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JP2006154705A - Imaging optical system, imaging lens device and digital apparatus - Google Patents

Imaging optical system, imaging lens device and digital apparatus Download PDF

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JP2006154705A
JP2006154705A JP2005041203A JP2005041203A JP2006154705A JP 2006154705 A JP2006154705 A JP 2006154705A JP 2005041203 A JP2005041203 A JP 2005041203A JP 2005041203 A JP2005041203 A JP 2005041203A JP 2006154705 A JP2006154705 A JP 2006154705A
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JP
Japan
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optical system
imaging
prism
lens
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005041203A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Osawa
聡 大澤
Kenji Konno
賢治 金野
Mitsuaki Shimura
光昭 志村
Hiroyuki Kobayashi
宏至 木林
Atsushi Ishihara
淳 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Opto Inc filed Critical Konica Minolta Opto Inc
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Priority to US11/186,186 priority patent/US20060017834A1/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and thickness of an imaging optical system by optimizing arrangement relation between the exit surface of a reflection prism and the light receiving surface of an imaging element. <P>SOLUTION: The imaging optical system 100 is provided with an imaging side prism 102 for bending incident light at about 90° for reflection and an imaging element 105 having a light receiving surface arranged on the exit surface 102b. Arrangement relation between the exit surface 102b of the imaging side prism 102 and the imaging element is set to satisfy the relation of an expression (1): 0.0≤d/a<0.8, where it is defined that (d) represents a distance between the exist surface 102b and the light receiving surface of the imaging element 105 and (a) represents the height of the light receiving surface of the imaging element 105 on a plane where the optical path of the imaging optical system 100 is folded (e.g. in the shorter side direction of the imaging element). Consequently the thickness of a housing BD into which the imaging optical system 100 is to be integrated can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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1〜4において種々の提案がなされている。特許文献1には、最も物体(被写体)側のレンズ群に固定の三角プリズムを配することで光軸を90度折り曲げ、当該三角プリズムにおける光線の入射面を凹面の非球面とした撮像光学系が開示されている。特許文献2には、光軸を90度折り曲げる2つの反射面を有し、折り曲げる方向を空間的にねじれの方向にすることで、撮像光学系の小型化を実現する技術が開示されている。特許文献3には、単焦点光学系内に、光軸を90度折り曲げる2つの反射要素(鏡)を配置して、光学系の小型化を実現する技術が開示されている。特許文献4には、光軸を90度折り曲げる2つの反射要素(三角プリズム又は鏡)を配置して、光学系の小型化を実現する技術が開示されている。
特開2004−70235号公報 特開2004−170707号公報 特表2000−515255号公報 特開2004−247887号公報
As another means for reducing the size of the imaging optical system, a technique of providing a reflecting surface on the optical path of the imaging optical system is known, and various proposals are disclosed, for example, in Patent Documents 1 to 4 below regarding this type of imaging optical system. Has been made. Patent Document 1 discloses an imaging optical system in which a fixed triangular prism is disposed in a lens group closest to the object (subject) to bend the optical axis by 90 degrees, and a light incident surface of the triangular prism is a concave aspherical surface. Is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228561 discloses a technique for realizing downsizing of an imaging optical system by having two reflecting surfaces that bend the optical axis by 90 degrees and spatially twisting the bending direction. Patent Document 3 discloses a technique for reducing the size of an optical system by disposing two reflecting elements (mirrors) that bend the optical axis by 90 degrees in a single focus optical system. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique for realizing a reduction in the size of an optical system by disposing two reflecting elements (triangular prisms or mirrors) that bend the optical axis by 90 degrees.
JP 2004-70235 A JP 2004-170707 A Special Table 2000-515255 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-247887

特許文献1の撮像光学系においては、光軸を折り曲げる回数が1回であるために、撮像光学系を備えたカメラの厚みを決めているのは撮像素子の大きさである。一般に、撮像素子の受光面の周辺には配線や回路、パッケージ等が配置されており、これらの面積は受光面のそれよりもかなり大きいため、さらなる薄型化が望まれる構成である。特許文献2の変倍光学系においては、光軸を90度折り曲げる反射面を2つ配置しているが、折り曲げる方向が空間的なねじれの方向である。そのため、カメラの厚みを決めているのは、特許文献1同様に撮像素子の大きさであり、さらなる薄型化が望まれる。   In the imaging optical system of Patent Document 1, since the number of times the optical axis is bent is one, the thickness of the camera provided with the imaging optical system is determined by the size of the imaging element. In general, wirings, circuits, packages, and the like are arranged around the light receiving surface of the image sensor, and these areas are considerably larger than that of the light receiving surface, and thus a further reduction in thickness is desired. In the variable magnification optical system of Patent Document 2, two reflecting surfaces that bend the optical axis by 90 degrees are arranged, but the direction of bending is the direction of spatial twisting. For this reason, the thickness of the camera is determined by the size of the image sensor as in Patent Document 1, and further thinning is desired.

特許文献3の光学系においては、カメラの厚みを決めているのは、光学系の厚みであるが、反射鏡を用いて光軸を折り曲げているために、プリズムを用いた場合に比較して必要な光路が長くなり、その結果、光軸を折り曲げる部分の厚みが厚くなってしまう。また、特許文献4の光学系においては、光軸を折り曲げる際にプリズムを用いてはいるが、それは単純な三角プリズムであり、さらにプリズムの外部の物体側にレンズを設けている構成なので、さらなる薄型化が望まれる。このように、特許文献1〜4に開示されている光学系では、高性能の撮像光学系の提供が困難である点や、コンパクト化が十分ではないという問題がある。   In the optical system of Patent Document 3, it is the thickness of the optical system that determines the thickness of the camera. However, since the optical axis is bent using a reflecting mirror, it is compared with the case where a prism is used. The required optical path is lengthened, and as a result, the thickness of the portion where the optical axis is bent is increased. Further, in the optical system of Patent Document 4, a prism is used when the optical axis is bent, but it is a simple triangular prism, and further a lens is provided on the object side outside the prism. Thinning is desired. As described above, the optical systems disclosed in Patent Documents 1 to 4 have a problem that it is difficult to provide a high-performance imaging optical system and that the size reduction is not sufficient.

これに加えて、前記各特許文献1〜4に示されたような反射プリズムが備えられた光学系において、より一層のコンパクト化を図るには、反射プリズムの射出面と撮像素子の受光面との配置関係も重要な要素となるが、この点については上記特許文献1〜4においては特段触れられていない。   In addition to this, in the optical system provided with the reflecting prism as shown in each of Patent Documents 1 to 4, in order to achieve further compactness, the exit surface of the reflecting prism and the light receiving surface of the image sensor However, this is not particularly mentioned in Patent Documents 1 to 4 described above.

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且つコンパクトな撮像光学系、特に反射プリズムの射出面と撮像素子の受光面との配置関係を最適化することでコンパクト化を図り、薄型の携帯電話機や携帯情報端末へ好適に搭載可能な撮像光学系、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 high optical performance and a compact imaging optical system while suppressing an increase in cost, in particular, an arrangement relationship between the exit surface of the reflecting prism and the light receiving surface of the image sensor. The objective is to provide an imaging optical system, an imaging lens device, and a digital device equipped with the imaging lens device that can be suitably mounted on a thin mobile phone or a portable information terminal. .

請求項1にかかる撮像光学系は、入射光を略90度屈曲して反射する反射プリズムと、該反射プリズムの射出面にその受光面が配置され、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを具備する撮像光学系であって、前記反射プリズムの射出面と撮像素子の受光面との配置関係が、次の(1)式の関係を満たすものとされていることを特徴とする。
0.0≦d/a<0.8 ・・・(1)
但し、a;当該撮像光学系の光路折り曲げ面内における撮像素子の受光面の高さ
d;前記反射プリズムの射出面と撮像素子の受光面との距離(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)
An imaging optical system according to claim 1 is an imaging system in which incident light is bent by approximately 90 degrees and reflected, and a light receiving surface is disposed on an exit surface of the reflecting prism to convert an optical image into an electrical signal. An imaging optical system comprising an element, wherein an arrangement relationship between an exit surface of the reflecting prism and a light receiving surface of the imaging device satisfies a relationship of the following expression (1): .
0.0 ≦ d / a <0.8 (1)
However, a: Height of the light receiving surface of the image pickup element in the optical path bending surface of the image pickup optical system d: Distance between the exit surface of the reflecting prism and the light receiving surface of the image pickup element (an optical component is interposed therebetween) Including physical distance)

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、さらに次の(2)式の関係を満たすものとされていることを特徴とする。
−1.5<(t*n)/p<1.0 ・・・(2)
但し、n;反射プリズムの屈折率
t;反射プリズム内を通過する光軸の主光線の距離(プリズムを展開したときの厚み)
p;射出瞳距離
An imaging optical system according to a second aspect is characterized in that, in the imaging optical system according to the first aspect, the relationship of the following expression (2) is further satisfied.
-1.5 <(t * n) / p <1.0 (2)
Where n is the refractive index of the reflecting prism t is the distance of the principal ray of the optical axis that passes through the reflecting prism (the thickness when the prism is unfolded)
p: exit pupil distance

請求項3にかかる撮像光学系は、請求項1又は2に記載の撮像光学系において、入射光を略90度屈曲して反射する複数の反射プリズムを備え、光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面と前記撮像素子側に配置された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いることを特徴とする。   The imaging optical system according to claim 3 is the imaging optical system according to claim 1 or 2, comprising a plurality of reflecting prisms that bend and reflect incident light by approximately 90 degrees, and is disposed on the subject side on the optical path. The incident surface of the prism and the exit surface of the reflecting prism disposed on the imaging element side are arranged so as to be substantially parallel to each other.

請求項4にかかる撮像光学系は、請求項3に記載の撮像光学系において、前記反射プリズムとして、光路上被写体側に配置された反射プリズムと、前記撮像素子側に配置された反射プリズムとの2個が用いられ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 third aspect, wherein the reflecting prism includes a reflecting prism disposed on a subject side on an optical path and a reflecting prism disposed on the imaging element side. Two are used.

請求項5にかかる撮像光学系は、請求項1〜4のいずれかに記載の撮像光学系において、前記入射面及び射出面の少なくとも一面に光学的パワーを有する、少なくとも1個の反射プリズムが用いられることを特徴とする。   The imaging optical system according to claim 5 is the imaging optical system according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one reflecting prism having optical power on at least one of the entrance surface and the exit surface is used. It is characterized by being able to.

請求項6にかかる撮像光学系は、請求項5に記載の撮像光学系において、1個若しくは複数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 sixth aspect is the imaging optical system according to the fifth aspect, wherein each of the one or the plurality of reflecting prisms has optical power on both the incident surface and the exit surface. It is characterized by that.

請求項7にかかる撮像光学系は、請求項3又は4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。   The imaging optical system according to a seventh aspect is the imaging optical system according to the third or fourth aspect, wherein the light between the incident surface of the reflecting prism disposed on the object side on the optical path and the exit surface of the other reflecting prism. An optical element having optical power including the reflecting prism is provided only on the road.

請求項8にかかる撮像光学系は、請求項3又は4に記載の撮像光学系において、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 an eighth aspect is the imaging optical system according to the third or fourth aspect, wherein a lens or a lens group is disposed between two reflecting prisms.

請求項9にかかる撮像光学系は、請求項1〜8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1〜8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 reflecting 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1〜11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1〜12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、反射プリズムの射出面と撮像素子の受光面との配置関係が最適化され、撮像素子を含む撮像光学系のコンパクト化を図ることができる。従って、当該撮像光学系を組み込む機器類の薄型化を図る(機器類の薄型化に対応する)ことができるようになる。   According to the first aspect of the present invention, the arrangement relationship between the exit surface of the reflecting prism and the light receiving surface of the imaging device is optimized, and the imaging optical system including the imaging device can be made compact. Therefore, it is possible to reduce the thickness of devices incorporating the imaging optical system (corresponding to the reduction in the thickness of devices).

請求項2に記載の発明によれば、反射プリズムの大きさ(長さ)ついても最適化を図ることができるので、一層撮像光学系、ひいては当該撮像光学系を組み込む機器類の薄型化を図ることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the size (length) of the reflecting prism can be optimized, the imaging optical system, and further, the equipment incorporating the imaging optical system can be made thinner. be able to.

請求項3に記載の発明によれば、複数の反射プリズムが、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、光路を折り曲げることにより、薄型の撮像光学系を実現することが可能となる。   According to the third aspect of the present invention, the plurality of reflecting prisms are arranged such that 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 substantially parallel to each other. Therefore, it is possible to realize a thin imaging optical system by bending the optical path.

請求項4に記載の発明によれば、光路上被写体側に配置された反射プリズムと撮像素子側に配置された反射プリズムとの2個の反射プリズムで構成するので、光路を2次元的に折り曲げることにより、薄型で且つ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 fourth aspect of the present invention, the optical path is two-dimensionally bent because it is constituted by the two reflecting prisms, the reflecting prism disposed on the subject side on the optical path and the reflecting prism disposed on the image sensor side. Thus, a thin and compact imaging optical system can be realized.

請求項5に記載の発明によれば、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 fifth aspect of the present invention, since the reflecting prism is provided with not only the function of reflection but also the function of the lens, the component is compared with a configuration in which these functions are realized by separate optical elements. The number of points can be reduced, and the imaging optical system can be made more compact.

請求項6に記載の発明によれば、使用される反射プリズムの全ての入射面と射出面とが光学的パワーを有するので、より一層部品点数を低減することができ、さらなる撮像光学系のコンパクト化が可能となる。   According to the sixth aspect of the present invention, since all the incident surfaces and exit surfaces of the used reflecting prism have optical power, the number of parts can be further reduced, and the imaging optical system can be further compacted. Can be realized.

請求項7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 seventh aspect of the present invention, the optical power including the reflecting prism only on the optical path between the incident surface of the reflecting prism disposed on the object side on the optical path and the exit surface of the other reflecting prism. The optical element is arranged on the object side on the optical path from the incident surface of the reflecting prism arranged on the object side on the optical path or on the image side on the optical path from the exit surface of the other reflecting prism. As compared with the case, the imaging optical system can be made compact.

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 eighth aspect of the invention, since the lens or the lens group is disposed between the two reflecting prisms, the 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(a)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側に配置された被写体側反射プリズム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側に配置された撮像素子側プリズム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. 1A is a diagram schematically showing a configuration of an imaging optical system 100 according to the present invention. The imaging optical system 100 forms an optical image of a subject H on a light receiving surface of an imaging element 105 that converts an optical image into an electrical signal, and each incident light is incident at a predetermined angle (approximately 90 degrees). Two reflecting prisms that bend and reflect only, that is, a subject-side reflecting prism 101 (referred to as “incident-side prism 101” in this description) arranged on the subject H side on the optical path, and an imaging element 105 side on the optical path. An image pickup element side prism 102 (referred to as “image plane side prism 102” in the description) is provided. A focusing lens 103 and an optical diaphragm 104 are disposed between the incident side prism 101 and the image side prism 102 as necessary.

