(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成するための撮像光学系であって、
入射光を直角に屈曲させる反射プリズムを２個有しており、そのうち、光路上物体側に位置する反射プリズムを第１プリズムとし、光路上像側に位置する反射プリズムを第２プリズムとするとき、前記第１プリズムの入射面での光軸と、前記第２プリズムの射出面での光軸と、が平行であり、
前記２個の反射プリズムで挟まれた光路上に少なくとも１つのパワー群を構成するレンズ要素を有しており、前記第２プリズムの入射面に最も近いパワー群が正パワー群であり、前記第２プリズムの入射面が物体側に凹の面形状を有しており、以下の条件式(1)及び(2)を満足することを特徴とする撮像光学系；
-4.2＜fp2／f＜-0.2 …(1)
0.2＜｜f_lp／fp2｜＜1.5 …(2)
ただし、
fp2：第２プリズムの焦点距離、
f：撮像光学系全体の焦点距離、
f_lp：第２プリズムの入射面に最も近いパワー群の焦点距離、
である。
【請求項２】
前記２個の反射プリズムの反射面間の光路上に、絞りと、その絞りよりも像側に位置する少なくとも１つの負パワー群と、を有することを特徴とする請求項１記載の撮像光学系。
【請求項３】
以下の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項２記載の撮像光学系；
0.5＜｜f_ln／f_lp｜＜1.5 …(3)
ただし、
f_ln：絞りよりも像側に位置する負パワー群の焦点距離、
である。
【請求項４】
前記正パワー群が、以下の条件式(4)を満たす正レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像光学系；
0.56＜nd_lp／nd_p2＜0.97  …(4)
ただし、
nd_lp：正レンズの屈折率、
nd_p2：第２プリズムの反射面を構成しているプリズム材料の屈折率、
である。
【請求項５】
前記正パワー群が、以下の条件式(5)を満たす正レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像光学系；
1.1＜νd_lp／νd_p2＜4 …(5)
ただし、
νd_lp：正レンズのアッベ数、
νd_p2：第２プリズムの反射面を構成しているプリズム材料のアッベ数、
である。
【請求項６】
前記２個の反射プリズムで挟まれた光路上に、フォーカス時に駆動させる少なくとも１つの光学部材が位置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項７】
前記２個の反射プリズムで挟まれた光路上に、フォーカス時に移動させる複数の光学部材が位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項８】
前記２個の反射プリズムのうちの少なくとも１つが、ガラス材料から成ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項９】
前記２個の反射プリズムのうちの少なくとも１つが、樹脂材料から成ることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１０】
前記２個の反射プリズムのうちの少なくとも１つが、複合材料から成ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１１】
前記２個の反射プリズムのうちの少なくとも１つが、ガラス材料から成るプリズム部分と、その光学面上に樹脂材料でパワー面を構成するレンズ部分と、を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１２】
前記２個の反射プリズムで挟まれた光路上に、赤外線カット用フィルターを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１３】
前記２個の反射プリズムのいずれかに、入射光に含まれる赤外線成分を減少させる赤外線カット機能を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の撮像光学系と、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像光学装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像光学系，撮像光学装置及びデジタル機器に関するものである。更に詳しくは、被写体の映像を撮像素子で取り込む撮像光学装置と、それを搭載した画像入力機能付きデジタル機器と、撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成する撮像光学系と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラ，デジタルビデオカメラ，カメラ付き携帯電話機，カメラ付き携帯情報端末(ＰＤＡ：Personal Digital Assistant)等の、画像入力機能を有するデジタル機器の普及が目覚しく、これらに搭載される撮像素子の高画素化・高機能化が急速に進んでいる。このため、高画素化等がなされた撮像素子の性能を十分に活かすため、撮像素子に被写体の光学像を導く撮像光学系にも高い光学性能が要求されている。また、上記のような各デジタル機器には携帯性が要求されるので、その小型化も必要である。【０００３】
デジタル機器の小型化の一手段としては、撮像光学系のコンパクト化が考えられる。そして、撮像光学系のコンパクト化の手段として、反射プリズムが従来より知られている。例えば特許文献１には、撮像光学系の光路中に、光路を折り曲げる反射プリズムを１個配置したものが提案されている。また特許文献２には、撮像光学系の光路中に、光路を折り曲げる反射プリズムを２個配置したものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０２５００号公報
【特許文献２】特開２００６−５８８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で提案されているように反射プリズムを１個用いた構成では、光学構成全体の厚さが撮像素子の大きさによって決定される。このため、撮像素子サイズの拡大が光学構成全体の厚さの増大につながる、という問題がある。【０００６】
特許文献２で提案されているように反射プリズムを２個用いた構成では、光路が２回折り曲げられる。このため、撮像素子サイズの拡大が光学構成全体の厚さの増大につながることを解消することができる。また、反射プリズムの入射面と射出面にパワーを持たせているため、撮像光学系で発生する収差を補正することも可能である。しかしながら、特許文献２に記載されている構成では、像側に設置されている反射プリズムのサイズが大きいため、光学構成全体の薄型化が不十分である。また特許文献２には、撮像光学系の性能を確保するために必要な非点収差および色収差など、プリズムを有する光学系で顕著となる収差の補正についての記載がない。したがって、特許文献２に記載されている光学構成では、撮像素子の高画素化に対応することは困難である。【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、撮像素子の高画素化に対応できる高い光学性能を有するとともに、光学構成全体の薄型化を達成することの可能な撮像光学系，それを備えた撮像光学装置及びデジタル機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明の撮像光学系は、撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成するための撮像光学系であって、入射光を直角に屈曲させる反射プリズムを２個有しており、そのうち、光路上物体側に位置する反射プリズムを第１プリズムとし、光路上像側に位置する反射プリズムを第２プリズムとするとき、前記第１プリズムの入射面での光軸と、前記第２プリズムの射出面での光軸と、が平行であり、前記２個の反射プリズムで挟まれた光路上に少なくとも１つのパワー群を構成するレンズ要素を有しており、前記第２プリズムの入射面に最も近いパワー群が正パワー群であり、前記第２プリズムの入射面が物体側に凹の面形状を有しており、以下の条件式(1)及び(2)を満足することを特徴とする。
-4.2＜fp2／f＜-0.2 …(1)
0.2＜｜f_lp／fp2｜＜1.5 …(2)
ただし、
fp2：第２プリズムの焦点距離、
f：撮像光学系全体の焦点距離、
f_lp：第２プリズムの入射面に最も近いパワー群の焦点距離、
である。
【０００９】
