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JP2009216941A - 屈曲変倍光学系 - Google Patents

屈曲変倍光学系 Download PDF

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JP2009216941A
JP2009216941A JP2008060149A JP2008060149A JP2009216941A JP 2009216941 A JP2009216941 A JP 2009216941A JP 2008060149 A JP2008060149 A JP 2008060149A JP 2008060149 A JP2008060149 A JP 2008060149A JP 2009216941 A JP2009216941 A JP 2009216941A
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lens
optical system
optical element
variable magnification
bending
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JP2008060149A
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Takashi Kubota
高士 窪田
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Tamron Co Ltd
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Tamron Co Ltd
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Abstract

【課題】誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系を提供する。
【解決手段】この屈曲変倍光学系における第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第1レンズL1と、光路を折り曲げる光学素子(プリズム)Pと、負の屈折力を有する、前記物体側に凹面を向けた第2レンズL2と、正の屈折力を有する第3レンズL3と、が配置されて構成される。そして、第1レンズL1の像側面の一部は、光学素子Pの光の入射面に当接している。また、第2レンズL2の物体側面の一部は、光学素子Pの光の射出面に当接している。
【選択図】図1

Description

この発明は、小型撮像装置に好適な小型高性能の屈曲変倍光学系に関する。
近年、撮像装置の小型化が要求されていることにともない、撮像装置に搭載される撮影レンズの小型化も求められている。この要求に応えるため、光路中に光路を折り曲げるプリズムを配置した屈曲光学系が数々提案されている(たとえば、特許文献1〜5を参照。)。
これらの特許文献に開示されている屈曲光学系は、光路を折り曲げることにより奥行き(厚さ)方向の短縮を図っている。したがって、それら屈曲光学系を搭載することによって、撮像装置も奥行きの薄型化を図ることができるようになった。
特開2005−128065号公報 特開2004−334070号公報 特開2004−333721号公報 特開2007−232974号公報 特開2004−163477号公報
ところで、光路を折り曲げるプリズムの光の入射面側や射出面側に配置されるレンズは、誤差感度(たとえば、ティルト誤差)が大きくなる傾向にある。誤差感度が大きくなるということは、光学性能の著しい劣化を招くことになり、好ましくない。上記各特許文献に開示された屈曲光学系は、いずれも光学系の小型化を図ることを重要視するあまり、誤差感度を縮小しようとする手段が不十分であるという問題がある。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかる屈曲変倍光学系は、複数のレンズ群で構成され、いずれかのレンズ群を移動させることにより変倍する変倍光学系であって、最も物体側に配置されているレンズ群中に光路を折り曲げる光学素子を備え、前記光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれ曲率を有するレンズが当接するように配置されていることを特徴とする。
この請求項1に記載の発明によれば、前記光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれレンズが当接するように構成することで、光学系の奥行き方向の薄型化を促進することができる。また、前記レンズを前記光学素子に当接させることで、前記レンズの光学位置ずれ(ティルト)を抑制し、光学性能の劣化を防止することができる。
また、請求項2の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項1に記載の発明において、前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズの像側曲率半径をR2、前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズの像側有効径+1.0mmの値をyR2、前記光学素子と前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズとの中心間隔をΔH2、前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズの物体側曲率半径をR5、前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズの物体側有効径+1.0mmの値をyR5、前記光学素子と前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズとの中心間隔をΔH5とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(1) yR2>ΔH2
