JP4694415B2 - 光学素子 - Google Patents
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同図に示した光学素子は、凸メニスカスレンズであるレンズL101と、レンズL101を保持する艶消し状の黒色のレンズ保持枠K101とを有して構成されている。レンズL101の外周面は、1μ〜数μの粗い状態の面精度を有しており、その外周面上には、0.1〜0.2mm程度の膜厚の光吸収材料の黒色塗料で塗膜M101を設けている。
arcsin(1/n) >arctan((d1/2)/√{R^2-(d1/2)^2}) (1)、
且つ、
arctan[{(d2-d1)/2}/(t+√{R^2-(d1/2)^2}-√{R^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d1/2)/R} > arcsin(1/n) (2)、
且つ、
d2 > d1 (3)、
を満足する光線の入射位置を有し、前記入射位置に入射した光線は、当該光学素子の前記レンズを直接保持する前記保持枠へ照射されないことを特徴とする。
さらに、入射面側曲面からレンズ外周面へ直接進行して反射する光線がなくなるので、レンズ保持枠の材質の色や光沢による光学系への影響が少なくなり、任意の材質あるいは色を採用できるようになり、選択の自由度を増すことができる。
同図に示した光学素子1は、複数のレンズで構成された光学系(不図示)の複数番目のレンズL0と該レンズL0の保持枠(以下「レンズ保持枠」という)K0とが一体化して構成された光学素子である。
レンズL0は、両凸レンズである。
レンズL0において、口径φd01は、入射する光線の結像に寄与する最大入射口径である。光線の入射位置Qは、レンズL0の入射面側曲面上における最大入射口径φd01上の入射位置である。曲率半径R01は、入射位置Qにおける曲面の曲率半径である。角度θ0は、入射位置Qにおける曲面(曲率半径R01の曲面)の法線と光軸x0x0´とのなす角度である。口径φd02は、レンズL0の外径である(すなわちφd01<φd02)。t0は、レンズL0の外周における光軸方向肉厚である。レンズL0の屈折率は、n0とする。曲率半径R02は、射出面側曲面の曲率半径である。
式(1)の左辺 = arcsin(1/n) (= arcsin(sin90°/n))
= arcsin(1/1.80610)
= 33.620°
式(1)の右辺 = arctan((d1/2)/√{R^2-(d1/2)^2})
= arctan((12/2)/√{13.5^2-(12/2)^2})
= 29.745°
となる(但し、n=n0, d1=d01, R=R01)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(1)を満足し、レンズL0に入射して屈折角α0で屈折した光線は、光軸x0x0´から離れる方向へレンズL0内を進行することとなる。
式(2)の左辺 =arctan[{(d2-d1)/2}/(t+√{R^2-(d1/2)^2}-√{R^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d1/2)/R}
= arctan[{(14-12)/2}/(0.715+√{13.5^2-(12/2)^2}-√{13.5^2-(14/2)^2})]+arcsin{(12/2)/13.5}
= 64.715°
式(2)の右辺 = arcsin(1/n)
= arcsin(1/1.80610)
= 31.7235°
となる(但し、d1=d01, d2=d02,t=t0,R=R01)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(2)を満足し、レンズL0に入射して屈折角α0で屈折した光線は、光軸x0x0´から離れる方向へレンズL0内を進行し、レンズL0の射出面側曲面の光学鏡面内から射出していくこととなる。
式(3)の左辺 = d2 = 14
式(3)の右辺 = d1 = 12
となる(但し、d2=d02, d1=d01)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(3)を満足し、最大入射口径φd01とレンズ外周面との間に一定の距離が保たれていることとなる。
さらに、レンズL0の入射面側曲面からレンズ外周面へ直接進行して反射する光線がなくなるので、レンズ保持枠K0の材質の色や光沢による光学系への影響が少なくなり、任意の材質あるいは色を採用できるようになり、選択の自由度を増すことができる。
図2及び図3に示した撮影レンズ2において、艶消し状の黒色の鏡枠K1は、第1レンズL1及び第2レンズL2を保持すると共に第3レンズL3の不要な結像に寄与しない光線を遮る部位S3を有し、艶消し状の黒色のリングs1で第1レンズL1を押さえ、カシメ部s2で第2レンズL2を固定している。また、鏡枠K1は、両凸レンズである第3レンズL3とこれを保持するレンズ保持枠K2とが一体化して構成された光学素子を保持している。
第4レンズL4を保持する艶消し状の黒色の鏡枠K3は、虹彩絞り機能を有し、不要な光線を遮る部位s4を有して鏡枠K1に保持されている。
第6レンズL6を保持する艶消し状の黒色の鏡枠K5は、不要な光線を遮る部位s6を有して鏡枠K1に保持されている。
