JP2008122874A - 撮影光学系及びこの撮影光学系を備えた撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】撮影光学系及びこの撮影光学系を備えた撮像装置において、薄型化と高変倍化を実現する。
【解決手段】撮像光学系において、少なくともレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの2枚のレンズ素子を含み、いずれか一方が正のパワーを有し、他方が負のパワーを有し、以下の条件式を満足する。
2.39＜（Na+0.01125νa）＜2.6 (1)
35＜νa＜70 (2)
但し、Naは前記レンズ素子Ａの587.56nmでの屈折率、νaは前記レンズ素子Ａのアッベ数である。
【選択図】図１
【解決手段】撮像光学系において、少なくともレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの2枚のレンズ素子を含み、いずれか一方が正のパワーを有し、他方が負のパワーを有し、以下の条件式を満足する。
2.39＜（Na+0.01125νa）＜2.6 (1)
35＜νa＜70 (2)
但し、Naは前記レンズ素子Ａの587.56nmでの屈折率、νaは前記レンズ素子Ａのアッベ数である。
【選択図】図１
Description
本発明は撮影光学系及び撮像撮像装置に関する。
近年、屈折率が1.9を越え、且つアッベ数が25を下回るレンズが提案されている。これらは高屈折率高分散のレンズ硝材として撮影光学系の高性能化や高機能化へ貢献が期待されている。
特開２００６−２２７５１６号公報
これら高屈折率高分散ガラスレンズと従来の光学レンズを組み合わせた光学系は、結像性能を高いレベルで維持したまま、薄型化や高変倍化を達成できる可能性がある。しかしながら、これらのレンズ硝材を含めた光学系の検討は、十分されていなかった。
本発明の目的は、薄型化と高変倍化を実現した撮影光学系、及びこの撮影光学系を備えた撮像装置を提案するものである。
上記課題を解決するため、本発明の撮像光学系は、少なくともレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂを含み、いずれか一方が正のパワーを有し、他方が負のパワーを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
2.39＜（Na+0.01125νa）＜2.6 (1)
35＜νa＜70 (2)
但し、Naは前記レンズ素子Ａの587.56nmでの屈折率、νaは前記レンズ素子Ａのアッベ数である。
35＜νa＜70 (2)
但し、Naは前記レンズ素子Ａの587.56nmでの屈折率、νaは前記レンズ素子Ａのアッベ数である。
また、上記撮影光学系において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
2.07＜（Nb+0.021νb）＜2.48 （3）
10＜νb＜40 （4）
−2＜φｂ／φa＜0 （5）
0.02＜（１／νｂ−1／νa）＜0.045 （6）
但し、φaは前記レンズ素子Ａのパワー、φbは前記レンズ素子Ｂのパワー、Nｂは前記レンズ素子Ｂの587.56nmでの屈折率、νｂは前記レンズ素子Ｂのアッベ数である。
10＜νb＜40 （4）
−2＜φｂ／φa＜0 （5）
0.02＜（１／νｂ−1／νa）＜0.045 （6）
但し、φaは前記レンズ素子Ａのパワー、φbは前記レンズ素子Ｂのパワー、Nｂは前記レンズ素子Ｂの587.56nmでの屈折率、νｂは前記レンズ素子Ｂのアッベ数である。
また、上記撮影光学系において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
190nm＜Ｃa＜350nm (7)
但し、Ｃａは前記レンズ素子Ａの短波長側における透過率が70％となる波長(単位nm)であって、厚さが2ｍｍ、コートティングをしない状態での値である。
但し、Ｃａは前記レンズ素子Ａの短波長側における透過率が70％となる波長(単位nm)であって、厚さが2ｍｍ、コートティングをしない状態での値である。
また、上記撮影光学系において、前記撮影光学系はズーム光学系であり、前記レンズ素子Ａと前記レンズ素子Ｂは、変倍時に、その位置関係が変わらないように構成されることを特徴とする。
また、上記撮影光学系において、前記レンズ素子Ａと前記レンズ素子Ｂで接合レンズを構成することを特徴とする。
また、上記撮影光学系において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
0.01 <Db／Da < 0.3 (8)
−0.8＜φｂ／φa ＜0 （5’）
但し、Ｄａは前記レンズ素子Ａの中肉厚、Ｄｂは前記レンズ素子Ｂの中肉厚である。
−0.8＜φｂ／φa ＜0 （5’）
但し、Ｄａは前記レンズ素子Ａの中肉厚、Ｄｂは前記レンズ素子Ｂの中肉厚である。
また、上記撮影光学系において、物体側より 全体として負のパワーを持ち変倍時一体で移動する第１レンズ群と、全体として正のパワーを持ち変倍時一体で移動する第２レンズ群と、全体として正のパワーを持ち変倍時少なくともその1部が一移動する第３レンズ群とから撮影光学系を構成し、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズを前記レンズ素子Ａとし、前記レンズ素子Ａより像側に前記レンズ素子Ｂを配置し、前記レンズ素子Ａが正のパワーを持ち、前記レンズ素子Ｂが負のパワーを持つことを特徴とする。
また、上記撮影光学系において、前記第２レンズ群は、物体側より前記レンズ素子Ａ、正レンズ素子Ｐ、前記レンズ素子Ｂから構成され、下記の条件式を満足することを特徴とする。
νa ＜νｐ ＜ νｂ （9）
但し、νｐは前記正レンズ素子Ｐのアッベ数である。
但し、νｐは前記正レンズ素子Ｐのアッベ数である。
また、本発明の撮像装置は、上記のいずれかの撮影光学系と撮像素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、撮影光学系において、薄型化と高変倍化を実現できる。また、撮像装置において、薄型化と高変倍化を実現できる。
本実施形態の撮影光学系について説明する。撮影光学系は、少なくともレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂを含み、いずれか一方が正のパワーを有し、他方が負のパワーを有し、以下の条件式を満足することが好ましい。
