JP2016038418A - 結像光学系及びそれを備えた光学装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結像光学系は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、第4レンズ群と、第5レンズ群と、から構成され、第2レンズ群内に、開口絞りを有し、第1レンズ群は、第1の負レンズと、第1の接合レンズと、を有し、第2レンズ群は、第2の接合レンズと、1枚又は複数枚の正レンズ成分と、を有し、第3レンズ群は、1枚又は複数枚の正レンズ成分と、第3の接合レンズと、を有し、第1の接合レンズは最も縮小側に負レンズを有し、縮小側に凹面を向けており、第2の接合レンズは正の屈折力を有し、拡大側に凹面を向けており、第3の接合レンズは正の屈折力を有し、縮小側に負レンズを有する。
【選択図】図1
Description
距離が長い方の拡大側の共役点と距離が短い方の縮小側の共役点との共役関係を形成する結像光学系であって、
結像光学系は、拡大側から順に、
負の屈折力を有する第1レンズ群と、
正の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
第4レンズ群と、
第5レンズ群と、から構成され、
第2レンズ群内に、開口絞りを有し、
第1レンズ群は、最も拡大側に位置する第1の負レンズと、最も縮小側に位置する第1の接合レンズと、を有し、
第2レンズ群は、拡大側から順に、第2の接合レンズと、1枚又は複数枚の正レンズ成分と、を有し、
第3レンズ群は、拡大側から順に、1枚又は複数枚の正レンズ成分と、第3の接合レンズと、を有し、
レンズ成分は、光路中にて拡大側面と縮小側面のみが空気に接するレンズブロックであって、
第1の接合レンズは最も縮小側に負レンズを有し、最も縮小側の面が縮小側に凹面を向けており、
第2の接合レンズは正の屈折力を有し、最も拡大側の面が拡大側に凹面を向けており、
第3の接合レンズは正の屈折力を有し、縮小側に負レンズを有することを特徴とする。
光学系と、縮小側に配置された撮像素子と、を有し、
撮像素子は撮像面を有し、且つ光学系によって撮像面上に形成された像を電気信号に変換し、
光学系が上述の結像光学系であることを特徴とする。
光学系と、縮小側に配置された表示素子と、を有し、
表示素子は表示面を有し、
表示面上に表示された画像は、光学系によって拡大側に投影され、
光学系が上述の結像光学系であることを特徴とする。
0.1<M5_3G/M5_4G<5 (1)
ここで、
M5_3Gは、第3レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率、
M5_4Gは、第4レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率、
である。
0.2<M5_3G/M5_4G<2 (1’)
さらに、条件式(1)に代えて、以下の条件式(1’’)を満足するとなお良い。
0.4<M5_3G/M5_4G<1 (1’’)
−10<(R2GF+R2GR)/(R2GF−R2GR)<−0.1 (2)
ここで、
R2GFは、第2レンズ群において最も拡大側に位置する面の近軸曲率半径、
R2GRは、第2レンズ群において最も縮小側に位置する面の近軸曲率半径、
である。
−8<(R2GF+R2GR)/(R2GF−R2GR)<−1 (2’)
さらに、条件式(2)に代えて、以下の条件式(2’’)を満足するとなお良い。
−4.5<(R2GF+R2GR)/(R2GF−R2GR)<−3.5 (2’’)
0.001<(RP1F+RP1R)/(RP1F−RP1R)<5 (3)
ここで、
RP1Fは、第1の正レンズの拡大側面の近軸曲率半径、
RP1Rは、第1の正レンズの縮小側面の近軸曲率半径、
である。
0.01<(RP1F+RP1R)/(RP1F−RP1R)<1 (3’)
さらに、条件式(3)に代えて、以下の条件式(3’’)を満足するとなお良い。
0.05<(RP1F+RP1R)/(RP1F−RP1R)<0.6 (3’’)
−8<(R5GF+R5GR)/(R5GF−R5GR)<−0.1 (4)
ここで、
R5GFは、第5レンズ群において最も拡大側に位置する面の近軸曲率半径、
R5GRは、第5レンズ群において最も縮小側に位置する面の近軸曲率半径、
である。
−4<(R5GF+R5GR)/(R5GF−R5GR)<−0.5 (4’)
さらに、条件式(4)に代えて、以下の条件式(4’’)を満足するとなお良い。
−2.5<(R5GF+R5GR)/(R5GF−R5GR)<−1.7 (4’’)
0.01<(RP2F+RP2R)/(RP2F−RP2R)<2 (5)
ここで、
RP2Fは、第2の正レンズの拡大側面の近軸曲率半径、
RP2Rは、第2の正レンズの縮小側面の近軸曲率半径、
である。
0.1<(RP2F+RP2R)/(RP2F−RP2R)<1 (5’)
さらに、条件式(5)に代えて、以下の条件式(5’’)を満足するとなお良い。
0.25<(RP2F+RP2R)/(RP2F−RP2R)<0.5 (5’’)
0.1<(RN1F+RN1R)/(RN1F−RN1R)<6 (6)
ここで、
RN1Fは、第1の負レンズの拡大側面の近軸曲率半径、
RN1Rは、第1の負レンズの縮小側面の近軸曲率半径、
である。
1<(RN1F+RN1R)/(RN1F−RN1R)<4 (6’)
さらに、条件式(6)に代えて、以下の条件式(6’’)を満足するとなお良い。
2.15<(RN1F+RN1R)/(RN1F−RN1R)<2.75 (6’’)
0.1<D3G/D4G<4.5 (7)
ここで、
D3Gは、フォーカスの際の第3レンズ群の移動量、
