JP2006031055A - 近赤外光束透過防止レンズ系 - Google Patents
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Abstract
【課題】 近赤外光束の透過を防止するフィルターをレンズ系とは別に設けることなく、対応する受光素子において良好な感度特性を得ることのできる近赤外光束透過防止レンズ系。
【解決手段】 第1レンズ群G1と、該第1レンズ群G1の像側に配置された第2レンズ群G2とを備えている。第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を変化させることによって、レンズ系全体の焦点距離を変化させる。第2レンズ群G2中には、開口絞り(S)が設けられている。第1レンズ群G1中には、近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有する所定レンズ面が設けられている。
【選択図】 図2
【解決手段】 第1レンズ群G1と、該第1レンズ群G1の像側に配置された第2レンズ群G2とを備えている。第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を変化させることによって、レンズ系全体の焦点距離を変化させる。第2レンズ群G2中には、開口絞り(S)が設けられている。第1レンズ群G1中には、近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有する所定レンズ面が設けられている。
【選択図】 図2
Description
本発明は近赤外光束透過防止レンズ系に関し、特に光電変換作用を有する撮像素子を用いた光学系のレンズ系における近赤外光束の透過防止に関するものである。
近年、ファクシミリやイメージスキャナ等に用いられる、いわゆる原稿読取り用光学系や、TVカメラやデジタルスチルカメラ用の光学系では、CCDのような光電変換作用を有する受光素子が用いられている。これらの受光素子は、可視域の光に対してだけでなく、近赤外域の光に対しても強い感度を有する。したがって、受光素子の受光特性を視感度に近づけるには、可視域よりも長波長側の700nm〜1200nm程度の波長域すなわち近赤外域の光束を排除する必要がある。
従来より、短波長の光や長波長の光の透過を防止する透過率特性を有するコートが知られている。一般的に、これらのコートでは、長波長の光に対するよりも短波長の光に対する方が、透過率が低い状態から高い状態へ遷移する波長範囲が狭い。従って、近赤外域の光束の透過を防止して排除するには、膜数の非常に多い多層膜からなるコートを使用せざるを得ない。従来のこれらの光学系では、受光素子に近接して近赤外光の透過を防止する赤外カットフィルター(可視域よりも若干長波長側の近赤外域の光束の透過を遮断する特性のコートが施されたガラス板)を配置することにより、良好な感度特性を得ている。
しかしながら、レンズ系とは別に赤外カットフィルターを設ける従来の方式では、フィルターを配置するためのスペースやフィルターを保持するための保持部材が必要となるという不都合があった。さらに、赤外カットフィルターの保持部材として、平面性の低いガラスプレートや、脈理や異物等により屈折率の均一性に欠けるガラスプレートを用いた場合、光学性能が著しく低下してしまうという不都合があった。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、近赤外光束の透過を防止するフィルターをレンズ系とは別に設けることなく、対応する受光素子において良好な感度特性を得ることのできる近赤外光束透過防止レンズ系を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明においては、レンズ系の最も外側のレンズのいずれか一方の所定レンズ面は、可視域の光束に対して良好な透過率を有し且つ近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有し、
前記レンズ系の焦点距離をfとし、前記所定レンズ面の曲率半径をraとしたとき、
−0.4<f/ra<0.4
の条件を満足することを特徴とする近赤外光束透過防止レンズ系を提供する。
前記レンズ系の焦点距離をfとし、前記所定レンズ面の曲率半径をraとしたとき、
−0.4<f/ra<0.4
の条件を満足することを特徴とする近赤外光束透過防止レンズ系を提供する。
本発明の好ましい態様によれば、開口絞りを有し、
前記所定レンズ面の曲率半径をraとし、前記所定レンズ面と前記開口絞りとの間の光軸に沿った距離をDとしたとき、
−0.3<ra/D<0.3
の条件を満足する。
前記所定レンズ面の曲率半径をraとし、前記所定レンズ面と前記開口絞りとの間の光軸に沿った距離をDとしたとき、
−0.3<ra/D<0.3
の条件を満足する。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記レンズ系は、光軸方向に沿って移動可能な複数の可動レンズ群を有し、
前記複数の可動レンズ群において互いに隣り合う2つの可動レンズ群の間に形成される空気間隔を変化させることによって、前記レンズ系の焦点距離を変化させ、
前記所定レンズ面を含む所定可動レンズ群の広角端から望遠端までの光軸に沿った変倍移動量をΔ1とし、広角端における前記レンズ系の焦点距離をfwとし、望遠端における前記レンズ系の焦点距離をftとしたとき、
0.05<Δ1/(fw・ft)1/2<0.20
の条件を満足する。
前記複数の可動レンズ群において互いに隣り合う2つの可動レンズ群の間に形成される空気間隔を変化させることによって、前記レンズ系の焦点距離を変化させ、
前記所定レンズ面を含む所定可動レンズ群の広角端から望遠端までの光軸に沿った変倍移動量をΔ1とし、広角端における前記レンズ系の焦点距離をfwとし、望遠端における前記レンズ系の焦点距離をftとしたとき、
0.05<Δ1/(fw・ft)1/2<0.20
の条件を満足する。
また、本発明の好ましい態様によれば、500nm以上で900nm以下の波長を有する光束に対して前記所定レンズ面の透過率が10%となる波長をλmax とし、500nm以上で900nm以下の波長を有する光束に対して前記所定レンズ面の透過率が80%となる波長をλmin としたとき、
0.01<(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2<0.10
の条件を満足する。
0.01<(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2<0.10
の条件を満足する。
