JP7469552B1 - 光学結像システム - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、光学レンズの分野に関し、光学結像システムを開示する。
【解決手段】光学結像システムは、物体側から像側に向かって、順に、第１レンズから第１２レンズまでの１２枚のレンズを含み、第９レンズの焦点距離をｆ９、第９レンズの軸上厚みをｄ１７、第１２レンズの軸上厚みをｄ２３、第１１レンズの像側の面から第１２レンズの物体側の面までの軸上距離をｄ２２、第１レンズ及び第２レンズの合成焦点距離をｆ１２’、第３レンズ及び前記第４レンズの合成焦点距離をｆ３４、光学結像システムの焦点距離をｆ、像高をＩＨ、光学全長をＴＴＬにしたときに、－４０．００≦ｆ９／ｄ１７≦－５．００、２．００≦ｄ２３／ｄ２２≦１８．００、－６．５１≦ｆ１２’／ｆ３４≦－１．００、４．００≦ＩＨ×ｆ／ＴＴＬ≦１５．００の関係式を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学レンズの分野に関し、特に産業用ラインスキャンレンズに適用された光学結像システムに関するものである。
産業オートメーションの急速な発展に伴い、マシンビジョンは産業オートメーション生産、組立ライン検出、物流仕分け、医学、科学研究などの分野で広く使用されており、対象製品を検出、識別、測定することで、人間の操作中の誤判断を削減または排除し、測定精度及び効率を大幅に向上させる。産業用ラインスキャンレンズなどの光学結像システムはマシンビジョンの「目」として重要な役割を果たしており、電子製品の製造、例えばＬＣＤ画面の欠陥検出や携帯電話のタッチスクリーン回路などの適用シナリオでは、産業用ラインスキャンレンズに対する要求がますます高まっている。
現在、産業用ラインスキャンレンズとしての光学結像システムは、優れた結像品質を得るために、複数枚のレンズ構造を用いることが多い。また、技術の発展及びユーザの多様化ニーズの増加に伴い、感光素子の画素面積が縮小しつつあり、システムの結像品質に対する要求が高くなってきているなか、１２枚式のレンズ構造は徐々に産業用ラインスキャンレンズの設計に現れている。しかしながら、光学性能が不十分で、体積が大きく、測定時に被写界深度を変更できないなどの欠陥が依然として存在している。従って、優れた光学特性を有し、体積が小さく、かつ収差が十分に補正されて、可変絞りを備える望遠撮像レンズを要求することが急務となっている。
上記の問題に鑑みて、本発明は、良好な光学特性を有すると共に、可変絞り、小型化、長焦点距離、小さい歪曲収差の設計要求を満たす光学結像システムを提供することを目的とする。
上記の技術的課題を解決するために、本発明の実施形態には、光学結像システムが提供され、前記光学結像システムは、物体側から像側に向かって、順に、第１レンズ、第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ、負の屈折力を有する第６レンズ、正の屈折力を有する第７レンズ、負の屈折力を有する第８レンズ、負の屈折力を有する第９レンズ、正の屈折力を有する第１０レンズ、負の屈折力を有する第１１レンズ、及び第１２レンズを含み、
ここで、前記光学結像システムの焦点距離をｆ、前記第９レンズの焦点距離をｆ９、前記第９レンズの軸上厚みをｄ１７、前記第１２レンズの軸上厚みをｄ２３、前記第１１レンズの像側の面から前記第１２レンズの物体側の面までの軸上距離をｄ２２、前記第１レンズ及び前記第２レンズの合成焦点距離をｆ１２’、前記第３レンズ及び前記第４レンズの合成焦点距離をｆ３４、前記光学結像システムの像高をＩＨ、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬにしたときに、以下の関係式を満たす。
－４０．００≦ｆ９／ｄ１７≦－５．００
２．００≦ｄ２３／ｄ２２≦１８．００
－６．５１≦ｆ１２’／ｆ３４≦－１．００
４．００≦ＩＨ×ｆ／ＴＴＬ≦１５．００
好ましくは、前記第５レンズのアッベ数をｖ５、前記第６レンズのアッベ数をｖ６にしたときに、以下の関係式を満たす。
４５．００≦ｖ５－ｖ６≦８０．００
好ましくは、前記第６レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１１、前記第６レンズの焦点距離をｆ６にしたときに、以下の関係式を満たす。
－６．００≦Ｒ１１／ｆ６≦－１．００
好ましくは、前記第１レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、
前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第１レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ３、前記第１レンズと前記第２レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ４、前記第１レンズの軸上厚みをｄ１にしたときに、以下の関係式を満たす。
－２．１１≦ｆ１／ｆ≦０．６９
－４．５４≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３－Ｒ４）≦６．２０
０．００≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．０１
好ましくは、前記第２レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１レンズと前記第２レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ４、前記第２レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ５、前記第２レンズの軸上厚みをｄ３にしたときに、以下の関係式を満たす。
－１．１８≦ｆ２／ｆ≦１．６５
－５．１２≦（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ４－Ｒ５）≦１３．３３
０．０１≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０２
好ましくは、前記第３レンズは、その像側の面が近軸において凹面に形成され、
前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第３レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ６、前記第３レンズと前記第４レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ７、前記第３レンズの軸上厚みをｄ５にしたときに、以下の関係式を満たす。
－３．６４≦ｆ３／ｆ≦－０．３４
－０．８２≦（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）≦８．４９
０．００≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．０１
好ましくは、前記第４レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第３レンズと前記第４レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ７、前記第４レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ８、前記第４レンズの軸上厚みをｄ７にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．１８≦ｆ４／ｆ≦１．４２
－０．６９≦（Ｒ７＋Ｒ８）／（Ｒ７－Ｒ８）≦０．５１
０．０２≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０５
好ましくは、前記第５レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第５レンズの焦点距離をｆ５、前記第５レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ９、前記第５レンズと前記第６レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１０、前記第５レンズの軸上厚みをｄ９にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．２８≦ｆ５／ｆ≦３．０２
