JP2022138071A - Image capturing optical system - Google Patents

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lens
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修一 富永
Shuichi Tominaga
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Kowa Co Ltd
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Abstract

To provide an image capturing optical system with improved optical performance.SOLUTION: An image capturing optical system 100a comprises a deflection mirror 71, first lens group G1, and second lens group G2 arranged in order from a front side corresponding to the object side. The deflection mirror 71 is located at a position corresponding to an entrance pupil P1 of the first lens group G1. The first lens group G1 has a primary imaging plane IP1 conjugate with a detection plane IP2 between itself and the second lens group G2. The second lens group G2 includes an iris diaphragm 70d, and the deflection mirror 71 and the iris diaphragm 70d are located at conjugate positions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、第1レンズ群の物体側に入射瞳を有する撮像光学系に関し、特に偏向ミラーを用いて視野を移動させるのに好適な撮像光学系に関する。 The present invention relates to an imaging optical system having an entrance pupil on the object side of the first lens group, and more particularly to an imaging optical system suitable for moving the field of view using a deflecting mirror.

偏向ミラーを含む光学系として、例えば対物レンズを含むコリメート光学系と、センサーを有する検出光学系と、コリメート光学系及び検出光学系間に配置されるスキャンミラーとを備える共焦点型の顕微鏡が存在する(例えば特許文献1等参照)。この種の顕微鏡は、スキャンミラーの動作によって画像を完成させるものである。 As an optical system including a deflection mirror, for example, there is a confocal microscope equipped with a collimating optical system including an objective lens, a detection optical system having a sensor, and a scan mirror arranged between the collimating optical system and the detection optical system. (See, for example, Patent Document 1, etc.). This type of microscope completes the image by the movement of the scanning mirror.

カメラの前に配置された偏向ミラーを用いて移動体を追跡する移動体撮像装置が公知となっている(特許文献2)。特許文献2の光学系は、カメラレンズと偏向ミラーとを組み合わせたものであり、適切な光学的設計がなされているとは認められない。 A moving object imaging device that tracks a moving object using a deflecting mirror placed in front of a camera is known (Patent Document 2). The optical system of Patent Literature 2 is a combination of a camera lens and a deflecting mirror, and is not recognized as having an appropriate optical design.

特表2019-511013号公報Special table 2019-511013 国際公開第2018/179829号WO2018/179829

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、偏向ミラーを用いて視野を移動させることを可能にする撮像光学系であって、光学性能を向上させた撮像光学系を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described background art, and provides an imaging optical system that enables a field of view to be moved using a deflecting mirror, and that has improved optical performance. With the goal.

上記した問題を解決するため、本発明に係る撮像光学系は、物体側に対応する前側から順に、偏向ミラーと、第1レンズ群と、第2レンズ群とを備え、偏向ミラーは、第1レンズ群の入射瞳の位置に配置され、第1レンズ群は、第2レンズ群との間に検出面と共役な一次結像面を有し、第2レンズ群中に虹彩絞りを配置し、偏向ミラーと虹彩絞りとは共役な位置に配置されている。 In order to solve the above-described problems, an imaging optical system according to the present invention includes, in order from the front side corresponding to the object side, a deflection mirror, a first lens group, and a second lens group. The first lens group is arranged at the position of the entrance pupil of the lens group, the first lens group has a primary imaging plane conjugate with the detection surface between the second lens group, the iris diaphragm is arranged in the second lens group, The deflecting mirror and the iris diaphragm are arranged at conjugate positions.

上記撮像光学系では、偏向ミラーが第1レンズ群の入射瞳の位置に配置されており、偏向ミラーを小型化し軽量化することができる。さらに、偏向ミラーと第2レンズ群中の虹彩絞りとが共役な位置に配置されているので、視野の欠けが発生することを防止することができる。なお、第1レンズ群の入射瞳の位置は全系つまり撮像光学系の入射瞳の位置と一致し、偏向ミラーは、全系つまり撮像光学系の入射瞳の位置に配置されている。 In the imaging optical system described above, the deflection mirror is arranged at the position of the entrance pupil of the first lens group, and the size and weight of the deflection mirror can be reduced. Furthermore, since the deflecting mirror and the iris diaphragm in the second lens group are arranged at conjugate positions, it is possible to prevent the occurrence of lack of field of view. The position of the entrance pupil of the first lens group coincides with the position of the entrance pupil of the entire system, that is, the imaging optical system, and the deflection mirror is arranged at the position of the entrance pupil of the entire system, that is, the imaging optical system.