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105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 incident surface 101a of the incident side prism 101 and the exit surface 102b of the image surface side prism 102 are arranged so as to be substantially parallel. That is, the optical axis AX from the subject H to the image sensor 105 is bent 90 degrees by the reflecting surfaces 101c and 102c of the incident side prism 101 and the image side prism 102, respectively. Such an imaging optical system 100 is housed in a housing BD of various digital devices (for example, a mobile phone).

なお、図1(a)に示した撮像光学系100は、2個の反射プリズムを用い、入射光を略90度×2回だけ屈曲させて、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な光学系とした例を示しているが、3個以上の反射プリズムを用い、筐体BD内で二次元的、三次元的な光路を形成し、結果として前記入射面101aと射出面102bとが略平行となる光学系、或いは略平行とはならない光学系としても良い。   The imaging optical system 100 shown in FIG. 1A uses two reflecting prisms, bends incident light by approximately 90 degrees × 2 times, and enters the incident surface 101a of the incident-side prism 101 and the image surface. Although an example of an optical system in which the exit surface 102b of the side prism 102 is substantially parallel is shown, three or more reflecting prisms are used, and two-dimensional and three-dimensional optical paths are formed in the housing BD. As a result, an optical system in which the incident surface 101a and the exit surface 102b are substantially parallel or an optical system that is not substantially parallel may be used.

或いは、図1(b)に示す撮像光学系100’のように、像面側プリズム102のみを撮像素子105の受光面に配置する構成としても良い。このような撮像光学系100’においては、被写体Hから撮像素子105までの光軸AXは、入射レンズ107を経て、像面側プリズム102の反射面102cにて略90度折り曲げられたものとなる。このように本発明においては、種々の光学構成が採用可能であるが、以下の実施形態の説明では、図1(a)に示した撮像光学系100を中心にして説明する。   Alternatively, as in the imaging optical system 100 ′ illustrated in FIG. 1B, only the image plane side prism 102 may be disposed on the light receiving surface of the imaging element 105. In such an imaging optical system 100 ′, the optical axis AX from the subject H to the imaging element 105 is bent approximately 90 degrees by the reflecting surface 102 c of the image plane side prism 102 through the incident lens 107. . As described above, various optical configurations can be employed in the present invention. However, in the following description of the embodiment, the description will focus on the imaging optical system 100 shown in FIG.

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 image sensor 105 photoelectrically converts it into image signals of R, G, and B components according to the light amount of the optical image of the subject H imaged by the imaging optical system 100, and outputs it to a predetermined image processing circuit. Is. For example, as the image sensor 105, R (red), G (green), and B (blue) color filters are checkered on the surface of each CCD of an area sensor in which CCDs (Charge Coupled Devices) are two-dimensionally arranged. It is possible to use a single plate type color area sensor called a Bayer method that is attached in a shape. In addition to such a CCD image sensor, a CMOS image sensor, a VMIS image sensor, or the like can also be used.

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 imaging element 105 is a rectangular shape having a long side and a short side, the bending direction thereof is the short side direction of the imaging element 105 (the width direction indicated by the arrow a in FIG. It is preferable to bend the light beam in the short side direction. Even if the light beam is bent in the long side direction of the image pickup element 105, the image pickup optical system 100 can be correspondingly thinned. However, it is more preferable to bend the light ray in the short side direction of the image pickup element 105. Can be made thinner.

このような撮像光学系100において、本発明においては、前記像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105の受光面との配置関係が最適化される。すなわち、図1(a),(b)において、撮像光学系100自体の矢印A方向のサイズは、フォーカシング用のレンズ103の移動方向や幅員を必要とする撮像素子105を含む撮像素子ホルダ(図略)の配置方向を筐体BDの厚肉方向とすることで薄型化が可能である。しかし、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の一層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。   In such an imaging optical system 100, in the present invention, the arrangement relationship between the exit surface 102b of the image plane side prism 102 and the light receiving surface of the image sensor 105 is optimized. That is, in FIGS. 1A and 1B, the size of the imaging optical system 100 itself in the direction of arrow A is an imaging element holder including the imaging element 105 that requires the moving direction and width of the focusing lens 103 (see FIG. 1). It is possible to reduce the thickness by setting the direction of the abbreviation) to the thickness direction of the housing BD. However, when the imaging element 105 is disposed opposite to the exit surface 102b of the image-side prism 102 and accommodated in the housing BD, the image-side prism 102 can be used to make the housing BD thinner. It is desirable to shorten the distance between the light exit surface 102b and the image sensor 105 as much as possible.

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、本発明においては、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との配置関係が設定される。これにより、筐体BDの薄型化が図られる。
0.0≦d/a<0.8 ・・・(1)
Now, let d be the distance between the exit surface 102b of the image plane side prism 102 and the light receiving surface of the image sensor 105 (the physical distance includes the case where an optical component is interposed therebetween), and the imaging optical system 100 When the height of the light receiving surface of the image sensor 105 in the optical path bending plane (corresponding to the paper surface in FIG. 1) is defined as a (for example, the short side direction of the image sensor 105), in the present invention, the following (1) An arrangement relationship between the exit surface 102b of the image-side prism 102 and the image sensor 105 is set so as to satisfy the relationship of the expression. Thereby, thickness reduction of housing | casing BD is achieved.
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 exit surface 102b of the image-side prism 102 and the image sensor 105 becomes too large, and is not suitable for thinning the housing BD. It becomes. That is, the large distance d means that the size of the image plane side prism 102 is large in order to form an image on the light receiving surface of the image sensor 105 in such an environment. (Thickening).

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 exit surface 102b of the image plane side prism 102 and the light receiving surface of the image sensor 105 are in close contact with each other is a mode in which the size in the direction of arrow A can be minimized, which is called thinning This is a desirable mode from the viewpoint. However, since the exit surface 102b and the light receiving surface of the image sensor 105 are in contact with each other, it is difficult to assemble, and a ghost is generated due to inter-surface reflection between the exit surface 102b and the light receiving surface of the image sensor 105. Concerned. In order to eliminate such inconvenience, it is desirable that the lower limit value of d / a is 0.1 or more.

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2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 exit surface 102b of the image plane side prism 102 and the image sensor 105 is set, but also the size (length) of the image plane side prism 102 is optimized, thereby further reducing the thickness. Can be achieved. Now, as shown in FIG. 2, the refractive index of the image plane side prism 102 is n, the distance of the principal ray on the optical axis AX that passes through the image plane side prism 102 (the thickness when the prism is expanded) is t, When the exit pupil distance is p, it is desirable to satisfy the relationship of the following equation (2).
-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 optical system 100 is compact. The tendency to become impossible to become more remarkable becomes remarkable.

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 image sensor 105 for each pixel in order to increase the light collection efficiency. In the case of a telecentric optical system, it is only necessary to arrange the microlenses directly above each pixel, and the arrangement of the microlenses is relatively easy. However, when the exit pupil distance p is short and the light beam has an inclination, the microlens must be arranged with a predetermined amount shifted from each pixel in consideration of the inclination angle. Here, when the inclination angle of the light beam becomes large as below the lower limit value of the expression (2), it becomes difficult to arrange the microlens so as to ensure a predetermined light collection amount, and as a result, the light collection efficiency deteriorates. The tendency for the amount of ambient light to decrease becomes remarkable.

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 optical aperture 104 and the image plane (the light receiving surface of the image sensor 105), but the image is more incident than the incident plane 102a of the image plane side prism 102. Since the optical diaphragm 104 cannot be disposed on the surface side (the diaphragm cannot be provided in the prism), the tendency that it is difficult to appropriately dispose the optical diaphragm 104 when the value is equal to or lower than the lower limit value of the expression (2). It becomes.

続いて、上記撮像光学系100の好ましい光学的構成について説明する。先ず、前記入射側プリズム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することが好ましい。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。   Subsequently, a preferable optical configuration of the imaging optical system 100 will be described. First, it is preferable that at least one of the entrance surfaces 101a and 102a or the exit surfaces 101b and 102b of the entrance side prism 101 and the image side prism 102 has an optical power. For example, either the entrance surface 101a or the exit surface 101b of the entrance-side prism 101 and / or the entrance surface 102a or the exit surface 102b of the image-side prism 102 may have optical power. it can. Alternatively, any of the incident surfaces 101a and 102a or the exit surfaces 101b and 102b of the incident-side prism 101 and the image-side prism 102 can be configured to have optical power. According to these configurations, since at least one of the entrance surfaces 101a and 102a or the exit surfaces 101b and 102b is utilized as a lens function surface, the use of a separate optical element can be omitted correspondingly, and imaging can be performed. The optical system 100 can be made compact.

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3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 optical stop 104 is located on the exit surface 101b side of the incident side prism 101, if the incident surface 101a of the incident side prism 101 has a negative optical power, the following is obtained. There are advantages. FIG. 3 is an optical path diagram showing the relationship between the incident-side prism 101 (101 ') and the light beam. When a predetermined light beam width BT is emitted from the incident-side prism 101 (101 ′), in order to reduce the size of the prism itself, the light beam op-out of the light beam op passing through the most peripheral side in the prism is used. Is preferably nearly parallel to the optical axis AX.

すなわち、図3(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 incident surface 101a ′ is a flat surface like the incident side prism 101 ′ of FIG. 3A, the incident light beam op having the most peripheral angle θ1 among the light beams incident on the incident surface 101a ′. The light angle of −in cannot be reduced with respect to the optical axis AX, and as a result, the outgoing light beam op-out is emitted with a tilt angle with respect to the optical axis AX. Therefore, in order to obtain a predetermined light beam width BT, it is necessary to increase the entrance surface 101a 'and the exit surface 101b' in consideration of the tilt angle. For this reason, the size of the prism must be increased.

一方、図3(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3(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 incident surface 101a has negative optical power (concave surface) as in the incident-side prism 101 of FIG. 3B, the angle θ1 on the most peripheral side of the rays incident on the incident surface 101a. The incident light ray op-in having a light beam angle becomes smaller with respect to the optical axis AX, and as a result, the outgoing light beam op-out is emitted in a state nearly parallel to the optical axis AX. Therefore, the size of the prism for obtaining the predetermined light beam width BT can be significantly reduced as compared with the case of FIG. 3A, and the imaging optical system 100 can also be made compact.

続いて、図1(a)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。   Subsequently, as in the imaging optical system 100 shown in FIG. 1A, the subject H side on the optical path from the incident surface 101a of the incident side prism 101 and the image side on the optical path from the exit surface 102b of the image side prism 102 (imaging). An optical element having a refractive power (optical power) is not disposed on the element 105 side) and is refracted only on the optical path between the incident surface 101a of the incident side prism 101 and the exit surface 102b of the image side prism 102. It is desirable that an optical element having a force be arranged. Thereby, the thickness (size in the direction of arrow A) of the imaging optical system 100 is reduced as compared with the case where an optical element having refractive power is arranged on the subject H side on the optical path from the incident surface 101a of the incident side prism 101. And an increase in the size of the imaging optical system 100 can be suppressed.

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 optical system 100, it is desirable to dispose a lens or a lens group between the incident side prism 101 and the image plane side prism 102. This is because correction of curvature of field, aberration, and the like can be performed by the lens, and the optical performance of the imaging optical system 100 can be improved. When a lens such as that described above is disposed, a lens that is smaller in the direction of arrow A than the reflecting prism is used as this lens, so that the problem of enlargement in the direction of arrow A due to the mounting of the lens does not occur. .

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 incident surface 101a of the incident side prism 101). This is because when the entire imaging optical system including the reflecting prism is driven in the optical axis direction, an increase in the weight of the driven object causes an increase in the size of the motor, or the optical axis shifts due to the driving. Or the holding mechanism of each optical element of the imaging optical system becomes complicated, and by disposing a lens or a lens group between the two reflecting prisms, the reflecting prism and the optical diaphragm can be fixed, By driving the lens or the lens group in the optical axis direction, it is possible to solve the problems of increase in the size of the motor, occurrence of optical axis deviation, and complication of the holding mechanism.

図1(a)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 optical system 100 shown in FIG. 1A, a focusing lens 103 is disposed between the incident-side prism 101 and the image-side prism 102 in order to satisfy the above-described requirements. That is, focusing is performed by moving the focusing lens 103 in a direction parallel to the incident surface 101 a of the incident-side prism 101.

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 optical system 100, each optical surface of the imaging optical system 100 is symmetric about the optical axis AX from the viewpoint of ease of manufacturing the incident side prism 101, the image plane side prism 102, and the lens 103. It is preferable to use a plane (rotationally symmetric plane). An axially asymmetric optical system is not desirable because it not only increases the manufacturing difficulty level but also increases the difficulty level for evaluation and adjustment at the time of incorporation, which increases the cost. On the contrary, if the cost is allowed to be high, an axially asymmetric surface can be used as the reflecting surface.

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 image sensor 105, an infrared component may be noise and deteriorate an output image. For this reason, in order to prevent the infrared component from being incident on the image sensor 105, conventionally, measures have been taken to arrange an infrared cut filter or the like at an appropriate location in the imaging optical system. However, since an optical component having such an infrared cut function is required separately, it has been an obstacle to downsizing the imaging optical system and suppressing the number of components.

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 plane side prism 102 itself with an infrared cut function for reducing or removing infrared components contained in incident light. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the image side prism 102 having an infrared cut function. FIG. 4A shows an example in which an infrared reflection film 102 d is integrally provided on the exit surface 102 b of the image side prism 102. As a result, the infrared component contained in the incident light is reflected by the infrared reflecting film 102 d and is not incident on the image sensor 105. As such an infrared reflection film 102d, for example, a dielectric multilayer coating layer that reflects light having an infrared wavelength is suitable. Such an infrared reflecting film 102 d may be provided on the incident surface 102 a of the image side prism 102.

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 infrared absorption film 102e is integrally provided on the reflection surface 102c of the image surface side prism 102. As a result, the infrared component contained in the incident light is absorbed by the infrared absorption film 102 e and is not incident on the image sensor 105. As such an infrared absorption film 102e, for example, a coating layer of a dielectric multilayer film that absorbs light of an infrared wavelength is suitable. Instead of the infrared absorbing film 102e, an infrared transmitting film may be provided on the reflecting surface 102c so that only the infrared component is radiated from the image plane side prism 102.

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 incident side prism 101 and the image side prism 102 will be described. The material of these prisms is not particularly limited, and any optical material having a predetermined light transmittance, refractive index, etc. may be used, and various glass materials and resin (plastic) materials can be used. However, if a resin material is used, it is lightweight and can be mass-produced with an injection mold or the like. Therefore, compared to the case of manufacturing with a glass material, cost is reduced and the imaging optical system 100 is lighter. It is advantageous. Furthermore, when creating a reflecting prism having refractive power on the entrance surface and / or exit surface as described above, it is necessary to produce it through a polishing process according to a glass material. There is also an advantage that it can be easily manufactured by using.

