JP6207963B2 - 屈曲撮像光学系 - Google Patents

Description

本発明は、屈曲光学系を含む撮像光学系に関する。

近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の主として撮影を目的とした携帯電子機器や、カメラ付き携帯電話機や携帯情報端末といった付随的に撮影機能を備えた携帯電子機器が広く普及しており、こうした携帯電子機器に搭載される撮像ユニットの小型化が求められている。撮像ユニットの小型化の手段として、プリズムやミラーなどの反射素子（屈曲素子）の反射面を用いて光束を反射（屈曲）させる屈曲光学系によって撮像用の光学系を構成したものが知られている。屈曲光学系を含む撮像光学系（以下屈曲撮像光学系）は、特に被写体からの入射光の進行方向における撮像ユニットの薄型化を実現するのに有利である。

特開２００６−２６７３９１号公報 特開２０１０−２４３７６３号公報 特開２０１３−１０５０４９号公報

一方、薄型化が可能な屈曲撮像光学系においても、より明るい小Ｆ値化が要求されている。小Ｆ値化は、一般的にはレンズ径を増大させるため、薄型化の要求と相容れない。特に最も物体側のレンズ群中に反射面（屈曲素子）が存在する屈曲撮像光学系は、屈曲後光軸上に位置するレンズ群中に、軸上光束有効径（軸上光束径）が大径の光束を透過させるレンズ群が存在するため、小Ｆ値化を図ると、このレンズ群も大径化し、薄型化の阻害要因となる。

従来、レンズ（群）の小型化（小径化）を図るために、円形レンズ（群）の周縁一部をカットした非円形レンズが知られている（特許文献１ないし３）。しかし、これらの非円形レンズは、該非円形レンズを含む結像光学系の結像面（撮像素子）が矩形（非円形）であることから、結像面の外側に到達する光束のみが通過する部分を除去するという技術思想に基づくものであった。つまり、従来の非円形レンズは、軸上光束有効半径（光軸上の物点を発し、その光学系を透過して光軸上の像点に到達する光線群（光束）のうち、レンズ最周縁部を通過する光線とレンズ光学面の交点と光軸を結ぶ垂線の長さ）の外側の、結像面外側に到達する軸外光線のみが通過する部分を除去しているに過ぎないため、小径化（小型化）が不十分であり、屈曲撮像光学系に採用しても十分な薄型化を図ることができない。

本発明は、以上の技術背景に基づき、屈曲撮像光学系において、小Ｆ値化とさらなる薄型化を両立させることのできる屈曲撮像光学系を得ることを目的とする。

本発明は、軸上光束有効半径を基準として、該軸上光束有効半径内のレンズの有効光学面（結像に関与する光束が通過する面）の特定の部分を切除する（つまり、結像に関与する光束の一部をカットする）ことで、屈曲撮像光学系のさらなる薄型化を図ったものである。

本発明は、屈曲撮像光学系の屈曲後光軸上に位置する軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面の形状に着目し、この大径レンズの屈曲前後の光軸を含む平面と直交し屈曲後光軸を含む面内における軸上光束有効半径を基準として、屈曲後光軸から被写体側とは反対側への有効光学面の長さを、軸上光束有効半径より小さくして異形（非円形）とし、かつ該大径異形レンズの被写体側への長さと、その反対側への長さの比を一定の範囲に抑えれば、画像処理により光学性能の劣化を抑えつつ、薄型化を図ることができるという着眼に基づいてなされたものである。大径レンズの有効光学面を非円形とすると、撮像面に入射する光束が非対称となるため、理論上は方位毎（縦横）の解像力差が生じるが、十分に収差補正がなされていれば実使用上の不具合はなく、周辺光量が非対称となる問題についても画像処理によって補正可能である。また、屈曲撮像光学系では、屈曲素子の前方（被写体側）に負または正のレンズを配置することが一般的であることから、屈曲後光学系中のレンズ群の光軸から被写体側への長さは犠牲にする必要がないという事情もある。

