(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズで構成された光学系の複数番目のレンズと該レンズの保持枠とが一体化して構成された光学素子であって、
当該光学素子の前記レンズは、入射面側曲面が凸形状の正の屈折力を有した、両凸レンズ、凸平レンズ、又は凸メニスカスレンズであり、
当該光学素子の前記レンズにおいて、光線の入射位置における前記入射面側曲面の曲率半径をＲ、前記入射面側曲面上において結像に寄与する光線の入射位置と光軸との距離を半径とする最大入射口径をφｄ1、当該レンズの外径をφｄ2、当該レンズの外周における光軸方向肉厚をｔ、当該レンズの屈折率をｎとするとき、前記最大入射口径φｄ1内において、
arcsin(1/n) ＞arctan((d1/2)/√｛R^2-(d1/2)^2｝)  （１）、
且つ、
arctan[｛(d2-d1)/2｝/(t+√｛R^2-(d1/2)^2｝-√｛R^2-(d2/2)^2｝)]+arcsin｛(d1/2)/R｝ ＞ arcsin(1/n)  （２）、
且つ、
d2 ＞ d1  （３）、
を満足する光線の入射位置を有し、
前記入射位置に入射した光線は、当該光学素子の前記レンズを直接保持する前記保持枠へ照射されないことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
当該光学素子の前記レンズにおいて、前記式（１）、（２）、及び（３）を満足するときの前記最大入射口径φｄ1内に入射する光線の射出位置は、前記光学系の光学性能を満たす表面精度を有する光学表面内である、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレンズで構成された光学系の複数番目のレンズと該レンズの保持枠とが一体化して構成された光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影装置や観察装置等に適用される光学系に含まれるレンズにおいては、結像に寄与する光線の最大入射口径内に入射して屈折しレンズ外周面で反射した光線が、画像のコントラストを低下させる原因であるフレアを生じさせる不要な光線となるのを防止するために、レンズ外周面に光吸収材料を塗布する等して、レンズ外周面で反射する迷光を減衰あるいは消滅させ、結像面に到達しないようにしていた。
【０００３】
図５は、光学系に含まれるレンズと該レンズの保持枠とを有して構成される従来の光学素子の一例を示す一部断面図である。
同図に示した光学素子は、凸メニスカスレンズであるレンズＬ101と、レンズＬ101を保持する艶消し状の黒色のレンズ保持枠Ｋ101とを有して構成されている。レンズＬ101の外周面は、1μ〜数μの粗い状態の面精度を有しており、その外周面上には、0.1〜0.2mm程度の膜厚の光吸収材料の黒色塗料で塗膜Ｍ101を設けている。
【０００４】
この構成により、同図の矢印に示したように、レンズＬ101の最大入射口径内に光線が入射して屈折の法則により屈折したレンズＬ101内の光線がレンズＬ101の外周面に達したとしても、前述の粗い面精度を有する外周面とその外周面上に設けられた光吸収材料によって、光線が外周面で反射することなく吸収あるいは減衰され、結像する光路内に進入しないようになっている。
【０００５】
また、同図に示した手法以外にも、不要な光線の結像面への到達を防止する手法として例えば特許文献１には、レンズの凸面に、エッジ部より半径方向内側からレンズ外形に至るまでをマスキング手段によって遮光するようにした撮影レンズが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−７７６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような結像に寄与しない有害な光線の結像面への到達を防止するために図５に示したような構成をとった光学素子の場合、レンズの外周面に塗布する光吸収材料である塗料は、光学系内部を遮蔽するために光学性能を確保する寸法精度を超える膜厚が必要であったり膜厚が不均一であったり、またレンズ保持枠や他の光学素子との嵌合部や接触部においてレンズが傾いたり偏ったりして、必要とする寸法精度の確保が容易でなかった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑み、レンズとレンズ保持枠とを有して構成される光学素子において、遮光手段や光吸収手段を設けることなく、結像に寄与しない有害且つ不要な迷光を減少させることができる光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る光学素子は、複数のレンズで構成された光学系の複数番目のレンズと該レンズの保持枠とが一体化して構成された光学素子であって、当該光学素子の前記レンズは、入射面側曲面が凸形状の正の屈折力を有した、両凸レンズ、凸平レンズ、又は凸メニスカスレンズであり、当該光学素子の前記レンズにおいて、光線の入射位置における前記入射面側曲面の曲率半径をＲ、前記入射面側曲面上において結像に寄与する光線の入射位置と光軸との距離を半径とする最大入射口径をφｄ1、当該レンズの外径をφｄ2、当該レンズの外周における光軸方向肉厚をｔ、当該レンズの屈折率をｎとするとき、前記最大入射口径φｄ1内において、
