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JP5449459B2 - Optical system, interchangeable lens, and imaging apparatus having the same - Google Patents

Optical system, interchangeable lens, and imaging apparatus having the same Download PDF

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JP5449459B2 JP2012131784A JP2012131784A JP5449459B2 JP 5449459 B2 JP5449459 B2 JP 5449459B2 JP 2012131784 A JP2012131784 A JP 2012131784A JP 2012131784 A JP2012131784 A JP 2012131784A JP 5449459 B2 JP5449459 B2 JP 5449459B2
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Description

本発明は、光学系及びそれを有する撮像装置に関し、例えば銀塩フィルム用カメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に好適なものである。   The present invention relates to an optical system and an image pickup apparatus having the optical system, and is suitable for a silver salt film camera, a digital still camera, a video camera, and the like.

最近のデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる光学系にはアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の樹脂より成るレンズやフィルター等の光学素子が多く用いられている。   Optical elements such as lenses and filters made of resins such as acrylic resins and polycarbonate resins are often used in optical systems used in recent imaging devices such as digital cameras and video cameras.

樹脂より成る光学素子は、成型により容易に製造できることや、形状の自由度が高い等の特長がある。又、熱可塑性、紫外線硬化などの特性を用いれば、接着が容易となる。又、微細構造の転写などが容易である等の特長がある。そのため樹脂より成る光学素子は光学系中においてプラスティックモールドレンズ、接合光学面における接着剤、回折光学素子、ピント板、画像センサー用のマイクロレンズ、カラーフィルターとして使われている。   An optical element made of a resin has features such that it can be easily manufactured by molding and has a high degree of freedom in shape. Adhesion is facilitated by using properties such as thermoplasticity and ultraviolet curing. In addition, there are features such as easy transfer of the fine structure. Therefore, an optical element made of a resin is used in an optical system as a plastic mold lens, an adhesive on a bonding optical surface, a diffractive optical element, a focus plate, a microlens for an image sensor, and a color filter.

一方、光学系を構成する光学素子の光学面には、多くの場合、反射防止のための反射防止構造が施されている。   On the other hand, the optical surfaces of the optical elements constituting the optical system are often provided with an antireflection structure for preventing reflection.

樹脂より成る光学素子の光学面に、誘電体より成る反射防止膜を蒸着することは技術的に難しい。このため、近年、樹脂より成る光学素子の光学面に、誘電体の反射防止多層膜の代わりに、可視光波長よりも短い微細な凹凸周期構造(凹凸部)を設けて反射防止効果を得ることが行われている(特許文献1、2)。   It is technically difficult to deposit an antireflection film made of a dielectric on the optical surface of an optical element made of resin. Therefore, in recent years, an antireflection effect can be obtained by providing a fine irregular periodic structure (irregularities) shorter than the visible light wavelength on the optical surface of an optical element made of resin instead of the dielectric antireflection multilayer film. (Patent Documents 1 and 2).

特許文献1では光学面に微細な周期構造の凹凸部を複数形成し、反射防止を図った光学素子を開示している。   Patent Document 1 discloses an optical element in which a plurality of fine irregularities having a fine periodic structure are formed on an optical surface to prevent reflection.

一方、特許文献2では微細な凸部または凹部を複数、千鳥状に配列、または、開口部の平面視形状が6角形に配列させ反射防止を行った反射防止素子を開示している。   On the other hand, Patent Document 2 discloses an antireflection element that performs antireflection by arranging a plurality of fine convex portions or concave portions in a staggered manner or arranging the openings in a hexagonal shape in plan view.

特開2005−157119号公報JP 2005-157119 A 特開2006−10831号公報JP 2006-10831 A

一般に、樹脂は炭素原子の共有結合による高分子からなるため、紫外光が多く入射すると、物理的及び化学的に変化してくる。これは、照射された紫外光のエネルギーにより高分子内の結合が切断されるためである。又、樹脂は結合ごとに結合エネルギーが決まっており、その結合エネルギーに相当する紫外光の波長が決まってくる。   In general, since a resin is made of a polymer having a covalent bond of carbon atoms, it undergoes physical and chemical changes when a large amount of ultraviolet light is incident. This is because the bonds in the polymer are broken by the energy of the irradiated ultraviolet light. Further, the binding energy of the resin is determined for each bond, and the wavelength of ultraviolet light corresponding to the bond energy is determined.

例えば、C−C結合の結合エネルギーは346kJ/molであり、これに相当する紫外光の波長はλ=347.2nmとなる。   For example, the binding energy of the C—C bond is 346 kJ / mol, and the wavelength of the ultraviolet light corresponding to this is λ = 347.2 nm.

同様に、C=C結合の結合エネルギーは340kJ/molで波長はλ=353.3nmである。C−O結合の結合エネルギーは386kJ/molで波長はλ=311.2nmである。C=O結合の結合エネルギーが374kJ/molで波長はλ=321.2nmである。   Similarly, the bond energy of C = C bond is 340 kJ / mol and the wavelength is λ = 353.3 nm. The binding energy of the C—O bond is 386 kJ / mol and the wavelength is λ = 311.2 nm. The bond energy of C═O bond is 374 kJ / mol and the wavelength is λ = 321.2 nm.

これより短い波長の光が樹脂に照射されると各結合が切断される可能性がある。この波長300nm〜400nmの紫外光によりこれらの結合が影響を受ける事が樹脂より成る光学素子を用いたときの光学性能の劣化の原因である。   When the resin is irradiated with light having a shorter wavelength, each bond may be broken. The influence of these bonds by the ultraviolet light having a wavelength of 300 nm to 400 nm is a cause of deterioration of optical performance when an optical element made of resin is used.

樹脂の屈折率を高めるためにS(硫黄)元素が用いられている。このC−S結合の結合エネルギーは269kJ/molと低い結合エネルギーである。そのため容易にC−S結合が破壊され、S元素の影響で樹脂が黄色化する事もある。   S (sulfur) element is used to increase the refractive index of the resin. The bond energy of this C—S bond is as low as 269 kJ / mol. Therefore, the C—S bond is easily broken, and the resin may be yellowed by the influence of the S element.

一般にレンズに用いられる硝材は、紫外光の吸収率が高い。また、一般的な可視光に対する増透多層膜は紫外光の透過率が低い。そのため、一般のレンズ系(光学系)では紫外光の透過率が低い。   Generally, a glass material used for a lens has a high absorption rate of ultraviolet light. Further, a general multilayer film for visible light has a low transmittance of ultraviolet light. Therefore, the transmittance of ultraviolet light is low in a general lens system (optical system).

このため、レンズ系の像側に配置された樹脂より成る光学部材への紫外光の照射光量は比較的低くなる。このため、樹脂より成る光学素子に入射することによる紫外光による影響はほとんどない。   For this reason, the irradiation light quantity of the ultraviolet light to the optical member which consists of resin arrange | positioned at the image side of a lens system becomes comparatively low. For this reason, there is almost no influence by ultraviolet light by entering the optical element made of resin.

しかしながら紫外光が集中して樹脂より成る光学素子に入射すると紫外光の影響が無視できなくなってくる。   However, when ultraviolet light is concentrated and incident on an optical element made of resin, the influence of ultraviolet light cannot be ignored.

