JP6657455B2 - 光学系及び撮像装置 - Google Patents
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Description
45 < νdvc ・・・(2)’’
0.996 ≦ |fr|/ f < 1.80 ・・・(3)’’’’
−0.1 < Cr1vc/ ff ・・・(4)’
1.110 ≦ |ff/f| ・・・(6)’’’
ただし、上記各式において、
fvcは、当該防振レンズ群Gvcの焦点距離、
fは、当該光学系全系の焦点距離、
νdvcは、当該防振レンズ群Gvcを構成する単レンズユニットのd線に対するアッベ数、
frは、当該第三レンズ群Grの焦点距離、
Cr1vcは、当該防振レンズ群Gvcの最も物体側の面の曲率半径、
ffは、当該第一レンズ群Gfの焦点距離である。
ただし、上記式(5)において、
βvcは、前記防振レンズ群Gvcの横倍率、
βrは、前記第三レンズ群Grの横倍率である。
まず、本件発明に係る光学系の構成について説明する。本件発明に係る光学系は、物体側から順に配置された、第一レンズ群Gf、光軸に対して垂直方向に移動して像位置を変化させる防振レンズ群Gvc及び第三レンズ群Grから構成されており、当該防振レンズ群Gvcは単レンズユニットから構成され、第三レンズ群Grは少なくとも1枚の負の屈折力を有するレンズを有し、後述する条件式(1)〜条件式(4)を満足することを特徴とし、条件式(5)〜条件式(8)を満足することが好ましい。本件発明によれば、防振光学系の小型化及び軽量化を図ることができ、防振時においても優れた光学性能(結像性能)を有する明るい大口径の光学系(以下、「大口径レンズ」と称する。)を実現することができる。以下、当該光学系の構成及び条件式について、順に説明する。
当該光学系において少なくとも条件式(1)〜条件式(4)を満足するように第1レンズ群Gfが構成されていれば、その屈折力は正であっても負であってもよく、具体的なレンズ構成についても特に限定されるものではない。
防振レンズ群Gvcは、単レンズユニットから構成されると共に、少なくとも条件式(1)〜条件式(4)を満足するように構成されていれば、当該防振レンズ群Gvcの屈折力及び具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。本件発明によれば、第1レンズ群Gfと第3レンズ群Grとの間に当該防振レンズ群Gvcを配置すると共に、少なくとも条件式(1)〜条件式(4)を満足させることにより、当該防振レンズ群Gvcの小型化及び軽量化を図ると共に、防振時の光学性能に優れた明るい大口径レンズを提供することが可能になる。
第3レンズ群Grは、上述のとおり、少なくとも1枚の負の屈折力を有するレンズを備え、且つ、少なくとも条件式(1)〜条件式(4)を満足するように構成されていれば、当該第3レンズ群Grの屈折力及び具体的なレンズ構成は限定されるものではない。第3レンズ群Grに、少なくとも1枚の負の屈折力を有するレンズを配置することにより、当該光学系内において発生した色収差を第3レンズ群Grで低減することができる。また、第3レンズ群Grの屈折力は正であっても負であってもよいが、大口径レンズの小型化を図るという観点から、第3レンズ群Grは正の屈折力を有することが好ましい。当該光学系における最終群である第3レンズ群Grの屈折力を正とすることにより、最終群に収束作用を持たせ、倍率を小さくすることができ、物体側群である第1レンズ群Gfの径を小さくすることができる。
次に、各条件式について説明する。上述したとおり、当該光学系は、下記条件式(1)〜条件式(4)を満足することを特徴とする。以下、各条件式について順に説明する。
35 < νdvc ・・・(2)
0.78 < |fr|/ f < 1.80 ・・・(3)
−0.4 < Cr1vc/ ff ・・・(4)
ただし、上記各式において、
fvcは、当該防振レンズ群Gvcの焦点距離、
fは、当該光学系全系の焦点距離、
νdvcは、当該防振レンズ群Gvcを構成する単レンズユニットのd線に対するアッベ数、
frは、当該第三レンズ群Grの焦点距離、
Cr1vcは、当該防振レンズ群Gvcの最も物体側の面の曲率半径、
ffは、当該第一レンズ群Gfの焦点距離である。