－２．０７≦（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９－Ｒ１０）≦－０．３０
０．０１≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．０３
好ましくは、前記第６レンズは、その像側の面が近軸において凹面に形成され、
前記第６レンズの焦点距離をｆ６、前記第５レンズと前記第６レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１０、前記第６レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１１、前記第６レンズの軸上厚みをｄ１１にしたときに、以下の関係式を満たす。
－３．５７≦ｆ６／ｆ≦－０．６２
－１．５０≦（Ｒ１０＋Ｒ１１）／（Ｒ１０－Ｒ１１）≦１．７６
０．００≦ｄ１１／ＴＴＬ≦０．０１
好ましくは、前記第７レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第７レンズの焦点距離をｆ７、前記第７レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１２、前記第７レンズと前記第８レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１３、前記第７レンズの軸上厚みをｄ１３にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．０８≦ｆ７／ｆ≦０．９２
－２．５１≦（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１２－Ｒ１３）≦１．０９
０．０１≦ｄ１３／ＴＴＬ≦０．０２
好ましくは、前記第８レンズの焦点距離をｆ８、前記第７レンズと前記第８レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１３、前記第８レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１４、前記第８レンズの軸上厚みをｄ１５にしたときに、以下の関係式を満たす。
－１．４７≦ｆ８／ｆ≦－０．０９
－３．１０≦（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３－Ｒ１４）≦１．７０
０．００≦ｄ１５／ＴＴＬ≦０．０１
好ましくは、前記第９レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１５、前記第９レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１６にしたときに、以下の関係式を満たす。
－８．６４≦ｆ９／ｆ≦－０．３６
－３．０７≦（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）≦６．４１
０．００≦ｄ１７／ＴＴＬ≦０．０１
好ましくは、前記第１０レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第１０レンズの焦点距離をｆ１０、前記第１０レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１７、前記第１０レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１８、前記第１０レンズの軸上厚みをｄ１９にしたときに、以下の関係式を満たす。
０．２４≦ｆ１０／ｆ≦１．３３
－０．７５≦（Ｒ１７＋Ｒ１８）／（Ｒ１７－Ｒ１８）≦４．１７
０．０１≦ｄ１９／ＴＴＬ≦０．０４
好ましくは、前記第１１レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、
前記第１１レンズの焦点距離をｆ１１、前記第１１レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１９、前記第１１レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ２０、前記第１１レンズの軸上厚みをｄ２１にしたときに、以下の関係式を満たす。
－３．５６≦ｆ１１／ｆ≦－０．５９
－９．９０≦（Ｒ１９＋Ｒ２０）／（Ｒ１９－Ｒ２０）≦－０．２０
０．００≦ｄ２１／ＴＴＬ≦０．０１
好ましくは、前記第１２レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
前記第１２レンズの焦点距離をｆ１２、前記第１２レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ２１、前記第１２レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ２２にしたときに、以下の関係式を満たす。
－２．９５≦ｆ１２／ｆ≦２．６１
－２．３４≦（Ｒ２１＋Ｒ２２）／（Ｒ２１－Ｒ２２）≦３．２４
０．００≦ｄ２３／ＴＴＬ≦０．０１
好ましくは、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ、前記第５レンズ、前記第６レンズ、前記第７レンズ、前記第８レンズ、前記第９レンズ、前記第１０レンズ、前記第１１レンズ及び前記第１２レンズは、何れもガラス材質である。
本発明の有益な効果は、本発明に係る光学結像システムは、産業用ラインスキャン光学結像システムに適用され、優れた光学性能を有し、かつ可変絞り、長焦点距離、小型化、小さい歪曲収差の特性を有し、測定時に被写界深度を調整することができる。
本発明の実施形態における技術案をより明確に説明するために、以下、実施形態の説明に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、以下説明された図面は、本発明のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者であれば、進歩的な労働をしなくても、これらの図面に基づいて他の図面を取得することができ、そのうち、
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学結像システムの構造を示す図である。 図２は、図１に示す光学結像システムの球面収差を示す図である。 図３は、図１に示す光学結像システムの倍率色収差を示す図である。 図４は、図１に示す光学結像システムの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る光学結像システムの構造を示す図である。 図６は、図５に示す光学結像システムの球面収差を示す図である。 図７は、図５に示す光学結像システムの倍率色収差を示す図である。 図８は、図５に示す光学結像システムの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 図９は、本発明の第３実施形態に係る光学結像システムの構造を示す図である。 図１０は、図９に示す光学結像システムの球面収差を示す図である。 図１１は、図９に示す光学結像システムの倍率色収差を示す図である。 図１２は、図９に示す光学結像システムの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 図１３は、本発明の第４実施形態に係る光学結像システムの構造を示す図である。 図１４は、図１３に示す光学結像システムの球面収差を示す図である。 図１５は、図１３に示す光学結像システムの倍率色収差を示す図である。 図１６は、図１３に示す光学結像システムの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。
本発明の目的、技術考案及び利点をより明確にするために、以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳しく説明する。ただ、本発明の各実施形態において、本発明に対する理解を便宜にするために、多くの技術的細部まで記載されているが、これらの技術的細部および以下の各実施形態に基づく各種の変化及び修正がなくても、本発明が保護しようとする技術方案を実現可能であることは、当業者にとっては自明なことである。
（第１実施形態）
