JP6917000B2

JP6917000B2 - 反射屈折光学系及び撮像装置

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Publication number: JP6917000B2
Application number: JP2016256557A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　拙; 拙佐藤; 純平川; 田中　幸夫; 幸夫田中; 水上　雅文; 雅文水上
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP2018109673A; CN108254859A; CN108254859B

Description

本発明は、反射屈折光学系及び撮像装置、さらに詳しくは、明るくかつ光軸方向に薄く、携帯電話、モバイル機器、ロボット、車載用機器等の撮像装置に好適に組み込むことができる薄型の反射屈折光学系及びそれを組み込んだ撮像装置に関する。

従来より、光軸方向に薄い、すなわちレンズの被写体側第１面から結像位置までの光軸上の距離を示す「レンズ全長」の短い薄型の反射屈折光学系は、携帯電話の撮像系がその概略的厚さから突出する量を少なくするため等、各種の機器の分野から要望されている。

従来の薄型の反射屈折光学系としては、図１４に示すように、１枚レンズ構成であって、第１の撮像レンズ１１は、第１の中心部２１及び周辺部２２からなる物体側面１１ａと第２の中心部２３及び周辺部２４からなる結像側面１１ｂとを有し、第１の外周部２２へ入射した物体からの光を内部に透過させ、第２の外周部２４で内面反射させ、第１の中心部２１でさらに内面反射させ、第２の中心部２３を透過させて外部に出射する光学系が提案されている。１５はシールガラスを示し、１４ａは受光面を示す。（例えば、特許文献１参照）

さらに従来の他の薄型の反射屈折光学系としては、図１５に示すように、２枚レンズ構成であって、正（＋）屈折力を有する第１レンズＬ１及び負（−）屈折力を有する第２レンズＬ２が順に配置され、第１レンズの被写体側は、光軸を中心として形成される第２反射面Ｓ３及び第２反射面Ｓ３周辺に形成される第１透過面Ｓ１を含み、結像側は、光軸を中心として形成される第２透過面Ｓ４及び第２透過面Ｓ４周辺に形成される第１反射面Ｓ２を含み、第１透過面Ｓ１は、凹状の曲面且つ光軸に対して垂直な面である光学系が提案されている。５はイメージセンサを示す。（例えば、特許文献２参照）

薄型反射屈折光学系の光学性能を示す係数として、次に示す低背係数が使用される。
低背係数＝レンズ全長／有効結像円直径（最大像高の２倍）
ここで、レンズ全長とは、被写体側第１面から結像位置までの距離である。

特許文献１及び２の各実施例の低背係数及び焦点距離は以下の通りである。
低背係数焦点距離
特許文献１の実施例第１撮像レンズ 1.77 15.0
特許文献２の第１実施例 1.65 10.85
第２実施例 2.15 12.42
第３実施例 1.92 10.81

小型のデジタルカメラや携帯電話に内蔵されたカメラ機能において、撮影された像を電子的に拡大する、デジタルズームと呼ばれる機能が有る。該デジタルズームレンズは、光学ズームレンズのように、物理的に部材を動かさなくて済む機能であるが、あまり画像を拡大しすぎると、画質が低下してしまう。この画質の低下により、デジタルズームにより拡大できる範囲には制限がある。

一方、所望のズーム比を持った光学ズームレンズを所望のレンズ全長に形成することは、極めて困難であることが現実である。そこで、一本の光学レンズ系で撮像倍率を変化させることができるいわゆるズームレンズではないが、デジタルズーム撮像系の２種類以上のものを組み合わせ、あたかも一本の光学ズームレンズであるかのように使用できる「疑似ズームレンズ」が実用化されている。すなわち、該疑似ズームレンズにおいては、短い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系と第１撮像素子とを有する広角撮像系と、長い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系と第２撮像素子とを有する望遠撮像系が組合わされる。短いズーム焦点距離領域は、広角撮像系を使用して、そのデジタルズーム作動によって対応する。長いズーム焦点距離領域は、望遠撮像系を使用して、そのデジタルズーム作動によって対応する。そして、両デジタルズーム焦点距離領域を連続的に連結させることにより、あたかも一つのズームレンズの撮像系であるように構成する。