(2) yR5>ΔH5
ただし、R2>0、かつR5<0である。
この請求項2に記載の発明によれば、条件を設定することにより、前記光学素子と前記光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれ当接するように配置されるレンズとの位置精度を向上させることができ、より強く光学性能の劣化に歯止めをかけることができる。
また、請求項3の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項1または2に記載の発明において、前記光学素子に当接しているレンズの外径の一部が欠落していることを特徴とする。
この請求項3に記載の発明によれば、前記光学素子に当接しているレンズの外径の一部を欠落させることで、当該レンズの縦方向(光軸に対し垂直な方向)の薄型化を図ることができる。また、欠落させるのは結像に関係する光が通過しない、いわば不要な部分である。したがって、不要な部分を欠落させることで、結像に無関係な光が光学系内に入り込んでゴーストやフレアーが発生するといった不具合を防止することができる。
また、請求項4の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項1〜3のいずれかひとつに記載の発明において、前記光学素子の光の射出面側に、2枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも1組配置されていることを特徴とする。
この請求項4に記載の発明によれば、2枚のレンズを接合することで、色収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、2枚のレンズを接合することで、製造誤差の発生を抑制し、光学性能を維持することができる。
また、請求項5の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項1〜3のいずれかひとつに記載の発明において、前記光学素子の光の射出面側に、3枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも1組配置されていることを特徴とする。
この請求項5に記載の発明によれば、3枚のレンズを接合することで、より効率的に諸収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、3枚のレンズを接合することで、製造工程における調芯を省略することができるため、製造工程の簡略化を促進できる。加えて、製造誤差の発生を防止し、高い光学性能を維持することができる。
また、請求項6の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項1〜5のいずれかひとつに記載の発明において、光学絞りと、3枚のレンズで構成された第2レンズ群を備えていることを特徴とする。
この請求項6に記載の発明によれば、光学絞りを第2レンズ群に備えたことにより、光学系の有効径を小さくすることができ、光学系の小型化を促進することができる。また、第2レンズ群に3枚のレンズを備えることで、変倍時の画角変動によって発生する球面収差、非点収差、およびコマ収差をバランスよく補正することができる。
この発明によれば、誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系を提供することができるという効果を奏する。
以下、この発明にかかる屈曲変倍光学系の好適な実施の形態を詳細に説明する。
この発明の実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、が配置されて構成される。この屈曲変倍光学系は、前記第2レンズ群および前記第3レンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行う。
図1は、この発明の実施の形態にかかる屈曲変倍光学系における第1レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図である。図1に示すように、前記第1レンズ群は、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第1レンズL1と、光路を折り曲げる光学素子(プリズム)Pと、負の屈折力を有する、前記物体側に凹面を向けた第2レンズL2と、正の屈折力を有する第3レンズL3と、が配置されて構成される。そして、第1レンズL1の像側面の一部は、光学素子Pの光の入射面に当接している。また、第2レンズL2の物体側面の一部は、光学素子Pの光の射出面に当接している。
このように、光学素子Pにおける光の入射面と射出面にそれぞれ第1レンズL1と第2レンズL2が当接するように構成することで、光学系の奥行き方向の薄型化を促進することができる。また、第1レンズL1と第2レンズL2を光学素子Pに当接させることで、第1レンズL1および第2レンズL2の光学位置ずれ(ティルト)を抑制し、光学性能の劣化を防止することができる。
この発明は、誤差感度を縮小することで、光学性能の劣化変動を防止する小型の屈曲変倍光学系を提供することを目的としている。そこで、この発明では、特に、誤差感度を生じやすい第1レンズL1と第2レンズL2に関して、かかる誤差感度を縮小するため、次のような条件を設定している。
すなわち、光学素子Pの光の入射面に当接されるレンズ(第1レンズL1)の像側曲率半径をR2、光学素子Pの光の入射面に当接されるレンズ(第1レンズL1)の像側有効径+1.0mmの値をyR2、光学素子Pと光学素子Pの光の入射面に当接されるレンズ(第1レンズL1)との中心間隔をΔH2、光学素子Pの光の射出面に当接されるレンズ(第2レンズL2)の物体側曲率半径をR5、光学素子Pの光の射出面に当接されるレンズ(第2レンズL2)の物体側有効径+1.0mmの値をyR5、光学素子Pと光学素子Pの光の射出面に当接されるレンズ(第2レンズL2)との中心間隔をΔH5とするとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
(1) yR2>ΔH2
(2) yR5>ΔH5
ただし、R2>0、かつR5<0である。
