JP2006058840A - Imaging optical system, imaging lens device and digital equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像光学系と、その撮像光学系を備える撮像レンズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器に関する。 The present invention relates to an imaging optical system, an imaging lens device including the imaging optical system, and a digital apparatus equipped with the imaging lens device.
近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラあるいは、カメラ付き携帯電話機や携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)等の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、該撮像素子に被写体の光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。 In recent years, digital devices such as digital still cameras, digital video cameras, camera-equipped mobile phones and personal digital assistants (PDAs) have become widespread, and image sensors mounted on these devices have higher pixels and higher functions. Is progressing rapidly. For this reason, in order to make full use of the performance of an image sensor with an increased number of pixels and the like, a high optical performance is also required for an imaging optical system that guides an optical image of a subject to the image sensor.
また、前記各デジタル機器は、携帯性も要求されるものであり、該デジタル機器の小型化の一手段として撮像光学系のコンパクト化が考えられる。従来では、撮像光学系のコンパクト化の手段として、例えば撮像光学系の沈胴構造が採用されている。 Each of the digital devices is also required to be portable, and the imaging optical system can be made compact as one means for reducing the size of the digital device. Conventionally, as a means for downsizing the imaging optical system, for example, a retracted structure of the imaging optical system is employed.
しかしながら、沈胴構造の撮像光学系にあっては、鏡胴の構成が複雑化し、コストアップを招来することとなるとともに、特に機器の電源オン後にレンズを繰り出すようにした場合には、撮影準備が完了するために所定の時間を要するため、その間に撮像したい対象があっても、シャッターチャンスを逃すという問題もある。 However, in an imaging optical system with a retractable structure, the structure of the lens barrel becomes complicated, resulting in an increase in cost. In particular, when the lens is extended after the device is turned on, preparation for shooting is not possible. Since a predetermined time is required for completion, there is a problem that a photo opportunity is missed even if there is an object to be imaged during that time.
撮像光学系のコンパクト化を図る他の手段として、撮像光学系の光路上に反射面を設ける技術が知られており、この種の撮像光学系につき、例えば下記特許文献1〜3において種々の提案がなされている。特許文献1には、屈折率が1.3よりも大きい媒質で形成された第1プリズム、第2プリズムを有し、物体側から順に、第1プリズムを含む前群と、開口絞りと、第2プリズムを含む後群とで構成され、中間像を形成しない結像光学系が記載されている。特許文献2には、光学系の小型化・薄型化を目的として、光路を折りたたむように反射面を配置した結像光学系が提案されている。特許文献3は、物体からの光の入射順に、入射面である第1屈折面と、第1屈折面である基準軸に対して傾いた凸面鏡と、第2反射面である基準軸に対して傾いた凹面鏡と、負のパワーを有する第2屈折面とを有して構成された光学素子からなる光学系が開示されている。
前記各特許文献1〜3においては、それぞれ次のような改良すべき点がある。すなわち、前記特許文献1の撮像光学系においては、いずれのプリズムも反射面に光学的パワーを有している偏心光学系である。偏心光学系は、軸対称の光学系では生じなかった偏心収差が新たに発生するために、光学系の製造や評価を行うための設備として従来のものを使用することができず、新規の設備を導入する必要がある。また、この場合、補正すべき収差が多数生じるため、撮像光学系の製造難易度が高くなる。さらに、理論上で屈折光学系の約4倍程度の偏心誤差感度を有する反射面を2つも有していることから、反射面同士の高い位置精度が要求される。
Each of
特許文献2は、結像光学系の薄型化を図るために撮像素子の配置を工夫したものであるが、通常撮像素子に付属する配線等の配置に要する十分なスペースを確保しようとすると、結像光学系の薄型化を達成することが困難である。また、特許文献3においては、特許文献1と同様、プリズムの製造難易度に問題があるとともに、光学系が2つの反射面を備えた1つの反射プリズムのみの構成であるため、数10万画素程度の撮像素子に対応する光学性能は有しているが、数100万画素を有する撮像素子には十分対応できるものではない。このように、特許文献1〜3は、いずれもコストアップを招来するという問題や、コンパクト化が十分でないという問題を有している。
Patent Document 2 devises the arrangement of the image pickup element in order to reduce the thickness of the imaging optical system. However, if sufficient space is required for the arrangement of the wiring or the like attached to the normal image pickup element, it is concluded. It is difficult to reduce the thickness of the image optical system. In Patent Document 3, as in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コストアップを抑制しつつ、高い光学性能を有して、携帯電話機や携帯情報端末への搭載可能なコンパクトな撮像光学系、撮像レンズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a compact imaging optical system, an imaging lens device, and a high optical performance that can be mounted on a mobile phone or a portable information terminal while suppressing an increase in cost. An object of the present invention is to provide a digital device equipped with the imaging lens device.
請求項1にかかる撮像光学系は、光学像を電気的な信号に変換する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であって、入射光をそれぞれ所定の角度だけ屈曲して反射する2個の反射プリズムが、光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面と他方の反射プリズムの射出面とが略平行となるように配置されてなり、少なくとも一方の反射プリズムの入射面又は射出面が光学的パワーを有することを特徴とする。
An imaging optical system according to
請求項2にかかる撮像光学系は、請求項1に記載の撮像光学系において、前記反射プリズムによる入射光の屈曲角は、略90度であることを特徴とする。 An imaging optical system according to a second aspect is the imaging optical system according to the first aspect, wherein a bending angle of incident light by the reflecting prism is approximately 90 degrees.
請求項3にかかる撮像光学系は、請求項1または2に記載の撮像光学系において、前記2個の反射プリズムは、それぞれ入射面及び射出面の少なくとも一面が光学的パワーを有するものであることを特徴とする。
The imaging optical system according to claim 3 is the imaging optical system according to
請求項4にかかる撮像光学系は、請求項1または2に記載の撮像光学系において、前記2個の反射プリズムは、それぞれ入射面及び射出面のいずれの面も光学的パワーを有するものであることを特徴とする。 An imaging optical system according to a fourth aspect of the present invention is the imaging optical system according to the first or second aspect, wherein each of the two reflecting prisms has optical power on both the entrance surface and the exit surface. It is characterized by that.
請求項5にかかる撮像光学系は、請求項1乃至4のいずれかに記載の撮像光学系において、光路上の被写体側に配置された反射プリズムの射出面側に光学絞りが備えられている場合において、少なくとも前記光路上の被写体側に配置された反射プリズムの入射面が、負の光学的パワーを有するものであることを特徴とする。 The imaging optical system according to a fifth aspect is the imaging optical system according to any one of the first to fourth aspects, wherein an optical aperture is provided on the exit surface side of the reflecting prism disposed on the subject side on the optical path. In the above, at least the incident surface of the reflecting prism disposed on the subject side on the optical path has a negative optical power.
請求項6にかかる撮像光学系は、請求項1乃至5のいずれかに記載の撮像光学系において、光路上の被写体側に配置された反射プリズムの入射面と他方の反射プリズムの射出面との間の光路上にのみ、前記反射プリズムを含む光学的パワーを有する光学素子が備えられていることを特徴とする。 An imaging optical system according to a sixth aspect is the imaging optical system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the incident surface of the reflecting prism disposed on the subject side on the optical path and the exit surface of the other reflecting prism are arranged. An optical element having optical power including the reflecting prism is provided only on the optical path between them.
請求項7にかかる撮像光学系は、請求項1乃至6のいずれかに記載の撮像光学系において、前記2つの反射プリズムの間にレンズ又はレンズ群を配置したことを特徴とする。 An imaging optical system according to a seventh aspect is the imaging optical system according to any one of the first to sixth aspects, wherein a lens or a lens group is disposed between the two reflecting prisms.
請求項8にかかる撮像光学系は、請求項7に記載の撮像光学系において、前記レンズ又はレンズ群を、光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面と略平行に移動させることでフォーカシングを行うことを特徴とする。 An imaging optical system according to an eighth aspect is the imaging optical system according to the seventh aspect, wherein the lens or the lens group is focused by moving the lens or the lens group substantially parallel to an incident surface of a reflecting prism arranged on the subject side in the optical path. It is characterized by performing.
請求項9にかかる撮像光学系は、請求項1乃至8のいずれかに記載の撮像光学系において、前記反射プリズムは、樹脂により構成されていることを特徴とする。 An imaging optical system according to a ninth aspect is the imaging optical system according to any one of the first to eighth aspects, wherein the reflecting prism is made of a resin.
請求項10にかかる撮像光学系は、請求項9に記載の撮像光学系において、前記反射プリズムを構成する樹脂材料の吸水率が、0.01%以下であることを特徴とする。 An imaging optical system according to a tenth aspect is the imaging optical system according to the ninth aspect, wherein a water absorption rate of a resin material constituting the reflecting prism is 0.01% or less.
請求項11にかかる撮像光学系は、請求項1乃至8のいずれかに記載の撮像光学系において、前記反射プリズムは、ガラスモールド法により作製されたものであることを特徴とする。 An imaging optical system according to an eleventh aspect is the imaging optical system according to any one of the first to eighth aspects, wherein the reflection prism is manufactured by a glass mold method.
請求項12にかかる撮像光学系は、請求項1乃至11のいずれかに記載の撮像光学系において、前記他方の反射プリズムに、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具備させたことを特徴とする。 An imaging optical system according to a twelfth aspect is the imaging optical system according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the other reflecting prism is provided with an infrared cut function for reducing an infrared component contained in incident light. It is characterized by that.
