JP2007248951A - 屈曲変倍光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】光路中に２つの反射面を有し、高変倍比を持ちながら、装置全体の小型化、薄型化を図れる屈曲変倍光学系とそれを用いた装置。
【解決手段】物体側から順に、変倍時固定の正の第１群Ｇ１と、変倍時に移動する負の第２群Ｇ２と、変倍時固定の第３群Ｇ３とを有し、正の第１群Ｇ１は第１の反射部材Ｐ１を有し、第３群は絞りＳと第２の反射部材Ｐ２を有し、第２の反射部材Ｐ２は、第１群Ｇ１の入射側の光軸と第１の反射部材Ｐ１によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させるように配置され、入射瞳の位置を適切に配置するために必要な条件式（１）を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、屈曲変倍光学系に関し、特に、光路中に反射面を有し、高変倍比を持ちながら、装置全体の小型化、薄型化を図れる屈曲変倍光学系に関するものである。

近年、デジタルスチルカメラのように電子撮像素子を用いた撮像装置が幅広く普及している。デジタルスチルカメラの発展と普及に伴い、高画質と共に小型化への要求が強く、中でも薄型高変倍の光学系が求められている。

薄型化への取り組みとして、プリズムやミラーを用いて光軸を略直角に折り曲げる方法が考案されている。また、光学全長が長くなる高変倍化への取り組みの１つとして、第１の反射面より撮像面側に第２の反射面を配置して、さらに光軸を屈曲させる光学系が以下の特許文献１、２に開示されている。
特開２００４−１７０７０７号公報 特開２００５−３２１４５２号公報

光軸を２回屈曲させるこれらの先行技術では、広角側における入射瞳の位置が遠く、入射側の光学素子が大きくなるため、装置全体の小型化の妨げとなり、十分な小型化ができていない。

発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光路中に２つの反射面を有し、高変倍比を持ちながら、装置全体の小型化、薄型化を図れる屈曲変倍光学系とそれを用いた装置を提供することである。

上記目的を達成する本発明の第１の屈曲変倍光学系は、物体側から順に、変倍時固定の正の第１群と、変倍時に移動する負の第２群と、変倍時固定の第３群とを有し、正の第１群は第１の反射部材を有し、第３群は絞りと第２の反射部材を有し、第２の反射部材は、第１群の入射側の光軸と第１の反射部材によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させるように配置され、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。

１．４＜｜ｆ₂ ｜／ｆ_w ＜２．５ ・・・（１）
ただし、ｆ₂ ：第２群の焦点距離、
ｆ_w ：広角端における全系の焦点距離、
である。

以下に、本発明の第１の屈曲変倍光学系において、上記構成をとる理由と作用を説明する。

条件式（１）は、入射瞳の位置を適切に配置するために必要な条件で、条件式（１）の下限の１．４を下回ると、第２群の屈折力が強くなりすぎるため、入射瞳の位置が遠くなり、第１群が大きくなるため、光学系及び装置を薄くし難くなり、条件式（１）の上限の２．５を上回ると、第２群の屈折力が弱くなるため、高変倍化が難しくなる。

本発明の第２の屈曲変倍光学系は、物体側から順に、変倍時固定の正の第１群と、変倍時に移動する負の第２群と、変倍時固定の第３群とを有し、正の第１群は第１の反射部材とその物体側に負の単レンズを有し、第３群は絞りと第２の反射部材を有し、第２の反射部材は、第１群の入射側の光軸と第１の反射部材によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させるように配置され、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。

０．５＜｜Ｌ₁ ｜／ｆ₁ ＜１．０ ・・・（２）
ただし、Ｌ₁ ：第１群中の負のレンズの焦点距離、
ｆ₁ ：第１群の焦点距離、
である。

以下に、本発明の第２の屈曲変倍光学系において、上記構成をとる理由と作用を説明する。

条件式（２）は、入射瞳の位置を適切に設定する条件で、条件式（２）の下限の０．５を下回ると、入射瞳の位置が近くなり、広角側の軸外収差と望遠側の軸上収差を適切に補正することが難しくなる。条件式（１）の上限の１．０を上回ると、入射瞳が奥まってしまい、第１群が大きくなり全系の小型化を妨げてしまう。

