JP4317933B1 - 結像光学系 - Google Patents
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Abstract
0.425<f1/f4<0.7 (1)
25<vd2<28 (2)
50<vd1,vd3,vd4<57 (3)
0.595<f2/f4<1.05 (4)
1.5<f/f1<2.2 (5)
f1<f3 (6)
1.05<TTL/f<1.18 (7)
を満たす。
【選択図】図1
Description
0.425<f1/f4<0.7 (1)
25<vd2<28 (2)
50<vd1,vd3,vd4<57 (3)
0.595<f2/f4<1.05 (4)
1.5<f/f1<2.2 (5)
f1<f3 (6)
1.05<TTL/f<1.18 (7)
を満たす。
0.425<f1/f4<0.7 (1)
1.5<f/f1<2.2 (5)
f1<f3 (6)
1.05<TTL/f<1.18 (7)
15< fDOE /f<100 (8)
を満たす。
本発明の実施形態による結像光学系は、物体側から像面側に、両凸レンズである第1レンズ、両凹レンズである第2レンズ、像側に凸の正のメニスカスレンズである第3レンズおよび物体側に凸の負のメニスカスレンズである第4レンズを備える。正のパワー、負のパワー、正のパワー、負のパワーの4枚を組み合わせることにより結像光学系の球面収差を低減することができるので解像度が向上する。物体側に両凸レンズである第1レンズおよび両凹レンズである第2レンズを使用することにより、一組のメニスカスレンズを使用する場合よりも少ないサグ量でレンズの形状を決めることができ製造コストを低減することができる。また、像側に凸の正のメニスカスレンズである第3レンズおよび物体側に凸の負のメニスカスレンズである第4レンズを組み合わせることによって像面湾曲を小さくすることができる。
本発明の実施形態による結像光学系は、
0.425<f1/f4<0.7 (1)
を満たすように構成される。f1/f4の値を小さくすれば、結像光学系の全長とバックフォーカスを維持しながら、像面の画素素子への入射角度を小さくすることができる。f1/f4の値が0.425以下である結像光学系は、結像光学系のコマ収差が大きくなり好ましくない。f1/f4の値が0.7以上である結像光学系は、像面の画素素子への光の入射角度が大きくなり好ましくない。
本発明の実施形態による結像光学系は、
1.5<f/f1<2.2 (5)
を満たすように構成される。f/f1の値が1.5以下である結像光学系は、小型化するのが困難である。f/f1の値が2.2以上である結像光学系は、第1レンズの加工の許容誤差が小さくなり、製造が困難となる。
本発明の実施形態による結像光学系は、
f1<f3 (6)
を満たすように構成される。第1レンズが正の最大パワーを持つことによって主点位置が物体側に来るので結像光学系を小型化しやすくなる。
第1レンズの物体側の面および絞り面のうち物体側にある面から像面までの距離(結像光学系の全長)をTTLとして、本発明の実施形態による結像光学系は、
1.05<TTL/f<1.18 (7)
を満たすように構成される。TTL/fの値が1.05以下である結像光学系は、像面の画素素子への光の入射角度が大きくなり好ましくない。TTL/fの値が1.18以上である結像光学系は、小型化するのが困難となる。
第iレンズのアッベ数をvdiとして、本発明の実施形態による結像光学系は、
25<vd2<28 (2)
50<vd1,vd3,vd4<57 (3)
を満たすように構成される。正のパワーを有する第1レンズの像側の面より物体側に絞りが配置されているので、負のパワーを有する第2レンズに高屈折率高分散レンズを使用すると効率的に色収差を低減することができる。
本発明の実施形態による結像光学系は、
0.595<f2/f4<1.05 (4)
を満たすように構成される。f2/f4の値が0.595以下である結像光学系は、色収差の補正が過剰になる。f2/f4の値が1.05以上である結像光学系は、色収差の補正が不足し、高解像度が達成されない。
高屈折率高分散レンズを使用して色消しを行う代わりに、回折格子を使用して色消しを行ってもよい。回折格子の焦点距離をfDOEとして、本発明の実施形態による結像光学系は、
15< fDOE /f<100 (8)
を満たすように構成される。
φ=C2×h2+C4×h4+・・・
とした場合に
fDOE=1/(2C2)
によって定義される。ただし、光路差関数は、規格化波長587.56nmに対する回折次数1次のものである。光路差関数の式において、hは光軸からの距離を示し、C2およびC4は定数を示す。
表1および表2は、実施例1乃至7の結像光学系の仕様を表す表である。表1の焦点距離を表す数値の単位はミリメータである。その他の数値は無名数である。表2のCRAを表す数値の単位は度である。その他の数値の単位はミリメータである。表1において、ndiは、波長587.6ナノメータの光に対する第iレンズの屈折率を表す。また、Fno.は、光学系全体の明るさを表すエフ・ナンバーを表す。表2において、EFLは、光学系全体の有効焦点距離を表す。また、CRAは、像面の画素素子への主光線の最大入射角度を表す。入射角度は像の周辺部において最大となる。BFは、バックフォーカスを表す。
図1は、実施例1による結像光学系の構成を示す図である。実施例1による結像光学系は、物体側から像側に、第1レンズ1、第2レンズ2、第3レンズ3および第4レンズ4を備える。絞り11は、第1レンズ1の像側の面より物体側で第1レンズ1の物体側の面の頂点より像側にある。第1レンズ1、第2レンズ2、第3レンズ3および第4レンズ4を通過した光は、ガラス板5を通過して像面6に至る。
図3は、実施例2による結像光学系の構成を示す図である。実施例2による結像光学系は、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および第4レンズ204を備える。絞り2011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。第1レンズ201、第2レンズ202、第3レンズ203および第4レンズ204を通過した光は、ガラス板205を通過して像面206に至る。
