JP2015138121A - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記前群は、遠距離物体から近距離物体へのフォーカシングに際して像側へ移動する負の屈折力のレンズ系FBと物体側へ移動する負の屈折力のレンズ系FAを有し、又は前記前群は、遠距離物体から近距離物体へのフォーカシングに際して像側へ移動する負の屈折力のレンズ系FBと像側へ移動する正の屈折力のレンズ系FAを有しており、前記レンズ系FBの焦点距離をfFB、全系の焦点距離をfとするとき、
0.70<|fFB/f|<3.00
なる条件式を満足することを特徴としている。
0.70<|fFB/f|<3.00 ・・・(1)
条件式(1)はフォーカス用のレンズ系FBの焦点距離に関し、大口径比化しつつフォーカシングによる収差変動を低減するためのものである。
0.80<|fFB/f|<2.80 ・・・(1a)
さらに好ましくは、条件式(1a)の数値範囲を以下のようにするのが望ましい。
0.90<|fFB/f|<2.60 ・・・(1b)
以上により、撮影画角が40°から60°程度と広画角でFナンバーが1.4程度と大口径比で、かつ、フォーカシングに際しての収差変動を低減した光学系を得ている。
0.05<|XA/XB|<0.50 ・・・(2)
0.60<ff/f<1.40 ・・・(3)
0.70<fLR/f<1.60 ・・・(4)
0.60<ff/fLR<1.30 ・・・(5)
νd<23.5 ・・・(6)
次に各条件式の技術的意味について説明する。
さらに好ましくは、条件式(2a)の数値範囲を以下のようにするのが望ましい。
条件式(3)は、光学性能を良好に維持しつつ全系の小型化を図るものである。条件式(3)の下限を超えて、レンズ系FBよりも物体側のレンズ系の焦点距離が短くなると、レンズ系FBに入射させる撮影光束を強く収斂させることができ、レンズ系FBの小型化が容易になる。しかしながら、球面収差やコマ収差等の諸収差が大きく発生し、画質が低下してくる。
さらに好ましくは、条件式(3a)の数値範囲を以下のようにするのが望ましい。
条件式(4)は、光学性能を良好に維持するためのものである。各実施例の光学系は、物体側より像側へ順に、正の屈折力の前群LF、開口絞りSP、正の屈折力の後群LRより構成され、開口絞りSPを挟んで略対称なレンズ構成より成っている。この光学配置により、前群LFで発生している軸外の収差、特に歪曲収差や倍率色収差を後群LRで打ち消している。
条件式(5)は、後群LRの焦点距離に対するレンズ系FBよりも物体側に位置するレンズ系の焦点距離の比に関するもので、主に軸外収差の補正を良好に行うためのものである。条件式(5)の上限又は下限を超えると、レンズ系FBよりも物体側に位置するレンズ系と後群LRの軸外の収差の打ち消し効果が不足し、歪曲収差や倍率色収差が増加してくる。好ましくは、条件式(5)の数値範囲を以下のようにするのが好ましい。
条件式(6)は、レンズ系FBを構成する1つの正レンズに使用される材料のアッベ数に関し、フォーカシングに際しての色収差の変動を低減するためのものである。条件式(6)の上限を超えて正レンズの材料のアッベ数が大きくなると、負の屈折力のレンズ系FBの色収差の補正が不足し、物体距離全域にわたり軸上色収差と、倍率色収差の補正を良好に行うことが困難になる。更に好ましくは条件式(6)の数値を次の如く設定するのが良い。
次に各実施例のレンズ構成について説明する。各実施例において、レンズ系FAはレンズ系FBよりも物体側に配置されている。実施例1乃至3において、レンズ系FAとレンズ系FBとの間にはフォーカシングに際して不動のレンズ系が配置されている。実施例4において、レンズ系FAとレンズ系FBは対向して配置されている。ここで対向配置とはレンズ系FAとレンズ系FBとの間にレンズ系が配置されていないことを言う。
次に図1を参照して実施例1の光学系のレンズ構成について説明する。以下、前群LFと後群LRを構成する各レンズは、物体側から像側へ順に配置されているものとする。正の屈折力の前群LFは、物体側が凹面のメニスカス形状の正レンズG11、物体側が凹面のメニスカス形状の負レンズG12、両凸形状の正レンズG13を有している。更に両凹形状の負レンズG14と物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズG15を接合した全体として負の接合レンズGBにより構成している。
図3を参照して、本発明の実施例2の光学系のレンズ構成について説明する。正の屈折力の前群LFは、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズG11、物体側が凹面のメニスカス形状の正レンズG12、物体側が凹面のメニスカス形状の負レンズG13、両凸形状の正レンズG14、両凸形状の正レンズG15を有している。更に両凸形状の正レンズG16と両凹形状の負レンズG17とを接合した全体として負の接合レンズGBにより構成している。
以下、図5を参照して、本発明の実施例3の光学系のレンズ構成について説明する。正の屈折力の前群LFは、像側が凹面のメニスカス形状の負レンズG11、像側が凸面のメニスカス形状の正レンズG12、両凹形状の負レンズG13と両凸形状の正レンズG14とを接合した全体として負の接合レンズGAを有している。更に両凸形状の正レンズG15、両凸形状の正レンズG16、両凸形状の正レンズG17と両凹形状の負レンズG18とを接合した全体として負の接合レンズGBにより構成している。
以下、図7を参照して、本発明の実施例4の光学系のレンズ構成について説明する。正の屈折力の前群LFは、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズG11、物体側が凹面のメニスカス形状の正レンズG12、物体側が凹面のメニスカス形状の負レンズG13、両凸形状の正レンズG14を有している。更に両凸形状の正レンズG15、両凸形状の正レンズG16と両凹形状の負レンズG17とを接合した負の接合レンズGBにより構成している。
x=(h2/r)/[1+{1−(1+K)×(h/r)2}1/2]+A4×h4+A6×h6+A8×h8+A10×h10+A12×h12
なる式で表している。なお、数値の「E±XX」は「×10±XX」を意味している。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を(表1)に示す。
