JP2019070707A - 光学系、およびこれを用いた撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】撮像装置を薄型に構成可能な光学系、およびこれを用いた撮像装置を提供する。【解決手段】物体側から順に配置された、正の屈折力の第１のレンズ群と、前記第１のレンズ群の光軸を偏向する第１の光学部材と、負の屈折力の第２のレンズ群とを備え、前記第１の光学部材による前記光軸の偏向角をθ１（ｄｅｇ）とするとき、７０．０＜｜θ１｜＜９０．０なる条件式を満足する。【選択図】図１
Description
本発明は、光学系、およびこれを用いた撮像装置に関し、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、ウェアラブルデバイス等に好適なものである。
近年、撮像素子を用いた撮像装置においては、ウェアラブルデバイス等への搭載を目論み、装置全体が薄型であることが要望されている。また、この撮像装置に用いられる光学系として、撮像領域拡大のため例えば撮影全画角が２５度程度以下となる望遠光学系が求められている。
ここで、望遠光学系を薄型化できる構成として、光学系中に反射面を配置することで光軸を屈曲した構成が知られている。すなわち、特許文献１には、全画角２５度以下の望遠広角光学系において光軸を９０度偏向する反射面を有する構成が記載されている。
しかしながら、特許文献１のように光学系の入射面近傍に絞りを配置した構成（前玉径は軸上光束幅に律速され、望遠光学系において前玉径を最小化する構成）において、絞り面の近傍に反射部材（光軸を屈曲する光学部材）を用いる場合、その反射面サイズが大きくなる。このとき、物体側レンズ群の光軸方向における反射部材のサイズが大きくなり物体側レンズ群の光軸方向における薄型化が困難となっていた。
本発明の目的は、撮像装置を薄型に構成可能な光学系、およびこれを用いた撮像装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力の第１のレンズ群と、前記第１のレンズ群の光軸を偏向する第１の光学部材と、負の屈折力の第２のレンズ群とを備え、前記第１の光学部材による前記光軸の偏向角をθ１（ｄｅｇ）とするとき、
７０．０＜｜θ１｜＜９０．０
なる条件式を満足することを特徴とする。
７０．０＜｜θ１｜＜９０．０
なる条件式を満足することを特徴とする。
また本発明に係る別の光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力の第１のレンズ群と、前記第１のレンズ群の光軸を偏向する第１の光学部材と、前記第１のレンズ群の屈折力より弱い正の屈折力を有する第２のレンズ群とを備え、前記第１の光学部材による前記光軸の偏向角をθ１（ｄｅｇ）とするとき、
７０．０＜｜θ１｜＜９０．０
なる条件式を満足することを特徴とする。
７０．０＜｜θ１｜＜９０．０
なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明によれば、撮像装置を薄型に構成可能な光学系、およびこれを用いた撮像装置を提供することができる。
以下に、本発明の光学系と、本発明の光学系を用いた撮像装置における好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
（光学系およびこれを用いた撮像装置）
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１を上側より見たときの水平断面図を示す。像面ＩＰは撮像素子の受光面（撮像面）を示し、撮像素子としては例えばＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーなどの固体撮像素子（光電変換素子）が用いられる。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１を上側より見たときの水平断面図を示す。像面ＩＰは撮像素子の受光面（撮像面）を示し、撮像素子としては例えばＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーなどの固体撮像素子（光電変換素子）が用いられる。
本発明における望遠光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力（焦点距離の逆数）を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦ、第２のレンズ群としての少なくとも１枚のレンズを有する後続レンズ群ＬＲを備える。第２のレンズ群は、負の屈折力を有する、もしくは第１のレンズ群の屈折力より弱い正の屈折力を有するレンズ群である。
ここで、第１のレンズ群と第２のレンズ群の間の光路中に、第１のレンズ群の光軸を異なる方向に偏向する第１の光学部材としての第１の光軸偏向素子ＬＭ１を備える。なお、図１では第２のレンズ群の光路中に光軸を異なる方向に偏向する第２の光学部材ＬＭ２を備えているが、これを備えない構成としても良い。
図１において、第１のレンズ群の光軸方向の厚さに関し、第１のレンズ群についてＤＬ、第１の光学部材ＬＭ１についてＤＭ、両者の合計をＤと表わしている。なお、図１において、ローパスフィルタやカバーガラスなどに相当する光学ガラスブロックをＧと表わしている。
ここで、撮像装置１では第１の光軸偏向素子ＬＭ１により光軸を撮像装置の水平方向に折り曲げた構成を示したが、光軸を撮像装置の垂直方向に折り曲げる構成としてもよい。
（第１の光軸偏向素子ＬＭ１における光軸偏向角）
以下、望遠光学系の光軸方向の厚みの薄型化を実現する本発明を説明する前に、比較例としての従来例を図１６に示す。図１６では、物体側レンズ群の光軸を異なる方向に偏向する第１の光学部材としての第１の光軸偏向素子による光軸偏向角は９０度に設定されている。そして、物体側レンズ群の光軸方向における光学系の厚みは、物体側レンズ群のレンズ群厚ＬＦと、光軸偏向素子のサイズで決まることとなる。
以下、望遠光学系の光軸方向の厚みの薄型化を実現する本発明を説明する前に、比較例としての従来例を図１６に示す。図１６では、物体側レンズ群の光軸を異なる方向に偏向する第１の光学部材としての第１の光軸偏向素子による光軸偏向角は９０度に設定されている。そして、物体側レンズ群の光軸方向における光学系の厚みは、物体側レンズ群のレンズ群厚ＬＦと、光軸偏向素子のサイズで決まることとなる。
つまり、光軸偏向素子として反射面を用いる場合、光軸偏向角を９０度に設定すると、物体側レンズ群の光軸方向における反射面のサイズＤＭは、反射面を法線方向から見たときの図１６の紙面内における反射面サイズをφＭとしたとき、以下の式を満足する。
ＤＭ ＝ φＭ×ｃｏｓ（９０［度］／２） ＝ φＭ×√２×１／２
ＤＭ ＝ φＭ×ｃｏｓ（９０［度］／２） ＝ φＭ×√２×１／２
ここで、望遠光学系では入射瞳径（光学系全系の焦点距離をｆ、開口数をＦｎｏ、入射瞳径をＤとしたとき、Ｄ＝ｆ／Ｆｎｏ）が値として大きい。また、望遠光学系において前玉径を小型化するためには、絞り位置は光学系の入射面近傍（たとえば、第１レンズの物体側面）に配置することが有効である。このとき、光学素子の外径が軸上光束の径に律速される位置（光学系の入射面近傍）に光軸偏向素子として反射部材を配置した場合、反射面サイズが大きくなることで光学系の薄型化（物体側レンズ群の光軸方向）が困難となる。
これに対し、本発明においては、第１のレンズ群の光軸を異なる方向に偏向する第１の光学部材としての第１の光軸偏向素子ＬＭ１による光軸偏向角について、以下の条件式（１）を満足する構成としている。
７０．０［度］ ＜ ｜θ１｜ ＜ ９０．０［度］ …（１）
θ１：偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角（偏向前の光軸と偏向後の光軸の成す角）
７０．０［度］ ＜ ｜θ１｜ ＜ ９０．０［度］ …（１）
θ１：偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角（偏向前の光軸と偏向後の光軸の成す角）
すなわち、第１の光軸偏向素子ＬＭ１による光軸の偏向角をθ１（ｄｅｇ）とするとき、
７０．０＜｜θ１｜＜９０．０
７０．０＜｜θ１｜＜９０．０
この構成を採ることで、本発明においては、光学系の厚みの薄型化を実現している。すなわち、本発明では、光軸偏向角を条件式（１）の範囲つまり、９０度未満の配置とすることにより、物体側レンズ群の光軸方向における光軸偏向素子ＬＭ１のサイズＤＭ（図１）を低減し、光学系全系の厚みＤ（図１）の薄型化を実現している。
ここで、第１のレンズ群の最も物体側のレンズ面の有効径に対する、光学系全系の入射瞳径の比は、０．５以上かつ１以下である。上限を超える場合はなく、下限を超える場合は、望遠光学系として前玉径が大型化しすぎる構成となるためよくない。
ここで、光軸偏向角を９０度未満の配置とした場合、偏向された光軸上に配置される後続レンズ群は、より物体面側に位置することとなり、後続レンズ群の配置により光学系全系の厚みが増大してしまうことが考えられる。すなわち、条件式（１）の下限を超えると、光軸の偏向角が小さくなりすぎ、後続レンズ群ＬＲの配置が物体側に偏りすぎるため、光学系全系の薄型化が困難となる。
一方、条件式（１）の上限を超えると、光軸の偏向角が大きくなりすぎる。このとき、従来例と同等以上に物体側レンズ群の光軸方向における光軸偏向素子のサイズＤＭが増大してしまうのでよくない。