一方、レンズ系に用いられている反射防止多層膜は可視光に関しては高い反射防止特性を持っている。しかしながら、紫外光に対しては増反射膜として作用する。   On the other hand, the antireflection multilayer film used in the lens system has high antireflection characteristics with respect to visible light. However, it acts as an increased reflection film for ultraviolet light.

図13は、一般的な反射防止膜の分光特性の説明図である。図13に示すように、一般的な反射防止膜は、可視光全域で反射率を抑える様に最適化設計すると、紫外光と赤外光の波長領域で反射率が増加する。反射防止多層膜では屈折率の低い誘電体のL層と屈折率の高い誘電体のH層を光路長が約1/4波長になるような膜厚で積層し、干渉させることにより反射を打ち消しあうように構成されている。   FIG. 13 is an explanatory diagram of spectral characteristics of a general antireflection film. As shown in FIG. 13, when a general antireflection film is optimized and designed to suppress the reflectance over the entire visible light range, the reflectance increases in the wavelength region of ultraviolet light and infrared light. In the anti-reflection multilayer film, the low-refractive-index dielectric L layer and the high-refractive-index dielectric H layer are laminated in such a thickness that the optical path length is about ¼ wavelength, and the interference is canceled by interference. It is configured to meet.

しかしながら、紫外光や、赤外光では逆に干渉により反射を強め合う事になる。   However, in the case of ultraviolet light or infrared light, reflections are strengthened by interference.

図7、図8は、後述する本発明の撮像装置の参考例としての撮像装置と、それに用いられる一般的な光学系を模式的に表したときの要部断面図である。   FIG. 7 and FIG. 8 are cross-sectional views of main parts when an imaging apparatus as a reference example of the imaging apparatus of the present invention to be described later and a general optical system used therefor are schematically shown.

1は光学系であり、交換レンズ(撮影系)より成っている。2は一眼レフレックスカメラであり、光学系1が着脱可能に装着されている。iは物体側(光入射側)から数えたレンズの番号を示し、Giは光学系1を構成する第iレンズである。   An optical system 1 is composed of an interchangeable lens (photographing system). Reference numeral 2 denotes a single-lens reflex camera, to which the optical system 1 is detachably attached. i indicates a lens number counted from the object side (light incident side), and Gi is an i-th lens constituting the optical system 1.

3、4は第1レンズG1の物体側と像側の光学面である。   Reference numerals 3 and 4 denote optical surfaces on the object side and the image side of the first lens G1.

5、6は第2レンズG2の物体側と像側の光学面である。   Reference numerals 5 and 6 denote object-side and image-side optical surfaces of the second lens G2.

7、8は第3レンズG3の物体側と像側の光学面である。   Reference numerals 7 and 8 denote optical surfaces on the object side and the image side of the third lens G3.

第4レンズG4は複合非球面レンズより成り、物体側の光学面9にはプラスティック樹脂(樹脂)のモールド形成により成る非球面層(光学素子)9aが形成されている。光学面9、10より成るレンズ素子9bの材料は通常のガラス硝材より成っている。光学面9、10は球面である。   The fourth lens G4 is composed of a composite aspherical lens, and an aspherical layer (optical element) 9a formed by molding a plastic resin (resin) is formed on the optical surface 9 on the object side. The lens element 9b made of the optical surfaces 9 and 10 is made of a normal glass glass material. The optical surfaces 9 and 10 are spherical surfaces.

11は一眼レフレックスカメラ2において、光学系1の光軸上に配置された撮像素子である。12は光源である。13はファインダーである。   Reference numeral 11 denotes an image sensor arranged on the optical axis of the optical system 1 in the single-lens reflex camera 2. Reference numeral 12 denotes a light source. Reference numeral 13 denotes a viewfinder.

図7では、太陽などの強い点光源12からの紫外光が第1レンズG1の光学面3、4を透過し、第2レンズG2の光学面5、6を通過する。そして第3レンズG3の光学面7、および第2レンズG2の光学面6の反射防止多層膜で反射して、この結果、面反射ゴーストとなって樹脂より成る光学素子9aに結像する事がある。   In FIG. 7, ultraviolet light from a strong point light source 12 such as the sun passes through the optical surfaces 3 and 4 of the first lens G1, and passes through the optical surfaces 5 and 6 of the second lens G2. Then, the light is reflected by the antireflection multilayer film on the optical surface 7 of the third lens G3 and the optical surface 6 of the second lens G2, and as a result, a surface reflection ghost is formed on the optical element 9a made of resin. is there.

また、図8に示すように、光学系1の一部分のレンズ素子がズーミングや、フォーカシングにより移動して特定の位置にあるとき、視野外の光源12からの紫外光がゴーストとなって撮像素子11に結像する場合もある。   Further, as shown in FIG. 8, when a part of the lens element of the optical system 1 moves by zooming or focusing and is in a specific position, the ultraviolet light from the light source 12 outside the field of view becomes a ghost and becomes the imaging element 11. In some cases, an image is formed.

特許文献1では、微細な凹凸部が規則的な周期ピッチで繰り返し配置された構造を用いている。このため、可視光に関して反射光が十分微小であっても、紫外光に関しては、多くの回折光を発生させてしまう。   In Patent Document 1, a structure in which fine uneven portions are repeatedly arranged at a regular periodic pitch is used. For this reason, even if the reflected light is sufficiently small with respect to the visible light, a lot of diffracted light is generated with respect to the ultraviolet light.

例えば、図9に示すように、視野外に光源12があったとしても、光学面6に形成した微細な凹凸周期構造によって入射光が大きく回折し、その後の光学系によって撮像素子11に結像される場合がある。   For example, as shown in FIG. 9, even if the light source 12 is outside the field of view, the incident light is greatly diffracted by the fine uneven periodic structure formed on the optical surface 6, and is imaged on the image sensor 11 by the subsequent optical system. May be.

特許文献1の実施例では微細凹凸周期構造がレンズの界面で、2次元的で正方配列となっている。そのため、回折光も格子方向に集中する傾向がある。   In the example of Patent Document 1, the fine uneven periodic structure is two-dimensional and squarely arranged at the lens interface. Therefore, the diffracted light tends to concentrate in the grating direction.

特許文献2の反射防止素子は、特許文献1と同じように、規則的な周期ピッチにより回折光が発生する。回折光の2次元的な広がりは、正方配列とは違い、斜め方向、あるいは60度ごとの6方向となるが、分離する数は変わらない。このため、光線のエネルギーを分散させる効果はあがらない。したがって、この場合も特定の方向に強く回折して、ゴーストが発生する場合がある。   As in the case of Patent Document 1, the antireflection element of Patent Document 2 generates diffracted light with a regular periodic pitch. Unlike the square arrangement, the two-dimensional spread of diffracted light is oblique or six directions every 60 degrees, but the number of separation is not changed. For this reason, the effect of dispersing the energy of the light beam is not improved. Accordingly, in this case as well, ghosts may be generated due to strong diffraction in a specific direction.

樹脂より成る光学素子全体に照射される紫外光の光量自体が少なくても、紫外光が集光すると部分的に光学素子を劣化させる。   Even if the amount of ultraviolet light irradiated to the entire optical element made of resin is small, the optical element is partially degraded when the ultraviolet light is condensed.

本発明は、光路中に樹脂より成る光学素子を用いたとき、この光学素子に紫外光が集光するのを軽減し、樹脂より成る光学素子の光学特性の劣化を防止し、良好なる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。   When an optical element made of resin is used in the optical path, the present invention reduces the concentration of ultraviolet light on this optical element, prevents deterioration of the optical characteristics of the optical element made of resin, and provides good optical performance. It is an object of the present invention to provide an optical system and an imaging apparatus having the same.