arcsin(1/n) ＞arctan((d1/2)/√｛R^2-(d1/2)^2｝)  （１）、
且つ、
arctan[｛(d2-d1)/2｝/(t+√｛R^2-(d1/2)^2｝-√｛R^2-(d2/2)^2｝)]+arcsin｛(d1/2)/R｝ ＞ arcsin(1/n)  （２）、
且つ、
d2 ＞ d1  （３）、
を満足する光線の入射位置を有し、前記入射位置に入射した光線は、当該光学素子の前記レンズを直接保持する前記保持枠へ照射されないことを特徴とする。
【０００９】
この光学素子によれば、最大入射口径φｄ1内において、入射角（入射する光線と入射位置における曲面の法線とのなす角度）90°で入射した光線が入射位置で屈折した後に光軸から離れる方向にレンズ内を通過するとき、すなわち、入射角90°で入射して屈折した後のレンズ内の光線と入射位置における曲面の法線とのなす角度（屈折角）が、その法線と光軸とのなす角度よりも大きいとき、上記の式（１）が成立する。また、この屈折後のレンズ内の光線が、レンズ外周面以外の面から射出していくとき、上記の式（２）が成立する。さらに、最大入射口径φｄ1とレンズ外周面との間に一定の距離が保たれているとき、上記の式（３）が成立する。
【００１０】
よって、上記の式（１）、（２）、及び（３）を満足するとき、入射して屈折したレンズ内の光線がレンズ外周面に直接進行することはなくなり、この光線によるレンズ外周面での反射光は発生せず、不要な光線の発生は無くなる。従って、レンズとレンズ保持枠とが一体化して構成された光学素子に遮光手段や光吸収手段を設ける必要がなくなる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る光学素子は、上記第１の態様において、当該光学素子の前記レンズにおいて、前記式（１）、（２）、及び（３）を満足するときの前記最大入射口径φｄ1内に入射する光線の射出位置は、前記光学系の光学性能を満たす表面精度を有する光学表面内である、ことを特徴とする。
【００１２】
この光学素子によれば、入射して屈折したレンズ内の光線は、光学表面内から射出するので、上記と同様に、入射して屈折したレンズ内の光線がレンズ外周面に直接進行することはなくなり、この光線によるレンズ外周面での反射光は発生せず、不要な光線の発生は無くなる。従って、レンズとレンズ保持枠とが一体化して構成された光学素子に遮光手段や光吸収手段を設ける必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レンズとレンズ保持枠とが一体化して構成された光学素子において、遮光手段や光吸収手段を設けることなく、結像に寄与しない有害且つ不要な迷光を減少させることができるので、フレアが減少し、像性能を向上させることができる。
【００１４】
また、レンズ保持枠の表面処理や光学素子の塗装が不要となるので、寸法精度が安定し、光学性能を向上させることができる。
さらに、入射面側曲面からレンズ外周面へ直接進行して反射する光線がなくなるので、レンズ保持枠の材質の色や光沢による光学系への影響が少なくなり、任意の材質あるいは色を採用できるようになり、選択の自由度を増すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る光学素子の一部断面図である。
同図に示した光学素子１は、複数のレンズで構成された光学系（不図示）の複数番目のレンズＬ0と該レンズＬ0の保持枠（以下「レンズ保持枠」という）Ｋ0とが一体化して構成された光学素子である。
【００１７】
同図において、ｘ0ｘ0´は、レンズＬ0の光軸である。
レンズＬ0は、両凸レンズである。
レンズＬ0において、口径φｄ01は、入射する光線の結像に寄与する最大入射口径である。光線の入射位置Ｑは、レンズＬ0の入射面側曲面上における最大入射口径φｄ01上の入射位置である。曲率半径Ｒ01は、入射位置Ｑにおける曲面の曲率半径である。角度θ0は、入射位置Ｑにおける曲面（曲率半径Ｒ01の曲面）の法線と光軸ｘ0ｘ0´とのなす角度である。口径φｄ02は、レンズＬ0の外径である（すなわちφｄ01＜φｄ02）。ｔ0は、レンズＬ0の外周における光軸方向肉厚である。レンズＬ0の屈折率は、ｎ0とする。曲率半径Ｒ02は、射出面側曲面の曲率半径である。
【００１８】
本実施例では、最大入射口径φｄ01＝12mm、レンズＬ0の外径φｄ02＝14mm、入射位置Ｑにおける曲面の曲率半径Ｒ01＝13.5mm、レンズＬ0の外周における光軸方向肉厚ｔ0＝0.715mm、レンズＬ0の屈折率ｎ0＝1.80610、射出面側曲面の曲率半径Ｒ02＝30.0mmであるとする。また、射出面側の光学鏡面の最大径（最大口径）φｄ03は、レンズＬ0の外径φｄ02と同じ14mmとする。
