JP7369358B2 - 光学系及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光学系及び光学機器に関する。

従来、反射光学系を用いて小型化された撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、さらなる小型化が要望されている。

特開２０１８－１０９６７３号公報

本発明の第一の態様に係る光学系は、物体側からの光が入射する入射面と、入射面を通過した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、第２反射部で反射した光が射出する射出面と、を有して物体の像を形成し、入射面から第１反射部及び第２反射部を経て射出面に至る光路上には、１つの媒質で形成された屈折率を有する透過部材を有し、透過部材の物体側の面であって光が入射する面に入射面が形成され、透過部材の像側の面であって入射面を透過した光が入射する面に第１反射部としての反射面が形成され、透過部材の物体側の面であって第１反射部で反射された光が入射する面に第２反射部としての反射面が形成され、透過部材の像側の面であって第２反射部で反射された光が入射して透過部材から光が射出する面に射出面が形成され、次式の条件を満足する。
６．００ｍｍ ≦ ＴＬ ＜ １５．０ｍｍ
０．１ ＜ ｒ４／ＴＬ３ ＜ １０．０
０．７ ＜ ＲＬ／ＴＬ ＜ １．２
但し、
ＴＬ：像面に入射する光軸の方向において、前記光学系の最も物体側の面から像面までの距離
ｒ４：射出面の曲率半径
ＴＬ３：第２反射部の反射面と像面との間隔
ＲＬ：光学系の光軸の方向において、第１反射部の反射面と第２反射部の反射面との距離
ＴＬ：像面に入射する光軸の方向において、光学系の最も物体側の面から像面までの距離

発明の概要における以降の説明は、出願当初の明細書の発明の概要であり、特許請求の範囲に整合させるように参考態様としたものである。
本発明の第一の態様に係る光学系は、物体側からの光が入射する入射面と、入射面を通過した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、を有して物体の像を形成する光学系であって、次式の条件を満足する。
ＴＬ ＜ １５．０ｍｍ
但し、
ＴＬ：像面に入射する光軸の方向において、前記光学系の最も物体側の面から像面までの距離
本発明の第二の態様に係る光学系は、物体側からの光が入射する入射面と、入射面を通過した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、を有して物体の像を形成する光学系であって、次式の条件を満足する。
１０．００° ＜ ω
但し、
ω：当該光学系の半画角

本発明の第三の態様に係る光学系は、物体側からの光が入射する入射面と、入射面を通過した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、を有して物体の像を形成する光学系であって、光路上において、第１反射部と第２反射部との間の媒質は屈折率を有する透過部材であり、透過部材の物体側の面であって光が入射する面に入射面が形成され、透過部材の像側の面であって入射面を透過した光が入射する面に第１反射部としての反射面が形成され、透過部材の物体側の面であって第１反射部で反射された光が入射する面に前記第２反射部としての反射面が形成され、透過部材の像側の面であって第２反射部で反射された光が入射して透過部材から光が射出する射出面が形成されており、光学系の光軸と直交する方向から見て、第２反射部の反射面は入射面より物体側に近い位置に配置されている。

本発明の第四の態様に係る光学系は、入射した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、を有し、物体からの光が第１反射部に入射して反射され、第１反射部で反射された光は第２反射部に入射して反射された後に再び第１反射部で反射され、その後第１反射部で反射された光は再び第２反射部に入射した後、光学系から射出し、物体の像を形成する。

本発明の第一の態様に係る撮像装置は、光路に沿って物体側から順に、第１反射面及び第２反射面を有して物体の像を形成する光学系と、光学系により形成された像を撮像する撮像素子とを含む撮像部を複数有し、撮像素子の少なくとも２つは、光学系との光軸方向の相対位置が異なるように配置されている。

本発明の第一の態様に係る光学系の製造方法は、物体側からの光が入射する入射面と、入射面を通過した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、を有して物体の像を形成する光学系の製造方法であって、次式の条件を満足するように配置する。
ＴＬ ＜ １５．０ｍｍ
但し、
ＴＬ：像面に入射する光軸の方向において、光学系の最も物体側の面から像面までの距離

本発明の第二の態様に係る光学系の製造方法は、物体側からの光が入射する入射面と、入射面を通過した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、を有して物体の像を形成する光学系の製造方法であって、次式の条件を満足するように配置する。
１０．００° ＜ ω
但し、
ω：当該光学系の半画角

本発明の第三の態様に係る光学系の製造方法は、物体側からの光が入射する入射面と、入射面を通過した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、を有して物体の像を形成する光学系の製造方法であって、光路上において、第１反射部と第２反射部との間の媒質は屈折率を有する透過部材であり、透過部材の物体側の面であって光が入射する面に入射面が形成され、透過部材の像側の面であって入射面を透過した光が入射する面に第１反射部としての反射面が形成され、透過部材の物体側の面であって第１反射部で反射された光が入射する面に第２反射部としての反射面が形成され、透過部材の像側の面であって第２反射部で反射された光が入射して透過部材から光が射出する射出面が形成されており、光学系の光軸と直交する方向から見て、第２反射部の反射面は入射面より物体側に近い位置に配置する。

本発明の第四の態様に係る光学系の製造方法は、入射した光を反射する第１反射部と、第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、を有する光学系の製造方法であって、物体からの光が第１反射部に入射して反射され、第１反射部で反射された光は第２反射部に入射して反射された後に再び第１反射部で反射され、その後第１反射部で反射された光は再び第２反射部に入射した後、光学系から射出し、物体の像を形成するように配置する。

本発明の第一の態様に係る撮像装置の製造方法は、光路に沿って物体側から順に、第１反射面及び第２反射面を有して物体の像を形成する光学系と、光学系により形成された像を撮像する撮像素子とを含む撮像部を複数有する撮像装置の製造方法であって、撮像素子の少なくとも２つは、光学系との光軸方向の相対位置が異なるように配置する。

カメラモジュールを示す説明図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は断面図である。 カメラモジュールを構成する光学系の断面図であって、（ａ）シュミットカセグレン方式の基本構成を示し、（ｂ）は（ａ）にレンズを加えた構成を示す。 シュミットカセグレン方式及びカセグレン方式の光学系における２次変倍比と非点収差との関係を示すグラフである。 多眼構成のカメラモジュールの外観を示す斜視図である。 多眼構成のカメラモジュールを示す説明図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 第１光学部材及び第２光学部材の構成を示す説明図である。 光学系ブロック部の構成を示す説明図である。 合焦機構を説明するための説明図である。 カメラモジュールの視野を説明するための説明図であって、（ａ）は望遠端状態を示し、（ｂ）は広角端状態を示す。 変倍機構を説明するための説明図であって、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は変倍方法を示す。 望遠端状態から広角端状態に変倍するときの各光学系の視野の移動方向を示す説明図である。 迷光除去を説明するための説明図であって、（ａ）は迷光の例を示し、（ｂ）は第１の構成を示す。 迷光除去の第２の構成を示す説明図である。 単位ブロック毎の撮像素子の光軸方向の位置の設定を説明する説明図である。 照明装置との組み合わせを説明するための説明図である。 カメラと照明装置の配置パターンを示す説明図である。 多段折り返しの構成の説明図であって、（ａ）はそれぞれの反射鏡を別部材で構成した場合を示し、（ｂ）は主反射鏡及び副反射鏡の各々を１つの部材で構成した場合を示す。 カメラモジュールを備えるカメラの模式図である。 カメラモジュールの製造方法を示すフローチャートである。 第１実施例に係る光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第１実施例に係る光学系の諸収差図である。 第２実施例に係る光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第２実施例に係る光学系の諸収差図である。 第３実施例に係る光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第３実施例に係る光学系の諸収差図である。 第４実施例に係る光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第４実施例に係る光学系の諸収差図である。 第５実施例～第７実施例に係る光学系の構成を示す説明図である。 光学系を一体型レンズで構成したときの断面図である。 第８実施例に係る光学系の構成を示す説明図である。 第８実施例に係る光学系の諸収差図である。 第９実施例に係る光学系の構成を示す説明図である。 第９実施例に係る光学系の諸収差図である。 第１０実施例に係る光学系の構成を示す説明図である。 第１０実施例に係る光学系の諸収差図である。

以下、好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
（カメラモジュール１０の構成）
図１に示すように、本実施形態に係る撮像装置であるカメラモジュール１０は、光学系ＵＬと撮像素子１４とから構成されており、光学系ＵＬにより物体側からの光が結像され、被写体像を撮像素子１４により撮像する。

図２（ａ）に示すように、光学系ＵＬは、いわゆる、シュミットカセグレン方式（或いは、コンパクト・シュミットカセグレン方式）であって、光軸に沿って物体（被写体）側から順に、高次非球面である補正面１１ａを有し、物体からの光が透過する補正部材としての補正板１１と、物体側に凹状の反射面（第１反射面１２ａ）を向け、補正板１１を透過した光を反射する第１反射部としての主反射鏡１２と、主反射鏡１２と対向するように物体側に配置され、像側（主反射鏡１２側）に凸状の反射面（第２反射面１３ａ）を向け、主反射鏡１２で反射した光を反射する第２反射部としての副反射鏡１３と、を有している。ここで、第１反射面１２ａに入射する光の光軸と、第１反射面１２ａで反射された光の光軸とは一致する。また、第２反射面１３ａに入射する光の光軸と、第２反射面１３ａで反射された光の光軸とは一致する。また、主反射鏡１２の中心部には、光学系ＵＬの光軸を含むように開口部１２ｂが形成されており、副反射鏡１３で反射した光は、この開口部１２ｂを通過する。すなわち、第１反射面１２ａは、この第１反射面１２ａに入射する光の光軸を含むように設けられた開口部１２ｂを有し、第２反射面１３ａは、開口部１２ｂに向けて光を反射する。主反射鏡１２の像側には、開口部１２ｂに対向するように撮像素子１４が配置されている。また、主反射鏡１２及び副反射鏡１３は、物体からの光を集光するように構成されており、光学系ＵＬは、主反射鏡１２及び副反射鏡１３の焦点（光学系ＵＬの焦点）に撮像素子１４が位置するように構成されている（撮像素子１４の撮像面が、光学系ＵＬの像面Ｉと略一致するように配置されている）。このように、光学系ＵＬの光軸は、物体側から順に、補正板１１を透過してから主反射鏡１２で反射されて屈曲し、副反射鏡１３で再び反射されて屈曲する。また、第１反射部１２である主反射鏡１２（第１反射面１２ａ）は光軸を中心とする円環形状としてもよいし、光軸と中心とした矩形形状に矩形又は円形の開口部１２ｂを設けた形状としてもよい。また、第２反射部１３である副反射鏡１３（第２反射面１３ａ）は光軸を中心とする円形又は矩形としてもよい。

なお、図２（ａ）に示す光学系ＵＬは、補正板１１の物体側の面を補正面１１ａとした場合を示しているが、像側の面を補正面１１ａとしてもよい。補正面１１ａは、反射面（第１反射面１２ａと第２反射面１３ａ）で収差の悪化が生じた場合に、その収差を補正するものであるのが好ましく、反射面で補正しきれない種類の収差や反射面で補正しきれない高次の収差を補正するものでもよい。補正面１１ａは、高次非球面が好ましいが、球面又は非球面であって平面でないものがよい。また、補正板１１の補正面１１ａの形成されていない面は、本実施形態では平面だが、球面や自由曲面としてもよい。

（光学系ＵＬ）
光学系ＵＬは、上述したように反射光学系で構成されている。ここで、主反射鏡１２の第１反射面１２ａ及び副反射鏡１３の第２反射面１３ａの少なくとも一方、若しくは両方を球面で構成しても、主反射鏡１２及び副反射鏡１３で発生する収差は、補正板１１の物体側の面である高次非球面（例えば、４次曲面）で補正されるため、全体としてコマ収差、非点収差、歪曲収差がない画像を得ることができる。そのため、主反射鏡１２の第１反射面１２ａ及び副反射鏡１３の第２反射面１３ａの少なくとも一方は球面であることが望ましく、第１反射面１２ａ及び第２反射面１３ａの両方が球面であることがより望ましい。第１反射面１２ａ及び第２反射面１３ａの少なくとも一方を球面とすることにより、光学系ＵＬの製造が容易になる。

なお、図２（ｂ）に示すように、光学系ＵＬに、主反射鏡１２の開口部１２ｂを通過する光を屈折させる屈折光学系（例えば、レンズ）１５を設けてもよい。また、光学系ＵＬは、補正板１１を有しないカセグレン方式の光学系としてもよい。また、光学系ＵＬに含まれる光学要素の光軸は、全て一致するのがよい。少なくとも、主反射鏡１２の光軸と副反射鏡１３の光軸とは、光線の通る方向が逆転する他は一致するのが好ましい。

本実施形態に係るカメラモジュール１０は、光学系ＵＬを、上述したような反射面を用いた折り返し光学系（カセグレン方式、シュミットカセグレン方式、またはコンパクト・シュミットカセグレン方式の反射光学系）とすることにより、光学系の長さ（最も物体側の面（図２（ａ）の場合、補正板１１の物体側の面（補正面１１ａ））から像面（撮像素子１４の撮像面）までの物理的な距離）を、反射面を用いない光学系で構成した場合に比べて１／２～１／３にすることができる。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬにおいて、主反射鏡１２の第１反射面１２ａと副反射鏡１３の第２反射面１３ａの間の媒質は空気である。このように構成すると、この光学系ＵＬを有するカメラモジュール１０の製造が容易になる。また、撮影しないときは、主反射鏡１２側に補正板１１及び副反射鏡１３を移動させて（いわゆる沈胴させて）格納することができるので、このカメラモジュール１０を小型化してカメラ等の光学機器内に少なくとも一部を収納することができる。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
ＴＬ ＜ １５．０ｍｍ （１）
但し、
ＴＬ：像面Ｉに入射する光軸の方向において、光学系ＵＬの最も物体側の面から像面Ｉまでの距離
条件式（１）は、光学系ＵＬをシュミットカセグレン（又はコンパクト・シュミットカセグレン）方式の反射光学系で構成したときの、光学系ＵＬの光軸方向の長さの適切な範囲を示している。なお、この条件式（１）の効果を確実なものとするために、条件式（１）の上限値を１４．０ｍｍ、１３．０ｍｍ、更に１２．０ｍｍとすることがより望ましい。また、この条件式（１）の効果を確実なものとするために、条件式（１）の下限値を６ｍｍとすることが望ましい。なお、図２に示す補正板１１を有するときは、光学系ＵＬの最も物体側の面は補正面１１ａとなる。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
１０．００° ＜ ω （２）
但し、
ω：光学系ＵＬの半画角
条件式（２）は、光学系ＵＬをシュミットカセグレン（又はコンパクト・シュミットカセグレン）方式の反射光学系で構成したときの、光学系ＵＬの半画角の適切な範囲を示している。なお、この条件式（２）の効果を確実なものとするために、条件式（２）の下限値を８．００°、６．００°、５．００°、４．００°、３．５０°、３．００°、２．５０°、２．００°、更に１．５０°とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬがコンパクト・シュミットカセグレン方式である場合、補正板１１の厚さΔＬは、次式（ａ）で表される。なお、式（ａ）は、APPLIED OPTICS Vol. 13, No. 8, August 1974に開示されている。
ΔＬ ＝ ［（ｈ／ｒ）⁴－１．５（ｈ／ｒ）²］_r
／｛２５６（ｎ－１）Ｐ′³｝＋ｋ （ａ）
但し、
Ｐ′＝Ｐ₁／Ｇ^1/3
Ｐ₁：主反射鏡１２のＦ値
Ｇ：補正板１１の計算深さの比
ｈ：光軸に垂直な方向の高さ
ｒ：補正板１１の補正半径（曲率半径）
ｎ：補正板１１を構成する媒質の屈折率
ｋ：補正板１１の中心厚