本発明の光学系は、樹脂よりなる光学素子を光路中に含む光学系において、前記樹脂よりなる光学素子よりも光線の入射側の光学面のうち少なくとも2つの光学面に、可視光の波長以下の大きさの複数の凹凸部が繰り返し構造を持たないで形成されており、またはランダムな配列間隔を持って形成されており、
前記凹凸部の有効屈折率は前記凹凸部が形成された光学面から離れるに従って低くなり、
前記凹凸部は
Saを波長360nmに対する散乱率、
Sbを波長550nmに対する散乱率、
Rbを波長550nmに対する反射率、
とするとき
Sa > 1%
Sb < 1%
Rb < 5%
なる条件式を満たし、
A2を前記2つの光学面のうち、前記樹脂より成る光学素子に近い方の光学面の有効径、D12を前記2つの光学面の間隔とするとき、
0 < A2/D12 < 2.0
なる条件式を満たすことを特徴としている。
The optical system of the present invention is an optical system including an optical element made of resin in an optical path, and has at least two optical surfaces on the light incident side of the optical element made of resin with a wavelength of visible light or less. Are formed with no repeating structure, or with a random arrangement interval,
The effective refractive index of the concavo-convex portion decreases as the distance from the optical surface on which the concavo-convex portion is formed,
The concavo-convex part has a scattering rate of Sa with a wavelength of 360 nm,
Scattering rate of Sb with respect to a wavelength of 550 nm,
Rb reflectivity for a wavelength of 550 nm,
When Sa> 1%
Sb <1%
Rb <5%
Satisfies the conditional expression
When A2 is the effective diameter of the optical surface closer to the optical element made of the resin among the two optical surfaces, and D12 is the distance between the two optical surfaces,
0 <A2 / D12 <2.0
It is characterized by satisfying the following conditional expression.

本発明によれば、光路中に樹脂よりなる光学素子を用いたとき、この光学素子に紫外光が集光するのを軽減し、樹脂よりなる光学素子の光学特性の劣化を防止し、良好なる光学性能が得られる光学系及びそれを有する撮像装置が得られる。   According to the present invention, when an optical element made of a resin is used in the optical path, it is possible to reduce the concentration of ultraviolet light on the optical element and to prevent deterioration of the optical characteristics of the optical element made of resin. An optical system capable of obtaining optical performance and an image pickup apparatus having the optical system are obtained.

本発明の実施例1の光学系の要部構成図FIG. 1 is a configuration diagram of the main part of an optical system according to Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1の光学系の他の実施状態の要部構成図FIG. 2 is a configuration diagram of the main part of another embodiment of the optical system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例2の光学系の要部構成図FIG. 3 is a main part configuration diagram of an optical system according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2の光学系の他の実施状態の要部構成図FIG. 6 is a main part configuration diagram of another implementation state of the optical system according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施例3の光学系の要部構成図FIG. 5 is a main part configuration diagram of an optical system according to a third embodiment of the present invention. 波長以下の微細な凹凸構造の断面方向の屈折率を表す模式図Schematic diagram showing the refractive index in the cross-sectional direction of a fine uneven structure below the wavelength 従来例の光学系におけるゴーストを表す模式図Schematic diagram showing ghost in the optical system of the conventional example 従来例の光学系におけるゴーストを表す模式図Schematic diagram showing ghost in the optical system of the conventional example 従来例の光学系におけるゴーストを表す模式図Schematic diagram showing ghost in the optical system of the conventional example 波長以下の微細な凹凸構造の界面からのSEM写真SEM photograph from the interface of fine uneven structure below the wavelength 波長以下の微細な凹凸構造の断面方向からのSEM写真SEM photograph of fine uneven structure below wavelength from the cross-sectional direction 波長以下の微細構造凹凸部の界面からのSEM写真SEM photograph from the interface of the uneven structure of fine structure below the wavelength 誘電体多層膜による反射膜での分光反射率特性を示すグラフGraph showing the spectral reflectance characteristics of a reflective film made of a dielectric multilayer film 波長以下の微細な凹凸構造の分光反射率特性を示すグラフGraph showing spectral reflectance characteristics of fine uneven structure below wavelength 波長以下の微細な凹凸構造の分光散乱率特性を示すグラフGraph showing spectral scattering rate characteristics of fine uneven structure below wavelength 波長以下の微細な凹凸構造の分光反射率特性を示すグラフGraph showing spectral reflectance characteristics of fine uneven structure below wavelength 波長以下の微細な凹凸構造の分光散乱率特性を示すグラフGraph showing spectral scattering rate characteristics of fine uneven structure below wavelength 波長以下の微細な凹凸構造の断面方向の屈折率を表す模式図Schematic diagram showing the refractive index in the cross-sectional direction of a fine uneven structure below the wavelength 条件式(4)を説明するための模式図Schematic diagram for explaining conditional expression (4)

本発明の光学系は、光路中に樹脂より成る光学素子を少なくとも1つ含んでいる。樹脂は、炭素原子と硫黄原子の間にC−Sの結合を持つ材料である。樹脂より成る光学素子は、例えばプラスティックモールドレンズ、接合レンズの接着剤、カラーフィルター、偏光板のうちの少なくとも1つである。   The optical system of the present invention includes at least one optical element made of resin in the optical path. The resin is a material having a C—S bond between a carbon atom and a sulfur atom. The optical element made of resin is, for example, at least one of a plastic mold lens, an adhesive for a cemented lens, a color filter, and a polarizing plate.

光路中における樹脂より成る光学素子よりも光線の入射側(物体側)の光学面のうち少なくとも1つに、可視光の波長以下の大きさの複数の凹凸部(凹凸構造)が繰り返し構造を持たないで形成されているか、またはランダムな配列間隔を持って形成されている。   On at least one of the optical surfaces on the light incident side (object side) of the optical element made of resin in the optical path, a plurality of concavo-convex portions (concave / convex structures) having a size equal to or smaller than the wavelength of visible light have a repetitive structure. It is formed with no or a random arrangement interval.

ここで凹凸部は紫外光を散乱するとともに、可視光の反射防止作用を有する。   Here, the concavo-convex part scatters ultraviolet light and has an antireflection effect on visible light.

具体的には凹凸部の作用は次のとおりである。
Saを波長λa=360nmに対する散乱率とする。
Sbを波長λb=550nmに対する散乱率とする。
Rbを波長λb=550nmに対する反射率とする。
Specifically, the operation of the uneven portion is as follows.
Sa is a scattering rate with respect to a wavelength λa = 360 nm.
Let Sb be the scattering rate for the wavelength λb = 550 nm.
Let Rb be the reflectance for wavelength λb = 550 nm.

このとき
Sa > 1% ・・・(1)
Sb < 1% ・・・(2)
Rb < 5% ・・・(3)
なる条件式を満たしている。
At this time, Sa> 1% (1)
Sb <1% (2)
Rb <5% (3)
The following conditional expression is satisfied.

ここで散乱率Sとは、入射光束が凹凸部に照射されたとき、入射光束の強度に対する入射方向以外に拡がる全ての光束の強度の比をいう。   Here, the scattering rate S refers to the ratio of the intensity of all light beams that spreads in directions other than the incident direction with respect to the intensity of the incident light beam when the incident light beam is irradiated onto the uneven portion.

