JP6922289B2

JP6922289B2 - 結像レンズおよび撮像装置

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Publication number: JP6922289B2
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Inventors: 卓哉長能
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Description

この発明は、結像レンズおよび撮像装置に関する。

エリアセンサを用いた撮像装置は、被写体を撮影するカメラとして従来から広く用いられている。
近年ではそれに加えて、検査装置等の画像入力装置として、所謂マシンビジョン用の撮像装置等の産業用カメラも広がりを見せている。

このような産業用カメラは、様々な距離にある被写体に合わせて、一定の精度で画像を撮影することが求められており、フォーカシングに伴うレンズ性能の劣化が少ないレンズ構成が知られている（特許文献１等参照）。

この発明は、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、新規な結像レンズを実現する。

この発明の結像レンズは、絞りを挟んで物体側に位置する第１レンズ群と、像側に位置する第２レンズ群と、から構成され、無限遠物体から近距離物体へフォーカシングを変える時に、前記第1レンズ群は物体側に移動し、前記第１レンズ群と前記絞りとの間隔が増大する結像レンズにおいて、前記第１レンズ群は物体側から順に正の屈折力を持つ第１レンズ、正の屈折力を持つ第２レンズ、負の屈折力を持つ第３レンズ、負の屈折力を持つ第４レンズ、正の屈折力を持つ第５レンズから構成され、前記第２レンズ群は物体側から順に負の屈折力を備えた負サブ群と、正の屈折力を有する正サブ群と、で構成され、第1レンズ群の焦点距離：ｆ１Ｇ、前記無限遠物体へのフォーカシング時における全系の焦点距離：ｆであるとき、以下の条件式：（１）０．４５＜ｆ１Ｇ／ｆ＜０．７５を満足し、前記第２レンズと前記第３レンズとが接合して配置されることを特徴とする結像レンズ。

この発明によれば、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新規な結像レンズを実現できる。

撮像装置の実施形態の一例を説明するための図である。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１の結像レンズのワーキングディスタンスが０．２５ｍに合焦した状態を説明するための図である。実施例１の結像レンズのワーキングディスタンスが０．１０ｍに合焦した状態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２の結像レンズのワーキングディスタンスが０．２５ｍに合焦した状態を説明するための図である。実施例２の結像レンズのワーキングディスタンスが０．１０ｍに合焦した状態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３の結像レンズのワーキングディスタンスが０．２５ｍに合焦した状態を説明するための図である。実施例３の結像レンズのワーキングディスタンスが０．１０ｍに合焦した状態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４の結像レンズのワーキングディスタンスが０．２５ｍに合焦した状態を説明するための図である。実施例４の結像レンズのワーキングディスタンスが０．１０ｍに合焦した状態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における収差図の一例である。実施例１の結像レンズのワーキングディスタンスが０．２５ｍの物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例１の結像レンズのワーキングディスタンスが０．１０ｍの物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例２の結像レンズの無限遠物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例２の結像レンズのワーキングディスタンスが０．２５ｍの物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例２の結像レンズのワーキングディスタンスが０．１０ｍの物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例３の結像レンズの無限遠物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例３の結像レンズのワーキングディスタンスが０．２５ｍの物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例３の結像レンズのワーキングディスタンスが０．１０ｍの物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例４の結像レンズの無限遠物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例４の結像レンズのワーキングディスタンスが０．２５ｍの物体に合焦した状態における収差図の一例である。実施例４の結像レンズのワーキングディスタンスが０．１０ｍの物体に合焦した状態における収差図の一例である。撮像装置の他の形態を説明するための図である。結像レンズを用いた検査装置の一例を説明するための図である。

図１に、本発明の実施形態の一例として、結像レンズ１を備えた撮像装置１００を示す。
撮像装置１００は、２群構成のレンズ群を備えた結像レンズ１と、結像レンズ１を透過した光を像として認識するための撮像素子５０と、を有している。
また、本発明の実施形態の具体的なレンズ構成を図２〜図１３に例示する。なお、図２〜図１３においては、図の左方が物体側、図の右方が像側である。また、繁雑を避けるため、図２〜図１３において、符号は共通化する。
なお、無限遠に合焦した状態のレンズ構成図を図２、５、８、１１、ワーキングディスタンス０．２５ｍに合焦した状態を図３、６、９、１２、ワーキングディスタンス０．１０ｍに合焦した状態を図４、７、１０、１３として例示する。なお「ワーキングディスタンス」とは、撮像装置１００の作動距離であり、撮像するべき対象物（被写体）たるワークＷＫから結像レンズ１の先端までの距離を示す。

