JP2017219645A - 撮影光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】望遠レンズにおいて色収差の補正に樹脂レンズを用いた場合でも屈折率の温度補償が容易で、しかも全系の小型化を図ることができる撮影光学系及びそれを有する撮像装置を得ること。
【解決手段】開口絞りを有し、摂氏20度において前記開口絞りの像側にΔθgFA×φA<0を満たすレンズLAを少なくとも1つ有し、同じく前記開口絞りの像側に、レンズLAとは焦点距離の符号が異なるレンズLBを少なくとも1つ有し、レンズLAの異常部分分散比とレンズLAのパワー、レンズLBのパワー、を適切にすること。
【選択図】図1
【解決手段】開口絞りを有し、摂氏20度において前記開口絞りの像側にΔθgFA×φA<0を満たすレンズLAを少なくとも1つ有し、同じく前記開口絞りの像側に、レンズLAとは焦点距離の符号が異なるレンズLBを少なくとも1つ有し、レンズLAの異常部分分散比とレンズLAのパワー、レンズLBのパワー、を適切にすること。
【選択図】図1
Description
本発明は、撮影光学系及びそれを有する撮像装置に関し、例えば固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、TVカメラ、監視用カメラや銀塩フィルムを用いたフィルム用カメラ等に好適なものである。
長焦点距離の撮影光学系として、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する前方レンズ群と、負の屈折力を有する後方レンズ群より成る、所謂望遠タイプの撮影光学系(望遠レンズ)が知られている。ここで長焦点距離とは例えば有効撮像範囲の寸法に比べて長い焦点距離のことをいう。一般的に焦点距離の長い望遠レンズでは、焦点距離が延びるにしたがって、諸収差のうち、特に軸上色収差及び倍率色収差等の色収差が多く発生してくる。
これらの色収差を、蛍石や商品名S-FPL51(オハラ社製)等の異常部分分散性を持った低分散材料を用いた正レンズと、高分散材料を用いた負レンズとを組み合わせて補正した(色消しを行った)望遠レンズが種々提案されている。
特許文献1は、焦点距離294mm〜588mmでFナンバー2.88〜4.08程度の大口径比の望遠レンズを開示している。特許文献2では、望遠レンズにおいて、後方レンズ群に異常部分分散比の大きな材料からなる光学素子を用いて倍率色収差を良好に補正している。特許文献3は、異常部分分散比の大きな有機材料を用いて、屈折率の温度依存特性を考慮しつつも色収差を良好に補正した光学系を開示している。
また多くの撮影レンズ(光学系)において無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、撮影レンズ全体を移動させたり、若しくは撮影レンズの一部のレンズ群を移動させたりして行っている。このうち焦点距離の長い望遠レンズの場合は、レンズ全体が大型となり、又、重くなるため、望遠レンズ全体を移動させてフォーカスを行うのが機構的に困難である。
このため、従来より、望遠レンズでは一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行っているものが多い。このうち前方レンズ群以外の比較的小型でしかも軽量の光学系の中央部分の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行ったインナーフォーカス式を用いている。特許文献1乃至3の望遠レンズでは、何れも、物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群を有し、第2レンズ群を光軸上を像面側へ移動させてフォーカスを行っている。
望遠レンズは、一般に、焦点距離を長くするにつれてレンズ系全体が大型化してくる。このため望遠レンズにおいてはレンズ系全体の小型化を図ること、そして焦点距離を長くすることによって発生する諸収差のうち、特に色収差を良好に補正することが重要になってくる。更にフォーカシングを前方レンズ群以外の小型軽量のレンズ群で迅速に、しかも駆動装置の負担を少なくして行うことが重要になってくる。
一般に、望遠レンズにおいて、焦点距離が長くなるにつれて、特に正の屈折力の前方レンズ群が大型化してくる。このため、望遠レンズにおいては正の屈折力の前方レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが全系の小型化を図りつつ、かつ色収差を良好に補正し、高い光学性能を得るのに重要になってくる。前方レンズ群のレンズ構成が不適切であると全系が大型化し、諸収差が増大し高い光学性能を得るのが大変困難になる。
しかしながら、ある一定の全長以上に小型化を図ろうとすると、前方レンズ群だけでは色収差を補正しきれずに残存してしまう。具体的には軸上色収差と倍率色収差の両方を前方レンズ群だけで補正することが難しくなってしまい、どちらかが残存してしまう。
このため、軸上色収差と倍率色収差の両方を良好に補正しようとすると、特許文献2のようにすると良いことが知られている。具体的には、前方レンズ群に蛍石に代表されるような異常部分分散比の大きな材料からなる正レンズで軸上色収差と倍率色収差を補正する。そして、開口絞りよりも像側のレンズ群に高分散で、かつ異常部分分散比の大きな樹脂材料からなる光学素子を負のパワーで配置して倍率色収差を補正すると良い。
しかしながら、望遠レンズの小型化(全長短縮)においては、特許文献2のような構成にすると、前記樹脂材料からなる光学素子に非常に大きなパワーをつける必要がある。このため、温度による屈折率変化によって引き起こされる結像性能の劣化が無視できなくなる。
また特許文献3に挙げたように、異常部分分散比の大きな樹脂材料からなる光学素子を含めた複数の樹脂材料からなる光学素子を異符号のパワーで組み合わせて使用すれば、色収差補正と前記光学素子の屈折率の温度補償が可能である。
しかしながら、望遠レンズの小型化(全長短縮)においては、前述のように前記樹脂材料からなる光学素子に非常に大きなパワーをつける必要があるため、特許文献3に開示されている温度補償の技術では不足であり、更なる改善が必要であった。
本発明は、望遠レンズにおいて色収差の補正に樹脂レンズを用いた場合でも屈折率の温度補償が容易で、しかも全系の小型化を図ることができる撮影光学系及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮影光学系は、
開口絞りを有し、摂氏20度において、前記開口絞りの像側に条件式(1)を満たすレンズLAを少なくとも1つ有し、同じく前記開口絞りの像側に、レンズLAとは焦点距離の符号が異なるレンズLBを少なくとも1つ有し、摂氏20度において、レンズLAの異常部分分散比をΔθgFA、レンズLAのパワーをφA、レンズLBのパワーをφB、無限遠にフォーカス時の全系のパワーをφとする時、
ΔθgFA×φA<0 ・・・(1)
0.0272<│ΔθgFA│<0.3000 ・・・(2)
開口絞りを有し、摂氏20度において、前記開口絞りの像側に条件式(1)を満たすレンズLAを少なくとも1つ有し、同じく前記開口絞りの像側に、レンズLAとは焦点距離の符号が異なるレンズLBを少なくとも1つ有し、摂氏20度において、レンズLAの異常部分分散比をΔθgFA、レンズLAのパワーをφA、レンズLBのパワーをφB、無限遠にフォーカス時の全系のパワーをφとする時、
ΔθgFA×φA<0 ・・・(1)
0.0272<│ΔθgFA│<0.3000 ・・・(2)
なる条件を満足することを特徴とする。
本発明によれば、望遠レンズにおいて色収差の補正に樹脂レンズを用いた場合でも屈折率の温度補償が容易で、しかも全系の小型化を図ることができる撮影光学系及びそれを有する撮像装置が得られる。
以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
各実施例の撮影光学系L0は望遠レンズより成り、その特徴とする構成は次のとおりである。
各実施例において、開口絞りを有し、摂氏20度において、前記開口絞りの像側に条件式(1)を満たすレンズLAを少なくとも1つ有し、同じく前記開口絞りの像側に、レンズLAとは焦点距離の符号が異なるレンズLBを少なくとも1つ有し、摂氏20度において、レンズLAの異常部分分散比をΔθgFA、レンズLAのパワーをφA、レンズLBのパワーをφB、無限遠にフォーカス時の全系のパワーをφとする時、
ΔθgFA×φA<0 ・・・(1)
0.0272<│ΔθgFA│<0.3000 ・・・(2)
ΔθgFA×φA<0 ・・・(1)
0.0272<│ΔθgFA│<0.3000 ・・・(2)
なる条件を満足している。ただしアッベ数νdA、部分分散比差ΔθgFAは、前記光学素子Aを構成する材料のd線における屈折率をNdA、g線における屈折率をNgA、C線における屈折率をNCA、F線における屈折率をNFAとすると次に示す式で定義するものである。
νdA=(NdA−1)/(NFA−NCA)
θgFA=(NgA−NFA)/(NFA−NCA)
θgF0=−1.665×10-7×νdA 3+5.213×10-5×νdA 2−5.656×10-3×νdA+0.7278
ΔθgFA=θgFA−θgF0
本発明の撮影光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、フォーカスのために光軸方向に移動する負の屈折力の第2レンズ群、正又は負の屈折力の第3レンズ群を有している。図9は撮影光学系L0の近軸屈折力配置の摸式図である。図9では撮影光学系L0においてリアフォーカシング(インナーフォーカシング)を想定したときの基準状態(無限遠物体合焦状態)での光学作用を説明するための近軸屈折力配置を示している。
θgFA=(NgA−NFA)/(NFA−NCA)
θgF0=−1.665×10-7×νdA 3+5.213×10-5×νdA 2−5.656×10-3×νdA+0.7278
ΔθgFA=θgFA−θgF0
本発明の撮影光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、フォーカスのために光軸方向に移動する負の屈折力の第2レンズ群、正又は負の屈折力の第3レンズ群を有している。図9は撮影光学系L0の近軸屈折力配置の摸式図である。図9では撮影光学系L0においてリアフォーカシング(インナーフォーカシング)を想定したときの基準状態(無限遠物体合焦状態)での光学作用を説明するための近軸屈折力配置を示している。
図中L1は正の屈折力の第1レンズ群、L2はフォーカシングのために光軸方向へ移動する負の屈折力の第2レンズ群である。L3は正又は負の屈折力を有する第3レンズ群であるが、この図においては詳細を省略している。LXは光軸である。IPは像面である。Pは軸上近軸光線、そしてQは瞳近軸光線である。SPは開口絞りである。
一般的に望遠レンズにおいて、軸上近軸光線Pのレンズへの入射高さは、光軸LXと瞳近軸光線Qの交わる点SPX(理想的な開口絞り位置)より物体側で高く、像側で低くなっている。望遠レンズはこのようにいわゆるテレフォトタイプ(望遠タイプ)の構成をとっている。
このとき、焦点距離fが長く、FナンバーFnoが小さい(焦点距離fとFナンバーFnoーの比が大きい)望遠レンズにおいて全長を短縮すると次のような課題が生じてくる。ここで望遠レンズとは、例えば焦点距離f=600mm、FナンバーFno=4.0や焦点距離f=800mm、FナンバーFno=5.6のものを示す。
第1レンズ群に蛍石や回折光学素子を使用して色収差を補正しつつ第1レンズ群のパワーを強くして、ある程度以上にレンズ全長を短縮して行くと、軸上色収差と倍率色収差の補正バランスが崩れてくる。例えば軸上色収差を十分に補正しようとすると、倍率色収差が補正不足になってしまう。特にg線とF線との間の倍率色収差が十分に補正することができない。
通常のフルハイビジョン(画素数1920×1080、画素サイズ数μm)相当に表示するための画質であれば、多少の色収差が許容される。しかし、画素数のアップや画素サイズの縮小による高画質化を考慮すると、軸上色収差と倍率色収差の補正を十分に行うことが必要になってくる。
そこで、各実施例では次のようにしている。
開口絞りSPより像側にレンズLAとレンズLBを少なくとも1つずつ配置した。パワーの符号はレンズLAとレンズLBで逆である。前記レンズLAは、条件式(1)乃至(3)を満たしており、前記レンズLAとレンズLBのパワーの関係は条件式(4)を満たしている。これにより前記レンズLAとレンズLBとの間の温度補償を行いつつ、g線とF線との間の倍率色収差の補正を行っている。
まずこのときの色収差補正のメカニズムについて説明する。
図9の近軸屈折力配置のモデルに示すような撮影光学系L0において、瞳近軸光線Qが光軸LXと交わる位置SPXよりも物体側では、軸上近軸光線Pがレンズ面に光軸LXから高い位置を通過するため、像面側のレンズよりも軸上色収差が多く発生する。また瞳近軸光線Qが光軸LXと交わる位置SPXから物体側(又は像側)へ行けば行くほど軸外主光線がレンズの周辺部分を通過するため、倍率色収差が多く発生する。
そのため、瞳近軸光線Qが光軸LXと交わる位置SPXよりも物体側(特に第1レンズ群)に異常分散特性を有する材料からなるレンズや回折光学素子などの色収差補正用の光学素子を配置することで、軸上色収差と倍率色収差の両方を補正することができる。こうすることで軸上色収差と倍率色収差それぞれのC線とF線との間の色収差補正とg線とF線との間の色収差補正を行うことができる。
しかしながら、レンズ全長の短縮のために第1レンズ群のパワーを強めてくと、特にg線とF線との間の色収差量が増大してくる。これは図8に示すように、レンズに使われるような一般的な光学材料は、分散の違いで大きさは異なるが短波長になればなるほど屈折率の変化が大きくなっているからである。一般に第1レンズ群内の正レンズは、軸上色収差と倍率色収差の両方のC線とF線との間とg線とF線との間の色収差をバランスよく補正しようとして異常分散性の大きい材料を多く使用している。
第1レンズ群のパワーを更に強めていくと、軸上色収差と倍率色収差の補正の寄与率が異なるために、第1レンズ群に配置したガラス材料や回折光学素子だけでは軸上色収差と倍率色収差の両方についてd、g、C、Fの4波長の色収差補正を行うことが難しくなる。特に、軸上色収差を十分に補正しようとすると、g線とF線との間の倍率色収差が補正不足になってしまう。
