JP6635998B2 - Optical equipment - Google Patents
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Description
本発明は、複数の光学要素が接合された光学素子を有する光学機器に関する。 The present invention relates to an optical apparatus having an optical element in which a plurality of optical elements are bonded.
近年、カメラやビデオカメラ等の光学機器に用いられる光学系（撮影光学系）として、小型軽量でかつ高い光学性能を有するものが求められている。特許文献１には、無機ガラスから成る光学要素と樹脂から成る光学要素とが接合された光学素子を採用することにより、小型化を実現しつつ色収差を良好に補正することができる光学系が記載されている。 In recent years, as an optical system (photographing optical system) used for an optical device such as a camera or a video camera, a small and lightweight optical system having high optical performance has been required. Patent Literature 1 describes an optical system that can appropriately correct chromatic aberration while realizing miniaturization by employing an optical element in which an optical element made of inorganic glass and an optical element made of resin are joined. Have been.
しかしながら、特許文献１に記載の光学素子において、無機ガラス及び樹脂の線膨張係数は互いに大きく異なるため、環境温度が変化した場合、光学要素同士の接合面で大きな応力が発生して剥離や割れ等が生じる可能性がある。 However, in the optical element described in Patent Literature 1, since the linear expansion coefficients of the inorganic glass and the resin are significantly different from each other, when the environmental temperature changes, a large stress is generated at the joint surface between the optical elements to cause separation or cracking. May occur.
本発明は、複数の光学要素が接合された構成でありながら、耐環境性に優れた光学素子を有する光学機器を提供することを目的とする。 The present invention aims at providing yet structure in which a plurality of optical elements are joined, an optical device having excellent optical element environmental resistance.
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての光学機器は、光学素子と、該光学素子を保持する保持手段とを有する光学機器であって、前記光学素子は、無機材料から成る第１のレンズと、該第１のレンズに接合された有機物から成る第２のレンズと、該第２のレンズに接合された無機材料から成る第３のレンズとを含み、光軸を含む断面内において、前記第１のレンズの最小径をφｈ、前記第１乃至第３のレンズの各接合面のうち径が最小の接合面の径をφｃ、前記第２のレンズの最大径をφｒとするとき、φｈ＜φｃ≦φｒなる条件式を満足し、前記第１のレンズは、前記断面内において、光学面が他の任意の面と成す頂点を除き、内角が９０°を超える頂点を有し、前記第１のレンズの径は、前記頂点に対して光軸方向における前記第２のレンズの側で最大径になり、前記第２のレンズとは反対の側では前記最大径よりも小さく、前記第１のレンズの最大径は、前記径φｒ及び前記第３のレンズの最大径よりも小さく、前記保持手段は、前記第３のレンズのみを介して前記光学素子を保持することを特徴とする光学機器。 In order to achieve the above object, an optical apparatus according to one aspect of the present invention is an optical apparatus having an optical element and holding means for holding the optical element, wherein the optical element is made of an inorganic material. It includes a first lens, a second lens made of organic material which is joined to the lens first, and a third lens made of an inorganic material bonded to the second lens, the cross section including the optical axis In the above, φh is the minimum diameter of the first lens , φc is the diameter of the joint surface having the smallest diameter among the joint surfaces of the first to third lenses , and φr is the maximum diameter of the second lens. When satisfying the conditional expression of φh <φc ≦ φr, the first lens has a vertex whose inner angle exceeds 90 ° in the cross section except for a vertex whose optical surface forms another arbitrary surface. , the diameter of the first lens, the in the optical axis direction with respect to the apex The maximum diameter on the side of the second lens, the maximum of said second lens on the opposite side of smaller than the maximum diameter, the maximum diameter of the first lens, the diameter φr and the third lens An optical apparatus having a diameter smaller than a diameter, wherein the holding unit holds the optical element only through the third lens .
本発明によれば、複数の光学要素が接合された構成でありながら、耐環境性に優れた光学素子を有する光学機器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide yet structure in which a plurality of optical elements are joined, an optical device having excellent optical element environmental resistance.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面は、便宜的に実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。また、各図面において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each drawing may be drawn on a scale different from the actual scale for convenience. In the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図１（ａ）は、本実施形態に係る光学素子１の光軸を含む断面内における要部概略図（要部断面図）であり、図１（ｂ）は、光学素子１の端部（周辺部）を拡大した拡大図である。 FIG. 1A is a schematic view of a main part (a cross-sectional view of a main part) in a cross section including an optical axis of the optical element 1 according to the present embodiment, and FIG. It is the enlarged view which expanded the peripheral part).
本実施形態に係る光学素子１は、３つの光学要素が接合（一体化）されて構成されている。具体的に、光学素子１は、第１の光学要素１１と、第１の光学要素１１に接合された有機物から成る第２の光学要素１２と、第２の光学要素１２に接合された第３の光学要素１３と、を含んでいる。そして、光学素子１は、光軸を含む断面内において、第１の光学要素１１の最小径をφｈ、各接合面のうち径が最小の接合面の径（接合面の最小径）をφｃ、第２の光学要素１２の最大径をφｒ、とするとき、以下の条件式（１）を満足している。
φｈ＜φｃ≦φｒ ‥‥（１）
The optical element 1 according to the present embodiment is configured by joining (integrating) three optical elements. Specifically, the optical element 1 includes a first optical element 11, a second optical element 12 made of an organic substance bonded to the first optical element 11, and a third optical element 12 bonded to the second optical element 12. Optical element 13. The optical element 1 has a minimum diameter φh of the first optical element 11 in a cross section including the optical axis, a diameter of the smallest bonding surface of the respective bonding surfaces (a minimum diameter of the bonding surface) φc, When the maximum diameter of the second optical element 12 is φr, the following conditional expression (1) is satisfied.
φh <φc ≦ φr ‥‥ (1)
本実施形態に係る光学素子１は、上記の構成により、小型化及び良好な光学性能を実現しつつ、優れた耐環境性を備えている。光学素子１について、以下に詳細に説明する。 The optical element 1 according to the present embodiment has excellent environmental resistance while realizing miniaturization and good optical performance by the above configuration. The optical element 1 will be described in detail below.
本実施形態における光学要素とは、ガラス等の無機材料やプラスチック（樹脂）等の有機材料などから成り、屈折作用を有する光学部材のことを示している。なお、各光学要素を接合するための接着剤層（接合手段）や、反射防止や接着性向上のための薄膜及び塗布材料など、実質的に屈折力を有さないものについては、本実施形態に係る光学要素には含まれない。図１に示した光学素子１は、３つの光学要素から成る構成を採っているが、第１乃至第３の光学要素を含む３つ以上の光学要素が接合された構成であれば、光学要素の数はこれに限られるものではない。 The optical element in the present embodiment indicates an optical member made of an inorganic material such as glass or an organic material such as plastic (resin) and having a refracting action. It should be noted that an embodiment having substantially no refractive power, such as an adhesive layer (joining means) for joining each optical element, a thin film and a coating material for preventing reflection and improving adhesiveness, etc. Are not included in the optical element according to (1). The optical element 1 shown in FIG. 1 has a configuration including three optical elements. However, if the optical element 1 includes three or more optical elements including the first to third optical elements, the optical element can be used. The number of is not limited to this.
また、本実施形態における有機物とは、樹脂材料を硬化させたものや、有機材料に無機微粒子を分散させて硬化させたもの（有機複合物）を含む。例えば、有機物として、アクリル、ポリカーボネート、ポリビニルカルバゾールや、それらの混合物、あるいはそれらと他の有機物もしくは無機物を混合させたものを採用することができる。なお、第２の光学要素１２は、互いに異なる有機物から成る複数の光学部材で構成されていてもよい。 The organic material in the present embodiment includes a material obtained by curing a resin material and a material obtained by dispersing inorganic fine particles in an organic material and curing (organic composite). For example, acryl, polycarbonate, polyvinyl carbazole, a mixture thereof, or a mixture thereof with another organic or inorganic substance can be used as the organic substance. The second optical element 12 may be composed of a plurality of optical members made of different organic materials.
光学素子１は、第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３を形成する工程と、第１の光学要素１１の光学面上に第２の光学要素１２を形成する工程と、第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３の光学面同士を接合する工程と、により製造することができる。このとき、第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３は、必要に応じて不図示の接合部材（接着剤など）を介して接合される。なお、第３の光学要素１３の光学面上に第２の光学要素１２を形成してから第１の光学要素１１に接合する方法や、予め第２の光学要素１２を形成してから第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３の夫々に接合する方法などを採用してもよい。 The optical element 1 includes a step of forming a first optical element 11 and a third optical element 13, a step of forming a second optical element 12 on an optical surface of the first optical element 11, and a second step. Bonding the optical surfaces of the optical element 12 and the third optical element 13 to each other. At this time, the second optical element 12 and the third optical element 13 are joined via a joining member (such as an adhesive) (not shown) as necessary. Note that a method of forming the second optical element 12 on the optical surface of the third optical element 13 and then bonding the second optical element 12 to the first optical element 11 or a method of forming the second optical element 12 in advance and then forming the first optical element 12 A method of bonding to each of the optical element 11 and the third optical element 13 may be adopted.
なお、本実施形態における「光学面」とは、各光学要素において連続な曲面（曲率半径が一定の球面又は同一の定義式で定義される非球面）を有する部分を示している。また、本実施形態において、各光学要素の光学面は全て鏡面である。すなわち、各光学要素の保持等のための鏡面ではない面や、光軸を含む断面内において光軸と直交する方向（径方向）における端面などは、光学面に含まれない非光学面である。 The “optical surface” in the present embodiment indicates a portion having a continuous curved surface (a spherical surface having a constant radius of curvature or an aspheric surface defined by the same definition formula) in each optical element. In the present embodiment, the optical surfaces of the respective optical elements are all mirror surfaces. That is, a surface that is not a mirror surface for holding each optical element or the like or an end surface in a direction (radial direction) orthogonal to the optical axis in a cross section including the optical axis is a non-optical surface that is not included in the optical surface. .
本実施形態における「光学要素の径」とは、光軸を含む断面内での径方向における、各光学要素の端部同士の距離（幅）、又はその端部の位置、を示している。すなわち、第１の光学要素１１の最小径φｈは、第１の光学要素１１の径方向における端部同士の距離の最小値を示す。本実施形態において、各光学要素の径の値は、光学面の径の値以上となる。また、本実施形態における「接合面」とは、各光学要素において、接合部材の有無を問わず他の光学要素に接合されている面のことを示している。 The “diameter of an optical element” in the present embodiment indicates a distance (width) between ends of each optical element or a position of the end in a radial direction in a cross section including the optical axis. That is, the minimum diameter φh of the first optical element 11 indicates the minimum value of the distance between the ends of the first optical element 11 in the radial direction. In the present embodiment, the value of the diameter of each optical element is equal to or larger than the value of the diameter of the optical surface. In addition, the “joining surface” in the present embodiment indicates a surface of each optical element that is joined to another optical element regardless of the presence or absence of a joining member.
