JP6390298B2 - 結像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、結像レンズおよび撮像レンズに関する。

所謂「産業用カメラ」が広く実用化され、例えば、マシンビジョン用の画像入力装置等の開発が進んでいる。

マシンビジョンの画像入力装置に用いられる結像レンズは、画像入力のために撮像すべき対象物（「ワーク」とも言う。）の高精細な像を結像できることが重要であり、諸収差が良好に補正されて高性能であることが望まれる。

また、ワークまでの「ワーキングディスタンス」が大きい場合にも、明るい像が結像されるように、上記結像レンズは「口径が大きいレンズ」であることが望まれる。

この発明は、高性能と大口径化を可能とした新規な結像レンズの実現を課題とする。

この発明の結像レンズは、物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、開口絞り、正または負の屈折力を有する第２レンズ群を配してなり、第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズ、第２正レンズ、負レンズ、第３正レンズを配してなり、第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群、正レンズ群を配してなり、第１レンズ群の第１正レンズと第２正レンズの空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群の、第１正レンズの物体側レンズ面から、第３正レンズの像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
（１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０を満足し、
第１レンズ群の第１正レンズの物体側面の曲率半径：Ｒ１１、第１レンズ群の負レンズの像側レンズ面の曲率半径：Ｒ３２が、条件式：
（６） ０．２５ ＜（Ｒ１１−Ｒ３２）／（Ｒ１１＋Ｒ３２）＜ ０．４５
を満足する。

この発明によれば、高性能と大口径化を可能とした新規な結像レンズを実現できる。

実施例１の結像レンズを説明するための図である。 実施例２の結像レンズを説明するための図である。 実施例３の結像レンズを説明するための図である。 実施例４の結像レンズを説明するための図である。 実施例１の結像レンズの無限遠物体に合焦した状態での収差図である。 実施例１の結像レンズの結像倍率：−０．１５の物体にフォーカシングした状態での収差図である。 実施例１の結像レンズの結像倍率：−０．３の物体にフォーカシングした状態での収差図である。 実施例２の結像レンズの無限遠物体に合焦した状態での収差図である。 実施例２の結像レンズの結像倍率：−０．１５の物体にフォーカシングした状態での収差図である。 実施例２の結像レンズの結像倍率：−０．３の物体にフォーカシングした状態での収差図である。 実施例３の結像レンズの無限遠物体に合焦した状態での収差図である。 実施例３の結像レンズの結像倍率：−０．１５の物体にフォーカシングした状態での収差図である。 実施例３の結像レンズの結像倍率：−０．３の物体にフォーカシングした状態での収差図である。 実施例４の結像レンズの無限遠物体に合焦した状態での収差図である。 実施例４の結像レンズの結像倍率：−０．１５の物体にフォーカシングした状態での収差図である。 実施例４の結像レンズの結像倍率：−０．３の物体にフォーカシングした状態での収差図である。 撮像装置の実施の１形態のシステムを説明するための図である。

図１ないし図４に、結像レンズの実施の形態を４例示す。これら実施の形態は、この順序に、後述する具体的な実施例１ないし４に対応する。

図１ないし図４において、図の左方が「物体側」、図の右方が「像側」である。
これら図１ないし図４は、結像レンズが「無限遠に合焦した状態」でのレンズ構成図である。

繁雑を避けるため、図１ないし図４において符号を共通化する。

これらの図において、符号Ｇ１は「第１レンズ群」、符号Ｇ２は「第２レンズ群」、符号Ｓは「開口絞り」を、それぞれ示す。

また、符号Ｉｍは「像面」を示す。
これら実施の形態の結像レンズは「結像させた像を撮像素子で撮像」する場合を想定され、図１〜図４において符号ＣＧは「撮像素子のカバーガラス」を示している。

カバーガラスＣＧは「平行平板状」で、撮像素子の受光面は像面Ｉｍに合致している。

カバーガラスＣＧは、撮像素子の受光面をシールドして保護する機能を持つが、赤外線カットフィルタ等の各種フィルタ機能を併せ持つことができる。

第１レンズ群Ｇ１は「正の屈折力」を持ち、第２レンズ群Ｇ２は「正または負の屈折力」を持つ。

從って、図１〜図４に実施の形態を示す結像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、正または負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を配して構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズＬ１１、第２正レンズＬ１２、負レンズＬ１３、第３正レンズＬ１４を配してなる。

第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群Ｇ２Ｎ、正レンズ群Ｇ２Ｐを配してなる。

図１〜図４に実施の形態を示す結像レンズにおいては、負レンズ群Ｇ２Ｎは「２枚のレンズＬ２１とＬ２２」により構成され、正レンズ群Ｇ２Ｐは「１枚のレンズＬ２３」により構成されている。

