JPH1164734A - 撮影光学系及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の反射面を一体構成した光学素子を用い
て、光学系全体の小型化及び反射面の配置精度を移動さ
せた高い光学性能を有した撮影光学系及びそれを用いた
撮像装置を得ること。 【解決手段】 透明体の表面に光束が入射する入射面と
該入射面からの入射光束を反射させる複数の反射面、そ
して該複数の反射面を介した反射光束を出射させる出射
面とを設けた光学素子を用いて、物体像を所定面上に形
成するようにした光学系において、該撮影光学系は絞り
を有し、該絞りの中心を通過し、最終結像面の中心に至
る光線を基準軸光線とし、その経路を基準軸としたと
き、該複数の反射面のうち少なくとも１つの反射面は該
基準軸の交点における面法線が該基準軸と傾いており、
該基準軸は、該光学素子内において少なくとも１回、互
いに交差していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮影光学系及びそれ
を用いた撮像装置に関し、特に透明体の表面に、入出射
面と複数の反射面を設けた光学素子を用いて、物体像を
撮像素子面上に形成するようにした撮影光学系全体の小
型化を図った、ビデオカメラやスチールビデオカメラ、
そして複写機等の撮像装置に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より凹面鏡や凸面鏡等の反射面を利
用した撮影光学系が種々と提案されている。図９は１つ
の凹面鏡と１つの凸面鏡より成る所謂ミラー光学系の概
略図である。

【０００３】同図のミラー光学系において、物体からの
物体光束１０４は、凹面鏡１０１にて反射され、収束さ
れつつ物体側に向かい、凸面鏡１０２にて反射された
後、像面１０３に結像している。

【０００４】このミラー光学系は、所謂カセグレン式反
射望遠鏡の構成を基本としており、屈折レンズで構成さ
れるレンズ全長の長い望遠レンズ系の光路を相対する二
つの反射ミラーを用いて折りたたむ事により、光学系全
長を短縮することを目的としている。

【０００５】また、望遠鏡を構成する対物レンズ系にお
いても、同様な理由から、カセグレン式の他に、複数の
反射ミラーを用いて光学系の全長を短縮する形式が多数
知られている。

【０００６】この様に、従来よりレンズ全長の長いレン
ズのレンズの代わりに反射ミラーを用いる事により、効
率よく光路を折りたたんで、コンパクトなミラー光学系
を得ている。

【０００７】しかしながら、一般的にカセグレン式反射
望遠鏡等のミラー光学系においては、凸面鏡１０２によ
り物体光線の一部がケラレると言う問題点がある。この
問題点は物体光束１０４の通過領域中に凸面鏡１０２が
ある事に起因するものである。

【０００８】この問題点を解決する為に、反射ミラーを
偏心させて使用して、物体光束１０４の通過領域を光学
系の他の部分が遮蔽することを避ける、即ち光束の主光
線を光軸１０５から離すミラー撮影光学系も提案されて
いる。

【０００９】図１０は米国特許3,674,334 号の明細書に
開示されているミラー撮影光学系の概略図であり、反射
ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心させて物体光束
の主光線を光軸から離して上記のケラレの問題を解決し
ている。

【００１０】同図のミラー光学系は光束の通過順に凹面
鏡１１１、凸面鏡１１３そして凹面鏡１１２があるが、
それらはそれぞれ図中二点破線で示す様に、もともと光
軸１１４に対して回転対称な反射ミラーである。このう
ち凹面鏡１１１は光軸１１４に対して紙面上側のみ、凸
面鏡１１３は光軸１１４に対して紙面下側のみ、凹面鏡
１１２は光軸１１４に対して紙面下側のみを使用する事
により、物体光束１１５の主光線１１６を光軸１１４か
ら離し、物体光束１１５のケラレを無くした光学系を構
成している。

【００１１】図１１は米国特許5,063,586 号の明細書に
開示されているミラー光学系の概略図である。同図のミ
ラー光学系は反射ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏
心させて物体光束の主光線を光軸から離して上記の問題
を解決している。

【００１２】同図において、被写体面１２１の垂直軸を
光軸１２７と定義した時に、光束の通過順に凸面鏡１２
２・凹面鏡１２３・凸面鏡１２４そして凹面鏡１２５の
それぞれの反射面の中心座標及び中心軸（その反射面の
中心とその面の曲率中心とを結んだ軸）１２２ａ，１２
３ａ，１２４ａ，１２５ａは、光軸１２７に対して偏心
している。同図ではこのときの偏心量と各面の曲率半径
を適切に設定することにより、物体光束１２８の各反射
ミラーによるケラレを防止して、物体像を効率よく結像
面１２６に結像させている。

【００１３】その他米国特許4,737,021 号の明細書や米
国特許4,265,510 号の明細書にも光軸に対して回転対称
な反射ミラーの一部を用いてケラレを避ける構成、或は
反射ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心させてケラ
レを避ける構成が開示されている。

【００１４】図１２は、米国特許5,309,276 号の明細書
に開示されている、反射面を４面使用した観察用のアフ
ォーカル光学系である。同図においては、物体からの光
束が第１ミラー２０１、第２ミラー２０２、そして第３
ミラー２０３で反射し、第１ミラー２０１の前を２回通
ってから、入射光と垂直に出射し、瞳２０５に結像する
ように、第３、第４ミラー２０３、２０４を配置してい
る。２０５には観察者の瞳が位置する。

【００１５】これらの反射型撮影光学系は、構成部品点
数が多く、必要な光学性能を得る為には、それぞれの光
学部品を精度良く組み立てることが必要であった。特
に、反射ミラーの相対位置精度が厳しい為、各反射ミラ
ーの位置及び角度の調整が必須であった。

【００１６】この問題を解決する一つの方法として、例
えばミラー系を一つのブロック化で構成することによ
り、組立時に生じる光学部品の組み込み誤差を回避する
方法が提案されている。

【００１７】従来、多数の反射面が一つのブロックにな
っているものとして、例えばファインダー系等に使用さ
れるペンタゴナルダハプリズムやポロプリズム等の光学
プリズムがある。

【００１８】これらのプリズムは、複数の反射面が一体
成形されている為に、各反射面の相対的な位置関係は精
度良く作られており、反射面相互の位置調整は不要とな
る。但し、これらのプリズムの主な機能は、光線の進行
方向を変化させることで像の反転を行うものであり、各
反射面は平面で構成されている。

【００１９】これに対して、プリズムの反射面に曲率
（屈折力）を持たせた撮影光学系も知られている。

【００２０】図１３は米国特許4,775,217 号の明細書に
開示されている観察光学系の要部概略図である。この観
察撮影光学系は外界の風景を観察すると共に、情報表示
体に表示した表示画像を風景とオーバーラップして観察
している。

【００２１】この観察撮影光学系では、情報表示体１４
１の表示画像から射出する表示光束１４５はプリズム体
の入射面１４８より入射し、面１４２にて反射して物体
側に向かい、ハーフミラーから成る凹面１４３に入射す
る。そしてこの凹面１４３にて反射した後、表示光束１
４５は凹面１４３の有する屈折力によりほぼ平行な光束
となり、面１４２を屈折透過した後、表示画像の拡大虚
像を形成するとともに、観察者の瞳１４４に入射して表
示画像を観察者に認識させている。

