JP2022030896A - 光学系及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.7≦β3≦5.0・・・・・(1)
0.4≦BF/Yi≦2.0・・・・・(2)
但し、
β3:前記第3レンズ群の無限遠合焦時における横倍率
BF:前記光学系のバックフォーカス長
Yi:下記式(3)で求められる前記光学系の最大理想像高
Yi=FL×tanω・・・・・(3)
FL:前記光学系の無限遠合焦時における焦点距離
ω:前記光学系の無限遠合焦時における最大画角
1-1. 光学的構成
本発明の一実施形態に係る光学系は、物体側から順に、正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、負の屈折力を有する第3レンズ群から構成される。当該光学系において、第1レンズ群及び第3レンズ群は、像面に対して固定されており、第2レンズ群は、隣り合うレンズ群間の間隔を変化させるように、光軸に沿って移動可能である。第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1a群及び正の屈折力を有する第1b群から構成される。第1a群は、2つのレンズ成分で構成される。当該光学系は、光学系のレンズ配置及びパワー配置を適切にすることで、小型で高性能である。
第1レンズ群は、当該光学系において最も物体側に配置されるレンズ群であり、正の屈折力を有する。第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1a群及び正の屈折力を有する第1b群から構成される。
第2レンズ群は、第1レンズ群の像側に配置されるレンズ群であり、正の屈折力を有する。第2レンズ群は、全体で正の屈折力を有していればよく、少なくとも1つの正の屈折力を有するレンズ成分を有していればよい。第2レンズ群におけるレンズ成分の構成は、全体で正の屈折力を有する範囲において適宜に決めることが可能である。第2レンズ群が2以上のレンズ成分から構成されることは、フォーカシングに際し、収差変動の少ない良好な性能を実現する観点からより好ましい。
第3レンズ群は、第2レンズ群の像側、かつ最も像側に配置されるレンズ群であり、負の屈折力を有する。第3レンズ群は、全体で負の屈折力を有していればよく、少なくとも1つの負の屈折力を有するレンズ成分を有していればよい。第3レンズ群におけるレンズ成分の構成は、全体で負の屈折力を有する範囲において適宜に決めることが可能である。
当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、正の屈折力を有する第2レンズ群、及び、負の屈折力を有する第3レンズ群、の3つのレンズ群のみから構成される。第1レンズ群と第2レンズ群との間、第2レンズ群と第3レンズ群との間には他のレンズ群は含まれない。本実施形態の光学系は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記のレンズ群以外の他の光学素子をさらに含んでもよい。
当該光学系のフォーカス方式は、インナーフォーカス式である。本実施形態では、第1レンズ群及び第3レンズ群が像面に対して固定されたまま、第2レンズ群が光軸に沿って移動することにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。このようにフォーカシングを行うことは、高速なフォーカシングが可能であり、フォーカシングの際に光学系の全長が変化せず鏡筒を密閉構造とすることが容易になり、鏡筒内に埃及びゴミ等が隙間から侵入することを防ぐ観点から好ましい。第2レンズ群は、光軸に沿って移動することにより無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行うフォーカス群であることが好ましい。また、フォーカシングを行う際、第2レンズ群が光軸に沿って物体側に移動することがより好ましい。
本実施形態に係る光学系は、前述した構成を採用すると共に、次に説明する式を少なくとも1つ以上満足することが好ましい。
1.7≦β3≦5.0・・・・・(1)
但し、
β3:第3レンズ群の無限遠合焦時における横倍率
0.4≦BF/Yi≦2.0・・・・・(2)
但し、
BF:光学系のバックフォーカス長
Yi:光学系の最大理想像高
Yi=FL×tanω・・・・・(3)
但し、
FL:光学系の無限遠合焦時における焦点距離
ω:光学系の無限合焦時における半画角
0.012≦ΔPgF1b≦0.100・・・・・(4)
但し、
ΔPgF1b:単レンズLpの異常分散性
1.0≦TL/FL≦2.9・・・・・(5)
但し、
TL:光学系の光学全長
FL:光学系の無限遠合焦時における焦点距離
0.5≦f1/FL≦1.1・・・・・(6)
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離
FL:光学系の無限遠合焦時における焦点距離
1.0≦{1-(β2)2}×(β3)2≦4.0・・・・・(7)
但し、
β2:第2レンズ群の無限遠合焦時における横倍率
β3:第3レンズ群の無限遠合焦時における横倍率
0.1≦L1a/Yi≦0.9・・・・・(8)
但し、
L1a:第1レンズ群の最も物体側の面から絞りまでの光軸上の距離
Yi:光学系の最大理想像高
Yi=FL×tanω・・・・・(3)
FL:光学系の無限遠合焦時における焦点距離
ω:光学系の無限合焦時における最大画角
