WO2021106695A1 - 光学素子、光学系及び光学装置 - Google Patents

光学素子、光学系及び光学装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021106695A1
WO2021106695A1 PCT/JP2020/042888 JP2020042888W WO2021106695A1 WO 2021106695 A1 WO2021106695 A1 WO 2021106695A1 JP 2020042888 W JP2020042888 W JP 2020042888W WO 2021106695 A1 WO2021106695 A1 WO 2021106695A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
convex
concave
optical axis
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/042888
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佐藤　拙
Original Assignee
佐藤　拙
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 佐藤　拙 filed Critical 佐藤　拙
Priority to CN202080081185.7A priority Critical patent/CN114846381A/zh
Publication of WO2021106695A1 publication Critical patent/WO2021106695A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses

Definitions

  • the present invention relates to a photographic lens for a mobile phone, a photographic lens for a mobile device, a lens for a robot camera, an in-vehicle lens, a lens for an industrial camera, an imaging system or an illumination optical system using these lenses.
  • the viewing angle of a lens hood or device that cuts light rays outside the required angle of view of an imaging lens or outside the light distribution angle of an illumination optical system, a filter that controls the light distribution angle, or components of an optical device, and
  • an imaging device that incorporates it.
  • Mobile phones and the like are equipped with a wide camera and a tele camera, and pseudo-zoom is performed by image processing.
  • the telecamera uses a lens with a low profile and a long focal length.
  • a lens hood of a certain length is required to cut light rays outside the required angle of view and light distribution angle and prevent ghosts and flares caused by the light rays, but these days, it is thin. Does not fit in the required thickness of mobile phones.
  • a total reflection surface that totally reflects an incident light ray outside the angle of view has a convex shape with respect to an incident light ray outside the screen, and is blocked by totally reflecting the light ray outside the screen (the following patent documents). 1).
  • Patent Document 2 there is a method in which a group of prisms having at least one prism is arranged in an optical path, and incident light rays outside the screen are released to the outside of the optical path by total reflection.
  • the first prism and the second prism facing each other via the air gap are arranged, and the light incident on the light incident surface of the first prism from outside the finder observation field of view faces the air gap.
  • a finder device in which the inclination of the surface is set so as to totally reflect the surface (Patent Document 3 below).
  • Patent Document 1 even if the incident light rays are totally reflected by the convex surface and the incident light rays outside the angle of view are shielded, only a part of the light flux can be cut. Therefore, although it is effective against some wide-angle ghosts, it is difficult to deal with bright telephoto lenses. If it is made to correspond, the curved surface becomes deep, which causes strong aberration, which makes it difficult to correct it. If the aberration is improved, the number of constituent lenses increases, and it becomes difficult to prevent ghosts due to the increased number of constituent lenses, let alone block the incident light. That is, in Cited Document 1, since the lens surface plays the role of shading, the aberration correction, which is the original role of the lens surface, is neglected, the degree of freedom in design is reduced, and the correction becomes difficult. Invites upsizing.
  • Patent Document 2 the effect of totally reflecting the incident light rays outside the angle of view by the prism and blocking them is one direction with respect to one prism, and the incident light flux outside the angle of view in all directions is cut. Can't. If we try to increase the number of corresponding directions, we need as many prisms as there are corresponding directions, which leads to an increase in the size of the lens.
  • An object of the invention of Patent Document 3 is to provide a thin finder device capable of observing a bright and good finder image with a clear outline of the finder field of view, and an optical device using the thin finder device. It does not block the light rays outside the screen of the shooting lens to prevent ghosts and flares.
  • the invention described in Patent Document 3 is used for the purpose of preventing ghosting and flare of a photographing lens, since antireflection measures are not applied to the reflected tip, diffuse reflection occurs at the reflected tip, causing internal reflection and deterioration of image quality. Occurs.
  • a reflection optical system including a primary mirror and a secondary mirror
  • a hood by attaching a hood, there is leakage light that does not pass through the primary mirror and the secondary mirror in order and reaches the image sensor from the incident side. This ray also causes deterioration of image quality.
  • the present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and provides a compact optical element that reliably cuts off-screen light rays. Specifically, while making it possible to reduce the size of the entire optical system, ghosts, flares, leaked light, and stray light are generated by light rays outside the screen by reliably cutting light rays outside the required angle of view and light distribution angle. Provided is an optical element capable of preventing deterioration of image quality. Further, the present invention provides an optical element that efficiently cuts extra light rays such as stray light in an illumination optical system.
  • a convex pyramidal surface is formed on the image side or the irradiated side of the first lens, and a concave pyramidal surface is formed on the object side or the irradiated side of the second lens.
  • the convex pyramidal surface and the concave pyramidal surface face each other via a light transmitting substance containing air, resin or liquid.
  • Anti-reflection portions are provided on the outer circumferences of the first lens and the second lens, respectively.
  • a convex pyramidal surface is formed on the image side or the irradiated side of the first lens
  • a concave pyramidal surface is formed on the object side or the irradiated side of the second lens
  • the image side or the irradiated side of the third lens is formed.
  • a concave pyramidal surface is formed on the surface of the fourth lens
  • a convex pyramidal surface is formed on the object side or the irradiation side of the fourth lens.
  • the first lens and the second lens, and the third lens and the fourth lens face each other via a light transmitting substance containing air, resin, or liquid, respectively.
  • Antireflection portions are provided on the outer circumferences of the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens, respectively.
  • L1p Angle of the convex pyramid surface of the first lens with respect to the optical axis on the glass material side
  • L2p Angle of the concave pyramid surface of the second lens with respect to the optical axis on the glass material side
  • L3p Of the third lens with respect to the optical axis
  • Angle L4p of the concave cone surface on the glass material side Angle of the convex cone surface of the fourth lens on the glass material side with respect to the optical axis
  • N1 Refractive coefficient of the first lens
  • N2 Refractive coefficient of the second lens
  • NIA Refractive coefficient N3 of the light transmitting substance between the first lens and the second lens: Refractive coefficient N4 of the third lens: Refractive coefficient NIB of the fourth lens: Between the third lens and the fourth lens Refractive rate of the light transmitting material
  • An optical device having the above optical system.
  • FIG. 3 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 15 degrees in the optical system shown in FIG.
  • FIG. 5 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 15 degrees in the optical system shown in FIG. It is a block diagram of the optical system of Example 3 which concerns on embodiment of this application.
  • FIG. 7 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 15 degrees in the optical system shown in FIG. It is a block diagram of the optical system of Example 4 which concerns on embodiment of this application.
  • FIG. 9 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 15 degrees in the optical system shown in FIG. It is a block diagram of the optical system of Example 5 which concerns on embodiment of this application.
  • FIG. 11 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 14 degrees in the optical system shown in FIG. It is a block diagram of the optical system of Example 6 which concerns on embodiment of this application.
  • FIG. 3 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 70 in the optical system shown in FIG.
  • FIG. 15 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 70 degrees in the optical system shown in FIG.
  • FIG. 15 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 50 degrees in the optical system shown in FIG.
  • FIG. 8 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 70 degrees in the optical system shown in FIG.
  • It is a lateral aberration diagram of the optical system shown in FIG. 9 is a cross-sectional view of a telecamera provided with the optical system shown in FIG.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of an image pickup apparatus including a tele camera and a wide camera shown in FIG. It is a perspective view of the smartphone provided with the telecamera and the wide camera shown in FIG. 24.
  • the first aspect of the embodiment of the present application has a first lens and a second lens in order from the object side or the irradiation side along the optical axis.
  • a convex pyramidal surface or aspherical surface is formed on the image side or the irradiated side of the first lens, and a concave pyramid surface or aspherical surface is formed on the object side or the irradiated side of the second lens.
  • the convex pyramidal surface or aspherical surface and the concave pyramidal surface or aspherical surface face each other via a light transmitting substance containing air, resin or liquid.
  • Anti-reflection portions are provided on the outer circumferences of the first lens and the second lens, respectively.
  • An optical system such as a lens or a prism may be arranged on the object side or the irradiation side or the image side or the irradiated side of the first lens and the second lens, and the object side surface or the irradiation side surface of the first lens and the second lens
  • the image side surface or the irradiated surface of the lens may be spherical or aspherical in order to correct the aberration.
  • the expressions "object side” and “image side” are expressions assuming that an optical element is used in an imaging device, and the expressions “irradiated side” and “irradiated side” refer to an optical element. This expression is intended for use in lighting equipment.
  • the conditional expression (1) is an expression that defines the shape of the image side surface or the irradiated side surface of the first lens and the object side surface or the irradiation side surface of the second lens.
  • the upper limit value of the conditional expression (1) is preferably set to "2", and the upper limit value is more preferably set to "1".
  • 0.
  • 10
  • aberration correction can be performed in another part of the optical system.
  • the conditional expression (2) is an expression that defines the refractive index of the light transmitting substance between the first lens and the second lens. If the conditional expression (2) is not satisfied, the light flux outside the screen cannot be totally reflected by the object side surface or the irradiation side surface of the first lens, and enters the image sensor as ghost, flare, and leaked light. Further, if the conditional expression (3) is not satisfied, refraction cannot be performed on the object side surface or the irradiation side surface of the second lens, so that aberration occurs in the luminous flux in the screen, the image quality deteriorates, and in the worst case, the image is imaged at the target point of the image sensor. Will not be tied.
  • a second aspect of the embodiment of the present application includes a first lens, a second lens, a third lens, and a fourth lens in order from the object side or the irradiation side along the optical axis.
  • a convex pyramidal surface or aspherical surface is formed on the image side or the irradiated side of the first lens, and a concave pyramid surface or aspherical surface is formed on the object side or the aspherical surface of the second lens.
  • a concave pyramidal surface or aspherical surface is formed on the image side or the irradiated side, and a convex pyramid surface or aspherical surface is formed on the object side or the irradiated side of the fourth lens.
  • the first lens and the second lens, and the third lens and the fourth lens face each other via a light transmitting substance containing air, resin, or liquid, respectively.
  • Antireflection portions are provided on the outer circumferences of the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens, respectively.