本発明の別の局面によれば、第1レンズ群G1と、該第1レンズ群G1の像側に配置された第2レンズ群G2とを備え、
前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との間隔を変化させることによって、レンズ系全体の焦点距離を変化させ、
前記第2レンズ群G2中には、開口絞りが設けられ、
前記第1レンズ群G1中には、近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有する所定レンズ面が設けられていることを特徴とする近赤外光束透過防止レンズ系を提供する。
前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との間隔を変化させることによって、レンズ系全体の焦点距離を変化させ、
前記第2レンズ群G2中には、開口絞りが設けられ、
前記第1レンズ群G1中には、近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有する所定レンズ面が設けられていることを特徴とする近赤外光束透過防止レンズ系を提供する。
本発明によれば、近赤外光束の透過を防止するフィルターをレンズ系とは別に設けることなく、対応する受光素子において良好な感度特性を得ることのできる近赤外光束透過防止レンズ系を実現することができる。
本発明においては、レンズ系の最も外側のレンズのいずれか一方の所定レンズ面に、可視域の光束に対して良好な透過率を有し近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有するコートを設けることにより、省スペース化および鏡筒構造の簡素化を達成することができる。また、前述のように、従来技術における赤外カットフィルターに用いられるガラスプレートは、面精度や屈折率の均一性が十分ではなかった。これに対して、本発明では、レンズ系のレンズ面に赤外カットフィルターが設けられる。レンズに用いられる光学ガラスは屈折率の均一性も高く、面精度も充分高いので、従来技術における光学性能の低下を回避することもできる。
被写体としての物体には大きさがあるため、レンズ系を介して受光素子上に形成される像にも大きさがある。したがって、物体面の光軸上の点から発した軸上光束と、物体面において光軸を外れた点から発した軸外光束とは、互いに異なる光路を介して受光素子の受光面上に到達する。一般的に、コートの透過率特性は、入射する光線の角度に依存する。したがって、CCDを撮像素子に用いた従来の光学系では、射出瞳の位置を無限遠に近くし且つレンズ系の焦点距離変化に伴う射出瞳の位置変化を抑えることにより、軸上光束の赤外カットフィルターに入射する角度と軸外光束の赤外カットフィルターに入射する角度とをほぼ等しくし、像高によるコートの透過率特性の変化を抑えていた。
従って、レンズ系中の任意のレンズ面に赤外カットフィルターを配置しても良いわけではない。以下、本発明における赤外カットフィルターの配置に関して説明する。一般的に、開口絞りから離れたレンズ面を通過する軸外光束は、光軸から離れて通過する。逆に、開口絞りに近いレンズ面を通過する軸外光束は、光軸の近くを通過する。従って、開口絞りに近いレンズ面では、軸上光束と軸外光束とがレンズ面のほぼ同じ位置に入射し、レンズ面に入射する角度だけが互いに大きく異なる。このため、近赤外光束を遮るコートを施す場合、透過から遮断へと透過率が変化する波長帯が画面中心から周辺にかけて大きく変化し、近赤外光束の遮断効果を充分得ることができない。
一方、開口絞りから離れたレンズ面では、軸上光束と軸外光束とがレンズ面の互いに異なる位置に入射し、レンズ面の接平面に入射する角度が互いに異なる。このため、本発明においては、図20に示すように、コートを施す所定レンズ面の曲率半径を規定している。すなわち、入射瞳位置bと所定レンズ面の曲率中心(球心)aの位置とが近くなるか、あるいは入射瞳位置bと軸外光束の入射点cとを結ぶ線分sと軸外光束の入射点cと所定レンズ面の曲率中心aとを結ぶ線分tとのなす角度α(入射角)が小さくなるように、所定レンズ面の曲率半径を規定している。このレンズ面に近赤外光を遮るコートを施すことにより、軸上光束と軸外光束との入射角の差異を抑え、透過から遮断へと透過率が変化する波長帯が画面中心から周辺にかけて大きく変化しないようにすることによって、近赤外光束の遮断効果を充分確保している。なお、図20では入射側を取り上げて説明したが、最も像側のレンズ面の曲率中心の位置と射出瞳位置とを近づけ、このレンズ面に近赤外光束を遮るコートを施すことにより、射出側でも同様のことがいえる。
一般的に、レンズ径に対してレンズ面の曲率の大きさが小さいレンズ面の場合、レンズ面の中心部から周辺部に亘って均一の膜厚でコートを施すことができる。これに対して、レンズ径に対してレンズ面の曲率の大きさが大きいレンズ面の場合、レンズ面の中心部での法線に対して周辺部での法線の傾きが大きくなる。その結果、中心部と周辺部とでコートの膜厚が異なり、コートの透過率特性が中心部と周辺部とで異なってしまう。従って、本発明においては、レンズ中心部とレンズ周辺部との間の透過率特性の変動を抑えることができるように、曲率の十分緩いレンズ面に対して近赤外光束を遮るコートを施すことが望ましい。ここで、曲率が緩いとは、レンズ面の有効径に対して曲率の絶対値が小さいことをいう。
以下、本発明の各条件式について説明する。本発明においては、レンズ系の最も外側のレンズのいずれか一方の所定レンズ面が、可視域の光束に対して良好な透過率を有し且つ近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有し、以下の条件式(1)を満足する。
−0.4<f/ra<0.4 (1)
ここで、
f :レンズ系の焦点距離
ra:所定レンズ面の曲率半径
−0.4<f/ra<0.4 (1)
ここで、
f :レンズ系の焦点距離
ra:所定レンズ面の曲率半径
条件式(1)は、赤外カットコート(可視域の平均透過率に比べて近赤外域の透過率が極端に低い特性を有するコート)を施す所定レンズ面の曲率半径について適切な範囲を規定している。条件式(1)の上限値を上回った場合、レンズ径に対して所定レンズ面の曲率の大きさが大きくなる。その結果、前述のように、軸上光束の通過するレンズ中心部と軸外光束の通過するレンズ周辺部とで透過率特性が異なってしまうため、物体中心部と物体周辺部との間で色再現性に差が生じてしまう。逆に、条件式(1)の下限値を下回った場合、軸外光束の所定レンズ面に入射する入射角が大きくなる。その結果、軸上光束の通過するレンズ中心部と軸外光束の通過するレンズ周辺部とで透過率特性が異なってしまうため、物体中心部と物体周辺部との間で色再現性に差が生じてしまう。
