KR101707874B1

KR101707874B1 - 촬상 광학계

Info

Publication number: KR101707874B1
Application number: KR1020157021154A
Authority: KR
Inventors: 아키라 야베
Original assignee: 아키라 야베
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2017-02-17
Also published as: WO2014125533A1; EP2933672A4; CN104937471A; US20150362712A1; JP2014157209A; JP5924542B2; EP2933672A1; CN104937471B; KR20150117656A; TWI567422B; US9488812B2; EP2933672B1; TW201502571A

Abstract

[과제] 깊이나 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 내장 가능하며, 배율 조정 기능을 구비한 박형 촬상 광학계를 제공한다.
[해결 수단] 본 발명의 촬상 광학계(101)는 배율 조정을 가능하게 하는 배율 조정 기능을 구비한 촬상 광학계(101)로서, 피사체측에 광축을 90° 절곡시키는 기능을 가진 프리즘(P)이 배치되고, 광축 절곡 수단의 후방에 순서대로 실상인 중간상(Ⅱ)을 생성하는 양의 파워를 가진 제 1 군(G1)과, 축외 광 다발의 방향을 중심축(O)측으로 굴절시키는 양의 파워를 가진 제 2 군(G2)과, 중간상(Ⅱ)을 촬상 소자(50)에 결상시키는 양의 파워를 가진 제 3 군(G3)이 적어도 배치되어 V단에서의 광선 다발의 광선 높이를 광학계 전체에서 작게 억제하는 것을 특징으로 한다.

Description

촬상 광학계{IMAGING OPTICS}

본 발명은 소형이며, 또한 박형인 전자 기기에 내장되는 촬상 광학계에 관한 것이다.

최근, 휴대 전화기나 디지털 스틸 카메라 등 소형 촬상 광학계가 내장된 소형이며, 또한 박형인 전자 기기(이하, 소형 전자 기기라 칭함)가 증가하고 있다. 소형 전자 기기에서는 렌즈를 배치하기 위한 스페이스나 깊이에 제한이 있기 때문에 고정 초점 렌즈를 사용하고 있는 것이 많다. 고정 초점 렌즈는 렌즈 전체 길이를 5㎜ 정도로 억제할 수 있기 때문에 소형 전자 기기에 용이하게 내장시킬 수 있기 때문이다. 한편, 줌 렌즈는 줌 배율이 3배 정도일 경우에 렌즈 전체 길이가 20㎜ 정도가 된다. 따라서, 줌 렌즈를 포함하는 촬상 광학계를 그대로 소형 전자 기기에 내장하는 것은 곤란한 경우가 있다. 그래서, 줌 렌즈를 포함하는 촬상 광학계를 깊이나 스페이스가 한정된 소형 전자 기기에 내장하기 위해서 프리즘이나 미러에 의해 광로를 90° 절곡(折曲)시키는 경우가 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는 깊이를 작게 하기 위해서 프리즘으로 광로를 90° 절곡시킨 촬상 광학계의 제안이 이루어져 있다. 이 특허문헌 1의 제안에서는 양 단면을 오목면으로 한 프리즘을 사용하고 있다. 이렇게 프리즘의 앞면을 오목면으로 함으로써 프리즘의 앞면에 입사되는 광의 광선 높이를 억제할 수 있어 프리즘의 깊이를 작게 할 수 있다.

특허문헌 2에서는 프리즘의 전방에 오목 렌즈를 배치한 촬상 광학계의 제안이 이루어져 있다. 이 제안에서도 특허문헌 1과 마찬가지로 프리즘의 전방에 오목 렌즈를 배치함으로써 프리즘의 앞면에 입사되는 광의 광선 높이를 억제할 수 있어 프리즘의 깊이를 작게 할 수 있다.

특허문헌 3에서는 수납 시에 프리즘을 45° 회전시켜 수납 시의 깊이를 감소시키는 제안이 이루어져 있다. 또한, 특허문헌 4에서는 프리즘의 앞면이나 전방에 오목면 또는 오목 렌즈를 설치하고 있지 않는 촬상 광학계의 제안이 이루어져 있다.

일본 특허 공개 2003-43354호 공보 일본 특허 공개 2004-37966호 공보 일본 특허 공개 2007-86141호 공보 일본 특허 공개 2007-155948호 공보

상술한 바와 같이 소형 전자 기기에 내장되는 촬상 광학계는 수납 스페이스나 깊이에 제한이 있기 때문에 프리즘이나 미러를 사용하여 광로를 90° 절곡시키는 경우가 많이 있다. 또한, 소형 전자 기기는 박형이기 때문에 중심축에 대한 광선 높이를 낮게 억제할 필요가 있다.

이들 과제를 해결하기 위해서 상기 특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같이 프리즘의 입사면 및 또는 사출면을 오목 렌즈로서 형성하거나 프리즘의 전방에 오목 렌즈를 배치하거나 하는 경우가 있다. 그러나, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 발명에서는 앞면을 오목면으로 한 프리즘이나 프리즘의 전방에 배치한 오목 렌즈의 두께때문에 촬상 광학계의 중심축에 대한 광선 높이를 축소시켰다고 해도 소형 전자 기기에 있어서의 렌즈의 수납 스페이스에 촬상 광학계를 수납하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다. 예를 들면, 특허문헌 2와 같이 프리즘의 전방에 오목 렌즈를 배치했을 경우, 출원인의 조사에 의하면 대각 치수 5.69㎜의 촬상 소자에 대하여 오목 렌즈의 두께가 1.2㎜, 프리즘의 두께가 4.0㎜이며, 합쳐서 5.2㎜의 두께가 되어 버린다. 이러한 광학계의 외측에는 렌즈 프레임 등의 기계 부품이 더 필요하기 때문에 이들 기계 부품을 포함한 촬상 광학계를 소형 전자 기기에 있어서의 수납 스페이스에 수납하는 것이 곤란하다.

이 문제점을 해결하기 위해서 상기 특허문헌 3에서는 수납 시에 프리즘을 45° 회전시켜 수납 시의 깊이를 감소시키는 제안이 이루어져 있다. 그러나, 특허문헌 3의 발명에서는 촬영을 위해서 프리즘을 회전시켰을 때의 위치 결정에 높은 정밀도가 요구된다는 문제점이 있다.

상기 특허문헌 4에서는 프리즘의 앞면이나 전방에 오목면 또는 오목 렌즈를 설치하고 있지 않는 촬상 광학계의 제안이 이루어져 있다. 그러나, 이 촬상 광학계는 와이드에서의 화각이 좁다는 문제점이 있어 현재의 시장의 요구를 만족시킬 수는 없다.

프리즘에 파워를 설치하지 않고, 또는 프리즘의 전방에 오목 렌즈를 설치하는 일 없이 프리즘의 크기를 억제하는 방법으로서는 프리즘의 근방에 조리개를 설치하는 것이 고려된다. 그러나, 프리즘의 근방에 조리개를 배치하면 후방군의 렌즈 지름이 커진다는 문제점이 새롭게 발생해 버린다.

본 발명은 V단(촬상 소자의 단방향의 단점)에서의 광선 다발의 광선 높이를 광학계 전체에서 작게 억제함으로써 피사체 방향의 두께를 얇게 한 촬상 광학계로서, 배율 조정 기능을 구비한 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 촬상 광학계는 배율 조정을 가능하게 하는 배율 조정 기능을 구비한 촬상 광학계이다. 이 촬상 광학계는 피사체측에 광축을 절곡시키는 기능을 가진 광축 절곡 수단을 구비하고 있다. 또한, 촬상 광학계는 광축 절곡 수단의 후방에 순서대로 실상인 중간상을 생성하는 양의 파워를 가진 제 1 군과, 축외 광 다발의 방향을 중심축측으로 굴절시키는 양의 파워를 가진 제 2 군과, 중간상을 촬상 소자에 결상시키는 양의 파워를 가진 제 3 군을 적어도 구비한 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면 V단에서의 광선 다발의 광선 높이를 광학계 전체에서 작게 억제함으로써 피사체 방향의 두께를 얇게 한 촬상 광학계로서, 배율 조정 기능을 구비한 촬상 광학계를 제공할 수 있다.

