(57)【要約】【課題】レトロフォーカスタイプの新規な撮像光学系を実現する。【解決手段】撮像光学系は、物体側から像側へ向かって、負の第１レンズ群１Ｇ、開口絞りＳ、正の第２レンズ群２Ｇを配してなり、第１レンズ群は物体側から像側へ向かって、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４を配してなり、第１レンズは物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第２、第３レンズは負レンズ、第４レンズは正レンズであり、第２レンズ群２Ｇは物体側から像側へ向かって、負レンズＬ５と正レンズＬ６との接合レンズ、正レンズＬ７を有し、全系の焦点距離：ｆ、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との光軸上の空気間隔：L34L、第４レンズＬ４の像側面と第２レンズ群２Ｇの接合レンズの物体側面との開口絞りＳを介した光軸上の空気間隔：Slが、条件式(1)、(2)を満足する。【選択図】図１
2018005002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ向かって順に、負の第１レンズ群、開口絞り、正の第２レンズ群を配してなり、  
前記第１レンズ群は物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズを配してなり、前記第１レンズは物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、前記第２レンズは負レンズ、前記第３レンズは負レンズ、前記第４レンズは正レンズであり、  
前記第２レンズ群は物体側から像側へ向かって順に、負レンズと正レンズとの接合レンズ、正レンズを有し、  
全系の焦点距離：ｆ、前記第１レンズ群の前記第３レンズと前記第４レンズとの光軸上の空気間隔：L34L、前記第１レンズ群の前記第４レンズの像側面と前記第２レンズ群の前記接合レンズの物体側面との前記開口絞りを介した光軸上の空気間隔：Slが、条件式  
(1)  5.00 < f/L34L < 50.00   
(2)  2.00 < f/SL < 15.00  
を満足する撮像光学系。
【請求項２】
請求項１記載の撮像光学系であって、
前記第１レンズ群内の第３レンズが、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである撮像光学系。
【請求項３】
請求項１または２記載の撮像光学系であって、  
前記第２レンズ群の最も物体側の面が物体側に凹形状である撮像光学系。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１項に記載の撮像光学系であって、
全系の焦点距離：ｆ、前記第１レンズ群の最も像側の面と前記第２レンズ群の最も物体側の面とで形成される空気レンズの焦点距離：faが、条件式  
（3)  0.20 < |f/fa| < 1.00  
を満足する撮像光学系。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項に記載の撮像光学系であって、  
全系の焦点距離：ｆ、前記第１レンズ群の焦点距離：f1が、条件式  
（4)  0.01 < |f/f1| < 0.50    
を満足する撮像光学系。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１項に記載の撮像光学系であって、
全系の焦点距離：f、無限遠合焦状態における前記第１レンズの物体側面から像面までの光軸上の距離：ALが条件式  
（5）  0.10 < f/AL < 0.50  
を満足する撮像光学系。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１項に記載の撮像光学系であって、
前記第２レンズ群は、全体として正の第2Fレンズ群と、全体として正の第2Rレンズ群とからなり、前記第2Fレンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズを含み、前記第2Rレンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを含む撮像光学系。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか１項に記載の撮像光学系であって、
全系の焦点距離：f、前記第２レンズ群の最も物体側の負レンズと正レンズとの接合レンズの合成焦点：f2Fが、条件式  
（6）  0.000 < |f/f2F| < 0.500  
を満足する撮像光学系。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１項に記載の撮像光学系であって、
全てのレンズがガラス製の球面レンズである撮像光学系。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか１項に記載の撮像光学系を有する撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の撮像装置であって、
請求項１ないし９の何れか１項に記載の前記撮像光学系による撮像画像をデジタル情報とする機能を有する撮像装置。
【請求項１２】
請求項１ないし９の何れか１項に記載の前記撮像光学系を２個以上有し、該２個以上の撮像光学系による各撮像画像をデジタル情報とする機能を有する複眼撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、撮像光学系および撮像装置および複眼撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像対象を撮像するための撮像光学系は、近来、銀塩カメラに限らず、所謂デジタルカメラや携帯情報端末装置、ビデオカメラ、ステレオカメラや各種の光学センサに対しても用いられており、種々のタイプのものが知られている。  
これら種々のタイプの撮像光学系の１タイプとして「レトロフォーカスタイプの撮像光学系」が、比較的広角の単焦点レンズに適するものとして知られている（例えば、特許文献１〜４等）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、レトロフォーカスタイプの新規な撮像光学系の実現を課題とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の撮像光学系は、物体側から像側へ向かって順に、負の第１レンズ群、開口絞り、正の第２レンズ群を配してなり、前記第１レンズ群は物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズを配してなり、前記第１レンズは物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、前記第２レンズは負レンズ、前記第３レンズは負レンズ、前記第４レンズは正レンズであり、前記第２レンズ群は物体側から像側へ向かって順に、負レンズと正レンズとの接合レンズ、正レンズを有し、全系の焦点距離：ｆ、前記第１レンズ群の前記第３レンズと前記第４レンズとの光軸上の空気間隔：L34L、前記第１レンズ群の前記第４レンズの像側面と前記第２レンズ群の前記接合レンズの物体側面との前記開口絞りを介した光軸上の空気間隔：SLが、条件式  