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-side prism 101 than for the image-side prism 102. This is because the image plane side prism 102 is closer to the image sensor 105 and has relatively low error sensitivity. Therefore, it is desirable that at least the image side prism 102 is made of a resin material, and whether the incident side prism 101 is made of a resin material or a glass material is selected according to the required accuracy.

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 incident side prism 101 and / or the image side prism 102 are made of a resin material, various optical resin materials such as polycarbonate and PMMA can be used as the resin material. Among these, it is desirable to select a resin material having a water absorption rate of 0.01% or less. The resin material has a hygroscopic action that combines with moisture in the air. If such moisture absorption occurs, optical characteristics such as refractive index may change due to moisture absorption even if a prism is manufactured as designed. Therefore, by using a resin material having a water absorption rate of 0.01% or less, the imaging optical system 100 that is not affected by moisture absorption can be constructed. As such a resin material, for example, ZEONEX (trade name of Nippon Zeon Co., Ltd.) can be used.

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 optical system 100 shown in FIG. 1 in a three-dimensional manner. Referring to FIG. 5, the desirable configuration will be described. When the incident side prism 101 is formed by injection molding, a mold injection gate is arranged on the incident surface 101a, the exit surface 101b, and the reflecting surface 101c. Without, it arrange | positions to the unused surface 101m which is a side surface of these surfaces. In this case, since the normal gate has a rectangular column shape with a rectangular cross section, such a rectangular column-shaped gate mark Ge1 (gate mark Ge1 whose entrance surface 101a is parallel to the wide surface) remains on the unused surface 101m. (This gate mark Ge1 is exaggeratedly drawn). By arranging the gate in this way, even if birefringence occurs in the vicinity of the gate, the influence on the effective use area pw1 (hatched part in the figure; an area through which light rays can pass) of the incident side prism 101 is reduced. Can do.

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 plane side prism 102, the mold injection gate is not disposed on the incident surface 102a, the exit surface 102b, and the reflection surface 102c, but is disposed on the unused surface 102m which is a side surface of these surfaces. In this case, a prismatic gate mark Ge2 (a gate mark Ge2 having a reflecting surface 102c and a wide surface in parallel) remains on the unused surface 102m. Similarly, even if birefringence occurs in the vicinity of the gate. The influence on the effective use area pw2 (hatched part in the drawing) of the image side prism 102 can be reduced.

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 incident side prism 101, an eject pin is arranged at a portion corresponding to the unused area on the incident surface 101a so that the pin trace ep1 appears in the unused area. Further, with respect to the image surface side prism 102, an eject pin is arranged at a portion corresponding to the non-use area on the reflection surface 102c so that a pin trace ep2 appears in the non-use area. Of course, the eject pin may be arranged so that the pin traces ep1 and ep2 appear on the unused surfaces 101n and 102n on the opposite sides facing the unused surfaces 101m and 102m, respectively.

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(a)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, in the case where the optical aperture 104 is disposed between the incident side prism 101 and the image side prism 102 as in the imaging optical system 100 (see FIG. 1A), FIG. As shown in FIG. 5, it is desirable to adjust the gate direction so that the gate marks Ge1 and Ge2 of the incident side prism 101 and the image plane side prism 102 exist in the same direction. This point will be described with reference to FIG.

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 optical system 100 shown in FIG. As shown in the drawing, the gate marks Ge1 and Ge2 for the incident side prism 101 and the image side prism 102 are formed on the unused surfaces 101m and 102m existing in the same direction. The other unused surfaces 101n and 102n facing the unused surfaces 101m and 102m are also flat surfaces (surfaces having a stable shape) where the gate traces Ge1 and Ge2 do not exist. And a prism holding member 106 (corresponding to a frame member of the housing BD) common to the image plane side prism 102. As a result, the prism can be assembled with high accuracy.

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 optical diaphragm 104 is disposed between the incident-side prism 101 and the image plane-side prism 102, the optical image is reversed before and after the optical diaphragm 104. Now, consider the optical path of a light beam op incident from the gate mark Ge1 side of the incident surface 101a of the incident side prism 101. In the incident side prism 101, the light beam op passes through the gate influence region Ge1m, and thus is affected by the birefringence index and the like. However, when passing through the optical aperture 104, the light beam op is refracted in a direction away from the gate mark Ge1 side. Then, when it enters the image side prism 102, it passes through a region away from the gate affected region Ge2m. Therefore, the light beam op does not pass through the gate-affected regions Ge1m and Ge2m of the incident side prism 101 and the image plane side prism 102 in a superimposed manner, and the influence of the residual birefringence is dispersed, and only one side of the screen is birefringent. Problems such as the uneven distribution of such effects will not occur.

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 optical system 100 can be downsized and the number of lenses can be reduced. Is advantageous.

図7は、本発明にかかる撮像光学系の、他の実施形態の構成を模式的に示す図である。この撮像光学系は、ズーミング(変倍)動作が可能とされた変倍光学系110についてのものである。この変倍光学系110は、先に図1(a)に示した撮像光学系100と同様に、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、同様に2個の反射プリズム、すなわち光路上被写体H側に配置された入射側プリズム101と、光路上撮像素子105側に配置された像面側プリズム102とが備えられている。そして、入射側プリズム101と像面側プリズム102との間には、光学絞り104に加え、変倍動作並びにフォーカシング動作を行うためのレンズ群113が配置されている点で、先の撮像光学系100と相違している。   FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of another embodiment of the imaging optical system according to the present invention. This imaging optical system is for the variable magnification optical system 110 that is capable of zooming (variable magnification) operation. The variable magnification optical system 110, like the imaging optical system 100 shown in FIG. 1A, converts the optical image of the subject H onto the light receiving surface of the imaging element 105 that converts the optical image into an electrical signal. Similarly, two reflecting prisms, that is, an incident side prism 101 arranged on the subject H side on the optical path and an image plane side prism 102 arranged on the imaging element 105 side on the optical path are provided. ing. In addition to the optical aperture 104, a lens group 113 for performing a zooming operation and a focusing operation is disposed between the incident side prism 101 and the image side prism 102. 100.

前記レンズ群113は、それぞれ図中の矢印B1,B2方向へ移動自在とされた変倍レンズ1131、1132から構成されている。つまり、前記変倍レンズ1131、1132は、これらレンズ群の光軸方向(入射側プリズム101の入射面101aと略平行な方向)に駆動してズーミングが行われる。これは、反射プリズムを含む変倍光学系全体を光軸方向に駆動するように構成した場合、光学系全体の厚みが変化することになり薄型化に課題が出たり、駆動対象物の重量増加により駆動用モータの大型化を招来したりするからである。さらに、前記駆動による光軸のずれが発生したり、変倍光学系の各光学素子の保持機構が複雑になったりする課題もある。2つの反射プリズムの間にレンズ群を配置し、このレンズ群を光軸方向に駆動するようにすることで、反射プリズムや光学絞りを固定できるとともに、駆動用モータの大型化、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。   The lens group 113 includes variable power lenses 1131 and 1132 that are movable in the directions of arrows B1 and B2 in the drawing. In other words, the zoom lenses 1131 and 1132 are driven in the optical axis direction of these lens groups (direction substantially parallel to the incident surface 101a of the incident side prism 101) to perform zooming. This is because if the entire variable power optical system including the reflecting prism is driven in the optical axis direction, the thickness of the entire optical system will change, resulting in problems with thinning and an increase in the weight of the object to be driven. This leads to an increase in the size of the drive motor. Furthermore, there is a problem that the optical axis is shifted due to the driving, and the holding mechanism of each optical element of the variable magnification optical system is complicated. By disposing a lens group between the two reflecting prisms and driving this lens group in the optical axis direction, the reflecting prism and the optical diaphragm can be fixed, the drive motor is enlarged, and the optical axis is shifted. And the problem of complication of the holding mechanism can be solved.

一般にズーミングには、バリエータとコンペンセータとの2つのレンズ群の移動が必要である。したがって、良好な変倍を行うためには、2つのプリズム間に少なくとも2つのレンズ群が必要で、さらに2つとも光軸方向に移動することが望ましい。光軸方向に移動させることで、変倍に際して光学系の厚みを変化させないので、携帯電話機や携帯情報端末への搭載が可能な薄型で、コンパクトな変倍光学系が実現できる。また2つのレンズ群を移動させることにより、1つのレンズ群を移動させる構成に比べ各レンズ群の移動距離を抑えることが可能となり、光学系をコンパクト化することができる。しかし、光学式ズーム光学系のようにズーム解を適切に調整すれば、変倍時に移動するレンズ群を1つにすることも可能である。   In general, zooming requires movement of two lens groups, a variator and a compensator. Therefore, in order to perform good zooming, at least two lens groups are required between the two prisms, and it is desirable that both of them move in the optical axis direction. By moving the optical system in the optical axis direction, the thickness of the optical system is not changed at the time of zooming. Therefore, a thin and compact zooming optical system that can be mounted on a mobile phone or a portable information terminal can be realized. Further, by moving the two lens groups, it is possible to suppress the moving distance of each lens group as compared with the configuration in which one lens group is moved, and the optical system can be made compact. However, if the zoom solution is appropriately adjusted as in the optical zoom optical system, it is possible to have one lens group that moves during zooming.

図7に示す変倍光学系110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の間に変倍レンズ1131、1132が配置されているものである。すなわち、これら変倍レンズ1131、1132が、入射側プリズム101の入射面101aと平行な方向(図中の矢印B1,B2方向)にそれぞれ移動されることで、ズーミングが行われる構成とされている。   In the variable power optical system 110 shown in FIG. 7, variable power lenses 1131 and 1132 are arranged between the incident side prism 101 and the image side prism 102 in order to satisfy the above-described requirements. That is, zooming is performed by moving these variable magnification lenses 1131 and 1132 in directions parallel to the incident surface 101a of the incident side prism 101 (in the directions of arrows B1 and B2 in the drawing). .

このような変倍光学系110においても、先に図1に示した撮像光学系100と同様に、像面側プリズム102の射出面102bと撮像素子105の受光面との配置関係(上記(1)式、(2)式の関係)が設定される。この他、上述した反射プリズムについてのゲート痕の配置、好ましい光学配置(反射プリズムへの光学的パワーの施与等)についてもそのまま適用することができる。   In such a variable magnification optical system 110 as well as the imaging optical system 100 shown in FIG. 1, the positional relationship between the exit surface 102b of the image plane side prism 102 and the light receiving surface of the image sensor 105 ((1 ) And (relationship of equation (2)) are set. In addition, the arrangement of the gate traces and the preferable optical arrangement (applying optical power to the reflecting prism, etc.) for the reflecting prism described above can be applied as they are.

<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(変倍光学系110)が組み込まれたデジタル機器について説明する。図8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(220)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 optical system 100 (variable magnification optical system 110) as described above will be described. FIG. 8 is an external configuration diagram of the camera-equipped mobile phone 200 (220), showing an embodiment of a digital device according to the present invention. In the present invention, the digital device includes a digital still camera, a video camera, a digital video unit, a personal digital assistant (PDA), a personal computer, a mobile computer, or peripheral devices (mouse, scanner, printer). Etc.). A digital still camera or digital video camera is an imaging lens device that optically captures an image of a subject, converts the image into an electrical signal using a semiconductor element, and stores the image as digital data in a storage medium such as a flash memory. is there. Furthermore, in the present invention, a mobile phone, a personal digital assistant, a personal computer, a mobile computer, or a peripheral device having a specification that incorporates a compact imaging lens device that optically captures a still or moving image of a subject. Contains.

図8(a)は、携帯電話機200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。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。   FIG. 8A shows the operation surface of the mobile phone 200, and FIG. 8B shows the back surface of the operation surface, that is, the back surface. The mobile phone 200 has an antenna 201 on the top, a rectangular display 202 having a long side Lt1 in the vertical direction in the figure on the operation surface, an image switching button 203 for starting an image shooting mode and switching between still image and moving image shooting, A shutter button 204 and a dial button 205 are provided.

なお、図8(c)に示すように、変倍光学系が組み込まれる携帯電話機220の場合は、その操作面に変倍(ズーミング)を制御する変倍ボタン210が備えられている。変倍ボタン210は、その上端部分に望遠を表す「T」の印字が、下端部分に広角を表す「W」の印字がされ、印字位置が押下されることで、それぞれの変倍動作が指示可能な2接点式のスイッチ等で構成されている。   As shown in FIG. 8C, in the case of a mobile phone 220 in which a variable power optical system is incorporated, a zoom button 210 for controlling zooming is provided on the operation surface. The enlargement / reduction button 210 is printed with “T” indicating telephoto at the upper end and “W” indicating wide angle at the lower end, and each enlargement operation is instructed by pressing the print position. It consists of possible two-contact type switches.

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 mobile phone 200 includes an imaging lens device (camera) 206 configured by the imaging optical system 100 according to the present invention and an imaging element 105 such as a CCD, and a photographing lens on which subject light of the imaging lens device 206 is incident. 207 is exposed on the back. The incident surface 101 a of the incident side prism 101 is disposed on the back surface of the photographing lens 207. That is, the subject light incident surface of the imaging lens device 206 and the display 202 are respectively disposed on the front and back surfaces (back surface and operation surface) of the mobile phone 200. As a result, it is possible to perform imaging while displaying an image acquired by the imaging lens device 206 on the display 202.

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8に示すような態様とすることが望ましい。   Here, the image pickup device 105 is a device having a rectangular shape with an aspect ratio of the image pickup area of, for example, 4: 3. A general-purpose type image pickup device is generally such a rectangle, but the form of incorporation of the image pickup lens device 206 including such an image pickup device 105 into the mobile phone 200 is related to the rectangular display 202. It is desirable to adopt an embodiment as shown in FIG.

すなわち、ディスプレイ202が図8(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8(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 display 202 has the long side Lt1 in the vertical direction of FIG. 8A, the imaging element 105 is also configured to have the long side Lt2 in the vertical direction of FIG. Is desirable. In other words, it is desirable that the long side Lt1 of the display 202 and the long side Lt2 of the image sensor 105 are assembled so as to be in a parallel direction (the same direction). As a result, the subject light image that is incident from the photographing lens 207 and formed on the imaging element 105 having a rectangular imaging area is effectively displayed on the rectangular display 202 during imaging.

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。図8(c)に示す、変倍光学系が組み込まれた携帯電話機220の場合でも同じである。   That is, when the long side Lt1 of the display 202 and the long side Lt2 of the image sensor 105 are arranged in parallel, the long side direction of the image acquired by the image sensor 105 matches the long side direction of the display image. As a result, the display area of the display 202 can be used effectively, and the image can be displayed in a large size. That is, it is possible to display the area of the display 202 to the maximum, which is advantageous for confirming the composition at the time of shooting. The same applies to the case of the mobile phone 220 incorporating the variable magnification optical system shown in FIG.

