JP6917000B2 - Catadioptric system and imaging device - Google Patents

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    • G02B17/086Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors wherein the system is made of a single block of optical material, e.g. solid catadioptric systems

Description

本発明は、反射屈折光学系及び撮像装置、さらに詳しくは、明るくかつ光軸方向に薄く、携帯電話、モバイル機器、ロボット、車載用機器等の撮像装置に好適に組み込むことができる薄型の反射屈折光学系及びそれを組み込んだ撮像装置に関する。 The present invention is a catadioptric system and an imaging device, more specifically, a thin catadioptric system that is bright and thin in the optical axis direction and can be suitably incorporated into an imaging device such as a mobile phone, a mobile device, a robot, or an in-vehicle device. The present invention relates to an optical system and an imaging device incorporating the optical system.

従来より、光軸方向に薄い、すなわちレンズの被写体側第1面から結像位置までの光軸上の距離を示す「レンズ全長」の短い薄型の反射屈折光学系は、携帯電話の撮像系がその概略的厚さから突出する量を少なくするため等、各種の機器の分野から要望されている。 Conventionally, a thin reflection / refraction optical system that is thin in the optical axis direction, that is, has a short "lens total length" that indicates the distance on the optical axis from the first surface of the lens on the subject side to the imaging position, is used in the imaging system of a mobile phone. It is requested from the field of various devices such as to reduce the amount of protrusion from the approximate thickness.

従来の薄型の反射屈折光学系としては、図14に示すように、1枚レンズ構成であって、第1の撮像レンズ11は、第1の中心部21及び周辺部22からなる物体側面11aと第2の中心部23及び周辺部24からなる結像側面11bとを有し、第1の外周部22へ入射した物体からの光を内部に透過させ、第2の外周部24で内面反射させ、第1の中心部21でさらに内面反射させ、第2の中心部23を透過させて外部に出射する光学系が提案されている。15はシールガラスを示し、14aは受光面を示す。(例えば、特許文献1参照) As shown in FIG. 14, the conventional thin catadioptric system has a single lens configuration, and the first imaging lens 11 includes an object side surface 11a including a first central portion 21 and a peripheral portion 22. It has an imaging side surface 11b including a second central portion 23 and a peripheral portion 24, and allows light from an object incident on the first outer peripheral portion 22 to be transmitted internally and reflected on the inner surface by the second outer peripheral portion 24. , An optical system has been proposed in which the first central portion 21 is further internally reflected, the second central portion 23 is transmitted, and the light is emitted to the outside. Reference numeral 15 indicates a sealing glass, and 14a indicates a light receiving surface. (See, for example, Patent Document 1)

さらに従来の他の薄型の反射屈折光学系としては、図15に示すように、2枚レンズ構成であって、正(+)屈折力を有する第1レンズL1及び負(−)屈折力を有する第2レンズL2が順に配置され、第1レンズの被写体側は、光軸を中心として形成される第2反射面S3及び第2反射面S3周辺に形成される第1透過面S1を含み、結像側は、光軸を中心として形成される第2透過面S4及び第2透過面S4周辺に形成される第1反射面S2を含み、第1透過面S1は、凹状の曲面且つ光軸に対して垂直な面である光学系が提案されている。5はイメージセンサを示す。(例えば、特許文献2参照) Further, as another conventional thin reflection / refraction optical system, as shown in FIG. 15, it has a two-lens configuration and has a first lens L1 having a positive (+) refractive force and a negative (-) refractive force. The second lens L2 is arranged in order, and the subject side of the first lens includes a second reflecting surface S3 formed around the optical axis and a first transmitting surface S1 formed around the second reflecting surface S3. The image side includes a second transmission surface S4 formed around the optical axis and a first reflection surface S2 formed around the second transmission surface S4, and the first transmission surface S1 has a concave curved surface and an optical axis. An optical system that is a plane perpendicular to the surface has been proposed. 5 indicates an image sensor. (See, for example, Patent Document 2)

薄型反射屈折光学系の光学性能を示す係数として、次に示す低背係数が使用される。
低背係数=レンズ全長/有効結像円直径(最大像高の2倍)
ここで、レンズ全長とは、被写体側第1面から結像位置までの距離である。
The following low profile coefficient is used as a coefficient indicating the optical performance of the thin catadioptric system.
Low profile coefficient = overall lens length / effective imaging circle diameter (twice the maximum image height)
Here, the total length of the lens is the distance from the first surface on the subject side to the imaging position.

特許文献1及び2の各実施例の低背係数及び焦点距離は以下の通りである。
低背係数 焦点距離
特許文献1の実施例 第1撮像レンズ 1.77 15.0
特許文献2の第1実施例 1.65 10.85
第2実施例 2.15 12.42
第3実施例 1.92 10.81
The low profile coefficient and focal length of each of the examples of Patent Documents 1 and 2 are as follows.
Low-profile coefficient Focal length Example 1 of Patent Document 1 First imaging lens 1.77 15.0
First Example of Patent Document 2 1.65 10.85
Second Example 2.15 12.42
Third Example 1.92 10.81

小型のデジタルカメラや携帯電話に内蔵されたカメラ機能において、撮影された像を電子的に拡大する、デジタルズームと呼ばれる機能が有る。該デジタルズームレンズは、光学ズームレンズのように、物理的に部材を動かさなくて済む機能であるが、あまり画像を拡大しすぎると、画質が低下してしまう。この画質の低下により、デジタルズームにより拡大できる範囲には制限がある。 In the camera function built into a small digital camera or mobile phone, there is a function called digital zoom that electronically magnifies the captured image. The digital zoom lens has a function of not having to physically move a member like an optical zoom lens, but if the image is enlarged too much, the image quality deteriorates. Due to this deterioration in image quality, there is a limit to the range that can be enlarged by digital zoom.

一方、所望のズーム比を持った光学ズームレンズを所望のレンズ全長に形成することは、極めて困難であることが現実である。そこで、一本の光学レンズ系で撮像倍率を変化させることができるいわゆるズームレンズではないが、デジタルズーム撮像系の2種類以上のものを組み合わせ、あたかも一本の光学ズームレンズであるかのように使用できる「疑似ズームレンズ」が実用化されている。すなわち、該疑似ズームレンズにおいては、短い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系と第1撮像素子とを有する広角撮像系と、長い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系と第2撮像素子とを有する望遠撮像系が組合わされる。短いズーム焦点距離領域は、広角撮像系を使用して、そのデジタルズーム作動によって対応する。長いズーム焦点距離領域は、望遠撮像系を使用して、そのデジタルズーム作動によって対応する。そして、両デジタルズーム焦点距離領域を連続的に連結させることにより、あたかも一つのズームレンズの撮像系であるように構成する。 On the other hand, in reality, it is extremely difficult to form an optical zoom lens having a desired zoom ratio over a desired overall lens length. Therefore, although it is not a so-called zoom lens that can change the imaging magnification with a single optical lens system, it is used as if it were a single optical zoom lens by combining two or more types of digital zoom imaging systems. A "pseudo-zoom lens" that can be used has been put into practical use. That is, in the pseudo-zoom lens, a wide-angle imaging system having an imaging optical system of a single focal length lens having a short focal length and a first imaging element, an imaging optical system of a single focal length lens having a long focal length, and a second imaging A telephoto imaging system having an element is combined. The short zoom focal length region is accommodated by its digital zoom operation using a wide-angle imaging system. The long zoom focal length region is accommodated by its digital zoom operation using a telephoto imaging system. Then, by continuously connecting both digital zoom focal length regions, it is configured as if it were an imaging system of one zoom lens.

特開2004−85725号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-85725 特開2016−114939号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-1149939

従来、長焦点距離の結像光学系すなわち望遠レンズの作用効果に関し、明るくしかも小さい低背係数を有する薄型の反射屈折光学系を形成するという要望に十分対応しきれていない。それに加えて、薄型の反射屈折光学系においては、その「薄型」であることの制限から、上表に示すように産業上実現できる焦点距離には限度がある。しかも、望遠レンズがより長い焦点距離を求めるという一般的な要望に加えて、前記疑似ズームレンズの技術分野においては、以下の理由で従来技術より長焦点距離で薄型の反射屈折光学系が求められている。 Conventionally, with respect to the action and effect of an imaging optical system having a long focal length, that is, a telephoto lens, the demand for forming a thin reflection / refraction optical system having a bright and small low profile coefficient has not been sufficiently met. In addition, in a thin catadioptric system, there is a limit to the focal length that can be industrially realized as shown in the above table due to the limitation of being "thin". Moreover, in addition to the general demand for a telephoto lens to have a longer focal length, in the technical field of the pseudo-zoom lens, a catadioptric system having a longer focal length and a thinner thickness than the prior art is required for the following reasons. ing.

