JP2022052311A - Imaging optical system, and imaging apparatus with the same - Google Patents

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Abstract

To provide an imaging optical system in which an optical system has a short overall length and has a wide depth of field.SOLUTION: An imaging optical system comprises, in order from the object side, a first lens group having negative refractive power, a second lens group and a third lens group each having positive refractive power, the second lens group has a diaphragm and an optical surface performing phase modulation. The optical surface is arranged at a position that matches the diaphragm or in the vicinity of the diaphragm, change occurs in the phase of wavefront by phase modulation, and the size of a permissible circle of confusion when the change occurs is larger than the size of a permissible circle of confusion when the change does not occur. The imaging optical system satisfies conditional expression (1): D2×cosα<D1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、撮像光学系、及びそれを備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging optical system and an imaging device including the imaging optical system.

光学系の特性を表す物理量として、被写界深度が知られている。被写界深度は、焦点を物体に合わせたときに、物体の像を鮮明に得ることができる範囲である。 Depth of field is known as a physical quantity that expresses the characteristics of an optical system. Depth of field is the range in which an image of an object can be clearly obtained when the object is focused.

被写界深度は、物体空間における2つの点の間隔で表される。2つの点は、光軸上に位置している。 Depth of field is represented by the distance between two points in object space. The two points are located on the optical axis.

2つの点のうち、一方の点を遠点とし、他方の点を近点とすると、近点は、遠点よりも光学系の近くに位置している。近点から遠点までの間に、焦点を合わせた物体の位置(以下、「合焦位置」という)が含まれている。 If one of the two points is the perigee and the other is the perigee, the perigee is closer to the optical system than the perigee. The position of the focused object (hereinafter referred to as "focus position") is included between the near point and the far point.

通常光学系における被写界深度について説明する。通常光学系は、収差が良好に補正された光学系である。以下、通常光学系における被写界深度を、「通常深度」という。また、通常深度内に位置する物点に対応する光学像を、「通常点像」という。 The depth of field in a normal optical system will be described. The ordinary optical system is an optical system in which aberrations are well corrected. Hereinafter, the depth of field in the normal optical system is referred to as "normal depth". Further, an optical image corresponding to an object point located within a normal depth is referred to as a "normal point image".

第1の状態は、物点の位置が合焦位置と一致している状態である。第2の状態は、物点の位置が遠点の位置と一致している状態である。第3の状態は、物点の位置が近点の位置と一致している状態である。 The first state is a state in which the position of the object point coincides with the in-focus position. The second state is a state in which the position of the object point coincides with the position of the apogee. The third state is a state in which the position of the object point coincides with the position of the near point.

点像N1は、第1の状態における通常点像である。点像N2は、第2の状態における通常点像である。点像N3は、第3の状態における通常点像である。 The point image N1 is a normal point image in the first state. The point image N2 is a normal point image in the second state. The point image N3 is a normal point image in the third state.

通常点像の鮮明さは、点像N1で最も高い。よって、点像N2の鮮明さと点像N3の鮮明さは、点像N1の鮮明さよりも低い。 The sharpness of the normal point image is the highest in the point image N1. Therefore, the sharpness of the point image N2 and the sharpness of the point image N3 are lower than the sharpness of the point image N1.

ただし、点像N2の鮮明さと点像N1の鮮明さとの間に、大きさ違いはない。点像N3の鮮明さと点像N1の鮮明さとの間に、大きな違いはない。よって、点像N2の鮮明さと点像N3の鮮明さは、点像N1の鮮明さと、ほぼ同じであるとみなすことができる。 However, there is no difference in size between the sharpness of the point image N2 and the sharpness of the point image N1. There is no big difference between the sharpness of the point image N3 and the sharpness of the point image N1. Therefore, the sharpness of the point image N2 and the sharpness of the point image N3 can be regarded as substantially the same as the sharpness of the point image N1.

物点が通常深度内に位置している場合、物点の位置にかかわらず、通常点像の鮮明さは点像N1の鮮明さと同じか、又は、ほぼ同じである。これに対して、物点が通常深度内に位置していない場合、通常点像の鮮明さは、点像N1の鮮明さよりも低い。 When the object point is located within the normal depth, the sharpness of the normal point image is the same as or almost the same as the sharpness of the point image N1 regardless of the position of the object point. On the other hand, when the object point is not located within the normal depth, the sharpness of the normal point image is lower than the sharpness of the point image N1.

物体の表面(以下、「表面OB」という)は、複数の物点で形成されている。表面OBが非平面で、通常深度よりも広い範囲に位置している場合、物点の光学像の鮮明さは、物点の位置に応じて異なる。 The surface of an object (hereinafter referred to as "surface OB") is formed of a plurality of object points. When the surface OB is non-planar and is located in a range wider than the normal depth, the sharpness of the optical image of the object point depends on the position of the object point.

通常深度内に位置している物体の表面(以下、「表面OBin」という)では、点像N1の鮮明さと同じ鮮明さ(以下、「鮮明さH」という)で、各物点の光学像が形成される。よって、表面OBinの光学像は、鮮明さHを有する。鮮明さHには、点像N1の鮮明さとほぼ同じ鮮明さが含まれている。 On the surface of an object normally located within the depth (hereinafter referred to as "surface OBin"), the optical image of each object point has the same sharpness as the sharpness of the point image N1 (hereinafter referred to as "sharpness H"). It is formed. Therefore, the optical image of the surface OBin has a sharpness H. The sharpness H includes substantially the same sharpness as the sharpness of the point image N1.

これに対して、通常深度内に位置していない物体の表面(以下、「表面OBoff」という)では、点像N1の鮮明さよりも低い鮮明さ(以下、「鮮明さL」という)で、各物点の光学像が形成される。よって、表面OBoffの光学像は、鮮明さLを有する。 On the other hand, on the surface of an object that is not normally located within the depth (hereinafter referred to as "surface OBoff"), the sharpness is lower than the sharpness of the point image N1 (hereinafter referred to as "sharpness L"). An optical image of the object point is formed. Therefore, the optical image of the surface OBoff has a sharpness L.

表面OBの光学像を撮像素子で撮像することで、表面OBの画像を取得することができる。表面OBが通常深度よりも広い範囲に位置している場合、通常光学系で取得された画像には、表面OBinの画像と表面OBoffの画像が含まれる。 By capturing the optical image of the surface OB with the image sensor, the image of the surface OB can be acquired. When the surface OB is located in a range wider than the normal depth, the image acquired by the normal optical system includes an image of the surface OBin and an image of the surface OBoff.

表面OBinの画像は、鮮明さHを持つ画像である。鮮明な画像を、鮮明さHを持つ画像とすると、表面OBinの画像は鮮明な画像である。 The image of the surface OBin is an image having a sharpness H. When the clear image is an image having sharpness H, the image of the surface OBin is a clear image.

表面OBoffの画像は鮮明さLを持つ画像である。不鮮明な画像を、鮮明さLを持つ画像とすると、表面OBoffの画像は不鮮明な画像である。 The image of the surface OB off is an image having a sharpness L. If the unclear image is an image having sharpness L, the image of the surface OBoff is an unclear image.

このように、表面OBが通常深度よりも広い範囲に位置している場合、通常光学系で取得された画像には、鮮明な画像と不鮮明な画像とが含まれる。 As described above, when the surface OB is located in a range wider than the normal depth, the image acquired by the normal optical system includes a clear image and an unclear image.

1つの画像では、鮮明さの違いができるだけ少ない方が好ましい。鮮明さの違いを少なくするには、被写界深度を広くすれば良い。 In one image, it is preferable that the difference in sharpness is as small as possible. To reduce the difference in sharpness, increase the depth of field.

被写界深度は、例えば、以下の式で表される。
DOF=DOFf+DOFn
DOFf=(H×D)/(H-D)
DOFn=(H×D)/(H+D)
H=f/(F×c)
ここで、
DOFは、被写界深度、
DOFfは、遠点側の被写界深度、
DOFnは、近点側の被写界深度、
Hは、過焦点距離、
Dは、光学系から合焦位置までの距離、
fは、光学系の焦点距離、
Fは、光学系のFナンバー、
cは、許容錯乱円の直径、
である。
The depth of field is expressed by, for example, the following equation.
DOF = DOFf + DOFn
DOFf = (H × D) / (HD)
DOFn = (H × D) / (H + D)
H = f 2 / (F × c)
here,
DOF is the depth of field,
DOFf is the depth of field on the apogee side.
DOFn is the depth of field on the near point side,
H is the hyperfocal length,
D is the distance from the optical system to the in-focus position,
f is the focal length of the optical system,
F is the F number of the optical system,
c is the diameter of the permissible circle of confusion,
Is.

被写界深度を広くする方法として、EDoF(Extended of Depth of Field)が知られている。EDoFを用いた光学系(以下、「EDoF光学系」という)では、例えば、収差の追加が、意図的に行われる。 EDoF (Extended of Depth of Field) is known as a method for increasing the depth of field. In an optical system using EDoF (hereinafter referred to as “EDoF optical system”), for example, aberration is intentionally added.

被写界深度を表す式には、許容錯乱円の直径が含まれている。点像N1の大きさは、許容錯乱円の直径と見なすことができる。よって、点像N1の大きさを変えることで、被写界深度を変えることができる。 The formula for depth of field includes the diameter of the permissible circle of confusion. The size of the point image N1 can be regarded as the diameter of the permissible circle of confusion. Therefore, the depth of field can be changed by changing the size of the point image N1.