請求項13にかかる撮像レンズ装置は、請求項1乃至12のいずれかに記載の撮像光学系を備え、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成することを特徴とする。 An imaging lens device according to a thirteenth aspect includes the imaging optical system according to any one of the first to twelfth aspects, and forms an optical image of a subject on a light receiving surface of an imaging element that converts an optical image into an electrical signal. It is characterized by doing.
請求項14にかかるデジタル機器は、請求項13に記載の撮像レンズ装置と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを含み、前記物体側の被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行する機能部とを含むことを特徴とする。 A digital device according to a fourteenth aspect includes the imaging lens device according to the thirteenth aspect and an imaging element that converts an optical image into an electrical signal, and at least a still image shooting and a moving image shooting of the object on the object side. And a functional unit that executes one of the photographing operations.
請求項1に記載の発明によれば、入射光をそれぞれ所定の角度だけ屈曲して反射する2個の反射プリズムが、光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面と他方の反射プリズムの射出面とが略平行となるように配置して構成したので、コストアップを抑制しつつ、コンパクトな撮像光学系を実現することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the two reflecting prisms that reflect and bend the incident light by a predetermined angle are the incident surface of the reflecting prism disposed on the subject side on the optical path and the other reflecting prism. Since the arrangement is made so that the exit surface is substantially parallel, a compact imaging optical system can be realized while suppressing an increase in cost.
請求項2に記載の発明によれば、前記反射プリズムによる入射光の屈曲角を略90度としたので、最もコンパクトな撮像光学系を実現することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the bending angle of the incident light by the reflecting prism is set to about 90 degrees, the most compact imaging optical system can be realized.
請求項3に記載の発明によれば、2個の反射プリズムの入射面及び射出面の少なくとも一面が光学的パワーを有するものとし、反射プリズムに反射の機能のみならずレンズの機能をも具備させているために、これらの機能を別個の光学素子で実現する構成に比して、部品点数を低減することができ、撮像光学系をよりコンパクト化することができる。 According to the third aspect of the present invention, at least one of the entrance surface and the exit surface of the two reflecting prisms has optical power, and the reflecting prism has not only a reflecting function but also a lens function. Therefore, the number of parts can be reduced and the imaging optical system can be made more compact as compared with a configuration in which these functions are realized by separate optical elements.
請求項4に記載の発明によれば、前記2個の反射プリズムを、それぞれ入射面及び射出面が光学的パワーを有するものとし、反射プリズムにレンズの機能と反射の機能とを兼ね備えることで、これらの機能を別個の光学素子で実現する構成に比して、部品点数を低減することができ、撮像光学系をより一層コンパクト化することができる。
According to the invention of
請求項5に記載の発明によれば、反射プリズム自体の小型化を図ることができる。すなわち、反射プリズムの小型化を図るには、プリズム内の最周辺部位を通過する光線が光軸と平行に近いことが望ましいが、光学絞りが光路上の被写体側に配置された反射プリズムの射出面側に配置されている場合は、前記反射プリズムの入射面に負の光学的パワーを具備させることで前記光軸との平行性を担保し易くなる。これにより、反射プリズムのサイズを小さくすることが可能となり、ひいては撮像光学系の小型化を図ることができる。
According to the invention described in
請求項6に記載の発明によれば、光路上の被写体側に配置された反射プリズムの入射面と他方の反射プリズムの射出面との間の光路上にのみ、前記反射プリズムを含む光学的パワーを有する光学素子を備えるようにしたので、前記光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面より光路上被写体側又は前記他方の反射プリズムの射出面より光路上像側に光学素子を配置する場合に比して、撮像光学系をコンパクト化することができる。
According to the invention described in
請求項7に記載の発明によれば、2つの反射プリズムの間にレンズ又はレンズ群を配置したので、このレンズ又はレンズ群により収差等の補正を行うことができ、光学性能を向上することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the lens or the lens group is disposed between the two reflecting prisms, aberration or the like can be corrected by the lens or the lens group, and the optical performance can be improved. it can.
請求項8に記載の発明によれば、2つの反射プリズムの間に配置されたレンズ又はレンズ群を、光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面と略平行に移動させることでフォーカシングを行うようにしたので、撮像光学系全体を駆動する構成に比して、フォーカシングのための駆動部に要求される駆動力を小さくすることができる結果、駆動部をコンパクト化することができる。また、反射プリズムを駆動しないので、光軸のずれが発生するなどの不具合が発生することなく又は抑制し、反射プリズムの位置精度を確保することができる。 According to the eighth aspect of the invention, focusing is performed by moving the lens or the lens group disposed between the two reflecting prisms substantially parallel to the incident surface of the reflecting prism disposed on the subject side on the optical path. As a result, it is possible to reduce the driving force required for the driving unit for focusing as compared with the configuration in which the entire imaging optical system is driven. As a result, the driving unit can be made compact. Further, since the reflecting prism is not driven, it is possible to prevent or suppress problems such as the occurrence of a deviation of the optical axis and to secure the positional accuracy of the reflecting prism.
請求項9に記載の発明によれば、反射プリズムを樹脂で構成したので、軽量で安価な撮像光学系を実現することができる。 According to the ninth aspect of the invention, since the reflecting prism is made of resin, a light-weight and inexpensive imaging optical system can be realized.
請求項10に記載の発明によれば、反射プリズムを樹脂で構成する場合において、吸水率が0.01%以下の樹脂材料を用いるので、当該反射プリズムについて吸湿に伴う光学特性(屈折率等)の変動の影響を受けない撮像光学系を実現できるようになる。 According to the tenth aspect of the present invention, when the reflecting prism is made of resin, a resin material having a water absorption of 0.01% or less is used. Therefore, optical characteristics (refractive index, etc.) associated with moisture absorption for the reflecting prism. It is possible to realize an imaging optical system that is not affected by the fluctuations of the image.
請求項11に記載の発明によれば、高精度で高屈折率な反射プリズムを比較的容易に得ることができるガラスモールド法により作製された反射プリズムを用いるので、光路長の短縮や屈折面での収差の発生を低減し易い撮像光学系を提供できる。 According to the eleventh aspect of the present invention, since the reflecting prism manufactured by the glass mold method capable of relatively easily obtaining a highly accurate and high refractive index reflecting prism is used, the optical path length can be shortened and the refractive surface can be reduced. It is possible to provide an imaging optical system that can easily reduce the occurrence of aberrations.
請求項12に記載の発明によれば、当該撮像光学系を経た入射光の光像を撮像素子で撮像するような場合に、画像劣化要因となる赤外線成分を、反射プリズムの付随機構を用いて減少させるので、赤外線をカットするための光学部品の使用を省くことができるようになる。これにより、撮像光学系の構成を簡素化でき、さらには撮像光学系の小型化を図ることが可能となる。 According to the twelfth aspect of the present invention, when an optical image of incident light that has passed through the imaging optical system is picked up by an image pickup device, an infrared component that causes image deterioration is removed using an accompanying mechanism of a reflecting prism. As a result, the use of optical components for cutting infrared rays can be omitted. As a result, the configuration of the imaging optical system can be simplified, and further the downsizing of the imaging optical system can be achieved.
請求項13に記載の発明によれば、請求項1乃至12のいずれかに記載の撮像光学系を備え、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成する撮像レンズ装置を構成したので、携帯電話機や携帯情報端末等に搭載可能なコンパクトで、高精細な撮像レンズ装置を提供することが可能となる。 According to a thirteenth aspect of the present invention, an optical image of a subject is provided on a light receiving surface of an image pickup device that includes the imaging optical system according to any one of the first to twelfth aspects and converts an optical image into an electrical signal. Since the imaging lens device to be formed is configured, it is possible to provide a compact and high-definition imaging lens device that can be mounted on a mobile phone or a portable information terminal.
