JP7208033B2 - OPTICAL LENS AND IMAGING DEVICE HAVING THE SAME - Google Patents
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Description
本発明は光学系に関し、例えばスチルカメラ、ビデオカメラ、ウェアラブルカメラ、監視用カメラ、車載カメラそしてデジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系として好適なものである。 The present invention relates to an optical system, and is suitable as an imaging optical system for use in imaging devices such as still cameras, video cameras, wearable cameras, surveillance cameras, vehicle-mounted cameras, and digital still cameras.
近年、撮像装置（カメラ）の高機能化にともない、それに用いる撮像光学系には広い画角を包含して、かつ良好な光学性能を有することが求められている。とりわけ、車載、監視カメラ用途では全系が小型化で、かつ可視域から赤外域までの広い波長範囲で良好な光学性能を有する撮像光学系が求められている。 2. Description of the Related Art In recent years, as imaging devices (cameras) have become more sophisticated, imaging optical systems used therein are required to include a wide angle of view and have good optical performance. In particular, for on-vehicle and surveillance camera applications, there is a demand for an imaging optical system that is compact as a whole and has good optical performance over a wide wavelength range from the visible region to the infrared region.
特にｇ線（波長４３６ｎｍ）～Ｃ線（波長６５６ｎｍ）～ｔ線（波長１０１４ｎｍ）までの広い波長範囲で良好な光学性能を有する撮像光学系が求められている。これらの要求を満足する撮像光学系として、物体側より像側へ順に、負の屈折力のレンズ群、正の屈折力のレンズ群を含む、広画角の撮像光学系が知られている（特許文献１、２）。
In particular, there is a demand for an imaging optical system having good optical performance in a wide wavelength range from g-line (wavelength 436 nm) to C-line (wavelength 656 nm) to t-line (wavelength 1014 nm). As an imaging optical system that satisfies these requirements, there is known a wide-angle imaging optical system that includes, in order from the object side to the image side, a lens group with a negative refractive power and a lens group with a positive refractive power (
特許文献１では、物体側から像側へ順に、負の屈折力の前群および正の屈折力の後群より成る構成の可視光近赤外光用単焦点レンズを開示している。特許文献１では、画角を広角化しつつ、接合レンズの正レンズおよび負レンズの組み合わせにより、ｇ線からｔ線までの波長範囲にわたり色収差を良好に補正している。
特許文献２では、負の屈折力の第１レンズ群および正の屈折力の第２レンズ群の２群構成からなるズームレンズを開示している。特許文献２では、第２レンズ群の正レンズに部分分散比θＣｔの大きな異常分散性の硝材を使用することで、ｇ線からｔ線までの波長範囲にわたり色収差を良好に補正している。 Patent Document 2 discloses a zoom lens that has a two-group configuration of a first lens group with negative refractive power and a second lens group with positive refractive power. In Patent Document 2, an anomalous dispersion glass material with a large partial dispersion ratio θCt is used for the positive lens of the second lens group, thereby satisfactorily correcting chromatic aberration over the wavelength range from the g-line to the t-line.
近年、監視カメラやウェアラブルカメラなどの撮像装置に用いる撮像光学系には広い撮像画角を包含し、かつ広い波長領域で良好な画質を有し、全体が小型化であることが強く求められている。 In recent years, imaging optical systems used in imaging devices such as surveillance cameras and wearable cameras have been strongly required to have a wide imaging angle of view, have good image quality over a wide wavelength range, and be compact overall. there is
全系が小型で、かつ広画角でありながら高い光学性能を得るには各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。例えば監視カメラに用いられる撮像光学系では、可視域から近赤外域までの広い波長範囲にわたり、諸収差のうち、特に色収差が良好に補正された高い光学性能を有することが重要になってくる。
広画角の撮像光学系において、広い波長範囲において色収差を良好に補正し、高い光学性能を得るには、正レンズの材料を適切に設定することが重要になってくる。正レンズの材料が不適切であると、全系の小型化を図りつつ、広画角で、広い波長範囲にわたり高い光学性能の撮像光学系を得るのが大変困難になってくる。 本発明は、広画角で全系が小型で、かつ可視域から赤外域まで広い波長範囲にわたり良好に色収差が補正された高い光学性能が得られる光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
In order to obtain high optical performance while the entire system is compact and has a wide angle of view, it is important to appropriately set the lens configuration of each lens group. For example, in imaging optical systems used in surveillance cameras, it is important to have high optical performance in which chromatic aberration, among various aberrations, is well corrected over a wide wavelength range from the visible region to the near-infrared region.
In an imaging optical system with a wide angle of view, it is important to appropriately select the material of the positive lens in order to satisfactorily correct chromatic aberration over a wide wavelength range and obtain high optical performance. If the material of the positive lens is inappropriate, it becomes very difficult to obtain an imaging optical system with a wide angle of view and high optical performance over a wide wavelength range while miniaturizing the entire system. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical system having a wide angle of view, a compact overall system, and high optical performance with good chromatic aberration correction over a wide wavelength range from the visible region to the infrared region, and an imaging apparatus having the same. and
本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群からなる光学系であって、
前記前群と前記後群は各々１枚以上の正レンズを有し、材料のＦ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｔ線（波長１０１３．９８ｎｍ）に対する屈折率を各々、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｄ、Ｎｔ、材料のアッベ数をνｄ、材料のＣ線とｔ線に関する部分分散比をθＣｔとし、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
θＣｔ＝（ＮＣ－Ｎｔ）／（ＮＦ－ＮＣ）
とおくとき、
前記前群および前記後群に含まれる正レンズのうち、少なくとも１枚の正レンズの材料の屈折率、アッベ数、Ｃ線とｔ線に関する部分分散比を各々ｎｄＰ、νｄＰ、θＣｔＰとするとき、
θＣｔＰ－０．００３５４νｄＰ－０．５７５＜０
θＣｔＰ＜０．７８５
１．５４＜ｎｄＰ＜１．７５
５０．０＜νｄＰ＜６７．０
なる条件式を満足することを特徴としている。
An optical system of the present invention comprises a front group with negative refractive power, an aperture diaphragm, and a rear group with positive refractive power, which are arranged in order from the object side to the image side,
The front group and the rear group each have one or more positive lenses, and the F-line (wavelength: 486.1 nm), C-line (wavelength: 656.3 nm), d-line (wavelength: 587.6 nm), and t-line of the material. Let NF, NC, Nd, and Nt be the refractive indices for (wavelength 1013.98 nm), νd be the Abbe number of the material, and θCt be the partial dispersion ratio of the material for the C-line and the t-line,
νd = (Nd-1)/(NF-NC)
θCt = (NC-Nt)/(NF-NC)
When you put
Let ndP, νdP, and θCtP be the refractive index of the material of at least one positive lens among the positive lenses included in the front group and the rear group, the Abbe number, and the partial dispersion ratio for the C-line and the t-line, respectively,
θCtP−0.00354νdP−0.575<0
θCtP<0.785
1.54<ndP<1.75
50.0<νdP<67.0
It is characterized by satisfying the following conditional expression:
本発明によれば、広画角で全系が小型で、かつ可視域から赤外域まで広い波長範囲にわたり、良好に色収差が補正された高い光学性能の光学系が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an optical system having a wide field angle, a compact overall system, and excellent optical performance in which chromatic aberration is satisfactorily corrected over a wide wavelength range from the visible region to the infrared region.
本発明の好ましい形態について図を用いて説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の光学系は単一焦点距離の撮像光学系又はズームレンズである。 The optical system of the present invention is a single focal length imaging optical system or zoom lens.
本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群からなる。 The optical system of the present invention comprises a front group with negative refractive power, an aperture stop, and a rear group with positive refractive power, which are arranged in order from the object side to the image side.