図面を参照すると、本発明には、光学結像システム１０が提供される。図１に示されたのは、本発明の第１実施形態に係る光学結像システム１０である。当該光学結像システム１０は、物体側から像側に向かって、順に１２枚のレンズを含む。具体的に、上記の光学結像システム１０は、物体側から像側に向かって、順に、物面ＯＢ、発散プリズムＢＳ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、絞りＳＴ、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、及び像面Ｓｉを含む。
本実施形態において、第１レンズＬ１の材質がガラスであり、第２レンズＬ２の材質がガラスであり、第３レンズＬ３の材質がガラスであり、第４レンズＬ４の材質がガラスであり、第５レンズＬ５の材質がガラスであり、第６レンズＬ６の材質がガラスであり、第７レンズＬ７の材質がガラスであり、第８レンズＬ８の材質がガラスであり、第９レンズＬ９の材質がガラスであり、第１０レンズＬ１０の材質がガラスであり、第１１レンズＬ１１の材質がガラスであり、第１２レンズＬ１２の材質がガラスである。
本実施形態では、上記の第９レンズＬ９の焦点距離をｆ９、上記の第９レンズＬ９の軸上厚みをｄ１７にしたときに、－４０．００≦ｆ９／ｄ１７≦－５．００の関係式が設立され、第９レンズＬ９の焦点距離ｆ９と軸上厚みｄ１７の比の範囲が規定されており、第９レンズＬ９は十分な屈折力を有するとともに、適切な軸上厚みを維持することを確保でき、レンズの加工及び成形に有利である。
上記の第１２レンズＬ１２の軸上厚みをｄ２３、上記の第１１レンズＬ１１の像側の面から上記の第１２レンズＬ１２の物体側の面までの軸上距離をｄ２２にしたときに、２．００≦ｄ２３／ｄ２２≦１８．００の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズ間の間隔が小さすぎることに起因する組立干渉を防止して、組立歩留まりを向上させることができ、レンズ厚みを均衡させて、レンズの厚みが厚すぎることに起因する成形不均一さを防止し、かつ感度を効果的に低下させることができる。
上記の第１レンズＬ１及び上記の第２レンズＬ２の合成焦点距離をｆ１２’、上記の第３レンズＬ３及び上記の第４レンズＬ４の合成焦点距離をｆ３４にしたときに、－６．５１≦ｆ１２’／ｆ３４≦－１．００の関係式が設立される。前の２つのレンズ群の焦点距離を合理的な分配することにより、レンズの非点収差と歪曲収差を修正し、｜Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ｜（歪み）≦０．８５％にし、暗角発生の可能性を減少させることに有利である。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の光学結像システム１０の像高をＩＨ、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、４．００≦ＩＨ×ｆ／ＴＴＬ≦１５．００の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、結像範囲を確保する状態でレンズの全長を制御することができる。
上記の第５レンズＬ５のアッベ数（分散係数）をｖ５、上記の第６レンズＬ６のアッベ数をｖ６にしたときに、４５．００≦ｖ５－ｖ６≦８０．００の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、システムの色収差を効果的に補正することができ、かつ｜ＬＣ｜≦４μｍである。
上記の第６レンズＬ６の像側の面の中心曲率半径をＲ１１、上記の第６レンズＬ６の焦点距離をｆ６にしたときに、－６．００≦Ｒ１１／ｆ６≦－１．００の関係式が設立される。レンズの焦点距離の合理的な分配と面型を制御することにより、レンズ群間の光線の安定する遷移に有利であり、収差を矯正して高解像を実現すると同時に、レンズが組立プロセスで発生する傾斜／偏芯などの公差感度問題を低減することもできる。
本実施形態において、第１レンズＬ１について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第１レンズＬ１の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよく、第１レンズＬ１は、正の屈折力を有するもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１にしたときに、－２．１１≦ｆ１／ｆ≦０．６９の関係式が設立される。第１レンズＬ１が負の屈折力を有することが規定され、上限の値を超えると、レンズの小型化に寄与するものの、第１レンズＬ１の負の屈折力が強くなりすぎて、収差などの問題を補正することが困難になる。一方、下限の値を超えると、第１レンズＬ１の負の屈折力が弱くなりすぎて、レンズの小型化は困難になる。第１レンズＬ１が正の屈折力を有することが規定され、下限の値を超えると、レンズの小型化に寄与するものの、第１レンズＬ１の正の屈折力が強くなりすぎて、収差などの問題を補正することが困難になる。一方、上限の値を超えると、第１レンズＬ１の正の屈折力が弱くなりすぎて、レンズ厚みの制御が困難になる。
上記の第１レンズＬ１の物体側の面の中心曲率半径をＲ３、上記の第１レンズＬ１と上記の第２レンズＬ２との複合面の中心曲率半径をＲ４にしたときに、－４．５４≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３－Ｒ４）≦６．２０の関係式が設立される。第１レンズＬ１の形状を合理的に制御することで、第１レンズＬ１はシステムの球面収差を効果的に補正することができる。好ましくは、－２．８４≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３－Ｒ４）≦４．９６の関係式が設立される。
上記の第１レンズＬ１の軸上厚みをｄ１、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ１／ＴＴＬ＝０．０１の関係式が設立される。
本実施形態において、第２レンズＬ２について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第２レンズＬ２の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよく、第２レンズＬ２は、負の屈折力を有するもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２にしたときに、－１．１８≦ｆ２／ｆ≦１．６５の関係式が設立され、第２レンズＬ２の正の屈折力または負の屈折力を合理的な範囲に制御することにより、光学系の収差を矯正に有利である。好ましくは、－０．７４≦ｆ２／ｆ≦１．３２の関係式が設立される。
上記の第１レンズＬ１と上記の第２レンズＬ２との複合面の中心曲率半径をＲ４、上記の第２レンズＬ２の像側の面の中心曲率半径をＲ５にしたときに、－５．１２≦（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ４－Ｒ５）≦１３．３３の関係式が設立される。第２レンズＬ２の形状が規定されており、この関係式の範囲内にあると、小型化が進むに従って、軸上の色収差の問題の補正に有利である。好ましくは、－３．２０≦（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ４－Ｒ５）≦１０．６６の関係式が設立される。
上記の第２レンズＬ２の軸上厚みをｄ３、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０１≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０２の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ３／ＴＴＬ＝０．０１の関係式が設立される。
本実施形態において、第３レンズＬ３について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第３レンズＬ３の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第３レンズＬ３の焦点距離をｆ３にしたときに、－３．６４≦ｆ３／ｆ≦－０．３４の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－２．２７≦ｆ３／ｆ≦－０．４３の関係式が設立される。
