WO2018097287A1 - 撮像光学系、レンズユニット、及び撮像装置 - Google Patents

撮像光学系、レンズユニット、及び撮像装置 Download PDF

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Definitions

  • the imaging optical system of Patent Document 1 there is almost no change in imaging performance in the air and in water, but there is a problem that the angle of view fluctuates by 15 ° or more in air and in water.
  • the imaging optical system of Patent Document 2 has a problem that the resolution in the air is lower than the resolution in water, and the angle of view also changes by about 10 °. Further, in the imaging optical system of Patent Document 3, an angle of view of 180 ° at maximum is shown in water, but optical performance in air is not considered because of an underwater design.
  • an imaging apparatus reflecting one aspect of the present invention includes the above-described imaging optical system and an imaging element that detects an image obtained from the imaging optical system. Prepare.
  • the imaging optical system (wide-angle optical system) 10 shown in the figure is substantially composed of a main lens ML and an auxiliary lens SL.
  • the auxiliary lens SL can be attached to and detached from the main lens ML, and can be exchanged according to a medium such as water (or an aqueous medium) or air.
  • a medium such as water (or an aqueous medium) or air.
  • the main lens ML is composed of a plurality of lenses
  • the auxiliary lens SL is composed of one negative lens for air and in an aqueous medium, and the main lens ML and the auxiliary lens SL are combined. In this state, desired imaging performance can be obtained.
  • the imaging optical system 10 and the imaging apparatus 100 of the present embodiment have a sufficiently wide angle of view of 180 ° or more, such as a fisheye lens, even in an aqueous medium, and the imaging performance changes between the air and the aqueous medium. Is small, and the change in the angle of view is as small as about 5 °, resulting in a small size and high performance.

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Abstract

小型でありながら、１８０°以上の画角を有し、異なる媒質環境において結像性能変化及び画角変化が十分小さい撮像光学系を提供する。撮像光学系１０は、主レンズＭＬと、水性媒質中用又は空気中用の補助レンズＳＬとから実質的になり、主レンズＭＬ単体の状態では結像位置が撮像面Ｉよりも物体側にあり、主レンズＭＬは複数枚のレンズからなり、補助レンズＳＬは１枚の負レンズからなり、主レンズＭＬと補助レンズＳＬとを組み合わせた状態で所望の結像性能が得られ、次の条件式（１）　－４２≦ｆＡ／ｆＭ≦－１７　を満たす。ここで、値ｆＡは補助レンズＳＬの焦点距離であり、値ｆＭは主レンズＭＬの焦点距離である。

Description

撮像光学系、レンズユニット、及び撮像装置
　本発明は、例えば水陸両用カメラのような異なる媒質環境に対応するカメラ用の撮像光学系、レンズユニット、及び撮像装置に関する。
　近年、水陸両用光学系においては、水中でも十分に広角で、水陸のどちらでも同程度の画角を有し、かつ同程度の高い結像性能を得られるようなものの要望が高まっている。ここで、主要な構成要素であるレンズ系に対して収差を補正するレンズを組み合わせた水陸両用の撮像光学系が公知となっている。（例えば、特許文献１及び２参照）。また、水と接するレンズが物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有し、水中で約１８０°の光束を集光する水中専用の撮像光学系が公知となっている（例えば、特許文献３参照）。
　特許文献１の撮像光学系では、空気中及び水中において、結像性能変化はほとんどないが、空気中時と水中時とで画角が１５°以上変動するという問題がある。特許文献２の撮像光学系では、水中の解像度よりも空気中の解像度が低下し、画角も１０°程度変化するという問題がある。また、特許文献３の撮像光学系では、水中で最大１８０°の画角が示されているが、水中専用設計のため空気中での光学性能については考慮されていない。
特開昭５７－４０１７号公報 特開平６－２４２３６９号公報 特開平７－８４１８０号公報
　本発明は上記事情に鑑み、小型でありながら、１８０°以上の画角を有し、異なる媒質環境において結像性能変化及び画角変化が十分小さい撮像光学系を提供することを目的とする。
　また、本発明は、上記撮像光学系を備えたレンズユニット及び撮像装置を提供することを目的とする。
　上記した目的をのうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した撮像光学系は、主レンズと、水性媒質中用又は空気中用の補助レンズとから実質的になり、主レンズ単体の状態では結像位置が撮像面よりも物体側にあり、主レンズは複数枚のレンズからなり、補助レンズは１枚の負レンズからなり、主レンズと補助レンズとを組み合わせた状態で所望の結像性能が得られ、以下の条件式を満たす。
　－４２≦ｆＡ／ｆＭ≦－１７　　…　　（１）
ここで、値ｆＡは補助レンズの焦点距離であり、値ｆＭは主レンズの焦点距離である。また、所望の結像性能とは、補助レンズで十分な補正を行うことにより、非点隔差を小さくすることや、結像位置が撮像面に合うことを意味する。また、水性媒質とは、海水、淡水等の他に液体状の物質も含む。
　また、上記した目的をのうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したレンズユニットは、上述の撮像光学系と、撮像光学系を保持する鏡筒とを備える。
　また、上記した目的をのうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した撮像装置は、上述の撮像光学系と、撮像光学系から得られる像を検出する撮像素子とを備える。