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 imaging lens device 206 may include a plane parallel plate corresponding to an optical low-pass filter or the like in addition to the imaging optical system 100 that forms an optical image of a subject. As an optical low-pass filter, for example, a birefringence low-pass filter made of quartz or the like whose predetermined crystal axis direction is adjusted, a phase-type low-pass filter that realizes a required optical cutoff frequency characteristic by a diffraction effect, etc. Is applicable.

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 mobile phone 200 configured as described above will be described. When shooting a still image, first, the image switching mode 203 is pressed to activate the image shooting mode. Here, it is assumed that the video switching mode is switched to once by pressing the image switching button 203 once. When the still image shooting mode is activated, a subject image is periodically and repeatedly imaged by the imaging element 105 such as a CCD through the imaging lens device 206, transferred to the display memory, and then guided to the display 202. By looking through the display 202, it is possible to adjust the main subject so as to be in a desired position on the screen. By pressing the shutter button 204 in this state, a still image can be obtained. That is, the image data is stored in the still image memory.

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 image switching button 203 once, and then the image switching button 203 is pressed again to switch to the moving image shooting mode. After that, as in the case of still image shooting, the display 202 is looked into and an image of the subject obtained through the imaging lens device 206 is adjusted so as to be in a desired position on the screen. By pressing the shutter button 204 in this state, moving image shooting is started. Then, when the shutter button 204 is pressed again, the moving image shooting ends. The moving image is guided to a display memory for the display 202 and is also stored in a moving image memory.

一方、図8(c)に示す変倍光学系が組み込まれた携帯電話機220の場合、上記の動作に加えて、例えば被写体が撮影者から離れた位置にある、あるいは近くの被写体を拡大したいためズーム撮影を行うときには、変倍ボタン210の上端「T」の印字部分を押すと、その状態が検出され、押している時間に応じて変倍のためのレンズ駆動が実行されて、連続的にズーミングが行われる。また、ズーミングし過ぎた場合など、被写体の拡大率を下げたい場合には、変倍ボタン210の下端「W」の印字部分を押すことで、その状態が検出され、押している時間に応じて連続的に変倍が行われる。このようにして、撮影者から離れた被写体であっても、変倍ボタン210を用いてその拡大率を調節することができる。そして、通常の等倍撮影と同様、主被写体がその画面中の所望の位置に収まるように調整し、シャッターボタン204を押すことで、拡大された静止画像を得ることができる。   On the other hand, in the case of the cellular phone 220 incorporating the variable magnification optical system shown in FIG. 8C, in addition to the above-described operation, for example, the subject is located away from the photographer or the subject is desired to be enlarged. When performing zoom shooting, when the printing portion of the upper end “T” of the zoom button 210 is pressed, the state is detected, and the lens driving for zooming is executed according to the pressed time, and the zooming is continuously performed. Is done. In addition, when it is desired to reduce the enlargement ratio of the subject, for example, when zooming is over, the state is detected by pressing the lower end “W” printed portion of the scaling button 210, and continuously depending on the pressing time. Therefore, zooming is performed. In this way, even with a subject far from the photographer, the enlargement ratio can be adjusted using the scaling button 210. Then, as in normal normal magnification shooting, an enlarged still image can be obtained by adjusting the main subject to be in a desired position on the screen and pressing the shutter button 204.

また、動画撮影を行う場合にも、変倍ボタン210を用いて被写体像の拡大率を調節することができる。すなわち、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が、この撮影中、変倍ボタン210により、被写体の拡大率を随時変えることも可能である。ここで、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。   In addition, when performing moving image shooting, the enlargement ratio of the subject image can be adjusted using the scaling button 210. In other words, moving image shooting is started by pressing the shutter button 204, but during this shooting, the enlargement ratio of the subject can be changed at any time by the magnification button 210. Here, when the shutter button 204 is pressed again, the moving image shooting is completed.

なお、この携帯電話機220において、変倍ボタン210はこの実施形態に限られることなく、既設のダイヤルボタン205を利用するようにしてもよいし、また、ダイヤルボタン設置面に回転軸を持つような回転式のダイヤル等、拡大と縮小の2方向の変倍を可能とする機能を備える態様としたものでもよい。   In this cellular phone 220, the scaling button 210 is not limited to this embodiment, and the existing dial button 205 may be used, and the dial button installation surface has a rotation axis. A rotary dial or the like may be provided with a function that enables enlargement and reduction in two directions.

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8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8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 display 202 and the long side Lt2 of the image sensor 105 are aligned in parallel in the vertical direction in FIG. 8, but the present invention is not limited to this, for example, the horizontal direction in FIG. It is desirable that they are aligned in one direction and parallel. Also in this case, the display that makes the best use of the area of the display 202 can be performed, so that the confirmation of the composition at the time of photographing can be performed effectively.

このことは、上記のような携帯電話機200(220)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 the above-described mobile phone 200 (220) as well as various digital devices having a display as a display element. For example, a foldable mobile phone, a digital still camera, and a digital video camera. The same applies to a portable information terminal, a personal computer, a mobile computer, or peripheral devices thereof.

図9は、折り畳み式の携帯電話機300の外観構成図であり、図9(a)は、携帯電話機300の操作面を、図9(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310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. 9 is an external configuration diagram of the foldable mobile phone 300. FIG. 9A shows the operation surface of the mobile phone 300, and FIG. 9B shows the back surface of the operation surface, that is, the back surface. . This mobile phone 300 has a foldable structure in which a first casing 310 and a second casing 320 are connected by a hinge 330, and the operation surface of the first casing 310 is long in the vertical direction. A display 311 is provided. Further, the second housing 320 is provided with a key input unit 321 as an operation unit.

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(または変倍光学系110)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 cellular phone 300, the first casing 310 includes the imaging lens device 206 and the imaging element 105 configured by the imaging optical system 100 (or the variable magnification optical system 110), and the imaging lens. The photographing lens 207 of the device 206 is exposed on the back surface. That is, the subject light incident surface of the imaging lens device 206 and the display 311 are respectively disposed on the front and back surfaces (back surface and operation surface) of the first housing 310. As a result, it is possible to perform imaging while displaying an image acquired by the imaging lens device 206 on the display 311. The long side Lt1 of the display 311 and the long side Lt2 of the image sensor 105 are assembled in a parallel direction (the same direction). Even with such a configuration, it is possible to effectively display on the rectangular display 311 the subject light image that is incident on the imaging lens 207 and formed on the imaging element 105 having a rectangular imaging area.

また図10は、携帯情報端末機400の外観構成図であり、図10(a)は、携帯情報端末機400の操作面を、図10(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。   FIG. 10 is an external configuration diagram of the portable information terminal 400, FIG. 10 (a) shows an operation surface of the portable information terminal 400, and FIG. 10 (b) shows a rear surface. On the operation surface of the portable information terminal 400, a display 401 that is long in the left-right direction and a key input unit 402 as an operation unit are provided.

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(または変倍光学系110)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 portable information terminal 400, the imaging lens device 206 and the imaging element 105 configured by the imaging optical system 100 (or the variable magnification optical system 110) described above are incorporated, and the imaging lens 207 of the imaging lens device 206 is provided. Exposed on the back. That is, the subject light incident surface of the imaging lens device 206 and the display 401 are respectively disposed on the front and back surfaces (back surface and operation surface) of the portable information terminal 400. As a result, it is possible to perform imaging while displaying an image acquired by the imaging lens device 206 on the display 401. The long side Lt1 of the display 401 and the long side Lt2 of the image sensor 105 are assembled in a parallel direction (in this case, the horizontal direction). Even with such a configuration, it is possible to effectively display on the rectangular display 401 the subject light image that is incident on the imaging lens 207 and formed on the imaging element 105 having a rectangular imaging area.

以下本明細書においては、レンズについて、「凹」、「凸」又は「メニスカス」という術語を用いるが、これらは光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を表しているものであり、レンズ全体又はレンズの端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 “concave”, “convex” or “meniscus” are used for the lens, and these represent the lens shape in the vicinity of the optical axis (near the center of the lens), It does not represent the shape of the entire lens or near 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.

また、本明細書を通じて、単レンズ及び接合レンズを構成している各単レンズの光学的パワーは、単レンズのレンズ面の両側が空気との界面を備えている、つまりその単レンズが単独で存在しているときのパワーを指すものとする。   In addition, throughout this specification, the optical power of each single lens constituting the single lens and the cemented lens is such that both sides of the lens surface of the single lens have an interface with air, that is, the single lens is independent. It refers to the power when present.

<撮像光学系のより具体的な実施形態の説明>
以下、図1(a)に示したような撮像光学系100、すなわち図8〜図10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。
<Description of More Specific Embodiment of Imaging Optical System>
Hereinafter, the imaging lens system 206 mounted on the imaging optical system 100 as shown in FIG. 1A, that is, the camera-equipped mobile phone 200 or 300 or the portable information terminal 400 as shown in FIGS. A specific configuration of the imaging optical system 100 to be configured will be described with reference to the drawings.

[実施形態1]
図11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11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(a)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(a)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. 11 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging optical system 51 of Embodiment 1 with the optical axis (AX) cut longitudinally. As shown in FIG. 11, the imaging optical system 51 of the present embodiment includes a first reflecting prism 1 having a positive optical power as a whole (from the incident side prism 101 in FIG. 1A) in order from the object side on the optical path. Equivalent), an optical aperture (ST) for adjusting the amount of light, a first lens 2 having a positive optical power, a second lens 3 having a negative optical power, and a second having a positive optical power as a whole. The reflection prism 4 (corresponding to the image plane side prism 102 in FIG. 1A) is provided. A plane-parallel plate 5 and an image sensor 6 are disposed at a position opposite to the second lens 3 with respect to the second reflecting prism 4.

なお、この図11及び後述する実施形態2,3の図14,図16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12、図15、図17は、図11、図14、図16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12、図15、図17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11、図14、図16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8の表裏方向に対応する。   FIG. 11 and FIGS. 14 and 16 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. 12, 15, and 17 are configured by replacing the reflecting prisms (first and second reflecting prisms) in FIGS. 11, 14, and 16 with lenses having functions substantially equivalent to those of the reflecting prisms. 18 is a diagram illustrating a configuration of the imaging optical system, and the direction of the arrow D illustrated in FIGS. 12, 15, and 17 corresponds to the diagonal direction of the imaging element 6. The imaging optical system shown in FIGS. 11, 14, and 16 is an imaging optical system in which a light beam is bent in the short side direction of the imaging element 6. The optical power described below is defined as the power when the medium on both sides of the optical surface is air. The image sensor 6 is an image sensor having an aspect ratio of, for example, 3: 4, and is, for example, an image sensor having a height of 1.8 mm and a width of 2.4 mm. The direction of arrow A corresponds to the front and back direction of FIG.

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 prism 1 has an incident surface 1a having a negative optical power and an exit surface 1b having a positive optical power. The first reflecting prism 1 is planar on the optical path between the entrance surface 1a and the exit surface 1b. A reflective surface RL1 is provided. The second reflecting prism 4 has a positive optical power at the incident surface 4a and a negative optical power at the exit surface 4b, and is flat on the optical path between the incident surface 4a and the exit surface 4b. A reflective surface RL2 is provided. In the present embodiment, the reflecting surfaces RL1 and RL2 provided on the first reflecting prism 1 and the second reflecting prism 4 bend the incident light at approximately 90 degrees and reflect it toward the first lens 2 or the plane parallel plate 5. It is something to be made.

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 prisms 1 and 4 and the optical stop (ST) are fixed, and when performing focusing from the infinitely focused state to the close distance focused state, the lenses 2 and 3 are indicated by an arrow B in the figure. Move in the direction of.

図12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12において、図11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15、図17でも同様)。   Numbers ri (i = 1, 2, 3,...) Shown in FIG. 12 are i-th optical surfaces 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. 12, the first reflecting prism 1 ′ and the second reflecting prism 4 shown in FIG. 11 are replaced with lenses having functions substantially equivalent to these, and therefore the first reflecting prism 1 ′ is shown. And the second reflecting prism 4 ′ (the same applies to FIGS. 15 and 17 described below).

このような構成の下で、図11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. 11 are sequentially incident on the incident surface 1a of the first reflecting prism 1 and reflected by being bent at approximately 90 degrees on the reflecting surface RL1. After that, the light enters the first and second lenses 2 and 3 and the incident surface 4 a of the second reflecting prism 4. The reflection surface RL2 reflects the incident light by bending it by approximately 90 degrees, and exits from the exit surface 4b to form an optical image of the object there. Then, the optical image formed by these optical elements passes through the plane parallel plate 5 disposed adjacent to the second reflecting prism 4. At this time, the optical image is corrected so as to minimize so-called aliasing noise that occurs when the image pickup device 6 converts it into an electrical signal. The plane parallel plate 5 corresponds to an optical low-pass filter, an infrared cut filter, a cover glass of an image sensor, or the like.

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8〜図10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 image sensor 6, the optical image corrected by the plane parallel plate 5 is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing, image compression processing, and the like as necessary, so that the mobile phone 200, 300, the portable information terminal 400, etc. as shown in FIGS. It is recorded in a memory or transmitted to another digital device by wire or wireless. Note that a cover glass may be provided at a position closer to the subject side than the incident surface of the first reflecting prism 1 in order to prevent the imaging optical system, particularly the first reflecting prism 1 from being damaged.

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14〜図17までの図中の符号の意味は、図11,図12と同様とする。   Hereinafter, the lens configurations of Embodiments 2 and 3 will be described in order as in Embodiment 1 with reference to the drawings. At this time, the meanings of the reference numerals in FIGS. 14 to 17 are the same as those in FIGS. 11 and 12.

[実施形態2]
図14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. 14 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging optical system 52 according to the second embodiment, taken along the optical axis (AX). The imaging optical system 52 according to the second embodiment includes, in order from the object side on the optical path, an optical aperture (ST) for adjusting the amount of light, a first reflecting prism 7 having a positive optical power as a whole, a negative optical power. And a second reflecting prism 9 having a positive optical power as a whole.

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 prism 7, the incident surface 7a has a positive optical power, and the exit surface 7b also has a positive optical power. The first reflecting prism 7 has a planar shape on the optical path between the entrance surface 7a and the exit surface 7b. A reflective surface RL3 is provided. The second reflecting prism 9 has an incident surface 9a having a positive optical power and an exit surface 9b having a negative optical power, and has a planar shape on the optical path between the entrance surface 9a and the exit surface 9b. A reflective surface RL4 is provided.

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 prism 7 and the second reflecting prism 9 are fixed, and when focusing from the infinitely focused state to the close distance focused state, the first lens 8 is , Move in the direction of arrow C in the figure. The first lens 8 is a negative meniscus lens convex on the image side.