【００１９】
レンズ保持枠Ｋ0は、レンズＬ0を保持し、レンズＬ0の外周面Ｗ0と嵌合し、レンズＬ0と一体化して構成されている。レンズ保持枠Ｋ0において、レンズＬ0の外周面Ｗ0との嵌合面の光軸方向長さｌ0は、レンズＬ0の外周面Ｗ0の光軸方向長さよりも短くなっている。また、レンズ保持枠Ｋ0は、光線に影響しないように、最も近くを通過する光線との間に一定の距離が保たれるように配置されている。
【００２０】
このような構成の光学素子１において、最大入射口径φｄ01上の入射位置Ｑにおいて、外側（光軸ｘ0ｘ0´から離れる方向）に向かって入射する光線の最大の入射角度ｉ0は、屈折の法則から臨界角となり、ｉ0=90°である。入射角度ｉ0=90°で入射位置Ｑに入射した光線は、レンズＬ0内において、屈折角α0で屈折して光軸ｘ0ｘ0´から離れる方向へ進行して射出面側曲面の光学鏡面内から射出していく限界の光線となる。すなわち、上記の式（１）乃至（３）を満足する。
【００２１】
この場合、上記の式（１）の左辺および右辺は、
式（１）の左辺 ＝ arcsin(1/n) （＝ arcsin(sin90°/n)）
＝ arcsin(1/1.80610)
＝ 33.620°
式（１）の右辺 ＝ arctan((d1/2)/√｛R^2-(d1/2)^2｝)
＝ arctan((12/2)/√｛13.5^2-(12/2)^2｝)
＝ 29.745°
となる（但し、n=ｎ0, d1=ｄ01, R=Ｒ01）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（１）を満足し、レンズＬ0に入射して屈折角α0で屈折した光線は、光軸ｘ0ｘ0´から離れる方向へレンズＬ0内を進行することとなる。
【００２２】
上記の式（２）の左辺および右辺は、
式（２）の左辺 ＝arctan[｛(d2-d1)/2｝/(t+√｛R^2-(d1/2)^2｝-√｛R^2-(d2/2)^2｝)]+arcsin｛(d1/2)/R｝
＝ arctan[｛(14-12)/2｝/(0.715+√｛13.5^2-(12/2)^2｝-√｛13.5^2-(14/2)^2｝)]+arcsin｛(12/2)/13.5｝
＝ 64.715°
式（２）の右辺 ＝ arcsin(1/n)
＝ arcsin(1/1.80610)
＝ 31.7235°
となる（但し、d1=ｄ01, d2=ｄ02,t=ｔ0,R=Ｒ01）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（２）を満足し、レンズＬ0に入射して屈折角α0で屈折した光線は、光軸ｘ0ｘ0´から離れる方向へレンズＬ0内を進行し、レンズＬ0の射出面側曲面の光学鏡面内から射出していくこととなる。
【００２３】
上記の式（３）の左辺および右辺は、
式（３）の左辺 ＝ d2 ＝ 14
式（３）の右辺 ＝ d1 ＝ 12
となる（但し、d2=ｄ02, d1=ｄ01）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（３）を満足し、最大入射口径φｄ01とレンズ外周面との間に一定の距離が保たれていることとなる。
【００２４】
従って、光学素子１において、最大入射口径φｄ01上の入射位置Ｑに入射角90°で入射した光線は、屈折後にレンズＬ0の外周面Ｗ0やレンズ保持枠Ｋ0へ直接進行して反射することはなく、射出面側曲面の光学鏡面（光学系の光学性能を満たす表面精度を有する光学表面）内から射出していくことになる。
【００２５】
よって、入射位置Ｑに臨界角以内で入射した光線は、屈折後のレンズＬ0内の光線と光軸ｘ0ｘ0´との屈折角α0が33.620°を超えないで、射出面側の光学鏡面内から射出していくことになる。
【００２６】
以上、本実施例に係る光学素子によれば、レンズＬ0における上記の式（１）、（２）、及び（３）を満足する入射位置に入射した光線は、レンズＬ0の外周面に直接進むことはなく、その外周面で反射することはなくなる。よって、レンズ保持枠Ｋ0の反射防止のための表面処理や塗装等といった、遮光手段や光吸収手段を設けることなく結像に寄与しない有害且つ不要な迷光を減少させることができる。また、これにより、フレアが減少し、像性能を向上させることができる。
【００２７】
また、レンズ保持枠Ｋ0の表面処理や光学素子の塗装が不要となるので、寸法精度が安定し、光学性能を向上させることができる。
さらに、レンズＬ0の入射面側曲面からレンズ外周面へ直接進行して反射する光線がなくなるので、レンズ保持枠Ｋ0の材質の色や光沢による光学系への影響が少なくなり、任意の材質あるいは色を採用できるようになり、選択の自由度を増すことができる。
【実施例２】
【００２８】
図２は、本発明の実施例２に係る光学素子を含む光学系を有する撮影レンズの断面図であって、結像に寄与する光線の一部も併せて示した図である。図３は、その撮影レンズの断面図であって、本実施例に係る光学素子を通過する光線の一部も併せて示した図である。
