JP5932444B2 - 光学系及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents
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Description
0.8<f1a/f<5.0
0.4<f1b/f<2.5
1.6<f1a/f1b<2.8
0.20<Bf/f<0.75
0.2<Fno×Bf/LT<1.9
7.0<|f2/f|
なる条件式を満足することを特徴としている。
0.4<f1b/f<2.5 ・・・(2)
1.6<f1a/f1b<2.8 ・・・(3)
条件式(1)乃至(3)は光学系の基本構成に関し、光学系の小型化を図るためのものである。条件式(1)及び(2)の下限を下回ると開口絞りSPに対して略対称のレンズ構成でなくなり、コマ収差やディストーションなどの諸収差が多く発生し、これらの補正が困難となる。条件式(1)及び(2)の上限を上回ると光学系の小型化が困難となる。
0.5<f1b/f<2.2 ・・・(2a)
さらに望ましくは条件式(1a)、(2a)を以下の数値範囲とするのがよい。
0.6<f1b/f<1.8 ・・・(2b)
さらに望ましくは条件式(1b)、(2b)を以下の数値範囲とするのがよい。
0.7<f1b/f<1.5 ・・・(2c)
好ましくは条件式(3)を以下の数値範囲とすることが望ましい。
さらに望ましくは条件式(3a)を以下の数値範囲とするのがよい。
さらに望ましくは条件式(3b)を以下の数値範囲とするのがよい。
レンズユニットL1aは像側のレンズ面が凹形状の負レンズLn1aを有し、レンズユニットL1bは物体側のレンズ面が凹形状の負レンズLn1bを有している。各実施例において負レンズLn1aの像側のレンズ面の曲率半径をRn1a、負レンズLn1bの物体側のレンズ面の曲率半径をRn1bとする時、以下の条件式(4)及び(5)を満足するのが好ましい。
0.05<|Rn1b/f|<0.80 ・・・(5)
各実施例の光学系は開口絞りSPに対して略対称なレンズ構成をとっており、開口絞りSPに対して凹形状を向けた負レンズLn1a、Ln1bにより主にコマ収差を補正している。条件式(4)及び条件式(5)が上限を上回ると、コマ収差が補正不足となる。また下限を下回ると球面収差を含む諸収差が補正過剰となり、特に球面収差等を低減することが困難となる。
0.10<|Rn1b/f|<0.75 ・・・(5a)
さらに望ましくは条件式(4a)、(5a)を以下の数値範囲とするのがよい。
0.15<|Rn1b/f|<0.70 ・・・(5b)
各実施例において、最も像側のレンズ面から像面までの距離(レンズバック)をBfとするとき、以下の条件式を満足することが望ましい。
条件式(6)は光学系の小型化を図りつつ高い光学性能を実現するためのものである。条件式(6)の下限を下回ると全系の焦点距離fに対してレンズバックBfが相対的に短くなり、略対称なレンズ構成により補正しているディストーションなどの諸収差の補正が困難となる。条件式(6)の上限を上回ると全系の焦点距離fに対してレンズバックBfが相対的に長くなり、略対称なレンズ構成により補正しているディストーションなどの諸収差の補正が困難となる。好ましくは条件式(6)を以下の数値範囲とすることが望ましい。
さらに望ましくは条件式(6)を以下の数値範囲とするのがよい。
無限遠物体に合焦しているときの光学系のFナンバーをFno、光学系の最も物体側のレンズ面(第1レンズ面)から最も像側のレンズ面までの距離(レンズ構成長)をLTとするとき、以下の条件式を満足することが望ましい。
明るい光学系においては収差補正の制約が比較的多く、特に球面収差や色収差などの諸収差を良好に低減することが困難となる。条件式(7)は全系の小型化を図りつつ、高い光学性能の光学系を実現するためのものである。条件式(7)の下限を下回るとレンズ構成長LTに対してレンズバックBfが相対的に短くなり、略対称なレンズ構成により補正しているディストーションなどの諸収差の補正が困難となる。条件式(7)の上限を上回るとレンズ構成長LTに対してレンズバックBfが相対的に長くなり、略対称なレンズ構成により補正しているディストーションなどの諸収差の補正が困難となる。
さらに望ましくは条件式(7a)を以下の数値範囲とするのがよい。
第1レンズユニットL1よりも像側に配置された正又は負の屈折力の第2レンズユニットL2の焦点距離をf2とするとき、以下の条件式を満足することが望ましい。
第1レンズユニットL1よりも像側に第2レンズユニットL2を配置することでフォーカシングに際しての球面収差等の諸収差の変動を低減している。条件式(8)の下限を下回るとレンズ構成の対称性が崩れてしまい、第1レンズユニットL1において球面収差やコマ収差などの諸収差を補正することが困難となる。第2レンズユニットL2はパワーが小さい又は殆どない光学素子より構成して収差補正用として用いても良い。
0.0<ΔθgFp<0.3 ・・・(10)
いま、波長λの光線に関する屈折率をnλとし、フラウンフォーファー線であるg線(435.8nm)、F線(486.1nm)、d線(587.6nm)およびC線(656.3nm)に関する屈折率をそれぞれng、nF、nd、nCとする。d線に関する材料のアッベ数νd、g線とF線に関する材料の部分分散比θgFはそれぞれ以下で表される。
θgF=(ng−nF)/(nF−nC)