なお、レンズ系が可変焦点距離レンズ系である場合、画角の広い広角端(レンズ系全体での焦点距離が最も短くなる状態)においてはもちろんのこと、焦点距離範囲全体に亘って条件式(1)を満足する。特に、画面中心部と画面周辺部との間の色再現性の差をさらに小さくするには、条件式(1)の下限値を−0.2とするか、あるいは条件式(1)の上限値を0.25とすることが望ましい。さらに、本発明のレンズ系がズームレンズである場合、広角端においてこの条件を満足することが望ましい。
また、本発明においては、開口絞りを有し、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
−0.3<ra/D<0.3 (2)
ここで、
D:所定レンズ面と開口絞りとの間の光軸に沿った距離
−0.3<ra/D<0.3 (2)
ここで、
D:所定レンズ面と開口絞りとの間の光軸に沿った距離
条件式(2)は、赤外カットコートを施す所定レンズ面の曲率半径と、所定レンズ面から開口絞りまでの距離との割合を規定している。条件式(2)の上限値を上回った場合、軸外光束の所定レンズ面に入射する入射角が大きくなる。その結果、軸上光束の通過するレンズ中心部と軸外光束の通過するレンズ周辺部とで透過率特性が異なってしまうため、物体中心部と物体周辺部との色再現性に差が生じるので好ましくない。一方、条件式(2)の下限値を下回った場合、所定レンズ面を通過する軸上光束と軸外光束との高さの差が小さくなり、軸上光束と軸外光束とで入射する角度だけが変化する。その結果、軸上光束の通過するレンズ中心部と軸外光束の通過するレンズ周辺部とで透過率特性が異なってしまうため、物体中心部と物体周辺部との色再現性に差が生じるので好ましくない。
通常、光学系のレンズ面に施されるコートの特性は、透過率の向上だけでなく色再現性やゴーストの発生抑制などを考えて決められる。特に、直角入射から斜入射に変化すると、長波長の光に対する反射率が高まり、ゴーストの発生原因となる。赤外カットコートの場合、直角入射する光束に対する反射率が可視域から近赤外域にかけて急激に増大する。一方、斜入射する光束については、可視域内の長波長光束に対する反射率が高まり、ゴーストの発生原因となり易い。したがって、開口絞りから最も離れたレンズ、すなわちレンズ系の最も物体側のレンズあるいは最も像側のレンズの所定レンズ面に赤外カットコートを施すことにより、ゴーストの発生を小さく抑えることができる。
本発明では、特に射出瞳位置の変動が小さい光学系において、最も像側のレンズのいずれか一方のレンズ面に赤外カットコートを配置することが望ましい。逆に、入射瞳位置の変動が小さい光学系においては、最も物体側のレンズのいずれか一方のレンズ面に赤外カットコートを配置することが望ましい。
また、本発明は、光軸方向に沿って移動可能な複数の可動レンズ群を有し、隣り合う可動レンズ群の間に形成される空気間隔を変化させることによって焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズ系にも適用可能である。この場合、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.05<Δ1/(fw・ft)1/2<0.20 (3)
0.05<Δ1/(fw・ft)1/2<0.20 (3)
ここで、
Δ1:所定レンズ面を含む所定可動レンズ群の広角端から望遠端までの光軸に沿った変倍移動量
fw:広角端におけるレンズ系の焦点距離
ft:望遠端におけるレンズ系の焦点距離
なお、移動量Δ1には、所定レンズ面が開口絞りよりも物体側に位置する場合には正の符号を、像側に位置する場合には負の符号を付すものとする。
Δ1:所定レンズ面を含む所定可動レンズ群の広角端から望遠端までの光軸に沿った変倍移動量
fw:広角端におけるレンズ系の焦点距離
ft:望遠端におけるレンズ系の焦点距離
なお、移動量Δ1には、所定レンズ面が開口絞りよりも物体側に位置する場合には正の符号を、像側に位置する場合には負の符号を付すものとする。
条件式(3)は、近赤外域の光束に対して透過率の低い所定レンズ面を含む所定可動レンズ群の変倍移動量を規定している。条件式(3)の上限値および下限値で規定される範囲を逸脱すると、レンズ系の焦点距離が最も短い状態である広角端からレンズ系の焦点距離が最も長い状態である望遠端まで焦点距離が変化する際の所定可動レンズ群の変倍移動量が大きくなる。その結果、所定可動レンズ群の位置により、変倍に伴って次のような傾向が発生する。
(a)最も物体側のレンズに赤外カットコートを配置する場合、レンズ全長の変化が大きくなる。
(b)最も像側のレンズに赤外カットコートを配置する場合、バックフォーカスの変化が大きくなる。
(a)最も物体側のレンズに赤外カットコートを配置する場合、レンズ全長の変化が大きくなる。
(b)最も像側のレンズに赤外カットコートを配置する場合、バックフォーカスの変化が大きくなる。
(a)のレンズ全長の変化が大きくなる場合には、入射瞳位置の変倍に伴う変化か、あるいは軸外光束の入射角の変倍に伴う変化が大きくなる。一方、(b)のバックフォーカスの変化が大きくなる場合には、射出瞳位置の変倍に伴う変化か、あるいは軸外光束の射出角の変倍に伴う変化が大きくなる。いずれの場合にも、レンズ系の焦点距離の変化に伴って、画面周辺部の透過率特性が変化してしまうので好ましくない。
本発明においては、可視光から近赤外光へ波長が変化する際に、赤外カットコートを含む所定レンズ面の透過率が十分急激に変化する場合には、近赤外光を良好に遮断することが可能である。しかしながら、所定レンズ面の透過率が緩やかに変化する場合には、近赤外光を良好に遮断することができず、色再現性が悪くなってしまう。なお、所定レンズ面において透過率をあまり急激に変化させようとすると、赤外カットコートの加工が難しくなってしまう。したがって、色再現性に対して実質的に悪影響を与えない程度に、透過率を十分急激に変化させればよい。
したがって、本発明において、近赤外光を良好に遮断するために、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
0.01<(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2<0.10 (4)
ここで、
λmax :500nm以上で900nm以下の波長を有する光束に対して所定レンズ面の透過率が10%となる波長
λmin :500nm以上で900nm以下の波長を有する光束に対して所定レンズ面の透過率が80%となる波長
0.01<(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2<0.10 (4)
