(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側に凹状に湾曲した像を形成する結像光学系であって、
最も物体側に位置する物体側光学面と、
最も像側に位置する像側光学面と、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする結像光学系。
０≦｜Ｒｅ／Ｒ１｜＜０．８      （１）
Ｒｅ／ＴＬ＜０      （２）
ＥＸＰ６０／ｆ＜０      （３）
０＜Ｙ１×２／ｆ＜２      （４）
ここで、
Ｒ１は、前記物体側光学面の近軸曲率半径、
Ｒｅは、前記像側光学面の近軸曲率半径、
ＴＬは、前記物体側光学面から前記像までの光軸上の距離、
ＥＸＰ６０は、像面から前記結像光学系に半画角６０度で入射する光束における主光線による射出瞳位置までの距離であって、前記射出瞳が物体側に位置する場合を負とする、
ｆは、前記結像光学系の焦点距離、
Ｙ１は、所定の領域における最大光線高、
前記所定の領域は、前記物体側光学面において有効光束が通過する領域、
である。
【請求項２】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
Ｌ１ｅ／ＴＬ≦０．６５      （５）
ここで、
Ｌ１ｅは、前記物体側光学面から前記像側光学面までの光軸上における距離、
ＴＬは、前記物体側光学面から前記像までの光軸上における距離、
である。
【請求項３】
前記物体側光学面が非球面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の結像光学系。
【請求項４】
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の結像光学系。
０＜｜Ｒｅ／Ｒｉｍｇ｜≦２．０      （６）
ここで、
Ｒｅは、前記像側光学面の近軸曲率半径、
Ｒｉｍｇは、光軸と前記像とが交わる点を面頂点とし、前記面頂点と、前記結像光学系へ半画角６０度で入射した光線と前記像とが交わる点と、を含む仮想球面の曲率半径の最小値、
である。
【請求項５】
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の結像光学系。
ＳＡＧ１１／ｆ≦０      （７）
ここで、
ＳＡＧ１１は、前記物体側光学面の面頂点から、前記結像光学系における最大像高に入射する最周辺の有効光線が前記物体側光学面を通過する点までの光軸に沿う方向での距離であり、光線が進む方向を正符号とし、
ｆは、前記結像光学系の焦点距離、
である。
【請求項６】
軸上光束を制限する明るさ絞りを有し、
以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の結像光学系。
ＰＳ×ＥＸＰ＜−０．７      （８）
ここで、
ＰＳは、前記結像光学系のペッツバール和であり、
ペッツバール和ＰＳは、以下の式で表される。
【数１】
0006572073.tif 000004
ここで、
ｉは、前記結像光学系中の各レンズの物体側からの順番、
ｋは、前記結像光学系中のレンズの総数、
ｎｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での屈折率、
ｆｉは、ｉ番目のレンズの焦点距離、
ＥＸＰは、前記像から前記結像光学系の近軸射出瞳位置までの光軸に沿った距離であり、前記近軸射出瞳位置が前記像よりも物体側にある場合の符号を負とする、
である。
【請求項７】
以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の結像光学系。
ＰＳｉｎｖ／Ｒ１≦０      （９）
ここで、
Ｒ１は、前記物体側光学面の近軸曲率半径、
ＰＳｉｎｖは、前記結像光学系のペッツバール和ＰＳの逆数であり、
ペッツバール和ＰＳは、以下の式で表される。
【数２】
0006572073.tif 000005
ここで、
ｉは、前記結像光学系中の各レンズの物体側からの順番、
ｋは、前記結像光学系中のレンズの総数、
ｎｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での屈折率、
ｆｉは、ｉ番目のレンズの焦点距離、
である。
【請求項８】
軸上光束を制限する明るさ絞りを有し、
以下の条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の結像光学系。
（ＥＸＰ／ｆ）／（φｅ／φ１）＜−１．２      （１０）
ここで、
ＥＸＰは、前記像から前記結像光学系の近軸射出瞳位置までの光軸に沿った距離であり、前記近軸射出瞳位置が前記像よりも物体側にある場合の符号を負とし、
ｆは、前記結像光学系の焦点距離、
φｅは、前記物体側光学面における、最大像高位置での結像に寄与する有効光束が通過する領域の光軸に対して垂直に測ったときの最大直径、
φ１は、前記物体側光学面における、前記結像光学系の軸上光束が通過する領域の光軸
に対して垂直に測った最大直径、
である。
【請求項９】
レンズ成分を、結像に寄与する光束が通過する光路である有効光路にて空気に接触する面が物体側面と像側面の２面のみのレンズとしたときに、
物体側から像側に順に、物体側レンズ成分と、像側レンズ成分の２つのレンズ成分からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の結像光学系。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の結像光学系と、物体側に凹状に湾曲した撮像面を有する撮像部と、を備えた光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系及びそれを備えた光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
広い画角を有し、湾曲した像を形成する光学系として、特許文献１に記載の広角レンズがある。特許文献１に記載の広角レンズは、物体側から順に、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズと、からなる。第１レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ、第２レンズは、正の屈折力を有し、第３レンズは像側に凹面を向けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０９０７２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の広角レンズは、広い画角を有する。しかしながら、特許文献１に記載の広角レンズでは、有効光束が通過する領域における最大光線高が、第１レンズにおいて高い。そのため、特許文献１に記載の広角レンズでは、光学系を小型化することが難しい。
【０００５】
特許文献１に記載の広角レンズにおいてレンズ径を小型化するためには、有効口径を小さくすれば良い。ただし、有効口径を小さくすると、画角の大きな軸外光束がレンズを通らなくなるため、広い画角を確保することが難しくなる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型でありながら、広い画角と高い結像性能を有する結像光学系を提供することを目的とする。また、小型でありながら、広い範囲を高い解像度で撮像できる光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の結像光学系は、物体側に凹状に湾曲した像を形成する結像光学系であって、最も物体側に位置する物体側光学面と、最も像側に位置する像側光学面と、を有し、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
０≦｜Ｒｅ／Ｒ１｜＜０．８      （１）
Ｒｅ／ＴＬ＜０      （２）
ＥＸＰ６０／ｆ＜０      （３）
０＜Ｙ１×２／ｆ＜２      （４）
ここで、
Ｒ１は、物体側光学面の近軸曲率半径、
Ｒｅは、像側光学面の近軸曲率半径、
ＴＬは、物体側光学面から像までの光軸上の距離、
ＥＸＰ６０は、像面から結像光学系に半画角６０度で入射する光束における主光線による射出瞳位置までの距離であって、射出瞳が物体側に位置する場合を負とする、
ｆは、結像光学系の焦点距離、
Ｙ１は、所定の領域における最大光線高、
所定の領域は、物体側光学面において有効光束が通過する領域、
である。
【０００８】
また、本発明の光学装置は、上述の結像光学系と、物体側に凹状に湾曲した撮像面を有する撮像部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型でありながら、広い画角と高い結像性能を有する結像光学系を提供することができる。また、小型でありながら、広い範囲を高い解像度で撮像できる光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】条件式で用いられているパラメータを説明する図である。
