JP6601162B2 - 結像レンズ系および撮像装置および検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、結像レンズ系および撮像装置および検査装置に関する。

所謂「単焦点レンズ」として知られる２レンズ群構成の結像レンズ系は、従来から、レトロフォーカス型等を初めとして、種々のものが知られている（特許文献１〜３等）。

レトロフォーカス型の結像レンズ系では、物体側に配される第１レンズ群のパワーが負で、像側に配される第２レンズ群のパワーが正である。レトロフォーカス型の結像レンズ系は「屈折力配置の非対称性」が大きく、諸収差のバランスよい補正が難しい。
特許文献１〜３に記載されている結像レンズ系はレトロフォーカス型であるが、歪曲収差は数％と大きい。

この発明は、共に正のパワーを持つ第１レンズ群と第２レンズ群との間に絞りを配置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、絞りの物体側に正のパワーの第１レンズ群、前記絞りの像側に正のパワーの第２レンズ群を配してなり、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負のパワーの第１ａレンズ群、正のパワーの第１ｂレンズ群、正のパワーの第１ｃレンズ群を配してなり、前記第１ａレンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズＬ１１、負レンズＬ１２を配してなり、前記第１ｂレンズ群は正レンズＬ１３により構成され、前記第１ｃレンズ群は物体側から像側へ向かって順に、正レンズＬ１４、負レンズＬ１５を配してなり、前記負レンズＬ１２と前記正レンズＬ１３との間のレンズ面間隔が、前記第１レンズ群の群内において最大であり、前記第２レンズ群は、物体側から像側に向かって順に、物体側が凹面である負レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４、正レンズＬ２５を配して構成され、前記第１ａレンズ群と前記第１ｂレンズ群の群間隔：Ｄ１ａｂ、前記第１ａレンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第１ｂレンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：ＤＡが、条件：
（１） ０．３＜Ｄ１ａｂ／ＤＡ＜０．５
を満足する。

この発明によれば、共に正のパワーを持つ第１レンズ群と第２レンズ群との間に絞りを配置した新規な結像レンズを実現できる。

実施例１の結像レンズ系の断面を示す図である。 実施例２の結像レンズ系の断面を示す図である。 実施例３の結像レンズ系の断面を示す図である。 実施例４の結像レンズ系の断面を示す図である。 実施例１の結像レンズ系の、無限遠物体にフォーカシングした状態における収差図である。 実施例１の結像レンズ系の、倍率が−０．０５倍と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。 実施例１の結像レンズ系の、倍率が−０．１倍と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。 実施例２の結像レンズ系の、無限遠物体にフォーカシングした状態における収差図である。 実施例２の結像レンズ系の、倍率が−０．０５倍と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。 実施例２の結像レンズ系の、倍率が−０．１倍と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。 実施例３の結像レンズ系の、無限遠物体にフォーカシングした状態における収差図である。 実施例３の結像レンズ系の、倍率が−０．０５倍と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。 実施例３の結像レンズ系の、倍率が−０．１倍と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。 実施例４の結像レンズ系の、無限遠物体にフォーカシングした状態における収差図である。 実施例４の結像レンズ系の、倍率が−０．０５倍と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。 実施例４の結像レンズ系の、倍率が−０．１倍と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。 撮像装置の実施の１形態の外観を示す図で、（Ａ）は正面側の斜視図、（Ｂ）は裏面側の斜視図である。 図１７の撮像装置のシステム構成例を示すブロック図である。 検査装置の実施の１形態を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１ないし図４に結像レンズ系の実施の形態を４例示す。
これら４例の実施の形態は、後述する結像レンズ系の実施例１ないし４に、図示の順序で対応している。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。
図１ないし図４における図の左方は「物体側」、右方は「像側」である。これらの実施の形態では、結像レンズ系による「物体の像」を固体撮像素子により撮像する場合が想定されており、図中、符号Ｉｍは像面（固体撮像素子の受光面に合致する）を示す。像面Ｉｍの物体側の符号Ｇは、固体撮像素子のカバーガラスや各種フィルタを、これらに等価な透明平行平板として示している。

図１を代表して説明すると、結像レンズ系は、物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ群Ｇ１、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「正のパワー」を有し、第２レンズ群Ｇ２も「正のパワー」を有する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、第１ａレンズ群Ｇ１ａ、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃを配してなる。
第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から像側へ向かって順に、負レンズＬ１１、負レンズＬ１２を配してなり、負のパワーを持つ。
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、１枚の正レンズＬ１４で構成され、正のパワーを持つ。
第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から像側へ向かって順に、正レンズＬ１４、負レンズＬ１５を配してなり、正のパワーを持つ。
図１ないし図４の例では、正レンズＬ１４と負レンズＬ１５は接合され、接合面が「物体側に凹」の形状となっているが、接合されない構成も可能である。

