JP6727785B2 - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Description
θgF>−0.00163×νd+0.665
νd<20.00
−0.30<f/ff<0.25
2.00<(GnR1+GnR2)/(GnR1−GnR2)<8.00
18.09≦TD/f<45.00
1.77≦νna/νpa<5.00
なる条件式を満足することを特徴とする。
(A)正射影方式 Y=f×sinω
(B)等立体角射影方式 Y=2f×sin(ω/2)
(C)等距離射影方式 Y=f×ω
(D)立体射影方式 Y=2f×tan(ω/2)
図14は、各射影方式において、半画角90°のときの像高を1として、半画角と像高の関係を模式的に表した図である。(A)正射影方式では、画面中央付近では像をそれほど圧縮せず、画面周辺において像を強く圧縮している。一方、(D)立体射影方式では、画面中央付近で像を強く圧縮し、画面周辺においては像をそれほど圧縮していない。立体射影方式では周辺領域において像の変形度合が小さいため、周辺領域でも収差の影響が目立ちやすい。それゆえ、立体射影方式に対応する光学系では、周辺領域においても高い光学性能が求められる。
θgF+0.00163×νd>0.665…(1)
νd<30.00…(2)
−0.30<f/ff<0.25…(3)
なる条件式を満足している。
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
で表される数値である。
θgF+0.00163×νd>0.675…(1a)
νd<25.00…(2a)
−0.25<f/ff<0.22…(3a)
また、さらに好ましくは、条件式(1)乃至(3)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
θgF+0.00163×νd>0.685…(1b)
νd<20.00…(2b)
−0.20<f/ff<0.20…(3b)
さらに、各実施例において、次の条件式のうち1つ以上を満足することがより好ましい。
−25.00<fn/f<−2.00…(4)
1.20<(GnR1+GnR2)/(GnR1−GnR2)<8.00…(5)
1.20<νna/νpa<5.00…(6)
0.00≦|(R1+R2)|/(R1−R2)≦1.00…(7)
7.00<TD/f<45.00…(8)
ここで、負レンズGnの焦点距離をfn、負レンズGnの物体側のレンズ面の曲率半径をGnR1、像側のレンズ面の曲率半径をGnR2とする。また、前群Lfに含まれる全ての負レンズの材料のアッベ数の平均値をνna、前群Lfに含まれる全ての正レンズの材料のアッベ数の平均値をνpaとする。さらに、後群Lrの最も物体側のレンズ面の曲率半径をR1、後群Lrの最も像側のレンズ面の曲率半径をR2、前群Lfの最も物体側のレンズ面から後群Lrの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をTDとする。
−20.00<fn/f<−3.00…(4a)
1.50<(GnR1+GnR2)/(GnR1−GnR2)<7.00…(5a)
1.30<νna/νpa<4.00…(6a)
0.03≦|(R1+R2)|/(R1−R2)≦0.80…(7a)
10.00<TD/f<40.00…(8a)
さらに好ましくは、条件式(4)乃至(8)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
−15.00<fn/f<−4.00…(4b)
2.00<(GnR1+GnR2)/(GnR1−GnR2)<6.00…(5b)
1.40<νna/νpa<3.00…(6b)
0.05≦|(R1+R2)|/(R1−R2)≦0.75…(7b)
12.00<TD/f<35.00…(8b)
また、前群Lfは、7枚以下のレンズで構成することが好ましい。各実施例の光学系は180°程度の画角を有しており、前群Lfに含まれるレンズの有効径が大きくなりやすく、各レンズの重量も大きくなりやすい。前群Lfを7枚以下のレンズで構成することにより、前群Lf全体としての重量を効果的に低減させることができる。後群Lrは、5枚以下のレンズで構成することが好ましい。これにより、レンズ全系の小型化と軽量化を効果的に実現することができる。
85°<ωmax<120°…(9)
1.55<Y80/f<1.80…(10)
0.20<f2/(Y80×Fno)<2.50…(11)
なる条件式を満足することが好ましい。
87°<ωmax<115°…(9a)
1.59<Y80/f<1.77…(10a)
0.25<f2/(Y80×Fno)<2.00…(11a)
また、さらに好ましくは、条件式(9)乃至(11)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
89°<ωmax<110°…(9b)
1.63<Y80/f<1.73…(10b)
0.30<f2/(Y80×Fno)<1.50…(11b)
続いて、各実施例におけるレンズ構成について説明する。実施例1及び2の光学系において、前群Lfは、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の3枚の負レンズ、両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズとの接合レンズから構成される。物体側から数えて3番目に配置された負レンズの両面を非球面形状とすることで、像面湾曲を良好に補正している。また、物体側から数えて2番目に配置された負レンズが、前群Lfに含まれる負レンズの中で材料のアッベ数が最も小さい負レンズGnに相当する。
x=(h2/r)/[1+[1−(1+K)(h/r)2]1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10