本発明の一実施形態の撮像光学系を備えるレンズユニット及び撮像装置を説明する図である。 図２Ａは、実施例１の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図であり、図２Ｂは、実施例１の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図である。 図３Ａ及び３Ｂは、実施例１の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図を示し、図３Ｃ及び３Ｄは、実施例１の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図であり、図３Ｅ及び３Ｆは、比較例１の撮像光学系の収差図である。 図４Ａは、実施例２の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図であり、図４Ｂは、実施例２の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図である。 図５Ａ及び５Ｂは、実施例２の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図を示し、図５Ｃ及び５Ｄは、実施例２の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図であり、図５Ｅ及び５Ｆは、比較例２の撮像光学系の収差図である。 図６Ａは、実施例３の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図であり、図６Ｂは、実施例３の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図である。 図７Ａ及び７Ｂは、実施例３の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図を示し、図７Ｃ及び７Ｄは、実施例３の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図であり、図７Ｅ及び７Ｆは、比較例３の撮像光学系の収差図である。 図８Ａは、実施例４の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図であり、図８Ｂは、実施例４の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図である。 図９Ａ及び９Ｂは、実施例４の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図を示し、図９Ｃ及び９Ｄは、実施例４の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図であり、図９Ｅ及び９Ｆは、比較例４の撮像光学系の収差図である。 図１０Ａは、実施例５の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図であり、図１０Ｂは、実施例５の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図である。 図１１Ａ及び１１Ｂは、実施例５の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図を示し、図１１Ｃ及び１１Ｄは、実施例５の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図であり、図１１Ｅ及び１１Ｆは、比較例５の撮像光学系の収差図である。 図１２Ａは、実施例６の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図であり、図１２Ｂは、実施例６の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系等を示す断面図である。 図１３Ａ及び１３Ｂは、実施例６の空気中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図を示し、図１３Ｃ及び１３Ｄは、実施例６の水性媒質中用補助レンズを組み込んだ撮像光学系の収差図であり、図１３Ｅ及び１３Ｆは、比較例６の撮像光学系の収差図である。
　図１は、本発明の一実施形態である撮像装置１００を示す断面図である。撮像装置１００は、画像信号を形成するためのカメラモジュール３０と、カメラモジュール３０を動作させることにより撮像装置１００としての機能を発揮させる処理部６０とを備える。
　カメラモジュール３０は、撮像光学系１０を内蔵するレンズユニット４０と、撮像光学系１０によって形成された被写体像を画像信号に変換するセンサー部５０とを備える。
　レンズユニット４０は、広角光学系である撮像光学系１０と、撮像光学系１０を組み込んだ鏡筒４１とを備える。撮像光学系１０の全画角は、１８０°以上である。撮像光学系１０は、主レンズＭＬと補助レンズＳＬとで構成されている。鏡筒４１は、樹脂、金属、樹脂にグラスファイバーを混合したもの等で形成され、レンズ等を内部に収納し保持している。鏡筒４１を金属や、樹脂にグラスファイバーを混合したもので形成する場合、樹脂よりも熱膨張しにくく、撮像光学系１０を安定して固定することができる。鏡筒４１は、物体側からの光を入射させる開口ＯＰを有する。
　撮像光学系１０を構成する主レンズＭＬ及び補助レンズＳＬは、それらを構成するレンズのフランジ部若しくは外周部において鏡筒４１の内面側に直接的又は間接的に保持されており、光軸ＡＸ方向及び光軸ＡＸに垂直な方向に関しての位置決めがなされている。鏡筒４１は、主レンズＭＬを保持する第１ホルダー部４１ａと、補助レンズＳＬを保持する第２ホルダー部４１ｂとを有している。第２ホルダー部４１ｂは、着脱機構４２を有して第１ホルダー部４１ａに対して着脱可能となっており、媒質に応じて補助レンズＳＬを適宜交換できるようになっている。第１及び第２ホルダー部４１ａ，４１ｂ等の各部材の接続部分は、防水や耐水圧の処理が適宜なされている。
　センサー部５０は、撮像光学系（広角光学系）１０によって形成された被写体像を光電変換する撮像素子（固体撮像素子）５１と、この撮像素子５１を支持する基板５２とを備える。撮像素子５１は、例えばＣＭＯＳ型のイメージセンサーである。基板５２は、撮像素子５１を動作させるための配線、周辺回路等を備える。撮像素子５１は、不図示のホルダー部材によって光軸ＡＸに対して位置決めして固定されている。このホルダー部材は、レンズユニット４０の鏡筒４１に嵌合するように位置決めされた状態で固定されている。
　撮像素子５１は、撮像面Ｉとしての光電変換部５１ａを有し、その周辺には、不図示の信号処理回路が形成されている。光電変換部５１ａには、画素つまり光電変換素子が２次元的に配置されている。なお、撮像素子５１は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他の撮像素子を組み込んだものであってもよい。
　なお、レンズユニット４０とセンサー部５０との間には、フィルターＦ等を配置することができる。フィルターＦは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板である。フィルターＦは、別体のフィルター部材として配置することもできるが、別体として配置せず、撮像光学系１０を構成するいずれかのレンズ面にその機能を付与することができる。例えば、赤外カットフィルターの場合、赤外カットコートを１枚又は複数枚のレンズの表面上に施してもよい。
　処理部６０は、素子駆動部６１と、入力部６２と、記憶部６３と、表示部６４と、制御部６８とを備える。素子駆動部６１は、制御部６８から撮像素子５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けて撮像素子５１に付随する回路へ出力することによって、撮像素子５１を動作させている。また、素子駆動部６１は、制御部６８の制御下で撮像素子５１からのＹＵＶその他のデジタル画素信号をそのまま或いは加工して外部回路へ出力する。入力部６２は、ユーザーの操作又は外部装置からのコマンドを受け付ける部分であり、記憶部６３は、撮像装置１００の動作に必要な情報、カメラモジュール３０によって取得した画像データ等を保管する部分であり、表示部６４は、ユーザーに提示すべき情報、撮影した画像等を表示する部分である。制御部６８は、素子駆動部６１、入力部６２、記憶部６３等の動作を統括的に制御しており、例えばカメラモジュール３０によって得た画像データに対して種々の画像処理を行うことができる。
　なお、詳細な説明を省略するが、処理部６０の具体的な機能は、本撮像装置１００が組み込まれる機器の用途に応じて適宜調整される。撮像装置１００は、例えば水性媒質中用及び空気中用の両方に用いられる水陸両用のカメラ等の装置に搭載可能である。
　以下、図１を参照して、第１実施形態の撮像光学系（広角光学系）１０等について説明する。なお、図１で例示した撮像光学系１０は、後述する実施例１の空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ａと略同一の構成となっている。
　図示の撮像光学系（広角光学系）１０は、主レンズＭＬと、補助レンズＳＬとから実質的になる。既に説明したように、補助レンズＳＬは、主レンズＭＬに対して着脱可能であり、例えば水（又は水性媒質）又は空気等の媒質に応じて交換可能となっている。主レンズＭＬ単体の状態では、その結像位置は撮像面Ｉよりも物体側（又は被写体側）にある。詳細は後述するが、主レンズＭＬは複数枚のレンズからなり、補助レンズＳＬは空気用及び水性媒質中用のいずれも１枚の負レンズからなり、主レンズＭＬと補助レンズＳＬとを組み合わせた状態で所望の結像性能が得られるようになっている。ここで、所望の結像性能とは、補助レンズＳＬで十分な補正を行うことにより、非点隔差を小さくすることや、結像位置が撮像面Ｉに合うことを意味する。また、水性媒質とは、海水、淡水等の他に液体状の物質も含む。空気や水性媒質のように、互いに異なる屈折率や分散を持つ媒質において、同じ光学系で撮影しようとすると、それぞれの媒質で発生する収差や得られる画角が異なってしまい、それぞれの媒質で十分な光学性能を得ることが困難となる。この際、媒質に応じて補助レンズＳＬを変えることで、光学系全系ではどちらの媒質でも所望の光学性能を得ることができる。水性媒質中では屈折率が空気中よりも大きく、画角が空気中よりも狭くなる。これを防ぐために、上述のように、補助レンズＳＬに負のパワーを持たせることによって光学系を広角化し、空気中と水中との間の画角変動を抑えるようにすればよい。
