JPH01179007A - 屈曲可能な光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、写真用カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカ
メラ等に用いられる屈曲可能な光学系に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

写真用カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等の映
像の分野で用いられる撮像光学系では、例えば第１５図
に示すような屈曲光学系が用いられる。これは、第１４
図のような光路を屈曲させない光学系と比べると光学系
の物体側の先端面を撮像面に近づけることが出来るため
に光学系全体をコンパクトにすることが可能である。尚
これら図において１は撮像系、２は撮像面、３，４は光
路を屈曲させるための反射面である。

又第１６図に示すように二つの光学系１，５を並列に設
置し、そのうちの一方の光学系を屈曲光学系にすること
によって撮像面２の位置を共通にし、又撮像面側の反射
鏡４を４′位置へ移動可能にして二つの光学系のうちの
一方を選択するようにした光学系を構成することが出来
る。

このような屈曲光学系は、撮像レンズ１を射出した光束
の光路を屈曲させる必要があり、そのためこの裡光学系
で用いられる屈曲可能な光学系は、ある程度のバックフ
ォーカスを必要とする。更に必要とするパックフォーカ
スを有していれば第１５図にｔにて示すような直接撮像
面２へ入射する有害光を適宜な遮光手段６を用いてカッ
ト出来る。

ＬかしＯ＆像レンズのパックフォーカスが短いと第１７
図のように屈曲光学系を構成し得たとしても、有害光ｔ
をカット出来ない。

このようなある程度以上のパックフォーカスを有してい
てしかもコンパクト化の要請に答えたシンプルな構成で
あって半画角が１８°程度の光学系は従来知られていな
かった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、半画角が１８′。ｓ度であってコンパクトで
かつシンプルな構成の屈曲可能な光学系を提供するもの
である。

〔問題を解決するための手段〕 本発明の屈曲可能な光学系は、少なくとも正のレンズ成
分と、負のレンズ成分と、正のレンズ成分とからなり全
体として正のパワーを持つ前群と、少なくとも正のレン
ズ成分と、負のレンズ成分とからなり全体として負のパ
ワーを持つ後群とより構成され、次の条件を満足するこ
とを特徴とするものである。

（１）　　０．０５ｆ　＜　ＨＩ■＜　０．２ｆ（２）
　　０．５５　＜　ｒ７／ｒ１ｏ＜　１．まただし、ｆ
は全系の焦点距離、ＨＩＭは前群と後群の主点間隔、ｒ
７は後群の最も物体側の面の曲率半径、ｒｌｏは後群の
最も像側の面の曲率半径である。

以上のように本発明の光学系は、コンパクトな構成にす
るために正のパワーを持つ前群と負のパワーを持つ後群
とにて構成した。

又屈曲可能な光学系は、前述のように反射鏡を入れるス
ペースと第１７図のような反射鏡を介さないで直接撮像
部に入射する有害光線を遮断する必要があるために十分
に長いパックフォーカスを確保する必要があり半画角が
１００程度の光学系の場合、０．５ｆ以上のパックフォ
ーカスが必要である。

そのため必然的に光学系の第１面から最終面までの長さ
を短くする必要性が生ずる。

本発明では屈曲可能な光学系を形成することが可能でか
つコンパクトにするために前記の条件（１）。

（２）を満足するようにした。

条件（１）の下限０．０５ｆ　を越えてかつ前群と後群
が干渉しないようにコンパクト性を保ったまま十分にパ
ックフォーカスを持つように前群と後群を構成すると諸
収差を良好に補正できなくなる。又条件（１）の上限０
．３ｆを越えてコンパクト性を保つようにすると前群の
後側主点位置が物体側に出すぎるか或は後群の前側主点
位置が後側にですぎるのでシンプルな構成では諸収差が
良好に補正できない。

またレンズ枚数を増やして複雑な構成にすると第１面か
ら最終面までの長さが長くなりコンパクトに出来なくな
る。

パックフォーカスを長くしてかつ全長を短くするために
、後群はシンプルな構成にしなければなラス、正レンズ
と負レンズという２枚のレンズにて構成し、後群の全長
を短くすることが必要である。この時に前記の条件（２
）の上限１．２を越えると像面わん曲が補正過剰になる
。又条件（２）の下限０．５５を越えると像面わん曲が
補正不足になる。又この条件（２）を満足しない状態で
他のレンズによって像面わん曲を補正しようとすると非
点隔差が増大し良好な結像性能を得ることが困難になる
。

