JP2010266577A - 光学系及びそれを有する光学機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光学ガラスの入出射面のうち、少なくとも一方が非球面より成る非球面レンズを有する光学系であって、該非球面には無機物を材料とし、使用波長よりも細かい複数の構造部より成る反射防止機能を有する反射防止構造体が形成されており、該非球面は任意の一点におけるメリジオナル方向の曲率半径をRm、サジタル方向の曲率半径をRsとするとき、
│(1/Rm―1/Rs)/Rm│>5.0×10−5
なる式を満たす点があること。
【選択図】 図1
Description
│(1/Rm―1/Rs)/Rm│>5.0×10−5
なる式を満たす点があることを特徴としている。
図1は、本発明の実施例1の光学系のレンズ断面図である。実施例1の光学系を撮像光学系として用いる場合、図中左方が物体側で、右方が像側である。一方、この光学系をプロジェクターなどの投影光学系に用いても良い。このときは左方がスクリーン、右方が被投影画像となる。本実施例では光学系を撮像光学系として用いた場合を例に上げて、以下説明する。
図2に本実施例に係る非球面レンズの略図を示す。図2において021は非球面レンズ、022は非球面レンズ021の非球面の断面、023は非球面レンズ021を非球面022側から見た非球面の正面図である。024は非球面022のメリジオナル方向、025は非球面023のメリジオナル方向、026は非球面023のサジタル方向、027は非球面レンズ021の外形、028は非球面レンズ021の光軸である。メリジオナル方向023は非球面レンズ021の放射線方向、サジタル方向026は非球面レンズ021の同心円方向に対応している。式(2)に利用されている曲率半径Rm、Rsは非球面の場所によって異なるため、各位置で求める必要がある。
7.0×10−5<│(1/Rm―1/Rs)/Rm│<1.0×10−4
‥‥‥(1a)
であると、よりゴーストが異形になりやすくなり、本実施例によってゴーストを効果的に抑制できる。実施例1の非球面013は、式(2)の左辺の値が3.0×10−3となり、式(2)の条件を満たしている。そのため、非球面013で発生するゴーストは異形の像になりやすいが、本実施例の反射防止構造体を適用することでゴーストを効果的に抑制することができる。
ここで体積比ffは、{(構造部034)/(構造間のピッチ033)}で求められる。反射防止構造体032が空気との混合体の場合、等価屈折率neffは従来の薄膜材料では実現困難な低屈折率な膜と等価である。低屈折率な膜を利用した反射防止膜は、非常に高性能な反射防止性能を示す。非球面013にこのような構成の反射防止構造体032を付与すると、ゴーストの強度が非常に弱くなり、目立たなくなる。そのため、式(2)を満足するような非球面に反射防止構造体032を付与すると、ゴーストは異形になるが像として目立たなくなるというメリットがある。
80度<2ω
である。ここで画角2ωは以下の式で表される。
90度<2ω
更には
100度<2ω
になると、より課題が明確になり、本実施例の反射防止構造体を適用することで、よりゴーストを効果的に抑制できる。
式(5)は、メリジオナル方向の曲率半径Rmとサジタル方向の曲率半径Rsの比が大きいことを表している。この条件式(5)を満たすと、式(2)を満足する以上にゴーストが異形になる可能性が高くなる。
図5は、本発明の実施例2の光学系のレンズ断面図である。ここで051は撮像光学系、052は非球面レンズ、053は非球面、054は像面である。本実施例では物体側から数えて第1レンズの像側面が非球面053である。非球面053には、無機物を材料とした使用波長よりも細かい構造部より成る反射防止構造体が付与されている。実施例2の数値実施例2を数値実施例1と同様に表2に示す。
図6は、本発明の実施例3の光学系のレンズ断面図である。ここで061は撮像光学系、062は非球面レンズ、063は非球面、064は像面である。本実施例では物体側から数えて第2レンズの像側面が非球面063である。非球面063には、無機物を材料とした使用波長よりも細かい構造部より成る反射防止構造が付与されている。実施例3の数値実施例3を数値実施例1と同様に表3に示す。非球面063は式(2)の左辺の値が8.4×10−1となり、式(2)の条件を満たしている。そのため、非球面063で発生するゴーストは異形の像になりやすい。そこで非球面063に反射防止構造体032を付与すると、ゴーストを効果的にゴーストを抑制することができる。
数値実施例1
f= 17.30 Fno= 4.08 2ω=118.7° 像高 29.20
面データ
面番号 r d nd νd
1 39.032 3.50 1.78472 25.7
2 27.725 6.93
3 31.865 3.50 1.58313 59.4
4* 13.517 13.14
5 91.868 2.20 1.49700 81.5
6 15.964 7.78
7 107.797 7.29 1.65412 39.7
8 -19.345 1.40 1.83481 42.7
9 35.295 1.50
10 44.257 6.95 1.65412 39.7
11 -13.418 1.00 1.77250 49.6
12 -62.398 (可変)
13 48.270 8.00 1.74950 35.3
14 -73.913 (可変)
15(絞り) ∞ 0.50
16 33.082 2.88 1.59270 35.3
17 -68.298 0.70
18 -159.710 1.00 1.83400 37.2
19 13.505 4.58 1.56732 42.8
20 -20.235 1.15
21 -15.707 1.00 1.83400 37.2
22 92.413 0.15
23 37.208 4.78 1.49700 81.5
24 -17.223 0.15
25 323.333 1.20 1.83400 37.2
