JP4873996B2 - Optical element - Google Patents
Optical element Download PDFInfo
- Publication number
- JP4873996B2 JP4873996B2 JP2006145398A JP2006145398A JP4873996B2 JP 4873996 B2 JP4873996 B2 JP 4873996B2 JP 2006145398 A JP2006145398 A JP 2006145398A JP 2006145398 A JP2006145398 A JP 2006145398A JP 4873996 B2 JP4873996 B2 JP 4873996B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- incident
- optical element
- optical
- light beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Lens Barrels (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
本発明は、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に関する。 The present invention relates to an optical element in which a plurality of lenses of an optical system including a plurality of lenses and a holding frame for the lenses are integrated.
従来、撮影装置や観察装置等に適用される光学系に含まれるレンズにおいては、結像に寄与する光線の最大入射口径内に入射して屈折しレンズ外周面で反射した光線が、画像のコントラストを低下させる原因であるフレアを生じさせる不要な光線となるのを防止するために、レンズ外周面に光吸収材料を塗布する等して、レンズ外周面で反射する迷光を減衰あるいは消滅させ、結像面に到達しないようにしていた。 Conventionally, in a lens included in an optical system applied to an imaging device, an observation device, etc., a light beam that is refracted by being incident within the maximum incident aperture of a light beam that contributes to image formation and reflected by the outer peripheral surface of the lens is used as a contrast of the image In order to prevent unnecessary light rays that cause flare, which is a cause of lowering of light, a light absorbing material is applied to the outer peripheral surface of the lens to attenuate or extinguish stray light reflected on the outer peripheral surface of the lens. I tried not to reach the image plane.
図4は、光学系に含まれるレンズと該レンズの保持枠とを有して構成される従来の光学素子の一例を示す一部断面図である。
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。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an example of a conventional optical element that includes a lens included in an optical system and a holding frame for the lens.
The optical element shown in the figure includes a lens L 101 that is a convex meniscus lens, and a matte black lens holding frame K 101 that holds the lens L 101 . The outer peripheral surface of the lens L 101 has a surface accuracy in a rough state of 1 μm to several μm, and the coating film M is coated on the outer peripheral surface with a black paint of a light absorbing material having a thickness of about 0.1 to 0.2 mm. 101 is provided.
この構成により、同図の矢印に示したように、レンズL101の最大入射口径内に光線が入射して屈折の法則により屈折したレンズL101内の光線がレンズL101の外周面に達したとしても、前述の粗い面精度を有する外周面とその外周面上に設けられた光吸収材料によって、光線が外周面で反射することなく吸収あるいは減衰され、結像する光路内に進入しないようになっている。 This configuration, as indicated by an arrow in the figure, light in the lens L 101 refracted reaches the outer circumferential surface of the lens L 101 with the law of refraction light is incident on the maximum entrance aperture of the lens L 101 However, the outer peripheral surface having the rough surface accuracy and the light absorbing material provided on the outer peripheral surface are absorbed or attenuated without reflecting off the outer peripheral surface, so that the light does not enter the optical path to be imaged. It has become.
また、同図に示した手法以外にも、不要な光線の結像面への到達を防止する手法として例えば特許文献1には、レンズの凸面に、エッジ部より半径方向内側からレンズ外形に至るまでをマスキング手段によって遮光するようにした撮影レンズが提案されている。
しかしながら、上記のような結像に寄与しない有害な光線の結像面への到達を防止するために図4に示したような構成をとった光学素子の場合、レンズの外周面に塗布する光吸収材料である塗料は、光学系内部を遮蔽するために光学性能を確保する寸法精度を超える膜厚が必要であったり膜厚が不均一であったり、またレンズ保持枠や他の光学素子との嵌合部や接触部においてレンズが傾いたり偏ったりして、必要とする寸法精度の確保が容易でなかった。 However, in the case of the optical element configured as shown in FIG. 4 in order to prevent the harmful light rays that do not contribute to the image formation to reach the image formation surface, the light applied to the outer peripheral surface of the lens The coating material, which is an absorbent material, requires a film thickness that exceeds the dimensional accuracy to ensure optical performance in order to shield the inside of the optical system, the film thickness is non-uniform, and the lens holding frame and other optical elements. Since the lens is inclined or biased at the fitting part or the contact part, it is not easy to ensure the required dimensional accuracy.
本発明は、上記実情に鑑み、レンズとレンズ保持枠とを有して構成される光学素子において、遮光手段や光吸収手段を設けることなく、結像に寄与しない有害且つ不要な迷光を減少させることができる光学素子を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention reduces harmful and unnecessary stray light that does not contribute to image formation in an optical element including a lens and a lens holding frame without providing a light shielding unit or a light absorbing unit. An object of the present invention is to provide an optical element that can be used.
上記目的を達成するため、本発明の第1の態様に係る光学素子は、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、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R1、前記入射位置と光軸との距離を半径とする口径をφd1、当該レンズの外径をφd2、当該レンズの屈折率をnとするとき、結像に寄与する光線の最大入射口径内において、
arcsin(1/n) ≦arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2}) (1)、
且つ、
d1 < d2 (2)、
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。
In order to achieve the above object, an optical element according to a first aspect of the present invention is an optical element in which a plurality of lenses of an optical system including a plurality of lenses and a holding frame of the lens are integrated. The lens of the optical element has a positive refracting power whose convex surface on the incident surface side is convex, and in the lens of the optical element, the radius of curvature of the curved surface on the incident surface side at the incident position of the light beam is set. R 1 is the maximum incidence of light rays that contribute to imaging, where φd 1 is the aperture whose radius is the distance between the incident position and the optical axis, φd 2 is the outer diameter of the lens, and n is the refractive index of the lens. Within the caliber,
arcsin (1 / n) ≦ arctan ((
and,
d 1 <d 2 (2),
Have a position of incidence of satisfying beam, said light beam incident on the incident position is characterized in that it is not irradiated to the holding frame for holding the lens in the optical element directly.
この光学素子によれば、レンズの最大入射口径内における入射面側曲面上において、まず第1に、
arcsin(1/n) = arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2}) (1a)、
と上記の式(2)とを満足する光線の入射位置を有することとなり、この入射位置に入射して屈折したレンズ内の光線とその入射位置における曲面の法線とのなす角度(式(1a)の左辺で表される角度)と、光軸とその入射位置における曲面の法線とのなす角度(式(1a)の右辺で表される角度)が同じになる。すなわち、上記の式(1a)と(2)とを満足する入射位置へ入射した光線は、屈折後に光軸と平行にレンズ内を通過することになる。
According to this optical element, on the incident surface side curved surface within the maximum incident aperture of the lens, firstly,
arcsin (1 / n) = arctan ((
And an angle (formula (1a) formed by the ray in the lens that is refracted by being incident on the incident position and the normal of the curved surface at the incident position. ) And the angle formed by the normal of the curved surface at the incident position (the angle represented by the right side of equation (1a)) is the same. That is, the light beam incident on the incident position satisfying the above expressions (1a) and (2) passes through the lens parallel to the optical axis after refraction.