本実施形態に係る光学素子１において、各光学要素の形状や材料を適切に設定することにより、小型化及び良好な光学性能を実現することができる。しかし、一般的に、有機物は、ガラス等の無機材料と比較して環境変動により変形し易い。例えば、雰囲気（空気等）の温度が常温に対して大きく変化した高低温環境下においては、有機物から成る光学要素が膨張又は収縮して、その屈折率などの光学特性が変化してしまう。また、高湿度環境下においては、吸水により有機物から成る光学要素の表面形状が変形して、その光学特性が変化してしまう。 In the optical element 1 according to the present embodiment, by appropriately setting the shape and material of each optical element, downsizing and good optical performance can be realized. However, in general, organic substances are more easily deformed due to environmental fluctuations than inorganic materials such as glass. For example, in a high or low temperature environment in which the temperature of an atmosphere (air or the like) greatly changes from room temperature, an optical element made of an organic material expands or contracts, and its optical characteristics such as a refractive index change. In a high-humidity environment, the surface shape of an optical element made of an organic substance is deformed by water absorption, and the optical characteristics are changed.
このとき、有機物から成る光学要素の厚さを薄くすることにより、その表面が雰囲気に曝される面積を減らして、環境変動の影響を低減する方法も考えられる。しかし、有機物は無機ガラス等と比較して機械強度が弱いため、有機物から成る光学要素を薄く構成した場合、それを鏡筒等で保持する際に変形してしまうこと等が懸念される。 At this time, a method is conceivable in which the thickness of the optical element made of an organic substance is reduced to reduce the area of the surface exposed to the atmosphere, thereby reducing the influence of environmental changes. However, since an organic substance has a lower mechanical strength than an inorganic glass or the like, when an optical element made of an organic substance is made thin, there is a concern that the optical element may be deformed when it is held by a lens barrel or the like.
そこで、本実施形態に係る光学素子１は、有機物から成る第２の光学要素１２が有する２つの光学面（入射面及び出射面）の両方を、他の光学要素の光学面に接合した構成を採っている。これにより、第２の光学要素１２の光学面が雰囲気中に曝されることを防ぎ、環境変動による変形を抑制することができ、かつ、第２の光学要素１２の機械強度を保つことができる。 Therefore, the optical element 1 according to the present embodiment has a configuration in which both the two optical surfaces (incident surface and exit surface) of the second optical element 12 made of an organic material are joined to the optical surfaces of other optical elements. I am taking it. Thereby, it is possible to prevent the optical surface of the second optical element 12 from being exposed to the atmosphere, suppress deformation due to environmental fluctuations, and maintain the mechanical strength of the second optical element 12. .
しかしながら、無機ガラス及び有機物の線膨張係数は互いに大きく異なるため、高低温環境下においては、第２の光学要素１２及び他の光学要素が不均一に膨張及び収縮してしまう。これにより、各光学要素が互いに接合されている界面（接合面）において大きな応力が発生して、各光学要素の剥離や割れ等が生じてしまう。このとき、環境温度の変化に伴い各接合面で発生する応力は、その光学要素同士の線膨張係数の差が大きいほど大きく、また、特に各光学要素の端部で顕著に発生する。 However, since the linear expansion coefficients of the inorganic glass and the organic material are significantly different from each other, the second optical element 12 and other optical elements expand and contract unevenly in a high-temperature environment. As a result, a large stress is generated at an interface (joining surface) where the optical elements are joined to each other, and peeling and cracking of the optical elements occur. At this time, the stress generated at each joint surface due to a change in the environmental temperature increases as the difference between the linear expansion coefficients of the optical elements increases, and particularly remarkably occurs at the end of each optical element.
そこで、本実施形態に係る光学素子１は、片側の光学面が雰囲気に曝されている第１の光学要素１１のコバ部に、切欠き部（窪み部）１４を設けた構成を採っている。第１の光学要素１１に切欠き部１４を設けることにより、第１の光学要素１１の径が光軸方向において不均一になり、第１の光学要素１１の最大径と最小径とが異なる値になる。これにより、第１の光学要素１１の端部の剛性を小さくすることができ、接合面での応力の発生を抑制することが可能になる。 Therefore, the optical element 1 according to the present embodiment employs a configuration in which a notch (dent) 14 is provided in the edge of the first optical element 11 whose one optical surface is exposed to the atmosphere. . By providing the cutout portion 14 in the first optical element 11, the diameter of the first optical element 11 becomes uneven in the optical axis direction, and the maximum diameter and the minimum diameter of the first optical element 11 are different. become. Thereby, the rigidity of the end of the first optical element 11 can be reduced, and the occurrence of stress at the joint surface can be suppressed.
必要に応じて設けられる切欠き部としては、光軸を含む断面内において、光学面とコバ部との成す角を除き、内角θが９０°を超える頂点を有する形状を採用することができる。例えば、図１に示すようなコバ部に設けられた段付き形状や、溝や窪み（凹部）を含む溝形状、面取り形状やテーパー形状などを採用することができる。ただし、これらの形状に限らず、端部が曲面となるような面取り形状を採用してもよい。 As the notch portion provided as necessary, a shape having an apex whose internal angle θ exceeds 90 ° can be adopted in the cross section including the optical axis except for the angle formed by the optical surface and the edge portion. For example, a stepped shape provided in the edge portion as shown in FIG. 1, a groove shape including a groove or a depression (recess), a chamfered shape, a tapered shape, or the like can be adopted. However, the shape is not limited to these shapes, and a chamfered shape having a curved end may be employed.
なお、本実施形態に係る光学素子１を製造する際には、各光学要素の光軸方向における位置合わせ（調芯）を行う必要がある。また、調芯の際に精度良く光学要素を保持するためには、コバ部が光軸と略平行な面を有していることが望ましい。よって、光学要素１に切欠き部１４を設ける際には、光軸と略平行な領域を形成することが望ましい。 When manufacturing the optical element 1 according to the present embodiment, it is necessary to perform alignment (alignment) in the optical axis direction of each optical element. In addition, in order to accurately hold the optical element during alignment, it is desirable that the edge has a surface substantially parallel to the optical axis. Therefore, when providing the notch 14 in the optical element 1, it is desirable to form a region substantially parallel to the optical axis.
そして、本実施形態では、第１の光学要素１１の端部に切欠き部１４を設けることにより、条件式（１）の左辺を満たしている。これにより、光学素子１において、各光学要素が接合されている部分の端部の厚さ（剛性）を小さくすることができるため、高低温環境下における各接合面での応力の発生を抑制することが可能になる。一方、条件式（１）の左辺を満たさない場合、各光学要素が接合されている部分の端部の厚さは、切欠き部１４を設けなかった場合と略変わらないため、本発明の効果を得ることができない。 In the present embodiment, the left side of the conditional expression (1) is satisfied by providing the notch 14 at the end of the first optical element 11. Thereby, in the optical element 1, since the thickness (rigidity) of the end of the portion where each optical element is bonded can be reduced, the generation of stress at each bonding surface in a high / low temperature environment is suppressed. It becomes possible. On the other hand, when the left side of the conditional expression (1) is not satisfied, the thickness of the end of the portion where each optical element is joined is substantially the same as the case where the notch 14 is not provided. Can not get.
さらに、本実施形態に係る光学素子１は、第２の光学要素１２の端部が第１及び第３の光学要素の間からはみ出した構成を採ることにより、条件式（１）の右辺を満たしている。これにより、各光学要素の接合面が連続な曲面となるように構成することができるため、環境温度の変化時に接合面の一部分に応力が集中することを抑制することが可能になる。一方、条件式（１）の右辺を満たさない場合、径方向において径φｒよりも外側（外周部）では、片側の光学面が雰囲気に曝されている第１及び第３の光学要素が接着部材を介して互いに接合されることになる。そのため、第１及び第３の光学要素の各接合面が径φｒにおいて不連続となり、その部分に大きな応力が発生してしまう。 Furthermore, the optical element 1 according to the present embodiment satisfies the right side of the conditional expression (1) by adopting a configuration in which the end of the second optical element 12 protrudes from between the first and third optical elements. ing. Thereby, since the joining surface of each optical element can be configured to be a continuous curved surface, it is possible to suppress concentration of stress on a part of the joining surface when the environmental temperature changes. On the other hand, when the right side of the conditional expression (1) is not satisfied, the first and third optical elements whose one optical surface is exposed to the atmosphere outside the diameter φr in the radial direction (outer peripheral portion) are bonded members. Will be joined to each other. For this reason, the joining surfaces of the first and third optical elements become discontinuous at the diameter φr, and a large stress is generated at that portion.
なお、第２の光学要素１２の最大径φｒは、第１の光学要素１１の外径（非光学面を含めた最大径）に一致する場合がある。また、第１又は第３の光学要素の外径よりも径φｒの方が大きい場合、各接合面のうち径が最大の接合面の径（接合面の最大径）が、第１又は第３の光学要素の外径と等しくなる場合がある。第１の光学要素１１の最小径φｈは、例えば、図１に示すような段付き形状においては最も光軸に近い段同士の距離を示し、溝形状においては溝の底部（頂点）同士の距離を示し、テーパー形状においては最も光軸に近い位置に存在する頂点同士の距離を示す。 Note that the maximum diameter φr of the second optical element 12 may coincide with the outer diameter of the first optical element 11 (the maximum diameter including the non-optical surface). When the diameter φr is larger than the outer diameter of the first or third optical element, the diameter of the largest one of the joining surfaces (the largest diameter of the joining surface) is equal to the first or third one. May be equal to the outer diameter of the optical element. The minimum diameter φh of the first optical element 11 indicates, for example, a distance between steps closest to the optical axis in a stepped shape as shown in FIG. 1, and a distance between bottoms (vertexes) of grooves in a groove shape. In the case of the tapered shape, the distance between the vertexes located closest to the optical axis is shown.
ここで、本実施形態に係る光学素子１は、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
０．５＜φｈ／φｒ＜０．９８ ‥‥（２）
Here, it is desirable that the optical element 1 according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (2).
0.5 <φh / φr <0.98 ‥‥ (2)
第１の光学要素１１について、その端部の角が欠けたり接触時に他部材を傷つけたりすることを防止するために、コバ部に微小な面取りを施す方法等が考えられる。しかし、このような目的で設けられた面取り形状では、上述したような応力の低減効果を十分に得ることができない。よって、条件式（２）の右辺を満足するように、径φｈの値を径φｒに対してある程度小さくすることが望ましい。一方で、径φｈの値を小さくし過ぎると、結像に寄与する有効光束が通過する有効領域を確保するために、各光学要素を径方向に大型化する必要が生じてしまうため、条件式（２）の左辺を満足することが望ましい。 With respect to the first optical element 11, a method of slightly chamfering the edge portion in order to prevent the corner of the end portion from being chipped or damaging other members at the time of contact can be considered. However, with the chamfered shape provided for such a purpose, the above-described effect of reducing the stress cannot be sufficiently obtained. Therefore, it is desirable to make the value of the diameter φh smaller than the diameter φr to some extent so as to satisfy the right side of the conditional expression (2). On the other hand, if the value of the diameter φh is too small, it is necessary to increase the size of each optical element in the radial direction in order to secure an effective area through which an effective light beam contributing to imaging passes. It is desirable to satisfy the left side of (2).