条件式(1)は、防振レンズ群Gvcの焦点距離と当該光学系全体の焦点距離との比を規定した式である。本件発明では、手振れ等の振動が生じたとき、当該防振レンズ群Gvcを光軸に対して垂直方向に移動させる。すなわち、防振時は、当該防振レンズ群Gvcを偏芯させ、手振れ等の振動に起因して移動した像を元の結像位置に戻す。一般に、大口径レンズでは、共軸の収差の発生量も大きくなる傾向がある点に加えて、防振レンズ群Gvcを偏芯させた場合、その偏芯による収差の発生量が大きく、特に偏芯コマ収差及び偏芯像面湾曲の発生量が大きくなる傾向にある。本件発明では、当該条件式(1)を満足する光学系とすることにより、偏芯コマ収差及び偏芯像面湾曲の発生量を抑え、防振時においても優れた光学性能を有する明るい大口径レンズを実現することができる。また、当該条件式(1)を満足する光学系とすることにより、防振時における防振レンズ群Gvcの移動量を適正な範囲内とすることができ、その結果、防振レンズ群Gvcを駆動するためのアクチュエータなどの防振駆動機構が大きくなるのを抑制し、鏡筒の外径の小型化を図ることができる。以上より、当該大口径レンズの小型化当該光学系を少ないレンズ枚数で構成した場合にも、優れた光学性能を実現することができるため、当該大口径レンズの小型化を図ることができる。
0.98 < |fvc|/f < 2.90 ・・・(1)’’
0.98 < |fvc|/f < 2.53 ・・・(1)’’’
条件式(2)は、防振レンズ群Gvcを構成する単レンズユニットのd線のアッベ数を規定した式である。条件式(2)を満足させることにより、防振時に防振レンズ群Gvcを移動させたときの色ズレを小さくすることができ、防振時においても優れた光学性能を実現することができる。
45 < νdvc ・・・(2)’’
54 < νdvc ・・・(2)’’’
条件式(3)は、第三レンズ群Grの焦点距離と、当該光学系全体の焦点距離との比を規定した式である。条件式(3)を満足させることにより、少ないレンズ枚数で優れた光学性能を確保することができ、当該大口径レンズの小型化を図ることができ、コストの増加を抑制することができる。
0.83 < |fr|/ f < 1.75 ・・・(3)’’
0.94 < |fr|/ f < 1.75 ・・・(3)’’’
0.996 ≦ |fr|/ f < 1.80 ・・・(3)’’’’
条件式(4)は、防振レンズ群Gvcの物体側の面(光学面)の曲率半径と、第一レンズ群Gfの焦点距離との比を規定した式である。条件式(4)を満足するように、当該光学系を構成することにより、第1レンズ群Gf側から防振レンズ群Gvcの物体側の面に対して軸上光束が入射するときの角度が0°又は0°に近くなる。このように、防振レンズ群Gvcの物体側の面に入射する軸上光束の角度を小さくすることにより、物体側の面にほぼ垂直で入射し、発生する偏芯コマ収差を小さくすることができ、防振時の光学性能の劣化を抑制することができる。
0.0 < Cr1vc/ff ・・・(4)’’
本件発明において、上記条件式(1)〜条件式(4)に加えて、以下の条件式(5)を満足することが好ましい。
ただし、上記式(5)において、
βvcは、前記防振レンズ群Gvcの横倍率、
βrは前記第三レンズ群Grの横倍率である。
0.35 < |(1−βvc)×βr| < 0.60 ・・・(5)’’
本件発明に係る光学系において、上記条件式(1)〜条件式(4)に加えて、以下の条件式(6)を満足することも好ましい。
0.92 < |ff/f| ・・・(6)’’
1.110 ≦ |ff/f| ・・・(6)’’’
本件発明に係る光学系において、第三レンズ群Grに含まれる少なくとも一枚の負レンズが、以下の条件式(7)を満足することが、色収差の補正に効果的であり、条件式(7)’を満足することがより好ましく、条件式(7)’’を満足することがさらに好ましく、条件式(7)’’’を満足することがより一層好ましく、条件式(7)’’’’を満足することが最も好ましい。
64 > νdn ・・・(7)’
57 > νdn ・・・(7)’’
51 > νdn ・・・(7)’’’
41 > νdn ・・・(7)’’’’
本件発明に係る光学系において、第三レンズ群Grに含まれる少なくとも一枚の負レンズが、以下の条件式(8)を満足することが、像面性の補正に効果的であり、条件式(8)’を満足することがより好ましく、条件式(8)’’を満足することがさらに好ましい。
1.51 < Ndn ・・・(8)’
1.61 < Ndn ・・・(8)’’
本件発明は、当該光学系全系のFnoは2.8よりも明るい大口径レンズに適用することが好ましい。上述してきたように、防振レンズ群Gvcを第1レンズ群Gfと第3レンズ群Grとの間に配置し、第3レンズ群に少なくとも1枚の負レンズを配置し、少なくとも条件式(1)〜条件式(4)を満足させることにより、防振時における防振レンズ群Gvcの移動量、ブレ補正係数、各レンズ群の屈折力、近軸倍率等を適性なものとすることができ、防振時においても優れた光学性能を有する大口径レンズとすることができる。
