Imaging optical device

Abstract

An imaging optical device capable of achieving clear imaging by preventing occurrence of stray light on an optical path even in a configuration in which the optical path is repeatedly reflected and refracted a plurality of times is provided. The imaging optical device includes: a lens group that has an optically positive focal length toward an image forming surface; and a reflective optical element that does not have a focal length between the lens group and the image forming surface, in which the reflective optical element includes a first prism and a second prism, an emission surface of the first prism and an incident surface of the second prism are disposed so as to face each other while being spaced apart from each other, an aperture formed using a light shielding plate in which an opening capable of transmitting light is formed is disposed between the emission surface of the first prism and the incident surface of the second prism, and the imaging optical device satisfies following Formula (1) : 0.7 < H / |D1 -D2| < 3.2 ···Formula (1) in which D1 represents a length of a first virtual line extending from a center of the image forming surface and intersecting an optical axis of the lens group at a right angle, D2 represents an interval between a second virtual line extending from a center of the opening of the aperture in parallel to the optical axis of the lens group and the optical axis of the lens group, and H represents a height of the reflective optical element along the optical axis of the lens group.

Description

IMAGING OPTICAL DEVICEFIELD OF THE INVENTION

[0001] The present disclosure relates generally to wireless communications, and in particular to methods and apparatuses for communication in a communication network.BACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] With the recent spread of portable communication devices represented by smartphones, requirements for imaging lenses are also diversified. A size of an imaging lens module affects a size of a product to be mounted. Therefore, it is desired to improve lens performance of the imaging lens while maintaining a small module thickness. Specifically, it is desirable that the imaging lens has a wide angle, a telephoto angle, a large aperture, and improved optical performance.

[0003] In recent years, a multi-camera system has become the mainstream of imaging devices mounted on smartphones, and in a smartphone product group, a hybrid zoom lens plays a major role in differentiation from products of other companies. For example, there are many opportunities of experiences that users can enjoy, such as visually recognizing and photographing a distant subject and photographing scenery or heavenly bodies in a trip, an athletic meet, or the like.

[0004] Currently, as an imaging optical device used for an imaging lens module having such a zoom lens function, an imaging optical system having a reflection on a 45-degree reflection surface of a prism is used in order to reduce a height of a lens unit for telescopic lenses of smartphones (see, for example, Chinese Patent No. 104898353) .SUMMARY OF THE INVENTION

[0005] Hitherto, in the periscope type imaging optical system as disclosed in Chinese Patent No. 104898353, the rectangular prism having no refractive power is used. However, in a configuration in which an optical path is reflected and refracted a plurality of times by such a rectangular prism to secure a focal length, there is a problem that stray light is likely to occur in the middle of the complicated optical path. When the stray light occurs in the middle of the optical path, there is a possibility that defects such as flare and ghost may occur on an image forming surface, which becomes an obstacle to achieving clear imaging.

[0006] The present invention has been made in view of such a technical background, and an object of the present invention is to provide an imaging optical device capable of achieving clear imaging by preventing occurrence of stray light on an optical path even in a configuration in which the optical path is repeatedly reflected and refracted a plurality of times.

[0007] In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.

[0008] (1) An imaging optical device including: a lens group that has an optically positive focal length toward an image forming surface; and a reflective optical element that does not have a focal length between the lens group and the image forming surface, in which the reflective optical element includes a first prism and a second prism, an emission surface of the first prism and an incident surface of the second prism are disposed so as to face each other while being spaced apart from each other, an aperture formed using a light shielding plate in which an opening capable of transmitting light is formed is disposed between the emission surface of the first prism and the incident surface of the second prism, and 0.7 < H  / |D1 -D2| < 3.2 ···Formula (1) in which D1 represents a length of a first virtual line extending from a center of the image forming surface and  intersecting an optical axis of the lens group at a right angle, D2 represents an interval between a second virtual line extending from a center of the opening of the aperture in parallel to the optical axis of the lens group and the optical axis of the lens group, and H represents a height of the reflective optical element along the optical axis of the lens group.

[0009] (2) The imaging optical device according to (1) , in which the image forming surface is an incident surface of an imaging element.

[0010] (3) The imaging optical device according to (1) or (2) , in which the light shielding plate is disposed so as to be spaced from the emission surface of the first prism and the incident surface of the second prism.

[0011] (4) The imaging optical device according to any one of (1) to (3) , in which at least one of the first prism and the second prism has two total internal reflection surfaces.

[0012] (5) The imaging optical device according to any one of (1) to (4) , in which a refractive index of a material of the first prism and the second prism is 1.60 or more.

[0013] (6) The imaging optical device according to any one of (1) to (5) , in which D1 in Formula (1) is 0.05 mm or more.

[0014] (7) The imaging optical device according to any one of (1) to (6) , in which a rearmost lens on an emission side in the lens group has a concaved shape with respect to an incident surface of the first prism.

[0015] (8) The imaging optical device according to any one of (1) to (7) , in which a frontmost lens on an incident side in the lens group has a convex shape toward the incident side.