2.39＜（Na+0.01125νa）＜2.6 (1)
35＜νa＜70 (2)
但し、Naはレンズ素子Ａの587.56nmでの屈折率、νaはレンズ素子Ａのアッベ数である。
35＜νa＜70 (2)
但し、Naはレンズ素子Ａの587.56nmでの屈折率、νaはレンズ素子Ａのアッベ数である。
条件式（1）（2）を満足するレンズ硝材で構成されるレンズ素子Ａと、レンズ素子Ａと異なる符合のパワーをもつレンズ素子Ｂを撮影光学系に含ませることにより、効果的に高分散ガラスレンズの作用を引き出し、レンズの薄型化や撮影光学系（ズーム光学系）における高変倍化を実現することができる。
条件式（1）の下限を下回るとレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの特性の屈折率とアッベ数を組み合わせた特性が近くなり好ましくない。条件式（1）の上限を超えるとレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの特性の屈折率とアッベ数を組み合わせた特性が遠くなるが、像面の湾曲等への悪影響がでてくる。
また、条件式（2）は高分散ガラスと組み合わせるときに色消し効果を出す為の条件である。条件式（２）の下限を下回るか、あるいは上限を上回ると色収差の補正が困難になる。
尚 好ましくは、条件式(1')又は条件式(2')を満足するとさらに良い。
2.42＜（Na+0.01125νa）＜2.55 (1')
35＜νa＜60 (2')
又、好ましくは、レンズ素子Ｂは 屈折率が1.65を越え、アッベ数が35を下回る高分散ガラスであることが望ましい。
35＜νa＜60 (2')
又、好ましくは、レンズ素子Ｂは 屈折率が1.65を越え、アッベ数が35を下回る高分散ガラスであることが望ましい。
また、撮影光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
2.07＜（Nb+0.021νb）＜2.48 （3）
10＜νb＜40 （4）
−2＜φｂ／φa＜0 （5）
0.02＜（１／νｂ−1／νa）＜0.045 （6）
但し、φaはレンズ素子Ａのパワー、φbはレンズ素子Ｂのパワー、Nｂはレンズ素子Ｂの587.56nmでの屈折率、νｂはレンズ素子Ｂのアッベ数である。
10＜νb＜40 （4）
−2＜φｂ／φa＜0 （5）
0.02＜（１／νｂ−1／νa）＜0.045 （6）
但し、φaはレンズ素子Ａのパワー、φbはレンズ素子Ｂのパワー、Nｂはレンズ素子Ｂの587.56nmでの屈折率、νｂはレンズ素子Ｂのアッベ数である。
条件式（3）（4）（5）（6）は、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂを組み合わせて使用する場合の条件である。条件（3）（4）（5）（6）を満足すると、色収差と像面湾曲等の収差を良好に補正することができる。
特に、条件式（1）から（6）を組み合わせたことにより レンズの薄型化や撮影光学系における高変倍化を実現できる。これらの条件式を満足させることによる撮影光学系での薄型化や高変倍化は、各レンズ群自体を薄肉化することにより、各群のパワーを強くすることなく、レンズ沈胴時の全長短縮や、ズーム群可動域の拡大による高変倍化がはかれる。
各群のパワーを強くしないということは、レンズやレンズ群の偏芯による性能劣化への影響を小さくしやすいことを意味しており、生産性の向上や実使用場面での安定した高性能を実現しやすく好ましい。
また、上記撮影光学系において、以下の条件式を満足することが好ましい。
190nm＜Ｃa＜350nm (7)
但し、Ｃａはレンズ素子Ａの短波長側における透過率が70％となる波長(単位nm)であって、厚さが2ｍｍ、コートティングをしない状態での値である。
但し、Ｃａはレンズ素子Ａの短波長側における透過率が70％となる波長(単位nm)であって、厚さが2ｍｍ、コートティングをしない状態での値である。
条件式（7）を満足することにより、紫外線を使ったレンズ系の調整や評価を行うことができるので好ましい。例えば、可視光に対応した光学系の場合、レンズの表面には、可視光域での反射を低くするためのコーティーングが施されている。ところで、鏡筒に組み込んだ後、レンズの状態を評価又は調整する場合、レンズ表面で反射する光を利用する。このとき、可視光の光線を使うことが望ましい。しかしながら、上述のように、レンズの表面には、可視光域での反射を低くするためのコーティーングが施されている。そのため、可視光域を使った調整は困難になる。
そこで、可視光以外の光、例えば、赤外光や紫外光を使用することになる。ところが、赤外光は波長が長いため精度が落ちる。よって、紫外域の光を使う方が、精度の高い評価又は調整を行えるので好ましい。そこで、条件式（7）を満足することにより、レンズ素子Ａよりも像側にレンズが存在しても、これらのレンズに紫外光を到達させることができる。
尚、これら評価又は調整は通常の製造工程で行われるが、それだけでなく、撮像装置の使用開始後も含めて必要に応じて行うこともある。よって、このような場合にも、精度の高い評価又は調整を行えるので好ましい。又、条件式（3）（4）を満足するレンズ素子Ｂは短波長側の透過率が低い傾向がある。そこで、レンズ素子Ａが条件式（7）を満足する、すなわち短波長側の透過率の高いレンズ素子Ａを用いることにより、レンズ素子Ｂやそれに続くレンズに関して、精度の高い評価又は調整を行える。
尚 このようなレンズ素子Ａを実現する方法として、透明多結晶セラミックを用いる方法がありイットリウム・アルミニウム・ガーネットセラミックやアルミナセラミックを材料とした透明セラミックがある。
又、条件式（7'）を満足すると、より精度の高い評価又は調整を行えるので好ましい。
190nm＜Ｃa＜300nm (7')
また、撮影光学系において、撮影光学系はズーム光学系であり、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂは、変倍時に、その位置関係が変わらないように構成されることが好ましい。
また、撮影光学系において、撮影光学系はズーム光学系であり、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂは、変倍時に、その位置関係が変わらないように構成されることが好ましい。
