JP6511044B2 - 複数の撮像光学系の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は複数の撮像光学系の製造方法に関し、特に、絞り部材やフォーカスレンズ群を駆動するユニットを、複数の撮像光学系で共通にした複数の撮像光学系の製造方法に関する
近年、様々な仕様の撮像光学系が開発されている。特にレンズ交換式カメラにおいては、シーンに応じて撮像光学系を交換することができる。そのため、ユーザーは、様々なシーンを撮影することができる。撮像光学系の選択肢が増えることは、ユーザーにとって好ましい状況と言える。
一方で、撮像光学系の種類の増加に従い、撮像光学系を構成する部品数も増加している。そのため、撮像光学系の開発に要する期間やコスト、更には、生産ライン数や生産設備費用も増加している。このように、撮像光学系の種類の増加は、メーカーにとって負荷の増加になっている。
この様な問題を解決するために、光学系を共通で使用する技術が考案されている。仕様の違う撮像光学系において部品の共通化をもくろんだ技術が、特許文献1〜3で提案されている。
特開平7−199067号公報 特開2010−191211号公報 特開2006−126806号公報
特許文献1〜3では、何れも拡大光学系を光路内に出し入れして焦点距離を変える手段をとっている。このような手段では、拡大光学系を光路に挿入すると、それに合わせて収差も拡大することになる。そのため、拡大光学系を光路に入れない時の光学性能を予め高くしておかないと、拡大光学系を挿入した後の光学性能を十分に確保することができない。すなわち、拡大光学系を光路に入れない状態であれば十分な光学性能であるにもかかわらず、それ以上に高い光学性能が要求されることになる。
それを達成するためには、必要以上に各レンズの屈折力を緩めて(小さくして)光学系の全長を伸ばし、更に拡大光学系の挿入スペースを確保することが必要となる。つまり、拡大光学系を光路内に出し入れする構成はメーカーにとっての負荷は減らせるものの、ユーザーにとってのメリットである小型化を達成することは困難な構成である。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、撮像光学系における主要部品について複数の撮像光学系で共通化を図りつつも、それらの主要部品の小型化と軽量化を図ることでメーカーの開発負荷を減らし、しかも製品の小型化と軽量化も図ることができる複数の撮像光学系の製造方法を提供することを目的とする
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の複数の撮像光学系の製造方法は、
焦点距離が異なる2つの撮像光学系を少なくとも有する複数の撮像光学系であって、
複数の撮像光学系における各撮像光学系は、同一の絞り部材を有し、
各撮像光学系は、物体側から順に、
正屈折力を有する前側レンズ群と、
負屈折力を有するフォーカスレンズ群と、
正屈折力を有する後側レンズ群と、を有し、
絞り部材は、フォーカスレンズ群の近傍に配置され、
フォーカシング時は、フォーカスレンズ群のみが光軸上を移動し、
各撮像光学系が、以下の条件式(1)’’を満たし、且つ、
複数の撮像光学系が、以下の条件式(2)、(3)を満たすことを特徴とする。
0.6<fff/ffb<1.9 (1)’’
1≦APΦmax/APΦmin≦1.15 (2)
1.02<ffoLA/ffoSM<2.50 (3)
但し、
ffは、各撮像光学系における前側レンズ群の焦点距離、
fbは、各撮像光学系における後側レンズ群の焦点距離、
APΦmaxは、複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最大となる直径、
APΦminは、複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最小となる直径、
foLAは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最大となる焦点距離、
foSMは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最小となる焦点距離、であって、
最大となる焦点距離と最小となる焦点距離は、焦点距離を絶対値で比較して求めるものとする。
本発明によれば、撮像光学系における主要部品について複数の撮像光学系で共通化を図りつつも、それらの主要部品の小型化と軽量化を図ることでメーカーの開発負荷を減らし、しかも製品の小型化と軽量化も図ることができる複数の撮像光学系の製造方法を提供することができる
実施例Aの撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例Aの無限遠物点合焦時の収差図と至近物点合焦時の収差図である。 実施例Bの撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例Bの無限遠物点合焦時の収差図と至近物点合焦時の収差図である。 実施例Cの撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例Cの無限遠物点合焦時の収差図と至近物点合焦時の収差図である。 実施例Dの撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例Dの無限遠物点合焦時の収差図と至近物点合焦時の収差図である。 撮像装置の断面図である。 撮像装置の概観を示す前方斜視図である。 撮像装置の後方斜視図である。 撮像装置の主要部の内部回路の構成ブロック図である。
以下に、本発明に係る複数の撮像光学系の製造方法で得られた撮像光学系の実施形態及び実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、これらの実施形態の複数の撮像光学系では、撮像光学系における主要部品について複数の撮像光学系で共通化が図られている。主要部品としては、例えば、絞り部材とフォーカスユニットがある。
第1実施形態の複数の撮像光学系は、焦点距離が異なる2つの撮像光学系を少なくとも有する複数の撮像光学系であって、複数の撮像光学系における各撮像光学系は、同一の絞り部材を有し、各撮像光学系は、物体側から順に、正屈折力を有する前側レンズ群と、負屈折力を有するフォーカスレンズ群と、正屈折力を有する後側レンズ群と、を有し、絞り部材は、フォーカスレンズ群の近傍に配置され、フォーカシング時は、フォーカスレンズ群のみが光軸上を移動し、各撮像光学系が、以下の条件式(1)を満たし、且つ、複数の撮像光学系が、以下の条件式(2)、(3)を満たすことを特徴とする。
0.5<fff/ffb<1.9 (1)
1≦APΦmax/APΦmin≦1.15 (2)
1.02<ffoLA/ffoSM<2.50 (3)
但し、
ffは、各撮像光学系における前側レンズ群の焦点距離、
fbは、各撮像光学系における後側レンズ群の焦点距離、
APΦmaxは、複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最大となる直径、
APΦminは、複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最小となる直径、
foLAは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最大となる焦点距離、
foSMは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最小となる焦点距離、であって、
最大となる焦点距離と最小となる焦点距離は、焦点距離を絶対値で比較して求めるものとする。
第1実施形態の複数の撮像光学系は、焦点距離が異なる2つの撮像光学系を少なくとも有する複数の撮像光学系であって、複数の撮像光学系における各撮像光学系は、同一の絞り部材を有し、各撮像光学系は、物体側から順に、正屈折力を有する前側レンズ群と、負屈折力を有するフォーカスレンズ群と、正屈折力を有する後側レンズ群と、を有し、絞り部材は、フォーカスレンズ群の近傍に配置され、フォーカシング時は、フォーカスレンズ群のみが光軸上を移動する。
第1実施形態の複数の撮像光学系は、焦点距離が異なる2つの撮像光学系を少なくとも有する。そして、複数の撮像光学系における各撮像光学系で、絞り部材を共通で使用している。
絞り部材は、少なくとも3つの部品で構成されている。3つの部品は、絞り径を決める部材、絞りハネ部材及び第1の駆動アクチュエータである。第1の駆動アクチュエータは、絞りの駆動に用いられる。また、開口絞りは、絞り径を決める部材又は絞りハネ部材である。
絞り部材はフォーカスレンズ群の近傍に配置されている。具体的には、絞り部材はフォーカスレンズ群よりも物体側に配置されている。
第1実施形態の複数の撮像光学系では、物体側から順に、正屈折力を有する前側レンズ群と、負屈折力を有するフォーカスレンズ群と、正屈折力を有する後側レンズ群と、を有する。このようなレンズ群の配置(以下、「第1の配置」という)では、絞り部材を共通で使用する撮像光学系において、負屈折力を有するフォーカスレンズ群よりも物体側の光学系の屈折力が正屈折力になる。これにより、光束が収斂した位置にフォーカスレンズ群が配置されることになるので、フォーカスレンズ群の結像倍率を高めることができる。そして、フォーカスレンズ群の結像倍率が高まることで、フォーカス感度が高まるので、フォーカスレンズ群の移動距離を少なくできる。フォーカスレンズ群の移動には、第2の駆動アクチュエータが用いられる。
更に、光束が収斂した位置にフォーカスレンズ群が配置されることで、フォーカスレンズ群の小径化と軽量化ができる。また、フォーカスレンズ群の近傍に絞り部材を配置することで、絞り部材を小型化できる。
