WO2011148822A1 - 結像光学系および撮像装置 - Google Patents

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WO2011148822A1
WO2011148822A1 PCT/JP2011/061269 JP2011061269W WO2011148822A1 WO 2011148822 A1 WO2011148822 A1 WO 2011148822A1 JP 2011061269 W JP2011061269 W JP 2011061269W WO 2011148822 A1 WO2011148822 A1 WO 2011148822A1
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WO
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lens
optical system
negative
image
imaging optical
Prior art date
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PCT/JP2011/061269
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English (en)
French (fr)
Inventor
正弘 片倉
英泰 高頭
裕二 加茂
Original Assignee
オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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Publication date
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Priority to JP2011550344A priority patent/JP5006476B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV

Definitions

  • the present invention relates to an imaging optical system and an imaging apparatus.
  • Patent Document 1 to Patent Document 3 and Patent Document 6 have a problem that the angle of view is insufficient for mounting in an endoscope and diagnosing the inside of the body. That is, in these optical systems, it is difficult to observe the entire body having a three-dimensional uneven shape, for example, it is difficult to observe the back of the large intestine.
  • the front group is composed of one negative lens. Therefore, it is necessary to make the curvature of the negative lens extremely large in order to obtain negative power, which makes it difficult to manufacture the negative lens. Further, since the entrance pupil position cannot be moved to the object side, the lens diameter is enlarged. There is a problem of end.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an imaging optical system and an imaging apparatus that can be suitably used for a small-diameter endoscope even when the field angle is an ultra-wide angle. Objective.
  • the present invention provides the following means.
  • the first aspect of the present invention includes a negative front group, an aperture stop, and a positive rear group in order from the object side.
  • the front group includes a negative first lens and a negative second lens in order from the object side.
  • the rear group is an imaging optical system including a cemented lens in which at least three lenses are cemented.
  • the negative front group by arranging the negative front group, the aperture stop, and the positive rear group in order from the object side, the number of lenses constituting each group is reduced, and the overall length is shortened.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the front group since the front group includes the negative first lens and the second lens, the principal point of the front group is disposed on the object side. This makes it possible to reduce the diameter of the first lens, which tends to be large in a wide-angle lens, while achieving a wide-angle lens configuration, and can reduce the diameter.
  • the rear group has a cemented lens in which at least three lenses are cemented, so that on-axis and off-axis chromatic aberration can be corrected well. Furthermore, by using a cemented lens, it becomes possible to directly fix the lenses without interposing a frame, so that it is possible to effectively prevent lens misalignment in the rear group and It is possible to suppress the influence on the aberration due to the decentration.
  • the second aspect of the present invention includes a negative front group, an aperture stop, and a positive rear group in order from the object side.
  • the front group includes a negative first lens and a negative second lens in order from the object side.
  • the rear group is an imaging optical system that includes a cemented lens in which at least a positive lens and a negative lens are cemented, and has a half angle of view of 100 ° or more. In this embodiment, it is more preferable that the half angle of view exceeds 110 °.
  • the overall length can be reduced and the manufacturing cost can be reduced, and by arranging a cemented lens in which two lenses are cemented in the rear group, on-axis and off-axis Chromatic aberration can be corrected satisfactorily.
  • the first lens satisfies the following conditional expression (1).
  • (1) 1.6 ⁇ nd1 ⁇ 2.4
  • nd1 is the refractive index of the first lens at the d-line.
  • Conditional expression (1) is a conditional expression related to the first lens. By defining the refractive index of the first lens within the range of the conditional expression (1), a wide angle can be achieved without causing total reflection without excessively increasing the object side curvature of the first lens. Can do.
  • the refractive index of the first lens When the refractive index of the first lens is below the lower limit of the conditional expression (1), the curvature of the object side surface of the first lens is extremely increased in order to prevent total reflection from occurring when the incident angle of the light beam increases. In addition, it is not preferable because the lens diameter becomes large. On the other hand, if the refractive index of the first lens exceeds the upper limit of the conditional expression (1), it is not preferable because it becomes difficult to manufacture or obtain the lens and the cost increases.
  • a third aspect of the present invention includes a negative front group, an aperture stop, and a positive rear group in order from the object side.
  • the front group includes a negative first lens and a negative second lens in order from the object side.
  • the rear group includes a cemented lens in which at least a positive lens and a negative lens are cemented, and the first lens is an imaging optical system that satisfies the following conditional expression (1).
  • nd1 is the refractive index of the first lens at the d-line.
  • the cemented lens is disposed closest to the image side, and the cemented lens is configured by cementing a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the object side. May be. In this way, by disposing a cemented lens including three lenses on the most image side of the optical system that separates light rays, particularly off-axis chromatic aberration can be favorably corrected. Also, spherical aberration and coma can be corrected well.
  • the rear group may include, in order from the object side, at least two positive lenses and a cemented lens obtained by cementing a positive lens, a negative lens, and a positive lens. Dispersing the positive power in this way makes it possible to correct particularly axial aberrations.
  • the cemented lens may satisfy the following conditional expression (2).
  • (2) 0.5 ⁇ Pw5 / Pw7 ⁇ 3.0
  • Pw5 is the power of the positive lens arranged closest to the object side among the lenses constituting the cemented lens
  • Pw7 is the power of the positive lens arranged closest to the image side among the lenses constituting the cemented lens.
  • Conditional expression (2) is a conditional expression regarding the power arrangement of the cemented lens. If the power ratio of each positive lens is within the range of the conditional expression (2), each positive lens can share positive power well, so that chromatic aberration, spherical aberration, and coma aberration can be corrected well. Outside the range of conditional expression (2), the power is biased to one positive lens and various aberrations are likely to occur, which is not preferable.
  • the cemented lens may satisfy the following conditional expressions (3) and (4).
  • ⁇ r5 is the Abbe number of the positive lens arranged closest to the object among the lenses constituting the cemented lens
  • ⁇ r6 is the Abbe number of the negative lens among the lenses constituting the cemented lens
  • ⁇ r7 is the lens constituting the cemented lens. Is the Abbe number of the positive lens arranged closest to the image side.
  • Conditional expressions (3) and (4) relate to the achromatic effect in the cemented lens. If the relationship between the Abbe numbers of the lenses satisfies the conditional expressions (3) and (4), the effect of correcting chromatic aberration in the cemented lens can be sufficiently exhibited. If the relationship of the Abbe number of each lens is less than the lower limit of the conditional expressions (3) and (4), it is difficult to sufficiently obtain an achromatic effect, and on-axis and off-axis chromatic aberration is generated, which is not preferable. On the other hand, if the relationship of the Abbe number of each lens exceeds the upper limit of the conditional expressions (3) and (4), it is difficult to obtain the brazing material, which is not preferable.
  • the first lens may satisfy the following conditional expression (5).
  • (5) 1.0 ⁇ (r1 + r2) / (r1-r2) ⁇ 5.0
  • r1 is the radius of curvature of the object side surface of the first lens
  • r2 is the radius of curvature of the image side surface of the first lens.
  • Conditional expression (5) relates to the shape factor of the first lens. If the radius of curvature of each surface of the first lens satisfies the conditional expression (5), a negative power can be obtained without causing total reflection while having a wide angle of view. If the relationship between the radii of curvature of the surfaces of the first lens is less than the lower limit of conditional expression (5), the diameter of the first lens becomes large, and total reflection tends to occur at a wide angle of view, which is not preferable. On the other hand, if the relationship between the radii of curvature of the surfaces of the first lens exceeds the upper limit of the conditional expression (5), the productivity of the first lens is significantly reduced, which is not preferable.
  • the second lens may satisfy the following conditional expression (6).
  • (6) 0.5 ⁇ (r3 + r4) / (r3-r4) ⁇ 6.0
  • r3 is the radius of curvature of the object side surface of the second lens
  • r4 is the radius of curvature of the image side surface of the second lens.
  • Conditional expression (6) relates to the shape factor of the second lens. If the curvature radius of each surface of the second lens satisfies the conditional expression (6), particularly off-axis aberrations can be suppressed while obtaining a sufficient negative power. When the relationship between the radii of curvature of the surfaces of the second lens exceeds the upper limit of the conditional expression (6), the negative power of the second lens cannot be obtained sufficiently, and the principal point moves to the image side. It becomes enlarged and is not preferable.
