JP7699447B2 - 撮像光学系、撮像装置及び移動体 - Google Patents
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Description
本発明は、撮像光学系、撮像装置及び移動体に関する。
デジタルカメラやビデオカメラ等をはじめとする撮像装置に搭載される撮像光学系では、一般的に高解像度、低ディストーションであることに加えて、夜などの暗い環境でも良好な撮像認識を可能とするために、Ｆナンバが小さく大口径であること、小型であることなど、様々な条件が求められている。
こうした撮像光学系のうち、特に車載用や監視用等、所謂センシングに用いられる撮像光学系は、屋外での使用機会も多く、温度変化が大きい環境や、繰り返し温度変化が生じる等の過酷な環境下で使用される。
センシングに用いられる撮像光学系においては、このような周囲環境の変化によっても光学的性能の変動が小さいことが求められている。
また、例えばレンズユニットにおいては、温度環境の変化により、レンズユニットを構成するレンズが光軸に対して垂直方向に変位し、レンズの相対的な位置関係が変化してしまうことがある（以下、レンズ偏心と言う）。このレンズ偏心により、撮像面全体で光線の結像位置ずれを引き起こす。
センシングに用いられる撮像光学系においては、温度変動時の解像度の維持に加えて、こうしたレンズ偏心を抑えてセンシング対象となる物体の大きさや形状を正確に取得するために、温度変化前後での対象物体の結像位置を維持する（光軸に対し垂直方向の結像位置の変化を抑制する）ことが求められている。
こうした撮像光学系のうち、特に車載用や監視用等、所謂センシングに用いられる撮像光学系は、屋外での使用機会も多く、温度変化が大きい環境や、繰り返し温度変化が生じる等の過酷な環境下で使用される。
センシングに用いられる撮像光学系においては、このような周囲環境の変化によっても光学的性能の変動が小さいことが求められている。
また、例えばレンズユニットにおいては、温度環境の変化により、レンズユニットを構成するレンズが光軸に対して垂直方向に変位し、レンズの相対的な位置関係が変化してしまうことがある（以下、レンズ偏心と言う）。このレンズ偏心により、撮像面全体で光線の結像位置ずれを引き起こす。
センシングに用いられる撮像光学系においては、温度変動時の解像度の維持に加えて、こうしたレンズ偏心を抑えてセンシング対象となる物体の大きさや形状を正確に取得するために、温度変化前後での対象物体の結像位置を維持する（光軸に対し垂直方向の結像位置の変化を抑制する）ことが求められている。
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、温度変化の前後で光学的性能の変化を抑制する撮像光学系の提供を目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明にかかる撮像光学系は、撮像素子に被写体像を結像させる撮像光学系であって、前記撮像光学系は、物体側から順にメニスカス形状の負の屈折力を持つ第１レンズと、メニスカス形状の負の屈折力を持つ第２レンズと、正の屈折力を持つ第３レンズと、一体に正の屈折力を持つレンズと負の屈折力を持つレンズとを接合した接合レンズである第４レンズ、第５レンズと、前記撮像光学系を構成するレンズのうち最も像面側に配置され正の屈折力を持つ第６レンズと、からなり、光軸を一致させて鏡筒に保持され半画角：W、前記半画角Ｗ内にある任意の画角：Wi、前記画角Wiにおける射出瞳距離：ｇｉ、光軸上の射出瞳距離：ｇ０としたときに、５５≦Ｗ・・・（１）０．９＜｜ｇｉ／ｇ０｜＜１．１・・・（２）で示される条件式を満足し、前記第１レンズと前記第２レンズとのうち少なくとも一方が、波長領域５８０ｎｍ～６４０ｎｍの光に対する０℃～２０℃の空気中における相対屈折率温度係数：ｄｎ／ｄｔとしたとき、５．３×１０－６＜ｄｎ／ｄｔ・・・（３）を満足し、前記最も像面側に配置される第６レンズが、－５．７×１０－６＞ｄｎ／ｄｔ・・・（４）を満足することを特徴とする。
本発明によれば、温度変化の前後で光学的性能の変化を抑制する撮像光学系を提供することができる。
本発明の撮像装置の一例として、図１、図２にデジタルカメラ１００を例示する。
図１は、物体側、すなわち被写体側である前面側からみたデジタルカメラ１００の外観を模式的に示している。
同様に図２は、撮影側である背面側から見たデジタルカメラ１００の外観を模式的に示している。
図１は、物体側、すなわち被写体側である前面側からみたデジタルカメラ１００の外観を模式的に示している。
同様に図２は、撮影側である背面側から見たデジタルカメラ１００の外観を模式的に示している。
デジタルカメラ１００は、本実施形態においてはデジタルカメラであるが、監視カメラ、製造ラインの工程監視カメラ、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であっても良い。
デジタルカメラ１００は、カメラボディである筐体５と、複数のレンズで構成される撮像光学系１と、光学ファインダー２と、電子フラッシュライト式のストロボ３と、シャッタボタン４と、電源スイッチ６と、液晶モニタ７と、操作ボタン８と、メモリカードスロット９と、を有している。
デジタルカメラ１００はまた、図３に示すように、筐体５の内部に制御部の中央演算装置たるＣＰＵ１１と、画像処理部１２と、受光素子１３と、信号処理部１４と、半導体メモリ１５と、通信カード１６と、を有している。
デジタルカメラ１００はまた、図３に示すように、筐体５の内部に制御部の中央演算装置たるＣＰＵ１１と、画像処理部１２と、受光素子１３と、信号処理部１４と、半導体メモリ１５と、通信カード１６と、を有している。
デジタルカメラ１００は、撮像光学系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、撮像光学系１によって結像される被写体光学像をイメージセンサである受光素子１３によって読み取る。
受光素子１３によって読み取られた被写体光学像は、ＣＰＵ１１により制御される信号処理部１４によって適切に処理されて、デジタル画像情報として変換される。さらに、画像処理部１２によって所定の画像処理が施されて、不揮発性メモリ等である記憶部としての半導体メモリ１５に保存される。
このような画像を保存する記憶部あるいは記憶媒体として、半導体メモリ１５に保存する他例えば通信カード１６を用いて外部の情報処理端末へと送信しても良いし、メモリカードスロット９に挿入されたメモリーカードを用いても良い。
このような画像を保存する記憶部あるいは記憶媒体として、半導体メモリ１５に保存する他例えば通信カード１６を用いて外部の情報処理端末へと送信しても良いし、メモリカードスロット９に挿入されたメモリーカードを用いても良い。
液晶モニタ７には、撮影された画像データの他、半導体メモリ１５に保存された画像データの表示が可能となっている。また、操作ボタン８による画像処理の設定変更等もかかる液晶モニタ７に表示される。
なお、本実施形態では液晶モニタ７を表示装置として用いているが、かかる構成に限定されるものではなく、有機ＥＬディスプレイやその他の表示装置を用いても良い。
なお、本実施形態では液晶モニタ７を表示装置として用いているが、かかる構成に限定されるものではなく、有機ＥＬディスプレイやその他の表示装置を用いても良い。
撮像光学系１は、後述するように撮像光学系を形成する複数のレンズで構成されており、最も前面側（対物側）のレンズは、デジタルカメラ１００の携帯時には筐体５に備えられたレンズバリアによって覆われている。
本実施形態では、操作者が電源スイッチ６を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開いて撮像光学系１の最も物体側のレンズの対物面が筐体５から露出する。
本実施形態では、操作者が電源スイッチ６を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開いて撮像光学系１の最も物体側のレンズの対物面が筐体５から露出する。