本発明の第３の屈曲変倍光学系は、物体側から順に、変倍時固定の正の第１群と、広角側から望遠側への変倍時に像面側に移動する負の第２群と、変倍時固定の第３群と、第３群と像面の間の合成焦点距離が正であるようなユニットとからなる光学系であり、正の第１群は、第１の反射部材とその物体側に負の単レンズを有し、第３群は、物体側より順に、絞りと第２の反射部材と正レンズ群から構成され、第２の反射部材は、第１群の入射側の光軸と第１の反射部材によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させるように配置されていることを特徴とするものである。

以下に、本発明の第３の屈曲変倍光学系において、上記構成をとる理由と作用を説明する。

望遠時、第２群と絞りの間隔を小さくする構成をとることにより 広角側から望遠側まで入射瞳の位置を浅くできる。入射瞳の位置を浅くできることにより 第１の反射部材での光路の折り曲げに必要なスペースを小さくでき、結果として広角側での第１群の負レンズと第２群の距離を小さくできる。負レンズ群、正レンズ群で始まるズームレンズにおいて、広角側での第１群の負レンズと第２群の距離を小さくできると、第２群の変倍効果を上げることができ、第２群の移動量や第２群での収差補正への負担の緩和ができ、結果として、カメラの小型化や、製造が容易になり、好ましい。

なお、以下の条件式を満足するのが好ましい。

０．０＜ｄ_s ／ｆ_t ＜０．１ ・・・（３）
ただし、ｄ_s ：望遠端での第２群と絞りの距離、
ｆ_t ：望遠端における全系の焦点距離、
である。

この条件式（３）の下限の０．０は、第２群の駆動を容易にするための条件である。第２群の制御や組み立て精度を上げ、この下限を越えてさらに小型化を達成してもよい。また、上限の０．１を越えると、小型化が達成し難くなる。上限を越えた場合、さらにレンズ枚数を増加し、第２群と絞りの間にレンズ素子を置くことができるが、コストや組み立て性の点で好ましくない。

本発明の第４の屈曲変倍光学系は、物体側から順に、変倍時固定の正の第１群と、広角側から望遠側への変倍時に像面側に移動する負の第２群と、変倍時固定の第３群と、第３群と像面の間の合成焦点距離が正であるようなユニットとからなる光学系であり、正の第１群は、第１の反射部材とその物体側に負の単レンズを有し、第２群は、物体側より順に、負レンズと正レンズの２枚のレンズから構成され、第３群は絞りと第２の反射部材を有し、第２の反射部材は、第１群の入射側の光軸と第１の反射部材によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させるように配置されたことを特徴とするものである。

以下に、本発明の第４の屈曲変倍光学系において、上記構成をとる理由と作用を説明する。

第２群は変倍による色収差を始めとする収差の変動を考慮すると、負レンズと正レンズの２枚のレンズの構成が最小構成枚数となる。また、物体側より順に、負レンズと正レンズの順で配置することより、主点位置が物体側に配置され、広角端での第１レンズ群との主点間隔を小さく（負の方向へ）できる。これにより、第２群の変倍効果を上げることができ、第２群の移動量や第２群での収差補正への負担の緩和ができる。第２群を３枚以上で構成すると、収差補正効果は高くなるが、第１群と第２群の主点間隔が広がり、第２群への負担も高くなり、効率的な構成はではない。

なお、以下の条件式を満足するのが好ましい。

０≦｜ｄ_g2／ｆ₂ ｜＜０．３ ・・・（４）
ただし、ｄ_g2：第２群内のレンズ間隔、 ｆ₂ ：第２群の焦点距離、
である。

この条件式（４）の上限の０．３を越えると、第２群の構成長が長くなり、小型化に反し好ましくない。また、負レンズの負担が大きくなる結果として、最低構成枚数で色収差等の収差の発生をコントロールできなくなる。

以上の第３又は第４の屈曲変倍光学系において、前記ユニットは、正の第４群と正の第５群から構成され、変倍時広角端に対して望遠側での位置が、第４群は物体側に、第５群は像面側に配置されるように移動することが望ましい。

このユニットに集光機能と像面合わせの機能に加え、変倍機能を付加することで、第２群の負担を緩和できる。このユニットを前述のように構成することで、移動群を少なくし、かつ、第３群と像面の間隔を小さくすることができる。

さらに、第４群を、正レンズとその像面側に負レンズを有する構成とし、第５群を、正レンズで構成することで、このユニット全体で、少ない枚数で収差のコントロールが可能な正の成分、負の成分、正の成分というトリプレット的な構成にでき、好ましい。