このように、第1実施形態の複数の撮像光学系では、フォーカスレンズ群の移動距離を少なくできると共に、絞り部材を小型化できる。その結果、フォーカスレンズ群の移動に必要なスペースと駆動手段の配置スペースを、共に狭くすることができる。駆動手段は、第1の駆動アクチュエータと第2の駆動アクチュエータの少なくとも一方である。
また、負屈折力を有するフォーカスレンズ群よりも像側の光学系の屈折力が正屈折力になる。このようにすることで、各撮像光学系において、屈折力の並びが、正屈折力、負屈折力、正屈折力となる。そのため、各撮像光学系において、主に球面収差と像面湾曲を良好に補正することができる。その結果、フォーカシング時の収差変動が少なく、光学系の全長短縮が容易な構成を、各撮像光学系において得ることができる。
このように、第1の配置によって、駆動手段の小スペース化と光学系の全長の短縮化を行いつつ、良好な結像性能を得ることができる構成を、各撮像光学系において実現することができる。また、複数の撮像光学系において、絞り部材の共通化を可能にする構成の実現を容易とすることができる。
また、各撮像光学系において、フォーカスレンズ群の屈折力がそれぞれ異なるように、フォーカスレンズ群を構成することが好ましい。このようにすることで、各撮像光学系において、フォーカス感度を高めつつ、主に球面収差と像面湾曲を良好に補正できる。その結果、フォーカシング時のこれらの収差変動を減らすことができる。
そして、各撮像光学系は以下の条件式(1)を満たす。
0.5<fff/ffb<1.9 (1)
但し、
ffは、各撮像光学系における前側レンズ群の焦点距離、
fbは、各撮像光学系における後側レンズ群の焦点距離、
である。
条件式(1)は、各撮像光学系における前側レンズ群と後側レンズ群の屈折力のバランスに関する条件式である。
条件式(1)の上限値を上回ると、前側レンズ群の屈折力が小さくなるので、光学系の全長の短縮が困難になると共に、フォーカス感度が低下する。フォーカス感度が低下することで、フォーカスレンズ群の移動量が増加するので、フォーカスユニットのスペースを十分に確保することが難しくなる。また、球面収差や像面湾曲が良好に補正できなくなる。
また、条件式(1)の下限値を下回ると、前側レンズ群の屈折力が大きくなるので、球面収差や像面湾曲が良好に補正できなくなる。
更に、複数の撮像光学系は以下の条件式(2)、(3)を満たす。
1≦APΦmax/APΦmin≦1.15 (2)
1.02<ffoLA/ffoSM<2.50 (3)
但し、
APΦmaxは、複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最大となる直径、
APΦminは、複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最小となる直径、
foLAは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最大となる焦点距離、
foSMは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最小となる焦点距離、であって、
最大となる焦点距離と最小となる焦点距離は、焦点距離を絶対値で比較して求めるものとする。
条件式(2)は、複数の撮像光学系における開口絞りの直径の最大値と最小値の比について規定した条件式である。条件式(2)を満たさない状態で、絞り径を決める部材や絞りハネ部材を共通化すると、少なくとも1つの撮像光学系で、開放絞りの状態での開口の形状が多角形になる。開口の形状が多角形だと、ボケ味を悪化させる。よって、条件式(2)の下限値を下回ることや、上限値を上回ることは好ましくない。
条件式(3)は、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離の最大値と最小値の比について規定した条件式である。
条件式(3)の下限値を下回ると、フォーカスレンズ群の焦点距離が最も長い撮像光学系とフォーカスレンズ群の焦点距離が最も短い最小値を持つ撮像光学系とで、両者の全系の焦点距離の差を広げられない。そのため、撮像光学系としての有効なスペック差が得られない。特に、撮像光学系としての有効なスペック差を持たせながら、各撮像光学系において、球面収差や像面湾曲を良好に保ちつつ、フォーカシング時の収差変動を減らして光学系を小型化することが困難になる。
また、条件式(3)の上限値を上回ると、フォーカスレンズ群の径が各撮像光学系で大きく異なってしまう。すなわち、フォーカスレンズ群の径が最も大きい撮像光学系とフォーカスレンズ群の径が最も小さい撮像光学系とで、フォーカスレンズ群の径の差が大きくなりすぎてしまう。この場合、駆動手段の配置場所や配置スペースが各撮像光学系で変わってしまうため、絞り部材の共通化が難しくなる。
例えば、フォーカスレンズ群の径の差が大きくなることで、撮像光学系のFナンバーを所望の値に設定するために、絞り部材を光軸方向へずらす必要が生じる。上述のように、絞り部材はフォーカスレンズ群の近傍に配置されている。また、絞り部材の前後には、他のレンズやレンズの枠部材が存在する。絞り部材の前後に十分なスペースが確保されている場合は、絞り部材の移動に問題は生じない。しかしながら、小型化を狙った光学系では、絞り部材の前後で確保できるスペースは限られてくる。このようなことから、レンズや枠部材との干渉を防ぐために、絞り部材自体の変更が必要になる。
特に、第1の駆動アクチュエータによる絞り部材の駆動では、光軸方向のスペースを広く使う。光軸方向のスペースを広くすると、光軸方向において、レンズや枠部材等と絞り部材とが干渉し易くなるので、アクチュエータ自体の変更、又は絞り部材内でのアクチュエータ位置の変更が必要となる。そのため、絞り部材の共通化が難しくなる。このようなことから、条件式(3)を満足することが好ましい。
条件式(1)に代えて、以下の条件式(1)’’を満足することが好ましい。
0.60<fff/ffb<1.75 (1)’’
また、条件式(1)に代えて、以下の条件式(1)’’’を満足することがより好ましい。
0.65<fff/ffb<1.65 (1)’’’
条件式(3)に代えて、以下の条件式(3)’を満足することが好ましい。
1.03<ffoLA/ffoSM<2.00 (3)’
また、条件式(3)に代えて、以下の条件式(3)’’を満足することがより好ましい。
1.04<ffoLA/ffoSM<1.50 (3)’’
第2実施形態の複数の撮像光学系は、焦点距離が異なる2つの撮像光学系を少なくとも有する複数の撮像光学系であって、複数の撮像光学系における各撮像光学系は、同一のフォーカスユニットを有し、各撮像光学系は、物体側から順に、正屈折力を有する前側レンズ群と、負屈折力を有するフォーカスレンズ群と、を有し、各撮像光学系は、絞り部材を有し、絞り部材は、フォーカスレンズ群の近傍に配置され、フォーカシング時は、フォーカスレンズ群のみが光軸上を移動し、複数の撮像光学系が以下の条件式(3)、(4)を満たすことを特徴とする。
1.02<ffoLA/ffoSM<2.50 (3)
1≦Kmax/Kmin≦1.65 (4)
但し、
foLAは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最大となる焦点距離、
foSMは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最小となる焦点距離、であって、
最大となる焦点距離と最小となる焦点距離は、焦点距離を絶対値で比較して求めるものとし、
maxは、Kのうちで最大となるK、
minは、Kのうちで最小となるK、
Kは、K=fbLD/MGfoで表される値(単位はmm)であり、
fbLDは、fbLD=f/2000mmで表され、
fは、各撮像光学系における無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、
MGfoは、各撮像光学系におけるフォーカス感度、
フォーカス感度は、無限遠物点合焦時のフォーカスレンズ群の単位移動量に対する像面の移動量、
である。
第2実施形態の複数の撮像光学系は、焦点距離が異なる2つの撮像光学系を少なくとも有する複数の撮像光学系であって、複数の撮像光学系における各撮像光学系は、同一のフォーカスユニットを有し、各撮像光学系は、物体側から順に、正屈折力を有する前側レンズ群と、負屈折力を有するフォーカスレンズ群と、を有し、各撮像光学系は、絞り部材を有し、絞り部材は、フォーカスレンズ群の近傍に配置され、フォーカシング時は、フォーカスレンズ群のみが光軸上を移動する。
第2実施形態の複数の撮像光学系は、焦点距離が異なる2つの撮像光学系を少なくとも有する。そして、複数の撮像光学系における各撮像光学系で、フォーカスユニットを共通で使用している。
フォーカスユニットは、少なくとも、第2の駆動アクチュエータにより構成されている。第2の駆動アクチュエータは、フォーカスレンズ群の移動に用いられる。
第2実施形態の複数の撮像光学系では、物体側から順に、正屈折力を有する前側レンズ群と、負屈折力を有するフォーカスレンズ群と、を有する。このようなレンズ群の配置(以下、「第2の配置」という)では、フォーカスユニットを共通で使用する撮像光学系において、負屈折力を有するフォーカスレンズ群よりも物体側の光学系が正屈折力になる。これにより、光束が収斂した位置にフォーカスレンズ群が配置されることになるので、フォーカスレンズ群の結像倍率を高めることができる。そして、フォーカスレンズ群の結像倍率が高まることで、フォーカス感度が高まるので、フォーカスレンズ群の移動距離を少なくできる。
更に、光束が収斂した位置にフォーカスレンズ群が配置されることで、フォーカスレンズ群の小径化と軽量化ができる。また、フォーカスレンズ群の近傍に絞り部材を配置することで、絞り部材の小型化ができる。
このように、第2実施形態の複数の撮像光学系では、フォーカスレンズ群の移動距離を少なくできると共に、絞り部材を小型化できる。その結果、フォーカスレンズ群の移動に必要なスペースと駆動手段の配置スペースを、共に狭くすることができる。