よって、光軸偏向角を条件式（１）の範囲に最適化することで、物体側レンズ群の光軸方向における光軸偏向素子のサイズを縮小しつつ、物体側レンズ群ＬＦの空間を有効活用した後続レンズ群配置とすることで、光学系全系の薄型化を達成する。
更に、より好ましくは、条件式（１）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
７２．０［度］ ＜ ｜θ１｜ ＜ ８８．０［度］ …（１ａ）
更に、より好ましくは、条件式（１ａ）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
７４．０［度］ ＜ ｜θ１｜ ＜ ８６．０［度］ …（１ｂ）
７２．０［度］ ＜ ｜θ１｜ ＜ ８８．０［度］ …（１ａ）
更に、より好ましくは、条件式（１ａ）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
７４．０［度］ ＜ ｜θ１｜ ＜ ８６．０［度］ …（１ｂ）
ここで、本発明において光軸の偏向角を９０度未満に配置することと、従来構成（光軸の偏向角を９０度として設計した構成）において製造誤差などに起因して光軸の偏向角が９０度より小さくなった場合とは本質的に異なる。つまり、製造誤差などにより光軸の偏向角が９０度より小さくなった場合には、偏芯収差が発生することにより光学性能が低下してしまう。
また、本発明では、第２のレンズ群が、第１のレンズ群である物体側レンズ群より像面側に設けられる後続レンズ群中に少なくとも１枚のレンズを有する構成としている。これにより、第１のレンズ群である物体側レンズ群で補正不足となったコマ収差や像面湾曲、倍率色収差を第２のレンズ群である後続レンズ群で補正することにより、多画素（狭画素ピッチ）の電子撮像素子にも対応する高画質化を達成できる。
以上の構成により、本発明において、高い光学性能を有しつつ撮像装置を薄型に構成可能な望遠光学系を実現できる。
ここで、本発明のより好ましい構成について更に説明する。本発明の光学系において、より好ましくは、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。ここで、物体側レンズ群ＬＦの焦点距離をｆＦとし、光学系全系の焦点距離をｆとする。また、光学系の全長（光軸偏向素子以外の平行平板は空気換算）をＯＡＬとし、物体側レンズ群ＬＦの最物体側面頂点から第１の光軸偏向素子ＬＭ１による光軸偏向点までの光軸上における距離をＤＦとする。
０．３５ ＜ ｆＦ／ｆ ＜ １．３ …（２）
０．４０ ＜ ＯＡＬ／ｆ ＜ １．２５ …（３）
０．０８ ＜ ＤＦ／ｆ ＜ ０．３０ …（４）
０．１０ ＜ ＤＦ／ＯＡＬ ＜ ０．３５ …（５）
０．４０ ＜ ＯＡＬ／ｆ ＜ １．２５ …（３）
０．０８ ＜ ＤＦ／ｆ ＜ ０．３０ …（４）
０．１０ ＜ ＤＦ／ＯＡＬ ＜ ０．３５ …（５）
条件式（２）は物体側レンズ群ＬＦの焦点距離と光学系全系の焦点距離の比を規定した条件式である。条件式（２）を満足することで、光学系全系の小型化を実現している。
条件式（２）の下限を超えると、全系焦点距離に比して物体側レンズ群ＬＦの屈折力が強まりすぎる。このとき、少ない構成枚数でのレンズ群内での色消しが困難となり、レンズ群厚の増大により光学系の厚みが増大する、若しくは光学系全系において軸上色収差の補正が困難となる。一方、上限を超えると、全系焦点距離に比して物体側レンズ群ＬＦの屈折力が弱まりすぎる。このとき、光学系全系が大型化するとともに、レンズ群ＬＦの軸上光束収斂効果が弱まりすぎるため、光軸偏向素子が大型化することで光学系の厚みが増大するのでよくない。
条件式（３）は、光学系の全長と光学系全系の焦点距離の比を規定した条件式である。条件式（３）を満足することで、本発明の構成において光学系小型化と高い光学性能（高画質化）を両立している。
条件式（３）の下限を超えると、全系焦点距離に比して光学系の全長が小さくなりすぎる。このとき、レンズ構成枚数の削減と高画質化の両立が困難となる。一方、上限を超えると、全系焦点距離に比して光学系の全長が大きくなりすぎる。このとき、光学系サイズが大型化しすぎるため、本発明の構成を採用してもレンズユニット体積の削減が困難となるのでよくない。
条件式（４）は、物体側レンズ群ＬＦの最物体側面頂点から第１の偏向素子ＬＭ１による光軸偏向点までの光軸上における距離と光学系全系の焦点距離の比を規定した条件式である。条件式（４）を満足することで、光学系の厚みの薄型化を実現している。
条件式（４）の下限を超えると、物体側レンズ群ＬＦ物体側面頂点から光軸偏向点までの距離が小さくなりすぎる。このとき、物体側レンズ群ＬＦに配置されたレンズの構成枚数や曲率が制限されてしまう。これによれば、物体側レンズ群ＬＦの群内色消しが不十分となり軸上色収差の補正が困難となる、若しくは、所望のレンズ群焦点距離の確保が困難となり光学系全系が大型化してしまう。一方、上限を超えると、物体側レンズ群ＬＦ物体側面頂点から光軸偏向点までの距離が大きくなりすぎる。このとき、光学系の厚みが増大しすぎるのでよくない。
条件式（５）は、物体側レンズ群ＬＦの最物体側面頂点から第１の偏向素子ＬＭ１による光軸偏向点までの光軸上における距離と光学系の全長の比を規定した条件式である。条件式（５）を満足することで、光学系内における光軸偏向素子の配置を最適化している。
条件式（５）の下限を超えると、光学系展開状態で考えたとき、第１の光軸偏向素子ＬＭ１の光軸偏向点の位置が物体側により過ぎる配置となる。このとき、第１の光軸偏向素子ＬＭ１の光軸偏向点から像面ＩＰまでの距離が大きくなりすぎることとなる。つまり、条件式（１）を満足する構成をとった場合、後続レンズ群ＬＲを光学系の厚みを増大させずに配置することが困難となる。一方、上限を超えると、第１の光軸偏向素子ＬＭ１の光軸偏向点の位置が像面側により過ぎる配置となる。このとき、光学系の厚みが増大しすぎるのでよくない。
更に、本発明において、より好ましくは、条件式（１）乃至（５）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
０．４０ ＜ ｆＦ／ｆ ＜ １．２５ …（２ａ）
０．４５ ＜ ＯＡＬ／ｆ ＜ １．２１ …（３ａ）
０．１０ ＜ ＤＦ／ｆ ＜ ０．２９ …（４ａ）
０．１５ ＜ ＤＦ／ＯＡＬ ＜ ０．３０ …（５ａ）
０．４５ ＜ ＯＡＬ／ｆ ＜ １．２１ …（３ａ）
０．１０ ＜ ＤＦ／ｆ ＜ ０．２９ …（４ａ）
０．１５ ＜ ＤＦ／ＯＡＬ ＜ ０．３０ …（５ａ）
そして、更に好ましくは、条件式（１ａ）〜（５ａ）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
０．４５ ＜ ｆＦ／ｆ ＜ １．２２ …（２ｂ）
０．５０ ＜ ＯＡＬ／ｆ ＜ １．１８ …（３ｂ）
０．１２ ＜ ＤＦ／ｆ ＜ ０．２８ …（４ｂ）
０．２０ ＜ ＤＦ／ＯＡＬ ＜ ０．２８ …（５ｂ）
０．４５ ＜ ｆＦ／ｆ ＜ １．２２ …（２ｂ）
０．５０ ＜ ＯＡＬ／ｆ ＜ １．１８ …（３ｂ）
０．１２ ＜ ＤＦ／ｆ ＜ ０．２８ …（４ｂ）
０．２０ ＜ ＤＦ／ＯＡＬ ＜ ０．２８ …（５ｂ）
ここで、後述する各実施形態の光学系では、第２のレンズ群である後続レンズＬＲの光路中に第２の光軸偏向部材ＬＭ２を配置している。これによれば、レンズ群全長の長い後続レンズ群ＬＲ内で光軸を偏向することにより、未使用空間を有効に活用しユニット体積の削減を実現している。つまり、光学系内において光軸を２回偏向する構成を採用することで、光学系の厚さの薄型化とユニット体積の削減を両立している。
このとき、より好ましくは、次の条件式（６）乃至（８）のうち１つ以上を満足するのが良い。
θ１＋θ２ ＝ ０［度］ …（６）
０．９ ＜ ＤＦ／ＤＲ ＜ ２．２ …（７）
１．０ ＜ ＤＲ／（ｆ＊ｔａｎ（ω）） ＜ ５．０ …（８）
θ１＋θ２ ＝ ０［度］ …（６）
０．９ ＜ ＤＦ／ＤＲ ＜ ２．２ …（７）
１．０ ＜ ＤＲ／（ｆ＊ｔａｎ（ω）） ＜ ５．０ …（８）
ここで、第１の光軸偏向素子ＬＭ１による偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角（偏向前の光軸を基準とした偏向後の光軸の角度、反時計回り方向を正とする）をθ１［度］とする。また、第２の偏向素子ＬＭ２による偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角（偏向前の光軸を基準とした偏向後の光軸の角度、反時計回り方向を正とする）をθ２［度］とする。
また、物体側レンズ群ＬＦの最物体側面頂点から第１の光軸偏向素子ＬＭ１による光軸偏向点までの光軸上における距離をＤＦとする。そして、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面ＩＰまでの光軸上における距離（光軸偏向素子である第１および第２の光学部材以外の平行平板は空気換算）をＤＲとする。また、光学系全系の焦点距離をｆとし、光学系全系の半画角をωとする。
条件式（６）は、各光軸偏向素子による光軸の偏向角を規定した条件式である。条件式（６）の物理的意味は、物体平面と像面ＩＰが平行となるように光軸「Ｚ型」に偏向することである。光軸を「Ｚ型」の配置とすることで、各レンズ群の配置を最適化し光学系ユニット体積の最小化を実現している。また、物体平面と像面が平行となる配置をとることで、とくセンサー駆動フォーカス方式を採用した場合、フォーカス駆動機構を含めた撮像装置全体の体積を最小化するのに有効である。