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -310.269 4.18 1.85400 40.4 41.44
2* -54.710 (可変) 40.87
3 -51.860 1.30 1.85478 24.8 35.19
4 -265.838 (可変) 34.04
5 57.252 6.42 1.77250 49.6 34.05
6* -68.478 (可変) 33.68
7 -511.783 1.10 1.60311 60.6 31.80
8 23.785 1.99 1.80809 22.8 28.94
9 28.769 (可変) 28.46
10(絞り) ∞ 0.70 27.41
11 71.034 5.40 1.88300 40.8 27.12
12 -33.098 1.20 1.60342 38.0 26.80
13 29.672 7.62 23.66
14 -17.914 1.50 1.85478 24.8 23.46
15 69.881 6.87 1.88300 40.8 27.97
16 -32.303 0.15 30.16
17 144.375 7.62 1.85400 40.4 37.85
18* -35.185 38.10 38.50
像面 ∞
第2面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.15820e-006 A 6=-2.66397e-009
A 8= 1.63206e-012 A10=-3.42288e-017
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.12237e-007 A 6= 5.76283e-009
A 8=-8.37899e-012 A10= 4.69602e-015
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.65767e-006 A 6= 1.15138e-009
A 8= 2.41050e-012 A10=-1.89551e-015
各種データ
焦点距離 49.10
Fナンバー 1.45
半画角(度) 23.78
像高 21.64
レンズ全長 100.16
BF 38.10
物体距離無限遠 物体距離450mm
d 2 2.83 1.02
d 4 1.42 3.24
d 6 0.51 7.00
d 9 11.24 4.75
入射瞳位置 30.69
射出瞳位置 -58.83
前側主点位置 54.92
後側主点位置 -11.00
ズームレンズ群データ
レンズ群 始面 終面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
(レンズ系)
LF 1 9 165.55 19.76 -12.03 -22.72
LR 11 18 44.32 30.36 25.78 6.92
FA 3 4 -75.59 1.30 -0.17 -0.87
FB 7 9 -48.94 3.09 2.16 0.36
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 77.20
2 3 -75.59
3 5 41.28
4 7 -37.66
5 8 144.15
6 11 26.21
7 12 -25.74
8 14 -16.55
9 15 25.83
10 17 33.79
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 457.618 2.50 1.48749 70.2 50.00
2 29.672 (可変) 41.68
3 -158.058 5.41 1.85478 24.8 40.49
4 -50.080 (可変) 40.35
5 -31.714 1.90 1.84666 23.9 34.63
6 -430.754 0.20 35.69
7* 273.371 5.58 1.80400 46.6 35.81
8 -48.370 0.20 36.22
9 72.914 8.05 1.59282 68.6 37.75
10 -41.408 (可変) 37.78
11 173.580 3.02 1.80809 22.8 33.73
12 -118.732 1.50 1.77250 49.6 33.29
13* 37.794 (可変) 30.58
14(絞り) ∞ 0.80 30.03
15 68.190 5.30 1.88300 40.8 29.88
16 -68.441 0.20 29.38
17 -202.162 1.30 1.51742 52.4 28.10
18 26.334 8.05 25.34
19 -20.076 1.50 1.80809 22.8 25.24
20 148.582 6.08 1.80400 46.6 28.83
21 -31.858 0.15 29.83
22 -1146.274 5.77 1.85400 40.4 34.29
23* -33.068 38.09 35.00
像面 ∞
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.33449e-006 A 6=-4.93317e-009
A 8= 2.69050e-011 A10=-7.23479e-014 A12= 5.90834e-017
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.06653e-006 A 6= 6.39602e-009
A 8=-4.30461e-011 A10= 2.02219e-013 A12=-3.25094e-016
第23面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.42517e-006 A 6=-5.40713e-009
A 8= 3.19229e-011 A10=-7.28895e-014 A12= 6.22738e-017
各種データ
焦点距離 35.88
Fナンバー 1.45
半画角(度) 31.09
像高 21.64
レンズ全長 128.03
BF 38.09
物体距離無限遠 物体距離300mm
d 2 13.41 16.01
d 4 6.07 3.47