このように、第2の配置によって、駆動手段の小スペース化と光学系の全長の短縮化を行いつつ、良好な結像性能を得ることができる構成を、各撮像光学系において実現することができる。また、複数の撮像光学系において、フォーカスユニットの共通化を可能にする構成の実現を容易とすることができる。
そして、複数の撮像光学系は、以下の条件式(3)、(4)を満たす。
1.02<ffoLA/ffoSM<2.50 (3)
1≦Kmax/Kmin≦1.65 (4)
但し、
foLAは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最大となる焦点距離、
foSMは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最小となる焦点距離、であって、
最大となる焦点距離と最小となる焦点距離は、焦点距離を絶対値で比較して求めるものとし、
maxは、Kのうちで最大となるK、
minは、Kのうちで最小となるK、
Kは、K=fbLD/MGfoで表される値(単位はmm)であり、
fbLDは、fbLD=f/2000mmで表され、
fは、各撮像光学系における無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、
MGfoは、各撮像光学系におけるフォーカス感度、
フォーカス感度は、無限遠物点合焦時のフォーカスレンズ群の単位移動量に対する像面の移動量、
である。
条件式(3)の技術的意義については既に説明したので、ここでの説明は省略する。
条件式(4)は、フォーカスユニットにおける駆動量の最大値と最小値の比について規定した条件式である。この駆動量は、フォーカスレンズ群の移動量に基づいて求めることができる。
条件式(4)の上限値を上回る状態でフォーカスユニットを共通化すると、フォーカスユニットにおける駆動量が各撮像光学系で大きく異なってしまう。すなわち、駆動量が最も多い撮像光学系と駆動量が最も少ない撮像光学系とで、駆動量の差が大きくなりすぎてしまう。この場合、駆動量が少ない撮像光学系においても、駆動量が最も多い撮像光学系と同じスペースを確保する必要があるので、撮像光学系の小型化が困難になる。
条件式(4)に代えて、以下の条件式(4)’’を満足することが好ましい。
1≦Kmax/Kmin≦1.50 (4)’’
また、条件式(4)に代えて、以下の条件式(4)’’’を満足することがより好ましい。
1≦Kmax/Kmin≦1.30 (4)’’’
また、第1実施形態の複数の撮像光学系と第2実施形態の複数の撮像光学系(以下、「本実施形態の複数の撮像光学系」という)では、各撮像光学系において、絞り部材は、前側レンズ群とフォーカスレンズ群との間に配置されることが好ましい。
前側レンズ群とフォーカスレンズ群との間では、光軸上の位置によって中心光束径が比較的大きく変化する。そのため、この間に絞り部材を配置することで、開口絞り径のコントロールが容易となる。これにより、絞り部材の共通化がより容易となる。
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系が以下の条件式(5)を満たすことが好ましい。
1.0<ΦLD/Φc<1.25 (5)
但し、
ΦLDは、各撮像光学系におけるフォーカスレンズ群での最大有効口径、
Φcは、各撮像光学系におけるフォーカスレンズ群での最大軸上結像光束径、
である。
条件式(5)は、各撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の有効口径と軸上結像光束径の比について規定した条件式である。
条件式(5)の下限値を下回ると、Fナンバーがフォーカスレンズ群で決まることになる。この場合、フォーカスレンズの移動に伴ってFナンバーが変化するが、その変化量が大きくなる。条件式(5)の上限値を上回ると、フォーカスレンズ群の有効口径が大きくなりすぎるので、光学系の小径化が難しくなる。
条件式(5)に代えて、以下の条件式(5)’を満足することが好ましい。
1.03<ΦLD/Φc<1.20 (5)’
また、条件式(5)に代えて、以下の条件式(5)’’を満足することがより好ましい。
1.04<ΦLD/Φc<1.15 (5)’’
また、第2実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系において、フォーカスレンズ群の像側に、正屈折力を有する後側レンズ群が配置されることが好ましい。
このような構成を採用することで、負屈折力を有するフォーカスレンズ群よりも像側の光学系の屈折力が正屈折力になる。この場合、各撮像光学系において、屈折力の並びが、正屈折力、負屈折力、正屈折力となる。そのため、各撮像光学系において、主に球面収差と像面湾曲を良好に補正することができる。その結果、フォーカシング時の収差変動が少なく、光学系の全長短縮が容易な構成を、各撮像光学系において実現することができる。
また、第1実施形態の複数の撮像光学系では、複数の撮像光学系が以下の条件式(4)’を満たすことが好ましい。
1≦Kmax/Kmin≦1.60 (4)’
但し、
maxは、Kのうちで最大となるK、
minは、Kのうちで最小となるK、
Kは、K=fbLD/MGfoで表される値(単位はmm)であり、
fbLDは、fbLD=f/2000mmで表され、
fは、各撮像光学系における無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、
MGfoは、各撮像光学系におけるフォーカス感度、
フォーカス感度は、無限遠物点合焦時のフォーカスレンズ群の単位移動量に対する像面の移動量、
である。
条件式(4)’はフォーカスユニットにおける駆動量の最大値と最小値の比について規定したものである。条件式(4)’の技術的意義は、条件式(4)の技術的意義と同じである。
条件式(4)’に代えて、以下の条件式(4)’’を満足することが好ましい。
1≦Kmax/Kmin≦1.50 (4)’’
また、条件式(4)’に代えて、以下の条件式(4)’’’を満足することがより好ましい。
1≦Kmax/Kmin≦1.30 (4)’’’
また、第2実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系が以下の条件式(1)’を満たすことが好ましい。
0.5<fff/ffb<1.8 (1)’
但し、
ffは、各撮像光学系における前側レンズ群の焦点距離、
fbは、各撮像光学系における後側レンズ群の焦点距離、
である。
条件式(1)’は各撮像光学系における前側レンズ群と後側レンズ群の屈折力のバランスに関する条件式である。条件式(1)’の技術的意義は、条件式(1)の技術的意義と同じである。
条件式(1)’に代えて、以下の条件式(1)’’を満足することが好ましい。
0.60<fff/ffb<1.75 (1)’’
また、条件式(1)’に代えて、以下の条件式(1)’’’を満足することがより好ましい。
0.65<fff/ffb<1.65 (1)’’’
また、本実施形態の撮像光学系では、各撮像光学系が以下の条件式(6)を満たすことが好ましい。
0.06<|ffo/f|<0.4 (6)
但し、
foは、各撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離、
fは、各撮像光学系における無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、
である。
条件式(6)は、各撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の屈折力について規定した条件式である。条件式(6)では、各撮像光学系における全系の焦点距離で規格化を行っている。
条件式(6)の下限値を下回ると、フォーカスレンズ群の屈折力が大きくなるので、主に球面収差が大きく発生する。そのため、フォーカシング時に良好な結像性能を得ることが困難になる。結像性能の向上はレンズ枚数の増加につながるので、フォーカスユニットの軽量化が難しくなる。
また条件式(6)の上限値を上回ると、フォーカシング時のフォーカスレンズ群の移動量が増加する。この場合、移動のためのスペースを広く確保しなくてはならないので、光学系の全長の短縮が難しくなる。フォーカスレンズ群の移動量を抑えるためには、フォーカス感度を高めれば良いが、そのためには、前側レンズ群の正屈折力を大きくする必要がある。しかしながら、前側レンズ群の正屈折力を大きくすると、前側レンズ群での球面収差、コマ収差及び非点収差の発生量が増大してしまう。そのため、フォーカス域の全域で良好な結像性能を得ることが困難になる。
条件式(6)に代えて、以下の条件式(6)’を満足することが好ましい。
0.1<|ffo/f|<0.3 (6)’
また、条件式(6)に代えて、以下の条件式(6)’’を満足することがより好ましい。
0.1<|ffo/f|<0.25 (6)’’
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、複数の撮像光学系は、共通レンズとして正レンズ又は負レンズを有し、複数の撮像光学系のうち、少なくとも2つの撮像光学系は、各々、前側レンズ群に共通レンズを有していることが好ましい。
望遠系の撮像光学系では、球面収差と軸上色収差を良好に補正することが、良好な結像性能を実現するために重要である。球面収差と軸上色収差は、正レンズと負レンズとで良好に補正することができる。そこで、球面収差と軸上色収差の補正作用を持つ正レンズ又は負レンズを、共通レンズとする。そして、この共通レンズを、少なくとも2つ以上の撮像光学系で共通化することが好ましい。
このようにすることで、レンズを共通化しても、共通化設計の段階で、各撮像光学系についてバランスのとれた結像性能を確保することが容易となる。その結果、複数の撮像光学系に望遠系の撮像光学系が含まれる場合であっても、各撮像光学系で良好な結像性能を維持することができる。