  • L1p Angle of the convex pyramidal surface or aspherical glass side of the first lens with respect to the optical axis
  • L2p Angle of the concave pyramid surface or aspherical glass side of the second lens with respect to the optical axis
  • L3p Optical axis Angle L4p of the concave pyramidal surface or aspherical glass side of the third lens with respect to the optical axis:
  • the first lens and the third lens and the fourth lens which are in the reverse order of the unevenness of the first lens and the second lens, are installed on the image side or the irradiated side of the second lens of the first aspect.
  • ghost, flare, and leaked light are caused by incident light outside the screen from the first lens to the outer peripheral portion of the fourth lens, which has been subjected to antireflection treatment, to absorb it, or to reflect it on the object side or the irradiation side of the lens.
  • this optical element is used as a component of the illumination optical system, it is possible to control the light distribution of the illumination optical system and suppress stray light.
  • the conditional expression (4) is an expression that defines the shape of the image side surface or the irradiated side surface of the first lens and the object side surface or the irradiation side surface of the second lens.
  • the upper limit value of the conditional expression (4) is "2", and it is more preferable that the upper limit value is "1".
  • 0. However, if
  • the conditional expression (5) is an expression that defines the shape of the image side surface or the irradiated side surface of the third lens and the object side surface or the irradiation side of the fourth lens.
  • the upper limit value of the conditional expression (5) is "2", and it is more preferable that the upper limit value is "1".
  • 0. However, if
  • Conditional equations (6) and (7) are equations that define the refractive index of the light transmitting substance between the first lens and the second lens. If the conditional expression (6) is not satisfied, the light flux outside the screen cannot be totally reflected on the image side surface or the irradiated side surface of the first lens, and enters the image sensor as ghost, flare, and leaked light. Further, if the conditional expression (7) is not satisfied, refraction cannot be performed on the image side surface or the irradiated side surface of the second lens, so that aberration occurs in the luminous flux in the screen, the image quality deteriorates, and the worst is the target point of the image sensor. It will not form an image.
  • Conditional equations (8) and (9) are equations that define the refractive index of the light transmitting substance between the third lens and the fourth lens. If the conditional expression (8) is not satisfied, the light flux outside the screen cannot be totally reflected on the image side surface or the irradiated side surface of the third lens, and enters the image sensor as ghost, flare, and leaked light. Further, if the conditional expression (9) is not satisfied, refraction cannot be performed on the image side surface or the irradiated side surface of the fourth lens, so that aberration occurs in the luminous flux in the screen and the image quality deteriorates. It will not form an image at the point.
  • a third aspect of the embodiment of the present application is the optical element of the second aspect in which the second lens and the third lens are joined or integrally formed.
  • the number of parts that guide the light flux outside the screen to the side surface is reduced, but the number of parts can be reduced.
  • a fourth aspect of the embodiment of the present application is the optical element of the first or second aspect, wherein the pyramidal surface or aspherical surface is non-rotationally symmetric.
  • the angle of blocking can be changed according to the perspective of the screen, and the luminous flux to be blocked outside the screen can be driven to the limit of the screen.
  • the convex pyramidal surface or aspherical surface and the concave pyramid surface or aspherical surface are Fresnel surfaces, and the Fresnel surface has a surface parallel to the optical axis.
  • the optical element according to any one of the first to fourth aspects, wherein the antireflection portion is provided on a surface parallel to the axis.
  • the optical system of the present invention can be made thinner, the volume can be reduced, and the weight can be reduced. Further, by having an antireflection portion on a surface (Fresnel back) parallel to the optical axis that causes ghosts, which is treated with light absorption such as black ink, it is possible to prevent the occurrence of ghosts and flares.
  • a sixth aspect of the embodiment of the present application is the first to fifth aspects described above, which have an opening that penetrates in the optical axis direction about the optical axis and is provided with an antireflection portion inside the opening. It is an optical element which corresponds to any of.
  • the entrance pupil of the reflection telephoto lens has a donut shape, so that the optical element of the present invention attached to the master lens also does not allow light rays to pass through the central portion. Therefore, an opening is formed in the lens that penetrates from the side surface of the object or the side surface of the irradiation to the final surface, and the lid provided inside the opening and on the image side or the irradiation side of the opening is treated with reflected light absorption such as black coating. If this is applied, the optical system of the present invention can be made thinner, the volume can be reduced, and the weight can be reduced.
  • a seventh aspect of the embodiment of the present application is an optical system having an optical element according to any one of the first to sixth aspects.
  • the eighth aspect of the embodiment of the present application is an optical device having the optical system of the seventh aspect.
  • Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4 is composed of an optical element that blocks off-screen light rays to prevent ghosts, flares, and leaked light, and a master lens that is a reflection telephoto lens. Will be done.
  • the optical element and the master lens are arranged apart from each other in the optical axis direction at a distance that does not contact them.
  • FIG. 1 shows an optical path diagram of the master lens.
  • the master lens has a first lens ML1 and a second lens ML2 in order from the object side along the optical axis.
  • P indicates a protective glass
  • I indicates an image plane.
  • the master lens is common to Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4.
  • the depth direction of the drawing is the X direction
  • the vertical direction of the drawing is the Y direction
  • the left-right direction (optical axis direction) of the drawing is the Z direction.
  • FIG. 2 is an optical path diagram of leaked light at an incident angle of 15 degrees in the master lens.
  • FIG. 3 shows a configuration diagram of the optical system of the first embodiment.
  • the first embodiment corresponds to the first aspect of the embodiment of the present application.
  • the optical system of the first embodiment is composed of an optical element for preventing ghosts and the like and the master lens in order from the object side along the optical axis.
  • the optical elements for preventing ghosts and the like are a convex axicon lens AL1 having a convex surface formed on the image side and a concave axicon lens AL2 having a concave surface formed on the object side in order from the object side along the optical axis.
  • An air gap is provided between the convex axicon lens AL1 and the concave axicon lens AL2.
  • An antireflection coating AC is applied to the outer peripheral surface of the concave axicon lens AL2 as an antireflection portion.
  • the lens data of the convex axicon lens AL1 and the concave axicon lens AL2 are shown in Table 4 below.
  • "R1" is the object side surface of the convex axicon lens AL1
  • "R2” is the image side surface of the convex axicon lens AL2
  • "R3” is the object side surface of the concave axicon lens AL3.
  • “R4" indicates the image side surface of the concave axicon lens AL4.
  • “H” indicates the height of the axicon
  • “OD” indicates the outer diameter.
  • the object side surface R1 of the convex axicon lens AL1 forms a flat surface
  • the image side surface R2 of the convex axicon lens AL1 forms a convex conical surface on the image side
  • the object side surface R3 of the concave axicon lens AL2 forms a concave conical surface on the object side
  • the image side surface R4 of the concave axicon lens AL2 forms a flat surface.
  • FIG. 4 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 15 degrees in the optical system of the first embodiment. It can be seen that the optical element of the first embodiment can cut off-screen light rays.
  • FIG. 5 shows a configuration diagram of the optical system of the second embodiment.
  • the second embodiment corresponds to the second aspect of the embodiment of the present application.
  • the optical system of the second embodiment is composed of an optical element for preventing ghosts and the like and the master lens in order from the object side along the optical axis.
  • the optical elements for preventing ghosts and the like are a convex axicon lens AL1 having a convex surface formed on the image side and a concave axicon lens AL2 having a concave surface formed on the object side in order from the object side along the optical axis. It has a concave axicon lens AL3 having a concave surface formed on the image side and a convex axicon lens AL4 having a convex surface formed on the object side.
  • Air spacing is provided between the convex axicon lens AL1 and the concave axicon lens AL2, between the concave axicon lens AL2 and the concave axicon lens AL3, and between the concave axicon lens AL3 and the convex axicon lens AL4. ing.
  • Anti-reflection coating AC1 is applied to the outer circumference of the concave axicon lens AL2 as an anti-reflection part.
  • an antireflection coating AC2 is applied to the outer periphery of the concave axicon lens AL3 as an antireflection portion.
  • the lens data of the axicon lenses AL1 to AL4 are shown in Table 5 below.
  • Table 5 “R1” is the object side surface of the convex axicon lens AL1
  • “R2” is the image side surface of the convex axicon lens AL1
  • “R3” is the object side surface of the concave axicon lens AL2
  • “R4" is the object side surface.
  • R5" is the object side surface of the concave axicon lens AL3
  • R6 is the image side surface of the concave axicon lens AL3
  • “R7” is the object side surface of the convex axicon lens AL4.
  • “R8” indicates the image side surface of the convex axicon lens AL4.
  • the object side surface R1 of the convex axicon lens AL1 forms a flat surface
  • the image side surface R2 of the convex axicon lens AL1 forms a convex conical surface on the image side
  • the object side surface R3 of the concave axicon lens AL2 forms a concave conical surface on the object side
  • the image side surface R4 of the concave axicon lens AL2 forms a flat surface
  • the object side surface R5 of the concave axicon lens AL3 forms a flat surface
  • the image side surface R6 of the concave axicon lens AL3 forms a concave conical surface on the image side.
  • the object side surface R7 of the convex axicon lens AL4 forms a convex conical surface on the object side
  • the image side surface of the convex axicon lens AL4 forms a flat surface.
  • FIG. 6 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 15 degrees in the optical system of the second embodiment. It can be seen that the optical element of the second embodiment can cut off-screen light rays.
  • FIG. 7 shows a configuration diagram of the optical system of the third embodiment.
  • Example 3 corresponds to the first aspect of the embodiment of the present application.
  • the optical system of the third embodiment is composed of an optical element for preventing ghosts and the like and the master lens in order from the object side along the optical axis.
  • the optical element for preventing ghosts and the like includes a convex Fresnel lens FL1 having a convex surface facing the image side and a concave Fresnel lens FL2 having a concave surface facing the object side in order from the object side.
  • An air gap is provided between the convex Fresnel lens FL1 and the concave Fresnel lens FL2.
  • the convex Fresnel lens FL1 and the concave Fresnel lens FL2 are formed with an opening AP that penetrates in the optical axis direction with the optical axis as the center.
  • a lid C is provided on the image side of the opening AP formed in the convex Fresnel lens FL1 and the concave Fresnel lens FL2. It is preferable that the lid C is also subjected to antireflection treatment.