で表示される。但しrは近軸曲率半径である。また「e−Z」の表示は「10−Z」を意味する。また、各実施例において、負レンズGnに相当するレンズの材料の部分分散比θgF、負レンズGnに相当するレンズの焦点距離fnを合わせて表記している。
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF fn
1 24.640 1.25 1.77250 49.6
2 10.334 3.08
3 13.519 1.00 1.95906 17.5 0.6598 -16.79
4 7.083 4.69
5* 8.181 1.00 1.76802 49.2
6* 3.330 3.00
7 -13.041 0.60 1.59522 67.7
8 8.521 6.87 2.00069 25.5
9 -15.485 1.65
10(絞り) ∞ 1.10
11 5.634 4.46 1.49700 81.5
12 -5.636 0.51
13 -4.287 0.40 1.85478 24.8
14 10.208 2.72 1.49700 81.5
15 -6.064 0.33
16* 9.089 3.52 1.55332 71.7
17* -7.138 1.46
18 ∞ 1.60 1.51630 64.1
19 ∞ 2.00
像面 ∞
非球面データ
第5面
K =-1.74182e+000 A 6=-5.36705e-005 A 8= 1.23192e-006 A10=-3.06369e-009
第6面
K =-1.16929e+000 A 4= 1.39638e-003 A 6=-1.20156e-004 A 8=-1.51135e-006 A10= 2.35477e-007
第16面
K =-1.89973e+000 A 4=-6.45750e-004 A 6= 2.02657e-005 A 8=-1.14090e-006 A10= 1.46887e-008
第17面
K =-7.98305e-001 A 4= 7.08293e-004 A 6=-1.49882e-005
各種データ
焦点距離 2.00
Fナンバー 2.00
半画角 90.20
像高 4.00
レンズ全長 36.18
BF 4.51
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
前群 1 -15.00
後群 11 8.00
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF fn
1 25.739 1.25 1.77250 49.6
2 11.637 3.01
3 14.589 1.00 1.95906 17.5 0.6598 -23.55
4 8.566 4.89
5* 8.545 1.00 1.76802 49.2
6* 3.330 5.07
7 -8.737 0.60 1.59522 67.7
8 10.806 5.67 2.00069 25.5
9 -14.548 1.87
10(絞り) ∞ 1.10
11 5.558 4.86 1.49700 81.5
12 -5.560 0.54
13 -4.083 0.40 1.85478 24.8
14 11.045 2.71 1.49700 81.5
15 -6.148 1.24
16* 9.090 3.98 1.55332 71.7
17* -7.140 1.46
18 ∞ 1.60 1.51630 64.1
19 ∞ 2.00
像面 ∞
非球面データ
第5面
K = 3.37697e-001 A 6=-6.93664e-005 A 8= 1.99836e-006 A10=-2.02822e-008
第6面
K =-1.03997e+000 A 4= 1.46726e-003 A 6=-9.52085e-005 A 8=-1.69641e-006 A10= 2.26511e-007
第16面
K =-1.06802e+000 A 4=-7.50562e-004 A 6= 2.07296e-005 A 8=-1.04976e-006 A10= 1.28819e-008
第17面
K =-6.65735e-001 A 4= 6.16060e-004 A 6=-1.49996e-005
各種データ
焦点距離 2.00
Fナンバー 2.00
半画角 90.20
像高 4.00
レンズ全長 39.19
BF 4.51
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
前群 1 -12.00
後群 11 8.97
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF fn
1 25.195 1.20 1.80400 46.6
2 11.653 5.00
3 14.557 0.70 2.00100 29.1
4 6.859 4.19
5* 20.501 0.50 1.80610 40.7
6* 5.716 3.99
7 -73.177 0.45 1.59522 67.7
8 9.142 0.86
9 13.936 0.45 2.10205 16.8 0.6721 -15.13
10 7.462 10.57 2.00069 25.5
11 -13.962 4.64
12(絞り) ∞ 2.56
13* 6.320 1.94 1.49710 81.6
14* -17.197 0.09
15 66.768 1.39 1.49700 81.5
16 -5.178 0.45 1.84666 23.8
17 16.143 2.64
18* 13.935 3.54 1.55332 71.7
19* -5.438 1.20
20 ∞ 1.50 1.51630 64.1
21 ∞ 2.24
像面 ∞
非球面データ
第5面
K = 2.00114e+000 A 4=-1.01987e-004 A 6=-5.72800e-006 A 8=-7.90180e-008 A10= 2.62920e-009
第6面
K =-7.26641e-002 A 4=-3.63561e-004 A 6=-2.44288e-005 A 8=-2.31468e-007 A10=-2.01264e-009