半導体メモリ１５及び通信カード１６は、メモリカードスロット９のような専用あるいは汎用のスロットに装填されて使用される。
デジタルカメラ１００の撮像光学系１について述べる。
デジタルカメラ１００に用いられる撮像光学系１は、本実施形態では所謂レトロフォーカスタイプに類する光学系である。
デジタルカメラ１００に用いられる撮像光学系１は、本実施形態では所謂レトロフォーカスタイプに類する光学系である。
レトロフォーカスタイプの撮像光学系は、物体側の前群に負のパワーを持つレンズ群、像側の後群に正のパワーを持つレンズ群が配置され、前群、後群ともに射出瞳を像面から離す効果がある。
また、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、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。
本実施形態では、撮像光学系１は図４に示すように、物体側から順にメニスカス形状の負の屈折力を持つ第１レンズＬ１と、メニスカス形状の負の屈折力をもつ第２レンズＬ２と、正の屈折力をもつ第３レンズＬ３と、正の屈折力をもつ第４レンズＬ４と負の第５レンズＬ５とを接合した接合レンズＬ４５と、正の屈折力をもつ第６レンズＬ６と、が順次並んで配置されている。
撮像光学系１の配列構成において、第３レンズＬ３と接合レンズＬ４５との間には、開口絞りＳが配置され、第６レンズＬ６よりも像面側には、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等のガラスフィルタＦ１が配置されている。さらに、その像面側には、カバーガラスＣＧを配置している。また、最も像面側は当然のことながら受光素子１３の受光面ＩＭＧである。
撮像光学系１は、かかる構成によって、受光素子１３の受光面ＩＭＧ上に被写体像を結像させる結像光学系である。
撮像光学系１の配列構成において、第３レンズＬ３と接合レンズＬ４５との間には、開口絞りＳが配置され、第６レンズＬ６よりも像面側には、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等のガラスフィルタＦ１が配置されている。さらに、その像面側には、カバーガラスＣＧを配置している。また、最も像面側は当然のことながら受光素子１３の受光面ＩＭＧである。
撮像光学系１は、かかる構成によって、受光素子１３の受光面ＩＭＧ上に被写体像を結像させる結像光学系である。
第１レンズＬ１は、像面側に凹面を有するメニスカスレンズである。
かかる第１レンズＬ１により、負の屈折力を保ちつつ、歪曲収差の調整を可能とする。また、撮像光学系１の広画角とバックフォーカスとを確保するためには、広範囲の画角で軸外主光線を屈曲させるために、第１レンズＬ１にはある程度大きな負の屈折力が求められている。
かかる第１レンズＬ１により、負の屈折力を保ちつつ、歪曲収差の調整を可能とする。また、撮像光学系１の広画角とバックフォーカスとを確保するためには、広範囲の画角で軸外主光線を屈曲させるために、第１レンズＬ１にはある程度大きな負の屈折力が求められている。
しかしながら、一般にレンズの屈折力が強くなる程、結果としてレンズの偏心による光軸ズレの感度が高くなりやすい。
第１レンズＬ１において歪曲収差の調整を行うことにより、撮像光学系１を構成する各レンズの歪曲収差の発生を調整することができて、レンズ偏心による光軸ズレ分布の感度を落とすことができる。
このような歪曲収差の調整には、軸外主光線がレンズ面へ入射する角度を調整すると効果があることが知られているが、前述のような負の屈折力を持たせることが難しい。
そこで、第１レンズＬ１ではある程度の負の屈折力を維持しながら、撮像面全体で光線の結像位置ずれを最小限に抑えられるように、物体側に凸面を有するメニスカス形状により、光線の結像位置ずれを最小限としている。
第１レンズＬ１において歪曲収差の調整を行うことにより、撮像光学系１を構成する各レンズの歪曲収差の発生を調整することができて、レンズ偏心による光軸ズレ分布の感度を落とすことができる。
このような歪曲収差の調整には、軸外主光線がレンズ面へ入射する角度を調整すると効果があることが知られているが、前述のような負の屈折力を持たせることが難しい。
そこで、第１レンズＬ１ではある程度の負の屈折力を維持しながら、撮像面全体で光線の結像位置ずれを最小限に抑えられるように、物体側に凸面を有するメニスカス形状により、光線の結像位置ずれを最小限としている。
第２レンズＬ２は、物体側に凹面を有するメニスカスレンズである。
第３レンズＬ３は、正の屈折力を持つ両凸レンズであり、第１レンズＬ１で生じる球面収差を補正する。
第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とは、接合されて一体の接合レンズＬ４５を形成する。
接合レンズＬ４５により、色収差の抑制や高次収差の制御に効果がある。また、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５とを接合すると、個々のレンズにおける偏心敏感度が高い場合にも、配置誤差を抑制することができるため、組み立て時の精度向上に寄与する。
接合レンズＬ４５により、色収差の抑制や高次収差の制御に効果がある。また、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５とを接合すると、個々のレンズにおける偏心敏感度が高い場合にも、配置誤差を抑制することができるため、組み立て時の精度向上に寄与する。
第６レンズＬ６は、少なくとも１つのレンズ面が非球面のレンズであり、歪曲、球面、像面湾曲、コマの諸収差を補正しながら、球面レンズのみで構成された撮像光学系よりもレンズ全長を短くするとともに、最終レンズの屈折力が極端に強くならないようにしている。
撮像光学系１は、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２との何れか一方のレンズにおいて、物体側あるいは像側の何れか一方の面に非球面を用いることで、広画角、良好な結像性能を保ちながら、レンズ偏心時の結像面内の光線位置ずれの低減を図っている。
このように、非球面レンズの枚数を制限することによれば、高価な非球面レンズに頼らずに結像性能を確保できるので、低コスト化に寄与する。
このように、非球面レンズの枚数を制限することによれば、高価な非球面レンズに頼らずに結像性能を確保できるので、低コスト化に寄与する。
また、撮像光学系１では、半画角：Ｗ、半画角Ｗ内にある任意の画角：Ｗi、画角Ｗiにおける射出瞳距離：ｇｉ、光軸上の射出瞳距離：ｇ０としたときに、次の条件式（１）及び条件式（２）を満足する。
かかる条件式（１）は、撮像光学系１の半画角が３０°よりも大きい広角レンズにおいて用いられることを意味している。
また条件式（２）は、画角内における射出瞳距離の比率を撮像面内で０．９より大きく１．１より小さい範囲で制限することにより、環境温度の変化による撮像面内の像高ずれを抑えることができる。
また条件式（２）は、画角内における射出瞳距離の比率を撮像面内で０．９より大きく１．１より小さい範囲で制限することにより、環境温度の変化による撮像面内の像高ずれを抑えることができる。
射出瞳距離は、像面への入射光線と光軸の交点と、像面と光軸の交点との間の距離である。
射出瞳距離の比率が画角内において大きすぎるときには、レンズ偏心時に画像面内における光軸ズレの変化量が大きく差が生じてしまうこととなる。この場合には、各レンズのパワーを十分に抑えられていたとしても、光軸ズレの性能を十分に満足することが困難である。
従って、本発明では、条件式（１）を満足する広角レンズを用いた撮像光学系１は、条件式（２）をも満足し、射出瞳距離の比率が画角内で所定の範囲内に収まるように設けられている。かかる構成により、環境温度の変化によって生じる撮像面内の像高ずれを抑えることができる。