上記の第３レンズＬ３の物体側の面の中心曲率半径をＲ６、上記の第３レンズＬ３と上記の第４レンズＬ４との複合面の中心曲率半径をＲ７にしたときに、－０．８２≦（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）≦８．４９の関係式が設立され、第３レンズＬ３の形状が規定されており、第３レンズＬ３の加工に有利であり、この関係式の範囲内にあると、レンズを通過する光線のずれの程度を緩和することができ、収差を有効的に減少させることができる。好ましくは、－０．５１≦（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）≦６．７９の関係式が設立される。
上記の第３レンズＬ３の軸上厚みをｄ５、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ５／ＴＴＬ＝０．０１の関係式が設立される。
本実施形態において、第４レンズＬ４について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４にしたときに、０．１８≦ｆ４／ｆ≦１．４２の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、０．２９≦ｆ４／ｆ≦１．１３の関係式が設立される。
上記の第３レンズＬ３と上記の第４レンズＬ４との複合面の中心曲率半径をＲ７、及び上記の第４レンズＬ４の像側の面の中心曲率半径をＲ８にしたときに、－０．６９≦（Ｒ７＋Ｒ８）／（Ｒ７－Ｒ８）≦０．５１の関係式が設立される。これによって、第４レンズＬ４の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－０．４３≦（Ｒ７＋Ｒ８）／（Ｒ７－Ｒ８）≦０．４０の関係式が設立される。
上記の第４レンズＬ４の軸上厚みをｄ７、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０２≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０５の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０２≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０４の関係式が設立される。
本実施形態において、第５レンズＬ５について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第５レンズＬ５の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第５レンズＬ５の焦点距離をｆ５にしたときに、０．２８≦ｆ５／ｆ≦３．０２の関係式が設立される。第５レンズＬ５を限定することにより、光学結像システム１０の光線角度を緩やかにし、公差感度を低下させることに有効である。好ましくは、０．４６≦ｆ５／ｆ≦２．４２の関係式が設立される。
上記の第５レンズＬ５の物体側の面の中心曲率半径をＲ９、上記の第５レンズＬ５と上記の第６レンズＬ６との複合面の中心曲率半径をＲ１０にしたときに、－２．０７≦（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９－Ｒ１０）≦－０．３０の関係式が設立される。これによって、第５レンズＬ５の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－１．３０≦（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９－Ｒ１０）≦－０．３８の関係式が設立される。
上記の第５レンズＬ５の軸上厚みをｄ９、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０１≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．０３の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ９／ＴＴＬ＝０．０２の関係式が設立される。
本実施形態において、第６レンズＬ６について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第６レンズＬ６の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第６レンズＬ６の焦点距離をｆ６にしたときに、－３．５７≦ｆ６／ｆ≦－０．６２の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－２．２３≦ｆ６／ｆ≦－０．７８の関係式が設立される。
上記の第５レンズＬ５と上記の第６レンズＬ６との複合面の中心曲率半径をＲ１０、上記の第６レンズＬ６の像側の面の中心曲率半径をＲ１１にしたときに、－１．５０≦（Ｒ１０＋Ｒ１１）／（Ｒ１０－Ｒ１１）≦１．７６の関係式が設立される。これによって、第６レンズＬ６の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－０．９４≦（Ｒ１０＋Ｒ１１）／（Ｒ１０－Ｒ１１）≦１．４０の関係式が設立される。
上記の第６レンズＬ６の軸上厚みをｄ１１、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１１／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ１１／ＴＴＬ＝０．０１の関係式が設立される。
本実施形態において、上記の第７レンズＬ７について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第７レンズＬ７の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第７レンズＬ７の焦点距離をｆ７にしたときに、０．０８≦ｆ７／ｆ≦０．９２の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、０．１２≦ｆ７／ｆ≦０．７４の関係式が設立される。
上記の第７レンズＬ７の物体側の面の中心曲率半径をＲ１２、上記の第７レンズＬ７と上記の第８レンズＬ８との複合面の中心曲率半径をＲ１３にしたときに、－２．５１≦（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１２－Ｒ１３）≦１．０９の関係式が設立される。これによって、第７レンズＬ７の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－１．５７≦（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１２－Ｒ１３）≦０．８７の関係式が設立される。
上記の第７レンズＬ７の軸上厚みをｄ１３、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０１≦ｄ１３／ＴＴＬ≦０．０２の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ１３／ＴＴＬ＝０．０１の関係式が設立される。
本実施形態において、上記の第８レンズＬ８について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第８レンズＬ８の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第８レンズＬ８の焦点距離をｆ８にしたときに、－１．４７≦ｆ８／ｆ≦－０．０９の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－０．９２≦ｆ８／ｆ≦－０．１１の関係式が設立される。
上記の第７レンズＬ７と上記の第８レンズＬ８との複合面の中心曲率半径をＲ１３、上記の第８レンズＬ８の像側の面の中心曲率半径をＲ１４にしたときに、－３．１０≦（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３－Ｒ１４）≦１．７０の関係式が設立される。これによって、第８レンズＬ８の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－１．９４≦（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３－Ｒ１４）≦１．３６の関係式が設立される。
上記の第８レンズＬ８の軸上厚みをｄ１５、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１５／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ１５／ＴＴＬ＝０．０１の関係式が設立される。