  • the lens data of the convex Fresnel lens FL1 and the concave Fresnel lens FL2 are shown in Tables 6 and 7 below.
  • Tables 6 and 7 “R1” is the object side surface of the convex Fresnel lens FL1
  • “R2” is the image side surface of the convex Fresnel lens FL1
  • "R3” is the object side surface of the concave Fresnel lens FL2
  • “R4" is the object side surface.
  • the image side surface of the concave Fresnel lens FL2 is shown.
  • “AD” indicates the opening diameter
  • A1 indicates the outer diameter of the first wheel band
  • A2 indicates the outer diameter of the second wheel band
  • “H” indicates the height of Fresnel.
  • the object side surface R1 of the convex Fresnel lens FL1 forms a flat surface
  • the image side surface R2 of the convex Fresnel lens FL1 forms a convex Fresnel surface on the image side
  • the object side surface R3 of the concave Fresnel lens FL2 forms a concave Fresnel surface on the object side
  • the image side of the concave Fresnel lens FL2 forms a flat surface.
  • FIG. 8 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 15 degrees in the optical system of the third embodiment. It can be seen that the optical element of the third embodiment can cut off-screen light rays.
  • FIG. 9 shows a configuration diagram of the optical system of the fourth embodiment.
  • Example 4 corresponds to the first aspect of the embodiment of the present application.
  • the optical system of the fourth embodiment is composed of an optical element for preventing ghosts and the like and the master lens in order from the object side along the optical axis.
  • the optical element for preventing ghosts and the like is composed of a convex axicon lens AL1 having a convex surface formed on the image side and a concave axicon lens AL2 having a concave surface formed on the object side in order from the object side along the optical axis.
  • An air gap is provided between the convex axicon lens AL1 and the concave axicon lens AL2.
  • the convex axicon lens AL1 and the concave axicon lens AL2 are formed with an opening AP that penetrates in the optical axis direction with the optical axis as the center.
  • Anti-reflection coatings AC1 and AC2 are applied to the outer peripheral surface of the convex axicon lens AL1 and the concave axicon lens AL2 and the inside of the opening AP, respectively, as antireflection parts.
  • a lid C is provided on the image side of the opening AP formed in the convex axicon lens AL1 and the concave axicon lens AL2. It is preferable that the lid C is also subjected to antireflection treatment.
  • Table 8 below shows the lens data of the convex axicon lens AL1 and the concave axicon lens AL2.
  • R1 is the object side surface of the convex axicon lens AL1
  • R2 is the image side surface of the convex axicon lens AL1
  • R3 is the object side surface of the concave axicon lens AL2.
  • R4" indicates the image side surface of the concave axicon lens AL2.
  • AD indicates the opening diameter
  • OD indicates the outer diameter
  • H indicates the height of the axicon.
  • the object side surface R1 of the convex axicon lens AL1 forms a flat surface
  • the image side surface R2 of the convex axicon lens AL1 forms a convex conical surface on the image side
  • the object side surface R3 of the concave axicon lens AL2 forms a concave conical surface on the object side
  • the image side surface R4 of the concave axicon lens AL2 forms a flat surface.
  • FIG. 10 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 15 degrees in the optical system of the fourth embodiment. It can be seen that the optical element of the fourth embodiment can cut off-screen light rays.
  • FIG. 11 shows a configuration diagram of the optical system of the fifth embodiment.
  • Example 5 corresponds to the second aspect of the embodiment of the present application.
  • the optical system of the fifth embodiment includes a biconvex lens L1, a convex axicon lens AL2, a concave axicon lens AL3, a concave axicon lens AL4, and a convex axicon lens AL5 in order from the object side along the optical axis.
  • It is composed of an aperture R11 and a bonded lens formed by bonding a biconcave lens L6 and a biconvex lens L7.
  • An air gap is provided between the convex axicon lens AL2, the concave axicon lens AL3, the concave axicon lens AL4, and the convex axicon lens AL5, respectively.
  • Axicon lenses AL2 to AL5 constitute an optical element that cuts off-screen light rays.
  • Anti-reflective coating AC is applied as an anti-reflective portion on the outer peripheral surfaces of the axicon lenses AL2 to AL5.
  • the lens data of the optical system according to the fifth embodiment are shown in Tables 9, 10 and 11 below.
  • Table 9 Table 10 and FIG. 11, "R1" to “R14” indicate each surface of the optical element in order from the object side along the optical axis.
  • the third surface from the object side is indicated by "R3".
  • the object side surface R3 of the convex axicon lens AL2 forms a concave spherical surface on the object side
  • the image side surface R4 of the convex axicon lens AL2 forms a convex conical surface on the image side
  • the object side surface R5 of the concave axicon lens AL3 forms a concave conical surface on the object side
  • the image side surface R6 of the concave axicon lens AL3 forms a flat surface.
  • the object side surface R7 of the concave axicon lens AL4 forms a flat surface
  • the image side surface R8 of the concave axicon lens AL4 forms a concave conical surface on the image side.
  • the object side surface R9 of the convex axicon lens AL5 forms a convex conical surface on the object side
  • the image side surface R10 of the convex axicon lens AL5 forms a concave spherical surface on the image side.
  • FIG. 12 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 14 degrees in the optical system of Example 5. It can be seen that the optical element of Example 5 can cut off-screen light rays.
  • FIG. 13 shows a configuration diagram of the optical system of the sixth embodiment.
  • Example 6 corresponds to the first aspect of the embodiment of the present application.
  • the optical system of the sixth embodiment is a negative meniscus lens L1 that is convex toward the object side, a biconvex lens L2, a biconcave lens L3, an aperture R7, a biconvex lens L4, and a field aperture in order from the object side along the optical axis.
  • It is composed of R10, a junction lens in which a biconvex lens L5 and a negative meniscus lens L6 convex on the image side are joined, a biconvex lens L7, an infrared cut filter IF, and two protective glasses P1 and P2.
  • An air gap is provided between the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3.
  • the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3 form an optical element that cuts off-screen light rays.
  • Antireflection coating AC is applied to the outer circumferences of the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3 as antireflection portions.
  • the lens data of the optical system according to the sixth embodiment are shown in Tables 12, 13 and 14 below.
  • Table 12 Table 13 and FIG. 13, "R1" to “R19” indicate each surface of the optical element in order from the object side along the optical axis.
  • the third surface from the object side is indicated by "R3".
  • FIGS. 13 and 14 "I" indicates an image plane.
  • the object side surface R3 of the biconvex lens L2 forms a convex aspherical surface on the object side
  • the image side surface R4 of the biconvex lens L2 forms a convex aspherical surface on the image side
  • the object side surface R5 of the biconcave lens L3 forms a concave aspherical surface on the object side
  • the image side surface R6 of the biconcave lens L3 forms a concave aspherical surface on the image side.
  • FIG. 14 is an optical path diagram of the incident angle of the off-screen light beam of Example 6 at 70 degrees. It can be seen that the optical element of the sixth embodiment can cut off-screen light rays.
  • FIG. 15 shows a configuration diagram of the optical system of the seventh embodiment.
  • Example 7 corresponds to the first aspect of the embodiment of the present application.
  • the optical system of the seventh embodiment is a negative meniscus lens L1 that is convex toward the object side, a biconvex lens L2, a biconcave lens L3, an aperture R7, a biconvex lens L4, and a field aperture in order from the object side along the optical axis.
  • It is composed of R10, a junction lens in which a biconvex lens L5 and a negative meniscus lens L6 convex on the image side are joined, a biconvex lens L7, an infrared cut filter IF, and two protective glasses.
  • An air gap is provided between the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3.
  • the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3 form an optical element that cuts off-screen light rays.
  • Antireflection coating AC is applied as an antireflection portion on the outer peripheral surfaces of the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3.
  • the lens data of the optical system according to the seventh embodiment are shown in Tables 15, 16 and 17 below.
  • Table 16 and FIG. 15, "R1" to “R19” indicate each surface of the optical element in order from the object side along the optical axis.
  • the third surface from the object side is indicated by "R3".
  • FIGS. 15, 16 and 17, "I" indicates an image plane.
  • the object side surface R3 of the biconvex lens L2 forms a convex aspherical surface on the object side
  • the image side surface R4 of the biconvex lens L2 forms a convex toric surface (non-rotational symmetric pyramid surface) on the image side
  • the object side surface R5 of the biconcave lens L3 forms a concave toric surface (non-rotationally symmetric cone surface) on the object side
  • the image side surface R6 of the biconcave lens L3 forms a concave aspherical surface on the image side.
  • FIG. 16 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 70 degrees in the X direction in the optical system of Example 7.
  • FIG. 17 is an optical path diagram of an off-screen ray having an incident angle of 50 degrees in the Y direction in the optical system of the seventh embodiment. It can be seen that the optical element of the seventh embodiment can cut off-screen light rays.
  • FIG. 18 shows a configuration diagram of the optical system of the eighth embodiment.
  • Example 8 corresponds to the first aspect of the embodiment of the present application.
  • the optical system of the eighth embodiment is a negative meniscus lens L1 that is convex toward the object side, a biconvex lens L2, a biconcave lens L3, an aperture R7, a biconvex lens L4, and a field aperture in order from the object side along the optical axis.
  • It is composed of R10, a junction lens in which a biconvex lens L5 and a negative meniscus lens L6 convex on the image side are joined, a biconvex lens L7, an infrared cut filter IF, and two protective glasses.
  • An air gap is provided between the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3.
  • the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3 form an optical element that cuts off-screen light rays.
  • Antireflection coating AC is applied as an antireflection portion on the outer peripheral surfaces of the biconvex lens L2 and the biconcave lens L3.
  • the lens data of the optical system according to the eighth embodiment are shown in Table 18, Table 19 and Table 20 below.
  • Table 18 and FIG. 18 indicate each surface of the optical element in order from the object side along the optical axis.
  • the third surface from the object side is indicated by "R3".
  • FIGS. 18, 19, and 20, "I" indicates an image plane.