結像レンズ１は、図２に示すように、物体側から像面側に向かって順に、複数のレンズを用いて構成される第１レンズ群１Ｇと、開口絞りＳと、第２レンズ群２Ｇと、を有している。

以降の説明において、符号１Ｇは「第１レンズ群」、符号２Ｇは「第２レンズ群」、を示し、符号Ｓは「開口絞り」を示す。また、符号Ｉｍは「像面」を示す。
なお、第１レンズ群１Ｇは、物体側から像側へ向かって順に正レンズＬ１、正レンズＬ２，負レンズＬ３、負レンズＬ４、正レンズＬ５で構成されたレンズ群であることがより好ましい。

第１レンズ群１Ｇは、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシング時に、開口絞りＳに対して物体側へと移動することで、開口絞りＳとの間の間隔が増大されることでフォーカシングを行う。一方、第２レンズ群２Ｇと開口絞りＳとは、かかるフォーカシング時において像面に対して固定される。
なお、一般に『正の屈折力を備える』レンズを正レンズ、『負の屈折力を備える』レンズを負レンズと呼称する。

第２レンズ群２Ｇは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を備える負レンズＬ６と、負レンズＬ７と、正のパワーを持ったサブ群を構成する正レンズＬ８と、で構成されるレンズ群である。
なお、負レンズＬ６と、負レンズＬ７とは、負の屈折力を備えた負のサブ群を構成する。

本実施形態の結像レンズ１は、結像させた像を撮像素子５０で撮像する場合を想定されており、図２ないし図１３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５０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５０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機能を併せ持つとしても良い。

正レンズＬ１は、本実施形態においては第１レンズ群１Ｇの最も物体側に配置された正の屈折力を持つ第１レンズである。
正レンズＬ２は、正の屈折力を持つ第２レンズである。
負レンズＬ３は、負の屈折力を持つ第３レンズである。
正レンズＬ２と負レンズＬ３とは、一体に接合された接合レンズである。
負レンズＬ４は、負の屈折力を持つ第４レンズである。
正レンズＬ５は、正の屈折力を持つ第５レンズである。

すなわち、第１レンズ群１Ｇは、物体側から像面側に向かって順に正レンズＬ１、正レンズＬ２、負レンズＬ３、負レンズＬ４、正レンズＬ５で構成されている。
このように第１レンズ群１Ｇを物体側の正レンズを２枚、負レンズを２枚配置することにより、緩やかに光線を曲げることができ、大口径化に伴って生じる球面収差やコマ収差を十分に補正することができる。
また、負レンズを２枚用いることで軸上色収差の補正をも良好に行うことができる。

負レンズＬ３の像側レンズ面から、負レンズＬ４の物体側レンズ面までの光軸上の距離、言い換えると第３レンズと第４レンズとの間の空気間隔をｄ_{Ｌ３−Ｌ４}とする。
また、正レンズＬ１の物体側面から、正レンズＬ５の像側面までの光軸上の物理的距離を、第１レンズ群１Ｇの光軸上の厚みＤ_１Ｇとして表す。

本実施形態において、第１レンズ群１Ｇと結像レンズ１全系とは、それぞれの焦点距離が条件式（１）を満たすように構成されている。

なお、条件式（１）において、ｆ_１Ｇは第１レンズ群の焦点距離、ｆは無限遠物体に合焦時の結像レンズ１の全系の焦点距離である。

第１レンズ群１Ｇの焦点距離が、条件式（１）の上限値を超えるほど大きくなりすぎると、近距離のワークＷＫへ焦点を合わせる際の移動距離が増大して結像レンズ１の系全体が大型化してしまう。また、第２レンズ群Ｇ２が全系に対して担うパワーが増大し、全体の収差バランスが崩れて性能低下を招くおそれがある。
また、第１レンズ群１Ｇの焦点距離が条件式（１）の下限値を超えるほど小さいと、無限遠物体に合焦時の全系の焦点距離に対して第１レンズ群Ｇ１の焦点距離が短すぎてしまい、第１レンズ群１Ｇの収差補正が困難となる。
そこで本実施形態では、結像レンズ１は条件式（１）の範囲内で第１レンズ群１Ｇと結像レンズ１とを構成する。かかる構成により、無限遠物体に合焦時の全体の焦点距離ｆに対する第１レンズ群１Ｇの焦点距離ｆ_１Ｇが規定されることで、フォーカシングに伴う性能の変化を少なく抑制する。

