JP7317252B2 - Magnification optical system and imaging device - Google Patents

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Description

本開示の技術は、変倍光学系、および撮像装置に関する。 The technology of the present disclosure relates to a variable power optical system and an imaging device.

反射屈折型の変倍光学系として、特開2019-148790号公報に記載のものが知られている。 As a catadioptric variable magnification optical system, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-148790 is known.

光量損失が少なく、より広画角であり、良好な光学性能を有する、小型の反射屈折型の変倍光学系が求められている。 There is a demand for a compact catadioptric variable power optical system that has less light loss, a wider angle of view, and good optical performance.

上記事情に鑑み、本開示の技術は、光量損失を抑制しながら、広画角化が可能であり、小型化が図られ、良好な光学性能を有する反射屈折型の変倍光学系、およびこの変倍光学系を備えた撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the technology of the present disclosure is capable of widening the angle of view while suppressing light loss, miniaturization, and a catadioptric variable power optical system having good optical performance. An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus having a variable magnification optical system.

本開示の技術の一態様に係る変倍光学系は、中間像を形成する第1群と、中間像より像側の光路上に配置され変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて移動する複数の変倍群とを含み、第1群は、球面の凹面形状の反射面を物体側に向けた第1ミラーと、第1ミラーから物体側へ向かう光を像側へ反射する、凸面形状の反射面を像側に向けた第2ミラーとを含み、変倍の際、第1ミラーおよび第2ミラーは像面に対して固定され、変倍群の光学面の頂点を通る光線を基準光線とした場合、第1ミラーの反射面と基準光線との交点における第1ミラーの反射面の法線と、基準光線との成す角度の絶対値が2度以上であり、物体からの光のうち第1ミラーで反射された後に第2ミラーで反射された光は全て第1ミラーの外縁より径方向外側を通り、第1ミラーの焦点距離をf1、第1ミラーの反射面と基準光線との交点から、第2ミラーの反射面と基準光線との交点までの距離をDL12とした場合、
0.4<DL12/|f1|<0.99 (4)
で表される条件式(4)を満足する
A variable power optical system according to one aspect of the technology of the present disclosure changes the distance between a first group that forms an intermediate image and a group that is arranged on the optical path on the image side of the intermediate image and is adjacent to the intermediate image during zooming. The first group includes a first mirror with a spherical concave reflecting surface facing the object side, and a first mirror that reflects light directed toward the object side toward the image side. , and a second mirror having a convex reflecting surface facing the image side. During zooming, the first mirror and the second mirror are fixed with respect to the image plane and pass through the vertex of the optical surface of the zooming group. When the ray is used as a reference ray, the absolute value of the angle formed by the reference ray and the normal to the reflection surface of the first mirror at the intersection of the reflection surface of the first mirror and the reference ray is 2 degrees or more, and the angle from the object is of the light reflected by the first mirror and then reflected by the second mirror all pass radially outside the outer edge of the first mirror, the focal length of the first mirror is f1, and the reflecting surface of the first mirror and the reference ray to the intersection of the reflecting surface of the second mirror and the reference ray is DL12,
0.4<DL12/|f1|<0.99 (4)
The conditional expression (4) expressed by is satisfied .

第1群内には、第1ミラーから第2ミラーへの光路上、および第2ミラーから中間像への光路上に位置し、1つ以上の屈折レンズのみで構成された補正レンズ群が配置されることが好ましい Within the first group, there are arranged correction lens groups composed only of one or more refracting lenses located on the optical path from the first mirror to the second mirror and on the optical path from the second mirror to the intermediate image. preferably .

第1ミラーへ入射する基準光線と、第1ミラーから射出された基準光線との成す角度をAng1とした場合、上記態様の変倍光学系は、下記条件式(1)を満足することが好ましく、下記条件式(1-1)を満足することがより好ましい。
4<|Ang1|<30 (1)
6<|Ang1|<20 (1-1)
When the angle formed by the reference ray incident on the first mirror and the reference ray emitted from the first mirror is Ang1, the zoom optical system of the above aspect preferably satisfies the following conditional expression (1). , more preferably satisfies the following conditional expression (1-1).
4<|Ang1|<30 (1)
6<|Ang1|<20 (1-1)

第2ミラーへ入射する基準光線と、第2ミラーから射出された基準光線との成す角度をAng2とした場合、上記態様の変倍光学系は、下記条件式(2)を満足することが好ましく、下記条件式(2-1)を満足することがより好ましい。
5<|Ang2|<50 (2)
10<|Ang2|<40 (2-1)
When the angle formed by the reference ray incident on the second mirror and the reference ray emitted from the second mirror is Ang2, the zoom optical system of the above aspect preferably satisfies the following conditional expression (2). , the following conditional expression (2-1) is more preferably satisfied.
5<|Ang2|<50 (2)
10<|Ang2|<40 (2-1)

第1ミラーへ入射する基準光線と、第2ミラーから射出された基準光線との成す角度をAng3とした場合、上記態様の変倍光学系は、下記条件式(3)を満足することが好ましく、下記条件式(3-1)を満足することがより好ましい。
4<|Ang3|<30 (3)
6<|Ang3|<25 (3-1)
When the angle formed by the reference ray incident on the first mirror and the reference ray emitted from the second mirror is Ang3, the zoom optical system of the above aspect preferably satisfies the following conditional expression (3). , more preferably satisfies the following conditional expression (3-1).
4<|Ang3|<30 (3)
6<|Ang3|<25 (3-1)

記態様の変倍光学系は、下記条件式(4-1)を満足することが好ましい
.6<DL12/|f1|<0.95 (4-1)
The variable power optical system of the above aspect preferably satisfies the following conditional expression (4-1) .
0 . 6<DL12/|f1|<0.95 (4-1)

上記態様の変倍光学系は、光路に沿って物体側から像側へ順に連続して、第1群と、中間像より像側に配置された第2群とを含み、第2群は、光路に沿って最も物体側から像側へ順に連続して、正のパワーを有する第2A部分群と、負のパワーを有する第2B部分群とを含み、第2A部分群と第2B部分群とは互いに非共軸に配置されているように構成してもよい。 The variable-power optical system of the above aspect includes a first group and a second group disposed closer to the image side than the intermediate image in order from the object side to the image side along the optical path, the second group comprising: including a second A subgroup having positive power and a second B subgroup having negative power in order from the most object side to the image side along the optical path, the second A subgroup and the second B subgroup may be arranged non-coaxially with respect to each other.

上記態様の変倍光学系が上記第2群を含む場合、変倍の際、第2群は像面に対して固定され、第2群は、光路に沿って物体側から像側へ順に、第2A部分群と、第2B部分群と、第2C部分群とからなり、第2B部分群と第2C部分群とは互いに非共軸に配置されるように構成してもよい。そして、第2A部分群の焦点距離をfG2A、第2B部分群の焦点距離をfG2Bとした場合、上記態様の変倍光学系は、下記条件式(5)を満足することが好ましく、下記条件式(5-1)を満足することがより好ましい。
-1<fG2A/fG2B<-0.01 (5)
-0.75<fG2A/fG2B<-0.02 (5-1)
When the variable magnification optical system of the aspect described above includes the second group, the second group is fixed with respect to the image plane during zooming, and the second group sequentially moves along the optical path from the object side to the image side, It may comprise a second A subgroup, a second B subgroup, and a second C subgroup, and the second B subgroup and the second C subgroup may be arranged non-coaxially with each other. When the focal length of the 2A subgroup is fG2A and the focal length of the 2B subgroup is fG2B, the zoom optical system of the above aspect preferably satisfies the following conditional expression (5). It is more preferable to satisfy (5-1).
-1<fG2A/fG2B<-0.01 (5)
-0.75<fG2A/fG2B<-0.02 (5-1)

上記態様の変倍光学系が上記第2群を含む場合、変倍の際、第2群は像面に対して固定され、第2群は、光路に沿って物体側から像側へ順に、第2A部分群と、第2B部分群と、第2C部分群とからなり、第2B部分群と第2C部分群とは互いに非共軸に配置され、第2C部分群は正のパワーを有する屈折光学系であるように構成してもよい。 When the variable magnification optical system of the aspect described above includes the second group, the second group is fixed with respect to the image plane during zooming, and the second group sequentially moves along the optical path from the object side to the image side, comprising a second A subgroup, a second B subgroup and a second C subgroup, the second B subgroup and the second C subgroup being arranged non-coaxially with each other, the second C subgroup being a positive power refractive It may be configured to be an optical system.

上記態様の変倍光学系は、光路に沿って物体側から像側へ順に、パワーを有する群として、第1群と、中間像より像側に配置された第2群と、負のパワーを有する屈折光学系である第3群と、正のパワーを有する屈折光学系である第4群と、後続群とのみを備え、第2群は、隣り合う部分群が互いに非共軸に配置された複数の部分群からなり、光路上における第2群の最も像側の部分群は正のパワーを有し、変倍の際、第2群は像面に対して固定され、第3群と第4群とは互いに逆方向に移動するように構成してもよい。 In the variable power optical system of the above aspect, the first group, the second group arranged closer to the image side than the intermediate image, and the negative power group are arranged in order from the object side to the image side along the optical path as groups having power. a third group that is a refractive optical system with positive power, a fourth group that is a refractive optical system with positive power, and a trailing group; The subgroup closest to the image side of the second group on the optical path has positive power. The fourth group may be configured to move in directions opposite to each other.

上記態様の変倍光学系が上記第3群および第4群を備える構成において、第3群の焦点距離をfG3、第4群の焦点距離をfG4とした場合、上記態様の変倍光学系は、下記条件式(6)を満足することが好ましい。
-10<fG4/fG3<-1 (6)
In the configuration in which the variable power optical system of the above mode includes the third group and the fourth group, when the focal length of the third group is fG3 and the focal length of the fourth group is fG4, the variable power optical system of the above mode is , preferably satisfies the following conditional expression (6).
-10<fG4/fG3<-1 (6)

上記態様の変倍光学系は、変倍の際に像面に対して固定されている絞りを含むことが好ましい。その場合、絞りは、光路上における最も物体側の変倍群の最も像側の面より像側に配置されていてもよい。あるいは、絞りは、光路上における、最も物体側の変倍群の最も物体側の面から、最も像側の変倍群の最も像側の面までの間に配置されていてもよい。 The variable power optical system of the above aspect preferably includes a diaphragm that is fixed with respect to the image plane during variable power. In that case, the stop may be arranged on the image side of the surface of the most object-side variable magnification group on the optical path, which is closest to the image side. Alternatively, the stop may be arranged on the optical path between the most object side surface of the most object side variable magnification group and the most image side surface of the most image side variable magnification group.

本開示の技術の別の態様に係る撮像装置は、上記態様の変倍光学系を備えている。 An imaging device according to another aspect of the technology of the present disclosure includes the variable power optical system of the above aspect.

なお、本明細書の「~からなり」、「~からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、およびカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、および手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。 In addition, "consisting of" and "consisting of" in this specification refer to lenses other than the listed components, lenses that have substantially no power, and lenses such as apertures, filters, and cover glasses. and mechanical parts such as lens flanges, lens barrels, imaging elements, and image stabilization mechanisms.

なお、本明細書において、群についての「正のパワーを有する」は、群全体として正のパワーを有することを意味する。同様に、群についての「負のパワーを有する」は、群全体として負のパワーを有することを意味する。「パワーを有する」とは、焦点距離の逆数が0でないことを意味する。レンズに関して用いている「パワー」は屈折力と同義である。 In this specification, "having positive power" for a group means that the group as a whole has positive power. Similarly, "has negative power" for a group means that the group as a whole has negative power. "Has power" means that the reciprocal of the focal length is not zero. "Power" as used in reference to lenses is synonymous with refractive power.

複合非球面レンズ(球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として1つの非球面レンズとして機能するレンズ)は、接合レンズとは見なさず、1枚のレンズとして扱う。非球面を含む光学素子に関するパワーの符号、および面形状は、近軸領域で考えることにする。 A compound aspherical lens (a lens that functions as a single aspherical lens as a whole by integrally forming a spherical lens and an aspherical film formed on the spherical lens) is not considered a cemented lens. treated as a single lens. The signs of power and surface shapes for optical elements including aspheric surfaces are considered in the paraxial region.

条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式の値は、無限遠物体に合焦した状態においてd線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「d線」、「C線」、「F線」、および「s線」は輝線である。本明細書においては、d線の波長は587.56nm(ナノメートル)、C線の波長は656.27nm(ナノメートル)、F線の波長は486.13nm(ナノメートル)、s線の波長は852.11nm(ナノメートル)として扱う。 The "focal length" used in the conditional expression is the paraxial focal length. The value of the conditional expression is the value when the d-line is used as a reference when an object at infinity is focused. The "d-lines," "C-lines," "F-lines," and "s-lines" referred to herein are emission lines. In this specification, the wavelength of the d-line is 587.56 nm (nanometers), the wavelength of the C-line is 656.27 nm (nanometers), the wavelength of the F-line is 486.13 nm (nanometers), and the wavelength of the s-line is Treat as 852.11 nm (nanometers).

本開示の技術によれば、光量損失を抑制しながら、広画角化が可能であり、小型化が図られ、良好な光学性能を有する反射屈折型の変倍光学系、およびこの変倍光学系を備えた撮像装置を提供することができる。 According to the technology of the present disclosure, a catadioptric variable-power optical system capable of widening the angle of view while suppressing light loss, miniaturization, and excellent optical performance, and this variable-magnification optical system An imaging device with the system can be provided.