ここで、
λmax :500nm以上で900nm以下の波長を有する光束に対して所定レンズ面の透過率が10%となる波長
λmin :500nm以上で900nm以下の波長を有する光束に対して所定レンズ面の透過率が80%となる波長
条件式(4)は、赤外カットコートの透過率特性を数値化した条件式である。
条件式(4)の上限値を上回った場合、赤外カットコートの透過率の変化が緩やかになりすぎるので好ましくない。逆に、条件式(4)の下限値を下回った場合、赤外カットコートの透過率の変化が急激になりすぎてしまうので好ましくない。
条件式(4)の上限値を上回った場合、赤外カットコートの透過率の変化が緩やかになりすぎるので好ましくない。逆に、条件式(4)の下限値を下回った場合、赤外カットコートの透過率の変化が急激になりすぎてしまうので好ましくない。
本発明の別の観点によれば、負屈折力の第1レンズ群G1と正屈折力の第2レンズ群G2とでレンズ系を構成し、2つのレンズ群の空気間隔を変化させることによりレンズ系全体の焦点距離を変化させてもよい。この場合、第2レンズ群G2中に開口絞りを配置し、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面に赤外カットコート(可視域の光に対する透過率は高く、近赤外域の光に対する透過率が可視域の透過率よりも極端に低い透過率特性を有するコート)を配置することが望ましい。
このタイプのズームレンズでは、広角端(レンズ系の焦点距離が最も短い状態)から望遠端(レンズ系の焦点距離が最も長い状態)まで焦点距離が変化する際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少するように、少なくとも第2レンズ群G2を物体側へ移動させる。この場合、広角端においては、第1レンズ群G1を通過する軸外光束が光軸から離れ、入射瞳位置も第1レンズ群G1から離れる。このため、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面に入射する軸外光束の入射角が小さくなるようにレンズ面の曲率半径を設定することにより、画面中心部と画面周辺部との間で色再現性の差を抑えることが可能となる。
特に、CCDのような光電変換作用を有する受光素子は、可視域の光に対してだけでなく、近赤外域の光に対しても強い感度を有する。換言すれば、これらの受光素子を撮像素子として用いる場合には、近赤外光を良好に遮断しないと色再現性に障害が生じてしまう。従って、本発明による近赤外光束透過防止レンズ系は、CCDのような光電変換作用を有する受光素子との組み合わせにおいて特に効果が大きい。
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
[第1実施例]
図1は、本発明の第1実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分および広角端(W)から望遠端(T)への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図である。図1に示すように、本発明の第1実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成された変倍光学系である。そして、最も焦点距離の短い広角端から最も焦点距離の長い望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ単調移動する。
図1は、本発明の第1実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分および広角端(W)から望遠端(T)への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図である。図1に示すように、本発明の第1実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成された変倍光学系である。そして、最も焦点距離の短い広角端から最も焦点距離の長い望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ単調移動する。
図2は、本発明の第1実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。図2の変倍光学系において、第1レンズ群G1は、物体側から順に、両凹レンズL11、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12から構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸レンズL21、両凸レンズと両凹レンズとの接合正レンズL22、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL23、両凸レンズL24、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL25、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL26から構成されている。なお、接合正レンズL22と負メニスカスレンズL23との間には、開口絞りSが設けられている。
また、物体と第1レンズ群G1との間および第2レンズ群G2と像面との間に、それぞれ白板ガラスが挿入されている。これらの白板ガラスは、変倍時に固定である。第1実施例において、物体側の白板ガラスと物体の軸上間隔は、2.00である。第1実施例では、レンズ系の最も物体側に配置された両凹レンズL11の物体側の面に、近赤外域の光束に対して非常に低い透過率を有する赤外カットコートが設けられている。図19は、第1実施例における赤外カットコートの透過率特性を示す図である。図19において、横軸は光束の波長を、縦軸は透過率をそれぞれ示している。また、第1実施例では、物体が有限の所定距離に位置し、物像間距離を一定に保ちながら結像倍率を変化させている。
次の表(1)に、本発明の第1実施例の諸元の値を掲げる。表(1)において、βは結像倍率を、FNOは実効Fナンバーを、Hは物体高を、Y0は最大像高をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折率はe線(λ=546.1nm)に対する値を示している。
表(1)
β=−0.1790〜−0.2500〜−0.3780
FNO=4.46〜5.26〜6.78
H=−107.31〜−78.80〜−51.15
Y0=20.42