【００２２】一方、物体からの物体光束１４６は反射面
１４２とほぼ平行な面１４７に入射し、屈折してハーフ
ミラーから成る凹面１４３に至る。凹面１４３には半透
過膜が蒸着されており、物体光束１４６の一部は凹面１
４３を透過し、面１４２を屈折透過後、観察者の瞳１４
４に入射する。これにより観察者は外界の風景の中に表
示画像をオーバーラップして視認している。

【００２３】図１４は特開平2-297516号公報に開示され
ている観察光学系の要部概略図である。この観察光学系
も外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表示した
表示画像をオーバーラップして観察している。

【００２４】この観察光学系では、情報表示体１５０か
ら出射した表示光束１５４は、プリズムＰａを構成する
平面１５７を透過し、プリズムＰａに入り放物面より成
る反射面１５１に入射する。表示光束１５４はこの反射
面１５１にて反射されて収束光束となり焦点面１５６に
結像する。このとき反射面１５１で反射された表示光束
１５４は、プリズムＰａを構成する２つの平行な平面１
５７と平面１５８との間を全反射しながら焦点面１５６
に到達しており、これによって光学系全体の薄型化を達
成している。

【００２５】次に焦点面１５６から発散光として出射し
た表示光束１５４は、平面１５７と平面１５８の間を全
反射しながら放物面より成るハーフミラー１５２に入射
し、このハーフミラー面１５２で反射されると同時に、
その屈折力によって表示画像の拡大虚像を形成すると共
にほぼ平行な光束となり、面１５７を透過して観察者の
瞳１５３に入射し、これにより表示画像を観察者に認識
させている。

【００２６】一方、外界からの物体光束１５５はプリズ
ムＰｂを構成する面１５８ｂを透過し、放物面より成る
ハーフミラー１５２を透過し、面１５７を透過して観察
者の瞳１５３に入射する。観察者は外界の風景の中に表
示画像をオーバーラップして視認している。

【００２７】さらに、プリズムの反射面に光学素子を用
いた例として、例えば特開平5-12704 号公報や特開平6-
139612号公報等に開示されている光ピックアップ用の光
学ヘッドがある。これらは半導体レーザーからの光をフ
レネル面やホログラム面にて反射させた後、ディスク面
に結像し、ディスクからの反射光をディテクターに導い
ている。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】前記米国特許3,674,33
4 号の明細書や米国特許5,063,586 号の明細書、そして
米国特許4,265,510 号の明細書などに開示されている偏
心ミラーを有するミラー光学系は、いずれも各反射ミラ
ーを異なる偏心量にて配置しており、各反射ミラーの取
り付け構造が非常に煩雑となり、また取り付け精度を確
保する事が非常に難しいものとなっている。

【００２９】又従来の反射型の撮影光学系は、光学系全
長が長く画角の小さい所謂望遠タイプのレンズ系に適し
た構成となっている。そして、標準レンズの標準画角か
ら広角レンズの広画角までを必要とする撮影光学系を得
る場合には収差補正上必要とされる反射面数が多くなる
為、更に高い部品精度、高い組立精度が必要となり、光
学系全体が大型化する傾向があった。

【００３０】又、前記米国特許4,775,217 号の明細書や
特開平2-297516号公報に開示されている観察撮影光学系
は、いずれも観察者の瞳から離れて配置されている情報
表示体に表示されている表示画像を 効率良く観察者の
瞳に伝達する為の瞳結像作用と光線の進行方向を変化さ
せる事を主眼としており、曲率を持った反射面にて積極
的な収差補正を行う技術については直接的に開示されて
いない。

【００３１】又、特開平5-12704 号公報や特開平6-1396
12号公報等に開示されている光ピックアップ用の光学系
は、いずれも検知光学系の使用に限定されており、撮影
光学系、特にＣＣＤ等の面積型の撮像素子を用いた撮像
装置に対する結像性能を満足するものではなかった。

【００３２】これらの問題点を解決すべく、本出願人
は、複数の曲面や平面の反射面を一体的に形成した光学
素子を複数用いて、ミラー光学系全体の小型化を図りつ
つ、又ミラー光学系にありがちな反射ミラーの配置精度
（組立精度）を緩やかにした反射型の光学系及びそれを
用いた撮像装置の提供を目的とした提案を行っている。

【００３３】図１５において、５１は曲率を有した複数
の反射面が一体に形成された光学素子の一例であり、５
１は物体側より順に、凹屈折面Ｒ２、凹面鏡Ｒ３・凸面
鏡Ｒ４・凹面鏡Ｒ５・凸面鏡Ｒ６・凹面鏡Ｒ７の５つの
反射面、凸屈折面Ｒ８よりなる光学素子であり、光学素
子５１に入射する基準軸の方向と光学素子５１から出射
する基準軸の方向は略平行でかつ逆方向である。５２は
水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等の光
学補正板、５３はＣＣＤ等の撮像素子面、５４は光学素
子５１の物体側に配置された絞り、５５は撮影光学系の
基準軸である。

【００３４】同図における結像関係を説明すると、物体
からの光５６は、絞り５４により入射光量を規制された
後、光学素子５１の凹屈折面Ｒ２に入射する。

【００３５】凹屈折面Ｒ２に入射した光は、凹屈折面Ｒ
２のパワーにより物体光５６を発散光とした後、凹面鏡
Ｒ３にて反射されるとともに、凹面鏡のパワーにより中
間結像面Ｎ１上に物体像を一時結像する。

【００３６】中間結像面Ｎ１に一時結像された物体光６
は、凸面鏡Ｒ４、凹面鏡Ｒ５、凸面鏡Ｒ６、凹面鏡Ｒ７
にて反射を繰り返しながら、それぞれの反射鏡の持つパ
ワーによる影響を受けつつ、凸屈折面Ｒ８に至り、凸屈
折面Ｒ８のパワーにて屈折された物体光６は撮像素子面
３上に物体像を形成する。

【００３７】この様に光学素子５１は、入出射面による
屈折と、曲率を有する複数の反射鏡による反射を繰り返
しながら、所望の光学性能と全体として正のパワーを有
するレンズユニットとして機能している。

【００３８】本発明は、図１５に示す従来例に改良に関
し、特に透明体の表面に複数の曲面や平面より成る反射
面を一体的に形成した光学素子を１つ又は複数用いるこ
とにより、光学系全体の小型化を図りつつ、又、反射光
学系にありがちな反射面の配置精度（組立精度）を緩や
かにし、高い光学性能が容易に得られる撮影光学系及び
それを用いた撮像装置の提供を目的とする。