  • the object side surface R3 of the biconvex lens L2 forms a convex aspherical surface on the object side
  • the image side surface R4 of the biconvex lens L2 forms a convex aspherical surface on the image side
  • the object side surface R5 of the biconcave lens L3 forms a concave aspherical surface on the object side
  • the image side surface R6 of the biconcave lens L3 forms a concave spherical surface on the image side.
  • FIG. 19 is an optical path diagram of the optical system of the eighth embodiment.
  • FIG. 20 is an optical path diagram of an off-screen light beam having an incident angle of 70 degrees in the optical system of the eighth embodiment.
  • FIG. 21 is a lateral aberration diagram of the optical system of the eighth embodiment. From FIG. 21, it can be seen that the aberration is satisfactorily corrected.
  • Table 21 shows the values corresponding to the conditional expressions of the optical system according to Examples 1 to 8.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the telecamera TC provided with the optical system of the fourth embodiment.
  • the image sensor IS is arranged at the imaging position.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the image pickup apparatus IA including the telecamera TC and the wide camera WC shown in FIG.
  • FIG. 24 is a perspective view of a smartphone SP equipped with the image pickup device IA shown in FIG. 22.
  • the space between the lenses constituting the optical element for cutting off-screen light rays may be filled with a light transmitting substance satisfying the conditional expression of the above embodiment, not limited to the air spacing.
  • a light transmitting substance for example, a resin or a liquid can be considered.
  • antireflection coating as the antireflection part, but it is not limited to antireflection coating as long as it prevents light reflection.
  • the antireflection unit can be formed by vapor deposition, etching, or the like. Further, highly reflective plating or vapor deposition may be performed on the fine moth-eye structure.
  • the surface that cuts off-screen light rays may be a Fresnel surface, and the light may be centered on the optical axis.
  • An opening penetrating in the axial direction may be provided.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

画面外の光線を確実にカットするコンパクトな光学素子を提供する。 光軸に沿って物体側又は照射側から順に、第１レンズＡＬ１と第２レンズＡＬ２を有し、第１レンズの像側又は被照射側に錐体面又は非球面Ｒ２が形成され、第２レンズＡＬ２の物体側又は照射側に錐体面又は非球面Ｒ３が形成され、錐体面又は非球面Ｒ２と錐体面又は非球面Ｒ３が、空気、樹脂又は液体を含む光透過物質を介して対向し、第１レンズＡＬ１と第２レンズＡＬ２の外周にそれぞれ反射防止部ＡＣが設けられ、所定の条件式を満たすものとする。

Description

光学素子、光学系及び光学装置
本発明は、携帯電話用撮影レンズ、モバイル機器用撮影レンズ、ロボット用カメラ用レンズ、車載用レンズ、産業カメラ用レンズ、それらのレンズを使う撮像システムまたは照明光学系に関するものである。
従来、結像レンズの必要な画角外や照明光学系の配光角外の光線をカットするレンズフードや機器の視野角、配光角を制御するフイルタ、または光学機器の構成部品、及び、それを組み込んだ撮像装置がある。
携帯電話（スマートフォン）などにおいては、ワイドカメラとテレカメラの二つを搭載し、画像処理によって疑似的なズームが行われている。上記テレカメラは、低背で焦点距離の長いレンズが使用される。
このようなレンズにおいては、必要な画角外や配光角外の光線をカットし、その光線によるゴースト、フレアを防ぐため、ある程度の長さのレンズフードが必要であるが、昨今、薄さが求められる携帯電話の厚みに納まらない。
そのため、やむなくゴースト等の対策を諦めるか、携帯電話を厚くすることが行われている。このような背景において、低背のレンズフードが求められている。
また、車載カメラ用レンズやロボットカメラ用レンズにおいて、撮影の姿勢や強い光源により、ゴーストが問題となる事が多く、カメラシステムのコンパクト化を妨げない方法が求められている。
さらに、照明光学系において、効率良く迷光などの余分な光線をカットする方法が求められている。
従来、画角外の入射光線を全反射させる全反射面が、画面外の入射光線に対して凸面形状を有し、画面外の光線を全反射させることにより遮断するものがある（下記特許文献１）。
また、従来、少なくとも１つのプリズムを有するプリズム群を光路内に配置し、画面外の入射光線を全反射により光路の外に逃がすものがある（下記特許文献２）。
さらに、従来、エアギャップを介して互いに対向する第１のプリズムと第２のプリズムとを配置し、ファインダー観察視野外から第１のプリズムの光入射面に入射した光が、エアギャップに対向する面で全反射するように、当該面の傾斜を設定したファインダー装置がある（下記特許文献３）。
特許第５０９７０８６号公報 特開２０１８－８４７９６号公報 特開２００１－２６４８５４号公報
上記特許文献１の発明においては、入射光線を凸状面で全反射させ、画角外の入射光線を遮光しても、光束の一部分しかカットできない。したがって、広角の一部のゴースト対策には効果があるが、明るい望遠レンズなどには対応は難しい。仮に対応させると曲面が深くなり、そのことにより収差が強く発生し、その補正が困難となる。その収差を改善すると、レンズの構成枚数が多くなり、入射光を遮断することはおろか、構成枚数が増えたことによるゴーストの対策が困難となる。つまり引用文献１においては、遮光の役割をレンズ面が担うため、レンズ面の本来の役割である収差補正がおろそかになり、設計の自由度が減り、その補正が困難になり、そのためにレンズの大型化を招く。
上記特許文献２の発明においては、画角外の入射光線をプリズムで全反射させて遮断する効果が、プリズム１つに対し１方向であり、全方向の画角外の入射光束をカットすることはできない。仮に対応方向を増やそうとすると、対応する方向の数だけプリズムが必要になり、そのためにレンズの大型化を招く。
上記特許文献３の発明は、ファインダー視野の輪郭が明瞭で明るく良好なるファインダー像の観察ができる薄型のファインダー装置及びそれを用いた光学機器を提供することを目的としている。撮影レンズの画面外の光線をカットして、ゴースト、フレアを防ぐものではない。特許文献３に記載の発明を撮影レンズのゴースト、フレアを防ぐ目的で使用すると、反射した先に反射防止対策が施されていないため、反射した先で乱反射し、内面反射を引き起こし、画質の劣化が生じる。
また、主鏡、副鏡を備える反射光学系においては、フードをつけることにより、主鏡、副鏡と順番に通らず、入射側から撮像素子に到達してしまう漏れ光がある。この光線も、画質の劣化を招く。
本発明は、従来技術の上記問題に鑑みてなされたものであって、画面外の光線を確実にカットするコンパクトな光学素子を提供する。具体的には、光学系全体の小型化を可能としながら、必要な画角外や配光角外の光線を確実にカットすることにより画面外の光線によるゴーストやフレア、漏れ光、迷光の発生を防ぎ、画質の劣化を防ぐことが可能な光学素子を提供する。また、照明光学系において、効率よく迷光などの余分な光線をカットする光学素子を提供する。
　光軸に沿って物体側又は照射側から順に、第１レンズと第２レンズを有し、
前記第１レンズの像側又は被照射側に凸の錐体面が形成され、前記第２レンズの物体側又は照射側に凹の錐体面が形成され、
前記凸の錐体面と前記凹の錐体面が、空気、樹脂又は液体を含む光透過物質を介して対向し、
前記第１レンズと前記第２レンズの外周にそれぞれ反射防止部が設けられ、
下記条件式を満たす光学素子とする。
０ ≦｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＜ １０
　Ｎ１＞ＮＩＡ
　Ｎ２＞ＮＩＡ
ここで、各記号の定義は以下の通りである。
Ｌ１ｐ： 光軸に対する前記凸の錐体面の硝材側の角度
Ｌ２ｐ： 光軸に対する前記凹の錐体面の硝材側の角度
Ｎ１　： 第１レンズの屈折率　
Ｎ２　： 第２レンズの屈折率　
ＮＩＡ： 前記光透過物質の屈折率
　光軸に沿って物体側又は照射側から順に、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズと、第４レンズとを有し、
　前記第１レンズの像側又は被照射側に凸の錐体面が形成され、前記第２レンズの物体側又は照射側に凹の錐体面が形成され、前記第３レンズの像側又は被照射側に凹の錐体面が形成され、前記第４レンズの物体側又は照射側に凸の錐体面が形成され、
　前記第１レンズと前記第２レンズ、前記第３レンズと前記第４レンズは、それぞれ、空気、樹脂又は液体を含む光透過物質を介して対向し、