この条件式(1),(2)を満足することにより、光学素子Pと、光学素子Pにおける光の入射面と射出面にそれぞれ当接するように配置されるレンズ(第1レンズL1,第2レンズL2)との位置精度を向上させることができ、より強く光学性能の劣化に歯止めをかけることができる。
また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、第1レンズL1の形状にも特筆すべき特徴がある。図2は、物体側から見た第1レンズ群の第1レンズの形状を示す図である。
図2に示すように、第1レンズL1は、外径の一部が欠落した形状を有している。このように第1レンズL1の外径の一部を欠落させることで、第1レンズL1の縦方向(光軸に対し垂直な方向)の薄型化を図ることができる。また、欠落部分は結像に関係する光が通過しない、いわば不要な部分である。したがって、不要な部分を欠落させることで、結像に無関係な光が光学系内に入り込んでゴーストやフレアーが発生するといった不具合を防止することができる。
また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、光学素子Pの光の射出面側に、2枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも1組配置されていることが好ましい。2枚のレンズを接合することで、色収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、2枚のレンズを接合することで、製造誤差の発生を抑制し、光学性能を維持することができる。
また、光学素子Pの光の射出面側に配置される接合レンズを、2枚ではなく3枚のレンズが接合されているものにしてもよい。3枚のレンズを接合することで、より効率的に諸収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、3枚のレンズを接合することで、製造工程における調芯を省略することができるため、製造工程の簡略化を促進できる。加えて、製造誤差の発生を防止し、高い光学性能を維持することができる。
また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系では、前記第2レンズ群を、光学絞りと、3枚のレンズで構成するとよい。光学絞りを第2レンズ群に備えることにより、光学系の有効径を小さくすることができ、光学系の小型化を促進することができる。また、第2レンズ群に3枚のレンズを備えることで、変倍時の画角変動によって発生する球面収差、非点収差、およびコマ収差をバランスよく補正することができる。
また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、前記第3レンズ群を両面が凹形状の負レンズ1枚で構成することが好ましい。このようにすることでレンズの外径を小さくすることが可能になる。加えて、前記第3レンズ群を構成する負レンズを樹脂で形成することが好ましい。樹脂でレンズを形成することにより、レンズの加工が容易になるため、製造コストを低減することができる。また、樹脂でレンズを形成することにより、レンズの軽量化を図ることもできる。
また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、前記第4レンズ群をレンズ周辺部に行くに従い屈折力が弱くなるような像側に凸面を向けた正レンズ1枚で構成することが好ましい。前記第4レンズ群はフィールドレンズとしての機能も有しているので、かかる形状のレンズで構成することがより有効である。加えて、前記第4レンズ群を構成する正レンズも樹脂で形成することが好ましい。樹脂でレンズを形成することにより、レンズの加工が容易になるため、製造コストを低減することができる。また、樹脂でレンズを形成することにより、レンズの軽量化を図ることもできる。
また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系では、前記第1レンズ群および前記第4レンズ群を常時固定しておくことが好ましい。このようにすることで、光学系内部へのごみの侵入を防止し、光学性能の劣化を防ぐことができる。
以上説明したように、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、上記のような特徴を備えているので、誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系になる。特に、この屈曲変倍光学系は、適宜非球面が形成されたレンズを用いて構成することにより、少ないレンズ枚数で諸収差を効果的に補正できるとともに、光学系の小型軽量化、製造コストの低減化を図ることができる。
以下、この発明にかかる屈曲変倍光学系の実施例を示す。
(実施例1)
図3は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。この屈曲変倍光学系は、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G11と、正の屈折力を有する第2レンズ群G12と、負の屈折力を有する第3レンズ群G13と、正の屈折力を有する第4レンズ群G14と、が配置されて構成される。この屈曲変倍光学系は、第2レンズ群G12および第3レンズ群G13を光軸に沿って移動させることにより変倍を行う。第1レンズ群G11および第4レンズ群G14は常時固定されている。第4レンズ群G14と像面IMGとの間には、IRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)やローパスフィルタ、カバーガラスなどで構成されているフィルタFが配置されている。このフィルタFは必要に応じて配置されるものであり、不要な場合は省略可能である。また、像面IMGには、CCDやCMOSなどの撮像素子の受光面が配置される。