請求項14に記載の発明によれば、請求項13に記載の撮像レンズ装置と、撮像素子とを含み、前記物体側の被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行する機能部とを含むデジタル機器を構成したので、コンパクトで、高精細な携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器を実現し得る。 According to the fourteenth aspect of the present invention, the functional unit includes the imaging lens device according to the thirteenth aspect and an imaging element, and executes at least one of the still image shooting and the moving image shooting of the object on the object side. Therefore, it is possible to realize a compact and high-definition digital device such as a mobile phone or a portable information terminal.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
<撮像光学系の構成の説明>
図1は、本発明にかかる撮像光学系100の構成を模式的に示す図である。この撮像光学系100は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子105の受光面上に被写体Hの光学像を形成するものであって、入射光をそれぞれ所定の角度(略90度)だけ屈曲して反射する2個の反射プリズム、すなわち光路上被写体H側に配置された第1反射プリズム101(ここでの説明において「入射側プリズム101」という)と、光路上撮像素子105側に配置された第2反射プリズム102(ここでの説明において「像面側プリズム102」という)とが備えられている。なお、入射側プリズム101と像面側プリズム102との間には、必要に応じてフォーカシング用のレンズ103、光学絞り104が配置される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Description of configuration of imaging optical system>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an imaging
そして、前記入射側プリズム101の入射面101aと、像面側プリズム102の射出面102bとが、略平行となるように配置されている。つまり、被写体Hから撮像素子104までの光軸AXは、入射側プリズム101及び像面側プリズム102の反射面101c、102cによりそれぞれ90度折り曲げられたものとされている。このような撮像光学系100は、各種デジタル機器(例えば携帯電話等)の筐体BD内に収容される。
The
このように構成された撮像光学系100において、入射側プリズム101及び像面側プリズム102の少なくとも一方の入射面101a、102a又は射出面101b、102bが、光学的パワーを有する構成とされる。例えば、入射側プリズム101の入射面101a又は射出面101bのいずれか、及び/又は像面側プリズム102の入射面102a又は射出面102bのいずれかに、光学的パワーを具備させる構成とすることができる。或いは、入射側プリズム101及び像面側プリズム102の入射面101a、102a又は射出面101b、102bのいずれもが、光学的パワーを具備する構成とすることもできる。これらの構成によれば、前記入射面101a、102a又は射出面101b、102bのうちの少なくとも一面がレンズ機能面として活用されるので、その分だけ別個の光学素子の使用を省くことができ、撮像光学系100のコンパクト化を図ることができるようになる。
In the imaging
前記撮像素子105は、当該撮像光学系100により結像された被写体Hの光像の光量に応じて、R、G、B各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路へ出力するものである。例えば撮像素子105としては、CCD(Charge Coupled Device)が2次元状に配置されたエリアセンサの各CCDの表面に、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた、いわゆるベイヤー方式と呼ばれる単板式カラーエリアセンサで構成されたものを用いることができる。このようなCCDイメージセンサの他、CMOSイメージセンサ、VMISイメージセンサ等も用いることができる。
The
ここで、光学絞り104が入射側プリズム101の射出面101b側に位置している場合において、入射側プリズム101の入射面101aが、負の光学的パワーを有する構成とすれば、次のような利点がある。図2は、入射側プリズム101(101’)と光線との関係を示す光路図である。いま、入射側プリズム101(101’)から所定の光線幅BTを射出させる場合、プリズム自体を小型化するためには、プリズム内の最も周辺側を通過する光線opについて、その射出光線op−outが光軸AXと平行に近いことが望ましい。
Here, when the
すなわち、図2(a)の入射側プリズム101’のように、入射面101a’が平面である場合、この入射面101a’へ入射する光線のうち最も周辺側の角度θ1を持った入射光線op−inの光線角度を、光軸AXに対して小さくすることができず、結果として出射光線op−outは光軸AXに対して傾き角を持った状態で射出される。従って、所定の光線幅BTを得るためには、前記傾き角を考慮して、入射面101a’及び射出面101b’を大きくする必要があり、このためプリズムのサイズを大きくせねばならない。
That is, when the
一方、図2(b)の入射側プリズム101のように、入射面101aが負の光学的パワー(凹面)とされている場合、この入射面101aへ入射する光線のうち最も周辺側の角度θ1を持った入射光線op−inの光線角度は、光軸AXに対して小さくなり、結果として出射光線op−outは光軸AXに対して平行に近い状態で射出される。従って、所定の光線幅BTを得るためのプリズムのサイズを、図2(a)の場合に比べて大幅に小さくすることができ、ひいては撮像光学系100もコンパクト化できるようになる。
On the other hand, when the
なお、前述のような入射側プリズム101及び像面側プリズム102を備える代わりに、反射鏡を備えた撮像光学系100とすることも考えられるが、この場合、反射鏡を保持する部材等を別途備える必要があり、撮像光学系100のコストアップや大型化を招来することとなるので、前記のような2個の反射プリズムを採用することが望ましい。
Note that instead of providing the
また、反射面による入射光の屈曲角は90度に限られないが、屈曲角が90度から離れるほど撮像光学系100のサイズが、図1の矢印A方向に大きくなるため、前記屈曲角を90度に設定するのが撮像光学系100のコンパクト化を達成する上で最も望ましい。
Further, the bending angle of incident light by the reflecting surface is not limited to 90 degrees, but the size of the imaging
ここで、撮像素子105が長辺と短辺とを有する矩形状のものである場合、その屈曲方向としては、撮像素子105の短辺方向(図1に矢印aを付している幅方向が短辺方向)に光線を屈曲させるようにすることが好ましい。撮像素子105の長辺方向に光線を屈曲することでも相応に撮像光学系100の薄型化を達成することができるが、撮像素子105の短辺方向に光線を屈曲する方がより撮像光学系100の薄型化を達成することができる。
Here, when the
図1に示す撮像光学系100のように、入射側プリズム101の入射面101aより光路上被写体H側や、像面側プリズム102の射出面102bより光路上像側(撮像素子105側)には、屈折力(光学的パワー)を有する光学素子を配置せず、入射側プリズム101の入射面101aと像面側プリズム102の射出面102bとの間の光路上にのみ屈折力を有する光学素子を配置する構成とすることが望ましい。これにより、入射側プリズム101の入射面101aより光路上被写体H側等に屈折力を有する光学素子を配置する場合に比して、撮像光学系100の厚み(矢印A方向のサイズ)を薄くすることができ、撮像光学系100の大型化を抑制することができる。
As in the imaging
また、前記撮像光学系100において、入射側プリズム101及び像面側プリズム102の間に、レンズ又はレンズ群を配置することが望ましい。これは、該レンズにより像面湾曲や収差等の補正を行うことができ、撮像光学系100の光学性能を向上することができるからである。なお、前記のようなレンズ等を配置する場合に、このレンズとして反射プリズムより矢印Aの方向に小さいレンズを採用することで、該レンズの搭載による矢印Aの方向の大型化の問題は発生しない。
In the imaging
そして、このレンズ又はレンズ群を光軸方向(入射側プリズム101の入射面101aと略平行な方向)に駆動してフォーカシングを行うように構成するのが好ましい。これは、反射プリズムを含む撮像光学系全体を光軸方向に駆動するように構成した場合、駆動対象物の重量増加によりモータの大型化を招来したり、前記駆動による光軸のずれが発生したり、撮像光学系の各光学素子の保持機構が複雑となるからであり、2つの反射プリズムの間にレンズ又はレンズ群を配置することで、反射プリズムや光学絞りを固定することができるとともに、このレンズ又はレンズ群を光軸方向に駆動するようにすることで、モータの大型化、光軸のずれの発生、前記保持機構の複雑化の問題を解消することができる。
It is preferable to perform focusing by driving this lens or lens group in the optical axis direction (direction substantially parallel to the
図1に示す撮像光学系100においては、上述のような要請を満たすため、入射側プリズム101及び像面側プリズム102の間にフォーカシング用のレンズ103が配置されているものである。すなわち、このフォーカシング用のレンズ103が、入射側プリズム101の入射面101aと平行な方向に移動されることで、フォーカシングが行われる構成とされている。
In the imaging
なお、前記撮像光学系100において、入射側プリズム101及び像面側プリズム102やレンズ103の製造の容易性の点から、撮像光学系100の各光学面は、光軸AXを中心に軸対称な面(回転対称面)とすることが好ましい。軸非対称な光学系は、製造難易度を上げるばかりでなく、組み込み時の評価や、調整に対しても難易度を押し上げるために、コストが高くなるために望ましくない。逆に、コストが高くなることを許容するならば、軸非対称な面を反射面に用いることも可能である。
In the imaging
次に、像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105との望ましい配置関係について説明する。撮像光学系100自体の矢印A方向のサイズは、上述のような光学構成とすることで薄型化が可能であるが、像面側プリズム102の射出面102bに撮像素子105を対向配置し、これを筐体BD内に収容する場合、前記筐体BDの薄型化を図るには、像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105との距離も可及的に短縮することが望ましい。
Next, a desirable arrangement relationship between the
いま、像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105の受光面との距離をdとし(両者間に光学部品が介在されている場合も含む物理距離とする)、当該撮像光学系100の光路折り曲げ面内(図1における紙面が相当する)における撮像素子105の受光面の高さをa(例えば撮像素子105の短辺方向)と定義するとき、次の(1)式の関係を満たすよう、像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105との配置関係を設定することが、筐体BDの薄型化を図る観点からは望ましい。
0.0≦d/a<0.8 ・・・(1)
Now, let d be the distance between the
0.0 ≦ d / a <0.8 (1)
上記(1)式において、d/aが0.8以上となると、像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105との距離dが大きくなりすぎて、筐体BDの薄型化には不向きとなる。すなわち、距離dが大きいということは、そのような環境において撮像素子105の受光面に結像させるには像面側プリズム102のサイズも大きなものとなることから、全体として撮像光学系100が大型化(厚肉化)することとなる。
In the above equation (1), if d / a is 0.8 or more, the distance d between the
一方、d/a=0として、像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105の受光面とを密着させる態様は、矢印A方向のサイズの極小化を図り得る態様であり、薄型化という観点からは望ましい態様である。しかし、前記射出面102bと撮像素子105の受光面とが接触することから組み付けの困難性が招来され、また射出面102bと撮像素子105の受光面との間における面間反射によるゴーストの発生が懸念される。このような不都合を解消するため、d/aの下限値は0.1以上とすることが望ましい。