そこで、開口絞りSPより像側に条件式(1)、(2)、(3)を満足する少なくとも1つのレンズLAを配置する(条件式の技術的意味は後述する)。これにより軸上色収差に与える影響を少なくしながら、g線とF線との間の倍率色収差を補正することで全系として色収差を良好に補正している。各実施例ではこのようにすることで、全体として小型で高画質な画像が得られる撮影光学系を構成している。
次にこのときの温度補償のメカニズムについて説明する。
物質は一般的に温度が上がると膨張し、下がると収縮する。光学材料も同様に膨張収縮する。これにより屈折率も変化する。具体的には温度が上がり、膨張すると屈折率は下がり、逆に収縮すると屈折率は上がる。この条件をレンズに当てはめると、正レンズの場合は、屈折率が上がるとパワーが増大し、屈折率が下がるとパワーが減少する。負レンズの場合も同様である。この現象が光学系に与える影響の一つに結像位置の変化が挙げられる。
通常はフォーカスレンズ群を動かして、ピントを合わせ直せば良いのであるが、フォーカシング機構の両端(無限端や至近端)では機構上それ以上動かせない場合がある。レンズの材料がすべてガラス材料で構成されている場合は、温度による屈折率変化が樹脂のそれよりも一桁以上小さいために、フォーカシング機構の両端でも微小の屈折率変化に対応できるよう少しの余裕量を持たせて設計するだけで良い。
しかしながら、樹脂材料のような温度による屈折率変化が非常に大きい材料をレンズとして用いる場合は、非常に大きな余裕量を考えねばならず、機構が大型化してしまう。
そこで、複数のレンズによってこの屈折率の温度変化をキャンセルできる構成とし、温度変化があっても機構を大型化せずに実現できるようにしたものが本発明である。具体的には、開口絞りSPより像側に条件式(4)を満足する少なくとも1つのレンズLBを配置した。こうすることにで、温度変化によって前記レンズLAとレンズLBの屈折率が変化したことにより、レンズLAやレンズLBのパワーが変化したとしても、その変化量をキャンセルすることができる。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。
条件式(1)は撮影光学系L0のレンズLAのパワーとレンズLAを構成する材料の異常部分分散比に関する。条件式(1)の上限値を超えるということは、レンズLAのパワーとレンズLAを構成する材料の異常部分分散比が同符号ということである。そうすると、g線とF線間の倍率色収差が増大する方向となり好ましくない。課題を解決するためにはレンズLAのパワーとレンズLAを構成する材料の異常部分分散比の符号が異符号である必要がある。
条件式(2)は前記レンズLAを構成する材料の異常部分分散比に関する。条件式の示す範囲を図6に示す。条件式(2)の上限値を超えると、微小なパワーによりg線とF線間の倍率色収差を補正できるという利点はあるが、パワーと倍率色収差補正量との関係の敏感度が高くなってしまい、製造が困難になってしまうので好ましくない。また条件式(2)の下限値は超えると、g線とF線間の倍率色収差を補正するために必要なパワーが大きくなってしまい、倍率色収差以外の収差の補正が困難になってしまうため好ましくない。条件式(2)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.0350< │ΔθgFA│ < 0.2600 ・・・(2a)
また条件式(2a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
また条件式(2a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.0400< │ΔθgFA│ < 0.2500 ・・・(2b)
条件式(2)を満足するレンズLAを構成する材料(以下「光学材料」ともいう。)の具体例としては、例えば樹脂がある。様々な樹脂の中でも特にUV硬化樹脂(Nd=1.635,νd=22.7,θgF=0.69)やN−ポリビニルカルバゾール(Nd=1.696,νd=17.7,θgF=0.69)は条件式(2)を満足する光学材料である。尚、条件式(2)を満足する樹脂であれば、これらに限定するものではない。
条件式(2)を満足するレンズLAを構成する材料(以下「光学材料」ともいう。)の具体例としては、例えば樹脂がある。様々な樹脂の中でも特にUV硬化樹脂(Nd=1.635,νd=22.7,θgF=0.69)やN−ポリビニルカルバゾール(Nd=1.696,νd=17.7,θgF=0.69)は条件式(2)を満足する光学材料である。尚、条件式(2)を満足する樹脂であれば、これらに限定するものではない。
また、一般の硝材とは異なる特性を持つ光学材料として、下記の無機酸化物ナノ微粒子(無機微粒子)を合成樹脂(透明媒体)中に分散させた混合体がある。無機酸化物の例としては、TiO2(Nd=2.304,νd=13.8),Nb2O5(Nd=2.367,νd=14.0)がある。またITO(Indium Tin Oxide)(Nd=1.8571,νd=5.68),Cr2O3(Nd=2.2178,νd=13.4),BaTiO3(Nd=2.4362,νd=11.3)等がある。
これらの無機酸化物の中では、TiO2(Nd=2.304,νd=13.8,θgF=0.87)微粒子を合成樹脂中に適切なる体積比で分散させた場合、上記条件式(2)を満足する光学材料が得られる。
TiO2は様々な用途で使われる材料であり、光学分野では反射防止膜などの光学薄膜を構成する蒸着用材料として用いられている。他にも光触媒、白色顔料などとして、またTiO2微粒子は化粧品材料として用いられている。また上記の無機酸化物の中でITO微粒子(Nd=1.8571、νd=5.68、θgF=0.29)を合成樹脂中に適切なる体積比で分散させた場合も上記条件式(2)を満足する光学材料が得られる。ITOは、一般的には透明電極を構成する材料として知られており、通常、液晶表示素子、EL素子等、他の用途として赤外線遮蔽素子、紫外線遮断素子に用いられている。
各実施例において合成樹脂に分散させるTiO2微粒子やITO微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると2nm〜50nm程度がよく、凝集を抑えるために分散剤などを添加しても良い。またTiO2やITOを分散させる合成樹脂材料としては、ポリマーが良く、成形型等を用いて光重合成形または熱重合成形することにより高い量産性を得ることができる。
そして、合成樹脂の光学定数の特性としても、部分分散比が比較的大きい合成樹脂、あるいはアッベ数が比較的小さい合成樹脂か、両者を満たす合成樹脂が良く、N−ポリビニルカルバゾール、スチレン、ポリメタクリル酸メチル(アクリル)、などが適用できる。後述する実施例ではこれらの微粒子を分散させる合成樹脂としてUV硬化樹脂を用いている。しかし、これに限定するものではない。
ナノ微粒子を分散させた混合体の分散特性N(λ)は、良く知られたDrudeの式から導きだされた次式によって簡単に計算することができる。即ち、波長λにおける屈折率N(λ)は、
N(λ)=[1+V{NM 2(λ)−1}+(1−V){NP 2(λ)−1}]1/2‥‥‥(A)
である。ここで、λは任意の波長、NMはTiO2やITOの屈折率、NPは合成樹脂の屈折率、Vは合成樹脂体積に対するTiO2微粒子やITO微粒子の総体積の分率である。
N(λ)=[1+V{NM 2(λ)−1}+(1−V){NP 2(λ)−1}]1/2‥‥‥(A)
である。ここで、λは任意の波長、NMはTiO2やITOの屈折率、NPは合成樹脂の屈折率、Vは合成樹脂体積に対するTiO2微粒子やITO微粒子の総体積の分率である。
しかしながら、樹脂材料は一般的に温度による屈折率変化がガラス材料よりも大きい。前記樹脂材料の0℃〜40℃の温度範囲における温度変化に対するd線に関する屈折率の変化の平均値の絶対値を│dn/dT│で示すと、具体的には、
│dn/dT│>5.0×10-5 ‥‥‥(B)
を満たしている。
│dn/dT│>5.0×10-5 ‥‥‥(B)
を満たしている。
前記レンズLAの材料としてこのような樹脂を用いる場合は温度による屈折率変化を後述する前記レンズLBにてキャンセルするように配置させる必要がある。そうすることで、周辺の温度変化によって引き起こされる屈折率変化による結像特性の劣化を低減させることができる。以下に述べる各条件式のパラメータは全て摂氏20度を基準とした数値である。
条件式(3)は、レンズLAのパワー(レンズLAが複数ある時はパワーの総和)に関する。条件式(3)の上限値を超えると、レンズLAのパワーの絶対値が大きすぎる。そうすると、g線とF線の間の倍率色収差が過補正となり、g線、F線、C線の各波長での倍率色収差の補正バランスがとれなくなるため好ましくない。また条件式(3)の下限値は超えると、レンズLAのパワーの絶対値が小さすぎる。そうすると、特にg線とF線の間の倍率色収差が補正不足となり、色収差が残存してしまうため好ましくない。条件式(3)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
また条件式(3a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(4)は、レンズLAのパワー(レンズLAが複数ある時はパワーの総和)とレンズLBのパワー(レンズLBが複数ある時はパワーの総和)に関する。条件式(4)の上限値(または下限値)を超えると、レンズLAのパワーとレンズLBのパワーに偏りが生じることになる。そうすると、周辺の温度変化によって引き起こされるレンズLAとレンズLBの屈折率変化から生じる各レンズのパワー変化を打ち消すことができず残存してしまう。そうなると、結像面位置や収差の変化が大きくなってしてしまい、結像性能が劣化するため好ましくない。条件式(4)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
また条件式(4a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
以上のような構成とすることで本発明の目的とする撮影光学系は達成されるが、更に好ましくは次に述べる条件のうち少なくとも1つを満足するのが良く、これによれば更なるレンズ全長の短縮効果と高い光学性能が容易に得られる。
前記撮影光学系は、最も物体側にフォーカス時に固定で正の屈折力を有する第1レンズ群L1を有し、第1レンズ群L1よりも像側にフォーカス時に可動で負の屈折力を有する第2レンズ群L2を有し、第1レンズ群L1よりも像側に開口絞りSPを有している。そして前記開口絞りSPを境に物体側に位置するレンズの合成屈折力が正となっていることが好ましい。
もしくは、最も物体側にフォーカス時に固定で正の屈折力を有する第1レンズ群L1を有している。そして光軸LXと瞳近軸光線Qの交わる点SPXより物体側での近軸軸上光線Pがレンズ面を通過する光軸LXからの高さの最大値よりも、光軸LXと瞳近軸光線Qの交わる点より像側での近軸軸上光線Pがレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値の方が小さいことが好ましい。
このような構成とすることで、結像性能を維持しつつ全長を短くすることが容易となり、フォーカシングを行うためのレンズについては、レンズ径を小さくすることができる。また開口絞りSPについても正の屈折力を有している第1レンズ群L1の像側に配置することで、開口絞り径を小さくすることができるため、絞りユニットも小型化が可能となる。
前記レンズLAと前記レンズLBを構成する材料はともに樹脂材料であることが好ましい。樹脂材料であれば、後述するような異常部分分散比の大きい材料が使用できるため、倍率色収差(特にg線とF線の間の倍率色収差)の補正を容易に行うことができる。
また、前記開口絞りSPから、前記レンズLAと前記レンズLBのうち前記開口絞りSPに近い位置に配置されているレンズの物体側面頂点までの光軸上の距離をdSL、前記開口絞りSPから前記撮影光学系L0の中で最も像側に配置されているレンズの像側の面頂点までの光軸上の距離をLSPとする。(ただし光学的にパワーを持たないガラスブロック等の光学部材はレンズとはみなさないものとする。)前記レンズLAを構成する材料のd線基準の屈折率とアッベ数をNA、νA、前記レンズLBを構成する材料のd線基準の屈折率とアッベ数をNB、νBとする。
前記レンズLAが複数あるときの前記レンズLAを構成する材料のd線基準のアッベ数の平均値をνA0(前記レンズLAが1つしかないときはνA0=νA)とする。前記レンズLBが複数あるときの前記レンズLBを構成する材料のd線基準のアッベ数の平均値をνB0(前記レンズLBが1つしかないときはνB0=νB)
前記撮影光学系L0の第1レンズ群L1のパワーをφ1、前記撮影光学系L0において無限遠にフォーカス時の全系のパワーをφ、前記撮影光学系L0において無限遠にフォーカス時の最も物体側のレンズの物体側レンズ面頂点から結像面までの光軸上の距離をLとする。レンズLAの異常部分分散比をΔθgFA、レンズLAのパワーをφA、とする。
前記撮影光学系L0の第1レンズ群L1のパワーをφ1、前記撮影光学系L0において無限遠にフォーカス時の全系のパワーをφ、前記撮影光学系L0において無限遠にフォーカス時の最も物体側のレンズの物体側レンズ面頂点から結像面までの光軸上の距離をLとする。レンズLAの異常部分分散比をΔθgFA、レンズLAのパワーをφA、とする。
このとき次の条件式のうち1以上を満足するのが良い。
0.40 < dSL/LSP<0.97 ・・・(5)
│νA0−νB0│<15 ・・・(6)
10<νA<40 ・・・(7)
10<νB<40 ・・・(8)
2.800×10-8×νA 4-7.710×10-5×νA 3+6.740×10-4×νA 2-2.392×10-2×νA+1.750<NA<3.451×10-8×νA 4-1.088×10-5×νA 3+1.247×10-3×νA 2-6.350×10-2×νA+2.707
・・・(9)
2.800×10-8×νB 4-7.710×10-5×νB 3+6.740×10-4×νB 2-2.392×10-2×νB+1.750<NB<3.451×10-8×νB 4-1.088×10-5×νB 3+1.247×10-3×νB 2-6.350×10-2×νB+2.707
