JP7442073B2 - レンズ系、撮像装置及び撮像システム - Google Patents
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Description
T1/T2<0.8 …(1)
ここで、
T1:軸上光線の最大高さにおける第1方向のレンズ厚み
T2:軸上光線の最大高さにおける第2方向のレンズ厚み
である。
以下、本開示に係るレンズ系、撮像装置及び撮像システムの実施形態1を、図面を用いて説明する。
本実施形態に係る撮像システムについて、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る撮像システム10の構成を示す図である。
本実施形態に係るレンズ系ILが具体的に実施される一例として、レンズ系ILの実施例1~6を以下説明する。
図3~15を用いて、実施例1に係るレンズ系IL1について説明する。
以上のレンズ系IL1の数値実施例1を用いて、本実施形態に係るレンズ系ILが満たす各種条件について、図16A~19を参照して説明する。
条件(1A)は、絞りAよりも物体側の少なくとも一枚の自由曲面レンズが、以下の条件式(1A)を満たすことである。
T1/T2<0.8 …(1A)
M=(Y1/Y2)×(θ2/θ1) …(α)
0.1<T1/T2<0.8 …(1Aa)
0.3<T1/T2<0.76 …(1Ab)
なお、本実施形態のレンズ系ILは、明るい光学系でなくてもよい。本実施形態のレンズ系ILは、これに代えて又は加えて、望遠の光学系であってもよい。
SG1k=SAG1k×Δndk
SG2k=SAG2k×Δndk
条件(2)は、第1方向における像高Y1及び軸上光線AXの最大高さAXRhに基づく以下の条件式(2)によって規定される。
2<AXRh/Y1<5 …(2)
2.5<AXRh/Y1<4 …(2a)
0.005<(FSAG1-FSAG2)/AXRh<0.015 …(3)
0.009<(FSAG1-FSAG2)/AXRh<0.0014 …(3a)
1<(Y1/Y2)×|tanθ2/tanθ1|<4 …(4)
2<(Y1/Y2)×|tanθ2/tanθ1|<3.5 …(4a)
0.050<AXRh/OAL<0.350 …(5)
0.100<AXRh/OAL<0.250 …(5a)
0.30<FFN/FBN<3.00 …(6)
0.50<FFN/FBN<1.00 …(6a)
本実施形態のレンズ系ILは、以上の諸条件に加えて又はこれに代えて、以下の条件を満たしてもよい。
図20~33を用いて、実施例2のレンズ系IL2について説明する。
実施例3では、絞りAよりも物体側における自由曲面レンズが1枚であるレンズ系ILの一例を説明する。図34~47を用いて、実施例3のレンズ系IL3について説明する。
実施例4では、非球面を用いないレンズ系ILの一例を説明する。図48~61を用いて、実施例4のレンズ系IL4について説明する。
実施例5では、可視光が利用可能なレンズ系ILの一例を説明する。図62~70を用いて、実施例5のレンズ系IL5について説明する。
図71~79を用いて、実施例6のレンズ系IL6について説明する。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置換、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記各実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。
以下、本開示に係る各種態様を例示する。
T1/T2<0.8 …(1A)
ここで、
T1:軸上光線の最大高さにおける前記第1方向のレンズ厚み
T2:軸上光線の最大高さにおける前記第2方向のレンズ厚み
である。
N:前記絞りよりも物体側の自由曲面レンズにおける自由曲面の総数
k:総数Nの自由曲面における各自由曲面を示す番号
SAG1k:k番目の自由曲面の前記第1方向における高さが、前記第1方向の像高の40%の箇所のサグ量
SAG2k:k番目の自由曲面の前記第2方向における高さが、前記第1方向の像高の40%の箇所のサグ量
Y2:前記第2方向の像高
Θ1:前記第1方向の全画角
Δndk:当該自由曲面よりも像面側における屈折率から物体側における屈折率を差し引いた差分
である。
2<AXRh/Y1<5 …(2)
ここで、
AXRh:軸上光線の最大高さ
Y1:前記第1方向の像高
である。これにより、レンズ系を明るくしながら収差を補正可能にすることができる。
0.005<(FSAG1-FSAG2)/AXRh<0.015 …(3)
ここで、
FSAG1:高さAXRhにおける前記第1方向のサグ量
FSAG2:高さAXRhにおける前記第2方向のサグ量
AXRh:軸上光線の最大高さ
である。これにより、レンズ系の明るさを確保しながら一方向に像を拡大することができる。
1<(Y1/Y2)×|tanθ2/tanθ1|<4 …(4)
ここで、
Y1:前記第1方向の像高
Y2:前記第2方向の像高
θ1:前記第1方向の画角
θ2:前記第2方向の画角
である。これにより、解像度の低下を回避しつつ一方向に像を拡大することができる。
0.050<AXRh/OAL<0.350 …(5)
ここで、
AXRh:軸上光線の最大高さ
OAL:レンズ系の光学全長
である。これにより、レンズ系ILの明るさを確保しながら収差を補正可能にすることができる。
0.30<FFN/FBN<3.00 …(6)
ここで、
FFN:前記絞りよりも物体側の自由曲面レンズの枚数
FBN:前記絞りよりも像面側の自由曲面レンズの枚数
である。これにより、レンズ系の大型化等を回避しながら、諸収差を補正可能にすることができる。
N:前記絞りよりも物体側の自由曲面レンズにおける自由曲面の総数
k:総数Nの自由曲面における各自由曲面を示す番号
sag1k:k番目の自由曲面の前記第1方向における高さがAXRhの40%の箇所のサグ量