第１レンズ群Ｇ１における負レンズＬ１２と正レンズＬ１３との間のレンズ面間隔（負レンズＬ１２の像側面と正レンズＬ１３の物体側面との光軸上の距離）が、第１レンズ群Ｇ１の群内において最大である。
絞りＳより像側に配される第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、物体側が凹面である負レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４、正レンズＬ２５を配して構成されている。
図１ないし図４に示す例では、第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２１と正レンズＬ２２は接合されているが、これらを接合させない構成も可能である。

この発明の結像レンズ系は、第１ａレンズ群Ｇ１ａと第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの群間隔：Ｄ１ａｂ、第１ａレンズ群Ｇ１ａの最も物体側のレンズ面から第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：ＤＡが、以下の条件（１）を満足する。
（１） ０．３＜Ｄ１ａｂ／ＤＡ＜０．５ 。

第１ａレンズ群Ｇ１ａと第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの群間隔：Ｄ１ａｂは、負レンズＬ１２の像側面と正レンズＬ１３の物体側面との光軸上の距離（レンズ面間隔）であり、前述の如く、第１レンズ群Ｇ１の群内で最大の面間隔である。
また、距離：ＤＡは、負レンズＬ１１の物体側のレンズ面から、正レンズＬ１３の像側レンズ面までの光軸上の距離である。
負のパワーの第１ａレンズ群Ｇ１ａと正のパワーの第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの間に「第１レンズ群内で最も大きいレンズ面間隔」を配することにより、第１ａレンズ群Ｇ１ａで発生する収差を、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂで十分に補正することが可能となる。

また、第１ａレンズ群Ｇ１ａを「負レンズＬ１１と負レンズＬ１２とで構成」することにより、第１ａレンズ群Ｇ１ａが有するべき負のパワーを、負レンズＬ１１と負レンズＬ１２に分担させることができる。
第１ａレンズ群Ｇ１ａの負のパワーを、負レンズＬ１１と負レンズＬ１２とに分担させることにより、これらの負レンズの各レンズ面で発生する収差を抑制できる。そして、負レンズＬ１２と正レンズＬ１３とのレンズ面間隔を大きく確保することにより、第１ａレンズ群Ｇ１ａで発生する収差を、１枚の正レンズＬ１３で構成された第１ｂレンズ群Ｇ１ｂにより良好に補正することが可能である。

第１ｃレンズ群Ｇ１ｃを、正レンズＬ１４と負レンズＬ１５で構成することにより、色収差を十分に補正しつつ「第２レンズ群Ｇ２との収差のやりとり」が過大とならないようにできる。
如上の構成は「歪曲収差の良好な補正」に有効であり、上記構成において条件（１）が満足されることにより、歪曲収差を十分に小さく抑えつつ、他の収差の良好な補正が可能となり、高性能を達成可能である。
条件（１）が満足される範囲では、第１ａレンズ群Ｇ１ａと第１ｂレンズ群Ｇ１ｂとの間隔が十分にあり、第１ａレンズ群Ｇ１ａで発生する収差を、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂで補正することが十分に可能となる。
条件（１）の上限を超えると、第１ａレンズ群Ｇ１ａと第１ｂレンズ群Ｇ１ｂとの間隔が過大となり、下限を超えると前記間隔が過小となり、いずれにしても、第１ａレンズ群Ｇ１ａで発生する収差を、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂで十分に補正することが難しくなる。

なお、条件（１）のパラメータ：Ｄ１ａｂ／ＤＡは、より好ましくは条件（１）より若干狭い、以下の条件（１Ａ）を満足するのが良い。
（１Ａ） ０．３５＜ Ｄ１ａｂ／ＤＡ ＜０．５ 。

この発明の結像レンズ系は、上記条件（１）とともに、以下の条件：（２）ないし（７）の任意の１以上を満足することが好ましい。
（２） １．０＜ｆ１＿１／ｆ１＿２＜２．５
（３） −０．４＜（Ｒ２２−Ｒ３１）／（Ｒ２２＋Ｒ３１）＜−０．２
（４） −２．０＜ｆ１ｂ／ｆ１ａ＜−１．０
（５） １．０＜ｆ１ｃ／ｆ２＜１．８
（６） ０．２＜Ｄ１２／ＤＢ＜０．４
（７） −１．５＜Ｒａ／ｆ＜−０．５
なお、条件（３）は、第１ａレンズ群Ｇ１ａの負レンズＬ１２の「像側面が凹面」で、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの正レンズＬ１３の「物体側が凸面」であることが前提である。
また、条件（７）は、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃを構成する正レンズＬ１４と負レンズＬ１５を「接合レンズ」とし、接合面を「物体側に凹」とすることが前提である。