・・・(10)
0.40 < dSL/LSP<0.97 ・・・(5)
│νA0−νB0│<15 ・・・(6)
10<νA<40 ・・・(7)
10<νB<40 ・・・(8)
2.800×10-8×νA 4-7.710×10-5×νA 3+6.740×10-4×νA 2-2.392×10-2×νA+1.750<NA<3.451×10-8×νA 4-1.088×10-5×νA 3+1.247×10-3×νA 2-6.350×10-2×νA+2.707
・・・(9)
2.800×10-8×νB 4-7.710×10-5×νB 3+6.740×10-4×νB 2-2.392×10-2×νB+1.750<NB<3.451×10-8×νB 4-1.088×10-5×νB 3+1.247×10-3×νB 2-6.350×10-2×νB+2.707
・・・(10)
ただしΣは総和を表し、nは前記レンズLAの枚数を表し、iは前記レンズLAが複数ある場合の物体側から順につけた番号である。また、前記レンズLAの物体側のレンズ面の曲率半径をR1A、像側のレンズ面の曲率半径をR2A、前記レンズLBの物体側のレンズ面の曲率半径をR1B、像側のレンズ面の曲率半径をR2Bとする(ただし物体側に凸形状となる方向の曲率半径の符号を正とする)。
このとき、次なる条件式(13)と(14)を同時に満足するか、もしくは前記レンズLAとレンズLBのうち、像側に位置するレンズの形状が物体側に凸形状のメニスカスレンズ、物体側に位置するレンズの形状が像側凸形状のメニスカスレンズであることが好ましい。
R1A×R2A <0 ・・・(13)
R1B×R2B <0 ・・・(14)
条件式(5)は前記レンズLAとレンズLBの配置位置に関する。条件式(5)の上限値を超えると、前記レンズLAとレンズLBのうち片方を配置するスペースがなくなってしまうため好ましくない。
R1A×R2A <0 ・・・(13)
R1B×R2B <0 ・・・(14)
条件式(5)は前記レンズLAとレンズLBの配置位置に関する。条件式(5)の上限値を超えると、前記レンズLAとレンズLBのうち片方を配置するスペースがなくなってしまうため好ましくない。
一方、条件式(5)の下限値を超えると、前記レンズLAとレンズLBを離れた場所に配置するか、前記レンズLAとレンズLBの両方を比較的前記開口絞りに近い位置に配置することになる。前者の場合は前記レンズLAとレンズLBの温度による屈折率変化をキャンセルできたとしても、光線の通り方が大きく異なってしまうため、収差のキャンセルができずに特に球面収差や像面湾曲が残存してしまうため好ましくない。また後者の場合は、前記レンズLAとレンズLBを通る軸外主光線の高さが低くなってしまうため、倍率色収差を効果的に補正できず、残存させてしまうため好ましくない。
条件式(5)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.50 < dSL/LSP <0.95 ‥‥‥(5a)
条件式(5a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(5a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.55 < dSL/LSP <0.90 ‥‥‥(5b)
条件式(5b)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(5b)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.60 < dSL/LSP <0.87 ‥‥‥(5c)
条件式(6)は前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数(レンズLA、レンズLBが複数あるときはそれぞれのアッベ数の平均値)の差に関する。条件式(6)の上限値を超えると、前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数差が大きくなってしまう。そうすると、温度によって双方のレンズの屈折率が変化した場合、色収差のずれも大きくなってしまう。このため色収差を含めた収差のキャンセルができず、色収差が残存してしまうので好ましくない。
条件式(6)は前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数(レンズLA、レンズLBが複数あるときはそれぞれのアッベ数の平均値)の差に関する。条件式(6)の上限値を超えると、前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数差が大きくなってしまう。そうすると、温度によって双方のレンズの屈折率が変化した場合、色収差のずれも大きくなってしまう。このため色収差を含めた収差のキャンセルができず、色収差が残存してしまうので好ましくない。
条件式(6)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
│νA0−νB0│<12 ‥‥‥(6a)
条件式(6a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(6a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
│νA0−νB0│<9 ‥‥‥(6b)
条件式(6b)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(6b)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
│νA0−νB0│<7 ‥‥‥(6c)
条件式(7)(8)は前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数に関する。条件式の示す範囲を図7に示す。条件式(7)(8)の上限値を超えると、前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数が大きくなってしまう。そうすると低分散になってしまうため、同じパワーにおいて色収差補正効果が小さくなってしまうので好ましくない。
条件式(7)(8)は前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数に関する。条件式の示す範囲を図7に示す。条件式(7)(8)の上限値を超えると、前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数が大きくなってしまう。そうすると低分散になってしまうため、同じパワーにおいて色収差補正効果が小さくなってしまうので好ましくない。
一方、条件式(7)(8)の下限値を超えると、前記レンズLAとレンズLBの材料のアッベ数が小さくなりすぎる。そうすると色収差補正力に関しては有利となるが、パワーによる色収差補正力の敏感度が高くなりすぎるため、製造が難しくなり好ましくない。条件式(7)(8)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
12<νA<35 ‥‥‥(7a)
12<νB<35 ‥‥‥(8a)
条件式(7a)(8a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
12<νB<35 ‥‥‥(8a)
条件式(7a)(8a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
15<νA<32 ‥‥‥(7b)
15<νB<32 ‥‥‥(8b)
条件式(7b)(8b)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
15<νB<32 ‥‥‥(8b)
条件式(7b)(8b)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
17<νA<28 ‥‥‥(7c)
17<νB<28 ‥‥‥(8c)
条件式(9)(10)は前記レンズLAとレンズLBの材料の屈折率とアッベ数に関する。条件式の示す範囲を図7に示す。条件式(9)(10)の上限値又は下限値を超えると、前記レンズLAとレンズLB共に屈折率に対して分散が小さくなってしまうか、前記レンズLAとレンズLB共に分散に対して屈折率が小さくなってしまう。そうなると、特にg線とF線間の倍率色収差を効果的に補正しようとすると大きなパワーをつけなければならない。そうすると他の収差の寄与も大きくなってしまい、特に倍率色収差と非点収差やコマ収差の補正との両立が難しくなるため好ましくない。
17<νB<28 ‥‥‥(8c)
条件式(9)(10)は前記レンズLAとレンズLBの材料の屈折率とアッベ数に関する。条件式の示す範囲を図7に示す。条件式(9)(10)の上限値又は下限値を超えると、前記レンズLAとレンズLB共に屈折率に対して分散が小さくなってしまうか、前記レンズLAとレンズLB共に分散に対して屈折率が小さくなってしまう。そうなると、特にg線とF線間の倍率色収差を効果的に補正しようとすると大きなパワーをつけなければならない。そうすると他の収差の寄与も大きくなってしまい、特に倍率色収差と非点収差やコマ収差の補正との両立が難しくなるため好ましくない。
条件式(9)(10)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
2.800×10-8×νA 4-7.710×10-5×νA 3+6.740×10-4×νA 2-2.392×10-2×νA+1.780<NA<3.451×10-8×νA 4-1.088×10-5×νA 3+1.247×10-3×νA 2-6.350×10-2×νA+2.677
・・・条件式(9a)
2.800×10-8×νB 4-7.710×10-5×νB 3+6.740×10-4×νB 2-2.392×10-2×νB+1.780<NB<3.451×10-8×νB 4-1.088×10-5×νB 3+1.247×10-3×νB 2-6.350×10-2×νB+2.677
・・・条件式(10a)
条件式(9a)(10a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
2.800×10-8×νA 4-7.710×10-5×νA 3+6.740×10-4×νA 2-2.392×10-2×νA+1.800<NA<3.451×10-8×νA 4-1.088×10-5×νA 3+1.247×10-3×νA 2-6.350×10-2×νA+2.657
・・・条件式(9b)
2.800×10-8×νB 4-7.710×10-5×νB 3+6.740×10-4×νB 2-2.392×10-2×νB+1.800<NB<3.451×10-8×νB 4-1.088×10-5×νB 3+1.247×10-3×νB 2-6.350×10-2×νB+2.657
・・・条件式(10b)
条件式(11)は前記第1レンズ群L1のパワーと前記撮影光学系L0の全長に関する。条件式(11)の上限値を超えると、第1レンズ群L1のパワーが小さくなりすぎるか全長が長くなりすぎる。第1レンズ群L1のパワーが小さくなりすぎると、収差補正には有利であるが、収れん作用が弱くなり小型化という課題が解決できなくなるため好ましくない。また全長が長くなった場合も同様である。
2.800×10-8×νA 4-7.710×10-5×νA 3+6.740×10-4×νA 2-2.392×10-2×νA+1.780<NA<3.451×10-8×νA 4-1.088×10-5×νA 3+1.247×10-3×νA 2-6.350×10-2×νA+2.677
・・・条件式(9a)
2.800×10-8×νB 4-7.710×10-5×νB 3+6.740×10-4×νB 2-2.392×10-2×νB+1.780<NB<3.451×10-8×νB 4-1.088×10-5×νB 3+1.247×10-3×νB 2-6.350×10-2×νB+2.677
・・・条件式(10a)
条件式(9a)(10a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
2.800×10-8×νA 4-7.710×10-5×νA 3+6.740×10-4×νA 2-2.392×10-2×νA+1.800<NA<3.451×10-8×νA 4-1.088×10-5×νA 3+1.247×10-3×νA 2-6.350×10-2×νA+2.657
・・・条件式(9b)
2.800×10-8×νB 4-7.710×10-5×νB 3+6.740×10-4×νB 2-2.392×10-2×νB+1.800<NB<3.451×10-8×νB 4-1.088×10-5×νB 3+1.247×10-3×νB 2-6.350×10-2×νB+2.657
・・・条件式(10b)
条件式(11)は前記第1レンズ群L1のパワーと前記撮影光学系L0の全長に関する。条件式(11)の上限値を超えると、第1レンズ群L1のパワーが小さくなりすぎるか全長が長くなりすぎる。第1レンズ群L1のパワーが小さくなりすぎると、収差補正には有利であるが、収れん作用が弱くなり小型化という課題が解決できなくなるため好ましくない。また全長が長くなった場合も同様である。
一方、条件式(11)の下限値を超えると、第1レンズ群L1のパワーが大きくなりすぎるか全長が短くなりすぎる。小型化の課題を解決するためには全長が短いのは有利であるが、第1レンズ群L1のパワーが大きくなりすぎると、球面収差やコマ収差の補正のためにレンズ枚数が多く必要となる。そうなると小型化という課題が解決できなくなるため好ましくない。第1レンズ群L1のパワーと全長のバランスが条件式(11)の範囲にあるのが収差補正上好ましい。
条件式(11)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(11a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(12)は前記レンズLAのパワーとアッベ数と異常部分分散比に関する。これは前記レンズLAが複数配置されている場合には、ΔθgFA×φA/νAの総和について全系のパワーφで割るという意味である。条件式(12)の上限値または下限値を超えると、C線とF線間の倍率色収差補正量に対して、g線とF線間の倍率色収差の補正量バランスが取れなくなるため好ましくない。