　撮像光学系１０のうち主レンズＭＬは、撮像光学系１０の主要な構成要素であり、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズＬ３、開口絞り（又は絞り）ＳＴ、正の第４レンズＬ４、正の第５レンズＬ５、負の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７から実質的になる。主レンズＭＬを負先行とすることで、入射瞳位置を物体側に配置することができ、広角ながら前玉径の小さい光学系を実現できる。また、第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２を負とすることで、第１レンズＬ１のみを負とする場合よりもパワーが分割され、各レンズで発生する非点収差や誤差感度を低減することができる。また、第３レンズＬ３を正とすることで、負の第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２で発生する歪曲収差、色収差、球面収差等を補正することができる。また、第４及び第５レンズＬ４，Ｌ５を正とすることで、光束径を比較的早い段階で収斂させ、光学全長を短くでき、球面収差の増大も抑制できる。また、第６レンズＬ６を負とすることで、開口絞りＳＴより後ろの群内の正レンズ（具体的には、第４、第５、及び第７レンズＬ４，Ｌ５，Ｌ７）で発生する歪曲収差、色収差、球面収差等を補正することができる。また、第７レンズＬ７を正レンズとすることで、イメージセンサーへの光線入射角を比較的小さく抑えることができる。以上のような構成により、撮像光学系１０は、広角化、小型化、及び高性能化を両立できる。
　第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状となっている。これにより、第１レンズＬ１の物体側面Ｓ１１への光線入射角を小さくして非点収差等の発生を抑えることができる。また、第２レンズＬ２の像側面Ｓ２２は、物体側面Ｓ２１よりも像側に強い凹面を向けている。第２レンズＬ２は、全体で負のパワーを持っているが、光線の面への入射角が小さい、像側面Ｓ２２の凹面を物体側面Ｓ２１より強くすることで、第２レンズＬ２で十分な負のパワーを確保しながら、第２レンズＬ２で発生する非点収差等を小さく抑えることができる。また、第５及び第６レンズＬ５，Ｌ６は接合レンズＣＳとなっている。これにより、第５及び第６レンズＬ５，Ｌ６がそれぞれ単レンズの場合よりも球面収差及び色収差を良好に補正することができる。
　補助レンズＳＬは、主レンズＭＬより物体側に装着される。これにより、主レンズＭＬの光路の途中に補助レンズＳＬを配置する光学系よりも、補助レンズＳＬの偏芯感度を低くすることができ、良好な光学性能を維持できる。また、ユーザーの操作性が良くなり、装着機構も簡素化できる。補助レンズＳＬの物体側面Ｓ０１は、物体側に凸面を向けている。これにより、補助レンズＳＬの物体側面Ｓ０１は、半画角９０°以上の光線を取り込むことができる。なお、補助レンズＳＬは、撮像光学系１０において、収差補正の他に、防水、耐水圧、耐落下衝撃等の機能も持たせている。
　撮像光学系１０は、以下の条件式（１）を満たす。
　－４２≦ｆＡ／ｆＭ≦－１７　　…　　（１）
ここで、値ｆＡは補助レンズＳＬの焦点距離であり、値ｆＭは主レンズＭＬの焦点距離である。
　条件式（１）の値ｆＡ／ｆＭの下限を上回ることで、補助レンズＳＬのパワーが弱すぎないため、補助レンズＳＬの加工性を確保しつつ光学系が大型化することを防ぐことができる。一方、条件式（１）の値ｆＡ／ｆＭの上限を下回ることで、補助レンズＳＬのパワーが強すぎないため、補助レンズＳＬで発生する収差を小さくしたり、誤差感度を小さくしたりすることができ、光学系全体で良好な光学性能を得ることができる。
　また、撮像光学系１０は、条件式（１）に追加して、以下の条件式（２）をさらに満たす。
　－４２≦ｆＡＡ／ｆＭ≦－２８　　…　　（２）
ここで、値ｆＡＡは空気中用の補助レンズＳＬの焦点距離であり、値ｆＭは主レンズＭＬの焦点距離である。
　条件式（２）の値ｆＡＡ／ｆＭの下限を上回ることで、空気中において、補助レンズＳＬのパワーが弱すぎないため、補助レンズＳＬの加工性を確保しつつ光学系が大型化することを防ぐことができる。一方、条件式（２）の値ｆＡＡ／ｆＭの上限を下回ることで、補助レンズＳＬのパワーが強すぎないため、補助レンズＳＬで発生する収差を小さくしたり、誤差感度を小さくしたりすることができ、光学系全体で良好な光学性能を得ることができる。
　また、撮像光学系１０は、条件式（１）に追加して、以下の条件式（３）をさらに満たす。
　－３１≦ｆＡＷ／ｆＭ≦－１７　　…　　（３）
ここで、値ｆＡＷは水性媒質中用の補助レンズＳＬの焦点距離であり、値ｆＭは主レンズＭＬの焦点距離である。
　条件式（３）の値ｆＡＷ／ｆＭの下限を上回ることで、水性媒質中において、補助レンズＳＬのパワーが弱すぎないため、補助レンズＳＬの加工性を確保しつつ光学系が大型化することを防ぐことができる。一方、条件式（３）の値ｆＡＷ／ｆＭの上限を下回ることで、補助レンズＳＬのパワーが強すぎないため、補助レンズＳＬで発生する収差を小さくしたり、誤差感度を小さくしたりすることができ、光学系全体で良好な光学性能を得ることができる。
　また、撮像光学系１０は、条件式（１）に追加して、以下の条件式（４）をさらに満たす。
　－６≦（Ｒ２ＡＡ＋Ｒ１ＡＡ）／（Ｒ２ＡＡ－Ｒ１ＡＡ）≦－３　　…　　（４）
ここで、値Ｒ１ＡＡは空気中用の補助レンズＳＬの物体側面Ｓ０１の曲率半径であり、値Ｒ２ＡＡは空気中用の補助レンズＳＬの像側面Ｓ０２の曲率半径である。
　条件式（４）の値（Ｒ２ＡＡ＋Ｒ１ＡＡ）／（Ｒ２ＡＡ－Ｒ１ＡＡ）の下限を上回ることで、物体側面の曲率半径と像側面の曲率半径との間に、ある程度の差がつくため、補助レンズＳＬのパワーが得られ、補助レンズＳＬの大型化を防げたり、レンズの加工性が向上したりする。一方、条件式（４）の値（Ｒ２ＡＡ＋Ｒ１ＡＡ）／（Ｒ２ＡＡ－Ｒ１ＡＡ）の上限を下回ることで、補助レンズＳＬの物体側面の曲率半径と像側面の曲率半径との間に差がつきすぎないため、補助レンズＳＬで発生する非点収差等を小さく抑えることができる。
　また、撮像光学系１０は、条件式（１）に追加して、以下の条件式（５）をさらに満たす。
　－９≦（Ｒ２ＡＷ＋Ｒ１ＡＷ）／（Ｒ２ＡＷ－Ｒ１ＡＷ）≦－３　　…　　（５）
ここで、値Ｒ１ＡＷは水性媒質中用の補助レンズＳＬの物体側面Ｓ０１の曲率半径であり、値Ｒ２ＡＷは水性媒質中用の補助レンズＳＬの像側面Ｓ０２の曲率半径である。
　条件式（５）の値（Ｒ２ＡＷ＋Ｒ１ＡＷ）／（Ｒ２ＡＷ－Ｒ１ＡＷ）の下限を上回ることで、物体側面の曲率半径と像側面の曲率半径との間に、ある程度の差がつくため、補助レンズＳＬのパワーが得られ、補助レンズＳＬの大型化を防げたり、レンズの加工性が向上したりする。一方、条件式（５）の値（Ｒ２ＡＷ＋Ｒ１ＡＷ）／（Ｒ２ＡＷ－Ｒ１ＡＷ）の上限を下回ることで、補助レンズＳＬの物体側面の曲率半径と像側面の曲率半径との間に差がつきすぎないため、補助レンズＳＬで発生する非点収差等を小さく抑えることができる。
　また、撮像光学系１０は、条件式（１）に追加して、以下の条件式（６）をさらに満たす。
　０．５≦ｆＡＷ／ｆＡＡ≦０．９　　…　　（６）
ここで、値ｆＡＷは水性媒質中用の補助レンズＳＬの焦点距離であり、値ｆＡＡは空気中用の補助レンズＳＬの焦点距離である。
　条件式（６）の値ｆＡＷ／ｆＡＡの下限を上回ることで、水性媒質中用の補助レンズＳＬのパワーが空気中用の補助レンズＳＬのパワーに比べて強くなりすぎないため、水性媒質中時の画角が空気中時の画角より大きくなりすぎずにすむ。一方、条件式（６）の値ｆＡＷ／ｆＡＡの上限を下回ることで、水性媒質中用の補助レンズＳＬのパワーが空気中用の補助レンズＳＬのパワーに比べて弱くなりすぎないため、水性媒質中時の画角が空気中時の画角より小さくなりすぎずにすむ。
　なお、撮像光学系１０は、実質的にパワーを持たないその他の光学素子（例えばレンズ、フィルター部材等）をさらに有するものであってもよい。
　以上説明した撮像光学系等では、補助レンズＳＬは媒質に応じて交換可能であり、このように媒質に応じて補助レンズＳＬを変えることで、光学系全系では空気や水性媒質のように屈折率や分散が互いに異なる媒質においても所望の光学性能を得ることができる。また、補助レンズＳＬに負のパワーを持たせることにより、光学系が広角化し、空気中用の補助レンズＳＬから水性媒質中用の補助レンズＳＬに切り替えた際の画角変動を抑えることができる。このように、補助レンズＳＬが負のパワーを有するため、主レンズＭＬと組み合わせて撮像面Ｉにピントが合うように、主レンズＭＬ単体では、ピント位置が撮像面Ｉよりも物体側にある。また、補助レンズＳＬを１枚とすることで、主レンズＭＬとの組み合わせ時の作業性が良好となる。以上のことにより、本実施形態の撮像光学系１０及び撮像装置１００は、水性媒質中でも例えば魚眼レンズのように画角１８０°以上と十分に広角で、空気中と水性媒質中とで結像性能変化が小さく、画角変化も５°程度と十分小さく、小型で高性能なものとなる。
