JP2000019402A - Image-formation optical system - Google Patents

Image-formation optical system

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JP2000019402A
JP2000019402A JP10186126A JP18612698A JP2000019402A JP 2000019402 A JP2000019402 A JP 2000019402A JP 10186126 A JP10186126 A JP 10186126A JP 18612698 A JP18612698 A JP 18612698A JP 2000019402 A JP2000019402 A JP 2000019402A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prism
optical system
image
eccentricity
reflecting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10186126A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kokichi Kenno
研野孝吉
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JP2000019402A publication Critical patent/JP2000019402A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance image-formation optical system which is miniaturized and thinned by folding an optical path by the use of a reflection surface on which the number of reflecting times is small. SOLUTION: This optical system is provided with a 1st prism 10 on the object side and a 2nd prism 20 on the image side and does not form an intermediate image. The 1st surface 11 of the 1st prism 10 makes luminous flux from the object incident on the prism, the 2nd surface 12 thereof reflects the luminous flux made incident from the 1st surface inside the prism and also emits the luminous flux reflected by the 3rd surface thereof to the outside of the prism, and the 3rd surface 13 reflects the luminous flux reflected by the 2nd surface. Either of the 2nd surface 12 and the 3rd surface 13 has a rotationally asymmetric surface shape to give power to the luminous flux. Furthermore, the 2nd prism 20 is provided with at least one reflection surface 22 reflecting the luminous flux inside the prism and the reflection surface 22 has a rotationally asymmetric surface shape to give the power to the luminous flux and correct the aberration caused by an eccentricity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、結像光学系に関
し、その中でも特に、ビデオカメラやデジタルスチルカ
メラ、フィルムスキャナー、内視鏡等、小型の撮像素子
を用いた光学装置用の反射面にパワーを有する偏心光学
系に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming optical system, and more particularly, to a reflecting surface for an optical device using a small image pickup device such as a video camera, a digital still camera, a film scanner, and an endoscope. The present invention relates to a decentered optical system having power.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ビデオカメラやデジタルスチルカ
メラ、フィルムスキャナー、内視鏡等用の結像光学系で
は、撮像素子の小型化に伴い、光学系自身も小型軽量、
低コスト化が求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, in image forming optical systems for video cameras, digital still cameras, film scanners, endoscopes, etc., the optical systems themselves have become smaller and lighter with the downsizing of image pickup devices.
Cost reduction is required.

【0003】しかし、一般の回転対称共軸光学系では、
光学系の厚みは光学素子を光軸方向に配列するため、そ
の小型化にも限界がある。また、同時に、回転対称な屈
折レンズを用いることにより発生する色収差を補正する
ために、レンズ枚数の増加は避けられず、低コスト化も
困難な状況である。そこで、最近では、特に色収差の発
生しない反射面にパワーを持たせ、光軸方向の光路を折
り畳むことで、小型化を図った光学系が提案されてい
る。
However, in a general rotationally symmetric coaxial optical system,
Since the thickness of the optical system is such that the optical elements are arranged in the direction of the optical axis, there is a limit in miniaturization. At the same time, in order to correct chromatic aberration caused by using a rotationally symmetric refractive lens, an increase in the number of lenses is inevitable, and cost reduction is difficult. Therefore, recently, there has been proposed an optical system in which the size of the optical system is reduced by giving power to a reflecting surface in which chromatic aberration does not occur and folding the optical path in the optical axis direction.

【0004】特開平7−333505号のものは、偏心
した反射面にパワーを付けて光路を折り畳み、光学系の
厚みを小さくすることを提案しているが、実施例では、
構成する光学部材が5個と多い上、実際の光学性能が不
明である。また、その反射面の形状までは言及されてい
ない。
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-333505 proposes that the optical path be folded by applying power to the eccentric reflecting surface to reduce the thickness of the optical system.
The number of constituent optical members is as many as five, and the actual optical performance is unknown. Also, no mention is made of the shape of the reflection surface.

【0005】また、特開平8−292371号、特開平
9−5650号、特開平9−90229号のものでは、
プリズム1個あるいは複数のミラーを1つの部材として
ブロック化することで光路を折り畳み、その光学系内部
で像をリレーしながら最終像を形成する光学系が示され
ている。しかし、これらの例では、像をリレーするため
に反射の回数が多くなり、その面精度誤差、偏心精度誤
差が積算され転送されることから、個々の精度が厳しく
なり、コストアップにつながり好ましくない。また、同
時に、像をリレーするために光学系全体の体積も大きく
なり好ましくない。
In Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-292371, 9-5650 and 9-90229,
An optical system is shown in which one or a plurality of mirrors are formed as a single member to form a block, thereby folding an optical path and relaying an image inside the optical system to form a final image. However, in these examples, the number of reflections is increased to relay the image, and the surface accuracy error and the eccentricity accuracy error are integrated and transferred. . At the same time, the volume of the entire optical system for relaying an image is undesirably increased.

【0006】また、特開平9−222563号では、複
数のプリズムを用いた例を示しているが、像をリレーす
るために同様の理由からコストアップ、光学系の大型化
につながり好ましくない。また、特開平9−21133
1号では、プリズム1個を用いて光路を折り畳み光学系
の小型化を図った例であるが、収差の補正が十分ではな
い。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-222563 discloses an example in which a plurality of prisms are used. However, this is not preferable because relaying an image leads to an increase in cost and an increase in the size of an optical system. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-21133
No. 1 discloses an example in which the optical path is folded by using one prism to reduce the size of the optical system, but the aberration is not sufficiently corrected.

【0007】また、特開平8−292368号、特開平
8−292372号、特開平9−222561号、特開
平9−258105号、特開平9−258106号のも
のでは、何れもズームレンズの例である。しかし、これ
らの例も、プリズム内部で像をリレーしているために反
射の回数が多く、反射面の面精度誤差、偏心精度誤差が
積算され転送され好ましくない。同時に、光学系の大型
化も避けられず好ましくない。
[0007] Further, in JP-A-8-292368, JP-A-8-292372, JP-A-9-222561, JP-A-9-258105, and JP-A-9-258106, all are examples of zoom lenses. is there. However, also in these examples, since the image is relayed inside the prism, the number of reflections is large, and the surface accuracy error and the eccentricity error of the reflecting surface are accumulated and transferred, which is not preferable. At the same time, an increase in the size of the optical system is inevitable, which is not preferable.

【0008】また、特開平10−20196号のもの
は、正負の2群ズームレンズの正の前群を、絞りを挟ん
で物体側に負のパワーのプリズムで、像側を正のパワー
のプリズムで構成した例である。また、負のプリズムと
正のプリズムから構成される正の前群を2つに分割し、
負正負の3群ズームレンズに構成した例も開示されてい
る。しかし、これらの例で用いられるプリズムは、2つ
の透過面、2つの反射面が独立の面であるためにそのス
ペースを確保する必要上、また同時に、撮像面がライカ
サイズのフィルムフォーマットと大きいため、プリズム
自体の大型化が避けられない。また、像側にテレセント
リックの構成でないため、CCD等の撮像素子への対応
が難しい。また、何れのズームレンズの例も、プリズム
を移動させることで変倍を行っているため、全ての変倍
領域で性能を維持するために反射面の偏心精度が厳しく
なり、コスト高になるという問題を有している。
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-20196 discloses a prism having a negative power on the object side with a diaphragm interposed between a positive front group of a positive / negative two-group zoom lens and a positive power prism on the image side. This is an example of the configuration. Also, the positive front group composed of the negative prism and the positive prism is divided into two,
There is also disclosed an example in which a negative, positive, and negative three-group zoom lens is configured. However, in the prism used in these examples, the two transmission surfaces and the two reflection surfaces are independent surfaces, so that it is necessary to secure the space, and at the same time, the imaging surface is large, which is a Leica size film format. In addition, the size of the prism itself is inevitable. In addition, since the image side is not telecentric, it is difficult to cope with an image pickup device such as a CCD. In addition, in any of the examples of the zoom lens, since the magnification is changed by moving the prism, the eccentricity of the reflection surface becomes stricter to maintain the performance in all the magnification regions, and the cost increases. Have a problem.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】一般の屈折光学系で所
望の屈折力を得ようとすると、その境界面で光学素子の
色分散特性のために色収差が発生する。それを補正する
目的と、他の光線収差を補正するために、屈折光学系は
多くの構成要素を必要としてコスト高になるという問題
を有している。また、同時に、光路が光軸に沿って直線
になるために、光学系全体が光軸方向に長くなってしま
い、撮像装置が大型になってしまうという問題があっ
た。
When a desired refractive power is to be obtained by a general refractive optical system, chromatic aberration occurs at the boundary surface due to the chromatic dispersion characteristics of the optical element. In order to correct this and to correct other ray aberrations, the refractive optical system has a problem that many components are required and the cost is high. At the same time, since the optical path is straight along the optical axis, the entire optical system becomes longer in the optical axis direction, resulting in a problem that the imaging device becomes larger.

【0010】また、従来技術について述べたような偏心
光学系では、結像された像の収差が良好に補正され、な
おかつ、特に回転非対称なディストーションが良好に補
正されていないと、結像された図形等が歪んで写ってし
まい、正しい形状を再現することができないという問題
があった。
Further, in the decentered optical system as described in the prior art, an image is formed if the aberration of the formed image is properly corrected, and especially if the rotationally asymmetric distortion is not properly corrected. There is a problem that a figure or the like is distorted and cannot be reproduced in a correct shape.

【0011】さらに、偏心光学系に反射面を用いる場合
は、屈折面に比してその偏心誤差感度は2倍になり、反
射回数を増やせば増やすだけ偏心誤差が積算され転送さ
れる結果となり、反射面の面精度や偏心精度等の製作精
度、組み立て精度が厳しくなるという問題もあった。
Further, when a reflecting surface is used in the decentering optical system, the sensitivity of the decentering error is doubled as compared with that of the refracting surface. As the number of reflections is increased, the decentering error is integrated and transferred as the number of reflections increases. There is also a problem that the manufacturing accuracy such as the surface accuracy and the eccentricity of the reflection surface and the assembly accuracy are severe.

【0012】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、少ない光学素子
の構成枚数で高性能、低コストな結像光学系を提供する
ことである。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a high-performance, low-cost imaging optical system with a small number of optical elements. .

【0013】また、本発明のもう1つの目的は、少ない
反射回数の反射面を用いて光路を折り畳むことにより小
型化、薄型化された高性能な結像光学系を提供すること
である。
It is another object of the present invention to provide a high-performance imaging optical system which is reduced in size and thickness by folding an optical path using a reflection surface having a small number of reflections.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の結像光学系は、物体像を形成する全体として正の屈
折力を有する結像光学系において、前記結像光学系が屈
折率(n)が1.3よりも大きい(n>1.3)媒質で
形成された第1プリズムと第2プリズムを有し、前記第
2プリズムは前記第1プリズムよりも像側に配置され、
かつ、中間像を形成しない結像系にて形成され、前記第
1プリズムが、光束を透過又は反射させる光学作用面を
3面有し、その中の第1面は物体からの光束をプリズム
内に入射させ、第2面が前記第1面から入射した光束を
プリズム内で反射すると共に第3面で反射された光束を
プリズム外へ射出し、第3面は前記第2面で反射された
光束を反射するように構成されており、前記第2面と前
記第3面の少なくとも一方の面が光束にパワーを与える
曲面形状を有し、前記曲面形状が偏心によって発生する
収差を補正する回転非対称な面形状を有し、前記第2プ
リズムが、少なくとも1面のプリズム内で光束を反射す
る反射面を有し、前記反射面が光束にパワーを与え、か
つ、偏心により発生する収差を補正する回転非対称な面
形状を有するように構成されていることを特徴とするも
のである。
According to the present invention, there is provided an imaging optical system for forming an object image having a positive refractive power as a whole, wherein the imaging optical system has a refractive index. (N) having a first prism and a second prism formed of a medium larger than 1.3 (n> 1.3), wherein the second prism is disposed closer to the image side than the first prism;
The first prism is formed by an imaging system that does not form an intermediate image, and the first prism has three optically active surfaces that transmit or reflect a light beam. And the second surface reflects the light beam incident from the first surface in the prism and emits the light beam reflected on the third surface out of the prism, and the third surface is reflected on the second surface. A rotation configured to reflect a light beam, wherein at least one of the second surface and the third surface has a curved surface shape that gives power to the light beam, and the curved surface shape corrects aberration generated by eccentricity. The second prism has an asymmetric surface shape, and the second prism has a reflecting surface for reflecting a light beam in at least one prism, and the reflecting surface gives power to the light beam, and corrects aberration caused by eccentricity. To have a rotationally asymmetric surface shape That it is configured in which the features.

【0015】以下、本発明において上記構成をとる理由
と作用について順に説明する。上記目的を達成するため
の本発明の第1の結像光学系は、屈折率(n)が1.3
よりも大きい(n>1.3)媒質で形成された第1プリ
ズムと第2プリズムを有し、第2プリズムは第1プリズ
ムよりも像側に配置され、かつ、中間像を形成しない結
像系にて形成されていることを特徴とする結像光学系で
ある。
Hereinafter, the reason and operation of the above-described configuration in the present invention will be described in order. In order to achieve the above object, the first imaging optical system of the present invention has a refractive index (n) of 1.3.
A first prism and a second prism formed of a medium larger than (n> 1.3), wherein the second prism is disposed closer to the image side than the first prism and does not form an intermediate image. An imaging optical system characterized by being formed by a system.

【0016】レンズのような屈折光学素子は、その境界
面に曲率を付けることにより始めてパワーを持たせるこ
とができる。そのため、レンズの境界面で光線が屈折す
る際に、屈折光学素子の色分散特性による色収差の発生
が避けられない。その結果、色収差を補正する目的で別
の屈折光学素子が付加されるのが一般的である。
A refractive optical element such as a lens can have power only by giving a curvature to its boundary surface. Therefore, when a light beam is refracted at the boundary surface of the lens, chromatic aberration due to the chromatic dispersion characteristics of the refractive optical element is inevitably generated. As a result, another refractive optical element is generally added for the purpose of correcting chromatic aberration.

【0017】一方、ミラーやプリズム等のような反射光
学素子は、その反射面にパワーを持たせても原理的に色
収差の発生はなく、色収差を補正する目的だけのために
別の光学素子を付加する必要はない。そのため、反射光
学素子を用いた光学系は、屈折光学素子を用いた光学系
に比べて、色収差補正の観点から光学素子の構成枚数の
削減が可能である。
On the other hand, a reflecting optical element such as a mirror or a prism does not generate chromatic aberration in principle even if its reflecting surface has power, and another optical element is used only for the purpose of correcting chromatic aberration. No need to add. Therefore, in the optical system using the reflective optical element, the number of constituent optical elements can be reduced from the viewpoint of chromatic aberration correction, as compared with the optical system using the refractive optical element.

【0018】同時に、反射光学素子を用いた反射光学系
は、光路を折り畳むことになるために、屈折光学系に比
べて光学系自身を小さくすることが可能である。
At the same time, since the reflection optical system using the reflection optical element folds the optical path, the size of the optical system itself can be reduced as compared with the refractive optical system.

【0019】また、反射面は屈折面に比して偏心誤差感
度が高いため、組み立て調整に高い精度を要求される。
しかし、反射光学素子の中でも、プリズムはそれぞれの
面の相対的な位置関係が固定されているので、プリズム
単体として偏心を制御すればよく、必要以上の組み立て
精度、調整工数が不要である。
Further, since the reflection surface has a higher sensitivity to eccentricity error than the refraction surface, high accuracy is required for assembly adjustment.
However, among the reflective optical elements, since the relative positional relationship between the surfaces of the prisms is fixed, the eccentricity may be controlled as a single prism, and unnecessary assembly accuracy and adjustment man-hours are unnecessary.