なお、以下の条件を満足するのが好ましい。

０．２≦｜Ｍ₅ ／Ｍ₄ ｜≦１ ・・・（５）
ただし、Ｍ₄ ：第４群の広角端と望遠端の位置の変化量、
Ｍ₅ ：第５群の広角端と望遠端の位置の変化量、
である。

この条件式（５）の下限の０．２を越えると、このユニットでの変倍効果が出し難くなり、上限の１を越えると、第５群の負荷が高くなり、第５群の構成を複雑にする必要がでてくる（第４群は、軸上収差の補正機能を担う必要があり、複数枚の構成が元々必要である。）。

以上の本発明の屈曲変倍光学系は、その屈曲変倍光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された撮像素子を備えるようにして撮像装置として構成することができる。

また、以上の本発明の屈曲変倍光学系は、その屈曲変倍光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された撮像素子と、その撮像素子によって光電変換された電子信号を処理するＣＰＵと、操作者がＣＰＵに入力したい情報信号を入力するための入力部と、ＣＰＵからの出力を表示装置（例えば、ＬＣＤ）に表示する表示処理手段と、ＣＰＵからの出力を記録する記録媒体とを含み、ＣＰＵは、屈曲変倍光学系によって撮像素子で受光された物体像を表示装置に表示するように構成されている情報処理装置として構成することができる。

その場合の情報処理装置としては、携帯端末機器（例えば、携帯電話、ＰＤＡ等）がある。

また、以上の本発明の屈曲変倍光学系は、その屈曲変倍光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された撮像素子と、その撮像素子によって光電変換された電子信号を処理するＣＰＵと、その撮像素子で受光された物体像を観察可能に表示する表示素子とを有し、撮像素子で受光された物体像の像情報を記録するための記録媒体（例えば、メモリでメモリカードやＤＶＤ±ＲＷ等）を内蔵又は挿脱するように構成され、ＣＰＵが、撮像素子に受光された物体像を表示素子に表示する表示装置と、撮像素子に受光された物体像を記録媒体に記録する記録処理手段とを有する電子カメラ装置として構成することができる。

以上説明したように、本発明により、光路中に２つの反射面を有し、高変倍比を持ちながら、装置全体の小型化、薄型化を図れる屈曲変倍光学系とそれを用いた電子カメラや、携帯端末等の情報処理装置を提供することができる。

以下、本発明の屈曲変倍光学系の実施例１〜２について説明する。実施例１の無限遠物点合焦時の広角端、中間状態、望遠端での光路展開図を図１（ａ）〜（ｃ）に示す。また、実施例２の無限遠物点合焦時の同様の光路展開図を図２（ａ）〜（ｃ）に示す。各図中、第１群はＧ１、第２群はＧ２、開口絞りはＳ、第３群はＧ３、第４群はＧ４、第５群はＧ５、光学的ローパスフィルターはＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＧ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、図１〜図２においては、第１群中Ｇ１中に配置される第１の反射部材としての光路折り曲げ（屈曲）プリズムは、光路を展開した平行平板Ｐ１として示してあり、第３群中Ｇ３中に配置される第２の反射部材としての光路折り曲げ（屈曲）プリズムは、光路を展開した平行平板Ｐ２として示してあり、何れにも反射面は示していない。なお、近赤外シャープカットコートについては、例えば光学的ローパスフィルターＦに直接コートを施こしてもよく、また、別に赤外カット吸収フィルターを配置してもよく、あるいは、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートしたものを用いてもよい。

実施例１では、図１に示すように、物体側から順に、正のパワーを有し変倍時固定の第１群Ｇ１、負のパワーを有し変倍時に広角端よりも望遠端で像側にあるように、広角端から望遠端にかけて像側へ移動する第２群Ｇ２、正のパワーを有し変倍時固定の第３群Ｇ３、正のパワーを有し変倍時に広角端よりも望遠端で物体側にあるように、広角端から望遠端にかけて物体側へ移動する第４群Ｇ４、正のパワーを有し広角端から望遠端にかけて像側へ移動する第５群Ｇ５の構成とし、第１の光路折り曲げ（屈曲）を第１群Ｇ１内に配置した第１プリズムＰ１で行い、第３群Ｇ３中の開口絞りＳと正単レンズの間に配置した第２プリズムＰ２により、第１群Ｇ１への入射光軸と第１プリズムＰ１で屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に第２の光路折り曲げ（屈曲）を行うようにしている。上記の第１の光路折り曲げでカメラの縦方向に光路を屈曲させ、第２の光路折り曲げでカメラの横方向に光路を屈曲させている。フォーカシングは、第３群Ｇ３、第４群Ｇ４、あるいは、第５群Ｇ５で行える。なお、第４群Ｇ４と第５群Ｇ５は正のパワーのユニットを形成している。