射出瞳距離の比率が画角内において大きすぎるときには、レンズ偏心時に画像面内における光軸ズレの変化量が大きく差が生じてしまうこととなる。この場合には、各レンズのパワーを十分に抑えられていたとしても、光軸ズレの性能を十分に満足することが困難である。
従って、本発明では、条件式（１）を満足する広角レンズを用いた撮像光学系１は、条件式（２）をも満足し、射出瞳距離の比率が画角内で所定の範囲内に収まるように設けられている。かかる構成により、環境温度の変化によって生じる撮像面内の像高ずれを抑えることができる。
広画角とバックフォーカスを確保するには、第１レンズＬ１、または第２レンズＬ２等、物体側のレンズに軸外主光線を屈曲させる作用を持たせる必要がある。そこで本実施形態では、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２には負の屈折力を持つメニスカスレンズを配置し、さらに屈折力を高めるために、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２のうち何れかの面は非球面形状である。
かかる構成により、撮像光学系１は、条件式（１）に示すような広画角を保っている。
かかる構成により、撮像光学系１は、条件式（１）に示すような広画角を保っている。
さて、既に述べたように屈折力の比較的大きいレンズにおいては、レンズの偏心による光軸ズレの感度が高くなりやすい。すなわち、環境温度の変化によって生じる焦点位置のずれが大きくなりやすいことが知られている。
これは例えば、温度変化によって生じる熱膨張等による光路長の変化や、レンズの取り付け部分の熱膨張による所謂シフトやティルトに加えて、硝材の屈折率の変化によっても生じる。
そこで本実施形態では、撮像光学系１を構成する複数のレンズのうち、比較的屈折力の大きい第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第６レンズＬ６のうちの少なくとも１つのレンズについて、次の条件式（３）を満たす。
なお、波長領域５８０ｎｍ～６４０ｎｍの波長λの光に対する０℃～２０℃の空気中における相対屈折率温度係数ｄｎ／ｄｔとした。
これは例えば、温度変化によって生じる熱膨張等による光路長の変化や、レンズの取り付け部分の熱膨張による所謂シフトやティルトに加えて、硝材の屈折率の変化によっても生じる。
そこで本実施形態では、撮像光学系１を構成する複数のレンズのうち、比較的屈折力の大きい第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第６レンズＬ６のうちの少なくとも１つのレンズについて、次の条件式（３）を満たす。
なお、波長領域５８０ｎｍ～６４０ｎｍの波長λの光に対する０℃～２０℃の空気中における相対屈折率温度係数ｄｎ／ｄｔとした。
また、本実施形態では、撮像光学系１を構成する複数のレンズのうち、比較的屈折力の大きい第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第６レンズＬ６のうちの少なくとも１つのレンズについて、次の条件式（４）を満たす。
条件式（３）、条件式（４）について説明する。
正の屈折力をもつレンズにおいて温度が上昇した場合に、相対屈折率温度係数が正の場合、焦点位置はマイナス側へシフトする。
同様に、相対屈折率温度係数が負の場合、焦点位置はプラス側へシフトする。
負の屈折力をもつレンズにおいて温度が上昇した場合には、上記とは逆に相対屈折率温度係数が正の場合、焦点位置はプラス側へシフトする。
同様に、相対屈折率温度係数が負の場合、焦点位置はマイナス側へシフトする。
正の屈折力をもつレンズにおいて温度が上昇した場合に、相対屈折率温度係数が正の場合、焦点位置はマイナス側へシフトする。
同様に、相対屈折率温度係数が負の場合、焦点位置はプラス側へシフトする。
負の屈折力をもつレンズにおいて温度が上昇した場合には、上記とは逆に相対屈折率温度係数が正の場合、焦点位置はプラス側へシフトする。
同様に、相対屈折率温度係数が負の場合、焦点位置はマイナス側へシフトする。
このように、比較的大きい屈折力を持った負レンズが、条件式（３）を満足する正の相対屈折率温度係数を持つこととすれば、温度変化によって焦点位置はプラス側へシフトする。
また、比較的大きい屈折力を持った正レンズが、条件式（４）を満足する負の相対屈折率温度係数を持つこととすれば、温度変化により焦点位置はプラス側へシフトする。
このように、条件式（３）を満足する硝材によって形成されたレンズと、条件式（４）を満足する硝材によって形成されたレンズと、をそれぞれ少なくとも１つずつ有することで、撮像光学系１は、温度変化時の焦点位置の変動を抑制することができる。
なお、かかる構成は、実際には後述するように温度変化によって生じる鏡筒２０と各レンズとの熱膨張による空気間隔（面間隔）の変化で生じた焦点位置のズレを補正するように構成することがより好ましい。したがって、本実施形態においては特にレンズを構成する材質によって生じるピント位置のずれは、条件式（３）、（４）をそれぞれ満足する一対のレンズによって、温度変化時の焦点位置の変動を抑制する。
なお、かかる構成は、実際には後述するように温度変化によって生じる鏡筒２０と各レンズとの熱膨張による空気間隔（面間隔）の変化で生じた焦点位置のズレを補正するように構成することがより好ましい。したがって、本実施形態においては特にレンズを構成する材質によって生じるピント位置のずれは、条件式（３）、（４）をそれぞれ満足する一対のレンズによって、温度変化時の焦点位置の変動を抑制する。
さて、このようなレンズの焦点位置の変動については、当然のことながら製造時の取り付け精度や、熱膨張によるレンズの物理的な位置の変動（レンズ偏心）によっても生じてしまうことがある。
そこで、本実施形態では、第１レンズＬ１について、レンズ偏心時における位置の変動を抑制するために、支持構造体である鏡筒２０と押さえ環２３とによって、図５に示すように保持されている。なお、本実施形態では、鏡筒２０は、別途取り付け可能な押さえ環２３との間に第１レンズＬ１を取り付けて固定する方式としたが、かかる構成に限定されるものではない。また、本実施形態では、鏡筒２０と、押さえ環２３とを包括して撮像光学系１のレンズを支持するための「支持構造体」として機能する。
そこで、本実施形態では、第１レンズＬ１について、レンズ偏心時における位置の変動を抑制するために、支持構造体である鏡筒２０と押さえ環２３とによって、図５に示すように保持されている。なお、本実施形態では、鏡筒２０は、別途取り付け可能な押さえ環２３との間に第１レンズＬ１を取り付けて固定する方式としたが、かかる構成に限定されるものではない。また、本実施形態では、鏡筒２０と、押さえ環２３とを包括して撮像光学系１のレンズを支持するための「支持構造体」として機能する。
図５に示すように、第１レンズＬ１は、レンズの光軸方向に伸びる外周側面において、レンズ側面部分が段構造になっており、鏡筒２０の内壁面２１に当接しない第１側面Ｌ１aと、鏡筒２０の内壁面２１に当接する第２側面Ｌ１ｂと、を有している。
さらに、第１レンズＬ１の第２側面Ｌ１ｂは第１側面Ｌ１ａの径よりも小さくなるように設けられている。
さらに、第１レンズＬ１の第２側面Ｌ１ｂは第１側面Ｌ１ａの径よりも小さくなるように設けられている。
第２側面Ｌ１ｂは、鏡筒２０の内部空間に装着され、レンズの半径方向の位置決めと保持とを行う。
言い換えると、第１レンズＬ１は、鏡筒２０に当接して位置決めされる側面から突出した突出部を有しており、当該突出部の外周側の側面は、鏡筒２０及び押さえ環２３とは当接しないように空隙部２２が設けられている。
言い換えると、第１レンズＬ１は、鏡筒２０に当接して位置決めされる側面から突出した突出部を有しており、当該突出部の外周側の側面は、鏡筒２０及び押さえ環２３とは当接しないように空隙部２２が設けられている。
第１レンズＬ１の物体面側は広角視野を得るために必要な光学有効径、および、光学外径を十分に確保するために、大きい径を確保する必要がある。
