JP5729431B2 - 撮像光学系およびカメラ装置および携帯情報端末装置 - Google Patents
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Description
この発明の撮像光学系は、デジタルカメラやビデオカメラに用いることができるが、銀塩カメラに用いることも可能である。
従って、この発明のカメラ装置は銀塩カメラや「撮影画像をデジタル情報とする機能を有するカメラ装置」即ち、デジタルカメラやビデオカメラとして実施できる。
また、これらカメラを撮像機能部として持つ携帯情報端末装置として実施できる。
撮影レンズの画角については、ある程度の広角を望むユーザが多く、結像レンズの半画角は38度以上であることが望ましい。半画角:38度は35mm銀塩カメラ(いわゆるライカ版)換算の焦点距離で28mmに相当する。
このような問題に対する対策として「フォーカシング時に複数の群を移動させる方式」が提案されている。このようなフォーカシング方式で、大口径・広画角をある程度実現したものとして、特許文献1、2記載のものが知られている。
例えば、特許文献1記載のものは半画角:27度を実現しているが、Fナンバは2.8以上とやや暗い。
このため、フォーカシングに際して「前群が物体側へ迫り出す」ため、レンズ全長が大きくなりやすく、撮影装置の小型化に対する阻害要因になる。
この発明はまた、かかる撮像光学系を用いるカメラ装置、携帯情報端末装置の提供を課
題とする。
請求項1記載の撮像光学系は以下の点を特徴の一端とする。
即ち、無限遠から近距離物体へのフォーカシング時に、無限遠から近距離物体へのフォーカシング時に、前記第2群が物体側に移動する。
(1) −0.2< f/f1 <0.4
を満足することが好ましい(参考例2)。
参考例1または2記載の撮像光学系は、無限遠物体フォーカシング時の開口絞りと第2群の間隔:D_S2、無限遠物体フォーカシング時の第1群と開口絞りの間隔:D_1Sが、条件:
(2) 0.3< D_S2/D_1S <2.0
を満足することが好ましい(参考例3)。
(3) 0.5< D_12/f <2.5
を満足することが好ましい(参考例4)。
参考例1〜4の任意の1に記載の撮像光学系は「第1群を、第1群の中で最も広い空気間隔を境として、少なくとも2枚の負レンズを有する第1F群と、少なくとも1枚の正レンズを有する第1R群とにより構成」するのが良い(参考例5)。即ち、請求項5においては、第1群内において、第1F群が物体側、第1R群が像側に配置され、第1F群と第1R群の間の空気間隔が、第1群中における空気間隔の中で最大である。
上の説明において「第2群が物体側へ移動する」とは、第2群を構成する全レンズが物体側へ移動することを意味するが、これら「第2群を構成する全レンズ」の変位は、全レンズが「一体的」に、即ち、相互の相対的な位置関係を保って移動することもできるし、第2群を構成する個々のレンズが別個に移動することもできる。
(1) −0.2< f/f1 <0.4
を満足する。
(2) 0.3< D_S2/D_1S <2.0
を満足する。
(3) 0.5< D_12/f <2.5
を満足する。
即ち、無限遠から近距離物体へのフォーカシングに際して「第2群は物体側へ移動」するのであるが、請求項2記載の撮像光学系においては、第2F群と第2R群とは、群間隔を短縮させつつ物体側ヘ移動する。従って、このときの移動速さは、第2R群の方が、第2F群よりも速い。従って「第2F群と第2R群の間隔」は無限遠へのフォーカシング状態よりも短くなる。
請求項1のように、第1群を「物体側から負の屈折力(第1F群)、正の屈折力(第1R群)を順に配し、これら第1F群と第1R群の間隔を比較的大きく取る」構成とすることにより、十分な画角の確保と「球面収差を始めとする各種収差の補正」の両立が可能である。
請求項1の撮像光学系では、第2F群の屈折力配置として正・負・正の所謂トリプレット型を基本とし、その中央の負の屈折力を2分し「正・負・負・正の4枚構成」としている。
前述の参考例1〜9の任意の1に記載の撮像装置においても、後述の実施例の如く、第2F群の構成を、上記の如く「正・負・負・正の4枚構成」とすることができる。