実施例1の変倍光学系に対応し、一実施形態に係る変倍光学系の広角端における構成と基準光線を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration and a reference ray at the wide-angle end of a variable power optical system according to an embodiment, corresponding to the variable power optical system of Example 1; 図1の変倍光学系の各変倍状態における構成と光束を示す断面図である。2A and 2B are cross-sectional views showing the configuration and light beams of the variable-magnification optical system in FIG. 1 in each variable-power state; Ang2およびAng3を例示するための部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view for illustrating Ang2 and Ang3; 第2C部分群と第3群との間に開口絞りを配置した比較例の構成と光束を示す部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing the configuration and light beams of a comparative example in which an aperture stop is arranged between the 2C partial group and the 3rd group; 第3群と第4群との間に開口絞りを配置した例の構成と光束を示す部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing the configuration and light beams of an example in which an aperture stop is arranged between the third group and the fourth group; 実施例1の変倍光学系の広角端における横収差図である。4 is a lateral aberration diagram at the wide-angle end of the variable power optical system of Example 1. FIG. 実施例1の変倍光学系の望遠端における横収差図である。4 is a lateral aberration diagram at the telephoto end of the variable power optical system of Example 1. FIG. 実施例2の変倍光学系の広角端における構成と光束を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration and light beams at the wide-angle end of the variable power optical system of Example 2; 実施例2の変倍光学系の広角端における横収差図である。FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the wide-angle end of the variable magnification optical system of Example 2; 実施例2の変倍光学系の望遠端における横収差図である。FIG. 10 is a lateral aberration diagram at the telephoto end of the variable magnification optical system of Example 2; 実施例3の変倍光学系の広角端における構成と光束を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 3; 実施例3の変倍光学系の広角端における横収差図である。FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the wide-angle end of the variable magnification optical system of Example 3; 実施例3の変倍光学系の望遠端における横収差図である。FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the telephoto end of the variable magnification optical system of Example 3; 実施例4の変倍光学系の広角端における構成と光束を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 4; 実施例4の変倍光学系の広角端における横収差図である。FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 4; 実施例4の変倍光学系の望遠端における横収差図である。FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the telephoto end of the variable power optical system of Example 4; 実施例5の変倍光学系の広角端における構成と光束を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 5; 実施例5の変倍光学系の広角端における横収差図である。FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 5; 実施例5の変倍光学系の望遠端における横収差図である。FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the telephoto end of the variable power optical system of Example 5; 実施例6の変倍光学系の広角端における構成と光束を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 6; 実施例6の変倍光学系の広角端における横収差図である。FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 6; 実施例6の変倍光学系の望遠端における横収差図である。FIG. 12 is a lateral aberration diagram at the telephoto end of the variable power optical system of Example 6; 一実施形態に係る撮像装置の概略的な構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an imaging device according to an embodiment; FIG.

以下、本開示の技術に係る実施形態の一例について図面を参照して説明する。図1に、本開示の一実施形態に係る変倍光学系の広角端における構成の断面図を示す。図2に、この変倍光学系の各変倍状態における構成および光束の断面図を示す。図2では、「Wide」と付した上段に広角端状態を示し、「Middle」と付した中段に中間焦点距離状態を示し、「Tele」と付した下段に望遠端状態を示す。図の煩雑化を避けるため、符号は上段の図のみに付している。図1および図2では、無限遠物体に合焦している状態を示す。図1および図2に示す例は後述の実施例1の変倍光学系に対応している。この変倍光学系は例えば監視カメラ等に適用可能である。図1の変倍光学系は屈曲光路を形成しており、図1の左側上部が物体側、図1の右側下部が像側である。 An example of an embodiment according to the technology of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the configuration at the wide-angle end of a variable power optical system according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the configuration and light beams in each variable magnification state of this variable magnification optical system. In FIG. 2 , the upper stage labeled “Wide” shows the wide-angle end state, the middle row labeled “Middle” shows the intermediate focal length state, and the lower row labeled “Tele” shows the telephoto end state. In order to avoid complication of the drawing, reference numerals are attached only to the upper drawing. 1 and 2 show a state in which an object at infinity is in focus. The examples shown in FIGS. 1 and 2 correspond to a variable-magnification optical system of Example 1, which will be described later. This variable-magnification optical system is applicable to, for example, surveillance cameras. The variable magnification optical system in FIG. 1 forms a bent optical path, the upper left side of FIG. 1 is the object side, and the lower right side of FIG. 1 is the image side.

この変倍光学系は、2つのミラーを有する第1群G1と、第1群G1より像側の光路に配置された複数の変倍群とを含む。変倍群は、変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて移動する群である。これらの変倍群が移動することによって変倍が行われる。 This variable power optical system includes a first group G1 having two mirrors and a plurality of variable power groups arranged on the optical path closer to the image side than the first group G1. The variable power group is a group that moves while changing the distance between adjacent groups during variable power. Zooming is performed by moving these zooming groups.

一例として、図1の例の変倍光学系は、光路に沿って物体側から像側へ順に連続して、パワーを有する群として、第1群G1と、第2群G2と、第3群G3と、第4群G4と、第5群G5とを含むズーム光学系である。この例では、第3群G3と第4群G4とが変倍群であり、広角端から望遠端への変倍の際、第3群G3は像側へ移動し、第4群G4は物体側へ移動する。図1では、第3群G3および第4群G4の下にそれぞれ、広角端から望遠端へ変倍する際の各群の移動軌跡を模式的に矢印で示している。 As an example, the variable-magnification optical system in the example of FIG. It is a zoom optical system including G3, fourth group G4, and fifth group G5. In this example, the third group G3 and the fourth group G4 are zooming groups, and when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third group G3 moves toward the image side, and the fourth group G4 moves toward the object. move to the side. In FIG. 1, below the third group G3 and the fourth group G4, the locus of movement of each group during zooming from the wide-angle end to the telephoto end is schematically indicated by arrows.

一例として、図1の例の各群は以下のように構成されている。第1群G1は、第1ミラーM1と、レンズL11と、レンズL12と、第2ミラーM2とからなる。第2群G2は、物体側から像側へ順に、第2A部分群G2Aと、第2B部分群G2Bと、第2C部分群G2Cとからなる。第2A部分群G2Aは、物体側から像側へ順に、レンズLa1~La2の2枚のレンズからなる。第2B部分群G2Bは、物体側から像側へ順に、Lb1~Lb3の3枚のレンズからなる。第2C部分群G2Cは、物体側から像側へ順に、Lc1~Lc6の6枚のレンズからなる。第3群G3は、物体側から像側へ順に、レンズL31~L34の4枚のレンズからなる。第4群G4は、物体側から像側へ順に、レンズL41~L45の5枚のレンズからなる。第5群G5は、物体側から像側へ順に、レンズL51~L59の9枚のレンズからなる。 As an example, each group in the example of FIG. 1 is configured as follows. The first group G1 consists of a first mirror M1, a lens L11, a lens L12, and a second mirror M2. The second group G2 consists of, in order from the object side to the image side, a second A subgroup G2A, a second B subgroup G2B, and a second C subgroup G2C. The 2A subgroup G2A is composed of two lenses La1 to La2 in order from the object side to the image side. The 2B subgroup G2B is composed of three lenses Lb1 to Lb3 in order from the object side to the image side. The second C subgroup G2C consists of six lenses Lc1 to Lc6 in order from the object side to the image side. The third group G3 is composed of four lenses L31 to L34 in order from the object side to the image side. The fourth group G4 is composed of five lenses L41 to L45 in order from the object side to the image side. The fifth group G5 is composed of nine lenses L51 to L59 in order from the object side to the image side.

図1の例では、第3群G3と第4群G4との間に開口絞りStが配置されている。なお、図1の開口絞りStは形状および大きさを示しているのではなく、光の進行方向における位置を示している。開口絞りStに関するこの図示方法は他の図においても同様である。 In the example of FIG. 1, an aperture stop St is arranged between the third group G3 and the fourth group G4. Note that the aperture diaphragm St in FIG. 1 does not indicate the shape and size, but indicates the position in the light traveling direction. This illustration method for the aperture stop St is the same in other drawings.

図1では、変倍光学系が撮像装置に適用されることを想定して、変倍光学系と像面Simとの間に平行平板状の光学部材PPが配置された例を示している。光学部材PPは、各種フィルタおよびカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタは、例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、および特定の波長域をカットするフィルタである。光学部材PPはパワーを有しない部材である。光学部材PPを省略して撮像装置を構成することも可能である。 FIG. 1 shows an example in which a parallel plate-like optical member PP is arranged between the variable power optical system and the image plane Sim, assuming that the variable power optical system is applied to an imaging apparatus. The optical member PP is a member assuming various filters, cover glasses, and the like. Various filters are, for example, a low-pass filter, an infrared cut filter, and a filter that cuts a specific wavelength band. The optical member PP is a member having no power. It is also possible to configure the imaging device without the optical member PP.

図1の例では、物体から変倍光学系に入射した光は、まず、第1ミラーM1で物体側へ反射され、レンズL11とレンズL12をこの順に経由した後、第2ミラーM2で像側へ反射され、レンズL12とレンズL11をこの順に経由した後、第2群G2、第3群G3、第4群G4、第5群G5、および光学部材PPを経由して像面Simに到達する。 In the example of FIG. 1, light entering the variable power optical system from an object is first reflected toward the object side by the first mirror M1, passes through the lenses L11 and L12 in this order, and is reflected by the second mirror M2 toward the image side. and passes through the lenses L12 and L11 in this order, and then reaches the image plane Sim via the second group G2, the third group G3, the fourth group G4, the fifth group G5, and the optical member PP. .

以下では、変倍群の光学面の頂点を通る光線を基準光線2と称して説明する。但し、変倍群を構成する光学面が平面を含む場合は、その平面は基準光線2を定義する面に含めないことにする。レンズの光学面はレンズ面である。図1の例では、基準光線2は変倍群の全てのレンズ面の面頂点を通っている。なお、変倍群の光学面が凹面の場合は、その光学面内の最も底の点、すなわち、光学素子側から空気側を見た場合に頂点となる点を、便宜的に光学面の頂点として基準光線2を定めることにする。 In the following description, the light ray passing through the vertex of the optical surface of the variable power group will be referred to as the reference light ray 2 . However, if the optical surfaces forming the variable power group include a plane, the plane is not included in the plane defining the reference light ray 2 . The optical surface of the lens is the lens surface. In the example of FIG. 1, the reference ray 2 passes through the surface vertices of all the lens surfaces of the variable power group. When the optical surface of the variable power group is concave, the bottommost point on the optical surface, that is, the vertex when viewed from the optical element side to the air side, is referred to as the vertex of the optical surface for convenience. Let us define the reference ray 2 as

また、以下では、互いに直交するX軸、Y軸、およびZ軸を用いて説明する。物体側から第1群G1に入射する基準光線2の方向をZ軸方向とする。物体側から第1群G1に入射する基準光線2と、第1群G1の上記2つのミラー間を通る基準光線2との両方を含む面をYZ面とする。すなわち、図1の紙面がYZ面である。図1においては、左右方向がZ軸方向、上下方向がY軸方向、紙面に垂直な方向がX軸方向となる。また、Z軸方向の正方向は左から右へ向かう方向、Y軸方向の正方向は下から上へ向かう方向、X軸方向の正方向は紙面の裏側から表側へ向かう方向とする。 In addition, the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other will be used in the following description. The direction of the reference light ray 2 incident on the first group G1 from the object side is defined as the Z-axis direction. A plane that includes both the reference ray 2 incident on the first group G1 from the object side and the reference ray 2 that passes between the two mirrors of the first group G1 is defined as a YZ plane. That is, the paper plane of FIG. 1 is the YZ plane. In FIG. 1, the horizontal direction is the Z-axis direction, the vertical direction is the Y-axis direction, and the direction perpendicular to the paper surface is the X-axis direction. The positive direction of the Z-axis is the direction from left to right, the positive direction of the Y-axis is the direction from bottom to top, and the positive direction of the X-axis is the direction from the back side to the front side of the paper.

第1群G1は、凹面形状の反射面を物体側に向けた第1ミラーM1を含む。入射光束を屈折光学系ではなく、第1ミラーM1の凹面形状の反射面で集光させることによって、高価な大口径の接合レンズを用いることなく軸上色収差の発生を抑えることができる。 The first group G1 includes a first mirror M1 having a concave reflecting surface facing the object side. By condensing the incident light beam on the concave reflecting surface of the first mirror M1 instead of the refracting optical system, it is possible to suppress the occurrence of longitudinal chromatic aberration without using an expensive cemented lens with a large diameter.

第1群G1は、上記構成の第1ミラーM1に加え、第1ミラーM1から物体側へ向かう光を像側へ反射する第2ミラーM2を含む。第2ミラーM2は、凸面形状の反射面を像側に向けている。上記構成の2つのミラーによれば、第1ミラーM1での反射により物体側に偏向された光束を、凸面形状を持つ第2ミラーM2で反射して再度像側に偏向させて、光路を折り返すことができる。従って、第1ミラーM1と第2ミラーM2との組合せでテレフォトタイプの構成をとりながら、光路を折り返すことによって、望遠化に伴う光学系のZ方向の全長の増大を抑えることができる。また、ミラーは色収差に関与しないため、上記2枚のミラーを用いることによって長焦点距離の光学系で課題となりやすい色収差に関して有利となる。 The first group G1 includes, in addition to the first mirror M1 configured as described above, a second mirror M2 that reflects light traveling from the first mirror M1 toward the object side to the image side. The second mirror M2 has a convex reflecting surface facing the image side. According to the two mirrors configured as described above, the light flux deflected to the object side by the reflection by the first mirror M1 is reflected by the second mirror M2 having a convex shape and is deflected again to the image side, thereby turning the optical path. be able to. Therefore, by folding back the optical path while forming a telephoto type configuration with the combination of the first mirror M1 and the second mirror M2, it is possible to suppress an increase in the total length of the optical system in the Z direction due to telephoto. In addition, since mirrors do not contribute to chromatic aberration, the use of the two mirrors is advantageous in terms of chromatic aberration, which tends to be a problem in long focal length optical systems.