点像N1の鮮明さが変化すると、点像N1の大きさが変化する。収差の追加では、点像N1の鮮明さが低下するように、球面収差が追加される。 When the sharpness of the point image N1 changes, the size of the point image N1 changes. In addition of aberration, spherical aberration is added so that the sharpness of the point image N1 is reduced.

点像N1の鮮明さが低下すると、点像N1の大きさが大きくなる。点像N1の大きさが大きくなると、許容錯乱円の直径が大きくなる。よって、被写界深度が広げることができる。 When the sharpness of the point image N1 decreases, the size of the point image N1 increases. As the size of the point image N1 increases, the diameter of the permissible circle of confusion increases. Therefore, the depth of field can be widened.

EDoF光学系では、点像N1の大きさが大きくなるような収差の追加が行われる。その結果、EDoF光学系は、通常深度よりも広い被写界深度を有する。以下、EDoF光学系における被写界深度を、「拡張深度」という。また、拡張深度内に位置する物点に対応する光学像を、「拡張点像」という。 In the EDoF optical system, aberrations are added so that the magnitude of the point image N1 becomes large. As a result, the EDoF optical system has a wider depth of field than normal depth. Hereinafter, the depth of field in the EDoF optical system is referred to as "extended depth". Further, an optical image corresponding to an object point located within the extended depth is referred to as an "extended point image".

点像E1は、第1の状態における拡張点像である。点像E2は、第2の状態における拡張点像である。点像E3は、第3の状態における拡張点像である。 The point image E1 is an extended point image in the first state. The point image E2 is an extended point image in the second state. The point image E3 is an extended point image in the third state.

拡張点像の鮮明さは、点像E1で最も高い。よって、点像E2の鮮明さと点像E3の鮮明さは、点像E1の鮮明さよりも低い。 The sharpness of the extended point image is the highest in the point image E1. Therefore, the sharpness of the point image E2 and the sharpness of the point image E3 are lower than the sharpness of the point image E1.

ただし、点像E2の鮮明さと点像E1の鮮明さとの間に、大きさ違いはない。点像E3の鮮明さと点像E1の鮮明さとの間に、大きさ違いはない。よって、点像E2の鮮明さと点像E3の鮮明さは、点像E1の鮮明さと、ほぼ同じであるとみなすことができる。 However, there is no difference in size between the sharpness of the point image E2 and the sharpness of the point image E1. There is no size difference between the sharpness of the point image E3 and the sharpness of the point image E1. Therefore, the sharpness of the point image E2 and the sharpness of the point image E3 can be regarded as substantially the same as the sharpness of the point image E1.

物点が拡張深度内に位置している場合、物点の位置にかかわらず、拡張点像の鮮明さは点像E1の鮮明さと同じか、又は、ほぼ同じである。これに対して、物点が拡張深度内に位置していない場合、拡張点像の鮮明さは、点像E1の鮮明さよりも低い。 When the object point is located within the extension depth, the sharpness of the extended point image is the same as or almost the same as the sharpness of the point image E1 regardless of the position of the object point. On the other hand, when the object point is not located within the extended depth, the sharpness of the extended point image is lower than the sharpness of the point image E1.

物体が通常深度よりも広い範囲に位置する場合について説明する。 The case where the object is located in a range wider than the normal depth will be described.

拡張深度は、通常深度よりも広い。よって、表面OBoffであっても、表面OBoffが拡張深度内に位置していれば、点像E1の鮮明さと同じ鮮明さで、表面OBoffの光学像が形成される。 The extended depth is wider than the normal depth. Therefore, even if the surface OBoff is located, if the surface OBoff is located within the expansion depth, an optical image of the surface OBoff is formed with the same sharpness as the point image E1.

ただし、点像E1の大きさは、点像N1の大きさよりも大きい。そのため、点像E1の鮮明さは、点像N1の鮮明さより低い。その結果、EDoF光学系で取得された画像では、表面OBinの画像と表面OBoffの画像は、不鮮明な画像になる。 However, the size of the point image E1 is larger than the size of the point image N1. Therefore, the sharpness of the point image E1 is lower than the sharpness of the point image N1. As a result, in the image acquired by the EDoF optical system, the image of the surface OBin and the image of the surface OBoff become unclear images.

不鮮明な画像は、焦点がぼけた画像である。そのため、不鮮明な画像のままでは、例えば、観察と診断に用いることができない。しかしながら、不鮮明な画像に対して回復処理を施すことで、鮮明な画像を得ることができる。 Blurred images are out-of-focus images. Therefore, the unclear image cannot be used for observation and diagnosis, for example. However, a clear image can be obtained by performing a recovery process on an unclear image.

光学系による結像では、以下の関係が成立する。
I(x,y)=O(x,y)*PSF(x,y) (A)
ここで、
O(x,y)は、物体、
I(x,y)は、物体の光学像、
PSF(x,y)は、点像分布関数、
*は、コンボリューションを表す演算子、
である。
The following relationship holds in the image formation by the optical system.
I (x, y) = O (x, y) * PSF (x, y) (A)
here,
O (x, y) is an object,
I (x, y) is an optical image of an object,
PSF (x, y) is the point spread function,
* Is an operator that represents convolution,
Is.

式(A)から分かるように、I(x,y)とPSF(x,y)から、O(x,y)を求めることができる。回復処理では、I(x,y)とPSF(x,y)を用いてデコンボリューションが行われる。その結果、O(x,y)を求めることができる。 As can be seen from the equation (A), O (x, y) can be obtained from I (x, y) and PSF (x, y). In the recovery process, deconvolution is performed using I (x, y) and PSF (x, y). As a result, O (x, y) can be obtained.

式(A)は、物体と、その物体の光学像との関係を表している。そのため、物体が光軸方向の広い範囲に位置する場合、光軸方向における物体の位置(以下、「物体位置」という)ごとに、PSF(x,y)を求めなくてはならない。 Equation (A) expresses the relationship between an object and an optical image of the object. Therefore, when an object is located in a wide range in the optical axis direction, PSF (x, y) must be obtained for each position of the object in the optical axis direction (hereinafter referred to as "object position").

PSF(x,y)は、点像の強度分布を表している。点像の強度分布は、光学系の瞳関数に基づいて求めることができる。よって、光学系の瞳関数から、PSF(x,y)を求めることができる。 PSF (x, y) represents the intensity distribution of the point image. The intensity distribution of the point image can be obtained based on the pupil function of the optical system. Therefore, the PSF (x, y) can be obtained from the pupil function of the optical system.

ただし、点像の強度分布は、物体位置ごとに異なる。そのため、物体位置ごとに、PSF(x,y)を求めなくてはならない。しかしながら、物体位置ごとにPSF(x,y)を求めることは、非常に困難である。 However, the intensity distribution of the point image differs depending on the position of the object. Therefore, PSF (x, y) must be obtained for each object position. However, it is very difficult to obtain PSF (x, y) for each object position.

上述のように、EDoF光学系では、点像E2の鮮明さと点像E3の鮮明さは、点像E1の鮮明さとほぼ同じである。そのため、物点が拡張深度内に位置している場合、拡張点像の強度分布は、物体位置にかかわらず同じであると見なすことができる。 As described above, in the EDoF optical system, the sharpness of the point image E2 and the sharpness of the point image E3 are almost the same as the sharpness of the point image E1. Therefore, when the object point is located within the expansion depth, the intensity distribution of the expansion point image can be regarded as the same regardless of the object position.

全ての物体位置で拡張点像の強度分布が同じ場合、全ての物体位置における拡張点像の強度分布は、1つのPSF(x,y)で表すことができる。よって、EDoF光学系では、物体位置ごとにPSF(x,y)を求める必要が無い。 When the intensity distribution of the extended point image is the same at all the object positions, the intensity distribution of the extended point image at all the object positions can be represented by one PSF (x, y). Therefore, in the EDoF optical system, it is not necessary to obtain PSF (x, y) for each object position.

EDoF光学系では、PSF(x,y)の数は1つになる。回復処理では、1つPSF(x,y)を用いれば良いので、容易に、O(x,y)を求めることができる。 In the EDoF optical system, the number of PSFs (x, y) is one. Since one PSF (x, y) may be used in the recovery process, O (x, y) can be easily obtained.

広い被写界深度を有する結像光学系が、特許文献1に開示されている。この結像光学系では、被写界深度を拡大するために、意図的に球面収差が光学系に付加されている。球面収差は、位相板により付加されている。 Patent Document 1 discloses an imaging optical system having a wide depth of field. In this imaging optical system, spherical aberration is intentionally added to the optical system in order to increase the depth of field. Spherical aberration is added by the phase plate.

この結像光学系では、以下の条件を満足する。
A/10≧B
ここで、
Aは、球面収差が付加された後の球面収差量、
Bは、球面収差が付加される前の結像光学系の像面湾曲の最大値、
である。
This imaging optical system satisfies the following conditions.
A / 10 ≧ B
here,
A is the amount of spherical aberration after the addition of spherical aberration,
B is the maximum value of curvature of field of the imaging optical system before spherical aberration is added.
Is.

