WO2012108137A1 - 反射屈折光学系 - Google Patents

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WO2012108137A1
WO2012108137A1 PCT/JP2012/000503 JP2012000503W WO2012108137A1 WO 2012108137 A1 WO2012108137 A1 WO 2012108137A1 JP 2012000503 W JP2012000503 W JP 2012000503W WO 2012108137 A1 WO2012108137 A1 WO 2012108137A1
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WO
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optical system
lens
image
catadioptric
focal length
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Application number
PCT/JP2012/000503
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English (en)
French (fr)
Inventor
河野 哲生
磯野 雅史
Original Assignee
コニカミノルタオプト株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0808Catadioptric systems using two curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02Bodies
    • G03B17/17Bodies with reflectors arranged in beam forming the photographic image, e.g. for reducing dimensions of camera
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/55Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof

Definitions

  • the present invention relates to a catadioptric optical system in which a catoptric optical system and a refractive optical system are combined, and an imaging apparatus therefor.
  • a catadioptric optical system bends and reciprocates a light beam by a main reflecting mirror and a sub-reflecting mirror, so that the total length is shorter than a telephoto optical system using only a normal refractive optical system. Becomes smaller. Since the catadioptric optical system uses a reflecting surface, chromatic aberration can be extremely reduced, while coma generated on the reflecting surface can be corrected by the refracting system. For this reason, the catadioptric optical system is suitable for a telephoto optical system having a long focal length, and particularly suitable for a super telephoto optical system. Such a catadioptric optical system is disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • the catadioptric lens disclosed in Patent Document 1 includes a first positive lens having a convexly strong surface facing the object side, a main mirror including a refracting surface and a back reflecting surface each having a concave surface facing the object side, A second positive lens that is cemented to the image-side central portion of the first positive lens and is convex toward the image side, and a biconcave shape that is cemented to the object-side central portion of the first positive lens And a negative lens group that is combined with the central transmission part of the primary mirror or located near the central opening of the primary mirror.
  • the reflection mirror lens disclosed in Patent Document 2 has a first optical system that transmits incident light at an annular portion and a through hole at the center, and transmits light that has passed through the first optical system to the first optical system.
  • a second optical system that reflects forward toward the third optical system at the center of the system; a fourth optical system that travels in the optical axis direction and transmits light reflected by the third optical system backward; and
  • a reflection mirror lens including a fifth optical system that transmits light transmitted through the four optical systems rearward and a focusing operation member, and passes through the through hole of the second optical system to drive the fourth optical system.
  • a driving mechanism that moves in the direction of the optical axis between the second optical system and the fifth optical system in response to the focusing operation member; And an magnifying mechanism that transmits to the optical system.
  • an imaging apparatus such as a digital camera is usually equipped with a so-called autofocus (AF, autofocus) function, and in shooting a moving image, final focusing (focusing, focusing) is performed by an operation called a wobbling operation. ) Is done. That is, this autofocus is a so-called hill-climbing method in which, for example, a high-frequency component included in an image signal is extracted while moving a focus adjustment lens (focus lens), and a location where the level of this frequency component is maximized is searched. Is done by.
  • AF autofocus
  • this autofocus is a so-called hill-climbing method in which, for example, a high-frequency component included in an image signal is extracted while moving a focus adjustment lens (focus lens), and a location where the level of this frequency component is maximized is searched. Is done by.
  • the approximate focal point is determined by the search, and the wobbling operation for obtaining the final focal point is performed by reciprocating the focus lens back and forth with a small amplitude around the approximate focal point position.
  • focusing is performed by moving the second positive lens along the optical axis (see the upper left column on page 3 of Patent Document 1). That is, the front lens group of the first positive lens, the secondary mirror, and the second positive lens is moved for focusing.
  • the lens group of the front lens which is relatively large and heavy, is moved for focusing, and a large moving force is required to perform the autofocus. Therefore, the moving mechanism becomes large.
  • the fourth optical system that transmits light reflected by the pair of the second and third optical systems rearward is moved by moving along the optical axis. (See the upper left column on page 2 of Patent Document 2). For this reason, since the fourth lens group is smaller than the front lens group, the moving force can be reduced.
  • the drive mechanism for driving the fourth optical system needs to pass through the through hole of the second optical system, and thus the structure is complicated (patent) (Ref. 2 and 3 of literature 2). When performing a wobbling operation, it is necessary to reciprocate the drive mechanism having a complicated structure at a high speed. Therefore, the drive mechanism having such a complicated structure is not suitable for a wobbling operation.
  • imaging devices such as digital cameras are being equipped with a so-called camera shake correction function.
  • Camera shake occurs when the position of the light beam that first arrived at the image sensor during the exposure time shifts from the position of the light beam that reached the image sensor before the end of the exposure time. This is caused by unnecessary shaking of the image pickup apparatus that causes an unpleasant image due to shaking of the entire screen during viewing.
  • Various types of camera shake correction functions for correcting such camera shake have been proposed, and there are three types: an electronic type, an optical system shift type, and an image sensor shift type.
  • This electronic camera shake correction is an effective method for moving image shooting and corrects camera shake by shifting the effective pixel region of the image sensor in accordance with camera shake.
  • Image sensor shift type camera shake correction is to correct camera shake by shifting the image sensor according to camera shake.
  • the optical system shift type camera shake correction is to correct camera shake by shifting the optical system for camera shake correction according to the camera shake.
  • the catadioptric optical system is suitable for the telephoto optical system as described above.
  • this telephoto optical system even if the movement is slight, a large movement occurs in the light beam that strikes the exposure surface (the light receiving surface of the image sensor). For this reason, the camera shake generally appears remarkably in this telephoto optical system. Therefore, the camera shake correction function is important in the telephoto optical system, and is also required for the catadioptric optical system.
  • the catadioptric optical system transmits the light beam that has passed through the annular outer peripheral area of the first lens in the annular outer reflective area of the main reflector.
  • One lens is bent toward the sub-reflecting mirror that is bonded and arranged at the center, and the sub-reflecting mirror is bent again toward the light transmitting region at the center of the main reflecting mirror.
  • the optical system shift type camera shake correction of the camera shake correction is to change the path of the light beam by moving the optical system. For this reason, it is difficult to incorporate the optical system shift camera shake correction for changing the path of the light beam into the above-described conventional catadioptric optical system as it is. In fact, a catadioptric optical system equipped with an optical system shift camera shake correction function is Not proposed.
  • the present invention is an invention made in view of the above-described circumstances, and its purpose is a catadioptric optical system suitably equipped with an optical system that is movable in accordance with a predetermined function, for example, a function such as focusing and camera shake correction. Is to provide.
  • a catadioptric optical system and an imaging apparatus using the same according to the present invention include a reflective optical system having a pair of reflecting surfaces that bend an optical path, and a refractive optical system having a predetermined optical power. An optical system that moves according to a predetermined function is included.
  • the catadioptric optical system having such a configuration and an imaging apparatus using the same can be suitably mounted with an optical system that can move according to a predetermined function.
  • a predetermined function is a focusing function
  • An apparatus is provided.
  • the predetermined function is a camera shake correction function
  • a catadioptric optical system capable of mounting an optical system for realizing an optical system shift type camera shake correction function and The imaging device used is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a catadioptric optical system in Example 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a catadioptric optical system in Example 2.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a catadioptric optical system in Example 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 5.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 6.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 7.
  • 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 9.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 11.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a catadioptric optical system in Example 13.
  • FIG. 4 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 1.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 2.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 3.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 4.
  • FIG. 4 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 1.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 2.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 5.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 6.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 7.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 8.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 9.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 10.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 11.
  • FIG. 14 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 12.
  • FIG. 14 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 13.
  • a refractive index is a refractive index with respect to the wavelength (587.56 nm) of d line
  • ⁇ d (nd ⁇ 1) / (nF ⁇ nC)
  • C The Abbe number ⁇ d obtained by the definition formula (C) When the notation “concave”, “convex” or “meniscus” is used for the lens, these represent the lens shape near the optical axis (near the center of the lens).
  • optical power (reciprocal of focal length, refractive power) in each single lens constituting the cemented lens is power when both sides of the lens surface of the single lens are air.
  • E The number of lenses in the cemented lens is not represented by one for the entire cemented lens, but by the number of single lenses constituting the cemented lens.
  • FIG. 1 is a lens cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the catadioptric optical system in the first embodiment.
  • this catadioptric optical system A1 forms an optical image of an object (subject) on a light receiving surface (image surface) of an image sensor A14 that converts an optical image into an electrical signal.
  • a plurality of reflective optical systems A11 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system A12 having a predetermined optical power and having only one or a plurality of refractive lenses.
  • the reflecting optical system A11 is fixed during focusing, and the lens group or lens included in the refractive optical system A12 moves as shown in FIG.
  • the catadioptric optical system A1 illustrated in FIG. 1 has the same configuration as the catadioptric optical system A1A (FIG. 4) of Example A1 described later.
  • the reflecting optical system A11 includes a positive lens A111 having a meniscus shape that is convex on the object side and a meniscus shape having a convex shape on the image side in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflecting mirror A112 includes a sub-reflecting mirror A113 having a convex meniscus shape on the image side, a biconvex positive lens A114, and a positive meniscus lens A115 convex on the image side.
  • the sub-reflecting mirror A113 is concentrically disposed on the image side, allows an incident light beam from an object such as a subject to pass through an annular (ring-shaped) outer peripheral region, and is refracted with a positive optical power.
  • the light is incident on the main reflecting mirror A112 disposed on the image side from A111.
  • the main reflecting mirror A112 has a light transmission region in the center and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the main reflecting mirror A112 is a back mirror having a first reflecting surface formed on the back surface.
  • the main reflecting mirror A112 reflects the light beam incident from the positive lens A111 by the first reflecting surface, bends the optical path thereof, and causes the light beam to enter the sub-reflecting mirror A113 disposed on the object side from the main reflecting mirror A112.
  • the main reflecting mirror A112 reflects and bends the light beam traveling from the object side to the image side, and proceeds from the image side to the object side.
  • the sub-reflecting mirror A113 is a back mirror having a second reflecting surface formed on the back surface. As described above, the sub-reflecting mirror A113 is disposed concentrically with the positive lens A111 on the image side of the positive lens A111, and the diameter thereof is smaller than the diameter of the positive lens A111.
  • the sub-reflecting mirror A113 reflects the light beam incident from the main reflecting mirror A112 on the second reflecting surface, bends the optical path thereof, and enters the positive lens A114 disposed on the image side from the sub-reflecting mirror A113. In this way, the sub-reflecting mirror A113 reflects and bends the light beam traveling from the image side to the object side, and proceeds from the object side to the image side.
  • the positive lens A114 and the positive meniscus lens A115 are cemented lenses and are disposed in the light transmission region of the main reflecting mirror A112. In the present embodiment, the positive lens A114 and the positive meniscus lens A115 are joined to the light transmission region of the main reflecting mirror A112.
  • the light transmission regions of the positive lens A114, the positive meniscus lens A115, and the main reflecting mirror A112 transmit the light beam incident from the sub-reflecting mirror A113 to the positive lens A114, and refract it with positive optical power.
  • the light is incident on the refractive optical system A12 disposed on the image side from A112.
  • the positive lens A111, the main reflecting mirror A112, the sub-reflecting mirror A113, the biconvex positive lens A114, and the positive meniscus lens A115 are positive lenses from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light flux.
  • A111, sub-reflecting mirror A113, positive lens A114, positive meniscus lens A115, and main reflecting mirror A112 are arranged in this order.
  • the refractive optical system A12 includes a negative lens group having a negative optical power for focusing, and the negative lens group includes at least one negative lens.
  • the refractive optical system A12 includes a biconcave negative lens A121 as at least one negative lens of the negative lens group.
  • the negative lens A121 moves during focusing.
  • the focal length of the entire system is f
  • the focal length of at least one negative lens in the negative lens group (the focal length of the negative lens A121 in the example shown in FIG. 1).
  • Is fnf the object side radius of curvature of the negative lens is fnr1
  • the image side radius of curvature of the negative lens is fnr2
  • the following conditional expressions (A1) and (A2) are satisfied: is there. ⁇ 0.8 ⁇ fnf / f ⁇ 0.05 (A1) ⁇ 3 ⁇ (fnr1 + fnr2) / (fnr1 ⁇ fnr2) ⁇ 3 (A2)
  • a filter A13 and an image sensor A14 are disposed on the image side of the catadioptric optical system A1.
  • the filter A13 is a parallel plate-like optical element, and schematically represents various optical filters, a cover glass of the imaging element, and the like.
  • An optical filter such as a low-pass filter or an infrared cut filter can be appropriately arranged depending on the usage, imaging device, camera configuration, and the like.
  • the image sensor A14 performs photoelectric conversion into image signals of R (red), G (green), and B (blue) components according to the amount of light in the optical image of the subject imaged by the catadioptric optical system A1.
  • An element that outputs to a predetermined processing circuit (not shown).
  • the optical image of the object on the object side is guided to the light receiving surface of the image sensor A14 at a predetermined magnification along the optical axis AX by the catadioptric optical system A1, and the optical image of the object is captured by the image sensor A14.
  • the catadioptric optical system A1 having such a configuration includes a negative lens group for focusing on the refractive optical system A12 provided separately from the reflective optical system A11, and in the example shown in FIG. 1, a negative lens A121. Yes.
  • the moving mechanism for moving the negative lens group for focusing may be a normal mechanism used in the case of the inner focus method, for example.
  • the moving mechanism a mechanism having various structures can be adopted.
  • the moving mechanism is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-318292 and 2000-81556. For this reason, the catadioptric optical system 1 having such a configuration can move the optical system for focusing with a simpler structure.
  • the conditional expression (A1) is an expression that defines the focal length of at least one negative lens (negative lens A121 in the example shown in FIG. 1) included in the negative lens group for focusing.
  • the catadioptric optical system A1 having such a configuration can reduce the weight of the negative lens group and the amount of movement during focusing, and can also reduce the image.
  • the surface quality can be improved. That is, if the lower limit value of the conditional expression (A1) is not reached, the focal length of the negative lens becomes long, that is, negative optical power (reciprocal of focal length, refractive power) becomes weak.
  • the conditional expression (A2) is an expression that defines the shape of at least one negative lens (negative lens A121 in the example shown in FIG. 1) included in the negative lens group for focusing.
  • the catadioptric optical system A1 having such a configuration can appropriately maintain various aberrations of at least one negative lens included in the negative lens group for focusing. . That is, when the lower limit value of the conditional expression (A2) is not reached, the curvature of the negative lens on the object side surface becomes too strong, and when the upper limit value of the conditional expression (A2) is exceeded, the curvature of the negative lens image side surface is increased. Becomes too strong. As a result, the deterioration of aberrations generated by the negative lens, particularly spherical aberration and coma aberration, is excessively undesirable.
  • the focal length of the negative lens group is ff
  • the focal length of the refractive optical system A12 is kf.
  • the following conditional expressions (A3) and (A4) are satisfied. -3 ⁇ ff / f ⁇ -0.05 (A3) -3 ⁇ ff / kf ⁇ 1 (A4)
  • This conditional expression (A3) defines the focal length of the negative lens group for focusing.
  • the catadioptric optical system 1 having such a configuration can reduce the amount of movement during focusing, and the negative lens group (shown in FIG. 1).
  • various aberrations of the negative lens A121) can be properly maintained. That is, when the lower limit value of conditional expression (A3) is not reached, the focal length of the negative lens becomes longer, that is, the negative optical power becomes weaker. For this reason, the amount of movement for focusing is preferably increased, and the optical system itself is increased in size, which is not preferable.
  • the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A3) the aberration fluctuation at the time of focusing, in particular, the fluctuation of the spherical aberration becomes large, which is not preferable.
  • the conditional expression (A4) is an expression that defines the focal length of the refractive optical system A12 on the assumption that the catadioptric optical system 1 satisfies the conditional expression (A3).
  • the catadioptric optical system 1 having such a configuration can improve the image surface property and can secure the back focus. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (A4), the optical power of the entire refractive optical system A12 becomes too strong, so that the image plane property is deteriorated and the inward coma becomes remarkable, which is not preferable.
  • the upper limit value of the conditional expression (A4) means that the negative optical power does not become stronger than the optical power of the negative lens group. Therefore, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A4), the image surface property is deteriorated and the outward coma becomes remarkable, which is not preferable. In addition, it is difficult to secure the back focus, which is not preferable.
  • the catadioptric optical system A1 in this embodiment includes a catoptric optical system A11 having a pair of reflecting surfaces and a catoptric optical system A12 having a predetermined optical power. It includes a negative lens group having a negative optical power for focusing (negative lens A121 in the example shown in FIG. 1), and it can be said that the conditional expressions (A3) and (A4) are satisfied.
  • the negative lens group includes at least one negative lens (negative lens A121 in the example shown in FIG. 1), and the negative lens satisfies the conditional expressions (A1) and (A2). It can be said that they are doing.
  • the reflective optical system A11 sets the focal length of the reflective optical system to hf, and the most object side lens in the reflective optical system A11 (in the example shown in FIG. 1, a positive meniscus).
  • the focal length of the lens A111) is g1f
  • the object-side radius of curvature of the most object-side lens is g1r1
  • the image-side radius of curvature of the most object-side lens is g1r2, the following (A9) to (A11) ) Is satisfied.
  • This conditional expression (A9) is an expression that defines the focal length of the reflective optical system 11.
  • the catadioptric optical system A1 having such a configuration can appropriately maintain various aberrations, ensure back focus, and reduce the size of the entire optical system. be able to. That is, if the lower limit value of the conditional expression (A9) is not reached, the optical power of the reflective optical system A11 becomes strong, the spherical aberration correction becomes excessive, and it is difficult to ensure the back focus. On the other hand, if the upper limit value of the conditional expression (A9) is exceeded, the optical power of the reflecting optical system A11 becomes weak, and the entire optical system becomes large, which is not preferable.
  • the conditional expression (A10) is an expression that defines the focal length of the lens closest to the object, and is substantially equivalent (0.9) to about three times (3.5) the focal length of the entire optical system. ) In the range up to.
  • the catadioptric optical system A1 having such a configuration can appropriately maintain various aberrations, ensure back focus, and reduce the size of the entire optical system. be able to. That is, if the lower limit of conditional expression (A10) is not reached, the optical power becomes too strong, so that it is difficult to correct spherical aberration, and it is difficult to ensure the back focus.
  • the upper limit of conditional expression (A10) is exceeded, the optical power becomes weak, the entire length of the optical system becomes longer, the reflecting surface becomes larger, and the entire optical system becomes larger, which is not preferable.
  • the conditional expression (A11) is an expression that defines the shape of the lens on the most object side, and is an expression for correcting spherical aberration and coma aberration.
  • the catadioptric optical system A1 having such a configuration can appropriately maintain spherical aberration and coma. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (A11), the spherical aberration is insufficiently corrected, and the outward coma is noticeably not preferable. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A11), the spherical aberration is excessively corrected, and the inward coma is noticeably not preferable.
  • the reflective optical system A11 is the farthest from the vertex of the image side surface of the most object side lens (the positive meniscus lens A111 in the example shown in FIG. 1) in the reflective optical system A11.
  • the distance to the surface apex of the image side reflecting surface is ht and the radius of curvature of the most image side reflecting surface is g2r
  • the following (A12) And the conditional expression (A13) is satisfied.
  • conditional expressions (A12) and (A13) are expressions that prescribe the size (size) of the reflective optical system 11.
  • the catadioptric optical system A1 having such a configuration can optimize the size of the reflective optical system A11. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (A12), it is difficult to dispose a refractive lens in the reflective optical system A11, and it is difficult to ensure good optical performance.
  • the reflective optical system A11 becomes large, which is not preferable.
  • conditional expression (A13) if the lower limit of conditional expression (A13) is not reached, the second reflecting surface becomes large, which increases in the radial direction and darkens the execution F number. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A13), it is difficult to dispose a refractive lens in the reflecting optical system, and it is difficult to ensure good optical performance, which is not preferable.
  • the distance from the image side vertex of the most image side lens having the optical power (the negative lens A121 in the example shown in FIG. 1) to the gold axis image plane is bf.
  • the following (A14) is satisfied. 0.03 ⁇ bf / f ⁇ 0.45 (A14)
  • This conditional expression (A14) is an expression that defines the back focus.
  • the catadioptric optical system A1 having such a configuration can optimize the back focus. That is, when the value falls below the lower limit of the conditional expression (A14), the back focus becomes too short and it is difficult to apply to a single-lens reflex camera. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A14), the back focus becomes too long, leading to an increase in the total length of the optical system, which is not preferable.
  • the catadioptric optical system A1 When applied to a so-called mirrorless camera, the catadioptric optical system A1 preferably satisfies the following conditional expression (A14 ′). 0.03 ⁇ bf / f ⁇ 0.35 (A14 ′)
  • FIG. 2 is a lens cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the catadioptric optical system in the embodiment.
  • the catadioptric optical system B1 forms an optical image of an object (subject) on a light receiving surface (image surface) of an image sensor B14 that converts an optical image into an electrical signal.
  • a plurality of reflective optical systems B11 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system B12 having a predetermined optical power and having only one or more refractive lenses.
  • the positive lens group included in the refractive optical system B12 moves as shown in FIG.
  • the catadioptric optical system B1 illustrated in FIG. 2 has the same configuration as the catadioptric optical system B1A (FIG. 12) of Example 9 described later.
  • the lens group includes one or more refractive lenses.
  • the reflecting optical system B11 includes a positive lens B111 having a meniscus shape convex toward the object side and a main meniscus shape convex toward the image side in the order of propagation (traveling order) from the light incident side.
  • the reflecting mirror B112 includes a sub-reflecting mirror B113 having a convex meniscus shape on the image side, a positive meniscus lens B114 convex on the image side, and a positive meniscus lens B115 convex on the image side.
  • the sub-reflecting mirror B113 is concentrically disposed on the image side, allows an incident light beam from an object such as a subject to pass through an annular (ring-shaped) outer peripheral region, and is refracted with a positive optical power.
  • the light is incident on the main reflecting mirror B112 disposed on the image side from B111.
  • the main reflecting mirror B112 has a light transmission region in the center and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the main reflecting mirror B112 is a back surface mirror having a first reflecting surface formed on the back surface.
  • the main reflecting mirror B112 reflects the light beam incident from the positive lens B111 on the first reflecting surface, bends the optical path thereof, and enters the subreflecting mirror B113 disposed on the object side from the main reflecting mirror B112. As described above, the main reflecting mirror B112 reflects and bends the light beam traveling from the object side to the image side, and proceeds from the image side to the object side.
  • the sub-reflecting mirror B113 is a back mirror having a second reflecting surface formed on the back surface. As described above, the sub-reflecting mirror B113 is disposed concentrically with the positive lens B111 on the image side of the positive lens B111, and the diameter thereof is smaller than the diameter of the positive lens B111.
  • the sub-reflecting mirror B113 reflects the light beam incident from the main reflecting mirror B112 on the second reflecting surface, bends the optical path thereof, and enters the positive meniscus lens B114 disposed on the image side from the sub-reflecting mirror B113. . In this way, the sub-reflecting mirror B113 reflects and bends the light beam traveling from the image side to the object side, and proceeds from the object side to the image side.