【0020】さらに、プリズムは、屈折面である入射面
と射出面、それと反射面を有しており、反射面しかもた
ないミラーに比べて、収差補正の自由度が大きい。特
に、反射面に所望のパワーの大部分を分担させ、屈折面
である入射面と射出面のパワーを小さくすることで、ミ
ラーに比べて収差補正の自由度を大きく保ったまま、レ
ンズ等のような屈折光学素子に比べて、色収差の発生を
非常に小さくすることが可能である。また、プリズム内
部は空気よりも屈折率の高い透明体で満たされているた
めに、空気に比べ光路長を長くとることができ、空気中
に配置されるレンズやミラー等よりは、光学系の薄型
化、小型化が可能である。
Further, the prism has an entrance surface, an exit surface, which are refraction surfaces, and a reflection surface, and has a greater degree of freedom for aberration correction than a mirror having only a reflection surface. In particular, by allowing the reflection surface to share most of the desired power and reducing the power of the entrance surface and the exit surface, which are refraction surfaces, the degree of freedom in correcting aberrations is larger than that of a mirror, while maintaining the degree of freedom for aberrations. Compared with such a refractive optical element, the occurrence of chromatic aberration can be extremely reduced. Further, since the inside of the prism is filled with a transparent body having a higher refractive index than air, the optical path length can be made longer than that of air. Thinning and miniaturization are possible.

【0021】また、結像光学系は、中心性能はもちろん
のこと周辺まで良好な結像性能を要求される。一般の共
軸光学系の場合、軸外光線の光線高の符号は絞りの前後
で反転するため、光学素子の絞りに対する対称性が崩れ
ることにより軸外収差は悪化する。そのため、絞りを挟
んで屈折面を配置することで絞りに対する対称性を十分
満足させ、軸外収差の補正を行っているのが一般的であ
る。
Further, the imaging optical system is required to have good imaging performance not only at the center but also at the periphery. In the case of a general coaxial optical system, the sign of the ray height of the off-axis light beam is reversed before and after the stop, and thus the off-axis aberration is worsened due to the loss of symmetry of the optical element with respect to the stop. Therefore, by arranging the refracting surface with the diaphragm interposed therebetween, it is general to sufficiently satisfy the symmetry with respect to the diaphragm and correct the off-axis aberration.

【0022】そこで、本発明では、2つのプリズムを配
置し、絞りに対する対称性を十分考慮した構成をとるこ
とにより、中心ばかりでなく軸外収差も良好に補正する
ことを可能にしている。1つのプリズムのみの配置だ
と、絞りに対する非対称性が増し、軸外収差の劣化が避
けられない。
Accordingly, in the present invention, not only the center but also off-axis aberrations can be satisfactorily corrected by arranging two prisms and taking a configuration in which symmetry with respect to the stop is sufficiently considered. If only one prism is arranged, asymmetry with respect to the stop increases, and deterioration of off-axis aberration is inevitable.

【0023】本発明は、以上の理由から、第1プリズム
と第2プリズムを有し、第2プリズムは第1プリズムよ
りも像側に配置され、かつ、中間像を形成しない結像系
にて形成されている基本構成としたもので、さらに、像
側に略テレセントリックな結像光学系とすることが望ま
しい。
For the above reason, the present invention has a first prism and a second prism, and the second prism is disposed closer to the image side than the first prism, and is used in an imaging system which does not form an intermediate image. It is preferable that the image forming optical system be substantially telecentric on the image side.

【0024】次に、像側に略テレセントリックという構
成に関して詳述する。前述したように、反射面は屈折面
に比べて偏心誤差感度が高いために、その影響をできる
だけ受け難い光学系の構成が望まれる。一般の共軸光学
系の場合、像側に略テレセントリックな構成は軸外主光
線が光軸と略平行となるために、デフォーカスさせても
像面上で軸外光線の位置は保たれるという性質を有す
る。そこで、本発明の結像光学系にもその性質を反映さ
せ、特に、偏心感度の比較的高い反射面を用いた光学系
のフォーカシングによる性能劣化を防ぐために、軸外光
線の位置精度が良好に保たれる像側に略テレセントリッ
クという構成をとることが望ましい。
Next, a configuration that is substantially telecentric on the image side will be described in detail. As described above, since the reflection surface has a higher eccentricity error sensitivity than the refraction surface, a configuration of an optical system which is hardly affected by the influence is desired. In the case of a general coaxial optical system, since the off-axis chief ray is substantially parallel to the optical axis in the almost telecentric configuration on the image side, the position of the off-axis ray on the image plane is maintained even when defocused. It has the property of Therefore, the position accuracy of the off-axis light beam is improved by reflecting the property in the imaging optical system of the present invention, and in particular, in order to prevent performance deterioration due to focusing of the optical system using the reflection surface having relatively high eccentric sensitivity. It is desirable to adopt a configuration that is substantially telecentric on the image side that is kept.

【0025】このような構成をとることにより、特にC
CD等の撮像素子を用いた撮像光学系にも最適である。
また、この構成をとることにより、COS4乗則の影響
が小さくなり、シェーディングを小さくすることも可能
である。
By adopting such a configuration, in particular, C
It is also optimal for an imaging optical system using an imaging device such as a CD.
Further, by adopting this configuration, the influence of the COS fourth power rule is reduced, and the shading can be reduced.

【0026】以上説明したように、本発明の基本構成を
とることで、屈折光学系に比べ光学素子の構成枚数が少
なく、中心から周辺まで性能の良好な、小型の結像光学
系を得ることが可能である。
As described above, by adopting the basic structure of the present invention, it is possible to obtain a small-sized image-forming optical system which has a smaller number of optical elements than the refractive optical system and has good performance from the center to the periphery. Is possible.

【0027】ところで、本発明の第1プリズムは、光束
を透過又は反射させる光学作用面を3面有し、その中の
第1面は物体からの光束をプリズム内に入射させ、第2
面が第1面から入射した光束をプリズム内で反射すると
共に第3面で反射された光束をプリズム外へ射出し、第
3面は第2面で反射された光束を反射するように構成さ
れており、第2面と前記第3面の少なくとも一方の面が
光束にパワーを与える曲面形状を有し、その曲面形状が
偏心によって発生する収差を補正する回転非対称な面形
状を有しているものである。
By the way, the first prism of the present invention has three optical working surfaces for transmitting or reflecting a light beam, the first surface of which receives a light beam from an object into the prism, and
The surface reflects the light beam incident from the first surface in the prism, emits the light beam reflected on the third surface out of the prism, and the third surface reflects the light beam reflected on the second surface. At least one of the second surface and the third surface has a curved surface shape that gives power to a light beam, and the curved surface shape has a rotationally asymmetric surface shape that corrects aberrations caused by eccentricity. Things.

【0028】ここで、物点中心を通り、絞り中心を通過
して像面中心に到達する光線を軸上主光線としたとき、
少なくとも1つの反射面が軸上主光線に対して偏心して
いないと、軸上主光線の入射光線と反射光線が同一の光
路をとることとなり、軸上主光線が光学系中で遮断され
てしまう。その結果、中心部が遮光された光束のみで像
を形成することになり、中心が暗くなったり、中心では
全く像を結ばなくなったりしてしまう。
Here, assuming that a ray passing through the center of the object point and passing through the center of the stop and reaching the center of the image plane is an axial principal ray,
If at least one reflecting surface is not decentered with respect to the axial chief ray, the incident ray and the reflected ray of the axial chief ray take the same optical path, and the axial chief ray is blocked in the optical system. . As a result, an image is formed only by the light flux whose central portion is shielded, and the center becomes dark or the image is not formed at the center at all.

【0029】また、パワーを付けた反射面を軸上主光線
に対し偏心させることも当然可能である。また、パワー
を付けた反射面を軸上主光線に対して偏心させた場合、
本発明で用いられるプリズムを構成する面の中、少なく
とも1つの面は回転非対称な面であることが望ましい。
その中でも、特に、少なくとも1つの反射面を回転非対
称な面にすることが収差補正上は好ましい。
It is also possible to decenter the powered reflecting surface with respect to the axial principal ray. When the reflecting surface with power is decentered with respect to the axial chief ray,
It is desirable that at least one of the surfaces constituting the prism used in the present invention is a rotationally asymmetric surface.
Among them, it is particularly preferable to make at least one reflection surface a rotationally asymmetric surface for aberration correction.

【0030】その理由を以下に詳述する。まず、用いる
座標系、回転非対称な面について説明する。軸上主光線
が、光学系の第1面に交差するまでの直線によって定義
される光軸をZ軸とし、そのZ軸と直交し、かつ、撮像
光学系を構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、
前記光軸と直交し、かつ、前記Y軸と直交する軸をX軸
とする。光線の追跡方向は、物体から像面に向かう順光
線追跡で説明する。
The reason will be described in detail below. First, a coordinate system to be used and a rotationally asymmetric surface will be described. An optical axis defined by a straight line until the on-axis principal ray intersects the first surface of the optical system is defined as a Z axis, and is orthogonal to the Z axis and within an eccentric plane of each surface constituting the imaging optical system. Is defined as the Y axis,
An axis orthogonal to the optical axis and orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. The ray tracing direction will be described in terms of forward ray tracing from the object to the image plane.

【0031】一般に、球面レンズでのみ構成された球面
レンズ系では、球面により発生する球面収差と、コマ収
差、像面湾曲等の収差をいくつかの面でお互いに補正し
あい、全体として収差を少なくする構成になっている。
In general, in a spherical lens system composed only of spherical lenses, spherical aberration caused by a spherical surface and aberrations such as coma and field curvature are mutually corrected on several planes, so that the aberration is reduced as a whole. Configuration.

【0032】一方、少ない面数で収差を良好に補正する
ためには、回転対称非球面等が用いられる。これは、球
面で発生する各種収差自体を少なくするためである。し
かし、偏心した光学系においては、偏心により発生する
回転非対称な収差を回転対称光学系で補正することは不
可能である。この偏心により発生する回転非対称な収差
は、歪曲収差、像面湾曲、さらに、軸上でも発生する非
点収差、コマ収差がある。
On the other hand, in order to satisfactorily correct aberrations with a small number of surfaces, a rotationally symmetric aspherical surface or the like is used. This is to reduce various aberrations generated on the spherical surface. However, in a decentered optical system, it is impossible to correct rotationally asymmetric aberration generated by decentering by a rotationally symmetric optical system. The rotationally asymmetric aberrations caused by this eccentricity include distortion, field curvature, astigmatism and coma which also occur on the axis.

【0033】まず、回転非対称な像面湾曲について説明
する。例えば、無限遠の物点から偏心した凹面鏡に入射
した光線は、凹面鏡に当たって反射結像されるが、光線
が凹面鏡に当たって以降、像面までの後側焦点距離は、
像界側が空気の場合、光線が当たった部分の曲率半径の
半分になる。すると、図17に示すように、軸上主光線
に対して傾いた像面を形成する。このように、回転非対
称な像面湾曲を補正するには回転対称な光学系では不可
能である。
First, the rotationally asymmetric field curvature will be described. For example, light rays incident on a concave mirror decentered from an object point at infinity are reflected and imaged on the concave mirror, but after the light rays hit the concave mirror, the rear focal length to the image plane is
When the image field side is air, the radius of curvature becomes half of the radius of curvature of the portion hit by the light beam. Then, as shown in FIG. 17, an image plane inclined with respect to the axial principal ray is formed. As described above, it is impossible to correct rotationally asymmetric curvature of field with a rotationally symmetric optical system.

【0034】この傾いた像面湾曲をその発生源である凹
面鏡M自身で補正するには、凹面鏡Mを回転非対称な面
で構成し、この例ではY軸正の方向に対して曲率を強く
(屈折力を強く)し、Y軸負の方向に対して曲率を弱く
(屈折力を弱く)すれば、補正することができる。ま
た、上記構成と同様な効果を持つ回転非対称な面を、凹
面鏡Mとは別に光学系中に配置することにより、少ない
構成枚数でフラットの像面を得ることが可能となる。ま
た、回転非対称な面は、その面内及び面外共に回転対称
軸を有しない回転非対称面形状の面とすることが、自由
度が増え収差補正上は好ましい。
In order to correct the tilted curvature of field by the concave mirror M itself, which is the source, the concave mirror M is constituted by a rotationally asymmetric surface. In this example, the curvature is strong in the positive Y-axis direction ( If the refractive power is increased) and the curvature is decreased (the refractive power is decreased) in the negative direction of the Y axis, the correction can be made. In addition, by arranging a rotationally asymmetric surface having the same effect as the above configuration in the optical system separately from the concave mirror M, a flat image surface can be obtained with a small number of components. In addition, the rotationally asymmetric surface is preferably a rotationally asymmetric surface shape having no rotationally symmetric axis both inside and outside the surface, which is preferable in terms of increasing the degree of freedom and correcting aberrations.

【0035】次に、回転非対称な非点収差について説明
する。上記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡M
では、軸上光線に対しても図18に示すような非点収差
が発生する。この非点収差を補正するためには、上記説
明と同様に、回転非対称面のX軸方向の曲率とY軸方向
の曲率を適切に変えることによって可能となる。
Next, rotationally asymmetric astigmatism will be described. As described above, the eccentrically arranged concave mirror M
In this case, astigmatism as shown in FIG. 18 also occurs for axial rays. Astigmatism can be corrected by appropriately changing the curvature in the X-axis direction and the curvature in the Y-axis direction of the rotationally asymmetric surface, as described above.

【0036】さらに、回転非対称なコマ収差について説
明する。上記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡
Mでは、軸上光線に対しても図19に示すようなコマ収
差が発生する。このコマ収差を補正するためには、回転
非対称面のX軸の原点から離れるに従って面の傾きを変
えると共に、Y軸の正負によって面の傾きを適切に変え
ることによって可能となる。
Further, rotationally asymmetric coma will be described. Similarly to the above description, in the concave mirror M arranged eccentrically, coma as shown in FIG. To correct the coma aberration, the inclination of the surface can be changed as the distance from the origin of the X axis of the rotationally asymmetric surface increases, and the inclination of the surface can be appropriately changed depending on the sign of the Y axis.

【0037】また、本発明の結像光学系では、前述の反
射作用を有する少なくとも1つの面が軸上主光線に対し
偏心し、回転非対称な面形状でパワーを有する構成も可
能である。このような構成をとれば、その反射面にパワ
ーを持たせることで発生する偏心収差をその面自体で補
正することが可能となり、プリズムの屈折面のパワーを
緩めることで、色収差の発生自体を小さくすることがで
きる。
In the image forming optical system according to the present invention, it is also possible that at least one surface having the above-mentioned reflecting action is decentered with respect to the axial principal ray, and has a rotationally asymmetric surface having power. With such a configuration, it becomes possible to correct the eccentric aberration caused by giving power to the reflecting surface by the surface itself, and by relaxing the power of the refracting surface of the prism, the occurrence of chromatic aberration itself can be reduced. Can be smaller.

【0038】また、本発明で用いる上記の回転非対称面
は、対称面を1面のみ有する面対称自由曲面であること
が好ましい。ここで、本発明で使用する自由曲面とは、
以下の式(a)で定義されるものである。なお、その定
義式のZ軸が自由曲面の軸となる。
The rotationally asymmetric surface used in the present invention is preferably a plane-symmetric free-form surface having only one plane of symmetry. Here, the free-form surface used in the present invention is:
It is defined by the following equation (a). Note that the Z axis of the definition formula is the axis of the free-form surface.

【0039】 ここで、(a)式の第1項は球面項、第2項は自由曲面
項である。
[0039] Here, the first term of the equation (a) is a spherical term, and the second term is a free-form surface term.

【0040】球面項中、 c:頂点の曲率 k:コーニック定数(円錐定数) r=√(X2 +Y2 ) である。In the spherical term, c: curvature of the vertex k: conic constant (conical constant) r = √ (X 2 + Y 2 ).

【0041】自由曲面項は、 ただし、Cj (jは2以上の整数)は係数である。The free-form surface term is Here, C j (j is an integer of 2 or more) is a coefficient.