特開２００４−８５７２５号公報特開２０１６−１１４９３９号公報

従来、長焦点距離の結像光学系すなわち望遠レンズの作用効果に関し、明るくしかも小さい低背係数を有する薄型の反射屈折光学系を形成するという要望に十分対応しきれていない。それに加えて、薄型の反射屈折光学系においては、その「薄型」であることの制限から、上表に示すように産業上実現できる焦点距離には限度がある。しかも、望遠レンズがより長い焦点距離を求めるという一般的な要望に加えて、前記疑似ズームレンズの技術分野においては、以下の理由で従来技術より長焦点距離で薄型の反射屈折光学系が求められている。

現在製造販売されている疑似ズームレンズは、例えば、短い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系の焦点距離が２８ｍｍ（３５ｍｍフィルム換算値）、長い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系の焦点距離が５０ｍｍ（３５ｍｍフィルム換算値）である。一方、デジタルズームは、映像の鮮明さ等の性能が需要者に容認される範囲で、５倍位までのデジタルズーム倍率を得ることができる。従って、前記例において、短い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系では、焦点距離が２８ｍｍ〜１４０ｍｍ（３５ｍｍフィルム換算値）の範囲がデジタルズームできる。他方、長い焦点距離の単焦点レンズの結像光学系では、焦点距離が５０ｍｍ（３５ｍｍフィルム換算値）であり、５０ｍｍ〜２５０ｍｍ（３５ｍｍフィルム換算値）の範囲がデジタルズームできる。このような前記疑似ズームレンズにおいては、両デジタルズーム領域において、５０ｍｍ〜１４０ｍｍが重複しており、光学構成上無駄な部分が存在する。

一方、引用文献１においては、反射屈折光学系のレンズを望遠側撮像系として使用し、反射面を含まない普通のレンズ系を広角側撮像レンズとして採用し、これら２本の撮像レンズ系を回転可能なレンズ保持部によって保持して、撮像レンズを選択的に使用する構成になっており、疑似ズームの光学系に類似している。しかし、引用文献１で提供されている反射屈折光学系を用いた望遠側撮像系は、換算焦点距離が２１０ｍｍと長く、広角側撮像系でデジタルズームできる範囲を超え、良好な画質でこれら望遠側撮像系と広角側撮像系を組み合わせることができない。また、低背係数は１．７７程度と大きいので、薄い筐体に収めるためには小さな画面サイズで使用することとなり、良好な画質で見易い大きさの画像を求めることが困難になる。

（発明の目的）
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、所定の結像性能を有し、明るく、小さい低背係数を有する長焦点距離の反射屈折光学系を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本願第１発明は、
第１レンズと、前記第１レンズよりも結像側に空気間隔を設けて配置される第２レンズと、を含む反射屈折光学系であって、
前記第１レンズの被写体側面は、周辺領域が第１屈折面であり、中心領域に第２反射面が形成され、
前記第２レンズの結像側面は、中心領域が第２屈折面であり、周辺領域に第１反射面が形成され、
下記の条件式（１）を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
Ｈｍ２/Ｈｍ１≦０．６５・・・・・・・・・・・（１）
ただし、
Ｈｍ２：前記第２反射面の外径
Ｈｍ１：前記第１反射面の外径

第２発明は、第１発明の反射屈折光学系と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された撮像素子を備えた撮像装置である。

第１発明の反射屈折光学によれば、所定の結像性能を有し、明るく、小さい低背係数を有する長焦点距離の反射屈折光学系を構成することができる。
第２発明の撮像装置によれば、明るく、小さい低背係数を有する長焦点距離の反射屈折光学系を備えた結像性能に優れた小型で薄型の撮像装置を構成することができる。

第１発明の反射屈折光学系の第１実施例の光学断面図である。第１発明の反射屈折光学系の第１実施例の球面収差図である。第１発明の反射屈折光学系の第２実施例の光学断面図である。第１発明の反射屈折光学系の第２実施例の球面収差図である。第１発明の反射屈折光学系の第３実施例の光学断面図である。第１発明の反射屈折光学系の第３実施例の球面収差図である。第１発明の反射屈折光学系の第４実施例の光学断面図である。第１発明の反射屈折光学系の第４実施例の球面収差図である。第１発明の反射屈折光学系の第５実施例の光学断面図である。第１発明の反射屈折光学系の第５実施例の球面収差図である。第２発明の撮像装置の第１実施例の構成図である。第２発明の撮像装置の第２実施例の構成図である。第２発明の撮像装置の第２実施例を組み込んだ携帯電話の斜視図である。特許文献１に示される撮影レンズの光学断面図である。特許文献２に示される光学システムの光学断面図である。

