JP2012037763A - 撮像光学系 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体側から像面側に配置された、光軸上で正の屈折力を有する第1レンズ101と、光軸上で負の屈折力を有する第2レンズ102と、像側に凸のメニスカス形状で、光軸上で正の屈折力を持ち、光軸から離れるにつれて正の屈折力が弱くなり、最大像高に達する光束の主光線近傍の屈折力が負となる第3レンズ103と、光軸上で正の屈折力を有する第4レンズ104と、光軸上で負の屈折力を持ち、光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる第5レンズ105と、から構成される撮像光学系であり、第1乃至第3レンズのアッベ数νiは、以下の条件を満足する。 ν1/ν2 > 1.3 (1)、 ν1/ν3 > 1.3 (2)
【選択図】図1
Description
ν1/ν2 > 1.3 (1)
ν1/ν3 > 1.3 (2)
を満たす。
−0.7 < f1/f2 < −0.5 (3)
を満たす。
−2 < f1/f5 < −0.5 (4)
を満たす。
1 < f2/f5 < 3 (5)
を満たす。
本発明の実施形態による撮像光学系は、物体側から像面側に配置された、光軸上で正の屈折力を有する第1レンズと、光軸上で負の屈折力を有する第2レンズと、像側に凸のメニスカス形状で、光軸上で正の屈折力を持ち、光軸から離れるにつれて正の屈折力が弱くなり、最大像高に達する光束の主光線近傍の屈折力が負となる第3レンズと、光軸上で正の屈折力を有する第4レンズと、光軸上で負の屈折力を持ち、光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなり、最大像高に達する光束の主光線近傍の屈折力が正となる第5レンズと、から構成される。
Δθ(=θo―θi)
の符号で定義される。
ν1/ν2 > 1.3 (1)
ν1/ν3 > 1.3 (2)
が満たされる。
第1レンズ及び第2レンズは主に球面収差及び軸上色収差を調整する役割を果たし、第1レンズは強い正の屈折力を有し、第2レンズは強い負の屈折力を有する。第1レンズの焦点距離と第2レンズの焦点距離の比は、以下の関係を満足するのが好ましい。
−0.7 < f1/f2 < −0.5 (3)
第1レンズの焦点距離と第2レンズの焦点距離の比が式(3)の下限を下回ると、球面収差及び軸上色収差の補正が不十分となる。第1レンズの焦点距離と第2レンズの焦点距離の比が式(3)の上限を上回ると、組み立ての際の両レンズの偏芯公差が厳しくなる。第1レンズの焦点距離と第2レンズの焦点距離の比が式(3)を満たせば、組み立ての際の妥当な公差で、許容範囲内の球面収差及び軸上色収差を実現することができる。
第1レンズは光軸近傍で正の屈折力を有し、第5レンズは光軸近傍で負の屈折力を有する。第1レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比は、以下の関係を満足するのが好ましい。
−2 < f1/f5 < −0.5 (4)
第1レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比が式(4)の下限を下回ると、ペッツヴァル和をゼロに近づけるための補正がバランスの良い領域を超えてしまう。第1レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比が式(4)の上限を上回ると、ペッツヴァル和をゼロに近づけるための補正が不足し、ペッツヴァル和は正で絶対値が大きくなる。第1レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比が式(4) を満たせば、光軸近傍にて像面湾曲の小さな結像光学系が実現され、高い像高位置に至るまでの像面湾曲の変化を滑らか且つ緩やかに制御することができる。
第2レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比は、以下の関係を満足するのが好ましい。
1 < f2/f5 < 3 (5)
f2が小さくて、上記の比が式(5)の下限を下回ると第2レンズの偏芯敏感度が高くなり、光学系の組み立てが困難となる。f2が大きくて、上記の比が式(5)の上限を上回ると光軸上での軸上色収差補正が不十分となる。f5が大きくて、上記の比が式(5)の下限を下回ると像面湾曲の補正が不足する。f5が小さくて、上記の比が式(5)の上限を上回ると像面湾曲の補正が過剰となる。第2レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比が式(5) を満たせば、第2レンズの偏芯敏感度が低い状態で像面湾曲を小さくすることができる。
開口絞りは、第1レンズの像面側より物体側に配置されるのが好ましい。開口絞りを第1レンズの像面側より物体側に配置することにより光学全長の短い光学系を構成することができる。
実施例1乃至8の撮像光学系の特徴を以下に説明する。
ν1/ν2 (1)
ν1/ν3 (2)
f1/f2 (3)
f1/f5 (4)
f2/f5 (5)
