JP2017090802A - 光学系及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題を解決するため、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、複数のレンズを備える後続レンズ群とから構成され、前記第1レンズと前記第2レンズとは所定の間隔を開けて配置され、前記第2レンズは物体側に凹のメニスカス形状を有し、所定の条件を満足することを特徴とする光学系を提供する。
【選択図】図1
Description
0.01 < d1−2/f < 1.5 ・・・(2)
f1 :前記第1レンズの焦点距離
f :当該光学系全系の焦点距離
d1−2 :前記第1レンズと前記第2レンズとの光軸上の間隔
である。
1−1.光学系の構成
物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、複数のレンズを備える後続レンズ群とから構成され、前記第1レンズと前記第2レンズとは所定の間隔を開けて配置され、前記第2レンズは物体側に凹のメニスカス形状を有し、条件式(1)及び条件式(2)を満足することを特徴とする。まず、本件発明に係る光学系の構成について説明し、条件式に関する事項は後で説明するものとする。
第1レンズは、上述したとおり、負の屈折力を有するレンズであれば、その他の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。しかしながら、第1レンズの像側面は凹面であることが好ましい。第1レンズの像側面が凹面であると、上記空気レンズの物体側及び像側がそれぞれ凸形状となる。第1レンズと第2レンズとの間に両凸形状の空気レンズを設けることにより、球面収差及び像面収差をより良好に補正することが可能になる。従って、当該光学系の光学性能をより良好にすることができるという観点から、第1レンズの像側面が凹面であることが好ましい。
第2レンズは、正の屈折力を有し、且つ、物体側に凹のメニスカス形状を有するレンズであれば、特に限定されるものではない。しかしながら、より良好な光学性能を確保する上で、当該第2レンズの物体側面及び像側面のうち、少なくともいずれか一面が非球面であることが好ましい。第2レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、コマ収差、像面湾曲を良好に補正することができる。
本件発明に係る光学系は、第2レンズの像側に後続レンズ群を備える。当該後続レンズ群は、第2レンズの像側に配置される全レンズにより構成されるものとする。本件発明において、後続レンズ群の屈折力は特に限定されるものではない。また、後続レンズ群を構成するレンズ枚数が複数であれば、その具体的な枚数も特に限定されるものではない。第1レンズ及び第2レンズの構成が上述のとおりであり、且つ、条件式(1)及び条件式(2)を満足すれば、本件発明の課題を解決することができる。
本件発明に係る光学系において、絞り(開口絞り)の配置は特に限定されるものではない。例えば、第1レンズと第2レンズとの間、第2レンズと後続レンズ群との間、後続レンズ群内に配置することができる。但し、後続レンズ群内に絞りを配置すると、第1レンズ及び第2レンズ等のレンズ径の大型化を招く。これと同時に、像面に対する結像光の入射角度が大きくなり、撮像素子に配置されるフォトダイオードに適切に入射することが困難となる。その結果、適正露出の確保が困難となるため、感度ムラ(シェーディングムラ)や周辺の色付きが発生してしまい好ましくない。
次に、本件発明に係る光学系が満足すべき条件、又は、満足することが好ましい条件について説明する。
0.01 < d1−2/f < 1.5 ・・・(2)
f1 :第1レンズの焦点距離
f :当該光学系全系の焦点距離
d1−2 :第1レンズと第2レンズとの光軸上の間隔
である。
上記条件式(1)は、当該光学系全体の焦点距離に対する第1レンズの焦点距離の比を規定した式である。条件式(1)を満足することにより、第1レンズの屈折力が適正な範囲内となり、良好な光学性能を得ることができ、且つ、外径の小さな第1レンズを用いて当該光学系を構成することができる。そのため、当該光学系を例えば、監視用撮像装置等の光学系として用いたときに、前玉径を従来よりも小さくすることができる。例えば、第2レンズの外径よりも、第1レンズの外径を小さくすることも可能になる。そのため、被写体側からみたとき撮像装置の存在を目立たなくすることが可能になる。
1.05 < |f1|/f < 1.35 ・・・(1b)
上記条件式(2)は、当該光学系全体の焦点距離に対する第1レンズと第2レンズとの光軸上の間隔を規定した式である。但し、第1レンズと第2レンズとの光軸上の間隔とは、第1レンズと第2レンズとの間に形成される空気レンズの面間隔をいう。条件式(2)を満足することにより、第1レンズと第2レンズとの間に形成される空気レンズにより諸収差を良好に補正することができ、良好な光学性能を有する光学系を得ることができる。また、当該条件式(2)を満足することにより、当該空気レンズの面間隔が適切な範囲内となり、当該光学系をコンパクトに構成することができる。
0.10 < d1−2/f < 1.20 ・・・(2b)
本件発明に係る光学系は、以下の条件式(3)で表される条件を満足することが好ましい。
但し、
f2 :第2レンズの焦点距離
である。
1.5 < f2/f < 8.8 ・・・(3b)
本件発明に係る光学系において、後続レンズ群が物体側から順に正の屈折力を有する第3レンズ、負の屈折力を有する第4レンズ及び正の屈折力を有する第5レンズから構成されるとき、以下の条件式(4)で表される条件を満足することが好ましい。なお、後述する条件式(5)〜条件式(10)についても同様である。
但し、
ν5 :第5レンズのd線に対するアッベ数であり、d線は波長587.56nmの光線をいう。
本件発明に係る光学系は、後続レンズ群が上記正・負・正の3枚のレンズから構成されるとき、以下の条件式(5)で表される条件を満足することが好ましい。
但し、
ν3 :第3レンズのd線に対するアッベ数
である。
なお、ν5及びd線は上述したとおりである。
本件発明に係る光学系は、後続レンズ群が上記正・負・正の3枚のレンズから構成されるとき、以下の条件式(6)で表される条件を満足することが好ましい。
但し、
f3:第3レンズの焦点距離
