广角光学系统的制作方法

本发明涉及一种广角光学系统，且涉及一种能够同时观察前方的物体和侧方的物体的光学系统。

背景技术：

在专利文献1、专利文献2中公开了一种能够同时观察前方的物体和侧方的物体的光学系统。

专利文献1的光学系统由从物体侧起依次配置的具有负的折射力的前组、开口以及具有正的折射力的后组组成。前组具备第二透镜组和具有负的折射力的第一透镜组。后组具备具有正的折射力的第三透镜组和具有正的折射力的第四透镜组。第一透镜组包括负透镜、或者包括负透镜和正透镜。

专利文献1的光学系统具有直视光路和侧视光路。第三透射面和第四透射面配置在直视光路上。第一透射面、第一反射面、第二反射面以及第二透射面配置在侧视光路上。

专利文献2的光学系统由从物体侧起依次配置的前组和后组构成。前组具备第二透镜组和具有负的折射力的第一透镜组。后组具备具有正的折射力的第三透镜组。第一透镜组包括负透镜。

在专利文献2的光学系统中，具有第一光学系统和第二光学系统。第一光学系统是用于观察前方的物体的光学系统，包括第一透镜组、第二透镜组、开口光圈以及第三透镜组。第二光学系统是用于观察侧方的物体的光学系统，包括第二透镜组、开口光圈以及第三透镜组。

在第一光学系统中，来自前方的物体的光通过第一透射面和第二透射面。在第二光学系统中，来自侧方的物体的光通过第三面、第二反射面、第二反射面以及第二透射面。

专利文献1：日本特开2008-309861号公报

专利文献2：日本特开2011-48086号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在专利文献1的光学系统中，在直视光路上行进的光束通过第一透镜组和第二透镜组，但是在侧视光路上行进的光束不通过第一透镜组。在该情况下，与侧视光路相比，直视光路的折射面的数量更多。因此，与侧视光路相比，直视光路的倍率色像差的产生量更多。

通过了第二透镜组的光束向第三透镜组和第四透镜组入射。第三透镜组和第四透镜组中的倍率色像差的校正量无论针对直视光路还是侧视光路都相同。

因此，在专利文献1的光学系统中，难以减小直视光路中的倍率色像差与侧视光路中的倍率色像差的差。关于专利文献2的光学系统也同样。

另外，在专利文献1的光学系统中，来自侧方的物体的光最初向第一透射面入射。来自侧方的物体的各种视角的光束入射至第一透射面。在专利文献1的所有实施例中，第一透射面成为圆柱的侧面。而且，最小视角的主光线的入射角的符号与最大视角的主光线的入射角的符号相反。因此，在专利文献1的侧视光路中，关于由最小视角的光束产生的倍率色像差和由最大视角的光束产生的倍率色像差，像差的产生方向相反。

通过了第二透镜组的光束向第三透镜组和第四透镜组入射。因此，考虑通过第三透镜组和第四透镜组来校正侧视光路中的倍率色像差。然而，如上所述，第三透镜组和第四透镜组还必须校正直视光路中的倍率色像差。

因此，在专利文献1的光学系统中，难以减小由最小视角的光束产生的倍率色像差与由最大视角的光束产生的倍率色像差的差。关于专利文献2的光学系统也同样。

在专利文献1中记载了使第一透射面为圆锥状的面。然而，没有具体的设计例，并且也没有关于像差校正的说明。

本发明是鉴于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种良好地校正了倍率色像差的广角光学系统。

用于解决问题的方案

为了解决上述的问题并达到目的，本发明的广角光学系统具有供来自前方物体的光通过的第一光路、供来自侧方物体的光通过的第二光路以及供来自前方物体的光和来自侧方物体的光通过的共通光路，该光学系统的特征在于，

具备从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组、具有反射折射光学元件的第二透镜组、开口光圈以及具有正的折射力的第三透镜组，

第一透镜组包括正透镜和负透镜，

反射折射光学元件具有第一面、第二面以及形成在第一面与第二面之间的第三面，

第一面具有第一透射面和第一反射面，

第一透射面以包含第一光路的光轴的方式形成，

第一反射面为环状的反射面，形成在第一透射面的周围，

第二面具有第二透射面和第二反射面，

第二透射面以包含第一光路的光轴的方式形成，

第二反射面为环状的反射面，形成在第二透射面的周围，

第三面具有第三透射面，

第三透射面为圆锥台的侧面，

圆锥台的顶点位于比第一透镜组更靠前方物体侧的位置，

第一透镜组、第一透射面以及第二透射面从前方物体侧起依次位于第一光路上，

第三透射面、第二反射面、第一反射面以及第二透射面从侧方物体侧起依次位于第二光路上，

开口光圈和第三透镜组位于共通光路上，

该广角光学系统满足以下的条件式(1)、(2)、(3)。

vp＜vn(1)

|φp|＜|φn|(2)

90°-θk＜α/2(3)

在此，

vp为正透镜的阿贝数，

vn为负透镜的阿贝数，

φp为正透镜的折射力，

φn为负透镜的折射力，

θk为第二光路上的最小的半视角，且0°＜θk＜90°，

α为圆锥台的顶角。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种良好地校正了倍率色像差的广角光学系统。

