JP5016373B2 - 焦点検出装置の光学系 - Google Patents
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Description
(1) 0.2<ts・fn/(FIN・m0・qn・P)<1.1
ただし、
fnは樹脂補助レンズの焦点距離、
Pは対をなすセパレーターレンズ光軸間距離、
qnは温度が30℃変化した場合の樹脂補助レンズの焦点距離変化率(線膨張率による形状変化と屈折率変化を合わせた値)、
tsは温度が30℃変化した場合のセパレーターレンズの線膨張率、
FINは上記セパレーターマスクの開口によって決まる焦点検出装置の光学系のFナンバー、
m0は全系の倍率、
である。
(2) -0.1<1/(m2・m3)<4.0
ただし、
m2は撮影レンズ側に配置された補助レンズの倍率、
m3はセンサー側に配置された補助レンズの倍率、
である。
コンデンサーレンズ10の温度変化による焦点位置変化;df1
第1補助レンズ20Aの温度変化による焦点位置変化;df2
第2補助レンズ20Bの温度変化による焦点位置変化;df3
対をなすセパレーターレンズ40光軸間距離の温度変化による焦点位置変化;dfS
としたとき、各焦点位置変化df1〜dfSは下記式で表すことができる。
df1=-(1-1/m1)2・f1・q1
df2=-(1-1/m2)2・f2・q2・(1/m1)2
df3=-(1-1/m3)2・f3・q3・(1/m2)2・(1/m1)2
dfS=-(1-m4)・P・ts・FIN/m0
但し、
m1〜m4はコンデンサーレンズ10、第1、第2補助レンズ20A、20B及びセパレーターレンズ40の各倍率、
f1〜f3はコンデンサーレンズ10、第1、第2補助レンズ20A、20Bの各焦点距離、
q1〜q3はコンデンサーレンズ10、第1、第2補助レンズ20A、20Bの各レンズの温度上昇(30℃上昇)による焦点距離変化率(線膨張率による形状変化と屈折率変化を合わせた値)である。
以上の各焦点位置変化df1〜dfSの和が一般的な環境温度内(20±30℃程度)で十分小さければ、温度変化にかかわらず焦点位置変化が小さい。すなわち、環境温度20±30℃内において下記の温度と焦点位置変化に関する条件(A)を満足すればよい。
(A) |df1+df2+df3+dfS|<α
(1) 0.2<ts・fn/(FIN・m0・qn・P)<1.1
ただし、
fnは樹脂補助レンズの焦点距離、
Pは一対のセパレーターレンズ光軸間距離、
qnは樹脂補助レンズの温度上昇による焦点距離変化率(線膨張率による形状変化と屈折率変化を合わせた値)、
tsはセパレーターレンズの温度上昇による線膨張率、
FINは一対のセパレーターマスクの各中心を通過する主光線によって決まる焦点検出装置の光学系のFナンバー、
m0は全系の倍率である。
ただし、樹脂補助レンズが光学系の中で設置される位置は設計条件によりある程度の幅を持つこと、また比較的温度による変化は少ないがコンデンサーレンズの影響も考慮して、条件式(1)の範囲を決定した。よって、条件式(1)の上限を超えて大きくなると樹脂補助レンズのパワーが不足して、合焦していても前ピン判定となり、条件式(1)の下限を超えるとパワーが過大となって、合焦していても後ピン判定となるので、逆に合焦判定が出てもピントボケとなる。
(2) -0.1<1/(m2・m3)<4.0
ただし、
m2は撮影レンズ側に配置された補助レンズの倍率、
m3はセンサー側に配置された補助レンズの倍率である。
P≒L
となる。補助レンズの合成倍率の逆数1/(m2・m3)が0以下の値をとる場合は、
P>L
となり、一対の再結像レンズの光軸間隔Pの増大を招き、ひいては光学系全体が大きくなる。よって、条件式(2)の下限は小型化のための条件である。
一方、補助レンズの合成倍率の逆数1/(m2・m3)が1を超えると補助レンズの合成パワーは負の値をとる。光学系の小型化には有利だが、予定焦点面の中心(光軸上)を通過する光束は発散作用を受けセパレーターレンズに入射する角度が増大する。この結果、
P≪L
となり、一対の再結像レンズの光軸間隔Pが狭められ、となり合う一対のセパレーターレンズの間隔が狭まり、各セパレーターレンズの有効径が小さくなってセンサー上に像を形成する光束径が十分確保できなくなる。そのためセンサーに到達する光量が減り十分な明るさが確保できない。よって、条件式(2)の上限は明るさを確保するための条件である。
また、回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12・・・
(但し、cは曲率(1/r)、yは光軸からの高さ、Kは円錐係数、A4、A6、A8、・・・・・は各次数の非球面係数)
<表1>
面No. r d Nd ν
0 一次結像面 4.00