一方、大径の位置において第１レンズＬ１の位置決めを行うこととすると、僅かな取り付け精度の差や、レンズの光軸方向に垂直な面からの倒れが生じてしまった場合に、レンズ偏心量が大きくなってしまうという課題も生じてしまう。
一方、大径の位置において第１レンズＬ１の位置決めを行うこととすると、僅かな取り付け精度の差や、レンズの光軸方向に垂直な面からの倒れが生じてしまった場合に、レンズ偏心量が大きくなってしまうという課題も生じてしまう。
そこで、本実施形態では、第１側面Ｌ１ａよりも小径の第２側面Ｌ１ｂを設け、かかる第２側面Ｌ１ｂにおいて鏡筒２０の内壁面２１と当接して位置決めを行っている。
このとき第１側面Ｌ１ａは鏡筒２０の内部空間には装着されない形状としているため、レンズ側面Ｌ１ａが鏡筒２０の内壁面２１から押されることはない。さらに、第１レンズＬ１の取り付け時には、第１レンズＬ１の第２側面Ｌ１ｂを鏡筒２０の内部空間に装着されるように光軸方向に沿って挿入し、押さえ環２３によって前面から押さえる態様で固定されるので、組み立て時の精度の確保も容易である。
このように、レンズの半径方向の位置決め保持される第２側面Ｌ１ｂの径：φ１ｂを第１側面Ｌ１ａの径：φ１ａよりも小さくしているので、第２側面を有さず第１側面で位置決め保持される場合と比較し、レンズシフトを抑えることができる。
すなわち、本実施形態では、レンズＬの半径方向の位置決め保持される第２側面Ｌｂの径：φｂ、第１側面Ｌａの径：φａ、とそれぞれ置いたとき、条件式（５）を満足するレンズを有している。
このとき第１側面Ｌ１ａは鏡筒２０の内部空間には装着されない形状としているため、レンズ側面Ｌ１ａが鏡筒２０の内壁面２１から押されることはない。さらに、第１レンズＬ１の取り付け時には、第１レンズＬ１の第２側面Ｌ１ｂを鏡筒２０の内部空間に装着されるように光軸方向に沿って挿入し、押さえ環２３によって前面から押さえる態様で固定されるので、組み立て時の精度の確保も容易である。
このように、レンズの半径方向の位置決め保持される第２側面Ｌ１ｂの径：φ１ｂを第１側面Ｌ１ａの径：φ１ａよりも小さくしているので、第２側面を有さず第１側面で位置決め保持される場合と比較し、レンズシフトを抑えることができる。
すなわち、本実施形態では、レンズＬの半径方向の位置決め保持される第２側面Ｌｂの径：φｂ、第１側面Ｌａの径：φａ、とそれぞれ置いたとき、条件式（５）を満足するレンズを有している。
温度変化時において、レンズは支持構造体である鏡筒２０の内壁面２１に押されることにより、レンズシフトが発生する。そのレンズシフト量は、支持構造体と接触するレンズ側面の外径と、支持構造体とレンズの線膨張率の差に比例する。したがって、条件式（５）を満たすように支持構造体と接触するレンズ側面の外径サイズを小さくすることが、レンズシフトを抑制することに有効である。
また、支持構造体の内部空間に装着されない第１側面Ｌ１ａとレンズを押圧支持する押さえ環の内部空間の間に空隙部２２を有しているため、第１側面Ｌ１ａが押さえ環２３の内壁２３ａから押されることを防ぎ、さらにレンズシフトを抑えることができる。
また、本実施形態では、第１レンズＬ１の物体側の光学面と像側の光学面のうち、より大きな光学面を有する物体側光学面の外側に、光軸と直行する方向に伸びる平坦部Ｌ１ｃを有し、平坦部Ｌ１ｃ上の押さえ環２３の当接位置Ｑは段付きレンズの第２側面Ｌ１ｂよりも光軸から離れている。
かかる構成により、広角化に必要な光線領域の確保とレンズシフトの抑制とを両立できる。
かかる構成により、広角化に必要な光線領域の確保とレンズシフトの抑制とを両立できる。
以下、かかる撮像光学系１の具体的な数値実施例１として、表１に各レンズの光学性能を示す。
なお、以降の各実施例において、像面側に配設される平行平板は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタＦ１や、ＣＣＤセンサ等の受光素子１３のカバーガラス（シールガラス）ＣＧを想定したものである。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
ｆLi：第iレンズの焦点距離
ｇ0：光軸上の射出瞳位置
ｇw/2：画角W/2における射出瞳位置
ｇw：画角Wにおける射出瞳位置
Fno：Ｆナンバ
L：光学全長
W：半画角（度）
R：曲率半径
D：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
なお、以降の各実施例において、像面側に配設される平行平板は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタＦ１や、ＣＣＤセンサ等の受光素子１３のカバーガラス（シールガラス）ＣＧを想定したものである。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
ｆLi：第iレンズの焦点距離
ｇ0：光軸上の射出瞳位置
ｇw/2：画角W/2における射出瞳位置
ｇw：画角Wにおける射出瞳位置
Fno：Ｆナンバ
L：光学全長
W：半画角（度）
R：曲率半径
D：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
また、非球面レンズにおいては、既知の公式（数式６）を用いて、表２に示すように非球面係数を設定した。
但し、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙ を光軸と直交する方向とする。
また、
E：レンズの有効径
R：近軸曲率半径
Ｋ：円錐係数、
A4 、A6 、A8 、A1 0 、A１２、A１4はそれぞれ４ 次、６ 次、８次、１０次、１２次、１４次の非球面係数である。
また、
E：レンズの有効径
R：近軸曲率半径
Ｋ：円錐係数、
A4 、A6 、A8 、A1 0 、A１２、A１4はそれぞれ４ 次、６ 次、８次、１０次、１２次、１４次の非球面係数である。
次に、表３には撮像光学系１のFナンバー、半画角、全長、焦点距離の各光学性能を示すパラメータを示し、表４には焦点距離に関する条件式の計算結果（条件式数値）を示す。
表５のように、数値実施例１は、半画角：W、前記半画角Ｗ内にある任意の画角：Ｗｉ、前記画角Ｗｉにおける射出瞳距離：ｇｉ、光軸上の射出瞳距離：ｇ０としたときに、条件式（１）、条件式（２）を満足する。
かかる構成により、撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
かかる構成により、撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
数値実施例１における無限遠物体についての球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差の各収差図を図８に示す。なお、図７において、ｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長λ＝４３５．８ｎｍ）におけるそれぞれの収差を示す。非点収差図において実線はサジタル収差、破線はメリディオナル収差を示す。
図７から明らかなように、数値実施例１の収差は高いレベルで補正されており、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他、歪曲収差も絶対値で２．０％未満となっている。
図７から明らかなように、数値実施例１の収差は高いレベルで補正されており、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他、歪曲収差も絶対値で２．０％未満となっている。
図８に、各レンズ群が１ｕｍ偏心した際の、光軸ズレを示す。また、図中の「SUM_A」は第１レンズから第６レンズの各レンズが、各々1um偏芯した際の光軸ズレ量絶対値を合算した値であり、各レンズ群が仮に光軸ズレを強め合う方向に移動した場合のレンズユニット全系（撮像光学系１全系）の光軸ズレを意味する。
また、「SUM_A/Y'」は最大像高に対する、レンズユニット全系の軸ズレ分布の割合を示す。