附图说明

图1是表示本实施方式的单焦点型的广角光学系统的图，(a)是表示光学系统整体的概要结构的图，(b)是表示反射折射光学元件的详细结构的图。

图2是表示向第三透射面入射的光束的情形的图。

图3是表示本实施方式的变焦型的广角光学系统的截面结构的图，(a)是广角端时的截面结构图，(b)是远摄端时的截面结构图。

图4是表示实施例1所涉及的广角光学系统的截面结构的图，(a)是第一光学系统的截面结构图，(b)是第二光学系统的截面结构图。

图5是实施例1所涉及的广角光学系统的第一光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

图6是实施例1所涉及的广角光学系统的第二光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

图7是表示实施例2所涉及的广角光学系统的截面结构的图，(a)是广角端时的截面结构图，(b)是远摄端时的截面结构图。

图8是实施例2所涉及的广角光学系统的远摄端时的第一光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

图9是表示实施例3所涉及的广角光学系统的截面结构的图，(a)是广角端时的截面结构图，(b)是远摄端时的截面结构图。

图10是实施例3所涉及的广角光学系统的广角端时的第一光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

图11是实施例3所涉及的广角光学系统的广角端时的第二光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

图12是实施例3所涉及的广角光学系统的远摄端时的第一光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

图13是表示实施例4所涉及的广角光学系统的截面结构的图，(a)是广角端时的截面结构图，(b)是远摄端时的截面结构图。

图14是实施例4所涉及的广角光学系统的广角端时的第一光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

图15是实施例4所涉及的广角光学系统的广角端时的第二光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

图16是实施例4所涉及的广角光学系统的远摄端时的第一光学系统中的像差图，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。

具体实施方式

以下，对于本实施方式所涉及的广角光学系统，使用附图来说明采用这种结构的理由和作用。此外，本发明并不限定于以下的实施方式所涉及的广角光学系统。

本实施方式的广角光学系统具有供来自前方物体的光通过的第一光路、供来自侧方物体的光通过的第二光路以及供来自前方物体的光和来自侧方物体的光通过的共通光路，该光学系统的特征在于，具备从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组、具有反射折射光学元件的第二透镜组、开口光圈以及具有正的折射力的第三透镜组，第一透镜组包括正透镜和负透镜，反射折射光学元件具有第一面、第二面以及形成在第一面与第二面之间的第三面，第一面具有第一透射面和第一反射面，第一透射面以包含第一光路的光轴的方式形成，第一反射面为环状的反射面，形成在第一透射面的周围，第二面具有第二透射面和第二反射面，第二透射面以包含第一光路的光轴的方式形成，第二反射面为环状的反射面，形成在第二透射面的周围，第三面具有第三透射面，第三透射面为圆锥台的侧面，圆锥台的顶点位于比第一透镜组更靠前方物体侧的位置，第一透镜组、第一透射面以及第二透射面从前方物体侧起依次位于第一光路上，第三透射面、第二反射面、第一反射面以及第二透射面从侧方物体侧起依次位于第二光路上，开口光圈和第三透镜组位于共通光路上，该广角光学系统满足以下的条件式(1)、(2)、(3)，

vp＜vn(1)

|φp|＜|φn|(2)

90°-θk＜α/2(3)

在此，

vp为正透镜的阿贝数，

vn为负透镜的阿贝数，

φp为正透镜的折射力，

φn为负透镜的折射力，

θk为第二光路上的最小的半视角，且0°<θk<90°，

α为圆锥台的顶角。

对于本实施方式的广角光学系统进行说明。图1是表示本实施方式的单焦点型的广角光学系统的图，(a)是表示光学系统整体的概要结构的图，(b)是表示反射折射光学元件的详细结构的图。

如图1的(a)所示，本实施方式的广角光学系统具有供来自前方物体的光通过的第一光路op1、供来自侧方物体的光通过的第二光路op2以及供来自前方物体的光和来自侧方物体的光通过的共通光路op3。

而且，本实施方式的广角光学系统具备从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组g1、第二透镜组g2、开口光圈s以及具有正的折射力的第三透镜组g3。

第一透镜组g1包括负透镜l1和正透镜l2。

第二透镜组g2具有反射折射光学元件l3。第二透镜组g2还具有正透镜l4。

第三透镜组g3具有正透镜l5、负透镜l6、负透镜l7、正透镜l8、负透镜l9以及正透镜l10。在此，由正透镜l4和负透镜l6形成了接合透镜cl1。另外，由正透镜l8和负透镜l9形成了接合透镜cl2。

如图1的(b)所示，反射折射光学元件l3具有第一面r1、第二面r2以及第三面r3。第三面r3形成在第一面r1与第二面r2之间。

第一面r1具有第一透射面r1t和第一反射面r1r。第一透射面r1t以包含第一光路op1的光轴的方式形成。第一反射面r1r为环状的反射面，形成在第一透射面r1t的周围。

第二面r2具有第二透射面r2t和第二反射面r2r。第二透射面r2t以包含第一光路op1的光轴的方式形成。第二反射面r2r为环状的反射面，形成在第二透射面r2t的周围。

第三面r3具有第三透射面r3t。第三透射面r3t为圆锥台的侧面。圆锥台的顶点位于比第一透镜组g1更靠前方物体侧的位置。

第一透镜组g1、第一透射面r1t以及第二透射面r2t从前方物体侧起依次位于第一光路op1上。第三透射面r3t、第二反射面r2r、第一反射面r1r以及第二透射面r2t从侧方物体侧起依次位于第二光路op2上。开口光圈s和第三透镜组g3位于共通光路op3上。

在本实施方式的广角光学系统中，在第一光路op1上行进的光束通过第一透镜组g1、第一透射面r1t以及第二透射面r2t。另一方面，在第二光路op2上行进的光束不通过第一透镜组g1。因此，在本实施方式的广角光学系统中，与第二光路op2相比，第一光路op1的折射面的数量更多。

在此，在本实施方式的广角光学系统中，第一透镜组g1除了具有负透镜l1以外还具有正透镜l2。因此，能够通过负透镜l1和正透镜l2来控制倍率色像差的产生量和产生方向。