条件式（７）は、物体側レンズ群ＬＦの最物体側面頂点から第１の光軸偏向素子ＬＭ１による光軸偏向点までの光軸上における距離と第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面までの光軸上における距離の比を規定した条件式である。条件式（７）を満足することで、光軸を２回偏向する構成において、光学系の厚みの薄型化とレンズユニット体積の最小化をバランスよく実現している。
条件式（７）の下限を超えると、物体側レンズ群ＬＦの物体側面頂点から第１の光軸偏向素子ＬＭ１による光軸偏向点までの距離が、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面までの距離に比して小さくなりすぎる。このとき、光学系の厚みは、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面ＩＰまでの距離に律速されることとなる。
一方、上限を超えると、物体側レンズ群ＬＦの物体側面頂点から第１の光軸偏向素子ＬＭ１による光軸偏向点までの距離が、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面ＩＰまでの距離に比して大きくなりすぎる。このとき、光学系の厚みは、物体側レンズ群ＬＦの物体側面頂点から第１の光軸偏向素子ＬＭ１による光軸偏向点までの距離に律速されることとなる。上限あるいは下限を超えたいずれの場合も、光学系の厚みを律速する部分系の厚みのバランスが崩れるため、レンズユニット体積の小型化が困難となるのでよくない。
条件式（８）は、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面ＩＰまでの光軸上における距離と設計像円半径の比を規定した条件式である。条件式（８）を満足することで、第２の光軸偏向素子ＬＭ２の配置を最適化している。
条件式（８）の下限を超えると、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面ＩＰまでの光軸上における距離が設計像円半径に比して小さくなりすぎる。この場合、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点と像面ＩＰが近づきすぎる配置となるため、第２の光軸偏向素子ＬＰと像面ＩＰが干渉してしまう。一方、上限を超えると、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面ＩＰまでの光軸上における距離が設計像円半径に比して大きくなりすぎる。このとき、光学系の厚みは、第２の光軸偏向素子ＬＭ２による光軸偏向点から像面ＩＰまでの距離に律速され、光学系の厚みが増大するのでよくない。
更に本発明において、より好ましくは、条件式（７）、（８）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
１．０ ＜ ＤＦ／ＤＲ ＜ ２．０ …（７ａ）
１．２ ＜ ＤＲ／（ｆ＊ｔａｎ（ω）） ＜ ４．０ …（８ａ）
１．２ ＜ ＤＲ／（ｆ＊ｔａｎ（ω）） ＜ ４．０ …（８ａ）
そして、更に好ましくは、条件式（７ａ）、（８ａ）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
１．２ ＜ ＤＦ／ＤＲ ＜ １．８ …（７ｂ）
１．４ ＜ ＤＲ／（ｆ＊ｔａｎ（ω）） ＜ ３．０ …（８ｂ）
１．２ ＜ ＤＦ／ＤＲ ＜ １．８ …（７ｂ）
１．４ ＜ ＤＲ／（ｆ＊ｔａｎ（ω）） ＜ ３．０ …（８ｂ）
また、後述する各実施形態の光学系は物体側レンズ群ＬＦを物体側から順に、正レンズ、負レンズの２枚にて構成している。これによれば、光学系の厚さに直結する物体側レンズ群ＬＦを群内の色消しが可能な最小構成枚数とすることで、望遠光学系で課題となる軸上色収差を良好に補正しつつ、光学系の厚さの薄型化を実現している。
また、後述する第１乃至第３の実施形態においては、物体側レンズ群ＬＦの中に回折面を配置している。物体側レンズ群ＬＦ内に回折面を配置することで、構成枚数を増やすことなくレンズ群内の色収差を良好に補正している。後述する第１乃至第３の実施形態において、回折面は接合面内に配置しているが、これに限られることはない。たとえば、球面、平面、または、非球面のいずれに配置してもよい。また回折面は、光学面にプラスチックなどの膜を回折光学部として添付する方法である、所謂レプリカで作成してもよい。
回折格子形状については、その２ｉ次項の位相係数をＣ２ｉとしたとき、光軸からの距離Ｈにおける位相φ（Ｈ）は以下の式（ａ）で表される。ここで、ｍは回折次数、λ０は基準波長である。
φ（Ｈ）＝（２・π・ｍ／λ０）・（Ｃ２・ｈ2＋Ｃ４・ｈ4＋ … ＋Ｃ２ｉ・ｈ2i）
…（ａ）
一般に、屈折光学材料のｄ線基準のアッベ数（分散値）νｄは、ｄ、Ｃ、Ｆ線の各波長における屈折率をＮｄ、ＮＣ、ＮＦとしたとき、次式で表される。
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）＞０ …（ｂ）
…（ａ）
一般に、屈折光学材料のｄ線基準のアッベ数（分散値）νｄは、ｄ、Ｃ、Ｆ線の各波長における屈折率をＮｄ、ＮＣ、ＮＦとしたとき、次式で表される。
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）＞０ …（ｂ）
一方、回折面のアッベ数νｄはｄ、Ｃ、Ｆ線の各波長をλｄ、λＣ、λＦとしたとき
νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ） …（ｃ）
と表され、νｄ＝−３．４５３となる。
νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ） …（ｃ）
と表され、νｄ＝−３．４５３となる。
また、部分分散比θｇＦは
θｇＦ＝（λｇ−λＦ）／（λＦ−λＣ） … （ｄ）
と表され、θｇＦ＝０．２９５６となる。
θｇＦ＝（λｇ−λＦ）／（λＦ−λＣ） … （ｄ）
と表され、θｇＦ＝０．２９５６となる。
これにより、任意波長における分散性は、屈折光学素子と逆作用を有することがわかる。また、回折面の基準波長における近軸的な一次回折光（ｍ＝１）の屈折力φＤは、回折面の位相を表す前式（ａ）から２次項の係数をＣ２としたとき
φＤ ＝ −２・Ｃ２
と表される。これより、回折光学素子ＤＯＥの回折成分のみによる焦点距離ｆＤＯＥは
ｆＤＯＥ ＝ １／φＤ ＝ −１／（２・Ｃ２） …（ｅ）
となる。さらに、任意波長をλ、基準波長をλ０としたとき、任意波長の基準波長に対する屈折力変化は、次式となる。
φＤ’ ＝ （λ／λ０）×（−２・Ｃ２） …（ｆ）
φＤ ＝ −２・Ｃ２
と表される。これより、回折光学素子ＤＯＥの回折成分のみによる焦点距離ｆＤＯＥは
ｆＤＯＥ ＝ １／φＤ ＝ −１／（２・Ｃ２） …（ｅ）
となる。さらに、任意波長をλ、基準波長をλ０としたとき、任意波長の基準波長に対する屈折力変化は、次式となる。
φＤ’ ＝ （λ／λ０）×（−２・Ｃ２） …（ｆ）
これにより、回折面の特徴として、前式（ａ）の位相係数Ｃ２を変化させることにより、弱い近軸屈折力変化で大きな分散特性が得られる。これは、色収差以外の諸収差に大きな影響を与えることなく、色収差の補正が可能であることを意味している。
位相係数Ｃ４以降の高次数の係数については、回折面の光線入射高の変化に対する屈折力変化により非球面と類似した効果を得ることができる。
このとき、より好ましくは次の条件式を満足するのが良い。物体側レンズ群ＬＦの中の回折面の焦点距離をｆｄｏｅとする。物体側レンズ群ＬＦの焦点距離をｆＦとする。
２０．０ ＜ ｆｄｏｅ／ｆＦ ＜ １００．０ …（９）
条件式（９）は、物体側レンズ群ＬＦの中の回折面の屈折力配置を規定した条件式である。条件式（８）を満足することで、回折面の屈折力を最適化しレンズ群内の適切な色消しを実現している。
条件式（９）は、物体側レンズ群ＬＦの中の回折面の屈折力配置を規定した条件式である。条件式（８）を満足することで、回折面の屈折力を最適化しレンズ群内の適切な色消しを実現している。
条件式（８）の下限を超えると、物体側レンズ群ＬＦの焦点距離に比して回折面の屈折力が強まりすぎる。このとき、回折面による色消し効果が強まりすぎるため、光学系全系での軸上色収差が補正過剰となる。一方、上限を超えると、物体側レンズ群ＬＦの焦点距離に比して回折面の屈折力が弱まりすぎる。このとき、回折面による色消し効果が弱まりすぎるため、光学系全系での軸上色収差が補正不足となるのでよくない。
更に、より好ましくは条件式（９）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
２５．０ ＜ ｆｄｏｅ／ｆＦ ＜ ７０．０ …（９ａ）
２５．０ ＜ ｆｄｏｅ／ｆＦ ＜ ７０．０ …（９ａ）
そして、更に好ましくは条件式（９ａ）の数値範囲を以下の範囲とするのがよい。
３０．０ ＜ ｆｄｏｅ／ｆＦ ＜ ５０．０ …（９ｂ）
３０．０ ＜ ｆｄｏｅ／ｆＦ ＜ ５０．０ …（９ｂ）
（各実施形態の光学系における具体的構成）
図１、図４、図７、図１０、図１３は、本発明の第１乃至第５の実施形態の無限遠物体合焦時におけるレンズ断面図（折り曲げ状態）である。また、図２、図５、図８、図１１、１４は、本発明の第１乃至第５の実施形態の無限遠物体合焦時におけるレンズ断面図（展開状態）である。また、図３、図６、図９、図１２、図１５は本発明の第１乃至第５の実施形態の無限距離物体への合焦時における縦収差図である。