また、第2に、上記の式(1a)と(2)とを満足する入射位置の外側であって最大入射口径内の位置に入射する光線であるときは、
arcsin(1/n) < arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2}) (1b)、
と上記の式(2)とを満足し、この位置に入射して屈折したレンズ内の光線とその入射位置における曲面の法線とのなす角度(式(1a)の左辺で表される角度)は、光軸とその入射位置における曲面の法線とのなす角度(式(1a)の右辺で表される角度)よりも小さくなる。すなわち、上記の式(1b)と(2)とを満足する入射位置へ入射した光線は、屈折後に光軸に収斂する方向にレンズ内を通過することになる。
Second, when the light beam is incident on a position outside the incident position that satisfies the above equations (1a) and (2) and within the maximum incident aperture,
arcsin (1 / n) <arctan ((
And the above formula (2), and the angle formed by the ray in the lens incident and refracted at this position and the normal of the curved surface at the incident position (the angle represented by the left side of formula (1a)) Is smaller than the angle formed by the optical axis and the normal of the curved surface at the incident position (the angle represented by the right side of equation (1a)). That is, the light beam that has entered the incident position satisfying the above expressions (1b) and (2) passes through the lens in a direction that converges on the optical axis after refraction.
これにより、上記の式(1)((1a)又は(1b))及び(2)を満足する入射位置へ入射した光線は、屈折後に直接外周面へ向かうことはなく、外周面で反射するということはなくなる。従って、結像光路内に進行する、反射によるフレアの原因となる有害な光線の発生は無くなり、光学素子に遮光手段や光吸収手段を設ける必要がなくなる。 As a result, the light beam that has entered the incident position satisfying the above formulas (1) ((1a) or (1b)) and (2) does not go directly to the outer peripheral surface after refraction, but is reflected by the outer peripheral surface. Things will disappear. Therefore, generation of harmful light rays that travel in the imaging optical path and cause flare due to reflection is eliminated, and it is not necessary to provide light shielding means and light absorption means in the optical element.
本発明の第2の態様に係る光学素子は、上記第1の態様において、当該光学素子の前記レンズにおいて、前記式(1)における、
arcsin(1/n) = arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2})、
及び前記式(2)を満足するときの前記口径φd1よりも内側であって前記入射面側曲面上の光線の入射位置と光軸との距離を半径とする口径をφd3、光軸との距離が口径φd3の半径となる前記入射位置における曲率半径をR2、当該レンズの外周における光軸方向肉厚をtとするとき、
arcsin(1/n) > arctan((d3/2)/√{R2^2-(d3/2)^2}) (3)、
且つ、
arctan[{(d2-d3)/2}/(t+√{R2^2-(d3/2)^2}-√{R2^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d3/2)/R2} > arcsin(1/n) (4)、
を満足する光線の入射位置を有することを特徴とする。
An optical element according to a second aspect of the present invention is the lens according to the first aspect, in the first aspect, in the formula (1),
arcsin (1 / n) = arctan ((
And an aperture whose diameter is the distance between the incident position of the light beam on the incident surface side curved surface and the optical axis, which is inside the aperture φd 1 when satisfying the expression (2), is φd 3 , Where R 2 is the radius of curvature at the incident position where the distance is the radius of the aperture φd 3 , and t is the thickness in the optical axis direction at the outer periphery of the lens.
arcsin (1 / n)> arctan ((
and,
arctan [{(d 2 -d 3 ) / 2} / (t + √ {R 2 ^ 2- (
It has the incident position of the light beam which satisfies the following.
この光学素子によれば、上記の式(1b)、(2)、(3)及び(4)を満足する入射位置へ入射して屈折したレンズ内の光線とその入射位置における曲面の法線とのなす角度(式(3)の左辺で表される角度)は、上記の式(3)を満足することにより、光軸とその入射位置における曲面の法線とのなす角度(式(3)の右辺で表される角度)よりも大きくなり、屈折後のレンズ内の光線は光軸から離れる方向へ向かってレンズ内を進行することになるが、上記の式(4)を満足することにより、屈折後のレンズ内の光線は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から射出することになる。 According to this optical element, the light ray in the lens refracted by being incident on the incident position satisfying the above equations (1b), (2), (3) and (4), and the normal of the curved surface at the incident position (The angle represented by the left side of the expression (3)) satisfies the above expression (3), so that the angle between the optical axis and the normal of the curved surface at the incident position (the expression (3)) The angle of the light beam in the lens after refraction travels in the lens in a direction away from the optical axis, but satisfies the above equation (4). The light rays in the lens after refraction are emitted from the optical surface having surface accuracy that satisfies the optical performance of the optical system.
これにより、上記の式(1b)、(2)、(3)及び(4)を満足する入射位置へ入射した光線は、屈折後に直接外周面へ向かうことはなく、外周面で反射するということはなくなる。従って、結像光路内に進行する、反射によるフレアの原因となる有害な光線の発生は無くなり、光学素子に遮光手段や光吸収手段を設ける必要がなくなる。 As a result, the light beam that has entered the incident position satisfying the above equations (1b), (2), (3), and (4) does not go directly to the outer peripheral surface after refraction, but is reflected by the outer peripheral surface. Will disappear. Therefore, generation of harmful light rays that travel in the imaging optical path and cause flare due to reflection is eliminated, and it is not necessary to provide light shielding means and light absorption means in the optical element.
本発明の第3の態様に係る光学素子は、上記第1の態様において、当該光学素子の前記レンズにおいて、前記式(1)及び(2)を満足するときの前記最大入射口径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。 The optical element according to a third aspect of the present invention is incident on the lens of the optical element in the first aspect within the maximum incident aperture when the expressions (1) and (2) are satisfied. The light emission position is within an optical surface having surface accuracy that satisfies the optical performance of the optical system.
この光学素子によれば、上記の式(1)及び(2)を満足する最大入射口径内の入射位置へ入射した光線は、屈折後に直接外周面へ向かうことはなく、外周面で反射するということはなくなる。従って、結像光路内に進行する、反射によるフレアの原因となる有害な光線の発生は無くなり、光学素子に遮光手段や光吸収手段を設ける必要がなくなる。 According to this optical element, a light beam incident on an incident position within the maximum incident aperture satisfying the above expressions (1) and (2) does not go directly to the outer peripheral surface after refraction but is reflected by the outer peripheral surface. Things will disappear. Therefore, generation of harmful light rays that travel in the imaging optical path and cause flare due to reflection is eliminated, and it is not necessary to provide light shielding means and light absorption means in the optical element.
本発明によれば、レンズとレンズ保持枠とが一体化して構成された光学素子において、遮光手段や光吸収手段を設けることなく、結像に寄与しない有害且つ不要な迷光を減少させることができるので、フレアが減少し、像性能を向上させることができる。 According to the present invention, in an optical element configured by integrating a lens and a lens holding frame, harmful and unnecessary stray light that does not contribute to image formation can be reduced without providing a light shielding unit or a light absorbing unit. Therefore, flare is reduced and image performance can be improved.