変倍時にレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの位置関係が変わると、収差変動が大きくなる。この収差変動を防ぐためには、レンズの枚数や全長を長くすることが生じる。これは薄型化という観点からすると、このましくない。そこで、上記のように構成することが好ましい。
又、変倍時にレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの位置関係を一定に保つという点からすると、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂじは同一レンズ群内にあることが好ましい。
また、その際、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂで接合レンズを構成することが好ましい。
レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂを鏡筒に組み込んだ後 両者を紫外線硬化型の接合剤（接着剤）で接合レンズとする。このようにすれば、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの組み込み精度を上げることができる。尚、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂは、組み込み前に接合剤をある程度硬化させておくことで、仮固定しておくようにしても良い。このようにすると、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂを鏡筒に組み込む際、組み込みが容易になる。
また、上記撮影光学系において、以下の条件式を満足することが好ましい。
0.01 <Db／Da < 0.3 (8)
−0.8＜φｂ／φa ＜0 （5’）
但し、Ｄａはレンズ素子Ａの中肉厚、Ｄｂはレンズ素子Ｂの中肉厚である。
−0.8＜φｂ／φa ＜0 （5’）
但し、Ｄａはレンズ素子Ａの中肉厚、Ｄｂはレンズ素子Ｂの中肉厚である。
条件式(8)と(5')を満足することで、レンズ素子Ａで接合レンズのパワーの多くを負担しながら、肉厚を厚くすることができる。これにより、収差補正を容易とし、かつ紫外線透過率の良好さを生かした良質な接合レンズを得ることができる。なお、中肉厚とは、レンズの中心肉厚（光軸に沿う方向）のことである。
また、上記撮影光学系を、物体側より 全体として負のパワーを持ち変倍時一体で移動する第１レンズ群と、全体として正のパワーを持ち変倍時一体で移動する第２レンズ群と、全体として正のパワーを持ち変倍時少なくともその1部が一移動する第３レンズ群とから構成し、第２レンズ群の最も物体側のレンズをレンズ素子Ａとし、レンズ素子Ａより像側にレンズ素子Ｂを配置し、レンズ素子Ａが正のパワーを持ち、レンズ素子Ｂが負のパワーを持つことが好ましい。
負パワー・正パワー・正パワーの３つのレンズ群で構成された光学系では、収差補正の負担が最も高くなるのは、第２レンズ群である。そこで、この第２レンズ群に、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂを配置することで効率的な収差補正を実現することができる。ここで、レンズ素子Ａは、低分散性と高屈折率性のバランスのとれたレンズ素子である。そこで、特に球面収差やコマ収差への影響の大きい第２レンズ群の物体側にレンズ素子Ａを配置することで、少ないレンズ群で高品質（薄型で高変倍）な撮影光学系を実現しやすくなる。
レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂで接合レンズを構成することは、先に述べたとおりである。この、負パワー・正パワー・正パワーの３つのレンズ群で構成された光学系においても、レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂで接合レンズを構成することは有効である。特に、第２レンズ群を物体側よりレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの接合レンズで構成することが、収差を良好に補正できる点で好ましい。
また、このとき、条件式（8）、（5’）を満足することが好ましい。
このようにすると、第２レンズ群を最も簡素にすると共に、収差補正能力の高いレンズ群にすることができる。条件式（8）（5’）を満足すると、さらに収差補正能力を向上させることができる。また、生産性等も良好にすることができる。また、例えば、レンズ素子Ａの厚みを増やすことができ、これにより非点隔差等を良好に補正できる。
また、上記撮影光学系において、第２レンズ群は、物体側よりレンズ素子Ａ、正レンズ素子Ｐ、レンズ素子Ｂから構成され、下記の条件式を満足することが好ましい。
νa ＜νｐ ＜ νｂ （9）
但し、νｐは正レンズ素子Ｐのアッベ数である。
但し、νｐは正レンズ素子Ｐのアッベ数である。
レンズ素子Ａとレンズ素子Ｂの間のアッベ数が条件式（10）を満足する正レンズＰを配置することで、第２レンズ群の色収差補正能力を高くすることができる。これは、第１レンズ群や第３レンズ群において、ある程度の色収差が発生するのを許容できることになる。つまり、この効果により、第１レンズ群や第２レンズ群の構成を簡易にでき、全体としてコンパクトにできる。そして、第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群全体で、色収差を良好に補正できる。
また、本発明の撮像装置は、上記のいずれかの撮影光学系と撮像素子を備えることが好ましい。ここで、撮像素子は、波長450nmから600nm の間に受光感度を有することが好ましい。
次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
撮影光学系としては、物体側から、負屈折力（負パワー）の第１レンズ群、正屈折力（正パワー）の第２レンズ群を備えた光学系が考えられる。より具体的には、３群構成あるいは４群構成の光学系が考えられる。
３群構成の撮影光学系では、物体側から、負屈折力（負パワー）の第１レンズ群、正屈折力（正パワー）の第２レンズ群、正屈折力（正パワー）の第３レンズ群という順で、各レンズ群を配置することが好ましい。
また、４群構成の撮影光学系では、物体側から、負屈折力（負パワー）の第１レンズ群、正屈折力（正パワー）の第２レンズ群、負屈折力（負パワー）の第３レンズ群、正屈折力（正パワー）の第４レンズ群という順で、各レンズ群を配置することが好ましい。
