JP2009156950A - 撮像光学系 - Google Patents

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Abstract

【課題】 光学系が占める体積を小型化し、特に光学系の厚みに相当する入射光の光軸方向に対する光学系の長さの薄型化を達成しながら、良好な結像性能を維持した近接撮影を可能とし、広いエリアを撮影可能で、さらに物体側の入射光線が略テレセントリックである特徴をもつ撮像光学系を提供することである。
【解決手段】 上記目的を達成する本発明の撮像光学系は、物体側から順に正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群とで構成され、第2レンズ群と第3レンズ群との群間に撮像光を反射する反射面を少なくとも1面有する反射部材を具備し,前記撮像光の光軸を少なくとも1回屈曲することを特徴とするものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、撮像光学系に関し、特に、比較的近接で撮影する光学系に関するものである。
近年、バーコードやQRコードといったパターン画像を処理することで、所望の情報を得る装置が普及している。また、生体認証で用いられる指紋や静脈あるいは目の虹彩等の画像を取得し個人を認証する装置もある。これらの装置は、例えば、携帯電話や携帯端末機、あるいはノートパソコン等に搭載して用いる場合が多い。これらの装置は、パターン画像等を撮像するために、撮像光学を備えている。ここで、撮像光学系に対する要望としては、広画角であることがあげられる。これは、小型かつ薄型であること、また、物体に近接しつつある程度の広いエリアを撮影すること等の理由による。さらに、撮影後の画像処理を容易にするためには、光学系で発生する収差、特に歪曲収差は良好に補正されている必要がある。さらに、撮影時に物体までの距離が一定でない場合、例えば手振れ等の影響で微少量変わる場合、撮影倍率の変化が大きくなることがある。そこで、撮影倍率の変化を小さく抑えるため、物体側の入射光線は略テレセントリック入射であることが望まれている。なお、薄型とは、入射光の光軸方向に対する厚みが薄いということである。
これまでに光学系の小型化に関しては、特許文献1や特許文献2に記載のものが知られている。これらは良好な結像性能を維持しつつレンズ枚数を減らすもしくはレンズ単体を薄くするために、回折光学素子やフレネルレンズを利用している。しかし、上記特許文献の光学系は、広画角化を考慮したレンズタイプではない。そのため、さらに薄型化は達成できていない。また比較的近接で撮影する広画角小型光学系としては、特許文献3や特許文献4に記載のものが知られている。そして薄型化・小型化のために光軸を屈曲させた広画角小型光学系としては、特許文献5、特許文献6や特許文献7が知られている。
特開平11−2757号公報 特開2005−106925号公報 特開平2−90118号公報 特許第3450543号公報 特許第3742484号公報 特許第2558333号公報 特開2000−89105号公報
しかし、全ての特許文献における光学系は、小型化・薄型化を達成しつつ、さらに物体側の略テレセントリック性を確保することはできていない。さらに、これらの光学系では歪曲収差が極めて大きくなっている。
本発明は従来技術のこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化・薄型化を達成すると共に、物体側の入射光線が略テレセントリックである光学系を提供することである。また、その目的は、歪曲収差が良好に補正された良好な結像性能を維持したうえで、近接撮影が可能な光学系を提供することである。また、広いエリアを撮影可能な光学系を提供することである。
上記目的を達成する本発明の撮像光学系は、物体側から順に正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群とで構成され、第2レンズ群と第3レンズ群との群間に撮像光を反射する反射面を少なくとも1面有する反射部材を具備し,前記撮像光の光軸を少なくとも1回屈曲することを特徴とするものである。
また、反射部材での反射面の反射率は、光量損失による画像劣化を防止するために以下の条件式(1)を満足することを特徴とするものである。
R(λ)>20% ・・・(1)
ただし、R(λ)は、波長λの時の反射率であり、
300nm≦λ≦1300nm
である。
また、以下の条件式(2)を満足することを特徴とするものである。
0<φp/φr<100 ・・・(2)
ただし、φrは反射部材の反射面での有効径、
φpは第1レンズ群内の正の屈折力を有するレンズのうち最も物体側に位置するレンズの物体側面での有効径、
である。
以上の本発明によると、小型化・薄型化を達成すると共に、物体側の入射光線が略テレセントリックである光学系を提供することができる。また、歪曲収差が良好に補正された良好な結像性能を維持したうえで、近接撮影が可能な光学系を提供することができる。また、広いエリアを撮影可能な光学系を提供することができる。
本発明の実施形態について説明する。本実施形態の撮像光学系は、物体側から順に正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群とで構成され、第2レンズ群と第3レンズ群との群間に撮像光を反射する反射面を少なくとも1面有する反射部材を具備し,前記撮像光の光軸を少なくとも1回屈曲することを特徴とするものである。
一般に広範囲な撮影を可能とするためには、物体側より順に、負の屈折力を有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群を配置する構成が好ましい。このような配置は、いわゆるレトロフォーカスタイプと呼ばれる構成である。しかしながら、レトロフォーカスタイプでは、物体側の略テレセントリック性を保つことはできない。また大きな負の歪曲収差が発生する傾向がある。
そこで、本実施形態の撮像光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とで構成される。このような構成により、広範囲な撮影を可能にしつつ、負の歪曲収差の発生を抑制することで良好に歪曲収差を補正し、物体側入射光線の略テレセントリック性を保つことができる。
さらに、本実施形態の撮像光学系は、第2レンズ群と第3レンズ群との群間に、撮像光を反射する反射面を少なくとも1面有する反射部材を具備している。このような構成により、薄型化・小型化を達成している。本実施形態の撮像光学系では、この反射部材により,前記撮像光の光軸を少なくとも1回屈曲する。さらに、屈曲後の撮像光学系を薄型化するためには、光軸屈曲後の径方向のサイズを小さくすることが必要である。したがって、第2レンズ群と第3レンズ群との群間に明るさ絞りを配置し、光線高を下げている。
また、反射部材での反射面の反射率は、光量損失による画像劣化を防止するために以下の条件式(1)を満たすことが望ましい。
R(λ)>20% ・・・(1)
ただし、R(λ)は、波長λの時の反射率であり、300nm≦λ≦1300nmである。
もし、条件式(1)の下限の20%を下回ると、反射による光量損失が生じ、撮像素子にて信号を増幅しても信号劣化により良好な画像を得ることができない。また、複数回反射した場合は、より顕著に光量損失が生じる。そのため光量を得るためには、開口径を大きくし光学系内に入射する光量を増やす必要がある。しかし、開口径を大きくしたことにより光線高が上昇するため、径方向の光学系の大型化を招き望ましくない。
一般に、撮像光の光軸を屈曲させることで、光学系の薄型化、小型化は達成可能である。また、光学系の焦点距離を短くすることで、広い領域を撮影するための広画角は達成可能である。しかしながら、良好な結像性能を保ちつつ物体側入射光線を略テレセントリックとし、さらに光学系の薄型化を達成するには、正の屈折力を有する第1レンズ群にて入射光線角をコントロールし、さらに以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0<φp/φr<100 ・・・(2)
ただし、φrは反射部材の反射面での有効径、
φpは第1レンズ群内の正の屈折力を有するレンズのうち最も物体側に位置するレンズの物体側面での有効径、
である。
条件式(2)の下限の0に近づくと、第3レンズ群にて光線高が高くなるため、軸外収差の補正が困難になる。また、反射面が大きいため、反射部材が大きくなり、光学系が大型化するため、薄型化、小型化することができない。またφr及びφpは有効径であることから、条件式(2)の下限の0を下回ることは物理的に生じない。一方、条件式(2)の上限の100を上回ると、負の屈折力を持つ第2レンズ群では光線高が高いため、非点収差などの軸外収差の補正が困難となる。また第2レンズ群に対して第1レンズ群の画角が大きくなるため、画角の周辺部においてコサイン4乗則による光量の減衰が大きくなるので、良好な画像が得られない。また反射部材に光線を入射させるために第1レンズ群及び第2レンズ群にて光線高を大きく下げることが必要となる。したがって、正の屈折力を持つ第1レンズ群の焦点距離を短くする、すなわち第1レンズ群の正の屈折力を強くするため、軸外収差、特に、非点収差の補正が困難となり望ましくない。
さらに良好な結像性能を達成するには条件式(3)を満足することが望ましい。
2<φp/φr<50 ・・・(3)
条件式(3)の上限の50未満になると、第2レンズ群での光線高が下がるため、軸外収差の補正が条件式(2)より容易になり、結像性能が向上する。また、条件式(2)の上限100と比べて、正の屈折力を持つ第1レンズ群ではさらに光線高が低くなるので、軸外収差の補正がより容易になる。また第2レンズ群に対して第1レンズ群の画角が小さくなる。この場合、画角の周辺部においてコサイン4乗則による光量の減衰が少なくなるので、良好な画像が得られる。また、第1レンズ群の焦点距離が長くなるので、非点収差が良好に補正される。
また、本実施形態の撮像光学系においては、第1レンズ群、第2レンズ群のうち少なくとも1枚がプレーナー素子であることが望ましい。プレーナー素子を用いることで、第1レンズ群、第2レンズ群内の光学素子を薄型化できる。その結果、光学系全体として薄型化、小型化を達成することが可能となる。
また、第1レンズ群内の正の屈折力を有するレンズは、入射光線の入射角と、射出光線の射出角をコントロールしている。ここで、入射角のコントロールは、物体側入射光線を略テレセントリックとするために行なわれる。一方、射出角のコントロールは、薄型化を達成するために行なわれる。特に軸外では、入射時略テレセントリックな光線を、射出時光軸に対して大きな角度を持つように屈折させることになる。この場合、通常の曲率を有するレンズを用いると、物体側に大きな曲率を有するレンズとなる。その結果、光学系が大型化するため、薄型化の達成が困難となる。さらに、このようなレンズは、製造が困難な形状となりやすい。一方、プレーナー素子では、外径形状が板状であるので、薄型化が容易に実現できる。さらにプレーナー素子では溝形状でレンズ形状を表現できるため、入射光線の略テレセントリック性を実現することができる。
以上のことから、本実施形態の撮像光学系においては、特に、第1レンズ群のうち正の屈折力を有するレンズがプレーナー素子であることが望ましい。このようにすると、良好な結像性能を維持しつつ、薄型化を達成し、さらに物体側の入射光線を略テレセントリックにすることができる。
プレーナー素子は、フレネル光学素子もしくは回折光学素子とすることが望ましい。このような光学素子を用いることで、薄型化を達成し、物体側の入射光線を略テレセントリックとすることができる。フレネル光学素子(フレネルレンズ)は、レンズの屈折に寄与する部分だけを残し、全体の厚みを薄くしたレンズ素子である。これを物体側に配置することで、薄型化を達成したまま、物体側入射光線を略テレセントリックとすることが可能である。また、回折光学素子は、回折現象で光を屈折する素子である。この回折現象は、光学部材表面上に微細構造を形成することにより生じる。このような微細構造は、薄い平板上に形成可能であるので、素子の形状を薄型にすることができる。これを物体側に配置することで、薄型化を達成したまま、物体側入射光線を略テレセントリックとすることが可能である。
また、本実施形態の撮像光学系おいて、フレネル光学素子で発生する諸収差を良好に補正するには、フレネル光学素子を少なくとも1枚用い、該フレネル光学素子の両面がフレネル形状であることが望ましい。なお、片側の面のみをフレネル形状とすることもできる。しかしながら、片面のみに屈折力を持たせると、特にフレネル光学素子で発生する軸外収差の発生量が大きくなるため望ましくない。また、片面の場合はフレネル形状を構成するエッジ角度が大きくなるため、加工が困難となる。そこで、加工性を考慮しつつ、良好な結像性能を維持するには、両面をフレネル形状とすることが望ましい。
また、本実施形態の撮像光学系において、フレネル光学素子の両面がフレネル形状である場合、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
αj <βk ・・・(4)
ただし、αj は、フレネル光学素子の中心から周辺に向けて距離jにおける像側の面のエッジ角度、
βk は、フレネル光学素子の中心から周辺に向けて距離kにおける物体側の面のエッジ角度、
である。
ここで、j,kは何れも半径の50%以上の距離で、0.85<k/j<1.1を満足する。
本実施形態の撮像光学系においては、第1レンズ群射出後の射出光線角が大きくなる。このような光学系で、物体側にフレネル光学素子を配置した場合、フレネル光学素子の像側のエッジ角度が大きいと、この面の反射により、効率を落とすことになる。さらに、軸外収差の発生量も増大させ、結像性能を劣化させる要因ともなる。特に、中心から50%以上離れた領域(半径の50%以上の距離)においては、第1レンズ群射出後の射出光線角が大きくなる。そこで本実施形態の撮像光学系は、条件式(4)を満足することが望ましい。
また、本実施形態の撮像光学系においては、条件式(5)を満足することが望ましい。
0≦DP /f23<15 ・・・(5)
ただし、DP は、撮像光学系内第1レンズ群の正の屈折力を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズの物体側面頂から物体までの距離、
23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離、
である。
条件式(5)を満足することで、近接撮影することを鑑みつつ、小型化を達成することができる。もし、条件式(5)の下限の0を下回ると、物体側に光学系が入り込むことになるため、下限の0を下回ることは物理的に生じない。また、上限の15を上回ると、第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離に
さらに、本実施形態の撮像光学系においては、条件式(6)を満足することが望ましい。
0≦DP /f23<6 ・・・(6)
上記条件式(7)を満足することにより、特に、小型化を優先した光学系を実現できる。このような光学系は、携帯電話やパソコンなどに搭載可能な光学系となる。なお、その際、Dpは0mm〜5mmであることが望ましい。
また、本実施形態の撮像光学系において、光軸を屈曲させた際、条件式(2)に加えて条件式(7−1)または条件式(7−2)を満足することが望ましい。
0.1<|r3b/f23|<15 ・・・(7−1)
0<sag(3b)/Re(3b) ・・・(7−2)
ただし、r3bは、撮像光学系内で最も像面側にあるレンズの像側の面の曲率半径、
23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離、
である。
また、Re(3b)は、撮像光学系内で最も像面側にあるレンズの像側の面の有効半径、
sag(3b)は、光軸とレンズ像側面との交点を原点とし、さらに光軸をZ軸とした右手座標系を採ったとき、yz断面においてレンズ像側面の有効径の地点とy軸との距離である。