また、本実施形態に係る光学系ＵＬにおいては、物体からの光を透過させる透過部材を適宜光路上の位置に設けてもよい。透過部材を設けることにより、透過部材に非球面を形成するなどして収差補正が可能になる。透過部材の非球面（補正板１１の補正面１１ａを含む）は、光軸から周辺に向かって少なくとも１つの変曲点を有するのが好ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
－０．１ ＜ ｆ／ｆａ ＜ ０．１ （３）
但し、
ｆａ：補正面１１ａの焦点距離
ｆ：光学系ＵＬの全系の焦点距離
条件式（３）は、光学系ＵＬをシュミットカセグレン（又はコンパクト・シュミットカセグレン）方式の反射光学系で構成したときの、補正面１１ａの焦点距離に対する光学系ＵＬの全系の焦点距離の比の適切な範囲を示している。なお、この条件式（３）の効果を確実なものとするために、条件式（３）の下限値を－０．０５、－０．０２、更に０．００とすることがより望ましい。また、この条件式（３）の効果を確実なものとするために、条件式（３）の上限値を０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、更に０．０５とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
－０．１ ＜ ｆ／ｆｂ ＜ ０．１ （４）
但し、
ｆｂ：補正板１１の焦点距離
ｆ：光学系ＵＬの全系の焦点距離
条件式（４）は、光学系ＵＬをシュミットカセグレン（又はコンパクト・シュミットカセグレン）方式の反射光学系で構成したときの、補正板１１の焦点距離に対する光学系ＵＬの全系の焦点距離の比の適切な範囲を示している。なお、この条件式（４）の効果を確実なものとするために、条件式（４）の下限値を－０．０５、－０．０２、更に０．００とすることがより望ましい。また、この条件式（４）の効果を確実なものとするために、条件式（４）の上限値を０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、更に０．０５とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
３．０ ＜ Ｍ ＜ ８．０ （５）
但し、
Ｍ＝ｆ／ｆ１
ｆ：光学系ＵＬの全系の焦点距離
ｆ１：主反射鏡１２の焦点距離
条件式（５）は、光学系ＵＬをシュミットカセグレン（又はコンパクト・シュミットカセグレン）方式の反射光学系で構成したときの、光学系ＵＬの２次変倍比Ｍの適切な範囲を示している。

図３は、カセグレン方式及びシュミットカセグレン方式の反射光学系における、２次変倍比Ｍに対する非点収差を示している。この図３から明らかなように、光学系ＵＬをシュミットカセグレン方式（又はコンパクト・シュミットカセグレン方式）の反射光学系で構成した場合、２次変倍比Ｍを５．６とすることにより、非点収差を０にすることができる。したがって、光学系ＵＬが条件式（５）を満足することにより、非点収差の発生を抑えることができ、良好な画像を取得することができる。なお、この条件式（５）の効果を確実なものとするために、条件式（５）の下限値を３．５、更に４．０、４．５、５．０とすることがより望ましい。また、この条件式（５）の効果を確実なものとするために、条件式（５）の上限値を７．５、更に７．０、６．５、６．０とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
ｆ ＜ ５００ｍｍ （６）
但し、
ｆ：光学系ＵＬの全系の焦点距離
条件式（６）は、光学系ＵＬをシュミットカセグレン（又はコンパクト・シュミットカセグレン）方式の反射光学系で構成したときの、光学系ＵＬの全系の焦点距離の適切な範囲を示している。なお、この条件式（６）の効果を確実なものとするために、条件式（６）の下限値を０．１ｍｍ、更に１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍとすることがより望ましい。また、この条件式（６）の効果を確実なものとするために、条件式（６）の上限値を３８０ｍｍ、更に２８０ｍｍ、２３０ｍｍ、１９０ｍｍ、１４０ｍｍ、９０ｍｍ、７０ｍｍ、５５ｍｍ、４５ｍｍとすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
０．４ ＜ ＲＬ／ＴＬ ＜ １．２ （７）
但し、
ＲＬ：光学系ＵＬの光軸の方向において、第１反射部と第２反射部との光軸上の距離
ＴＬ：像面に入射する光軸の方向において、前記光学系の最も物体側の面から像面までの距離
条件式（７）は、光学系ＵＬの最も物体側の面から像面までの距離と反射面間の距離の比の適切な範囲を示している。なお、この条件式（７）の効果を確実なものとするために、条件式（７）の上限値を１．０、０．９、更に０．８５とすることがより望ましい。また、この条件式（７）の効果を確実なものとするために、条件式（７）の下限値を０．６、０．７とすることが望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
０．５ ＜ Ｄ１／ＲＬ ＜ ２．０ （８）
但し、
Ｄ１：第１反射面の外径
ＲＬ：光学系ＵＬの光軸の方向において、第１反射部と第２反射部との光軸上の距離
条件式（８）は、光学系ＵＬの光軸方向と光軸と直交方向との長さの比の適切な範囲を示している。ここで、第１反射面の外径とは、第１反射面が円形の場合は直径であり、第１反射面が矩形状の場合は最大外径である。なお、この条件式（８）の効果を確実なものとするために、条件式（８）の上限値を１．７、１．５、更に１．３とすることがより望ましい。また、この条件式（８）の効果を確実なものとするために、条件式（８）の下限値を０．７、０．８、更に０．８５とすることが望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
１．０ ＜ Ｄ１／Ｄ２ ＜ ６．０ （９）
但し、
Ｄ１：第１反射面の外径
Ｄ２：第２反射面の外径
条件式（９）は、反射面同士の外径の比の適切な範囲を示している。ここで、第１反射面の外径または第２反射面の外径とは、反射面が円形の場合は直径であり、反射面が矩形状の場合は最大外径である。なお、この条件式（９）の効果を確実なものとするために、条件式（９）の上限値を５．０、５．５、更に３．０とすることがより望ましい。また、この条件式（９）の効果を確実なものとするために、条件式（９）の下限値を１．３、１．５、更に３．５とすることが望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
５．０ ＜ Ｄ０／Ｙ ＜ １５．０ （１０）
但し、
Ｄ０：光学系ＵＬの最も物体側の入射面の外径
Ｙ：撮像素子１４の最大像高
条件式（１０）は、入射面の外径と撮像素子１４の最大像高の比の適切な範囲を示している。ここで、入射面の外径とは、入射面が円形の場合は直径であり、入射面が矩形状の場合は最大外径である。なお、この条件式（１０）の効果を確実なものとするために、条件式（１０）の上限値を１４．５、１４．０、更に９．０とすることがより望ましい。また、この条件式（１０）の効果を確実なものとするために、条件式（１０）の下限値を６．０、７．０、更に１０．０とすることが望ましい。

（カメラモジュール１０の多眼構成について）
図１では、カメラモジュール１０を、１組の撮像部である光学系ＵＬ及び撮像素子１４で構成した場合について説明したが、図４及び図５に示すように、複数の上述したカメラモジュール１０を２次元状に配置した多眼構成の撮像装置であるカメラモジュール１としてもよい。なお、以降の説明では、多眼構成における上述したカメラモジュール１０を「単位ブロック１０」と呼ぶ。また、多眼構成に関する以降の説明では、図４等に示すように、カメラモジュール１が、３行３列の合計９個（以下「３×３」と呼ぶ）の単位ブロック１０で構成されている場合について説明するが、２個以上の単位ブロック１０で構成することにより同様の効果を得ることができる。１行に含まれる単位ブロック１０の数と１列に含まれる単位ブロック１０の数とは同じでなくてもよい。但し、後述するように、単位ブロック１０を構成する撮像素子１４の各々から取得された画像を合成する場合、１行に含まれる単位ブロック１０の数と１列に含まれる単位ブロック１０の数とを同じにすることにより、縦方向と横方向とで解像度が同じ画像を生成することができる。また、カメラモジュール１を構成する複数の単位ブロック１０の各々の光学系ＵＬは、各々の光軸が互いに略平行になるように配置されている。また、複数の単位ブロック１０の各々の撮像素子１４は、光軸と直交する平面上に配置され、光軸と直交するＸ軸の方向とＸ軸及び光軸に直交するＹ軸の方向に二次元的に並んで配置されている。

本実施形態に係るカメラモジュール１は、単位ブロック１０の光学系ＵＬを、上述したような折り返し光学系（カセグレン方式、シュミットカセグレン方式、またはコンパクト・シュミットカセグレン方式の反射光学系）とすることにより、光学系の長さ（最も物体側の面から像面までの物理的な距離）を屈折光学系で構成した場合に比べて１／２～１／３にすることができる。さらに、本実施形態に係るカメラモジュール１は、単位ブロック１０を複数備え、各々の単位ブロック１０の撮像素子１４で取得された画像を合成することにより、各々の撮像素子１４の解像度以上の高解像度の画像を取得することができるので、撮像素子１４の大きさを小さくすることができる（各々の撮像素子１４を小さくしてその解像度を低くしても、画像を合成することにより高い解像度の画像を取得することができる）。この撮像素子１４の小型化により、単位ブロック１０の光学系ＵＬの焦点距離を短くすることができる。したがって、折り返し光学系の採用及び複数の単位ブロック１０による画像の合成効果により、本実施形態に係るカメラモジュール１は、同じ解像度を有する屈折光学系を用いた１つの単位ブロック１０からなるカメラモジュールに比べて、その全長を１／４以下とすることができる。

（カメラモジュール１の組立構造）
次に、本実施形態に係るカメラモジュール１の組立構造について説明する。なお、ここでは多眼構成のカメラモジュール１の組立構造について説明するが（図４及び図５）、単眼構成のカメラモジュール１０（図１）の場合も同様である。

図４及び図５に示すように、本実施形態に係るカメラモジュール１は、補正板１１（補正部材）及び副反射鏡１３（第２反射部）が形成された第１光学部材１１０と、主反射鏡１２（第１反射部）が形成された第２光学部材１２０と、第１光学部材１１０と第２光学部材１２０との間に配置され、単位ブロック１０同士の境界に設けられて、光線が隣の単位ブロック１０に入射することを防止する隔壁部材１３０と、撮像素子１４が配置された撮像部材１４０とで構成されている。

第１光学部材１１０は、図６（ａ）に示すように、光を透過する媒質で形成された平行平面ガラス板１１１の上面（光学系ＵＬにおいて物体側の面）に、光を透過する媒質であるポリマーをインプリントすることで複数の補正板１１が形成される（図４の例では、３×３の９個の補正板１１が形成される）。なお、第１光学部材１１０は、補正板１１がインプリント等により形成された基板材から切り出して作成してもよい。また、平行平面ガラス板１１１の下面（光学系ＵＬにおいて像側の面）に、光を反射する反射部材がマスクコーティングされ、複数の副反射鏡１３が形成される（図４の例では、３×３の９個の副反射鏡１３が形成される）。このように、一枚の平行平面ガラス１１１の両面に複数の補正板１１及び複数の副反射鏡１３を形成することにより、例えば、図４に示す３×３の９個の単位ブロック１０のそれぞれの補正板１１及び副反射鏡１３を一回の工程で製造することができる。

なお、図６（ａ）は、補正板１１の物体側の面に補正面を形成した場合について示しているが、補正板１１の像側の面に補正面を形成してもよい。補正板１１の像側の面に補正面を形成すると、この面に形成された副反射鏡１３とともに補正面を形成することができるので、製造工程を更に簡単にすることができる。

第２光学部材１２０は、図６（ｂ）に示すように、光を透過する媒質で形成された平行平面ガラス板１２１の上面に、光を反射する反射部材がマスクコーティングされ、複数の主反射鏡１２が形成される（図４の例では、３×３の９個の主反射鏡１２が形成される）。なお、平行平面ガラス板１２１を、光を透過する媒質で形成することにより、各単位ブロック１０において、主反射鏡１２がマスクコーティングされない部分を形成することにより、開口部１２ｂを形成することができる。このように、一枚の平行平面ガラス１２１の片面（光学系ＵＬにおいて物体側の面）に主反射鏡１２を形成することにより、例えば、図４に示す３×３の単位ブロック１０のそれぞれの主反射鏡１２を一回の工程で製造することができる。

なお、図２（ｂ）に示すように、光学系ＵＬにレンズ等の屈折光学系１５を設ける場合は、平行平面ガラス板１２１に光線を屈折させることのできるレンズ面を形成してもよい。

図７に示すように、隔壁部材１３０は、単位ブロック１０の光学系ＵＬを区分する光学隔壁格子で構成されている。隔壁部材１３０の物体側には、第１光学部材１１０が配置され、隔壁部材１３０の像側には、第２光学部材１２０が配置される。隔壁部材１３０の物体側に第１光学部材１１０を固定し、隔壁部材１３０の像側に第２光学部材１２０を固定することにより、隔壁部材１３０は、単位ブロック１０の光学系ＵＬの光線が隣り合う単位ブロック１０に入射するのを防止すると同時に、第１光学部材１１０と第２光学部材１２０の光軸方向の位置決めも行うことができる。なお、以降の説明において、一体に構成された、第１光学部材１１０、第２光学部材１２０及び隔壁部材１３０を、光学系ブロック部１００と呼ぶ。光学系ブロック部１００は、複数の単位ブロック１０からなる。隔壁部材１３０の隔壁は、金属又はポリマーなどの光を遮断する効果のある材料で構成されており、厚さは０．５～１．０ｍｍ程度である。また、隔壁内部は、各々の単位ブロック１０を光学的に外部から遮断するとともに反射を防止するために、反射防止の塗装がなされている（例えば、黒色に塗装されている）ことが望ましい。また、隔壁内は空洞（空気が充填された状態）でもよいし、光を透過する媒質が充填されていてもよい。