本発明の具体的に側面において、第1レンズ群が後側にテレセントリックであり、第1レンズ群の前側焦点位置に偏向ミラーが配置されている。この場合、一次結像面での周辺減光の発生を抑えることができる。 In a specific aspect of the invention, the first lens group is telecentric to the rear, and a deflection mirror is positioned at the front focal point of the first lens group. In this case, it is possible to suppress the occurrence of vignetting on the primary imaging plane.

本発明の別の側面において、第2レンズ群が前側にテレセントリックであり、第2レンズ群の虹彩絞りよりも前側部分の後焦点位置に虹彩絞りが配置されている。この場合、第1レンズ群に対する第2レンズ群の軸ズレ等が比較的許容される比較的信頼性の高い光学系とすることができる。 In another aspect of the present invention, the second lens group is telecentric on the front side, and the iris diaphragm is arranged at a back focal position in the front side of the iris diaphragm of the second lens group. In this case, it is possible to provide an optical system with relatively high reliability in which axial misalignment of the second lens group with respect to the first lens group is relatively tolerated.

本発明のさらに別の側面において、虹彩絞りの像側に液体レンズを備える。この場合、液体レンズの動作が虹彩絞りの機能に影響しにくくなる。 In yet another aspect of the invention, a liquid lens is provided on the image side of the iris diaphragm. In this case, the operation of the liquid lens is less likely to affect the function of the iris diaphragm.

本発明のさらに別の側面において、液体レンズは、負から正の範囲で屈折力が変化する。 In yet another aspect of the invention, the liquid lens has refractive power that varies from negative to positive.

本発明のさらに別の側面において、第1レンズ群は、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとを組み合わせたものであり、第2レンズ群のうち、虹彩絞りまでのレンズは、正の屈折力を有する複数のレンズを組み合わせたものである。 In still another aspect of the present invention, the first lens group is a combination of a lens having positive refractive power and a lens having negative refractive power, and the second lens group includes The lens is a combination of lenses with positive refractive power.

上記した問題を解決するため、本発明に係る撮像光学系は、物体側である前側から順に、第1レンズ群と、第2レンズ群とを備え、第1レンズ群は、第1レンズ群よりも物体側に入射瞳を有し、第2レンズ群との間に検出面と共役な一次結像面を有し、第2レンズ群中に虹彩絞りを配置し、第1レンズ群の入射瞳と虹彩絞りとは共役な位置に配置されている。 In order to solve the above-described problem, the imaging optical system according to the present invention includes a first lens group and a second lens group in order from the front side, which is the object side, and the first lens group is positioned closer to the first lens group than the first lens group. also has an entrance pupil on the object side, a primary imaging plane conjugate with the detection surface between the second lens group, an iris diaphragm arranged in the second lens group, and an entrance pupil of the first lens group and the iris diaphragm are arranged at conjugate positions.

上記撮像光学系では、第1レンズ群が第1レンズ群よりも物体側に入射瞳を有し、この入射瞳の位置に偏向ミラーを配置すれば、偏向ミラーを小型化し軽量化することができる。さらに、偏向ミラーを第2レンズ群中の虹彩絞りと共役な位置に配置することができるので、視野の欠けが発生することを防止することができる。 In the imaging optical system, the first lens group has an entrance pupil closer to the object side than the first lens group, and if the deflection mirror is arranged at the position of the entrance pupil, the deflection mirror can be made smaller and lighter. . Furthermore, since the deflecting mirror can be arranged in the second lens group at a position conjugate with the iris diaphragm, it is possible to prevent the occurrence of lack of the field of view.

本発明のさらに別の側面において、撮像光学系は、第1レンズ群の入射瞳の位置に配置される偏向ミラーをさらに備える。 In still another aspect of the present invention, the imaging optical system further includes a deflection mirror arranged at the position of the entrance pupil of the first lens group.

実施形態の撮像光学系を含む撮像装置を説明する図である。It is a figure explaining the imaging device containing the imaging optical system of embodiment. 第1レンズ群と第2レンズ群との境界周辺を拡大した側断面図である。FIG. 4 is a side cross-sectional view enlarging the vicinity of the boundary between the first lens group and the second lens group;

以下、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る撮像光学系を含む撮像装置について説明する。 An imaging apparatus including an imaging optical system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図1は、撮像装置100の構成を説明する図であり、撮像装置100は、撮像光学系100aと、付属装置100bとを備える。 FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an imaging device 100. The imaging device 100 includes an imaging optical system 100a and an accessory device 100b.

撮像光学系100aは、可視光線用の結像光学系であり、本体光学系70のほかに、偏向ミラー71と、プリズムミラー72と、画像センサー73とを備える。撮像光学系100aは、偏向ミラー71によって視野を移動させることができ、例えばビン底検査のような、小さな窓を通して視野を広げた観察を行う用途に適する。 The imaging optical system 100 a is an imaging optical system for visible light, and includes a deflection mirror 71 , a prism mirror 72 , and an image sensor 73 in addition to the main body optical system 70 . The imaging optical system 100a can move the field of view by means of the deflecting mirror 71, and is suitable for observation with a wide field of view through a small window, such as bottle bottom inspection.