図１、図４、図７、図１０、図１３は、本発明の第１乃至第５の実施形態の無限遠物体合焦時におけるレンズ断面図（折り曲げ状態）である。また、図２、図５、図８、図１１、１４は、本発明の第１乃至第５の実施形態の無限遠物体合焦時におけるレンズ断面図（展開状態）である。また、図３、図６、図９、図１２、図１５は本発明の第１乃至第５の実施形態の無限距離物体への合焦時における縦収差図である。
各実施形態の光学系は撮像装置に用いられる撮影レンズ系であり、レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）で、右方が像側である。
レンズ断面図においてＬＦは、第１の光路偏向部材の物体側に配置された第１のレンズ群としての物体側レンズ群である。ＬＭ１は、第１の光路偏向部材である。ＬＲは、第１の光路偏向部材の像面側に配置された第２のレンズ群としての像側レンズ群である。ＬＭ２は、第２の光路偏向部材である。Ｇはローパスフィルタやカバーガラスなどに相当する光学ガラスブロックである。ＩＰはＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する像面である。
ここで、開口絞りは明示していないが、例えば、物体側レンズ群ＬＦ内や像側レンズ群ＬＲの物体側に配置した鏡筒枠体を、実質的な開口絞りとして設定することができる。
縦収差図において、ｄ−ｌｉｎｅ、ｇ−ｌｉｎｅは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは撮影半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。
（第１の実施形態）
以下、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。第１の実施形態では、物体側から像側へ順に、第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦ、反射ミラーである光路偏向部材ＬＭ１、第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲにて構成している。これにより、本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、負の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。
以下、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。第１の実施形態では、物体側から像側へ順に、第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦ、反射ミラーである光路偏向部材ＬＭ１、第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲにて構成している。これにより、本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、負の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。
ここで、光路偏向部材ＬＭ１による光軸の偏向角を９０度未満（７６．０度）とすることで、光路偏向部材ＬＭ１の厚み方向サイズを削減しつつ後続レンズ群ＬＲを適切に配置し、光学系の厚みの薄型化を実現している。また、像側レンズ群ＬＲの像側には各種光学フィルタやカバーガラスに相当するガラスブロックＧを配置している。
ここで、物体側レンズ群ＬＦは物体側から順に、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズの２枚接合レンズにて構成し、接合面には回折面を配置している。これによれば、光学系の厚みに直結する物体側レンズ群ＬＦのレンズ群厚を薄型化するとともに、回折面による色消し効果を有効に活用している。つまり、物体側レンズ群ＬＦの屈折力を強める屈折力配置とレンズ群内での色消しを両立することで、光学系全系の全長を短縮しつつ望遠レンズで課題となる軸上色収差を良好に補正している。
また、後続レンズ群ＬＲは物体側から順に、物体側に凸のメニスカス形状の負レンズ、物体側に凸のメニスカス形状の正の非球面レンズ、光路偏向部材ＬＭ２にて構成している。後続レンズ群ＬＲを正レンズと負レンズの２枚構成とすることで、光学系全系の倍率色収差良好に補正している。さらに、後続レンズ群ＬＲ内に樹脂材料よりなる非球面レンズを配置することで、光学系全系のコマ収差と像面湾曲を良好に補正するとともに、低コストを実現する構成としている。
また、光軸を偏向する第２の光学部材としての光路偏向部材ＬＭ２の光軸の偏向角は、光軸を偏向する第１の光学部材としての光路偏向部材ＬＭ１による光軸の偏向角と絶対値が同一で異符号となる配置としている。すなわち、それぞれ光軸を偏向する第１および第２の光学部材による光軸の偏向角について
θ１＋θ２ ＝ ０［度］
なる条件式を満足する。
θ１＋θ２ ＝ ０［度］
なる条件式を満足する。
ここで、第１および第２の光学部材により偏向される光軸を同一平面内に配置する。そして、θ１、θ２を以下のように定める。
θ１：第１の光学部材による偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角（反時計回り方向を正とする）
θ２：第２の光学部材による偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角（反時計回り方向を正とする）
本実施形態によれば、光学系の厚みを増加することなく、光学系の長さ方向を短縮しレンズユニット体積の最小化を図っている。そして、光学系構成と光軸の偏向角を最適化することにより、高い光学性能を有しつつ撮像装置を薄型に構成可能な望遠光学系を実現する。
θ１：第１の光学部材による偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角（反時計回り方向を正とする）
θ２：第２の光学部材による偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角（反時計回り方向を正とする）
本実施形態によれば、光学系の厚みを増加することなく、光学系の長さ方向を短縮しレンズユニット体積の最小化を図っている。そして、光学系構成と光軸の偏向角を最適化することにより、高い光学性能を有しつつ撮像装置を薄型に構成可能な望遠光学系を実現する。
（第２の実施形態）
以下、図４及び図５を参照して、本発明の第２の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。本実施形態の光学系の基本構成は、第１の実施形態と同じである。すなわち、本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、負の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。
以下、図４及び図５を参照して、本発明の第２の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。本実施形態の光学系の基本構成は、第１の実施形態と同じである。すなわち、本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、負の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。
本実施形態２は第１の実施形態と比較して、光軸を偏向する第１の光学部材としての第１の光路偏向部材ＬＭ１を反射ミラーでなく全反射プリズムで構成し、光軸の偏向角を変更したことが異なる。光軸偏向素子として全反射プリズムの全反射面を用いることで、光量の損失なく光軸を偏向することができる。なお、光軸を偏向する第２の光学部材としての第２の光路偏向部材ＬＭ２については、反射ミラーもしくは全反射プリズムで構成できる。
ここで、物体側レンズ群ＬＦは物体側から順に、両凸形状の正レンズと像面側に凸のメニスカス形状の負レンズの２枚接合レンズにて構成し、接合面には回折面を配置している。
（第３の実施形態）
以下、図７及び図８を参照して、本発明の第３の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。本実施形態の光学系の基本構成は、第１の実施形態と同じである。本実施形態は第１の実施形態と比較して、各レンズ群の屈折力配置と群内形状を変更し、焦点距離とＦｎｏを変更したことが異なる。
以下、図７及び図８を参照して、本発明の第３の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。本実施形態の光学系の基本構成は、第１の実施形態と同じである。本実施形態は第１の実施形態と比較して、各レンズ群の屈折力配置と群内形状を変更し、焦点距離とＦｎｏを変更したことが異なる。
本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、第１のレンズ群の屈折力より弱い正の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。