第1ミラーM1の反射面と基準光線2とが交わる点を交点P1とする。図1では、交点P1における第1ミラーM1の反射面の法線を破線で示す。この法線と基準光線2との成す角度をAng0とする。本実施形態の変倍光学系は、Ang0の絶対値が2度以上となるように構成される。本実施形態の変倍光学系は、第1ミラーM1と第2ミラーM2とは互いに非共軸に配置されている。これらの点が、特開2019-148790号公報に記載の光学系とは大きく異なる。 A point where the reflecting surface of the first mirror M1 and the reference ray 2 intersect is defined as an intersection point P1. In FIG. 1, the normal to the reflecting surface of the first mirror M1 at the intersection point P1 is indicated by a dashed line. The angle formed by this normal line and the reference ray 2 is defined as Ang0. The variable magnification optical system of this embodiment is configured so that the absolute value of Ang0 is 2 degrees or more. In the variable magnification optical system of this embodiment, the first mirror M1 and the second mirror M2 are arranged non-coaxially with each other. These points are significantly different from the optical system described in JP-A-2019-148790.

ここで、比較例として、特開2019-148790号公報に記載の光学系について説明する。この比較例の光学系は、互いの反射面が対向配置された第1ミラーM1と第2ミラーM2とを備える。比較例の第1ミラーM1と第2ミラーM2とは共通の光軸を有し、第1ミラーM1の光路中に第2ミラーM2が配置されている。そのため、第1ミラーM1は開口を有するリング形状に構成され、変倍光学系への入射光束の中央部分が第2ミラーM2によって遮光される構成となり、光量損失が生じてしまう。また、比較例は広画角化についても以下に述べる不具合がある。一般に、広画角になるほど入射光束径、すなわち入射瞳径が小さくなる。従って、入射光束の中央部分が第2ミラーM2によって遮光される比較例では、広画角化を進めようとすると、入射光束径に対する、第2ミラーM2によって遮光される光束の比が大きくなってしまう。このような事情から、比較例では所望の照度を確保しながら広画角化を行うことが難しい。 Here, as a comparative example, an optical system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-148790 will be described. The optical system of this comparative example includes a first mirror M1 and a second mirror M2 whose reflecting surfaces are arranged to face each other. The first mirror M1 and the second mirror M2 of the comparative example have a common optical axis, and the second mirror M2 is arranged in the optical path of the first mirror M1. Therefore, the first mirror M1 is configured in a ring shape having an aperture, and the second mirror M2 shields the central portion of the light beam incident on the variable-magnification optical system, resulting in loss of light quantity. In addition, the comparative example has the following drawbacks regarding the widening of the angle of view. In general, the wider the angle of view, the smaller the diameter of the incident light beam, that is, the diameter of the entrance pupil. Therefore, in the comparative example in which the central portion of the incident light beam is blocked by the second mirror M2, when an attempt is made to widen the angle of view, the ratio of the light beam blocked by the second mirror M2 to the diameter of the incident light beam increases. put away. Due to these circumstances, it is difficult in the comparative example to widen the angle of view while ensuring the desired illuminance.

これに対して図1に示す本実施形態の変倍光学系では、Ang0の絶対値が2度以上となるように構成されているため、物体側から第1ミラーM1に入射した光線は、第1ミラーM1で反射された後、その入射光路から逸れた方向へ射出することができる。これによって、図2に示すように、第1ミラーM1より物体側に位置する第2ミラーM2を、比較例とは異なり、変倍光学系への入射光束を遮光しない位置に配置することが可能となる。 On the other hand, in the variable magnification optical system of this embodiment shown in FIG. 1, the absolute value of Ang0 is 2 degrees or more. After being reflected by the 1-mirror M1, it can be emitted in a direction deviated from the incident optical path. As a result, as shown in FIG. 2, unlike the comparative example, the second mirror M2 located closer to the object side than the first mirror M1 can be placed at a position where it does not block the light beam incident on the variable-magnification optical system. becomes.

上記配置によれば、広角側において、第2ミラーM2が入射光束を遮光しない構成が可能のため広画角化に有利となる。また、入射光束径が大きくなる望遠側においても、入射光束の中央部分が遮光されることが無いため、比較例で生じていたような光量損失は生じない。よって、同じ入射光束径で比べた場合、比較例よりも本実施形態の構成の方が多くの光を取り込むことができる。 According to the above arrangement, it is possible to configure the second mirror M2 not to block the incident light flux on the wide-angle side, which is advantageous for widening the angle of view. In addition, even on the telephoto side where the diameter of the incident light beam is large, the central portion of the incident light beam is not blocked, so that the light amount loss that occurs in the comparative example does not occur. Therefore, when compared with the same incident beam diameter, the configuration of this embodiment can capture more light than the comparative example.

また、本実施形態の変倍光学系では、図2に示すように、物体からの光のうち第1ミラーM1で反射された後に第2ミラーM2で反射された光は全て、第1ミラーM1の外縁より径方向外側を通る。なお、ここでいう径方向は、交点P1を中心にした第1ミラーM1の反射面の径方向を意味する。比較例では、第2ミラーM2で反射された光は第1ミラーM1内部を通るため、第1ミラーM1は中央部に光束を通すための開口が設けられている。これに対して、本実施形態の第1ミラーM1は、比較例と異なり、光束を通すための開口を設けなくてよいため、同じ入射光束径で比べた場合、比較例より多くの光量を得ることができる。 In addition, in the variable power optical system of the present embodiment, as shown in FIG. 2, all of the light from the object that is reflected by the first mirror M1 and then reflected by the second mirror M2 is reflected by the first mirror M1. passes radially outward from the outer edge of The radial direction here means the radial direction of the reflecting surface of the first mirror M1 centering on the intersection point P1. In the comparative example, since the light reflected by the second mirror M2 passes through the inside of the first mirror M1, the first mirror M1 is provided with an opening for passing the light flux in the center. On the other hand, unlike the comparative example, the first mirror M1 of the present embodiment does not need to be provided with an opening for passing the light flux, so when compared with the same incident light flux diameter, a larger amount of light can be obtained than the comparative example. be able to.

第1ミラーM1へ入射する基準光線2と、第1ミラーM1から射出された基準光線2との成す角度をAng1とした場合、下記条件式(1)を満足することが好ましい。条件式(1)の下限以下とならないようにすることによって、第1ミラーM1へ入射する光束が第2ミラーM2によって遮光されるのを抑制することができる。条件式(1)の上限以上とならないようにすることによって、交点P1における第1ミラーM1の反射面の法線が基準光線2に対して傾いていることに起因するコマ収差の発生を抑制することができる。より良好な特性を得るためには、変倍光学系は下記条件式(1-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(1-2)を満足することがさらにより好ましい。
4<|Ang1|<30 (1)
6<|Ang1|<20 (1-1)
8<|Ang1|<15 (1-2)
Assuming that the angle formed by the reference ray 2 incident on the first mirror M1 and the reference ray 2 emitted from the first mirror M1 is Ang1, it is preferable to satisfy the following conditional expression (1). By ensuring that the lower limit of conditional expression (1) is not reached, it is possible to prevent the light flux entering the first mirror M1 from being blocked by the second mirror M2. By not exceeding the upper limit of conditional expression (1), the occurrence of coma caused by the inclination of the normal to the reflecting surface of the first mirror M1 at the intersection point P1 with respect to the reference ray 2 is suppressed. be able to. In order to obtain better characteristics, the variable power optical system more preferably satisfies the following conditional expression (1-1), and even more preferably satisfies the following conditional expression (1-2).
4<|Ang1|<30 (1)
6<|Ang1|<20 (1-1)
8<|Ang1|<15 (1-2)

第2ミラーM2へ入射する基準光線2と、第2ミラーM2から射出された基準光線2との成す角度をAng2とした場合、下記条件式(2)を満足することが好ましい。第2ミラーM2の反射面と基準光線2とが交わる点を交点P2とする。一例として、図3に、交点P2周辺およびAng2の部分拡大図を示す。条件式(2)の下限以下とならないようにすることによって、第1ミラーM1から第2ミラーM2へ射出される光線が第1群G1より像側の構成要素によって遮光されるのを抑制することができる。条件式(2)の上限以上とならないようにすることによって、交点P2における第2ミラーM2の反射面の法線が、基準光線2に対して傾いていることに起因するコマ収差の発生を抑制することができる。より良好な特性を得るためには、変倍光学系は下記条件式(2-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(2-2)を満足することがさらにより好ましい。
5<|Ang2|<50 (2)
10<|Ang2|<40 (2-1)
15<|Ang2|<35 (2-2)
Assuming that the angle formed by the reference ray 2 incident on the second mirror M2 and the reference ray 2 emitted from the second mirror M2 is Ang2, it is preferable to satisfy the following conditional expression (2). The point where the reflecting surface of the second mirror M2 and the reference ray 2 intersect is defined as an intersection point P2. As an example, FIG. 3 shows a partially enlarged view around the intersection P2 and Ang2. By ensuring that the conditional expression (2) does not fall below the lower limit, it is possible to suppress the light rays emitted from the first mirror M1 to the second mirror M2 from being blocked by the constituent elements on the image side of the first group G1. can be done. By not exceeding the upper limit of conditional expression (2), the occurrence of coma aberration due to the inclination of the normal to the reflecting surface of the second mirror M2 at the intersection point P2 with respect to the reference ray 2 is suppressed. can do. In order to obtain better characteristics, the variable magnification optical system more preferably satisfies the following conditional expression (2-1), and even more preferably satisfies the following conditional expression (2-2).
5<|Ang2|<50 (2)
10<|Ang2|<40 (2-1)
15<|Ang2|<35 (2-2)

第1ミラーM1へ入射する基準光線2と、第2ミラーM2から射出された基準光線2との成す角度をAng3とした場合、下記条件式(3)を満足することが好ましい。一例として、図3にAng3を示す。図3では、第2ミラーM2から射出された基準光線2の第2ミラー側の延長線を二点鎖線で示す。また、図3では、第1ミラーM1へ入射する基準光線2を第2ミラーM2より上方の実線で示す。図3は角度を示すための模式図であり、図3における第2ミラーM2と第1ミラーM1へ入射する基準光線2との距離は正確なものではない。条件式(3)の下限以下とならないようにすることによって、第1ミラーM1から第2ミラーM2へ射出される光線が第1群G1より像側の光路に配置された構成要素によって遮光されるのを抑制することができる。条件式(3)の上限以上とならないようにすることによって、Y軸方向の光学系のサイズの増加を抑制することができる。より良好な特性を得るためには、変倍光学系は下記条件式(3-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(3-2)を満足することがさらにより好ましい。
4<|Ang3|<30 (3)
6<|Ang3|<25 (3-1)
9<|Ang3|<20 (3-2)
Assuming that the angle between the reference ray 2 incident on the first mirror M1 and the reference ray 2 emitted from the second mirror M2 is Ang3, it is preferable to satisfy the following conditional expression (3). As an example, FIG. 3 shows Ang3. In FIG. 3, an extension line on the second mirror side of the reference light beam 2 emitted from the second mirror M2 is indicated by a chain double-dashed line. In FIG. 3, the solid line above the second mirror M2 indicates the reference light ray 2 incident on the first mirror M1. FIG. 3 is a schematic diagram for showing angles, and the distance between the second mirror M2 and the reference ray 2 incident on the first mirror M1 in FIG. 3 is not accurate. By ensuring that the conditional expression (3) does not fall below the lower limit, the light beam emitted from the first mirror M1 to the second mirror M2 is blocked by the component arranged in the optical path closer to the image side than the first group G1. can be suppressed. By ensuring that the upper limit of conditional expression (3) is not exceeded, an increase in the size of the optical system in the Y-axis direction can be suppressed. In order to obtain better characteristics, the variable magnification optical system more preferably satisfies the following conditional expression (3-1), and even more preferably satisfies the following conditional expression (3-2).
4<|Ang3|<30 (3)
6<|Ang3|<25 (3-1)
9<|Ang3|<20 (3-2)

第1ミラーM1は、変倍光学系に含まれるパワーを有する光学素子のうち、光路上で最も物体側に位置する光学素子であってもよい。このようにした場合は、以下に述べる懸念事項を回避できる。仮に、第1ミラーM1よりも物体側の光路に屈折光学系を配置した場合は、その屈折光学系は大きな口径を有することになる。その場合、変倍光学系の重心が先端部の方に偏って位置し重量バランスが悪くなる虞があり、また、高コストになる虞がある。 The first mirror M1 may be an optical element positioned closest to the object side on the optical path among the optical elements having power included in the variable magnification optical system. In this case, the concerns described below can be avoided. If a refractive optical system is placed in the optical path on the object side of the first mirror M1, the refractive optical system will have a large aperture. In this case, the center of gravity of the variable-magnification optical system may be biased toward the distal end, resulting in poor weight balance and high cost.

変倍の際、第1ミラーM1および第2ミラーM2は像面Simに対して固定されているように構成される。第1ミラーM1は望遠側の入射瞳径をカバーするサイズとなるため大型部品となる。第1ミラーM1が変倍の際に固定されている構成とすることによって、第1ミラーM1を移動させるための機構が不要となり、装置の大型化を回避することができる。第2ミラーM2が変倍の際に固定されている構成とすることによって、第2ミラーM2周辺のメカ構造を簡素化することができる。これによって、第2ミラーM2周辺の機械部品が結像用の光束を遮光するのを回避することが容易となるため、光量損失の抑制に有利となる。 During zooming, the first mirror M1 and the second mirror M2 are configured to be fixed with respect to the image plane Sim. Since the first mirror M1 has a size that covers the diameter of the entrance pupil on the telephoto side, it is a large component. By adopting a configuration in which the first mirror M1 is fixed during zooming, a mechanism for moving the first mirror M1 becomes unnecessary, and an increase in the size of the apparatus can be avoided. By adopting a configuration in which the second mirror M2 is fixed during zooming, the mechanical structure around the second mirror M2 can be simplified. This makes it easier to prevent the mechanical parts around the second mirror M2 from blocking the imaging light flux, which is advantageous for suppressing the loss of the amount of light.