【００２９】
図２及び図３において、ｘ1ｘ1´は、撮影レンズ２の光軸である。
図２及び図３に示した撮影レンズ２において、艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ1は、第１レンズＬ1及び第２レンズＬ2を保持すると共に第３レンズＬ3の不要な結像に寄与しない光線を遮る部位Ｓ3を有し、艶消し状の黒色のリングｓ1で第１レンズＬ1を押さえ、カシメ部ｓ2で第２レンズＬ2を固定している。また、鏡枠Ｋ1は、両凸レンズである第３レンズＬ3とこれを保持するレンズ保持枠Ｋ2とが一体化して構成された光学素子を保持している。
【００３０】
この光学素子は、不要な結像に寄与しない光線を遮る部位ｓ3の結像側に近接して鏡枠Ｋ1に不図示の締結部材で固定されている。
第４レンズＬ4を保持する艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ3は、虹彩絞り機能を有し、不要な光線を遮る部位ｓ4を有して鏡枠Ｋ1に保持されている。
【００３１】
第５レンズＬ5を保持する艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ4は、不要な光線を遮る部位ｓ5を有して鏡枠Ｋ1に保持されている。
第６レンズＬ6を保持する艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ5は、不要な光線を遮る部位ｓ6を有して鏡枠Ｋ1に保持されている。
【００３２】
フィルターＬ7とフィルターＬ8を保持する艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ6は、結像面Ｉ1である不図示のイメージャ部（撮像素子）を保持するカメラ部に、鏡枠Ｋ1と共に固定されている。
【００３３】
尚、本実施例において、撮影レンズ２のレンズデータは、下記のとおりとする。
r1=16.9916    d1=2.5081   n1=1.65160  ν1=58.55
r2=-267.3736  d2=0.7000
r3=-386.8516  d3=0.8000   n3=1.72916  ν3=54.68
r4=4.5564    d4=0.8241
r5=8.2178     d5=1.6000   n5=1.69895  ν5=30.05
r6=-330.0000  d6=3.5000
r7=∞（絞り） d7=0.1000
r8=4.9793     d8=1.2011   n8=1.69350  ν8=53.21
r9=44.9996    d9=0.4000
r10=7.3040    d10=1.5989   n10=1.70200 ν10=40.20
r11=3.6512    d11=1.8919 
r12=11.0558   d12=2.3588   n12=1.74950 ν12=35.04
r13=-62.0049  d13=2.3588
r14=∞        d14=0.7600   n14=1.54771 ν14=62.84
r15=∞        d15=0.5000 
r16=∞        d16=0.5556   n16=1.51633 ν16=64.14
r17=∞        d17=0.5320
I1（結像面）
Ｆナンバー=4.2,  IH（結像面高さ）=3.6mm,   f（焦点距離）=7.085mm
但し、上記のレンズデータにおいて、ｒ1乃至ｒ17は、それぞれ曲率半径（mm）を示している。すなわち、ｒ1とｒ2は、第１レンズＬ1の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ3とｒ4は、第２レンズＬ2の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ5とｒ6は、第３レンズＬ3の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ7は、不図示の絞りの曲率半径である。ｒ8とｒ9は、第４レンズＬ4の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ10とｒ11は、第５レンズＬ5の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ12とｒ13は、第６レンズＬ6の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ14とｒ15は、フィルターＬ7の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ16とｒ17は、フィルターＬ8の入射側と出射側の曲率半径である。
【００３４】