ここで、物体側レンズ群ＬＦは物体側から順に、両凸形状の正レンズと像面側に凸のメニスカス形状の負レンズの２枚接合レンズにて構成し、接合面には回折面を配置している。また、後続レンズ群ＬＲは物体側から順に、物体側に凸のメニスカス形状の負レンズと物体側に凸のメニスカス形状の正レンズの接合レンズ、光路偏向部材ＬＭ２、物体側に凸のメニスカス形状の正の非球面レンズにて構成している。
（第４の実施形態）
以下、図１０及び図１１を参照して、本発明の第４の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。本実施形態の光学系の基本構成は、第１の実施形態と同じである。本実施形態は第１の実施形態と比較して、各レンズ群の屈折力配置と群内形状を変更し、焦点距離とＦｎｏおよび光軸の偏向角を変更したことが異なる。本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、第１のレンズ群の屈折力より弱い正の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。
以下、図１０及び図１１を参照して、本発明の第４の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。本実施形態の光学系の基本構成は、第１の実施形態と同じである。本実施形態は第１の実施形態と比較して、各レンズ群の屈折力配置と群内形状を変更し、焦点距離とＦｎｏおよび光軸の偏向角を変更したことが異なる。本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、第１のレンズ群の屈折力より弱い正の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。
ここで、物体側レンズ群ＬＦは物体側から順に、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズの２枚接合レンズにて構成している。そして、物体側レンズ群ＬＦ内に回折面を配置しない構成としているが、物体側レンズ群ＬＦの屈折力配置を最適化し、正レンズに高屈折率低分散の光学材料を用いることで、群内の色消しを充分に維持している。
（第５の実施形態）
以下、図１３及び図１４を参照して、本発明の第５の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。本実施形態の光学系の基本構成は、第４の実施形態と同じである。すなわち、本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、第１のレンズ群の屈折力より弱い正の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。本実施形態は第４の実施形態と比較して、各レンズ群の屈折力配置と群内形状を変更し、焦点距離と光軸の偏向角を変更したことが異なる。
以下、図１３及び図１４を参照して、本発明の第５の実施形態の光学系について具体的構成を説明する。本実施形態の光学系の基本構成は、第４の実施形態と同じである。すなわち、本実施形態では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１のレンズ群としての物体側レンズ群ＬＦと、第１のレンズ群の屈折力より弱い正の屈折力を有する第２のレンズ群としての後続レンズ群ＬＲと、を備える構成となっている。本実施形態は第４の実施形態と比較して、各レンズ群の屈折力配置と群内形状を変更し、焦点距離と光軸の偏向角を変更したことが異なる。
ここで、後続レンズ群ＬＲは物体側から順に、両凹形状の負レンズと両凸形状の正の非球面レンズ、光路偏向部材ＬＭ２にて構成している。さらに、後続レンズ群ＬＲ内の非球面レンズをガラス材料としている。これにより、樹脂材料を用いた場合と比して、温度変化や湿度変化といった外乱に対して、よりロバストな光学系を実現している。
以上説明した第１乃至第５の実施形態において、無限遠物体から近距離物体への合焦動作に関しては、レンズ群の一部を移動する部分フォーカス方式、撮像素子を像側へ移動するセンサー移動方式など、各種手法が適用できる。また、手ぶれの補正に際しては、各レンズ群の少なくとも一部を光軸と垂直方向の成分を有するように変位する構成、撮像素子を変位する構成など、各種公知の手法を適用してもよい。また、歪曲収差については、各種公知の手法を適用し電子的に処理してもよい。
（数値実施例）
次に、本発明の数値実施例を示す。ここで、光路偏向素子による光軸偏向は同軸の光軸上に展開した状態として、光学系諸数値を記載している。また、光路偏向素子による反射面と光軸との交点位置にはダミー面を配置し、光軸の偏向角は別途記載している。
次に、本発明の数値実施例を示す。ここで、光路偏向素子による光軸偏向は同軸の光軸上に展開した状態として、光学系諸数値を記載している。また、光路偏向素子による反射面と光軸との交点位置にはダミー面を配置し、光軸の偏向角は別途記載している。
各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉはレンズ面の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔である。ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。＊は非球面、（回折）は回折面であることを示す。また、ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８は非球面係数である。また、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６は位相係数である。
非球面形状は光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2］＋Ａ４・ｈ4＋Ａ６・ｈ6＋Ａ８・ｈ8
で表される。但しＲは近軸曲率半径である。
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2］＋Ａ４・ｈ4＋Ａ６・ｈ6＋Ａ８・ｈ8
で表される。但しＲは近軸曲率半径である。
回折面は光軸からの高さｈの位置での位相をφ（ｈ）係数とするとき、
φ（ｈ）＝（２・π・ｍ／λ０）・（Ｃ２・ｈ2＋Ｃ４・ｈ4＋Ｃ６・ｈ6）
で表される。但しｍは回折次数、λ０は基準波長である。
φ（ｈ）＝（２・π・ｍ／λ０）・（Ｃ２・ｈ2＋Ｃ４・ｈ4＋Ｃ６・ｈ6）
で表される。但しｍは回折次数、λ０は基準波長である。
なお、バックフォーカスに関しては、ガラスブロックＧを空気換算した数値をＢＦ（ｉｎ ａｉｒ）として表している。
また、前述の各条件式と各数値実施例との関係を表１に示す。
（数値実施例１）
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 76.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -76.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 13.107 2.00 1.80400 46.5 8.17
2(回折) -21.365 0.40 2.00069 25.5 7.89
3 469.940 3.50 7.71
4 ∞ 7.30 6.19
5 9.756 0.35 1.89190 37.1 2.95
6 3.389 0.10 2.85
7 3.405 1.00 1.63550 23.9 2.92
8* 6.774 6.84 2.88
9 ∞ 2.97 4.27
10 ∞ 0.35 1.51633 64.1 6.00
11 ∞ 0.35 6.00
像面 ∞
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 76.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -76.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 13.107 2.00 1.80400 46.5 8.17
2(回折) -21.365 0.40 2.00069 25.5 7.89
3 469.940 3.50 7.71
4 ∞ 7.30 6.19
5 9.756 0.35 1.89190 37.1 2.95
6 3.389 0.10 2.85
7 3.405 1.00 1.63550 23.9 2.92
8* 6.774 6.84 2.88
9 ∞ 2.97 4.27
10 ∞ 0.35 1.51633 64.1 6.00
11 ∞ 0.35 6.00
像面 ∞
非球面・回折面データ
第2面(回折面)
C 2=-6.41678e-004 C 4= 1.40324e-005 C 6=-1.31055e-007
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.12919e-004 A 6=-6.47260e-005 A 8= 2.29423e-005
焦点距離 33.66
Fナンバー 4.12
画角 4.25
像高 2.50
レンズ全長 25.16
BF(in air) 3.55
入射瞳位置 0.00
射出瞳位置 -16.57
前側主点位置 -33.30
後側主点位置 -33.31
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 19.23 2.40 -0.22 -1.52
LM1 4 ∞ 0.00 0.00 -0.00