sag2k:k番目の自由曲面の前記第2方向における高さがAXRhの40%の箇所のサグ量
AXRh:軸上光線の最大高さ
Δndk:当該自由曲面よりも像面側における屈折率から物体側における屈折率を差し引いた差分
である。これにより、レンズ系の明るさを確保し、収差の補正を可能にしながら、一方向に像を拡大することができる。
Claims (21)
- 物体側から像面側に並んだ複数のレンズ素子と、
前記複数のレンズ素子の間に配置された絞りとを備え、
前記複数のレンズ素子は、互いに交差する第1方向と第2方向との間で非対称な自由曲面を有する複数の自由曲面レンズを含み、
前記絞りよりも像面側に、少なくとも1枚の自由曲面レンズが配置され、
前記絞りよりも物体側に、以下の条件式(1)を満たす少なくとも1枚の自由曲面レンズが配置され、
0.3<T1/T2<0.76 …(1)
ここで、
T1:軸上光線の最大高さにおける前記第1方向のレンズ厚み
T2:軸上光線の最大高さにおける前記第2方向のレンズ厚み
である、レンズ系。 - 以下の条件式(2)を満たし、
2<AXRh/Y1<5 …(2)
ここで、
AXRh:軸上光線の最大高さ
Y1:前記第1方向の像高
である、請求項1に記載のレンズ系。 - 前記複数の自由曲面レンズにおける最も物体側の自由曲面レンズが、物体側に、以下の条件式(3)を満たす自由曲面を有し、
0.005<(FSAG1-FSAG2)/AXRh<0.015 …(3)
ここで、
FSAG1:高さAXRhにおける前記第1方向のサグ量
FSAG2:高さAXRhにおける前記第2方向のサグ量
AXRh:軸上光線の最大高さ
である、請求項1又は2に記載のレンズ系。 - 以下の条件式(4)を満たし、
1<(Y1/Y2)×|tanθ2/tanθ1|<4 …(4)
ここで、
Y1:前記第1方向の像高
Y2:前記第2方向の像高
θ1:前記第1方向の画角
θ2:前記第2方向の画角
である、請求項1~3のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 以下の条件式(5)を満たし、
0.050<AXRh/OAL<0.350 …(5)
ここで、
AXRh:軸上光線の最大高さ
OAL:レンズ系の光学全長
である、請求項1~4のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 以下の条件式(6)を満たし、
0.30<FFN/FBN<3.00 …(6)
ここで、
FFN:前記絞りよりも物体側の自由曲面レンズの枚数
FBN:前記絞りよりも像面側の自由曲面レンズの枚数
である、請求項1~5のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 最も物体側の自由曲面レンズが、前記条件式(1)を満たす
請求項1~7のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 前記絞りよりも像面側に配置された自由曲面レンズが、軸上光線の最大高さの50%の高さにおけるサグ量が、光軸の周りの位相方向において前記第1及び第2方向とは異なる位相方向に極値を持つ自由曲面を有する
請求項1~8のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 前記複数のレンズ素子の枚数が、5枚以上である
請求項1~9のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 前記絞りのF値が、2.8よりも小さい
請求項1~10のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 前記複数の自由曲面レンズは、前記第1方向において正のパワーを有し、前記第2方向において負のパワーを有する自由曲面レンズを含む
請求項1~11のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 前記第1方向と前記第2方向とは、互いに直交する
請求項1~12のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 波長900nm以上の光を結像可能に構成された
請求項1~13のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 前記複数の自由曲面レンズが有する自由曲面は、前記第1方向に対応する第1軸、及び、前記第2方向に対応する第2軸に関して線対称である、
請求項1~14のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 前記複数のレンズ素子のうちの最も物体側にあるレンズ素子又は物体側から2番目のレンズ素子が、前記条件式(1)を満たす自由曲面レンズである
請求項1~15のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 前記最も物体側にあるレンズ素子は、前記第1方向において正のパワーを有し、前記第2方向において負のパワーを有する
請求項16に記載のレンズ系。 - 前記複数のレンズ素子は、前記第1方向において前記第2方向よりも負のパワーが強いレンズ素子を含む
請求項1~17のいずれか1項に記載のレンズ系。 - 請求項1~18のいずれか1項に記載のレンズ系と、
前記レンズ系によって結像される像を撮像する撮像素子と
を備える撮像装置。 - 前記撮像素子は、前記第1方向に対応する短辺と、前記第2方向に対応する長辺とを有する
請求項19に記載の撮像装置。 - 請求項19又は20に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の撮像素子によって撮像された画像に画像処理を実行する画像処理部と
を備える撮像システム。
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