さらに、以下の条件式（２ａ）〜（２ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．６＜φｈ／φｒ＜０．９６ ‥‥（２ａ）
０．６５＜φｈ／φｒ＜０．９４ ‥‥（２ｂ）
０．７＜φｈ／φｒ＜０．９３ ‥‥（２ｃ）
０．７５＜φｈ／φｒ＜０．９２ ‥‥（２ｄ）
Further, it is more preferable to satisfy the following conditional expressions (2a) to (2d) in order.
0.6 <φh / φr <0.96 ‥‥ (2a)
0.65 <φh / φr <0.94 ‥‥ (2b)
0.7 <φh / φr <0.93 (2c)
0.75 <φh / φr <0.92 ‥‥ (2d)
また、本実施形態に係る光学素子１は、第２の光学要素１２の光軸上及び径φｃにおける光軸方向の厚さを各々ｔｒｃ、ｔｒｅとするとき、以下の条件式（３）又は（４）の何れか一方を満足することが望ましい。
０．０００５＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜０．９５ ‥‥（３）
１．０５＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜１００００ ‥‥（４）
In the optical element 1 according to this embodiment, when the thicknesses of the second optical element 12 on the optical axis and in the optical axis direction at the diameter φc are trc and tr, respectively, the following conditional expression (3) or ( It is desirable to satisfy either one of 4).
0.0005 <tre / trc <0.95 (3)
1.05 <tre / trc <10000 (4)
高低温度環境下においては、第２の光学要素１２の光軸方向の厚さの径方向における変化量が大きいほど、各接合面で生じる応力が大きくなり易い。第２の光学要素１２が正の屈折力を有する場合は条件式（３）を、第２の光学要素１２が負の屈折力を有する場合は条件式（４）を、夫々満足することで、各接合面での応力の発生が顕著になるため、条件式（１）を満たすことによる応力低減の効果が大きくなる。 In a high and low temperature environment, the larger the amount of change in the thickness of the second optical element 12 in the optical axis direction in the radial direction, the greater the stress generated at each joint surface. When the second optical element 12 has a positive refractive power, conditional expression (3) is satisfied, and when the second optical element 12 has a negative refractive power, conditional expression (4) is satisfied. Since the generation of stress at each joint surface becomes remarkable, the effect of reducing the stress by satisfying conditional expression (1) increases.
さらに、以下の条件式（３ａ）又は（４ａ）〜（３ｄ）又は（４ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．００１＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜０．９０ ‥‥（３ａ）
１．２＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜２０００ ‥‥（４ａ）
０．００４＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜０．８０ ‥‥（３ｂ）
１．５＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜１６００ ‥‥（４ｂ）
０．００８＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜０．６０ ‥‥（３ｃ）
１．８＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜１２００ ‥‥（４ｃ）
０．０１＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜０．５０ ‥‥（３ｄ）
２．０＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜１０００ ‥‥（４ｄ）
Further, it is more preferable to satisfy the following conditional expressions (3a) or (4a) to (3d) or (4d) in order.
0.001 <tre / trc <0.90 (3a)
1.2 <tre / trc <2000 (4a)
0.004 <tre / trc <0.80 (3b)
1.5 <tre / trc <1600 (4b)
0.008 <tre / trc <0.60 (3c)
1.8 <tre / trc <1200 (4c)
0.01 <tre / trc <0.50 (3d)
2.0 <tre / trc <1000 (4d)
上述したように、高低温度環境下においては、各接合面の端部で大きな応力が発生し易いため、その応力の発生を抑制するには、切欠き部１４を設けることで第１の光学要素１１の端部（最大径）における厚さ（剛性）を小さくしすることが望ましい。一方で、第１の光学要素１１の端部における厚さを小さくし過ぎると、第１の光学要素１１の端部における剛性が弱くなり、変形や割れ等が生じることが懸念される。そこで、第１の光学要素１１の最大径及び径φｈにおける光軸方向の厚さを各々ｔｅ、ｔｈ０とするとき、以下の条件式（５）を満足するように切欠き部１４を設けることが望ましい。
０．００５＜ｔｅ／ｔｈ０＜０．９ ‥‥（５）
As described above, in a high and low temperature environment, a large stress is likely to be generated at the end of each joint surface. Therefore, in order to suppress the generation of the stress, the first optical element is provided by providing the cutout portion 14. It is desirable to reduce the thickness (rigidity) at the end (maximum diameter) of 11. On the other hand, if the thickness at the end of the first optical element 11 is too small, the rigidity at the end of the first optical element 11 is weakened, and there is a concern that deformation or cracking may occur. Therefore, when the thickness of the first optical element 11 in the optical axis direction at the maximum diameter and the diameter φh is te and th0, respectively, the notch portion 14 may be provided so as to satisfy the following conditional expression (5). desirable.
0.005 <te / th0 <0.9 (5)
さらに、以下の条件式（５ａ）〜（５ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．０１＜ｔｅ／ｔｈ０＜０．８ ‥‥（５ａ）
０．０５＜ｔｅ／ｔｈ０＜０．７ ‥‥（５ｂ）
０．１＜ｔｅ／ｔｈ０＜０．６ ‥‥（５ｃ）
０．１５＜ｔｅ／ｔｈ０＜０．５ ‥‥（５ｄ）
Further, it is more preferable to satisfy the following conditional expressions (5a) to (5d) in order.
0.01 <te / th0 <0.8 (5a)
0.05 <te / th0 <0.7 (5b)
0.1 <te / th0 <0.6 (5c)
0.15 <te / th0 <0.5 (5d)
また、本実施形態に係る光学素子１は、切欠き部１４における内角が９０°を超える頂点（径φｈの位置）と第２の光学要素１２との光軸方向の距離をｔｈとするとき、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
０．００５＜ｔｈ／ｔｈ０＜０．９ ‥‥（６）
Further, in the optical element 1 according to the present embodiment, when the distance in the optical axis direction between the vertex (position of the diameter φh) in which the inner angle of the notch 14 exceeds 90 ° and the second optical element 12 is represented by th, It is desirable to satisfy the following conditional expressions (6).
0.005 <th / th0 <0.9 (6)
条件式（６）の下限を下回ると、切欠き部１４が設けられた第１の光学要素１１の端部における剛性が小さくなり過ぎてしまい、変形や割れ等が生じる可能性があるため好ましくない。条件式（６）の上限を上回ると、切欠き部１４が設けられた第１の光学要素１１の端部における剛性が大きくなり過ぎてしまい、第１の光学要素１１の歪みにより応力を逃がすことが難しくなる。 If the lower limit of the conditional expression (6) is not reached, the rigidity at the end of the first optical element 11 provided with the cutout portion 14 becomes too small, and deformation or cracking may occur, which is not preferable. . When the value exceeds the upper limit of the conditional expression (6), the rigidity at the end of the first optical element 11 provided with the notch 14 becomes too large, and the stress is released by the distortion of the first optical element 11. Becomes difficult.
さらに、以下の条件式（６ａ）〜（６ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．０１＜ｔｈ／ｔｈ０＜０．８ ‥‥（６ａ）
０．０５＜ｔｈ／ｔｈ０＜０．７ ‥‥（６ｂ）
０．１＜ｔｈ／ｔｈ０＜０．６ ‥‥（６ｃ）
０．１５＜ｔｈ／ｔｈ０＜０．５ ‥‥（６ｄ）
It is more preferable to satisfy the following conditional expressions (6a) to (6d) in order.
0.01 <th / th0 <0.8 (6a)
0.05 <th / th0 <0.7 (6b)
0.1 <th / th0 <0.6 (6c)
0.15 <th / th0 <0.5 (6d)
また、高低温度環境下における応力の発生を抑制するには、温度変化による各光学要素の膨張及び収縮の度合いを適切に設定することが望ましい。ここで、温度変化による各光学要素の膨張及び収縮の度合いは、各光学要素の光軸方向の厚さと各々を構成する材料のヤング率との積に相関する。そこで、本実施形態に係る光学素子１は、第１及び第２の光学要素を構成する材料のヤング率を［ＧＰａ］単位で表した無次元の数値を各々Ｅｈ、Ｅ２とするとき、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
０．０１＜ｔｒｅ×ｌｏｇＥ２／（ｔｅ×ｌｏｇＥｈ）＜１０ ‥‥（７）
In addition, in order to suppress the generation of stress in a high and low temperature environment, it is desirable to appropriately set the degree of expansion and contraction of each optical element due to a temperature change. Here, the degree of expansion and contraction of each optical element due to a temperature change correlates with the product of the thickness of each optical element in the optical axis direction and the Young's modulus of the material constituting each optical element. Therefore, the optical element 1 according to the present embodiment has the following non-dimensional numerical values that represent the Young's modulus of the material constituting the first and second optical elements in units of [GPa] as Eh and E2, respectively. It is desirable to satisfy the conditional expression (7).
0.01 <tre × logE2 / (te × logEh) <10 ‥‥ (7)
条件式（７）の下限を下回ると、光学素子１の端部において、温度変化による第１の光学要素１１の膨張及び収縮が第２の光学要素１２の膨張及び収縮に対して小さくなり過ぎてしまい、互いの接合面での応力を抑制することが難しくなる。条件式（７）の上限を上回ると、光学素子１の端部において、温度変化による第１の光学要素１１の膨張及び収縮が第２の光学要素１２の膨張及び収縮に対して大きくなり過ぎてしまい、第１の光学要素１１に割れ等が生じることが懸念されるため好ましくない。 If the lower limit of conditional expression (7) is exceeded, the expansion and contraction of the first optical element 11 due to a temperature change at the end of the optical element 1 is too small with respect to the expansion and contraction of the second optical element 12. As a result, it is difficult to suppress the stress at the joint surfaces. When the value exceeds the upper limit of the conditional expression (7), the expansion and contraction of the first optical element 11 due to a temperature change at the end of the optical element 1 becomes too large with respect to the expansion and contraction of the second optical element 12. It is not preferable because the first optical element 11 may be cracked.
さらに、以下の条件式（７ａ）〜（７ｃ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．０３＜ｔｒｅ×ｌｏｇＥ２／（ｔｅ×ｌｏｇＥｈ）＜６ ‥‥（７ａ）
０．０４＜ｔｒｅ×ｌｏｇＥ２／（ｔｅ×ｌｏｇＥｈ）＜５ ‥‥（７ｂ）
０．０４＜ｔｒｅ×ｌｏｇＥ２／（ｔｅ×ｌｏｇＥｈ）＜４ ‥‥（７ｃ）
Further, it is more preferable to satisfy the following conditional expressions (7a) to (7c) in order.