D4Gは、フォーカスの際の第4レンズ群の移動量、
である。
0.5<D3G/D4G<3.5 (7’)
さらに、条件式(7)に代えて、以下の条件式(7’’)を満足するとなお良い。
0.7<D3G/D4G<3.2 (7’’)
0<f/eN1F<2 (A)
ここで、
fは、無限遠物体合焦時の結像光学系全系の焦点距離、
eN1Fは、第1の負レンズの拡大側面の最大有効口径、
である。
0.1<f/eN1F<1.5 (A’)
さらに、条件式(A)に代えて、以下の条件式(A’’)を満足するとなお良い。
0.2<f/eN1F<1 (A’’)
0<(f/eAS)/Fno<2 (B)
ここで、
fは、無限物体合焦時の結像光学系全系の焦点距離、
eASは、開口絞りの最大直径、
Fnoは、無限物体合焦時の結像光学系全系のFナンバー、
である。
0.2<(f/eAS)/Fno<1 (B’)
さらに、条件式(B)に代えて、以下の条件式(B’’)を満足するとなお良い。
0.3<(f/eAS)/Fno<0.9 (B’’)
0<Tair_max/Σd≦0.27 (C)
ここで、
Tair_maxは、結像光学系の最も拡大側に位置する面から最も縮小側に位置する面までの間で最も大きい軸上空気間隔、
Σdは、結像光学系の最も拡大側に位置する面から最も縮小側に位置する面までの軸上間隔、
である。
0.03<Tair_max/Σd≦0.2(C’)
さらに、条件式(C)に代えて、以下の条件式(C’’)を満足するとなお良い。
0.07<Tair_max/Σd≦0.16(C’’)
z=(y2/r)/[1+{1−(1+k)(y/r)2}1/2]
+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10
また、非球面係数において、「e−n」(nは整数)は、「10−n」を示している。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。
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 80.982 1.55 1.48749 70.23
2 31.093 11.04
3* 70.066 2.06 1.49700 81.61
4* 23.874 20.90
5 -44.198 2.00 1.58267 46.42
6 -364.034 0.41
7 121.274 10.00 1.84666 23.78
8 -143.318 4.33
9 53.195 8.29 1.69680 55.53
10 -49.889 1.51 1.80518 25.42
11 231.869 5.78
12 -45.268 1.52 1.69895 30.13
13 46.454 8.54 1.49700 81.61
14 -77.694 0.40
15 90.149 8.00 1.84666 23.78
16 -78.759 1.20
17(絞り) ∞ 可変
18* 29.688 9.46 1.49700 81.61
19* 155.316 0.40
20 32.436 9.37 1.43875 94.93
21 -61.296 1.50 1.64769 33.79
22 31.260 4.02
23 -106.774 1.50 1.88202 37.22
24* 543.118 可変
25 54.280 12.50 1.43875 94.93
26 -30.008 可変
27 -41.745 2.00 1.68893 31.07
28 -130.259 6.91
29 ∞ 2.40 1.51633 64.14
30 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第3面
k=0.000
A4=-5.73100e-07,A6=7.04995e-10,A8=-1.97070e-13,A10=2.50300e-16
第4面
k=-0.552
第18面
k=0.000
A4=8.41210e-07,A6=-6.21950e-10,A8=2.00464e-12,A10=-4.10109e-17
第19面
k=0.000
A4=-2.36410e-07,A6=-7.81928e-09,A8=9.23546e-12,A10=-3.63943e-15
第24面
k=0.000
A4=2.16711e-05,A6=2.40883e-08,A8=5.51538e-11,A10=-1.85095e-13
各種データ
f 24.48
FNO. 1.41
2ω 91.37
IH 22.50
FB (in air) 9.49
全長 (in air) 154.18
無限遠 近距離(145mm)
d17 6.06 3.30
d24 4.81 4.50
d26 5.54 8.61
群焦点距離
f1=-172.31 f2=97.49 f3=412.37 f4=46.13 f5=-90.00
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 72.832 2.06 1.51633 64.14
2* 33.439 16.38
3 -53.919 2.00 1.64769 33.79
4 83.979 8.11 2.00069 25.46
5 -107.153 1.97
6 58.391 11.82 1.69680 55.53
7 -43.427 1.50 1.74077 27.79
8 97.492 10.12
9 -40.473 1.50 1.69895 30.13
10 82.697 8.74 1.43875 94.93
11 -70.821 0.76
12 221.816 8.63 1.84666 23.78
13 -65.844 1.20