この条件を満足することで、被写界深度の拡大に対する像面湾曲の影響を、実質的に除去できる。 By satisfying this condition, the influence of curvature of field on the expansion of the depth of field can be substantially eliminated.

特開2015-4883号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-4883

特許文献1の結像光学系では、球面収差が付加される前の結像光学系において、像面湾曲を小さくしている。像面湾曲を小さくするためには、例えば、結像光学系に使用するレンズの枚数を多くすれば良い。しかしながら、レンズの枚数を多くすると、光学系の全長が長くなってしまう。 In the imaging optical system of Patent Document 1, the curvature of field is reduced in the imaging optical system before spherical aberration is added. In order to reduce the curvature of field, for example, the number of lenses used in the imaging optical system may be increased. However, if the number of lenses is increased, the total length of the optical system becomes long.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、光学系の全長が短く、被写界深度が広い撮像光学系を提供することを目的とする。また、被写界深度が広く、且つ鮮明な画像を、容易に生成できる撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an imaging optical system having a short overall length and a wide depth of field. Another object of the present invention is to provide an image pickup apparatus capable of easily generating a clear image having a wide depth of field.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る撮像光学系は、
物体側から順に、
負の屈折力を有する第1レンズ群と、
第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、を有し、
第2レンズ群は、絞りと、位相変調を行う光学面と、を有し、
光学面は、絞りと一致する位置、又は、絞りの近傍に配置され、
位相変調によって、波面の位相に変化が生じ、
変化が生じたときの許容錯乱円の大きさは、変化が生じないときの許容錯乱円の大きさよりも大きく、
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
D2×cosα<D1 (1)
ここで、
αは、撮像光学系の半画角、
D1は、第1レンズ面における軸上光束の直径、
D2は、第1レンズ面における所定の軸外光束の直径、
第1レンズ面は、第1レンズ群において最も物体側に位置するレンズ面、
所定の軸外光束は、半画角で定義される光束、
である。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the imaging optical system according to at least some embodiments of the present invention is used.
From the object side,
The first lens group with negative refractive power,
The second lens group and
With a third lens group having a positive refractive power,
The second lens group has an aperture and an optical surface for phase modulation.
The optical surface is placed at a position that coincides with the aperture or near the aperture.
Phase modulation causes a change in the phase of the wavefront,
The size of the permissible circle of confusion when a change occurs is larger than the size of the permissible circle of confusion when no change occurs.
It is characterized by satisfying the following conditional expression (1).
D2 × cosα <D1 (1)
here,
α is the half angle of view of the imaging optical system,
D1 is the diameter of the axial luminous flux on the first lens surface,
D2 is the diameter of a predetermined off-axis luminous flux on the first lens surface,
The first lens surface is a lens surface located closest to the object in the first lens group.
A predetermined off-axis luminous flux is a luminous flux defined by a half angle of view,
Is.

また、本発明の撮像装置は、
光学系と、
撮像面を持ち、且つ光学系により撮像面上に形成された像を電気信号に変換する撮像素子と、を有し、
光学系が撮像光学系であることを特徴とする。
Further, the image pickup apparatus of the present invention is
Optical system and
It has an image pickup surface and has an image pickup element that converts an image formed on the image pickup surface by an optical system into an electric signal.
The optical system is an imaging optical system.

本発明によれば、光学系の全長が短く、広い被写界深度を有する撮像光学系を提供することができる。また、被写界深度が広く、且つ鮮明な画像を、容易に生成できる撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging optical system having a short overall length and a wide depth of field. Further, it is possible to provide an image pickup apparatus capable of easily generating a clear image having a wide depth of field.

本実施形態の撮像光学系のレンズ断面図である。It is a lens sectional view of the image pickup optical system of this embodiment. 第1レンズ面に入射する光束を示す図である。It is a figure which shows the light flux incident on the 1st lens surface. 実施例1の撮像光学系のレンズ断面図である。It is a lens sectional view of the image pickup optical system of Example 1. FIG. 実施例1の撮像光学系のMTFを示す図である。It is a figure which shows the MTF of the image pickup optical system of Example 1. FIG. 撮像装置の実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example of the image pickup apparatus.

実施例の説明に先立ち、本発明のある態様にかかる実施形態の作用効果を説明する。なお、本実施形態の作用効果を具体的に説明するに際しては、具体的な例を示して説明することになる。しかし、後述する実施例の場合と同様に、それらの例示される態様はあくまでも本発明に含まれる態様のうちの一部に過ぎず、その態様には数多くのバリエーションが存在する。したがって、本発明は例示される態様に限定されるものではない。 Prior to the description of the examples, the effects of the embodiments according to certain aspects of the present invention will be described. In addition, when concretely explaining the action and effect of this embodiment, a concrete example will be shown and explained. However, as in the case of the examples described later, those exemplary embodiments are merely a part of the embodiments included in the present invention, and there are many variations in the embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the exemplary embodiments.

本実施形態の撮像光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を有し、第2レンズ群は、絞りと、位相変調を行う光学面と、を有し、光学面は、絞りと一致する位置、又は、絞りの近傍に配置され、位相変調によって、波面の位相に変化が生じ、変化が生じたときの許容錯乱円の大きさは、変化が生じないときの許容錯乱円の大きさよりも大きく、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
D2×cosα<D1 (1)
ここで、
αは、撮像光学系の半画角、
D1は、第1レンズ面における軸上光束の直径、
D2は、第1レンズ面における所定の軸外光束の直径、
第1レンズ面は、第1レンズ群において最も物体側に位置するレンズ面、
所定の軸外光束は、半画角で定義される光束、
である。
The image pickup optical system of the present embodiment has a first lens group having a negative refractive force, a second lens group, and a third lens group having a positive refractive force in order from the object side, and has a second lens group. The lens group has an aperture and an optical surface for phase modulation, and the optical surface is arranged at a position corresponding to the aperture or in the vicinity of the aperture, and the phase modulation causes a change in the phase of the wave surface. The size of the permissible circle of confusion when a change occurs is larger than the size of the permissible circle of confusion when no change occurs, and the following conditional expression (1) is satisfied.
D2 × cosα <D1 (1)
here,
α is the half angle of view of the imaging optical system,
D1 is the diameter of the axial luminous flux on the first lens surface,
D2 is the diameter of a predetermined off-axis luminous flux on the first lens surface,
The first lens surface is a lens surface located closest to the object in the first lens group.
A predetermined off-axis luminous flux is a luminous flux defined by a half angle of view,
Is.

図1は、本実施形態の撮像光学系のレンズ断面図である。撮像光学系OBJは、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有する。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a lens of the imaging optical system of the present embodiment. The image pickup optical system OBJ has a first lens group G1, a second lens group G2, and a third lens group G3.

第1レンズ群G1は、負の屈折力を有する。第2レンズ群G2は、正の屈折力を有する。ただし、第2レンズ群G2の屈折力は、正の屈折力に限られない。第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する。 The first lens group G1 has a negative refractive power. The second lens group G2 has a positive refractive power. However, the refractive power of the second lens group G2 is not limited to the positive refractive power. The third lens group G3 has a positive refractive power.

第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、及び第3レンズ群G3は、例えば、以下のように形成することができる。 The first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 can be formed, for example, as follows.

第1レンズ群G1は、負レンズL1を有することができる。第2レンズ群G2は、正レンズL2と、位相変調素子PMと、絞りSと、を有することができる。第3レンズ群G3は、正レンズL3と、正レンズL4と、負レンズL5と、正レンズL6と、を有することができる。 The first lens group G1 can have a negative lens L1. The second lens group G2 can have a positive lens L2, a phase modulation element PM, and a diaphragm S. The third lens group G3 can have a positive lens L3, a positive lens L4, a negative lens L5, and a positive lens L6.

撮像光学系OBJでは、負レンズL1が、最も物体側に配置されている。そのため、広い画角を確保することができる。 In the image pickup optical system OBJ, the negative lens L1 is arranged on the object side most. Therefore, a wide angle of view can be secured.

撮像光学系OBJの像面には、光学像が形成される。光学像は、例えば、撮像素子を用いて撮像することができる。撮像素子は、カバーガラスを有する。カバーガラスの配置を可能にするためには、長いバックフォーカスが必要である。 An optical image is formed on the image plane of the imaging optical system OBJ. The optical image can be imaged using, for example, an image pickup device. The image pickup device has a cover glass. A long back focus is required to allow placement of the cover glass.

広い画角を有する光学系では、焦点距離が短い。焦点距離が短い光学系では、バックフォーカスが短い。撮像光学系OBJは広い画角を有するので、バックフォーカスが短い。よって、広い画角を確保しつつ、長いバックフォーカスを確保する必要がある。 An optical system having a wide angle of view has a short focal length. In an optical system with a short focal length, the back focus is short. Since the imaging optical system OBJ has a wide angle of view, the back focus is short. Therefore, it is necessary to secure a long back focus while ensuring a wide angle of view.

長いバックフォーカスを確保できる光学系として、レトロフォーカス型の光学系が知られている。レトロフォーカス型の光学系では、屈折力の並びが、負の屈折力、正の屈折力になっている。 A retrofocus type optical system is known as an optical system that can secure a long back focus. In the retrofocus type optical system, the arrangement of the refractive powers is a negative refractive power and a positive refractive power.