(1)  5.00 < f/L34L < 50.00   
(2)  2.00 < f/SL < 15.00  
を満足する。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、レトロフォーカスタイプの新規な撮像光学系を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】撮像光学系の数値実施例１を示す光学配置図である。
【図２】撮像光学系の数値実施例２を示す光学配置図である。
【図３】撮像光学系の数値実施例３を示す光学配置図である。
【図４】撮像光学系の数値実施例４を示す光学配置図である。
【図５】撮像光学系の数値実施例５を示す光学配置図である。
【図６】数値実施例１の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図である。
【図７】数値実施例２の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図である。
【図８】数値実施例３の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図である。
【図９】数値実施例４の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図である。
【図１０】数値実施例５の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図である。
【図１１】撮像装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図１２】図１１の撮像装置のシステム構造を説明するための図である。
【図１３】複眼撮像装置の実施の１形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
この発明の撮像光学系は、上述の如く、物体側から像側へ向かって順に、負の第１レンズ群、開口絞り、正の第２レンズ群を配してなる。  
第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズを配してなる。  
第１レンズは物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第２レンズは負レンズ、第３レンズは負レンズ、第４レンズは正レンズであり、第１レンズ群は、これら正・負・負・正の４枚のレンズで構成される。  
第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に「負レンズと正レンズとの接合レンズ」
、正レンズを有する。第２レンズ群は「接合レンズと正レンズ」のみで構成することもできるが、上記正レンズの像側にさらに１以上の他のレンズを有することができる。  
このような構成において、全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群の「第３レンズと第４レンズとの光軸上の空気間隔：L34L」、第１レンズ群の「第４レンズの像側面と第２レンズ群の接合レンズの物体側面（第２レンズ群の最も物体側の面である。）との開口絞りを介した光軸上の空気間隔：SL」が、条件式  
(1)  5.00 < f/L34L < 50.00   
(2)  2.00 < f/SL < 15.00  
を満足する。
【０００８】
このように、この発明の撮像光学系は、物体側に負の第１レンズ群、像側に正の第２レンズ群を配した「レトロフォーカスタイプ」である。この構成により「広角化に伴って増大しがちな、軸外光の像面への入射角度を抑制」することが可能となる。  
第１レンズ群内は、物体側から像側へ向かって順に「正（第１レンズ）、負（第２レンズと第３レンズ）、正（第４レンズ）のパワー配置」となっている。  
第１レンズ群が「全体として負のパワー」を有し、第２レンズ群が「全体として正のパワー」を有し、第１レンズの正のパワーと、第２・第３レンズを合わせた負のパワーと、第４レンズの正のパワーと「２レンズ群全体としての正のパワー」とにより「正・負・正というトリプレットタイプの屈折力（パワー）配置」とし、色収差をはじめ諸収差の補正の難易度を下げている。
【０００９】
また、開口絞りよりも物体側に位置する第１レンズ群のパワーを全体として負として構成することで、広い画角の光線を比較的小さいサイズで取り込むことを可能としている。
【００１０】
第１レンズ群の最も物体側に配置される第１レンズを「物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ」とすることにより、「撮像光学系を大口径化した場合に特に増大しやすい球面収差の補正」を容易にしている。  
第１レンズ群内の負のパワーを「第２レンズと第３レンズとの２枚に分割」したことにより、これら２枚の負レンズの各面に「強い曲率」を与える必要がなくなり、レンズ生産性の向上や、製造誤差や組付け偏心による性能劣化の抑制を可能としている。
【００１１】
第２レンズ群では、各画角の光束が太い「開口絞りの近傍」において、最も物体側のレンズ要素を「負レンズと正レンズとの接合レンズ」とすることにより、主に軸上色収差の補正を容易としている。  
第２レンズ群の最も物体側の接合レンズは、物体側から像側へ向かって「負レンズ、正レンズの順」で構成され、接合レンズの正レンズと、その像側に続く正レンズとを併せて射出瞳距離の制御を容易としている。  
このように、接合レンズを物体側から像側へ向かって「負レンズ、正レンズの順」で構成すると、開口絞りよりも像側の光線の「接合レンズ面における入射角と射出角」をより小さく抑える構成を採り易く、製造誤差による性能劣化の感度の抑制も容易になる。
【００１２】
条件式(1)は「全系の焦点距離に対する第１レンズ群内の第３レンズと第４レンズの空気間隔」の最適範囲を規定している。  
第１レンズ群内の、負の第３レンズと正の第４レンズとは、主に球面収差を大きく「やり取り」して、撮像光学系全系の収差補正バランスに寄与する部分である。  
パラメータ：f/L34Lが、条件式(1)の下限値を下回ると、第３レンズと第４レンズとの間隔が過大となり、製造誤差感度の抑制には有利になるが、直接的に光学全長が増大するのに加え、第４レンズ以降における光線高さが増大し、レンズ径方向のサイズが増大したり、光学全長が増大したりして撮像光学系のコンパクト化が困難となり易い。  
パラメータ：f/L34Lが、条件式(1)の上限値を超えると、第３レンズの第２面と第４レンズの第１面との間で、光線傾角が大きくなり、製造誤差感度が上昇し、所望の性能を満足する個体の製造が困難になる恐れがある。
【００１３】
条件式(2)は、全系の焦点距離に対する「絞り前後の空気間隔：SL」の最適範囲を規定している。  