第1レンズ群G11は、前記物体側から順に、負の屈折力を有する、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第1レンズL111と、光路を折り曲げるプリズムP1と、負の屈折力を有する、前記物体側に凹面を向けた第2レンズL112と、正の屈折力を有する第3レンズL113と、が配置されて構成される。第1レンズL111の像面IMG側面の一部は、プリズムP1の光の入射面に当接している。第1レンズL111の両面には非球面が形成されている。また、第1レンズL111は、外径の一部が欠落した形状を有している(図2参照)。また、第2レンズL112の前記物体側面の一部は、プリズムP1の光の射出面に当接している。第2レンズL112と第3レンズL113とは当接されている。
第2レンズ群G12は、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズL121と、負の屈折力を有する第2レンズL122と、正の屈折力を有する第3レンズL123と、光学絞りSTPと、が配置されて構成されている。第1レンズL121、第2レンズL122、および第3レンズL123は接合されている。また、第1レンズL121の前記物体側の面および第3レンズL123の像面IMG側の面には非球面が形成されている。
第3レンズ群G13は、両面が凹形状の負レンズL131で構成されている。この負レンズL131の両面には非球面が形成されている。この負レンズL131は樹脂で形成することが好ましい。
第4レンズ群G14は、レンズ周辺部に行くに従い屈折力が弱くなるような像側に凸面を向けた正レンズL141で構成されている。この正レンズL141の両面にも非球面が形成されている。この正レンズL141も樹脂で形成することが好ましい。
以下、実施例1にかかる屈曲変倍光学系に関する各種数値データを示す。
全長=29.83
焦点距離=4.23(広角端)〜7.041(中間端)〜11.72(望遠端)
Fナンバー=3.0(広角端)〜5.68(望遠端)
画角(2ω)=70.8°(広角端)〜44.4°(中間端)〜28.8°(望遠端)
第1レンズ群G11の焦点距離=-7.33
第1レンズ群G11中の第1レンズL111の焦点距離=-10.21
第1レンズ群G11中の第2レンズL112の焦点距離=-7.37
第1レンズ群G11中の第3レンズL113の焦点距離=9.65
第2レンズ群G12の焦点距離=5.68
第2レンズ群G12中の第1レンズL121の焦点距離=5.66
第2レンズ群G12中の第2レンズL122の焦点距離=-7.18
第2レンズ群G12中の第3レンズL123の焦点距離=6.68
第3レンズ群G13の焦点距離=-4.87
第4レンズ群G14の焦点距離=7.50
像高=3
倍率=2.73
(条件式(1)に関する数値)
プリズムP1の光の入射面に当接される第1レンズL111の像側曲率半径(R2)=5.577797
プリズムP1の光の入射面に当接される第1レンズL111の像側有効径+1.0mmの値(yR2)=4.62
プリズムP1とプリズムP1の光の入射面に当接される第1レンズL111との中心間隔(ΔH2)=1.75
(条件式(2)に関する数値)
プリズムP1の光の射出面に当接される第2レンズL112の物体側曲率半径(R5)=-9.247252
プリズムP1の光の射出面に当接される第2レンズL112の物体側有効径+1.0mmの値(yR5)=3.74
プリズムP1とプリズムP1の光の射出面に当接される第2レンズL112との中心間隔(ΔH5)=0.51
1=14.043806(非球面)
1=0.5 nd1=1.9229 νd1=20.88
2=5.577797(非球面)
2=1.75
3=∞(プリズム面)
3=1.48 nd2=1.8467 νd2=23.78
4=∞(プリズム面)
4=0.50702
5=-9.247252
5=0.4 nd3=1.6935 νd3=53.34
6=11.754146
6=1.183268 nd4=1.9229 νd4=20.88
7=-36.665276
7=7.106451(広角端)〜3.9135(中間端)〜0.5031(望遠端)
8=6.062086(非球面)
8=1.615897 nd5=1.5831 νd5=59.46
9=-6.581992
9=0.4 nd6=1.9036 νd6=31.30
10=1084.183991
10=1.699976 nd7=1.5225 νd7=62.30
11=-3.513409(非球面)
11=4.00951(広角端)〜4.0547(中間端)〜4.875(望遠端)
12=18.81701(非球面)
12=0.4 nd8=1.6142 νd8=25.57
13=2.578228(非球面)
13=1.366645(広角端)〜4.5144(中間端)〜7.1045(望遠端)
14=22.927718(非球面)
14=2.1 nd9=1.5094 νd9=55.87
15=-4.464141(非球面)
15=1.888
16=∞(像面)
円錐係数(ε)および非球面係数(A,B,C,D)
(第1面)
ε=4.627,
A=1.26×10-4, B=-2.38×10-5
C=3.53×10-6, D=-6.81×10-8
(第2面)
ε=1.963,
A=-3.08×10-4, B=-6.04×10-5
C=3.93×10-6, D=9.49×10-8
(第8面)
ε=0.359,
A=-2.82×10-3, B=-2.59×10-4
C=1.82×10-6, D=-7.92×10-6
(第11面)
ε=0.988,
A=2.45×10-3, B=-7.22×10-5
C=-1.55×10-5, D=1.19×10-6
(第12面)
ε=46.737,
A=-2.58×10-2, B=1.25×10-3
C=4.19×10-4, D=-6.91×10-5
(第13面)
ε=0.898,
A=-3.22×10-2, B=1.86×10-3
C=2.82×10-4, D=-6.67×10-5
(第14面)
ε=1.000,
A=-3.39×10-4, B=1.85×10-4
C=-2.59×10-5, D=5.14×10-7
(第15面)
ε=0.814,
A=3.40×10-3, B=5.16×10-5
C=-1.66×10-5, D=3.48×10-7