第13面
K =-3.51840e+000 A 4= 2.29819e-003 A 6= 3.07570e-004 A 8=-3.86576e-005 A10= 3.46968e-006
第14面
K = 4.84763e+000 A 4= 1.34834e-003 A 6= 2.43191e-004
第18面
K =-3.04798e+000 A 4=-6.21861e-004 A 6= 2.90573e-005 A 8= 1.09122e-006 A10=-4.37169e-008
第19面
K =-3.38885e+000 A 4=-1.03947e-003 A 6= 4.88982e-005 A 8= 2.37243e-007
各種データ
焦点距離 2.00
Fナンバー 2.00
半画角 100.00
像高 4.76
レンズ全長 45.16
BF 4.43
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
前群 1 15.03
後群 13 9.14
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF fn
1 30.469 1.20 1.83481 42.7
2 9.786 5.68
3* 24.865 0.70 1.88202 37.2
4* 7.378 4.35
5 80.368 0.50 1.80400 46.6
6 11.041 6.90
7 -27.683 0.45 1.71300 53.9
8 13.140 0.63
9 16.036 0.45 1.95906 17.5 0.6598 -28.20
10 9.928 3.91 2.00069 25.5
11 -16.600 10.80
12(絞り) ∞ 0.47
13* 20.010 1.14 1.49710 81.6
14* -20.005 0.50
15 -14.518 1.06 1.48749 70.2
16 -4.427 0.45 2.00100 29.1
17 85.011 0.55
18 14.918 2.34 1.49700 81.5
19 -75.490 0.59
20* 14.013 2.34 1.55332 71.7
21* -4.798 9.98
像面 ∞
非球面データ
第3面
K = 9.26595e-001 A 4= 1.74251e-004 A 6=-9.19603e-008 A 8=-6.18843e-009
第4面
K =-1.55179e+000 A 4= 3.15057e-004 A 6= 6.87929e-006
第13面
K = 1.16740e+000 A 4= 1.89852e-004 A 6= 4.36520e-004 A 8=-2.12647e-005 A10= 8.21093e-007
第14面
K =-2.35943e+000 A 4= 6.47874e-004 A 6= 5.69574e-004
第20面
K =-1.60281e+000 A 4=-1.12845e-003 A 6= 6.14929e-006 A 8= 8.93187e-007 A10=-4.26931e-008
第21面
K =-1.83970e+000 A 4=-1.11349e-003 A 6=-9.48115e-006 A 8= 2.37243e-007
各種データ
焦点距離 1.50
Fナンバー 2.80
半画角 93.20
像高 3.15
レンズ全長 55.00
BF 9.98
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
前群 1 -78.27
後群 13 8.24
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF fn
1 25.144 1.20 1.80400 46.6
2 11.653 5.21
3 13.855 0.70 1.91082 35.3
4 6.859 4.19
5 73.515 0.50 1.73800 32.3
6 5.907 2.74
7 -19.819 0.45 1.59522 67.7
8 9.142 1.38
9 14.767 0.45 1.95906 17.5 0.6598 -16.22
10 7.462 4.52 2.00069 25.5
11 -13.220 6.79
12(絞り) ∞ 1.40
13* 6.320 1.45 1.49710 81.6
14* -13.855 0.10
15 66.768 1.14 1.48749 70.2
16 -5.178 0.45 1.85478 24.8
17 23.099 3.69
18* 13.935 3.98 1.55332 71.7
19* -4.756 1.20
20 ∞ 1.50 1.51630 64.1
21 ∞ 2.28
像面 ∞
非球面データ
第13面
K =-4.32378e-001 A 4= 2.29819e-003 A 6= 3.07570e-004 A 8= 4.46609e-005 A10=-7.05731e-006
第14面
K = 2.72506e+000 A 4= 3.06342e-003 A 6= 5.10637e-004
第18面
K =-3.04798e+000 A 4=-6.21861e-004 A 6= 2.90573e-005 A 8= 1.09122e-006 A10=-3.89032e-008
第19面
K =-3.38885e+000 A 4=-1.43938e-003 A 6= 5.31066e-005 A 8= 2.37243e-007
各種データ
焦点距離 2.02
Fナンバー 2.40
半画角 97.00
像高 4.36
レンズ全長 40.34
BF 2.28
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
前群 1 471.79
後群 13 8.23
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF fn
