JP5895718B2 - 結像レンズおよびカメラおよび携帯情報端末装置 - Google Patents
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Description
この目的には、レトロフォーカスタイプの結像レンズが適しており、従来から多く用いられているが、レトロフォーカスタイプを採用すると、結像レンズ全長(最も物体側の面から像面までの距離)が大きくなりがちである。
近年、対角長:20〜45mm程度の比較的大きな撮像素子においては、オンチップマイクロレンズの改良や最適化、画像処理の進歩等により、周辺光束の擦像面に対する入射状態として「ある程度斜めの入射」も許容されるようになってきている。
即ち、具体的には、最大像高において主光線と光軸とのなす角が35〜45度程度でも十分に許容できるようなシステムを構築可能であり、「周辺光束の垂直入射」と言う条件に拘束されることなく「より小型化に適したレンズタイプ」を選択できるようになった。
特許文献4記載の結像レンズは、画角・Fナンバ・結像性能の点で優れているが、レトロフォーカスタイプの特徴が強く残る構成で、やはり小型化に課題を残している。
図1〜図8に、結像レンズの実施の形態を8例示す。これら実施の形態の結像レンズは、順に、後述の実施例1〜8に対応する。
最も物体側にある符号Iは「第1レンズ群」、符号IIは「第2レンズ群」、符号IIIは「第3レンズ群」、符号IVは「第4レンズ群」レンズ群」を示す。
この発明の結像レンズは、図1〜図8に示すように「略対称型の広角レンズ」である。そして、従来にない「適切なレンズ構成とパワー配置」によって、レンズ全長・レンズ総厚・レンズ径の全てにおいて小型化を達成するものである。
第2レンズ群IIは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズ、正レンズまたは「全体として正の屈折力を有する接合レンズ」を配して構成される。
また、図2および図8に示す実施の形態では、第2レンズ群IIは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとを配して構成されている。
第4レンズ群IVは、単レンズまたは接合レンズで構成され、物体側の面が凹面、像側の面が凸面である。
(2) 0.3 <f1−2/f3−4 < 2.5
(3) −2.2 <f1/f< −0.8
(4) −1.5 <r2F/f< −0.5
(5) 0.5 <r3R/f< 1.2
(6) 1.75 <ndP2−3< 2.0
(7) 0.7 <Y’/f< 0.95
(8) 0.6 <tan(θPmax)< 0.95
(9) 1.4 <L/f< 2.0
(10) 0.7 <DT/f< 1.2
これらの条件において、f1は「第1レンズ群の焦点距離」、f4は「第4レンズ群の焦点距離」、f1−2は「第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離」、f3−4は「第3レンズ群と第4レンズ群の合成焦点距離」、fは「無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離」であり、r2Fは「第2レンズ群の最も物体側の面の曲率半径」、r3Rは「第3レンズ群の最も像側の面の曲率半径」である。
条件(1)は、第1レンズ群と第4レンズ群の屈折力を良好にバランスさせる条件である。第1レンズ群の屈折力は負であるから、条件(1)を満足する第4レンズ群の屈折力は、正であることも負であることもできる。第4レンズ群のパワーは最も弱いから、焦点距離:f4は絶対値において、他のレンズ群の焦点距離の絶対値よりも大きい。
(1A) 0.0 <f1/f4< 0.4
を満足するのが良く、条件(1A)を満足することにより「さらに良好な収差補正」が可能となる。
条件(4)のパラメータが、下限値:−1.5以下であると、下光線のコマ収差(コマフレア)が中間像高でプラス方向に発生し易くなったり、非点収差が発生し易くなったりする。また、第1レンズ群を通過する軸外光線が、高い位置を通るようになり、第1レンズ群が大径化しやすくなる。
条件(6)のパラメータが下限値:1.75以下であると、像面湾曲が補正不足になり易くなったり、中間像高に内向性のコマ収差が残存し易くなったりする。
なお、条件(6)のパラメータ:ndP2−3上限は、現存する光学ガラスの屈折率範囲やコストを考慮すると、凡そ2.0〜2.1である。
(11) −4.0 <r2R/r3F < −0.8
を満足するようにするのが良い。この範囲内であれば「絞りを挟んで対向する2面が略対称型の屈折力配置」であると言える。
(12) 55 <νdn1 < 85
を満足するのが良い。
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、全レンズ群を移動させて行うこともできるし、撮像素子を移動させて結像面に合致させることにより行うこともできる。このとき、ファインダ33も連動して合焦動作が行なわれる。
半導体メモリおよび通信カード等は、それぞれ専用または汎用のスロット39A、39Bに挿入して使用される。
f :全系の焦点距離
F :Fナンバ
ω :半画角
R :曲率半径
D :面間隔
Nd :屈折率
νd:アッベ数
Pg,F :部分分散比[Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)]
K :非球面の円錐定数
A4 :4次の非球面係数
A6 :6次の非球面係数
A8 :8次の非球面係数
A10 :10次の非球面係数 。
X=CH2/[1+√{(1-(1+K)C2H2)}]
++A4・H4+A6・H6+A8・H8+A10・H10
で表す。なお、長さの次元を持つ量の単位は、「mm」である。なお、以下の実施例において「硝種名」とあるのは何れも「商品名」である。