条件式(7−1)は軸外収差、特にコマ収差を良好に補正するためのものである。下限の0.1を下回ると、像側の面の屈折力が強くなり、この面で発生する収差が大になるため好ましくない。上限の15を上回ると、像側の面の屈折力が弱くなりすぎて全系をコンパクトにすることが困難になる。
また、CCD等の撮像素子を用いる光学系においては、撮像素子の撮像面に斜めに入射する光線により、周辺減光を生じる。良好な画像を得るには、このような周辺減光を防止する必要がある。そこで、条件式(7−2)を満足するように像側の面を凸形状にすることが望ましい。条件式(7−2)を満足することで、撮像面への光線の入射角を垂直に近くなるようにすることができる。
また、本実施形態の撮像光学系においては、条件式(8−1)、(8−2)を達成することが望ましい。
0.5<|r3b/f23|<10 ・・・(8−1)
0<sag(3b)/Re(3b) ・・・(8−2)
条件式(8-1)及び(8-2)を満足することで、軸外収差、特にコマ収差を良好に補正できる。そして、良好な結像性能を達成した上で、全系を一層コンパクトにすることができる。
また、本実施形態の撮像光学系においては、条件式(2)に加えて条件式(9)を満足することが望ましい。
0.2<bf/f23<10 ・・・(9)
ただし、bfは撮像光学系内第3レンズ群に含まれる最も像面側のレンズ面から結像面までの空気換算距離、f23は撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離である。
条件式(9)を満足することで、光軸を屈曲させた際、結像性能を維持しながら薄型化に加えて小型化を達成することができる。もし、条件式(9)の下限の0.2を下回ると、物体が光軸方向に微小に移動した際、第3レンズ群でピント合わせをするための余裕量となるbfがとれないため、物体の微小移動に伴い非点収差などの軸外収差が悪化し性能劣化が生じる。さらに第2レンズ群でピント調整をした場合、歪曲収差が悪化し性能劣化が生じる。さらに第3レンズ群の最も結像面に近いレンズと撮像素子とが非常に接近することになるので、光学系の組み立てが困難になる。また最も結像面に近いレンズの形状によっては、レンズと撮像素子とが衝突する。一方、上限の10を上回ると、撮像光学系が大きくなるため、光軸を屈曲させて小型化する意味がなくなる。
さらに、結像性能を維持しながら薄型化と小型化とを達成し、光学系の組み立てを容易にするためには、条件式(2)加えて条件式(10)を満足することが望ましい。
0.6<bf/f23<4.8 ・・・(10)
また、本実施形態の撮像光学系においては、条件式(2)に加えて条件式(11)を満足することが望ましい。
0.1<L1/L2<0.9 ・・・(11)
ただし、L1は、撮像光学系内において、第1レンズ群の正の屈折力を有するレンズのうち最も物体側に位置するレンズの物体面側面頂から、少なくとも1つの反射部材のうち最も物体側に位置する反射部材の反射面までの空気換算距離、
L2は、撮像光学系の全長の空気換算距離、
である。
条件式(11)を満足することで、光軸を屈曲させた際、結像性能を維持しながら薄型化することができる。もし、条件式(11)の下限の0.1を下回ると、反射部材入射時の光線高が高くなるため、反射面が大きくなり反射部材が大きくなる。その結果、光学系が大型化するため、薄型化、小型化することができない。さらに第2レンズ群では光線高が高くなるため、非点収差などの軸外収差の補正が困難となる。さらに、撮像光学系内第2レンズ群で光軸を屈曲させる反射部材に最も近いレンズと光軸を屈曲させる反射部材とが非常に接近もしくは衝突をするため光学系の組み立てが困難になる。また、場合によっては、第2レンズ群を挿入する空気間隔が存在しなくなる。また第1レンズ群の焦点距離が短くなるため、特に、非点収差の補正が困難となる。
また、条件式(11)の上限の0.9を上回ると、屈曲前の光路長が長くなるので、撮像光学系が大きくなる。そのため、光軸を屈曲させて薄型化できない。また、第3レンズ群の屈折力が大きくなるため、収差補正が困難になる。
さらに、本実施形態の撮像光学系においては、条件式(12)を満足することが望ましい。
0.3<L1/L2<0.8 ・・・(12)
条件式(12)を満足することで、薄型化した状態で良好な結像性能を保ちつつ、小型化を優先することができる。
また、本実施形態の撮像光学系においては、条件式(13)を満足することが望ましい。
0°<α≦180° ・・・(13)
ただし、αは最も物体側に存在する反射部材の入射前の光軸上の光線と屈曲後の光軸上の光線とのなす角度である。
条件式(13)を満足することで、光軸を屈曲させた際に薄型化を達成することができる。また、屈曲前後において反射部材の入射前の光軸上の光線と屈曲後の光軸上の光線がねじれの位置にあってもよい。
さらに、本実施形態の撮像光学系においては、条件式(14)を満足することが望ましい。
70°<α≦110° ・・・(14)
条件式(14)を満足することで、良好な結像性能を保ちつつ、薄型化に加えて小型化を達成することができる。
また、本実施形態の撮像光学系においては、撮像光の光軸を屈曲する少なくとも1つの反射部材は、ミラーもしくはプリズムから構成されることが望ましい。そして、光線の入射面、射出面、反射面のうち少なくとも1面が光学的パワーを有することが望ましい。このようにすることで、反射部材がプリズムの場合、薄型化と小型化とを達成することができる。
また、反射部材がプリズムの場合、プリズムが以下の条件式(15)を満足する光学的パワー有することが望ましい。
−0.33<f23/fp≦0 ・・・(15)
ただし、fpは、光学的パワーを有するプリズムの焦点距離、
23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離、
である。
もし、条件式(15)の下限の−0.33を下回ると、プリズムでの屈折力が強くなる。この場合、プリズムで発生する収差が大きくなるため好ましくない。また、軸外光線に関しては、収差が大きくなるだけでなく、入射面、射出面において全反射が生じやすくなる。その結果、軸外光線が結像しなくなる。また、上限の0を上回ると、プリズムが正の光学的パワーを有する。この場合、
歪曲収差を良好に補正するため第2レンズ群の負の屈折力を大きくすることが必要になる。しかし、第2レンズ群で発生する収差が大きくなるため望ましくない。
さらに、良好な結像性能を保ちつつ、薄型化と小型化とを優先した場合、条件式(16)を満足することが望ましい。
−0.18<f23/fp≦0 ・・・(16)
また、入射面、射出面、反射面のうち少なくとも1面が非球面形状を有することが望ましい。
また、反射部材がミラーの場合、反射面が光学的パワーを有するのが好ましい。また複数のミラー面が存在する場合、全体として負のパワーを有することが望ましい。また、反射面のうち少なくとも1面が非球面形状を有することが望ましい。
また、本実施形態の撮像光学系においては、絞りは物体側に位置するのが好ましい。このようにすることで、反射部材を小さくすることができるため、小型化を達成することができる。そこで、反射部材の反射面を、反射領域と遮光領域で構成する。そして、反射領域の面積を変えることにより、明るさ絞りの機能を果たすようにすることが望ましい。
また、本実施形態の撮像光学系においては、撮像光学系の第3レンズ群に少なくとも1枚の非球面レンズを用いるのが好ましい。このとき、非球面レンズの少なくとも1つの面が、光軸中心から周辺にかけて正の屈折力を弱める形状を持つことが望ましい。このような非球面を第3レンズ群に用いることで、特に、歪曲収差を良好に補正することができる。
また、撮像光学系の第2レンズ群に少なくとも1枚の非球面レンズを用いるのが好ましい。このとき、そのレンズの両面が非球面形状を有するのが好ましい。そして、レンズの物体側の面形状が、以下の条件式(17)を満たすことが望ましい。
0<sag(1a)/Re(1a) ・・・(17)
ただし、Re(1a)は、撮像光学系内第2レンズ群において負の屈折力を有するレンズのうち最も物体側に位置するレンズの物体側の面の有効半径、
sag(1a)は、光軸とレンズ物体側面との交点を原点とし、さらに光軸をZ軸とした右手座標系を採ったとき、yz断面においてレンズ物体側面の有効径の地点とy軸との距離である。
このような非球面を第2レンズ群に用いることで、特に、歪曲収差を良好に補正することができる。特に条件式(17)を満足することで、歪曲収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態の撮像光学系においては、明るさ絞りの直後のレンズの少なくとも1面は非球面形状であることが望ましい。このような構成とすることで、特に球面収差を良好に補正することが可能である。
また、本実施形態の撮像光学系においては、非球面形状を有するレンズはすべて樹脂から構成されることが望ましい。このようにすることで、コスト低減が実現できる。
また、本実施形態の撮像学系においては、第1レンズが最も物体側に位置し、この第1レンズ群内のレンズより物体側に、少なくとも1枚以上のプレーナー素子が位置していることが望ましい。
さらに、少なくとも1枚以上のプレーナー素子のうち、最も物体側に位置するプレーナー素子が保護用のガラスとなってもよい。その際、該プレーナー素子の像面側はフレネル光学素子または回折光学素子となっても良い。
また、本実施形態の撮像光学系においては、少なくとも2枚以上のプレーナー素子がある場合、片面のみ形状を持つプレーナー素子が光学系内にあってもよい。
また、上述のように、第1レンズが最も物体側に位置し、この第1レンズ群内のレンズより物体側に、少なくとも1枚以上のプレーナー素子が位置させるのが好ましい。このような場合、前記少なくとも1枚のプレーナー素子のいずれかにおいて、片面のみもしくは両面に形状を持つプレーナー素子が光学系内にあっても良い。
また、本実施形態の撮像光学系においては、撮像光学系内に含まれる少なくとも1枚以上のプレーナー素子のいずれかに、色素部材を混ぜるようにしても良い。このようして、プレーナー素子が特定波長を吸収もしくは透過するフィルタ機能を有しても良い。
また、本実施形態の撮像光学系においては、プレーナー素子の屈折率npが、以下の条件式(18)を満たすことが望ましい。
np>1.45 ・・・(18)
また、本実施形態の撮像光学系においては、レンズ及び反射部材それぞれの屈折率n’が、以下の条件式(18)を満たすことが望ましい。
n’>1.45 ・・・(18’)
もし(18)及び(18’)下限の1.45を下回った場合、結像光学系内の各レンズの曲率半径が小さくなるので、光軸方向に幅が必要となり薄型化の妨げとなる。またレンズの加工が困難となる。またレンズ枚数が増すため、コスト低減ができなくなる。またレンズ枚数が増すため、薄型化、小型化が難しくなる。
以下に、本発明の撮像光学系の実施例1〜15について、図面を参照して説明する。各図中、1はプレーナー素子、2は結像光学系、3は結像面、G1は第1レンズ群、G2は第2レンズ群、G3は第3レンズ群、Sは明るさ絞り、Pはプリズム、Fは光学的ローパスフィルター、IはCCD等の撮像素子を示す。
図1は本発明の撮像光学系の実施例1のレンズ構成図である。
実施例1の撮像光学系は、図1に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図1に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、像面側に凸面を向けた平凸正レンズL2と像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズL3との2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の平凸正レンズL2及び正メニスカスレンズL3の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例1の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。さらに、実施例1において実際に屈曲した際の構成を図12に示す。この実施例1の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図2は本発明の撮像光学系の実施例2のレンズ構成図である。
実施例2の撮像光学系は、図2に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図2に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と両凸正レンズL3との2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の正メニスカスレンズL2及び両凸正レンズL3の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例2の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例2の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図3は本発明の撮像光学系の実施例3のレンズ構成図である。
実施例3の撮像光学系は、図3に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図3に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と両凸正レンズL3との2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の正メニスカスレンズL2及び両凸正レンズL3の両面に非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例3の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例3の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図4は本発明の撮像光学系の実施例4のレンズ構成図である。
実施例4の撮像光学系は、図4に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図4に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、負の屈折力を有するプリズムPと、明るさ絞りSと、近軸曲率半径で両凸形状となる正レンズL2、近軸曲率半径で両凸形状となる正レンズL3の2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
また、負の屈折力を有するプリズムPの物体側の面に非球面を用い、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
さらに、第3レンズ群G3の両凸正レンズL2及び両凸正レンズL3の両面に非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
実施例4において実際に屈曲した際の構成を図13に示す。また、実施例4の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例4の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図5は本発明の撮像光学系の実施例5のレンズ構成図である。
実施例5の撮像光学系は、図5に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図5に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、負の屈折力を有するプリズムPと、明るさ絞りSと、近軸曲率半径で両凸形状となる正レンズL2、両凸正レンズL3の2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