図４及び図５（ｂ）に示すように、撮像部材１４０は、複数の撮像素子１４が各光学系ＵＬに対応する位置に配置されている。後述するように、光軸に沿った方向における撮像部材１４０に対する光学系ブロック部１００の位置は固定でもよいし、可変でもよい。

第１光学部材１１０、第２光学部材１２０、隔壁部材１３０および撮像部材１４０は、それぞれを製造してから各部材同士の位置を調整して一体としてもよい。また、第１光学部材１１０、第２光学部材１２０、隔壁部材１３０および撮像部材１４０の少なくとも一部の部材を連続して製造することとしてもよい。例えば、一つの板部材の上に複数の撮像素子１４を配置し、その上に第２光学部材１２０、隔壁部材１３０および第１光学部材１１０を順次形成することとしてもよい。または、第２光学部材１２０、隔壁部材１３０および第１光学部材１１０を順次形成し、光学系ブロック部１００を製造してから撮像部材１４０と組み合わせでもよい。

また、隔壁部材１３０は省略可能であり、隔壁部材１３０の代わりに第１光学部材１１０と第２光学部材１２０とを光軸方向に位置決めする部材を用いてもよい。

また、光学ブロック部１００を、光を透過する媒質で形成された透過部材を用いて構成してもよい。このとき、透過部材を２つ用いて、第１の透過部材に補正面１１ａおよび第２反射面１３ａを形成し、第１の透過部材と空気間隔を空けて配置された第２の透過部材に第１反射面１２ａを形成してもよい。または、一体の透過部材を用いる場合、当該透過部材の物体側の面に補正面１１ａと第２反射面１３ａが形成され、透過部材の像側の面に第１反射面１２ａが形成される。透過部材に含まれる媒質の種類は１つでも複数でもよい。ここで媒質の種類が異なるとは、屈折率またはアッベ数の少なくとも一方が異なることを示す。複数の場合、透過部材は、第１媒質で形成された部分と第２媒質で形成された部分から構成される。第１媒質で形成された部分と第２媒質で形成された部分との境界は、光軸と直交する面に沿って形成され、平面または球面である。

（合焦について）
本実施形態に係る単眼構成のカメラモジュール１０（ここでは単眼構成のカメラモジュール１０で説明を行うが、多眼構成のカメラモジュール１でも同様である）の最至近距離については、５０乃至１００倍程度の倍率になる距離を基準に決定することができる。換言すると、本実施形態に係るカメラモジュール１０の最至近距離は、焦点距離によって異なることとなる。以下の表１に、本実施形態に係るカメラモジュール１０が、焦点距離が３５ｍｍカメラに換算したときに３００ｍｍ、５００ｍｍ、１０００ｍｍ相当の望遠光学系に相当するときの、倍率と無限遠から最至近距離までの光学系ＵＬの繰り出し量との関係を示す。なお、上述したように、光学系ＵＬは、光学系ブロック部１００として一体に構成されているため、第１光学部材１１０と隔壁部材１３０と第２光学部材１２０とが一体で撮像素子１４から離れるように物体方向に移動する。なお、多眼構成のカメラモジュール１の場合も、複数（本実施形態では９個）の補正板１１と複数（本実施形態では９個）の副反射鏡１３とが一体に形成されており、複数（本実施形態では９個）の主反射鏡１２も一体に形成されており、各単位ブロック１０を隔壁する隔壁部材も一体に形成されているので、複数（本実施形態では９個）の光学系ＵＬは一体に移動することが可能である。

（表１）倍率と無限遠から最至近距離までの光学系の繰り出し量との関係
３５ｍｍカメラ換算の焦点距離
倍率 ３００ ５００ １０００
100 0.20[mm] 0.33[mm] 0.67[mm]
50 0.40[mm] 0.67[mm] 1.30[mm]

また、以下の表２に、本実施形態に係るカメラモジュール１０が、焦点距離が３５ｍｍカメラに換算したときに３００ｍｍ、５００ｍｍ、１０００ｍｍ相当の望遠光学系に相当するときの、倍率と最至近距離との関係を示す。

（表２）倍率と最至近距離との関係
３５ｍｍカメラ換算の焦点距離
倍率 ３００ ５００ １０００
100 2.0[m] 3.4[m] 6.6[m]
50 1.0[m] 1.7[m] 3.3[m]

ここで、複数の光学系ＵＬで構成される多眼構成のカメラモジュール１の場合、焦点ずれ量は、光学系ＵＬを有する単位ブロック１０の撮像素子１４の各々から取得される画像を用いて算出することが可能である。本実施形態の多眼構成のカメラモジュール１は、３×３の９個の単位ブロック１０を有しているため、単位ブロック１０間のピッチを６ｍｍとすると、Ｓ／Ｎ比で考えれば、実効的な基線長は９の平方根倍、すなわち、２０ｍｍ程度になる。

以上より、本実施形態に係るカメラモジュール１０の合焦は、全体繰り出し方式とし、光学系ブロック部１００（第１光学部材１１０、第２光学部材１２０及び隔壁部材１３０）を一体に物体側に移動させることにより行う。すなわち、合焦時に、撮像部材１４０に対する光学系ブロック部１００の距離を変化させる。例えば、図８に示すように、合焦機構１５０として、隔壁部材１３０の外周面にピン１５１を取り付け、モータ等の駆動部１５４により駆動されるボールネジに１５３に取り付けられた楔部材１５２でピン１５１を押し上げることにより、カメラモジュール１の光学系ブロック部１００、すなわち、光学系ＵＬ全体を物体側（図８における矢印方向）に移動させることができ、これにより合焦を行う。カメラモジュール１０の光学系ＵＬの全体の移動量（繰り出し量）は、表１に示した最至近距離までの繰り出し量に等しい。したがって、３５ｍｍカメラで３００ｍｍ相当で、５０倍のカメラモジュール１において、最大０．４ｍｍ（表２に示すように、距離１．０ｍ）の繰り出し量となり、１０００ｍｍ相当で、５０倍のカメラモジュール１において、最大１．３ｍｍ（距離３．３ｍ）の繰り出し量となる。なお、合焦動作は、撮像素子１４、光学系ＵＬの少なくとも一部を光軸方向に移動して行うこととしてもよい。

（変倍について）
本実施形態に係る多眼構成のカメラモジュール１は、複数の単位ブロック１０で構成されているが、各々の単位ブロック１０を構成する光学系ＵＬの光軸は互いに略平行になるように配置されている。そのため、複数の光学系ＵＬの視野はほぼ重なっている（図９（ａ）に示す視野ｆｖｔ）。一方、本実施形態に係る多眼構成のカメラモジュール１は、複数の単位ブロック１０で構成されていることから、各々の単位ブロック１０を構成する光学系ＵＬの光軸を折り曲げることにより、各々の光学系ＵＬの視野が重ならないようにして、このカメラモジュール１全体の視野を広げることができる。例えば、図９（ｂ）に示すように、３×３の単位ブロック１０を構成する３×３の光学系ＵＬのうち、中心の単位ブロック１０の光学系ＵＬの光軸は変更せず、周辺の８個の単位ブロック１０の光学系ＵＬの光軸を、互いの視野が重ならない方向に折り曲げることにより、全体で広い視野を実現できる。例えば、３×３の単位ブロック１０を有する場合、図９（ｂ）の視野ｆｖｗとして示すように視野ｆｖｔの３倍にすることができる。

具体的な変倍方法としては、図１０（ａ）に示すように、光学系ブロック部１００の物体側に、フィールドレンズ状のプリズムブロック（フィールドプリズムである偏向光学系）１６０を配置する。図１１に示すように、プリズムブロック１６０は、中心の光学系ＵＬｃに対しては、平行平板として構成されており（すなわち、中心の光学系ＵＬｃの光軸を折り曲げない）、また、中心の光学系ＵＬｃの周りに配置された光学系の光軸は、外側に折り曲げてから入射されるように構成されている。具体的には、上下方向（垂直隣）に位置する光学系ＵＬｕ，ＵＬｄの光軸は垂直方向に折り曲げ、左右方向（水平隣）に位置する光学系ＵＬｌ，ＵＬｒの光軸は水平方向に折り曲げ、斜め方向に位置する光学系ＵＬｕｌ，Ｕｌｕｒ，ＵＬｄｌ，ＵＬｄｒの光軸は、斜め方向（矩形の視野の対角線方向）に折り曲げる。図１１は、光学系ＵＬ毎に、折り曲げる方向を矢印で示している。

以下の表３に、プリズムブロック１６０の基材（媒質）の屈折率が１．５であるとしたときに、プリズムブロック１６０の中心の光学系ＵＬの面に対する、周辺の光学系ＵＬに対する面の角度θの関係を示す（図１０（ａ））。なお、この表３は、本実施形態に係る多眼構成のカメラモジュール１が、３５ｍｍカメラに換算したときの焦点距離が３００ｍｍ、５００ｍｍ、１０００ｍに対応する焦点距離であるときに、図９（ｂ）のように各々の光学系ＵＬの視野が重ならず、且つ、隙間が生じない（すなわち、９つの視野が密接した状態になる）ときの、水平隣、及び、垂直隣との角度θを示している。

（表３）プリズムブロックの角度
３５ｍｍカメラ換算の焦点距離
３００ ５００ １０００
水平隣 13.3° 8.0° 4.0°
垂直隣 9.1° 5.5° 2.8°

表３から明らかなように、例えば、本実施形態に係る多眼構成のカメラモジュール１が、３５ｍｍカメラに換算して３００ｍｍ相当である場合、中心の光学系ＵＬのプリズムに対して、水平隣のプリズムの角度θを１３．３°とし、垂直隣のプリズムの角度θを９．１°としたプリズムブロック１６０を取り付けることにより、視野が３倍なることから、焦点距離が１／３のなるため、１００ｍｍ相当に変倍することができる。また同様に、上記角度の半分の、水平隣及び垂直隣のプリズムの角度が６．７°及び４．６°で構成されたプリズムブロック１６０を取り付けることにより、２００ｍｍ相当に変倍することができる。

例えば、図１０（ｂ）に示すように、光を透過する媒質で形成された平行平面ガラス板１６１上に、上述したプリズムブロック１６０が形成されていない領域１６０ａ、水平隣及び垂直隣の角度θが６．７°及び４．６°のプリズムブロック１６０が形成された領域１６０ｂ、並びに、水平隣及び垂直隣の角度θが１３．３°及び９．１°のプリズムブロック１６０が形成された領域１６０ｃを形成し、この平行平面ガラス板１６１を、光学系ブロック部１００に対してスライドさせることにより、上述した領域１６０ａを選択すると、カメラモジュール１の焦点距離は３５ｍｍカメラに換算して３００ｍｍとなり、領域１６０ｂを選択すると、３５ｍｍカメラに換算して２００ｍｍとなり、領域１６０ｃを選択すると、３５ｍｍカメラに換算して１００ｍｍとなるため、段階的な変倍を実現することができる。

なお、プリズムブロック１６０として、液晶素子を用いれば、光軸を折り曲げる角度を連続的に変化させることができ、連続的な変倍を実現することができる。具体的には、単位ブロック１０（光学系ＵＬ）毎に液晶素子を配置し、図１１に示す方向へ光を偏向するように構成し、また、液晶素子へ加える電圧を変えることで、プリズム量を変化させる。なお、液晶素子は一つの偏光方向にしか対応していないため、配向を変えた同様の液晶素子を積層するか、１／２波長板を挟んで同じ液晶素子を積層する必要がある。

（迷光の除去について）
図１２（ａ）に示す光線Ｌのように、光学系ＵＬの補正板１１に対して斜めに入射する光線は、主反射鏡１２の開口部１２ｂを通過して撮像素子１４に直接入射して迷光となる場合がある。このような迷光を除去する方法として、以下に２つの構成を説明する。

－第１の構成－
迷光を除去するための第１の構成は、図１２（ｂ）に示すように、第１の偏光部材である第１の偏光板１６、第２の偏光部材である第２の偏光板１８、及び偏光方向回転部材である波長膜１７を組み合わせた防止部１９を用いる。第１の偏光板１６は、補正板１１の物体側に配置され、この第１の偏光板１６を通過した光だけが補正板１１に入射するように構成されている。ここで、第１の偏光板１６は、所定の方向に偏光した光を通過させる機能を有しているため、第１の偏光板１６を通過して補正板１１に入射する光は、所定の偏光方向の光となる。

波長膜１７は、副反射鏡１３の第２の反射面１３ａ上に形成されている。波長膜１７は、通過する光の偏光方向を４５°回転させる機能を有している。すなわち、この波長膜１７は、波長板（λ／４板）の機能を有している。したがって、補正板１１を透過して主反射鏡１２の第１の反射面１２ａで反射した光は、波長膜１７を透過して偏光方向が４５°回転され、副反射鏡１３の第２の反射面１３ａで反射する。そして、第２の反射面１３ａで反射した光は、再度波長膜１７を通過して偏光方向が４５°回転される。したがって、波長膜１７から出射した光は、入射前の光に対してその偏光方向が９０°回転された状態となっている。なお、波長膜１７は、入射する光と射出する光との偏光方向回転させるものであればよい。

第２の偏光板１８は、主反射鏡１２の開口部１２ｂと撮像素子１４との間に配置される。この第２の偏光板１８も、第１の偏光板１６と同様に、所定の方向に偏光した光を通過させる機能を有しており、第２の偏光板１８において通過させる光の偏光方向は、第１の偏光板１６で通過させる光の偏光方向に対して直交する（９０°回転した）状態に配置されている。なお、第２の偏光板１８を主反射鏡１２の開口部１２ｂに取り付けてもよいし、開口部１２ｂを構成する光学部材（第２光学部材１２０）の面に第２の偏光板１８を形成してもよい。