以下、本発明の反射屈折光学系及びそれを備えた撮像装置について説明する。
第１発明の反射屈折光学系は、第１レンズと、前記第１レンズよりも結像側に空気間隔を設けて配置される第２レンズと、を含む反射屈折光学系であって、
前記第１レンズの被写体側面は、周辺領域が第１屈折面であり、中心領域に第２反射面が形成され、
前記第２レンズの結像側面は、中心領域が第２屈折面であり、周辺領域に第１反射面が形成され、
下記の条件式（１）を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
Ｈｍ２/Ｈｍ１≦０．６５・・・・・・・・・・・（１）
ただし、
Ｈｍ２：前記第２反射面の外径
Ｈｍ１：前記第１反射面の外径

ここで、中心領域とは、レンズの光軸を中心としたときのレンズ面の中心付近を指し、周辺領域とは、レンズ面から中心領域を除いた領域であって、レンズ面の外周付近を指す。また、以降では、各レンズにおける被写体側面の中心領域と結像側面の中心領域とで挟まれる部分をレンズの中心部分とも呼称し、各レンズにおける被写体側面の周辺領域と結像側面の周辺領域とで挟まれる部分をレンズの周辺部分とも呼称する。

第１発明の反射屈折光学系は、多くの屈折面及び反射面が一体のレンズ系として形成され、各面を共軸に成形研磨加工し、該成形研磨面の共軸を維持したまま保持し組み立てることが容易で、高い加工精度及び組み立て精度を得ることができる。

また、第１レンズと、第２レンズとを空気間隔を設けて配置することにより、第１屈折面及び第１反射面の間に５面又はそれ以上の屈折面及び反射面を設けることができる。その結果、多くの収差補正要素を確保でき、特に球面収差及びコマ収差を容易に補正でき、高い解像性能を得ることができる。また、空気間隔を設けることで、屈折面と空気間隔の境界で光線が透過する光軸からの高さ位置を下げることができ、第２反射面を小径化するうえで好ましい。

なお、第１レンズの被写体側、第１レンズと第２レンズとの間、又は、第２レンズの結像面側に、屈折力を有するレンズやフィルター等を配置してもよい。

さらに、第１発明の反射屈折光学系の第１レンズ及び第２レンズの少なくとも一方が、貼り合わせレンズであってもよい。

条件式（１）は、第２反射面の外径と第１反射面の外径の比を規定した式である。条件式（１）の範囲内であれば、レンズの明るさを明るくすることができる。

反射屈折光学系を撮像装置へ組み込む際のレンズ外径、回折の影響等のバランスを考慮すると、条件式（１）は、より好ましくは、
０．３５≦Ｈｍ２/Ｈｍ１≦０．６５・・・・・・・・・・・（１’）

さらに、当該条件式（１’）において上限値は、０．６０であることが好ましく、０．５５であることがより好ましい。また、当該条件式（１’）の下限値は、０．３６であることが好ましい。

前記第１屈折面及び前記第２反射面を単一レンズ部材上に形成することにより、第１屈折面と第２反射面の金型を同時に切削加工することができ、同軸精度を上げることができる。
また、単一曲率の第１レンズの結像側面を、第１屈折面の透過光、第１反射面の反射光及び第２反射面の反射光が透過するように構成することにより、それぞれのレンズ面の偏心による片ボケの発生等を抑えられ、好ましい。

第１発明の反射屈折光学系において、前記第１レンズの結像側面は、連続曲面であることが望ましい。前記第１レンズの結像側面を連続曲面にすると、複数の光束を重複させて前記第１レンズの結像側面を通過させることができる。これにより、所定のレンズ面でより太い光束を屈折させることができる。また、前記第１レンズの結像側面を連続曲面にすると、面形状が一様でないものと比べ、組み立ての際に芯ずれが起きてそれぞれの光束がずれて面に入射することとなっても、片ボケなどの非対称な像の劣化を最小限に抑えることができる。