物体側に正の屈折力、像側に負の屈折力を配した結像レンズは「テレフォトタイプ」と呼ばれている。

「テレフォトタイプの結像レンズ」は、屈折力の配分が、物体側から像側へ向かって正・負であり、対称的でないため、一般的に「収差の補正が困難」であるとされている。

特に、大口径化に伴って発生する「球面収差、コマ収差、軸上色収差」の補正が困難であるとされている。

発明者は、第１レンズ群を上記の如く、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズ、第２正レンズ、負レンズ、第３正レンズにより構成することにより、大口径化に伴う、球面収差やコマ収差、軸上色収差の十分な補正が可能となるとの知見を得た。

第1レンズ群は「軸上光束が太い」ことから、大口径化に伴って発生する球面収差やコマ収差の補正に重要な群である。

第１レンズ群の「第１正レンズ（図１〜図４において第１正レンズＬ１１）の物体側面と、負レンズ（図１〜図４において負レンズＬ１３）の像側面と」の「収差をやりとり」が、球面収差やコマ収差の補正に寄与する。

この寄与を有効ならしむるためには「第１正レンズと第２正レンズの空気間隔：Ｄ１ａを適切に設定」することが重要になる。

条件式（１）は、上記空気間隔：Ｄ１ａの適切な範囲を、第１レンズ群の「第１正レンズの物体側レンズ面から、第３正レンズの像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１」に対して定めた条件である。

なお、上記距離「Ｄ１」を以下において「第１レンズ群の厚さ」とも言う。

条件式（１）のパラメータが０．５０以上では、空気間隔：Ｄ１ａが第１レンズ群の厚さ：Ｄ１に対して相対的に過大となり、負レンズや第３正レンズの厚みや間隔が過小となる。

条件式（１）のパラメータが０．１５以下では「第１正レンズの物体側面と負レンズの像側面における収差のやりとりによる収差補正」が困難になる。

從って、条件式（１）の範囲外では「第１レンズ群内の収差補正」が困難になる。

条件式（１）を満足することにより「第１レンズ群内での良好な収差補正」が可能となり、
全系における球面収差やコマ収差の良好な補正が可能となる。

この発明の結像レンズは、上記構成において、条件式（１）とともに、以下の条件式（２）、（６）、（７）、（８）、（９）のうちの条件式（６）、または条件式（７）、または条件式（９）を満足する構成であることができる。また、条件式（２）、（６）、（７）、（８）、（９）の任意の１以上を満足することが好ましい。

（２） ０．２＜ Ｄ１ｂ／Ｄ１ ＜０．６
（６） ０．２５ ＜（Ｒ１１−Ｒ３２）／（Ｒ１１＋Ｒ３２）＜ ０．４５
（７） ０．１ ＜（Ｒ４１−Ｒ３２）／（Ｒ４１＋Ｒ３２）＜ ０．３
（８） ０．１ ＜（Ｒ２１−Ｒ３２）／（Ｒ２１＋Ｒ３２）＜ ０．３
（９） ０．４ ＜Ｄ２ａ／Ｄ２＜ ０．７
これらの条件におけるパラメータの各記号の意味は以下の通りである。

「Ｄ１ｂ」は、第１レンズ群の第２正レンズの物体側面と負レンズの像側面の間隔であり、「Ｄ１」は第１レンズ群の厚さである。

「Ｒ１１」は、第１レンズ群の第１正レンズの物体側面の曲率半径、「Ｒ３２」は、第１レンズ群の負レンズの像側レンズ面の曲率半径である。

「Ｒ２１」は、第１レンズ群の第２正レンズの物体側面の曲率半径、「Ｒ４１」は、第１レンズ群の第３正レンズの物体側面の曲率半径である。

「Ｄ２ａ」は、第２レンズ群の負レンズ群と正レンズ群の空気間隔である。

「Ｄ２」は、第２レンズ群の、負レンズ群の最も物体側のレンズ面から正レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離である。距離：Ｄ２を以下において「第２レンズ群の厚さ」とも言う。

第１レンズ群の「第２正レンズの物体側面と負レンズの像側面」も収差のやり取りを行っており、これらの面の間隔：Ｄ１ｂの適切な設定することが、第１レンズ群内での収差補正にとって重要である。

条件式（２）のパラメータが０．６以上では、第２正レンズの物体側面と負レンズの像側面の間隔が、第１レンズ群の厚さに「対して相対的に大きく」なり、第１正レンズや第３正レンズの厚さや、レンズ間距離が過小となる。

条件式（２）のパラメータが０．２以下では「第２正レンズの物体側面と負レンズの像側面とにおける収差のやりとりによる収差補正」の寄与が小さくなる。

從って、条件式（２）の範囲外では「第２正レンズの物体側面と負レンズの像側面」での収差補正を「第１レンズ群内の収差補正」に有効に寄与させることが困難になる。

条件式（２）を満足することにより、第１レンズ群内での収差補正をより良好に行うことが可能になる。

第１正レンズの物体側面と負レンズの像側面も、収差のやり取りをしている。
これらの面の曲率半径の大小関係を条件式（６）が満足されるように定めることにより、これらの面の間の収差のやり取りを全系の収差補正に有効に寄与させることができる。