On the other hand, when d / a = 0, the mode in which the
以上のように像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105との配置関係を設定するだけでなく、前記像面側プリズム102の大きさ(長さ)を最適化することで、一層薄型化を図ることが可能となる。いま、図3に示すように、像面側プリズム102の屈折率をn、像面側プリズム102内を通過する光軸AX上の主光線の距離(プリズムを展開したときの厚み)をt、射出瞳距離をpとすると、次の(2)式の関係を満たすようにすることが望ましい。
−1.5<(t*n)/p<1.0 ・・・(2)
As described above, not only the positional relationship between the
-1.5 <(t * n) / p <1.0 (2)
上記(2)式において、(t*n)/pが1.0以上となると、プリズムの大きさに対して射出瞳距離pが長くなることから、その光学系はテレセントリックに近づくことになる。従って、プリズム内での光線幅が大きくなってしまい、そのような光線幅のものを折り返すためにはプリズムのサイズを大きく(長く)する必要が生じることから、結果的に撮像光学系100のコンパクト化を図れなくなる傾向が顕著になる。
In the above equation (2), when (t * n) / p is 1.0 or more, the exit pupil distance p becomes longer with respect to the size of the prism, so that the optical system approaches telecentricity. Accordingly, the light beam width in the prism becomes large, and it is necessary to increase (longen) the size of the prism in order to turn back the light beam having such a light beam width. As a result, the imaging
一方、(t*n)/pが−1.5以下になると、プリズムの大きさに対して射出瞳距離pが短くなることから、テレセントリックとは反対に、その光学系は光軸に対する傾きが大きい光線が多く含まれるようになる。一般に、撮像素子105の受光面には、集光効率を高くするために、画素毎にマイクロレンズが配置されている。テレセントリックな光学系の場合、前記マイクロレンズを各画素の略直上に配置すれば良く、比較的マイクロレンズの配置は容易である。しかし、射出瞳距離pが短く光線の傾きがある場合、この傾き角を考慮してマイクロレンズを各画素に対して所定量ずらした状態で配置せねばならない。ここで、(2)式の下限値以下のように光線の傾き角が大きくなる場合、所定の集光量を担保できるようマイクロレンズを配置することが困難となり、結果として集光効率が悪化して周辺光量が低下する傾向が顕著となる。
On the other hand, when (t * n) / p is −1.5 or less, the exit pupil distance p becomes shorter than the size of the prism. Therefore, contrary to telecentric, the optical system has an inclination with respect to the optical axis. Many large rays are included. In general, a microlens is disposed on the light receiving surface of the
さらに、射出瞳距離pが短いということは、光学絞り104と像面(撮像素子105の受光面)との距離が短くなるということに帰着するが、像面側プリズム102の入射面102aより像面側には光学絞り104を配置できない(プリズム内に絞りを設けることはできない)ことから、(2)式の下限値以下の場合、光学絞り104の適切な配置が出来にくくなるという傾向も顕著となる。
Furthermore, a short exit pupil distance p results in a short distance between the
ところで、撮像素子105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り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105に入射させないよう、従来から赤外線カットフィルタ等を撮像光学系の適宜な箇所に配置する対策が講じられている。しかし、このような赤外線カット機能を有する光学部品が別途必要となることから、撮像光学系のコンパクト化、部品点数の抑制の阻害要因となっていた。
By the way, when a CCD image sensor or a CMOS image sensor is used as the
そこで、像面側プリズム102自体に、入射光に含まれる赤外線成分を減少乃至は除去する赤外線カット機能を具備させることが望ましい。図4は、赤外線カット機能を具備させた像面側プリズム102の例を示す断面図である。図4(a)は、像面側プリズム102の射出面102bに、赤外線反射膜102dを一体的に設けた例を示している。これにより、入射光に含まれる赤外線成分は赤外線反射膜102dにて反射され、撮像素子105に入射されないようになる。このような赤外線反射膜102dとしては、例えば赤外波長の光を反射させる誘電体多層膜のコーティング層が好適である。なお、このような赤外線反射膜102dを、像面側プリズム102の入射面102aに設けるようにしても良い。
Therefore, it is desirable to provide the image
また図4(b)は、像面側プリズム102の反射面102cに、赤外線吸収膜102eを一体的に設けた例を示している。これにより、入射光に含まれる赤外線成分は赤外線吸収膜102eにて吸収され、撮像素子105に入射されないようになる。このような赤外線吸収膜102eとしては、例えば赤外波長の光を吸収させる誘電体多層膜のコーティング層が好適である。なお、このような赤外線吸収膜102eに代えて、赤外線透過膜を反射面102cに設け、赤外線成分のみを像面側プリズム102から放射させるようにしても良い。
FIG. 4B shows an example in which an
続いて、入射側プリズム101及び像面側プリズム102の材質並びに製法について説明する。これらプリズムの材質については特に制限はなく、所定の光透過率や屈折率などを備えている光学材料であれば良く、各種ガラス材料や樹脂(プラスチック)材料を用いることができる。しかし、樹脂材料を用いれば、軽量で、且つインジェクションモールド等により大量生産が可能であることから、ガラス材料で作製する場合に比して、コストの抑制や撮像光学系100の軽量化の面で有利である。さらに、上述のように入射面及び/又は射出面に屈折力を具備する反射プリズムを作成する場合、ガラス材料によれば研磨工程を経て作製する必要があるが、樹脂材料の場合は型枠等を用いて容易に作製することができるという利点もある。
Next, materials and manufacturing methods of the
但し、インジェクションモールドによると、成型後に若干の熱収縮が避けられないため、高い精度が要求される光学部品の場合は、かえって製造難易度が高くなる場合がある。ところで、高い精度を要求される度合いは、像面側プリズム102よりも入射側プリズム101の方が高い。これは、像面側プリズム102の方が撮像素子105に近く、比較的誤差感度が小さいからである。従って、少なくとも像面側プリズム102を樹脂材料で構成し、要求される精度に応じて入射側プリズム101を樹脂材料とするか或いはガラス材料とするかの選択を行うことが望ましい。
However, according to the injection mold, since some heat shrinkage is inevitable after molding, in the case of an optical component that requires high accuracy, the manufacturing difficulty may be increased. By the way, the degree to which high accuracy is required is higher for the incident-
ここで、入射側プリズム101及び/又は像面側プリズム102を樹脂材料で構成する場合、その樹脂材料として、例えばポリカーボネートやPMMA等の各種光学樹脂材料を用いることができる。この中でも、吸水率が0.01%以下の樹脂材料を選択することが望ましい。樹脂材料には、空気中の水分と結合する吸湿作用があり、このような吸湿が生じると、設計値通りにプリズムを製作しても吸湿により屈折率等の光学特性が変化する場合がある。従って、吸水率が0.01%以下の樹脂材料を用いることで、吸湿の影響を受けない撮像光学系100を構築できるようになる。このような樹脂材料としては、例えばZEONEX(日本ゼオン株式会社商品名)を用いることができる。
Here, when the
次に、入射面及び/又は射出面に光学的パワーを有するプリズムを製造する方法としては、例えば所定のプリズムに光学的パワーを有するレンズを接合する方法、プリズムを曲面研磨する方法、インジェクションモールド或いはガラスモールドによる方法などを例示することができる。但し、プリズムにレンズを接合する方法やプリズムを曲面研磨する方法は、反射面と前記レンズ又は曲面との位置関係や傾きなどを調整するために手間のかかる調芯を行う必要があり、製造難易度が比較的高くなってしまう。これに比べ、樹脂材料を用いたインジェクションモールドは、前述の通り量産性に優れるため、好ましい製造方法の一つである。 Next, as a method of manufacturing a prism having optical power on the entrance surface and / or exit surface, for example, a method of bonding a lens having optical power to a predetermined prism, a method of polishing a curved surface of the prism, an injection mold, Examples thereof include a method using a glass mold. However, the method of bonding the lens to the prism and the method of polishing the curved surface of the prism require time-consuming alignment in order to adjust the positional relationship and inclination between the reflecting surface and the lens or the curved surface, which is difficult to manufacture. The degree will be relatively high. In contrast, an injection mold using a resin material is one of the preferable manufacturing methods because it is excellent in mass productivity as described above.
上記インジェクションモールドにて製造されたプリズムを採用する場合、次の点に留意することが望ましい。インジェクションモールドを行う場合、樹脂を金型に注入するためのゲートが必要となる。そのようなゲートはプリズムのどの面に対向させても良いが、プリズムにおいて光の入射、出射及び反射が行われない面に配置することが望ましい。これは、一般にゲート付近は樹脂流の痕跡が残留するなどして複屈折が発生し易く、光学特性に影響を与える可能性があることから、仮に複屈折が発生してもその影響を低減できるからである。 When adopting the prism manufactured by the above injection mold, it is desirable to pay attention to the following points. When performing injection molding, a gate for injecting resin into the mold is required. Such a gate may be opposed to any surface of the prism, but is preferably disposed on a surface where light is not incident, emitted, or reflected on the prism. In general, birefringence is likely to occur due to resin flow traces remaining in the vicinity of the gate, which may affect the optical characteristics. Therefore, even if birefringence occurs, the influence can be reduced. Because.