0.03 <tre × logE2 / (te × logEh) <6 ‥‥ (7a)
0.04 <tre × logE2 / (te × logEh) <5 (7b)
0.04 <tre × logE2 / (te × logEh) <4 ‥‥ (7c)
なお、温度変化による各光学要素の膨張及び収縮の度合いは、各光学要素の光軸方向の厚さと各々を構成する材料の線膨張係数との積にも相関するため、条件式（７）におけるヤング率を線膨張係数に置き換えて考えることができる。すなわち、本実施形態に係る光学素子１は、第１及び第２の光学要素を構成する材料の線膨張係数を［１０−７／℃］単位で表した無次元の数値を各々αｈ、α２とするとき、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
０．０１＜ｔｒｅ×ｌｏｇα２／（ｔｅ×ｌｏｇαｈ）＜１０ ‥‥（８）
It should be noted that the degree of expansion and contraction of each optical element due to a temperature change also correlates with the product of the thickness of each optical element in the optical axis direction and the coefficient of linear expansion of the material constituting each optical element. It can be considered by substituting the Young's modulus for the coefficient of linear expansion. That is, the optical element 1 according to the present embodiment has dimensionless numerical values representing the linear expansion coefficients of the materials constituting the first and second optical elements in units of [10 −7 / ° C.] as αh and α2, respectively. In this case, it is desirable to satisfy the following conditional expression (8).
0.01 <tre × logα2 / (te × logαh) <10ｈ (8)
さらに、以下の条件式（８ａ）〜（８ｃ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．０３＜ｔｒｅ×ｌｏｇα２／（ｔｅ×ｌｏｇαｈ）＜６ ‥‥（８ａ）
０．０４＜ｔｒｅ×ｌｏｇα２／（ｔｅ×ｌｏｇαｈ）＜５ ‥‥（８ｂ）
０．０４＜ｔｒｅ×ｌｏｇα２／（ｔｅ×ｌｏｇαｈ）＜４ ‥‥（８ｃ）
Further, it is more preferable to satisfy the following conditional expressions (8a) to (8c) in order.
0.03 <tre × logα2 / (te × logαh) <6ｈ (8a)
0.04 <tre × logα2 / (te × logαh) <5ｈ (8b)
0.04 <tre × logα2 / (te × logαh) <4ｈ (8c)
なお、本実施形態においては、第１の光学要素１１のみに切欠き部１４を設けているが、必要に応じて、第３の光学要素１３のみに切欠き部を設けたり、第１及び第３の光学要素の両方に切欠き部を設けたりしてもよい。第３の光学要素１３に切欠き部を設ける場合は、第３の光学要素１３の最小径をφｈ´とするとき、以下の条件式（１ａ）を満足するように構成すればよい。
φｈ´＜φｃ≦φｒ ‥‥（１ａ）
In the present embodiment, the cutout portion 14 is provided only in the first optical element 11, but if necessary, the cutout portion is provided only in the third optical element 13, or the first and second optical elements 11 may be provided. Notches may be provided in both of the third optical elements. In the case where the notch is provided in the third optical element 13, when the minimum diameter of the third optical element 13 is φh ′, the configuration may be such that the following conditional expression (1a) is satisfied.
φh ′ <φc ≦ φr ‥‥ (1a)
すなわち、第１及び第３の光学要素の少なくとも一方に切欠き部を設け、条件式（１）及び（１ａ）の少なくとも一方を満足するように構成しさえすれば、本発明の効果を得ることができる。ここで、負の屈折力を有する光学要素においては、光軸上での厚さよりも端部での厚さの方が大きくなるため、相対的に端部での剛性が大きくなる。よって、接合面における応力の発生を抑制するためには、本実施形態のように、負の屈折力を有する光学要素に切欠き部を設けることが望ましい。 That is, the effect of the present invention can be obtained as long as at least one of the first and third optical elements is provided with a notch and at least one of the conditional expressions (1) and (1a) is satisfied. Can be. Here, in an optical element having a negative refractive power, the thickness at the end is larger than the thickness on the optical axis, so that the rigidity at the end is relatively large. Therefore, in order to suppress the generation of stress at the bonding surface, it is desirable to provide a notch in an optical element having a negative refractive power as in the present embodiment.
以上、本実施形態に係る光学素子１によれば、耐環境性、小型化、及び良好な光学性能を実現することができる。次に、光学素子１の実施例について詳細に説明する。 As described above, according to the optical element 1 according to the present embodiment, environmental resistance, miniaturization, and good optical performance can be realized. Next, examples of the optical element 1 will be described in detail.
［実施例１］
以下、本発明の実施例１に係る光学素子１について詳細に説明する。本実施例に係る光学素子１の構成は、上述した実施形態に係る構成と同様である。
[Example 1]
Hereinafter, the optical element 1 according to Example 1 of the present invention will be described in detail. The configuration of the optical element 1 according to the present example is the same as the configuration according to the above-described embodiment.
本実施例において、第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３は、無機ガラスから成り、互いに符号が異なる屈折力を有する光学要素である。第１の光学要素１１は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＴＩＨ１０から成り、負の屈折力を有している。第３の光学要素１３は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＢＳＭ１４から成り、正の屈折力を有している。また、第２の光学要素１２は、ＵＶ硬化樹脂から成り、正の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。第２の光学要素１２の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。 In the present embodiment, the first optical element 11 and the third optical element 13 are optical elements made of inorganic glass and having refractive powers having different signs. The first optical element 11 is made of S-TIH10 of OHARA and has a negative refractive power. The third optical element 13 is made of OHARA S-BSM 14 and has a positive refractive power. The second optical element 12 is a meniscus-shaped optical element made of a UV curable resin and having a positive refractive power. The thickness of the second optical element 12 in the optical axis direction decreases from the optical axis toward the end.
第１の光学要素１１と第２の光学要素１２とは、第１の光学要素１１の最大径以内の領域で接合されており、第１の光学要素１１と第２の光学要素１２との第１の接合面の径は、第１の光学要素１１の最大径に一致する。また、第２の光学要素１２と第３の光学要素１３とは、第２の光学要素１２の最大径φｒ以内の領域で接合されており、第２の光学要素１２と第３の光学要素１３との第２の接合面の径は、第２の光学要素１２の最大径φｒに一致する。 The first optical element 11 and the second optical element 12 are joined in a region within the maximum diameter of the first optical element 11, and the first optical element 11 and the second optical element 12 The diameter of the first joint surface matches the maximum diameter of the first optical element 11. Further, the second optical element 12 and the third optical element 13 are joined in a region within the maximum diameter φr of the second optical element 12, and the second optical element 12 and the third optical element 13 And the diameter of the second joint surface coincides with the maximum diameter φr of the second optical element 12.
このとき、第２の光学要素１２の最大径φｒよりも第１の光学要素１１の最大径の方が小さいため、接合面の最小径φｃは第１の接合面の径となる。このように、φｃ＜φｒなる条件を満たすように構成することにより、各接合面が連続な曲面となるため、第２の光学要素１２の端部において光が屈折、反射、散乱して不要光となってしまうことを抑制することができる。 At this time, since the maximum diameter of the first optical element 11 is smaller than the maximum diameter φr of the second optical element 12, the minimum diameter φc of the bonding surface is the diameter of the first bonding surface. As described above, by configuring so as to satisfy the condition of φc <φr, each joint surface becomes a continuous curved surface, so that light is refracted, reflected, and scattered at the end of the second optical element 12 and unnecessary light is emitted. Can be suppressed.
さらに、本実施例では、負の屈折力を有する第１の光学要素１１の端部に、切欠き部１４として段付きを設けることにより、第１の光学要素１１の最小径φｈが接合面の最小径φｃよりも小さくなるように構成している。このように、φｈ＜φｃなる条件を満たすように構成することにより、第１の光学要素１１の端部の剛性を相対的に小さくすることができ、高低温環境下における各接合面での応力の発生を抑制することが可能になる。なお、第１の光学要素１１の最端面を光軸と平行な面とすることにより、第１の光学要素１１の調芯時の保持を容易にすることができる。 Furthermore, in the present embodiment, by providing a step as the notch 14 at the end of the first optical element 11 having a negative refractive power, the minimum diameter φh of the first optical element 11 It is configured to be smaller than the minimum diameter φc. As described above, by configuring so as to satisfy the condition of φh <φc, the rigidity of the end of the first optical element 11 can be relatively reduced, and the stress at each joint surface in a high / low temperature environment can be reduced. Can be suppressed. By setting the end surface of the first optical element 11 to be a plane parallel to the optical axis, the first optical element 11 can be easily held during alignment.
ここで、本実施例に係る光学素子１の効果を説明するために、図２に示すような比較例に係る光学素子Ｃ１について考える。比較例に係る光学素子Ｃ１は、第１の光学要素Ｃ１１に切欠き部が設けられていないという点を除いて、本実施例に係る光学素子１と同様の構成である。図２に示す通り、第１の光学要素Ｃ１１の最小径φｈは接合面の最小径φｃと等しいため、比較例に係る光学素子Ｃ１は条件式（１）を満足していない。 Here, in order to explain the effect of the optical element 1 according to the present embodiment, consider an optical element C1 according to a comparative example as shown in FIG. The optical element C1 according to the comparative example has the same configuration as the optical element 1 according to the present embodiment, except that the first optical element C11 is not provided with a notch. As shown in FIG. 2, since the minimum diameter φh of the first optical element C11 is equal to the minimum diameter φc of the bonding surface, the optical element C1 according to the comparative example does not satisfy the conditional expression (1).
図３は、本実施例に係る第１の光学要素１１と第２の光学要素１２との接合面及び比較例に係る第１の光学要素Ｃ１１と第２の光学要素Ｃ１２との接合面における、光軸方向の応力と径方向の位置との関係を示す図である。ここでは、有限要素法を用いて、常温から＋４０℃の温度変化が生じた際に発生する応力を算出している。図３において、実線は本実施例に対応し、破線は比較例に対応しており、応力が正の値を採る場合は引張応力を示し、負の値を採る場合は圧縮応力を示している。 FIG. 3 shows a joint surface between the first optical element 11 and the second optical element 12 according to the present embodiment and a joint surface between the first optical element C11 and the second optical element C12 according to the comparative example. It is a figure which shows the relationship between the stress of an optical axis direction, and the position of a radial direction. Here, the stress generated when a temperature change from normal temperature to + 40 ° C. occurs is calculated using the finite element method. In FIG. 3, the solid line corresponds to the present example, and the broken line corresponds to the comparative example. When the stress takes a positive value, it indicates the tensile stress, and when the stress takes a negative value, it indicates the compressive stress. .
図３に示す通り、本実施例に係る応力の値は、第１の光学要素１１の最小径φｈの前後において急に変化しており、接合面の最小径φｃにおいては比較例に係る応力の値と比較して４１％小さくなっている。これより、第１の光学要素１１に切欠き部１４を設けることで、接合面における応力の発生を抑制可能であるということがわかる。 As shown in FIG. 3, the value of the stress according to the present embodiment changes abruptly before and after the minimum diameter φh of the first optical element 11, and at the minimum diameter φc of the joint surface, the value of the stress according to the comparative example changes. 41% smaller than the value. From this, it can be seen that the provision of the notch 14 in the first optical element 11 can suppress the generation of stress at the joint surface.
［実施例２］
図４は、実施例１に係る光学素子１を有する、実施例２に係る光学系２の要部断面図である。図４において、ＩＰは像面を示し、ＯＡは光軸を示し、ＳＰは開口絞りを示し、矢印は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際する、各レンズユニット及び開口絞りＳＰの光軸方向の移動軌跡を示している。
[Example 2]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of an optical system 2 according to the second embodiment having the optical element 1 according to the first embodiment. In FIG. 4, IP indicates an image plane, OA indicates an optical axis, SP indicates an aperture stop, and arrows indicate the optical axis direction of each lens unit and the aperture stop SP during focusing from infinity to short distance. Is shown.