  • the front group may satisfy the following conditional expression (7).
  • (7) 0.2 ⁇ Pw1 / Pw2 ⁇ 2.0
  • Pw1 is the power of the first lens
  • Pw2 is the power of the second lens.
  • Conditional expression (7) relates to the power arrangement of the front group. If the power ratio of each lens is within the range of conditional expression (7), the lens diameter can be reduced while maintaining a wide angle of view. If the power ratio of each lens exceeds the upper limit of conditional expression (7), the power of the first lens becomes too strong and it becomes difficult to maintain a wide angle of view, and off-axis aberrations are particularly likely to occur. It is not preferable. On the other hand, if the power ratio of each lens is below the lower limit of the conditional expression (7), the power of the second lens becomes too strong, and off-axis aberrations are likely to occur, and the first lens is enlarged. It is not preferable.
  • the imaging optical system according to the first to third aspects and an optical image formed by the imaging optical system are captured, and the captured optical image is converted into a digital image.
  • an image processing unit that generates a corrected image by performing image processing for correcting an aberration included in the digital image on a digital image obtained by the imaging unit.
  • an imaging optical system according to the first to third aspects and an optical image formed by the imaging optical system are captured, and the captured optical image is converted into a digital image.
  • An imaging apparatus including an imaging unit and a correction circuit that electrically corrects chromatic aberration of magnification of a digital image obtained by the imaging unit is provided. According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to obtain a good image by electrically correcting the lateral chromatic aberration included in the optical image formed by the imaging optical system.
  • the present invention can be suitably used for a small-diameter endoscope with a sufficiently wide angle, and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an imaging optical system according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a lens cross-sectional view showing an imaging optical system according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is an aberration diagram of the imaging optical system in FIG. 2. It is a lens sectional view showing the image forming optical system concerning Example 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is an aberration diagram of the imaging optical system in FIG. 4. It is a lens sectional view showing the image forming optical system concerning Example 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is an aberration diagram of the imaging optical system in FIG. 6. It is a lens sectional view showing the image forming optical system concerning Example 4 of the present invention.
  • FIG. 9 is an aberration diagram of the imaging optical system in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a lens cross-sectional view showing an imaging optical system according to Example 5 of the present invention.
  • FIG. 11 is an aberration diagram of the imaging optical system in FIG. 10.
  • the imaging optical system 1 includes a negative front group FG, an aperture stop S, and a positive rear group BG in order from the object side.
  • the front group FG includes a negative first lens L1 and a negative second lens L2.
  • the first lens L1 and the second lens L2 are meniscus lenses having a convex surface facing the object side.
  • the rear group BG includes, in order from the object side, a positive third lens L3, a positive fourth lens L4, a parallel plate F, and a positive cemented lens CL.
  • the third lens L3 is a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side.
  • the fourth lens L4 is a plano-convex lens having a convex surface facing the image side.
  • the cemented lens CL is a fifth lens L5 that is a biconvex lens having a surface with a larger curvature on the image side surface, a sixth lens L6 that is a biconcave lens, and a biconvex lens that has a surface with a larger curvature on the object side surface.
  • Three lenses L7 are bonded to each other.
  • the parallel plate F is a filter for cutting a specific wavelength, for example, 1060 nm light from a YAG laser, 810 nm light from a semiconductor laser, or light in the near infrared region.
  • Image sensor 2 is arranged in the vicinity of the image plane.
  • Reference numeral CG indicates a cover glass provided to protect the imaging surface of the imaging element.
  • the imaging optical system according to the present embodiment can be combined with the image sensor 2 to constitute an optical system of an endoscope or a digital camera.
  • the first lens L1 satisfies the following conditional expression (1).
  • nd1 is the refractive index of the first lens L1 at the d-line.
  • the refractive index nd1 of the first lens L1 preferably satisfies 1.9 ⁇ nd1 ⁇ 2.4, and more preferably satisfies 2.1 ⁇ nd1 ⁇ 2.4.
  • the cemented lens CL satisfies the following conditional expression (2).
  • (2) 0.5 ⁇ Pw5 / Pw7 ⁇ 3.0
  • Pw5 is the power of the fifth lens L5
  • Pw7 is the power of the seventh lens L7.
  • the powers Pw5 and PWw7 of the lenses L5 and L7 more preferably satisfy 1.0 ⁇ Pw5 / Pw7 ⁇ 2.0, and more preferably 1.2 ⁇ Pw5 / Pw7 ⁇ 1.8.
  • the cemented lens CL satisfies the following conditional expressions (3) and (4). (3) 30 ⁇ r5 ⁇ r6 ⁇ 80 (4) 20 ⁇ r7 ⁇ r6 ⁇ 80
  • ⁇ r5 is the Abbe number of the fifth lens L5
  • ⁇ r6 is the Abbe number of the sixth lens L6
  • ⁇ r7 is the Abbe number of the seventh lens L7.
  • the Abbe numbers ⁇ r5, ⁇ r6, and ⁇ r7 of the lenses L5, L6, and L7 more preferably satisfy 33 ⁇ r5- ⁇ r6 ⁇ 70 and 21 ⁇ r7- ⁇ r6 ⁇ 70, and 35 ⁇ r5- ⁇ r6 ⁇ 60 and 21 More preferably, 5 ⁇ r7 ⁇ r6 ⁇ 60 is satisfied.
  • the first lens L1 satisfies the following conditional expression (5). (5) 1.0 ⁇ (r1 + r2) / (r1-r2) ⁇ 5.0
  • r1 is the radius of curvature of the object side surface of the first lens L1
  • r2 is the radius of curvature of the image side surface of the first lens L1.
  • the radii of curvature r1 and r2 of each surface of the first lens L1 more preferably satisfy 1.5 ⁇ (r1 + r2) / (r1-r2) ⁇ 3.0, and 2.0 ⁇ (r1 + r2) / ( More preferably, r1-r2) ⁇ 2.3 is satisfied.
  • the second lens L2 satisfies the following conditional expression (6).
  • (6) 0.5 ⁇ (r3 + r4) / (r3-r4) ⁇ 6.0
  • r3 is a radius of curvature of the object side surface of the second lens L2
  • r4 is a radius of curvature of the image side surface of the second lens L2.
  • the curvature radii r3 and r4 of each surface of the second lens L2 more preferably satisfy 0.8 ⁇ (r3 + r4) / (r3-r4) ⁇ 3.0, and 1.1 ⁇ (r3 + r4) / (r3- More preferably, r4) ⁇ 1.3.
  • the first lens L1 and the second lens L2 satisfy the following conditional expression (7). (7) 0.2 ⁇ Pw1 / Pw2 ⁇ 2.0
  • Pw1 is the power of the first lens L1
  • Pw2 is the power of the second lens L2.
  • the powers Pw1 and Pw2 of the lenses L1 and L2 preferably satisfy 0.2 ⁇ Pw1 / Pw2 ⁇ 1.0, and more preferably satisfy 0.3 ⁇ Pw1 / Pw2 ⁇ 0.6.
  • the diameter dimension of the first lens L1 that tends to increase with the widening of the angle is obtained even in the configuration having an ultra-wide angle of view. It can be kept small. Therefore, there is an advantage that it can be suitably mounted on a small-diameter endoscope such as a digestive organ endoscope. In addition, it is possible to easily observe a part that is difficult to observe with a conventional endoscope such as the back of a large intestine of the large intestine, and it is possible to improve the diagnostic accuracy by an endoscopic image. is there.
  • the imaging optical system 1 can be incorporated in an imaging apparatus.
  • the imaging apparatus includes, for example, an imaging optical system 1, an imaging element (imaging unit) 2, a correction circuit, and an image processing unit in order from the object side.
  • the image sensor 2 is, for example, a CCD, and converts the optical image formed by the imaging optical system 1 into a digital image.
  • the correction circuit performs a process for correcting the chromatic aberration of magnification with respect to the digital image obtained by the image sensor.