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1 ∞ 3.00 1.52428 58.80 (白板ガラス)
2 ∞ (d2= 可変)
3 -267.8331 1.20 1.77651 49.45
4 31.1151 4.40
5 37.1492 3.40 1.67765 32.17
6 175.9009 (d6= 可変)
7 40.8315 2.50 1.84503 43.35
8 -91.0419 0.10
9 22.7155 4.20 1.49926 82.52
10 -45.9596 1.20 1.80945 33.89
11 34.2655 1.00
12 ∞ 5.35 (開口絞りS)
13 28.6194 1.20 1.75455 35.19
14 18.2542 13.50
15 223.7545 3.40 1.62287 60.14
16 -36.3454 15.00
17 -22.6389 3.00 1.58482 40.76
18 -20.1673 2.50
19 -23.0902 1.20 1.48914 70.41
20 -165.6851 (d20=可変)
21 ∞ 0.80 1.52428 58.80 (白板ガラス)
22 ∞ 1.20
(変倍における可変間隔)
β -0.1890 -0.2500 -0.3780
d2 232.9812 237.8757 232.9918
d6 28.8950 14.7050 1.8060
d20 17.9788 27.2733 45.0522
(条件対応値)
f=42.298〜65.315
ra=−267.833
D=46.895〜19.806
Δ1=4.8945
fw=42.298
ft=65.315
λmax =697nm
λmin =670nm
(1)f/ra=−0.158〜−0.244
(2)ra/D=−0.175〜−0.074
(3)Δ1/(fw・ft)1/2=0.093
(4)(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2=0.040
β=−0.1790〜−0.2500〜−0.3780
FNO=4.46〜5.26〜6.78
H=−107.31〜−78.80〜−51.15
Y0=20.42
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1 ∞ 3.00 1.52428 58.80 (白板ガラス)
2 ∞ (d2= 可変)
3 -267.8331 1.20 1.77651 49.45
4 31.1151 4.40
5 37.1492 3.40 1.67765 32.17
6 175.9009 (d6= 可変)
7 40.8315 2.50 1.84503 43.35
8 -91.0419 0.10
9 22.7155 4.20 1.49926 82.52
10 -45.9596 1.20 1.80945 33.89
11 34.2655 1.00
12 ∞ 5.35 (開口絞りS)
13 28.6194 1.20 1.75455 35.19
14 18.2542 13.50
15 223.7545 3.40 1.62287 60.14
16 -36.3454 15.00
17 -22.6389 3.00 1.58482 40.76
18 -20.1673 2.50
19 -23.0902 1.20 1.48914 70.41
20 -165.6851 (d20=可変)
21 ∞ 0.80 1.52428 58.80 (白板ガラス)
22 ∞ 1.20
(変倍における可変間隔)
β -0.1890 -0.2500 -0.3780
d2 232.9812 237.8757 232.9918
d6 28.8950 14.7050 1.8060
d20 17.9788 27.2733 45.0522
(条件対応値)
f=42.298〜65.315
ra=−267.833
D=46.895〜19.806
Δ1=4.8945
fw=42.298
ft=65.315
λmax =697nm
λmin =670nm
(1)f/ra=−0.158〜−0.244
(2)ra/D=−0.175〜−0.074
(3)Δ1/(fw・ft)1/2=0.093
(4)(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2=0.040
第1実施例においては、広角端から望遠端への変倍に際して、赤外カットコートを含む第1レンズ群G1が一旦像側へ移動した後に物体側へ移動する。したがって、広角端から中間焦点距離状態までの第1レンズ群G1の移動量と中間焦点距離状態から望遠端までの第1レンズ群G1の移動量とのうちの大きな方の移動量をΔ1としている。図3乃至図5は、e線(λ=546.1nm)に対する第1実施例の諸収差図である。図3は広角端(焦点距離が最も短い状態)における諸収差図であり、図4は中間焦点距離状態における諸収差図であり、図5は望遠端(焦点距離が最も長い状態)における諸収差図である。
各収差図において、FNOは実効Fナンバーを、Yは像高を、Hは各像高に対する物体高をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。さらに、球面収差を示す収差図において、破線はサインコンディション(正弦条件)を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第2実施例]
図6は、本発明の第2実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分および広角端(W)から望遠端(T)への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図である。図6に示すように、本発明の第2実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成された変倍光学系である。そして、最も焦点距離の短い広角端から最も焦点距離の長い望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は光軸に沿って移動することなく、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が増大するように、第2レンズ群G2乃至第4レンズ群G4が物体側へ移動する。