　前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ及び前記第４レンズの外周にそれぞれ反射防止部が設けられ、
　下記条件式を満たす光学素子とする。
０ ≦｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＜ １０
０ ≦｜Ｌ３ｐ＋Ｌ４ｐ－１８０｜＜ １０
　Ｎ１＞ＮＩＡ
　Ｎ２＞ＮＩＡ
　Ｎ３＞ＮＩＢ
　Ｎ４＞ＮＩＢ
ここで、各記号の定義は以下の通りである。
Ｌ１ｐ　： 光軸に対する前記第1レンズの前記凸の錐体面の硝材側の角度
Ｌ２ｐ　： 光軸に対する前記第２レンズの前記凹の錐体面の硝材側の角度
Ｌ３ｐ　： 光軸に対する前記第３レンズの前記凹の錐体面の硝材側の角度
Ｌ４ｐ　： 光軸に対する前記第４レンズの前記凸の錐体面の硝材側の角度
Ｎ１　　： 前記第１レンズの屈折率
Ｎ２　　： 前記第２レンズの屈折率
ＮＩＡ　： 前記第１レンズと前記第２レンズの間の前記光透過物質の屈折率
Ｎ３　　： 前記第３レンズの屈折率
Ｎ４　　： 前記第４レンズの屈折率
ＮＩＢ　： 前記第３レンズと前記第４レンズの間の前記光透過物質の屈折率
　上記光学素子を有する光学系とする。
　上記光学系を有する光学装置とする。
光学系全体の小型化を可能としながら、画面外の光線を確実にカットすることにより画面外の光線によるゴースト、フレア、漏れ光の発生を防ぎ、光学素子を入れることによる画質の劣化を防ぐことができる。また、照明光学系に使用した場合、効率よく迷光などの余分な光線をカットすることができる。
本願の実施形態に係る実施例１、実施例２、実施例３及び実施例４に共通のマスターレンズの光路図である。 図１に示すマスターレンズにおける入射角度１５度の漏れ光の光路図である。 本願の実施形態に係る実施例１の光学系の構成図である。 図３に示す光学系における入射角度１５度の画面外光線の光路図である。 本願の実施形態に係る実施例２の光学系の構成図である。 図５に示す光学系における入射角度１５度の画面外光線の光路図である。 本願の実施形態に係る実施例３の光学系の構成図である。 図７に示す光学系における入射角度１５度の画面外光線の光路図である。 本願の実施形態に係る実施例４の光学系の構成図である。 図９に示す光学系における入射角度１５度の画面外光線の光路図である。 本願の実施形態に係る実施例５の光学系の構成図である。 図１１に示す光学系の入射角度１４度の画面外光線の光路図である。 本願の実施形態に係る実施例６の光学系の構成図である。 図１３に示す光学系における入射角度７０の画面外光線の光路図である。 本願の実施形態に係る実施例７の光学系の構成図である。 図１５に示す光学系における入射角度７０度の画面外光線の光路図である。 図１５に示す光学系における入射角度５０度の画面外光線の光路図である。 本願の実施形態に係る実施例８の光学系の構成図である。 図１８に示す光学系の光路図である。 図１８に示す光学系における入射角度７０度の画面外光線の光路図である。 図１８に示す光学系の横収差図である。 図９に示す光学系を備えたテレカメラの断面図である。 図２２に示すテレカメラとワイドカメラを備える撮像装置の断面図である。 図２４に示すテレカメラとワイドカメラを備えるスマートフォンの斜視図である。
以下、本願の実施形態について説明する。
本願の実施形態の第１の態様は、光軸に沿って物体側又は照射側から順に、第１レンズと第２レンズを有し、
前記第１レンズの像側又は被照射側に凸の錐体面又は非球面が形成され、前記第２レンズの物体側又は照射側に凹の錐体面又は非球面が形成され、
前記凸の錐体面又は非球面と前記凹の錐体面又は非球面が、空気、樹脂又は液体を含む光透過物質を介して対向し、
前記第１レンズと前記第２レンズの外周にそれぞれ反射防止部が設けられ、
下記条件式を満たす光学素子である。
（１）　０ ≦｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＜ １０
（２）　Ｎ１＞ＮＩＡ
（３）　Ｎ２＞ＮＩＡ
ここで、各記号の定義は以下の通りである。
Ｌ１ｐ： 光軸に対する前記凸の錐体面又は非球面の硝材側の角度
Ｌ２ｐ： 光軸に対する前記凹の錐体面又は非球面の硝材側の角度
Ｎ１　： 第１レンズの屈折率　
Ｎ２　： 第２レンズの屈折率　
ＮＩＡ： 前記光透過物質の屈折率
　これにより、画面外の光線を確実にカットするコンパクトな光学素子とすることができる。また、本光学素子を照明光学系の構成部品として使用することで、照明光学系の配光の制御や迷光を抑えることができる。さらに、上記光学素子は、収差の発生が少なく、設計的に取り扱いが容易である。第1レンズと第２レンズの物体側若しくは照射側又は像側若しくは被照射側には、レンズやプリズムなどの光学系を配置してもよく、第１レンズの物体側面又は照射側面と第２レンズの像側面又は被照射面は、収差を補正するために、球面や非球面とすることもできる。なお、本願において、「物体側」及び「像側」という表現は、光学素子を撮像装置に用いる場合を想定した表現であり、「照射側」及び「被照射側」という表現は、光学素子を照明装置に用いる場合を想定した表現である。
　上記条件式（１）は、第１レンズの像側面又は被照射側面と第２レンズの物体側面又は照射側面の形状を規定する式である。本実施形態の効果を確実なものとするため、条件式（１）の上限値を「２」とすることが好ましく、上限値を「１」とすることが更に好ましい。第１レンズの像側面又は被照射側面で発生した収差を第２レンズの物体側面又は照射側面で補正するためには、｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＝０に設定するのが最も好ましい。しかし、｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＝１０未満であれば、光学系の別の部分で収差補正が可能である。
上記条件式（２）は、第１レンズと第２レンズの間の光透過物質の屈折率を規定する式である。条件式（２）を満たさない場合、第１レンズの物体側面又は照射側面で画面外の光束が全反射できず、ゴースト、フレア、漏れ光として、撮像素子に入る。また、条件式（３）を満たさない場合、第２レンズの物体側面又は照射側面で屈折できないため、画面内の光束に収差が発生し、画質の劣化、最悪は撮像素子の目的のポイントに像を結ばない事になる。
本願の実施形態の第２の態様は、光軸に沿って物体側又は照射側から順に、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズと、第４レンズとを有し、
前記第１レンズの像側又は被照射側に凸の錐体面又は非球面が形成され、前記第２レンズの物体側又は照射側に凹の錐体面又は非球面が形成され、前記第３レンズの像側又は被照射側に凹の錐体面又は非球面が形成され、前記第４レンズの物体側又は照射側に凸の錐体面又は非球面が形成され、
前記第１レンズと前記第２レンズ、前記第３レンズと前記第４レンズは、それぞれ、空気、樹脂又は液体を含む光透過物質を介して対向し、
前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ及び前記第４レンズの外周にそれぞれ反射防止部が設けられ、
下記条件式を満たす光学素子である。
（４）　０ ≦｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＜ １０
（５）　０ ≦｜Ｌ３ｐ＋Ｌ４ｐ－１８０｜＜ １０
（６）　Ｎ１＞ＮＩＡ
（７）　Ｎ２＞ＮＩＡ
（８）　Ｎ３＞ＮＩＢ
（９）　Ｎ４＞ＮＩＢ
ここで、各記号の定義は以下の通りである。
Ｌ１ｐ　： 光軸に対する前記第1レンズの前記凸の錐体面又は非球面の硝材側の角度
Ｌ２ｐ　： 光軸に対する前記第２レンズの前記凹の錐体面又は非球面の硝材側の角度
Ｌ３ｐ　： 光軸に対する前記第３レンズの前記凹の錐体面又は非球面の硝材側の角度
Ｌ４ｐ　： 光軸に対する前記第４レンズの前記凸の錐体面又は非球面の硝材側の角度
Ｎ１　　： 前記第１レンズの屈折率
Ｎ２　　： 前記第２レンズの屈折率
ＮＩＡ　： 前記第１レンズと前記第２レンズの間の前記光透過物質の屈折率
Ｎ３　　： 前記第３レンズの屈折率
Ｎ４　　： 前記第４レンズの屈折率
ＮＩＢ　： 前記第３レンズと前記第４レンズの間の前記光透過物質の屈折率
多くの光学系は、画面外の光束の上側光束のみカットすれば、その他の光束は反射防止処理したレンズコバに入射するため、ゴースト、フレア、漏れ光として撮像素子に入りにくい。しかし、画角の狭い望遠レンズをはじめ、下側光束まで対策が必要な光学系もある。
上記第２の態様は、上記第１の態様の第２レンズの像側又は被照射側に、第１レンズ、第２レンズとは凹凸の順序が逆の第３レンズと第４レンズを設置することで、反射防止処理した第１レンズから第４レンズの外周部に画面外の光束を入射させて吸収し、又は、レンズの物体側又は照射側に反射させることにより、ゴースト、フレア、漏れ光として撮像素子に入るのを防ぐ。また、本光学素子を照明光学系の構成部品として使用しても、照明光学系の配光の制御や迷光を抑えることができる。
上記条件式（４）は、第１レンズの像側面又は被照射側面と第２レンズの物体側面又は照射側面の形状を規定する式である。本実施形態の効果をより確実なものとするため、条件式（４）の上限値を「２」とすることが好ましく、上限値を「１」とすることが更に好ましい。第１レンズの像側面又は被照射側面で発生した収差を第２レンズの物体側面又は照射側面で補正するため、｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＝０であることが最も好ましい。しかし、｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜が「１０」未満ならば、光学系の別の部分で収差補正が可能である。
条件式（５）は、第３レンズの像側面又は被照射側面と第４レンズの物体側面又は照射側の形状を規定する式である。本実施形態の効果をより確実なものとするため、条件式（５）の上限値を「２」とすることが好ましく、上限値を「１」とすることが更に好ましい。第３レンズの像側面又は被照射側面で発生した収差を第４レンズの物体側面又は照射側面で補正するため、｜Ｌ３ｐ＋Ｌ４ｐ－１８０｜＝０であることが最も好ましい。しかし、｜Ｌ３ｐ＋Ｌ４ｐ－１８０｜が「１０」未満ならば、光学系の別の部分で収差補正が可能である。
条件式（６）、（７）は、第１レンズと第２レンズの間の光透過物質の屈折率を規定する式である。条件式（６）を満たさない場合、第１レンズの像側面又は被照射側面において画面外の光束を全反射できず、ゴースト、フレア、漏れ光として、撮像素子に入る。また、条件式（７）を満たさない場合、第２レンズの像側面又は被照射側面で屈折できないため、画面内の光束に収差が発生し、画質が劣化し、最悪は撮像素子の目的のポイントに像を結ばない事になる。
条件式（８）、（９）は、第３レンズと第４レンズの間の光透過物質の屈折率を規定する式である。条件式（８）を満たさない場合、第３レンズの像側面又は被照射側面において画面外の光束を全反射できず、ゴースト、フレア、漏れ光として、撮像素子に入る。また、条件式（９）を満たさない場合、第４レンズの像側面又は被照射側面で屈折できないため、画面内の光束に収差が発生し、画質が劣化し、最悪は撮像素子等の目的のポイントに像を結ばない事になる。
本願の実施形態の第３の態様は、前記第２レンズと前記第３レンズが接合されている、又は、一体に形成された上記第２の態様の光学素子である。
上記第２の態様の第２レンズと第３レンズを接合もしくは、一体に形成されたレンズとすると、側面に画面外の光束を導く部位が少なくなるが、部品点数を減らす事ができる。
本願の実施形態の第４の態様は、前記錐体面又は非球面が非回転対称である上記第１又は２の態様の光学素子である。
