JP2015043111A - 結像レンズおよびカメラおよび携帯情報端末装置 - Google Patents
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Description
高性能という面では、少なくとも、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した解像力を有することに加え、絞り開放からコマフレアが少なく高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れが少ないこと、色収差が少なく輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じないこと、歪曲収差が極端に大きくないこと等が必要である。
このようなタイプの結像レンズとしては特許文献1〜5等のものが知られている。
特許文献2や4が開示する結像レンズは、小型で高い結像性能を有するが、最大像高において主光線と光軸とのなす角が35度を超えており、上記撮像素子と組み合わせても、デジタルカメラ用として問題がある。
「第1レンズ群」は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負の第1レンズ、両側が凸面である正の第2レンズ、開口絞り、物体側に凹面を向けた負の第3レンズ、像側に凸面を向けた正の第4レンズ、像側に凸面を向けた正の第5レンズで構成される。
「第2レンズ群」は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負の第6レンズで構成される。
以下、結像レンズの上記構成を「基本構成」と呼ぶ。
(4) −2.7 < f2G/f < −1.2
を満足する。
このようにすることにより、第2レンズ群の屈折力を最適化して結像レンズを「より小型化に適した」ものとして構成できる。
(6) 1.0 < fL1−L2/f < 1.8
を満足することが好ましい(請求項2)。
(6) 1.0 < fL1−L2/f < 1.8
を満足することを特徴とする。
請求項2や4の結像レンズのように、条件(6)を満足することにより、第1レンズ群内の屈折力バランスを最適化でき、射出瞳位置を像面から十分に遠ざけることができる。
請求項4〜6の任意の1に記載の結像レンズにおいても、無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、第2レンズ群の焦点距離:f2Gが、条件:
(4) −2.7 < f2G/f < −1.2
を満足することが好ましい(請求項7)。
請求項1の結像レンズと同様、条件(4)を満足することにより、第2レンズ群の屈折力を最適化して結像レンズを「より小型化に適した」ものとして構成できる。
請求項6記載の結像レンズにおいても、無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、第1レンズと第2レンズの合成焦点距離:fL1−L2が、条件:
(6) 1.0 < fL1−L2/f < 1.8
を満足することが好ましい(請求項8)。
請求項2や4の結像レンズと同様、条件(6)を満足することにより、第1レンズ群内の屈折力バランスを最適化でき、射出瞳位置を像面から十分に遠ざけることができる。
(1) 1.2 < L/f < 2.0
を満足することが好ましい(請求項9)。
(2) 0.50 < Y’/f < 0.70
を満足することが好ましい(請求項10)。
(3) 0.15 < D1G−2G/L < 0.50
を満足することが好ましい(請求項11)
このようにすることにより、像面湾曲の十分な低減が可能となると共に、沈胴機構を用いることで結像レンズを「より薄型に収納」可能とすることができる。
(5) −2.5 < RL3F/DL2−L3 < −1.0
を満足することが好ましい(請求項12)。
このようにすることにより、コマ収差をより良好に補正することができる。
(7) 0.25 < LS−A/LS−I < 0.55
を満足することが好ましい(請求項14)。
上記請求項3、5、6のように、有限距離物体へのフォーカシングに伴う結像性能の変化を十分に抑制しながらフォーカシング機構を小型化・簡略化できる。
この発明の結像レンズは、最も像側に負のパワーを配置し、全体の構成を所謂テレフォトタイプに近付けることによりレンズ全長を短縮し、小型化を図ろうとするものである。
発明者は、上記請求項1の如きレンズ構成を採ることによって、これらの課題を解決できることを見出した。
さらに、第1レンズの物体側を凹面とすることにより「コマ収差、倍率色収差、歪曲収差と球面収差をバランス良く補正」することを可能とした。
また、負の第6レンズを「物体側に凹面を向けたメニスカス形状」とし、フィールドフラットナーとしても最適化することで像面湾曲を補正し、全体として高い結像性能を実現可能としている。
また、レンズ系の中で比較的物体側となる第2レンズと第3レンズの間に開口絞りを設けることにより、像面から射出瞳までの距離をコントロールし、周辺光束の像面への入射角度が大きくなり過ぎることを防止可能としている。
条件(1)は、結像レンズのレンズ全長を規制するものであり、条件の範囲で最も良く効果を発揮できる。
また、不使用時に第1レンズ群と第2レンズ群の間隔を短縮して「薄型に収納」することを考えた場合、その効果が十分に得られなくなってしまう。
条件(3)が上限を超えると、結像群としての第1レンズ群が十分な厚みを有することができなくなり、各種収差を良好に補正することが難しくなる。
また、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔を短縮して「薄型に収納」する機構を設ける場合、その機構との共通化も考えられ矛盾しない。