【図２】実施例１に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図３】実施例２に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図４】実施例３に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図５】実施例４に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図６】実施例５に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図７】実施例６に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図８】実施例７に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図９】実施例８に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図１０】実施例９に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図１１】実施例１０に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図１２】実施例１１に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図１３】実施例１２に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図１４】実施例１３に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図１５】実施例１４に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図１６】実施例１５に係る結像光学系の断面図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は収差図である。
【図１７】実施例１６に係る結像光学系の断面図である。
【図１８】カプセル内視鏡の概略構成を示す図である。
【図１９】車載カメラを示す図であって、（ａ）は車外に車載カメラを搭載した例を示す図、（ｂ）は車内に車載カメラを搭載した例を示す図である。
【図２０】条件式で用いられているパラメータを説明する他の図である。
【図２１】条件式で用いられているパラメータを説明する他の図である。
【図２２】条件式で用いられているパラメータを説明する他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施形態に係る結像光学系と光学装置について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態に係る結像光学系や光学装置により、この発明が限定されるものではない。
【００１２】
本実施形態の結像光学系は、物体側に凹状に湾曲した像を形成する結像光学系であって、最も物体側に位置する物体側光学面と、最も像側に位置する像側光学面と、を有し、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
０≦｜Ｒｅ／Ｒ１｜＜０．８      （１）
Ｒｅ／ＴＬ＜０      （２）
ＥＸＰ６０／ｆ＜０      （３）
０＜Ｙ１×２／ｆ＜２      （４）
ここで、
Ｒ１は、物体側光学面の近軸曲率半径、
Ｒｅは、像側光学面の近軸曲率半径、
ＴＬは、物体側光学面から像までの光軸上の距離、
ＥＸＰ６０は、結像光学系に半画角６０度で入射する光線による射出瞳位置、
ｆは、結像光学系の焦点距離、
Ｙ１は、所定の領域における最大光線高、
所定の領域は、物体側光学面において有効光束が通過する領域、
である。
【００１３】
全体的に又は部分的に物体側に凹状に湾曲した像（以下、「湾曲像」という）を形成する光学系では、像面湾曲の補正を許容できる。よって、湾曲像を形成する光学系では、平坦な像を形成する光学系に比べて、収差補正の負担が軽減される。
【００１４】
例えば、湾曲像を形成する光学系では、ペッツバール和を補正のためのレンズを削減できる。そのため、光学系を小型化できる。
【００１５】
また、平坦な像を形成する光学系では、像面湾曲を良好に補正するために、開口絞りから離れた位置に補正用のレンズを配置する必要がある。但し、補正用のレンズを配置すると、光学系の外径が大きくなり、さらにレンズ成分の数が増える。このように、補正用のレンズは、光学系の外径を大きくする要因の一つである。
【００１６】
これに対して、湾曲像を形成する光学系では、補正用のレンズを配置する必要が無くなる。よって、湾曲像を形成する光学系では、光学系の外径を小さくすることができる。
【００１７】
また、周辺光量比、すなわち、中心領域の光量に対する周辺領域の光量の比については、比率の低下が抑制される。また、ディストーションについては、更なる発生が抑制される。
【００１８】
更には、湾曲した撮像面をもつ撮像素子で光学系の像を受光する場合には、撮像面へ入射する光線をほぼ垂直にするためにテレセントリックな光学系としなくてもよい。よって、湾曲像を形成する光学系では、小型化と光学性能の両立のための設計の自由度が広がる。
【００１９】
本実施形態の結像光学系も、湾曲像を形成する光学系である。よって、レンズ成分の数を減らし、光学系を小型化することができる。更に、設計の自由度が広がるため、広い画角、例えば、１２０度以上の画角を確保しつつ、高い結像性能を有する光学系を実現することができる。
【００２０】
本実施形態の結像光学系は、結像光学系の最も物体側に位置する物体側光学面と、結像光学系の最も像側に位置する像側光学面と、を有し、上述の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する。
【００２１】
条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することで、小型でありながら、広い画角と高い結像性能を有する結像光学系を実現することができる。
【００２２】
各条件式について説明する。図１は、条件式（１）、（２）、（３）、（４）で用いられているパラメータを説明するための図である。
【００２３】
条件式（１）は、物体側光学面の近軸曲率半径と像側光学面の近軸曲率半径とを規定する条件式である。
【００２４】
図１に示すように、物体側光学面Ｓ１は、結像光学系の構成する光学面のうちで、最も物体側に位置する光学面である。像側光学面Ｓｅは、結像光学系のうちで、最も像側に位置する光学面である。また、Ｒ１は物体側光学面Ｓ１の近軸曲率半径で、Ｒｅは像側光学面Ｓｅの近軸曲率半径である。
【００２５】
条件式（１）を満足することで、物体側光学面の近軸曲率半径を、像側光学面の近軸曲率半径よりも大きくすることができる。すなわち、光学面Ｓ１における近軸曲率半径が、光学面Ｓｅにおける近軸曲率半径よりも大きくなる。これにより、広い画角を確保しつつ、非点収差を良好に補正することができる。
【００２６】
条件式（１）の上限値を上回ると、非点収差の補正が困難になるか、又は、広画角化が困難になる。
【００２７】
条件式（１）に代えて、以下の条件式（１−１）を満足することが好ましい。
０≦｜Ｒｅ／Ｒ１｜＜０．６      （１−１）
条件式（１）に代えて、以下の条件式（１−２）を満足することが、より好ましい。
０≦｜Ｒｅ／Ｒ１｜＜０．４５      （１−２）
【００２８】
条件式（２）は、像側光学面の形状を規定する条件式である。
【００２９】
条件式（２）を満足することで、像側光学面の形状を、像側に凸面を向けた形状にすることができる。すなわち、光学面Ｓｅの形状が、像側に凸面を向けた形状になる。これにより、非点収差を良好に補正することができる。
【００３０】
条件式（２）の上限値を上回ると、像側光学面の形状が平面、または、像側に凹面を向けた形状になる。その結果、非点収差の良好な補正が困難になる。
【００３１】
条件式（３）は、射出瞳の位置を規定する条件式である。条件式（３）で規定する射出瞳の位置は、６０度の角度で結像光学系に入射する光線による射出瞳の位置である。
【００３２】
図１に示すように、光線Ｌ６０は、６０度の角度で結像光学系に入射する光線である。よって、ＥＸＰ６０は、光線Ｌ６０による射出瞳の位置を表している。より詳しくは、ＥＸＰ６０は、像Ｉから射出瞳までの光軸上の距離であって、符号の正負は、射出瞳が像Ｉよりも結像光学系側に位置する場合が負、その反対が正である。
【００３３】
条件式（３）を満足することで、画角が広い場合であっても、像の周辺部における非点収差の発生を抑えることができる。
【００３４】
条件式（３）の上限値を上回ると、像側光学面における光線高が高くなる。この場合、非点収差が大きく発生するので、結像性能が悪くなる。
【００３５】
条件式（３）に代えて、以下の条件式（３−１）を満足することが好ましい。
−１０＜ＥＸＰ６０／ｆ＜−０．５      （３−１）
条件式（３−１）の上限値を上回ると、射出瞳位置が像面に近づくことになる。そのため、シェーディングが発生しやすくなる。
条件式（３−１）の下限値を下回ると、射出瞳位置が像面から離れていく。そのため、光学系の小型化にとって不利になる。
【００３６】
条件式（３）に代えて、以下の条件式（３−２）を満足することが、より好ましい。
−２．２＜ＥＸＰ６０／ｆ＜−１．３      （３−２）
【００３７】
条件式（４）は、所定の領域における最大光線高を規定する条件式である。所定の領域は、物体側光学面において有効光束が通過する領域である。
【００３８】
図１に示すように、Ｙ１は、光学面Ｓ１を通過する光線のうちで、最も高い位置を通過する光線の通過位置と光軸ＡＸとの距離である。
【００３９】
条件式（４）を満足することで、光学系を小型化することができる。
【００４０】
（４）の上限値を上回ると、物体側光学面の径が大きくなるので、光学系の小型化が困難になる。
【００４１】
条件式（４）に代えて、以下の条件式（４−１）を満足することが好ましい。
０．１＜Ｙ１×２／ｆ＜２      （４−１）
条件式（４）に代えて、以下の条件式（４−２）を満足することが、より好ましい。
０．２＜Ｙ１×２／ｆ＜２      （４−２）
【００４２】
本実施形態の結像光学系は、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
Ｌ１ｅ／ＴＬ≦０．６５      （５）
ここで、
Ｌ１ｅは、物体側光学面から像側光学面までの光軸上における距離、