ここで、第１レンズ群Ｇ１は、正レンズと負レンズを有するのが好ましい。特に、１つの正レンズと１つの負レンズで第１レンズ群Ｇ１を構成する場合、物体側から負レンズ、正レンズの順で、各レンズを配置するのが好ましい。
また、第２レンズ群Ｇ２は、正レンズと負レンズの接合レンズを有するのが好ましい。この場合、正レンズが物体側に位置するように接合レンズを配置するのが好ましい。特に、１つの接合レンズ、あるいは１つの正レンズと１つの接合レンズで、第２レンズ群Ｇ２を構成するのが好ましい。１つの正レンズと１つの接合レンズで第２レンズ群Ｇ２を構成する場合、物体側から正レンズ、接合レンズの順で、各レンズを配置するのが好ましい。
また、第３レンズ群Ｇ３は、３群構成の場合は正レンズ、４群構成の場合は負レンズを有するのが好ましい。特に、３群構成の場合は１つの正レンズ、４群構成の場合は１つの負レンズで第３レンズ群Ｇ３を構成するのが好ましい。
また、第４レンズ群Ｇ４は、正レンズを有するのが好ましい。特に、１つの正レンズで第４レンズ群Ｇ４を構成するのが好ましい。
なお、４群構成においては、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズＧ４群が別々に移動するが、この２つのレンズ群を１つのレンズ群として見なすこともできる。この場合、屈折力構成は、負屈折力、正屈折力、正屈折力となる。
なお、１つのレンズの屈折力を、２つのレンズに分散することができる。よって、上記の各レンズ群において、１つのレンズを２つのレンズに置き換えることもできる。ただし、小型化・薄型化の観点から、２つのレンズに置き換えるレンズの個数は、各レンズ群で1つのみとするのが好ましい。
図１は実施例１にかかる撮影光学系（ズーム光学系）における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図で、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
また、図２は実施例１にかかる撮影光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例１の撮影光学系は、図１に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３を有している。なお、図中、ＬＰＦはローパスフィルター、ＣＧはカバーガラス、Ｉは撮像素子の撮像面である。
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Ｌ１１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２で構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２で構成されており、全体で正の屈折力を有している。物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１はレンズ素子Ａであり、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２はレンズ素子Ｂである。物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２は、接合レンズとなっている。開口絞りＳは、正メニスカスレンズＬ２１の物体側面に設けられている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側に移動した後、物体側に移動し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は単調に物体側に移動する。開口絞りＳは、第２レンズ群と一緒に移動する。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１の像側の面、第２レンズ群Ｇ２中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１の物体側の面、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸レンズＬ３１の物体側の面に設けられている。
次に、実施例１の撮影光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
なお、実施例１の数値データにおいて、各面番号におけるｒの値は各レンズ面の曲率半径、ｄの値は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄの値は各レンズのｄ線での屈折率、νの値は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ＢＦはバックフォーカス、＊（アスタリスク）は非球面が設けられていることをそれぞれ表している。また、曲率半径、肉厚または空気間隔、焦点距離等の単位はmmである。
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
また、ｅは１０のべき乗を表している。また、非球面係数の数値が記載されていない場合は、係数の値はゼロである。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。
＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10
また、ｅは１０のべき乗を表している。また、非球面係数の数値が記載されていない場合は、係数の値はゼロである。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。
次に、本実施例の数値データを掲げる。
数値データ１
面番号 ｒ ｄ ｎd ｖd
物面 ∞ ∞
1 20.560 0.90 1.80610 40.92
2* 4.275 1.56
3 6.526 1.63 2.00069 25.46
4 10.037 可変
5(絞り) ∞ -0.45
6* 4.689 2.99 1.83215 52.60
7 20.346 0.50 1.94595 17.98
8* 7.319 可変
9* 14.326 1.20 1.52542 55.78
10 -164.586 可変
11 ∞ 0.70 1.51633 64.14
12 ∞ 0.50
13 ∞ 0.50 1.51633 64.14
像面(14) ∞ 0.60
面番号 ｒ ｄ ｎd ｖd
物面 ∞ ∞
1 20.560 0.90 1.80610 40.92