また、負の屈折力を有するプリズムPの物体側の面に非球面を用い、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
さらに、第3レンズ群G3の両凸正レンズL2及び両凸正レンズL3の両面に非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例5の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例5の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図6は本発明の撮像光学系の実施例6のレンズ構成図である。
実施例6の撮像光学系は、図6に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図6に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、負の屈折力を有するプリズムPと、明るさ絞りSと、近軸曲率半径で両凸形状となる正レンズL2、両凸正レンズL3の2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
また、負の屈折力を有するプリズムPの物体側の面に非球面を用い、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
さらに、第3レンズ群G3の両凸正レンズL2及び両凸正レンズL3の両面に非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例6の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例6の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図7は本発明の撮像光学系の実施例7のレンズ構成図である。
実施例7の撮像光学系は、図7に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図7に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、負の屈折力を有するプリズムPと、明るさ絞りSと、近軸曲率半径で両凸形状となる正レンズL2、両凸正レンズL3の2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
また、負の屈折力を有するプリズムPの物体側の面に非球面を用い、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
さらに、第3レンズ群G3の両凸正レンズL2及び両凸正レンズL3の両面に非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例7の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例7の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図8は本発明の撮像光学系の実施例8のレンズ構成図である。
実施例8の撮像光学系は、図8に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図8に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、第1プリズムP1と、明るさ絞りSと、第2プリズムP2と、近軸曲率半径で両凸形状となる正レンズL2、両凸正レンズL3の2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の両凸正レンズL2及び両凸正レンズL3の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。また、第1プリズムP1の反射面を絞りとしている。
また、実施例8の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図9は本発明の撮像光学系の実施例9のレンズ構成図である。
実施例9の撮像光学系は、図9に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図9に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、第1プリズムP1と、明るさ絞りSと、第2プリズムP2と、近軸曲率半径で両凸形状となる正レンズL2、両凸正レンズL3の2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の両凸正レンズL2及び両凸正レンズL3の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。また、第1プリズムP1の反射面を絞りとしている。
また、実施例9の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図10は本発明の撮像光学系の実施例10のレンズ構成図である。
実施例10の撮像光学系は、図10に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図10に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、第1プリズムP1と、明るさ絞りSと、第2プリズムP2と、近軸曲率半径で両凸形状となる正レンズL2、両凸正レンズL3の2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の両凸正レンズL2及び両凸正レンズL3の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。また、第1プリズムP1の反射面を絞りとしている。
また、実施例10の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図11は本発明の撮像光学系の実施例11のレンズ構成図である。
実施例11の撮像光学系は、図11に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、1枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図11に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、1枚の両凸正レンズL2で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の両凸正レンズL2の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例11の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図14は本発明の撮像光学系の実施例12のレンズ構成図である。
フレネル光学素子1及び結像光学系2の各レンズの曲率半径、各レンズ間距離等は実施例4と同じである。
実施例12の撮像光学系は、図14に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図14に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、両凸正レンズL2、両凸正レンズL3の2枚で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の両凸正レンズL2及び両凸正レンズL3の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、プリズムPにて屈曲した際に光線高を下げ薄型化できるよう屈曲方向を実施例1乃至実施例11と異なる方向にした構成を示している。また、実施例12の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図15は本発明の撮像光学系の実施例13のレンズ構成図である。
実施例13の撮像光学系は、図15に示すように、物体側より順に、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、ミラーMと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図15に示すとおり、物体側より順に、物体側に凸面を向けた1枚の負メニスカスレンズL1で構成された第2レンズ群G2と、ミラーMと、明るさ絞りSと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズL1、両凸正レンズL2で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の負メニスカスレンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の正メニスカスレンズL1及び両凸正レンズL2の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例13の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。
図16は本発明の撮像光学系の実施例14のレンズ構成図である。図中、0はプレーナー素子を表している。
実施例14の撮像光学系は、図16に示すように、物体側より順に、プレーナー素子0と、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
プレーナー素子0は、平行平板の保護ガラスと特定波長の吸収もしくは透過のフィルタ機能を有している。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図16に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、像側に凸面を向けた平凸正レンズL1、両凸正レンズL2で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の平凸正レンズL1及び両凸正レンズL2の両面には非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例14の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例についてはフレネル光学素子の非球面係数も含めて数値データを後記する。
図17は本発明の撮像光学系の実施例15のレンズ構成図である。図中、0はプレーナー素子を表している。
実施例15の撮像光学系は、図17に示すように、物体側より順に、プレーナー素子0と、正の屈折力をもつ1枚のプレーナー素子で構成された第1レンズ群G1と、負レンズ1枚で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、2枚の正レンズとで構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
プレーナー素子0は、物体側に曲率半径の大きい凸面を向けた平凸正レンズと等価作用を有するレンズからなり、保護ガラスと特定波長の吸収もしくは透過のフィルタ機能を有している。
第1レンズ群G1を構成するプレーナー素子1は、フレネル光学素子1からなり、フレネル光学素子1は結像光学系2よりも物体側に配置され、平行平板の両面にフレネル面を設け、両凸正レンズと等価作用を有するフレネルレンズ1からなる。
結像光学系2は、図17に示すとおり、物体側より順に、像側に凹面を向けた1枚の平凹負レンズL1で構成された第2レンズ群G2と、プリズムPと、明るさ絞りSと、像側に凸面を向けた平凸正レンズL1、両凸正レンズL2で構成された第3レンズ群G3とで構成されている。
第2レンズ群G2の平凹負レンズL1の両面には非球面を用い、像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて負の屈折力が弱くなるような形状で、物体側の非球面形状は、条件式(17)を満たすように構成されている。
第3レンズ群G3の平凸正レンズL1及び両凸正レンズL2の両面にが非球面を用い、特に像側の非球面形状は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなるような形状で構成されている。
また、実施例16の非球面を持つレンズは全て有機材料を用いている。この実施例についてはフレネル光学素子の非球面係数も含めて数値データを後記する。各条件式も後記する。
以下に、上記実施例1〜15の数値データを示す。また各条件式の値もまとめて示す。
これら実施例の数値データ及び各条件式の値は、rは各レンズ面の曲率半径、dは各レンズ面間の間隔、nは各レンズのd線の屈折率、νは各レンズのアッベ数である。また、物体面及び像面のrはそれぞれの曲率半径、物体面のdは物体面とフレネル光学素子の第1面との距離である。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
+A4y4 +A6y6 +A8y8+A10y10
ただし、rは近軸曲率半径、Kは円錐係数、A4、A6、A8、A10は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。
また、数値データ内のE±N(Nは整数)は、×10±Nを表す。
数値実施例1
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.5000
1(フレネル面) 3.14589 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 68.2052 2.4000
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 1.8610 1.0800
5 ∞ 3.0000 1.74400 44.78
6(絞り) ∞ 0.2000
7(非球面) ∞ 1.2810 1.52450 55.70
8(非球面) -2.7548 0.2015
9(非球面) 8.5891E+04 1.9004 1.52450 55.70
10(非球面) -1.2512 1.7646
11 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
12 ∞ 0.2282
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-6.1010E-04,A6=-6.0607E-05,A8=1.5786E-06,A10=-1.4923E-08,A12=4.9895E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0096E-03,A6=4.6915E-05,A8=-4.8297E-07,A10=2.1410E-09,A12=-2.5716E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=5.1873E-04,A6=4.6179E-04,A8=-4.6072E-05,A10=1.9322E-06
第4面
K=-1.3183,A4=1.6156E-02,A6=-8.1202E-03,A8=1.9973E-03
第7面
K=-1.0000,A4=-1.4041E-02,A6=-3.2059E-01,A8=5.9374E-01
第8面
K=-3.5540, A4=2.5745E-02,A6=-1.1909E-01,A8=5.4132E-02
第9面
K=2.121E-07,A4=-1.5289E-02,A6=-6.6457E-02,A8=2.4284E-02
第10面
K=-1.4354,A4=-1.6803E-02,A6=-6.1708E-03,A8=0.0000