第２の発明の撮像光学系は、上記第１の発明において、前記２個の反射プリズムの反射面間の光路上に、絞りと、その絞りよりも像側に位置する少なくとも１つの負パワー群と、を有することを特徴とする。【００１０】
第３の発明の撮像光学系は、上記第２の発明において、以下の条件式(3)を満足することを特徴とする。
0.5＜｜f_ln／f_lp｜＜1.5 …(3)
ただし、
f_ln：絞りよりも像側に位置する負パワー群の焦点距離、
である。【００１１】
第４の発明の撮像光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記正パワー群が、以下の条件式(4)を満たす正レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする。
0.56＜nd_lp／nd_p2＜0.97  …(4)
ただし、
nd_lp：正レンズの屈折率、
nd_p2：第２プリズムの反射面を構成しているプリズム材料の屈折率、
である。【００１２】
第５の発明の撮像光学系は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記正パワー群が、以下の条件式(5)を満たす正レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする。
1.1＜νd_lp／νd_p2＜4 …(5)
ただし、
νd_lp：正レンズのアッベ数、
νd_p2：第２プリズムの反射面を構成しているプリズム材料のアッベ数、
である。【００１３】
第６の発明の撮像光学系は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記２個の反射プリズムで挟まれた光路上に、フォーカス時に駆動させる少なくとも１つの光学部材が位置することを特徴とする。【００１４】
第７の発明の撮像光学系は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記２個の反射プリズムで挟まれた光路上に、フォーカス時に移動させる複数の光学部材が位置することを特徴とする。【００１５】
第８の発明の撮像光学系は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記２個の反射プリズムのうちの少なくとも１つが、ガラス材料から成ることを特徴とする。【００１６】
第９の発明の撮像光学系は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、前記２個の反射プリズムのうちの少なくとも１つが、樹脂材料から成ることを特徴とする。【００１７】
第１０の発明の撮像光学系は、上記第１〜第９のいずれか１つの発明において、前記２個の反射プリズムのうちの少なくとも１つが、複合材料から成ることを特徴とする。【００１８】
第１１の発明の撮像光学系は、上記第１〜第１０のいずれか１つの発明において、前記２個の反射プリズムのうちの少なくとも１つが、ガラス材料から成るプリズム部分と、その光学面上に樹脂材料でパワー面を構成するレンズ部分と、を有することを特徴とする。【００１９】
第１２の発明の撮像光学系は、上記第１〜第１１のいずれか１つの発明において、前記２個の反射プリズムで挟まれた光路上に、赤外線カット用フィルターを有することを特徴とする。【００２０】
第１３の発明の撮像光学系は、上記第１〜第１１のいずれか１つの発明において、前記２個の反射プリズムのいずれかに、入射光に含まれる赤外線成分を減少させる赤外線カット機能を有することを特徴とする。【００２１】
第１４の発明の撮像光学装置は、上記第１〜第１３のいずれか１つの発明に係る撮像光学系と、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする。【００２２】
第１５の発明のデジタル機器は、上記第１４の発明に係る撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、第２プリズムの薄型化と収差補正効果により、撮像素子の高画素化に対応できる高い光学性能が得られるとともに、光学構成全体の薄型化を達成することが可能である。そして、本発明に係る撮像光学系を用いれば、薄型化と高画素化とを両立した撮像光学装置及びデジタル機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態(実施例１)を光路展開状態での光学断面で示す光学構成図。
【図２】第２の実施の形態(実施例２)を光路展開状態での光学断面で示す光学構成図。
【図３】第３の実施の形態(実施例３)を光路展開状態での光学断面で示す光学構成図。
【図４】第４の実施の形態(実施例４)を光路展開状態での光学断面で示す光学構成図。
【図５】第５の実施の形態(実施例５)を光路展開状態での光学断面で示す光学構成図。
【図６】第１の実施の形態(実施例１)を光路折り曲げ状態での光学断面で示す光学構成図。
【図７】第２の実施の形態(実施例２)を光路折り曲げ状態での光学断面で示す光学構成図。
【図８】第３の実施の形態(実施例３)を光路折り曲げ状態での光学断面で示す光学構成図。
【図９】第４の実施の形態(実施例４)を光路折り曲げ状態での光学断面で示す光学構成図。
【図１０】第５の実施の形態(実施例５)を光路折り曲げ状態での光学断面で示す光学構成図。
【図１１】実施例１の無限遠合焦状態での収差図。
【図１２】実施例２の無限遠合焦状態での収差図。
【図１３】実施例３の無限遠合焦状態での収差図。
【図１４】実施例４の無限遠合焦状態での収差図。
【図１５】実施例５の無限遠合焦状態での収差図。
【図１６】実施例１の近接距離合焦状態での収差図。
【図１７】実施例２の近接距離合焦状態での収差図。
【図１８】実施例３の近接距離合焦状態での収差図。
【図１９】実施例４の近接距離合焦状態での収差図。
【図２０】実施例５の近接距離合焦状態での収差図。
【図２１】本発明に係る画像入力機能付きデジタル機器等の概略構成例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る撮像光学系等を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る撮像光学系は、画像入力機能付きデジタル機器用の撮像光学系としての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像を形成する撮像光学系と、撮像光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。
【００２６】
カメラの例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，テレビ電話用カメラ等が挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯情報機器(例えば、モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末等の小型で携帯可能な情報機器端末)，これらの周辺機器(スキャナー，プリンター等)，その他のデジタル機器；家電製品等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種デジタル機器に撮像光学装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
【００２７】
図２１に、画像入力機能を有するデジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図２１に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＯＵは、物体側から順に、物体の光学像(像面)ＩＭを形成する撮像光学系ＯＰと、撮像光学系ＯＰにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲ(ＣＧ：カバーガラス)と、を備えている(なお、図２１中に示す光学面形状，パワー配置，絞り配置等は単なる一例であり、これに限るものではない。)。この撮像光学装置ＯＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＯＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＯＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。
【００２８】
撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサー等の固体撮像素子が用いられる。撮像光学系ＯＰは、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、撮像光学系ＯＰによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。