LR 5 -13.63 8.29 1.07 -6.67
G 10 ∞ 0.35 0.12 -0.12
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 10.37（回折面を含まない）
fdoe 779.21（m=1）
2 2 -20.41（回折面を含まない）
3 5 -5.98
4 7 9.66
第2面(回折面)
C 2=-6.41678e-004 C 4= 1.40324e-005 C 6=-1.31055e-007
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.12919e-004 A 6=-6.47260e-005 A 8= 2.29423e-005
焦点距離 33.66
Fナンバー 4.12
画角 4.25
像高 2.50
レンズ全長 25.16
BF(in air) 3.55
入射瞳位置 0.00
射出瞳位置 -16.57
前側主点位置 -33.30
後側主点位置 -33.31
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 19.23 2.40 -0.22 -1.52
LM1 4 ∞ 0.00 0.00 -0.00
LR 5 -13.63 8.29 1.07 -6.67
G 10 ∞ 0.35 0.12 -0.12
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 10.37（回折面を含まない）
fdoe 779.21（m=1）
2 2 -20.41（回折面を含まない）
3 5 -5.98
4 7 9.66
（数値実施例２）
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 80.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -80.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 13.577 2.20 1.83481 42.7 8.17
2(回折) -14.713 0.50 2.00100 29.1 7.88
3 -110.556 0.33 7.67
4 ∞ 3.70 2.00069 25.5 7.47
5 ∞ 4.30 2.00069 25.5 6.54
6 ∞ 4.42 5.47
7 11.549 0.50 1.95375 32.3 3.15
8 3.499 0.10 2.88
9 3.518 0.88 1.63550 23.9 2.88
10* 7.090 7.00 2.67
11 ∞ 3.49 4.14
12 ∞ 0.35 1.51633 64.1 6.00
13 ∞ 0.35 6.00
像面 ∞
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 80.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -80.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 13.577 2.20 1.83481 42.7 8.17
2(回折) -14.713 0.50 2.00100 29.1 7.88
3 -110.556 0.33 7.67
4 ∞ 3.70 2.00069 25.5 7.47
5 ∞ 4.30 2.00069 25.5 6.54
6 ∞ 4.42 5.47
7 11.549 0.50 1.95375 32.3 3.15
8 3.499 0.10 2.88
9 3.518 0.88 1.63550 23.9 2.88
10* 7.090 7.00 2.67
11 ∞ 3.49 4.14
12 ∞ 0.35 1.51633 64.1 6.00
13 ∞ 0.35 6.00
像面 ∞
非球面・回折面データ
第2面(回折面)
C 2=-6.50980e-004 C 4= 1.50409e-005 C 6=-2.24826e-007
第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.84080e-004 A 6=-1.18164e-004 A 8= 3.55728e-005
焦点距離 33.67
Fナンバー 4.12
画角 4.25
像高 2.50
レンズ全長 28.12
BF(in air) 4.07
入射瞳位置 0.00
射出瞳位置 -16.16
前側主点位置 -34.97
後側主点位置 -33.32
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 16.53 2.70 0.02 -1.43
LM1 4 ∞ 8.00 2.00 -2.00
LR 7 -10.68 8.48 0.91 -7.00
G 12 ∞ 0.35 0.12 -0.12
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 8.77（回折面を含まない）
fdoe 768.07（m=1）
2 2 -17.00（回折面を含まない）
3 4 0.00
4 5 0.00
5 7 -5.43
6 9 10.03
第2面(回折面)
C 2=-6.50980e-004 C 4= 1.50409e-005 C 6=-2.24826e-007
第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.84080e-004 A 6=-1.18164e-004 A 8= 3.55728e-005
焦点距離 33.67
Fナンバー 4.12
画角 4.25
像高 2.50
レンズ全長 28.12
BF(in air) 4.07
入射瞳位置 0.00
射出瞳位置 -16.16
前側主点位置 -34.97
後側主点位置 -33.32
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 16.53 2.70 0.02 -1.43
LM1 4 ∞ 8.00 2.00 -2.00
LR 7 -10.68 8.48 0.91 -7.00
G 12 ∞ 0.35 0.12 -0.12
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 8.77（回折面を含まない）
fdoe 768.07（m=1）
2 2 -17.00（回折面を含まない）
3 4 0.00
4 5 0.00
5 7 -5.43
6 9 10.03
（数値実施例３）
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 76.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -76.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 28.574 3.00 1.77250 49.6 14.63
2(回折) -26.637 0.60 2.00100 29.1 14.39
3 -98.250 6.00 14.20
4 ∞ 19.51 11.48
5 58.751 0.40 1.64000 60.1 3.56
6 3.425 1.10 1.76200 40.1 3.50
7 4.930 6.78 3.36
8 ∞ 4.00 5.28
9 6.558 1.80 1.53110 55.9 6.74
10* 24.886 0.97 6.51
11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 8.00
12 ∞ 0.35 8.00
像面 ∞
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 76.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -76.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 28.574 3.00 1.77250 49.6 14.63
2(回折) -26.637 0.60 2.00100 29.1 14.39
3 -98.250 6.00 14.20
4 ∞ 19.51 11.48
5 58.751 0.40 1.64000 60.1 3.56
6 3.425 1.10 1.76200 40.1 3.50
7 4.930 6.78 3.36
8 ∞ 4.00 5.28
9 6.558 1.80 1.53110 55.9 6.74
10* 24.886 0.97 6.51
11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 8.00
12 ∞ 0.35 8.00
像面 ∞
非球面・回折面データ
第2面(回折面)
C 2=-3.77028e-004 C 4= 2.22596e-006 C 6=-9.36111e-009
第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.75340e-004 A 6=-6.76208e-006 A 8= 6.00236e-007
焦点距離 67.30
Fナンバー 4.60
画角 2.55
像高 3.00
レンズ全長 45.00
BF(in air) 1.65
入射瞳位置 0.00
射出瞳位置 253.88