此时，优选的是，满足以下的条件式(1)、(2)。

vp＜vn(1)

|φp|＜|φn|(2)

在此，

vp为正透镜的阿贝数，

vn为负透镜的阿贝数，

φp为正透镜的折射力，

φn为负透镜的折射力。

在不满足条件式(1)的情况下，正透镜的阿贝数大于负透镜的阿贝数。在该情况下，难以减小第一光路op1中的倍率色像差的产生量。

在不满足条件式(2)的情况下，正透镜的折射力更大。在该情况下，由于不使第一透镜组具有负的折射力，因此无法确保广视角。

并且，优选的是，满足以下的条件式(3)。

90°-θk＜α/2(3)

在此，

θk为第二光路中的最小的半视角，且0°<θk<90°，

α为圆锥台的顶角。

条件式(3)是与向第三透射面r3t入射的光束相关的条件式。图2是表示向第三透射面入射的光束的情形的图。第三透射面r3t的面形状是与圆锥台cc3的侧面相同的形状。如图2所示，圆锥台cc3是从圆锥cc1去除掉小圆锥cc2后的部分。因此，圆锥台cc3的顶点只要视为去除小圆锥cc2之前的圆锥cc1的顶点即可。

在本实施方式的广角光学系统中，如图2所示，圆锥台cc3的顶点p1位于比第一透镜组g1更靠前方物体侧的位置。因此，在本实施方式的广角光学系统中，第三透射面r3t的法线n不与光轴ax正交。在图2中用θn表示法线n与光轴ax所形成的角度。

在第二光路中，来自侧方物体的光束以各种视角向第三透射面r3t入射。在图2中示出了具有主光线chωl的光束和具有主光线chωh的光束。当将向第三透射面r3t入射的光束的主光线与光轴ax所形成的角度设为半视角时，在具有主光线chωl的光束中半视角成为最小，在具有主光线chωh的光束中半视角成为最大。

条件式(3)能够如以下那样变形。

90°-α/2＜θk

在此，由于90°-α/2＝θn，因此上述的式子成为以下那样。

θn＜θk

θk是第二光路中的最小的半视角，因此在图2中，主光线chωl与光轴ax所形成的角度为θk。当将θn与θk进行比较时，在图2中，成为θn<θk。在满足θn<θk的状态下，具有主光线chωl的光束从法线n右侧的区域(以下称为“区域ar”)向第三透射面r3t入射。并且，具有大于θk的视角的光束也从区域ar向第三透射面r3t入射。

这样，在满足θn<θk的情况下、即在满足条件式(3)的情况下，来自侧方物体的光束全部从区域ar向第三透射面r3t入射。

另一方面，虽未进行图示，但是在不满足θn<θk的状态下，具有主光线chωl的光束从法线n左侧的区域(以下称为“区域al”)向第三透射面r3t入射。区域al也包含法线n。

因此，在不满足θn<θk的情况下、即在不满足条件式(3)的情况下，至少一部分光束从区域al向第三透射面r3t入射。

在从区域ar向第三透射面r3t入射的情况下，将入射角的符号(正、负)设为正，在从区域al向第三透射面r3t入射的情况下，将入射角的符号(正、负)设为负。在满足条件式(3)的情况下，所有的光束从区域ar向第三透射面r3t入射，因此所有光束的入射角的符号都为正。其结果，第二光路中的倍率色像差的产生方向成为在所有的视角下都相同的方向。即，第二光路中的倍率色像差的产生量在所有的视角下都成为正的量、或者负的量。

如上所述，第一透镜组g1具有负透镜l1和正透镜l2，因此能够控制第一光路中的倍率色像差的产生量和产生方向。例如能够将第一光路中的倍率色像差的产生方向设为在所有的视角下都相同的方向。并且，能够使第一光路中的倍率色像差的产生方向与第二光路中的倍率色像差的产生方向一致。

当第一光路中的倍率色像差的产生方向与第二光路中的倍率色像差的产生方向一致时，在第三透镜组中，只要校正在相同的方向上产生的倍率色像差即可，因此容易通过第三透镜组来校正倍率色像差。其结果，在本实施方式的广角光学系统中，能够良好地校正光学系统整体的倍率色像差。

在不满足条件式(3)的情况下，一部分光束从区域al向第三透射面r3t入射，因此至少一部分光束的入射角为负，剩余光束的入射角为正。在该情况下，倍率色像差的产生方向不是在所有的视角下都相同的方向。即，倍率色像差的产生量在一部分视角下成为负的量，在剩余视角下成为正的量。

如果只有第二光路，则能够通过第三透镜组来校正倍率色像差。然而，如上所述，第三透镜组还必须校正第一光路中的倍率色像差。从这样的情形来看，难以良好地校正针对第二光路产生的倍率色像差。其结果，无法良好地校正光学系统整体的倍率色像差。

优选的是，本实施方式的广角光学系统满足以下的条件式(4)。

0.7＜(|φn|/vn)/(φp/vp)＜1.5(4)

在此，

vp为正透镜的阿贝数，

vn为负透镜的阿贝数，

φp为正透镜的折射力，

φn为负透镜的折射力。

|φn|/vn和φp/vp分别表示消色效果的程度、或者暗淡效果的程度。如果|φn|/vn的值、φp/vp的值变大，则色像差的产生量变大。

如果低于条件式(4)的下限值，则正透镜所引起的颜色的分散效果变得过大，因此难以进行倍率色像差的校正。如果超过条件式(4)的上限值，则正透镜所引起的颜色的分散效果减弱，并且负透镜所引起的颜色的分散效果变大。其结果，难以进行倍率色像差的校正。