【００２９】
デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＯＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３(半導体メモリ，光ディスク等)に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能(静止画撮影機能，動画撮影機能等)，画像再生機能等の機能の制御；フォーカシングのためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＯＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン(例えばレリーズボタン)，操作ダイヤル(例えば撮影モードダイヤル)等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
【００３０】
撮像光学系ＯＰは、入射光を略直角に屈曲させる(つまり光軸ＡＸを略９０度折り曲げる)反射プリズムを２個有しており、その２個の反射プリズムで光軸ＡＸが仮想的な一平面(例えば図２１の紙面)に沿って２回屈曲するように配置された屈曲光学系を構成している。２個の反射プリズムのうち、光路上物体側(被写体側)に位置する反射プリズムが第１プリズムＰ１であり、光路上像側(撮像素子ＳＲ側)に位置する反射プリズムが第２プリズムＰ２である。なお、画面中心に入射する光束の中心主光線が光軸ＡＸに相当する。
【００３１】
撮像光学系ＯＰでは、第１，第２プリズムＰ１，Ｐ２の反射面ＲＬ１，ＲＬ２での反射により、それぞれの入射光の光路が略直角(略９０度)に折り曲げられて、第１プリズムＰ１の入射面(プリズムの光入射側面)での光軸ＡＸと、第２プリズムＰ２の射出面(プリズムの光射出側面)での光軸ＡＸと、が略平行になっている。撮像光学系ＯＰの最も物体側での光軸ＡＸと最も像側での光軸ＡＸとが略平行であることから、それらの光軸ＡＸ方向が光学構成の厚さ方向に相当する。撮像素子ＳＲの受光面ＳＳは、第２プリズムＰ２の射出面での光軸ＡＸに対して略垂直になっているため、受光面ＳＳのサイズが大きくても、それが撮像光学装置ＯＵ全体の厚さの増大につながることはない。言い換えれば、像面ＩＭのサイズによらずに、撮像光学装置ＯＵの薄型化が可能となる。したがって、上記のように反射プリズムを２個配置すれば、光学構成全体の薄型化と高画素化との両立が可能となる。
【００３２】
上記のように光路を略９０度折り曲げることにより、反射面ＲＬ１，ＲＬ２近傍では物体光の光路を重ね合わせることができる。したがって、空間を有効に活用することができるため、撮像光学系ＯＰの薄型化を効果的に達成することができる。また、光路の折り曲げに反射プリズムを使用することにより、プリズム入射面とプリズム射出面との換算面間隔を小さくすることができる。したがって、撮像光学系ＯＰのコンパクト化を効果的に達成することができる。
【００３３】
撮像光学系ＯＰにおいて、第１，第２プリズムＰ１，Ｐ２の少なくとも一方は光学的パワーを有している。第１，第２プリズムＰ１，Ｐ２のそれぞれにおいて、入射面，射出面のうちの少なくとも一方が光学的パワーを有することが好ましく、それによって、撮像光学系ＯＰで発生する収差を補正することが可能である。
【００３４】
第２プリズムＰ２の入射面Ｓ２ａは物体側に凹の面形状を有することが好ましい。パワーを持たないプリズムは両面共が平面の厚い平行平板に相当するので、そこに収束光が斜めに入射すると、プリズムの厚さに比例した大きな非点収差が発生することになる。第２プリズムＰ２の入射面Ｓ２ａを凹形状にすれば、第２プリズムＰ２で発生する非点収差を補正することが可能である。
【００３５】
第２プリズムＰ２の射出面のパワーが強いと、プリズムサイズが大きくなるため、撮像光学系ＯＰの薄型化が難しくなる。プリズムサイズを小さくするには、第２プリズムＰ２の射出面のパワーを弱くする必要がある。したがって、第２プリズムＰ２の厚さに影響を及ぼすことなく非点収差を補正するには、射出面よりも入射面の方にパワーを持たせることが好ましい。つまり、第２プリズムＰ２の入射面Ｓ２ａを凹面形状にすることが、収差補正とプリズムサイズとを両立させる上で好ましく、結果として、第２プリズムＰ２は負パワーを持つことになる。
【００３６】
第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２との間には、全体として正のパワーを有するレンズ系ＬＮが配置されている。レンズ系ＬＮは、複数のレンズ素子(レンズ要素)，絞りＳＴ(開口絞り)等を含んでおり、必要に応じてフィルター(例えば、赤外線カットフィルター，光学的ローパスフィルター等の光学フィルター)等の光学素子を含んでもよい。第１プリズムＰ１の物体側や第２プリズムＰ２の像側にレンズ素子を配置すると、それによって撮像光学系ＯＰの厚さが増大してしまうが、第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２との間にレンズ素子を配置すれば、レンズ素子の配置による撮像光学系ＯＰの厚さの増大を回避することが可能である。したがって、撮像光学系ＯＰにおいて、第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２との間にレンズ素子を配置することが望ましい。ただし、レンズ素子以外の光学素子として、保護用のカバーガラスを第１プリズムＰ１の物体側に配置したり、赤外線カットフィルター等の平行平板を第２プリズムＰ２の像側に配置したりしてもよい。
【００３７】
第１，第２プリズムＰ１，Ｐ２間に位置するレンズ系ＬＮは、少なくとも１つのパワー群を有することが好ましい。つまり、２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２で挟まれた光路上には、少なくとも１つのパワー群を構成するレンズ要素を有することが好ましい。パワー群は、レンズタイプのパワー配置を構成する群に相当する。したがってパワー群は、パワーを有する光学素子として１枚の単レンズのみを有するもの、パワーを有する光学素子として１枚の接合レンズのみを有するもの、又はパワーを有する光学素子として複数枚の独立したレンズを有するものであり、平行平板のようにパワーを持たない光学素子を含んでもよい。
【００３８】
第２プリズムＰ２の入射面Ｓ２ａに最も近いパワー群は、正パワーを有することが好ましい。つまり、正パワー群Ｌｐであることが好ましい。この正パワー群Ｌｐは、パワーを有する光学素子として１枚の単レンズのみを有するもの、又はパワーを有する光学素子として１枚の接合レンズのみを有するものである。正パワー群Ｌｐは、平行平板のようにパワーを持たない光学素子を含んでいてもよいが、パワーを有する光学素子として複数枚の独立したレンズを有するものは、その配置等との関係から、正パワー群Ｌｐに含まれない。第２プリズムの厚さは、画面短辺方向（後述する図６〜図１０参照）断面における、入射面および射出面の有効領域サイズによって決まる。入射面および射出面の有効領域サイズの最大値を小さくするには、両者の有効領域サイズをなるべく一致させることが望ましく、これはプリズム内で各画角の主光線が光軸に平行に近い状態となることを意味する。第２プリズムの入射面は負のパワーを有するため、第２プリズムの前方に隣り合って正のパワー群を配置することにより、プリズム内で各画角の主光線が光軸となす角度を小さくしている。これにより、第２プリズムＰ２の薄型化が可能となる。
【００３９】
第２プリズムＰ２に関しては、その薄型化と収差補正の観点から、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
-4.2＜fp2／f＜-0.2 …(1)
ただし、
fp2：第２プリズムの焦点距離、
f：撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００４０】
条件式(1)は、像面上での良好な像性能と、光学構成全体の薄型化と、を達成するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(1)の下限を下回ると、第２プリズムＰ２のパワーが弱くなり、非点収差(つまり、第２プリズムＰ２に対する斜め入射により発生する非点収差)の補正が不十分となる。逆に、条件式(1)の上限を上回ると、第２プリズムＰ２のパワーが強くなり、画面短辺方向の光束をテレセントリックにすることが困難になる。このため、プリズム有効径が増すことにより、プリズム厚さが増大して、撮像光学系ＯＰの厚さが増すことになる。また、光学性能の観点から言えば、コマ収差が増大することになる。
【００４１】