各種データ
焦点距離 5.6058
Fナンバー 2.5
画角 13.370°
像高 1.626
レンズ全長 11.016
BF 2.192
数値実施例2
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 1.1000
1(フレネル面) 2.95227 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 65.8065 2.5000
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 1.7063 1.4500
5 ∞ 2.9000 1.74400 44.78
6(絞り) ∞ 0.2000
7(非球面) -4.8232 1.2232 1.52450 55.70
8(非球面) -1.5793 0.1220
9(非球面) 12.3211 1.8228 1.52450 55.70
10(非球面) -1.1367 1.0575
11 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
12 ∞ 0.3915
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-2.4266E-03,A6=1.0129E-05,A8=1.1437E-06,A10=-1.5388E-08,A12=6.5034E-11
第2面
K=-1.0000, A4=-2.1612E-03,A6=5.3110E-05,A8=-5.8061E-07,A10=2.7953E-09,A12=-4.0258E-12

非球面データ
第3面
K=0, A4=3.2087E-03,A6=-4.7637E-05,A8=1.4520E-06,A10=-1.5428E-08
第4面
K=-0.7700,A4=-4.1517E-04,A6=-1.8681E-03,A8=5.6525E-04
第7面
K=-1.0000,A4=-1.3033E-01,A6=7.1456E-01,A8=-4.5910
第8面
K=-3.5540,A4=-2.8434E-02,A6=3.9354E-05,A8=-3.2649E-02
第9面
K=12.0902E-07,A4=7.1698E-03,A6=-2.9566E-02,A8=5.3530E-03
第10面
K=-1.3864,A4=-1.0690E-04,A6=-7.9261E-03,A8=0.0000

各種データ
焦点距離 6.670
Fナンバー 2.5
画角 14.596°
像高 1.325
レンズ全長 10.715
BF 1.648
数値実施例3
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.2000
1(フレネル面) 2.9769 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2853 2.8000
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 1.7041 1.3400
5 ∞ 2.1000 1.74400 44.78
6(絞り) ∞ 0.4500
7(非球面) -38.7741 0.7455 1.52450 55.70
8(非球面) -1.4620 0.1000
9(非球面) 3.2860 1.4640 1.52450 55.70
10(非球面) -0.8456 0.3370
11 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
12 ∞ 0.4115
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-2.0087E-03,A6=-2.1166E-05,A8=1.22795E-06,A10=-1.5004E-08,A12=5.9786E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0218E-03,A6=4.7524E-05,A8=-4.9696E-07,A10=2.2886E-09,A12=-3.1527E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=2.1481E-03,A6=4.1699E-04,A8=-2.1007E-05,A10=5.5847E-29
第4面
K=-0.7296,A4=3.8349E-02,A6=-3.2521E-02,A8=1.1592E-02
第7面
K=-3649.9703,A4=-3.3377E-01,A6=-1.5015,A8=1.1546
第8面
K=-3.5540,A4=-2.6662E-01,A6=-1.9653E-04,A8=-4.7807-01
第9面
K=0.0536,A4=2.5994E-03,A6=8.1573E-04,A8=2.2546E-02
第10面
K=-2.9677,A4=-3.6322E-02,A6=1.0126E-01,A8=0.0000

各種データ
焦点距離 7.124
Fナンバー 2.5
画角 13.570°
像高 1.02
レンズ全長 9.419
BF 0.9473
数値実施例4
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.0000
1(フレネル面) 2.7962 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2688 1.4000
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 3.0000 2.3000
5(非球面) -3.8897 4.6000 1.52450 55.70
6(絞り) ∞ 0.2500
7(非球面) 124.2352 1.8380 1.52450 55.70
8(非球面) -2.0782 0.9551
9(非球面) 82.1491 2.0660 1.52450 55.70
10(非球面) -2.0572 1.8323
11 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
12 ∞ 0.4141
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-1.8551E-03,A6=-3.3451E-05,A8=1.4500E-06,A10=-1.6780E-08,A12=6.5183E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=2.2937E-09,A12=3.1613E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=5.6378E-04,A6=4.2604E-08,A8=9.4297E-05,A10=0.0000
第4面
K=-0.8359,A4=4.9153E-03,A6=-1.0232E-03,A8=1.1641E-04
第5面
K=-15.2622,A4=-5.3971E-03,A6=5.2623E-04,A8=-1.1612E-05
第7面
K=-5.600E+04,A4=-4.3405E-02,A6=-4.3955E-02,A8=2.7511E-02
第8面
K=-3.5540,A4=-4.7248E-02,A6=-6.6667E-03,A8=4.4598-04
第9面
K=85.9119,A4=7.6498E-04,A6=-5.7245E-03,A8=1.2877E-03
第10面
K=-3.1448,A4=-7.9901E-03,A6=1.5259E-03,A8=0.0000