上述したように、第１の偏光板１６を透過した光の偏光方向は、第２の偏光板１８に入射するまでに、波長膜１７により９０°回転されているため、第２の波長板１８において通過することができる偏光方向と一致している。すなわち、第１の偏光板１６、補正板１１、主反射鏡１２、波長膜１７、副反射鏡１３、波長膜１７の順で通過した光は、第２の波長板１８を透過して撮像素子１４に入射することができる。一方、第１の偏光板１６及び補正板１１を通過して、主反射鏡１２で反射されずに開口部１２ｂを通過しようとする光（例えば、図１２（ａ）の光線Ｌ）は、第１の偏光板１６を通過した際の偏光方向の光であるため、第２の偏光板１８が通過させる光の偏光方向と９０°ずれており、この第２の偏光板１８を通過することができず、撮像素子１４に入射することはできない。したがって、この第１の構成によれば、防止部１９は、第１反射部（主反射鏡１２）および第２反射部（副反射鏡１３）での反射回数が所定の回数以外の光の撮像素子１４への入射を防止する。ここで、第１反射部および第２反射部での反射回数が所定の回数以外の光とは、例えば、図１２の例では第１反射部および第２反射部での反射回数が１回以外の光、つまり、第１反射部および第２反射部での反射回数が０回や２回以上の光である。また、図１７の例では第１反射部および第２反射部での反射回数が２回以外の光、つまり、第１反射部および第２反射部での反射回数が０回、１回、３回以上の光である。そのため、主反射鏡１２及び副反射鏡１３の両方で反射されずに（反射回数０）、開口部１２ｂを通過する迷光（光線Ｌ）も効果的に除去することができる。

なお、本実施形態に係る多眼構成のカメラモジュール１の場合、図５（ｂ）等に示すように複数の撮像素子１４が配置されているため、第１の偏光板１６及び第２の偏光板１８を透過する光の偏光方向は、撮像素子１４の並んでいる方向と一致することが望ましい。

また、上記の構成によると、第１の偏光板１６及び第２の偏光板１８を通過する光の偏光方向は一方向であって固定されている。この場合、例えば、第２の反射面１３ａで反射した光の偏光方向が第１の偏光板１６において通過する光の偏光方向と異なっていると、この光による像を撮像することができなくなる。したがって、第１の偏光板１６と第２の偏光板１８を機械的に回転させて第１の偏光板１６及び第２の偏光板１８を透過することができる光の偏光方向を回転可能に構成することが望ましい。この場合、第１の偏光板１６及び第２の偏光板１８を液晶偏光板で構成することにより、第１の偏光板１６及び第２の偏光板１８を透過することができる光の偏光方向を電子的に回転可能に構成してもよい。また、本実施形態に係るカメラモジュール１，１０を、例えばドローンや、車両に搭載した場合は、搭載されているドローンや車両の状態（飛行・走行方向や、傾き）に応じて、第１の偏光板１６及び第２の偏光板１８の偏光方向を回転させることを可能に構成してもよい。

また、本実施形態において、第１の偏光板１６は、主反射鏡１２より物体側の光路上に配置されていればよく、補正板１１より物体側に配置されるのがよい。また、本実施形態において、第２の偏光板１８は、副反射鏡１３より像側の光路上に配置されていればよく、主反射鏡１２より像側に配置されるのがよい。また、波長膜１７は、第１の偏光板１６と第２の偏光板１８の間の光路上に配置されていればよく、主反射鏡１２または副反射鏡１３の反射面上に形成されるのがよい。

また、この第１の構成の場合、カメラモジュール１，１０を構成する光学系ＵＬに入射する光のうち、第１の偏光板１６を通過することができる偏光方向以外の光は、結像に寄与しない。そのため、第１の偏光板１６に、上述した偏光機能に加えて、透過できない偏光方向の光を電力に変換する太陽電池の機能を持たせることで、光学系ＵＬに入射する光を有効活用することができる。この第１の偏光板１６で光から変換された電力は、例えば、撮像素子１４から画像を生成するために後述する制御部２０で利用される。

なお、このカメラモジュール１，１０を作動させるための電力を供給する太陽電池は、第１の偏光板１６として設けるだけでなく、例えば、補正板１１の物体側の面のうち、裏面側に副反射鏡１３が配置されている位置に配置してもよい。図１等から明らかなように、補正板１１の副反射鏡１３が配置されている部分は、光が透過することができない（像の形成に寄与しない）ため、補正板１１上の物体側のスペースを太陽電池の配置場所として有効利用することができる。同様に、補正板１１上の物体側の面のうち、像の形成に寄与しない光が通過する部分（例えば、光学系ＵＬの周辺部分）に太陽電池を配置してもよい。

－第２の構成－
迷光を除去するための第２の構成は、防止部１９が遮光性を有するものである。例えば、図１３に示すように、防止部１９は、主反射鏡１２に入射する光の光軸方向において、主反射鏡１２と副反射鏡１３との間に配置される第１の遮光部材１９ａと第２の遮光部材１９ｂとを有する。

第１の遮光部材１９ａは、補正板１１を透過して主反射鏡１２に入射し、更にこの主反射鏡１２で反射して副反射鏡１３に導かれる光が通過する光路と、副反射鏡１３で反射して開口部１２ｂに導かれる光が通過する光路と、を分離するものである。第1の遮光部材１９ａは、主反射鏡１２で反射した光の光軸側に配置され、光軸方向から見て光学系ＵＬの光軸を囲むように形成されている。この第１の遮光部材１９ａは、図１３に示すように、主反射鏡１２の反射面１２ａと開口部１２ｂ（第１反射部が囲むように形成された第２領域）との境界において、開口部１２ｂを囲むように配置された（第１反射部の内周部に配置された）円筒状の部材である。第１の遮光部材１９ａは、主反射鏡１２の表面から副反射鏡１３に向かう方向に突出して形成されている。また、この第１の遮光部材１９ａの断面形状は、主反射鏡１２側から副反射鏡１３側に向かってその内径が細くなっている。また、第１の遮光部材１９ａの断面形状において、内径側の面（光軸側の面）と光軸に直交する面とのなす角θ１（θ１ｍ）は外径側の面（光軸と反対側の面）と光軸に直交する面とのなす角θ２（θ２ｍ）よりも小さいため、第１の遮光部材１９ａの側面の厚さは、主反射鏡１２側から副反射鏡１３側に向かって厚くなるように構成されている。

第２の遮光部材１９ｂは、補正板１１を通過して主反射鏡１２に導かれる光の光路と、主反射鏡１２で反射して副反射鏡１３に入射し、この副反射鏡１３で反射して開口部１２ｂに導かれる光の光路と、を分離するものである。第２の遮光部材１９ｂは、副反射鏡１３で反射した光の光軸と反対側に、副反射鏡１３で反射した光束を囲むように配置される。この第２の遮光部材１９ｂは、図１３に示すように、第１領域に配置された副反射鏡１３の反射面１３ａを囲むように配置された（第２反射部の外周部に配置された）円筒状の部材である。第２の遮光部材１９ｂは、副反射鏡１３の表面から主反射鏡１２に向かう方向に突出して形成されている。また、この第２の遮光部材１９ｂの断面形状は、副反射鏡１３側から主反射鏡１２側に向かって、その内径が広がっている。また、第２の遮光部材１９ｂの断面形状において、内径側の面（光軸側の面）と光軸に直交する面とのなす角度θ１（θ１ｓ）は外径側の面（光軸と反対側の面）と光軸に直交する面とのなす角度θ２（θ２ｓ）より小さいため、第２の遮光部材１９ｂの側面の厚さは、副反射鏡１３側から主反射鏡１２側に向かって薄くなるように構成されている。

このような第１の遮光部材１９ａ及び第２の遮光部材１９ｂは、以下の条件式（１１）～（１３）を満足することが望ましい。
１．０ ＜ θ２ｓ／θ１ｓ ＜ ２．０ （１１）
３０° ＜ θ２ｓ ＜ ９０° （１２）
３０° ＜ θ２ｍ ＜ ９０° （１３）
但し、
θ１ｓ：第２の遮光部材１９ｂの内径側の面と光軸に直交する面とのなす角度
θ２ｓ：第２の遮光部材１９ｂの外径側の面と光軸に直交する面とのなす角度
θ２ｍ：第１の遮光部材１９ａの外径側の面と光軸に直交する面とのなす角度
条件式（１１）～（１３）は、第１の遮光部材１９ａ及び第２の遮光部材１９ｂの外径側の面と光軸に直交する面とのなす角度θ２ｍ，θ２ｓが所定の条件を満たすときの、第２の遮光部材１９ｂの内径側の面と光軸に直交する面とのなす角度に対する外径側の面と光軸に直交する面とのなす角度の比を規定するものである。第１の遮光部材１９ａ及び第２の遮光部材１９ｂが条件式（１１）～（１３）を満足することにより迷光を効果的に除去することができる。
なお、条件式（１１）の効果を確実なものとするために、条件式（１１）の下限値を１．０９５とすることが望ましい。また、条件式（１１）の効果を確実なものとするために、条件式（１１）の上限値を１．５９５とすることが望ましい。
また、条件式（１２）の効果を確実なものとするために、条件式（１２）の下限値を５４．５°とすることが望ましい。また、条件式（１２）の効果を確実なものとするために、条件式（１２）の上限値を８４．５°とすることが望ましい。
また、条件式（１３）の効果を確実なものとするために、条件式（１３）の下限値を５５．０°とすることが望ましい。また、条件式（１３）の効果を確実なものとするために、条件式（１３）の上限値を８５．０°とすることが望ましい。

具体的には、図１３に示す第１遮光部材１９ａ及び第２遮光部材１９ｂの形状は、以下に示す表４の関係を有している。なお、表４においてテーパは、外径及び内径において、先端側の半径を基端側の半径で除した値である。ここで、基端側は、第１遮光部材１９ａであれば主反射鏡１２側（像側）の端部であり、第２遮光部材１９ｂであれば副反射鏡１３側（物体側）の端部である。また先端側は、第１遮光部材１９ａであれば物体側の端部であり、第２遮光部材１９ｂであれば像側の端部である。

（表４）第１及び第２遮光部材の形状
テーパ θ２ｓ／θ１ｓ
θ１ θ２ 外径 内径
第１遮光部材１９ａ 80.93° 79.92° 1.33 1.40 －
第２遮光部材１９ｂ 66.52° 79.03° 1.10 1.30 1.19

このように、表４に示す第１遮光部材１９ａ及び第２遮光部材１９ｂは、上述した条件式（７）～（９）を満足している。

第１の遮光部材１９ａ及び第２の遮光部材１９ｂを以上のような形状とすることにより、本実施形態に係る光学系ＵＬの各々において、結像に寄与する光線を撮像素子１４に導く（結像に必要な光束を確保する）とともに、補正板１１を通過して直接開口部１２ｂに入射する光や、主反射鏡１２及び副反射鏡１３以外の部分で反射して開口部１２ｂに入射する光のような迷光を、効果的に除去することができる。なお、防止部１９を構成する第１の遮光部材１９ａ及び第２の遮光部材１９ｂは、両方設けるだけでなく、少なくとも一方を設けることにより、上述した効果を得ることができる。

（単位ブロック毎の撮像素子の光軸方向の位置の設定）
上述した多眼構成のカメラモジュール１では、例えば、図５（ｂ）等に示すように、複数の単位ブロック１０の各々において、光学系ＵＬは同一の構成であり、また、全ての撮像素子１４は、光軸方向に対して同一の位置に（例えば、無限遠合焦状態の焦点面と撮像素子１４の撮像面が略一致するように）配置されている。ここで、光学系ＵＬに対して撮像素子１４の位置を光軸方向に変化させると、上述した合焦に関する説明でも示したように、合焦状態（合焦距離）を変化させることができる。そこで、図１４に示すように、１台の多眼構成のカメラモジュール１を構成する単位ブロック１０毎に、撮像素子１４を光軸方向の異なる位置に配置する（換言すると、撮像部である単位ブロック１０の少なくとも２つは、光学系ＵＬと撮像素子１４との光軸方向の相対位置が異なるように配置する）ことにより、１台のカメラモジュール１で、同一の被写体に対し、異なる合焦距離の画像を同時に取得することができる。

図１４は、カメラモジュール１を構成する３つの単位ブロック１０ａ、１０ｂ、１０ｃを示している。そして、単位ブロック１０ａの撮像素子１４ａは、その撮像面が、光学系ＵＬが無限遠に合焦しているときの焦点面と略一致するように配置され、単位ブロック１０ｃの撮像素子１４ｃは、その撮像面が、光学系ＵＬが最至近に合焦しているときの焦点面と略一致するように配置され、単位ブロック１０ｂの撮像素子１４ｂは、その撮像面が、光学系ＵＬが無限遠と最至近の間の中間焦点距離に合焦しているときの焦点面と略一致するように配置されている場合を示している。光軸方向における撮像素子同士の位置の差は、光学系ＵＬの被写体深度に応じた値であるのがよい。

なお、多眼構成のカメラモジュール１を構成する単位ブロック１０が４以上あるときは、何れか一つの単位ブロック１０の撮像素子１４を無限遠合焦状態の位置に配置し、残りのうちの何れか一つの単位ブロック１０の撮像素子１４を最至近合焦状態の位置に配置し、残りの単位ブロック１０の撮像素子１４は、無限遠から最至近の合焦距離を残りの単位ブロック１０の数で均等に分割した位置に配置するように構成してもよいし、所定の合焦距離を中心にして、その前後に配置するように構成してもよい。なお、１台のカメラモジュール１において、同一の合焦距離に撮像素子１４が配置された単位ブロック１０が複数設けられていてもよい。なお、光学系ＵＬに対する撮像素子１４の光軸方向の位置（光学系ＵＬの少なくとも一部または撮像素子１４の光軸方向の位置）は可変としてもよい。

１台の多眼構成のカメラモジュール１において、撮像素子１４の光軸方向の位置が異なる単位ブロック１０を設けることにより、１回の撮影で、同一の被写体に対して異なる合焦距離の画像を１度に撮影することができる。また、異なる合焦距離の画像を画像処理することにより、任意の合焦距離の画像を生成することができる。また、複数の撮像素子１４から得られた複数の画像信号同士の合焦状態の差に基づいて、被写体までの距離を算出することもできる。

また、異なる合焦距離の画像を画像処理することにより、被写体の３次元画像を生成することができ、また、被写体の奥行き方向（高さ方向）の距離を取得することができる。例えば、本実施形態に係る多眼構成のカメラモジュール１をドローンに搭載した状態で建物の画像を取得することにより、当該建物の高さを画像処理により取得することができる。