f = 18.32,F = 2.85,ω = 38.2
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 -35.692 0.80 1.58313 59.46 0.5404 HOYA M-BACD12
02* 20.888 1.33
03 -20.058 0.80 1.71736 29.50 0.6033 HOYA E-FD1
04 -68.248 0.20
05 17.593 0.80 1.76182 26.61 0.6122 HOYA FD140
06 9.640 2.44 1.83481 42.72 0.5653 HOYA TAFD5F
07 -22.161 1.52
08 絞り 1.00
09 14.090 3.10 1.83481 42.72 0.5653 HOYA TAFD5F
10 -9.782 0.81 1.67270 32.17 0.5962 HOYA E-FD5
11 12.779 2.26
12 -10.864 1.20 1.80610 40.73 0.5693 HOYA M-NBFD130
13* -12.678 11.730
14 ∞ 1.40 1.51680 64.20 各種フィルタ
15 ∞ 。
第2面
K = 7.01177,A4 = 1.70754×10-4,A6 = -3.41940×10-7,A8 = 1.25705×10-7,
A10 = -2.19437×10-9
第13面
K = -2.16285,A4 = 1.26506×10-4,A6 = 3.79544×10-6,A8 = 8.67908×10-8,
A10 = -3.66733×10-10 。
(1) f1/f4 =0.168
(2) f1-2 /f3-4 = 0.733
(3) f1/f = -1.227
(4) r2F/f = -1.095
(5) r3R/f = 0.698
(6) ndP2-3 = 1.835
(7) Y’/f = 0.775
(8) tan(θPmax) = 0.763
(9) L/f = 1.632
(10) DT/f = 0.888
(11) r2R/r3F = -1.573
(12) νdn1 = 59.46 。
f = 18.34,F = 2.88,ω = 38.2
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 -36.757 0.80 1.48749 70.45 0.5306 HOYA FC5
02* 14.461 1.79
03 -19.505 0.80 1.84666 23.78 0.6191 HOYA FDS90
04 -45.354 0.20
05 16.326 2.54 1.77250 49.62 0.5503 HOYA TAF1
06 -22.028 1.52
07 絞り 1.00
08 13.757 2.89 1.83481 42.72 0.5653 HOYA TAFD5F
09 -8.979 1.65 1.68893 31.16 0.5989 HOYA E-FD8
10 13.233 1.86
11 -12.445 1.20 1.83441 37.28 0.5772 HOYA M-NBFD10
12* -13.926 12.441
13 ∞ 1.40 1.51680 64.20 各種フィルタ
14 ∞ 。
第2面
K = 3.79018,A4 = 1.47147×10-4,A6 = -1.66166×10-6,A8 = 1.59220×10-7,
A10 = -3.48523×10-9
第12面
K = -2.38795,A4 = 1.75179×10-4,A6 = 4.15425×10-6,A8 = 1.26254×10-7,
A10 = -7.36910×10-10 。
(1) f1/f4 = 0.095
(2) f1-2/f3-4 = 1.243
(3) f1 / f = -1.155
(4) r2F / f = -1.064
(5) r3R / f = 0.722
(6) ndP2-3 = 1.804
(7) Y’ / f = 0.774
(8) tan (θPmax ) = 0.749
(9) L / f = 1.668
(10) DT / f = 0.886
(11) r2R / r3F = -1.601
(12) νdn1 = 70.45 。
f = 18.30,F = 2.81,ω = 38.2
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 816.141 0.80 1.49710 81.56 0.5388 HOYA M-FCD1
02* 13.666 1.79
03 -23.543 0.80 1.68893 31.16 0.5989 HOYA E-FD8
04 200.425 0.20
05 15.416 0.80 1.84666 23.78 0.6191 HOYA FDS90
06 9.513 2.34 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
07 -34.121 1.50
08 絞り 1.00
09 14.691 2.59 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
10 -9.087 0.89 1.68893 31.16 0.5989 HOYA E-FD8
11 12.917 1.73
12 -12.419 1.20 1.82080 42.71 0.5642 HOYA M-TAFD51
13* -13.832 12.756
14 ∞ 1.40 1.51680 64.20 各種フィルタ
15 ∞ 。
第2面
K = 3.80085,A4 = 1.07069×10-4,A6 = -3.38949×10-6,A8 = 2.19205×10-7,
A10 = -5.16455×10-9
第13面