図１は実施例１のレンズ断面図である。図２は実施例１の無限遠に合焦時の収差図である。
図３は実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a lens of Example 1. FIG. FIG. 2 is an aberration diagram of Example 1 when focusing on infinity.
FIG. 3 is a lens sectional view at the wide-angle end of Example 2. FIG.
図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
図５は実施例３の広角端におけるレンズ断面図である。
4A, 4B, and 4C are aberration diagrams at the wide-angle end, intermediate zoom position, and telephoto end of Example 2. FIG.
FIG. 5 is a lens sectional view at the wide-angle end of Example 3. FIG.
図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。 6A, 6B, and 6C are aberration diagrams at the wide-angle end, intermediate zoom position, and telephoto end of Example 3. FIG.
図７は本発明の撮像装置の要部概略図である。 FIG. 7 is a schematic diagram of the essential part of the imaging apparatus of the present invention.
図８は材料のθＣｔ－νｄ図の説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the θCt-νd diagram of the material.
図９は材料のθｇＦ－νｄ図の説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram of the θgF-νd diagram of the material.
レンズ断面図において、ＬＯは光学系、ＬＦは負の屈折力の前群、ＳＰは開口絞り、ＬＲは正の屈折力の後群である。 In the sectional view of the lens, LO is the optical system, LF is the front group with negative refractive power, SP is the aperture stop, and LR is the rear group with positive refractive power.
図１のレンズ断面図おいて、Ｌ１は前群としての負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は後群としての正の屈折力の第２レンズ群である。実施例１の光学系は単焦点距離の撮像光学系である。 In the sectional view of the lens shown in FIG. 1, L1 is a first lens group with negative refractive power as a front group, and L2 is a second lens group with positive refractive power as a rear group. The optical system of Example 1 is a single focal length imaging optical system.
図３のレンズ断面図においてＬ１は前群としての負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は後群としての正の屈折力の第２レンズ群である。実施例２の光学系は２群ズームレンズである。 In the lens cross-sectional view of FIG. 3, L1 is a first lens group with negative refractive power as a front group, and L2 is a second lens group with positive refractive power as a rear group. The optical system of Example 2 is a two-group zoom lens.
図５のレンズ断面図においてＬ１は前群としての負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は開口絞りＳＰと後群の物体側の部分を含む正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は後群の像側の部分を含む正の屈折力の第３レンズ群である。実施例３の光学系は３群ズームレンズである。 In the cross-sectional view of the lens in FIG. 5, L1 is the first lens group with negative refractive power as the front group, L2 is the second lens group with positive refractive power including the aperture stop SP and the object side portion of the rear group, and L3 is A third lens group with a positive refractive power that includes the image side portion of the rear group. The optical system of Example 3 is a three-group zoom lens.
各実施例において、開口絞りＳＰは、、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間に配置している。実施例２では、開口絞りＳＰはズーミングに際して不動である。 In each embodiment, the aperture stop SP is arranged between the first lens group L1 and the second lens group L2. In Example 2, the aperture stop SP is stationary during zooming.
実施例３ではズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２と一体で移動している。これにより、前玉有効径の小型化を図っている。図３、図５においてＦＰはフレアー絞りであり、第２レンズ群Ｌ２の像側に配置しており、不要光を遮光している。 In Example 3, it moves integrally with the second lens unit L2 during zooming. This is intended to reduce the front lens effective diameter. In FIGS. 3 and 5, FP is a flare stop, which is arranged on the image side of the second lens unit L2 and shields unnecessary light.
Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。 G is an optical block corresponding to an optical filter, face plate, crystal low-pass filter, infrared cut filter, and the like.
一般に撮像用の光学系において、広画角化しつつ、全系を小型化するためには、各レンズの材料の屈折率を高くするのが良い。しかしながら、各レンズの材料の屈折率を高くして全系を小型化するだけでは、可視域から赤外域までの広い波長範囲で高い光学性能を得ることは難しい。そこで、各レンズに使用する材料の選択が非常に重要となる。 Generally, in order to widen the angle of view and downsize the entire system in an imaging optical system, it is preferable to increase the refractive index of the material of each lens. However, it is difficult to obtain high optical performance in a wide wavelength range from the visible region to the infrared region only by increasing the refractive index of the material of each lens and miniaturizing the entire system. Therefore, selection of the material used for each lens is very important.
本発明の光学系は物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の前群ＬＦ開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＬＲよりなる。そして全系の小型化および可視域から赤外域まで広い波長範囲で良好な光学性能を得るために各レンズ群を少ないレンズ枚数で構成しつつ、かつ正レンズの材料に異常分散性の高い（部分分散比θＣｔの高い）高屈折率な材料を使っている。 The optical system of the present invention comprises a front group LF aperture stop SP with negative refractive power and a rear group LR with positive refractive power, which are arranged in order from the object side to the image side. In order to reduce the size of the entire system and obtain good optical performance over a wide wavelength range from the visible region to the infrared region, each lens group is constructed with a small number of lenses, and the material of the positive lens has high anomalous dispersion (partially A high refractive index material with a high dispersion ratio θCt is used.
図８に示すように、一般に光学ガラスは縦軸に部分分散比θＣｔが上方向に大きな値となるように、アッベ数を横軸に左方向が大きな値となるようにとったグラフ（以下「θＣｔ－νｄ図」と呼ぶ）上にマッピングさせる。そうすると、ノーマルラインと呼ばれる直線に沿って分布することが知られている。 As shown in FIG. 8, in general, optical glass is plotted in a graph (hereinafter referred to as " θCt-νd diagram”). Then, it is known that they are distributed along a straight line called a normal line.
ここで、アッべ数νｄ、部分分散比θＣｔは、ｔ線（波長１０１３．９８ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｔ線に対する材料の屈折率をぞれぞれＮｔ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｄとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
θＣｔ＝（ＮＣ－Ｎｔ）／（ＮＦ－ＮＣ）
で表される量である。
Here, the Abbe number νd and the partial dispersion ratio θCt are the t-line (wavelength 1013.98 nm), F-line (wavelength 486.1 nm), C-line (wavelength 656.3 nm), d-line (wavelength 587.6 nm), When the refractive indices of the materials for the t-line are Nt, NF, NC, and Nd, respectively,
νd = (Nd-1)/(NF-NC)
θCt = (NC-Nt)/(NF-NC)
is the quantity represented by
各レンズ群において、軸上色収差の２次スペクトルを補正するためには、θＣｔ－νｄ図において、各レンズ群を構成する正レンズと負レンズの材料を結んだ直線の傾きを緩くする必要がある。 In order to correct the secondary spectrum of axial chromatic aberration in each lens group, it is necessary to soften the slope of the straight line connecting the materials of the positive and negative lenses that make up each lens group in the θCt-νd diagram. .
例えば、蛍石のようにアッベ数が大きく、θＣｔ－νｄ図においてノーマルラインから部分分散比θＣｔが小さくなる方向に離れた領域にある材料を各レンズ群内の正レンズに用いる。逆に、θＣｔ－νｄ図においてノーマルラインから部分分散比θＣｔが大きくなる方向に離れた領域にある材料を各レンズ群内の負レンズに用いる。 For example, a material such as fluorite, which has a large Abbe number and is located away from the normal line in the .theta.Ct-.nu.d diagram in the direction in which the partial dispersion ratio .theta.Ct becomes smaller, is used for the positive lens in each lens group. Conversely, the material in the region away from the normal line in the θCt-νd diagram in the direction in which the partial dispersion ratio θCt increases is used for the negative lens in each lens group.
これらの組み合わせにより、各レンズ群内での正レンズと負レンズの材料を結ぶ直線の傾きがノーマルラインよりも緩くなり、主に軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正することが容易となる。 By combining these, the slope of the straight line connecting the materials of the positive and negative lenses in each lens group becomes gentler than the normal line, making it easier to excellently correct mainly the secondary spectrum of axial chromatic aberration. .