〔実施例〕
　以下、本発明の撮像光学系等の実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ：撮像光学系全系の焦点距離
Ｆｎｏ：Ｆナンバー
ｗ：半画角
ｙｍａｘ：最大像高
ＴＬ：レンズ全長（光学全長）（最も物体側のレンズ面から撮像面までの光軸上距離）
ＢＦ：バックフォーカス
Ｒ：曲率半径
Ｄ：軸上面間隔
ｎｄ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ：レンズ材料のアッベ数
各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ：基準曲率半径
Ｋ：円錐定数
（実施例１）
　実施例１の撮像光学系の全体諸元を以下の表１に示す。
〔表１〕
           空気中    水中
f(mm)       1.33      1.03
Fno         2.42      2.42
w(°)     100.0      97.5
ymax(mm)    2.33      2.33
TL(mm)     21.11     27.00
BF(mm)      1.46      1.46
　実施例１の撮像光学系のレンズ面のデータを以下の表２に示す。なお、以下の表１等において、面番号を「Surf. N」で表し、開口絞りを「ＳＴ」で表し、無限大を「ＩＮＦ」で表している。また、「image」は撮像素子の撮像面Ｉ（又は撮像光学系の結像面）を表している。また、「r1」及び「r2」は補助レンズにおける空気中又は水中の曲率半径を表している。「d1」及び「d2」は補助レンズにおける空気中又は水中の軸上面間隔を表している。「n1」及び「ν1」は補助レンズにおける空気中又は水中のｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれ表している。
〔表２〕
Surf.N     R(mm)    D(mm)    nd       νd
 1         r1       d1       n1       ν1
 2         r2       d2
 3        10.413    1.00    1.91082   35.3
 4         3.326    2.20
 5*      -14.343    0.64    1.53048   55.7
 6*        1.899    1.54
 7        12.702    1.00    2.00270   19.3
 8       -12.538    0.86
 9(ST)     INF      0.36
10        13.916    0.85    1.72916   54.7
11         9.485    0.10
12        10.413    1.76    1.72916   54.7
13         3.326    0.01    1.51400   42.8
14       -14.343    0.50    1.92286   20.9
15         1.899    0.58
16*       12.702    1.93    1.53048   55.7
17*      -12.538    0.43
18         INF      0.61    1.51680   64.2
19         INF      0.63
image
　実施例１の撮像光学系のレンズ面の非球面係数を以下の表３に示す。なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０－０２）をＥ（たとえば２．５Ｅ－０２）を用いて表すものとする。
〔表３〕
第5面
K=0.000, A4=2.6107E-02, A6=-7.2545E-03, A8=1.0482E-03, 
A10=-8.1561E-05, A12=2.6580E-06
第6面
K=0.000, A4=3.0016E-02, A6=1.3133E-02, A8=-1.5587E-02, 
A10=5.4692E-03, A12=-7.2262E-04
第16面
K=-6.187, A4=1.5425E-02, A6=-1.6216E-03, A8=1.7490E-04, 
A10=-8.2247E-06, A12=1.9982E-07
第17面
K=0.611, A4=1.0690E-02, A6=3.1096E-03, A8=-6.0656E-04, 
A10=3.4317E-05, A12=7.0148E-08
　表２に示す実施例１の補助レンズにおける空気中又は水中の曲率半径、軸上面間隔、ｄ線に対する屈折率、及びアッベ数を以下の表４に示す。
〔表４〕
     空気中     水中
r1   13.916     20.614
r2    9.485     15.957
d1    3.00       2.00
d2    3.11      10.00
n1    2.00060    2.00060
ν1  25.5       25.5
　実施例１の撮像光学系において、主レンズ単体の場合の画面中心結像位置を以下の表５に示す。なお、表５において、撮像光学系に補助レンズを組み込んだ場合の結像位置を原点としている（以降の実施例も同様）。
〔表５〕
主レンズ単体の画面中心結像位置(mm)：-0.04
　実施例１及び比較例１の撮像光学系の最大画角における非点隔差を以下の表６に示す。なお、比較例１は、主レンズＭＬのみで構成される撮像光学系である（以降の比較例も同様）。
〔表６〕
空気中・補助レンズ付き（実施例１）：0.009
水中・補助レンズ付き（実施例１）：0.003
空気中・主レンズのみ（比較例１）：0.104
　表６に示すように、撮像光学系１０に補助レンズＳＬを組み込むことにより、収差補正を行うことで、良好な光学性能を得ることができることがわかる。一方、主レンズＭＬのみの場合には、収差補正が不足していることがわかる。
　図２Ａ及び２Ｂは、実施例１の撮像光学系１０Ａ等の断面図である。具体的には、図２Ａは、空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ａの断面図であり、図２Ｂは、水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ａの断面図である。撮像光学系１０Ａは、主レンズＭＬと、空気中用又は水中用の補助レンズＳＬとから実質的になる。主レンズＭＬは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズＬ３、開口絞り（又は絞り）ＳＴ、正の第４レンズＬ４、正の第５レンズＬ５、負の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７から実質的になる。補助レンズＳＬは、１枚の負レンズから実質的になる。主レンズＭＬの第７レンズＬ７と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。符号Ｉは、撮像素子５１の被投影面である撮像面を示す。なお、符号Ｆ，Ｉについては、以降の実施例でも同様である。
　図３Ａ及び３Ｂは、実施例１の空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ａの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図３Ｃ及び３Ｄは、実施例１の水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ａの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図３Ｅ及び３Ｆは、比較例１の主レンズＭＬのみで構成される撮像光学系の収差図（球面収差及び非点収差）を示している。上記球面収差図において、「Ｆ２．４」はＦナンバーを表す。上記非点収差図では、実線がサジタル像面を表し、点線がメリジオナル像面を表す。
（実施例２）
　実施例２の撮像光学系の全体諸元を以下の表７に示す。
〔表７〕
           空気中    水中
f(mm)       1.34      1.03
Fno         2.42      2.42
w(°)     100.0      97.5
ymax(mm)    2.33      2.33
TL(mm)     20.81     25.23
BF(mm)      1.41      1.41
　実施例２の撮像光学系のレンズ面のデータを以下の表８に示す。
〔表８〕
Surf.N     R(mm)    D(mm)    nd       νd
 1         r1       d1       n1       ν1
 2         r2       d2
 3        11.224    1.00    1.91082   35.3
 4         3.273    2.11
 5*      -29.167    0.65    1.53048   55.7
 6*        1.887    1.46
 7        24.765    1.39    2.00270   19.3