更に次の条件（８）を満足することが望ましい。

（８１０，４ｆ　＜　ｆｌ　（０，６６ｆただしｆｌは
前群の合成焦点距離である。

条件（８）において下限０，４ｆを越えると前群のパワ
ーが強くなりすぎて後群への負担が大きくなり、シンプ
ルな構成で良好な結像性能を得ることが出来なくなり、
複雑な構成にするとパックフォーカスが十分とれなくな
るかコンパクト性を欠くことになり、本発明の目的を達
成し得なくなる。条件（８）の上限０．６５ｆを越えた
場合、コンパクト性を保とうとすると前群と後群の間隔
が長くなり、パックフォーカスが十分とれなくなる。

本発明の光学系はフォーカシングのために全体繰出しに
よっても結像性能上問題はない。しかし更に近距離の物
体に対しフォーカシングを行なう場合に繰り出し量を短
くして全体としてコンパクトにするためには、前群のみ
の繰り出し、後群のみの繰り込み、又は両者の組合わせ
によシ行なうことが望ましい。その際には撮影距離の変
化によって結像性能を劣化させないようにするためには
、以下述べるように構成することが望ましい。

前群をシンプルな構成にしかつ収差発生量をおさえるた
めに物体側の曲率が強い正レンズと像側の面が曲率の強
い両凹レンズと正レンズとより構成するのが好ましい。

これはいわゆるトリプレットタイプのレンズ系で、更に
後側主点位置が前群の真中より物体側になるように構成
し、前群と後群の主点間隔を得られるようにすることが
望ましい。

後群は、前群の焦点距離をのばすいわゆるテレコンバー
タ−の役割をもつ。これは前述のようにシンプルな構成
が求められるので次のような構成が望ましい。即ち像面
側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと像面側に凸面
を向゛けた負のメニスカスレンズの２枚にて構成するの
が好ましい。

前述のように後群の第１面と最終面で主に軸外収差（非
点収差、像面わん曲）を補正しているが。

更にレンズ群の中の空気レンズによｐ前群や後群の外側
の面で発生する主に球面収差やコマ収差を補正し、全体
として良好な結像性能が得られるようにしである。

本発明の光学系は、更に性能を良くするために次の条件
（４）、（句を満足することが望ましい。

（４）　　　０．７　＜　ｒ６／ｒｇ　＜　１．３（５
）　　　０．Ｉｆ　＜　１ｒｓｌ　＜　０．５ｆただし
ｒ８は後群の正のメニスカスレンズの凸面の曲率半径、
ｒ９は後群の負のメニスカスレンズの凹面の曲率半径で
ある。

これら条件において、条件（４）の下限０．７を越える
と球面収差が補正過剰になりすぎ又条件（４）の上限１
．３を越えると球面収差が補正不足になりすぎる。そし
ていずれの場合もレンズ系全体で収差のバランスが崩れ
好ましくない。

更に条件（句の下限０．Ｉｆを越えると後群の２枚のレ
ンズ相互の芯ずれが性能に及ぼす影響が大きくなりすぎ
レンズ系を組立てる上で好ましくない。

又上限０．５ｆを越えると空気レンズの補正能力が弱く
なりすぎる。

次にバックフォーカスを長くシ、シかもレンズ系をコン
パクトにするためには次の条件（６）、（７）を満足す
ることが望ましい。

（６）　　０．０３５ｆ　＜　ｄｌ　＜　０．１Ｏｆ（
７ン　０．０２５ｆ　＜　ｄ１＋２＜　０．１４ｆただ
しｄ［は後群の最も物体側の面から最も像側の面までの
距離、ｄ１＋□は前群の最も物体側の面から２番目のレ
ンズの物体側の面までの距離である。