数値実施例１では、各レンズ群が仮に光軸ズレを強め合う方向に移動した場合においても、図８の「SUM_A/Y'」に示す通り、レンズユニット全系の光軸ズレは、最大像高Ｙ’に対して０．０６％であり、光軸ズレの感度が十分に抑えられている。
また、「SUM_A/Y'」は最大像高に対する、レンズユニット全系の軸ズレ分布の割合を示す。
数値実施例１では、各レンズ群が仮に光軸ズレを強め合う方向に移動した場合においても、図８の「SUM_A/Y'」に示す通り、レンズユニット全系の光軸ズレは、最大像高Ｙ’に対して０．０６％であり、光軸ズレの感度が十分に抑えられている。
また本実施形態では、表１に示すように、相対屈折率温度係数：ｄｎ／ｄｔについて、条件式（３）を満足する第１レンズＬ１、第２レンズＬ２を有している。
さらに、条件式（４）を満足する第６レンズＬ６を有している。
かかる構成により、温度変化時の焦点位置が、条件式（３）と条件式（４）とで互いに抑制し合う方向へ変位するから撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
さらに、条件式（４）を満足する第６レンズＬ６を有している。
かかる構成により、温度変化時の焦点位置が、条件式（３）と条件式（４）とで互いに抑制し合う方向へ変位するから撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
また本実施形態では、撮像光学系１は、最も物体側に位置する第１レンズＬ１と、物体側から２番目に位置する第２レンズＬ２と、を有し、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とは、物体側または像側の少なくとも１方の面が非球面形状の非球面レンズである。
かかる構成により、高価な非球面レンズの枚数を制限しながらも、６枚のレンズによる撮像光学系で十分な広角化と収差の補正とを行うことができる。
かかる構成により、高価な非球面レンズの枚数を制限しながらも、６枚のレンズによる撮像光学系で十分な広角化と収差の補正とを行うことができる。
また本実施形態では、複数のレンズの光軸を略一致させてレンズを保持する支持構造体である鏡筒２０と、第１レンズＬ１を押圧支持する押さえ環２３と、レンズの間に配置されてレンズを支持するとともに面間隔の調整を行う間隔環２４と、を有している。
また、第１レンズＬ１は、レンズの光軸方向に延びる外周側面において、鏡筒２０の内壁面２１に当接しない第１側面Ｌ１ａと、第１側面Ｌ１ａの径よりも小さい径を有し、鏡筒２０の内壁面２１に当接する第２側面Ｌ１ｂと、を有する段付きガラスレンズである。
すなわち、「撮像光学系１のレンズのうち少なくとも１つが、当該レンズの光軸方向に延びる外周側面において、支持構造体に当接しない第１側面と、第１側面の径よりも小さい径を有し、支持構造体に当接する第２側面と、を備えた段付きのガラスレンズ」である。
かかる構成により、支持構造体と接触するレンズ側面の外径サイズを小さくすることができて、レンズシフトを抑制することができる。
また、第１レンズＬ１は、レンズの光軸方向に延びる外周側面において、鏡筒２０の内壁面２１に当接しない第１側面Ｌ１ａと、第１側面Ｌ１ａの径よりも小さい径を有し、鏡筒２０の内壁面２１に当接する第２側面Ｌ１ｂと、を有する段付きガラスレンズである。
すなわち、「撮像光学系１のレンズのうち少なくとも１つが、当該レンズの光軸方向に延びる外周側面において、支持構造体に当接しない第１側面と、第１側面の径よりも小さい径を有し、支持構造体に当接する第２側面と、を備えた段付きのガラスレンズ」である。
かかる構成により、支持構造体と接触するレンズ側面の外径サイズを小さくすることができて、レンズシフトを抑制することができる。
さらに本実施形態の第１レンズＬ１においては、第１側面Ｌ１ａの径：φａ、第２側面Ｌ１ｂの径：φｂとしたとき、条件式（５）を満足している。
かかる構成により、物体側の面を大径化したとしても、位置決めを行う第２側面を小さくすることでレンズシフトを低減できるので、広角化に必要な光線領域の確保とレンズシフトの抑制とを両立できる。
かかる構成により、物体側の面を大径化したとしても、位置決めを行う第２側面を小さくすることでレンズシフトを低減できるので、広角化に必要な光線領域の確保とレンズシフトの抑制とを両立できる。
本発明の第２の数値実施例として、図９の撮像光学系１について説明する。
数値実施例２においても、数値実施例１と同様に、第１レンズＬ１は物体側に凸のメニスカスレンズ、第２レンズＬ２は物体側に凹のメニスカスレンズ、第３レンズＬ３は正の屈折力をもつ凸レンズ、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とを接合した接合レンズＬ４５、正の屈折力をもつ第６レンズＬ６で構成される。
数値実施例２においては、表６、表７に示すように、第２レンズＬ２の物体側面と像側面とが非球面形状である。
数値実施例２においても、数値実施例１と同様に、第１レンズＬ１は物体側に凸のメニスカスレンズ、第２レンズＬ２は物体側に凹のメニスカスレンズ、第３レンズＬ３は正の屈折力をもつ凸レンズ、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とを接合した接合レンズＬ４５、正の屈折力をもつ第６レンズＬ６で構成される。
数値実施例２においては、表６、表７に示すように、第２レンズＬ２の物体側面と像側面とが非球面形状である。
また、非球面レンズにおいては、数値実施例１と同じく既知の公式（数式６）を用いて、表７に示すように非球面係数を設定した。
但し、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙ を光軸と直交する方向とする。
また、
E：レンズの有効径
R：近軸曲率半径
Ｋ：円錐係数、
A4 、A6 、A8 、A1 0 、A１２、A１4はそれぞれ４ 次、６ 次、８次、１０次、１２次、１４次の非球面係数である。
但し、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙ を光軸と直交する方向とする。
また、
E：レンズの有効径
R：近軸曲率半径
Ｋ：円錐係数、
A4 、A6 、A8 、A1 0 、A１２、A１4はそれぞれ４ 次、６ 次、８次、１０次、１２次、１４次の非球面係数である。
次に、表８には撮像光学系１のFナンバー、半画角、全長、焦点距離の各光学性能を示すパラメータを示し、表９には焦点距離に関する条件式の計算結果（条件式数値）を示す。
表１０のように、数値実施例２は、半画角：W、前記半画角Ｗ内にある任意の画角：Wi、前記画角Wiにおける射出瞳距離：ｇｉ、光軸上の射出瞳距離：ｇ０としたときに、条件式（１）、条件式（２）を満足する。
かかる構成により、撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
かかる構成により、撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
数値実施例２における無限遠物体についての球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差の各収差図を図１０に示す。なお、図１０において、ｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長λ＝４３５．８ｎｍ）におけるそれぞれの収差を示す。非点収差図において実線はサジタル収差、破線はメリディオナル収差を示す。
図１０から明らかなように、数値実施例２の収差は高いレベルで補正されており、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他、歪曲収差も絶対値で２．０％未満となっている。
図１０から明らかなように、数値実施例２の収差は高いレベルで補正されており、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他、歪曲収差も絶対値で２．０％未満となっている。