ここで、連続曲面とは、滑らかで連続した面を指し、同一の曲率半径を有する形状および同一の非球面係数の形状の少なくとも何れかを満たす面であることが好ましいが、例えば、徐々に曲率半径が変化するような曲面であってもよい。

第１発明の反射屈折光学系は、下記の条件式（２）を満足することが望ましい。
０．５≦｜ｄ/Ｙ｜≦４．５・・・・・・・・（２）
ただし、
ｄ：第１反射面と第２反射面の空気換算間隔
Ｙ：最大像高
ここで、第１反射面と第２反射面の空気換算間隔とは、第１反射面と第２反射面の光軸上の距離を空気に換算した値である。

条件式（２）は、低背係数、及び解像性能に影響する球面収差及びコマ収差に関連する条件式である。条件式（２）の上限を超えると、第１反射面と第２反射面の空気換算間隔が大きくなり、低背係数が大きくなってしまうことから好ましくない。条件式（２）の下限を超えると、低背係数は小さくなり好ましいが、第１反射面と第２反射面の空気換算間隔を小さくし過ぎると、第１屈折面から入射した光線を同一の面にある第２反射面に到達するまでに急激に曲げることになるため、球面収差及びコマ収差が大きく発生し、補正が困難になる。

これらの効果を得る上で、条件式（２）の上限値は、３．０であることが好ましく、２．５であることがより好ましく、２．０であることがより好ましい。また、条件式（２）の下限値は、０．６であることが好ましく、０．７であることがより好ましく、０．８であることがさらにより好ましい。

第１発明の反射屈折光学系は、下記の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．２≦（ｆ１２）/ｆ≦０．６・・・・・・・・（３）
ただし、
ｆ１２：第１屈折面から第１反射面までの合成焦点距離
ｆ：当該反射屈折光学系の焦点距離

条件式（３）は、レンズ全長及び解像性能、特に球面収差及びコマ収差に関連する条件式である。条件式（３）の上限を超えると、レンズ全長が長くなり好ましくない。条件式（３）の下限を超えると、レンズ全長が短くなり好ましいが、球面収差及びコマ収差の補正が困難になる。

条件式（３）の上限を満足すること、つまり第１屈折面から第１反射面までの正の屈折力を強くすることにより、第１屈折面に入射した光線が第１反射面に入射するまでに光線高さを下げることができる。第１反射面で反射した光線は、第１屈折面に入射した光線が第１反射面に到達するまでに通過する面と同一の面を通過することで、更に光線高さを下げて第２反射面に入射する。このことによって、第２反射面の有効径を小さくし、反射屈折光学系の明るくしかつ低背係数を小さくすることを同時に達成することができる。

これらの効果を得る上で、条件式（３）の上限値は、０．５５であることが好ましく、０．５であることがより好ましく、０．４５であることがさらにより好ましい。また、条件式（３）の下限値は、０．２５であることが好ましく、０．３であることがより好ましい。

第１発明の反射屈折光学系は、下記の条件式（４）を満足することが望ましい。
Ｖｐ１＞Ｖｐ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
ただし、
Ｖｐ１：第１レンズのアッベ数
Ｖｐ２：第２レンズのアッベ数

条件式（４）は、第１レンズと第２レンズの材料に関する式であり、第２レンズのアッベ数が第１レンズより小さいことを示している。
第１レンズの屈折面は全て正の屈折力を持っており、正方向の色収差を発生する。また、第２レンズの周辺領域の屈折面は光線が２度通過することから、色収差を打ち消し合う。そのため、第２レンズの周辺領域の屈折面ではほとんど色収差が発生しない。一方、第２レンズの中心部分は負の屈折力を持っているため、負方向の色収差を発生する。
本発明の光学系は、全体で正の屈折力を有することから、第２レンズの中心部分は第１レンズの正の屈折力より弱い負の屈折力を有する。そのことから、それぞれの部分で発生した色収差を打ち消しあって補正するためには、第２レンズは第１レンズよりアッベ数が小さい材料を使うことが好ましい。

第１発明の反射屈折光学系は、下記の条件式（５）を満足することが望ましい。
ｆ／ｆｒ２≦１．５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
ただし、
ｆ：当該反射屈折光学系の焦点距離
ｆｒ２：前記第２レンズの中心部分の焦点距離