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系の像側に設けられた、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子等も用いることができ、本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。
図1は、本件発明に係る実施例1の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第一レンズ群Gfと、負の屈折力を有する防振レンズ群Gvcと、正の屈折力を有する第三レンズ群Grとを備え、これらのレンズ群により構成されている。防振レンズ群は、光軸に対して垂直方向に移動して像位置を変化させるもので、当該防振レンズ群Gvcにより、撮像時の手振れ等の振動に起因する像ブレを低減することができる。図1において、第1レンズ群Gf内にに示す「S」は開口絞りである。また、第3レンズ群Grの像側に示す「I」は像面であり、具体的には、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。なお、各レンズ群の具体的なレンズ構成は図1に示すとおりである。なお、これらの符号は実施例2〜実施例6で示す図4、図7、図10、図13及び図16においても同様のものを示すため、以下では説明を省略する。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表1に当該固定焦点レンズのレンズデータを示す。表1において、面番号No.は物体側から数えたレンズ面の順番、Rはレンズ面の曲率半径、Dはレンズ面の光軸上の間隔、Ndはd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、νdはd線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、開口絞り(絞りS)は、面番号にSTOPを付して示している。さらに、レンズ面が非球面である場合には、面番号にASPHを示し、曲率半径Rの欄には近軸曲率半径を示している。なお、これらは実施例2〜実施例6で示す表2、表3、表5、表7及び表9においても同様であるため、以下では説明を省略する。
図4は、本件発明に係る実施例2の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に正の屈折力を有する第一レンズ群Gfと、負の屈折力を有する防振レンズ群Gvcと、正の屈折力を有する第三レンズ群Grとを備え、これらのレンズ群により構成されている。防振レンズ群Gvcの機能は実施例1と同様である。また、具体的なレンズ構成は図4に示すとおりである。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表2に当該固定焦点レンズのレンズデータを示す。図5は無限遠合焦時の縦収差図であり、図6は、(a)無限遠合焦時、基準状態の横収差図、及び(b)無限遠合焦時、0.3°角度ぶれ補正時の横収差図である。
図7は、本件発明に係る実施例3の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に正の屈折力を有する第一レンズ群Gfと、負の屈折力を有する防振レンズ群Gvcと、正の屈折力を有する第三レンズ群Grとを備え、これらのレンズ群により構成されている。防振レンズ群Gvcの機能は実施例1と同様である。また、具体的なレンズ構成は図7に示すとおりである。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表3に当該固定焦点レンズのレンズデータを示す。また、図8は無限遠合焦時の縦収差図であり、図9は、(a)無限遠合焦時、基準状態の横収差図、及び(b)無限遠合焦時、0.3°角度ぶれ補正時の横収差図である。
z=ch2/[1+{1-(1+k)c2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10・・・
(但し、cは曲率(1/r)、hは光軸からの高さ、kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・は各次数の非球面係数)