図１１に、各レンズ群が１ｕｍ偏心した際の、光軸ズレを示す。また、図中の「SUM_A」、「SUM_A/Y'」は数値実施例１と同様であるので説明を省略する。
数値実施例２でも、各レンズ群が仮に光軸ズレを強め合う方向に移動した場合においても、図１１の「SUM_A/Y'」に示す通り、レンズユニット全系の光軸ズレは、最大像高Ｙ’に対して０．０７％であり、光軸ズレの感度が十分に抑えられている。
数値実施例２でも、各レンズ群が仮に光軸ズレを強め合う方向に移動した場合においても、図１１の「SUM_A/Y'」に示す通り、レンズユニット全系の光軸ズレは、最大像高Ｙ’に対して０．０７％であり、光軸ズレの感度が十分に抑えられている。
また本実施形態では、表１に示すように、相対屈折率温度係数：ｄｎ／ｄｔについて、条件式（３）を満足する第２レンズＬ２を有している。
さらに、条件式（４）を満足する第６レンズＬ６を有している。
かかる構成により、温度変化時の焦点位置が、条件式（３）と条件式（４）とで互いに抑制し合う方向へ変位するから撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
さらに、条件式（４）を満足する第６レンズＬ６を有している。
かかる構成により、温度変化時の焦点位置が、条件式（３）と条件式（４）とで互いに抑制し合う方向へ変位するから撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
また本実施形態では、撮像光学系１は、最も物体側に位置する第１レンズＬ１と、物体側から２番目に位置する第２レンズＬ２と、を有し、第２レンズＬ２は、物体側または像側の少なくとも１方の面が非球面形状の非球面レンズである。
かかる構成により、高価な非球面レンズの枚数を制限しながらも、６枚のレンズによる撮像光学系で十分な広角化と収差の補正とを行うことができる。
かかる構成により、高価な非球面レンズの枚数を制限しながらも、６枚のレンズによる撮像光学系で十分な広角化と収差の補正とを行うことができる。
本発明の第３の数値実施例として、図１２の撮像光学系１について説明する。
数値実施例３においても、数値実施例１と同様に、第１レンズＬ１は物体側に凸のメニスカスレンズ、第２レンズＬ２は物体側に凹のメニスカスレンズ、第３レンズＬ３は正の屈折力をもつメニスカスレンズ、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とを接合した接合レンズＬ４５、正の屈折力をもつ第６レンズＬ６で構成される。
数値実施例３においては、表１１、表１２に示すように、第２レンズＬ２の物体側面と像側面とが非球面形状であって、第３レンズＬ３がメニスカスレンズである。
数値実施例３においても、数値実施例１と同様に、第１レンズＬ１は物体側に凸のメニスカスレンズ、第２レンズＬ２は物体側に凹のメニスカスレンズ、第３レンズＬ３は正の屈折力をもつメニスカスレンズ、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とを接合した接合レンズＬ４５、正の屈折力をもつ第６レンズＬ６で構成される。
数値実施例３においては、表１１、表１２に示すように、第２レンズＬ２の物体側面と像側面とが非球面形状であって、第３レンズＬ３がメニスカスレンズである。
また、非球面レンズにおいては、数値実施例１と同じく既知の公式（数式６）を用いて、表１２に示すように非球面係数を設定した。
但し、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙ を光軸と直交する方向とする。
また、
E：レンズの有効径
R：近軸曲率半径
Ｋ：円錐係数、
A4 、A6 、A8 、A1 0 、A１２、A１4はそれぞれ４ 次、６ 次、８次、１０次、１２次、１４次の非球面係数である。
但し、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙ を光軸と直交する方向とする。
また、
E：レンズの有効径
R：近軸曲率半径
Ｋ：円錐係数、
A4 、A6 、A8 、A1 0 、A１２、A１4はそれぞれ４ 次、６ 次、８次、１０次、１２次、１４次の非球面係数である。
次に、表１３には撮像光学系１のFナンバー、半画角、全長、焦点距離の各光学性能を示すパラメータを示し、表１４には焦点距離に関する条件式の計算結果（条件式数値）を示す。
表１５のように、数値実施例３は、半画角：W、前記半画角Ｗ内にある任意の画角：Wi、前記画角Wiにおける射出瞳距離：ｇｉ、光軸上の射出瞳距離：ｇ０としたときに、条件式（１）、条件式（２）を満足する。
かかる構成により、撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
かかる構成により、撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
数値実施例３における無限遠物体についての球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差の各収差図を図１３に示す。なお、図１３において、ｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長λ＝４３５．８ｎｍ）におけるそれぞれの収差を示す。非点収差図において実線はサジタル収差、破線はメリディオナル収差を示す。
図１３から明らかなように、数値実施例３の収差は高いレベルで補正されており、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他、歪曲収差も絶対値で２．０％未満となっている。
図１３から明らかなように、数値実施例３の収差は高いレベルで補正されており、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他、歪曲収差も絶対値で２．０％未満となっている。
図１４に、各レンズ群が１ｕｍ偏心した際の、光軸ズレを示す。また、図中の「SUM_A」、「SUM_A/Y'」は数値実施例１、２と同様であるので説明を省略する。
数値実施例３でも、各レンズ群が仮に光軸ズレを強め合う方向に移動した場合においても、図１４の「SUM_A/Y'」に示す通り、レンズユニット全系の光軸ズレは、最大像高Ｙ’に対して０．０６％であり、光軸ズレの感度が十分に抑えられている。
数値実施例３でも、各レンズ群が仮に光軸ズレを強め合う方向に移動した場合においても、図１４の「SUM_A/Y'」に示す通り、レンズユニット全系の光軸ズレは、最大像高Ｙ’に対して０．０６％であり、光軸ズレの感度が十分に抑えられている。
また本実施形態では、表１１に示すように、相対屈折率温度係数：ｄｎ／ｄｔについて、条件式（３）を満足する第２レンズＬ２を有している。
さらに、条件式（４）を満足する第６レンズＬ６を有している。
かかる構成により、温度変化時の焦点位置が、条件式（３）と条件式（４）とで互いに抑制し合う方向へ変位するから撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
さらに、条件式（４）を満足する第６レンズＬ６を有している。
かかる構成により、温度変化時の焦点位置が、条件式（３）と条件式（４）とで互いに抑制し合う方向へ変位するから撮像光学系１は温度変化の前後で光学的性能の変化を十分に抑制することができる。
また本実施形態では、撮像光学系１は、最も物体側に位置する第１レンズＬ１と、物体側から２番目に位置する第２レンズＬ２と、を有し、第２レンズＬ２は、物体側または像側の少なくとも１方の面が非球面形状の非球面レンズである。
かかる構成により、高価な非球面レンズの枚数を制限しながらも、６枚のレンズによる撮像光学系で十分な広角化と収差の補正とを行うことができる。
かかる構成により、高価な非球面レンズの枚数を制限しながらも、６枚のレンズによる撮像光学系で十分な広角化と収差の補正とを行うことができる。
