JP2017026802A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】諸収差が良好に補正された撮像レンズおよびこの撮像レンズを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する前群Ｇ１と、正の屈折力を有する後群Ｇ２とから実質的になり、前群Ｇ１は、２枚の負レンズから実質的になり、後群Ｇ２は、最も物体側に、１枚の負レンズＬ２ａとこの負レンズＬ２ａよりもｄ線（波長５８７．６ｎｍ）基準のアッベ数が小さい１枚の正レンズＬ２ｂが物体側からこの順に接合された第１接合レンズＣ２ａを有するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡や車載用カメラや監視カメラ等に好適な撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。

従来、医療分野において先端部分に撮像装置が内蔵された長尺の挿入部を被検者の口や鼻等から挿入して体腔内を撮像する挿入型の内視鏡が普及している。このような内視鏡に使用可能な撮像レンズとしては例えば下記特許文献１〜２に記載のものが知られている。

また、このような内視鏡の他、車載用カメラや監視カメラ等にも使用可能な魚眼レンズとして、例えば下記特許文献３〜４に記載のものが知られている。

特許文献１〜４にはいずれも、前群、開口絞り、後群から構成されるレンズ系が開示されている。

特許５００６４７６号公報 特許５５６６５６０号公報 特公昭５１−００２８２６号公報 特公昭５１−０１４０１７号公報

しかしながら、特許文献１〜４で開示されているレンズ系は、いずれも諸収差の補正が十分ではないため、諸収差が良好に補正された撮像レンズが求められている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、諸収差が良好に補正された撮像レンズおよびこの撮像レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、前群は、２枚の負レンズから実質的になり、後群は、最も物体側に、１枚の負レンズとこの負レンズよりもｄ線（波長５８７．６ｎｍ）基準のアッベ数が小さい１枚の正レンズが物体側からこの順に接合された第１接合レンズを有することを特徴とする。

本発明の撮像レンズにおいて、後群は、最も像側に第１接合レンズとは異なるレンズを有し、第１接合レンズとこの第１接合レンズとは異なるレンズとの間に開口絞りを有することが好ましい。

また、下記条件式（１）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
０．３８＜ｆ／ｆｂ＜１．００ …（１）
０．４６＜ｆ／ｆｂ＜０．８６ …（１−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆｂ：後群の焦点距離

また、下記条件式（２）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
０．００＜νｄ（Ｆ１）−νｄ（Ｆ２）＜３０．００ …（２）
０．００＜νｄ（Ｆ１）−νｄ（Ｆ２）＜２３．５０ …（２−１）
ただし、
νｄ（Ｆ１）：第１接合レンズにおける負レンズのアッベ数
νｄ（Ｆ２）：第１接合レンズにおける正レンズのアッベ数

また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
−３．００＜ｆ／ｆａ＜−０．９５ …（３）
−２．５０＜ｆ／ｆａ＜−１．１５ …（３−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆａ：前群の焦点距離

また、後群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズが物体側からこの順に接合された第２接合レンズをさらに有することが好ましい。

この場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
３０．００＜νｄ（Ｒ１）−νｄ（Ｒ２）＜８０．００ …（４）
３５．００＜νｄ（Ｒ１）−νｄ（Ｒ２）＜７５．００ …（４−１）
ただし、
νｄ（Ｒ１）：第２接合レンズにおける正レンズのアッベ数
νｄ（Ｒ２）：第２接合レンズにおける負レンズのアッベ数

また、後群は、５枚以下のレンズで構成されていることが好ましい。

また、後群は、物体側から順に、第１接合レンズと、正レンズと、１枚の正レンズと１枚の負レンズが物体側からこの順に接合された第２接合レンズとから実質的になることが好ましい。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の撮像レンズを備えたことを特徴とするものである。

なお、上記「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。

また、上記のレンズの面形状や曲率半径や屈折力の符号は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、前群は、２枚の負レンズから実質的になり、後群は、最も物体側に、１枚の負レンズとこの負レンズよりもｄ線（波長５８７．６ｎｍ）基準のアッベ数が小さい１枚の正レンズが物体側からこの順に接合された第１接合レンズを有するものとしたので、諸収差が良好に補正された撮像レンズとすることが可能となる。