条件（２）ないし（７）における各パラメータ中の記号の意味は以下の通りである。
「ｆ１＿１」は、第１ａレンズ群Ｇ１ａの負レンズＬ１１の焦点距離である。
「ｆ１＿２」は、第１ａレンズ群Ｇ１ａの負レンズＬ１２の焦点距離である。
「Ｒ２２」は、第１ａレンズ群Ｇ１ａの負レンズＬ１２の像側面の曲率半径である。
「Ｒ３１」は、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの正レンズＬ１３の物体側面の曲率半径である。
「ｆ１ａ」は、第１ａレンズ群Ｇ１ａの焦点距離である。
「ｆ１ｂ」は、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの焦点距離である。
「ｆ１ｃ」は、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの焦点距離である。
「ｆ２」は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離である。
「Ｄ１２」は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔（負レンズＬ１５の像側のレンズ面と、第２レンズ群Ｇ２の「最も絞りＳ側のレンズ面」との光軸上の距離）である。
「ＤＢ」は、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの最も物体側のレンズ面から第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離である。
「Ｒａ」は、正レンズＬ１４と負レンズＬ１５との接合面の曲率半径（＜０）である。

以下、条件（２）ないし（７）につき説明する。
条件（２）を満足することにより、第１ａレンズ群Ｇ１ａの負のパワーを、２枚の負レンズＬ１１、Ｌ１２に「バランスよく」分担させることができ、これらレンズの各面で発生する収差を小さくでき、結像レンズ系全体の十分な収差補正が可能となる。
条件（２）の上限（下限）を超えると、負レンズＬ１２（Ｌ１１）の負のパワーが第１ａレンズ群Ｇ１ａ内で相対的に過大となって、各面で発生する収差の「差異」が大きくなり、結像レンズ系全体での「収差の補正」が難しくなり易い。

条件（３）は、上述の如く、第１ａレンズ群Ｇ１ａの負レンズＬ１２の像側面を「凹面」とし、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの正レンズＬ１３の物体側面を「凸面」とする場合に満足させることが好ましい条件である。
負レンズＬ１２、正レンズＬ１３の「向かい合う面」を上記の如くすると「これらの向かい合うレンズ面」により「凹面を像側に向けたメニスカス形状の空気レンズ」が形成される。
条件（３）を満足すると、負レンズＬ１２の像側面で発生する収差を、正レンズＬ１３の物体側面で良好に相殺（補正）することができ、第１レンズ群Ｇ１内での収差の発生を低減でき、結像レンズ系全体での収差補正が「より容易」になる。
条件（３）の範囲外では、負レンズＬ１２の像側面で発生する収差を正レンズＬ１３の物体側面の収差で良好に相殺することが難しくなる。

条件（４）を満足することにより、第１ａレンズ群Ｇ１ａと第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのパワーを良好にバランスさせることができる。
条件（４）の上限（下限）を超えると、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの正のパワーが過大（過小）となり、第１ａレンズ群Ｇ１ａで発生した収差を第１ｂレンズ群Ｇ１ｂで補正することが難しくなる。
条件（５）は、絞りＳの物体側にある第１ｃレンズ群Ｇ１ｃと、絞りＳの像側にある第２レンズ群Ｇ２の正のパワーを良好にバランスさせる条件である。
条件（５）の上限を超えると、第２レンズ群Ｇ２の正のパワーが、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの正のパワーに対し相対的に過大となり、第１レンズ群Ｇ１で発生する収差を、第２レンズ群Ｇ２内で補正することが難しくなる。
条件（５）の下限を超えると、第２レンズ群Ｇ２の正のパワーに対して、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの正のパワーが過大となり、第２レンズ群Ｇ２の収差補正能力を超える収差が、第１ｃレンズ群で発生し易い。

条件（６）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が過大となり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃや第２レンズ群Ｇ２の「群厚」が薄くなり、これらのレンズ群内で発生した収差を同じ群内で「ある程度補正」することが困難となり易い。
条件（６）の下限を超えると、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃと第２レンズ群Ｇ２との間隔が過小となり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃで発生した収差を第２レンズ群Ｇ２で補正することが困難となり易い。
条件（７）は、上述の如く、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの正レンズＬ１４と負レンズＬ１５とを「物体側に凹となる接合面」で接合する場合の条件であり、パラメータ：Ｒａ／ｆは、接合面の曲率半径を全系の焦点距離で規格化したものである。
条件（７）を満足することにより、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの「色収差補正機能」が良好に発揮され、単色収差を補正しつつ、色収差を十分に補正することが可能になる。

前述の如く、この発明の結像レンズ系の第２レンズ群Ｇ２の構成は、正のパワーを実現するという条件のもとで適宜に設定可能である。
図１ないし図４に示す実施の形態で、第２レンズ群Ｇ２として例示された「物体側から像側に向かって順に、物体側が凹面である負レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４、正レンズＬ２５を配した５枚構成」で、第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２１と正レンズＬ２２が接合されたものは、第２レンズ群Ｇ２の構成として好適なものの１例である。
後述する実施例１ないし４に示す例では、第２レンズ群Ｇ２のこのような構成により、像面Ｉｍへの入射角を小さく、各種収差の十分な補正が実現されている。
さらに、この発明の結像レンズ系は実施例１ないし４に示すように「球面レンズのみ」で構成できる。勿論、非球面レンズを用いてもよいが、球面レンズのみで構成される結像レンズ系は、製造コストの面から有利である。