次に、本発明の一実施形態に係る撮像装置について説明する。当該撮像装置は、上記実施形態に係る光学系と、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る。本実施形態における光学系は、例えば単焦点レンズである。
図1は、実施例1の光学系の無限遠合焦時における光学的な構成を模式的に示す図である。実施例1の光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3から構成されている。第1レンズ群G1内には絞りSが配置されている。図1に示す「IMG」は像面(結像面)であり、第3レンズ群G3と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。図1における「F」はフォーカス群を示し、実施例1の光学系では、第2レンズ群がフォーカス群である。
面番号 r d Nd vd ΔPgF H
1 27.692 0.900 1.48749 70.44 8.930
2 10.708 6.301 7.320
3 -29.255 0.700 1.48749 70.44 5.640
4 36.278 0.200 1.53610 41.21 5.420
5 * 72.902 2.215 5.410
6 S INF 2.477 5.769
7 46.922 2.834 1.83481 42.72 6.760
8 -28.663 0.500 6.910
9 559.336 0.800 1.72047 34.71 6.890
10 15.165 5.872 1.49700 81.61 0.0374 6.850
11 -13.100 D(11) 6.990
12 * -11.559 0.200 1.53610 41.21 6.510
13 -11.675 0.700 1.54814 45.82 6.530
14 -17.230 2.222 6.800
15 * -399.343 4.468 1.49710 81.56 0.0369 7.940
16 * -12.285 D(16) 8.470
17 -20.578 1.000 1.54072 47.20 8.800
18 43.110 18.907 9.640
19 INF 2.500 1.51680 64.20
20 INF 1.000
f 24.710
Fno 2.884
ω 42.489
Y 19.924
TL 60.000
BF 21.555
撮影距離 INF 180.000
D(5) 4.520 2.978
D(7) 2.535 4.077
[式]z=ch2/[1+{1-(1+K)c2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8
面番号 K A4 A6 A8
5 0.0000E+00 1.6217E-04 5.4176E-07 1.8017E-08
12 0.0000E+00 7.7335E-05 -8.1694E-07 3.8172E-09
15 0.0000E+00 -1.2010E-04 6.1727E-07 -2.7390E-09
16 0.0000E+00 3.8253E-05 -3.5929E-09 1.6953E-09
レンズ群 面番号 焦点距離
G1 1-11 19.312
G2 12-16 34.734
G3 17-18 -25.620
図3は、実施例2の光学系の無限遠合焦時における光学的な構成を模式的に示す図である。図4は、実施例2の光学系の無限遠合焦時における縦収差を示す図である。実施例2の光学系は、物体側から順に、正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、負の屈折力を有する第3レンズ群から構成されている。第1レンズ群G1内には絞りSが配置されている。
面番号 r d Nd vd ΔPgF H
1 89.860 1.000 1.48749 70.44 8.620
2 9.781 3.990 6.740
3 -52.092 0.700 1.48749 70.44 6.360
4 56.979 0.200 1.53610 41.21 6.050
5 * 347.165 3.152 6.000
6 S INF 1.500 6.221
7 * 54.326 2.630 1.76802 49.24 7.020
8 * -41.229 0.300 7.120
9 25.496 0.800 1.83400 37.35 7.260
10 11.918 7.100 1.49700 81.61 0.0374 7.070
11 -13.174 D(11) 7.210
12 -12.431 0.700 1.48749 70.44 6.060
13 -19.764 1.356 6.480
14 * -77.229 4.252 1.49710 81.56 0.0369 7.190
15 * -11.214 D(15) 7.760
16 * -13.556 0.200 1.53610 41.21 8.090
17 -14.550 1.100 1.58144 40.89 8.130
18 40.884 4.299 9.450
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20 -32.484 12.852 12.050
21 INF 2.500 1.51680 64.20
22 INF 1.000
f 24.710
Fno 2.884
ω 42.594
Y 20.004
TL 60.000
BF 15.500
撮影距離 INF 180.000
D(11) 5.482 3.828
D(15) 2.500 4.155
面番号 K A4 A6 A8