本体光学系70は、光軸OAに沿った断面で示すように、物体側に対応する前側からの順で、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2とを備える。第1レンズ群G1は、撮影対象である物体の一次像を一次結像面IP1に形成する結像系であり、第2レンズ群G2は、物体の二次像を画像センサー73の検出面IP2上に形成する結像系である。 The body optical system 70 includes, in order from the front side corresponding to the object side, a first lens group G1 and a second lens group G2, as shown in a cross section along the optical axis OA. The first lens group G1 is an imaging system that forms a primary image of an object to be photographed on a primary imaging plane IP1. an imaging system formed on the top;

第1レンズ群G1は、第1レンズ10と第2レンズ20とを含む。第1レンズ10は、全体として正の屈折力を有し、3つのレンズ要素11,12,13を含む。第1レンズ要素11と第2レンズ12要素とは、正の屈折力を有し、第3レンズ要素13は、負の屈折力を有する。 The first lens group G<b>1 includes a first lens 10 and a second lens 20 . The first lens 10 has positive refractive power as a whole and includes three lens elements 11 , 12 , 13 . The first lens element 11 and the second lens element 12 have positive refractive power, and the third lens element 13 has negative refractive power.

第1レンズ群G1のうち、第2レンズ20は、全体として負の屈折力を有し、2つのレンズ要素21,22を含む。第4レンズ要素21は、正の屈折力を有し、第5レンズ要素22は、負の屈折力を有し、両者は接合レンズとなっている。 The second lens 20 of the first lens group G1 has negative refractive power as a whole and includes two lens elements 21 and 22 . The fourth lens element 21 has positive refractive power, the fifth lens element 22 has negative refractive power, and both are cemented.

以上のように、第1レンズ群G1は、正の屈折力を有する第1レンズ10と、負の屈折力を有する第2レンズ20とを組み合わせたものであり、全体として正の屈折力を有する。第1レンズ群G1は、正の第1レンズ10と、負の第2レンズ20とを組み合わせた結果として、テレフォトタイプの配置となっており、第1レンズ10の物体側に入射瞳P1を配置することが容易になる。さらに、第1レンズ群G1は、後側にテレセントリックであり、第1レンズ群G1の前側焦点位置が入射瞳P1の位置となっている。第1レンズ群G1が後側にテレセントリックであることにより、一次結像面IP1での周辺減光の発生を抑えることができる。 As described above, the first lens group G1 is a combination of the first lens 10 having positive refractive power and the second lens 20 having negative refractive power, and has positive refractive power as a whole. . The first lens group G1 has a telephoto type arrangement as a result of combining a positive first lens 10 and a negative second lens 20, and an entrance pupil P1 is placed on the object side of the first lens 10. easier to place. Further, the first lens group G1 is telecentric on the rear side, and the front focal position of the first lens group G1 is the position of the entrance pupil P1. Since the first lens group G1 is telecentric on the rear side, it is possible to suppress the occurrence of limb darkening on the primary image plane IP1.

第2レンズ群G2は、第3レンズ30と、第4レンズ40と、虹彩絞り70dと、第5レンズ50と、フィルタ70fとを含む。第3レンズ30は、全体として正の屈折力を有し、3つのレンズ要素31,32,33を含む。第6レンズ要素31は、負の屈折力を有し、第7レンズ要素32と第8レンズ要素33とは、正の屈折力を有する。これらのうち、第6レンズ要素31と第7レンズ要素32とは、全体で負の屈折力を有する接合レンズとなっている。第2レンズ群G2において、第4レンズ40は、全体として正の屈折力を有し、5つのレンズ要素41,42,43,44,45を含む。第9レンズ要素41は、正の屈折力を有し、第10レンズ要素42は、負の屈折力を有し、第11レンズ要素43と第12レンズ要素44とは、正の屈折力を有し、第13レンズ要素45は、負の屈折力を有する。これらのうち、第9レンズ要素41と第10レンズ要素42とは、全体で正の屈折力を有する接合レンズとなっている。 The second lens group G2 includes a third lens 30, a fourth lens 40, an iris diaphragm 70d, a fifth lens 50, and a filter 70f. The third lens 30 has positive refractive power as a whole and includes three lens elements 31 , 32 , 33 . The sixth lens element 31 has negative refractive power, and the seventh lens element 32 and the eighth lens element 33 have positive refractive power. Among these, the sixth lens element 31 and the seventh lens element 32 form a cemented lens having negative refractive power as a whole. In the second lens group G2, the fourth lens 40 has positive refractive power as a whole and includes five lens elements 41,42,43,44,45. The ninth lens element 41 has positive refractive power, the tenth lens element 42 has negative refractive power, and the eleventh lens element 43 and the twelfth lens element 44 have positive refractive power. and the thirteenth lens element 45 has a negative refractive power. Among these, the ninth lens element 41 and the tenth lens element 42 form a cemented lens having a positive refractive power as a whole.