この発明の結像レンズ系における第１ｃレンズ群Ｇ１ｃを構成する２枚のレンズＬ１４、Ｌ１５のうち、負レンズＬ１５は、以下の条件（８）ないし（１０）を満足する硝材で形成するのが好ましい。
（８） １．７８＜ｎ_ｄ＜２．００
（９） ２０．０＜ν_ｄ＜３２．０
（１０） ０．００５＜Ｐ_ｇ，Ｆ−(−０．００１８０２ν_ｄ＋０．６４８３)＜０．００９
条件（８）ないし（１０）における「ｎ_ｄ、ν_ｄおよびＰ_ｇ，Ｆ」は、それぞれ、「ｄ線に対する屈折力、アッベ数、および部分分散比」である。
部分分散比：Ｐ_ｇ，Ｆは、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率：ｎ_ｇ，ｎ_Ｆ，ｎ_Ｃを用いて、次式：Ｐ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）
で定義される。
条件（８）ないし（１０）を満足する高屈折率で「高分散でありながら異常分散性を有する硝材」で、負レンズＬ１５を形成することにより、結像レンズ系の単色収差を十分に補正しつつ色収差を十分に補正することが容易になる。

付言すると、この明細書中において「Ｌ１１ないしＬ１５、Ｌ２１ないしＬ２５」は、特許請求の範囲にも記載されているように「各レンズの名称の一部」である。
即ち、例えば「負レンズＬ１１」は「負レンズＬ１１という名称の負レンズ」である。

図１ないし図４においては、このレンズの「名称の一部」をなすＬ１１ないしＬ１５、Ｌ２１ないしＬ２５が「対応するレンズを表す符号」としても用いられている。
上記の如く「Ｌ１１ないしＬ１５、Ｌ２１ないしＬ２５」はレンズの名称の一部であるから、各請求項に記載されたレンズの形態や材料等が、実施の形態や実施例として説明された各レンズのものに限定されるものでないことは言うまでもない。

具体的な実施例の記載に先立ち、この発明の結像レンズ系を用いる「撮像装置（以下、「カメラ装置」とも言う。）」と「検査装置」を説明する。
図１７に示すカメラ装置のシステム構成は、図１８に示すように、撮像用光学系としての撮影レンズ１と「固体撮像素子」である受光素子１３を有し、撮影レンズ１によって形成される撮影対象物の像を受光素子１３によって撮像するように構成されている。
受光素子１３からの出力は、中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４により
処理されてデジタル情報に変換される。
デジタル情報に変換された画像は、液晶モニタ７に表示され、半導体メモリ１５に記憶され、あるいは通信カード１６により外部への通信に供される。「撮像装置」のより簡素な構成としては「通信機能を除いた部分」で構成したものを挙げることができる。
撮影レンズ１としては、請求項１ないし８の何れか１項に記載の結像レンズ系が用いられ、具体的には後述する実施例１ないし４の「結像レンズ系」を用いることができる。

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。

後述する実施例１ないし４の結像レンズ系は「フォーカシング機能」を有しており、撮影レンズ１として、フォーカシング機能を持つ結像レンズ系を用いる場合には、シャッタボタン４の「半押し」によりフォーカシングを行う。
シャッタボタン４をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上記の処理がなされる。

半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示したり、通信カード１６等を用いて外部へ送信したりする際は、操作ボタン８の操作により行う。半導体メモリ１５および通信カード１６等は、それぞれ専用または汎用のスロット９に挿入して使用される。
撮影レンズ１はカメラ装置の携帯時には、図１７（Ａ）に示すように「沈胴状態」にあり、電源スイッチ６（同図（Ｂ））の操作により電源が入ると筐体５から鏡胴が繰り出される。鏡胴が繰り出された状態では、撮影レンズ１は「無限遠物体に合焦した」状態である。

撮影レンズ１が「沈胴状態」にあるとき、結像レンズ系の各レンズ群は、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第２レンズ群が、光軸上から退避して「第１レンズ群と並列に収納される」如き機構とすれば、カメラ装置のさらなる薄型化を実現できる。

この場合、第２レンズ群Ｇ２の方が、第１レンズ群Ｇ１よりも「群厚」が大きいので、第２レンズ群を光軸から退避させるほうが「沈胴状態の薄型化」に、より大きく資することができる。

図１７、図１８に実施の形態を示すカメラ装置では、上記の如く、通信機能を除いた部分は、カメラ装置の「撮像機能部」である。この撮像機能部のみで「撮像装置」を構成することもできる。
また、図１７、図１８に示す撮像装置は、撮影用光学系である結像レンズ系による像を撮像する固体撮像素子（受光素子１３）を有する。
この撮像装置は、上記の如く「通信機能」を有しているので、所謂［携帯情報端末装置］としての機能も有している。