また、異常部分分散性ΔθgFはg線とF線の異常分散性を表しており、g線とF線に関する部分分散比θgF及びd線に関するアッベ数νdを用いて以下の式で表す。
−5.656×10−3νd+0.7278)
条件式(9)の下限を下回ると光学素子Lpによる色収差補正効果が少なくなり、色収差の2次スペクトルの補正が不十分となる。条件式(9)の上限を上回ると色収差が補正過剰となり、像面湾曲等の諸収差が大きくなってしまい好ましくない。
0.002<ΔθgFp<0.200 ・・・(10a)
さらに望ましくは条件式(9a)、(10a)を以下の数値範囲とするのがよい。
0.004<ΔθgFp<0.100 ・・・(10b)
さらに望ましくは条件式(9)及び(10)を以下の数値範囲とするとよい。
0.008<ΔθgFp<0.05 ・・・(10c)
また色収差補正の観点から前記第1レンズユニットL1は1以上の正の屈折力の光学素子を有する。1以上の正の屈折力の光学素子のうちの1つの光学素子LpHの焦点距離をfpH、光学素子LpHの材料のd線に関するアッベ数をνdpHとする。光学素子LpHの材料のg線とF線に関する異常部分分散性をΔθgFpHとする時、以下の条件を満足することが望ましい。
0.0272<ΔθgFpH<0.5000 ・・・(12)
3<νdpH<60 ・・・(13)
条件式(11)の下限を下回ると光学素子LpHによる色収差の補正効果が少なくなり、色収差の2次スペクトルの補正が不十分となる。条件式(11)の上限を上回ると色収差が補正過剰となり、像面湾曲等の諸収差が大きくなってしまい好ましくない。条件式(12)の下限を下回ると色収差の2次スペクトルが残存してしまうため好ましくない。条件式(12)の上限を上回ると色収差の2次スペクトルが補正過剰となり高性能な光学系を得ることが困難となる。
0.03<ΔθgFpH<0.45 ・・・(12a)
5<νdpH<50 ・・・(13a)
さらに望ましくは条件式(11a)、(12a)、(13a)を以下の数値範囲とするのがよい。
0.04<ΔθgFpH<0.40 ・・・(12b)
10<νdpH<45 ・・・(13b)
さらに望ましくは条件式(11b)、(12b)、(13b)を以下の数値範囲とするのがよい。
0.05<ΔθgFpH<0.30 ・・・(12c)
14<νdpH<40 ・・・(13c)
[実施例1]
図1に示す実施例1(数値実施例1)の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズユニットL1と、負の屈折力の第2レンズユニットL2から構成されている。第1レンズユニットL1は物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズユニットL1a、開口絞りSP、正の屈折力のレンズユニットL1bから構成されている。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第1レンズユニットL1は矢印の如く物体側へ移動する。
但し、波長λの関数であるεavは混合体の比誘電率、εpは分散する微粒子等の比誘電率であり、εmは微粒子等を分散させる母材の比誘電率であり、ηは母材の体積に対する微粒子等の総体積の分率である。各波長における混合体の比誘電率から屈折率は以下の式を用いて計算することができる。
なお、条件式(1)乃至(13)を満足すれば製法および材料は上述したものに限定されない。
図3に示す実施例2(数値実施例2)の光学系のレンズ構成は図1の実施例1と略同じである。本実施例において開口絞りSPよりも像側に配置した条件式(11)乃至(13)を満足する光学素子LpHにはUV硬化性の(メタ)アクリルモノマー2を用いている。これによれば特に色収差を良好に低減することが容易となる。
図5に示す実施例3(数値実施例3)の光学系は物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズユニットL1と、正の屈折力の第2レンズユニットL2から構成されている。。フォーカスの構成については図1の実施例1と略同じである。
図7に示す実施例4(数値実施例4)の光学系のレンズ構成は図5の実施例3と略同じである。
図9に示す実施例5(数値実施例5)の光学系のレンズ構成は、図7の実施例3と略同じである。
なお、各数値における「E±XX」は「×10±XX」を意味する。BFは最終面から像面までの距離(バックフォーカス)である。×0.25、×0.5は撮像倍率が0.25倍、0.5倍を表す。レンズ全長は無限遠物体にフォーカスしているときの第1レンズ面から像面までの距離である。
面番号 r d nd νd
1 49.847 3.19 1.71300 53.9
2 1199.862 0.15
3(Lp) 19.591 3.99 1.59522 67.7
4 47.727 0.25
5(Ln1a) 51.490 1.20 1.53172 48.8
6 15.076 5.42
7(絞り) ∞ (可変)
8(Ln1b) -19.299 1.59 1.72047 34.7
9 27.824 6.28 1.80400 46.6
10 -23.689 2.53
11 -17.693 1.66 1.69895 30.1
12(LpH) 100.797 0.87 1.69934 26.4
13 -337.317 3.30 1.83481 42.7