図5は、実施例3による結像光学系の構成を示す図である。実施例3による結像光学系は、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および第4レンズ304を備える。絞り3011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。第1レンズ301、第2レンズ302、第3レンズ303および第4レンズ304を通過した光は、ガラス板305を通過して像面306に至る。
図7は、実施例4による結像光学系の構成を示す図である。実施例4による結像光学系は、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および第4レンズ404を備える。絞り4011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。第1レンズ401、第2レンズ402、第3レンズ403および第4レンズ404を通過した光は、ガラス板405を通過して像面406に至る。
図9は、実施例5による結像光学系の構成を示す図である。実施例5による結像光学系は、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および第4レンズ504を備える。絞り5011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。第1レンズ501、第2レンズ502、第3レンズ503および第4レンズ504を通過した光は、ガラス板505を通過して像面506に至る。
図11は、実施例6による結像光学系の構成を示す図である。実施例6による結像光学系は、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および第4レンズ604を備える。絞り6011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。第1レンズ601、第2レンズ602、第3レンズ603および第4レンズ604を通過した光は、ガラス板605を通過して像面606に至る。
図13は、実施例7による結像光学系の構成を示す図である。実施例7による結像光学系は、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および第4レンズ704を備える。絞り7011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。第1レンズ701、第2レンズ702、第3レンズ703および第4レンズ704を通過した光は、ガラス板705を通過して像面706に至る。
φ=C2×h2+C4×h4+・・・
と表す。ただし、光路差関数は、規格化波長587.56nmに対する回折次数1次のものである。光路差関数の式において、hは光軸からの距離を示し、C2およびC4は定数を示す。
本発明の実施形態による結像光学系の絞りは第1レンズの像側の面より物体側で第1レンズの物体側の面の頂点より像側に位置する。
本発明の実施形態による結像光学系は、ndiは、波長587.6ナノメータの光に対する第iレンズの屈折率として、
1.6<nd2<1.62 (9)
をさらに満たす。
本発明の実施形態による結像光学系は、ndiは、波長587.6ナノメータの光に対する第iレンズの屈折率として、
nd1<1.515 (10)
nd3<1.515 (11)
nd4<1.515 (12)
をさらに満たす。
本発明の実施形態による結像光学系は、Fno.は、光学系全体の明るさを表すエフ・ナンバーとして、
2.75<Fno.<3.0 (13)
をさらに満たす。
本発明の実施形態による結像光学系は、レンズが全てプラスチックで形成されている。したがって、レンズをすべてモールド成形で製作でき、量産に適している。
Claims (7)
- 物体側から像面側に、両凸レンズである第1レンズ、両凹レンズである第2レンズ、像側に凸の正のメニスカスレンズである第3レンズおよび物体側に凸の負のメニスカスレンズである第4レンズから成る結像光学系であって、絞りが第1レンズの像側の面より物体側に配置され、fiは第iレンズの焦点距離の絶対値、fは光学系全体の焦点距離の絶対値、vdiは第iレンズのアッベ数、TTLは第1レンズの物体側の面および絞り面のうち物体側にある面から像面までの距離として、
0.425<f1/f4<0.7 (1)
25<vd2<28 (2)
50<vd1,vd3,vd4<57 (3)
0.595<f2/f4<1.05 (4)
1.5<f/f1<2.2 (5)
f1<f3 (6)
1.05<TTL/f<1.18 (7)
を満たす結像光学系。 - 物体側から像面側に、両凸レンズである第1レンズ、両凹レンズである第2レンズ、像側に凸の正のメニスカスレンズである第3レンズおよび物体側に凸の負のメニスカスレンズである第4レンズから成る結像光学系であって、絞りが第1レンズの像側の面より物体側に配置され、第1レンズの像側の面に回折格子を備え、fiは第iレンズの焦点距離の絶対値、fDOEは回折格子の焦点距離、fは光学系全体の焦点距離の絶対値、TTLは第1レンズの物体側の面および絞り面のうち物体側にある面から像面までの距離として、
0.425<f1/f4<0.7 (1)
1.5<f/f1<2.2 (5)
f1<f3 (6)
1.05<TTL/f<1.18 (7)
15< fDOE /f<100 (8)
を満たす結像光学系。 - 絞りが第1レンズの物体側の面の頂点より像側にある請求項1または2に記載の結像光学系。
- ndiは、波長587.6ナノメータの光に対する第iレンズの屈折率として、
1.6<nd2<1.62 (9)
をさらに満たす請求項1から3のいずれかに記載の結像光学系。 - ndiは、波長587.6ナノメータの光に対する第iレンズの屈折率として、
nd1<1.515 (10)
nd3<1.515 (11)
nd4<1.515 (12)
をさらに満たす請求項1から4のいずれかに記載の結像光学系。 - Fno.は、光学系全体の明るさを表すエフ・ナンバーとして、
2.75<Fno.<3.0 (13)
をさらに満たす請求項1から5のいずれかに記載の結像光学系。 - レンズが全てプラスチックで形成されている請求項1から6のいずれかに記載の結像光学系。
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