  • the positive meniscus lens B114 and the positive meniscus lens B115 are cemented lenses, and are disposed in the light transmission region of the main reflecting mirror B112. In the present embodiment, the positive meniscus lens B114 and the positive meniscus lens B115 are joined to the light transmission region of the main reflecting mirror B112.
  • the light transmission regions of the positive meniscus lens B114, the positive meniscus lens B115, and the main reflecting mirror B112 transmit the light beam incident from the sub-reflecting mirror B113 to the positive meniscus lens B114, and refract it with positive optical power.
  • the light is incident on the refractive optical system B12 disposed on the image side of the reflecting mirror B112.
  • the positive lens B111, the main reflecting mirror B112, the sub-reflecting mirror B113, the positive meniscus lens B114, and the positive meniscus lens B115 are arranged from the object side to the image side in the mere arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • the sub-reflecting mirror B113, the positive meniscus lens B114, the positive meniscus lens B115, and the main reflecting mirror B112 are arranged in this order.
  • the refractive optical system B12 includes a positive lens group having a positive optical power for performing camera shake correction.
  • the refractive optical system B12 includes a biconvex positive lens B121, a biconcave negative lens B122, and a biconvex positive lens B123.
  • the positive lens B121 constitutes a positive lens group having a positive optical power for performing camera shake correction.
  • the camera shake is detected by a sensor called a vibration gyro
  • the positive lens B121 is orthogonal to the optical axis according to the detected camera shake amount so as to cancel the detected camera shake by a predetermined moving mechanism. This is done by shifting in the direction of.
  • Such optical system shift type camera shake correction is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-150996 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-136269.
  • the focal length of the entire system is f
  • the focal length of the positive lens group for performing the above-mentioned camera shake correction in the example shown in FIG. 2, the optical system shifts by the positive lens B121.
  • the following conditional expressions (B1) and (B2) are satisfied, where tf is the focal length of the refractive optical system B12 that performs the formula camera shake correction, and kf is the focal length of the refractive optical system B12. 0.15 ⁇ tf / f ⁇ 1.5 (B1) 0.25 ⁇ tf / kf ⁇ 2.5 (B2)
  • a filter B13 and an image sensor B14 are disposed on the image side of the catadioptric optical system B1.
  • the filter B13 and the image sensor B14 are the same as the filter A13 and the image sensor A14 in the refractive optical system A1 of the first embodiment, respectively, and thus description thereof is omitted.
  • the optical image of the object on the object side is guided to the light receiving surface of the image sensor B14 at a predetermined magnification along the optical axis AX by the catadioptric optical system B1, and the optical image of the object is captured by the image sensor B14. Imaged.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration is a positive lens group for performing camera shake correction on the refractive optical system B12 provided separately from the catoptric optical system B11.
  • a refractive optical system B12 that performs shift type image stabilization is included.
  • the moving mechanism for moving the positive lens group for camera shake may be a normal mechanism.
  • the moving mechanism a mechanism having various structures can be adopted.
  • the moving mechanism is disclosed in the above-mentioned patent publications.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration can move the optical system for camera shake correction with a simpler structure. Therefore, according to such a configuration, it is possible to provide a catadioptric optical system B1 equipped with an optical system for realizing an optical system shift type camera shake correction function.
  • the conditional expression (B1) is an expression that defines the focal length of the positive lens group that is movable for camera shake correction.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration can optimize the camera shake correction control. That is, when the lower limit value of conditional expression (B1) is not reached, the focal length of the positive lens group is shortened, that is, the positive optical power is increased. For this reason, the image quality of normal photographing deteriorates, and the amount of movement of the positive lens group at the time of camera shake correction becomes too small, so it becomes difficult to control camera shake correction.
  • the conditional expression (B2) is an expression that defines the focal length of the refractive optical system on the assumption that the conditional expression (B1) is satisfied.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can be miniaturized and the image surface property can be improved. That is, if the lower limit value of the conditional expression (B2) is not reached, the optical power of the refractive optical system becomes too weak, so that the total length of the refractive optical system B12 becomes long. As a result, the catadioptric optical system overall B1 is large. This is not preferable.
  • the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B2) the optical power of the refractive optical system B12 becomes too strong.
  • the positive lens group of the refractive optical system B12 includes at least one positive lens B121 as a positive lens, and the positive lens B121 is the same as the positive lens B121.
  • the object-side radius of curvature is tr1 and the image-side radius of curvature of the positive lens B121 is tr2
  • the following conditional expression (B3) is satisfied. -1.5 ⁇ (tr1 + tr2) / (tr1-tr2) ⁇ -0.3 (B3)
  • the conditional expression (B3) is an expression that defines the shape of at least one positive lens (positive lens B121 in the example shown in FIG. 2) included in the positive lens group, and has a meniscus shape convex toward the object side. Means that.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration can keep the aberration fluctuation of the optical performance in an appropriate range at the time of camera shake correction.
  • the reflective optical system B11 sets the focal length of the reflective optical system to hf, and the most object side lens in the reflective optical system B11 (in the example shown in FIG. 2, a positive meniscus).
  • the focal length of the lens B111) is g1f
  • the object side radius of curvature of the most object side lens is g1r1
  • the image side radius of curvature of the most object side lens is g1r2, the following (B4) to (B6) ) Is satisfied.
  • This conditional expression (B4) is an expression that defines the focal length of the reflective optical system B11.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration can appropriately maintain various aberrations, ensure back focus, and reduce the size of the entire optical system. be able to. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (B4), the optical power of the reflecting optical system B11 becomes strong, the spherical aberration correction becomes excessive, and it is difficult to ensure the back focus. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B4), the optical power of the reflection optical system B11 becomes weak, and the entire optical system becomes large, which is not preferable.
  • the conditional expression (B5) is an expression that defines the focal length of the lens on the most object side, and is approximately equal (0.9) to approximately three times (3.5) the focal length of the entire optical system. ) In the range up to.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration can appropriately maintain various aberrations, ensure back focus, and reduce the overall size of the optical system. be able to. That is, if the value falls below the lower limit value of the conditional expression (B5), the optical power becomes too strong, so that it is difficult to correct spherical aberration and it is difficult to secure the back focus.
  • the upper limit value of the conditional expression (B5) is exceeded, the optical power becomes weak, the entire length of the optical system becomes longer, the reflecting surface becomes larger, and the entire optical system becomes larger, which is not preferable.
  • the conditional expression (B6) is an expression for defining the shape of the lens on the most object side, and is an expression for correcting spherical aberration and coma aberration.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration can appropriately maintain spherical aberration and coma. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (B6), the spherical aberration is insufficiently corrected, and the outward coma is noticeably not preferable. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B6), the spherical aberration is excessively corrected, and the inward coma is noticeably not preferable.
  • the reflective optical system B11 is the most from the apex of the image side surface of the most object side lens (positive meniscus lens B111 in the example shown in FIG. 2) in the reflective optical system B11.
  • the distance to the apex of the image side reflecting surface is ht and the radius of curvature of the most image side reflecting surface is g2r
  • the following (B7) And the conditional expression (B8) is satisfied.
  • conditional expressions (B7) and (B8) are expressions defining the size (size) of the reflective optical system B11.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration can optimize the size of the reflective optical system B11. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (B7), it is difficult to dispose a refractive lens in the reflective optical system B11, and it is difficult to ensure good optical performance. On the other hand, if the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B7), the reflective optical system B11 becomes large, which is not preferable.
  • conditional expression (B8) if the lower limit of conditional expression (B8) is not reached, the second reflecting surface (the reflecting surface of the sub-reflecting mirror B113) becomes large, which increases in the radial direction and darkens the effective F number.
  • the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B8) it is difficult to dispose a refractive lens in the reflective optical system, and it is difficult to ensure good optical performance, which is not preferable.
  • the distance from the image side surface vertex to the optical axis image surface of the most image side lens (positive lens B123 in the example shown in FIG. 2) having optical power is bf.
  • the following (B9) is satisfied. 0.03 ⁇ bf / f ⁇ 0.45 (B9)
  • This conditional expression (B9) is an expression that defines the back focus.
  • the catadioptric optical system B1 having such a configuration can optimize the back focus. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (B9), the back focus becomes too short, making it difficult to apply to a single-lens reflex camera. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B9), the back focus becomes too long, leading to an increase in the total length of the optical system, which is not preferable.
  • the catadioptric optical system B1 When applied to a so-called mirrorless camera, the catadioptric optical system B1 preferably satisfies the following conditional expression (B9 ′). 0.03 ⁇ bf / f ⁇ 0.35 (B9 ′)
  • plastic lens in each of the catadioptric optical systems A1 and B1 having such a configuration, molding is performed using a material in which particles having a maximum length of 30 nanometers or less are dispersed in plastic (resin material). A lens is preferred.
  • a resin material with reduced temperature dependency of the refractive index is obtained.
  • fine particles of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) are dispersed in acrylic.
  • the environment of the catadioptric optical systems A1 and B1 is obtained by using, as at least one lens, a plastic material lens in which such inorganic fine particles are dispersed. It is possible to suppress a back focus shift accompanying a temperature change.
  • Such a lens made of plastic material in which inorganic fine particles are dispersed is preferably molded as follows.
  • n (T) The temperature change n (T) of the refractive index is expressed by Formula F by differentiating the refractive index n with respect to the temperature T based on the Lorentz-Lorentz equation.
  • n (T) ((n 2 +2) ⁇ (n 2 ⁇ 1)) / 6n ⁇ ( ⁇ 3 ⁇ + (1 / [R]) ⁇ ( ⁇ [R] / ⁇ T)) (F)
  • is a linear expansion coefficient
  • [R] molecular refraction.
  • the temperature change n (T) of the refractive index which was conventionally about ⁇ 12 ⁇ 10 ⁇ 5 [/ ° C.], can be suppressed to an absolute value of less than 8 ⁇ 10 ⁇ 5 [/ ° C.]. preferable. More preferably, the absolute value is less than 6 ⁇ 10 ⁇ 5 [/ ° C.].
  • the refractive index temperature change n (T) is about ⁇ 11 ⁇ 10 ⁇ 5 (/ ° C.)
  • the refractive index temperature change n (T) is about ⁇ 14 ⁇ 10 ⁇ 5 (/ ° C.)
  • the temperature change n (T) of the refractive index is about ⁇ 13 ⁇ 10 ⁇ 5 (/ ° C.).
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the embodiment.
  • the imaging device 3 includes an interchangeable lens device 4 and an imaging device body 5.
  • the interchangeable lens device 4 is an optical system that can be attached to and detached from the imaging device body 5.
  • the interchangeable lens device 4 includes a catadioptric optical system A1 as shown in FIG. 1 that functions as an imaging lens, and a lens driving device (not shown) for performing focusing by driving a focus lens in the optical axis direction. Configured.
  • a catadioptric optical system B1 as shown in FIG. 2 that functions as an imaging lens may be used.
  • the catadioptric optical system may be used.
  • a camera shake correction function of the system B1 may also be provided.
  • the imaging device main body 5 includes an imaging element 51, a first display device 52, a second display device 53 for a finder, a processing control unit 54, and an eyepiece lens 55.
  • Light rays from the subject are imaged on the light receiving surface of the image sensor 51 by the catadioptric optical system A1 (B1), and become an optical image of the subject.
  • the image sensor 51 converts an optical image of a subject formed by the catadioptric optical system A1 (B1) into an electrical signal (image signal) of R, G, and B color components, and images of R, G, and B colors.
  • the signal is output to the processing control unit 54 as a signal.
  • the imaging element 51 is a two-dimensional image sensor such as a CCD (Charge-Coupled Devices) type image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type image sensor.
  • the image pickup device 51 is controlled by the processing control unit 54 for image pickup operation such as imaging of either a still image or a moving image or reading of output signals (horizontal synchronization, vertical synchronization, transfer) of each pixel in the image pickup device 51.
  • the processing control unit 54 generates image data of the subject image based on the R, G, and B color image signals output from the image sensor 51. More specifically, the processing control unit 54 performs amplification processing, digital conversion processing, and the like on the analog output signal from the image sensor 51, and determines an appropriate black level, ⁇ correction, and white for the entire image. Image data is generated from the image signal by performing known image processing such as balance adjustment (WB adjustment), contour correction, and color unevenness correction. Then, the processing control unit 54 performs predetermined image processing such as resolution conversion on the image data. The process control unit 54 outputs the image data to the first display device and the second display device, respectively. Further, the processing control unit 54 controls the entire imaging apparatus main body 5. By this control, the imaging apparatus body 5 is controlled to execute at least one of the still image shooting and the moving image shooting of the subject.
  • the processing control unit 54 includes, for example, a microprocessor, a storage element, a peripheral circuit, and the like.
  • the processing control unit 54 corrects the reflection / refraction optical system A1 (B1) such as a known distortion correction process for correcting distortion in the optical image of the subject formed on the light receiving surface of the image sensor 51. It may be configured to correct an aberration that has not been reduced. In the distortion correction, an image distorted by aberration is corrected to a natural image having a similar shape similar to a sight seen with the naked eye and having substantially no distortion. With this configuration, even if the optical image of the subject guided to the image sensor 51 by the catadioptric optical system A1 (B1) is distorted, a natural image with almost no distortion can be generated. It becomes.
  • the processing control unit 54 may include a known peripheral illuminance decrease correction process for correcting the peripheral illuminance decrease in the optical image of the subject formed on the light receiving surface of the image sensor 51 as necessary.
  • the peripheral illuminance drop correction (shading correction) is executed by storing correction data for performing the peripheral illuminance drop correction in advance and multiplying the image (pixel) after photographing by the correction data. Since the decrease in ambient illuminance mainly occurs due to the incident angle dependency of the sensitivity in the image sensor 51, the vignetting of the lens, the cosine fourth law, and the like, the correction data has a predetermined value that corrects the decrease in illuminance caused by these factors. Is set.
  • the first display device 52 is arranged on the back surface of the imaging device main body 5 and displays an image of a subject by image data from the processing control unit 54.
  • the first display device 52 is, for example, an LCD (liquid crystal display), an organic EL display, or the like. A so-called live view is displayed by the first display device 52.
  • the second display device 53 is arranged in the imaging device main body 5 and displays an image of a subject by image data from the processing control unit 54 as an electronic viewfinder.
  • the second display device 53 is, for example, an LCD (liquid crystal display), an organic EL display, or the like.
  • the image displayed on the second display device 53 is observed through the eyepiece lens 55.
  • the imaging device 3 is an interchangeable lens type, but may be an integrated type in which the imaging device main body and the imaging optical system of the catadioptric optical system A1 (B1) are combined together. Further, the second display device 53 and the eyepiece lens 55 may be omitted. Further, when the catadioptric optical system B1 is used instead of the catadioptric optical system A1, the camera shake is caused by driving a vibration gyro for detecting camera shake or the positive lens group for camera shake correction based on the detection result.
  • the camera shake correction control device that controls the movement mechanism (not shown) for performing correction may be incorporated in the interchangeable lens device 4 or may be incorporated in the imaging device main body 5. Alternatively, the vibration gyro and the camera shake correction control device may be separately incorporated in the interchangeable lens device 4 and the imaging device main body 5.
  • the processing control unit 54 controls the image pickup apparatus 3 to take a still image, and the lens driving device (not shown).
  • the focusing is performed by moving the focus lens.
  • the catadioptric optical system B1 is used instead of the catadioptric optical system A1, or when the catadioptric optical system A1 is further provided with a camera shake correction function of the catadioptric optical system B1, the interchangeable lens device. Camera shake correction is also performed by the positive lens group (positive lens B121 of the refractive optical system B12 in the example shown in FIG. 2) in the fourth catadioptric optical system B1.
  • the focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor 51, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the processing control unit 54.
  • the image signal is subjected to image processing by the processing control unit 54, and then an image based on the image signal is displayed on each of the first and second display devices 52 and 53.
  • the photographer can adjust the main subject to be in a desired position on the screen by referring to the second display device 53 via the first display device 52 or the eyepiece 55.
  • a so-called shutter button (not shown) is pressed in this state, image data is stored in a storage element as a still image memory in the processing control unit 54, and a still image is obtained.
  • the processing control unit 54 controls the imaging device 3 to perform moving image shooting. After that, as in the case of still image shooting, the photographer refers to the second display device 53 via the first display device 52 or the eyepiece lens 55 so that the image of the subject is displayed on the screen. Adjustments can be made to fit in the desired position.
  • a shutter button (not shown) is pressed, moving image shooting is started.
  • the processing control unit 54 controls the imaging device 3 to shoot a moving image and operates the lens driving device (not shown) to perform focusing.
  • the interchangeable lens device When the catadioptric optical system B1 is used instead of the catadioptric optical system A1, or when the catadioptric optical system A1 further includes a camera shake correction function of the catadioptric optical system B1, the interchangeable lens device. Camera shake correction is also performed by the positive lens group (positive lens B121 of the refractive optical system B12 in the example shown in FIG. 2) in the fourth catadioptric optical system B1. As a result, the focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor 51, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the processing control unit 54. .
  • a focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor 51, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the processing control unit 54.
  • the image signal is subjected to image processing by the processing control unit 54, and then an image based on the image signal is displayed on each of the first and second display devices 52 and 53.
  • the shutter button (not shown) is pressed again, the moving image shooting is completed.
  • the photographed moving image is stored in a storage element as a moving image memory in the processing control unit 54 to obtain a moving image.
  • the imaging apparatus 3 having such a configuration includes the catadioptric optical system A1 that can move the focusing optical system with a simpler structure, it is more easily equipped with an autofocus function for performing a wobbling operation. be able to.
  • the imaging device 3 When the catadioptric optical system B1 is used in place of the catadioptric optical system A1, the imaging device 3 having such a configuration is a reflective unit equipped with an optical system for realizing an optical system shift type camera shake correction function. Since the refractive optical system B1 is provided, the image pickup apparatus 3 can be easily equipped with a camera shake correction function.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the first embodiment.
  • FIG. 16 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 1.
  • FIG. 16A shows the case of an infinite end
  • FIG. 16B shows the case of a shooting distance of 5 m.
  • FIG. 16B is an example of the shooting distance.
  • the catadioptric optical system A1A of Example 1 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having negative optical power.
  • the reflective optical system Gr1 is fixed and the negative lens L6 included in the refractive optical system Gr2 moves.
  • each optical system (Gr1, Gr2) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflective optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a positive lens having a meniscus shape convex toward the object side, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape that is convex toward the image side, and a secondary lens having a meniscus shape that is convex toward the image side.
  • the reflecting mirror L3 includes a fourth lens L4 that is a biconvex positive lens, and a fifth lens L5 that is a positive meniscus lens convex on the image side.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4 described later, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a negative lens group having negative optical power for focusing, and the negative lens group is a biconcave negative lens as at least one negative lens included therein. 6 lenses L6. When the sixth lens L6 is in focus, it moves along the optical axis as shown in FIG.
  • the parallel plate FT is a cover glass of various optical filters or an image sensor.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, passes through the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6 and the parallel plate FT, and passes through the light receiving surface of the image sensor SR.
  • the image sensor SR Form an optical image of the object.
  • the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • the digital video signal may be transmitted to other digital devices by wired or wireless communication in the same manner in the second to twelfth embodiments described later.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system A1A of Example 1 is shown below.
  • Numerical example 1 Focal length: 200mm Unit mm Surface data surface number r d nd ⁇ d Object ⁇ ⁇ 1 109.468 3.875 1.55168 64.20 2 251.264 32.824 3 -83.316 3.500 1.65160 58.44 4 (first reflective surface) -116.501 -3.500 1.65160 58.44 5 -83.316 -27.630 6 -64.173 -3.061 1.55168 64.20 7 (2nd reflective surface) -79.157 3.061 1.55168 64.20 8 -64.173 22.403 9 50.949 2.207 1.71300 53.93 10 -49.172 0.010 1.51400 42.83 11 -49.172 3.000 1.55168 64.20 12 -83.316 0.010 1.51400 42.83 13 -83.316 3.500 1.65160 58.44 14 -116.501 Variable 15 -44.516 1.500 1.56883 56.04 16 27.891 Variable 17 ⁇ 1.200 1.55168
  • R is the radius of curvature of each surface (unit: mm)
  • d is the distance between the lens surfaces on the optical axis (axis upper surface distance)
  • nd is the d-line (wavelength of each lens).
  • the refractive index “ ⁇ d” for 587.56 nm indicates the Abbe number. Since both surfaces of the parallel flat plate FT and each surface of the light receiving surface of the image sensor SR are flat surfaces, their radii of curvature are ⁇ (infinite).
  • FIG. 16 shows aberrations in the catadioptric optical system A1A of Example 1 under the above lens arrangement and configuration.
  • spherical aberration (sine condition) (LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION), astigmatism (ASTIGMATISM FIELD CURVE), and distortion aberration (DISTORTION) are shown in order from the left.
  • the abscissa of the spherical aberration represents the focal position shift in mm, and the ordinate represents the value normalized by the maximum incident height.
  • the horizontal axis of astigmatism represents the focal position shift in mm, and the vertical axis represents the image height in mm.
  • the horizontal axis of the distortion aberration represents the actual image height as a percentage (%) with respect to the ideal image height, and the vertical axis represents the image height in mm.
  • the broken line represents the result on the tangential (meridional) surface, and the solid line represents the result on the sagittal (radial) surface.
  • the diagrams of spherical aberration, astigmatism and distortion are the results when the d-line (wavelength 587.56 nm) is used.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the second embodiment.
  • FIG. 17 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 2.
  • FIG. 17A shows the case of an infinite end
  • FIG. 17B shows the case of a shooting distance of 2 m.
  • FIG. 17B is an example of the shooting distance.
  • the catadioptric optical system A1B of Example 2 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having negative optical power.
  • the system is composed of a system Gr2 and a refractive optical system Gr3 having a positive optical power.
  • the reflecting optical system Gr1 and the refractive optical system Gr3 are fixed, as shown in FIG.
  • the negative lens L6 included in the refractive optical system Gr2 moves.
  • each optical system (Gr1, Gr2, Gr3) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflective optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a positive lens having a meniscus shape convex toward the object side, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape that is convex toward the image side, and a secondary lens having a meniscus shape that is convex toward the image side.
  • the reflecting mirror L3 includes a fourth lens L4 that is a biconvex positive lens, and a fifth lens L5 that is a positive meniscus lens convex on the image side.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a negative lens group having negative optical power for focusing, and the negative lens group is a biconcave negative lens as at least one negative lens included therein. 6 lenses L6. When the sixth lens L6 is in focus, it moves along the optical axis as shown in FIG.
  • the refractive optical system Gr3 includes a seventh lens L7 that is a biconvex positive lens.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is disposed via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2.
  • the second reflecting surface r7 of L3 is bent again and passes through the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, and the parallel plate FT, and the imaging device
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the SR.
  • the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system A1B of Example 2 is shown below.
  • Numerical example 2 Focal length: 200mm Unit mm Surface data surface number r d nd ⁇ d Object ⁇ ⁇ 1 89.696 4.250 1.530209 65.70 2 206.745 26.625 3 -90.413 3.500 1.65160 58.44 4 (first reflective surface) -100.861 -3.500 1.65160 58.44 5 -90.413 -24.992 6 -374.056 -3.000 1.55168 64.20 7 (2nd reflective surface) -72.912 3.000 1.55168 64.20 8 -374.056 14.472 9 1395.854 2.000 1.71300 53.93 10 -53.239 0.010 1.51400 42.83 11 -53.239 1.000 1.55168 64.20 12 -90.413 0.010 1.51400 42.83 13 -90.413 3.500 1.65160 58.44 14 -100.861 Variable 15 -308.875 1.500 1.69680 55.50 16 26.725 Variable 17 47.783 3.749 1.52274 51.27 18
  • FIG. 17 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system A1B of Example 2 under the lens arrangement and configuration as described above.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the third embodiment.