条件式（５）は、第２レンズの中心部分の屈折力と全体の屈折力の比を規定した式である。つまり、屈折力は焦点距離の逆数であることから、第２レンズの中心領域の焦点距離の逆数（１／ｆｒ２）を光学系全体の焦点距離の逆数（１／ｆ）で割ったものである。

第２レンズの中心部分の焦点距離とは、第２レンズの被写体側の中心領域から第２レンズの結像側の中心領域までの合成焦点距離のことを指す。第２レンズの中心部分は、負の屈折力又は弱い正の屈折力を有することが好ましい。条件式（５）の上限を超えると、正の屈折力が強くなりすぎてしまうことから、軸外の光束を跳ね上げる作用が弱まることで画角が狭まり、疑似ズームレンズに適さない。

さらに、像面の倒れによる軸外の解像性能の悪化を防ぐために、条件式（５）は、
−１．８≦ｆ／ｆｒ２≦１．５・・・・・・・・・・・・・（５’）
を満足することが好ましい。

さらに、条件式（５）の上限値は、１．４であることが好ましく、１．３であることがより好ましい。また、条件式（５）の下限値は、−１．７であることが好ましく、−１．５であることがより好ましい。

第１発明の反射屈折光学系は、下記の条件式（６）を満足することが望ましい。
０．８≦Ｄ／ｆ≦１．５・・・・・・・・・・・・・・（６）
ただし、
Ｄ：当該反射屈折光学系の光学全長
ｆ：当該反射屈折光学系の焦点距離

条件式（６）は、望遠比を規定した式である。ここで、光学全長とは、光学特性に影響を与える全要素の光軸方向における間隔の総計であり、反射屈折光学系においては反射面によって折り返された光軸を引き延ばした場合の被写体側第１面から結像位置（像面）までの距離を指す。条件式（６）の下限を超えると、各構成レンズの屈折力が強くなるため、諸収差が増大し、軸外及び軸上の解像性能が悪くなる。反射屈折レンズは望遠比を小さくしなくても、レンズ全長を短くすることが可能である。条件式（６）の上限を超えると、光学全長が長くなり過ぎることでレンズ全長が長くなり、屈折レンズと比較して反射屈折レンズを用いる優位性がなくなってしまう。

これらの効果を得る上で、条件式（６）の上限値は、１．４であることが好ましく、１．３であることがより好ましく、１．１であることがさらにより好ましい。また、条件式（６）の下限値は、０．９であることがより好ましい。

第１発明の反射屈折光学系は、下記の条件式（７）を満足することが望ましい。
１．６≦ＴＬ／Ｙ≦３．０・・・・・・・・・・・・・（７）
ただし、
ＴＬ：当該反射屈折光学系のレンズ全長
Ｙ：最大像高

条件式（７）は低背であることを規定した式である。条件式（７）の上限を超えると、光学系の最大像高に対するレンズ全長が大きくなり、光学系が大型化してしまう。条件式（７）の下限を超えると、各面のパワーを大きくする必要があり、球面収差及びコマ収差が大きく発生し、補正が困難になる。

これらの効果を得る上で、条件式（７）の上限値は、２．８であることが好ましく、２．６であることが好ましく、２．４であることが好ましく、２．３であることがより好ましい。また、条件式（７）の下限値は、１．８であることが好ましく、１．９であることが好ましく、２．０であることがより好ましい。

第１発明の反射屈折光学系は、前記第１屈折面が、光軸に近い部分から周辺に向かって、被写体側から見て凸から凹に変化することが望ましい。

第１発明の反射屈折光学系は、第１屈折面をこのように構成することにより、コマ収差及び高次の球面収差の補正を有利に行うことができる。

第１発明の反射屈折光学系は、第１反射面と第２反射面が裏面鏡であることが望ましい。

第１発明の反射屈折光学系は、第１反射面と第２反射面を裏面鏡とすることによって、鏡面のゴミの付着を防ぎ、かつ鏡面の損傷からの保護を有効に行うことができる。また、小さい低背係数を確保しながら、球面収差などの補正に有効な面を増やすことができる。

第２発明の撮像装置は、第１発明の反射屈折光学系と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された撮像素子とを備えることによって構成される。
このように構成される第２発明の撮像装置は、明るく、長焦点距離を有し、さらに、小さい低背係数を有する薄型の反射屈折光学系を備えた撮像装置を構成することができる。

