JP5317553B2 - 光学系及びそれを用いた光学機器、撮像装置並びに投影装置 - Google Patents
光学系及びそれを用いた光学機器、撮像装置並びに投影装置 Download PDFInfo
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Description
θgF > (−1.665×10-7・νd3+5.213×10-5・νd2−5.656×10-3・νd+0.755)
なる条件を満足し、かつ
νd < 60
0.01 < | fanm / fdoe | < 2.00
0.0 ≦ | Ldoe-img − Lanm-img | / Ltot < 0.5
なる条件を満足し、かつ前記回折光学部が設けられた回折光学面から前記絞りまでの物体距離無限遠時の距離をLdoe-stoとするとき、
0.1 < Ldoe-sto / Ltot < 0.8
なる条件を満足することを特徴とする。但し光学系がズームレンズのときはパラメータLdoe-img、Lanm-img、Ltot、Ldoe-stoは望遠端での値とする。
双眼鏡の観察装置、複写機、プロジェクタ等の光学機器に用いられるものである。
θgF > (−1.665×10-7・νd3+5.213×10-5・νd2−5.656×10-3・νd+0.755)
・・・(1-1)
若しくは
θgF < (−1.665×10-7・νd3+5.213×10-5・νd2−5.656×10-3・νd+0.700)
・・・(1-2)
なる条件を満足する。かつ
νd < 60 ・・・(2)
0.01 < | fanm / fdoe | < 2.00 ・・・(3)
0.0 ≦ | Ldoe-img − Lanm-img | / Ltot < 0.5・・・(4)
なる条件を満足する。
φ(h)=(2π/λd)・(C1・h2+C2・h4+C3・h6+・・・・)
なる式で表される。このとき2次項の係数C1より、基準波長(d線)における屈折力φDはφD=-2・C1となる。
θgF=(ng-nF)/(nF-nC)
の式で表される。
νd=(nd-1)/(nF-nC)
の式で表される。
更に
νd < 40 ・・・(2b)
とするのが良い。又
0.03 < | fanm / fdoe | < 1.80 ・・・(3a)
0.0 ≦ | Ldoe-img − Lanm-img | / Ltot < 0.3 ・・・(4a)
更に
0.0 ≦ | Ldoe-img − Lanm-img | / Ltot < 0.2 ・・・(4b)
とするのが良い。
0.1 < Ldoe-sto / Ltot < 0.8・・・(5)
0.5 < φdoe / φanm < 2.0 ・・・(6)
0.001 < | f / fdoe | < 0.100・・・(7)
0.01< | f / fanm | < 6.00 ・・・(8)
danm / dgls < 0.50 ・・・(9)
なる条件式のうち1以上を満足するのが良い。
条件式(6)は、回折光学素子の回折光学部Ldoeと固体材料素子Lanmの配置箇所の規定に関するものである。条件式(6)の範囲内を超えると、回折光学部Ldoeと固体材料素子Lanmの配置箇所が離れてしまうこととなり、両部の屈折力の分担が適切に行えなくなり、色収差の補正が困難となるので好ましくない。
条件式(7)は、光学系における回折光学素子の回折光学部Ldoeと全系の焦点距離の関係を規定するものである。条件式(7)の下限値を超えると、回折光学部Ldoeの屈折力が弱くなり過ぎて、色収差の補正が困難となり好ましくない。
条件式(8)は、光学系における固体材料素子Lanmと全系の焦点距離の関係を規定するものである。条件式(8)の下限値を超えると、固体材料素子の屈折力が弱くなり過ぎて、色収差の補正が困難となり、回折光学部Ldoeとの色収差補正の分担のバランスも悪化するので好ましくない。
danm / dgls < 0.40 ・・・(9a)
更に
danm / dgls < 0.30 ・・・(9b)
以上のように各実施例によれば、色収差を良好に補正でき、且つ光学系全体の小型化も実現可能な光学系を達成することができる。またその際、回折光学素子と異常部分分散特性を有する固体材料素子の配置を適切に行い、互いの屈折力の分担が適切になされることで、回折光学素子によるフレアの発生及び固体材料素子の厚さを低減することが容易となる。
と異常分散性の光学的特性を備えている。
各数値実施例において、iは物体側からの面の順序を示す。riは物体側より第i番目のレンズ面の曲率半径である。diは物体側より第i番目の基準状態の軸上面間隔、ndiとνdiは第i番目の光学部材のd線における屈折率とアッべ数を各々表している。また、FnoはFナンバーである。BFは空気換算したときのバックフォーカスである。
更に、非球面形状は、Xを光軸方向の面頂点からの変位量、hを光軸と垂直な方向の光軸からの高さとする。また、rを近軸曲率半径、kを円錐定数、B、C、D、E…を各次数の非球面係数とした時、次式によって表される。
単位mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 137.095 20.54 1.48749 70.2 141.99
2(回折) 2328.880 10.00 1.48749 70.2 141.30
3 -837.170 33.15 138.98
4 124.577 11.45 1.43875 95.0 106.17
5 617.613 2.50 1.63555 22.7 104.80
6 878.939 5.22 103.57