パラメータ：f/SLが、条件式(2)の下限値を下回ると、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔：SLが過大となり、直接的に光学全長が増大するのに加え、第１レンズ群内の光線高さが増大して、第１レンズ群の径方向のサイズが増大し易い。  
パラメータ：f/SLが、条件式(2)の上限値を超えると、第１レンズ群の負の屈折力が相対的に過大となり、第２レンズ群に対する製造誤差感度が上昇する恐れがある。  
この発明の撮影光学系の上記構成によれば、収差補正上の大きな効果を得ることが可能であり、後述する具体的な数値実施例に示すように、半画角：２９度程度の広画角、Ｆ２程度以下の大口径でありながら十分に小型で、低ディストーションを保ちつつ、良好な像性能の確保が可能となる。
【００１４】
条件式(1)のパラメータ：f/L34L、条件式(2)のパラメータ：f/SLは、より好ましくは、上記条件式(1)、(2)に代えて、以下の条件式  
（1A)   5.50 < f/L34L < 30.00  
（2A)   3.00 < f/SL < 10.00  
を満足するのが良い。
【００１５】
この発明の撮像光学系は、上記構成とともに、以下の条件式の任意の１以上を満足することが好ましい。  
(3)  0.20 < |f/fa| < 1.00    
(4)  0.01 < |f/f1| < 0.50    
(5)  0.10 < f/AL < 0.50  
(6)  0.000 < |f/f2F| < 0.500                                    。
【００１６】
これらの条件式におけるパラメータ中の記号の意味は、以下の通りである。  
「fa」は、第１レンズ群の最も像側の面と第２レンズ群の最も物体側の面で形成される空気レンズの焦点距離である。  
「f1」は、第１レンズ群の焦点距離（＜０）である。  
「AL」は、光学全長（第１レンズの物体側面から像面までの光軸上の距離）である。  
「f2F」は、第２レンズ群の最も物体側の「負レンズと正レンズとの接合レンズ」の合成焦点距離である。
【００１７】
条件式（3）は、全系の焦点距離：fに対する「第１レンズ群の最像側面と第２レンズ群の最物体側面で形成される空気レンズ」の焦点距離の好適な範囲を規定している。  
パラメータ：|f/fa|を条件式(3)内に設定することで、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔の増大による光学系全長の増大や、空気レンズの屈折面における光線傾角の増大による「製造誤差に対する性能劣化の感度」の上昇を、有効に回避することが可能となる。  
条件式（3）のパラメータ：|f/fa|は、より好ましくは、条件式（3）に代えて条件式
（3A)   0.35 < |f/fa| < 0.80  
を満足することが望ましい。  
条件式（4）は、全系の焦点距離：fに対する第１レンズ群の焦点距離:f1の好適な範囲を規定している。  
条件式（4）のパラメータ：|f/f1|を、条件式（4）の範囲内に設定することにより、屈折力縮小による色収差補正能力の低下や、第１レンズ群内の「正負の屈折力差の増大」に伴う製造誤差に対する性能劣化の感度の上昇を、有効に回避可能である。  
また、第１レンズ群と第２レンズ群との「屈折力差の増大」に伴う製造誤差に対する性能劣化の感度上昇や、光学系全体の大型化を有効に回避できる。  
条件式（4）のパラメータ：|f/f1|は、より好ましくは、条件式（4）に代えて条件式
（4A)   0.01 < |f/f1| < 0.30  
を満足するのが良い。
【００１８】
条件式（5）は、全系の焦点距離：fに対する光学全長:ALの好適な範囲を規定している。条件式（5）のパラメータ：f/ALを条件式(5)の範囲内に設定することにより、歪曲収差補正の難易度の低減が可能になり、光学全系のサイズ増大を有効に回避できる。  
条件式（5）のパラメータ：f/ALは、より好ましくは、条件式（5）に代えて条件式
（5A）    0.15 < f/AL < 0.40  
を満足するのが良い。  
条件式（6）は、第２レンズ群の最も物体側に配置される「負レンズと正レンズの接合レンズ」の合成焦点距離：f2Fの好適な範囲を規定している。  
条件式（6）のパラメータ：|f/f2F|を、条件式（6）の範囲内に設定することにより、上記「接合レンズ」の屈折力、射出瞳位置調整機能や、「第1レンズ群の負レンズとペアになって発揮される球面収差補正能力や色収差補正能力」を良好にバランスさせることが可能になる。
【００１９】
条件式（6）のパラメータ：|f/f2F|は、より好ましくは、条件式（6）に代えて、以下の条件式  
（6A)   0.000 < |f/f2F| < 0.400  
を満足するのが良い。  
さらに、第１レンズ群内の第３レンズは「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」とすることが好ましい。第３レンズは、第１レンズ群内で「主に球面収差補正の機能」が強く、この第３レンズを、物体側に凸面を向けたメニスカス形状とすることで、製造誤差感度の上昇を抑制しつつ、収差補正能力を向上させることが可能となる。    
また、第２レンズ群の最も物体側の面（負レンズと正レンズの接合レンズの負レンズの物体側の面）は「物体側に凹形状」であることが好ましい。第２レンズ群の最も物体側の面を物体側に凹形状にすることにより、第１レンズ群内の、正メニスカス形状の第１レンズ、負メニスカス形状の第３レンズの各第２面に向かい合う凹面を形成し、広角化に伴って増大しやすく、屈折力バランスの偏ったレトロフォーカスタイプでさらに悪化しやすい歪曲収差のバランスを取り、歪曲収差補正の難易度を下げることが容易に可能となる。
【００２０】
また、第２レンズ群は、全体として正の第2Fレンズ群と、全体として正の第2Rレンズ群とで構成し、第2Fレンズ群が「少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズ」を含み、第2Rレンズ群が「少なくとも１枚の正レンズ」を含む構成とするのが好ましい。  
このように、第2Fレンズ群が「負レンズと正レンズを少なくとも１枚ずつ有する」ことにより、これらのレンズが第１レンズ群中の「負の第３レンズと正の第４レンズ」とペアをなし、色収差補正能力の向上が可能となる。  
また、第2Rレンズ群に「１枚以上の正レンズ」を含ませることにより「射出瞳位置を調整する機能」を付与でき、結像光線の像面への入射角度の抑制が容易になる。  
環境変動や経時変化耐性を向上させるためには、全レンズをガラス製の球面レンズで構成するのがよく、この発明の撮像光学系は、後述の具体的な数値実施例に示すように、全レンズをガラス製の球面レンズで構成することができる。
【００２１】
光学樹脂材料に比較して熱膨張率が小さく、環境変動による光学特性変動が小さいガラス製レンズを全レンズに採用することで、環境変動や経時変化耐性に優れた光学系を構成でき、加工上も、残存内部応力が比較的小さい研磨加工を安価に選択可能な球面レンズとすることで、環境変動による光学特性変化をさらに抑制することができる。
【００２２】