また、参考例6や請求項1のように、第2R群に非球面を設けることによって主としてコマ収差をより良好に補正することが可能となる。
この場合、近距離物体へのフォーカシングに伴い、第2F群と第2R群の移動は同一にならないが、第2F群と第2R群の間隔は、近距離物体へのフォーカシング時に連続的に変化しなくても良く、ある物体距離より近距離物体へのフォーカシング時に、第2F群の位置が切り替わるようにしてもよいし、あるモードを選択した場合にのみ、第2F群と第2R群の間隔が切り替わるようにしてもよい。
勿論、前述のように、近距離物体へのフォーカシング時に「第1群を像側に移動させる」ことと組み合わせることにより像面湾曲をより良好に補正できる。
(1A) −0.1< f/f1 <0.2
条件(2)の上限値を超えると、第2群内を通る軸外光線が高くなり、第2群内の軸外収差の補正が困難になる。条件(2)の下限値を超えると、第1群内を通る軸外光線が高くなって撮像光学系が大型化し、さらに第1群内の軸外収差の補正が困難になる。
条件(2)のパラメータ:D_S2/D_1Sは、より好ましくは以下の条件(2A)を満足するのがよい。
(2A) 0.5< D_S2/D_1S <1.5
条件(3)の上限値を超えると、第1群と第2群の間隔が広くなり「第1群または第2群内を通る軸外光線」が高くなりすぎ、軸外収差の十分な補正が困難である。
条件(3)のパラメータ:D_12/fは、より好ましくは以下の条件(3A)を満足するのがよい。
(3A) 1.0< D_12/f <2.0
上記の条件(1)好ましくは(1A)とともに、条件(2)好ましくは(2A)を満足することにより、さらにはこれらの条件と共に条件(3)好ましくは(3A)を満足することにより、撮像光学系の「より高性能」を実現できる。
さらに、第1F群の「曲率の大きな像側面」を非球面とすることにより、歪曲収差の補正に大きな効果が得られる他、コマ収差等を補正する役割を持たせることもできる。
また、参考例6、請求項1のように、第2群は「正のパワー有する第2F群と、少なくとも1枚の非球面レンズを有する第2R群」とにより構成するので、第2R群に設けた非球面により、主としてコマ収差をより良好に補正できる。
撮像光学系は、物体側(図1の左方)から順に、正のパワーを有する第1群Iと、開口絞りSと、正のパワーを有する第2群IIを配してなる。
そして、無限遠から近距離物体へのフォーカシング時に、実施例1では、第1群Iが像側(図の右方)に移動し、第2群IIが物体側に移動する。
実施例5では、第2群IIのみが物体側に変位する。
撮像光学系は、物体側(図2の左方)から順に、正のパワーを有する第1群Iと、開口絞りSと、正のパワーを有する第2群IIを配してなる。
そして、無限遠から近距離物体へのフォーカシング時に、第1群Iが像側(図の右方)に移動し、第2群IIが物体側に移動する。
撮像光学系は、物体側(図3の左方)から順に、正のパワーを有する第1群Iと、開口絞りSと、正のパワーを有する第2群IIを配してなる。
そして、無限遠から近距離物体へのフォーカシング時に、第1群Iが像側(図の右方)に移動し、第2群IIが物体側に移動する。
撮像光学系は、物体側(図4の左方)から順に、正のパワーを有する第1群Iと、開口絞りSと、正のパワーを有する第2群IIを配してなる。
そして、無限遠から近距離物体へのフォーカシング時に、第1群Iが像側(図の右方)に移動し、第2群IIが物体側に移動する。
1F群と、少なくとも1枚の正レンズを有する第1R群(像側の両凸レンズ)とにより構成されている。
第2群IIは、正のパワーを有する第2F群(物体側の2組の接合レンズ)と、1枚の「非球面レンズを有する第2R群(像側の正メニスカスレンズ)」とにより構成されている。第2F群は、物体側から順に第1正レンズと第1負レンズとの接合レンズ、第2負レンズと第2正レンズの接合レンズにより構成されている。
図16(A)は正面側と上部面とを示し、図16(B)は背面側を示す。
携帯情報端末装置は、撮影レンズ1として、上に説明した請求項1〜13の任意の1に記載の撮像光学系(具体的には後述の実施例1〜5の適宜のもの)を有する。