本発明は、被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、
上記屈曲後レンズ系中のレンズ群のうち、軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面の外形を上記屈曲後光軸方向から見たとき非円形としたこと、
上記大径非円形レンズの有効光学面は、上記屈曲後光軸に沿って見て、屈曲前光軸と平行な光束入射側に向かう方向と反対方向を“Ｌ方向”、屈曲前後の光軸を含む面と直交する方向を“Ｈ方向”とし、上記大径非円形レンズの有効光学面の軸上光束有効半径内でＨ方向における最も外側の点と光軸との距離を“ＲＨ”としたとき、Ｌ方向を除いてＲＨを半径とする円形をなしており、上記Ｌ方向においては、上記屈曲前後の光軸を含む面と直交し、屈曲後光軸と平行な辺を有していること、及び
上記有効光学面形状は、次の条件式（１）及び（２）を満足すること、を特徴としている。
（１）ＲＵ＞ＲＬ
（２）（ＲＵ＋ＲＬ）＜２ＲＨ
但し、屈曲後光軸に沿って見て、屈曲前光軸と平行な光束入射側に向かう方向を“Ｕ方向”としたとき、
ＲＵ：上記大径非円形レンズの有効光学面の軸上光束有効半径内でＵ方向における最も外側の点と光軸との距離、
ＲＬ：上記大径非円形レンズの有効光学面の軸上光束有効半径内でＬ方向における最も外側の点と光軸との距離、
である。
条件式（１）及び（２）を満足しないと、薄型化の効果が得られない。
上記大径非円形レンズの有効光学面の軸上光束有効半径内でＨ方向における最も外側の点と光軸との距離ＲＨは、屈曲前後の光軸を含む平面と直交し屈曲後光軸を含む面内における軸上光束有効半径である。
上記大径非円形レンズの有効光学面は、上記Ｌ方向を除いて軸上光束有効半径の円形をなしており（ＲＵ=ＲＨであり）、上記Ｌ方向においては、上記屈曲前後の光軸を含む面と直交し、屈曲後光軸と平行な辺を有するＤカット形状を有している。

本発明は、さらに次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）０.５＜｛（ＲＵ＋ＲＬ）／２ＲＨ｝＜０.９
条件式（３）の下限を超えると、縦横の解像力差が大きくなり、画質が悪化する。
条件式（３）の上限を超えると、薄型化の効果が不十分となる。

本発明の屈曲撮像光学系は、一つの態様では、上記屈曲素子の被写体側に負または正のレンズ群を備えている。

本発明の屈曲撮像光学系は、別の態様では、被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、
上記屈曲後光軸上に位置する軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面を、この大径レンズの屈曲前後の光軸を含む平面と直交し屈曲後光軸を含む面内における軸上光束有効半径を基準として、屈曲後光軸から被写体側とは反対側への長さを、軸上光束有効半径より小さくして非円形としたこと、及び
上記屈曲撮像光学系は、全体として、物体側から順に、負レンズ群、正レンズ群が位置するレトロフォーカスタイプからなり、上記大径非円形レンズは、その正レンズ群中に含まれていること、を特徴としている。

本発明の屈曲撮像光学系は、さらに別の態様では、被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、
上記屈曲後光軸上に位置する軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面を、この大径レンズの屈曲前後の光軸を含む平面と直交し屈曲後光軸を含む面内における軸上光束有効半径を基準として、屈曲後光軸から被写体側とは反対側への長さを、軸上光束有効半径より小さくして非円形としたこと、及び
上記大径非円形レンズは、該屈曲撮像光学系の入射瞳形状が、該大径非円形レンズの有効光学面の形状と相似形になる位置に配置されていること、を特徴としている。
一般的に、開口絞りは、軸外の主光線が光軸と交わる位置に配置され、その面積は撮像面に到達する光量を変化させるが、その光軸方向から見た形状（円、四角、三角等）は撮像面の光量分布を変化させない。これに対し、本発明における大径非円形レンズ（大径異形レンズ）は、開口絞りに近い位置であって、屈曲撮像光学系の入射瞳形状を定める位置（入射瞳形状に影響を与える位置）に配置されていて、その有効光学面の形状は撮像面の光量分布にも影響を与える。