条件式(12a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
また前記レンズLAとレンズLBの形状に関しては、条件式(13)乃至(14)を同時に満たす、もしくは前記レンズLAとレンズLBのうち、像側に位置するレンズの形状が物体側に凸形状のメニスカスレンズ、物体側に位置するレンズの形状が像側凸形状のメニスカスレンズであることが好ましい。
条件式(13)乃至(14)は前記レンズLAとレンズLBの各物体側の面と像側の面の曲率半径の向きを表している。物体側の面と像側の面の曲率半径の積が負の値を示すということは、物体側の面と像側の面の曲率半径の符号が逆向きになっていることを示し、前記レンズLAとレンズLBのうちどちらかが両凸形状でどちらかが両凹形状であることを示す。
そうすると、温度変化によって前記レンズLAとレンズLBが膨張・収縮した際の各レンズ面の曲率半径変化によって引き起こされる収差の変化(特に非点収差の変化)を打ち消すことが可能となる。具体的には、両凸形状のレンズの物体側の面の変化(膨張・収縮)と両凹形状のレンズの物体側の面の変化(膨張・収縮)とで発生する収差(特に非点収差)が打ち消し合い、像側の面もこれと同様に打ち消すことができる。これは後者のメニスカス形状の場合も同様である。
しかし、メニスカスレンズ向きが上述の向きと逆になってしてしまうと、前記レンズLAとレンズLBの各面(特に物体側の面)の曲率変化によって引き起こされる非点収差の発生方向が同じになってしまうため打ち消すことができなくなり好ましくない。
以上のように各実施例によれば、望遠レンズにおいて色収差の補正に樹脂レンズを用いた場合でも屈折率の温度補償が容易で、しかも全系の小型化を図ることができる撮影光学系及びそれを有する撮像装置が得られる。
次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。
各レンズに付した符号のレンズは前述した各レンズに付した符号のレンズと対応している。まず各実施例で共通しているレンズ構成を説明する。
各実施例の撮影光学系では、最も物体側から順に正のパワー(屈折力)の第1レンズ群L1、負のパワーの第2レンズ群L2、正又は負のパワーの第3レンズ群L3より構成されている。そして第1レンズ群L1よりも像側に開口部SPを有している。また第3レンズ群L3は、正又は負のパワーの第31レンズ群L31と、負のパワーの第32レンズ群L32と正のパワーの第33レンズ群L33より成っている。
そして撮影光学系が振動した時の撮影画像のブレの補正(振動補償)を第32レンズ群L32を可動レンズ群(画像変位補正群)とする。そして、矢印LTの如く光軸と直交する方向の成分を持つように移動させて行なっている。実施例4以外の各実施例については第1レンズ群L1内に回折光学素子DOEを使用している。
レンズ断面図において、DOEは回折光学素子である。D面は回折光学素子DOEの一部を構成する回折光学部(回折光学面)である。回折光学部Dより生ずる回折光のうち、各実施例で用いる回折光の回折次数mは1であり、設計波長λ0はd線の波長(587.56nm)である。なお撮影光学系L0に設ける回折光学面Dは1つに限らず複数用いても良く、これによれば更に良好な光学性能が得られる。また回折光学面Dは球面に限らず非球面をベースとしても良く、ベースの材質は光を透過するものであればガラスでもプラスチックでも良い。
回折格子の形状は、その2i次項の位相係数をC2iとした時、光軸からの距離Hにおける位相φ(H)は次式で表される。ただしmは回折次数、λ0は基準波長である。
一般に、レンズ、プリズム等の屈折光学材料のアッベ数(分散値)νdは、d、C、F
線の各波長における屈折力をNd、NC、NFとした時、次式で表される。
線の各波長における屈折力をNd、NC、NFとした時、次式で表される。
νd=(Nd−1)/(NF−NC)>0 ・・・(b)
一方、回折光学部のアッベ数νdはd、C、F線の各波長をλd、λC、λFとした時
νd=λd/(λF−λC) ・・・(c)
と表され、νd=−3.453となる。
一方、回折光学部のアッベ数νdはd、C、F線の各波長をλd、λC、λFとした時
νd=λd/(λF−λC) ・・・(c)
と表され、νd=−3.453となる。
また部分分散比θgFは
θgF=(λg−λF)/(λF−λC) ・・・(d)
と表され、θgF=0.2956となる。
θgF=(λg−λF)/(λF−λC) ・・・(d)
と表され、θgF=0.2956となる。
これにより、任意波長における分散性は、屈折光学素子と逆作用を有する。また、回折光学部の基準波長における近軸的な一時回折光(m = 1)の屈折力φDは、回折光学部の位相を表す前式(a)から2次項の係数をC2とした時、φD= −2・C2と表される。これより回折光学素子DOEの回折成分のみによる焦点距離fDOEは
となる。さらに、任意波長をλ、基準波長をλ0とした時、任意波長の基準波長に対する
屈折力変化は、次式となる。
屈折力変化は、次式となる。
φD’=(λ/λ0)×(−2・C2) ・・・(g)
これにより、回折光学部の特徴として、前式(a)の位相係数C2を変化させることにより、弱い近軸屈折力変化で大きな分散性が得られる。これは色収差以外の諸収差に大きな影響を与えることなく、色収差の補正を行うことを意味している。また位相係数C4以降の高次数の係数については、回折光学部の光線入射高の変化に対する屈折力変化は非球面と類似した効果を得ることができる。それと同時に、光線入射高の変化に応じて基準波長に対し任意波長の屈折力変化を与えることができる。このため、倍率色収差の補正に有効である。
これにより、回折光学部の特徴として、前式(a)の位相係数C2を変化させることにより、弱い近軸屈折力変化で大きな分散性が得られる。これは色収差以外の諸収差に大きな影響を与えることなく、色収差の補正を行うことを意味している。また位相係数C4以降の高次数の係数については、回折光学部の光線入射高の変化に対する屈折力変化は非球面と類似した効果を得ることができる。それと同時に、光線入射高の変化に応じて基準波長に対し任意波長の屈折力変化を与えることができる。このため、倍率色収差の補正に有効である。
次に各実施例における詳細な構成について説明する。
[実施例1]
図1(A)の実施例1の撮影光学系L0について説明する。
[実施例1]
図1(A)の実施例1の撮影光学系L0について説明する。
第1レンズ群L1は物体側から順に物体側に凸形状のメニスカス正レンズ2つと、負レンズと正レンズの接合レンズと、両凸レンズで構成されている。前記接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、接合レンズの接合面に配置されている。第1レンズ群L1の最も像側の両凸レンズの物体側のレンズ面は非球面である。
そして第2レンズ群L2は1つの負レンズで構成されている。また軸上最大光束径を決定している開口部は、開口径可変の開口絞りSPとして第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置されている。更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、2組の接合レンズから構成されている。物体側の接合レンズは負レンズと正レンズからなる接合レンズである。
そして像側の接合レンズは正レンズと負レンズからなる接合レンズで構成されている。また像側の接合レンズの最も像側の面は非球面である。そして第32レンズ群L32は、正レンズと負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの負レンズから構成されている。そして第33レンズ群L33は、正レンズと負レンズからなる1組の接合レンズと、2つの正レンズと、1つの負レンズから構成されている。また、第33レンズ群L33の最も像側の負レンズの像側の面は非球面である。
第33レンズ群L33において、像側に凸形状のメニスカス正レンズが前記レンズLBに対応し、物体側に凸形状のメニスカス負レンズが前記レンズLAに対応している。レンズLAを構成する材料は熱硬化性樹脂1であり、レンズLBを構成する材料は、熱硬化性樹脂2である。両材料の光学特性を表−1に示す。尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
[実施例2]
図2(A)の実施例2の撮影光学系L0について説明する。
図2(A)の実施例2の撮影光学系L0について説明する。
第1レンズ群L1は物体側から順に両凸レンズと、物体側に凸形状のメニスカス正レンズと、負レンズと正レンズからなる1組の接合レンズと、1つの両凸レンズで構成されている。前記接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、接合レンズの接合面に配置されている。第1レンズ群L1の最も像側の両凸の物体側のレンズ面は非球面である。
そして第2レンズ群L2は1つの負レンズで構成されている。また軸上最大光束径を決定している開口部は、開口径可変の開口絞りSPとして第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置されている。更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1組の接合レンズと1つの負レンズで構成されている。前記接合レンズは1つの負レンズと1つの正レンズからなる接合レンズであり、前記接合レンズの最も像側の面は非球面である。
そして第32レンズ群L32は、正レンズと負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの負レンズから構成されている。そして第33レンズ群L33は、物体側から順に両凸レンズと、負レンズと正レンズからなる接合レンズと、両凸レンズと、両凹レンズで構成されている。また、第33レンズ群L33の最も像側の両凹レンズの像側の面は非球面である。第33レンズ群L33において、最も物体側に配置された両凸レンズが前記レンズLBに対応し、最も像側の両凹レンズが前記レンズLAに対応している。
レンズLAを構成する材料はアクリル系UV硬化樹脂であり、レンズLBを構成する材料は、熱硬化性樹脂3である。両材料の光学特性を表−1に示す。
尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
[実施例3]
図3(A)の実施例3の撮影光学系L0について説明する。
図3(A)の実施例3の撮影光学系L0について説明する。
第1レンズ群L1は物体側から順に両凸レンズと、物体側に凸形状のメニスカス正レンズと、負レンズと正レンズからなる1組の接合レンズと、1つの両凸レンズで構成されている。前記接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、接合レンズの接合面に配置されている。第1レンズ群L1の最も像側の両凸の物体側のレンズ面は非球面である。
そして第2レンズ群L2は1つの負レンズで構成されている。また軸上最大光束径を決定している開口部は、開口径可変の開口絞りSPとして第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置されている。更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1組の接合レンズと1つの負レンズで構成されている。前記接合レンズは1つの負レンズと1つの正レンズからなる接合レンズであり、前記接合レンズの最も像側の面は非球面である。
そして第32レンズ群L32は、正レンズと負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの負レンズから構成されている。そして第33レンズ群L33は、物体側から順に物体側に凸形状のメニスカス正レンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、両凸レンズと、両凹レンズで構成されている。また、第33レンズ群L33の最も像側の両凹レンズの像側の面は非球面である。第33レンズ群L33において、2番目の正レンズ(両凸レンズ)と3番目の正レンズ(両凸レンズ)が前記レンズLBに対応し、2つの両凹レンズが前記レンズLAに対応している。
前記レンズLAを構成する2つの両凹レンズのうち、物体側のレンズLAを構成する材料はアクリル系UV硬化樹脂であり、像側のレンズLAを構成する材料はN−ポリビニルカルバゾールである。そして前記レンズLBを構成する2つの正レンズのうち、物体側のレンズLBを構成する材料は熱硬化性樹脂2であり、像側のレンズLBを構成する材料は熱硬化性樹脂3である。これらの材料の光学特性を表−1に示す。
尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
[実施例4]
図4(A)の実施例4の撮影光学系L0について説明する。
図4(A)の実施例4の撮影光学系L0について説明する。
第1レンズ群L1は物体側から順に物体側に凸形状のメニスカス正レンズ2つと、正レンズと負レンズの接合レンズと、負レンズと正レンズの接合レンズと、両凸レンズで構成されている。第1レンズ群L1の最も像側の両凸レンズの物体側のレンズ面は非球面である。
そして第2レンズ群L2は1つの負レンズで構成されている。また軸上最大光束径を決定している開口部は、開口径可変の開口絞りSPとして第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置されている。更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、2組の接合レンズから構成されている。物体側の接合レンズは負レンズと正レンズからなる接合レンズである。
そして像側の接合レンズは正レンズと負レンズからなる接合レンズで構成されている。また像側の接合レンズの最も像側の面は非球面である。そして第32レンズ群L32は、正レンズと負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの負レンズから構成されている。そして第33レンズ群L33は、物体側から順に、正レンズと負レンズからなる1組の接合レンズと、正レンズと、2つの負レンズからなる1組の接合レンズと、負レンズで構成されている。また、第33レンズ群L33の最も像側の負レンズの物体側の面は非球面である。