条件式（６）の範囲外では、第１正レンズの物体側面と負レンズの像側面の曲率半径の大小関係のバランスが崩れ、全系の収差補正に対する有効な寄与を齎すことが難しい。

第１レンズ群の、負レンズの像側面と第３正レンズの物体側面も、収差のやり取りを通じて全系の収差補正に寄与する。

これらの面の曲率半径の大小関係を条件式（７）が満足されるように定めることにより、これらの面の間の収差のやり取りを全系の収差補正に有効に寄与させることができる。

条件式（７）の範囲外では、第３正レンズの物体側面と負レンズの像側面の曲率半径の大小関係のバランスが崩れ、全系の収差補正に対する有効な寄与を齎すことが難しい。

第１レンズ群の、第２正レンズの物体側面と負レンズの像側面も、収差のやり取りを通じて全系の収差補正に寄与する。

これらの面の曲率半径の大小関係を条件式（８）が満足されるように定めることにより、これらの面の間の収差のやり取りを全系の収差補正に有効に寄与させることができる。

条件式（８）の範囲外では、第２正レンズの物体側面と負レンズの像側面の曲率半径の大小関係のバランスが崩れ、全系の収差補正に対する有効な寄与を齎すことが難しい。

以上の条件式（１）、（２）、（６）〜（８）は、第１レンズ群に関連した条件である。
条件式（９）は、第２レンズ群に関するものであり、第２レンズ群の負レンズ群と正レンズ群の空気間隔：Ｄ２ａと、第２レンズ群の厚さ：Ｄ２との好適な大小関係を定めるものである。

条件式（９）の範囲内では、像面への入射角を小さくしつつ各種収差を補正することが容易になる。

第２レンズ群は、物体側に配される「負レンズ群」と、像側に配される「正レンズ群」とにより構成される。

「負レンズ群」は、１枚の負レンズで構成することもできるが、複数枚のレンズで構成することもできる。負レンズ群は「正レンズと負レンズの２枚」で構成することもできる。

図１〜図４に示す実施の形態では、負レンズ群は、正レンズＬ２１と負レンズＬ２２の２枚のレンズで構成され、これら２枚のレンズＬ２１、Ｌ２２は接合されている。

「正レンズ群」は、図１〜図４に示す実施の形態のように１枚の正レンズＬ２３で構成することができるが、勿論これに限らない。

第１レンズ群においても、図１〜図４に示す実施の形態では、正レンズＬ１２と負レンズＬ１３は接合されている。これら２枚のレンズＬ１２、Ｌ１３を接合することにより、正レンズＬ１２と負レンズＬ１３の相対的な偏心を抑えることができる。

上記何れの場合においても、第１レンズ群を構成する４枚のレンズのうち、物体側の２枚の正レンズ（第１正レンズ、第２正レンズ）のうちの少なくとも１枚は、以下の条件式（３）〜（５）を満足する材質により形成するのが好ましい。

（３） １.４５ ＜ｎ_ｄ＜ １．６５
（４） ６０．０ ＜ν_ｄ＜ ９５．０
（５） ０．００５ ＜Ｐ_ｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×ν_ｄ＋０．６４８３）
＜ ０．０５０ 。

「ｎ_ｄ」、「ν_ｄ」および「Ｐ_ｇ，Ｆ」はそれぞれ、レンズ材質のｄ線に対する屈折率、アッベ数および部分分散比である。

部分分散比は、レンズ材質のｇ線，Ｆ線，Ｃ線に対する屈折率：ｎ_ｇ，ｎ_Ｆ，ｎ_Ｃにより、
Ｐ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）
で定義される。

第１レンズ群の第１正レンズ・第２正レンズでは「軸上マージナル光線が高い位置を通る」ので、軸上色収差の補正上重要なレンズであり、条件（３）〜（５）を満足するような「異常分散性がある硝種」の使用により、軸上色収差の十分な補正が容易になる。

この発明の結像レンズには勿論、非球面や回折面等の特殊面を１面以上採用することができるが、全てのレンズ面を球面で形成することもできる。

非球面や回折面などの特殊面を使用しないことによって、例えば成型用の金型などの「大きな製造コスト」の発生を回避でき、特に少ロットの生産時においてコスト的に有利である。

また、結像レンズを構成する各レンズの材料は、全て「無機固体材料」とすることが好ましい。有機材料や「有機無機ハイブリッド材料」等によるレンズは、温度・湿度などの環境条件による特性の変化が大きい。