第2レンズ群G2において、第5レンズ50は、7つのレンズ要素51,52,53,54,55,56,57を含む。第14レンズ要素51は、液体レンズであり、負から正の範囲で屈折力が変化する焦点距離可変レンズである。第15レンズ要素52は、正の屈折力を有し、第16レンズ要素53は、負の屈折力を有し、第17レンズ要素54は、負の屈折力を有し、第18レンズ要素55と第19レンズ要素56とは、正の屈折力を有し、第20レンズ要素57は、負の屈折力を有する。これらのうち、第15レンズ要素52と第16レンズ要素53とは、接合レンズであり、第17レンズ要素54と第18レンズ要素55とは、接合レンズであり、第19レンズ要素56と第20レンズ要素57とは、接合レンズである。第20レンズ要素57及びフィルタ70fの光射出側に配置された保護ガラス73jは、画像センサー73の光検出面を保護する平板ガラスである。 In the second lens group G2, the fifth lens 50 includes seven lens elements 51,52,53,54,55,56,57. The fourteenth lens element 51 is a liquid lens, and is a focal length variable lens whose refractive power changes in a negative to positive range. The 15th lens element 52 has positive refractive power, the 16th lens element 53 has negative refractive power, the 17th lens element 54 has negative refractive power, and the 18th lens element 55 and the 19th lens element 56 have positive refractive power, and the 20th lens element 57 has negative refractive power. Of these, the 15th lens element 52 and the 16th lens element 53 are cemented lenses, the 17th lens element 54 and the 18th lens element 55 are cemented lenses, and the 19th lens element 56 and the 20th lens element 56 are cemented lenses. The lens element 57 is a cemented lens. The protective glass 73j arranged on the light exit side of the twentieth lens element 57 and the filter 70f is flat glass that protects the light detection surface of the image sensor 73. As shown in FIG.

以上のように、第2レンズ群G2は、正の屈折力を有する第3レンズ30と、正の屈折力を有する第4レンズ40と、正の屈折力を有する第5レンズ50とを組み合わせたものであり、全体として正の屈折力を有する。かつ、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の前側部分(つまり第3レンズ30及び第4レンズ40)とは、全体として正の屈折力を有する。ここで、第2レンズ群G2の前側部分、つまり第3レンズ30と第4レンズ40とを組み合わせた前側部分は、前側にテレセントリックであり、この前側部分の後側焦点位置が虹彩絞り70dの位置となっている。第3レンズ30と第4レンズ40とからなる前側部分が前側にテレセントリックであることにより、第1レンズ群G1に対する第2レンズ群G2の偏心等が比較的許容される比較的信頼性の高い光学系とすることができる。 As described above, the second lens group G2 is a combination of the third lens 30 having positive refractive power, the fourth lens 40 having positive refractive power, and the fifth lens 50 having positive refractive power. and has a positive refractive power as a whole. In addition, the front portions of the first lens group G1 and the second lens group G2 (that is, the third lens 30 and the fourth lens 40) have positive refractive power as a whole. Here, the front portion of the second lens group G2, that is, the front portion combining the third lens 30 and the fourth lens 40 is telecentric to the front, and the rear focal position of this front portion is the position of the iris diaphragm 70d. It has become. Since the front portion consisting of the third lens 30 and the fourth lens 40 is telecentric on the front side, the decentering of the second lens group G2 with respect to the first lens group G1 is relatively allowed, and the optical system has relatively high reliability. can be a system.