  • FIG. 18 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 3.
  • FIG. 18A shows the case of an infinite end
  • FIG. 18B shows the case of a shooting distance of 2 m.
  • FIG. 18B is an example of the shooting distance.
  • the catadioptric optical system A1C of Example 3 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having negative optical power.
  • the system is composed of a system Gr2 and a refractive optical system Gr3 having a positive optical power.
  • the reflecting optical system Gr1 and the refractive optical system Gr3 are fixed, as shown in FIG.
  • the negative lens L7 included in the refractive optical system Gr2 moves.
  • each optical system (Gr1, Gr2, Gr3) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflective optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a positive lens having a meniscus shape convex toward the object side, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape that is convex toward the image side, and a secondary lens having a meniscus shape that is convex toward the image side.
  • the reflecting mirror L3 includes a fourth lens L4 that is a biconcave negative lens, and a fifth lens L5 that is a biconvex positive lens.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a negative lens group having negative optical power for focusing, and the negative lens group includes a sixth lens L6 that is a biconvex positive lens and at least one included in the sixth lens L6.
  • the negative lens includes a seventh lens L7 that is a biconcave negative lens. When the seventh lens L7 is in focus, it moves along the optical axis as shown in FIG.
  • the refractive optical system Gr3 includes an eighth lens L8 that is a biconvex positive lens.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is disposed via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, and the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, the eighth lens L8 and the parallel plate FT are obtained.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system A1C of Example 3 is shown below.
  • FIG. 18 shows the spherical aberration (sinusoidal condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system A1C of Example 3 under the above lens arrangement and configuration.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the fourth embodiment.
  • FIG. 19 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 4.
  • FIG. 19A shows the case of an infinite end
  • FIG. 19B shows the case of a shooting distance of 3 m.
  • FIG. 19B is an example of the shooting distance.
  • the catadioptric optical system A1D of Example 4 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having negative optical power.
  • the reflective optical system Gr1 is fixed and the negative lens L6 included in the refractive optical system Gr2 moves.
  • each optical system (Gr1, Gr2) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflective optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a positive lens having a meniscus shape convex toward the object side, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape that is convex toward the image side, and a secondary lens having a meniscus shape that is convex toward the image side.
  • the reflecting mirror L3 includes a fourth lens L4 that is a biconvex positive lens, and a fifth lens L5 that is a negative meniscus lens convex on the image side.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a negative lens group having negative optical power for focusing, and the negative lens group is a biconcave negative lens as at least one negative lens included therein. 6 lenses L6. When the sixth lens L6 is in focus, it moves along the optical axis as shown in FIG.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is arranged via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, passes through the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6 and the parallel plate FT, and passes through the light receiving surface of the image sensor SR.
  • the image sensor SR Form an optical image of the object.
  • the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system A1D of Example 4 is shown below.
  • FIG. 19 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system A1D of Example 4 with the above lens arrangement and configuration.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the fifth embodiment.
  • FIG. 20 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in the fifth embodiment.
  • FIG. 20A shows the case of an infinite end
  • FIG. 20B shows the case of a shooting distance of 3 m.
  • FIG. 20B is an example of the shooting distance.
  • the catadioptric optical system A1E of Example 5 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having negative optical power.
  • the reflecting optical system Gr1 is fixed and the negative lens group (sixth lens L6 and seventh lens) included in the refractive optical system Gr2 is formed.
  • the lens L7) moves.
  • each optical system (Gr1, Gr2) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflective optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a positive lens having a meniscus shape convex toward the object side, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape that is convex toward the image side, and a secondary lens having a meniscus shape that is convex toward the image side.
  • the reflecting mirror L3 includes a fourth lens L4 that is a biconvex positive lens, and a fifth lens L5 that is a negative meniscus lens convex on the image side.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a negative lens group having negative optical power for focusing, and the negative lens group is a biconcave negative lens as at least one negative lens included therein. 6 lenses L6 and a seventh lens L7 which is a positive meniscus lens convex on the image side.
  • the negative lens group composed of the sixth lens L6 and the seventh lens L7 moves along the optical axis as shown in FIG. 8 during focusing.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is arranged via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2.
  • the second reflecting surface r7 of L3 is bent again and passes through the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, and the parallel plate FT, and the imaging device
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the SR.
  • the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system A1E of Example 5 is shown below.
  • FIG. 20 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system A1E of Example 5 under the above lens arrangement and configuration.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in the sixth embodiment.
  • FIG. 21A shows the case of an infinite end
  • FIG. 21B shows the case of a shooting distance of 1.5 m.
  • FIG. 21B is an example of the shooting distance.
  • the catadioptric optical system A1F of Example 6 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having a positive optical power.
  • the system is composed of a system Gr2 and a refractive optical system Gr3 having a negative optical power.
  • the reflective optical system Gr1 and the refractive optical system Gr2 are fixed, as shown in FIG.
  • the negative lens group (seventh lens L7 and eighth lens L8) included in the refractive optical system Gr3 moves.
  • each optical system (Gr1, Gr2, Gr3) is configured as follows in order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflecting optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a biconvex positive lens, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape convex to the image side, a sub-reflecting mirror L3 having a biconcave shape, and a convex shape facing the image side. It is composed of a fourth lens L4 that is a positive meniscus lens and a fifth lens L5 that is a positive meniscus lens convex on the image side.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a sixth lens L6 that is a biconvex positive lens.
  • the refractive optical system Gr3 includes a negative lens group having a negative optical power for focusing, and the negative lens group is a biconcave negative lens as at least one negative lens included therein. 7 lens L7 and 8th lens L8 which is a biconvex positive lens.
  • the negative lens group composed of the seventh lens L7 and the eighth lens L8 moves along the optical axis as shown in FIG. 9 during focusing.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is disposed via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, and the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, the eighth lens L8 and the parallel plate FT are obtained.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system A1F of Example 6 is shown below.
  • FIG. 21 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system A1F of Example 6 under the above lens arrangement and configuration.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the seventh embodiment.
  • FIG. 22 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in the seventh embodiment.
  • FIG. 22A shows the case of an infinite end
  • FIG. 22B shows the case of a shooting distance of 1.5 m.
  • FIG. 22B is an example of the shooting distance.
  • the catadioptric optical system A1G of Example 7 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having a positive optical power.
  • the system is composed of a system Gr2, a refractive optical system Gr3 having a negative optical power, and a refractive optical system Gr4 having a positive optical power.
  • the optical system Gr1, the refractive optical system Gr2, and the refractive optical system Gr4 are fixed, and the negative lens group (seventh lens L7) included in the refractive optical system Gr3 moves.
  • each optical system (Gr1, Gr2, Gr3, Gr4) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side. .
  • the reflecting optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a biconvex positive lens, a main reflecting mirror L2 that has a convex meniscus shape on the image side, a secondary reflecting mirror L3 that has a convex meniscus shape on the image side,
  • the lens includes a fourth lens L4 that is a concave negative lens and a fifth lens L5 that is a biconvex positive lens.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a sixth lens L6 that is a biconvex positive lens.
  • the refractive optical system Gr3 includes a negative lens group having negative optical power for focusing, and the negative lens group includes a negative meniscus lens convex toward the image side as at least one negative lens included therein.
  • the seventh lens L7 When the seventh lens L7 is in focus, it moves along the optical axis as shown in FIG.
  • the refractive optical system Gr4 includes an eighth lens L8 that is a biconvex positive lens.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is arranged via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, and the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, the eighth lens L8 and the parallel plate FT are obtained.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system A1G of Example 7 is shown below.
  • Numerical Example 7 Focal length: 130mm Unit mm Surface data surface number r d nd ⁇ d Object ⁇ ⁇ 1 241.161 4.921 1.552976 47.18 2 -214.588 26.215 3 -97.582 4.000 1.65160 58.44 4 (first reflective surface) -163.424 -4.000 1.65160 58.44 5 -97.582 -21.029 6 -175.164 -3.086 1.55168 64.20 7 (2nd reflective surface) -421.963 3.086 1.55168 64.20 8 -175.164 24.114 9 -142.457 1.600 1.71300 53.93 10 26.932 0.007 1.51400 42.83 11 26.932 2.757 1.55168 64.20 12 -97.582 0.007 1.51400 42.83 13 -97.582 4.000 1.65160 58.44 14 -163.424 1.500 15 54.816 2.067 1.48749 70.44 16 -843.487 Variable 17 103.514 1.600 1.83798 35.58 18 3
  • FIG. 22 shows the spherical aberration (sinusoidal condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system A1G of Example 7 under the above lens arrangement and configuration.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the eighth embodiment.
  • FIG. 23 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in the eighth embodiment.
  • FIG. 23A shows the case of an infinite end
  • FIG. 23B shows the case of a shooting distance of 1.5 m.
  • FIG. 23B is an example of the shooting distance.
  • the catadioptric optical system A1H of Example 8 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having a positive optical power.
  • the system is composed of a system Gr2, a refractive optical system Gr3 having a negative optical power, and a refractive optical system Gr4 having a positive optical power.
  • the optical system Gr1, the refractive optical system Gr2, and the refractive optical system Gr4 are fixed, and the negative lens group (seventh lens L7) included in the refractive optical system Gr3 moves.
  • each optical system (Gr1, Gr2, Gr3, Gr4) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side. .
  • the reflecting optical system Gr1 includes a first lens L1 which is a biconvex positive lens, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape convex to the image side, a sub-reflecting mirror L3 having a biconvex shape, and a biconcave negative lens. And a fifth lens L5, which is a biconvex positive lens.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a sixth lens L6 that is a biconvex positive lens.
  • the refractive optical system Gr3 includes a negative lens group having negative optical power for focusing, and the negative lens group includes a negative meniscus lens convex toward the object side as at least one negative lens included therein.
  • the seventh lens L7 When the seventh lens L7 is in focus, it moves along the optical axis as shown in FIG.
  • the refractive optical system Gr4 includes an eighth lens L8 that is a biconvex positive lens.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is arranged via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, and the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, the eighth lens L8 and the parallel plate FT are obtained.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system A1H of Example 8 is shown below.
  • Numerical Example 8 Focal length: 250mm Unit mm Surface data surface number r d nd ⁇ d Object ⁇ ⁇ 1 233.099 4.846 1.55075 57.81 2 -515.509 63.136 3 -182.244 4.000 1.65160 58.44 4 (first reflective surface) -445.429 -4.000 1.65160 58.44 5 -182.244 -57.950 6 -635.358 -3.086 1.55168 64.20 7 (2nd reflective surface) 1463.388 3.086 1.55168 64.20 8 -635.358 61.035 9 -169.087 1.600 1.71300 53.93 10 30.967 0.007 1.51400 42.83 11 30.967 2.532 1.55168 64.20 12 -182.244 0.007 1.51400 42.83 13 -182.244 4.000 1.65160 58.44 14 -445.429 1.500 15 65.152 2.074 1.61287 59.53 16 -243.263 Variable 17 510.398 1.600 1.8
  • FIG. 23 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system A1H of Example 8 under the above lens arrangement and configuration.
  • Table 1 shows numerical values when the above-described conditional expressions (A1) to (A14) are applied to the catadioptric optical systems A1A to A1H of Examples 1 to 8 listed above.
  • the catadioptric optical systems A1A to A1H in Examples 1 to 8 include the negative lens group for performing focusing on the refractive optical system provided separately from the catoptric optical system.
  • the moving mechanism for moving the negative lens group for focusing may be a normal mechanism used in the case of the inner focus method, for example. Therefore, the catadioptric optical systems A1A to A1H having such a configuration can move the optical system for focusing with a simpler structure.
  • a camera shake correction function may be further added.
  • the catadioptric optical system B1D in this case has a positive optical power as a refracting optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side as shown by a broken line in Example 12.
  • a refractive optical system Gr2 includes a first lens L1, a main reflective mirror L2, a sub-reflective mirror L3, a fourth lens L4, and a fifth lens L5.
  • the refractive optical system Gr2 performs camera shake correction.
  • a positive lens group having a positive optical power and comprising sixth to eighth lenses L6, L7, and L8.
  • the sixth lens L6 constitutes a positive lens group having a positive optical power for performing camera shake correction, and is in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis as shown in FIG. 11 during camera shake correction. Move with.
  • the construction data of the surface number 16 and the surface number 18 is as follows instead of the above.
  • FIG. 27 shows spherical aberration (sine condition) and astigmatism in such a catadioptric optical system B1D.
  • FIG. 27 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in the twelfth embodiment.
  • FIG. 27A shows the case of the infinite end
  • FIG. 27B shows the case where the camera shake angle of 0.5 ° is corrected.
  • FIG. 27B is an example of a camera shake angle.
  • the camera shake angle refers to an angle formed by the optical axis before camera shake and the optical axis after camera shake.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the ninth embodiment.
  • FIG. 24 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 9.
  • FIG. 24A shows the case of the infinite end
  • FIG. 24B shows the case where the camera shake angle of 0.5 ° is corrected.
  • FIG. 24B is an example of a camera shake angle.
  • the catadioptric optical system B1A of Example 9 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having a positive optical power.
  • the positive lens L6 included in the refractive optical system Gr2 moves as shown in FIG. 12 when correcting camera shake.
  • each optical system (Gr1, Gr2) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflective optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a positive lens having a meniscus shape convex toward the object side, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape that is convex toward the image side, and a secondary lens having a meniscus shape that is convex toward the image side.
  • the reflecting lens L3 includes a fourth lens L4 that is a positive meniscus lens convex on the image side, and a fifth lens L5 that is a positive meniscus lens convex on the image side.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4 described later, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a positive lens group having positive optical power for performing camera shake correction.
  • the refractive optical system Gr2 includes a sixth lens L6 that is a biconvex positive lens, a seventh lens L7 that is a biconcave negative lens, and an eighth lens L8 that is a biconvex positive lens.
  • the sixth lens L6 constitutes a positive lens group having a positive optical power for performing camera shake correction, and is in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis as shown in FIG. 12 during camera shake correction. Move with.
  • the parallel plate FT is a cover glass of various optical filters or an image sensor.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, and the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, the eighth lens L8 and the parallel plate FT are obtained.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system B1A of Example 9 is shown below.
  • Numerical Example 9 Focal length: 200mm Unit mm Surface data surface number r d nd ⁇ d Object ⁇ ⁇ 1 77.905 4.079 1.70102 54.92 2 125.681 26.153 3 -92.876 3.500 1.65160 58.44 4 (first reflective surface) -105.025 -3.500 1.65160 58.44 5 -92.876 -21.020 6 -315.602 -3.000 1.55168 64.20 7 (2nd reflective surface) -85.915 3.000 1.55168 64.20 8 -315.602 21.000 9 -53.791 2.000 1.48749 70.45 10 -21.235 0.010 1.51400 42.83 11 -21.235 1.000 1.55168 64.20 12 -92.876 0.010 1.51400 42.83 13 -92.876 3.500 1.65160 58.44 14 -105.025 1.000 15 37.415 1.628 1.48749 70.45 16 -273.514 1.500 17 -21873.924 1.500 1.83532 42
  • FIG. 24 shows aberrations in the catadioptric optical system B1A of Example 9 under the lens arrangement and configuration as described above. [Example 10]
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in Example 10.
  • FIG. 25 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 10.
  • FIG. 25A shows the case of the infinite end
  • FIG. 25B shows the case where the camera shake angle of 0.3 ° is corrected.
  • FIG. 25B is an example of a camera shake angle.
  • the catadioptric optical system B1B of Example 10 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having a positive optical power.
  • the positive lens L6 included in the refractive optical system Gr2 moves as shown in FIG. 13 when correcting camera shake.
  • each optical system (Gr1, Gr2) is configured as follows in the order of propagation (traveling order) from the light incident side.
  • the reflective optical system Gr1 includes a first lens L1 which is a biconvex positive lens, a main reflecting mirror L2 having a meniscus shape convex to the image side, a sub-reflecting mirror L3 having a meniscus shape convex to the image side, and an image.
  • the lens includes a fourth lens L4 that is a positive meniscus lens convex on the side, and a fifth lens L5 that is a positive meniscus lens convex on the image side.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a positive lens group having positive optical power for performing camera shake correction.
  • the refractive optical system Gr2 includes a sixth lens L6 that is a biconvex positive lens, a seventh lens L7 that is a biconcave negative lens, and an eighth lens L8 that is a biconvex positive lens.
  • the sixth lens L6 constitutes a positive lens group having a positive optical power for performing camera shake correction, and is in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis as shown in FIG. 13 during camera shake correction. Move with.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is arranged via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, and the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, the eighth lens L8 and the parallel plate FT are obtained.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system B1B of Example 10 is shown below.
  • FIG. 25 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system B1B of Example 10 under the lens arrangement and configuration as described above.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in the eleventh embodiment.
  • FIG. 26 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in the eleventh embodiment.
  • FIG. 26A shows the case of the infinite end
  • FIG. 26B shows the case where the camera shake angle of 0.5 ° is corrected.
  • FIG. 26B is an example of a camera shake angle.
  • the catadioptric optical system B1C of Example 11 includes a catoptric optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having a positive optical power.
  • the positive lens L6 included in the refractive optical system Gr2 moves as shown in FIG. 14 when correcting camera shake.
  • each optical system (Gr1, Gr2) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflecting optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a biconvex positive lens, a main reflecting mirror L2 that has a convex meniscus shape on the image side, a secondary reflecting mirror L3 that has a convex meniscus shape on the image side,
  • the lens includes a fourth lens L4 that is a concave negative lens and a fifth lens L5 that is a biconvex positive lens.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a positive lens group having positive optical power for performing camera shake correction.
  • the refractive optical system Gr2 includes a sixth lens L6 that is a biconvex positive lens, a seventh lens L7 that is a negative meniscus lens convex on the object side, and an eighth lens L8 that is a biconvex positive lens. It consists of
  • the sixth lens L6 constitutes a positive lens group having a positive optical power for performing camera shake correction, and is in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis as shown in FIG. 14 during camera shake correction. Move with.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is arranged via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, and the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, the eighth lens L8 and the parallel plate FT are obtained.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system B1C of Example 11 is shown below.
  • FIG. 26 shows spherical aberration (sine condition), astigmatism, and distortion in the catadioptric optical system B1C of Example 11 under the lens arrangement and configuration as described above.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the catadioptric optical system in Example 13.
  • FIG. 28 is an aberration diagram of the catadioptric optical system in Example 13.
  • FIG. 28A shows the case of the infinite end
  • FIG. 28B shows the case where the camera shake angle of 0.5 ° is corrected.
  • FIG. 28B is an example of a camera shake angle.
  • the catadioptric optical system B1E of Example 13 includes a reflective optical system Gr1 having a pair of reflecting surfaces that bend the optical path in order from the object side to the image side, and a refractive optical system having positive optical power.
  • the positive lens L6 included in the refractive optical system Gr2 moves as shown in FIG. 15 when correcting camera shake.
  • each optical system (Gr1, Gr2) is configured as follows in the order of propagation (progression order) from the light incident side.
  • the reflecting optical system Gr1 includes a first lens L1 that is a biconvex positive lens, a main reflecting mirror L2 that has a convex meniscus shape on the image side, a secondary reflecting mirror L3 that has a convex meniscus shape on the image side,
  • the lens includes a fourth lens L4 that is a concave negative lens and a fifth lens L5 that is a biconvex positive lens.
  • the first lens L1 includes an inner peripheral area having a predetermined radius at the center and an annular (ring-shaped) outer peripheral area on the outer periphery thereof.
  • a sub-reflecting mirror L3 is concentrically arranged on the image side corresponding to the inner peripheral area, and an incident light beam from an object such as a subject passes through the outer peripheral area.
  • the main reflecting mirror L2 has a light transmission region with a predetermined radius at the center, and an annular (ring-shaped) first reflection surface on the outer periphery of the light transmission region.
  • the first reflective surface has a surface number r4, and the light transmission region has a surface number r14.
  • the first reflecting surface is formed on the back surface.
  • the sub-reflecting mirror L3 is a back mirror having a smaller diameter than the first lens L1 and having a second reflecting surface formed on the back surface.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses, and are disposed so as to be cemented with the light transmission region of the main reflecting mirror L2.
  • the first lens L1, the main reflecting mirror L2, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are the first lens from the object side to the image side in a simple arrangement order ignoring the traveling order of the light beams.
  • L1, the sub-reflecting mirror L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the main reflecting mirror L2 are arranged in this order.
  • the refractive optical system Gr2 includes a positive lens group having positive optical power for performing camera shake correction.
  • the refractive optical system Gr2 includes a sixth lens L6 that is a biconvex positive lens, a seventh lens L7 that is a negative meniscus lens convex on the object side, and an eighth lens L8 that is a biconvex positive lens. It consists of
  • the sixth lens L6 constitutes a positive lens group having a positive optical power for performing camera shake correction, and is in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis as shown in FIG. 15 during camera shake correction. Move with.
  • the light receiving surface of the image pickup element SR is arranged via the parallel plate FT.
  • a light beam incident from the object side sequentially passes through the first lens L1 along the optical axis AX, and is bent at the first reflecting surface r4 of the main reflecting mirror L2. It is bent again at the second reflecting surface r7 of L3, and the fourth lens L4, the fifth lens L5, the light transmission region of the main reflecting mirror L2, the sixth lens L6, the seventh lens L7, the eighth lens L8 and the parallel plate FT are obtained.
  • An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor SR. In the image sensor SR, the optical image is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing or the like as necessary, and is recorded in the imaging device 3 as a digital video signal.
  • Construction data of each lens in the catadioptric optical system B1E of Example 13 is shown below.
  • FIG. 28 shows the spherical aberration (sine condition), astigmatism and distortion in the catadioptric optical system B1E of Example 13 under the above lens arrangement and configuration.
  • Table 2 shows numerical values when the above-described conditional expressions (B1) to (B9) are applied to the catadioptric optical systems B1A to B1E of Examples 9 to 13 listed above.
  • the catadioptric optical systems B1A to B1E in the ninth to thirteenth examples include a positive lens group for correcting camera shake in the refractive optical system provided separately from the reflective optical system. It is out. Therefore, the moving mechanism for moving the positive lens group for camera shake correction may be a normal mechanism. For this reason, the catadioptric optical systems B1A to B1E having such a configuration can realize camera shake correction with a simpler structure by the catadioptric optical system.
  • the catadioptric optical system A includes a catoptric optical system having a pair of reflecting surfaces that bend an optical path, and a refractive optical system having a predetermined optical power.
  • the refractive optical system performs focusing.
  • Negative lens group having negative optical power, and the negative lens group includes at least one negative lens and satisfies the following conditional expressions (A1) and (A2).
  • the catadioptric optical system A having such a configuration includes a negative lens group for focusing on a refractive optical system provided separately from the reflective optical system.
  • the moving mechanism for moving the negative lens group for focusing may be a normal mechanism used in the case of the inner focus method, for example.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can move the optical system for focusing with a simpler structure.