結像レンズを構成する全てのレンズを「無機固体材料」で形成することにより、温度・
湿度などの環境条件の変化の影響を受けにくい結像レンズを実現できる。

「実施例」
以下に、図１ないし図４に実施の形態を示した結像レンズの具体的な実施例として、実施例１ないし４を挙げる。

実施例１ないし４の結像レンズは「マシンビジョン用の画像入力装置」に使用されることを想定されており、ワーキングディスタンスが確保し易く、パースペクティブの影響を受けにくい望遠気味の結像レンズである。

上記「ワーキングディスタンス」は、作動距離であり、画像入力のために撮像すべき対象物である「ワーク」の物体面からレンズ先端までの距離である。

符号を共通化した図１〜図４に示すように、結像レンズは、物体側から像側へ向かい、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、第２レンズ群Ｇ２を配してなる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順次、第１正レンズＬ１１、第２正レンズＬ１２、負レンズＬ１３、第３正レンズＬ１４の４枚を配して構成されている。

実施例１〜４とも、第２正レンズＬ１２と負レンズＬ１３とは接合されている。

開口絞りＳの像側に配された第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順次、負レンズ群Ｇ２Ｎ、正レンズ群Ｇ２Ｐを配してなる。

負レンズ群Ｇ２Ｎは、正レンズＬ２１と負レンズＬ２２とにより構成され、実施例１〜４とも、これら正レンズＬ２１と負レンズＬ２２は接合されている。

正レンズ群Ｇ２Ｐは、実施例１ないし４とも、１枚の正レンズＬ２３により構成されている。

実施例１〜４とも、結像レンズは７枚のレンズにより構成され、これら７枚のレンズは全て「球面レンズ」であり、「無機固体材料」で形成されている。

実施例１〜４の全てにおいて「最大像高は８．０ｍｍ」である。

各実施例において、第２レンズ群Ｇ２の像面側に配設される平行平板状のカバーガラスＣＧは、その像側面が像面Ｉｍから物体側に約１．０ｍｍの位置となるよう配設されているが、勿論、これに限られる訳ではない。

付言すると、実施例１〜４の結像レンズは何れも、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシング時に、第１レンズ群Ｇ１を物体側に移動させ、第２レンズ群Ｇ２は像面Ｉｍに対して固定している。

フォーカシングに際しては、開口絞りＳも像面Ｉｍに対して固定している。

開口絞りＳは、フォーカシングに際して第１レンズ群Ｇ１と一体として移動させてもよいが、固定とすることにより、フォーカシング用の移動機構を簡素化でき、第１レンズ群の繰り出し量の確報が容易である。

各実施例における記号の意味は以下の通りである。

f：全系の焦点距離（無限遠物体にフォーカシングした状態の焦点距離）
F：Fナンバ
2ω：画角（無限遠に合焦した状態での画角）
R：曲率半径
D：面間隔
N：屈折率（上の説明における「ｎ_ｄ」）
ν：アッベ数（上の説明における「ν_ｄ」）
φ：光線有効径 。

長さの次元を持つ量の単位は、特に断らない限り「ｍｍ」である。

最初に挙げる実施例１は、図１に示した結像レンズの具体例である。

「実施例１」
f＝75.0mm、Ｆ＝2.83、2ω＝12.2度
実施例１のデータを表１に示す。

表１の左側の欄は、物体側から数えた面板号を示す。

上記データ中の「絞り」は、勿論「開口絞り」である。

「可変間隔」
可変間隔は、第１レンズ群と開口絞りの間隔（上のデータで「Ｄ７」）である。

無限遠物体にフォーカシングした状態（Ｉｎｆと表示）、結像倍率が−０．１５倍となる物体（ワーク）にフォーカシングした状態（×０．１５と表示）、結像倍率が−０．３倍となる物体にフォーカシングした状態（×０．３と表示）の「Ｄ７」の値を示す。

以下の他の実施例においても同様である。

可変間隔のデータを表２に示す。

「条件式のパラメータの値」
実施例１における各条件式のパラメータの値を表３に示す。

表３における「Ｌ１」は、第１レンズ群の第１正レンズ、「Ｌ２」は第２正レンズを示している。以下の実施例２〜４においても同様である。

次に挙げる実施例２は、図２に示した結像レンズの具体例である。

「実施例２」
f＝75.0mm、Ｆ＝2.80、2ω＝12.2度
実施例２のデータを表４に示す。

「可変間隔」
可変間隔のデータを表５に示す。

「条件式のパラメータの値」
実施例２における各条件式のパラメータの値を表６に示す。

次に挙げる実施例３は、図３に示した結像レンズの具体例である。

「実施例３」
f＝75.0mm、Ｆ＝2.85、2ω＝12.2度
実施例３のデータを表７に示す。

「可変間隔」
可変間隔のデータを表８に示す。

「条件式のパラメータの値」
実施例３における各条件式のパラメータの値を表９に示す。

最後に挙げる実施例４は、図４に示した結像レンズの具体例である。

「実施例４」
f＝75.0mm、Ｆ＝2.82、2ω＝12.2度
実施例４のデータを表１０に示す。

「可変間隔」
可変間隔のデータを表１１に示す。

「条件式のパラメータの値」
実施例４における各条件式のパラメータの値を表１２に示す。

図５ないし図７に、実施例１の結像レンズの収差曲線図を示す。
図５は、実施例１の結像レンズが、無限遠物体にフォーカシングした状態における収差曲線図である。

図６は、「結像倍率が−０．１５倍になる物体」にフォーカシングした状態における収差図、図７は、「結像倍率が−０．３倍になる物体」にフォーカシングした状態における収差図である。