また、図4は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の広角端における球面収差図である。図5は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の広角端における非点収差図および歪曲収差図である。図6は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の広角端における倍率色収差図である。図7は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の中間端における球面収差図である。図8は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の中間端における非点収差図および歪曲収差図である。図9は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の中間端における倍率色収差図である。図10は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における球面収差図である。図11は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。図12は、実施例1にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における倍率色収差図である。図中、dはd線(λ=587.56nm)、gはg線(λ=435.84nm)、CはC線(λ=656.28nm)に相当する波長の収差を表す。そして、非点収差図における符号S,Mは、それぞれ球欠的像面、子午的像面に対する収差を表す。
(実施例2)
図13は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。この屈曲変倍光学系は、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G21と、正の屈折力を有する第2レンズ群G22と、負の屈折力を有する第3レンズ群G23と、正の屈折力を有する第4レンズ群G24と、が配置されて構成される。この屈曲変倍光学系は、第2レンズ群G22および第3レンズ群G23を光軸に沿って移動させることにより変倍を行う。第1レンズ群G21および第4レンズ群G24は常時固定されている。第4レンズ群G24と像面IMGとの間には、IRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)やローパスフィルタ、カバーガラスなどで構成されているフィルタFが配置されている。このフィルタFは必要に応じて配置されるものであり、不要な場合は省略可能である。また、像面IMGには、CCDやCMOSなどの撮像素子の受光面が配置される。
第1レンズ群G21は、前記物体側から順に、負の屈折力を有する、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第1レンズL211と、光路を折り曲げるプリズムP2と、負の屈折力を有する、前記物体側に凹面を向けた第2レンズL212と、正の屈折力を有する第3レンズL213と、が配置されて構成される。第1レンズL211の像面IMG側面の一部は、プリズムP2の光の入射面に当接している。第1レンズL211は、外径の一部が欠落した形状を有している(図2参照)。第2レンズL212の前記物体側面の一部は、プリズムP2の光の射出面に当接している。また、第2レンズL212と第3レンズL213とは当接されている。
第2レンズ群G22は、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズL221と、負の屈折力を有する第2レンズL222と、正の屈折力を有する第3レンズL223と、光学絞りSTPと、が配置されて構成されている。第1レンズL221の両面には非球面が形成されている。第2レンズL222および第3レンズL223とは接合されている。
第3レンズ群G23は、両面が凹形状の負レンズL231で構成されている。この負レンズL231の両面には非球面が形成されている。この負レンズL231は樹脂で形成することが好ましい。
第4レンズ群G24は、レンズ周辺部に行くに従い屈折力が弱くなるような像側に凸面を向けた正レンズL241で構成されている。この正レンズL241の両面にも非球面が形成されている。この正レンズL241も樹脂で形成することが好ましい。
以下、実施例2にかかる屈曲変倍光学系に関する各種数値データを示す。
全長=28.49
焦点距離=4.23(広角端)〜7.02(中間端)〜11.64(望遠端)
Fナンバー=2.68(広角端)〜4.82(望遠端)
画角(2ω)=73.2°(広角端)〜45.6°(中間端)〜28.0°(望遠端)
第1レンズ群G21の焦点距離=-5.59
第1レンズ群G21中の第1レンズL211の焦点距離=-8.62
第1レンズ群G21中の第2レンズL212の焦点距離=-6.91
第1レンズ群G21中の第3レンズL213との焦点距離=9.48
第2レンズ群G22の焦点距離=6.62
第2レンズ群G22中の第1レンズL221の焦点距離=6.05
第2レンズ群G22中の第2レンズL222の焦点距離=-4.93
第2レンズ群G22中の第3レンズL223の焦点距離=4.35
第3レンズ群G23の焦点距離=-5.48
第4レンズ群G24の焦点距離=9.23
像高=3
倍率=2.73
(条件式(1)に関する数値)
プリズムP2の光の入射面に当接される第1レンズL211の像側曲率半径(R2)=4.48
プリズムP2の光の入射面に当接される第1レンズL211の像側有効径+1.0mmの値(yR2)=4.19
プリズムP2とプリズムP2の光の入射面に当接される第1レンズL211との中心間隔(ΔH2)=1.75
(条件式(2)に関する数値)
プリズムP2の光の射出面に当接される第2レンズL212の物体側曲率半径(R5)=-13.2
プリズムP2の光の射出面に当接される第2レンズL212の物体側有効径+1.0mmの値(yR5)=3.51
プリズムP2とプリズムP2の光の射出面に当接される第2レンズL212との中心間隔(ΔH5)=0.38
1=11.0
1=0.5 nd1=1.9036 νd1=31.3
2=4.48
2=1.75
3=∞(プリズム面)
3=4.8 nd2=1.9036 νd2=31.3
4=∞(プリズム面)
4=0.383
5=-13.2