前側主点位置 85.16
後側主点位置 -66.95
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 34.21 3.60 0.24 -1.77
LM1 4 ∞ 0.00 0.00 -0.00
LR 5 44.42 14.08 28.78 44.61
G 11 ∞ 0.50 0.16 -0.16
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 18.28（回折面を含まない）
fdoe 1326.16（m=1）
2 2 -36.66（回折面を含まない）
3 5 -5.70
4 6 11.18
5 9 16.21
第2面(回折面)
C 2=-3.77028e-004 C 4= 2.22596e-006 C 6=-9.36111e-009
第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.75340e-004 A 6=-6.76208e-006 A 8= 6.00236e-007
焦点距離 67.30
Fナンバー 4.60
画角 2.55
像高 3.00
レンズ全長 45.00
BF(in air) 1.65
入射瞳位置 0.00
射出瞳位置 253.88
前側主点位置 85.16
後側主点位置 -66.95
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 34.21 3.60 0.24 -1.77
LM1 4 ∞ 0.00 0.00 -0.00
LR 5 44.42 14.08 28.78 44.61
G 11 ∞ 0.50 0.16 -0.16
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 18.28（回折面を含まない）
fdoe 1326.16（m=1）
2 2 -36.66（回折面を含まない）
3 5 -5.70
4 6 11.18
5 9 16.21
（数値実施例４）
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 80.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -80.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 12.785 2.60 1.53775 74.7 9.62
2 -27.611 0.40 1.74951 35.3 9.26
3 138.310 4.50 9.09
4 ∞ 7.43 7.74
5 4.762 0.30 1.54814 45.8 5.24
6 3.449 0.12 4.90
7 3.493 2.00 1.53110 55.9 4.90
8* 4.123 7.00 4.06
9 ∞ 4.11 5.17
10 ∞ 0.50 1.51633 64.1 8.00
11 ∞ 0.35 8.00
像面 ∞
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 80.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -80.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 12.785 2.60 1.53775 74.7 9.62
2 -27.611 0.40 1.74951 35.3 9.26
3 138.310 4.50 9.09
4 ∞ 7.43 7.74
5 4.762 0.30 1.54814 45.8 5.24
6 3.449 0.12 4.90
7 3.493 2.00 1.53110 55.9 4.90
8* 4.123 7.00 4.06
9 ∞ 4.11 5.17
10 ∞ 0.50 1.51633 64.1 8.00
11 ∞ 0.35 8.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.94650e-004 A 6=-2.67438e-005 A 8= 8.24924e-006
焦点距離 27.70
Fナンバー 2.88
画角 6.18
像高 3.00
レンズ全長 29.30
BF(in air) 4.79
入射瞳位置 25.06
射出瞳位置 -12.78
前側主点位置 -5.65
後側主点位置 -27.35
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 33.39 3.00 -0.78 -2.64
LM1 4 ∞ 0.00 0.00 -0.00
LR 5 1127.96 9.42 -213.03 -187.53
G 10 ∞ 0.50 0.16 -0.16
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 16.62
2 2 -30.68
3 5 -24.82
4 7 20.49
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.94650e-004 A 6=-2.67438e-005 A 8= 8.24924e-006
焦点距離 27.70
Fナンバー 2.88
画角 6.18
像高 3.00
レンズ全長 29.30
BF(in air) 4.79
入射瞳位置 25.06
射出瞳位置 -12.78
前側主点位置 -5.65
後側主点位置 -27.35
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 33.39 3.00 -0.78 -2.64
LM1 4 ∞ 0.00 0.00 -0.00
LR 5 1127.96 9.42 -213.03 -187.53
G 10 ∞ 0.50 0.16 -0.16
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 16.62
2 2 -30.68
3 5 -24.82
4 7 20.49
（数値実施例５）
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 84.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -84.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 18.945 3.57 1.59522 67.7 14.03
2 -36.491 0.60 1.91082 35.3 13.56
3 -701.417 6.30 13.35
4 ∞ 19.58 11.06
5 -6.810 0.60 1.66680 33.0 5.41
6 9.632 0.17 6.01
7 11.677 2.34 1.88202 37.2 6.15
8* -9.907 6.00 6.57
9 ∞ 5.17 6.26
10 ∞ 0.50 1.51633 64.1 8.00
11 ∞ 0.35 8.00
像面 ∞
第１光路偏向部材ＬＭ１による光軸偏向角： 84.0度
第２光路偏向部材ＬＭ２による光軸偏向角： -84.0度
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 18.945 3.57 1.59522 67.7 14.03
2 -36.491 0.60 1.91082 35.3 13.56
3 -701.417 6.30 13.35
4 ∞ 19.58 11.06
5 -6.810 0.60 1.66680 33.0 5.41
6 9.632 0.17 6.01
7 11.677 2.34 1.88202 37.2 6.15
8* -9.907 6.00 6.57
9 ∞ 5.17 6.26
10 ∞ 0.50 1.51633 64.1 8.00
11 ∞ 0.35 8.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K =-1.20907e+001 A 4=-1.46543e-003 A 6= 5.06802e-005 A 8=-1.32359e-006
焦点距離 40.40
Fナンバー 2.88
画角 4.25
像高 3.00
レンズ全長 45.17
BF(in air) 5.84
入射瞳位置 0.00
射出瞳位置 -100.95
前側主点位置 24.29
後側主点位置 -40.05
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 40.69 4.17 -0.65 -3.16
LM1 4 ∞ 0.00 0.00 -0.00
LR 5 65.15 9.10 11.18 5.38
G 10 ∞ 0.50 0.16 -0.16
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 21.47
2 2 -42.28
3 5 -5.90
4 7 6.40
第8面
K =-1.20907e+001 A 4=-1.46543e-003 A 6= 5.06802e-005 A 8=-1.32359e-006
焦点距離 40.40
Fナンバー 2.88
画角 4.25
像高 3.00
レンズ全長 45.17
BF(in air) 5.84
入射瞳位置 0.00
射出瞳位置 -100.95
前側主点位置 24.29
後側主点位置 -40.05