以下に、図１９を参照して「検査装置」の実施の１形態を説明する。
以下に説明する検査装置は、所謂「製品検査」を行うための検査装置である。
製品検査には種々の検査や検査項目があり得るが、簡単のために多数個が製造される製品の「傷の有無」を検査する場合を例にとって説明する。
図１９（ａ）において、符号２０は「撮像部」、符号２３は「検査プロセス実行部」を示し、符号２４は「表示部」を示す。また、符号Ｗは「製品」、符号２６は「製品搬送ベルト」を示している。
撮像部２０は、結像光学系２１と画像処理部２２とを有する。
検査対象としての製品Ｗは、製品搬送ベルト２６上に等間隔に置かれ、搬送ベルト２６により矢印方向（図の右方）へ等速的に搬送される。
結像光学系２１は、検査対象である製品Ｗの像を結像するものであり、この発明の結像レンズ系が用いられる。具体的には後述の実施例１ないし４の何れかの結像レンズ系を用いることができる。

製品検査は、図１９（ｂ）に示す「準備工程」、「検査工程」、「結果表示工程」の各工程に從って行われる。これらの工程のうち、「検査工程と結果表示工程」が「検査プロセス」である。

「準備工程」では、検査条件を設定する。
即ち、搬送ベルト２６により搬送される製品Ｗの大きさや形状、傷の有無を検査する部位等に応じて、結像レンズ系２１の撮影位置、撮影態位（結像レンズ系の向きや撮影対象との距離、即ち、物体距離）を定める。
そして、有無を検出すべき「傷」の位置や大きさに応じて、結像レンズ系２１をフォーカシングする。実施例１ないし４の結像レンズ系は「フォーカシング機能」を持つので、検査項目（説明中の例では傷の有無）に応じて、適切に設定された物体距離に合わせてフォーカシングを行うことができる。

一方において、「傷のないことが確認されているモデル製品」を搬送ベルト上の検査位置に置いて、これを結像レンズ系２１により撮影する。
撮影は、画像処理部２２に配置された固体撮像素子による撮像で行われ、固体撮像素子により撮像された画像は「画像情報」とされ、デジタルデータ化する画像処理が行われる。

画像処理されたデジタルデータは、検査プロセス実行部２３に送られ、検査プロセス実行部２３は、前記デジタルデータを「モデルデータ」として記憶する。
「検査工程」では、製品Ｗが、搬送ベルト２６上に「モデル製品と同一態位」に置かれ、搬送ベルト２６により順次搬送される。そして、搬送される個々の製品Ｗが「検査位置」を通過する際に、結像レンズ系２１による撮影が行われ、画像処理部２２でデジタルデータ化されて、検査プロセス実行部２３に送られる。
検査プロセス実行部２３は「コンピュータやＣＰＵ」として構成され、画像処理部２２を制御し、また、画像処理部２２を介して結像レンズ系２１の撮影やフォーカシングを制御する。

検査プロセス実行部２３は、画像処理部２２でデジタルデータ化された「製品Ｗの画像のデータ」を受けると、この画像データと、前記記憶したモデルデータのマッチングを行う。

撮影された製品Ｗに「傷」がある場合は、画像データとモデルデータとが合致しないので、この場合には、当該製品は「不良品」と判定する。
また、製品Ｗに傷が無い場合は、該製品の画像データとモデルデータが合致するので、この場合は、当該製品が「良品」であると判定する。
「結果表示工程」は、検査プロセス実行部２３による個々の製品の「良品、不良品」の判定結果を、表示部２４に表示する工程である。
なお、装置の構成上は、検査プロセス実行部２３と表示部２４とが「検査プロセス実行手段」を構成する。

以下、結像レンズ系の具体的な実施例を４例挙げる。

全ての実施例において「最大像高は８．０ｍｍ」である。

実施例１ないし４は、この順序で、図１ないし図４に描かれた結像レンズ系に対応し、結像レンズ系による物体の像は、固体撮像素子により撮像される。
前述の如く、固体撮像素子の受光面に合致される像面Ｉｍの物体側の符号Ｇは、固体撮像素子のカバーガラスや各種フィルタ（光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等）を、これらに等価な透明平行平板として示している。

実施例における記号の意味は以下の通りである．
ｆ：無限遠物体にフォーカシングした状態における全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ
ω：半画角（度）
Ｒ ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎ：ｄ線に対する屈折率
ν：アッベ数
φ：有効光線径
なお、「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。