また、レンズ保持枠の表面処理や光学素子の塗装が不要となるので、寸法精度が安定し、光学性能を向上させることができる。
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。
Further, since the surface treatment of the lens holding frame and the coating of the optical element are not required, the dimensional accuracy is stabilized and the optical performance can be improved.
Furthermore, since there is no light beam that travels directly from the curved surface on the incident surface side to the lens outer peripheral surface and is reflected, the influence of the color and gloss of the lens holding frame material on the optical system is reduced, and any material or color can be adopted. Thus, the degree of freedom of selection can be increased.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る光学素子の一部断面図である。
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。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an optical element according to Example 1 of the present invention.
The
同図において、x0x0´は、レンズL0の光軸である。
レンズL0は、入射面側が凸面の凸メニスカスレンズである。
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よりも小さい口径である。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。
In the figure, x 0 x 0 ′ is the optical axis of the lens L 0 .
The lens L 0 is a convex meniscus lens having a convex surface on the incident surface side.
In the lens L 0 , the aperture φd 01 is smaller than the maximum incident aperture that contributes to the image formation of incident light rays. The incident position Q of the light beam is an incident position on the incident aperture diameter φd 01 on the incident surface side curved surface of the lens L 0 . The curvature radius R 01 is the curvature radius of the curved surface at the incident position Q. The angle θ 0 is an angle formed between the normal line of the curved surface (curved surface having the curvature radius R 01 ) at the incident position Q and the optical axis x 0 x 0 ′. The aperture φd 02 is the outer diameter of the lens L 0 (that is, φd 01 <φd 02 ). t 0 is the thickness in the optical axis direction on the outer periphery of the lens L 0 . The refractive index of the lens L 0 is n 0 .
本実施例では、入射口径φd01=10mm、レンズL0の外径φd02=11mm、入射位置Qにおける曲面の曲率半径R01=9.0305mm、レンズL0の外周における光軸方向肉厚t0=1.8mm、レンズL0の屈折率n0=1.80610であるとする。 In this embodiment, the entrance aperture .phi.d 01 = 10 mm, an outer diameter .phi.d 02 = 11 mm, the curvature of the curved surface at the incident position Q radius R 01 = 9.0305mm, the optical axis direction thickness t 0 of the outer periphery of the lens L 0 of the lens L 0 = 1.8 mm, and a refractive index n 0 = 1.80610 lens L 0 to.
レンズ保持枠K0は、レンズL0を保持し、レンズL0の外周面と嵌合し、レンズL0と一体化して構成されている。
このような構成の光学素子1において、光線の入射位置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θ0は、上記の式(1)の右辺より求めることができる。
Lens holding frame K 0 is the lens L 0 holds, fitted with the outer peripheral surface of the lens L 0, is constructed integrally with the lens L 0.
In the
θ0 = 式(1)の右辺 = arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2})
= arctan((10/2)/√{9.0305^2-(10/2)^2})
= 33.6198°
となる(但し、d1=d01, R1=R01)。
theta 0 = right side of equation (1) = arctan ((
= Arctan ((10/2) / √ {9.0305 ^ 2- (10/2) ^ 2})
= 33.6198 °
(Where d 1 = d 01 , R 1 = R 01 ).
また、入射位置Qに入射する光線であって光軸から離れる方向に向かって入射する光線と入射位置Qにおける曲面の法線とのなす角度が最大となる最大入射角度i0は、屈折の法則から臨界角となる。すなわち、最大入射角度i0=90°である。従って、この場合の入射位置QでのレンズL0内の屈折角α0(入射位置Qに入射して屈折したレンズL0内の光線と入射位置Qにおける曲面の法線とのなす角度)は、上記の式(1)の左辺より求めることができる。すなわち、
sin90°/sinα0 = n
1/sinα0 = n
α0 = arcsin(1/n) = 式(1)の左辺
α0 = arcsin(1/1.80610) = 33.6198°
となる(但し、n=n0)。これより、
α0 = θ0 = 33.6198°
となる。
Further, the maximum incident angle i 0 at which the angle formed between the light ray incident on the incident position Q and entering the direction away from the optical axis and the normal line of the curved surface at the incident position Q is the maximum is the law of refraction. From the critical angle. That is, the maximum incident angle i 0 = 90 °. Therefore, (the angle between the normal line of the curved surface in the light incident position Q in the lens L 0 refracted incident on the incident position Q) refraction angle alpha 0 in the lens L 0 at an incident position Q in this case is , From the left side of the above equation (1). That is,
sin90 ° / sinα 0 = n
1 / sinα 0 = n
α 0 = arcsin (1 / n) = left side of equation (1)
α 0 = arcsin (1 / 1.80610) = 33.6198 °
(Where n = n 0 ). Than this,
α 0 = θ 0 = 33.6198 °
It becomes.
すなわち、屈折角α0と角度θ0は同じになるので、入射位置Qに入射して屈折した光線は、光軸x0x0´と平行にレンズL0内を進行する。よって、レンズL0の射出面側曲面の射出位置と光軸x0x0´との距離を半径とする射出口径は、入射位置Qと光軸x0x0´との距離を半径とする入射口径と同じとなり、10mmとなる。 That is, since the refraction angle α 0 and the angle θ 0 are the same, the light ray that has entered the incident position Q and is refracted travels in the lens L 0 parallel to the optical axis x 0 x 0 ′. Therefore, the exit aperture whose radius is the distance between the exit position of the exit surface side curved surface of the lens L 0 and the optical axis x 0 x 0 ′ is the radius between the incident position Q and the optical axis x 0 x 0 ′. It is the same as the entrance aperture and is 10mm.
尚、同図に示した光学素子1において、光線の入射位置が、入射口径φd01よりも大きく且つ最大入射口径内の入射口径φd04=10.4mm上としたときは、上記と同様にして、上記の式(1)の左辺及び右辺を求めると、
式(1)の左辺 = arcsin(1/n)
= arcsin(1/1.80610)
= 33.6198°
となる(但し、n=n0)。上記の式(1)の右辺は、
式(1)の右辺 = arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2})
= arctan((10.4/2)/√{9.0305^2-(10.4/2)^2})
= 35.l58°
となる(但し、d1=d04, R1=R01)。
In the
Left side of equation (1) = arcsin (1 / n)
= Arcsin (1 / 1.80610)
= 33.6198 °
(Where n = n 0 ). The right side of the above equation (1) is
Right = arctan of formula (1) ((d 1/ 2) / √ {
= Arctan ((10.4 / 2) / √ {9.0305 ^ 2- (10.4 / 2) ^ 2})
= 35.l58 °
(Where d 1 = d 04 , R 1 = R 01 ).