【００３９】この他本発明は、絞りを光学系素子の最も
物体側に配置し、且つ該光学素子の中で物体像を少なく
とも１回結像させる構成とすることにより、広画角の光
学系でありながら、光学系の有効径の縮小化を図るこ
と、そして該光学素子を構成する複数の反射面に適切な
屈折力を与え、各光学素子を構成する反射面を偏心配置
させることにより、光学素子内の光路を所望の形状に屈
曲させ、該光学系の所定方向の全長の短縮化を図った撮
影光学系及びそれを用いた撮像装置の提供を目的とす
る。

【００４０】

【課題を解決するための手段】本発明の撮影光学系は、 （１−１）透明体の表面に光束が入射する入射面と該入
射面からの入射光束を反射させる複数の反射面、そして
該複数の反射面を介した反射光束を出射させる出射面と
を設けた光学素子を用いて、物体像を所定面上に形成す
るようにした撮影光学系において、該撮影光学系は絞り
を有し、該絞りの中心を通過し、最終結像面の中心に至
る光線を基準軸光線とし、その経路を基準軸としたと
き、該複数の反射面のうち少なくとも１つの反射面は該
基準軸の交点における面法線が該基準軸と傾いており、
該基準軸は、該光学素子内において少なくとも１回、互
いに交差していることを特徴としている。

【００４１】特に、 （１−１−１）前記光学素子の入射面近傍に絞りを設け
たこと。

【００４２】（１−１−２）前記光学素子の複数の反射
面のうち、光束の反射の順に第１の反射面は収斂作用を
有していること。

【００４３】（１−１−３）前記光学素子の反射面は曲
面より成り、該反射面はすべて回転非対称な面形状であ
ること。

【００４４】（１−１−４）前記光学素子の入射面と出
射面は屈折力を有していること。ている。

【００４５】（１−１−５）前記光学素子をその出射面
からの基準軸に大して平行方向に移動させ、フォーカシ
ングすること。

【００４６】（１−１−６）前記光学素子は、前記基準
軸の交点における面法線が該基準軸と傾いた反射面を４
面有し、光束の反射の順に第ｉ反射面としたとき、入射
面と第１反射面間の基準軸と第２反射面と第３反射面間
の基準軸が交差し、又は／及び、第２反射面と第３反射
面間の基準軸と第４反射面と出射面間の基準軸が交差す
ること。

【００４７】（１−１−７）前記光学素子は、前記基準
軸の交点における面法線が該基準軸と傾いた反射面を４
面有し、光束の反射の順に第ｉ反射面としたとき入射面
と第１反射面間の基準軸と第２反射面と第３反射面間の
基準軸が直交し、又は／及び、第２反射面と第３反射面
間の基準軸と第４反射面と出射面間の基準軸が直交する
こと。

【００４８】（１−１−８）前記入射面に入射する基準
光線と前記出射面から出射する基準光線は平行であるこ
と。

【００４９】（１−１−９）前記入射面に入射する基準
光線と前記出射面から出射する基準光線は垂直であるこ
と等を特徴としている。

【００５０】本発明の撮像装置は、 （２−１）構成（１−１）の撮影光学系を用いて、撮像
媒体の撮像面上に物体像を形成していることを特徴とし
ている。

【００５１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の説明に入る前
に、本実施形態の構成諸元の表し方、及び実施形態全体
の共通事項について図１を用いて説明する。

【００５２】図１は本発明の撮影光学系（光学系）の構
成データを定義する座標系の説明図である。本発明の実
施形態では物体側から像面に進む１つの光線（図１中の
一点鎖線で示すもので基準軸光線と呼ぶ）に沿ってｉ番
目の面を第ｉ面とする。

【００５３】図１において第１面Ｒ１は絞り、第２面Ｒ
２は第１面Ｒ１と共軸な屈折面、第３面Ｒ３は第２面Ｒ
２に対してチルト（偏心）された反射面、第４面Ｒ４、
第５面Ｒ５は各々の前面に対してシフト、チルト（偏
心）された反射面、第６面Ｒ６は第５面Ｒ５に対してシ
フト、チルトされた屈折面である。第２面Ｒ２から第６
面Ｒ６までの各々の面はガラス、プラスチック等の媒質
で構成される一つの透明体の表面に構成されて、光学素
子１０を構成している。

【００５４】図１の構成では不図示の物体面から第２面
Ｒ２までの媒質は空気、第２面Ｒ２から第６面Ｒ６まで
はある共通の媒質、第６面Ｒ６から不図示のレンズ面又
は反射面又は結像面等の第７面Ｒ７までの媒質は空気で
構成している。

【００５５】本発明の撮影光学系は偏心光学系であるた
め光学系を構成する各面は共通の光軸を持っていない。
そこで、本発明の実施形態においては先ず第１面Ｒ１の
光線有効径の中心を原点とする絶対座標系を設定する。

【００５６】そして、本発明の実施形態においては、第
１面Ｒ１の光線有効径の中心点を原点ＴＯとすると共
に、原点と最終結像面の中心とを通る光線（基準軸光
線）の経路を光学系の基準軸ＳＴと定義している。さら
に、本実施形態中の基準軸ＳＴは方向（向き）を持って
いる。その方向は基準軸光線が結像に際して進行する方
向が正である。

【００５７】本発明の実施形態においては、光学系の基
準となる基準軸を上記の様に設定したが、光学系の基準
となる軸の決め方は光学設計上、収差の取りきめ上、若
しくは光学系を構成する各面形状を表現する上で都合の
良い軸を採用すれば良い。例えば、像面の中心と、絞り
又は入射瞳又は出射瞳又は光学系の第１面の中心若しく
は最終面の中心のいずれかを通る光線の経路を光学系の
基準となる基準軸に設定するようにしてもよい。

【００５８】本発明の実施形態においては、基準軸は第
１面Ｒ１、即ち絞り面の光線有効径の中心点を通り、最
終結像面の中心へ至る光線（基準軸光線）が各屈折面及
び反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に設定し
ている。各面の順番は基準軸光線が屈折・反射を受ける
順番に設定している。

【００５９】従って基準軸は設定された各面の順番に沿
って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を変化さ
せつつ、最終的に像面の中心に到達する。

【００６０】本発明の各実施形態の光学系を構成するチ
ルト面は基本的にすべてが同一面内でチルトしている。
そこで、絶対座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の各軸を以下のよう
に定めている。

【００６１】 Ｚ軸：原点ＴＯを通り第２面Ｒ２に向かう基準軸 Ｙ軸：原点ＴＯを通りチルト面内（図１の紙面内）でＸ
軸に対して反時計回りに９０゜をなす直線。

【００６２】X軸：原点ＴＯを通りＺ、Ｙ各軸に垂直な
直線（図１の紙面に垂直な直線）。

【００６３】又、光学系を構成する第ｉ面の面形状を表
すには、絶対座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にてその面の形状を
表記するより、基準軸ＳＴと第ｉ面が交差する点を原点
とするローカル座標系を設定して、ローカル座標系でそ
の面の面形状を表した方が形状を認識する上で理解し易
い為、本発明の構成データを表示する実施形態では第ｉ
面の面形状をローカル座標系で表わしている。