  • the image processing unit performs image processing for correcting distortion included in the digital image on the digital image corrected by the correction circuit.
  • an image of a subject is separated into three primary color images of a first primary color, a second primary color, and a third primary color, and an output signal of each color
  • the color image is reproduced by superimposing the images.
  • the imaging optical system 1 has a chromatic aberration of magnification
  • the position of the image of the second primary color and the light of the third primary color is the position where the image of the first primary color of light is based on the image of the light of the first primary color. Deviation from the image formation position.
  • the shift amount of the imaging positions of the second primary color and the third primary color with respect to the imaging position of the first primary color light is determined based on the aberration information of the optical system.
  • the image element of the image sensor 2 is calculated in advance. Then, coordinate conversion is performed for each pixel of the captured image so as to correct only the shift amount between the first primary color, the second primary color, and the third primary color.
  • the deviation of the R and B imaging positions with respect to the G imaging position is calculated for each pixel, and the calculated deviation is calculated. After the coordinate conversion of the R and B images is performed so that these are offset, these coordinate-converted images may be superimposed on the G image.
  • the chromatic aberration of magnification varies depending on the zoom, focus, and aperture value, but for each lens position (zoom, focus, and aperture value), the light of the second primary color and the third primary color is coupled from the imaging position of the first primary color light. More preferably, the amount of deviation up to the image position is stored as correction data in a storage device or the like. By doing so, it is possible to output the second primary color signal and the third primary color signal in which the shift is corrected with respect to the first primary color signal.
  • the surface number indicates the number of the optical surface counted from the object side
  • the refractive index indicates the refractive index of the d-line
  • the unit of curvature radius and surface interval is mm.
  • r1, r2, r3,... Indicate optical surfaces with surface numbers 1, 2, 3,..., D1, d2, d3,. 3,... Indicates a surface interval or air interval
  • an arrow X indicates an object surface.
  • (a) is spherical aberration
  • (b) is astigmatism
  • (c) is distortion aberration
  • (d) is chromatic aberration of magnification
  • the horizontal axis is aberrational excluding distortion aberration ( mm) and the unit of wavelength is nm.
  • FIG. 2 shows a lens cross-sectional view of the imaging optical system according to Example 1 of the present invention, and its lens data is shown below.
  • the imaging optical system according to the present example is composed of, in order from the object side, a negative front group, an aperture stop, and a positive rear group.
  • the front group includes, in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side.
  • the rear group includes, in order from the object side, a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, a positive lens having a convex surface facing the image side, a parallel plate, and a positive cemented lens.
  • the cemented lens is formed by laminating, in order from the object side, a biconvex lens having a surface having a larger curvature toward the image side, a biconcave lens, and a biconvex lens having a surface having a larger curvature toward the object side. .
  • the imaging optical system according to the present example satisfies the conditional expressions (1) to (7).
  • FIG. 3 is an aberration diagram of the imaging optical system according to the present example configured as described above.
  • Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number 1 1.762 0.25 2.17000 33.00 2 0.625 0.29 3 4.745 0.25 2.300130 28.27 4 0.427 0.50 5
  • Brightness stop 0.40 6 -1.131 0.50 1.88300 40.76 7 -1.041 0.05 8 ⁇ 0.65 1.64769 33.79 9-1.425 0.05 10 ⁇ 0.60 1.51800 75.01 11 ⁇ (flare aperture) 0.05 12 1.800 0.88 1.72916 54.68 13-1.122 0.30 1.92286 18.90 14 1.122 0.60 1.88300 40.76 15 13.117 0.24 16 ⁇ 0.50 1.51633 64.14 17 ⁇ 0.01 1.51000 63.01 18 ⁇ 0.50 1.51633 64.14 Image plane ⁇
  • FIG. 4 shows a lens cross-sectional view of the imaging optical system according to Example 2 of the present invention, and the lens data is shown below.
  • the imaging optical system according to the present example is mainly different from Example 1 in the configuration of the rear group.
  • the rear group includes, in order from the object side, a plano-convex lens with a convex surface facing the image side, a plano-convex lens with a convex surface facing the image side, a parallel plate, and a positive cemented lens.
  • the cemented lens includes, in order from the object side, a biconvex lens (positive lens) having a larger curvature on the image side, a biconcave lens (negative lens), and a biconvex lens having a larger curvature on the image side 3 sheets of (positive lens) are bonded together.
  • the imaging optical system according to the present example satisfies the conditional expressions (1) to (7).
  • FIG. 5 shows aberration diagrams of the imaging optical system according to the present example configured as described above.
  • Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number 1 3.302 0.50 2.17000 33.00 2 1.250 0.50 3 8.761 0.35 1.88300 40.76 4 0.650 1.36 5 Brightness stop 0.29 6 ⁇ 0.62 1.62328 36.03 7 -2.008 0.03 8 ⁇ 0.61 1.48749 70.23 9 -2.062 0.15 10 ⁇ 0.30 1.51800 75.01 11 ⁇ (flare stop) 0.04 12 2.489 1.60 1.58913 61.14 13-1.253 0.40 1.92286 18.90 14 4.325 0.65 1.74397 44.85 15 -4.034 0.57 16 ⁇ (flare stop) 0.03 17 ⁇ 0.75 1.51633 64.14 18 ⁇ 0.01 1.51000 63.01 19 ⁇ 0.40 1.61061 50.20 Image plane ⁇
  • FIG. 6 shows a lens cross-sectional view of the imaging optical system according to Example 3 of the present invention, and the lens data thereof is shown below.
  • the imaging optical system according to the present example is mainly different from Example 1 in the configuration of the rear group.
  • the rear group includes, in order from the object side, a plano-convex lens having a convex surface directed to the image side, a first positive cemented lens, a parallel plate, and a second positive cemented lens.
  • the first positive cemented lens is formed by bonding, in order from the object side, a plano-convex lens having a convex surface facing the image side and a negative meniscus lens having a convex surface facing the image side.
  • the second positive cemented lens is formed by laminating, in order from the object side, a biconvex lens (positive lens) having a surface having a larger curvature on the image side and a biconcave lens (negative lens).
  • the imaging optical system according to the present example satisfies the conditional expressions (1) and (5) to (7).
  • FIG. 7 shows aberration diagrams of the imaging optical system according to the present example configured as described above.
  • Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number 1 4.079 0.50 1.88300 40.76 2 1.425 0.66 3 6.765 0.36 1.81600 46.62 4 0.729 1.19 5 ⁇ (flare stop) 0.03 6 Brightness stop 0.37 7 ⁇ 1.32 1.88300 40.76 8 -2.280 0.04 9 ⁇ 0.62 1.77250 49.60 10 -2.211 0.32 1.84666 23.78 11 -3.127 0.04 12 ⁇ 0.30 1.51800 75.01 13 ⁇ 0.04 14 3.968 1.33 1.77250 49.60 15-1.273 0.28 1.92286 18.90 16 10.721 0.57 17 ⁇ (flare stop) 0.03 18 ⁇ 0.75 1.51633 64.14 19 ⁇ 0.01 1.51000 63.01 20 ⁇ 0.40 1.61061 50.20 Image plane ⁇
  • FIG. 8 shows a lens cross-sectional view of the imaging optical system according to Example 4 of the present invention, and lens data thereof is shown below.
  • the imaging optical system according to the present example is mainly different from Example 1 in the configuration of the rear group.
  • the rear group consists of, in order from the object side, a plano-convex lens with a convex surface facing the image side, a plano-convex lens with a convex surface facing the image side, a plano-convex lens with a convex surface facing the image side, a parallel plate, and a positive cemented lens Is done.
  • the cemented lens is formed by laminating a biconvex lens (positive lens) and a biconcave lens (negative lens) having a surface with a larger curvature on the image side in order from the object side.
  • the imaging optical system according to the present example satisfies the conditional expressions (1) and (5) to (7).
  • FIG. 9 shows aberration diagrams of the imaging optical system according to the present example configured as described above.
  • Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number 1 3.626 0.50 2.17000 33.00 2 1.250 0.60 3 6.990 0.35 1.77250 49.60 4 0.650 0.95 5 Brightness stop 0.20 6 ⁇ 1.07 1.48749 70.23 7 -2.240 0.03 8 ⁇ 0.70 1.48749 70.23 9 -2.051 0.03 10 ⁇ 0.64 1.48749 70.23 11 -3.403 0.03 12 ⁇ 0.30 1.51800 75.01 13 ⁇ 0.04 14 2.898 1.60 1.72916 54.68 15 -1.300 0.35 1.92286 18.90 16 8.000 0.57 17 ⁇ 0.03 18 ⁇ 0.75 1.51633 64.14 19 ⁇ 0.01 1.51000 63.01 20 ⁇ 0.40 1.61061 50.20 Image plane ⁇
  • Example 5 A lens cross-sectional view of the imaging optical system according to Example 5 of the present invention is shown in FIG. 10, and lens data thereof is shown below.
  • the imaging optical system according to the present example is mainly different from Example 1 in the configuration of the rear group.
  • the rear group includes, in order from the object side, a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, a plano-convex lens having a convex surface facing the image side, a parallel plate, and a positive cemented lens.
  • the cemented lens includes, in order from the object side, a biconvex lens (positive lens) having a larger curvature on the image side, a biconcave lens (negative lens), and a biconvex lens having a larger curvature on the image side 3 sheets (positive lens) are bonded together.
  • the imaging optical system according to the present example satisfies the conditional expressions (1) to (7).
  • FIG. 11 shows aberration diagrams of the imaging optical system according to the present example configured as described above.
  • Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number 1 1.799 0.25 2.17000 33.00 2 0.630 0.28 3 2.965 0.25 2.300 130 28.27 4 0.364 0.49 5 Brightness stop 0.42 6 -2.000 0.50 1.88300 40.76 7-1.119 0.03 8 ⁇ 0.60 1.53172 48.84 9-1.477 0.03 10 ⁇ 0.60 1.51965 75.01 11 ⁇ 0.03 12 1.847 1.00 1.72916 54.68 13 -1.070 0.20 1.92286 18.90 14 1.384 0.60 1.88300 40.76 15 ⁇ 0.20 16 ⁇ 0.50 1.51633 64.14 17 ⁇ 0.01 1.51000 63.01 18 ⁇ 0.50 1.51633 64.14 Image plane ⁇
  • Table 1 shows the conditional expression values of the imaging optical system according to Examples 1 to 5 described above.
  • Table 2 shows the specifications of the imaging optical system according to Examples 1 to 5.
  • fb represents the back focus
  • the total length represents the air-converted length of the optical system
  • the field angle represents the half field angle
  • the total system focal length represents the focal length of the entire optical system.
  • the unit of angle of view is degrees.
  • the unit of fb, total length, total focal length, and image height is mm.

Landscapes

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Abstract

　画角を超広角にしても細径の内視鏡に好適に用いることができる結像光学系および撮像装置を提供する。物体側から順に、負の前群（ＦＧ）、明るさ絞り（Ｓ）、正の後群（ＢＧ）から構成され、前群（ＦＧ）は、物体側から順に負の第１レンズ（Ｌ１）および負の第２レンズ（Ｌ２）から構成され、後群（ＢＧ）は、少なくとも３枚のレンズ（Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７）を接合した接合レンズ（ＣＬ）を備える結像光学系（１）を提供する。

Description

結像光学系および撮像装置
　本発明は、結像光学系および撮像装置に関するものである。
　従来、比較的な大きな画角を有し、光学系に接合レンズを使用することで色収差を補正している光学系が知られている（例えば、特許文献１から特許文献６参照。）。
特開平１１－１１９０９４号公報 特開２００８－１７６１８３号公報 特開２００６－６４９０４号公報 特開２００７－１４８１３７号公報 特開２００８－１５１９０４号公報 特開２００８－１５２２１０号公報
　しかしながら、特許文献１から特許文献３および特許文献６に開示されている光学系は、内視鏡に搭載して体内を診断するにはいずれも画角が不十分であるという問題がある。すなわち、これらの光学系では、３次元の凹凸形状を有する体内をくまなく観察することが難しく、例えば、大腸の襞の裏などを観察することが難しい。特許文献４および５の光学系は、前群が１枚の負レンズで構成されている。したがって、負のパワーを得るために負レンズの曲率を極端に大きくする必要があり負レンズの製造が困難になる、さらに入射瞳位置を物体側に移動させることができないためレンズ径が肥大してしまうという問題がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、画角を超広角にしても細径の内視鏡に好適に用いることができる結像光学系および撮像装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の第１の態様は、物体側から順に、負の前群、明るさ絞り、正の後群から構成され、前記前群は、物体側から順に負の第１レンズおよび負の第２レンズから構成され、前記後群は、少なくとも３枚のレンズを接合した接合レンズを備える結像光学系である。
　本発明の第１の態様によれば、物体側から順に負の前群、明るさ絞りおよび正の後群を配置することにより、各群を構成するレンズの枚数を削減し、全長の短縮および製造コストの削減を図ることができる。また、前群が、負の第１レンズおよび第２レンズを有することにより、前群の主点が物体側に配置される。これにより、広角なレンズ構成にしつつ、広角レンズでは大きくなる傾向にある第１レンズの径を小さくすることが可能となり、細径化を図ることができる。
　後群は、少なくとも３枚のレンズを接合した接合レンズを有することにより、軸上および軸外の色収差を良好に補正することができる。さらに、接合レンズを用いることにより、枠を介在させずにレンズ同士を直接固定することが可能となるため、後群内におけるレンズの軸ずれを効果的に防ぐことができるとともに、レンズ同士の相対的な偏心による収差への影響を抑えることができる。