第33レンズ群L33において、像側に凸形状のメニスカス正レンズが前記レンズLAに対応し、物体側に凸形状のメニスカス負レンズが前記レンズLBに対応している。レンズLAを構成する材料はUV硬化樹脂2にITO微粒子を14.2%分散させたITO14.2%−UV硬化樹脂2であり、レンズLBを構成する材料は、熱硬化性樹脂2である。両材料の光学特性を表−1に示す。尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
以下に本発明の実施例1〜4に対応する数値実施例1〜4を示す。
各数値実施例において、iは物体側からの面の順序を示し、riは物体側より第i番目の面の曲率半径、diは物体側より第i番目と第i+1番目の間隔、ndiとνdiは第i番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。f、Fno、2ωはそれぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの全系の焦点距離、Fナンバー、画角(度)を表している。BFは空気換算値でのバックフォーカスである。
各数値実施例において、最も像側の2つの面はフィルター等のガラスブロックである。回折光学素子(回折面)は前述(a)式の位相関数の位相係数を与えることで表している。非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正、Rを近軸曲率半径、kを離心率、A4、A6、A8、A10を各々非球面係数としたとき、
なる式で表している。
また例えば「e−Z」の表示は「10−Z」を意味する。(表−1)(表−2)に、前記レンズLA及びレンズLBの材料特性、及び用いている数値実施例の番号を示す。またITOの微粒子分散材料の屈折率は、前述の(A)式を用いて計算した値を用いて算出している。そして、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を(表−3)に示す。
(数値実施例1)
f= 585.05mm Fno= 4.12 2ω= 4.24
面番号 r d nd vd 有効径
1 171.314 19.14 1.58144 40.8 142.00
2 83547.455 0.35 140.81
3 108.748 19.56 1.43387 95.1 129.36
4 357.504 51.37 126.32
5 -1971.903 5.00 1.91082 35.3 80.97
6(回折) 66.752 12.92 1.48749 70.2 73.43
7 309.847 42.26 72.46
8(非球面) 74.848 11.33 1.48749 70.2 61.18
9 -209.524 5.75 59.92
10 227.418 2.50 1.85026 32.3 52.13
11 53.599 58.83 48.46
12(絞り) ∞ 10.50 39.71 開口絞りSP
13 38.927 2.00 1.91082 35.3 40.56
14 24.857 13.17 1.59551 39.2 37.87
15 -114.453 1.00 37.20
16 65.566 5.03 1.48749 70.2 34.33
17 -179.046 2.00 1.80610 40.4 33.19
18(非球面) 52.175 6.21 31.20
19 -338.487 2.81 1.84666 23.8 30.14
20 -95.341 1.70 1.58913 61.1 29.91
21 61.581 2.59 29.05
22 -752.733 2.50 1.67790 55.3 29.04
23 46.069 3.00 29.08
24 50.915 9.12 1.58144 40.8 30.58
25 -28.664 2.00 1.88300 40.8 30.72
26 132.419 5.03 32.58
27 -140.631 3.66 1.63550 23.9 34.77 LB
28 -59.175 3.09 35.84
29 43.833 7.07 1.76182 26.5 41.16
30 -3739.696 1.00 40.78
31 300.000 2.00 1.64040 18.9 40.13 LA
32(非球面) 60.000 7.00 38.77
33 ∞ 2.00 1.51633 64.1 39.00
34 ∞ 60.51 39.09
像面 ∞
非球面データ
第6面(回折面)
C 2=-4.29178e-005 C 4=-5.19729e-009 C 6=-2.59620e-013 C 8= 2.18343e-015
C10=-4.62988e-018 C12= 1.57518e-021 C14= 3.52327e-024 C16=-4.20633e-027
C18= 1.72880e-030 C20=-2.30398e-034
第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.47572e-007 A 6=-6.38001e-011 A 8= 1.46694e-014
A10=-5.06280e-018 A12= 1.84681e-021
第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.28898e-006 A 6=-1.99855e-009 A 8=-9.38199e-012
A10= 1.88578e-014 A12=-6.66408e-017
第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.46357e-006 A 6= 1.31515e-009 A 8= 2.70819e-012
A10=-4.81189e-015 A12=-7.40949e-018 A14= 2.53284e-020
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 585.05
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 384.01
BF 60.51
入射瞳位置 1082.16
射出瞳位置 -75.45
前側主点位置 -850.19
後側主点位置 -524.53
レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 181.16 161.92 142.34 -110.07
2 10 -83.03 2.50 1.78 0.42
3 12 1558.42 94.50 -287.73 -318.34
31 12 114.20 33.70 -4.71 -26.12
32 19 -38.96 9.61 4.87 -1.69
33 24 88.04 41.98 11.11 -21.21
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 295.22
2 3 351.85
3 5 -70.81(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
4 6 171.54(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
5 8 114.62
6 10 -83.03
7 13 -80.99
8 14 35.55
9 16 99.11
10 17 -49.93
11 19 155.94
12 20 -63.25
13 22 -63.96
14 24 32.93
15 25 -26.53
16 27 158.00
17 29 56.92
18 31 -117.50
G 33 0.00
(数値実施例2)
f= 584.95mm Fno= 4.12 2ω= 4.24
面番号 r d nd vd 有効径
1 384.411 15.32 1.48749 70.2 141.98
2 -676.196 0.50 141.36
3 116.318 23.15 1.43387 95.1 134.01
4 696.728 63.79 131.00
5 -1287.064 4.20 1.88300 40.8 82.99
6(回折) 87.310 13.77 1.48749 70.2 77.82
7 531.409 23.26 76.53
8(非球面) 98.480 10.87 1.48749 70.2 69.53
9 -2748.116 5.50 67.75
10 2487.103 3.00 1.51633 64.1 64.08
11 149.108 45.61 61.63
12(絞り) ∞ 11.00 44.68 開口絞りSP
13 34.530 1.80 1.88300 40.8 38.00
14 24.490 11.93 1.58313 59.4 35.16
15(非球面)-8550.685 2.00 32.41
16 65.253 2.00 1.88300 40.8 28.73
17 28.552 6.82 26.10
18 73.041 4.64 1.84666 23.8 23.81
19 -62.489 1.80 1.88300 40.8 23.36
20 38.191 3.71 22.60
21 -394.920 1.80 1.88300 40.8 23.04
22 71.906 3.74 23.49
23 69.715 6.16 1.60737 27.0 25.97 LB
24 -43.455 2.37 26.60
25 -37.304 2.00 1.88300 40.8 26.53
26 53.208 8.32 1.60342 38.0 28.66
27 -70.395 2.07 31.01
28 57.369 8.91 1.62588 35.7 34.50
29 -42.973 -0.08 34.67
30 -48.766 2.00 1.63555 22.7 34.46 LA
31(非球面) 274.518 5.00 34.57
32 ∞ 2.00 1.51633 64.1 35.11
33 ∞ 64.99 35.28
像面 ∞
非球面データ
第6面(回折面)
C 2=-3.59557e-005 C 4=-2.02690e-009 C 6= 3.82008e-012 C 8=-1.13718e-014
C10= 1.97436e-017 C12=-1.67663e-020 C14= 3.56371e-024 C16= 4.33333e-027
C18=-3.11803e-030 C20= 6.17609e-034
第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.14286e-007 A 6=-6.50288e-012 A 8=-1.84715e-015
A10= 4.32359e-019
第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.45595e-007 A 6=-2.56563e-010 A 8= 7.72570e-014
A10=-3.92620e-015 A12= 1.31566e-017 A14=-1.33552e-020
第31面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.43077e-007 A 6= 1.02116e-009 A 8= 5.68615e-013
A10=-2.01685e-015 A12= 5.04111e-018
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 584.95
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 363.96
BF 64.99
入射瞳位置 690.64
射出瞳位置 -73.29
前側主点位置 -1198.90
後側主点位置 -519.96
レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 234.00 154.86 43.90 -124.61
2 10 -307.34 3.00 2.11 0.13
3 12 -154.18 90.00 44.75 -38.60
31 12 -5133.62 28.73 1161.03 930.14
32 18 -38.64 11.95 7.85 -0.57
33 23 75.37 38.76 9.99 -18.80
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 505.14
2 3 317.98
3 5 -92.47(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
4 6 212.16(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
5 8 195.27
6 10 -307.34
7 13 -104.14
8 14 41.90
9 16 -59.00
10 18 40.41
11 19 -26.62
12 21 -68.77
13 23 45.00
14 25 -24.58
15 26 51.52
16 28 40.64
17 30 -65.00
G 32 0.00
(数値実施例3)
f=585.00 mm Fno= 4.12 2ω=4.24
面番号 r d nd vd 有効径
1 196.192 18.74 1.48749 70.2 141.99
2 -5616.125 0.50 141.99
3 138.712 19.27 1.43387 95.1 133.69
4 725.750 63.17 130.70
5 -975.376 4.20 1.88300 40.8 83.89
6(回折) 99.639 12.94 1.48749 70.2 79.20
7 600.000 56.18 77.84
8(非球面)119.024 9.48 1.48749 70.2 61.66
9 -876.113 6.40 59.90
10 492.894 3.00 1.51633 64.1 55.50