また、レンズの共通化により、各撮像光学系でレンズの加工に用いる冶工具類を共通に使用できるので、低コスト化を図れる。
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、複数の撮像光学系のうち、少なくとも2つの撮像光学系において、フォーカスユニットが同一の部材で構成され、以下の条件式(7)を満たすことが好ましい。
1≦LDWmax/LDWmin≦1.65 (7)
但し、
LDWmaxは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群のレンズ総重量のうちで最大となる総重量、
LDWminは、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群のレンズ総重量のうちで最小となる総重量、
である。
上述のように、第1の配置や第2の配置により、フォーカスレンズ群の結像倍率を高めることができる。そして、フォーカスレンズ群の結像倍率が高まることで、フォーカス感度が高まるので、フォーカスレンズ群の移動距離を少なくできる。更に、フォーカスレンズ群の小径化と軽量化ができる。また、光束が収斂した位置にフォーカスレンズ群が配置されることで、フォーカスレンズ群の小径化と軽量化ができる。また、フォーカスレンズ群の近傍に絞り部材を配置することで、絞り部材の小型化ができる。
このように、本実施形態の複数の撮像光学系では、フォーカスレンズ群の移動距離を少なくできると共に、絞り部材を小型化できる。その結果、フォーカスレンズ群の移動に必要なスペースと駆動手段の配置スペースを、共に狭くすることができる。これにより、複数の撮像光学系において、少なくとも第2の駆動アクチュエータを共通で使用する構成の実現が容易となる。
条件式(7)は、複数の撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の総重量に関する条件式であって、総重量の最大値と最小値の比について規定した条件式である。
条件式(7)の上限値を上回ると、第2の駆動アクチュエータを共通で使用した際に、フォーカスレンズ群の総重量が最大値となる撮像光学系でフォーカス駆動速度の低下が大きくなる。よって、条件式(7)の上限値を上回ることは好ましくない。
条件式(7)に代えて、以下の条件式(7)’を満足することが好ましい。
1≦LDWmax/LDWmin≦1.50 (7)’
また、条件式(7)に代えて、以下の条件式(7)’’を満足することがより好ましい。
1≦LDWmax/LDWmin≦1.40 (7)’’
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系が以下の条件式(8)を満たすことが好ましい。
−2<ffo/ffb<−0.27 (8)
但し、
foは、各撮像光学系におけるフォーカスレンズ群の焦点距離、
fbは、各撮像光学系における後側レンズ群の焦点距離、
である。
条件式(8)は、フォーカスレンズ群の後側レンズ群の焦点距離の比について規定した条件式であって、特に後側レンズ群の担う屈折力と収差バランスについて考慮した条件式である。
条件式(8)の下限値を下回ると、フォーカス感度が小さくなりすぎる。この場合、フォーカスユニットを配置するスペースが増えるので、光学系の小型化が難しくなる。また、条件式(8)の上限値を上回ると、後側レンズ群の収差補正効果を十分得ることができないため、主に球面収差と像面湾曲が悪化する。
条件式(8)に代えて、以下の条件式(8)’を満足することが好ましい。
−1.7<ffo/ffb<−0.3 (8)’
また、条件式(8)に代えて、以下の条件式(8)’’を満足することがより好ましい。
−1.5<ffo/ffb<−0.3 (8)’’
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、共通レンズのうちの正レンズが以下の条件式(9)を満たすことが好ましい。
80<νdP (9)
但し、
νdPは、共通レンズのうちの正レンズのアッベ数、
である。
条件式(9)を満たすことで、各撮像光学系の共通設計において、良好な色収差を確保できる。正レンズが複数の場合、1つの正レンズが条件式(9)を満たしていれば良い。
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系が以下の条件式(10)を満たすことが好ましい。
0.023≦SC/L≦0.110 (10)
但し、
SCは、各撮像光学系における絞り部材からフォーカスレンズ群の物体側に位置するレンズ面までの距離であって、無限遠物点合焦時の距離、
Lは、各撮像光学系における光学系の全長、
である。
条件式(10)は、絞り部材からフォーカスレンズ群の物体側に位置するレンズ面までの長さについて規定した条件式である。条件式(10)では、光学系の全長で規格化を行なっている。また、SCを算出する際の絞り部材側の基準は、絞り部材のうちのFナンバーを決める部材が基準になる。
条件式(10)の下限値を下回ると、絞り(絞り部材)よりも物体側に位置するレンズ群の正屈折力による光束の収束効果を十分得ることができない。そのため、フォーカスレンズ群の径が大きくなる。また、条件式(10)の上限値を上回ると、フォーカスレンズ群の小径化は容易となるが、光学系の全長の短縮が困難になる。
条件式(10)に代えて、以下の条件式(10)’を満足することが好ましい。
0.025≦SC/L≦0.100 (10)’
また、条件式(10)に代えて、以下の条件式(10)’’を満足することがより好ましい。
0.040≦SC/L≦0.090 (10)’ ’
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系が以下の条件式(11)を満たすことが好ましい。
0.2≦SC/APΦ≦1.0 (11)
但し、
SCは、各撮像光学系における絞り部材からフォーカスレンズ群の物体側に位置するレンズ面までの距離であって、無限遠物点合焦時の距離、
APΦは、各撮像光学系における開口絞りの直径、
である。
条件式(11)は、絞り部材からフォーカスレンズ群の物体側に位置するレンズ面までの長さについて規定した条件式である。条件式(11)では、開口絞り径で規格化を行なっている。
条件式(11)の下限値を下回ると、絞りよりも物体側に位置するレンズ群の正屈折力による光束の収束効果を十分得ることができない。そのため、フォーカスレンズ群の径が大きくなる。また、条件式(11)の上限値を上回ると、フォーカスレンズ群の小径化は容易となるが、光学系の全長の短縮が困難になる。
条件式(11)に代えて、以下の条件式(11)’を満足することが好ましい。
0.30≦SC/APΦ≦0.95 (11)’
また、条件式(11)に代えて、以下の条件式(11)’’を満足することがより好ましい。
0.45≦SC/APΦ≦0.80 (11)’’
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、複数の撮像光学系のうち、2つの撮像光学系が以下の条件式(12)を満たすことが好ましい。
1.2<fL/fS (12)
但し、
Lは、2つの撮像光学系の全系の無限遠物点合焦時の焦点距離のうちで長い方の焦点距離、
Sは、2つの撮像光学系の全系の無限遠物点合焦時の焦点距離のうちで短い方の焦点距離、
である。
条件式(12)は、複数の撮像光学系のうちの任意の2つの撮像光学系における焦点距離の比について規定した条件式である。
条件式(12)の下限値を下回ると、2つの撮像光学系において、各々、有効なスペックを得ることができない。
また、第2実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系が同一の絞り部材を有することが好ましい。
第2実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系が同一のフォーカスユニットを有している。そこで、絞り部材についても同一の絞り部材を備えることで、同じ部品、すなわち、複数の撮像光学系に共通して使用できる部品の数を多くすることができる。その結果、各撮像光学系の製造コストを大幅に下げることが可能となる。
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、各撮像光学系における絞り部材の開口絞りの直径をAPΦmaxとすることが好ましい。
但し、
APΦmaxは、複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最大となる直径、
である。
絞り部材を複数の撮像光学系で共通化する際には、各撮像光学系における開口絞りの直径を、複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最大となる直径にする。そして、APΦmaxよりも小さい開口径が必要な撮像光学系には、APΦmaxよりも小さい開口径を持つ開口部材を用いる。その際、例えば、開口部材として絞りハネ等を用い、絞りハネ等で開口径を絞ることで、APΦmaxよりも小さい開口径を実現すれば良い。このようにすることで、絞り部材を効率良く構成することができる。2つの開口部材を用いる場合、固定開口と可変開口の組み合わせ、2つの可変開口の組み合わせが考えられる。
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、絞り部材よりも光学絞り径の小さい撮像光学系においては、開放Fナンバーに絞った絞りハネで設定し、絞りハネは7枚以上の奇数枚で構成されていることが好ましい。
絞りハネを7枚以上とすることで、絞りハネによる開放絞り形状を真円に近い形状とすることができる。また、絞りハネ枚数を7枚以上の奇数枚とすることで、絞りによる回折強度を減らすことができる。
