JP6459521B2

JP6459521B2 - 撮像光学系、カメラ装置及びステレオカメラ装置

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Publication number: JP6459521B2
Application number: JP2015001542A
Authority: JP
Inventors: 寛中沼
Original assignee: Ricoh Co Ltd
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Filing date: 2015-01-07
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Description

本発明は、撮像光学系、カメラ装置及びステレオカメラ装置に関する。

撮像光学系とエリアセンサを用いたカメラ装置において、監視カメラ、製造ラインの工程監視用カメラ、車載カメラなどが、実用化され需要が増加しつつある。これらの撮像カメラは、対象となる物体の識別を行うセンシング用途に用いられ、例えば、車載カメラでは、走行車両の位置や路面状態の認識をするための性能が求められる。

そのため、センシング用途の撮像光学系には、比較的小さい物の識別や、比較的遠方での状況を的確に観察できるよう、高解像度であることが必要とされる。

このようなセンシング用途のカメラ装置に用いられる撮像光学系として、レトロフォーカスタイプの撮像光学系が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１〜３に記載の発明では、物体側の前群に負のパワーのレンズ群、像側の後群に正のパワーのレンズ群を配置して非対称とすることで、撮像素子との間に光学的ローパスフィルタおよび赤外カットフィルタ等のようなフィルタ類を配置するスペースを確保し、センシング用途に適した光学性能の実現を図っている。

また、センシング用途の撮像光学系は、センシング対象となる物体の大きさや、形状などの情報をより正確に取得することが求められるため、画角がある程度広いレンズであっても、光学的に歪曲収差が良好に補正されていることが必要となる。そのため、低ディストーションを実現できる撮像光学系の開発が望まれている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、比較的広角でありながら、低ディストーションを実現できる撮像光学系を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本願に係る撮像光学系は、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群とから構成される単焦点の撮像光学系であって、第１レンズ群と第２レンズ群との間に開口絞りを配し、第１レンズ群は、物体側から順に、負及び正の２枚のレンズからなり全体として負のパワーを有する第１フロントレンズ群と、単レンズからなり正のパワーを有する第１リアレンズ群とからなり、第１フロントレンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズとからなり、第１リアレンズ群は、両凸レンズからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、負のパワーを有する第２フロントレンズ群と、像側に凸面を向けた正レンズ及び物体側に凸面を向けた正レンズからなる第２リアレンズ群とからなり、第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１とし、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式
（１）３．２＜ｆ２／ｆ１＜９．０
を満足することを特徴とする。

本発明によれば、比較的広角でありながら、低ディストーションを実現できる撮像光学系を提供することができる。

本発明の実施例１に係る撮像光学系のレンズ構成を示す光学配置図である。本発明の実施例２に係る撮像光学系のレンズ構成を示す光学配置図である。本発明の実施例３に係る撮像光学系のレンズ構成を示す光学配置図である。本発明の実施例４に係る撮像光学系のレンズ構成を示す光学配置図である。本発明の実施例１に係る撮像光学系の収差曲線図である。本発明の実施例２に係る撮像光学系の収差曲線図である。本発明の実施例３に係る撮像光学系の収差曲線図である。本発明の実施例４に係る撮像光学系の収差曲線図である。本発明の実施例５に係るカメラ装置の外観構成を模式的に示す斜視図であって、（ａ）は正面側の斜視図を示し、（ｂ）は裏面側の斜視図を示す。図９のカメラ装置のシステム構造例を示すブロック図である。本発明の実施例６に係るステレオカメラ装置を説明するための説明図である。

以下に、本発明に係る撮像光学系の実施形態を、図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る撮像光学系は、監視カメラ、製造ラインの工程監視用カメラ、車載カメラなどのセンシング用途のカメラ装置やステレオカメラ装置に用いられる撮像光学系として使用可能な撮像光学系であって、以下の特徴を有する。なお、本発明の撮像光学系の用途が、センシング用途に限定されることはなく、静止画や動画撮影用のデジタルカメラ、銀塩フィルムを用いるフィルムカメラ等の撮像光学系として使用することもできる。