另外，优选的是，本实施方式的广角光学系统满足以下的条件式(5)、(6)。

35＜vn(5)

vp＜35(6)

在此，

vp为正透镜的阿贝数，

vn为负透镜的阿贝数。

在本实施方式的广角光学系统中，采用了反远距型的光学系统。因此，期望第一透镜组的负透镜具有高的折射力。通过满足条件式(5)、(6)，关于正透镜，能够选择折射率更高的玻璃材料，关于负透镜，能够选择色散小的玻璃材料。其结果，能够高效地进行倍率色像差的校正。

另外，在本实施方式的广角光学系统中，优选的是，第三透镜组包括在光轴方向上移动的透镜。

通过这样，能够改变视角。图3是表示本实施方式的变焦型的广角光学系统的截面结构的图，(a)是广角端时的截面结构图，(b)是远摄端时的截面结构图。

对与图1相同的构成要素附加相同的编号并省略说明。图3所示的广角光学系统设为能够使图1所示的广角光学系统中的接合透镜cl1在光轴方向上移动。

在从广角端向远摄端变焦时，接合透镜cl1以向第二透镜组g2靠近的方式移动。由此，在广角端，能够进行前方物体和侧方物体的观察，在远摄端，能够进行仅前方物体的观察。

另外，通过从广角端向远摄端变焦，由此在前方物体的观察中，在远摄端时到最近物体的距离比在广角端时到最近物体的距离短。因此，通过远摄观察能够更近且更大地对通过广角观察发现的病变部进行观察。最近物体是指位于与光学系统最近的位置的物体。

移动的透镜不限于接合透镜。也可以由单透镜构成移动的透镜。另外，移动的透镜的数量不限于一个。也可以使多个透镜移动。另外，移动的方向不限于向第二透镜组g2靠近的方向。在从广角端向远摄端变焦时，也可以向离开第二透镜组g2的方向移动。

另外，在本实施方式的广角光学系统中，优选的是，第三透镜组的最靠近像侧的透镜是固定的。

当使第三透镜组的最靠近像侧的透镜移动时，后焦距发生变动。因此，不期望使第三透镜组的最靠近像侧的透镜移动。

另外，优选的是，本实施方式的广角光学系统满足以下的条件式(7)。

0.7＜|f3/fi|＜1.2(7)

在此，

f3为广角端时的第三透镜组的焦距，

fi为在光轴方向上移动的透镜的焦距。

如果低于条件式(7)的下限值，则移动的透镜的焦距变长。其结果，难以使视角较大地变化。如果高于条件式(7)的上限值，则视角的变化和焦点位置的变动变得过大。

另外，优选的是，本实施方式的广角光学系统能够通过在光轴方向上移动的移动透镜来在对前方物体和侧方物体的观察以及仅对前方物体的观察之间进行切换。

通过这样，能够对不同的范围进行观察。

以下，对于实施例进行说明。实施例1是单焦点型的广角光学系统，实施例2～4是变焦型的广角光学系统。实施例1的广角光学系统包括第一光学系统和第二光学系统。实施例2～4的广角光学系统中光学系统的结构在广角端和远摄端时是不同的。在广角端，广角光学系统包括第一光学系统和第二光学系统。在远摄端，广角光学系统仅包括第一光学系统。

第一光学系统是对前方物体进行观察时的光学系统，具有第一光路和共通光路。第二光学系统是对侧方物体进行观察时的光学系统，具有第二光路和共通光路。前方物体位于沿着第一光路的光轴的方向上。侧方物体位于与第一光路的光轴大致正交的方向上。

在各实施例的像差图中，(a)～(e)表示关于子午面的彗星像差和倍率色像差，(f)～(j)表示关于弧矢面的彗星像差和倍率色像差。另外，纵轴表示像差量，横轴表示明亮度。像差量的单位为mm。另外，ω为第一光学系统中的半视角，ω’为第二光学系统中的半视角，单位均为°，像差曲线的波长的单位为nm。

(实施例1)

对于实施例1所涉及的广角光学系统进行说明。图4是表示实施例1所涉及的广角光学系统的截面结构的图，(a)是第一光学系统的截面结构图，(b)是第二光学系统的截面结构图。

在第二光学系统的截面结构图中，用r’表示第二透镜组中的光学面，用d’表示间隔。开口光圈和第三透镜组在第一光学系统和第二光学系统中是共用的。因此，关于开口光圈和第三透镜组，使用了第一光学系统的截面结构图中的r9～r22、d9～21。

图5是实施例1所涉及的广角光学系统的第一光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω＝71°，在(b)和(g)中ω＝60°，在(c)和(h)中ω＝45°，在(d)和(i)中ω＝30°，在(e)和(j)中ω＝0°。

图6是实施例1所涉及的广角光学系统的第二光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω’＝116°，在(b)和(g)中ω’＝106°，在(c)和(h)中ω’＝96°，在(d)和(i)中ω’＝86°，在(e)和(j)中ω’＝76°。

如图4(a)所示，实施例1的广角光学系统包括从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组g1、第二透镜组g2、开口光圈s以及具有正的折射力的第三透镜组g3。

第一透镜组g1包括物体侧为平面的平凹负透镜l1以及使凸面朝向物体侧的正弯月透镜l2。

第二透镜组g2包括反射折射光学元件l3以及使凸面朝向像侧的正弯月透镜l4。

第三透镜组g3包括双凸正透镜l5、使凸面朝向像侧的负弯月透镜l6、使凸面朝向像侧的负弯月透镜l7、双凸正透镜l8、双凹负透镜l9以及使凸面朝向物体侧的正弯月透镜l10。在此，将双凸正透镜l5与负弯月透镜l6接合。另外，将双凸正透镜l8和双凹负透镜l9接合。