5 0.0000E+00 1.8099E-04 5.5006E-07 1.1316E-08
7 0.0000E+00 7.6679E-05 1.8247E-07 4.1900E-09
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14 0.0000E+00 -4.7364E-05 1.7210E-07 -2.2950E-09
15 0.0000E+00 1.1074E-04 -1.0510E-07 2.6920E-09
16 0.0000E+00 7.1222E-05 -3.3363E-07 4.5997E-10
レンズ群 面番号 焦点距離
G1 1-11 17.575
G2 12-15 35.925
G3 16-20 -29.245
図5は、実施例3の光学系の無限遠合焦時における光学的な構成を模式的に示す図である。図6は、実施例3の光学系の無限遠合焦時における縦収差を示す図である。実施例3の光学系は、物体側から順に、正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、負の屈折力を有する第3レンズ群から構成されている。第1レンズ群G1内には絞りSが配置されている。
面番号 r d Nd vd ΔPgF H
1 469.182 1.200 1.64769 33.84 10.610
2 10.904 3.463 8.290
3 26.035 3.086 1.91082 35.25 8.170
4 -114.423 0.800 1.49700 81.61 0.0374 7.840
5 27.300 5.856 7.210
6 S INF 1.500 7.240
7 * 42.181 4.500 1.76802 49.24 7.720
8 * -20.483 0.300 7.800
9 -26.651 3.913 1.49700 81.61 0.0374 7.570
10 -11.482 1.000 1.90366 31.31 7.380
11 -16.599 D(11) 7.590
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14 31.086 1.097 6.770
15 * 33.966 6.414 1.49710 81.56 0.0369 7.730
16 * -11.097 D(16) 8.480
17 * -25.953 0.200 1.53610 41.21 9.070
18 -24.340 1.000 1.64769 33.84 9.110
19 127.109 19.990 9.810
20 INF 2.500 1.51680 64.20
21 INF 1.000
f 24.717
Fno 2.575
ω 42.460
Y 19.909
TL 65.000
BF 22.638
撮影距離 INF 175.000
D(11) 4.530 2.468
D(16) 2.503 4.565
面番号 K A4 A6 A8
7 0.0000E+00 -5.6643E-06 -1.2041E-07 2.6492E-09
8 0.0000E+00 -9.7416E-06 -1.4069E-07 2.2985E-09
12 0.0000E+00 -6.9409E-05 -1.0197E-06 -6.2393E-09
15 0.0000E+00 -5.4590E-05 6.0649E-07 -3.5157E-09
16 9.2371E-04 5.6822E-05 -1.6886E-07 2.6114E-09
17 0.0000E+00 1.9077E-06 -1.4674E-07 -3.0145E-10
レンズ群 面番号 焦点距離
G1 1-11 20.186
G2 12-16 36.360
G3 17-19 -32.850
図7は、実施例4の光学系の無限遠合焦時における光学的な構成を模式的に示す図である。図8は、実施例4の光学系の無限遠合焦時における縦収差を示す図である。実施例4の光学系は、物体側から順に、正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、負の屈折力を有する第3レンズ群から構成されている。第1レンズ群G1内には絞りSが配置されている。
面番号 r d Nd vd ΔPgF H
1 30.687 0.900 1.48749 70.44 8.350
2 9.683 4.589 6.710
3 -36.067 0.700 1.48749 70.44 5.970
4 40.521 0.200 1.53610 41.21 5.790
5 * 105.059 3.227 5.790
6 S INF 1.634 6.058
7 55.579 2.951 1.87071 40.73 6.770
8 -23.695 0.500 6.940
9 -159.381 0.800 1.74950 35.33 6.870
10 14.695 6.183 1.49700 81.61 0.0374 6.850
11 -12.579 D(11) 7.030
12 * -12.678 0.200 1.53610 41.21 6.540
13 -13.016 0.700 1.54814 45.82 6.560
14 -23.720 2.798 6.720
15 * 68.054 4.582 1.49710 81.56 0.0369 8.030
16 * -13.646 D(16) 8.470
17 -25.572 1.000 1.53172 48.84 8.830
18 33.131 19.771 9.520