【００６４】また、第ｉ面のＹＺ面内でのチルト角は絶
対座標系のＺ軸に対して反時計回り方向を正とした角度
θi （単位°）で表す。よって、本発明の実施形態では
各面のローカル座標の原点は図１中のＹＺ平面上にあ
る。またＸＺ面内およびＸＹ面内での面の偏心はない。
さらに、第ｉ面のローカル座標（ｘ、ｙ、ｚ）のｙ、ｚ
軸は絶対座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に対してＹＺ面内で角度
θi 傾いており、具体的には以下のように設定してい
る。

【００６５】ｚ軸：ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のＺ方向に対しＹＺ面内において反時計方向に角度
θi をなす直線 ｙ軸：ローカル座標の原点を通り、ｚ方向に対しＹＺ面
内において反時計方向に９０゜をなす直線 ｘ軸：ローカル座標の原点を通り、ＹＺ面に対し垂直な
直線 また、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面のローカル座標の
原点間の間隔を表すスカラー量、Ｎｄｉ、νｄｉは第ｉ
面と第（ｉ＋１）面間の媒質の屈折率とアッベ数であ
る。尚、絞りや最終結像面も１つの平面として表示して
いる。

【００６６】本発明の光学系の実施形態は球面及び回転
非対称の非球面を有している。その内の球面部分は球面
形状としてその曲率半径Ｒｉを記している。曲率半径Ｒ
ｉの符号は第１面から像面に進む基準軸（図１中の一点
鎖線）に沿って曲率中心が第１面側にある場合をマイナ
ス、結像面側にある場合をプラスとしている。

【００６７】球面は以下の式で表される形状である：

【００６８】

【数１】 また、本発明の光学系は少なくとも回転非対称な非球面
を一面以上有し、その形状は以下の式により表してい
る： Ａ＝（ａ＋ｂ）・（ｙ２・ｃｏｓ２ｔ＋ｘ２） Ｂ＝２ａ・ｂ・ｃｏｓ ｔ［１＋｛（ｂ−ａ）・ｙ・ｓ
ｉｎ ｔ／（２ａ・ｂ）｝＋〔１＋｛（ｂ−ａ）・ｙ・
ｓｉｎ ｔ／（ａ・ｂ）｝−｛ｙ２／（ａ・ｂ）｝−
｛４ａ・ｂ・ｃｏｓ２ｔ＋（ａ＋ｂ）２ｓｉｎ２ｔ｝×
２／（４ａ２ｂ２ｃｏｓ２ｔ）〕１／２］ として ｚ＝Ａ／Ｂ＋Ｃ０２ｙ２＋Ｃ１１ｘｙ＋Ｃ２０ｘ２＋Ｃ
０３ｙ３＋Ｃ１２ｘｙ２＋Ｃ２１ｘ２ｙ＋Ｃ０４ｙ４＋
Ｃ１３ｘｙ３＋Ｃ２２ｘ２ｙ２＋Ｃ３１ｘ３ｙ＋Ｃ４０
ｘ４＋‥‥ 尚、本発明における回転非対称な各面の形状は、上記曲
面式のｘに関する偶数次の項のみを使用し、奇数次の項
を０とする事により、ｙｚ面を対称面とする面対称な形
状としている。また、以下の条件が満たされる場合はxz
面に対して対称な形状を表す。

【００６９】Ｃ０３＝Ｃ２１＝ｔ＝０ さらに Ｃ０２＝Ｃ２０ Ｃ０４＝Ｃ４０＝Ｃ２２／２ が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件
を満たさない場合は回転非対称な形状である。

【００７０】なお、本発明の実施形態においては、すべ
てＣ０２＝Ｃ２０＝０となっており、２次曲面の基本形
状に高次非対称非球面を加えて構成している。

【００７１】なお、本発明の各実施形態においては図１
に示すように、その第１面は絞りである。又、水平半画
角ｕＹとは図１のＹＺ面内において絞りＲ１に入射する
光束の最大画角、垂直半画角ｕＸとはＸＺ面内において
絞りＲ１に入射する光束の最大画角である。また、第１
面である絞りＲ１の直径を絞り径として示している。こ
れは光学系の明るさに関係する。なお、入射瞳は第１面
に位置するため上記絞り径は入射瞳径に等しい。

【００７２】又、像面上での有効像範囲を像サイズとし
て示す。像サイズはローカル座標のｙ方向のサイズを水
平、ｘ方向のサイズを垂直とした矩形領域で表してい
る。

【００７３】又、実施形態には光学系のサイズを示して
いる。そのサイズは光線有効径によって定められるサイ
ズである。

【００７４】又、構成データを挙げている実施形態につ
いてはその横収差図を示している。横収差図は各実施形
態について、絞りＲ１への水平入射角、垂直入射角が夫
々（ｕＹ、ｕＸ）、（０、ｕＸ）、（−ｕＹ、ｕＸ）、
（ｕＹ、０）（０、０）、（−ｕＹ、０）となる入射角
の光束の横収差を示す。横収差図においては、横軸は瞳
への入射高さを表し、縦軸は収差量を表している。各実
施形態とも基本的に各面がｙｚ面を対称面とする面対称
の形状となっている為、横収差図においても垂直画角の
プラス、マイナス方向は同一となるので、図の簡略化の
為に、マイナス方向の横収差図は省略している。

【００７５】次に、本発明の撮影光学系の各実施形態に
ついて説明する。

【００７６】図２、図３は本発明の撮影光学系の実施形
態１のＹＺ断面内での概略図である。本実施形態１は水
平画角５２．６度、垂直画角４０．６度の撮影画角を有
している。

【００７７】図２、図３において、１は撮影光学系であ
る。１０は複数の曲面反射面を有する光学素子でありガ
ラスやプラスチック等の透明体で構成している。光学素
子１０は、その表面に物体からの光線の通過順に、負の
屈折力を有する凹面屈折面（入射面）Ｒ２、及び反射面
Ｒ３・反射面Ｒ４・反射面Ｒ５・反射面Ｒ６の四つの正
又は負の屈折力の反射面及び負の屈折力を有する凹面屈
折面（射出面）R7を形成している。Ｒ１は光学素子１０
の物体側に配置した絞り（入射瞳）、３は水晶ローパス
フィルターや赤外カットフィルター等の光学補正板（光
学ブロック）、Ｒ１０は最終結像面であり、ＣＣＤ等の
撮像素子（撮像媒体）の撮像面が位置している。撮影光
学系１は光学素子１０と光学ブロック３を有している。
５は撮影光学系１の基準軸である。

【００７８】光学素子１０の２つの屈折面Ｒ２、Ｒ７は
いずれも回転対称の球面より、又、すべての反射面Ｒ３
〜Ｒ６はＹＺ平面に対して対称なアナモフィック面より
成っている。