11 93.958 64.12 53.02
12(絞り) ∞ 11.00 33.72 開口絞りSP
13 57.511 1.80 1.88300 40.8 32.90
14 41.712 7.35 1.51823 58.9 32.10
15(非球面)-99.565 4.20 31.53
16 205.949 2.00 1.88300 40.8 28.97
17 65.665 4.00 28.07
18 59.071 4.48 1.84666 23.8 27.36
19 -67.171 1.80 1.88300 40.8 26.95
20 34.774 5.13 25.56
21 -116.153 1.80 1.88300 40.8 26.01
22 69.456 4.54 26.89
23 36.490 5.61 1.54814 45.8 33.22
24 352.512 2.61 33.43
25 -675.486 2.00 1.63555 22.7 33.85 LA
26 39.970 0.50 34.77
27 42.290 5.86 1.63550 23.9 35.16 LB
28 -701.287 0.30 35.47
29 74.156 4.57 1.60737 27.0 36.17 LB
30 -504.079 0.50 36.10
31 -502.649 2.00 1.69591 17.7 36.05 LA
32(非球面)297.543 5.00 35.95
33 ∞ 2.00 1.51633 64.1 36.50
34 ∞ 50.94 36.67
像面 ∞
非球面データ
第6面(回折面)
C 2=-4.17482e-005 C 4=-1.98068e-010 C 6= 4.34965e-012 C 8=-1.33886e-014
C10= 2.04518e-017 C12=-1.63832e-020 C14= 3.48559e-024 C16= 4.22683e-027
C18=-3.13657e-030 C20= 6.40178e-034
第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.42876e-008 A 6=-5.84084e-012 A 8= 1.72968e-015
A10=-1.41651e-019
第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.93187e-006 A 6=-2.22284e-010 A 8=-6.20424e-012
A10= 3.13004e-014 A12=-6.89496e-017 A14= 4.68543e-020
第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.50765e-006 A 6= 2.96197e-009 A 8=-3.17602e-012
A10= 9.35047e-015 A12=-2.52254e-018
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 585.00
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 388.00
BF 50.94
入射瞳位置 1249.39
射出瞳位置 -64.36
前側主点位置-1133.67
後側主点位置-534.06
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 254.84 184.48 97.00 -150.21
2 10 -225.41 3.00 2.45 0.47
3 12 -244.62 79.06 43.60 -27.35
31 12 274.60 26.35 -11.64 -31.02
32 18 -32.25 13.21 9.14 -0.72
33 23 56.35 30.95 3.29 -19.86
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 389.28
2 3 391.37
3 5 -102.20(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
4 6 243.03(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
5 8 215.63
6 10 -225.41
7 13 -181.67
8 14 57.75
9 16 -109.91
10 18 37.74
11 19 -25.74
12 21 -49.00
13 23 73.79
14 25 -59.31
15 27 62.95
16 29 106.75
17 31 -268.30
G 33 0.00
(数値実施例4)
f= 594.73mm Fno= 4.12 2ω=4.16
面番号 r d nd vd 有効径
1(非球面)156.532 18.22 1.74950 35.3 144.36
2 949.214 0.35 143.05
3 116.336 19.81 1.43387 95.1 130.77
4 630.750 9.30 128.17
5 54031.818 10.88 1.75520 27.5 120.61
6 -233.045 5.00 1.85026 32.3 118.60
7 564.663 37.13 109.95
8 1013.106 5.00 1.74950 35.3 77.72
9 42.085 17.00 1.49700 81.5 66.78
10 185.922 3.50 65.94
11(非球面) 59.673 14.54 1.43387 95.1 64.18
12 -175.521 4.00 62.94
13 387.668 2.50 1.80000 29.8 55.54
14 58.936 59.90 51.39
15(絞り) ∞ 10.50 37.53 開口絞りSP
16 74.707 2.00 1.85026 32.3 34.32
17 22.816 14.84 1.56732 42.8 32.00
18 -48.590 1.00 31.48
19 -165.972 8.44 1.64769 33.8 29.77
20 -24.715 2.00 1.88300 40.8 28.87
21(非球面)-74.386 2.00 29.61
22 -349.740 2.81 1.84666 23.8 28.87
23 -120.341 1.70 1.48749 70.2 28.70
24 48.465 3.22 27.98
25 199.446 2.50 1.62041 60.3 28.08
26 38.357 3.38 28.01
27 46.021 11.86 1.75520 27.5 29.59
28 -26.110 2.00 1.88300 40.8 29.46
29 -72.500 3.08 29.79
30 -65.000 4.50 1.56480 20.0 29.04 LA
31 -40.000 2.00 29.07
32 -30.694 1.50 1.92286 18.9 28.51
33 -51.111 1.04 1.88300 40.8 29.30
34 -80.805 1.00 29.79
35(非球面)135.111 2.00 1.63550 23.9 30.45 LB
36 60.000 7.00 30.27
37 ∞ 2.00 1.51633 64.1 31.40
38 ∞ 52.00 31.69
像面 ∞
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.72896e-009 A 6= 3.80682e-013 A 8= 9.77088e-017
A10=-1.33311e-020 A12= 1.16552e-024
第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.63642e-007 A 6=-1.98818e-011 A 8= 3.33813e-014
A10= 1.44313e-017 A12= 1.81065e-020
第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.78115e-006 A 6=-7.41890e-010 A 8=-3.70695e-011
A10= 9.02781e-014 A12=-9.86045e-017
第35面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.82184e-006 A 6=-1.13960e-008 A 8= 4.39014e-011
A10=-1.00159e-013 A12= 8.94552e-017 A14=-4.80733e-020
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 594.73
Fナンバー 4.12
画角 2.08
像高 21.64
レンズ全長 351.50
BF 52.00
入射瞳位置 989.90
射出瞳位置 -46.86
前側主点位置-1993.09
後側主点位置-542.73
レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 164.14 140.72 48.26 -98.72
2 13 -87.17 2.50 1.64 0.25
3 15 -208.73 92.38 105.20 23.09
31 15 109.00 38.78 23.39 -5.23
32 22 -43.15 10.23 5.40 -1.87
33 27 104.63 37.99 -23.06 -43.15
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 247.65
2 3 324.99
3 5 307.29
4 6 -193.46
5 8 -58.71
6 9 105.32
7 11 104.60
8 13 -87.17
9 16 -39.33
10 17 29.59
11 19 43.81
12 20 -42.72
13 22 215.49
14 23 -70.64
15 25 -77.00
16 27 23.74
17 28 -47.17
18 30 172.90
19 32 -86.31
20 33 -160.15
21 35 -171.61
G 37 0.00
(数値実施例1)
f= 585.05mm Fno= 4.12 2ω= 4.24
面番号 r d nd vd 有効径
1 171.314 19.14 1.58144 40.8 142.00
2 83547.455 0.35 140.81
3 108.748 19.56 1.43387 95.1 129.36
4 357.504 51.37 126.32
5 -1971.903 5.00 1.91082 35.3 80.97
6(回折) 66.752 12.92 1.48749 70.2 73.43
7 309.847 42.26 72.46
8(非球面) 74.848 11.33 1.48749 70.2 61.18
9 -209.524 5.75 59.92
10 227.418 2.50 1.85026 32.3 52.13
11 53.599 58.83 48.46
12(絞り) ∞ 10.50 39.71 開口絞りSP
13 38.927 2.00 1.91082 35.3 40.56
14 24.857 13.17 1.59551 39.2 37.87
15 -114.453 1.00 37.20
16 65.566 5.03 1.48749 70.2 34.33
17 -179.046 2.00 1.80610 40.4 33.19
18(非球面) 52.175 6.21 31.20
19 -338.487 2.81 1.84666 23.8 30.14
20 -95.341 1.70 1.58913 61.1 29.91
21 61.581 2.59 29.05
22 -752.733 2.50 1.67790 55.3 29.04
23 46.069 3.00 29.08
24 50.915 9.12 1.58144 40.8 30.58
25 -28.664 2.00 1.88300 40.8 30.72
26 132.419 5.03 32.58
27 -140.631 3.66 1.63550 23.9 34.77 LB
28 -59.175 3.09 35.84
29 43.833 7.07 1.76182 26.5 41.16
30 -3739.696 1.00 40.78
31 300.000 2.00 1.64040 18.9 40.13 LA
32(非球面) 60.000 7.00 38.77
33 ∞ 2.00 1.51633 64.1 39.00
34 ∞ 60.51 39.09
像面 ∞
非球面データ
第6面(回折面)
C 2=-4.29178e-005 C 4=-5.19729e-009 C 6=-2.59620e-013 C 8= 2.18343e-015
C10=-4.62988e-018 C12= 1.57518e-021 C14= 3.52327e-024 C16=-4.20633e-027
C18= 1.72880e-030 C20=-2.30398e-034
第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.47572e-007 A 6=-6.38001e-011 A 8= 1.46694e-014
A10=-5.06280e-018 A12= 1.84681e-021
第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.28898e-006 A 6=-1.99855e-009 A 8=-9.38199e-012
A10= 1.88578e-014 A12=-6.66408e-017
第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.46357e-006 A 6= 1.31515e-009 A 8= 2.70819e-012
A10=-4.81189e-015 A12=-7.40949e-018 A14= 2.53284e-020