5=0.4 nd3=1.6700 νd3=47.2
6=7.28
6=1.35 nd4=1.9229 νd4=20.9
7=37.5
7=6.325716(広角端)〜3.4174(中間端)〜0.5687(望遠端)
8=4.0675(非球面)
8=1.6 nd5=1.5891 νd5=61.3
9=-25.543(非球面)
9=0.44
10=8.24
10=0.4 nd6=1.9036 νd6=31.3
11=2.84
11=2.11 nd7=1.5168 νd7=64.2
12=-8.16(非球面)
12=2.526259(広角端)〜3.010011(中間端)〜4.82663(望遠端)
13=-15.052(非球面)
13=0.4 nd8=1.5312 νd8=56.0
14=3.6637(非球面)
14=1.419317(広角端)〜3.843989(中間端)〜4.87607(望遠端)
15=-31.729(非球面)
15=1.6 nd9=1.5312 νd9=56.0
16=-4.337(非球面)
16=2.38
17=∞(像面)
円錐係数(ε)および非球面係数(A,B,C,D)
(第8面)
ε=1.000,
A=-1.39×10-3, B=7.60×10-5
C=-2.15×10-5, D=1.11×10-6
(第9面)
ε=1.000,
A=1.19×10-3, B=1.19×10-4
C=-2.96×10-5, D=2.06×10-6
(第13面)
ε=1.000,
A=-1.18×10-2, B=4.70×10-3
C=-1.72×10-3, D=2.56×10-4
(第14面)
ε=1.000,
A=-1.09×10-2, B=4.91×10-3
C=-1.65×10-3, D=2.17×10-4
(第15面)
ε=1.000,
A=3.38×10-4, B=-1.51×10-4
C=2.97×10-5, D=-6.33×10-7
(第16面)
ε=1.000,
A=3.24×10-3, B=-2.70×10-4
C=2.19×10-5, D=5.09×10-7
また、図14は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の広角端における球面収差図である。図15は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の広角端における非点収差図および歪曲収差図である。図16は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の広角端における倍率色収差図である。図17は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の中間端における球面収差図である。図18は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の中間端における非点収差図および歪曲収差図である。図19は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の中間端における倍率色収差図である。図20は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における球面収差図である。図21は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。図22は、実施例2にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における倍率色収差図である。図中、dはd線(λ=587.56nm)、gはg線(λ=435.84nm)、CはC線(λ=656.28nm)に相当する波長の収差を表す。そして、非点収差図における符号S,Mは、それぞれ球欠的像面、子午的像面に対する収差を表す。
なお、上記数値データにおいて、r1,r2,・・・・は各レンズの曲率半径、d1,d2,・・・・は各レンズの肉厚またはそれらの面間隔、nd1,nd2,・・・・は各レンズにおけるd線の屈折率、νd1,νd2,・・・・は各レンズにおけるd線のアッベ数を示している。
また、上記各非球面形状は、光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にY軸をとり、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。
Figure 2009216941
ただし、Rは近軸曲率半径、εは円錐係数、A,B,C,Dはそれぞれ4次,6次,8次,10次の非球面係数である。
以上説明したように、この発明にかかる屈曲変倍光学系は、上記のような特徴を備えているので、誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系になる。
すなわち、この発明にかかる屈曲変倍光学系は、光路を折り曲げる光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれレンズが当接するように構成されているので、光学系の奥行き方向の薄型化を促進することができるとともに、前記レンズの光学位置ずれ(ティルト)を抑制し、光学性能の劣化を防止することができる。
また、前記光学素子に当接しているレンズの外径の一部を欠落させることで、当該レンズの縦方向(光軸に対し垂直な方向)の薄型化を図ることができるとともに、結像に無関係な光が光学系内に入り込んでゴーストやフレアーが発生するといった不具合を防止することができる。
また、前記光学素子の光の射出面側に接合レンズが配置されていることで、色収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、接合レンズを用いることで、製造工程における調芯を省略することができるため、製造工程の簡略化を促進できる。加えて、製造誤差の発生を防止し、高い光学性能を維持することができる。
さらに、この屈曲変倍光学系は、適宜非球面が形成されたレンズを用いて構成したことにより、少ないレンズ枚数で諸収差を効果的に補正できるとともに、光学系の小型軽量化、製造コストの低減化を図ることができる。
以上のように、この発明の屈曲変倍光学系は、携帯情報端末などの小型撮像装置に有用であり、特に、高い光学性能が要求される場合に最適である。