在第三透镜组g3的像侧配置有护罩玻璃c1和护罩玻璃c2。护罩玻璃c2是摄像元件的护罩玻璃。在护罩玻璃c2的像侧面形成前方物体的像、侧方物体的像。因此，摄像元件的摄像面位于护罩玻璃c2的像侧面。

非球面设置于反射折射光学元件l3的两面以及正弯月透镜l10的像侧面合计三个面。

反射折射光学元件l3具有第一面、第二面以及第三面。第一面为第一透镜组g1侧的面。第二面为第三透镜组g3侧的面。第三面形成在第一面与第二面之间。

第一面具有第一透射面和第一反射面。第一透射面以包含第一光路的光轴的方式形成。第一反射面为环状的反射面，形成在第一透射面的周围。

第二面具有第二透射面和第二反射面。第二透射面以包含第一光路的光轴的方式形成。第二反射面为环状的反射面，形成在第二透射面的周围。

第三面具有第三透射面。第三透射面是圆锥台的侧面。圆锥台的顶点位于比第一透镜组g1更靠前方物体侧的位置。

第一透镜组、第一透射面以及第二透射面从前方物体侧起依次位于第一光路上。第一面和第二面均使凸面朝向物体侧，因此，在第一光路中，反射折射光学元件l3作为负弯月透镜发挥功能。

第三透射面、第二反射面、第一反射面以及第二透射面从侧方物体侧起依次位于第二光路上。第三透射面成为平面，第二反射面成为向物体侧凸的反射面，第二反射面成为向像侧凸的反射面，第二透射面成为向物体侧凸的透射面。

开口光圈s和第三透镜组g3位于共通光路上。

(实施例2)

对于实施例2所涉及的广角光学系统进行说明。图7是表示实施例2所涉及的广角光学系统的截面结构的图，(a)是广角端时的截面结构图，(b)是远摄端时的截面结构图。

实施例2所涉及的广角光学系统是将实施例1所涉及的广角光学系统变为变焦光学系统。在广角端，能够观察前方物体和侧方物体两方。因此，在广角端，利用第一光学系统形成像以及利用第二光学系统形成像。在远摄端，能够仅对前方物体进行观察。因此，在远摄端，仅由第一光学系统进行像的形成。

实施例2所涉及的广角光学系统的广角端时的光学截面图与实施例1所涉及的广角光学系统的光学截面图相同。因此，关于第二光学系统的第二透镜组中的光学面和间隔，省略了使用r’、d’的记载。另外，实施例2所涉及的广角光学系统的广角端时的像差图与图5和图6相同。

图8是实施例2所涉及的广角光学系统的远摄端时的第一光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω＝71°，在(b)和(g)中ω＝60°，在(c)和(h)中ω＝45°，在(d)和(i)中ω＝30°，在(e)和(j)中ω＝0°。

如图8的(a)、(b)所示，实施例2的广角光学系统包括从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组g1、第二透镜组g2、开口光圈s以及具有正的折射力的第三透镜组g3。各透镜组的具体结构在实施例1中进行了说明，因此省略详细的说明。

在实施例2的广角光学系统中，第三透镜组g3具有沿着光轴移动的透镜。具体地说，包括双凸正透镜l5和负弯月透镜l6的接合透镜沿着光轴移动。另外，在从广角端向远摄端变焦时，接合透镜向靠近第二透镜组g2的方向移动。

通过接合透镜的移动来改变广角光学系统的倍率，因此观察视场变化。另外，通过接合透镜的移动，由此在第一光学系统中，在远摄端时到最近物体的距离比在广角端时到最近物体的距离短。因此，在前方物体的观察中，通过变为远摄端，能够观察到更接近光学系统的场所。

(实施例3)

对于实施例3所涉及的广角光学系统进行说明。图9是表示实施例3所涉及的广角光学系统的截面结构的图，(a)是广角端时的截面结构图，(b)是远摄端时的截面结构图。

实施例3所涉及的广角光学系统是变焦型的广角光学系统。在实施例3所涉及的广角光学系统的广角端，还进行第二光学系统中的成像。在图4的(b)中例示了第二光学系统的第二透镜组中的光学面和间隔。因此，省略了使用r’、d’的记载。

图10是实施例3所涉及的广角光学系统的广角端时的第一光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω＝71°，在(b)和(g)中ω＝60°，在(c)和(h)中ω＝45°，在(d)和(i)中ω＝30°，在(e)和(j)中ω＝0°。

图11是实施例3所涉及的广角光学系统的广角端时的第二光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω’＝114°，在(b)和(g)中ω’＝104°，在(c)和(h)中ω’＝94°，在(d)和(i)中ω’＝86°，在(e)和(j)中ω’＝76°。

图12是实施例3所涉及的广角光学系统的远摄端时的第一光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω＝70°，在(b)和(g)中ω＝60°，在(c)和(h)中ω＝45°，在(d)和(i)中ω＝30°，在(e)和(j)中ω＝0°。

如图9的(a)、(b)所示，实施例3的广角光学系统包括从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组g1、第二透镜组g2、开口光圈s以及具有正的折射力的第三透镜组g3。

第一透镜组g1包括物体侧为平面的平凹负透镜l1和使凸面朝向物体侧的正弯月透镜l2。

第二透镜组g2包括反射折射光学元件l3、使凸面朝向物体侧的负弯月透镜l4以及双凸正透镜l5。在此，将负弯月透镜l4与双凸正透镜l5接合。

第三透镜组g3包括双凹负透镜l6、双凸正透镜l7、双凸正透镜l8、双凹负透镜l9以及使凸面朝向物体侧的正弯月透镜l10。在此，将双凸正透镜l8与双凹负透镜l9接合。