さらに、第１レンズ群内の第２レンズおよび第３レンズは「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」であることが好ましい。これらの第２、第３レンズを「物体側に凸面を向けたメニスカス形状」とすることにより、大口径化に伴って増大する球面収差をより良好に補正可能となる。  
第１レンズ群の最も像側の面は「像側に凹形状」であることが好ましい。  
第１レンズ群の最像側の面と第２レンズ群の最物体側の面とで形成される空気レンズを「両凸形状」として「開口絞りを挟んで向かい合う凹面」を形成することにより、広角化に伴って増大しやすく、屈折力バランスの偏ったレトロフォーカスタイプでさらに悪化しやすい歪曲収差のバランスを取り、歪曲収差補正の難易度を下げることが可能となる。
【００２３】
上記第2Rレンズ群は、射出瞳距離の確保が主な機能である。撮像光学系全系を小型化するには、なるべく簡便な構成であることが必要で、正レンズ２枚程度以下であることが望ましい。
【００２４】
第２レンズ群の最も物体側に位置する接合レンズを構成する負レンズと正レンズは、以下の条件式を満足する材料で構成されることが好ましい。
【００２５】
1.75 < N21 < 2.20 , 15 < ν21 < 35  
1.65 < N22 < 2.20 , 35 < ν22 < 55  
「N21」は接合レンズを構成する負レンズの材料の屈折率、「ν21」は、前記負レンズの材料のアッベ数、「N22」は接合レンズを構成する正レンズの材料の屈折率、「ν22」は前記正レンズのアッベ数を表す。このような硝種を選択することによって、ペッツバール和のバランスをとりながら、色収差を良好に補正することが容易に可能となる。
【００２６】
第１レンズ群内の第４レンズは、以下の条件式を満足する材料で構成することが好ましい。  
1.75 < N14 < 2.20    
「N14」は第４レンズの材料の屈折率を表す。このような硝種を選択することによって、第４レンズを正メニスカスレンズとして構成することが容易となり、主に、球面収差と歪曲収差を良好に補正することが容易となる。
【００２７】
図１ないし図５に、撮像光学系の実施の形態を５例示す。  
これら５例の実施の形態は、この順序で、後述する数値実施例１ないし５に対応する。  
図１ないし図５において、図の左方が「物体側」、右方が「像側」である。  
繁雑を避けるため、図１ないし図５において、符号を共通化する。  
これらの図において、符号１Ｇは「第１レンズ群」、符号２Ｇは「第２レンズ群」、符号Ｓは「開口絞り」をそれぞれ示す。また、符号Ｉｍは「像面」を示す。  
図１ないし図５に示す実施の形態の各撮像光学系は「結像させた像を撮像素子で撮像」する場合を想定され、図１ないし図５において「撮像素子のカバーガラスと、赤外線カットフィルタ等の各種フィルタ」を、これらに等価な１枚の透明平板Ｆとして示している。透明平板Ｆは「平行平板状」で、撮像素子の受光面は像面Ｉｍに合致している。
【００２８】
図１ないし図５において、符号２ＦＧは「第2Fレンズ群」、符号２ＲＧは「第2Rレンズ群」を示している。  
また、図１ないし図５において、符号Ｌ１ないしＬ８はレンズを示す。以下、これらレンズＬ１ないしＬ８を、物体側から順に、第１レンズＬ１ないし第８レンズＬ８と呼ぶ。
【００２９】
これらの図に示す如く、第１レンズ群１Ｇは、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４で構成されている。  
第１レンズＬ１は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３は共に負レンズ、第４レンズＬ４は正レンズである。  
第２レンズＬ２、第３レンズＬ３は、ともに「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。また、第１レンズ群１Ｇの「最も像側の面」である第４レンズＬ４の像側面は「像側に凹形状」である。
【００３０】
第２レンズ群２Ｇは、図１および図２に示す実施の形態においては、第５レンズＬ５ないし第７レンズＬ７の３枚で構成され、図３ないし図５に示す実施の形態においては、第５レンズＬ５ないし第８レンズＬ８の４枚で構成されている。
【００３１】
第2Fレンズ群２ＦＧは、物体側に凹面を向けた負レンズである第５レンズＬ５と、正レンズである第６レンズＬ６の接合レンズで、正のパワーを持つ。  
第2Rレンズ群２ＲＧは、図１および図２の実施の形態では、正レンズであるレンズＬ７のみで構成され、図３ないし図５の実施の形態では、共に正レンズであるレンズＬ７とレンズＬ８の２枚で構成されている。  
何れの実施の形態においても、第２レンズ群２Ｇは、全体として正の第2Fレンズ群２ＦＧと、全体として正の第2Rレンズ群２ＲＧとで構成され、第2Fレンズ群２ＦＧは「少なくとも１枚の負レンズ（レンズＬ５）と１枚の正レンズ（レンズＬ６）」を含み、第2Rレンズ群２ＲＧは「少なくとも１枚の正レンズ（レンズＬ７、レンズＬ８）」を含む。
【００３２】
具体的な実施例の記載に先立ち、この発明の撮像光学系を用いる「撮像装置」と「複眼撮像装置」を説明する。  
図１１に示す撮像装置のシステム構成は、図１２に示すように「撮像光学系」としての撮影レンズ１と「撮像素子」である受光素子１３を有し、撮影レンズ１によって形成される撮像対象の像を受光素子１３によって撮像するように構成されている。  
受光素子１３からの出力は、中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４により処理されてデジタル情報に変換される。  
デジタル情報に変換された画像は、液晶モニタ７に表示され、半導体メモリ１５に記憶され、あるいは通信カード等１６により外部への通信に供される。「撮像装置」のより簡素な構成としては「通信機能を除いた部分」で構成したものを挙げることができる。  
撮影レンズ１としては、請求項１ないし９の何れか１項に記載の撮像光学系、具体的には後述する実施例１ないし５の「結像レンズ」の何れかを用いることができる。  
液晶モニタ７には「撮影中の画像」を表示することもできるし、半導体メモリ１５に記録されている画像を表示することもできる。  
図１１（Ａ）は、撮像装置の前面部を示しており、図示の状態（携帯時）では、撮像光学系である撮影レンズ１は「沈胴状態」にあり、電源スイッチ６（図１１（Ｂ））の操作により電源が入ると筐体５から鏡胴が繰り出される。繰り出された撮影レンズ１は「無限遠に合焦」している。
【００３３】
撮像装置を撮像対象に向けて、図１１（Ａ）に示すシャッタボタン４を「半押し」にすると撮影対象へのフォーカシングがなされ、シャッタボタン４をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上記の処理がなされる。  
半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示したり、通信カード１６等を用いて外部へ送信したりする際は、操作ボタン８の操作により行う。半導体メモリ１５および通信カード１６等は、それぞれ専用または汎用のスロット９に挿入して使用される。  