従って、左辺 < 右辺となり、入射口径φd04上の入射位置に入射し屈折したレンズL0内の光線とその入射位置における曲面の法線とのなす角度は、光軸x0x0´とその入射位置における曲面の法線とのなす角度よりも小さくなる。すなわち、この入射位置へ入射した光線は、屈折後に光軸x0x0´に収斂する方向にレンズL0内を通過することになる。 Therefore, the left side is less than the right side, and the angle formed between the ray in the lens L 0 that is incident and refracted on the incident position on the incident aperture φd 04 and the normal of the curved surface at the incident position is the optical axis x 0 x 0 ′ and its angle It becomes smaller than the angle formed by the normal of the curved surface at the incident position. That is, the light beam that has entered the incident position passes through the lens L 0 in a direction that converges on the optical axis x 0 x 0 ′ after refraction.
また、同図に示した光学素子1において、光線の入射位置が、入射口径φd01よりも小さい入射口径φd03上とし、本実施例においてφd03=8mmとすると、上記の式(3)の左辺は、
式(3)の左辺 = arcsin(1/n)
= arcsin(1/1.80610)
= 33.6198°
となる(但し、n=n0)。上記の式(3)の右辺は、
式(3)の右辺 = arctan((d3/2)/√{R2^2-(d1/2)^2})
= arctan((8/2)/√{9.0305^2-(8/2)^2})
= 26.292°
となる(但し、d3=d03, R2=R01, d1=d01)。
Further, in the
Left side of equation (3) = arcsin (1 / n)
= Arcsin (1 / 1.80610)
= 33.6198 °
(Where n = n 0 ). The right side of the above equation (3) is
Right side of equation (3) = arctan ((
= Arctan ((8/2) / √ {9.0305 ^ 2- (8/2) ^ 2})
= 26.292 °
(Where d 3 = d 03 , R 2 = R 01 , d 1 = d 01 ).
従って、左辺 > 右辺となり、上記の式(3)を満足する。よって、この場合にレンズL0に入射した光線、すなわち、入射口径φd03上に入射した光線は、屈折後に、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。 Therefore, the left side is greater than the right side, and the above formula (3) is satisfied. Therefore, in this case, the light beam incident on the lens L 0 , that is, the light beam incident on the incident aperture φd 03 travels in the lens L 0 in a direction away from the optical axis x 0 x 0 ′ after refraction. .
また、上記の式(4)において、左辺は、
式(4)の左辺 = arctan[{(d2-d3)/2}/(t+√{R2^2-(d3/2)^2}-√{R2^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d3/2)/R2}
= arctan[{(11-8)/2}/(1.8+√{9.0305^2-(8/2)^2}-√{9.0305^2-(11/2)^2})]+arcsin{(8/2)/9.0305}
= 55.044°
となる(但し、d2=d02, d3=d03, t=t0, R2=R01)。上記の式(4)の右辺は、
式(4)の右辺 = arcsin(1/n)
= arcsin(1/1.80610)
= 33.620°
となる(但し、n=n0)。従って、左辺 > 右辺となり、上記の式(4)を満足する。よって、この場合にレンズL0に入射した光線、すなわち、入射口径φd03上に入射した光線は、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、当該レンズL0を含む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から、射出していくことになる。
In the above formula (4), the left side is
Left = arctan of formula (4) [{(d 2 -d 3) / 2} / (t + √ {
= Arctan [{(11-8) / 2} / (1.8 + √ {9.0305 ^ 2- (8/2) ^ 2} -√ {9.0305 ^ 2- (11/2) ^ 2})] + arcsin { (8/2) /9.0305}
= 55.044 °
(Where d 2 = d 02 , d 3 = d 03 , t = t 0 , R 2 = R 01 ). The right side of the above equation (4) is
Right side of equation (4) = arcsin (1 / n)
= Arcsin (1 / 1.80610)
= 33.620 °
(Where n = n 0 ). Therefore, the left side is greater than the right side, and the above formula (4) is satisfied. Therefore, in this case, the light beam incident on the lens L 0 , that is, the light beam incident on the incident aperture φd 03 travels in the lens L 0 in a direction away from the optical axis x 0 x 0 ′, and exits from the lens L 0 . The light is emitted from the surface of the optical surface having a surface accuracy that satisfies the optical performance of the optical system including the lens L 0 .
以上、本実施例に係る光学素子1によれば、レンズL0における上記の式を満足する入射位置に入射した光線は、レンズL0の外周面に直接進むことはなく、その外周面で反射することはなくなる。よって、レンズ保持枠K0の反射防止のための表面処理や塗装等といった、遮光手段や光吸収手段を設けることなく、結像に寄与しない有害且つ不要な迷光を減少させることができる。また、これにより、フレアが減少し、像性能を向上させることができる。
As described above, according to the
また、レンズ保持枠K0の表面処理や光学素子1の塗装が不要となるので、寸法精度が安定し、光学性能を向上させることができる。
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、選択の自由度を増すことができる。
Further, since the surface treatment of the lens holding frame K 0 and the coating of the
Further, since there is no light beam that travels directly from the incident surface side curved surface of the lens L 0 to the lens outer peripheral surface and is reflected, the influence of the color and gloss of the material of the lens holding frame K 0 on the optical system is reduced, and any material can be used. Or a color can be adopted and the freedom degree of selection can be increased.
図2(a) は、本発明の実施例2に係る光学素子を含む光学系を有する撮影レンズの断面図であって、結像に寄与する光線の一部も併せて示した図である。同図(b) は、本実施例に係る光学素子の断面図である。図3は、本実施例に係る光学素子を含む光学系を有する撮影レンズの断面図であって、その光学素子を通過する光線の一部も併せて示した図である。 FIG. 2A is a cross-sectional view of a photographic lens having an optical system including an optical element according to Example 2 of the present invention, and also shows a part of light rays contributing to image formation. FIG. 2B is a cross-sectional view of the optical element according to the present example. FIG. 3 is a cross-sectional view of a photographic lens having an optical system including an optical element according to the present embodiment, and is a view also showing a part of light rays passing through the optical element.
図2(a),(b)、及び図3において、x1x1´は、撮影レンズ2の光軸である。
図2(a) 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、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図2(b) に示した光学素子3を保持している。
2A, 2 </ b> B, and 3, x 1 x 1 ′ is the optical axis of the photographing
In the photographing
光学素子3は、不要な結像に寄与しない光線を遮る部位s3の結像側に近接して鏡枠K1に不図示の締結部材で固定されている。
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。
The
The matte-shaped black lens frame K 3 that holds the fourth lens L 4 has an iris diaphragm function, and has a portion s 4 that blocks unnecessary rays, and is held by the lens frame K 1 .
第5レンズL5及び第6レンズL6は、接合されたレンズであり、この接合されたレンズを保持する艶消し状の黒色の鏡枠K4は、不要な光線を遮る部位s5を有して鏡枠K1に保持されている。 The fifth lens L 5 and the sixth lens L 6 are cemented lenses, and the matte black lens frame K 4 that holds the cemented lenses has a portion s 5 that blocks unwanted light rays. It held in the lens frame K 1 and.
第7レンズL7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。
フィルターL8とフィルターL9を保持する艶消し状の黒色の鏡枠K6は、結像面Iである不図示のイメージャ部(撮像素子)を保持するカメラ部に、鏡枠K1と共に固定されている。
The matte black lens frame K 5 that holds the seventh lens L 7 has a portion s 6 that blocks unnecessary light and is held by the lens frame K 1 .