すでに述べたように「第1レンズ群と第2レンズ群との間で必要以上に大きな収差のやり取りが行われない」ようになっているため、第1レンズ群のみを移動させた場合にも収差の変動が少なく十分な結像性能を維持できる。
(9) 35.0 < νdpa < 50.0
ここに、「ndpa」は3枚の正レンズの屈折率の平均値、「νdpa」は3枚の正レンズのアッベ数の平均値である。
図1〜図5に、結像レンズの実施の形態を5例示す。これら実施の形態は、順次、後述する実施例1〜5に対応する。
繁雑を避けるため、図1〜図5において、符号を共通化し、符号「I」により第1レンズ群、符号「II」によって第2レンズ群を示す。また、符号L1〜L6により、順次、第1レンズ〜第6レンズを示し、符号「S」により開口絞りを示す。符号「F」は、各種フィルタや撮像素子のカバーガラスを、これらに光学的に等価な「1枚の透明平行平板」として表している。
第2レンズ群IIは、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負の第6レンズL6で構成されている。
図1〜図5に示す実施の形態では何れも、第3レンズL3と第4レンズL5は接合されている。
第3レンズL3は、図1〜図4に示す実施の形態において「物体側面の曲率の絶対値が大きい両凹レンズ」、図5に示す実施の形態では「物体側面の曲率の絶対値が大きい負メニスカスレンズ」である。
結像レンズ31としては、請求項1〜14の何れかに記載のものを用いることができるが、具体的には実施例1〜5のものを用いることができる。
また、半導体メモリ44に記録した画像は通信カード等43を使用して外部へ送信することも可能である。
なお、「ズームレバー」を設け、これを操作することで「画像の切り出し範囲を変えて擬似的に変倍する、所謂デジタルズームの操作」を行うようにすることもできる。このようにする場合には、ファインダ33も画角の変化に連動して変倍するようにする。
半導体メモリ44に記録した画像を液晶モニタ38に表示したり、通信カード等43を使用して外部へ送信する際には操作ボタン37を使用して行う。半導体メモリ44および通信カード等43は、それぞれ専用または汎用のスロット39A、39Bに挿入して使用される。この「外部との通信機能」を除いたものは「カメラ」であり、このカメラは「携帯情報端末装置のカメラ機能部」をなす。
なお、平行平板は、その像側面が結像面から物体側に約0.5mmの位置となるよう配設してあるが、もちろんこれに限定されるものではないし、複数枚に分割されても良い。
F :全系の焦点距離
F :Fナンバ
ω :半画角
R :曲率半径
D :面間隔
Nd :屈折率
νd :アッベ数
Pg,F :部分分散比 Pg,F =(ng -nF )/(nF -nC )
K :非球面の円錐定数
A4 :4次の非球面係数
A6 :6次の非球面係数
A8 :8次の非球面係数
A10 :10次の非球面係数 。
X=CH2/[1+√(1-(1+K)C2H2)]+A4・H4+A6・H6+A8・H8+A10・H10 。
f = 22.99,F = 2.55,ω = 32.4
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01* -19.075 1.00 1.68893 31.08 0.5986 OHARA L-TIM28
02 47.506 0.10
03 18.926 2.16 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
04 -23.061 0.80
05 絞り 4.79
06 -8.544 0.82 1.69895 30.13 0.6030 OHARA S-TIM35
07 28.214 2.56 1.83481 42.71 0.5648 OHARA S-LAH55V
08 -20.938 0.10
09 -138.070 2.76 1.74320 49.29 0.5529 OHARA L-LAM60
10* -12.915 8.72
11 -11.296 1.20 1.51742 52.43 0.5564 OHARA S-NSL36
12 -22.532 可変(A)
13 ∞ 1.30 1.51680 64.20 各種フィルタ
14 ∞ 。
非球面は上のデータの面番号に「*印」を付した面である。以下の他の実施例においても同様である。
実施例1の非球面のデータを以下に示す。
K = 0.0,A4 = -5.83484×10-5,A6 = -2.17156×10-7,A8 = 5.68288×10−9,
A10 = -1.59389×10-10
第10面
K = 0.0,A4 = 5.68159×10-5,A6 = 2.68561×10-7,A8 = -3.11147×10-10,
A10 = 2.28609×10-11 。
「可変(A)」は、無限遠から近距離物体(「倍率:−1/20」)にフォーカシングするときの第1レンズ群の変位による第1、第2レンズ群間の間隔変化である。以下の実施例においても同様である。
A 7.379 8.528 。
[1] L/f=1.49
[2] Y’/f=0.617
[3] D1G-2G/L=0.255
[4] f2G/f=-1.98
[5] RL3F/DL2-L3=-1.53
[6] fL1-L2/f=1.20
[7] LS-A/LS-I=0.366
[8] ndpa=1.820
[9] νdpa=44.3 。
f = 22.99,F = 2.56,ω = 32.5
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01* -19.042 1.00 1.68893 31.16 0.6037 HOYA M-FD80
02 32.587 0.10
03 17.848 2.33 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
04 -21.421 0.80
05 絞り 4.39