【0042】上記自由曲面は、一般的には、X−Z面、
Y−Z面共に対称面を持つことはないが、本発明ではX
の奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平
行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。例え
ば、上記定義式(a)においては、C2 、C5 、C7
9 、C12、C14、C16、C18、C20、C23、C25、C
27、C29、C31、C33、C35・・・の各項の係数を0に
することによって可能である。
The free-form surface generally includes an XZ plane,
Although neither YZ plane has a plane of symmetry, in the present invention, X
By setting all the odd-order terms to 0, a free-form surface having only one symmetry plane parallel to the YZ plane is obtained. For example, in the above definition formula (a), C 2 , C 5 , C 7 ,
C 9, C 12, C 14 , C 16, C 18, C 20, C 23, C 25, C
27 , C 29 , C 31 , C 33 , C 35 ...

【0043】また、Yの奇数次項を全て0にすることに
よって、X−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自
由曲面となる。例えば、上記定義式においては、C3
5、C8 、C10、C12、C14、C17、C19、C21、C
23、C25、C27、C30、C32、C34、C36・・・の各項
の係数を0にすることによって可能である。
By setting all odd-numbered terms of Y to 0, a free-form surface having only one symmetry plane parallel to the XZ plane is obtained. For example, in the above definition formula, C 3 ,
C 5, C 8, C 10 , C 12, C 14, C 17, C 19, C 21, C
23 , C 25 , C 27 , C 30 , C 32 , C 34 , C 36 ...

【0044】また上記対称面の方向の何れか一方を対称
面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Y−Z面
と平行な対称面に対して光学系の偏心方向はY軸方向
に、X−Z面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方
向はX軸方向にすることで、偏心により発生する回転非
対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性をも向
上させることが可能となる。
One of the directions of the symmetry plane is a symmetry plane, and the eccentricity in the corresponding direction, for example, the eccentricity direction of the optical system with respect to the symmetry plane parallel to the YZ plane is in the Y-axis direction. By making the eccentric direction of the optical system the X-axis direction with respect to the symmetric plane parallel to the XZ plane, it is possible to effectively correct rotationally asymmetric aberrations caused by the eccentricity while improving the productivity. Becomes possible.

【0045】また、上記定義式(a)は、前述のように
1つの例として示したものであり、本発明は、対称面を
1面のみ有する回転非対称面を用いることで偏心により
発生する回転非対称な収差を補正し、同時に製作性も向
上させるということが特徴であり、他のいかなる定義式
に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。
Further, the above-mentioned definition expression (a) is shown as one example as described above, and the present invention uses a rotationally asymmetric surface having only one symmetric surface to produce a rotation caused by eccentricity. It is characterized by correcting asymmetric aberrations and at the same time improving productivity, and it goes without saying that the same effect can be obtained for any other definitional expressions.

【0046】さて、第1プリズムを前記のように第1反
射面と第2透過面を共有するタイプとすると、入射光線
を第1反射面で大きく屈曲させ、さらに第2反射面は少
ない屈曲角で第2透過面へと反射するために、光学系全
体の入射光軸に対して上下方向の厚さを薄くすることが
可能となる。
If the first prism is of the type that shares the first reflecting surface and the second transmitting surface as described above, the incident light beam is largely bent at the first reflecting surface, and the second reflecting surface has a small bending angle. Thus, since the light is reflected to the second transmission surface, the thickness in the vertical direction with respect to the incident optical axis of the entire optical system can be reduced.

【0047】また、第1プリズムを負の屈折力を持つプ
リズムにすることによって、広い撮像画角を得ることが
可能となる。これは、負のパワーにより広い画角の光線
を集束させ、第2プリズムで構成される第2群に光線を
入射するときに光束を収斂させることが可能となるから
であり、焦点距離の比較的短い光学系を構成する場合に
収差補正上好ましい構成である。
Further, by making the first prism a prism having a negative refractive power, it is possible to obtain a wide imaging angle of view. This is because it is possible to converge a light beam having a wide angle of view by negative power and converge the light beam when the light beam enters the second group constituted by the second prism. This is a preferable configuration from the viewpoint of aberration correction when an optical system having a short distance is configured.

【0048】このような構成のプリズムを第1プリズム
に用いる場合、さらに好ましくは、第1プリズムに入射
する光軸に対して第2反射面に対向する位置に第2プリ
ズムを配置することにより、光学的全体の上下方向の高
さを低くすることが可能となる。
When the prism having such a configuration is used for the first prism, more preferably, the second prism is arranged at a position facing the second reflection surface with respect to the optical axis incident on the first prism. It is possible to reduce the vertical height of the entire optical system.

【0049】また、第1プリズムの第2面と第3面の両
方が光束にパワーを与え、かつ、偏心により発生する収
差を補正する回転非対称な面形状を有するように構成す
ることができる。
Further, both the second surface and the third surface of the first prism can be configured so as to apply power to the light beam and have a rotationally asymmetric surface shape for correcting aberrations caused by eccentricity.

【0050】また、第1プリズムの第2面と第3面の少
なくとも一方の回転非対称な面形状を、唯一の対称面を
1面のみ有する面対称自由曲面形状にて構成することが
できる。
Further, at least one of the second surface and the third surface of the first prism may be formed as a rotationally asymmetric surface shape having a plane symmetric free-form surface having only one symmetric surface.

【0051】また、第1プリズムの第2面と第3面の両
方の回転非対称な面形状を、唯一の対称面を1面のみ有
する面対称自由曲面形状にて構成することができる。
Further, the rotationally asymmetric surface shape of both the second surface and the third surface of the first prism can be constituted by a plane-symmetric free-form surface shape having only one plane of symmetry.

【0052】この場合に、第1プリズムの第2面の面対
称自由曲面の唯一の対称面と、第3面の面対称自由曲面
の唯一の対称面とが、同一面内に形成されるように、第
1プリズムを構成することができる。
In this case, only the symmetrical free-form surface of the second surface of the first prism and the only symmetrical free-form surface of the third surface are formed in the same plane. In addition, the first prism can be configured.

【0053】また、第1プリズムの第1面を、光束にパ
ワーを与え、かつ、偏心により発生する収差を補正する
回転非対称な面形状を有するように構成することもでき
る。偏心により発生する収差を補正するために、屈折面
にこのような面形状をとることは有効である。
Further, the first surface of the first prism may be configured so as to have a rotationally asymmetric surface shape that applies power to the light beam and corrects aberration generated by eccentricity. It is effective to take such a surface shape on the refraction surface in order to correct aberrations caused by eccentricity.

【0054】この場合に、第1プリズムの第1面の回転
非対称な面形状を、唯一の対称面を1面のみ有する面対
称自由曲面形状にて構成することができる。
In this case, the rotationally asymmetric surface shape of the first surface of the first prism can be constituted by a plane-symmetric free-form surface shape having only one plane of symmetry.

【0055】また、第2プリズム内に配置された回転非
対称な面形状を、唯一の対称面を1面のみ有する面対称
自由曲面形状にて構成することができる。
Further, the rotationally asymmetric surface shape arranged in the second prism can be constituted by a plane-symmetric free-form surface shape having only one symmetrical surface.

【0056】その場合に、第1プリズムと第2プリズム
とが少なくとも1面ずつ唯一の対称面が同一平面上に配
置されるように構成することが望ましい また、本発明において、第1プリズムと第2プリズムの
間に瞳を配置し、その瞳と像面との間に第2プリズムを
配置して構成することが、対称性を高めて軸外収差も良
好に補正する上で有効である。その場合には、その瞳上
に絞りを配置することが望ましい。
In this case, it is preferable that the first prism and the second prism are configured so that at least one surface and only one symmetric surface are arranged on the same plane. Arranging the pupil between the two prisms and arranging the second prism between the pupil and the image plane is effective in improving the symmetry and favorably correcting the off-axis aberration. In that case, it is desirable to dispose an aperture on the pupil.

【0057】また、本発明において、第2プリズムは、
光束にパワーを与える曲面形状の反射面を2面以上有す
るように構成することができる。
In the present invention, the second prism is
It can be configured to have two or more curved reflecting surfaces that give power to the light flux.

【0058】本発明において、第2プリズムとしては、
反射面と透過面とを兼用した入射面と、反射面と、射出
面の3つの光学作用面から構成されているものを用いる
ことができる。
In the present invention, as the second prism,
It is possible to use an optical system having three optically active surfaces, ie, an incident surface that also serves as a reflecting surface and a transmitting surface, a reflecting surface, and an emitting surface.

【0059】第2反射面と第1透過面とを共有するこの
プリズムタイプは、第2反射面で光線を大きく屈曲さ
せ、第1反射面は少ない屈曲角で光線を第2反射面へと
反射するために、プリズム光学系の入射光線方向の厚さ
を薄くすることが可能なものである。
This prism type, which shares the second reflecting surface and the first transmitting surface, largely bends the light beam at the second reflecting surface, and the first reflecting surface reflects the light beam to the second reflecting surface with a small bending angle. Therefore, the thickness of the prism optical system in the incident light beam direction can be reduced.

【0060】さらに好ましくは、第2プリズムの第1反
射面を正のパワーにすることにより、収差補正上良い結
果が得られる。これは、光線の屈曲角の小さい第1反射
面にパワーを与えることより、偏心収差の発生の少ない
面にパワーを与えることができるためである。さらに好
ましくは、第2反射面を負のパワーとすることにより、
第2プリズムの主点位置を物体側に出すことが可能とな
り、第2プリズムのバックフォーカスを短くすることが
可能となる。
More preferably, by setting the first reflecting surface of the second prism to a positive power, a good result in aberration correction can be obtained. This is because by applying power to the first reflecting surface having a small bending angle of the light beam, it is possible to apply power to a surface with less occurrence of decentering aberration. More preferably, by setting the second reflecting surface to negative power,
The principal point position of the second prism can be set to the object side, and the back focus of the second prism can be shortened.

【0061】また、本発明において、第2プリズムとし
ては、光束にパワーを与える反射面と、入射面と、射出
面の3つの光学作用面から構成されているものを用いる
ことができる。
In the present invention, as the second prism, a prism composed of three optically active surfaces, that is, a reflecting surface that gives power to a light beam, an incident surface, and an exit surface can be used.

【0062】この場合は、反射回数が1回なので、特に
精度の要求される反射面が1面ですみ、製造上優位であ
る。
In this case, since the number of reflections is one, only one reflection surface requiring particularly high accuracy is required, which is superior in manufacturing.

【0063】さらに好ましくは、反射面に正のパワーを
持たせることが好ましい。反射面を正のパワーにする
と、透過面にパワーを付加するより収差発生が少なくて
すむ。
More preferably, it is preferable that the reflecting surface has a positive power. When the reflecting surface has a positive power, the generation of aberrations is smaller than when power is added to the transmitting surface.

【0064】また、本発明において、第2プリズムとし
ては、光束にパワーを与える2つの反射面と、入射面
と、射出面の4つの光学作用面から構成されているもの
を用いることができる。
Further, in the present invention, the second prism may be composed of two reflecting surfaces for giving power to a light beam, an entrance surface, and an exit surface.

【0065】第2プリズムのこの形状は収差補正の自由
度が高くなり、収差の発生が少ない。さらに、2つの反
射面の相対的偏心が少ないので、この2つの反射面で発
生する収差が2つの反射面相互で補正し合い、収差発生
が少ない。さらに好ましくは、2つの反射面が異なる符
号のパワーを持つことにより、収差の相互の補正効果を
大きくすることが可能となり、高い解像力を得ることが
可能となる。
This shape of the second prism increases the degree of freedom in correcting aberrations, and causes less occurrence of aberrations. Further, since the relative eccentricity of the two reflecting surfaces is small, the aberrations occurring on the two reflecting surfaces are corrected by the two reflecting surfaces, so that the occurrence of the aberration is small. More preferably, when the two reflecting surfaces have powers of different signs, it is possible to increase the mutual correction effect of aberrations, and to obtain high resolution.

【0066】さらに好ましくは、第1反射面と第2反射
面の光軸が反射する点における相対的偏心が少ない方
が、偏心収差の発生を少なくすることが可能となり、回
転非対称な収差の発生が少なくなる。
More preferably, the smaller the relative eccentricity at the point where the optical axis of the first reflecting surface and the second reflecting surface reflects, the less the occurrence of eccentric aberration and the more the occurrence of rotationally asymmetric aberration Is reduced.

【0067】また、本発明において、第2プリズムとし
ては、入射面と、反射面と透過面とを兼用する射出面
と、光束にパワーを与える反射面の3つの光学作用面か
ら構成されているものを用いることができる。
Further, in the present invention, the second prism is composed of three optical working surfaces: an entrance surface, an exit surface which also serves as a reflection surface and a transmission surface, and a reflection surface which gives power to a light beam. Can be used.

【0068】これは第1プリズムと同様に形状であり、
第1反射面と第2透過面を共有するこのプリズムタイプ
は、第1反射面で大きく光線を屈曲させ、さらに第2反
射面は少ない屈曲角で光線を第2透過面へと反射するた
めに、光学系全体の入射光軸に対して上下方向の厚さを
薄くすることが可能となる。
This has the same shape as the first prism,
This prism type, which shares the first reflecting surface and the second transmitting surface, largely bends the light beam at the first reflecting surface, and the second reflecting surface reflects the light beam to the second transmitting surface with a small bending angle. In addition, the thickness of the entire optical system in the vertical direction with respect to the incident optical axis can be reduced.

【0069】そして、屈曲角の少ない第2反射面に正の
パワーを持たせられるために、第2プリズムの主点位置
を像側に配置することができ、バックフォーカスを大き
く取ることが可能となり、フィルター等を結像面直前に
配置する場合に好ましい。
Since the second reflecting surface having a small bending angle has a positive power, the principal point of the second prism can be arranged on the image side, and a large back focus can be obtained. , A filter and the like are preferably arranged immediately before the image forming plane.

【0070】また、本発明において、第2プリズムとし
ては、3つの反射面を備え、その内の1つの反射面が透
過面を兼用した入射面にて形成され、他の1つの反射面
が透過面を兼用した射出面にて形成されているものを用
いることができる。
In the present invention, the second prism has three reflecting surfaces, one of which is formed by an incident surface also serving as a transmitting surface, and the other reflecting surface is formed by a transmitting surface. What is formed by an exit surface which also serves as a surface can be used.

【0071】このプリズムは、3面で構成され、かつ、
3つの反射面を有するために、3回の反射面にパワーを
分散することが可能であり、収差発生を少なくすること
が可能である。また、光路がプリズム内で交差する構成
のために、単に光路を折り返す構造のプリズムに比較し
て光路長を長く取ることが可能である。
This prism is composed of three surfaces, and
Since there are three reflecting surfaces, it is possible to disperse the power to three reflecting surfaces, and it is possible to reduce the occurrence of aberration. Further, since the optical paths intersect within the prism, the optical path length can be made longer than that of a prism having a structure in which the optical path is simply folded.

【0072】このプリズムを第2プリズムとした場合に
は、屈曲角の小さい第2反射面に正のパワーを持たせら
れるために、第2プリズムの第2透過面から比較的光路
長の長い位置に主なパワーを持つ面を配置することが可
能となり、バックフォーカスを小さくすることが可能と
なる。
When this prism is a second prism, a positive power is given to the second reflecting surface having a small bending angle, so that the second reflecting surface having a relatively long optical path length from the second transmitting surface of the second prism. In this case, it is possible to arrange a surface having main power, and to reduce the back focus.

【0073】なお、本発明のプリズム中の透過作用と反
射作用を併せ持つ光学作用面において、反射作用は全反
射によるものとすることが望ましい。全反射条件を満た
さなければ、反射作用と透過作用を併せ持つことができ
ず、プリズム自体の小型化が困難になってしまう。
In the prism of the present invention, on the optically active surface having both a transmitting action and a reflecting action, it is desirable that the reflecting action is based on total reflection. If the condition for total reflection is not satisfied, both the reflecting action and the transmitting action cannot be achieved, and it is difficult to reduce the size of the prism itself.