図2は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との境界周辺を拡大した側断面図である。第1レンズ群G1が後側にテレセントリックであり、第2レンズ群G2の前側部分が前側にテレセントリックであることから、第1レンズ群G1の第2レンズ20を構成する第5レンズ要素22の射出面22bからは、光軸OAに対して比較的平行な光線が射出され、第2レンズ群G2の第3レンズ30を構成する第6レンズ要素31の入射面31aには、光軸OAに対して比較的平行な光線が入射する。これにより、第2レンズ群G2の光軸OAが第1レンズ群G1の光軸OAに対して光軸OAに垂直な方向にシフトするような軸ズレが生じても、光軸OAの近くでも光軸OAから離れても入射面31aへの光線の入射状態が略維持されることから、収差が発生しにくく、また、第2レンズ群G2が第1レンズ群G1に近づいたり離れたりする間隔ズレが生じても収差が発生しにくく、性能劣化が生じにくいので、組み立て誤差が影響しにくい光学系となっている。 FIG. 2 is a side sectional view enlarging the vicinity of the boundary between the first lens group G1 and the second lens group G2. Since the first lens group G1 is telecentric on the rear side and the front part of the second lens group G2 is telecentric on the front side, the fifth lens element 22 constituting the second lens 20 of the first lens group G1 is projected. A light beam relatively parallel to the optical axis OA is emitted from the surface 22b. relatively parallel rays are incident on the As a result, even if the optical axis OA of the second lens group G2 shifts in the direction perpendicular to the optical axis OA with respect to the optical axis OA of the first lens group G1, even if the optical axis OA is near the optical axis OA. Since the state of incidence of the light rays on the incident surface 31a is substantially maintained even if the distance from the optical axis OA is maintained, aberrations are unlikely to occur, and the distance between the second lens group G2 and the first lens group G1 approaches and separates. Even if misalignment occurs, aberrations are less likely to occur and performance deterioration is less likely to occur, so the optical system is less likely to be affected by assembly errors.

図1に戻って、虹彩絞り70dは、後段素子駆動部82に駆動されて開口径を変化させることができる。後段素子駆動部82は、付属装置100bを構成する制御装置90の制御下で動作するが、不図示の操作部を介してユーザーが手動で動作させることもできる。一方、第5レンズ50の第14レンズ要素51は、後段素子駆動部82に駆動されて焦点距離を変化させることができる。虹彩絞り70dの像側であって虹彩絞り70dの近傍には、液体レンズである第14レンズ要素51が配置されている。このように、虹彩絞り70dの像側の隣に第14レンズ要素(液体レンズ)51を配置することにより、第14レンズ要素51の屈折力を変化させても、虹彩絞り70dの機能に影響しにくくなる。なお、仮に虹彩絞り70dの物体側に第14レンズ要素(液体レンズ)51を配置した場合、第14レンズ要素51の屈折力を変化させると虹彩絞り70dへの光線の入射状態が変化し、虹彩絞り70dによる開口径の調整が妨げられる可能性が生じる。 Returning to FIG. 1, the iris diaphragm 70d can be driven by the rear element driving section 82 to change the aperture diameter. The post-element drive section 82 operates under the control of the control device 90 that constitutes the accessory device 100b, but can also be operated manually by the user via an operation section (not shown). On the other hand, the fourteenth lens element 51 of the fifth lens 50 can be driven by the rear-stage element driving section 82 to change the focal length. A fourteenth lens element 51, which is a liquid lens, is arranged on the image side of the iris diaphragm 70d and in the vicinity of the iris diaphragm 70d. By arranging the fourteenth lens element (liquid lens) 51 next to the image side of the iris diaphragm 70d in this way, even if the refractive power of the fourteenth lens element 51 is changed, the function of the iris diaphragm 70d is not affected. become difficult. If the fourteenth lens element (liquid lens) 51 is placed on the object side of the iris diaphragm 70d, changing the refractive power of the fourteenth lens element 51 will change the state of incidence of light rays on the iris diaphragm 70d. There is a possibility that the adjustment of the aperture diameter by the diaphragm 70d is hindered.

偏向ミラー71は、ミラー駆動部81に駆動されて、光軸に対する傾斜角度や傾斜方向を変化させることができる。ミラー駆動部81は、モーターやエンコーダを有し、付属装置100bを構成する制御装置90の制御下で動作する。具体的には、ミラー駆動部81は、2軸回転機構を有し、偏向ミラー71が光軸OAに対して45°傾いた状態を基準として、±数10°といった範囲内で偏向ミラー71の傾斜角を変化させることができ、偏向ミラー71の光軸OAのまわりの方位を360°変化させることができる。つまり、偏向ミラー71は、その姿勢を自在に変化させるものであり、2次元的走査を行うことや、撮影対象に追従して視野を移動させることができる。なお、ミラー駆動部81は必須のものではなく、ユーザーが手動で偏向ミラー71を傾斜させたり回転させたりしてもよい。 The deflecting mirror 71 is driven by the mirror driving section 81 to change the tilt angle and the tilt direction with respect to the optical axis. The mirror driving section 81 has a motor and an encoder, and operates under the control of a control device 90 that constitutes the accessory device 100b. Specifically, the mirror driver 81 has a two-axis rotation mechanism, and rotates the deflection mirror 71 within a range of ±several tens of degrees based on the state in which the deflection mirror 71 is tilted at 45° with respect to the optical axis OA. The tilt angle can be changed, and the orientation of the deflection mirror 71 around the optical axis OA can be changed by 360°. In other words, the deflecting mirror 71 can freely change its posture, and can perform two-dimensional scanning and can move the field of view to follow the object to be photographed. Note that the mirror drive unit 81 is not essential, and the user may manually tilt or rotate the deflection mirror 71 .