06 -8.787 0.80 1.68893 31.16 0.5989 HOYA E-FD8
07 24.308 3.01 1.83481 42.72 0.5653 HOYA TAFD5F
08 -19.079 0.10
09 -59.475 2.36 1.77387 47.25 0.5557 HIKARI Q-LASFH11
10* -14.339 可変 (A)
11 -13.524 1.20 1.67270 32.17 0.5962 HOYA E-FD5
12 -22.904 5.619
13 ∞ 1.30 1.51680 64.20 各種フィルタ
14 ∞ 。
実施例2の非球面のデータを以下に示す。
K = 0.0,A4 = -6.48729×10-5,A6 = -3.64206×10-7,A8 = 9.41909×10-9,
A10 = -2.27481×10-10
第10面
K = 0.0,A4 = 5.05271×10-5,A6 = 3.24752×10-7,A8 = -1.48743×10-09,
A10 = 3.86782×10-11 。
無限遠 -1/20倍
A 11.290 12.129 。
[1] L/f=1.51
[2] Y’/f=0.617
[3] D1G-2G/L=0.324
[4] f2G/f=-2.25
[5] RL3F/DL2-L3=-1.69
[6] fL1-L2/f=1.22
[7] LS-A/LS-I=0.349
[8] ndpa=1.831
[9] νdpa=43.4 。
f = 22.99,F = 2.55,ω = 32.7
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01 -23.416 1.00 1.54814 45.78 0.5686 OHARA S-TIL1
02 128.083 0.10
03 23.801 1.74 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
04 -44.679 0.80
05 絞り 3.81
06 -9.949 0.80 1.80518 25.42 0.6161 OHARA S-TIH6
07 26.658 2.78 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
08 -24.229 0.10
09 270.532 3.23 1.85400 40.39 0.5677 OHARA L-LAH85
10* -15.271 可変 (A)
11 -11.494 1.20 1.48749 70.24 0.5300 OHARA S-FSL5
12 -24.356 6.474
13 ∞ 1.30 1.51680 64.20 各種フィルタ
14 ∞ 。
「非球面」
実施例3の非球面のデータを以下に示す。
K = 0.0,A4 = 4.68271×10-5,A6 = -7.49722×10-8,A8 = 3.11817×10-09,
A10 = -1.79903×10-11 。
無限遠 -1/20倍
A 10.990 11.783 。
[1] L/f=1.51
[2] Y’/f=0.618
[3] D1G-2G/L=0.316
[4] f2G/f=-2.00
[5] RL3F/DL2-L3=-2.16
[6] fL1-L2/f=1.45
[7] LS-A/LS-I=0.344
[8] ndpa=1.873
[9] νdpa=40.6 。
f = 26.10,F = 2.55,ω = 28.4
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01* -23.106 1.00 1.68893 31.16 0.6037 HOYA M-FD80
02 38.954 0.10
03 19.400 2.49 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
04 -25.409 0.80
05 絞り 4.02
06 -10.106 0.80 1.69895 30.05 0.6028 HOYA E-FD15
07 40.833 3.15 1.83481 42.72 0.5653 HOYA TAFD5F
08 -14.427 0.10
09 -30.482 2.00 1.74330 49.33 0.5527 HOYA M-NBF1
10* -18.907 可変 (A)
11 -13.992 1.20 1.58144 40.89 0.5767 HOYA E-FL5
12 -24.992 4.603
13 ∞ 1.30 1.51680 64.20 各種フィルタ
14 ∞ 。
実施例4の非球面のデータを以下に示す。
第1面
K = 0.0,A4 = -5.18356×10-5,A6 = -7.05306×10-8
第10面
K = 0.0,A4 = 3.82341×10-5,A6 = 2.11800×10-7,A8 = -1.03464×10-09,
A10 = 3.68428×10-11 。
無限遠 -1/20倍
A 14.760 15.771 。
[1] L/f=1.41
[2] Y’/f=0.544
[3] D1G-2G/L=0.401
[4] f2G/f=-2.18
[5] RL3F/DL2-L3=-2.10
[6] fL1-L2/f=1.12
[7] LS-A/LS-I=0.310
[8] ndpa=1.820
[9] νdpa=44.3 。
f = 20.01,F = 2.43,ω = 35.3
面番号 R D Nd νd Pg,F 硝種名
01* -19.041 1.00 1.68893 31.16 0.6037 HOYA M-FD80
02 35.375 0.10
03 18.449 1.99 1.88300 40.80 0.5654 HOYA TAFD30
04 -21.673 0.80
05 絞り 6.17