　本発明の第２の態様は、物体側から順に、負の前群、明るさ絞り、正の後群から構成され、前記前群は、物体側から順に負の第１レンズおよび負の第２レンズから構成され、前記後群は、少なくとも正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを備え、半画角が１００°以上である結像光学系である。本態様においては、半画角は１１０°を超えることがさらに好ましい。
　本発明の第２の態様によれば、全長の短縮および製造コストの削減を図ることができるとともに、後群に２枚のレンズを接合した接合レンズを配置することにより、軸上および軸外の色収差を良好に補正することができる。
　上記第１および第２の態様においては、前記第１レンズが、以下の条件式（１）を満たしていることが好ましい。
（１）　　　　１．６　＜　ｎｄ１　＜　２．４
　ここで、ｎｄ１は第１レンズのｄ線における屈折率である。
　条件式（１）は、第１レンズに関する条件式である。第１レンズの屈折率を条件式（１）の範囲内に規定することで、第１レンズの物体側の曲率を過度に大きくしなくても、全反射を起こすことなく広角化を達成することができる。
　第１レンズの屈折率が条件式（１）の下限を下回ると、光線の入射角が大きくなったときに全反射が起きるのを防止するために第１レンズの物体側面の曲率を極めて大きくしなければならず、また、レンズ径が大きくなるために好ましくない。一方、第１レンズの屈折率が条件式（１）の上限を上回ると、レンズの製造または入手が困難になるとともにコストが高騰するため好ましくない。
　本発明の第３の態様は、物体側から順に、負の前群、明るさ絞り、正の後群から構成され、前記前群は、物体側から順に負の第１レンズおよび負の第２レンズから構成され、前記後群は、少なくとも正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを備え、前記第１レンズが、以下の条件式（１）を満たす結像光学系である。
（１）　　　　１．６　＜　ｎｄ１　＜２．４
　ここで、ｎｄ１は第１レンズのｄ線における屈折率である。
　上記第３の態様においては、半画角が１１０°以上であることがより好ましい。
　上記第１から第３の態様においては、前記後群は、前記接合レンズが最も像側に配置され、前記接合レンズが、物体側から順に正レンズ、負レンズおよび正レンズを接合してなっていてもよい。
　このように、光線が分離する光学系の最も像側に３枚のレンズからなる接合レンズを配置することにより、特に軸外の色収差を良好に補正することができる。また、球面収差およびコマ収差も良好に補正することができる。
　上記第１から第３の態様においては、前記後群が、物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズと、正レンズ、負レンズおよび正レンズを接合した接合レンズとからなっていてもよい。
　このようにして正のパワーを分散することにより、特に軸上の収差を良好に補正することができる。
　上記の、正レンズ、負レンズおよび正レンズからなる接合レンズを備えた構成においては、前記接合レンズが以下の条件式（２）を満たしていてもよい。
（２）　　　　０．５　＜　Ｐｗ５／Ｐｗ７　＜　３．０
　ここで、Ｐｗ５は接合レンズを構成するレンズのうち最も物体側に配置された正レンズのパワー、Ｐｗ７は接合レンズを構成するレンズのうち最も像側に配置された正レンズのパワーである。
　条件式（２）は、接合レンズのパワー配置に関する条件式である。各正レンズのパワーの比が条件式（２）の範囲内であれば、各正レンズが正のパワーを良好に分担できるため、色収差や球面収差、コマ収差を良好に補正することができる。条件式（２）の範囲を外れると、一方の正レンズにパワーが偏り、諸収差が発生しやすくなるため好ましくない。
　また、上記の、正レンズ、負レンズおよび正レンズからなる接合レンズを備えた構成においては、前記接合レンズが、以下の条件式（３）および（４）を満たしていてもよい。
（３）　　　　３０　＜　νｒ５　－　νｒ６　＜８０
（４）　　　　２０　＜　νｒ７　－　νｒ６　＜８０
　ここで、νｒ５は接合レンズを構成するレンズのうち最も物体側に配置された正レンズのアッベ数、νｒ６は接合レンズを構成するレンズのうち負レンズのアッベ数、νｒ７は接合レンズを構成するレンズのうち最も像側に配置された正レンズのアッベ数である。
　条件式（３）および（４）は、接合レンズにおける色消しの効果に関するものである。各レンズのアッベ数の関係が条件式（３）および（４）を満たせば、接合レンズにおける色収差の補正効果を十分に発揮することができる。各レンズのアッベ数の関係が条件式（３）および（４）の下限を下回ると、色消しの効果を十分に得ることが難しく、軸上および軸外の色収差が発生するため好ましくない。一方、各レンズのアッベ数の関係が条件式（３）および（４）の上限を上回ると、哨材の入手が困難になるため好ましくない。
　上記第１から第３の態様においては、前記第１レンズが、以下の条件式（５）を満たしていてもよい。
（５）　　　　１．０　＜　（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）　＜　５．０
　ここで、ｒ１は第１レンズの物体側面の曲率半径、ｒ２は第１レンズの像側面の曲率半径である。
　条件式（５）は、第１レンズの形状係数（ｓｈａｐｅ　ｆａｃｔｏｒ）に関するものである。第１レンズの各面の曲率半径が条件式（５）を満たせば、広画角を有しながらも、全反射を起こすことなく負のパワーを得ることができる。第１レンズの各面の曲率半径の関係が条件式（５）の下限を下回ると、第１レンズの径が大きくなり、また、広画角では全反射を起こしやすくなり、好ましくない。一方、第１レンズの各面の曲率半径の関係が条件式（５）の上限を上回ると、第１レンズの生産性が著しく低下するため好ましくない。
　上記第１から第３の態様においては、前記第２レンズが、以下の条件式（６）を満たしていてもよい。
（６）　　　　０．５　＜　（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）　＜　６．０
　ここで、ｒ３は第２レンズの物体側面の曲率半径、ｒ４は第２レンズの像側面の曲率半径である。
　条件式（６）は、第２レンズの形状係数（ｓｈａｐｅ　ｆａｃｔｏｒ）に関するものである。第２レンズの各面の曲率半径が条件式（６）を満たせば、十分な負のパワーを得ながらも、特に軸外の収差を抑えることができる。第２レンズの各面の曲率半径の関係が条件式（６）の上限を上回ると、第２レンズの負のパワーを十分に得られず、主点が像側に移動するため、光学系が肥大化してしまい、好ましくない。一方、第２レンズの各面の曲率半径の関係が条件式（６）の下限を下回ると、第２レンズの物体側面の曲率が大きくなり過ぎてしまい、ディストーションなどの軸外の収差が発生しやすくなるため好ましくない。
　上記第１から第３の態様においては、前記前群が、以下の条件式（７）を満たしていてもよい。
（７）　　　　０．２　＜　Ｐｗ１／Ｐｗ２　＜　２．０
　ここで、Ｐｗ１は第１レンズのパワー、Ｐｗ２は第２レンズのパワーである。
　条件式（７）は、前群のパワー配置に関するものである。各レンズのパワーの比が条件式（７）の範囲内であれば、広い画角を保ちながら、レンズ径を小さくすることができる。各レンズのパワーの比が条件式（７）の上限を上回ると、第１レンズのパワーが強くなり過ぎ、広画角を保つことが難しくなるとともに、特に軸外の収差が発生しやすくなるため好ましくない。一方、各レンズのパワーの比が条件式（７）の下限を下回ると、第２レンズのパワーが強くなり過ぎ、軸外の収差が発生しやすくなるとともに、第１レンズの肥大化を招くため好ましくない。
　本発明の第４の態様は、上記第１から第３の態様に係る結像光学系と、該結像光学系により結像された光学像を撮像し、撮像した光学像をデジタル像に変換する撮像部と、該撮像部によって得られたデジタル像に対し、該デジタル像に含まれる収差を補正する画像処理を施すことにより補正画像を生成する画像処理部とを備える撮像装置である。
　本発明の第４の態様によれば、広角化に伴って特に広角端で発生しやすくなる樽型の湾曲収差が電気的に補正された補正画像を記録または表示することができる。
　本発明の第５の態様は、第１から第３の態様に係る結像光学系と、該結像光学系により結像された光学像を撮像し、撮像した光学像をデジタル像に変換する撮像部と、該撮像部によって得られたデジタル像の倍率色収差を電気的に補正する補正回路とを備える撮像装置を提供する。
　本発明の第５の態様によれば、結像光学系により結像された光学像に含まれる倍率色収差を電気的に補正することにより、良好な画像を得ることができる。
　本発明によれば、十分に広角でありながら細径の内視鏡に好適に用いることができるとともに、製造コストを削減することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る結像光学系の全体構成図である。 本発明の実施例１に係る結像光学系を示すレンズ断面図である。 図２の結像光学系の収差図である。 本発明の実施例２に係る結像光学系を示すレンズ断面図である。 図４の結像光学系の収差図である。 本発明の実施例３に係る結像光学系を示すレンズ断面図である。 図６の結像光学系の収差図である。 本発明の実施例４に係る結像光学系を示すレンズ断面図である。 図８の結像光学系の収差図である。 本発明の実施例５に係る結像光学系を示すレンズ断面図である。 図１０の結像光学系の収差図である。