偏向ミラー71は、第1レンズ群G1の前側焦点位置つまり入射瞳P1の位置に配置されている。偏向ミラー71が記第1レンズ群G1の入射瞳P1の位置に配置されていることにより、偏向ミラー71を小型化し軽量化することができる。偏向ミラー71が配置される入射瞳P1の位置は、第2レンズ群G2の第4レンズ40と第5レンズ50との間に配置された開口絞りである虹彩絞り70dの位置と共役になっている。 The deflection mirror 71 is arranged at the front focal position of the first lens group G1, that is, at the position of the entrance pupil P1. Since the deflection mirror 71 is arranged at the position of the entrance pupil P1 of the first lens group G1, the size and weight of the deflection mirror 71 can be reduced. The position of the entrance pupil P1 where the deflection mirror 71 is arranged is conjugate with the position of the iris diaphragm 70d, which is an aperture diaphragm arranged between the fourth lens 40 and the fifth lens 50 of the second lens group G2. there is

プリズムミラー72は、第1レンズ群G1と偏向ミラー71との間に配置され、光路を合成する。ここで、撮影光LOは、プリズムミラー72の半透過面72aを直進する。一方、付属装置100bを構成する照明装置75からの照明光LIは、プリズムミラー72の半透過面72aで反射されて撮像光学系100aの光路に導かれる。つまり、プリズムミラー72と照明装置75とを組み合わせることによって同軸照明装置を構成している。照明装置75は、詳細な説明を省略するが、可視光源を有するケーラー照明系である。 A prism mirror 72 is arranged between the first lens group G1 and the deflection mirror 71 to combine the optical paths. Here, the photographing light LO travels straight through the semi-transmissive surface 72 a of the prism mirror 72 . On the other hand, the illumination light LI from the illumination device 75 constituting the accessory device 100b is reflected by the semi-transmissive surface 72a of the prism mirror 72 and guided to the optical path of the imaging optical system 100a. In other words, the combination of the prism mirror 72 and the illumination device 75 constitutes a coaxial illumination device. The illumination device 75 is a Koehler illumination system having a visible light source, although detailed description is omitted.

画像センサー73は、CMOSセンサーその他の半導体装置である。画像センサー73は、センサー駆動部83に駆動されて、検出面IP2上に投影された画像を電気信号に変換する。検出面IP2の位置は、一次結像面IP1の位置と共役になっており、撮影対象である物体の位置とも共役となっている。 The image sensor 73 is a CMOS sensor or other semiconductor device. The image sensor 73 is driven by the sensor driving section 83 to convert the image projected onto the detection surface IP2 into an electrical signal. The position of the detection plane IP2 is conjugate with the position of the primary imaging plane IP1, and is also conjugate with the position of the object to be photographed.

付属装置100bは、ミラー駆動部81と、後段素子駆動部82と、センサー駆動部83と、制御装置90とを含む。制御装置90は、ミラー駆動部81、後段素子駆動部82、及びセンサー駆動部83の動作を統括的に制御する。これにより、対象の移動に追従さして視野を移動させつつピントを合わせた撮影が可能になる。 The accessory device 100 b includes a mirror driving section 81 , a post-element driving section 82 , a sensor driving section 83 and a control device 90 . The control device 90 centrally controls the operations of the mirror driving section 81 , the post-element driving section 82 , and the sensor driving section 83 . As a result, it is possible to perform in-focus photographing while moving the field of view following the movement of the object.

以上で説明した実施形態の撮像光学系100aは、物体側に対応する前側から順に、偏向ミラー71と、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2とを備え、偏向ミラー71は、第1レンズ群G1の入射瞳P1の位置に配置され、第1レンズ群G1は、第2レンズ群G2との間に検出面IP2と共役な一次結像面IP1を有し、第2レンズ群G2中に虹彩絞り70dを配置し、偏向ミラー71と虹彩絞り70dとは共役な位置に配置されている。この撮像光学系100aでは、偏向ミラー71が第1レンズ群G1の入射瞳P1の位置に配置されており、偏向ミラー71を小型化し軽量化することができる。さらに、偏向ミラー71と第2レンズ群G2中の虹彩絞り70dとが共役な位置に配置されているので、視野の欠けが発生することを防止することができる。 The imaging optical system 100a of the embodiment described above includes, in order from the front side corresponding to the object side, a deflection mirror 71, a first lens group G1, and a second lens group G2. The first lens group G1 is arranged at the position of the entrance pupil P1 of the lens group G1. An iris diaphragm 70d is arranged at the position where the deflection mirror 71 and the iris diaphragm 70d are conjugate. In this imaging optical system 100a, the deflecting mirror 71 is arranged at the position of the entrance pupil P1 of the first lens group G1, so that the deflecting mirror 71 can be made smaller and lighter. Furthermore, since the deflecting mirror 71 and the iris diaphragm 70d in the second lens group G2 are arranged at conjugate positions, it is possible to prevent the occurrence of a missing field of view.