（照明装置との組み合わせ）
本実施形態に係る多眼構成のカメラモジュール１は、複数の単位ブロック１０で構成されているが、全ての単位ブロック１０は同一の光学系ＵＬで構成されている。そのため、図１５に示すように、一部の単位ブロック１０において（例えば、単位ブロック１０ａと単位ブロック１０ｃにおいて）、撮像素子１４の代わりにＬＥＤ等からなる光源７０を配置すると、光源７０を配置した単位ブロック１０は照明装置として使用することができる。なお、以降の説明において撮像素子１４を有する単位ブロック１０ｂを「撮像ブロック」と呼び、光源７０を有する単位ブロック１０ａ，１０ｃを「照明ブロック」と呼ぶ。

ここで、撮像素子１４が配置された単位ブロック１０（撮像ブロック１０ｂ）、及び光源７０が配置された単位ブロック１０（照明ブロック１０ａ，１０ｃ）において、撮像素子１４と光源７０の光学系ＵＬに対する光軸方向の位置は、同じ位置でも異なる位置でもよい。また、撮像素子１４が配置された単位ブロック１０（撮像ブロック１０ｂ）も、光源７０が配置された単位ブロック１０（照明ブロック１０ａ、１０ｃ）も、同一の光学系ＵＬであり、また、光源７０が対応する位置に配置された光学系ＵＬの光軸と撮像素子１４が対応する位置に配置された光学系ＵＬの光軸とを平行とすることにより、光源７０を光学系ＵＬに対して撮像素子１４と光軸方向の同じ位置に配置することにより、カメラとしての視野、及び照明装置としての照野は、略一致している。したがって、このような構成とすると、小型でありながら、光源７０からの光を撮影範囲（視野）に効率良く照射して明るい画像を取得することができる。なお、光源７０のゴースト対策として、光源７０の光学系ＵＬに対する位置と撮像素子１４の光学系ＵＬに対する位置とを異ならせることとしてもよい。

図１６は、３×３のカメラモジュール１において、カメラの単位ブロック（撮像ブロック）１０及び照明装置の単位ブロック（照明ブロック）１０の配置例を示している。例えば、図１６（ａ）は中心の単位ブロック１０をカメラとし、周辺の単位ブロック１０を照明装置として配置した場合である。この図１６（ａ）の構成は、中心のカメラに対して周辺から照明光を照射するため、明るい照明光を得ることができるとともに、被写体に対して周辺の８方向から照明光が照射されるため、影が生じる箇所を少なくすることができる（無影灯とすることができる）。例えば、内視鏡にこの図１６（ａ）の構成のカメラモジュール１を搭載すると、影のない明るい画像を取得することができる。

図１６（ｂ）は、横方向（行方向）又は縦方向（列方向）の中段をカメラの単位ブロック（撮像ブロック）１０とし、その上下又は左右を照明装置の単位ブロック（照明ブロック）１０として配置した場合である。撮像素子１４は、矩形（長方形）である場合が多いので、撮像素子１４の短辺方向にカメラの単位ブロック（撮像ブロック）１０を並べることにより、合成画像の方向による解像度の違いを小さくできるとともに、カメラを挟むように照明光が照射されるため、影の少ない画像を取得することができる。

図１６（ｃ）は、対角線方向又は上下左右方向の４つの単位ブロック１０を照明装置（照明ブロック）とし、残りの単位ブロック１０をカメラ（撮像ブロック）にした場合である。この図１６（ｃ）の構成は、９０度異なる４方向から照明光を照射して撮影することができるので、影がない画像を取得することができる（無影灯とすることができる）。また、照明装置の単位ブロック（照明ブロック）１０の補正板１１の物体側に液晶表示装置や透過スクリーンによる縞パターン（パターン付与部）を配置し、４つの照明装置（照明ブロック）を１つずつ点灯して画像を取得することにより、構造化照明による超解像度画像の取得や、被写体の高さ測定を行うことができる。

また、図１６（ｄ）に示すように、中心の単位ブロック１０を照明装置（照明ブロック）とし、残りの単位ブロック１０をカメラ（撮像ブロック）として構成することもできる。

なお、照明装置の単位ブロック（照明ブロック）１０の光源７０から放射される光の波長を変える（色を変える）構成や、補正板１１の物体側に偏光板を配置して照明光の偏光方向を変える構成にしてもよい。また、図１６（ａ）に示すように、撮像素子１４と光源７０のいずれかを光学系ＵＬの光軸上に切り替えて配置する切替部８０を設け、図１６（ａ）～（ｅ）に示す構成を任意に選択できるようにしてもよい。また、撮像素子１４と光源７０とは一つの部材（例えば、上述した撮像部材１４０）に配置してもよい。

（多段折り返しの構成）
上述した実施形態の光学系ＵＬは、主反射鏡１２及び副反射鏡１３で１回ずつ折り返す（１段折り返しの）構成であったが、主反射鏡１２及び副反射鏡１３で２回以上の折り返し（多段折り返しの）構成とすることで、全長（補正板１１から撮像面Ｉまでの光軸方向の距離）をさらに短くしてカメラモジュール１，１０を更に小型化することができる。

図１７（ａ）は、補正板１１を透過した光を反射する第１の主反射鏡１２１、及び第１の主反射鏡１２１で反射した光を反射する第１の副反射鏡１３１の反射面からなる反射面対と、第１の副反射鏡１３１で反射した光を反射する第２の主反射鏡１２２、及び第２の主反射鏡１２２で反射した光を反射する第２の副反射鏡１３２の反射面からなる反射面対とを、それぞれ別の部材として構成した場合を示している。また、図１７（ｂ）は、第１の主反射鏡１２１と第２の主反射鏡１２２とを一体の部材として構成し、第１の副反射鏡１３１と第２の副反射鏡１３２とを一体の部材として構成した場合を示している。図１７（ｂ）の場合、第１の主反射鏡１２１の反射面と第２の主反射鏡１２２の反射面とが連続する面として構成されており、第１の副反射鏡１３１の反射面と第２の副反射鏡１３２の反射面とが連続する面として構成されている。なお、第１の主反射鏡１２１の反射面及び第２の主反射鏡１２２の反射面と、第１の副反射鏡１３１の反射面及び第２の副反射鏡１３２の反射面とのいずれか一方を連続する面として構成し、他方を連続しない面として構成してもよい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬは、以下の条件式（１４）を満足することが望ましい。
２．０ ＜ Ｆｎｏ ＜ １５．０ （１４）
但し、
Ｆｎｏ：光学系ＵＬのＦナンバー
条件式（１４）は、光学系ＵＬのＦナンバーの適切な範囲を示している。なお、この条件式（１４）の効果を確実なものとするために、条件式（１４）の上限値を１３．０、更に１０．０とすることがより望ましい。また、この条件式（１４）の効果を確実なものとするために、条件式（１４）の下限値を３．０、更に４．０とすることが望ましい。

このように、光学系ＵＬの折り返し回数を多段化する（反射面の数を増やす）ことにより、光学設計の自由度を上げることができる。このとき、上述した迷光除去のための第２の構成（遮光部材）を用いることにより、多段折り返しをしても迷光を除去することができる。

なお、以上で説明した条件及び構成は、それぞれが上述した効果を発揮するものであり、全ての条件及び構成を満たすものに限定されることはなく、いずれかの条件又は構成、或いは、いずれかの条件又は構成の組み合わせを満たすものでも、上述した効果を得ることが可能である。

次に、本実施形態に係るカメラモジュール１を備えた光学機器であるカメラを図１８に基づいて説明する。このカメラ６０は、上述した多眼構成のカメラモジュール１と、制御部２０と、記憶部３０と、入力部４０と、表示部５０と、を有して構成されている。なお、制御部２０は、ＣＰＵ等の演算処理装置である。また、記憶部３０は、ＲＡＭやハードディスク、ＳＳＤ等の記憶装置である。また、入力部４０は、カメラであればレリーズボタン等であり、表示部５０は、液晶表示装置等である。

本カメラ６０において、不図示の物体（被写体）からの光は、カメラモジュール１を構成する複数の単位ブロック１０の各々の光学系ＵＬで集光されて、撮像素子１４の撮像面上に被写体像を形成する。そして、撮像素子１４に設けられた光電変換素子により被写体像が光電変換されて被写体の画像信号が出力される。この画像信号は、制御部２０に出力される。制御部２０は、複数の撮像素子１４から出力された複数の画像信号に基づいて一つの画像を生成する生成部を有する。また、制御部２０により、生成された画像がカメラ６０に設けられた表示部５０に表示される。また、撮影者によって入力部４０が操作されると、撮像素子１４により光電変換された画像が制御部２０により取得された後、合成処理がされ、合成画像として記憶部３０に記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ６０による被写体の撮影を行うことができる。なお、制御部２０の機能のうち、複数の撮像素子１４から画像を取得して合成画像を生成する機能を、カメラモジュール１側に設けてもよいし、外部の機器に設けて適宜送受信することとしてもよい。また、制御部２０は、各撮像素子１４の撮像条件を異ならせることとしてもよい。撮像条件としては、例えば、撮影感度、露光時間、露光開始時間、露光終了時間の少なくとも一つが挙げられる。撮影条件を異ならせることにより、合成して得られる画像をよりユーザーの所望のものに近づけることができる。

このような多眼構成のカメラモジュール１は、以下の条件式（１５）を満足することが望ましい。
０．３０ ＜ Ｎｃ／（Ｎｄ×ｎ） ＜ １．００ （１５）
但し、
Ｎｄ：撮像素子１４の画素数
ｎ：画像の生成に使用する撮像素子１４の数
Ｎｃ：画像の画素数
条件式（１５）は、画像の生成に使用する撮像素子１４の画素数の合計（単位ブロック１０の各々が有する撮像素子１４の画素数と画像の生成に使用する単位ブロック１０の数の積）に対して、これらの撮像素子１４で取得された画像から合成された画像の画素数の比の適切な範囲を示している。なお、この条件式（１５）の効果を確実なものとするために、条件式（１５）の下限値を０．４０、更に０．５０とすることがより望ましい。また、条件式（１５）の効果を確実なものとするために、条件式（１５）の上限値を０．８０、０．７０、更に０．６０とすることがより望ましい。

このような多眼構成のカメラモジュール１は、以下の条件式（１６）を満足することが望ましい。
０．５０ ＜ Ｎｃ／（Ｎｄ×√ｎ） ＜ ２．００ （１６）
但し、
Ｎｄ：撮像素子１４の画素数
ｎ：画像の生成に使用する撮像素子１４の数
Ｎｃ：画像の画素数
条件式（１６）は、合成画像の生成に使用する撮像素子１４の画素数の合計に対して、これらの撮像素子１４で取得された画像から合成された画像の画素数の比の適切な範囲を示している。なお、この条件式（１６）の効果を確実なものとするために、条件式（１６）の下限値を０．７０、０．８０、更に１．００とすることがより望ましい。また、条件式（１６）の効果を確実なものとするために、条件式（１６）の上限値を１．９０、１．８０、更に１．７０とすることがより望ましい。

なお、単眼構成のカメラモジュール１０を備えた光学機器（カメラ６０）は、図１８において、単位ブロック１０が一つの構成に相当し、この場合、制御部２０は合成処理を行わない。
また、上述した光学機器はカメラに限定されることはなく、本実施形態に示すカメラモジュール１，１０を搭載したドローンや携帯端末、内視鏡等も含まれる。

以下、本実施形態に係るカメラモジュール１、１０の製造方法の概略を、図１９を参照して説明する。まず、補正板１１及び副反射鏡１３が形成された第１光学部材１１０、主反射鏡１２が形成された第２光学部材１２０、隔壁部材１３０、及び撮像素子１４が配置された撮像部材１４０を準備する（ステップＳ１００）。そして、第１光学部材１１０、第２光学部材１２０及び隔壁部材１３０が組み付けられた光学系ブロック部１００を配置し（ステップＳ２００）、光学系ブロック部１００の複数の光学系ＵＬと撮像素子１４とが位置整合するように、撮像部材１４０を配置する（ステップＳ３００）。このようにしてカメラモジュール１、１０を製造する。
以上のような構成により、高解像度で、高い光学性能を有し、小型化されたカメラモジュール１、１０、このカメラモジュール１、１０を有する光学機器（カメラ６０）、及びカメラモジュール１、１０の製造方法を提供することができる。

以下、本願の各実施例を、図面に基づいて説明する。図２０、図２２、図２４及び図２６は、第１実施例～第４実施例に係る光学系ＵＬ（ＵＬ１～ＵＬ４）の構成を示す断面図である。

また、第１～第１０実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐定数をＫとし、ｎ次の非球面係数をＡnとしたとき、以下の式（ｂ）で表される。なお、以降の実施例において、「Ｅ－ｎ」は「×１０^-n」を示す。
Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１－Ｋ×ｙ²／ｒ²）^1/2｝
＋Ａ2×ｙ²＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸ （ｂ）
なお、各実施例の表中において、非球面には面番号の右側に＊印を付している。

［第１実施例］
図２０は、第１実施例に係る光学系ＵＬ１の構成を示す図である。この光学系ＵＬ１は、３５ｍｍカメラに換算したときに、焦点距離が３００ｍｍになるカメラモジュール１，１０の構成である。

光学系ＵＬ１は、物体側から光線が進行する順に、補正板１１、主反射鏡１２の第１反射面１２ａ、副反射鏡１３の第２反射面１３ａ、及び物体側に凸面を向けた平凸レンズ形状の屈折光学系１５で構成されている。なお、補正面１１ａは補正板１１の像側の面（第２面）に形成されている。

以下の表５に、光学系ＵＬ１の諸元の値を掲げる。この表５において、全体諸元におけるｆは全系の焦点距離、ωは半画角、ＴＬは全長を示している。なお、全長ＴＬは、像面Ｉに入射する光軸の方向において、補正板１１の物体側の面（第１面）から像面Ｉまでの距離である。また、レンズデータにおける第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各レンズ面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）を、第４欄ｎｄ及び第５欄νｄは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率及びアッベ数を示している。また、曲率半径∞は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。

ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
（表５）第１実施例
［全体諸元］
ｆ＝20.58、ω＝3.61°、ＴＬ＝11.73、Ｆｎｏ＝2.00
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ 外径
物面 ∞
1 ∞ 1.00 1.45844 67.82 11.52
2* -210.204 8.88 11.52
3* -35.747 -8.81 10.60
4* -84.576 8.65 6.20
5* 13.246 1.00 1.45844 67.82 3.50
6 ∞ 1.00 3.50
像面 ∞ 2.61

この光学系ＵＬ１において、第２面、第３面、第４面及び第５面は非球面形状に形成されている。次の表６に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ2～Ａ8の値を示す。この表６においてｍは面番号を示す（以降の実施例においても同様である）。
（表６）
［非球面データ］
ｍ Ｋ Ａ2 Ａ4 Ａ6 Ａ8
2 0.000 6.43803E-05 3.22635E-07 -8.96677E-09 1.27267E-10
3 0.000 -1.81266E-05 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00
4 0.000 -6.73742E-05 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00
5 0.000 2.16247E-04 3.90515E-04 -1.80580E-04 2.77699E-05

次の表７に、光学系ＵＬ１における各条件式対応値を示す。
（表７）
ｆ１＝ 22.75、ＲＬ＝8.81、Ｄ２＝6.20、ｆａ＝458.52、Ｄ０＝11.52、
Ｙ＝1.31、ｆｂ＝458.52、Ｄ１＝10.60
（１）ＴＬ＝11.73
（２）ω＝3.61°
（３）ｆ／ｆａ＝0.04
（４）ｆ／ｆｂ＝0.04
（５）Ｍ＝0.90
（６）ｆ＝20.58
（７）ＲＬ／ＴＬ＝0.75
（８）Ｄ１／ＲＬ＝1.20
（９）Ｄ１／Ｄ２＝1.71
（１０）Ｄ０／Ｙ＝8.79
このように、光学系ＵＬ１は、上記条件式（１）～（１０）を満足している。

図２１に、光学系ＵＬ１の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図を示す。各収差図において、Ｙは像高、ωは半画角をそれぞれ示す。なお、球面収差図の縦軸は最大口径に対する口径比を示し、非点収差図及び歪曲収差図の縦軸は像高を示し、コマ収差図の横軸は各半画角の射出瞳における開口値を示す。ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、以下に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。これらの収差図より、第１実施例に係る光学系ＵＬ１は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

［第２実施例］
図２２は、第２実施例に係る光学系ＵＬ２の構成を示す図である。この光学系ＵＬ２は、３５ｍｍカメラに換算したときに、焦点距離が５００ｍｍになるカメラモジュール１，１０の構成である。

光学系ＵＬ２は、物体側から光線が進行する順に、補正板１１、主反射鏡１２の第１反射面１２ａ、副反射鏡１３の第２反射面１３ａ、及び物体側に凹面を向けた平凹レンズ形状の屈折光学系１５で構成されている。なお、補正面１１ａは補正板１１の像側の面（第２面）に形成されている。

以下の表８に、光学系ＵＬ２の諸元の値を掲げる。
（表８）第２実施例
［全体諸元］
ｆ＝34.30、ω＝2.16°、ＴＬ＝12.00、Ｆｎｏ＝4.00
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ 外径
物面 ∞
1 ∞ 1.00 1.45844 67.82 9.60
2* -270.864 9.16 9.60
3* -28.098 -9.09 8.99
4* -16.561 8.93 3.65
5 -9.038 1.00 1.45844 67.82 2.58
6 ∞ 1.00 2.58
像面 ∞ 2.60

この光学系ＵＬ２において、第２面、第３面、及び第４面は非球面形状に形成されている。次の表９に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ2～Ａ8の値を示す。
（表９）
［非球面データ］
ｍ Ｋ Ａ2 Ａ4 Ａ6 Ａ8
2 0.000 7.45543E-05 1.65693E-07 0.00000E+00 0.00000E+00
3 0.000 -1.66942E-05 -1.05616E-08 0.00000E+00 0.00000E+00
4 0.000 -1.68429E-04 -1.36240E-06 0.00000E+00 0.00000E+00

次の表１０に、光学系ＵＬ２における各条件式対応値を示す。
（表１０）
ｆ１＝ 35.02、ＲＬ＝9.09、Ｄ２＝3.65、ｆａ＝590.84、Ｄ０＝9.60、
Ｙ＝1.30、ｆｂ＝590.84、Ｄ１＝8.99
（１）ＴＬ＝12.00
（２）ω＝2.16°
（３）ｆ／ｆａ＝0.06
（４）ｆ／ｆｂ＝0.06
（５）Ｍ＝0.98
（６）ｆ＝34.30
（７）ＲＬ／ＴＬ＝0.76
（８）Ｄ１／ＲＬ＝0.99
（９）Ｄ１／Ｄ２＝2.46
（１０）Ｄ０／Ｙ＝7.38
このように、光学系ＵＬ２は、上記条件式（１）～（１０）を満足している。

図２３に、光学系ＵＬ２の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図を示す。これらの収差図より、第２実施例に係る光学系ＵＬ２は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

［第３実施例（参考例）］
この参考例は、出願当初の明細書の第３実施例であり、特許請求の範囲に整合させるように参考例としたものである。
図２４は、第３実施例に係る光学系ＵＬ３の構成を示す図である。この光学系ＵＬ３は、３５ｍｍカメラに換算したときに、焦点距離が１０００ｍｍになるカメラモジュール１，１０の構成である。

光学系ＵＬ３は、物体側から光線が進行する順に、補正板１１、主反射鏡１２の第１反射面１２ａ、副反射鏡１３の第２反射面１３ａ、及び物体側に凹面を向けた平凹レンズ形状の屈折光学系１５で構成されている。なお、補正面１１ａは補正板１１の像側の面（第２面）に形成されている。

以下の表１１に、光学系ＵＬ３の諸元の値を掲げる。
（表１１）第３実施例
［全体諸元］
ｆ＝68.60、ω＝1.09°、ＴＬ＝15.00、Ｆｎｏ＝8.00
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ 外径
物面 ∞
1 ∞ 1.00 1.45844 67.82 10.39
2* -513.658 12.16 10.39
3* -31.375 -12.09 10.60
4* -9.015 11.93 2.60
5 -8.005 1.00 1.45844 67.82 2.33
6 ∞ 1.00 2.33
像面 ∞ 2.60

この光学系ＵＬ３において、第２面、第３面、及び第４面は非球面形状に形成されている。次の表１２に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ2～Ａ8の値を示す。
（表１２）
［非球面データ］
ｍ Ｋ Ａ2 Ａ4 Ａ6 Ａ8
2 0.000 3.52435E-05 4.11085E-08 0.00000E+00 0.00000E+00
3 0.000 -5.76488E-06 -2.52534E-09 0.00000E+00 0.00000E+00
4 0.000 -2.13506E-04 -8.63973E-06 0.00000E+00 0.00000E+00

次の表１３に、光学系ＵＬ３における各条件式対応値を示す。
（表１３）
ｆ１＝77.73、ＲＬ＝12.09、Ｄ２＝2.6、ｆａ＝1120.45、Ｄ０＝10.39、
Ｙ＝1.30、ｆｂ＝1120.45、Ｄ１＝10.6
（１）ＴＬ＝15.00
（２）ω＝1.09°
（３）ｆ／ｆａ＝0.06
（４）ｆ／ｆｂ＝0.06
（５）Ｍ＝0.88
（６）ｆ＝68.60
（７）ＲＬ／ＴＬ＝0.81
（８）Ｄ１／ＲＬ＝0.88
（９）Ｄ１／Ｄ２＝4.08
（１０）Ｄ０／Ｙ＝7.99
このように、光学系ＵＬ３は、上記条件式（１）～（１０）を満足している。

図２５に、光学系ＵＬ３の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図を示す。これらの収差図より、第３実施例に係る光学系ＵＬ３は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

［第４実施例］
図２６は、第４実施例に係る光学系ＵＬ４の構成を示す図である。この光学系ＵＬ４は、３５ｍｍカメラに換算したときに、焦点距離が３００ｍｍになるカメラモジュール１，１０の構成である。

光学系ＵＬ４は、物体側から光線が進行する順に、補正板１１、主反射鏡１２の第１反射面１２ａ、及び副反射鏡１３の第２反射面１３ａで構成されている。なお、補正面１１ａは補正板１１の物体側の面（第１面）に形成されている。

以下の表１４に、光学系ＵＬ４の諸元の値を掲げる。
（表１４）第４実施例
［全体諸元］
ｆ＝19.71、ω＝0.87°、ＴＬ＝6.00、Ｆｎｏ＝5.00
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ 外径
物面 ∞
1* 250.000 0.50 1.45844 67.82 4.11
2 ∞ 5.00 4.11
3 -8.741 -3.46 4.00
4 -2.256 3.96 0.90
5 ∞ 0.50 0.64
像面 ∞ 0.61

この光学系ＵＬ４において、第１面は非球面形状に形成されている。次の表１５に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ2～Ａ8の値を示す。
（表１５）
［非球面データ］
ｍ Ｋ Ａ2 Ａ4 Ａ6 Ａ8
1 0.000 -6.55865E-04 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

次の表１６に、光学系ＵＬ４における各条件式対応値を示す。
（表１６）
ｆ１＝22.89、ＲＬ＝3.46、Ｄ２＝0.90、ｆａ＝545.33、Ｄ０＝4.11、
Ｙ＝0.31、ｆｂ＝545.33、Ｄ１＝4.00
（１）ＴＬ＝6.00
（２）ω＝0.87°
（３）ｆ／ｆａ＝0.04
（４）ｆ／ｆｂ＝0.04
（５）Ｍ＝0.86
（６）ｆ＝19.71
（７）ＲＬ／ＴＬ＝0.58
（８）Ｄ１／ＲＬ＝1.16
（９）Ｄ１／Ｄ２＝4.44
（１０）Ｄ０／Ｙ＝13.26
このように、光学系ＵＬ４は、上記条件式（１）～（１０）を満足している。

図２７に、光学系ＵＬ４の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図を示す。これらの収差図より、第４実施例に係る光学系ＵＬ４は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

以下に示す第５実施例～第７実施例は、光学系ＵＬをコンパクト・シュミットカセグレン方式で構成した場合である。なお、図２８は、第５実施例～第７実施例に係るカメラモジュール１，１０を構成する光学系ＵＬの断面図である。

（第５実施例）
第５実施例は、光学系ＵＬをコンパクト・シュミットカセグレン方式で構成した場合であって、３５ｍｍカメラに換算したときに、焦点距離が５００ｍｍになるカメラモジュール１，１０の構成である。なお、撮像素子１４は、２メガピクセルで、１／６インチの撮像素子であり、その大きさは、２．４ｍｍ×１．８ｍｍであるとする。

以下の表１７に、第５実施例における光学系ＵＬの諸元を示す。ここで、ｆ１は主反射鏡１２の焦点距離を、ｒ１は主反射鏡１２の曲率半径を、ｆ２は副反射鏡１３の焦点距離を、ｒ２は副反射鏡１３の曲率半径を、ｆは全系の焦点距離を、Ｒは副反射鏡１３から主反射鏡１２までの光軸上の距離を、Ｄは補正板１１の最も物体側の面から主反射鏡１２までの光軸上の距離を、ＴＬは全長であって、補正板１１の最も物体側の面から像面Ｉまでの光軸上の距離を、ＦＮｏはＦナンバーを、Ｍは２次変倍比を、それぞれ表している。
（表１７）第５実施例－光学系ＵＬ
ｆ１＝6.12、ｒ１＝12.24、ｆ２＝0.75、ｒ２＝1.50、ｆ＝34.3、
Ｒ＝5.5、Ｄ＝6.0、ＴＬ＝9.4、ＦＮＯ＝5.7、Ｍ＝5.60

また、次の表１８に、上述した光学系ＵＬを、３×３の９個で構成した多眼構成のカメラモジュール１の諸元を示す。なお、合成Ｆナンバーは、９個の光学系ＵＬの各々による画像を合成して得られた画像のＦナンバーである。３×３の光学系ＵＬで構成しているため、全体でのＦナンバー（合成Ｆナンバー）は、各々の光学系ＵＬのＦナンバーの１／３になる。また、大きさは、カメラモジュール１を物体側から見たときの、横方向×縦方向×深さ方向（光軸方向）の長さを示している。また、変倍（ズーム）は、望遠端状態と広角端状態の３５ｍｍカメラに換算したときの焦点距離を示している。
（表１８）第５実施例－カメラモジュール１
焦点距離 34.3[mm]
合成Ｆナンバー 1.9
大きさ 19.0×12.6×9.4[mm]
合成画像の画素数 10M
最大倍率 50
最至近距離 1.7[m]
合焦時の繰り出し量 0.67[mm]
変倍（ズーム） 500-167[mm]

このように、カメラモジュール１，１０の光学系ＵＬをコンパクト・シュミットカセグレン方式とすることにより、３５ｍｍカメラ換算で焦点距離が５００ｍｍの望遠光学系でありながら、全長を焦点距離に比べてかなり短くすることができる。また、コンパクト・シュミットカセグレン方式であるため、アプラナート光学系（球面収差、コマ収差及び非点収差がない光学系）とすることができる。そして、厚さ（光軸方向の長さ）が１０ｍｍより小さい多眼構成のカメラモジュール１を実現することができる。

（第６実施例（参考例））
この参考例は、出願当初の明細書の第６実施例であり、特許請求の範囲に整合させるように参考例としたものである。
第６実施例は、光学系ＵＬをコンパクト・シュミットカセグレン方式で構成した場合であって、３５ｍｍカメラに換算したときに、焦点距離が３００ｍｍになるカメラモジュール１，１０の構成である。なお、撮像素子１４は、第５実施例と同様に、２メガピクセルで、１／６インチの撮像素子であり、その大きさは、２．４ｍｍ×１．８ｍｍであるとする。

以下の表１９に、第６実施例における光学系ＵＬの諸元を示す。
（表１９）第６実施例－光学系ＵＬ
ｆ１＝3.67、ｒ１＝7.34、ｆ２＝0.45、ｒ２＝0.90、ｆ＝20.6、
Ｒ＝3.3、Ｄ＝3.6、ＴＬ＝5.64、ＦＮＯ＝3.4、Ｍ＝5.61

また、次の表２０に、上述した光学系ＵＬを、３×３の９個で構成した多眼構成のカメラモジュール１の諸元を示す。
（表２０）第６実施例－カメラモジュール１
焦点距離 20.6[mm]
合成Ｆナンバー 1.1
大きさ 19.0×12.6×5.7[mm]
合成画像の画素数 10M
最大倍率 50
最至近距離 1.0[m]
合焦時の繰り出し量 0.40[mm]
変倍（ズーム） 300-100[mm]