도 1(a)는 본 발명의 실시형태에 의한 촬상 소자의 모식도이며, 도 1(b)는 촬상 광학계에 있어서의 광축과 직교하는 임의의 면에서의 광선 다발을 나타낸 모식도이다.
도 2(a)는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 근축 관계도이며, 도 2(b)는 중간 배율에서의 근축 관계도이며, 도 2(c)는 텔레단에서의 근축 관계도이다.
도 3(a)는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 근축 관계도이며, 도 3(b)는 중간 배율에서의 근축 관계도이며, 도 3(c)는 텔레단에서의 근축 관계도이다.
도 4(a)는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 근축 관계도이며, 도 4(b)는 중간 배율에서의 근축 관계도이며, 도 4(c)는 텔레단에서의 근축 관계도이다.
도 5(a)는 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 근축 관계도이며, 도 5(b)는 중간 배율에서의 근축 관계도이며, 도 5(c)는 텔레단에서의 근축 관계도이다.
도 6(a)는 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 근축 관계도이며, 도 6(b)는 중간 배율에서의 근축 관계도이며, 도 6(c)는 텔레단에서의 근축 관계도이다.
도 7(a)는 본 발명의 실시예 1에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 단면도이며, 도 7(b)는 중간 배율에서의 단면도이며, 도 7(c)는 텔레단에서의 단면도이다.
도 8(a)는 본 발명의 실시예 2에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 단면도이며, 도 8(b)는 중간 배율에서의 단면도이며, 도 8(c)는 텔레단에서의 단면도이다.
도 9(a)는 본 발명의 실시예 3에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 단면도이며, 도 9(b)는 중간 배율에서의 단면도이며, 도 9(c)는 텔레단에서의 단면도이다.
도 10(a)는 본 발명의 실시예 4에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 단면도이며, 도 10(b)는 중간 배율에서의 단면도이며, 도 10(c)는 텔레단에서의 단면도이다.
도 11(a)는 본 발명의 실시예 5에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 단면도이며, 도 11(b)는 중간 배율에서의 단면도이며, 도 11(c)는 텔레단에서의 단면도이다.
도 12(a)는 본 발명의 실시예 6에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 단면도이며, 도 12(b)는 중간 배율에서의 단면도이며, 도 12(c)는 텔레단에서의 단면도이다.
도 13(a)는 본 발명의 실시예 7에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 단면도이며, 도 13(b)는 중간 배율에서의 단면도이며, 도 13(c)는 텔레단에서의 단면도이다.
도 14(a)는 본 발명의 실시예 8에 의한 촬상 광학계의 와이드단에 있어서의 단면도이며, 도 14(b)는 중간 배율에서의 단면도이며, 도 14(c)는 텔레단에서의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 서술한다.

촬상 소자(50)는 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 세로 방향(V)(단방향)과 가로 방향(H)(장방향)의 길이의 비가 3:4인 형상이며, V 방향의 단을 V단이라 칭한다. V단이라는 단어는 V 방향의 끝변의 전체를 나타내는 경우와, V 방향의 끝변의 중점을 나타내는 경우가 있지만, 이후의 기술에 있어서는 후자의 의미로 사용한다. 도 1(b)에서는 화면의 네 모서리와 상하 V단의 광선 다발을 나타내고 있다. 이렇게 광학면의 유효 범위는 축 대칭은 아니다. 렌즈는 축 대칭으로 성형하지 않고 촬상 소자(50)의 V 방향에 상당하는 방향의 상하를 컷팅함으로써 상하 방향의 치수를 작게 억제할 수 있다. 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 광선 다발의 상하 방향의 한계는 화면의 네 모서리와 상하의 V단에서 거의 변하지 않는다는 성질이 있으므로 렌즈의 상하 방향의 치수는 V단의 광선 다발의 상하 방향의 광선 높이에 의해 결정된다고 생각해도 지장이 없다. 또한, 촬상 소자(50)의 V 방향과 H 방향의 길이의 비는 하이데피니션(High Definition)의 경우 9:16이 된다. 즉, V:H가 3:4라는 비나 9:16이라는 비에 한정되는 것은 아니다.

소형 전자 기기에 내장되는 촬상 광학계에서는 광학계의 피사체 방향의 깊이를 작게 하기 위해서 피사체 방향과 촬상 소자(50)의 V 방향을 일치시키는, 즉 프리즘이나 미러로 광선 다발을 90° 절곡시키는 경우가 있다. 피사체 방향과 촬상 소자(50)의 V 방향을 일치시켰을 경우, 광학계의 피사체 방향의 깊이를 결정하는 것은 V단에 대응하는 광선 다발의 중심축에 대한 광선 높이이다. 그래서, 본 발명은 V단의 광선 다발의 중심축에 대한 광선 높이를 낮게 억제함으로써 촬상 광학계의 피사체 방향의 두께를 얇게 하는 것을 특징으로 한다. 이하, 이 촬상 광학계에 대해서 더 상세하게 서술한다.

본 실시형태에 의한 촬상 광학계는 배율 조정 기능(주밍 기능)을 구비한 광학계이다. 이 촬상 광학계는 피사체측의 단부(전방)에 프리즘이나 미러 등의 광축 절곡 수단을 구비한다. 그리고, 촬상 광학계는 광축 절곡 수단의 후방에 실상인 중간상을 생성하는 기능을 갖는 양의 파워를 가진 렌즈군과, 축외 광 다발을 중심축측(중심축 방향)으로 굴절시키는 기능을 갖는 양의 파워를 가진 렌즈군과, 중간상을 촬상 소자에 결상시키는 기능을 갖는 양의 파워를 가진 렌즈군을 적어도 구비한다.

축외 광 다발을 중심축 방향으로 굴절시키는 기능을 갖는 양의 파워를 가진 렌즈군은 중간상이 형성되는 위치의 근방에 배치되어 있다. 즉, 본 실시형태에 의한 촬상 광학계에서는 프리즘이나 미러로부터 사출된 광선 다발의 광선 높이가 높아지기 전에 중간상을 형성하고, 또한 이 중간상이 형성되는 위치의 근방에서 축외 광 다발을 중심축 방향으로 굴절시킴으로써 광학계 전체에서의 광선 높이를 낮게 억제하고 있다.

또한, 본 실시형태의 촬상 광학계는 중간상이 생성되기 때문에 조리개의 중심을 통하는 광선인 주광선과 중심축(광축)이 중간상의 전후 2개소에서 교차한다. 따라서, 조리개는 상기 중간상의 전후 2개 중 어느 하나의 위치에 배치되게 된다.

이러한 구성의 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계에 의하면 V단의 광선 높이를 낮게 억제할 수 있다. 일반적으로 모든 면에 있어서의 광선 높이가 V 방향의 화면 사이즈와 동등하거나, 그것보다 작으면 그 이상 광학계를 얇게(피사체 방향의 두께를 얇게) 할 수 없다. 바꿔 말하면, 그 경우에는 V 방향의 화면 사이즈에 의해 광학계의 두께가 결정되기 때문에 광학계 중에서의 V단의 광선 높이를 그것 이상 낮게 할 필요는 없다. 즉, V단의 광선 높이를 낮게 억제할 수 있으면 V단의 광선 다발을 절단하지 않도록 렌즈를 절단할 수도 있어 광학계 전체를 얇게 하는 것이 가능하다.

이와 같이 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계에 의하면 광축 절곡 수단의 전방에 두께가 있는 오목 렌즈를 배치하거나, 광축 절곡 수단인 프리즘의 앞면에 음의 파워를 갖게 하거나 하는 일 없이 촬상 광학계의 박형화를 실현할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 의하면 두께가 있는 오목 렌즈나 두께가 늘어난 광축 절곡 수단(프리즘)을 사용하는 일 없이 촬상 광학계의 박형화나 소형화를 실현할 수 있기 때문에 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 촬상 광학계를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계는 상술한 바와 같이 광선 높이가 높아지기 전에 중간상을 형성하고, 또한 축외 광 다발을 중심축 방향으로 굴절시키기 때문에 V단의 광선 높이를 낮게 억제할 수 있다. 그리고, V단의 광선 높이를 낮게 억제함으로써 촬상 광학계의 박형화를 실현할 수 있다.

또한, 렌즈군으로 하고 있지만, 반드시 복수의 렌즈로 구성할 필요는 없고, 상기 각 기능을 실현할 수 있으면 각 군을 1매의 렌즈로 구성해도 좋다. 또한, 상기 3개의 기능을 실현하는 각 렌즈군이 배율 조정(주밍)용 이동군으로서 반드시 독립된 렌즈군일 필요는 없고, 중간상을 생성하는 기능과, 축외의 광선 다발을 축 방향으로 굴절시키는 기능을 가진 이동군 등 하나의 렌즈군에 복수의 기능을 갖게 해도 좋다. 또한, 상기 렌즈군의 전방(피사체측)이나 후방(촬상 소자측)에 고정된 렌즈군을 배치해도 좋다. 또한, 광축 절곡 수단의 전방에 필터나 방호 유리 등 두께가 근소한 광학 부품을 배치해도 좋다. 또한, 이하의 설명에서는 피사체측을 전방, 촬상 소자측을 후방으로 하여 서술한다.

(제 1 실시형태)

도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 촬상 광학계(1)의 근축 관계를 나타내는 도면이다. 도 2(a)는 광각단(와이드단), 도 2(b)는 중간 배율, 도 2(c)는 망원단(텔레단)을 나타내고 있다. 또한, 이하의 도면에 있어서는 근축 광선으로서 촬상 소자(50)의 중심(화면의 중심)에 투영되는 광선 다발과, 1개의 V단의 광선 다발을 표시하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이 제 1 실시형태에 의한 촬상 광학계(1)는 앞단에 광축 절곡 수단으로서의 프리즘(P)을 구비하고, 프리즘(P)의 후방에 조리개(S)와 양의 파워를 가진 가동 렌즈군으로 이루어지는 제 1 군(G1)을 구비한다. 또한, 촬상 광학계(1)는 제 1 군(G1)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 2 군(G2)을 구비하고, 제 2 군(G2)의 후방에는 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 촬상 광학계(1)는 제 3 군(G3)의 후방에 적외선 필터(IRF)를 구비하고, 적외선 필터(IRF)의 후방에 CCD나 CMOS 등의 촬상 소자(50)를 구비한다. 또한, 도 2에 있어서는 각 군(G1, G2, G3)의 렌즈군을 1매의 얇은 렌즈로 모식하여 나타내고 있고, 다른 실시형태에 있어서의 도 3~도 6에 관해서도 마찬가지이다. 이들 모식도는 각 군의 파워가 양인 것, 중간상의 개략적인 위치, 각 군이 가동이 고정인지, 및 각 군의 연동 관계를 나타내기 위한 것이며, 각 군의 파워의 값이나 각 군의 위치에 한정되는 것은 아니다.