[0016] (9) The imaging optical device according to any one of (1) to (8) , in which the lens group includes at least one positive meniscus lens.

[0017] (10) The imaging optical device according to any one of (1) to (9) , in which an angle of a field of view of the imaging optical device is 40° or less.

[0018] According to the present invention, it is possible to provide an imaging optical device capable of achieving clear imaging by preventing occurrence of stray light on an optical path even in a configuration in which the optical path is repeatedly reflected and refracted a plurality of times.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0019] FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an imaging optical device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an imaging optical device according to a second embodiment of the  present invention; and FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an imaging optical device according to a third embodiment of the present  invention. FIG. 4 (A) is a configuration diagram of a side view of an optical configuration of an imaging optical device of an  example 1. FIG. 4 (B) is a configuration diagram of a top view of the optical configuration of the imaging optical device of the  example 1. FIG. 5 shows a graph showing axial longitudinal aberration of each wavelength of an optical system of the imaging  optical device of the example 1. FIG. 6 shows a graph showing image plane aberration and distortion aberration of each wavelength of an optical  system of the imaging optical device of the example 1. FIG. 7 (A) is a configuration diagram of a side view of an optical configuration of an imaging optical device of an  example 2. FIG. 7 (B) is a configuration diagram of a top view of the optical configuration of the imaging optical device of the  example 2. FIG. 8 shows a graph showing axial longitudinal aberration of each wavelength of an optical system of the imaging  optical device of the example 2. FIG. 9 shows a graph showing image plane aberration and distortion aberration of each wavelength of an optical  system of the imaging optical device of the example 2. FIG. 10 (A) is a configuration diagram of a side view of an optical configuration of an imaging optical device of an  example 3. FIG. 10 (B) is a configuration diagram of a top view of the optical configuration of the imaging optical device of the  example 3. FIG. 11 shows a graph showing axial longitudinal aberration of each wavelength of an optical system of the imaging  optical device of the example 3. FIG. 12 shows a graph showing image plane aberration and distortion aberration of each wavelength of an optical  system of the imaging optical device of the example 3.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0020] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that, in the drawings used in the following description, characteristic portions may be illustrated in an enlarged manner for convenience in order to facilitate understanding of features, and dimensional ratios and the like of the respective components are not necessarily the same as actual ones. In addition, materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not necessarily limited thereto, and can be appropriately changed and implemented without changing the effects thereof.

[0021] [Imaging Optical Device: First Embodiment] FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an imaging optical device according to a first embodiment of the present  invention. Note that, in the configuration diagrams of the respective embodiments, only a center optical axis of incident light flux is indicated by a dotted line in order to clearly indicate an optical path of the incident light flux.

[0022] An imaging optical device 1 according to the present embodiment includes an optical system 5 including a lens group 10 that has an optically positive focal length toward an image forming surface (incident surface) im, and at least one reflective optical element 20 that does not have a focal length between the lens group 10 and the image forming surface im, and an imaging element 6 forming the image forming surface im.

[0023] It is sufficient if an angle θ of a field of view (FOV) of the imaging optical device 1 according to the present embodiment is in a range of 4° or more and 40° or less. In a case where the angle of the field of view is 40° or less, it is classified as a telephoto lens, and both a small size and a large zoom viewing angle of 1 / 3 inch or more can be achieved at the same time. Further, the angle of the field of view between 5° and 25° provides more advantageous effect, and the angle of the field of view between 5° and 15° provides further advantageous effect.

[0024] The lens group 10 faces an emission surface Q7 of a subject-side prism 7 that refracts imaging light M of an object Ob that is a subject at a right angle, for example, and includes three lenses (lens elements) of a first lens 10A, a second lens 10B, and a third lens 10C that are lens elements in order from a subject-side prism 7 side.

[0025] Among the lenses included in the lens group 10, the first lens 10A, which is the frontmost lens on an incident side where the imaging light M is incident, is a lens having positive refractive power and having a convex shape protruding toward the subject-side prism 7.

[0026] In addition, the third lens 10C, which is the rearmost lens on an emission side, is a lens having a concave shape recessed with respect to an incident surface Q1 of a first prism 25 described below.

[0027] The second lens 10B disposed between the first lens 10A and the third lens 10C is a positive meniscus lens that collects the imaging light by decreasing a focal length.

[0028] It is sufficient if such a lens group 10 includes at least two or more lens elements, and the number of lens elements may be two or more, and is not limited to a specific number. The optical system 5 may be configured to adjust a focal position of the imaging optical device 1 by moving some or all of the lens elements of the lens group 10 in an optical axis direction, or may be configured such that all the lens elements of the lens group 10 are fixed at regular positions in the optical axis direction and the focal position is constant.

[0029] The reflective optical element 20 disposed downstream of the lens group 10 includes at least the first prism (first reflective optical element) 25, a second prism 26 (second reflective optical element) facing the image forming surface im, and an aperture 22 disposed between the first prism 25 and the second prism 26.