ＴＬは、物体側光学面から像までの光軸上における距離、
である。
【００４３】
条件式（５）を満足することで、高い結像性能を維持しつつ、バックフォーカスを充分に確保することができる。
【００４４】
条件式（５）の上限値を上回ると、収差補正は容易になるが、十分なバックフォーカスを確保できなくなる。
【００４５】
条件式（５）に代えて、以下の条件式（５−１）を満足することが好ましい。
０．２５＜Ｌ１ｅ／ＴＬ≦０．５      （５−１）
【００４６】
条件式（５−１）の上限値の技術的意義は、条件式（５）の技術的意義と同じである。
【００４７】
条件式（５）、（５−１）の上限値を上回らないようにして、バックフォーカスを確保することで、像面の大きさに対する結像光学系の小型化、軽量化につながる。
【００４８】
条件式（５−１）の下限値を下回らないようにして、物体側光学面から像側光学面までの光軸上の距離を十分に確保することで、収差補正に有利となり、良好な結像性能の確保に有利となる。
【００４９】
条件式（５−１）の下限値を下回ると、物体側光学面から像側光学面までの光軸上の距離が小さくなりすぎる。この場合、十分な収差補正が行えなくなるので、良好な結像性能が得られない。
【００５０】
条件式（５）については、上限値を０．６３、さらには、０．５とすることがより好ましい。条件式（５−１）について、下限値を０．３６とすることがより好ましい。
【００５１】
本実施形態の結像光学系では、物体側光学面が非球面であることが好ましい。
【００５２】
上述のように、本実施形態の結像光学系では、湾曲像が形成される。湾曲像は、例えば、撮像素子で撮像される。湾曲像における湾曲量が大きいと、撮像素子の撮像面の湾曲量も大きくなる。製造上、撮像面の湾曲量には限界があるので、湾曲像における湾曲量を適切な量にする必要がある。
【００５３】
また、湾曲像では、収差が良好に補正されていることが必要である。
【００５４】
よって、結像光学系には、広い画角を有しながら、像面湾曲の発生量が適切で、且つ、像面湾曲以外の収差が良好に補正された湾曲像を形成することが求められる。そこで、物体側光学面を非球面にすることで、像面湾曲の発生量が適切で、且つ、像面湾曲以外の収差が良好に補正された広角な湾曲像を形成することができる。
【００５５】
本実施形態の結像光学系では、物体側光学面の形状を、物体側に凹面を向けた形状にしても良い。このようにすることで、画角を広くすることができる。
【００５６】
本実施形態の結像光学系では、物体側光学面の周辺部の形状を、物体側に凹面を向けた形状にしても良い。このようにすることで、画角を更に広くすることができる。
【００５７】
本実施形態の結像光学系は、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０＜｜Ｒｅ／Ｒｉｍｇ｜≦２．０      （６）
ここで、
Ｒｅは、像側光学面の近軸曲率半径、
Ｒｉｍｇは、光軸と像とが交わる点を面頂点（面の頂点）とし、面頂点と、結像光学系へ半画角６０度で入射した光線と像とが交わる点と、を含む仮想球面の曲率半径の最小値、
である。
【００５８】
図２０は、パラメータＲｉｍｇを説明する図である。像位置には、例えば、撮像面が配置される。そこで、ここでは、像を撮像面に置き換えて説明する。撮像面が軸回転対称な曲面形状である場合は、画角の方向（例えば、紙面において上下方向の光線Ｂと左右方向の光線Ａ）によらず仮想球面の曲率半径の値は同じである。また、撮像面が、シリンドリカル面やトーリック面、複数の平面をつなげた形状等である場合は、画角の方向により仮想球面の曲率半径の値は異なるので、その場合はとりうる値の最小値とする。
【００５９】
条件式（６）は、像側光学面の近軸曲率半径と上述のＲｉｍｇとを規定している。
【００６０】
条件式（６）の上限値を上回らないようにして、撮像面に対して像側光学面の近軸曲率半径を小さくして、非点収差の補正を行うことが好ましい。
【００６１】
条件式（６）の下限値を下回ると、撮像面が平面になるため、少ないレンズ成分数での像面湾曲の補正が困難になる。
【００６２】
条件式（６）について、下限値を０．１、さらには０．２とすることがより好ましい。条件式（６）について、上限値を１．５、さらには１．０とすることがより好ましい。
【００６３】
本実施形態の結像光学系は、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
ＳＡＧ１１／ｆ≦０      （７）
ここで、
ＳＡＧ１１は、物体側光学面の面頂点から、結像光学系における最大像高に入射する最周辺の有効光線が物体側光学面を通過する点までの光軸に沿う方向での距離であり、光線が進む方向を正符号とし、
ｆは、結像光学系の焦点距離、
である。
【００６４】
図２１は、パラメータＳＡＧ１１を説明する図である。ＳＡＧ１１は、物体側光学面Ｓ１において、面の頂点から、結像光学系における最大像高に入射する最周辺の有効光線が物体側光学面Ｓ１を通過する点までの光軸ＡＸに沿う方向での距離である。ここで、光線が進む方向を正符号とする。
【００６５】
条件式（７）を満足することで、像面湾曲発生量を最適に保ちながら、広画角化を達成できる。
【００６６】
条件式（７）の上限値を上回らないようにして、物体側光学面が全体又は部分的に負の屈折力を持つことで、広い画角の確保に有利となる。
【００６７】
条件式（７）に代えて、以下の条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
−０．０３＜ＳＡＧ１１／ｆ＜０      （７−１）
【００６８】
条件式（７−１）の下限値を下回らないようにすることで、軸外収差を低減することや組み立て誤差による収差への影響の低減に有利となる。
【００６９】
条件式（７−１）の下限値を−０．０２、さらには−０．０１５とすることが好ましい。条件式（７）、（７−１）の上限値を−０．０００５、さらには−０．００１とすることがより好ましい。
【００７０】
本実施形態の結像光学系は、軸上光束を制限する明るさ絞りを有し、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
ＰＳ×ＥＸＰ＜−０．７      （８）
ここで、
ＰＳは、結像光学系のペッツバール和であり、
ペッツバール和ＰＳは、以下の式で表される。
【数１】
0006572073.tif 000002
ここで、
ｉは、結像光学系中の各レンズの物体側からの順番、
ｋは、結像光学系中のレンズの総数、
ｎｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での屈折率、
ｆｉは、ｉ番目のレンズの焦点距離、
ＥＸＰは、像から結像光学系の近軸射出瞳位置までの光軸に沿った距離であり、近軸射出瞳位置が像よりも物体側にある場合の符号を負とする、
である。
【００７１】
条件式（８）を満足することで、発生する像面湾曲量と撮像面への光線入射角を、湾曲した撮像面に対して適切に行うことができる。
【００７２】
条件式（８）に代えて、以下の条件式（８−１）を満足することが好ましい。
−１．７＜ＰＳ×ＥＸＰ＜−０．７      （８−１）
【００７３】
条件式（８）、（８−１）の上限値を上回らないようにして、ペッツバール和を大きくし、結像光学系の像面の湾曲量を確保することに有利となる。又は、射出瞳位置を撮像面に近くなりすぎることを抑え、湾曲した撮像面への光線入射角を抑えて良好な画像を得ることに有利となる。例えば、光学素子への光線の斜入射の影響による色シェーディングの発生を抑えやすくなる。
【００７４】
条件式（８−１）の下限値を下回らないようにして、ペッツバール和の過剰を抑え、結像光学系にて大きい像面湾曲が発生しないようにすることで、結像光学系の像面の形状に近似させた撮像素子の作成コストの低減に有利となる。又は、射出瞳位置が撮像面から遠くなることを防ぎ、湾曲した撮像面への光線入射角が大きくなることを抑えることに有利となる。
【００７５】
条件式（８−１）について、下限値を−１．５、さらには−１．４とすることが好ましい。条件式（８）、（８−１）について、上限値を−０．８、さらには−０．８７とすることがより好ましい。
【００７６】
本実施形態の結像光学系は、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
ＰＳｉｎｖ／Ｒ１≦０      （９）
ここで、
Ｒ１は、物体側光学面の近軸曲率半径、
ＰＳｉｎｖは、結像光学系のペッツバール和ＰＳの逆数であり、
ペッツバール和ＰＳは、以下の式で表される。
【数２】
0006572073.tif 000003
ここで、
ｉは、結像光学系中の各レンズの物体側からの順番、
ｋは、結像光学系中のレンズの総数、
ｎｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での屈折率、
ｆｉは、ｉ番目のレンズの焦点距離、
である。
【００７７】
条件式（９）を満足することで、画角を確保しつつ、像面湾曲発生量を最適に保ちながら、物体側に凹状に湾曲した撮像面上に沿って、良好な結像性能を得ることに有利となる。
【００７８】
条件式（９）に代えて、以下の条件式（９−１）を満足することが好ましい。
−２．５＜ＰＳｉｎｖ／Ｒ１≦０      （９−１）
【００７９】
条件式（９）、（９−１）の上限値を上回らないようにして、物体側光学面が近軸領域にて平面か凹面とすることで、バックフォーカスを長くしてレンズ部の小型化に有利となる。若しくは、撮像面の湾曲率の過剰を抑え、撮像素子の製造コスト低減に有利となる。
【００８０】
条件式（９−１）の下限値を下回らないようにすることで、ペッツバール和を大きくすることで、発生する像面湾曲量の最適化に有利となる。
【００８１】
条件式（９−１）について、下限値を−２．０、さらには−１．５とすることが好ましい。条件式（９）、（９−１）について、上限値を−０．１とすることがより好ましい。