[実施形態3]
図16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. 16 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging optical system 53 of Embodiment 3 with the optical axis (AX) cut longitudinally. The imaging optical system 53 according to the third embodiment includes, in order from the object side on the optical path, a first reflecting prism 10 having a positive optical power as a whole, an optical aperture (ST) for adjusting the amount of light, and a positive optical power. A first lens 11 having a negative optical power, a second lens 12 having a negative optical power, and a second reflecting prism 13 having a positive optical power as a whole.

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 prism 10 has an incident surface 10a having a negative optical power and an exit surface 10b having a positive optical power. The first reflecting prism 10 has a planar shape on the optical path between the entrance surface 10a and the exit surface 10b. A reflective surface RL5 is provided. The second reflecting prism 13 has an incident surface 13a having a negative optical power and an exit surface having a positive optical power, and is reflected in a plane on the optical path between the entrance surface 13a and the exit surface 13b. Surface RL6 is provided.

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 prisms 10 and 13 and the optical diaphragm (ST) are fixed, and when performing focusing from the infinite focus state to the close distance focus state, the lenses 11 and 12 are It moves in the direction of arrow B in the figure. The first lens 11 is composed of a biconvex lens having positive optical power, and the second lens 12 is composed of a negative meniscus lens (lens having negative optical power) convex to the image side. The second lens 12 is cemented.

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 optical systems 51, 52, and 53 according to each of the embodiments described above, two reflecting prisms that reflect and bend the incident light by approximately 90 degrees are arranged on the object side on the optical path. By arranging the entrance surface and the exit surface of the other reflecting prism to be substantially parallel, the imaging optical system can be made compact.

すなわち、例えば図12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11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8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. 12, it is substantially equivalent to the imaging optical system 51 shown in FIG. 11 without providing a reflecting prism (without providing any reflecting surface that reflects and reflects incident light approximately 90 degrees each). When the imaging optical system 501 is configured and mounted on the mobile phone 200 or the like, the direction indicated by the arrow B corresponds to the thickness direction of the mobile phone 200 (front and back direction in FIG. 8). More than the total optical length of the system. In this configuration, the mobile phone 200 is very thick and large.

そこで、図13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12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12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 prism 1 instead of the lens 1 ′ shown in FIG. 12) having one reflecting surface is configured as in the imaging optical system 502 shown in FIG. The direction of the arrow A can correspond to the thickness direction of the mobile phone 200, and the mobile phone 200 can be made thinner than the case shown in FIG.

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13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 imaging device 6 is configured to include a package and electrical wiring, and has a large structure in a plane direction parallel to the light receiving surface due to the presence of these. Therefore, the thickness of the mobile phone 200 is equal to or greater than the length of the imaging element 6 in the surface direction (the length L or more shown in FIG. 13), and the mobile phone 200 is not sufficiently thin.

そこで、本実施形態では、図11に示すように、前記反射面を2つ備えた撮像光学系51(図12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. 11, an imaging optical system 51 having two reflection surfaces (first and second reflecting prisms 1 and 4 instead of the lenses 1 ′ and 4 ′ shown in FIG. 12). In this case, the thickness of the imaging optical system corresponds to the width direction (arrow A direction) L ′ (<L) of the first reflecting prism 10. Thinning (compacting) can be achieved.

以下、上記実施形態に係る撮像光学系51、52、53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, the imaging optical systems 51, 52, and 53 according to the above-described embodiment 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。なお、以下の実施例においては、第2反射プリズム(像面側プリズム)がプラスチック製であり、それ以外の光学素子はガラス製である。   Tables 1 and 2 show construction data of each lens in the imaging optical system 51 of the first embodiment (Example 1). In the following embodiments, the second reflecting prism (image surface side prism) is made of plastic, and the other optical elements are made of glass.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

Figure 2006154705
Figure 2006154705

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12に示したように、図11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. 11, 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 parallel plate 5 and the light receiving surface of the image sensor 6 is a flat surface, the radius of curvature thereof is ∞.

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. .

Figure 2006154705
Figure 2006154705

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18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。   Under the above lens arrangement and configuration, the spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION), astigmatism (ASTIGMATISM), and distortion (DISTORTION) of the entire optical system in Example 1 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18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. 18, in the imaging optical system 51 of the first embodiment, spherical aberration, astigmatism, and distortion are sufficiently suppressed in both the infinite focus state and the close distance focus state. And exhibits excellent optical properties. In addition, Table 7 shows the focal length (unit: mm), the F value, and the maximum image height in the infinitely focused state in Example 1. From these tables, it can be seen that a bright optical system can be realized in the present invention.

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 optical system 52 of Embodiment 2 (Example 2) are shown in Tables 3 and 4.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

Figure 2006154705
Figure 2006154705

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 optical system 53 of Embodiment 3 (Example 3) are shown in Tables 5 and 6.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

Figure 2006154705
Figure 2006154705

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19、図20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 optical systems 52 and 53 in any of the embodiments, spherical aberration, astigmatism, and distortion are sufficiently suppressed in both the infinite focus state and the close distance focus state, and excellent optical characteristics. Is shown. Table 7 shows the focal length (unit: mm) and the F value in the infinitely focused state in Examples 2 and 3, respectively. From these tables, it can be seen that a bright optical system can be realized as in Example 1.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

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11、図14、図16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 prisms 4, 9, and 13 and the imaging element 6 was set as shown in Table 8 below in order to reduce the size of the imaging optical system. That is, the light receiving surface height a in the optical path bending surface of the image sensor 6 (the paper surfaces in FIGS. 11, 14, and 16), the exit surfaces 4 b, 9 b, 13 b of the second reflecting prisms 4, 9, 13 and the image sensor 6. The distance d from the light receiving surface (both in mm) and the value according to the above equation (1) were set as shown in Table 8.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

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 prisms 4, 9, and 13, the second reflecting prisms 4, 9, and 13 having parameters shown in Table 9 in the first to third embodiments. It was adopted. That is, the refractive index n of the second reflecting prisms 4, 9, and 13, the principal ray distance t, the exit pupil distance p (all in mm), and the values obtained from the above equation (2) are set as shown in Table 9. did.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

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11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 optical systems 51 to 53 according to the first to third embodiments are sufficiently reduced in size in the thickness direction (the direction of the arrow L ′ in FIG. 11). Thinning is achieved.

<変倍光学系のより具体的な実施形態の説明>
続いて、図7に示したような変倍光学系110、すなわち図8〜図10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を構成する変倍光学系110の具体的構成を、図面を参照しつつ説明する。
<Description of More Specific Embodiment of Variable-Magnification Optical System>
Subsequently, the zoom lens system 206 mounted on the zoom optical system 110 as shown in FIG. 7, that is, the mobile phone with camera 200 or 300 or the portable information terminal 400 as shown in FIGS. A specific configuration of the variable magnification optical system 110 will be described with reference to the drawings.

[実施形態4]
図21は、実施形態4の変倍光学系54におけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この図21は、無限遠に合焦させた状態における光学素子の配置を示している。また、この図21(及び図22〜図27)には、物体側から入射した光の進む経路(光路)の概略も示してあり、その光路の中心線が光軸(AX)である。
[Embodiment 4]
FIG. 21 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification optical system 54 of Embodiment 4 taken along the optical axis (AX). FIG. 21 shows the arrangement of the optical elements in a state of being focused at infinity. FIG. 21 (and FIGS. 22 to 27) also schematically shows a path (optical path) along which light incident from the object side travels, and the center line of the optical path is the optical axis (AX).

本実施形態の変倍光学系54は、光路上物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1反射プリズム(PR1;図7における入射側プリズム101が相当)から成る第1レンズ群(Gr1)、両凹の負レンズ(L1)(負の光学的パワーを有するレンズ)と両凸の正レンズ(正の光学的パワーを有するレンズ)(L2)との接合レンズから成り、全体として負の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、光学絞り(ST)を備え、全体として正の光学的パワーを有し、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L3)と両凸の正レンズである第4レンズ(L4)との接合レンズ、及び物体側に凸の正メニスカスレンズ(L5)から構成される第3レンズ群(Gr3)、そして正の光学的パワーを有する第2反射プリズム(PR2;図7における像面側プリズム102が相当)から成る第4レンズ群(Gr4)を有して構成される。ここで、第2及び第3レンズ群(Gr2,Gr3)の光軸は、前記2つの反射プリズム(PR1,PR2)間の光路の中心線(AX)と一致するように備えられている。さらに、第2反射プリズム(PR2)の像側には、平行平面板(PL)及び撮像素子(SR)が配置されている。この撮像素子(SR)は、縦横比が例えば3:4の撮像素子である。   The variable power optical system 54 of the present embodiment includes a first lens group including a first reflecting prism (PR1; corresponding to the incident-side prism 101 in FIG. 7) having a negative optical power as a whole in order from the object side on the optical path. (Gr1), which consists of a cemented lens of a biconcave negative lens (L1) (a lens having negative optical power) and a biconvex positive lens (a lens having positive optical power) (L2), as a whole A second lens group (Gr2) having negative optical power and an optical aperture (ST) are provided. The negative meniscus lens (L3) having a positive optical power as a whole and convex toward the object side and a biconvex positive A third lens group (Gr3) composed of a cemented lens with a fourth lens (L4) as a lens, a positive meniscus lens (L5) convex toward the object side, and a second reflecting prism having a positive optical power (PR2 The image surface side prism 102 in FIG. 7 is constituted by a fourth lens group consisting equivalent) (Gr4). Here, the optical axes of the second and third lens groups (Gr2, Gr3) are provided so as to coincide with the center line (AX) of the optical path between the two reflecting prisms (PR1, PR2). Further, a plane parallel plate (PL) and an image sensor (SR) are arranged on the image side of the second reflecting prism (PR2). The image sensor (SR) is an image sensor having an aspect ratio of, for example, 3: 4.

また、第1反射プリズム(PR1)は、入射面(S1)が負の光学的パワーを、射出面(S3)が正の光学的パワーを有しており、入射面(S1)と射出面(S3)との間の光路上に平面状の反射面(S2)を備えている。また、第2反射プリズム(PR2)は、入射面(S4)が正の光学的パワーを、射出面(S6)が負の光学的パワーを有しており、入射面(S4)と射出面(S6)との間の光路上に平面状の反射面(S5)を備えている。第1反射プリズム(PR1)及び第2反射プリズム(PR2)に設けられた反射面(S2,S5)は、本実施形態では、入射光を略90度に屈曲して、それぞれ第2レンズ群(Gr2)又は平行平面板(PL)に向かって反射させるものである。   The first reflecting prism (PR1) has a negative optical power on the incident surface (S1) and a positive optical power on the emission surface (S3), and the incident surface (S1) and the emission surface (S1). A planar reflection surface (S2) is provided on the optical path between the S3) and S3). In addition, the second reflecting prism (PR2) has an incident surface (S4) having a positive optical power and an exit surface (S6) having a negative optical power. The entrance surface (S4) and the exit surface ( A flat reflecting surface (S5) is provided on the optical path between S6) and S6). In the present embodiment, the reflecting surfaces (S2, S5) provided on the first reflecting prism (PR1) and the second reflecting prism (PR2) bend the incident light at approximately 90 degrees, respectively. Gr2) or a parallel flat plate (PL).

図21に示す変倍光学系54は、撮像素子(SR)の短辺方向に光線を屈曲した変倍光学系を示すものである。つまり、図21における左右(横)方向が、撮像素子(SR)の短辺方向である。また、矢印Aの方向は、図8に示した携帯電話機200の表裏方向に対応する。   A zooming optical system 54 shown in FIG. 21 is a zooming optical system in which a light beam is bent in the short-side direction of the imaging element (SR). That is, the left and right (lateral) direction in FIG. 21 is the short side direction of the image sensor (SR). Further, the direction of the arrow A corresponds to the front and back direction of the mobile phone 200 shown in FIG.

図22は、図21における第1反射プリズム(PR1)及び第2反射プリズム(PR2)を、それぞれ当該反射プリズムと略等価な機能を有するレンズ(LP1及びLP2)に置換して構成した変倍光学系54の構成を示す図である。また、図22に示した番号ri(i=1,2,3,・・・)は、物体側から数えたときのi番目のレンズ面であり、riに*が付された面は非球面である。ここで、矢印Dの方向は、撮像素子(SR)の対角方向に相当する。   FIG. 22 shows a variable power optical system configured by replacing the first reflecting prism (PR1) and the second reflecting prism (PR2) in FIG. 21 with lenses (LP1 and LP2) having functions substantially equivalent to the reflecting prism, respectively. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a system 54. Further, the number ri (i = 1, 2, 3,...) Shown in FIG. 22 is the i-th lens surface when counted from the object side, and the surface with ri attached with * is an aspheric surface. It is. Here, the direction of the arrow D corresponds to the diagonal direction of the image sensor (SR).

ここで、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で1枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。例えば、3枚の単レンズで構成される接合レンズのレンズ枚数は、1枚ではなく3枚と数える。   Here, the number of lenses in the cemented lens is not represented by one for the entire cemented lens, but by the number of single lenses constituting the cemented lens. For example, the number of lenses of a cemented lens composed of three single lenses is counted as three instead of one.

このような構成の下で、図21の物体側(被写体側)から入射した光線は、第1反射プリズム(PR1)の入射面(S1)に入射し、続いて反射面(S2)で略90度に屈曲された後、射出面(S3)から射出され、第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)を通過し、第2反射プリズム(PR2)の入射面(S4)に入射する。そして、この入射光は、反射面(S5)で略90度に屈曲された後、射出面(S6)から射出され、そこで物体の光学像を形成する。この光学像は、第2反射プリズム(PR2)に隣り合って配置された平行平面板(PL)を通過する。このとき、光学像は、撮像素子(SR)において電気的な信号に変換される際に発生する、いわゆる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(PL)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, a light beam incident from the object side (subject side) in FIG. 21 is incident on the incident surface (S1) of the first reflecting prism (PR1), and then approximately 90 on the reflecting surface (S2). After being bent each time, it is emitted from the exit surface (S3), passes through the second lens group (Gr2) and the third lens group (Gr3), and enters the entrance surface (S4) of the second reflecting prism (PR2). To do. The incident light is bent at approximately 90 degrees on the reflecting surface (S5) and then exits from the exit surface (S6), where an optical image of the object is formed. This optical image passes through a plane parallel plate (PL) disposed adjacent to the second reflecting prism (PR2). At this time, the optical image is corrected so as to minimize so-called aliasing noise that occurs when the image is converted into an electrical signal in the imaging element (SR). The plane parallel plate (PL) corresponds to an optical low-pass filter, an infrared cut filter, a cover glass of an image sensor, or the like.

最後に、撮像素子(SR)において、平行平面板(PL)において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8〜図10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。   Finally, in the image sensor (SR), the optical image corrected in the plane parallel plate (PL) is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing, image compression processing, and the like as necessary, so that the mobile phone 200, 300, the portable information terminal 400, etc. as shown in FIGS. It is recorded in a memory or transmitted to another digital device by wire or wireless.