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 585.05
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 384.01
BF 60.51
入射瞳位置 1082.16
射出瞳位置 -75.45
前側主点位置 -850.19
後側主点位置 -524.53
レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 181.16 161.92 142.34 -110.07
2 10 -83.03 2.50 1.78 0.42
3 12 1558.42 94.50 -287.73 -318.34
31 12 114.20 33.70 -4.71 -26.12
32 19 -38.96 9.61 4.87 -1.69
33 24 88.04 41.98 11.11 -21.21
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 295.22
2 3 351.85
3 5 -70.81(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
4 6 171.54(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
5 8 114.62
6 10 -83.03
7 13 -80.99
8 14 35.55
9 16 99.11
10 17 -49.93
11 19 155.94
12 20 -63.25
13 22 -63.96
14 24 32.93
15 25 -26.53
16 27 158.00
17 29 56.92
18 31 -117.50
G 33 0.00
(数値実施例2)
f= 584.95mm Fno= 4.12 2ω= 4.24
面番号 r d nd vd 有効径
1 384.411 15.32 1.48749 70.2 141.98
2 -676.196 0.50 141.36
3 116.318 23.15 1.43387 95.1 134.01
4 696.728 63.79 131.00
5 -1287.064 4.20 1.88300 40.8 82.99
6(回折) 87.310 13.77 1.48749 70.2 77.82
7 531.409 23.26 76.53
8(非球面) 98.480 10.87 1.48749 70.2 69.53
9 -2748.116 5.50 67.75
10 2487.103 3.00 1.51633 64.1 64.08
11 149.108 45.61 61.63
12(絞り) ∞ 11.00 44.68 開口絞りSP
13 34.530 1.80 1.88300 40.8 38.00
14 24.490 11.93 1.58313 59.4 35.16
15(非球面)-8550.685 2.00 32.41
16 65.253 2.00 1.88300 40.8 28.73
17 28.552 6.82 26.10
18 73.041 4.64 1.84666 23.8 23.81
19 -62.489 1.80 1.88300 40.8 23.36
20 38.191 3.71 22.60
21 -394.920 1.80 1.88300 40.8 23.04
22 71.906 3.74 23.49
23 69.715 6.16 1.60737 27.0 25.97 LB
24 -43.455 2.37 26.60
25 -37.304 2.00 1.88300 40.8 26.53
26 53.208 8.32 1.60342 38.0 28.66
27 -70.395 2.07 31.01
28 57.369 8.91 1.62588 35.7 34.50
29 -42.973 -0.08 34.67
30 -48.766 2.00 1.63555 22.7 34.46 LA
31(非球面) 274.518 5.00 34.57
32 ∞ 2.00 1.51633 64.1 35.11
33 ∞ 64.99 35.28
像面 ∞
非球面データ
第6面(回折面)
C 2=-3.59557e-005 C 4=-2.02690e-009 C 6= 3.82008e-012 C 8=-1.13718e-014
C10= 1.97436e-017 C12=-1.67663e-020 C14= 3.56371e-024 C16= 4.33333e-027
C18=-3.11803e-030 C20= 6.17609e-034
第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.14286e-007 A 6=-6.50288e-012 A 8=-1.84715e-015
A10= 4.32359e-019
第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.45595e-007 A 6=-2.56563e-010 A 8= 7.72570e-014
A10=-3.92620e-015 A12= 1.31566e-017 A14=-1.33552e-020
第31面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.43077e-007 A 6= 1.02116e-009 A 8= 5.68615e-013
A10=-2.01685e-015 A12= 5.04111e-018
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 584.95
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 363.96
BF 64.99
入射瞳位置 690.64
射出瞳位置 -73.29
前側主点位置 -1198.90
後側主点位置 -519.96
レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 234.00 154.86 43.90 -124.61
2 10 -307.34 3.00 2.11 0.13
3 12 -154.18 90.00 44.75 -38.60
31 12 -5133.62 28.73 1161.03 930.14
32 18 -38.64 11.95 7.85 -0.57
33 23 75.37 38.76 9.99 -18.80
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 505.14
2 3 317.98
3 5 -92.47(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
4 6 212.16(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
5 8 195.27
6 10 -307.34
7 13 -104.14
8 14 41.90
9 16 -59.00
10 18 40.41
11 19 -26.62
12 21 -68.77
13 23 45.00
14 25 -24.58
15 26 51.52
16 28 40.64
17 30 -65.00
G 32 0.00
(数値実施例3)
f=585.00 mm Fno= 4.12 2ω=4.24
面番号 r d nd vd 有効径
1 196.192 18.74 1.48749 70.2 141.99
2 -5616.125 0.50 141.99
3 138.712 19.27 1.43387 95.1 133.69
4 725.750 63.17 130.70
5 -975.376 4.20 1.88300 40.8 83.89
6(回折) 99.639 12.94 1.48749 70.2 79.20
7 600.000 56.18 77.84
8(非球面)119.024 9.48 1.48749 70.2 61.66
9 -876.113 6.40 59.90
10 492.894 3.00 1.51633 64.1 55.50
11 93.958 64.12 53.02
12(絞り) ∞ 11.00 33.72 開口絞りSP
13 57.511 1.80 1.88300 40.8 32.90
14 41.712 7.35 1.51823 58.9 32.10
15(非球面)-99.565 4.20 31.53
16 205.949 2.00 1.88300 40.8 28.97
17 65.665 4.00 28.07
18 59.071 4.48 1.84666 23.8 27.36
19 -67.171 1.80 1.88300 40.8 26.95
20 34.774 5.13 25.56
21 -116.153 1.80 1.88300 40.8 26.01
22 69.456 4.54 26.89
23 36.490 5.61 1.54814 45.8 33.22
24 352.512 2.61 33.43
25 -675.486 2.00 1.63555 22.7 33.85 LA
26 39.970 0.50 34.77
27 42.290 5.86 1.63550 23.9 35.16 LB
28 -701.287 0.30 35.47
29 74.156 4.57 1.60737 27.0 36.17 LB
30 -504.079 0.50 36.10
31 -502.649 2.00 1.69591 17.7 36.05 LA
32(非球面)297.543 5.00 35.95
33 ∞ 2.00 1.51633 64.1 36.50
34 ∞ 50.94 36.67
像面 ∞
非球面データ
第6面(回折面)
C 2=-4.17482e-005 C 4=-1.98068e-010 C 6= 4.34965e-012 C 8=-1.33886e-014
C10= 2.04518e-017 C12=-1.63832e-020 C14= 3.48559e-024 C16= 4.22683e-027
C18=-3.13657e-030 C20= 6.40178e-034
第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.42876e-008 A 6=-5.84084e-012 A 8= 1.72968e-015
A10=-1.41651e-019
第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.93187e-006 A 6=-2.22284e-010 A 8=-6.20424e-012
A10= 3.13004e-014 A12=-6.89496e-017 A14= 4.68543e-020
第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.50765e-006 A 6= 2.96197e-009 A 8=-3.17602e-012
A10= 9.35047e-015 A12=-2.52254e-018
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 585.00
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 388.00
BF 50.94
入射瞳位置 1249.39
射出瞳位置 -64.36
前側主点位置-1133.67
後側主点位置-534.06
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 254.84 184.48 97.00 -150.21
2 10 -225.41 3.00 2.45 0.47
3 12 -244.62 79.06 43.60 -27.35
31 12 274.60 26.35 -11.64 -31.02
32 18 -32.25 13.21 9.14 -0.72
33 23 56.35 30.95 3.29 -19.86
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 389.28
2 3 391.37
3 5 -102.20(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
4 6 243.03(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
5 8 215.63
6 10 -225.41
7 13 -181.67
8 14 57.75
9 16 -109.91
10 18 37.74
11 19 -25.74
12 21 -49.00
13 23 73.79
14 25 -59.31
15 27 62.95
16 29 106.75
17 31 -268.30
G 33 0.00
(数値実施例4)
f= 594.73mm Fno= 4.12 2ω=4.16
面番号 r d nd vd 有効径
1(非球面)156.532 18.22 1.74950 35.3 144.36
2 949.214 0.35 143.05
3 116.336 19.81 1.43387 95.1 130.77
4 630.750 9.30 128.17
5 54031.818 10.88 1.75520 27.5 120.61
6 -233.045 5.00 1.85026 32.3 118.60
7 564.663 37.13 109.95
8 1013.106 5.00 1.74950 35.3 77.72
9 42.085 17.00 1.49700 81.5 66.78
10 185.922 3.50 65.94
11(非球面) 59.673 14.54 1.43387 95.1 64.18
12 -175.521 4.00 62.94
13 387.668 2.50 1.80000 29.8 55.54
14 58.936 59.90 51.39
15(絞り) ∞ 10.50 37.53 開口絞りSP
16 74.707 2.00 1.85026 32.3 34.32
17 22.816 14.84 1.56732 42.8 32.00