【0074】また、全反射面以外の反射面は、アルミニ
ウム又は銀等の金属薄膜を表面に形成した反射面、又
は、誘電体多層膜の形成された反射面で構成することが
好ましい。金属薄膜で反射作用を有する場合は、手軽に
高反射率を得ることが可能となる。また、誘電体反射膜
の場合は、波長選択性や吸収の少ない反射膜を形成する
場合に有利となる。これにより、プリズムの製作精度が
緩和された低コストな小型の結像光学系を得ることが可
能である。
The reflecting surface other than the total reflecting surface is preferably constituted by a reflecting surface having a thin metal film such as aluminum or silver formed on the surface or a reflecting surface having a dielectric multilayer film formed thereon. When the metal thin film has a reflecting action, it is possible to easily obtain a high reflectance. In the case of a dielectric reflection film, it is advantageous when a reflection film having low wavelength selectivity and low absorption is formed. As a result, it is possible to obtain a low-cost, compact imaging optical system in which the manufacturing accuracy of the prism is reduced.

【0075】ま、本発明において、絞りより物体側に発
散作用の第1プリズムを有し、像側に収斂作用の第2プ
リズムを有し、像側に略テレセントリックとなっている
ことが望ましい。
In the present invention, it is desirable that a first prism having a diverging function be provided on the object side with respect to the stop, a second prism having a converging function be provided on the image side, and be substantially telecentric on the image side.

【0076】屈折光学素子を用いた結像光学系では、そ
の用途によってパワー配置が異なってくる。例えば画角
の狭い望遠系では、一般に、全系を正、負の望遠タイプ
として焦点距離に対して光学系の全長を小さくする構成
がとられている。また、画角の広い広角系では、全系を
負、正のレトロフォーカスタイプとすることで、焦点距
離に対しバックフォーカスを大きくとるような構成が一
般的である。
In an image forming optical system using a refractive optical element, the power arrangement differs depending on the application. For example, in a telephoto system having a narrow angle of view, a configuration is generally adopted in which the entire system is a positive or negative telephoto type, and the overall length of the optical system is made smaller than the focal length. In a wide-angle system having a wide angle of view, a configuration is generally adopted in which the back focus is made larger than the focal length by making the entire system a negative and positive retrofocus type.

【0077】特に、CCD等の撮像素子を用いた結像光
学系の場合、結像光学系と撮像素子との間に、モアレ除
去や赤外線の影響を排除するための光学的ローパスフィ
ルターや赤外カットフィルターを配置する必要がある。
そのため、これら光学部材を配置するスペースを確保す
るために、結像光学系の構成としてはレトロフォーカス
タイプをとることが望ましい。
In particular, in the case of an image forming optical system using an image pickup device such as a CCD, an optical low-pass filter for removing moiré and eliminating the influence of infrared light is provided between the image forming optical system and the image pickup device. It is necessary to arrange a cut filter.
Therefore, in order to secure a space for disposing these optical members, it is desirable to adopt a retrofocus type as the configuration of the imaging optical system.

【0078】また、レトロフォーカスタイプの結像光学
系は、特に軸外収差の補正が重要であり、これは絞り位
置に大きく依存する。前述したように、一般の共軸光学
系の場合、光学素子の絞りに対する対称性が崩れること
により軸外収差は悪化する。そのため、絞りを挟んで同
符号の光学素子を配置することで、絞りに対する対称性
を十分満足させ、軸外収差の補正を行っているのが一般
的である。負、正のレトロフォーカスタイプの場合、そ
のパワー配置がそもそも非対称な構成のため、絞り位置
によって軸外収差の性能が大きく変化する。
In a retrofocus type imaging optical system, it is particularly important to correct off-axis aberrations, which greatly depends on the aperture position. As described above, in the case of a general coaxial optical system, off-axis aberrations are worsened because the symmetry of the optical element with respect to the stop is lost. Therefore, by arranging optical elements of the same sign with the stop interposed therebetween, it is common to sufficiently satisfy the symmetry with respect to the stop and correct the off-axis aberration. In the case of the negative and positive retrofocus types, since the power arrangement is originally asymmetric, the performance of off-axis aberration greatly changes depending on the stop position.

【0079】そこで、物体側の発散作用の第1プリズム
と像側の収斂作用の第2プリズムの間に絞りを配置する
ことで、パワー配置の非対称性に起因する軸外収差の劣
化を最小限に抑えることを可能にするものである。絞り
を発散作用のプリズムよりも物体側、あるいは、像側の
収斂作用のプリズムよりも像側に配置すると、さらに絞
りに対する非対称性が増し、その補正が困難となる。
Therefore, by disposing a stop between the first prism having a diverging function on the object side and the second prism having a converging function on the image side, deterioration of off-axis aberration due to asymmetry of the power arrangement is minimized. It is possible to suppress it. If the stop is arranged on the object side of the diverging prism or on the image side of the image-side convergence prism, asymmetry with respect to the stop is further increased, and it becomes difficult to correct the stop.

【0080】また、この場合に、絞りより物体側に発散
作用の第1プリズムを有し、像側に収斂作用の第2プリ
ズムを有し、プリズムのみからなるものとすることがで
きる。
In this case, the first prism having a diverging function on the object side with respect to the stop and the second prism having a converging function on the image side may be provided, and only the prism may be provided.

【0081】そして、本発明の結像光学系においては、
全系を通して結像面は1つである結像光学系である。前
述したように反射面の偏心誤差感度は屈折面に比べて大
きく、プリズムのように1ブロックで構成された反射光
学部材は各面の面精度誤差、偏心誤差が積算されて転送
されるため、反射面数は少ない程製作精度は緩和され
る。したがって、必要以上に反射の回数を増やすことは
望ましくなく、例えば中間像を形成しその像をリレーし
て行く結像光学系では、必要以上に反射の回数が増え、
各面の製造誤差が厳しくなり、コストアップにつながっ
てしまう。
In the imaging optical system of the present invention,
An imaging optical system having one imaging plane throughout the entire system. As described above, the sensitivity of the decentering error of the reflecting surface is larger than that of the refracting surface, and the reflecting optical member composed of one block like a prism is transferred by integrating the surface accuracy error and the decentering error of each surface. The smaller the number of reflecting surfaces, the less the manufacturing accuracy. Therefore, it is not desirable to increase the number of reflections more than necessary.For example, in an imaging optical system that forms an intermediate image and relays the image, the number of reflections increases more than necessary,
Manufacturing errors on each surface become severe, leading to increased costs.

【0082】また、本発明の結像光学系において、結像
光学系のフォーカシングは、全体繰り出しやプリズムを
1つだけ移動することにより可能なのは言うまでもない
が、最も像側の面から射出した軸上主光線の方向に結像
面を移動させることによりフォーカシングすることが可
能である。これにより、結像光学系が偏心することで物
体からの軸上主光線の入射方向と最も像側の面から射出
する軸上主光線の方向とが一致していなくても、フォー
カシングによる軸上主光線の入射側のずれを防ぐことが
できる。また、平行平面板を複数の楔状のプリズムに分
割し、それをZ軸と垂直方向に移動させることでフォー
カシングすることも可能である。この場合も、結像光学
系の偏心にはよらずフォーカシングが可能である。
In the image forming optical system according to the present invention, it is needless to say that focusing of the image forming optical system can be performed by moving the whole prism or moving only one prism. Focusing can be performed by moving the imaging plane in the direction of the principal ray. Accordingly, even if the direction of incidence of the axial chief ray from the object and the direction of the axial chief ray that emerges from the most image-side surface do not match due to the decentering of the imaging optical system, the axial chief ray due to focusing can be used. It is possible to prevent the shift of the incident side of the principal ray. Further, it is also possible to divide the parallel plane plate into a plurality of wedge-shaped prisms and perform focusing by moving the prism in a direction perpendicular to the Z axis. Also in this case, focusing is possible regardless of the eccentricity of the imaging optical system.

【0083】また、本発明の結像光学系において、少な
くともプリズムの1つをプラスチック等のような有機材
料を用いて構成すれば、コストダウンが図れる。また、
アモルファスポリオレフィン等のような低吸湿材料を用
いれば、湿度変化に対しても結像性能の変化が少なくて
望ましい。
In the imaging optical system of the present invention, if at least one of the prisms is made of an organic material such as plastic, the cost can be reduced. Also,
It is desirable to use a low moisture absorption material such as amorphous polyolefin since the change in imaging performance is small even with a change in humidity.

【0084】また、本発明において、発散作用のプリズ
ムと収斂作用のプリズムを使うことによって、温度補償
をすることができる。特に、プリズムの材質にプラスチ
ックを用いた場合に問題になる、温度変化による焦点ず
れを防ぐためには、プリズムに異符号のパワーを持たせ
ることでそれが可能となる。
In the present invention, temperature compensation can be performed by using a diverging prism and a converging prism. In particular, in order to prevent a focus shift due to a temperature change, which is a problem when plastic is used as the material of the prism, it is possible to make the prism have a power having a different sign.

【0085】また、本発明において、複数のプリズムは
光学作用を有さない面にそれぞれの相対的位置決め部を
設けていることが望ましい。特に、本発明のような反射
面にパワーを持たせたプリズムを複数配置する場合、そ
の相対的な位置精度のずれが性能劣化の原因となる。そ
こで、本発明では、プリズムの光学作用を有さない面に
相対的位置決め部を設けることで、位置精度の確保を行
い、所望の性能を確保することが可能となる。特に、そ
の位置決め部を用い、連結部材により複数のプリズムを
一体化すれば、組み立て調整が不要となり、さらに、コ
ストダウンが図られる。
Further, in the present invention, it is desirable that the plurality of prisms are provided with respective relative positioning portions on a surface having no optical action. In particular, when a plurality of prisms having power on the reflecting surface as in the present invention are arranged, the relative positional accuracy shift causes performance degradation. Therefore, in the present invention, by providing the relative positioning portion on the surface of the prism having no optical action, it is possible to secure positional accuracy and secure desired performance. In particular, if a plurality of prisms are integrated by a connecting member using the positioning portion, assembly adjustment becomes unnecessary, and the cost can be further reduced.

【0086】また、本発明の結像光学系の入射面より物
体側にミラー等の反射光学部材を用いて、本発明の結像
光学系の偏心方向とは異なった向きに光路を折り畳むこ
とも可能である。これにより、さらに結像光学系のレイ
アウトの自由度が増え、結像光学装置全体の小型化が図
られる。
The optical path may be folded in a direction different from the eccentric direction of the imaging optical system of the present invention by using a reflecting optical member such as a mirror on the object side of the incident surface of the imaging optical system of the present invention. It is possible. Thereby, the degree of freedom of the layout of the imaging optical system is further increased, and the size of the entire imaging optical device can be reduced.

【0087】また、本発明において、結像光学系をプリ
ズムのみから構成することも可能である。これにより部
品点数が減り、コストダウンが図られる。さらに、絞り
の前後で複数のプリズムを一体化し、1つのプリズムと
することも当然可能である。これにより、さらなるコス
トダウンが可能である。
In the present invention, the image forming optical system can be composed of only a prism. As a result, the number of parts is reduced, and the cost is reduced. Further, it is of course possible to integrate a plurality of prisms before and after the stop to form one prism. Thereby, further cost reduction is possible.

【0088】また、本発明において、第1プリズムと第
2プリズム以外に、その物体側、2つのプリズムの間、
あるいは、2つのプリズムの像側の何れかあるいは複数
の位置に他のレンズ(正レンズ、負レンズ)を構成要素
として含んでいてもよい。
In the present invention, in addition to the first prism and the second prism, the object side, between the two prisms,
Alternatively, another lens (positive lens, negative lens) may be included as a component at any or a plurality of positions on the image side of the two prisms.

【0089】また、本発明の結像光学系は、明るい単焦
点レンズであることが可能である。また、2つのプリズ
ムの間隔、2つのプリズムの物体側、あるいは、像側に
単数あるいは複数の屈折光学系を組み合わせてズームレ
ンズ(変倍結像光学系)とすることもできる。
Further, the image forming optical system of the present invention can be a bright single focus lens. Also, a zoom lens (magnification image forming optical system) can be formed by combining one or a plurality of refractive optical systems on the distance between two prisms, the object side of the two prisms, or the image side.

【0090】また、本発明において、結像光学系の屈折
面、反射面を球面あるいは回転対称非球面で構成するこ
とも当然可能である。
In the present invention, it is also possible to form the refracting surface and the reflecting surface of the imaging optical system with a spherical surface or a rotationally symmetric aspherical surface.

【0091】なお、本発明の以上の結像光学系を撮像装
置の撮像部に配置する場合、あるいは、その撮影装置が
カメラ機構を備えいる場合に、前群中に配置されたプリ
ズム部材を光学作用を持つ光学素子の中で最も物体側に
配置し、そのプリズム部材の入射面を光軸に対して偏心
して配置し、そのプリズム部材よりも物体側に光軸に対
して垂直に配置したカバー部材を配置する構成にするこ
とができ、また、前群中に配置されたプリズム部材が物
体側に光軸に対して偏心配置された入射面を備えるよう
に構成し、その入射面と空気間隔を挟んで光軸と同軸上
に配置されたパワーを有するカバーレンズをその入射面
よりも物体側に配置する構成にすることができる。
When the above-described image forming optical system of the present invention is arranged in the image pickup section of the image pickup apparatus, or when the image pickup apparatus has a camera mechanism, the prism member arranged in the front group is optically connected. A cover that is arranged closest to the object side among the optical elements having an effect, the entrance surface of the prism member is eccentrically arranged with respect to the optical axis, and is arranged perpendicular to the optical axis on the object side with respect to the prism member. The prism member disposed in the front group may be configured to include an incident surface eccentrically arranged with respect to the optical axis on the object side, and the incident surface and the air gap may be arranged. , A cover lens having power arranged coaxially with the optical axis with respect to the optical axis can be arranged closer to the object side than the entrance surface.

【0092】このように、プリズム部材が最も物体側に
配置され、偏心入射面が撮影装置前面に備えられると、
被写体からは斜めに傾いた入射面が見えるため、被写体
からずれた位置を中心に撮影しているかのような違和感
を与えてしまうことになる。そこで、光軸に垂直なカバ
ー部材又はカバーレンズを配置して、一般の撮影装置と
同様、撮影する被写体に違和感を感じない撮影ができ
る。
As described above, when the prism member is disposed closest to the object and the eccentric incident surface is provided on the front surface of the photographing apparatus,
Since the incident surface obliquely seen from the subject can be seen, an uncomfortable feeling may be given as if the photographing was performed around a position shifted from the subject. Therefore, by arranging a cover member or a cover lens perpendicular to the optical axis, it is possible to perform imaging without feeling uncomfortable with the object to be imaged, similarly to a general imaging device.

【0093】以上のような本発明の何れかの結像光学系
をファインダー対物光学系として配置し、さらに、その
ファインダー対物光学系によって形成された物体像を正
立正像させる像正立光学系と、接眼光学系とからファイ
ンダー光学系を構成することができる。
Any of the imaging optical systems of the present invention as described above is arranged as a finder objective optical system, and further, an image erecting optical system for erecting an object image formed by the finder objective optical system. A finder optical system can be configured from the eyepiece optical system.

【0094】また、そのファインダー光学系と、それと
併設された撮影用対物光学系とを備えてカメラ装置を構
成することができる。
Further, a camera device can be constructed by including the finder optical system and a photographing objective optical system provided therewith.

【0095】また、以上のような本発明の何れかの結像
光学系と、その結像光学系によって形成される像面上に
配置された撮像素子とを備えて撮像光学系を構成するこ
とができる。
Further, an imaging optical system comprising any one of the above-described imaging optical systems of the present invention and an imaging device arranged on an image plane formed by the imaging optical system is provided. Can be.

【0096】また、以上のような本発明の何れかの結像
光学系を撮影用対物光学系として配置し、その撮影用光
学系とは別の光路、又は、その撮影用対物光学系の光路
から分割された光路の何れかの中に配置されたファイン
ダー光学系を備えてカメラ装置を構成することができ
る。
Further, any one of the above-described imaging optical systems of the present invention is arranged as a photographing objective optical system, and an optical path different from the photographing optical system or an optical path of the photographing objective optical system. The camera device can be provided with a finder optical system disposed in any of the optical paths divided from the camera.