[0030] Each of the first prism 25 and the second prism 26 may be made of an optical glass material having a refractive index of 1.60 or more. When a refractive index of the first prism 25 and the second prism 26 is Np, and a refractive index of air is 1, the incident angle θ, which satisfies the total reflection on light incident surfaces in the first prism 25 and the second prism 26 is θ > sin-1 (1 / Np) . The larger the refractive index Np of the first prism 25 and the second prism 26 is, the smaller the incident angle θ, which satisfies the total reflection, is, and therefore miniaturizations of entire prisms and the imaging optical device 1 are provided.

[0031] In a case where a light beam is incident at a right angle with respect to each internal constituent surface (inner surface) , the first prism 25 and the second prism 26 transmit (emit) the light beam. In a case where the light beam is incident at an angle more inclined than the right angle with respect to each internal constituent surface (inner surface) , and an outer surface side is an air layer, a total internal reflection (TIR) condition is satisfied, and the first prism 25 and the second prism 26 totally reflect the light beam.

[0032] The first prism 25 according to the present embodiment has a triangular cross section and has the incident surface Q1 facing the third lens 10C of the lens group 10, three inner surfaces of a first inner surface A1, a second inner surface A2, and a third inner surface A3, and an emission surface Q2. Among the surfaces, the incident surface Q1 and the third inner surface A3 are names respectively corresponding to an outer surface side (incident surface Q1) and an inner surface side (third inner surface A3) of a specific surface of the first prism 25. The emission surface Q2 and the first inner surface A1 are names respectively corresponding to an outer surface side (emission surface Q2) and an inner surface side (first inner surface A1) of another specific surface of the first prism 25.

[0033] The imaging light M incident on the incident surface Q1 of the first prism 25 at an angle of 90° propagates in the first prism 25, is incident on the first inner surface A1 at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies the TIR condition, and is reflected toward the second inner surface A2 at an angle of approximately 90°.

[0034] Next, the imaging light M reflected by the first inner surface A1 in the first prism 25 propagates in the first prism 25, is incident on the second inner surface A2 at an angle inclined by, for example, 22.5°. A metal film, or the like is deposited on an outer surface corresponding to the second inner surface A2, and the second inner surface A2 is a reflection surface. Therefore, the imaging light M is reflected toward the third inner surface A3 at an angle of approximately 45°. In addition to deposition of such a metal film, a dielectric multiple-layer film can be further deposited to form an enhanced reflection surface.

[0035] Next, the imaging light M reflected by the second inner surface A2 in the first prism 25 propagates in the first prism 25, is incident on the third inner surface A3 (an inner side surface of the incident surface Q1) at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies the TIR condition, and is reflected toward the first inner surface A1 at an angle of approximately 90°.

[0036] Then, since the imaging light M incident on the first inner surface A1 again is incident on the first inner surface A1 at an angle of, for example, 90°, the imaging light M does not satisfy the TIR condition and is emitted from the emission surface Q2 to the outside of the first prism 25 as it is.

[0037] The emission surface Q2 of the first prism 25 and an incident surface Q3 of the second prism 26 according to the present embodiment are disposed so as to be spaced apart from each other while maintaining a predetermined gap, and the aperture 22 is formed so as to spread in the gap. The aperture 22 is formed using, for example, a light shielding plate that is a plate-shaped light shielding material as a whole, and an opening 22a is formed so as to be aligned with an emission position of the imaging light M emitted from the emission surface Q2 of the first prism 25.

[0038] Such an aperture 22 can be disposed at a predetermined interval (air layer) without being in contact with each of the emission surface Q2 of the first prism 25 and the incident surface Q3 of the second prism 26. The aperture 22 may be held by contacting with the emission surface Q2 of the first prism 25 or the incident surface Q3 of the second prism 26 at an edge.

[0039] It is sufficient if the aperture 22 is formed to have a size that covers at least the entire emission surface Q2 of the first prism 25 and preferably covers the entire incident surface Q3 of the second prism 26. Such an aperture 22 prevents stray light that degrades image quality from being incident on the second prism 26.

[0040] The imaging light M emitted from the emission surface Q2 of the first prism 25 passes through the aperture 22 via the opening 22a and is incident on the incident surface Q3 of the second prism 26.

[0041] The second prism 26 according to the present embodiment has a trapezoidal cross section and has the incident surface Q3 facing the emission surface Q2 of the first prism 25, three reflection-related internal surfaces of a fourth inner surface A4, a fifth inner surface A5, and a sixth inner surface A6, and an emission surface Q4. Among the surfaces, the incident surface Q1 and the fifth inner surface A5 are names respectively corresponding to an outer surface side (incident surface Q3) and an inner surface side (fifth inner surface A5) of a specific surface of the second prism 26. The emission surface Q4 and the sixth inner surface A6 are names respectively corresponding to an outer surface side (emission surface Q4) and an inner surface side (sixth inner surface A6) of another specific surface of the second prism 26.

[0042] The imaging light M incident on the incident surface Q3 of the second prism 26 at an angle of 90° propagates in the second prism 26, is incident on the fourth inner surface A4 at an angle inclined by, for example, 22.5°. A metal film, or the like is deposited on an outer surface corresponding to the fourth inner surface A4, and the fourth inner surface A4 is a reflection surface. Therefore, the imaging light M is reflected toward the fifth inner surface A5 at an angle of approximately 45°. In addition to deposition of such a metal film, a dielectric multiple-layer film can be further deposited to form an enhanced reflection surface.