また、ｄ1乃至ｄ17は、それぞれ撮影レンズ２の光軸上の距離（mm）を示している。すなわち、ｄ1は、第１レンズＬ1の肉厚である。ｄ2は、第１レンズＬ1と第２レンズＬ2との間の空間の距離である。ｄ3は、第２レンズＬ2の肉厚である。ｄ4は、第２レンズＬ2と第３レンズＬ3との間の空間の距離である。ｄ5は、第３レンズＬ3の肉厚である。ｄ6は、第３レンズＬ3と不図示の絞りとの間の空間の距離である。ｄ7は、不図示の絞りと第４レンズＬ4との間の空間の距離である。ｄ8は、第４レンズＬ4の肉厚である。ｄ9は、第４レンズＬ4と第５レンズＬ5との間の空間の距離である。ｄ10は、第５レンズＬ5の肉厚である。ｄ11は、第５レンズＬ5と第６レンズＬ6との間の空間の距離である。ｄ12は、第６レンズＬ6の肉厚である。ｄ13は、第６レンズＬ6とフィルターＬ7との間の空間の距離である。ｄ14は、フィルターＬ7の肉厚である。ｄ15は、フィルターＬ7とＬ8との間の空間の距離である。ｄ16は、フィルターＬ8の肉厚である。ｄ17は、フィルターＬ8と結像面Ｉ1との間の空間の距離である。
【００３５】
また、n1とν1は、第１レンズＬ1の屈折率と分散である。n3とν3は、第２レンズＬ2の屈折率と分散である。n5とν5は、第３レンズＬ3の屈折率と分散である。n8とν8は、第４レンズＬ4の屈折率と分散である。n10とν10は、第５レンズＬ5の屈折率と分散である。n12とν12は、第６レンズＬ6の屈折率と分散である。n14とν14は、フィルターＬ7の屈折率と分散である。n16とν16は、フィルターＬ8の屈折率と分散である。
【００３６】
以上のように構成された撮影レンズ２において、第３レンズＬ3に入射する光線は、図２及び図３に示したように、鏡枠Ｋ1の結像に寄与しない不要な光線を遮る部位ｓ3により規制されている。すなわち、部位ｓ3の内径は、第３レンズＬ3に入射可能な光線の最大径と一致している。
【００３７】
本実施例では、部位ｓ3の内径φｄ211＝5.192mmとし、これが第３レンズＬ3の最大入射口径となる。また、上記レンズデータから、第３レンズＬ3において、屈折率ｎ5＝1.69895、入射面の曲率半径ｒ5＝8.2178である。また、第３レンズＬ3において、外周における光軸ｘ1ｘ1´方向の肉厚ｔ1＝0.978mmとし、外径φｄ212＝6.2mmとする。
【００３８】
第３レンズＬ3の入射面側曲面に入射する光線のうち、最も外側（光軸ｘ1ｘ1´から離れる方向）へ射出可能な光線の入射角は、全反射する臨界角である90°となる。入射角度ｉ1=90°で第３レンズＬ3の最大入射口径上に入射した光線は、第３レンズＬ3内において、屈折角α1で屈折して光軸ｘ1ｘ1´から離れる方向へ進行して射出面側曲面の光学鏡面内から射出していく限界の光線となる。すなわち、上記の式（１）乃至（３）を満足する。
【００３９】
この場合、上記の式（１）の左辺および右辺は、
式（１）の左辺 ＝ arcsin(1/n) （＝ arcsin(sin90°/n)）
＝ arcsin（1/1.69895）
＝ 36.058°
式（１）の右辺 ＝ arctan((d1/2)/√｛R^2-(d1/2)^2｝)
＝ arctan((5.192/2)/√｛8.2178^2-(5.192/2)^2｝)
＝ 18.415°
となる（但し、n=n5, d1=ｄ211, R1=ｒ5）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（１）を満足し、第３レンズＬ3に入射して屈折角α1で屈折した光線は、光軸ｘ1ｘ1´から離れる方向へ第３レンズＬ3内を進行することとなる。
【００４０】
また、上記の式（２）の左辺および右辺は、
式（２）の左辺 ＝ arctan[｛(d2-d1)/2｝/(t+√｛R^2-(d1/2)^2｝-√｛R^2-(d2/2)^2｝)]+arcsin｛(d1/2)/R｝
＝ arctan[｛(6.2-5.192)/2｝/(0.978+√｛8.2178^2-(5.192/2)^2｝-√｛8.2178^2-(6.2/2)^2｝)]+arcsin｛(5.192/2)/8.2178｝
＝ 60.087°
式（２）の右辺 ＝ arcsin(1/n)
＝ arcsin(1/1.69895)
＝ 36.058°
となる（但し、d1=ｄ211, d2=ｄ212,t=ｔ1,R=ｒ5, n=n5）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（２）を満足し、第３レンズＬ3に入射して屈折角α1で屈折した光線は、光軸ｘ1ｘ1´から離れる方向へ第３レンズＬ3内を進行し、第３レンズＬ3の射出面側曲面の光学鏡面内から射出していくこととなる。
【００４１】
また、上記の式（３）の左辺および右辺は、
式（３）の左辺 ＝ d2 ＝ 6.2
式（３）の右辺 ＝ d1 ＝ 5.192
となる（但し、d2=ｄ212, d1=ｄ211）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（３）を満足し、最大入射口径φｄ211とレンズ外周面との間に一定の距離が保たれていることとなる。