また、本発明の撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えているため、高画質の画像を取得することができる。

本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の他の態様を示す概略構成図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１の撮像レンズの構成と共通である。図１は、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の絞りの位置を示すものである。また、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂも合わせて示している。

図１に示すように、この撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群Ｇ１と、正の屈折力を有する後群Ｇ２とから実質的に構成されている。このようなレトロフォーカスタイプとすることで、バックフォーカスを確保することができる。

図１では後群Ｇ２と像面Ｓｉｍとの間に入射面と出射面が平行の光学部材ＰＰを配置した例を示している。光学部材ＰＰは、光路を折り曲げるための光路変換プリズムおよびフィルタやカバーガラス等を想定したものであり、本発明においては光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。なお、光路変換プリズムを用いた場合は屈曲光路となるが、理解を容易にするために図１では光路を展開した図を示している。

前群Ｇ１は、２枚の負レンズＬ１ａ，Ｌ１ｂから実質的に構成されている。このように、全系の最も物体側に２枚の負レンズを配することで、広角化に寄与するとともに、像面湾曲を抑えることができる。

後群Ｇ２は、最も物体側に、１枚の負レンズＬ２ａとこの負レンズＬ２ａよりもｄ線（波長５８７．６ｎｍ）基準のアッベ数が小さい１枚の正レンズＬ２ｂが物体側からこの順に接合された第１接合レンズＣ２ａを有する。このような構成とすることで、偏心感度を抑えつつ、軸上色収差・倍率色収差を良好に補正することができる。

本実施形態の撮像レンズにおいて、後群Ｇ２は、最も像側に第１接合レンズＣ２ａとは異なるレンズを有し、第１接合レンズＣ２ａとこの第１接合レンズＣ２ａとは異なるレンズとの間に開口絞りＳｔを有することが好ましい。このように、上記のようなアッベ数配置となっている第１接合レンズＣ２ａを開口絞りＳｔの物体側に配することで、開口絞りＳｔの像側において適切に倍率色収差を補正することができる。

また、下記条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、バックフォーカスの確保と全長の短縮化を両立させることができる。また、条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、像面湾曲を抑えることができる。なお、下記条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．３８＜ｆ／ｆｂ＜１．００ …（１）
０．４６＜ｆ／ｆｂ＜０．８６ …（１−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆｂ：後群の焦点距離

また、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差を抑えることができる。また、条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、軸上色収差を抑えることができる。なお、下記条件式（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．００＜νｄ（Ｆ１）−νｄ（Ｆ２）＜３０．００ …（２）
０．００＜νｄ（Ｆ１）−νｄ（Ｆ２）＜２３．５０ …（２−１）
ただし、
νｄ（Ｆ１）：第１接合レンズにおける負レンズのアッベ数
νｄ（Ｆ２）：第１接合レンズにおける正レンズのアッベ数

また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、像面湾曲を抑えることができる。また、条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、視野角を大きくすることができる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−３．００＜ｆ／ｆａ＜−０．９５ …（３）
−２．５０＜ｆ／ｆａ＜−１．１５ …（３−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆａ：前群の焦点距離

また、後群Ｇ２は、１枚の正レンズＬ２ｄと１枚の負レンズＬ２ｅが物体側からこの順に接合された第２接合レンズＣ２ｂをさらに有することが好ましい。このような構成とすることで、倍率色収差を抑えることができる。

この場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差を抑えることができる。また、条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、軸上色収差を抑えることができる。なお、下記条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
３０．００＜νｄ（Ｒ１）−νｄ（Ｒ２）＜８０．００ …（４）
３５．００＜νｄ（Ｒ１）−νｄ（Ｒ２）＜７５．００ …（４−１）
ただし、
νｄ（Ｒ１）：第２接合レンズにおける正レンズのアッベ数
νｄ（Ｒ２）：第２接合レンズにおける負レンズのアッベ数

また、後群Ｇ２は、５枚以下のレンズで構成されていることが好ましい。このような構成とすることで、撮像レンズの小型化・短縮化に寄与する。

また、後群Ｇ２は、物体側から順に、第１接合レンズＣ２ａと、正レンズＬ２ｃと、１枚の正レンズＬ２ｄと１枚の負レンズＬ２ｅが物体側からこの順に接合された第２接合レンズＣ２ｂとから実質的に構成されていることが好ましい。このような構成とすることで、高い光学性能を実現することができる。なお、第１接合レンズＣ２ａは軸上色収差・倍率色収差を抑える効果を奏する。また、正レンズＬ２ｃは球面収差を抑える効果を奏する。また、第２接合レンズＣ２ｂは倍率色収差を抑える効果を奏する。

また、本撮像レンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。

また、この撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、レンズ系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましい。なお、これらの各種フィルタをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよいし、いずれかのレンズのレンズ面に各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

次に、本発明の撮像レンズの数値実施例について説明する。
まず、実施例１の撮像レンズについて説明する。実施例１の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２〜４に対応した図２〜４においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の絞りの位置を示すものである。

実施例１の撮像レンズにおいて、前群Ｇ１は、２枚の負レンズＬ１ａ，Ｌ１ｂから構成されている。また、後群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズＬ２ａと正レンズＬ２ｂが物体側からこの順に接合された第１接合レンズＣ２ａと、正レンズＬ２ｃと、正レンズＬ２ｄと負レンズＬ２ｅが物体側からこの順に接合された第２接合レンズＣ２ｂとから構成されている。

実施例１の撮像レンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜４についても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。

ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。

表２の諸元に関するデータに、全系の焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、全画角２ωの値を示す。

基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。

実施例１の撮像レンズの各収差図を図５に示す。なお、図５中の左側から順に、距離０．０１２ｍの位置に配されたレンズ側に曲率半径０．０２０ｍの凹面を向けた物体に合焦時の球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。球面収差、非点収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、長破線、点線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と点線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) 、についての収差をそれぞれ長破線、点線で示す。球面収差の収差図のＦＮｏ．はＦ値、その他の収差図のωは半画角を意味する。

上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。

次に、実施例２の撮像レンズについて説明する。実施例２の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図２に示す。実施例２の撮像レンズは、実施例１の撮像レンズと同様のレンズ構成である。また、実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを表３に、諸元に関するデータを表４に、各収差図を図６に示す。

次に、実施例３の撮像レンズについて説明する。実施例３の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。実施例３の撮像レンズは、実施例１の撮像レンズと同様のレンズ構成である。また、実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、各収差図を図７に示す。

次に、実施例４の撮像レンズについて説明する。実施例４の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図４に示す。実施例４の撮像レンズは、実施例１の撮像レンズと同様のレンズ構成である。また、実施例４の撮像レンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、各収差図を図８に示す。

実施例１〜４の撮像レンズの条件式（１）〜（４）に対応する値を表９に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表９に示す値はこの基準波長におけるものである。

以上のデータから、実施例１〜４の撮像レンズは全て、条件式（１）〜（４）を満たしており、諸収差が良好に補正された撮像レンズであることが分かる。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。先ず、本発明の撮像装置の一実施形態として内視鏡に適用した場合の例について説明する。図９に内視鏡の概略的な全体構成図を示す。

図９に示す内視鏡１００は、主として、操作部１０２と、挿入部１０４と、コネクタ部（不図示）と接続されるユニバーサルコード１０６とを備える。挿入部１０４の大半は挿入経路に沿って任意の方向に曲がる軟性部１０７であり、この軟性部１０７の先端には湾曲部１０８が連結され、この湾曲部１０８の先端には先端部１１０が連結されている。湾曲部１０８は、先端部１１０を所望の方向に向けるために設けられるものであり、操作部１０２に設けられた湾曲操作ノブ１０９を回動させることにより湾曲操作が可能となっている。先端部１１０の内部先端に本発明の実施形態に係る撮像レンズ１が配設される。図９では撮像レンズ１を概略的に図示している。本実施形態の内視鏡は本発明の撮像レンズ１を備えているため、良好な画像を取得することができる。

次に、本発明の撮像装置のその他の実施形態として車載カメラに適用した場合の例について説明する。図１０に自動車に車載カメラを搭載した様子を示す。

図１０において、自動車２００は、その助手席側の側面の死角範囲を撮像するための車外カメラ２０１と、自動車２００の後側の死角範囲を撮像するための車外カメラ２０２と、ルームミラーの背面に取り付けられ、ドライバーと同じ視野範囲を撮影するための車内カメラ２０３とを備えている。車外カメラ２０１と車外カメラ２０２と車内カメラ２０３とは、撮像装置であり、本発明の実施の形態による撮像レンズと、撮像レンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備えている。本実施形態の車載カメラ（車外カメラ２０１、２０２および車内カメラ２０３）は本発明の撮像レンズを備えているため、良好な画像を取得することができる。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

１ 撮像レンズ
１００ 内視鏡
１０２ 操作部
１０４ 挿入部
１０６ ユニバーサルコード
１０７ 軟性部
１０８ 湾曲部
１０９ 湾曲操作ノブ
１１０ 先端部
２００ 自動車
２０１、２０２ 車外カメラ
２０３ 車内カメラ
Ｇ１ 前群
Ｇ２ 後群
ＰＰ 光学部材
Ｌ１ａ〜Ｌ２ｅ レンズ
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
ｗａ 軸上光束
ｗｂ 最大画角の光束
Ｚ 光軸

Claims (14)

1. 物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、
   前記前群は、２枚の負レンズから実質的になり、
   前記後群は、最も物体側に、１枚の負レンズと該負レンズよりもｄ線基準のアッベ数が小さい１枚の正レンズが物体側からこの順に接合された第１接合レンズを有する
   ことを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記後群は、最も像側に前記第１接合レンズとは異なるレンズを有し、前記第１接合レンズと前記異なるレンズとの間に開口絞りを有する
   請求項１記載の撮像レンズ。
3. 下記条件式（１）を満足する
   請求項１または２記載の撮像レンズ。
   ０．３８＜ｆ／ｆｂ＜１．００ …（１）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆｂ：前記後群の焦点距離
4. 下記条件式（２）を満足する
   請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．００＜νｄ（Ｆ１）−νｄ（Ｆ２）＜３０．００ …（２）
   ただし、
   νｄ（Ｆ１）：前記第１接合レンズにおける前記負レンズのアッベ数
   νｄ（Ｆ２）：前記第１接合レンズにおける前記正レンズのアッベ数
5. 下記条件式（３）を満足する
   請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −３．００＜ｆ／ｆａ＜−０．９５ …（３）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆａ：前記前群の焦点距離
6. 前記後群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズが物体側からこの順に接合された第２接合レンズをさらに有する
   請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
7. 下記条件式（４）を満足する
   請求項６記載の撮像レンズ。
   ３０．００＜νｄ（Ｒ１）−νｄ（Ｒ２）＜８０．００ …（４）
   ただし、
   νｄ（Ｒ１）：前記第２接合レンズにおける前記正レンズのアッベ数
   νｄ（Ｒ２）：前記第２接合レンズにおける前記負レンズのアッベ数
8. 前記後群は、５枚以下のレンズで構成されている
   請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
9. 前記後群は、物体側から順に、前記第１接合レンズと、正レンズと、１枚の正レンズと１枚の負レンズが物体側からこの順に接合された第２接合レンズとから実質的になる
   請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
10. 下記条件式（１−１）を満足する
    請求項３記載の撮像レンズ。
    ０．４６＜ｆ／ｆｂ＜０．８６ …（１−１）
11. 下記条件式（２−１）を満足する
    請求項４記載の撮像レンズ。
    ０．００＜νｄ（Ｆ１）−νｄ（Ｆ２）＜２３．５０ …（２−１）
12. 下記条件式（３−１）を満足する
    請求項５記載の撮像レンズ。
    −２．５０＜ｆ／ｆａ＜−１．１５ …（３−１）
13. 下記条件式（４−１）を満足する
    請求項７記載の撮像レンズ。
    ３５．００＜νｄ（Ｒ１）−νｄ（Ｒ２）＜７５．００ …（４−１）
14. 請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。