以下、焦点距離が最も短い、すなわち画角が最も大きい広角端(W)と、焦点距離が最も長い、すなわち画角が最も小さい望遠端(T)との真中を中間点(M)という。   Hereinafter, the middle between the wide-angle end (W) having the shortest focal length, that is, the largest angle of view, and the telephoto end (T) having the longest focal length, that is, the smallest angle of view is referred to as an intermediate point (M).

図21のようなレンズ構成の実施形態4では、図22に示したように広角端(W)から望遠端(T)への変倍時に、第1及び第2反射プリズム(PR1,PR2)は固定されている。そして、第2レンズ群(Gr2)は像側に凸のUターン形状を描くように移動し、中間点(M)付近で最も像側に近づく。また、第3レンズ群(Gr3)は物体側に略直線的に移動する。このとき、第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)は共に、当該レンズ群の光軸方向へ移動し、変倍動作を行う。ただし、以下の実施形態も含め、これらレンズ群の移動の向きや移動量等は、当該レンズ群の光学的パワー等に依存して変わり得るものである。   In Embodiment 4 having a lens configuration as shown in FIG. 21, the first and second reflecting prisms (PR1, PR2) are arranged at the time of zooming from the wide angle end (W) to the telephoto end (T) as shown in FIG. It is fixed. Then, the second lens group (Gr2) moves so as to draw a convex U-turn shape on the image side, and approaches the image side most near the intermediate point (M). The third lens group (Gr3) moves substantially linearly toward the object side. At this time, both the second lens group (Gr2) and the third lens group (Gr3) move in the optical axis direction of the lens group and perform a zooming operation. However, including the following embodiments, the direction and amount of movement of these lens groups can be changed depending on the optical power of the lens group.

また、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は、第1及び第2反射プリズム(PR1,PR2)は固定されており、少なくとも第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)のいずれか一方のレンズ群を光軸と平行(図21の矢印B)の方向に移動すると、全体の厚み(図21の矢印Aの方向)を変化させずに合焦できるので望ましい。   When focusing from an infinite focus state to a close distance focus state, the first and second reflecting prisms (PR1, PR2) are fixed, and at least the second lens group (Gr2) and the third lens are fixed. If one lens group in the group (Gr3) is moved in the direction parallel to the optical axis (arrow B in FIG. 21), focusing can be performed without changing the overall thickness (direction of arrow A in FIG. 21). desirable.

以下、図面を参照しながら、実施形態4と同様にして、実施形態5及び実施形態6のレンズ構成を順に説明していく。このとき、図23及び図25の符号の意味は図21と同様であり、図24及び図26の符号の意味は図22と同様である。ただし、同じ符号が付けられているものは同質であるというだけであり、全く同一のものであるという意味ではない。例えば、図21,図23及び図25における第1反射プリズムには同じ符号(PR1)が付けられているが、これらが同一であるという意味ではない。   Hereinafter, the lens configurations of Embodiments 5 and 6 will be sequentially described in the same manner as Embodiment 4 with reference to the drawings. 23 and 25 are the same as those in FIG. 21, and the symbols in FIGS. 24 and 26 are the same as those in FIG. However, the thing with the same code | symbol is only that it is the same quality, and does not mean that it is completely the same thing. For example, the first reflecting prism in FIGS. 21, 23, and 25 is given the same symbol (PR1), but this does not mean that they are the same.

[実施形態5]
図23は、実施形態5の変倍光学系55におけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この図23は、無限遠に合焦させた状態における光学素子の配置を示している。
[Embodiment 5]
FIG. 23 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification optical system 55 of Embodiment 5 taken along the optical axis (AX). FIG. 23 shows the arrangement of the optical elements in a state of being focused at infinity.

本実施形態の変倍光学系55は、光路上物体側から順に、負の光学的パワーを有する第1反射プリズム(PR1)、及び全体として負の光学的パワーを有する両凹の負レンズ(L1)と両凸の正レンズ(L2)との接合レンズから成る第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)を備え、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L3)と両凸の正レンズ(L4)との接合レンズから成り、全体として負の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、物体側に凸の正メニスカスレンズ(L5)から構成される第3レンズ群(Gr3)、そして正の光学的パワーを有する第2反射プリズム(PR2)から成る第4レンズ群(Gr4)を有して構成される。ここで、第2及び第3レンズ群(Gr2,Gr3)の光軸は、前記2つの反射プリズム(PR1,PR2)間の光路の中心線(AX)と一致するように備えられている。さらに、第2反射プリズム(PR2)の像側には、平行平面板(PL)及び撮像素子(SR)が配置されている。   The variable magnification optical system 55 of the present embodiment includes, in order from the object side on the optical path, a first reflecting prism (PR1) having negative optical power, and a biconcave negative lens (L1) having negative optical power as a whole. ) And a biconvex positive lens (L2), a first lens group (Gr1) composed of a cemented lens, an optical aperture (ST), a negative meniscus lens (L3) convex on the object side, and a biconvex positive lens ( L4), a second lens group (Gr2) having a negative optical power as a whole, a third lens group (Gr3) composed of a positive meniscus lens (L5) convex toward the object side, and A fourth lens group (Gr4) including the second reflecting prism (PR2) having a positive optical power is included. Here, the optical axes of the second and third lens groups (Gr2, Gr3) are provided so as to coincide with the center line (AX) of the optical path between the two reflecting prisms (PR1, PR2). Further, a plane parallel plate (PL) and an image sensor (SR) are arranged on the image side of the second reflecting prism (PR2).

また、第1反射プリズム(PR1)は、入射面(S1)が負の光学的パワーを、射出面(S3)が正の光学的パワーを有しており、入射面(S1)と射出面(S3)との間の光路上に平面状の反射面(S2)を備えている。また、第2反射プリズム(PR2)は、入射面(S4)と射出面(S6)とが共に正の光学的パワーを有しており、入射面(S4)と射出面(S6)との間の光路上に平面状の反射面(S5)を備えている。第1反射プリズム(PR1)及び第2反射プリズム(PR2)に設けられた反射面(S2,S5)は、本実施形態では、入射光を略90度に屈曲して、それぞれ第2レンズ群(Gr2)又は平行平面板(PL)に向かって反射するものである。   The first reflecting prism (PR1) has a negative optical power on the incident surface (S1) and a positive optical power on the emission surface (S3), and the incident surface (S1) and the emission surface (S1). A planar reflection surface (S2) is provided on the optical path between the S3) and S3). The second reflecting prism (PR2) has a positive optical power at both the incident surface (S4) and the exit surface (S6), and is between the entrance surface (S4) and the exit surface (S6). Is provided with a planar reflecting surface (S5). In the present embodiment, the reflecting surfaces (S2, S5) provided on the first reflecting prism (PR1) and the second reflecting prism (PR2) bend the incident light at approximately 90 degrees, respectively. Gr2) or parallel plane plate (PL).

図23に示す変倍光学系55は、図21と同様、撮像素子(SR)の短辺方向に光線を屈曲した変倍光学系を示すものである。また、矢印Aの方向は、図8に示した携帯電話機200の表裏方向に対応する。   A variable magnification optical system 55 shown in FIG. 23 is a variable magnification optical system in which a light beam is bent in the short side direction of the image sensor (SR), as in FIG. Further, the direction of the arrow A corresponds to the front and back direction of the mobile phone 200 shown in FIG.

図24は、図23における第1反射プリズム(PR1)及び第2反射プリズム(PR2)を、それぞれ当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変倍光学系55の構成を示す図である。ここで、矢印Dの方向は、撮像素子(SR)の対角方向に相当する。   FIG. 24 shows a configuration of a variable magnification optical system 55 configured by replacing the first reflecting prism (PR1) and the second reflecting prism (PR2) in FIG. 23 with a lens having a function substantially equivalent to that of the reflecting prism. FIG. Here, the direction of the arrow D corresponds to the diagonal direction of the image sensor (SR).

このような構成の下で、図23の物体側から入射した光線は、第1反射プリズム(PR1)の反射面(S2)で略90度に屈曲された後、第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)を通過し、第2反射プリズム(PR2)の反射面(S5)で略90度に屈曲され、撮像素子(SR)の受光面に被写体の光学像を形成する。   Under such a configuration, the light beam incident from the object side in FIG. 23 is bent at approximately 90 degrees by the reflecting surface (S2) of the first reflecting prism (PR1), and then the second lens group (Gr2) and It passes through the third lens group (Gr3), is bent at approximately 90 degrees by the reflecting surface (S5) of the second reflecting prism (PR2), and forms an optical image of the subject on the light receiving surface of the image sensor (SR).

図23のようなレンズ構成の実施形態5では、図24に示したように広角端(W)から望遠端(T)への変倍時に、第1及び第2反射プリズム(PR1,PR2)は固定されている。そして、第2レンズ群(Gr2)は物体側に略直線的に移動し、第3レンズ群(Gr3)も第2レンズ群(Gr2)との間隔を変化させながら物体側に移動する。このとき、第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)は共に、当該レンズ群の光軸方向へ移動し、変倍動作を行う。   In Embodiment 5 having a lens configuration as shown in FIG. 23, as shown in FIG. 24, the first and second reflecting prisms (PR1, PR2) are arranged at the time of zooming from the wide angle end (W) to the telephoto end (T). It is fixed. The second lens group (Gr2) moves substantially linearly toward the object side, and the third lens group (Gr3) also moves toward the object side while changing the distance from the second lens group (Gr2). At this time, both the second lens group (Gr2) and the third lens group (Gr3) move in the optical axis direction of the lens group and perform a zooming operation.

また、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は、第1及び第2反射プリズム(PR1,PR2)は固定されており、少なくとも第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)のいずれか一方のレンズ群を光軸と平行(図23の矢印B)の方向に移動すると、全体の厚み(図23の矢印Aの方向)を変化させずに合焦できるので望ましい。   When focusing from an infinite focus state to a close distance focus state, the first and second reflecting prisms (PR1, PR2) are fixed, and at least the second lens group (Gr2) and the third lens are fixed. If one lens group of the group (Gr3) is moved in the direction parallel to the optical axis (arrow B in FIG. 23), focusing can be performed without changing the overall thickness (direction of arrow A in FIG. 23). desirable.

[実施形態6]
図25は、実施形態6の変倍光学系56におけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この図25は、無限遠に合焦させた状態における光学素子の配置を示している。
[Embodiment 6]
FIG. 25 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification optical system 56 of Embodiment 6 taken along the optical axis (AX). FIG. 25 shows the arrangement of the optical elements in a state of being focused at infinity.

本実施形態の変倍光学系56は、光路上物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有し、第1反射プリズム(PR1)と両凹の負レンズ(L1)と両凸の正レンズ(L2)との接合レンズから成る第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)を備え、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L3)と両凸の正レンズ(L4)との接合レンズから成り、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、物体側に凸の正メニスカスレンズ(L5)から構成される第3レンズ群(Gr3)、そして負の光学的パワーを有する第2反射プリズム(PR2)から成る第4レンズ群(Gr4)を有して構成される。ここで、第2及び第3レンズ群(Gr2,Gr3)の光軸は、前記2つの反射プリズム(PR1,PR2)間の光路の中心線(AX)と一致するように備えられている。さらに、第2反射プリズム(PR2)の像側には、平行平面板(PL)及び撮像素子(SR)が配置されている。   The variable magnification optical system 56 of the present embodiment has negative optical power as a whole in order from the object side on the optical path, and includes a first reflecting prism (PR1), a biconcave negative lens (L1), and a biconvex positive lens. A first lens group (Gr1) composed of a cemented lens with a lens (L2), an optical aperture (ST), and a cemented lens composed of a negative meniscus lens (L3) convex on the object side and a positive lens (L4) biconvex. A second lens group (Gr2) having a positive optical power as a whole, a third lens group (Gr3) composed of a positive meniscus lens (L5) convex on the object side, and a negative optical power And a fourth lens group (Gr4) including the second reflecting prism (PR2). Here, the optical axes of the second and third lens groups (Gr2, Gr3) are provided so as to coincide with the center line (AX) of the optical path between the two reflecting prisms (PR1, PR2). Further, a plane parallel plate (PL) and an image sensor (SR) are arranged on the image side of the second reflecting prism (PR2).

また、第1反射プリズム(PR1)は、入射面(S1)が負の光学的パワーを、射出面(S3)が正の光学的パワーを有しており、入射面(S1)と射出面(S3)との間の光路上に平面状の反射面(S2)を備えている。また、第2反射プリズム(PR2)は、入射面(S4)が正の光学的パワーを、射出面(S6)が負の光学的パワーを有しており、入射面(S4)と射出面(S6)との間の光路上に平面状の反射面(S5)を備えている。第1反射プリズム(PR1)及び第2反射プリズム(PR2)に設けられた反射面(S2,S5)は、本実施形態では、入射光を略90度に屈曲して、それぞれ第2レンズ群(Gr2)又は平行平面板(PL)に向かって反射する。   The first reflecting prism (PR1) has a negative optical power on the incident surface (S1) and a positive optical power on the emission surface (S3), and the incident surface (S1) and the emission surface (S1). A planar reflection surface (S2) is provided on the optical path between the S3) and S3). In addition, the second reflecting prism (PR2) has an incident surface (S4) having a positive optical power and an exit surface (S6) having a negative optical power. The entrance surface (S4) and the exit surface ( A flat reflecting surface (S5) is provided on the optical path between S6) and S6). In the present embodiment, the reflecting surfaces (S2, S5) provided on the first reflecting prism (PR1) and the second reflecting prism (PR2) bend the incident light at approximately 90 degrees, respectively. Gr2) or reflected toward a plane parallel plate (PL).

図25に示す変倍光学系は、図21及び図23と同様、撮像素子(SR)の短辺方向に光線を屈曲した変倍光学系を示すものである。また、矢印Aの方向は、図8に示した携帯電話機200の表裏方向に対応する。   The variable power optical system shown in FIG. 25 is a variable power optical system in which a light beam is bent in the short side direction of the image sensor (SR), as in FIGS. Further, the direction of the arrow A corresponds to the front and back direction of the mobile phone 200 shown in FIG.

図26は、図25における第1反射プリズム(PR1)及び第2反射プリズム(PR2)を、それぞれ当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変倍光学系の構成を示す図である。ここで、矢印Dの方向は、撮像素子(SR)の対角方向に相当する。   FIG. 26 shows a configuration of a variable magnification optical system in which the first reflecting prism (PR1) and the second reflecting prism (PR2) in FIG. 25 are replaced with lenses having functions substantially equivalent to the reflecting prism. FIG. Here, the direction of the arrow D corresponds to the diagonal direction of the image sensor (SR).