2* 4.275 1.56
3 6.526 1.63 2.00069 25.46
4 10.037 可変
5(絞り) ∞ -0.45
6* 4.689 2.99 1.83215 52.60
7 20.346 0.50 1.94595 17.98
8* 7.319 可変
9* 14.326 1.20 1.52542 55.78
10 -164.586 可変
11 ∞ 0.70 1.51633 64.14
12 ∞ 0.50
13 ∞ 0.50 1.51633 64.14
像面(14) ∞ 0.60
非球面データ
第３面
k =-1.119
A4=1.22277e-03
A6=8.39528e-06
A8=6.20246e-07
A10=-3.47320e-09
第７面
k =-0.392
A4=7.46306e-04
A6=1.12657e-04
A8=-1.41252e-05
A10=1.10769e-06
第９面
k =-5.679
A4=4.71962e-03
A6=4.84125e-04
A8=-6.51064e-05
A10=1.37134e-05
第１１面
k=0.000
A4=-3.10605e-04
A6=1.06049e-05
第３面
k =-1.119
A4=1.22277e-03
A6=8.39528e-06
A8=6.20246e-07
A10=-3.47320e-09
第７面
k =-0.392
A4=7.46306e-04
A6=1.12657e-04
A8=-1.41252e-05
A10=1.10769e-06
第９面
k =-5.679
A4=4.71962e-03
A6=4.84125e-04
A8=-6.51064e-05
A10=1.37134e-05
第１１面
k=0.000
A4=-3.10605e-04
A6=1.06049e-05
ズームデータ
ズーム比 2.88
広角 中間 望遠
焦点距離 6.50 10.79 18.72
ＦＮＯ． 3.43 4.29 5.73
画角(２ω) 63.75 39.61 23.25
像高 3.84 3.84 3.84
レンズ全長 31.90 28.73 30.04
ＢＦ 0.6 0.6 0.6
可変面間隔
d5 12.71 5.80 0.90
d10 3.65 5.07 5.38
d12 4.90 7.22 13.12
ズーム比 2.88
広角 中間 望遠
焦点距離 6.50 10.79 18.72
ＦＮＯ． 3.43 4.29 5.73
画角(２ω) 63.75 39.61 23.25
像高 3.84 3.84 3.84
レンズ全長 31.90 28.73 30.04
ＢＦ 0.6 0.6 0.6
可変面間隔
d5 12.71 5.80 0.90
d10 3.65 5.07 5.38
d12 4.90 7.22 13.12
図３は実施例２にかかる撮影光学系（ズーム光学系）における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図で、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
また、図４は実施例２にかかる撮影光学系の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例２の撮影光学系は、図３に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３を有している。なお、図中、ＬＰＦはローパスフィルター、ＣＧはカバーガラス、Ｉは撮像素子の撮像面である。
第１レンズ群Ｇ１は、両凹レンズＬ１１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２で構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３で構成されており、全体で正の屈折力を有している。両凸レンズＬ２１はレンズ素子Ａであり、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３はレンズ素子Ｂである。物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３は、接合レンズとなっている。開口絞りＳは、両凸レンズＬ２１の物体側面に設けられている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２で構成されており、全体で正の屈折力を有している。なお、両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２は、口述するように、変倍時にそれぞれ移動する。よって、両凹レンズＬ３１を第３レンズ群Ｇ３、両凸レンズＬ３２を第４レンズ群Ｇ４と見なすこともできる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２で構成されており、全体で正の屈折力を有している。なお、両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２は、口述するように、変倍時にそれぞれ移動する。よって、両凹レンズＬ３１を第３レンズ群Ｇ３、両凸レンズＬ３２を第４レンズ群Ｇ４と見なすこともできる。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側に移動した後、物体側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は単調に物体側に移動する。第３レンズ群Ｇ３のうち、両凹レンズＬ３１は一旦像側に移動した後、物体側に移動し、両凸レンズＬ３２は、単調に像側に移動する。開口絞りＳは、第２レンズ群と一緒に移動する。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２の像側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の両面、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２の物体側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凹レンズＬ３１の物体側の面、両凸レンズＬ３２の物体側の面に設けられている。
次に、本実施例の数値データを掲げる。
数値データ２
面番号 ｒ ｄ ｎd ｖd
物面 ∞ ∞
1* -13.844 0.80 1.49700 81.54