프리즘(P)은 입사면으로부터 입사된 광선 다발을 90° 절곡시켜 사출면으로부터 사출하는 광축 절곡 수단이다. 도면에 있어서는 광선 다발의 진행 상황을 알기 쉽게 하기 위해서 프리즘(P)은 평면 렌즈로서 기재하고 있지만, 실제로는 광선 다발을 절곡시키는 것이 가능한 프리즘이다. 또한, 광축 절곡 수단은 프리즘에 한정되지 않고 미러 등을 사용해도 된다. 광축 절곡 수단이 프리즘에 한정되지 않고 미러 등을 사용해도 좋은 것은 이하에서 기술하는 제 2~제 5까지의 실시형태에 있어서도 마찬가지이다.

제 1 군(G1)은 프리즘(P)에 가까운 측에 조리개(S)가 배치되고, 조리개(S)와 양의 파워를 가진 가동 렌즈군 사이의 거리는 일정하게 되어 있다. 이 제 1 군(G1)은 중간상(Ⅱ)을 생성하는 기능을 갖고 있어 제 1 군(G1)의 후방에서 중간상(Ⅱ)이 생성된다.

제 2 군(G2)은 제 1 군(G1)에서 생성되는 중간상(Ⅱ)의 근방에 배치되어 있어 축외 광 다발을 내측(중심축(O) 방향)으로 굴절시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 제 2 군(G2)은 제 1 군(G1)에서 생성되는 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능을 구비하고 있다. 바꿔 말하면, 제 2 군(G2)은 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능의 일부를 담당하고 있다.

제 3 군(G3)은 (제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3) 중에서) 가장 촬상 소자(50)측에 배치되어 있어 제 2 군(G2)에서 굴절된 광선 다발을 촬상 소자(50)에 결상시키는 기능을 갖는다.

그리고, 본 실시형태의 촬상 광학계(1)에서는 제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)의 3개의 렌즈군을 축을 따라 움직여 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)을 축을 따라 움직여 포커싱(초점 조정)을 행한다. 즉, 본 실시형태의 촬상 광학계(1)는 배율 조정 기능과 초점 조정 기능을 구비하고 있다.

이어서, 촬상 광학계(1)에 있어서의 각 군의 파워 배분에 대해서 서술한다. 촬상 광학계(1)에 있어서 전체의 초점 거리는 중간상(Ⅱ)이 1개 있기 때문에 음이 된다. 제 2 군(G2)은 중간상 부근에 배치되기 때문에 제 2 군(G2)에 의한 결상 배율은 1 정도가 된다. 중간상(Ⅱ)과 최종 결상의 크기의 비는 와이드단에서 -1 정도이기 때문에 제 3 군(G3)에 의한 결상 배율은 와이드단에서 -1 정도가 된다. 전체의 초점 거리는 제 1 군(G1)의 초점 거리와 제 2 군(G2)에 의한 결상 배율과 제 3 군(G3)에 의한 결상 배율의 곱때문에 제 1 군(G1)의 초점 거리는 와이드단에서의 전체의 초점 거리와 동일한 정도의 크기가 된다(역부호).

제 2 군(G2)의 초점 거리는 제 3 군(G3)에 대한 입사동 위치를 결정하는 기능을 갖고, 제 3 군(G3)에 대한 입사동 위치로부터 광학계 전체의 사출동 위치가 결정된다. 광학계 전체의 사출동 위치는 촬상 소자(50)로의 주광선의 입사 방향을 좌우한다. 그리고, 촬상 소자(50)로의 주광선의 입사 방향에는 촬상 소자(50)마다 조건이 있다. 그 의미에서 제 2 군(G2)의 초점 거리의 범위에는 넓은 가능성이 있다. 또한, 비구면을 다용하는 광학계에서는 화면 주변부에서의 촬상 소자(50)로의 주광선의 입사 방향이 근축 사출동 위치로부터만 일의적으로 결정되는 것은 아니다. 이 면으로부터도 제 2 군(G2)의 초점 거리의 범위는 넓은 가능성이 있다.

제 3 군(G3)의 초점 거리는 중간상(Ⅱ)으로부터 최종 결상까지의 거리를 결정하는 기능을 갖는다. 즉, 제 3 군(G3)의 초점 거리가 길어지면 광학계 전체의 전체 길이가 길어지고, 제 3 군(G3)의 초점 거리가 짧아지면 광학계 전체의 전체 길이가 짧아진다. 광학계 전체의 전체 길이는 짧은 편이 좋지만, 제 3 군(G3)의 초점 거리가 작아지면 발생하는 수차량이 증가하기 때문에 제 3 군(G3)의 적당한 초점 거리는 광학계의 크기와 성능으로의 요구의 밸런스로부터 결정된다. 또한, 제 2 군(G2)이 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능의 일부를 담당하고 있기 때문에 제 3 군(G3)의 초점 거리에는 제 2 군(G2)의 기능에 의한 영향이 발생한다.

이상의 모든 요소로부터 각 군의 파워 배치는 이하와 같이 조건이 부여된다. 표 1의 수치는 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|로 산출한 수치이다. 여기서 기호 |은 절대값을 의미한다.

표 1에 나타내는 바와 같이 제 1 군(G1)은 최소 0.5, 최대 3.0으로 하는 것이 적합하다. 제 2 군(G2)은 최소 0.5, 최대 INFINITY(무한), 즉 0.5 이상으로 하는 것이 적합하다. 제 3 군(G3)은 최소 0.5, 최대 1.5로 하는 것이 적합하다. 또한, 이 표 1의 수치에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(1)에서는 제 1 군(G1)에서 중간상을 생성하고, 제 2 군(G2)에서 축외 광 다발을 내측으로 굴절시키기 때문에 V단에 있어서의 광선 높이를 낮게 억제할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 의하면 V단에 있어서의 광선 높이를 낮게 억제할 수 있기 때문에 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계(1)를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(1)에서는 3개의 렌즈군을 주밍을 위해 독립적으로 움직이는 구성이기 때문에 설계에 대한 자유도가 높다는 효과가 있다.

또한, 본 실시형태에서는 조리개(S)를 제 1 군(G1)에 배치하고 있지만, 이 위치에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이 본 발명에서는 중간상(Ⅱ)을 생성하기 때문에 조리개(S)를 배치 가능한 장소는 2개소 존재하게 된다. 따라서, 조리개(S)는 중간상(Ⅱ)의 전방인 제 1 군(G1) 또는 프리즘(P)의 후면 또는 중간상(Ⅱ)의 후방인 제 3 군(G3)에 배치할 수 있다.

중간상(Ⅱ)의 전방에 조리개를 배치할 경우와 중간상(Ⅱ)의 후방에 조리개를 배치할 경우의 광학계에 있어서의 주요한 효과의 차는 조리개 지름을 고정시켜 주밍을 행했을 경우의 FNO(광학계의 명암)의 변동량의 차이다. 조리개 지름을 고정시켜 주밍을 행했을 경우, 와이드단으로부터 텔레단을 향하여 FNO는 서서히 커져(즉, 광학계는 어두워져) 간다. 그리고, 중간상(Ⅱ)의 후방에 조리개를 배치할 경우인 편이 중간상(Ⅱ)의 전방에 조리개를 배치할 경우보다 일반적으로 FNO의 변동량이 작다. 어느 정도의 FNO의 변동량이 바람직한지는 각각의 광학계의 목적 및 용도에 따라서 결정되는 문제이며, 그것에 따라 어느 장소에 조리개를 배치할지가 선택되게 된다.

(제 2 실시형태)

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(11)의 근축 관계를 나타낸다. 도 3(a)는 광각단(와이드단), 도 3(b)는 중간 배율, 도 3(c)는 망원단(텔레단)을 나타내고 있다. 또한, 상기 제 1 실시형태와 공통되는 것에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

상기 제 1 실시형태에서는 3개의 렌즈군을 주밍하기 위해서 독립적으로 움직이는 구성으로 하고 있었지만, 본 실시형태에서는 3개의 렌즈군 중 1개의 렌즈군을 주밍에 사용하지 않고 고정시킴으로써 변배 기구를 간소화한 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 본 실시형태의 촬상 광학계(11)에서는 제 1 군(G1)을 주밍에 사용하지 않고 포커싱만을 위해서 이동시키는 것을 특징으로 하고 있다. 이하, 본 실시형태의 촬상 광학계(11)에 관해서 상세하게 서술한다.

도 3에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(11)는 앞단에 광축 절곡 수단으로서의 프리즘(P)을 구비하고, 이 프리즘(P)의 후면에 조리개(S)가 형성되어 있다. 또한, 촬상 광학계(11)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 1 군(G1)을 구비하고, 제 1 군(G1)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 2 군(G2), 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 3 군(G3)을 순서대로 구비한다. 또한, 촬상 광학계(11)는 제 3 군(G3)의 후방에 적외선 필터(IRF) 및 촬상 소자(50)를 구비한다.