各群の構成は、物体側から順に、第１群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、第１プリズムＰ１と、両凸正レンズとからなり、第２群Ｇ２は、両凹負レンズと、両凸正レンズとからなり、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳと、第２プリズムＰ２と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなり、第４群Ｇ４は、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなり、第５群Ｇ５は、両凸正レンズ１枚からなる。

非球面は、第１群Ｇ１の両凸正レンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凹負レンズの像側の面、第４群Ｇ４の単レンズの両凸正レンズの両面、第５群Ｇ５の両凸正レンズの像側の面の５面に用いられている。

実施例２では、図２に示すように、物体側から順に、正のパワーを有し変倍時固定の第１群Ｇ１、負のパワーを有し変倍時に広角端よりも望遠端で像側にあるように、広角端から望遠端にかけて像側へ移動する第２群Ｇ２、正のパワーを有し変倍時固定の第３群Ｇ３、正のパワーを有し変倍時に広角端よりも望遠端で物体側にあるように、広角端から望遠端にかけて物体側へ移動する第４群Ｇ４、正のパワーを有し広角端から望遠端にかけて像側へ移動する第５群Ｇ５の構成とし、第１の光路折り曲げ（屈曲）を第１群Ｇ１内に配置した第１プリズムＰ１で行い、第３群Ｇ３中の開口絞りＳと正単レンズの間に配置した第２プリズムＰ２により、第１群Ｇ１への入射光軸と第１プリズムＰ１で屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に第２の光路折り曲げ（屈曲）を行うようにしている。上記の第１の光路折り曲げでカメラの縦方向に光路を屈曲させ、第２の光路折り曲げでカメラの横方向に光路を屈曲させている。フォーカシングは、第３群Ｇ３、第４群Ｇ４、あるいは、第５群Ｇ５で行える。なお、第４群Ｇ４と第５群Ｇ５は正のパワーのユニットを形成している。

各群の構成は、物体側から順に、第１群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、第１プリズムＰ１と、両凸正レンズとからなり、第２群Ｇ２は、両凹負レンズと、両凸正レンズとからなり、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳと、第２プリズムＰ２と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなり、第４群Ｇ４は、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなり、第５群Ｇ５は、両凸正レンズ１枚からなる。

非球面は、第１群Ｇ１の両凸正レンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凹負レンズの像側の面、第４群Ｇ４の単レンズの両凸正レンズの両面、第５群Ｇ５の両凸正レンズの像側の面の５面に用いられている。

以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、２ωは全画角、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ₁ 、ｒ₂ …は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁ 、ｄ₂ …は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。

ｘ＝（ｙ² ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）² ｝^1/2 ］
＋Ａ₄ ｙ⁴ ＋Ａ₆ ｙ⁶ ＋Ａ₈ ｙ⁸ ＋Ａ₁₀ｙ¹⁰
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ₄ 、Ａ₆ 、Ａ₈ はそれぞれ４次、６次、８次の、１０次の非球面係数である。