1 40.000 2.00 1.49176 / 57.4
2* -7.155 11.50
3 ∞ 1.00 1.49176 / 57.4
4 6.000 0.10
5 6.025 1.00 1.48749 / 70.2
6 ∞ 0.04
7 ∞ 1.00 1.49176 / 57.4
8 -1.500 3.52
*は回転対称非球面。
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である。);
面No. 2 : K=-2.50
<表2>
面No. r d Nd ν
0 一次結像面 5.00
1* 9.700 2.00 1.52538 / 56.3
2 ∞ 17.00
3 15.000 1.50 1.58267 / 46.4
4 -7.700 0.10
5 -7.770 1.00 1.58547 / 29.9
6 ∞ 0.04
7 ∞ 1.00 1.52538 / 56.3
8 -1.700 3.24
*は回転対称非球面。
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である。);
面No. 1 : K=-0.50
<表3>
面No. r d Nd ν
0 一次結像面 5.00
1* 7.200 2.00 1.52538 / 56.3
2 ∞ 12.00
3 -6.000 1.00 1.49176 / 57.4
4 25.000 0.10
5 25.107 1.00 1.64769 / 33.8
6 ∞ 0.04
7 ∞ 1.00 1.52538 / 56.3
8 -1.400 3.60
*は回転対称非球面。
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である。);
面No. 1 : K=-0.50
<表4>
面No. r d Nd ν
0 一次結像面 5.00
1* 9.700 2.00 1.52538 / 56.3
2 ∞ 15.50
3 -4.200 2.00 1.58547 / 29.9
4 ∞ 1.00
5 ∞ 2.00 1.57099 / 50.8
6 -5.162 0.10
7 ∞ 1.00 1.52538 / 56.3
8 -2.400 4.57
*は回転対称非球面。
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である。);
面No. 1 : K=-0.50
20 補助レンズ群
20A 第1補助レンズ
20B 第2補助レンズ
30 セパレーターマスク(絞り)
40 セパレーターレンズ
50 イメージセンサー
Claims (3)
- 撮影レンズの予定焦点面の後方に配置されたコンデンサーレンズと、その後方にあってコンデンサーレンズと同軸に配置された補助レンズ群と、この補助レンズ群の後方に接近して配置された、少なくとも一対のレンズを一体に成型した樹脂製のセパレーターレンズと、このセパレーターレンズによって、上記予定焦点面上の被写体像を分割、センサー上に再結像させる焦点検出装置の光学系であって、
上記補助レンズ群を、少なくとも、1枚の負の屈折力を有する樹脂補助レンズと、1枚の正の屈折力を有するガラス補助レンズとにより構成したこと、を特徴とする焦点検出装置の光学系。 - 請求項1記載の焦点検出装置の光学系において、上記補助レンズ群と上記セパレーターレンズとの間には、該セパレーターレンズ毎に対向した開口を有するセパレーターマスクが配置されていて、上記樹脂補助レンズ、ガラス補助レンズ、セパレーターレンズ及びセパレーターマスクは、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする焦点検出装置の光学系。
(1) 0.2<ts・fn/(FIN・m0・qn・P)<1.1
ただし、
fnは樹脂補助レンズの焦点距離、
Pは対をなすセパレーターレンズ光軸間距離、
qnは温度が30℃変化した場合の樹脂補助レンズの焦点距離変化率(線膨張率による形状変化と屈折率変化を合わせた値)、
tsは温度が30℃変化した場合のセパレーターレンズの線膨張率、
FINは上記セパレーターマスクの開口によって決まる焦点検出装置の光学系のFナンバー、
m0は全系の倍率。 - 請求項1または2記載の焦点検出装置の光学系において、上記樹脂補助レンズ及びガラス補助レンズは、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする焦点検出装置の光学系。
(2) -0.1<1/(m2・m3)<4.0
ただし、
m2は撮影レンズ側に配置された補助レンズの倍率、
m3はセンサー側に配置された補助レンズの倍率。
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