【００８２】
本実施形態の結像光学系は、軸上光束を制限する明るさ絞りを有し、以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
（ＥＸＰ／ｆ）／（φｅ／φ１）＜−１．２      （１０）
ここで、
ＥＸＰは、像から結像光学系の近軸射出瞳位置までの光軸に沿った距離であり、近軸射出瞳位置が像よりも物体側にある場合の符号を負とし、
ｆは、結像光学系の焦点距離、
φｅは、物体側光学面における、最大像高位置での結像に寄与する有効光束が通過する領域の光軸に対して垂直に測ったときの最大直径、
φ１は、物体側光学面における、結像光学系の軸上光束が通過する領域の光軸に対して垂直に測った最大直径、
である。
【００８３】
図２２は、パラメータφｅ、φ１をそれぞれ説明する図である。φｅは、物体側光学面Ｓ１における、最大像高位置への結像に寄与する有効光束が通過する領域の光軸ＡＸに対して垂直に測ったときの最大直径、φ１は、物体側光学面Ｓ１における、結像光学系の軸上光束が通過する領域の光軸ＡＸに対して垂直に測った最大直径、である。
【００８４】
条件式（１０）を満足することで、シェーディングの発生を抑えるため、光軸上と光軸外の光量変化を少なくし、かつ、撮像面への光線入射角を、湾曲した撮像面に対して適切にすることができる。
【００８５】
条件式（１０）に代えて、以下の条件式（１０−１）を満足することが好ましい。
−２．５＜（ＥＸＰ／ｆ）／（φｅ／φ１）＜−１．２      （１０−１）
【００８６】
条件式（１０）、（１０−１）の上限値を上回らないようにして、光軸上と光軸外の光束径の差を小さくすることで、周辺光量の確保に有利となる。又は、射出瞳位置が撮像面に近くなりすぎないようにすることで、湾曲した撮像面への光線入射角を小さくし、色シェーディングを抑えやすくなる。
【００８７】
条件式（１０−１）の下限値を下回らないようにして、射出瞳位置が撮像面から遠くなりすぎないようにすることで、湾曲した撮像面への光線入射角を抑え、色シェーディングを抑えやすくなる。
【００８８】
本実施形態の結像光学系は、レンズ成分を、結像に寄与する光束が通過する光路である有効光路にて空気に接触する面が物体側面と像側面の２面のみのレンズとしたときに、物体側から像側に順に、物体側レンズ成分と、像側レンズ成分の２つのレンズ成分からなることが好ましい。
【００８９】
このように、本実施形態の結像光学系によれば、２つのレンズ成分という少ないレンズ成分数にも関わらず、画角と像面湾曲発生量を最適に保ちながら、物体側に凹状に湾曲した撮像面上に沿って、良好な結像性能を達成することが可能である。
【００９０】
本実施形態の光学装置は、上述した本実施形態の結像光学系と、物体側に凹状に湾曲した撮像面を有する撮像部と、を備えることを特徴とする。
【００９１】
このようにすることで、小型でありながら、広い範囲を高い解像度で撮像できる光学装置を実現することができる。
【００９２】
以下に、本発明のある態様に係る結像光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００９３】
収差図について説明する。（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）、（ｅ）は倍率色収差（ＣＣ）を示している。非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図の縦軸の上端が最大画角に対応する。また、非点収差（ＡＳ）は、湾曲した撮像面からの収差量を示している。
【００９４】
実施例１の結像光学系は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【００９５】
両凹負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、両凹負レンズＬ１の両面に設けられている。
【００９６】
実施例２の結像光学系は、物体側から順に、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【００９７】
負メニスカスレンズＬ１と平凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面に設けられている。
【００９８】
実施例３の結像光学系は、物体側から順に、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【００９９】
負メニスカスレンズＬ１と平凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面に設けられている。
【０１００】
実施例４の結像光学系は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１０１】
両凸正レンズＬ１と平凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、両凸正レンズＬ１の両面に設けられている。
【０１０２】
実施例５の結像光学系は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１０３】
両凸正レンズＬ１と平凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、両凸正レンズＬ１の両面に設けられている。
【０１０４】
実施例６の結像光学系は、物体側から順に、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１０５】
負メニスカスレンズＬ１の物体側に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面に設けられている。
【０１０６】
実施例７の結像光学系は、物体側から順に、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１０７】
負メニスカスレンズＬ１の物体側に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面に設けられている。
【０１０８】
実施例８の結像光学系は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１０９】
正メニスカスレンズＬ１の物体側に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、正メニスカスレンズＬ１の両面に設けられている。
【０１１０】
実施例９の結像光学系は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１１１】
正メニスカスレンズＬ１の物体側に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、正メニスカスレンズＬ１の両面に設けられている。
【０１１２】
実施例１０の結像光学系は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は非球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１１３】
両凹負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、両凹負レンズＬ１の両面に設けられている。
【０１１４】
実施例１１の結像光学系は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、平凸正レンズＬ３と、で構成されている。ここで、負メニスカスレンズＬ２と平凸正レンズＬ３とが接合されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１１５】
両凹負レンズＬ１と負メニスカスレンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面に設けられている。
【０１１６】
実施例１２の結像光学系は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、で構成されている。ここで、両凹負レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２とが接合されている。負メニスカスレンズＬ３と両凸正レンズＬ４とが接合されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１１７】
正メニスカスレンズＬ２と負メニスカスレンズＬ３との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、負メニスカスレンズＬ１の物体側面と、正メニスカスレンズＬ２の像側面と、に設けられている。
【０１１８】
実施例１３の結像光学系は、物体側から順に、平凹負レンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１１９】
平凹負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、平凹負レンズＬ１の像側面と、平凸正レンズＬ２の像側面と、に設けられている。
【０１２０】
実施例１４の結像光学系は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、で構成されている。ここで、負メニスカスレンズＬ３と両凸正レンズＬ４とが接合されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１２１】
正メニスカスレンズＬ２と負メニスカスレンズＬ３との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、両凹負レンズＬ１の物体側面と、正メニスカスレンズＬ２の像側面と、に設けられている。