7 -383.508 4.00 1.88300 40.8 103.34
8 220.801 0.15 98.32
9 98.370 15.03 1.43387 95.1 96.17
10 11454.904 0.72 94.83
11 59.092 5.30 1.76200 40.1 81.64
12 49.359 0.00 74.49
13 ∞ 0.20 84.44
14 ∞ 62.51 84.33
15 925.531 3.50 1.83400 37.2 44.32
16 -86.572 1.80 1.80400 46.6 44.19
17 92.684 0.00 41.56
18 ∞ 35.73 42.28
19(絞り) ∞ 27.10 31.36
20 -442.618 1.30 2.00330 28.3 23.13
21 33.615 4.98 1.65412 39.7 23.02
22 -60.853 1.50 23.54
23 216.039 4.68 1.68893 31.1 24.21
24 -30.466 1.30 1.49700 81.5 24.36
25 67.835 3.38 24.29
26 -36.473 1.30 1.88300 40.8 24.32
27 252.606 2.00 25.85
28 ∞ 0.00 27.43
29 194.955 3.38 1.65412 39.7 27.91
30 94.894 4.50 1.81600 46.6 29.81
31 -77.070 25.22 30.52
32 304.806 10.00 1.57099 50.8 41.05
33 -87.377 3.00 42.33
34 ∞ 2.00 1.51633 64.2 42.43
35 ∞ 42.45
像面 ∞
非球面データ
第2面(回折面)
C1=-1.28870e-005 C2=-1.13425e-010
各種データ
焦点距離 584.97
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 377.30
BF 69.85
入射瞳位置 1070.98
射出瞳位置 -192.65
前側主点位置 352.35
後側主点位置 -515.13
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 295.74
2 2 1224.77
3 4 353.18
4 5 3256.40
5 7 -158.20
6 9 228.60
7 11 -514.41
8 15 95.07
9 16 -55.43
10 20 -31.10
11 21 33.81
12 23 39.06
13 24 -42.12
14 26 -36.02
15 29 -286.48
16 30 52.74
17 32 120.05
18 34 0.00
[数値実施例2]
単位mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 135.444 23.83 1.48749 70.2 141.99
2 -1291.100 2.50 1.63555 22.7 141.29
3 -940.406 27.87 140.68
4 125.071 13.29 1.43387 95.1 110.98
5(回折) 1004.713 6.50 2.00330 28.3 109.64
6 834.955 5.44 105.92
7 -394.186 4.00 1.88300 40.8 105.71
8 220.705 0.15 100.81
9 102.414 15.19 1.43387 95.1 98.86
10 -1785.271 0.15 97.94
11 61.146 5.30 1.61800 63.3 84.02
12 49.427 0.00 76.34
13 ∞ 0.20 86.83
14 ∞ 62.54 86.71
15 553.049 3.50 1.80518 25.4 46.57
16 -320.565 1.80 1.81600 46.6 45.75
17 88.584 0.00 43.75
18 ∞ 40.99 44.47
19(絞り) ∞ 40.82 33.69
20 -1532.499 1.30 2.00330 28.3 26.31
21 32.521 5.64 1.72342 38.0 26.68
22 -94.989 1.50 27.14
23 1323.301 5.48 1.66998 39.3 27.74
24 -28.906 1.30 1.49700 81.5 27.97
25 74.315 4.29 28.10
26 -37.441 1.30 1.88300 40.8 28.14
27 -52.652 2.00 29.13
28 ∞ 0.00 30.83
29 241.153 1.80 1.43875 95.0 31.04
30 45.139 3.31 1.81600 46.6 32.10
31 90.572 24.47 32.15
32 156.227 5.28 1.57099 50.8 41.05
33 -139.790 3.00 41.36
34 ∞ 2.00 1.51633 64.2 41.52
35 ∞ 41.56
像面 ∞
非球面データ
第5面(回折面)
C1=-1.64588e-005 C2=-2.37753e-010
各種データ
焦点距離 584.91
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 377.15
BF 60.42