  • the conditional expression (A1) is an expression that defines the focal length of at least one negative lens included in the negative lens group for focusing.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can reduce the weight of the negative lens unit and the amount of movement during focusing, and can also provide image plane properties. Can be improved. That is, if the lower limit value of conditional expression (A1) is not reached, the focal length of the negative lens becomes long, that is, the negative optical power becomes weak. For this reason, it is necessary to increase the number of negative lenses in order to ensure the optical power of the negative lens group, which is not preferable because the weight of the negative lens group increases, and the amount of movement for focusing is long. It is not preferable.
  • the conditional expression (A2) is an expression that defines the shape of at least one negative lens included in the negative lens group for focusing.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can appropriately maintain various aberrations of at least one negative lens included in the negative lens group for focusing. That is, if the lower limit value of the conditional expression (A2) is not reached, the curvature of the negative lens on the object side surface becomes too strong, and if the upper limit value of the conditional expression (A2) is exceeded, the negative lens has an image side surface. Curvature becomes too strong. As a result, the deterioration of aberrations generated by the negative lens, particularly spherical aberration and coma aberration, is excessively undesirable.
  • the negative lens group satisfies the following conditional expressions (A3) and (A4). -3 ⁇ ff / f ⁇ -0.05 (A3) -3 ⁇ ff / kf ⁇ 1 (A4)
  • f is the focal length of the entire system
  • ff is the focal length of the negative lens group
  • kf is the focal length of the refractive optical system.
  • the conditional expression (A3) is an expression that defines the focal length of the negative lens group for focusing.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can reduce the amount of movement during focusing, and can appropriately reduce various aberrations of the negative lens group. Can be maintained. That is, when the lower limit value of conditional expression (A3) is not reached, the focal length of the negative lens becomes longer, that is, the negative optical power becomes weaker. For this reason, the amount of movement for focusing becomes long, which is not preferable, and the optical system itself becomes large, which is not preferable.
  • the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A3) the aberration fluctuation at the time of focusing, in particular, the fluctuation of the spherical aberration becomes large, which is not preferable.
  • the conditional expression (A4) is an expression that defines the focal length of the refractive optical system on the assumption that the catadioptric optical system satisfies the conditional expression (A3).
  • the catadioptric optical system having such a configuration can improve the image surface property and can secure the back focus. That is, if the lower limit value of the conditional expression (A4) is not reached, the optical power of the entire refractive optical system becomes too strong, so that the image plane property is deteriorated and the inward coma becomes remarkable, which is not preferable.
  • the upper limit value of the conditional expression (A4) means that the negative optical power does not become stronger than the optical power of the negative lens group. Therefore, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A4), the image surface property is deteriorated and the outward coma becomes remarkable, which is not preferable. In addition, it is difficult to secure the back focus, which is not preferable.
  • the catadioptric optical system A includes a catoptric optical system having a pair of reflecting surfaces and a refractive optical system having a predetermined optical power, and the refractive optical system performs focusing. And a negative lens group having negative optical power for satisfying the following conditional expressions (A5) and (A6). -3 ⁇ ff / f ⁇ -0.05 (A5) -3 ⁇ ff / kf ⁇ 1 (A6)
  • f is the focal length of the entire system
  • ff is the focal length of the negative lens group
  • kf is the focal length of the refractive optical system. That is, the conditional expression (A5) is the same as the conditional expression (A3), and the conditional expression (A6) is the same as the conditional expression (A4).
  • the catadioptric optical system A having such a configuration includes a negative lens group for focusing on a refractive optical system provided separately from the reflective optical system.
  • the moving mechanism for moving the negative lens group for focusing may be a normal mechanism used in the case of the inner focus method, for example.
  • the catadioptric optical system A having such a configuration can move the optical system for focusing with a simpler structure.
  • conditional expression (A5) is the same conditional expression as the conditional expression (A3).
  • the catadioptric optical system having such a configuration can be used for focusing.
  • the amount of movement of the negative lens group can be shortened, and various aberrations of the negative lens group can be appropriately maintained.
  • conditional expression (A6) is the same conditional expression as the conditional expression (A4).
  • the catadioptric optical system having such a configuration has an image plane property. Improvement can be achieved and back focus can be secured.
  • the negative lens group includes at least one negative lens, and the negative lens satisfies the following conditional expressions (A7) and (A8): To do. -0.8 ⁇ fnf / f ⁇ -0.05 (A7) ⁇ 3 ⁇ (fnr1 + fnr2) / (fnr1 ⁇ fnr2) ⁇ 3 (A8) Where f is the focal length of the entire system, fnf is the focal length of the negative lens, fnr1 is the object-side radius of curvature of the negative lens, and fnr2 is the image side of the negative lens The radius of curvature. That is, the conditional expression (A7) is the same as the conditional expression (A1), and the conditional expression (A8) is the same as the conditional expression (A2).
  • the conditional expression (A7) is the same conditional expression as the conditional expression (A1).
  • the catadioptric optical system A configured as described above is configured as a negative lens group. It is possible to reduce the weight and the amount of movement during focusing, and to improve the image quality.
  • the conditional expression (A8) is the same conditional expression as the conditional expression (A2).
  • the catadioptric optical system having such a configuration is in focus. Various aberrations of at least one negative lens included in the negative lens group can be appropriately maintained.
  • the reflective optical system satisfies the following conditional expressions (A9) to (A11).
  • 0.1 ⁇ hf / f ⁇ 3.5 (A9) 0.9 ⁇ g1f / f ⁇ 3.5 (A10) -7.5 ⁇ (g1r1 + g1r2) / (g1r1-g1r2) ⁇ 1.5 (A11)
  • f is the focal length of the entire system
  • hf is the focal length of the reflective optical system
  • g1f is the focal length of the most object side lens in the reflective optical system
  • g1r1 is the maximum object.
  • the object side radius of curvature of the side lens, and g1r2 is the image side radius of curvature of the most object side lens.
  • the conditional expression (A9) is an expression that defines the focal length of the reflective optical system.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can appropriately maintain various aberrations, ensure back focus, and reduce the size of the entire optical system. Can do. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (A9), the optical power of the reflecting optical system becomes strong, the spherical aberration correction becomes excessive, and it is difficult to secure the back focus. On the other hand, if the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A9), the optical power of the reflecting optical system becomes weak, and the entire optical system becomes large, which is not preferable.
  • the conditional expression (A10) is an expression that defines the focal length of the lens closest to the object, and is substantially equivalent (0.9) to about three times (3.5) the focal length of the entire optical system. ) In the range up to.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can appropriately maintain various aberrations, ensure back focus, and reduce the overall size of the optical system. Can do. That is, if the lower limit of conditional expression (A10) is not reached, the optical power becomes too strong, so that it is difficult to correct spherical aberration, and it is difficult to ensure the back focus. On the other hand, if the upper limit of conditional expression (A10) is exceeded, the optical power becomes weak, the entire length of the optical system becomes longer, the reflecting surface becomes larger, and the entire optical system becomes larger, which is not preferable.
  • the conditional expression (A11) is an expression that defines the shape of the lens on the most object side, and is an expression for correcting spherical aberration and coma aberration.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can appropriately maintain spherical aberration and coma. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (A11), the spherical aberration is insufficiently corrected, and the outward coma is noticeably not preferable. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A11), the spherical aberration is excessively corrected, and the inward coma is noticeably not preferable.
  • the reflective optical system satisfies the following conditional expressions (A12) and (A13). 0.05 ⁇ ht / f ⁇ 0.45 (A12) -3.5 ⁇ g2r / f ⁇ -0.25 (A13) Where f is the focal length of the entire system, ht is the distance from the image side surface vertex of the most object side lens to the most image side reflection surface surface vertex in the reflective optical system, and g2r is It is a radius of curvature of the most image side reflecting surface.
  • conditional expressions (A12) and (A13) are expressions that define the size (size) of the reflective optical system.
  • the catadioptric optical system A having such a configuration can optimize the size of the reflective optical system. That is, when the value falls below the lower limit of the conditional expression (A12), it is difficult to dispose a refractive lens in the reflecting optical system, and it is difficult to ensure good optical performance, which is not preferable.
  • the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A12) the reflective optical system is undesirably enlarged.
  • conditional expression (A13) if the lower limit of conditional expression (A13) is not reached, the second reflecting surface becomes large, which increases in the radial direction and darkens the execution F number. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (A13), it is difficult to dispose a refractive lens in the reflecting optical system, and it is difficult to ensure good optical performance, which is not preferable.
  • the catadioptric optical system B includes a catoptric optical system having a pair of reflecting surfaces that bend an optical path, and a refractive optical system having a predetermined optical power. It includes a positive lens group having a positive optical power for performing correction, and satisfies the following conditional expressions (B1) and (B2). 0.15 ⁇ tf / f ⁇ 1.5 (B1) 0.25 ⁇ tf / kf ⁇ 2.5 (B2)
  • f is the focal length of the entire system
  • tf is the focal length of the positive lens group for performing the camera shake correction
  • kf is the focal length of the refractive optical system.
  • the catadioptric optical system B having such a configuration includes a positive lens group for correcting camera shake in a refractive optical system provided separately from the reflective optical system.
  • the moving mechanism for moving the positive lens group for camera shake may be a normal mechanism.
  • the conditional expression (B1) is an expression that defines the focal length of the positive lens group that is movable for camera shake correction.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can optimize the camera shake correction control. That is, when the lower limit value of conditional expression (B1) is not reached, the focal length of the positive lens group is shortened, that is, the positive optical power is increased. For this reason, the image quality of normal shooting is deteriorated, and the movement amount of the positive lens group at the time of camera shake correction becomes too small, so that it is difficult to control the camera shake correction.
  • the conditional expression (B2) is an expression that defines the focal length of the refractive optical system on the assumption that the conditional expression (B1) is satisfied.
  • the catadioptric optical system B having such a configuration can be miniaturized and the image surface property can be improved. That is, if the lower limit value of the conditional expression (B2) is not reached, the optical power of the refractive optical system becomes too weak, so that the total length of the refractive optical system becomes long. Invited, not preferable. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B2), the optical power of the refractive optical system becomes too strong.
  • the positive lens group includes at least one positive lens, and the positive lens satisfies the following conditional expression (B3). -1.5 ⁇ (tr1 + tr2) / (tr1-tr2) ⁇ -0.3 (B3)
  • tr1 is the object-side radius of curvature of the positive lens
  • tr2 is the image-side radius of curvature of the positive lens.
  • the conditional expression (B3) is an expression that defines the shape of at least one positive lens included in the positive lens group, and means a meniscus shape convex toward the object side.
  • the reflective optical system satisfies the following conditional expressions (B4) to (B6).
  • 0.1 ⁇ hf / f ⁇ 3.5 B4) 0.7 ⁇ g1f / f ⁇ 3.5 (B5) -7.5 ⁇ (g1r1 + g1r2) / (g1r1-g1r2) ⁇ 1.5 (B6)
  • f is the focal length of the entire system
  • hf is the focal length of the reflective optical system
  • g1f is the focal length of the most object side lens in the reflective optical system
  • g1r1 is the maximum object.
  • the object side radius of curvature of the side lens, and g1r2 is the image side radius of curvature of the most object side lens.
  • the conditional expression (B4) is an expression that defines the focal length of the reflective optical system.
  • the catadioptric optical system B having such a configuration can appropriately maintain various aberrations, ensure back focus, and reduce the overall size of the optical system. be able to. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (B4), the optical power of the reflecting optical system becomes strong, the spherical aberration correction becomes excessive, and it is difficult to ensure the back focus. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B4), the optical power of the reflecting optical system becomes weak, and the entire optical system becomes large, which is not preferable.
  • the conditional expression (B5) is an expression that defines the focal length of the lens closest to the object, and is approximately equivalent (0.7) to approximately three times (3.5) the focal length of the entire optical system. ) In the range up to.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can appropriately maintain various aberrations, ensure back focus, and reduce the size of the entire optical system. Can do. That is, if the value falls below the lower limit value of the conditional expression (B5), the optical power becomes too strong, so that it is difficult to correct spherical aberration and it is difficult to secure the back focus.
  • the optical power becomes weak, the length of the entire optical system increases, and the reflecting surface also increases in the radial direction so that the entire optical system also extends in the length direction.
  • the size increases in the radial direction, which is not preferable.
  • the conditional expression (B6) is an expression for defining the shape of the lens on the most object side, and is an expression for correcting spherical aberration and coma aberration.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can appropriately maintain spherical aberration and coma. That is, when the value falls below the lower limit value of the conditional expression (B6), the spherical aberration is insufficiently corrected, and the outward coma is noticeably not preferable. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B6), the spherical aberration is excessively corrected, and the inward coma is noticeably not preferable.