図１１（Ａ）のように、撮影レンズ１が「沈胴状態」にあるとき、撮影光学系１の各レンズ群１Ｇ、２Ｇは、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第２レンズ群２Ｇが、光軸上から退避して「第１レンズ群１Ｇと並列に収納される」如き機構とすれば、撮像装置のさらなる薄型化を実現できる。  
数値実施例１ないし５の結像レンズでは、第１レンズ群１Ｇの方が第２レンズ群２Ｇよりも「群厚」が大きいので、第１レンズ群Ｇ１を光軸から退避させるほうが「沈胴状態の薄型化」に、より大きく資することができる。
【００３４】
次に、図１３を参照して「複眼撮像装置」の実施の形態の１例を説明する。  
この複眼撮像装置は「車載用のステレオカメラ」であって、図１３（ａ）に示すように、車両１００に搭載されて「機器制御システム」を構成する。  
機器制御システムは、撮像ユニット１０２、解析ユニット１０３、制御ユニット１０４及び表示部１０５を有する。  
撮像ユニット１０２は、車両１００のフロントガラス１０６のルームミラー付近に設けられ、車両１００の、例えば「進行方向等の画像」を撮像する。撮像ユニット１０２の撮像動作で得られる画像データを含む各種データは、解析ユニット１０３に供給される。  
解析ユニット１０３は、撮像ユニット１０２から供給される各種データに基づき、車両１００が走行中の路面、前方の車両、歩行者、障害物等の認識対象物を解析する。制御ユニット１０４は、解析ユニット１０３の解析結果に基づき、表示部１０５を介して車両１００の運転者へ警告等を行う。  
制御ユニット１０４はまた、解析結果に基づいて、各種車載機器の制御、車両１００のハンドル制御又はブレーキ制御等の走行支援を行うことができる。
【００３５】
図１３（ｂ）は、撮像ユニット１０２及び解析ユニット１０３の概略的ブロック図である。この図に示すように、撮像ユニット１０２は、２つの撮像部１１０Ａ、１１０Ｂを備えた「ステレオカメラ」となっている。２つの撮像部１１０Ａ、１１０Ｂは同じ構成を有している。  
具体的には、撮像部１１０Ａは、撮像光学系１１１Ａ、２次元の受光部を持つ撮像素子１１２Ａとこれを駆動するコントローラ１１３Ａを有している。同様に、撮像部１１０Ｂは、撮像光学系１１１Ｂ、２次元の受光部を持つ撮像素子１１２Ｂとこれを駆動するコントローラ１１３Ｂを有している。  
撮像光学系１１１Ａ、１１１Ｂとしては、請求項１ないし請求項９の何れかに記載の撮像光学系、具体的には、後述する数値実施例１ないし５の何れかの撮像光学系を用いることができる。  
解析ユニット１０３は、物体認識装置の一例であり、ＦＰＧＡ（Field-Programmable  GateArray）１１４、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１１５、及び、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１１６、ＣＰＵ１１７を有し、さらに、シリアルＩＦ１１８、データＩＦ１１９を有している。
【００３６】
ＦＰＧＡ１１４〜データＩＦ１１９は、解析ユニット１０３のデータバスライン２１０を介して相互に接続されている。  
また、撮像ユニット１０２及び解析ユニット１０３は、データバスライン２１０及びシリアルバスライン２００を介して相互に接続されている。  
ＲＡＭ１１５には、撮像ユニット１０２から供給される輝度画像データに基づいて生成された視差画像データ等が記憶される。ＲＯＭ１１６には「オペレーションシステム及び視差画像生成プログラムを含む物体検出プログラム等の各種プログラム」が記憶されている。  
また、ＦＰＧＡ１１４は、物体検出プログラムに含まれる「視差画像生成プログラム」に従って動作する。ＦＰＧＡ１１４は、各撮像部１１０Ａ、１１０Ｂでそれぞれ撮像された撮像画像のうち、一方を基準画像とすると共に他方を比較画像とする。  
そして、ＦＰＧＡ１１４は、撮像領域内の同一地点に対応する基準画像上の対応画像部分と比較画像上の対応画像部分との位置ズレ量を、対応画像部分の視差値（視差画像データ）として算出する。
【００３７】
ＣＰＵ１１７は、ＲＯＭ１１６に記憶されているオペレーションシステムに基づいて動作し、撮像部１１０Ａ、１１０Ｂの「全体的な撮像制御」を行う。ＣＰＵ１１７はまた、ＲＯＭ１１６から物体検出プログラムをロードし、ＲＡＭ１１５に書き込まれた視差画像データを用いて各種処理を実行する。  
具体的には、ＣＰＵ１１７は、物体検出プログラムに基づいて、車両１００に設けられた各センサから、データＩＦ１１９を介して取得した、車速、加速度、操舵角、ヨーレート等のＣＡＮ（Controller  Area  Network）情報を参照し、路面、ガードレール、車両、人間等の認識対象物の認識処理、視差計算、認識対象物との間の距離の計算等を行う。
【００３８】
ＣＰＵ１１７は、処理結果を、シリアルＩＦ１１８又はデータＩＦ１１９を介して、図１３（Ａ）の制御ユニット１０４に供給する。制御ユニット１０４は、制御装置の一例であり、処理結果となるデータに基づいて、例えばブレーキ制御、車速制御、ハンドル制御等を行う。また、制御ユニット１０４は、処理結果となるデータに基づいて、表示部１０５に警告表示等を行う。これにより、車両１００の運転者の運転支援を行うことができる。
【００３９】
「数値実施例」
以下、この発明の撮像光学系の具体的な数値実施例を５例挙げる。  
数値実施例における記号の意味は以下の通りである。
【００４０】
f  ：全系の焦点距離  
Fno：Fナンバ  
ω ：半画角（単位：度）  
Y' ：最大像高  
R  ：曲率半径  
D  ：面間隔  
Nd ：d線における屈折率  
νd：アッベ数  
BF  :バックフォーカス  
数値実施例中に記載している硝種は「株式会社オハラの光学硝種名」である。   
「面番号」は、物体側から数えた面（開口絞りの面を含む）の番号である。 
また、図１等において、透明平板Ｆとして示したものは、各数値実施例中に「各種フィルタなど」として記載されている。
【００４１】
また「長さの次元を持つ量」については、特に断らない限り単位は「ｍｍ」である。
【００４２】
「数値実施例１」
数値実施例１は、図１に示した撮像光学系に対応するものである。  
f=5.40、  Fno=1.91、  ω=29.43  
面番号      R            D          Nd        νd          硝種 
1      10.34900       1.74      1.77250    49.60     S-LAH66(OHARA) 
2      42.56200       0.11   
3       8.80000       0.81      1.51633    64.14     S-BSL7(OHARA) 
4       3.58200       0.97   
5      12.00000       0.80      1.51633    64.14     S-BSL7(OHARA)  
6       2.74500       0.89  
7       4.46000       2.35      1.85026    32.27     S-LAH71(OHARA) 