本実施形態において、上記の第９レンズＬ９について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第９レンズＬ９の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第９レンズＬ９の焦点距離をｆ９にしたときに、－８．６４≦ｆ９／ｆ≦－０．３６の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－５．４０≦ｆ９／ｆ≦－０．４４の関係式が設立される。
上記の第９レンズＬ９の物体側の面の中心曲率半径をＲ１５、上記の第９レンズＬ９の像側の面の中心曲率半径をＲ１６にしたときに、－３．０７≦（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）≦６．４１の関係式が設立される。これによって、第９レンズＬ９の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－１．９２≦（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）≦５．１２の関係式が設立される。
上記の第９レンズＬ９の軸上厚みをｄ１７、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ１７／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。
本実施形態において、上記の第１０レンズＬ１０について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第１０レンズＬ１０の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第１０レンズＬ１０の焦点距離をｆ１０にしたときに、０．２４≦ｆ１０／ｆ≦１．３３の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、０．３９≦ｆ１０／ｆ≦１．０６の関係式が設立される。
上記の第１０レンズＬ１０の物体側の面の中心曲率半径をＲ１７、上記の第１０レンズＬ１０の像側の面の中心曲率半径をＲ１８にしたときに、－０．７５≦（Ｒ１７＋Ｒ１８）／（Ｒ１７－Ｒ１８）≦４．１７の関係式が設立される。これによって、第１０レンズＬ１０の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－０．４７≦（Ｒ１７＋Ｒ１８）／（Ｒ１７－Ｒ１８）≦３．３４の関係式が設立される。
上記の第１０レンズＬ１０の軸上厚みをｄ１９、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．０１≦ｄ１９／ＴＴＬ≦０．０４の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、０．０２≦ｄ１９／ＴＴＬ≦０．０３の関係式が設立される。
本実施形態において、上記の第１１レンズＬ１１について、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、負の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第１１レンズＬ１１の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第１１レンズＬ１１の焦点距離をｆ１１にしたときに、－３．５６≦ｆ１１／ｆ≦－０．５９の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－２．２３≦ｆ１１／ｆ≦－０．７４の関係式が設立される。
上記の第１１レンズＬ１１の物体側の面の中心曲率半径をＲ１９、上記の第１１レンズＬ１１の像側の面の中心曲率半径をＲ２０にしたときに、－９．９０≦（Ｒ１９＋Ｒ２０）／（Ｒ１９－Ｒ２０）≦－０．２０の関係式が設立される。これによって、第１１レンズＬ１１の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－６．１９≦（Ｒ１９＋Ｒ２０）／（Ｒ１９－Ｒ２０）≦－０．２４の関係式が設立される。
上記の第１１レンズＬ１１の軸上厚みをｄ２１、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ２１／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ２１／ＴＴＬ＝０．０１の関係式が設立される。
本実施形態において、上記の第１２レンズＬ１２について、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、正の屈折力を有する。他の選択可能な実施形態では、第１２レンズＬ１２の物体側の面と像側の面の面型は、他の凹、凸の分布形態とされてもよく、第１２レンズＬ１２は、負の屈折力を有するもよい。
上記の光学結像システム１０の焦点距離をｆ、上記の第１２レンズＬ１２の焦点距離をｆ１２にしたときに、－２．９５≦ｆ１２／ｆ≦２．６１の関係式が設立され、屈折力を適切に配分することにより、システムとして、優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、－１．８５≦ｆ１２／ｆ≦２．０９の関係式が設立される。
上記の第１２レンズＬ１２の物体側の面の中心曲率半径をＲ２１、上記の第１２レンズＬ１２の像側の面の中心曲率半径をＲ２２にしたときに、－２．３４≦（Ｒ２１＋Ｒ２２）／（Ｒ２１－Ｒ２２）≦３．２４の関係式が設立される。これによって、第１２レンズＬ１２の形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、小型化が進むに従って、軸外画角の収差等の問題の補正に有利である。好ましくは、－１．４６≦（Ｒ２１＋Ｒ２２）／（Ｒ２１－Ｒ２２）≦２．５９の関係式が設立される。
上記の第１２レンズＬ１２の軸上厚みをｄ２３、上記の光学結像システム１０の光学全長をＴＴＬにしたときに、０．００≦ｄ２３／ＴＴＬ≦０．０１の関係式が設立される。この関係式の範囲内にあれば、レンズの厚み及びレンズ全長を制御することに有利である。好ましくは、ｄ２３／ＴＴＬ＝０．０１の関係式が設立される。
本実施形態において、上記の第１レンズＬ１、上記の第２レンズＬ２、上記の第３レンズＬ３、上記の第４レンズＬ４、上記の第５レンズＬ５、上記の第６レンズＬ６、上記の第７レンズＬ７、上記の第８レンズＬ８、上記の第９レンズＬ９、上記の第１０レンズＬ１０、上記の第１１レンズＬ１１及び上記の第１２レンズＬ１２は、何れもガラス材質である。
光学結像システム１０は、良好な光学性能を有するとともに、可変絞り、長焦点距離、小型化、小さい歪曲収差の設計要求を満たすことができる。この光学結像システム１０の特性によれば、この光学結像システム１０は、特に高画素用の測定時に被写界深度を変化させることができる産業用ラインスキャンレンズに適用される。
以下、実施例を用いて、本発明に係る光学結像システム１０を説明する。各実施例に記載の符号は以下の通りである。焦点距離、軸上距離、中心曲率半径、軸上厚み、変曲点位置及び停留点位置の単位は、ｍｍである。
ＴＴＬ：光学全長（物面ＯＢから像面Ｓｉまでの軸上距離）、単位はｍｍである。
絞り値ＦＮＯ：光学結像システムの有効焦点距離と入射瞳径の比。
表１、表２は、本発明の第１実施形態に係る光学結像システム１０の設定データを示す。
ここで、各符号の意味は、以下の通りである。
ＯＢ：物面
ＢＳ：発散プリズム
ＳＴ：絞り
Ｇｎ：第ｎレンズ
Ｒ：光学面の中心の曲率半径
Ｒ１：発散プリズムＢＳの物体側の面の中心曲率半径
Ｒ２：発散プリズムＢＳの像側の面の中心曲率半径
Ｒ３：第１レンズＬ１の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ４：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との複合面の中心曲率半径
Ｒ５：第２レンズＬ２の像側の面の中心曲率半径
Ｒ６：第３レンズＬ３の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ７：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との複合面の中心曲率半径