[0043] Next, the imaging light M reflected by the fourth inner surface A4 in the second prism 26 propagates in the second prism 26, is incident on the fifth inner surface A5 at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies the TIR condition, and is reflected toward the sixth inner surface A6 at an angle of approximately 90°.

[0044] Next, since the imaging light M reflected by the fifth inner surface A5 in the second prism 26 propagates in the second prism 26 and is incident on the sixth inner surface A6 (an inner side surface of the incident surface Q1) at an angle of, for example, 90°, the imaging light M does not satisfy the TIR condition and is emitted from the emission surface Q4 to the outside of the second prism 26, that is, the outside of the optical system 5 as it is.

[0045] It is sufficient if the imaging element 6 includes, for example, a known imaging element such as a charge-coupled device (CCD) sensor or a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) sensor, and the imaging light M including an image of the object Ob incident on the lens group 10 is formed on the image forming surface im that is a light receiving surface.

[0046] An infrared cut filter is preferably further formed between the emission surface Q4 of the second prism 26 and the image forming surface im of the imaging element 6. As a result, an influence of infrared rays on the image formed on the image forming surface im can be reduced.

[0047] In the imaging optical device 1 according to the present embodiment having the above configuration, the lens group 10 and the image forming surface im of the imaging element 6 are arranged such that a positional relationship between the lens group 10 and the opening 22a of the aperture 22 is as follows.

[0048] That is, the lens group 10, the first prism 25, the second prism 26, the aperture 22, and the image forming surface im of the imaging element 6 are arranged such that D1, D2, and H satisfy the following Formula (1) , in which D1 represents a length of a first virtual line L1 extending from the center of the image forming surface im of the imaging element 6 and intersecting an optical axis P of the lens group 10 at a right angle, D2 represents an interval between a second virtual line L2 extending from the center of the opening 22a of the aperture 22 in parallel to the optical axis P of the lens group 10 and the optical axis P of the lens group 10, and H represents a height of the reflective optical element 20 along the optical axis P of the lens group 10. 0.7 < H  / |D1 -D2| < 3.2 ··· (1)

[0049] In the imaging optical device 1 according to the present embodiment, the height H of the reflective optical element 20 is a distance between the incident surface Q1 (third inner surface A3) of the first prism 25 and the emission surface Q4 (sixth inner surface A6) of the second prism 26 along the optical axis P of the lens group 10.

[0050] With the imaging optical device 1 according to the present embodiment as described above, the light-shielding aperture 22 having the opening 22a is disposed between the first prism 25 and the second prism 26 included in the reflective optical element 20, and further, the lens group 10, the first prism 25, the second prism 26, the aperture 22, and the imaging element 6 included in the imaging optical device 1 are arranged so as to satisfy Formula (1) described above, whereby it is possible to prevent stray light that may occur while the imaging light M is reflected in the first prism 25 or the second prism 26 a plurality of times to secure an optical path length from being incident on the image forming surface im of the imaging element 6.

[0051] The following equations (2) to (4) show more preferable conditions within the range of the above equation (1) . Further advantageous effect can be achieved by satisfying the following condition equation (2) : 1.0 < H  / |D1 -D2| < 3.0 ··· (2)

[0052] Further advantageous effect can be achieved by satisfying the following condition equation (3) : 1.3 < H  / |D1 -D2| < 2.9 ··· (3)

[0053] Further advantageous effect can be achieved by satisfying the following condition equation (4) : 1.6 < H  / |D1 -D2| < 2.8··· (4)

[0054] As a result, it is possible to implement the imaging optical device 1 capable of obtaining a captured image with high image quality without a possibility of occurrence of problems such as flare and ghost caused by the incidence of the stray light on the image forming surface im.

[0055] In the present embodiment, a cross-sectional shape of the first prism 25 is a triangle, and a cross-sectional shape of the second prism 26 is a trapezoid. However, the shapes of the first prism 25 and the second prism 26 are not limited thereto, and may be any shape as long as the first prism 25 and the second prism 26 can internally reflect the incident imaging light to secure the optical path length.

[0056] In addition, an anti-shake compensation function can be added to the imaging optical device 1. The anti-shale compensation function of the imaging optical device 1 rotates the subject-side prism 7 around at least one direction axis of a first direction Z, a second direction Y, and a third direction X perpendicular to the first direction Z and the second direction Y. In the present embodiment, the first direction Z refers to a direction parallel to the optical axis of the imaging light M incident on the imaging plane im of the imaging element 6. The second direction Y refers to a direction perpendicular to the first direction Z and the third direction X, respectively. The third direction X refers to a direction perpendicular to the first direction Z and the second direction Y. In the embodiment of the present invention, the subject-side prism 7 is driven and moved by a conventional anti-shake control mechanism (e.g., a motor) . The anti-shake of the optical lenses is provided and is advantageous for improving the imaging quality of the imaging optical device 1.