 8        -9.025    0.86
 9(ST)     INF      0.30
10        22.240    0.83    1.72916    54.7
11        -3.756    0.10
12         6.083    1.69    1.72916    54.7
13        -2.457    0.01    1.51400    42.8
14        -2.457    0.50    1.92286    20.9
15         5.719    0.66
16*        3.077    1.82    1.53048    55.7
17*       -4.955    0.40
18         INF      0.61    1.51680    64.2
19         INF      0.61
image
　実施例２の撮像光学系のレンズ面の非球面係数を以下の表９に示す。
〔表９〕
第5面
K=0.000, A4=2.4520E-02, A6=-7.2725E-03, A8=1.0574E-03, 
A10=1.0574E-03, A12=1.0574E-03
第6面
K=0.000, A4=3.2707E-02, A6=7.0369E-03, A8=-1.1818E-02, 
A10=4.2892E-03, A12=-6.1056E-04
第16面
K=-5.928, A4=1.5528E-02, A6=-1.5478E-03, A8=1.8921E-04, 
A10=-8.9726E-06, A12=3.4445E-07
第17面
K=0.183, A4=1.2103E-02, A6=2.8716E-03, A8=-5.7878E-04, 
A10=4.7290E-05, A12=-1.1043E-06
　表８に示す実施例２の補助レンズにおける空気中又は水中の曲率半径、軸上面間隔、ｄ線に対する屈折率、及びアッベ数を以下の表１０に示す。
〔表１０〕
     空気中     水中
r1   14.073     17.376
r2    9.748     13.565
d1    3.00       2.00
d2    2.81       8.23
n1    1.84666    1.84666
ν1  23.8       23.8
　実施例２の撮像光学系において、主レンズ単体の場合の画面中心結像位置を以下の表１１に示す。
〔表１１〕
主レンズ単体の画面中心結像位置(mm)：-0.03
　実施例２及び比較例２の撮像光学系の最大画角における非点隔差を以下の表１２に示す。
〔表１２〕
空気中・補助レンズ付（実施例２）：0.008
水中・補助レンズ付き（実施例２）：-0.004
空気中・主レンズのみ（比較例２）：0.086
　表１２に示すように、撮像光学系１０に補助レンズＳＬを組み込むことにより、収差補正を行うことで、良好な光学性能を得ることができることがわかる。一方、主レンズＭＬのみの場合には、収差補正が不足していることがわかる。
　図４Ａ及び４Ｂは、実施例２の撮像光学系１０Ｂ等の断面図である。具体的には、図４Ａは、空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｂの断面図であり、図４Ｂは、水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｂの断面図である。撮像光学系１０Ｂは、主レンズＭＬと、空気中用又は水中用の補助レンズＳＬとから実質的になる。主レンズＭＬは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズＬ３、開口絞り（又は絞り）ＳＴ、正の第４レンズＬ４、正の第５レンズＬ５、負の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７から実質的になる。補助レンズＳＬは、１枚の負レンズから実質的になる。主レンズＭＬの第７レンズＬ７と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。
　図５Ａ及び５Ｂは、実施例２の空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｂの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図５Ｃ及び５Ｄは、実施例２の水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｂの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図５Ｅ及び５Ｆは、比較例２の主レンズＭＬのみで構成される撮像光学系の収差図（球面収差及び非点収差）を示している。
（実施例３）
　実施例３の撮像光学系の全体諸元を以下の表１３に示す。
〔表１３〕
           空気中    水中
f(mm)       1.33      1.07
Fno         2.43      2.43
w(°)     100.0      97.5
ymax(mm)    2.33      2.33
TL(mm)     21.11     27.00
BF(mm)      1.41      1.41
　実施例３の撮像光学系のレンズ面のデータを以下の表１４に示す。
〔表１４〕
Surf.N     R(mm)    D(mm)    nd       νd
 1         r1       d1       n1       ν1
 2         r2       d2
 3        10.700    1.00    1.91082   35.3 
 4         3.388    2.21
 5*      -23.656    0.61    1.53048   55.7 
 6*        1.979    1.71
 7        17.191    1.37    2.00270   19.3 
 8       -12.377    1.07
 9(ST)      INF     0.30
10        14.419    0.84    1.72916   54.7 
11        -4.315    0.12
12         6.400    1.80    1.72916   54.7 
13        -2.529    0.01    1.51400   42.8 
14        -2.529    0.50    1.92286   20.9 
15         6.379    0.66
16*        3.030    1.87    1.53048   55.7 
17*       -6.493    0.40
18          INF     0.61    1.51680   64.2 
19          INF     0.61
image               
　実施例３の撮像光学系レンズ面の非球面係数を以下の表１５に示す。
〔表１５〕
第5面
K=0.000, A4=2.4548E-02, A6=-7.2698E-03, A8=1.0701E-03, 
A10=-8.3082E-05, A12=2.6679E-06
第6面
K=0.000, A4=2.7299E-02, A6=8.3567E-03, A8=-1.2622E-02, 
A10=4.3432E-03, A12=-5.5821E-04
第16面
K=-5.517, A4=1.5456E-02, A6=-1.5504E-03, A8=1.8761E-04, 
A10=-9.3742E-06, A12=2.2435E-07
第17面
K=1.415, A4=1.0229E-02, A6=2.6996E-03, A8=-5.6199E-04, 
A10=5.1167E-05, A12=-2.2542E-06
　表１４に示す実施例３の補助レンズにおける空気中又は水中の曲率半径、軸上面間隔、ｄ線に対する屈折率、及びアッベ数を以下の表１６に示す。
〔表１６〕
     空気中     水中
r1   14.297     29.424
r2    9.630     17.772
d1    3.00       2.00
d2    3.15       7.55
n1    1.90366    1.83400
ν1  31.3       37.4
　実施例３の撮像光学系において、主レンズ単体の場合の画面中心結像位置を以下の表１７に示す。
〔表１７〕
主レンズ単体の画面中心結像位置(mm)：-0.04
　実施例３及び比較例３の撮像光学系の最大画角における非点隔差を以下の表１８に示す。
〔表１８〕
空気中・補助レンズ付（実施例３）：0.007
水中・補助レンズ付き（実施例３）：-0.003
空気中・主レンズのみ（比較例３）：0.100
　表１８に示すように、撮像光学系１０に補助レンズＳＬを組み込むことにより、収差補正を行うことで、良好な光学性能を得ることができることがわかる。一方、主レンズＭＬのみの場合には、収差補正が不足していることがわかる。