【０１２２】
実施例１５の結像光学系は、物体側から順に、平凹負レンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。ここで、平凹負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２とが接合されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。
【０１２３】
平凹負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。非球面は、平凹負レンズＬ１の物体側面と、平凸正レンズＬ２の像側面と、に設けられている。
【０１２４】
実施例１６の結像光学系は、図１７に示すように、物体側から順に、光学部材ＣＧと、両凹負レンズＬ１と、平凸正レンズＬ２と、で構成されている。像面は球面で、物体側に凹状に湾曲している。両凹負レンズＬ１、開口絞りＳ及び平凸正レンズＬ２で構成される光学系は、実施例１の結像光学系と同じである。
【０１２５】
図１７は、光学部材ＣＧが配置できることを例示する概略図である。そのため、レンズの大きさや位置に対して、光学部材ＣＧの大きさや位置は正確に描かれているわけではない。
【０１２６】
光学部材ＣＧは板状の部材で、物体側面と像側面は共に曲面になっている。図１７では、物体側面と像側面は共に同じ曲率中心を持つ球面になっているので、光学部材ＣＧの全体形状は、半球になっている。本実施例では、光学部材ＣＧの肉厚、すなわち、物体側面と像側面との間隔は曲率中心に向かう方向にて一定になっている。
【０１２７】
光学部材ＣＧには、光を透過する材質が用いられている。よって、被写体からの光は、光学部材ＣＧを通過して、負レンズＬ１に入射する。光学部材ＣＧは、像側面の曲率中心が入射瞳の位置と略一致するように配置されている。よって、光学部材ＣＧによる新たな収差は、ほとんど発生しない。すなわち、実施例１６の結像光学系の結像性能は、実施例１の結像光学系の結像性能と変わらない。
【０１２８】
光学部材ＣＧは、カバーガラスとして機能する。この場合、光学部材ＣＧは、例えば、カプセル内視鏡の外装部に設けられた観察窓に該当する。よって、実施例１６の結像光学系は、カプセル内視鏡の光学系に用いることができる。実施例２〜１５の結像光学系もカプセル内視鏡の光学系に用いることができる。
【０１２９】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、＊印は非球面である。
【０１３０】
また、各種データにおいて、ｆは全系の焦点距離、ＦＮＯ．はＦナンバー、ωは半画角、ＩＨは像高、ＴＬは物体側光学面から像までの光軸上の距離、ＢＦはバックフォーカス、バックフォーカスは、最も像側のレンズ面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。ｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆ４は、各レンズの焦点距離である。半画角の単位は度である。
【０１３１】
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２…としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10＋Ａ１２ｙ12＋…
また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【０１３２】
数値実施例１
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*     -3.185      0.30     1.53110    56.00
2*      1.738      0.05
3(絞り)  ∞        0.00
4        ∞        0.34     1.53110    56.00
5      -0.375      1.07
像面     -9.568
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=2.53231e-02,A6=2.07188e+00,A8=-5.74113e+00
第２面
k=0.000
A4=7.56464e+00
各種データ
ｆ           0.855
ＦＮＯ．     3.047
２ω      -164
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.760
ＢＦ         1.07
ｆ１        -2.065
ｆ２         0.704
【０１３３】
数値実施例２
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*     -4.280      0.47     1.53110    56.00
2*     -6.524      0.06
3(絞り)  ∞        0.00
4        ∞        0.37     1.53110    56.00
5      -0.512      1.09
像面     -2.437
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-3.36755e-01,A6=1.43642e+00,A8=-1.68203e+00
第２面
k=0.000
A4=2.37328e+00
各種データ
ｆ           0.949
ＦＮＯ．     3.330
２ω      -164
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.982
ＢＦ         1.09
ｆ１       -25.152
ｆ２         0.960
【０１３４】
数値実施例３
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*     -3.773      0.30     1.53110    56.00
2*     -5.549      0.03
3(絞り)  ∞        0.00
4        ∞        0.46     1.53110    56.00
5      -0.527      1.13
像面     -1.507
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-8.23828e-02,A6=1.38064e+00,A8=-2.37738e+00
第２面
k=0.000
A4=1.78525e+00
各種データ
ｆ           0.988
ＦＮＯ．     3.405
２ω      -162
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.929
ＢＦ         1.13
ｆ１       -23.496
ｆ２         0.988
【０１３５】
数値実施例４
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*     83.990      0.50     1.53110    56.00
2*     -3.320      0.06
3(絞り)  ∞        0.00
4        ∞        0.36     1.53110    56.00
5      -0.570      0.99
像面     -1.952
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-5.60219e-01,A6=1.37170e+00,A8=-1.12862e+00
第２面
k=0.000
A4=1.58678e+00
各種データ
ｆ           0.948
ＦＮＯ．     3.167
２ω      -163
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.902
ＢＦ         0.99
ｆ１         6.000
ｆ２         1.069
【０１３６】
数値実施例５
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*      8.422      0.49     1.53110    56.00
2*     -1.934      0.05
3(絞り)  ∞        0.00
4        ∞        0.42     1.53110    56.00
5      -0.690      0.97
像面     -1.506
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-6.27531e-01,A6=1.03387e+00,A8=-5.88990e-01
第２面
k=0.000
A4=5.30326e-01
各種データ
ｆ           0.993
ＦＮＯ．     3.224
２ω      -162
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.931
ＢＦ         0.97
ｆ１         2.998
ｆ２         1.294
【０１３７】
数値実施例６
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1(絞り)  ∞        0.00
2*     -1.471      0.30     1.63493    23.89
3*     -1.685      0.05
