JP2016126277A - 光学系及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無限遠物体から近距離物体への合焦時に、光軸方向に沿って移動する第一移動群G1と、第一移動群の像側に設けられ、第一移動群と異なる移動量で物体側に移動する第二移動群G2とを備え、第一移動群及び第二移動群を含む移動群内に防振群Gvcを有し、第一移動群及び第二移動群との移動量の比が所定の条件式を満足する。
【選択図】図1
Description
1−1.光学系の構成
まず、本件発明に係る光学系の構成について説明する。本件発明に係る光学系は、無限遠物体から近距離物体への合焦時に、光軸方向に沿って移動する第一移動群G1と、当該第一移動群G1の像側に設けられ、当該第一移動群G1と異なる移動量で物体側に移動する第二移動群G2とを備え、当該第一移動群G1及び当該第二移動群G2を含む移動群内に防振群Gvcを有し、後述する条件式(1)を満足することを特徴とする。また、条件式(1)に加えて、後述する条件式(2)〜条件式(7)を満足することが好ましい。以下、当該光学系の構成について、移動群、固定群、防振群について、順に説明する。
移動群は、物体側から順に、第一移動群G1と、第二移動群G2とを備えていればよく、第一移動群G1及び第二移動群G2以外に、第三移動群G3等の合焦時に光軸方向に沿って移動する他のレンズ群を備えていてもよい。本件発明に係る光学系は、フォーカシング方式として、いわゆるフローティング方式を採用することにより、フォーカシングの際の収差変動を抑制することができ、至近倍率を高くした場合にも無限遠合焦状態から最至近合焦状態までフォーカス全域において高い結像性能を実現することができる。なお、当該移動群が上記第三移動群G3等の他のレンズ群を備える場合、これらの他のレンズ群の移動量は、少なくとも第一移動群G1及び第二移動群G2の少なくともいずれか一方の移動量と異なればよい。
本件発明に係る光学系は、上記移動群に加えて、固定群を備えていてもよい。ここで、固定群とは、合焦時に光軸上の位置が固定されたレンズ群をいうものとする。当該固定群の配置は特に限定されるものではなく、当該光学系の最も物体側、移動群内、当該光学系の最も像側に配置することができる。なお、移動群内とは、第一移動群G1と第二移動群G2との間等、移動群を構成する複数のレンズ群のうち、いずれか隣接するレンズ群の間を意味する。しかしながら、光学系全体の小型化を図ると共に、良好な結像性能を得るという観点から、固定群を配置する場合は、当該光学系の最も物体側に固定群を配置することがより好ましい。また、固定群の具体的なレンズ構成等は、当該光学系に要求される光学性能等に応じて、適宜、適切な構成とすることができる。
本件発明に係る光学系において、防振群Gvcは上述のとおり移動群内に設けられる。ここで、防振群Gvcが移動群内に設けられるとは、移動群を構成する全てのレンズ成分を防振群Gvcとするのではなく、そのうちの一部のレンズ成分を防振群Gvcとすることを意味する。例えば、移動群を構成する少なくとも二以上のレンズ群のうち、いずれか一のレンズ群を防振群Gvcとしてもよいし、いずれか一のレンズ群を構成するレンズ成分が複数ある場合には、そのうちの一部を防振群Gvcとしてもよい。このようにして防振群Gvcを移動群内に配置することにより、移動群全体を防振群Gvcとする場合と比較すると、防振群Gvcを構成するレンズ成分の軽量化及び小型化を図ることができ、防振群を駆動するための駆動機構の軽量化及び小型化を図ることができる。
本件発明に係る光学系において、絞りの配置は特に限定されるものではない。第一移動群G1内、第二移動群G2内、上記固定群内、或いは各レンズ群の間等、絞りの配置は特に限定はない。絞りが光学系内のどの位置に配置された場合であっても、本件発明に係る光学的効果を得ることができる。また、当該絞りは、像面に対して固定であってもよいし、移動可能に構成されてもよい。例えば、第一移動群G1と第二移動群G2との間に絞りを配置し、第一移動群G1と絞りとを一体的に移動させることが、これらの移動機構(上記フローティング機構)の簡略化の観点から望ましい。しかしながら、絞りを第一移動群G1の移動量と、第二移動群G2の移動量とそれぞれ異なる移動量としても、本件発明に係る光学的効果を得ることができる。
次に、各条件式について説明する。上述したとおり、当該光学系は、上記構成を採用すると共に、下記条件式(1)を満足することを特徴とする。
上記条件式(1)は、第一移動群G1と第二移動群G2の無限遠合焦状態から最至近合焦状態への移動量比を規定する式である。条件式(1)を満足する場合、無限遠物体から近距離物体への合焦時に第二移動群G2が物体側に移動すると共に、第一移動群G1と第二移動群G2との間隔が短くなるように移動する。そのため、無限遠合焦状態から最至近合焦状態まで、第一移動群G1から第二移動群G2に入射する光線の角度変化を小さくすることが出来る。このため、フォーカシングの際の収差変動を抑制することができる。このとき、第二移動群G2と共に、第一移動群G1を物体側に移動させることで、合焦時に移動群を移動させるために要する空間を小さくすることができ、光学系の小型化につながる。
0.30 < m1/m2 < 0.96・・・(1)’’
0.40 < m1/m2 < 0.94・・・(1)’’’
0.50 < m1/m2 < 0.92・・・(1)’’’’
本件発明に係る光学系は、下記条件式(2)を満足することが好ましい。
1.05 < f2/f < 6.00・・・(2)’’
1.21 < f2/f < 5.00・・・(2)’’’
1.23 < f2/f < 4.00・・・(2)’’’’
本件発明に係る光学系は、下記条件式(3)を満足することが好ましい。
1.14 < f1/f < 5.50・・・(3)’’
1.16 < f1/f < 5.00・・・(3)’’’
1.18 < f1/f < 5.00・・・(3)’’’’
本件発明に係る光学系は、下記条件式(4)を満足することが好ましい。
1.45 < |fvc| / f < 5.50・・・(4)’’
1.65 < |fvc| / f < 5.00・・・(4)’’’
本件発明に係る光学系において、下記条件式(5)を満足することが好ましい。
上述した第一移動群G1及び第二移動群G2を含む移動群、或いは、固定群の屈折力の正負の別は特に限定されるものではなく、当該光学系に要求される光学性能に応じて、適宜、選択することができる。しかしながら、当該光学系を構成するこれらのレンズ群のうち、いずれか一のレンズ群は正の屈折力を有することが好ましく、特に第一移動群G1及び/又は第二移動群G2は正の屈折力を有することが好ましい。当該正の屈折力を有するレンズ群は、後述する条件式(6)及び条件式(7)を満足する正の屈折力を有するレンズを少なくとも1枚有することが好ましい。