このような構成の下で、図25の物体側から入射した光線は、第1反射プリズム(PR1)の反射面(S2)で略90度に屈曲された後、第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)を通過し、第2反射プリズム(PR2)の反射面(S5)で略90度に屈曲され、撮像素子(SR)の受光面に被写体の光学像を形成する。   Under such a configuration, the light beam incident from the object side in FIG. 25 is bent at approximately 90 degrees by the reflecting surface (S2) of the first reflecting prism (PR1), and then the second lens group (Gr2) and It passes through the third lens group (Gr3), is bent at approximately 90 degrees by the reflecting surface (S5) of the second reflecting prism (PR2), and forms an optical image of the subject on the light receiving surface of the image sensor (SR).

図25のようなレンズ構成の実施形態6では、図26に示したように広角端(W)から望遠端(T)への変倍時に、第1及び第2反射プリズム(PR1,PR2)は固定されている。そして、第2レンズ群(Gr2)は物体側に移動し、第3レンズ群(Gr3)も第2レンズ群(Gr2)との間隔を変化させながら物体側に移動する。このとき、第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)は共に、当該レンズ群の光軸方向へ移動し、変倍動作を行う。   In Embodiment 6 having a lens configuration as shown in FIG. 25, the first and second reflecting prisms (PR1, PR2) are arranged at the time of zooming from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T) as shown in FIG. It is fixed. Then, the second lens group (Gr2) moves to the object side, and the third lens group (Gr3) also moves to the object side while changing the distance from the second lens group (Gr2). At this time, both the second lens group (Gr2) and the third lens group (Gr3) move in the optical axis direction of the lens group and perform a zooming operation.

また、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は、第1及び第2反射プリズム(PR1,PR2)は固定されており、少なくとも第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)のいずれか一方のレンズ群を光軸と平行(図25の矢印B)の方向に移動すると、全体の厚み(図25の矢印Aの方向)を変化させずに合焦できるので望ましい。   When focusing from an infinite focus state to a close distance focus state, the first and second reflecting prisms (PR1, PR2) are fixed, and at least the second lens group (Gr2) and the third lens are fixed. If one lens group of the group (Gr3) is moved in the direction parallel to the optical axis (arrow B in FIG. 25), focusing can be performed without changing the overall thickness (direction of arrow A in FIG. 25). desirable.

以上説明した実施形態4〜6(実施形態1〜3も同様)においては、変倍光学系、特に第1反射プリズム(PR1)の汚損を防止するため、第1反射プリズム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よい。カバーガラスは通常薄いので、全体の厚みを極端に大きくすることはない。   In the above-described Embodiments 4 to 6 (the same applies to Embodiments 1 to 3), in order to prevent the zooming optical system, particularly the first reflecting prism (PR1) from being contaminated, the object side from the incident surface of the first reflecting prism is used. A cover glass may be provided at the position. Since the cover glass is usually thin, the overall thickness is not extremely increased.

以下、上記実施形態4〜6に係る変倍光学系54、55、56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, the variable magnification optical systems 54, 55, and 56 according to Embodiments 4 to 6 will be described more specifically with reference to construction (configuration) data, aberration diagrams, and the like.

実施形態4(実施例4)の変倍光学系54における、各レンズのコンストラクションデータを表10及び表11に示す。なお、以下の実施例においては、第2反射プリズム(像面側プリズム)がプラスチック製であり、それ以外の光学素子はガラス製である。   Tables 10 and 11 show construction data of each lens in the variable magnification optical system 54 of Embodiment 4 (Example 4). In the following embodiments, the second reflecting prism (image surface side prism) is made of plastic, and the other optical elements are made of glass.

Figure 2006154705
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Figure 2006154705
Figure 2006154705

表10に示したものは、左から順に、各レンズ面の番号、各面の曲率半径(単位はmm)、広角端(W)、中間点(M)及び望遠端(T)における、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔(軸上面間隔)(単位はmm)、各レンズの屈折率、そしてアッべ数である。軸上面間隔M、Tの空欄は、左のW欄の値と同じであることを表している。また、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。ここで、各レンズ面の番号ri(i=1,2,3,・・・)は、図22にも示したように、物体側から数えてi番目のレンズ面であり、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。   Table 10 shows, in order from the left, the number of each lens surface, the radius of curvature of each surface (unit: mm), the wide angle end (W), the midpoint (M), and the telephoto end (T) at infinity. The distance between the lens surfaces on the optical axis in the in-focus state (axis upper surface distance) (unit: mm), the refractive index of each lens, and the Abbe number. The blanks for the axial top surface spacings M and T indicate that they are the same as the values in the left W column. Further, the axial upper surface interval is a distance converted assuming that the medium existing in the region between a pair of opposing surfaces (including the optical surface and the imaging surface) is air. Here, the number ri (i = 1, 2, 3,...) Of each lens surface is the i-th lens surface counted from the object side, as shown in FIG. The attached surface is an aspherical surface (aspherical refractive optical surface or a surface having a refractive action equivalent to an aspherical surface).

この表10からわかるように、この実施例4では、最も物体側のレンズ(LP1)の両面、第5レンズ(L5)の両面、及び最も像側のレンズ(LP2)の両面が非球面である。また、光学絞り(ST)、平行平面板(PL)の両面、そして撮像素子(SR)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無限大(∞)である。   As can be seen from Table 10, in Example 4, both surfaces of the most object side lens (LP1), both surfaces of the fifth lens (L5), and both surfaces of the most image side lens (LP2) are aspherical surfaces. . Further, since each surface of the optical diaphragm (ST), both surfaces of the plane parallel plate (PL), and the light receiving surface of the image sensor (SR) is a flat surface, the curvature radius thereof is infinite (∞).

光学素子の非球面形状は、面頂点を原点とし、物体から撮像素子に向かう向きをz軸の正の向きとするローカルな直交座標系(x,y,z)を用いた以下の式で定義する。   The aspherical shape of the optical element is defined by the following equation 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 imaging element is the positive direction of the z axis. To do.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

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(h=x+y
c:近軸曲率(=1/曲率半径)
A,B,C,D,E:それぞれ4,6,8,10,12次の非球面係数
k:円錐係数
である。表11に、円錐係数kと非球面係数A,B,C,D,Eの値を示す。また、上記(4)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。
However,
z: Amount of displacement in the z-axis direction at the position of height h (based on the surface vertex)
h: height in a direction perpendicular to the z-axis (h 2 = x 2 + y 2 )
c: Paraxial curvature (= 1 / radius of curvature)
A, B, C, D, E: 4th, 6th, 8th, 10th, and 12th-order aspherical coefficients k: Conic coefficients. Table 11 shows the values of the cone coefficient k and the aspheric coefficients A, B, C, D, and E. Further, as can be seen from the above equation (4), the radius of curvature for the aspherical 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4の全光学系(第1、第2、第3及び第4レンズ群を合わせたもの)の、無限遠合焦状態における球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)、非点収差(ASTIGMATISM)そして歪曲収差(DISTORTION)を、図27の左側から順に示す。この図において、上段は広角端(W)、中段は中間点(M)、下段は望遠端(T)における各収差を表している。また、球面収差と非点収差の横軸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)で表してある。   The spherical surface in the infinite focus state of the entire optical system of Example 4 (a combination of the first, second, third, and fourth lens groups) under the lens arrangement and configuration as described above. Aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION), astigmatism (ASTIGMATISM), and distortion (DISTORTION) are shown in order from the left side of FIG. In this figure, the upper part represents the aberration at the wide-angle end (W), the middle part represents the aberration at the intermediate point (M), and the lower part represents the aberration at the telephoto end (T). Further, the horizontal axis of spherical aberration and astigmatism represents the shift of the focal position in mm, and the horizontal axis of distortion aberration represents the amount of distortion as a percentage of the whole. The vertical axis of spherical aberration is indicated by a value normalized by the incident height, while the vertical axis of astigmatism and distortion is indicated by the height of the image (image height, unit mm).

さらに球面収差の図には、一点鎖線で赤色(波長656.27nm)、実線で黄色(いわゆるd線;波長587.56nm)、そして破線で青色(波長435.83nm)と、波長の異なる3つの光を用いた場合の収差がそれぞれ示してある。また、非点収差の図中、符号SとTはそれぞれサジタル(ラディアル)面、タンジェンシャル(メリディオナル)面における結果を表している。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, the spherical aberration diagram shows three different wavelengths: red (wavelength 656.27 nm) with a dashed line, yellow (so-called d line; wavelength 587.56 nm) with a solid line, and blue (wavelength 435.83 nm) with a broken line. The aberrations when using light are shown respectively. In the figure of astigmatism, symbols S and T represent results on the sagittal (radial) plane and the tangential (meridional) plane, respectively. Further, the diagrams of astigmatism and distortion are the results when the yellow line (d line) is used.

この図27からわかるように、本実施例4のレンズ群は、広角端(W)、中間点(M)及び望遠端(T)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4における広角端(W)、中間点(M)及び望遠端(T)における焦点距離(mm)及びF値を、表16及び表17にそれぞれ示す。これらの表から、本発明では、短焦点で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. 27, the lens group of Example 4 has sufficient spherical aberration, astigmatism, and distortion at any of the wide angle end (W), intermediate point (M), and telephoto end (T). Therefore, it exhibits excellent optical properties. In addition, Table 16 and Table 17 show focal lengths (mm) and F values at the wide-angle end (W), the intermediate point (M), and the telephoto end (T) in Example 4, respectively. From these tables, it can be seen that in the present invention, a bright optical system with a short focus can be realized.

次に、実施形態5(実施例5)の変倍光学系55における、各レンズのコンストラクションデータを表12及び表13に示す。これらの表からわかるように、この実施例5では、最も物体側のレンズ(LP1)の両面、第2レンズ(L2)の像側の面、第3レンズ(L3)の物体側の面、第5レンズ(L5)の両面、及び最も像側のレンズ(LP2)の両面が非球面である。   Next, construction data of each lens in the variable magnification optical system 55 of Embodiment 5 (Example 5) is shown in Tables 12 and 13. As can be seen from these tables, in Example 5, both surfaces of the most object side lens (LP1), the image side surface of the second lens (L2), the object side surface of the third lens (L3), Both surfaces of the five lenses (L5) and both surfaces of the most image side lens (LP2) are aspherical.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

Figure 2006154705
Figure 2006154705

実施形態6(実施例6)の変倍光学系56における、各レンズのコンストラクションデータを表14及び表15に示す。これらの表からわかるように、この実施例6では、最も物体側のレンズ(LP1)の物体側の面、第2レンズ(L2)の像側の面、第3レンズ(L3)の物体側の面、第5レンズ(L5)の物体側の面、及び最も像側のレンズ(LP2)の両面が非球面である。   Tables 14 and 15 show construction data of each lens in the variable magnification optical system 56 of Embodiment 6 (Example 6). As can be seen from these tables, in Example 6, the object side surface of the most object side lens (LP1), the image side surface of the second lens (L2), and the object side surface of the third lens (L3). The surface, the object side surface of the fifth lens (L5), and both surfaces of the most image side lens (LP2) are aspherical.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

Figure 2006154705
Figure 2006154705

以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、本実施例5及び6の全光学系の球面収差、非点収差、そして歪曲収差を図28、並びに図29及び図30にそれぞれ示す。図28及び図29は、無限遠合焦状態における各収差であり、図30は実施例6の近接距離合焦状態における各収差である。いずれの実施例におけるレンズ群も、広角端(W)、中間点(M)及び望遠端(T)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。   FIG. 28, FIG. 29, and FIG. 30 show the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the entire optical system of Examples 5 and 6 under the lens arrangement and configuration as described above. 28 and 29 show the respective aberrations in the infinite focus state, and FIG. 30 shows the respective aberrations in the close distance focus state of the sixth embodiment. The lens group in any of the embodiments is excellent in that spherical aberration, astigmatism, and distortion are sufficiently suppressed at any of the wide angle end (W), the intermediate point (M), and the telephoto end (T). Optical characteristics are shown.

また、この実施例5及び6における広角端(W)、中間点(M)及び望遠端(T)における焦点距離(mm)及びF値を、表16及び表17にそれぞれ示す。これらの表から、実施例4同様、明るい光学系が実現できていることがわかる。   Tables 16 and 17 show the focal lengths (mm) and F values at the wide-angle end (W), the intermediate point (M), and the telephoto end (T) in Examples 5 and 6, respectively. From these tables, it can be seen that a bright optical system can be realized as in Example 4.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

Figure 2006154705
Figure 2006154705

上記実施例4〜6においては、変倍光学系のコンパクト化を図るために、第2反射プリズム(PR2)と撮像素子(SR)との配置関係を、次の表18の通りに設定した。すなわち、撮像素子(SR)の光路折り曲げ面(図21、図23、図25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(PR2)の射出面(S6)と撮像素子(SR)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18の通りにそれぞれ設定した。   In Examples 4 to 6, the arrangement relationship between the second reflecting prism (PR2) and the imaging element (SR) was set as shown in Table 18 below in order to reduce the size of the variable magnification optical system. That is, the light receiving surface height a in the optical path bending surface of the image sensor (SR) (the paper surface in FIGS. 21, 23, and 25), the exit surface (S6) of the second reflecting prism (PR2), and the image sensor (SR). The distance d to the light receiving surface (both in mm) and the value according to the above equation (1) were set as shown in Table 18.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

さらに、第2反射プリズム(PR2)の大きさ(長さ)を最適化するために、上記実施例4〜6において各々表19に示すようなパラメータの第2反射プリズム(PR2)を採用した。すなわち、第2反射プリズム(PR2)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19の通りにそれぞれ設定した。   Further, in order to optimize the size (length) of the second reflecting prism (PR2), the second reflecting prism (PR2) having the parameters shown in Table 19 in each of the above Examples 4 to 6 was adopted. That is, the refractive index n of the second reflecting prism (PR2), the principal ray distance t, the exit pupil distance p (all in mm), and the values according to the above equation (2) were set as shown in Table 19.

Figure 2006154705
Figure 2006154705

表18及び表19に示すパラメータを採用することで、実施形態4〜6にかかる変倍光学系54〜56は、その厚さ方向(図21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 employing the parameters shown in Table 18 and Table 19, the variable magnification optical systems 54 to 56 according to Embodiments 4 to 6 are suppressed in size in the thickness direction (the direction of the arrow L ′ in FIG. 21). Sufficient thinning has been achieved.

以上説明した実施形態1〜6においては、第1反射プリズム(PR1)のみをプラスチック製(樹脂製)とし、それ以外の光学素子はガラス製としている。しかしながら、本発明の実施例はこれに限定されることなく、例えば第1及び第2反射プリズム(PR1,PR2)を共にプラスチック製とすることも可能であり、さらには第1及び第2反射プリズム(PR1,PR2)間のレンズも含めた光学素子の一部又は全部をプラスチック製とすることも可能である。例えば、変倍を担うレンズをプラスチック製とすることで、レンズ駆動装置の負荷を低減することができる。その結果、レンズ群及びレンズ駆動装置を含めた撮像レンズ装置全体のさらなるコンパクト化が実現できる。   In the first to sixth embodiments described above, only the first reflecting prism (PR1) is made of plastic (made of resin), and the other optical elements are made of glass. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, both the first and second reflecting prisms (PR1, PR2) can be made of plastic, and further, the first and second reflecting prisms can be used. Part or all of the optical elements including the lens between (PR1, PR2) can be made of plastic. For example, the load of the lens driving device can be reduced by making the lens responsible for zooming made of plastic. As a result, further downsizing of the entire imaging lens device including the lens group and the lens driving device can be realized.