本発明の実施形態に係る撮像光学系は、図１〜図４に示すように、物体側から順に、正のパワー（屈折力）を有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２とから構成される単焦点の撮像光学系であり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞りＳを備えている。つまり、本発明の実施形態に係る撮像光学系は、開口絞りＳの物体側に配置される正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳの像側に配置される正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ１とから構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正及び負の２枚のレンズからなり全体として負のパワーを有する第１フロントレンズ群（以下、「第１Ｆレンズ群」という）ＦＧ１と、単レンズからなり正のパワーを有する第１リアレンズ群（以下、「第１Ｒレンズ群」という）ＲＧ１とから構成される。

第１レンズ群Ｇ１の第１Ｆレンズ群ＦＧ１は、像側に凹面を向けた負レンズＬ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とから構成され、第１Ｒレンズ群ＲＧ１は、両凸レンズＬ１３から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負のパワーを有する第２フロントレンズ群（以下、「第２Ｆレンズ群」という）ＦＧ２と、正のパワーを有する第２リアレンズ群（以下「第２Ｒレンズ群」という）ＲＧ２とから構成される。

本発明の実施形態に係る撮像光学系は、レトロフォーカスタイプに類するものである。一般に、レトロフォーカス型の撮像光学系は、画角を拡げて広画角化し、大口径化すると、諸収差の補正が困難となる。物体側の前群に負のパワーのレンズ群、像側の後群に正のパワーのレンズ群を配置したものであり、全体として非対称なパワー構成となる。そのため、歪曲収差や倍率色収差等が発生しやすい。また、物体側の前群の負の屈折力を強くして、長いバックフォーカスを得ているため、諸収差の発生量が多くなり、バランス良く補正するのが難しい。

本発明の実施形態に係る撮像光学系は、上述のような構成とすることで、物体側に位置する負のパワーを有する第１Ｆレンズ群ＦＧ１と、第１Ｆレンズ群ＦＧ１の縮小側に位置する正のパワーを有する第１Ｒレンズ群ＲＧ１と、像側に位置する正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２とから構成されるレトロフォーカスタイプレンズにおいて、比較的広画角でありながら十分に小型で、低ディストーションを満たすことが可能となる。

正のパワーの第１レンズ群Ｇ１は、該第１レンズ群Ｇ１での歪曲収差の発生を抑えるために、少なくとも１枚の正レンズ（例えば、図１〜図４の正メニスカスレンズＬ１２）を含む複数のレンズから構成されている。第１Ｆレンズ群ＦＧ１は全体としては負のパワーを与えるので、少なくとも１枚の負レンズ（例えば、図１〜図４の負レンズＬ１１）が含まれており、このため、非点収差、歪曲収差、色収差の補正が可能である。

第１Ｆレンズ群ＦＧ１は、全体としては負の屈折力を与える。このように、開口絞りＳよりも物体側に位置する第１Ｆレンズ群ＦＧ１を全体として負として構成することで、比較的小さいサイズで、広い画角を実現している。

歪曲収差は、第１Ｆレンズ群ＦＧ１と第１Ｒレンズ群ＲＧ１とにより、良好に補正される。第１レンズ群Ｇ１での歪曲収差のバランスをとるために、第１Ｆレンズ群ＦＧ１として負レンズＬ１１と１枚の正メニスカスレンズＬ１２とを配置した構成としている。正メニスカスレンズＬ１２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状とすることで、ペッツバール和を低減し、像面湾曲を小さく抑えることを可能としている。

第１Ｒレンズ群ＲＧ１は、正の屈折力とすることで、大口径化による生じる「球面収差」を補正する機能を有している。第１Ｒレンズ群ＲＧ１として比較的厚い正レンズ（例えば、図１〜図４の両凸レンズＬ１３）を開口絞りＳ近傍に配置することにより、歪曲収差を補正している。

第２レンズ群Ｇ２は、全体としては正の屈折力を与える。第２Ｆレンズ群ＦＧ２は、球面収差とともに色収差を補正する機能を有する。軸外収差に与える影響を小さく保ったまま全系で発生する球面収差を補正するために、負の球面収差を発生させる少なくとも１枚の負レンズ（例えば、図１〜図４の両凹レンズＬ２１）を含ませている。