また、本発明の結像レンズ１は、正レンズＬ３と負レンズＬ４との間の光軸上の距離ｄ_{Ｌ３−Ｌ４}について、第１レンズ群１Ｇの光軸上の厚みＤ_１Ｇとの比が、条件式（２）に定める範囲を満たすように構成されている。

第１レンズ群１Ｇを通る光束は、収束された後に入射する第２レンズ群２Ｇに入る光束よりも太く、球面収差やコマ収差が発生しやすい。
そこで、かかる球面収差やコマ収差を抑制するために、本実施形態では、条件式（２）を満たすように、第１レンズ群１Ｇにおける第３レンズたる負レンズＬ３と、第４レンズたる負レンズＬ４との間隔を規定している。
負レンズＬ３と負レンズＬ４との光軸上の距離ｄ_{Ｌ３−Ｌ４}が、条件式（２）の上限値を超えるほど大きい時には、第１レンズ群１Ｇの各レンズのレンズ形状に制限が大きく、良好な収差補正が困難となる。逆に、光軸上の距離ｄ_{Ｌ３−Ｌ４}が、条件式（２）の下限値を下回るほど小さい時には、球面収差の補正やコマ収差の補正が困難となる。

かかる構成により、結像レンズ１は、より収差が少なく、フォーカシングに伴う性能の変化を抑制することができる。

また、本実施形態では、第１レンズ群１Ｇの少なくとも１枚の正レンズが、条件式（３）〜（５）を満足する。

ただし、ｎ_ｄはｄ線の屈折率、ν_ｄはｄ線のアッベ数、θ_ｇ，Ｆはｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する各屈折率ｎ_ｇ、ｎ_Ｆ、ｎ_Ｃによってθ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）で定義される部分分散比をそれぞれ表している。

条件式（３）〜（５）は、硝種の異常分散性を規定するものであり、かかる分散特性を有するレンズ材料で第１レンズ群１Ｇの少なくとも１枚の正レンズを作成することで、色収差の補正が容易となる。
なお、第１レンズ群１Ｇは、既に述べたように、通過する光束が太く、光束がレンズ面の高い位置を通るため、軸上色収差が生じやすい。また、結像レンズ１の全系の焦点距離が長くなるほど軸上色収差は発生しやすくなる。そこで、第１レンズ群１Ｇを条件式（３）〜（５）を満たすレンズ材料で構成することで、かかる色収差の発生を抑制して、より良好な収差補正が図られる。

また、本発明の結像レンズ１は、正レンズＬ２と負レンズＬ３とが接合レンズで構成されている。
かかる構成により、偏心量を抑制できて、より精度の向上を図られる。

また、本実施形態において、フォーカシング時に開口絞りＳと第２レンズ群２Ｇとは、何れも像面に対して固定され、開口絞りＳと第２レンズ群２Ｇとの間隔が変化しない。
かかる構成により、フォーカシング時の移動機構を簡素化できて、第１レンズ群１Ｇの繰り出し量の確保が容易になる。

また、本実施形態では、結像レンズ１は、負レンズＬ３の焦点距離ｆ_Ｌ３と、負レンズＬ４の焦点距離ｆ_Ｌ４との比が、条件式（６）を満足するように構成される。

かかる構成により、第１レンズ群１Ｇが備える２つの負レンズについて、負レンズ間に生じるパワーのバランスを大きく崩すことがないから、収差の補正がより容易になる。

また、本実施形態では、結像レンズ１は、負レンズＬ４の像側レンズ面Ｓ２の曲率半径Ｒ_Ｌ４Ｓ２と、正レンズＬ５の物体側レンズ面Ｓ１の曲率半径Ｒ_Ｌ５Ｓ１と、をそれぞれ用いて、条件式（７）を満たすように構成されている。