  • the reflective optical system satisfies the following conditional expressions (B7) and (B8).
  • f is the focal length of the entire system
  • ht is the distance from the image side surface vertex of the most object side lens to the most image side reflection surface surface vertex in the reflective optical system
  • g2r is It is a radius of curvature of the most image side reflecting surface.
  • conditional expressions (B7) and (B8) are expressions that define the size (size) of the reflecting optical system.
  • the catadioptric optical system having such a configuration can optimize the size of the reflective optical system. That is, if the lower limit value of the conditional expression (B7) is not reached, it is difficult to dispose a refractive lens in the reflective optical system, and it is difficult to ensure good optical performance, which is not preferable. On the other hand, if the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B7), the reflective optical system becomes large, which is not preferable.
  • conditional expression (B8) If the lower limit of conditional expression (B8) is not reached, the second reflecting surface (the reflecting surface of the sub-reflecting mirror) becomes large, which is not preferable because it increases in the radial direction and the execution F number becomes dark. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (B8), it is difficult to dispose a refractive lens in the reflective optical system, and it is difficult to ensure good optical performance, which is not preferable.
  • An imaging apparatus includes any one of the above-described catadioptric optical systems A and B, and an imaging element that converts an optical image into an electrical signal
  • the catadioptric optical system includes the above-described catadioptric optical system.
  • An optical image of an object can be formed on the light receiving surface of the image sensor.
  • the imaging apparatus includes a mirror that does not include a mirror for guiding light beams from the catadioptric optical systems A and B to an optical finder on an optical path from the catadioptric optical systems A and B to the image sensor. Less type.
  • an imaging device including a catadioptric optical system that can move the optical system for focusing with a simpler structure. Therefore, such an imaging apparatus can be more easily equipped with an autofocus function for performing a wobbling operation.
  • a catadioptric optical system and an imaging device using the same can be provided.

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Abstract

 本発明にかかる反射屈折光学系A1およびこれを用いた撮像装置は、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系A11と、所定の光学的パワーを有する屈折光学系A12とを含み、前記屈折光学系A12は、所定の機能に応じて可動する光学系を含むものである。このような構成の反射屈折光学系A1およびこれを用いた撮像装置は、所定の機能に応じて可動する光学系を好適に搭載することができる。例えば、前記所定の機能が合焦機能である場合には、この構成によれば、より簡単な構造で合焦のための光学系を移動することができる反射屈折光学系およびこれを用いた撮像装置が提供される。また例えば、前記所定の機能が手振れ補正機能である場合には、この構成によれば、光学系シフト式手ぶれ補正機能を実現するための光学系を搭載することができる反射屈折光学系およびこれを用いた撮像装置が提供される。

Description

反射屈折光学系
 本発明は、反射光学系と屈折光学系とを組み合わせた反射屈折光学系およびその撮像装置に関する。
 反射屈折光学系は、一般に、主反射鏡および副反射鏡によって光束を折り曲げて往復させるので、通常の屈折光学系のみを用いた望遠光学系よりも全長が短くなるため、望遠比(テレフォト比)が小さくなる。そして、反射屈折光学系は、反射面を用いるため、色収差を極めて小さくすることができる一方、前記反射面で発生するコマ収差を屈折系で補正することが可能である。このため、反射屈折光学系は、長焦点距離の望遠光学系に好適であり、特に超望遠光学系に好適である。このような反射屈折光学系は、例えば、特許文献1および特許文献2に開示されている。
 この特許文献1に開示の反射屈折レンズは、物体側に凸に強い面を向けた第1の正レンズと、物体側へ各々凹面を向けた屈折面と裏面反射面を備えた主鏡と、前記第1の正レンズの像側中央部に接合され、像側に凸を向けた第2の正レンズと、前記第1の正レンズの物体側中央部に接合され、両凹形状で物体側に裏面反射面を備えた副鏡と、前記主鏡の中央透過部と組み合わせるかあるいは主鏡の中央開口部付近に位置する負レンズ群とを備える。
 また、この特許文献2に開示の反射ミラーレンズは、環状部分で入射光を透過する第1光学系と、中央部に貫通穴を有し、前記第1光学系を透過した光を第1光学系中心の第3光学系に向けて前方に反射する第2光学系と、光軸方向に移動され、前記第3光学系で反射された光を後方に透過する第4光学系と、該第4光学系を透過した光を後方に透過する第5光学系と、合焦操作部材とを含む反射ミラーレンズであって、前記第2光学系の貫通穴内を貫通し、第4光学系を駆動する駆動機構が、前記合焦操作部材に応動して前記第2光学系と第5光学系との間で光軸方向に移動する移動部と、該移動部の移動量を拡大して第4光学系に伝達する拡大機構部とを含む。
 一方、撮像装置では、近年、撮像光学系で撮像された撮像画像をフィルムで写し撮るフィルムカメラから、前記撮像画像を光電変換素子のイメージセンサで写し撮るデジタルカメラが一般的になってきている。このデジタルカメラでは、画像として写し撮る範囲を視認するために用いられるビューファインダは、前記イメージセンサを備えているため、前記イメージセンサの画像信号に基づいて形成された画像をいわゆるライブビューで表示する例えば液晶表示装置等の表示装置となってきている。このため、一眼レフのデジタルカメラでも、従来の一眼レフカメラのように撮像光学系の光束を例えばペンタプリズム等のビューファインダの光学系へ導くミラーは、必ずしも必要ではなくなり、そのため、ミラーレス化しつつある。そして、このようなミラーレスのデジタルカメラでは、近年では、静止画の撮影だけでなく、動画像の撮影も一般になりつつある。
 また、デジタルカメラ等の撮像装置では、いわゆるオートフォーカス(AF、自動焦点)機能が通常装備されており、前記動画像の撮影では、ウォブリング動作と呼ばれる動作によって最終的な合焦(フォーカス合わせ、フォーカシング)が行われている。すなわち、このオートフォーカスは、例えば、フォーカス調整用のレンズ(フォーカスレンズ)を移動させながら、画像信号に含まれる高周波成分を抽出し、この周波数成分のレベルが最大となる箇所を探索するいわゆる山登り方式によって行われる。この山登り方式では、前記探索によっておよその合焦点が判断され、このおよその合焦点の位置を中心として微小振幅で前後に前記フォーカスレンズを往復移動させ、最終的な合焦点を得るウォブリング動作が行われる(例えば特許文献3参照)。
 ところで、前記特許文献1に開示の反射屈折レンズでは、第2の正レンズを光軸に沿って移動することによって合焦が行われている(特許文献1の3頁左上欄参照)。すなわち、合焦のために、第1の正レンズ、副鏡および第2の正レンズの前玉のレンズ群が移動される。このため、前記特許文献1に開示の反射屈折レンズでは、合焦のために、比較的大きて重たい前記前玉のレンズ群が移動されており、前記オートフォーカスを行うためには、大きな移動力が必要となるので、その移動機構が大型化してしまう。そして、ウォブリング動作を行う場合には、このような比較的大きて重たい前記前玉のレンズ群を高速に往復移動させる必要があるため、このような前記前玉のレンズ群は、ウォブリング動作に不向きである。
 また、特許文献2に開示の反射ミラーレンズでは、一対の前記第2および第3光学系で反射された光を後方に透過する前記第4光学系を光軸に沿って移動することによって合焦が行われている(特許文献2の2頁左上欄参照)。このため、前記第4レンズ群は、前玉のレンズ群より小さくなるため、前記移動力を軽減することができる。しかしながら、特許文献2に開示の反射ミラーレンズでは、前記第4光学系を駆動する駆動機構は、前記第2光学系の貫通穴内を貫通する必要があるため、その構造は、複雑である(特許文献2の第2および第3図参照)。そして、ウォブリング動作を行う場合には、この複雑な構造の駆動機構を高速に往復移動させる必要があるため、このような複雑な構造の駆動機構は、ウォブリング動作に不向きである。
 また、デジタルカメラ等の撮像装置では、いわゆる手ぶれ補正機能が装備されつつある。手ぶれは、静止画の撮影では、露光時間の間に、最初にイメージセンサに届いた光線の位置と露光時間終了までにイメージセンサに届いた前記光線の位置がずれることによって生じ、動画の撮影では、視聴時に画面全体の揺れとなって不快な映像となるような、撮像装置の不要な揺れによって生じる。このような手ぶれを補正する手ぶれ補正機能には、種々の方式が提案されており、大別、電子式、光学系シフト式および撮像素子シフト方式の3方式がある。この電子式手ぶれ補正は、動画撮影に有効な方式であり、手ぶれに応じて撮像素子の有効画素領域をシフトすることによって手ぶれを補正するものである。撮像素子シフト方式手ぶれ補正は、手ぶれに応じて撮像素子をシフトすることによって手ぶれを補正するものである。そして、光学系シフト式手ぶれ補正は、手ぶれに応じて手ぶれ補正用の光学系をシフトすることによって手ぶれを補正するものである。
 ところで、反射屈折光学系は、上述したように、望遠光学系に好適である。この望遠光学系では、僅かな動きであっても露光面(撮像素子ではその受光面)に当たる光線には大きな動きが生じる。このため、前記手ぶれは、一般に、この望遠光学系で顕著に現れてしまう。したがって、望遠光学系で手ぶれ補正機能は、重要であり、反射屈折光学系にも要請される。
 この反射屈折光学系は、前記特許文献1および特許文献2に開示されているように、第1レンズにおける環状の外周領域を通過した光線を、主反射鏡における環状の外周反射領域で、前記第1レンズの中央部に接合配置された副反射鏡へ向けて折り曲げ、副反射鏡で前記主反射鏡における中央部の光透過領域へ向けて再び折り曲げるものである。一方、手ぶれ補正のうちの前記光学系シフト式手ぶれ補正は、光学系を移動して光線の進路を変更するものである。このため、光線の進路を変更する光学系シフト手ぶれ補正を上述した従来構成の反射屈折光学系にそのまま組み込むことは、困難であり、現に、光学系シフト手ぶれ補正機能を搭載した反射屈折光学系は、提案されていない。
特開昭58-11913号公報 特開昭60-87309号公報 特開2005-277765号公報
 本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、所定の機能、例えば合焦および手振れ補正等の機能に応じて可動する光学系を好適に搭載した反射屈折光学系を提供することである。
 本発明にかかる反射屈折光学系およびこれを用いた撮像装置は、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系と、所定の光学的パワーを有する屈折光学系とを含み、前記屈折光学系は、所定の機能に応じて可動する光学系を含むものである。
 このような構成の反射屈折光学系およびこれを用いた撮像装置は、所定の機能に応じて可動する光学系を好適に搭載することができる。例えば、前記所定の機能が合焦機能である場合には、この構成によれば、より簡単な構造で合焦のための光学系を移動することができる反射屈折光学系およびこれを用いた撮像装置が提供される。また例えば、前記所定の機能が手振れ補正機能である場合には、この構成によれば、光学系シフト式手ぶれ補正機能を実現するための光学系を搭載することができる反射屈折光学系およびこれを用いた撮像装置が提供される。
 上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
第1実施形態における反射屈折光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第2実施形態における反射屈折光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。 実施例1における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例2における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例3における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例4における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例5における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例6における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例7における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例8における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例9における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例10における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例11における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例13における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。 実施例1における反射屈折光学系の収差図である。 実施例2における反射屈折光学系の収差図である。 実施例3における反射屈折光学系の収差図である。 実施例4における反射屈折光学系の収差図である。 実施例5における反射屈折光学系の収差図である。 実施例6における反射屈折光学系の収差図である。 実施例7における反射屈折光学系の収差図である。 実施例8における反射屈折光学系の収差図である。 実施例9における反射屈折光学系の収差図である。 実施例10における反射屈折光学系の収差図である。 実施例11における反射屈折光学系の収差図である。 実施例12における反射屈折光学系の収差図である。 実施例13における反射屈折光学系の収差図である。
 以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
 また、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
(a)屈折率は、d線の波長(587.56nm)に対する屈折率である。
(b)アッベ数は、d線、F線(波長486.13nm)、C線(波長656.28nm)に対する屈折率を各々nd、nF、nC、アッベ数をνdとした場合に、
  νd=(nd-1)/(nF-nC)
の定義式で求められるアッベ数νdをいうものとする。
(c)レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を表しているものとする。
(d)接合レンズを構成している各単レンズにおける光学的パワー(焦点距離の逆数、屈折力)の表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
(e)接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で1枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
 <実施の一形態の反射屈折光学系の説明>
 (第1実施形態)
 図1は、第1実施形態における反射屈折光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
 図1において、この反射屈折光学系A1は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子A14の受光面(像面)上に、物体(被写体)の光学像を形成するものであって、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系A11と、所定の光学的パワーを有し、1または複数の屈折レンズのみを持つ屈折光学系A12とを含む複数の群から成る構成であり、合焦の際には、反射光学系A11は、固定され、図1に示すように、屈折光学系A12に含まれるレンズ群またはレンズが移動する。なお、図1で例示した反射屈折光学系A1は、後述する実施例A1の反射屈折光学系A1A(図4)と同じ構成である。
 図1に示す例では、反射光学系A11は、光線の入射側から伝播順(進行順)に、物体側に凸のメニスカス形状をした正レンズA111と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡A112と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡A113と、両凸の正レンズA114と、像側に凸の正メニスカスレンズA115とから構成されて成る。
 正レンズA111は、副反射鏡A113が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束を環状(リング状)の外周領域で透過させ、正の光学的パワーで屈折し、正レンズA111より像側に配置されている主反射鏡A112へ入射させる。
 主反射鏡A112は、中央に光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。主反射鏡A112は、裏面に第1反射面を形成した裏面鏡である。主反射鏡A112は、正レンズA111から入射された光束を、前記第1反射面で反射してその光路を折り曲げ、主反射鏡A112より物体側に配置されている副反射鏡A113へ入射させる。このように主反射鏡A112は、物体側から像側へ進行する光束を反射して折り曲げ、像側から物体側へ進行させる。
 副反射鏡A113は、裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。副反射鏡A113は、上述したように、正レンズA111の像側に正レンズA111と同心で配置され、その径は、正レンズA111の径よりも小さい。副反射鏡A113は、主反射鏡A112から入射された光束を、前記第2反射面で反射してその光路を折り曲げ、副反射鏡A113より像側に配置されている正レンズA114へ入射させる。このように副反射鏡A113は、像側から物体側へ進行する光束を反射して折り曲げ、物体側から像側へ進行させる。
 正レンズA114および正メニスカスレンズA115は、接合レンズであり、主反射鏡A112の前記光透過領域に配置されている。本実施形態では、正レンズA114および正メニスカスレンズA115は、主反射鏡A112の前記光透過領域に接合されている。正レンズA114、正メニスカスレンズA115および主反射鏡A112の前記光透過領域は、副反射鏡A113から正レンズA114へ入射された光束を、透過させ、正の光学的パワーで屈折し、主反射鏡A112より像側に配置されている屈折光学系A12へ入射させる。
 なお、正レンズA111、主反射鏡A112、副反射鏡A113、両凸の正レンズA114および正メニスカスレンズA115は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、正レンズA111、副反射鏡A113、正レンズA114、正メニスカスレンズA115および主反射鏡A112の順で配列されている。
 屈折光学系A12は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、少なくとも1枚の負レンズを含んでいる。図1に示す例では、屈折光学系A12は、前記負レンズ群の少なくとも1枚の負レンズとしての、両凹の負レンズA121から構成されて成る。この負レンズA121は、合焦の際に移動する。
 そして、この実施形態にかかる反射屈折光学系A1は、全系の焦点距離をfとし、前記負レンズ群における少なくとも1枚の負レンズの焦点距離(図1に示す例では負レンズA121の焦点距離)をfnfとし、前記負レンズの物体側曲率半径をfnr1とし、そして、前記負レンズの像側曲率半径をfnr2とした場合に、下記(A1)および(A2)の条件式を満足するものである。
-0.8<fnf/f<-0.05   ・・・(A1)
-3<(fnr1+fnr2)/(fnr1-fnr2)<3   ・・・(A2)
 さらに、この反射屈折光学系A1の像側には、フィルタA13や撮像素子A14が配置される。フィルタA13は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子のカバーガラス等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子、カメラの構成等に応じて、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを適宜に配置することが可能である。撮像素子A14は、この反射屈折光学系A1によって結像された被写体の光学像における光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号に光電変換して所定の処理回路(不図示)へ出力する素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、反射屈折光学系A1によりその光軸AXに沿って所定の倍率で撮像素子A14の受光面まで導かれ、撮像素子A14によって前記被写体の光学像が撮像される。
 このような構成の反射屈折光学系A1は、反射光学系A11とは別に設けられた屈折光学系A12に、合焦を行うための負レンズ群、図1に示す例では負レンズA121を含んでいる。このため、前記負レンズ群を合焦のために移動させる移動機構は、例えばインナーフォーカス方式の場合に用いられる通常の機構でよい。移動機構は、種々の構造の機構を採用することができるが、一例を挙げれば、例えば、特開2001-318292号公報や特開2000-81556号公報に開示されている。このため、このような構成の反射屈折光学系1は、より簡単な構造で合焦のための光学系を移動することができる。
 そして、上記条件式(A1)は、合焦のための前記負レンズ群に含まれる少なくとも1枚の前記負レンズ(図1に示す例では負レンズA121)の焦点距離を規定する式である。上記条件式(A1)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系A1は、前記負レンズ群の軽量化や合焦の際における移動量の短縮化を図ることができ、また、像面性の良化を図ることができる。すなわち、上記条件式(A1)の下限値を下回ると、前記負レンズの焦点距離が長くなる、つまり、負の光学的パワー(焦点距離の逆数、屈折力)が弱くなる。このため、前記負レンズ群の光学的パワーを確保するために負レンズの枚数を多くする必要が生じ、前記負レンズ群の重量が増加して好ましくなく、また、合焦のための移動量が長くなって好ましくない。一方、上記条件式(A1)の上限値を上回ると、前記負レンズの焦点距離が短くなる、つまり、負の光学的パワーが強くなる。このため、いわゆるペッツバール和が大きくなって像面性が悪化するので、好ましくない。
 また、上記条件式(A2)は、合焦のための前記負レンズ群に含まれる少なくとも1枚の前記負レンズ(図1に示す例では負レンズA121)の形状を規定する式である。上記条件式(A2)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系A1は、合焦のための前記負レンズ群に含まれる少なくとも1枚の前記負レンズの諸収差を適正に維持できる。すなわち、上記条件式(A2)の下限値を下回ると、前記負レンズの物体側面における曲率が強くなり過ぎ、また、上記条件式(A2)の上限値を上回ると、前記負レンズ像側面における曲率が強くなり過ぎる。この結果、前記負レンズで生じる収差、特に球面収差やコマ収差の劣化が大きくなり過ぎて好ましくない。
 また、上述の実施形態における反射屈折光学系A1において、屈折光学系A12に含まれる前記負レンズ群は、前記負レンズ群の焦点距離をffとし、屈折光学系A12の焦点距離をkfとする場合に、下記(A3)および(A4)の条件式を満足している。
-3<ff/f<-0.05   ・・・(A3)
-3<ff/kf<1   ・・・(A4)
 この条件式(A3)は、合焦のための負レンズ群の焦点距離を規定する式である。上記条件式(A3)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系1は、合焦の際における移動量の短縮化を図ることができ、また、前記負レンズ群(図1に示す例では負レンズA121)の諸収差を適正に維持できる。すなわち、上記条件式(A3)の下限値を下回ると、前記負レンズの焦点距離が長くなる、つまり、負の光学的パワーが弱くなる。このため、合焦のための移動量が長くなって好ましく、光学系自体も大型化してしまい好ましくない。一方、上記条件式(A3)の上限値を上回ると、合焦の際における収差変動、特に、球面収差の変動が大きくなってしまい好ましくない。
 また、上記条件式(A4)は、反射屈折光学系1が上記条件式(A3)を満たしていることを前提に、屈折光学系A12の焦点距離を規定する式である。上記条件式(A4)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系1は、像面性の良化を図ることができ、また、バックフォーカスを確保することができる。すなわち、上記条件式(A4)の下限値を下回ると、屈折光学系A12全体の光学的パワーが強くなり過ぎるため、像面性が悪化し、内方コマ収差が顕著になって好ましくない。一方、上記条件式(A4)の上限値は、前記負レンズ群の光学的パワーよりも負の光学的パワーが強くならないことを意味している。したがって、上記条件式(A4)の上限値を上回ると、像面性が悪化し、外方コマ収差が顕著になって好ましくない。また、バックフォーカスの確保も困難となって好ましくない。
 なお、言い換えると、本実施形態における反射屈折光学系A1は、一対の反射面を持つ反射光学系A11と、所定の光学的パワーを有する屈折光学系A12とを含み、この屈折光学系A12は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群(図1に示す例では負レンズA121)を含み、上記(A3)および(A4)の条件式を満足しているとも言える。そして、この場合において、前記負レンズ群は、少なくとも1枚の負レンズ(図1に示す例では負レンズA121)を含み、この負レンズは、上記(A1)および(A2)の条件式を満足しているとも言える。
 また、上述の実施形態における反射屈折光学系A1において、反射光学系A11は、この反射光学系の焦点距離をhfとし、この反射光学系A11における最物体側レンズ(図1に示す例では正メニスカスレンズA111)の焦点距離をg1fとし、前記最物体側レンズの物体側曲率半径をg1r1とし、そして、前記最物体側レンズの像側曲率半径をg1r2とする場合に、下記(A9)ないし(A11)の条件式を満足している。
0.1<hf/f<3.5   ・・・(A9)
0.9<g1f/f<3.5   ・・・(A10)
-7.5<(g1r1+g1r2)/(g1r1-g1r2)<1.5   ・・・(A11)
 この条件式(A9)は、反射光学系11の焦点距離を規定する式である。上記条件式(A9)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系A1は、諸収差を適正に維持でき、バックフォーカスを確保することができ、また、光学系全体の小型化を図ることができる。すなわち、上記条件式(A9)の下限値を下回ると、反射光学系A11の光学的パワーが強くなり、球面収差補正が過剰となり、また、バックフォーカスの確保が困難となって好ましくない。一方、上記条件式(A9)の上限値を上回ると、反射光学系A11の光学的パワーが弱くなり、光学系全体が大型化してしまい好ましくない。
 また、上記条件式(A10)は、最物体側のレンズにおける焦点距離を規定する式であり、光学系全系の焦点距離に対し、略同等(0.9)から略3倍(3.5)までの範囲内にあることを意味する。上記条件式(A10)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系A1は、諸収差を適正に維持でき、バックフォーカスを確保することができ、また、光学系全体の小型化を図ることができる。すなわち、上記条件式(A10)の下限値を下回ると、光学的パワーが強くなり過ぎるため、球面収差の補正が困難となり、また、バックフォーカスの確保が困難となって好ましくない。一方、上記条件式(A10)の上限値を上回ると、光学的パワーが弱くなり、光学系全体の長さが長くなるとともに反射面も大きくなって光学系全体が大型化してしまい好ましくない。
 また、上記条件式(A11)は、最物体側のレンズにおける形状を規定する式であり、球面収差やコマ収差を補正するための式である。上記条件式(A11)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系A1は、球面収差やコマ収差を適正に維持できる。すなわち、上記条件式(A11)の下限値を下回ると、球面収差が補正不足となり、外方コマ収差が目立って好ましくない。一方、上記条件式(A11)の上限値を上回ると、球面収差が補正過剰となり、内方コマ収差が目立って好ましくない。
 また、上述の実施形態における反射屈折光学系A1において、反射光学系A11は、この反射光学系A11における、最物体側レンズ(図1に示す例では正メニスカスレンズA111)の像側面面頂点から最像側反射面(図1に示す例では主反射鏡A112の反射面)面頂点までの距離をhtとし、そして、前記最像側反射面の曲率半径をg2rとする場合に、下記(A12)および(A13)の条件式を満足している。
0.05<ht/f<0.45   ・・・(A12)
-3.5<g2r/f<-0.25   ・・・(A13)
 これら条件式(A12)および(A13)は、反射光学系11の大きさ(サイズ)を規定する式である。上記条件式(A12)および(A13)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系A1は、反射光学系A11の大きさを適正化することができる。すなわち、上記条件式(A12)の下限値を下回ると、反射光学系A11に屈折レンズを配置することが困難となって良好な光学性能を確保することが困難となって好ましくない。一方、上記条件式(A12)の上限値を上回ると、反射光学系A11が大型化してしまって好ましくない。また、上記条件式(A13)の下限値を下回ると、第2反射面が大きくなるため、径方向に大きくなって実行Fナンバーが暗くなって好ましくない。一方、上記条件式(A13)の上限値を上回ると、反射光学系に屈折レンズを配置することが困難となって良好な光学性能を確保することが困難となって好ましくない。
 また、上述の実施形態における反射屈折光学系A1は、光学的パワーを有する最像側レンズ(図1に示す例では負レンズA121)の像側面頂点から金軸像面までの距離をbfとする場合に、下記(A14)を満足している。
0.03<bf/f<0.45   ・・・(A14)
 この条件式(A14)は、バックフォーカスを規定する式である。上記条件式(A14)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系A1は、バックフォーカスを適正化することができる。すなわち、上記条件式(A14)の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなり過ぎて一眼レフカメラへの適用が困難となり、好ましくない。一方、上記条件式(A14)の上限値を上回ると、バックフォーカスが長くなり過ぎて光学系全長の大型化を招き、好ましくない。
 そして、いわゆるミラーレスカメラに適用する場合には、反射屈折光学系A1は、下記条件式(A14’)を満足することが好ましい。
0.03<bf/f<0.35   ・・・(A14’)
 次に別の実施形態について説明する。
 (第2実施形態)
 図2は、実施形態における反射屈折光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
 図2において、この反射屈折光学系B1は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子B14の受光面(像面)上に、物体(被写体)の光学像を形成するものであって、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系B11と、所定の光学的パワーを有し、1または複数の屈折レンズのみを持つ屈折光学系B12とを含む複数の群から成る構成であり、手ぶれ補正を行う際には、図2に示すように、屈折光学系B12に含まれる正レンズ群が移動する。なお、図2で例示した反射屈折光学系B1は、後述する実施例9の反射屈折光学系B1A(図12)と同じ構成である。なお、レンズ群は、1または複数の屈折レンズを備えて構成される。
 図2に示す例では、反射光学系B11は、光線の入射側から伝播順(進行順)に、物体側に凸のメニスカス形状をした正レンズB111と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡B112と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡B113と、像側に凸の正メニスカスレンズB114と、像側に凸の正メニスカスレンズB115とから構成されて成る。
 正レンズB111は、副反射鏡B113が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束を環状(リング状)の外周領域で透過させ、正の光学的パワーで屈折し、正レンズB111より像側に配置されている主反射鏡B112へ入射させる。
 主反射鏡B112は、中央に光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。主反射鏡B112は、裏面に第1反射面を形成した裏面鏡である。主反射鏡B112は、正レンズB111から入射された光束を、前記第1反射面で反射してその光路を折り曲げ、主反射鏡B112より物体側に配置されている副反射鏡B113へ入射させる。このように主反射鏡B112は、物体側から像側へ進行する光束を反射して折り曲げ、像側から物体側へ進行させる。
 副反射鏡B113は、裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。副反射鏡B113は、上述したように、正レンズB111の像側に正レンズB111と同心で配置され、その径は、正レンズB111の径よりも小さい。副反射鏡B113は、主反射鏡B112から入射された光束を、前記第2反射面で反射してその光路を折り曲げ、副反射鏡B113より像側に配置されている正メニスカスレンズB114へ入射させる。このように副反射鏡B113は、像側から物体側へ進行する光束を反射して折り曲げ、物体側から像側へ進行させる。