f5:第5レンズの焦点距離
である。
0.4 < f3/f5 < 1.0 ・・・(6b)
本件発明に係る光学系は、後続レンズ群が上記正・負・正の3枚のレンズから構成されるとき、以下の条件式(7)で表される条件を満足することが好ましい。
但し、
f4:第4レンズの焦点距離
である。
0.7 < |f4|/f < 3.0 ・・・(7b)
本件発明に係る光学系は、後続レンズ群が上記正・負・正の3枚のレンズから構成されるとき、以下の条件式(8)で表される条件を満足することが好ましい。
但し、
f3:第3レンズの焦点距離
である。
0.8 < f3/f < 1.7 ・・・(8b)
本件発明に係る光学系は、後続レンズ群が上記正・負・正の3枚のレンズから構成されるとき、以下の条件式(9)で表される条件を満足することが好ましい。
但し、
r41:第4レンズの物体側面の近軸曲率半径
r42:前記第4レンズの像側面の近軸曲率半径
である。
0.05 < (r41+r42)/(r41−r42) < 0.85 ・・・(9b)
本件発明に係る光学系は、後続レンズ群が上記正・負・正の3枚のレンズから構成されるとき、以下の条件式(10)で表される条件を満足することが好ましい。
但し、
r51:前記第5レンズの物体側面の近軸曲率半径
r52:前記第5レンズの像側面の近軸曲率半径
である。
−0.61 < (r51+r52)/(r51−r52) < −0.1 ・・・(10b)
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系の像面側に設けられた、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。
図1は、本件発明に係る実施例1の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズG1と、正の屈折力を有する第2レンズG2と、複数のレンズを備える後続レンズ群GRとから構成されている。後続レンズ群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有する第3レンズG3と、負の屈折力を有する第4レンズG4と、正の屈折力を有する第5レンズとから構成されている。
後続レンズ群GRと、像面IPとの間には、光学ブロックGが配置されている。光学ブロックGは、光学フィルタや、フェースプレート、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等に相当するものである。
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表1に当該光学系のレンズデータを示す。表1(1A)において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の順番、「r」はレンズ面の曲率半径、「d」はレンズ面の光軸上の間隔、「nd」はd線(波長λ=587.56nm)に対する屈折率、「νd」はd線に対するアッベ数を示している。但し、レンズ面が非球面である場合、面番号の手前に※印を付している。また、非球面である場合には、「r」の欄にはその近軸曲率半径を示している。
但し、c:曲率(1/r)、h:光軸からの高さ、k:円錐係数(コーニック定数)、A4、A6、A8、A10・・・:各次数の非球面係数である。また、非球面係数及びコーニック定数の数値における「E±m」(mは整数を表す。)という表記は、「×10±m」を意味している。
図3は、本件発明に係る実施例2の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズG1と、正の屈折力を有する第2レンズG2と、後続レンズ群GRとから構成されている。後続レンズ群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有する第3レンズG3と、負の屈折力を有する第4レンズG4と、正の屈折力を有する第5レンズとから構成されている。
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表2(2A)は、当該光学系のレンズデータであり、表2(2B)は、当該光学系の諸データであり、表2(2C)は表2(2A)に示す非球面の非球面係数である。また、表7に当該光学系の上記各条件式(1)〜条件式(10)の数値を示す。さらに、図4に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。
図5は、本件発明に係る実施例3の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズG1と、正の屈折力を有する第2レンズG2と、後続レンズ群GRとから構成されている。後続レンズ群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有する第3レンズG3と、負の屈折力を有する第4レンズG4と、正の屈折力を有する第5レンズとから構成されている。
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表3(3A)は、当該光学系のレンズデータであり、表3(3B)は、当該光学系の諸データであり、表3(3C)は表3(3A)に示す非球面の非球面係数である。また、表7に当該光学系の上記各条件式(1)〜条件式(10)の数値を示す。さらに、図6に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。
図7は、本件発明に係る実施例4の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズG1と、正の屈折力を有する第2レンズG2と、後続レンズ群GRとから構成されている。後続レンズ群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有する第3レンズG3と、負の屈折力を有する第4レンズG4と、正の屈折力を有する第5レンズとから構成されている。
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表4(4A)は、当該光学系のレンズデータであり、表4(4B)は、当該光学系の諸データであり、表4(4C)は表4(4A)に示す非球面の非球面係数である。また、表7に当該光学系の上記各条件式(1)〜条件式(10)の数値を示す。さらに、図8に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。