このように各レンズ群内に使用する材料を最適化することにより、軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正することが容易になる。 By optimizing the materials used in each lens group in this way, it becomes easier to better correct the secondary spectrum of axial chromatic aberration.
各実施例では、θＣｔ－νｄ図においてノーマルラインから離れた領域にある材料を正レンズに用いることにより、ｇ線からｔ線までの可視域から赤外領域の広い波長領域にわたって、軸上色収差の二次スペクトルの低減を行い、良好な光学性能を得ている。 In each embodiment, by using a material in the region away from the normal line in the θCt-νd diagram for the positive lens, longitudinal chromatic aberration can be reduced over a wide wavelength range from the visible region from the g-line to the t-line to the infrared region. The secondary spectrum is reduced and good optical performance is obtained.
前群ＬＦと後群ＬＲは各々、１枚以上の正レンズを有し、前群ＬＦと後群ＬＲに各々含まれる少なくとも１枚の正レンズの材料の屈折率、アッベ数、Ｃ線とｔ線に関する部分分散比を各々ｎｄＰ、νｄＰ、θＣｔＰとする。このとき、
θＣｔＰ－０．００３５４νｄＰ－０．５７５＜０ ・・・（１）
θＣｔＰ＜０．７８５ ・・・（２）
１．５４＜ｎｄＰ＜１．７５ ・・・（３）
５０．０＜νｄＰ＜６７．０ ・・・（４）
なる条件式を満足する。
The front group LF and the rear group LR each have one or more positive lenses, and the refractive index, Abbe number, C-line and t of the material of at least one positive lens included in each of the front group LF and the rear group LR Let ndP, νdP, and θCtP be the partial dispersion ratios for the lines, respectively. At this time,
θCtP−0.00354νdP−0.575<0 (1)
θCtP<0.785 (2)
1.54<ndP<1.75 (3)
50.0<νdP<67.0 (4)
satisfies the following conditional expression.
次に前述の各条件式の技術的意味に説明する。 Next, the technical meaning of each of the above conditional expressions will be explained.
条件式（１）、（２）は前群ＬＦと後群ＬＲ内の正レンズの材料の部分分散比θＣｔＰを規定している。条件式（１）が上限値０よりも小さくなると、軸上色収差の二次スペクトルが増加するため好ましくない。条件式（２）の上限値を超えて部分分散比θＣｔが大きくなると、同様に軸上色収差の二次スペクトルが増加してしまうため良くない。 Conditional expressions (1) and (2) define the partial dispersion ratio θCtP of the materials of the positive lenses in the front lens group LF and the rear lens group LR. If conditional expression (1) is less than the upper limit of 0, the secondary spectrum of longitudinal chromatic aberration increases, which is not preferable. If the partial dispersion ratio θCt increases beyond the upper limit of conditional expression (2), the secondary spectrum of axial chromatic aberration similarly increases, which is not good.
条件式（３）、（４）はそれぞれ、上述した正レンズの材料の屈折率ｎｄＰおよびアッベ数νｄＰを規定している。条件式（３）の下限値を超えて、正レンズの材料の屈折率ｎｄが小さくなると、コバ厚を確保するためにレンズの肉厚が厚くなり、レンズの小型化が困難になる。条件式（３）の上限値を超えて、正レンズの材料の屈折率ｎｄが大きくなると、θＣｔ－νｄ図においてノーマルライン付近の実在の硝材領域から大きくはずれるため、材料を作ることが困難となる。 Conditional expressions (3) and (4) respectively define the refractive index ndP and Abbe number νdP of the positive lens material described above. If the refractive index nd of the material of the positive lens becomes smaller than the lower limit of conditional expression (3), the thickness of the lens becomes thicker in order to secure the edge thickness, making it difficult to reduce the size of the lens. If the refractive index nd of the positive lens material exceeds the upper limit of conditional expression (3), it deviates greatly from the existing glass material region near the normal line in the θCt-νd diagram, making it difficult to fabricate the material. .
条件式（４）の下限値を超えて正レンズの材料のアッベ数νｄＰが小さくなると、可視域での色収差の補正が困難となり、良好な光学性能を得るのが困難となる。条件式（４）の上限値を超えて正レンズの材料のアッベ数νｄＰが大きくなると、実在の材料領域では屈折率が低くなるため、小型化が困難になる。 If the Abbe number νdP of the material of the positive lens becomes smaller than the lower limit of conditional expression (4), it becomes difficult to correct chromatic aberration in the visible region, making it difficult to obtain good optical performance. If the Abbe number νdP of the material of the positive lens increases beyond the upper limit of conditional expression (4), the refractive index in the actual material region becomes low, making it difficult to reduce the size.
なお、各実施例において好ましくは、条件式（１）乃至（４）の数値範囲を次の如くするのが良い。 In each embodiment, preferably, the numerical ranges of conditional expressions (1) to (4) are set as follows.
θＣｔＰ－０．００３５４νｄＰ－０．５７５＜－０．００５・・・（１ａ）
θＣｔＰ＜０．７８３ ・・・（２ａ）
１．５４５＜ｎｄＰ＜１．７００ ・・・（３ａ）
５２．０＜νｄＰ＜６７．０ ・・・（４ａ）
また、さらに好ましくは条件式（１ａ）乃至（４ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
θCtP−0.00354νdP−0.575<−0.005 (1a)
θCtP<0.783 (2a)
1.545<ndP<1.700 (3a)
52.0<νdP<67.0 (4a)
Further, it is more preferable to set the numerical ranges of the conditional expressions (1a) to (4a) as follows.
θＣｔＰ－０．００３５４νｄＰ－０．５７５＜－０．００７・・・（１ｂ）
θＣｔＰ＜０．７８１ ・・・（２ｂ）
１．５４８＜ｎｄＰ＜１．６７０ ・・・（３ｂ）
５４．０＜νｄＰ＜６６．０ ・・・（４ｂ）
このような、部分分散比θＣｔのノーマルラインから離れた領域にある硝材を用いて、広角端において、広角でかつ小型で、さらに可視域から赤外域までの広い波長域にわたり良好な光学性能の光学系を得ている。
θCtP−0.00354νdP−0.575<−0.007 (1b)
θCtP<0.781 (2b)
1.548<ndP<1.670 (3b)
54.0<νdP<66.0 (4b)
Using such a glass material in a region away from the normal line of the partial dispersion ratio θCt, at the wide-angle end, it is wide-angle, compact, and has good optical performance over a wide wavelength range from the visible region to the infrared region. system is obtained.
各実施例において、好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。 In each embodiment, it is preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions.
前群ＬＦは１枚以上の負レンズを有する。前群ＬＦに含まれる少なくとも１枚の負レンズの材料の屈折率、Ｃ線とｔ線における部分分散比を各々ｎｄＮ、θＣｔＮとする。負レンズの材料のアッベ数をνｄＮとする。前群ＬＦと後群ＬＲに各々含まれる少なくとも１枚の正レンズの材料のｇ線（波長４３５．８ｎｍ）とＦ線に関する部分分散比をθｇＦＰとする。 The front group LF has one or more negative lenses. Let ndN and θCtN denote the refractive index of the material of at least one negative lens included in the front lens group LF and the partial dispersion ratio at the C-line and the t-line, respectively. Let νdN be the Abbe number of the material of the negative lens. Let θgFP be the partial dispersion ratio of the material of at least one positive lens included in each of the front lens group LF and the rear lens group LR with respect to the g-line (wavelength 435.8 nm) and the F-line.
ここで、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦは
θｇＦ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ）
である。
Here, the partial dispersion ratio θgF for g-line and F-line is θgF = (Ng-NF)/(NF-NC)
is.