反射率Rとは凹凸部に入射した入射光束に対する反射光束の強度の比である。   The reflectance R is the ratio of the intensity of the reflected light beam to the incident light beam incident on the uneven portion.

条件式(1)は紫外光の散乱程度の下限を示すものである。波長360nmの光における散乱率Saが条件式(1)より小さいと、紫外光に基づくゴーストを効果的に防止するのが難しくなる。   Conditional expression (1) indicates the lower limit of the degree of ultraviolet light scattering. If the scattering rate Sa in light with a wavelength of 360 nm is smaller than the conditional expression (1), it becomes difficult to effectively prevent ghosts based on ultraviolet light.

条件式(2)、(3)は波長550nmの可視光に対する透過性能を示すものである。条件式(2)の上限を超えて、散乱率Sbが高くなると、可視光の散乱が画像に及ぼす影響が増大してくるので良くない。   Conditional expressions (2) and (3) indicate transmission performance for visible light having a wavelength of 550 nm. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded and the scattering rate Sb increases, the effect of visible light scattering on the image increases, which is not good.

条件式(3)の上限を超えて反射率Rbが高くなると、即ち凹凸部での反射率が高くなると、可視光に対してゴーストを効果的に減少させるのが難しくなる。   If the reflectance Rb increases beyond the upper limit of the conditional expression (3), that is, if the reflectance at the concavo-convex portion increases, it becomes difficult to effectively reduce ghost against visible light.

本実施例の光学面に形成した凹凸部は可視光に関しては高い透過率を確保しながらも、紫外光の面反射によるゴーストの発生を少なくしている。   The concavo-convex portion formed on the optical surface of this embodiment reduces the generation of ghosts due to surface reflection of ultraviolet light while ensuring high transmittance for visible light.

特に、太陽光線などの強い点光源からの光に対して、光線の入射角度や、光学部材のズーミングやフォーカスの状態によらず、面反射によるゴーストの発生を少なくし、光線の集光を防止する事ができる。この結果、光学系内の樹脂より成る光学素子の劣化を最小限に抑える事ができる。   In particular, for light from a strong point light source such as sunlight, regardless of the incident angle of the light beam and the zooming or focus state of the optical member, the occurrence of ghosts due to surface reflection is reduced and the light beam is prevented from being collected. I can do it. As a result, it is possible to minimize the deterioration of the optical element made of resin in the optical system.

以下、図面を用いて本発明の各実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施例1]
図1は本発明の光学系の実施例1の構成を模式的に示す要部概略図である。
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic view of the essential part schematically showing the configuration of Embodiment 1 of the optical system of the present invention.

図2は図1の実施例1の一部分の変形例である。図2は図1の光学系1において、一部の光学部材(レンズ)をフォーカスやズーミングのために光軸方向に移動させた場合に相当している。   FIG. 2 shows a modification of a part of the first embodiment shown in FIG. FIG. 2 corresponds to a case where some optical members (lenses) are moved in the optical axis direction for focusing and zooming in the optical system 1 of FIG.

図中、1は光学系であり、交換レンズ(撮影系)より成っている。2は一眼レフレックスカメラ(カメラ本体)であり、光学系1を着脱可能に装着している。   In the figure, reference numeral 1 denotes an optical system, which includes an interchangeable lens (photographing system). Reference numeral 2 denotes a single-lens reflex camera (camera body) to which the optical system 1 is detachably attached.

iは物体側(光入射側)から数えたレンズの番号を示し、Giは光学系1を構成する第iレンズである。   i indicates a lens number counted from the object side (light incident side), and Gi is an i-th lens constituting the optical system 1.

図1の実施例では光学系1を第1レンズG1〜第4レンズG4の4つのレンズより成る場合を示しているが、光学系1のレンズの数は4つに限らず、いくつあっても良い。   In the embodiment of FIG. 1, the optical system 1 is composed of four lenses, the first lens G1 to the fourth lens G4. However, the number of lenses of the optical system 1 is not limited to four, and any number is possible. good.

3、4は第1レンズG1の物体側と像側の光学面である。5、6は第2レンズG2の物体側と像側の光学面である。7、8は第3レンズG3の物体側と像側の光学面である。   Reference numerals 3 and 4 denote optical surfaces on the object side and the image side of the first lens G1. Reference numerals 5 and 6 denote object-side and image-side optical surfaces of the second lens G2. Reference numerals 7 and 8 denote optical surfaces on the object side and the image side of the third lens G3.

第4レンズG4は複合非球面レンズより成り、物体側の光学面9にはプラスティック樹脂(樹脂)のモールド形成により成る非球面層(光学素子)9aが形成されている。   The fourth lens G4 is composed of a composite aspherical lens, and an aspherical layer (optical element) 9a formed by molding a plastic resin (resin) is formed on the optical surface 9 on the object side.

光学素子9aの物体側の面が非球面形状である。光学面9、10より成るレンズ素子9bは通常のガラス硝材より成っている。光学面9、10は球面形状である。11は一眼レフレックスカメラ2において、光学系1の光軸上に配置された像を受光する撮像素子である。12は光源である。13はファインダーである。   The object-side surface of the optical element 9a has an aspheric shape. The lens element 9b including the optical surfaces 9 and 10 is made of a normal glass glass material. The optical surfaces 9 and 10 are spherical. Reference numeral 11 denotes an image sensor that receives an image disposed on the optical axis of the optical system 1 in the single-lens reflex camera 2. Reference numeral 12 denotes a light source. Reference numeral 13 denotes a viewfinder.

実施例1においては、光学系1を構成する2つの光学面6と光学面8には可視光(波長400nm〜700nm)の波長以下の微細構造の凹凸部が形成されている。   In Example 1, the two optical surfaces 6 and 8 constituting the optical system 1 are provided with concave and convex portions having a fine structure having a wavelength of visible light (wavelength 400 nm to 700 nm) or less.

本実施例において、凹凸部が形成されている光学面は、光線の入射側から数えて第2番目の光学面より像側に位置している。そして、第1番目の光学面には薄膜による反射防止膜が形成されている。   In this embodiment, the optical surface on which the concavo-convex portion is formed is located on the image side from the second optical surface as counted from the light incident side. An antireflection film made of a thin film is formed on the first optical surface.

図1において、光源12からの光線は光学面3,4,5を透過屈折し、光学面6に到達する。光学面6には凹凸部(微細な凹凸構造)が形成されている。   In FIG. 1, the light beam from the light source 12 is transmitted and refracted through the optical surfaces 3, 4, and 5 and reaches the optical surface 6. The optical surface 6 has a concavo-convex portion (fine concavo-convex structure).

図11は、微細な凹凸構造の断面のSEM(走査型電子顕微鏡)写真である。図12は微細な凹凸構造を面の上方から観察したSEM写真である。この微細構造の凹凸部は花弁状に結晶が析出したもので、基板界面付近がもっとも密で、界面から離れるに従って疎になっている。   FIG. 11 is a SEM (scanning electron microscope) photograph of a cross section of a fine concavo-convex structure. FIG. 12 is an SEM photograph of a fine uneven structure observed from above the surface. The uneven portion of this fine structure is a petal-like crystal deposited, and the vicinity of the substrate interface is the densest, and becomes sparse as the distance from the interface increases.