図6は、本発明の第2実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分および広角端(W)から望遠端(T)への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図である。図6に示すように、本発明の第2実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成された変倍光学系である。そして、最も焦点距離の短い広角端から最も焦点距離の長い望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は光軸に沿って移動することなく、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が増大するように、第2レンズ群G2乃至第4レンズ群G4が物体側へ移動する。
図7は、本発明の第2実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。図7の変倍光学系において、第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1から構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸レンズL21および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22から構成されている。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹レンズL31および両凸レンズL32から構成されている。また、第4レンズ群G4は、両凸レンズL4から構成されている。なお、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間には開口絞りSが設けられ、変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第4レンズ群G4と像面との間には、変倍時に固定の白板ガラスが挿入されている。第2実施例では、レンズ系の最も像側に配置された両凸レンズL4の物体側の面に、近赤外域の光束に対して非常に低い透過率を有する赤外カットコートが設けられている。なお、第2実施例における赤外カットコートは、第1実施例における赤外カットコートと同じ透過率特性を有する。また、第2実施例では、第3レンズ群G3を光軸に沿って移動させることにより、近距離物体への合焦を行うことができる。
次の表(2)に、本発明の第2実施例の諸元の値を掲げる。表(2)において、fは焦点距離を、FNはFナンバーを、2ωは画角を、Y0は最大像高を、D0は物体と最も物体側のレンズ面との軸上距離(物体距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折率はd線(λ=587.6nm)に対する値を示している。
表(2)
f=6.15〜12.00〜17.50
FN=4.41〜6.25〜7.14
2ω=53.78〜28.92〜20.24°
Y0=3.00
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1 85.8724 0.80 1.69980 55.48
2 5.6273 (d2= 可変)
3 9.1012 1.20 1.62541 56.93
4 -11.3615 0.10
5 3.5015 1.20 1.51978 52.16
6 27.1629 0.30
7 ∞ (d7= 可変) (開口絞りS)
8 -8.6686 0.80 1.81265 25.46
9 2.8592 2.00
10 38.3226 1.60 1.48914 70.45
11 -5.8344 (d11=可変)
12 428.8780 2.00 1.72341 50.35
13 -9.1240 (d13=可変)
14 ∞ 3.05 1.51872 64.20 (白板ガラス)
15 ∞ 1.00
(変倍における可変間隔)
f 6.1500 12.0000 17.5000
d2 10.1500 4.2629 1.3500
d7 1.0000 1.3279 1.9839
d11 2.3000 7.1030 8.3805
d13 0.5000 1.2562 2.2356
(撮影倍率−0.01倍時の第3レンズ群G3のフォーカシング移動量δ3)
f 6.1500 12.0000 17.5000
D0 609.8532 1198.2975 1753.3375
δ3 0.0099 0.0256 0.0538
フォーカシング移動量δ3は、像側への移動量を正とする
(条件対応値)
f= 6.150〜17.500
ra=−211.732
D=−8.2040〜−15.4048
Δ1=1.3955
fw=6.150
ft=17.500
λmax =697nm
λmin =670nm
(1)f/ra=−0.029〜−0.083
(2)ra/D=0.039〜0.073
(3)Δ1/(fw・ft)1/2=0.135
(4)(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2=0.040
f=6.15〜12.00〜17.50
FN=4.41〜6.25〜7.14
2ω=53.78〜28.92〜20.24°
Y0=3.00
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1 85.8724 0.80 1.69980 55.48
2 5.6273 (d2= 可変)
3 9.1012 1.20 1.62541 56.93
4 -11.3615 0.10
5 3.5015 1.20 1.51978 52.16
6 27.1629 0.30
7 ∞ (d7= 可変) (開口絞りS)
8 -8.6686 0.80 1.81265 25.46
9 2.8592 2.00
10 38.3226 1.60 1.48914 70.45
11 -5.8344 (d11=可変)
12 428.8780 2.00 1.72341 50.35
13 -9.1240 (d13=可変)
14 ∞ 3.05 1.51872 64.20 (白板ガラス)
15 ∞ 1.00
(変倍における可変間隔)
f 6.1500 12.0000 17.5000
d2 10.1500 4.2629 1.3500
d7 1.0000 1.3279 1.9839
d11 2.3000 7.1030 8.3805
d13 0.5000 1.2562 2.2356
(撮影倍率−0.01倍時の第3レンズ群G3のフォーカシング移動量δ3)
f 6.1500 12.0000 17.5000
D0 609.8532 1198.2975 1753.3375
δ3 0.0099 0.0256 0.0538
フォーカシング移動量δ3は、像側への移動量を正とする
(条件対応値)
f= 6.150〜17.500
ra=−211.732