図9は、本件発明に係る実施例5の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズG1と、正の屈折力を有する第2レンズG2と、後続レンズ群GRとから構成されている。後続レンズ群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有する第3レンズG3と、負の屈折力を有する第4レンズG4と、正の屈折力を有する第5レンズとから構成されている。
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表5(5A)は、当該光学系のレンズデータであり、表5(5B)は、当該光学系の諸データであり、表5(5C)は表5(5A)に示す非球面の非球面係数である。また、表7に当該光学系の上記各条件式(1)〜条件式(10)の数値を示す。さらに、図10に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。
図11は、本件発明に係る実施例6の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズG1と、正の屈折力を有する第2レンズG2と、後続レンズ群GRとから構成されている。後続レンズ群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有する第3レンズG3と、負の屈折力を有する第4レンズG4と、正の屈折力を有する第5レンズとから構成されている。
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表6(6A)は、当該光学系のレンズデータであり、表6(6B)は、当該光学系の諸データであり、表6(6C)は表6(6A)に示す非球面の非球面係数である。また、表7に当該光学系の上記各条件式(1)〜条件式(10)の数値を示す。さらに、図12に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。
Claims (14)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、複数のレンズを備える後続レンズ群とから構成され、
前記第1レンズと前記第2レンズとは所定の間隔を開けて配置され、前記第2レンズは物体側に凹のメニスカス形状を有し、
下記条件を満足することを特徴とする光学系。
1.0 < |f1|/f < 1.8 ・・・(1)
0.01 < d1−2/f < 1.5 ・・・(2)
但し、
f1 :前記第1レンズの焦点距離
f :当該光学系全系の焦点距離
d1−2 :前記第1レンズと前記第2レンズとの光軸上の間隔
である。 - 前記第1レンズは両凹レンズである請求項1に記載の光学系。
- 前記第2レンズの物体側面及び像側面のうち、少なくともいずれか一面は非球面である請求項1又は請求項2に記載の光学系。
- 以下の条件を満足する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光学系。
1.0 < f2/f < 15.0 ・・・(3)
但し、
f2 :前記第2レンズの焦点距離
である。 - 前記後続レンズ群の最も物体側に配置されるレンズは両凸レンズであり、その物体側面及び像側面のうち、少なくともいずれか一面は非球面である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記後続レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第3レンズと、負の屈折力を有する第4レンズと、正の屈折力を有する第5レンズとから構成される請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光学系。
- 以下の条件を満足する請求項6に記載の光学系。
ν5 > 60.0 ・・・(4)
但し、
ν5 :前記第5レンズのd線に対するアッベ数であり、d線は波長587.56nmの光線をいう。 - 以下の条件を満足する請求項6又は請求項7に記載の光学系。
ν5−ν3 > 10.0 ・・・(5)
但し、
ν5 :前記第5レンズのd線に対するアッベ数であり、
ν3 :前記第3レンズのd線に対するアッベ数であり、d線は波長587.56nmの光線をいう。 - 以下の条件を満足する請求項6から請求項8のいずれか一項に記載の光学系。
0.2 < f3/f5 < 1.5 ・・・(6)
但し、
f3:前記第3レンズの焦点距離
f5:前記第5レンズの焦点距離
である。 - 以下の条件を満足する請求項6から請求項9のいずれか一項に記載の光学系。
0.4 < |f4|/f < 3.5 ・・・(7)
但し、
f4:前記第4レンズの焦点距離
である。 - 以下の条件を満足する請求項6から請求項10のいずれか一項に記載の光学系。
0.5 < f3/f < 2.0 ・・・(8)
但し、
f3:前記第3レンズの焦点距離
である。 - 前記第4レンズにおいて、その像側面の曲率半径はその物体側面の曲率半径よりも小さく、以下の条件を満足する請求項6から請求項11のいずれか一項に記載の光学系。
0.0 < (r41+r42)/(r41−r42) < 1.0 ・・・(9)
但し、
r41:前記第4レンズの物体側面の近軸曲率半径
r42:前記第4レンズの像側面の近軸曲率半径
である。 - 前記第5レンズにおいて、その像側面の曲率半径はその物体側面の曲率半径よりも大きく、以下の条件を満足する請求項6から請求項12のいずれか一項に記載の光学系。
−0.9 < (r51+r52)/(r51−r52) < 0.0 ・・・(10)
但し、
r51:前記第5レンズの物体側面の近軸曲率半径
r52:前記第5レンズの像側面の近軸曲率半径
である。 - 請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の光学系と、当該光学系の像側に設けられ、前記光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
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