2 11.281 0.52 1.63494 23.22
3* 18.222 可変
4(絞り) ∞ 0.30
5* 8.740 1.82 1.83215 52.60
6* -27.187 0.08
7* 6.695 1.63 1.83481 42.71
8 20.587 0.40 1.80810 22.76
9 3.892 可変
10* -48.238 0.50 1.52542 55.78
11 15.500 可変
12* 50.029 1.38 1.83481 42.71
13 -9.800 可変
14 ∞ 0.50 1.54771 62.84
15 ∞ 0.50
16 ∞ 0.50 1.51633 64.14
像面(17) ∞ 0.5
面番号 ｒ ｄ ｎd ｖd
物面 ∞ ∞
1* -13.844 0.80 1.49700 81.54
2 11.281 0.52 1.63494 23.22
3* 18.222 可変
4(絞り) ∞ 0.30
5* 8.740 1.82 1.83215 52.60
6* -27.187 0.08
7* 6.695 1.63 1.83481 42.71
8 20.587 0.40 1.80810 22.76
9 3.892 可変
10* -48.238 0.50 1.52542 55.78
11 15.500 可変
12* 50.029 1.38 1.83481 42.71
13 -9.800 可変
14 ∞ 0.50 1.54771 62.84
15 ∞ 0.50
16 ∞ 0.50 1.51633 64.14
像面(17) ∞ 0.5
非球面データ
第１面
k =-2.887
第３面
k =-1.889
A4=2.29644e-05
A6-6.28689e-06
A8=-7.12664e-08
第５面
k =-2.048
A4=-3.60304e-04
A6=-2.13555e-05
A8=1.48652e-07
第６面
k =-2.502
A4=-3.93842e-04
A6=-1.68594e-07
A8=-2.28436e-07
第７面
k =0.229
A4=7.18916e-05
A6=2.23217e-05
A8=4.66642e-07
第１０面
k =0.000
A4=-5.59708e-04
A6=8.53166e-06
第１２面
k =0.000
A4=-2.69711e-04
第１面
k =-2.887
第３面
k =-1.889
A4=2.29644e-05
A6-6.28689e-06
A8=-7.12664e-08
第５面
k =-2.048
A4=-3.60304e-04
A6=-2.13555e-05
A8=1.48652e-07
第６面
k =-2.502
A4=-3.93842e-04
A6=-1.68594e-07
A8=-2.28436e-07
第７面
k =0.229
A4=7.18916e-05
A6=2.23217e-05
A8=4.66642e-07
第１０面
k =0.000
A4=-5.59708e-04
A6=8.53166e-06
第１２面
k =0.000
A4=-2.69711e-04
ズームデータ
ズーム比 2.88
広角 中間 望遠
焦点距離 6.42 11.01 18.49
ＦＮＯ． 1.86 2.47 3.44
画角(２ω) 70.14 37.64 22.45
像高 3.84 3.84 3.84
レンズ全長 32.00 28.02 28.54
ＢＦ 0.5 0.5 0.5
可変面間隔
D3 14.53 7.29 3.09
D9 1.98 6.46 10.85
D11 2.49 2.32 3.56
D13 3.56 2.52 1.60
ズーム比 2.88
広角 中間 望遠
焦点距離 6.42 11.01 18.49
ＦＮＯ． 1.86 2.47 3.44
画角(２ω) 70.14 37.64 22.45
像高 3.84 3.84 3.84
レンズ全長 32.00 28.02 28.54
ＢＦ 0.5 0.5 0.5
可変面間隔
D3 14.53 7.29 3.09
D9 1.98 6.46 10.85
D11 2.49 2.32 3.56
D13 3.56 2.52 1.60
各条件式の値を以下に示す。
条件式 実施例１ 実施例２
（1）Na+0.0115νa 2.437 2.437
（2）νa 52.60 52.60
（3）Nb+0.0115νb 2.153 2.070
（4）νb 17.98 22.76
（5）φｂ/φa -0.547 -1.356
（6）1／νｂ−1／νa 0.037 0.025
（7）Ｃa(nm) 240 240
（8）Db／Da 0.167 0.220
（9）νｐ 42.710
条件式 実施例１ 実施例２
（1）Na+0.0115νa 2.437 2.437
（2）νa 52.60 52.60
（3）Nb+0.0115νb 2.153 2.070
（4）νb 17.98 22.76
（5）φｂ/φa -0.547 -1.356
（6）1／νｂ−1／νa 0.037 0.025
（7）Ｃa(nm) 240 240
（8）Db／Da 0.167 0.220
（9）νｐ 42.710
さて、以上のような本発明の撮影光学系は、物体の像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの電子撮像素子で撮影する撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、携帯端末、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
図５〜図７に本発明による撮影光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図５はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図６は同後方斜視図、図７はデジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。
デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含む。そして、撮影者が、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１の撮影光学系を通して撮影が行われる。