以上説明したように、上記実施形態1〜6に係る撮像光学系51〜53、変倍光学系54〜56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、このような撮像光学系及び変倍光学系は、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に対しても高い優位性を保っている。   As described above, since the imaging optical systems 51 to 53 and the variable magnification optical systems 54 to 56 according to the first to sixth embodiments are small and light, they are mounted on a digital device, particularly a mobile device such as the mobile phone 200. It is suitable for doing. Furthermore, such an imaging optical system and a variable magnification optical system have high optical performance that can be applied to a high-pixel imaging device (an imaging device of 2 million pixel class or higher), and therefore requires interpolation. It maintains a high advantage over the electronic zoom method.

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以下の形態も採用可能である。
(1)前記各実施形態の撮像光学系及び変倍光学系は、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よいし、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てもよい。これにより、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。
The present invention can employ the following embodiments in addition to or in place of the above embodiments.
(1) The imaging optical system and variable magnification optical system of each of the above embodiments may use a cam or a stepping motor to drive each lens group, aperture, or shutter, or may be driven when the amount of movement is small. If the target lens group is relatively light, an ultra-small piezoelectric actuator may be used. Accordingly, it is possible to drive each lens group independently while suppressing an increase in the size of the drive unit and power consumption, and the device can be further downsized.

(2)前記実施形態では、変倍光学系をコンパクトにするために、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。   (2) In the above-described embodiment, in order to make the variable magnification optical system compact, the object side surface of the first reflecting prism and the image side surface of the second reflecting prism are separated most in the direction of the arrow A. However, the present invention is not limited to this, and the two surfaces may be disposed closest to each other in the direction of arrow A (the same side region with respect to the first reflecting prism and the second reflecting prism).

本発明にかかる撮像光学系の構成を模式的に示す図であり、(a)は2個の反射プリズムを用いた撮像光学系を、(b)は撮像素子の受光面に1個の反射プリズムを配置した撮像光学系をそれぞれ示している。It is a figure which shows typically the structure of the imaging optical system concerning this invention, (a) is an imaging optical system using two reflective prisms, (b) is one reflective prism in the light-receiving surface of an image pick-up element. The imaging optical systems in which are arranged are respectively shown. 射出瞳距離についての説明図である。It is explanatory drawing about an exit pupil distance. 入射側プリズムと光線との関係を示す光路図であり、(a)は光学的パワーを有していないプリズム、(b)は光学的パワーを有するプリズムについての光路図をそれぞれ示している。It is an optical path diagram which shows the relationship between an incident side prism and a light ray, (a) is a prism which does not have optical power, (b) has shown the optical path diagram about the prism which has optical power, respectively. 赤外線カット機能を具備させた像面側プリズムを示す断面図であり、(a)は像面側プリズムの射出面に赤外線反射膜を一体的に設けた例、(b)は像面側プリズムの反射面に赤外線吸収膜を一体的に設けた例をそれぞれ示している。It is sectional drawing which shows the image surface side prism provided with the infrared cut function, (a) is an example in which an infrared reflecting film is integrally provided on the exit surface of the image surface side prism, and (b) is an image surface side prism. Each of the examples shows an example in which an infrared absorption film is integrally provided on the reflection surface. 図1に示した撮像光学系を立体的に描いた斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating the imaging optical system shown in FIG. 1 in a three-dimensional manner. 図2に示した撮像光学系についての、模式的な光路図である。FIG. 3 is a schematic optical path diagram for the imaging optical system shown in FIG. 2. 本発明にかかる撮像光学系の他の実施形態である変倍光学系の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the variable magnification optical system which is other embodiment of the imaging optical system concerning this invention. 本発明に係る撮像光学系(変倍光学系)を搭載したカメラ付携帯電話機の外観構成図であって、(a)は、その操作面を示す外観構成図、(b)は、操作面の裏面を示す外観構成図、(c)は変倍光学系を備える場合の外観構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an external appearance block diagram of the camera-equipped mobile telephone which mounts the imaging optical system (magnification optical system) which concerns on this invention, Comprising: (a) is an external appearance block diagram which shows the operation surface, (b) is an operation surface. FIG. 2C is an external configuration diagram showing the back surface, and FIG. 3C is an external configuration diagram in the case of including a variable magnification optical system. 折り畳み式のカメラ付携帯電話機の外観構成図であって、(a)は、その操作面を示す外観構成図、(b)は、操作面の裏面を示す外観構成図である。It is an external appearance block diagram of a foldable camera-equipped mobile phone, (a) is an external view configuration diagram showing its operation surface, and (b) is an external configuration diagram showing the back surface of the operation surface. 携帯情報端末機の外観構成図であって、(a)は、その操作面を示す外観構成図、(b)は、操作面の裏面を示す外観構成図である。It is an external appearance block diagram of a portable information terminal, (a) is an external appearance block diagram which shows the operation surface, (b) is an external appearance block diagram which shows the back surface of an operation surface. 本発明に係る撮像光学系の実施形態1における無限遠に合焦させた状態の光学素子の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the optical element in the state focused on the infinity in Embodiment 1 of the imaging optical system which concerns on this invention. 図11における反射プリズムを、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る。It is a figure which shows the structure of the imaging optical system comprised by replacing the reflecting prism in FIG. 11 with the lens which has a function substantially equivalent to this reflecting prism. 図12における光路上物体側に位置するレンズに代えてプリズムを設けた撮像光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the imaging optical system which replaced with the lens located in the object side on the optical path in FIG. 12, and provided the prism. 本発明に係る撮像光学系の実施形態2における無限遠に合焦させた状態の光学素子の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the optical element of the state focused on the infinity in Embodiment 2 of the imaging optical system which concerns on this invention. 図14における反射プリズムを、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る。It is a figure which shows the structure of the imaging optical system comprised by replacing the reflective prism in FIG. 14 with the lens which has a function substantially equivalent to this reflective prism. 本発明に係る撮像光学系の実施形態3における無限遠に合焦させた状態の光学素子の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the optical element in the state focused on infinity in Embodiment 3 of the imaging optical system which concerns on this invention. 図16における反射プリズムを、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る。It is a figure which shows the structure of the imaging optical system comprised by replacing the reflective prism in FIG. 16 with the lens which has a function substantially equivalent to this reflective prism. 実施例1の撮像光学系におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。6 is an aberration diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion of the lens group in the imaging optical system of Example 1. FIG. 実施例2の撮像光学系におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion of the lens group in the imaging optical system of Example 2. 実施例3の撮像光学系におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the lens group in the imaging optical system of Example 3. 本発明に係る撮像光学系(変倍光学系)の実施形態4における光軸を縦断した断面図である。It is sectional drawing which longitudinally cut the optical axis in Embodiment 4 of the imaging optical system (variable magnification optical system) which concerns on this invention. 図21における反射プリズムを、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変倍光学系の光軸を縦断した断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view in which the optical axis of a variable magnification optical system configured by replacing the reflecting prism in FIG. 21 with a lens having a function substantially equivalent to that of the reflecting prism is longitudinally cut. 本発明に係る撮像光学系(変倍光学系)の実施形態5における光軸を縦断した断面図である。It is sectional drawing which longitudinally cut the optical axis in Embodiment 5 of the imaging optical system (variable magnification optical system) which concerns on this invention. 図23における反射プリズムを、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変倍光学系の光軸を縦断した断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view in which the optical axis of a variable magnification optical system configured by replacing the reflecting prism in FIG. 23 with a lens having a function substantially equivalent to that of the reflecting prism is longitudinally cut. 本発明に係る撮像光学系(変倍光学系)の実施形態6における光軸を縦断した断面図である。It is sectional drawing which longitudinally cut the optical axis in Embodiment 6 of the imaging optical system (variable magnification optical system) which concerns on this invention. 図25における反射プリズムを、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変倍光学系の光軸を縦断した断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view in which the optical axis of a variable magnification optical system configured by replacing the reflecting prism in FIG. 25 with a lens having a function substantially equivalent to that of the reflecting prism is longitudinally cut. 実施例4の変倍光学系におけるレンズ群の、無限遠合焦状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion of the lens group in the variable magnification optical system of Example 4 when focused at infinity. 実施例5の変倍光学系におけるレンズ群の、無限遠合焦状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。FIG. 12 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the lens group in the variable magnification optical system of Example 5 when focused at infinity. 実施例6の変倍光学系におけるレンズ群の、無限遠合焦状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the lens group in the variable magnification optical system of Example 6 when focused at infinity. 実施例6の変倍光学系におけるレンズ群の、近接距離合焦状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the lens group in the close-distance focusing state in the variable magnification optical system of Example 6.

符号の説明Explanation of symbols

100、51、52、53 撮像光学系
110、54、55、56 変倍光学系
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
101c 入射側プリズムの反射面
101m 不使用面
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
102c 像面側プリズムの反射面
102m 不使用面
103 フォーカシング用のレンズ
104、ST 光学絞り
105、SR 撮像素子
113 レンズ群(変倍動作用のレンズ)
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
Gr1 第1レンズ群
Gr2 第2レンズ群
Gr3 第3レンズ群
Gr4 第4レンズ群
PR1 第1反射プリズム
PR2 第2反射プリズム
PL 平行平面板
AX 光軸
H 被写体
Ge1,Ge2 ゲート痕
100, 51, 52, 53 Imaging optical system 110, 54, 55, 56 Variable magnification optical system 101 Incident side prism 101a Incident side prism incident surface 101b Incident side prism exit surface 101c Incident side prism reflecting surface 101m Unused surface 102 Image-side prism 102a Image-side prism entrance surface 102b Image-side prism exit surface 102c Image-side prism reflecting surface 102m Unused surface 103 Focusing lens 104, ST optical aperture 105, SR imaging device 113 lens Group (lens for zooming operation)
200 Mobile Phone 206 Imaging Lens Device (Camera)
210 Magnification button 300 Folding mobile phone 400 Portable information terminal Gr1 First lens group Gr2 Second lens group Gr3 Third lens group Gr4 Fourth lens group PR1 First reflecting prism PR2 Second reflecting prism PL Parallel plane plate AX Light Axis H Subject Ge1, Ge2 Gate mark

Claims (14)

入射光を略90度屈曲して反射する反射プリズムと、
該反射プリズムの射出面にその受光面が配置され、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを具備する撮像光学系であって、
前記反射プリズムの射出面と撮像素子の受光面との配置関係が、次の(1)式の関係を満たすものとされていることを特徴とする撮像光学系。
0.0≦d/a<0.8 ・・・(1)
但し、a;当該撮像光学系の光路折り曲げ面内における撮像素子の受光面の高さ
d;前記反射プリズムの射出面と撮像素子の受光面との距離(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)
A reflecting prism that bends and reflects incident light by approximately 90 degrees;
An imaging optical system comprising an imaging device having a light receiving surface disposed on an exit surface of the reflecting prism and converting an optical image into an electrical signal,
An imaging optical system, wherein an arrangement relationship between the exit surface of the reflecting prism and the light receiving surface of the imaging device satisfies the relationship of the following expression (1).
0.0 ≦ d / a <0.8 (1)
However, a: Height of the light receiving surface of the image pickup element in the optical path bending surface of the image pickup optical system d: Distance between the exit surface of the reflecting prism and the light receiving surface of the image pickup element (an optical component is interposed therebetween) Including physical distance)
請求項1に記載の撮像光学系において、さらに次の(2)式の関係を満たすものとされていることを特徴とする撮像光学系。
−1.5<(t*n)/p<1.0 ・・・(2)
但し、n;反射プリズムの屈折率
t;反射プリズム内を通過する光軸の主光線の距離(プリズムを展開したときの厚み)
p;射出瞳距離
The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system further satisfies the relationship of the following expression (2).
-1.5 <(t * n) / p <1.0 (2)
Where n is the refractive index of the reflecting prism t is the distance of the principal ray of the optical axis that passes through the reflecting prism (the thickness when the prism is unfolded)
p: exit pupil distance
入射光を略90度屈曲して反射する複数の反射プリズムを備え、光路上被写体側に配置された反射プリズムの入射面と前記撮像素子側に配置された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いることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像光学系。   A plurality of reflecting prisms that bend and reflect incident light by approximately 90 degrees are provided, and the incident surface of the reflecting prism disposed on the subject side on the optical path and the exit surface of the reflecting prism disposed on the imaging element side are substantially parallel. The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system is arranged as follows. 前記反射プリズムとして、光路上被写体側に配置された反射プリズムと、前記撮像素子側に配置された反射プリズムとの2個が用いられることを特徴とする請求項3に記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 3, wherein two reflection prisms, that is, a reflection prism disposed on the subject side in the optical path and a reflection prism disposed on the image sensor side are used as the reflection prism. 前記入射面及び射出面の少なくとも一面に光学的パワーを有する、少なくとも1個の反射プリズムが用いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein at least one reflecting prism having optical power is used on at least one of the incident surface and the exit surface. 1個若しくは複数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請求項5に記載の撮像光学系。   6. The imaging optical system according to claim 5, wherein each of the one or the plurality of reflecting prisms has an optical power on both the entrance surface and the exit surface. 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請求項3又は4に記載の撮像光学系。   An optical element having optical power including the reflecting prism is provided only on the optical path between 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. The imaging optical system according to claim 3 or 4, wherein the imaging optical system is characterized in that: 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請求項3又は4に記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 3 or 4, wherein a lens or a lens group is disposed between the two reflecting prisms. 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請求項1乃至8のいずれかに記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein the reflecting prism is made of a resin. 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請求項9に記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 9, wherein the resin material constituting the reflecting prism has a water absorption of 0.01% or less. 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請求項1乃至8のいずれかに記載の撮像光学系。   9. The imaging optical system according to claim 1, wherein the reflecting prism is manufactured by a glass mold method. 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請求項1乃至11のいずれかに記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein the other reflecting prism is provided with an infrared cut function for reducing an infrared component contained in incident light. 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撮像レンズ装置。   An imaging lens apparatus comprising the imaging optical system according to claim 1, wherein an optical image of a subject is formed on a light receiving surface of an imaging device that converts an optical image into an electrical signal. 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デジタル機器。   A functional unit that includes the imaging lens device according to claim 13 and an imaging element that converts an optical image into an electrical signal, and that performs at least one of still image shooting and moving image shooting of the object on the object side. A digital device characterized by including:
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