K = -2.86234,A4 = 1.49055×10-4,A6 = 4.18583×10-6,A8 = 1.25343×10-7,
A10 = -7.88154×10-10 。
(1) f1 / f4 = 0.117
(2) f1-2 / f3-4 = 1.203
(3) f1 / f = -1.529
(4) r2F / f = -1.287
(5) r3R / f = 0.706
(6) ndP2-3 = 1.883
(7) Y’ / f = 0.776
(8) tan (θPmax ) = 0.746
(9) L / f = 1.656
(10) DT / f = 0.855
(11) r2R / r3F = -2.323
(12) νdn1 = 81.56 。
f = 18.32,F = 2.82,ω = 38.2
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 50.000 0.80 1.48749 70.45 0.5306 HOYA FC5
02* 12.233 2.72
03 -24.379 0.80 1.62588 35.74 0.5877 HOYA E-F1
04 77.306 0.20
05 16.097 0.80 1.80518 25.46 0.6156 HOYA FD60
06 9.256 2.39 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
07 -37.720 1.51
08 絞り 1.00
09 14.655 2.44 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
10 -9.325 0.80 1.68893 31.16 0.5989 HOYA E-FD8
11 12.454 1.59
12 -13.674 1.20 1.82080 42.71 0.5642 HOYA M-TAFD51
13* -15.035 13.084
14 ∞ 1.40 1.51680 64.20 各種フィルタ
15 ∞ 。
第2面
K = 2.13028,A4 = 9.86836×10-5,A6 = -9.74939×10-8,A8 = 4.88682×10-8,
A10 = -1.11860×10-10
第13面
K = -2.63168,A4 = 1.86803×10-4,A6 = 3.76968×10-6,A8 = 1.35267×10-7,
A10 = -1.07927×10-9 。
(1) f1 / f4 = 0.110
(2) f1-2 / f3-4 = 1.059
(3) f1 / f = -1.826
(4) r2F / f = -1.331
(5) r3R / f = 0.680
(6) ndP2-3 = 1.883
(7) Y’ / f = 0.775
(8) tan (θPmax ) = 0.751
(9) L / f = 1.705
(10) DT / f = 0.887
(11) r2R / r3F = -2.574
(12) νdn1 = 70.45 。
f = 18.34,F = 2.86,ω = 38.2
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 -51.599 0.80 1.48749 70.45 0.5306 HOYA FC5
02* 16.200 1.62
03 -20.195 0.80 1.74077 27.76 0.6076 HOYA E-FD13
04 -77.866 0.20
05 17.381 2.39 1.83481 42.72 0.5653 HOYA TAFD5F
06 -14.223 0.80 1.76182 26.61 0.6122 HOYA FD140
07 -26.356 1.51
08 絞り 1.00
09 13.693 3.11 1.83481 42.72 0.5653 HOYA TAFD5F
10 -8.619 0.80 1.67270 32.17 0.5962 HOYA E-FD5
11 12.644 2.02
12 -12.120 1.20 1.80610 40.73 0.5693 HOYA M-NBFD130
13* -13.772 12.28
14 ∞ 1.40 1.51680 64.20 各種フィルタ
15 ∞ 。
第2面
K = 3.42630,A4 = 1.82031×10-4,A6 = 2.87806×10-8,A8 = 1.09332×10-7,
A10 = -1.19134×10-9
第13面
K = -2.05587,A4 = 1.76087×10-4,A6 = 3.91574×10-6,A8 = 1.04887×10-7,
A10 = -4.66251×10-10 。
(1) f1 / f4 = 0.136
(2) f1-2 / f3-4 = 1.097
(3) f1 / f = -1.374
(4) r2F / f = -1.101
(5) r3R / f = 0.689
(6) ndP2-3 = 1.835
(7) Y’ / f = 0.774
(8) tan (θPmax ) = 0.749
(9) L / f = 1.659
(10) DT / f = 0.886
(11) r2R / r3F = -1.925
(12) νdn1 = 70.45 。
f = 15.72,F = 2.86,ω = 42.4
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 173.256 0.80 1.48749 70.45 0.5306 HOYA FC5
02* 13.644 2.39
03 -10.681 0.85 1.75520 27.53 0.6090 HOYA E-FD4
04 -16.894 0.20
05 21.763 0.80 1.78472 25.72 0.6157 HOYA FD110