以下の条件式(1a)を満たすことが望ましく、条件式(1b)を満たすことが更に望ましい。
-3.6＜fp2／f＜-0.2 …(1a)
-3.0＜fp2／f＜-0.2 …(1b)
これらの条件式(1a),(1b)は、前記条件式(1)が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。好ましくは条件式(1a)、更に好ましくは条件式(1b)を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００４２】
第２プリズムＰ２と正パワー群Ｌｐに関しては、光学構成の薄型化と収差補正の観点から、以下の条件式(2)を満足することが望ましく、条件式(1)及び(2)を満足することが更に望ましい。
0.2＜｜f_lp／fp2｜＜1.5 …(2)
ただし、
f_lp：第２プリズムの入射面に最も近いパワー群の焦点距離、
fp2：第２プリズムの焦点距離、
である。
【００４３】
条件式(2)は、第２プリズムＰ２内で画面短辺方向の光束をテレセントリックにするための好ましい条件範囲を規定しており、この条件式(2)を満たすことにより、第２プリズムＰ２を薄くコンパクトにすることが可能となる。条件式(2)の下限を下回ると、第２プリズムＰ２の入射面Ｓ２ａに最も近いパワー群(正パワー群Ｌｐ)の正パワーが強くなり、その正パワー群Ｌｐの有効径が拡大してしまう。光学構成全体の厚さはレンズ系ＬＮの有効径によって決定されるため、光学構成の薄型化が困難になる。また、光学性能の観点から言えば、コマ収差の補正が困難になる。逆に、条件式(2)の上限を上回ると、第２プリズムＰ２の入射面Ｓ２ａに最も近いパワー群(正パワー群Ｌｐ)のパワーよりも、第２プリズムＰ２のパワーが強くなるため、第２プリズムＰ２内部で画面短辺方向の光束をテレセントリックにすることが困難になり、第２プリズムＰ２の厚さが増大する。
【００４４】
上述した条件式(1)や条件式(2)は、第２プリズムＰ２の薄型化と光学性能の向上とを達成する上で有効な条件範囲を規定している。条件式(1)を満たすような第２プリズムＰ２の強いパワーは、非点収差の補正に有効であるため、高画素の撮像素子ＳＲに対しても高い光学性能を確保することが可能である。また、第２プリズムＰ２の前方に隣り合って位置するパワー群Ｌｐが、条件式(2)を満たす正パワーを有することは、第２プリズムＰ２内で光束をテレセントリックにする上で効果的である。このため、第２プリズムＰ２の入射側と射出側とで有効径をほぼ同じにして、第２プリズムＰ２を薄くすることが可能である。このように、第２プリズムＰ２の薄型化と収差補正効果により、撮像素子ＳＲの高画素化に対応できる高い光学性能が得られるとともに、光学構成全体の薄型化を達成することが可能である。そして、そのような撮像光学系ＯＰを用いれば、光学構成全体の薄型化と高画素化とを両立した撮像光学装置ＯＵ及びデジタル機器ＤＵを実現することができる。上記効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，薄型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
【００４５】
２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２の反射面ＲＬ１，ＲＬ２間の光路上に、絞りＳＴと、その絞りＳＴよりも像側に位置する少なくとも１つの負パワー群Ｌｎと、を有することが望ましい。負パワー群Ｌｎで各画角の主光線と光軸ＡＸとの成す角度を増大させることにより、第２プリズムＰ２の入射面Ｓ２ａに最も近いパワー群Ｌｐの入射面上において、各画角の光束の入射位置を分離することができるため、収差補正が容易になる。
【００４６】
第１，第２プリズムＰ１，Ｐ２間において、レンズ系ＬＮは正負正のパワー配置を有することが好ましい。第１プリズムＰ１の射出面近傍に配置された正パワー群は、第１プリズムＰ１で発生する色収差を補正するのに有効である。さらに、その正パワー群により、光束と光軸ＡＸとの成す角度を小さくして、その正パワー群よりも物体側の光学部材上での有効径の拡大を防ぐことができる。一方、第２プリズムＰ２の入射面Ｓ２ａの近くに配置した正パワー群Ｌｐに関しては、前述したように第２プリズムＰ２の薄型化に効果がある。また、正パワーを有する２つのパワー群の間に配置された負パワー群は、歪曲収差及び像面湾曲の補正に有効である。
【００４７】
第１，第２プリズムＰ１，Ｐ２間に位置するレンズ系ＬＮにおいて、絞りＳＴよりも物体側に正パワーを有するパワー群を配置すれば、歪曲収差及びコマ収差を良好に補正することの可能な構成にすることができる。また、絞りＳＴよりも前方に複数の正レンズを配置すれば、第１プリズムＰ１で発生する色収差の補正と、歪曲収差及びコマ収差の補正と、をそれぞれのレンズに分担させることができるので、光学性能の向上に有効である。
【００４８】
第１プリズムＰ１の入射面Ｓ１ａは物体側に凹の面形状を有することが好ましい。第１プリズムＰ１の入射面Ｓ１ａが負のパワーを有することにより、第１プリズムＰ１内で光線が光軸ＡＸに対して成す角度を小さくすることができる。これにより、第１プリズムＰ１のコンパクト化が可能となる。
【００４９】
絞りＳＴよりも像側に位置する負パワー群Ｌｎに関しては、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.5＜｜f_ln／f_lp｜＜1.5 …(3)
ただし、
f_ln：絞りよりも像側に位置する負パワー群の焦点距離、
f_lp：第２プリズムの入射面に最も近いパワー群の焦点距離、
である。
【００５０】
条件式(3)は、前述した負パワー群Ｌｎと正パワー群Ｌｐとのパワー比に関する好ましい条件範囲を規定している。条件式(3)の下限を下回ると、正パワー群での有効径が拡大してしまい、光学構成全体の厚さが大きくなる。逆に、条件式(3)の上限を上回ると、負パワー群Ｌｎのパワーが弱くなり、正パワー群Ｌｐの有効径内で各画角の光束が重なり合うため、収差補正上不利になる。また、光学性能の観点から言えば、条件式(3)の下限を下回ると、負パワーが強くなるため、像面湾曲の補正が困難になる。逆に、条件式(3)の上限を上回ると、正パワーが強くなるため、歪曲収差やコマ収差を補正することが困難になる。
【００５１】
前述したようにパワー群として第２プリズムＰ２の前方に隣り合って位置する正パワー群Ｌｐは、以下の条件式(4)を満たす正レンズを少なくとも１枚有することが望ましい。
0.56＜nd_lp／nd_p2＜0.97  …(4)
ただし、
nd_lp：正レンズの屈折率、
nd_p2：第２プリズムの反射面を構成しているプリズム材料の屈折率、
である。
【００５２】
条件式(4)は、第２プリズムＰ２の屈折率に関する好ましい条件範囲を規定しており、この条件式(4)を満たすように第２プリズムＰ２の屈折率を高くすることにより、第２プリズムＰ２の換算面間隔を小さくして、光学構成全体の小型化を図ることが可能となる。条件式(4)の上限を上回ると、第２プリズムＰ２の屈折率が低くなるため、第２プリズムＰ２の換算面間隔が大きくなって、バックフォーカスを確保することが困難になる。逆に、条件式(4)の下限を下回ると、正パワー群Ｌｐ中の正レンズの屈折率が低くなるため、正パワー群Ｌｐ中の正パワー面の曲率が強くなって、色収差の補正が困難になる。
【００５３】
前述したようにパワー群として第２プリズムＰ２の前方に隣り合って位置する正パワー群Ｌｐは、以下の条件式(5)を満たす正レンズを少なくとも１枚有することが望ましい。
1.1＜νd_lp／νd_p2＜4 …(5)
ただし、
νd_lp：正レンズのアッベ数、
νd_p2：第２プリズムの反射面を構成しているプリズム材料のアッベ数、
である。
【００５４】
条件式(5)は、第２プリズムＰ２のアッベ数(つまり分散)に関する好ましい条件範囲を規定しており、この条件式(5)を満たすことにより第２プリズムＰ２で発生する色収差を良好に補正することが可能となる。条件式(5)の下限を下回ると、第２プリズムＰ２で発生する色収差の補正が困難となる。条件式(5)の上限を上回ると、第２プリズムＰ２で発生する色収差が過剰に補正され、像面上での色収差が悪化する。
【００５５】
２つのプリズム反射面ＲＬ１，ＲＬ２で挟まれた光路上に配置された少なくとも１つの光学部材を、フォーカス時に駆動させることが好ましい。例えば、２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２で挟まれた光路上に、フォーカス時に駆動させる少なくとも１つの光学部材が位置することが好ましい。あるいは、第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２との間に位置する単一又は複数のレンズ素子を、フォーカス時に駆動することが好ましい。フォーカス時に、２つの反射面ＲＬ１，ＲＬ２で挟まれた光路上で光学部材(例えば、レンズ素子，光学フィルター等)を機械的にシフトさせる構成にすれば、光学構成全体の厚さを変化させることなく、フォーカスを実施することができる。なお、フォーカス時に反射プリズムを動かす構成やフォーカス時に反射プリズムを含む光学構成全体を駆動する構成では、質量の大きい反射プリズムを動かすために駆動機構に大きな負担を強いることになる。したがって、駆動用モータの大型化を招く等の問題が生じるため好ましくない。