D=−8.2040〜−15.4048
Δ1=1.3955
fw=6.150
ft=17.500
λmax =697nm
λmin =670nm
(1)f/ra=−0.029〜−0.083
(2)ra/D=0.039〜0.073
(3)Δ1/(fw・ft)1/2=0.135
(4)(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2=0.040
図8乃至図13は、d線(λ=587.6nm)に対する第2実施例の諸収差図である。図8は広角端(焦点距離が最も短い状態)での無限遠合焦状態における諸収差図であり、図9は中間焦点距離状態での無限遠合焦状態における諸収差図であり、図10は望遠端(焦点距離が最も長い状態)での無限遠合焦状態における諸収差図である。また、図11は広角端での撮影倍率−0.01倍の状態における諸収差図であり、図12は中間焦点距離状態での撮影倍率−0.01倍の状態における諸収差図であり、図13は望遠端での撮影倍率−0.01倍の状態における諸収差図である。
各収差図において、FNはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、Aは各像高に対する入射角を、Hは各像高に対する物体高をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。さらに、球面収差を示す収差図において、破線はサインコンディション(正弦条件)を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第3実施例]
図14は、本発明の第3実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分および広角端(W)から望遠端(T)への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図である。図14に示すように、本発明の第3実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成された変倍光学系である。そして、最も焦点距離の短い広角端から最も焦点距離の長い望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ単調移動する。
図14は、本発明の第3実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分および広角端(W)から望遠端(T)への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図である。図14に示すように、本発明の第3実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成された変倍光学系である。そして、最も焦点距離の短い広角端から最も焦点距離の長い望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ単調移動する。
図15は、本発明の第3実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。図15の変倍光学系において、第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12から構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸レンズL21、両凸レンズと両凹レンズとの接合正レンズL22、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL23、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24から構成されている。なお、接合正レンズL22と正メニスカスレンズL23との間には、開口絞りSが設けられている。
また、物体と第1レンズ群G1との間および第2レンズ群G2と像面との間に、それぞれ白板ガラスが挿入されている。これらの白板ガラスは、変倍時に固定である。第3実施例において、物体側の白板ガラスと物体の軸上間隔は、2.00である。第3実施例では、レンズ系の最も像側に配置された負メニスカスレンズL24の物体側の面に、近赤外域の光束に対して非常に低い透過率を有する赤外カットコートが設けられている。なお、第3実施例における赤外カットコートは、第1実施例における赤外カットコートと同じ透過率特性を有する。また、第3実施例では、物体が有限の所定距離に位置し、物像間距離を一定に保ちながら結像倍率を変化させている。
次の表(3)に、本発明の第3実施例の諸元の値を掲げる。表(3)において、βは結像倍率を、FNOは実効Fナンバーを、Hは物体高を、Y0は最大像高をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折率はe線(λ=546.1nm)に対する値を示している。
表(3)
β=−0.1790〜−0.2500〜−0.3780
FNO=4.47〜5.32〜6.94
H=−108.78〜−81.06〜−53.55
Y0=20.42
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1 ∞ 3.00 1.52428 58.80 (白板ガラス)
2 ∞ (d2= 可変)
3 217.3806 1.20 1.80086 45.37
4 28.4034 6.80
5 34.6976 3.40 1.76168 27.53
6 67.6395 (d6= 可変)
7 51.1099 2.80 1.77074 46.80
8 -75.1121 0.10
9 21.2438 6.80 1.49926 82.52
10 -38.6473 2.00 1.80945 33.89
11 24.6119 3.50
12 ∞ 12.57 (開口絞りS)
13 -465.9257 2.75 1.79192 47.47
14 -31.6905 11.00
15 -19.5524 1.50 1.69980 55.48
16 -46.6113 (d16=可変)
17 ∞ 0.80 1.52428 58.80 (白板ガラス)
18 ∞ 1.20
(変倍における可変間隔)
β -0.1890 -0.2500 -0.3780
d2 230.2897 235.1693 230.0000
d6 29.7051 15.2261 2.1000
d16 28.5829 38.1824 56.4779
(条件対応値)
f=42.354〜65.789
ra=217.381
D=56.305〜28.700
Δ1=5.1693
fw=42.354