[0057] Furthermore, optical vibration isolation of the imaging optical device 1 can be achieved by allowing a support (not illustrated) that supports the imaging element 6 to move in a direction perpendicular to an optical axis of the imaging light M incident on the image forming surface im. For example, the anti-shake function can be added to the imaging optical device 1 by a device that allows shaking in a direction perpendicular to an optical axis of the imaging element 6.

[0058] [Imaging Optical Device: Second Embodiment]  FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an imaging optical device according to a second embodiment of the  present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant  description is omitted. An imaging optical device 2 according to the present embodiment includes an optical system 5 including a lens group  10 that has an optically positive focal length toward an image forming surface (incident surface) im, and at least one reflective optical element 30 that does not have a focal length between the lens group 10 and the image forming surface im, and an imaging element 6 forming the image forming surface im.

[0059] The reflective optical element 30 includes at least a first prism (first reflective optical element) 35, a second prism 36 (second reflective optical element) facing the image forming surface im, and an aperture 22 disposed in a gap between an emission surface Q12 of the first prism 35 and an incident surface Q13 of the second prism 36.

[0060] The first prism 35 according to the present embodiment has an inverted trapezoidal cross section and has an incident surface Q11 facing a third lens 10C of the lens group 10, two reflection-related internal surfaces of a first inner surface A11 and a second inner surface A12, and the emission surface Q12. Among the surfaces, the emission surface Q12 and the first inner surface A11 are names respectively corresponding to an outer surface side (emission surface Q12) and an inner surface side (first inner surface A11) of a specific surface of the first prism 35.

[0061] Imaging light M incident on the incident surface Q11 of the first prism 35 at an angle of 90° propagates in the first prism 35, is incident on the first inner surface A11 at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies a TIR condition, and is reflected toward the second inner surface A12 at an angle of approximately 90°.

[0062] Next, the imaging light M reflected by the first inner surface A11 in the first prism 35 propagates in the first prism 35, is incident on the second inner surface A12 at an angle inclined by, for example, 22.5°. A metal film, or the like is deposited on an outer surface corresponding to the second inner surface A12, and the second inner surface A12 is a reflection surface. Therefore, the imaging light M is reflected again toward the first inner surface A11 at an angle of approximately 45°. In addition to deposition of such a metal film, a dielectric multiple-layer film can be further deposited to form an enhanced reflection surface.

[0063] Next, since the imaging light M reflected by the second inner surface A12 in the first prism 35 propagates in the first prism 35 and is incident on the first inner surface A11 (an inner side surface of the emission surface Q12) at an angle of, for example, 90°, the imaging light M does not satisfy the TIR condition and is emitted from the emission surface Q12 to the outside of the first prism 35 as it is.

[0064] The imaging light M emitted from the emission surface Q12 of the first prism 35 passes through the aperture 22 via an opening 22a and is incident on the incident surface Q13 of the second prism 36.

[0065] The second prism 36 according to the present embodiment has a triangular cross section and has the incident surface Q13 facing the emission surface Q12 of the first prism 35, a fourth inner surface A14, a fifth inner surface A15, a sixth inner surface A16, and an emission surface Q14. Among the surfaces, the incident surface Q13 and the sixth inner surface A16 are names respectively corresponding to an outer surface side (incident surface Q13) and an inner surface side (sixth inner surface A16) of a specific surface of the second prism 36. The emission surface Q14 and the fourth inner surface A14 are names respectively corresponding to an outer surface side (emission surface Q14) and an inner surface side (fourth inner surface A14) of another specific surface of the second prism 36.

[0066] The imaging light M incident on the incident surface Q13 of the second prism 36 at an angle of 90° propagates in the second prism 36, is incident on the fourth inner surface A14 at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies the TIR condition, and is reflected toward the fifth inner surface A15 at an angle of approximately 90°.

[0067] Next, the imaging light M reflected by the fourth inner surface A14 in the second prism 36 propagates in the second prism 36, is incident on the fifth inner surface A15 at an angle inclined by, for example, 22.5°. A metal film, or the like is deposited on an outer surface corresponding to the fifth inner surface A15, and the fifth inner surface A15 is a reflection surface. Therefore, the imaging light M is reflected toward the sixth inner surface A16 at an angle of 45°. In addition to deposition of such a metal film, a dielectric multiple-layer film can be further deposited to form an enhanced reflection surface.

[0068] Next, the imaging light M reflected by the fifth inner surface A15 in the second prism 36 propagates in the second prism 36, is incident on the sixth inner surface A16 (the inner side surface of the incident surface Q13) at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies the TIR condition, and is reflected toward the fourth inner surface A14 (an inner side surface of the emission surface Q14) at an angle of approximately 90°.

[0069] Next, since the imaging light M reflected by the sixth inner surface A16 in the second prism 36 propagates in the second prism 36 and is incident on the fourth inner surface A14 (the inner side surface of the emission surface Q14) at an angle of, for example, 90°, the imaging light M does not satisfy the TIR condition and is emitted from the emission surface Q14 to the outside of the second prism 36, that is, the outside of the optical system 5 as it is.