また、本実施形態の複数の撮像光学系では、同一の絞り部材よりも光学絞り径が小さい撮像光学系においては、絞り枠部材近傍に、所定の開放Fナンバーとなる様に円形の開口部を持つ遮光部材が追加配置されていることが好ましい。
このような構成を取ることにより、より真円に近い開放絞りとすることができる。
また、本実施形態の撮像装置は、撮像光学系と、撮像面を持ち且つ撮像光学系により撮像面上に形成された像を電気信号に変換する撮像素子と、を有し、撮像光学が、上記のいずれかの複数の撮像光学系のうちの1つであることを特徴とする。
本実施形態の撮像装置によれば、本実施形態の複数の撮像光学系を用いることができるので、小型軽量でありながら、様々な被写体を撮像することができる。
なお、上述の各構成は、複数の構成を同時に満足してもよい。このようにすることが、良好な複数の撮像光学系を得る上で好ましい。また、好ましい構成の組み合わせは任意である。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。
本発明に係る複数の撮像光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
ゴースト、フレア等の不要光をカットするために、明るさ絞り以外にフレア絞りを配置してもかまわない。フレア絞りは、前側レンズ群の物体側、前側レンズ群とフォーカスレンズ群との間、フォーカスレンズ群と後側レンズ群との間、後側レンズ群と像面との間のいずれの場所に配置しても良い。
枠部材をフレア絞りの遮光部として用い、この枠部材によりフレア光線を遮光するように構成しても良いし、別の部材で遮光部を構成しても良い。また、遮光部は光学系に直接印刷しても、塗装しても良い。また、シールなどを遮光部として光学系に接着してもかまわない。
また、遮光部の形状は円形、楕円形、矩形、多角形、関数曲線で囲まれる範囲等、いかなる形状でもかまわない。また有害光束をカットするだけでなく画面周辺のコマフレア等の光束をカットしても良い。
また、各レンズには反射防止コートを行い、ゴースト、フレアを軽減してもかまわない。マルチコートであれば効果的にゴースト、フレアを軽減できるので望ましい。また赤外カットコートをレンズ面、カバーガラス等に行ってもかまわない。
ゴースト・フレアの発生を防止するためにレンズの空気接触面に反射防止コートを施すことは一般的に行われている。一方、接合レンズの接合面では接着材の屈折率が空気の屈折率よりも十分高い。そのため、接合レンズの接合面の屈折率は、もともと単層コート並み、あるいはそれ以下の反射率となっていることが多い。そのため、接合レンズの接合面に、あえてコートを施すことは少ない。しかしながら、接合面にも積極的に反射防止コートを施せばさらにゴースト・フレアを軽減できるので、なお良好な画像を得ることができるようになる。
特に、最近では高屈折率硝材が普及している。高屈折率硝材は収差補正効果が高いため、カメラ光学系に多用されるようになってきている。ただし、高屈折率硝材を接合レンズとして用いた場合、接合面での反射も無視できなくなってくる。そのような場合、接合面に反射防止コートを施しておくことは特に効果的である。
接合面コートの効果的な使用法に関しては、特開平2−27301号公報、特開2001−324676号公報、特開2005−92115号公報、USP7116482公報等に開示されている。
これらの文献では、特に正先行ズームレンズの第1群内の接合レンズ面コートについて述べられている。そこで、本発明の正屈折力の前側レンズ群内の接合レンズ面についても、これら文献に開示されているごとく接合面コートを実施すればよい。
使用するコート材としては、基盤となるレンズの屈折率と接着材の屈折率に応じて、比較的高屈折率なTa25、TiO2、Nb25、ZrO2、HfO2、CeO2、SnO2、In23、ZnO、Y23などのコート材、比較的低屈折率なMgF2、SiO2、Al23などのコート材、などを適宜選択し、位相条件を満たすような膜厚に設定すれば良い。
当然のことながら、レンズの空気接触面へのコーティング同様、接合面コートをマルチコートとしても良い。2層あるいはそれ以上の膜数のコート材や膜厚を適宜組み合わせることで、更なる反射率の低減や、反射率の分光特性・角度特性等のコントロールなどを行うことが可能となる。また前側レンズ群以外のレンズ接合面についても、同様の思想に基づいて接合面コートを行うことが効果的なのは言うまでもない。
実施例1の複数の撮像光学系は、実施例Aの撮像光学系、実施例Bの撮像光学系、実施例Cの撮像光学系及び実施例Dの撮像光学系を有する。
実施例2の複数の撮像光学系は、実施例Aの撮像光学系、実施例Bの撮像光学系及び実施例Cの撮像光学系を有する。
実施例3の複数の撮像光学系は、実施例Bの撮像光学系と実施例Cの撮像光学系を有する。
実施例Aの撮像光学系について説明する。図1は、実施例Aの撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図(レンズ断面図)である。実施例A〜Dの全てにおいて、前側レンズ群はGF、フォーカスレンズ群はFo、後側レンズ群はGR、開口絞り(明るさ絞り)はS、像面(撮像面)はIで示してある。
図2は、実施例Aの撮像光学系の収差図である。ここで、FIYは像高である。なお、収差図における記号は、後述の実施例B〜Dにおいても共通である。
また、これらの収差図において、(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ、無限遠物点合焦時における球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示している。
また、(e)、(f)、(g)、(h)は、それぞれ、至近物点合焦時における球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示している。
実施例Aの撮像光学系は、図1に示すように、物体側から像側に順に、正屈折力を有する前側レンズ群GFと、負屈折力を有するフォーカスレンズFoと、正屈折力を有する後側レンズ群GRと、で構成されている。開口絞りSは、前側レンズ群GFとフォーカスレンズFoとの間に配置されている。
前側レンズ群GFは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL4と、両凸正レンズL5と、両凹負レンズL6と、で構成されている。ここで、負メニスカスレンズL3と正メニスカスレンズL4とが接合されている。また、両凸正レンズL5と両凹負レンズL6とが接合されている。
フォーカスレンズFoは、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7と、両凹負レンズL8と、で構成されている。ここで、正メニスカスレンズL7と両凹負レンズL8とが接合されている。
後側レンズ群GRは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9と、両凸正レンズL10と、で構成されている。
フォーカシング時、フォーカスレンズFoが光軸に沿って移動する。より詳しくは、無限遠物体から至近物体へのフォーカシング時、フォーカスレンズFoは像側に移動する。
実施例Bの撮像光学系について説明する。図3は、実施例Bの撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図4は、実施例Bの無限遠物点合焦時の収差図と至近物点合焦時の収差図である。
実施例Bの撮像光学系は、図3に示すように、物体側から像側に順に、正屈折力を有する前側レンズ群GFと、負屈折力を有するフォーカスレンズFoと、正屈折力を有する後側レンズ群GRと、で構成されている。開口絞りSは、前側レンズ群GFとフォーカスレンズFoとの間に配置されている。
前側レンズ群GFは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL1と、両凸正レンズL2と、両凹負レンズL3と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、両凸正レンズL5と、両凸正レンズL6と、両凹負レンズL7と、両凹負レンズL8と、両凸正レンズL9と、で構成されている。ここで、両凸正レンズL2と両凹負レンズL3とが接合されている。また、負メニスカスレンズL4と両凸正レンズL5とが接合されている。また、両凸正レンズL6と両凹負レンズL7とが接合されている。また、両凹負レンズL8と両凸正レンズL9とが接合されている。
フォーカスレンズFoは、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10と、両凹負レンズL11と、で構成されている。
後側レンズ群GRは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12と、両凸正レンズL13と、両凸正レンズL14と、両凹負レンズL15と、両凹負レンズL16と、両凸正レンズL17と、両凸正レンズL18と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL19と、で構成されている。ここで、負メニスカスレンズL12と両凸正レンズL13とが接合されている。また、両凸正レンズL14と両凹負レンズL15とが接合されている。また、両凸正レンズL18と負メニスカスレンズL19とが接合されている。
フォーカシング時、フォーカスレンズFoが光軸に沿って移動する。より詳しくは、無限遠物体から至近物体へのフォーカシング時、フォーカスレンズFoは像側に移動する。
実施例Cの撮像光学系について説明する。図5は、実施例Cの撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図6は、実施例Cの無限遠物点合焦時の収差図と至近物点合焦時の収差図である。