Δθ(=θo―θi)
である。
実施例の各レンズの面は、以下の式で表せる。
図1は、実施例1による撮像光学系の構成を示す図である。実施例1による撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ101、第2レンズ102、第3レンズ103、第4レンズ104及び第5レンズ105を備える。絞りは、第1レンズ101の像側の面より物体側で第1レンズ101の物体側の面の頂点より像側にある。具体的には、絞りは第1レンズ101の物体側の面上にある。第1レンズ101、第2レンズ102、第3レンズ103、第4レンズ104及び第5レンズを通過した光は、ガラス板106を通過して像面107に至る。
図4は、実施例2による撮像光学系の構成を示す図である。実施例2による撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ201、第2レンズ202、第3レンズ203、第4レンズ204及び第5レンズ205を備える。絞りは、第1レンズ201の像側の面より物体側で第1レンズ201の物体側の面の頂点より像側にある。具体的には、絞りは第1レンズ201の物体側の面上にある。第1レンズ201、第2レンズ202、第3レンズ203、第4レンズ204及び第5レンズ205を通過した光は、ガラス板206を通過して像面207に至る。
図7は、実施例3による撮像光学系の構成を示す図である。実施例3による撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ301、第2レンズ302、第3レンズ303、第4レンズ304及び第5レンズ305を備える。絞りは、第1レンズ301の像側の面より物体側で第1レンズ301の物体側の面の頂点より像側にある。具体的には、絞りは第1レンズ301の物体側の面上にある。第1レンズ301、第2レンズ302、第3レンズ303、第4レンズ304及び第5レンズ305を通過した光は、ガラス板306を通過して像面307に至る。
図10は、実施例4による撮像光学系の構成を示す図である。実施例4による撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ401、第2レンズ402、第3レンズ403、第4レンズ404及び第5レンズ405を備える。絞りは、第1レンズ401の像側の面より物体側で第1レンズ401の物体側の面の頂点より像側にある。具体的には、絞りは第1レンズ401の物体側の面上にある。第1レンズ401、第2レンズ402、第3レンズ403、第4レンズ404及び第5レンズ405を通過した光は、ガラス板406を通過して像面407に至る。
図13は、実施例5による撮像光学系の構成を示す図である。実施例5による撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ501、第2レンズ502、第3レンズ503、第4レンズ504及び第5レンズ505を備える。絞りは、第1レンズ501の像側の面より物体側で第1レンズ501の物体側の面の頂点より像側にある。具体的には、絞りは第1レンズ501の物体側の面上にある。第1レンズ501、第2レンズ502、第3レンズ503、第4レンズ504及び第5レンズ505を通過した光は、ガラス板506を通過して像面507に至る。
図16は、実施例6による撮像光学系の構成を示す図である。実施例6による撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ601、第2レンズ602、第3レンズ603、第4レンズ604及び第5レンズ605を備える。絞りは、第1レンズ601の像側の面より物体側で第1レンズ601の物体側の面の頂点より像側にある。具体的には、絞りは第1レンズ601の物体側の面上にある。第1レンズ601、第2レンズ602、第3レンズ603、第4レンズ604及び第5レンズ605を通過した光は、ガラス板606を通過して像面607に至る。
図19は、実施例7による撮像光学系の構成を示す図である。実施例7による撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ701、第2レンズ702、第3レンズ703、第4レンズ704及び第5レンズ705を備える。絞りは、第1レンズ701の像側の面より物体側で第1レンズ701の物体側の面の頂点より像側にある。具体的には、絞りは第1レンズ701の物体側の面上にある。第1レンズ701、第2レンズ702、第3レンズ703、第4レンズ704及び第5レンズ705を通過した光は、ガラス板706を通過して像面707に至る。
図22は、実施例8による撮像光学系の構成を示す図である。実施例8による撮像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ801、第2レンズ802、第3レンズ803、第4レンズ804及び第5レンズ805を備える。絞りは、第1レンズ801の像側の面より物体側で第1レンズ801の物体側の面の頂点より像側にある。具体的には、絞りは第1レンズ801の物体側の面上にある。第1レンズ801、第2レンズ802、第3レンズ803、第4レンズ804及び第5レンズ805を通過した光は、ガラス板806を通過して像面807に至る。