実施例１
ｒ₁ = 104.358 ｄ₁ = 1.04 ｎ_d1 =1.84666 ν_d1 =23.78
ｒ₂ = 13.235 ｄ₂ = 2.36
ｒ₃ = ∞ ｄ₃ = 11.00 ｎ_d2 =1.83400 ν_d2 =37.16
ｒ₄ = ∞ ｄ₄ = 0.20
ｒ₅ = 17.573 （非球面） ｄ₅ = 2.80 ｎ_d3 =1.74330 ν_d3 =49.33
ｒ₆ = -26.663 ｄ₆ = （可変）
ｒ₇ = -16.879 ｄ₇ = 1.00 ｎ_d4 =1.80610 ν_d4 =40.92
ｒ₈ = 6.518 （非球面） ｄ₈ = 1.47
ｒ₉ = 20.438 ｄ₉ = 2.18 ｎ_d5 =1.80518 ν_d5 =25.42
ｒ₁₀= -31.480 ｄ₁₀= （可変）
ｒ₁₁= ∞（絞り） ｄ₁₁= 0.50
ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 9.50 ｎ_d6 =1.83400 ν_d6 =37.16
ｒ₁₃ ∞ ｄ₁₃= 0.17
ｒ₁₄= 29.002 ｄ₁₄= 1.42 ｎ_d7 =1.80518 ν_d7 =25.42
ｒ₁₅= 95.793 ｄ₁₅= （可変）
ｒ₁₆= 10.038 （非球面） ｄ₁₆= 4.36 ｎ_d8 =1.49700 ν_d8 =81.54
ｒ₁₇= -22.334 （非球面） ｄ₁₇= 1.42
ｒ₁₈= 21.572 ｄ₁₈= 2.16 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.23
ｒ₁₉= -40.165 ｄ₁₉= 0.67 ｎ_d10=1.80518 ν_d10=25.42
ｒ₂₀= 9.201 ｄ₂₀= （可変）
ｒ₂₁= 22.252 ｄ₂₁= 2.26 ｎ_d11=1.52542 ν_d11=55.78
ｒ₂₂= -32.485 （非球面） ｄ₂₂= （可変）
ｒ₂₃= ∞ ｄ₂₃= 0.75 ｎ_d12=1.51633 ν_d12=64.14
ｒ₂₄= ∞ ｄ₂₄= 0.50
ｒ₂₅= ∞ ｄ₂₅= 0.50 ｎ_d13=1.51633 ν_d13=64.14
ｒ₂₆= ∞ ｄ₂₆= 0.70
ｒ₂₇= ∞（像面）
非球面係数
第５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -4.73735×10^-5
Ａ₆ = 8.31918×10^-8
Ａ₈ = -3.17249×10^-9
Ａ₁₀= 2.77516×10^-11
第８面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -9.10433×10^-4
Ａ₆ = 1.60066×10^-6
Ａ₈ = -2.22236×10^-7
Ａ₁₀= -3.21255×10^-9
第１６面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -9.55616×10^-5
Ａ₆ = -1.32662×10^-8
Ａ₈ = 4.23585×10^-9
Ａ₁₀= -6.61303×10^-10
第１７面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 9.58068×10^-5
Ａ₆ = 1.34406×10^-6
Ａ₈ = -5.20338×10^-8
Ａ₁₀= 1.36430×10^-10
第２２面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 1.12322×10^-4
Ａ₆ = -2.35000×10^-6
Ａ₈ = 5.35619×10^-8
Ａ₁₀= 2.47846×10^-10
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 6.44 14.05 31.03
Ｆ_NO 3.15 3.64 4.76
２ω（°） 63.24 29.73 13.77
ｄ₆ 0.70 7.90 12.85
ｄ₁₀ 12.65 5.45 0.50
ｄ₁₅ 14.29 6.34 0.50
ｄ₂₀ 3.64 12.46 24.34
ｄ₂₂ 9.66 8.73 2.70 。