r1=16.9916 d1=2.5081 n1=1.65160 ν1=58.55
r2=-267.3736 d2=0.7000
r3=-386.8516 d3=0.8000 n3=1.72916 ν3=54.68
r4=4.5564 d4=0.8241
r5=8.2178 d5=1.6000 n5=1.69895 ν5=30.05
r6=-330.0000 d6=3.5000
r7=∞(絞り) d7=0.1000
r8=4.9793 d8=1.2011 n8=1.69350 ν8=53.21
r9=44.9996 d9=0.4000
r10=7.3040 d10=1.5989 n10=1.70200 ν10=40.20
r11=3.6512 d11=1.8919
r12=11.0558 d12=2.3588 n12=1.74950 ν12=35.04
r13=-62.0049 d13=2.3588
r14=∞ d14=0.7600 n14=1.54771 ν14=62.84
r15=∞ d15=0.5000
r16=∞ d16=0.5556 n16=1.51633 ν16=64.14
r17=∞ d17=0.5320
I1(結像面)
Fナンバー=4.2, IH(結像面高さ)=3.6mm, f(焦点距離)=7.085mm
但し、上記のレンズデータにおいて、r1乃至r17は、それぞれ曲率半径(mm)を示している。すなわち、r1とr2は、第1レンズL1の入射側と出射側の曲率半径である。r3とr4は、第2レンズL2の入射側と出射側の曲率半径である。r5とr6は、第3レンズL3の入射側と出射側の曲率半径である。r7は、不図示の絞りの曲率半径である。r8とr9は、第4レンズL4の入射側と出射側の曲率半径である。r10とr11は、第5レンズL5の入射側と出射側の曲率半径である。r12とr13は、第6レンズL6の入射側と出射側の曲率半径である。r14とr15は、フィルターL7の入射側と出射側の曲率半径である。r16とr17は、フィルターL8の入射側と出射側の曲率半径である。
式(1)の左辺 = arcsin(1/n) (= arcsin(sin90°/n))
= arcsin(1/1.69895)
= 36.058°
式(1)の右辺 = arctan((d1/2)/√{R^2-(d1/2)^2})
= arctan((5.192/2)/√{8.2178^2-(5.192/2)^2})
= 18.415°
となる(但し、n=n5, d1=d211, R1=r5)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(1)を満足し、第3レンズL3に入射して屈折角α1で屈折した光線は、光軸x1x1´から離れる方向へ第3レンズL3内を進行することとなる。
式(2)の左辺 = arctan[{(d2-d1)/2}/(t+√{R^2-(d1/2)^2}-√{R^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d1/2)/R}
= arctan[{(6.2-5.192)/2}/(0.978+√{8.2178^2-(5.192/2)^2}-√{8.2178^2-(6.2/2)^2})]+arcsin{(5.192/2)/8.2178}
= 60.087°
式(2)の右辺 = arcsin(1/n)
= arcsin(1/1.69895)
= 36.058°
となる(但し、d1=d211, d2=d212,t=t1,R=r5, n=n5)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(2)を満足し、第3レンズL3に入射して屈折角α1で屈折した光線は、光軸x1x1´から離れる方向へ第3レンズL3内を進行し、第3レンズL3の射出面側曲面の光学鏡面内から射出していくこととなる。
式(3)の左辺 = d2 = 6.2
式(3)の右辺 = d1 = 5.192
となる(但し、d2=d212, d1=d211)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(3)を満足し、最大入射口径φd211とレンズ外周面との間に一定の距離が保たれていることとなる。
図4において、x2x2´は、撮影レンズ3の光軸である。
第4レンズL14を保持する艶消し状の黒色の鏡枠K13は、虹彩絞り機能を有し、不要な光線を遮る部位s14を有して鏡枠K11に保持されている。
第6レンズL16を保持する艶消し状の黒色の鏡枠K15は、不要な光線を遮る部位s16を有して鏡枠K11に保持されている。
r21=16.9916 d21=2.5081 n21=1.65160 ν21=58.55
r22=-267.3736 d22=0.7000
r23=-386.8516 d23=0.8000 n23=1.72916 ν23=54.68
r24=4.5564 d24=1.3241
r25=5.2178 d25=1.6000 n25=1.72825 ν25=28.32
r26=10.0000 d26=3.5000
r27=∞(絞り) d27=0.1000
r28=4.9793 d28=1.2011 n28=1.69350 ν28=53.21
r29=44.9996 d29=0.4000
r30=7.3040 d30=1.5989 n30=1.70200 ν30=40.20
r31=3.6512 d31=1.8919