第２発明の撮像装置は、第１発明の反射屈折光学系を疑似ズームレンズの一つの撮像光学系として使用すると、第１発明の反射屈折光学系の明るくしかも小さい低背係数を有し長焦点距離であるという効果をより有効に活用し、高い結像性能を有する撮像装置を構成することができる。

以下、第１発明の反射屈折光学系及び第２発明の撮像装置の実施例を、添付図面に基づいて説明する。各実施例に関し、非球面係数を示す表は、次式に示されるコーニック定数及び偶数次非球面係数を示す。
z=ch²/[1+{1-(1+k)c²h²}^1/2]+A4h⁴+A6h⁶+A8h⁸+A10h¹⁰・・・
（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）

反射屈折光学系の光学断面図には、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、屈折面Ｒ１、屈折面Ｒ２、屈折面Ｒ３、屈折面Ｒ４、屈折面Ｒ５、屈折面Ｒ６、屈折面Ｒ７、屈折面Ｒ８、屈折面Ｒ９、屈折面Ｒ１０、第１反射面Ｍ１、第２反射面Ｍ２を示す。

実施例の収差図において、一点鎖線は、波長６５６ｎｍの球面収差を示す。実線は、波長５８８ｎｍの球面収差を示す。長破線は、波長５４６ｎｍの球面収差を示す。中破線は、波長４８６ｎｍの球面収差を示す。短破線は、波長４３６ｎｍの球面収差を示す。

球面収差図において、「遮光された光束」とは、第１レンズに入射する光束のうち、第２反射面で遮光された光束を示しており、光学性能には関与しない。一方、光学系を通過した光束を示す「有効光束」が光学性能に関与する球面収差を表している。

（第１実施例）
第１実施例の反射屈折光学系の構成は、図１に示すように、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２を有する。

第１レンズＬ１は、被写体側面において、周辺領域に屈折面Ｒ１（第１屈折面）を有し、中心領域に第２反射面Ｍ２を有する。第１レンズＬ１はまた、結像側面において、周辺領域に屈折面Ｒ２を有し、中心領域に屈折面Ｒ５及び屈折面Ｒ６を有する。

第２レンズＬ２は、被写体側面において、周辺領域に屈折面Ｒ３を有し、中心領域に屈折面Ｒ４及び屈折面Ｒ７を有する。第２レンズＬ２はまた、結像側面において、周辺領域に第１反射面Ｍ１を有し、中心領域に屈折面Ｒ８（第２屈折面）を有する。

第２レンズＬ２は、被写体側面の屈折面Ｒ４と屈折面Ｒ７の間にゴースト防止バッフルＢが配置され、また、結像側面の第１反射面Ｍ１と屈折面Ｒ８の間にゴースト防止Ｖ溝Ｃが形成される。

第１実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図２に示す。
第１実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表１に示す。第１実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表２に示す。なお、各実施例のレンズデータにおいて、内径及び外径の欄に記載された数値は、内径及び外径の１／２を示す。

（第２実施例）
第２実施例の反射屈折光学系の構成は、図３に示すように、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２を有する。

第２レンズＬ２は、被写体側面において、周辺領域に屈折面Ｒ３を有し、中心領域に屈折面Ｒ４及びＲ７を有し、第２レンズＬ２はまた、結像側面において、周辺領域に第１反射面Ｍ１を有し、中心領域に屈折面Ｒ８（第２屈折面）を有する。

第２実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図４に示す。
第２実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表３に示す。第２実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表４に示す。

（第３実施例）
第３実施例の反射屈折光学系の構成は、図５に示すように、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２を有する。

第１レンズＬ１は、被写体側面の屈折面Ｒ１と第２反射面Ｍ２の間にゴースト防止Ｖ溝Ｃが形成される。また、第２レンズＬ２は、被写体側面の屈折面Ｒ４と屈折面Ｒ７の間にゴースト防止バッフルＢが配置される。

第３実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図６に示す。
第３実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表５に示す。表５において、面番号８は、仮想面であり、ゴースト防止バッフルＢの位置と外径を示す。第３実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表６に示す。