実施例１ないし４に示す結像レンズ系は何れも「フォーカシング機能」を有し、「第１ｃレンズ群Ｇ１ｃと絞りＳと第２レンズ群Ｇ２とを一体」として、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂとの間隔を変化させてフォーカシングを行う。
具体的には、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際「第１ｃレンズ群Ｇ１ｃと絞りＳと第２レンズ群Ｇ２」が一体として物体側へ移動する。

「実施例１」
焦点距離ｆ：16.00mm 、Ｆナンバ：F1.80 、画角2ω：53.2度
実施例１のデータを表１に示す。表１の最も左の欄は、物体側から数えた面の番号（面番）であり「絞りの面」を含む。

「可変間隔」
「可変間隔」は、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとの面間隔で、フォーカシングに伴い変化する。実施例１において可変間隔は面番６と面番７の間隔：Ｄ６（「Ａ」と表示）である。

実施例１の可変間隔を表２に示す。上の行における「Ｉｎｆ」は、無限遠物体に合焦した状態、「×０．０５」は結像倍率：−０．０５倍の物体に合焦した状態、「×０．１０」は結像倍率：−０．１０倍の物体に合焦した状態である。以下の実施例においても同様である。

「条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（１０）にかかる各パラメータの値を表３に示す。

「実施例２」
焦点距離ｆ：16.00mm 、Ｆナンバ：F1.80 、画角2ω：53.2度
実施例２のデータを表４に示す。

「可変間隔」
実施例２の可変間隔を表５に示す。

「条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（１０）にかかる各パラメータの値を表６に示す。

「実施例３」
焦点距離ｆ：16.00mm 、Ｆナンバ：F1.80 、画角2ω：53.2度
実施例３のデータを表７に示す。

「可変間隔」
実施例３の可変間隔を表８に示す。

「条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（１０）にかかる各パラメータの値を表９に示す。

「実施例４」
焦点距離ｆ：16.00mm 、Ｆナンバ：F1.80 、画角2ω：53.2度
実施例４のデータを表１０に示す。

「可変間隔」
実施例４の可変間隔を表１１に示す。

「条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（１０）にかかる各パラメータの値を表１２に示す。

図５ないし図１６に、実施例１ないし実施例４の収差図を示す。
図５は、実施例１の結像レンズ系の、無限遠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６は、実施例１の結像レンズ系の、倍率が−０．０５倍と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７は、実施例１の結像レンズ系の、倍率が−０．１倍と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。
球面収差の図中の破線は「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。また「細い線」はｄ線、「太い線」はｇ線に対する収差曲線図である。他の実施例の収差図においても同様である。

図８は、実施例２の結像レンズ系の、無限遠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９は、実施例２の結像レンズ系の、倍率が−０．０５倍と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１０は、実施例２の結像レンズ系の、倍率が−０．１倍と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は、実施例３の結像レンズ系の、無限遠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１２は、実施例３の結像レンズ系の、倍率が−０．０５倍と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１３は、実施例３の結像レンズ系の、倍率が−０．１倍と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は、実施例４の結像レンズ系の、無限遠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１５は、実施例４の結像レンズ系の、倍率が−０．０５倍と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１６は、実施例４の結像レンズ系の、倍率が−０．１倍と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。
これら収差図に示されたように、実施例１ないし４とも、各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いる。
特に、歪曲収差は、物体距離に拘らず絶対値で０．５％程度と良好に補正されている。

即ち、実施例１ないし４の結像レンズ系は、半画角が５３度程度と広角で、Ｆナンバが１．８程度と大口径でありながら非常に良好な像性能を確保している。
また、各実施例とも、構成レンズ枚数は１０枚と少なく、小型である。これら実施例１ないし４の結像レンズ系は、固体撮像素子とともに使用する場合、６００〜１０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有している。
また、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」なしに、直線を直線として歪みなく描写可能で、無限遠物体から近距離物体まで高性能である。

「歪曲収差」について補足すると、この発明の検査装置のように「結像レンズ系による像」を固体撮像素子で撮像する場合、検査対象の像が「歪曲収差」により歪んでいると、精度の良い検査を行うことができない。
固体撮像素子による撮像を行なう場合、撮像された画像データを「電子的な演算処理」することにより、歪曲収差を補正できることが知られている。
このような歪曲収差の「電子的な演算による補正」は有効ではあるが、上に説明した検査装置の実施の形態で実行しようとすると、補正演算のための時間が「検査能率」の向上を制限する要因になる。
上に挙げた実施例の結像レンズ系では「歪曲収差が極めて良好に補正」されているので、検査装置に用いても、歪曲収差を電子的に補正する必要が無く、高速の検査処理が可能である。