実施例２
ｒ₁ = 210.412 ｄ₁ = 1.04 ｎ_d1 =1.84666 ν_d1 =23.78
ｒ₂ = 13.741 ｄ₂ = 2.15
ｒ₃ = ∞ ｄ₃ = 11.00 ｎ_d2 =1.80100 ν_d2 =34.97
ｒ₄ = ∞ ｄ₄ = 0.20
ｒ₅ = 18.216 （非球面） ｄ₅ = 2.73 ｎ_d3 =1.74330 ν_d3 =49.33
ｒ₆ = -24.364 ｄ₆ = （可変）
ｒ₇ = -20.008 ｄ₇ = 1.00 ｎ_d4 =1.80610 ν_d4 =40.92
ｒ₈ = 7.299 （非球面） ｄ₈ = 1.37
ｒ₉ = 21.981 ｄ₉ = 1.78 ｎ_d5 =1.92286 ν_d5 =20.88
ｒ₁₀= -108.452 ｄ₁₀= （可変）
ｒ₁₁= ∞（絞り） ｄ₁₁= 0.50
ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 9.50 ｎ_d6 =1.83400 ν_d6 =37.16
ｒ₁₃ ∞ ｄ₁₃= 0.17
ｒ₁₄= 24.558 ｄ₁₄= 1.40 ｎ_d7 =1.80518 ν_d7 =25.42
ｒ₁₅= 52.623 ｄ₁₅= （可変）
ｒ₁₆= 10.137 （非球面） ｄ₁₆= 4.19 ｎ_d8 =1.49700 ν_d8 =81.54
ｒ₁₇= -27.484 （非球面） ｄ₁₇= 1.79
ｒ₁₈= 13.991 ｄ₁₈= 2.32 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.23
ｒ₁₉= -91.860 ｄ₁₉= 0.66 ｎ_d10=1.80518 ν_d10=25.42
ｒ₂₀= 7.838 ｄ₂₀= （可変）
ｒ₂₁= 27.168 ｄ₂₁= 2.51 ｎ_d11=1.52542 ν_d11=55.78
ｒ₂₂= -21.646 （非球面） ｄ₂₂= （可変）
ｒ₂₃= ∞ ｄ₂₃= 0.75 ｎ_d12=1.51633 ν_d12=64.14
ｒ₂₄= ∞ ｄ₂₄= 0.50
ｒ₂₅= ∞ ｄ₂₅= 0.50 ｎ_d13=1.51633 ν_d13=64.14
ｒ₂₆= ∞ ｄ₂₆= 0.70
ｒ₂₇= ∞（像面）
非球面係数
第５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -4.97943×10^-5
Ａ₆ = 8.78312×10^-9
Ａ₈ = -1.52761×10^-9
Ａ₁₀= 1.68295×10^-11
第８面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -5.95118×10^-4
Ａ₆ = -1.34035×10^-6
Ａ₈ = 8.79934×10^-8
Ａ₁₀= -6.98166×10^-9
第１６面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -8.93128×10^-5
Ａ₆ = -1.02000×10^-6
Ａ₈ = 1.30104×10^-8
Ａ₁₀= -1.31039×10^-9
第１７面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 7.57998×10^-5
Ａ₆ = 3.06543×10^-7
Ａ₈ = -6.69238×10^-8
Ａ₁₀= 4.94863×10^-12
第２２面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 8.18790×10^-5
Ａ₆ = -2.10127×10^-6
Ａ₈ = 5.26978×10^-8
Ａ₁₀= 1.12678×10^-10
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 6.45 14.08 31.04
Ｆ_NO 3.33 3.70 4.44
２ω（°） 63.27 29.66 13.77
ｄ₆ 0.70 7.92 13.43
ｄ₁₀ 13.23 6.01 0.50
ｄ₁₅ 12.75 5.38 0.50
ｄ₂₀ 3.92 11.12 20.46
ｄ₂₂ 9.51 9.64 5.25 。

以上の実施例１〜２の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図３、図４に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。各図中、“ＦＩＹ”は最大像高を示す。

次に、上記各実施例における条件式（１）〜（５）の値を示す。

実施例１ 実施例２
（１）｜ｆ₂ ｜／ｆ_w １．７７５ １．７２１
（２）｜Ｌ₁ ｜／ｆ₁ ０．８５３ ０．８３９
（３） ｄ_s ／ｆ_t ０．０１６ ０．０１６
（４）｜ｄ_g2／ｆ₂ ｜ ０．１２９ ０．１２４
（５）｜Ｍ₅ ／Ｍ₄ ｜ ０．５０６ ０．３４７ 。

以上のような本発明の屈曲変倍光学系において、像面Ｉに例えば水平方向を長辺とする横長の長方形の画面を撮像するＣＣＤを電子撮像素子として配置して撮像する場合、第１群Ｇ１中に配置された第１プリズムＰ１でＣＣＤの短辺方向（縦方向）に折り曲げ、次いで、第３群Ｇ３中に配置された第２プリズムＰ２で長辺方向（横方向）へ折り曲げるようにして使用することができる。その代わりに、第１プリズムＰ１で長辺方向（横方向）へ折り曲げ、次いで、第２プリズムＰ２で短辺方向（縦方向）に折り曲げるようにしてもよい。

さて、以上のような本発明の屈曲変倍光学系は、変倍光学系等の結像光学系で物体像を形成しその像をＣＣＤや銀塩フィルムといった撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置に用いることができる。上記撮影装置は、具体的な製品としては、例えば、デジタルカメラ、カメラが組み込まれた、パソコン、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル端末機器として広く適用することができる。以下に、その実施形態を例示する。