【００４２】
従って、第３レンズＬ3とレンズ保持枠Ｋ2とが一体化して構成された光学素子において、最大入射口径φｄ211上の入射位置に入射角90°で入射した光線は、屈折後に第３レンズＬ3の外周面やレンズ保持枠Ｋ2へ直接進行して反射することはなく、射出面側曲面の光学鏡面内から射出していくことになる。
【００４３】
よって、最大入射口径φｄ211上の入射位置に臨界角以内で入射した光線は、屈折後の第３レンズＬ3内の光線と光軸ｘ1ｘ1´との屈折角α1が36.058°を超えないで、射出面側の光学鏡面内から射出していくことになる。
【００４４】
以上、本実施例に係る光学素子によれば、第３レンズＬ3における上記の式（１）、（２）、及び（３）を満足する入射位置に入射した光線は、第３レンズＬ3の外周面に直接進むことはなく、その外周面で反射することはなくなる。よって、本実施例に係る光学素子においても、実施例１に係る光学素子と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
尚、撮影レンズ２において、第３レンズＬ3を射出した光線の一部は、図３に示したように、鏡枠Ｋ3の光軸に垂直な面により遮蔽されるようになっている。すなわち、撮影レンズ２では、このように、第３レンズＬ3とレンズ保持枠Ｋ2とが一体化して構成された光学素子のみでなく、鏡枠Ｋ3の光軸に垂直な面等の撮影レンズ２内の各部位で不要な光線を遮蔽し、不要な結像に寄与しない光線の結像面Ｉ1への影響を無くすようにもしている。
【実施例３】
【００４６】
図４は、本発明の実施例３に係る光学素子を含む光学系を有する撮影レンズの断面図であって、その光学素子を通過する光線の一部も併せて示した図である。
図４において、ｘ2ｘ2´は、撮影レンズ３の光軸である。
【００４７】
図４に示した撮影レンズ３において、艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ11は、第１レンズＬ11及び第２レンズＬ12を保持すると共に第３レンズＬ13の不要な結像に寄与しない光線を遮る部位Ｓ13を有し、艶消し状の黒色のリングｓ11で第１レンズＬ11を押さえ、カシメ部ｓ12で第２レンズＬ12を固定している。また、鏡枠Ｋ11は、凸メニスカスレンズである第３レンズＬ13とこれを保持するレンズ保持枠Ｋ12とが一体化して構成された光学素子を保持している。
【００４８】
この光学素子は、不要な結像に寄与しない光線を遮る部位ｓ13の結像側に近接して鏡枠Ｋ11に不図示の締結部材で固定されている。
第４レンズＬ14を保持する艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ13は、虹彩絞り機能を有し、不要な光線を遮る部位ｓ14を有して鏡枠Ｋ11に保持されている。
【００４９】
第５レンズＬ15を保持する艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ14は、不要な光線を遮る部位ｓ15を有して鏡枠Ｋ11に保持されている。
第６レンズＬ16を保持する艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ15は、不要な光線を遮る部位ｓ16を有して鏡枠Ｋ11に保持されている。
【００５０】
フィルターＬ17とフィルターＬ18を保持する艶消し状の黒色の鏡枠Ｋ16は、結像面Ｉ2である不図示のイメージャ部（撮像素子）を保持するカメラ部に、鏡枠Ｋ11と共に固定されている。
【００５１】
尚、本実施例において、撮影レンズ３のレンズデータは、下記のとおりとする。
r21=16.9916    d21=2.5081   n21=1.65160  ν21=58.55
r22=-267.3736  d22=0.7000
r23=-386.8516  d23=0.8000   n23=1.72916  ν23=54.68
r24=4.5564    d24=1.3241
r25=5.2178     d25=1.6000   n25=1.72825  ν25=28.32
r26=10.0000    d26=3.5000
r27=∞（絞り） d27=0.1000
r28=4.9793     d28=1.2011   n28=1.69350  ν28=53.21
r29=44.9996    d29=0.4000
r30=7.3040    d30=1.5989    n30=1.70200  ν30=40.20
r31=3.6512    d31=1.8919 
r32=11.0558   d32=1.0000    n32=1.80610  ν32=40.92
r33=-62.0049  d33=4.2148
r34=∞        d34=0.7600    n34=1.54771  ν34=62.84
r35=∞        d35=0.5000 