4      30.637      0.30     1.77250    49.60
5      -0.819      1.15
像面     -2.410
非球面データ
第２面
k=0.000
A4=-1.52940e+00,A6=4.61522e+01,A8=-2.70647e+03,A10=5.28160e+04
第３面
k=0.000
A4=2.92858e-01,A6=-1.48191e+01,A8=1.78831e+02,A10=-5.81275e+02
各種データ
ｆ           0.974
ＦＮＯ．     3.282
２ω      -160
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.802
ＢＦ         1.15
ｆ１       -39.920
ｆ２         1.032
【０１３８】
数値実施例７
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1(絞り)  ∞        0.00
2*     -3.775      0.30     1.63493    23.89
3*     -4.623      0.05
4     -37.325      0.30     1.77250    49.60
5      -0.764      1.13
像面     -1.491
非球面データ
第２面
k=0.000
A4=-1.00244e+00,A6=3.67646e+01,A8=-2.55931e+03,A10=4.05208e+04
第３面
k=0.000
A4=3.76741e-01,A6=-1.46146e+01,A8=1.55644e+02,A10=-4.99373e+02
各種データ
ｆ           0.991
ＦＮＯ．     3.340
２ω      -173
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.784
ＢＦ         1.13
ｆ１       -37.207
ｆ２         1.001
【０１３９】
数値実施例８
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1(絞り)  ∞        0.00
2*     -2.258      0.37     1.53110    56.00
3*     -0.864      0.05
4       4.873      0.44     1.53110    56.00
5      -0.981      0.98
像面     -1.946
非球面データ
第２面
k=0.000
A4=-7.49745e-01,A6=8.48354e+01,A8=-6.16466e+03,A10=1.26740e+05
第３面
k=0.000
A4=6.12011e-01,A6=-1.00316e+01,A8=5.20328e+01,A10=-1.02293e+02
各種データ
ｆ           0.989
ＦＮＯ．     3.334
２ω      -162
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.831
ＢＦ         0.98
ｆ１         2.403
ｆ２         1.571
【０１４０】
数値実施例９
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1(絞り)  ∞        0.00
2*    -19.712      0.46     1.53110    56.00
3*     -0.657      0.05
4        ∞        0.30     1.53110    56.00
5      -1.951      0.90
像面     -1.503
非球面データ
第２面
k=0.000
A4=-1.69752e+00,A6=8.48174e+01,A8=-4.79152e+03,A10=8.61262e+04
第３面
k=0.000
A4=1.57455e-01,A6=-5.33428e+00,A8=2.21803e+01,A10=-8.34925e+01
各種データ
ｆ           0.986
ＦＮＯ．     3.325
２ω      -162
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.714
ＢＦ         0.90
ｆ１         1.263
ｆ２         3.658
【０１４１】
数値実施例１０
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*     -6.802      0.30     1.53110    56.00
2*      7.707      0.05
3(絞り)  ∞        0.00
4        ∞        0.33     1.53110    56.00
5      -0.427      0.98
像面*    -9.807
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-2.55684e-01,A6=2.55471e+00,A8=-5.39397e+00
第２面
k=0.000
A4=4.91252e+00
像面
k=0.000
A4=-1.09530e+00,A6=1.89310e+00,A8=-6.95550e-01,A10=-2.08580e-01
各種データ
ｆ           0.856
ＦＮＯ．     2.953
２ω      -163 
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.653
ＢＦ         0.98
ｆ１        -6.726
ｆ２         0.800
【０１４２】
数値実施例１１
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*    -10.000      0.30     1.53110    56.00
2*      4.442      0.02
3(絞り)  ∞        0.00
4       8.146      0.30     1.84666    23.78
5       0.806      0.35     1.80610    40.92
6      -0.658      0.97
像面     -9.785
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-5.46945e-01,A6=3.59115e+00,A8=-7.35098e+00
第２面
k=0.000
A4=3.11619e+00
各種データ
ｆ           0.857
ＦＮＯ．     2.913
２ω      -163 
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.940
ＢＦ         0.97
ｆ１        -5.725
ｆ２        -1.067
ｆ３         0.501
【０１４３】
数値実施例１２
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*    -20.000      0.30     1.58913    61.15
2       0.800      0.30     1.80610    40.88
3*      4.197      0.01
4(絞り)  ∞        0.00
5      22.625      0.30     1.84666    23.78
6       0.806      0.40     1.80610    40.92
7      -0.675      0.88
像面     -9.636
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-2.81491e-01,A6=8.35553e-01,A8=-7.60061e-01
第３面
k=0.000
A4=1.86377e+00
各種データ
ｆ           0.853
ＦＮＯ．     3.182
２ω      -164 
ＩＨ         0.975
ＴＬ         2.188
ＢＦ         0.88
ｆ１        -1.294
ｆ２         1.173
ｆ３        -0.984
ｆ４         0.515
【０１４４】
数値実施例１３
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1        ∞        0.30     1.53110    56.00
2*      1.320      0.08
3(絞り)  ∞        0.00
4        ∞        0.30     1.53110    56.00
5*     -0.417      1.19
像面     -1.944
非球面データ
第２面
k=0.000
A4=7.73568e+00,A6=-1.60978e+02,A8=2.89090e+03
第５面
k=0.000
A4=-8.07828e-01,A6=-5.98277e+00,A8=6.06276e+01
各種データ
ｆ           0.980
ＦＮＯ．     3.424
２ω      -161
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.874