d 10 1.00 8.55
d 13 11.93 4.38
入射瞳位置 33.95
射出瞳位置 -47.12
前側主点位置 54.72
後側主点位置 2.22
レンズ群データ
レンズ群 始面 終面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
(レンズ系)
LF 1 13 135.62 48.84 53.17 34.33
LR 15 23 48.03 28.35 23.67 2.77
FA 3 4 83.83 5.41 4.17 1.32
FB 11 13 -65.61 4.52 3.34 0.79
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -65.21
2 3 83.83
3 5 -40.52
4 7 51.52
5 9 45.75
6 11 87.65
7 12 -36.96
8 15 39.40
9 17 -44.94
10 19 -21.80
11 20 33.13
12 22 39.78
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 313.955 2.50 1.60311 60.6 49.29
2 32.830 9.62 42.13
3 -126.074 4.90 1.80809 22.8 42.07
4 -48.795 (可変) 42.03
5 -31.756 1.90 1.84666 23.9 34.96
6 146.052 3.17 1.90366 31.3 36.48
7 -165.231 (可変) 36.65
8* 555.263 4.88 1.80400 46.6 36.75
9 -55.357 0.20 37.14
10 72.569 8.04 1.59282 68.6 37.83
11 -41.887 (可変) 37.88
12 104.844 3.25 1.80809 22.8 33.86
13 -163.599 1.50 1.77250 49.6 33.39
14* 36.729 (可変) 30.59
15(絞り) ∞ 0.80 29.60
16 88.618 4.86 1.88300 40.8 29.38
17 -66.425 0.20 28.94
18 -325.097 1.30 1.51742 52.4 27.57
19 26.877 8.06 25.06
20 -19.484 1.50 1.80809 22.8 24.93
21 129.080 5.69 1.80400 46.6 28.72
22 -34.326 0.15 29.58
23 -9537.864 6.31 1.85400 40.4 34.25
24* -30.333 38.09 35.00
像面 ∞
第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.36445e-006 A 6=-4.17964e-009
A 8= 1.64736e-011 A10=-4.52672e-014 A12= 3.32215e-017
第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.66531e-006 A 6= 1.15469e-008
A 8=-9.85511e-011 A10= 4.20390e-013 A12=-6.27804e-016
第24面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.43873e-006 A 6=-4.79289e-009
A 8= 3.43315e-011 A10=-8.03719e-014 A12= 7.93139e-017
各種データ
焦点距離 35.32
Fナンバー 1.45
半画角(度) 31.49
像高 21.64
レンズ全長 128.08
BF 38.09
物体距離無限遠 物体距離300mm
d 4 7.36 6.07
d 7 0.20 1.48
d 11 0.99 9.12
d 14 12.59 4.47
入射瞳位置 32.94
射出瞳位置 -48.17
前側主点位置 53.80
後側主点位置 2.78
レンズ群データ
レンズ群 始面 終面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
(レンズ系)
LF 1 14 110.48 48.51 48.52 30.73
LR 16 24 48.50 28.08 24.59 5.10
FA 5 7 -49.01 5.07 -0.74 -3.49
FB 12 14 -78.88 4.75 4.35 1.62
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -60.99
2 3 95.80
3 5 -30.66
4 6 86.21
5 8 62.83
6 10 46.00
7 12 79.50
8 13 -38.70
9 16 43.64
10 18 -47.92
11 20 -20.85
12 21 34.26
13 23 35.62
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 180.257 2.50 1.60311 60.6 48.69
2 29.841 12.15 41.04
3 -114.420 5.37 1.80809 22.8 40.32
4 -45.348 5.40 40.27
5 -29.720 1.90 1.84666 23.9 35.82
6 -198.700 (可変) 37.68
7* 395.858 6.27 1.77250 49.6 37.89
8 -44.965 0.20 38.65
9 89.406 7.76 1.59282 68.6 37.66
10 -39.682 (可変) 37.65
11 97.742 2.92 1.80809 22.8 33.74
12 -306.412 1.50 1.77250 49.6 33.29
13* 37.061 (可変) 30.77
14(絞り) ∞ 0.80 29.68
15 87.658 5.04 1.88300 40.8 29.46
16 -61.193 0.20 29.02
17 -189.674 1.30 1.51742 52.4 27.61
18 26.623 8.08 24.94
19 -19.274 1.50 1.80809 22.8 24.81
20 118.620 5.76 1.80400 46.6 28.65
21 -34.387 0.15 29.62
22 1953.952 6.42 1.85400 40.4 34.47
23* -30.384 38.09 35.21
像面 ∞
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.64404e-006 A 6=-3.95749e-009
A 8= 2.22647e-011 A10=-5.40424e-014 A12= 3.38934e-017
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.27812e-006 A 6= 4.18855e-009
A 8=-3.38970e-011 A10= 1.54483e-013 A12=-2.47188e-016
第23面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.58651e-006 A 6=-3.68361e-009
A 8= 2.91151e-011 A10=-6.69207e-014 A12= 6.66843e-017
各種データ
焦点距離 34.52
Fナンバー 1.45
半画角(度) 32.08
像高 21.64
レンズ全長 128.15
BF 38.09
物体距離無限遠 物体距離300mm
d 6 0.20 1.27
d 10 0.99 9.13
d 13 13.64 4.43
入射瞳位置 32.57
射出瞳位置 -49.77
前側主点位置 53.53
後側主点位置 3.58
レンズ群データ
レンズ群 始面 終面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
(レンズ系)
LF 1 13 109.28 47.16 49.95 34.31
LR 15 23 48.15 28.45 24.86 5.15
FA 7 10 25.98 14.23 5.40 -3.51
FB 11 13 -83.09 4.42 4.25 1.70
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -59.67
2 3 89.84
3 5 -41.49
4 7 52.60
5 9 47.42
6 11 92.00
7 12 -42.72
8 15 41.47
9 17 -45.03
10 19 -20.42
11 20 33.72
12 22 35.09
LR 後群
FA レンズ系
FB レンズ系
SP 開口絞り
Claims (11)
- 物体側より像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群より構成される光学系において、
前記前群は、遠距離物体から近距離物体へのフォーカシングに際して像側へ移動する負の屈折力のレンズ系FBと物体側へ移動する負の屈折力のレンズ系FAを有し、又は前記前群は、遠距離物体から近距離物体へのフォーカシングに際して像側へ移動する負の屈折力のレンズ系FBと像側へ移動する正の屈折力のレンズ系FAを有しており、前記レンズ系FBの焦点距離をfFB、全系の焦点距離をfとするとき、
0.70<|fFB/f|<3.00
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 - 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際しての前記レンズ系FAの移動量をXA、前記レンズ系FBの移動量をXBとするとき(但し移動量の符号は像側への移動量を正、物体側への移動量を負とする)、
0.05<|XA/XB|<0.50
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光学系。 - 前記レンズ系FBよりも物体側に位置するレンズ系の無限遠物体に合焦時の焦点距離をffとするとき、
0.60<ff/f<1.40
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学系。 - 前記後群の焦点距離をfLRとするとき、
0.70<fLR/f<1.60
なる条件式を満足す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。 - 前記レンズ系FBよりも物体側に位置するレンズ系の無限遠物体に合焦時の焦点距離をff、前記後群の焦点距離をfLRとするとき、
0.60<ff/fLR<1.30
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系。 - 前記レンズ系FBは1以上の正レンズと1以上の負レンズを有し、前記1以上の正レンズのうち少なくとも1つの正レンズの材料のアッベ数をνdとするとき、
νd<23.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学系。 - 前記レンズ系FAは前記レンズ系FBよりも物体側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記レンズ系FAは前記レンズ系FBよりも物体側に配置され、前記レンズ系FAと前記レンズ系FBとの間にはフォーカシングに際して不動のレンズ系が配置されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記レンズ系FAは前記レンズ系FBよりも物体側に配置され、前記レンズ系FAと前記レンズ系FBは対向して配置されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学系。
- 光電変換素子に像を形成することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光学系。
- 請求項1乃至10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光電変換素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
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