入射瞳位置 1037.11
射出瞳位置 -174.33
前側主点位置 164.64
後側主点位置-524.49
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 252.84
2 2 5432.54
3 4 324.37
4 5 -6020.89
5 7 -159.75
6 9 223.79
7 11 -504.46
8 15 252.49
9 16 -84.89
10 20 -31.73
11 21 34.12
12 23 42.29
13 24 -41.70
14 26 -152.90
15 29 -126.93
16 30 106.78
17 32 130.05
18 34 0.00
[数値実施例3]
単位mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 137.071 23.57 1.48749 70.2 141.99
2 1085.043 5.00 1.63555 22.7 139.70
3 -1548.611 32.45 139.27
4 111.613 13.49 1.49700 81.5 107.74
5 564.921 5.41 106.07
6 -548.376 4.00 2.00330 28.3 105.66
7 242.957 2.42 100.95
8 117.594 19.55 1.43387 95.1 98.05
9 -940.148 0.15 94.00
10 63.545 5.30 1.43875 95.0 80.65
11 47.999 0.00 72.66
12 ∞ 0.20 83.42
13 ∞ 47.87 83.29
14 1739.911 3.50 2.00330 28.3 49.00
15 -220.323 1.80 1.83481 42.7 48.31
16 84.697 0.00 45.80
17 ∞ 26.92 46.64
18(絞り) ∞ 2.40 39.41
19 129.538 1.30 2.00330 28.3 38.38
20 51.603 7.00 1.77250 49.6 37.42
21 68.711 5.00 36.11
22 47.959 5.00 1.64850 53.0 36.25
23 44.145 7.00 1.49700 81.5 34.75
24 217.950 3.00 33.74
25 -67.132 1.30 1.88300 40.8 33.68
26 2903.169 8.25 34.00
27 ∞ 0.00 35.50
28 -196.466 3.74 1.84666 23.8 35.35
29 -59.594 1.80 1.88300 40.8 35.68
30 -62.268 61.64 36.04
31 70.062 1.80 1.63555 22.7 40.55
32 58.595 10.00 1.53172 48.8 40.21
33(回折) -45.426 1.80 1.60300 65.4 40.01
34 181.351 3.00 39.59
35 ∞ 2.00 1.51633 64.2 39.68
36 ∞ 39.73
像面 ∞
非球面データ
第33面(回折面)
C1= 5.00000e-005 C2= 1.95962e-008 C3=-4.37012e-011
各種データ
焦点距離 584.93
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 402.43
BF 84.77
入射瞳位置 715.23
射出瞳位置 -140.67
前側主点位置-217.46
後側主点位置-500.16
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 319.23
2 2 1004.63
3 4 277.13
4 6 -167.39
5 8 242.26
6 10 -499.08
7 14 195.09
8 15 -73.09
9 19 -86.21
10 20 227.69
11 22 -1767.46
12 23 109.91
13 25 -74.29
14 28 99.79
15 29 -2296.23
16 31 -599.91
17 32 50.02
18 33 -59.70
19 35 0.00
[数値実施例4]
単位mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 0.00 121.00
2 48.177 3.27 1.77250 49.6 72.15
3 29.668 11.58 55.55
4* 63.154 7.13 1.66910 55.4 52.00
5 63.694 0.15 48.09
6 35.622 1.80 1.77250 49.6 41.04
7 16.118 8.67 29.51
8 92.462 1.80 1.78800 47.4 29.23
9 18.895 9.08 24.69
10 44.704 2.00 1.88300 40.8 22.87
11 16.449 5.54 1.84666 23.8 21.09
12 -251.029 2.4 20.51
13 -295.108 11.00 1.48749 70.2 18.45
14 -13.326 1.20 1.84666 23.8 14.28
15 -17.585 4.99 14.88
16 -20.186 1.20 2.00330 28.3 14.38
17 -32.787 1.00 14.92
18(絞り) ∞ 1.06 14.35