[0070] Then, the imaging light M emitted to the outside of the optical system 5 is incident on the image forming surface im of the imaging element 6 and forms an image on the image forming surface im.

[0071] Also in the imaging optical device 2 according to the present embodiment having the above configuration, the lens group 10 and the image forming surface im of the imaging element 6 are arranged such that a positional relationship between the lens group 10 and the opening 22a of the aperture 22 is as follows.

[0072] That is, the lens group 10, the first prism 35, the second prism 36, the aperture 22, and the image forming surface im of the imaging element 6 are arranged such that D1, D2, and H satisfy the following Formula (1) , in which D1 represents a length of a first virtual line L1 extending from the center of the image forming surface im of the imaging element 6 and intersecting an optical axis P of the lens group 10 at a right angle, D2 represents an interval between a second virtual line L2 extending from the center of the opening 22a of the aperture 22 in parallel to the optical axis P of the lens group 10 and the optical axis P of the lens group 10, and H represents a height of the reflective optical element 30 along the optical axis P of the lens group 10. 0.7 < H / D1 -D2 < 3.2 ··· (1)

[0073] With the imaging optical device 2 according to the present embodiment as described above, the light-shielding aperture 22 having the opening 22a is disposed between the first prism 35 and the second prism 36 included in the reflective optical element 30, and further, the lens group 10, the first prism 35, the second prism 36, the aperture 22, and the imaging element 6 included in the imaging optical device 1 are arranged so as to satisfy Formula (1) described above, whereby it is possible to prevent stray light that may occur while the imaging light M is reflected in the first prism 35 or the second prism 36 a plurality of times to secure an optical path length from being incident on the image forming surface im of the imaging element 6.

[0074] As a result, it is possible to implement the imaging optical device 2 capable of obtaining a captured image with high image quality without a possibility of occurrence of problems such as flare and ghost caused by the incidence of the stray light on the image forming surface im.

[0075] [Imaging Optical Device: Third Embodiment]  FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an imaging optical device according to a third embodiment of the present  invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant  description is omitted. An imaging optical device 3 according to the present embodiment includes an optical system 5 including a lens group  10 that has an optically positive focal length toward an image forming surface (incident surface) im, and at least one reflective optical element 40 that does not have a focal length between the lens group 10 and the image forming surface im, and an imaging element 6 forming the image forming surface im.

[0076] The reflective optical element 40 includes at least a first prism (first reflective optical element) 45, a second prism 46 (second reflective optical element) facing the image forming surface im, and an aperture 22 disposed in a gap between an emission surface Q22 of the first prism 45 and an incident surface Q23 of the second prism 46.

[0077] The first prism 45 according to the present embodiment has a triangular cross section and has an incident surface Q21 facing a third lens 10C of the lens group 10, three reflection-related internal surfaces of a first inner surface A21, a second inner surface A22, and a third inner surface A23, and the emission surface Q22. Among the surfaces, the incident surface Q21 and the third inner surface A23 are names respectively corresponding to an outer surface side (incident surface Q21) and an inner surface side (third inner surface A23) of a specific surface of the first prism 45. In addition, the emission surface Q22 and the first inner surface A21 are names respectively corresponding to an outer surface side (emission surface Q22) and an inner surface side (first inner surface A21) of a specific surface of the first prism 45.

[0078] Imaging light M incident on the incident surface Q21 of the first prism 45 at an angle of 90° propagates in the first prism 45, is incident on the first inner surface A21 at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies a TIR condition, and is reflected toward the second inner surface A22 at an angle of approximately 90°.

[0079] Next, the imaging light M reflected by the first inner surface A21 in the first prism 45 propagates in the first prism 45, is incident on the second inner surface A22 at an angle inclined by, for example, 22.5°. A metal film, or the like is deposited on an outer surface corresponding to the second inner surface A22, and the second inner surface A22 is a reflection surface. Therefore, the imaging light M is reflected toward the third inner surface A23 at an angle of approximately 45°. In addition to deposition of such a metal film, a dielectric multiple-layer film can be further deposited to form an enhanced reflection surface.

[0080] Next, the imaging light M reflected by the second inner surface A22 in the first prism 45 propagates in the first prism 45, is incident on the third inner surface A23 (an inner side surface of the incident surface Q21) at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies the TIR condition, and is reflected toward the first inner surface A21 at an angle of approximately 90°.

[0081] Next, since the imaging light M reflected by the third inner surface A23 in the first prism 45 propagates in the first prism 45 and is incident on the first inner surface A21 (an inner side surface of the emission surface Q22) at an angle of, for example, 90°, the imaging light M does not satisfy the TIR condition and is emitted from the emission surface Q22 to the outside of the first prism 45 as it is.

[0082] The imaging light M emitted from the emission surface Q22 of the first prism 45 passes through the aperture 22 via an opening 22a and is incident on the incident surface Q23 of the second prism 46.