前群ＬＦと後群ＬＲに各々含まれる少なくとも１枚の正レンズの材料の－３０℃以上＋７０℃以下における線膨張係数（１０－５／Ｋ）の平均値をαＰとする。光学系が単焦点レンズのときは単焦点レンズの焦点距離をｆ、光学系がズームレンズのときは広角端における焦点距離をｆ、前群ＬＦと後群ＬＲに各々含まれる条件式（１）乃至（４）を満足する１つの正レンズの焦点距離をｆＰとする。 αP is the average value of linear expansion coefficients (10 −5 /K) at −30° C. or higher and +70° C. or lower of the material of at least one positive lens included in each of the front lens group LF and the rear lens group LR. If the optical system is a single-focus lens, f is the focal length of the single-focus lens. If the optical system is a zoom lens, f is the focal length at the wide-angle end. Let fP be the focal length of one positive lens that satisfies (4).
このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。 At this time, it is preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions.
０．７２０＜θＣｔＮ＜０．８１０ ・・・（５）
１．５０＜ｎｄＮ＜１．９２ ・・・（６）
３５．０＜νｄＮ＜６０．０ ・・・（７）
θｇＦＰ－（－１．６６５×１０－７・νｄＰ３＋５．２１３×１０－５・νｄＰ２
－５．６５６×１０－３・νｄＰ＋０．７３７）＞０ ・・・（８）
０．５４４３＜θｇＦＰ＜０．６０００ ・・・（９）
０．１０＜αＰ＜５．００ ・・・（１０）
１．０＜ｆＰ／ｆ＜１０．０ ・・・（１１）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。
0.720<θCtN<0.810 (5)
1.50<ndN<1.92 (6)
35.0<νdN<60.0 (7)
θgFP−(−1.665×10 −7 ·νdP 3 +5.213×10 −5 ·νdP 2
−5.656×10 −3 ·νdP+0.737)>0 (8)
0.5443<θgFP<0.6000 (9)
0.10<αP<5.00 (10)
1.0<fP/f<10.0 (11)
Next, the technical meaning of each of the above conditional expressions will be explained.
条件式（５）は光学系中の条件式（１）乃至（４）を満たす正レンズと組み合わせて色収差を良好に補正するために負レンズの材料のＣ線とｔ線に対する部分分散比θＣｔＮを適切に規定したものである。条件式（５）の下限値を超えて部分分散比θＣｔＮが小さくなりすぎると、条件式（１）乃至（４）を満たす正レンズとの組み合わせにより、ｔ線の軸上の色収差の補正が補正過剰になるため、赤外域における光学性能が低下する。 Conditional expression (5) defines the partial dispersion ratio θCtN of the negative lens material for C-line and t-line in order to satisfactorily correct chromatic aberration in combination with a positive lens satisfying conditional expressions (1) to (4) in the optical system. It is properly specified. If the partial dispersion ratio θCtN becomes too small beyond the lower limit of conditional expression (5), the combination with a positive lens that satisfies conditional expressions (1) to (4) corrects correction of chromatic aberration on the t-line axis. Since it becomes excessive, the optical performance in the infrared region is degraded.
条件式（５）の上限値を超えて部分分散比θＣｔＮが大きくなりすぎると、条件式（１）乃至（４）を満たす正レンズとの組み合わせにより、ｔ線の軸上の色収差の補正が補正不足のため、やはり赤外域における光学性能が低下する。 If the partial dispersion ratio θCtN exceeds the upper limit of conditional expression (5) and becomes too large, the combination with a positive lens that satisfies conditional expressions (1) to (4) corrects correction of axial chromatic aberration on the t-line. Due to the shortage, the optical performance in the infrared region also deteriorates.
条件式（６）は光学系中の条件式（１）乃至（４）を満たす正レンズと組み合わせて赤外域での色収差を良好に補正しつつ、全系の小型化を図るために負レンズの材料の屈折率を適切に規定したものである。条件式（６）の下限値を超えて屈折率が小さくなりすぎると、負レンズが大きくなり、全系の小型化が困難になる。条件式（６）の上限値を超えて屈折率が大きくなりすぎると、実在の硝材領域ではνｄが高分散の硝材になり、（１）乃至（４）を満たす正レンズとの組み合わせで、赤外域での色収差を補正することが困難になる。 Conditional expression (6) is combined with a positive lens that satisfies conditional expressions (1) to (4) in the optical system. It appropriately defines the refractive index of the material. If the lower limit of conditional expression (6) is exceeded and the refractive index becomes too small, the size of the negative lens becomes large, making it difficult to reduce the size of the entire system. If the refractive index exceeds the upper limit of conditional expression (6) and the refractive index becomes too large, νd becomes a high-dispersion glass material in the existing glass material region. It becomes difficult to correct chromatic aberration in the outer region.
条件式（７）の下限値を超えて負レンズの材料のアッベ数νｄＮが小さくなりすぎると、実在の硝材の分布の範囲では赤外域での色収差を補正することが困難となる。条件式（７）の上限値を超えて屈折率が大きくなりすぎると、実在の硝材領域では屈折率が小さくなるため、負レンズが大きくなり、全系の小型化が困難になる。 If the Abbe number νdN of the material of the negative lens becomes too small beyond the lower limit of conditional expression (7), it becomes difficult to correct chromatic aberration in the infrared region within the distribution range of the actual glass material. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded and the refractive index becomes too large, the refractive index becomes small in the existing glass material region, so that the size of the negative lens becomes large, making it difficult to reduce the size of the entire system.
条件式（８）はレンズ群内の正レンズの材料のｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦを規定している。図９において点線が条件式（８）の曲線を示している。条件式（８）の下限値を超えて小さくなりすぎると、軸上色収差の二次スペクトルが増加するため好ましくない。 Conditional expression (8) defines the partial dispersion ratio θgF for the g-line and F-line of the material of the positive lens in the lens group. In FIG. 9, the dotted line indicates the curve of conditional expression (8). If the lower limit of conditional expression (8) is exceeded and the value becomes too small, the secondary spectrum of longitudinal chromatic aberration increases, which is not preferable.
条件式（９）は可視域での色収差を良好に補正するために、正レンズの材料のｇ線とＦ線に関する部分分散比を適切に規定している。条件式（９）の上限値を超えて正レンズの材料のｇ線とＦ線に関する部分分散比が大きくなると、条件式（８）、（９）を満たす硝材が少なくなるので良くない。条件式（９）の下限値を超えて正レンズの材料のｇ線とＦ線に関する部分分散比が小さくなると、二次スペクトルが大きくなり、色収差の補正が困難となる。 Conditional expression (9) appropriately defines the partial dispersion ratio for the g-line and F-line of the material of the positive lens in order to satisfactorily correct chromatic aberration in the visible range. If the partial dispersion ratio for the g-line and the F-line of the positive lens material exceeds the upper limit of conditional expression (9), the number of glass materials that satisfy conditional expressions (8) and (9) will decrease. If the partial dispersion ratio for the g-line and the F-line of the material of the positive lens becomes smaller than the lower limit of conditional expression (9), the secondary spectrum becomes large, making it difficult to correct chromatic aberration.
条件式（１０）は前述した条件式（１）乃至（４）を満たす正レンズの材料の線膨張係数を規定する。線膨張係数αは－３０℃以上＋７０℃以下における平均線膨張係数（１０－５／Ｋ）を表す。条件式（１０）の下限値を超えて線膨張係数が小さくなりすぎると温度変化による硝材が少なくなるので良くない。条件式（１０）の上限値を超えて線膨張係数が大きくなると温度変化による形状の変化が大きくなり、球面収差、コマ収差の変化が大きく、光学性能が低下してくる。 Conditional expression (10) defines the coefficient of linear expansion of the positive lens material that satisfies the above-described conditional expressions (1) to (4). The linear expansion coefficient α represents an average linear expansion coefficient (10 −5 /K) at −30° C. or higher and +70° C. or lower. If the coefficient of linear expansion becomes too small beyond the lower limit of conditional expression (10), the amount of glass material due to temperature changes will decrease, which is not good. If the coefficient of linear expansion exceeds the upper limit of conditional expression (10) and the coefficient of linear expansion increases, the change in shape due to temperature changes will increase, and the change in spherical aberration and coma will increase, degrading the optical performance.