ＢＦ         1.19
ｆ１        -2.476
ｆ２         0.781
【０１４５】
数値実施例１４
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*    -20.000      0.30     1.58913    61.15
2       0.718      0.05
3       0.600      0.30     1.80610    40.88
4*      1.791      0.02
5(絞り)  ∞        0.00
6       7.537      0.30     1.84666    23.78
7       0.806      0.40     1.80610    40.92
8      -0.718      0.82
像面     -9.571
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-2.27121e-01,A6=6.39527e-01,A8=-5.44810e-01
第４面
k=0.000
A4=1.75994e+00
各種データ
ｆ           0.853
ＦＮＯ．     2.935
２ω      -164
ＩＨ         0.975
ＴＬ         2.188
ＢＦ         0.82
ｆ１        -1.166
ｆ２         1.000
ｆ３        -1.078
ｆ４         0.531
【０１４６】
数値実施例１５
単位  ｍｍ
面データ
面番号       r          d         nd       νd
物体面       ∞       10.10
1*     -5.808      0.30     1.58313    59.38
2        ∞        0.00
3(絞り)  ∞        0.00
4        ∞        0.53     1.80610    40.88
5*     -0.749      1.11
像面     -2.149
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=-1.59032e+00,A6=1.72225e+01,A8=-7.34033e+01
第５面
k=0.000
A4=-2.02944e-02,A6=-5.15218e-01,A8=-2.59305e+00
各種データ
ｆ           0.966
ＦＮＯ．     3.316
２ω      -161
ＩＨ         0.975
ＴＬ         1.940
ＢＦ         1.11
ｆ１        -9.920
ｆ２         0.923
【０１４７】
次に、各実施例における条件式の値を以下に掲げる。
(1)|Re/R1|、(2)Re/TL、(3)EXP60/f、(4)Y1×2/f、(5)L1e/TL、
(6)|Re/Rimg|、(7)SAG11/f、(8)PS×EXP、(9)PSinv/R1、(10)(EXP/f)/(φe/φ1)
実施例１     実施例２     実施例３     実施例４
(1)     0.118        0.120        0.140        0.007
(2)    -0.213       -0.258       -0.273       -0.300
(3)    -1.629       -1.481       -1.584       -1.352
(4)     1.021        1.183        0.927        1.317
(5)     0.392        0.451        0.414        0.478
(6)     0.039        0.210        0.350        0.292
(7)    -0.008       -0.013       -0.004       -0.007
(8)    -0.860       -0.918       -0.987       -0.926
(9)    -0.509       -0.359       -0.420        0.017
(10)   -1.992       -1.588       -1.579       -1.506
実施例５     実施例６     実施例７     実施例８
(1)     0.082        0.557        0.202        0.434
(2)    -0.358       -0.454       -0.428       -0.536
(3)    -1.312       -2.042       -1.968       -2.166
(4)     1.373        0.304        0.299        0.300
(5)     0.499        0.361        0.364        0.466
(6)     0.458        0.340        0.512        0.504
(7)    -0.001       -0.008       -0.001       -0.005
(8)    -0.952       -0.947       -0.987       -1.303
(9)     0.164       -1.322       -0.489       -0.657
(10)   -1.250       -1.890       -2.210       -1.952
実施例９     実施例１０   実施例１１   実施例１２
(1)     0.099        0.063        0.066        0.034
(2)    -1.139       -0.258       -0.339       -0.308
(3)    -1.808       -1.482       -1.857       -1.836
(4)     0.301        1.066        0.957        1.393
(5)     0.472        0.409        0.498        0.601
(6)     1.298        0.044        0.067        0.070
(7)    -0.001       -0.005       -0.002       -0.009
(8)    -1.161       -0.913       -0.916 -1.318
(9)    -0.073       -0.205       -0.175 -0.060
(10)   -1.706       -1.861       -2.295       -2.296
実施例１３   実施例１４   実施例１５
(1)     0.000        0.036        0.129
(2)    -0.222       -0.328       -0.386
(3)    -1.481       -1.732       -1.587
(4)     0.995        1.548        0.702
(5)     0.365        0.626        0.428
(6)     0.214        0.075        0.348
(7)     0.000       -0.013       -0.001
(8)    -0.829       -0.935       -0.822
(9)     0.000       -0.080       -0.322
(10)   -2.501       -2.589       -1.767
【０１４８】
また、パラメータの値を以下に掲げる。φEAは所定の領域であって、物体側光学面において有効光束が通過する領域である。
実施例１     実施例２     実施例３     実施例４
EXP60     -1.393       -1.406       -1.564       -1.281
φEA       0.873        1.122        0.915        1.248
Y1         0.436        0.561        0.458        0.624
Rimg      -9.568       -2.437       -1.507       -1.952
L1e        0.690        0.893        0.799        0.910
PS         0.617        0.651        0.631        0.719
EXP       -1.393       -1.409       -1.565       -1.289
R1        -3.185       -4.280       -3.773       83.990
Re        -0.375       -0.512       -0.527       -0.570
SAG11     -0.007       -0.013       -0.004       -0.006
φ1        0.274        0.275        0.284        0.288
φe        0.224        0.258        0.285        0.260
実施例５     実施例６     実施例７     実施例８