[0083] The second prism 46 according to the present embodiment has a triangular cross section and has the incident surface Q23 facing the emission surface Q22 of the first prism 45, a fourth inner surface A24, a fifth inner surface A25, a sixth inner surface A26, and an emission surface Q24. Among the surfaces, the incident surface Q23 and the sixth inner surface A26 are names respectively corresponding to an outer surface side (incident surface Q23) and an inner surface side (sixth inner surface A26) of a specific surface of the second prism 46. The emission surface Q24 and the fourth inner surface A24 are names respectively corresponding to an outer surface side (emission surface Q24) and an inner surface side (fourth inner surface A24) of another specific surface of the second prism 46.

[0084] The imaging light M incident on the incident surface Q23 of the second prism 46 at an angle of 90° propagates in the second prism 46, is incident on the fourth inner surface A24 (an inner side surface of the emission surface Q24) at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies the TIR condition, and is reflected toward the fifth inner surface A25 at an angle of approximately 90°.

[0085] Next, the imaging light M reflected by the fourth inner surface A24 in the second prism 46 propagates in the second prism 46, is incident on the fifth inner surface A25 at an angle inclined by, for example, 22.5°. A metal film, or the like is deposited on an outer surface corresponding to the fifth inner surface A25, and the fifth inner surface A25 is a reflection surface. Therefore, the imaging light M is reflected toward the sixth inner surface A26 (an inner surface corresponding to the incident surface Q23) at an angle of 45°. In addition to deposition of such a metal film, a dielectric multiple-layer film can be further deposited to form an enhanced reflection surface.

[0086] Next, the imaging light M reflected by the fifth inner surface A25 in the second prism 46 propagates in the second prism 46, is incident on the sixth inner surface A26 (the inner side surface of the incident surface Q23) at an angle inclined by, for example, 45°, satisfies the TIR condition, and is reflected toward the fourth inner surface A24 (the inner side surface of the emission surface Q24) at an angle of approximately 90°.

[0087] Next, since the imaging light M reflected by the sixth inner surface A26 (the inner side surface of the incident surface Q23) in the second prism 46 propagates in the second prism 46 and is incident on the fourth inner surface A24 (the inner side surface of the emission surface Q24) at an angle of, for example, 90°, the imaging light M does not satisfy the TIR condition and is emitted from the emission surface Q24 to the outside of the second prism 46, that is, the outside of the optical system 5 as it is.

[0088] Then, the imaging light M emitted to the outside of the optical system 5 is incident on the image forming surface im of the imaging element 6 and forms an image on the image forming surface im.

[0089] Also, in the imaging optical device 3 according to the present embodiment having the above configuration, the lens group 10 and the image forming surface im of the imaging element 6 are arranged such that a positional relationship between the lens group 10 and the opening 22a of the aperture 22 is as follows.

[0090] That is, the lens group 10, the first prism 45, the second prism 46, the aperture 22, and the image forming surface im of the imaging element 6 are arranged such that D1, D2, and H satisfy the following Formula (1) , in which D1 represents a length of a first virtual line L1 extending from the center of the image forming surface im of the imaging element 6 and intersecting an optical axis P of the lens group 10 at a right angle, D2 represents an interval between a second virtual line L2 extending from the center of the opening 22a of the aperture 22 in parallel to the optical axis P of the lens group 10 and the optical axis P of the lens group 10, and H represents a height of the reflective optical element 40 along the optical axis P of the lens group 10. 0.7 < H  / |D1 -D2| < 3.2 ··· (1)

[0091] With the imaging optical device 3 according to the present embodiment as described above, the light-shielding aperture 22 having the opening 22a is disposed between the first prism 45 and the second prism 46 included in the reflective optical element 40, and further, the lens group 10, the first prism 45, the second prism 46, the aperture 22, and the imaging element 6 included in the imaging optical device 1 are arranged so as to satisfy Formula (1) described above, whereby it is possible to prevent stray light that may occur while the imaging light M is reflected in the first prism 45 or the second prism 46 a plurality of times to secure an optical path length from being incident on the image forming surface im of the imaging element 6.

[0092] As a result, it is possible to implement the imaging optical device 3 capable of obtaining a captured image with high image quality without a possibility of occurrence of problems such as flare and ghost caused by the incidence of the stray light on the image forming surface im.

[0093] Although the embodiments of the present invention have been described above, the presented embodiments are examples and are not intended to limit the scope of the invention. Such embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. The embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof. Examples

[0094] Optical design of the imaging optical devices was carried out based on the embodiments of the present invention. Some of examples of such imaging optical devices are shown below: (Example 1) FIG. 4 (A) shows a side view and FIG. 4 (B) shows a top view of the optical configuration of the imaging optical device  of the example 1. It should be noted that FIGS. 4 (A) and 4 (B) show only light flux on optical axes. The example 1 corresponds to the second embodiment explained above, and the lens group in front of the prisms comprises three lenses L1 to L3. The first prism and the second prism are designated as Prism A and Prism B. Specific values of the optical configuration of the example 1 are shown in Table 1.