変倍の際、第1群G1は像面Simに対して固定されていることが好ましい。すなわち、ミラー以外の素子も含め、第1群G1を構成する全ての光学素子は変倍の際に像面Simに対して固定されていることが好ましい。このようにした場合は、装置の構成の簡素化に有利となる。 During zooming, the first group G1 is preferably fixed with respect to the image plane Sim. That is, it is preferable that all optical elements constituting the first group G1, including elements other than mirrors, be fixed with respect to the image plane Sim during zooming. This arrangement is advantageous in simplifying the configuration of the device.

図2に示すように、第1群G1は、変倍光学系の内部に中間像Imを形成するように構成される。中間像Imは、光路上で中間像Imより像側の群を介して像面Sim上に再結像される。変倍光学系を再結像光学系とすることによって、各群の径を小さくすることに有利となる。本実施形態の変倍光学系では、第1群G1と第2群G2との間の光路に中間像Imが形成される。図1および図2では、中間像Imの一部のみを簡略的に点線で表している。 As shown in FIG. 2, the first group G1 is configured to form an intermediate image Im inside the variable magnification optical system. The intermediate image Im is re-imaged on the image plane Sim via a group on the image side of the intermediate image Im on the optical path. By using the variable magnification optical system as the re-imaging optical system, it is advantageous to reduce the diameter of each group. In the variable magnification optical system of this embodiment, an intermediate image Im is formed on the optical path between the first group G1 and the second group G2. In FIGS. 1 and 2, only a part of the intermediate image Im is simply represented by dotted lines.

中間像Imより像側の光路上には2つ以上の変倍群が配置される。変倍群が中間像Imより像側に位置することによって、第1ミラーM1および第2ミラーM2で折り返された光束を遮光することなく、変倍群を移動させるためのメカ構造を配置することが容易となる。 Two or more variable magnification groups are arranged on the optical path on the image side of the intermediate image Im. By arranging the variable power group on the image side of the intermediate image Im, a mechanical structure is provided for moving the variable power group without blocking the light beams returned by the first mirror M1 and the second mirror M2. becomes easier.

第1群G1は、補正レンズ群Ghを含むように構成してもよい。補正レンズ群Ghは、第1ミラーM1から第2ミラーM2への光路上、および第2ミラーM2から中間像Imへの光路上に位置するように第1群G1内に配置されることが好ましい。このようにした場合は、光線が補正レンズ群Ghを2回通ることになる。上記位置に補正レンズ群Ghを配置することによって、Ang0の絶対値が2度以上となることによって発生するコマ収差を補正することが容易となる。 The first group G1 may be configured to include a correction lens group Gh. The correction lens group Gh is preferably arranged in the first group G1 so as to be positioned on the optical path from the first mirror M1 to the second mirror M2 and on the optical path from the second mirror M2 to the intermediate image Im. . In this case, the light beam passes through the correction lens group Gh twice. By arranging the correction lens group Gh at the above position, it becomes easy to correct the coma aberration caused by the absolute value of Ang0 being 2 degrees or more.

補正レンズ群Ghは、1つ以上の屈折レンズのみで構成されることが好ましい。仮に、補正レンズ群Ghの代わりにミラーを用いて同様の補正を行おうとすると、さらに折り返し光路が形成されるため、光束と部材との干渉に起因する遮光が生じる虞がある。あるいは、この遮光が生じないように部材を配置するために光学系が大型化してしまう虞がある。なお、本明細書においては、「屈折レンズ」を単に「レンズ」ともいう。 The correction lens group Gh preferably consists of only one or more refractive lenses. If a mirror is used in place of the correcting lens group Gh to perform similar correction, a folded optical path is formed, which may cause light blocking due to interference between the light flux and the member. Alternatively, there is a risk that the size of the optical system will increase in order to arrange the members so as not to cause this light blocking. In this specification, the "refracting lens" is also simply referred to as "lens".

一例として、図1の補正レンズ群Ghは、負レンズであるレンズL11と、正レンズであるレンズL12とからなる。図1の例のレンズL11およびレンズL12は球面レンズである。上記のように光線が2回通る位置に補正レンズ群Ghを配置することによって、補正レンズ群Ghが非球面レンズを含まない場合でも、諸収差を良好に補正することが容易となる。 As an example, the correction lens group Gh in FIG. 1 consists of a lens L11 that is a negative lens and a lens L12 that is a positive lens. Lenses L11 and L12 in the example of FIG. 1 are spherical lenses. By arranging the correcting lens group Gh at a position through which light rays pass twice as described above, it becomes easy to satisfactorily correct various aberrations even when the correcting lens group Gh does not include an aspherical lens.

第1群G1が補正レンズ群Ghを含む場合、第1ミラーM1および第2ミラーM2の少なくとも一方の反射面は球面形状であることが好ましい。上記位置に配置された補正レンズ群Ghと球面形状のミラーとを組合せた構成によれば、Ang0の絶対値が2度以上となることによって発生するコマ収差、および球面形状のミラーによって発生する球面収差を補正することが容易となる。また、上記組合せの構成によれば、高価な非球面形状のミラーを使用することなく、本願発明の目的を達成可能な変倍光学系を構成することが容易となる。 When the first group G1 includes the correction lens group Gh, it is preferable that the reflecting surface of at least one of the first mirror M1 and the second mirror M2 has a spherical shape. According to the configuration in which the correction lens group Gh arranged at the above position and the spherical mirror are combined, the coma aberration caused by the absolute value of Ang0 being 2 degrees or more and the spherical aberration caused by the spherical mirror It becomes easier to correct aberrations. In addition, according to the configuration of the above combination, it is easy to configure a variable power optical system capable of achieving the object of the present invention without using an expensive aspherical mirror.

第1ミラーM1の反射面が球面形状である構成において、第1ミラーM1の焦点距離をf1、交点P1から交点P2までの距離をDL12とした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましい。交点P1および交点P2はそれぞれ上記で定義した交点である。条件式(4)の下限以下とならないようにすることによって、第2ミラーM2から中間像Imまでの距離の増大を抑えることができるため、主にZ軸方向のサイズの増加を抑制することができる。条件式(4)の上限以上とならないようにすることによって、中間像Imが第2ミラーM2に近づき過ぎないため、望遠側において第1ミラーM1から第2ミラーM2へ向かう光束と、中間像Imに連続して配置された群の端部(図1の例では第2A部分群G2Aの上端)との干渉を回避することができる。より良好な特性を得るためには、変倍光学系は下記条件式(4-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(4-2)を満足することがさらにより好ましい。
0.4<DL12/|f1|<0.99 (4)
0.6<DL12/|f1|<0.95 (4-1)
0.75<DL12/|f1|<0.92 (4-2)
In a configuration in which the reflecting surface of the first mirror M1 has a spherical shape, if the focal length of the first mirror M1 is f1 and the distance from the intersection point P1 to the intersection point P2 is DL12, the following conditional expression (4) can be satisfied. preferable. The intersection point P1 and the intersection point P2 are each the intersection points defined above. By ensuring that the lower limit of conditional expression (4) is not exceeded, it is possible to suppress an increase in the distance from the second mirror M2 to the intermediate image Im, so it is possible to suppress an increase in size mainly in the Z-axis direction. can. By not exceeding the upper limit of conditional expression (4), the intermediate image Im does not come too close to the second mirror M2. can avoid interference with the end of the group (in the example of FIG. 1, the upper end of the 2A subgroup G2A) arranged continuously. In order to obtain better characteristics, the variable power optical system more preferably satisfies the following conditional expression (4-1), and even more preferably satisfies the following conditional expression (4-2).
0.4<DL12/|f1|<0.99 (4)
0.6<DL12/|f1|<0.95 (4-1)
0.75<DL12/|f1|<0.92 (4-2)

図1の変倍光学系は、光路に沿って物体側から像側へ順に連続して、第1群G1と、中間像Imより像側に配置された第2群G2とを含む。第2群G2は、隣り合う部分群が互いに非共軸に配置された複数の部分群からなるように構成してもよい。第1ミラーM1と第2ミラーM2とは互いに非共軸に配置されているため、偏心に伴うコマ収差が発生する。第2群G2内の複数の部分群を互いに非共軸に配置することによって、この偏心に伴うコマ収差を補正することに有利となる。 The variable power optical system in FIG. 1 includes a first group G1 and a second group G2 arranged closer to the image side than the intermediate image Im in order from the object side to the image side along the optical path. The second group G2 may be composed of a plurality of subgroups, adjacent subgroups being arranged non-coaxially with each other. Since the first mirror M1 and the second mirror M2 are arranged non-coaxially with each other, coma aberration occurs due to decentration. By arranging the subgroups in the second group G2 non-coaxially with each other, it is advantageous to correct the coma associated with this decentration.

例えば、第2群G2は、光路に沿って最も物体側から像側へ順に連続して、正のパワーを有する第2A部分群G2Aと、負のパワーを有する第2B部分群G2Bとを含み、第2A部分群G2Aと第2B部分群G2Bとは互いに非共軸に配置されるように構成してもよい。この構成によれば、上記の偏心に伴うコマ収差を補正することに有利となる。また、中間像Imより像側で光束が発散する位置に正のパワーを有する第2A部分群G2Aを配置することによって、光束の発散を抑えることができる。これによって、第2A部分群G2Aより像側の群の小径化に有利となる。第2A部分群G2Aに連続して、第2A部分群G2Aとは逆符号のパワーを有する第2B部分群G2Bを配置することによって、収差補正に有利となる。 For example, the second group G2 includes a second A subgroup G2A having positive power and a second B subgroup G2B having negative power, consecutively from the most object side to the image side along the optical path, The second A subgroup G2A and the second B subgroup G2B may be arranged non-coaxially with each other. This configuration is advantageous in correcting the above-described coma aberration due to decentration. Further, by arranging the second A partial group G2A having a positive power at a position where the light beam diverges on the image side of the intermediate image Im, the divergence of the light beam can be suppressed. This is advantageous for reducing the diameter of the group closer to the image side than the 2A partial group G2A. Arranging the second B subgroup G2B, which has power opposite in sign to that of the second A subgroup G2A, following the second A subgroup G2A is advantageous for correcting aberrations.

より具体的には、第2群G2は、光路に沿って物体側から像側へ順に、正のパワーを有する第2A部分群G2Aと、負のパワーを有する第2B部分群G2Bと、正のパワーを有する第2C部分群G2Cとからなるように構成してもよい。その場合、第2A部分群G2Aと第2B部分群G2Bとは互いに非共軸に配置され、第2B部分群G2Bと第2C部分群G2Cとは互いに非共軸に配置されるように構成してもよい。この構成によれば、上記の偏心に伴うコマ収差を補正することに有利となる。また、隣り合う部分群のパワーが互いに逆符号となるように配置されることによって、収差補正に有利となる。さらに、第2群G2の最も像側に正のパワーを有する第2C部分群G2Cを配置することによって、中間像Imから像側へ向かう発散光束に対して収束作用を与えることができるため、第2群G2より像側の群の小径化に有利となる。 More specifically, the second group G2 includes, in order from the object side to the image side along the optical path, a second A subgroup G2A having positive power, a second B subgroup G2B having negative power, and a positive power subgroup G2B. and a second C subgroup G2C having power. In that case, the second A partial group G2A and the second B partial group G2B are arranged non-coaxially with each other, and the second B partial group G2B and the second C partial group G2C are arranged non-coaxially with each other. good too. This configuration is advantageous in correcting the above-described coma aberration due to decentration. Further, by arranging the subgroups so that the powers of the subgroups adjacent to each other have opposite signs, it is advantageous for correction of aberrations. Furthermore, by arranging the second C subgroup G2C having a positive power closest to the image side of the second group G2, it is possible to give a convergence action to the divergent light flux directed from the intermediate image Im toward the image side. This is advantageous for reducing the diameter of the group closer to the image side than the second group G2.

第2群G2が上記の3つの部分群からなる場合、第2A部分群G2Aと第2C部分群G2Cとは、互いに非共軸に配置されていてもよく、互いに共軸に配置されていてもよい。また、第2A部分群G2Aと変倍群とは互いに非共軸に配置されていてもよく、互いに共軸に配置されていてもよい。第2B部分群G2Bと変倍群とは互いに非共軸に配置されていてもよい。第2C部分群G2Cと変倍群とは互いに共軸に配置されていてもよい。 When the second group G2 consists of the three subgroups described above, the second A subgroup G2A and the second C subgroup G2C may be arranged non-coaxially with each other or coaxially with each other. good. Further, the 2A partial group G2A and the variable power group may be arranged non-coaxially with each other, or may be arranged coaxially with each other. The second B subgroup G2B and the zooming group may be arranged non-coaxially with each other. The second C subgroup G2C and the zooming group may be arranged coaxially with each other.

第2A部分群G2Aは屈折光学系であるように構成してもよい。第2B部分群G2Bは屈折光学系であるように構成してもよい。第2C部分群G2Cは屈折光学系であるように構成してもよい。なお、本明細書における「屈折光学系」は、パワーを有する反射光学素子を含まず、パワーを有する光学素子として屈折レンズのみを含む光学系である。反射光学素子を用いた場合は、光路を折り返すことになるため、光束と部材との干渉に起因する遮光の問題が生じる虞がある。あるいは、この遮光が生じないように部材を配置するために光学系が大型化してしまう虞がある。屈折光学系を用いることによって、この問題を回避することが可能となる。 The second A subgroup G2A may be configured to be a refractive optical system. The second B subgroup G2B may be configured to be a refractive optical system. The second C subgroup G2C may be configured to be a refractive optical system. In this specification, the term "refractive optical system" refers to an optical system that does not include reflective optical elements having power, and includes only refractive lenses as optical elements having power. When a reflective optical element is used, the optical path is turned back, which may cause a problem of light blocking due to interference between the light flux and the member. Alternatively, there is a risk that the size of the optical system will increase in order to arrange the members so as not to cause this light blocking. By using refractive optics, it is possible to avoid this problem.