撮像光学系OBJでは、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3とで、屈折力の並びが、負の屈折力、正の屈折力になっている。この場合、撮像光学系OBJでは、レトロフォーカス型の光学系が形成されていると考えることができる。そのため、バックフォーカスを十分に確保することができる。その結果、像面の物体側に、カバーガラスを配置することができる。また、像面の物体側に、光学フィルタを配置することができる。 In the image pickup optical system OBJ, the arrangement of the refractive powers of the first lens group G1 and the third lens group G3 is a negative refractive power and a positive refractive power. In this case, it can be considered that the image pickup optical system OBJ has a retrofocus type optical system. Therefore, the back focus can be sufficiently secured. As a result, the cover glass can be arranged on the object side of the image plane. Further, the optical filter can be arranged on the object side of the image plane.

第2レンズ群G2では、位相変調が行われる。位相変調とは、例えば、波面の位相を変化させることである。波面の位相に変化が生じると、収差が変化する。よって、位相変調は、収差の付加と見なすことができる。 In the second lens group G2, phase modulation is performed. Phase modulation is, for example, changing the phase of the wavefront. When the phase of the wavefront changes, the aberration changes. Therefore, phase modulation can be regarded as the addition of aberrations.

位相変調は、光学面で行うことができる。位相変調を行うために、第2レンズ群G2には、位相変調を行う光学面(以下、「位相変調面」という)が配置されている。 Phase modulation can be done on the optical surface. In order to perform phase modulation, an optical surface for performing phase modulation (hereinafter referred to as "phase modulation surface") is arranged in the second lens group G2.

第2レンズ群G2は、絞りSと、位相変調面PMSと、を有する。位相変調面PMSは、位相変調素子PMの像側面に設けられている。位相変調素子PMの物体側面は、平面である。 The second lens group G2 has a diaphragm S and a phase modulation surface PMS. The phase modulation surface PMS is provided on the image side surface of the phase modulation element PM. The object side surface of the phase modulation element PM is a plane.

絞りSは、撮像光学系OBJの瞳位置に配置されている。ただし、絞りSは、瞳位置の近傍に配置されていても良い。この場合、絞りSは、開口絞りと見なすことができる。 The diaphragm S is arranged at the pupil position of the imaging optical system OBJ. However, the diaphragm S may be arranged in the vicinity of the pupil position. In this case, the aperture S can be regarded as an aperture stop.

位相変調面PMSは、絞りSと一致する位置、又は、絞りSの近傍に配置されている。上述のように、絞りSは、撮像光学系OBJの瞳位置に配置されている。そのため、軸上光束と軸外光束の両方に対して、同じ位相変調を行うことができる。 The phase modulation surface PMS is arranged at a position corresponding to the aperture S or in the vicinity of the aperture S. As described above, the diaphragm S is arranged at the pupil position of the imaging optical system OBJ. Therefore, the same phase modulation can be performed for both the on-axis luminous flux and the off-axis luminous flux.

撮像光学系OBJでは、位相変調によって、波面の位相に変化が生じる。波面の位相に変化が生じると、位相変調面PMSから射出される波面の位相は、位相変調面PMSに入射する波面の位相と異なる。 In the imaging optical system OBJ, the phase of the wavefront changes due to phase modulation. When the phase of the wavefront changes, the phase of the wavefront ejected from the phase modulation plane PMS is different from the phase of the wavefront incident on the phase modulation plane PMS.

波面の位相に変化が生じることで、許容錯乱円の大きさが変化する。変化が生じたときの許容錯乱円の大きさは、変化が生じないときの許容錯乱円の大きさよりも大きい。 As the phase of the wavefront changes, the size of the permissible circle of confusion changes. The size of the permissible circle of confusion when a change occurs is larger than the size of the permissible circle of confusion when no change occurs.

許容錯乱円の大きさが大きくなると、物体距離の変化に対する許容錯乱円の大きさの変化(以下、「所定の変化」という)が小さくなる。所定の変化が小さいということは、被写界深度が広いことを意味している。よって、波面の位相に変化が生じたときの被写界深度は、波面の位相に変化が生じないときの被写界深度よりも広くなる。 As the size of the permissible circle of confusion increases, the change in the size of the permissible circle of confusion (hereinafter referred to as "predetermined change") with respect to the change in the object distance becomes smaller. A small change means that the depth of field is wide. Therefore, the depth of field when the phase of the wavefront changes is wider than the depth of field when the phase of the wavefront does not change.

波面の位相に変化が生じないとき、収差が良好に補正されているとする。収差が良好に補正されている光学系は、通常光学系である。撮像光学系OBJでは、波面の位相に変化が生じている。よって、撮像光学系OBJにおける被写界深度は、通常光学系における被写界深度よりも広い。 When there is no change in the phase of the wavefront, it is assumed that the aberration is well corrected. An optical system in which aberrations are well corrected is an ordinary optical system. In the imaging optical system OBJ, the phase of the wavefront is changed. Therefore, the depth of field in the imaging optical system OBJ is wider than the depth of field in the normal optical system.

通常光学系における被写界深度は、通常深度である。撮像光学系OBJは、通常深度よりも広い被写界深度を有する。上述のように、EDoF光学系は、通常深度よりも広い被写界深度を有する。よって、撮像光学系OBJは、EDoF光学系である。 The depth of field in a normal optical system is a normal depth. The imaging optical system OBJ has a depth of field wider than the normal depth. As mentioned above, the EDoF optical system has a wider depth of field than normal depth. Therefore, the image pickup optical system OBJ is an EDoF optical system.

本実施形態の撮像光学系は、EDoF光学系であると共に、条件式(1)を満足する。条件式(1)は、軸上光束の直径と所定の軸外光束の直径に関する条件式である。軸上光束の直径と所定の軸外光束の直径について説明する。 The image pickup optical system of the present embodiment is an EDoF optical system and satisfies the conditional expression (1). The conditional expression (1) is a conditional expression relating to the diameter of the on-axis luminous flux and the diameter of the predetermined off-axis luminous flux. The diameter of the on-axis luminous flux and the diameter of a predetermined off-axis luminous flux will be described.

図2は、第1レンズ面に入射する光束を示す図である。図2には、負レンズL1、光束Lon、及び光束Loffが図示されている。 FIG. 2 is a diagram showing a luminous flux incident on the first lens surface. FIG. 2 illustrates the negative lens L1, the luminous flux Lon, and the luminous flux Loff.

負レンズL1は、第1レンズ面S1を有する。第1レンズ群G1では、負レンズL1が、最も物体側に配置されている。よって、第1レンズ面S1は、第1レンズ群G1において最も物体側に位置するレンズ面である。 The negative lens L1 has a first lens surface S1. In the first lens group G1, the negative lens L1 is arranged on the object side most. Therefore, the first lens surface S1 is the lens surface located closest to the object in the first lens group G1.

第1レンズ面S1には、様々な角度で光束が入射する。第1レンズ面S1に入射する光束には、軸上光束と軸外光束が含まれている。軸上光束では、中心光線が光軸AXと一致している。軸外光束では、中心光線が光軸AXと交差している。 Luminous flux is incident on the first lens surface S1 at various angles. The luminous flux incident on the first lens surface S1 includes an on-axis luminous flux and an off-axis luminous flux. In the on-axis luminous flux, the central ray coincides with the optical axis AX. In the off-axis luminous flux, the central ray intersects the optical axis AX.

光束Lonでは、中心光線が光軸AXと一致している。よって、光束Lonは、軸上光束である。 In the luminous flux Lon, the central ray coincides with the optical axis AX. Therefore, the luminous flux Lon is an axial luminous flux.

光束Loffは、主光線CRmaxが光軸AXと交差している。よって、光束Loffは、軸外光束を表している。 In the luminous flux Loff, the main ray CRmax intersects the optical axis AX. Therefore, the luminous flux Loff represents an off-axis luminous flux.

光束Loffでは、主光線CRmaxと光軸AXとのなす角がαである。撮像光学系OBJの画角をωとすると、α=ω/2である。よって、αは、撮像光学系OBJの半画角を表している。画角は、光学系で撮像することができる物体空間の最大範囲を表す角度である。 In the luminous flux Loff, the angle formed by the main ray CRmax and the optical axis AX is α. Assuming that the angle of view of the imaging optical system OBJ is ω, α = ω / 2. Therefore, α represents the half angle of view of the imaging optical system OBJ. The angle of view is an angle representing the maximum range of the object space that can be imaged by the optical system.

主光線と光軸とのなす角度が半画角のときの光束を、半画角で定義される光束とする。また、半画角で定義される光束を、所定の軸外光束とする。 The luminous flux when the angle between the main ray and the optical axis is a half angle of view is defined as the luminous flux defined by the half angle of view. Further, the luminous flux defined by the half angle of view is defined as a predetermined off-axis luminous flux.

光束Loffでは、主光線CRmaxと光軸AXとのなす角度が半画角である。よって、光束Loffは、半画角で定義される光束である。半画角で定義される光束は所定の軸外光束なので、光束Loffは所定の軸外光束を表している。 In the luminous flux Loff, the angle formed by the main ray CRmax and the optical axis AX is a half angle of view. Therefore, the luminous flux Loff is a luminous flux defined by a half angle of view. Since the luminous flux defined by the half angle of view is a predetermined off-axis luminous flux, the luminous flux Loff represents a predetermined off-axis luminous flux.

