range of formula (2). Thereby, it is possible to satisfactorily correct field curvature and astigmatism over a wide field angle of 120.0 (deg).

(8)式の値が1.13であり、(8)式の範囲を満足している。   The value of the formula (8) is 1.13, which satisfies the range of the formula (8).

これにより、撮像光学系を点対称に近い構成としコマ収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正している。   As a result, the imaging optical system has a configuration close to point symmetry, and coma, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration are corrected well.

図33に本実施例の撮像光学系における縦収差図を、図34に横収差図を示す。   FIG. 33 is a longitudinal aberration diagram in the imaging optical system of the present embodiment, and FIG. 34 is a transverse aberration diagram.

さらに、本実施例の撮像装置では撮像光学系と撮像面との距離を変更することにより、ピント調整を行う。(8)式を満足しているため、無限遠から至近距離までの広範囲のピント調整範囲において高解像度を維持したまま、ピント調整を可能としている。   Furthermore, in the imaging apparatus of the present embodiment, focus adjustment is performed by changing the distance between the imaging optical system and the imaging surface. Since the expression (8) is satisfied, focus adjustment can be performed while maintaining high resolution in a wide focus adjustment range from infinity to the close range.

以上で説明した各実施例を含む本発明の構成は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、携帯電話用カメラ、監視カメラなど、撮像装置を用いる製品に利用することが可能である。   The configuration of the present invention including each of the embodiments described above can be used for products using an imaging device such as a digital camera, a digital video camera, a mobile phone camera, and a surveillance camera.

G1、G2、G3 レンズ
STO 開口絞り
Asph 非球面
IMG 撮像面
OTM 光伝送手段
ICD 電子撮像素子
ICU 撮像ユニット
G1, G2, G3 Lens STO Aperture stop Asph Aspherical surface IMG Imaging surface OTM Optical transmission means ICD Electronic imaging device ICU Imaging unit

Claims (13)

物体側に向かって凹形状の撮像面と、該撮像面に物体像を形成する撮像光学系と、を備える撮像装置であって、
前記撮像光学系は、複数のレンズ及び開口絞りを含み、
前記複数のレンズのうち、最も像側のレンズは、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、該最も像側のレンズに隣接するレンズは、像側に向かって凸形状の射出面を含み、
前記撮像光学系の焦点距離をf_sys、前記撮像光学系の射出瞳から前記撮像面までの距離をd_pup、前記撮像面の曲率半径をR_img、とするとき、次の式を満足することを特徴とする撮像装置。
0.8≦f_sys/d_pup≦1.5
0.8≦|R_img|/f_sys≦1.5
An imaging apparatus comprising an imaging surface that is concave toward the object side, and an imaging optical system that forms an object image on the imaging surface,
The imaging optical system includes a plurality of lenses and an aperture stop,
Among the plurality of lenses, the lens closest to the image side is a meniscus lens having a convex surface facing the image side, and the lens adjacent to the lens closest to the image side includes a convex exit surface toward the image side. ,
When the focal length of the imaging optical system is f_sys, the distance from the exit pupil of the imaging optical system to the imaging surface is d_upp, and the radius of curvature of the imaging surface is R_img, the following equation is satisfied: An imaging device.
0.8 ≦ f_sys / d_pup ≦ 1.5
0.8 ≦ | R_img | /f_sys≦1.5
前記最も像側のレンズの屈折率は、該最も像側のレンズに隣接するレンズの屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein a refractive index of the lens closest to the image side is larger than a refractive index of a lens adjacent to the lens closest to the image side. 前記最も像側のレンズの入射面と、該最も像側のレンズに隣接するレンズの出射面と、は負のパワーを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein an entrance surface of the lens closest to the image side and an exit surface of a lens adjacent to the lens closest to the image side have negative power. 前記複数のレンズのうち最も物体側のレンズは、凸形状の入射面を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein a lens closest to the object among the plurality of lenses includes a convex incident surface. 前記最も物体側のレンズと前記最も像側のレンズに隣接するレンズとは、互いに接合されていることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 4, wherein the lens closest to the object side and the lens adjacent to the lens closest to the image side are cemented with each other. 前記複数のレンズのうち、最も物体側のレンズは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、該最も物体側のレンズに隣接するレンズは、物体側に向かって凸形状の入射面を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。   Among the plurality of lenses, the lens closest to the object side is a meniscus lens having a convex surface facing the object side, and the lens adjacent to the lens closest to the object side includes an incident surface convex toward the object side. The imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein 前記最も物体側のレンズに隣接するレンズと前記最も像側のレンズに隣接するレンズとは、互いに接合されていることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 6, wherein the lens adjacent to the lens closest to the object side and the lens adjacent to the lens closest to the image side are cemented with each other. 前記複数のレンズのうち、最も物体側のレンズと最も像側のレンズとは、前記開口絞りを介して互いに接合されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像装置。   8. The lens according to claim 1, wherein among the plurality of lenses, a lens closest to the object side and a lens closest to the image side are joined to each other via the aperture stop. Imaging device. 前記複数のレンズのうち最も物体側のレンズ面は、物体側に向かって凸形状の球面を基準面とし、該基準面に対して周辺部が物体側へ変位した形状の非球面であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像装置。   The lens surface closest to the object among the plurality of lenses is an aspherical surface having a spherical surface convex toward the object side as a reference surface and a peripheral portion displaced to the object side with respect to the reference surface. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is characterized. 前記複数のレンズのうち最も像側のレンズ面は、像側に向かって凸形状の球面を基準面とし、該基準面に対して周辺部が像側へ変位した形状の非球面であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像装置。   The lens surface closest to the image side among the plurality of lenses is an aspherical surface having a spherical surface convex toward the image side as a reference surface and a peripheral portion displaced to the image side with respect to the reference surface. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is characterized. 前記撮像光学系における前記開口絞りよりも物体側の部分と、前記撮像光学系における前記開口絞りよりも像側の部分とは、互いに異なる正のパワーを有することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の撮像装置。   The portion closer to the object side than the aperture stop in the imaging optical system and the portion closer to the image side than the aperture stop in the imaging optical system have mutually different positive powers. The imaging device according to any one of the above. 次の式を満足することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像装置。
0.8≦|R_img|/d_pup≦1.5
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the following expression is satisfied.
0.8 ≦ | R_img | /d_pup≦1.5
前記撮像面を含む光伝送手段と、該光伝送手段からの光を受光する撮像素子と、を備えることを特徴とする請求項乃至1から12のいずれか1項に記載の撮像装置。   13. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: an optical transmission unit including the imaging surface; and an imaging element that receives light from the optical transmission unit.
JP2016081374A 2016-04-14 2016-04-14 Imaging apparatus Pending JP2016153912A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016081374A JP2016153912A (en) 2016-04-14 2016-04-14 Imaging apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016081374A JP2016153912A (en) 2016-04-14 2016-04-14 Imaging apparatus