（第４実施例）
第４実施例の反射屈折光学系の構成は、図７に示すように、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３を有する。

第２レンズＬ２は、被写体側面において、周辺領域に屈折面Ｒ３を有し、中心領域に屈折面Ｒ９を有する。第２レンズＬ２はまた、結像側面において、周辺領域に第１反射面Ｍ１を有し、中心領域に屈折面Ｒ１０（第２屈折面）を有する。

第３レンズＬ３は、被写体側面において、屈折面Ｒ７を有する。第３レンズＬ３はまた、結像側面において、屈折面Ｒ８を有する。

第３レンズＬ３は、その周囲にであって、かつ第２レンズＬ２の被写体側面の屈折面Ｒ４及びＲ９の間の位置に、ゴースト防止バッフルＢが配置される。

第４実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図８に示す。
第４実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表７に示す。第４実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表８に示す。

（第５実施例）
第５実施例の反射屈折光学系の構成は、図９に示すように、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第４レンズＬ４を有する。

第４レンズＬ４は、被写体側面に、中心領域に屈折面Ｒ９を有する。第４レンズＬ４はまた、結像側面に屈折面Ｒ１０を有する。

第５実施例の反射屈折光学系の球面収差を、図１０に示す。
第５実施例の反射屈折光学系のレンズデータを、表９に示す。第５実施例の反射屈折光学系の非球面係数を、表１０に示す。

次に、各実施例の光学データ（ｍｍ）及び光学性能値を示す。なお、レンズ遮光率は、
レンズ遮光率＝（第１屈折面の内径／第１屈折面の外径）
と定義される。
実施例１実施例２実施例３実施例４実施例５
焦点距離 13.0 13.0 13.5 13.5 135.0
Fno 1.6 2.1 1.4 1.7 1.9
レンズ遮光率 0.6 0.8 0.5 0.6 0.6
レンズ全長 5.5 5.5 5.8 5.4 54.4
第１屈折面の外径 8.0 6.2 8.9 8.0 60.0
最大画角(°) 23.6 22.4 21.4 20.0 8.1
第１反射面の外径の1/2 4.0 3.1 4.4 4.5 39.2
第２反射面の外径の1/2 1.9 1.6 1.7 1.9 15.3
最大像高 2.65 2.62 2.66 2.43 8.35
低背係数 1.03 1.04 1.09 1.11 3.26

以下に，各実施例の条件式（１）の値を示す。
実施例１実施例２実施例３実施例４実施例５
Hm1:第１反射面の外径 8.00 6.20 8.80 9.00 78.40
Hm2:第２反射面の外径 3.76 3.20 3.30 3.84 30.84
条件式（１）の値 0.47 0.52 0.38 0.43 0.39

以下に、各実施例の条件式（２）の値を示す。

以下に、各実施例の条件式（３）の値を示す。

以下に、各実施例の条件式（４）の値を示す。

以下に、各実施例の条件式（５）の値を示す。

以下に、各実施例の条件式（６）の値を示す。

以下に、各実施例の条件式（７）の値を示す。

本願第２発明の撮像装置の第１実施例は、図１１に示すように、第１発明の反射屈折光学系１００を形成する第１保護ガラスＧ１１，第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２と、これらの結像側に配置された第２保護ガラスＧ１２と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された第１撮像素子Ｐ１とを有する。これらの構成要素は、第１ハウジングＨ１によって支持される。第１撮像素子Ｐ１から出力される画像信号は、デジタルズーム処理されて、デイスプレー（図示せず）によって画像表示される。

本願第２発明の撮像装置の第２実施例は、図１２に示すように、前記第２発明の第１実施例の撮像装置の第１反射屈折光学系１００に加えて、第１保護ガラスＧ１１，５枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５，これらのレンズの結像側に配置された第３保護ガラスＧ３と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された第２撮像素子Ｐ２とを有する屈折光学系２００を備える。第１反射屈折光学系１００と第２屈折光学系２００は、それらの光軸が実質上平行であり、それらのズーム撮像領域は連続的である。これらの構成要素は、第２ハウジングＨ２によって支持される。

第１撮像素子Ｐ１及び第２撮像素子Ｐ２から出力される画像信号は、それぞれデジタルズーム処理されて、デイスプレー（図示せず）によって択一的に画像表示される。第１反射屈折光学系１００は、望遠ズーム領域を担い、第２屈折光学系２００は、広角ズーム領域を担う。