【００５６】
フォーカス時に駆動させる光学部材として、液体レンズ(例えば、特開２００５−２９２７６３号公報記載の液体光学素子)等の可焦点レンズを用いてもよい。液体レンズは、混合しない２種類の液体(例えば、水と油)の界面を電気制御で変形させて、その曲率変化によりパワーを変化させるものである。そのような可焦点レンズを駆動することによってもフォーカスは可能であるが、その場合でも可焦点レンズを２つのプリズム反射面ＲＬ１，ＲＬ２に挟まれた光路上、あるいは２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２で挟まれた光路上に設置することが好ましい。可焦点レンズを用いれば、フォーカス時に機械的な駆動を行う必要がなくなるため、レンズ素子の駆動装置が不要となる。したがって、構成の簡略化が可能になるため、撮像光学装置ＯＵ及びデジタル機器ＤＵのコンパクト化を達成することができる。
【００５７】
２つのプリズム反射面ＲＬ１，ＲＬ２で挟まれた光路上に配置された複数の光学部材を、フォーカス時に移動させることが好ましい。例えば、２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２で挟まれた光路上に、フォーカス時に移動させる複数の光学部材が位置することが好ましい。このように構成すれば、フォーカス時に、フォーカスに伴う光学性能の変化を小さくすることができる。
【００５８】
２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２のうちの少なくとも１つは、ガラス材料から成ることが好ましい。プリズム材料がガラス材料であれば、屈折率の高い材料の使用が可能となる。屈折率を高くすることにより換算面間隔の減少が可能となるため、光学構成のコンパクト化を効果的に達成することができる。ガラス材料には、樹脂材料で問題となる複屈折が少ないという長所があるため、良好な光学性能の実現が可能である。また、ガラスモールド法によってプリズムを成型することにより、屈折面での収差を低減しやすい撮像光学系を実現することができる。
【００５９】
２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２のうちの少なくとも１つは、樹脂材料から成ることが好ましい。プリズム材料として樹脂材料を用いることにより、面にパワーを有する反射プリズムを容易に作製することが可能となる。
【００６０】
撮像光学系ＯＰにおいて、反射プリズムＰ１，Ｐ２やレンズ系ＬＮ中のレンズ素子を構成する光学材料として、アサーマル樹脂(温度変化による屈折率変化の小さい樹脂材料)を用いることが望ましい。樹脂材料は温度変化時の屈折率変化が大きいため、周囲の温度が変化した際に、その影響を受けて特性が変動してしまうという問題を抱えている。しかし最近では、樹脂材料中に無機微粒子を混合させることにより、温度変化の影響を小さくできることが分かってきている。一般に、透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じて透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにすることができる。
【００６１】
また、樹脂材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して、互いに打ち消し合うように作用させることにより、屈折率変化が殆ど生じないようにすることができる。具体的には、母材となる樹脂材料に、最大長が２０ｎｍ以下の無機粒子を分散させることにより、屈折率の温度依存性が極めて低い樹脂材料を得ることができる。例えば、アクリル樹脂に酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の微粒子を分散させることにより、温度変化による屈折率変化を小さくすることができる。反射プリズム等の光学素子の材料として、このような無機粒子を分散させた樹脂材料を用いることにより、温度変化時の特性変動を小さく抑えることが可能となる。
【００６２】
次に、屈折率の温度による変化Ａについて詳細に説明する。屈折率の温度による変化Ａは、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率ｎを温度ｔで微分することにより、以下の式(FA)で表される。
【００６３】
【数１】
0005482785.tif 000002
【００６４】
…(FA)
ただし、式(FA)中、
α：線膨張係数、
［Ｒ］：分子屈折、
である。
【００６５】
樹脂材料の場合は、一般に式(FA)中の第１項に比べて第２項の寄与が小さく、ほぼ無視することができる。例えば、ＰＭＭＡ(polymethyl methacrylate)樹脂の場合、線膨張係数αは７×１０−５であり、上記式(FA)に代入すると、Ａ＝−１．２×１０−４［／℃］となり、実測値とおおむね一致する。具体的には、従来は−１．２×１０−４［／℃］程度であった屈折率の温度による変化Ａを、絶対値で８×１０−５［／℃］未満に抑えることが好ましい。また、絶対値で６×１０−５［／℃］未満に抑えることができれば更に好ましい。
【００６６】
２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２のうちの少なくとも１つは、複合材料から成ることが好ましい。プリズム材料として複合材料を用いることにより、材料特性の違いを利用した収差補正が可能となる。
【００６７】
２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２のうちの少なくとも１つは、ガラス材料から成るプリズム部分と、その光学面上に樹脂材料でパワー面を構成するレンズ部分と、を有することが好ましい。つまり、少なくとも１つの反射プリズムが、ガラスプリズムの光学面上に樹脂材料でパワー面が形成された複合材料から成ることが好ましい。このような複合材料で反射プリズムを構成するようにすれば、プリズム材料の選択の自由度が増すため好ましい。屈折率の高いプリズム材料を用いることができるため、換算面間隔を減少させることができる。したがって、光学構成のコンパクト化を効果的に達成することができる。また、樹脂材料を用いた場合に見られる複屈折が低減できるため、良好な光学性能を実現することができる。上記のような複合構造は、例えば、ガラス製のプリズム部分の上に紫外線硬化樹脂でレンズ部分を形成することにより得られる(例えば、後述する実施例３中の第１，第２プリズムＰ１，Ｐ２)。このような作製方法を採用すると、パワーを有する反射プリズムが容易に得られるため、量産性の観点から好ましい。
【００６８】
反射プリズムＰ１，Ｐ２を、ガラス材料から成るプリズム部分と、その光学面上に樹脂材料でパワー面を構成するレンズ部分と、で構成した場合、通常、プリズム部分とレンズ部分とで光学特性は異なる。このため前記条件式(4),(5)では、プリズム部分での換算面間隔の短縮やプリズム部分で発生する色収差の補正に関する効果が得られるように、第２プリズムＰ２の反射面ＲＬ２を構成しているプリズム材料の屈折率，アッベ数で条件設定を行っている。
【００６９】
２つのプリズム反射面ＲＬ１，ＲＬ２で挟まれた光路上に、赤外線カット用フィルターを配置することが望ましい。例えば撮像光学系ＯＰが、２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２で挟まれた光路上に、赤外線カット用フィルターを有することが好ましい。このように構成すれば、第２プリズムＰ２の射出面から像面ＩＭまでの間に赤外線カット用フィルターを配置した場合と比較して、撮像光学系ＯＰを薄型化することができる。
【００７０】
撮像素子ＳＲとしてＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合、赤外線成分がノイズとなって出力画像を劣化させる場合がある。このため、赤外線成分を撮像素子ＳＲに入射させないように、撮像光学系中の必要に応じた箇所に赤外線カットフィルター等を配置する対策が従来から講じられている。２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２を有する撮像光学系ＯＰにおいては、赤外線カットフィルターを第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２との間の光路上に配置することが望ましく、その位置に配置することにより、フィルター配置に伴う撮像光学系ＯＰの厚さの増大を回避することが可能となる。