8      12.68100       0.49   
9     （開口絞り）    0.33   
10      -8.11900       0.90      1.84666    23.78     S-TIH53(OHARA) 
11       4.04600       2.46      1.69350    53.20     S-LAL13(OHARA) 
12      -4.73400       0.15   
13      12.41500       1.64      1.85150    40.78     S-LAH89(OHARA)
14     -12.41500       5.35  
18         ∞           0.4      1.51633    64.14     各種フィルタなど
19         ∞           BF                                。
【００４３】
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値は、以下の通りである。    
(1)  6.07 
(2)  6.59 
(3)  0.52 
(4)  0.06 
(5)  0.28 
(6)  0.213                                                  。  
「数値実施例２」
数値実施例２は、図２に示した撮像光学系に対応するものである。  
f=5.41、  Fno=1.91、  ω=29.37
面番号       R          D          Nd       νd            硝種 
1       11.16100    1.66     1.85150    40.78      S-LAH89(OHARA) 
2       45.52700    0.12   
3        8.30000    0.70     1.51633     4.14      S-BSL7(OHARA) 
4        3.50000    1.11    
5       19.43600    0.72     1.51633     64.14     S-BSL7(OHARA) 
6        2.91300    0.45  
7        4.44800    2.16     1.85150     40.78     S-LAH89(OHARA) 
8       16.00000    0.45   
9      （開口絞り） 0.73  
10       -7.13100    1.20     1.85478      24.80     S-NBH56(OHARA) 
11        4.75600    2.42     1.71300      53.87     S-LAL8(OHARA) 
12       -4.75600    0.15  
13       12.67300    1.64     1.85150      40.78     S-LAH89(OHARA) 
14      -12.67300    5.40  
18         ∞        0.4      1.51633      64.14     各種フィルタなど 
19         ∞         BF                                。
【００４４】
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値は、以下の通りである。    
(1)  12.01
(2)   4.58 
(3)   0.53 
(4)   0.06 
(5)   0.28
(6)   0.221                                                    。
【００４５】
「数値実施例３」
数値実施例３は、図３に示した撮像光学系に対応するものである。  
f=5.40、  Fno=1.90、  ω=29.35
面番号        R        D         Nd      νd        硝種  
1        9.01700    1.57    1.77250   49.60     S-LAH66(OHARA)
2       44.64000    0.23  
3       12.96700    0.70    1.51633   64.14     S-BSL7(OHARA) 
4        2.82700    0.95   
5       11.26100    0.70    1.51633   64.14     S-BSL7(OHARA) 
6        3.28800    0.46  
7        4.47600    2.82    1.85026   32.27     S-LAH71(OHARA) 
8       15.47000    0.26  
9     （開口絞り）  0.35 
10       -7.74000    0.70    1.84666    23.78     S-TIH53(OHARA) 
11        4.51600    2.57    1.73400    51.47     S-LAL59(OHARA) 
12       -5.12100    0.15  
13       26.08400    1.35    1.85150    40.78     S-LAH89(OHARA)
14      -11.74700    0.10  
15       29.88700    1.05    1.61800    63.33     S-PHM52(OHARA) 
16      -53.09300    5.00  
17        ∞         0.4     1.51633    64.14     各種フィルタなど
18        ∞          BF                                          。
【００４６】
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値は、以下の通りである。    
(1) 11.75 
(2)  8.86 
(3)  0.49 
(4)  0.09 
(5)  0.28 
(6)  0.225                                                      。
【００４７】
「数値実施例４」
数値実施例４は、図４に示した撮像光学系に対応するものである。  
f=5.40、  Fno=1.91、  ω=29.34
面番号        R          D         Nd        νd          硝種  
1        9.42800    1.46      1.83481    42.72      S-LAH55V(OHARA) 
2       98.67700    0.15  