EXP60     -1.303       -1.989       -1.949       -2.142
φEA       1.363        0.296        0.296        0.296
Y1         0.682        0.148        0.148        0.148
Rimg      -1.506       -2.410       -1.491       -1.946
L1e        0.963        0.650        0.650        0.853
PS         0.725        0.514        0.542        0.675
EXP       -1.313       -1.841       -1.823       -1.931
R1         8.422       -1.471       -3.775       -2.258
Re        -0.690       -0.819       -0.764       -0.981
SAG11     -0.001       -0.008       -0.001       -0.005
φ1        0.297        0.297        0.297        0.296
φe        0.314        0.296        0.247        0.296
実施例９     実施例１０   実施例１１   実施例１２
EXP60     -1.782       -1.269       -1.591       -1.567
φEA       0.296        0.913        0.820        1.189
Y1         0.148        0.456        0.410        0.594
Rimg      -1.503       -9.807       -9.785       -9.636
L1e        0.809        0.676        0.967        1.314
PS         0.690        0.718        0.573 0.836
EXP       -1.682       -1.271       -1.599       -1.577
R1       -19.712       -6.802      -10.000      -20.000
Re        -1.951       -0.427       -0.658       -0.675
SAG11     -0.001       -0.004       -0.002       -0.008
φ1        0.296        0.283        0.288        0.259
φe        0.296        0.226        0.234        0.208
実施例１３   実施例１４   実施例１５
EXP60     -1.451       -1.478       -1.534
φ1        0.975        1.321        0.678
Y1         0.488        0.660        0.339
Rimg      -1.944       -9.571       -2.149
L1e        0.684        1.369        0.829
PS         0.571        0.628        0.534
EXP       -1.451       -1.488       -1.538
R1          ∞        -20.000       -5.808
Re        -0.417       -0.718       -0.749
SAG11      0.000       -0.011       -0.001
φ1        0.279        0.279        0.286
φe        0.165        0.188        0.258
【０１４９】
図１８は、光学装置の例である。この例では、光学装置はカプセル内視鏡である。カプセル内視鏡１００は、カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とを有する。カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とによって、カプセル内視鏡１００の外装部が構成されている。
【０１５０】
カプセルカバー１０１は、略円筒形状の中央部と、略椀形状の底部と、で構成されている。透明カバー１０２は、中央部を挟んで、底部と対向する位置に配置されている。透明カバー１０２は、略椀形状の透明部材によって構成されている。カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とは、互いに水密的に連設されている。
【０１５１】
カプセル内視鏡１００の内部には、結像光学系１０３と、照明部１０４と、撮像素子１０５と、駆動制御部１０６と、信号処理部１０７と、を備えている。なお、図示しないが、カプセル内視鏡１００の内部には、受電手段と送信手段が設けられている。
【０１５２】
照明部１０４からは、照明光が出射する。照明光は透明カバー１０２を通過して、被写体に照射される。被写体からの光は、結像光学系１０３に入射する。結像光学系１０３によって、像位置に被写体の光学像が形成される。
【０１５３】
光学像は、撮像素子１０５で撮像される。撮像素子１０５の駆動と制御は、駆動制御部１０６で行われる。また、撮像素子１０５からの出力信号は、必要に応じて、信号処理部１０７で処理される。
【０１５４】
ここで、結像光学系１０３には、例えば、上述の実施例１の結像光学系が用いられている。よって、非常に広い範囲（約１６０°の画角）の光学像が形成される。また、光学像は、物体側に凹状に湾曲した像になっている。
【０１５５】
撮像素子１０５の撮像面は、物体側に凹状に湾曲している。また、撮像面の曲率半径は、光学像の曲率半径と同じになっている。そのため、非常に広い範囲を撮像した画像でありながら、中心から周辺まで鮮明な画像を取得することができる。
【０１５６】
図１９は、光学装置の別の例である。この例では、光学装置は車載カメラである。図１９（ａ）は車外に車載カメラを搭載した例を示す図である。図１９（ｂ）は、車内に車載カメラを搭載した例を示す図である。
【０１５７】
図１９（ａ）に示すように、車載カメラ２０１は、自動車２００のフロントグリルに設けられている。車載カメラ２０１は、結像光学系と撮像素子を備えている。
【０１５８】
車載カメラ２０１の結像光学系には、例えば、上述の実施例１の結像光学系が用いられている。よって、非常に広い範囲（約１６０°の画角）の光学像が形成される。また、撮像素子の撮像面は、物体側に凹状に湾曲している。そして、撮像面の曲率半径は、光学像の曲率半径と同じになっている。そのため、非常に広い範囲を撮像した画像でありながら、中心から周辺まで鮮明な画像を取得することができる。
【０１５９】
図１９（ｂ）に示すように、車載カメラ２０１は、自動車２００の天井近傍に設けられている。車載カメラ２０１の作用効果は、既に説明したとおりである。
【０１６０】
車載カメラ２０１は、室外であれば、各コーナやヘッド部のポールの頂部に配置しても良い。また、室内であれば、バックミラーの近傍に配置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
以上のように、本発明は、小型でありながら、広い画角と高い結像性能を有する結像光学系に有用である。また、本発明は、小型でありながら、広い範囲を高い解像度で撮像できる光学装置に有用である。
【符号の説明】
【０１６２】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４  レンズ
Ｓ  開口絞り
Ｉ  像面
ＣＧ  光学部材
Ｓ１、Ｓｅ  光学面
Ｌ６０  半画角６０°の光線
ＡＸ  光軸
１００  カプセル内視鏡
１０１  カプセルカバー
１０２  透明カバー
１０３  結像光学系
１０４  照明部
１０５  撮像素子
１０６  駆動制御部
１０７  信号処理部
２００  自動車
２０１  車載カメラ
【図１】
0006572073.tif 000006
【図２】
0006572073.tif 000007
【図３】
0006572073.tif 000008
【図４】
0006572073.tif 000009
【図５】
0006572073.tif 000010
【図６】
0006572073.tif 000011
【図７】
0006572073.tif 000012
【図８】
0006572073.tif 000013
【図９】
0006572073.tif 000014
【図１０】
0006572073.tif 000015
【図１１】
0006572073.tif 000016
【図１２】
0006572073.tif 000017
【図１３】
0006572073.tif 000018
【図１４】
0006572073.tif 000019
【図１５】
0006572073.tif 000020
【図１６】
0006572073.tif 000021
【図１７】
0006572073.tif 000022
【図１８】
0006572073.tif 000023
【図１９】
0006572073.tif 000024
【図２０】
0006572073.tif 000025
【図２１】
0006572073.tif 000026
【図２２】
0006572073.tif 000027