図5は、図1に示した撮像光学系100を立体的に描いた斜視図である。図5に基づいて、上記の望ましい構成を説明すると、入射側プリズム101をインジェクションモールドで形成する場合においては、金型注入用のゲートを、入射面101a、射出面101b及び反射面101cには配置せず、これらの面の側面である不使用面101mに配置する。この場合、通常ゲートは断面長方形の角柱状を呈していることから、そのような角柱状のゲート痕Ge1(入射面101aと広幅面が平行なゲート痕Ge1)が前記不使用面101mに残存するようになる(このゲート痕Ge1は誇張して描いている)。このようにゲートを配置すると、当該ゲート近傍で複屈折が発生したとしても、入射側プリズム101の有効使用領域pw1(図中のハッチング部位;光線が通過可能な領域)に与える影響を低減することができる。
FIG. 5 is a perspective view illustrating the imaging
像面側プリズム102も同様に、金型注入用のゲートを、入射面102a、射出面102b及び反射面102cには配置せず、これらの面の側面である不使用面102mに配置する。この場合、角柱状のゲート痕Ge2(反射面102cと広幅面が平行なゲート痕Ge2)が前記不使用面102mに残存するようになるが、同様に当該ゲート近傍で複屈折が発生したとしても、像面側プリズム102の有効使用領域pw2(図中のハッチング部位)に与える影響を低減することができる。
Similarly, in the image
インジェクションモールドを行った後、その成型品(この場合はプリズム)を金型から取り出すときに、イジェクトピンで当該成型品を押圧する手法が汎用されている。このようなイジェクトピンの当接部位には、やはり痕跡が残り、この部分においても光学特性が乱れる場合がある。そこで図5に示す例では、入射側プリズム101については、その入射面101aにおける不使用領域に対応する部位にイジェクトピンを配置し、前記不使用領域にピン痕跡ep1が現れるようにしている。また像面側プリズム102については、その反射面102cにおける不使用領域に対応する部位にイジェクトピンを配置し、前記不使用領域にピン痕跡ep2が現れるようにしている。なお、前記ピン痕跡ep1、ep2が、それぞれ不使用面101m、102mと対向する反対側の不使用面101n、102nに現れるよう、イジェクトピンを配置するようにしても勿論良い。
After injection molding, a method of pressing the molded product with an eject pin when removing the molded product (in this case, a prism) from a mold is widely used. Traces still remain at the contact portion of such an eject pin, and the optical characteristics may be disturbed also in this portion. Therefore, in the example shown in FIG. 5, with respect to the
さらに、この撮像光学系100のように、光学絞り104が入射側プリズム101と像面側プリズム102との間に配置されている場合において(図1参照)、組み付け時において、図5に示すように、入射側プリズム101及び像面側プリズム102のゲート痕Ge1、Ge2が同じ方向に存在するように、ゲート方向を調整することが望ましい。この点を、図6に基づいて説明する。
Further, when the
図6は、図5に示した撮像光学系100についての、模式的な光路図である。図示するように、入射側プリズム101及び像面側プリズム102についてのゲート痕Ge1、Ge2は、同方向に存在するそれぞれの不使用面101m、102mに形成されている。なお、この不使用面101m、102mに対向するもう一方の不使用面101n、102nは、ゲート痕Ge1、Ge2が存在しないフラット面(形状的に安定した面)でもあることから、入射側プリズム101及び像面側プリズム102共通のプリズム保持部材106(筐体BDのフレーム部材等に相当)に固定されている。これにより、プリズムの高精度な組み付けが行えるようになる。
FIG. 6 is a schematic optical path diagram of the imaging
ゲート痕Ge1、Ge2をそれぞれの不使用面101m、102mに設けることで、複屈折等の影響を低減できるとはいえ、完全にその影響を取り除くことは難しい。このような、ゲート痕Ge1、Ge2近傍の光学特性に影響を与えるような領域を、図6においてそれぞれゲート影響領域Ge1m、Ge2mとして示している(図中のハッチング部位が相当する)。 Although the gate traces Ge1 and Ge2 are provided on the non-use surfaces 101m and 102m, the influence of birefringence and the like can be reduced, but it is difficult to completely remove the influence. Such regions that affect the optical characteristics in the vicinity of the gate traces Ge1 and Ge2 are shown as gate-affected regions Ge1m and Ge2m in FIG. 6 (corresponding to hatched portions in the figure).
ところで、光学絞り104が入射側プリズム101と像面側プリズム102との間に配置されている場合、該光学絞り104の前後で光像が反転するようになる。いま、入射側プリズム101の入射面101aのゲート痕Ge1側から入射する光線opの光路を考える。入射側プリズム101内において、光線opはゲート影響領域Ge1mを通過することから複屈折率等の影響を受けてしまう。しかし、光学絞り104を通過すると光線opはゲート痕Ge1側から離間する方向に屈折する。そして、像面側プリズム102に入射すると、ゲート影響領域Ge2mから離れた領域を通過するようになる。従って、光線opは、入射側プリズム101及び像面側プリズム102のゲート影響領域Ge1m、Ge2mを重畳的に通過するようなことはなく、残存複屈折の影響は分散され、画面の片側だけ複屈折等の影響が偏在するような不具合は発生しなくなる。
By the way, when the
上述したような樹脂材料を用いたインジェクションモールド法は、量産化に適し、また反射プリズムの入射面や射出面に高精度な凹面等を形成できるという利点があるが、樹脂材料を用いる関係上、高い屈折率を有する反射プリズムを製作することはできない。そこで、高精度で高屈折率のプリズムが求められる場合は、高屈折率のガラス素材をプリズム形状の金型を用いて加熱加圧するガラスモールド法により製作することが望ましい。高屈折率のプリズムを適用すると、光路長の短縮化や屈折面における収差の発生の低減化を図ることができ、これにより撮像光学系100の小型化、レンズ枚数の削減が可能となり、コンパクト化に有利となる。
The injection molding method using the resin material as described above is suitable for mass production and has an advantage that a highly accurate concave surface can be formed on the entrance surface and the exit surface of the reflecting prism. A reflecting prism having a high refractive index cannot be manufactured. Therefore, when a high-precision and high-refractive-index prism is required, it is desirable to manufacture a high-refractive-index glass material by a glass mold method in which heat is applied using a prism-shaped mold. When a high refractive index prism is applied, the optical path length can be shortened and the occurrence of aberrations on the refracting surface can be reduced. As a result, the imaging
<撮像光学系を組み込んだデジタル機器の説明>
次に、以上説明したような撮像光学系100が組み込まれたデジタル機器について説明する。図7は、本発明に係るデジタル機器の一実施形態を示す、カメラ付携帯電話機200の外観構成図である。なお、本発明において、デジタル機器としては、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器(マウス、スキャナ、プリンタ等)を含むものとする。デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラは、被写体の映像を光学的に取り込んだ後、その映像につき半導体素子を使って電気信号に変換し、デジタルデータとしてフラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶する撮像レンズ装置である。更に本発明では、被写体の静止又は動きのある映像を光学的に取り込む、コンパクトな撮像レンズ装置を内蔵する仕様を備えた携帯電話機、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器も含んでいる。
<Description of digital equipment incorporating imaging optical system>
Next, a digital device incorporating the imaging
図7(a)は、携帯電話機200の操作面を、図7(b)は、操作面の裏面、つまり背面を示している。携帯電話機200には、上部にアンテナ201、操作面には図の上下方向に長辺Lt1を有する長方形のディスプレイ202、画像撮影モードの起動及び静止画と動画撮影の切り替えを行う画像切替ボタン203、シャッターボタン204及びダイヤルボタン205が備えられている。
7A shows the operation surface of the
携帯電話機200には、本発明に係る撮像光学系100によって構成された撮像レンズ装置(カメラ)206及びCCD等の撮像素子105が内装され、その撮像レンズ装置206の被写体光が入射される撮影レンズ207が背面に露出している。なお、該撮影レンズ207の裏面には、入射側プリズム101の入射面101aが配置されている。つまり、撮像レンズ装置206の被写体光入射面とディスプレイ202とは、携帯電話機200の表裏面(背面と操作面)にそれぞれ配置されている。これにより、撮像レンズ装置206により取得される画像をディスプレイ202で表示させながら撮像を行うことができるようになる。
The
ここで、撮像素子105は、撮像エリアの縦横比が例えば4:3の長方形を呈するものが用いられている。汎用型の撮像素子は、一般的にこのような長方形であるが、このような撮像素子105を備える撮像レンズ装置206の携帯電話機200への組み込み形態は、前記長方形のディスプレイ202との関係において、図7に示すような態様とすることが望ましい。
Here, the
すなわち、ディスプレイ202が図7(a)の上下方向に長辺Lt1を有している場合、撮像素子105もまた、図7(b)の上下方向にその長辺Lt2を有する組み込み構成とすることが望ましい。換言すると、ディスプレイ202の長辺Lt1と撮像素子105の長辺Lt2とが平行方向(同一方向)になるように組み付けられることが望ましい。これにより、撮影時に、撮影レンズ207から入射され長方形の撮像エリアを持つ撮像素子105上に結像された被写体光像は、長方形のディスプレイ202上に有効に表示されるようになる。
That is, when the
つまり、ディスプレイ202の長辺Lt1と撮像素子105の長辺Lt2とが平行方向に配置されていると、撮像素子105により取得された画像の長辺方向と、表示画像の長辺方向とが一致することから、ディスプレイ202の表示エリアを有効に活用した表示が行え、画像を大きく表示させることができる。すなわち、ディスプレイ202の面積を最大に生かした表示が可能となり、撮影時の構図の確認等に有利である。
That is, when the long side Lt1 of the
上記撮像レンズ装置206は、被写体の光学像を形成する撮像光学系100以外に光学的ローパスフィルタ等に相当する平行平面板を備えていてもよい。光学的ローパスフィルタとして、例えば所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数特性を回折効果により実現する位相型ローパスフィルタ等が適用可能である。
The
なお、光学的ローパスフィルタは必ずしも備える必要はなく、また、光学的ローパスフィルタに代えて、撮像素子105の画像信号に含まれるノイズを低減するために赤外線カットフィルタを搭載する(この場合、上述のように反射プリズムに赤外線カット機能を具備させることが望ましい)ようにしてもよい。さらに、光学的ローパスフィルタの表面に赤外線反射コートを施して、両方のフィルター機能を一つで実現してもよい。 Note that the optical low-pass filter is not necessarily provided, and instead of the optical low-pass filter, an infrared cut filter is mounted in order to reduce noise included in the image signal of the image sensor 105 (in this case, the above-described case). As described above, it is desirable to provide the reflecting prism with an infrared cut function. Further, an infrared reflection coating may be applied to the surface of the optical low-pass filter, so that both filter functions can be realized by one.