3       29.06600    0.75      1.51633    64.14      S-BSL7(OHARA)  
4        2.59600    0.90  
5       11.07300    0.75      1.51633    64.14      S-BSL7(OHARA)
6        3.96900    0.24  
7        4.14100    1.63      1.85150    40.78      S-LAH89(OHARA) 
8      176.63500    0.21 
9     （開口絞り）  0.73 
10       -6.23100    0.82      1.84666    23.78       S-TIH53(OHARA)
11        5.31700    1.84      1.60300    65.44       S-PHM53(OHARA) 
12       -4.10900    0.15  
13       46.21900    1.28      1.85026    32.27       S-LAH71(OHARA)
14       -9.77300    0.10   
13       10.18300    0.99      1.80400    46.58       S-LAH65V(OHARA) 
14       17.10600    4.40   
15        ∞         0.4       1.51633    64.14       各種フィルタなど
16        ∞          BF                                      。
【００４８】
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値は、以下の通りである。    
(1)  22.52 
(2)   5.75 
(3)   0.42  
(4)   0.23 
(5)   0.32  
(6)   0.004                                              。
【００４９】
「数値実施例５」
数値実施例５は、図５に示した撮像光学系に対応するものである。  
f=5.40、  Fno=1.91、  ω=29.33
面番号        R        D          Nd        νd          硝種  
1        9.98100    1.49     1.77250    49.60     S-LAH66(OHARA)
2       63.48400    0.15  
3       10.70800    0.75     1.51633    64.14     S-BSL7(OHARA)
4        2.48600    0.95   
5        7.30900    0.75     1.51633    64.14     S-BSL7(OHARA)
6        3.67300    0.27    
7        4.07700    1.80     1.85026    32.27     S-LAH71(OHARA)
8        8.97700    0.30    
9     （開口絞り）  0.54    
10       -6.03700    0.75     1.85478    24.80     S-NBH56(OHARA)
11        4.94700    1.81     1.73400    51.47     S-LAL59(OHARA)
12       -4.41700    0.15    
13       22.61500    1.27     1.85150    40.78     S-LAH89(OHARA)
14      -13.05900    0.10  
15     -162.82400    1.15     1.61800    63.33     S-PHM52(OHARA)
16      -12.00600    4.95  
17         ∞        0.4      1.51633    64.14     各種フィルタなど
18         ∞         BF                                        。
【００５０】
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値は、以下の通りである。    
(1)  20.02 
(2)   6.43 
(3)   0.72 
(4)   0.10 
(5)   0.30 
(6)   0.196                                          。
【００５１】
図６に、数値実施例１の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図を示す。  
図７に、数値実施例２の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図を示す。  
図８に、数値実施例３の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図を示す。  
図９に、数値実施例４の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図を示す。  
図１０に、数値実施例５の撮像光学系の無限遠物体における収差曲線図を示す。  
非点収差中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。「ｄ」はd線、「ｇ」はｇ線に対する収差曲線図である。  
数値実施例１ないし５の撮像光学系とも、収差曲線図に示すように、低ディストーションでありながら、小型高性能で、画角：５８度程度の広画角で、Ｆナンバ：２程度の大口径であり、７〜８枚程度の「研磨球面のみ」で構成され、良好な性能を有している。
【００５２】
上に、図１３を参照して「撮像光学系を用いるステレオカメラ」の実施の形態を挙げたが、歪曲収差（ディストーション）は、ステレオカメラの測距精度を劣化させる大きな要因の１つである。従って、ステレオカメラに用いられる撮像光学系の歪曲収差は「光学的、もしくは電子的に補正されている」ことが好ましい。  
電子的に補正する歪曲収差量は、ステレオカメラ基盤内の回路容量や計算能力に影響し、カメラサイズやコストに反映する。また、ステレオカメラを車載用に用いる場合、自車の走行車線の他に、対向車線や歩道等も画角内に確保することが必要とされている。  
遠方の車両までの測距や、物体の識別・認識のためには、カメラ画質としてもある程度の高性能が必要となる。
【００５３】
これらを考慮すると、電子的な補正を前提とした歪曲収差に許容される最大量は「±２％未満」程度が要請され、また、広角という面では全画角：５８度程度が要請される。また、画質の面では、少なくとも「ＳＸＧＡサイズの撮像素子」に対応した解像力を有するとともに、色収差が少なく、像高による色にじみ差異が生じにくいことが求められる。