これにより、画面のパースペクティブに合わせて、遮断する角度を変えることができ、画面外の遮断すべき光束を画面ギリギリまで追い込む事ができる。
　本願の実施形態の第５の態様は、前記凸の錐体面又は非球面と前記凹の錐体面又は非球面がフレネル面であり、前記フレネル面は光軸に平行な面を有し、前記光軸に平行な面に反射防止部が設けられている上記第１から第４の態様のいずれかに係る光学素子である。
フレネルにすることにより、本発明の光学系をさらに薄くし、容積を減らし、軽量にする事ができる。また、ゴーストの原因となる光軸と平行な面（フレネルバック）に墨塗のような光吸収の処置が施された反射防止部を持つことにより、ゴースト、フレアの発生を防ぐことができる。
本願の実施形態の第６の態様は、光軸を中心として光軸方向に貫通した開口部を有し、前記開口部の内側に反射防止部が設けられている上記第１から第５の態様のいずれかに係る光学素子である。
マスターレンズが、反射望遠レンズの場合、反射望遠の入射瞳がドーナツ状なので、それにつける本発明の光学素子も、中心部分は光線が通らない。そこで、レンズに、最も物体側面又は照射側面から最終面まで貫通した開口部を形成し、その開口部内側と開口部の像側又は照射側に設ける蓋に墨塗のような反射光吸収の処置が施せば、本発明の光学系をさらに薄くし、容積を減らし、軽量にする事ができる。
本願の実施形態の第７の態様は、上記第１から第６の態様のいずれかの光学素子を有する光学系である。
　本願の実施形態の第８の態様は、上記第７の態様の光学系を有する光学装置である。
以下、本願の実施形態に係る実施例１から実施例８について、図面を参照して説明する。なお、各実施例に関し、非球面係数を示す表においては、次式のコーニック定数及び偶数次非球面係数を示す。但し、cは曲率(1/r)、hは光軸からの高さ、kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・は各次数の非球面係数を示す。
z=ch2/[1+{1-(1+k)c2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10・・・ 
実施例１、実施例２、実施例３及び実施例４は、それぞれ、画面外の光線を遮断し、ゴースト、フレア、漏れ光を防止する光学素子と、反射望遠レンズであるマスターレンズとから構成される。光学素子とマスターレンズは、接触しない距離で光軸方向に離隔して配置される。
図１にマスターレンズの光路図を示す。マスターレンズは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２とを有する。図において、「Ｐ」は保護ガラス、「Ｉ」は像面を示す。マスターレンズは、実施例１、実施例２、実施例３及び実施例４において共通である。なお、本願の実施例１から８の光学系の構成図においては、図面の奥行方向をＸ方向、図面の上下方向をＹ方向、図面の左右方向（光軸方向）をＺ方向とする。
以下の表１、表２及び表３にマスターレンズのレンズデータを示す。表１、表２及び図１において「Ｒ１」から「Ｒ１２」は光が進む順に光学要素の各面を示している。例えば、物体側から数えて３番目の面は「Ｒ３」により示す。図２はマスターレンズにおける入射角度１５度の漏れ光の光路図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
（実施例１）
　図３に実施例１の光学系の構成図を示す。実施例１は本願の実施形態の上記第１の態様に対応する。実施例１の光学系は、光軸に沿って物体側から順に、ゴースト等を防止するための光学素子と上記マスターレンズとから構成されている。ゴースト等を防止するための光学素子は、光軸に沿って物体側から順に、像側に凸面が形成された凸アキシコンレンズＡＬ１と、物体側に凹面が形成された凹アキシコンレンズＡＬ２とを有する。凸アキシコンレンズＡＬ１と凹アキシコンレンズＡＬ２の間には空気間隔が設けられている。凹アキシコンレンズＡＬ２の外周面には反射防止部として反射防止塗装ＡＣが施されている。
凸アキシコンレンズＡＬ１と凹アキシコンレンズＡＬ２のレンズデータを以下の表４に示す。図３及び表４において、「Ｒ１」は凸アキシコンレンズＡＬ１の物体側面を、「Ｒ２」は凸アキシコンレンズＡＬ２の像側面を、「Ｒ３」は凹アキシコンレンズＡＬ３の物体側面を、「Ｒ４」は凹アキシコンレンズＡＬ４の像側面を示す。また、図３において「Ｈ」はアキシコンの高さ、「ＯＤ」は外径を示す。
凸アキシコンレンズＡＬ１の物体側面Ｒ１は平面を形成し、凸アキシコンレンズＡＬ１の像側面Ｒ２は像側に凸の円錐面を形成している。凹アキシコンレンズＡＬ２の物体側面Ｒ３は物体側に凹の円錐面を形成し、凹アキシコンレンズＡＬ２の像側面Ｒ４は平面を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図４は、実施例１の光学系における入射角度１５度の画面外光線の光路図である。実施例１の光学素子により画面外光線をカットできることが分かる。
（実施例２）
　図５に実施例２の光学系の構成図を示す。実施例２は本願の実施形態の上記第２の態様に対応する。実施例２の光学系は、光軸に沿って物体側から順に、ゴースト等を防止するための光学素子と上記マスターレンズとから構成されている。ゴースト等を防止するための光学素子は、光軸に沿って物体側から順に、像側に凸面が形成された凸アキシコンレンズＡＬ１と、物体側に凹面が形成された凹アキシコンレンズＡＬ２と、像側に凹面が形成された凹アキシコンレンズＡＬ３と、物体側に凸面が形成された凸アキシコンレンズＡＬ４とを有する。
　凸アキシコンレンズＡＬ１と凹アキシコンレンズＡＬ２の間、凹アキシコンレンズＡＬ２と凹アキシコンレンズＡＬ３の間、凹アキシコンレンズＡＬ３と凸アキシコンレンズＡＬ４の間には、それぞれ空気間隔が設けられている。
　凹アキシコンレンズＡＬ２の外周には反射防止部として反射防止塗装ＡＣ１が施されている。同様に、凹アキシコンレンズＡＬ３の外周には反射防止部として反射防止塗装ＡＣ２が施されている。
　アキシコンレンズＡＬ１からＡＬ４のレンズデータを下記表５に示す。表５において、「Ｒ１」は凸アキシコンレンズＡＬ１の物体側面を、「Ｒ２」は凸アキシコンレンズＡＬ１の像側面を、「Ｒ３」は凹アキシコンレンズＡＬ２の物体側面を、「Ｒ４」は凹アキシコンレンズＡＬ２の像側面を、「Ｒ５」は凹アキシコンレンズＡＬ３の物体側面を、「Ｒ６」は凹アキシコンレンズＡＬ３の像側面を、「Ｒ７」は凸アキシコンレンズＡＬ４の物体側面を、「Ｒ８」は凸アキシコンレンズＡＬ４の像側面を示す。
　凸アキシコンレンズＡＬ１の物体側面Ｒ１は平面を形成し、凸アキシコンレンズＡＬ１の像側面Ｒ２は像側に凸の円錐面を形成している。凹アキシコンレンズＡＬ２の物体側面Ｒ３は物体側に凹の円錐面を形成し、凹アキシコンレンズＡＬ２の像側面Ｒ４は平面を形成している。凹アキシコンレンズＡＬ３の物体側面Ｒ５は平面を形成し、凹アキシコンレンズＡＬ３の像側面Ｒ６は像側に凹の円錐面を形成している。凸アキシコンレンズＡＬ４の物体側面Ｒ７は物体側に凸の円錐面を形成し、凸アキシコンレンズＡＬ４の像側面は平面を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　図６は、実施例２の光学系における入射角度１５度の画面外光線の光路図である。実施例２の光学素子により画面外光線をカットできることが分かる。
（実施例３）
　図７に実施例３の光学系の構成図を示す。実施例３は本願の実施形態の上記第１の態様に対応する。実施例３の光学系は、光軸に沿って物体側から順に、ゴースト等を防止するための光学素子と上記マスターレンズとから構成されている。ゴースト等を防止するための光学素子は、物体側から順に、像側に凸面を向けた凸フレネルレンズＦＬ１と、物体側に凹面を向けた凹フレネルレンズＦＬ２とを有する。凸フレネルレンズＦＬ１と凹フレネルレンズＦＬ２の間には空気間隔が設けられている。凸フレネルレンズＦＬ１と凹フレネルレンズＦＬ２には、光軸を中心として光軸方向に貫通した開口部ＡＰが形成されている。
凸フレネルレンズＦＬ１と凹フレネルレンズＦＬ２のフレネル面のうち光軸に平行な面には、反射防止部として反射防止塗装ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３がそれぞれ施されている。凸フレネルレンズＦＬ１と凹フレネルレンズＦＬ２に形成された開口部ＡＰの像側には蓋Ｃが設けられている。蓋Ｃにも反射防止処理が施されることが好ましい。
　凸フレネルレンズＦＬ１と凹フレネルレンズＦＬ２のレンズデータを下記表６及び表７に示す。表６及び表７において、「Ｒ１」は凸フレネルレンズＦＬ１の物体側面を、「Ｒ２」は凸フレネルレンズＦＬ１の像側面を、「Ｒ３」は凹フレネルレンズＦＬ２の物体側面を、「Ｒ４」は凹フレネルレンズＦＬ２の像側面を示す。図７において、「ＡＤ」は開口径を、「Ａ１」は第１輪帯外径を、「Ａ２」は第２輪帯外径を、「Ｈ」はフレネルの高さを示す。
　凸フレネルレンズＦＬ１の物体側面Ｒ１は平面を形成し、凸フレネルレンズＦＬ１の像側面Ｒ２は像側に凸のフレネル面を形成している。凹フレネルレンズＦＬ２の物体側面Ｒ３は物体側に凹のフレネル面を形成し、凹フレネルレンズＦＬ２の像側は平面を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　図８は、実施例３の光学系における入射角度１５度の画面外光線の光路図である。実施例３の光学素子により画面外光線をカットできることが分かる。
（実施例４）
　図９に実施例４の光学系の構成図を示す。実施例４は本願の実施形態の上記第１の態様に対応する。実施例４の光学系は、光軸に沿って物体側から順に、ゴースト等を防止するための光学素子と上記マスターレンズとから構成されている。ゴースト等を防止するための光学素子は、光軸に沿って物体側から順に、像側に凸面を形成した凸アキシコンレンズＡＬ１と、物体側に凹面を形成した凹アキシコンレンズＡＬ２とから構成されている。凸アキシコンレンズＡＬ１と凹アキシコンレンズＡＬ２の間には空気間隔が設けられている。凸アキシコンレンズＡＬ１と凹アキシコンレンズＡＬ２には、光軸を中心として光軸方向に貫通した開口部ＡＰが形成されている。
　凸アキシコンレンズＡＬ１と凹アキシコンレンズＡＬ２の外周面と開口部ＡＰの内側には、反射防止部として、それぞれ、反射防止塗装ＡＣ１、ＡＣ２が施されている。凸アキシコンレンズＡＬ１と凹アキシコンレンズＡＬ２に形成された開口部ＡＰの像側には蓋Ｃが設けられている。蓋Ｃにも反射防止処理が施されることが好ましい。
　凸アキシコンレンズＡＬ１と凹アキシコンレンズＡＬ２のレンズデータを下記表８に示す。表８及び図９において、「Ｒ１」は凸アキシコンレンズＡＬ１の物体側面を、「Ｒ２」は凸アキシコンレンズＡＬ１の像側面を、「Ｒ３」は凹アキシコンレンズＡＬ２の物体側面を、「Ｒ４」は凹アキシコンレンズＡＬ２の像側面を示す。図９において、「ＡＤ」は開口径を、「ＯＤ」は外径を、「Ｈ」はアキシコンの高さを示す。
　凸アキシコンレンズＡＬ１の物体側面Ｒ１は平面を形成し、凸アキシコンレンズＡＬ１の像側面Ｒ２は像側に凸の円錐面を形成している。凹アキシコンレンズＡＬ２の物体側面Ｒ３は物体側に凹の円錐面を形成し、凹アキシコンレンズＡＬ２の像側面Ｒ４は平面を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　図１０は実施例４の光学系における入射角度１５度の画面外光線の光路図である。実施例４の光学素子により画面外光線をカットできることが分かる。
（実施例５）