以上の通り構成された携帯電話機200の撮像動作について説明する。静止画を撮影するときは、まず、画像切替ボタン203を押すことで、画像撮影モードを起動する。ここでは、画像切替ボタン203を一度押すことで、動画撮影モードに切り替わるとする。静止画撮影モードが起動すると、撮像レンズ装置206を通して被写体の像がCCD等の撮像素子105で周期的に繰り返し撮像され、表示用メモリに転送された後に、ディスプレイ202に導かれる。ディスプレイ202を覗くことで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。この状態でシャッターボタン204を押すことで、静止画像を得ることができる。すなわち、静止画用のメモリに画像データが格納される。
An imaging operation of the
また、動画撮影を行う場合には、画像切替ボタン203を一度押すことで静止画撮影モードを起動した後、もう一度画像切替ボタン203を押して動画撮影モードに切り替える。後は静止画撮影のときと同様にして、ディスプレイ202を覗き、撮像レンズ装置206を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整する。この状態でシャッターボタン204を押すことで、動画撮影が開始される。そして、もう一度シャッターボタン204を押すことで、動画撮影は終了する。動画像は、ディスプレイ202のための表示メモリに導かれると共に、動画像用のメモリに導かれて格納される。
In addition, when performing moving image shooting, the still image shooting mode is activated by pressing the
上記実施形態においては、ディスプレイ202の長辺Lt1と撮像素子105の長辺Lt2とが、図7の上下方向に揃って平行であるとしたが、それに限られることなく、例えば図7の左右方向など、ある一方向に揃って平行であることが望ましい。この場合にも、ディスプレイ202の面積を最大に生かした表示が可能となるので、撮影時の構図の確認等が有効に行える。
In the above-described embodiment, the long side Lt1 of the
このことは、上記のような携帯電話機200のほか、同様に表示素子としてのディスプレイを備える各種デジタル機器においても同様であり、例えば折り畳み式の携帯電話機や、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器においても同様である。
This is the same in various digital devices having a display as a display element in addition to the
図8は、折り畳み式の携帯電話機300の外観構成図であり、図8(a)は、携帯電話機300の操作面を、図8(b)は、操作面の裏面、つまり背面を示している。この携帯電話機300は、第1の筐体310と第2の筐体320とがヒンジ330によって連結された折り畳み可能な構造であって、第1の筐体110の操作面には上下方向に長いディスプレイ311が備えられている。また第2の筐体320には、操作部としてのキー入力部321が設けられている。
FIG. 8 is an external configuration diagram of the foldable
このような携帯電話機300において、第1の筐体310には、上述の撮像光学系100によって構成された撮像レンズ装置206及び撮像素子105が内装され、その撮像レンズ装置206の撮影レンズ207が背面に露出している。つまり、撮像レンズ装置206の被写体光入射面とディスプレイ311とは、第1の筐体310の表裏面(背面と操作面)にそれぞれ配置されている。これにより、撮像レンズ装置206により取得される画像をディスプレイ311で表示させながら撮像を行うことができるようになる。そして、ディスプレイ311の長辺Lt1と撮像素子105の長辺Lt2とが平行方向(同一方向)になるように組み付けられている。このような構成によっても、撮影時に、撮影レンズ207から入射され長方形の撮像エリアを持つ撮像素子105上に結像された被写体光像を、長方形のディスプレイ311上に有効に表示させることができる。
In such a
また図9は、携帯情報端末機400の外観構成図であり、図9(a)は、携帯情報端末機400の操作面を、図9(b)は背面を示している。この携帯情報端末機400の操作面には、左右方向に長いディスプレイ401と、操作部としてのキー入力部402とが設けられている。
9 is an external configuration diagram of the
このような携帯情報端末機400において、上述の撮像光学系100によって構成された撮像レンズ装置206及び撮像素子105が内装され、その撮像レンズ装置206の撮影レンズ207が背面に露出している。つまり、撮像レンズ装置206の被写体光入射面とディスプレイ401とは、当該携帯情報端末機400の表裏面(背面と操作面)にそれぞれ配置されている。これにより、撮像レンズ装置206により取得される画像をディスプレイ401で表示させながら撮像を行うことができるようになる。そして、ディスプレイ401の長辺Lt1と撮像素子105の長辺Lt2とが平行方向(この場合水平方向)になるように組み付けられている。このような構成によっても、撮影時に、撮影レンズ207から入射され長方形の撮像エリアを持つ撮像素子105上に結像された被写体光像を、長方形のディスプレイ401上に有効に表示させることができる。
In such a
以下、図1に示したような撮像光学系100、すなわち図7〜図9に示したようなカメラ付携帯電話機200、300或いは携帯情報端末機400に搭載される撮像レンズ装置206を構成する撮像光学系100の具体的構成を、図面を参照しつつ説明する。
Hereinafter, the imaging
[実施形態1]
図10は、実施形態1の撮像光学系51の構成を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。図10に示すように、本実施形態の撮像光学系51は、光路上物体側から順に、全体として正の光学的パワーを持つ第1反射プリズム1(図1における入射側プリズム101が相当)、光量を調節するための光学絞り(ST)、正の光学的パワーを持つ第1レンズ2、負の光学的パワーを持つ第2レンズ3、全体として正の光学的パワーを持つ第2反射プリズム4(図1における像面側プリズム102が相当)を有してなる。第2反射プリズム4に対し第2レンズ3と反対側の位置には、平行平面板5及び撮像素子6が配置されている。
[Embodiment 1]
FIG. 10 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging
なお、この図10及び後述する実施形態2,3の図13,図15は、無限遠に合焦させた状態の光学素子の配置を示している。また、図11、図14、図16は、図10、図13、図15における反射プリズム(第1、第2反射プリズム)を、該反射プリズムと略等価な機能を有するレンズに置換して構成した撮像光学系の構成を示す図であり、図11、図14、図16に示す矢印Dの方向は、撮像素子6の対角方向に相当する。また、図10、図13、図15に示す撮像光学系は、撮像素子6の短辺方向に光線を屈曲した撮像光学系を示すものである。なお、以下にいう光学的パワーは、光学面の両側の媒質が空気である場合のパワーと定義する。また、撮像素子6は、縦横比が例えば3:4の撮像素子であり、例えば縦1.8mm、横2.4mmの撮像素子である。矢印Aの方向は、図11の表裏方向に対応する。
FIG. 10 and FIGS. 13 and 15 of the second and third embodiments to be described later show the arrangement of the optical elements in a state of being focused at infinity. 11, 14, and 16 are configured by replacing the reflecting prisms (first and second reflecting prisms) in FIGS. 10, 13, and 15 with lenses having functions substantially equivalent to the reflecting prisms. 17 is a diagram illustrating the configuration of the imaging optical system, and the direction of the arrow D illustrated in FIGS. 11, 14, and 16 corresponds to the diagonal direction of the
第1反射プリズム1は、入射面1aが負の光学的パワーを、射出面1bが正の光学的パワーを有しており、入射面1aと射出面1bとの間の光路上に平面状の反射面RL1を備えている。また、第2反射プリズム4は、入射面4aが正の光学的パワーを、射出面4bが負の光学的パワーを有しており、入射面4aと射出面4bとの間の光路上に平面状の反射面RL2を備えている。第1反射プリズム1及び第2反射プリズム4に設けられた反射面RL1,RL2は、本実施形態では、入射光を略90度に屈曲して第1レンズ2又は平行平面板5に向かって反射させるものである。
The first reflecting
第1、第2反射プリズム1,4及び光学絞り(ST)は固定されており、無限遠合焦状態から近接距離合焦状態にフォーカシングを行うとき、レンズ2,3は、図中の矢印Bの方向に移動する。
The first and second reflecting
以下、本明細書においては、レンズの形状について、「凸」,「凹」及び「メニスカス」という術語を用いるが、これらの光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を現しているものであり、レンズ全体又はレンズの端部付近の形状を表しているのではない。このことは、球面レンズでは問題にならないが、非球面レンズでは一般に、レンズの中心付近と端部付近での形状が異なるので注意が必要である。非球面レンズとは、放物面、楕円面、双曲面、4次曲面等の面を有するレンズである。 Hereinafter, in this specification, the terms “convex”, “concave”, and “meniscus” are used for the shape of the lens, which represents the lens shape in the vicinity of these optical axes (near the center of the lens). It does not represent the shape of the entire lens or the vicinity of the end of the lens. This is not a problem with a spherical lens, but with an aspherical lens, it should be noted that generally the shape near the center and the end of the lens is different. An aspheric lens is a lens having a paraboloidal surface, an elliptical surface, a hyperboloid, a quartic surface, or the like.