〔実施例〕
以下、本発明に係る撮像光学系の実施例について、レンズ面等のデータを以下の表1に示す。なお、以下の表1において、曲率半径を「R」で表し、軸上面間隔を「D」で表し、有効半径を「E.A.」で表し、レンズ材料のd線に対する屈折率を「Nd」で表している。「1.00E+18」は、無限大を意味する。
〔表1〕

Figure 2022138071000002
〔Example〕
Table 1 below shows data on lens surfaces and the like for the examples of the image pickup optical system according to the present invention. In Table 1 below, the radius of curvature is represented by "R", the axial distance is represented by "D", the effective radius is represented by "EA", and the refractive index for the d-line of the lens material is represented by "Nd ”. "1.00E+18" means infinity.
[Table 1]
Figure 2022138071000002

この撮像光学系では、レンズ要素11,12,13を含む第1レンズ10と、レンズ要素21,22を含む第2レンズ20とを合成した焦点距離fが63mmとなっている。また、レンズ要素31,32,33を含む第3レンズ30の焦点距離fは、50mmとなっている。レンズ要素41,42,43,44,45を含む第4レンズ40の焦点距離fは、150mmとなっている。さらに、第5レンズ50から液体レンズを除いた残りであるレンズ要素52,53,54,55,56,57を合成した焦点距離fは、33mmとなっている。 In this imaging optical system, the combined focal length f of the first lens 10 including the lens elements 11, 12 and 13 and the second lens 20 including the lens elements 21 and 22 is 63 mm. Also, the focal length f of the third lens 30 including the lens elements 31, 32, and 33 is 50 mm. The focal length f of the fourth lens 40 including the lens elements 41, 42, 43, 44, 45 is 150 mm. Furthermore, the combined focal length f of the lens elements 52, 53, 54, 55, 56, and 57, which are the remainder of the fifth lens 50 after removing the liquid lens, is 33 mm.

以上、実施形態に即して撮像光学系等について説明したが、本発明に係る撮像光学系は、上記実施形態又は実施例に限るものではなく様々な変形が可能である。 Although the imaging optical system and the like have been described above according to the embodiments, the imaging optical system according to the present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and various modifications are possible.

例えば、第14レンズ要素51は、液体レンズに限らず、屈折率Ndが1.5以下の単レンズに置き換えることができる。 For example, the fourteenth lens element 51 is not limited to a liquid lens, and can be replaced with a single lens having a refractive index Nd of 1.5 or less.

照明装置75は、必須のものではなく、同軸照明以外の様々な照明系に置き換えることができる。 The illumination device 75 is not essential and can be replaced with various illumination systems other than coaxial illumination.

上記実施形態では、プリズムミラー72において、照明光LIの光路を半透過面72aによって折り曲げているが、撮影光LOの光路を半透過面72aで折り曲げ、照明光LIを透過・直進させることもできる。この場合、折り曲げられた撮影光LOの光路の前方に偏向ミラー71が配置される。 In the above embodiment, in the prism mirror 72, the optical path of the illumination light LI is bent by the semi-transmissive surface 72a, but it is also possible to bend the optical path of the photographing light LO by the semi-transmissive surface 72a so that the illumination light LI is transmitted and travels straight. . In this case, a deflecting mirror 71 is arranged in front of the optical path of the bent photographing light LO.