제 1 군(G1)은 제 1 실시형태와 마찬가지로 중간상(Ⅱ)을 생성하는 기능을 갖고 있어 제 1 군(G1)의 후방에서 중간상(Ⅱ)이 생성된다.

제 2 군(G2)도 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 1 군(G1)에서 생성되는 중간상(Ⅱ)의 근방에 배치되어 있고, 축외 광 다발을 내측(축 방향)으로 굴절시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 제 2 군(G2)은 제 1 군(G1)에서 생성되는 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능을 구비하고 있다. 바꿔 말하면, 제 2 군(G2)은 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능의 일부를 담당하고 있다.

제 3 군(G3)도 제 1 실시형태와 마찬가지로 (제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3) 중에서) 가장 촬상 소자(50)측에 배치되어 있고, 제 2 군(G2)에서 굴절된 광선 다발을 촬상 소자(50)에 결상시키는 기능을 갖는다.

그리고, 본 실시형태의 촬상 광학계(11)에서는 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)의 2개의 렌즈군을 축을 따라 움직여 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)을 축을 따라 움직임으로써 포커싱을 행한다. 즉, 본 실시형태의 촬상 광학계(11)는 배율 조정 기능과 초점 조정 기능을 구비하고 있고, 제 1 군(G1)은 포커싱 시에만 축을 따라 이동한다.

이어서, 촬상 광학계(11)에 있어서의 각 군의 파워 배분(각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|)에 대해서 서술한다. 표 2에 나타내는 바와 같이 제 1 군(G1)은 최소 0.5, 최대 3.0으로 하는 것이 적합하다. 제 2 군(G2)은 최소 0.5, 최대 INFINITY로 하는 것이 적합하다. 제 3 군(G3)은 최소 0.5, 최대 1.5로 하는 것이 적합하다. 또한, 이 표 2의 수치에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(11)에서는 제 1 군(G1)에서 중간상을 생성하고, 제 2 군(G2)에서 축외 광 다발을 내측으로 굴절시키기 때문에 V단의 광선 다발의 광선 높이를 낮게 억제할 수 있고, 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계(11)를 제공할 수 있게 된다. 또한, 본 실시형태의 촬상 광학계(11)는 포커싱이 주밍으로부터 분리되어 있으므로 포커싱의 제어를 단순화할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 실시형태에서는 조리개(S)를 프리즘(P)의 후면에 배치하고 있지만, 이 위치에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이 본 발명에서는 중간상(Ⅱ)을 생성하기 때문에 조리개(S)를 배치 가능한 장소는 2개소 존재하게 된다. 따라서, 조리개(S)는 중간상(Ⅱ)의 전방인 제 1 군(G1) 또는 프리즘(P)의 후면 또는 중간상(Ⅱ)의 후방인 제 3 군(G3)에 배치할 수 있다.

(제 3 실시형태)

도 4는 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(21)의 근축 관계를 나타내는 도면이다. 도 4(a)는 광각단(와이드단), 도 4(b)는 중간 배율, 도 4(c)는 망원단(텔레단)을 나타내고 있다. 또한, 상기 다른 실시형태와 공통되는 것에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(21)는 3개의 렌즈군 중 2개의 렌즈군을 연결하여 일체로서 이동시키는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시형태에서는 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)이 연결되어 있는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 실시형태의 촬상 광학계(21)에 대해서 상세하게 서술한다.

도 4에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(21)는 앞단에 광축 절곡 수단으로서의 프리즘(P)을 구비한다. 또한, 촬상 광학계(21)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 1 군(G1) 및 제 2 군(G2)을 구비하고, 제 2 군(G2)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 3 군(G3)을 구비한다. 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)은 간격이 고정되어 전방군(GF)을 구성하고, 제 3 군(G3)은 후방군(GR)을 구성하고 있다. 또한, 촬상 광학계(21)는 제 3 군(G3)(후군(GR))의 후방에 적외선 필터(IRF) 및 촬상 소자(50)를 구비한다.

제 1 군(G1)은 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로 중간상(Ⅱ)을 생성하는 기능을 갖고 있어 제 1 군(G1)의 후방에서 중간상(Ⅱ)이 생성된다. 제 2 군(G2)도 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로 제 1 군(G1)에서 생성되는 중간상(Ⅱ)의 근방에 배치되어 있고, 축외 광 다발을 내측(축 방향)으로 굴절시키는 기능을 갖고 있다. 제 2 군(G2)도 상기 다른 실시형태와 마찬가지로 제 1 군에서 생성되는 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능을 구비하고 있다. 바꿔 말하면, 제 2 군(G2)은 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능의 일부를 담당하고 있다.

제 3 군(G3)(후군(GR))도 상기 다른 실시형태와 마찬가지로 (제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3) 중에서) 가장 촬상 소자(50)측에 배치되어 있고, 제 2 군(G2)에서 굴절된 광선 다발을 촬상 소자(50)에 결상시키는 기능을 갖는다. 또한, 본 실시형태에서는 제 3 군(G3)에 조리개(S)가 배치되어 있다.

즉, 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(21)는 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)에 의해 구성되는 전방군(GF)과, 제 3 군(G3)에 의해 구성되는 후방군(GR)으로 이루어진다. 그리고, 전방군(GF)이 중간상을 형성하는 기능, 축외 광 다발을 내측으로 굴절시키는 기능 및 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능의 일부를 구비하고 있다. 또한, 전방군(GF)을 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)으로 이루어진다고 하여 설명했지만, 실제 광학계에 있어서는 반드시 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)을 명확히 구분하는 필요는 없다. 즉, 중간상(Ⅱ)을 생성하는 기능 및 축외 광 다발을 내측으로 굴절시키는 기능을 가진 전방군(GF)과, 중간상(Ⅱ)을 촬상 소자(50)에 결상시키는 후방군(GR)을 구비하고 있으면 좋다.

그리고, 본 실시형태의 촬상 광학계(21)에서는 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)에 의해 구성되는 전방군(GF)과, 제 3 군(G3)인 후방군(GR)을 축을 따라 움직여 주밍을 행하고, 전방군(GF)의 전체를 축을 따라 움직여 포커싱을 행한다. 즉, 본 실시형태의 촬상 광학계(21)는 배율 조정 기능과 초점 조정 기능을 구비하고 있다.

이어서, 촬상 광학계(21)에 있어서의 각 군의 파워 배분(각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|)에 대해서 서술한다. 표 3에 나타내는 바와 같이 전방군(GF)은 최소 0.5, 최대 3.0으로 하는 것이 적합하다. 후방군(GR)은 최소 0.5, 최대 1.5로 하는 것이 적합하다. 또한, 이 표 3의 수치에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(21)에서는 전방군(GF)에서 중간상을 생성하고, 또한 축외 광 다발을 내측으로 굴절시키기 때문에 V단의 광선 다발의 광선 높이를 낮게 억제할 수 있어 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계(21)를 제공할 수 있게 된다. 또한, 이 본 실시형태의 촬상 광학계(21)는 전방군(GF)과 후방군(GR)으로 구성되기 때문에 이동군이 2개이므로 기구를 단순화할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 실시형태에서는 조리개(S)를 제 3 군(G3)에 배치하고 있지만, 이 위치에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이 본 발명에서는 중간상(Ⅱ)을 생성하기 때문에 조리개(S)를 배치 가능한 장소는 2개소 존재하게 된다. 따라서, 조리개(S)는 중간상(Ⅱ)의 전방인 제 1 군(G1) 또는 프리즘(P)의 후면 또는 중간상(Ⅱ)의 후방인 제 3 군(G3)에 배치할 수 있다.

(제 4 실시형태)

도 5는 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(31)의 근축 관계를 나타내는 도면이다. 도 5(a)는 광각단(와이드단), 도 5(b)는 중간 배율, 도 5(c)는 망원단(텔레단)을 나타내고 있다. 또한, 상기 다른 실시형태와 공통되는 것에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 본 실시형태에서는 제 2 군(G2)을 고정하여 주밍을 행함으로써 변배 기구를 간소화하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 실시형태의 촬상 광학계(31)에 대해서 상세하게 서술한다.

도 5에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(31)는 앞단에 광축 절곡 수단으로서의 프리즘(P)을 구비한다. 또한, 촬상 광학계(31)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 1 군(G1)을 구비하고, 제 1 군(G1)의 후방에 양의 파워를 가진 고정 렌즈군인 제 2 군(G2)을 구비하고, 제 2 군(G2)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 촬상 광학계(31)는 제 3 군(G3)의 후방에 적외선 필터(IRF) 및 촬상 소자(50)를 구비한다.

제 1 군(G1)은 상기 다른 실시형태와 마찬가지로 중간상(Ⅱ)을 생성하는 기능을 갖고 있어 제 1 군(G1)의 후방에서 중간상(Ⅱ)이 생성된다.

본 실시형태에 있어서의 제 2 군(G2)은 고정되어 있다. 또한, 제 2 군(G2)은 상기 다른 실시형태와 마찬가지로 제 1 군(G1)에서 생성되는 중간상(Ⅱ)의 근방에 배치되어 있고, 축외 광 다발을 내측(축 방향)으로 굴절시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 제 2 군(G2)은 제 1 군(G1)에서 생성되는 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능을 구비하고 있다. 바꿔 말하면, 제 2 군(G2)은 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능의 일부를 담당하고 있다.