A matte black mirror frame K 6 that holds the filter L 8 and the filter L 9 is fixed together with the lens frame K 1 to a camera unit that holds an imager (not shown) that is the imaging plane I. Has been.
尚、本実施例において、撮影レンズ2のレンズデータは、下記のとおりとする。
r1=16.9916 d1=2.5081 n1=1.65160 ν1=58.55
r2=267.3736 d2=0.5000
r3=-386.8516 d3=0.8000 n3=1.72916 ν3=54.68
r4=4.6000 d4=0.8500
r5=5.0500 d5=1.6500 n5=1.83917 ν5=23.86
r6=6.7896 d6=8.8657
r7=∞(絞り) d7=0.5000
r8=4.9793 d8=1.2011 n8=1.69350 ν8=53.21
r9=44.9996 d9=0.4000
r10=6.8040 d10=1.3489 n10=1.68893 ν10=31.16
r11=60.0000 d11=0.2500 n11=1.70200 ν11=40.20
r12=3.6512 d12=2.3919
r13=11.0558 d13=1.0000 n13=1.79950 ν13=42.34
r14=-62.0049 d14=4.2148
r15=∞ d15=0.7600 n15=1.60625 ν15=63.71
r16=∞ d16=0.5000
r17=∞ d17=0.5556 n17=1.51633 ν17=64.14
r18=∞ d18=0.5000
I1(結像面)
Fナンバー=4.0, IH(撮像面高さ)=3.6mm, f(焦点距離)=7.326mm
但し、上記のレンズデータにおいて、r1乃至r18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は、第5レンズL5の入射側の曲率半径である。r11は、第5レンズL5の出射側の曲率半径であって第6レンズL6の入射側の曲率半径である。r12は、第6レンズL6の出射側の曲率半径である。r13とr14は、第7レンズL7の入射側と出射側の曲率半径である。r15とr16は、フィルターL8の入射側と出射側の曲率半径である。r17とr18は、フィルターL9の入射側と出射側の曲率半径である。
In this embodiment, the lens data of the taking
r 1 = 16.9916 d 1 = 2.5081 n 1 = 1.65160 ν 1 = 58.55
r 2 = 267.3736 d 2 = 0.5000
r 3 = -386.8516 d 3 = 0.8000 n 3 = 1.72916 ν 3 = 54.68
r 4 = 4.6000 d 4 = 0.8500
r 5 = 5.0500 d 5 = 1.6500 n 5 = 1.83917 ν 5 = 23.86
r 6 = 6.7896 d 6 = 8.8657
r 7 = ∞ (aperture) d 7 = 0.5000
r 8 = 4.9793 d 8 = 1.2011 n 8 = 1.69350 ν 8 = 53.21
r 9 = 44.9996 d 9 = 0.4000
r 10 = 6.8040 d 10 = 1.3489 n 10 = 1.68893 ν 10 = 31.16
r 11 = 60.0000 d 11 = 0.2500 n 11 = 1.70200 ν 11 = 40.20
r 12 = 3.6512 d 12 = 2.3919
r 13 = 11.0558 d 13 = 1.0000 n 13 = 1.79950 ν 13 = 42.34
r 14 = -62.0049 d 14 = 4.2148
r 15 = ∞ d 15 = 0.7600 n 15 = 1.60625 ν 15 = 63.71
r 16 = ∞ d 16 = 0.5000
r 17 = ∞ d 17 = 0.5556 n 17 = 1.51633 ν 17 = 64.14
r 18 = ∞ d 18 = 0.5000
I 1 (imaging plane)
F number = 4.0, IH (imaging surface height) = 3.6mm, f (focal length) = 7.326mm
However, in the above lens data, r 1 to r 18 each indicate a radius of curvature (mm). That is, r 1 and r 2 are the curvature radii of the incident side and the exit side of the first lens L 1 . r 3 and r 4 are the radii of curvature of the incident side and the exit side of the second lens L 2 . r 5 and r 6 are the radii of curvature of the entrance side and the exit side of the third lens L 3 . r 7 is a radius of curvature of a diaphragm (not shown). r 8 and r 9 are the radii of curvature of the entrance side and exit side of the fourth lens L 4 . r 10 is the radius of curvature of the fifth lens L 5 on the incident side. r 11 is the radius of curvature on the exit side of the fifth lens L 5 and the radius of curvature on the incident side of the sixth lens L 6 . r 12 is the radius of curvature on the exit side of the sixth lens L 6 . r 13 and r 14 are the curvature radii of the seventh lens L 7 on the incident side and the emission side. r 15 and r 16 are the radii of curvature of the entrance side and the exit side of the filter L 8 . r 17 and r 18 are the curvature radii of the incident side and the outgoing side of the filter L 9 .
また、d1乃至d18は、それぞれ撮影レンズ2の光軸上の距離(mm)を示している。すなわち、d1は、第1レンズL1の肉厚である。d2は、第1レンズL1と第2レンズL2との間の空間の距離である。d3は、第2レンズL2の肉厚である。d4は、第2レンズL2と第3レンズL3との間の空間の距離である。d5は、第3レンズL3の肉厚である。d6は、第3レンズL3と不図示の絞りとの間の空間の距離である。d7は、不図示の絞りと第4レンズL4との間の空間の距離である。d8は、第4レンズL4の肉厚である。d9は、第4レンズL4と第5レンズL5との間の空間の距離である。d10は、第5レンズL5の肉厚である。d11は、第6レンズL6の肉厚である。d12は、第6レンズL6と第7レンズL7との間の空間の距離である。d13は、第7レンズL7の肉厚である。d14は、第7レンズL7とフィルターL8との間の空間の距離である。d15は、フィルターL8の肉厚である。d16は、フィルターL8とL9との間の空間の距離である。d17は、フィルターL9の肉厚である。d18は、フィルターL9と結像面I1との間の空間の距離である。
D 1 to d 18 indicate distances (mm) on the optical axis of the photographing
また、n1とν1は、第1レンズL1の屈折率と分散である。n3とν3は、第2レンズL2の屈折率と分散である。n5とν5は、第3レンズL3の屈折率と分散である。n8とν8は、第4レンズL4の屈折率と分散である。n10とν10は、第5レンズL5の屈折率と分散である。n11とν11は、第6レンズL6の屈折率と分散である。n13とν13は、第7レンズL7の屈折率と分散である。n15とν15は、フィルターL8の屈折率と分散である。n17とν17は、フィルターL9の屈折率と分散である。 N 1 and ν 1 are the refractive index and dispersion of the first lens L 1 . n 3 and ν 3 are the refractive index and dispersion of the second lens L 2 . n 5 and ν 5 are the refractive index and dispersion of the third lens L 3 . n 8 and ν 8 are the refractive index and dispersion of the fourth lens L 4 . n 10 and ν 10 are the refractive index and dispersion of the fifth lens L 5 . n 11 and ν 11 are the refractive index and dispersion of the sixth lens L 6 . n 13 and ν 13 are the refractive index and dispersion of the seventh lens L 7 . n 15 and ν 15 are the refractive index and dispersion of the filter L 8 . n 17 and ν 17 are the refractive index and dispersion of the filter L 9 .