本実施例に係る光学系２は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニット（レンズ群）Ｌ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第２レンズユニットＬ２は、実施例１に係る光学素子１を含んでおり、その光学素子１は、第２の光学要素１２の凸面が像側に向くように配置されている。光学系２において、各レンズユニットの間隔は、フォーカシングに際して変化する。 The optical system 2 according to this embodiment includes a first lens unit (lens group) L1 having a positive refractive power, a second lens unit L2 having a positive refractive power, and a positive refraction arranged in order from the object side to the image side. And a third lens unit L3. The second lens unit L2 includes the optical element 1 according to the first embodiment, and the optical element 1 is arranged so that the convex surface of the second optical element 12 faces the image side. In the optical system 2, the distance between the lens units changes during focusing.
光学素子１において、ＵＶ硬化樹脂から成る第２の光学要素１２は異常部分分散性を有しており、そのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは一般的なガラス材料と比較して大きい。光学系２は、このような異常部分分散性を有する光学素子１を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。 In the optical element 1, the second optical element 12 made of a UV-curable resin has abnormal partial dispersion, and its partial dispersion ratio θgF for g-line and F-line is larger than that of a general glass material. The optical system 2 can favorably correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration by employing the optical element 1 having such anomalous partial dispersion.
また、光学素子１において、第３の光学要素１３の最大径は、第２の光学要素１２及び第１の光学要素１１の最大径よりも大きい。よって、光学系２において、鏡筒等の保持手段により光学素子１を保持（固定）する際に、第３の光学要素１３のみを介して保持することができるため、温度変化により各光学要素が膨張及び収縮した際の光学面の歪を抑制することが可能になる。 In the optical element 1, the maximum diameter of the third optical element 13 is larger than the maximum diameters of the second optical element 12 and the first optical element 11. Therefore, in the optical system 2, when the optical element 1 is held (fixed) by holding means such as a lens barrel, the optical element 1 can be held only through the third optical element 13. It is possible to suppress distortion of the optical surface when expanding and contracting.
なお、本実施例では、第３の光学要素１３のみを介して光学素子１を保持する構成を採っているが、第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３の少なくとも一方を介して保持する構成であれば、これに限られるものではない。本実施例に係る光学系２は、各光学面の曲率中心及び像面の中心位置が光軸上に配置された共軸系であるが、必要に応じて光学系２を非共軸系としてもよい。また、本実施例に係る光学系２は、光学素子１を１つのみ有する構成を採っているが、これに限らず、光学素子１を複数有する構成を採ってもよい。このとき、条件式（１）を満足する光学素子であれば、光学素子１の代わりにそれを採用してもよい。 In the present embodiment, the configuration is adopted in which the optical element 1 is held only via the third optical element 13, but is held via at least one of the first optical element 11 and the third optical element 13. The configuration is not limited to this. The optical system 2 according to the present embodiment is a coaxial system in which the center of curvature of each optical surface and the center position of the image plane are arranged on the optical axis. Is also good. Further, the optical system 2 according to the present embodiment has a configuration having only one optical element 1, but is not limited to this, and may have a configuration having a plurality of optical elements 1. At this time, if the optical element satisfies the conditional expression (1), it may be used instead of the optical element 1.
［実施例３］
図５（ａ）は、本発明の実施例３に係る光学素子３の要部断面図であり、図５（ｂ）は、光学素子３の端部を拡大した拡大図である。本実施例に係る光学素子３は、実施例１に係る光学素子１と同様に３つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１とは異なる。
[Example 3]
FIG. 5A is a cross-sectional view of a main part of the optical element 3 according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is an enlarged view in which an end of the optical element 3 is enlarged. The optical element 3 according to the present embodiment is configured by joining three optical elements similarly to the optical element 1 according to the first embodiment, but the material and shape of each optical element are different from the optical element 1.
本実施例において、第１の光学要素３１は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＴＩＨ１から成り、物体側に凹面を向けた負のメニスカス形状の光学要素である。第３の光学要素３３は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＬＡＬ７から成り、正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。また、第２の光学要素３２は、ＰＭＭＡにＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）微粒子を体積比１５％で分散させた混合体から成り、負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。なお、第２の光学要素３２の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって増加している。 In this embodiment, the first optical element 31 is a negative meniscus optical element made of OHARA S-TIH1 and having a concave surface facing the object side. The third optical element 33 is a biconvex optical element made of OHARA S-LAL7 and having a positive refractive power. The second optical element 32 is a biconcave optical element having a negative refractive power and made of a mixture in which ITO (Indium-Tin-Oxide) fine particles are dispersed in PMMA at a volume ratio of 15%. Note that the thickness of the second optical element 32 in the optical axis direction increases from the optical axis toward the end.
本実施例においても、実施例１と同様に、負の屈折力を有する第１の光学要素３１の端部に切欠き部３４を設けている。なお、本実施例では、切欠き部３４として、実施例１で示したような段付き形状と溝形状とが合わさった形状を採用している。そして、本実施例に係る光学素子３は、実施例１に係る光学素子１と同様に、条件式（１）を満たしているため、接合面での応力の発生を抑制することを可能にしている。 Also in this embodiment, as in the first embodiment, a notch 34 is provided at an end of the first optical element 31 having a negative refractive power. In this embodiment, the notch 34 has a shape in which the stepped shape and the groove shape as shown in the first embodiment are combined. Further, since the optical element 3 according to the present embodiment satisfies the conditional expression (1), similarly to the optical element 1 according to the first embodiment, it is possible to suppress the occurrence of stress at the joint surface. I have.
［実施例４］
図６は、実施例３に係る光学素子３を有する、実施例４に係る光学系４の要部断面図である。図６中の矢印は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際する、各レンズユニット及び開口絞りＳＰの光軸方向の移動軌跡を示している。本実施例に係る光学系４において、実施例２に係る光学系２と同等の構成については、説明を省略する。
[Example 4]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of an optical system 4 according to the fourth embodiment having the optical element 3 according to the third embodiment. The arrows in FIG. 6 indicate the movement trajectories of the lens units and the aperture stop SP in the optical axis direction during focusing from infinity to short distance. In the optical system 4 according to the present embodiment, a description of the same configuration as the optical system 2 according to the second embodiment will be omitted.
本実施例に係る光学系２は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第３レンズユニットＬ３は、実施例３に係る光学素子３を含んでいる。光学系４において、各レンズユニットの間隔は、フォーカシングに際して変化する。 The optical system 2 according to the present embodiment includes, in order from the object side to the image side, a first lens unit L1 having a positive refractive power, a second lens unit L2 having a positive refractive power, and a third lens unit L2 having a positive refractive power. And a lens unit L3. The third lens unit L3 includes the optical element 3 according to the third embodiment. In the optical system 4, the distance between the lens units changes during focusing.
光学素子３において、ＰＭＭＡ及びＩＴＯ微粒子の混合体から成る第２の光学要素３２は異常部分分散性を有しており、そのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは一般的なガラス材料と比較して小さい。光学系４は、このような異常部分分散性を有する光学素子３を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。 In the optical element 3, the second optical element 32 made of a mixture of PMMA and ITO fine particles has anomalous partial dispersion, and the partial dispersion ratio θgF for the g-line and the F-line is smaller than that of a general glass material. And small The optical system 4 can favorably correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration by employing the optical element 3 having such anomalous partial dispersion.
［参考例１］
図７（ａ）は、本発明の参考例１に係る光学素子５の要部断面図であり、図７（ｂ）は、光学素子５の端部を拡大した拡大図である。本参考例に係る光学素子５では、実施例１及び３に係る光学素子１及び３とは異なり、有機物から成る第２の光学要素５２が２つの光学部材から成る構成を採っている。
[ Reference Example 1 ]
FIG. 7A is a cross-sectional view of a main part of the optical element 5 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7B is an enlarged view in which an end of the optical element 5 is enlarged. In the optical element 5 according to the present embodiment, unlike the optical element 1 and 3 according to Examples 1 and 3, the second optical element 52 made of organic material adopts a structure consisting of two optical members.
本参考例において、第１の光学要素５１は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＴＩＨ５３から成り、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の光学要素である。第３の光学要素５３は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＦＳＬ５から成り、正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。そして、第２の光学要素５２は、ＵＶ硬化樹脂から成る第１の光学部材５２ａと、ＰＭＭＡにＩＴＯ微粒子を体積比１０％で分散させた混合体から成る第２の光学部材５２ｂと、の２つの光学部材で構成される。 In the present reference example , the first optical element 51 is a negative meniscus optical element made of S-TIH53 manufactured by OHARA and having a convex surface facing the object side. The third optical element 53 is a biconvex optical element having a positive refractive power and made of OHARA S-FSL5. The second optical element 52 is composed of a first optical member 52a made of a UV curable resin and a second optical member 52b made of a mixture of PMMA and ITO fine particles dispersed at a volume ratio of 10%. It is composed of two optical members.
また、第１の光学部材５２ａは、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の光学部材であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。また、第２の光学部材５２ｂは、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の光学部材であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって増加している。 The first optical member 52a is a positive meniscus optical member having a convex surface facing the object side, and its thickness in the optical axis direction decreases from the optical axis toward the end. The second optical member 52b is a negative meniscus optical member having a convex surface facing the object side, and the thickness in the optical axis direction increases from the optical axis toward the end.
本参考例においても、実施例１及び３と同様に、負の屈折力を有する第１の光学要素５１の端部に切欠き部５４を設けている。なお、本参考例では、実施例３と同様に、切欠き部５４として、段付き形状と溝形状とが合わさった形状を採用している。そして、本参考例に係る光学素子５は、条件式（１）を満たしているため、接合面での応力の発生を抑制することを可能にしている。 Also in the present reference example , as in the first and third embodiments, the notch 54 is provided at the end of the first optical element 51 having a negative refractive power. In the present reference example, similarly to Example 3, as a notch 54 adopts a stepped shape and the groove shape and is combined shape. Further, since the optical element 5 according to the present embodiment satisfies the conditional expression (1), it is possible to suppress the occurrence of stress at the joint surface.
なお、本参考例においては、第２の光学要素５２が２つの光学部材から成る構成を採っているが、必要に応じて、第２の光学要素５２が３つ以上の光学部材から成る構成を採用してもよい。また、必要に応じて、第２の光学要素５２を構成する光学部材同士の境界面に回折格子を形成してもよい。 In the present embodiment , the second optical element 52 is composed of two optical members. However, if necessary, the second optical element 52 may be composed of three or more optical members. May be adopted. Further, if necessary, a diffraction grating may be formed on a boundary surface between the optical members constituting the second optical element 52.
［参考例２］
図８は、参考例１に係る光学素子５を有する、参考例２に係る光学系６の要部断面図である。図８において、ＦＣはフレアカット絞りを示している。図８中の矢印は、広角端から望遠端へのズーミングに際する、各レンズユニットの光軸方向の移動軌跡を示している。本参考例に係る光学系６において、実施例２及び４に係る光学系２及び４と同等の構成については、説明を省略する。
[ Reference Example 2 ]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of an optical system 6 according to Reference Example 2 having the optical element 5 according to Reference Example 1 . In FIG. 8, FC indicates a flare cut stop. The arrows in FIG. 8 indicate the movement locus of each lens unit in the optical axis direction during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. In the optical system 6 according to the present embodiment, the same structure as the optical system 2 and 4 according to Examples 2 and 4 will be omitted.