　以下に、本発明の一実施形態に係る結像光学系１について図１を参照して説明する。
　本実施形態に係る結像光学系１は、図１に示されるように、物体側から順に、負の前群ＦＧ、明るさ絞りＳおよび正の後群ＢＧからなる。
　前群ＦＧは、負の第１レンズＬ１および負の第２レンズＬ２からなる。第１レンズＬ１および第２レンズＬ２は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである。
　後群ＢＧは、物体側から順に、正の第３レンズＬ３、正の第４レンズＬ４、平行平板Ｆおよび正の接合レンズＣＬからなる。第３レンズＬ３は、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである。第４レンズＬ４は、像側に凸面を向けた平凸レンズである。接合レンズＣＬは、像側面により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズである第５レンズＬ５、両凹レンズである第６レンズＬ６、物体側面により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズである第７レンズＬ７の３枚を貼り合わせて構成されている。
　平行平板Ｆは、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍの光、または、半導体レーザーの８１０ｎｍの光、または、近赤外領域の光等をカットするためのフィルタである。
　像面近傍には撮像素子２が配置されている。符号ＣＧは、撮像素子の撮像面を保護するために設けられたカバーガラスを示している。このように、本実施形態に係る結像光学系は、撮像素子２と組み合わせることにより、内視鏡やデジタルカメラの光学系を構成することができる。
　ここで、第１レンズＬ１は、以下の条件式（１）を満たしている。
（１）　　　　１．６　＜　ｎｄ１　＜　２．４
　ここで、ｎｄ１は第１レンズＬ１のｄ線における屈折率である。
　このように第１レンズＬ１として屈折率の高い哨材からなるものを使用することにより、画角を大きく確保しつつ、第１レンズＬ１の径寸法および曲率を小さく抑えることができる。第１レンズＬ１の屈折率ｎｄ１は、１．９＜ｎｄ１＜２．４を満たすことがより好ましく、２．１＜ｎｄ１＜２．４を満たすことがさらに好ましい。
　接合レンズＣＬは、以下の条件式（２）を満たしている。
（２）　　　　０．５　＜　Ｐｗ５／Ｐｗ７　＜　３．０
　ここで、Ｐｗ５は第５レンズＬ５のパワー、Ｐｗ７は第７レンズＬ７のパワーである。
　このようにして接合レンズＣＬを構成する２枚の正レンズＬ５，Ｌ７のパワーのバランスを規定することにより、色収差、球面収差およびコマ収差を良好に補正することができる。なお、各レンズＬ５，Ｌ７のパワーＰｗ５，ＰＷｗ７は、１．０＜Ｐｗ５／Ｐｗ７＜２．０を満たすことがより好ましく、１．２＜Ｐｗ５／Ｐｗ７＜１．８を満たすことがさらに好ましい。
　さらに、接合レンズＣＬは、以下の条件式（３）および（４）を満たしている。
（３）　　　　３０　＜　νｒ５　－　νｒ６　＜８０
（４）　　　　２０　＜　νｒ７　－　νｒ６　＜８０
　ここで、νｒ５は第５レンズＬ５のアッベ数、νｒ６は第６レンズＬ６のアッベ数、νｒ７は第７レンズＬ７のアッベ数である。
　このように各レンズＬ５，Ｌ６，Ｌ７のアッべ数νｒ５，νｒ６，νｒ７の差を規定することにより、色収差を良好に補正できる。なお、各レンズＬ５，Ｌ６，Ｌ７のアッベ数νｒ５，νｒ６，νｒ７は、３３＜νｒ５－νｒ６＜７０および２１＜νｒ７－νｒ６＜７０を満たすことがより好ましく、３５＜νｒ５－νｒ６＜６０および２１．５＜νｒ７－νｒ６＜６０を満たすことがさらに好ましい。
　また、第１レンズＬ１は、以下の条件式（５）を満たしている。
（５）　　　　１．０　＜　（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）　＜　５．０
　ここで、ｒ１は第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径、ｒ２は第１レンズＬ１の像側面の曲率半径である。
　このように第１レンズＬ１のｓｈａｐｅ　ｆａｃｔｏｒを規定することにより、広画角を有しながらも、全反射を起こすことなく必要な負のパワーを得ることができる。なお、第１レンズＬ１の各面の曲率半径ｒ１，ｒ２は、１．５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜３．０を満たすことがより好ましく、２．０＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜２．３を満たすことがさらに好ましい。
　第２レンズＬ２は、以下の条件式（６）を満たしている。
（６）　　　　０．５　＜　（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）　＜　６．０
　ここで、ｒ３は第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径、ｒ４は第２レンズＬ２の像側面の曲率半径である。
　このように第２レンズＬ２のｓｈａｐｅ　ｆａｃｔｏｒを規定することにより、十分な負のパワーを得ながら、特に軸外の収差を抑えることができる。第２レンズＬ２の各面の曲率半径ｒ３，ｒ４は、０．８＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＜３．０を満たすことがより好ましく、１．１＜（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）＜１．３を満たすことがさらに好ましい。
　第１レンズＬ１および第２レンズＬ２は、以下の条件式（７）を満たしている。
（７）　　　　０．２　＜　Ｐｗ１／Ｐｗ２　＜　２．０
　ここで、Ｐｗ１は第１レンズＬ１のパワー、Ｐｗ２は第２レンズＬ２のパワーである。
　このように前群ＦＧ内においてパワーを配分することにより、広い画角を保ちながら第１レンズＬ１の径寸法を小さく抑えることができる。、各レンズＬ１，Ｌ２のパワーＰｗ１，Ｐｗ２は、０．２＜Ｐｗ１／Ｐｗ２＜１．０を満たすことがより好ましく、０．３＜Ｐｗ１／Ｐｗ２＜０．６を満たすことがさらに好ましい。
　このように構成された本実施形態に係る結像光学系１によれば、超広角な画角を有する構成であっても、特に広角化に伴って大きくなりやすい第１レンズＬ１の径寸法を小さく抑えることができる。したがって、消化器内視鏡のような細径の内視鏡にも好適に搭載することができるという利点がある。また、大腸の襞の裏のように、従来の内視鏡では十分に観察することが難しかった部位も容易に観察が可能となり、内視鏡画像による診断精度を向上することができるという利点がある。
　このように構成された本実施形態に係る結像光学系１は、撮像装置に組み込まれることができる。撮像装置は、例えば、物体側から順に、結像光学系１、撮像素子（撮像部）２、補正回路および画像処理部からなる。撮像素子２は、例えば、ＣＣＤであり、結像光学系１によって結像された光学像をデジタル像に変換する。補正回路は、撮像素子で得られたデジタル像に対して、倍率色収差を補正する処理を行う。画像処理部は、補正回路において補正されたデジタル像に対して、該デジタル像に含まれる歪曲収差を補正する画像処理を行う。
　一般に、内視鏡や電子スチルカメラなどにおいて撮像素子２を用いて撮影する場合、被写体の像を、第１原色、第２原色および第３原色の３原色の像に分解し、各色の出力信号を演算により重ね合わせることによりカラ―画像を再現している。結像光学系１に倍率色収差がある場合、第１原色の光による像を基準にすると、第２原色と第３原色の光による像が結像する位置は、第１原色の光による像が結像する位置からずれる。この位置ずれによる倍率色収差を電気的に補正するには、第１原色の光の結像位置に対する第２原色および第３原色の色の結像位置のずれ量を光学系の収差情報に基づいて撮像素子２の画像素子について予め算出しておく。そして、撮像画像の各画素ごとに、第１原色と第２原色および第３原色とのずれ量だけ補正するように、座標変換する。
　例えば、３原色として赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）を用いる場合、Ｇの結像位置に対するＲとＢの結像位置のずれを各画素について算出しておき、算出したずれが相殺されるように、ＲとＢの像の座標変換を行った後、これらの座標変換後の画像をＧの画像と重ねればよい。
　倍率色収差は、ズーム、フォーカス、絞り値によって変化するが、各レンズポジション（ズーム、フォーカス、絞り値）ごとに、第１原色の光の結像位置から第２原色および第３原色の光の結像位置までのずれ量を補正データとして記憶装置などに記憶しておくとなおよい。このようにすることで、第１原色信号に対し、ずれを補正した第２原色信号および第３原色信号を出力することができる。