Ｒ８：第４レンズＬ４の像側の面の中心曲率半径
Ｒ９：第５レンズＬ５の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ１０：第５レンズＬ５と第６レンズＬ６との複合面の中心曲率半径
Ｒ１１：第６レンズＬ６の像側の面の中心曲率半径
Ｒ１２：第７レンズＬ７の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ１３：第７レンズＬ７と第８レンズＬ８との複合面の中心曲率半径
Ｒ１４：第８レンズＬ８の像側の面の中心曲率半径
Ｒ１５：第９レンズＬ９の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ１６：第９レンズＬ９の像側の面の中心曲率半径
Ｒ１７：第１０レンズＬ１０の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ１８：第１０レンズＬ１０の像側の面の中心曲率半径
Ｒ１９：第１１レンズＬ１１の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ２０：第１１レンズＬ１１の像側の面の中心曲率半径
Ｒ２１：第１２レンズＬ１２の物体側の面の中心曲率半径
Ｒ２２：第１２レンズＬ１２の像側の面の中心曲率半径
ｄ：レンズの軸上厚み、レンズ間の軸上距離
ｄＯＢ：物面ＯＢから発散プリズムＢＳの物体側の面までの軸上距離
ｄＢＳ：発散プリズムＢＳの軸上厚み
ｄＢＳ－１：発散プリズムＢＳの像側の面から第１レンズＬ１の物体側の面までの軸上距離
ｄ１：第１レンズＬ１の軸上厚み
ｄ３：第２レンズＬ２の軸上厚み
ｄ２－３：第２レンズＬ２の像側の面から第３レンズＬ３の物体側の面までの軸上距離
ｄ５：第３レンズＬ３の軸上厚み
ｄ７：第４レンズＬ４の軸上厚み
ｄ４－５：第４レンズＬ４の像側の面から第５レンズＬ５の物体側の面までの軸上距離
ｄ９：第５レンズＬ５の軸上厚み
ｄ１１：第６レンズＬ６の軸上厚み
ｄ６－７：第６レンズＬ６の像側の面から第７レンズＬ７の物体側の面までの軸上距離
ｄ１３：第７レンズＬ７の軸上厚み
ｄ１５：第８レンズＬ８の軸上厚み
ｄ８－ＳＴ：第８レンズＬ８の像側の面から絞りＳＴの物体側の面までの軸上距離
ｄＳＴ－９：絞りＳＴの像側の面から第９レンズＬ９の物体側の面までの軸上距離
ｄ１７：第９レンズＬ９の軸上厚み
ｄ９－１０：第９レンズＬ９の像側の面から第１０レンズＬ１０の物体側の面までの軸上距離
ｄ１９：第１０レンズＬ１０の軸上厚み
ｄ１０－１１：第１０レンズＬ１０の像側の面から第１１レンズＬ１１の物体側の面までの軸上距離
ｄ２１：第１１レンズＬ１１の軸上厚み
ｄ１１－１２：第１１レンズＬ１１の像側の面から第１２レンズＬ１２の物体側の面までの軸上距離
ｄ２３：第１２レンズＬ１２の軸上厚み
ｄ１２－Ｓｉ：第１２レンズＬ１２の像側の面から像面Ｓｉまでの軸上距離
ｎｄ：ｄ線の屈折率
ｎｄＢＳ：発散プリズムＢＳのｄ線の屈折率
ｎｄ１：第１レンズＬ１のｄ線の屈折率
ｎｄ２：第２レンズＬ２のｄ線の屈折率
ｎｄ３：第３レンズＬ３のｄ線の屈折率
ｎｄ４：第４レンズＬ４のｄ線の屈折率
ｎｄ５：第５レンズＬ５のｄ線の屈折率
ｎｄ６：第６レンズＬ６のｄ線の屈折率
ｎｄ７：第７レンズＬ７のｄ線の屈折率
ｎｄ８：第８レンズＬ８のｄ線の屈折率
ｎｄ９：第９レンズＬ９のｄ線の屈折率
ｎｄ１０：第１０レンズＬ１０のｄ線の屈折率
ｎｄ１１：第１１レンズＬ１１のｄ線の屈折率
ｎｄ１２：第１２レンズＬ１２のｄ線の屈折率
ｖｄ：アッベ数
ＶＢＳ：発散プリズムＢＳのアッベ数
ｖ１：第１レンズＬ１のアッベ数
ｖ２：第２レンズＬ２のアッベ数
ｖ３：第３レンズＬ３のアッベ数
ｖ４：第４レンズＬ４のアッベ数
ｖ５：第５レンズＬ５のアッベ数
ｖ６：第６レンズＬ６のアッベ数
ｖ７：第７レンズＬ７のアッベ数
ｖ８：第８レンズＬ８のアッベ数
ｖ９：第９レンズＬ９のアッベ数
ｖ１０：第１０レンズＬ１０のアッベ数
ｖ１１：第１１レンズＬ１１のアッベ数
ｖ１２：第１２レンズＬ１２のアッベ数
図２、図３は、それぞれ波長６７５ｎｍ、５７５ｎｍ、４２５ｎｍの光が第１実施形態に係る光学結像システム１０を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図４は、波長５７５ｎｍの光が第１実施形態に係る光学結像システム１０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図であり、図４の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。
後記の表５には、各実施例１、２、３、４における諸数値及び関係式で規定されたパラメータに対応する値を示す。
表５に示されるように、第１実施形態は、各関係式を満たしている。
本実施形態において、上記の光学結像システム１０の入射瞳径ＥＮＰＤが７２．９５９ｍｍ及び１４．５０３ｍｍであり、即ち可変絞りであり、測定時に被写界深度を変更することに用いられ、全視野の像高ＩＨが４２．０００ｍｍであり、対角線方向の画角ＦＯＶが３．７５°である。これにより、上記の光学結像システム１０は、可変絞り、長焦点距離、小型化、小さい歪曲収差の設計要求を満たすことができ、その軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、且つ優れた光学特性を有する。
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第１実施形態と同様であるため、異なる点のみを以下に示す。
本実施形態では、上記の第７レンズＬ７は、その像側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第８レンズＬ８は、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、上記の第１０レンズＬ１０は、その物体側の面が近軸において凸面に形成される。
図５に示されたのは、本発明の第２実施形態に係る光学結像システム２０である。
表２は、本発明の第２実施形態に係る光学結像システム２０の設定データを示す。
図６、図７は、それぞれ波長６７５ｎｍ、５７５ｎｍ、４２５ｎｍの光が第２実施形態に係る光学結像システム２０を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図８は、波長５７５ｎｍの光が第２実施形態に係る光学結像システム２０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。図８の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。
表５に示されるように、第２実施形態は、各関係式を満たしている。
本実施形態において、上記の光学結像システム２０の入射瞳径ＥＮＰＤが１８．０１８ｍｍ及び５．３８１ｍｍであり、即ち可変絞りであり、測定時に被写界深度を変更することに用いられ、全視野の像高ＩＨが４２．０００ｍｍであり、対角線方向の画角ＦＯＶが２１．７５°である。これにより、上記の光学結像システム２０は、可変絞り、長焦点距離、小型化の設計要求を満たすことができ、その軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、且つ優れた光学特性を有する。
（第３実施形態）
第３実施形態は、第１実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第１実施形態と同じであり、以下、異なる点のみを示す。
本実施形態では、上記の第３レンズＬ３は、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、上記の第５レンズＬ５は、その像側の面が近軸において凹面に形成され、第６レンズＬ６は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第７レンズＬ７は、その像側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第８レンズＬ８は、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、第９レンズＬ９は、その像側の面が近軸において凹面に形成され、第１０レンズＬ１０は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、第１２レンズＬ１２は、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、第１レンズＬ１は正の屈折力を有し、第２レンズＬ２は負の屈折力を有する。