図８ないし図１０に、実施例２の結像レンズの収差曲線図を示す。
図８は、実施例２の結像レンズが、「無限遠物体にフォーカシングした状態」における収差曲線図である。

図９は、「結像倍率が−０．１５倍になる物体」にフォーカシングした状態における収差図、図１０は、「結像倍率が−０．３倍になる物体」にフォーカシングした状態における収差図である。

図１１ないし図１３に、実施例３の結像レンズの収差曲線図を示す。
図１１は、実施例３の結像レンズが、「無限遠物体にフォーカシングした状態」における収差曲線図である。

図１２は、「結像倍率が−０．１５倍になる物体」にフォーカシングした状態における収差図、図１３は、「結像倍率が−０．３倍になる物体」にフォーカシングした状態における収差図である。

図１４ないし図１６に、実施例４の結像レンズの収差曲線図を示す。
図１４は、実施例４の結像レンズが、「無限遠物体にフォーカシングした状態」における収差曲線図である。

図１５は、「結像倍率が−０．１５倍になる物体」にフォーカシングした状態における収差図、図１６は、「結像倍率が−０．３倍になる物体」にフォーカシングした状態における収差図である。

これらの収差図において、「球面収差」の図における破線は「正弦条件」を示し、「非点収差」の図中の実線は「サジタル」、破線は「メリディオナル」を表す。

細線は「ｄ線」、太線は「ｇ線」に対する収差曲線図である。

各実施例とも、収差は高いレベルで補正され、球面収差、軸上色収差は問題にならないほど小さい。非点収差、像面湾曲、倍率色収差も十分に小さく、コマ収差やその色差の乱れも最周辺部まで良く抑えられており、歪曲収差も絶対値で０．５％以下となっている。

また、無限遠物体にフォーカシングした状態、結像倍率が−０．１５倍になる物体にフォーカシングした状態、結像倍率が−０．３倍になる物体にフォーカシングした状態における「収差の変動」は極めて小さい。

即ち、実施例１〜４の結像レンズは何れも、２レンズ群構成で、フォーカシングに伴う性能の変化が少ない結像レンズを実現している。

即ち、この発明により、画角：１２度程度、Ｆナンバ：２．８程度、レンズ枚数：７枚程度で、非点収差や像面湾曲、倍率色収差、コマ収差の色差、歪曲収差等が十分に低減された結像レンズを実現できる。

この結像レンズは「６００〜１０００万画素の撮像素子に対応した解像力」を有すると共に、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがない。

従って、この結像レンズは「直線を直線として歪みなく描写可能」で、簡易な構成で無限遠物体から倍率：０．３倍以上となる近距離物体まで高性能である。

図１７に即して、撮像装置を用いる「マシンビジョンの画像入力装置」のシステムの１例を説明する。

この「システム」は製品検査を行うものであり、検査対象としてのワークＷＫをコンベヤ３０により図の右方へ搬送しつつ、撮像装置１０によりワークＷＫを撮像して、画像入力する。

撮像装置１０は、請求項１ないし１０の何れか１項に記載の結像レンズ、具体的には、例えば実施例１〜４の何れかに示されたものを用いる。

コンピュータあるいはＣＰＵ等として構成された制御手段２０は、コンベヤ３０の駆動や、照明装置２０の点滅の制御を行うほか、結像レンズのフォーカシングや撮像素子による画像の取得を制御する。

種々のサイズの製品がワークＷＫとして検査の対象となる。
制御手段２０は、ワークＷＫのサイズに応じた適切なワーキングディスタンス（結像倍率）を特定し、特定されたワーキングディスタンスに応じて、結像レンズのフォーカシングを制御する。