現在製造販売されている疑似ズームレンズは、例えば、短い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系の焦点距離が28mm(35mmフィルム換算値)、長い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系の焦点距離が50mm(35mmフィルム換算値)である。一方、デジタルズームは、映像の鮮明さ等の性能が需要者に容認される範囲で、5倍位までのデジタルズーム倍率を得ることができる。従って、前記例において、短い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系では、焦点距離が28mm〜140mm(35mmフィルム換算値)の範囲がデジタルズームできる。他方、長い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系では、焦点距離が50mm(35mmフィルム換算値)であり、50mm〜250mm(35mmフィルム換算値)の範囲がデジタルズームできる。このような前記疑似ズームレンズにおいては、両デジタルズーム領域において、50mm〜140mmが重複しており、光学構成上無駄な部分が存在する。 Pseudo-zoom lenses currently manufactured and sold include, for example, an imaging optical system of a single-focal length single-focal length lens having a focal length of 28 mm (35 mm film equivalent) and a long focal length. The focal length is 50 mm (35 mm film equivalent value). On the other hand, the digital zoom can obtain a digital zoom magnification of up to about 5 times within a range in which performance such as image sharpness is acceptable to the consumer. Therefore, in the above example, in the imaging optical system of a single focus lens having a short focal length, the range of the focal length of 28 mm to 140 mm (35 mm film equivalent value) can be digitally zoomed. On the other hand, in the imaging optical system of a single focal length lens having a long focal length, the focal length is 50 mm (35 mm film equivalent value), and the range of 50 mm to 250 mm (35 mm film equivalent value) can be digitally zoomed. In such a pseudo-zoom lens, 50 mm to 140 mm overlap in both digital zoom regions, and there is a wasteful portion in the optical configuration.

一方、引用文献1においては、反射屈折光学系のレンズを望遠側撮像系として使用し、反射面を含まない普通のレンズ系を広角側撮像レンズとして採用し、これら2本の撮像レンズ系を回転可能なレンズ保持部によって保持して、撮像レンズを選択的に使用する構成になっており、疑似ズームの光学系に類似している。しかし、引用文献1で提供されている反射屈折光学系を用いた望遠側撮像系は、換算焦点距離が210mmと長く、広角側撮像系でデジタルズームできる範囲を超え、良好な画質でこれら望遠側撮像系と広角側撮像系を組み合わせることができない。また、低背係数は1.77程度と大きいので、薄い筐体に収めるためには小さな画面サイズで使用することとなり、良好な画質で見易い大きさの画像を求めることが困難になる。 On the other hand, in Cited Document 1, a lens of a catadioptric system is used as a telephoto image pickup system, an ordinary lens system that does not include a reflection surface is adopted as a wide-angle side image pickup lens, and these two image pickup lens systems are rotated. It is held by a possible lens holding unit and is configured to selectively use an imaging lens, which is similar to a pseudo-zoom optical system. However, the telephoto side imaging system using the catadioptric system provided in Reference 1 has a long equivalent focal length of 210 mm, which exceeds the range that can be digitally zoomed by the wide-angle side imaging system, and these telephoto side imaging with good image quality. The system and the wide-angle side imaging system cannot be combined. Further, since the low profile coefficient is as large as about 1.77, it is necessary to use a small screen size in order to fit it in a thin housing, and it is difficult to obtain an image having good image quality and an easy-to-see size.

(発明の目的)
本発明は、従来技術の上記問題に鑑みてなされたものであって、所定の結像性能を有し、明るく、小さい低背係数を有する長焦点距離の反射屈折光学系を提供することを目的とする。
(Purpose of Invention)
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a long focal length catadioptric system having a predetermined imaging performance, a bright image, and a small low profile coefficient. And.

前記課題を解決するため、本願第1発明は、
第1レンズと、前記第1レンズよりも結像側に空気間隔を設けて配置される第2レンズと、を含む反射屈折光学系であって、
前記第1レンズの被写体側面は、周辺領域が第1屈折面であり、中心領域に第2反射面が形成され、
前記第2レンズの結像側面は、中心領域が第2屈折面であり、周辺領域に第1反射面が形成され、
下記の条件式(1)を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
Hm2/Hm1≦0.65・・・・・・・・・・・(1)
ただし、
Hm2:前記第2反射面の外径
Hm1:前記第1反射面の外径
In order to solve the above problems, the first invention of the present application is
A catadioptric system including a first lens and a second lens arranged with an air gap on the imaging side of the first lens.
On the side surface of the subject of the first lens, the peripheral region is the first refracting surface, and the second reflecting surface is formed in the central region.
In the imaging side surface of the second lens, the central region is the second refracting surface, and the first reflecting surface is formed in the peripheral region.
A catadioptric system characterized by satisfying the following conditional expression (1).
Hm2 / Hm1 ≦ 0.65 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (1)
However,
Hm2: outer diameter of the second reflecting surface Hm1: the outer diameter of the first reflecting surface

第2発明は、第1発明の反射屈折光学系と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された撮像素子を備えた撮像装置である。 The second invention is an image pickup apparatus including the reflection / refraction optical system of the first invention and an image pickup element arranged at an imaging position of the reflection / refraction optical system.

第1発明の反射屈折光学によれば、所定の結像性能を有し、明るく、小さい低背係数を有する長焦点距離の反射屈折光学系を構成することができる。
第2発明の撮像装置によれば、明るく、小さい低背係数を有する長焦点距離の反射屈折光学系を備えた結像性能に優れた小型で薄型の撮像装置を構成することができる。
According to the catadioptric system of the first invention, it is possible to construct a catadioptric system having a long focal length having a predetermined imaging performance, a bright image, and a small low profile coefficient.
According to the image pickup apparatus of the second invention, it is possible to construct a compact and thin image pickup apparatus having a long focal length reflection / refraction optical system having a bright and small low profile coefficient and excellent imaging performance.

第1発明の反射屈折光学系の第1実施例の光学断面図である。It is an optical sectional view of 1st Example of the reflection refraction optical system of 1st invention. 第1発明の反射屈折光学系の第1実施例の球面収差図である。It is a spherical aberration diagram of 1st Example of the reflection refraction optical system of 1st invention. 第1発明の反射屈折光学系の第2実施例の光学断面図である。FIG. 5 is an optical cross-sectional view of a second embodiment of the catadioptric system of the first invention. 第1発明の反射屈折光学系の第2実施例の球面収差図である。It is a spherical aberration diagram of the 2nd Example of the catadioptric system of the 1st invention. 第1発明の反射屈折光学系の第3実施例の光学断面図である。FIG. 5 is an optical cross-sectional view of a third embodiment of the catadioptric system of the first invention. 第1発明の反射屈折光学系の第3実施例の球面収差図である。It is a spherical aberration diagram of the 3rd Example of the catadioptric system of the 1st invention. 第1発明の反射屈折光学系の第4実施例の光学断面図である。FIG. 5 is an optical cross-sectional view of a fourth embodiment of the catadioptric system of the first invention. 第1発明の反射屈折光学系の第4実施例の球面収差図である。It is a spherical aberration diagram of the 4th Example of the catadioptric system of the 1st invention. 第1発明の反射屈折光学系の第5実施例の光学断面図である。FIG. 5 is an optical cross-sectional view of a fifth embodiment of the catadioptric system of the first invention. 第1発明の反射屈折光学系の第5実施例の球面収差図である。It is a spherical aberration diagram of the 5th Example of the catadioptric system of the 1st invention. 第2発明の撮像装置の第1実施例の構成図である。It is a block diagram of 1st Example of the image pickup apparatus of 2nd invention. 第2発明の撮像装置の第2実施例の構成図である。It is a block diagram of the 2nd Example of the image pickup apparatus of the 2nd invention. 第2発明の撮像装置の第2実施例を組み込んだ携帯電話の斜視図である。It is a perspective view of the mobile phone which incorporated the 2nd Example of the image pickup apparatus of 2nd invention. 特許文献1に示される撮影レンズの光学断面図である。It is an optical cross-sectional view of the photographing lens shown in Patent Document 1. FIG. 特許文献2に示される光学システムの光学断面図である。It is an optical sectional view of the optical system shown in Patent Document 2. FIG.