図９に示されたのは、本発明の第３実施形態に係る光学結像システム３０である。
表３は、本発明の第３実施形態に係る光学結像システム３０の設定データを示す。
図１０、図１１は、それぞれ波長６７５ｎｍ、５７５ｎｍ、４２５ｎｍの光が第３実施形態に係る光学結像システム３０を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図１２は、波長５７５ｎｍの光が第３実施形態に係る光学結像システム３０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。図１２の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。
本実施形態において、上記の光学結像システム３０の入射瞳径ＥＮＰＤが３０．０８５ｍｍ及び８．１５９ｍｍであり、即ち可変絞りであり、測定時に被写界深度を変更することに用いられ、全視野の像高ＩＨが４２．０００ｍｍであり、対角線方向の画角ＦＯＶが１４．３８°である。これにより、上記の光学結像システム３０は、可変絞り、長焦点距離、小型化、小さい歪曲収差の設計要求を満たすことができ、その軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、且つ優れた光学特性を有する。
（第４実施形態）
第４実施形態は、第１実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第１実施形態と同じであり、以下、異なる点のみを示す。
本実施形態では、上記の第１レンズＬ１は、その像側の面が近軸において凹面に形成され、上記の第２レンズＬ２は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第３レンズＬ３は、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、上記の第７レンズＬ７は、その像側の面が近軸において凸面に形成され、上記の第８レンズＬ８は、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、第９レンズＬ９は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凹面に形成され、第１０レンズＬ１０は、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、第１１レンズＬ１１は、その像側の面が近軸において凹面に形成され、第１２レンズＬ１２は、その物体側の面が近軸において凹面に形成される。
図１３に示されたのは、本発明の第４実施形態に係る光学結像システム４０である。
表４は、本発明の第４実施形態に係る光学結像システム４０の設定データを示す。
図１４、図１５は、それぞれ波長６７５ｎｍ、５７５ｎｍ、４２５ｎｍの光が第４実施形態に係る光学結像システム４０を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図１６は、波長５７５ｎｍの光が第４実施形態に係る光学結像システム４０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。図１６の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。
以下、上記の関係式ごとに本実施形態における各関係式に対応する数値を表５に示す。本実施形態の光学結像システム４０は、上述した関係式を満足することが明らかである。
本実施形態において、上記の光学結像システム４０の入射瞳径ＥＮＰＤが４４．８０２ｍｍ及び１２．１０５ｍｍであり、即ち可変絞りであり、測定時に被写界深度を変更することに用いられ、全視野の像高ＩＨが４２．０００ｍｍであり、対角線方向の画角ＦＯＶが９．５２°である。これにより、上記の光学結像システム４０は、可変絞り、長焦点距離、小型化の設計要求を満たすことができ、その軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、且つ優れた光学特性を有する。
上記の各実施形態は本発明を実現するための具体的な実施形態であるが、実際の応用において、本発明の主旨及び範囲から逸脱しない範囲での形式及び細部に対する各種の変更は、いずれも本発明の保護範囲に属することは、当業者であれば理解できるはずである。

Claims (16)

  1. 光学結像システムであって、物体側から像側に向かって順に配置された、第１レンズ、第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ、負の屈折力を有する第６レンズ、正の屈折力を有する第７レンズ、負の屈折力を有する第８レンズ、負の屈折力を有する第９レンズ、正の屈折力を有する第１０レンズ、負の屈折力を有する第１１レンズ、及び第１２レンズから構成され、
    ここで、前記光学結像システムの焦点距離をｆ、前記第９レンズの焦点距離をｆ９、前記第９レンズの軸上厚みをｄ１７、前記第１２レンズの軸上厚みをｄ２３、前記第１１レンズの像側の面から前記第１２レンズの物体側の面までの軸上距離をｄ２２、前記第１レンズ及び前記第２レンズの合成焦点距離をｆ１２’、前記第３レンズ及び前記第４レンズの合成焦点距離をｆ３４、前記光学結像システムの像高をＩＨ、前記光学結像システムの光学全長をＴＴＬにしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする光学結像システム。
    －４０．００≦ｆ９／ｄ１７≦－５．００
    ２．００≦ｄ２３／ｄ２２≦１８．００
    －６．５１≦ｆ１２’／ｆ３４≦－１．００
    ４．００≦ＩＨ×ｆ／ＴＴＬ≦１５．００
  2. 前記第５レンズのアッベ数をｖ５、前記第６レンズのアッベ数をｖ６にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    ４５．００≦ｖ５－ｖ６≦８０．００
  3. 前記第６レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１１、前記第６レンズの焦点距離をｆ６にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －６．００≦Ｒ１１／ｆ６≦－１．００
  4. 前記第１レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、
    前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第１レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ３、前記第１レンズと前記第２レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ４、前記第１レンズの軸上厚みをｄ１にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －２．１１≦ｆ１／ｆ≦０．６９
    －４．５４≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３－Ｒ４）≦６．２０
    ０．００≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．０１
  5. 前記第２レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
    前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１レンズと前記第２レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ４、前記第２レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ５、前記第２レンズの軸上厚みをｄ３にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －１．１８≦ｆ２／ｆ≦１．６５
    －５．１２≦（Ｒ４＋Ｒ５）／（Ｒ４－Ｒ５）≦１３．３３
    ０．０１≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０２