実施例Cの撮像光学系は、図5に示すように、物体側から像側に順に、正屈折力を有する前側レンズ群GFと、負屈折力を有するフォーカスレンズFoと、正屈折力を有する後側レンズ群GRと、で構成されている。開口絞りSは、前側レンズ群GFとフォーカスレンズFoとの間に配置されている。
前側レンズ群GFは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL1と、両凸正レンズL2と、両凹負レンズL3と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、両凸正レンズL5と、両凸正レンズL6と、両凹負レンズL7と、両凹負レンズL8と、両凸正レンズL9と、で構成されている。ここで、両凸正レンズL2と両凹負レンズL3とが接合されている。また、負メニスカスレンズL4と両凸正レンズL5とが接合されている。また、両凸正レンズL6と両凹負レンズL7とが接合されている。また、両凹負レンズL8と両凸正レンズL9とが接合されている。実施例Cの前側レンズ群GFと実施例Bの前側レンズ群GFは同一である。
フォーカスレンズFoは、両凸正レンズL10と、両凹負レンズL11と、で構成されている。ここで、両凸正レンズL10と両凹負レンズL11とが接合されている。
後側レンズ群GRは、両凹負レンズL12と、両凸正レンズL13と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL14と、両凹負レンズL15と、両凹負レンズL16と、両凸正レンズL17と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL18と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL19と、で構成されている。ここで、両凹負レンズL12と両凸正レンズL13とが接合されている。また、正メニスカスレンズL14と両凹負レンズL15とが接合されている。また、両凸正レンズL17と負メニスカスレンズL18とが接合されている。
フォーカシング時、フォーカスレンズFoが光軸に沿って移動する。より詳しくは、無限遠物体から至近物体へのフォーカシング時、フォーカスレンズFoは像側に移動する。
実施例Dの撮像光学系について説明する。図7は、実施例Dの撮像光学系の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図8は、実施例Dの無限遠物点合焦時の収差図と至近物点合焦時の収差図である。
実施例Dの撮像光学系は、図7に示すように、物体側から像側に順に、正屈折力を有する前側レンズ群GFと、負屈折力を有するフォーカスレンズFoと、正屈折力を有する後側レンズ群GRと、で構成されている。開口絞りSは、前側レンズ群GFとフォーカスレンズFoとの間に配置されている。
前側レンズ群GFは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、両凹負レンズL2と、両凸正レンズL3と、両凹負レンズL4と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6と、両凸正レンズL7と、両凸正レンズL8と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9と、で構成されている。ここで、両凸正レンズL3と両凹負レンズL4とが接合されている。また、両凸正レンズL8と負メニスカスレンズL9とが接合されている。
フォーカスレンズFoは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL10で構成されている。
後側レンズ群GRは、両凸正レンズL11と、両凸正レンズL12と、両凹負レンズL13と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL14と、で構成されている。ここで、両凸正レンズL12と両凹負レンズL13とが接合されている。
フォーカシング時、フォーカスレンズFoが光軸に沿って移動する。より詳しくは、無限遠物体から至近物体へのフォーカシング時、フォーカスレンズFoは像側に移動する。
非球面は、両凹負レンズL2の両面と、負メニスカスレンズL10両面との、合計4面に設けられている。
以下に、実施例A〜Dの数値データを示す。記号は上記の外、rは各レンズ面の曲率半径、dは各レンズ面間の間隔、ndは各レンズのd線の屈折率、νdは各レンズのアッベ数、*印は非球面である。また、fは撮像光学系全系の焦点距離、FNO.はFナンバー、ωは半画角、FBはバックフォーカスである。FBは、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。また、無限遠は無限遠物点合焦時、至近は至近物点合焦時を意味する。至近の横に記載されている数値は、物点までの距離である。
また、非球面形状は、光軸方向をz、光軸に直交する方向をyにとり、円錐係数をk、非球面係数をA4、A6、A8、A10としたとき、次の式で表される。
z=(y2/r)/[1+{1−(1+k)(y/r)21/2
+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10
また、非球面係数において、「e−n」(nは整数)は、「10−n」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
数値実施例A
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 126.986 6.449 1.48749 70.23
2 679.711 2.000
3 52.008 10.412 1.49700 81.54
4 133.435 18.710
5 72.403 2.000 1.77250 49.60
6 30.114 11.959 1.49700 81.61
7 1931.805 1.100
8 46.268 8.500 1.49700 81.61
9 -90.298 2.000 1.69680 55.53
10 50.008 10.555
11(絞り) ∞ 可変
12 -272.027 2.100 1.84666 23.78
13 -58.125 1.000 1.65412 39.68
14 33.116 可変
15 156.817 1.000 1.78470 26.29
16 59.134 15.500
17 67.376 4.264 1.83400 37.16
18 -111.407
像面 ∞

各種データ
無限遠 至近(1.4m)
f 195.998 189.768
FNO. 3.177 3.61
2ω 6.3
FB 35.658 35.658
d11 11.000 24.804
d14 23.680 9.876
数値実施例B
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 105.798 5.500 1.48749 70.23
2 192.463 31.336
3 67.537 11.600 1.49700 81.54
4 -650.917 2.000 1.73400 51.47
5 292.344 27.708
6 86.044 2.000 1.83400 37.16
7 41.513 9.800 1.48749 70.23
8 -234.925 1.115
9 49.500 7.900 1.43875 94.93
10 -120.588 2.000 1.75500 52.32
11 85.250 3.176
12 -159.120 2.000 1.80440 39.59
13 185.280 3.500 1.80810 22.76
14 -182.761 2.755
15(絞り) ∞ 可変
16 1235.721 1.800 1.84666 23.78
17 -129.241 0.100
18 -129.241 1.000 1.71300 53.87
19 32.003 可変
20 35.348 1.000 1.92286 18.90
21 23.584 5.300 1.53996 59.46
22 -95.147 3.100
23 210.359 3.300 1.84666 23.78
24 -34.267 0.900 1.77250 49.60
25 26.998 3.917
26 -40.458 0.800 1.72916 54.68
27 52.932 3.300
28 64.666 3.850 1.72047 34.71
29 -94.366 1.022
30 53.290 8.100 1.56732 42.82
31 -28.431 1.500 1.92286 18.90
32 -43.962
像面 ∞

各種データ
無限遠 至近(1.4m)
f 294.894 214.374
FNO. 4.141 4.59
2ω 4.2
FB 33.351 33.351
d15 21.854 39.925
d19 22.511 4.439
数値実施例C
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 105.798 5.500 1.48749 70.23
2 192.463 31.336
3 67.537 11.600 1.49700 81.54
4 -650.917 2.000 1.73400 51.47
5 292.344 27.708
6 86.044 2.000 1.83400 37.16
7 41.513 9.800 1.48749 70.23
8 -234.925 1.115
9 49.500 7.900 1.43875 94.93
10 -120.588 2.000 1.75500 52.32
11 85.250 3.176
12 -159.120 2.000 1.80440 39.59
13 185.280 3.500 1.80810 22.76