各種データ
焦点距離 9.876
Fナンバー 2.5
画角 14.537°
像高 1.858
レンズ全長 14.069
BF 2.445
数値実施例5
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 1.45000
1(フレネル面) 2.6843 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 65.0837 1.4500
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 3.0000 2.3000
5(非球面) -3.5200 4.3400 1.52450 55.70
6(絞り) ∞ 0.2500
7(非球面) 265.2225 2.2434 1.52450 55.70
8(非球面) -2.2258 0.5795
9(非球面) 9.7957 1.3723 1.52450 55.70
10(非球面) -2.0616 1.7403
11 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
12 ∞ 0.3720
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-2.0440E-03,A6=-4.4305E-05,A8=2.0030E-06,A10=-2.4897E-08,A12=1.0418E-10
第2面
K=-1.0000,A4=-2.2340E-03,A6=5.6125E-05,A8=-6.2727E-07,A10=3.0875E-09,A12=-4.5458E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=8.5886E-04,A6=-2.4625E-06,A8=1.0015E-08,A10=0.0000
第4面
K=-0.5662,A4=4.1048E-03,A6=-1.3709E-03,A8=8.7514E-05
第5面
K=-16.9407,A4=-6.3911E-03,A6=6.1398E-04,A8=-5.6077E-06
第7面
K=-4.825E+08,A4=-5.4655E-02,A6=-5.2983E-02,A8=8.3823E-02
第8面
K=-3.5540,A4=-4.4663E-02,A6=-3.9852E-03,A8=8.0817-04
第9面
K=-52.7300,A4=4.3654E-04,A6=-6.1271E-03,A8=1.4460E-03
第10面
K=-3.3180,A4=-9.2529E-03,A6=1.4478E-03,A8=0.0000

各種データ
焦点距離 12.985
Fナンバー 2.5
画角 14.387°
像高 1.483
レンズ全長 13.248
BF 2.311
数値実施例6
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.5500
1(フレネル面) 2.6739 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 66.5629 1.4000
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 3.0000 2.3000
5(非球面) -2.8686 4.0000 1.52450 55.70
6(絞り) ∞ 0.2500
7(非球面) 85.3020 1.9508 1.52450 55.70
8(非球面) -2.1190 0.2558
9(非球面) 38.8189 1.3595 1.52450 55.70
10(非球面) -1.5039 1.5401
11 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
12 ∞ 0.4019
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-1.7435E-03,A6=-4.8307E-05,A8=1.8423E-06,A10=-2.1105E-08,A12=8.2598E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0883E-03,A6=5.0160E-05,A8=-5.3597E-07,A10=2.5221E-09,A12=-3.5502E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=7.3143E-04,A6=5.7643E-05,A8=-8.2082E-09,A10=0.0000
第4面
K=0.0653,A4=7.7802E-03,A6=-2.1822E-03,A8=1.9543E-04
第5面
K=-18.6758,A4=-5.6462E-03,A6=5.5352E-04,A8=1.1817E-06
第7面
K=-2.769E+06,A4=-6.7587E-02,A6=-9.1600E-02,A8=1.6544E-01
第8面
K=-3.5540,A4=-4.3966E-02,A6=-4.0749E-03,A8=-6.8280-04
第9面
K=557.8256,A4=1.2090E-04,A6=-6.2564E-03,A8=1.7413E-03
第10面
K=-2.2934,A4=-9.0101E-03,A6=2.0234E-03,A8=0.0000

各種データ
焦点距離 8.612
Fナンバー 2.5
画角 14.546°
像高 1.305
レンズ全長 12.278
BF 2.141
数値実施例7
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.1000
1(フレネル面) 2.6623 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2943 1.4500
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 3.0000 2.3500
5(非球面) -2.0813 3.6000 1.52450 55.70
6(絞り) ∞ 0.2500
7(非球面) 151.0774 2.0822 1.52450 55.70
8(非球面) -2.1844 0.1000
9(非球面) 4.9890 1.3948 1.52450 55.70
10(非球面) -1.2887 1.0236
11 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
12 ∞ 0.4128
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-1.6186E-03,A6=-5.2685E-05,A8=1.8719E-06,A10=-2.0767E-08,A12=7.9178E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0210E-03,A6=4.7492E-05,A8=-4.9649E-07,A10=2.2858E-09,A12=-3.1481E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=2.3424E-03,A6=3.8657E-05,A8=3.2142E-06,A10=0.0000
第4面
K=0.6085,A4=1.6702E-02,A6=-2.9370E-03,A8=1.9508E-04
第5面
K=-15.4179,A4=-6.6724E-03,A6=7.3442E-04,A8=4.0026E-05
第7面
K=-2.280E+08,A4=-9.4237E-02,A6=7.7424E-02,A8=-2.8297E-01
第8面
K=-3.5540,A4=-4.6101E-02,A6=-1.5747E-03,A8=1.7346-03
第9面
K=-13.7024,A4=2.0666E-03,A6=-5.8357E-03,A8=2.1440E-03
第10面
K=-2.7825,A4=-1.0562E-02,A6=9.7406E-04,A8=0.0000

各種データ
焦点距離 6.692
Fナンバー 2.5
画角 14.600°
像高 0.972
レンズ全長 11.563
BF 1.635
数値実施例8
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.0000
1(フレネル面) 2.9961 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2688 3.0500
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 1.5112 1.0000
5 ∞ 0.9000 1.74400 44.78
6(絞り) ∞ 0.0000
7 ∞ 0.9000 1.74400 44.78
8 ∞ 0.1500
9(非球面) 158.5371 1.2759 1.52450 55.70
10(非球面) -1.7209 0.1500
11(非球面) 2.6987 1.7764 1.52450 55.70
12(非球面) -1.5574 0.7172
13 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
14 ∞ 0.4143
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-2.1527E-03,A6=-1.4633E-05,A8=1.0880E-06,A10=-1.3596E-08,A12=5.4391E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=2.2937E-09,A12=-3.1612E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=-6.6290E-04,A6=2.3380E-03,A8=-1.1072E-04,A10=0.0000
第4面
K=-0.7738,A4=4.5728E-02,A6=-1.4434E-01,A8=8.5664-E02
第9面
K=-3749.5324,A4=-2.1567E-01,A6=2.5504E-01,A8=-1.7520E-01
第10面
K=-3.5540,A4=-1.6724E-01,A6=1.1517E-02,A8=-4.7331E-03
第11面
K=-2.2176,A4=-3.2891E-02,A6=1.3044E-02,A8=-1.3226E-03
第12面
K=-3.9221,A4=3.1000E-02,A6=-4.8782E-03, A8=0.0000

各種データ
焦点距離 9.956
Fナンバー 2.5
画角 14.476°
像高 1.489
レンズ全長 9.944
BF 1.330
数値実施例9
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.3500
1(フレネル面) 2.9715 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2688 3.0500
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 1.4460 1.2500
5 ∞ 0.8000 1.74400 44.78
6(絞り) ∞ 0.0000
7 ∞ 0.8000 1.74400 44.78
8 ∞ 0.1500
9(非球面) 6.1383 1.6955 1.52450 55.70
10(非球面) -1.5266 0.1500
11(非球面) 1.5826 1.3330 1.52450 55.70
12(非球面) -4.3988 0.2969
13 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
14 ∞ 0.4069
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-2.1601E-03,A6=-1.4893E-05,A8=1.0950E-06,A10=-1.3638E-08,A12=5.4326E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=2.2937E-09,A12=-3.1612E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=-3.4803E-03,A6=1.8604E-03,A8=-6.8049E-05,A10=7.2486E-06
第4面
K=0.2896,A4=-4.8186E-02,A6=-8.1894E-02,A8=2.4056-E02
第9面
K=0,A4=-1.6239E-01,A6=-1.1511E-01,A8=1.0565E-01
第10面
K=-6.7149,A4=-3.8671E-01,A6=1.8124E-01,A8=-5.8765E-02
第11面
K=-1.1534,A4=-1.5069E-01,A6=5.0383E-02,A8=-4.4706E-03
第12面
K=0.7290,A4=9.8914E-02,A6=-4.4476E-02, A8=6.2000E-03

各種データ
焦点距離 7.719
Fナンバー 2.5
画角 14.275°
像高 1.262
レンズ全長 9.535
BF 0.903
数値実施例10
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.3000
1(フレネル面) 2.7817 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2688 3.0500
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 0.7998 1.1500
5 ∞ 0.8000 1.74400 44.78
6(絞り) ∞ 0.0000
7 ∞ 0.8000 1.74400 44.78
8 ∞ 0.1500
9(非球面) 2.5879 1.3701 1.52450 55.70
10(非球面) -1.1730 0.1500
11(非球面) 2.7982 1.1222 1.52450 55.70
12(非球面) -2.0466 0.2381
13 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
14 ∞ 0.4106
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-2.4162E-03,A6=-1.3748E-05,A8=1.1368E-06,A10=-1.4314E-08,A12=5.7417E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=2.2937E-09,A12=-3.1612E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=1.2612E-02,A6=7.7971E-04,A8=-2.9639E-05,A10=0.0000
第4面
K=-0.2759,A4=-1.0582E-01,A6=-1.8001E-01,A8=1.2034-E01
第9面
K=0,A4=-3.2530E-01,A6=4.2773E-01,A8=-3.4237E-01
第10面
K=-3.5540,A4=-3.6038E-01,A6=1.9812E-01,A8=-6.5075E-02
第11面
K=-3.2199,A4=-1.1353E-01,A6=9.4390E-02,A8=-2.9265E-02
第12面
K=-3.0346,A4=1.2009E-01,A6=-5.8710E-02, A8=0.0000