【００５４】
さらに、薄暮時や黎明時などの低輝度シーンにおける認識向上のためＦ２程度以下の大口径であることが望ましい。
【００５５】
上に挙げた具体的な数値実施例１ないし５の撮像光学系は、歪曲収差は２％以下で、全画角：５８度程度と広画角で、Ｆナンバ：２程度の大口径であり、ステレオカメラの撮像光学系に求められる要請を満たしている。
【００５６】
上には、「複眼撮像装置」の１例として、この発明の撮像光学系を２個用いるステレオカメラ装置の実施の形態を説明したが、この発明の複眼撮像装置は「撮像光学系を３個以上用いる構成」とすることもできる。
【００５７】
以上のように、この発明によれば、新規な撮像光学系、撮像装置、複眼撮像装置を実現できる。
【００５８】
［１］
物体側から像側へ向かって順に、負の第１レンズ群（１Ｇ）、開口絞り（Ｓ）、正の第２レンズ群（２Ｇ）を配してなり、  
前記第１レンズ群（１Ｇ）は物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ（Ｌ１）、第２レンズ（Ｌ２）、第３レンズ（Ｌ３）、第４レンズ（Ｌ４）を配してなり、前記第１レンズ（Ｌ１）は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、前記第２レンズ（Ｌ２）は負レンズ、前記第３レンズ（Ｌ３）は負レンズ、前記第４レンズ（Ｌ４）は正レンズであり、前記第２レンズ群（２Ｇ）は物体側から像側へ向かって順に、負レンズ（Ｌ５）と正レンズ（Ｌ６）との接合レンズ、正レンズ（Ｌ７）を有し、全系の焦点距離：ｆ、前記第１レンズ群の前記第３レンズと前記第４レンズとの光軸上の空気間隔：L34L、前記第１レンズ群の前記第４レンズの像側面と前記第２レンズ群の前記接合レンズの物体側面との前記開口絞りを介した光軸上の空気間隔：Slが、条件式  
(1)  5.00 < f/L34L < 50.00   
(2)  2.00 < f/SL < 15.00  
を満足する撮像光学系（数値実施例１〜５）。
【００５９】
［２］
［１］記載の撮像光学系であって、前記第１レンズ群（１Ｇ）内の第３レンズ（Ｌ３）が、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである撮像光学系（数値実施例１〜５）。
【００６０】
［３］
［１］または［２］記載の撮像光学系であって、前記第２レンズ群（２Ｇ）の最も物体側の面が物体側に凹形状である撮像光学系（数値実施例１〜５）。
【００６１】
［４］
［１］ないし［３］の何れか１に記載の撮像光学系であって、全系の焦点距離：ｆ、前記第１レンズ群（１Ｇ）の最も像側の面と前記第２レンズ群（２Ｇ）の最も物体側の面とで形成される空気レンズの焦点距離：faが、条件式  
（3)  0.20 < |f/fa| < 1.00  
を満足する撮像光学系（数値実施例１〜５）。
【００６２】
［５］
［１］ないし［４］の何れか１に記載の撮像光学系であって、全系の焦点距離：ｆ、前記第１レンズ群の焦点距離：f1が、条件式  
（4)  0.01 < |f/f1| < 0.50    
を満足する撮像光学系（数値実施例１〜５）。
【００６３】
［６］
［１］ないし［５］の何れか１に記載の撮像光学系であって、全系の焦点距離：f、無限遠合焦状態における前記第１レンズの物体側面から像面までの光軸上の距離：ALが条件式  
（5）  0.10 < f/AL < 0.50  
を満足する撮像光学系（数値実施例１〜５）。
【００６４】
［７］
［１］ないし［６］の何れか１に記載の撮像光学系であって、前記第２レンズ群（２Ｇ）は、全体として正の第2Fレンズ群（２ＦＧ）と、全体として正の第2Rレンズ群（２ＲＧ）とからなり、前記第2Fレンズ群（２ＦＧ）は、少なくとも１枚の負レンズ（Ｌ５）と１枚の正レンズ（Ｌ６）を含み、前記第2Rレンズ群（２ＲＧ）は、少なくとも１枚の正レンズ（Ｌ７、Ｌ８）を含む撮像光学系（数値実施例１、２、３ないし５）。
【００６５】
［８］
［１］ないし［７］の何れか１に記載の撮像光学系であって、全系の焦点距離：f、前記第２レンズ群（２Ｇ）の最も物体側の負レンズ（Ｌ５）と正レンズ（Ｌ６）との接合レンズの合成焦点：f2Fが、条件式  
（6）  0.000 < |f/f2F| < 0.500  
を満足する撮像光学系（数値実施例１〜５）。
【００６６】
［９］
［１］ないし［８］の何れか１に記載の撮像光学系であって、全てのレンズ（Ｌ１〜Ｌ７、Ｌ１〜Ｌ８）がガラス製の球面レンズである撮像光学系（数値実施例１、２、３ないし５）。
【００６７】
［１０］
［１］ないし［８］の何れか１に記載の撮像光学系を有する撮像装置（図１１、図１２）。
【００６８】
［１１］
［１０］記載の撮像装置であって、請求項１ないし９の何れか１項に記載の前記撮像光学系による撮像画像をデジタル情報とする機能を有する撮像装置（図１１、図１２）。
【００６９】
［１２］
［１］ないし［８］の何れか１に記載の撮像光学系を２個以上有し、該２個以上の撮像光学系による各撮像画像をデジタル情報とする機能を有する複眼撮像装置（図１３）。
【００７０】
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、この発明の撮像光学系は、上記説明における「像側」を物体側とし、「物体側」を像側として「投影光学系に用いる投影光学系」として用いることができる。
【００７１】
また、この発明の撮像光学系は、デジタルカメラや携帯情報端末装置、ビデオカメラや銀塩カメラに撮影光学系として用いることができ、また、各種の光学センサ用の撮像光学系として用いることも可能である。
【００７２】
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。
【符号の説明】
【００７３】
1G      第1レンズ群  
2G      第2レンズ群  
2FG      第2Fレンズ群  
2RG      第2Rレンズ群  
S      開口絞り  
F      各種フィルタおよび撮像素子のカバーなど  
D      スペクトルのd線  
G      スペクトルのg線
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特開平  １１−０５２２２８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２０７４１号公報
【特許文献３】特許第４６６７２６９号公報
【特許文献４】特許第４００４５８７号公報
【図１】
2018005002.tif 000003
【図２】
2018005002.tif 000004
【図３】
2018005002.tif 000005
【図４】
2018005002.tif 000006
【図５】
2018005002.tif 000007
【図６】
2018005002.tif 000008
【図７】
2018005002.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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