在第三透镜组g3的像侧配置有护罩玻璃c1和护罩玻璃c2。护罩玻璃c2是摄像元件的护罩玻璃。在护罩玻璃c2的像侧面形成前方物体的像、侧方物体的像。因此，摄像元件的摄像面位于护罩玻璃c2的像侧面。

非球面设置于反射折射光学元件l3的两面以及正弯月透镜l10的像侧面合计三个面。

反射折射光学元件l3具有第一面、第二面以及第三面。第一面为第一透镜组g1侧的面。第二面为第三透镜组g3侧的面。第三面形成在第一面与第二面之间。

第一面具有第一透射面和第一反射面。第一透射面以包含第一光路的光轴的方式形成。第一反射面为环状的反射面，形成在第一透射面的周围。

第二面具有第二透射面和第二反射面。第二透射面以包含第一光路的光轴的方式形成。第二反射面为环状的反射面，形成在第二透射面的周围。

第三面具有第三透射面。第三透射面是圆锥台的侧面。圆锥台的顶点位于比第一透镜组g1更靠前方物体侧的位置。

第一透镜组、第一透射面以及第二透射面从前方物体侧起依次位于第一光路上。第一面和第二面均使凸面朝向物体侧，因此在第一光路中，反射折射光学元件l3作为负弯月透镜发挥功能。

第三透射面、第二反射面、第一反射面以及第二透射面从侧方物体侧起依次位于第二光路上。第三透射面成为平面，第二反射面成为向物体侧凸的反射面，第二反射面成为向像侧凸的反射面，第二透射面成为向物体侧凸的透射面。

开口光圈s和第三透镜组g3位于共通光路上。

在实施例3的广角光学系统中，第三透镜组g3具有沿着光轴移动的透镜。具体地说，双凹负透镜l6沿着光轴移动。另外，在从广角端向远摄端变焦时，双凹负透镜l6向远离第二透镜组g2的方向移动。

通过双凹负透镜l6的移动改变广角光学系统的倍率，因此观察视场变化。另外，通过双凹负透镜l6的移动，在第一光学系统中，在远摄端时到最近物体的距离比在广角端时到最近物体的距离短。因此，在前方物体的观察中，通过变为远摄端，能够观察到更接近光学系统的场所。

实施例3所涉及的广角光学系统是变焦型的广角光学系统，但是也可以将双凹负透镜l6的位置固定在广角端的位置。通过这样，能够将实施例3所涉及的广角光学系统形成为单焦点型的广角光学系统。

(实施例4)

对于实施例4所涉及的广角光学系统进行说明。图13是表示实施例4所涉及的广角光学系统的截面结构的图，(a)是广角端时的截面结构图，(b)是远摄端时的截面结构图。

实施例4所涉及的广角光学系统是变焦光学系统。在实施例4所涉及的广角光学系统的广角端，还进行第二光学系统中的成像。在图4的(b)中例示了第二光学系统的第二透镜组中的光学面和间隔。因此，省略了使用r’、d’的记载。

图14是实施例4所涉及的广角光学系统的广角端时的第一光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω＝71°，在(b)和(g)中ω＝60°，在(c)和(h)中ω＝45°，在(d)和(i)中ω＝30°，在(e)和(j)中ω＝0°。

图15是实施例4所涉及的广角光学系统的广角端时的第二光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω’＝114°，在(b)和(g)中ω’＝104°，在(c)和(h)中ω’＝94°，在(d)和(i)中ω’＝86°，在(e)和(j)中ω’＝76°。

图16是实施例4所涉及的广角光学系统的远摄端时的第一光学系统中的像差图，在(a)和(f)中ω＝70°，在(b)和(g)中ω＝60°，在(c)和(h)中ω＝45°，在(d)和(i)中ω＝30°，在(e)和(j)中ω＝0°。

如图13的(a)、(b)所示，实施例3的广角光学系统包括从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组g1、第二透镜组g2、开口光圈s以及具有正的折射力的第三透镜组g3。

第一透镜组g1包括物体侧为平面的平凹负透镜l1和使凸面朝向物体侧的正弯月透镜l2。

第二透镜组g2包括反射折射光学元件l3、使凸面朝向物体侧的负弯月透镜l4以及双凸正透镜l5。在此，将负弯月透镜l4与双凸正透镜l5接合。

第三透镜组g3包括使凸面朝向像侧的负弯月透镜l6、双凸正透镜l7、双凸正透镜l8、双凹负透镜l9以及使凸面朝向物体侧的正弯月透镜l10。在此，将双凸正透镜l8与双凹负透镜l9接合。

在第三透镜组g3的像侧配置有护罩玻璃c1和护罩玻璃c2。护罩玻璃c2是摄像元件的护罩玻璃。在护罩玻璃c2的像侧面形成前方物体的像、侧方物体的像。因此，摄像元件的摄像面位于护罩玻璃c2的像侧面。

非球面设置于反射折射光学元件l3的两面以及正弯月透镜l10的像侧面合计三个面。

反射折射光学元件l3具有第一面、第二面以及第三面。第一面为第一透镜组g1侧的面。第二面为第三透镜组g3侧的面。第三面形成在第一面与第二面之间。

第一面具有第一透射面和第一反射面。第一透射面以包含第一光路的光轴的方式形成。第一反射面为环状的反射面，形成在第一透射面的周围。

第二面具有第二透射面和第二反射面。第二透射面以包含第一光路的光轴的方式形成。第二反射面为环状的反射面，形成在第二透射面的周围。

第三面具有第三透射面。第三透射面是圆锥台的侧面。圆锥台的顶点位于比第一透镜组g1更靠前方物体侧的位置。

第一透镜组、第一透射面以及第二透射面从前方物体侧起依次位于第一光路上。第一面和第二面均使凸面朝向物体侧，因此在第一光路中，反射折射光学元件l3作为负弯月透镜发挥功能。

