JP2015212821A - 光学系、該光学系を備えた撮像装置、光学系の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
0.80 < (−fF)/f0 < 8.50
ただし、
fF:前記前群の焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離
0.80 < (−fF)/f0 < 8.50
ただし、
fF:前記前群の焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離
このような構成とすることにより、大画角化と小型化、小径化を実現することができる。
(1)0.80 < (−fF)/f0 < 8.50
ただし、
fF:前記前群の焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離
(2)65.0 < νdn
ただし、
νdn:d線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数
(3)0.50 < (−fr)/f0 < 2.50
ただし、
fr:前記後群中の前記負レンズの焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離
(4)−1.00 < (rr2−rr1)/(rr2+rr1) < 0.00
ただし、
rr1:前記後群中の前記正レンズの像側の面の曲率半径
rr2:前記後群中の前記負レンズの物体側の面の曲率半径
(5)−2.00 < (rf2+rf1)/(rf2−rf1) < 0.00
ただし、
rf1:前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径
rf2:前記第2負レンズの像側の面の曲率半径
(6)5.00 < (−fc)/f0 < 30.00
ただし、
fc:前記接合負レンズの焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離
(7)0.1000 < Nn−Np < 0.5500
ただし、
Nn:前記接合負レンズ中の前記負レンズのd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率
Np:前記接合負レンズ中の前記正レンズのd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率
近年、特許文献1に示したようなレトロフォーカス型の光学系に対しては、収差性能だけではなく、光学性能を損なう要因の一つであるゴーストやフレアに関する要求も厳しさを増している。そのため、光学系のレンズ面に施される反射防止膜にもより高い性能が要求され、斯かる要求に応えるべく多層膜の設計技術や成膜技術も進歩を続けている。
本願の光学系は、上記の構成により、物体からの光が光学面で反射されることによって生じるゴーストやフレアをより低減させることができ、高い結像性能を達成することができる。
(1)0.80 < (−fF)/f0 < 8.50
ただし、
fF:前記前群の焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離
以下、本願の数値実施例に係る変倍光学系を添付図面に基づいて説明する。
図1は、第1実施例に係る光学系OS1の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
図1に示すように、本実施例に係る光学系OS1は、光軸に沿って物体側から順に、負の屈折力を有する前群GFと、負の屈折力を有する後群GRとを有している。後群GRは、最も像側に配置されている。
表1中の[面データ]において、面番号は物体側から数えたレンズ面の順番、rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ面の間隔、ndはd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、νdはd線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、物面は物体面、(絞りS)は開口絞りS、像面は像面Iをそれぞれ示している。なお、曲率半径r=∞は平面を示し、空気の屈折率nd=1.00000の記載は省略している。また、レンズ面が非球面である場合には面番号に*印を付して曲率半径rの欄には近軸曲率半径を示している。
X(y)=(y2/r)/[1+{1−κ(y2/r2)}1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14+A16y16+A18y18
ここで、光軸に垂直な方向の高さをy、高さyにおける光軸方向の変位量をX(y)、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をr、円錐係数をκ、n次の非球面係数をAnとする。2次の非球面係数A2は0(零)であり、記載を省略している。また、「E−n」は「×10−n」を示し、例えば、「1.23456E-07」は、「1.23456×10−7」を示す。
[条件式対応値]には、各条件式の対応値をそれぞれ示す。
なお、以上に述べた表1の符号は、後述する各実施例の表においても同様に用いるものとする。
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞
1) 53.8275 3.0000 1.744429 49.52
*2) 13.9888 13.3128
3) -118.6047 1.8000 1.437000 95.00
4) 15.3370 5.0000
5) 25.2548 3.0000 1.516800 63.88
*6) 40.6550 1.5000
7) 42.7584 9.9259 1.772500 49.62
8) 24.4959 6.1405 1.612660 44.46
9) -51.9817 0.5000
10) 51.9095 3.2491 1.497820 82.57