また、鏡筒２０と第１レンズＬ１との取り付け方法については、数値実施例１のレンズ形状についてのみ図５、図６を用いて説明したが、その他の数値実施例２，３についても同様の構成を用いて取り付けることができる。
また、その際には、条件式（５）を満足することが好ましい。
また、その際には、条件式（５）を満足することが好ましい。
以上、この発明の撮像光学系１を用いた「デジタルカメラ１００」の構成について述べたが、かかる発明は撮像光学系に関するものであって、上に説明した撮像装置以外にも、「撮影用のカメラ装置」「検査用カメラ装置」「ステレオカメラ装置」「車載カメラ装置」「監視用カメラ装置」等の種々の撮像装置について用いることができる。
例えば、図１５に示すように「検査カメラ装置」としての実施形態を説明する。
以下に説明する検査カメラ装置１０１は、所謂「製品検査」を行うための検査装置である。
以下に説明する検査カメラ装置１０１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１５（ａ）において、符号２００は「撮像部」、符号２３０は「検査プロセス実行部」を示し、符号２４０は「表示部」を示す。また、符号Ｗは「製品」、符号２６０は「製品搬送ベルト（以下においては単に「搬送ベルト２６０」と言う。）」を示している。
撮像部２００は、検査装置におけるカメラ機能部であり、撮像光学系１と画像処理部２２０とを有する。
図１５（ａ）において、符号２００は「撮像部」、符号２３０は「検査プロセス実行部」を示し、符号２４０は「表示部」を示す。また、符号Ｗは「製品」、符号２６０は「製品搬送ベルト（以下においては単に「搬送ベルト２６０」と言う。）」を示している。
撮像部２００は、検査装置におけるカメラ機能部であり、撮像光学系１と画像処理部２２０とを有する。
検査対象としての製品Ｗは、搬送ベルト２６０上に等間隔に置かれ、搬送ベルト２６０により矢印方向（図の右方）へ等速的に搬送される。
撮像光学系１は、検査対象である製品Ｗの像を結像するものであり、この発明の撮像光学系１、具体的には上に説明した数値実施例１ないし３の何れかを用いることができる。
製品検査は、図１５（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。
撮像光学系１は、検査対象である製品Ｗの像を結像するものであり、この発明の撮像光学系１、具体的には上に説明した数値実施例１ないし３の何れかを用いることができる。
製品検査は、図１５（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２６０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、撮像光学系１の撮影位置、撮影態位（結像レンズ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、撮像光学系１の位置を設定する。
即ち、搬送ベルト２６０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、撮像光学系１の撮影位置、撮影態位（結像レンズ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、撮像光学系１の位置を設定する。
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２６０上の検査位置に置いて、これを撮像部２００により撮影する。
撮影は、画像処理部２２０に配置された撮像素子による撮像で行われ、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２３０に送られ、検査プロセス実行部２３０は、デジタルデータを「モデルデータ」として記憶する。
撮影は、画像処理部２２０に配置された撮像素子による撮像で行われ、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２３０に送られ、検査プロセス実行部２３０は、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２６０上に「モデル製品と同一態位」に置かれ、搬送ベルト２６０により順次搬送される。搬送される個々の製品Ｗが「検査位置」を通過する際に撮像光学系１による撮影が行われ、画像処理部２２０でデジタルデータ化されて、検査プロセス実行部２３０に送られる。
検査プロセス実行部２３０は「コンピュータやＣＰＵ」として構成され、画像処理部２２０を制御し、また、画像処理部２２０を介して撮像光学系１の撮影を制御する。
検査プロセス実行部２３０は「コンピュータやＣＰＵ」として構成され、画像処理部２２０を制御し、また、画像処理部２２０を介して撮像光学系１の撮影を制御する。
検査プロセス実行部２３０は、画像処理部２２０でデジタルデータ化された「製品Ｗの画像データ」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２３０による個々の製品の「良品、不良品」の判定結果を、表示部２４０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２３０と表示部２４０とが「検査プロセス実行手段」を構成する。
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２３０による個々の製品の「良品、不良品」の判定結果を、表示部２４０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２３０と表示部２４０とが「検査プロセス実行手段」を構成する。
次に、本発明の第３の実施形態として、図１６を参照して撮像光学系１を備えるステレオカメラ装置３００についても説明する。
図１６は、撮像光学系１を光学系として有する右側カメラ装置１００ａと、左側カメラ装置１００ｂと、を有するステレオカメラ装置３００の外観図を示している。
図１７に示したように右側カメラ装置１００ａと、左側カメラ装置１００ｂとは、何れもデジタルカメラ１００と同様の撮像光学系１ａ、１ｂと、それぞれの撮像光学系１に対応する受光素子１３ａ、１３ｂとを有している。
右側カメラ装置１００ａと、左側カメラ装置１００ｂとは、それぞれの各構成がデジタルカメラ１００と同様の構成のものであっても良いが、かかる構成に限定されるものではない。
図１６は、撮像光学系１を光学系として有する右側カメラ装置１００ａと、左側カメラ装置１００ｂと、を有するステレオカメラ装置３００の外観図を示している。
図１７に示したように右側カメラ装置１００ａと、左側カメラ装置１００ｂとは、何れもデジタルカメラ１００と同様の撮像光学系１ａ、１ｂと、それぞれの撮像光学系１に対応する受光素子１３ａ、１３ｂとを有している。
右側カメラ装置１００ａと、左側カメラ装置１００ｂとは、それぞれの各構成がデジタルカメラ１００と同様の構成のものであっても良いが、かかる構成に限定されるものではない。
ステレオカメラ装置３００は、右側カメラ装置１００ａと左側カメラ装置１００ｂとでそれぞれ撮影された画像情報について補正や画像処理を行うための画像処理部２２０を有している。
画像処理部２２０は、例えば右側カメラ装置１００ａと左側カメラ装置１００ｂとで撮影した２枚の画像に写る被写体である対象物Ｐについて、処理を行う。
具体的には、右側カメラ装置１００ａによって撮影された画像Ｑａと、左側カメラ装置１００ｂによって撮影された画像Ｑｂとでは、対象物Ｐが撮影された画像中の位置が異なることで視差Ｚが生じる。
ここでは右側カメラ装置１００ａの位置を基に、左側カメラ装置１００ｂに写った対象物Ｐの位置を推定する場合について説明する。
視差Ｚ、右側カメラ装置１００ａと左側カメラ装置１００ｂとの間隔である基線長Ｂとしたとき、撮像光学系１の全系の焦点距離ｆ、測定距離Ｄの間には、三角測量の原理から数式（７）の相関関係がある。
画像処理部２２０は、例えば右側カメラ装置１００ａと左側カメラ装置１００ｂとで撮影した２枚の画像に写る被写体である対象物Ｐについて、処理を行う。