本願第２発明の撮像装置の第２実施例の撮像装置を組み込んだ携帯電話は、図１３に示すように、携帯電話５００のデイスプレー（図示せず）の配置されていない裏面の隅部に設けられた撮像窓Ｔに、第１反射屈折光学系１００及び第２屈折光学系２００を配置される。

Ｌ１第１レンズ
Ｌ２第２レンズ
Ｃゴースト防止Ｖ溝
Ｂゴースト防止バッフル
Ｒ１〜Ｒ１０屈折面
Ｍ１第１反射面
Ｍ２第２反射面
Ｈ１第１ハウジング
Ｈ２第２ハウジング
１００第１反射屈折光学系
２００第２屈折光学系

Claims

第１レンズと、前記第１レンズよりも結像側に空気間隔を設けて配置される第２レンズと、を含む反射屈折光学系であって、
前記第１レンズの被写体側面は、周辺領域が第１屈折面であり、中心領域に第２反射面が形成され、
前記第２レンズの結像側面は、中心領域が第２屈折面であり、周辺領域に第１反射面が形成され、
下記の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（４）を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
Ｈｍ２/Ｈｍ１≦０．６５・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ただし、Ｈｍ２：前記第２反射面の外径
Ｈｍ１：前記第１反射面の外径
０．５≦｜ｄ/Ｙ｜≦４．５・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ただし、ｄ：前記第１反射面と前記第２反射面の空気換算間隔
Ｙ：最大像高
Ｖｐ１＞Ｖｐ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
ただし、Ｖｐ１：前記第１レンズのアッベ数
Ｖｐ２：前記第２レンズのアッベ数
第１レンズと、前記第１レンズよりも結像側に空気間隔を設けて配置される第２レンズと、を含む反射屈折光学系であって、
前記第１レンズの被写体側面は、周辺領域が第１屈折面であり、中心領域に第２反射面が形成され、
前記第２レンズの結像側面は、中心領域が第２屈折面であり、周辺領域に第１反射面が形成され、
下記の条件式（１）、条件式（４）及び条件式（６）を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
Ｈｍ２/Ｈｍ１≦０．６５・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ただし、Ｈｍ２：前記第２反射面の外径
Ｈｍ１：前記第１反射面の外径
Ｖｐ１＞Ｖｐ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
ただし、Ｖｐ１：前記第１レンズのアッベ数
Ｖｐ２：前記第２レンズのアッベ数
０．８≦Ｄ／ｆ≦１．５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
ただし、Ｄ：当該反射屈折光学系の光学全長
ｆ：当該反射屈折光学系の焦点距離
前記第１レンズの結像側面は、連続曲面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射屈折光学系。
下記の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちの一項に記載の反射屈折光学系。
０．２≦（ｆ１２）/ｆ≦０．６・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ただし、ｆ１２：前記第１屈折面から前記第１反射面までの合成焦点距離
ｆ：当該反射屈折光学系の焦点距離
下記の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちの一項に記載の反射屈折光学系。
ｆ／ｆｒ２≦１．５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
ただし、ｆ：当該反射屈折光学系の焦点距離
ｆｒ２：前記第２レンズの中心部分の焦点距離
下記の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１〜請求項５のうちの一項に記載の反射屈折光学系。
１．６≦ＴＬ／Ｙ≦３．０・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
ただし、ＴＬ：当該反射屈折光学系のレンズ全長
Ｙ：最大像高
前記第１屈折面が、光軸に近い部分から周辺に向かって、被写体側から見て凸から凹に変化することを特徴とする請求項１〜請求項６のうちの一項に記載の反射屈折光学系。
前記第１反射面と前記第２反射面は、裏面鏡であることを特徴とする請求項１〜請求項７のうちの一項に記載の反射屈折光学系。
請求項１〜請求項８のうちの一項に記載の反射屈折光学系と、該反射屈折光学系の結像位置に配置された撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
２つの光学系と、該２つの光学系の各々の結像位置に配置された撮像素子とを備えた撮像装置であって、前記２つの光学系の少なくとも何れかは請求項１〜請求項８に記載の反射屈折光学系であることを特徴とする撮像装置。