14 -182.761 13.755
15(絞り) ∞ 可変
16 101.605 2.200 1.69895 30.13
17 -89.326 1.000 1.81600 46.62
18 34.780 可変
19 -144.791 1.000 1.92286 18.90
20 38.776 5.300 1.84666 23.78
21 -59.700 3.100
22 -328.811 3.300 1.84666 23.78
23 -34.760 0.100
24 -34.760 0.900 1.77250 49.60
25 55.939 1.692
26 -199.510 0.800 1.77250 49.60
27 46.239 3.000
28 51.079 12.000 1.64769 33.79
29 -32.908 1.200 1.84666 23.78
30 -119.520 29.615
31 37.374 5.000 1.51633 64.14
32 226.417
像面 ∞

各種データ
無限遠 至近(2.5m)
f 392.014 345.512
FNO. 5.681 6.10
2ω 3.2
FB 32.938 32.938
d15 11.280 21.348
d18 16.121 6.053
数値実施例D
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 25.254 1.500 1.48749 70.23
2 12.200 7.696
3* -316.050 1.000 1.49700 81.54
4* 25.646 1.645
5 81.831 2.949 1.90366 31.32
6 -54.137 1.000 1.43700 95.10
7 41.580 6.025
8 -13.671 2.192 2.00069 25.46
9 -18.688 1.336
10 -64.491 3.960 1.72916 54.68
11 -23.230 0.200
12 50.703 7.172 1.49700 81.61
13 -31.464 0.200
14 47.122 6.059 1.49700 81.61
15 -30.236 1.200 2.00069 25.46
16 -81.845 0.700
17(絞り) ∞ 可変
18* 760.015 1.201 1.49700 81.54
19* 18.926 可変
20 43.543 4.541 1.49700 81.61
21 -32.595 1.200
22 31.543 3.887 1.88300 40.76
23 -79.658 1.000 1.73800 32.26
24 19.779 1.208
25 31.477 3.497 1.72916 54.68
26 98.075
像面 ∞

非球面データ
第3面
k=0.0000
A4=5.0113e-007,A6=1.2729e-008,A8=0.0000e+000,A10=0.0000e+000
第4面
k=0.0000
A4=3.6857e-006,A6=-3.3589e-008,A8=0.0000e+000,A10=0.0000e+000
第18面
k=0.0000
A4=-1.4818e-005,A6=0.0000e+000,A8=0.0000e+000,A10=0.0000e+000
第19面
k=0.0000
A4=-1.0604e-005,A6=-4.2279e-008,A8=-6.9745e-011,A10=0.0000e+000

各種データ
無限遠 至近(0.25m)
f 17.270 17.643
FNO. 1.230 1.31
2ω 65.2
FB 13.902 13.902
d17 2.600 5.597
d19 8.710 5.713
次に、各実施例における条件式(1)〜(12)の値を掲げる。なお、-(ハイフン)
は該当する構成がないことを示す。
実施例1 実施例2 実施例3
(2)APΦmax/APΦmin 1.04 1.03 1.01
(3)ffoLA/ffoSM 1.45 1.16 1.16
(4)Kmax/Kmin 41.49 1.42 1.12
(7)LDWmax/LDWmin 1.53 1.33 1.33
(12)fL/fS 表1を参照
Figure 0006511044
実施例A 実施例B 実施例C 実施例D
(1)fff/ffb 1.6 0.99 0.68 0.81
(5)ΦLDc 1.16 1.07 1.11 1.00
(6)|ffo/f| 0.26 0.17 0.14 2.26
(8)ffo/ffb -0.71 -0.38 -0.30 -1.44
(9)νdP - 81.54 81.54 -
(10)SC/L 0.066 0.095 0.044 0.039
(11)SC/APΦ 0.440 0.903 0.466 0.142
APΦ 25 24.2 24.2 23.98
ffo -51 -48.7731 -56.818 -39.0742
K 7.416 9.387 10.496 0.253
f 196 294.89384 392.014 17.27
図9は、撮像装置としての一眼ミラーレスカメラの断面図である。図9において、一眼ミラーレスカメラ1の鏡筒内には撮影光学系2が配置される。マウント部3は、撮影光学系2を一眼ミラーレスカメラ1のボディに着脱可能とする。マウント部3としては、スクリュータイプのマウントやバヨネットタイプのマウント等が用いられる。この例では、バヨネットタイプのマウントを用いている。また、一眼ミラーレスカメラ1のボディには、撮像素子面4、バックモニタ5が配置されている。なお、撮像素子としては、小型のCCD又はCMOS等が用いられている。
そして、一眼ミラーレスカメラ1の撮影光学系2として、例えば上記実施例A〜Dに示した撮像光学系が用いられる。
図10、図11は、撮像装置の構成の概念図を示す。図10は撮像装置としての一眼ミラーレスカメラ40の外観を示す前方斜視図、図11は同後方斜視図である。この一眼ミラーレスカメラ40の撮影光学系41に、上記実施例A〜Dに示した撮像光学系が用いられている。
この実施形態の一眼ミラーレスカメラ40は、撮影用光路42上に位置する撮影光学系41、シャッターボタン45、液晶表示モニター47等を含み、一眼ミラーレスカメラ40の上部に配置されたシャッターボタン45を押圧すると、それに連動して撮影光学系41、例えば実施例Aの撮像光学系を通して撮影が行われる。撮影光学系41によって形成された物体像が、結像面近傍に設けられた撮像素子(光電変換面)上に形成される。この撮像素子で受光された物体像は、処理手段によって電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター47に表示される。また、撮影された電子画像は記憶手段に記録することができる。
図12は、一眼ミラーレスカメラ40の主要部の内部回路を示すブロック図である。なお、以下の説明では、前述した処理手段は、例えばCDS/ADC部24、一時記憶メモリ17、画像処理部18等で構成され、記憶手段は、記憶媒体部19等で構成される。
図12に示すように、一眼ミラーレスカメラ40は、操作部12と、この操作部12に接続された制御部13と、この制御部13の制御信号出力ポートにバス14及び15を介して接続された撮像駆動回路16並びに一時記憶メモリ17、画像処理部18、記憶媒体部19、表示部20、及び設定情報記憶メモリ部21を備えている。
上記の一時記憶メモリ17、画像処理部18、記憶媒体部19、表示部20、及び設定情報記憶メモリ部21は、バス22を介して相互にデータの入力、出力が可能とされている。また、撮像駆動回路16には、CCD49とCDS/ADC部24が接続されている。
操作部12は、各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらを介して外部(カメラ使用者)から入力されるイベント情報を制御部13に通知する。制御部13は、例えばCPUなどからなる中央演算処理装置であって、不図示のプログラムメモリを内蔵し、プログラムメモリに格納されているプログラムにしたがって、一眼ミラーレスカメラ40全体を制御する。
CCD49は、撮像駆動回路16により駆動制御され、撮影光学系41を介して形成された物体像の画素ごとの光量を電気信号に変換し、CDS/ADC部24に出力する撮像素子である。
CDS/ADC部24は、CCD49から入力する電気信号を増幅し、かつ、アナログ/デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ(ベイヤーデータ、以下RAWデータという。)を一時記憶メモリ17に出力する回路である。
一時記憶メモリ17は、例えばSDRAM等からなるバッファであり、CDS/ADC部24から出力されるRAWデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部18は、一時記憶メモリ17に記憶されたRAWデータ又は記憶媒体部19に記憶されているRAWデータを読み出して、制御部13にて指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。
記憶媒体部19は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記録媒体を着脱自在に装着して、これらのフラッシュメモリに、一時記憶メモリ17から転送されるRAWデータや画像処理部18で画像処理された画像データを記録して保持する。
表示部20は、液晶表示モニター47などにて構成され、撮影したRAWデータ、画像データや操作メニューなどを表示する。設定情報記憶メモリ部21には、予め各種の画質パラメータが格納されているROM部と、操作部12の入力操作によってROM部から読み出された画質パラメータを記憶するRAM部が備えられている。