以下、本発明の反射屈折光学系及びそれを備えた撮像装置について説明する。
第1発明の反射屈折光学系は、第1レンズと、前記第1レンズよりも結像側に空気間隔を設けて配置される第2レンズと、を含む反射屈折光学系であって、
前記第1レンズの被写体側面は、周辺領域が第1屈折面であり、中心領域に第2反射面が形成され、
前記第2レンズの結像側面は、中心領域が第2屈折面であり、周辺領域に第1反射面が形成され、
下記の条件式(1)を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
Hm2/Hm1≦0.65・・・・・・・・・・・(1)
ただし、
Hm2:前記第2反射面の外径
Hm1:前記第1反射面の外径
Hereinafter, the catadioptric system of the present invention and an imaging device including the same will be described.
The catadioptric system of the first invention is a catadioptric system including a first lens and a second lens arranged with an air gap on the imaging side of the first lens.
On the side surface of the subject of the first lens, the peripheral region is the first refracting surface, and the second reflecting surface is formed in the central region.
In the imaging side surface of the second lens, the central region is the second refracting surface, and the first reflecting surface is formed in the peripheral region.
A catadioptric system characterized by satisfying the following conditional expression (1).
Hm2 / Hm1 ≦ 0.65 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (1)
However,
Hm2: outer diameter of the second reflecting surface Hm1: the outer diameter of the first reflecting surface

ここで、中心領域とは、レンズの光軸を中心としたときのレンズ面の中心付近を指し、周辺領域とは、レンズ面から中心領域を除いた領域であって、レンズ面の外周付近を指す。また、以降では、各レンズにおける被写体側面の中心領域と結像側面の中心領域とで挟まれる部分をレンズの中心部分とも呼称し、各レンズにおける被写体側面の周辺領域と結像側面の周辺領域とで挟まれる部分をレンズの周辺部分とも呼称する。 Here, the central region refers to the vicinity of the center of the lens surface when the optical axis of the lens is centered, and the peripheral region is a region excluding the central region from the lens surface and refers to the vicinity of the outer periphery of the lens surface. Point to. In addition, hereinafter, the portion sandwiched between the central region of the side surface of the subject and the central region of the imaging side surface of each lens is also referred to as the central portion of the lens, and the peripheral region of the side surface of the subject and the peripheral region of the imaging side surface of each lens are referred to. The part sandwiched between the lenses is also called the peripheral part of the lens.

第1発明の反射屈折光学系は、多くの屈折面及び反射面が一体のレンズ系として形成され、各面を共軸に成形研磨加工し、該成形研磨面の共軸を維持したまま保持し組み立てることが容易で、高い加工精度及び組み立て精度を得ることができる。 In the catadioptric system of the first invention, many refracting surfaces and reflecting surfaces are formed as an integrated lens system, and each surface is formed and polished on a co-axis, and the co-axis of the molded and polished surface is maintained and maintained. It is easy to assemble, and high processing accuracy and assembly accuracy can be obtained.

また、第1レンズと、第2レンズとを空気間隔を設けて配置することにより、第1屈折面及び第1反射面の間に5面又はそれ以上の屈折面及び反射面を設けることができる。その結果、多くの収差補正要素を確保でき、特に球面収差及びコマ収差を容易に補正でき、高い解像性能を得ることができる。また、空気間隔を設けることで、屈折面と空気間隔の境界で光線が透過する光軸からの高さ位置を下げることができ、第2反射面を小径化するうえで好ましい。 Further, by arranging the first lens and the second lens with an air gap, five or more refracting surfaces and reflecting surfaces can be provided between the first refracting surface and the first reflecting surface. .. As a result, many aberration correction elements can be secured, particularly spherical aberration and coma aberration can be easily corrected, and high resolution performance can be obtained. Further, by providing the air spacing, the height position from the optical axis through which the light rays pass at the boundary between the refracting surface and the air spacing can be lowered, which is preferable in reducing the diameter of the second reflecting surface.

なお、第1レンズの被写体側、第1レンズと第2レンズとの間、又は、第2レンズの結像面側に、屈折力を有するレンズやフィルター等を配置してもよい。 A lens or filter having a refractive power may be arranged on the subject side of the first lens, between the first lens and the second lens, or on the image plane side of the second lens.

さらに、第1発明の反射屈折光学系の第1レンズ及び第2レンズの少なくとも一方が、貼り合わせレンズであってもよい。 Further, at least one of the first lens and the second lens of the catadioptric system of the first invention may be bonded lenses.

条件式(1)は、第2反射面の外径と第1反射面の外径の比を規定した式である。条件式(1)の範囲内であれば、レンズの明るさを明るくすることができる。 The conditional expression (1) is an expression that defines the ratio of the outer diameter of the second reflecting surface to the outer diameter of the first reflecting surface. The brightness of the lens can be increased as long as it is within the range of the conditional expression (1).

反射屈折光学系を撮像装置へ組み込む際のレンズ外径、回折の影響等のバランスを考慮すると、条件式(1)は、より好ましくは、
0.35≦Hm2/Hm1≦0.65・・・・・・・・・・・(1’)
Considering the balance between the outer diameter of the lens and the influence of diffraction when incorporating the catadioptric system into the image pickup apparatus, the conditional equation (1) is more preferable.
0.35 ≤ Hm2 / Hm1 ≤ 0.65 ... (1')

さらに、当該条件式(1’)において上限値は、0.60であることが好ましく、0.55であることがより好ましい。また、当該条件式(1’)の下限値は、0.36であることが好ましい。 Further, in the conditional expression (1'), the upper limit value is preferably 0.60, more preferably 0.55. The lower limit of the conditional expression (1') is preferably 0.36.

前記第1屈折面及び前記第2反射面を単一レンズ部材上に形成することにより、第1屈折面と第2反射面の金型を同時に切削加工することができ、同軸精度を上げることができる。
また、単一曲率の第1レンズの結像側面を、第1屈折面の透過光、第1反射面の反射光及び第2反射面の反射光が透過するように構成することにより、それぞれのレンズ面の偏心による片ボケの発生等を抑えられ、好ましい。
By forming the first refracting surface and the second reflecting surface on a single lens member, the molds for the first refracting surface and the second reflecting surface can be cut at the same time, and the coaxial accuracy can be improved. can.
Further, the imaging side surface of the first lens having a single curvature is configured so that the transmitted light of the first refracting surface, the reflected light of the first reflecting surface, and the reflected light of the second reflecting surface are transmitted. It is preferable because the occurrence of one-sided blurring due to the eccentricity of the lens surface can be suppressed.

第1発明の反射屈折光学系において、前記第1レンズの結像側面は、連続曲面であることが望ましい。前記第1レンズの結像側面を連続曲面にすると、複数の光束を重複させて前記第1レンズの結像側面を通過させることができる。これにより、所定のレンズ面でより太い光束を屈折させることができる。また、前記第1レンズの結像側面を連続曲面にすると、面形状が一様でないものと比べ、組み立ての際に芯ずれが起きてそれぞれの光束がずれて面に入射することとなっても、片ボケなどの非対称な像の劣化を最小限に抑えることができる。 In the catadioptric system of the first invention, it is desirable that the imaging side surface of the first lens is a continuous curved surface. When the imaging side surface of the first lens is a continuous curved surface, a plurality of luminous fluxes can be overlapped and passed through the imaging side surface of the first lens. This makes it possible to refract a thicker luminous flux on a predetermined lens surface. Further, when the imaging side surface of the first lens is a continuous curved surface, the centering deviation occurs during assembly and the respective light fluxes are displaced and incident on the surface as compared with the one having a non-uniform surface shape. , Deterioration of asymmetrical images such as one-sided blur can be minimized.

ここで、連続曲面とは、滑らかで連続した面を指し、同一の曲率半径を有する形状および同一の非球面係数の形状の少なくとも何れかを満たす面であることが好ましいが、例えば、徐々に曲率半径が変化するような曲面であってもよい。 Here, the continuous curved surface refers to a smooth and continuous surface, and is preferably a surface having at least one of a shape having the same radius of curvature and a shape having the same aspherical coefficient. It may be a curved surface whose radius changes.

第1発明の反射屈折光学系は、下記の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.5≦|d/Y|≦4.5・・・・・・・・(2)
ただし、
d:第1反射面と第2反射面の空気換算間隔
Y:最大像高
ここで、第1反射面と第2反射面の空気換算間隔とは、第1反射面と第2反射面の光軸上の距離を空気に換算した値である。
It is desirable that the catadioptric system of the first invention satisfies the following conditional expression (2).
0.5 ≤ | d / Y | ≤ 4.5 ... (2)
However,
d: Air conversion interval between the first reflecting surface and the second reflecting surface Y: Maximum image height Here, the air conversion interval between the first reflecting surface and the second reflecting surface is the light of the first reflecting surface and the second reflecting surface. It is a value obtained by converting the distance on the axis into air.

条件式(2)は、低背係数、及び解像性能に影響する球面収差及びコマ収差に関連する条件式である。条件式(2)の上限を超えると、第1反射面と第2反射面の空気換算間隔が大きくなり、低背係数が大きくなってしまうことから好ましくない。条件式(2)の下限を超えると、低背係数は小さくなり好ましいが、第1反射面と第2反射面の空気換算間隔を小さくし過ぎると、第1屈折面から入射した光線を同一の面にある第2反射面に到達するまでに急激に曲げることになるため、球面収差及びコマ収差が大きく発生し、補正が困難になる。 The conditional expression (2) is a conditional expression related to the low profile coefficient and spherical aberration and coma that affect the resolution performance. If the upper limit of the conditional expression (2) is exceeded, the air conversion interval between the first reflecting surface and the second reflecting surface becomes large, and the low profile coefficient becomes large, which is not preferable. If the lower limit of the conditional equation (2) is exceeded, the low profile coefficient becomes small, which is preferable. However, if the air conversion interval between the first reflecting surface and the second reflecting surface is made too small, the light rays incident from the first refracting surface are the same. Since it is bent sharply before reaching the second reflecting surface on the surface, spherical aberration and coma aberration are greatly generated, which makes correction difficult.