図５〜図７は、本発明による屈曲変倍光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図５はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図６は同後方斜視図、図７はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１の屈曲変倍光学系を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、近赤外カットフィルターと光学的ローパスフィルターＦを介してＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子４９で受光された物体像は、処理手段（例えばＣＰＵ）５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター（ＬＣＤ）４７に表示される。また、この処理手段５１には記録手段（例えば、メモリ）５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピー（登録商標）ディスクやメモリーカード、ＭＯ、ＤＶＤ±ＲＷ等により電子的に記録書き込みを行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ等４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。

さらに、ファインダー用光路４４上にはファインダー用対物光学系５３が配置してある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。このポリプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射側、接眼光学系５９の射出側にそれぞれカバー部材５０が配置されている。

図８に上記デジタルカメラ４０の主要部の内部構成の概略ブロック図を示す。なお、シャッター４５に代表される操作部は符号５００で示されており、処理手段はＣＰＵ５１で、撮像素子はＣＣＤ４９で構成されているものとし、記録手段はメモリーカード５２１と外部記憶装置（光ディスクやＨＤＤ等）５２２とで構成されているものとしている。ＣＰＵ５１が操作部５００のシャッター４５が押圧されたと判断すると、露光制御による最適シャッター制御値や絞り制御の演算を行い、その演算後にこれら制御値に基づいてシャッター及び絞り制御を行う。その他の制御動作は上記の通りである。

このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮影光学系４１が高変倍比で収差が良好であり、明るく、小型であるので、カメラ全体の小型化、薄型化を図れる。

なお、図７の例では、カバー部材５０として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。

次に、本発明の屈曲変倍光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンが図９〜図１１に示される。図９はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図１０はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１１は図９の状態の側面図である。図９〜図１１に示されるように、パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。

この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明による屈曲変倍光学系からなる対物レンズ１１２と、その像面に配置され像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。また、対物レンズ１１２の先端には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。これらはパソコン３００に内蔵されている。

撮像素子チップ１６２で受光された物体像はパソコン３００の処理手段に入力され、電子画像としてモニター３０２に表示される、図９には、その一例として、操作者の撮影された画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。

次に、本発明の屈曲変倍光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話が図１２に示される。図１２（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１２（ｂ）は側面図、図１２（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図１２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４０３と、操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するモニター４０４と、撮影光学系４０５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置された本発明による屈曲変倍光学系からなる対物レンズ１１２と、その像面に配置され像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。また、対物レンズ１１２の先端には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。

撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、図示していない処理手段に入力され、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、通信相手に画像を送信する場合、撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する信号処理機能が処理手段には含まれている。

本発明の屈曲変倍光学系の実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）での光学展開図である。 本発明の屈曲変倍光学系の実施例２の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）での光学展開図である。 実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。 実施例２の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。 本発明による屈曲変倍光学系を組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。 図５のデジタルカメラの後方斜視図である。 図５のデジタルカメラの構成を示す断面図である。 図５のデジタルカメラの主要部の内部構成の概略ブロック図である。 本発明による屈曲変倍光学系を対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。 パソコンの撮影光学系の断面図である。 図１０の状態の側面図である。 本発明による屈曲変倍光学系を対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図（ａ）、側面図（ｂ）、その撮影光学系の断面図（ｃ）である。

符号の説明

Ｇ１…第１群（第１レンズ群）
Ｇ２…第２群（第２レンズ群）
Ｇ３…第３群（第３レンズ群）
Ｇ４…第４群（第４レンズ群）
Ｇ５…第５群（第５レンズ群）
Ｐ１…第１プリズム
Ｐ２…第２プリズム
Ｓ…開口絞り
Ｆ…光学的ローパスフィルター
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター（ＬＣＤ）
４９…撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）
５１…処理手段（ＣＰＵ）
５２…記録手段（メモリ）
５３…ファインダー用対物光学系
５５…ポロプリズム
５７…視野枠
５９…接眼光学系
５０…カバー部材
１１２…対物レンズ
１１４…カバーガラス
１６２…撮像素子チップ
３００…パソコン
３０１…キーボード
３０２…モニター
３０３…撮影光学系
３０４…撮影光路
３０５…画像
４００…携帯電話
４０１…マイク部
４０２…スピーカ部
４０３…入力ダイアル
４０４…モニター
４０５…撮影光学系
４０６…アンテナ
４０７…撮影光路
５００…操作部
５２１…メモリーカード
５２２…外部記憶装置（光ディスク、ＨＤＤ）