【００７１】
２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２のいずれかに、入射光に含まれる赤外線成分を減少させる赤外線カット機能を有することが望ましい。赤外線カット機能を持たせるには、プリズムの入射面又は射出面に赤外線カットコートを施してもよいし、プリズム材料自体に赤外線を吸収する材料を用いてもよい。反射プリズムに赤外線カット機能を持たせることにより、赤外線カットフィルターを設置するためのスペースが必要なくなるので、光学構成全体のコンパクト化及び部品点数の抑制が可能である。
【００７２】
次に、第１〜第５の実施の形態を挙げて、撮像光学系ＯＰの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１〜図５に、無限遠合焦状態にある撮像光学系ＯＰの第１〜第５の実施の形態を光路展開状態における光学断面でそれぞれ示し、図６〜図１０に、無限遠合焦状態にある撮像光学系ＯＰの第１〜第５の実施の形態を光路折り曲げ状態における光学断面でそれぞれ示す。図１〜図５では、光軸ＡＸ側から順に、画面短辺方向の最大高さ、画面長辺方向の最大高さ、画面対角線方向の最大高さ、で像面ＩＭ位置にそれぞれ到達する軸外光束を示している。また、図６〜図１０では、画面短辺方向の最大高さで像面ＩＭ位置に到達する軸外光束を示している。
【００７３】
各実施の形態の撮像光学系ＯＰはいずれも、撮像素子ＳＲ(図２１)に対して光学像ＩＭを形成する単焦点レンズである。そして、入射光を略直角に屈曲させる第１，第２プリズムＰ１，Ｐ２と、その間に配置された正パワーを有するレンズ系ＬＮと、で構成されており、２個の反射プリズムＰ１，Ｐ２で光軸ＡＸが仮想的な一平面(例えば図６〜図１０の紙面)に沿って２回屈曲するように配置された屈曲光学系を構成している。
【００７４】
第１プリズムＰ１は、プリズム部分Ｐ１ｂと、プリズム部分Ｐ１ｂの物体側面に接合されたレンズ部分Ｐ１ａと、プリズム部分Ｐ１ｂの像側面に接合されたレンズ部分Ｐ１ｃと、で構成されており、第１プリズムＰ１の入射面は物体側に凹の面形状を有している。第２プリズムＰ２は、プリズム部分Ｐ２ｂと、プリズム部分Ｐ２ｂの物体側面に接合されたレンズ部分Ｐ２ａと、プリズム部分Ｐ２ｂの像側面に接合されたレンズ部分Ｐ２ｃと、で構成されており、第２プリズムＰ２の入射面は物体側に凹の面形状を有している。
【００７５】
レンズ系ＬＮは、２枚又は３枚の正レンズと１枚の負レンズとを有している。少なくとも１枚の正レンズで正パワー群が構成されており、１枚の負レンズで負パワー群が構成されている。第１プリズムＰ１の射出面に隣接するパワー群として正パワー群が配置されており、第２プリズムＰ２の入射面に隣接するパワー群として正パワー群が配置されている。そして、２つの正パワー群の間に負パワー群が配置されている。また、図１〜図５中の矢印ｍＦで示すように、少なくとも１つのパワー群を物体側に移動させることにより、無限遠物体から近接物体へのフォーカシングを行う構成になっている。
【００７６】
第１の実施の形態のレンズ系ＬＮ(図１，図６)は、物体側から順に、絞りＳＴと、第１レンズＬ１(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、第２レンズＬ２(両凹の負レンズ)から成る負パワー群と、第３レンズＬ３(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、赤外線カット用フィルターＦＲと、で構成されている。
【００７７】
第２の実施の形態のレンズ系ＬＮ(図２，図７)は、物体側から順に、絞りＳＴと、第１レンズＬ１(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、第２レンズＬ２(両凹の負レンズ)から成る負パワー群と、第３レンズＬ３(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、で構成されている。なお、赤外線カット用フィルターＦＲは配置されていないが、プリズム入射面又はプリズム射出面に赤外線カットコートを施すか、あるいはプリズム材料自体に赤外線を吸収する材料を用いることにより、赤外線カット機能を持たせてもよい。
【００７８】
第３の実施の形態のレンズ系ＬＮ(図３，図８)は、物体側から順に、絞りＳＴと、第１レンズＬ１(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、第２レンズＬ２(両凹の負レンズ)から成る負パワー群と、第３レンズＬ３(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、赤外線カット用フィルターＦＲと、で構成されている。
【００７９】
第４の実施の形態のレンズ系ＬＮ(図４，図９)は、物体側から順に、第１レンズＬ１(物体側に凸の正メニスカスレンズ)及び第２レンズＬ２(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、絞りＳＴと、第３レンズＬ３(物体側に凹の負メニスカスレンズ)から成る負パワー群と、第４レンズＬ４(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、赤外線カット用フィルターＦＲと、で構成されている。
【００８０】
第５の実施の形態のレンズ系ＬＮ(図５，図１０)は、物体側から順に、第１レンズＬ１(物体側に凸の正メニスカスレンズ)及び第２レンズＬ２(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、絞りＳＴと、第３レンズＬ３(像側に凹の負メニスカスレンズ)から成る負パワー群と、第４レンズＬ４(両凸の正レンズ)から成る正パワー群と、赤外線カット用フィルターＦＲと、で構成されている。
【実施例】
【００８１】
以下、本発明を実施した撮像光学系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜５は、前述した第１〜第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第５の実施の形態を表す光学構成図(図１〜図１０)は、対応する実施例１〜５のレンズ構成をそれぞれ示している。【００８２】
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号，曲率半径r(mm)，軸上での面間隔d(mm)，ｄ線(波長587.56nm)に関する屈折率nd，ｄ線に関するアッベ数vdを示す。面番号に*が付された面は非球面(非球面形状の屈折光学面、非球面と等価な屈折作用を有する面等)であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系(x,y,z)を用いた以下の式(AS)で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してE-n=×10−ｎである。
z＝(c・h２)／[1＋√{1−(1＋K)・c２・h２}]＋Σ(Aj・hｊ) …(AS)
ただし、
h：z軸(光軸ＡＸ)に対して垂直な方向の高さ(h２=x２+y２)、
z：高さhの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量(面頂点基準)、
c：面頂点での曲率(曲率半径rの逆数)、
K：円錐定数、
Aj(j=4,6,8,10)：ｊ次の非球面係数、
である。【００８３】
各種データとして、焦点距離(f，mm)，Ｆナンバー(Fno.)，半画角(ω，°)，像高(y'max，mm)，レンズ全長(TL，mm)，バックフォーカス(BF，mm)を示す。Ｆナンバー，半画角及びバックフォーカスは、レンズ全長及び物体距離(d0=∞)における実効値である。また、バックフォーカスは、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表記しており、レンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。さらに、フォーカスデータとして、フォーカシングにより変化する可変間隔(つまり、無限遠合焦時(d0=∞)と近接距離合焦時(d0=100mm)の軸上面間隔)を示し、また、各条件式に対応する実施例の値を表１に示す。【００８４】