条件式（７）が上限値を超えると、球面収差がオーバー側に発生しやすくなる。また、外向きのコマ収差が発生しやすくなる。
条件式（７）の下限値を下回ると、負レンズＬ４の像側レンズ面Ｓ２と、正レンズＬ５の物体側レンズ面Ｓ１との曲率半径が近づくため、球面収差の補正が不足気味になるとともに内向きのコマ収差が生じやすくなる。

かかる構成により、条件式（７）により負レンズＬ４の像側レンズ面と、正レンズＬ５の物体側レンズ面との形状を規定することで、結像レンズ１は、良好に収差を補正することができる。

第２レンズ群２Ｇの構成について説明する。
第２レンズ群２Ｇは、開放絞りＳよりも像面側に配置されて、負の屈折力を備える第６レンズたる負レンズＬ６と、第７レンズたる負レンズＬ７と、正の屈折力を備える第８レンズたる正レンズＬ８と、を有している。

負レンズＬ６と、負レンズＬ７とは、所定の空気間隔を持つように配置され、第２レンズ群２Ｇにおいて負のサブ群を構成する。
正レンズＬ８は、適切な入射角を持った光線を像面へと導くための最終レンズとしての機能を有している。

このように、負のサブ群を構成する負レンズＬ６と、負レンズＬ７とを設けることで、単一の負レンズによって構成するよりも光線の曲がりが緩やかになり、良好な収差補正が可能となる。

第２レンズ群２Ｇは、負レンズＬ７の物体側レンズ面Ｓ１の曲率半径Ｒ_Ｌ７Ｓ１と、負レンズＬ６の像側レンズ面Ｓ２の曲率半径Ｒ_Ｌ６Ｓ２とが条件式（８）を満足するように構成されている。

条件式（８）の上限値を超えると、外向きのコマ収差が発生しやすくなる。
条件式（８）の下限値を下回ると、内向きのコマ収差が生じやすくなる。
また、条件式（８）の範囲外では、非点収差のバランスが崩れやすい。
かかる構成により、結像レンズ１は、フォーカシングに伴う性能の変化を抑制する。

第２レンズ群２Ｇは、条件式（９）を満足する。
なお、条件式（９）において、負レンズＬ７の像側レンズ面Ｓ２から正レンズＬ８の物体側レンズ面Ｓ１までの光軸上の距離ｄ_{Ｌ７−Ｌ８}とし、負レンズＬ６の物体側レンズ面Ｓ１から像面Ｉｍまでの光軸上の物理的距離をＬ_２Ｇとする。

条件式（９）の上限値を超えると、第２レンズ群２Ｇの負レンズＬ７と正レンズＬ８との間隔に対して、正レンズＬ８から像面Ｉｍまでの距離が短くなるため、正レンズＬ８の像側レンズ面Ｓ２で急激な光線の曲がりを要求され、収差補正が困難となる。

また、条件式（９）の下限値を下回ると、正レンズＬ８の物体側レンズ面Ｓ１で急激な光線の曲がりが要求され、良好な収差補正が困難となる。

本実施形態では、第２レンズ群２Ｇが条件式（９）を満たすことにより、良好な収差補正を行うとともに、像面への入射角を適切な範囲にすることができる。

また、結像レンズ１は、構成される全てのレンズが球面レンズであることが最も望ましい。かかる構成により、成型用金型のコストが低減されるため、小ロットの生産時に有利となる。

また、本実施形態では、第１レンズ群１Ｇ及び第２レンズ群２Ｇを構成するすべてのレンズ材料が、無機固体材料であることが最も望ましい。かかる構成により、温度や湿度などの環境条件による光学特性の変動を抑えられるから、結像レンズ１における環境条件の変化の影響を低減することができる。

「実施例」
以下に、図２〜図１３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１〜４を挙げる。
以下の説明において、記号の意味は以下に統一する。
Ｆ：Ｆナンバ
Ｙ’：像高
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：ｄ線の屈折率
νｄ：ｄ線のアッベ数
ＢＦ：バックフォーカス
θ_F,g：部分分散比
ω ：半画角
ＷＤ：ワーキングディスタンス（ワークＷＫから正レンズＬ１の物体側レンズ面Ｓ１までの距離）

なお、実施例１〜４は、何れも既に述べた条件式（１）を満足する数値実施例である。なお、条件式（１）に加えて条件式（２）〜（９）の何れかあるいはすべてを満たしているが、かかる構成に限定されるものではない。