本発明の屈曲撮像光学系は、別言すると、所望の明るさ（Ｆ値）を得るための円形の入射瞳面積を基準として、異形の入射瞳形状の面積がこの基準の円形入射瞳面積と等しくなるように大径異形レンズの光学有効面形状を設定することにより、薄型化を実現しつつ、明るさを犠牲にすることなく、所望の明るさを得ている。つまり、『円形開口の軸上光束瞳面積＝異形開口の軸上光束瞳面積』を満足することにより、円形射出瞳と同じ明るさの光学系を得ることができる。ちなみに、異形開口の光学系でＦ値の定義を用いるには、『Ｆ値＝焦点距離/入射瞳径』なので、上記基準円形入射瞳径からＦ値を算出する。

本発明は、別の表現によると、被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、
上記屈曲後レンズ系中のレンズ群のうち、軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面の外形を上記屈曲後光軸方向から見たとき非円形として大径異形レンズとしたこと、及び
上記屈曲撮像光学系の入射瞳形状は、次の条件式（１’）及び（２’）を満足すること、
を特徴としている。
（１’）ＲＵ’＞ＲＬ’
（２’）（ＲＵ’＋ＲＬ’）＜２ＲＨ’
但し、
屈曲前光軸に沿って見て、屈曲後光軸と平行な撮像素子側に向かう方向を“Ｌ’方向”、その反対方向を“Ｕ’方向”、屈曲前後の光軸を含む面と直交する方向を“Ｈ’方向”としたとき、
ＲＵ’：上記入射瞳のＵ’方向における最も外側の点と光軸との距離、
ＲＬ’：上記入射瞳のＬ’方向における最も外側の点と光軸との距離、
ＲＨ’：上記入射瞳のＨ’方向における最も外側の点と光軸との距離、
である。

入射瞳形状は、さらに次の条件式（３’）を満足することが好ましい。
（３’）０.５＜｛（ＲＵ’＋ＲＬ’）／２ＲＨ’｝＜０.９

本発明は、被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、屈曲後レンズ系中のレンズ群のうち、軸上光束有効半径が最大となる大径異形レンズ群の有効光学面の外形を、上記屈曲後光軸方向から見たとき非円形としたので、小Ｆ値化と薄型化を両立させることができる。

本発明を適用する撮像ユニットの外観斜視図である。 撮像ユニットの内部構造を示す斜視図である。 撮像ユニットの長手方向に沿う側断面図である。 本発明を適用した屈曲撮像光学系の光学構成図である。 図４の屈曲撮像光学系中の大径異形レンズの光学有効面の形状例を示す図４のＶ-Ｖ線に沿う正面図である。 図４の屈曲撮像光学系の入射瞳の形状例を示すＶＩ-ＶＩ線に沿う正面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る屈曲撮像ユニット（屈曲撮像装置）１０について説明する。なお以下の説明における前後、左右、及び、上下の各方向は図中に記載した矢線方向を基準としており、被写体（物体）側が前方となる。図１に外観形状を示すように、屈曲撮像ユニット１０は前後方向に薄く左右方向に長い横長形状をなしている。

図２と図３に示すように、屈曲撮像ユニット１０の撮像光学系は、第１群（前方レンズ群）Ｇ１、第２レンズ群（後方レンズ群）Ｇ２、第３レンズ群（後方レンズ群）Ｇ３、第４レンズ群（後方レンズ群）Ｇ４を有し、第１群Ｇ１に含まれる第１プリズム（屈曲素子）Ｌ１１と第４レンズ群Ｇ４の右方（像側）に位置する第２プリズムＬ１２でそれぞれ略直角に光束を反射させる屈曲光学系となっている。図３に示すように、第１群Ｇ１は、第１プリズムＬ１１の入射面Ｌ１１−ａの前方（被写体側）に位置する第１レンズ（前方レンズ）Ｌ１と、第１プリズムＬ１１と、第１プリズムＬ１１の出射面Ｌ１１−ｂの右方（像側）に位置する第２レンズＬ２とから構成される。第２レンズ群Ｇ２から第４レンズ群Ｇ４はそれぞれ、プリズムなどの反射素子を含まないレンズ群である。