図１１〜図２０は実施例１〜実施例５の収差図である。図１１〜図１５は実施例１〜５の無限遠合焦状態(d0=∞)での諸収差を示しており、図１６〜図２０は実施例１〜５の近接距離合焦状態(d0=100mm)での諸収差をそれぞれ示している。図１１〜図２０のそれぞれにおいて、左側から順に、球面収差図(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER.)、非点収差図(ASTIGMATIC FIELD CURVES)、歪曲収差図(DISTORTION)である。球面収差図は、実線で示すｄ線(波長587.56nm)に対する球面収差量、短い破線で示すＣ線(波長656.28nm)に対する球面収差量、長い破線で示すｇ線(波長435.84nm)に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量(単位：mm，横軸スケール：-0.200〜0.200mm)で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値(すなわち相対瞳高さ)を表している。非点収差図において、破線Ｙはｄ線に対するタンジェンシャル像面、実線Ｘはｄ線に対するサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量(単位：mm，横軸スケール：-0.200〜0.200mm)で表しており、縦軸は像高(IMG HT，単位：mm)を表している。【００８５】
歪曲収差図において、横軸はｄ線に対する歪曲(単位：％，横軸スケール：-5.0〜5.0％)を表しており、縦軸は像高(IMG HT，単位：mm)を表している。なお、像高IMG HTの最大値は、像面ＩＭにおける最大像高y'max(撮像素子ＳＲの受光面ＳＳの対角長の半分)に相当する。【００８６】
実施例１
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1* -5.117 0.000 1.525 56.45
2 ∞ 3.433 1.525 56.45
3 ∞ 0.298 1.525 56.45
4* -9.386 0.112
5(絞り) ∞ 0.500
6 3.500 1.330 1.531 49.33
7 -5.000 0.787
8* -4.857 0.600 1.607 27.10
9* 4.054 d9
10* 9.611 1.975 1.532 56.57
11* -3.418 0.050
12 ∞ 0.300 1.517 64.17
13 ∞ d13
14* -18.247 0.100 1.607 27.10
15 ∞ 3.418 1.607 27.10
16* 6.016 0.400
17 ∞ 0.100 1.517 64.17
18 ∞ 0.100
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.0
A4= 3.4946E-03
A6=-9.8255E-05
A8= 3.3987E-06
A10= 9.6167E-08
第4面
K= 0.0
A4= 4.4700E-03
A6= 1.7029E-04
A8=-3.1054E-05
A10= 3.5086E-05
第8面
K= 0.0
A4=-1.3095E-02
A6= 3.3028E-04
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
第9面
K= 0.0
A4=-9.4446E-03
A6= 8.5964E-04
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
第10面
K= 0.0
A4= 8.3207E-04
A6= 4.7273E-05
A8= 8.9464E-06
A10=-1.7525E-06
第11面
K= 0.0
A4=-1.3020E-04
A6= 6.7620E-04
A8=-6.9850E-06
A10=-7.4777E-07
第14面
K= 0.0
A4=-9.1262E-03
A6= 5.7247E-04
A8=-2.0648E-05
A10=-6.1550E-06
第16面
K= 0.0
A4=-6.9941E-03
A6= 0.0000E+00
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
各種データ
f 5.901
Fno. 3.000
ω 29.658
y'max 3.360
TL 15.109
BF 0.560
フォーカスデータ
d0 ∞ 100.000
d9 0.752 0.500
d13 0.894 1.147
実施例２
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1* -7.934 0.000 1.768 49.23
2 ∞ 3.620 1.768 49.23
3 ∞ 0.355 1.768 49.23
4* -10.540 0.805
5(絞り) ∞ d5
6 4.349 1.012 1.815 43.33
7 -20.408 0.750
8 -8.931 0.600 1.804 24.32
9 5.412 0.700
10* 6.647 1.584 1.525 56.45
11* -4.709 d11
12* -14.256 0.100 1.607 27.60
13 ∞ 3.384 1.607 27.60
14* 6.813 0.400
15 ∞ 0.100 1.517 64.17
16 ∞ 0.100
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.0
A4= 9.0280E-04
A6= 2.3895E-05
A8=-4.7532E-06
A10= 3.3500E-07
第4面
K= 0.0
A4= 1.3480E-03
A6=-1.0479E-04
A8= 2.9829E-05
A10=-1.9600E-06
第10面
K= 0.0
A4= 1.3224E-04
A6= 3.6821E-04
A8= 1.2316E-05
A10=-1.2100E-05
第11面
K= 0.0
A4= 2.7992E-03
A6= 3.7041E-04
A8= 1.3723E-04
A10=-2.6100E-05
第12面
K= 0.0
A4=-6.7420E-03
A6= 2.7071E-04
A8= 2.2032E-05
A10=-1.6200E-05
第14面
K= 0.0
A4=-5.8922E-03
A6= 0.0000E+00
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
各種データ
f 5.900
Fno. 3.000
ω 29.661
y'max 3.360
TL 15.199
BF 0.550
フォーカスデータ
d0 ∞ 100.000
d5 0.745 0.500
d11 0.995 1.240
実施例３
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1* -5.934 0.000 1.525 56.45
2 ∞ 3.389 1.849 33.11
3 ∞ 0.255 1.525 56.45
4* -13.149 0.313
5(絞り) ∞ 0.500
6 3.885 1.060 1.701 47.99
7 -11.520 0.741
8* -11.141 0.600 1.607 27.10
9* 3.524 d9
10* 7.519 1.884 1.525 56.45
11* -3.727 0.050
12 ∞ 0.300 1.517 64.17
13 ∞ d13
14* -11.880 0.100 1.583 29.90
15 ∞ 3.398 1.850 40.00
16 ∞ 0.100 1.583 29.90
17* 6.263 0.400
18 ∞ 0.100 1.517 64.17
19 ∞ 0.100
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.0
A4= 3.4627E-03
A6=-1.0819E-04
A8= 5.6463E-07
A10= 1.6782E-07
第4面
K= 0.0
A4= 4.0674E-03
A6=-7.0872E-04
A8= 3.4454E-04
A10=-6.1112E-05
第8面
K= 0.0
A4=-1.0957E-02
A6= 6.9421E-04
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
第9面
K= 0.0
A4=-8.7710E-03
A6= 8.9598E-04
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
第10面
K= 0.0
A4= 7.5247E-04
A6= 5.8420E-05