제 3 군(G3)도 상기 다른 실시형태와 마찬가지로 (제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3) 중에서) 가장 촬상 소자(50)측에 배치되어 있고, 제 2 군(G2)에서 굴절된 광선 다발을 촬상 소자(50)에 결상시키는 기능을 갖는다. 또한, 본 실시형태에서는 제 3 군(G3)에 조리개(S)가 배치되어 있다.

그리고, 본 실시형태의 촬상 광학계(31)에서는 제 1 군(G1)과 제 3 군(G3)을 축을 따라 움직여 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)을 축을 따라 움직여 포커싱을 행한다. 즉, 본 실시형태의 촬상 광학계(31)는 배율 조정 기능과 초점 조정 기능을 구비하고 있다.

이어서, 촬상 광학계(31)에 있어서의 각 군의 파워 배분(각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|)에 대해서 서술한다. 표 4에 나타내는 바와 같이 제 1 군(G1)은 최소 0.5, 최대 3.0으로 하는 것이 적합하다. 제 2 군(G2)은 최소 0.5, 최대 INFINITY로 하는 것이 적합하다. 제 3 군(G3)은 최소 0.5, 최대 1.5로 하는 것이 적합하다. 또한, 이 표 4의 수치에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(31)에서는 제 1 군(G1)에서 중간상(Ⅱ)을 생성하고, 제 2 군(G2)에서 축외 광 다발을 내측으로 굴절시키기 때문에 V단의 광선 다발의 광선 높이를 낮게 억제할 수 있어 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계(31)를 제공할 수 있게 된다. 또한, 이 본 실시형태의 촬상 광학계(31)는 이동군이 2개이므로 기구를 단순화할 수 있다는 이점이 있고, 또한 제 2 군(G2)이 고정이므로 이동군의 중량이 적다는 이점이 있다.

(제 5 실시형태)

도 6은 본 발명의 제 5 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(41)의 근축 관계를 나타내는 도면이다. 도 6(a)는 광각단(와이드단), 도 6(b)는 중간 배율, 도 6(c)는 망원단(텔레단)을 나타내고 있다. 또한, 상기 다른 실시형태와 공통되는 것에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(41)는 제 1 군(G1)과 제 3 군(G3)을 연결하여 주밍을 행함으로써 변배 기구를 간소화하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 실시형태의 촬상 광학계(41)에서는 제 2 군(G2)을 고정으로 하고 있는 것도 특징으로 한다.

도 6에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(41)는 앞단에 광축 절곡 수단으로서의 프리즘(P)을 구비한다. 또한, 촬상 광학계(41)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 1 군(G1)을 구비하고, 제 1 군(G1)의 후방에 양의 파워를 가진 고정 렌즈군인 제 2 군(G2)을 구비하고, 제 2 군(G2)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 촬상 광학계(41)는 제 3 군(G3)의 후방에 적외선 필터(IRF) 및 촬상 소자(50)를 구비한다. 프리즘(P)의 후면에는 조리개(S)가 배치되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 제 2 군(G2)은 고정되어 있다. 또한, 제 2 군(G2)은 상기 다른 실시형태와 마찬가지로 제 1 군(G1)에서 생성되는 중간상(Ⅱ)의 근방에 배치되어 있고, 축외 광 다발을 내측(축 방향)으로 굴절시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 제 2 군(G2)은 제 1 군에서 생성되는 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능을 구비하고 있다. 바꿔 말하면, 제 2 군(G2)은 중간상(Ⅱ)을 릴레잉하는 기능의 일부를 담당하고 있다.

제 3 군(G3)도 상기 각 실시형태와 마찬가지로 (제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3) 중에서) 가장 촬상 소자(50)측에 배치되어 있고, 제 2 군(G2)에서 굴절된 광선 다발을 촬상 소자(50)에 결상시키는 기능을 갖는다.

그리고, 본 실시형태의 촬상 광학계(41)에서는 제 2 군(G2)을 고정시키고, 제 1 군(G1)과 제 3 군(G3)을 연결하여 주밍을 행한다. 이 경우에는 최양상 위치가 주밍 시에 근소하게 변동되게 되지만, EDoF(Extended Depth of Field) 기능을 사용함으로써 선명한 화상을 얻을 수 있다. EDoF는 피사계 심도를 넓게 하는 화상 처리 기술이다. 또한, EDoF 기능을 사용하므로 포커싱을 위한 이동군은 필요없다.

이어서, 촬상 광학계(41)에 있어서의 각 군의 파워 배분(각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|)에 대해서 서술한다. 표 5에 나타내는 바와 같이 제 1 군(G1)은 최소 0.5, 최대 3.0으로 하는 것이 적합하다. 제 2 군(G2)은 최소 0.5, 최대 INFINITY로 하는 것이 적합하다. 제 3 군(G3)은 최소 0.5, 최대 1.5로 하는 것이 적합하다. 또한, 이 표 5의 수치에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태에 있어서의 촬상 광학계(41)에서는 제 1 군(G1)에서 중간상(Ⅱ)을 생성하고, 제 2 군(G2)에서 축외 광 다발을 내측으로 굴절시키기 때문에 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계(41)를 제공할 수 있게 된다. 또한, 이 본 실시형태의 촬상 광학계(41)는 제 2 군(G2)을 고정으로 하고, 제 1 군(G1)과 제 3 군(G3)을 연결하여 움직이기 때문에 가동부의 제어가 용이해진다.

(전체 실시형태에 공통)

이상, 5개의 실시형태를 기술했다. 변배 기구의 간소화의 하나의 방법은 1개의 군을 고정시키는 것이며, 제 2 실시형태에서는 제 1 군(G1)을 고정시키고, 제 4 실시형태에서는 제 2 군(G2)을 고정시키고 있다. 변배 기구의 간소화의 또 하나의 방법은 2개의 군을 연결하는 것이며, 제 3 실시형태에서는 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)을 연결하고, 제 5 실시형태에서는 제 1 군(G1)과 제 3 군(G3)을 연결하고 있다.

변배 기구의 간소화의 나머지 가능성으로서 제 3 군(G3)을 고정시키는 경우와, 제 2 군(G2)과 제 3 군(G3)을 연결하는 경우가 고려된다. 그러나, 제 3 군(G3)을 고정시키는 것은 제 3 군(G3)이 배리에이터로서 기능하고 있는 점으로부터 부적당하며, 또한 제 2 군(G2)과 제 3 군(G3)을 연결하는 것은 V단의 광선 다발의 광선 높이를 낮게 억제하는 것을 어렵게 하기 때문에 부적당하다. 또한, 제 5 실시형태에 관련하여 제 2 군(G2)을 주밍을 위해 움직이고, EDoF 기능을 사용하지 않는 실시형태가 있을 수 있지만, 그러한 실시형태가 성립하는 것은 제 5 실시형태로부터 명백하다.

한편, 변배 기구의 간소화와는 반대로 이상에서 기술한 5개의 실시형태에 있어서의 렌즈군의 일부 또는 전부를 복수의 렌즈군으로 더 분할하여 변배 기구로서 독립적으로 이동시키는 것이 고려된다. 이것에 의해 비용이나 중량의 상승 등과 교환하여 결상 성능을 향상시키는 것이 가능하다. 그러나, 렌즈군의 분할에 의해 파생되는 그러한 복잡화된 변배 기구는 이상에서 기술한 5개의 실시형태의 범위에 포함되는 것이다.

실시예

이하, 상기 제 1~제 5 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(1, 11, 21, 31, 41)의 구체적인 렌즈 구성에 대해서 서술한다. 이하의 실시예에 있어서의 렌즈 구성은 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계를 실현하기 위해서 상기 제 1~제 5 실시형태가 유효한 것을 나타내는 실례이지만, 실시예 이외에도 많은 렌즈 구성이 있을 수 있기 때문에 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 7은 촬상 광학계(101)의 단면도이다. 이 단면도에 있어서의 각 렌즈의 유효 지름은 최대 상고의 광 다발에 대응하는 것이다. 또한, 촬상 소자(50)의 중심(화면의 중심)에 투영되는 광선 다발과 1개의 V단의 광선 다발을 표시하고 있다. 촬상 광학계(101)는 상기 제 1 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(1)의 실시예이다.

도 7에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 촬상 광학계(101)는 프리즘(P)의 후방에 순서대로 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)의 후면에는 고정 렌즈(L41)가 배치되고, 고정 렌즈(L41)의 후면에 적외선 필터(IRF), 촬상 소자(50)가 순서대로 배치되어 있다. 프리즘(P)의 후면에는 조리개(S)가 형성되어 있다.

제 1 군(G1)은 양 볼록 렌즈인 제 1 렌즈(L11)와, 앞면을 오목, 후면을 볼록으로 한 메니스커스 렌즈인 제 2 렌즈(L12)의 접합 렌즈로 구성된다.

제 2 군(G2)은 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 3 렌즈(L21)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 4 렌즈(L22)와, 양 볼록 렌즈인 제 5 렌즈(L23)로 구성된다.

제 3 군(G3)은 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 6 렌즈(L31)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 7 렌즈(L32)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 8 렌즈(L33)로 구성된다.

고정 렌즈(L41)는 앞면이 볼록, 후방이 오목인 메니스커스 렌즈이다. 또한, 제 1 군(G1)~제 3 군(G3) 및 고정 렌즈(L41)에 있어서의 모든 렌즈는 접합면(4)을 제외하고 비구면 렌즈이다.