　図６Ａ及び６Ｂは、実施例３の撮像光学系１０Ｃ等の断面図である。具体的には、図６Ａは、空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｃの断面図であり、図６Ｂは、水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｃの断面図である。撮像光学系１０Ｃは、主レンズＭＬと、空気中用又は水中用の補助レンズＳＬとから実質的になる。主レンズＭＬは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズＬ３、開口絞り（又は絞り）ＳＴ、正の第４レンズＬ４、正の第５レンズＬ５、負の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７から実質的になる。補助レンズＳＬは、１枚の負レンズから実質的になる。主レンズＭＬの第７レンズＬ７と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。
　図７Ａ及び７Ｂは、実施例３の空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｃの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図７Ｃ及び７Ｄは、実施例３の水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｃの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図７Ｅ及び７Ｆは、比較例３の主レンズＭＬのみで構成される撮像光学系の収差図（球面収差及び非点収差）を示している。
（実施例４）
　実施例４の撮像光学系の全体諸元を以下の表１９に示す。
〔表１９〕
           空気中    水中
f(mm)       1.33      1.07
Fno         2.43      2.43
w(°)     100.0      97.5
ymax(mm)    2.33      2.33
TL(mm)     21.79     26.14
BF(mm)      1.41      1.41
　実施例４の撮像光学系のレンズ面のデータを以下の表２０に示す。
〔表２０〕
Surf.N     R(mm)    D(mm)    nd       νd
 1         r1       d1       n1       ν1
 2         r2       d2
 3        10.980    1.12    1.91082   35.3
 4         3.398    2.22
 5*      -23.041    0.61    1.53048   55.7
 6*        1.919    1.61
 7        24.575    1.32    2.00270   19.3
 8       -10.687    0.95
 9(ST)      INF     0.35
10        19.768    0.87    1.72916   54.7
11        -4.004    0.14
12         5.908    1.83    1.72916   54.7
13        -2.616    0.01    1.51400   42.8
14        -2.616    0.50    1.92286   20.9
15         5.762    0.59
16*        3.034    1.90    1.53048   55.7
17*       -5.281    0.40
18          INF     0.61    1.51680   64.2
19          INF     0.61
image
　実施例４の撮像光学系のレンズ面の非球面係数を以下の表２１に示す。
〔表２１〕
第5面
K=0.000, A4=2.4763E-02, A6=-7.2354E-03, A8=1.0571E-03, 
A10=-8.2628E-05, A12=2.7074E-06
第6面
K=0.000, A4=2.9158E-02, A6=9.8126E-03, A8=-1.3791E-02, 
A10=4.8809E-03, A12=-6.6456E-04
第16面
K=-5.841, A4=1.5554E-02, A6=-1.5390E-03, A8=1.8332E-04, 
A10=-9.3128E-06, A12=3.5838E-07
第17面
K=0.665, A4=1.0476E-02, A6=3.1216E-03, A8=-5.7633E-04, 
A10=4.0517E-05, A12=-7.8815E-07
　表２０に示す実施例４の補助レンズにおける空気中又は水中の曲率半径、軸上面間隔、ｄ線に対する屈折率、及びアッベ数を以下の表２２に示す。
〔表２２〕
     空気中     水中
r1   14.213     32.344
r2    9.801     20.620
d1    3.00       2.00
d2    3.16       8.51
n1    1.80610    1.83481
ν1  33.3       42.7
　実施例４の撮像光学系において、主レンズ単体の場合の画面中心結像位置を以下の表２３に示す。
〔表２３〕
主レンズ単体の画面中心結像位置(mm)：-0.03
　実施例４及び比較例４の撮像光学系の最大画角における非点隔差を以下の表２４に示す。
〔表２４〕
空気中・補助レンズ付き（実施例４）：0.001
水中・補助レンズ付き（実施例４）：-0.002
空気中・主レンズのみ（比較例４）：0.079
　表２４に示すように、撮像光学系１０に補助レンズＳＬを組み込むことにより、収差補正を行うことで、良好な光学性能を得ることができることがわかる。一方、主レンズＭＬのみの場合には、収差補正が不足していることがわかる。
　図８Ａ及び８Ｂは、実施例４の撮像光学系１０Ｄ等の断面図である。具体的には、図８Ａは、空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｄの断面図であり、図８Ｂは、水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｄの断面図である。撮像光学系１０Ｄは、主レンズＭＬと、空気中用又は水中用の補助レンズＳＬとから実質的になる。主レンズＭＬは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズＬ３、開口絞り（又は絞り）ＳＴ、正の第４レンズＬ４、正の第５レンズＬ５、負の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７から実質的になる。補助レンズＳＬは、１枚の負レンズから実質的になる。主レンズＭＬの第７レンズＬ７と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。
　図９Ａ及び９Ｂは、実施例４の空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｄの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図９Ｃ及び９Ｄは、実施例４の水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｄの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図９Ｅ及び９Ｆは、比較例４の主レンズＭＬのみで構成される撮像光学系の収差図（球面収差及び非点収差）を示している。
（実施例５）
　実施例５の撮像光学系の全体諸元を以下の表２５に示す。
〔表２５〕
           空気中    水中
f(mm)       1.34      1.06
Fno         2.43      2.43
w(°)     100.0      97.5
ymax(mm)    2.33      2.34
TL(mm)     22.58     24.17
BF(mm)      1.60      1.60
　実施例５の撮像光学系のレンズ面のデータを以下の表２６に示す。
〔表２６〕
Surf.N     R(mm)    D(mm)    nd       νd
 1         r1       d1       n1       ν1
 2         r2       d2
 3        11.480    1.00    1.91082   35.3
 4         3.285    2.08
 5*     -153.424    0.50    1.53048   55.7
 6*        2.176    1.53
 7        20.890    2.36    2.00270   19.3
 8        -9.481    1.20
 9(ST)      INF     0.30
10        24.731    0.71    1.72916   54.7
11        -4.573    0.10
12         4.757    1.32    1.72916   54.7
13        -3.520    0.01    1.51400   42.8