11) -24.6888 1.1300 1.755000 52.34
12) 110.5152 0.5000
13) 37.3074 4.0000 1.487490 70.31
14) -24.6049 3.4217
15) (絞りS) 1.8927
16) 46.0228 3.0000 1.516800 63.88
17) -14.9889 1.1300 1.755000 52.34
18) 311.7366 1.0000
19) 9915.7635 3.0000 1.772500 49.62
20) -32.7987 0.1000
21) 469.3826 1.1300 1.834810 42.73
22) 18.7889 7.0000 1.437000 95.00
23) -29.4720 0.1000
24) 96.9457 4.0000 1.437000 95.00
25) -40.7083 3.5000
26) -16.2342 1.1300 1.772500 49.62
27) -58.1258 (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
面番号:2
κ = 0.1833
A4 = 3.20922E−06
A6 = -1.50056E−09
A8 = 4.73420E−12
A10= -4.61007E−14
A12= -0.18915E−15
A14= -0.42813E−18
A16= -0.63065E−21
A18= -0.10252E−23
面番号:6
κ = -3.4201
A4 = 3.02093E−05
A6 = 4.52807E−09
A8 = -1.33556E−11
A10= 3.89569E−13
[各種データ]
f 19.40
FNO 4.2
ω 59.509
Y 33.000
TL 108.043
BF 22.9159
[レンズ群データ]
始面 焦点距離
GF 1 -51.9277
GR 24 -59.9014
[各条件式対応値]
(1)(−fF)/f0=2.677
(2)νdn=95.0
(3)(−fr)/f0=1.521
(4)(rr2−rr1)/(rr2+rr1)=−0.430
(5)(rf2+rf1)/(rf2−rf1)=−0.771
(6)(−fc)/f0=16.310
(7)Nn−Np=0.39781
各収差図において、FNOはFナンバーを、Yは像高をそれぞれ示している。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーを示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。またdはd線(λ=587.6nm)、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。また、コマ収差図において、実線はd線およびg線に対するメリディオナルコマ収差を表している。なお、以降の実施例においても同様の記号を使用し、以降の説明を省略する。
図7は、本実施例に係る光学系に入射した光線が第1番目の反射面と第2番目の反射面で反射して像面Iにゴーストやフレアを形成する様子の一例を示す図である。
図7において、物体側からの光線BMが図示のように光学系に入射すると、光線BMの一部は前群GFにおける正メニスカスレンズL3の物体側レンズ面(面番号5、ゴーストやフレアとなる反射光が生じる第1番目の反射面)で反射され、さらに前群GFにおける両凹レンズL2の像側レンズ面(面番号4、ゴーストやフレアとなる反射光が生じる第2番目の反射面)で再度反射され、最終的に像面Iに到達してゴーストやフレアを発生させてしまう。なお、前記第1番目の反射面は開口絞りSから見て凹形状のレンズ面、前記第2番目の反射面は開口絞りSから見て凹形状のレンズ面である。
そこで本実施例に係る光学系は、斯かるレンズ面に広い波長範囲で広い入射角の光線に対応した反射防止膜を形成することで、反射光の発生を抑え、ゴーストやフレアを効果的に低減させることができる。
図3は、第2実施例に係る光学系OS2の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
図3に示すように、本実施例に係る光学系OS2は、光軸に沿って物体側から順に、負の屈折力を有する前群GFと、負の屈折力を有する後群GRとを有している。後群GRは、最も像側に配置されている。
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞
1) 55.0952 3.0000 1.744429 49.52
*2) 14.0860 13.3128
3) -176.4005 1.8000 1.437000 95.00
4) 15.2275 5.0000
5) 27.6735 1.8000 1.516800 63.88
*6) 39.8652 2.0000
7) 36.5339 7.4082 1.612660 44.46
8) 276.0022 3.9492 1.772500 49.62
9) 20.8356 4.6216 1.612660 44.46
10) -50.0036 0.5000
11) 51.6940 3.2546 1.497820 82.57
12) -23.7693 1.1300 1.755000 52.34
13) 121.8422 0.5000
14) 37.9901 4.0000 1.487490 70.31
15) -24.4042 5.0863
16) (絞りS) 1.8927
17) 46.2506 3.0000 1.516800 63.88
18) -14.8884 1.1300 1.75500 52.34
19) 421.0798 1.0000
20) -8494.6914 3.7000 1.772500 49.62
21) -30.9936 0.1000
22) 491.5646 0.1300 1.834810 42.73
23) 18.5311 7.0000 1.437000 95.00
24) -28.5940 0.1000
25) 122.0530 4.0000 1.437000 95.00
26) -39.6752 4.0000