06 8.821 2.11 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
07 -20.684 0.51
08 絞り 2.00
09 18.713 2.97 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
10 -8.715 0.80 1.68893 31.16 0.5989 HOYA E-FD8
11 15.001 2.37
12 -9.020 1.20 1.85135 40.10 0.5694 HOYA M-TAFD305
13* -10.944 8.849
14 ∞ 1.40 1.51680 64.20 各種フィルタ
15 ∞ 。
第2面
K = 3.64665,A4 = 1.55190×10-4,A6 = 4.96963×10-6,A8 = -2.61329×10-7,
A10 = 1.11640×10-8
第13面
K = -1.73578,A4 = 1.34058×10-4,A6 = 4.52767×10-6,A8 = 1.10405×10-7,
A10 = -9.84332×10-10 。
(1) f1 / f4 = 0.360
(2) f1-2 / f3-4 = 0.349
(3) f1 / f = -1.936
(4) r2F / f = -0.679
(5) r3R / f = 0.954
(6) ndP2-3 = 1.883
(7) Y’ / f = 0.903
(8) tan (θPmax ) = 0.899
(9) L / f = 1.765
(10) DT / f = 1.081
(11) r2R / r3F = -1.105
(12) νdn1 = 70.45 。
f = 18.30,F = 2.56,ω = 38.2
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 -70.091 0.80 1.84749 70.45 0.5306 HOYA FC5
02* 14.457 2.23
03 -22.847 0.80 1.69895 30.05 0.6028 HOYA E-FD15
04 -61.517 0.20
05 14.340 0.80 1.80518 25.46 0.6156 HOYA FD60
06 10.587 3.23 1.77250 49.62 0.5503 HOYA TAF1
07 -35.067 1.51
08 絞り 1.00
09 14.535 2.69 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
10 -12.184 1.28 1.68893 31.16 0.5989 HOYA E-FD8
11 14.266 2.04
12 -11.510 0.80 1.67270 32.17 0.5662 HOYA E-FD5
13 -46.938 1.15 1.82080 42.71 0.5642 HOYA M-TAFD51
14* -15.876 11.835
15 ∞ 1.40 1.51680 64.20 各種フィルタ
16 ∞ 。
第2面
K = 2.84801,A4 = 8.10328×10-5,A6 = -8.51224×10-7,A8 = 5.97881×10-8,
A10 = -9.76289×10-10
第14面
K = -0.71102,A4 = 2.26643×10-4,A6 = 2.60218×10-6,A8 = 6.37436×10-8,
A10 = -6.07070×10-10 。
(1) f1 / f4 = 0.160
(2) f1-2 / f3-4 = 1.107
(3) f1 / f = -1.339
(4) r2F / f = -1.248
(5) r3R / f = 0.779
(6) ndP2-3 = 1.828
(7) Y’ / f = 0.776
(8) tan (θPmax ) = 0.751
(9) L / f = 1.763
(10) DT / f = 1.012
(11) r2R / r3F = -2.413
(12) νdn1 = 70.45 。
f = 18.30,F = 2.88,ω = 38.2
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 50.000 0.80 1.51633 64.06 0.5404 OHARA L-BSL7
02* 11.239 2.03
03 -17.410 0.60 1.67270 32.17 0.5962 HOYA E-FD5
04 ∞ 0.20
05 12.482 2.30 1.77250 49.62 0.5503 HOYA TAF1
06 -33.848 1.51
07 絞り 1.00
08 13.642 2.82 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
09 -8.732 0.60 1.69895 30.05 0.5962 HOYA E-FD15
10 16.067 1.85
11 -8.748 0.80 1.64769 33.84 0.5923 HOYA E-FD2
12 -37.243 1.20 1.82080 42.71 0.5642 HOYA M-TAFD51
13* -13.097 12.720
14 ∞ 1.40 1.51680 64.20 各種フィルタ
15 ∞ 。
第2面
K = 2.31354,A4 = 4.39060×10-5,A6 = -1.54647×10-6,A8 = 9.94796×10-8,
A10 = -1.38635×10-9
第13面
K = -2.16285,A4 = 2.75665×10-4,A6 = 4.58115×10-6,A8 = 1.02845×10-7,
A10 = -1.35694×10-9 。
(1) f1 / f4 = 0.302