06 -7.627 1.08 1.84666 23.78 0.6191 HOYA FDS90
07 -40.431 2.88 1.83481 42.72 0.5653 HOYA TAFD5F
08 -12.603 0.10
09 84.682 4.43 1.80610 40.73 0.5693 HOYA M-NBFD130
10* -15.269 可変 (A)
11 -19.987 1.20 1.84666 23.78 0.6191 HOYA FDS90
12 -104.398 4.672
13 ∞ 1.30 1.51680 64.20 各種フィルタ
14 ∞ 。
実施例5の非球面のデータを以下に示す。
第1面
K = 0.0,A4 = -6.73538×10-5,A6 = -3.07899×10-7,A8 = -1.81784×10-9,
A10 = 6.98371×10-11
第10面
K = 0.0,A4 = 5.50839×10-5,A6 = 8.64191×10-8,A8 = 3.64358×10-10,
A10 = 6.27272×10-13 。
無限遠 -1/20倍
A 8.580 9.238 。
[1] L/f=1.74
[2] Y’/f=0.675
[3] D1G-2G/L=0.247
[4] f2G/f=-1.46
[5] RL3F/DL2-L3=-1.09
[6] fL1-L2/f=1.42
[7] LS-A/LS-I=0.474
[8] ndpa=1.841
[9] νdpa=41.4 。
図8に、実施例2の結像レンズが「無限遠物体に合焦した状態」における収差曲線図を示す。図9に、実施例2の結像レンズが「-1/20倍で近距離物体に合焦した状態」における収差曲線図を示す。
図12に、実施例4の結像レンズが「無限遠物体に合焦した状態」における収差曲線図を示す。図13に、実施例4の結像レンズが「-1/20倍で近距離物体に合焦した状態」における収差曲線図を示す。
上記各収差曲線図において、球面収差の図中の破線は正弦条件を表し、非点収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。
II 第2レンズ群
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
S 開口絞り
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
L6 第6レンズ
「第1レンズ群」は、物体側から順に、負の第1レンズ、正の第2レンズ、開口絞り、物体側に凹面を向けた負の第3レンズ、像側に凸面を向けた正の第4レンズ、像側に凸面を向けた正の第5レンズで構成される。
「第2レンズ群」は、物体側に凹面を向けた負の第6レンズで構成される。
請求項1記載の結像レンズは、かかる基本構成において「第5レンズに非球面を有する」点を特徴とする。
(6) 1.0 < f L1−L2 /f < 1.8
を満足することが好ましい(請求項2)。
(4) −2.7 < f 2G /f < −1.2
を満足することが好ましい(請求項4)。
(1) 1.2 < L/f < 2.0
を満足することが好ましい(請求項5)。
(2) 0.50 < Y’/f < 0.70
を満足することが好ましい(請求項6)。
(3) 0.15 < D 1G−2G /L < 0.50
を満足することが好ましい(請求項7)。
(5) −2.5 < R L3F /D L2−L3 < −1.0
を満足することが好ましい(請求項8)。
このようにすることにより、コマ収差をより良好に補正することができる。
(7) 0.25 < LS−A/LS−I < 0.55
を満足することが好ましい(請求項10)。
上記請求項3のように、有限距離物体へのフォーカシングに伴う結像性能の変化を十分に抑制しながらフォーカシング機構を小型化・簡略化できる。
また、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔を短縮して「薄型に収納」する機構を設ける場合、その機構との共通化も考えられ矛盾しない。
すでに述べたように「第1レンズ群と第2レンズ群との間で必要以上に大きな収差のやり取りが行われない」ようになっているため、第1レンズ群のみを移動させた場合にも収差の変動が少なく十分な結像性能を維持できる。
結像レンズ31としては、請求項1〜10の何れかに記載のものを用いることができるが、具体的には実施例1〜5のものを用いることができる。
また、各実施例の結像レンズのFナンバは、実施例1が2.55、実施例2が2.56、実施例3が2.55、実施例4が2.55、実施例5が2.43と小さい。
即ち、実施例1ないし5の結像レンズは何れも大口径である。
Claims (16)
- 最も広い空気間隔を境として、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群を物体側から順に配設してなり、
第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負の第1レンズ、両側が凸面である正の第2レンズ、開口絞り、物体側に凹面を向けた負の第3レンズ、像側に凸面を向けた正の第4レンズ、像側に凸面を向けた正の第5レンズで構成され、
第2レンズ群は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負の第6レンズで構成され、
無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、第2レンズ群の焦点距離:f2Gが、条件:
(4) −2.7 < f2G/f < −1.2
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、第1レンズと第2レンズの合成焦点距離:fL1−L2が、条件:
(6) 1.0 < fL1−L2/f < 1.8