第2群G2が光路に沿って最も物体側から像側へ順に連続して、正のパワーを有する第2A部分群G2Aと、負のパワーを有する第2B部分群G2Bとを含む構成において、第2A部分群G2Aの焦点距離をfG2A、第2B部分群G2Bの焦点距離をfG2Bとした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。条件式(5)の下限以下とならないようにすることによって、第2A部分群G2Aの正のパワーが弱くなり過ぎないため、上記の偏心に伴うコマ収差を補正することに有利となる。また、第2B部分群G2Bの負のパワーが強くなり過ぎないため、第2B部分群G2Bの像側に第2B部分群G2Bに連続して配置された群(図1の例では第2C部分群G2C)の外径が大型化するのを抑制することができる。条件式(5)の上限以上とならないようにすることによって、第2A部分群G2Aの正のパワーが強くなり過ぎないため、望遠側における球面収差の発生を抑制することができる。また、第2B部分群G2Bの負のパワーが弱くなり過ぎないため、上記の偏心に伴うコマ収差を補正することに有利となる。より良好な特性を得るためには、変倍光学系は下記条件式(5-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(5-2)を満足することがさらにより好ましい。
-1<fG2A/fG2B<-0.01 (5)
-0.75<fG2A/fG2B<-0.02 (5-1)
-0.5<fG2A/fG2B<-0.04 (5-2)
In a configuration in which the second group G2 includes a second A subgroup G2A having positive power and a second B subgroup G2B having negative power in order from the most object side to the image side along the optical path, Assuming that the focal length of the 2A subgroup G2A is fG2A and the focal length of the 2B subgroup G2B is fG2B, it is preferable to satisfy the following conditional expression (5). Abiding by the lower limit of conditional expression (5) prevents the positive power of the 2A subgroup G2A from becoming too weak, which is advantageous for correcting the coma associated with decentration. Also, since the negative power of the second B subgroup G2B does not become too strong, a group (in the example of FIG. 1, the second C subgroup G2C) can be suppressed from increasing in outer diameter. By not exceeding the upper limit of conditional expression (5), the positive power of the 2A subgroup G2A does not become too strong, so that it is possible to suppress the occurrence of spherical aberration on the telephoto side. In addition, since the negative power of the 2B subgroup G2B does not become too weak, it is advantageous in correcting the coma aberration due to decentering. In order to obtain better characteristics, the variable magnification optical system more preferably satisfies the following conditional expression (5-1), and even more preferably satisfies the following conditional expression (5-2).
-1<fG2A/fG2B<-0.01 (5)
-0.75<fG2A/fG2B<-0.02 (5-1)
-0.5<fG2A/fG2B<-0.04 (5-2)

変倍の際、第2群G2は像面Simに対して固定されていることが好ましい。このようにした場合は、第2群G2を移動させるための機構が不要となり、装置の大型化を抑制することができる。また、第1群G1に近い第2群G2を固定することによって、第2群G2周辺のメカ構造を簡素化することができる。これによって、第1ミラーM1から第2ミラーM2へ向かう光束が、第2群G2周辺の機械部品によって遮光されるのを回避することに有利となる。 During zooming, the second group G2 is preferably fixed with respect to the image plane Sim. In this case, a mechanism for moving the second group G2 becomes unnecessary, and an increase in size of the apparatus can be suppressed. Further, by fixing the second group G2 close to the first group G1, the mechanical structure around the second group G2 can be simplified. This is advantageous in avoiding blocking of light beams directed from the first mirror M1 to the second mirror M2 by mechanical parts around the second group G2.

変倍光学系の好ましい一態様として、例えば、以下の構成を採ることができる。変倍光学系は、光路に沿って物体側から像側へ順に、パワーを有する群として、第1群G1と、中間像Imより像側に配置された第2群G2と、第3群G3と、第4群G4と、後続群とのみを備える。第2群G2は、隣り合う部分群が互いに非共軸に配置された複数の部分群からなり、光路上における第2群G2の最も像側の部分群(図1の例では第2C部分群G2C)は正のパワーを有する。第3群G3は、負のパワーを有する屈折光学系であり、第4群G4は、正のパワーを有する屈折光学系である。変倍の際、第2群G2は像面Simに対して固定され、第3群G3と第4群G4とは互いに逆方向に移動する。この構成では、第2群G2の最も像側の部分群、第3群G3、第4群G4が、それぞれ、正、負、正のパワーを有する。このように、隣り合う部分群のパワーが互いに逆符号となるように配置されることによって、各群に強いパワーを持たせることが可能となる。これによって、変倍の際の第3群G3および第4群G4の移動量を抑えることができるため、光学系の小型化に有利となる。また、負のパワーの第3群G3によって発散作用を受けた光束を、その像側の正のパワーの第4群G4で収束させることによって、後続群の外径の大型化を抑えることができる。 As a preferred aspect of the variable magnification optical system, for example, the following configuration can be adopted. The variable power optical system has, in order from the object side to the image side along the optical path, a first group G1, a second group G2 arranged closer to the image side than the intermediate image Im, and a third group G3 as groups having power. , the fourth group G4, and the subsequent group. The second group G2 consists of a plurality of subgroups in which adjacent subgroups are arranged non-coaxially with each other. G2C) has positive power. The third group G3 is a refractive optical system with negative power, and the fourth group G4 is a refractive optical system with positive power. During zooming, the second group G2 is fixed with respect to the image plane Sim, and the third group G3 and the fourth group G4 move in directions opposite to each other. In this configuration, the subgroups closest to the image side of the second group G2, the third group G3, and the fourth group G4 have positive, negative, and positive power, respectively. In this way, by arranging adjacent subgroups so that their powers have opposite signs, each group can have strong power. As a result, the amount of movement of the third group G3 and the fourth group G4 during zooming can be suppressed, which is advantageous for miniaturization of the optical system. Further, by converging the light beam diverged by the negative power third group G3 by the positive power fourth group G4 on the image side, it is possible to suppress the increase in the outer diameter of the subsequent group. .

変倍光学系が上記の第3群G3と第4群G4を備える構成において、第3群G3の焦点距離をfG3、第4群G4の焦点距離をfG4とした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。条件式(6)の下限以下とならないようにすることによって、第4群G4のパワーが弱くなり過ぎないため、変倍の際の第4群G4の移動量を抑制することができる。これによって、主にZ軸方向の光学系の大型化を抑制することができる。また、第3群G3のパワーが強くなり過ぎないため、第3群G3で発生する球面収差を抑制することができる。条件式(6)の上限以上とならないようにすることによって、第3群G3のパワーが弱くなり過ぎないため、変倍の際の第4群G4の移動量を抑制することができる。これによって、主にZ軸方向の光学系の大型化を抑制することができる。また、第4群G4のパワーが強くなり過ぎないため、第4群G4で発生する球面収差を抑制することができる。より良好な特性を得るためには、変倍光学系は下記条件式(6-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(6-2)を満足することがさらにより好ましい。
-10<fG4/fG3<-1 (6)
-7<fG4/fG3<-1.5 (6-1)
-5<fG4/fG3<-2 (6-2)
In a configuration in which the variable-magnification optical system includes the third group G3 and the fourth group G4, when the focal length of the third group G3 is fG3 and the focal length of the fourth group G4 is fG4, the following conditional expression (6) is preferably satisfied. By ensuring that the lower limit of conditional expression (6) is not exceeded, the power of the fourth group G4 does not become too weak, so that the amount of movement of the fourth group G4 during zooming can be suppressed. As a result, it is possible to suppress an increase in the size of the optical system mainly in the Z-axis direction. Also, since the power of the third group G3 does not become too strong, spherical aberration occurring in the third group G3 can be suppressed. By not exceeding the upper limit of conditional expression (6), the power of the third group G3 does not become too weak, so the amount of movement of the fourth group G4 during zooming can be suppressed. As a result, it is possible to suppress an increase in the size of the optical system mainly in the Z-axis direction. Also, since the power of the fourth group G4 does not become too strong, it is possible to suppress spherical aberration occurring in the fourth group G4. In order to obtain better characteristics, the variable magnification optical system more preferably satisfies the following conditional expression (6-1), and even more preferably satisfies the following conditional expression (6-2).
-10<fG4/fG3<-1 (6)
-7<fG4/fG3<-1.5 (6-1)
-5<fG4/fG3<-2 (6-2)

後続群は、図1の例では、第5群G5からなる。しかし、後続群は1つの群からなる構成に限定されない。後続群は、変倍の際に相互間隔が変化する2つの群、又は3つ以上の群からなるように構成してもよい。後続群が複数の群からなる場合、後続群の最も像側の群は変倍の際に固定されているように構成してもよい。このようにした場合は、装置構成の簡素化に有利となる。 The subsequent group consists of the fifth group G5 in the example of FIG. However, the subsequent group is not limited to a configuration consisting of one group. The trailing group may consist of two groups, or three or more groups, the mutual spacing of which changes during magnification. When the trailing group consists of a plurality of groups, the group closest to the image side of the trailing groups may be configured to be fixed during zooming. This arrangement is advantageous in simplifying the configuration of the device.

開口絞りStは、変倍の際に像面Simに対して固定されていることが好ましい。種々の撮影条件に対応するためには開口絞りStの開口径は可変であることが好ましい。特に、昼夜を問わず撮影が行われる監視カメラ用途では開口径が可変であることが好ましい。変倍の際に開口絞りStが固定されている構成を採ることによって、開口径を変化させる絞り機構の配置が容易となる。また、仮に、変倍の際に開口絞りStが移動するように構成した場合は、開口絞りStを駆動するための駆動部品への電力の供給を行う導線が必要となり、その導線が断線するリスクが生じる。これに対して、変倍の際に開口絞りStが固定されている構成ではそのようなリスクは生じないため監視用途として重要な耐久性をより高く保持することができる。 The aperture stop St is preferably fixed with respect to the image plane Sim during zooming. It is preferable that the aperture diameter of the aperture stop St is variable in order to cope with various photographing conditions. In particular, it is preferable that the opening diameter be variable in surveillance camera applications in which photography is performed regardless of whether it is day or night. By adopting a configuration in which the aperture stop St is fixed during zooming, the arrangement of the aperture mechanism for changing the aperture diameter is facilitated. Also, if the aperture diaphragm St is configured to move when the magnification is changed, a lead wire for supplying power to the drive components for driving the aperture stop St is required, and there is a risk that the lead wire will break. occurs. On the other hand, in the configuration in which the aperture diaphragm St is fixed during zooming, such a risk does not occur, and therefore, the durability, which is important for monitoring applications, can be maintained at a higher level.

開口絞りStは、光路上における最も物体側の変倍群の最も像側の面より像側に配置されるように構成してもよい。このようにした場合は、絞り機構の配置が容易となり、また、絞り機構の小型化に有利となる。図1の例における最も物体側の変倍群の最も像側の面は、第3群G3のレンズL34の物体側の面である。 The aperture stop St may be arranged on the image side of the most image side surface of the most object side variable magnification group on the optical path. In this case, the arrangement of the diaphragm mechanism is facilitated, and it is advantageous for miniaturization of the diaphragm mechanism. In the example of FIG. 1, the most image side surface of the most object side variable magnification group is the object side surface of the lens L34 of the third group G3.

あるいは、開口絞りStは、光路上における、最も物体側の変倍群の最も物体側の面から、最も像側の変倍群の最も像側の面までの間に配置されるように構成してもよい。図1の例における、最も物体側の変倍群の最も物体側の面は、第3群G3のレンズL31の物体側の面であり、最も像側の変倍群の最も像側の面は、第4群G4のレンズL45の物体側の面である。 Alternatively, the aperture stop St is arranged on the optical path between the most object side surface of the most object side variable magnification group and the most image side surface of the most image side variable magnification group. may In the example of FIG. 1, the most object side surface of the most object side variable power group is the object side surface of the lens L31 of the third group G3, and the most image side surface of the most image side variable power group is , the object-side surface of the lens L45 of the fourth group G4.

図1の例では、開口絞りStは第3群G3と第4群G4との間の空気間隔に配置されている。開口絞りStは、開口絞りStを絞った際に結像領域の一部が遮光されないような位置に配置することが好ましい。このため、開口絞りStの位置としては、軸上光束の上光線と軸外光束の上光線とが交わる点(以下、点P3という)から、軸上光束の下光線と軸外光束の下光線とが交わる点(以下、点P4という)までの範囲内であることが好ましい。なお、ここでは、主光線が基準光線2となる光束を軸上光束と称し、主光線が基準光線2ではない光束を軸外光束と称している。 In the example of FIG. 1, the aperture stop St is arranged in the air space between the third group G3 and the fourth group G4. It is preferable to arrange the aperture diaphragm St at a position such that part of the imaging area is not blocked when the aperture diaphragm St is closed. For this reason, the position of the aperture stop St is set so that the lower ray of the axial luminous flux and the lower ray of the off-axis luminous flux are separated from the point where the upper ray of the axial luminous flux and the upper ray of the off-axial luminous flux intersect (hereinafter referred to as point P3). is preferably within a range up to a point (hereinafter referred to as point P4) where the two intersect with. Here, a luminous flux whose principal ray is the reference ray 2 is referred to as an on-axis luminous flux, and a luminous flux whose principal ray is not the reference ray 2 is referred to as an off-axis luminous flux.