27) -16.1677 1.1300 1.772500 49.62
28) -59.7195 (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
面番号:2
κ = 0.1749
A4 = 2.69943E−06
A6 = -2.03904E−09
A8 = 5.52195E−12
A10= -3.52521E−14
A12= -0.14806E−15
A14= -0.31808E−18
A16= -0.37805E−21
A18= -0.24934E−24
面番号:6
κ = -2.8672
A4 = 2.84841E−05
A6 = -1.63697E−10
A8 = 1.16775E−11
A10= 1.56688E−13
[各種データ]
f 19.40
FNO 4.1
ω 59.523
Y 33.000
TL 109.251
BF 23.705
[レンズ群データ]
始面 焦点距離
GF 1 -40.93527
GR 25 -56.35089
[各条件式対応値]
(1)(−fF)/f0=2.110
(2)νdn=95.0
(3)(−fr)/f0=1.496
(4)(rr2−rr1)/(rr2+rr1)=−0.421
(5)(rf2+rf1)/(rf2−rf1)=−0.841
(6)(−fc)/f0=17.128
(7)Nn−Np=0.39781
各収差図より第2実施例に係る光学系OS2は、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
物質 屈折率 光学膜厚 光学膜厚 光学膜厚
媒質 空気 1
第7層 MgF2+SiO2 1.26 0.268λ 0.271λ 0.269λ
第6層 ZrO2+TiO2 2.12 0.057λ 0.054λ 0.059λ
第5層 Al2O3 1.65 0.171λ 0.178λ 0.162λ
第4層 ZrO2+TiO2 2.12 0.127λ 0.13λ 0.158λ
第3層 Al2O3 1.65 0.122λ 0.107λ 0.08λ
第2層 ZrO2+TiO2 2.12 0.059λ 0.075λ 0.105λ
第1層 Al2O3 1.65 0.257λ 0.03λ 0.03λ
基板の屈折率 1.62 1.74 1.85
物質 屈折率 光学膜厚 光学膜厚
媒質 空気 1
第5層 MgF2+SiO2 1.26 0.275λ 0.269λ
第4層 ZrO2+TiO2 2.12 0.045λ 0.043λ
第3層 Al2O3 1.65 0.212λ 0.217λ
第2層 ZrO2+TiO2 2.12 0.077λ 0.066λ
第1層 Al2O3 1.65 0.288λ 0.290λ
基板の屈折率 1.46 1.52
物質 屈折率 光学膜厚
媒質 空気 1
第7層 MgF2 1.39 0.243λ
第6層 ZrO2+TiO2 2.12 0.119λ
第5層 Al2O3 1.65 0.057λ
第4層 ZrO2+TiO2 2.12 0.220λ
第3層 Al2O3 1.65 0.064λ
第2層 ZrO2+TiO2 2.12 0.057λ
第1層 Al2O3 1.65 0.193λ
基板の屈折率 1.52
前群GFの両凹レンズL2の屈折率は、1.437000であり、
前群GFの正メニスカスレンズL3の屈折率は、1.516800であり、
後群GRの負メニスカスレンズL15の屈折率は、1.772500である。
そこで、両凹レンズL2の像側レンズ面に、表4に示した屈折率が1.46の基板に対応する反射防止膜を用い、
正メニスカスレンズL3の物体側レンズ面に、表4に示した屈折率が1.52の基板に対応する反射防止膜を用い、
負メニスカスレンズL15の物体側レンズ面に、表3に示した屈折率が1.74の基板に対応する反射防止膜を用い、
負メニスカスレンズL15の像側レンズ面に、表3に示した屈折率が1.74の基板に対応する反射防止膜を用いる。
これにより、第1実施例に係る光学系は、反射防止膜を用いた各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
前群GFの両凸レンズL6の屈折率は、1.612660であり、
後群GRの両凸レンズL15の屈折率は、1.437000である。
そこで、両凸レンズL6の像側レンズ面に、表3に示した屈折率が1.62の基板に対応する反射防止膜を用い、
両凸レンズL15の物体側レンズ面、表4に示した屈折率が1.46の基板に対応する反射防止膜を用いる。
これにより、第2実施例に係る光学系は、反射防止膜を用いた各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
上記実施例では、2群を有する構成を示したが、3群、4群を有する等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。
ステップS1:前記前群を、光軸に沿って物体側から順に、第1負レンズと、第2負レンズと、正レンズと、複数のレンズを接合してなる接合正レンズとを有するように構成する。
ステップS2:前記後群を、光軸に沿って物体側から順に、正レンズと、負レンズとからなるように構成する。
ステップS3:次の条件式(1)を満足するように構成する。
(1)0.80 < (−fF)/f0 < 8.50
ただし、
fF:前記前群の焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離
GF 前群
GR 後群
S 開口絞り
I 像面
1 カメラ
2 撮影レンズ
3 撮影部
4 電子ビューファインダ
101 反射防止膜
101a 第1層
101b 第2層
101c 第3層
101d 第4層
101e 第5層
101f 第6層
101g 第7層
102 光学部材
Claims (27)
- 光軸に沿って物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、後群とを有し、
前記前群は、光軸に沿って物体側から順に、第1負レンズと、第2負レンズと、正レンズと、複数のレンズを接合してなる接合正レンズとを有し、
前記後群は、光軸に沿って物体側から順に、正レンズと、負レンズとからなり、