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系の像側に設けられた、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子等も用いることができ、本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。
図1は、本件発明に係る実施例1の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する固定群と、正の屈折力を有する第一移動群G1と、正の屈折力を有する第二移動群G2とから構成される。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。(表1−1)に当該固定焦点レンズのレンズデータを示す。(表1−1)において、「No.」は物体側から数えたレンズ面の順番(面番号)、「R」はレンズ面の曲率半径、「D」はレンズ面の光軸上の間隔、「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、「ΔPgF」は上述したとおりである。なお、開口絞り(絞りS)は、面番号の次にSTOPを付している。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号の次に*(アスタリスク)を付し、曲率半径Rの欄には近軸曲率半径を示している。
z=ch2/[1+{1-(1+k)c2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10・・・
(但し、cは曲率(1/r)、hは光軸からの高さ、kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・は各次数の非球面係数)
図3は、本件発明に係る実施例2の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する固定群と、正の屈折力を有する第一移動群G1と、正の屈折力を有する第二移動群G2とから構成される。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。(表2−1)は、当該固定焦点レンズのレンズデータであり、(表2−2)は、非球面の非球面係数及び円錐定数であり、(表2−3)は、レンズ面の光軸上の可変間隔であり、(表2−4)は、当該固定焦点レンズの焦点距離(f)、大口径比(Fno)、半画角(W)である。また、図4は、当該固定焦点レンズの無限遠合焦時の縦収差図である。
図5は、本件発明に係る実施例3の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する固定群と、正の屈折力を有する第一移動群G1と、正の屈折力を有する第二移動群G2とから構成される。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。(表3−1)は、当該固定焦点レンズのレンズデータであり、(表3−2)は、非球面の非球面係数及び円錐定数であり、(表3−3)は、レンズ面の光軸上の可変間隔であり、(表3−4)は、当該固定焦点レンズの焦点距離(f)、大口径比(Fno)、半画角(W)である。また、図6は、当該固定焦点レンズの無限遠合焦時の縦収差図である。
図7は、本件発明に係る実施例4の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第一移動群G1と、正の屈折力を有する第二移動群G2とから構成される。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。(表4−1)は、当該固定焦点レンズのレンズデータであり、(表4−2)は、非球面の非球面係数及び円錐定数であり、(表4−3)は、レンズ面の光軸上の可変間隔であり、(表4−4)は、当該固定焦点レンズの焦点距離(f)、大口径比(Fno)、半画角(W)である。また、図8は、当該固定焦点レンズの無限遠合焦時の縦収差図である。
図9は、本件発明に係る実施例5の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する固定群と、正の屈折力を有する第一移動群G1と、正の屈折力を有する第二移動群G2とから構成される。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。(表5−1)は、当該固定焦点レンズのレンズデータであり、(表5−2)は、非球面の非球面係数及び円錐定数であり、(表5−3)は、レンズ面の光軸上の可変間隔であり、(表5−4)は、当該固定焦点レンズの焦点距離(f)、大口径比(Fno)、半画角(W)である。また、図10は、当該固定焦点レンズの無限遠合焦時の縦収差図である。
図11は、本件発明に係る実施例6の光学系である固定焦点レンズの構成を示すレンズ断面図である。当該固定焦点レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する固定群と、正の屈折力を有する第一移動群G1と、正の屈折力を有する第二移動群G2と、正の屈折力を有する第三移動群G3とから構成される。
次に、当該固定焦点レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。(表6−1)は、当該固定焦点レンズのレンズデータであり、(表6−2)は、非球面の非球面係数及び円錐定数であり、(表6−3)は、レンズ面の光軸上の可変間隔であり、(表6−4)は、当該固定焦点レンズの焦点距離(f)、大口径比(Fno)、半画角(W)である。また、図12は、当該固定焦点レンズの無限遠合焦時の縦収差図である。
G2・・・第二移動群
Gvc・・・防振群
S・・・絞り
I・・・像面
Claims (11)
- 前記防振群が、単レンズ成分1枚から構成される請求項1又は請求項2に記載の光学系。
- 前記第一移動群の最も物体側に配置されるレンズの物体側の面は、物体側に凸の形状である請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記防振群が前記第一移動群内に配置されている請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の光学系。
- 無限遠物体から近距離物体への合焦時に、前記第一移動群と前記第二移動群とがそれぞれ物体側に移動する請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の光学系。
- 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の光学系と、当該光学系の像側に設けられた、前記光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
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