図11に示す番号ri(i=1,2,3,・・・)は、物体側から数えたときのi番目の光学面である。第1レンズ2は、両凸レンズであり、第2レンズ3は、像側に凸の負メニスカスレンズである。なお、図11において、図10に示す第1反射プリズム1及び第2反射プリズム4を、これらと略等価な機能を有するレンズに置換して表現している関係上、それぞれ第1反射プリズム1’及び第2反射プリズム4’として描いている(以下に述べる図14、図16でも同様)。
The number ri (i = 1, 2, 3,...) Shown in FIG. 11 is the i-th optical surface when counted from the object side. The first lens 2 is a biconvex lens, and the second lens 3 is a negative meniscus lens convex on the image side. In FIG. 11, the first reflecting
このような構成の下で、図10の物体側(被写体側)から入射した光線は、順に、第1反射プリズム1の入射面1aに入射して反射面RL1で略90度に屈曲して反射された後、第1,第2レンズ2,3そして第2反射プリズム4の入射面4aに入射する。そして、反射面RL2はこの入射光を略90度屈曲して反射し、射出面4bから射出してそこで物体の光学像を形成する。そして、これらの光学素子で形成された光学像は、第2反射プリズム4に隣り合って配置された平行平面板5を通過する。このとき、光学像は、撮像素子6において電気的な信号に変換される際に発生する所謂折り返しノイズが最小化されるように修正される。この平行平面板5は、光学的ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ、撮像素子のカバーガラス等に相当するものである。
Under such a configuration, light rays incident from the object side (subject side) in FIG. 10 are sequentially incident on the
最後に、撮像素子6において、平行平面板5で修正された光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されて、デジタル映像信号として図7〜図9に示すような携帯電話機200、300や携帯情報端末機400等のメモリに記録されたり、有線あるいは無線により他のデジタル機器に伝送されたりする。なお、撮像光学系、特に第1反射プリズム1の汚損を防止するため、第1反射プリズム1の入射面より被写体側の位置にカバーガラスを設けても良い。
Finally, in the
以下、図を参照しながら、実施形態1と同様にして、実施形態2及び実施形態3のレンズ構成を順に説明していく。このとき、図13〜図16までの図中の符号の意味は、図10,図11と同様とする。
Hereinafter, the lens configurations of Embodiments 2 and 3 will be described in order as in
[実施形態2]
図13は、実施形態2の撮像光学系52の構成を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施形態2の撮像光学系52は、光路上物体側から順に、光量を調節するための光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを持つ第1反射プリズム7、負の光学的パワーを持つ第1レンズ8、全体として正の光学的パワーを持つ第2反射プリズム9を有してなる。
[Embodiment 2]
FIG. 13 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging
第1反射プリズム7は、入射面7aが正の光学的パワーを、射出面7bも正の光学的パワーを有しており、入射面7aと射出面7bとの間の光路上に平面状の反射面RL3を備えている。第2反射プリズム9は、入射面9aが正の光学的パワーを、射出面9bが負の光学的パワーを有しており、入射面9aと射出面9bとの間の光路上に平面状の反射面RL4を備えている。
In the first reflecting
本実施形態では、光学絞り(ST)、第1反射プリズム7及び第2反射プリズム9は固定されており、無限遠合焦状態から近接距離合焦状態にフォーカシングを行うとき、第1レンズ8は、図中の矢印Cの方向に移動する。第1レンズ8は、像側に凸の負メニスカスレンズからなる。
In this embodiment, the optical aperture (ST), the first reflecting
[実施形態3]
図15は、実施形態3の撮像光学系53の構成を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施形態3の撮像光学系53は、光路上物体側から順に、全体として正の光学的パワーを持つ第1反射プリズム10、光量を調節するための光学絞り(ST)、正の光学的パワーを持つ第1レンズ11、負の光学的パワーを持つ第2レンズ12、全体として正の光学的パワーを持つ第2反射プリズム13を有してなる。
[Embodiment 3]
FIG. 15 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging
第1反射プリズム10は、入射面10aが負の光学的パワーを、射出面10bが正の光学的パワーを有しており、入射面10aと射出面10bとの間の光路上に平面状の反射面RL5を備えている。第2反射プリズム13は、入射面13aが負の光学的パワーを、射出面が正の光学的パワーを有しており、入射面13aと射出面13bとの間の光路上に平面状の反射面RL6を備えている。
The first reflecting
本実施形態では、第1、第2反射プリズム10、13及び光学絞り(ST)は固定されており、無限遠合焦状態から近接距離合焦状態にフォーカシングを行うとき、レンズ11,12は、図中の矢印Bの方向に移動する。第1レンズ11は、正の光学的パワーを持つ両凸レンズからなり、第2レンズ12は、像側に凸の負メニスカスレンズ(負の光学的パワーを持つレンズ)からなり、第1レンズ11及び第2レンズ12は、接合されている。
In the present embodiment, the first and second reflecting
以上説明した前記各実施形態にかかる撮像光学系51、52、53のように、入射光をそれぞれ略90度折り曲げて反射する2個の反射プリズムを、光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面と他方の反射プリズムの射出面とが略平行となるように配置することにより、撮像光学系のコンパクト化を図ることができる。
As in the imaging
すなわち、例えば図11に示すような、反射プリズムを備えずに(入射光をそれぞれ略90度折り曲げて反射する反射面を1つも設けずに)、図10に示す撮像光学系51と略等価な撮像光学系501を構成し、携帯電話機200等に搭載する場合、矢印Bに示す方向と携帯電話機200の厚み方向(図7の表裏方向)とが対応するから、携帯電話機200の厚みは撮像光学系の光学全長以上となる。この構成にあっては、携帯電話機200は非常に厚みが厚くなり、大型となる。
That is, for example, as shown in FIG. 11, without a reflecting prism (without providing any reflecting surface that reflects and reflects incident light by approximately 90 degrees), it is substantially equivalent to the imaging
そこで、図12に示す撮像光学系502ように、反射面を1つ設けた撮像光学系(図11に示すレンズ1’に代えてプリズム1を備えた撮像光学系)を構成すると、撮像光学系における矢印Aの方向を携帯電話機200の厚み方向に対応させることができ、図11に示す場合に比して、携帯電話機200を薄型化することができる。
Therefore, when an imaging optical system (an imaging optical system including the
しかしながら、撮像素子6は、パッケージや電気配線を備えて構成されており、これらの存在によって受光面と平行な面方向に大きな構造を有している。そのため、携帯電話機200の厚みは、撮像素子6の前記面方向の長さ以上(図12に示す長さL以上)となり、携帯電話機200の薄型化は十分でない。
However, the
そこで、本実施形態では、図10に示すように、前記反射面を2つ備えた撮像光学系51(図11に示すレンズ1’,4’に代えて第1、第2反射プリズム1,4を備えた撮像光学系)を構成することにより、撮像光学系の厚みが、第1反射プリズム10の幅方向(矢印A方向)L’(<L)に相当することとなり、携帯電話機200の更なる薄型化(コンパクト化)を達成することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the imaging
以下、本発明に係る撮像光学系の実施例を、コンストラクション(構成)データ、収差図等を挙げて、さらに具体的に説明する。 Hereinafter, examples of the imaging optical system according to the present invention will be described more specifically with reference to construction (configuration) data, aberration diagrams, and the like.
実施形態1(実施例1)の撮像光学系51における、各レンズのコンストラクションデータを表1、表2に示す。
Tables 1 and 2 show construction data of each lens in the imaging
ここに示したものは、表の左から順に、各光学面の番号、各面の曲率半径(単位はmm)、無限遠合焦状態及び近接距離合焦状態における光軸上での各光学面の間隔(軸上面間隔、単位はmm)、各レンズの屈折率、そしてアッベ数である。軸上面間隔は、対向する一対の面(光学面、撮像面を含む)間の領域に存在する媒質が空気であるとして換算した距離である。軸上面間隔における近接距離合焦状態の空欄は、左の無限遠合焦状態の値と同じであることを表している。ここで、各光学面の番号ri(i=1,2,3,…)は、図11に示したように、図10の光路図と略等価な光路図において、光路上の物体側から数えてi番目の光学面であり、riに*が付された面は非球面(非球面形状の屈折光学面または非球面と等価な屈折作用を有する面)である。 These are shown in order from the left of the table, the number of each optical surface, the radius of curvature of each surface (unit: mm), each optical surface on the optical axis in the infinitely focused state and the close distance focused state. (The distance between the upper surfaces of the axes, the unit is mm), the refractive index of each lens, and the Abbe number. The axial upper surface distance is a distance converted assuming that the medium existing in a region between a pair of opposing surfaces (including an optical surface and an imaging surface) is air. A blank in the close distance in-focus state in the axial upper surface interval indicates that it is the same as the value in the infinite focus state on the left. Here, the number ri (i = 1, 2, 3,...) Of each optical surface is counted from the object side on the optical path in the optical path diagram substantially equivalent to the optical path diagram of FIG. 10, as shown in FIG. The i-th optical surface, and the surface marked with * in ri is an aspherical surface (aspherical refractive optical surface or a surface having a refractive action equivalent to an aspherical surface).
また、光学絞り(ST)、平行平面板5の両面、そして撮像素子6の受光面の各面は平面であるために、それらの曲率半径は∞である。
Further, since each surface of the optical diaphragm (ST), both surfaces of the plane
光学面の非球面形状は、面頂点を原点、物体から撮像素子に向かう向きをz軸の正の方向とするローカルな直交座標系(x,y,z)を用い、以下の数式により定義する。 The aspherical shape of the optical surface is defined by the following mathematical formula using a local orthogonal coordinate system (x, y, z) in which the surface vertex is the origin and the direction from the object toward the image sensor is the positive z-axis direction. .
ただし、z:高さhの位置でのz軸方向の変位量(面頂点基準)
h:z軸に対して垂直な方向の高さ(h2=x2+y2)
c:近軸曲率(=1/曲率半径)
A,B,C,D:それぞれ4,6,8,10次の非球面係数
k:円錐係数
である。上記(3)式から分かるように、表1に示した非球面レンズに対する曲率半径は、レンズの面頂点付近の値を示している。
Where z is the amount of displacement in the z-axis direction at the height h (based on the surface vertex)
h: Height in the direction perpendicular to the z-axis (h 2 = x 2 + y 2 )
c: Paraxial curvature (= 1 / radius of curvature)
A, B, C, D: 4th, 6th, 8th, and 10th-order aspheric coefficients k: Conic coefficients. As can be seen from the above equation (3), the radius of curvature for the aspheric lens shown in Table 1 shows a value near the surface vertex of the lens.