18 -48.590 1.00 31.48
19 -165.972 8.44 1.64769 33.8 29.77
20 -24.715 2.00 1.88300 40.8 28.87
21(非球面)-74.386 2.00 29.61
22 -349.740 2.81 1.84666 23.8 28.87
23 -120.341 1.70 1.48749 70.2 28.70
24 48.465 3.22 27.98
25 199.446 2.50 1.62041 60.3 28.08
26 38.357 3.38 28.01
27 46.021 11.86 1.75520 27.5 29.59
28 -26.110 2.00 1.88300 40.8 29.46
29 -72.500 3.08 29.79
30 -65.000 4.50 1.56480 20.0 29.04 LA
31 -40.000 2.00 29.07
32 -30.694 1.50 1.92286 18.9 28.51
33 -51.111 1.04 1.88300 40.8 29.30
34 -80.805 1.00 29.79
35(非球面)135.111 2.00 1.63550 23.9 30.45 LB
36 60.000 7.00 30.27
37 ∞ 2.00 1.51633 64.1 31.40
38 ∞ 52.00 31.69
像面 ∞
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.72896e-009 A 6= 3.80682e-013 A 8= 9.77088e-017
A10=-1.33311e-020 A12= 1.16552e-024
第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.63642e-007 A 6=-1.98818e-011 A 8= 3.33813e-014
A10= 1.44313e-017 A12= 1.81065e-020
第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.78115e-006 A 6=-7.41890e-010 A 8=-3.70695e-011
A10= 9.02781e-014 A12=-9.86045e-017
第35面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.82184e-006 A 6=-1.13960e-008 A 8= 4.39014e-011
A10=-1.00159e-013 A12= 8.94552e-017 A14=-4.80733e-020
各種データ
ズーム比 1.00
焦点距離 594.73
Fナンバー 4.12
画角 2.08
像高 21.64
レンズ全長 351.50
BF 52.00
入射瞳位置 989.90
射出瞳位置 -46.86
前側主点位置-1993.09
後側主点位置-542.73
レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 164.14 140.72 48.26 -98.72
2 13 -87.17 2.50 1.64 0.25
3 15 -208.73 92.38 105.20 23.09
31 15 109.00 38.78 23.39 -5.23
32 22 -43.15 10.23 5.40 -1.87
33 27 104.63 37.99 -23.06 -43.15
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 247.65
2 3 324.99
3 5 307.29
4 6 -193.46
5 8 -58.71
6 9 105.32
7 11 104.60
8 13 -87.17
9 16 -39.33
10 17 29.59
11 19 43.81
12 20 -42.72
13 22 215.49
14 23 -70.64
15 25 -77.00
16 27 23.74
17 28 -47.17
18 30 172.90
19 32 -86.31
20 33 -160.15
21 35 -171.61
G 37 0.00
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
次に添付の各図面について説明する。図1(A)乃至図4(A)は本発明の撮影光学系の実施例1乃至実施例4のレンズ断面図である。図1(B)乃至図4(B)は光学系の環境温度が摂氏20度における本発明の撮影光学系の実施例1乃至実施例4の縦収差図である。図1(C)乃至図4(C)は光学系の環境温度が摂氏−20度における本発明の撮影光学系の実施例1乃至実施例4の縦収差図である。図1(D)乃至図4(D)は光学系の環境温度が摂氏40度における本発明の撮影光学系の実施例1乃至実施例4の縦収差図である。また図5は本発明の撮影光学系をカメラ本体に装着した一眼レフカメラシステム(撮像装置)の要部概略図である。
各レンズ断面図において、L0は撮影光学系である。SPは開口絞りである。撮影光学系L0は正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正又は負の第3レンズ群L3を有している。第3レンズ群L3は物体側から像側へ順に、固定の第31レンズ群L31、光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動して画像を光軸方向に対し垂直に変移させる第32レンズ群L32、固定の第33レンズ群L33を有する。
IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として使用する際には像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子(光電変換素子)の撮像面が、銀塩フィルム用カメラの撮像光学系とし使用する際にはフィルム面に相当する。Gはガラスブロックである。
各収差図において、d、gは順に、d線、g線である。M、Sはメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はg線によって表している。FnoはFナンバー、ωは半画角である。すべての収差図においては、後述する各数値実施例をmm単位で表したとき球面収差は0.4mm、非点収差は0.4mm、歪曲は2%、倍率色収差は0.05mmのスケールで描かれている。
次に本発明の光学系を撮像装置(カメラシステム)に適用した実施例を図5を用いて説明する。図5は一眼レフカメラの要部概略図である。図5において、10は実施例1〜4のいずれか1つの撮影光学系1を有する撮像レンズである。撮影光学系1は保持部材である鏡筒2に保持されている。20はカメラ本体である。カメラ本体は撮像レンズ10からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー3、撮像レンズ10の像形成位置に配置された焦点板4、焦点板4に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム5を有している。更に、その正立像を観察するための接眼レンズ6等によって構成されている。
7は感光面であり、CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子(光電変換素子)や銀塩フィルムが配置される。撮影時にはクイックリターンミラー3が光路から退避して、感光面7上に撮影レンズ10によって像が形成される。このように実施例1〜4の撮影光学系を写真用カメラや、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、軽量で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
尚、本発明の撮影光学系はクイックリターンミラーのない撮像装置にも適用することができる。
L0 撮影光学系、L1 第1レンズ群、L2 第2レンズ群、L3 第3レンズ群、
L31 第31レンズ群、L32 第32レンズ群、L33 第33レンズ群、
DOE 回折光学素子、D 回折光学部、LA レンズLA、LB レンズLB
G ガラスブロック
L31 第31レンズ群、L32 第32レンズ群、L33 第33レンズ群、
DOE 回折光学素子、D 回折光学部、LA レンズLA、LB レンズLB
G ガラスブロック
Claims (12)
- 開口絞りを有し、
摂氏20度において、前記開口絞りの像側に条件式(1)を満たすレンズLAを少なくとも1つ有し、
同じく前記開口絞りの像側に、レンズLAとは焦点距離の符号が異なるレンズLBを少なくとも1つ有し、
摂氏20度において、レンズLAの異常部分分散比をΔθgFA、レンズLAのパワーをφA、レンズLBのパワーをφB、無限遠にフォーカス時の全系のパワーをφとする時、
ΔθgFA×φA<0 ・・・(1)
0.0272<│ΔθgFA│<0.3000 ・・・(2)
なる条件を満足することを特徴とする撮影光学系。 - 前記撮影光学系は、最も物体側にフォーカス時に固定で正の屈折力を有する第1レンズ群を有し、第1レンズ群よりも像側にフォーカス時に可動で負の屈折力を有する第2レンズ群を有し、第1レンズ群よりも像側に開口絞りを有し、前記開口絞りを境に物体側に位置するレンズの合成屈折力が正であることを特徴とする請求項1に記載の撮影光学系。
- 最も物体側にフォーカス時に固定で正の屈折力を有する第1レンズ群を有し、光軸と瞳近軸光線の交わる点より物体側での近軸軸上光線が、レンズ面を通過する光軸からの高さの最大値よりも、光軸と瞳近軸光線の交わる点より像側での近軸軸上光線が、レンズ面を通過する光軸からの高さの最大値の方が小さいことを特徴とする請求項1に記載の撮影光学系。
- 前記レンズLAと前記レンズLBを構成する材料はともに樹脂材料であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の撮影光学系。
- 摂氏20度において前記開口絞りから、前記レンズLAと前記レンズLBのうち前記開口絞りに近い位置に配置されているレンズの物体側面頂点までの光軸上の距離をdSLとし、前記開口絞りから、前記撮影光学系の中で最も像側に配置されているレンズの像側の面頂点までの光軸上の距離をLSPとする。このとき、
0.4 < dSL/LSP<0.97 ・・・(5)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の撮影光学系。 - 摂氏20度において、前記レンズLAを構成する材料のd線基準のアッベ数(レンズLAが複数あるときはアッベ数の平均値)をνA0、前記レンズLBを構成する材料のd線基準のアッベ数(レンズLBが複数あるときはアッベ数の平均値)をνB0とする。このとき、
│νA0−νB0│<15 ・・・(6)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項の撮影光学系。 - 摂氏20度において、前記レンズLAを構成する材料のd線基準のアッベ数をνA、前記レンズLBを構成する材料のd線基準のアッベ数をνBとする。このとき、
10<νA<40 ・・・(7)
10<νB<40 ・・・(8)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の撮影光学系。 - 摂氏20度において、前記レンズLAを構成する材料のd線の屈折率をNA、前記レンズLBを構成する材料のd線の屈折率をNBとする。このとき、
2.800×10-8×νA 4-7.710×10-5×νA 3+6.740×10-4×νA 2-2.392×10-2×νA+1.750<NA<3.451×10-8×νA 4-1.088×10-5×νA 3+1.247×10-3×νA 2-6.350×10-2×νA+2.707
・・・(9)
2.800×10-8×νB 4-7.710×10-5×νB 3+6.740×10-4×νB 2-2.392×10-2×νB+1.750<NB<3.451×10-8×νB 4-1.088×10-5×νB 3+1.247×10-3×νB 2-6.350×10-2×νB+2.707
・・・(10)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項記載の撮影光学系。 - 摂氏20度において、前記撮影光学系の第1レンズ群のパワーをφ1、前記撮影光学系において無限遠にフォーカス時の最も物体側のレンズの物体側レンズ面頂点から結像面までの光軸上の距離をL、前記撮影光学系において無限遠にフォーカス時の全系のパワーをφとするとき、
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の撮影光学系。 - 摂氏20度において、レンズLAの異常部分分散比をΔθgFA、レンズLAのパワーをφA、前記レンズLAを構成する材料のd線基準のアッベ数をνA、無限遠にフォーカス時の全系のパワーをφとする時、
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の撮影光学系。 - 前記レンズLAの物体側のレンズ面の曲率半径をR1A、像側のレンズ面の曲率半径をR2Aとする、前記レンズLBの物体側のレンズ面の曲率半径をR1B、像側のレンズ面の曲率半径をR2Bとする(ただし物体側に凸形状となる方向の曲率半径の符号を正とする)、このとき
R1A×R2A <0 ・・・(13)
R1B×R2B <0 ・・・(14)
なる条件を同時に満足する、もしくは前記レンズLAとレンズLBのうち、像側に位置するレンズの形状が物体側に凸形状のメニスカスレンズ、物体側に位置するレンズの形状が像側凸形状のメニスカスレンズであることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の撮影光学系。 - 請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の撮影光学系と前記撮影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。
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