図３に示すように、前方から後方に向かう第１光軸（屈曲前光軸）Ｏ１に沿って第１レンズＬ１に入射した被写体からの光束は、入射面Ｌ１１−ａを通して第１プリズムＬ１１に入り、第１プリズムＬ１１内の反射面Ｌ１１−ｃによって第２光軸Ｏ２に沿う方向（左方から右方）に反射されて出射面Ｌ１１−ｂから出射される。続いて光束は、第２光軸（屈曲後光軸）Ｏ２上に位置する第２レンズＬ２と第２レンズ群Ｇ２から第４レンズ群Ｇ４までの各レンズを通り、入射面Ｌ１２−ａを通して第２プリズムＬ１２に入り、第２プリズムＬ１２内の反射面Ｌ１２−ｃによって第３光軸Ｏ３に沿う方向（後方から前方に向かう方向）に反射されて出射面Ｌ１２−ｂから出射され、撮像センサＩＳの撮像面上に結像される。第１光軸Ｏ１と第３光軸Ｏ３は略平行であり、第２光軸Ｏ２と共に同一の平面内に位置する。第１光軸Ｏ１と第２光軸Ｏ２と第３光軸Ｏ３を含む仮想の平面（屈曲前光軸と屈曲後光軸を含む平面）を基準平面Ｐ１（図５）とし、基準平面Ｐ１に直交し第２光軸Ｏ２を含む面を第２基準平面Ｐ２（同）とする。屈曲撮像ユニット１０は第２光軸Ｏ２に沿う方向に長い形状をなしており、第１レンズＬ１は屈曲撮像ユニット１０の長手方向の一端部（左側の端部）に近い位置に寄せて配置されている。

図１から図３に示すように、屈曲撮像ユニット１０は第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第２プリズムＬ１２及び撮像センサＩＳを保持する本体モジュール１１と、第１群Ｇ１を保持する１群ブロック１２を備えている。本体モジュール１１は、左右方向に長く前後方向の厚みが薄い箱状体のハウジング１３を有しており、ハウジング１３の長手方向の一端部（左方の端部）に１群ブロック１２が取り付けられ、ハウジング１３の長手方向の他端部（右方の端部）側には第４レンズ群Ｇ４と第２プリズムＬ１２と撮像センサＩＳが固定的に保持されている。

図２に示すように、第２レンズ群Ｇ２を保持する２群枠２０と第３レンズ群Ｇ３を保持する３レンズ群枠２１は、ハウジング１３内に設けたロッド２２、２３を介して第２光軸Ｏ２に沿って移動可能に支持されている。ハウジング１３には第１モータＭ１と第２モータＭ２が支持され、第１モータＭ１から突出する送りネジシャフトＭ１ａを回転駆動させると、２群枠２０に駆動力が伝達されて該２群枠２０がロッド２２、２３に沿って移動され、第２モータＭ２から突出する送りネジシャフトＭ２ａを回転駆動させると、３レンズ群枠２１に駆動力が伝達されて該３レンズ群枠２１がロッド２２、２３に沿って移動される。屈曲撮像ユニット１０の撮像光学系は焦点距離可変であり、第２光軸Ｏ２に沿う第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の移動によってズーミング（変倍）動作が行われる。また、第２光軸Ｏ２に沿う第３レンズ群Ｇ３の移動によってフォーカシング動作が行われる。

屈曲撮像ユニット１０は、手振れなどの振動を原因とする像面上での像振れを軽減させる防振（像振れ補正）機構を備えている。この防振機構は第１群Ｇ１中の第１レンズＬ１を第１光軸Ｏ１と直交する平面内で駆動させるものであるが、本発明の要旨に関係がないので説明を省略する。

図３ないし図６は、以上の屈曲撮像光学系において第２レンズ群Ｇ２の有効光学面の正面形状にフォーカスした本発明の実施形態を示している。本実施形態は、第２レンズ群Ｇ２を異形とすることで、屈曲撮像ユニット１０の極限迄の薄型化（前後方向厚の縮小）を追求したものである。図４に示すように、第２レンズ群Ｇ２は、第２光軸Ｏ２上に位置するレンズ群のうちで、軸上光束有効半径が最大となる大径レンズであり、屈曲撮像ユニット１０の薄型化の障害になる。第２レンズ群Ｇ２の有効光学面の形状は次のように定められている。