[0095] Table 1

[0096] Axial longitudinal aberration (mm) , image plane aberration (mm) , and distortion aberration (%) of each wave length of the optical systems according to the image optical device of the example 1 shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B) were measured. FIG. 5 shows the results of the axial longitudinal aberrations at an infinite object distance, and FIG. 6 shows the results of the image plane aberrations and the distortion aberrations at an infinite object distance, respectively. From the measurement results shown in FIGS. 5 and 6, every aberrations were sufficiently compensated by the configuration of the example 1 shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B) .

[0097] (Example 2) FIG. 7 (A) shows a side view and FIG. 7 (B) shows a top view of the optical configuration of the imaging optical device  of the example 2. It should be noted that FIGS. 7 (A) and 7 (B) show only light flux on optical axes. The example 2 corresponds to the first embodiment explained above, and the lens group in front of the prisms comprises four lenses L1 to L4. The first prism and the second prism are designated as Prism A and Prism B. Specific values of the optical configuration of the example 2 are shown in Table 2.

[0098] Table 2

[0099] Axial longitudinal aberration (mm) , image plane aberration (mm) , and distortion aberration (%) of each wave length of the optical systems according to the image optical device of the example 2 shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B) were measured. FIG. 8 shows the results of the axial longitudinal aberrations at an infinite object distance, and FIG. 9 shows the results of the image plane aberrations and the distortion aberrations at an infinite object distance, respectively. From the measurement results shown in FIGS. 8 and 9, every aberrations were sufficiently compensated by the configuration of the example 2 shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B) .

[0100] (Example 3) FIG. 10 (A) shows a side view and FIG. 10 (B) shows a top view of the optical configuration of the imaging optical  device of the example 3. It should be noted that FIGS. 10 (A) and 10 (B) show only light flux on optical axes. The example 3 corresponds to the third embodiment explained above, and the lens L1 is disposed in front of the prisms, and the lens group in front of the prisms comprises three lenses L2 to L4. The first prism and the second prism are designated as Prism A and Prism B. Specific values of the optical configuration of the example 3 are shown in Table 3.

[0101] Table 3

[0102] Axial longitudinal aberration (mm) , image plane aberration (mm) , and distortion aberration (%) of each wave length of the optical systems according to the image optical device of the example 3 shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B) were measured. FIG. 11 shows the results of the axial longitudinal aberrations at an infinite object distance, and FIG. 12 shows the results of the image plane aberrations and the distortion aberrations at an infinite object distance, respectively. From the measurement results shown in FIGS. 11 and 12, every aberrations were sufficiently compensated by the configuration of the example 3 shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B) .Industrial Applicability

[0103] When the imaging optical device according to the present invention is used as a built-in camera of a portable communication device such as a smartphone, a smartphone that includes a high-magnification telephoto lens and is capable of capturing a high-quality image without deterioration in image quality due to stray light such as flare and ghost can be implemented. Therefore, the present invention has industrial applicability.Reference Signs List

[0104] 1 Imaging optical device 10 Lens group 20 Reflective optical element 25 First prism 26 Second prism A1 First inner surface A2 Second inner surface A3 Third inner surface A4 Fourth inner surface A5 Fifth inner surface A6 Sixth inner surface im Image forming surface Q1 Incident surface Q2 Emission surface

Claims

1.An imaging optical device comprising:a lens group that has an optically positive focal length toward an image forming surface; anda reflective optical element that does not have a focal length between the lens group and the image forming surface, whereinthe reflective optical element includes a first prism and a second prism,an emission surface of the first prism and an incident surface of the second prism are disposed so as to face each other while being spaced apart from each other,an aperture formed using a light shielding plate in which an opening capable of transmitting light is formed is disposed between the emission surface of the first prism and the incident surface of the second prism, andthe imaging optical device satisfies following Formula (1) :0.7 < H  /  |D1-D2| < 3.2…Formula (1)in which D1 represents a length of a first virtual line extending from a center of the image forming surface and intersecting an optical axis of the lens group at a right angle, D2 represents an interval between a second virtual line extending from a center of the opening of the aperture in parallel to the optical axis of the lens group and the optical axis of the lens group, and H represents a height of the reflective optical element along the optical axis of the lens group.2.The imaging optical device according to claim 1, wherein the image forming surface is an incident surface of an imaging element.3.The imaging optical device according to claim 1 or 2, wherein the light shielding plate is disposed so as to be spaced apart from the emission surface of the first prism and the incident surface of the second prism.4.The imaging optical device according to claim 1 or 2, wherein at least one of the first prism and the second prism has two total internal reflection surfaces.5.The imaging optical device according to claim 1 or 2, wherein a refractive index of a material of the first prism and the second prism is 1.60 or more.6.The imaging optical device according to claim 1 or 2, wherein D1 in Formula (1) is 0.05 mm or more.7.The imaging optical device according to claim 1 or 2, wherein a rearmost lens on an emission side in the lens group has a concaved shape with respect to an incident surface of the first prism.8.The imaging optical device according to claim 1 or 2, wherein a frontmost lens on an incident side in the lens group has a convex shape toward the incident side.9.The imaging optical device according to claim 1 or 2, wherein the lens group includes at least one positive meniscus lens.10.The imaging optical device according to claim 1 or 2, wherein an angle of a field of view of the imaging optical device is 40° or less.

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