このように、カメラモジュール１，１０の光学系ＵＬをコンパクト・シュミットカセグレン方式とすることにより、３５ｍｍカメラ換算で焦点距離が３００ｍｍの望遠光学系でありながら、全長を焦点距離に比べてかなり短くすることができる。また、コンパクト・シュミットカセグレン方式であるため、アプラナート光学系（球面収差、コマ収差及び非点収差がない光学系）とすることができる。そして、厚さ（光軸方向の長さ）が１０ｍｍより小さいカメラモジュール１を実現することができる。

（第７実施例（参考例））
この参考例は、出願当初の明細書の第７実施例であり、特許請求の範囲に整合させるように参考例としたものである。
第７実施例は、光学系ＵＬをコンパクト・シュミットカセグレン方式で構成した場合であって、３５ｍｍカメラに換算したときに、焦点距離が１０００ｍｍになるカメラモジュール１，１０の構成である。なお、撮像素子１４は、第５実施例と同様に、２メガピクセルで、１／６インチの撮像素子であり、その大きさは、２．４ｍｍ×１．８ｍｍであるとする。

以下の表２１に、第７実施例における光学系ＵＬの諸元を示す。
（表２１）第７実施例－光学系ＵＬ
ｆ１＝12.24、ｒ１＝24.5、ｆ２＝1.50、ｒ２＝3.00、ｆ＝68.6、
Ｒ＝11.0、Ｄ＝12.0、ＴＬ＝18.8、ＦＮＯ＝11.4、Ｍ＝5.60

また、次の表２２に、上述した光学系ＵＬを、３×３の９個で構成した多眼構成のカメラモジュール１の諸元を示す。
（表２２）第７実施例－カメラモジュール１
焦点距離 68.6[mm]
合成Ｆナンバー 3.8
大きさ 19.0×12.6×18.8[mm]
合成画像の画素数 10M
最大倍率 50
最至近距離 3.3[m]
合焦時の繰り出し量 1.30[mm]
変倍（ズーム） 1000-333[mm]

このように、カメラモジュール１の光学系ＵＬをコンパクト・シュミットカセグレン方式とすることにより、３５ｍｍカメラ換算で焦点距離が１０００ｍｍの望遠光学系でありながら、全長を焦点距離に比べてかなり短くすることができる。また、コンパクト・シュミットカセグレン方式であるため、アプラナート光学系（球面収差、コマ収差及び非点収差がない光学系）とすることができる。そして、厚さ（光軸方向の長さ）が２０ｍｍより小さいカメラモジュール１を実現することができる。

（参考例）
参考例として、以下の表２３に、光学系ＵＬをシュミットカセグレン方式で構成した場合であって、３５ｍｍカメラに換算したときに、焦点距離が３００ｍｍになる光学系ＵＬの諸元を示す。なお、この参考例においても、撮像素子１４は、第５実施例と同様に、２メガピクセルで、１／６インチの撮像素子であり、その大きさは、２．４ｍｍ×１．８ｍｍであるとする。
（表２３）参考例
ｆ１＝14.3、ｒ１＝28.6、ｆ２＝14.3、ｒ２＝28.6、ｆ＝24.0、
Ｒ＝10.0、Ｄ＝14.3、ＴＬ＝15.9

光学系ＵＬを、シュミットカセグレン方式で構成すると、３５ｍｍカメラ換算したときに、焦点距離が３００ｍｍになる望遠光学系でありながら、全長を焦点距離に比べて短くすることができるとともに、像面湾曲がない、すなわちペッツバール和がゼロの光学系を構成することができる。しかしながら、コンパクト・シュミットカセグレン方式に比べて、全長が長くなってしまう。

以上のように、本実施形態に係るカメラモジュール１，１０によると、コンパクト・シュミットカセグレン方式の光学系ＵＬを、複数個アレイ状に配置することにより、解像度が高く、且つ、薄い（光軸方向の大きさが小さい）、望遠カメラのモジュールを提供することができる。

本実施形態に係るカメラモジュール１，１０は、上述したように、２枚の平面光学部材（平行平面ガラス板１１１，１２１）のそれぞれの上に、複数の補正板１１、複数の主反射鏡１２及び複数の副反射鏡１３をインプリントやマスクコーティングで形成することができるとともに、第１光学部材１１０と第２光学部材１２０と隔壁部材１３０とをひとつずつ組み合わせることで完成する。したがって、本実施形態に係るカメラモジュール１，１０は、複数の光学系をそれぞれ構成してから互いの位置を調整して１つの光学系ブロック部とする必要が無く、簡単な工程で製造することができる。また、複数の撮像素子１４から一つの撮像部材１４０を構成し、光学系ブロック部１００に組み合わせる事も可能であり、光学系と撮像素子との位置調整を個体毎に行う必要が無く、より簡単な工程で製造できる。また、製造後には複数の撮像素子１４同士の位置に誤差が生じにくいので、複数の画像を合成して高解像度の撮影可能なカメラモジュール１とすることができる。

ここで、第１光学部材１１０に含まれる補正板１１の個数と副反射鏡１３の個数とは等しい。また、第１光学部材１１０に含まれる副反射鏡１３の個数と第２光学部材１２０に含まれる主反射鏡１２の個数とは等しい。また、光学系ブロック部１００に含まれる光学系ＵＬの個数と、隔壁部材１３０により隔離できる光学系ＵＬの個数とは等しい。

なお、本実施形態では補正板１１を設けることとしたが、この限りではなく、補正板１１を設けずに平行平面ガラス板１１１の上面のままとしてもよい。また、本実施形態では補正板１１と副反射鏡１３とは一体にせずに、別体とし、補正板１１の位置もこの限りではない。また、補正板１１の形状に特に限定はなく、適宜変更可能である。

また、本実施形態では平行平面ガラス板１１１，１２１に副反射鏡１３と主反射鏡１２をそれぞれ設けることとしたが、ガラス板の形状や材質に制限は無く、平行または平面でなくてもよく、樹脂材料の板部材でもよい。

また、主反射鏡１２、副反射鏡１３などの形成方法も適宜変更可能であり、第１光学部材１１０と第２光学部材１２０とを形成してから組み合わせることとしたが、基準となる板部材の面上に順次第１光学部材１１０や第２光学部材１２０および隔壁部材１３０を形成していくこととしてもよい。

隔壁部材１３０により隔壁される領域の平面視形状（光学系ＵＬを撮像素子１４に入射する光軸に沿った方向から見た際の形状）は、撮像素子１４の平面視形状と同等が好ましい。例えば、撮像素子１４の平面視形状が長方形の場合、隔壁部材１３０により隔壁される領域の平面視形状も長方形が好ましい。また、主反射鏡１２の平面視形状や副反射鏡１３の平面視形状も、適宜変更可能であり、撮像素子１４の平面視形状と同等が好ましい。開口部１２ｂ、補正板１１、屈折光学系１５の平面視形状も、適宜変更可能であり、撮像素子１４の平面視形状と同等が好ましい。

本実施形態では不透過部材として隔壁部材１３０を設けたが、光学系ＵＬの光線が隣り合う光学系ＵＬに入射するのを抑制できれば適宜変更可能である。例えば、すりガラスなどの拡散部材でもよい。また、不透過部材は、完全に光線の入射を抑制する必要はなく、撮像素子１４に影響のない程度（例えば、入射光に対する２０％）に光線の入射を抑制できればよい。

なお、本実施形態の多眼構成のカメラモジュール１では、９個の光学系ＵＬが全て同じものとして説明したが、焦点距離や撮影距離やＦナンバーなどの光学特性の異なる光学系を複数組み合わせて１つの光学機器としてもよい。その場合、本実施形態のようなコンパクト・シュミットカセグレン方式の光学系を少なくとも１つ備えることとすると、望遠距離の撮影が可能となり好ましい。

また、光学特性の異なる光学系ＵＬを複数組み合わせる場合、９個の主反射鏡（または副反射鏡）のうちの一部の形状を変えてもよく、９個の補正板のうちの一部の焦点距離を変えてもよく、９個の光学系ＵＬにそれぞれ焦点距離が異なる屈折光学系を配置してもよい。

また、多眼構成のカメラモジュール１において、９個の光学系ＵＬのうちの少なくとも１つを照明光学系としてもよい。その場合、本実施形態の光学系ＵＬの撮像素子１４をＬＥＤなどの照明部に置き換えただけでもよく、照明部からの光が入射する領域では反射鏡や補正板を省略してもよい。

また、多眼構成のカメラモジュール１において、合焦などの際には９個の光学系ＵＬが一体となって移動することとしたが、少なくとも一部の光学系ＵＬと撮像素子１４との距離を変えるように移動させてもよい。

（光学系ＵＬを一体型にした構成）
上述した構成では、図６に示すように、第１光学部材１１０と第２光学部材１２０とを分離された別体として形成した場合について説明したが、図２９に示すように、第１光学部材１１０と第２光学部材１２０との間に光を透過する媒質（屈折率を有する透過部材）を充填させて一つの光学部材１７１とし、この光学部材１７１に補正面１１ａ、第１反射面１２ａ及び第２反射面１３ａを設けて光学系ＵＬを一体型にした一体型レンズ１７０としてもよい。また、一体型レンズ１７０において迷光除去部材（隔壁部材１３０）は省略可能である。

具体的には、図２９に示すように、光学部材１７１は、物体からの光が入射する入射面であって補正面１１ａが形成される第１面１７１ａ、第１面１７１ａを通過した光が入射して反射する第１反射面１２ａが形成される第２面１７１ｂ、第１反射面１２ａで反射された光が入射して反射する第２反射面１３ａが形成される第３面１７１ｃ、及び、第２反射面１３ａで反射された光がこの光学部材１７１から撮像素子１４に向かって射出する射出面である第４面１７１ｄを有している。

この光学部材１７１において、第１面１７１ａは、平面でもよく曲率をもった面でもよいが、物体側に凹面形状が好ましい。また、第４面１７１ｄは、平面でもよく曲率を持った面でもよいが、物体側に凸面形状が好ましい。この第４面１７１ｄは、曲率を持った面の場合は、上述した屈折光学系１５として機能する。

また、第１反射面１２ａが形成された第２面１７１ｂの内径より内側の縁部と第４面１７１ｄの外径より外側の縁部とを結んだ直線（以下、「第１直線１７１ｅ」と呼ぶ）より内径側を空気部（凹形状、凹部）１７１ｆとするのが好ましい。

光路上では第１面１７１ａ、第２面１７１ｂ、第３面１７１ｃ、第４面１７１ｄ、撮像素子１４の撮像面Ｉの順に配置されるが、一体型レンズ１７０を横方向（光軸と直交する方向）から見ると第３面１７１ｃ、第１面１７１ａ、第４面１７１ｄ、第２面１７１ｂ、撮像面Ｉの順に配置される。第１面１７１ａおよび第４面１７１ｄは、第２面１７１ｂと第３面１７１ｃとの間に配置されるのが好ましい。したがって、一体型レンズ１７０を横方向から見ると、中心に物体側に向かって凹面であり像側に第２反射面１３ａが形成された凸部（第３面１７１ｃであって、第２反射面１３ａと第１面１７１ａとの間の出っ張り部分）１７１ｇが最も物体側に配置される。

空気部１７１ｆの外縁、凸部１７１ｇの外縁、および、第１面１７１ａと第２面１７１ｂとを結ぶ一体型レンズ１７０の外縁の少なくとも一部は、例えば黒塗りするなどして迷光除去機能を有するのが好ましい。一体型レンズ１７０の外縁は、最も物体側に迷光除去機能を有し、最も像側は迷光除去機能を有さないこととしてもよい（換言すると、一部だけを黒塗り部分としてもよい）。

また、一体型レンズ１７０の外縁および凸部１７１ｇの外縁は、成型加工やレンズ保持のために階段状になっているのが好ましい。さらに、一体型レンズ１７０の外縁および凸部１７１ｇの外縁の少なくとも一部は、迷光除去のために、撮像面に近づくほど光軸から離れる方向に傾斜させる傾斜面を有するのが好ましい。

この光学部材１７１は第１面１７１ａと第２面１７１ｂとの間に樹脂材料を充填させてもよい。また、光学部材１７１の樹脂材料は、複屈折がゼロ、若しくはほぼゼロである材料（例えば、面内位相差Ｒｅ、厚み位相差Ｒｔｈ、及び、光弾性係数Ｃがともにゼロ若しくはほぼゼロである材料）を用いるのが好ましい。

このような一体型レンズ１７０の光学系ＵＬは、以下の条件式（１７）を満足することが望ましい。
０．５ ＜（ｈ１ｉｎ／ｄ１－ｉ）／（ｈ４／ｄ４－ｉ） ＜ １０．０ （１７）
但し、
ｈ１ｉｎ：最も物体側に位置する屈折面（第１面１７１ａ）の内径
ｄ１－ｉ：最も物体側に位置する屈折面（第１面１７１ａ）の光軸中心と像面との間隔
ｈ４：最も像面側に位置する屈折面（第４面１７１ｄ）の外径
ｄ４－ｉ：最も像面側に位置する屈折面（第４面１７１ｄ）の光軸中心と像面との間隔
条件式（１７）は、一体型レンズ１７０において、最も物体側に位置する屈折面であって入射面である第１面１７１ａと最も像面側に位置する屈折面であって射出面である第４面１７１ｄとの適切な関係を規定するものである。条件式（１７）の下限値を下回ると、反射面を介さない迷光が像面に到達してしまうため好ましくない。なお、この条件式（１７）の効果を確実なものとするために、条件式（１７）の下限値を０．６、更に０．７とすることがより望ましい。また、条件式（１７）の上限値を上回ると、信号光の周辺部のケラレが大きくなり解像度が落ちてしまうため好ましくない。なお、この条件式（１７）の効果を確実なものとするために、条件式（１７）の上限値を７．０、更に５．０とすることがより望ましい。

また、このような一体型レンズ１７０は、以下の条件式（１８）を満足することが望ましい。
５０．０ ＜ νｄ （１８）
但し、
νｄ：一体型レンズ１７０の媒質（光学部材１７１の媒質）のｄ線に対するアッベ数
条件式（１８）は、一体型レンズ１７０を構成する光学部材１７１の媒質のｄ線に対するアッベ数の適切な値を規定するものである。条件式（１８）の下限値を下回ると、一体型レンズ１７０の色収差が悪化してしまうため好ましくない。なお、この条件式（１８）の効果を確実なものとするために、条件式（１８）の下限値を５４．０、更に６０．０とすることがより望ましい。