これらの効果を得る上で、条件式(2)の上限値は、3.0であることが好ましく、2.5であることがより好ましく、2.0であることがより好ましい。また、条件式(2)の下限値は、0.6であることが好ましく、0.7であることがより好ましく、0.8であることがさらにより好ましい。 In order to obtain these effects, the upper limit of the conditional expression (2) is preferably 3.0, more preferably 2.5, and even more preferably 2.0. The lower limit of the conditional expression (2) is preferably 0.6, more preferably 0.7, and even more preferably 0.8.

第1発明の反射屈折光学系は、下記の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.2≦(f12)/f≦0.6・・・・・・・・(3)
ただし、
f12:第1屈折面から第1反射面までの合成焦点距離
f :当該反射屈折光学系の焦点距離
It is desirable that the catadioptric system of the first invention satisfies the following conditional expression (3).
0.2 ≦ (f12) / f ≦ 0.6 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (3)
However,
f12: Composite focal length from the first refraction surface to the first reflection surface f: Focal length of the reflection refraction optical system

条件式(3)は、レンズ全長及び解像性能、特に球面収差及びコマ収差に関連する条件式である。条件式(3)の上限を超えると、レンズ全長が長くなり好ましくない。条件式(3)の下限を超えると、レンズ全長が短くなり好ましいが、球面収差及びコマ収差の補正が困難になる。 The conditional expression (3) is a conditional expression related to the total length of the lens and the resolution performance, particularly spherical aberration and coma. If the upper limit of the conditional expression (3) is exceeded, the total length of the lens becomes long, which is not preferable. If the lower limit of the conditional expression (3) is exceeded, the total length of the lens becomes short, which is preferable, but it becomes difficult to correct spherical aberration and coma.

条件式(3)の上限を満足すること、つまり第1屈折面から第1反射面までの正の屈折力を強くすることにより、第1屈折面に入射した光線が第1反射面に入射するまでに光線高さを下げることができる。第1反射面で反射した光線は、第1屈折面に入射した光線が第1反射面に到達するまでに通過する面と同一の面を通過することで、更に光線高さを下げて第2反射面に入射する。このことによって、第2反射面の有効径を小さくし、反射屈折光学系の明るくしかつ低背係数を小さくすることを同時に達成することができる。 By satisfying the upper limit of the conditional expression (3), that is, by increasing the positive refractive power from the first refracting surface to the first reflecting surface, the light rays incident on the first refracting surface are incident on the first reflecting surface. The height of the light beam can be lowered by. The light rays reflected by the first reflecting surface pass through the same surface as the light rays incident on the first refracting surface before reaching the first reflecting surface, so that the height of the light rays is further lowered to the second. It is incident on the reflecting surface. As a result, it is possible to simultaneously achieve a reduction in the effective diameter of the second reflecting surface, a brightening of the catadioptric reflection optical system, and a reduction in the low profile coefficient.

これらの効果を得る上で、条件式(3)の上限値は、0.55であることが好ましく、0.5であることがより好ましく、0.45であることがさらにより好ましい。また、条件式(3)の下限値は、0.25であることが好ましく、0.3であることがより好ましい。 In order to obtain these effects, the upper limit of the conditional expression (3) is preferably 0.55, more preferably 0.5, and even more preferably 0.45. The lower limit of the conditional expression (3) is preferably 0.25, more preferably 0.3.

第1発明の反射屈折光学系は、下記の条件式(4)を満足することが望ましい。
Vp1>Vp2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
ただし、
Vp1:第1レンズのアッベ数
Vp2:第2レンズのアッベ数
It is desirable that the catadioptric system of the first invention satisfies the following conditional expression (4).
Vp1> Vp2 ... (4)
However,
Vp1: Abbe number of the first lens Vp2: Abbe number of the second lens

条件式(4)は、第1レンズと第2レンズの材料に関する式であり、第2レンズのアッベ数が第1レンズより小さいことを示している。
第1レンズの屈折面は全て正の屈折力を持っており、正方向の色収差を発生する。また、第2レンズの周辺領域の屈折面は光線が2度通過することから、色収差を打ち消し合う。そのため、第2レンズの周辺領域の屈折面ではほとんど色収差が発生しない。一方、第2レンズの中心部分は負の屈折力を持っているため、負方向の色収差を発生する。
本発明の光学系は、全体で正の屈折力を有することから、第2レンズの中心部分は第1レンズの正の屈折力より弱い負の屈折力を有する。そのことから、それぞれの部分で発生した色収差を打ち消しあって補正するためには、第2レンズは第1レンズよりアッベ数が小さい材料を使うことが好ましい。
The conditional expression (4) is an expression relating to the materials of the first lens and the second lens, and indicates that the Abbe number of the second lens is smaller than that of the first lens.
All the refracting surfaces of the first lens have a positive refractive power, and chromatic aberration in the positive direction is generated. Further, since the light beam passes twice through the refracting surface in the peripheral region of the second lens, the chromatic aberration cancels each other out. Therefore, almost no chromatic aberration occurs on the refracting surface in the peripheral region of the second lens. On the other hand, since the central portion of the second lens has a negative refractive power, chromatic aberration in the negative direction is generated.
Since the optical system of the present invention has a positive refractive power as a whole, the central portion of the second lens has a negative refractive power weaker than the positive refractive power of the first lens. Therefore, in order to cancel and correct the chromatic aberration generated in each portion, it is preferable to use a material having a smaller Abbe number than the first lens for the second lens.

第1発明の反射屈折光学系は、下記の条件式(5)を満足することが望ましい。
f/fr2≦1.5 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
ただし、
f:当該反射屈折光学系の焦点距離
fr2:前記第2レンズの中心部分の焦点距離
It is desirable that the catadioptric system of the first invention satisfies the following conditional expression (5).
f / fr2 ≦ 1.5 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (5)
However,
f: Focal length of the catadioptric system fr2: Focal length of the central portion of the second lens

条件式(5)は、第2レンズの中心部分の屈折力と全体の屈折力の比を規定した式である。つまり、屈折力は焦点距離の逆数であることから、第2レンズの中心領域の焦点距離の逆数(1/fr2)を光学系全体の焦点距離の逆数(1/f)で割ったものである。 The conditional expression (5) is an expression that defines the ratio of the refractive power of the central portion of the second lens to the total refractive power. That is, since the refractive power is the reciprocal of the focal length, the reciprocal of the focal length in the central region of the second lens (1 / fr2) is divided by the reciprocal of the focal length of the entire optical system (1 / f). ..

第2レンズの中心部分の焦点距離とは、第2レンズの被写体側の中心領域から第2レンズの結像側の中心領域までの合成焦点距離のことを指す。第2レンズの中心部分は、負の屈折力又は弱い正の屈折力を有することが好ましい。条件式(5)の上限を超えると、正の屈折力が強くなりすぎてしまうことから、軸外の光束を跳ね上げる作用が弱まることで画角が狭まり、疑似ズームレンズに適さない。 The focal length of the central portion of the second lens refers to the composite focal length from the central region of the second lens on the subject side to the central region of the second lens on the imaging side. The central portion of the second lens preferably has a negative refractive power or a weak positive refractive power. If the upper limit of the conditional expression (5) is exceeded, the positive refractive power becomes too strong, and the action of bouncing the off-axis luminous flux is weakened, which narrows the angle of view and is not suitable for a pseudo-zoom lens.

さらに、像面の倒れによる軸外の解像性能の悪化を防ぐために、条件式(5)は、
−1.8≦f/fr2≦1.5 ・・・・・・・・・・・・・(5’)
を満足することが好ましい。
Further, in order to prevent deterioration of the off-axis resolution performance due to the tilt of the image plane, the conditional expression (5) is set.
-1.8 ≤ f / fr2 ≤ 1.5 ... (5')
It is preferable to satisfy.

さらに、条件式(5)の上限値は、1.4であることが好ましく、1.3であることがより好ましい。また、条件式(5)の下限値は、−1.7であることが好ましく、−1.5であることがより好ましい。 Further, the upper limit of the conditional expression (5) is preferably 1.4, more preferably 1.3. The lower limit of the conditional expression (5) is preferably -1.7, more preferably −1.5.