図１１に実施例５の光学系の構成図を示す。実施例５は本願の実施形態の上記第２の態様に対応する。実施例５の光学系は、テッサータイプの中望遠レンズを構成するレンズの一部を、画面外光線をカットする光学素子で置き換えたものである。実施例５の光学系は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ１と、凸アキシコンレンズＡＬ２と、凹アキシコンレンズＡＬ３と、凹アキシコンレンズＡＬ４と、凸アキシコンレンズＡＬ５と、絞りＲ１１と、両凹レンズＬ６及び両凸レンズＬ７を接合してなる接合レンズとから構成されている。凸アキシコンレンズＡＬ２、凹アキシコンレンズＡＬ３、凹アキシコンレンズＡＬ４、凸アキシコンレンズＡＬ５の間には、それぞれ空気間隔が設けられている。
アキシコンレンズＡＬ２からＡＬ５が画面外光線をカットする光学素子を構成する。アキシコンレンズＡＬ２からＡＬ５の外周面には、反射防止部として反射防止塗装ＡＣが施されている。
実施例５に係る光学系のレンズデータを下記表９、表１０、表１１に示す。表９、表１０及び図１１において、「Ｒ１」から「Ｒ１４」は、光軸に沿って物体側から順に光学要素の各面を示す。例えば、物体側から３番目の面は「Ｒ３」により示す。
　凸アキシコンレンズＡＬ２の物体側面Ｒ３は物体側に凹の球面を形成し、凸アキシコンレンズＡＬ２の像側面Ｒ４は像側に凸の円錐面を形成している。凹アキシコンレンズＡＬ３の物体側面Ｒ５は物体側に凹の円錐面を形成し、凹アキシコンレンズＡＬ３の像側面Ｒ６は平面を形成している。凹アキシコンレンズＡＬ４の物体側面Ｒ７は平面を形成し、凹アキシコンレンズＡＬ４の像側面Ｒ８は像側に凹の円錐面を形成している。凸アキシコンレンズＡＬ５の物体側面Ｒ９は物体側に凸の円錐面を形成し、凸アキシコンレンズＡＬ５の像側面Ｒ１０は像側に凹の球面を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　図１２は実施例５の光学系における入射角度１４度の画面外光線の光路図である。実施例５の光学素子により画面外光線をカットできることが分かる。
（実施例６）
　図１３に実施例６の光学系の構成図を示す。実施例６は、本願の実施形態の上記第１の態様に対応する。実施例６の光学系は、レトロフォーカスタイプの魚眼レンズを構成するレンズの一部を、画面外光線をカットする光学素子で置き換えたものである。実施例６の光学系は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、両凸レンズＬ２と、両凹レンズＬ３と、絞りＲ７と、両凸レンズＬ４と、視野絞りＲ１０と、両凸レンズＬ５と像側に凸の負メニスカスレンズＬ６を接合した接合レンズと、両凸レンズＬ７と、赤外線カットフィルターＩＦと、２枚の保護ガラスＰ１、Ｐ２とから構成されている。両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３の間には空気間隔が設けられている。
　両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３が画面外光線をカットする光学素子を構成する。両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３の外周には、反射防止部として反射防止塗装ＡＣが施されている。
　実施例６に係る光学系のレンズデータを下記表１２、表１３及び表１４に示す。表１２、表１３及び図１３において、「Ｒ１」から「Ｒ１９」は、光軸に沿って物体側から順に光学要素の各面を示している。例えば、物体側から３番目の面は「Ｒ３」により示す。また、図１３及び図１４において「Ｉ」は像面を示す。
　両凸レンズＬ２の物体側面Ｒ３は物体側に凸の非球面を形成し、両凸レンズＬ２の像側面Ｒ４は像側に凸の非球面を形成している。両凹レンズＬ３の物体側面Ｒ５は物体側に凹の非球面を形成し、両凹レンズＬ３の像側面Ｒ６は像側に凹の非球面を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　図１４は実施例６の画面外光線の入射角度７０度の光路図である。実施例６の光学素子により画面外光線をカットできることが分かる。
（実施例７）
　図１５に実施例７の光学系の構成図を示す。実施例７は本願の実施形態の上記第１の態様に対応する。実施例７の光学系は、レトロフォーカスタイプの魚眼レンズを構成するレンズの一部を、画面外光線をカットする光学素子で置き換えたものである。実施例７の光学系は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、両凸レンズＬ２と、両凹レンズＬ３と、絞りＲ７と、両凸レンズＬ４と、視野絞りＲ１０と、両凸レンズＬ５及び像側に凸の負メニスカスレンズＬ６を接合した接合レンズと、両凸レンズＬ７と、赤外線カットフィルターＩＦと、２枚の保護ガラスとから構成されている。両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３の間には空気間隔が設けられている。
　両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３が画面外光線をカットする光学素子を構成する。両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３の外周面には、反射防止部として反射防止塗装ＡＣが施されている。
　実施例７に係る光学系のレンズデータを下記表１５、表１６及び表１７に示す。表１５、表１６及び図１５において、「Ｒ１」から「Ｒ１９」は、光軸に沿って物体側から順に光学要素の各面を示している。例えば、物体側から３番目の面は「Ｒ３」により示す。また、図１５、図１６及び図１７において「Ｉ」は像面を示す。
　両凸レンズＬ２の物体側面Ｒ３は物体側に凸の非球面を形成し、両凸レンズＬ２の像側面Ｒ４は像側に凸のトーリック面（非回転対称の錐体面）を形成している。両凹レンズＬ３の物体側面Ｒ５は物体側に凹のトーリック面（非回転対称の錐体面）を形成し、両凹レンズＬ３の像側面Ｒ６は像側に凹の非球面を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
　図１６は実施例７の光学系におけるＸ方向の入射角度７０度の画面外光線の光路図である。図１７は実施例７の光学系におけるＹ方向の入射角度５０度の画面外光線の光路図である。実施例７の光学素子により画面外光線をカットできることが分かる。
　（実施例８）
図１８に実施例８の光学系の構成図を示す。実施例８は本願の実施形態の上記第１の態様に対応する。実施例８の光学系は、レトロフォーカスタイプの魚眼レンズを構成するレンズの一部を、画面外光線をカットする光学系で置き換えたものである。実施例８の光学系は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、両凸レンズＬ２と、両凹レンズＬ３と、絞りＲ７と、両凸レンズＬ４と、視野絞りＲ１０と、両凸レンズＬ５と像側に凸の負メニスカスレンズＬ６を接合した接合レンズと、両凸レンズＬ７と、赤外線カットフィルターＩＦと、２枚の保護ガラスとから構成されている。両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３の間には空気間隔が設けられている。
　両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３が画面外光線をカットする光学素子を構成する。両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３の外周面には、反射防止部として反射防止塗装ＡＣが施されている。
実施例８に係る光学系のレンズデータを下記表１８、表１９及び表２０に示す。表１８、表１９及び図１８において、「Ｒ１」から「Ｒ１９」は、光軸に沿って物体側から順に光学要素の各面を示している。例えば、物体側から３番目の面は「Ｒ３」により示す。また、図１８、図１９及び図２０において「Ｉ」は像面を示す。
両凸レンズＬ２の物体側面Ｒ３は物体側に凸の非球面を形成し、両凸レンズＬ２の像側面Ｒ４は像側に凸の非球面を形成している。両凹レンズＬ３の物体側面Ｒ５は物体側に凹の非球面を形成し、両凹レンズＬ３の像側面Ｒ６は像側に凹の球面を形成している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　図１９は実施例８の光学系の光路図である。図２０は実施例８の光学系における入射角度７０度の画面外光線の光路図である。図２１は実施例８の光学系の横収差図である。図２１より、収差が良好に補正されていることが分かる。
（条件式対応値）
下記表２１に実施例１から実施例８に係る光学系の条件式対応値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
　図２２は実施例４の光学系を備えたテレカメラＴＣの断面図である。結像位置に撮像素子ＩＳを配置している。
　図２３は、図２１に示すテレカメラＴＣとワイドカメラＷＣを備えた撮像装置ＩＡの断面図である。
　図２４は、図２２に示す撮像装置ＩＡを備えたスマートフォンＳＰの斜視図である。
　以上に本願発明の実施形態を説明したが、本願の発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、画面外光線をカットするための光学素子を構成するレンズの間は、空気間隔に限らず、上記実施形態の条件式を満たす光透過物質で満たしてもよい。光透過物質としては、例えば、樹脂、液体を採用することが考えられる。
　また、反射防止部としては、反射防止塗装を用いることが好ましいが、光の反射を防ぐものであれば、反射防止塗装に限られない。例えば、反射防止部は、蒸着、エッチングなどにより構成することもできる。また、微細なモスアイ構造に高反射のメッキや蒸着を行っても良い。
　また、各実施例の特徴を組み合わせても良く、例えば、第１レンズから第４レンズまで有する光学素子において、画面外光線をカットする面をフレネル面としても良く、また、光軸を中心として光軸方向に貫通した開口部を設けても良い。
　なお、本願の請求項において、「非球面」についての記載は省略されているが、これは「非球面」が存在する場合を除く意図ではなく、単に、審査において「非球面」という記載があることによって、発明全体が不明確であるとされる恐れがないようにしたものである。したがって、一部に「非球面」が存在する場合であっても、当然に本発明の権利範囲に含まれる。
ＭＬ１　第１レンズ
ＭＬ２　第２レンズ
Ｌ１～Ｌ７　第１レンズ～第７レンズ
Ｉ　像面
Ｐ　保護ガラス
ＩＦ　赤外線カットフィルター
Ｒ１～Ｒ１９　第１面～第１９面
ＩＳ　撮像素子
ＴＣ　テレカメラ
ＷＣ　ワイドカメラ
ＩＡ　撮像装置

Claims (8)

  1. 光軸に沿って物体側又は照射側から順に、第１レンズと第２レンズを有し、
    前記第１レンズの像側又は被照射側に凸の錐体面が形成され、前記第２レンズの物体側又は照射側に凹の錐体面が形成され、
    前記凸の錐体面と前記凹の錐体面が、空気、樹脂又は液体を含む光透過物質を介して対向し、
    前記第１レンズと前記第２レンズの外周にそれぞれ反射防止部が設けられ、
    下記条件式を満たす光学素子。
    　０ ≦｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＜ １０
    　　Ｎ１＞ＮＩＡ
    　  Ｎ２＞ＮＩＡ
    ここで、各記号の定義は以下の通りである。
    Ｌ１ｐ： 光軸に対する前記凸の錐体面の硝材側の角度
    Ｌ２ｐ： 光軸に対する前記凹の錐体面の硝材側の角度
    Ｎ１　： 第１レンズの屈折率　
    Ｎ２　： 第２レンズの屈折率　
    ＮＩＡ： 前記光透過物質の屈折率
  2. 光軸に沿って物体側又は照射側から順に、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズと、第４レンズとを有し、