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1または2記載の結像レンズにおいて、
近距離物体への合焦に際して、第1レンズ群のみが移動することを特徴とする結像レンズ。 - 最も広い空気間隔を境として、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群を物体側から順に配設してなり、
第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負の第1レンズ、両側が凸面である正の第2レンズ、開口絞り、物体側に凹面を向けた負の第3レンズ、像側に凸面を向けた正の第4レンズ、像側に凸面を向けた正の第5レンズで構成され、
第2レンズ群は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負の第6レンズで構成され、
無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、第1レンズと第2レンズの合成焦点距離:fL1−L2が、条件:
(6) 1.0 < fL1−L2/f < 1.8
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項4記載の結像レンズにおいて、
近距離物体への合焦に際して、第1レンズ群のみが移動することを特徴とする結像レンズ。 - 最も広い空気間隔を境として、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群を物体側から順に配設してなり、
第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負の第1レンズ、両側が凸面である正の第2レンズ、開口絞り、物体側に凹面を向けた負の第3レンズ、像側に凸面を向けた正の第4レンズ、像側に凸面を向けた正の第5レンズで構成され、
第2レンズ群は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する負の第6レンズで構成され、
近距離物体への合焦に際して、第1レンズ群のみが移動することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項4〜6の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における、全系の焦点距離:f、第2レンズ群の焦点距離:f2Gが、条件:
(4) −2.7 < f2G/f < −1.2
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項6記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、第1レンズと第2レンズの合成焦点距離:fL1−L2が、条件:
(6) 1.0 < fL1−L2/f < 1.8 - 請求項1〜8の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離:L、無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:fが、条件:
(1) 1.2 < L/f < 2.0
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項9記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離:f、最大像高:Y’が、条件:
(2) 0.50 < Y’/f < 0.70
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜10の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離:L、無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群の最も像側の面から第2レンズ群の最も物体側の面までの距離:D1G−2Gが、条件:
(3) 0.15 < D1G−2G/L < 0.50
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜11の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第3レンズの物体側面の曲率半径:RL3F、第2レンズの像側面から第3レンズの物体側面までの距離:DL2−L3が、条件:
(5) −2.5 < RL3F/DL2−L3 < −1.0
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜12の任意の1に記載の結像レンズにおいて、
第5レンズが、周辺部ほど正の屈折力が弱まる非球面形状を像側面として有することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項13記載の結像レンズにおいて、
開口絞りから第5レンズが有する非球面までの距離:LS−A、上記開口絞りから像面までの距離:LS−Iが、条件:
(7) 0.25 < LS−A/LS−I < 0.55
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1〜14の任意の1に記載の結像レンズを、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
- 請求項1〜14の任意の1に記載の結像レンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする携帯情報端末装置。
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