【0097】また、以上のような本発明の何れかの結像
光学系と、その結像光学系によって形成される像面上に
配置された撮像素子と、その撮像素子で受光された像情
報を記録する記録媒体と、その記録媒体又は撮像素子か
らの像情報を受けて観察像を形成する画像表示素子とを
備えて電子カメラ装置を構成することができる。
Further, any one of the above-described image forming optical systems of the present invention, an image pickup device arranged on an image plane formed by the image forming optical system, and image information received by the image pickup device. An electronic camera device can be configured to include a recording medium that records the image data, and an image display element that forms an observation image by receiving image information from the recording medium or the image sensor.

【0098】また、以上のような本発明の何れかの結像
光学系と、その結像光学系によって形成される像を長軸
方向に沿って伝達する像伝達部材とを有する観察系と、
照明光源及びその照明光源からの照明光を前記長軸方向
に沿って伝達する照明光伝達部材を有する照明系とを備
えて内視鏡装置を構成することができる。
An observation system having any one of the above-described imaging optical systems according to the present invention and an image transmission member that transmits an image formed by the imaging optical system along a long axis direction.
An endoscope apparatus can be configured to include an illumination light source and an illumination system having an illumination light transmission member that transmits illumination light from the illumination light source along the long axis direction.

【0099】[0099]

【発明の実施の形態】以下、本発明の結像光学系の実施
例1〜5について説明する。なお、各実施例の構成パラ
メータは後に示す。各実施例において、図1に示すよう
に、軸上主光線1を物体中心を出て、絞り2の中心を通
り、像面3中心に到る光線で定義する。そして、軸上主
光線1と第1プリズム10の入射面(第1面)11、射
出面(第4面)14、第2プリズム20の入射面(第1
面)21、射出面(第4面)24との交点を通り、入射
面についてはその面に入射する軸上主光線1に垂直に、
射出面についてはその面から射出する軸上主光線1に垂
直に、それぞれ仮想面をとる。各仮想面の交点を、その
交点を通る光学面から次の仮想面(最後の仮想面につい
て像面)までの間の偏心光学面の原点として、軸上主光
線1(入射面の交点について定められた仮想面の場合
は、入射する軸上主光線1、射出面の交点について定め
られた仮想面の場合は、射出する軸上主光線1)に沿う
方向をZ軸方向とし、軸上主光線1と第1プリズム10
の入射面(第1面)11との交点を通る第1仮想面に関
しては、軸上主光線1の進行方向に沿った方向をZ軸正
方向とし、その他の仮想面については、第1仮想面から
その仮想面に到る光路中の反射回数が偶数回の場合には
軸上主光線1の進行方向に沿った方向をZ軸正方向と
し、反射回数が奇数回の場合には軸上主光線1の進行方
向と反対方向をZ軸正方向とし、このZ軸と像面中心を
含む平面をY−Z平面とし、原点を通りY−Z平面に直
交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をX軸正方向
とし、X軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸をY軸
とする。図1には、各仮想面と第1プリズム10の入射
面11の交点について定められた第1仮想面に関する座
標系とを図示してある。図2に以下については、これら
仮想面と座標系の図示は省く。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments 1 to 5 of the imaging optical system of the present invention will be described below. The configuration parameters of each embodiment will be described later. In each embodiment, as shown in FIG. 1, the axial principal ray 1 is defined as a ray that exits the center of the object, passes through the center of the stop 2, and reaches the center of the image plane 3. Then, the axial principal ray 1 and the incident surface (first surface) 11 of the first prism 10, the exit surface (fourth surface) 14, and the incident surface of the second prism 20 (first surface)
Surface) 21 and the intersection with the exit surface (fourth surface) 24, and the incident surface is perpendicular to the axial principal ray 1 incident on that surface.
With respect to the emission surface, virtual surfaces are respectively taken perpendicular to the axial principal ray 1 emitted from the surface. The intersection of each virtual plane is defined as the origin of an eccentric optical surface between the optical surface passing through the intersection and the next virtual surface (the image plane for the last virtual surface), and the axial principal ray 1 (the intersection of the incident surface is defined). In the case of a given virtual surface, the direction along the incident axial principal ray 1) is defined as the Z-axis direction along the emitting axial principal ray 1). Ray 1 and first prism 10
For the first virtual surface passing through the intersection with the incident surface (first surface) 11, the direction along the traveling direction of the axial principal ray 1 is defined as the positive direction of the Z-axis, and for the other virtual surfaces, the first virtual surface is defined as the first virtual surface. When the number of reflections in the optical path from the surface to the virtual surface is an even number, the direction along the traveling direction of the axial principal ray 1 is defined as the positive direction of the Z-axis. The direction opposite to the traveling direction of the principal ray 1 is defined as the positive direction of the Z axis, the plane including the Z axis and the center of the image plane is defined as the YZ plane, and passes through the origin and is orthogonal to the YZ plane. Is defined as a positive X-axis direction, and an axis constituting a right-handed orthogonal coordinate system with the X-axis and Z-axis is defined as a Y-axis. FIG. 1 illustrates a coordinate system related to the first virtual surface, which is defined at the intersection of each virtual surface and the entrance surface 11 of the first prism 10. FIG. 2 does not show these virtual planes and coordinate systems in the following.

【0100】実施例1〜5では、このY−Z平面内で各
面の偏心を行っており、また、各回転非対称自由曲面の
唯一の対称面をY−Z面としている。
In Examples 1 to 5, each surface is decentered in the YZ plane, and the only symmetrical plane of each rotationally asymmetric free-form surface is the YZ plane.

【0101】偏心面については、対応する座標系の原点
から、その面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方
向、Z軸方向をそれぞれX,Y,Z)と、その面の中心
軸(自由曲面については、前記(a)式のZ軸、非球面
については、後記の(b)式のZ軸)のX軸、Y軸、Z
軸それぞれを中心とする傾き角(それぞれα,β,γ
(°))とが与えられている。なお、その場合、αとβ
の正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γ
の正はZ軸の正方向に対して時計回りを意味する。
For the eccentric surface, the amount of eccentricity (X, Y, and Z in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions) at the top of the surface from the origin of the corresponding coordinate system, and the X-axis, Y-axis, Z
Angle of inclination about each axis (α, β, γ, respectively)
(°)). In this case, α and β
Is counterclockwise with respect to the positive direction of each axis, γ
Positive means clockwise with respect to the positive direction of the Z axis.

【0102】また、各実施例の光学系を構成する光学作
用面の中、特定の面(仮想面を含む。)とそれに続く面
が共軸光学系を構成する場合には、面間隔が与えられて
おり、その他、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従っ
て与えられている。
In the case where a specific surface (including a virtual surface) and a surface following the specific surface (including a virtual surface) form a coaxial optical system in the optical system of each embodiment, the surface spacing is given. In addition, the refractive index of the medium and the Abbe number are given according to a conventional method.

【0103】また、本発明で用いられる自由曲面の面の
形状は前記(a)式により定義し、その定義式のZ軸が
自由曲面の軸となる。
Further, the shape of the surface of the free-form surface used in the present invention is defined by the above equation (a), and the Z axis of the definition equation is the axis of the free-form surface.

【0104】また、非球面は、以下の定義式で与えられ
る回転対称非球面である。 Z=(y2 /R)/[1+{1−(1+K)y2 /R2 1 /2] +Ay4 +By6 +Cy8 +Dy10+…… ・・・(b) ただし、Zを光の進行方向を正とした光軸(軸上主光
線)とし、yを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Rは
近軸曲率半径、Kは円錐定数、A、B、C、D、…はそ
れぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。
この定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。
The aspherical surface is a rotationally symmetric aspherical surface given by the following equation. Z = (y 2 / R) / [1+ {1- (1 + K) y 2 / R 2} 1/2] + Ay 4 + By 6 + Cy 8 + Dy 10 + ...... ··· (b) However, the light of Z An optical axis (on-axis principal ray) with the traveling direction being positive, and y is taken in a direction perpendicular to the optical axis. Here, R is a paraxial radius of curvature, K is a conic constant, and A, B, C, D,... Are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients, respectively.
The Z axis of this definition expression is the axis of the rotationally symmetric aspherical surface.

【0105】なお、データの記載されていない自由曲
面、非球面に関する項は0である。屈折率については、
d線(波長587.56nm)に対するものを表記して
ある。長さの単位はmmである。
Note that terms relating to free-form surfaces and aspheric surfaces for which no data is described are zero. Regarding the refractive index,
The values for the d-line (wavelength 587.56 nm) are shown. The unit of the length is mm.

【0106】また、自由曲面の他の定義式として、以下
の(c)式で与えられるZernike多項式がある。
この面の形状は以下の式により定義する。その定義式の
Z軸がZernike多項式の軸となる。回転非対称面
の定義は、X−Y面に対するZの軸の高さの極座標で定
義され、AはX−Y面内のZ軸からの距離、RはZ軸回
りの方位角で、Z軸から測った回転角で表せられる。
As another definition of the free-form surface, there is a Zernike polynomial given by the following expression (c).
The shape of this surface is defined by the following equation. The Z axis of the defining equation is the axis of the Zernike polynomial. The definition of the rotationally asymmetric surface is defined by polar coordinates of the height of the Z axis with respect to the XY plane, A is the distance from the Z axis in the XY plane, R is the azimuth around the Z axis, and the Z axis It can be expressed by the rotation angle measured from.

【0107】 x=R×cos(A) y=R×sin(A) Z=D2 +D3 Rcos(A)+D4 Rsin(A) +D5 2 cos(2A)+D6 (R2 −1)+D7 2 sin(2A) +D8 3 cos(3A) +D9 (3R3 −2R)cos(A) +D10(3R3 −2R)sin(A)+D113 sin(3A) +D124cos(4A)+D13(4R4 −3R2 )cos(2A) +D14(6R4 −6R2 +1)+D15(4R4 −3R2 )sin(2A) +D164 sin(4A) +D175 cos(5A) +D18(5R5 −4R3 )cos(3A) +D19(10R5 −12R3 +3R)cos(A) +D20(10R5 −12R3 +3R)sin(A) +D21(5R5 −4R3 )sin(3A) +D225 sin(5A) +D236cos(6A)+D24(6R6 −5R4 )cos(4A) +D25(15R6 −20R4 +6R2 )cos(2A) +D26(20R6 −30R4 +12R2 −1) +D27(15R6 −20R4 +6R2 )sin(2A) +D28(6R6 −5R4 )sin(4A) +D296sin(6A)・・・・・ ・・・(c) なお、X軸方向に対称な光学系として設計するには、D
4 ,D5 ,D6 、D100,D11,D12,D13,D14,D
20,D21,D22…を利用する。
X = R × cos (A) y = R × sin (A) Z = D 2 + D 3 Rcos (A) + D 4 Rsin (A) + D 5 R 2 cos (2A) + D 6 (R 2 −1 ) + D 7 R 2 sin ( 2A) + D 8 R 3 cos (3A) + D 9 (3R 3 -2R) cos (A) + D 10 (3R 3 -2R) sin (A) + D 11 R 3 sin (3A) + D 12 R 4 cos (4A) + D 13 (4R 4 -3R 2) cos (2A) + D 14 (6R 4 -6R 2 +1) + D 15 (4R 4 -3R 2) sin (2A) + D 16 R 4 sin (4A ) + D 17 R 5 cos ( 5A) + D 18 (5R 5 -4R 3) cos (3A) + D 19 (10R 5 -12R 3 + 3R) cos (A) + D 20 (10R 5 -12R 3 + 3R) sin (A) + D 21 (5R 5 -4R 3 ) sin (3A) + D 22 R 5 sin (5A) + D 23 R 6 cos (6A) + D 24 (6R 6 -5R 4) cos (4A) + D 25 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) cos (2A) + D 26 (20R 6 -30R 4 + 12R 2 -1) + D 27 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) sin (2A) D 28 (6R 6 -5R 4) sin (4A) + D 29 R 6 sin (6A) ····· ··· (c) In addition, to design an optical system symmetric with respect to the X-axis direction, D
4, D 5, D 6, D 10 0, D 11, D 12, D 13, D 14, D
20, D 21, D 22 ... to use.

【0108】その他の面の例として、次の定義式(d)
があげられる。 Z=ΣΣCnmXY 例として、k=7(7次項)を考えると、展開したと
き、以下の式で表せる。 Z=C2 +C3 y+C4 |x| +C5 2 +C6 y|x|+C7 2 +C8 3 +C9 2 |x|+C10yx2 +C11|x3 | +C124 +C133 |x|+C142 2 +C15y|x3 |+C164 +C175 +C184 |x|+C193 2 +C202 |x3 | +C21yx4 +C22|x5 | +C236 +C245 |x|+C254 2 +C263 |x3 | +C272 4 +C28y|x5 |+C296 +C307 +C316 |x|+C325 2 +C334 |x3 | +C343 4 +C352 |x5 |+C36yx6 +C37|x7 | ・・・(d) なお、本発明の実施例では、前記(a)式を用いた自由
曲面で面形状が表現されているが、上記(c)式、
(d)式を用いても同様の作用効果を得られるのは言う
までもない。
As another example, the following definition formula (d)
Is raised. Z = ΣΣC nm XY As an example, when k = 7 (seventh-order term) is considered, when expanded, it can be expressed by the following equation. Z = C 2 + C 3 y + C 4 | x | + C 5 y 2 + C 6 y | x | + C 7 x 2 + C 8 y 3 + C 9 y 2 | x | + C 10 yx 2 + C 11 | x 3 | + C 12 y 4 + C 13 y 3 | x | + C 14 y 2 x 2 + C 15 y | x 3 | + C 16 x 4 + C 17 y 5 + C 18 y 4 | x | + C 19 y 3 x 2 + C 20 y 2 | x 3 | + C 21 yx 4 + C 22 | x 5 | + C 23 y 6 + C 24 y 5 | x | + C 25 y 4 x 2 + C 26 y 3 | x 3 | + C 27 y 2 x 4 + C 28 y | x 5 | + C 29 x 6 + C 30 y 7 + C 31 y 6 | x | + C 32 y 5 x 2 + C 33 y 4 | x 3 | + C 34 y 3 x 4 + C 35 y 2 | x 5 | + C 36 yx 6 + C 37 | x 7 | (D) In the embodiment of the present invention, the surface shape is represented by a free-form surface using the above equation (a).
It goes without saying that the same operation and effect can be obtained by using the equation (d).

【0109】実施例1〜5は何れも、撮影画角が、水平
半画角26.3°、垂直半画角20.3°、像高は1.
6×1.2mmであり、入射瞳径1.15mm、Fナン
バー2.8であり、焦点距離は3.24mmで、35m
m銀塩カメラに換算すると35mmに相当する。もちろ
ん、その他のサイズの場合でも適用できるのは言うまで
のない。また、本発明は、本発明の結像光学系を用いた
撮像光学系のみならず、その光学系を組み込んだ撮像装
置等も含むものである。
In each of the first to fifth embodiments, the photographing angle of view is 26.3 ° in the horizontal half angle of view, 20.3 ° in the vertical half angle of view, and the image height is 1.0.
6 × 1.2 mm, entrance pupil diameter 1.15 mm, F-number 2.8, focal length 3.24 mm, 35 m
It is equivalent to 35 mm when converted to an m-silver camera. Of course, it goes without saying that it can be applied to other sizes. Further, the present invention includes not only an imaging optical system using the imaging optical system of the present invention but also an imaging device incorporating the optical system.