以上のように構成された撮影レンズ2において、第3レンズL3とレンズ保持枠K2とが一体化して構成された光学素子3は、図2(b) に示したように、第3レンズL3に入射して屈折したレンズL3内の光線が、光軸x1x1´と平行になる光線の入射位置を有すると共に、図3に示したように、第3レンズL3に入射して屈折したレンズL3内の光線が、光軸x1x1´に収斂する方向に進行する光線の入射位置と、光軸x1x1´から離れる方向に進行する光線の入射位置とを有する。
In the
まず、図2(b) に示したように、第3レンズL3に入射して屈折したレンズL3内の光線が、光軸x1x1´と平行になる場合について説明する。
第3レンズL3に入射する光線は、図2(a) に示したように、鏡枠K1の結像に寄与しない不要な光線を遮る部位s3により規制されている。すなわち、部位s3の内径は、第3レンズL3に入射可能な光線の最大径と一致している。
First, as shown in FIG. 2B, the case where the light beam in the lens L 3 refracted by being incident on the third lens L 3 is parallel to the optical axis x 1 x 1 ′ will be described.
As shown in FIG. 2A, the light beam incident on the third lens L 3 is regulated by a portion s 3 that blocks an unnecessary light beam that does not contribute to the imaging of the lens frame K 1 . That is, the inner diameter of the part s 3 matches the maximum diameter of the light beam that can enter the third lens L 3 .
本実施例では、部位s3の内径φd211=7.876mmとし、これが第3レンズL3の最大入射口径となる。また、上記レンズデータから、第3レンズL3において、屈折率n5=1.83917、入射面の曲率半径r5=5.0500である。また、第3レンズL3において、外周における光軸x1x1´方向の肉厚t1=0.661mmとし、外径φd212=8.9mmとする。 In this embodiment, the inner diameter φd 211 of the part s 3 is set to 7.876 mm, which is the maximum incident aperture of the third lens L 3 . Further, from the lens data, in the third lens L 3 , the refractive index n 5 = 1.83917 and the curvature radius r 5 = 5.0500 of the incident surface. In the third lens L 3 , the thickness t 1 in the optical axis x 1 x 1 ′ direction on the outer periphery is set to 0.661 mm, and the outer diameter φd 212 is set to 8.9 mm.
第3レンズL3の入射面側曲面に入射する光線のうち、最も外側(光軸x1x1´から離れる方向)へ射出可能な光線の入射角は、全反射する臨界角である90°となる。この場合、入射位置における屈折後の光線の法線(入射位置における曲面の法線)に対する屈折角をα1とすると、α1は上記の式(1)の左辺により求めることができる。 Of the light rays incident on the incident surface side curved surface of the third lens L 3 , the incident angle of the light ray that can be emitted to the outermost side (the direction away from the optical axis x 1 x 1 ′) is 90 °, which is a critical angle for total reflection. It becomes. In this case, if the refraction angle with respect to the normal of the light beam after refraction at the incident position (the normal of the curved surface at the incident position) is α 1 , α 1 can be obtained from the left side of the above equation (1).
α1 = arcsin(sin90°/n)
= arcsin(1/n)= 式(1)の左辺
= arcsin(1/1.83917)
= 32.937°
となる(但し、n=n5)
この屈折角α1が上記法線と光軸x1x1´とのなす角度θ10と等しくなるときの光線の入射位置と光軸x1x1´との距離を半径とする口径(入射口径)をφd213とすると、上記の式(1)の右辺が、
式(1)の右辺 = arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2})
であることから、
θ10 = arctan((d213/2)/√{r5^2-(d213/2)^2})
となる(但し、d1=d213, R1=r5)。ここで、d213について解くと、
d213 = √{4・r5^2・(tanθ10)^2}/(1+tanθ10)
= √{4・5.050^2・(tan32.937)^2}/(1+tan32.937)
= 5.492
従って、最大入射口径φd211=7.876mm内の入射口径φd213=5.492mm上に、入射角90°で入射した光線は、図2(b) に示したように、屈折後に第3レンズL3内を、光軸x1x1´と平行に進行することとなる。
α 1 = arcsin (sin90 ° / n)
= Arcsin (1 / n) = left side of equation (1) = arcsin (1 / 1.83917)
= 32.937 °
(However, n = n 5 )
When the refraction angle α 1 is equal to the angle θ 10 formed by the normal line and the optical axis x 1 x 1 ′, the aperture (incidence) has a radius between the incident position of the light beam and the optical axis x 1 x 1 ′. When the aperture is φd 213 , the right side of the above formula (1) is
Right = arctan of formula (1) ((d 1/ 2) / √ {
Because
θ 10 = arctan ((d 213 /2) / √ {
(Where d 1 = d 213 , R 1 = r 5 ). Here, when d 213 is solved,
d 213 = √ {4 · r 5 ^ 2 · (tanθ 10) ^ 2} / (1 + tanθ 10)
= √ {4 ・ 5.050 ^ 2 ・ (tan32.937) ^ 2} / (1 + tan32.937)
= 5.492
Accordingly, a light beam incident at an incident angle of 90 ° on an incident aperture diameter φd 213 = 5.492 mm within the maximum incident aperture diameter φd 211 = 7.876 mm is, after refraction, the third lens L 3 as shown in FIG. The light travels in parallel with the optical axis x 1 x 1 ′.
また、入射口径φd213=5.492mmより外側であって最大入射口径φd211=7.876mm内に入射した光線は、図3の矢印で示した一方の光線のように、屈折後に第3レンズL3内を、光軸x1x1´に収斂する方向に進行する。次に、この場合について説明する。 In addition, a light beam that is outside the incident aperture diameter φd 213 = 5.492 mm and entered within the maximum incident aperture diameter φd 211 = 7.876 mm is, after refraction, the third lens L 3 after being refracted like one of the light beams indicated by the arrows in FIG. It travels in a direction that converges on the optical axis x 1 x 1 ′. Next, this case will be described.
一例として、ここでは、最大入射口径上の位置に入射する光線を考える。最大入射口径上の位置における曲面の法線と光軸x1x1´とのなす角度をθ11とすると、θ11は、上記の式(1)の右辺により求めることができる。 As an example, here, a light ray incident on a position on the maximum incident aperture is considered. When the angle between the normal and the optical axis x 1 x 1 'of the curved surface at the position of the maximum entrance aperture and theta 11, theta 11 can be obtained by the right side of the above equation (1).
θ11 = 式(1)の右辺 = arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2})
θ11 = arctan((7.876/2)/√{5.05^2-(7.876/2)^2})
θ11 = 51.242°
となる(但し、d1=d211, R1=r5)。
theta 11 = right side of equation (1) = arctan ((
θ 11 = arctan ((7.876 / 2) / √ {5.05 ^ 2- (7.876 / 2) ^ 2})
θ 11 = 51.242 °
(Where d 1 = d 211 , R 1 = r 5 ).