まず、レンズの軸上光束有効半径は、「光軸上の物点を発し、その光学系を透過して光軸上の像点に到達する光線群（光束）のうち、レンズ最周縁部を通過する光線とレンズ光学面の交点と光軸を結ぶ垂線の長さ」として定義される長さである。そこで、第２レンズ群Ｇ２の有効光学面（撮像センサＩＳに到達する光束が通過する面）は、この大径レンズの基準平面Ｐ２内における軸上光束有効半径を基準として、屈曲後光軸から被写体側とは反対側への長さを、軸上光束有効半径より小さくして異形（非円形）とし、かつ該大径異形レンズの被写体側への長さと、その反対側への長さの比を一定の範囲に抑えたものである。

具体的には、図４、図５に示すように、第２光軸Ｏ２に沿って第２レンズ群Ｇ２の有効光学面を見たとき、基準平面Ｐ１内において第１光軸Ｏ１と平行な光束入射側に向かう方向を“Ｕ方向”、その反対方向を“Ｌ方向”、第２基準平面Ｐ２の方向を“Ｈ方向”としたとき、
ＲＵ：第２レンズ群Ｇ２の有効光学面の軸上光束有効半径内でＵ方向における最も外側の点と光軸との距離、
ＲＬ：第２レンズ群Ｇ２の有効光学面の軸上光束有効半径内でＬ方向における最も外側の点と光軸との距離、
ＲＨ：第２レンズ群Ｇ２の有効光学面の軸上光束有効半径内でＨ方向における最も外側の点と光軸との距離（＝基準平面Ｐ２内での軸上光束有効半径）、
と定義したとき、
該有効光学面の正面形状は、次の条件式（１）及び（２）を満足している。
（１）ＲＵ＞ＲＬ
（２）（ＲＵ＋ＲＬ）＜２ＲＨ

この条件式（１）及び（２）を満足することは、第２レンズ群Ｇ２の有効光学面の軸上光束有効半径を通り結像に関与する光束を犠牲にする（同光束の一部を遮る）ことを意味する。このように、第２レンズ群Ｇ２の有効光学面形状を定めると、撮像面に入射する光束が非対称となるため、理論上は方位毎（縦横）の解像力差（不利益）が生じるが、屈曲撮像ユニット１０の薄型化という利益を生む。不利益は、収差補正技術によって解消可能であり、周辺光量が非対称となる問題についても画像処理によって補正可能である。

第２レンズ群Ｇ２の有効光学面形状は、さらに次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）０.５＜｛（ＲＵ＋ＲＬ）／２ＲＨ｝＜０.９
条件式（３）の下限を超えると、縦横の解像力差が大きくなり、画質が悪化する。
条件式（３）の上限を超えると、薄型化の効果が不十分となる。

好ましい一実施形態では、第２レンズ群Ｇ２の有効光学面は、図５に示すように、上記Ｌ方向を除いて軸上光束有効半径の円形をなし（ＲＵ=ＲＨであり）、上記Ｌ方向においては、第２基準平面Ｐ２と平行なＤカット形状をなすようにＤカット辺Ｄ１を有している。

本実施形態は、特に第２レンズ群Ｇ２のＬ方向の長さＲＬの短縮を目的としており、Ｕ方向の長さＲＵは、必要であれば、軸上光束有効半径ＲＨより長くてもよい。Ｕ方向には、第１レンズＬ１が存在しているため、仮に軸上光束有効半径より長くても、屈曲撮像ユニット１０全体の薄型化に悪影響を与えることはない。Ｕ方向とＨ方向の間の放射方向についても同様である。

また、本実施形態の屈曲撮像ユニット１０では、第２レンズ群Ｇ２は、屈曲撮像光学系全体の入射瞳形状が該第２レンズ群Ｇ２の有効光学面の形状と相似形になる位置に配置されている。図６は、屈曲撮像ユニット１０の入射瞳ＥＰの形状を示している。この入射瞳ＥＰは、第２レンズ群Ｇ２の有効光学面形状と相似形に表れる。図６において、Ｐ３は基準平面Ｐ１に直交し第１光軸Ｏ１を含む面として定義される。