14(絞り) ∞ 可変
15* 35.187 12.00 1.49700 81.61
16* 157.338 0.44
17 32.095 12.00 1.43875 94.93
18 -270.555 2.59 1.64769 33.79
19 37.108 4.29
20 -140.818 2.00 1.88202 37.22
21* 282.542 可変
22 178.092 5.96 1.65160 58.55
23 -63.320 可変
24 -50.420 2.00 1.84666 23.78
25 -126.917 13.95
26 ∞ 2.40 1.51633 64.14
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=1.16574e-06,A6=-1.51769e-09,A8=1.19325e-12
第2面
k=0.000
A4=7.45073e-07,A6=-1.98214e-09,A8=5.16275e-13
第15面
k=0.000
A4=1.21497e-06,A6=3.62905e-10,A8=1.07171e-12
第16面
k=0.000
A4=1.75742e-07,A6=-1.99527e-09,A8=5.36732e-13
第21面
k=0.000
A4=1.26443e-05,A6=1.21726e-08,A8=1.20869e-11,A10=2.14183e-14
各種データ
f 49.00
FNO. 1.41
2ω 48.78
IH 22.50
FB (in air) 16.53
全長 (in air) 154.18
無限遠 近距離(295mm)
d14 12.67 3.30
d21 4.50 10.72
d23 4.43 7.58
群焦点距離
f1=-1257.02 f2=158.49 f3=170.47 f4=72.39 f5=-100.00
条件式 実施例1 実施例2
(1)M5_3G/M5_4G 0.927 0.537
(2)(R2GF+R2GR)/(R2GF-R2GR) -3.703 -4.191
(3)(RP1F+RP1R)/(RP1F-RP1R) 0.067 0.542
(4)(R5GF+R5GR)/(R5GF-R5GR) -1.943 -2.318
(5)(RP2F+RP2R)/(RP2F-RP2R) 0.288 0.475
(6)(RN1F+RN1R)/(RN1F-RN1R) 2.247 2.698
(7)D3G/D4G 0.899 2.972
(A)f/eN1F 0.366 0.913
(B)(f/eAS)/Fno 0.40 0.67
(C)Tair_max/Σd 0.14 0.12
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
S 明るさ(開口)絞り
I 像面
1 一眼ミラーレスカメラ
2 撮影光学系
3 鏡筒のマウント部
4 撮像素子面
5 バックモニタ
12 操作部
13 制御部
14、15 バス
16 撮像駆動回路
17 一時記憶メモリ
18 画像処理部
19 記憶媒体部
20 表示部
21 設定情報記憶メモリ部
22 バス
24 CDS/ADC部
40 一眼ミラーレスカメラ
41 撮影光学系
42 撮影用光路
45 シャッターボタン
47 液晶表示モニター
49 CCD
100 プロジェクタ
110 光源部
111 光源
112 反射部材
120 照明部
121 第1のダイクロイックミラー
122 第2のダイクロイックミラー
123 第3のダイクロイックミラー
124 第1の反射部材
125 第2の反射部材
130 画像形成部
131 第1の表示素子
132 第2の表示素子
133 第3の表示素子
140 投射部
141 ダイクロイックプリズム
142 投影光学系
Claims (17)
- 距離が長い方の拡大側の共役点と距離が短い方の縮小側の共役点との共役関係を形成する結像光学系であって、
前記結像光学系は、拡大側から順に、
負の屈折力を有する第1レンズ群と、
正の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
第4レンズ群と、
第5レンズ群と、から構成され、
前記第2レンズ群内に、開口絞りを有し、
前記第1レンズ群は、最も拡大側に位置する第1の負レンズと、最も縮小側に位置する第1の接合レンズと、を有し、
前記第2レンズ群は、拡大側から順に、第2の接合レンズと、1枚又は複数枚の正レンズ成分と、を有し、
前記第3レンズ群は、拡大側から順に、1枚又は複数枚の正レンズ成分と、第3の接合レンズと、を有し、
前記レンズ成分は、光路中にて拡大側面と縮小側面のみが空気に接するレンズブロックであって、
前記第1の接合レンズは最も縮小側に負レンズを有し、最も縮小側の面が縮小側に凹面を向けており、
前記第2の接合レンズは正の屈折力を有し、最も拡大側の面が拡大側に凹面を向けており、
前記第3の接合レンズは正の屈折力を有し、縮小側に負レンズを有することを特徴とする結像光学系。 - 以下の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項1に記載の結像光学系。
0.1<M5_3G/M5_4G<5 (1)
ここで、
M5_3Gは、前記第3レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率、
M5_4Gは、前記第4レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率、
である。 - 以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の結像光学系。