図17に示すように、装置は撮影レンズ1と受光素子13を有し、撮影レンズ1によって形成される撮影対象物の像を受光素子13によって読取るように構成されている。
受光素子13からの出力は中央演算装置11の制御を受ける信号処理装置14によって処理されてデジタル情報に変換される。即ち、携帯情報端末装置は「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有している。
デジタル情報化された撮影画像は、中央演算装置11による制御を受ける画像処理装置12により画像処理される。画像処理された画像は、液晶モニタ7に表示することも、半導体メモリ15に記憶させることもできる。撮影の操作は操作ボタンにより行なわれる。 また、通信カード等16を介して外部に送信することもできる。通信カード16等は、図16(B)に示すスロット9内に収納される。
各実施例における記号の意味は以下の通りである。
f:全系の焦点距離
F:Fナンバ
ω:半画角
Y’:最大像高
R:曲率半径
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
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
実施例1
f=5.99 F=1.99 ω=39.3 Y'=4.8
実施例1のデータを表1に示す。
第4面
K=-0.82391,A4=8.44238E-05,A6=-1.00402E-05,A8=2.96784E-07,
A10=-1.02358E-08
第6面
A4=3.19453E-05,A6=-1.90098E-06,A8=1.59520E-07,A10=-4.45055E-09
第14面
K= -26.92849,A4=-1.76448E-05,A6=-8.17352E-06,A8=6.90928E-08,
A10=-1.17272E-09 。
可変間隔を表2に示す。
条件式の各パラメータの値を表3に示す。
f=5.98 F=2.03ω=39.3 Y'=4.8
実施例2のデータを表4に示す。
第4面
K=-0.82391,A4=3.31963E-05,A6=-2.95366E-06,A8=-1.27633E-07,
A10=-1.85327E-09
第6面
A4=2.42187E-05,A6=-1.63597E-06,A8=1.14965E-07,A10=-2.86332E-09
第14面
K=-26.92849,A4=4.83215E-04,A6=-2.95824E-05,A8=7.23757E-07,
A10=-1.04774E-08 。
可変間隔を表5に示す。
条件式の各パラメータの値を表6に示す。
f=6.00 F=1.92 ω=39.1 Y'=4.8
実施例3のデータを表7に示す。
第4面
K=-0.91019,A4=3.36386E-05,A6=-4.47956E-06,A8=-5.01228E-08,
A10=-2.17344E-09
第14面
K=0.0,A4=-3.03909E-04,A6=1.01354E-06,A8=-8.67386E-08,
A10=1.00498E-09 。
可変間隔を表8に示す。
条件式の各パラメータの値を表9に示す。
f=6.00 F=1.93ω=39.1 Y'=4.8
実施例4のデータを表10に示す。
第4面
K=-0.85391,A4=1.14455E-04,A6=-4.25901E-06,A8=-1.59355E-08,
A10=-2.97123E-09
第14面
K=0.0,A4=-3.89523E-04,A6=2.62694E-06,A8=-1.62806E-07,
A10=1.73934E-09 。
可変間隔を表11に示す。
条件式の各パラメータの値を表12に示す。
図6は実施例1の撮像光学系の「像面から300mmにある物体における収差曲線図」で、(a)は「第2群のみの移動によるフォーカシング」、(b)は「第1・2群の移動によるフォーカシング」による収差曲線図である。
図8は実施例2の撮像光学系の「像面から300mmにある物体における収差曲線図」で、(a)は「第2群のみの移動によるフォーカシング」、(b)は「第1・2群の移動によるフォーカシング」による収差曲線図である。