ft=65.789
λmax =697nm
λmin =670nm
(1)f/ra=0.195〜0.303
(2)ra/D=0.259〜0.132
(3)Δ1/(fw・ft)1/2=0.098
(4)(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2=0.040
β=−0.1790〜−0.2500〜−0.3780
FNO=4.47〜5.32〜6.94
H=−108.78〜−81.06〜−53.55
Y0=20.42
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1 ∞ 3.00 1.52428 58.80 (白板ガラス)
2 ∞ (d2= 可変)
3 217.3806 1.20 1.80086 45.37
4 28.4034 6.80
5 34.6976 3.40 1.76168 27.53
6 67.6395 (d6= 可変)
7 51.1099 2.80 1.77074 46.80
8 -75.1121 0.10
9 21.2438 6.80 1.49926 82.52
10 -38.6473 2.00 1.80945 33.89
11 24.6119 3.50
12 ∞ 12.57 (開口絞りS)
13 -465.9257 2.75 1.79192 47.47
14 -31.6905 11.00
15 -19.5524 1.50 1.69980 55.48
16 -46.6113 (d16=可変)
17 ∞ 0.80 1.52428 58.80 (白板ガラス)
18 ∞ 1.20
(変倍における可変間隔)
β -0.1890 -0.2500 -0.3780
d2 230.2897 235.1693 230.0000
d6 29.7051 15.2261 2.1000
d16 28.5829 38.1824 56.4779
(条件対応値)
f=42.354〜65.789
ra=217.381
D=56.305〜28.700
Δ1=5.1693
fw=42.354
ft=65.789
λmax =697nm
λmin =670nm
(1)f/ra=0.195〜0.303
(2)ra/D=0.259〜0.132
(3)Δ1/(fw・ft)1/2=0.098
(4)(λmax −λmin )/(λmax ・λmin )1/2=0.040
第3実施例においては、広角端から望遠端への変倍に際して、赤外カットコートを含む第1レンズ群G1が一旦像側へ移動した後に物体側へ移動する。したがって、広角端から中間焦点距離状態までの第1レンズ群G1の移動量と中間焦点距離状態から望遠端までの第1レンズ群G1の移動量とのうちの大きな方の移動量をΔ1としている。図16乃至図18は、e線(λ=546.1nm)に対する第3実施例の諸収差図である。図16は広角端(焦点距離が最も短い状態)における諸収差図であり、図17は中間焦点距離状態における諸収差図であり、図18は望遠端(焦点距離が最も長い状態)における諸収差図である。
各収差図において、FNOは実効Fナンバーを、Yは像高を、Hは各像高に対する物体高をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。さらに、球面収差を示す収差図において、破線はサインコンディション(正弦条件)を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
Li 各レンズ成分
S 開口絞り
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
Li 各レンズ成分
S 開口絞り
Claims (2)
- 第1レンズ群G1と、該第1レンズ群G1の像側に配置された第2レンズ群G2とを備え、
前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との間隔を変化させることによって、レンズ系全体の焦点距離を変化させ、
前記第2レンズ群G2中には、開口絞りが設けられ、
前記第1レンズ群G1中には、近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有する所定レンズ面が設けられていることを特徴とする近赤外光束透過防止レンズ系。 - 前記レンズ系を介して形成される物体像は、可視域の光束および近赤外域の光束に対して感度を有する受光手段によって受光されることを特徴とする請求項1に記載の近赤外光束透過防止レンズ系。
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JP (1) | JP2006031055A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010091697A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Fujinon Corp | 撮像レンズおよび撮像装置 |
CN106199912A (zh) * | 2015-05-25 | 2016-12-07 | 佳能企业股份有限公司 | 光学镜头 |
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-
2005
- 2005-10-07 JP JP2005294234A patent/JP2006031055A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010091697A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Fujinon Corp | 撮像レンズおよび撮像装置 |
US9971126B2 (en) | 2015-05-20 | 2018-05-15 | Ability Enterprise Co., Ltd. | Optical lens |
CN106199912A (zh) * | 2015-05-25 | 2016-12-07 | 佳能企业股份有限公司 | 光学镜头 |
CN106199912B (zh) * | 2015-05-25 | 2018-12-28 | 佳能企业股份有限公司 | 光学镜头 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070705 |
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A02 | Decision of refusal |
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