実施例１〜４に示すように、各実施例ともに収差は高いレベルで補正され、フォーカシング時の像面湾曲の変化についても良好に抑制されている。
フォーカシングに伴い球面収差はマイナスへシフトするが、変化量は十分小さい。
軸上色収差、倍率色収差も小さく、コマ収差も最周辺部まで良好に抑制されている。また、歪曲収差も絶対値で０．９％以下となっている。
すなわち、実施例１〜４の結像レンズは何れも、各種収差が十分に低減された結像レンズである。具体的には画角（２ω）１２．５°程度、Ｆナンバ２．８程度、レンズ枚数８枚で１０００万画素の撮像素子にまで対応した解像力を有し、無限遠物体からワーキングディスタンス０．１ｍの至近距離において直線を直線として描写可能であるとともに、フォーカシング時の性能の変化も少ない。

[数値実施例１]
焦点距離：５０．００ｍｍ
Ｆナンバ：２．８７
半画角ω：６．３度

表１において、Ｄ９の欄に記載した可変間隔（Ａ）のデータを表２に示す。可変間隔は、第１レンズ群と開口絞りの間隔である。
表２において、無限遠物体にフォーカシングした状態（無限遠と表示）、ワーキングディスタンスが０．２５ｍとなる状態（０．２５ｍ）、ワーキングディスタンスが０．１０ｍとなる状態（０．１０ｍ）のそれぞれの状態について、可変間隔を示している。

かかる構成の実施形態について、条件式（１）〜（９）に示した値について表３に記載する。なお、表３、表６、表９、表１４において、例えば正レンズＬ５の物体側レンズ面Ｓ１の曲率半径をＲ_Ｌ５sur.1、負レンズＬ４の像側レンズ面Ｓ２の曲率半径をＲ_Ｌ４sur.2として示している。他のレンズについても同様である。

[数値実施例２]
焦点距離：５０．００ｍｍ
Ｆナンバ：２．８７
半画角ω：６．３度

表４において、Ｄ９の欄に記載した可変間隔（Ａ）のデータを表５に示す。可変間隔は、第１レンズ群と開口絞りの間隔である。
表５において、無限遠物体にフォーカシングした状態（無限遠と表示）、ワーキングディスタンスが０．２５ｍとなる状態（０．２５ｍ）、ワーキングディスタンスが０．１０ｍとなる状態（０．１０ｍ）のそれぞれの状態について、可変間隔を示している。

かかる構成の実施形態について、条件式（１）〜（９）に示した値について表６に記載する。

[数値実施例３]
焦点距離：５０．００ｍｍ
Ｆナンバ：２．８７
半画角ω：６．２度

表７において、Ｄ９の欄に記載した可変間隔（Ａ）のデータを表８に示す。可変間隔は、第１レンズ群と開口絞りの間隔である。
表８において、無限遠物体にフォーカシングした状態（無限遠と表示）、ワーキングディスタンスが０．２５ｍとなる状態（０．２５ｍ）、ワーキングディスタンスが０．１０ｍとなる状態（０．１０ｍ）のそれぞれの状態について、可変間隔を示している。

かかる構成の実施形態について、条件式（１）〜（９）に示した値について表９に記載する。

[数値実施例４]
焦点距離：５０．００ｍｍ
Ｆナンバ：２．８７
半画角ω：６．３度

表１０において、Ｄ９の欄に記載した可変間隔（Ａ）のデータを表１１に示す。可変間隔は、第１レンズ群と開口絞りの間隔である。
表１１において、無限遠物体にフォーカシングした状態（無限遠と表示）、ワーキングディスタンスが０．２５ｍとなる状態（０．２５ｍ）、ワーキングディスタンスが０．１０ｍとなる状態（０．１０ｍ）のそれぞれの状態について、可変間隔を示している。

かかる構成の実施形態について、条件式（１）〜（９）に示した値について表１２に記載する。

図１４〜図２５に、実施例として示した４つの結像レンズの収差図を示す。
なお、図１４、１７、２０、２３はそれぞれ実施例１〜４において、無限遠に合焦時の収差曲線を示す。同様に、図１５、１８、２１、２４はワーキングディスタンスが０．２５ｍになる物体に対するフォーカシング時の収差曲線を示し、図１５、１８、２１、２４はワーキングディスタンスが０．１０ｍの物体に対するフォーカシング時の収差曲線を示す。
また、球面収差図における破線が正弦条件を、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それぞれ表す。