19 19.295 8.12 1.51633 64.1 15.81
20 93.362 1.50 1.88300 40.8 14.61
21 32.813 0.89 14.26
22 269.796 1.20 2.00330 28.3 14.28
23 17.430 0.75 1.63555 22.7 14.29
24 27.287 3.47 1.48749 70.2 14.48
25 -25.260 0.15 15.97
26 45.868 4.20 1.64769 33.8 20.03
27(回折) -43.478 2.09 1.88300 40.8 21.03
28 -39.136 22.00
像面 ∞
非球面データ
第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.67518e-006 A 6= 1.77447e-009 A 8=-5.21311e-012 A10=
9.03671e-015
第27面(回折面)
C1=-4.63752e-004
各種データ
焦点距離 14.36
Fナンバー 2.89
画角 56.38
像高 21.60
レンズ全長 134.69
BF 38.47
入射瞳位置 30.58
射出瞳位置 -25.51
前側主点位置 41.72
後側主点位置 24.11
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -108.30
2 4 1769.41
3 6 -39.70
4 8 -30.47
5 10 -30.49
6 11 18.41
7 13 28.27
8 14 -74.64
9 16 -54.97
10 19 45.41
11 20 -57.97
12 22 -18.62
13 23 73.73
14 24 27.50
15 26 34.04
16 27 272.81
[数値実施例5]
単位mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 71.354 3.03 2.00330 28.3 33.83
2 337.639 0.15 32.89
3 48.762 1.50 1.88300 40.8 29.87
4 22.747 5.59 26.39
5 -71.634 1.50 1.92286 18.9 26.27
6 66.211 (可変) 25.63
7 -364.939 2.86 2.00330 28.3 25.77
8 -50.453 0.15 25.86
9 36.911 1.50 1.51633 64.1 24.18
10 21.169 3.15 1.92286 18.9 22.74
11 38.719 (可変) 21.81
12 ∞ 0.00 21.66
13 28.813 3.75 1.60562 43.7 21.71
14 -249.559 (可変) 21.31
15(絞り) ∞ 1.45 20.20
16 -217.291 1.50 1.84666 23.8 19.55
17 41.818 (可変) 18.89
18 -17.637 1.50 1.84666 23.8 18.86
19 76.442 6.21 1.60300 65.4 24.15
20 -23.887 0.15 26.02
21 -170.650 4.43 2.00330 28.3 30.54
22 -35.261 (可変) 31.51
23 62.245 3.07 1.88300 40.8 34.22
24 199.113 0.10 1.63555 22.7 34.13
25(回折) 156.198 2.99 1.83481 42.7 34.12
26 -222.241 1.82 34.02
27 ∞ 41.50 1.62299 58.2 50.00
28 ∞ 0.00 50.00
29 ∞ 2.60 1.51633 64.1 50.00
30 ∞ (可変) 50.00
像面 ∞
非球面データ
第25面(回折面)
C1=-3.35424e-004 C2= 3.95405e-007 C3=-1.84279e-010
各種データ
ズーム比 1.20
広角 中間 望遠
焦点距離 28.83 31.28 34.46
Fナンバー 1.60 1.69 1.80
画角 23.44 21.78 19.94
像高 12.50 12.50 12.50
レンズ全長 122.37 122.36 122.36
BF 6.03 6.03 6.03
d 6 4.03 2.92 1.87
d11 8.72 6.24 2.62
d14 1.87 3.65 5.58
d17 10.72 9.50 8.23
d22 0.50 3.53 7.54
入射瞳位置 25.06 24.71 23.83
射出瞳位置 -203.48 -197.16 -207.67
前側主点位置 49.92 51.17 52.73
後側主点位置 -22.81 -25.27 -28.44
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 -28.13 11.77 8.73 -0.46
2 7 34.46 7.66 0.13 -3.85
3 12 42.66 3.75 0.24 -2.10
4 15 -40.95 2.95 2.13 -0.13
5 18 104.19 12.29 29.53 31.67
6 23 53.95 52.08 0.74 -31.67
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 89.00
2 3 -49.37
3 5 -36.68