본 실시예의 촬상 광학계(101)는 제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)을 각각 이동시켜 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)을 움직여 포커싱을 행한다.

이하의 표 6에 도 7에 나타낸 촬상 광학계(101)의 제원을 나타낸다. 이 표 6에 있어서 전체 제원에 나타내는 ω은 와이드단에 있어서의 반화각을 나타내고, FNO는 초점 거리를 입사동 지름으로 나눈(초점 거리/입사동 거리) 수치이며, 광학계의 명도를 나타낸다. 실시예의 광학계에서는 조리개 지름은 주밍 시에 고정이며, 그 때문에 FNO는 주밍과 함께 변동된다. 표에 있어서의 FNO는 와이드단에 있어서의 값이다. F는 렌즈 전체의 와이드단에서의 초점 거리를 나타내고, Y는 최대 상고를 나타낸다. 또한, 와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)는 본 발명에서는 중간상을 형성하기 위해서 부호는 -(음)가 된다. L은 촬상 광학계(101)의 전체 길이(프리즘(P)을 반사면에서 전개한 상태에서 프리즘 앞면으로부터 상면까지의 거리)를 나타낸다. 또한, 렌즈 데이터에 있어서의 m은 피사체측(전단)으로부터의 각 광학면의 번호(면 번호)를 나타내고(도 7(a)의 숫자에 대응), r은 각 광학면의 곡률 반경을 나타내고, d는 각 광학면으로부터 다음의 광학면까지의 광축 상의 거리(면 간격)를 나타낸다. 또한, nd는 d선(λ=587.6㎚)에 대한 굴절률을 나타내고, νd는 d선에 대한 아베수를 나타내고 있다. 또한, FGi/|F|는 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|를 나타낸다. 또한, 비구면 계수의 정의는 (1)식으로 나타내어진다.

단, z: 높이(h)의 위치에서의 z축 방향의 변위량(면 정점 기준)

h: z축에 대하여 수직인 방향의 높이(h²=x²+y²)

c: 근축 곡률(=1/곡률 반경)

A, B, C, D, E, F:

각각 4, 6, 8, 10, 12, 14차의 비구면 계수

K: 원뿔 계수이다. 또한, 군 간격에 있어서의 W는 와이드단, M은 중간 배율, T는 텔레단을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치는 표 1에 나타낸 조건을 만족시키고 있는 것을 알 수 있다. 또한, V단 광 다발의 최대 광 다발폭이 3.4㎜이기 때문에 화면 사이즈의 V 방향의 수치인 3.414㎜와 대략 동일한 수치를 실현하고 있다. 따라서, 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계를 실현하고 있다. 또한, 렌즈 전체 길이(L)가 26.92㎜로 짧기 때문에 촬상 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 소형의 촬상 광학계를 제공할 수 있다.

(실시예 2)

도 8은 본 실시예의 촬상 광학계(111)의 단면도이다. 촬상 광학계(111)는 상기 제 2 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(11)의 실시예이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 촬상 광학계(111)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 갖는 렌즈군인 제 1 군(G1)을 구비하고, 제 1 군(G1)의 후방에 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)의 후방에는 적외선 필터(IRF), 촬상 소자(50)가 순서대로 배치되어 있다. 조리개(S)는 프리즘(P)의 후방으로서, 제 1 군(G1)의 앞단(피사체측)에 배치되어 있다.

제 2 군(G2)은 양 볼록 렌즈인 제 3 렌즈(L21)와, 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 4 렌즈(L22)와, 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 5 렌즈(L23)으로 구성된다.

제 3 군(G3)은 양 볼록 렌즈인 제 6 렌즈(L31)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 7 렌즈(L32)를 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)은 제 7 렌즈(L32)의 후방에 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 8 렌즈(L33)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 9 렌즈(L34)를 구비한다. 또한, 제 1 군(G1)~제 3 군(G3)에 있어서의 모든 렌즈는 접합면(5)을 제외하고 비구면 렌즈이다.

본 실시예의 촬상 광학계(111)는 제 2 군(G2)과 제 3 군(G3)에서 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)에서 포커싱을 행한다.

이하의 표 7에 도 8에 나타낸 촬상 광학계(111)의 제원을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치는 표 2에 나타낸 조건을 만족시키고 있는 것을 알 수 있다. 또한, V단 광 다발의 최대 광 다발폭이 3.6㎜이며, 화면 사이즈의 V 방향의 수치인 3.414㎜에 가까운 수치이기 때문에 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계가 실현되어 있다. 또한, 렌즈 전체 길이(L)가 29.51㎜로 짧기 때문에 촬상 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 소형의 촬상 광학계를 제공할 수 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 3)

도 9는 본 실시예의 촬상 광학계(121)의 단면도이다. 촬상 광학계(121)는 상기 제 3 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(21)의 실시예이다. 도 9에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 촬상 광학계(121)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 전방군(GF)(제 1 군(G1) 및 제 2 군(G2))을 구비하고, 전방군(GF)의 후방에 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 후방군(GR)(제 3 군(G3))을 구비한다. 또한, 후방군(GR)의 후방에는 적외선 필터(IRF), 촬상 소자(50)가 순서대로 배치되어 있다. 조리개(S)는 후술하는 후방군(GR)의 제 8 렌즈(L32)과 제 9 렌즈(L33) 사이에 배치되어 있다.

전군(GF)(제 1 군(G1)과 제 2 군(G2))은 양 볼록 렌즈인 제 1 렌즈(L11)와, 양 볼록 렌즈인 제 2 렌즈(L12)와, 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 3 렌즈(L21)를 제 1 군(G1)으로서 구비한다. 또한, 전방군(GF)은 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 4 렌즈(L22)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 5 렌즈(L23)와, 양 볼록 렌즈인 제 6 렌즈(L24)를 제 2 군(G2)으로서 구비한다. 또한, 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)으로 하고 있지만, 제 1 군(G1)과 제 2 군(G2)이 반드시 이러한 구분으로 할 필요는 없고, 전방군(GF) 전체에서 중간상 생성, 축외 광 다발을 축 방향으로 굴절시킨다는 기능을 갖고 있으면 좋다.

후군(GR)은 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 7 렌즈(L31)와, 양 볼록 렌즈인 제 8 렌즈(L32)와, 조리개(S)를 통해서 제 8 렌즈(L32)의 후방에 배치되는 양 오목의 렌즈인 제 9 렌즈(L33)와, 양 볼록 렌즈인 제 10 렌즈(L34)로 구성된다. 또한, 전방군(GF) 및 후방군(GR)(제 1 군(G1)~제 3 군(G3))에 있어서의 모든 렌즈는 비구면 렌즈이다.

본 실시예의 촬상 광학계(121)는 전방군(GF)와 후방군(GR)에서 주밍을 행하고, 전방군(GF)에서 포커싱을 행한다.

이하의 표 8에 도 9에 나타낸 촬상 광학계(121)의 제원을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치는 표 3에 나타낸 조건을 만족시키고 있는 것을 알 수 있다. 또한, V단 광 다발의 최대 광 다발폭이 4.0㎜이며, 화면 사이즈의 V 방향의 수치인 3.414㎜에 가까운 수치이기 때문에 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계가 실현되어 있다. 또한, 렌즈 전체 길이(L)가 30.00㎜로 짧기 때문에 촬상 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 소형의 촬상 광학계를 제공할 수 있다.

(실시예 4)

도 10은 본 실시예의 촬상 광학계(131)의 단면도이다. 촬상 광학계(131)는 상기 제 2 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(11)의 실시예이다. 도 10에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 촬상 광학계(131)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 갖는 가동 렌즈인 제 1 렌즈(L11)(제 1 군(G1))를 구비하고, 제 1 렌즈(L11)의 후방에 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 제 2 군(G2) 및 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)의 후방에는 고정 렌즈(L41)가 배치되고, 고정 렌즈(L41)의 후방에 적외선 필터(IRF), 촬상 소자(50)가 순서대로 배치되어 있다. 조리개(S)는 프리즘(P)의 후면에 형성되어 있다.

제 1 렌즈(L11)(제 1 군(G1))는 양 볼록 렌즈이다.

제 2 군(G2)은 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 2 렌즈(L21)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 3 렌즈(L22)와, 양 볼록 렌즈인 제 4 렌즈(L23)로 구성된다.

제 3 군(G3)은 양 볼록 렌즈인 제 5 렌즈(L31)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 6 렌즈(L32)와, 양 오목의 렌즈인 제 7 렌즈(L33)로 구성된다.

고정 렌즈(L41)는 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈이다. 또한, 제 1 군(G1)~제 3 군(G3) 및 고정 렌즈(L41)에 있어서의 모든 렌즈는 비구면 렌즈이다.

본 실시예의 촬상 광학계(131)는 제 2 군(G2)과 제 3 군(G3)에서 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)에서 포커싱을 행한다.

이하의 표 9에 도 10에 나타낸 촬상 광학계(131)의 제원을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치는 표 2에 나타낸 조건을 만족시키고 있는 것을 알 수 있다. 또한, V단 광 다발의 최대 광 다발폭이 3.4㎜이기 때문에 화면 사이즈의 V 방향의 수치인 3.414㎜와 대략 동일한 수치를 실현하고 있다. 따라서, 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계가 실현되어 있다. 또한, 렌즈 전체 길이(L)가 30.00㎜로 짧기 때문에 촬상 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 소형의 촬상 광학계를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 L22, L31, L33 및 L41의 매질은 플라스틱이며, 유리 몰드 렌즈에 비교하여 비용의 저감이 도모된다.