以上の如く構成することにより、広角端において、広画角でかつ全系が小型で、さらに可視域から赤外域まで良好な光学性能の光学系を得ている。 By configuring as described above, an optical system having a wide field angle at the wide-angle end, a compact overall system, and excellent optical performance from the visible range to the infrared range is obtained.
条件式（１１）は前述した条件式（１）乃至（４）を満たす正レンズの材料の焦点距離ｆＰと光学系の焦点距離ｆを適切に規定するための条件式である。条件式（１１）の下限値を超えて正レンズの焦点距離ｆＰが焦点距離ｆに比べて小さくなりすぎると正レンズのパワー（焦点距離の逆数）が大きくなりすぎ、主に色収差や球面収差が増加するため良くない。条件式（１１）の上限値を超えて正レンズの焦点距離ｆＰが焦点距離ｆに比べて大きくなりすぎると正レンズが大きくなり、全系の小型化が困難になる。 Conditional expression (11) is a conditional expression for appropriately defining the focal length fP of the material of the positive lens and the focal length f of the optical system that satisfy the above-described conditional expressions (1) to (4). If the focal length fP of the positive lens becomes too small compared to the focal length f beyond the lower limit of conditional expression (11), the power of the positive lens (reciprocal of the focal length) becomes too large, and chromatic aberration and spherical aberration are mainly caused. Not good because it increases. If the focal length fP of the positive lens exceeds the upper limit of conditional expression (11) and becomes too large compared to the focal length f, the positive lens becomes large, making it difficult to reduce the size of the entire system.
なお、各実施例において、好ましくは条件式（５）乃至（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。 In each embodiment, it is preferable to set the numerical ranges of conditional expressions (5) to (11) as follows.
０．７２０＜θＣｔＮ＜０．８０５ ・・・（５ａ）
１．５２＜ｎｄＮ＜１．９１ ・・・（６ａ）
３６．０＜νｄＮ＜５８．０ ・・・（７ａ）
θｇＦ－（－１．６６５×１０－７・νｄ３＋５．２１３×１０－５・νｄ２
－５．６５６×１０－３・νｄ＋０．７３７）＞０．００４・・・（８ａ）
０．５４４４＜θｇＦＰ＜０．５９５０ ・・・（９ａ）
０．１５＜αＰ＜４．５０ ・・・（１０ａ）
１．２＜ｆＰ／ｆ＜９．５ ・・・（１１ａ）
また、さらに好ましくは条件式（５ａ）乃至（１１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.720<θCtN<0.805 (5a)
1.52<ndN<1.91 (6a)
36.0<νdN<58.0 (7a)
θgF−(−1.665×10 −7 ·νd 3 +5.213×10 −5 ·νd 2
−5.656×10 −3 ·νd+0.737)>0.004 (8a)
0.5444<θgFP<0.5950 (9a)
0.15<αP<4.50 (10a)
1.2<fP/f<9.5 (11a)
Further, it is more preferable to set the numerical ranges of the conditional expressions (5a) to (11a) as follows.
０．７２１＜θＣｔＮ＜０．８０２ ・・・（５ｂ）
１．５５０＜ｎｄＮ＜１．９０５ ・・・（６ｂ）
３６．５＜νｄＮ＜５５．０ ・・・（７ｂ）
θｇＦ－（－１．６６５×１０－７・νｄ３＋５．２１３×１０－５・νｄ２
－５．６５６×１０－３・νｄ＋０．７３７）＞０．００６・・・（８ｂ）
０．５４４４＜θｇＦ＜０．５９００ ・・・（９ｂ）
０．２０＜αＰ＜４．００ ・・・（１０ｂ）
１．４＜ｆＰ／ｆ＜９．０ ・・・（１１ｂ）
次に各実施例のレンズ構成について説明する。
0.721<θCtN<0.802 (5b)
1.550<ndN<1.905 (6b)
36.5<νdN<55.0 (7b)
θgF−(−1.665×10 −7 ·νd 3 +5.213×10 −5 ·νd 2
−5.656×10 −3 ·νd+0.737)>0.006 (8b)
0.5444<θgF<0.5900 (9b)
0.20<αP<4.00 (10b)
1.4<fP/f<9.0 (11b)
Next, the lens configuration of each example will be described.
実施例１では無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を物体側へ移動させている。 In Example 1, the first lens unit L1 and the second lens unit L2 are moved toward the object side when focusing from infinity to a short distance.
広画角化を達成しつつ、第１レンズ群Ｌ１の有効レンズ径を小型化及び薄型化するためには、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの数が少ない方が好ましい。実施例１において第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズからなる。これにより広画角化しつつも、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正している。 In order to make the effective lens diameter of the first lens unit L1 small and thin while achieving a wide angle of view, it is preferable that the number of lenses constituting the first lens unit L1 is small. In Example 1, the first lens unit L1 is composed of three lenses, a negative lens, a negative lens, and a positive lens, in order from the object side to the image side. As a result, the field curvature and distortion are well corrected while widening the angle of view.
第２レンズ群Ｌ２は１枚の負レンズと２枚の正レンズを含む。具体的には第１レンズ群Ｌ１を物体側から像側へ順に、負の単一レンズ、負の単一レンズ、正の単一レンズにより構成しており、正レンズに異常分散硝材を使用している。第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に正の単一レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズにより構成しており、正レンズはいずれも異常分散硝材を使用している。 The second lens group L2 includes one negative lens and two positive lenses. Specifically, the first lens unit L1 is composed of a single negative lens, a single negative lens, and a single positive lens in order from the object side to the image side. ing. The second lens unit L2 is composed of a positive single lens and a cemented lens in which a positive lens and a negative lens are joined in order from the object side to the image side, and the positive lens uses an anomalous dispersion glass material.
実施例２では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を互いに異なった軌跡で移動させている。具体的には、実施例２では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第１レンズ群Ｌ１を像側へ凸状の軌跡を描いて移動させている。第２レンズ群Ｌ２を物体側へ、非直線的に移動させている。実施例２では負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を像側へ凸状の軌跡で動かすことで、第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせて第１レンズ群Ｌ１の屈折力及び、第２レンズ群Ｌ２の屈折力をあまり大きくすることなく高ズーム比を得ている。 In Example 2, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit L1 and the second lens unit L2 are moved along different trajectories as indicated by arrows. Specifically, in the second embodiment, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit L1 is moved along a convex locus toward the image side as indicated by an arrow. The second lens unit L2 is moved non-linearly toward the object side. In Example 2, by moving the first lens unit L1 having a negative refractive power along a convex locus toward the image side, the second lens unit L2 is given a large zooming effect, and the refractive power of the first lens unit L1 and , a high zoom ratio is obtained without increasing the refractive power of the second lens unit L2.
また、実施例２では、第１レンズ群Ｌ１を光軸上移動させてフォーカシングを行うフロントフォーカス式を採用している。 Further, in Example 2, a front focus type is adopted in which focusing is performed by moving the first lens unit L1 along the optical axis.
無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には点線の矢印に示すように第１レンズ群Ｌ１を物体側に繰り出すことによって行っている。 When focusing from infinity to a short distance, the first lens unit L1 is extended toward the object side as indicated by the dotted arrow.