第２Ｒレンズ群ＲＧ２は、正の屈折力を持たせることで、第２Ｒレンズ群ＲＧ２より物体側のレンズ群で発生する諸収差を良好に補正する。また、正の屈折力により射出瞳距離を確保している。さらには、第２Ｒレンズ群ＲＧ２は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２を有することが望ましく、球面収差を抑制する効果を得ることができる。さらに第１レンズ群Ｇ１内の負レンズＬ１１との収差のやり取りバランスをとり、光軸から離れた軸外収差を抑制する効果がある。

この第２レンズ群Ｇ２の上述のような効果をより確実とするため、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズＬ２１からなる第２Ｆレンズ群ＦＧ２と、像側に凸面を向けた正レンズＬ２２及び物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３からなる第２Ｒレンズ群ＲＧ２とから構成することが望ましい。

本発明の実施形態に係る撮像光学系の構成によれば、上述の通り、収差補正を行うことで良好な像性能を確保することが可能となり、比較的広角でありながら、低ディストーションを実現できる撮像光学系を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る撮像光学系は、第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離をｆ１とし、第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式（１）を満足する構成としている。

（１）３．２＜ｆ２／ｆ１＜９．０

条件式(１)は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とのパワーバランスの適正範囲を規定している。条件式（１）の上限値を超えて第１レンズ群Ｇ１の正のパワーが強くなると、像面湾曲、非点収差が悪化し、補正が困難になる。条件式（１）の下限値を下回って第２レンズ群Ｇ２の正のパワーが強くなると、球面収差が悪化し、バックフォーカスが不足することがある。

本発明の実施形態に係る撮像光学系は、上述のような構成とすることで、収差補正を行うことで良好な像性能を確保し、十分に小型でありながら、半画角３０度程度の広画角とすることが可能であり、２％程度の低ディストーションを保ち、良好な像性能を確保し得る撮像光学系を実現することが可能となる。したがって、本発明の実施形態に係る撮像光学系は、監視カメラ、製造ラインの工程監視用カメラ、車載カメラなどのセンシング用途のカメラ装置及びステレオカメラ装置に好適に用いることができる。

以下、本発明の撮像光学系のより好ましい形態について説明する。

本発明の実施形態に係る撮像光学系は、光学系を構成する全レンズがガラス製の球面レンズであることが望ましい。撮像光学系を車載用途とする場合、環境変動に対して信頼性の高い撮像光学系が求められる。車載等により高温となる使用環境で、プラスチックレンズを使用すると、プラスチック材料の線膨張係数が大きいため、レンズ面が変形して、所望の光学性能を満たさない場合がある。また、プラスチックレンズ面のコートクラック等の劣化が生じ易くなることがある。

そこで、光学系を構成する全レンズをガラス製の球面レンズとすることで、高温状態でもレンズ変形や膨張が小さく、使用環境変動に対して優れた信頼性を実現できる。したがって、比較的広角でありながら、低ディストーションを実現し、耐環境性に優れる良好な性能を実現できる撮像光学系を実現することができる。

また、本発明の実施形態に係る撮像光学系は、全系のｄ線に対する焦点距離をｆとし、第１Ｆレンズ群ＦＧ１の焦点距離をｆ１Ｆとし、第１Ｒレンズ群ＲＧ１の焦点距離をｆ１Ｒとしたとき、以下の条件式（２）及び（３）を満足することが望ましい。

（２）−５．７＜ｆ１Ｆ／ｆ＜ -２．８
（３）０．７＜ｆ１Ｒ／ｆ＜１．４

条件式（２）は、撮像光学系全系の焦点距離ｆに対する、第１Ｆレンズ群ＦＧ１の負のパワーの適正範囲を規定している。条件式（２）が上限を超えると、第１Ｆレンズ群ＦＧ１の正のパワーが相対的に弱くなり、撮像光学系全体での非点収差と歪曲収差とが増大し易くなる。第１Ｆレンズ群ＦＧ１の正レンズ径が大きくなり易くなることがあり、撮像光学系のレンズ全長の短縮化も難しくなることがある。また、第１Ｆレンズ群ＦＧ１の負のパワーが強くなると、バックフォーカスは充分に確保できるが、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を充分に補正できなくなることがある。