本参考例に係る光学系６は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、負の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、正の屈折力の第４レンズユニットＬ４、から構成される。第１レンズユニットＬ１は、参考例１に係る光学素子５を含んでいる。光学系６において、ズーミングを行う際には、各レンズユニットの間隔が変化し、フォーカシングを行う際には、第４レンズユニットＬ４の光軸方向の位置が変化する。 The optical system 6 according to the present reference example includes, in order from the object side to the image side, a first lens unit L1 having a positive refractive power, a second lens unit L2 having a negative refractive power, and a third lens unit L2 having a positive refractive power. It comprises a lens unit L3 and a fourth lens unit L4 having a positive refractive power. The first lens unit L1 includes the optical element 5 according to Reference Example 1 . In the optical system 6, the distance between the lens units changes when performing zooming, and the position of the fourth lens unit L4 in the optical axis direction changes when performing focusing.
光学素子５において、第２の光学要素５２は異常部分分散性を有している。ＵＶ硬化樹脂から成る第１の光学部材５２ａのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは、一般的なガラス材料と比較して大きい。ＰＭＭＡ及びＩＴＯ微粒子の混合体から成る第２の光学部材５２ｂのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは、一般的なガラス材料と比較して小さい。光学系６は、このような異常部分分散性を有する光学素子５を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。 In the optical element 5, the second optical element 52 has anomalous partial dispersion. The partial dispersion ratio θgF of the first optical member 52a made of a UV curable resin with respect to the g-line and the F-line is larger than that of a general glass material. The partial dispersion ratio θgF for the g-line and the F-line of the second optical member 52b made of a mixture of PMMA and ITO fine particles is smaller than that of a general glass material. The optical system 6 can satisfactorily correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration by employing the optical element 5 having such anomalous partial dispersion.
また、光学素子５において、第１の光学要素５１の最大径は、第２の光学要素５２及び第３の光学要素５３の最大径よりも大きい。よって、光学系６において、鏡筒等の保持手段により光学素子５を保持する際に、第１の光学要素５１のみを介して保持することができるため、温度変化により各光学要素が膨張及び収縮した際の光学面の歪を抑制することが可能になる。なお、本参考例では、第１の光学要素５１のみを介して光学素子５を保持する構成を採っているが、第１の光学要素５１及び第３の光学要素５３の少なくとも一方を介して保持する構成であれば、これに限られるものではない。 In the optical element 5, the maximum diameter of the first optical element 51 is larger than the maximum diameters of the second optical element 52 and the third optical element 53. Therefore, in the optical system 6, when the optical element 5 is held by the holding means such as a lens barrel, the optical element 5 can be held only through the first optical element 51, so that each optical element expands and contracts due to a temperature change. In this case, it is possible to suppress the distortion of the optical surface. In the present embodiment , the optical element 5 is held only via the first optical element 51, but the optical element 5 is held via at least one of the first optical element 51 and the third optical element 53. The configuration is not limited to this.
［参考例３］
図９（ａ）は、本発明の参考例３に係る光学素子７の要部断面図であり、図９（ｂ）は、光学素子７の端部を拡大した拡大図である。本参考例に係る光学素子７は、実施例１に係る光学素子１と同様に３つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１とは異なる。
[ Reference Example 3 ]
FIG. 9A is a cross-sectional view of a main part of an optical element 7 according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 9B is an enlarged view in which an end of the optical element 7 is enlarged. The optical element 7 according to this reference example is configured by joining three optical elements like the optical element 1 according to the first embodiment, but the material and shape of each optical element are different from those of the optical element 1.
本参考例において、第１の光学要素７１は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＴＩＨ１０から成り、負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。第３の光学要素７３は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＢＳＭ１４から成り、正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。また、第２の光学要素７２は、ＵＶ硬化樹脂から成り、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。なお、第２の光学要素７２の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。 In the present reference example, the first optical element 71 is a biconcave optical element having a negative refractive power and made of OHARA S-TIH10. The third optical element 73 is a biconvex optical element made of S-BSM14 manufactured by OHARA and having a positive refractive power. The second optical element 72 is a meniscus-shaped optical element made of a UV curable resin and having a positive refractive power with the concave surface facing the object side. Note that the thickness of the second optical element 72 in the optical axis direction decreases from the optical axis toward the end.
本参考例においても、実施例１と同様に、負の屈折力を有する第１の光学要素７１の端部に切欠き部７４を設けている。なお、本参考例では、実施例１とは異なり、切欠き部７４としてＶ溝を設けている。そして、本参考例に係る光学素子７は、実施例１に係る光学素子１と同様に、条件式（１）を満たしているため、接合面での応力の発生を抑制することを可能にしている。 Also in this embodiment, as in the first embodiment, a notch 74 is provided at the end of the first optical element 71 having a negative refractive power. In this embodiment, unlike the first embodiment, a V-groove is provided as the notch 74. The optical element 7 according to the present embodiment satisfies the conditional expression (1), similarly to the optical element 1 according to the first embodiment, so that it is possible to suppress the generation of stress at the joint surface. I have.
［実施例５］
図１０（ａ）は、本発明の実施例５に係る光学素子８の要部断面図であり、図１０（ｂ）は、光学素子８の端部を拡大した拡大図である。本実施例に係る光学素子８は、実施例１に係る光学素子１と同様に３つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１とは異なる。
[Example 5 ]
FIG. 10A is a cross-sectional view of a main part of an optical element 8 according to Example 5 of the present invention, and FIG. 10B is an enlarged view in which an end of the optical element 8 is enlarged. The optical element 8 according to the present embodiment is configured by joining three optical elements like the optical element 1 according to the first embodiment, but the material and shape of each optical element are different from the optical element 1.
本実施例において、第１の光学要素８１は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＴＩＨ１０から成り、負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。第３の光学要素８３は、ＯＨＡＲＡ社のＳ−ＢＳＭ１４から成り、正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。また、第２の光学要素８２は、ＵＶ硬化樹脂から成り、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。なお、第２の光学要素８２の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。 In the present embodiment, the first optical element 81 is a biconcave optical element having a negative refractive power and made of OHARA S-TIH10. The third optical element 83 is a biconvex optical element made of OHARA S-BSM14 and having a positive refractive power. The second optical element 82 is a meniscus-shaped optical element made of a UV curable resin and having a positive refractive power with the concave surface facing the object side. Note that the thickness of the second optical element 82 in the optical axis direction decreases from the optical axis toward the end.
本実施例においても、実施例１と同様に、負の屈折力を有する第１の光学要素８１の端部に切欠き部８４を設けている。なお、本実施例では、実施例１とは異なり、切欠き部８４としてテーパー形状を採用している。本実施例においては、テーパー形状のテーパー角度（光軸との成す角度）を２１度に設定している。そして、本実施例に係る光学素子８は、実施例１に係る光学素子１と同様に、条件式（１）を満たしているため、接合面での応力の発生を抑制することを可能にしている。 Also in this embodiment, as in the first embodiment, a notch 84 is provided at the end of the first optical element 81 having a negative refractive power. Note that, in the present embodiment, unlike the first embodiment, a tapered shape is adopted as the cutout portion 84. In the present embodiment, the taper angle of the taper shape (the angle formed with the optical axis) is set to 21 degrees. Further, since the optical element 8 according to the present embodiment satisfies the conditional expression (1), similarly to the optical element 1 according to the first embodiment, it is possible to suppress the occurrence of stress at the joint surface. I have.
なお、上述した各実施例において、第２の光学要素の材料として、固体材料に無機酸化物（例えばＴｉＯ２やＩＴＯなど）の微粒子を混合した材料を用いる場合は、無機酸化物の微粒子によって光が散乱してしまうことを抑制する必要がある。そのためには、微粒子の粒径を２ｎｍから５０ｎｍの範囲内に設定することが好ましい。また、固体材料に無機酸化物の微粒子を混合する際の凝集を抑制するために、分散剤等を添加してもよい。 In each of the above-described embodiments, when a material in which fine particles of an inorganic oxide (for example, TiO 2 or ITO) are mixed with a solid material is used as the material of the second optical element, light is generated by the fine particles of the inorganic oxide. Must be suppressed from being scattered. For that purpose, it is preferable to set the particle diameter of the fine particles in the range of 2 nm to 50 nm. Further, a dispersant or the like may be added in order to suppress aggregation when mixing fine particles of the inorganic oxide with the solid material.
ここで、固体材料（母材）に微粒子を分散させた混合体において、波長λに対する屈折率ｎ（λ）は、Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｇａｒｎｅｔ理論に基づく関係式から導き出すことができる。具体的に、屈折率ｎ（λ）は、固体材料の比誘電率をεｍ、微粒子の比誘電率をεｐ、固体材料の体積に対する微粒子の総体積の分率をη、とするとき、以下の式（９）で定義される混合体の比誘電率εａｖに基づいて、以下の式（１０）のように表される。 Here, in a mixture in which fine particles are dispersed in a solid material (base material), the refractive index n (λ) with respect to the wavelength λ can be derived from a relational expression based on the Maxwell-Garnet theory. Specifically, the refractive index n (λ) is as follows when the relative permittivity of the solid material is εm, the relative permittivity of the fine particles is εp, and the fraction of the total volume of the fine particles with respect to the volume of the solid material is η. Based on the relative dielectric constant εav of the mixture defined by the equation (9), it is expressed as the following equation (10).
表１に、上述した各実施例及び各参考例に係る光学素子についての、諸数値及び条件式（１）乃至（８）の中辺の値を示す。 Table 1 shows various numerical values and the values on the middle side of the conditional expressions (1) to (8) for the optical elements according to the above-described Examples and Reference Examples .
また、表２に、各実施例及び各参考例に係る第２の光学要素の物性値を示す。 Table 2 shows the physical property values of the second optical element according to each example and each reference example .
次に、上述した各実施例及び各参考例の夫々に対応する各数値実施例及び各数値参考例において、具体的な数値データを示す。ただし、各数値実施例及び各数値参考例において、ｍは光入射側から数えた面の番号を示し、ｒｍは第ｍ番目の光学面（第ｍ面）の曲率半径を示し、ｄｍは第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）、を示す。また、ｎｄｍ及びνｄｍの夫々は第ｍ番目の光学部材のｄ線に対する屈折率及びアッベ数を示す。ここでは、フラウンホーファー線のＦ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率を各々ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、ｄ線に関するアッベ数νｄを以下の式（１１）のように定義する。
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） ‥‥（１１）
Next, specific numerical data are shown in each numerical example and each numerical reference example corresponding to each of the above-described embodiments and each reference example . In each numerical example and each numerical reference example , m indicates the number of the surface counted from the light incident side, rm indicates the radius of curvature of the m-th optical surface (m-th surface), and dm indicates the m-th optical surface. 7 shows an on-axis interval (distance on the optical axis) between the surface and the (m + 1) -th surface. Further, ndm and νdm indicate the refractive index and the Abbe number of the m-th optical member with respect to the d-line. Here, the refractive indices for the F line (486.1 nm), the d line (587.6 nm), and the C line (656.3 nm) of the Fraunhofer line are NF, Nd, and NC, respectively, and the Abbe number νd for the d line is as follows. defined as in equation (11) of.