第三透射面、第二反射面、第一反射面以及第二透射面从侧方物体侧起依次位于第二光路上。第三透射面成为平面，第二反射面成为向物体侧凸的反射面，第二反射面成为向像侧凸的反射面，第二透射面成为向物体侧凸的透射面。

开口光圈s和第三透镜组g3位于共通光路上。

在实施例4的广角光学系统中，第三透镜组g3具有沿着光轴移动的透镜。具体地说，双凸正透镜l7沿着光轴移动。另外，在从广角端向远摄端变焦时，双凸正透镜l7向靠近第二透镜组g2的方向移动。

通过双凸正透镜l7的移动来改变广角光学系统的倍率，因此观察视场变化。另外，通过双凸正透镜l7的移动，由此在第一光学系统中，在远摄端时到最近物体的距离比在广角端时到最近物体的距离短。因此，在前方物体的观察中，通过变为远摄端，能够观察到更接近光学系统的场所。

实施例4所涉及的广角光学系统是变焦型的广角光学系统，但是也可以将双凸正透镜l7的位置固定在广角端的位置。通过这样，能够将实施例4所涉及的广角光学系统形成为单焦点型的广角光学系统。

以下示出上述各实施例的数值数据。在面数据中，r、r’表示各面的曲率半径，d、d’表示各光学构件的壁厚或空气间隔，nd表示各光学构件的针对d线的折射率，vd表示各光学构件的针对d线的阿贝数。在各种数据中，f表示第一光学系统整个系统的焦距，ω表示第一光学系统中的最大半视角，ω’表示第二光学系统中的半视角，fno.表示光圈值，ih表示第一光学系统中的最大像高，ih’表示第二光学系统中的最大像高，od表示物距，△表示从反射折射光学元件的物体侧面到圆锥台的顶点的距离，α表示顶角，we表示广角端，te表示远摄端。另外，r、r’、d、d’、f、ih、ih’、od、△的单位为mm。另外，ω、ω’、α的单位为°。另外，在第二光学系统中，侧方物体位于与光轴正交的方向上。

另外，在取光轴方向为z、取与光轴正交的方向为y、将圆锥系数设为k、将非球面系数设为a4、a6、a8、a10时，用下式来表示非球面形状。

z＝(y²/r)/[1+{1-(1+k)(y/r)²}^1/2]