以上のように、この発明によれば、以下の如き、新規な結像レンズと、これを用いる撮像装置を実現できる。

［１］
物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、正または負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を配してなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズＬ１１、第２正レンズＬ１２、負レンズＬ１３、第３正レンズＬ１４を配してなり、第２レンズ群２Ｇは、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群Ｇ２Ｎ、正レンズ群Ｇ２Ｐを配してなり、第１レンズ群Ｇ１の第１正レンズＬ１１と第２正レンズＬ１２の空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群Ｇ１の、第１正レンズＬ１１の物体側レンズ面から、第３正レンズＬ１４の像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
（１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０
を満足し、第１レンズ群Ｇ１の第１正レンズＬ１１の物体側面の曲率半径：Ｒ１１、第１レンズ群Ｇ１の負レンズの像側レンズ面の曲率半径：Ｒ３２が、条件式：
（６） ０．２５ ＜（Ｒ１１−Ｒ３２）／（Ｒ１１＋Ｒ３２）＜ ０．４５
を満足する結像レンズ。
［２］
物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、正または負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を配してなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズＬ１１、第２正レンズＬ１２、負レンズＬ１３、第３正レンズＬ１４を配してなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群Ｇ２Ｎ、正レンズ群Ｇ２Ｐを配してなり、第１レンズ群Ｇ１の第１正レンズＬ１１と第２正レンズＬ１２の空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群Ｇ１の、第１正レンズＬ１１の物体側レンズ面から、第３正レンズＬ１４の像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
（１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０
を満足し、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１３の像側面の曲率半径：Ｒ３２、第３正レンズＬ１４の物体側面の曲率半径：Ｒ４１が、条件式：
（７） ０．１ ＜（Ｒ４１−Ｒ３２）／（Ｒ４１＋Ｒ３２）＜ ０．３
を満足する結像レンズ。
［３］
物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、正または負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を配してなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズＬ１１、第２正レンズＬ１２、負レンズＬ１３、第３正レンズＬ１４を配してなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群Ｇ２Ｎ、正レンズ群Ｇ２Ｐを配してなり、第１レンズ群Ｇ１の第１正レンズＬ１１と第２正レンズＬ１２の空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群Ｇ１の、第１正レンズＬ１１の物体側レンズ面から、第３正レンズＬ１４の像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
（１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０
を満足し、第２レンズ群Ｇ２の負レンズ群Ｇ２Ｎと正レンズ群Ｇ２Ｐの空気間隔：Ｄ２ａ、第２レンズ群Ｇ２の、負レンズ群Ｇ２Ｎの最も物体側のレンズ面から正レンズ群Ｇ２Ｐの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：Ｄ２が、条件式：
（９） ０．４ ＜Ｄ２ａ／Ｄ２＜ ０．７
を満足する結像レンズ。
［４］
物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、正または負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を配してなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズＬ１１、第２正レンズＬ１２、負レンズＬ１３、第３正レンズＬ１４を配してなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群Ｇ２Ｎ、正レンズ群Ｇ２Ｐを配してなり、第１レンズ群Ｇ１の第１正レンズＬ１１と第２正レンズＬ１２の空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群Ｇ１の、第１正レンズＬ１１の物体側レンズ面から、第３正レンズＬ１４の像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
（１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０
を満足し、第２レンズ群Ｇ２の負レンズ群Ｇ２Ｎが正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、正レンズ群Ｇ２Ｐは１枚の正レンズで構成されている結像レンズ。
［５］
［１］ないし［３］の何れか１に記載の結像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２の負レンズ群Ｇ２Ｎが正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、正レンズ群Ｇ２Ｐは１枚の正レンズで構成されている結像レンズ。
［６］
［１］または［２］に記載の結像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２の負レンズ群Ｇ２Ｎと正レンズ群Ｇ２Ｐの空気間隔：Ｄ２ａ、第２レンズ群Ｇ２の、負レンズ群Ｇ２Ｎの最も物体側のレンズ面から正レンズ群Ｇ２Ｐの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：Ｄ２が、条件式：
（９） ０．４ ＜Ｄ２ａ／Ｄ２＜ ０．７
を満足する結像レンズ。
［７］
［１］に記載の結像レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１３の像側面の曲率半径：Ｒ３２、第３正レンズの物体側面の曲率半径：Ｒ４１が、条件式：
（７） ０．１ ＜（Ｒ４１−Ｒ３２）／（Ｒ４１＋Ｒ３２）＜ ０．３
を満足する結像レンズ。
［８］
［６］に記載の結像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２の負レンズ群Ｇ２Ｎが正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、正レンズ群Ｇ２Ｐは１枚の正レンズで構成されている結像レンズ。
［９］
［７］に記載の結像レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１３の像側面の曲率半径：Ｒ３２、第３正レンズＬ１４の物体側面の曲率半径：Ｒ４１が、条件式：
（７） ０．１ ＜（Ｒ４１−Ｒ３２）／（Ｒ４１＋Ｒ３２）＜ ０．３
を満足する結像レンズ。
［１０］
［９］記載の結像レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２の負レンズ群Ｇ２Ｎが正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、正レンズ群Ｇ２Ｐは１枚の正レンズで構成されている結像レンズ。