【００７９】次に本実施形態における結像作用を説明す
る。物体からの光束Ｌ１は、絞りＲ１により入射光量を
規制された後、光学素子１０の入射面Ｒ２に入射し、反
射面Ｒ３、Ｒ４で反射された後、反射面Ｒ４近傍位置
（１次結像面）７で一旦結像し、次いで反射面Ｒ５、Ｒ
６で次々に反射して行き、射出面Ｒ７から射出し、光学
補正板３を介して最終結像面Ｒ１０上に再結像する。物
体光線Ｌ１は面Ｒ４と面Ｒ５との間の位置７で中間結像
し、瞳光線は面Ｒ４と面Ｒ５との間の位置８で中間結像
している。

【００８０】本実施形態では、光学素子１０の入射面Ｒ
２に入射する基準軸５の方向と出射面Ｒ７から出射する
基準軸の方向は平行でかつ同一方向となっている。ま
た、入出射を含む基準軸はすべて紙面内（ＹＺ平面）に
載っている。

【００８１】この様に光学素子１０は、入出射面による
屈折力と、その中での複数の曲面反射鏡による屈折力に
よって、所望の光学性能を有する全体として正の屈折力
を有するレンズユニットとして機能している。

【００８２】そして光学系中の各面において、物体面中
心から出る光線のうち、光学系内に定義される絞り中心
を通る光線を基準軸光線とし、各面に入射する基準軸光
線をその面の入射基準軸、各面から射出する基準光線を
その面の射出基準軸とし、また該入射・射出基準軸と各
面の交点を基準点とするとき、該反射面における入射・
射出基準軸は基準点における法線に対して傾いているＯ
ｆｆ−Ａｘｉａｌ反射面を有している。

【００８３】該光学素子は透明体の表面に２面の屈折面
と２面以上のＯｆｆ−Ａｘｉａｌ反射面が一体で形成さ
れたＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学素子よりなっている。

【００８４】少なくとも１回Ｏｆｆ−Ａｘｉａｌ反射面
の入射基準軸と該Ｏｆｆ−Ａｘｉａｌ反射面以外のＯｆ
ｆ−Ａｘｉａｌ反射面の射出基準軸の２つの軸が交差す
るように各要素を設定している。

【００８５】本実施形態においては、近距離物体へのフ
ォーカシングは撮影光学系１全体を撮像素子の撮像面Ｒ
１０に対して移動させることで行っている。とくに本実
施形態においては、光学素子１０に入射する基準軸５の
方向と光学素子１０から出射する基準軸の方向が平行で
かつ同一方向であるため、撮影光学系全体を基準軸の方
向（Ｚ軸方向）に平行に移動させる事によって、従来の
撮影レンズ系と同様にフォーカシング動作を行ってい
る。

【００８６】図４に、本実施形態の撮影光学系の横収差
図を示す。収差図中、点線はｃ線、実線はｄ線、一点鎖
線はｆ線を表している。同図に示すように、本実施形態
によれば、バランスの良い収差補正状態が得られてい
る。

【００８７】次に本実施形態の効果を説明する。

【００８８】入射瞳を光学素子１０の第１面Ｒ２近傍に
設定するとともに、物体側から数えて第１の曲面の反射
面Ｒ３に収斂作用を与えることによって撮影光学系全体
の小型化を図っている。そして瞳光線（主光線）を入射
面に近い段階で中間結像させて撮影光学系をさらに薄型
にしている。特に、絞りＲ１を出た軸外主光線が大きく
拡がらない内に収斂させ、撮影光学系の広角化による第
１の反射面Ｒ３以降の各面の有効径の小型化を図ってい
る。

【００８９】本実施形態においては、光学素子１０の入
射面Ｒ２および射出面Ｒ７が屈折力（光学的パワー）を
有するようにしている。本実施形態では入射面Ｒ２を凹
面、出射面Ｒ７を凹面にすることで軸外諸収差の発生を
低減し、また色収差の悪化を防止している。尚、入射面
Ｒ２を凸面にしても良く、これによれば、軸外光線がこ
の面で収束するので、第一反射面Ｒ３を小さくすること
ができる。

【００９０】また、出射面Ｒ７の形状は、この面への軸
外主光線（瞳光線）をその入射角に応じて射出側（像
側）で略平行、つまりテレセントリックにするように決
めている。これによって、ＣＣＤなどの撮像素子を用い
た場合に、ＣＣＤのカラーフィルターと受光面とにギャ
ップがあっても、撮像素子に対する入射角によって色分
離性能が変化するのを効果的に防止している。撮影光学
系を像側にテレセントリックにして、軸上・軸外光束の
主光線がともに光軸に略平行となるようにして、ＣＣＤ
への入射角が全受光面にわたって略一定となるようにし
ている。

【００９１】さらに、本実施形態においては反射面を非
対称なアナモフィック面とし、入出射面の形状を基準軸
に対して回転対称な形状として、光学系を製作・評価す
る場合に基準軸を正確に測定できる様にしている。ま
た、屈折面Ｒ２、Ｒ７を回転対称とすることで非対称な
色収差の発生を低減させている。

【００９２】本実施形態によれば、更に以下に記す効果
がある。

【００９３】図１４に示す従来の光学系では、入射側と
射出側の反射面は屈折力を有してはいるが、その間の反
射は単に光束を導くいわゆるライトガイドの役割しか果
たしていない。本実施形態においては、屈折力を持った
少なくとも３つの反射面を一体に形成する事によって、
光軸を折り曲げる機能と収差補正の機能を合わせ持つ、
コンパクトで自由な形状で光学性能の良い撮影光学系を
達成している。

【００９４】本実施形態においては、図２、図３に示す
ように、物体光線Ｌ１が位置７で、又瞳光線が位置８で
それぞれ中間結像している。このように本実施形態では
従来の撮影光学系に比べて入射面に近い段階で夫々の光
線を中間結像させることにより、絞りＲ１より像側にお
いて物体光線・瞳光線で有効範囲の決まる各面の大きさ
を抑制し、撮影光学系の断面（ＹＺ断面、ＸＹ断面）の
大きさを小さくしている。

【００９５】さらに、本実施形態においては撮影光学系
内部で屈曲している基準軸５は同一平面内、即ち図２の
紙面内に含まれている。これによって、物体光線・瞳光
線の光学素子１０内部での中間結像とあいまって紙面に
垂直な方向（Ｘ方向）の大きさを小さくしている。

【００９６】撮影光学系を構成する各反射面は、入出射
する基準軸と反射面との交点における法線が、基準軸の
方向と一致しない所謂偏心反射面となっている。これは
従来のミラー光学系において発生するケラレを防止する
とともに、これによってより自由な配置をとることがで
きるようにして、スペース効率がよく、コンパクトで自
由な形状の光学素子を構成している。

【００９７】そして、面Ｒ２−Ｒ３間の基準軸と面Ｒ４
−Ｒ５間の基準軸が互いに交差し、面Ｒ４−Ｒ５間の基
準軸と面Ｒ６−Ｒ７間の基準軸が互いに交差するように
配置、つまり光路を多重に使用して、これによって、空
間の利用効率を高め、さらなるコンパクト化を容易にし
ている。