また、上記の式(1)の左辺は、上記で求めたとおり32.937°である。
よって、左辺 < 右辺となり、最大入射口径上の位置に入射した光線は、図3の矢印で示した一方の光線のように、屈折後に第3レンズL3内を、光軸x1x1´に収斂する方向に進行する。
Moreover, the left side of said Formula (1) is 32.937 degrees as calculated | required above.
Therefore, the light ray incident on the position where the left side is less than the right side and which is on the maximum entrance aperture is refracted in the third lens L 3 after being refracted, like one of the light rays indicated by the arrows in FIG. 3 , and the optical axis x 1 x 1 ′. Proceed to converge.
このように、第3レンズL3の入射位置における曲面の法線と光軸x1x1´とがなす角度(θ10)と、その入射位置に入射して屈折した第3レンズL3内の光線とその法線とのなす角度(α1)とが同じとなって、第3レンズL3内の光線と光軸x1x1´とが平行となる、上記の式(1)及び(2)を満足する入射位置が存在することは、その入射位置と光軸x1x1´との距離を半径とする口径(φd213)よりも外側であって最大入射口径(φd211)内の位置に入射した光線は、屈折後に光軸x1x1´に収斂する方向に第3レンズL3内を進行するので、第3レンズL3の外周面へ直接向かう光線は無くなることになる。また、上記の式(2)より、第3レンズL3の外周面と光線の入射位置との間には一定の距離があり、外周面で反射する光線の発生がなくなる。 As described above, the angle (θ 10 ) formed by the normal line of the curved surface at the incident position of the third lens L 3 and the optical axis x 1 x 1 ′, and the third lens L 3 refracted by being incident on the incident position. The angle (α 1 ) between the light beam and its normal line is the same, and the light beam in the third lens L 3 and the optical axis x 1 x 1 ′ are parallel to each other in the above formula (1) and The presence of an incident position satisfying (2) is outside the aperture (φd 213 ) whose radius is the distance between the incident position and the optical axis x 1 x 1 ′ and the maximum incident aperture (φd 211 ). Since the light beam incident on the inner position travels in the third lens L 3 in a direction converged on the optical axis x 1 x 1 ′ after refraction, there is no direct light beam toward the outer peripheral surface of the third lens L 3. Become. Further, from the above equation (2), there is a certain distance between the outer peripheral surface of the third lens L3 and the incident position of the light beam, and the generation of the light beam reflected by the outer peripheral surface is eliminated.
また、最大入射口径φd211=7.876mm内であって入射口径φd213=5.492より内側に入射した光線は、図3の矢印で示した他方の光線のように、屈折後に第3レンズL3内を、光軸x1x1´から離れる方向に進行する。次に、この場合について説明する。 In addition, a light beam that is within the maximum incident aperture diameter φd 211 = 7.876 mm and is incident on the inner side of the incident aperture diameter φd 213 = 5.492 is reflected in the third lens L 3 after refraction as the other light beam indicated by the arrow in FIG. In the direction away from the optical axis x 1 x 1 ′. Next, this case will be described.
一例として、ここでは、入射口径φd214=4.000mm上の位置に入射する光線を考える。このとき、上記の式(3)の左辺及び右辺を求めると、次のようになる。
式(3)の左辺 = arcsin(1/n)
= arcsin(1/1.83917)
= 32.937°
となる(但し、n=n5)
式(3)の右辺 = arctan((d3/2)/√{R2^2-(d3/2)^2})
= arctan((4/2)/√{5.05^2-(4/2)^2})
= 23.331°
となる(但し、d3=d214, R2=r5)。
As an example, here, consider a light ray incident at a position on the incident aperture φd 214 = 4.000 mm. At this time, when the left side and the right side of the above equation (3) are obtained, the result is as follows.
Left side of equation (3) = arcsin (1 / n)
= Arcsin (1 / 1.83917)
= 32.937 °
(However, n = n 5 )
Right side of equation (3) = arctan ((
= Arctan ((4/2) / √ {5.05 ^ 2- (4/2) ^ 2})
= 23.331 °
(Where d 3 = d 214 , R 2 = r 5 ).
よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(3)を満足する。これにより、入射口径φd214=4.000mm上の位置に入射して屈折した第3レンズL3内の光線とその入射位置における曲面の法線とのなす角度は、光軸とその入射位置における曲面の法線とのなす角度よりも大きくなり、屈折後の第3レンズL3内の光線は光軸x1x1´から離れる方向へ向かって第3レンズL3内を進行することになる。 Therefore, the left side is greater than the right side, and the above formula (3) is satisfied. As a result, the angle formed between the light beam in the third lens L 3 that is incident and refracted at a position on the incident aperture φd 214 = 4.000 mm and the normal line of the curved surface at the incident position is the curved surface at the incident position. of greater than the angle between the normal line, light in the third lens L 3 after refraction will proceed within the third lens L 3 toward the direction away from the optical axis x 1 x 1 '.
続いて、上記の式(4)の左辺及び右辺を求めると、次のようになる。
式(4)の左辺 = arctan[{(d2-d3)/2}/(t+√{R2^2-(d3/2)^2}-√{R2^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d3/2)/R2}
= arctan[{(7.876-4)/2}/(0.661+√{5.05^2-(4/2)^2}-√{5.05^2-(7.876/2)^2})]+arcsin{(4/2)/5.05}
= 65.540°
となる(但し、d2=d211, d3=d214, t=t1, R2=r5)。
Subsequently, the left side and the right side of the above equation (4) are obtained as follows.
Left = arctan of formula (4) [{(d 2 -d 3) / 2} / (t + √ {
= Arctan [{(7.876-4) / 2} / (0.661 + √ {5.05 ^ 2- (4/2) ^ 2} -√ {5.05 ^ 2- (7.876 / 2) ^ 2})] + arcsin { (4/2) /5.05}
= 65.540 °
(Where d 2 = d 211 , d 3 = d 214 , t = t 1 , R 2 = r 5 ).
式(4)の右辺 = arcsin(1/n)
= arcsin(1/1.83917)
= 32.937°
となる(但し、n=n5)。
Right side of equation (4) = arcsin (1 / n)
= Arcsin (1 / 1.83917)
= 32.937 °
(Where n = n 5 ).
よって、左辺 > 右辺となり、上記の式(4)を満足する。これにより、入射口径φd214=4.000mm上の位置に入射して屈折した第3レンズL3内の光線は、光軸x1x1´から離れる方向へ向かって第3レンズL3内を進行し、第3レンズL3の射出面における、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を射出することとなる。 Therefore, the left side is greater than the right side, and the above formula (4) is satisfied. Thus, rays in the third lens L 3 refracted incident on a position on the entrance aperture .phi.d 214 = 4.000 mm, the progression of the third inner lens L 3 toward the direction away from the optical axis x 1 x 1 ' Then, the inside of the optical surface having surface accuracy that satisfies the optical performance of the optical system on the exit surface of the third lens L 3 is emitted.