光束Lonと光束Loffは、物点が無限遠に位置しているときの光束を表している。物点は無限遠に位置しているため、光束Lonと光束Loffは、共に平行光束である。光束Lonと光束Loffは、第1レンズ面S1に入射する。 The luminous flux Lon and the luminous flux Loff represent the luminous flux when the object point is located at infinity. Since the object point is located at infinity, both the luminous flux Lon and the luminous flux Loff are parallel fluxes. The luminous flux Lon and the luminous flux Loff are incident on the first lens surface S1.

直径D1は、第1レンズ面S1における光束Lonの直径である。光束Lonは軸上光束なので、直径D1は、第1レンズ面S1における軸上光束の直径である。直径D2は、第1レンズ面S1における光束Loffの直径である。光束Loffは所定の軸外光束なので、直径D2は、第1レンズ面S1における所定の軸外光束の直径である。 The diameter D1 is the diameter of the luminous flux Lon in the first lens surface S1. Since the luminous flux Lon is an axial luminous flux, the diameter D1 is the diameter of the axial luminous flux in the first lens surface S1. The diameter D2 is the diameter of the luminous flux Loff on the first lens surface S1. Since the luminous flux Loff is a predetermined off-axis luminous flux, the diameter D2 is the diameter of the predetermined off-axis luminous flux on the first lens surface S1.

光束Lonの直径は、中心光線と直交する平面内における光束の直径である。光束Lonでは、中心光線と直交する平面は、第1レンズ面S1と平行である。よって、光束Lonの直径は、直径D1と等しい。 The diameter of the luminous flux Lon is the diameter of the luminous flux in a plane orthogonal to the central ray. In the luminous flux Lon, the plane orthogonal to the central ray is parallel to the first lens surface S1. Therefore, the diameter of the luminous flux Lon is equal to the diameter D1.

光束Loffの直径は、主光線CRmaxと直交する平面内における光束の直径である。光束Loffでは、主光線CRmaxと直交する平面は、第1レンズ面S1と非平行である。よって、光束Loffの直径は、直径D2と異なる。光束Loffの直径は、D2×cosαである。 The diameter of the luminous flux Loff is the diameter of the luminous flux in a plane orthogonal to the main ray CRmax. In the luminous flux Loff, the plane orthogonal to the main ray CRmax is non-parallel to the first lens surface S1. Therefore, the diameter of the luminous flux Loff is different from the diameter D2. The diameter of the luminous flux Loff is D2 × cosα.

光束の直径と収差の発生量との関係について説明する。 The relationship between the diameter of the luminous flux and the amount of aberration generated will be described.

本実施形態の撮像光学系は、通常光学系に位相変調面が配置された光学系、と見なすことができる。上述のように、位相変調は、収差の付加と見なすことができる。よって、本実施形態の撮像光学系で発生する収差には、通常光学系で発生する収差(以下、「基本収差」という)と、位相変調面で発生する収差(以下、「追加収差」という)と、が含まれる。 The image pickup optical system of the present embodiment can be regarded as an optical system in which a phase modulation surface is arranged on a normal optical system. As mentioned above, phase modulation can be seen as the addition of aberrations. Therefore, the aberrations generated in the imaging optical system of the present embodiment include the aberrations generated in the normal optical system (hereinafter referred to as "basic aberrations") and the aberrations generated in the phase modulation surface (hereinafter referred to as "additional aberrations"). And, are included.

被写界深度の広さは、許容錯乱円の大きさに応じて変化する。位相変調によって被写界深度を変化させるためには、許容錯乱円の大きさが、主に追加収差によって変化すれば良い。許容錯乱円の大きさを追加収差によって変化させるためには、基本収差の収差量(以下、「基本収差量」という)が、追加収差の収差量に比べて非常に少なければ良い。 The depth of field varies depending on the size of the permissible circle of confusion. In order to change the depth of field by phase modulation, the size of the permissible circle of confusion may change mainly due to additional aberrations. In order to change the size of the permissible circle of confusion by the additional aberration, it is sufficient that the aberration amount of the fundamental aberration (hereinafter referred to as "basic aberration amount") is very small as compared with the aberration amount of the additional aberration.

基本収差量は、軸上収差の収差量(以下、「軸上収差量」という)と、軸外収差の収差量(以下、「軸外収差量」という)と、で決まる。 The basic aberration amount is determined by the aberration amount of on-axis aberration (hereinafter referred to as "on-axis aberration amount") and the aberration amount of off-axis aberration (hereinafter referred to as "off-axis aberration amount").

軸外光束のFナンバーの値が軸上光束のFナンバーの値と同じ場合、一般的には、軸外収差量の方が、軸上収差量よりも多い。基本収差量を少なくするためには、軸外収差量を少なくする必要がある。通常光学系において軸外収差量を少なくするためには、多くのレンズを用いる必要がある。 When the value of the F number of the off-axis luminous flux is the same as the value of the F number of the off-axis luminous flux, the amount of off-axis aberration is generally larger than the amount of on-axis aberration. In order to reduce the amount of fundamental aberration, it is necessary to reduce the amount of off-axis aberration. Normally, in order to reduce the amount of off-axis aberration in an optical system, it is necessary to use many lenses.

条件式(1)を満足する場合、所定の軸外光束の直径は、軸上光束の直径よりも小さい。そのため、所定の軸外光束におけるFナンバーの値は、軸上光束におけるFナンバーの値よりも大きい。 When the conditional expression (1) is satisfied, the diameter of the predetermined off-axis luminous flux is smaller than the diameter of the on-axis luminous flux. Therefore, the value of the F number in the predetermined off-axis luminous flux is larger than the value of the F number in the on-axis luminous flux.

被写界深度は、Fナンバーの値が大きくなるほど広くなる。そのため、本実施形態の撮像光学系では、所定の軸外光束における被写界深度は、軸上光束における被写界深度よりも広い。 The depth of field increases as the F-number value increases. Therefore, in the imaging optical system of the present embodiment, the depth of field in the predetermined off-axis luminous flux is wider than the depth of field in the on-axis luminous flux.

収差量は、Fナンバーの値が大きくなるほど少なくなる。そのため、本実施形態の撮像光学系では、軸外光束のFナンバーの値が軸上光束のFナンバーの値と同じ場合に比べて、軸外収差量が少ない。 The amount of aberration decreases as the value of the F number increases. Therefore, in the imaging optical system of the present embodiment, the amount of off-axis aberration is smaller than that in the case where the value of the F number of the off-axis luminous flux is the same as the value of the F number of the off-axis luminous flux.

上述のように、軸外収差量を少なくするためには、通常光学系において、多くのレンズを用いる必要がある。しかしながら、本実施形態の撮像光学系では、軸外収差量が少ない。そのため、通常光学系において、多くのレンズを用いる必要がない。よって、光学系の全長を短くすることができる。 As described above, in order to reduce the amount of off-axis aberration, it is usually necessary to use many lenses in an optical system. However, in the imaging optical system of the present embodiment, the amount of off-axis aberration is small. Therefore, it is not usually necessary to use many lenses in the optical system. Therefore, the total length of the optical system can be shortened.

また、許容錯乱円の大きさは、Fナンバーの値が大きくなるほど大きくなる。そのため、本実施形態の撮像光学系では、軸外光束のFナンバーの値が軸上光束のFナンバーの値と同じ場合に比べて、軸外光束における許容錯乱円の大きさが大きい。 Further, the size of the permissible circle of confusion increases as the value of the F number increases. Therefore, in the imaging optical system of the present embodiment, the size of the permissible circle of confusion in the off-axis luminous flux is larger than that in the case where the value of the F number of the off-axis luminous flux is the same as the value of the F number of the off-axis luminous flux.

許容錯乱円の大きさが大きくなるほど、軸外収差量が許容錯乱円に及ぼす影響は小さくなる。そのため、本実施形態の撮像光学系では、軸外光束のFナンバーの値が軸上光束のFナンバーの値と同じ場合に比べて、通常光学系において、より大きな軸外収差の発生を許容することができる。その結果、例えば、像面湾曲が大きく発生していても、広い被写界深度を得ることができる。 The larger the size of the permissible circle of confusion, the smaller the influence of the amount of off-axis aberration on the permissible circle of confusion. Therefore, in the imaging optical system of the present embodiment, a larger off-axis aberration is allowed to occur in the normal optical system as compared with the case where the F number value of the off-axis luminous flux is the same as the F number value of the off-axis luminous flux. be able to. As a result, for example, a wide depth of field can be obtained even if the curvature of field is large.

また、光学系の製造では、例えば、レンズの加工と光学系の組み立てが行われる。レンズの加工では加工誤差が生じ、光学系の組み立てでは組み立て誤差が生じることがある。これらの誤差が生じると、例えば、片ボケと呼ばれる現象が生じる。片ボケが生じると、取得した画像では、右側の周辺部は鮮明であっても、左側の周辺部は不鮮明になる。 Further, in the manufacture of an optical system, for example, processing of a lens and assembly of an optical system are performed. Processing errors may occur in the processing of lenses, and assembly errors may occur in the assembly of optical systems. When these errors occur, for example, a phenomenon called one-sided blur occurs. When one-sided blur occurs, in the acquired image, the peripheral portion on the right side is clear, but the peripheral portion on the left side becomes unclear.