撮影光学系４１によって形成された物体像は、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、画像処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この画像処理手段５１にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは画像処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピー（登録商標）ディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置されている。このファインダー用対物光学系５３は、カバーレンズ５４、第１プリズム１０、開口絞り２、第２プリズム２０、フォーカス用レンズ６６からなる。このファインダー用対物光学系５３によって、結像面６７上に物体像が形成される。この物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。このポリプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Eに導く接眼光学系５９が配置されている。
このように構成されたデジタルカメラ４０によれば、撮影光学系４１の構成枚数を少なくした小型化・薄型化の撮影光学系を有する電子撮像装置が実現できる。
次に、本発明の撮影光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図８〜図１０に示す。図８はパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図、図９はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１０は図８の側面図である。図８〜図１０に示されるように、パソコン３００は、キーボード３０１と、情報処理手段や記録手段と、モニター３０２と、撮影光学系３０３とを有している。
ここで、キーボード３０１は、外部から操作者が情報を入力するためのものである。情報処理手段や記録手段は、図示を省略している。モニター３０２は、情報を操作者に表示するためのものである。撮影光学系３０３は、操作者自身や周辺の像を撮影するためのものである。モニター３０２は、液晶表示素子やＣＲＴディスプレイ等であってよい。液晶表示素子としては、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子がある。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、例えば実施例１の撮影光学系からなる対物光学系１００と、像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力される。そして、最終的に、物体像は電子画像としてモニター３０２に表示される、図８には、その一例として、操作者が撮影した画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。
次に、本発明の撮影光学系が内蔵された情報処理装置の一例である電
話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図１１に示す。図１１(a)は携帯電話４００の正面図、図１１(b)は側面図、図１１(c)は撮影光学系４０５の断面図である。図１１(a)〜(c)に示されるように、携帯電話４００は、マイク部４０１と、スピーカ部４０２と、入力ダイアル４０３と、モニター４０４と、撮影光学系４０５と、アンテナ４０６と、処理手段とを有している。
話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図１１に示す。図１１(a)は携帯電話４００の正面図、図１１(b)は側面図、図１１(c)は撮影光学系４０５の断面図である。図１１(a)〜(c)に示されるように、携帯電話４００は、マイク部４０１と、スピーカ部４０２と、入力ダイアル４０３と、モニター４０４と、撮影光学系４０５と、アンテナ４０６と、処理手段とを有している。
ここで、マイク部４０１は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するためのものである。モニター４０４は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段（不図示）は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行ためのものである。
ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配された対物光学系１００と、物体像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。対物光学系１００としては、例えば実施例１の撮影光学系が用いられる。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない画像処理手段に入力される。そして、最終的に物体像は、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する。
なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。
デジタルカメラ、パソコン、携帯電話等の撮影光学系、及びデジタルカメラ、パソコン、携帯電話等。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１１１〜Ｌ２４２ 各レンズ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
４０ デジタルカメラ
４１ 撮影光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４９ ＣＣＤ
５０ 撮像面
５１ 処理手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ ポロプリズム
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
６６ フォーカス用レンズ
６７ 結像面
１００ 対物光学系
１０２ カバーガラス
１６２ 電子撮像素子チップ
１６６ 端子
３００ パソコン
３０１ キーボード
３０２ モニター
３０３ 撮影光学系
３０４ 撮影光路
３０５ 画像
４００ 携帯電話
４０１ マイク部
４０２ スピーカ部