第1発明の反射屈折光学系は、下記の条件式(6)を満足することが望ましい。
0.8≦D/f≦1.5 ・・・・・・・・・・・・・・(6)
ただし、
D:当該反射屈折光学系の光学全長
f:当該反射屈折光学系の焦点距離
It is desirable that the catadioptric system of the first invention satisfies the following conditional expression (6).
0.8 ≤ D / f ≤ 1.5 ... (6)
However,
D: Total optical length of the catadioptric system f: Focal length of the catadioptric system

条件式(6)は、望遠比を規定した式である。ここで、光学全長とは、光学特性に影響を与える全要素の光軸方向における間隔の総計であり、反射屈折光学系においては反射面によって折り返された光軸を引き延ばした場合の被写体側第1面から結像位置(像面)までの距離を指す。条件式(6)の下限を超えると、各構成レンズの屈折力が強くなるため、収差が増大し、軸外及び軸上の解像性能が悪くなる。反射屈折レンズは望遠比を小さくしなくても、レンズ全長を短くすることが可能である。条件式(6)の上限を超えると、光学全長が長くなり過ぎることでレンズ全長が長くなり、屈折レンズと比較して反射屈折レンズを用いる優位性がなくなってしまう。 The conditional expression (6) is an expression that defines the telephoto ratio. Here, the optical total length is the total of the intervals in the optical axis direction of all the elements that affect the optical characteristics, and in the catadioptric system, the first on the subject side when the optical axis folded back by the reflecting surface is stretched. Refers to the distance from the plane to the imaging position (image plane). If the lower limit of the conditional expression (6) is exceeded, the refractive power of each constituent lens becomes stronger, so that various aberrations increase and the off-axis and on-axis resolution performance deteriorates. The reflection / refraction lens can shorten the total length of the lens without reducing the telephoto ratio. If the upper limit of the conditional expression (6) is exceeded, the total optical length becomes too long, and the total length of the lens becomes long, and the advantage of using the reflective refraction lens as compared with the refraction lens is lost.

これらの効果を得る上で、条件式(6)の上限値は、1.4であることが好ましく、1.3であることがより好ましく、1.1であることがさらにより好ましい。また、条件式(6)の下限値は、0.9であることがより好ましい。 In order to obtain these effects, the upper limit of the conditional expression (6) is preferably 1.4, more preferably 1.3, and even more preferably 1.1. Further, the lower limit value of the conditional expression (6) is more preferably 0.9.

第1発明の反射屈折光学系は、下記の条件式(7)を満足することが望ましい。
1.6≦TL/Y≦3.0 ・・・・・・・・・・・・・(7)
ただし、
TL:当該反射屈折光学系のレンズ全長
Y :最大像高
It is desirable that the catadioptric system of the first invention satisfies the following conditional expression (7).
1.6 ≤ TL / Y ≤ 3.0 ... (7)
However,
TL: Overall lens length of the catadioptric system Y: Maximum image height

条件式(7)は低背であることを規定した式である。条件式(7)の上限を超えると、光学系の最大像高に対するレンズ全長が大きくなり、光学系が大型化してしまう。条件式(7)の下限を超えると、各面のパワーを大きくする必要があり、球面収差及びコマ収差が大きく発生し、補正が困難になる。 The conditional expression (7) is an expression that defines that the height is low. If the upper limit of the conditional expression (7) is exceeded, the total length of the lens with respect to the maximum image height of the optical system becomes large, and the optical system becomes large. If the lower limit of the conditional expression (7) is exceeded, it is necessary to increase the power of each surface, spherical aberration and coma aberration are greatly generated, and correction becomes difficult.

これらの効果を得る上で、条件式(7)の上限値は、2.8であることが好ましく、2.6であることが好ましく、2.4であることが好ましく、2.3であることがより好ましい。また、条件式(7)の下限値は、1.8であることが好ましく、1.9であることが好ましく、2.0であることがより好ましい。 In order to obtain these effects, the upper limit of the conditional expression (7) is preferably 2.8, preferably 2.6, preferably 2.4, and 2.3. Is more preferable. The lower limit of the conditional expression (7) is preferably 1.8, preferably 1.9, and more preferably 2.0.

第1発明の反射屈折光学系は、前記第1屈折面が、光軸に近い部分から周辺に向かって、被写体側から見て凸から凹に変化することが望ましい。 In the catadioptric system of the first invention, it is desirable that the first refraction surface changes from convex to concave when viewed from the subject side from a portion close to the optical axis toward the periphery.

第1発明の反射屈折光学系は、第1屈折面をこのように構成することにより、コマ収差及び高次の球面収差の補正を有利に行うことができる。 In the catadioptric system of the first invention, by configuring the first refraction surface in this way, it is possible to advantageously correct coma aberration and higher-order spherical aberration.

第1発明の反射屈折光学系は、第1反射面と第2反射面が裏面鏡であることが望ましい。 In the catadioptric system of the first invention, it is desirable that the first reflecting surface and the second reflecting surface are back mirrors.

第1発明の反射屈折光学系は、第1反射面と第2反射面を裏面鏡とすることによって、鏡面のゴミの付着を防ぎ、かつ鏡面の損傷からの保護を有効に行うことができる。また、小さい低背係数を確保しながら、球面収差などの補正に有効な面を増やすことができる。 In the catadioptric system of the first invention, by using the first reflecting surface and the second reflecting surface as a back surface mirror, it is possible to prevent the adhesion of dust on the mirror surface and effectively protect the mirror surface from damage. In addition, it is possible to increase the number of surfaces effective for correcting spherical aberration and the like while ensuring a small low profile coefficient.

第2発明の撮像装置は、第1発明の反射屈折光学系と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された撮像素子とを備えることによって構成される。
このように構成される第2発明の撮像装置は、明るく、長焦点距離を有し、さらに、小さい低背係数を有する薄型の反射屈折光学系を備えた撮像装置を構成することができる。
The image pickup apparatus of the second invention includes the reflection / refraction optical system of the first invention and an image pickup element arranged at an imaging position of the reflection / refraction optical system.
The image pickup device of the second invention configured as described above can constitute an image pickup device provided with a thin reflection / refraction optical system that is bright, has a long focal length, and has a small low profile coefficient.

第2発明の撮像装置は、第1発明の反射屈折光学系を疑似ズームレンズの一つの撮像光学系として使用すると、第1発明の反射屈折光学系の明るくしかも小さい低背係数を有し長焦点距離であるという効果をより有効に活用し、高い結像性能を有する撮像装置を構成することができる。 When the catadioptric system of the first invention is used as one of the imaging optical systems of the pseudo zoom lens, the image pickup apparatus of the second invention has a bright and small low-back coefficient of the catadioptric system of the first invention and has a long focal length. It is possible to construct an imaging device having high imaging performance by more effectively utilizing the effect of being a distance.

以下、第1発明の反射屈折光学系及び第2発明の撮像装置の実施例を、添付図面に基づいて説明する。各実施例に関し、非球面係数を示す表は、次式に示されるコーニック定数及び偶数次非球面係数を示す。
z=ch2/[1+{1-(1+k)c2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10・・・
(但し、cは曲率(1/r)、hは光軸からの高さ、kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・は各次数の非球面係数を示す)
Hereinafter, examples of the catadioptric system of the first invention and the image pickup apparatus of the second invention will be described with reference to the accompanying drawings. For each embodiment, the table showing the aspherical coefficients shows the conic constants and even-order aspherical coefficients shown in the following equations.
z = ch 2 / [1 + {1- (1 + k) c 2 h 2 } 1/2 ] + A4h 4 + A6h 6 + A8h 8 + A10h 10・ ・ ・
(However, c is the curvature (1 / r), h is the height from the optical axis, k is the conical coefficient, and A4, A6, A8, A10 ... are the aspherical coefficients of each order)

反射屈折光学系の光学断面図には、第1レンズL1、第2レンズL2、屈折面R1、屈折面R2、屈折面R3、屈折面R4、屈折面R5、屈折面R6、屈折面R7、屈折面R8、屈折面R9、屈折面R10、第1反射面M1、第2反射面M2を示す。 The optical cross-sectional view of the reflection refraction optical system shows the first lens L1, the second lens L2, the refraction surface R1, the refraction surface R2, the refraction surface R3, the refraction surface R4, the refraction surface R5, the refraction surface R6, the refraction surface R7, and the refraction surface. The surface R8, the refracting surface R9, the refracting surface R10, the first reflecting surface M1, and the second reflecting surface M2 are shown.

実施例の収差図において、一点鎖線は、波長656nmの球面収差を示す。実線は、波長588nmの球面収差を示す。長破線は、波長546nmの球面収差を示す。中破線は、波長486nmの球面収差を示す。短破線は、波長436nmの球面収差を示す。 In the aberration diagram of the example, the alternate long and short dash line shows spherical aberration with a wavelength of 656 nm. The solid line shows spherical aberration with a wavelength of 588 nm. The long dashed line indicates spherical aberration with a wavelength of 546 nm. The middle dashed line indicates spherical aberration with a wavelength of 486 nm. The short dashed line indicates spherical aberration with a wavelength of 436 nm.