［１１］
［１］ないし［１０］の何れか１に記載の結像レンズにおいて、第１レンズ群の第２正レンズＬ１２の物体側面と負レンズＬ１３の像側面の間隔：Ｄ１ｂ、第１正レンズＬ１１の物体側レンズ面から、第３正レンズＬ１４の像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
（２） ０．２＜ Ｄ１ｂ／Ｄ１ ＜０．６
を満足する結像レンズ。

［１２］
［１］ないし［１１］の何れか１に記載の結像レンズにおいて、レンズ材質の、ｄ線に対する屈折率：ｎ_ｄ、アッベ数：ν_ｄ、および、ｇ線，Ｆ線，Ｃ線に対する屈折率：ｎ_ｇ，ｎ_Ｆ，ｎ_Ｃにより、次式：
Ｐ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）
で定義される部分分散比：Ｐ_ｇ，Ｆが、第１レンズ群の第１正レンズＬ１１、第２正レンズＬ１２の少なくとも一方に対して、条件式：
（３） １.４５ ＜ｎ_ｄ＜ １．６５
（４） ６０．０ ＜ν_ｄ＜ ９５．０
（５） ０．００５ ＜Ｐ_ｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×ν_ｄ＋０．６４８３）
＜ ０．０５０
を満足する結像レンズ。

［１３］
［１］ないし［１２］の何れか１に記載の結像レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１の第２正レンズＬ１２の物体側面の曲率半径：Ｒ２１、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１３の像側面の曲率半径：Ｒ３２が、条件式：
（８） ０．１ ＜（Ｒ２１−Ｒ３２）／（Ｒ２１＋Ｒ３２）＜ ０．３
を満足する結像レンズ。

［１４］
［１］ないし［１３］の何れか１に記載の結像レンズにおいて、第１レンズ群および第２レンズ群を構成する全てのレンズが球面レンズである結像レンズ。

［１５］
［１］ないし［１４］の何れか１に記載の結像レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を構成する全てのレンズの材質が、無機固体材料である結像レンズ。

［１６］
［１］ないし［１５］の何れか１に記載の結像レンズを有する撮像装置。

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

即ち、この発明の結像レンズは、上記マシンビジョン用の画像入力装置への使用が可能であるのみならず、デジタルカメラやビデオカメラ、監視カメラ等に用いることもできる。

この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。

Ｇ１ 第１レンズ群
Ｌ１１ 第１正レンズ
Ｌ１２ 第２正レンズ
Ｌ１３ 負レンズ
Ｌ１４ 第３正レンズ
Ｓ 開口絞り
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ２Ｎ 負レンズ群
Ｇ２Ｐ 正レンズ群
Ｌ２１ 正レンズ
Ｌ２２ 負レンズ
Ｌ２３ 正レンズ
ＣＧ 受光素子のカバーガラス
Ｉｍ 像面
１０ 撮像装置
１２ 照明装置
２０ 制御手段
３０ コンベヤ
ＷＫ ワーク

Claims (16)