 正メニスカスレンズB114および正メニスカスレンズB115は、接合レンズであり、主反射鏡B112の前記光透過領域に配置されている。本実施形態では、正メニスカスレンズB114および正メニスカスレンズB115は、主反射鏡B112の前記光透過領域に接合されている。正メニスカスレンズB114、正メニスカスレンズB115および主反射鏡B112の前記光透過領域は、副反射鏡B113から正メニスカスレンズB114へ入射された光束を、透過させ、正の光学的パワーで屈折し、主反射鏡B112より像側に配置されている屈折光学系B12へ入射させる。
 なお、正レンズB111、主反射鏡B112、副反射鏡B113、正メニスカスレンズB114および正メニスカスレンズB115は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、正レンズB111、副反射鏡B113、正メニスカスレンズB114、正メニスカスレンズB115および主反射鏡B112の順で配列されている。
 屈折光学系B12は、手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を含んでいる。図2に示す例では、屈折光学系B12は、両凸の正レンズB121と、両凹の負レンズB122と、両凸の正レンズB123とから構成されて成る。この正レンズB121が手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を構成している。
 手ぶれ補正は、例えば、振動ジャイロと呼ばれるセンサによって手ぶれを検出し、所定の移動機構によってこの正レンズB121を、前記検出した手ぶれを打ち消すように前記検出した手ぶれの手ぶれ量に応じて光軸に直交する方向にシフトすることによって行われる。このような光学系シフト式の手ぶれ補正は、例えば、特開2007-150996号公報および特開2010-136269号公報等に開示されている。
 そして、この実施形態にかかる反射屈折光学系B1は、全系の焦点距離をfとし、前記手ぶれ補正を行うための正レンズ群の焦点距離(図2に示す例では正レンズB121で光学系シフト式手ぶれ補正を行う屈折光学系B12の焦点距離)をtfとし、前記屈折光学系B12の焦点距離をkfとした場合に、下記(B1)および(B2)の条件式を満足するものである。
0.15<tf/f<1.5   ・・・(B1)
0.25<tf/kf<2.5   ・・・(B2)
 さらに、この反射屈折光学系B1の像側には、フィルタB13や撮像素子B14が配置される。これらフィルタB13および撮像素子B14は、第1実施形態の屈折光学系A1におけるフィルタA13および撮像素子A14とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。そして、これらによって物体側の被写体の光学像が、反射屈折光学系B1によりその光軸AXに沿って所定の倍率で撮像素子B14の受光面まで導かれ、撮像素子B14によって前記被写体の光学像が撮像される。
 このような構成の反射屈折光学系B1は、反射光学系B11とは別に設けられた屈折光学系B12に、手ぶれ補正を行うための正レンズ群、図2に示す例では正レンズB121で光学系シフト式手ぶれ補正を行う屈折光学系B12を含んでいる。このため、前記正レンズ群を手ぶれのために移動させる移動機構は、通常の機構でよい。移動機構は、種々の構造の機構を採用することができるが、一例を挙げれば、例えば、上述のそれら特許公報に開示されている。このため、このような構成の反射屈折光学系B1は、より簡単な構造で手ぶれ補正のための光学系を移動することができる。したがって、このような構成によれば、光学系シフト式手ぶれ補正機能を実現するための光学系を搭載した反射屈折光学系B1を提供することができる。
 そして、上記条件式(B1)は、手ぶれ補正のために可動させる正レンズ群の焦点距離を規定する式である。上記条件式(B1)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系B1は、手ぶれ補正制御の適正化を図ることができる。すなわち、上記条件式(B1)の下限値を下回ると、前記正レンズ群の焦点距離が短くなる、つまり、正の光学的パワーが強くなる。このため、通常撮影の画質が劣化してしまうとともに、手ぶれ補正の際における前記正レンズ群の移動量が小さくなり過ぎるために手ぶれ補正の制御が困難になってしまい好ましくない。一方、上記条件式(B1)の上限値を上回ると、前記正レンズ群の焦点距離が長くなる、つまり、正の光学的パワーが弱くなる。このため、逆に、手ぶれ補正の際における前記正レンズ群の移動量が大きくなり過ぎるために、手ぶれ補正の移動機構が大型化してしまうとともに移動速度も速くする必要が生じて前記移動機構に大きな負担がかかって好ましくない。
 また、上記条件式(B2)は、上記条件式(B1)を満たしていることを前提に、前記屈折光学系の焦点距離を規定する式である。上記条件式(B2)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、小型化を図ることができ、また、像面性の良化を図ることができる。すなわち、上記条件式(B2)の下限値を下回ると、前記屈折光学系の光学的パワーが弱くなり過ぎるため、前記屈折光学系B12全長が長くなり、この結果、反射屈折光学系全体B1の大型化を招き、好ましくない。一方、上記条件式(B2)の上限値を上回ると、前記屈折光学系B12の光学的パワーが強くなり過ぎるため、像面性が悪化し内方コマ収差も顕著となって好ましくない。
 また、上述の実施形態における反射屈折光学系B1において、屈折光学系B12の前記正レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズとしての正レンズB121を含み、前記正レンズB121は、前記正レンズB121の物体側曲率半径をtr1とし、そして、前記正レンズB121の像側曲率半径をtr2とする場合に、下記(B3)の条件式を満足している。
-1.5<(tr1+tr2)/(tr1-tr2)<-0.3   ・・・(B3)
 上記条件式(B3)は、前記正レンズ群に含まれる少なくとも1枚の正レンズ(図2に示す例では正レンズB121)の形状を規定する式であり、物体側に凸のメニスカス形状であることを意味する。上記条件式(B3)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系B1は、手ぶれ補正の際における光学性能の収差変動を適切な範囲に保つことができる。
 また、上述の実施形態における反射屈折光学系B1において、反射光学系B11は、この反射光学系の焦点距離をhfとし、この反射光学系B11における最物体側レンズ(図2に示す例では正メニスカスレンズB111)の焦点距離をg1fとし、前記最物体側レンズの物体側曲率半径をg1r1とし、そして、前記最物体側レンズの像側曲率半径をg1r2とする場合に、下記(B4)ないし(B6)の条件式を満足している。
0.1<hf/f<3.5   ・・・(B4)
0.7<g1f/f<3.5   ・・・(B5)
-7.5<(g1r1+g1r2)/(g1r1-g1r2)<1.5   ・・・(B6)
 この条件式(B4)は、反射光学系B11の焦点距離を規定する式である。上記条件式(B4)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系B1は、諸収差を適正に維持でき、バックフォーカスを確保することができ、また、光学系全体の小型化を図ることができる。すなわち、上記条件式(B4)の下限値を下回ると、反射光学系B11の光学的パワーが強くなり、球面収差補正が過剰となり、また、バックフォーカスの確保が困難となって好ましくない。一方、上記条件式(B4)の上限値を上回ると、反射光学系B11の光学的パワーが弱くなり、光学系全体が大型化してしまい好ましくない。
 また、上記条件式(B5)は、最物体側のレンズにおける焦点距離を規定する式であり、光学系全系の焦点距離に対し、略同等(0.9)から略3倍(3.5)までの範囲内にあることを意味する。上記条件式(B5)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系B1は、諸収差を適正に維持でき、バックフォーカスを確保することができ、また、光学系全体の小型化を図ることができる。すなわち、上記条件式(B5)の下限値を下回ると、光学的パワーが強くなり過ぎるため、球面収差の補正が困難となり、また、バックフォーカスの確保が困難となって好ましくない。一方、上記条件式(B5)の上限値を上回ると、光学的パワーが弱くなり、光学系全体の長さが長くなるとともに反射面も大きくなって光学系全体が大型化してしまい好ましくない。
 また、上記条件式(B6)は、最物体側のレンズにおける形状を規定する式であり、球面収差やコマ収差を補正するための式である。上記条件式(B6)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系B1は、球面収差やコマ収差を適正に維持できる。すなわち、上記条件式(B6)の下限値を下回ると、球面収差が補正不足となり、外方コマ収差が目立って好ましくない。一方、上記条件式(B6)の上限値を上回ると、球面収差が補正過剰となり、内方コマ収差が目立って好ましくない。
 また、上述の実施形態における反射屈折光学系B1において、反射光学系B11は、この反射光学系B11における、最物体側レンズ(図2に示す例では正メニスカスレンズB111)の像側面面頂点から最像側反射面(図2に示す例では主反射鏡B112の反射面)面頂点までの距離をhtとし、そして、前記最像側反射面の曲率半径をg2rとする場合に、下記(B7)および(B8)の条件式を満足している。
0.05<ht/f<0.45   ・・・(B7)
-3.5<g2r/f<-0.25   ・・・(B8)
 これら条件式(B7)および(B8)は、反射光学系B11の大きさ(サイズ)を規定する式である。上記条件式(B7)および(B8)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系B1は、反射光学系B11の大きさを適正化することができる。すなわち、上記条件式(B7)の下限値を下回ると、反射光学系B11に屈折レンズを配置することが困難となって良好な光学性能を確保することが困難となって好ましくない。一方、上記条件式(B7)の上限値を上回ると、反射光学系B11が大型化してしまって好ましくない。また、上記条件式(B8)の下限値を下回ると、第2反射面(副反射鏡B113の反射面)が大きくなるため、径方向に大きくなって実行Fナンバーが暗くなって好ましくない。一方、上記条件式(B8)の上限値を上回ると、反射光学系に屈折レンズを配置することが困難となって良好な光学性能を確保することが困難となって好ましくない。
 また、上述の実施形態における反射屈折光学系B1は、光学的パワーを有する最像側レンズ(図2に示す例では正レンズB123)の像側面頂点から光軸像面までの距離をbfとする場合に、下記(B9)を満足している。
0.03<bf/f<0.45   ・・・(B9)
 この条件式(B9)は、バックフォーカスを規定する式である。上記条件式(B9)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系B1は、バックフォーカスを適正化することができる。すなわち、上記条件式(B9)の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなり過ぎて一眼レフカメラへの適用が困難となり、好ましくない。一方、上記条件式(B9)の上限値を上回ると、バックフォーカスが長くなり過ぎて光学系全長の大型化を招き、好ましくない。
 そして、いわゆるミラーレスカメラに適用する場合には、反射屈折光学系B1は、下記条件式(B9’)を満足することが好ましい。
0.03<bf/f<0.35   ・・・(B9’)
 また、このような構成の各反射屈折光学系A1、B1において、プラスチックレンズを用いる場合では、プラスチック(樹脂材料)中に最大長が30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したレンズであることが好ましい。
 一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光が散乱し透過率が低下するので、光学材料として使用することが困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長よりも小さくすることによって、光は、実質的に散乱しない。そして、樹脂材料は、温度上昇に伴って屈折率が低下してしまうが、無機粒子は、逆に、温度上昇に伴って屈折率が上昇する。このため、このような温度依存性を利用して互いに打ち消し合うように作用させることで、温度変化に対して屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。より具体的には、母材となる樹脂材料に最大長で30ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることによって、屈折率の温度依存性を低減した樹脂材料となる。例えば、アクリルに酸化ニオブ(Nb)の微粒子を分散させる。このような構成の各反射屈折光学系A1、B1において、少なくとも1枚のレンズに、このような無機微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズを用いることによって、各反射屈折光学系A1、B1の環境温度変化に伴うバックフォーカスのずれを小さく抑えることが可能となる。
 このような無機微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズは、以下のように成形されることが好ましい。
 屈折率の温度変化について説明すると、屈折率の温度変化n(T)は、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率nを温度Tで微分することによって式Fで表される。
n(T)=((n+2)×(n-1))/6n×(-3α+(1/[R])×(∂[R]/∂T))   ・・・(F)
ただし、αは、線膨張係数であり、[R]は、分子屈折である。
 樹脂材料の場合では、一般に、屈折率の温度依存性に対する寄与は、式F中の第1項に較べて第2項が小さく、ほぼ無視することができる。例えば、PMMA樹脂の場合では、線膨張係数αは、7×10-5であって、式Fに代入すると、n(T)=-12×10-5(/℃)となり、実測値と略一致する。
 具体的には、従来は、-12×10-5[/℃]程度であった屈折率の温度変化n(T)を、絶対値で8×10-5[/℃]未満に抑えることが好ましい。さらに好ましくは、絶対値で6×10-5[/℃]未満にすることである。
 よって、このような樹脂材料としては、ポリオレフィン系の樹脂材料やポリカーボネイト系の樹脂材料やポリエステル系の樹脂材料が好ましい。ポリオレフィン系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約-11×10-5(/℃)となり、ポリカーボネイト系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約-14×10-5(/℃)となり、そして、ポリエステル系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約-13×10-5(/℃)となる。
 <反射屈折光学系と組み合わせ可能な撮像装置の説明>
 次に、上述の反射屈折光学系A1、B1と組み合わせられるミラーレスタイプの撮像装置について説明する。図3は、実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。図3において、撮像装置3は、交換レンズ装置4と、撮像装置本体5とを備えている。
 交換レンズ装置4は、撮像装置本体5に対し着脱可能な光学系である。交換レンズ装置4は、撮像レンズとして機能する図1に示したような反射屈折光学系A1と、光軸方向にフォーカスレンズを駆動してフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成される。なお、前記反射屈折光学系A1に代え、撮像レンズとして機能する図2に示したような反射屈折光学系B1が用いられてもよく、また、前記反射屈折光学系A1に加えて、反射屈折光学系B1の手振れ補正機能も備えられてもよい。
 撮像装置本体5は、撮像素子51と、第1表示装置52と、ファインダ用の第2表示装置53と、処理制御部54と、接眼レンズ55とを備えている。被写体からの光線は、反射屈折光学系A1(B1)によって撮像素子51の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
 撮像素子51は、反射屈折光学系A1(B1)により結像された被写体の光学像をR,G,Bの色成分の電気信号(画像信号)に変換し、R,G,B各色の画像信号として処理制御部54に出力するものである。撮像素子51は、例えばCCD(Charge-Coupled Devices)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の2次元イメージセンサ等である。撮像素子51は、処理制御部54によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子51における各画素の出力信号の読出し(水平同期、垂直同期、転送)等の撮像動作が制御される。
 処理制御部54は、撮像素子51から出力されたR,G,B各色の画像信号に基づいて被写体の画像における画像データを生成するものである。より具体的には、処理制御部54は、撮像素子51からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整(WB調整)、輪郭補正および色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から画像データを生成する。そして、処理制御部54は、この画像データに対し、解像度変換等の所定の画像処理を行う。処理制御部54は、この画像データを第1表示装置および第2表示装置へそれぞれ出力する。また、処理制御部54は、撮像装置本体5全体を制御する。この制御によって、撮像装置本体5は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。処理制御部54は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子および周辺回路等を備えて構成される。
 また、必要に応じて処理制御部54は、撮像素子51の受光面上に形成される被写体の光学像における歪みを補正する公知の歪み補正処理等の、反射屈折光学系A1(B1)では補正しきれなかった収差を補正するように構成されてもよい。歪み補正は、収差によって歪んだ画像を肉眼で見える光景と同様な相似形の略歪みのない自然な画像に補正するものである。このように構成することによって、反射屈折光学系A1(B1)によって撮像素子51へ導かれた被写体の光学像に歪みが生じていたとしても、略歪みのない自然な画像を生成することが可能となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、歪曲収差を除く他の諸収差だけを考慮すればよいので、反射屈折光学系A1(B1)の設計の自由度が増し、設計がより容易となる。
 また、必要に応じて処理制御部54は、撮像素子51の受光面上に形成される被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する公知の周辺照度落ち補正処理を含んでもよい。周辺照度落ち補正(シェーディング補正)は、周辺照度落ち補正を行うための補正データを予め記憶しておき、撮影後の画像(画素)に対して補正データを乗算することによって実行される。周辺照度落ちが主に撮像素子51における感度の入射角依存性、レンズの口径食およびコサイン4乗則等によって生じるため、前記補正データは、これら要因によって生じる照度落ちを補正するような所定値に設定される。このように構成することによって、反射屈折光学系A1(B1)によって撮像素子51へ導かれた被写体の光学像に周辺照度落ちが生じていたとしても、周辺まで充分な照度を持った画像を生成することが可能となる。
 第1表示装置52は、撮像装置本体5の背面に配置され、処理制御部54からの画像データによって被写体の画像を表示するものである。第1表示装置52は、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)および有機ELディスプレイ等である。第1表示装置52によっていわゆるライブビューが表示される。
 第2表示装置53は、撮像装置本体5内に配置され、電子ビューファインダーとして、処理制御部54からの画像データによって被写体の画像を表示するものである。第2表示装置53は、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)および有機ELディスプレイ等である。第2表示装置53に表示された画像は、接眼レンズ55を介して観察される。
 なお、上述では、撮像装置3は、交換レンズタイプであるが、撮像装置本体と反射屈折光学系A1(B1)の撮像光学系とを一体に組み合わせた一体型であってもよい。また、第2表示装置53および接眼レンズ55は、省略されてもよい。また、反射屈折光学系A1に代え、反射屈折光学系B1が用いられる場合には、手ぶれを検出する振動ジャイロや、前記検出結果に基づいて、前記手ぶれ補正用の正レンズ群を駆動して手ぶれ補正を行うための前記図略の移動機構の制御を行う手ぶれ補正制御装置は、交換レンズ装置4に組み込まれてもよく、また、撮像装置本体5に組み込まれてもよい。あるいは、前記振動ジャイロおよび手ぶれ補正制御装置は、別々に、交換レンズ装置4および撮像装置本体5に組み込まれてもよい。
 このような構成の撮像装置3において、まず、静止画を撮影する場合は、処理制御部54は、撮像装置3に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカスレンズを移動させることによってフォーカシングを行う。お、反射屈折光学系A1に代え、反射屈折光学系B1が用いられる場合には、あるいは、反射屈折光学系A1に反射屈折光学系B1の手振れ補正機能がさらに備えられる場合には、交換レンズ装置4の反射屈折光学系B1における前記正レンズ群(図2に示す例では屈折光学系B12の正レンズB121)によって手ぶれ補正も行われる。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子51の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、処理制御部54に出力される。その画像信号は、処理制御部54により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が第1および第2表示装置52、53のそれぞれに表示される。そして、撮影者は、前記第1表示装置52または接眼レンズ55を介して第2表示装置53を参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン(不図示)が押されることによって、処理制御部54における、静止画用のメモリとしての記憶素子に画像データが格納され、静止画像が得られる。
 また、動画撮影を行う場合は、処理制御部54は、撮像装置3に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、前記第1表示装置52または接眼レンズ55を介して第2表示装置53を参照することで、被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。前記シャッターボタン(不図示)が押されることによって、動画撮影が開始される。そして、動画撮影時、処理制御部54は、撮像装置3に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。なお、反射屈折光学系A1に代え、反射屈折光学系B1が用いられる場合には、あるいは、反射屈折光学系A1に反射屈折光学系B1の手振れ補正機能がさらに備えられる場合には、交換レンズ装置4の反射屈折光学系B1における前記正レンズ群(図2に示す例では屈折光学系B12の正レンズB121)によって手ぶれ補正も行われる。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子51の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、処理制御部54に出力される。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子51の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、処理制御部54に出力される。その画像信号は、処理制御部54により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が第1および第2表示装置52、53のそれぞれに表示される。そして、もう一度前記シャッターボタン(不図示)を押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、処理制御部54における、動画用のメモリとしての記憶素子に格納され、動画像が得られる。
 このような構成の撮像装置3は、より簡単な構造で合焦のための光学系を移動することができる反射屈折光学系A1を備えるので、ウォブリング動作を行うオートフォーカス機能をより容易に装備することができる。
 また、反射屈折光学系A1に代え、反射屈折光学系B1が用いられる場合には、このような構成の撮像装置3は、光学系シフト式手ぶれ補正機能を実現するための光学系を搭載した反射屈折光学系B1を備えるので、このような撮像装置3は、手ぶれ補正機能をより容易に装備することができる。
 <反射屈折光学系のより具体的な実施形態の説明>
 以下、図1および図2に示したような反射屈折光学系A1、B1、すなわち図3に示したような撮像装置3に備えられる反射屈折光学系A1、B1の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
[実施例1]
 図4は、実施例1における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図16は、実施例1における反射屈折光学系の収差図である。図16(A)は、無限端の場合を示し、図16(B)は、撮影距離5mの場合を示す。図16(B)は、撮影距離の一例である。
 実施例1の反射屈折光学系A1Aは、図4に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、負の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2とから成る構成であり、合焦の際には、図4に示すように、反射光学系Gr1は、固定され、屈折光学系Gr2に含まれる負レンズL6が移動する。
 より詳しくは、実施例1の反射屈折光学系A1Aは、各光学系(Gr1、Gr2)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、物体側に凸のメニスカス形状をした正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、両凸の正レンズである第4レンズL4と、像側に凸の正メニスカスレンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、後述の面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、これに含まれる少なくとも1枚の負レンズとして両凹の負レンズである第6レンズL6から構成されて成る。この第6レンズL6が合焦の際に図4に示すように光軸に沿って移動する。
 そして、屈折光学系Gr2の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
 図4において、各光学素子の面に付されている番号ri(i=1,2,3,・・・)は、光線の入射側から伝播順(進行順)に数えた場合のi番目のレンズ面や反射面(ただし、レンズの接合面は2つの面として数えるものとする。)である。したがって、光束が反射面で折れ曲がるために、光束が複数通る面には、複数の面番号が付され、そして、上述したように、主反射鏡L2のように1つの面が所定の領域に分けられている場合にも領域ごとに異なる面番号が付されることによって複数の面番号が付されている。なお、平行平板FTの両面および撮像素子SRの受光面も1つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、後述の実施例2ないし実施例13についても同様である(図5ないし図15)。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例1~13の各図4ないし図15を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号(r1)が付されているが、これらの曲率などが各実施例1~13を通じて同一であるという意味ではない。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。なお、デジタル映像信号は、後述の実施例2ないし実施例12も同様に、有線あるいは無線の通信によって他のデジタル機器に伝送されてもよい。
 実施例1の反射屈折光学系A1Aにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例1
焦点距離;200mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        109.468   3.875   1.55168   64.20
2        251.264   32.824
3        -83.316   3.500   1.65160   58.44
4(第1反射面) -116.501   -3.500   1.65160   58.44
5        -83.316  -27.630
6        -64.173  -3.061   1.55168   64.20
7(第2反射面) -79.157   3.061   1.55168   64.20
8        -64.173   22.403
9         50.949   2.207   1.71300   53.93
10       -49.172   0.010   1.51400   42.83
11       -49.172   3.000   1.55168   64.20
12       -83.316   0.010   1.51400   42.83
13       -83.316   3.500   1.65160   58.44
14       -116.501   可変
15       -44.516   1.500   1.56883   56.04
16        27.891   可変
17        ∞    1.200   1.55168   64.20
18        ∞
像面        ∞
可変面間距離
撮影距離         ∞    5m
第14面と第15面間  2.515    4.258
第16面と第17面間  4.469    2.726
 上記の面データにおいて、面番号は、図4に示した各レンズ面に付した符号ri(i=1,2,3,…)の番号iが対応する。
 また、“r”は、各面の曲率半径(単位はmm)、“d”は、光軸上の各レンズ面の間隔(軸上面間隔)、“nd”は、各レンズのd線(波長587.56nm)に対する屈折率、“νd”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、平行平板FTの両面、撮像素子SRの受光面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞(無限大)である。
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例1の反射屈折光学系A1Aにおける各収差を図16に示す。図16(A)および(B)において左から順に、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)、非点収差(ASTIGMATISM FIELD CURVE)および歪曲収差(DISTORTION)をそれぞれ示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをmm単位で表しており、その縦軸は、最大入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをmm単位で表しており、その縦軸は、像高をmm単位で表している。歪曲収差の横軸は、実際の像高を理想像高に対する割合(%)で表しており、縦軸は、その像高をmm単位で表している。また、非点収差の図中、破線は、タンジェンシャル(メリディオナル)面、実線は、サジタル(ラディアル)面における結果をそれぞれ表している。
 球面収差、非点収差および歪曲収差の図は、上記d線(波長587.56nm)を用いた場合の結果である。
 以上のような扱いは、以下に示す実施例2~13にかかるコンストラクションデータ、各収差を示す図16ないし図28においても同様である。なお、図24ないし図28では、歪曲収差を示す図は、省略されている。
[実施例2]
 図5は、実施例2における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図17は、実施例2における反射屈折光学系の収差図である。図17(A)は、無限端の場合を示し、図17(B)は、撮影距離2mの場合を示す。図17(B)は、撮影距離の一例である。
 実施例2の反射屈折光学系A1Bは、図5に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、負の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr3とから成る構成であり、合焦の際には、図5に示すように、反射光学系Gr1および屈折光学系Gr3は、固定され、屈折光学系Gr2に含まれる負レンズL6が移動する。
 より詳しくは、実施例2の反射屈折光学系A1Bは、各光学系(Gr1、Gr2、Gr3)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、物体側に凸のメニスカス形状をした正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、両凸の正レンズである第4レンズL4と、像側に凸の正メニスカスレンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、これに含まれる少なくとも1枚の負レンズとして両凹の負レンズである第6レンズL6から構成されて成る。この第6レンズL6が合焦の際に図5に示すように光軸に沿って移動する。
 屈折光学系Gr3は、両凸の正レンズである第7レンズL7から構成されて成る。
 そして、屈折光学系Gr3の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例2の反射屈折光学系A1Bにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例2
焦点距離;200mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        89.696   4.250   1.530209   65.70
2        206.745   26.625
3        -90.413   3.500   1.65160   58.44
4(第1反射面)-100.861  -3.500   1.65160   58.44
5        -90.413  -24.992
6       -374.056   -3.000   1.55168   64.20
7(第2反射面) -72.912   3.000   1.55168   64.20
8       -374.056   14.472
9       1395.854   2.000   1.71300   53.93
10       -53.239   0.010   1.51400   42.83
11       -53.239   1.000   1.55168   64.20
12       -90.413   0.010   1.51400   42.83
13       -90.413   3.500   1.65160   58.44
14      -100.861   可変
15      -308.875   1.500   1.69680   55.50
16       26.725   可変
17       47.783   3.749   1.52274   51.27
18       -90.834   0.500
19        ∞    1.200   1.55168   64.20
20        ∞
像面        ∞
可変面間距離
撮影距離         ∞    2m
第14面と第15面間  1.500   10.382
第16面と第17面間  19.376   10.382
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例2の反射屈折光学系A1Bにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図17に示す。
[実施例3]
 図6は、実施例3における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図18は、実施例3における反射屈折光学系の収差図である。図18(A)は、無限端の場合を示し、図18(B)は、撮影距離2mの場合を示す。図18(B)は、撮影距離の一例である。
 実施例3の反射屈折光学系A1Cは、図6に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、負の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr3とから成る構成であり、合焦の際には、図6に示すように、反射光学系Gr1および屈折光学系Gr3は、固定され、屈折光学系Gr2に含まれる負レンズL7が移動する。
 より詳しくは、実施例3の反射屈折光学系A1Cは、各光学系(Gr1、Gr2、Gr3)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、物体側に凸のメニスカス形状をした正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、両凹の負レンズである第4レンズL4と、両凸の正レンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、両凸の正レンズである第6レンズL6と、これに含まれる少なくとも1枚の負レンズとして両凹の負レンズである第7レンズL7とから構成されて成る。この第7レンズL7が合焦の際に図6に示すように光軸に沿って移動する。
 屈折光学系Gr3は、両凸の正レンズである第8レンズL8から構成されて成る。
 そして、屈折光学系Gr3の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例3の反射屈折光学系A1Cにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例3
焦点距離;200mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        81.564   4.310   1.625269   58.8242
2        175.418   26.666
3        -87.921   3.500   1.65160   58.44
4(第1反射面)-102.332   -3.500   1.65160   58.44
5        -87.921  -21.533
6       -216.299   -3.000   1.55168   64.20
7(第2反射面) -73.719   3.000   1.55168   64.20
8       -216.299   21.000
9        -53.220   2.000   1.84666   23.80
10       50.413   0.010   1.51400   42.83
11       50.413   1.513   1.55168   64.20
12       -87.921   0.010   1.51400   42.83
13       -87.921   3.500   1.65160   58.44
14      -102.332   1.000
15       69.024   1.617   1.84666   23.80
16       -74.794   可変
17       -75.942   1.500   1.70731   54.09
18       28.939   可変
19       57.285   4.236   1.83500   43.00
20      -105.475   0.500
21        ∞    1.200   1.55168   64.20
22        ∞
像面        ∞
可変面間距離
撮影距離         ∞    2m
第16面と第17面間  1.500    10.494
第18面と第19面間  19.171   10.177
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例3の反射屈折光学系A1Cにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図18に示す。
[実施例4]
 図7は、実施例4における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図19は、実施例4における反射屈折光学系の収差図である。図19(A)は、無限端の場合を示し、図19(B)は、撮影距離3mの場合を示す。図19(B)は、撮影距離の一例である。
 実施例4の反射屈折光学系A1Dは、図7に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、負の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2とから成る構成であり、合焦の際には、図7に示すように、反射光学系Gr1は、固定され、屈折光学系Gr2に含まれる負レンズL6が移動する。
 より詳しくは、実施例4の反射屈折光学系A1Dは、各光学系(Gr1、Gr2)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、物体側に凸のメニスカス形状をした正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、両凸の正レンズである第4レンズL4と、像側に凸の負メニスカスレンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、これに含まれる少なくとも1枚の負レンズとして両凹の負レンズである第6レンズL6から構成されて成る。この第6レンズL6が合焦の際に図7に示すように光軸に沿って移動する。
 そして、屈折光学系Gr2の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例4の反射屈折光学系A1Dにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例4
焦点距離;215mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        92.726   5.318   1.55168   64.20
2        173.225   39.915
3       -117.667   10.579   1.65160   58.44
4(第1反射面)-159.524  -10.579   1.65160   58.44
5       -117.667  -34.729
6       -470.857   -3.086   1.55168   64.20
7(第2反射面)-115.040   3.086   1.55168   64.20
8       -470.857   28.820
9        71.643   2.757   1.71300   53.93
10      -105.072   0.007   1.51400   42.83
11      -105.072   6.224   1.55168   64.20
12      -117.667   0.007   1.51400   42.83
13      -117.667   10.579   1.65160   58.44
14      -159.524   可変
15       -46.035   1.641   1.56883   56.04
16       434.190   可変
17        ∞    1.182   1.55168   64.20
18        ∞
像面        ∞
可変面間距離
撮影距離         ∞    3m
第14面と第15面間  1.618    14.631
第18面と第19面間  14.631    0.6
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例4の反射屈折光学系A1Dにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図19に示す。
[実施例5]
 図8は、実施例5における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図20は、実施例5における反射屈折光学系の収差図である。図20(A)は、無限端の場合を示し、図20(B)は、撮影距離3mの場合を示す。図20(B)は、撮影距離の一例である。
 実施例5の反射屈折光学系A1Eは、図8に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、負の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2とから成る構成であり、合焦の際には、図8に示すように、反射光学系Gr1は、固定され、屈折光学系Gr2に含まれる負レンズ群(第6レンズL6および第7レンズL7)が移動する。
 より詳しくは、実施例5の反射屈折光学系A1Eは、各光学系(Gr1、Gr2)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、物体側に凸のメニスカス形状をした正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、両凸の正レンズである第4レンズL4と、像側に凸の負メニスカスレンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、これに含まれる少なくとも1枚の負レンズとして両凹の負レンズである第6レンズL6と、像側に凸の正メニスカスレンズである第7レンズL7とから構成されて成る。これら第6レンズL6および第7レンズL7から成る前記負レンズ群が合焦の際に図8に示すように光軸に沿って移動する。
 そして、屈折光学系Gr2の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例5の反射屈折光学系A1Eにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例5
焦点距離;215mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        193.675   5.318   1.571371   62.2504
2        763.508   39.915
3        -116.566   4.000   1.65160   58.44
4(第1反射面) -147.945   -4.000   1.65160   58.44
5        -116.566  -34.729
6        -128.116   -3.086   1.55168   64.20
7(第2反射面) -115.991   3.086   1.55168   64.20
8        -128.116   28.820
9        418.065   2.757   1.71300   53.93
10       -44.838   0.007   1.51400   42.83
11       -44.838   6.224   1.55168   64.20
12       -116.566   0.007   1.51400   42.83
13       -116.566   4.000   1.65160   58.44
14       -147.945   可変
15       -156.994   1.641   1.69680   55.50
16        22.642   2.590
17        26.310   2.563   1.52662   49.89
18       944.541   可変
19        ∞    1.182   1.55168   64.20
20        ∞
像面        ∞
可変面間距離
撮影距離         ∞    3m
第14面と第15面間  1.194   10.985
第18面と第19面間  12.094   2.303
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例5の反射屈折光学系A1Eにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図20に示す。
[実施例6]
 図9は、実施例6における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図21は、実施例6における反射屈折光学系の収差図である。図21(A)は、無限端の場合を示し、図21(B)は、撮影距離1.5mの場合を示す。図21(B)は、撮影距離の一例である。
 実施例6の反射屈折光学系A1Fは、図9に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2と、負の光学的パワーを有する屈折光学系Gr3とから成る構成であり、合焦の際には、図9に示すように、反射光学系Gr1および屈折光学系Gr2は、固定され、屈折光学系Gr3に含まれる負レンズ群(第7レンズL7および第8レンズL8)が移動する。
 より詳しくは、実施例6の反射屈折光学系A1Fは、各光学系(Gr1、Gr2、Gr3)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、両凸の正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、両凹形状をした副反射鏡L3と、像側に凸の正メニスカスレンズである第4レンズL4と、像側に凸の正メニスカスレンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、両凸の正レンズである第6レンズL6から構成されて成る。
 屈折光学系Gr3は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、これに含まれる少なくとも1枚の負レンズとして両凹の負レンズである第7レンズL7と、両凸の正レンズである第8レンズL8とから構成されて成る。これら第7レンズL7および第8レンズL8から成る前記負レンズ群が合焦の際に図9に示すように光軸に沿って移動する。
 そして、屈折光学系Gr3の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例6の反射屈折光学系A1Fにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例6
焦点距離;135mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        277.298   5.318   1.48749   70.44
2        -174.173   32.235
3        -108.835   4.000   1.65160   58.44
4(第1反射面) -166.975   -4.000   1.65160   58.44
5        -108.835  -27.049
6       11582.584  -3.086   1.55168   64.20
7(第2反射面) -227.938   3.086   1.55168   64.20
8       11582.584   23.905
9        -191.950   2.757   1.71300   53.93
10       -33.558   0.007   1.51400   42.83
11       -33.558   6.224   1.55168   64.20
12       -108.835   0.007   1.51400   42.83
13       -108.835   4.000   1.65160   58.44
14       -166.975   1.500
15        31.746   2.586   1.48749   70.44
16       -678.704   可変
17       5806.584   1.600   1.75836   48.57
18        25.694   12.422
19        31.974   4.595   1.50563   58.75
20      -3471.238   可変
21        ∞    1.182   1.55168   64.20
22        ∞
像面        ∞
可変面間距離
撮影距離         ∞    1.5m
第16面と第17面間  1.500    8.868
第20面と第21面間  7.945    0.577
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例6の反射屈折光学系A1Fにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図21に示す。
[実施例7]
 図10は、実施例7における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図22は、実施例7における反射屈折光学系の収差図である。図22(A)は、無限端の場合を示し、図22(B)は、撮影距離1.5mの場合を示す。図22(B)は、撮影距離の一例である。
 実施例7の反射屈折光学系A1Gは、図10に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2と、負の光学的パワーを有する屈折光学系Gr3と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr4とから成る構成であり、合焦の際には、図10に示すように、反射光学系Gr1、屈折光学系Gr2および屈折光学系Gr4は、固定され、屈折光学系Gr3に含まれる負レンズ群(第7レンズL7)が移動する。
 より詳しくは、実施例7の反射屈折光学系A1Gは、各光学系(Gr1、Gr2、Gr3、Gr4)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、両凸の正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、両凹の負レンズである第4レンズL4と、両凸の正レンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、両凸の正レンズである第6レンズL6から構成されて成る。
 屈折光学系Gr3は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、これに含まれる少なくとも1枚の負レンズとして像側に凸の負メニスカスレンズである第7レンズL7から構成されて成る。この第7レンズL7が合焦の際に図10に示すように光軸に沿って移動する。
 屈折光学系Gr4は、両凸の正レンズである第8レンズL8から構成されて成る。
 そして、屈折光学系Gr4の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例7の反射屈折光学系A1Gにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例7
焦点距離;130mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        241.161   4.921   1.552976   47.18
2        -214.588   26.215
3        -97.582   4.000   1.65160   58.44
4(第1反射面) -163.424   -4.000   1.65160   58.44
5        -97.582  -21.029
6        -175.164   -3.086   1.55168   64.20
7(第2反射面) -421.963   3.086   1.55168   64.20
8        -175.164   24.114
9        -142.457   1.600   1.71300   53.93
10        26.932   0.007   1.51400   42.83
11        26.932   2.757   1.55168   64.20
12       -97.582   0.007   1.51400   42.83
13       -97.582   4.000   1.65160   58.44
14       -163.424   1.500
15        54.816   2.067   1.48749   70.44
16       -843.487   可変
17       103.514   1.600   1.83798   35.58
18        31.413   可変
19        66.833   5.510   1.62385   32.81
20       -61.434   0.600
21        ∞    1.182   1.55168   64.20
22        ∞
像面        ∞
可変面間距離
撮影距離         ∞    1.5m
第16面と第17面間  1.500    10.505
第18面と第19面間  26.789    17.783
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例7の反射屈折光学系A1Gにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図22に示す。
[実施例8]
 図11は、実施例8における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図23は、実施例8における反射屈折光学系の収差図である。図23(A)は、無限端の場合を示し、図23(B)は、撮影距離1.5mの場合を示す。図23(B)は、撮影距離の一例である。
 実施例8の反射屈折光学系A1Hは、図11に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2と、負の光学的パワーを有する屈折光学系Gr3と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr4とから成る構成であり、合焦の際には、図11に示すように、反射光学系Gr1、屈折光学系Gr2および屈折光学系Gr4は、固定され、屈折光学系Gr3に含まれる負レンズ群(第7レンズL7)が移動する。
 より詳しくは、実施例8の反射屈折光学系1Hは、各光学系(Gr1、Gr2、Gr3、Gr4)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、両凸の正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、両凸形状をした副反射鏡L3と、両凹の負レンズである第4レンズL4と、両凸の正レンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、両凸の正レンズである第6レンズL6から構成されて成る。
 屈折光学系Gr3は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、これに含まれる少なくとも1枚の負レンズとして物体側に凸の負メニスカスレンズである第7レンズL7から構成されて成る。この第7レンズL7が合焦の際に図11に示すように光軸に沿って移動する。
 屈折光学系Gr4は、両凸の正レンズである第8レンズL8から構成されて成る。
 そして、屈折光学系Gr4の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例8の反射屈折光学系A1Hにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例8
焦点距離;250mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        233.099   4.846   1.55075   57.81
2        -515.509   63.136
3        -182.244   4.000   1.65160   58.44
4(第1反射面) -445.429   -4.000   1.65160   58.44
5        -182.244  -57.950
6        -635.358   -3.086   1.55168   64.20
7(第2反射面) 1463.388   3.086   1.55168   64.20
8        -635.358   61.035
9        -169.087   1.600   1.71300   53.93
10        30.967   0.007   1.51400   42.83
11        30.967   2.532   1.55168   64.20
12       -182.244   0.007   1.51400   42.83
13       -182.244   4.000   1.65160   58.44
14       -445.429   1.500
15        65.152   2.074   1.61287   59.53
16       -243.263   可変
17       510.398   1.600   1.83852   34.51
18        52.184   可変
19        94.639   4.731   1.83361   24.09
20       -118.657   0.600
21        ∞    1.182   1.55168   64.20
22        ∞
像面        ∞
可変面間距離
撮影距離         ∞    1.5m
第16面と第17面間  1.500    27.167
第18面と第19面間  50.714    25.047
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例8の反射屈折光学系A1Hにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図23に示す。
 上記に列挙した実施例1~8の反射屈折光学系A1A~A1Hに、上述した条件式(A1)~(A14)を当てはめた場合のそれぞれの数値を、表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 以上、説明したように、上記実施例1~8における反射屈折光学系A1A~A1Hは、反射光学系とは別に設けられた屈折光学系に、合焦を行うための負レンズ群を含んでいる。このため、前記負レンズ群を合焦のために移動させる移動機構は、例えばインナーフォーカス方式の場合に用いられる通常の機構でよい。このため、このような構成の反射屈折光学系A1A~A1Hは、より簡単な構造で合焦のための光学系を移動することができる。
 なお、上述の実施例8において、さらに手振れ補正機能が加えられてもよい。この場合の反射屈折光学系B1Dは、実施例12として、破線で示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2とから成る構成である。反射光学系Gr1は、第1レンズL1と、主反射鏡L2と、副反射鏡L3と、第4レンズL4と、第5レンズL5とから構成され、屈折光学系Gr2は、手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を含み、第6ないし第8レンズL6、L7、L8から構成される。この第6レンズL6が手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を構成しており、手ぶれ補正の際に図11に示すように光軸と直交する面(XY面)内で移動する。そして、この場合では、面番号16および面番号18のコンストラクションデータは、上記に代え、下記となる。
 数値実施例12
焦点距離;250mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
16       -243.263   1.500
18        52.184   50.714
 このような反射屈折光学系B1Dにおける球面収差(正弦条件)および非点収差を図27に示す。図27は、実施例12における反射屈折光学系の収差図である。図27(A)は、無限端の場合を示し、図27(B)は、手ぶれ角0.5°を補正した場合を示す。図27(B)は、手ぶれ角の一例である。ここで、手ぶれ角とは、手ぶれ前の光軸と手ぶれ後の光軸のなす角度をいう。
[実施例9]
 図12は、実施例9における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図24は、実施例9における反射屈折光学系の収差図である。図24(A)は、無限端の場合を示し、図24(B)は、手ぶれ角0.5°を補正した場合を示す。図24(B)は、手ぶれ角の一例である。
 実施例9の反射屈折光学系B1Aは、図12に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2とから成る構成であり、手ぶれ補正の際には、図12に示すように、屈折光学系Gr2に含まれる正レンズL6が移動する。
 より詳しくは、実施例9の反射屈折光学系B1Aは、各光学系(Gr1、Gr2)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、物体側に凸のメニスカス形状をした正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、像側に凸の正メニスカスレンズとである第4レンズL4と、像側に凸の正メニスカスレンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、後述の面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を含んでいる。屈折光学系Gr2は、両凸の正レンズである第6レンズL6と、両凹の負レンズである第7レンズL7と、両凸の正レンズである第8レンズL8とから構成されて成る。この第6レンズL6が手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を構成しており、手ぶれ補正の際に図12に示すように光軸と直交する面(XY面)内で移動する。
 そして、屈折光学系Gr2の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例9の反射屈折光学系B1Aにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例9
焦点距離;200mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1         77.905   4.079   1.70102   54.92
2        125.681   26.153
3        -92.876   3.500   1.65160   58.44
4(第1反射面) -105.025   -3.500   1.65160   58.44
5        -92.876  -21.020
6        -315.602   -3.000   1.55168   64.20
7(第2反射面) -85.915   3.000   1.55168   64.20
8        -315.602   21.000
9        -53.791   2.000   1.48749   70.45
10       -21.235   0.010   1.51400   42.83
11       -21.235   1.000   1.55168   64.20
12       -92.876   0.010   1.51400   42.83
13       -92.876   3.500   1.65160   58.44
14       -105.025   1.000
15        37.415   1.628   1.48749   70.45
16       -273.514   1.500
17      -21873.924   1.500   1.83532   42.06
18        24.633   29.495
19        86.849   4.645   1.83500   43.00
20       -65.772   0.500
21        ∞    1.200   1.55168   64.20
22        ∞
像面        ∞
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例9の反射屈折光学系B1Aにおける各収差を図24に示す。
[実施例10]
 図13は、実施例10における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図25は、実施例10における反射屈折光学系の収差図である。図25(A)は、無限端の場合を示し、図25(B)は、手ぶれ角0.3°を補正した場合を示す。図25(B)は、手ぶれ角の一例である。
 実施例10の反射屈折光学系B1Bは、図13に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2とから成る構成であり、手ぶれ補正の際には、図13に示すように、屈折光学系Gr2に含まれる正レンズL6が移動する。
 より詳しくは、実施例10の反射屈折光学系B1Bは、各光学系(Gr1、Gr2)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、両凸の正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、像側に凸の正メニスカスレンズである第4レンズL4と、像側に凸の正メニスカスレンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を含んでいる。屈折光学系Gr2は、両凸の正レンズである第6レンズL6と、両凹の負レンズである第7レンズL7と、両凸の正レンズである第8レンズL8とから構成されて成る。この第6レンズL6が手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を構成しており、手ぶれ補正の際に図13に示すように光軸と直交する面(XY面)内で移動する。
 そして、屈折光学系Gr2の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例10の反射屈折光学系B1Bにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例10
焦点距離;130mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1         242.462   5.318   1.51272   63.02
2        -178.704   32.235
3        -108.185   4.000   1.65160   58.44
4(第1反射面) -185.334   -4.000   1.65160   58.44
5        -108.185  -27.049
6        -7621.063   -3.086   1.55168   64.20
7(第2反射面) -327.414   3.086   1.55168   64.20
8        -7621.063   21.141
9        -382.488   2.757   1.48749   70.45
10        -38.879   0.007   1.51400   42.83
11        -38.879   6.224   1.55168   64.20
12       -108.185   0.007   1.51400   42.83
13       -108.185   4.000   1.65160   58.44
14       -185.334   1.500
15        42.408   2.319   1.48749   70.45
16        -377.081  1.616
17        -161.477  1.600   1.83738   36.86
18        36.575   15.857
19        47.344   4.484   1.68642   40.41
20       -183.468   8.772
21        ∞    1.182   1.55168   64.20
22        ∞
像面        ∞
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例10の反射屈折光学系B1Bにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図25に示す。
[実施例11]
 図14は、実施例11における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図26は、実施例11における反射屈折光学系の収差図である。図26(A)は、無限端の場合を示し、図26(B)は、手ぶれ角0.5°を補正した場合を示す。図26(B)は、手ぶれ角の一例である。
 実施例11の反射屈折光学系B1Cは、図14に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2とから成る構成であり、手ぶれ補正の際には、図14に示すように、屈折光学系Gr2に含まれる正レンズL6が移動する。
 より詳しくは、実施例11の反射屈折光学系B1Cは、各光学系(Gr1、Gr2)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、両凸の正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、両凹の負レンズである第4レンズL4と、両凸の正レンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を含んでいる。屈折光学系Gr2は、両凸の正レンズである第6レンズL6と、物体側に凸の負メニスカスレンズである第7レンズL7と、両凸の正レンズである第8レンズL8とから構成されて成る。この第6レンズL6が手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を構成しており、手ぶれ補正の際に図14に示すように光軸と直交する面(XY面)内で移動する。
 そして、屈折光学系Gr2の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例11の反射屈折光学系B1Cにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例11
焦点距離;130mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1        241.161   4.921   1.552976   47.18
2        -214.588   26.215
3        -97.582   4.000   1.65160   58.44
4(第1反射面) -163.424   -4.000   1.65160   58.44
5        -97.582  -21.029
6        -175.164   -3.086   1.55168   64.20
7(第2反射面) -421.963   3.086   1.55168   64.20
8        -175.164   24.114
9        -142.457   1.600   1.71300   53.93
10        26.932   0.007   1.51400   42.83
11        26.932   2.757   1.55168   64.20
12       -97.582   0.007   1.51400   42.83
13       -97.582   4.000   1.65160   58.44
14       -163.424   1.500
15        54.816   2.067   1.48749   70.44
16       -843.487   1.500
17       103.514   1.600   1.83798   35.58
18        31.413   26.789
19        66.833   5.510   1.62385   32.81
20       -61.434   0.600
21        ∞    1.182   1.55168   64.20
22        ∞
像面        ∞
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例11の反射屈折光学系B1Cにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図26に示す。
[実施例13]
 図15は、実施例13における反射屈折光学系の構成を示す断面図である。図28は、実施例13における反射屈折光学系の収差図である。図28(A)は、無限端の場合を示し、図28(B)は、手ぶれ角0.5°を補正した場合を示す。図28(B)は、手ぶれ角の一例である。
 実施例13の反射屈折光学系B1Eは、図15に示すように、物体側より像側へ順に、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系Gr1と、正の光学的パワーを有する屈折光学系Gr2とから成る構成であり、手ぶれ補正の際には、図15に示すように、屈折光学系Gr2に含まれる正レンズL6が移動する。
 より詳しくは、実施例13の反射屈折光学系B1Eは、各光学系(Gr1、Gr2)が、光線の入射側から伝播順(進行順)に、次のように構成されている。
 反射光学系Gr1は、両凸の正レンズである第1レンズL1と、像側に凸のメニスカス形状をした主反射鏡L2と、像側に凸のメニスカス形状をした副反射鏡L3と、両凹の負レンズである第4レンズL4と、両凸の正レンズである第5レンズL5とから構成されて成る。第1レンズL1は、中央の所定半径の内周領域とその外周に環状(リング状)の外周領域とを備える。前記内周領域に対応して副反射鏡L3が像側に同心で配置され、被写体等の物体からの入射光束は、外周領域を透過する。主反射鏡L2は、中央に所定半径の光透過領域を有するとともに、該光透過領域の外周に環状(リング状)の第1反射面を有している。前記第1反射面は、面番号r4であり、前記光透過領域は、面番号r14である。第1反射面は、裏面に形成されている。副反射鏡L3は、第1レンズL1より小径であって裏面に第2反射面を形成した裏面鏡である。第4レンズL4および第5レンズL5は、接合レンズであり、主反射鏡L2の前記光透過領域に接合されて配置されている。
 なお、第1レンズL1、主反射鏡L2、副反射鏡L3、第4レンズL4および第5レンズL5は、光束の進行順を無視した単なる配列順では、物体側から像側へ、第1レンズL1、副反射鏡L3、第4レンズL4、第5レンズL5および主反射鏡L2の順で配列されている。
 屈折光学系Gr2は、手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を含んでいる。屈折光学系Gr2は、両凸の正レンズである第6レンズL6と、物体側に凸の負メニスカスレンズである第7レンズL7と、両凸の正レンズである第8レンズL8とから構成されて成る。この第6レンズL6が手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を構成しており、手ぶれ補正の際に図15に示すように光軸と直交する面(XY面)内で移動する。
 そして、屈折光学系Gr2の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面が配置されている。
 このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に、第1レンズL1を透過し、主反射鏡L2の第1反射面r4で折り曲げられ、副反射鏡L3の第2反射面r7で再び折り曲げられ、第4レンズL4、第5レンズL5、主反射鏡L2の光透過領域、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として撮像装置3に記録される。
 実施例13の反射屈折光学系B1Eにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
 数値実施例13
焦点距離;250mm
単位 mm
面データ
面番号        r    d    nd    νd
物面         ∞    ∞
1         152.485   5.518   1.48749   70.44
2        -556.064   52.407
3        -172.286   4.000   1.65160   58.44
4(第1反射面) -386.886   -4.000   1.65160   58.44
5        -172.286  -47.220
6        -387.353   -3.086   1.55168   64.20
7(第2反射面) -4709.180  3.086   1.55168   64.20
8        -387.353   50.306
9        -116.337   1.600   1.71300   53.93
10        28.873   0.007   1.51400   42.83
11        28.873   2.590   1.55168   64.20
12       -172.286   0.007   1.51400   42.83
13       -172.286   4.000   1.65160   58.44
14       -386.886   1.500
15        63.371   2.025   1.69680   55.50
16       -384.386   1.500
17        255.993   1.600   1.84078   30.66
18        43.237   45.672
19        96.386   4.881   1.83395   24.08
20       -100.624   0.600
21        ∞    1.182   1.55168   64.20
22        ∞
像面        ∞
 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例13の反射屈折光学系B1Eにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図28に示す。
 上記に列挙した実施例9ないし実施例13の反射屈折光学系B1A~B1Eに、上述した条件式(B1)~(B9)を当てはめた場合のそれぞれの数値を、表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 以上、説明したように、上記実施例9ないし実施例13における反射屈折光学系B1A~B1Eは、反射光学系とは別に設けられた屈折光学系に、手ぶれ補正を行うための正レンズ群を含んでいる。このため、前記正レンズ群を手ぶれ補正のために移動させる移動機構は、通常の機構でよい。このため、このような構成の反射屈折光学系B1A~B1Eは、反射屈折光学系で手ぶれ補正をより簡単な構造で実現することができる。
 本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
 一態様に係る反射屈折光学系Aは、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系と、所定の光学的パワーを有する屈折光学系とを含み、前記屈折光学系は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、前記負レンズ群は、少なくとも1枚の負レンズを含み、下記(A1)および(A2)の条件式を満足する。
-0.8<fnf/f<-0.05   ・・・(A1)
-3<(fnr1+fnr2)/(fnr1-fnr2)<3   ・・・(A2)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、fnfは、前記負レンズの焦点距離であり、fnr1は、前記負レンズの物体側曲率半径であり、そして、fnr2は、前記負レンズの像側曲率半径である。
 このような構成の反射屈折光学系Aは、反射光学系とは別に設けられた屈折光学系に、合焦を行うための負レンズ群を含んでいる。このため、前記負レンズ群を合焦のために移動させる移動機構は、例えばインナーフォーカス方式の場合に用いられる通常の機構でよい。このため、このような構成の反射屈折光学系は、より簡単な構造で合焦のための光学系を移動することができる。
 そして、上記条件式(A1)は、合焦のための負レンズ群に含まれる少なくとも1枚の前記負レンズの焦点距離を規定する式である。上記条件式(A1)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、負レンズ群の軽量化や合焦の際における移動量の短縮化を図ることができ、また、像面性の良化を図ることができる。すなわち、上記条件式(A1)の下限値を下回ると、前記負レンズの焦点距離が長くなる、つまり、負の光学的パワーが弱くなる。このため、前記負レンズ群の光学的パワーを確保するために負レンズの枚数を多くする必要が生じ、負レンズ群の重量が増加して好ましくなく、また、合焦のための移動量が長くなって好ましくない。一方、上記条件式(A1)の上限値を上回ると、前記負レンズの焦点距離が短くなる、つまり、負の光学的パワーが強くなる。このため、いわゆるペッツバール和が大きくなって像面性が悪化するので、好ましくない。
 また、上記条件式(A2)は、合焦のための負レンズ群に含まれる少なくとも1枚の前記負レンズの形状を規定する式である。上記条件式(A2)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、合焦のための負レンズ群に含まれる少なくとも1枚の前記負レンズの諸収差を適正に維持できる。すなわち、上記条件式(A2)の下限値を下回ると、前記負レンズの物体側面における曲率が強くなり過ぎ、また、上記条件式(A2)の上限値を上回ると、前記負レンズの像側面における曲率が強くなり過ぎる。この結果、前記負レンズで生じる収差、特に球面収差やコマ収差の劣化が大きくなり過ぎて好ましくない。
 また、他の一態様では、上述の反射屈折光学系Aにおいて、前記負レンズ群は、下記(A3)および(A4)の条件式を満足する。
-3<ff/f<-0.05   ・・・(A3)
-3<ff/kf<1   ・・・(A4)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、ffは、前記負レンズ群の焦点距離であり、そして、kfは、前記屈折光学系の焦点距離である。
 上記条件式(A3)は、合焦のための負レンズ群の焦点距離を規定する式である。上記条件式(A3)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、合焦の際における移動量の短縮化を図ることができ、また、前記負レンズ群の諸収差を適正に維持できる。すなわち、上記条件式(A3)の下限値を下回ると、前記負レンズの焦点距離が長くなる、つまり、負の光学的パワーが弱くなる。このため、合焦のための移動量が長くなって好ましくなく、光学系自体も大型化してしまい好ましくない。一方、上記条件式(A3)の上限値を上回ると、合焦の際における収差変動、特に、球面収差の変動が大きくなってしまい好ましくない。
 上記条件式(A4)は、反射屈折光学系が上記条件式(A3)を満たしていることを前提に、前記屈折光学系の焦点距離を規定する式である。上記条件式(A4)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、像面性の良化を図ることができ、また、バックフォーカスを確保することができる。すなわち、上記条件式(A4)の下限値を下回ると、前記屈折光学系全体の光学的パワーが強くなり過ぎるため、像面性が悪化し、内方コマ収差が顕著になって好ましくない。一方、上記条件式(A4)の上限値は、前記負レンズ群の光学的パワーよりも負の光学的パワーが強くならないことを意味している。したがって、上記条件式(A4)の上限値を上回ると、像面性が悪化し、外方コマ収差が顕著になって好ましくない。また、バックフォーカスの確保も困難となって好ましくない。
 また、他の一態様に係る反射屈折光学系Aは、一対の反射面を持つ反射光学系と、所定の光学的パワーを有する屈折光学系とを含み、前記屈折光学系は、合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、下記(A5)および(A6)の条件式を満足する。
-3<ff/f<-0.05   ・・・(A5)
-3<ff/kf<1   ・・・(A6)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、ffは、前記負レンズ群の焦点距離であり、kfは、前記屈折光学系の焦点距離である。すなわち、上記(A5)の条件式は、上記(A3)の条件式と同一であり、上記(A6)の条件式は、上記(A4)の条件式と同一である。
 このような構成の反射屈折光学系Aは、反射光学系とは別に設けられた屈折光学系に、合焦を行うための負レンズ群を含んでいる。このため、前記負レンズ群を合焦のために移動させる移動機構は、例えばインナーフォーカス方式の場合に用いられる通常の機構でよい。このため、このような構成の反射屈折光学系Aは、より簡単な構造で合焦のための光学系を移動することができる。
 そして、上記条件式(A5)は、上記条件式(A3)と同一の条件式であり、上記条件式(A5)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、合焦の際における移動量の短縮化を図ることができ、また、前記負レンズ群の諸収差を適正に維持できる。
 また、上記条件式(A6)は、上記条件式(A4)と同一の条件式であり、上記条件式(A4)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、像面性の良化を図ることができ、また、バックフォーカスを確保することができる。
 また、他の一態様では、上述の反射屈折光学系Aにおいて、前記負レンズ群は、少なくとも1枚の負レンズを含み、前記負レンズは、下記(A7)および(A8)の条件式を満足する。
-0.8<fnf/f<-0.05   ・・・(A7)
-3<(fnr1+fnr2)/(fnr1-fnr2)<3   ・・・(A8)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、fnfは、前記負レンズの焦点距離であり、fnr1は、前記負レンズの物体側曲率半径であり、そして、fnr2は、前記負レンズの像側曲率半径である。すなわち、上記(A7)の条件式は、上記(A1)の条件式と同一であり、上記(A8)の条件式は、上記(A2)の条件式と同一である。
 そして、上記条件式(A7)は、上記条件式(A1)と同一の条件式であり、上記条件式(A7)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系Aは、負レンズ群の軽量化や合焦の際における移動量の短縮化を図ることができ、また、像面性の良化を図ることができる。また、上記条件式(A8)は、上記条件式(A2)と同一の条件式であり、上記条件式(A8)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、合焦のための負レンズ群に含まれる少なくとも1枚の前記負レンズの諸収差を適正に維持できる。
 また、他の一態様では、これら上述の反射屈折光学系Aにおいて、前記反射光学系は、下記(A9)ないし(A11)の条件式を満足する。
0.1<hf/f<3.5   ・・・(A9)
0.9<g1f/f<3.5   ・・・(A10)
-7.5<(g1r1+g1r2)/(g1r1-g1r2)<1.5   ・・・(A11)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、hfは、前記反射光学系の焦点距離であり、g1fは、前記反射光学系における最物体側レンズの焦点距離であり、g1r1は、前記最物体側レンズの物体側曲率半径であり、そして、g1r2は、前記最物体側レンズの像側曲率半径である。
 上記条件式(A9)は、反射光学系の焦点距離を規定する式である。上記条件式(A9)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、諸収差を適正に維持でき、バックフォーカスを確保することができ、また、光学系全体の小型化を図ることができる。すなわち、上記条件式(A9)の下限値を下回ると、反射光学系の光学的パワーが強くなり、球面収差補正が過剰となり、また、バックフォーカスの確保が困難となって好ましくない。一方、上記条件式(A9)の上限値を上回ると、反射光学系の光学的パワーが弱くなり、光学系全体が大型化してしまい好ましくない。
 また、上記条件式(A10)は、最物体側のレンズにおける焦点距離を規定する式であり、光学系全系の焦点距離に対し、略同等(0.9)から略3倍(3.5)までの範囲内にあることを意味する。上記条件式(A10)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、諸収差を適正に維持でき、バックフォーカスを確保することができ、また、光学系全体の小型化を図ることができる。すなわち、上記条件式(A10)の下限値を下回ると、光学的パワーが強くなり過ぎるため、球面収差の補正が困難となり、また、バックフォーカスの確保が困難となって好ましくない。一方、上記条件式(A10)の上限値を上回ると、光学的パワーが弱くなり、光学系全体の長さが長くなるとともに反射面も大きくなって光学系全体が大型化してしまい好ましくない。
 また、上記条件式(A11)は、最物体側のレンズにおける形状を規定する式であり、球面収差やコマ収差を補正するための式である。上記条件式(A11)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、球面収差やコマ収差を適正に維持できる。すなわち、上記条件式(A11)の下限値を下回ると、球面収差が補正不足となり、外方コマ収差が目立って好ましくない。一方、上記条件式(A11)の上限値を上回ると、球面収差が補正過剰となり、内方コマ収差が目立って好ましくない。
 また、他の一態様では、上述の反射屈折光学系において、前記反射光学系は、下記(A12)および(A13)の条件式を満足することを特徴とする。
0.05<ht/f<0.45   ・・・(A12)
-3.5<g2r/f<-0.25   ・・・(A13)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、htは、前記反射光学系における、最物体側レンズの像側面面頂点から最像側反射面面頂点までの距離であり、そして、g2rは、前記最像側反射面の曲率半径である。
 上記条件式(A12)および(A13)は、反射光学系の大きさ(サイズ)を規定する式である。上記条件式(A12)および(A13)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系Aは、反射光学系の大きさを適正化することができる。すなわち、上記条件式(A12)の下限値を下回ると、反射光学系に屈折レンズを配置することが困難となって良好な光学性能を確保することが困難となって好ましくない。一方、上記条件式(A12)の上限値を上回ると、反射光学系が大型化してしまって好ましくない。また、上記条件式(A13)の下限値を下回ると、第2反射面が大きくなるため、径方向に大きくなって実行Fナンバーが暗くなって好ましくない。一方、上記条件式(A13)の上限値を上回ると、反射光学系に屈折レンズを配置することが困難となって良好な光学性能を確保することが困難となって好ましくない。
 また、他の一態様に係る反射屈折光学系Bは、光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系と、所定の光学的パワーを有する屈折光学系とを含み、前記屈折光学系は、手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を含み、下記(B1)および(B2)の条件式を満足するものである。
0.15<tf/f<1.5   ・・・(B1)
0.25<tf/kf<2.5   ・・・(B2)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、tfは、前記手ぶれ補正を行うための前記正レンズ群の焦点距離であり、そして、kfは、前記屈折光学系の焦点距離である。
 このような構成の反射屈折光学系Bは、反射光学系とは別に設けられた屈折光学系に、手ぶれ補正を行うための正レンズ群を含んでいる。このため、前記正レンズ群を手ぶれのために移動させる移動機構は、通常の機構でよい。このため、このような構成によれば、光学系シフト式手ぶれ補正機能を実現するための光学系を搭載した反射屈折光学系を提供することができる。
 そして、上記条件式(B1)は、手ぶれ補正のために可動させる正レンズ群の焦点距離を規定する式である。上記条件式(B1)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、手ぶれ補正制御の適正化を図ることができる。すなわち、上記条件式(B1)の下限値を下回ると、前記正レンズ群の焦点距離が短くなる、つまり、正の光学的パワーが強くなる。このため、通常撮影の画質が劣化してしまうとともに、手ぶれ補正の際における正レンズ群の移動量が小さくなり過ぎるために手ぶれ補正の制御が困難になってしまい好ましくない。一方、上記条件式(B1)の上限値を上回ると、前記正レンズ群の焦点距離が長くなる、つまり、正の光学的パワーが弱くなる。このため、逆に、手ぶれ補正の際における正レンズ群の移動量が大きくなり過ぎるために、手ぶれ補正の移動機構が大型化してしまうとともに移動速度も速くする必要が生じて前記移動機構に大きな負担がかかって好ましくない。
 また、上記条件式(B2)は、上記条件式(B1)を満たしていることを前提に、前記屈折光学系の焦点距離を規定する式である。上記条件式(B2)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系Bは、小型化を図ることができ、また、像面性の良化を図ることができる。すなわち、上記条件式(B2)の下限値を下回ると、前記屈折光学系の光学的パワーが弱くなり過ぎるため、前記屈折光学系全長が長くなり、この結果、反射屈折光学系全体の大型化を招き、好ましくない。一方、上記条件式(B2)の上限値を上回ると、前記屈折光学系の光学的パワーが強くなり過ぎるため、像面性が悪化し内方コマ収差も顕著となって好ましくない。
 また、他の一態様では、上述の反射屈折光学系Bにおいて、前記正レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズを含み、前記正レンズは、下記(B3)の条件式を満足する。
-1.5<(tr1+tr2)/(tr1-tr2)<-0.3   ・・・(B3)
ただし、tr1は、前記正レンズの物体側曲率半径であり、そして、tr2は、前記正レンズの像側曲率半径である。
 上記条件式(B3)は、前記正レンズ群に含まれる少なくとも1枚の正レンズの形状を規定する式であり、物体側に凸のメニスカス形状であることを意味する。上記条件式(B3)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、手ぶれ補正の際における光学性能の収差変動を適切な範囲に保つことができる。
 また、他の一態様では、これら上述の反射屈折光学系Bにおいて、前記反射光学系は、下記(B4)ないし(B6)の条件式を満足する。
0.1<hf/f<3.5   ・・・(B4)
0.7<g1f/f<3.5   ・・・(B5)
-7.5<(g1r1+g1r2)/(g1r1-g1r2)<1.5   ・・・(B6)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、hfは、前記反射光学系の焦点距離であり、g1fは、前記反射光学系における最物体側レンズの焦点距離であり、g1r1は、前記最物体側レンズの物体側曲率半径であり、そして、g1r2は、前記最物体側レンズの像側曲率半径である。
 上記条件式(B4)は、反射光学系の焦点距離を規定する式である。上記条件式(B4)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系Bは、諸収差を適正に維持でき、バックフォーカスを確保することができ、また、光学系全体の小型化を図ることができる。すなわち、上記条件式(B4)の下限値を下回ると、反射光学系の光学的パワーが強くなり、球面収差補正が過剰となり、また、バックフォーカスの確保が困難となって好ましくない。一方、上記条件式(B4)の上限値を上回ると、反射光学系の光学的パワーが弱くなり、光学系全体が大型化してしまい好ましくない。
 また、上記条件式(B5)は、最物体側のレンズにおける焦点距離を規定する式であり、光学系全系の焦点距離に対し、略同等(0.7)から略3倍(3.5)までの範囲内にあることを意味する。上記条件式(B5)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、諸収差を適正に維持でき、バックフォーカスを確保することができ、また、光学系全体の小型化を図ることができる。すなわち、上記条件式(B5)の下限値を下回ると、光学的パワーが強くなり過ぎるため、球面収差の補正が困難となり、また、バックフォーカスの確保が困難となって好ましくない。一方、上記条件式(B5)の上限値を上回ると、光学的パワーが弱くなり、光学系全体の長さが長くなるとともに反射面も径方向に大きくなって光学系全体が長さ方向にも径方向にも大型化してしまい好ましくない。
 また、上記条件式(B6)は、最物体側のレンズにおける形状を規定する式であり、球面収差やコマ収差を補正するための式である。上記条件式(B6)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、球面収差やコマ収差を適正に維持できる。すなわち、上記条件式(B6)の下限値を下回ると、球面収差が補正不足となり、外方コマ収差が目立って好ましくない。一方、上記条件式(B6)の上限値を上回ると、球面収差が補正過剰となり、内方コマ収差が目立って好ましくない。
 また、他の一態様では、上述の反射屈折光学系Bにおいて、前記反射光学系は、下記(B7)および(B8)の条件式を満足することを特徴とする。
0.05<ht/f<0.45   ・・・(B7)
-3.5<g2r/f<-0.25   ・・・(B8)
ただし、fは、全系の焦点距離であり、htは、前記反射光学系における、最物体側レンズの像側面面頂点から最像側反射面面頂点までの距離であり、そして、g2rは、前記最像側反射面の曲率半径である。
 上記条件式(B7)および(B8)は、反射光学系の大きさ(サイズ)を規定する式である。上記条件式(B7)および(B8)を満たすことによって、このような構成の反射屈折光学系は、反射光学系の大きさを適正化することができる。すなわち、上記条件式(B7)の下限値を下回ると、反射光学系に屈折レンズを配置することが困難となって良好な光学性能を確保することが困難となって好ましくない。一方、上記条件式(B7)の上限値を上回ると、反射光学系が大型化してしまって好ましくない。また、上記条件式(B8)の下限値を下回ると、第2反射面(副反射鏡の反射面)が大きくなるため、径方向に大きくなって実行Fナンバーが暗くなって好ましくない。一方、上記条件式(B8)の上限値を上回ると、反射光学系に屈折レンズを配置することが困難となって良好な光学性能を確保することが困難となって好ましくない。
 そして、他の一態様に係る撮像装置は、これら上述のいずれかの反射屈折光学系A、Bと、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記反射屈折光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされている。好ましくは、前記撮像装置は、前記反射屈折光学系A、Bから前記撮像素子に至る光路上に、前記反射屈折光学系A、Bからの光束を光学式ファインダへ導くためのミラーを備えないミラーレスタイプである。
 この構成によれば、より簡単な構造で合焦のための光学系を移動することができる反射屈折光学系を備えた撮像装置を提供することができる。したがって、このような撮像装置は、ウォブリング動作を行うオートフォーカス機能をより容易に装備することができる。
 あるいは、この構成によれば、光学系シフト式手ぶれ補正機能を実現するための光学系を搭載した撮像装置を提供することができる。したがって、このような撮像装置は、手ぶれ補正機能をより容易に装備することができる。
 この出願は、2011年2月9日に出願された日本国特許出願特願2011-26270および日本国特許出願特願2011-26271を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
 本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
 本発明によれば、反射屈折光学系およびこれを用いた撮像装置を提供することができる。

Claims (12)

  1.  光路を折り曲げる一対の反射面を持つ反射光学系と、所定の光学的パワーを有する屈折光学系とを含み、
     前記屈折光学系は、所定の機能に応じて可動する光学系を含むこと
     を特徴とする反射屈折光学系。
  2.  前記屈折光学系は、前記所定の機能としての合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、
     前記負レンズ群は、少なくとも1枚の負レンズを含み、
     下記(A1)および(A2)の条件式を満足すること
     を特徴とする反射屈折光学系。
     -0.8<fnf/f<-0.05   ・・・(A1)
     -3<(fnr1+fnr2)/(fnr1-fnr2)<3   ・・・(A2)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       fnf:前記負レンズの焦点距離
       fnr1:前記負レンズの物体側曲率半径
       fnr2:前記負レンズの像側曲率半径
  3.  前記負レンズ群は、下記(A3)および(A4)の条件式を満足すること
     を特徴とする請求項2に記載の反射屈折光学系。
     -3<ff/f<-0.05   ・・・(A3)
     -3<ff/kf<1   ・・・(A4)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       ff:前記負レンズ群の焦点距離
       kf:前記屈折光学系の焦点距離
  4.  一対の反射面を持つ反射光学系と、所定の光学的パワーを有する屈折光学系とを含み、
     前記屈折光学系は、前記所定の機能としての合焦を行うための負の光学的パワーを有する負レンズ群を含み、
     下記(A5)および(A6)の条件式を満足すること
     を特徴とする反射屈折光学系。
    -3<ff/f<-0.05   ・・・(A5)
    -3<ff/kf<1   ・・・(A6)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       ff:前記負レンズ群の焦点距離
       kf:前記屈折光学系の焦点距離
  5.  前記負レンズ群は、少なくとも1枚の負レンズを含み、前記負レンズは、下記(A7)および(A8)の条件式を満足すること
     を特徴とする請求項4に記載の反射屈折光学系。
     -0.8<fnf/f<-0.05   ・・・(A7)
     -3<(fnr1+fnr2)/(fnr1-fnr2)<3   ・・・(A8)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       fnf:前記負レンズの焦点距離
       fnr1:前記負レンズの物体側曲率半径
       fnr2:前記負レンズの像側曲率半径
  6.  前記反射光学系は、下記(A9)ないし(A11)の条件式を満足すること
     を特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の反射屈折光学系。
     0.1<hf/f<3.5   ・・・(A9)
     0.9<g1f/f<3.5   ・・・(A10)
     -7.5<(g1r1+g1r2)/(g1r1-g1r2)<1.5   ・・・(A11)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       hf:前記反射光学系の焦点距離
       g1f:前記反射光学系における最物体側レンズの焦点距離
       g1r1:前記最物体側レンズの物体側曲率半径
       g1r2:前記最物体側レンズの像側曲率半径
  7.  前記反射光学系は、下記(A12)および(A13)の条件式を満足すること
     を特徴とする請求項6に記載の反射屈折光学系。
     0.05<ht/f<0.45   ・・・(A12)
     -3.5<g2r/f<-0.25   ・・・(A13)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       hf:前記反射光学系における、最物体側レンズの像側面面頂点から最像側反射面面頂点までの距離
       g2r:前記最像側反射面の曲率半径
  8.  前記屈折光学系は、前記所定の機能としての手ぶれ補正を行うための正の光学的パワーを有する正レンズ群を含み、
     下記(B1)および(B2)の条件式を満足すること
     を特徴とする反射屈折光学系。
     0.15<tf/f<1.5   ・・・(B1)
     0.25<tf/kf<2.5   ・・・(B2)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       tf:前記手ぶれ補正を行うための前記正レンズ群の焦点距離
       kf:前記屈折光学系の焦点距離
  9.  前記正レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズを含み、前記正レンズは、下記(B3)の条件式を満足すること
     を特徴とする請求項8に記載の反射屈折光学系。
     -1.5<(tr1+tr2)/(tr1-tr2)<-0.3   ・・・(B3)
      ただし、
       tr1:前記正レンズの物体側曲率半径
       tr2:前記正レンズの像側曲率半径
  10.  前記反射光学系は、下記(B4)ないし(B6)の条件式を満足すること
     を特徴とする請求項8に記載の反射屈折光学系。
     0.1<hf/f<3.5   ・・・(B4)
     0.7<g1f/f<3.5   ・・・(B5)
     -7.5<(g1r1+g1r2)/(g1r1-g1r2)<1.5   ・・・(B6)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       hf:前記反射光学系の焦点距離
       g1f:前記反射光学系における最物体側レンズの焦点距離
       g1r1:前記反射光学系における前記最物体側レンズの物体側曲率半径
       g1r2:前記反射光学系における前記最物体側レンズの像側曲率半径
  11.  前記反射光学系は、下記(B7)および(B8)の条件式を満足すること
     を特徴とする請求項8ないし請求項10のいずれか1項に記載の反射屈折光学系。
     0.05<ht/f<0.45   ・・・(B7)
     -3.5<g2r/f<-0.25   ・・・(B8)
      ただし、
       f:全系の焦点距離
       hf:前記反射光学系における、最物体側レンズの像側面面頂点から最像側反射面面頂点までの距離
       g2r:前記最像側反射面の曲率半径
  12.  請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の反射屈折光学系と、
     光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
     前記反射屈折光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていること
     を特徴とする撮像装置。
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