(2) f1-2 / f3-4 = 1.938
(3) f1 / f = -1.545
(4) r2F / f = -0.951
(5) r3R / f = 0.878
(6) ndP2-3 = 1.828
(7) Y’ / f = 0.776
(8) tan (θPmax ) = 0.727
(9) L / f = 1.657
(10) DT / f = 0.858
(11) r2R / r3F = -2.481
(12) νdn1 = 64.06 。
歪曲収差も「絶対値で2.0%以下」となっている。
II 第2レンズ群
S 絞り
III 第3レンズ群
IV 第4レンズ群
Claims (12)
- 物体側から像側へ向かって順に、負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、開口絞り、正の屈折力を有する第3レンズ群、第4レンズ群を配して構成され、
第4レンズ群の屈折力が全レンズ群中で最も弱く、
第1レンズ群は、像側に凹面を向けた負レンズで構成され、
第2レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凹面を向けた負レンズ、正レンズまたは全体として正の屈折力を有する接合レンズを配して構成され、
第3レンズ群は、物体側から両凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズで構成され、
第4レンズ群は、単レンズまたは接合レンズであって、物体側の面が凹面、像側の面が凸面であることを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1記載の結像レンズにおいて、
第1レンズ群の焦点距離:f1、第4レンズ群の焦点距離:f4が、条件:
(1) −0.2 <f1/f4< 0.5
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1または2記載の結像レンズにおいて、
第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離:f1−2、第3レンズ群と第4レンズ群の合成焦点距離:f3−4が、条件:
(2) 0.3 <f1−2/f3−4 < 2.5
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜3の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第1レンズ群の焦点距離:f1、無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:fが、条件:
(3) −2.2 <f1/f< −0.8
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜4の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、第2レンズ群の最も物体側の面の曲率半径:r2Fが、条件:
(4) ―1.5 <r2F/f< −0.5
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜5の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、第3レンズ群の最も像側の面の曲率半径:r3Rが、条件:
(5) 0.5 <r3R/f< 1.2
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜6の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第2レンズ群および第3レンズ群が有する正レンズの材質の屈折率の平均:ndP2−3
が、条件:
(6) 1.75 <ndP2−3< 2.0
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜7の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、最大像高:Y’、最大像高に達する主光線の像面への入射角:θPmaxが、条件:
(7) 0.7 <Y’/f< 0.95
(8) 0.6 <tan(θPmax)< 0.95
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜8の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離:L、無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:fが、条件:
(9) 1.4 <L/f< 2.0
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜9の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第1レンズ群の最も物体側の面から第4レンズ群の最も像側の面までの距離:DT、無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:fが、条件:
(10) 0.7 <DT/f< 1.2
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜10の任意の1に記載の結像レンズを、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
- 請求項1〜10の任意の1に記載の結像レンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする携帯情報端末装置。
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