−10<(R2GF+R2GR)/(R2GF−R2GR)<−0.1 (2)
ここで、
R2GFは、前記第2レンズ群において最も拡大側に位置する面の近軸曲率半径、
R2GRは、前記第2レンズ群において最も縮小側に位置する面の近軸曲率半径、
である。 - 前記第2の接合レンズに対して最も近くに位置する第1の正レンズを有し、
以下の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の結像光学系。
0.001<(RP1F+RP1R)/(RP1F−RP1R)<5 (3)
ここで、
RP1Fは、前記第1の正レンズの拡大側面の近軸曲率半径、
RP1Rは、前記第1の正レンズの縮小側面の近軸曲率半径、
である。 - フォーカスの際、前記第3レンズ群から前記第5レンズ群までの間の空気間隔が変化することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の結像光学系。
- 以下の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の結像光学系。
−8<(R5GF+R5GR)/(R5GF−R5GR)<−0.1 (4)
ここで、
R5GFは、前記第5レンズ群において最も拡大側に位置する面の近軸曲率半径、
R5GRは、前記第5レンズ群において最も縮小側に位置する面の近軸曲率半径、
である。 - 前記第4レンズ群は1枚のレンズで構成され、
前記1枚のレンズは、第2の正レンズであって、
以下の条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の結像光学系。
0.01<(RP2F+RP2R)/(RP2F−RP2R)<2 (5)
ここで、
RP2Fは、前記第2の正レンズの拡大側面の近軸曲率半径、
RP2Rは、前記第2の正レンズの縮小側面の近軸曲率半径、
である。 - 前記第1の負レンズはメニスカスレンズであることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の結像光学系。
- 以下の条件式(6)を満足することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の結像光学系。
0.1<(RN1F+RN1R)/(RN1F−RN1R)<6 (6)
ここで、
RN1Fは、前記第1の負レンズの拡大側面の近軸曲率半径、
RN1Rは、前記第1の負レンズの縮小側面の近軸曲率半径、
である。 - 前記第3レンズ群は、前記第3の接合レンズよりも縮小側に負レンズ成分を有し、
前記第4レンズ群は正の屈折力を有すると共に、正レンズ成分を有し、
前記第5レンズ群は負の屈折力を有すると共に、負レンズ成分を有することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の結像光学系。 - 以下の条件式(7)を満足することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の結像光学系。
0.1<D3G/D4G<4.5 (7)
ここで、
D3Gは、フォーカスの際の前記第3レンズ群の移動量、
D4Gは、フォーカスの際の前記第4レンズ群の移動量、
である。 - 前記第3レンズ群は、拡大側から順に、前記正レンズ成分と、前記第3の接合レンズと、負レンズ成分と、からなり、
前記第3の接合レンズは、拡大側から順に、正レンズと前記負レンズとで構成され、
前記第3レンズ群の前記負レンズ成分の形状が、両凹形状であることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の結像光学系。 - 以下の条件式(A)を満足することを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の結像光学系。
0<f/eN1F<2 (A)
ここで、
fは、無限遠物体合焦時の前記結像光学系全系の焦点距離、
eN1Fは、前記第1の負レンズの拡大側面の最大有効口径、
である。 - 以下の条件式(B)を満足することを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の結像光学系。
0<(f/eAS)/Fno<2 (B)
ここで、
fは、無限物体合焦時の前記結像光学系全系の焦点距離、
eASは、前記開口絞りの最大直径、
Fnoは、無限物体合焦時の前記結像光学系全系のFナンバー、
である。 - 以下の条件式(C)を満足することを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の結像光学系。
0<Tair_max/Σd≦0.27 (C)
ここで、
Tair_maxは、前記結像光学系の最も拡大側に位置する面から最も縮小側に位置する面までの間で最も大きい軸上空気間隔、
Σdは、前記結像光学系の最も拡大側に位置する面から最も縮小側に位置する面までの軸上間隔、
である。 - 光学系と、縮小側に配置された撮像素子と、を有し、
前記撮像素子は撮像面を有し、且つ前記光学系によって前記撮像面上に形成された像を電気信号に変換し、
前記光学系が請求項1から15のいずれか1項に記載の結像光学系であることを特徴とする光学装置。 - 光学系と、縮小側に配置された表示素子と、を有し、
前記表示素子は表示面を有し、
前記表示面上に表示された画像は、前記光学系によって拡大側に投影され、
前記光学系が請求項1から15のいずれか1項に記載の結像光学系であることを特徴とする光学装置。
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