A8= 1.4003E-05
A10=-5.9029E-06
第11面
K= 0.0
A4= 2.1554E-03
A6= 2.6520E-04
A8= 6.4542E-05
A10=-1.2244E-05
第14面
K= 0.0
A4=-6.6764E-03
A6= 3.6403E-04
A8= 8.3826E-06
A10=-1.0961E-05
第17面
K= 0.0
A4=-7.4111E-03
A6= 0.0000E+00
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
各種データ
f 5.900
Fno. 3.000
ω 29.661
y'max 3.360
TL 14.986
BF 0.556
フォーカスデータ
d0 ∞ 100.000
d9 0.809 0.564
d13 0.930 1.175
実施例４
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1* -8.928 0.000 1.754 51.60
2 ∞ 4.196 1.754 51.60
3 ∞ 0.500 1.754 51.60
4* 29.147 0.100
5 5.151 0.584 1.847 23.80
6 5.807 0.200
7 3.332 1.000 1.651 55.93
8* -31.867 0.150
9(絞り) ∞ 1.290
10* -2.757 0.600 1.847 23.80
11* -6.547 d11
12* 4.731 2.168 1.487 70.40
13* -3.148 0.050
14 ∞ 0.300 1.517 64.17
15 ∞ d15
16* -5.680 0.100 1.682 54.42
17 ∞ 3.364 1.682 54.42
18* 5.610 0.400
19 ∞ 0.100 1.517 64.17
20 ∞ 0.100
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.0
A4= 3.2352E-03
A6=-1.2253E-04
A8= 4.4719E-06
A10=-6.8483E-08
第4面
K= 0.0
A4= 4.4952E-03
A6= 5.7967E-05
A8= 6.9903E-06
A10= 6.4427E-06
第8面
K= 0.0
A4=-2.4011E-03
A6= 2.7807E-05
A8=-8.3182E-05
A10= 1.9177E-05
第10面
K= 0.0
A4= 2.4555E-02
A6=-4.2439E-03
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
第11面
K= 0.0
A4= 1.7981E-02
A6=-2.0334E-03
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
第12面
K= 0.0
A4=-7.0179E-03
A6= 7.4670E-04
A8=-7.7546E-06
A10= 0.0000E+00
第13面
K= 0.0
A4= 5.5182E-03
A6= 4.8806E-04
A8= 3.5935E-05
A10= 5.0591E-06
第16面
K= 0.0
A4=-1.7693E-03
A6= 9.8615E-04
A8=-7.5299E-05
A10=-1.2959E-07
第18面
K= 0.0
A4=-8.2257E-03
A6=-3.6133E-04
A8= 9.3060E-05
A10=-4.6862E-06
各種データ
f 6.200
Fno. 3.000
ω 28.455
y'max 3.360
TL 17.308
BF 0.559
フォーカスデータ
d0 ∞ 100.000
d11 1.125 0.941
d15 1.022 1.206
実施例５
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1* -9.371 0.000 1.525 56.45
2 ∞ 5.190 1.525 56.45
3 ∞ 0.500 1.525 56.45
4* 2.813 0.452
5 4.222 2.000 1.783 24.61
6 5.169 0.200
7 3.009 1.311 1.532 56.57
8* -3.383 0.150
9(絞り) ∞ 0.838
10* 65.418 0.600 1.607 27.10
11* 2.604 d11
12* 4.863 1.872 1.532 56.57
13* -4.236 0.050
14 ∞ 0.30 1.517 64.17
15 ∞ d15
16* -166.541 0.663 1.607 27.10
17 ∞ 3.383 1.607 27.10
18* 6.103 0.400
19 ∞ 0.100 1.517 64.17
20 ∞ 0.126
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.0
A4= 2.4038E-03
A6=-9.6979E-05
A8= 2.9376E-06
A10=-4.8813E-08
第4面
K= 0.0
A4= 5.3244E-03
A6=-6.6668E-05
A8= 6.9887E-05
A10=-1.4599E-05
第8面
K= 0.0
A4= 1.4750E-02
A6=-3.2415E-03
A8= 1.1006E-03
A10=-1.8811E-04
第10面
K= 0.0
A4=-7.5633E-03
A6=-4.5409E-03
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
第11面
K= 0.0
A4=-2.4244E-02
A6= 1.8499E-04
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
第12面
K= 0.0
A4=-2.7218E-03
A6= 4.1767E-04
A8=-7.1888E-05
A10= 3.9475E-06
第13面
K= 0.0
A4= 9.1236E-04
A6=-8.9090E-06
A8=-3.3174E-06
A10=-1.8336E-07
第16面
K= 0.0
A4=-5.5126E-03
A6=-5.3005E-05
A8=-2.6405E-05
A10=-2.5136E-06
第18面
K= 0.0
A4=-6.3172E-03
A6=-4.6837E-05
A8= 0.0000E+00
A10= 0.0000E+00
各種データ
f 4.650
Fno. 3.000
ω 35.851
y'max 3.360
TL 19.708
BF 0.589
フォーカスデータ
d0 ∞ 100.000
d11 0.680 0.500
d15 0.931 1.111【００８７】
【表１】
0005482785.tif 000003
【符号の説明】
【００８８】
ＤＵ  画像入力機能付きデジタル機器
ＯＵ  撮像光学装置
ＯＰ  撮像光学系
Ｐ１  第１プリズム(反射プリズム)
Ｐ２  第２プリズム(反射プリズム)
ＲＬ１  反射面
ＲＬ２  反射面
ＬＮ  レンズ系
Ｌｐ  正パワー群
Ｌｎ  負パワー群
ＳＴ  絞り
ＳＲ  撮像素子
ＳＳ  受光面
ＩＭ  像面(光学像)
ＡＸ  光軸
１  信号処理部
２  制御部
３  メモリ
４  操作部
５  表示部
【図１１】
0005482785.tif 000004
【図１２】
0005482785.tif 000005
【図１３】
0005482785.tif 000006
【図１４】
0005482785.tif 000007
【図１５】
0005482785.tif 000008
【図１６】
0005482785.tif 000009
【図１７】
0005482785.tif 000010
【図１８】
0005482785.tif 000011
【図１９】
0005482785.tif 000012
【図２０】
0005482785.tif 000013
【図２１】
0005482785.tif 000014
【図１】
0005482785.tif 000015
【図２】
0005482785.tif 000016
【図３】
0005482785.tif 000017
【図４】
0005482785.tif 000018
【図５】
0005482785.tif 000019
【図６】
0005482785.tif 000020
【図７】
0005482785.tif 000021
【図８】
0005482785.tif 000022
【図９】
0005482785.tif 000023
【図１０】
0005482785.tif 000024