片ボケが生じているときのPSF(x,y)は、設計時のPSF(x,y)と異なる。そのため、設計時のPSF(x,y)を用いて回復処理を行っても、被写界深度が広い画像を鮮明に取得することができない。 The PSF (x, y) when one-sided blur occurs is different from the PSF (x, y) at the time of design. Therefore, even if the recovery process is performed using the PSF (x, y) at the time of design, it is not possible to clearly acquire an image having a wide depth of field.

本実施形態の撮像光学系では、より大きな軸外収差の発生を許容することができる。片ボケを軸外収差と見なすと、本実施形態の撮像光学系では、片ボケの影響を最小限に抑えることができる。そのため、取得した画像に片ボケが生じていても、設計時のPSF(x,y)を用いて回復処理を行うことで、被写界深度が広い画像を鮮明に取得することができる。 In the image pickup optical system of the present embodiment, it is possible to tolerate the generation of larger off-axis aberrations. If one-sided blur is regarded as an off-axis aberration, the influence of one-sided blur can be minimized in the imaging optical system of the present embodiment. Therefore, even if the acquired image is out of focus, an image with a wide depth of field can be clearly acquired by performing the recovery process using the PSF (x, y) at the time of design.

物点が無限遠に位置していない場合、光束Lonと光束Loffは、共に発散光である。この場合、光束Lonと光束Loffの比較は、物体側開口数で行うことができる。条件式(1)を満足する場合、所定の軸外光束における物体側開口数の値は、軸上光束における物体側開口数の値よりも小さい。 When the object point is not located at infinity, the luminous flux Lon and the luminous flux Loff are both divergent light. In this case, the comparison between the luminous flux Lon and the luminous flux Loff can be performed by the numerical aperture on the object side. When the conditional expression (1) is satisfied, the value of the numerical aperture on the object side in the predetermined off-axis luminous flux is smaller than the value of the numerical aperture on the object side in the on-axis luminous flux.

被写界深度は、物体側開口数の値が小さくなるほど広くなる。そのため、本実施形態の撮像光学系では、所定の軸外光束における被写界深度は、軸上光束における被写界深度よりも広い。 The depth of field increases as the numerical aperture of the object side decreases. Therefore, in the imaging optical system of the present embodiment, the depth of field in the predetermined off-axis luminous flux is wider than the depth of field in the on-axis luminous flux.

よって、物点が無限遠に位置していても、物点が無限遠に位置していなくても、本実施形態の撮像光学系では、所定の軸外光束における被写界深度は、軸上光束における被写界深度よりも広い。 Therefore, regardless of whether the object point is located at infinity or the object point is not located at infinity, in the imaging optical system of the present embodiment, the depth of field at a predetermined off-axis luminous flux is on the axis. Wider than the depth of field in luminous flux.

位相変調素子PMでは、物体側面は平面である。しかしながら、物体側面は、球面にすることができる。物体側面を球面にすることで、物体側面を、通常光学系の収差補正に用いることができる。 In the phase modulation element PM, the side surface of the object is a plane. However, the side surface of the object can be spherical. By making the side surface of the object spherical, the side surface of the object can be used for aberration correction of a normal optical system.

位相変調素子PMの像側面は、通常光学系の収差補正に用いても良い。この場合、位相変調素子PMの像側面では、位相変調と通常光学系の収差補正が行われる。また、通常光学系を形成するレンズのレンズ面に、位相変調を付加しても良い。 The image side surface of the phase modulation element PM may be used for aberration correction of a normal optical system. In this case, on the image side of the phase modulation element PM, phase modulation and aberration correction of a normal optical system are performed. Further, phase modulation may be added to the lens surface of a lens that normally forms an optical system.

本実施形態の撮像光学系は、以下の条件式(2)を満足することが好ましい。
D1<D2 (2)
ここで、
D1は、第1レンズ面における軸上光束の直径、
D2は、第1レンズ面における所定の軸外光束の直径、
第1レンズ面は、第1レンズ群において最も物体側に位置するレンズ面、
所定の軸外光束は、半画角で定義される光束、
である。
The imaging optical system of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (2).
D1 <D2 (2)
here,
D1 is the diameter of the axial luminous flux on the first lens surface,
D2 is the diameter of a predetermined off-axis luminous flux on the first lens surface,
The first lens surface is a lens surface located closest to the object in the first lens group.
A predetermined off-axis luminous flux is a luminous flux defined by a half angle of view,
Is.

条件式(2)を満足することで、視野の周辺での解像力の低下を防止することができる。その結果、本実施形態の撮像光学系よれば、視野の中心から周辺まで、ほぼ同じ解像力を維持することができる。 By satisfying the conditional expression (2), it is possible to prevent a decrease in the resolving power around the visual field. As a result, according to the image pickup optical system of the present embodiment, substantially the same resolution can be maintained from the center of the field of view to the periphery.

本実施形態の撮像光学系は、以下の条件式(3)を満足することが好ましい。
40°≦α (3)
ここで、
αは、撮像光学系の半画角、
である。
The imaging optical system of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (3).
40 ° ≤ α (3)
here,
α is the half angle of view of the imaging optical system,
Is.

条件式(3)を満足することで、広い視野を得ることができる。 A wide field of view can be obtained by satisfying the conditional expression (3).

本実施形態の撮像光学系は、撮像装置、例えば内視鏡の対物光学系に用いることができる。内視鏡では、対物光学系は、例えば体腔内に挿入される。本実施形態の撮像光学系によれば、体腔内の広い範囲を、鮮明に観察することができる。 The image pickup optical system of this embodiment can be used for an image pickup device, for example, an objective optical system of an endoscope. In an endoscope, the objective optical system is inserted, for example, into a body cavity. According to the imaging optical system of the present embodiment, a wide range in the body cavity can be clearly observed.

本実施形態の撮像光学系では、全ての物体位置で、以下の条件式(4)を満足する所定の空間周波数帯域を有し、所定の空間周波数帯域の最大空間周波数は、ナイキスト周波数の近傍の空間周波数であることが好ましい。
0.08≦VMTF (4)
ここで、
VMTFは、物体高がゼロのときのMTFの値、
物体位置は、近点から遠点までの間の任意の位置、
近点は、撮像光学系の被写界深度において、撮像光学系に対して最も近くに位置する点、
遠点は、被写界深度において、撮像光学系に対して最も遠くに位置する点、
である。
The imaging optical system of the present embodiment has a predetermined spatial frequency band satisfying the following conditional expression (4) at all object positions, and the maximum spatial frequency of the predetermined spatial frequency band is in the vicinity of the Nyquist frequency. Spatial frequency is preferred.
0.08 ≤ VMTF (4)
here,
VMTF is the value of MTF when the object height is zero,
The object position is any position between perigee and perigee,
The near point is the point located closest to the imaging optical system in the depth of field of the imaging optical system.
The far point is the point located farthest from the imaging optical system in the depth of field,
Is.

本実施形態の撮像光学系よれば、視野の中心から周辺まで、高い解像力を維持することができる。 According to the image pickup optical system of the present embodiment, high resolution can be maintained from the center to the periphery of the field of view.

本実施形態の撮像光学系では、位相変調によって、球面収差が付加されることが好ましい。 In the imaging optical system of the present embodiment, it is preferable that spherical aberration is added by phase modulation.

本実施形態の撮像光学系よれば、広い被写界深度を得ることができる。 According to the image pickup optical system of the present embodiment, a wide depth of field can be obtained.

本実施形態の撮像光学系は、球面収差は、Fナンバーの値が小さくなるにつれてマイナス方向へ大きくなり、マイナス方向は、近軸像面から撮像光学系に向かう方向であり、球面収差の収差曲線は、変曲点を有することが好ましい。 In the imaging optical system of the present embodiment, the spherical aberration increases in the negative direction as the F number value decreases, and the negative direction is the direction from the near-axis image plane toward the imaging optical system, and the aberration curve of the spherical aberration. Preferably have a turning point.

本実施形態の撮像光学系よれば、広い被写界深度を得ることができる。 According to the image pickup optical system of the present embodiment, a wide depth of field can be obtained.

本実施形態の撮像光学系では、第1レンズ面は、凸面又は平面であることが好ましい。 In the imaging optical system of the present embodiment, the first lens surface is preferably a convex surface or a flat surface.

第1レンズ面は、物体に面している。そのため、第1レンズ面は、物体と接触する可能性がある。第1レンズ面を凸面又は平面にすることで、接触時の衝撃を緩和することができる。 The first lens surface faces an object. Therefore, the first lens surface may come into contact with an object. By making the first lens surface convex or flat, the impact at the time of contact can be alleviated.

また、本実施形態の撮像光学系は、内視鏡の対物光学系に用いることができる。第1レンズ面を凸面又は平面にすることで、第1レンズ面の汚れを容易に落とすことができる。 Further, the image pickup optical system of the present embodiment can be used as an objective optical system of an endoscope. By making the first lens surface convex or flat, dirt on the first lens surface can be easily removed.

第1レンズ面が凸面の場合、凸面はなめらかな面であることが好ましい。また、凸面の曲率半径は大きいことが好ましい。凸面の曲率半径を大きくすることで、物体側への突出量を少なくすることができる。 When the first lens surface is a convex surface, the convex surface is preferably a smooth surface. Further, it is preferable that the radius of curvature of the convex surface is large. By increasing the radius of curvature of the convex surface, the amount of protrusion toward the object can be reduced.