次式の条件を満足する光学系。
0.80 < (−fF)/f0 < 8.50
ただし、
fF:前記前群の焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離 - 前記前群は、次式の条件を満足する負レンズを少なくとも1つ有する請求項1に記載の光学系。
65.0 < νdn
ただし、
νdn:d線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数 - 次式の条件を満足する請求項1または2に記載の光学系。
0.50 < (−fr)/f0 < 2.50
ただし、
fr:前記後群中の前記負レンズの焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離 - 次式の条件を満足する請求項1から3の何れか一項に記載の光学系。
−1.00 < (rr2−rr1)/(rr2+rr1) < 0.00
ただし、
rr1:前記後群中の前記正レンズの像側の面の曲率半径
rr2:前記後群中の前記負レンズの物体側の面の曲率半径 - 次式の条件を満足する請求項1から4の何れか一項に記載の光学系。
−2.00 < (rf2+rf1)/(rf2−rf1) < 0.00
ただし、
rf1:前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径
rf2:前記第2負レンズの像側の面の曲率半径 - 前記後群の物体側に隣接し、物体側から順に配置された負レンズと正レンズとを接合してなり、像側の面が像側に凸形状の接合負レンズを有する請求項1から5の何れか一項に記載の光学系。
- 次式の条件を満足する請求項6に記載の光学系。
5.00 < (−fc)/f0 < 30.00
ただし、
fc:前記接合負レンズの焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離 - 次式の条件を満足する請求項6または7の何れか一項に記載の光学系。
0.1000 < Nn−Np < 0.5500
ただし、
Nn:前記接合負レンズ中の前記負レンズのd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率
Np:前記接合負レンズ中の前記正レンズのd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率 - 前記前群よりも像側であって、前記接合負レンズよりも物体側に開口絞りを有する請求項1から8の何れか一項に記載の光学系。
- 前記前群と前記後群との間に、正レンズと負レンズとを少なくとも1つずつ有する請求項1から9の何れか一項に記載の光学系。
- 前記後群は、最も像側に配置されている請求項1から10の何れか一項に記載の光学系。
- 前記前群は、中心から周辺に向かうに従い曲率が小さくなる非球面を、少なくとも1面有する請求項1から11の何れか一項に記載の光学系。
- 前記前群の前記正レンズは、非球面を有する請求項1から12の何れか一項に記載の光学系。
- 前記前群及び前記後群における光学面のうちの少なくとも1面に反射防止膜が設けられており、前記反射防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含んでいる請求項1から13の何れか一項に記載の光学系。
- 前記反射防止膜は多層膜であり、
前記ウェットプロセスを用いて形成された層は、前記多層膜を構成する層のうちの最も表面側の層である請求項14に記載の光学系。 - 前記ウェットプロセスを用いて形成された層のd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率をndとしたとき、ndが1.30以下である請求項14または15に記載の光学系。
- 開口絞りを有し、
前記反射防止膜が設けられた前記光学面は、前記開口絞りから見て凹形状のレンズ面である請求項14から16のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記開口絞りから見て凹形状のレンズ面は、前記前群内のレンズの物体側レンズ面である請求項17に記載の光学系。
- 前記開口絞りから見て凹形状のレンズ面は、前記前群内のレンズの像側レンズ面である請求項17に記載の光学系。
- 前記開口絞りから見て凹形状のレンズ面は、前記後群内のレンズの物体側レンズ面である請求項17に記載の光学系。
- 前記開口絞りから見て凹形状のレンズ面は、前記後群内のレンズの像側レンズ面である請求項17に記載の光学系。
- 前記反射防止膜が設けられた前記光学面は、物体側から見て凹形状のレンズ面である請求項14から16のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記物体側から見て凹形状のレンズ面は、前記前群内のレンズの像側レンズ面である請求項22に記載の光学系。
- 前記反射防止膜が設けられた前記光学面は、像側から見て凹形状のレンズ面である請求項14から16のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記像側から見て凹形状のレンズ面は、前記後群内のレンズの物体側レンズ面である請求項24に記載の光学系。
- 請求項1から25の何れか一項に記載の光学系を備えた撮像装置。
- 光軸に沿って物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、後群とを有する光学系の製造方法であって、
前記前群を、光軸に沿って物体側から順に、第1負レンズと、第2負レンズと、正レンズと、複数のレンズを接合してなる接合正レンズとを有するように構成し、
前記後群を、光軸に沿って物体側から順に、正レンズと、負レンズとからなるように構成し、
次式の条件を満足するように構成する光学系の製造方法。
0.80 < (−fF)/f0 < 8.50
ただし、
fF:前記前群の焦点距離
f0:前記光学系全系の焦点距離
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