図10は、実施例2の撮像光学系の「像面から300mmにある物体における収差曲線図」で、(a)は「第2群のみの移動によるフォーカシング」、(b)は「第1・2群の移動によるフォーカシング」による収差曲線図である。
図12は、実施例4の撮像光学系の「像面から300mmにある物体における収差曲線図」で、(a)は「第2群のみの移動によるフォーカシング」、(b)は「第1・2群の移動によるフォーカシング」による収差曲線図である。
これら収差図から明らかなように、各実施例の収差は十分に補正されている。
撮像光学系をこのように構成することにより、半画角:38°以上の広画角、F2.0以下の大口径でありながら十分に小型であり、近距離物体においても非常に良好な像性能を確保できる。
実施例1〜4における第1群・第2群の移動による「近距離物体へのフォーカシング」は、リアフォーカス方式(図6、図8、図10、図12の各(a))より良好な性能を有している。具体的には、第1・第2群によるフォーカシングにより、像面の倒れがより小さくなっている。
実施例5のデータを表13に示す。
「Inf」とあるのは、無限遠物体にフォーカシングしているときの各可変間隔の値を示す。
「b」は、像面から300mmにある物体に対する第1群・第2群の移動によるフォーカシングの場合の各可変間隔を示す。
「c」は、像面から90mmにある物体に対する第2群のみの移動によるフォーカシングの場合の各可変間隔を示す。
「d」は、請求項1、2の場合であって、第2群の第2F群と第2R群との間隔を短縮させつつ、第2群を物体側へ移動させてフォーカシングを行なっている。このときの収差図を図13(b)に示す。
上記「c」、「d」何れの場合も、像面の倒れ(非点収差)は若干悪いが、像面から90mmという近距離物体へのフォーカシングであることを考えれば、実用上の立場からこの程度の性能でも十分である。
II 第2群
S 開口絞り
Claims (9)
- 物体側から順に、正または負のパワーを有する第1群と、開口絞りと、正のパワーを有する第2群を配してなり、
第1群が、前記第1群の中で最も広い空気間隔を境として、少なくとも2枚の負レンズを有する第1F群と、少なくとも1枚の正レンズを有する第1R群とにより構成され、
第2群が、物体側から順に、第1正レンズ、第1負レンズ、第2負レンズ、第2正レンズを配した第2F群と、少なくとも1枚の非球面レンズを有する第2R群とにより構成されており、
第1群の焦点距離:f1、全系の焦点距離:f、無限遠物体フォーカシング時の開口絞りと第2群の間隔:D_S2、無限遠物体フォーカシング時の第1群と開口絞りの間隔:D_1S、無限遠物体フォーカシング時の第1群と第2群の間隔:D_12、全系の焦点距離:fが、条件:
(1) −0.2< f/f1 <0.4
(2) 0.3< D_S2/D_1S <2.0
(3) 0.5< D_12/f <2.5
を満足し、
無限遠から近距離物体へのフォーカシング時に、前記第2群が物体側に移動することを
特徴とする撮像光学系。 - 請求項1記載の撮像光学系において、
無限遠から近距離物体へのフォーカシングに際して、第2F群と第2R群の間隔が短縮することを特徴とする撮像光学系。 - 請求項1または2記載の撮像光学系において、
第2R群が1枚の非球面レンズで構成されていることを特徴とする撮像光学系。 - 請求項1〜3の任意の1に記載の撮像光学系において、
近距離物体へのフォーカシングに際して、開口絞りが固定であることを特徴とする撮像光学系。 - 請求項1〜4の任意の1に記載の撮像光学系において、
第1群が正のパワーを持つことを特徴とする撮像光学系。 - 請求項1〜4の任意の1に記載の撮像光学系において、
第1群が負のパワーを持つことを特徴とする撮像光学系。 - 請求項1〜6の任意の1に記載の撮像光学系を有するカメラ装置。
- 請求項7記載のカメラ装置において、
撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。 - 請求項8記載のカメラ装置を撮影機能部として有する携帯情報端末装置。
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