【００９８】さらに各反射面の形状は直交する二つの面
（ｙｚ面、ｘｚ面）内で曲率半径が異なる所謂アナモフ
ィック面より構成し、各反射面を偏心配置する事によっ
て生じる偏心収差を押さえている。さらにこの反射面を
非対称な面とする事により、諸収差を良好に補正し所望
の光学性能を達成している。

【００９９】また、従来の撮影光学系の場合、絞り（入
射瞳）を光学系の内部に配置する場合が多く、絞りから
見て最も物体側に位置する入射面までの間隔が大きくな
り、入射面の光線有効径が画角の拡大に伴って大きくな
ってしまう問題点があった。これに対して本実施形態に
おいては、絞りＲ１を撮影光学系の物体側（光学系の光
束入射側）の入射面Ｒ２の直前に配置することにより、
撮影光学系を広角化した時に生じる撮影光学系の大型化
を抑えている。

【０１００】尚、本実施形態において反射光学系の特徴
を利用して、各面の配置を組み合わせることによって入
射する基準軸と射出する基準軸の方向をさまざまに変化
させても良い。

【０１０１】尚、上記実施形態は、光学系中で交差する
二つの基準軸同士は直交しているが、これは必ずしも必
要な要件ではない。次にそのような実施形態を示す。

【０１０２】図５は本発明の撮影光学系の実施形態２の
ＹＺ断面内での概略図である。本実施形態２は水平画角
６３．２度、垂直画角４９．６度の撮影画角を有してい
る。

【０１０３】図５中、１は撮影光学系である。１０は複
数の曲面反射面を有する光学素子でありガラスやプラス
チック等の透明体で構成している。光学素子１０は、そ
の表面に物体からの光線の通過順に、正の屈折力を有す
る凸屈折面（入射面）Ｒ２及び反射面Ｒ３・反射面Ｒ４
・反射面Ｒ５・反射面Ｒ６の四つの正又は負の屈折力の
反射面、及び負の屈折力を有する凹面屈折面（射出面）
Ｒ７を形成している。Ｒ１は光学素子１０の物体側に配
置した絞り（入射瞳）、Ｒ８は最終結像面であり、ＣＣ
Ｄ等の撮像素子の撮像面が位置する。５は撮影光学系の
基準軸である。３は光学ブロックである。

【０１０４】なお、２つの屈折面Ｒ２、Ｒ７はいずれも
回転対称の球面より成り、すべての反射面はＹＺ平面に
対して対称なアナモフィック面より成っている。

【０１０５】次に本実施形態の結像作用を説明する。物
体からの光束Ｌ１は、絞り（入射瞳）Ｒ１により入射光
量を規制された後、光学素子１０の入射面Ｒ２に入射
し、面Ｒ３で反射された後、面Ｒ４近傍の位置で一旦結
像し、次いで面Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６で次々に反射して行
き、射出面Ｒ７から射出し、最終結像面Ｒ８上に再結像
している。

【０１０６】本実施形態では、光学素子１０に入射する
基準軸の方向とこれから出射する基準軸の方向は平行で
かつ同一方向となっている。また、入出射を含む基準軸
はすべて紙面内（ＹＺ平面）に載っている。

【０１０７】この様に光学素子１０は、入出射面による
屈折力と、その中での複数の曲面反射鏡による屈折力に
よって、所望の光学性能を有する全体として正の屈折力
を有するレンズユニットとして機能している。

【０１０８】図６に本実施形態の横収差図を示す。収差
図中、点線はｃ線、実線はｄ線、一点鎖線はｆ線を表し
ている。

【０１０９】この例でも、面Ｒ２−Ｒ３間の基準軸と面
Ｒ４−Ｒ５間の基準軸が互いに交差し、面Ｒ４−Ｒ５間
の基準軸と面Ｒ６−Ｒ７間の基準軸が互いに交差するよ
うに配置、つまり光路を多重に使用して、これにより空
間の利用効率を高め、撮影光学系のコンパクト化を容易
にしている。

【０１１０】さらに本実施形態の特徴としては、反射面
での反射角が、実施形態１よりも小さくなっている。こ
のように配置することにより、偏心反射面で発生する偏
心収差を少なく抑えている。

【０１１１】上記実施形態では基準軸の交差している箇
所が二ケ所である。次に基準軸の交差箇所が一ケ所の実
施形態を示す。

【０１１２】図７は本発明の撮影光学系の実施例３の光
学系のＹＺ断面内での概略図である。本実施形態３は水
平画角５２．６度、垂直画角４０．６度の撮影画角を有
している。

【０１１３】図７中、１は撮影光学系である。１０は複
数の曲面反射面を有する光学素子でありガラスやプラス
チック等の透明体で構成している。光学素子１０は、そ
の表面に物体からの光線の通過順に、負の屈折力を有す
る凹面屈折面（入射面）Ｒ２及び反射面Ｒ３・反射面Ｒ
４・反射面Ｒ５・反射面Ｒ６の四つの正又は負の屈折力
の反射面及び負の屈折力を有する凹面屈折面（射出面）
Ｒ７を形成している。Ｒ１は光学素子１０の物体側に配
置した絞り（入射瞳）、Ｒ８は最終結像面であり、ＣＣ
Ｄ等の撮像素子の撮像面が位置する。５は撮影光学系の
基準軸である。３は光学ブロックである。

【０１１４】なお、２つの屈折面Ｒ２、Ｒ７はいずれも
回転対称の球面より成り、すべての反射面はＹＺ平面に
対して対称なアナモフィック面より成っている。

【０１１５】次に本実施形態の結像作用を説明する。物
体からの光束Ｌ１は、絞り（入射瞳）Ｒ１により入射光
量を規制された後、光学素子１０の入射面Ｒ２に入射
し、面Ｒ３で反射された後、面Ｒ４近傍の位置で一旦結
像し、次いで面Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６で次々に反射して行
き、射出面Ｒ７から射出し、最終結像面Ｒ８上に再結像
する。

【０１１６】本実施形態では、光学素子１０に入射する
基準軸の方向とこれから出射する基準軸の方向は直交し
ている。また、入出射を含む基準軸はすべて紙面内（Ｙ
Ｚ平面）に載っている。

【０１１７】この様に光学素子１０は、入出射面による
屈折力と、その中での複数の曲面反射鏡による屈折力に
よって、所望の光学性能を有する全体として正の屈折力
を有するレンズユニットとして機能している。

【０１１８】図８に本実施形態の横収差図を示す。収差
図中、点線はｃ線、実線はｄ線、一点鎖線はｆ線を表し
ている。

【０１１９】この例では、面Ｒ２−Ｒ３間の基準軸と面
Ｒ４−Ｒ５間の基準軸が互いに交差するように配置、つ
まり光路を多重に使用して、これにより、空間の利用効
率を高め、撮影光学系のコンパクト化を容易にしてい
る。

【０１２０】なお、上記の各実施形態はすべて絞りが光
学系の最も物体側に位置していたが、本発明の実施形態
では光学系の中に瞳が実際に結像するので、場合によっ
ては該結像位置を境に光学素子を２つに分け、その間に
絞りを設けても良い。この様にすると入射瞳は上記実施
形態のように光学系の最も物体側に形成されることにな
り、上記実施形態と等価の光学系となり、同じような効
果が得られる。この時の入射瞳の位置としては物体から
の光束が最初に入射する光学素子の物体側から数えて第
１の曲面の反射面より物体側に形成すると以上の実施例
と同じような効果が得られる。