4 7 57.66
5 9 -99.03
6 10 46.06
7 13 42.66
8 16 -40.95
9 18 -16.66
10 19 30.80
11 21 43.26
12 23 100.95
13 24 -4685.62
14 25 102.25
15 27 0.00
16 29 0.00
LR:後群
Lanm:固体材料素子
Ldoe:回折光学部
Lfo:フォーカスレンズ群
LIS:防振用レンズ群
S:開口絞り
G:ガラスブロック
IP:像面
L1:第1レンズ群
L2:第2レンズ群
L3:第3レンズ群
L4:第4レンズ群
L5:第5レンズ群
L6:第6レンズ群
ΔM:メリディオナル像面
ΔS:サジタル像面
1:回折光学素子
2:第1の素子部
3:第2の素子部
4:第1の基材
5:第2の基材
6:第1の回折格子
7:第2の回折格子
8:空気層
9:第2の回折格子に密着した樹脂層
D:空気間隔
d1:第1の回折格子の格子部の格子厚
d2:第2の回折格子の格子部の格子厚
101:液晶プロジェクター
102:色合成手段
103:投射レンズ
104:スクリーン
105(5B,5G,5R):液晶パネル
106:撮像装置
107:撮像手段
108:撮影レンズ
109:被写体
Claims (11)
- 物体側より順に、前群、絞り、後群より構成される光学系において、前記前群または後群は固体材料から成る屈折作用をする固体材料素子と、回折光学素子を有し、該固体材料素子は、屈折光学素子の少なくとも一方の透過面に形成されており、該固体材料のd線に対するアッベ数、g線とF線に対する部分分散比を各々νd、θgF、前記回折光学素子の回折光学部と前記固体材料素子の空気中における焦点距離を各々fdoe、fanm、前記固体材料素子が設けられた固体材料面から像面までの物体距離無限遠時における距離をLanm-img、前記回折光学素子の回折光学面から像面までの物体距離無限遠時における距離をdoe-img、物体距離無限遠時における光学全長をLtotとするとき
θgF > (−1.665×10-7・νd3+5.213×10-5・νd2−5.656×10-3・νd+0.755)
なる条件を満足し、かつ
νd < 60
0.01 < | fanm / fdoe | < 2.00
0.0 ≦ | Ldoe-img − Lanm-img | / Ltot < 0.5
なる条件を満足し、かつ
前記回折光学部が設けられた回折光学面から前記絞りまでの物体距離無限遠時の距離をLdoe-stoとするとき、
0.1 < Ldoe-sto / Ltot < 0.8
なる条件を満足することを特徴とする光学系。
但し光学系がズームレンズのときはパラメータLdoe-img、Lanm-img、Ltot、Ldoe-stoは望遠端での値とする。 - 前記回折光学面での光線有効径をφdoe、前記固体材料面での光線有効径をφanmとするとき
0.5 < φdoe / φanm < 2.0
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光学系。 - 前記光学系の物体距離無限遠での全系の焦点距離(但し、光学系がズームレンズの場合は望遠端で且つ物体距離無限遠での全系の焦点距離)をfとするとき
0.001 < | f / fdoe | < 0.100
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の光学系。 - 前記光学系の物体距離無限遠での全系の焦点距離(但し、光学系がズームレンズの場合は望遠端で且つ物体距離無限遠での全系の焦点距離)をf、前記固体材料素子の光軸上の厚さをdanm、前記固体材料素子が設けられた屈折光学素子の光軸上での厚さをdglsとするとき
0.01< | f / fanm | < 6.00
danm / dgls < 0.50
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学系。但し、前記固体材料素子は、固体材料素子が光学系に2以上ある場合、前記回折光学部と、絞りに対して同じ側の群にあり且つ前記回折光学部により近くに配置された固体材料素子とする。 - 前記固体材料は、紫外線硬化樹脂若しくは無機微粒子を樹脂材料に分散させた混合体から成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記回折光学面は、接合レンズの接合面に設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記固体材料素子において、固体材料素子が設けられた屈折光学素子の透過面と反対側の透過面は空気と接した球面形状若しくは非球面形状であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記固体材料素子は、前記回折光学部と、絞りに対して同じ側のレンズ群内と、前記回折光学部の絞りに対するレンズ群と異なるレンズ群内に設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光学系。
- 請求項1乃至8のいずれか1項の光学系を有していることを特徴とする光学機器。
- 請求項1乃至8のいずれか1項の光学系と該光学系によって形成された像を受光する撮像素子を有していることを特徴とする撮像装置。
- 請求項1乃至8のいずれか1項の光学系と投影像原画を照明する照明光学系とを有していることを特徴とする投影装置。
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