広角端において広画角化を達成しつつ、第１レンズ群Ｌ１の有効レンズ径を小型化及び薄型化するためには、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの数が少ない方が好ましい。実施例２において第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズからなる。これにより広画角化しつつも、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正している。第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に正の単一レンズ、正の単一レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正の単一レンズで構成しており、正レンズはいずれも異常分散硝材を使用している。 In order to reduce the size and thickness of the effective lens diameter of the first lens unit L1 while achieving a wide angle of view at the wide-angle end, it is preferable that the number of lenses constituting the first lens unit L1 is small. In Example 2, the first lens unit L1 consists of three lenses, a negative lens, a negative lens, and a positive lens, in order from the object side to the image side. As a result, the field curvature and distortion are well corrected while widening the angle of view. The second lens unit L2 consists of a positive single lens, a positive single lens, a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are cemented together, and a positive single lens in order from the object side to the image side. Both use anomalous dispersion glass materials.
実施例３では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第１レンズ群Ｌ１乃至第３レンズ群Ｌ３を互いに異なった軌跡で移動させている。具体的には、実施例３では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第１レンズ群Ｌ１を像側へ凸状の軌跡を描いて移動させている。第２レンズ群Ｌ２を物体側へ、非直線的に移動させている。第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させている。 In the third embodiment, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit L1 to the third lens unit L3 are moved along different trajectories as indicated by arrows. Specifically, in the third embodiment, the first lens unit L1 is moved along a convex locus toward the image side as indicated by an arrow during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The second lens unit L2 is moved non-linearly toward the object side. The third lens unit L3 is moved toward the object side.
実施例３では、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を物体側に移動させることにより、第３レンズ群Ｌ３に変倍分担を持たせている。さらに、実施例３では負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を像側へ凸状の軌跡で動かすことで、第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせて第１レンズ群Ｌ１の屈折力及び、第２レンズ群Ｌ２の屈折力をあまり大きくすることなく高ズーム比を得ている。 In the third embodiment, by moving the third lens unit L3 toward the object side during zooming, the third lens unit L3 is made to share the variable magnification. Furthermore, in Example 3, by moving the first lens unit L1 with negative refractive power along a convex locus toward the image side, the second lens unit L2 is given a large zooming effect, and the refractive power of the first lens unit L1 is increased. A high zoom ratio is obtained without increasing the power and the refractive power of the second lens unit L2 too much.
実施例３では、第３レンズ群Ｌ３光軸上移動させてフォーカシングを行うリヤーフォーカス式を採用している。無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には点線の矢印に示すように第３レンズ群Ｌ３を物体側へ繰り出すことによって行っている。 In Example 3, a rear focus system is employed in which focusing is performed by moving the third lens unit L3 along the optical axis. When focusing from infinity to a short distance, the third lens unit L3 is extended toward the object side as indicated by the dotted arrow.
広角端において広画角化を達成しつつ、第１レンズ群Ｌ１の有効レンズ径を小型化及び薄型化するためには、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの数が少ない方が好ましい。 In order to reduce the size and thickness of the effective lens diameter of the first lens unit L1 while achieving a wide angle of view at the wide-angle end, it is preferable that the number of lenses constituting the first lens unit L1 is small.
実施例３の第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズの４枚のレンズからなる。これにより広画角化しつつも、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正している。具体的には、第１レンズ群Ｌ１を物体側から像側へ順に、負の単一レンズ、負の単一レンズ、負の単一レンズ、正の単一レンズにより構成している。 The first lens unit L1 of Example 3 is composed of four lenses, a negative lens, a negative lens, a negative lens, and a positive lens, in order from the object side to the image side. As a result, the field curvature and distortion are well corrected while widening the angle of view. Specifically, the first lens unit L1 is composed of a single negative lens, a single negative lens, a single negative lens, and a single positive lens in order from the object side to the image side.
第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に正の単一レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズにより構成しており、正レンズはいずれも異常分散硝材を使用している。 The second lens unit L2 is composed of a positive single lens and a cemented lens in which a positive lens and a negative lens are joined in order from the object side to the image side, and the positive lens uses an anomalous dispersion glass material.
第３レンズ群Ｌ３は正の単一レンズで構成しており、異常分散硝材を使用している。 The third lens unit L3 is composed of a single positive lens and uses an anomalous dispersion glass material.
いずれの実施例においても第２レンズ群Ｌ２は１以上の非球面を有している。これによって球面収差を良好に補正している。 In any embodiment, the second lens unit L2 has one or more aspherical surfaces. Spherical aberration is corrected satisfactorily by this.
さらに、各実施例では正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動させて、光軸に対し垂直方向に像を変移させている。これにより光学系全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正している。 Furthermore, in each embodiment, the second lens unit L2 having a positive refractive power is moved so as to have a component in the direction perpendicular to the optical axis, thereby shifting the image in the direction perpendicular to the optical axis. This corrects blurring of the captured image when the entire optical system vibrates (tilts).
各実施例では、可変頂角プリズム等の光学部材や像ぶれ補正のためのレンズ群を新たに付加することなく像ぶれ補正を行うようにし、これによって光学系全体が大型化するのを防止している。 In each embodiment, image blur correction is performed without newly adding an optical member such as a variable apex angle prism or a lens group for image blur correction, thereby preventing an increase in the size of the entire optical system. ing.
なお、移動方式は第２レンズ群Ｌ２を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させれば、画像の像ぶれを補正することができる。例えば鏡筒構造の複雑化を許容すれば、光軸上に回転中心を持つように第２レンズ群Ｌ２を回動させて像ぶれ補正を行っても良い。また、第２レンズ群Ｌ２の一部で像ぶれ補正を行っても良い。 Image blurring can be corrected by moving the second lens unit L2 so as to have a component in the direction perpendicular to the optical axis. For example, if the lens barrel structure is allowed to be complicated, the second lens group L2 may be rotated so as to have the center of rotation on the optical axis to correct image blur. Also, image blur correction may be performed in a part of the second lens group L2.
次に各実施例に示したような光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態を図７を用いて説明する。 Next, an embodiment of a digital still camera using an optical system as shown in each embodiment as an imaging optical system will be described with reference to FIG.
図７において、２０はカメラ本体、２１は実施例１乃至３で説明したいずれかの光学系によって構成された撮像光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。２３は撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。
In FIG. 7,
このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。 By applying the optical system of the present invention to an imaging apparatus such as a digital still camera in this manner, a compact imaging apparatus having high optical performance is realized.
本実施形態は以上の様に各要素を設定する事により、特に、撮像素子を用いた撮像装置に好適な、広画角でかつ小型で、可視から赤外までの広い波長範囲で良好に色収差が補正され、高い光学性能を有する光学系が得られる。 By setting each element as described above, the present embodiment has a wide angle of view, a small size, and excellent chromatic aberration over a wide wavelength range from visible to infrared, which is particularly suitable for an imaging device using an imaging device. is corrected, and an optical system having high optical performance is obtained.
次に、本発明の実施例１乃至３に各々対応する数値実施例１乃至３を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。 Next, Numerical Examples 1 to 3 respectively corresponding to Examples 1 to 3 of the present invention are shown. In each numerical example, i indicates the order of optical surfaces from the object side. ri is the radius of curvature of the i-th optical surface (i-th surface), di is the distance between the i-th surface and the i+1-th surface, and ndi and νdi are the refractions of the material of the i-th optical member with respect to the d-line, respectively. ratio and Abbe number.
またｋを離心率Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋［１－（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２］１／２］
＋Ａ４ｈ４＋Ａ６ｈ６＋Ａ８ｈ８＋Ａ１０ｈ１０
で表示される。但しＲは近軸曲率半径である。
Further, when k is the eccentricity A4, A6, A8, A10 is the aspheric coefficient, and the displacement in the optical axis direction at the position of the height h from the optical axis is x with respect to the surface vertex, the aspherical shape is
x=(h 2 /R)/[1+[1−(1+k)(h/R) 2 ] 1/2 ]
+A4h 4 +A6h 6 +A8h 8 +A10h 10
is displayed. where R is the paraxial radius of curvature.