以上、本実施例に係る光学素子3によれば、実施例1と同様に、第3レンズL3における上記の式を満足する入射位置に入射した光線は、第3レンズL3の外周面に直接進むことはなく、その外周面で反射することはなくなる。よって、本実施例に係る光学素子3によっても、実施例1に係る光学素子1と同様の効果を得ることができる。
As described above, according to the
以上、実施例1乃び2について説明したが、各実施例においては、光学素子のレンズとして、入射面側の曲面が凸形状の正の屈折率を有する非球面レンズを適用することもできる。この場合には、入射位置の曲面の曲率半径として、入射位置における近似曲率半径を適用すればよい。 As described above, the first and second embodiments have been described. In each of the embodiments, an aspherical lens having a positive refractive index having a convex curved surface on the incident surface side can be applied as the lens of the optical element. In this case, the approximate radius of curvature at the incident position may be applied as the radius of curvature of the curved surface at the incident position.
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。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various improvements and changes may be made without departing from the gist of the present invention.
1 光学素子
2 撮影レンズ
3 光学素子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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、
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R1、前記入射位置と光軸との距離を半径とする口径をφd1、当該レンズの外径をφd2、当該レンズの屈折率をnとするとき、結像に寄与する光線の最大入射口径内において、
arcsin(1/n) ≦arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2}) (1)、
且つ、
d1 < d2 (2)、
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。 An optical element configured by integrating a plurality of lenses of an optical system composed of a plurality of lenses and a holding frame of the lenses,
The lens of the optical element has a positive refracting power whose convex surface on the incident surface side is convex,
In the lens of the optical element, a radius of curvature of the curved surface on the incident surface side at the incident position of the light beam is R 1 , a diameter having a radius as a distance between the incident position and the optical axis is φd 1 , and an outer diameter of the lens is φd 2. When the refractive index of the lens is n, within the maximum incident aperture of the light beam contributing to image formation,
arcsin (1 / n) ≦ arctan ((d 1/2) / √ {R 1 ^ 2- (d 1/2) ^ 2}) (1),
and,
d 1 <d 2 (2),
Have a position of incidence of satisfying rays a
The optical element, wherein the light beam incident on the incident position is not irradiated to the holding frame that directly holds the lens of the optical element.
arcsin(1/n) =arctan((d1/2)/√{R1^2-(d1/2)^2})、
及び前記式(2)を満足するときの前記口径φd1よりも内側であって前記入射面側曲面上の光線の入射位置と光軸との距離を半径とする口径をφd3、光軸との距離が口径φd3の半径となる前記入射位置における曲率半径をR2、当該レンズの外周における光軸方向肉厚をtとするとき、
arcsin(1/n) >arctan((d3/2)/√{R2^2-(d3/2)^2}) (3)、
且つ、
arctan[{(d2-d3)/2}/(t+√{R2^2-(d3/2)^2}-√{R2^2-(d2/2)^2})]+arcsin{(d3/2)/R2} > arcsin(1/n) (4)、
を満足する光線の入射位置を有する、
ことを特徴とする請求項1記載の光学素子。 In the lens of the optical element, in the formula (1),
arcsin (1 / n) = arctan ((d 1/2) / √ {R 1 ^ 2- (d 1/2) ^ 2}),
And an aperture whose diameter is the distance between the incident position of the light beam on the incident surface side curved surface and the optical axis, which is inside the aperture φd 1 when satisfying the expression (2), is φd 3 , Where R 2 is the radius of curvature at the incident position where the distance is the radius of the aperture φd 3 , and t is the thickness in the optical axis direction at the outer periphery of the lens.
arcsin (1 / n)> arctan ((d 3/2) / √ {R 2 ^ 2- (d 3/2) ^ 2}) (3),
and,
arctan [{(d 2 -d 3 ) / 2} / (t + √ {R 2 ^ 2- (d 3/2) ^ 2} -√ {R 2 ^ 2- (d 2/2) ^ 2}) ] + arcsin {(d 3/ 2) / R 2}> arcsin (1 / n) (4),
Having a light incident position satisfying
The optical element according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の光学素子。 In the lens of the optical element, the emission position of the light beam entering the maximum incident aperture when satisfying the expressions (1) and (2) is an optical surface having surface accuracy that satisfies the optical performance of the optical system. Is within,
The optical element according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006145398A JP4873996B2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Optical element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006145398A JP4873996B2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Optical element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007316300A JP2007316300A (en) | 2007-12-06 |
JP4873996B2 true JP4873996B2 (en) | 2012-02-08 |
Family
ID=38850225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006145398A Expired - Fee Related JP4873996B2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Optical element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4873996B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI728690B (en) * | 2020-02-10 | 2021-05-21 | 大立光電股份有限公司 | Imaging lens assembly, camera module and electronic device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63287808A (en) * | 1987-05-20 | 1988-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lens assembly |
JP3044930B2 (en) * | 1992-06-19 | 2000-05-22 | キヤノン株式会社 | Image stabilization device |
JPH1184198A (en) * | 1997-09-02 | 1999-03-26 | Olympus Optical Co Ltd | Lens barrel |
JP2002258132A (en) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Olympus Optical Co Ltd | Camera |
-
2006
- 2006-05-25 JP JP2006145398A patent/JP4873996B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007316300A (en) | 2007-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5579555B2 (en) | Imaging optical system and imaging apparatus | |
TWI504922B (en) | Lens module | |
US9195028B2 (en) | Optical element, imaging lens unit, image pickup apparatus | |
JP2010117584A (en) | Imaging optical system and imaging device using same | |
TW201523015A (en) | Optical imaging lens and eletronic device comprising the same | |
TWI530725B (en) | Camera module | |
US9052492B2 (en) | Imaging lens, and electronic apparatus including the same | |
JPH11337707A (en) | Lens | |
JPH0511196A (en) | Visual field direction conversion optical system for endoscope | |
JP2009300994A (en) | Optical system and endoscope using the same | |
JP4694415B2 (en) | Optical element | |
JP4873996B2 (en) | Optical element | |
TWI734177B (en) | Lens and electronic device having the same | |
JP4694416B2 (en) | Optical element | |
JP2018087896A (en) | Lens unit and camera module | |
KR102041688B1 (en) | Lens | |
JP2012220734A (en) | Lens barrel and imaging apparatus | |
JP2001133700A (en) | Real image type finder optical system | |
JP6990466B2 (en) | Optical elements, optics and optics | |
JPH09288240A (en) | Visual field direction changing optical system for endoscope | |
WO2021106695A1 (en) | Optical element, optical system, and optical device | |
JP2002228441A (en) | Fixed star sensor | |
JP2019117312A (en) | Lens unit and camera module | |
JP2004361725A (en) | Solid type catadioptric optical system | |
JP5889684B2 (en) | Erecting equal-magnification lens array unit and image reading apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080522 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110401 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110823 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111013 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111115 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111122 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4873996 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |