WO2016204091A1 - 広角光学系 - Google Patents

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WO2016204091A1 PCT/JP2016/067388 JP2016067388W WO2016204091A1 WO 2016204091 A1 WO2016204091 A1 WO 2016204091A1 JP 2016067388 W JP2016067388 W JP 2016067388W WO 2016204091 A1 WO2016204091 A1 WO 2016204091A1
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lens
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水澤聖幸
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オリンパス株式会社
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    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/64Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components

Definitions

  • the present invention relates to a wide-angle optical system, and relates to an optical system capable of simultaneously observing a front object and a side object.
  • Patent Document 1 An optical system capable of simultaneously observing a front object and a side object is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • the optical system of Patent Document 1 includes, in order from the object side, a front group having negative refractive power, an aperture, and a rear group having positive refractive power.
  • the front group includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group.
  • the rear group includes a third lens group having a positive refractive power and a fourth lens group having a positive refractive power.
  • the first lens group includes a negative lens, or includes a negative lens and a positive lens.
  • the optical system of Patent Document 1 has a direct viewing optical path and a side viewing optical path.
  • a third transmission surface and a fourth transmission surface are disposed in the direct-view optical path.
  • a first transmission surface, a first reflection surface, a second reflection surface, and a second transmission surface are disposed in the side viewing optical path.
  • the optical system of Patent Document 2 is composed of a front group and a rear group in order from the object side.
  • the front group includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group.
  • the rear group includes a third lens group having a positive refractive power.
  • the first lens group is composed of a negative lens.
  • the optical system disclosed in Patent Document 2 includes a first optical system and a second optical system.
  • the first optical system is an optical system for observing a front object, and includes a first lens group, a second lens group, an aperture stop, and a third lens group.
  • the second optical system is an optical system for observing a lateral object, and includes a second lens group, an aperture stop, and a third lens group.
  • first optical system In the first optical system, light from a front object passes through the first transmission surface and the second transmission surface. In the second optical system, light from a lateral object passes through the third surface, the second reflection surface, the second reflection surface, and the second transmission surface.
  • the light beam traveling in the direct-view optical path passes through the first lens group and the second lens group, but the light beam traveling in the side-view optical path does not pass through the first lens group.
  • the number of refracting surfaces is greater in the direct viewing optical path than in the side viewing optical path. Therefore, the amount of chromatic aberration of magnification is greater in the direct view optical path than in the side view optical path.
  • the light beam that has passed through the second lens group enters the third lens group and the fourth lens group.
  • the amount of correction of lateral chromatic aberration in the third lens group and the fourth lens group is the same for both the direct-view optical path and the side-view optical path.
  • the light beam that has passed through the second lens group enters the third lens group and the fourth lens group. Therefore, it is conceivable to correct the lateral chromatic aberration in the side viewing optical path with the third lens group and the fourth lens group. However, as described above, in the third lens group and the fourth lens group, the lateral chromatic aberration in the direct-view optical path must also be corrected.
  • Patent Document 1 describes that the first transmission surface is a conical surface. However, there is no specific design example, and there is no explanation about aberration correction.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a wide-angle optical system in which the lateral chromatic aberration is well corrected.
  • the wide-angle optical system of the present invention is: A first optical path through which light from the front object passes, a second optical path through which light from the side object passes, and a common optical path through which light from the front object and light from the side object pass.
  • An optical system comprising: In order from the front object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a catadioptric optical element, an aperture stop, and a third lens group having a positive refractive power,
  • the first lens group includes a positive lens and a negative lens
  • the catadioptric optical element has a first surface, a second surface, and a third surface formed between the first surface and the second surface,
  • the first surface has a first transmission surface and a first reflection surface,
  • the first transmission surface is formed to include the optical axis of the first optical path
  • the first reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the first transmitting surface
  • the second surface has a second transmission surface and a second reflection surface,
  • the second transmission surface is formed to include the optical axis of the first optical path,
  • the second reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the second transmitting surface
  • the third surface has a third transmission surface,
  • the third transmission surface
  • ⁇ p is the Abbe number of the positive lens
  • ⁇ n is the Abbe number of the negative lens
  • ⁇ p is the refractive power of the positive lens
  • ⁇ n is the refractive power of the negative lens
  • ⁇ k is the minimum half angle of view in the second optical path
  • is the apex angle at the truncated cone, It is.
  • FIG. 1 is a diagram showing a single-focus type wide-angle optical system of this embodiment, where (a) shows a schematic configuration of the entire optical system, and (b) shows a detailed configuration of a catadioptric optical element. It is a figure which shows the mode of the light beam which injects into a 3rd transmission surface.
  • 2A and 2B are diagrams illustrating a cross-sectional configuration of a variable magnification type wide-angle optical system according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a cross-sectional configuration diagram at a wide-angle end, and FIG. 2A and 2B are diagrams illustrating a cross-sectional configuration of a wide-angle optical system according to Example 1, where FIG.
  • FIG. 3A is a cross-sectional configuration diagram of a first optical system
  • FIG. FIG. 4 is an aberration diagram in the first optical system of the wide-angle optical system according to Example 1.
  • (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration related to the meridional surface
  • (f) to (j) are coma aberration related to the sagittal surface.
  • chromatic aberration of magnification is an aberration diagram in the second optical system of the wide-angle optical system according to Example 1.
  • (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration related to the meridional surface
  • (f) to (j) are coma aberration related to the sagittal surface.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams illustrating a cross-sectional configuration of a wide-angle optical system according to Example 2, where FIG. 5A is a cross-sectional configuration diagram at a wide-angle end, and FIG. In the telephoto end of the wide-angle optical system according to Example 2, (a) to (e) in the first optical system are coma aberration and lateral chromatic aberration related to the meridional surface, and (f) to (j) are coma aberration and lateral chromatic aberration related to the sagittal surface. Is shown. 4A and 4B are diagrams showing a cross-sectional configuration of a wide-angle optical system according to Example 3, where FIG.
  • FIG. 5A is a cross-sectional configuration diagram at a wide-angle end
  • FIG. FIG. 6A is an aberration diagram of the first optical system at the wide-angle end of the wide-angle optical system according to Example 3, in which (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration related to the meridional surface, and (f) to (j) are sagittal surfaces. Shows coma aberration and lateral chromatic aberration.
  • FIG. 9A and 9B are aberration diagrams of the wide-angle optical system according to Example 3 at the wide-angle end and the second optical system, in which (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration related to the meridional surface, and (f) to (j) are sagittal surfaces. Shows coma aberration and lateral chromatic aberration.
  • FIG. 5A is an aberration diagram of the wide-angle optical system according to Example 3 at the telephoto end and the first optical system, in which (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration with respect to the meridional surface, and (f) to (j) are sagittal surfaces. Shows coma aberration and lateral chromatic aberration.
  • FIG. 5A is an aberration diagram of the wide-angle optical system according to Example 3 at the telephoto end and the first optical system, in which (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration with respect to
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a wide-angle optical system according to Example 4, where (a) is a cross-sectional configuration diagram at the wide-angle end, and (b) is a cross-sectional configuration diagram at the telephoto end.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of the first optical system at the wide-angle end of the wide-angle optical system according to Example 4, in which (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration with respect to the meridional surface, and (f) to (j) are sagittal surfaces. Shows coma aberration and lateral chromatic aberration.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of the first optical system at the wide-angle end of the wide-angle optical system according to Example 4, in which (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration with respect to the meridional surface, and (f) to (j) are sagittal surfaces. Shows coma aberration and lateral
  • FIG. 10 is aberration diagrams of the wide-angle optical system according to Example 4 at the wide-angle end and the second optical system, in which (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration related to the meridional surface, and (f) to (j) are sagittal surfaces. Shows coma aberration and lateral chromatic aberration.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of the wide-angle optical system according to Example 4 at the telephoto end and the first optical system, in which (a) to (e) are coma aberration and lateral chromatic aberration with respect to the meridional surface, and (f) to (j) are sagittal surfaces. Shows coma aberration and lateral chromatic aberration.
  • the wide-angle optical system of this embodiment includes a first optical path through which light from a front object passes, a second optical path through which light from a side object passes, light from a front object, and light from a side object.
  • a third lens group having a positive refractive power, the first lens group includes a positive lens and a negative lens, and the catadioptric optical element includes a first surface, a second surface, and a first surface.
  • the first reflection surface is an annular reflection surface, is formed around the first transmission surface, and the second surface includes the second transmission surface and the second reflection surface.
  • the second transmission surface is formed to include the optical axis of the first optical path, the second reflection surface is an annular reflection surface, and is formed around the second transmission surface, and the third surface is the first surface.
  • the third transmission surface is a side surface of the truncated cone, and the apex of the truncated cone is located on the front object side with respect to the first lens group, and the first optical path is located on the front object side.
  • a first lens group, a first transmission surface, and a second transmission surface are positioned, and in the second optical path, in order from the side object side, a third transmission surface, a second reflection surface, The first reflecting surface and the second transmitting surface are located, the aperture stop and the third lens group are located on the common optical path, and the following conditional expressions (1), (2), (3) It is characterized by satisfying.
  • ⁇ p is the Abbe number of the positive lens
  • ⁇ n is the Abbe number of the negative lens
  • ⁇ p is the refractive power of the positive lens
  • ⁇ n is the refractive power of the negative lens
  • ⁇ k is the minimum half angle of view in the second optical path
  • is the apex angle at the truncated cone, It is.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing a single-focus type wide-angle optical system according to the present embodiment, in which FIG. 1A shows a schematic configuration of the entire optical system, and FIG. 1B shows a detailed configuration of a catadioptric optical element.
  • FIG. 1A shows a schematic configuration of the entire optical system
  • FIG. 1B shows a detailed configuration of a catadioptric optical element.
  • the wide-angle optical system of the present embodiment includes a first optical path OP1 through which light from a front object passes, a second optical path OP2 through which light from a side object passes, A common optical path OP3 through which light from the front object and light from the side object pass.
  • the wide-angle optical system of the present embodiment in order from the front object side, includes a first lens group G1, a second lens group G2, an aperture stop S, and a third lens having a positive refractive power.
  • the first lens group G1 includes a negative lens L1 and a positive lens L2.
  • the second lens group G2 includes a catadioptric optical element L3.
  • the second lens group G2 further includes a positive lens L4.
  • the third lens group G3 includes a positive lens L5, a negative lens L6, a negative lens L7, a positive lens L8, a negative lens L9, and a positive lens L10.
  • the cemented lens CL1 is formed by the positive lens L4 and the negative lens L6.
  • the cemented lens CL2 is formed by the positive lens L8 and the negative lens L9.
  • the catadioptric optical element L3 has a first surface R1, a second surface R2, and a third surface R3.
  • the third surface R3 is formed between the first surface R1 and the second surface R2.
  • the first surface R1 has a first transmission surface R1T and a first reflection surface R1R.
  • the first transmission surface R1T is formed so as to include the optical axis of the first optical path OP1.
  • the first reflection surface R1R is an annular reflection surface, and is formed around the first transmission surface R1T.
  • the second surface R2 has a second transmission surface R2T and a second reflection surface R2R.
  • the second transmission surface R2T is formed so as to include the optical axis of the first optical path OP1.
  • the second reflection surface R2R is an annular reflection surface, and is formed around the second transmission surface R2T.
  • the third surface R3 has a third transmission surface R3T.
  • the third transmission surface R3T is a side surface of the truncated cone. The apex of the truncated cone is located closer to the front object side than the first lens group G1.
  • a first lens group G1 In the first optical path OP1, a first lens group G1, a first transmission surface R1T, and a second transmission surface R2T are located in this order from the front object side.
  • a third transmission surface R3T, a second reflection surface R2R, a first reflection surface R1R, and a second transmission surface R2T are located in this order from the side object side.
  • An aperture stop S and a third lens group G3 are located in the common optical path OP3.
  • the light beam traveling on the first optical path OP1 passes through the first lens group G1, the first transmission surface R1T, and the second transmission surface R2T.
  • the light beam traveling along the second optical path OP2 does not pass through the first lens group G1. Therefore, in the wide-angle optical system of the present embodiment, the number of refractive surfaces is greater in the first optical path OP1 than in the second optical path OP2.
  • the first lens group G1 has a positive lens L2 in addition to the negative lens L1. Therefore, the amount and direction of magnification chromatic aberration can be controlled by the negative lens L1 and the positive lens L2.
  • conditional expressions (1) and (2) are satisfied.
  • the conditional expression (1) is not satisfied, the Abbe number of the positive lens is larger than the Abbe number of the negative lens. In this case, it becomes difficult to reduce the amount of lateral chromatic aberration generated in the first optical path OP1.
  • conditional expression (2) is not satisfied, the refractive power of the positive lens becomes larger. In this case, since the first lens group cannot have negative refractive power, a wide angle of view cannot be secured.
  • conditional expression (3) 90 ° - ⁇ k ⁇ / 2 (3) here, ⁇ k is the minimum half angle of view in the second optical path, and 0 ° ⁇ k ⁇ 90 °, ⁇ is the apex angle at the truncated cone, It is.
  • Conditional expression (3) is a conditional expression related to the light beam incident on the third transmission surface R3T.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state of a light beam incident on the third transmission surface.
  • the surface shape of the third transmission surface R3T is the same shape as the side surface of the truncated cone CC3.
  • the truncated cone CC3 is a portion obtained by removing the small cone CC2 from the cone CC1. Therefore, the vertex of the truncated cone CC3 may be regarded as the vertex of the cone CC1 before removing the small cone CC2.
  • the apex P1 of the truncated cone CC3 is located closer to the front object side than the first lens group G1. Therefore, in the wide-angle optical system of the present embodiment, the normal line n of the third transmission surface R3T is not orthogonal to the optical axis AX.
  • the angle formed between the normal n and the optical axis AX is represented by ⁇ n.
  • FIG. 2 shows a light beam having a principal ray CH ⁇ L and a light beam having a principal ray CH ⁇ H.
  • the angle formed between the principal ray of the light beam incident on the third transmission surface R3T and the optical axis AX is a half field angle
  • the half field angle is minimum for the light beam having the principal ray CH ⁇ L
  • the light beam having the principal ray CH ⁇ H Become the maximum.
  • Conditional expression (3) can be modified as follows. 90 ° - ⁇ / 2 ⁇ k
  • 90 ° ⁇ / 2 ⁇ n
  • the above formula is as follows. ⁇ n ⁇ k
  • the angle formed by the principal ray CH ⁇ L and the optical axis AX is ⁇ k.
  • ⁇ n ⁇ k the angle formed by the principal ray CH ⁇ L and the optical axis AX.
  • region AR the region on the right side of the normal line n
  • a light beam having an angle of view larger than ⁇ k also enters the third transmission surface R3T from the area AR.
  • the light beam having the principal ray CH ⁇ L is incident on the third transmission surface R3T from the region on the left side of the normal line n (hereinafter referred to as “region AL”). Will do.
  • the area AL also includes the normal line n.
  • the sign of the incident angle (plus, minus) is positive when entering from the region AR to the third transmission surface R3T, and negative when entering from the region AL to the third transmission surface R3T.
  • the conditional expression (3) is satisfied, all the light beams are incident on the third transmission surface R3T from the area AR, so that the sign of the incident angle is positive for all the light beams.
  • the direction of occurrence of lateral chromatic aberration in the second optical path is the same for all angles of view. That is, the amount of occurrence of lateral chromatic aberration in the second optical path becomes a positive amount or a negative amount at all angles of view.
  • the amount and direction of magnification chromatic aberration generated in the first optical path can be controlled.
  • the direction of occurrence of lateral chromatic aberration in the first optical path can be made the same direction at all angles of view.
  • the direction of occurrence of lateral chromatic aberration in the first optical path can be made to coincide with the direction of occurrence of lateral chromatic aberration in the second optical path.
  • the third lens group can correct the lateral chromatic aberration generated in the same direction.
  • the chromatic aberration of magnification in the third lens group becomes easy.
  • the wide-angle optical system of the present embodiment can satisfactorily correct lateral chromatic aberration in the entire optical system.
  • the conditional expression (3) When the conditional expression (3) is not satisfied, a part of the light flux enters the third transmission surface R3T from the area AL, so that the incident angle becomes negative for at least part of the light flux and becomes positive for the remaining light flux.
  • the direction of occurrence of lateral chromatic aberration is not the same for all angles of view. That is, the amount of chromatic aberration of magnification is a negative amount at a part of the angle of view, and a positive amount at the remaining angle of view.
  • the chromatic aberration of magnification can be corrected by the third lens group.
  • the chromatic aberration of magnification in the first optical path must also be corrected in the third lens group. For this reason, it is difficult to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration generated in the second optical path. As a result, it is impossible to satisfactorily correct lateral chromatic aberration in the entire optical system.
  • the wide-angle optical system of the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (4).
  • ⁇ p is the Abbe number of the positive lens
  • ⁇ n is the Abbe number of the negative lens
  • ⁇ p is the refractive power of the positive lens
  • ⁇ n is the refractive power of the negative lens
  • conditional expression (4) If the lower limit value of conditional expression (4) is not reached, the chromatic dispersion effect by the positive lens becomes too large, making it difficult to correct lateral chromatic aberration. If the upper limit value of conditional expression (4) is exceeded, the color dispersion effect by the positive lens will fade, and the color dispersion effect by the negative lens will become greater. As a result, it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.
  • the wide-angle optical system of this embodiment satisfies the following conditional expressions (5) and (6).
  • 35 ⁇ n (5) ⁇ p ⁇ 35 (6) here, ⁇ p is the Abbe number of the positive lens, ⁇ n is the Abbe number of the negative lens, It is.
  • the negative lens of the first lens group has a high refractive power.
  • conditional expressions (5) and (6) a glass material having a higher refractive index can be selected for the positive lens, and a glass material having a smaller chromatic dispersion can be selected for the negative lens. As a result, it is possible to efficiently correct the lateral chromatic aberration.
  • the third lens group includes a lens that moves in the optical axis direction.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams showing a cross-sectional configuration of the variable magnification type wide-angle optical system of the present embodiment, in which FIG. 3A is a cross-sectional configuration diagram at the wide-angle end, and FIG.
  • the wide-angle optical system shown in FIG. 3 is one in which the cemented lens CL1 in the wide-angle optical system shown in FIG. 1 is movable in the optical axis direction.
  • the cemented lens CL1 moves so as to approach the second lens group G2 during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Thereby, the front object and the side object can be observed at the wide-angle end, and only the front object can be observed at the telephoto end.
  • a close object is an object located closest to the optical system.
  • the moving lens is not limited to a cemented lens.
  • the moving lens may be a single lens. Further, the number of moving lenses is not limited to one. A plurality of lenses may be moved. Further, the moving direction is not limited to the direction approaching the second lens group G2. At the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end, the zoom lens may be moved away from the second lens group G2.
  • the most image side lens of the third lens group is fixed.
  • the wide angle optical system of this embodiment satisfies the following conditional expression (7).
  • f3 is the focal length of the third lens unit at the wide-angle end
  • fi is the focal length of the lens moving in the optical axis direction, It is.
  • conditional expression (7) When the lower limit value of conditional expression (7) is not reached, the focal length of the moving lens becomes longer. As a result, it becomes difficult to greatly change the angle of view. If the upper limit value of conditional expression (7) is exceeded, the change of the angle of view and the fluctuation of the focal position become too large.
  • the wide-angle optical system of this embodiment can be switched between observation of the front object and the side object and observation of only the front object by a moving lens that moves in the optical axis direction.
  • Example 1 is a single-focus type wide-angle optical system
  • Examples 2 to 4 are variable-magnification type wide-angle optical systems.
  • the wide-angle optical system of Example 1 includes a first optical system and a second optical system.
  • the wide-angle optical systems of Examples 2 to 4 have different optical system configurations at the wide-angle end and the telephoto end.
  • the wide angle optical system includes a first optical system and a second optical system.
  • the wide-angle optical system includes only the first optical system.
  • the first optical system is an optical system for observing a front object, and has a first optical path and a common optical path.
  • the second optical system is an optical system for observing a side object, and has a second optical path and a common optical path.
  • the front object is located in a direction along the optical axis of the first optical path.
  • the side object is located in a direction substantially orthogonal to the optical axis of the first optical path.
  • (a) to (e) show coma and lateral chromatic aberration related to the meridional surface
  • (f) to (j) show coma and lateral chromatic aberration related to the sagittal surface.
  • the vertical axis represents the aberration amount
  • the horizontal axis represents the brightness.
  • the unit of the aberration amount is mm.
  • is a half field angle in the first optical system
  • ⁇ ′ is a half field angle in the second optical system
  • the unit is both °
  • the unit of the wavelength of the aberration curve is nm.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the wide-angle optical system according to the first embodiment, where (a) is a cross-sectional configuration diagram of the first optical system, and (b) is a cross-sectional configuration diagram of the second optical system.
  • the optical surface in the second lens group is represented by r 'and the interval is represented by d'.
  • the aperture stop and the third lens group are common to the first optical system and the second optical system. Therefore, r9 to r22 and d9 to 21 in the sectional configuration diagram of the first optical system are used for the aperture stop and the third lens group.
  • FIG. 5 is an aberration diagram in the first optical system of the wide-angle optical system according to Example 1.
  • 71 °
  • FIG. 6 is an aberration diagram in the second optical system of the wide-angle optical system according to Example 1.
  • ⁇ ′ 116 °
  • ⁇ ′ 106.
  • ⁇ ′ 96 ° in (c) and (h)
  • ⁇ ′ 86 ° in (d) and (i)
  • ⁇ ′ 76 ° in (e) and (j).
  • the wide-angle optical system of Example 1 includes, in order from the front object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2, an aperture stop S, And a third lens group G3 having a positive refractive power.
  • the first lens group G1 includes a plano-concave negative lens L1 having a flat surface on the object side and a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side.
  • the second lens group G2 includes a catadioptric optical element L3 and a positive meniscus lens L4 having a convex surface facing the image side.
  • the third lens group G3 includes a biconvex positive lens L5, a negative meniscus lens L6 having a convex surface facing the image side, a negative meniscus lens L7 having a convex surface facing the image side, a biconvex positive lens L8, and a biconcave negative lens.
  • the biconvex positive lens L5 and the negative meniscus lens L6 are cemented.
  • the biconvex positive lens L8 and the biconcave negative lens L9 are cemented.
  • a cover glass C1 and a cover glass C2 are disposed on the image side of the third lens group G3.
  • the cover glass C2 is a cover glass of the image sensor.
  • a front object image and a side object image are formed on the image side surface of the cover glass C2. Therefore, the imaging surface of the imaging device is positioned on the image side surface of the cover glass C2.
  • the aspheric surfaces are provided on a total of three surfaces including both surfaces of the catadioptric optical element L3 and the image side surface of the positive meniscus lens L10.
  • the catadioptric optical element L3 has a first surface, a second surface, and a third surface.
  • the first surface is a surface on the first lens group G1 side.
  • the second surface is a surface on the third lens group G3 side.
  • the third surface is formed between the first surface and the second surface.
  • the first surface has a first transmission surface and a first reflection surface.
  • the first transmission surface is formed so as to include the optical axis of the first optical path.
  • the first reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the first transmitting surface.
  • the second surface has a second transmission surface and a second reflection surface.
  • the second transmission surface is formed so as to include the optical axis of the first optical path.
  • the second reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the second transmitting surface.
  • the third surface has a third transmission surface.
  • the third transmission surface is a side surface of the truncated cone. The apex of the truncated cone is located closer to the front object side than the first lens group G1.
  • a first lens group, a first transmission surface, and a second transmission surface are located in this order from the front object side. Since the first surface and the second surface are both convex toward the object side, the catadioptric optical element L3 functions as a negative meniscus lens in the first optical path.
  • a third transmission surface, a second reflection surface, a first reflection surface, and a second transmission surface are located in this order from the side object side.
  • the third transmission surface is a flat surface
  • the second reflection surface is a reflection surface convex toward the object side
  • the second reflection surface is a reflection surface convex toward the image side
  • the second transmission surface is a transmission surface convex toward the object side.
  • the aperture stop S and the third lens group G3 are located in the common optical path.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the wide-angle optical system according to the second embodiment, where (a) is a cross-sectional configuration diagram at the wide-angle end, and (b) is a cross-sectional configuration diagram at the telephoto end.
  • the wide-angle optical system according to Example 2 is obtained by changing the wide-angle optical system according to Example 1 to a variable magnification optical system.
  • both the front object and the side object can be observed. Therefore, at the wide angle end, an image is formed by the first optical system and an image is formed by the second optical system.
  • At the telephoto end only the front object can be observed. Therefore, at the telephoto end, an image is formed only by the first optical system.
  • optical cross-sectional view at the wide-angle end of the wide-angle optical system according to Example 2 is the same as the optical cross-sectional view of the wide-angle optical system according to Example 1. Therefore, the description using r ′ and d ′ is omitted for the optical surface and the distance in the second lens group of the second optical system.
  • Aberration diagrams at the wide-angle end of the wide-angle optical system according to Example 2 are the same as those in FIGS.
  • FIGS. 8A and 8B are aberration diagrams in the telephoto end and the first optical system of the wide-angle optical system according to Example 2.
  • 71 °
  • 45 ° in (c) and (h)
  • 30 ° in (d) and (i)
  • 0 ° in (e) and (j).
  • the wide-angle optical system of Example 2 includes, in order from the front object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2, and an aperture. It comprises a stop S and a third lens group G3 having a positive refractive power. Since the specific configuration of each lens group has been described in Example 1, detailed description thereof is omitted.
  • the third lens group G3 has a lens that moves along the optical axis. Specifically, a cemented lens composed of a biconvex positive lens L5 and a negative meniscus lens L6 moves along the optical axis. Further, at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the cemented lens moves in a direction approaching the second lens group G2.
  • the observation field changes because the magnification of the wide-angle optical system changes due to the movement of the cemented lens. Further, due to the movement of the cemented lens, in the first optical system, the distance to the closest object is shorter at the telephoto end than at the wide angle end. Therefore, in the observation of the front object, it is possible to observe a place closer to the optical system by setting the telephoto end.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the wide-angle optical system according to the third embodiment, where (a) is a cross-sectional configuration diagram at the wide-angle end, and (b) is a cross-sectional configuration diagram at the telephoto end.
  • the wide-angle optical system according to Example 3 is a variable-magnification type wide-angle optical system. At the wide-angle end of the wide-angle optical system according to Example 3, image formation in the second optical system is also performed. The optical surfaces and intervals in the second lens group of the second optical system are illustrated in FIG. 4B. Therefore, the description using r ′ and d ′ is omitted.
  • FIG. 11 is an aberration diagram at the wide-angle end and the second optical system of the wide-angle optical system according to Example 3.
  • ⁇ ′ 114 °
  • FIGS. ' 104 °
  • ⁇ ' 94 ° in (c) and (h)
  • ⁇ ' 86 ° in (d) and (i)
  • ⁇ ' 76 ° in (e) and (j).
  • FIG. 12 is an aberration diagram at the telephoto end and the first optical system of the wide-angle optical system according to Example 3.
  • 70 °
  • 45 ° in (c) and (h)
  • 30 ° in (d) and (i)
  • 0 ° in (e) and (j).
  • the wide-angle optical system of Example 3 includes, in order from the front object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2, and an aperture. It comprises a stop S and a third lens group G3 having a positive refractive power.
  • the first lens group G1 includes a plano-concave negative lens L1 having a flat surface on the object side and a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side.
  • the second lens group G2 includes a catadioptric optical element L3, a negative meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side, and a biconvex positive lens L5.
  • the negative meniscus lens L4 and the biconvex positive lens L5 are cemented.
  • the third lens group G3 includes a biconcave negative lens L6, a biconvex positive lens L7, a biconvex positive lens L8, a biconcave negative lens L9, and a positive meniscus lens L10 having a convex surface directed toward the object side.
  • the biconvex positive lens L8 and the biconcave negative lens L9 are cemented.
  • a cover glass C1 and a cover glass C2 are disposed on the image side of the third lens group G3.
  • the cover glass C2 is a cover glass of the image sensor.
  • a front object image and a side object image are formed on the image side surface of the cover glass C2. Therefore, the imaging surface of the imaging device is positioned on the image side surface of the cover glass C2.
  • the aspheric surfaces are provided on a total of three surfaces including both surfaces of the catadioptric optical element L3 and the image side surface of the positive meniscus lens L10.
  • the catadioptric optical element L3 has a first surface, a second surface, and a third surface.
  • the first surface is a surface on the first lens group G1 side.
  • the second surface is a surface on the third lens group G3 side.
  • the third surface is formed between the first surface and the second surface.
  • the first surface has a first transmission surface and a first reflection surface.
  • the first transmission surface is formed so as to include the optical axis of the first optical path.
  • the first reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the first transmitting surface.
  • the second surface has a second transmission surface and a second reflection surface.
  • the second transmission surface is formed so as to include the optical axis of the first optical path.
  • the second reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the second transmitting surface.
  • the third surface has a third transmission surface.
  • the third transmission surface is a side surface of the truncated cone. The apex of the truncated cone is located closer to the front object side than the first lens group G1.
  • a first lens group, a first transmission surface, and a second transmission surface are located in this order from the front object side. Since the first surface and the second surface are both convex toward the object side, the catadioptric optical element L3 functions as a negative meniscus lens in the first optical path.
  • a third transmission surface, a second reflection surface, a first reflection surface, and a second transmission surface are located in this order from the side object side.
  • the third transmission surface is a flat surface
  • the second reflection surface is a reflection surface convex toward the object side
  • the second reflection surface is a reflection surface convex toward the image side
  • the second transmission surface is a transmission surface convex toward the object side.
  • the aperture stop S and the third lens group G3 are located in the common optical path.
  • the third lens group G3 has a lens that moves along the optical axis. Specifically, the biconcave negative lens L6 moves along the optical axis. At the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the biconcave negative lens L6 moves in a direction away from the second lens group G2.
  • the observation field of view changes. Further, due to the movement of the biconcave negative lens L6, in the first optical system, the distance to the closest object becomes shorter at the telephoto end than at the wide angle end. Therefore, in the observation of the front object, it is possible to observe a place closer to the optical system by setting the telephoto end.
  • the wide-angle optical system according to Example 3 is a variable-magnification type wide-angle optical system, but the position of the biconcave negative lens L6 may be fixed at the wide-angle end position. In this way, the wide-angle optical system according to Example 3 can be a single-focus type wide-angle optical system.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the wide-angle optical system according to the fourth embodiment, where (a) is a cross-sectional configuration diagram at the wide-angle end, and (b) is a cross-sectional configuration diagram at the telephoto end.
  • the wide-angle optical system according to Example 4 is a variable magnification optical system. At the wide-angle end of the wide-angle optical system according to Example 4, image formation in the second optical system is also performed. The optical surfaces and intervals in the second lens group of the second optical system are illustrated in FIG. 4B. Therefore, the description using r ′ and d ′ is omitted.
  • FIG. 15 is an aberration diagram of the wide-angle optical system according to Example 4 at the wide-angle end and in the second optical system.
  • ⁇ ′ 114 °
  • ⁇ ' 104 °
  • ⁇ ' 94 ° in (c) and (h)
  • ⁇ ' 86 ° in (d) and (i)
  • ⁇ ' 76 ° in (e) and (j).
  • the wide-angle optical system of Example 3 includes, in order from the front object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2, and an aperture. It comprises a stop S and a third lens group G3 having a positive refractive power.
  • the first lens group G1 includes a plano-concave negative lens L1 having a flat surface on the object side and a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side.
  • the second lens group G2 includes a catadioptric optical element L3, a negative meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side, and a biconvex positive lens L5.
  • the negative meniscus lens L4 and the biconvex positive lens L5 are cemented.
  • the third lens group G3 includes a negative meniscus lens L6 having a convex surface facing the image side, a biconvex positive lens L7, a biconvex positive lens L8, a biconcave negative lens L9, and a positive meniscus having a convex surface facing the object side. Lens L10.
  • the biconvex positive lens L8 and the biconcave negative lens L9 are cemented.
  • a cover glass C1 and a cover glass C2 are disposed on the image side of the third lens group G3.
  • the cover glass C2 is a cover glass of the image sensor.
  • a front object image and a side object image are formed on the image side surface of the cover glass C2. Therefore, the imaging surface of the imaging device is positioned on the image side surface of the cover glass C2.
  • the aspheric surfaces are provided on a total of three surfaces including both surfaces of the catadioptric optical element L3 and the image side surface of the positive meniscus lens L10.
  • the catadioptric optical element L3 has a first surface, a second surface, and a third surface.
  • the first surface is a surface on the first lens group G1 side.
  • the second surface is a surface on the third lens group G3 side.
  • the third surface is formed between the first surface and the second surface.
  • the first surface has a first transmission surface and a first reflection surface.
  • the first transmission surface is formed so as to include the optical axis of the first optical path.
  • the first reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the first transmitting surface.
  • the second surface has a second transmission surface and a second reflection surface.
  • the second transmission surface is formed so as to include the optical axis of the first optical path.
  • the second reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the second transmitting surface.
  • the third surface has a third transmission surface.
  • the third transmission surface is a side surface of the truncated cone. The apex of the truncated cone is located closer to the front object side than the first lens group G1.
  • a first lens group, a first transmission surface, and a second transmission surface are located in this order from the front object side. Since the first surface and the second surface are both convex toward the object side, the catadioptric optical element L3 functions as a negative meniscus lens in the first optical path.
  • a third transmission surface, a second reflection surface, a first reflection surface, and a second transmission surface are located in this order from the side object side.
  • the third transmission surface is a flat surface
  • the second reflection surface is a reflection surface convex toward the object side
  • the second reflection surface is a reflection surface convex toward the image side
  • the second transmission surface is a transmission surface convex toward the object side.
  • the aperture stop S and the third lens group G3 are located in the common optical path.
  • the third lens group G3 has a lens that moves along the optical axis. Specifically, the biconvex positive lens L7 moves along the optical axis. At the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the biconvex positive lens L7 moves in a direction approaching the second lens group G2.
  • the observation field of view changes. Further, due to the movement of the biconvex positive lens L7, in the first optical system, the distance to the closest object becomes shorter at the telephoto end than at the wide angle end. Therefore, in the observation of the front object, it is possible to observe a place closer to the optical system by setting the telephoto end.
  • the wide-angle optical system according to Example 4 is a variable-magnification type wide-angle optical system, but the position of the biconvex positive lens L7 may be fixed at the wide-angle end position. In this way, the wide-angle optical system according to Example 4 can be a single-focus type wide-angle optical system.
  • r and r ′ are the radii of curvature of each surface
  • d and d ′ are the thickness or air spacing of each optical member
  • nd is the refractive index of each optical member with respect to the d-line
  • ⁇ d is the d-line of each optical member. Represents the Abbe number with respect to.
  • f is the focal length of the entire first optical system
  • is the maximum half field angle in the first optical system
  • ⁇ ′ is the half field angle in the second optical system
  • FNO half field angle in the second optical system
  • Is the F number IH is the maximum image height in the first optical system
  • IH ′ is the maximum image height in the second optical system
  • OD is the object distance
  • is the distance from the object side surface of the catadioptric optical element to the apex of the truncated cone
  • represents the apex angle
  • WE represents the wide-angle end
  • TE represents the telephoto end.
  • the unit of r, r ′, d, d ′, f, IH, IH ′, OD, and ⁇ is mm.
  • the unit of ⁇ , ⁇ ′, ⁇ is degrees.
  • the side object is located in a direction orthogonal to the optical axis.
  • the aspherical shape is expressed by the following equation when the optical axis direction is z, the direction orthogonal to the optical axis is y, the conical coefficient is k, and the aspherical coefficients are A4, A6, A8, and A10. .
  • z (y 2 / r) / [1+ ⁇ 1 ⁇ (1 + k) (y / r) 2 ⁇ 1/2 ] + A4y 4 + A6y 6 + A8y 8 + A10y 10
  • “en” (n is an integer) represents “10 ⁇ n ”.
  • the symbols of these specification values are common to the numerical data of the examples described later.
  • Numerical example 1 Unit mm First optical system surface data Surface number r d nd ⁇ d Surface ⁇ 8.485108 1 ⁇ 0.350000 1.88300 40.8 2 1.32147 0.555744 3 2.40000 0.600000 1.92286 18.9 4 10.81652 0.100000 5 * 5.04004 1.000000 1.88300 40.8 6 * 1.09155 1.639740 7 -4.87017 0.600000 1.51633 64.1 8 -2.15000 0.100000 9 (Aperture) ⁇ 1.387 151 10 4.06571 1.250000 1.72916 54.7 11 -2.91110 0.300000 1.80518 25.4 12 -6.00710 0.207033 13 -2.82701 0.600000 1.78800 47.4 14 -3.35000 0.100000 15 4.67925 1.700000 1.72916 54.7 16 -8.09875 0.400000 1.84666 23.8 17 4.66502 0.100000 18 3.45000 1.200000 1.51633 64.1 19 * 388.82555 0.662065 20 ⁇ 0.
  • the second surface and the third surface are reflective surfaces. Since the numerical values of the ninth surface to the twenty-second surface of the first optical system are described for the surface on the image side of the sixth surface of the second optical system, the surface numbers are not continuous.
  • Second optical system The second surface and the third surface are reflective surfaces. Since the numerical values of the 10th to 22nd surfaces of the first optical system are described for the surface on the image side of the 7th surface of the second optical system, the surface numbers are not continuous.
  • Second optical system The second surface and the third surface are reflective surfaces. Since the numerical values of the 10th to 22nd surfaces of the first optical system are described for the surface on the image side of the 7th surface of the second optical system, the surface numbers are not continuous.
  • the wide-angle optical system of the present invention includes the following wide-angle optical systems.
  • (Additional item 1) A first optical path through which light from the front object passes, a second optical path through which light from the side object passes, and a common optical path through which light from the front object and light from the side object pass.
  • An optical system comprising: In order from the front object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a catadioptric optical element, an aperture stop, and a third lens group having a positive refractive power,
  • the first lens group includes a positive lens and a negative lens
  • the catadioptric optical element has a first surface, a second surface, and a third surface formed between the first surface and the second surface,
  • the first surface has a first transmission surface and a first reflection surface,
  • the first transmission surface is formed to include the optical axis of the first optical path
  • the first reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the first transmitting surface
  • the second surface has a second transmission surface and a second reflection surface,
  • the second transmission surface is formed to include the optical axis of the first optical path,
  • the second reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the second transmitting surface
  • the third surface has a third transmission surface,
  • the third transmission surface
  • An optical system comprising: In order from the front object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a catadioptric optical element, an aperture stop, and a third lens group having a positive refractive power,
  • the first lens group includes a positive lens and a negative lens
  • the catadioptric optical element has a first surface, a second surface, and a third surface formed between the first surface and the second surface,
  • the first surface has a first transmission surface and a first reflection surface,
  • the first transmission surface is formed to include the optical axis of the first optical path
  • the first reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the first transmitting surface
  • the second surface has a second transmission surface and a second reflection surface,
  • the second transmission surface is formed to include the optical axis of the first optical path,
  • the second reflecting surface is an annular reflecting surface and is formed around the second transmitting surface
  • the third surface has a third transmission surface,
  • the third transmission surface
  • the present invention is useful for a wide-angle optical system in which lateral chromatic aberration is well corrected.

Abstract

倍率色収差が良好に補正された広角光学系を提供する。 広角光学系は、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、反射屈折光学素子L3を有する第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、を備え、第1レンズ群G1は、正レンズL1と、負レンズL2と、を含み、反射屈折光学素子L3は、第1面R1と、第2面R2と、第1面R1と第2面R2との間に形成された第3面R3と、を有し、第1面R1は、第1透過面R1Tと第1反射面R1Rとを有し、第2面R2は、第2透過面R2Tと第2反射面R2Rとを有し、第3面R3は第3透過面R3Tを有し、第3透過面R3Tは、円錐台の側面であり、円錐台の頂点は、第1レンズ群G1よりも前方物体側に位置し、以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足する。 νp<νn (1) |φp|<|φn| (2) 90-θk<α/2 (3)

Description

広角光学系
 本発明は、広角光学系に関するもので、前方の物体と側方の物体を同時に観察できる光学系に関する。
 前方の物体と側方の物体を同時に観察できる光学系が、特許文献1や特許文献2に開示されている。
 特許文献1の光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、開口と、正の屈折力を有する後群と、からなる。前群は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、を備える。後群は、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、を備える。第1レンズ群は、負レンズからなるか、又は、負レンズと正レンズとからなる。
 特許文献1の光学系は、直視光路と側視光路を有する。直視光路には、第3透過面と第4透過面が配置されている。側視光路には、第1透過面、第1反射面、第2反射面及び第2透過面が配置されている。
 特許文献2の光学系は、物体側から順に、前群と後群とで構成されている。前群は、負の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、を備える。後群は、正の屈折力を有する第3レンズ群を備える。第1レンズ群は、負レンズからなる。
 特許文献2の光学系では、第1光学系と第2光学系とを有する。第1光学系は前方の物体を観察するための光学系であって、第1レンズ群と、第2レンズ群と、開口絞りと、第3レンズ群と、で構成されている。第2光学系は側方の物体を観察するための光学系であって、第2レンズ群と、開口絞りと、第3レンズ群と、で構成されている。
 第1光学系では、前方の物体からの光が、第1透過面と第2透過面を通過する。第2の光学系では、側方の物体からの光が、第3面、第2反射面、第2反射面及び第2透過面を通過する。
特開2008-309861号公報 特開2011-48086号公報
 特許文献1の光学系では、直視光路を進む光束は第1レンズ群と第2レンズ群を通過するが、側視光路を進む光束は第1レンズ群を通過しない。この場合、屈折面の数は、側視光路に比べて直視光路の方が多くなる。そのため、倍率色収差の発生量は、側視光路に比べて直視光路の方が多くなる。
 第2レンズ群を通過した光束は、第3レンズ群と第4レンズ群に入射する。第3レンズ群と第4レンズ群における倍率色収差の補正量は、直視光路に対しても、側視光路に対しても同じである。
 よって、特許文献1の光学系では、直視光路における倍率色収差と側視光路における倍率色収差との差を小さくすることは困難である。特許文献2の光学系についても同様である。
 また、特許文献1の光学系では、第1透過面に、側方の物体からの光が最初に入射する。第1透過面には、側方の物体から様々な画角の光束が入射する。特許文献1の全実施例では、第1透過面が円柱の側面になっている。そして、最小画角の主光線の入射角の符号は、最大画角の主光線の入射角の符号と逆になっている。そのため、特許文献1の側視光路では、最小画角の光束で発生する倍率色収差と、最大画角の光束で発生する倍率色収差とでは、収差の発生方向が逆になる。
 第2レンズ群を通過した光束は、第3レンズ群と第4レンズ群に入射する。そこで、第3レンズ群と第4レンズ群で、側視光路における倍率色収差を補正することが考えられる。しかしながら、上述のように、第3レンズ群と第4レンズ群では、直視光路における倍率色収差も補正しなくてはならない。
 そのため、特許文献1の光学系では、最小画角の光束で発生する倍率色収差と最大画角の光束で発生する倍率色収差との差を小さくすることは困難である。特許文献2の光学系についても同様である。
 特許文献1には、第1透過面を円錐状の面にすることが記載されている。しかしながら、具体的な設計例は無く、また、収差補正に関する説明も無い。
 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、倍率色収差が良好に補正された広角光学系を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の広角光学系は、
 前方物体からの光が通過する第1の光路と、側方物体からの光が通過する第2の光路と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、
 前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第2レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、
 第1レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
 反射屈折光学素子は、第1面と、第2面と、第1面と第2面との間に形成された第3面と、を有し、
 第1面は、第1透過面と第1反射面とを有し、
 第1透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成され、
 第1反射面は環状の反射面であって、第1透過面の周囲に形成され、
 第2面は、第2透過面と第2反射面とを有し、
 第2透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成され、
 第2反射面は環状の反射面であって、第2透過面の周囲に形成され、
 第3面は第3透過面を有し、
 第3透過面は、円錐台の側面であり、
 円錐台の頂点は、第1レンズ群よりも前方物体側に位置し、
 第1の光路には、前方物体側から順に、第1レンズ群と、第1透過面と、第2透過面と、が位置し、
 第2の光路には、側方物体側から順に、第3透過面と、第2反射面と、第1反射面と、第2透過面と、が位置し、
 共通光路には、開口絞りと、第3レンズ群と、が位置し、
 以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする。
 νp<νn   (1)
 |φp|<|φn|   (2)
 90°-θk<α/2   (3)
 ここで、
 νpは、正レンズのアッベ数、
 νnは、負レンズのアッベ数、
 φpは、正レンズの屈折力、
 φnは、負レンズの屈折力、
 θkは、第2の光路における最小の半画角であって、0°<θk<90°、
 αは、円錐台における頂角、
である。
 本発明によれば、倍率色収差が良好に補正された広角光学系を提供することができる。
本実施形態の単焦点タイプの広角光学系を示す図であって、(a)は光学系全体の概略構成を示す図、(b)は反射屈折光学素子の詳細な構成を示す図である。 第3透過面に入射する光束の様子を示す図である。 本実施形態の変倍タイプの広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は広角端における断面構成図、(b)は望遠端における断面構成図である。 実施例1に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は第1光学系の断面構成図、(b)は第2光学系の断面構成図である。 実施例1に係る広角光学系の第1光学系における収差図であって、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例1に係る広角光学系の第2光学系における収差図であって、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例2に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は広角端における断面構成図、(b)は望遠端における断面構成図である。 実施例2に係る広角光学系の望遠端、第1光学系における(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例3に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は広角端における断面構成図、(b)は望遠端における断面構成図である。 実施例3に係る広角光学系の広角端、第1光学系における収差図であって、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例3に係る広角光学系の広角端、第2光学系における収差図であって、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例3に係る広角光学系の望遠端、第1光学系における収差図であって、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例4に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は広角端における断面構成図、(b)は望遠端における断面構成図である。 実施例4に係る広角光学系の広角端、第1光学系における収差図であって、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例4に係る広角光学系の広角端、第2光学系における収差図であって、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例4に係る広角光学系の望遠端、第1光学系における収差図であって、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。
 以下、本実施形態に係る広角光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態に係る広角光学系により、この発明が限定されるものではない。
 本実施形態の広角光学系は、前方物体からの光が通過する第1の光路と、側方物体からの光が通過する第2の光路と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第2レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、第1レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、反射屈折光学素子は、第1面と、第2面と、第1面と第2面との間に形成された第3面と、を有し、第1面は、第1透過面と第1反射面とを有し、第1透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成され、第1反射面は環状の反射面であって、第1透過面の周囲に形成され、第2面は、第2透過面と第2反射面とを有し、第2透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成され、第2反射面は環状の反射面であって、第2透過面の周囲に形成され、第3面は第3透過面を有し、第3透過面は、円錐台の側面であり、円錐台の頂点は、第1レンズ群よりも前方物体側に位置し、第1の光路には、前方物体側から順に、第1レンズ群と、第1透過面と、第2透過面と、が位置し、第2の光路には、側方物体側から順に、第3透過面と、第2反射面と、第1反射面と、第2透過面と、が位置し、共通光路には、開口絞りと、第3レンズ群と、が位置し、以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする。
 νp<νn   (1)
 |φp|<|φn|   (2)
 90°-θk<α/2   (3)
 ここで、
 νpは、正レンズのアッベ数、
 νnは、負レンズのアッベ数、
 φpは、正レンズの屈折力、
 φnは、負レンズの屈折力、
 θkは、第2の光路における最小の半画角であって、0°<θk<90°、
 αは、円錐台における頂角、
である。
 本実施形態の広角光学系について説明する。図1は、本実施形態の単焦点タイプの広角光学系を示す図であって、(a)は光学系全体の概略構成を示す図、(b)は反射屈折光学素子の詳細な構成を示す図である。
 図1(a)に示すように、本実施形態の広角光学系は、前方物体からの光が通過する第1の光路OP1と、側方物体からの光が通過する第2の光路OP2と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路OP3と、を有する。
 そして、本実施形態の広角光学系は、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、を備える。
 第1レンズ群G1は、負レンズL1と、正レンズL2と、を含む。
 第2レンズ群G2は、反射屈折光学素子L3を有する。第2レンズ群G2は、更に正レンズL4を有する。
 第3レンズ群G3は、正レンズL5、負レンズL6、負レンズL7、正レンズL8、負レンズL9及び正レンズL10を有する。ここで、正レンズL4と負レンズL6とで、接合レンズCL1が形成されている。また、正レンズL8と負レンズL9とで、接合レンズCL2が形成されている。
 図1(b)に示すように、反射屈折光学素子L3は、第1面R1と、第2面R2と、第3面R3と、を有する。第3面R3は、第1面R1と第2面R2との間に形成されている。
 第1面R1は、第1透過面R1Tと第1反射面R1Rとを有する。第1透過面R1Tは、第1の光路OP1の光軸を含むように形成されている。第1反射面R1Rは環状の反射面であって、第1透過面R1Tの周囲に形成されている。
 第2面R2は、第2透過面R2Tと第2反射面R2Rとを有する。第2透過面R2Tは、第1の光路OP1の光軸を含むように形成されている。第2反射面R2Rは環状の反射面であって、第2透過面R2Tの周囲に形成されている。
 第3面R3は、第3透過面R3Tを有する。第3透過面R3Tは、円錐台の側面である。円錐台の頂点は、第1レンズ群G1よりも前方物体側に位置している。
 第1の光路OP1には、前方物体側から順に、第1レンズ群G1と、第1透過面R1Tと、第2透過面R2Tと、が位置する。第2の光路OP2には、側方物体側から順に、第3透過面R3Tと、第2反射面R2Rと、第1反射面R1Rと、第2透過面R2Tと、が位置する。共通光路OP3には、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、が位置する。
 本実施形態の広角光学系では、第1の光路OP1を進む光束は、第1レンズ群G1、第1透過面R1T及び第2透過面R2Tを通過する。一方、第2の光路OP2を進む光束は、第1レンズ群G1を通過しない。よって、本実施形態の広角光学系では、屈折面の数は、第2の光路OP2に比べて第1の光路OP1の方が多くなる。
 ここで、本実施形態の広角光学系では、第1レンズ群G1は、負レンズL1に加えて、正レンズL2を有する。そのため、負レンズL1と正レンズL2とで、倍率色収差の発生量と発生方向を制御することができる。
 このとき、以下の条件式(1)、(2)を満足することが好ましい。
 νp<νn   (1)
 |φp|<|φn|   (2)
 ここで、
 νpは、正レンズのアッベ数、
 νnは、負レンズのアッベ数、
 φpは、正レンズの屈折力、
 φnは、負レンズの屈折力、
である。
 条件式(1)を満足しない場合、正レンズのアッベ数の方が負レンズのアッベ数よりも大きくなる。この場合、第1の光路OP1における倍率色収差の発生量を小さくすることが困難になる。
 条件式(2)を満足しない場合、正レンズの屈折力の方が大きくなる。この場合、第1レンズ群に負の屈折力を持たせられなくなるので、広い画角を確保することができなくなる。
 更に、以下の条件式(3)を満足することが好ましい。
 90°-θk<α/2   (3)
 ここで、
 θkは、第2の光路における最小の半画角であって、0°<θk<90°、
 αは、円錐台における頂角、
である。
 条件式(3)は、第3透過面R3Tに入射する光束に関する条件式である。図2は、第3透過面に入射する光束の様子を示す図である。第3透過面R3Tの面形状は、円錐台CC3の側面と同じ形状である。図2に示すように、円錐台CC3は、円錐CC1から小円錐CC2を取り除いた部分である。よって、円錐台CC3の頂点は、小円錐CC2を取り除く前の円錐CC1の頂点と見なせば良い。
 本実施形態の広角光学系では、図2に示すように、円錐台CC3の頂点P1は、第1レンズ群G1よりも前方物体側に位置している。そのため、本実施形態の広角光学系では、第3透過面R3Tの法線nは光軸AXと直交しない。図2には、法線nと光軸AXとのなす角度がθnで表されている。
 第2の光路では、側方物体からの光束が、様々な画角で第3透過面R3Tに入射する。図2には、主光線CHωLを有する光束と、主光線CHωHを有する光束が示されている。第3透過面R3Tに入射する光束の主光線と光軸AXとのなす角度を半画角とすると、半画角は、主光線CHωLを有する光束で最小になり、主光線CHωHを有する光束で最大になる。
 条件式(3)は、以下のように変形できる。
 90°-α/2<θk
 ここで、90°-α/2=θnなので、上記の式は、以下のようになる。
 θn<θk
 θkは、第2の光路における最小の半画角であるから、図2では、主光線CHωLと光軸AXとのなす角度がθkになる。θnとθkを比較すると、図2ではθn<θkになっている。θn<θkを満足する状態では、主光線CHωLを有する光束は、法線nより右側の領域(以下、「領域AR」という)から第3透過面R3Tに入射する。更に、θkよりも大きい画角を有する光束も、領域ARから第3透過面R3Tに入射する。
 このように、θn<θkを満足する場合、すなわち、条件式(3)を満足する場合は、側方物体からの光束が、全て領域ARから第3透過面R3Tに入射する。
 一方、図示はしていないが、θn<θkを満足しない状態では、主光線CHωLを有する光束は、法線nより左側の領域(以下、「領域AL」という)から第3透過面R3Tに入射することになる。領域ALには、法線nも含まれる。
 よって、θn<θkを満足しない場合、すなわち、条件式(3)を満足しない場合は、少なくとも一部の光束が、領域ALから第3透過面R3Tに入射する。
 入射角の符号(プラス、マイナス)を、領域ARから第3透過面R3Tに入射する場合をプラス、領域ALから第3透過面R3Tに入射する場合をマイナスとする。条件式(3)を満足する場合、全ての光束が領域ARから第3透過面R3Tに入射するので、入射角の符号は全ての光束でプラスになる。その結果、第2の光路における倍率色収差の発生方向は、全ての画角で同じ方向になる。すなわち、第2の光路における倍率色収差の発生量は、全ての画角でプラスの量になるか、又はマイナスの量になる。
 上述のように、第1レンズ群G1は負レンズL1と正レンズL2とを有しているので、第1の光路における倍率色収差の発生量と発生方向を制御できる。例えば、第1の光路における倍率色収差の発生方向を、全ての画角で同じ方向にすることができる。更に、第1の光路における倍率色収差の発生方向を、第2の光路における倍率色収差の発生方向と一致させることができる。
 第1の光路における倍率色収差の発生方向と、第2の光路における倍率色収差の発生方向とが一致していると、第3レンズ群では、同じ方向に発生した倍率色収差を補正すれば良いので、第3レンズ群での倍率色収差が容易になる。その結果、本実施形態の広角光学系では、光学系全体での倍率色収差を良好に補正することができる。
 条件式(3)を満足しない場合、一部光束が領域ALから第3透過面R3Tに入射するので、入射角は、少なくとも一部の光束でマイナスになり、残りの光束でプラスになる。この場合、倍率色収差の発生方向は、全ての画角で同じ方向にならない。すなわち、倍率色収差の発生量は、一部の画角ではマイナスの量になり、残りの画角ではプラスの量になる。
 第2の光路だけであれば、第3レンズ群で倍率色収差を補正することはできる。しかしながら、上述のように、第3レンズ群では、第1の光路における倍率色収差も補正しなくてはならない。このようなことから、第2の光路について発生した倍率色収差を良好に補正することが困難になる。その結果、光学系全体での倍率色収差を良好に補正することができない。
 本実施形態の広角光学系は、以下の条件式(4)を満足することが好ましい。
 0.7<(|φn|/νn)/(φp/νp)<1.5   (4)
 ここで、
 νpは、正レンズのアッベ数、
 νnは、負レンズのアッベ数、
 φpは、正レンズの屈折力、
 φnは、負レンズの屈折力、
である。
 |φn|/νnとφp/νpは、各々、色消し効果の度合い、若しくは色出し効果の度合いを表している。|φn|/νnの値やφp/νpの値が大きくなると、色収差の発生量が大きくなる。
 条件式(4)の下限値を下回ると、正レンズによる色の分散効果の方が大きくなり過ぎるので、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(4)の上限値を上回ると、正レンズによる色の分散効果が薄れると共に、負レンズによる色の分散効果の方が大きくなる。その結果、倍率色収差の補正が困難になる。
 また、本実施形態の広角光学系は、以下の条件式(5)、(6)を満足することが好ましい。
 35<νn   (5)
 νp<35   (6)
 ここで、
 νpは、正レンズのアッベ数、
 νnは、負レンズのアッベ数、
である。
 本実施形態の広角光学系では、レトロフォーカスタイプの光学系を採用している。そのため、第1レンズ群の負レンズは高い屈折力をもつことが望ましい。条件式(5)、(6)を満足することで、正レンズについては、より屈折率の高い硝材が選択可能になり、負レンズについては、より色分散の小さい硝材が選択可能になる。その結果、効率良く倍率色収差の補正が可能になる。
 また、本実施形態の広角光学系では、第3レンズ群は、光軸方向に移動するレンズを含むことが好ましい。
 このようにすることで、画角を変化させることができる。図3は、本実施形態の変倍タイプの広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は広角端における断面構成図、(b)は望遠端における断面構成図である。
 図1と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。図3に示す広角光学系は、図1に示す広角光学系における接合レンズCL1を、光軸方向に移動可能にしたものである。
 広角端から望遠端への変倍時に、接合レンズCL1は、第2レンズ群G2に近づくように移動する。これにより、広角端では前方物体と側方物体の観察を行うことができ、望遠端では前方物体のみの観察を行うことができる。
 また、広角端から望遠端へ変倍することで、前方物体の観察では、至近物体までの距離が、広角端よりも望遠端で短くなる。そのため、広角観察で発見した病変部を、望遠観察によって、より近くで、より大きく観察することができる。至近物体とは、光学系に対して最も近くに位置する物体のことである。
 移動するレンズは接合レンズに限られない。移動するレンズを、単レンズで構成しても良い。また、移動するレンズの数は1つに限られない。複数のレンズを移動させても良い。また、移動する方向は、第2レンズ群G2に近づく方向に限られない。広角端から望遠端への変倍時に、第2レンズ群G2から離れる方向に移動させても良い。
 また、本実施形態の広角光学系では、第3レンズ群の最も像側のレンズは、固定であることが好ましい。
 第3レンズ群の最も像側のレンズを移動させると、バックフォーカスが変動する。よって、第3レンズ群の最も像側のレンズを移動させることは望ましくない。
 また、本実施形態の広角光学系は、以下の条件式(7)を満足することが好ましい。
 0.7<|f3/fi|<1.2   (7)
 ここで、
 f3は、広角端における第3レンズ群の焦点距離、
 fiは、光軸方向に移動するレンズの焦点距離、
である。
 条件式(7)の下限値を下回ると、移動するレンズの焦点距離が長くなる。その結果、画角を大きく変化させることが困難になる。条件式(7)の上限値を上回ると、画角の変化と焦点位置の変動が大きくなり過ぎる。
 また、本実施形態の広角光学系は、光軸方向に移動する移動レンズによって、前方物体と側方物体の観察と、前方物体のみの観察と、を切り替えることが可能であることが好ましい。
 このようにすることで、異なる範囲を観察することができる。
 以下、実施例について説明する。実施例1は単焦点タイプの広角光学系で、実施例2~4は変倍タイプの広角光学系である。実施例1の広角光学系は、第1光学系と第2光学系とで構成されている。実施例2~4の広角光学系は、広角端と望遠端とで、光学系の構成が異なる。広角端では、広角光学系は、第1光学系と第2光学系とで構成されている。望遠端では、広角光学系は、第1光学系のみで構成されている。
 第1光学系は、前方物体を観察するときの光学系で、第1の光路と共通光路とを有する。第2光学系は、側方物体を観察するときの光学系で、第2の光路と共通光路とを有する。前方物体は、第1の光路の光軸に沿う方向に位置している。側方物体は、第1の光路の光軸と略直交する方向に位置している。
 各実施例の収差図において、(a)~(e)はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、(f)~(j)はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。また、縦軸は収差量を表し、横軸は明るさを表している。収差量の単位はmmである。また、ωは第1光学系における半画角、ω’は第2光学系における半画角で、単位は共に°、収差曲線の波長の単位はnmである。
(実施例1)
 実施例1に係る広角光学系について説明する。図4は、実施例1に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は第1光学系の断面構成図、(b)は第2光学系の断面構成図である。
 第2光学系の断面構成図では、第2レンズ群における光学面をr’、間隔をd’で表している。開口絞りと第3レンズ群は、第1光学系と第2光学系とで共通である。よって、開口絞りと第3レンズ群については、第1光学系の断面構成図におけるr9~r22、d9~21を用いている。
 図5は、実施例1に係る広角光学系の第1光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω=71°、(b)と(g)ではω=60°、(c)と(h)ではω=45°、(d)と(i)ではω=30°、(e)と(j)ではω=0°である。
 図6は、実施例1に係る広角光学系の第2光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω’=116°、(b)と(g)ではω’=106°、(c)と(h)ではω’=96°、(d)と(i)ではω’=86°、(e)と(j)ではω’=76°である。
 実施例1の広角光学系は、図4(a)に示すように、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、からなる。
 第1レンズ群G1は、物体側が平面である平凹負レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と、からなる。
 第2レンズ群G2は、反射屈折光学素子L3と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL4と、からなる。
 第3レンズ群G3は、両凸正レンズL5と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL6と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL7と、両凸正レンズL8と、両凹負レンズL9と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10と、からなる。ここで、両凸正レンズL5と負メニスカスレンズL6とが接合されている。また、両凸正レンズL8と両凹負レンズL9とが接合されている。
 第3レンズ群G3の像側には、カバーガラスC1と、カバーガラスC2と、が配置されている。カバーガラスC2は、撮像素子のカバーガラスである。カバーガラスC2の像側面に、前方物体の像や側方物体の像が形成される。よって、カバーガラスC2の像側面に、撮像素子の撮像面が位置する。
 非球面は、反射屈折光学素子L3の両面と、正メニスカスレンズL10の像側面との、合計3面に設けられている。
 反射屈折光学素子L3は、第1面と、第2面と、第3面と、を有する。第1面は、第1レンズ群G1側の面である。第2面は、第3レンズ群G3側の面である。第3面は、第1面と第2面との間に形成されている。
 第1面は、第1透過面と第1反射面とを有する。第1透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成されている。第1反射面は環状の反射面であって、第1透過面の周囲に形成されている。
 第2面は、第2透過面と第2反射面とを有する。第2透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成されている。第2反射面は環状の反射面であって、第2透過面の周囲に形成されている。
 第3面は第3透過面を有する。第3透過面は、円錐台の側面である。円錐台の頂点は、第1レンズ群G1よりも前方物体側に位置している。
 第1の光路には、前方物体側から順に、第1レンズ群と、第1透過面と、第2透過面と、が位置している。第1面と第2面は、共に、物体側に凸面を向けているので、第1の光路では、反射屈折光学素子L3は負メニスカスレンズとして機能する。
 第2の光路には、側方物体側から順に、第3透過面と、第2反射面と、第1反射面と、第2透過面と、が位置している。第3透過面は平面、第2反射面は物体側に凸の反射面、第2反射面は像側に凸の反射面、第2透過面は、物体側に凸の透過面になる。
 共通光路には、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、が位置している。
(実施例2)
 実施例2に係る広角光学系について説明する。図7は、実施例2に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は広角端における断面構成図、(b)は望遠端における断面構成図である。
 実施例2に係る広角光学系は、実施例1に係る広角光学系を変倍光学系にしたものである。広角端では、前方物体と側方物体の両方を観察することができる。よって、広角端では、第1光学系による像の形成と第2光学系による像の形成とが行われる。望遠端では、前方物体のみを観察することができる。よって、望遠端では、第1光学系のみで像の形成が行われる。
 実施例2に係る広角光学系の広角端における光学断面図は、実施例1に係る広角光学系の光学断面図と同じである。よって、第2光学系の第2レンズ群における光学面と間隔については、r’やd’を用いた記載を省略している。また、実施例2に係る広角光学系の広角端における収差図は、図5と図6と同じである。
 図8は、実施例2に係る広角光学系の望遠端、第1光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω=71°、(b)と(g)ではω=60°、(c)と(h)ではω=45°、(d)と(i)ではω=30°、(e)と(j)ではω=0°である。
 実施例2の広角光学系は、図8(a)、(b)に示すように、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、からなる。各レンズ群の具体的な構成は実施例1で説明したので、詳細な説明は省略する。
 実施例2の広角光学系では、第3レンズ群G3は、光軸に沿って移動するレンズを有する。具体的には、両凸正レンズL5と負メニスカスレンズL6からなる接合レンズが、光軸に沿って移動する。また、広角端から望遠端への変倍時に、接合レンズは第2レンズ群G2に近づく方向に移動する。
 接合レンズの移動によって広角光学系の倍率が変化するので、観察視野が変化する。また、接合レンズの移動によって、第1光学系では、至近物体までの距離が、広角端よりも望遠端で短くなる。よって、前方物体の観察では、望遠端にすることで、より光学系に近い場所まで観察が可能になる。
(実施例3)
 実施例3に係る広角光学系について説明する。図9は、実施例3に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は広角端における断面構成図、(b)は望遠端における断面構成図である。
 実施例3に係る広角光学系は、変倍タイプの広角光学系である。実施例3に係る広角光学系の広角端では、第2光学系における結像も行われる。第2光学系の第2レンズ群における光学面と間隔については、図4(b)に例示している。よって、r’やd’を用いた記載を省略している。
 図10は、実施例3に係る広角光学系の広角端、第1光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω=71°、(b)と(g)ではω=60°、(c)と(h)ではω=45°、(d)と(i)ではω=30°、(e)と(j)ではω=0°である。
 図11は、実施例3に係る広角光学系の広角端、第2光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω’=114°、(b)と(g)ではω’=104°、(c)と(h)ではω’=94°、(d)と(i)ではω’=86°、(e)と(j)ではω’=76°である。
 図12は、実施例3に係る広角光学系の望遠端、第1光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω=70°、(b)と(g)ではω=60°、(c)と(h)ではω=45°、(d)と(i)ではω=30°、(e)と(j)ではω=0°である。
 実施例3の広角光学系は、図9(a)、(b)に示すように、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、からなる。
 第1レンズ群G1は、物体側が平面である平凹負レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と、からなる。
 第2レンズ群G2は、反射屈折光学素子L3と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、両凸正レンズL5と、からなる。ここで、負メニスカスレンズL4と両凸正レンズL5とが接合されている。
 第3レンズ群G3は、両凹負レンズL6と、両凸正レンズL7と、両凸正レンズL8と、両凹負レンズL9と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10と、からなる。ここで、両凸正レンズL8と両凹負レンズL9とが接合されている。
 第3レンズ群G3の像側には、カバーガラスC1と、カバーガラスC2と、が配置されている。カバーガラスC2は、撮像素子のカバーガラスである。カバーガラスC2の像側面に、前方物体の像や側方物体の像が形成される。よって、カバーガラスC2の像側面に、撮像素子の撮像面が位置する。
 非球面は、反射屈折光学素子L3の両面と、正メニスカスレンズL10の像側面との、合計3面に設けられている。
 反射屈折光学素子L3は、第1面と、第2面と、第3面と、を有する。第1面は、第1レンズ群G1側の面である。第2面は、第3レンズ群G3側の面である。第3面は、第1面と第2面との間に形成されている。
 第1面は、第1透過面と第1反射面とを有する。第1透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成されている。第1反射面は環状の反射面であって、第1透過面の周囲に形成されている。
 第2面は、第2透過面と第2反射面とを有する。第2透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成されている。第2反射面は環状の反射面であって、第2透過面の周囲に形成されている。
 第3面は第3透過面を有する。第3透過面は、円錐台の側面である。円錐台の頂点は、第1レンズ群G1よりも前方物体側に位置している。
 第1の光路には、前方物体側から順に、第1レンズ群と、第1透過面と、第2透過面と、が位置している。第1面と第2面は、共に、物体側に凸面を向けているので、第1の光路では、反射屈折光学素子L3は負メニスカスレンズとして機能する。
 第2の光路には、側方物体側から順に、第3透過面と、第2反射面と、第1反射面と、第2透過面と、が位置している。第3透過面は平面、第2反射面は物体側に凸の反射面、第2反射面は像側に凸の反射面、第2透過面は、物体側に凸の透過面になる。
 共通光路には、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、が位置している。
 実施例3の広角光学系では、第3レンズ群G3は、光軸に沿って移動するレンズを有する。具体的には、両凹負レンズL6が、光軸に沿って移動する。また、広角端から望遠端への変倍時に、両凹負レンズL6は第2レンズ群G2から遠ざかる方向に移動する。
 両凹負レンズL6の移動によって広角光学系の倍率が変化するので、観察視野が変化する。また、両凹負レンズL6の移動によって、第1光学系では、至近物体までの距離が、広角端よりも望遠端で短くなる。よって、前方物体の観察では、望遠端にすることで、より光学系に近い場所まで観察が可能になる。
 実施例3に係る広角光学系は、変倍タイプの広角光学系であるが、両凹負レンズL6の位置を広角端の位置に固定にしても良い。このようにすることで、実施例3に係る広角光学系を、単焦点タイプの広角光学系にすることができる。
(実施例4)
 実施例4に係る広角光学系について説明する。図13は、実施例4に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、(a)は広角端における断面構成図、(b)は望遠端における断面構成図である。
 実施例4に係る広角光学系は変倍光学系である。実施例4に係る広角光学系の広角端では、第2光学系における結像も行われる。第2光学系の第2レンズ群における光学面と間隔については、図4(b)に例示している。よって、r’やd’を用いた記載を省略している。
 図14は、実施例4に係る広角光学系の広角端、第1光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω=71°、(b)と(g)ではω=60°、(c)と(h)ではω=45°、(d)と(i)ではω=30°、(e)と(j)ではω=0°である。
 図15は、実施例4に係る広角光学系の広角端、第2光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω’=114°、(b)と(g)ではω’=104°、(c)と(h)ではω’=94°、(d)と(i)ではω’=86°、(e)と(j)ではω’=76°である。
 図16は、実施例4に係る広角光学系の望遠端、第1光学系における収差図であって、(a)と(f)ではω=70°、(b)と(g)ではω=60°、(c)と(h)ではω=45°、(d)と(i)ではω=30°、(e)と(j)ではω=0°である。
 実施例3の広角光学系は、図13(a)、(b)に示すように、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、からなる。
 第1レンズ群G1は、物体側が平面である平凹負レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と、からなる。
 第2レンズ群G2は、反射屈折光学素子L3と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、両凸正レンズL5と、からなる。ここで、負メニスカスレンズL4と両凸正レンズL5とが接合されている。
 第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL6と、両凸正レンズL7と、両凸正レンズL8と、両凹負レンズL9と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10と、からなる。ここで、両凸正レンズL8と両凹負レンズL9とが接合されている。
 第3レンズ群G3の像側には、カバーガラスC1と、カバーガラスC2と、が配置されている。カバーガラスC2は、撮像素子のカバーガラスである。カバーガラスC2の像側面に、前方物体の像や側方物体の像が形成される。よって、カバーガラスC2の像側面に、撮像素子の撮像面が位置する。
 非球面は、反射屈折光学素子L3の両面と、正メニスカスレンズL10の像側面との、合計3面に設けられている。
 反射屈折光学素子L3は、第1面と、第2面と、第3面と、を有する。第1面は、第1レンズ群G1側の面である。第2面は、第3レンズ群G3側の面である。第3面は、第1面と第2面との間に形成されている。
 第1面は、第1透過面と第1反射面とを有する。第1透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成されている。第1反射面は環状の反射面であって、第1透過面の周囲に形成されている。
 第2面は、第2透過面と第2反射面とを有する。第2透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成されている。第2反射面は環状の反射面であって、第2透過面の周囲に形成されている。
 第3面は第3透過面を有する。第3透過面は、円錐台の側面である。円錐台の頂点は、第1レンズ群G1よりも前方物体側に位置している。
 第1の光路には、前方物体側から順に、第1レンズ群と、第1透過面と、第2透過面と、が位置している。第1面と第2面は、共に、物体側に凸面を向けているので、第1の光路では、反射屈折光学素子L3は負メニスカスレンズとして機能する。
 第2の光路には、側方物体側から順に、第3透過面と、第2反射面と、第1反射面と、第2透過面と、が位置している。第3透過面は平面、第2反射面は物体側に凸の反射面、第2反射面は像側に凸の反射面、第2透過面は、物体側に凸の透過面になる。
 共通光路には、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、が位置している。
 実施例4の広角光学系では、第3レンズ群G3は、光軸に沿って移動するレンズを有する。具体的には、両凸正レンズL7が、光軸に沿って移動する。また、広角端から望遠端への変倍時に、両凸正レンズL7は第2レンズ群G2に近づく方向に移動する。
 両凸正レンズL7の移動によって広角光学系の倍率が変化するので、観察視野が変化する。また、両凸正レンズL7の移動によって、第1光学系では、至近物体までの距離が、広角端よりも望遠端で短くなる。よって、前方物体の観察では、望遠端にすることで、より光学系に近い場所まで観察が可能になる。
 実施例4に係る広角光学系は、変倍タイプの広角光学系であるが、両凸正レンズL7の位置を広角端の位置に固定にしても良い。このようにすることで、実施例4に係る広角光学系を、単焦点タイプの広角光学系にすることができる。
 以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、r、r’は各面の曲率半径、d、d’は各光学部材の肉厚または空気間隔、ndは各光学部材のd線に対する屈折率、νdは各光学部材のd線に対するアッベ数を、それぞれ表している。各種データにおいて、fは第1光学系の全系の焦点距離、ωは第1光学系における最大半画角、ω’は第2光学系における半画角、FNO.はFナンバー、IHは第1光学系における最大像高、IH’は第2光学系における最大像高、ODは物体距離、Δは反射屈折光学素子の物体側面から円錐台の頂点までの距離、αは頂角、WEは広角端、TEは望遠端を、それぞれ表している。また、r、r’、d、d’、f、IH、IH’、OD、Δの単位はmmである。また、ω、ω’、αの単位は°である。また、第2光学系では、側方物体は光軸と直交する方向に位置している。
 また、非球面形状は、光軸方向をz、光軸に直交する方向をyにとり、円錐係数をk、非球面係数をA4、A6、A8、A10としたとき、次の式で表される。
 z=(y2/r)/[1+{1-(1+k)(y/r)21/2
    +A4y4+A6y6+A8y8+A10y10
 また、非球面係数において、「e-n」(nは整数)は、「10-n」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
数値実施例1
単位  mm
 
第1光学系
面データ
  面番号        r               d               nd             νd
  物面         ∞            8.485108
    1          ∞            0.350000         1.88300          40.8
    2         1.32147        0.555744
    3         2.40000        0.600000         1.92286          18.9
    4        10.81652        0.100000
    5*        5.04004        1.000000         1.88300          40.8
    6*        1.09155        1.639740
    7        -4.87017        0.600000         1.51633          64.1
    8        -2.15000        0.100000
    9(絞り)    ∞            1.387151
   10         4.06571        1.250000         1.72916          54.7
   11        -2.91110        0.300000         1.80518          25.4
   12        -6.00710        0.207033
   13        -2.82701        0.600000         1.78800          47.4
   14        -3.35000        0.100000
   15         4.67925        1.700000         1.72916          54.7
   16        -8.09875        0.400000         1.84666          23.8
   17         4.66502        0.100000
   18         3.45000        1.200000         1.51633          64.1
   19*      388.82555        0.662065
   20          ∞            0.900000         1.51633          64.1
   21          ∞            0.700000         1.51633          64.1
   22(像面)    ∞            0.000000
 
非球面データ
第5面
K=0
A4=-0.594274E-01,A6=0.314951E-01,A8=-0.806989E-02,A10=0
第6面
K=-0.617507
A4=-0.139675E+00,A6=-0.502184E-02,A8=0.186987E-01,A10=-0.582054E-02
第19面
K=0
A4=0.159249E-01,A6=0.727058E-01,A8=-0.600000E-01,A10=0.245353E-01
 
各種データ
f         0.845
ω        71
FNO.   3.7
IH       0.79
 
第2光学系
 第2面と第3面は反射面である。第2光学系の第6面よりも像側の面については、第1光学系の第9面~第22面の数値が記載されているので面番号が連続していない。
 
面データ
  面番号        r’             d’             nd             νd
  物面         ∞           20.000000
    1         円錐面         0.000000         1.88300          40.8
    2*        1.09155       -1.000000         1.88300          40.8
    3*        5.04004        1.000000         1.88300          40.8
    4*        1.09155        1.639740
    5        -4.87017        0.600000         1.51633          64.1
    6        -2.15000        0.100000
( 面番号        r               d               nd             νd)
    9(絞り)    ∞            1.387151
   10         4.06571        1.250000         1.72916          54.7
   11        -2.91110        0.300000         1.80518          25.4
   12        -6.00710        0.207033
   13        -2.82701        0.600000         1.78800          47.4
   14        -3.35000        0.100000
   15         4.67925        1.700000         1.72916          54.7
   16        -8.09875        0.400000         1.84666          23.8
   17         4.66502        0.100000
   18         3.45000        1.200000         1.51633          64.1
   19*      388.82555        0.662065
   20          ∞            0.900000         1.51633          64.1
   21          ∞            0.700000         1.51633          64.1
   22(像面)    ∞            0.000000
 
非球面データ
第2面
K=-0.617507
A4=-0.139675E+00,A6=-0.502184E-02,A8=0.186987E-01,A10=-0.582054E-02
第3面
K=0
A4=-0.594274E-01,A6=0.314951E-01,A8=-0.806989E-02,A10=0
第4面
K=-0.617507
A4=-0.139675E+00,A6=-0.502184E-02,A8=0.186987E-01,A10=-0.582054E-02
第19面
K=0
A4=0.159249E-01,A6=0.727058E-01,A8=-0.600000E-01,A10=0.245353E-01
 
各種データ
ω’      73~116
IH’     1.19
Δ         5.6
α        49
 
数値実施例2
単位  mm
 
第1光学系
面データ
  面番号        r               d               nd             νd
  物面         ∞            (可変)
    1          ∞            0.350000         1.88300          40.8
    2         1.32147        0.555744
    3         2.40000        0.600000         1.92286          18.9
    4        10.81652        0.100000
    5*        5.04004        1.000000         1.88300          40.8
    6*        1.09155        1.639740
    7        -4.87017        0.600000         1.51633          64.1
    8        -2.15000        0.100000
    9(絞り)    ∞            (可変)
   10         4.06571        1.250000         1.72916          54.7
   11        -2.91110        0.300000         1.80518          25.4
   12        -6.00710        (可変)
   13        -2.82701        0.600000         1.78800          47.4
   14        -3.35000        0.100000
   15         4.67925        1.700000         1.72916          54.7
   16        -8.09875        0.400000         1.84666          23.8
   17         4.66502        0.100000
   18         3.45000        1.200000         1.51633          64.1
   19*      388.82555        0.662065
   20          ∞            0.900000         1.51633          64.1
   21          ∞            0.700000         1.51633          64.1
   22(像面)    ∞            0.000000
 
非球面データ
第5面
K=0
A4=-0.594274E-01,A6=0.314951E-01,A8=-0.806989E-02,A10=0
第6面
K=-0.617507
A4=-0.139675E+00,A6=-0.502184E-02,A8=0.186987E-01,A10=-0.582054E-02
第19面
K=0
A4=0.159249E-01,A6=0.727058E-01,A8=-0.600000E-01,A10=0.245353E-01
 
各種データ
           WE         TE
f         0.845        1.161
ω        71           71
FNO.   3.7          3.7
IH       0.79         0.79
OD       8.485108     4.094054
d9         1.387151     0.100000
d12        0.207033     1.494234
 
第2光学系
 実施例1の第2光学系と同一のため、データの記載を省略する。
数値実施例3
単位  mm
 
第1光学系
面データ
  面番号        r               d               nd             νd
  物面         ∞            (可変)
    1          ∞            0.350000         1.88300          40.8
    2         1.47964        0.890904
    3         2.40000        0.472230         1.95906          17.5
    4         4.71951        0.100000
    5*       10.46702        1.249237         1.88300          40.8
    6*        1.59921        2.000000
    7         3.61069        0.150000         1.84666          23.8
    8         2.17434        0.450000         1.72916          54.7
    9        -3.05447        0.100000
   10(絞り)    ∞            (可変)
   11        -3.25205        0.250000         1.49700          81.6
   12         3.67111        (可変)
   13         6.64263        1.700000         1.72916          54.7
   14        -6.10176        0.100000
   15         3.60000        1.550000         1.72916          54.7
   16        -4.76451        0.400000         1.84666          23.8
   17         4.50000        0.100000
   18         3.32064        1.300000         1.51633          64.1
   19*       14.04961        0.600000
   20          ∞            0.900000         1.51633          64.1
   21          ∞            0.700000         1.51633          64.1
   22(像面)    ∞            0.000000
 
非球面データ
第5面
K=0
A4=-0.162812E-01,A6=0.863083E-02,A8=-0.217514E-02,A10=0
第6面
K=-0.373424
A4=-0.475711E-02,A6=-0.395806E-01,A8=0.150952E-01,A10=-0.224984E-02
第19面
K=0
A4=0.353194E-01,A6=-0.182054E-02,A8=0.520470E-05,A10=0.149364E-02
 
各種データ
           WE         TE
f         0.849        1.217
ω        69           69
FNO.   4.1          4.1
IH       0.79         0.79
OD       8.484053     4.554102
d10        0.200000     1.537898
d12        1.437629     0.100000
 
第2光学系
 第2面と第3面は反射面である。第2光学系の第7面よりも像側の面については、第1光学系の第10面~第22面の数値が記載されているので面番号が連続していない。
 
面データ
  面番号        r’             d’             nd             νd
  物面         ∞           20.000000
    1         円錐面         0.000000         1.88300          40.8
    2*        1.59921       -1.249237         1.88300          40.8
    3*       10.46702        1.249237         1.88300          40.8
    4*        1.59921        2.000000
    5         3.61069        0.150000         1.84666          23.8
    6         2.17434        0.450000         1.72916          54.7
    7        -3.05447        0.100000
( 面番号        r               d               nd             νd)
   10(絞り)    ∞            0.200000
   11        -3.25205        0.250000         1.49700          81.6
   12         3.67111        1.437629
   13         6.64263        1.700000         1.72916          54.7
   14        -6.10176        0.100000
   15         3.60000        1.550000         1.72916          54.7
   16        -4.76451        0.400000         1.84666          23.8
   17         4.50000        0.100000
   18         3.32064        1.300000         1.51633          64.1
   19*       14.04961        0.600000
   20          ∞            0.900000         1.51633          64.1
   21          ∞            0.700000         1.51633          64.1
   22(像面)    ∞            0.000000
 
非球面データ 
第2面
K=-0.373424
A4=-0.475711E-02,A6=-0.395806E-01,A8=0.150952E-01,A10=-0.224984E-02
第3面
K=0
A4=-0.162812E-01,A6=0.863083E-02,A8=-0.217514E-02,A10=0
第4面
K=-0.373424
A4=-0.475711E-02,A6=-0.395806E-01,A8=0.150952E-01,A10=-0.224984E-02
第19面
K=0
A4=0.353194E-01,A6=-0.182054E-02,A8=0.520470E-05,A10=0.149364E-02
 
各種データ
ω’      73~116
IH’     1.19
Δ         5.6
α        49
数値実施例4
単位  mm
 
第1光学系
面データ
  面番号        r               d               nd             νd
  物面         ∞            (可変)
    1          ∞            0.350000         1.88300          40.8
    2         1.43828        0.542918
    3         2.40000        0.450000         1.95906          17.5
    4         5.26841        0.136054
    5*       11.46595        1.000000         1.88300          40.8
    6*        1.56049        1.886471
    7         8.01652        1.542793         1.84666          23.8
    8         3.19918        0.800000         1.72916          54.7
    9        -2.06761        0.100000
   10(絞り)    ∞            0.200000
   11        -1.60720        0.250000         1.49700          81.6
   12       -60.79891        (可変)
   13         8.95080        1.076000         1.72916          54.7
   14        -4.61592        (可変)
   15         3.82815        1.550000         1.72916          54.7
   16        -4.61919        0.400000         1.84666          23.8
   17         5.73702        0.160076
   18         9.70034        1.300000         1.51633          64.1
   19*       12.05176        0.665059
   20          ∞            0.900000         1.51633          64.1
   21          ∞            0.700000         1.51633          64.1
   22(像面)    ∞            0.000000
 
非球面データ
第5面
K=0
A4=-0.848532E-04,A6=0.582300E-03,A8=-0.504512E-03,A10=0
第6面
K=-0.326206
A4=-0.239027E-01,A6=-0.281927E-01,A8=0.141001E-01,A10=-0.278028E-02
第19面
K=0
A4=0.273885E-01,A6=0.311887E-01,A8=-0.297459E-01,A10=0.128331E-01
 
各種データ
           WE         TE
f         0.796        1.123
ω        71           71
FNO.   3.7          3.7
IH       0.79         0.79
OD       8.495342     4.513655
d12        1.806782     0.164996
d14        0.183855     1.825654
 
第2光学系
 第2面と第3面は反射面である。第2光学系の第7面よりも像側の面については、第1光学系の第10面~第22面の数値が記載されているので面番号が連続していない。
 
面データ
  面番号        r’             d’             nd             νd
  物面         ∞           20.000000
    1         円錐面         0.000000         1.88300          40.8
    2*        1.56049       -1.000000         1.88300          40.8
    3*       11.46595        1.000000         1.88300          40.8
    4*        1.56049        1.886471
    5         8.01652        1.542793         1.84666          23.8
    6         3.19918        0.800000         1.72916          54.7
    7        -2.06761        0.100000
( 面番号        r               d               nd             νd)
   10(絞り)    ∞            0.200000
   11        -1.60720        0.250000         1.49700          81.6
   12       -60.79891        1.806782
   13         8.95080        1.076000         1.72916          54.7
   14        -4.61592        0.183855
   15         3.82815        1.550000         1.72916          54.7
   16        -4.61919        0.400000         1.84666          23.8
   17         5.73702        0.160076
   18         9.70034        1.300000         1.51633          64.1
   19*       12.05176        0.665059
   20          ∞            0.900000         1.51633          64.1
   21          ∞            0.700000         1.51633          64.1
   22(像面)    ∞            0.000000
 
非球面データ
第2面
K=-0.326206
A4=-0.239027E-01,A6=-0.281927E-01,A8=0.141001E-01,A10=-0.278028E-02
第3面
K=0.000000
A4=-0.848532E-04,A6=0.582300E-03,A8=-0.504512E-03,A10=0
第4面
K=-0.326206
A4=-0.239027E-01,A6=-0.281927E-01,A8=0.141001E-01,A10=-0.278028E-02
第19面
K=0
A4=0.273885E-01,A6=0.311887E-01,A8=-0.297459E-01,A10=0.128331E-01
 
各種データ
ω’      72~116
IH’     1.2
Δ         5.6
α        49
 次に、各実施例における条件式(1)~(7)の値を掲げる。”-(ハイフン)”は該当する構成がないことを示す。
条件式           実施例1    実施例2    実施例3    実施例4
(1)νp            18.9        18.9        17.5        17.5
   νn            40.8        40.8        40.8        40.8
(2)|φp|           0.313       0.313       0.219       0.238
   |φn|           0.672       0.672       0.600       0.618
(3)θk            73          73          73          72
   α             49          49          49          49
(4)(|φn|/νn)     0.994       0.994       1.175       1.114
      /(φp/νp)
(5)νn            40.8        40.8        40.8        40.8
(6)νp            18.9        18.9        17.5        17.5
(7)|f3/fi|          -          0.825       1.084       1.026
 本発明の広角光学系には、以下の広角光学系が含まれる。
(付記項1)
 前方物体からの光が通過する第1の光路と、側方物体からの光が通過する第2の光路と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、
 前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第2レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、
 第1レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
 反射屈折光学素子は、第1面と、第2面と、第1面と第2面との間に形成された第3面と、を有し、
 第1面は、第1透過面と第1反射面とを有し、
 第1透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成され、
 第1反射面は環状の反射面であって、第1透過面の周囲に形成され、
 第2面は、第2透過面と第2反射面とを有し、
 第2透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成され、
 第2反射面は環状の反射面であって、第2透過面の周囲に形成され、
 第3面は第3透過面を有し、
 第3透過面は、円錐台の側面であり、
 円錐台の頂点は、第1レンズ群よりも前方物体側に位置し、
 第1の光路には、前方物体側から順に、第1レンズ群と、第1透過面と、第2透過面と、が位置し、
 第2の光路には、側方物体側から順に、第3透過面と、第2反射面と、第1反射面と、第2透過面と、が位置し、
 共通光路には、開口絞りと、第3レンズ群と、が位置し、
 反射屈折光学素子で発生する倍率色収差の発生方向が、第3透過面に入射する全ての光束について同一方向となることを特徴とする広角光学系。
(付記項2)
 倍率色収差の発生方向が、第1の光路を通過する全ての光束と第2の光路を通過する全ての光束とで同一であることを特徴とする付記項1に記載の広角光学系。
(付記項3)
 前方物体からの光が通過する第1の光路と、側方物体からの光が通過する第2の光路と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、
 前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第2レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、
 第1レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
 反射屈折光学素子は、第1面と、第2面と、第1面と第2面との間に形成された第3面と、を有し、
 第1面は、第1透過面と第1反射面とを有し、
 第1透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成され、
 第1反射面は環状の反射面であって、第1透過面の周囲に形成され、
 第2面は、第2透過面と第2反射面とを有し、
 第2透過面は、第1の光路の光軸を含むように形成され、
 第2反射面は環状の反射面であって、第2透過面の周囲に形成され、
 第3面は第3透過面を有し、
 第3透過面は、円錐台の側面であり、
 円錐台の頂点は、第1レンズ群よりも前方物体側に位置し、
 第1の光路には、前方物体側から順に、第1レンズ群と、第1透過面と、第2透過面と、が位置し、
 第2の光路には、側方物体側から順に、第3透過面と、第2反射面と、第1反射面と、第2透過面と、が位置し、
 共通光路には、開口絞りと、第3レンズ群と、が位置し、
 第3透過面に入射する全ての光束の入射角度が同一符号となることを特徴とする広角光学系。
 以上のように、本発明は、倍率色収差が良好に補正された広角光学系に有用である。
 G1 第1レンズ群
 G2 第2レンズ群
 G3 第3レンズ群
 L1~L10 レンズ
 CL1、CL2 接合レンズ
 S 明るさ絞り
 C1、C2 カバーガラス
 I 像面
 OP1 第1の光路
 OP2 第2の光路
 OP3 共通光路
 R1 第1面
 R2 第2面
 R3 第3面
 R1T 第1透過面
 R1R 第1反射面
 R2T 第2透過面
 R2R 第2反射面
 R3T 第3透過面
 CC1 円錐
 CC2 小円錐
 CC3 円錐台
 CHωL、CHωH 主光線
 n 法線
 θk 第2の光路における最小の半画角
 α 頂角
 AL、AR 領域
 AX 光軸

Claims (7)

  1.  前方物体からの光が通過する第1の光路と、側方物体からの光が通過する第2の光路と、前記前方物体からの光と前記側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、
     前記前方物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第2レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、
     前記第1レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
     前記反射屈折光学素子は、第1面と、第2面と、前記第1面と前記第2面との間に形成された第3面と、を有し、
     前記第1面は、第1透過面と第1反射面とを有し、
     前記第1透過面は、前記第1の光路の光軸を含むように形成され、
     前記第1反射面は環状の反射面であって、前記第1透過面の周囲に形成され、
     前記第2面は、第2透過面と第2反射面とを有し、
     前記第2透過面は、前記第1の光路の光軸を含むように形成され、
     前記第2反射面は環状の反射面であって、前記第2透過面の周囲に形成され、
     前記第3面は第3透過面を有し、
     前記第3透過面は、円錐台の側面であり、
     前記円錐台の頂点は、前記第1レンズ群よりも前記前方物体側に位置し、
     前記第1の光路には、前記前方物体側から順に、前記第1レンズ群と、前記第1透過面と、前記第2透過面と、が位置し、
     前記第2の光路には、前記側方物体側から順に、前記第3透過面と、前記第2反射面と、前記第1反射面と、前記第2透過面と、が位置し、
     前記共通光路には、前記開口絞りと、前記第3レンズ群と、が位置し、
     以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする広角光学系。
     νp<νn   (1)
     |φp|<|φn|   (2)
     90°-θk<α/2   (3)
     ここで、
     νpは、前記正レンズのアッベ数、
     νnは、前記負レンズのアッベ数、
     φpは、前記正レンズの屈折力、
     φnは、前記負レンズの屈折力、
     θkは、前記第2の光路における最小の半画角であって、0°<θk<90°、
     αは、前記円錐台における頂角、
    である。
  2.  以下の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項1に記載の広角光学系。
     0.7<(|φn|/νn)/(φp/νp)<1.5   (4)
     ここで、
     νpは、前記正レンズのアッベ数、
     νnは、前記負レンズのアッベ数、
     φpは、前記正レンズの屈折力、
     φnは、前記負レンズの屈折力、
    である。
  3.  以下の条件式(5)、(6)を満足することを特徴とする請求項1に記載の広角光学系。
     35<νn   (5)
     νp<35   (6)
     ここで、
     νpは、前記正レンズのアッベ数、
     νnは、前記負レンズのアッベ数、
    である。
  4.  前記第3レンズ群は、光軸方向に移動するレンズを含むことを特徴とする請求項1に記載の広角光学系。
  5.  前記第3レンズ群の最も像側のレンズは、固定であることを特徴とする請求項4に記載の広角光学系。
  6.  以下の条件式(7)を満足することを特徴とする請求項4に記載の広角光学系。
     0.7<|f3/fi|<1.2   (7)
     ここで、
     f3は、広角端における前記第3レンズ群の焦点距離、
     fiは、前記光軸方向に移動するレンズの焦点距離、
    である。
  7.  前記光軸方向に移動する移動レンズによって、前記前方物体と前記側方物体の観察と、前記前方物体のみの観察と、を切り替えることが可能であることを特徴とする請求項4に記載の広角光学系。
PCT/JP2016/067388 2015-06-16 2016-06-10 広角光学系 WO2016204091A1 (ja)

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