この微細構造の凹凸部は可視光に対して十分に微小なために、等価な屈折率(有効屈折率)の薄膜として考えられる。図6は図11の断面の有効屈折率を模式化した説明図である。   Since the uneven portion of this fine structure is sufficiently small with respect to visible light, it can be considered as a thin film having an equivalent refractive index (effective refractive index). FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the effective refractive index of the cross section of FIG.

図6において横軸は有効屈折率Nsである。縦軸は光学面からの距離Dである。光学面6との界面付近Daは媒質が密となっているために、有効屈折率Nsも高くなっている。   In FIG. 6, the horizontal axis is the effective refractive index Ns. The vertical axis represents the distance D from the optical surface. Since the medium in the vicinity of the interface Da with the optical surface 6 is dense, the effective refractive index Ns is also high.

一方、界面から離れるに従って有効屈折率Nsも低くなり、構造の上端では空気とほぼ同等の有効屈折率1になっている。即ち凹凸部の有効屈折率は凹凸部が形成されている光学面から離れるに従って低くなっている。そのため可視光(波長400nm〜700nm)に関しては、図14に示す分光反射率のグラフのように良好な反射防止構造となっている。 On the other hand, the effective refractive index Ns decreases as the distance from the interface increases, and the effective refractive index 1 is almost equal to that of air at the upper end of the structure. That is, the effective refractive index of the concavo-convex portion is lowered as the distance from the optical surface on which the concavo-convex portion is formed is decreased. For this reason, visible light (wavelength 400 nm to 700 nm) has a good antireflection structure as shown in the graph of spectral reflectance shown in FIG.

一方、紫外光(波長〜400nm)に関しては、図15に示す分光散乱率のグラフのように散乱率が増している。また、この際の散乱光の方向は、凹凸部のピッチが不規則なため、特定の方向に集中することが無い。   On the other hand, with respect to ultraviolet light (wavelength to 400 nm), the scattering rate increases as shown in the graph of the spectral scattering rate shown in FIG. Further, the scattered light direction at this time is not concentrated in a specific direction because the pitch of the concavo-convex portions is irregular.

そのため、光源12からの紫外光は光学面3,4,5を透過した後、光学面6で散乱し、四方(立体角4π内、全空間内)に拡散する。拡散光の多くはレンズ鏡筒内の壁に吸収される。   Therefore, the ultraviolet light from the light source 12 is transmitted through the optical surfaces 3, 4, 5, then scattered by the optical surface 6, and diffused in all directions (within a solid angle of 4π and in the entire space). Most of the diffused light is absorbed by the wall in the lens barrel.

一部の光線は光学面6より像側の光学面7を透過し、光学面8に到達する。この光学面8にも図11、図12で示す微細構造より成る凹凸部が形成されているため、ここでも散乱が起こる。   Some rays pass through the optical surface 7 on the image side from the optical surface 6 and reach the optical surface 8. Since the optical surface 8 is also provided with the concave and convex portions having the fine structure shown in FIGS. 11 and 12, scattering occurs here.

そのため、図1の光学系においては、光学面9に配置された樹脂より成る非球面層9aには紫外光の散乱光が僅かに入射するだけであり、紫外光の光線が集光することがない。   For this reason, in the optical system of FIG. 1, only a small amount of ultraviolet scattered light is incident on the aspherical layer 9a made of resin disposed on the optical surface 9, and the ultraviolet light rays are collected. Absent.

同様に、図2の光学系においても、撮像素子11に紫外光の光線の散乱光が僅かに入射するだけであり、紫外光が撮像素子11面上に集光することはない。   Similarly, in the optical system of FIG. 2, the scattered light of the ultraviolet light is only slightly incident on the image sensor 11 and the ultraviolet light is not collected on the surface of the image sensor 11.

実施例1において、光学面6,8に配置された微細構造の凹凸部による散乱光Sa、Sbと反射率Rbは図14、図15のグラフに示すとおりである。   In Example 1, the scattered lights Sa and Sb and the reflectance Rb due to the uneven portions of the fine structure arranged on the optical surfaces 6 and 8 are as shown in the graphs of FIGS.

即ち、
Sa = 1.5%
Sb = 0.1%
Rb = 0.4%
である。これは前述した条件式(1)、(2)、(3)を満たしている。
That is,
Sa = 1.5%
Sb = 0.1%
Rb = 0.4%
It is. This satisfies the conditional expressions (1), (2), and (3) described above.

本実施例において、凹凸部は、樹脂より成る光学素子9aより光線の入射側(光入射側、物体側)の光学面のうち少なくとも2つの光学面6、8に形成されている。   In the present embodiment, the concavo-convex portions are formed on at least two optical surfaces 6 and 8 among the optical surfaces on the light incident side (light incident side, object side) of the optical element 9a made of resin.

本実施例において、A2を2つの光学面のうち、樹脂より成る光学素子9aに近い方の光学面(光学面8)の有効径とする。   In this embodiment, A2 is the effective diameter of the optical surface (optical surface 8) closer to the optical element 9a made of resin, out of the two optical surfaces.

D12を2つの光学面6、8の光軸方向の間隔とする。
このとき、
0 < A2/D12 < 2.0 ・・・(4)
なる条件式を満たしている。
Let D12 be the distance between the two optical surfaces 6 and 8 in the optical axis direction.
At this time,
0 <A2 / D12 <2.0 (4)
The following conditional expression is satisfied.

図19は条件式(4)の技術的内容を説明するための概略図である。   FIG. 19 is a schematic diagram for explaining the technical contents of conditional expression (4).

この条件式(4)は、紫外光を散乱させる2つの光学面に関してその間隔と、2つの光学面のうち像側の光学面の有効径の比を規定するものである。特に、第1の散乱面となる光学面6で散乱した紫外光のうち、第2の散乱面となる光学面8に到達する光線の割合を制限するものである。   Conditional expression (4) defines the ratio between the distance between two optical surfaces that scatter ultraviolet light and the effective diameter of the optical surface on the image side of the two optical surfaces. In particular, the ratio of light rays reaching the optical surface 8 serving as the second scattering surface out of the ultraviolet light scattered by the optical surface 6 serving as the first scattering surface is limited.

光軸に平行に入射した光線に関して、第1の光学面6で完全に散乱すると仮定すると、第1の光学面6を中心とした半球の方向に均質に散乱すると考えられる。第2の光学面8に到達する光線の割合は第1の光学面6から見た第2の光学面8の立体角の半球に対する割合で示される。   Assuming that light rays incident parallel to the optical axis are completely scattered by the first optical surface 6, it is considered that they are uniformly scattered in the direction of a hemisphere centered on the first optical surface 6. The ratio of light rays reaching the second optical surface 8 is indicated by the ratio of the solid angle of the second optical surface 8 viewed from the first optical surface 6 to the hemisphere.

図1の実施例1において、条件式(4)の値は、A2/D12=約1/1.5となり、条件式(4)を満たしている。図2でもA2/D12=約1となり条件式(4)を満たしている。   In Example 1 of FIG. 1, the value of conditional expression (4) is A2 / D12 = about 1 / 1.5, which satisfies conditional expression (4). Also in FIG. 2, A2 / D12 = about 1, which satisfies the conditional expression (4).

[実施例2]
図3は本発明の実施例2の光学系の実施例2の構成を模式的に示す要部概略図である。
[Example 2]
FIG. 3 is a schematic view of the essential part schematically showing the configuration of Embodiment 2 of the optical system according to Embodiment 2 of the present invention.