r36=∞        d36=0.5556    n36=1.51633  ν36=64.14
r37=∞        d37=0.5320
I2（結像面）
Ｆナンバー=3.8,  IH（結像面高さ）=3.6mm,   f（焦点距離）=9.24mm
但し、上記のレンズデータにおいて、ｒ21乃至ｒ37は、それぞれ曲率半径（mm）を示している。すなわち、ｒ21とｒ22は、第１レンズＬ11の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ23とｒ24は、第２レンズＬ12の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ25とｒ26は、第３レンズＬ13の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ27は、不図示の絞りの曲率半径である。ｒ28とｒ29は、第４レンズＬ14の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ30とｒ31は、第５レンズＬ15の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ32とｒ33は、第６レンズＬ16の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ34とｒ35は、フィルターＬ17の入射側と出射側の曲率半径である。ｒ36とｒ37は、フィルターＬ18の入射側と出射側の曲率半径である。
【００５２】
また、ｄ21乃至ｄ37は、それぞれ撮影レンズ３の光軸上の距離（mm）を示している。すなわち、ｄ21は、第１レンズＬ11の肉厚である。ｄ22は、第１レンズＬ11と第２レンズＬ12との間の空間の距離である。ｄ23は、第２レンズＬ12の肉厚である。ｄ24は、第２レンズＬ12と第３レンズＬ13との間の空間の距離である。ｄ25は、第３レンズＬ13の肉厚である。ｄ26は、第３レンズＬ13と不図示の絞りとの間の空間の距離である。ｄ27は、不図示の絞りと第４レンズＬ14との間の空間の距離である。ｄ28は、第４レンズＬ14の肉厚である。ｄ29は、第４レンズＬ14と第５レンズＬ15との間の空間の距離である。ｄ30は、第５レンズＬ15の肉厚である。ｄ31は、第５レンズＬ15と第６レンズＬ16との間の空間の距離である。ｄ32は、第６レンズＬ16の肉厚である。ｄ33は、第６レンズＬ16とフィルターＬ17との間の空間の距離である。ｄ34は、フィルターＬ17の肉厚である。ｄ35は、フィルターＬ17とＬ18との間の空間の距離である。ｄ36は、フィルターＬ18の肉厚である。ｄ37は、フィルターＬ18と結像面Ｉ2との間の空間の距離である。
【００５３】
また、n21とν21は、第１レンズＬ11の屈折率と分散である。n23とν23は、第２レンズＬ12の屈折率と分散である。n25とν25は、第３レンズＬ13の屈折率と分散である。n28とν28は、第４レンズＬ14の屈折率と分散である。n30とν30は、第５レンズＬ15の屈折率と分散である。n32とν32は、第６レンズＬ16の屈折率と分散である。n34とν34は、フィルターＬ17の屈折率と分散である。n36とν36は、フィルターＬ18の屈折率と分散である。
【００５４】
以上のように構成された撮影レンズ３において、第３レンズＬ13に入射する光線は、図４に示したように、鏡枠Ｋ11の結像に寄与しない不要な光線を遮る部位ｓ13により規制されている。すなわち、部位ｓ13の内径は、第３レンズＬ13に入射可能な光線の最大径と一致している。
【００５５】
本実施例では、部位ｓ13の内径φｄ321＝5.232mmとし、これが第３レンズＬ13の最大入射口径となる。また、上記レンズデータから、第３レンズＬ13において、屈折率ｎ25＝1.72825、入射面の曲率半径ｒ25＝5.2178である。また、第３レンズＬ13において、外周における光軸ｘ2ｘ2´方向の肉厚ｔ2＝1.072mmとし、外径φｄ322＝6.2mmとする。
【００５６】
第３レンズＬ13の入射面側曲面に入射する光線のうち、最も外側（光軸ｘ2ｘ2´から離れる方向）へ射出可能な光線の入射角は、全反射する臨界角である90°となる。入射角度ｉ2=90°で第３レンズＬ13の最大入射口径上に入射した光線は、第３レンズＬ13内において、屈折角α2で屈折して光軸ｘ2ｘ2´から離れる方向へ進行して射出面側曲面の光学鏡面内から射出していく限界の光線となる。すなわち、上記の式（１）乃至（３）を満足する。
【００５７】
この場合、上記の式（１）の左辺および右辺は、
式（１）の左辺 ＝ arcsin(1/n) （＝ arcsin(sin90°/n)）
＝ arcsin（1/1.72825）
＝ 35.354°
式（１）の右辺 ＝ arctan((d1/2)/√｛R^2-(d1/2)^2｝)
＝ arctan((5.232/2)/√｛5.2178^2-(5.232/2)^2｝)
＝ 30.090°