４０３ 入力ダイアル
４０４ モニター
４０５ 撮影光学系
４０６ アンテナ
４０７ 撮影光路
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１１１〜Ｌ２４２ 各レンズ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
４０ デジタルカメラ
４１ 撮影光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４９ ＣＣＤ
５０ 撮像面
５１ 処理手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ ポロプリズム
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
６６ フォーカス用レンズ
６７ 結像面
１００ 対物光学系
１０２ カバーガラス
１６２ 電子撮像素子チップ
１６６ 端子
３００ パソコン
３０１ キーボード
３０２ モニター
３０３ 撮影光学系
３０４ 撮影光路
３０５ 画像
４００ 携帯電話
４０１ マイク部
４０２ スピーカ部
４０３ 入力ダイアル
４０４ モニター
４０５ 撮影光学系
４０６ アンテナ
４０７ 撮影光路
Claims (9)
- 少なくともレンズ素子Ａとレンズ素子Ｂを含み、いずれか一方が正のパワーを有し、他方が負のパワーを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする撮影光学系。
2.39＜（Na+0.01125νa）＜2.6 (1)
35＜νa＜70 (2)
但し、Naは前記レンズ素子Ａの587.56nmでの屈折率、νaは前記レンズ素子Ａのアッベ数である。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
2.07＜（Nb+0.021νb）＜2.48 （3）
10＜νb＜40 （4）
−2＜φｂ／φa＜0 （5）
0.02＜（１／νｂ−1／νa）＜0.045 （6）
但し、φaは前記レンズ素子Ａのパワー、φbは前記レンズ素子Ｂのパワー、Nｂは前記レンズ素子Ｂの587.56nmでの屈折率、νｂは前記レンズ素子Ｂのアッベ数である。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影光学系。
190nm＜Ｃa＜350nm (7)
但し、Ｃａは前記レンズ素子Ａの短波長側における透過率が70％となる波長(単位nm)であって、厚さが2ｍｍ、コートティングをしない状態での値である。 - 前記撮影光学系はズーム光学系であり、前記レンズ素子Ａと前記レンズ素子Ｂは、変倍時に、その位置関係が変わらないように構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮影光学系。
- 前記レンズ素子Ａと前記レンズ素子Ｂで接合レンズを構成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮影光学系。
- 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の撮影光学系。
0.01 <Db／Da < 0.3 (8)
−0.8＜φｂ／φa ＜0 （5’）
但し、Ｄａは前記レンズ素子Ａの中肉厚、Ｄｂは前記レンズ素子Ｂの中肉厚である。 - 物体側より 全体として負のパワーを持ち変倍時一体で移動する第１レンズ群と、全体として正のパワーを持ち変倍時一体で移動する第２レンズ群と、全体として正のパワーを持ち変倍時少なくともその1部が一移動する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群の最も物体側のレンズを前記レンズ素子Ａとし、前記レンズ素子Ａより像側に前記レンズ素子Ｂを配置し、
前記レンズ素子Ａが正のパワーを持ち、前記レンズ素子Ｂが負のパワーを持つことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮影光学系。 - 前記第２レンズ群は、物体側より前記レンズ素子Ａ、正レンズ素子Ｐ、前記レンズ素子Ｂから構成され、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載の撮影光学系。
νa ＜νｐ ＜ νｂ （9）
但し、νｐは前記正レンズ素子Ｐのアッベ数である。 - 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮影光学系と撮像素子を備えた撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006309576A JP2008122874A (ja) | 2006-11-15 | 2006-11-15 | 撮影光学系及びこの撮影光学系を備えた撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006309576A JP2008122874A (ja) | 2006-11-15 | 2006-11-15 | 撮影光学系及びこの撮影光学系を備えた撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008122874A true JP2008122874A (ja) | 2008-05-29 |
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ID=39507651
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2009139543A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Canon Inc | 光学系及びそれを有する光学機器 |
| JP2009169414A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-30 | Canon Inc | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
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-
2006
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