以上の如く、この発明によれば、以下の如き新規な結像レンズ系、撮像装置、検査装置を実現できる。

［１］
絞り（Ｓ）の物体側に正のパワーの第１レンズ群（Ｇ１）、絞りの像側に正のパワーの第２レンズ群（Ｇ２）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、負のパワーの第１ａレンズ群（Ｇ１ａ）、正のパワーの第１ｂレンズ群（Ｇ１ｂ）、正のパワーの第１ｃレンズ群（Ｇ１ｃ）を配してなり、第１ａレンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズＬ１１、負レンズＬ１２を配してなり、第１ｂレンズ群は正レンズＬ１３により構成され、第１ｃレンズ群は物体側から像側へ向かって順に、正レンズＬ１４、負レンズＬ１５を配してなり、負レンズＬ１２と正レンズＬ１３との間のレンズ面間隔が、第１レンズ群（Ｇ１）の群内において最大であり、第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群の群間隔：Ｄ１ａｂ、第１ａレンズ群の最も物体側のレンズ面から第１ｂレンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：ＤＡが、条件：
（１） ０．３＜Ｄ１ａｂ／ＤＡ＜０．５
を満足する結像レンズ系。

［２］
［１］記載の結像レンズ系であって、第１ａレンズ群（Ｇ１ａ）の、負レンズＬ１１の焦点距離：ｆ１＿１、負レンズＬ１２の焦点距離：ｆ１＿２が、条件：
（２） １．０＜ｆ１＿１／ｆ１＿２＜２．５
を満足する結像レンズ系。

［３］
［１］または［２］記載の結像レンズ系であって、第１ａレンズ群（Ｇ１ａ）の負レンズＬ１２は像側が凹面であり、第１ｃレンズ群（Ｇ１ｃ）の正レンズＬ１３は物体側が凸面であり、負レンズＬ１２の像側面の曲率半径：Ｒ２２、正レンズＬ１３の物体側面の曲率半径：Ｒ３１が、条件：
（３） −０．４＜（Ｒ２２−Ｒ３１）／（Ｒ２２＋Ｒ３１）＜−０．２
を満足する結像レンズ系。

［４］
［１］ないし［３］の何れか１に記載の結像レンズ系であって、第１ａレンズ群（Ｇ１ａ）の焦点距離：ｆ１ａ、第１ｂレンズ群（Ｇ１ｂ）の焦点距離：ｆ１ｂが、
条件：
（４） −２．０＜ｆ１ｂ／ｆ１ａ＜−１．０
を満足する結像レンズ系。

［５］
［１］ないし［４］の何れか１に記載の結像レンズ系であって、第１ｃレンズ群（Ｇ１ｃ）の焦点距離：ｆ１ｃ、第２レンズ群（Ｇ２）の焦点距離：ｆ２が、条件：
（５） １．０＜ｆ１ｃ／ｆ２＜１．８
を満足する結像レンズ系。
［６］
［１］ないし［５］の何れか１に記載の結像レンズ系であって、第１レンズ群（Ｇ１）と第２レンズ群（Ｇ２）との群間隔：Ｄ１２、第１ｃレンズ群（Ｇ１ｃ）の最も物体側のレンズ面から第２レンズ群（Ｇ２）の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：ＤＢが、条件：
（６） ０．２＜Ｄ１２／ＤＢ＜０．４
を満足する結像レンズ系。

［７］
［１］ないし［６］の何れか１に記載の結像レンズ系であって、第１ｃレンズ群（Ｇ１ｃ）の正レンズＬ１４と負レンズＬ１５が接合され、接合面は物体側に凹であり、Ｒａは前記接合面の曲率半径：Ｒａ、全系の焦点距離：ｆが、条件：
（７） −１．５＜Ｒａ／ｆ＜−０．５
を満足する結像レンズ系。

上記［１］ないし［７］の結像レンズ系は、第２レンズ群（Ｇ２）が、物体側から像側に向かって順に、物体側が凹面である負レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４、正レンズＬ２５を配して構成されている。

［８］
［１］ないし［７］の何れか１項に記載の結像レンズ系であって、屈折率：ｎ_ｄ、アッベ数：ν_ｄ、部分分散比：Ｐ_ｇ，Ｆが、条件：
（８） １．７８＜ｎ_ｄ＜２．００
（９） ２０．０＜ν_ｄ＜３２．０
（１０） ０．００５＜Ｐ_ｇ，Ｆ−（−０．００１８０２ν_ｄ＋０．６４８３)＜０．００９
を満足する硝材により、負レンズＬ１５が形成されている結像レンズ系。

［９］
［１］ないし［８］の何れか１に記載の結像レンズ系を、撮影用光学系として有する撮像装置。

［１０］
［９］記載の撮像装置であって、撮影用光学系による像を撮像する固体撮像素子（１３）を有する撮像装置。

［１１］
検査対象（Ｗ）の像を結像する結像レンズ系（２１）と、該結像レンズ系により結像された検査対象の像を撮像する固体撮像素子と、該固体撮像素子が出力する画像情報に基づき、検査対象に対する検査プロセスを実行する検査プロセス実行手段（２３、２４）とを有し、結像レンズ系（２１）として、［１］ないし［８］の何れか１に記載の結像レンズ系を用いる検査装置。