各実施例の収差図に示されたように、各実施例とも収差は高いレベルで補正され、フォーカシングによる像面湾曲の変化も抑制されている。

軸上色収差・倍率色収差も小さく、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他、歪曲収差も十分に小さく補正されている。

即ち、実施例１ないし４の結像レンズは何れも、各種収差が十分に低減され、１０００万画素の撮像素子にまで対応した解像力を有し、歪曲収差の絶対値が０．９％未満で、フォーカシングに伴う性能の変化が少ない高性能の結像レンズとなっている。

図２６に即して、結像レンズ１を撮影用光学系として有する携帯情報端末の１例として、携帯端末１００’の構成を説明する。

携帯端末１００’は、背面に撮像部たるカメラ機能部１１０と、制御部１９０と、を備えた情報通信端末である。
使用者が被写体としてのワークＷＫを撮影しようとするときには、携帯端末１００のカメラ機能部１１０をワークＷＫへと向けて撮影のための操作を行うことで、制御部１９０を介してカメラ機能部１１０を操作する。

カメラ機能部１１０は、請求項１〜８の何れか１つに記載の結像レンズを撮影用光学系として備えた撮像装置としての機能を有している。
カメラ機能部１１０は、制御部１９０からの指示に基づいて、結像レンズ１の第１レンズ群１Ｇの駆動を行ってワークＷＫを適切に撮影できるように系全体の焦点距離を調整する機能を有している。

コンピュータあるいはＣＰＵ等として構成された制御部１９０は、第１レンズ群１Ｇの駆動や、照明装置１２０の点滅の制御を行うほか、カメラ機能部１１０内の「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。

以上のように、この発明によれば、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。

また、本発明の結像レンズを撮影用光学系として有する撮像部を有し、前記撮像部を用いて検査を行う検査装置の１例として、検査装置２００について説明する。

検査装置２００は、撮影用光学系を備えた撮像装置２１０と、制御手段２２０と、制御部２２０からの指示に基づいて撮像装置２１０の撮影する対象を照らすための照明装置２１２と、を有している。
検査装置２００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２３０により図の左方から右方へと搬送しつつ、撮像装置２１０によりワークＷＫを撮像して、画像入力する。

撮像装置２１０には、請求項１〜８の何れか１項に記載の結像レンズ１、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撮影用光学系として用いている。

コンピュータあるいはＣＰＵ等として構成された制御手段２２０は、コンベヤ２３０の駆動や、照明装置２１２の点滅の制御を行うほか、撮像装置１０内の「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り、制御手段２２０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、これを用いる検査装置を実現できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、この発明は上述した構成に限定されるものではなく、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構成をとることが可能である。

例えば、本発明の結像レンズは、カメラなどの撮像装置に用いるほかにも、マシンビジョン用の入力装置等にも用いることができる。

この発明の実施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。

１Ｇ第１レンズ群
Ｓ絞り
２Ｇ第２レンズ群
Ｉｍ像面
ＣＧカバーガラス
Ｌ１第１レンズ（正レンズ）
Ｌ２第２レンズ（正レンズ）（接合レンズ）
Ｌ３第３レンズ（負レンズ）（接合レンズ）
Ｌ４第４レンズ（負レンズ）
Ｌ５第５レンズ（正レンズ）
Ｌ６第６レンズ（負レンズ）
Ｌ７第７レンズ（負レンズ）
Ｌ８第８レンズ（正レンズ）
ＷＫ被写体（ワーク）
１結像レンズ
５０撮像素子
１００撮像装置
１００’ 撮像装置（携帯端末）
１１０カメラ機能部
２００検査装置
２１０撮像部（撮像装置）
２２０制御手段
２１２照明装置
２３０コンベヤ