条件（６）の下限０．０３５ｆを越えると後群の２枚の
レンズの肉厚が薄くなりすぎて製作上好ましくなくなる
か又はこの２枚のレンズの間に形成される空気レンズの
間隔が小さくなりすぎ軸上と軸外の性能のバランスがと
れなくなる。又上限０．１Ｏｆを越えるとバックフォー
カスが小になシ好ましくない。

条件（７）の下限０．０２５　ｆ　ｔ″越えると球面収
差が補正過剰になシ、又条件（７）の上限０，１４ｆを
越えると球面収差が補正不足になす又全長が大になる要
因になり好ましくない。

以上の条件を満足させることによシ望遠比が１以下でバ
ックフォーカスが０．６ｆ以上の光学系を構成できるよ
うになる。

更に絞りを前群と後群の間に設けることにより前群繰出
し又は後群繰込み又はその両者を用いて合焦する時に絞
りを固定することが出来機構上好ましい。

又本発明の光学系中の前群又は後群に、更にその両方に
非球面を用いることによって低いコストの材料にても十
分高性能なものを得ることが出来る。

それらの非球面としては次の式にて表わされるものであ
る。

Ｘ　＝　−□　　＋Ｂｙ’　＋Ｏｙ’＋Ｄｙ８＋］！１
ｙ１０ｒ＋ｖ’　ｒ２ｙま ただし又は面頂より像面方向へのずれ量、ｒは近軸曲率
半径、ｙは光軸からの高さ、Ｂ、Ｃ，Ｄ。