各種データ
焦点距離 5.500
Fナンバー 4.0
画角 14.566°
像高 0.949
レンズ全長 9.026
BF 0.848
数値実施例11
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.4000
1(フレネル面) 3.0444 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2688 2.8000
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.30
4(非球面) 1.6520 1.3263
5 ∞ 2.6000 2.00069 25.46
6(絞り) ∞ 0.7749
7(非球面) 3.3758 2.7819 1.56864 30.30
8(非球面) -1.3480 2.0139
9 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
10 ∞ 0.3967
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-2.1893E-03,A6=-1.0821E-05,A8=9.9331E-07,A10=-1.2647E-08,A12=5.0998E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=2.2937E-09,A12=-3.1612E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=-3.7057E-04,A6=1.2668E-03,A8=-7.8373E-05,A10=1.2220E-06
第4面
K=-3.8710,A4=9.4913E-02,A6=-5.3090E-02,A8=1.8449E-02,A10=5.6855E-05
第7面
K=-14.6598,A4=-3.3762E-02,A6=3.9355E-02,A8=-2.5075E-02,A10=4.8836E-03
第8面
K=-0.7936,A4=2.4961E-02,A6=-6.7491E-03,A8=2.8280E-03,A10=-4.7848E-04

各種データ
焦点距離 9.215
Fナンバー 2.5
画角 14.630°
像高 1.848
レンズ全長 11.685
BF 2.609
数値実施例12
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 0.0000
1(フレネル面) 2.7962 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2688 1.4000
3(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
4(非球面) 3.0000 2.3000
5(非球面) -3.8897 4.6000 1.52450 55.70
6(絞り) ∞ 0.2500
7(非球面) 124.2352 1.8380 1.52450 55.70
8(非球面) -2.0782 0.9551
9(非球面) 82.1491 2.0660 1.52450 55.70
10(非球面) -2.0572 1.8323
11 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
12 ∞ 0.4141
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-1.8551E-03,A6=-3.3451E-05,A8=1.4500E-06,A10=-1.6780E-08,A12=6.5183E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=2.2937E-09,A12=-3.1612E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=5.6378E-04,A6=4.2604E-03,A8=-9.4297E-05,A10=0.0000
第4面
K=-0.8359,A4=4.9153E-03,A6=-1.0232E-03,A8=1.1641E-04
第5面
K=-15.2622,A4=-5.3971E-03,A6=5.2623E-04,A8=-1.1612E-05
第7面
K=-5.600E-04,A4=-4.3405E-02,A6=-4.3955E-02,A8=2.7511E-02
第8面
K=-3.5540,A4=-4.7248E-02,A6=-6.6667E-03,A8=4.4598E-04
第9面
K=85.9119,A4=7.6498E-04,A6=-5.7245E-03,A8=1.2877E-03
第10面
K=-3.1448,A4=-7.9901E-03,A6=1.5259E-03,A8=0.0000

各種データ
焦点距離 9.876
Fナンバー 2.5
画角 14.537°
像高 1.858
レンズ全長 14.069
BF 2.445
屈曲角 84°
数値実施例13
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 5.0000
1(フレネル面) 3.5965 1.0000 1.52450 55.70
2(フレネル面) 67.2688 2.4000
3(非球面) 1.000E+04 1.0000 1.56864 30.3
4(非球面) 1.7914 8.0000
5(絞り) ∞ 0.497
6(非球面) -3.6399 1.2488 1.52450 55.70
7(非球面) -3.0430 0.3080
8(非球面) 3.0519 1.3039 1.52450 55.70
9(非球面) -8.7394 4.000
10 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
11 ∞ 0.2475
像面 ∞

フレネル面データ
第1面
K=-1.0000,A4=-1.2441E-03,A6=-2.2548E-05,A8=8.7462E-07,A10=-9.1485E-09,A12=3.2040E-11
第2面
K=-1.0000,A4=-2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=2.2937E-09,A12=-3.1612E-12

非球面データ
第3面
K=0,A4=2.6285E-04,A6=1.9009E-05,A8=-3.5580E-08
第4面
K=-0.6941,A4=-8.4852E-03,A6=-4.9281E-04,A8=1.0949E-04
第6面
K=0.0000,A4=-4.8055E-02,A6=-6.5271E-02,A8=0.0000
第7面
K=-8.2701,A4=-1.1680E-01,A6=9.2431E-03,A8=-3.3284E-03
第8面
K=-5.8611,A4=-1.8611E-02,A6=2.0432E-03,A8=9.4983E-04
第9面
K=-142.0789,A4=9.9313E-04,A6=1.3170E-03,A8=-5.1301E-04

各種データ
焦点距離 5.952
Fナンバー 3.0
画角 9.144 °
像高 1.582
レンズ全長 16.611
BF 4.446
屈曲角 90°
数値実施例14
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 1.200
1 ∞ 1.0000 1.48500 57.80
2 ∞ 0.3400
3(フレネル面) 3.59645 1.0000 1.52450 55.70
4(フレネル面) 67.2688 2.8000
5(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
6(非球面) 1.8610 1.3882
7 ∞ 3.0000 1.74400 44.78
8(絞り) ∞ 0.2000
9(非球面) ∞ 1.5105 1.52450 55.70
10(非球面) -2.8295 0.1586
11(非球面) 8.6457 2.6544 1.52450 55.70
12(非球面) -1.5800 1.7777
13 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
14 ∞ 0.3256
像面 ∞

フレネル面データ
第3面
K=-1.0000,A4=-1.2441E-03,A6=-2.2548E-05,A8=8.7462E-07,A10=-9.1485E-09,A12=3.2040E-11
第4面
K=-1.0000,A4=2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=-2.2937E-09,A12=-3.1612E-12

非球面データ
第5面
K=0,A4=-4.4399E-04,A6=4.9441E-04,A8=-3.7843E-05,A10=1.1634E-08
第6面
K=-1.3183,A4=1.6156E-02,A6=-8.1202E-03,A8=1.9973E-03
第9面
K=-1.0000,A4=-2.4277E-02,A6=-1.1397E-01,A8=1.2472E-01
第10面
K=-3.5540,A4=-2.3627E-02,A6=-3.1632E-02,A8=7.3845E-03
第11面
K=16.8591,A4=-2.4958E-02,A6=-4.6258E-03,A8=2.2637E-03
第12面
K=-2.2479,A4=-1.7483E-02,A6=3.2116E-03,A8=0.0000E-04

各種データ
焦点距離 5.133
Fナンバー 2.5
画角 13.815°
像高 1.760
レンズ全長 13.701
BF 2.302
屈曲角 90°
数値実施例15
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物体面 ∞ 1.1000
1 500.00 1.0000 1.48500 57.80
2 ∞ 0.3000
3(フレネル面) 3.59645 1.0000 1.52450 55.70
4(フレネル面) 67.2688 2.8000
5(非球面) ∞ 0.7000 1.56864 30.3
6(非球面) 1.8610 1.3882
7 ∞ 3.0000 1.74400 44.78
8(絞り) ∞ 0.2000
9(非球面) ∞ 1.5105 1.52450 55.70
10(非球面) -2.8295 0.1586
11(非球面) 8.6457 2.6544 1.52450 55.70
12(非球面) -1.5800 1.7777
13 ∞ 0.3000 1.51633 64.06
14 ∞ 0.3109
像面 ∞

フレネル面データ
第3面
K=-1.0000,A4=-1.2441E-03,A6=-2.2548E-05,A8=8.7462E-07,A10=-9.1485E-09,A12=3.2040E-11
第4面
K=-1.0000,A4=2.0233E-03,A6=4.7583E-05,A8=-4.9781E-07,A10=-2.2937E-09,A12=-3.1612E-12

非球面データ
第5面
K=0,A4=-4.4399E-04,A6=4.9441E-04,A8=-3.7843E-05,A10=1.1634E-08
第6面
K=-1.3183,A4=1.6156E-02,A6=-8.1202E-03,A8=1.9973E-03
第9面
K=-1.0000,A4=-2.4277E-02,A6=-1.1397E-01,A8=1.2472E-01
第10面
K=-3.5540,A4=-2.3627E-02,A6=-3.1632E-02,A8=7.3845E-03
第11面
K=16.8591,A4=-2.4958E-02,A6=-4.6258E-03,A8=2.2637E-03
第12面
K=-2.2479,A4=-1.7483E-02,A6=3.2116E-03,A8=0.0000E-04