具体的には、右側カメラ装置１００ａによって撮影された画像Ｑａと、左側カメラ装置１００ｂによって撮影された画像Ｑｂとでは、対象物Ｐが撮影された画像中の位置が異なることで視差Ｚが生じる。
ここでは右側カメラ装置１００ａの位置を基に、左側カメラ装置１００ｂに写った対象物Ｐの位置を推定する場合について説明する。
視差Ｚ、右側カメラ装置１００ａと左側カメラ装置１００ｂとの間隔である基線長Ｂとしたとき、撮像光学系１の全系の焦点距離ｆ、測定距離Ｄの間には、三角測量の原理から数式（７）の相関関係がある。
従って、画像処理部２２０は、基線長Ｂと、焦点距離ｆの値を記憶しておけば、視差Ｚを右側カメラ装置１００ａと左側カメラ装置１００ｂとでそれぞれ取得された２枚の画像から得ることで、測定距離Ｄを得ることができる。
しかしながら、このようなステレオカメラ装置３００において、温度変化によって焦点位置の変動が生じてしまうと、対象物Ｐからの光の結像位置がずれてしまい、視差Ｚのずれとして観測されてしまう。
このずれは結果的に測定距離Ｄの測定誤差となりうるため、温度変化にも画角変動が少ない撮像光学系１を用いることは、ステレオカメラ装置３００にとって重要である。
このずれは結果的に測定距離Ｄの測定誤差となりうるため、温度変化にも画角変動が少ない撮像光学系１を用いることは、ステレオカメラ装置３００にとって重要である。
そこで、本実施形態においても、左側カメラ装置１００ｂと右側カメラ装置１００ａとにはそれぞれ、数値実施例１～３で述べたような撮像光学系１を用いることが望ましい。このように、撮像光学系１をステレオカメラ装置３００に内蔵することによって、環境温度の変化に対しても焦点位置変動による測定誤差の増大を抑制することができる。
図１８は、図１７に示したステレオカメラ装置３００を車載カメラ装置として用いる実施形態を概略図として示す図である。
図１８において、ステレオカメラ装置３００は「車載カメラ装置」として、車両ＡＵに載置され、車両外の画像情報を取得する。
ステレオカメラ装置３００は、図１８に示すように、撮像光学系１と制御演算部３０１とを有する。撮像光学系１は、既に述べた数値実施例１～３の何れかを用いても良いし、その他、条件式（１）、（２）等の条件を満たす光学系を用いても良い。
車両ＡＵに搭載されたステレオカメラ装置３００は、車両外の画像情報を取得してデジタル情報化する。デジタル情報化された画像情報は、制御演算部３０１で画像処理等のデジタル処理を受け、適宜の方法で表示される。
即ち、図１７に示すステレオカメラ装置は、これを車載カメラ装置として車両をはじめとする移動体に搭載することができる。
図１に示したデジタルカメラ１００、図１５に即して説明した検査カメラ装置１０１、図１６、図１７に即して説明したステレオカメラ装置３００、図１８に即して説明した車載カメラ装置は、何れも、本発明の撮像光学系を用いるので、明るく、画角の広い画像を撮像でき、また、環境温度の広範囲な変化に対しても影響を受けにくいので、広い使用環境での使用が可能である。
図１８において、ステレオカメラ装置３００は「車載カメラ装置」として、車両ＡＵに載置され、車両外の画像情報を取得する。
ステレオカメラ装置３００は、図１８に示すように、撮像光学系１と制御演算部３０１とを有する。撮像光学系１は、既に述べた数値実施例１～３の何れかを用いても良いし、その他、条件式（１）、（２）等の条件を満たす光学系を用いても良い。
車両ＡＵに搭載されたステレオカメラ装置３００は、車両外の画像情報を取得してデジタル情報化する。デジタル情報化された画像情報は、制御演算部３０１で画像処理等のデジタル処理を受け、適宜の方法で表示される。
即ち、図１７に示すステレオカメラ装置は、これを車載カメラ装置として車両をはじめとする移動体に搭載することができる。
図１に示したデジタルカメラ１００、図１５に即して説明した検査カメラ装置１０１、図１６、図１７に即して説明したステレオカメラ装置３００、図１８に即して説明した車載カメラ装置は、何れも、本発明の撮像光学系を用いるので、明るく、画角の広い画像を撮像でき、また、環境温度の広範囲な変化に対しても影響を受けにくいので、広い使用環境での使用が可能である。
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。
例えば、カメラ装置は、動画撮影を主としたビデオカメラ、及び在来の所謂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影専用のカメラ装置としても用い得る。
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にも、この発明の撮像光学系を用いることができる。
例えば、カメラ装置は、動画撮影を主としたビデオカメラ、及び在来の所謂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影専用のカメラ装置としても用い得る。
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にも、この発明の撮像光学系を用いることができる。
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。
１ 撮像光学系
１３ 撮像素子（受光素子）
２０ 鏡筒（支持構造体）
２１ 内壁面
２２ 空隙部
２３ 押さえ環
２４ 間隔環
１００ 撮像装置（デジタルカメラ）
２００ 撮像部
３００ ステレオカメラ装置
Ｌ１～Ｌ６ 撮像光学系を構成するレンズ
ｇ０ 射出瞳距離
ｇｉ 射出瞳距離
IMG 撮像素子、受光素子の受光面
W 半画角
Wi 画角
Ｌ１ａ 第１側面
Ｌ１ｂ 第２側面
φａ 第１側面の径
φｂ 第２側面の径
ＡＵ 移動体
１３ 撮像素子（受光素子）
２０ 鏡筒（支持構造体）
２１ 内壁面
２２ 空隙部
２３ 押さえ環
２４ 間隔環
１００ 撮像装置（デジタルカメラ）
２００ 撮像部
３００ ステレオカメラ装置
Ｌ１～Ｌ６ 撮像光学系を構成するレンズ
ｇ０ 射出瞳距離
ｇｉ 射出瞳距離
IMG 撮像素子、受光素子の受光面
W 半画角
Wi 画角
Ｌ１ａ 第１側面
Ｌ１ｂ 第２側面
φａ 第１側面の径
φｂ 第２側面の径
ＡＵ 移動体
Claims (5)
- 撮像素子に被写体像を結像させる撮像光学系であって、
前記撮像光学系は、物体側から順にメニスカス形状の負の屈折力を持つ第１レンズと、メニスカス形状の負の屈折力を持つ第２レンズと、正の屈折力を持つ第３レンズと、一体に正の屈折力を持つレンズと負の屈折力を持つレンズとを接合した接合レンズである第４レンズ、第５レンズと、前記撮像光学系を構成するレンズのうち最も像面側に配置され正の屈折力を持つ第６レンズと、からなり、
光軸を一致させて鏡筒に保持され
半画角：W、前記半画角Ｗ内にある任意の画角：Wi、前記画角Wiにおける射出瞳距離：ｇｉ、光軸上の射出瞳距離：ｇ０としたときに、
５５≦Ｗ・・・（１）
０．９＜｜ｇｉ／ｇ０｜＜１．１・・・（２）
で示される条件式を満足し、
前記第１レンズと前記第２レンズとのうち少なくとも一方が、
波長領域５８０ｎｍ～６４０ｎｍの光に対する０℃～２０℃の空気中における相対屈折率温度係数：ｄｎ／ｄｔとしたとき、
５．３×１０－６＜ｄｎ／ｄｔ・・・（３）
を満足し、
前記最も像面側に配置される第６レンズが、
－５．７×１０－６＞ｄｎ／ｄｔ・・・（４）
を満足することを特徴とする撮像光学系。 - 請求項１に記載の撮像光学系であって、
前記第１レンズと前記第２レンズとのうち少なくとも１方は、物体側または像側の少なくとも１方の面が非球面形状であることを特徴とする撮像光学系。 - 請求項１または２に記載の撮像光学系であって、
前記撮像光学系は、最も像面側に配置される第６レンズの少なくとも１方の面が非球面形状であることを特徴とする撮像光学系。 - 請求項１乃至３の何れか１つに記載の撮像光学系を有する撮像装置。
- 請求項４に記載の撮像装置を有する移動体。
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