14 -27.763 0.15
15* 177.831 2.90 1.80400 46.6
16 -44.661 (可変)
17 38.954 4.98 1.58313 59.4
18 -55.255 2.20
19 -41.604 1.17 1.56732 42.8
20 37.112 17.32
像面 ∞
非球面データ
第15面
K = 0.00000e+000 B=-4.29965e-006 C= 4.42378e-008 D=-5.23926e-010
E= 3.14780e-012 F=-7.51205e-015
各種データ
焦点距離 36.00
Fナンバー 1.45
半画角(度) 20.78
像高 13.66
レンズ全長 67.20
BF 17.32
無限遠 x0.25 x0.5
d 7 4.85 7.35 5.91
d16 1.19 12.00 23.36
レンズユニットデータ
群 始面 焦点距離
1a 1 81.41
1b 8 38.05
2 17 -1256.38
面番号 r d nd νd
1 39.433 2.83 1.72916 54.7
2 281.196 0.15
3(Lp) 18.518 4.27 1.49700 81.5
4 42.242 0.17
5(Ln1a) 42.828 1.18 1.51742 52.4
6 14.224 5.52
7(絞り) ∞ (可変)
8(Ln1b) -18.831 1.08 1.72047 34.7
9 21.511 6.53 1.80400 46.6
10 -23.161 2.06
11 -17.544 1.28 1.69895 30.1
12(LpH) 46.103 1.27 1.63429 23.3
13 -3465.813 3.56 1.83481 42.7
14 -26.089 0.15
15* 131.720 2.63 1.80400 46.6
16 -55.435 (可変)
17 35.765 4.64 1.58313 59.4
18 -56.187 2.11
19 -42.552 1.15 1.56732 42.8
20 34.975 17.38
像面 ∞
非球面データ
第15面
K = 0.00000e+000 B=-3.48818e-006 C= 4.64092e-008 D=-5.55436e-010
E= 3.41931e-012 F=-8.48042e-015
各種データ
焦点距離 36.00
Fナンバー 1.45
半画角(度) 20.78
像高 13.66
レンズ全長 63.38
BF 17.38
無限遠 x0.25 x0.5
d 7 4.60 7.33 5.90
d16 0.80 11.86 23.62
レンズユニットデータ
群 始面 焦点距離
1a 1 78.74
1b 8 38.87
2 17 -6597.19
面番号 r d nd νd
1 91.893 3.92 1.71300 53.9
2 -331.055 0.21
3 27.286 6.66 1.77250 49.6
4 68.390 1.06
5(Ln1a) 128.043 2.14 1.60342 38.0
6 18.740 6.88
7(絞り) ∞ (可変)
8(Ln1b) -26.954 1.87 1.63980 34.5
9 -362.180 4.49 1.80400 46.6
10 -29.588 3.50
11 -21.118 2.05 1.69895 30.1
12(LpH) 72.620 3.14 1.57934 38.1
13 -64.625 2.65 1.83481 42.7
14 -38.440 0.18
15* 1012.543 5.02 1.80400 46.6
16 -36.330 (可変)
17 61.822 4.56 1.58313 59.4
18 -72.521 2.20
19 -61.806 1.69 1.56732 42.8
20 83.541 27.55
像面 ∞
非球面データ
第15面
K = 0.00000e+000 B=-8.61550e-007 C= 4.57440e-009 D=-3.32546e-011
E= 1.42177e-013 F=-2.38757e-016
各種データ
焦点距離 51.00
Fナンバー 1.45
半画角(度) 14.99
像高 13.66
レンズ全長 87.56
BF 27.55
無限遠 x0.25 x0.5
d 7 5.28 4.76 4.91
d16 2.50 19.78 36.97
レンズユニットデータ
群 始面 焦点距離
1a 1 137.21
1b 8 53.66
2 17 418.59
面番号 r d nd νd
1 34.866 3.50 1.77250 49.6
2 480.762 0.15
3 20.295 3.58 1.83481 42.7
4 37.308 0.92
5(Ln1a) 74.198 1.65 1.68893 31.1
6 13.790 5.97
7(絞り) ∞ 4.54
8(Ln1b) -13.103 1.56 1.72825 28.5
9(Lp) -90.888 4.29 1.59282 68.6
10 -17.956 0.15
11 -195.138 2.88 1.88300 40.8
12 -26.616 0.15
13 40.874 1.41 1.80400 46.6
14 53.620 (可変)
15 77.083 2.97 1.58913 61.1