図4は図3の実施例2の一部分の変形例である。図3、図4において図1と同じ部材には同じ番号を付している。   FIG. 4 shows a modification of a part of the second embodiment shown in FIG. 3 and 4, the same members as those in FIG.

実施例2では凹凸部が、樹脂より成る光学素子9aより光線の入射側の光学面のうち少なくとも3つの光学面に形成されている。   In Example 2, the concave and convex portions are formed on at least three optical surfaces among the optical surfaces on the light incident side of the optical element 9a made of resin.

図3では図1と同様に、1は交換レンズである。2は一眼レフレックスカメラを示す。交換レンズ1において、入射側より順に3、4は第1レンズG1の光学面である。   In FIG. 3, as in FIG. 1, 1 is an interchangeable lens. Reference numeral 2 denotes a single-lens reflex camera. In the interchangeable lens 1, 3 and 4 are optical surfaces of the first lens G1 in order from the incident side.

同様に5、6は、第2レンズG2の光学面である。7、8は第3レンズG3の光学面である。第4レンズG4は複合非球面レンズである。第4レンズG4の入射側にプラスティック樹脂のモールド形成による非球面層(光学素子)9aが形成されている。   Similarly, 5 and 6 are optical surfaces of the second lens G2. Reference numerals 7 and 8 denote optical surfaces of the third lens G3. The fourth lens G4 is a compound aspheric lens. An aspherical layer (optical element) 9a is formed on the incident side of the fourth lens G4 by molding a plastic resin.

光学素子9aの物体側の面は非球面形状である。光学面9、10より成るレンズ素子9bは通常のガラス硝材より成っている。光学面9、10は球面形状である。11は一眼レフレックスカメラ2において、光学系1の光軸上に配置された撮像素子である。   The object side surface of the optical element 9a has an aspherical shape. The lens element 9b including the optical surfaces 9 and 10 is made of a normal glass glass material. The optical surfaces 9 and 10 are spherical. Reference numeral 11 denotes an image sensor arranged on the optical axis of the optical system 1 in the single-lens reflex camera 2.

実施例2では、光学面6と光学面7と光学面8に可視光の波長以下の微細の凹凸部が形成されている。   In Example 2, fine irregularities having a wavelength of visible light or less are formed on the optical surface 6, the optical surface 7, and the optical surface 8.

図3において、光源12からの光線は光学面3,4,5を透過屈折し、光学面6に到達する。光学面6には実施例1と同様、図11、図12で示す凹凸部(微細な凹凸構造)が形成されている。   In FIG. 3, the light beam from the light source 12 is refracted through the optical surfaces 3, 4, 5 and reaches the optical surface 6. As in the first embodiment, the optical surface 6 is provided with the uneven portions (fine uneven structures) shown in FIGS. 11 and 12.

この微細構造の凹凸部は実施例1と同様に花弁状に結晶が析出したもので、基板界面付近がもっとも密で、界面から離れるに従って疎になっている。この微細構造の凹凸部は可視光に対して十分に微小なために、等価な屈折率(有効屈折率)の薄膜として考えられる。断面の有効屈折率は、図6と同様である。   The fine structure irregularities are petal-like crystals deposited in the same manner as in Example 1, with the vicinity of the substrate interface being the most dense and becoming sparse as the distance from the interface is increased. Since the uneven portion of this fine structure is sufficiently small with respect to visible light, it can be considered as a thin film having an equivalent refractive index (effective refractive index). The effective refractive index of the cross section is the same as in FIG.

光学面との界面付近は媒質が密となっているために、有効屈折率も高くなっている。一方、界面から離れるに従って有効屈折率も低くなり、構造の上端では空気とほぼ同等の有効屈折率になっている。そのため可視光に関しては、実施例1と同様に図14に示す分光反射率のグラフのように良好な反射防止構造となっている。   Since the medium is dense near the interface with the optical surface, the effective refractive index is also high. On the other hand, the effective refractive index decreases as the distance from the interface increases, and the effective refractive index is substantially equal to that of air at the upper end of the structure. Therefore, the visible light has a good antireflection structure as in the spectral reflectance graph shown in FIG.

一方、紫外光に関しても、実施例1と同様に図15に示す分光散乱率のように散乱率が増している。また、この際の散乱光の方向は、凹凸部の配列間隔が不規則であるため、特定の方向に集中することが無い。   On the other hand, as for the ultraviolet light, the scattering rate is increased like the spectral scattering rate shown in FIG. In addition, the scattered light direction at this time is not concentrated in a specific direction because the arrangement interval of the uneven portions is irregular.

そのため、光源12からの紫外光は光学面3,4,5を透過した後、光学面6で散乱し、四方に拡散する。拡散した光線の多くはレンズ鏡筒内の壁に吸収される。   Therefore, the ultraviolet light from the light source 12 passes through the optical surfaces 3, 4, and 5, then is scattered by the optical surface 6 and diffused in all directions. Most of the diffused light is absorbed by the wall in the lens barrel.

一部の光線は光学面7に到達する。この光学面7にも光学面6と同様の微細構造の凹凸部が形成されているため、光学面7でも同様の散乱が起こる。光学面7で散乱した光線の一部は、光学面8に到達する。この光学面8にも光学面6と同様の微細構造の凹凸部が形成されているため、光学面8でも同様の散乱が起こる。   Some rays reach the optical surface 7. Since this optical surface 7 is also formed with uneven portions having the same fine structure as the optical surface 6, the same scattering occurs on the optical surface 7. A part of the light beam scattered by the optical surface 7 reaches the optical surface 8. Since the optical surface 8 is also provided with uneven portions having the same fine structure as the optical surface 6, the same scattering occurs on the optical surface 8.

そのため、図3の実施例2においては、光学面9に配置された非球面層9aに紫外光の散乱光が僅かに入射するだけであり、紫外光が集光することがない。   Therefore, in Example 2 of FIG. 3, the scattered light of ultraviolet light only slightly enters the aspherical layer 9a disposed on the optical surface 9, and the ultraviolet light is not collected.

同様に、図4の光学系においても、撮像素子11に紫外光の散乱光が入射するだけであり、紫外光が集光することはない。   Similarly, in the optical system of FIG. 4, only the scattered light of the ultraviolet light is incident on the image sensor 11, and the ultraviolet light is not collected.

これによって実施例2は実施例1と同様の効果を得ている。   As a result, the second embodiment has the same effect as the first embodiment.

[実施例3]
図5は本発明の実施例3の光学系の構成を模式的に示す要部概略図である。
[Example 3]
FIG. 5 is a schematic view of the essential part schematically showing the configuration of the optical system according to Example 3 of the present invention.

実施例3では凹凸部が、樹脂より成る光学素子9aより光線の入射側の少なくとも3つの光学面に形成されている。   In Example 3, the concavo-convex portions are formed on at least three optical surfaces on the light incident side of the optical element 9a made of resin.

図5において図1と同じ部材には同じ番号を付している。   In FIG. 5, the same members as those in FIG.

図5では図1と同様に、1は交換レンズである。2は一眼レフレックスカメラを示す。交換レンズ1において、入射側より順に3、4は第1レンズG1の光学面である。   In FIG. 5, as in FIG. 1, 1 is an interchangeable lens. Reference numeral 2 denotes a single-lens reflex camera. In the interchangeable lens 1, 3 and 4 are optical surfaces of the first lens G1 in order from the incident side.