各種データ
焦点距離 5.263
Fナンバー 2.5
画角 12.239°
像高 1.748
レンズ全長 13.779
BF 2.287
屈曲角 90°
条件式 (2) (5) (7−1) (7−2)
実施例1 3.621 4.640 1.161 0.695
実施例2 6.856 1.432 1.480 0.663
実施例3 9.830 0.318 1.344 0.319
実施例4 4.667 0.000 1.967 0.361
実施例5 4.907 1.675 2.382 0.346
実施例6 5.568 0.750 2.050 0.419
実施例7 6.812 0.185 2.386 0.420
実施例8 22.271 0.000 1.700 0.270
実施例9 39.477 0.453 5.695 0.073
実施例10 44.040 0.554 3.777 0.181
実施例11 7.257 0.354 1.194 0.726
実施例12 4.667 0.000 1.967 0.361
実施例13 2.304 4.313 7.539 0.047
実施例14 4.680 0.000 1.341 0.394
実施例15 3.811 0.950 1.364 0.391
条件式 (9) (11) (15) (17)
実施例1 2.034 0.495 0 0.063
実施例2 2.145 0.550 0 0.100
実施例3 1.506 0.622 0 0.091
実施例4 2.338 0.450 -0.1388 0.161
実施例5 2.670 0.475 -0.1269 0.127
実施例6 2.918 0.499 -0.1320 0.170
実施例7 3.028 0.527 -0.1339 0.202
実施例8 1.452 0.581 0 0.116
実施例9 1.169 0.616 0 0.118
実施例10 1.565 0.640 0 0.152
実施例11 2.311 0.503 0 0.157
実施例12 2.338 0.450 -0.1388 0.161
実施例13 3.836 0.365 0 0.081
実施例14 1.994 0.531 0 0.064
実施例15 1.975 0.532 0 0.065
以上の実施例1〜15の収差図をそれぞれ図18〜図32に示す。これらの収差図において、SAは球面収差、ASは非点収差、DTは歪曲収差を示す。各図中、OHは物体高を示す。また、λ=880nmは波長880nmでの収差を示す曲線である。
以上の本発明の撮像光学系は例えば次のように構成することができる。
[1]物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群と、で構成され、第2レンズ群と第3レンズ群との群間に撮像光を反射する反射面を少なくとも1面有する反射部材を具備し,前記撮像光の光軸を少なくとも1回屈曲することを特徴とする撮像光学系。
[2]前記撮像光を反射する少なくとも1面の反射面の反射率が以下の条件式(1)を満足することを特徴とする[1]記載の撮像光学系。
R(λ)>20% ・・・(1)
ただし、R(λ)は、波長λの時の反射率であり、
300nm≦λ≦1300nm
である。
[3]以下の条件式(2)を満足することを特徴とする[1]又は[2]に記載の撮像光学系。
0<φp/φr<100 ・・・(2)
ただし、φrは、前記反射部材の反射面での有効径、
φpは、前記第1レンズ群内の正の屈折力を有するレンズのうち最も物体側に位置するレンズの物体側での有効径、
である。
[4]以下の条件式(3)を満足することを特徴とする[1]又は[2]に記載の撮像光学系。
2<φp/φr<50 ・・・(3)
ただし、φrは、前記反射部材の反射面での有効径、
φpは、前記第1レンズ群内の正の屈折力を有するレンズのうち最も物体側に位置するレンズの物体側での有効径である。
[5]前記第1レンズ群、前記第2レンズ群のうち少なくとも1枚がプレーナー素子からなることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかに記載の撮像光学系。
[6]前記第1レンズ群のうち正の屈折力を有するレンズがプレーナー素子からなることを特徴とする[1]乃至[5]のいずれかに記載の撮像光学系。
[7]前記プレーナー素子がフレネル光学素子又は回折光学素子からなることを特徴とする[5]又は[6]に記載の撮像光学系。
[8]前記プレーナー素子は、素子の両面が溝形状を有し、以下の条件式(4)を満足することを特徴とする[5]乃至[7]のいずれかに記載の撮像光学系。
αj <βk ・・・(4)
ただし、αj は、フレネル光学素子の中心から周辺に向けて距離jにおける像側の面のエッジ角度、
βk は、フレネル光学素子の中心から周辺に向けて距離kにおける物体側の面のエッジ角度、
である。
ここで、j,kは何れも有効半径の50%以上の距離で、0.85<k/j<1.1を満足する。
[9]以下の条件式(5)を満足することを特徴とする[1]乃至[8]のいずれかに記載の撮像光学系。
0≦DP /f23<15 ・・・(5)
ただし、DP は、撮像光学系内の第1レンズ群の正の屈折力を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズの物体側面頂から物体までの空気換算距離、
23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
である。
[10]以下の条件式(6)を満足することを特徴とする[1]乃至[8]のいずれかに記載の撮像光学系。
0≦DP /f23<6 ・・・(6)
ただし、DP は、撮像光学系内の第1レンズ群の正の屈折力を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズの物体側面頂から物体までの空気換算距離、
23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
である。
[11]前記第3レンズ群の最も像面側にあるレンズの像側面が凸形状で下記条件式(7−1)または(7−2)を満足することを特徴とする[1]乃至[10]のいずれかに記載の撮像光学系。
0.1<|r3b/f23|<15 ・・・(7−1)
0<sag(3b)/Re(3b) ・・・(7−2)
ただし、r3bは、最も像面側にあるレンズの像側の面の曲率半径、
23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
である。
また、Re(3b)は、最も像面側にあるレンズの像側の面の有効半径、
sag(3b)は、光軸とレンズ像側面との交点を原点とし、さらに光軸をZ軸とした右手座標系を採ったとき、yz断面においてレンズ像側面の有効径の地点とy軸との距離、
である。
[12]前記第3レンズ群の最も像面側にあるレンズの像側面が凸形状で下記条件式(8−1)または(8−2)を満たすことを特徴とする[1]乃至[10]のいずれかに記載の撮像光学系。
0.5<|r3b/f23|<10 ・・・(8−1)
0<sag(3b)/Re(3b) ・・・(8−2)
ただし、r3bは、最も像面側にあるレンズの像側の面の曲率半径、
23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離である。
また、Re(3b)は、最も像面側にあるレンズの像側の面の有効半径、
sag(3b)は、光軸とレンズ像側面との交点を原点とし、さらに光軸をZ軸とした右手座標系を採ったとき、yz断面においてレンズ像側面の有効径の地点とy軸との距離、
である。
[13]以下の条件式(9)を満足することを特徴とする[1]乃至[12]のいずれかに記載の撮像光学系。
0.2<bf/f23<10 ・・・(9)
ただし、bfは、前記撮像光学系内の第3レンズ群に含まれる最も像面側のレンズ面から結像面までの空気換算距離、
23は、前記撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
である。
[14]以下の条件式(10)を満足することを特徴とする[1]乃至[12]のいずれかに記載の撮像光学系。
0.6<bf/f23<4.8 ・・・(10)
ただし、bfは、前記撮像光学系内の第3レンズ群に含まれる最も像面側のレンズ面から結像面までの空気換算距離、
fは、前記撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
である。
[15]以下の条件式(11)を満足することを特徴とする[1]乃至[14]のいずれかに記載の撮像光学系。
0.1<L1/L2<0.9 ・・・(11)
ただし、L1は、撮像光学系内において、第1レンズ群の正の屈折力を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズの物体側面頂から、少なくとも1つの反射部材のうち最も物体側に位置する反射部材の反射面までの空気換算距離、
L2は、前記撮像光学系における全長の空気換算距離、
である。
[16]以下の条件式(12)を満足することを特徴とする[1]乃至[15]のいずれかに記載の撮像光学系。
0.3<L1/L2<0.8 ・・・(12)
ただし、L1は、撮像光学系内において、第1レンズ群の正の屈折力を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズの物体側面頂から、少なくとも1つの反射部材のうち最も物体側に位置する反射部材の反射面までの空気換算距離、
L2は、前記撮像光学系における全長の空気換算距離、
である。
[17]前記撮像光の光軸を屈曲する少なくとも1つの反射部材により、以下の条件式(13)を満足することを特徴とする[1]乃至[16]のいずれかに記載の撮像光学系。
0°<α≦180° ・・・(13)
ただし、αは、撮像光学系入射前の光軸上の光線と屈曲後の光軸上の光線とのなす角度であり、
屈曲前後において反射部材の入射前の光軸上の光線と屈曲後の光軸上の光線がねじれの位置にあってもよい。
[18]前記撮像光の光軸を屈曲する少なくとも1つの反射部材により、以下の条件式(14)を満足することを特徴とする[1]乃至[16]のいずれかに記載の撮像光学系。
70°<α≦110° ・・・(14)
ただし、αは撮像光学系入射前の光軸上の光線と屈曲後の光軸上の光線とのなす角度であり、
屈曲前後において反射部材の入射前の光軸上の光線と屈曲後の光軸上の光線がねじれの位置にあってもよい。
[19]前記撮像光の光軸を屈曲する少なくとも1つの反射部材は、ミラーもしくはプリズムから構成されることを特徴とする[1]乃至[18]のいずれかに記載の撮像光学系。
[20]前記反射部材がプリズムで構成されている場合、光線の入射面、射出面、反射面のうち少なくとも1面が光学的パワーを有することを特徴とする[19]記載の撮像光学系。
[21]前記反射部材がプリズムで構成されている場合、プリズムが以下の条件式(15)を満足する光学的パワーを有することを特徴とする[19]記載の撮像光学系。
−0.33<f23/fp≦0 ・・・(15)
ただし、fpは、前記光学的パワーを有するプリズムの焦点距離、
23は、前記撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
である。
[22]前記反射部材がプリズムで構成されている場合、プリズムが以下の条件式(16)を満足する光学的パワーを有することを特徴とする[19]記載の撮像光学系。
−0.18<f23/fp≦0 ・・・(16)
ただし、fpは、前記光学的パワーを有するプリズムの焦点距離、
fは、前記撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
である。
[23]前記反射部材がプリズムで構成されている場合、入射面、射出面、反射面のうち少なくとも1面が非球面形状を有することを特徴とする[19]記載の撮像光学系。
[24]前記反射部材がミラーで構成されている場合、光線の反射面のうち少なくとも1面が光学的パワーを有することを特徴とする[19]の撮像光学系。
[25]前記反射部材がミラーで構成されている場合、光線の反射面のうち少なくとも1面が非球面形状を有することを特徴とする[19]記載の撮像光学系。
[26]前記反射部材の反射面が反射面と非反射面から構成され、反射面となる領域の面積を変えることにより明るさ絞りの機能を果たすことを特徴とする[1]乃至[25]のいずれかに記載の撮像光学系。
[27]前記撮像光学系内第3レンズ群に少なくとも1枚の非球面レンズを用い、該非球面レンズの少なくとも1つの面が光軸中心から周辺にかけて正の屈折力を弱める形状を有する撮像光学系において、
第2レンズ群内の負の屈折力を有するレンズに非球面レンズを用い、さらに該レンズの物体側の面形状が以下の条件式(17)を満たすことを特徴とする[1]乃至[26]のいずれかに記載の撮像光学系。
0<sag(1a)/Re(1a) ・・・(17)
ただし、Re(1a)は、撮像光学系内第2レンズ群において負の屈折力を有するレンズの物体側の面の有効半径、
sag(1a)は、光軸とレンズ物体側面との交点を原点とし、さらに光軸をZ軸とした右手座標系を採ったとき、yz断面においてレンズ物体側面の有効径の地点とy軸との距離、
である。
[28]前記非球面形状を有するレンズはすべて樹脂から構成されることを特徴とする[27]に記載の撮像光学系。
[29]前記第1レンズ群内の最も物体側に位置する正の屈折力を有するレンズより物体側に少なくとも1枚以上のプレーナー素子を有することを特徴とする[5]乃至[28]のいずれかに記載の撮像光学系。
[30]前記プレーナー素子は保護ガラスとなることを特徴とする[29]に記載の撮像光学系。
[31]前記プレーナー素子のうち、少なくとも1枚のプレーナー素子のいずれかの片面もしくは両面に形状を持つことを特徴とする[29]又は[30]に記載の撮像光学系。
[32]撮像光学系内に含まれる少なくとも1枚以上のプレーナー素子のいずれかに色素部材を混ぜることで、プレーナー素子が特定波長を吸収もしくは透過するフィルタ機能を有することを特徴とする[29]乃至[31]のいずれかに記載の撮像光学系。
[33]また、本発明の撮像光学系において、前記プレーナー素子の屈折率が、以下の条件式(18)を満たすことを特徴とする[5]乃至[32]のいずれかに記載の撮像光学系。
np>1.45 ・・・(18)
[34]また、本発明の撮像光学系において、前記レンズ及び前記反射部材それぞれの屈折率が、以下の条件式(18')を満たすことを特徴とする[1]乃至[33]のいずれかに記載の撮像光学系。
n’>1.45 ・・・(18’)
本発明の撮像光学系の実施例1の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例2の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例3の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例4の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例5の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例6の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例7の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例8の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例9の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例10の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例11の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例1においてα=90°とした場合の屈曲断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例4においてα=90°とした場合の屈曲断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例12の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例13の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例14の断面図である。 本発明の撮像光学系の実施例15の断面図である。 実施例1の収差図である。 実施例2の収差図である。 実施例3の収差図である。 実施例4の収差図である。 実施例5の収差図である。 実施例6の収差図である。 実施例7の収差図である。 実施例8の収差図である。 実施例9の収差図である。 実施例10の収差図である。 実施例11の収差図である。 実施例12の収差図である。 実施例13の収差図である。 実施例14の収差図である。 実施例15の収差図である。
符号の説明
0…プレーナー素子
1…フレネル光学素子(プレーナー素子)
2…結像光学系(第2レンズ群と第3レンズ群)
3…結像面
P…プリズム
S…明るさ絞り
G1…第1レンズ群
G2…第2レンズ群
G3…第3レンズ群