  6. 前記第３レンズは、その像側の面が近軸において凹面に形成され、
    前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第３レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ６、前記第３レンズと前記第４レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ７、前記第３レンズの軸上厚みをｄ５にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －３．６４≦ｆ３／ｆ≦－０．３４
    －０．８２≦（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）≦８．４９
    ０．００≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．０１
  7. 前記第４レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、像側の面が近軸において凸面に形成され、
    前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第３レンズと前記第４レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ７、前記第４レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ８、前記第４レンズの軸上厚みをｄ７にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    ０．１８≦ｆ４／ｆ≦１．４２
    －０．６９≦（Ｒ７＋Ｒ８）／（Ｒ７－Ｒ８）≦０．５１
    ０．０２≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０５
  8. 前記第５レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、
    前記第５レンズの焦点距離をｆ５、前記第５レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ９、前記第５レンズと前記第６レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１０、前記第５レンズの軸上厚みをｄ９にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    ０．２８≦ｆ５／ｆ≦３．０２
    －２．０７≦（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９－Ｒ１０）≦－０．３０
    ０．０１≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．０３
  9. 前記第６レンズは、その像側の面が近軸において凹面に形成され、
    前記第６レンズの焦点距離をｆ６、前記第５レンズと前記第６レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１０、前記第６レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１１、前記第６レンズの軸上厚みをｄ１１にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －３．５７≦ｆ６／ｆ≦－０．６２
    －１．５０≦（Ｒ１０＋Ｒ１１）／（Ｒ１０－Ｒ１１）≦１．７６
    ０．００≦ｄ１１／ＴＴＬ≦０．０１
  10. 前記第７レンズは、その物体側の面が近軸において凸面に形成され、
    前記第７レンズの焦点距離をｆ７、前記第７レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１２、前記第７レンズと前記第８レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１３、前記第７レンズの軸上厚みをｄ１３にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    ０．０８≦ｆ７／ｆ≦０．９２
    －２．５１≦（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１２－Ｒ１３）≦１．０９
    ０．０１≦ｄ１３／ＴＴＬ≦０．０２
  11. 前記第８レンズの焦点距離をｆ８、前記第７レンズと前記第８レンズとの複合面の中心曲率半径をＲ１３、前記第８レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１４、前記第８レンズの軸上厚みをｄ１５にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －１．４７≦ｆ８／ｆ≦－０．０９
    －３．１０≦（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３－Ｒ１４）≦１．７０
    ０．００≦ｄ１５／ＴＴＬ≦０．０１
  12. 前記第９レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１５、前記第９レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１６にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －８．６４≦ｆ９／ｆ≦－０．３６
    －３．０７≦（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）≦６．４１
    ０．００≦ｄ１７／ＴＴＬ≦０．０１
  13. 前記第１０レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
    前記第１０レンズの焦点距離をｆ１０、前記第１０レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１７、前記第１０レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ１８、前記第１０レンズの軸上厚みをｄ１９にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    ０．２４≦ｆ１０／ｆ≦１．３３
    －０．７５≦（Ｒ１７＋Ｒ１８）／（Ｒ１７－Ｒ１８）≦４．１７
    ０．０１≦ｄ１９／ＴＴＬ≦０．０４
  14. 前記第１１レンズは、その物体側の面が近軸において凹面に形成され、
    前記第１１レンズの焦点距離をｆ１１、前記第１１レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ１９、前記第１１レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ２０、前記第１１レンズの軸上厚みをｄ２１にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －３．５６≦ｆ１１／ｆ≦－０．５９
    －９．９０≦（Ｒ１９＋Ｒ２０）／（Ｒ１９－Ｒ２０）≦－０．２０
    ０．００≦ｄ２１／ＴＴＬ≦０．０１
  15. 前記第１２レンズは、その像側の面が近軸において凸面に形成され、
    前記第１２レンズの焦点距離をｆ１２、前記第１２レンズの物体側の面の中心曲率半径をＲ２１、前記第１２レンズの像側の面の中心曲率半径をＲ２２にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。
    －２．９５≦ｆ１２／ｆ≦２．６１
    －２．３４≦（Ｒ２１＋Ｒ２２）／（Ｒ２１－Ｒ２２）≦３．２４
    ０．００≦ｄ２３／ＴＴＬ≦０．０１
  16. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ、前記第５レンズ、前記第６レンズ、前記第７レンズ、前記第８レンズ、前記第９レンズ、前記第１０レンズ、前記第１１レンズ及び前記第１２レンズは、何れもガラス材質であることを特徴とする請求項１に記載の光学結像システム。

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