(실시예 5)

도 11은 본 실시예의 촬상 광학계(141)의 단면도이다. 촬상 광학계(141)는 상기 제 1 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(1)의 실시예이다. 도 11에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 촬상 광학계(141)는 프리즘(P)의 후방에 순서대로 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)의 후방에는 적외선 필터(IRF), 촬상 소자(50)가 순서대로 배치되어 있다. 조리개(S)는 제 1 군(G1)의 전단(피사체측)에 배치되어 있다.

제 1 군(G1)은 조리개(S)와, 조리개(S)의 후방에 위치하는 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 1 렌즈(L11)와, 양 볼록 렌즈인 제 2 렌즈(L12)와, 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 3 렌즈(L13)로 구성된다.

제 2 군(G2)은 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 4 렌즈(L21)와, 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 5 렌즈(L22)와, 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 6 렌즈(L23)로 구성된다.

제 3 군(G3)은 양 볼록 렌즈인 제 7 렌즈(L31)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 8 렌즈(L32)와, 양 오목의 렌즈인 제 9 렌즈(L33)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 10 렌즈(L34)로 구성된다. 또한, 제 1 군(G1)~제 3 군(G3)에 있어서의 모든 렌즈는 비구면 렌즈이다.

그리고, 본 실시예의 촬상 광학계(141)는 제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)을 각각 이동시켜 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)을 움직여 포커싱을 행한다.

이하의 표 10에 도 11에 나타낸 촬상 광학계(141)의 제원을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치는 표 1에 나타낸 조건을 만족시키고 있는 것을 알 수 있다. 또한, V단 광 다발의 최대 광 다발폭이 3.6㎜이기 때문에 화면 사이즈의 V 방향의 수치인 3.414㎜와 대략 동일한 수치를 실현하고 있다. 따라서, 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계가 실현되어 있다. 또한, 렌즈 전체 길이(L)가 29.83㎜로 짧기 때문에 촬상 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 소형의 촬상 광학계를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 L13, L22, L23 및 L34의 매질은 플라스틱이며, 유리 몰드 렌즈에 비교하여 비용의 저감이 도모된다.

(실시예 6)

도 12는 본 실시예의 촬상 광학계(151)의 단면도이다. 촬상 광학계(151)는 상기 제 4 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(31)의 실시예이다. 도 12에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 촬상 광학계(151)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 제 1 군(G1)을 구비하고, 제 1 군(G1)의 후방에 양의 파워를 가진 고정 렌즈군인 제 2 군(G2)을 구비하고, 제 2 군(G2)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)의 후방에는 적외선 필터(IRF), 촬상 소자(50)가 순서대로 배치되어 있다. 조리개(S)는 후술하는 제 3 군(G3)의 제 7 렌즈(L32)와 제 8 렌즈(L33) 사이에 배치되어 있다.

제 1 군(G1)은 양 볼록 렌즈인 제 1 렌즈(L11)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 2 렌즈(L12)로 구성된다.

제 2 군(G2)은 양 볼록 렌즈인 제 3 렌즈(L21)와, 양 오목의 렌즈인 제 4 렌즈(L22)와, 양 볼록의 렌즈인 제 5 렌즈(L23)로 구성된다.

제 3 군(G3)은 양 볼록 렌즈인 제 6 렌즈(L31)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 7 렌즈(L32)를 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)은 제 7 렌즈(L32)의 후방에 조리개(S)를 통해서 배치되는 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 8 렌즈(L33)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 9 렌즈(L34)를 구비한다. 또한, 제 1 군(G1)~제 3 군(G3)에 있어서의 모든 렌즈는 비구면 렌즈이다.

그리고, 본 실시예의 촬상 광학계(151)는 제 2 군(G2)을 고정으로 하고, 제 1 군(G1)과 제 3 군(G3)을 각각 이동시켜 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)을 움직여 포커싱을 행한다.

이하의 표 11에 도 12에 나타낸 촬상 광학계(151)의 제원을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치는 표 4에 나타낸 조건을 만족시키고 있는 것을 알 수 있다. 또한, V단 광 다발의 최대 광 다발폭이 4.0㎜이기 때문에 화면 사이즈의 V 방향의 수치인 3.414㎜에 가까운 수치를 실현하고 있다. 따라서, 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계가 실현되어 있다. 또한, 렌즈 전체 길이(L)가 30.00㎜로 짧기 때문에 촬상 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 소형의 촬상 광학계를 제공할 수 있다.

(실시예 7)

도 13은 본 실시예의 촬상 광학계(161)의 단면도이다. 촬상 광학계(161)는 상기 제 5 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(41)의 실시예이다. 도 13에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 촬상 광학계(161)는 프리즘(P)의 후방에 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 제 1 군(G1)을 구비하고, 제 1 군(G1)의 후방에 양의 파워를 가진 고정 렌즈군인 제 2 군(G2)을 구비하고, 제 2 군(G2)의 후방에 양의 파워를 가진 가동 렌즈군인 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)의 후방에는 적외선 필터(IRF), 촬상 소자(50)가 순서대로 배치되어 있다. 조리개(S)는 프리즘(P)의 후면에 배치되어 있다.

제 1 군(G1)은 양 볼록 렌즈인 제 1 렌즈(L11)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 2 렌즈(L12)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 3 렌즈(L13)로 구성된다.

제 2 군(G2)은 양 볼록 렌즈인 제 4 렌즈(L21)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 5 렌즈(L22)와, 양 볼록 렌즈인 제 6 렌즈(L23)로 구성된다.

제 3 군(G3)은 양 오목의 렌즈인 제 7 렌즈(L31)와, 양 볼록 렌즈인 제 8 렌즈(L32)와, 양 볼록 렌즈인 제 9 렌즈(L33)로 구성된다. 또한, 제 1 군(G1)~제 3 군(G3)에 있어서의 모든 렌즈는 비구면 렌즈이다.

그리고, 본 실시예의 촬상 광학계(161)는 제 2 군(G2)을 고정으로 하고, 제 1 군(G1)과 제 3 군(G3)을 연결하여 연동시켜 이동시킴으로써 주밍을 행한다. 포커싱은 기계적으로는 행하지 않고, EDoF 기능으로 행한다.

이하의 표 12에 도 13에 나타낸 촬상 광학계(161)의 제원을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치는 표 5에 나타낸 조건을 만족시키고 있는 것을 알 수 있다. 또한, V단 광 다발의 최대 광 다발폭이 4.0㎜이기 때문에 화면 사이즈의 V 방향의 수치인 3.414㎜에 가까운 수치를 실현하고 있다. 따라서, 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계가 실현되어 있다. 또한, 렌즈 전체 길이(L)가 30.00㎜로 짧기 때문에 촬상 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 소형의 촬상 광학계를 제공할 수 있다.

(실시예 8)

도 14는 본 실시예의 촬상 광학계(171)의 단면도이다. 이 단면도에 있어서의 각 렌즈의 유효 지름은 V단의 광 다발에 대응하는 것이다. 또한, 촬상 소자(50)의 중심(화면의 중심)에 투영되는 광선 다발과 상하의 V단의 광선 다발을 표시하고 있다. 촬상 광학계(171)는 상기 제 1 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(1)의 실시예이다.

도 14에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 촬상 광학계(171)는 광축 절곡 수단으로서 미러(REF)를 구비한다. 그리고, 미러(REF)의 직전에 방호 유리(PL)를 구비하고, 미러(REF)의 후방에 순서대로 양의 파워를 갖는 가동 렌즈군인 제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)을 구비한다. 또한, 제 3 군(G3)의 후방에는 적외선 필터(IRF), 촬상 소자(50)가 순서대로 배치되어 있다. 조리개(S)는 제 1 군(G1)의 전단(피사체측)에 배치되어 있다.

제 1 군(G1)은 양 볼록 렌즈인 제 1 렌즈(L11)와, 제 2 렌즈(L12) 및 제 3 렌즈(L13)의 접합 렌즈로 구성된다. 제 2 렌즈(L12)는 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈이며, 제 3 렌즈(L13)는 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈이다.

제 2 군(G2)은 양 볼록 렌즈인 제 4 렌즈(L21)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 5 렌즈(L22)와, 앞면이 오목, 후면이 볼록인 메니스커스 렌즈인 제 6 렌즈(L23)로 구성된다.

제 3 군(G3)은 양 볼록 렌즈인 제 7 렌즈(L31)와, 양 볼록 렌즈인 제 8 렌즈(L32)와, 조리개(S)를 통해서 제 8 렌즈(L32)의 후방에 배치되는 양 오목의 렌즈인 제 9 렌즈(L33)와, 앞면이 볼록, 후면이 오목인 메니스커스 렌즈인 제 10 렌즈(L34)로 구성된다.

그리고, 본 실시예의 촬상 광학계(171)는 제 1 군(G1), 제 2 군(G2), 제 3 군(G3)을 움직여 주밍을 행하고, 제 1 군(G1)을 움직여 포커싱을 행한다.