本実施形態の撮像光学系では、0からナイキスト周波数近傍までの周波数帯域、かつ近距離物体から遠距離物体までの領域で物体高0の光線のMTFが8%以上であることが好ましい。 In the imaging optical system of the present embodiment, it is preferable that the MTF of the light beam having an object height of 0 is 8% or more in the frequency band from 0 to the vicinity of the Nyquist frequency and in the region from the short-range object to the long-range object.

本実施形態の撮像光学系よれば、視野の中心から周辺まで、高い解像力を維持することができる。 According to the image pickup optical system of the present embodiment, high resolution can be maintained from the center to the periphery of the field of view.

本実施形態の撮像装置は、光学系と、撮像面を持ち、且つ光学系により撮像面上に形成された像を電気信号に変換する撮像素子と、を有し、光学系が本実施形態の撮像光学系であることを特徴とする。 The image pickup apparatus of the present embodiment includes an optical system and an image pickup element having an image pickup surface and converting an image formed on the image pickup surface by the optical system into an electric signal, and the optical system is the present embodiment. It is characterized by being an imaging optical system.

本実施形態の撮像装置よれば、被写界深度が広く、且つ鮮明な画像を、容易に生成することができる。 According to the image pickup apparatus of the present embodiment, it is possible to easily generate a clear image having a wide depth of field.

以下に、撮像光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the imaging optical system will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

図3は、実施例1の撮像光学系のレンズ断面図である。第1レンズ群はG1、第2レンズ群はG2、第3レンズ群はG3、絞りはS、像面(撮像面)はIで示してある。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the lens of the imaging optical system of the first embodiment. The first lens group is indicated by G1, the second lens group is indicated by G2, the third lens group is indicated by G3, the aperture is indicated by S, and the image plane (imaging plane) is indicated by I.

実施例1の撮像光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、を有する。 In the imaging optical system of the first embodiment, the first lens group G1 having a negative refractive power, the second lens group G2 having a positive refractive power, and the third lens group having a positive refractive power are arranged in this order from the object side. It has G3 and.

第1レンズ群G1は、物体側に平面を向けた平凹負レンズL1を有する。 The first lens group G1 has a plano-concave negative lens L1 having a plane facing the object side.

第2レンズ群G2は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と、位相変調素子PMと、を有する。位相変調素子PMでは、物体側は平面で、像側面は非球面である。 The second lens group G2 includes a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side, and a phase modulation element PM. In the phase modulation element PM, the object side is a plane and the image side surface is an aspherical surface.

第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL3と、両凸正レンズL4と、平凹負レンズL5と、像側に平面を向けた平凸正レンズL6と、を有する。両凸正レンズL4と平凹負レンズL5とが接合されている。 The third lens group G3 has a positive meniscus lens L3 with a convex surface facing the image side, a biconvex positive lens L4, a plano-concave negative lens L5, and a plano-convex positive lens L6 with a plane facing the image side. .. The biconvex positive lens L4 and the plano-concave negative lens L5 are joined.

絞りSは、第2レンズ群G2に配置されている。より詳しくは、位相変調素子PMの像側面に配置されている。 The diaphragm S is arranged in the second lens group G2. More specifically, it is arranged on the image side surface of the phase modulation element PM.

図4は、実施例1の撮像光学系のMTFを示す図である。図4(a)は、物体距離が3mmのときのMTFである。図4(b)は、物体距離が6.6mmのときのMTFである。図4(c)は、物体距離が150mmのときのMTFである。 FIG. 4 is a diagram showing an MTF of the imaging optical system of the first embodiment. FIG. 4A is an MTF when the object distance is 3 mm. FIG. 4B is an MTF when the object distance is 6.6 mm. FIG. 4C is an MTF when the object distance is 150 mm.

実線は、軸上光束におけるMTFである。破線と一点鎖線は、所定の軸外光束におけるMTFである。破線はラジアル方向におけるMTFで、一点鎖線はタンジェンシャル方向におけるMTFである。点線は、回折限界におけるMTFの最大値を示している。 The solid line is the MTF in the on-axis luminous flux. The dashed line and the alternate long and short dash line are the MTFs at a given off-axis luminous flux. The dashed line is the MTF in the radial direction, and the alternate long and short dash line is the MTF in the tangential direction. The dotted line indicates the maximum value of MTF at the diffraction limit.

軸上光束では、物体距離の変化に伴って、MTF曲線のピークの位置が大きく変化している。一方、所定の軸外光束でも、物体距離の変化に伴って、MTF曲線のピークの位置が変化している。 In the on-axis luminous flux, the position of the peak of the MTF curve changes greatly with the change of the object distance. On the other hand, even with a predetermined off-axis luminous flux, the position of the peak of the MTF curve changes as the object distance changes.

しかしながら、所定の軸外光束におけるピークの位置の変化は、軸上光束におけるピークの位置の変化よりも小さい。特に、タンジェンシャル方向におけるMTFでは、ピークの位置が変化は非常に小さい。 However, the change in the position of the peak in the predetermined off-axis luminous flux is smaller than the change in the position of the peak in the on-axis luminous flux. In particular, in the MTF in the tangier direction, the change in the peak position is very small.

これは、所定の軸外光束では、物体距離が変化したときのデフォーカスの影響が、軸上光束に比べて小さいことを意味している。デフォーカスの影響が小さいということは、許容錯乱円の大きさの変化が小さいということである。 This means that for a predetermined off-axis luminous flux, the effect of defocus when the object distance changes is smaller than that of the on-axis luminous flux. The fact that the effect of defocus is small means that the change in the size of the permissible circle of confusion is small.

上述のように、許容錯乱円の大きさの変化が小さいと、被写界深度が広い。よって、本実施例の撮像光学系では、所定の軸外光束における被写界深度は、軸上光束における被写界深度よりも広い。 As described above, when the change in the size of the permissible circle of confusion is small, the depth of field is wide. Therefore, in the imaging optical system of the present embodiment, the depth of field in the predetermined off-axis luminous flux is wider than the depth of field in the on-axis luminous flux.

また、MTF曲線のピークの値は、軸上光束と所定の軸外光束とで、ほぼ同じである。よって、本実施例の撮像光学系では、視野の中心から周辺まで、ほぼ同じ解像力を維持することができる。 Further, the peak value of the MTF curve is substantially the same for the on-axis luminous flux and the predetermined off-axis luminous flux. Therefore, in the image pickup optical system of this embodiment, substantially the same resolution can be maintained from the center to the periphery of the field of view.

以下に、実施例1の数値データを示す。面データにおいて、rは各レンズ面の曲率半径、dは各レンズ面間の間隔、neは各レンズのe線の屈折率、νdは各レンズのアッベ数、*印は非球面である。 The numerical data of Example 1 is shown below. In the surface data, r is the radius of curvature of each lens surface, d is the distance between each lens surface, ne is the refractive index of the e-line of each lens, νd is the Abbe number of each lens, and * is an aspherical surface.

各種データにおいて、OBは物体距離、fは全系の焦点距離、FNO.はFナンバー、αは半画角である。 In various data, OB is the object distance, f is the focal length of the whole system, and FNO. Is the F number and α is the half angle of view.

また、非球面形状は、光軸方向をz、光軸に直交する方向をyにとり、円錐係数をk、非球面係数をA4、A6、A8、A10、A12、A14…としたとき、次の式で表される。
z=(y2/r)/[1+{1-(1+k)(y/r)21/2
+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14+…
また、非球面係数において、「E+n」(nは整数)は、「10」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
The aspherical shape is as follows when the optical axis direction is z, the direction orthogonal to the optical axis is y, the conical coefficient is k, and the aspherical coefficient is A4, A6, A8, A10, A12, A14 ... It is expressed by an expression.
z = (y 2 / r) / [1 + {1- (1 + k) (y / r) 2 } 1/2 ]
+ A4y 4 + A6y 6 + A8y 8 + A10y 10 + A12y 12 + A14y 14 +…
Further, in the aspherical coefficient, "E + n" (n is an integer) indicates "10 n ". The symbols of these specification values are also common to the numerical data of the examples described later.