Ｅは非球面係数である。

〔実施例〕

次に本発明の屈曲可能な光学系の谷実施例を示す。

実施例１ ｒｌ　＝０．１５９ ｄ１＝０．０５１　　ｎｌ　＝１．６９６８ＯＡ’１　
＝５６．４９ｒ２　＝＝Ｑ、　２８５ ｄ２＝０．０２９ ｒ３＝−０，８３１ ｄ３　＝０．０１２　　ｎ２　＝１．６８８９３　１／
２　＝３１．０８ｒ４　＝Ｑ、　１６０ ｄ４＝０．０１５ ｒ５　＝０．２６３ ｄ５＝０．０２８　　ｎ３　＝１．７２０００　１７３
　＝４６．０３ｒ６　＝−ｏｓ　４６６ ａ６＝０．０３９ ｒ７　シ０．６４３ ｄ７＝０．０２４　　ｎ４　＝１．６３９８０　　ｖ４
＝３４．４８ｒｆｉ＝−０，１７４ ｄ８＝０．０１１ ｒ９　＝−Ｑ、　１６２ ｄｇ＝０．０１２　　ｎ５＝１．７７２５０　　シ５＝
４９．６６ｒｘｏ　　Ｏ，８００ ｆ＝１、Ｆ／７．０、ω＝１７．７゜ ｒＢ＝０．６８９　　、　　ｆｌ　＝０．５９２Ｊ■＝
０．１８３　　、　ｄ１＋２＝０．０８　　、　　ｄ［
＝０．０４７ｒＢ／ｒｇ　＝１．０７４　　、　　ｒ７
／ｒｌ。＝０．８０４実施例２ ｒｌ　＝９．１５７ ｄ１＝０．０３９　　ｎｌ　＝１．６９６８０　　ｖ１
＝５６．４９ｒ２−０．３４４ ｄ２＝０．０２９ ｒ３＝−〇、８４８ ｄ３　＝０．０１２　　ｎ２　＝１．６８８９３　　ｖ
２　＝３１．０８ｒ４　＝０．１７２ ｄ４＝０．０１７ ｒ５　＝Ｑ、　ａｓｓ ｄ５＝０．０２７　　ｎ３　＝１．７４４００　　ｖ、
３＝４４．７３ｒ６　＝−０，４４５ ｄ、　＝０．０３７ ｒ７＝−０，５６３ ｄ７　＝０．０２９　　ｎ４　＝１．５９２７０　　ν
４＝３５．２９ｒ９＝−０，１６４ ｄ８　＝０．０１２ ｒ、シ０，１４９ ｃｉ、＝０．０１２　　　ｎ５　＝１．７７２５０　　
１１ｓ　＝４９．６６ｒ　１ｏ　　；−０，６０９ ｆ＝１　　、Ｆ／６，５　　、　ω＝１７．７°、　Ｆ
Ｂ　＝０．６９０ｆＩ＝０．５４７　　、　　Ｈ■ｌ　
＝０．１６９　　、　ｄｔ＋２＝０．０６８ｄ［＝０．
０５３　　、　ｒｇ／ｒｇ　＝１．１０１、ｒ７／ｒｌ
（１＝＝０．９２４実施例３ ｒｌ　　＝０．１５７ ｄ１＝０．０３９　　ｎＩ＝１．６９６８０　　　シ１
＝５６．４９ｒ２　＝９．３１６ ｄ２＝０．０２７ ｒ３　＝−０，７９８ ｃｔ３＝０．０１２　　ｎ２　＝１．６８８９３　　　
ｖ２＝３１．０８ｒ４　　＝Ｑ、　１７３ ｄ４＝０．０１２ ｒ５　＝０．３２０ ｄ５　＝０．０２７　　　ｎ３　＝１．７４４００　　
　！／３　＝４４．７３ｒ６＝−０，４４４ ｄ６＝０．０３１ ｒ７　＝−０，６８５ ｄ７　＝０．０２９　　　ｎ４　＝１．５９２７０　　
　ｖ４＝３５．２９ｒ８＝−０，１６５ ｄ８＝０．０１１ ｒ９　＝−０，１５４ ｄｇ　＝０．０２５　　　ｎ５　＝１．７７２５０　　
　ν５　＝４９．６６ｒｔｏ　＝−９，７７１ ｆ＝１、Ｆ’／６．５、ω＝１７．７°、ｆＢ＝０．７
０９ｆ）　＝０．５４７、ＨＩ■＝０．１５２、ｄｔ＋
２＝０．０６６、ｄＩＩ　＝０．０６５、ｒＢ／ｒｇ　
＝１．０７１、ｒ７／ｒＨ＝０．８８８実施例４ ｒ１＝０．１７３ ｄ１＝０．０４４　　ｎｌ　＝１．７２０００　　ｖ１
＝４６．０３ｒ２　＝＝１．６３４ ｄ２＝０．０１１ ｒ３　＝−９，６２２ ｄ３＝０．０１５　　ｎ２　＝１．５８３７０　　ｖ２
　＝２９．８０ｒ４　＝Ｑ、　１７０　（非球面） ｄ４＝０．０２１ ｒ５　＝８．３２９ ｄ５＝０，０２７　　　ｎ３　＝１，４９２１６　　　
シ３＝５７．５０ｒ６＝−０．２４７ ｄ６　＝０．０４０ ｒ７＝−０，２７９ ｄ７　＝０．０２３　　　ｎ４　＝１，５８３７０　　
　ν４　＝２９，８０ｒｓ＝−０，１６４ ｄ８＝０．０１３ ｒｇ＝−０，１５６ ｄｇ　＝０．０２０　　　ｎ５　＝１．７２９１６　　
１’５　＝５４．６８ｒｌｏ　　＝−０，３７１ （非球面係数） Ｂ　＝０．３９２２５　ｘｌＯ、Ｏ＝−０，２６４８３
ｘｌＯ３Ｄ＝−０，７０２０４Ｘ１０’　　、？＝−０
．１４４６６Ｘ１０’ｆ　＝　Ｉ　Ｆ／６．５、ω＝１
７．７°、ｆＢ　＝０．７０７、ｆＩ＝０．５４７、Ｈ
ｉ［＝０．１３７、ｄｌ＋２＝０．０５５、ｄ■＝０．
０５６、ｒ８／ｒ、＝１．０５１ｔ　　ｒ７／ｒ１６＝
０．７５２実施例５ ｒｌ　＝０．１８２ ｄｌ　＝０．０４４　　ｎｌ　＝１．７８８００　　ν
ｔ　＝４７．３８ｒ２　＝１．１７４ ｄ２＝０．０１１ ｒ３　　；−０，６５７ ｄ３　＝０．０１４　　　ｎ２　＝１．５８３７０　　
１７２　＝２９．８０ｒ４　＝Ｑ、　１７８　（非球面
） ｄ４　＝０．０２１ ｒ５　＝２．４２１ ｄ５　＝０，０２５　　　ｎ３　＝１．４９２１６　　
１／３＝５７．５０ｒ６　＝−０，２８６ ｄ６＝０．０３５ ｒ７　＝−９，３０６ ｄ７　＝０．０２７　　　ｎ；　＝１．５８３７０　　
　ｖ４＝２９．８０　　−ｒ８＝−０，１３６（非球面
） ｄ８＝０．０１３ ｒｇ　＝−０，１２８ ｄ、＝０．０２２　　　ｎ５　＝１．７９９５２　　　
ｖ５＝４２．２４ｒｌｏ　＝−０，３１９ （非球面係数） 第４面Ｂ　−０，６５９７０ｘ　１０−１、ｃ　＝０．
９５６７８　ｘ１０２Ｄ　＝０．２３４３０　ｘｌＯ’
　、　Ｋ　＝０．４３７９２　ｘ１０５第８面Ｂ　＝−
〇、　２０９４０　ｘｌＯ％ｌ：！　＝０．７４０１０
　Ｘ　１０３Ｄ　＝０．６４５０４　ｘｌＯ’　、　　
Ｋ　＝０．４１２０２　ｘｌＯ’ｆ＝１、Ｆ／６．５、
ω＝１７．７°、ｆＢ　＝０．７０９ｆｌ　＝０．５４
７、Ｈ■■＝０．１３７、ｄ１＋□＝０．０５５ｄ■＝
０．０６、　ｒ６／ｒｇ　＝１．０６２５、　ｒ７／ｒ
Ｈ）　＝０．９５９ただしｒｌ、ｒ２．　　・・・はレ
ンズ各面の曲率半径、ｄｄ　　・・・は、各レンズの肉
厚およびレンズ間隔、１１　　　２　　ツ ｎｌ＋ｎ２＋・・・は各レンズの屈折率、シ８．シ２．
・・・は各レンズのアツベ数である。