【0110】実施例1 実施例1の軸上主光線を含むY−Z断面図を図1に示
す。この実施例の構成パラメータは後記するが、自由曲
面はFFSで、非球面はASSで、仮想面はHRP(仮
想基準面)で示してあり、これ以外の実施例についても
同様である。実施例1は、物体側から光の通る順に、第
1プリズム10、絞り2、第2プリズム20、像面(結
像面)3からなり、第1プリズム10は第1面11から
第4面14で構成され、その第1面11は第1透過面、
第2面12は第1反射面、第3面13は第2反射面、第
4面14は第2透過面であり、物体からの光線は、第1
透過面11、第1反射面12、第2反射面13、第2透
過面14の順に透過し、また、第2プリズム20は第1
面21から第4面24で構成され、その第1面21は第
1透過面、第2面22は第1反射面、第3面23は第2
反射面、第4面24は第2透過面であり、物体からの光
線は、第1透過面21、第1反射面22、第2反射面2
3、第2透過面24の順に透過する。そして、第1プリ
ズム10の第1反射面12と第2透過面14、第2プリ
ズム20の第1透過面21と第2反射面23をそれぞれ
透過作用と反射作用を併せ持つ同一の光学作用面として
いる。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view of Embodiment 1 taken along the line YZ including the axial principal ray. The configuration parameters of this embodiment will be described later, but the free-form surface is represented by FFS, the aspheric surface is represented by ASS, and the virtual surface is represented by HRP (virtual reference plane). The same applies to other embodiments. In the first embodiment, the first prism 10, the stop 2, the second prism 20, and the image plane (imaging plane) 3 are arranged in the order in which light passes from the object side. 14, the first surface 11 of which is a first transmission surface,
The second surface 12 is a first reflection surface, the third surface 13 is a second reflection surface, and the fourth surface 14 is a second transmission surface.
The light passes through the transmitting surface 11, the first reflecting surface 12, the second reflecting surface 13, and the second transmitting surface 14 in this order.
The first surface 21 is a first transmission surface, the second surface 22 is a first reflection surface, and the third surface 23 is a second surface.
The reflection surface and the fourth surface 24 are second transmission surfaces, and light rays from the object are transmitted through the first transmission surface 21, the first reflection surface 22, and the second reflection surface 2.
Third, the light is transmitted in the order of the second transmission surface 24. The first reflecting surface 12 and the second transmitting surface 14 of the first prism 10 and the first transmitting surface 21 and the second reflecting surface 23 of the second prism 20 are the same optically active surfaces having both transmitting and reflecting functions. I have.

【0111】また、後記する構成パラメータの第2面か
ら第6面までは第1面の仮想面1を基準とした偏心量で
表されており、第7面、第8面の面頂位置は第6面の仮
想面2からの軸上主光線に沿った面間隔のみによって表
されており、第9面から第13面までは第8面の仮想面
3を基準とした偏心量で表されており、像面は第13面
の仮想面4からの軸上主光線に沿った面間隔のみによっ
て表されている。
The second to sixth planes of the constituent parameters described later are represented by the amount of eccentricity with respect to the virtual plane 1 of the first plane, and the top positions of the seventh and eighth planes are as follows. The ninth to thirteenth surfaces are represented by the amount of eccentricity with respect to the imaginary surface 3 of the eighth surface, only by the surface interval along the axial principal ray from the virtual surface 2 of the sixth surface. The image plane is represented only by the plane interval along the axial principal ray from the virtual plane 4 of the thirteenth plane.

【0112】実施例2 実施例2の軸上主光線を含むY−Z断面図を図2に示
す。実施例2は、物体側から光の通る順に、第1プリズ
ム10、絞り2、第2プリズム20、像面(結像面)3
からなり、第1プリズム10は第1面11から第4面1
4で構成され、その第1面11は第1透過面、第2面1
2は第1反射面、第3面13は第2反射面、第4面14
は第2透過面であり、物体からの光線は、第1透過面1
1、第1反射面12、第2反射面13、第2透過面14
の順に透過し、また、第2プリズム20は第1面21か
ら第3面23で構成され、その第1面21は第1透過
面、第2面22は第1反射面、第3面23は第2透過面
であり、物体からの光線は、第1透過面21、第1反射
面22、第2透過面23の順に透過する。そして、第1
プリズム10の第1反射面12と第2透過面14を透過
作用と反射作用を併せ持つ同一の光学作用面としてい
る。
Embodiment 2 FIG. 2 is a sectional view taken along the line YZ of FIG. In the second embodiment, the first prism 10, the stop 2, the second prism 20, and the image plane (imaging plane) 3 are arranged in the order in which light passes from the object side.
And the first prism 10 extends from the first surface 11 to the fourth surface 1
4, the first surface 11 of which is a first transmission surface and the second surface 1
2 is a first reflecting surface, 3rd surface 13 is a 2nd reflecting surface, and 4th surface 14
Is a second transmission surface, and light rays from the object are transmitted through the first transmission surface 1
1, first reflection surface 12, second reflection surface 13, second transmission surface 14
, And the second prism 20 is composed of a first surface 21 to a third surface 23, the first surface 21 is a first transmission surface, the second surface 22 is a first reflection surface, and the third surface 23. Denotes a second transmission surface, and a light beam from the object passes through the first transmission surface 21, the first reflection surface 22, and the second transmission surface 23 in this order. And the first
The first reflecting surface 12 and the second transmitting surface 14 of the prism 10 are the same optically active surface having both a transmitting effect and a reflecting effect.

【0113】また、後記する構成パラメータの第2面か
ら第6面までは第1面の仮想面1を基準とした偏心量で
表されており、第7面、第8面の面頂位置は第6面の仮
想面2からの軸上主光線に沿った面間隔のみによって表
されており、第9面から第12面までは第8面の仮想面
3を基準とした偏心量で表されており、像面は第12面
の仮想面4からの軸上主光線に沿った面間隔のみによっ
て表されている。
The second to sixth surfaces of the constituent parameters described later are represented by the eccentricity with respect to the virtual surface 1 of the first surface, and the top positions of the seventh and eighth surfaces are The ninth to twelfth surfaces are represented by the amount of eccentricity based on the eighth imaginary surface 3 only by the surface interval along the axial principal ray from the imaginary surface 2 of the sixth surface. The image plane is represented only by the surface interval along the axial principal ray from the virtual surface 4 of the twelfth surface.

【0114】実施例3 実施例3の軸上主光線を含むY−Z断面図を図3に示
す。実施例3は、物体側から光の通る順に、第1プリズ
ム10、絞り2、第2プリズム20、像面(結像面)3
からなり、第1プリズム10は第1面11から第4面1
4で構成され、その第1面11は第1透過面、第2面1
2は第1反射面、第3面13は第2反射面、第4面14
は第2透過面であり、物体からの光線は、第1透過面1
1、第1反射面12、第2反射面13、第2透過面14
の順に透過し、また、第2プリズム20は第1面21か
ら第4面24で構成され、その第1面21は第1透過
面、第2面22は第1反射面、第3面23は第2反射
面、第4面24は第2透過面であり、物体からの光線
は、第1透過面21、第1反射面22、第2反射面2
3、第2透過面24の順に透過する。そして、第1プリ
ズム10の第1反射面12と第2透過面14を透過作用
と反射作用を併せ持つ同一の光学作用面としている。
Embodiment 3 FIG. 3 is a sectional view of Embodiment 3 taken along the line YZ including the axial principal ray. In the third embodiment, the first prism 10, the stop 2, the second prism 20, the image plane (imaging plane) 3
And the first prism 10 extends from the first surface 11 to the fourth surface 1
4, the first surface 11 of which is a first transmission surface and the second surface 1
2 is a first reflecting surface, 3rd surface 13 is a 2nd reflecting surface, and 4th surface 14
Is a second transmission surface, and light rays from the object are transmitted through the first transmission surface 1
1, first reflection surface 12, second reflection surface 13, second transmission surface 14
, And the second prism 20 is composed of a first surface 21 to a fourth surface 24, the first surface 21 being a first transmission surface, the second surface 22 being a first reflection surface, and a third surface 23. Is a second reflecting surface, and the fourth surface 24 is a second transmitting surface, and light rays from an object pass through the first transmitting surface 21, the first reflecting surface 22, and the second reflecting surface 2.
Third, the light is transmitted in the order of the second transmission surface 24. The first reflecting surface 12 and the second transmitting surface 14 of the first prism 10 are the same optically active surface having both a transmitting effect and a reflecting effect.

【0115】また、後記する構成パラメータの第2面か
ら第6面までは第1面の仮想面1を基準とした偏心量で
表されており、第7面、第8面の面頂位置は第6面の仮
想面2からの軸上主光線に沿った面間隔のみによって表
されており、第9面から第13面までは第8面の仮想面
3を基準とした偏心量で表されており、像面は第13面
の仮想面4からの軸上主光線に沿った面間隔のみによっ
て表されている。
Further, the second to sixth planes of the constituent parameters described later are represented by the amount of eccentricity with respect to the virtual plane 1 of the first plane, and the top positions of the seventh and eighth planes are The ninth to thirteenth surfaces are represented by the amount of eccentricity with respect to the imaginary surface 3 of the eighth surface, only by the surface interval along the axial principal ray from the virtual surface 2 of the sixth surface. The image plane is represented only by the plane interval along the axial principal ray from the virtual plane 4 of the thirteenth plane.

【0116】実施例4 実施例4の軸上主光線を含むY−Z断面図を図4に示
す。実施例4は、物体側から光の通る順に、第1プリズ
ム10、絞り2、第2プリズム20、像面(結像面)3
からなり、第1プリズム10は第1面11から第4面1
4で構成され、その第1面11は第1透過面、第2面1
2は第1反射面、第3面13は第2反射面、第4面14
は第2透過面であり、物体からの光線は、第1透過面1
1、第1反射面12、第2反射面13、第2透過面14
の順に透過し、また、第2プリズム20は第1面21か
ら第4面24で構成され、その第1面21は第1透過
面、第2面22は第1反射面、第3面23は第2反射
面、第4面24は第2透過面であり、物体からの光線
は、第1透過面21、第1反射面22、第2反射面2
3、第2透過面24の順に透過する。そして、第1プリ
ズム10の第1反射面12と第2透過面14、第2プリ
ズム20の第1反射面22と第2透過面24をそれぞれ
反射作用と透過作用を併せ持つ同一の光学作用面として
いる。
Embodiment 4 FIG. 4 is a sectional view taken along the line YZ of Embodiment 4 and including the axial principal ray. In the fourth embodiment, the first prism 10, the stop 2, the second prism 20, and the image plane (imaging plane) 3 are arranged in the order in which light passes from the object side.
And the first prism 10 extends from the first surface 11 to the fourth surface 1
4, the first surface 11 of which is a first transmission surface and the second surface 1
2 is a first reflecting surface, 3rd surface 13 is a 2nd reflecting surface, and 4th surface 14
Is a second transmission surface, and light rays from the object are transmitted through the first transmission surface 1
1, first reflection surface 12, second reflection surface 13, second transmission surface 14
, And the second prism 20 is composed of a first surface 21 to a fourth surface 24, the first surface 21 being a first transmission surface, the second surface 22 being a first reflection surface, and a third surface 23. Is a second reflecting surface, and the fourth surface 24 is a second transmitting surface, and light rays from an object pass through the first transmitting surface 21, the first reflecting surface 22, and the second reflecting surface 2.
Third, the light is transmitted in the order of the second transmission surface 24. Then, the first reflection surface 12 and the second transmission surface 14 of the first prism 10 and the first reflection surface 22 and the second transmission surface 24 of the second prism 20 are the same optically active surface having both a reflective effect and a transmissive effect. I have.

【0117】また、後記する構成パラメータの第2面か
ら第6面までは第1面の仮想面1を基準とした偏心量で
表されており、第7面、第8面の面頂位置は第6面の仮
想面2からの軸上主光線に沿った面間隔のみによって表
されており、第9面から第13面までは第8面の仮想面
3を基準とした偏心量で表されており、像面は第13面
の仮想面4からの軸上主光線に沿った面間隔のみによっ
て表されている。
Further, the second to sixth surfaces of the constituent parameters described later are represented by the eccentricity with respect to the virtual surface 1 of the first surface, and the top positions of the seventh and eighth surfaces are The ninth to thirteenth surfaces are represented by the amount of eccentricity with respect to the imaginary surface 3 of the eighth surface, only by the surface interval along the axial principal ray from the virtual surface 2 of the sixth surface. The image plane is represented only by the plane interval along the axial principal ray from the virtual plane 4 of the thirteenth plane.

【0118】実施例5 実施例5の軸上主光線を含むY−Z断面図を図5に示
す。実施例5は、物体側から光の通る順に、第1プリズ
ム10、絞り2、第2プリズム20、像面(結像面)3
からなり、第1プリズム10は第1面11から第4面1
4で構成され、その第1面11は第1透過面、第2面1
2は第1反射面、第3面13は第2反射面、第4面14
は第2透過面であり、物体からの光線は、第1透過面1
1、第1反射面12、第2反射面13、第2透過面14
の順に透過し、また、第2プリズム20は第1面21か
ら第5面25で構成され、その第1面21は第1透過
面、第2面22は第1反射面、第3面23は第2反射
面、第4面24は第3反射面、第5面25は第2透過面
であり、物体からの光線は、第1透過面21、第1反射
面22、第2反射面23、第3反射面24、第2透過面
25の順に透過する。そして、第1プリズム10の第1
反射面12と第2透過面14、第2プリズム20の第1
透過面21と第3反射面24、第1反射面22と第2透
過面25をそれぞれ透過作用と反射作用を併せ持つ同一
の光学作用面としている。
Fifth Embodiment FIG. 5 is a sectional view taken along the line YZ of the fifth embodiment including the axial chief ray. In the fifth embodiment, the first prism 10, the stop 2, the second prism 20, and the image plane (imaging plane) 3 are arranged in the order in which light passes from the object side.
And the first prism 10 extends from the first surface 11 to the fourth surface 1
4, the first surface 11 of which is a first transmission surface and the second surface 1
2 is a first reflecting surface, 3rd surface 13 is a 2nd reflecting surface, and 4th surface 14
Is a second transmission surface, and light rays from the object are transmitted through the first transmission surface 1
1, first reflection surface 12, second reflection surface 13, second transmission surface 14
, And the second prism 20 is composed of a first surface 21 to a fifth surface 25, the first surface 21 being a first transmission surface, the second surface 22 being a first reflection surface, and a third surface 23. Is a second reflecting surface, a fourth surface 24 is a third reflecting surface, and a fifth surface 25 is a second transmitting surface. Light rays from an object pass through the first transmitting surface 21, the first reflecting surface 22, and the second reflecting surface. 23, the third reflecting surface 24, and the second transmitting surface 25 in this order. Then, the first prism 10
The reflection surface 12, the second transmission surface 14, the first prism 20
The transmission surface 21 and the third reflection surface 24, and the first reflection surface 22 and the second transmission surface 25 are the same optically active surfaces having both transmission and reflection.

【0119】また、後記する構成パラメータの第2面か
ら第6面までは第1面の仮想面1を基準とした偏心量で
表されており、第7面、第8面の面頂位置は第6面の仮
想面2からの軸上主光線に沿った面間隔のみによって表
されており、第9面から第14面までは第8面の仮想面
3を基準とした偏心量で表されており、像面は第14面
の仮想面4からの軸上主光線に沿った面間隔のみによっ
て表されている。
Further, the second to sixth planes of the constituent parameters to be described later are represented by the amount of eccentricity with respect to the virtual plane 1 of the first plane, and the top positions of the seventh and eighth planes are The ninth to fourteenth surfaces are represented by the amount of eccentricity with respect to the eighth imaginary surface 3 as represented by only the surface interval along the axial principal ray from the sixth imaginary surface 2. The image plane is represented only by the surface interval along the axial principal ray from the virtual surface 4 of the fourteenth surface.

【0120】以下に上記実施例1〜5の構成パラメータ
を示す。これら表中の“FFS”は自由曲面、“AS
S”は非球面、“HRP”は仮想面を示す。
The following is a description of the constituent parameters of the first to fifth embodiments. "FFS" in these tables is a free-form surface, "AS
“S” indicates an aspherical surface, and “HRP” indicates a virtual surface.