【０１２１】また、上記実施形態は基準軸が１回以上交
差しているＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学素子を１つだけ用い
て構成された光学系であるが、本発明はこれに限定され
るものではない。例えば、基準軸が１回も交差しないＯ
ｆｆ−Ａｘｉａｌ光学素子や、基準軸に対して回転対称
な面のみで構成された光学素子と組みあわせて光学系を
構成しても良い。

【０１２２】又、本発明は撮影光学系に限らず、観察光
学系や計測光学系等の各種の光学系に適用可能である。

【０１２３】次に本発明の各実施形態の数値実施例を示
す。

【０１２４】 数値実施例１ 水平半画角 26.3 垂直半画角 20.3 絞り径 1.40 像サイズ 水平3.76mm ×垂直2.82mm 光学系のサイズ(X×Y ×Z)＝６．４ x 13.9 x 12.0 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 1.20 1 絞り 2 0.00 1.20 0.00 5.13 1.48911 57.40 屈折面 3 0.00 6.33 22.50 4.62 1.48911 57.40 反射面 4 -3.27 3.07 67.50 12.00 1.48911 57.40 反射面 5 8.73 3.07 67.50 4.56 1.48911 57.40 反射面 6 5.51 -0.16 22.50 5.00 1.48911 57.40 反射面 7 5.51 4.84 0.00 1.10 1 屈折面 8 5.51 5.94 0.00 4.00 1.51386 64.15 屈折面 9 5.51 9.94 0.00 1.00 1 屈折面 10 5.51 10.94 -0.00 1 像面 球面形状 R 2 面 r 2=-12.500 R 7 面 r 7= 7.045 R 8 面 r 8= ∞ R 9 面 r 9= ∞ 非球面形状 R3面 a =-2.77493e+00 b = 5.58952e+00 t = 1.16070e+01 C03= 1.14079e-03 C21= 1.27961e-03 C04=-4.29051e-05 C22=-5.16987e-04 C40=-2.15720e-04 C05=-2.56467e-05 C23= 1.38371e-06 C41=-2.03011e-04 C06=-1.97701e-05 C24= 1.68225e-05 C42=-3.14637e-06 c60= 5.93222e-06 R4面 a =-8.64277e+00 b = 4.47924e+00 t = 2.78791e+01 C03=-1.04373e-03 C21=-1.73032e-03 C04= 1.15540e-04 C22=-1.08129e-03 C40= 3.72197e-04 C05=-6.27700e-05 C23= 2.12893e-04 C41=-2.97720e-04 C06=-7.19742e-05 C24= 1.41050e-04 C42=-7.55143e-05 c60= 1.90205e-05 R5面 a =-4.38725e+00 b = 7.21568e+00 t =-1.02898e+00 C03= 6.38884e-04 C21= 1.15941e-03 C04= 3.76781e-04 C22= 8.23049e-04 C40= 4.13342e-04 C05= 4.68976e-05 C23= 4.13808e-05 C41= 5.51206e-05 C06=-3.22259e-05 C24=-6.34422e-05 C42=-1.50110e-04 c60=-4.04769e-05 R6面 a = 2.60391e+01 b = 1.54778e+01 t =-3.21335e+01 C03= 3.59243e-04 C21= 6.61958e-04 C04= 3.74370e-04 C22= 7.81130e-04 C40= 3.29049e-04 C05= 1.65377e-05 C23=-6.37240e-06 C41= 2.33652e-05 C06=-1.06258e-05 C24=-2.16928e-05 C42=-4.08664e-05 c60=-1.15532e-05 数値実施例２ 水平半画角 31.6 垂直半画角 24.8 絞り径 1.20 像サイズ 水平3.76mm ×垂直2.82mm 光学系のサイズ(X×Y ×Z)＝8.6 x 16.3 x13.4 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 1.10 1 絞り 2 0.00 1.10 0.00 6.50 1.49171 57.40 屈折面 3 0.00 7.60 20.00 5.40 1.49171 57.40 反射面 4 -3.47 3.46 61.00 14.00 1.49171 57.40 反射面 5 10.39 5.41 61.00 6.00 1.49171 57.40 反射面 6 6.54 0.82 20.00 6.50 1.49171 57.40 反射面 7 6.54 7.32 0.00 1.10 1 屈折面 8 6.54 8.42 0.00 4.00 1.51633 64.15 屈折面 9 6.54 12.42 0.00 1.00 1 屈折面 10 6.54 13.42 0.00 1 像面 球面形状 R 2 面 r 2= 9.091 R 7 面 r 7= 37.333 R 8 面 r 8= ∞ R 9 面 r 9= ∞ 非球面形状 R3面 a =-3.58426e+00 b = 1.01124e+01 t = 8.94965e+00 C03= 1.42730e-03 C21=-3.57382e-04 C04=-5.49059e-05 C22=-2.88742e-04 C40=-4.97790e-04 C05=-1.01225e-05 C23=-1.76055e-04 C41=-2.73213e-05 C06= 6.49716e-06 C24= 4.88763e-05 C42=-2.50826e-05 c60= 2.20583e-05 R4面 a =-6.89202e+00 b = 6.71475e+00 t = 8.66201e+01 C03= 2.09498e-03 C21=-7.18557e-03 C04= 8.29873e-04 C22= 2.92526e-03 C40=-1.26439e-03 C05=-8.69547e-05 C23= 7.20684e-04 C41= 4.72981e-04 C06=-3.56705e-05 C24= 9.37447e-05 C42= 9.96268e-05 c60= 3.07278e-06 R5面 a =-8.49766e+00 b = 1.35269e+01 t =-4.31604e-01 C03= 7.51919e-04 C21= 1.51762e-03 C04= 1.53364e-04 C22=-6.96054e-05 C40=-3.51172e-05 C05= 4.45608e-06 C23= 9.99217e-05 C41=-1.02168e-05 C06=-2.97082e-06 C24= 1.00603e-05 C42=-1.62164e-05 c60= 5.48157e-06 R6面 a = 2.67660e+01 b = 1.69261e+01 t =-2.39175e+01 C03= 3.18923e-04 C21= 8.26751e-04 C04= 7.76928e-05 C22= 1.52824e-05 C40=-1.61505e-05 C05= 4.05655e-06 C23= 3.14394e-05 C41= 3.53805e-06 C06= 5.04297e-07 C24= 2.86189e-06 C42=-6.83023e-06 c60= 1.33038e-06 数値実施例３ 水平半画角 26.3 垂直半画角 20.3 絞り径 1.34 像サイズ 水平3.76mm ×垂直2.82mm 光学系のサイズ(X×Y ×Z)＝8.6 x 19.3 x 9.8 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 1.10 1 絞り 2 0.00 1.10 0.00 5.13 1.48781 57.40 屈折面 3 0.00 6.23 22.50 4.62 1.48781 57.40 反射面 4 -3.27 2.97 67.50 12.00 1.48781 57.40 反射面 5 8.73 2.97 67.50 6.50 1.48781 57.40 反射面 6 4.14 7.56 67.50 5.00 1.48781 57.40 反射面 7 9.14 7.56 90.00 1.10 1 屈折面 8 10.24 7.56 90.00 4.00 1.51260 64.15 屈折面 9 14.24 7.56 90.00 1.00 1 屈折面 10 15.24 7.56 90.00 1 像面 球面形状 R 2 面 r 2=-16.667 R 7 面 r 7= 6.389 R 8 面 r 8= ∞ R 9 面 r 9= ∞ 非球面形状 R3面 a =-3.33030e+01 b =-5.01209e+00 t = 2.68993e+01 C03=-2.10140e-03 C21=-8.86845e-03 C04=-4.85393e-06 C22= 2.74160e-04 C40= 4.95810e-05 R4面 a =-3.73089e+00 b = 3.72311e+00 t = 8.97482e+01 C03= 1.79317e-03 C21=-3.26620e-03 C04=-7.79662e-04 C22= 7.24453e-04 C40=-3.07120e-04 R5面 a =-1.15368e+01 b =-5.03463e+01 t =-2.53006e-01 C03= 4.29718e-04 C21= 9.50160e-04 C04= 6.21381e-05 C22= 2.90865e-05 C40= 3.35396e-06 R6面 a = 4.65734e+00 b =-7.02662e+00 t = 5.46721e+00 C03= 1.65705e-03 C21= 3.64990e-03 C04= 3.68262e-05 C22=-2.42660e-05 C40= 7.97433e-06