特開２０１６−０６１９０２号公報

Claims

絞りを挟んで物体側に位置する第１レンズ群と、像側に位置する第２レンズ群と、から構成され、
無限遠物体から近距離物体へフォーカシングを変える時に、前記第1レンズ群は物体側に移動し、前記第１レンズ群と前記絞りとの間隔が増大する結像レンズにおいて、
前記第１レンズ群は物体側から順に正の屈折力を持つ第１レンズ、正の屈折力を持つ第２レンズ、負の屈折力を持つ第３レンズ、負の屈折力を持つ第４レンズ、正の屈折力を持つ第５レンズから構成され、前記第２レンズ群は物体側から順に負の屈折力を備えた負サブ群と、正の屈折力を有する正サブ群と、で構成され、
第1レンズ群の焦点距離：ｆ１Ｇ、前記無限遠物体へのフォーカシング時における全系の焦点距離：ｆであるとき、以下の条件式：
（１）０．４５＜ｆ１Ｇ／ｆ＜０．７５
を満足し、前記第２レンズと前記第３レンズとが接合して配置されることを特徴とする結像レンズ。
請求項１に記載の結像レンズにおいて、
前記第３レンズの像側レンズ面から前記第４レンズの物体側レンズ面までの光軸上距離：ｄＬ３−Ｌ４、第１レンズの物体側レンズ面から、第５レンズの像側レンズ面までの光軸上の距離：Ｄ１Ｇとしたとき、条件式：
（２）０．３０＜ｄＬ３−Ｌ４／Ｄ１Ｇ＜０．５５
を満足する結像レンズ。
請求項１または２記載の結像レンズにおいて、
前記第１レンズ群の少なくとも１枚の正レンズが、以下の条件式を満足することを特徴とする結像レンズ。
（３）１．４０＜ｎｄ＜１．６３
（４）６０．０＜νｄ＜９５．０
（５）０．００５＜θｇ，Ｆ−（−０．００１７４２×νｄ＋０．６４９０）＜０．０６０
ただし、ndはd線の屈折率、νdはd線のアッベ数、θg，Fはg線，F線，C線に対する屈折率ｎg，ｎF，ｎCを用いてθｇ，Ｆ＝(ng−nF)／(ｎF−ｎC)で定義される部分分散比をそれぞれ表す。
請求項１乃至３の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記フォーカシングに際し、前記絞りと前記第２レンズ群とが像面に対して固定されていることを特徴とする結像レンズ。
請求項１乃至４の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第３レンズの焦点距離：ｆＬ３、前記第４レンズの焦点距離：ｆＬ４としたとき、条件式：
（６）０．６５＜ｆＬ３／ｆＬ４＜１．３０
を満足することを特徴とする結像レンズ。
請求項１乃至５の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
第４レンズの像側レンズ面の曲率半径：ＲＬ４Ｓ２、第５レンズの物体側レンズ面の曲率半径：ＲＬ５Ｓ１としたとき、条件式：
（７）０．０５＜（ＲＬ５Ｓ１−ＲＬ４Ｓ２）／（ＲＬ５Ｓ１＋ＲＬ４Ｓ２）＜０．３０
を満足することを特徴とする結像レンズ。
請求項１乃至６の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第２レンズ群が、物体側から像面側に向かって負の屈折力を備える第６レンズ、負の屈折力を備える第７レンズ、正の屈折力を備える第８レンズで構成されることを特徴とする結像レンズ。
請求項７に記載の結像レンズにおいて、
前記第６レンズの像側レンズ面の曲率半径：ＲＬ６Ｓ２、前記第７レンズの物体側レンズ面の曲率半径：ＲＬ７Ｓ１、としたとき、条件式：
（８）０．５０＜（ＲＬ７Ｓ１＋ＲＬ６Ｓ２）／（ＲＬ７Ｓ１−ＲＬ６Ｓ２）＜０．９５
を満足することを特徴とする結像レンズ。
請求項７または８に記載の結像レンズにおいて、
前記第７レンズの像側レンズ面から前記第８レンズの物体側レンズ面までの光軸上の距離：ｄＬ７−Ｌ８、第６レンズの物体側レンズ面から像面までの光軸上の距離：Ｌ２Ｇ、としたとき、条件式：
（９）０．１５＜ｄＬ７−Ｌ８／Ｌ２Ｇ＜０．３５
を満足することを特徴とする結像レンズ。
請求項１乃至９の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とを構成する全てのレンズが球面レンズであることを特徴とする結像レンズ。
請求項１乃至１０の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とを構成するレンズの材質が無機固体材料であることを特徴とする結像レンズ。
請求項１乃至１１の何れか１つに記載の結像レンズを有する撮像装置。