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BF 22.419
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D(16) 2.504 4.047
面番号 K A4 A6 A8
5 0.0000E+00 1.7399E-04 6.9711E-07 2.0963E-08
12 0.0000E+00 9.3537E-05 -9.7545E-07 6.6519E-09
15 0.0000E+00 -1.0656E-04 6.8300E-07 -1.5510E-09
16 0.0000E+00 4.3500E-05 -6.5612E-08 2.7431E-09
レンズ群 面番号 焦点距離
G1 1-11 19.801
G2 12-16 34.500
G3 17-18 -26.984
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
式(1)β3 1.859 1.934 1.708 1.845
式(2)BF/Yi 0.952 0.682 1.001 0.989
式(4)ΔPgF1b 0.0374 0.0374 0.0374 0.0374
式(5)TL/FL 2.428 2.428 2.630 2.428
式(6)f1/FL 0.782 0.711 0.817 0.801
式(7){1-(β2)2}×(β3)2 1.818 1.765 1.416 1.848
式(8)L1a/Yi 0.456 0.398 0.637 0.424
TL 60.000 60.000 65.000 60.000
FL 24.710 24.710 24.717 24.710
f1 19.312 17.575 20.186 19.801
BF 21.555 15.500 22.648 22.419
ω 42.489 42.594 42.460 42.536
β2 0.688 0.727 0.717 0.676
L1a 10.316 9.042 14.405 9.616
2 本体
3 鏡筒
21 マウント部
22 表示部
23 CCDセンサ
24、CG カバーガラス
30 光学系
31、G1 第1レンズ群
31a 第1a群
31b 第1b群
31c、S 絞り
32、G2 第2レンズ群
33、G3 第3レンズ群
OA 光軸
Claims (9)
- 物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、正の屈折力を有する第2レンズ群、及び負の屈折力を有する第3レンズ群からなる光学系であって、
前記第1レンズ群及び前記第3レンズ群は、像面に対して固定されており、前記第2レンズ群は、隣り合うレンズ群間の間隔を変化させるように、光軸に沿って移動可能であり、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1a群及び正の屈折力を有する第1b群からなり、
前記第1a群は、2つのレンズ成分で構成され、
以下に示す式を満足する光学系。
1.7≦β3≦5.0・・・・・(1)
0.4≦BF/Yi≦2.0・・・・・(2)
但し、
β3:前記第3レンズ群の無限遠合焦時における横倍率
BF:前記光学系のバックフォーカス長
Yi:下記式(3)で求められる前記光学系の最大理想像高
Yi=FL×tanω・・・・・(3)
FL:前記光学系の無限遠合焦時における焦点距離
ω:前記光学系の無限遠合焦時における最大画角 - 前記第1b群は、正の屈折力を有する単レンズLpを有し、
以下の式を満足する、請求項1に記載の光学系。
0.012≦ΔPgF1b≦0.100・・・・・(4)
但し、
ΔPgF1b:前記単レンズLpの異常分散性 - 以下の式を満足する、請求項1又は2に記載の光学系。
1.0≦TL/FL≦2.9・・・・・(5)
但し、
TL:前記光学系の光学全長 - 以下の式を満足する、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学系。
0.5≦f1/FL≦1.1・・・・・(6)
但し、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離 - 以下の式を満足する、請求項1~4のいずれか一項に記載の光学系。
1.0≦{1-(β2)2}×(β3)2≦4.0・・・・・(7)
但し、
β2:前記第2レンズ群の無限遠合焦時における横倍率 - 前記第1レンズ群は絞りを有し、
以下の式を満足する、請求項1~5のいずれか一項に記載の光学系。
0.1≦L1a/Yi≦0.9・・・・・(8)
但し、
L1a:前記第1レンズ群の最も物体側の面から前記絞りまでの光軸上の距離 - 前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、及び前記第3レンズ群を構成するレンズの総数が10枚以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の光学系。
- 少なくとも1面の非球面を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の光学系。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の光学系と、前記光学系の像側に設けられた、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る、撮像装置。
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