すなわち、この入射瞳ＥＰは、第２レンズ群Ｇ２の有効光学面の形状と相似形であって 、次の条件式（１’）と（２’）を満足し、さらに条件式（３’）を満足している。
（１’）ＲＵ’＞ＲＬ’
（２’）（ＲＵ’＋ＲＬ’）＜２ＲＨ’
（３’）０.５＜｛（ＲＵ’＋ＲＬ’）／２ＲＨ’｝＜０.９
但し、
屈曲前光軸に沿って見て、屈曲後光軸と平行な撮像素子側に向かう方向を“Ｌ’方向”、 その反対方向を“Ｕ’方向”、屈曲前後の光軸を含む面と直交する方向を“Ｈ’方向”と したとき、
ＲＵ’：上記入射瞳のＵ’方向における最も外側の点と光軸との距離、
ＲＬ’：上記入射瞳のＬ’方向における最も外側の点と光軸との距離、
ＲＨ’：上記入射瞳のＨ’方向における最も外側の点と光軸との距離、
である。

一般的に、撮像光学系に設置される開口絞りは、軸外の主光線が光軸と交わる位置に配置され、その面積は撮像面に到達する光量を変化させるが、その光軸方向から見た形状（ 円、四角、三角等）は撮像面の光量分布（周辺光量）を変化させない。これに対し、本実施形態では、第２レンズ群Ｇ２は、理論上の開口絞り設置位置には配置されていない。このため、第２レンズ群Ｇ２の光学有効面の形状は撮像面の光量分布を非対称とするが、この光量分布が非対称となる問題は上述の通り画像処理によって補正可能である。

以上の実施形態の光学系は、第２プリズムＬ１２を有しているが、本発明は、第２プリズムＬ１２を有しない屈曲撮像光学系にも適用可能である。また第２光軸Ｏ２上に第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が設けられているが、第２光軸Ｏ２上のレンズ群が２つ以下、または４つ以上タイプの撮像光学系にも本発明は適用が可能である。

さらに第１群Ｇ１において、第１プリズムＬ１１の入射面Ｌ１１−ａの前方の第１光軸Ｏ１上に配されるレンズや、第１プリズムＬ１１の出射面Ｌ１１−ｂの右方の第２光軸Ｏ２上に配されるレンズの数を異ならせることが可能である。
また図示実施形態の屈曲撮像ユニット１０の撮像光学系は、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３を第２光軸Ｏ２に沿って移動させて変倍動作を行うズームレンズであるが、変倍機能を備えない撮像光学系を搭載した撮像装置においても本発明は適用可能である。例えば、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３がズーミング用の移動を行わないものとし、第２レンズ群Ｇ２または第３レンズ群Ｇ３がフォーカシング用の移動のみを行う態様にすることもできる。

また、図示実施形態の第１プリズムＬ１１の入射面Ｌ１１−ａは横長矩形（長方形）であるが、プリズムの入射面が正方形、台形あるいはその他の形状をなすタイプの屈曲撮像装置（光学系）にも本発明は適用可能である。

１０ 屈曲撮像ユニット（撮像装置）
１１ 本体モジュール
１２ １群ブロック
１３ ハウジング
２０ ２群枠
Ｇ２ 第２レンズ群（大径異形レンズ群）
ＩＳ 撮像センサ
Ｌ１１ 第１プリズム（屈曲素子）
２１ ３レンズ群枠
３０ 第１レンズ枠（移動枠）
Ｏ１ 第１光軸（屈曲前光軸）
Ｏ２ 第２光軸（屈曲後光軸）
Ｏ３ 第３光軸
Ｐ１ 基準平面（屈曲前光軸と屈曲後光軸を含む面）
Ｐ２ 基準平面（第２の基準平面）

Claims (7)