1 32.507 1.25 1.48749 70.2
2 10.511 3.06
3 15.428 1.00 1.95906 17.5 0.6598 -15.37
4 7.299 5.53
5* -30.857 1.00 1.72903 54.0
6* 3.923 1.59
7 9.089 13.77 2.00069 25.5
8 -30.300 1.45
9(絞り) ∞ 1.10
10 6.330 5.69 1.49700 81.5
11 -6.332 0.41
12 -4.591 0.40 1.85478 24.8
13 37.865 2.66 1.49700 81.5
14 -6.205 0.30
15* 10.007 3.12 1.55332 71.7
16* -7.135 1.46
17 ∞ 1.60 1.51630 64.1
18 ∞ 2.00
像面 ∞
非球面データ
第5面
K = 3.99706e+000 A 6= 7.54242e-007 A 8=-4.06321e-007 A10= 9.99311e-009
第6面
K =-3.19199e+000 A 4= 2.82797e-003 A 6=-9.13900e-005 A 8=-4.23232e-007 A10= 7.13283e-008
第15面
K = 1.04119e+000 A 4=-1.28724e-003 A 6= 5.41024e-005 A 8=-3.15358e-006 A10= 4.81716e-008
第16面
K = 5.22651e-002 A 4= 1.16275e-003 A 6=-1.42289e-005
各種データ
焦点距離 2.00
Fナンバー 2.00
半画角 90.20
像高 4.00
レンズ全長 42.33
BF 4.51
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
前群 1 -15.00
後群 10 8.00
次に、本発明の光学系を撮像光学系として用いた監視カメラ(撮像装置)の実施例について、図13を用いて説明する。図13において、20は監視カメラ本体、21は実施例1乃至6で説明したいずれかの光学系によって構成された撮影光学系である。22はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系21によって形成された被写体像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。
Lr 後群
SP 開口絞り
IP 像面
Claims (9)
- 物体側より像側へ順に配置された、複数のレンズを含む前群、開口絞り、正の屈折力の後群から構成される光学系であって、
前記前群は、正レンズと3枚以上の負レンズとを有し、
前記前群に含まれる負レンズの中で材料のアッベ数が最も小さい負レンズGnの材料のアッベ数をνd、前記負レンズGnの材料の部分分散比をθgF、前記前群の焦点距離をff、前記光学系の焦点距離をf、前記負レンズGnの物体側のレンズ面の曲率半径をGnR1、前記負レンズGnの像側のレンズ面の曲率半径をGnR2、前記前群の最も物体側のレンズ面から前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をTD、前記前群に含まれる全ての負レンズの材料が有するアッベ数の平均値をνna、前記前群に含まれる全ての正レンズの材料が有するアッベ数の平均値をνpaとして、
θgF+0.00163×νd>0.665
νd<20.00
−0.30<f/ff<0.25
2.00<(GnR1+GnR2)/(GnR1−GnR2)<8.00
18.09≦TD/f<45.00
1.77≦νna/νpa<5.00
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 - 前記負レンズGnの焦点距離をfnとして、
−25.00<fn/f<−2.00
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光学系。 - 前記後群の最も物体側のレンズ面の曲率半径をR1、前記後群の最も像側のレンズ面の曲率半径をR2として、
0.00≦|(R1+R2)|/(R1−R2)≦1.00
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学系。 - 前記前群は、7枚以下のレンズで構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちいずれか1項に記載の光学系。
- 前記後群は、5枚以下のレンズで構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちいずれか1項に記載の光学系。
- 半画角80°における像高をY80として、
1.55<Y80/f<1.80
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1ないし請求項5のうちいずれか1項に記載の光学系。 - 半画角80°における像高をY80、無限遠の被写体距離での前記光学系の開放FナンバーをFnoとして、
0.20<f2/(Y80×Fno)<2.50
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1ないし請求項6のうちいずれか1項に記載の光学系。 - 請求項1ないし請求項7のうちいずれか1項に記載の光学系と、
前記光学系によって形成された像を受光する撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記光学系の最大半画角をωmaxとして、
85°<ωmax<120°
なる条件式を満足することを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
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