第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とは、一体である必要はなく、第1レンズ群G1又は第2レンズ群G2を交換可能にすることができ、それらの一部を交換可能にすることもできる。 The first lens group G1 and the second lens group G2 need not be integral, and the first lens group G1 or the second lens group G2 can be exchangeable, and some of them can be exchangeable. can also

10…第1レンズ、11,12,13…レンズ要素、20…第2レンズ、21,22…レンズ要素、30…第3レンズ、31,32,33…レンズ要素、40…第4レンズ、41,42,43,44,45…レンズ要素、50…第5レンズ、51,52,53,54,55,56,57…レンズ要素、70…本体光学系、71…偏向ミラー、72…プリズムミラー、72a…半透過面、73…画像センサー、75…照明装置、90…制御装置、100…撮像装置、100a…撮像光学系、100b…付属装置、G1…第1レンズ群、G2…第2レンズ群、IP1…一次結像面、IP2…検出面、LI…照明光、LO…撮影光、OA…光軸、P1…入射瞳 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... 1st lens, 11, 12, 13... Lens element, 20... 2nd lens, 21, 22... Lens element, 30... 3rd lens, 31, 32, 33... Lens element, 40... 4th lens, 41 , 42, 43, 44, 45... Lens element 50... Fifth lens 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57... Lens element 70... Main body optical system 71... Deflection mirror 72... Prism mirror , 72a... Semi-transmissive surface 73... Image sensor 75... Illuminating device 90... Control device 100... Imaging device 100a... Imaging optical system 100b... Accessory device G1... First lens group G2... Second lens Group, IP1... Primary image plane, IP2... Detection plane, LI... Illumination light, LO... Photographing light, OA... Optical axis, P1... Entrance pupil

Claims (8)

物体側に対応する前側から順に、偏向ミラーと、第1レンズ群と、第2レンズ群とを備え、
前記偏向ミラーは、前記第1レンズ群の入射瞳の位置に配置され、
前記第1レンズ群は、前記第2レンズ群との間に検出面と共役な一次結像面を有し、
前記第2レンズ群中に虹彩絞りを配置し、
前記偏向ミラーと前記虹彩絞りとは共役な位置に配置されている、撮像光学系。
A deflection mirror, a first lens group, and a second lens group are provided in order from the front side corresponding to the object side,
The deflection mirror is arranged at the position of the entrance pupil of the first lens group,
The first lens group has a primary imaging plane conjugate with the detection plane between the first lens group and the second lens group,
disposing an iris diaphragm in the second lens group;
An imaging optical system, wherein the deflecting mirror and the iris diaphragm are arranged at conjugate positions.
前記第1レンズ群が後側にテレセントリックであり、前記第1レンズ群の前側焦点位置に前記偏向ミラーが配置されている、請求項1に記載の撮像光学系。 2. The imaging optical system according to claim 1, wherein said first lens group is telecentric on the rear side, and said deflection mirror is arranged at a front focal position of said first lens group. 前記第2レンズ群が前側にテレセントリックであり、前記第2レンズ群の前記虹彩絞りよりも前側部分の後焦点位置に前記虹彩絞りが配置されている、請求項2に記載の撮像光学系。 3. The image pickup optical system according to claim 2, wherein said second lens group is telecentric on the front side, and said iris diaphragm is arranged at a back focal position in a portion of said second lens group further to the front than said iris diaphragm. 前記虹彩絞りの像側に液体レンズを備える、請求項1~3のいずれか一項に記載の撮像光学系。 4. The imaging optical system according to claim 1, comprising a liquid lens on the image side of said iris diaphragm. 前記液体レンズは、負から正の範囲で屈折力が変化する、請求項4に記載の撮像光学系。 5. The imaging optical system according to claim 4, wherein said liquid lens has refractive power that varies in a negative to positive range. 前記第1レンズ群は、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとを組み合わせたものであり、
前記第2レンズ群のうち、前記虹彩絞りまでのレンズは、正の屈折力を有する複数のレンズを組み合わせたものである、請求項1~5のいずれか一項に記載の撮像光学系。
The first lens group is a combination of a lens having positive refractive power and a lens having negative refractive power,
6. The imaging optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the lens up to the iris diaphragm in the second lens group is a combination of a plurality of lenses having positive refractive power.
物体側である前側から順に、第1レンズ群と、第2レンズ群とを備え、
前記第1レンズ群は、前記第1レンズ群よりも物体側に入射瞳を有し、前記第2レンズ群との間に検出面と共役な一次結像面を有し、
前記第2レンズ群中に虹彩絞りを配置し、
前記第1レンズ群の前記入射瞳と前記虹彩絞りとは共役な位置に配置されている、撮像光学系。
A first lens group and a second lens group are provided in order from the front side, which is the object side,
The first lens group has an entrance pupil closer to the object side than the first lens group, and has a primary imaging plane conjugate with the detection plane between the second lens group and the first lens group,
disposing an iris diaphragm in the second lens group;
The imaging optical system, wherein the entrance pupil and the iris diaphragm of the first lens group are arranged at conjugate positions.
前記第1レンズ群の前記入射瞳の位置に配置される偏向ミラーをさらに備える、請求項7に記載の撮像光学系。 8. The imaging optical system according to claim 7, further comprising a deflecting mirror arranged at the entrance pupil position of the first lens group.
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