条件式（２）が下限を下回ると、第１Ｆレンズ群ＦＧ１の正のパワーが相対的に強くなり、撮像光学系全体で、特に非点収差と歪曲収差の補正が難しくなることがある。また、第１Ｆレンズ群ＦＧ１の正パワーが強くなると、十分なバックフォーカスを確保することができなくなることがある。

条件式（３）は、撮像光学系全系の焦点距離ｆに対する、第１Ｒレンズ群ＲＧ１の正のパワーの適正範囲を規定している。条件式（３）が下限を下回ると、第１Ｒレンズ群ＲＧ１の正のパワーが相対的に強くなり、球面収差と歪曲収差とが増大し易くなることがある。また、第１Ｆレンズ群とのバランスを取り難くなり歪曲補正が増大し易くなることがある。条件式（３）が上限を超えると、第１Ｒレンズ群ＲＧ１の負のパワーが相対的に弱くなり、やはり収差のバランスをとり難くなり、球面収差、歪曲収差が増大し易くなることがある。

また、本発明の実施形態に係る撮像光学系は、第１Ｆレンズ群ＦＧ１と第１Ｒレンズ群ＲＧ１との空気間隔ｄ２が、第１レンズ群Ｇ１内で最大であることが望ましい。このように第１Ｆレンズ群ＦＧ１と第１Ｒレンズ群ＲＧ１との空気間隔ｄ２を、第１レンズ群Ｇ１内で最大とすることで、十分な画角の確保しながらも、像面湾曲の補正を容易としている。また球面収差を始めとする各種収差の補正の両立を可能としている。

また、本発明の実施形態に係る撮像光学系は、全系のｄ線に対する焦点距離をｆとし、第１レンズ群Ｇ１の物体側のレンズ端面から像面Ｉまでの距離をＬとしたとき、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。

（４）３．０＜Ｌ／ｆ＜５．９

条件式(４)は、撮像光学系全系の焦点距離ｆに対する光学全長（第１レンズ群Ｇ１の物体側のレンズ端面から像面Ｉまでの距離）の適正範囲を規定している。条件式(４)が上限を超えると、収差は補正しやすくなるが、色収差と横収差との補正が難しくなることがある。また、光学全長であるＬが長くなるため、撮像光学系全体の小型化が難しくなることがある。条件式(４)が下限を下回ると、全系の屈折力が大きくなり、球面収差と歪曲収差の補正が困難になり、所望の像性能を得られないことがある。

また、本発明の実施形態に係るカメラ装置は、上述のような撮像光学系を含んでいる。このような撮像光学系を使用することで、十分に小型で比較的広画角でありながら、低ディストーションを実現し、高画質な画像を撮影することが可能となる。特に、監視カメラ、製造ラインの工程監視用カメラ、車載カメラなどのセンシング用途のカメラ装置として好適に用いることが可能となる。また、撮影画像をデジタル画像情報とする機能を有することが望ましく、画像解析や画像処理などのセンシング技術により適したカメラ装置を実現できる。

また、本発明の実施形態に係るステレオカメラ装置は、上述のような撮像光学系を含んでいる。したがって、十分に小型で比較的広画角でありながら、低ディストーションを実現し、高画質な画像を撮影することが可能となる。特に、監視カメラ、製造ラインの工程監視用カメラ、車載カメラなどのセンシング用途のステレオカメラ装置に好適に用いることが可能となる。また、ステレオカメラ装置においても、撮影画像をデジタル画像情報とする機能を有することが望ましく、画像解析や画像処理などのセンシング技術により適したステレオカメラ装置を実現できる。

以下、本発明の各実施例を、図面に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明の実施例１〜実施例４に係る撮像光学系のレンズ構成を示す光学配置図である。図１〜図４の例では、紙面左方を物体側とし、紙面右方を像側とし、各レンズは、物体側である紙面左方から像側である紙面右方へ向かって配している。