16 -43.430 1.69
17 -35.296 1.06 1.53172 48.8
18 117.415 18.30
像面 ∞
各種データ
焦点距離 36.04
Fナンバー 1.45
半画角(度) 20.76
像高 13.66
レンズ全長 56.58
BF 18.30
無限遠 x0.25 x0.5
d14 1.80 12.89 23.99
レンズユニットデータ
群 始面 焦点距離
1a 1 90.96
1b 8 36.97
2 15 413.62
面番号 r d nd νd
1 32.132 3.31 1.71300 53.9
2 88.899 0.39
3 21.232 4.09 1.83481 42.7
4 56.633 0.94
5(Ln1a) 63.897 1.10 1.68893 31.1
6 13.652 6.29
7(絞り) ∞ 9.50
8(Ln1b) -13.887 1.10 1.66680 33.0
9 -384.217 4.54 1.77250 49.6
10 -17.584 0.30
11 211.417 2.22 1.80400 46.6
12 -69.002 (可変)
13 55.063 1.20 1.51633 64.1
14 27.452 2.00
15 44.658 2.57 1.53996 59.5
16 201.391 26.50
像面 ∞
各種データ
焦点距離 50.00
Fナンバー 1.80
半画角(度) 15.28
像高 13.66
レンズ全長 68.51
BF 26.50
無限遠 x0.25 x0.5
d12 2.45 14.95 27.45
レンズユニットデータ
群 始面 焦点距離
1a 1 105.27
1b 1 49.50
2 13 4224.35
L1b レンズユニットL1b L2 第2レンズユニット
SP 開口絞り
Claims (6)
- 物体側から像側へ順に配置された、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングのために物体側へ移動する正の屈折力の第1レンズユニット、正又は負の屈折力の第2レンズユニットより構成され、前記第1レンズユニットは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズユニット1a、開口絞り、正の屈折力のレンズユニット1bからなり、前記レンズユニット1aおよびレンズユニット1bの焦点距離を各々f1a、f1b、全系の焦点距離をf、無限遠物体にフォーカスしているときのFナンバーをFno、最も像側のレンズ面から像面までの距離をBf、無限遠物体にフォーカスしているときの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離をLT、前記第2レンズユニットの焦点距離をf2とするとき、
0.8<f1a/f<5.0
0.4<f1b/f<2.5
1.6<f1a/f1b<2.8
0.20<Bf/f<0.75
0.2<Fno×Bf/LT<1.9
7.0<|f2/f|
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 - 前記レンズユニット1aは像側のレンズ面が凹形状の負レンズLn1aを有し、前記レンズユニット1bは物体側のレンズ面が凹形状の負レンズLn1bを有し、前記負レンズLn1aの像側のレンズ面の曲率半径をRn1a、前記負レンズLn1bの物体側のレンズ面の曲率半径をRn1bとするとき、
0.05<|Rn1a/f|<0.80
0.05<|Rn1b/f|<0.80
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1の光学系。 - 前記第1レンズユニットは1以上の正の屈折力の光学素子を有し、前記1以上の正の屈折力の光学素子のうちの1つの光学素子Lpの焦点距離をfp、前記光学素子Lpの材料のg線とF線に関する異常部分分散性をΔθgFpとするとき、
0.1<f/fp<3.0
0.0<ΔθgFp<0.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1または2の光学系。 - 前記第1レンズユニットは1以上の正の屈折力の光学素子を有し、前記1以上の正の屈折力の光学素子のうちの1つの光学素子LpHの焦点距離をfpH、前記光学素子LpHの材料のd線に関するアッベ数をνdpH、前記光学素子LpHの材料のg線とF線に関する異常部分分散性をΔθgFpHとするとき、
0.005<f/fpH<1.600
0.0272<ΔθgFpH<0.5000
3<νdpH<60
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項の光学系。 - フォーカシングに際して前記レンズユニット1aと前記レンズユニット1bは双方の間隔が変化するように移動することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項の光学系。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学系と、該光学系によって形成される像を撮像する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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