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。
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
Ｇ１ａ 第１ａレンズ群
Ｇ１ｃ 第１ｃレンズ群
Ｇ１ｂ 第１ｂレンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｓ 絞り
Ｉｍ 像面

特開２０１４−１７４２３４号公報 特開２００９−１９８８５５号公報 特開平 ９−１１３７９８号公報

Claims (11)

1. 絞りの物体側に正のパワーの第１レンズ群、前記絞りの像側に正のパワーの第２レンズ群を配してなり、
   前記第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負のパワーの第１ａレンズ群、正のパワーの第１ｂレンズ群、正のパワーの第１ｃレンズ群を配してなり、
   前記第１ａレンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズＬ１１、負レンズＬ１２を配してなり、前記第１ｂレンズ群は正レンズＬ１３により構成され、前記第１ｃレンズ群は物体側から像側へ向かって順に、正レンズＬ１４、負レンズＬ１５を配してなり、
   前記負レンズＬ１２と前記正レンズＬ１３との間のレンズ面間隔が、前記第１レンズ群の群内において最大であり、
   前記第２レンズ群は、物体側から像側に向かって順に、物体側が凹面である負レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４、正レンズＬ２５を配して構成され、
   前記第１ａレンズ群と前記第１ｂレンズ群の群間隔：Ｄ１ａｂ、前記第１ａレンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第１ｂレンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：ＤＡが、条件：
   （１） ０．３＜Ｄ１ａｂ／ＤＡ＜０．５
   を満足する結像レンズ系。
2. 請求項１記載の結像レンズ系であって、
   前記第１ａレンズ群の、前記負レンズＬ１１の焦点距離：ｆ１＿１、前記負レンズＬ１２の焦点距離：ｆ１＿２が、条件：
   （２） １．０＜ｆ１＿１／ｆ１＿２＜２．５
   を満足する結像レンズ系。
3. 請求項１または２記載の結像レンズ系であって、
   前記第１ａレンズ群の負レンズＬ１２は像側が凹面であり、
   前記第１ｃレンズ群の正レンズＬ１３は物体側が凸面であり、
   前記負レンズＬ１２の像側面の曲率半径：Ｒ２２、前記正レンズＬ１３の物体側面の曲率半径：Ｒ３１が、条件：
   （３） −０．４＜（Ｒ２２−Ｒ３１）／（Ｒ２２＋Ｒ３１）＜−０．２
   を満足する結像レンズ系。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の結像レンズ系であって、
   前記第１ａレンズ群の焦点距離：ｆ１ａ、前記第１ｂレンズ群の焦点距離：ｆ１ｂが、
   条件：
   （４） −２．０＜ｆ１ｂ／ｆ１ａ＜−１．０
   を満足する結像レンズ系。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の結像レンズ系であって、
   前記第１ｃレンズ群の焦点距離：ｆ１ｃ、前記第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、条件：
   （５） １．０＜ｆ１ｃ／ｆ２＜１．８
   を満足する結像レンズ系。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の結像レンズ系であって、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との群間隔：Ｄ１２、前記第１ｃレンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：ＤＢが、条件：
   （６） ０．２＜Ｄ１２／ＤＢ＜０．４
   を満足する結像レンズ系。
7. 請求項１ないし６の何れか１項に記載の結像レンズ系であって、
   前記第１ｃレンズ群の前記正レンズＬ１４と前記負レンズＬ１５が接合され、接合面は物体側に凹であり、Ｒａは前記接合面の曲率半径：Ｒａ、全系の焦点距離：ｆが、条件：
   （７） −１．５＜Ｒａ／ｆ＜−０．５
   を満足する結像レンズ系。
8. 請求項１ないし７の何れか１項に記載の結像レンズ系であって、
   屈折率：ｎ _ｄ 、アッベ数：ν _ｄ 、部分分散比：Ｐ _ｇ，Ｆ が、条件：
   （８） １．７８＜ｎ _ｄ ＜２．００
   （９） ２０．０＜ν _ｄ ＜３２．０
   （１０） ０．００５＜Ｐ _ｇ，Ｆ −（−０．００１８０２ν _ｄ ＋０．６４８３)＜０．００９
   を満足する硝材により、前記負レンズＬ１５が形成されている結像レンズ系。
9. 請求項１ないし８の何れか１項に記載の結像レンズ系を、撮影用光学系として有する撮像装置。
10. 請求項９記載の撮像装置であって、前記撮影用光学系による像を撮像する固体撮像素子を有する撮像装置。
11. 検査対象の像を結像する結像レンズ系と、該結像レンズ系により結像された前記検査対象の像を撮像する固体撮像素子と、該固体撮像素子が出力する画像情報に基づき、前記検査対象に対する検査プロセスを実行する検査プロセス実行手段とを有し、
    前記結像レンズ系として、請求項１ないし８の何れか１項に記載の結像レンズ系を用いる検査装置。

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