同様に5、6は、第2レンズG2の光学面である。7、8は第3レンズG3の光学面である。第4レンズG4は複合非球面レンズである。第4レンズG4の入射側にプラスティック樹脂のモールド形成による非球面層(光学素子)9aが形成されている。   Similarly, 5 and 6 are optical surfaces of the second lens G2. Reference numerals 7 and 8 denote optical surfaces of the third lens G3. The fourth lens G4 is a compound aspheric lens. An aspherical layer (optical element) 9a is formed on the incident side of the fourth lens G4 by molding a plastic resin.

光学素子9aの物体側の面は非球面形状である。光学面9、10より成るレンズ素子9bは通常のガラス硝材より成っている。光学面9、10は球面形状である。11は一眼レフレックスカメラ2において、光学系1の光軸上に配置された撮像素子である。   The object side surface of the optical element 9a has an aspherical shape. The lens element 9b including the optical surfaces 9 and 10 is made of a normal glass glass material. The optical surfaces 9 and 10 are spherical. Reference numeral 11 denotes an image sensor arranged on the optical axis of the optical system 1 in the single-lens reflex camera 2.

実施例3では、光学面6と光学面8と光学素子9aの光入射側の光学面9cに可視光の波長以下の微細の凹凸部が形成されている。   In Example 3, fine uneven portions having a wavelength equal to or less than the wavelength of visible light are formed on the optical surface 6, the optical surface 8, and the optical surface 9c on the light incident side of the optical element 9a.

図5において、光源12からの光線は光学面3,4,5を透過し、光学面6に到達する。光学面6には実施例1と同様、図11、図12で示す凹凸部(微細な凹凸構造)が形成されている。   In FIG. 5, the light from the light source 12 passes through the optical surfaces 3, 4, and 5 and reaches the optical surface 6. As in the first embodiment, the optical surface 6 is provided with the uneven portions (fine uneven structures) shown in FIGS. 11 and 12.

この微細構造の凹凸部は実施例1と同様に花弁状に結晶が析出したもので、基板界面付近がもっとも密で、界面から離れるに従って疎になっている。この微細構造の凹凸部は可視光に対して十分に微小なために、等価な屈折率(有効屈折率)の薄膜として考えられる。断面の有効屈折率は、図6と同様である。   The fine structure irregularities are petal-like crystals deposited in the same manner as in Example 1, with the vicinity of the substrate interface being the most dense and becoming sparse as the distance from the interface is increased. Since the uneven portion of this fine structure is sufficiently small with respect to visible light, it can be considered as a thin film having an equivalent refractive index (effective refractive index). The effective refractive index of the cross section is the same as in FIG.

光学面との界面付近は媒質が密となっているために、有効屈折率も高くなっている。一方、界面から離れるに従って有効屈折率も低くなり、構造の上端では空気とほぼ同等の有効屈折率になっている。そのため可視光に関しては、実施例1と同様に図14に示す分光反射率のグラフのように良好な反射防止構造となっている。   Since the medium is dense near the interface with the optical surface, the effective refractive index is also high. On the other hand, the effective refractive index decreases as the distance from the interface increases, and the effective refractive index is substantially equal to that of air at the upper end of the structure. Therefore, the visible light has a good antireflection structure as in the spectral reflectance graph shown in FIG.

一方、紫外光に関しても、実施例1と同様に図15に示す分光散乱率のように散乱率が増している。また、この際の散乱光の方向は、凹凸のピッチが不規則なため、特定の方向に集中することが無い。   On the other hand, as for the ultraviolet light, the scattering rate is increased like the spectral scattering rate shown in FIG. Further, the scattered light does not concentrate in a specific direction because the uneven pitch is irregular.

そのため、光源12からの紫外光は光学面3,4,5と透過した後、光学面6で散乱し、四方に拡散する。拡散した光線の多くはレンズ鏡筒内の壁に吸収される。   Therefore, the ultraviolet light from the light source 12 is transmitted through the optical surfaces 3, 4, and 5, then scattered by the optical surface 6 and diffused in all directions. Most of the diffused light is absorbed by the wall in the lens barrel.

一部の光線は光学面7に到達する。この光学面7を透過した光線は、光学面6と同様の光学面8に到達する。光学面8にも光学面6と同様の微細構造の凹凸部が形成されている。このため、ここのでも同様の散乱が起こる。光学面8で散乱した光線の一部は、光学面9cに到達する。この光学面9cには図10で示す微細構造の凹凸部が形成されている。
このため、光学面9cでも散乱が起こる。
Some rays reach the optical surface 7. The light beam that has passed through the optical surface 7 reaches the same optical surface 8 as the optical surface 6. Concave and convex portions having the same fine structure as the optical surface 6 are also formed on the optical surface 8. For this reason, similar scattering occurs here. A part of the light beam scattered by the optical surface 8 reaches the optical surface 9c. The optical surface 9c is provided with a concavo-convex portion having a fine structure shown in FIG.
For this reason, scattering also occurs on the optical surface 9c.

図10は光学面9cの凹凸部の構造を面の上方から観察したSEM写真である。この微細構造の凹凸部は凹または、凸の形状がランダムに並んだものである。基板界面付近がもっとも密で、界面から離れるに従って疎になっている。この微細構造は可視光に対して十分に微小なために、等価な屈折率(有効屈折率)の薄膜として考えられる。   FIG. 10 is an SEM photograph of the structure of the concavo-convex portion of the optical surface 9c observed from above the surface. The concave and convex portions of this fine structure are concave or convex shapes arranged at random. The vicinity of the substrate interface is the densest and becomes sparse as the distance from the interface increases. Since this fine structure is sufficiently small with respect to visible light, it can be considered as a thin film having an equivalent refractive index (effective refractive index).

図18は図10に示す構造の断面の有効屈折率を図6と同様に模式化した説明図である。光学面9cとの界面付近は媒質が密となっているために、有効屈折率Nsも高くなっている。   18 is an explanatory diagram schematically showing the effective refractive index of the cross section of the structure shown in FIG. 10 in the same manner as FIG. Since the medium is dense near the interface with the optical surface 9c, the effective refractive index Ns is also high.

一方、界面から離れるに従って有効屈折率も低くなり、構造の上端では最小の有効屈折率になっている。そのため可視光に関しては、図16に示す分光反射率のグラフのように良好な反射防止構造となっている。   On the other hand, the effective refractive index decreases as the distance from the interface increases, and the minimum effective refractive index is obtained at the upper end of the structure. Therefore, the visible light has a good antireflection structure as shown in the graph of spectral reflectance shown in FIG.

一方、紫外光に関しては、図17に示す分光散乱率のグラフのように散乱率が増している。また、この際の散乱光の方向は、凹凸部のピッチが不規則なため、特定の方向に集中することが無い。   On the other hand, with respect to ultraviolet light, the scattering rate increases as shown in the graph of the spectral scattering rate shown in FIG. Further, the scattered light direction at this time is not concentrated in a specific direction because the pitch of the concavo-convex portions is irregular.

そのため、図5においては、撮像素子11に紫外光の散乱光が入射するだけであり、紫外光が集光することはない。   Therefore, in FIG. 5, only the scattered light of the ultraviolet light is incident on the image sensor 11, and the ultraviolet light is not condensed.

これによって実施例3は実施例1と同様の効果を得ている。   As a result, Example 3 achieves the same effect as Example 1.