球面収差図において、「遮光された光束」とは、第1レンズに入射する光束のうち、第2反射面で遮光された光束を示しており、光学性能には関与しない。一方、光学系を通過した光束を示す「有効光束」が光学性能に関与する球面収差を表している。 In the spherical aberration diagram, the "light-shielded luminous flux" indicates the light flux that is shielded by the second reflecting surface among the luminous flux incident on the first lens, and does not affect the optical performance. On the other hand, the "effective luminous flux" indicating the luminous flux passing through the optical system represents the spherical aberration related to the optical performance.

(第1実施例)
第1実施例の反射屈折光学系の構成は、図1に示すように、第1レンズL1及び第2レンズL2を有する。
(First Example)
As shown in FIG. 1, the structure of the catadioptric system of the first embodiment includes a first lens L1 and a second lens L2.

第1レンズL1は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R1(第1屈折面)を有し、中心領域に第2反射面M2を有する。第1レンズL1はまた、結像側面において、周辺領域に屈折面R2を有し、中心領域に屈折面R5及び屈折面R6を有する。 The first lens L1 has a refracting surface R1 (first refracting surface) in a peripheral region and a second reflecting surface M2 in a central region on the side surface of the subject. The first lens L1 also has a refracting surface R2 in a peripheral region and a refracting surface R5 and a refracting surface R6 in a central region on the imaging side surface.

第2レンズL2は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R3を有し、中心領域に屈折面R4及び屈折面R7を有する。第2レンズL2はまた、結像側面において、周辺領域に第1反射面M1を有し、中心領域に屈折面R8(第2屈折面)を有する。 The second lens L2 has a refracting surface R3 in a peripheral region and a refracting surface R4 and a refracting surface R7 in a central region on the side surface of the subject. The second lens L2 also has a first reflecting surface M1 in a peripheral region and a refracting surface R8 (second refracting surface) in a central region on the imaging side surface.

第2レンズL2は、被写体側面の屈折面R4と屈折面R7の間にゴースト防止バッフルBが配置され、また、結像側面の第1反射面M1と屈折面R8の間にゴースト防止V溝Cが形成される。 In the second lens L2, a ghost prevention baffle B is arranged between the refraction surface R4 and the refraction surface R7 on the side surface of the subject, and a ghost prevention V groove C is provided between the first reflection surface M1 and the refraction surface R8 on the image formation side surface. Is formed.

第1実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図2に示す。
第1実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表1に示す。第1実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表2に示す。なお、各実施例のレンズデータにおいて、内径及び外径の欄に記載された数値は、内径及び外径の1/2を示す。
The spherical aberration of the catadioptric system of the first embodiment is shown in FIG.
The lens data of the catadioptric system of the first embodiment is shown in Table 1. Table 2 shows the aspherical coefficients of the catadioptric system of the first embodiment. In the lens data of each embodiment, the numerical values described in the columns of inner diameter and outer diameter indicate 1/2 of the inner diameter and outer diameter.

Figure 0006917000
Figure 0006917000

Figure 0006917000
Figure 0006917000

(第2実施例)
第2実施例の反射屈折光学系の構成は、図3に示すように、第1レンズL1及び第2レンズL2を有する。
(Second Example)
As shown in FIG. 3, the structure of the catadioptric system of the second embodiment includes a first lens L1 and a second lens L2.

第1レンズL1は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R1(第1屈折面)を有し、中心領域に第2反射面M2を有する。第1レンズL1はまた、結像側面において、周辺領域に屈折面R2を有し、中心領域に屈折面R5及び屈折面R6を有する。 The first lens L1 has a refracting surface R1 (first refracting surface) in a peripheral region and a second reflecting surface M2 in a central region on the side surface of the subject. The first lens L1 also has a refracting surface R2 in a peripheral region and a refracting surface R5 and a refracting surface R6 in a central region on the imaging side surface.

第2レンズL2は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R3を有し、中心領域に屈折面R4及びR7を有し、第2レンズL2はまた、結像側面において、周辺領域に第1反射面M1を有し、中心領域に屈折面R8(第2屈折面)を有する。 The second lens L2 has a refracting surface R3 in the peripheral region on the side surface of the subject, and the refracting surfaces R4 and R7 in the central region, and the second lens L2 also has a first reflection on the peripheral region on the imaging side surface. It has a surface M1 and a refracting surface R8 (second refracting surface) in the central region.

第2レンズL2は、被写体側面の屈折面R4と屈折面R7の間にゴースト防止バッフルBが配置され、また、結像側面の第1反射面M1と屈折面R8の間にゴースト防止V溝Cが形成される。 In the second lens L2, a ghost prevention baffle B is arranged between the refraction surface R4 and the refraction surface R7 on the side surface of the subject, and a ghost prevention V groove C is provided between the first reflection surface M1 and the refraction surface R8 on the image formation side surface. Is formed.

第2実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図4に示す。
第2実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表3に示す。第2実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表4に示す。
The spherical aberration of the catadioptric system of the second embodiment is shown in FIG.
The lens data of the catadioptric system of the second embodiment is shown in Table 3. Table 4 shows the aspherical coefficients of the catadioptric system of the second embodiment.

Figure 0006917000
Figure 0006917000

Figure 0006917000
Figure 0006917000

(第3実施例)
第3実施例の反射屈折光学系の構成は、図5に示すように、第1レンズL1及び第2レンズL2を有する。
(Third Example)
As shown in FIG. 5, the structure of the catadioptric system of the third embodiment includes a first lens L1 and a second lens L2.

第1レンズL1は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R1(第1屈折面)を有し、中心領域に第2反射面M2を有する。第1レンズL1はまた、結像側面において、周辺領域に屈折面R2を有し、中心領域に屈折面R5及び屈折面R6を有する。 The first lens L1 has a refracting surface R1 (first refracting surface) in a peripheral region and a second reflecting surface M2 in a central region on the side surface of the subject. The first lens L1 also has a refracting surface R2 in a peripheral region and a refracting surface R5 and a refracting surface R6 in a central region on the imaging side surface.

第2レンズL2は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R3を有し、中心領域に屈折面R4及び屈折面R7を有する。第2レンズL2はまた、結像側面において、周辺領域に第1反射面M1を有し、中心領域に屈折面R8(第2屈折面)を有する。 The second lens L2 has a refracting surface R3 in a peripheral region and a refracting surface R4 and a refracting surface R7 in a central region on the side surface of the subject. The second lens L2 also has a first reflecting surface M1 in a peripheral region and a refracting surface R8 (second refracting surface) in a central region on the imaging side surface.

第1レンズL1は、被写体側面の屈折面R1と第2反射面M2の間にゴースト防止V溝Cが形成される。また、第2レンズL2は、被写体側面の屈折面R4と屈折面R7の間にゴースト防止バッフルBが配置される。 In the first lens L1, a ghost prevention V-groove C is formed between the refraction surface R1 on the side surface of the subject and the second reflection surface M2. Further, in the second lens L2, the ghost prevention baffle B is arranged between the refraction surface R4 and the refraction surface R7 on the side surface of the subject.

第3実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図6に示す。
第3実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表5に示す。表5において、面番号8は、仮想面であり、ゴースト防止バッフルBの位置と外径を示す。第3実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表6に示す。
The spherical aberration of the catadioptric system of the third embodiment is shown in FIG.
The lens data of the catadioptric system of the third embodiment is shown in Table 5. In Table 5, the surface number 8 is a virtual surface and indicates the position and outer diameter of the ghost prevention baffle B. Table 6 shows the aspherical coefficients of the catadioptric system of the third embodiment.

Figure 0006917000
Figure 0006917000

Figure 0006917000
Figure 0006917000

(第4実施例)
第4実施例の反射屈折光学系の構成は、図7に示すように、第1レンズL1、第2レンズL2及び第3レンズL3を有する。
(Fourth Example)
As shown in FIG. 7, the structure of the catadioptric system of the fourth embodiment includes a first lens L1, a second lens L2, and a third lens L3.

第1レンズL1は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R1(第1屈折面)を有し、中心領域に第2反射面M2を有する。第1レンズL1はまた、結像側面において、周辺領域に屈折面R2を有し、中心領域に屈折面R5及び屈折面R6を有する。 The first lens L1 has a refracting surface R1 (first refracting surface) in a peripheral region and a second reflecting surface M2 in a central region on the side surface of the subject. The first lens L1 also has a refracting surface R2 in a peripheral region and a refracting surface R5 and a refracting surface R6 in a central region on the imaging side surface.

第2レンズL2は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R3を有し、中心領域に屈折面R9を有する。第2レンズL2はまた、結像側面において、周辺領域に第1反射面M1を有し、中心領域に屈折面R10(第2屈折面)を有する。 The second lens L2 has a refracting surface R3 in a peripheral region and a refracting surface R9 in a central region on the side surface of the subject. The second lens L2 also has a first reflecting surface M1 in a peripheral region and a refracting surface R10 (second refracting surface) in a central region on the imaging side surface.