Claims (9)

1. 物体側から順に、変倍時固定の正の第１群と、変倍時に移動する負の第２群と、変倍時固定の第３群とを有し、正の第１群は第１の反射部材を有し、第３群は絞りと第２の反射部材を有し、第２の反射部材は、第１群の入射側の光軸と第１の反射部材によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させるように配置され、以下の条件式を満たすことを特徴とする屈曲変倍光学系。
   １．４＜｜ｆ₂ ｜／ｆ_w ＜２．５ ・・・（１）
   ただし、ｆ₂ ：第２群の焦点距離、
   ｆ_w ：広角端における全系の焦点距離、
   である。
2. 物体側から順に、変倍時固定の正の第１群と、変倍時に移動する負の第２群と、変倍時固定の第３群とを有し、正の第１群は第１の反射部材とその物体側に負の単レンズを有し、第３群は絞りと第２の反射部材を有し、第２の反射部材は、第１群の入射側の光軸と第１の反射部材によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させるように配置され、以下の条件式を満たすことを特徴とする屈曲変倍光学系。
   ０．５＜｜Ｌ₁ ｜／ｆ₁ ＜１．０ ・・・（２）
   ただし、Ｌ₁ ：第１群中の負のレンズの焦点距離、
   ｆ₁ ：第１群の焦点距離、
   である。
3. 物体側から順に、変倍時固定の正の第１群と、広角側から望遠側への変倍時に像面側に移動する負の第２群と、変倍時固定の第３群と、第３群と像面の間の合成焦点距離が正であるようなユニットとからなる光学系であり、正の第１群は、第１の反射部材とその物体側に負の単レンズを有し、第３群は、物体側より順に、絞りと第２の反射部材と正レンズ群から構成され、第２の反射部材は、第１群の入射側の光軸と第１の反射部材によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させ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。
4. 物体側から順に、変倍時固定の正の第１群と、広角側から望遠側への変倍時に像面側に移動する負の第２群と、変倍時固定の第３群と、第３群と像面の間の合成焦点距離が正であるようなユニットとからなる光学系であり、正の第１群は、第１の反射部材とその物体側に負の単レンズを有し、第２群は、物体側より順に、負レンズと正レンズの２枚のレンズから構成され、第３群は絞りと第２の反射部材を有し、第２の反射部材は、第１群の入射側の光軸と第１の反射部材によって屈曲された光軸とによって形成される平面に直交する方向に光路を屈曲させるように配置されたことを特徴とする屈曲変倍光学系。
5. 請求項３又は４において、前記ユニットは、正の第４群と正の第５群から構成され、変倍時広角端に対して望遠側での位置が、第４群は物体側に、第５群は像面側に配置されるように移動することを特徴とする屈曲変倍光学系。
6. 請求項１から５の何れか１項記載の屈曲変倍光学系と、前記屈曲変倍光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
7. 請求項１から５の何れか１項記載の屈曲変倍光学系と、屈曲変倍光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された撮像素子と、撮像素子によって光電変換された電子信号を処理するＣＰＵと、操作者がＣＰＵに入力したい情報信号を入力するための入力部と、ＣＰＵからの出力を表示装置に表示する表示処理手段と、ＣＰＵからの出力を記録する記録媒体とを含み、ＣＰＵは、屈曲変倍光学系によって撮像素子で受光された物体像を表示装置に表示するように構成されていることを特徴とする情報処理装置。
8. 前記情報処理装置は携帯端末機器であることを特徴とする請求項７記載の情報処理装置。
9. 請求項１から５の何れか１項記載の屈曲変倍光学系と、屈曲変倍光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された撮像素子と、撮像素子によって光電変換された電子信号を処理するＣＰＵと、撮像素子で受光された物体像を観察可能に表示する表示素子とを有し、撮像素子で受光された物体像の像情報を記録するための記録媒体を内蔵又は挿脱するように構成され、ＣＰＵが、撮像素子に受光された物体像を表示素子に表示する表示装置と、撮像素子に受光された物体像を記録媒体に記録する記録処理手段とを有することを特徴とする電子カメラ装置。

Images