尚、各実施例において、樹脂より成る光学素子はマイクロレンズやピント板等であっても良い。又、ファインダーを構成するレンズであっても良い。   In each embodiment, the optical element made of resin may be a microlens, a focus plate, or the like. Moreover, the lens which comprises a finder may be sufficient.

各実施例によれば、光学系の一部にプラスティックモールドレンズや、接合面における接着材、DOE素子、ピント板、画像センサー用のマイクロレンズ、カラーフィルター等の樹脂を用いた光学素子に対して、紫外光の影響を緩和することができる。   According to each embodiment, for an optical element using a plastic mold lens as a part of an optical system, an adhesive on a bonding surface, a DOE element, a focus plate, a micro lens for an image sensor, a resin such as a color filter, etc. , The influence of ultraviolet light can be reduced.

この結果、光学素子の劣化による光学特性の変化が少なく、良好なる光学特性が得られる光学系及びそれを有する撮像装置が得られる。   As a result, it is possible to obtain an optical system and an image pickup apparatus having the optical system in which favorable optical characteristics are obtained with little change in optical characteristics due to deterioration of the optical elements.

1:交換レンズ
2:一眼レフレックスカメラ
3:第1レンズG1の第1光学面
4:第1レンズG1の第2光学面
5:第2レンズG2の第1光学面
6:第2レンズG2の第2光学面
7:第3レンズG3の第1光学面
8:第3レンズG3の第2光学面
9:第4レンズG4の第1光学面
10:第4レンズG4の第2光学面
11:撮像素子
12:光源(太陽)
13:ファインダー
14:球の斜線部分
1: Interchangeable lens 2: Single-lens reflex camera 3: First optical surface of the first lens G1 4: Second optical surface of the first lens G1 5: First optical surface of the second lens G2 6: Of the second lens G2 Second optical surface 7: First optical surface of third lens G3 8: Second optical surface of third lens G3 9: First optical surface of fourth lens G4 10: Second optical surface of fourth lens G4 11: Image sensor 12: Light source (sun)
13: Finder 14: The shaded part of the sphere

Claims (8)

樹脂よりなる光学素子を光路中に含む光学系において、前記樹脂よりなる光学素子よりも光線の入射側の光学面のうち少なくとも2つの光学面に、可視光の波長以下の大きさの複数の凹凸部が繰り返し構造を持たないで形成されており、またはランダムな配列間隔を持って形成されており、
前記凹凸部の有効屈折率は前記凹凸部が形成された光学面から離れるに従って低くなり、
前記凹凸部は
Saを波長360nmに対する散乱率、
Sbを波長550nmに対する散乱率、
Rbを波長550nmに対する反射率、
とするとき
Sa > 1%
Sb < 1%
Rb < 5%
なる条件式を満たし、
A2を前記2つの光学面のうち、前記樹脂より成る光学素子に近い方の光学面の有効径、D12を前記2つの光学面の間隔とするとき、
0 < A2/D12 < 2.0
なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。
In an optical system including an optical element made of resin in an optical path, a plurality of irregularities having a size equal to or smaller than the wavelength of visible light on at least two optical surfaces of the light incident side of the optical element made of resin The part is formed without a repeating structure, or is formed with a random arrangement interval,
The effective refractive index of the concavo-convex portion decreases as the distance from the optical surface on which the concavo-convex portion is formed,
The concavo-convex part has a scattering rate of Sa with a wavelength of 360 nm,
Scattering rate of Sb with respect to a wavelength of 550 nm,
Rb reflectivity for a wavelength of 550 nm,
When Sa> 1%
Sb <1%
Rb <5%
Satisfies the conditional expression
When A2 is the effective diameter of the optical surface closer to the optical element made of the resin among the two optical surfaces, and D12 is the distance between the two optical surfaces,
0 <A2 / D12 <2.0
An optical system characterized by satisfying the following conditional expression:
前記凹凸部は、前記樹脂より成る光学素子より光線の入射側の光学面のうち少なくとも3つの光学面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学系。   2. The optical system according to claim 1, wherein the concavo-convex portion is formed on at least three optical surfaces among optical surfaces on a light incident side of the optical element made of the resin. 前記樹脂より成る光学素子はプラスティックモールドレンズ、接合レンズの接着剤、カラーフィルター、偏光板のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1または2に記載の光学系。   The optical system according to claim 1, wherein the optical element made of the resin is at least one of a plastic mold lens, an adhesive for a cemented lens, a color filter, and a polarizing plate. 前記樹脂は、炭素原子と硫黄原子の間にC−Sの結合を持つ材料であ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。   The optical system according to claim 1, wherein the resin is a material having a C—S bond between a carbon atom and a sulfur atom. 前記凹凸部が形成されている光学面は、光線の入射側から数えて第2番目の光学面より像側に位置する光学面であり、第1番目の光学面には薄膜による反射防止膜が形成されてい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。   The optical surface on which the concavo-convex portion is formed is an optical surface located on the image side from the second optical surface counting from the light incident side, and an antireflection film made of a thin film is formed on the first optical surface. The optical system according to claim 1, wherein the optical system is formed. 請求項1乃至5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とを備えることを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising: the optical system according to any one of claims 1 to 5; and an imaging element that receives an image formed by the optical system. カメラ本体に対して着脱可能であり、樹脂よりなる光学素子を光路中に含む光学系を有する交換レンズにおいて、
前記樹脂よりなる光学素子よりも物体側の光学面のうち少なくとも2つの光学面に、可視光の波長以下の大きさの複数の凹凸部が繰り返し構造を持たないで形成されており、またはランダムな配列間隔を持って形成されており、
前記凹凸部は
前記凹凸部の有効屈折率は前記凹凸部が形成された光学面から離れるに従って低くなり、
Saを波長360nmに対する散乱率、
Sbを波長550nmに対する散乱率、
Rbを波長550nmに対する反射率、
とするとき
Sa > 1%
Sb < 1%
Rb < 5%
なる条件式を満たし、
A2を前記2つの光学面のうち、前記樹脂より成る光学素子に近い方の光学面の有効径、D12を前記2つの光学面の間隔とするとき、
0 < A2/D12 < 2.0
なる条件式を満たすことを特徴とする交換レンズ。
In an interchangeable lens having an optical system that is detachable from the camera body and includes an optical element made of resin in the optical path,
A plurality of concave and convex portions having a size equal to or smaller than the wavelength of visible light are formed without having a repetitive structure on at least two of the optical surfaces on the object side of the optical element made of the resin, or are random. Formed with an array interval,
The uneven portion is
The effective refractive index of the concavo-convex portion decreases as the distance from the optical surface on which the concavo-convex portion is formed,
Sc is a scattering rate for a wavelength of 360 nm,
Scattering rate of Sb with respect to a wavelength of 550 nm,
Rb reflectivity for a wavelength of 550 nm,
When Sa> 1%
Sb <1%
Rb <5%
Satisfies the conditional expression
When A2 is the effective diameter of the optical surface closer to the optical element made of the resin among the two optical surfaces, and D12 is the distance between the two optical surfaces,
0 <A2 / D12 <2.0
An interchangeable lens characterized by satisfying the following conditional expression:
請求項7に記載の交換レンズと、該交換レンズによって形成された像を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus comprising: the interchangeable lens according to claim 7; and an imaging element that receives an image formed by the interchangeable lens.
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