Claims (27)

  1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群と、で構成され、
    第2レンズ群と第3レンズ群との群間に撮像光を反射する反射面を少なくとも1面有する反射部材を具備し,
    前記撮像光の光軸を少なくとも1回屈曲することを特徴とする撮像光学系。
  2. 前記撮像光を反射する少なくとも1面の反射面の反射率が以下の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項1記載の撮像光学系。
    R(λ)>20% ・・・(1)
    ただし、R(λ)は、波長λの時の反射率であり、
    300nm≦λ≦1300nm
    である。
  3. 以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像光学系。
    0<φp/φr<100 ・・・(2)
    ただし、φrは、前記反射部材の反射面での有効径、
    φpは、前記第1レンズ群内の正の屈折力を有するレンズのうち最も物体側に位置するレンズの物体側での有効径、
    である。
  4. 前記第1レンズ群、前記第2レンズ群のうち少なくとも1枚がプレーナー素子からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の撮像光学系。
  5. 前記第1レンズ群のうち正の屈折力を有するレンズがプレーナー素子からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の撮像光学系。
  6. 前記プレーナー素子がフレネル光学素子又は回折光学素子からなることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の撮像光学系。
  7. 前記プレーナー素子は、素子の両面が溝形状を有し、以下の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれかに記載の撮像光学系。
    αj <βk ・・・(4)
    ただし、αj は、フレネル光学素子の中心から周辺に向けて距離jにおける像側の面のエッジ角度、
    βk は、フレネル光学素子の中心から周辺に向けて距離kにおける物体側の面のエッジ角度、
    である。
    ここで、j,kは何れも有効半径の50%以上の距離で、0.85<k/j<1.1を満足する。
  8. 以下の条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の撮像光学系。
    0≦DP /f23<15 ・・・(5)
    ただし、DP は、撮像光学系内の第1レンズ群の正の屈折力を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズの物体側面頂から物体までの空気換算距離、
    23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
    である。
  9. 前記第3レンズ群の最も像面側にあるレンズの像側面が凸形状で下記条件式(7−1)または(7−2)を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の撮像光学系。
    0.1<|r3b/f23|<15 ・・・(7−1)
    0<sag(3b)/Re(3b) ・・・(7−2)
    ただし、r3bは、最も像面側にあるレンズの像側の面の曲率半径、
    23は、撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
    である。
    また、Re(3b)は、最も像面側にあるレンズの像側の面の有効半径、
    sag(3b)は、光軸とレンズ像側面との交点を原点とし、さらに光軸をZ軸とした右手座標系を採ったとき、yz断面においてレンズ像側面の有効径の地点とy軸との距離、
    である。
  10. 以下の条件式(9)を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の撮像光学系。
    0.2<bf/f23<10 ・・・(9)
    ただし、bfは、前記撮像光学系内の第3レンズ群に含まれる最も像面側のレンズ面から結像面までの空気換算距離、
    23は、前記撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
    である。
  11. 以下の条件式(11)を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の撮像光学系。
    0.1<L1/L2<0.9 ・・・(11)
    ただし、L1は、撮像光学系内において、第1レンズ群の正の屈折力を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズの物体側面頂から、少なくとも1つの反射部材のうち最も物体側に位置する反射部材の反射面までの空気換算距離、
    L2は、前記撮像光学系における全長の空気換算距離、
    である。
  12. 前記撮像光の光軸を屈曲する少なくとも1つの反射部材により、以下の条件式(13)を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の撮像光学系。
    0°<α≦180° ・・・(13)
    ただし、αは、撮像光学系入射前の光軸上の光線と屈曲後の光軸上の光線とのなす角度であり、
    屈曲前後において反射部材の入射前の光軸上の光線と屈曲後の光軸上の光線がねじれの位置にあってもよい。
  13. 前記撮像光の光軸を屈曲する少なくとも1つの反射部材は、ミラーもしくはプリズムから構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の撮像光学系。
  14. 前記反射部材がプリズムで構成されている場合、光線の入射面、射出面、反射面のうち少なくとも1面が光学的パワーを有することを特徴とする請求項13記載の撮像光学系。
  15. 前記反射部材がプリズムで構成されている場合、プリズムが以下の条件式(15)を満足する光学的パワーを有することを特徴とする請求項13記載の撮像光学系。
    −0.33<f23/fp≦0 ・・・(15)
    ただし、fpは、前記光学的パワーを有するプリズムの焦点距離、
    23は、前記撮像光学系内の第2レンズ群と第3レンズ群との合成焦点距離、
    である。
  16. 前記反射部材がプリズムで構成されている場合、入射面、射出面、反射面のうち少なくとも1面が非球面形状を有することを特徴とする請求項13記載の撮像光学系。
  17. 前記反射部材がミラーで構成されている場合、光線の反射面のうち少なくとも1面が光学的パワーを有することを特徴とする請求項13の撮像光学系。
  18. 前記反射部材がミラーで構成されている場合、光線の反射面のうち少なくとも1面が非球面形状を有することを特徴とする請求項13記載の撮像光学系。
  19. 前記反射部材の反射面が反射面と非反射面から構成され、反射面となる領域の面積を変えることにより明るさ絞りの機能を果たすことを特徴とする請求項1乃至請求項18のいずれかに記載の撮像光学系。
  20. 前記撮像光学系内第3レンズ群に少なくとも1枚の非球面レンズを用い、該非球面レンズの少なくとも1つの面が光軸中心から周辺にかけて正の屈折力を弱める形状を有する撮像光学系において、
    第2レンズ群内の負の屈折力を有するレンズに非球面レンズを用い、さらに該レンズの物体側の面形状が以下の条件式(17)を満たすことを特徴とする請求項1乃至請求項19のいずれかに記載の撮像光学系。
    0<sag(1a)/Re(1a) ・・・(17)
    ただし、Re(1a)は、撮像光学系内第2レンズ群において負の屈折力を有するレンズの物体側の面の有効半径、
    sag(1a)は、光軸とレンズ物体側面との交点を原点とし、さらに光軸をZ軸とした右手座標系を採ったとき、yz断面においてレンズ物体側面の有効径の地点とy軸との距離、
    である。
  21. 前記非球面形状を有するレンズはすべて樹脂から構成されることを特徴とする請求項20に記載の撮像光学系。
  22. 前記第1レンズ群より物体側に少なくとも1枚以上のプレーナー素子を有することを特徴とする請求項1乃至請求項21のいずれかに記載の撮像光学系。
  23. 前記プレーナー素子は保護ガラスとなることを特徴とする請求項22に記載の撮像光学系。
  24. 前記プレーナー素子のうち、少なくとも1枚のプレーナー素子のいずれかの片面もしくは両面に形状を持つことを特徴とする請求項22又は23に記載の撮像光学系。
  25. 撮像光学系内に含まれる少なくとも1枚以上のプレーナー素子のいずれかに色素部材を混ぜることで、プレーナー素子が特定波長を吸収もしくは透過するフィルタ機能を有することを特徴とする請求項22乃至24のいずれかに記載の撮像光学系。
  26. 前記プレーナー素子の屈折率が、以下の条件式(18)を満たすことを特徴とする請求項4乃至請求項25のいずれかに記載の撮像光学系。
    np>1.45 ・・・(18)
  27. 前記レンズ及び前記反射部材それぞれの屈折率が、以下の条件式(18’)を満たすことを特徴とする請求項1乃至請求項26のいずれかに記載の撮像光学系。
    n’>1.45 ・・・(18’)
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