比較例として、図4Aに第2C部分群G2Cと第3群G3との間に開口絞りStが配置された場合の例を示す。図4Aには、軸上光束3a、軸外光束3b、上記の点P3、および点P4も示す。第2C部分群G2Cと第3群G3との間に開口絞りStを配置する場合は、図4Aに示すように点P3から点P4までの範囲は第3群G3近傍となるため、第3群G3と第4群G4との間に開口絞りStを配置する場合に比べ、広角端で第2C部分群G2Cと開口絞りStとの間隔が広くなってしまう。従って、第2C部分群G2Cと第3群G3との間隔も広くなってしまい、光学全長の増大を招いてしまう。 As a comparative example, FIG. 4A shows an example in which an aperture stop St is arranged between the second C subgroup G2C and the third group G3. Also shown in FIG. 4A are the on-axis beam 3a, the off-axis beam 3b, points P3 and P4 above. When the aperture stop St is arranged between the second C partial group G2C and the third group G3, the range from the point P3 to the point P4 is near the third group G3 as shown in FIG. 4A. At the wide-angle end, the distance between the second C subgroup G2C and the aperture stop St becomes wider than when the aperture stop St is arranged between G3 and the fourth group G4. Therefore, the distance between the second C partial group G2C and the third group G3 is also widened, resulting in an increase in the total optical length.

図4Bに第3群G3と第4群G4との間に開口絞りStが配置された場合の例を示す。この場合、第2C部分群G2Cから射出して第3群G3に入射した軸外光束3bは負のパワーの第3群G3により発散作用を受ける。このため、第3群G3から射出した軸外光束3bの光軸Zに対する傾角は、第2C部分群G2Cから射出した軸外光束3bの光軸Zに対する傾角よりも、小さくなる。そのため、第2C部分群G2Cと第3群G3との間に開口絞りStを配置した場合に比べ、点P3および点P4がより像側に位置する。図4Bに示すように第3群G3と第4群G4との間に開口絞りStを配置した場合は、図4Aの例とは異なり第3群G3の物体側に開口絞りStが無いため、広角端での第2C部分群G2Cと第3群G3との間隔を短くすることができると同時に、変倍に必要な第3群G3の移動量を確保することができる。 FIG. 4B shows an example in which the aperture stop St is arranged between the third group G3 and the fourth group G4. In this case, the off-axis light flux 3b emerging from the second C partial group G2C and entering the third group G3 is diverged by the negative power third group G3. Therefore, the angle of inclination of the off-axis light flux 3b emitted from the third group G3 with respect to the optical axis Z is smaller than the angle of inclination with respect to the optical axis Z of the off-axis light flux 3b emitted from the second C partial group G2C. Therefore, the points P3 and P4 are located closer to the image side than when the aperture stop St is arranged between the second C partial group G2C and the third group G3. When the aperture stop St is arranged between the third group G3 and the fourth group G4 as shown in FIG. 4B, unlike the example of FIG. 4A, there is no aperture stop St on the object side of the third group G3. The distance between the second C subgroup G2C and the third group G3 at the wide-angle end can be shortened, and at the same time, the amount of movement of the third group G3 required for zooming can be secured.

開口絞りStが、最も像側の変倍群の最も像側の面より物体側に配置されることによって、径方向の大型化を抑制することに有利となる。仮に、開口絞りStが、最も像側の変倍群の最も像側の面より像側に配置された場合は、軸外光束の下側の光線をより多く通さなくてはならないため、第3群G3の外径が大型化する虞がある。 Arranging the aperture stop St closer to the object side than the surface closest to the image side of the zoom lens unit closest to the image side is advantageous in suppressing an increase in size in the radial direction. If the aperture stop St were arranged closer to the image side than the most image side surface of the most image side variable magnification group, more of the off-axis light beams on the lower side would have to pass through. There is a risk that the outer diameter of the group G3 will increase.

なお、図1には好ましい一態様の例を示すが、本開示の変倍光学系は、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。例えば、各群に含まれる光学素子の数、および変倍群の数は任意に選択可能である。各群は、複数の光学素子からなる構成に限らず、1つの光学素子からなる構成としてもよい。また、図1の例はズーム光学系であるが、本開示の変倍光学系は、バリフォーカル光学系であってもよい。 Although FIG. 1 shows an example of a preferred embodiment, the variable power optical system of the present disclosure can be modified in various ways without departing from the gist of the technology of the present disclosure. For example, the number of optical elements included in each group and the number of variable power groups can be arbitrarily selected. Each group is not limited to the configuration composed of a plurality of optical elements, and may be composed of one optical element. Moreover, although the example of FIG. 1 is a zoom optical system, the variable magnification optical system of the present disclosure may be a variable focal optical system.

上述した好ましい構成および可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。 The preferred and possible configurations described above can be arbitrarily combined, and are preferably selectively employed as appropriate according to required specifications.

次に、本開示の変倍光学系の数値実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1の変倍光学系の断面図は図1および図2に示されており、その構成および図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1の変倍光学系は、光路に沿って物体側から像側へ向かって順に、第1群G1と、第2群G2と、第3群G3と、開口絞りStと、第4群G4と、第5群G5とからなるズーム光学系である。第1群G1と第2群G2との間の光路に中間像Imが形成されている。広角端から望遠端への変倍の際に、第3群G3は像側へ移動し、第4群G4は物体側へ移動し、その他の群および開口絞りStは像面Simに対して固定されている。第1群G1は、第1ミラーM1と、第2ミラーM2と、補正レンズ群Ghとからなる。補正レンズ群Ghは、レンズL11と、レンズL12とからなる。第2群G2は、物体側から像側へ順に、第2A部分群G2Aと、第2B部分群G2Bと、第2C部分群G2Cとからなる。第2A部分群G2Aは、物体側から像側へ順に、レンズLa1~La2の2枚のレンズからなる。第2B部分群G2Bは、物体側から像側へ順に、Lb1~Lb3の3枚のレンズからなる。第2C部分群G2Cは、物体側から像側へ順に、Lc1~Lc6の6枚のレンズからなる。第2A部分群G2Aと、第2B部分群G2Bと、第2C部分群G2Cとは互いに非共軸に配置されている。第2C部分群G2Cと、第3群G3と、開口絞りStと、第4群G4と、第5群G5とは互いに共軸に配置されている。第3群G3は、物体側から像側へ順に、レンズL31~L34の4枚のレンズからなる。第4群G4は、物体側から像側へ順に、レンズL41~L45の5枚のレンズからなる。第5群G5は、物体側から像側へ順に、レンズL51~L59の9枚のレンズからなる。
Numerical examples of the variable magnification optical system of the present disclosure will now be described.
[Example 1]
Cross-sectional views of the variable magnification optical system of Example 1 are shown in FIGS. 1 and 2, and the configuration and illustration method thereof are as described above, so redundant description is partially omitted here. The variable-magnification optical system of Example 1 includes a first group G1, a second group G2, a third group G3, an aperture stop St, and a fourth group in order from the object side to the image side along the optical path. It is a zoom optical system consisting of G4 and a fifth group G5. An intermediate image Im is formed on the optical path between the first group G1 and the second group G2. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third group G3 moves toward the image side, the fourth group G4 moves toward the object side, and the other groups and the aperture stop St are fixed with respect to the image plane Sim. It is The first group G1 consists of a first mirror M1, a second mirror M2, and a correction lens group Gh. The correction lens group Gh consists of a lens L11 and a lens L12. The second group G2 consists of, in order from the object side to the image side, a second A subgroup G2A, a second B subgroup G2B, and a second C subgroup G2C. The 2A subgroup G2A is composed of two lenses La1 to La2 in order from the object side to the image side. The 2B subgroup G2B is composed of three lenses Lb1 to Lb3 in order from the object side to the image side. The second C subgroup G2C consists of six lenses Lc1 to Lc6 in order from the object side to the image side. The second A subgroup G2A, the second B subgroup G2B, and the second C subgroup G2C are arranged non-coaxially with each other. The second C subgroup G2C, the third group G3, the aperture stop St, the fourth group G4 and the fifth group G5 are arranged coaxially with each other. The third group G3 is composed of four lenses L31 to L34 in order from the object side to the image side. The fourth group G4 is composed of five lenses L41 to L45 in order from the object side to the image side. The fifth group G5 is composed of nine lenses L51 to L59 in order from the object side to the image side.

実施例1の変倍光学系について、基本レンズデータを表1Aおよび表1Bに、変倍群の座標データを表2に、諸元を表3に示す。ここでは、1つの表の長大化を避けるため基本レンズデータを表1Aおよび表1Bの2つの表に分けて表示している。表1Aには第1群G1、および第2群G2を示し、表1Bには第3群G3、開口絞りSt、第4群G4、第5群G5、および光学部材PPを示す。 Tables 1A and 1B show the basic lens data, Table 2 shows the coordinate data of the variable power group, and Table 3 shows the specifications of the variable magnification optical system of Example 1. Here, the basic lens data are divided into two tables, Table 1A and Table 1B, and displayed in order to avoid making one table too long. Table 1A shows the first group G1 and the second group G2, and Table 1B shows the third group G3, the aperture stop St, the fourth group G4, the fifth group G5, and the optical member PP.

各表では、図1に示す点Oを原点として、上述したX軸、Y軸、Z軸を用いたXYZ座標系における値を示す。表1Aおよび表1Bでは光路に沿って構成要素を示している。以下、各欄について説明する。「面番号」の欄には、点Oを含みZ軸に垂直な平面を第1面とし、光路に沿って像側に向かうに従い1つずつ番号を増加させた場合の面番号を示す。開口絞りStに相当する面の「面番号」の欄には「(St)」という記号も記入している。 Each table shows values in an XYZ coordinate system using the above-described X, Y, and Z axes with the point O shown in FIG. 1 as the origin. Tables 1A and 1B show the components along the optical path. Each column will be described below. The column of "surface number" shows the surface number when the plane including the point O and perpendicular to the Z-axis is defined as the first surface, and the number is incremented one by one toward the image side along the optical path. The symbol "(St)" is also entered in the "surface number" column of the surface corresponding to the aperture stop St.

「曲率半径」の欄には各面の曲率半径を示す。曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた形状の面の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の符号を負とする。「座標」の「X」、「Y」、「Z」の欄にはそれぞれ、点Oを基準として、各面の曲率中心のXYZ座標系における座標を示す。 The column of "radius of curvature" shows the radius of curvature of each surface. As for the sign of the radius of curvature, the sign of the surface with the convex surface facing the object side is positive, and the sign of the surface with the convex surface facing the image side is negative. The columns of "X", "Y", and "Z" of "coordinates" respectively indicate the coordinates of the center of curvature of each surface in the XYZ coordinate system with the point O as a reference.

「法線の角度成分」の「X軸成分」および「Y軸成分」の欄にはそれぞれ、各面の曲率中心における面の法線がX軸方向と成す角度およびY軸方向と成す角度を示す。角度の符号は、各軸の正方向に向かって、時計回り方向の角度を正、反時計回り方向の角度を負とする。「nd」の欄には各構成要素のd線における屈折率を示す。「νd」の欄には各構成要素のd線基準のアッベ数を示す。但し、反射面に相当する面のndおよびνdの欄には「反射面」と記入している。「群名」の欄には各群の名称を示す。 In the columns of "X-axis component" and "Y-axis component" of "Normal angle component", the angle formed by the normal line of the surface at the center of curvature of each surface with the X-axis direction and the angle with the Y-axis direction are shown. show. As for the sign of the angle, the angle in the clockwise direction is positive and the angle in the counterclockwise direction is negative in the positive direction of each axis. The column of "nd" indicates the refractive index of each component at the d-line. The column of "νd" indicates the d-line reference Abbe number of each component. However, "reflecting surface" is written in the column of nd and νd of the surface corresponding to the reflecting surface. The name of each group is shown in the "group name" column.

第3群G3および第4群G4の座標は変倍に伴い変化するため、表2にズームポジション毎の第3群G3および第4群G4の各面の座標を示す。表2および表3では、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各ズームポジションにおける値をそれぞれ「Wide」、「Middle」、「Tele」と表記した欄に示す。 Since the coordinates of the third group G3 and the fourth group G4 change with zooming, Table 2 shows the coordinates of the surfaces of the third group G3 and the fourth group G4 for each zoom position. In Tables 2 and 3, the values at each zoom position in the wide-angle end state, intermediate focal length state, and telephoto end state are shown in columns labeled "Wide", "Middle", and "Tele", respectively.

表3では、「軸上光束径」の欄には、変倍光学系に入射する軸上光束の直径を示す。以下では、像面Simにおいて、基準光線2より上側および下側に入射する最大画角の主光線をそれぞれ上側主光線および下側主光線と称することにする。表3において、θ1は上側主光線の入射角度、すなわち上側主光線と基準光線2との成す角度である。θ2は、下側主光線の入射角度、すなわち下側主光線と基準光線2との成す角度である。画角を計算する際には、X方向の長さが7.76mm(ミリメートル)、Y方向の長さが4.36mm(ミリメートル)の長方形の撮像エリアを考え、この長方形の対角方向の像位置で計算する。この長方形のアスペクト比は16:9である。変倍比は、広角端におけるtan(|θ1|)+tan(|θ2|)の値と、各ズームポジションにおけるtan(|θ1|)+tan(|θ2|)の値との比より求めている。 In Table 3, the column of "axial beam diameter" shows the diameter of the axial beam incident on the variable power optical system. In the following description, the principal rays of the maximum angle of view that are incident above and below the reference ray 2 on the image plane Sim will be referred to as the upper principal ray and the lower principal ray, respectively. In Table 3, θ1 is the incident angle of the upper principal ray, that is, the angle formed by the upper principal ray and the reference ray 2 . θ2 is the incident angle of the lower chief ray, that is, the angle formed by the lower chief ray and the reference ray 2 . When calculating the angle of view, consider a rectangular imaging area with a length of 7.76 mm (mm) in the X direction and a length of 4.36 mm (mm) in the Y direction. Calculate by position. The aspect ratio of this rectangle is 16:9. The zoom ratio is calculated from the ratio between the value of tan(|θ1|)+tan(|θ2|) at the wide-angle end and the value of tan(|θ1|)+tan(|θ2|) at each zoom position. there is

各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、座標の単位としてはmm(ミリメートル)を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。 In the data in each table, degrees are used as units for angles and mm (millimeters) are used as units for coordinates, but since the optical system can be used even if it is proportionally enlarged or reduced, other appropriate units are used. can also be used. Also, in each table shown below, numerical values rounded to predetermined digits are described.