　また、一般に、結像光学系において、画角が広くなればなるほど樽型の歪曲収差が生じやすい。したがって、結像光学系１のような超広画角の結像光学系を搭載した際に、このように画像処理部と組み合わせることにより、歪曲収差が低減されたさらに良好な画像を得ることができる。
　次に、上述した実施形態の実施例１から５について、図２から図１１を参照して以下に説明する。
　なお、本明細書に記載のレンズデータにおいて、面番号は物体側から数えた光学面の番号を示し、屈折率はｄ線の屈折率を示し、曲率半径及び面間隔の単位はｍｍである。また、添付のレンズ断面図において、ｒ１、ｒ２、ｒ３、…は、面番号が１、２、３、…の光学面を示し、ｄ１、ｄ２、ｄ３、…は、面番号が１、２、３、…の面間隔又は空気間隔を示し、矢印Ｘは物体面を示している。また、添付の収差図において、（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は歪曲収差、（ｄ）は倍率色収差を示し、歪曲収差を除いて横軸は収差上（ｍｍ）であり、波長の単位はｎｍである。
〔実施例１〕
　本発明の実施例１に係る結像光学系のレンズ断面図を図２に示し、そのレンズデータを下に示す。
　本実施例に係る結像光学系は、物体側から順に、負の前群、明るさ絞り、正の後群から構成されている。前群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズから構成されている。後群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、平行平板、および、正の接合レンズから構成されている。該接合レンズは、物体側から順に、像側により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズ、両凹レンズ、および、物体側により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズの３枚を貼り合わせてなる。
　本実施例に係る結像光学系は、条件式（１）から（７）を満たしている。
　このように構成された本実施例に係る結像光学系の収差図を図３に示す。
レンズデータ
面番号　　　　曲率半径　　　面間隔　　　　　　屈折率　　　アッベ数
　　１　　　１．７６２　　０．２５　　２．１７０００　　３３．００
　　２　　　０．６２５　　０．２９
　　３　　　４．７４５　　０．２５　　２．００３３０　　２８．２７
　　４　　　０．４２７　　０．５０
　　５　　　明るさ絞り　　０．４０
　　６　　－１．１３１　　０．５０　　１．８８３００　　４０．７６
　　７　　－１．０４１　　０．０５
　　８　　　　　　　∞　　０．６５　　１．６４７６９　　３３．７９
　　９　　－１．４２５　　０．０５
　１０　　　　　　　∞　　０．６０　　１．５１８００　　７５．０１
　１１　∞（フレア絞り）　０．０５
　１２　　　１．８００　　０．８８　　１．７２９１６　　５４．６８
　１３　　－１．１２２　　０．３０　　１．９２２８６　　１８．９０
　１４　　　１．１２２　　０．６０　　１．８８３００　　４０．７６
　１５　　１３．１１７　　０．２４
　１６　　　　　　　∞　　０．５０　　１．５１６３３　　６４．１４
　１７　　　　　　　∞　　０．０１　　１．５１０００　　６３．０１
　１８　　　　　　　∞　　０．５０　　１．５１６３３　　６４．１４
　像面　　　　　　　∞
〔実施例２〕
　本発明の実施例２に係る結像光学系のレンズ断面図を図４に示し、そのレンズデータを下に示す。
　本実施例に係る結像光学系は、後群の構成において実施例１と主に異なる。後群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸レンズ、像側に凸面を向けた平凸レンズ、平行平板、および、正の接合レンズから構成されている。該接合レンズは、物体側から順に、像側により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズ（正レンズ）、両凹レンズ（負レンズ）、および、像側により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズ（正レンズ）の３枚を貼り合わせてなる。
　本実施例に係る結像光学系は、条件式（１）から（７）を満たしている。
　このように構成された本実施例に係る結像光学系の収差図を図５に示す。
レンズデータ
面番号　　　　曲率半径　　　面間隔　　　　　　屈折率　　　アッベ数
　　１　　　３．３０２　　０．５０　　２．１７０００　　３３．００
　　２　　　１．２５０　　０．５０
　　３　　　８．７６１　　０．３５　　１．８８３００　　４０．７６
　　４　　　０．６５０　　１．３６
　　５　　　明るさ絞り　　０．２９
　　６　　　　　　　∞　　０．６２　　１．６２３２８　　３６．０３
　　７　　－２．００８　　０．０３
　　８　　　　　　　∞　　０．６１　　１．４８７４９　　７０．２３
　　９　　－２．０６２　　０．１５
　１０　　　　　　　∞　　０．３０　　１．５１８００　　７５．０１
　１１　∞（フレア絞り）　０．０４
　１２　　　２．４８９　　１．６０　　１．５８９１３　　６１．１４
　１３　　－１．２５３　　０．４０　　１．９２２８６　　１８．９０
　１４　　　４．３２５　　０．６５　　１．７４３９７　　４４．８５
　１５　　－４．０３４　　０．５７
　１６　∞（フレア絞り）　０．０３
　１７　　　　　　　∞　　０．７５　　１．５１６３３　　６４．１４
　１８　　　　　　　∞　　０．０１　　１．５１０００　　６３．０１
　１９　　　　　　　∞　　０．４０　　１．６１０６１　　５０．２０
　像面　　　　　　　∞
〔実施例３〕
　本発明の実施例３に係る結像光学系のレンズ断面図を図６に示し、そのレンズデータを下に示す。
　本実施例に係る結像光学系は、後群の構成において実施例１と主に異なる。後群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸レンズ、第１の正の接合レンズ、平行平板、および、第２の正の接合レンズから構成されている。第１の正の接合レンズは、物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸レンズと、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとを貼り合わせてなる。第２の正の接合レンズは、物体側から順に、像側により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズ（正レンズ）と、両凹レンズ（負レンズ）とを貼り合わせてなる。
　本実施例に係る結像光学系は、条件式（１）および（５）から（７）を満たしている。
　このように構成された本実施例に係る結像光学系の収差図を図７に示す。
レンズデータ
面番号　　　　曲率半径　　　面間隔　　　　　　屈折率　　　アッベ数
　　１　　　４．０７９　　０．５０　　１．８８３００　　４０．７６
　　２　　　１．４２５　　０．６６
　　３　　　６．７６５　　０．３６　　１．８１６００　　４６．６２
　　４　　　０．７２９　　１．１９
　　５　∞（フレア絞り）　０．０３
　　６　　　明るさ絞り　　０．３７
　　７　　　　　　　∞　　１．３２　　１．８８３００　　４０．７６
　　８　　－２．２８０　　０．０４
　　９　　　　　　　∞　　０．６２　　１．７７２５０　　４９．６０
　１０　　－２．２１１　　０．３２　　１．８４６６６　　２３．７８
　１１　　－３．１２７　　０．０４
　１２　　　　　　　∞　　０．３０　　１．５１８００　　７５．０１
　１３　　　　　　　∞　　０．０４
　１４　　　３．９６８　　１．３３　　１．７７２５０　　４９．６０
　１５　　－１．２７３　　０．２８　　１．９２２８６　　１８．９０
　１６　　１０．７２１　　０．５７
　１７　∞（フレア絞り）　０．０３
　１８　　　　　　　∞　　０．７５　　１．５１６３３　　６４．１４
　１９　　　　　　　∞　　０．０１　　１．５１０００　　６３．０１
　２０　　　　　　　∞　　０．４０　　１．６１０６１　　５０．２０
　像面　　　　　　　∞
〔実施例４〕
　本発明の実施例４に係る結像光学系のレンズ断面図を図８に示し、そのレンズデータを下に示す。
　本実施例に係る結像光学系は、後群の構成において実施例１と主に異なる。後群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸レンズ、像側に凸面を向けた平凸レンズ、像側に凸面を向けた平凸レンズ、平行平板、および、正の接合レンズから構成される。該接合レンズは、物体側から順に、像側により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズ（正レンズ）と、両凹レンズ（負レンズ）とを貼り合わせてなる。
　本実施例に係る結像光学系は、条件式（１）および（５）から（７）を満たしている。
　このように構成された本実施例に係る結像光学系の収差図を図９に示す。
レンズデータ
面番号　　　　曲率半径　　　面間隔　　　　　　屈折率　　　アッベ数
　　１　　　３．６２６　　０．５０　　２．１７０００　　３３．００
　　２　　　１．２５０　　０．６０
　　３　　　６．９９０　　０．３５　　１．７７２５０　　４９．６０