1. 被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、
   上記屈曲後光軸上に位置する軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面を、この大径レンズの屈曲前後の光軸を含む平面と直交し屈曲後光軸を含む面内における軸上光束有効半径を基準として、屈曲後光軸から被写体側とは反対側への長さを、軸上光束有効半径より小さくして非円形としたこと、
   上記大径非円形レンズの有効光学面は、上記屈曲後光軸に沿って見て、屈曲前光軸と平行な光束入射側に向かう方向と反対方向を“Ｌ方向”、屈曲前後の光軸を含む面と直交する方向を“Ｈ方向”とし、上記大径非円形レンズの有効光学面の軸上光束有効半径内でＨ方向における最も外側の点と光軸との距離を“ＲＨ”としたとき、Ｌ方向を除いてＲＨを半径とする円形をなしており、上記Ｌ方向においては、上記屈曲前後の光軸を含む面と直交し、屈曲後光軸と平行な辺を有していること、及び
   上記有効光学面形状は、次の条件式（１）及び（２）を満足すること、
   を特徴とする屈曲撮像光学系。
   （１）ＲＵ＞ＲＬ
   （２）（ＲＵ＋ＲＬ）＜２ＲＨ
   但し、屈曲後光軸に沿って見て、屈曲前光軸と平行な光束入射側に向かう方向を“Ｕ方向”としたとき、
   ＲＵ：上記大径非円形レンズの有効光学面の軸上光束有効半径内でＵ方向における最も外側の点と光軸との距離、
   ＲＬ：上記大径非円形レンズの有効光学面の軸上光束有効半径内でＬ方向における最も外側の点と光軸との距離。
2. 請求項１記載の屈曲撮像光学系において、さらに次の条件式（３）を満足する屈曲撮像光学系。
   （３）０.５＜｛（ＲＵ＋ＲＬ）／２ＲＨ｝＜０.９
3. 請求項１または２記載の屈曲撮像光学系において、
   上記屈曲素子の被写体側に負または正のレンズ群を備えている屈曲撮像光学系。
4. 被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、
   上記屈曲後光軸上に位置する軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面を、この大径レンズの屈曲前後の光軸を含む平面と直交し屈曲後光軸を含む面内における軸上光束有効半径を基準として、屈曲後光軸から被写体側とは反対側への長さを、軸上光束有効半径より小さくして非円形としたこと、及び
   上記屈曲撮像光学系は、全体として、物体側から順に、負レンズ群、正レンズ群が位置するレトロフォーカスタイプからなり、上記大径非円形レンズは、その正レンズ群中に含まれていること、を特徴とする屈曲撮像光学系。
5. 被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、
   上記屈曲後光軸上に位置する軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面を、この大径レンズの屈曲前後の光軸を含む平面と直交し屈曲後光軸を含む面内における軸上光束有効半径を基準として、屈曲後光軸から被写体側とは反対側への長さを、軸上光束有効半径より小さくして非円形としたこと、及び
   上記大径非円形レンズは、該屈曲撮像光学系の入射瞳形状が、該大径非円形レンズの有効光学面の形状と相似形になる位置に配置されていること、
   を特徴とする屈曲撮像光学系。
6. 被写体光束を屈曲させる屈曲素子と、この屈曲素子による屈曲後の光軸上に配置する屈曲後レンズ系と、同屈曲後レンズ系による被写体像を結像させる撮像素子とを有する屈曲撮像光学系において、
   上記屈曲後レンズ系中のレンズ群のうち、軸上光束有効半径が最大となる大径レンズの有効光学面の外形を上記屈曲後光軸方向から見たとき非円形の大径異形レンズとしたこと、及び
   上記屈曲撮像光学系の入射瞳形状は、次の条件式（１’）及び（２’）を満足すること、
   を特徴とする屈曲撮像光学系。
   （１’）ＲＵ’＞ＲＬ’
   （２’）（ＲＵ’＋ＲＬ’）＜２ＲＨ’
   但し、
   屈曲前光軸に沿って見て、屈曲後光軸と平行な撮像素子側に向かう方向を“Ｌ’方向”、その反対方向を“Ｕ’方向”、屈曲前後の光軸を含む面と直交する方向を“Ｈ’方向”としたとき、
   ＲＵ’：上記入射瞳のＵ’方向における最も外側の点と光軸との距離、
   ＲＬ’：上記入射瞳のＬ’方向における最も外側の点と光軸との距離、
   ＲＨ’：上記入射瞳のＨ’方向における最も外側の点と光軸との距離。
7. 請求項６記載の屈曲撮像光学系において、
   入射瞳形状は、さらに次の条件式（３’）を満足する屈曲撮像光学系。
   （３’）０.５＜｛（ＲＵ’＋ＲＬ’）／２ＲＨ’｝＜０.９

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