第3レンズL3は、被写体側面において、屈折面R7を有する。第3レンズL3はまた、結像側面において、屈折面R8を有する。 The third lens L3 has a refracting surface R7 on the side surface of the subject. The third lens L3 also has a refracting surface R8 on the imaging side surface.

第3レンズL3は、その周囲にであって、かつ第2レンズL2の被写体側面の屈折面R4及びR9の間の位置に、ゴースト防止バッフルBが配置される。 The ghost prevention baffle B is arranged around the third lens L3 and at a position between the refracting surfaces R4 and R9 on the side surface of the subject of the second lens L2.

第4実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図8に示す。
第4実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表7に示す。第4実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表8に示す。
The spherical aberration of the catadioptric system of the fourth embodiment is shown in FIG.
The lens data of the catadioptric system of the fourth embodiment is shown in Table 7. The aspherical coefficients of the catadioptric system of the fourth embodiment are shown in Table 8.

Figure 0006917000
Figure 0006917000

Figure 0006917000
Figure 0006917000

(第5実施例)
第5実施例の反射屈折光学系の構成は、図9に示すように、第1レンズL1、第2レンズL2及び第4レンズL4を有する。
(Fifth Example)
As shown in FIG. 9, the structure of the catadioptric system of the fifth embodiment includes a first lens L1, a second lens L2, and a fourth lens L4.

第1レンズL1は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R1(第1屈折面)を有し、中心領域に第2反射面M2を有する。第1レンズL1はまた、結像側面において、周辺領域に屈折面R2を有し、中心領域に屈折面R5及び屈折面R6を有する。 The first lens L1 has a refracting surface R1 (first refracting surface) in a peripheral region and a second reflecting surface M2 in a central region on the side surface of the subject. The first lens L1 also has a refracting surface R2 in a peripheral region and a refracting surface R5 and a refracting surface R6 in a central region on the imaging side surface.

第2レンズL2は、被写体側面において、周辺領域に屈折面R3を有し、中心領域に屈折面R4及び屈折面R7を有する。第2レンズL2はまた、結像側面において、周辺領域に第1反射面M1を有し、中心領域に屈折面R8(第2屈折面)を有する。 The second lens L2 has a refracting surface R3 in a peripheral region and a refracting surface R4 and a refracting surface R7 in a central region on the side surface of the subject. The second lens L2 also has a first reflecting surface M1 in a peripheral region and a refracting surface R8 (second refracting surface) in a central region on the imaging side surface.

第4レンズL4は、被写体側面に、中心領域に屈折面R9を有する。第4レンズL4はまた、結像側面に屈折面R10を有する。 The fourth lens L4 has a refracting surface R9 in the central region on the side surface of the subject. The fourth lens L4 also has a refracting surface R10 on the imaging side surface.

第1レンズL1は、被写体側面の屈折面R1と第2反射面M2の間にゴースト防止V溝Cが形成される。また、第2レンズL2は、被写体側面の屈折面R4と屈折面R7の間にゴースト防止バッフルBが配置される。 In the first lens L1, a ghost prevention V-groove C is formed between the refraction surface R1 on the side surface of the subject and the second reflection surface M2. Further, in the second lens L2, the ghost prevention baffle B is arranged between the refraction surface R4 and the refraction surface R7 on the side surface of the subject.

第5実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図10に示す。
第5実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表9に示す。第5実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表10に示す。
The spherical aberration of the catadioptric system of the fifth embodiment is shown in FIG.
The lens data of the catadioptric system of the fifth embodiment is shown in Table 9. The aspherical coefficients of the catadioptric system of the fifth embodiment are shown in Table 10.

Figure 0006917000
Figure 0006917000

Figure 0006917000
Figure 0006917000

次に、各実施例の光学データ(mm)及び光学性能値を示す。なお、レンズ遮光率は、
レンズ遮光率=(第1屈折面の内径/第1屈折面の外径)
と定義される。
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
焦点距離 13.0 13.0 13.5 13.5 135.0
Fno 1.6 2.1 1.4 1.7 1.9
レンズ遮光率 0.6 0.8 0.5 0.6 0.6
レンズ全長 5.5 5.5 5.8 5.4 54.4
第1屈折面の外径 8.0 6.2 8.9 8.0 60.0
最大画角(°) 23.6 22.4 21.4 20.0 8.1
第1反射面の外径の1/2 4.0 3.1 4.4 4.5 39.2
第2反射面の外径の1/2 1.9 1.6 1.7 1.9 15.3
最大像高 2.65 2.62 2.66 2.43 8.35
低背係数 1.03 1.04 1.09 1.11 3.26
Next, the optical data (mm) and the optical performance value of each example are shown. The lens shading rate is
Lens shading rate = (inner diameter of the first refracting surface / outer diameter of the first refracting surface)
Is defined as.
Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5
Focal length 13.0 13.0 13.5 13.5 135.0
Fno 1.6 2.1 1.4 1.7 1.9
Lens shading rate 0.6 0.8 0.5 0.6 0.6
Lens overall length 5.5 5.5 5.8 5.4 54.4
Outer diameter of the first refracting surface 8.0 6.2 8.9 8.0 60.0
Maximum angle of view (°) 23.6 22.4 21.4 20.0 8.1
1/2 4.0 3.1 4.4 4.5 39.2 of the outer diameter of the first reflective surface
1/2 of the outer diameter of the second reflective surface 1.9 1.6 1.7 1.9 15.3
Maximum image height 2.65 2.62 2.66 2.43 8.35
Low profile coefficient 1.03 1.04 1.09 1.11 3.26

以下に,各実施例の条件式(1)の値を示す。
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
Hm1:第1反射面の外径 8.00 6.20 8.80 9.00 78.40
Hm2:第2反射面の外径 3.76 3.20 3.30 3.84 30.84
条件式(1)の値 0.47 0.52 0.38 0.43 0.39
The values of the conditional expression (1) of each embodiment are shown below.
Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5
Hm1: Outer diameter of the first reflective surface 8.00 6.20 8.80 9.00 78.40
Hm2: Outer diameter of the second reflective surface 3.76 3.20 3.30 3.84 30.84
Value of conditional expression (1) 0.47 0.52 0.38 0.43 0.39

以下に、各実施例の条件式(2)の値を示す。

Figure 0006917000
The values of the conditional expression (2) of each embodiment are shown below.
Figure 0006917000

以下に、各実施例の条件式(3)の値を示す。

Figure 0006917000
The values of the conditional expression (3) of each embodiment are shown below.
Figure 0006917000

以下に、各実施例の条件式(4)の値を示す。

Figure 0006917000
The values of the conditional expression (4) of each embodiment are shown below.
Figure 0006917000

以下に、各実施例の条件式(5)の値を示す。

Figure 0006917000
The values of the conditional expression (5) of each embodiment are shown below.
Figure 0006917000

以下に、各実施例の条件式(6)の値を示す。

Figure 0006917000
The values of the conditional expression (6) of each embodiment are shown below.
Figure 0006917000

以下に、各実施例の条件式(7)の値を示す。

Figure 0006917000
The values of the conditional expression (7) of each embodiment are shown below.
Figure 0006917000

本願第2発明の撮像装置の第1実施例は、図11に示すように、第1発明の反射屈折光学系100を形成する第1保護ガラスG11,第1レンズL1及び第2レンズL2と、これらの結像側に配置された第2保護ガラスG12と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された第1撮像素子P1とを有する。これらの構成要素は、第1ハウジングH1によって支持される。第1撮像素子P1から出力される画像信号は、デジタルズーム処理されて、デイスプレー(図示せず)によって画像表示される。 As shown in FIG. 11, the first embodiment of the image pickup apparatus of the second invention of the present application includes the first protective glass G11, the first lens L1 and the second lens L2 forming the catadioptric system 100 of the first invention. It has a second protective glass G12 arranged on these imaging sides and a first imaging element P1 arranged at an imaging position of the catadioptric system. These components are supported by the first housing H1. The image signal output from the first image sensor P1 is digitally zoomed and displayed as an image by a display (not shown).

本願第2発明の撮像装置の第2実施例は、図12に示すように、前記第2発明の第1実施例の撮像装置の第1反射屈折光学系100に加えて、第1保護ガラスG11,5枚のレンズL21,L22,L23,L24,L25,これらのレンズの結像側に配置された第3保護ガラスG3と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された第2撮像素子P2とを有する屈折光学系200を備える。第1反射屈折光学系100と第2屈折光学系200は、それらの光軸が実質上平行であり、それらのズーム撮像領域は連続的である。これらの構成要素は、第2ハウジングH2によって支持される。 In the second embodiment of the image pickup apparatus of the second invention of the present application, as shown in FIG. 12, in addition to the first catadioptric system 100 of the image pickup apparatus of the first embodiment of the second invention, the first protective glass G11 , 5 lenses L21, L22, L23, L24, L25, the third protective glass G3 arranged on the imaging side of these lenses, and the second imaging element arranged at the imaging position of the catadioptric system. The catadioptric system 200 having P2 is provided. In the first catadioptric system 100 and the second catadioptric system 200, their optical axes are substantially parallel, and their zoom imaging regions are continuous. These components are supported by the second housing H2.