図１〜図４に示す実施例１〜実施例４に係る撮像光学系は、いずれも物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１及び物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２からなる第１Ｆレンズ群ＦＧ１と、両凸レンズＬ１３からなる第１Ｒレンズ群ＲＧ１とからなる。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズＬ２１からなる第２Ｆレンズ群ＦＧ２と、像側に凸面を向けた正レンズＬ２２及び物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３からなる第２Ｒレンズ群ＲＧ２とからなる。なお、実施例１〜実施例３の正レンズＬ２２は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。

実施例１〜実施例４で用いる各レンズＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３は、すべてガラス球面レンズである。また、図１〜図４中、ｄ１は負メニスカスレンズＬ１１と正メニスカスレンズＬ１２との空気間隔を示し、ｄ２は正メニスカスレンズＬ１２と両凸レンズＬ１３との空気間隔であって第１Ｆレンズ群ＦＧ１と第１Ｒレンズ群ＲＧ１との空気間隔を示す。ｄ３は両凸レンズＬ１３と両凹レンズＬ２１との空気間隔を示し、ｄ４は両凹レンズＬ２１と正レンズＬ２２との空気間隔を示し、ｄ５は正レンズＬ２２と正レンズＬ２３との空気間隔を示す。実施例１〜実施例４では、空気間隔ｄ２が第１レンズ群Ｇ１内で最大となっている。

図１〜図４において、正レンズＬ２３の像面Ｉの側に配置された光学要素Ｆ１は、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサまたはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を、光学的にこれらと等価な１枚の平行平板ガラスとして示したものである。

また、実施例２〜実施例４では、光学ローパスフィルタ、紫外カットフィルタ等の各種フィルタを用いている。図２〜図４に図示された光学要素Ｆ２がフィルタである。

各実施例における共通の記号の意味は、以下の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ
ω：半画角（度）
ｒ：曲率半径
ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数

（実施例１）
以下に、図１に示す実施例１に係る撮像光学系の数値例を示す。下記表１に、各光学要素の光学特性を示す。表１において、曲率半径ｒ＝∞は平面を表す。他の実施例の各表についても同様である。

ｆ＝ 6.20
Ｆ＝ 2.8
ω ＝ 26.3

図５に、実施例１に係る撮像光学系の無限遠合焦時の球面収差、非点収差、及び歪曲収差の各収差曲線図を示す。各収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。収差曲線図中の実線はサジタル収差を示し、破線はメリディオナル収差を表す。他の実施例に係る収差曲線図についても同様である。

（実施例２）
以下に、図２に示す実施例２に係る撮像光学系の数値例を示す。下記表２に、各光学要素の光学特性を示す。また、図６に実施例２に係る撮像光学系の球面収差、非点収差、及び歪曲収差の各収差曲線図を示す。

ｆ＝ 6.0
Ｆ＝ 2.6
ω ＝ 27.0

（実施例３）
以下に、図３に示す実施例３に係る撮像光学系の数値例を示す。下記表３に、各光学要素の光学特性を示す。また、図７に実施例３に係る撮像光学系の球面収差、非点収差、及び歪曲収差の各収差曲線図を示す。

ｆ＝ 6.2
Ｆ＝ 2.8
ω ＝ 26.3

（実施例４）
以下に、図４に示す実施例４に係る撮像光学系の数値例を示す。下記表４に、各光学要素の光学特性を示す。また、図８に実施例４に係る撮像光学系の球面収差、非点収差、及び歪曲収差の各収差曲線図を示す。

ｆ＝ 6.5
Ｆ＝ 2.6
ω ＝ 25.2

上記実施例１〜実施例４の撮像光学系における条件式（１）〜（４）の数値及び各パラメータの数値を、下記表５に示す。

上記表５によれば、本発明の実施例１〜実施例４に係る撮像光学系の数値は、いずれも条件式（１）〜（４）の範囲内である。これらの数値及び図５〜図８の収差曲線図より明らかなように、実本発明の実施例１〜実施例４に係る撮像光学系では、収差が十分に補正されており、十分に小型でありながら、半画角３０度程度の広画角とすることが可能であり、２％程度の低ディストーションを保ち、良好な像性能を確保することができる。