また、このような一体型レンズ１７０の光学系ＵＬは、以下の条件式（１９）を満足することが望ましい。
０．１ ＜ ｒ４／ＴＬ３ ＜ １０．０ （１９）
但し、
ｒ４：最も像面側に位置する屈折面（第４面１７１ｄ）の曲率半径
ＴＬ３：最も物体側に位置する反射面（第３面１７１ｃ）と像面との間隔
条件式（１９）は、一体型レンズ１７０の全長（最も物体側に位置する反射面（第３面１７１ｃ）と像面との間隔）に対する最も像面側に位置する屈折面（第４面１７１ｄ）の曲率半径の比を規定するものである。条件式（１９）の下限値を下回ると、色収差及びペッツバール和が悪化してしまうため好ましくない。なお、この条件式（１９）の効果を確実なものとするために、条件式（１９）の下限値を０．１５、更に０．２とすることがより望ましい。また、条件式（１９）の上限値を上回ると、軸外収差の補正が困難になるため好ましくない。なお、この条件式（１９）の効果を確実なものとするために、条件式（１９）の上限値を７．０、更に５．０とすることがより望ましい。

［実施例］
以下に示す第８実施例～第１０実施例は、一体型レンズ１７０の実施例である。なお、図３０、図３２及び図３４は、第８～第１０実施例における一体型レンズ１７０の光学系ＵＬ（ＵＬ８～ＵＬ１０）を示しており、図２９の光学部材１７１に対して、１は第１面１７１ａを示し、２は第１反射面１２ａ（第２面１７１ｂ）を示し、３は第２反射面１３ａ（第３面１７１ｃ）を示し、４は第４面１７１ｄを示している。

各実施例において、非球面は、上述した式（ｂ）で表される。なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０である。また、各実施例の表中において、非球面には面番号の右側に＊印を付している。

（第８実施例）
図３０は、第８実施例における一体型レンズ１７０の光学系ＵＬ８を示している。以下の表２４に、この光学系ＵＬ８の諸元の値を掲げる。この表２４において、全体諸元におけるｆは全系の焦点距離、ωは半画角、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは最大像高、Ｂｆはバックフォーカス、及び、ＴＬ３は全長をそれぞれ表している。ここで、全長ＴＬ３は、上述したように、第３面から像面Ｉまでの光軸上の距離を表している。またバックフォーカスＢｆは、最も像側の光学面（図２９における第２面）から像面Ｉまでの光軸上の距離を示している。
（表２４）第８実施例
［全体諸元］
ｆ＝21.970、ω（°）＝4.087、ＦＮＯ＝2.0、Ｙ＝1.6、
ＢＦ＝2.4000、ＴＬ３＝9.0000
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1* -162.8000 5.40 1.4908 57.07
2* -20.6000 -6.60 1.4908 57.07
3* -12.3400 3.20 1.4908 57.07
4* 19.0000 5.80
像面 ∞

この光学系ＵＬ８において、第１面、第２面、第３面及び第４面の各光学面は非球面形状に形成されている。次の表２５に、各面ｍ毎に非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4～Ａ6の値を示す。
（表２５）
［非球面データ］
ｍ Ｋ Ａ4 Ａ6
1 0.00 3.930E-06 1.099E-07
2 -1.00 1.449E-05 8.495E-08
3 0.00 1.392E-03 -2.626E-05
4 0.00 7.707E-03 2.485E-04

次の表２６に、光学系ＵＬ８における各条件式対応値を示す。
（表２６）
ｈ１ｉｎ＝3.19、ｄ１－ｉ＝7.80、ｈ４＝1.75、ｄ４－ｉ＝5.80、
（１７）（ｈ１ｉｎ／ｄ１－ｉ）／（ｈ４／ｄ４－ｉ）＝1.355
（１８）νｄ＝57.07
（１９）ｒ４／ＴＬ３＝2.111
このように、光学系ＵＬ８は、上記条件式（１７）～（１９）を全て満足している。

図３１に、第８実施例に係る一体型レンズ１７０の光学系ＵＬ８の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図を示す。これらの収差図より、光学系ＵＬ８は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

（第９実施例）
図３２は、第９実施例における一体型レンズ１７０の光学系ＵＬ９を示している。以下の表２７に、この光学系ＵＬ９の諸元の値を掲げる。
（表２７）第９実施例
［全体諸元］
ｆ＝40.000、ω（°）＝2.259、ＦＮＯ＝3.5、Ｙ＝1.6、
ＢＦ＝3.0500、ＴＬ３＝11.0000
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1* 587.4050 5.00 1.5311 55.75
2* -22.4352 -8.00 1.5311 55.75
3* -9.0164 2.95 1.5311 55.75
4* 6.4946 8.05
像面 ∞

この光学系ＵＬ９において、第１面、第２面、第３面及び第４面の各光学面は非球面形状に形成されている。次の表２８に、各面ｍ毎に非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4～Ａ6の値を示す。
（表２８）
［非球面データ］
ｍ Ｋ Ａ4 Ａ6
1 0.00 1.176E-06 1.855E-07
2 -1.00 5.572E-06 4.739E-08
3 0.00 1.776E-03 -4.302E-05
4 0.00 8.199E-03 1.274E-04

次の表２９に、光学系ＵＬ９における各条件式対応値を示す。
（表２９）
ｈ１ｉｎ＝3.50、ｄ１－ｉ＝8.00、ｈ４＝1.75、ｄ４－ｉ＝8.05
（１７）（ｈ１ｉｎ／ｄ１－ｉ）／（ｈ４／ｄ４－ｉ）＝2.013
（１８）νｄ＝57.75
（１９）ｒ４／ＴＬ３＝0.590
このように、光学系ＵＬ９は、上記条件式（１７）～（１９）を全て満足している。

図３３に、第９実施例に係る一体型レンズ１７０の光学系ＵＬ９の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図を示す。これらの収差図より、光学系ＵＬ９は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

（第１０実施例）
図３４は、第１０実施例における一体型レンズ１７０の光学系ＵＬ１０を示している。以下の表３０に、この光学系ＵＬ１０の諸元の値を掲げる。
（表３０）第１０実施例
［全体諸元］
ｆ＝60.000、ω（°）＝1.489、ＦＮＯ＝6.0、Ｙ＝1.6、
ＢＦ＝5.0000、ＴＬ３＝13.0000
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1* 807.7134 8.00 1.5168 64.13
2* -21.1119 -8.00 1.5168 64.13
3* -6.3322 7.00 1.5168 64.13
4* 3.9252 6.00
像面 ∞

この光学系ＵＬ１０において、第１面、第２面、第３面及び第４面の各光学面は非球面形状に形成されている。次の表３１に、各面ｍ毎に非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4～Ａ6の値を示す。
（表３１）
［非球面データ］
ｍ Ｋ Ａ4 Ａ6
1 0.00 -5.582E-06 5.506E-08
2 -1.00 3.563E-07 1.023E-08
3 0.00 1.515E-03 -9.937E-06
4 0.00 6.167E-03 2.252E-04

次の表３２に、光学系ＵＬ１０における各条件式対応値を示す。
（表３２）
ｈ１ｉｎ＝2.00、ｄ１－ｉ＝1.30、ｈ４＝1.10、ｄ４－ｉ＝6.00
（１７）（ｈ１ｉｎ／ｄ１－ｉ）／（ｈ４／ｄ４－ｉ）＝0.839
（１８）νｄ＝64.13
（１９）ｒ４／ＴＬ３＝0.302
このように、光学系ＵＬ１０は、上記条件式（１７）～（１９）を全て満足している。

図３５に、第１０実施例に係る一体型レンズ１７０の光学系ＵＬ１０の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図を示す。これらの収差図より、光学系ＵＬ１０は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

１０ カメラモジュール ＵＬ 光学系
１１ 補正板（補正部材） １１ａ 補正面
１２ 主反射鏡（第１反射部） １２ａ 第１反射面
１３ 副反射鏡（第２反射部） １３ａ 第２反射面
１４ 撮像素子 ６０ カメラ（光学機器）
１００ 光学系ブロック部 １１０ 第１光学部材 １２０ 第２光学部材
１３０ 隔壁部材 １４０ 撮像部

Claims (18)

1. 物体側からの光が入射する入射面と、
   前記入射面を通過した光を反射する第１反射部と、
   前記第１反射部で反射した光を反射する第２反射部と、
   前記第２反射部で反射した光が射出する射出面と、を有して物体の像を形成し、
   前記入射面から前記第１反射部及び前記第２反射部を経て前記射出面に至る光路上には、１つの媒質で形成された屈折率を有する透過部材を有し、
   前記透過部材の物体側の面であって光が入射する面に前記入射面が形成され、
   前記透過部材の像側の面であって前記入射面を透過した光が入射する面に前記第１反射部としての反射面が形成され、
   前記透過部材の物体側の面であって前記第１反射部で反射された光が入射する面に前記第２反射部としての反射面が形成され、
   前記透過部材の像側の面であって前記第２反射部で反射された光が入射して前記透過部材から光が射出する面に前記射出面が形成され、
   次式の条件を満足する光学系。
   ６．００ｍｍ ≦ ＴＬ ＜ １５．０ｍｍ
   ０．１ ＜ ｒ４／ＴＬ３ ＜ １０．０
   ０．７ ＜ ＲＬ／ＴＬ ＜ １．２
   但し、
   ＴＬ：像面に入射する光軸の方向において、前記光学系の最も物体側の面から像面までの距離
   ｒ４：前記射出面の曲率半径
   ＴＬ３：前記第２反射部の反射面と像面との間隔
   ＲＬ：前記光学系の光軸の方向において、前記第１反射部の反射面と前記第２反射部の反射面との距離
   ＴＬ：像面に入射する光軸の方向において、前記光学系の最も物体側の面から像面までの距離
2. 次式の条件を満足する請求項１に記載の光学系。
   ０．５ ＜（ｈ１ｉｎ／ｄ１－ｉ）／（ｈ４／ｄ４－ｉ） ＜ １０．０
   但し、
   ｈ１ｉｎ：前記入射面の内径
   ｄ１－ｉ：前記入射面の光軸中心と像面との間隔
   ｈ４：前記射出面の外径
   ｄ４－ｉ：前記射出面の光軸中心と像面との間隔
3. 次式の条件を満足する請求項１または２に記載の光学系。
   ５０．０ ＜ νｄ
   但し、
   νｄ：前記透過部材に含まれる媒質のｄ線に対するアッベ数
4. 前記透過部材は、第１透過部材で形成された部分と、前記第１透過部材と異なる第２透過部材で形成された部分とを有する請求項１または２に記載の光学系。
5. 前記第１透過部材と前記第２透過部材は、アッベ数と屈折率の少なくとも一方が異なる請求項４に記載の光学系。
6. 前記第１反射部および前記第２反射部は、それぞれ一つの反射面からなる請求項１～５のいずれか一項に記載の光学系。
7. 次式の条件を満足する請求項１～６のいずれか一項に記載の光学系。
   －０．１ ＜ ｆ／ｆｘ ＜ ０．１
   但し、
   ｆ：当該光学系の全系の焦点距離
   ｆｘ：前記入射面または前記入射面が形成された光学部材の焦点距離
8. 前記第１反射部の反射面及び前記第２反射部の反射面は球面である
   請求項１～７のいずれか一項に記載の光学系。
9. 次式の条件を満足する請求項１～８のいずれか一項に記載の光学系。
   ｆ ＜ ５００ｍｍ
   但し、
   ｆ：前記光学系の全系の焦点距離
10. 前記第１反射部の反射面の光軸と前記第２反射部の反射面の光軸とは一致する
    請求項１～９のいずれか一項に記載の光学系。
11. 次式の条件を満足する請求項１～１０のいずれか一項に記載の光学系。
    ２．０ ＜ Ｆｎｏ ＜ １５．０
    但し、
    Ｆｎｏ：前記光学系のＦナンバー
12. 次式の条件を満足する請求項１～１１のいずれか一項に記載の光学系。
    １．０ ＜ Ｄ１／Ｄ２ ＜ ６．０
    但し、
    Ｄ１：前記第１反射部の反射面の外径
    Ｄ２：前記第２反射部の反射面の外径
13. 次式の条件を満足する請求項１～１２のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．５ ＜ Ｄ１／ＲＬ ＜ ２．０
    但し、
    Ｄ１：前記第１反射部の反射面の外径
    ＲＬ：前記光学系の光軸の方向において、前記第１反射部の反射面と前記第２反射部の反射面との距離
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学系と、
    前記光学系により結像される像を撮像する撮像素子と、
    を有する光学機器。
15. 次式の条件を満足する請求項１４に記載の光学機器。
    ５．０ ＜ Ｄ０／Ｙ ＜ １５．０
    但し、
    Ｄ０：前記光学系の最も物体側の入射面の外径、
    Ｙ：前記撮像素子の最大像高
16. 前記光学系と前記撮像素子をそれぞれ複数有し、
    前記複数の前記撮像素子から出力された複数の画像信号に基づいて一つの画像を生成する生成部を有し、
    次式の条件を満足する請求項１４または１５に記載の光学機器。
    ０．３０ ＜ Ｎｃ／（Ｎｄ×ｎ） ＜ １．００
    但し、
    Ｎｄ：前記撮像素子の画素数
    ｎ：前記画像の生成に使用する前記撮像素子の数
    Ｎｃ：前記画像の画素数
17. 前記光学系と前記撮像素子をそれぞれ複数有し、
    前記複数の前記撮像素子から出力された複数の画像信号に基づいて一つの画像を生成する生成部を有し、
    次式の条件を満足する請求項１４～１６のいずれか一項に記載の光学機器。
    ０．５０ ＜ Ｎｃ／（Ｎｄ×√ｎ） ＜ ２．００
    但し、
    Ｎｄ：前記撮像素子の画素数
    ｎ：前記画像の生成に使用する前記撮像素子の数
    Ｎｃ：前記画像の画素数
18. 前記複数の前記撮像素子を一体で保持する第１保持部と、
    前記複数の前記光学系を一体で保持する第２保持部と、を有する
    請求項１４～１７のいずれか一項に記載の光学機器。

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