これら実施例のうち実施例１．実施例２．実施例３は、
球面のみにて構成したものである。そのうち実施例１，
２の収差状況は夫々第６図、第７図に示す通りである。

又実施例において全体繰出し、前群繰出し、後景は夫々
＋０．１　、　＋０．０３　＊−−ｏ、０４５　　で＋
は繰出（物体側への移動）を、−は繰込み（像側への移
動）を意味している。

この実施例における無限遠、全体繰出しによる々第８図
、第９図、第１０図、第１１図に示す通シである。

実施例４，５はいずれも非球面を用いてプラスチック等
の低コストの材料を使用したもので、実施例４は前群の
２枚目のレンズの像側の面に非球面を設けたものであシ
、又実施例５は前群の２枚目のレンズの像側の面と後群
の物体側のレンズの像側の面に非球面を設けたものであ
る。

尚これら各実施例の絞りは前群と後群の間に位置してい
る。

〔発明の効果〕

本発明の光学系は、屈曲光学系として必要なパックフォ
ーカスを持ちかつ全長が短くシンプルな構成のものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は夫々本発明゛の実施例１乃至実施例
５の断面図、第６図、第７図は夫々実施例１、実施例２
の収差曲線図、第８図乃至第１１図は実施例３の収差曲
線図、第１２図、第１３図は夫々実施例４．実施例５の
収差曲線図、第１４図は屈曲させない光学系の構成を示
す図、第１５図乃至１１０１Ｖ図はいずれも屈曲光学系
の構成を示す図である。 出願人　　　オリンパス光学工業株式会社代理人　　向
　　　　寛　　　− 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも正のレンズ成分、負のレンズ成分、正のレン
   ズ成分からなり全体として正のパワーをもつ前群と、少
   なくとも正のレンズ成分と負のレンズ成分とからなり全
   体として負のパワーを持つ後群からなり次の条件を満足
   する屈曲可能な光学系。 （１）０．０５ｆ＜Ｈ＿ I ＿II＜０．２ｆ （２）０．５５＜ｒ＿７／ｒ＿１＿０＜１．２ただしｆ
   は全系の焦点距離、Ｈ＿ I ＿IIは前群と後群の主点間
   隔、ｒ＿７は後群の最も物体側の面の曲率半径、ｒ＿１
   ＿０は後群の最も像側の面の曲率半径である。