    　前記第１レンズの像側又は被照射側に凸の錐体面が形成され、前記第２レンズの物体側又は照射側に凹の錐体面が形成され、前記第３レンズの像側又は被照射側に凹の錐体面が形成され、前記第４レンズの物体側又は照射側に凸の錐体面が形成され、
    　前記第１レンズと前記第２レンズ、前記第３レンズと前記第４レンズは、それぞれ、空気、樹脂又は液体を含む光透過物質を介して対向し、
    　前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ及び前記第４レンズの外周にそれぞれ反射防止部が設けられ、
    　下記条件式を満たす光学素子。
    ０ ≦｜Ｌ１ｐ＋Ｌ２ｐ－１８０｜＜ １０
    ０ ≦｜Ｌ３ｐ＋Ｌ４ｐ－１８０｜＜ １０
    　Ｎ１＞ＮＩＡ
    　Ｎ２＞ＮＩＡ
    　Ｎ３＞ＮＩＢ
    　Ｎ４＞ＮＩＢ
    ここで、各記号の定義は以下の通りである。
    Ｌ１ｐ　： 光軸に対する前記第１レンズの前記凸の錐体面の硝材側の角度
    Ｌ２ｐ　： 光軸に対する前記第２レンズの前記凹の錐体面の硝材側の角度
    Ｌ３ｐ　： 光軸に対する前記第３レンズの前記凹の錐体面の硝材側の角度
    Ｌ４ｐ　： 光軸に対する前記第４レンズの前記凸の錐体面の硝材側の角度
    Ｎ１　　： 前記第１レンズの屈折率
    Ｎ２　　： 前記第２レンズの屈折率
    ＮＩＡ　： 前記第１レンズと前記第２レンズの間の前記光透過物質の屈折率
    Ｎ３　　： 前記第３レンズの屈折率
    Ｎ４　　： 前記第４レンズの屈折率
    ＮＩＢ　： 前記第３レンズと前記第４レンズの間の前記光透過物質の屈折率
  3. 前記第２レンズと前記第３レンズが、接合されている、又は、一体に形成されている請求項２に記載の光学素子。
  4. 前記錐体面が非回転対称である請求項１又は２に記載の光学素子。
  5. 前記凸の錐体面と前記凹の錐体面がフレネル面であり、
    前記フレネル面は光軸に平行な面を有し、前記光軸に平行な面に反射防止部が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の光学素子。
  6. 前記第１レンズ及び前記第２レンズが光軸を中心として光軸方向に貫通した開口部を有し、
    前記開口部の内側に反射防止部が設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の光学素子。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の光学素子を有する光学系。
  8. 請求項７に記載の光学系を有する光学装置。

     
PCT/JP2020/042888 2019-11-28 2020-11-18 光学素子、光学系及び光学装置 WO2021106695A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080081185.7A CN114846381A (zh) 2019-11-28 2020-11-18 光学元件、光学系统以及光学装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-214951 2019-11-28
JP2019214951A JP6854542B1 (ja) 2019-11-28 2019-11-28 光学素子、光学系及び光学装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021106695A1 true WO2021106695A1 (ja) 2021-06-03

Family

ID=75267968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/042888 WO2021106695A1 (ja) 2019-11-28 2020-11-18 光学素子、光学系及び光学装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6854542B1 (ja)
CN (1) CN114846381A (ja)
WO (1) WO2021106695A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001264854A (ja) * 2000-03-15 2001-09-26 Canon Inc ファインダー装置及びそれを用いた光学機器
JP2008040025A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Fujifilm Corp 採光フィルムの製造方法、採光フィルム、及びそれを備えた窓
JP2010117584A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Panasonic Corp 結像光学系及びそれを用いた撮像装置
JP2010145531A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Olympus Corp 焦点検出装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3113169B2 (ja) * 1995-04-24 2000-11-27 富士写真光機株式会社 非点収差補正素子
JP4162728B2 (ja) * 1995-09-28 2008-10-08 フジノン株式会社 色分解プリズム
US6717749B2 (en) * 2001-11-01 2004-04-06 Pentax Corporation Cemented lens group
JP2004077535A (ja) * 2002-08-09 2004-03-11 Dainippon Printing Co Ltd フレネルレンズシート
JP2006208726A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Dainippon Printing Co Ltd 光学機能シート
JP2007086774A (ja) * 2005-08-26 2007-04-05 Hitachi Chem Co Ltd シート状光学部材およびその製造方法
JP5065159B2 (ja) * 2007-07-05 2012-10-31 富士フイルム株式会社 撮像レンズおよび撮像装置
JP2010164755A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Fujinon Corp 光学素子、撮影光学系及びカメラモジュール
JP2010256476A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Canon Inc 撮像光学系
US8238042B2 (en) * 2009-06-05 2012-08-07 CVI Melles Griot, Inc. Reflective axicon systems and methods
US20120300301A1 (en) * 2010-12-10 2012-11-29 Panasonic Corporation Diffraction-grating lens, and imaging optical system and imaging device using said diffraction-grating lens
JP2018198344A (ja) * 2015-10-08 2018-12-13 富士フイルム株式会社 レンズ装置、撮像ユニット及び撮像装置
JP6917000B2 (ja) * 2016-12-28 2021-08-11 株式会社タムロン 反射屈折光学系及び撮像装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001264854A (ja) * 2000-03-15 2001-09-26 Canon Inc ファインダー装置及びそれを用いた光学機器
JP2008040025A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Fujifilm Corp 採光フィルムの製造方法、採光フィルム、及びそれを備えた窓
JP2010117584A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Panasonic Corp 結像光学系及びそれを用いた撮像装置
JP2010145531A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Olympus Corp 焦点検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114846381A (zh) 2022-08-02
JP6854542B1 (ja) 2021-04-07
JP2021086001A (ja) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11231565B2 (en) Optical lens comprising eight lenses of −−++−++− refractive powers
CN108254859B (zh) 折反射光学系统和摄像装置
TWI525342B (zh) 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭
JP5097086B2 (ja) 結像光学系及びそれを用いた撮像装置
KR101412627B1 (ko) 왜곡이 보정된 광각 촬영 렌즈 시스템
KR20130025137A (ko) 파노라마 촬상 렌즈 및 이를 이용한 파노라마 촬상 시스템
TWI512329B (zh) 變焦鏡頭
CN110716288B (zh) 光学成像镜头
JP2016170353A (ja) 光学系および撮像システム
CN110687660B (zh) 透镜装置和包括透镜装置的成像装置
KR20150033321A (ko) 왜곡이 보정된 광각 촬영 렌즈 시스템
JP2020508481A (ja) 広角レンズ、撮像装置及び無人機
US20200249379A1 (en) Lens
TWI694276B (zh) 光學鏡頭
EP3990960A1 (en) Compact catadioptric optical system for mobile phones
JP2007155977A (ja) 魚眼レンズ及び撮像装置
KR20170073883A (ko) 렌즈계 및 이를 포함하는 광학 기기
TW201715267A (zh) 廣角鏡頭
WO2021106695A1 (ja) 光学素子、光学系及び光学装置
JP2015025951A (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
JP6990466B2 (ja) 光学素子、光学系及び光学装置
CN111190263A (zh) 光学成像镜头
TW202028842A (zh) 鏡頭及具有該鏡頭的電子裝置
JP3511392B2 (ja) ３枚玉による結像レンズ
CN114488477B (zh) 光学系统、镜头模组和电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20893915

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20893915

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1