特に、センシング対象となる物体の距離認識をおこなうために、２つ以上のカメラを並べたステレオカメラ装置に実施例１〜４の撮像光学系を用いることで、歪曲収差量を低減し、カメラ基盤内の回路容量や計算能力への影響を抑えることが可能となる。また、小型で目立たないセンシング用途のカメラ装置等を実現できる。さらには、車載用や監視用に用いられる撮像光学系は、屋外で使用される機会が多いため、すべてのレンズをガラス製とすることで、温度や使用環境中の変動に対する耐久性を高めることができる。

（実施例５）
次に、実施例５として、上述した本発明に係る実施例１〜実施例４等の撮像光学系を撮影用光学系または動画撮影用光学系として採用して構成したカメラ装置の一実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。実施例５では、図９及び図１０を用いてカメラ装置の一例であるデジタルカメラについて説明する。

なお、本発明のカメラ装置がデジタルカメラに限定されることはなく、動画撮影を主としたビデオカメラ、及び在来のいわゆる銀塩フィルムを用いるフィルムカメラ等を含む主として撮像専用のカメラ装置にも、実施例１ないし実施例４のような撮像光学系を用いることができる。

また、このようなカメラ装置だけでなく、携帯電話機や、ＰＤＡ（personal data assistant）などと称される携帯情報端末装置、さらにはこれらの機能を含む、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末装置を含む種々の情報装置に、デジタルカメラ等に相当する撮像機能が組み込まれることが多い。このような情報装置も、外観は若干異にするもののデジタルカメラ等と実質的に全く同様の機能及び構成を含んでおり、このような情報装置に、上述した実施例１ないし実施例４の撮像光学系を用いることができる。

図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、本実施例のデジタルカメラ１００は、筐体（カメラボディ）５に、撮像レンズ（撮像光学系）１、光学ファインダ２、ストロボ（電子フラッシュライト）３、シャッタボタン４、電源スイッチ６、液晶モニタ７、操作ボタン８及びメモリカードスロット９等を装備している。さらに、図１０に示すように、デジタルカメラ１００は、筐体５内に、中央演算装置（ＣＰＵ）１１、画像処理装置１２、受光素子１３、信号処理装置１４、半導体メモリ１５及び通信カード１６等を具備している。

デジタルカメラ１００は、撮像光学系としての撮像レンズ１と、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）撮像素子又はＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子１３とを有しており、撮像レンズ１によって結像される被写体光学像を受光素子１３によって読み取る。この撮像レンズ１として、上述した実施例１〜実施例４の撮像光学系を用いることができる。

受光素子１３の出力は、中央演算装置１１によって制御される信号処理装置１４によって処理され、デジタル画像情報に変換される。信号処理装置１４によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置１１によって制御される画像処理装置１２において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ１５に記録される。この場合、半導体メモリ１５は、メモリカードスロット９に装填されたメモリカードや、デジタルカメラ本体にオンボードで内蔵された半導体メモリを用いることもできる。

液晶モニタ７には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ１５に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ１５に記録した画像は、通信カードスロット（明確には図示していないが、メモリカードスロット９と兼用することもできる）に装填した通信カード１６等を介して外部へ送信することも可能である。

撮像レンズ１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（明確には図示していない）により覆われており、ユーザが電源スイッチ６を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。

半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示させたり、通信カード１６等を介して外部へ送信させたりする際には、操作ボタン８を所定のごとく操作する。半導体メモリ１５及び通信カード１６等は、メモリカードスロット９及び通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。

以上、実施例５のデジタルカメラ（カメラ装置）は、本発明の実施例１〜実施例４のような撮像光学系を用いて構成した撮像レンズ１を使用することで、十分に小型でありながら、半画角３０度程度の広画角とすることが可能であり、２％程度の低ディストーションを保ち、良好な像性能を確保することができる。また、耐環境性に優れる良好な性能を実現できる。また、撮影画像がデジタル画像情報に変換して出力されることで、画像解析や画像処理などのセンシング技術により適したものとなる。

（実施例６）
次に、実施例６として、上述した本発明に係る実施例１〜実施例４等の撮像光学系を撮影用光学系または動画撮影用光学系として採用して構成したステレオカメラ装置の一実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。実施例６では、図１１を用いてステレオカメラ装置の一例であるステレオカメラについて説明する。