+a4y⁴+a6y⁶+a8y⁸+a10y¹⁰

另外，在非球面系数中，“e-n”(n为整数)表示“10^-n”。此外，这些各值的记号在后述的实施例的数值数据中也是相同的。

数值实施例1

单位mm

第一光学系统

面数据

非球面数据

第五面

k＝0

a4＝-0.594274e-01，a6＝0.314951e-01，a8＝-0.806989e-02，a10＝0

第六面

k＝-0.617507

a4＝-0.139675e+00，a6＝-0.502184e-02，a8＝0.186987e-01，a10＝-0.582054e-02

第十九面

k＝0

a4＝0.159249e-01，a6＝0.727058e-01，a8＝-0.600000e-01，a10＝0.245353e-01

各种数据

第二光学系统

第二面和第三面是反射面。关于第二光学系统的比第六面更靠像侧的面，记载了第一光学系统的第九面～第二十二面的数值，因此面编号不连续。

面数据

非球面数据

第二面

k＝-0.617507

a4＝-0.139675e+00，a6＝-0.502184e-02，a8＝0.186987e-01，a10＝-0.582054e-02

第三面

k＝0

a4＝-0.594274e-01，a6＝0.314951e-01，a8＝-0.806989e-02，a10＝0

第四面

k＝-0.617507

a4＝-0.139675e+00，a6＝-0.502184e-02，a8＝0.186987e-01，a10＝-0.582054e-02

第十九面

k＝0

a4＝0.159249e-01，a6＝0.727058e-01，a8＝-0.600000e-01，a10＝0.245353e-01

各种数据

数值实施例2

单位mm

第一光学系统

面数据

非球面数据

第五面

k＝0

a4＝-0.594274e-01，a6＝0.314951e-01，a8＝-0.806989e-02，a10＝0

第六面

k＝-0.617507

a4＝-0.139675e+00，a6＝-0.502184e-02，a8＝0.186987e-01，a10＝-0.582054e-02

第十九面

k＝0

a4＝0.159249e-01，a6＝0.727058e-01，a8＝-0.600000e-01，a10＝0.245353e-01

各种数据

第二光学系统

与实施例1的第二光学系统相同，因此省略数据的记载。

数值实施例3

单位mm

第一光学系统

面数据

非球面数据

第五面

k＝0

a4＝-0.162812e-01，a6＝0.863083e-02，a8＝-0.217514e-02，a10＝0

第六面

k＝-0.373424

a4＝-0.475711e-02，a6＝-0.395806e-01，a8＝0.150952e-01，a10＝-0.224984e-02

第十九面

k＝0

a4＝0.353194e-01，a6＝-0.182054e-02，a8＝0.520470e-05，a10＝0.149364e-02

各种数据

第二光学系统

第二面和第三面是反射面。关于第二光学系统的比第七面更靠像侧的面，记载了第一光学系统的第十面～第二十二面的数值，因此面编号不连续。

面数据

非球面数据

第二面

k＝-0.373424

a4＝-0.475711e-02，a6＝-0.395806e-01，a8＝0.150952e-01，a10＝-0.224984e-02

第三面

k＝0

a4＝-0.162812e-01，a6＝0.863083e-02，a8＝-0.217514e-02，a10＝0

第四面

k＝-0.373424

a4＝-0.475711e-02，a6＝-0.395806e-01，a8＝0.150952e-01，a10＝-0.224984e-02

第十九面

k＝0

a4＝0.353194e-01，a6＝-0.182054e-02，a8＝0.520470e-05，a10＝0.149364e-02

各种数据

数值实施例4

单位mm

第一光学系统

面数据

非球面数据

第五面

k＝0

a4＝-0.848532e-04，a6＝0.582300e-03，a8＝-0.504512e-03，a10＝0

第六面

k＝-0.326206

a4＝-0.239027e-01，a6＝-0.281927e-01，a8＝0.141001e-01，a10＝-0.278028e-02

第十九面

k＝0

a4＝0.273885e-01，a6＝0.311887e-01，a8＝-0.297459e-01，a10＝0.128331e-01

各种数据

第二光学系统

第二面和第三面是反射面。关于第二光学系统的比第七面更靠像侧的面，记载了第一光学系统的第十面～第二十二面的数值，因此面编号不连续。

面数据

非球面数据

第二面

k＝-0.326206

a4＝-0.239027e-01，a6＝-0.281927e-01，a8＝0.141001e-01，a10＝-0.278028e-02

第三面

k＝0.000000

a4＝-0.848532e-04，a6＝0.582300e-03，a8＝-0.504512e-03，a10＝0

第四面

k＝-0.326206

a4＝-0.239027e-01，a6＝-0.281927e-01，a8＝0.141001e-01，a10＝-0.278028e-02

第十九面

k＝0

a4＝0.273885e-01，a6＝0.311887e-01，a8＝-0.297459e-01，a10＝0.128331e-01

各种数据

接着，列举各实施例中的条件式(1)～(7)的值。“-(连字符)”表示没有符合的结构。

本发明的广角光学系统包括以下的广角光学系统。

(附注项1)

一种广角光学系统，具有供来自前方物体的光通过的第一光路、供来自侧方物体的光通过的第二光路以及供来自前方物体的光和来自侧方物体的光通过的共通光路，该光学系统的特征在于，

具备从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组、具有反射折射光学元件的第二透镜组、开口光圈以及具有正的折射力的第三透镜组，

第一透镜组包括正透镜和负透镜，

反射折射光学元件具有第一面、第二面以及形成在第一面与第二面之间的第三面，

第一面具有第一透射面和第一反射面，

第一透射面以包含第一光路的光轴的方式形成，

第一反射面为环状的反射面，形成在第一透射面的周围，

第二面具有第二透射面和第二反射面，

第二透射面以包含第一光路的光轴的方式形成，

第二反射面为环状的反射面，形成在第二透射面的周围，

第三面具有第三透射面，

第三透射面是圆锥台的侧面，

圆锥台的顶点位于比第一透镜组更靠前方物体侧的位置，

第一透镜组、第一透射面以及第二透射面从前方物体侧起依次位于第一光路上，

第三透射面、第二反射面、第一反射面以及第二透射面从侧方物体侧起依次位于第二光路上，

开口光圈和第三透镜组位于共通光路上，

向第三透射面入射的所有光束的由反射折射光学元件产生的倍率色像差的产生方向为相同的方向。

(附注项2)

根据附注项1所记载的广角光学系统，其特征在于，通过第一光路的所有光束和通过第二光路的所有光束的倍率色像差的产生方向相同。

(附注项3)

一种广角光学系统，具有供来自前方物体的光通过的第一光路、供来自侧方物体的光通过的第二光路以及供来自前方物体的光和来自侧方物体的光通过的共通光路，该光学系统的特征在于，

具备从前方物体侧起依次配置的具有负的折射力的第一透镜组、具有反射折射光学元件的第二透镜组、开口光圈以及具有正的折射力的第三透镜组，

第一透镜组包括正透镜和负透镜，

反射折射光学元件具有第一面、第二面以及形成在第一面与第二面之间的第三面，

第一面具有第一透射面和第一反射面，

第一透射面以包含第一光路的光轴的方式形成，

第一反射面为环状的反射面，形成在第一透射面的周围，

第二面具有第二透射面和第二反射面，

第二透射面以包含第一光路的光轴的方式形成，

第二反射面为环状的反射面，形成在第二透射面的周围，

第三面具有第三透射面，

第三透射面是圆锥台的侧面，

圆锥台的顶点位于比第一透镜组更靠前方物体侧的位置，

第一透镜组、第一透射面以及第二透射面从前方物体侧起依次位于第一光路上，

第三透射面、第二反射面、第一反射面以及第二透射面从侧方物体侧起依次位于第二光路上，

开口光圈和第三透镜组位于共通光路上，

向第三透射面入射的所有光束的入射角度为相同的符号。

产业上的可利用性

如以上那样，本发明对于良好地校正了倍率色像差的广角光学系统是有用的。

附图标记说明

g1：第一透镜组；g2：第二透镜组；g3：第三透镜组；l1～l10：透镜；cl1、cl2：接合透镜；s：亮度光圈；c1、c2：护罩玻璃；i：像面；op1：第一光路；op2：第二光路；op3：共通光路；r1：第一面；r2：第二面；r3：第三面；r1t：第一透射面；r1r：第一反射面；r2t：第二透射面；r2r：第二反射面；r3t：第三透射面；cc1：圆锥；cc2：小圆锥；cc3：圆锥台；chωl、chωh：主光线；n：法线；θk：第二光路中的最小的半视角；α：顶角；al、ar：区域；ax：光轴。