14        -3.520    0.50    1.92286   20.9
15         4.500    0.83
16*        3.300    1.75    1.53048   55.7
17*       -6.310    0.49
18          INF     0.61    1.51680   64.2
19          INF     0.70
image
　実施例５の撮像光学系のレンズ面の非球面係数を以下の表２７に示す。
〔表２７〕
第5面
K=0.000, A4=2.2915E-02, A6=-7.2802E-03, A8=1.0618E-03, 
A10=-8.0622E-05, A12=2.5509E-06
第6面
K=0.000, A4=2.6707E-02, A6=-7.3507E-04, A8=-4.7759E-03, 
A10=1.5042E-03, A12=-1.6586E-04
第16面
K=-5.491, A4=1.3592E-02, A6=-1.5996E-03, A8=1.7021E-04, 
A10=2.3834E-06, A12=-1.7387E-06
第17面
K=2.506, A4=1.1759E-02, A6=1.2336E-03, A8=-5.8142E-04, 
A10=1.0844E-04, A12=-8.4810E-06
　表２６に示す実施例５の補助レンズにおける空気中又は水中の曲率半径、軸上面間隔、ｄ線に対する屈折率、及びアッベ数を以下の表２８に示す。
〔表２８〕
     空気中     水中
r1   14.380     25.700
r2    9.272     13.755
d1    3.00       2.00
d2    3.58       6.17
n1    1.90366    1.83400
ν1  31.3       37.4
　実施例５の撮像光学系において、主レンズ単体の場合の画面中心結像位置を以下の表２９に示す。
〔表２９〕
主レンズ単体の画面中心結像位置(mm)：-0.05
　実施例５及び比較例５の撮像光学系の最大画角における非点隔差を以下の表３０に示す。
〔表３０〕
空気中・補助レンズ付き（実施例５）：0.016
水中・補助レンズ付き（実施例５）：-0.018
空気中・主レンズのみ（比較例５）：0.130
　表３０に示すように、撮像光学系１０に補助レンズＳＬを組み込むことにより、収差補正を行うことで、良好な光学性能を得ることができることがわかる。一方、主レンズＭＬのみの場合には、収差補正が不足していることがわかる。
　図１０Ａ及び１０Ｂは、実施例５の撮像光学系１０Ｅ等の断面図である。具体的には、図１０Ａは、空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｅの断面図であり、図１０Ｂは、水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｅの断面図である。撮像光学系１０Ｅは、主レンズＭＬと、空気中用又は水中用の補助レンズＳＬとから実質的になる。主レンズＭＬは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズＬ３、開口絞り（又は絞り）ＳＴ、正の第４レンズＬ４、正の第５レンズＬ５、負の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７から実質的になる。補助レンズＳＬは、１枚の負レンズから実質的になる。主レンズＭＬの第７レンズＬ７と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。
　図１１Ａ及び１１Ｂは、実施例５の空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｅの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図１１Ｃ及び１１Ｄは、実施例５の水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｅの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図１１Ｅ及び１１Ｆは、比較例５の主レンズＭＬのみで構成される撮像光学系の収差図（球面収差及び非点収差）を示している。
（実施例６）
　実施例６の撮像光学系の全体諸元を以下の表３１に示す。
〔表３１〕
           空気中    水中
f(mm)       1.34      1.07
Fno         2.43      2.43
w(°)     100.0      97.5
ymax(mm)    2.34      2.33
TL(mm)     21.84     24.85
BF(mm)      1.45      1.45
　実施例６の撮像光学系のレンズ面のデータを以下の表３２に示す。
〔表３２〕
Surf.N     R(mm)    D(mm)    nd       νd
 1*        r1       d1       n1       ν1
 2*        r2       d2
 3        11.481    1.01    1.91082   35.3
 4         3.281    2.12
 5*      -59.464    0.51    1.53048   55.7
 6*        2.194    1.33
 7      -266.734    2.09    2.00270   19.3
 8        -7.332    1.49
 9(ST)      INF     0.30 　　　　
10        17.929    0.76    1.72916   54.7
11        -4.609    0.22
12         4.845    1.38    1.72916   54.7
13        -3.699    0.01    1.51400   42.8
14        -3.699    0.50    1.92286   20.9
15         4.480    0.77
16*        3.148    1.85    1.53048   55.7
17*       -5.744    0.42
18          INF     0.61    1.51680   64.2
19          INF     0.63
Image
　実施例６の撮像光学系のレンズ面の非球面係数を以下の表３３に示す。
〔表３３〕
第1面(空気中)
K=0, A4=1.81E-05, A6=-1.90E-07, A8=6.26E-10, 
A10=-8.37E-13, A12=0
第2面(空気中)
K=0, A4=1.16E-05, A6=3.54E-07, A8=-2.29E-08, 
A10=3.68E-11, A12=0
第1面(水中)
K=0, A4=-8.1055E-08, A6=-1.2121E-08, A8=-2.0167E-12, 
A10=0, A12=0
第2面(水中)
K=0, A4=-2.9932E-06, A6=-2.9891E-07, A8=6.3524E-09, 
A10=-1.9722E-11, A12=0
第5面
K=0.000, A4=2.4488E-02, A6=-7.6446E-03, A8=1.0547E-03, 
A10=-7.5158E-05, A12=2.2437E-06
第6面
K=0.000, A4=3.0291E-02, A6=-6.6315E-04, A8=-5.1987E-03, 
A10=1.5622E-03, A12=-1.6485E-04
第16面
K=-5.327, A4=1.5322E-02, A6=-1.7361E-03, A8=2.1605E-04, 
A10=-7.5695E-06, A12=-3.2531E-07
第17面
K=0.651, A4=1.4307E-02, A6=1.6541E-03, A8=-6.7327E-04, 
A10=1.1215E-04, A12=-7.6886E-06
　表３２に示す実施例６の補助レンズにおける空気中又は水中の曲率半径、軸上面間隔、ｄ線に対する屈折率、及びアッベ数を以下の表３４に示す。
〔表３４〕
     空気中     水中
r1   20.048     25.799
r2   10.791     15.992
d1    4.34       1.40
d2    1.50       7.45
n1    1.63000    1.60000
ν1  23.9       31.1
　実施例６の撮像光学系において、主レンズ単体の場合の画面中心結像位置を以下の表３５に示す。
〔表３５〕
主レンズ単体の画面中心結像位置(mm)：-0.04
　実施例６及び比較例６の撮像光学系の最大画角における非点隔差を以下の表３６に示す。
〔表３６〕
空気中・補助レンズ付き（実施例６）：0.012
水中・補助レンズ付き（実施例６）：0.027
空気中・主レンズのみ（比較例６）：0.122
　表３６に示すように、撮像光学系１０に補助レンズＳＬを組み込むことにより、収差補正を行うことで、良好な光学性能を得ることができることがわかる。一方、主レンズＭＬのみの場合には、収差補正が不足していることがわかる。