図5に、実施例1の変倍光学系の広角端における横収差図を示す。図5では、左列にサジタル方向の収差を示し、右列にタンジェンシャル方向の収差を示す。d線、F線、C線、およびs線における収差をそれぞれ実線、長破線、一点鎖線、および点線で示す。縦軸の単位はμm(マイクロメートル)である。 FIG. 5 shows a lateral aberration diagram at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 1. As shown in FIG. In FIG. 5, the left column shows the aberration in the sagittal direction, and the right column shows the aberration in the tangential direction. Aberrations at the d-line, F-line, C-line, and s-line are indicated by a solid line, a long dashed line, a dashed-dotted line, and a dotted line, respectively. The unit of the vertical axis is μm (micrometer).

なお、横収差図においては、上述したXYZ座標系とは異なるxyz座標系を用いて座標を表している。xyz座標系では、基準光線2と像面Simとの交点を原点とし、以下に述べる、互いに直交するx軸、y軸、およびz軸を用いている。変倍光学系から像面Simに入射する基準光線2の方向をz軸方向とし、図1の紙面をyz面とし、紙面に垂直な方向をx軸方向とする。また、z軸方向の正方向は変倍光学系から像面Simへ向かう方向、y軸方向の正方向は像面Simに入射する基準光線2に対して第1ミラーM1がある方向、x軸方向の正方向は紙面の裏側から表側へ向かう方向とする。図5では上記のxyz座標系の各座標における収差を示しており、この各座標の値を各収差図の(x、y)=の後に記入している。 In the lateral aberration diagrams, coordinates are expressed using an xyz coordinate system different from the above-described XYZ coordinate system. In the xyz coordinate system, the origin is the intersection of the reference ray 2 and the image plane Sim, and x, y, and z axes, which are described below and are orthogonal to each other, are used. The direction of the reference light ray 2 incident on the image plane Sim from the variable-magnification optical system is the z-axis direction, the plane of FIG. 1 is the yz-plane, and the direction perpendicular to the plane of FIG. The positive direction of the z-axis is the direction from the variable power optical system to the image plane Sim, the positive direction of the y-axis is the direction in which the first mirror M1 is located with respect to the reference light ray 2 incident on the image plane Sim, and the x-axis The positive direction is the direction from the back side to the front side of the paper. FIG. 5 shows the aberration at each coordinate of the xyz coordinate system, and the value of each coordinate is written after (x, y)= in each aberration diagram.

図6に、実施例1の変倍光学系の望遠端における横収差図を示す。図6においても、左列にサジタル方向の収差を示し、右列にタンジェンシャル方向の収差を示す。図6の図示方法は基本的に図5と同様である。図5および図6は、無限遠物体に合焦した状態における収差を示す。 FIG. 6 shows a lateral aberration diagram at the telephoto end of the variable magnification optical system of Example 1. In FIG. Also in FIG. 6, the left column shows the aberration in the sagittal direction, and the right column shows the aberration in the tangential direction. The drawing method of FIG. 6 is basically the same as that of FIG. Figures 5 and 6 show the aberrations in focus on an infinite object.

上記の実施例1に関する各データの記号、意味、記載方法、および図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても基本的に同様であるので、以下では重複説明を省略する。 Unless otherwise specified, the symbol, meaning, description method, and illustration method of each data relating to Example 1 above are basically the same in the following Examples, and therefore redundant explanations will be omitted below.

[実施例2]
実施例2の変倍光学系の広角端における断面図と光束を図7に示す。実施例2の変倍光学系は、光路に沿って物体側から像側へ向かって順に、第1群G1と、第2群G2と、第3群G3と、開口絞りStと、第4群G4と、第5群G5とからなるズーム光学系である。第1群G1と第2群G2との間の光路に中間像Imが形成されている。広角端から望遠端への変倍の際に、第3群G3は像側へ移動し、第4群G4は物体側へ移動し、その他の群および開口絞りStは像面Simに対して固定されている。第1群G1は、第1ミラーM1と、第2ミラーM2と、補正レンズ群Ghとからなる。補正レンズ群Ghは2枚のレンズからなる。第2群G2は、物体側から像側へ順に、第2A部分群G2Aと、第2B部分群G2Bと、第2C部分群G2Cとからなる。第2A部分群G2Aは2枚のレンズからなる。第2B部分群G2Bは3枚のレンズからなる。第2C部分群G2Cは6枚のレンズからなる。第2A部分群G2Aと、第2B部分群G2Bと、第2C部分群G2Cとは互いに非共軸に配置されている。第2C部分群G2Cと、第3群G3と、開口絞りStと、第4群G4と、第5群G5とは互いに共軸に配置されている。第3群G3は4枚のレンズからなる。第4群G4は5枚のレンズからなる。第5群G5は9枚のレンズからなる。以上が実施例2の変倍光学系の概要である。
[Example 2]
FIG. 7 shows a cross-sectional view and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 2. As shown in FIG. The variable-magnification optical system of Example 2 includes a first group G1, a second group G2, a third group G3, an aperture stop St, and a fourth group in order from the object side to the image side along the optical path. It is a zoom optical system consisting of G4 and a fifth group G5. An intermediate image Im is formed on the optical path between the first group G1 and the second group G2. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third group G3 moves toward the image side, the fourth group G4 moves toward the object side, and the other groups and the aperture stop St are fixed with respect to the image plane Sim. It is The first group G1 consists of a first mirror M1, a second mirror M2, and a correction lens group Gh. The correction lens group Gh consists of two lenses. The second group G2 consists of, in order from the object side to the image side, a second A subgroup G2A, a second B subgroup G2B, and a second C subgroup G2C. The second A subgroup G2A consists of two lenses. The second B subgroup G2B consists of three lenses. The second C subgroup G2C consists of six lenses. The second A subgroup G2A, the second B subgroup G2B, and the second C subgroup G2C are arranged non-coaxially with each other. The second C subgroup G2C, the third group G3, the aperture stop St, the fourth group G4 and the fifth group G5 are arranged coaxially with each other. The third group G3 consists of four lenses. The fourth group G4 consists of five lenses. The fifth group G5 consists of nine lenses. The above is the outline of the variable-power optical system of the second embodiment.

実施例2の変倍光学系について、基本レンズデータを表4Aおよび表4Bに、変倍群の座標データを表5に、諸元を表6に、広角端における横収差図を図8に、望遠端における横収差図を図9に示す。 Regarding the variable power optical system of Example 2, basic lens data are shown in Tables 4A and 4B, coordinate data of the variable power group are shown in Table 5, specifications are shown in Table 6, and lateral aberration diagrams at the wide-angle end are shown in FIG. FIG. 9 shows lateral aberration diagrams at the telephoto end.

[実施例3]
実施例3の変倍光学系の広角端における断面図と光束を図10に示す。実施例3の変倍光学系は、実施例2の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例3の変倍光学系について、基本レンズデータを表7Aおよび表7Bに、変倍群の座標データを表8に、諸元を表9に、広角端における横収差図を図11に、望遠端における横収差図を図12に示す。
[Example 3]
FIG. 10 shows a cross-sectional view and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 3. As shown in FIG. The variable-power optical system of Example 3 has a configuration similar to that of the variable-power optical system of Example 2. FIG. Regarding the variable magnification optical system of Example 3, the basic lens data are shown in Tables 7A and 7B, the coordinate data of the variable magnification group are shown in Table 8, the specifications are shown in Table 9, and the lateral aberration diagram at the wide-angle end is shown in FIG. FIG. 12 shows lateral aberration diagrams at the telephoto end.

[実施例4]
実施例4の変倍光学系の広角端における断面図と光束を図13に示す。実施例4の変倍光学系は、実施例2の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例4の変倍光学系について、基本レンズデータを表10Aおよび表10Bに、変倍群の座標データを表11に、諸元を表12に、広角端における横収差図を図14に、望遠端における横収差図を図15に示す。
[Example 4]
FIG. 13 shows a cross-sectional view and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 4. As shown in FIG. The variable-power optical system of Example 4 has a configuration similar to that of the variable-power optical system of Example 2. FIG. Regarding the variable magnification optical system of Example 4, basic lens data is shown in Tables 10A and 10B, coordinate data of the variable magnification group is shown in Table 11, specifications are shown in Table 12, and lateral aberration diagrams at the wide-angle end are shown in FIG. FIG. 15 shows lateral aberration diagrams at the telephoto end.

[実施例5]
実施例5の変倍光学系の広角端における断面図と光束を図16に示す。実施例5の変倍光学系は、実施例2の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例5の変倍光学系について、基本レンズデータを表13Aおよび表13Bに、変倍群の座標データを表14に、諸元を表15に、広角端における横収差図を図17に、望遠端における横収差図を図18に示す。
[Example 5]
FIG. 16 shows a cross-sectional view and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 5. As shown in FIG. The variable-power optical system of Example 5 has a configuration similar to that of the variable-power optical system of Example 2. FIG. Regarding the variable power optical system of Example 5, basic lens data are shown in Tables 13A and 13B, coordinate data of the variable power group are shown in Table 14, specifications are shown in Table 15, and lateral aberration diagrams at the wide-angle end are shown in FIG. FIG. 18 shows lateral aberration diagrams at the telephoto end.

[実施例6]
実施例6の変倍光学系の広角端における断面図と光束を図19に示す。実施例6の変倍光学系は、光路に沿って物体側から像側へ向かって順に、第1群G1と、第2群G2と、第3群G3と、開口絞りStと、第4群G4と、第5群G5と、第6群G6とからなるズーム光学系である。第1群G1と第2群G2との間の光路に中間像Imが形成されている。広角端から望遠端への変倍の際に、第3群G3は像側へ移動し、第4群G4は物体側へ移動し、第5群G5は像側へ移動し、その他の群および開口絞りStは像面Simに対して固定されている。第1群G1は、第1ミラーM1と、第2ミラーM2と、補正レンズ群Ghとからなる。補正レンズ群Ghは2枚のレンズからなる。第2群G2は、物体側から像側へ順に、第2A部分群G2Aと、第2B部分群G2Bと、第2C部分群G2Cとからなる。第2A部分群G2Aは2枚のレンズからなる。第2B部分群G2Bは3枚のレンズからなる。第2C部分群G2Cは6枚のレンズからなる。第2A部分群G2Aと、第2B部分群G2Bと、第2C部分群G2Cとは互いに非共軸に配置されている。第2C部分群G2Cと、第3群G3と、開口絞りStと、第4群G4と、第5群G5と、第6群G6とは互いに共軸に配置されている。第3群G3は4枚のレンズからなる。第4群G4は5枚のレンズからなる。第5群G5は6枚のレンズからなる。第6群G6は3枚のレンズからなる。
[Example 6]
FIG. 19 shows a cross-sectional view and light beams at the wide-angle end of the variable-magnification optical system of Example 6. In FIG. The variable-magnification optical system of Example 6 comprises a first group G1, a second group G2, a third group G3, an aperture stop St, and a fourth group in order from the object side to the image side along the optical path. It is a zoom optical system consisting of G4, fifth group G5, and sixth group G6. An intermediate image Im is formed on the optical path between the first group G1 and the second group G2. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third group G3 moves toward the image side, the fourth group G4 moves toward the object side, the fifth group G5 moves toward the image side, and the other groups and The aperture stop St is fixed with respect to the image plane Sim. The first group G1 consists of a first mirror M1, a second mirror M2, and a correction lens group Gh. The correction lens group Gh consists of two lenses. The second group G2 consists of, in order from the object side to the image side, a second A subgroup G2A, a second B subgroup G2B, and a second C subgroup G2C. The second A subgroup G2A consists of two lenses. The second B subgroup G2B consists of three lenses. The second C subgroup G2C consists of six lenses. The second A subgroup G2A, the second B subgroup G2B, and the second C subgroup G2C are arranged non-coaxially with each other. The second C subgroup G2C, the third group G3, the aperture stop St, the fourth group G4, the fifth group G5, and the sixth group G6 are arranged coaxially with each other. The third group G3 consists of four lenses. The fourth group G4 consists of five lenses. The fifth group G5 consists of six lenses. The sixth group G6 consists of three lenses.

実施例6の変倍光学系について、基本レンズデータを表16Aおよび表16Bに、変倍群の座標データを表17Aおよび表17Bに、諸元を表18に、広角端における横収差図を図20に、望遠端における横収差図を図21に示す。 Tables 16A and 16B show basic lens data, Tables 17A and 17B show coordinate data of the variable power group, Table 18 shows specifications, and lateral aberration diagrams at the wide-angle end of the variable power optical system of Example 6 are shown in Tables 17A and 17B. 20, lateral aberration diagrams at the telephoto end are shown in FIG.

表19に実施例1~6の変倍光学系について、|Ang0|および条件式(1)~(6)の対応値を示す。表19に示す値は、d線基準での値である。
Table 19 shows the corresponding values of |Ang0| and conditional expressions (1) to (6) for the variable magnification optical systems of Examples 1 to 6. The values shown in Table 19 are based on the d-line.