1. 物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、開口絞り、正または負の屈折力を有する第２レンズ群を配してなり、
   第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズ、第２正レンズ、負レンズ、第３正レンズを配してなり、
   第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群、正レンズ群を配してなり、
   第１レンズ群の第１正レンズと第２正レンズの空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群の、第１正レンズの物体側レンズ面から、第３正レンズの像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
   （１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０
   を満足し、
   第１レンズ群の第１正レンズの物体側面の曲率半径：Ｒ１１、第１レンズ群の負レンズの像側レンズ面の曲率半径：Ｒ３２が、条件式：
   （６） ０．２５ ＜（Ｒ１１−Ｒ３２）／（Ｒ１１＋Ｒ３２）＜ ０．４５
   を満足する結像レンズ。
2. 物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、開口絞り、正または負の屈折力を有する第２レンズ群を配してなり、
   第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズ、第２正レンズ、負レンズ、第３正レンズを配してなり、
   第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群、正レンズ群を配してなり、
   第１レンズ群の第１正レンズと第２正レンズの空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群の、第１正レンズの物体側レンズ面から、第３正レンズの像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
   （１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０
   を満足し、
   第１レンズ群の負レンズの像側面の曲率半径：Ｒ３２、第３正レンズの物体側面の曲率半径：Ｒ４１が、条件式：
   （７） ０．１ ＜（Ｒ４１−Ｒ３２）／（Ｒ４１＋Ｒ３２）＜ ０．３
   を満足する結像レンズ。
3. 物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、開口絞り、正または負の屈折力を有する第２レンズ群を配してなり、
   第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズ、第２正レンズ、負レンズ、第３正レンズを配してなり、
   第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群、正レンズ群を配してなり、
   第１レンズ群の第１正レンズと第２正レンズの空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群の、第１正レンズの物体側レンズ面から、第３正レンズの像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
   （１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０
   を満足し、
   第２レンズ群の負レンズ群と正レンズ群の空気間隔：Ｄ２ａ、第２レンズ群の、負レンズ群の最も物体側のレンズ面から正レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：Ｄ２が、条件式：
   （９） ０．４ ＜Ｄ２ａ／Ｄ２＜ ０．７
   を満足する結像レンズ。
4. 物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、開口絞り、正または負の屈折力を有する第２レンズ群を配してなり、
   第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、第１正レンズ、第２正レンズ、負レンズ、第３正レンズを配してなり、
   第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ群、正レンズ群を配してなり、
   第１レンズ群の第１正レンズと第２正レンズの空気間隔：Ｄ１ａ、第１レンズ群の、第１正レンズの物体側レンズ面から、第３正レンズの像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
   （１） ０．１５ ＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜ ０．５０
   を満足し、
   第２レンズ群の負レンズ群が正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、正レンズ群は１枚の正レンズで構成されている結像レンズ。
5. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の結像レンズにおいて、
   第２レンズ群の負レンズ群が正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、正レンズ群は１枚の正レンズで構成されている結像レンズ。
6. 請求項１または２に記載の結像レンズにおいて、
   第２レンズ群の負レンズ群と正レンズ群の空気間隔：Ｄ２ａ、第２レンズ群の、負レンズ群の最も物体側のレンズ面から正レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：Ｄ２が、条件式：
   （９） ０．４ ＜Ｄ２ａ／Ｄ２＜ ０．７
   を満足する結像レンズ。
7. 請求項１に記載の結像レンズにおいて、
   第１レンズ群の負レンズの像側面の曲率半径：Ｒ３２、第３正レンズの物体側面の曲率半径：Ｒ４１が、条件式：
   （７） ０．１ ＜（Ｒ４１−Ｒ３２）／（Ｒ４１＋Ｒ３２）＜ ０．３
   を満足する結像レンズ。
8. 請求項６記載の結像レンズにおいて、
   第２レンズ群の負レンズ群が正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、正レンズ群は１枚の正レンズで構成されている結像レンズ。
9. 請求項７記載の結像レンズにおいて、
   第１レンズ群の負レンズの像側面の曲率半径：Ｒ３２、第３正レンズの物体側面の曲率半径：Ｒ４１が、条件式：
   （７） ０．１ ＜（Ｒ４１−Ｒ３２）／（Ｒ４１＋Ｒ３２）＜ ０．３
   を満足する結像レンズ。
10. 請求項９記載の結像レンズにおいて、
    第２レンズ群の負レンズ群が正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、正レンズ群は１枚の正レンズで構成されている結像レンズ。
11. 請求項１ないし１０の何れか１項に記載の結像レンズにおいて、
    第１レンズ群の第２正レンズの物体側面と負レンズの像側面の間隔：Ｄ１ｂ、第１正レンズの物体側レンズ面から、第３正レンズの像側レンズ面までの、光軸上の距離：Ｄ１が、条件式：
    （２） ０．２＜ Ｄ１ｂ／Ｄ１ ＜０．６
    を満足する結像レンズ。
12. 請求項１ないし１１の何れか１項に記載の結像レンズにおいて、
    レンズ材質の、ｄ線に対する屈折率：ｎ _ｄ 、アッベ数：ν _ｄ 、および、ｇ線，Ｆ線，Ｃ線に対する屈折率：ｎ _ｇ ，ｎ _Ｆ ，ｎ _Ｃ により、次式：
    Ｐ _ｇ，Ｆ ＝（ｎ _ｇ −ｎ _Ｆ ）／（ｎ _Ｆ −ｎ _Ｃ ）
    で定義される部分分散比：Ｐ _ｇ，Ｆ が、第１レンズ群の第１正レンズ、第２正レンズの少なくとも一方に対して、条件式：
    （３） １.４５ ＜ｎ _ｄ ＜ １．６５
    （４） ６０．０ ＜ν _ｄ ＜ ９５．０
    （５） ０．００５ ＜Ｐ _ｇ，Ｆ −（−０．００１８０２×ν _ｄ ＋０．６４８３）
    ＜ ０．０５０
    を満足する結像レンズ。
13. 請求項１ないし１２の何れか１項に記載の結像レンズにおいて、
    第１レンズ群の第２正レンズの物体側面の曲率半径：Ｒ２１、第１レンズ群の負レンズの像側面の曲率半径：Ｒ３２が、条件式：
    （８） ０．１ ＜（Ｒ２１−Ｒ３２）／（Ｒ２１＋Ｒ３２）＜ ０．３
    を満足する結像レンズ。
14. 請求項１ないし１３の何れか１項に記載の結像レンズにおいて、
    第１レンズ群および第２レンズ群を構成する全てのレンズが球面レンズである結像レンズ。
15. 請求項１ないし１４の何れか１項に記載の結像レンズにおいて、
    第１レンズ群および第２レンズ群を構成する全てのレンズの材質が、無機固体材料である結像レンズ。
16. 請求項１ないし１５の何れか１項に記載の結像レンズを有する撮像装置。

Images