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
LF 1 40.69 4.17 -0.65 -3.16
LM1 4 ∞ 0.00 0.00 -0.00
LR 5 65.15 9.10 11.18 5.38
G 10 ∞ 0.50 0.16 -0.16
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 21.47
2 2 -42.28
3 5 -5.90
4 7 6.40
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
（変形例１）
上述した実施形態では、第１のレンズ群と第２のレンズ群の間の光路中に、第１のレンズ群の光軸を異なる方向（第２のレンズ群の光軸方向）に偏向する第１の光学部材を有する構成とした。しかしながら、本発明はこれに限られない。例えば、光軸を偏向する第１の光学部材と、第２のレンズ群の間に、第２のレンズ群側にプリズムを含む第３のレンズ群を備える場合、第１のレンズ群の光軸を異なる方向（第３のレンズ群の光軸方向）に偏向する第１の光学部材を有する構成とすることができる。この場合、プリズムによって、第３のレンズ群の光軸が第２のレンズ群の光軸に偏向されることとなる。
上述した実施形態では、第１のレンズ群と第２のレンズ群の間の光路中に、第１のレンズ群の光軸を異なる方向（第２のレンズ群の光軸方向）に偏向する第１の光学部材を有する構成とした。しかしながら、本発明はこれに限られない。例えば、光軸を偏向する第１の光学部材と、第２のレンズ群の間に、第２のレンズ群側にプリズムを含む第３のレンズ群を備える場合、第１のレンズ群の光軸を異なる方向（第３のレンズ群の光軸方向）に偏向する第１の光学部材を有する構成とすることができる。この場合、プリズムによって、第３のレンズ群の光軸が第２のレンズ群の光軸に偏向されることとなる。
ＬＦ・・物体側レンズ群（第１のレンズ群）、ＬＲ・・像側レンズ群（第２のレンズ群）、ＬＭ１・・第１の光軸偏向部材（第１の光学部材）、ＩＰ・・像面（撮像素子の受光面）
Claims (15)
- 物体側から順に配置された、
正の屈折力の第１のレンズ群と、
前記第１のレンズ群の光軸を偏向する第１の光学部材と、
負の屈折力の第２のレンズ群とを備え、
前記第１の光学部材による前記光軸の偏向角をθ１（ｄｅｇ）とするとき、
７０．０＜｜θ１｜＜９０．０
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 - 物体側から順に配置された、
正の屈折力の第１のレンズ群と、
前記第１のレンズ群の光軸を偏向する第１の光学部材と、
前記第１のレンズ群の屈折力より弱い正の屈折力を有する第２のレンズ群とを備え、
前記第１の光学部材による前記光軸の偏向角をθ１（ｄｅｇ）とするとき、
７０．０＜｜θ１｜＜９０．０
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 - 前記第１のレンズ群の最も物体側のレンズ面の有効径に対する、全系の入射瞳径の比の値が、０．５以上かつ１以下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。
- 光軸を偏向する第２の光学部材が、前記第２のレンズ群の光路中に設けられ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。
- 前記第１の光学部材を経た光路中に、前記第１の光学部材で偏向された光軸を異なる方向に偏向させる前記第２の光学部材を有し、
前記第１および第２の光学部材により偏向される光軸を同一平面内に配置し、前記第２の光学部材による偏向前の光軸と偏向後の光軸を含む面内における光軸の偏向角をθ２（ｄｅｇ）とし、θ１、θ２について反時計回り方向を正とするとき、
θ１＋θ２＝０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の光学系。
ここで、 - 物体側レンズ群の最物体側面頂点から前記第１の光学部材による光軸偏向点までの光軸上における距離をＤＦとし、
前記第２の光学部材による光軸偏向点から像面までの光軸上における距離（前記第１および第２の光学部材以外の平行平板は空気換算）をＤＲとするとき、
０．９＜ＤＦ／ＤＲ＜２．２
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４または５に記載の光学系。 - 第２の光学部材による光軸偏向点から像面までの光軸上における距離（前記第１および第２の光学部材以外の平行平板は空気換算）をＤＲとし、
光学系全系の焦点距離、半画角をそれぞれ、ｆ、ωとするとき、
１．０＜ＤＲ／（ｆ＊ｔａｎ（ω））＜５．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の光学系。 - 前記第１のレンズ群の焦点距離をｆＦとし、
光学系全系の焦点距離をｆとするとき、
０．３５＜ｆＦ／ｆ＜１．３
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。 - 光学系の全長（前記第１の光学部材以外の平行平板は空気換算）をＯＡＬとし、
光学系全系の焦点距離をｆとするとき、
０．４０＜ＯＡＬ／ｆ＜１．２５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。 - 前記第１のレンズ群における最も物体側のレンズ面の頂点から光軸偏向点までの光軸上における距離をＤＦとし、
光学系全系の焦点距離をｆとするとき、
０．０８＜ＤＦ／ｆ＜０．３０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。 - 前記第１のレンズ群における最も物体側のレンズ面の頂点から光軸偏向点までの光軸上における距離をＤＦとし、
光学系の全長（前記第１の光学部材以外の平行平板は空気換算）をＯＡＬとするとき、
０．１０＜ＤＦ／ＯＡＬ＜０．３５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学系。 - 前記第１のレンズ群は、物体側から順に正レンズ、負レンズの２枚のレンズにて構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
- 前記第１のレンズ群に回折面を備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学系。
- 前記第１のレンズ群の中の回折面の焦点距離をｆｄｏｅとし、
前記第１のレンズ群の焦点距離をｆＦとするとき、
２０．０＜ｆｄｏｅ／ｆＦ＜１００．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１３に記載の光学系。 - 撮像素子と、
前記撮像素子の受光面に被写体の像を撮像する請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光学系と、
を有することを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017195996A JP2019070707A (ja) | 2017-10-06 | 2017-10-06 | 光学系、およびこれを用いた撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017195996A JP2019070707A (ja) | 2017-10-06 | 2017-10-06 | 光学系、およびこれを用いた撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019070707A true JP2019070707A (ja) | 2019-05-09 |
Family
ID=66441144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017195996A Pending JP2019070707A (ja) | 2017-10-06 | 2017-10-06 | 光学系、およびこれを用いた撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2019070707A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112859290A (zh) * | 2019-11-27 | 2021-05-28 | 光谱 Optix 有限公司 | 折叠式可伸缩透镜系统 |
| CN114624863A (zh) * | 2020-05-19 | 2022-06-14 | 三星电机株式会社 | 相机模块及终端设备 |
-
2017
- 2017-10-06 JP JP2017195996A patent/JP2019070707A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112859290A (zh) * | 2019-11-27 | 2021-05-28 | 光谱 Optix 有限公司 | 折叠式可伸缩透镜系统 |
| CN114624863A (zh) * | 2020-05-19 | 2022-06-14 | 三星电机株式会社 | 相机模块及终端设备 |
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