この発明の実施の形態にかかる屈曲変倍光学系における第1レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図である。 物体側から見た第1レンズ群の第1レンズの形状を示す図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の広角端における球面収差図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の広角端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の広角端における倍率色収差図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の中間端における球面収差図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の中間端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の中間端における倍率色収差図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における球面収差図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例1にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における倍率色収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の広角端における球面収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の広角端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の広角端における倍率色収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の中間端における球面収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の中間端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の中間端における倍率色収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における球面収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例2にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における倍率色収差図である。
符号の説明
11,G21 第1レンズ群
12,G22 第2レンズ群
13,G23 第3レンズ群
14,G24 第4レンズ群
1,L111,L121,L211,L221 第1レンズ
2,L112,L122,L212,L222 第2レンズ
3,L113,L123,L213,L223 第3レンズ
131,L231 負レンズ
141,L241 正レンズ
P 光学素子
1,P2 プリズム
STP 光学絞り
IMG 像面
F フィルタ

Claims (6)

  1. 複数のレンズ群で構成され、いずれかのレンズ群を移動させることにより変倍する変倍光学系であって、
    最も物体側に配置されているレンズ群中に光路を折り曲げる光学素子を備え、
    前記光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれ曲率を有するレンズが当接するように配置されていることを特徴とする屈曲変倍光学系。
  2. 前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズの像側曲率半径をR2、前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズの像側有効径+1.0mmの値をyR2、前記光学素子と前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズとの中心間隔をΔH2、前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズの物体側曲率半径をR5、前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズの物体側有効径+1.0mmの値をyR5、前記光学素子と前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズとの中心間隔をΔH5とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の屈曲変倍光学系。
    (1) yR2>ΔH2
    (2) yR5>ΔH5
    ただし、R2>0、かつR5<0である。
  3. 前記光学素子に当接しているレンズの外径の一部が欠落していることを特徴とする請求項1または2に記載の屈曲変倍光学系。
  4. 前記光学素子の光の射出面側に、2枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも1組配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかひとつに記載の屈曲変倍光学系。
  5. 前記光学素子の光の射出面側に、3枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも1組配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかひとつに記載の屈曲変倍光学系。
  6. 光学絞りと、3枚のレンズで構成された第2レンズ群を備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかひとつに記載の屈曲変倍光学系。
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