【0121】 実施例1 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(HRP1) 2 187.08 偏心(1) 1.4924 57.6 3 FFS 偏心(2) 1.4924 57.6 4 FFS 偏心(3) 1.4924 57.6 5 FFS 偏心(2) 6 ∞(HRP2) 3.12 偏心(4) 7 ∞(絞り面) 1.12 8 ∞(HRP3) 9 FFS 偏心(5) 1.4924 57.6 10 FFS 偏心(6) 1.4924 57.6 11 FFS 偏心(5) 1.4924 57.6 12 32.37 偏心(7) 13 ∞(HRP4) 1.83 偏心(8) 像 面 ∞ FFS C4 -2.3809×10-36 3.2334×10-3 FFS C4 -1.8702×10-26 -2.0254×10-4 FFS C4 -3.9504×10-36 5.1588×10-3 FFS C4 -4.0315×10-26 -2.6088×10-2 FFS C4 -3.9505×10-36 5.1587×10-3 偏心(1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 39.02 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 1.72 Z 6.85 α -39.10 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 5.84 Z 7.01 α -76.56 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 3.50 Z 8.32 α -72.13 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) X 0.00 Y -1.92 Z -0.62 α -17.15 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) X 0.00 Y -0.28 Z 2.63 α 10.31 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) X 0.00 Y -4.19 Z 0.64 α -83.27 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) X 0.00 Y -4.19 Z 0.64 α -48.98 β 0.00 γ 0.00 。Example 1 Surface Number Curvature Radius Surface Distance Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ ∞ 1 ∞ (HRP1) 2 187.08 Eccentricity (1) 1.4924 57.6 3 FFS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 4 FFS Eccentricity (3) 1.4924 57.6 5 FFS eccentricity (2) 6 ∞ (HRP2) 3.12 Eccentricity (4) 7 ∞ (diaphragm surface) 1.12 8 ∞ (HRP3) 9 FFS eccentricity (5) 1.4924 57.6 10 FFS eccentricity (6) 1.4924 57.6 11 FFS eccentricity (5) 1.4924 57.6 12 32.37 Eccentricity (7) 13 ∞ (HRP4) 1.83 Eccentricity (8) Image plane FF FFS C 4 -2.3809 × 10 -3 C 6 3.2334 × 10 -3 FFS C 4 -1.8702 × 10 -2 C 6 -2.0254 × 10 -4 FFS C 4 -3.9504 × 10 -3 C 6 5.1588 × 10 -3 FFS C 4 -4.0315 × 10 -2 C 6 -2.6088 × 10 -2 FFS C 4 -3.9505 × 10 -3 C 6 5.1587 × 10 -3 Eccentricity (1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 39.02 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 1.72 Z 6.85 α -39.10 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 5.84 Z 7.01 α -76.56 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 3.50 Z 8. 32 α -72.13 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (5) X 0.00 Y -1.92 Z -0.62 α -17.15 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (6) X 0.00 Y -0.28 Z 2.63 α 10.31 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (7) X 0.00 Y -4.19 Z 0.64 α -83.27 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (8) X 0.00 Y -4.19 Z 0.64 α -48.98 β 0.00 γ 0.00.

【0122】 実施例2 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(HRP1) 2 FFS 偏心(1) 1.4924 57.6 3 FFS 偏心(2) 1.4924 57.6 4 FFS 偏心(3) 1.4924 57.6 5 FFS 偏心(2) 6 ∞(HRP2) 0.79 偏心(4) 7 ∞(絞り面) 0.76 8 ∞(HRP3) 9 FFS 偏心(5) 1.4924 57.6 10 FFS 偏心(6) 1.4924 57.6 11 FFS 偏心(7) 12 ∞(HRP4) 1.66 偏心(8) 像 面 ∞ FFS C4 1.3453×10-26 -8.2513×10-3 FFS C4 1.8876×10-36 -1.6029×10-3 FFS C4 -7.8452×10-36 -2.4788×10-3 FFS C4 3.2783×10-26 7.3318×10-3 FFS C4 -4.6255×10-26 -4.0306×10-2 FFS C4 2.5719×10-26 -4.2508×10-2 偏心(1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 9.19 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 0.47 Z 8.79 α -53.19 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 5.59 Z 10.59 α -89.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 2.67 Z 11.69 α -78.28 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 32.49 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) X 0.00 Y 0.70 Z 3.47 α -8.20 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) X 0.00 Y 2.07 Z 0.85 α −46.92 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) X 0.00 Y 2.07 Z 0.85 α -17.65 β 0.00 γ 0.00 。Example 2 Surface Number Curvature Radius Surface Distance Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ ∞ 1 ∞ (HRP1) 2 FFS Eccentricity (1) 1.4924 57.6 3 FFS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 4 FFS Eccentricity (3) 1.4924 57.6 5 FFS eccentricity (2) 6 ∞ (HRP2) 0.79 eccentricity (4) 7 ∞ (throttle surface) 0.76 8 ∞ (HRP3) 9 FFS eccentricity (5) 1.4924 57.6 10 FFS eccentricity (6) 1.4924 57.6 11 FFS eccentricity (7) 12 ∞ (HRP4) 1.66 Eccentricity (8) Image plane FF FFS C 4 1.3453 × 10 -2 C 6 -8.2513 × 10 -3 FFS C 4 1.8876 × 10 -3 C 6 -1.6029 × 10 -3 FFS C 4 -7.8452 × 10 -3 C 6 -2.4788 × 10 -3 FFS C 4 3.2783 × 10 -2 C 6 7.3318 × 10 -3 FFS C 4 -4.6255 × 10 -2 C 6 -4.0306 × 10 -2 FFS C 4 2.5719 × 10 -2 C 6 -4.2508 × 10 -2 Eccentricity (1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 9.19 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 0.47 Z 8.79 α -53.19 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 5.59 Z 10.59 α -89.43 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) 0.00 Y 2.67 Z 11.69 α -78.28 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (5) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 32.49 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (6) X 0.00 Y 0.70 Z 3.47 α -8.20 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (7) X 0.00 Y 2.07 Z 0.85 α-46.92 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (8) X 0.00 Y 2.07 Z 0.85 α -17.65 β 0.00 γ 0.00.

【0123】 実施例3 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(HRP1) 2 67.95 偏心(1) 1.4924 57.6 3 FFS 偏心(2) 1.4924 57.6 4 FFS 偏心(3) 1.4924 57.6 5 FFS 偏心(2) 6 ∞(HRP2) 1.00 偏心(4) 7 ∞(絞り面) 1.00 8 ∞(HRP3) 9 ASS 偏心(5) 1.4924 57.6 10 FFS 偏心(6) 1.4924 57.6 11 FFS 偏心(7) 1.4924 57.6 12 FFS 偏心(8) 13 ∞(HRP4) 2.33 偏心(9) 像 面 ∞ ASS R 23.11 K 0.0000 A -3.5108×10-4 FFS C4 1.1724×10-26 -1.7916×10-3 FFS C4 -1.4625×10-26 -2.4137×10-2 FFS C4 -2.1370×10-26 -1.4068×10-2 FFS C4 2.0820×10-26 2.1408×10-2 FFS C4 1.5105×10-26 4.9343×10-2 偏心(1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 38.78 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 2.88 Z 11.57 α -42.06 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 7.99 Z 12.30 α -79.11 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 5.38 Z 13.80 α -70.07 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 14.37 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) X 0.00 Y 0.42 Z 5.06 α -17.53 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) X 0.00 Y 4.16 Z 0.59 α -15.78 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) X 0.00 Y 4.74 Z 4.57 α 34.63 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) X 0.00 Y 4.74 Z 4.57 α -6.82 β 0.00 γ 0.00 。Example 3 Surface Number Curvature Radius Surface Distance Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ ∞ 1 ∞ (HRP1) 2 67.95 Eccentricity (1) 1.4924 57.6 3 FFS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 4 FFS Eccentricity (3) 1.4924 57.6 5 FFS eccentricity (2) 6 ∞ (HRP2) 1.00 eccentricity (4) 7 ∞ (diaphragm surface) 1.00 8 ∞ (HRP3) 9 ASS eccentricity (5) 1.4924 57.6 10 FFS eccentricity (6) 1.4924 57.6 11 FFS eccentricity (7) 1.4924 57.6 12 FFS Eccentricity (8) 13 ∞ (HRP4) 2.33 Eccentricity (9) Image plane SS ASS R 23.11 K 0.0000 A -3.5108 × 10 -4 FFS C 4 1.1724 × 10 -2 C 6 -1.7916 × 10 -3 FFS C 4 -1.4625 × 10 -2 C 6 -2.4137 × 10 -2 FFS C 4 -2.1370 × 10 -2 C 6 -1.4068 × 10 -2 FFS C 4 2.0820 × 10 -2 C 6 2.1408 × 10 -2 FFS C 4 1.5105 × 10 -2 C 6 4.9343 × 10 -2 Eccentricity (1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 38.78 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 2.88 Z 11.57 α -42.06 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 7.99 Z 12.30 α -79. 11 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 5.38 Z 13.80 α -70.07 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (5) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 14.37 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (6) X 0.00 Y 0.42 Z 5.06 α- 17.53 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (7) X 0.00 Y 4.16 Z 0.59 α -15.78 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (8) X 0.00 Y 4.74 Z 4.57 α 34.63 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (9) X 0.00 Y 4.74 Z 4.57 α- 6.82 β 0.00 γ 0.00.

【0124】 実施例4 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(HRP1) 2 40.48 偏心(1) 1.4924 57.6 3 FFS 偏心(2) 1.4924 57.6 4 FFS 偏心(3) 1.4924 57.6 5 FFS 偏心(2) 6 ∞(HRP2) 3.12 偏心(4) 7 ∞(絞り面) 0.70 8 ∞(HRP3) 9 12.11 偏心(5) 1.4924 57.6 10 FFS 偏心(6) 1.4924 57.6 11 FFS 偏心(7) 1.4924 57.6 12 FFS 偏心(6) 13 ∞(HRP4) 5.00 偏心(8) 像 面 ∞ FFS C4 -4.5625×10-36 4.5402×10-3 FFS C4 -2.7516×10-26 -5.0048×10-3 FFS C4 1.0894×10-26 5.5128×10-3 FFS C4 3.6901×10-26 3.2000×10-2 偏心(1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α -1.46 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y -0.06 Z 7.06 α -57.27 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 7.23 Z 10.31 α -99.94 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 2.18 Z 10.68 α -100.93 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 22.62 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) X 0.00 Y 0.24 Z 1.81 α 60.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) X 0.00 Y -3.37 Z 3.35 α 92.80 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) X 0.00 Y -1.01 Z 4.09 α 77.81 β 0.00 γ 0.00 。Example 4 Surface Number Curvature Radius Surface Distance Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ ∞ 1 ∞ (HRP1) 2 40.48 Eccentricity (1) 1.4924 57.6 3 FFS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 4 FFS Eccentricity (3) 1.4924 57.6 5 FFS eccentricity (2) 6 ∞ (HRP2) 3.12 Eccentricity (4) 7 ∞ (throttle surface) 0.70 8 ∞ (HRP3) 9 12.11 Eccentricity (5) 1.4924 57.6 10 FFS Eccentricity (6) 1.4924 57.6 11 FFS Eccentricity (7) 1.4924 57.6 12 FFS Eccentricity (6) 13 ∞ (HRP4) 5.00 Eccentricity (8) Image plane ∞ FFS C 4 -4.5625 × 10 -3 C 6 4.5402 × 10 -3 FFS C 4 -2.7516 × 10 -2 C 6 -5.0048 × 10 -3 FFS C 4 1.0894 × 10 -2 C 6 5.5 128 × 10 -3 FFS C 4 3.6901 × 10 -2 C 6 3.2000 × 10 -2 Eccentricity (1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α -1.46 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y -0.06 Z 7.06 α -57.27 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 7.23 Z 10.31 α -99.94 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 2.18 Z 10.68 α -100.93 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (5) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 22.62 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (6) X 0.00 Y 0.24 Z 1.81 α 60.38 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (7) X 0.00 Y -3.37 Z 3.35 α 92.80 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (8) X 0.00 Y- 1.01 Z 4.09 α 77.81 β 0.00 γ 0.00.

【0125】 実施例5 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(HRP1) 2 94.61 偏心(1) 1.4924 57.6 3 FFS 偏心(2) 1.4924 57.6 4 FFS 偏心(3) 1.4924 57.6 5 FFS 偏心(2) 6 ∞(HRP2) 4.01 偏心(4) 7 ∞(絞り面) 0.70 8 ∞(HRP3) 9 FFS 偏心(5) 1.4924 57.6 10 FFS 偏心(6) 1.4924 57.6 11 FFS 偏心(7) 1.4924 57.6 12 FFS 偏心(8) 1.4924 57.6 13 FFS 偏心(6) 14 ∞(HRP4) 1.16 偏心(9) 像 面 ∞ FFS C4 -2.0123×10-36 1.2182×10-3 FFS C4 -1.6483×10-26 -8.2183×10-3 FFS C4 8.5811×10-36 4.3592×10-3 FFS C4 -6.3609×10-36 -3.1335×10-3 FFS C4 2.9782×10-26 2.6081×10-2 偏心(1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 24.60 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 1.78 Z 12.04 α -48.01 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 6.54 Z 13.26 α -88.77 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 3.66 Z 14.14 α -87.01 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) X 0.00 Y -1.85 Z 0.48 α 14.92 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) X 0.00 Y 0.20 Z 2.50 α 58.36 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) X 0.00 Y -4.40 Z 4.36 α 129.40 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) X 0.00 Y -1.85 Z 0.48 α 14.92 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) X 0.00 Y 0.66 Z 1.75 α -114.72 β 0.00 γ 0.00 。Example 5 Surface Number Curvature Radius Surface Distance Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ ∞ 1 ∞ (HRP1) 2 94.61 Eccentricity (1) 1.4924 57.6 3 FFS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 4 FFS Eccentricity (3) 1.4924 57.6 5 FFS eccentricity (2) 6 ∞ (HRP2) 4.01 eccentricity (4) 7 ∞ (diaphragm surface) 0.70 8 ∞ (HRP3) 9 FFS eccentricity (5) 1.4924 57.6 10 FFS eccentricity (6) 1.4924 57.6 11 FFS eccentricity (7) 1.4924 57.6 12 FFS eccentricity (8) 1.4924 57.6 13 FFS eccentricity (6) 14 ∞ (HRP4) 1.16 Eccentricity (9) Image plane FF FFS C 4 -2.0123 × 10 -3 C 6 1.2182 × 10 -3 FFS C 4 -1.6483 × 10 -2 C 6 -8.2183 × 10 -3 FFS C 4 8.5811 × 10 -3 C 6 4.3592 × 10 -3 FFS C 4 -6.3609 × 10 -3 C 6 -3.1335 × 10 -3 FFS C 4 2.9782 × 10 -2 C 6 2.6081 × 10 -2 Eccentricity (1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 24.60 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 1.78 Z 12.04 α -48.01 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 6.54 Z 13.26 α -88.77 β 0.00 γ 0 .00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 3.66 Z 14.14 α -87.01 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (5) X 0.00 Y -1.85 Z 0.48 α 14.92 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (6) X 0.00 Y 0.20 Z 2.50 α 58.36 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (7) X 0.00 Y -4.40 Z 4.36 α 129.40 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (8) X 0.00 Y -1.85 Z 0.48 α 14.92 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (9) X 0.00 Y 0.66 Z 1.75 α -114.72 β 0.00 γ 0.00.

【0126】次に、上記実施例1の横収差図を図6に示
す。この横収差図において、括弧内に示された数字は
(水平(X方向)画角、垂直(Y方向)画角)を表し、
その画角における横収差を示す。
Next, FIG. 6 shows a lateral aberration diagram of the first embodiment. In this transverse aberration diagram, the numbers shown in parentheses represent (horizontal (X direction) angle of view, vertical (Y direction) angle of view),
The lateral aberration at the angle of view is shown.

【0127】以上の実施例の本発明の結像光学系を構成
する第2プリズム20としては、上記の実施例1〜5の
内部反射回数1回ないし3回のタイプのプリズムを用い
たが、本発明の結像光学系において第2プリズム20と
して用いるプリズムはこれに限られるものではない。図
12〜図16にその例を示す。なお、何れも像面36に
結像するプリズムPとして説明するが、光路を逆にして
像面36側から被写体からの光線が入射し、瞳31側に
結像するプリズムPとしても使用することができる。
As the second prism 20 constituting the imaging optical system of the present invention in the above embodiment, the prism of the first to fifth embodiments having the number of internal reflections of 1 to 3 is used. The prism used as the second prism 20 in the imaging optical system of the present invention is not limited to this. 12 to 16 show examples thereof. Note that any of them will be described as a prism P that forms an image on the image plane 36. However, the light path from the subject is incident from the image plane 36 by reversing the optical path, and the prism P is also used as the prism P that forms an image on the pupil 31 side. Can be.