図１１に示すように、実施例６のステレオカメラ２００は、２つのカメラ装置１００ａ，１００ｂを有している。このカメラ装置１００ａ，１００ｂは、実施例１〜実施例４のような撮像光学系を用いた撮像レンズ１を各々用いている。このカメラ装置１００ａ，１００ｂとしては、例えば、図１０に示す実施例５のカメラ装置１００と同様の構成のものを用いることができるが、これに限定されることはない。このカメラ装置１００ａ，１００ｂから出力されるデジタル画像情報を、ステレオカメラ２００に設けた画像処理部等で適宜補正や画像処理を施して出力することで、製造ラインや車両の制御等のセンシング技術に用いることができる。

以上、実施例６の車載カメラ（ステレオカメラ装置）は、本発明の実施例１〜実施例４のような撮像光学系を用いて構成した撮像レンズ１を使用することで、十分に小型でありながら、半画角３０度程度の広画角とすることが可能であり、２％程度の低ディストーションを保ち、良好な像性能を確保することができる。また、耐環境性に優れる良好な性能を実現できる。また、撮影画像がデジタル画像情報に変換して出力されることで、画像解析や画像処理などのセンシング技術により適したものとなる。

以上、本発明の撮像光学系、カメラ装置及びステレオカメラ装置を各実施例に基づき説明してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本願の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施例に限定されることはなく、本願を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

Ｇ１第１レンズ群Ｇ２第２レンズ群
ＦＧ１第１Ｆレンズ群（第１フロントレンズ群）
ＦＧ２第２Ｆレンズ群（第２フロントレンズ群）
ＲＧ１第１Ｒレンズ群（第１リアレンズ群）
ＲＧ２第２Ｒレンズ群（第２リアレンズ群）
Ｌ１１負メニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ１２正メニスカスレンズ
Ｌ１３両凸レンズＬ２１両凹レンズＬ２２正メニスカスレンズ（正レンズ）
Ｌ２３正レンズＳ開口絞りｄ２空気間隔
Ｉ像面Ｌ光学全長

特開２００６−３０９０７６号公報特開２００４−３４１３７６号公報特開２０１２−２２０７４１号公報

Claims

物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、
正のパワーを有する第２レンズ群とから構成される単焦点の撮像光学系であって、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に開口絞りを配し、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、
負及び正の２枚のレンズからなり全体として負のパワーを有する第１フロントレンズ群と、単レンズからなり正のパワーを有する第１リアレンズ群とからなり、
前記第１フロントレンズ群は、物体側から順に、
像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、
物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズとからなり、
前記第１リアレンズ群は、両凸レンズからなり、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、
負のパワーを有する第２フロントレンズ群と、
像側に凸面を向けた正レンズ及び物体側に凸面を向けた正レンズからなる第２リアレンズ群とからなり、
前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式
（１）３．２＜ｆ２／ｆ１＜９．０
を満足することを特徴とする撮像光学系。
全レンズがガラス製の球面レンズであることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
全系のｄ線に対する焦点距離をｆとし、前記第１フロントレンズ群の焦点距離をｆ１Ｆとし、前記第１リアレンズ群の焦点距離をｆ１Ｒとしたとき、以下の条件式
（２）−５．７＜ｆ１Ｆ／ｆ＜ −２．８
（３）０．７＜ｆ１Ｒ／ｆ＜１．４
を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像光学系。
前記第２フロントレンズ群は、両凹レンズからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像光学系。
前記第１フロントレンズ群と前記第１リアレンズ群との空気間隔が、前記第１レンズ群内で最大であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像光学系。
全系のｄ線に対する焦点距離をｆとし、前記第１レンズ群の物体側のレンズ端面から像面までの距離をＬとしたとき、以下の条件式
（４）３．０＜Ｌ／ｆ＜５．９
を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像光学系。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像光学系を含むことを特徴とするカメラ装置。
撮影画像をデジタル画像情報とする機能を有することを特徴とする請求項７に記載のカメラ装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像光学系を含むことを特徴とするステレオカメラ装置。
撮影画像をデジタル画像情報とする機能を有することを特徴とする請求項９に記載のステレオカメラ装置。