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、本実施例1における全光学系の球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)、非点収差(ASTIGMATISM)そして歪曲収差(DISTORTION)を、図17の左側から順に示す。この図において、上段は無限遠合焦状態における各収差、下段は近接距離合焦状態における各収差を表している。また、球面収差は焦点位置のずれをmm単位で表しており、歪曲収差の横軸は歪量を全体に対する%で表している。球面収差の縦軸は、入射高で規格化した値で示してあるが、非点収差と歪曲収差の縦軸は像の高さ(像高、単位mm)で表している。 The spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION), astigmatism (ASTIGMATISM), and distortion (DISTORTION) of the entire optical system in Example 1 under the lens arrangement and configuration as described above are shown from the left side of FIG. Shown in order. In this figure, the upper part represents each aberration in the infinite focus state, and the lower part represents each aberration in the close distance focus state. In addition, spherical aberration represents the focal position shift in mm, and the horizontal axis of the distortion represents the amount of distortion in% of the whole. The vertical axis of spherical aberration is shown as a value normalized by the incident height, while the vertical axis of astigmatism and distortion is expressed by the height of the image (image height, unit mm).
さらに球面収差の図には、破線で赤色(波長656.28nm)、実線で黄色(いわゆるd線;波長587.56nm)、そして二点鎖線で青色(波長435.84nm)と、波長の異なる3つの光を用いた場合の収差をそれぞれ示してある。また、非点収差の図中、破線(T)は、タンジェンシャル(メリディオナル)像面を近軸像面からの光軸(AX)方向のずれ量(横軸、単位mm)で表したものであり、実線(S)は、サジタル(ラディアル)像面を近軸像面からの光軸(AX)方向のずれ量(横軸、単位mm)で表したものである。さらに、非点収差及び歪曲収差の図は、上記黄線(d線)を用いた場合の結果である。 Further, in the diagram of spherical aberration, red (broken wavelength: 656.28 nm) is indicated by a broken line, yellow (so-called d line; wavelength 587.56 nm) is indicated by a solid line, and blue (wavelength is 435.84 nm) is indicated by a two-dot chain line. The aberrations when two lights are used are shown. In the figure of astigmatism, the broken line (T) represents the tangential (meridional) image plane in terms of the deviation (horizontal axis, unit mm) in the optical axis (AX) direction from the paraxial image plane. The solid line (S) represents the sagittal (radial) image plane in terms of the amount of deviation (horizontal axis, unit mm) in the optical axis (AX) direction from the paraxial image plane. Further, the diagrams of astigmatism and distortion are the results when the yellow line (d line) is used.
この図17から分かるように、本実施例1の撮像光学系51は、無限遠合焦状態及び近接距離合焦状態のいずれにおいても、球面収差、非点収差及び歪曲収差が十分に抑えられており、優れた光学特性を示している。また、この実施例1における無限遠合焦状態での焦点距離(単位mm)、F値及び最大像高を、表7にそれぞれ示す。これらの表から、本発明では、明るい光学系が実現できていることがわかる。
As can be seen from FIG. 17, in the imaging
次に、実施形態2(実施例2)の撮像光学系52における、各レンズのコンストラクションデータを表3、表4に示す。
Next, construction data of each lens in the imaging
さらに、実施形態3(実施例3)の撮像光学系53における、各レンズのコンストラクションデータを表5、表6に示す。
Furthermore, the construction data of each lens in the imaging
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、本実施例2,3の全光学系の球面収差、非点収差そして歪曲収差を、図18、図19の左側から順に示す。いずれの実施例における撮像光学系52、53も、無限遠合焦状態及び近接距離合焦状態のいずれにおいても、球面収差、非点収差及び歪曲収差が十分に抑えられており、優れた光学特性を示している。また、この実施例2,3における無限遠合焦状態における焦点距離(単位mm)及びF値を、表7にそれぞれ示す。これらの表から、実施例1同様、明るい光学系が実現できていることがわかる。
The spherical aberration, astigmatism, and distortion of the entire optical system of Examples 2 and 3 under the lens arrangement and configuration as described above are shown in order from the left side of FIGS. In any of the imaging
上記実施例1〜3においては、撮像光学系のコンパクト化を図るために、第2反射プリズム4、9、13と撮像素子6との配置関係を、次の表8の通りに設定した。すなわち、撮像素子6の光路折り曲げ面(図10、図13、図15における紙面)内における受光面高さa、第2反射プリズム4、9、13の射出面4b、9b、13bと撮像素子6の受光面との距離d(いずれも単位はmm)、及び上記(1)式による値を表8の通りにそれぞれ設定した。
In Examples 1 to 3, the arrangement relationship between the second reflecting
さらに、第2反射プリズム4、9、13の大きさ(長さ)を最適化するために、上記実施例1〜3において各々表9に示すようなパラメータの第2反射プリズム4、9、13を採用した。すなわち、第2反射プリズム4、9、13の屈折率n、主光線の距離t、射出瞳距離p(いずれも単位はmm)、及び上記(2)式による値を表9の通りにそれぞれ設定した。
Further, in order to optimize the size (length) of the second reflecting
表8及び表9に示すパラメータを採用することで、実施形態1〜3にかかる撮像光学系51〜53は、その厚さ方向(図10の矢印L’の方向)のサイズが抑制され、十分な薄型化が図られている。
By adopting the parameters shown in Table 8 and Table 9, the imaging
以上説明したように、本発明に係る撮像光学系は、小型・軽量であるため、デジタル機器、とりわけ携帯電話機200等の携帯機器に搭載するのに好適である。さらに、本発明に係る撮像光学系は、高画素の撮像素子(200万画素クラス以上の撮像素子)にも対応可能な高い光学性能を有しているので、補間を必要とする電子ズーム方式を採用する撮像機器に好適である。
As described above, since the imaging optical system according to the present invention is small and light, it is suitable to be mounted on a digital device, particularly a mobile device such as the
なお、前記第1反射プリズム1,7,10及び第2反射プリズム4,9,13は、特許請求の範囲における反射プリズムに相当するものであり、レンズ2,3,8,11,12は、特許請求の範囲におけるレンズ又はレンズ群の一例である。
The first reflecting
なお、本発明は、前記実施形態に加えて、あるいは前記実施形態に代えて次の形態(a),(b)に説明する変形形態も採用可能である。
(a)前記各実施例の撮像光学系は、各レンズ群や絞り、あるいはシャッターの駆動にあたり、カムやステッピングモータを用いても良いし、あるいは、移動量が少ない場合や駆動対象のレンズ群が比較的軽量である場合には、超小型の圧電アクチュエータを用いることで、駆動部のサイズや電力消費の増加を抑えつつ、各レンズ群を独立に駆動させることも可能となり、装置の更なるコンパクト化を図ることができる。
In addition to the said embodiment, it can replace with the said embodiment and the deformation | transformation form demonstrated to the following form (a), (b) is also employable for this invention.
(A) The imaging optical system of each of the above embodiments may use a cam or a stepping motor for driving each lens group, diaphragm, or shutter, or if the amount of movement is small or the lens group to be driven is In the case of relatively light weight, it is possible to drive each lens group independently while suppressing the increase in the size of the drive unit and power consumption by using an ultra-small piezoelectric actuator. Can be achieved.
(b)前記実施形態では、各部品の配置(撮像光学系のコンパクト化)を考慮して、第1反射プリズムの被写体側の面と第2反射プリズムの像側の面とを、矢印Aの方向に最も離間するように配置したが、これに限らず、前記2つの面が矢印Aの方向に最も近接する(第1反射プリズム及び第2反射プリズムに対して同じ側方領域)ように配置してもよい。 (B) In the above-described embodiment, the object-side surface of the first reflecting prism and the image-side surface of the second reflecting prism are arranged in the direction of the arrow A in consideration of the arrangement of components (compact imaging optical system). Although it is arranged so as to be the most separated in the direction, it is not limited to this, and the two surfaces are arranged so as to be closest to the direction of the arrow A (the same side region with respect to the first reflecting prism and the second reflecting prism). May be.
101 入射側プリズム
101a 入射側プリズムの入射面
101b 入射側プリズムの射出面
102 像面側プリズム
102a 像面側プリズムの入射面
102b 像面側プリズムの射出面
103 フォーカシング用のレンズ
104、ST 光学絞り
105、6 撮像素子
1,7,10 第1反射プリズム(入射側プリズム)
2,8,11 第1レンズ
3,12 第2レンズ
4,9,13 第2反射プリズム(像面側プリズム)
200 携帯電話機
206 撮像レンズ装置(カメラ)
210 変倍ボタン
300 折り畳み式携帯電話機
400 携帯情報端末機
AX 光軸
RL1〜RL6 反射面
H 被写体
101 Incident-
2,8,11
200
210
Claims (14)
入射光をそれぞれ所定の角度だけ屈曲して反射する2個の反射プリズムが、光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面と他方の反射プリズムの射出面とが略平行となるように配置されてなり、少なくとも一方の反射プリズムの入射面又は射出面が光学的パワーを有することを特徴とする撮像光学系。 An imaging optical system that forms an optical image of a subject on a light receiving surface of an image sensor that converts an optical image into an electrical signal,
Two reflecting prisms that bend and reflect incident light by a predetermined angle are arranged so that the incident surface of the reflecting prism arranged on the subject side on the optical path is substantially parallel to the exit surface of the other reflecting prism. An imaging optical system, wherein an incident surface or an exit surface of at least one of the reflecting prisms has optical power.
少なくとも前記光路上の被写体側に配置された反射プリズムの入射面が、負の光学的パワーを有するものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の撮像光学系。 In the case where an optical aperture is provided on the exit surface side of the reflecting prism arranged on the subject side on the optical path,
5. The imaging optical system according to claim 1, wherein at least an incident surface of a reflecting prism disposed on the subject side on the optical path has a negative optical power.
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