r32=11.0558 d32=1.0000 n32=1.80610 ν32=40.92
r33=-62.0049 d33=4.2148
r34=∞ d34=0.7600 n34=1.54771 ν34=62.84
r35=∞ d35=0.5000
r36=∞ d36=0.5556 n36=1.51633 ν36=64.14
r37=∞ d37=0.5320
I2(結像面)
Fナンバー=3.8, IH(結像面高さ)=3.6mm, f(焦点距離)=9.24mm
但し、上記のレンズデータにおいて、r21乃至r37は、それぞれ曲率半径(mm)を示している。すなわち、r21とr22は、第1レンズL11の入射側と出射側の曲率半径である。r23とr24は、第2レンズL12の入射側と出射側の曲率半径である。r25とr26は、第3レンズL13の入射側と出射側の曲率半径である。r27は、不図示の絞りの曲率半径である。r28とr29は、第4レンズL14の入射側と出射側の曲率半径である。r30とr31は、第5レンズL15の入射側と出射側の曲率半径である。r32とr33は、第6レンズL16の入射側と出射側の曲率半径である。r34とr35は、フィルターL17の入射側と出射側の曲率半径である。r36とr37は、フィルターL18の入射側と出射側の曲率半径である。
式(1)の左辺 = arcsin(1/n) (= arcsin(sin90°/n))
= arcsin(1/1.72825)
= 35.354°
式(1)の右辺 = arctan((d1/2)/√{R^2-(d1/2)^2})
= arctan((5.232/2)/√{5.2178^2-(5.232/2)^2})
= 30.090°
となる(但し、n=n25, d1=d321, R1=r25)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(1)を満足し、第3レンズL13に入射して屈折角α2で屈折した光線は、光軸x2x2´から離れる方向へ第3レンズL13内を進行することとなる。
式(2)の左辺 = arctan[{(d2-d1)/2}/(t+√{R^2-(d1/2)^2}-√{R^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d1/2)/R}
= arctan[{(6.2-5.232)/2}/(1.072+√{5.2178^2-(5.232/2)^2}-√{5.2178^2-(6.2/2)^2})]+arcsin{(5.232/2)/5.2178}
= 49.294°
式(2)の右辺 = arcsin(1/n)
= arcsin(1/1.72825)
= 33.354°
となる(但し、d1=d321, d2=d322,t=t2,R=r25, n=n25)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(2)を満足し、第3レンズL13に入射して屈折角α2で屈折した光線は、光軸x2x2´から離れる方向へ第3レンズL13内を進行し、第3レンズL13の射出面側曲面の光学鏡面内から射出していくこととなる。
式(3)の左辺 = d2 = 6.2
式(3)の右辺 = d1 = 5.232
となる(但し、d2=d322, d1=d321)。よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(3)を満足し、最大入射口径φd321とレンズ外周面との間に一定の距離が保たれていることとなる。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
2 撮影レンズ
3 撮影レンズ
Claims (2)
- 複数のレンズで構成された光学系の複数番目のレンズと該レンズの保持枠とが一体化して構成された光学素子であって、
当該光学素子の前記レンズは、入射面側曲面が凸形状の正の屈折力を有した、両凸レンズ、凸平レンズ、又は凸メニスカスレンズであり、
当該光学素子の前記レンズにおいて、光線の入射位置における前記入射面側曲面の曲率半径をR、前記入射面側曲面上において結像に寄与する光線の入射位置と光軸との距離を半径とする最大入射口径をφd1、当該レンズの外径をφd2、当該レンズの外周における光軸方向肉厚をt、当該レンズの屈折率をnとするとき、前記最大入射口径φd1内において、
arcsin(1/n) >arctan((d1/2)/√{R^2-(d1/2)^2}) (1)、
且つ、
arctan[{(d2-d1)/2}/(t+√{R^2-(d1/2)^2}-√{R^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d1/2)/R} > arcsin(1/n) (2)、
且つ、
d2 > d1 (3)、
を満足する光線の入射位置を有し、
前記入射位置に入射した光線は、当該光学素子の前記レンズを直接保持する前記保持枠へ照射されないことを特徴とする光学素子。 - 当該光学素子の前記レンズにおいて、前記式(1)、(2)、及び(3)を満足するときの前記最大入射口径φd1内に入射する光線の射出位置は、前記光学系の光学性能を満たす表面精度を有する光学表面内である、
ことを特徴とする請求項1記載の光学素子。
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