26 20.255 7.45 1.49700 81.5
27 -32.065 0.15
28 -1491.679 1.75 1.80518 25.4
29 -136.318 (可変)
非球面データ
第4面
K =-6.04712e-001 B = 2.34342e-007 C = -5.84547e-008
D = 2.31497e-010 E = -8.25084e-013
数値実施例2
f= 24.40 Fno= 3.56 2ω=100.24° 像高 29.20
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 1.60
2 52.438 3.80 1.58313 59.4
3* 13.780 7.50
4 32.841 1.80 1.84666 23.8
5 17.276 7.09
6 280.581 6.33 1.68893 31.1
7 -26.041 1.40 1.83400 37.2
8 -190.133 2.93
9 -27.873 1.40 1.49700 81.5
10 64.649 0.16
11 45.028 6.86 1.51633 64.1
12 -31.077 (可変)
13 114.268 3.44 1.71736 29.5
14 -94.694 (可変)
15(絞り) ∞ 0.05
16 19.207 5.21 1.65412 39.7
17 544.261 0.50
18 92.444 1.00 1.88300 40.8
19 12.142 7.13 1.51742 52.4
20 -33.287 0.86
21 -21.599 0.90 1.83400 37.2
22 47.336 0.15
23 28.073 5.47 1.49700 81.5
24 -23.879 0.15
25 443.582 1.10 1.88300 40.8
26 19.175 6.66 1.49700 81.5
27 -40.453 0.15
28 -92.418 1.58 1.84666 23.8
29 -57.612 (可変)
非球面データ
第3面
K =-8.32287e-001 B = 1.23299e-005 C =-1.78962e-008
D= 2.37267e-010 E =-7.22792e-013 F = 9.89766e-016
数値実施例3
f= 14.33 Fno= 2.89 2ω=113.0° 像高 21.64
面データ
面番号 r d nd νd
1 44.000 3.40 1.772499 49.6
2 26.915 9.30
3 35.337 3.35 1.696797 55.5
4* 15.123 18.20
5 119.451 2.61 1.696797 55.5
6 20.354 0.40 1.516400 52.2
7* 25.788 8.50
8 37.975 1.50 1.834807 42.7
9 14.286 9.50 1.720467 34.7
10 -51.586 4.86
11 340.558 9.96 1.487490 70.2
12 -10.506 1.50 1.772499 49.6
13 -14.236 0.15
14 -18.747 1.60 1.804000 46.6
15 -28.924 1.53
16(絞り) ∞ 5.10
17 -33.161 1.75 1.749500 35.3
18 22.876 3.88 1.496999 81.5
19 -22.642 0.15
20 165.912 3.48 1.569070 71.3
21 -29.305 41.47
非球面係数
第4面
K =-8.26632e-001 B = -3.02313e-006 C =1.27000e-008
D = 2.65686e-011 E = -5.24061e-013 F =1.58414e-015
G =-2.44104e-018 H = 1.59960e-021
第4面
K =-1.06378e-001 B = 3.19400e-005 C =-1.47462e-007
D = 9.88342e-010 E = 8.80888e-012 F =-1.43421e-013
G = 6.81223e-016 H = -1.14158e-018
Claims (7)
- 光学ガラスの入出射面のうち、少なくとも一方が非球面より成る非球面レンズを有する光学系であって、該非球面には無機物を材料とし、使用波長よりも細かい複数の構造部より成る反射防止機能を有する反射防止構造体が形成されており、該非球面は任意の一点におけるメリジオナル方向の曲率半径をRm、サジタル方向の曲率半径をRsとするとき、
│(1/Rm―1/Rs)/Rm│>5.0×10−5
なる式を満たす点があることを特徴とする光学系。 - 前記非球面の、最大半開角は30度以上であることを特徴とする請求項1に記載の光学系。
- 前記光学系は開口絞りを有し、前記非球面は、該開口絞りよりも物体側に位置することを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学系。
- 前記非球面は任意の一点におけるメリジオナル方向の曲率半径をRm、サジタル方向の曲率半径をRsとするとき、
│Rm/Rs│>1.05
なる式を満たす点があることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学系。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系と該光学系によって形成される像を受光する撮像素子とを有していることを特徴とする撮像装置。
- 前記光学系の撮像画角を2ωとするとき、80度<2ωであることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系を有することを特徴とする光学装置。
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