νd = (Nd−1) / (NF−NC) ‥‥ (11)
なお、各数値実施例及び各数値参考例において、非球面形状の光学面については、面番号の後に＊（アスタリスク）の符号を付加している。また、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。光学面の非球面形状は、光軸方向における面頂点からの変位量をＸ、光軸方向に垂直な方向における光軸からの高さをｈ、近軸曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、非球面係数をＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…、とするとき、以下の式（１２）により表される。 In each of the numerical examples and the numerical reference examples , an asterisk (*) is added to the aspherical optical surface after the surface number. In addition, “e ± XX” in each aspheric coefficient means “× 10 ± XX ”. The aspherical shape of the optical surface has a displacement amount from the surface vertex in the optical axis direction X, a height from the optical axis in a direction perpendicular to the optical axis direction h, a paraxial curvature radius r, a conic constant k, When the aspheric coefficients are B, C, D, E,..., They are expressed by the following equation (12).
（数値実施例１）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 333.607 4.76 1.60311 60.6 - 38.00
2 -61.478 1.00 1.63556 22.4 38.00 35.80
3 -45.844 1.59 1.72825 28.5 35.80 35.00
4 32.360 28.40 -
(Numerical Example 1)
Surface number rd nd vd Effective diameter on object side Effective diameter on image side
1 333.607 4.76 1.60311 60.6-38.00
2 -61.478 1.00 1.63556 22.4 38.00 35.80
3 -45.844 1.59 1.72825 28.5 35.80 35.00
4 32.360 28.40-
（数値実施例２）
面番号 r d nd vd 有効径
1 72.080 2.65 1.58313 59.4 50.00
2* 25.512 13.45 41.33
3 -96.609 2.50 1.48749 70.2 40.75
4 66.944 3.13 39.59
5 175.419 5.63 1.91082 35.3 39.68
6 -77.862 3.86 39.54
7 -44.606 2.30 1.69895 30.1 38.10
8 -178.782 0.15 38.34
9 62.257 8.11 1.59522 67.7 38.01
10 -59.637 (可変) 37.40
11 48.797 4.61 2.00100 29.1 35.03
12 9939.838 1.32 34.39
13 333.607 4.76 1.60311 60.6 32.67
14 -61.478 1.00 0.00000 0.0 31.18
15 -45.844 1.59 1.72825 28.5 30.99
16 32.360 (可変) 27.20
17(絞り) ∞ 7.17 26.60
18 -21.286 1.40 1.69895 30.1 25.93
19 177.619 4.21 1.59522 67.7 28.93
20 -52.749 0.15 29.70
21 97.355 7.19 1.59522 67.7 31.37
22 -35.549 0.15 32.12
23* -158.409 4.26 1.85400 40.4 33.44
24 -43.693 (可変) 34.50
像面 ∞
非球面データ
第2面
K=0.00000e+000 B=-1.26283e-006 C=-4.27073e-009 D= 5.04254e-012 E=-1.12945e-014
第23面
K =0.00000e+000 B=-6.35905e-006 C=-4.47403e-010 D=-4.21764e-012 E=2.36025e-015
各種データ
焦点距離 34.30
Fナンバー 1.45
画角 32.24
像高 21.64
レンズ全長 131.15
BF 39.00
物体距離 無限遠 1750 300
d10 7.06 6.32 0.80
d18 5.50 5.50 5.50
d26 39.00 39.74 45.26
(Numerical example 2)
Surface number rd nd vd Effective diameter
1 72.080 2.65 1.58313 59.4 50.00
2 * 25.512 13.45 41.33
3 -96.609 2.50 1.48749 70.2 40.75
4 66.944 3.13 39.59
5 175.419 5.63 1.91082 35.3 39.68
6 -77.862 3.86 39.54
7 -44.606 2.30 1.69895 30.1 38.10
8 -178.782 0.15 38.34
9 62.257 8.11 1.59522 67.7 38.01
10 -59.637 (variable) 37.40
11 48.797 4.61 2.00100 29.1 35.03
12 9939.838 1.32 34.39
13 333.607 4.76 1.60311 60.6 32.67
14 -61.478 1.00 0.00000 0.0 31.18
15 -45.844 1.59 1.72825 28.5 30.99
16 32.360 (variable) 27.20
17 (aperture) ∞ 7.17 26.60
18 -21.286 1.40 1.69895 30.1 25.93
19 177.619 4.21 1.59522 67.7 28.93
20 -52.749 0.15 29.70
21 97.355 7.19 1.59522 67.7 31.37
22 -35.549 0.15 32.12
23 * -158.409 4.26 1.85400 40.4 33.44
24 -43.693 (variable) 34.50
Image plane ∞
Aspherical data 2nd surface
K = 0.00000e + 000 B = -1.26283e-006 C = -4.27073e-009 D = 5.04254e-012 E = -1.12945e-014
Side 23
K = 0.00000e + 000 B = -6.35905e-006 C = -4.47403e-010 D = -4.21764e-012 E = 2.36025e-015
Various data focal length 34.30
F-number 1.45
Angle of view 32.24
Image height 21.64
Total lens length 131.15
BF 39.00
Object distance Infinity 1750 300
d10 7.06 6.32 0.80
d18 5.50 5.50 5.50
d26 39.00 39.74 45.26
（数値実施例３）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 -20.859 1.40 1.71736 29.5 - 26.90
2 -526.799 0.05 1.54402 19.7 31.50 33.00
3 150.060 5.37 1.69680 55.5 33.00 35.00
4 -49.018 35.00
(Numerical example 3)
Surface number rd nd vd Effective diameter on object side Effective diameter on image side
1 -20.859 1.40 1.71736 29.5-26.90
2 -526.799 0.05 1.54402 19.7 31.50 33.00
3 150.060 5.37 1.69680 55.5 33.00 35.00
4 -49.018 35.00
（数値実施例４）
面番号 r d nd vd 有効径
1 55.052 1.39 1.58313 59.4 50.00
2* 25.148 13.72 42.43
3 -106.406 2.03 1.51633 64.1 42.14
4 50.816 3.68 40.61
5 113.354 6.23 1.91082 35.3 40.83
6 -89.012 7.06 40.66
7 -44.957 2.03 1.69895 30.1 37.20
8 -336.413 0.17 37.42
9 69.607 8.37 1.59522 67.7 37.46
10 -50.652 (可変) 37.88
11 43.189 5.19 2.00100 29.1 35.48
12 1039.705 0.14 34.68
13 78.829 5.45 1.59522 67.7 32.76
14 -62.807 1.54 1.85026 32.3 31.30
15 28.545 (可変) 27.08
16(絞り) ∞ 7.24 26.48
17 -20.859 1.40 1.71736 29.5 25.82
18 -526.799 0.05 1.54402 19.6 28.63
19 150.060 5.37 1.69680 55.5 29.15
20 -49.018 0.15 30.23
21 122.455 6.57 1.65160 58.5 31.49
22 -37.407 0.19 32.50
23* -82.464 3.70 1.85400 40.4 33.20
24 -40.578 (可変) 34.31
像面 ∞
非球面データ
第2面
K=0.00000e+000 B=-1.17609e-006 C=-3.67097e-009 D=4.77220e-012 E=-1.15057e-014
第24面
K=0.00000e+000 B=-6.57816e-006 C=-1.77654e-010 D=-5.21093e-012 E=4.55629e-015
各種データ
焦点距離 34.30
Fナンバー 1.45
画角 32.24
像高 21.64
レンズ全長 133.69
BF 39.00
物体距離 無限遠 1750 300
d10 7.10 6.36 0.80
d15 5.92 5.92 5.92
d24 39.00 39.74 45.30
(Numerical example 4)
Surface number rd nd vd Effective diameter
1 55.052 1.39 1.58313 59.4 50.00
2 * 25.148 13.72 42.43
3 -106.406 2.03 1.51633 64.1 42.14
4 50.816 3.68 40.61
5 113.354 6.23 1.91082 35.3 40.83
6 -89.012 7.06 40.66
7 -44.957 2.03 1.69895 30.1 37.20
8 -336.413 0.17 37.42
9 69.607 8.37 1.59522 67.7 37.46
10 -50.652 (variable) 37.88
11 43.189 5.19 2.00100 29.1 35.48
12 1039.705 0.14 34.68
13 78.829 5.45 1.59522 67.7 32.76
14 -62.807 1.54 1.85026 32.3 31.30
15 28.545 (variable) 27.08
16 (aperture) ∞ 7.24 26.48
17 -20.859 1.40 1.71736 29.5 25.82
18 -526.799 0.05 1.54402 19.6 28.63
19 150.060 5.37 1.69680 55.5 29.15
20 -49.018 0.15 30.23
21 122.455 6.57 1.65160 58.5 31.49
22 -37.407 0.19 32.50
23 * -82.464 3.70 1.85400 40.4 33.20
24 -40.578 (variable) 34.31
Image plane ∞
Aspherical data 2nd surface
K = 0.00000e + 000 B = -1.17609e-006 C = -3.67097e-009 D = 4.77220e-012 E = -1.15057e-014
Side 24
K = 0.00000e + 000 B = -6.57816e-006 C = -1.77654e-010 D = -5.21093e-012 E = 4.55629e-015
Various data focal length 34.30
F-number 1.45
Angle of view 32.24
Image height 21.64
Total lens length 133.69
BF 39.00
Object distance Infinity 1750 300
d10 7.10 6.36 0.80
d15 5.92 5.92 5.92
d24 39.00 39.74 45.30
（数値参考例１）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 64.220 1.75 1.84666 23.8 - 32.50
2 29.865 0.01 1.52144 46.6 34.50 30.90
3 29.865 0.94 1.63556 22.8 30.90 31.50
4 35.779 0.05 1.52651 24.8 31.50 31.50
5 32.261 5.30 1.48749 70.2 31.50 33.00
6 -1189.473 0.10 33.00 -
(Numerical reference example 1 )
Surface number rd nd vd Effective diameter on object side Effective diameter on image side
1 64.220 1.75 1.84666 23.8-32.50
2 29.865 0.01 1.52144 46.6 34.50 30.90
3 29.865 0.94 1.63556 22.8 30.90 31.50
4 35.779 0.05 1.52651 24.8 31.50 31.50
5 32.261 5.30 1.48749 70.2 31.50 33.00
6 -1189.473 0.10 33.00-
（数値参考例２）
面番号 r d nd vd 有効径
1 64.220 1.75 1.84666 23.8 32.00
2 29.865 0.01 1.52144 46.6 29.84
3 29.865 0.94 1.63556 22.8 29.84
4 35.779 0.05 1.52651 24.8 29.78
5 32.261 5.30 1.48749 70.2 29.66
6 -1189.473 0.10 29.22
7 32.482 3.23 1.77250 49.6 28.20
8 140.080 (可変) 27.86
9 51.133 0.90 1.88300 40.8 16.81
10 8.275 3.81 12.93
11 -38.963 0.75 1.60738 56.8 12.89
12 21.403 1.00 12.75
13 15.132 1.84 1.92286 18.9 13.20
14 36.354 (可変) 12.92
15(絞り) ∞ (可変) 6.29
16* 7.801 2.27 1.55880 62.5 7.38
17 268.502 2.06 7.12
18 20.932 0.70 1.80610 33.3 6.94
19 7.517 0.62 6.71
20 34.492 1.46 1.56873 63.1 6.71
21 -61.306 (可変) 6.99
22 ∞ (可変) 7.85
23 16.816 2.59 1.72916 54.7 9.33
24 -10.631 0.80 1.73800 32.3 9.16
25 1995.188 (可変) 9.00
像面 ∞
非球面データ
第16面
K=-4.19230e-001 B=-5.01477e-005 C=-1.48975e-006 D=1.05713e-007 E=-3.27034e-009
各種データ
ズーム比 11.59
広角 中間 望遠
焦点距離 6.15 20.45 71.28
Fナンバー 2.88 3.62 3.44
画角 30.09 9.89 2.86
像高 3.56 3.56 3.56
レンズ全長 81.87 85.95 87.02
BF 12.65 16.24 11.72
d 8 1.68 18.58 31.68
d14 26.21 12.62 1.42
d15 7.07 2.00 2.00
d21 1.10 2.77 4.09
d22 2.99 3.56 5.93
d25 12.65 16.24 11.72
(Numerical reference example 2 )
Surface number rd nd vd Effective diameter
1 64.220 1.75 1.84666 23.8 32.00
2 29.865 0.01 1.52144 46.6 29.84
3 29.865 0.94 1.63556 22.8 29.84
4 35.779 0.05 1.52651 24.8 29.78
5 32.261 5.30 1.48749 70.2 29.66
6 -1189.473 0.10 29.22
7 32.482 3.23 1.77250 49.6 28.20
8 140.080 (variable) 27.86
9 51.133 0.90 1.88300 40.8 16.81
10 8.275 3.81 12.93
11 -38.963 0.75 1.60738 56.8 12.89
12 21.403 1.00 12.75
13 15.132 1.84 1.92286 18.9 13.20
14 36.354 (variable) 12.92