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012081634A Division JP5921288B2 (en) 2012-03-30 2012-03-30 Imaging device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016153912A true JP2016153912A (en) 2016-08-25

Family

ID=56761206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016081374A Pending JP2016153912A (en) 2016-04-14 2016-04-14 Imaging apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016153912A (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6396616A (en) * 1986-10-13 1988-04-27 Canon Inc Image pickup device
US6097545A (en) * 1999-05-21 2000-08-01 Photobit Corporation Concentric lens with aspheric correction
JP2008249909A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Fujifilm Corp Imaging apparatus and optical system
WO2013027641A1 (en) * 2011-08-19 2013-02-28 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 Image pickup lens and image pickup device
JP2013210549A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Canon Inc Imaging apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6396616A (en) * 1986-10-13 1988-04-27 Canon Inc Image pickup device
US6097545A (en) * 1999-05-21 2000-08-01 Photobit Corporation Concentric lens with aspheric correction
JP2008249909A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Fujifilm Corp Imaging apparatus and optical system
WO2013027641A1 (en) * 2011-08-19 2013-02-28 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 Image pickup lens and image pickup device
JP2013210549A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Canon Inc Imaging apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10073252B2 (en) Optical system and image pickup apparatus including the same
KR101649467B1 (en) Photographic Lens Optical System
JP5921288B2 (en) Imaging device
KR20130092846A (en) Imaging lens system
JP5840486B2 (en) Imaging optics
JP5972010B2 (en) Imaging device
JP5921287B2 (en) Imaging device
JP6188798B2 (en) Zoom lens
JPWO2011096193A1 (en) IMAGING LENS, IMAGING DEVICE USING THE SAME, AND PORTABLE DEVICE HAVING THE IMAGING DEVICE
US20170315326A1 (en) Optical Image Capturing System
JP4981466B2 (en) Optical system and imaging apparatus having the same
KR101729470B1 (en) Photographic Lens Optical System
US10139593B2 (en) Optical image capturing system
JP2007033555A (en) Zoom lens and imaging apparatus having the same
JP2014197129A (en) Lens device and imaging apparatus including the same
JP2018116210A (en) Imaging lens and imaging device
JP5979939B2 (en) Imaging device
US8351128B2 (en) Zoom lens and image pickup apparatus using the same
JP2015141384A (en) Imaging lens and imaging device
JP5305831B2 (en) Imaging optics
US20210181462A1 (en) Optical system and image pickup apparatus
JP5932268B2 (en) Optical system and imaging apparatus having the same
JP2012230158A (en) Imaging lens
US8593740B2 (en) Retrofocus-type wide angle lens and camera including the lens
JP6786473B2 (en) Zoom lens

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170418

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20171024