軸上色収差は、ほとんどの実施例で0.03mm以内である。
実施例1乃至8の撮像光学系の特徴を以下に説明する。なお、以下において、実施例2乃至8は、参考例1乃至7と読み替えるものとする。
する第1レンズと、光軸上で負の屈折力を有する第2レンズと、像側に凸のメニスカス形
状で、光軸上で正の屈折力を持ち、光軸から離れるにつれて正の屈折力が弱くなり、最大
像高に達する光束の主光線近傍の屈折力が負となる第3レンズと、光軸上で正の屈折力を
有する第4レンズと、光軸上で負の屈折力を持ち、光軸から離れるにつれて負の屈折力が
弱くなる第5レンズと、から構成される撮像光学系である。主光線近傍の屈折力の符号は
、該光軸をz軸とし、該光軸に垂直な平面内に互いに直交するx軸及びy軸を定め、正規
化入射瞳座標をPx、Pyとして、Px=0、Py=0.01を通過する光線と、Px=
0、Py=−0.01を通過する光線とが、レンズ入射前に成す角度をθi、レンズ出射
後に成す角度をθoとし、集光する場合を正、発散する場合を負として、変化量Δθ(=
θo―θi)の符号で定義し、第1乃至第3レンズのアッベ数を、それぞれνi(iは1
から3の整数)として、
ν1/ν2 > 1.3 (1)
ν1/ν3 > 1.3 (2)
−2 < f1/f5 ≦ −1.657 (4)
を満たす。
式(4)は、光軸近傍の像面湾曲を小さくするように、ペッツヴァル和をゼロに近づけるための条件の一つである。f1/f5が式(4)の下限を下回るとペッツヴァル和の補正がバランスの良い領域を超えてしまい、上限を上回るとペッツヴァル和の補正が不足する。
第1レンズは光軸近傍で正の屈折力を有し、第5レンズは光軸近傍で負の屈折力を有する。第1レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比は、以下の関係を満足するのが好ましい。
−2 < f1/f5 ≦ −1.657 (4)
第1レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比が式(4)の下限を下回ると、ペッツヴァル和をゼロに近づけるための補正がバランスの良い領域を超えてしまう。第1レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比が式(4)の上限を上回ると、ペッツヴァル和をゼロに近づけるための補正が不足し、ペッツヴァル和は正で絶対値が大きくなる。第1レンズの焦点距離と第5レンズの焦点距離の比が式(4) を満たせば、光軸近傍にて像面湾曲の小さな結像光学系が実現され、高い像高位置に至るまでの像面湾曲の変化を滑らか且つ緩やかに制御することができる。
実施例1乃至8の撮像光学系の特徴を以下に説明する。なお、本明細書において、実施例2乃至8は、参考例1乃至7と読み替えるものとする。
Claims (7)
- 物体側から像面側に配置された、光軸上で正の屈折力を有する第1レンズと、光軸上で負の屈折力を有する第2レンズと、像側に凸のメニスカス形状で、光軸上で正の屈折力を持ち、光軸から離れるにつれて正の屈折力が弱くなり、最大像高に達する光束の主光線近傍の屈折力が負となる第3レンズと、光軸上で正の屈折力を有する第4レンズと、光軸上で負の屈折力を持ち、光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる第5レンズと、から構成される撮像光学系であって、
主光線近傍の屈折力の符号は、該光軸をz軸とし、該光軸に垂直な平面内に互いに直交するx軸及びy軸を定め、正規化入射瞳座標をPx、Pyとして、Px=0、Py=0.01を通過する光線と、Px=0、Py=−0.01を通過する光線とが、レンズ入射前に成す角度をθi、レンズ出射後に成す角度をθoとし、集光する場合を正、発散する場合を負として、変化量Δθ(=θo―θi)の符号で定義し、
第1乃至第3レンズのアッベ数を、それぞれνi(iは1から3の整数)として、
ν1/ν2 > 1.3 (1)
ν1/ν3 > 1.3 (2)
を満たす撮像光学系。 - 第1乃至第5レンズの焦点距離をそれぞれfi(iは1から5の整数)として、
−0.7 < f1/f2 < −0.5 (3)
を満たす請求項1に記載の撮像光学系。 - 第1乃至第5レンズの焦点距離をそれぞれfi(iは1から5の整数)として、
−2 < f1/f5 < −0.5 (4)
を満たす請求項1または2に記載の撮像光学系。 - 第1乃至第5レンズの焦点距離をそれぞれfi(iは1から5の整数)として、
1 < f2/f5 < 3 (5)
を満たす請求項1から3のいずれかに記載の撮像光学系。 - 開口絞りが第1レンズの像面側より物体側に配置された請求項1から4のいずれかに記載の撮像光学系。
- 第5レンズにおいて、最大像高に達する光束の主光線近傍の屈折力が正となる請求項1から5のいずれかに記載の撮像光学系。
- 請求項1から6のいずれかに記載の撮像光学系を備えた情報処理機器。
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