このように構成された一眼ミラーレスカメラ40では、撮影光学系41として本発明の複数の撮像光学系を採用することで、小型軽量でありながら、様々な被写体を撮像することができる。なお、本発明の複数の撮像光学系は、クイックリターンミラーを持つタイプの撮像装置にも用いることができる。
以上のように、本発明は、撮像光学系における主要部品について複数の撮像光学系で共通化を図りつつも、それらの主要部品の小型化と軽量化を図ることでメーカーの開発負荷を減らし、しかも製品の小型化と軽量化も図ることができる複数の撮像光学系の製造方法に有用である
GF 前側レンズ群
Fo フォーカシングレンズ群
GR 後側レンズ群
S 明るさ(開口)絞り
I 像面
1 一眼ミラーレスカメラ
2 撮影光学系
3 鏡筒のマウント部
4 撮像素子面
5 バックモニタ
12 操作部
13 制御部
14、15 バス
16 撮像駆動回路
17 一時記憶メモリ
18 画像処理部
19 記憶媒体部
20 表示部
21 設定情報記憶メモリ部
22 バス
24 CDS/ADC部
40 一眼ミラーレスカメラ
41 撮影光学系
42 撮影用光路
45 シャッターボタン
47 液晶表示モニター
49 CCD

Claims (15)

  1. 焦点距離が異なる2つの撮像光学系を少なくとも有する複数の撮像光学系の製造方法であって、
    前記複数の撮像光学系における各撮像光学系は、同一の絞り部材を有し、
    前記各撮像光学系は、物体側から順に、
    正屈折力を有する前側レンズ群と、
    負屈折力を有するフォーカスレンズ群と、
    正屈折力を有する後側レンズ群と、を有し、
    前記絞り部材は、前記フォーカスレンズ群の近傍に配置され、
    フォーカシング時は、前記フォーカスレンズ群のみが光軸上を移動し、
    前記各撮像光学系が以下の条件式(1)’’を満たし、且つ、
    前記複数の撮像光学系が以下の条件式(2)、(3)を満たすことを特徴とする複数の撮像光学系の製造方法
    0.6<fff/ffb<1.9 (1)’’
    1≦APΦmax/APΦmin≦1.15 (2)
    1.02<ffoLA/ffoSM<2.50 (3)
    但し、
    ffは、前記各撮像光学系における前記前側レンズ群の焦点距離、
    fbは、前記各撮像光学系における前記後側レンズ群の焦点距離、
    APΦmaxは、前記複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最大となる直径、
    APΦminは、前記複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最小となる直径、
    foLAは、前記複数の撮像光学系における前記フォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最大となる焦点距離、
    foSMは、前記複数の撮像光学系における前記フォーカスレンズ群の焦点距離のうちで最小となる焦点距離、であって、
    前記最大となる焦点距離と前記最小となる焦点距離は、焦点距離を絶対値で比較して求めるものとする。
  2. 前記各撮像光学系において、前記絞り部材は、前記前側レンズ群と前記フォーカスレンズ群との間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
  3. 前記各撮像光学系が以下の条件式(5)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    1.0<Φ LD /Φ c <1.25 (5)
    但し、
    Φ LD は、前記各撮像光学系における前記フォーカスレンズ群での最大有効口径、
    Φ c は、前記各撮像光学系における前記フォーカスレンズ群での最大軸上結像光束径、
    である。
  4. 前記複数の撮像光学系が以下の条件式(4)’を満たすことを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    1≦K max /K min ≦1.60 (4)’
    但し、
    max は、Kのうちで最大となるK、
    min は、Kのうちで最小となるK、
    前記Kは、K=fb LD /MG fo で表される値(単位はmm)であり、
    前記fb LD は、fb LD =f /2000mmで表され、
    fは、前記各撮像光学系における無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、
    MG fo は、前記各撮像光学系におけるフォーカス感度、
    前記フォーカス感度は、無限遠物点合焦時の前記フォーカスレンズ群の単位移動量に対する像面の移動量、
    前記単位移動量の値は、絶対値での値、
    である。
  5. 前記各撮像光学系が以下の条件式(6)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    0.06<|f fo /f|<0.4 (6)
    但し、
    fo は、前記各撮像光学系における前記フォーカスレンズ群の焦点距離、
    fは、前記各撮像光学系における無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、
    である。
  6. 前記複数の撮像光学系は、共通レンズとして正レンズ又は負レンズを有し、
    前記複数の撮像光学系のうち、少なくとも2つの撮像光学系は、各々、前記前側レンズ群に前記共通レンズを有していることを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
  7. 前記複数の撮像光学系のうち、少なくとも2つの撮像光学系において、前記フォーカスユニットが同一の部材で構成され、
    以下の条件式(7)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    1≦LDW max /LDW min ≦1.65 (7)
    但し、
    LDW max は、前記複数の撮像光学系における前記フォーカスレンズ群のレンズ総重量のうちで最大となる総重量、
    LDW min は、前記複数の撮像光学系における前記フォーカスレンズ群のレンズ総重量のうちで最小となる総重量、
    である。
  8. 前記各撮像光学系が以下の条件式(8)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    −2<f fo /f fb <−0.27 (8)
    但し、
    fo は、前記各撮像光学系における前記フォーカスレンズ群の焦点距離、
    fb は、前記各撮像光学系における前記後側レンズ群の焦点距離、
    である。
  9. 前記共通レンズのうちの前記正レンズが以下の条件式(9)を満たすことを特徴とする請求項6に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    80<νd P (9)
    但し、
    νd P は、前記共通レンズのうちの前記正レンズのアッベ数、
    である。
  10. 前記各撮像光学系が以下の条件式(10)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    0.023≦SC/L≦0.110 (10)
    但し、
    SCは、前記各撮像光学系における前記絞り部材から前記フォーカスレンズ群の物体側に位置するレンズ面までの距離であって、無限遠物点合焦時の距離、
    Lは、前記各撮像光学系における光学系の全長、
    である。
  11. 前記各撮像光学系が以下の条件式(11)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    0.2≦SC/APΦ≦1.0 (11)
    但し、
    SCは、前記各撮像光学系における前記絞り部材から前記フォーカスレンズ群の物体側に位置するレンズ面までの距離であって、無限遠物点合焦時の距離、
    APΦは、前記各撮像光学系における開口絞りの直径、
    である。
  12. 前記複数の撮像光学系のうち、2つの撮像光学系が以下の条件式(12)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    1.2<f L /f S (12)
    但し、
    L は、前記2つの撮像光学系の全系の無限遠物点合焦時の焦点距離のうちで長い方の焦点距離、
    S は、前記2つの撮像光学系の全系の無限遠物点合焦時の焦点距離のうちで短い方の焦点距離、
    である。
  13. 前記各撮像光学系における前記絞り部材の開口絞りの直径をAPΦ max とすることを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
    但し、
    APΦ max は、前記複数の撮像光学系における開口絞りの直径のうちで最大となる直径、
    である。
  14. 前記絞り部材よりも光学絞り径の小さい撮像光学系においては、開放Fナンバーに絞った絞りハネで設定し、
    前記絞りハネは7枚以上の奇数枚で構成されていることを特徴とする請求項13に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
  15. 前記同一の絞り部材よりも光学絞り径が小さい撮像光学系においては、絞り枠部材近傍に、所定の開放Fナンバーとなる様に円形の開口部を持つ遮光部材が追加配置されていることを特徴とする請求項1に記載の複数の撮像光学系の製造方法。
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