実施例1~6の変倍光学系は変倍比が6.5倍以上あり、特に、実施例2~6の変倍光学系は変倍比が10倍以上ある。実施例1~6の変倍光学系は、このような高変倍比を達成しながらも、光量損失を抑制しつつ、広画角化を達成し、小型に構成され、可視光域から近赤外光域までの広い範囲で諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有している。また、実施例1~6の変倍光学系は、物体側の部分への荷重の低減化が図られ、安価な構成ながらも望遠系の反射屈折型の変倍光学系を実現している。 The variable power optical systems of Examples 1 to 6 have a variable power ratio of 6.5 times or more, and particularly the variable power optical systems of Examples 2 to 6 have a variable power ratio of 10 times or more. The variable-magnification optical systems of Examples 1 to 6 achieved such a high variable-magnification ratio while suppressing loss in the amount of light, achieved a wide angle of view, had a compact configuration, and were capable of capturing light near the visible light range. Various aberrations are corrected satisfactorily over a wide range up to the infrared light region, providing high optical performance. In addition, the variable power optical systems of Examples 1 to 6 are designed to reduce the load on the object side portion, and achieve a telescopic catadioptric variable power optical system with a low cost structure.

次に、本開示の実施形態に係る撮像装置について説明する。図22に、本開示の実施形態の撮像装置の一例として、本開示の実施形態に係る変倍光学系1を用いた撮像装置10の概略構成図を示す。撮像装置10としては、例えば、監視カメラ、ビデオカメラ、および電子スチルカメラ等を挙げることができる。 Next, an imaging device according to an embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 22 shows a schematic configuration diagram of an imaging device 10 using the variable magnification optical system 1 according to the embodiment of the present disclosure as an example of the imaging device of the embodiment of the present disclosure. Examples of the imaging device 10 include surveillance cameras, video cameras, and electronic still cameras.

撮像装置10は、変倍光学系1と、変倍光学系1の像側に配置されたフィルタ4と、フィルタ4の像側に配置された撮像素子5と、撮像素子5からの出力信号を演算処理する信号処理部6と、変倍光学系1の変倍を制御する変倍制御部7とを備える。 An imaging apparatus 10 includes a variable magnification optical system 1, a filter 4 arranged on the image side of the variable magnification optical system 1, an image sensor 5 arranged on the image side of the filter 4, and an output signal from the image sensor 5. A signal processing unit 6 for arithmetic processing and a variable power control unit 7 for controlling variable power of the variable power optical system 1 are provided.

撮像素子5は、変倍光学系1により形成される光学像を電気信号に変換する。撮像素子5としては例えばCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いることができる。撮像素子5は、その撮像面が変倍光学系1の像面に一致するように配置される。なお、図22では1つの撮像素子5のみ図示しているが、撮像装置10は複数の撮像素子を備えるように構成してもよい。 The imaging device 5 converts an optical image formed by the variable magnification optical system 1 into an electrical signal. As the imaging element 5, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) can be used. The imaging element 5 is arranged so that its imaging plane coincides with the image plane of the variable magnification optical system 1 . Although only one imaging device 5 is shown in FIG. 22, the imaging device 10 may be configured to include a plurality of imaging devices.

以上、実施形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各光学素子の曲率半径、座標、屈折率、およびアッベ数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。 Although the technology of the present disclosure has been described above with reference to the embodiments and examples, the technology of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, the radius of curvature, coordinates, refractive index, Abbe number, etc. of each optical element are not limited to the values shown in the above numerical examples, and may take other values.

本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。 All publications, patent applications and technical standards mentioned herein are to the same extent as if each individual publication, patent application and technical standard were specifically and individually noted to be incorporated by reference. incorporated herein by reference.

Claims (18)

中間像を形成する第1群と、前記中間像より像側の光路上に配置され変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて移動する複数の変倍群とを含み、
前記第1群は、球面の凹面形状の反射面を物体側に向けた第1ミラーと、前記第1ミラーから物体側へ向かう光を像側へ反射する、凸面形状の反射面を像側に向けた第2ミラーとを含み、
変倍の際、前記第1ミラーおよび前記第2ミラーは像面に対して固定され、
前記変倍群の光学面の頂点を通る光線を基準光線とした場合、
前記第1ミラーの前記反射面と前記基準光線との交点における前記第1ミラーの反射面の法線と、前記基準光線との成す角度の絶対値が2度以上であり、
物体からの光のうち前記第1ミラーで反射された後に前記第2ミラーで反射された光は全て前記第1ミラーの外縁より径方向外側を通り、
前記第1ミラーの焦点距離をf1、
前記第1ミラーの前記反射面と前記基準光線との交点から、前記第2ミラーの前記反射面と前記基準光線との交点までの距離をDL12とした場合、
0.4<DL12/|f1|<0.99 (4)
で表される条件式(4)を満足する変倍光学系。
a first group that forms an intermediate image; and a plurality of variable magnification groups that are arranged on the optical path on the image side of the intermediate image and move while changing the distance between adjacent groups during magnification,
The first group includes a first mirror having a spherical concave reflecting surface facing the object side, and a convex reflecting surface facing the image side for reflecting light traveling from the first mirror toward the object side to the image side. a second mirror directed to
During zooming, the first mirror and the second mirror are fixed with respect to the image plane,
When a ray passing through the vertex of the optical surface of the variable power group is used as a reference ray,
an absolute value of an angle formed by a normal to the reflecting surface of the first mirror at an intersection of the reflecting surface of the first mirror and the reference beam and the reference beam is 2 degrees or more;
All of the light from the object that has been reflected by the first mirror and then reflected by the second mirror passes through the outer edge of the first mirror in the radial direction,
the focal length of the first mirror is f1;
When the distance from the intersection of the reflecting surface of the first mirror and the reference ray to the intersection of the reflecting surface of the second mirror and the reference ray is DL12,
0.4<DL12/|f1|<0.99 (4)
A variable-magnification optical system that satisfies conditional expression (4) .
前記第1群内には、前記第1ミラーから前記第2ミラーへの光路上、および前記第2ミラーから前記中間像への光路上に位置し、1つ以上の屈折レンズのみで構成された補正レンズ群が配置される請求項1に記載の変倍光学系。 In the first group, located on the optical path from the first mirror to the second mirror and on the optical path from the second mirror to the intermediate image, and composed only of one or more refractive lenses 2. The variable magnification optical system according to claim 1, further comprising a correction lens group. 前記第1ミラーへ入射する前記基準光線と、前記第1ミラーから射出された前記基準光線との成す角度をAng1とした場合、
4<|Ang1|<30 (1)
で表される条件式(1)を満足する請求項1又は2に記載の変倍光学系。
When the angle formed by the reference ray incident on the first mirror and the reference ray emitted from the first mirror is Ang1,
4<|Ang1|<30 (1)
3. A variable power optical system according to claim 1 , which satisfies conditional expression (1) expressed by:
前記第2ミラーへ入射する前記基準光線と、前記第2ミラーから射出された前記基準光線との成す角度をAng2とした場合、
5<|Ang2|<50 (2)
で表される条件式(2)を満足する請求項1からのいずれか1項に記載の変倍光学系。
When the angle formed by the reference ray incident on the second mirror and the reference ray emitted from the second mirror is Ang2,
5<|Ang2|<50 (2)
4. The variable power optical system according to any one of claims 1 to 3 , wherein conditional expression (2) represented by is satisfied.
前記第1ミラーへ入射する前記基準光線と、前記第2ミラーから射出された前記基準光線との成す角度をAng3とした場合、
4<|Ang3|<30 (3)
で表される条件式(3)を満足する請求項1からのいずれか1項に記載の変倍光学系。
When the angle formed by the reference ray incident on the first mirror and the reference ray emitted from the second mirror is Ang3,
4<|Ang3|<30 (3)
5. The variable magnification optical system according to claim 1, wherein the conditional expression ( 3 ) is satisfied.
光路に沿って物体側から像側へ順に連続して、前記第1群と、前記中間像より像側に配置された第2群とを含み、
前記第2群は、光路に沿って最も物体側から像側へ順に連続して、正のパワーを有する第2A部分群と、負のパワーを有する第2B部分群とを含み、
前記第2A部分群と前記第2B部分群とは互いに非共軸に配置されている請求項1からのいずれか1項に記載の変倍光学系。
including the first group and a second group arranged on the image side of the intermediate image in order from the object side to the image side along the optical path;
The second group includes a 2A subgroup having positive power and a 2B subgroup having negative power, successively in order from the most object side to the image side along the optical path,
6. The variable power optical system according to claim 1, wherein the second A partial group and the second B partial group are arranged non-coaxially with each other.
変倍の際、前記第2群は像面に対して固定され、
前記第2群は、光路に沿って物体側から像側へ順に、前記第2A部分群と、前記第2B部分群と、第2C部分群とからなり、
前記第2B部分群と前記第2C部分群とは互いに非共軸に配置され、
前記第2A部分群の焦点距離をfG2A、
前記第2B部分群の焦点距離をfG2Bとした場合、
-1<fG2A/fG2B<-0.01 (5)
で表される条件式(5)を満足する請求項に記載の変倍光学系。
During zooming, the second group is fixed with respect to the image plane,
The second group consists of the second A subgroup, the second B subgroup, and the second C subgroup in order from the object side to the image side along the optical path,
the second B subgroup and the second C subgroup are arranged non-coaxially with each other;
the focal length of the second A subgroup is fG2A;
When the focal length of the second B subgroup is fG2B,
-1<fG2A/fG2B<-0.01 (5)
7. A variable magnification optical system according to claim 6 , which satisfies conditional expression (5) represented by:
変倍の際、前記第2群は像面に対して固定され、
前記第2群は、光路に沿って物体側から像側へ順に、前記第2A部分群と、前記第2B部分群と、第2C部分群とからなり、
前記第2B部分群と前記第2C部分群とは互いに非共軸に配置され、
前記第2C部分群は正のパワーを有する屈折光学系である請求項又はに記載の変倍光学系。
During zooming, the second group is fixed with respect to the image plane,
The second group consists of the second A subgroup, the second B subgroup, and the second C subgroup in order from the object side to the image side along the optical path,
the second B subgroup and the second C subgroup are arranged non-coaxially with each other;
8. The variable magnification optical system according to claim 6 , wherein said second C partial group is a refractive optical system having positive power.
光路に沿って物体側から像側へ順に、パワーを有する群として、前記第1群と、前記中間像より像側に配置された第2群と、負のパワーを有する屈折光学系である第3群と、正のパワーを有する屈折光学系である第4群と、後続群とのみを備え、
前記第2群は、隣り合う部分群が互いに非共軸に配置された複数の部分群からなり、光路上における前記第2群の最も像側の部分群は正のパワーを有し、
変倍の際、前記第2群は像面に対して固定され、前記第3群と前記第4群とは互いに逆方向に移動する請求項1からのいずれか1項に記載の変倍光学系。
In order from the object side to the image side along the optical path, as groups having power, the first group, the second group arranged on the image side of the intermediate image, and the refractive optical system having negative power. 3 groups, a fourth group that is a refractive optical system having positive power, and only a subsequent group,
the second group comprises a plurality of subgroups in which adjacent subgroups are arranged non-coaxially with each other, and the subgroup closest to the image side of the second group on the optical path has positive power;
9. A zoom lens according to any one of claims 1 to 8 , wherein the second group is fixed with respect to the image plane, and the third group and the fourth group move in directions opposite to each other during zooming. Optical system.
前記第3群の焦点距離をfG3、
前記第4群の焦点距離をfG4とした場合、
-10<fG4/fG3<-1 (6)
で表される条件式(6)を満足する請求項に記載の変倍光学系。
the focal length of the third group is fG3;
When the focal length of the fourth group is fG4,
-10<fG4/fG3<-1 (6)
10. A variable magnification optical system according to claim 9 , which satisfies conditional expression (6) represented by:
変倍の際に像面に対して固定されている絞りを含み、
光路上における最も物体側の前記変倍群の最も像側の面より像側に前記絞りが配置されている請求項1から10のいずれか1項に記載の変倍光学系。
including an aperture that is fixed with respect to the image plane during zooming,
11. The variable power optical system according to any one of claims 1 to 10 , wherein the stop is disposed closer to the image side than the surface closest to the image side of the variable power group closest to the object on the optical path.
変倍の際に像面に対して固定されている絞りを含み、
光路上における、最も物体側の前記変倍群の最も物体側の面から、最も像側の前記変倍群の最も像側の面までの間に前記絞りが配置されている請求項1から10のいずれか1項に記載の変倍光学系。
including an aperture that is fixed with respect to the image plane during zooming,
10. The stop is arranged on the optical path between the most object side surface of the zooming group closest to the object side and the most image side surface of the zooming group closest to the image side. The variable power optical system according to any one of .
6<|Ang1|<20 (1-1)
で表される条件式(1-1)を満足する請求項に記載の変倍光学系。
6<|Ang1|<20 (1-1)
4. A variable power optical system according to claim 3 , which satisfies conditional expression (1-1) expressed by:
10<|Ang2|<40 (2-1)
で表される条件式(2-1)を満足する請求項に記載の変倍光学系。
10<|Ang2|<40 (2-1)
5. A variable power optical system according to claim 4 , which satisfies conditional expression (2-1) represented by:
6<|Ang3|<25 (3-1)
で表される条件式(3-1)を満足する請求項に記載の変倍光学系。
6<|Ang3|<25 (3-1)
6. A variable power optical system according to claim 5 , which satisfies conditional expression (3-1) represented by:
0.6<DL12/|f1|<0.95 (4-1)
で表される条件式(4-1)を満足する請求項に記載の変倍光学系。
0.6<DL12/|f1|<0.95 (4-1)
2. A variable power optical system according to claim 1 , which satisfies conditional expression (4-1) expressed by:
-0.75<fG2A/fG2B<-0.02 (5-1)
で表される条件式(5-1)を満足する請求項に記載の変倍光学系。
-0.75<fG2A/fG2B<-0.02 (5-1)
8. A variable magnification optical system according to claim 7 , which satisfies conditional expression (5-1) represented by:
請求項1から17のいずれか1項に記載の変倍光学系を備えた撮像装置。 An imaging apparatus comprising the variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 17 .
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