となる（但し、n=n25, d1=ｄ321, R1=ｒ25）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（１）を満足し、第３レンズＬ13に入射して屈折角α2で屈折した光線は、光軸ｘ2ｘ2´から離れる方向へ第３レンズＬ13内を進行することとなる。
【００５８】
また、上記の式（２）の左辺および右辺は、
式（２）の左辺 ＝ arctan[｛(d2-d1)/2｝/(t+√｛R^2-(d1/2)^2｝-√｛R^2-(d2/2)^2｝)]+arcsin｛(d1/2)/R｝
＝ arctan[｛(6.2-5.232)/2｝/(1.072+√｛5.2178^2-(5.232/2)^2｝-√｛5.2178^2-(6.2/2)^2｝)]+arcsin｛(5.232/2)/5.2178｝
＝ 49.294°
式（２）の右辺 ＝ arcsin(1/n)
＝ arcsin(1/1.72825)
＝ 33.354°
となる（但し、d1=ｄ321, d2=ｄ322,t=ｔ2,R=ｒ25, n=n25）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（２）を満足し、第３レンズＬ13に入射して屈折角α2で屈折した光線は、光軸ｘ2ｘ2´から離れる方向へ第３レンズＬ13内を進行し、第３レンズＬ13の射出面側曲面の光学鏡面内から射出していくこととなる。
【００５９】
また、上記の式（３）の左辺および右辺は、
式（３）の左辺 ＝ d2 ＝ 6.2
式（３）の右辺 ＝ d1 ＝ 5.232
となる（但し、d2=ｄ322, d1=ｄ321）。よって、左辺 ＞ 右辺となり、上記の式（３）を満足し、最大入射口径φｄ321とレンズ外周面との間に一定の距離が保たれていることとなる。
【００６０】
従って、第３レンズＬ13とレンズ保持枠Ｋ12とが一体化して構成された光学素子において、最大入射口径φｄ321上の入射位置に入射角90°で入射した光線は、屈折後に第３レンズＬ13の外周面やレンズ保持枠Ｋ12へ直接進行して反射することはなく、射出面側曲面の光学鏡面内から射出していくことになる。
【００６１】
よって、最大入射口径φｄ321上の入射位置に臨界角以内で入射した光線は、屈折後の第３レンズＬ13内の光線と光軸ｘ2ｘ2´との屈折角α2は、33.354°を超えないで、射出面側の光学鏡面内から射出していくことになる。
【００６２】
以上、本実施例に係る光学素子によれば、第３レンズＬ13における上記の式（１）、（２）、及び（３）を満足する入射位置に入射した光線は、第３レンズＬ13の外周面に直接進むことはなく、その外周面で反射することはなくなる。よって、本実施例に係る光学素子においても、実施例１に係る光学素子と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
尚、撮影レンズ３において、第３レンズＬ13を射出した光線の一部は、図４に示したように、鏡枠Ｋ13の光軸に垂直な面により遮蔽されるようになっている。すなわち、撮影レンズ３では、このように、第３レンズＬ13とレンズ保持枠Ｋ12とが一体化して構成された光学素子のみでなく、鏡枠Ｋ13の光軸に垂直な面等の撮影レンズ３内の各部位で不要な光線を遮蔽し、不要な結像に寄与しない光線の結像面Ｉ2への影響を無くすようにもしている。
【００６４】
以上、実施例１乃至３について説明したが、各実施例においては、光学素子のレンズとして、入射面側の曲面が凸形状の正の屈折率を有する非球面レンズを適用することもできる。この場合には、入射位置の曲面の曲率半径として、入射位置における近似曲率半径を適用すればよい。
【００６５】
また、上述の各実施例においては、光学素子のレンズとして、凸平レンズを適用することもできる。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例１に係る光学素子の一部断面図である。
【図２】実施例２に係る光学素子を含む光学系を有する撮影レンズの断面図であって、結像に寄与する光線の一部も併せて示した図である。
【図３】実施例２に係る光学素子を含む光学系を有する撮影レンズの断面図であって、その光学素子を通過する光線の一部も併せて示した図である。
【図４】実施例３に係る光学素子を含む光学系を有する撮影レンズの断面図であって、その光学素子を通過する光線の一部も併せて示した図である。
【図５】光学系に含まれるレンズと該レンズの保持枠とを有して構成される従来の光学素子の一例を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      光学素子
２      撮影レンズ
３      撮影レンズ
【図１】
0004694415.tif 000002
【図２】
0004694415.tif 000003
【図３】
0004694415.tif 000004
【図４】
0004694415.tif 000005
【図５】
0004694415.tif 000006