　　４　　　０．６５０　　０．９５
　　５　　　明るさ絞り　　０．２０
　　６　　　　　　　∞　　１．０７　　１．４８７４９　　７０．２３
　　７　　－２．２４０　　０．０３
　　８　　　　　　　∞　　０．７０　　１．４８７４９　　７０．２３
　　９　　－２．０５１　　０．０３
　１０　　　　　　　∞　　０．６４　　１．４８７４９　　７０．２３
　１１　　－３．４０３　　０．０３
　１２　　　　　　　∞　　０．３０　　１．５１８００　　７５．０１
　１３　　　　　　　∞　　０．０４
　１４　　　２．８９８　　１．６０　　１．７２９１６　　５４．６８
　１５　　－１．３００　　０．３５　　１．９２２８６　　１８．９０
　１６　　　８．０００　　０．５７
　１７　　　　　　　∞　　０．０３
　１８　　　　　　　∞　　０．７５　　１．５１６３３　　６４．１４
　１９　　　　　　　∞　　０．０１　　１．５１０００　　６３．０１
　２０　　　　　　　∞　　０．４０　　１．６１０６１　　５０．２０
　像面　　　　　　　∞
〔実施例５〕
　本発明の実施例５に係る結像光学系のレンズ断面図を図１０に示し、そのレンズデータを下に示す。
　本実施例に係る結像光学系は、後群の構成において実施例１と主に異なる。後群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、像側に凸面を向けた平凸レンズ、平行平板、および、正の接合レンズから構成される。該接合レンズは、物体側から順に、像側により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズ（正レンズ）と、両凹レンズ（負レンズ）と、像側により大きな曲率を有する面を向けた両凸レンズ（正レンズ）との３枚を貼り合わせてなる。
　本実施例に係る結像光学系は、条件式（１）から（７）を満たしている。
　このように構成された本実施例に係る結像光学系の収差図を図１１に示す。
レンズデータ
面番号　　　　曲率半径　　　面間隔　　　　　　屈折率　　　アッベ数
　　１　　　１．７９９　　０．２５　　２．１７０００　　３３．００
　　２　　　０．６３０　　０．２８
　　３　　　２．９６５　　０．２５　　２．００３３０　　２８．２７
　　４　　　０．３６４　　０．４９
　　５　　　明るさ絞り　　０．４２
　　６　　－２．０００　　０．５０　　１．８８３００　　４０．７６
　　７　　－１．１１９　　０．０３
　　８　　　　　　　∞　　０．６０　　１．５３１７２　　４８．８４
　　９　　－１．４７７　　０．０３
　１０　　　　　　　∞　　０．６０　　１．５１９６５　　７５．０１
　１１　　　　　　　∞　　０．０３
　１２　　　１．８４７　　１．００　　１．７２９１６　　５４．６８
　１３　　－１．０７０　　０．２０　　１．９２２８６　　１８．９０
　１４　　　１．３８４　　０．６０　　１．８８３００　　４０．７６
　１５　　　　　　　∞　　０．２０
　１６　　　　　　　∞　　０．５０　　１．５１６３３　　６４．１４
　１７　　　　　　　∞　　０．０１　　１．５１０００　　６３．０１
　１８　　　　　　　∞　　０．５０　　１．５１６３３　　６４．１４
　像面　　　　　　　∞
　上述した実施例１から実施例５に係る結像光学系の各条件式値を表１に示す。
　また、実施例１から実施例５に係る結像光学系の仕様を表２に示す。
　なお、表２において、ｆｂはバックフォーカス、全長は光学系の空気換算長、画角は半画角、全系焦点距離は光学系全体の焦点距離を表している。画角の単位は度である。ｆｂ、全長、全系焦点距離および像高の単位はｍｍである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　１　結像光学系
　２　撮像素子
　ＦＧ　前群
　ＢＧ　後群
　Ｌ１　第１レンズ
　Ｌ２　第２レンズ
　Ｌ３　第３レンズ
　Ｌ４　第４レンズ
　Ｌ５　第５レンズ
　Ｌ６　第６レンズ
　Ｌ７　第７レンズ
　ＣＬ　接合レンズ
　Ｓ　明るさ絞り
　ＣＧ　カバーガラス
　Ｆ　平行平板

Claims (14)

  1. 　物体側から順に、負の前群、明るさ絞り、正の後群から構成され、
    　前記前群は、物体側から順に負の第１レンズおよび負の第２レンズから構成され、
    　前記後群は、少なくとも３枚のレンズを接合した接合レンズを備える結像光学系。
  2. 　物体側から順に、負の前群、明るさ絞り、正の後群から構成され、
    　前記前群は、物体側から順に負の第１レンズおよび負の第２レンズから構成され、
    　前記後群は、少なくとも正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを備え、
    　半画角が１００°以上である結像光学系。
  3. 　物体側から順に、負の前群、明るさ絞り、正の後群から構成され、
    　前記前群は、物体側から順に負の第１レンズおよび負の第２レンズから構成され、
    　前記後群は、少なくとも正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを備え、
    　前記第１レンズが、以下の条件式（１）を満たす結像光学系。
    （１）　　　　１．６　＜　ｎｄ１　＜２．４
    　ここで、
    　　ｎｄ１は第１レンズのｄ線における屈折率
    　である。
  4. 　半画角が１００°以上である請求項１または請求項３に記載の結像光学系。
  5. 　前記第１レンズが、以下の条件式（１）を満たす請求項１または請求項２に記載の結像光学系。
    （１）　　　　１．６　＜　ｎｄ１　＜　２．４
    　ここで、
    　　ｎｄ１は第１レンズのｄ線における屈折率
    　である。
  6. 　前記後群は、前記接合レンズが最も像側に配置され、
    　前記接合レンズが、物体側から順に、正レンズ、負レンズおよび正レンズを接合してなる請求項１から請求項５のいずれかに記載の結像光学系。
  7. 　前記後群が、物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズと、正レンズ、負レンズおよび正レンズを接合した前記接合レンズとからなる請求項１から請求項６のいずれかに記載の結像光学系。
  8. 　前記接合レンズが以下の条件式（２）を満たす請求項６または請求項７に記載の結像光学系。
    （２）　　　　０．５　＜　Ｐｗ５／Ｐｗ７　＜　３．０
    　ここで、
    　　Ｐｗ５は接合レンズを構成するレンズのうち最も物体側に配置された正レンズのパワー、
    　　Ｐｗ７は接合レンズを構成するレンズのうち最も像側に配置された正レンズのパワー
    　である。
  9. 　前記接合レンズが、以下の条件式（３）および（４）を満たす請求項６から請求項８のいずれかに記載の結像光学系。
    （３）　　　　３０　＜　νｒ５　－　νｒ６　＜８０
    （４）　　　　２０　＜　νｒ７　－　νｒ６　＜８０
    　ここで、
    　　νｒ５は接合レンズを構成するレンズのうち最も物体側に配置された正レンズのアッベ数、
    　　νｒ６は接合レンズを構成するレンズのうち負レンズのアッベ数、
    　　νｒ７は接合レンズを構成するレンズのうち最も像側に配置された正レンズのアッベ数
    　である。
  10. 　前記第１レンズが、以下の条件式（５）を満たす請求項１から請求項９のいずれかに記載の結像光学系。
    （５）　　　　１．０　＜　（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）　＜　５．０
    　ここで、
    　　ｒ１は第１レンズの物体側面の曲率半径、
    　　ｒ２は第１レンズの像側面の曲率半径
    　である。
  11. 　前記第２レンズが、以下の条件式（６）を満たす請求項１から請求項１０のいずれかに記載の結像光学系。
    （６）　　　　０．５　＜　（ｒ３＋ｒ４）／（ｒ３－ｒ４）　＜　６．０
    　ここで、
    　　ｒ３は第２レンズの物体側面の曲率半径、
    　　ｒ４は第２レンズの像側面の曲率半径
    　である。
  12. 　前記前群が、以下の条件式（７）を満たす請求項１から請求項１１のいずれかに記載の結像光学系。
    （７）　　　　０．２　＜　Ｐｗ１／Ｐｗ２　＜　２．０
    　ここで、
    　　Ｐｗ１は第１レンズのパワー、
    　　Ｐｗ２は第２レンズのパワー
    　である。
  13. 　請求項１から請求項１２のいずれかに記載の結像光学系と、
    　該結像光学系により結像された光学像を撮像し、撮像した光学像をデジタル像に変換する撮像部と、
    　該撮像部によって得られたデジタル像に対し、該デジタル像に含まれる収差を補正する画像処理を施すことにより補正画像を生成する画像処理部とを備える撮像装置。
  14. 　請求項１から請求項１２のいずれかに記載の結像光学系と、
    　該結像光学系により結像された光学像を撮像し、撮像した光学像をデジタル像に変換する撮像部と、
    　該撮像部によって得られたデジタル像の倍率色収差を電気的に補正する補正回路とを備える撮像装置。
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