15 (aperture) ∞ (variable) 6.29
16 * 7.801 2.27 1.55880 62.5 7.38
17 268.502 2.06 7.12
18 20.932 0.70 1.80610 33.3 6.94
19 7.517 0.62 6.71
20 34.492 1.46 1.56873 63.1 6.71
21 -61.306 (variable) 6.99
22 ∞ (variable) 7.85
23 16.816 2.59 1.72916 54.7 9.33
24 -10.631 0.80 1.73800 32.3 9.16
25 1995.188 (variable) 9.00
Image plane ∞
Aspheric surface 16th surface
K = -4.19230e-001 B = -5.01477e-005 C = -1.48975e-006 D = 1.05713e-007 E = -3.27034e-009
Various data zoom ratio 11.59
Wide-angle medium telephoto focal length 6.15 20.45 71.28
F-number 2.88 3.62 3.44
Angle of view 30.09 9.89 2.86
Image height 3.56 3.56 3.56
Total lens length 81.87 85.95 87.02
BF 12.65 16.24 11.72
d 8 1.68 18.58 31.68
d14 26.21 12.62 1.42
d15 7.07 2.00 2.00
d21 1.10 2.77 4.09
d22 2.99 3.56 5.93
d25 12.65 16.24 11.72
（数値参考例３）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 333.607 4.76 1.60311 60.6 - 38.00
2 -61.478 1.00 1.63556 22.4 38.00 35.80
3 -45.844 1.59 1.72825 28.5 35.80 35.00
4 32.360 28.40 -
(Numerical reference example 3 )
Surface number rd nd vd Effective diameter on object side Effective diameter on image side
1 333.607 4.76 1.60311 60.6-38.00
2 -61.478 1.00 1.63556 22.4 38.00 35.80
3 -45.844 1.59 1.72825 28.5 35.80 35.00
4 32.360 28.40-
（数値実施例５）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 333.607 4.76 1.60311 60.6 - 38.00
2 -61.478 1.00 1.63556 22.4 38.00 35.80
3 -45.844 1.59 1.72825 28.5 35.80 35.00
4 32.360 28.40 -
(Numerical example 5 )
Surface number rd nd vd Effective diameter on object side Effective diameter on image side
1 333.607 4.76 1.60311 60.6-38.00
2 -61.478 1.00 1.63556 22.4 38.00 35.80
3 -45.844 1.59 1.72825 28.5 35.80 35.00
4 32.360 28.40-
［光学機器］
図１１は、本発明の実施形態に係る光学機器としての撮像装置（デジタルスチルカメラ）の要部概略図である。本実施形態に係る撮像装置は、カメラ本体９０と、上述した各実施例のいずれかに係る光学素子を有する撮影光学系９１と、撮影光学系９１からの光を受光し、撮影光学系９１によって形成される被写体像を光電変換する受光素子（撮像素子）９２と、を備える。
[Optical equipment]
FIG. 11 is a schematic diagram of a main part of an imaging device (digital still camera) as an optical device according to an embodiment of the present invention. The imaging apparatus according to the present embodiment includes a camera body 90, a photographic optical system 91 having an optical element according to any of the above-described examples, and receives light from the photographic optical system 91. A light receiving element (imaging element) 92 for photoelectrically converting the formed subject image.
本実施形態に係る撮像装置によれば、上述した各実施例のいずれかに係る光学素子を採用することにより、高い光学性能を得ることができ、高画質な画像を取得することが可能になる。なお、受光素子９２としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（電子撮像素子）を用いることができる。このとき、受光素子９２により取得された画像の歪曲収差や色収差等の諸収差を電気的に補正することにより、出力画像を高画質化することが可能になる。 According to the imaging apparatus according to the present embodiment, by employing the optical element according to any of the above-described examples, high optical performance can be obtained, and a high-quality image can be obtained. . In addition, as the light receiving element 92, a solid-state imaging device (electronic imaging device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor can be used. At this time, it is possible to improve the quality of the output image by electrically correcting various aberrations such as distortion and chromatic aberration of the image acquired by the light receiving element 92.
なお、上述した各実施例に係る光学素子は、図１１に示したデジタルスチルカメラに限らず、銀塩フィルム用カメラやビデオカメラ、望遠鏡、双眼鏡、プロジェクター、デジタル複写機等の種々の光学機器に適用することができる。 The optical element according to each embodiment described above is not limited to the digital still camera shown in FIG. 11, but may be used in various optical devices such as a silver halide film camera, a video camera, a telescope, binoculars, a projector, and a digital copier. Can be applied.
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and examples, and various combinations, modifications, and changes can be made within the scope of the gist.
１ 光学素子
１１ 第１の光学要素
１２ 第２の光学要素
１３ 第３の光学要素
Reference Signs List 1 optical element 11 first optical element 12 second optical element 13 third optical element
Claims (14)
前記光学素子は、無機材料から成る第１のレンズと、該第１のレンズに接合された有機物から成る第２のレンズと、該第２のレンズに接合された無機材料から成る第３のレンズとを含み、
光軸を含む断面内において、前記第１のレンズの最小径をφｈ、前記第１乃至第３のレンズの各接合面のうち径が最小の接合面の径をφｃ、前記第２のレンズの最大径をφｒとするとき、
φｈ＜φｃ≦φｒ
なる条件式を満足し、
前記第１のレンズは、前記断面内において、光学面が他の面と成す頂点を除き、内角が９０°を超える頂点を有し、
前記第１のレンズの径は、前記頂点に対して光軸方向における前記第２のレンズの側で最大径になり、前記第２のレンズとは反対の側では前記最大径よりも小さく、
前記第１のレンズの最大径は、前記径φｒ及び前記第３のレンズの最大径よりも小さく、
前記保持手段は、前記第３のレンズのみを介して前記光学素子を保持することを特徴とする光学機器。 An optical device having an optical element and holding means for holding the optical element,
The optical element includes a first lens made of an inorganic material, and a second lens made of organic material which is joined to the lens first, third lens made of an inorganic material bonded to the second lens And
In a cross section including the optical axis, the minimum diameter of the first lens is φh, the diameter of the smallest bonding surface among the respective bonding surfaces of the first to third lenses is φc, and the diameter of the second lens is When the maximum diameter is φr,
φh <φc ≦ φr
Satisfy the following conditional expression,
The first lens has, in the cross section, a vertex whose internal angle exceeds 90 °, excluding a vertex where an optical surface forms another surface,
The diameter of the first lens has a maximum diameter on the side of the second lens in the optical axis direction with respect to the vertex, and is smaller than the maximum diameter on a side opposite to the second lens ;
The maximum diameter of the first lens is smaller than the diameter φr and the maximum diameter of the third lens ,
The optical device, wherein the holding unit holds the optical element only through the third lens .
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。 0.5 <φh / φr <0.98
The optical apparatus according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
０．０００５＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜０．９５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。 When the thickness of the second lens on the optical axis and the thickness in the optical axis direction at the diameter φc are trc and tr, respectively,
0.0005 <tre / trc <0.95
The optical device according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
１．０５＜ｔｒｅ／ｔｒｃ＜１００００
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項に記載の光学機器。 When the thickness of the second lens on the optical axis and the thickness in the optical axis direction at the diameter φc are trc and tr, respectively,
1.05 <tre / trc <10000
The optical device according to claim 1, wherein a conditional expression is satisfied.
０．００５＜ｔｅ／ｔｈ０＜０．９
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学機器。 When the thickness in the optical axis direction at the maximum diameter of the first lens and the diameter φh is te and th0, respectively,
0.005 <te / th0 <0.9
The optical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the following conditional expression is satisfied.
０．００５＜ｔｈ／ｔｈ０＜０．９
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学機器。 When the distance in the optical axis direction between the second lens and the vertex is th, and the thickness of the first lens in the optical axis direction at the diameter φh is th0,
0.005 <th / th0 <0.9
The optical apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the following conditional expression is satisfied.
０．０１＜ｔｒｅ×ｌｏｇＥ２／（ｔｅ×ｌｏｇＥｈ）＜１０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学機器。 The thickness of the first lens in the direction of the optical axis at the maximum diameter is te, the thickness of the second lens in the direction of the optical axis at the diameter φc is tre, and the material of the first and second lenses is When dimensionless numerical values representing the Young's modulus in [GPa] units are Eh and E2, respectively,
0.01 <tre × logE2 / (te × logEh) <10
The optical apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the following conditional expression is satisfied.
０．０１＜ｔｒｅ×ｌｏｇα２／（ｔｅ×ｌｏｇαｈ）＜１０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学機器。 The thickness of the first lens in the direction of the optical axis at the maximum diameter is te, the thickness of the second lens in the direction of the optical axis at the diameter φc is tre, and the material of the first and second lenses is When the dimensionless numerical values representing the linear expansion coefficient in units of [10 −7 / ° C.] are αh and α2,
0.01 <tre × logα2 / (te × logαh) <10
The optical device according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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