また例えば「Ｅ－Ｚ」の表示は「１０－Ｚ」を意味する。数値実施例において最後の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。
各実施例において、バックフォーカス（ＢＦ）はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。レンズ全長は最も物体側のレンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。
Also, for example, the display of "EZ" means "10- Z ". The last two surfaces in numerical examples are the surfaces of optical blocks such as filters, faceplates, and the like.
In each embodiment, the back focus (BF) is the distance from the final surface of the lens to the paraxial image plane expressed in air conversion length. The total lens length is the sum of the distance from the lens surface closest to the object side to the final lens surface plus the back focus.
また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。表１において、Ｇｉは物体側から像側へ順に数えた第ｉレンズを示す。 Table 1 shows the correspondence with the above-described conditional expressions in each numerical example. In Table 1, Gi indicates the i-th lens counted from the object side to the image side.
（数値実施例１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd θＣｔ θｇＦ
1 7.385 0.4 1.804 46.58 0.779 0.557
2 2.97 1.5
3 4.765 0.4 1.804 46.58 0.779 0.557
4 2.374 0.85
5 43.317 2.39 1.584 60.00 0.772 0.557
6 -7.567 0.05
7(絞り) ∞ 2.46
8* 25.055 2.15 1.650 54.96 0.760 0.578
9* -4.115 0.1
10 6.234 3.22 1.584 60.00 0.772 0.557
11 -4.983 0.4 1.959 17.47 0.626 0.660
12 42.748 1.90
13 ∞ 1.0 1.516 64.14 0.870 0.534
14 ∞ 1.0
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.43676e-004 A 6= 5.04235e-005 A 8=-9.42735e-006
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.11993e-003 A 6= 9.89239e-005 A 8=-4.85096e-006
各種データ
焦点距離 2.53
Fナンバー 2.88
画角 51.88
像高 3.22
レンズ全長 17.50
BF 3.56
（数値実施例２）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd θＣｔ θｇＦ
1 11.786 0.9 1.835 42.73 0.756 0.565
2 6 3.59
3 -26.881 0.9 1.804 46.58 0.779 0.557
4 9.531 1.09
5 11.37 2.29 1.959 17.47 0.626 0.660
6 24.7 (可変)
7(絞り) ∞ (可変)
8 23.283 2.65 1.584 60.00 0.772 0.557
9 -30.954 0.19
10 10.499 3 1.650 54.96 0.760 0.578
11 43.677 1.64
12 -18.038 0.98 1.847 23.93 0.661 0.620
13 17.571 2.87 1.550 65.99
14 -19.151 0.18
15* 14.194 3.46 1.550 65.99 0.780 0.567
16 -14.04 (可変)
17 ∞ 1.0 1.516 64.14 0.870 0.534
18 ∞ 1.0
像面 ∞
非球面データ
第15面
K = 4.97538e-001 A 4=-4.86661e-004 A 6= 3.17608e-006 A 8=-1.74542e-007 A10= 2.57595e-009
各種データ
ズーム比 2.31
広角 中間 望遠
焦点距離 2.60 3.93 6.01
Fナンバー 1.07 1.15 1.44
画角 40.91 29.79 20.53
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 51.52 43.78 40.31
BF 6.84 8.81 11.87
d 6 14.61 6.87 3.40
d 7 6.33 4.37 1.30
d16 5.18 7.15 10.22
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -7.10
2 7 ∞
3 8 10.47
4 17 ∞
（数値実施例３）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd θＣｔ θｇＦ
1 6.237 0.4000 1.900 37.37 0.722 0.577
2 4.504 1.7000
3 8.718 0.4000 1.772 49.60 0.796 0.552
4 3.84 2.0000
5* -16.783 0.4000 1.583 59.38 0.827 0.543
6 27.475 0.1000
7 6.611 0.9000 1.959 17.47 0.626 0.660
8 10.609 (可変)
9(絞り) ∞ 0
10* 2.929 1.6 1.550 65.99 0.780 0.567
11* -208.19 0.14
12 30.203 0.4 1.946 17.98 0.632 0.654
13 6.05 1 2.001 29.13
14* 9.608 0.2
15 ∞ (可変)
16* 12.908 1.18 1.584 60.00 0.772 0.557
17 -92.694 (可変)
18 ∞ 1 1.516 64.14 0.870 0.534
19 ∞ 1
像面 ∞
非球面データ
第5面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.92867e-004 A 6=-4.02377e-005 A 8= 3.66259e-006
第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.10161e-004 A 6=-2.45714e-004 A 8= 4.99086e-005
第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.13022e-005 A 6=-8.70031e-004 A 8= 2.34642e-004
第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.82721e-003 A 6= 1.27452e-003 A 8= 9.59768e-005
第16面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.18669e-004 A 6= 5.30127e-005 A 8= 1.01647e-005
各種データ
ズーム比 2.81
広角 中間 望遠
焦点距離 3.42 6.46 9.59
Fナンバー 2.88 4.00 5.12
画角 42.90 29.69 23.37
像高 3.18 3.68 4.14
レンズ全長 23.17 21.74 23.16
BF 4.66 7.19 10.19
d 8 6.67 2.03 0.25
d15 1.41 2.09 2.30
d17 3.00 5.53 8.53
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -6.02
2 9 6.41
3 16 19.48
4 18 ∞
(Numerical example 1)
unit mm
Plane data
Surface number rd nd vd θCt θgF
1 7.385 0.4 1.804 46.58 0.779 0.557
2 2.97 1.5
3 4.765 0.4 1.804 46.58 0.779 0.557
4 2.374 0.85
5 43.317 2.39 1.584 60.00 0.772 0.557
6 -7.567 0.05
7 (Aperture) ∞ 2.46
8* 25.055 2.15 1.650 54.96 0.760 0.578
9* -4.115 0.1
10 6.234 3.22 1.584 60.00 0.772 0.557
11 -4.983 0.4 1.959 17.47 0.626 0.660
12 42.748 1.90
13 ∞ 1.0 1.516 64.14 0.870 0.534
14 ∞ 1.0
Image plane ∞
Aspheric data 8th surface
K = 0.00000e+000 A 4=-5.43676e-004 A 6= 5.04235
9th side
K = 0.00000e+000 A 4= 1.11993e-003 A 6= 9.89239
Various data
Focal length 2.53
F number 2.88
Angle of view 51.88
Image height 3.22
Lens length 17.50
BF 3.56
(Numerical example 2)
unit mm
Plane data
Surface number rd nd vd θCt θgF
1 11.786 0.9 1.835 42.73 0.756 0.565
2 6 3.59
3 -26.881 0.9 1.804 46.58 0.779 0.557
4 9.531 1.09
5 11.37 2.29 1.959 17.47 0.626 0.660
6 24.7 (variable)
7 (aperture) ∞ (variable)
8 23.283 2.65 1.584 60.00 0.772 0.557
9 -30.954 0.19
10 10.499 3 1.650 54.96 0.760 0.578
11 43.677 1.64
12 -18.038 0.98 1.847 23.93 0.661 0.620
13 17.571 2.87 1.550 65.99
14 -19.151 0.18
15* 14.194 3.46 1.550 65.99 0.780 0.567
16 -14.04 (variable)
17 ∞ 1.0 1.516 64.14 0.870 0.534
18 ∞ 1.0
Image plane ∞
15th surface of aspheric data
K = 4.97538
Various data Zoom ratio 2.31
Wide Angle Medium Telephoto Focal Length 2.60 3.93 6.01
F number 1.07 1.15 1.44
Angle of view 40.91 29.79 20.53
Image height 2.25 2.25 2.25
Overall lens length 51.52 43.78 40.31
BF 6.84 8.81 11.87
d6 14.61 6.87 3.40
d7 6.33 4.37 1.30
d16 5.18 7.15 10.22
Lens group data group Starting surface Focal length
1 1 -7.10
2 7 ∞
3 8 10.47
4 17 ∞
(Numerical example 3)
unit mm
Plane data
Surface number rd nd vd θCt θgF
1 6.237 0.4000 1.900 37.37 0.722 0.577
2 4.504 1.7000
3 8.718 0.4000 1.772 49.60 0.796 0.552
4 3.84 2.0000
5* -16.783 0.4000 1.583 59.38 0.827 0.543
6 27.475 0.1000
7 6.611 0.9000 1.959 17.47 0.626 0.660
8 10.609 (variable)
9 (Aperture) ∞ 0
10* 2.929 1.6 1.550 65.99 0.780 0.567
11* -208.19 0.14
12 30.203 0.4 1.946 17.98 0.632 0.654
13 6.05 1 2.001 29.13
14* 9.608 0.2
15 ∞ (variable)
16* 12.908 1.18 1.584 60.00 0.772 0.557