이하의 표 13에 도 14에 나타낸 촬상 광학계(171)의 제원을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치는 표 1에 나타낸 조건을 만족시키고 있는 것을 알 수 있다. 또한, V단 광 다발의 최대 광 다발폭이 3.2㎜이기 때문에 화면 사이즈의 V 방향의 수치인 2.788㎜에 가까운 수치를 실현하고 있다. 따라서, 피사체 방향의 두께가 얇은 박형의 촬상 광학계가 실현되어 있다. 또한, 렌즈 전체 길이(L)가 28.67㎜로 짧기 때문에 촬상 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 용이하게 내장 가능한 소형의 촬상 광학계를 제공할 수 있다.

(실시예 전체)

이상의 실시예를 정리하면 제 1 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(1)의 실시예는 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 8이다. 또한, 제 2 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(11)의 실시예는 실시예 2와 실시예 4이다. 또한, 제 3 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(21)의 실시예는 실시예 3, 제 4 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(31)의 실시예는 실시예 6, 제 5 실시형태에서 서술한 촬상 광학계(41)의 실시예는 실시예 7이다.

또한, 조리개(S)가 프리즘(P)의 후면에 배치되어 있는 것은 실시예 1, 실시예 4 및 실시예 7이며, 제 1 군에 배치되어 있는 것은 실시예 2와 실시예 5이며, 제 3 군에 배치되어 있는 것은 실시예 3, 실시예 6 및 실시예 8이다. 또한, 실시예 1~실시예 7은 광축 절곡 수단으로서 프리즘(P)을 구비하고, 실시예 8은 광축 절곡 수단으로서 미러(REF)를 구비한다. 실시예 1과 실시예 4에서는 제 3 군(G3)의 뒤에 고정군이 배치되어 있다. 또한, 실시예 4와 실시예 5에서는 플라스틱의 다용에 의해 비용의 저감이 도모되는 것이 나타내어져 있다.

전체 제원에 관해서는 모든 실시예에서 화각 70°가 실현되어 있다. 화면 사이즈는 실시예 8에서 4.950㎜×2.788㎜, 그 밖의 실시예에서 4.552㎜×3.414㎜가 설정되어 있다. 와이드단에서의 FNO는 실시예 1에서 2.4, 그 밖의 실시예에서 2.8이 설정되어 있다. 줌비는 실시예 3에서 3.5배, 그 밖의 실시예에서 2.8배가 설정되어 있다. 촬상 광학계의 전체 길이는 모든 실시예에서 30.00㎜ 이하로 되어 있고, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 5 및 실시예 8에서는 설계 결과로서 30.00㎜를 하회하는 값이 되어 있다. 따라서, 촬상 광학계 전체의 소형화가 실현되어 있다. V단 광 다발의 최대 광 다발폭은 실시예 8에서 3.2㎜, 실시예 1과 실시예 4에서 3.4㎜, 실시예 2와 실시예 5에서 3.6㎜, 실시예 3, 실시예 6 및 실시예 7에서 4.0㎜로 되어 있다.

이상과 같은 전체 제원은 각각의 실시형태나 조리개면의 배치 등의 차에 의한 광학계의 수차 보정 능력의 차를 나타내는 것은 아니고, 개개의 제품에 있어서의 전체 제원의 한계와 밸런스는 성능, 비용, 사이즈 등의 모든 요구에 의거하여 개별적으로 검토되어야 하는 것이다.

각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|의 수치에 관해서이지만, 표 14에 나타내는 바와 같이 실시예 1, 2, 4~8을 집계하여 제 1 군(G1)은 최소가 0.8871, 최대가 2.1442이었다. 또한, 제 2 군(G2)은 최소가 0.5529, 최대가 6.8326, 제 3 군(G3)은 최소가 0.6513, 최대가 0.9284이었다. 따라서, 각 군(G1, G2, G3)의 각 군의 초점 거리(FGi)/|와이드단에서의 전체의 초점 거리(F)|에 관해서 실시형태에서 서술한 범위가 타당한 것을 알 수 있다.

(산업상 이용가능성)

본 발명의 촬상 광학계는 휴대 전화기나 소형의 디지털 스틸 카메라 등 광학계의 배치 스페이스에 한계가 있는 소형 전자 기기에 있어서의 이용은 당연하지만, 소형 전자 기기 이외의 렌즈를 내장한 기기 또는 일반적인 카메라의 광학계로서도 이용할 수 있는 가능성이 있다.

1, 11, 21, 31, 41, 101, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171 : 촬상 광학계
50 : 촬상 소자 G1 : 제 1 군
G2 : 제 2 군 G3 : 제 3 군
GF : 전방군 GR : 후방군
PL : 방호 유리 IRF : 적외선 필터
P : 프리즘 REF : 미러
S : 조리개 Ⅱ : 중간상
O : 중심축

Claims

배율 조정을 가능하게 하는 배율 조정 기능을 구비한 촬상 광학계로서,
피사체측에 광축을 절곡시키는 기능을 가진 광축 절곡 수단이 배치되고,
상기 광축 절곡 수단의 후방에 순서대로 실상인 중간상을 생성하는 양의 파워를 가진 제 1 군 렌즈와,
촬상소자의 세로방향 끝변의 중점에 입사되는 광선높이를 억제할 수 있도록, 축외 광 다발의 방향을 중심축측으로 굴절시키는 양의 파워를 가진 제 2 군 렌즈와,
상기 중간상을 촬상 소자에 결상시키는 양의 파워를 가진 제 3 군 렌즈를 적어도 구비하고,
상기 제 1 군 렌즈, 상기 제 2 군 렌즈, 상기 제 3 군 렌즈에서 상기 배율 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
배율 조정을 가능하게 하는 배율 조정 기능을 구비한 촬상 광학계로서,
피사체측에 광축을 절곡시키는 기능을 가진 광축 절곡 수단이 배치되고,
상기 광축 절곡 수단의 후방에 순서대로 실상인 중간상을 생성하는 양의 파워를 가진 제 1 군 렌즈와,
촬상소자의 세로방향 끝변의 중점에 입사되는 광선높이를 억제할 수 있도록,축외 광 다발의 방향을 중심축측으로 굴절시키는 양의 파워를 가진 제 2 군 렌즈와,
상기 중간상을 촬상 소자에 결상시키는 양의 파워를 가진 제 3 군 렌즈를 적어도 구비하고,
상기 제 1 군 렌즈 및 상기 제 3 군 렌즈에서 상기 배율 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
초점 조정을 행하는 초점 조정 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 군 렌즈는 초점 조정을 위해서 가동된 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
배율 조정을 가능하게 하는 배율 조정 기능을 구비한 촬상 광학계로서,
피사체측에 광축을 절곡시키는 기능을 가진 광축 절곡 수단이 배치되고,
상기 광축 절곡 수단의 후방에 순서대로 실상인 중간상을 생성하는 양의 파워를 가진 제 1 군 렌즈와,
촬상소자의 세로방향 끝변의 중점에 입사되는 광선높이를 억제할 수 있도록,축외 광 다발의 방향을 중심축측으로 굴절시키는 양의 파워를 가진 제 2 군 렌즈와,
상기 중간상을 촬상 소자에 결상시키는 양의 파워를 가진 제 3 군 렌즈를 적어도 구비하고,
상기 제 1 군 렌즈와 상기 제 3 군 렌즈가 연결되고, 연동되어 이동함으로써 상기 배율 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
각 군 렌즈의 초점 거리를 와이드단에서의 전체 초점 거리의 절대값으로 나눈 값은,
상기 제 1 군 렌즈는 최소 0.5, 최대 3.0,
상기 제 2 군 렌즈는 0.5 이상,
상기 제 3 군 렌즈는 최소 0.5, 최대 1.5의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
배율 조정을 가능하게 하는 배율 조정 기능을 구비한 촬상 광학계로서,
피사체측에 광축을 절곡시키는 기능을 가진 광축 절곡 수단이 배치되고,
상기 광축 절곡 수단의 후방에 순서대로 실상인 중간상을 생성하는 양의 파워를 가진 제 1 군 렌즈와,
촬상소자의 세로방향 끝변의 중점에 입사되는 광선높이를 억제할 수 있도록,축외 광 다발의 방향을 중심축측으로 굴절시키는 양의 파워를 가진 제 2 군 렌즈와,
상기 중간상을 촬상 소자에 결상시키는 양의 파워를 가진 제 3 군 렌즈를 적어도 구비하고,
상기 제 1 군 렌즈와 상기 제 2 군 렌즈의 거리가 고정되어 전방군을 구성하고, 상기 제 3 군 렌즈는 후방군을 구성하고, 상기 전방군과 후방군에서 상기 배율 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 7 항에 있어서,
상기 전방군은 초점 조정을 위해서 가동으로 된 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
각 군 렌즈의 초점 거리를 와이드단에서의 전체 초점 거리의 절대값으로 나눈 값은,
상기 전방군이 최소 0.5, 최대 3.0,
상기 후방군이 최소 0.5, 최대 1.5의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광축 절곡 수단은 피사체 방향과 상기 촬상 소자의 단방향이 평행이 되도록 상기 광축을 절곡시키는 기능을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 10 항에 있어서,
상기 광축 절곡 수단은 프리즘 또는 미러인 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 군 렌즈, 상기 제 2 군 렌즈, 상기 제 3 군 렌즈는 1매의 렌즈 또는 렌즈군에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 군 렌즈의 후방에 고정 렌즈 또는 고정 렌즈군을 배치한 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.