JP7248014B2 - 撮像光学系、および撮像装置 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(図4~図10)
1.1 撮像光学系の構成例
1.2 作用・効果
2.第2の実施の形態(図11)
3.その他の実施の形態
(比較例に係る撮像光学系が適用されるプロジェクタの概要)
図1は、比較例に係る位置検出機能付きのプロジェクタの要部構成例を示している。
β=fi/fb
となる縮小倍率βの縮小光学系が構成されている。
上記比較例に係るプロジェクタにおける撮像光学系は、用途としては物体の位置を検出するものであり、共役面50に1次結像した物体像(1次結像像)を2次の結像像(2次結像像)として撮像素子22の撮像面上にリレーさせるリレー光学系である。
[1.1 撮像光学系の構成例]
図4は、本開示の第1の実施の形態に係る撮像光学系1の一構成例(実施例)を示している。
D(L2)>D(L3)
を満足することが望ましい(条件2)。
[表1],[表2]に、図4に示した撮像光学系1に具体的な数値を適用した数値実施例のレンズデータを示す。
D(L2)>D(L3)
を満足している。
次に、本実施の形態に係る撮像光学系1の作用および効果を説明する。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
図6は、撮像素子101の構造例を、撮像素子101に入射する光線の一例と共に示している。
本実施の形態に係る撮像光学系1は、第1レンズL1が、像面湾曲が補正されるように中心と周辺の光路長が調整された非球面形状となっている。より具体的には、第1レンズL1の像面側のレンズ面が変曲点を有している。また、第1レンズL1は、周辺部に行くに従い、厚みが小さくなっている。
本実施の形態に係る撮像光学系1は、上記条件2を満足することにより、第2レンズL2が第3レンズL3よりも厚い、肉厚のメニスカスレンズで構成されている。撮像光学系1では、第2レンズL2の厚みによって、第2レンズL2を通過する軸上光線の屈折角と軸外光線の屈折角とに差を与えている。第2レンズL2の厚みが薄い場合、第2レンズL2における光の射出面が入射面に近くなり、軸上光線の屈折角と軸外光線の屈折角とに適切な差を与えることができず、軸上と軸外とにおいて良好な結像性能を得ることが困難となる。その結果、以下の図9に示す比較例3に係る撮像光学系203のように、第2レンズL2の厚みを薄くした場合には、軸上、軸外ともに良好な結像スポットが得られない(図10)。
第2レンズL2と第3レンズL3とを、互いに逆向きのメニスカス形状にしない場合、他の設計パラメータを最適化したとしても、良好な結像性能を得ることが困難となる。
次に、本開示の第2の実施の形態について説明する。なお、以下では、上記第1の実施の形態に係る撮像光学系、および撮像装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
以下の構成の本技術によれば、全体として3枚のレンズ構成とし、各レンズの構成の最適化を図るようにしたので、小型で結像性能に優れた撮像光学系、または撮像装置を提供することができる。
物体側から像面側に向かって順に、
像面側のレンズ面が変曲点を有する非球面形状とされた第1レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第2レンズと、
像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第3レンズと
から構成され、
両側テレセントリック光学系とされている
撮像光学系。
(2)
前記第2レンズの光軸上の厚みをD(L2)、
前記第3レンズの光軸上の厚みをD(L3)としたとき、
D(L2)>D(L3)
を満足する
上記[1]に記載の撮像光学系。
(3)
前記第1レンズ、前記第2レンズ、および前記第3レンズはそれぞれ、光軸近傍において正の屈折力を有する
上記[1]または[2]に記載の撮像光学系。
(4)
前記第1レンズの像面側のレンズ面は、中心部が像面側に凸形状で、周辺部に行くに従い、凹形状となる非球面形状である
上記[1]ないし[3]のいずれか1つに記載の撮像光学系。
(5)
Fナンバーが6より小さい
上記[1]ないし[4]のいずれか1つに記載の撮像光学系。
(6)
前記第2レンズの物体側のレンズ面近傍に、開口絞りが配置されている
上記[1]ないし[5]のいずれか1つに記載の撮像光学系。
(7)
像面側に撮像素子が配置され、
物体側に形成された1次結像像を、前記撮像素子の撮像面上に2次結像像としてリレーさせる光学系とされている
上記[1]ないし[6]のいずれか1つに記載の撮像光学系。
(8)
前記1次結像像は、赤外光によって形成された像である
上記[7]に記載の撮像光学系。
(9)
撮像光学系と、前記撮像光学系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記撮像光学系は、
物体側から像面側に向かって順に、
像面側のレンズ面が変曲点を有する非球面形状とされた第1レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第2レンズと、
像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第3レンズと
から構成され、
両側テレセントリック光学系とされている
撮像装置。
(10)
前記撮像光学系は、
物体側に形成された1次結像像を、前記撮像素子の撮像面上に2次結像像としてリレーさせる光学系である
上記[9]に記載の撮像装置。
(11)
検出物の像を前記1次結像像として形成する結像光学系、をさらに含み、
前記撮像素子は、前記結像光学系、および前記撮像光学系を介して前記検出物を撮像する
上記[10]に記載の撮像装置。
Claims (11)
- 物体側から像面側に向かって順に、
像面側のレンズ面が変曲点を有する非球面形状とされた第1レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第2レンズと、
像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第3レンズと
から構成され、
両側テレセントリック光学系とされている
撮像光学系。 - 前記第2レンズの光軸上の厚みをD(L2)、
前記第3レンズの光軸上の厚みをD(L3)としたとき、
D(L2)>D(L3)
を満足する
請求項1に記載の撮像光学系。 - 前記第1レンズ、前記第2レンズ、および前記第3レンズはそれぞれ、光軸近傍において正の屈折力を有する
請求項1に記載の撮像光学系。 - 前記第1レンズの像面側のレンズ面は、中心部が像面側に凸形状で、周辺部に行くに従い、凹形状となる非球面形状である
請求項1に記載の撮像光学系。 - Fナンバーが6より小さい
請求項1に記載の撮像光学系。 - 前記第2レンズの物体側のレンズ面近傍に、開口絞りが配置されている
請求項1に記載の撮像光学系。 - 像面側に撮像素子が配置され、
物体側に形成された1次結像像を、前記撮像素子の撮像面上に2次結像像としてリレーさせる光学系とされている
請求項1に記載の撮像光学系。 - 前記1次結像像は、赤外光によって形成された像である
請求項7に記載の撮像光学系。 - 撮像光学系と、前記撮像光学系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記撮像光学系は、
物体側から像面側に向かって順に、
像面側のレンズ面が変曲点を有する非球面形状とされた第1レンズと、
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第2レンズと、
像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第3レンズと
から構成され、
両側テレセントリック光学系とされている
撮像装置。 - 前記撮像光学系は、
物体側に形成された1次結像像を、前記撮像素子の撮像面上に2次結像像としてリレーさせる光学系である
請求項9に記載の撮像装置。 - 検出物の像を前記1次結像像として形成する結像光学系、をさらに含み、
前記撮像素子は、前記結像光学系、および前記撮像光学系を介して前記検出物を撮像する
請求項10に記載の撮像装置。
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