17 -92.694 (variable)
18 ∞ 1 1.516 64.14 0.870 0.534
19 ∞ 1
Image plane ∞
Aspheric data 5th surface
K = 0.00000e+000 A 4= 3.92867e-004 A 6=-4.02377
10th side
K = 0.00000e+000 A 4=-7.10161e-004 A 6=-2.45714
11th side
K = 0.00000e+000 A 4= 6.13022e-005 A 6=-8.70031
14th side
K = 0.00000e+000 A 4= 6.82721e-003 A 6= 1.27452
16th side
K = 0.00000e+000 A 4=-5.18669e-004 A 6= 5.30127
Various data Zoom ratio 2.81
Wide Angle Medium Telephoto Focal Length 3.42 6.46 9.59
F number 2.88 4.00 5.12
Angle of view 42.90 29.69 23.37
Image height 3.18 3.68 4.14
Overall lens length 23.17 21.74 23.16
BF 4.66 7.19 10.19
d8 6.67 2.03 0.25
d15 1.41 2.09 2.30
d17 3.00 5.53 8.53
Lens group data group Starting surface Focal length
1 1 -6.02
2 9 6.41
3 16 19.48
4 18 ∞
Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群 ＳＰ 開口絞り L1 1st lens group L2 2nd lens group L3 3rd lens group SP aperture stop
Claims (13)
前記前群と前記後群は各々１枚以上の正レンズを有し、
材料のＦ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｔ線（波長１０１３．９８ｎｍ）に対する屈折率を各々、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｄ、Ｎｔ、材料のアッベ数をνｄ、材料のＣ線とｔ線に関する部分分散比をθＣｔとし、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
θＣｔ＝（ＮＣ－Ｎｔ）／（ＮＦ－ＮＣ）
とおくとき、
前記前群および前記後群に含まれる正レンズのうち、少なくとも１枚の正レンズの材料の屈折率、アッベ数、Ｃ線とｔ線に関する部分分散比を各々ｎｄＰ、νｄＰ、θＣｔＰとするとき、
θＣｔＰ－０．００３５４νｄＰ－０．５７５＜０
θＣｔＰ＜０．７８５
１．５４＜ｎｄＰ＜１．７５
５０．０＜νｄＰ＜６７．０
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 An optical system consisting of a negative refractive power front group, an aperture stop, and a positive refractive power rear group arranged in order from the object side to the image side,
The front group and the rear group each have one or more positive lenses,
The refractive indices for the F-line (wavelength 486.1 nm), C-line (wavelength 656.3 nm), d-line (wavelength 587.6 nm), and t-line (wavelength 1013.98 nm) of the material are NF, NC, Nd, and Nt, respectively. , νd is the Abbe number of the material, θCt is the partial dispersion ratio for the C-line and the t-line of the material,
νd = (Nd-1)/(NF-NC)
θCt = (NC-Nt)/(NF-NC)
When you put
Let ndP, νdP, and θCtP be the refractive index of the material of at least one positive lens among the positive lenses included in the front group and the rear group, the Abbe number, and the partial dispersion ratio for the C-line and the t-line, respectively,
θCtP−0.00354νdP−0.575<0
θCtP<0.785
1.54<ndP<1.75
50.0<νdP<67.0
An optical system characterized by satisfying the following conditional expression:
前記前群に含まれる負レンズのうち少なくとも１枚の負レンズの材料の屈折率、Ｃ線とｔ線における部分分散比を各々ｎｄＮ、θＣｔＮとするとき、
０．７２０＜θＣｔＮ＜０．８１０
１．５０＜ｎｄＮ＜１．９２
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。 The front group has one or more negative lenses,
Letting ndN and θCtN be the refractive index of the material of at least one negative lens among the negative lenses included in the front group and the partial dispersion ratio at the C-line and the t-line, respectively,
0.720<θCtN<0.810
1.50<ndN<1.92
2. The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
３５．０＜νｄＮ＜６０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の光学系。 When the Abbe number of the material of the negative lens is νdN,
35.0<νdN<60.0
3. The optical system according to claim 2, wherein the following conditional expression is satisfied.
θｇＦ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ）
とおくとき、前記前群および前記後群に含まれる正レンズのうち、少なくとも１枚の正レンズの材料のｇ線とＦ線に関する部分分散比をθｇＦＰとするとき、
θｇＦＰ－（－１．６６５×１０－７・νｄＰ３＋５．２１３×１０－５・νｄＰ２
－５．６５６×１０－３・νｄＰ＋０．７３７）＞０
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。 Let θgF be the partial dispersion ratio for the g-line and F-line of the material,
θgF = (Ng-NF)/(NF-NC)
Let θgFP be the partial dispersion ratio of the material of at least one of the positive lenses included in the front group and the rear group with respect to the g-line and the F-line,
θgFP−(−1.665×10 −7 ·νdP 3 +5.213×10 −5 ·νdP 2
−5.656×10 −3 ·νdP+0.737)>0
4. The optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the following conditional expression is satisfied.
θｇＦ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ）
とおくとき、前記前群および前記後群に含まれる正レンズのうち、少なくとも１枚の正レンズの材料のｇ線とＦ線に関する部分分散比をθｇＦＰとするとき、
０．５４４３＜θｇＦＰ＜０．６０００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の光学系。 Let θgF be the partial dispersion ratio for the g-line and F-line of the material,
θgF = (Ng-NF)/(NF-NC)
Let θgFP be the partial dispersion ratio of the material of at least one of the positive lenses included in the front group and the rear group with respect to the g-line and the F-line,
0.5443<θgFP<0.6000
5. The optical system according to claim 4, wherein the following conditional expression is satisfied.
０．１０＜αＰ＜５．００
なる条件式を満足す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。 Let αP be the average value of the coefficient of linear expansion (10 -5 /K) at −30° C. or higher and +70° C. or lower of the material of at least one positive lens among the positive lenses included in the front group and the rear group. when
0.10<αP<5.00
6. The optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the following conditional expression is satisfied.
１．０＜ｆＰ／ｆ＜１０．０
なる条件式を満足す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。 If the optical system is a single focus lens, the focal length of the single focus lens is f, and if the optical system is a zoom lens, the focal length f at the wide-angle end of the zoom lens satisfies the conditional expression according to claim 1. When the focal length of the positive lens is fP,
1.0<fP/f<10.0
7. The optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記３つのレンズ群は、前記前群としての第１レンズ群と、前記開口絞りおよび前記後群の物体側の部分を含む第２レンズ群と、前記後群の像側の部分を含む第３レンズ群からな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。 The optical system comprises three lens groups, and is a zoom lens in which an interval between adjacent lens groups changes during zooming,
The three lens groups are a first lens group as the front group, a second lens group including the aperture stop and the object side portion of the rear group, and a third lens group including the image side portion of the rear group. 8. The optical system according to any one of claims 1 to 7, comprising a group of lenses.
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