数値実施例1
単位 mm

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.220 1.88815 40.76
2 0.6260 0.549
3 -3.1353 0.472 1.97188 17.47
4 -1.8636 0.033
5 ∞ 0.801 1.51825 64.14
6* ∞ 0
7(絞り) ∞ 0.187
8 -7.8277 0.582 1.88815 40.76
9 -1.3859 0.088
10 2.0766 0.692 1.69979 55.53
11 -1.3376 0.297 1.97188 17.47
12 ∞ 0.362
13 1.6055 0.953 1.51825 64.14
14 ∞ 0
像面 ∞

非球面データ
第6面
k=0.000
A4=-2.7933E+01,A6=3.0550E+03,A8=-1.5491E+05,
A10=4.0813E+06,A12=-5.7054E+07,A14=3.3699E+08

各種データ
OB 6.6
f 0.5
FNO. 3.8
α 65
Numerical Example 1
Unit mm

Surface data Surface number rd ne νd
1 ∞ 0.220 1.88815 40.76
2 0.6260 0.549
3 -3.1353 0.472 1.97188 17.47
4 -1.8636 0.033
5 ∞ 0.801 1.51825 64.14
6 * ∞ 0
7 (Aperture) ∞ 0.187
8 -7.8277 0.582 1.88815 40.76
9 -1.3859 0.088
10 2.0766 0.692 1.69979 55.53
11 -1.3376 0.297 1.97188 17.47
12 ∞ 0.362
13 1.6055 0.953 1.51825 64.14
14 ∞ 0
Image plane ∞

6th surface of aspherical data
k = 0.000
A4 = -2.7933E + 01, A6 = 3.0550E + 03, A8 = -1.5491E + 05,
A10 = 4.0813E + 06, A12 = -5.7054E + 07, A14 = 3.3699E + 08

Various data OB 6.6
f 0.5
FNO. 3.8 3.8
α 65

実施例1における条件式の値を以下に掲げる。

実施例1
(1)D2×cosα 0.063
(2)D1<D2
D1 0.121
D2 0.148
(3)α 65
The values of the conditional expression in Example 1 are listed below.

Example 1
(1) D2 × cosα 0.063
(2) D1 <D2
D1 0.121
D2 0.148
(3) α 65

図5は、撮像装置の実施例を示す図である。撮像装置1は、撮像光学系2と、撮像素子3と、を有する。撮像光学系2には、例えば、実施例1の撮像光学系が用いられている。
撮像光学系2によって、像面に、物体4の光学像が形成される。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of an image pickup apparatus. The image pickup apparatus 1 includes an image pickup optical system 2 and an image pickup element 3. For the image pickup optical system 2, for example, the image pickup optical system of Example 1 is used.
The image pickup optical system 2 forms an optical image of the object 4 on the image plane.

像面には、撮像素子3の撮像面が位置している。撮像素子3によって、光学像は撮像される。光学像は電気信号に変換される。その結果、物体4の画像が取得される。 The image pickup surface of the image pickup element 3 is located on the image plane. The optical image is imaged by the image sensor 3. The optical image is converted into an electrical signal. As a result, the image of the object 4 is acquired.

撮像光学系2は、EDoF光学系である。EDoF光学系で取得された画像は、物体が拡張深度内に位置していても、不鮮明な画像である。よって、撮像装置1では、物体4の不鮮明な画像が取得される。 The image pickup optical system 2 is an EDoF optical system. The image acquired by the EDoF optical system is an unclear image even if the object is located within the extended depth. Therefore, the image pickup apparatus 1 acquires an unclear image of the object 4.

撮像装置1は、画像処理装置5と組み合わせることができる。物体4の画像は、画像処理装置5に入力される。画像処理装置5では、物体4の画像に対して回復処理を施すことができる。その結果、物体4の鮮明な画像を得ることができる。 The image pickup device 1 can be combined with the image processing device 5. The image of the object 4 is input to the image processing device 5. The image processing device 5 can perform recovery processing on the image of the object 4. As a result, a clear image of the object 4 can be obtained.

以上のように、本発明は、光学系の全長が短く、広い被写界深度を有する撮像光学系に適している。また、本発明は、被写界深度が広く、且つ鮮明な画像を、容易に生成できる撮像装置に適している。 As described above, the present invention is suitable for an imaging optical system having a short overall length and a wide depth of field. Further, the present invention is suitable for an image pickup apparatus capable of easily generating a clear image with a wide depth of field.

G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
PM 位相変調素子
PMS 位相変調面
S 絞り
L1 負レンズ
Lon、Loff 光束
S1 第1レンズ面
AX 光軸
CRmax 主光線
α 半画角
ω 画角
D1、D2 直径
I 像面
1 撮像装置
2 撮像光学系
3 撮像素子
4 物体
5 画像処理装置
G1 1st lens group G2 2nd lens group G3 3rd lens group PM Phase modulation element PMS Phase modulation surface S Aperture L1 Negative lens Lon, Loff Luminous S1 1st lens surface AX Optical axis CRmax Main ray α Half angle of view ω Angle of view D1, D2 Diameter I Image plane 1 Image pickup device 2 Image pickup optical system 3 Image pickup element 4 Object 5 Image processing device

Claims (7)

物体側から順に、
負の屈折力を有する第1レンズ群と、
第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、を有し、
前記第2レンズ群は、絞りと、位相変調を行う光学面と、を有し、
前記光学面は、前記絞りと一致する位置、又は、前記絞りの近傍に配置され、
前記位相変調によって、波面の位相に変化が生じ、
前記変化が生じたときの許容錯乱円の大きさは、前記変化が生じないときの許容錯乱円の大きさよりも大きく、
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする撮像光学系。
D2×cosα<D1 (1)
ここで、
αは、前記撮像光学系の半画角、
D1は、第1レンズ面における軸上光束の直径、
D2は、前記第1レンズ面における所定の軸外光束の直径、
前記第1レンズ面は、前記第1レンズ群において最も物体側に位置するレンズ面、
前記所定の軸外光束は、前記半画角で定義される光束、
である。
From the object side,
The first lens group with negative refractive power,
The second lens group and
With a third lens group having a positive refractive power,
The second lens group has an aperture and an optical surface for phase modulation.
The optical surface is arranged at a position corresponding to the diaphragm or in the vicinity of the diaphragm.
The phase modulation causes a change in the phase of the wavefront.
The size of the permissible circle of confusion when the change occurs is larger than the size of the permissible circle of confusion when the change does not occur.
An imaging optical system characterized by satisfying the following conditional expression (1).
D2 × cosα <D1 (1)
here,
α is the half angle of view of the imaging optical system.
D1 is the diameter of the axial luminous flux on the first lens surface,
D2 is the diameter of the predetermined off-axis luminous flux on the first lens surface,
The first lens surface is a lens surface located closest to the object in the first lens group.
The predetermined off-axis luminous flux is a luminous flux defined by the half angle of view.
Is.
以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。
D1<D2 (2)
ここで、
D1は、前記第1レンズ面における前記軸上光束の直径、
D2は、前記第1レンズ面における前記所定の軸外光束の直径、
前記第1レンズ面は、前記第1レンズ群において最も物体側に位置するレンズ面、
前記所定の軸外光束は、前記半画角で定義される光束、
である。
The imaging optical system according to claim 1, wherein the image pickup optical system is characterized by satisfying the following conditional expression (2).
D1 <D2 (2)
here,
D1 is the diameter of the axial luminous flux on the first lens surface,
D2 is the diameter of the predetermined off-axis luminous flux on the first lens surface,
The first lens surface is a lens surface located closest to the object in the first lens group.
The predetermined off-axis luminous flux is a luminous flux defined by the half angle of view.
Is.
以下の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。
40°≦α (3)
ここで、
αは、前記撮像光学系の半画角、
である。
The imaging optical system according to claim 1, wherein the image pickup optical system is characterized by satisfying the following conditional expression (3).
40 ° ≤ α (3)
here,
α is the half angle of view of the imaging optical system.
Is.
全ての物体位置で、以下の条件式(4)を満足する所定の空間周波数帯域を有し、
前記所定の空間周波数帯域の最大空間周波数は、ナイキスト周波数の近傍の空間周波数であることを特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。
0.08≦VMTF (4)
ここで、
VMTFは、物体高がゼロのときのMTFの値、
前記物体位置は、近点から遠点までの間の任意の位置、
前記近点は、前記撮像光学系の被写界深度において、前記撮像光学系に対して最も近くに位置する点、
前記遠点は、前記被写界深度において、前記撮像光学系に対して最も遠くに位置する点、
である。
All object positions have a predetermined spatial frequency band that satisfies the following conditional expression (4).
The imaging optical system according to claim 1, wherein the maximum spatial frequency in the predetermined spatial frequency band is a spatial frequency in the vicinity of the Nyquist frequency.
0.08 ≤ VMTF (4)
here,
VMTF is the value of MTF when the object height is zero,
The object position is an arbitrary position between the near point and the far point.
The near point is a point located closest to the image pickup optical system in the depth of field of the image pickup optical system.
The far point is the point located farthest from the imaging optical system in the depth of field.
Is.
前記位相変調によって、球面収差が付加されることを特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。 The imaging optical system according to claim 1, wherein spherical aberration is added by the phase modulation. 前記球面収差は、Fナンバーの値が小さくなるにつれてマイナス方向へ大きくなり、
前記マイナス方向は、近軸像面から前記撮像光学系に向かう方向であり、
前記球面収差の収差曲線は、変曲点を有することを特徴とする請求項5に記載の撮像光学系。
The spherical aberration increases in the negative direction as the F number value decreases, and becomes larger.
The negative direction is a direction from the paraxial image plane toward the imaging optical system.
The imaging optical system according to claim 5, wherein the aberration curve of the spherical aberration has an inflection point.
光学系と、
撮像面を持ち、且つ光学系により撮像面上に形成された像を電気信号に変換する撮像素子と、を有し、
前記光学系が請求項1から6の何れか一項に記載の撮像光学系であることを特徴とする撮像装置。
Optical system and
It has an image pickup surface and has an image pickup element that converts an image formed on the image pickup surface by an optical system into an electric signal.
The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical system is an image pickup optical system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011228837A (en) * 2010-04-16 2011-11-10 Canon Inc Imaging apparatus

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