第1撮像素子P1及び第2撮像素子P2から出力される画像信号は、それぞれデジタルズーム処理されて、デイスプレー(図示せず)によって択一的に画像表示される。第1反射屈折光学系100は、望遠ズーム領域を担い、第2屈折光学系200は、広角ズーム領域を担う。 The image signals output from the first image sensor P1 and the second image sensor P2 are each digitally zoomed and selectively displayed as an image by a display (not shown). The first catadioptric system 100 is responsible for the telephoto zoom region, and the second catadioptric system 200 is responsible for the wide-angle zoom region.

本願第2発明の撮像装置の第2実施例の撮像装置を組み込んだ携帯電話は、図13に示すように、携帯電話500のデイスプレー(図示せず)の配置されていない裏面の隅部に設けられた撮像窓Tに、第1反射屈折光学系100及び第2屈折光学系200を配置される。 As shown in FIG. 13, the mobile phone incorporating the image pickup device of the second embodiment of the image pickup device of the second invention of the present application is located in the corner of the back surface of the mobile phone 500 where the display (not shown) is not arranged. The first catadioptric system 100 and the second catadioptric system 200 are arranged in the provided imaging window T.

L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
C ゴースト防止V溝
B ゴースト防止バッフル
R1〜R10 屈折面
M1 第1反射面
M2 第2反射面
H1 第1ハウジング
H2 第2ハウジング
100 第1反射屈折光学系
200 第2屈折光学系
L1 1st lens L2 2nd lens C Ghost prevention V groove B Ghost prevention baffle R1 to R10 Refractive surface M1 1st reflective surface M2 2nd reflective surface H1 1st housing H2 2nd housing 100 1st catadioptric system 200 2nd Refractive optics

Claims (10)

第1レンズと、前記第1レンズよりも結像側に空気間隔を設けて配置される第2レンズと、を含む反射屈折光学系であって、
前記第1レンズの被写体側面は、周辺領域が第1屈折面であり、中心領域に第2反射面が形成され、
前記第2レンズの結像側面は、中心領域が第2屈折面であり、周辺領域に第1反射面が形成され、
下記の条件式(1)、条件式(2)及び条件式(4)を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
Hm2/Hm1≦0.65・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
ただし、Hm2:前記第2反射面の外径
Hm1:前記第1反射面の外径
0.5≦|d/Y|≦4.5・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
ただし、d:前記第1反射面と前記第2反射面の空気換算間隔
Y:最大像高
Vp1>Vp2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
ただし、Vp1:前記第1レンズのアッベ数
Vp2:前記第2レンズのアッベ数
A catadioptric system including a first lens and a second lens arranged with an air gap on the imaging side of the first lens.
On the side surface of the subject of the first lens, the peripheral region is the first refracting surface, and the second reflecting surface is formed in the central region.
In the imaging side surface of the second lens, the central region is the second refracting surface, and the first reflecting surface is formed in the peripheral region.
A catadioptric system characterized by satisfying the following conditional expression (1), conditional expression (2), and conditional expression (4).
Hm2 / Hm1 ≤ 0.65 ... (1)
However, Hm2: outer diameter of the second reflecting surface
Hm1: Outer diameter of the first reflecting surface 0.5 ≤ | d / Y | ≤ 4.5 ... (2)
However, d: The air conversion interval between the first reflecting surface and the second reflecting surface.
Y: Maximum image height Vp1> Vp2 ... (4)
However, Vp1: Abbe number of the first lens
Vp2: Abbe number of the second lens
第1レンズと、前記第1レンズよりも結像側に空気間隔を設けて配置される第2レンズと、を含む反射屈折光学系であって、
前記第1レンズの被写体側面は、周辺領域が第1屈折面であり、中心領域に第2反射面が形成され、
前記第2レンズの結像側面は、中心領域が第2屈折面であり、周辺領域に第1反射面が形成され、
下記の条件式(1)、条件式(4)及び条件式(6)を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
Hm2/Hm1≦0.65 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
ただし、Hm2:前記第2反射面の外径
Hm1:前記第1反射面の外径
Vp1>Vp2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
ただし、Vp1:前記第1レンズのアッベ数
Vp2:前記第2レンズのアッベ数
0.8≦D/f≦1.5・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
ただし、D:当該反射屈折光学系の光学全長
f:当該反射屈折光学系の焦点距離
A catadioptric system including a first lens and a second lens arranged with an air gap on the imaging side of the first lens.
On the side surface of the subject of the first lens, the peripheral region is the first refracting surface, and the second reflecting surface is formed in the central region.
In the imaging side surface of the second lens, the central region is the second refracting surface, and the first reflecting surface is formed in the peripheral region.
A catadioptric system characterized by satisfying the following conditional equations (1), conditional equations (4) and conditional equations (6).
Hm2 / Hm1 ≤ 0.65 ... (1)
However, Hm2: outer diameter of the second reflecting surface
Hm1: Outer diameter of the first reflective surface
Vp1> Vp2 ... (4)
However, Vp1: Abbe number of the first lens
Vp2: Abbe number of the second lens 0.8 ≤ D / f ≤ 1.5 ... (6)
However, D: the total optical length of the catadioptric system
f: Focal length of the catadioptric system
前記第1レンズの結像側面は、連続曲面であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の反射屈折光学系。 The catadioptric system according to claim 1 or 2, wherein the imaging side surface of the first lens is a continuous curved surface. 下記の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項1〜請求項3のうちの一項に記載の反射屈折光学系。
0.2≦(f12)/f≦0.6・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
ただし、f12:前記第1屈折面から前記第1反射面までの合成焦点距離
f :当該反射屈折光学系の焦点距離
The reflection / refraction optical system according to claim 1, wherein the reflection / refraction optical system is characterized by satisfying the following conditional expression (3).
0.2 ≦ (f12) / f ≦ 0.6 ・ ・ ・ ・ ・ (3)
However, f12: the combined focal length from the first refracting surface to the first reflecting surface.
f: Focal length of the catadioptric system
下記の条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1〜請求項4のうちの一項に記載の反射屈折光学系。
f/fr2≦1.5・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
ただし、f :当該反射屈折光学系の焦点距離
fr2:前記第2レンズの中心部分の焦点距離
The reflection / refraction optical system according to claim 1, wherein the reflection / refraction optical system is characterized by satisfying the following conditional expression (5).
f / fr2 ≤ 1.5 ... (5)
However, f: the focal length of the catadioptric system
fr2: Focal length of the central portion of the second lens
下記の条件式(7)を満足することを特徴とする請求項1〜請求項5のうちの一項に記載の反射屈折光学系。
1.6≦TL/Y≦3.0・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7)
ただし、TL:当該反射屈折光学系のレンズ全長
Y :最大像高
The reflection / refraction optical system according to claim 1, wherein the reflection / refraction optical system is characterized by satisfying the following conditional expression (7).
1.6 ≤ TL / Y ≤ 3.0 ... (7)
However, TL: the total length of the lens of the catadioptric system
Y: Maximum image height
前記第1屈折面が、光軸に近い部分から周辺に向かって、被写体側から見て凸から凹に変化することを特徴とする請求項1〜請求項6のうちの一項に記載の反射屈折光学系。 The reflection according to claim 1, wherein the first refracting surface changes from convex to concave when viewed from the subject side from a portion close to the optical axis toward the periphery. Refractive optical system. 前記第1反射面と前記第2反射面は、裏面鏡であることを特徴とする請求項1〜請求項のうちの一項に記載の反射屈折光学系。 Wherein the first reflecting surface and the second reflecting surface, catadioptric optical system according to one of claims 1 to claim 7, characterized in that a back mirror. 請求項1〜請求項のうちの一項に記載の反射屈折光学系と、該反射屈折光学系の結像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。 An image pickup apparatus comprising the reflection / refraction optical system according to one of claims 1 to 8 and an image pickup element arranged at an imaging position of the reflection / refraction optical system. 2つの光学系と、該2つの光学系の各々の結像位置に配置された撮像素子とを備えた撮像装置であって、前記2つの光学系の少なくとも何れかは請求項1〜請求項に記載の反射屈折光学系であることを特徴とする撮像装置。 An image pickup apparatus including two optical systems and an image pickup element arranged at each imaging position of the two optical systems, wherein at least one of the two optical systems is claimed 1 to 8. An image pickup apparatus according to the above-described catadioptric system.
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