　図１２Ａ及び１２Ｂは、実施例６の撮像光学系１０Ｆ等の断面図である。具体的には、図１２Ａは、空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｆの断面図であり、図１２Ｂは、水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｆの断面図である。撮像光学系１０Ｆは、主レンズＭＬと、空気中用又は水中用の補助レンズＳＬとから実質的になる。主レンズＭＬは、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズＬ３、開口絞り（又は絞り）ＳＴ、正の第４レンズＬ４、正の第５レンズＬ５、負の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７から実質的になる。補助レンズＳＬは、１枚の負レンズから実質的になる。主レンズＭＬの第７レンズＬ７と撮像素子５１との間には、適当な厚さのフィルターＦが配置されている。フィルターＦは、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、撮像素子５１のシールガラス等を想定した平行平板である。
　図１３Ａ及び１３Ｂは、実施例６の空気中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｆの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図１３Ｃ及び１３Ｄは、実施例６の水中用の補助レンズＳＬを組み込んだ撮像光学系１０Ｆの収差図（球面収差及び非点収差）を示している。また、図１３Ｅ及び１３Ｆは、比較例６の主レンズＭＬのみで構成される撮像光学系の収差図（球面収差及び非点収差）を示している。
　以下の表３７は、参考のため、各条件式（１）～（６）に対応する各実施例１～６の値をまとめたものである。
〔表３７〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　以上において、実際のレンズ測定の場面においては、本願でいうレンズ面の曲率半径とは、レンズ中央近傍（具体的には、レンズ外径に対して１０％以内の中央領域）での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径のことを指す。また、例えば２次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に２次の非球面係数も勘案した曲率半径も含める。
　以上、実施形態に即して撮像光学系１０等について説明したが、本発明に係る撮像光学系１０は、上記実施形態又は実施例に限るものではなく様々な変形が可能である。
　また、上記実施形態において、主レンズＭＬ及び補助レンズＳＬを鏡筒４１に固定される構成としたが、合焦等のために適宜移動させることもできる。
　また、上記実施形態において、１つの主レンズＭＬと１つの補助レンズＳＬとで構成される撮像光学系１０について説明したが、１つの主レンズＭＬと１つの補助レンズＳＬとの組み合わせを１つのユニットとして、２つのユニットを撮像素子５１側で向き合うように組み合わせた撮像光学系としてもよい。この場合、３６０°の全周を撮影することができる。

Claims (16)

  1. 　主レンズと、水性媒質中用又は空気中用の補助レンズとから実質的になり、
    　前記主レンズ単体の状態では結像位置が撮像面よりも物体側にあり、
    　前記主レンズは複数枚のレンズからなり、
    　前記補助レンズは１枚の負レンズからなり、
    　前記主レンズと前記補助レンズとを組み合わせた状態で所望の結像性能が得られ、
    　以下の条件式を満たす、撮像光学系。
    　－４２≦ｆＡ／ｆＭ≦－１７　　…　　（１）
    ここで、
    ｆＡ：前記補助レンズの焦点距離
    ｆＭ：前記主レンズの焦点距離
  2. 　前記主レンズは、物体側から順に、負の第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズ、絞り、正の第４レンズ、正の第５レンズ、負の第６レンズ、及び正の第７レンズから実質的になる、請求項１に記載の撮像光学系。
  3. 　前記水性媒質用及び空気中用のいずれか一方の前記補助レンズは、前記主レンズに対して着脱可能である、請求項１及び２のいずれか一項に記載の撮像光学系。
  4. 　前記補助レンズは、前記主レンズより前記物体側に装着される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
  5. 　以下の条件式を満たす、請求項１から４までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
    　－４２≦ｆＡＡ／ｆＭ≦－２８　　…　　（２）
    ここで、
    ｆＡＡ：空気中用の前記補助レンズの焦点距離
    ｆＭ：前記主レンズの焦点距離
  6. 　以下の条件式を満たす、請求項１から５までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
    　－３１≦ｆＡＷ／ｆＭ≦－１７　　…　　（３）
    ここで、
    ｆＡＷ：水性媒質中用の前記補助レンズの焦点距離
    ｆＭ：前記主レンズの焦点距離
  7. 　前記補助レンズの物体側面は、前記物体側に凸面を向けている、請求項１から６までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
  8. 　以下の条件式を満たす、請求項１から７までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
    　－６≦（Ｒ２ＡＡ＋Ｒ１ＡＡ）／（Ｒ２ＡＡ－Ｒ１ＡＡ）≦－３　　…　　（４）
    ここで、
    Ｒ１ＡＡ：空気中用の前記補助レンズの前記物体側面の曲率半径
    Ｒ２ＡＡ：空気中用の前記補助レンズの像側面の曲率半径
  9. 　以下の条件式を満たす、請求項１から８までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
    　－９≦（Ｒ２ＡＷ＋Ｒ１ＡＷ）／（Ｒ２ＡＷ－Ｒ１ＡＷ）≦－３　　…　　（５）
    ここで、
    Ｒ１ＡＷ：水性媒質中用の前記補助レンズの前記物体側面の曲率半径
    Ｒ２ＡＷ：水性媒質中用の前記補助レンズの前記像側面の曲率半径
  10. 　以下の条件式を満たす、請求項１から９までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
    　０．５≦ｆＡＷ／ｆＡＡ≦０．９　　…　　（６）
    ここで、
    ｆＡＷ：水性媒質中用の前記補助レンズの焦点距離
    ｆＡＡ：空気中用の前記補助レンズの焦点距離
  11. 　前記主レンズは、物体側から順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、絞り、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズ、及び第７レンズから実質的になり、
    　前記第１レンズの物体側面は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状である、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
  12. 　前記主レンズは、物体側から順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、絞り、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズ、及び第７レンズから実質的になり、
    　前記第２レンズの像側面は、前記第２レンズの物体側面よりも像側に強い凹面を向けている、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
  13. 　前記主レンズは、物体側から順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、絞り、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズ、及び第７レンズから実質的になり、
    　第５及び第６レンズは接合レンズである、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
  14. 　空気中及び水性媒質中の両方に用いられる、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の撮像光学系。
  15. 　請求項１から１４までのいずれか一項に記載の撮像光学系と、
    　前記撮像光学系を保持する鏡筒と、
    を備える、レンズユニット。
  16. 　請求項１から１４までのいずれか一項に記載の撮像光学系と、
    　前記撮像光学系から得られる像を検出する撮像素子と、
    を備える、撮像装置。
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