【０１２５】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、透明体の
表面に複数の曲面や平面より成る反射面を一体的に形成
した光学素子を１つ又は複数用いることにより、光学系
全体の小型化を図りつつ、又、反射光学系にありがちな
反射面の配置精度（組立精度）を緩やかにし、高い光学
性能が容易に得られる撮影光学系及びそれを用いた撮像
装置を達成することができる。

【０１２６】この他本発明によれば、絞りを光学系素子
の最も物体側に配置し、且つ該光学素子の中で物体像を
少なくとも１回結像させる構成とすることにより、広画
角の光学系でありながら、光学系の有効径の縮小化を図
ること、そして該光学素子を構成する複数の反射面に適
切な屈折力を与え、各光学素子を構成する反射面を偏心
配置させることにより、光学素子内の光路を所望の形状
に屈曲させ、該光学系の所定方向の全長の短縮化を図っ
た撮影光学系及びそれを用いた撮像装置を達成すること
ができる。

【０１２７】さらに、基準軸を光学系内で交差させてい
るため、空間を有効に活用することができ、光学系をコ
ンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態における座標系の説明図

【図２】 本発明の実施形態１のＹＺの断面の概略図

【図３】 本発明の実施形態１のＹＺの断面の概略図

【図４】 本発明の実施形態１の横収差図

【図５】 本発明の実施形態２のＹＺの断面の概略図

【図６】 本発明の実施形態２の横収差図

【図７】 本発明の実施形態３のＹＺの断面の概略図

【図８】 本発明の実施形態３の横収差図

【図９】 従来のカセグレイン式反射望遠鏡の説明図

【図１０】従来の反射型の光学系の要部概略図

【図１１】従来の反射型の光学系の要部概略図

【図１２】従来の反射型の光学系の要部概略図

【図１３】従来のプリズム反射面を有した反射型の光学
系の要部概略図

【図１４】従来のプリズム反射面を有した反射型の光学
系の要部概略図

【図１５】従来のプリズム反射面を有した反射型の光学
系の要部概略図

【符号の説明】

１ 撮影光学系 ３ 光学ブロック ５ 基準光線 ７ １次結像面 ８ 瞳結像面 Ｒ１ 絞り Ｒ２ 入射面 Ｒ３〜Ｒ６反射面 Ｒ７ 出射面 Ｒ１０ 結像面

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明体の表面に光束が入射する入射面と
   該入射面からの入射光束を反射させる複数の反射面、そ
   して該複数の反射面を介した反射光束を出射させる出射
   面とを設けた光学素子を用いて、物体像を所定面上に形
   成するようにした撮影光学系において、該撮影光学系は
   絞りを有し、該絞りの中心を通過し、最終結像面の中心
   に至る光線を基準軸光線とし、その経路を基準軸とした
   とき、該複数の反射面のうち少なくとも１つの反射面は
   該基準軸の交点における面法線が該基準軸と傾いてお
   り、該基準軸は、該光学素子内において少なくとも１
   回、互いに交差していることを特徴とする撮影光学系。
2. 【請求項２】 前記光学素子の入射面近傍に絞りを設け
   たことを特徴とする請求項１の撮影光学系。
3. 【請求項３】 前記光学素子の複数の反射面のうち、光
   束の反射の順に第１の反射面は収斂作用を有しているこ
   とを特徴とする請求項２の撮影光学系。
4. 【請求項４】 前記光学素子の反射面は曲面より成り、
   該反射面はすべて回転非対称な面形状であることを特徴
   とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮影光学
   系。
5. 【請求項５】 前記光学素子の入射面と出射面は屈折力
   を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれ
   か１項に記載の撮影光学系。
6. 【請求項６】 前記光学素子をその出射面からの基準軸
   に対して平行方向に移動させ、フォーカシングすること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮影
   光学系。
7. 【請求項７】 前記光学素子は、前記基準軸の交点にお
   ける面法線が該基準軸と傾いた反射面を４面有し、光束
   の反射の順に第ｉ反射面としたとき、入射面と第１反射
   面間の基準軸と第２反射面と第３反射面間の基準軸が交
   差し、又は／及び、第２反射面と第３反射面間の基準軸
   と第４反射面と出射面間の基準軸が交差することを特徴
   とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮影光学
   系。
8. 【請求項８】 前記光学素子は、前記基準軸の交点にお
   ける面法線が該基準軸と傾いた反射面を４面有し、光束
   の反射の順に第ｉ反射面としたとき入射面と第１反射面
   間の基準軸と第２反射面と第３反射面間の基準軸が直交
   し、又は／及び、第２反射面と第３反射面間の基準軸と
   第４反射面と出射面間の基準軸が直交することを特徴と
   する請求項１から７のいずれか１項に記載の撮影光学
   系。
9. 【請求項９】 前記入射面に入射する基準光線と前記出
   射面から出射する基準光線は平行であることを特徴とす
   る請求項１から８のいずれか１項記載の撮影光学系。
10. 【請求項１０】 前記入射面に入射する基準光線と前記
    出射面から出射する基準光線は垂直であることを特徴と
    する請求項１から８のいずれか１項記載の撮影光学系。
11. 【請求項１１】 請求項１から８のいずれか１項に記載
    の撮影光学系を用いて、撮像媒体の撮像面上に物体の像
    を結像することを特徴とする撮像装置。