図10は、本件発明に係る実施例4の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に負の屈折力を有する第一レンズ群Gfと、負の屈折力を有する防振レンズ群Gvcと、正の屈折力を有する第三レンズ群Grとを備え、これらのレンズ群により構成されている。防振レンズ群Gvcの機能は実施例1と同様である。また、具体的なレンズ構成は図10に示すとおりである。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表5に当該固定焦点レンズのレンズデータを示す。また、図11は無限遠合焦時の縦収差図であり、図12は、(a)無限遠合焦時、基準状態の横収差図、及び(b)無限遠合焦時、0.3°角度ぶれ補正時の横収差図である。
図13は、本件発明に係る実施例5の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に負の屈折力を有する第一レンズ群Gfと、負の屈折力を有する防振レンズ群Gvcと、正の屈折力を有する第三レンズ群Grとを備え、これらのレンズ群により構成されている。防振レンズ群Gvcの機能は実施例1と同様である。また、具体的なレンズ構成は図13に示すとおりである。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表7に当該固定焦点レンズのレンズデータを示す。また、図14は無限遠合焦時の縦収差図であり、図15は、(a)無限遠合焦時、基準状態の横収差図、及び(b)無限遠合焦時、0.3°角度ぶれ補正時の横収差図である。
図16は、本件発明に係る実施例6の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に正の屈折力を有する第一レンズ群Gfと、正の屈折力を有する防振レンズ群Gvcと、正の屈折力を有する第三レンズ群Grとを備え、これらのレンズ群により構成されている。防振レンズ群Gvcの機能は実施例1と同様である。また、具体的なレンズ構成は図13に示すとおりである。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表9に当該固定焦点レンズのレンズデータを示す。また、図17は無限遠合焦時の縦収差図であり、図17は、(a)無限遠合焦時、基準状態の横収差図、及び(b)無限遠合焦時、0.3°角度ぶれ補正時の横収差図である。
Gr・・・第3レンズ群
Gvc・・・防振レンズ群
S・・・絞り
I・・・像面
Claims (5)
- 物体側から順に、第一レンズ群Gf、光軸に対して垂直方向に移動して像位置を変化させる防振レンズ群Gvc及び第三レンズ群Grから構成された光学系であって、
当該防振レンズ群Gvcは、単レンズユニットから構成され、
当該第三レンズ群Grは少なくとも1枚の負の屈折力を有するレンズを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
0.90 < |fvc|/f < 3.10 ・・・(1)
45 < νdvc ・・・(2)’’
0.996 ≦ |fr|/ f < 1.80 ・・・(3)’’’’
−0.1 < Cr1vc/ ff ・・・(4)’
1.110 ≦ |ff/f| ・・・(6)’’’
1.48 < Ndn ・・・(8)
ただし、上記各式において、
fvcは、当該防振レンズ群Gvcの焦点距離、
fは、当該光学系全系の焦点距離、
νdvcは、当該防振レンズ群Gvcを構成する単レンズユニットのd線に対するアッベ数、
frは、当該第三レンズ群Grの焦点距離、
Cr1vcは、当該防振レンズ群Gvcの最も物体側の面の曲率半径、
ffは、当該第一レンズ群Gfの焦点距離、
Ndnは、当該第三レンズ群Grに含まれる少なくとも一枚の負レンズのd線に対する屈折率である。 - 全系のFnoは、2.8よりも明るい請求項1に記載の光学系。
- 前記第三レンズ群Grは、正の屈折力を有する請求項1又は請求項2に記載の光学系。
- 以下の条件式を満足する請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の光学系。
0.20 < |(1 − βvc ) × βr| < 0.80 ・・・(5)
ただし、上記式(5)において、
βvcは、前記防振レンズ群Gvcの横倍率、
βrは前記第三レンズ群Grの横倍率である。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の光学系と、当該光学系の像側に設けられた、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
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