【0128】図12の場合は、プリズムPは第1面3
2、第2面33、第3面34、第4面35からなり、入
射瞳31を通って入射した光は、第1面32で屈折して
プリズムPに入射し、第2面33で内部反射し、第3面
34に入射して全反射し、第4面35に入射して内部反
射し、再び第3面34に入射して今度は屈折されて、像
面36に結像する。
In the case of FIG. 12, the prism P is the first surface 3
The light incident through the entrance pupil 31 is refracted by the first surface 32 and enters the prism P, and the light enters the prism P at the second surface 33. The light is reflected, is incident on the third surface 34, is totally reflected, is incident on the fourth surface 35, is internally reflected, is again incident on the third surface 34, is refracted, and forms an image on the image surface 36.

【0129】図13の場合は、プリズムPは第1面3
2、第2面33、第3面34、第4面35からなり、入
射瞳31を通って入射した光は、第1面32で屈折して
プリズムPに入射し、第2面33で内部反射し、第3面
34に入射して内部反射し、第2面33に再度入射して
内部反射し、第4面35に入射して屈折されて、像面3
6に結像する。
In the case of FIG. 13, the prism P is
The light incident through the entrance pupil 31 is refracted by the first surface 32 and enters the prism P, and the light enters the prism P at the second surface 33. The light is reflected, enters the third surface 34, is internally reflected, is again incident on the second surface 33, is internally reflected, is incident on the fourth surface 35, is refracted, and is refracted.
6 is formed.

【0130】図14の場合は、プリズムPは第1面3
2、第2面33、第3面34、第4面35からなり、入
射瞳31を通って入射した光は、第1面32で屈折して
プリズムPに入射し、第2面33で内部反射し、第3面
34に入射して内部反射し、第2面33に再度入射して
内部反射し、第4面35に入射して内部反射し、第2面
33に再度入射して今度は屈折されて、像面36に結像
する。
In the case of FIG. 14, the prism P is the first surface 3
The light incident through the entrance pupil 31 is refracted by the first surface 32 and enters the prism P, and the light enters the prism P at the second surface 33. The light is reflected, is incident on the third surface 34, is internally reflected, is again incident on the second surface 33, is internally reflected, is incident on the fourth surface 35, is internally reflected, is again incident on the second surface 33, and is now Is refracted to form an image on the image plane 36.

【0131】図15の場合は、プリズムPは第1面3
2、第2面33、第3面34からなり、入射瞳31を通
って入射した光は、第1面32で屈折してプリズムPに
入射し、第2面33で内部反射し、再び第1面32に入
射して今度は全反射し、第3面34で内部反射し、三た
び第1面32に入射して全反射し、第3面34に再度入
射して今度は屈折されて、像面36に結像する。
In the case of FIG. 15, the prism P is the first surface 3
2, the light incident through the entrance pupil 31 is refracted by the first surface 32, enters the prism P, is internally reflected by the second surface 33, and is reflected again by the second surface 33. The light is incident on the first surface 32 and is now totally reflected, internally reflected on the third surface 34, and is again incident on the first surface 32 and totally reflected, and is incident again on the third surface 34 and is now refracted. , On the image plane 36.

【0132】図16の場合は、プリズムPは第1面3
2、第2面33、第3面34からなり、入射瞳31を通
って入射した光は、第1面32で屈折してプリズムPに
入射し、第2面33で内部反射し、再び第1面32に入
射して今度は全反射し、第3面34で内部反射し、三た
び第1面32に入射して全反射し、再び第3面34に入
射して内部反射し、四たび第1面32に入射して今度は
屈折されて、像面36に結像する。
In the case of FIG. 16, the prism P is the first surface 3
2, the light incident through the entrance pupil 31 is refracted by the first surface 32, enters the prism P, is internally reflected by the second surface 33, and is reflected again by the second surface 33. The light enters the first surface 32, is totally reflected this time, is internally reflected by the third surface 34, is again incident on the first surface 32, is totally reflected, is again incident on the third surface 34, is internally reflected, and Each time the light enters the first surface 32 and is refracted this time, an image is formed on the image plane 36.

【0133】さて、以上のような本発明の結像光学系
は、物体像を形成しその像をCCDや銀塩フィルムとい
った撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわ
けカメラに用いることができる。また、物体像を接眼レ
ンズを通して観察する観察装置、とりわけカメラのファ
インダー部の対物光学系としても用いることが可能であ
る。また、内視鏡等の小型の撮像素子を用いた光学装置
用の撮像光学系としても用いることができる。以下に、
その実施形態を例示する。
The imaging optical system according to the present invention as described above can be used in a photographing apparatus, in particular, a camera, which forms an object image and receives the image with an image pickup device such as a CCD or a silver halide film to perform photographing. it can. It can also be used as an observation device for observing an object image through an eyepiece, particularly as an objective optical system for a finder section of a camera. Further, it can also be used as an imaging optical system for an optical device using a small imaging element such as an endoscope. less than,
The embodiment is illustrated.

【0134】図7〜図9は、本発明の結像光学系を電子
カメラのファインダー部の対物光学系に組み込んだ構成
の概念図を示す。図7は電子カメラ40の外観を示す前
方斜視図、図8は同後方斜視図、図9は電子カメラ40
の構成を示す断面図である。電子カメラ40は、この例
の場合、撮影用光路42を有する撮影光学系41、ファ
インダー用光路44を有するファインダー光学系43、
シャッター45、フラッシュ46、液晶表示モニター4
7等を含み、カメラ40の上部に配置されたシャッター
45を押圧すると、それに連動して撮影用対物光学系4
8を通して撮影が行われる。撮影用対物光学系48によ
って形成された物体像が、ローパスフィルター、赤外カ
ットフィルター等のフィルター51を介してCCD49
の撮像面50上に形成される。このCCD49で受光さ
れた物体像は、処理手段52を介し、電子画像としてカ
メラ背面に設けられた液晶表示モニター47に表示され
る。また、この処理手段52にはメモリ等が配置され、
撮影された電子画像を記録することもできる。なお、こ
のメモリは処理手段52と別体に設けらてもよいし、フ
ロッピーディスク等により電子的に記録書込を行うよう
に構成してもよい。また、CCD49に代わって銀塩フ
ィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
FIGS. 7 to 9 are conceptual diagrams showing a configuration in which the imaging optical system of the present invention is incorporated in an objective optical system of a finder section of an electronic camera. 7 is a front perspective view showing the appearance of the electronic camera 40, FIG. 8 is a rear perspective view of the same, and FIG.
It is sectional drawing which shows a structure of. In this case, the electronic camera 40 includes a photographic optical system 41 having a photographic optical path 42, a finder optical system 43 having a finder optical path 44,
Shutter 45, flash 46, LCD monitor 4
7 and the like, and when the shutter 45 disposed above the camera 40 is pressed, the photographing objective optical system 4
Photographing is performed through 8. An object image formed by the photographing objective optical system 48 is transmitted to a CCD 49 through a filter 51 such as a low-pass filter or an infrared cut filter.
Is formed on the imaging surface 50. The object image received by the CCD 49 is displayed as an electronic image on the liquid crystal display monitor 47 provided on the back of the camera via the processing means 52. Further, a memory or the like is arranged in the processing means 52,
A captured electronic image can also be recorded. This memory may be provided separately from the processing means 52, or may be configured to perform electronic recording and writing using a floppy disk or the like. Further, the camera may be configured as a silver halide camera in which a silver halide film is arranged instead of the CCD 49.

【0135】さらに、ファインダー用光路44上には、
例えば実施例4と同様の結像光学系をファインダー用対
物光学系53として配置してある。この場合、カバー部
材として正のパワーを有するカバーレンズ54を配置し
てファインダー用対物光学系53の一部とし、画角を拡
大している。なお、このカバーレンズ54と結像光学系
の絞り2より物体側のプリズム10とでファインダー用
対物光学系53の前群を、結像光学系の絞り2より像側
のプリズム20でファインダー用対物光学系53の後群
を構成している。このファインダー用対物光学系53に
よって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリ
ズム55の視野枠57上に形成される。なお、視野枠5
7は、ポロプリズム55の第1反射面56と第2反射面
58との間を分離し、その間に配置されている。このポ
リプリズム55の後方には、正立正像にされた像を観察
者眼球Eに導く接眼光学系59が配置されている。
Further, on the optical path 44 for the finder,
For example, an image forming optical system similar to that of the fourth embodiment is arranged as the finder objective optical system 53. In this case, a cover lens 54 having a positive power is arranged as a cover member to form a part of the objective optical system 53 for a finder, thereby expanding the angle of view. The front group of the finder objective optical system 53 is formed by the cover lens 54 and the prism 10 on the object side of the diaphragm 2 of the imaging optical system, and the finder objective lens is formed by the prism 20 on the image side of the diaphragm 2 of the imaging optical system. The rear group of the optical system 53 is configured. The object image formed by the finder objective optical system 53 is formed on a field frame 57 of a Porro prism 55 which is an image erecting member. In addition, the field of view frame 5
Numeral 7 separates the first reflection surface 56 and the second reflection surface 58 of the Porro prism 55 from each other and is disposed therebetween. Behind the polyprism 55, an eyepiece optical system 59 for guiding the erect image into the observer's eyeball E is disposed.

【0136】このように構成されたカメラ40は、ファ
インダー用対物光学系53を少ない光学部材で構成で
き、高性能・低コスト化が実現できると共に、対物光学
系53の光路自体を折り曲げて構成できるため、カメラ
内部での配置の自由度が増し、設計上有利となる。
In the camera 40 configured as described above, the finder objective optical system 53 can be configured with a small number of optical members, high performance and low cost can be realized, and the optical path itself of the objective optical system 53 can be bent. Therefore, the degree of freedom of arrangement inside the camera increases, which is advantageous in design.

【0137】なお、図9の構成において、撮影用対物光
学系48の構成については言及しなかったが、撮影用対
物光学系48としては屈折型同軸光学系の他に、本発明
の2つのプリズム10、20からなる何れかのタイプの
結像光学系を用いることも当然可能である。
Although the configuration of the photographing objective optical system 48 has not been mentioned in the configuration of FIG. 9, the photographing objective optical system 48 is not limited to the refraction type coaxial optical system, but also includes two prisms of the present invention. It is of course possible to use any type of imaging optical system consisting of 10, 20.

【0138】次に、図10は、本発明の結像光学系を電
子カメラ40の撮影部の対物光学系48に組み込んだ構
成の概念図を示す。この例の場合は、撮影用光路42上
に配置された撮影用対物光学系48は、実施例5と同様
の結像光学系を用いている。この撮影用対物光学系によ
り形成された物体像は、ローパスフィルター、赤外カッ
トフィルター等のフィルター51を介してCCD49の
撮像面50上に形成される。このCCD49で受光され
た物体像は、処理手段52を介し、液晶表示素子(LC
D)60上に電子像として表示される。また、この処理
手段52は、CCD49で撮影された物体像を電子情報
として記録する記録手段61の制御も行う。LCD60
に表示された画像は、接眼光学系59を介して観察者眼
球Eに導かれる。この接眼光学系59は、本発明の結像
光学系に用いられているものと同様の形態を持つ偏心プ
リズムからなり、この例では、入射面62と、反射面6
3と、反射と屈折の兼用面64の3面から構成されてい
る。また、2つの反射作用を持った面63、64の中、
少なくとも一方の面、望ましくは両方の面が、光束にパ
ワーを与え、かつ、偏心収差を補正する唯一の対称面を
持つ面対称自由曲面にて構成されている。そして、この
唯一の対称面は、撮影用対物光学系48のプリズム1
0、20が有する面対称自由曲面の唯一の対称面と略同
一平面上に形成されている。また、この撮影用対物光学
系48は他のレンズ(正レンズ、負レンズ)を2つのプ
リズム10、20の物体側、それらの間あるいは像側に
その構成要素として含んでいてもよい。
Next, FIG. 10 is a conceptual diagram of a configuration in which the image forming optical system of the present invention is incorporated in the objective optical system 48 of the photographing section of the electronic camera 40. In the case of this example, the imaging objective optical system 48 arranged on the imaging optical path 42 uses the same imaging optical system as in the fifth embodiment. The object image formed by the objective optical system for photographing is formed on the imaging surface 50 of the CCD 49 via a filter 51 such as a low-pass filter or an infrared cut filter. The object image received by the CCD 49 is passed through a processing unit 52 to a liquid crystal display (LC).
D) Displayed on 60 as an electronic image. The processing unit 52 also controls a recording unit 61 that records an object image captured by the CCD 49 as electronic information. LCD60
Is guided to the observer's eyeball E via the eyepiece optical system 59. The eyepiece optical system 59 is composed of an eccentric prism having the same form as that used in the imaging optical system of the present invention. In this example, the entrance surface 62 and the reflection surface 6 are used.
3 and a surface 64 for both reflection and refraction. Also, in the surfaces 63 and 64 having two reflecting actions,
At least one surface, desirably both surfaces, is constituted by a plane-symmetric free-form surface having only one plane of symmetry for applying power to the light beam and correcting eccentric aberration. The only plane of symmetry is the prism 1 of the photographing objective optical system 48.
It is formed on substantially the same plane as the only plane of symmetry of the plane-symmetric free-form surface included in 0 and 20. Further, the photographing objective optical system 48 may include another lens (positive lens, negative lens) as a constituent element on the object side of the two prisms 10 and 20, between them, or on the image side.

【0139】このように構成されたカメラ40は、撮影
用対物光学系48を少ない光学部材で構成でき、高性能
・低コスト化が実現できると共に、光学系全体を同一平
面上に並べて配置できるため、この配置平面と垂直方向
の厚みの簿型化が実現できる。
In the camera 40 thus configured, the photographing objective optical system 48 can be composed of a small number of optical members, high performance and low cost can be realized, and the entire optical system can be arranged on the same plane. Thus, it is possible to realize the thickness of the thickness in the direction perpendicular to the arrangement plane.

【0140】なお、本例では、撮影用対物光学系48の
カバー部材65はとして、平行平面板を配置している
が、前例と同様に、パワーを持ったレンズを用いてもよ
い。
In this example, a parallel flat plate is arranged as the cover member 65 of the photographing objective optical system 48, but a lens having power may be used as in the previous example.

【0141】ここで、カバー部材を設けずに、本発明の
結像光学系中の最も物体側に配置された面をカバー部材
と兼用することもできる。本例ではその最も物体側の面
はプリズム10の入射面となる。しかし、この入射面が
光軸に対して偏心配置されているため、この面がカメラ
前面に配置されてしまうと、被写体側から見た場合、カ
メラ40の撮影中心が自分からずれているように錯覚し
てしまい(一般的なカメラ同様、入射面の垂直方向を撮
影していると感じるのが通常である。)、違和感を与え
てしまう。そこで、本例のように、結像光学系の最も物
体側の面が偏心面である場合には、カバー部材65(又
は、カバーレンズ54)を設けることが、被写体側から
見た場合に違和感を感じずに、既存のカメラと同じ感覚
で撮影を受けることができ望ましい。
Here, without providing the cover member, the surface of the image forming optical system according to the present invention which is disposed closest to the object can also be used as the cover member. In this example, the surface closest to the object is the incident surface of the prism 10. However, since this incident surface is eccentrically arranged with respect to the optical axis, if this surface is arranged in front of the camera, the photographing center of the camera 40 is shifted from itself when viewed from the subject side. This is an illusion (similar to a general camera, it is usual to sense that the image is taken in the vertical direction of the incident surface), giving a sense of incongruity. Therefore, when the surface closest to the object side of the imaging optical system is an eccentric surface as in the present example, providing the cover member 65 (or the cover lens 54) may cause an uncomfortable feeling when viewed from the subject side. It is desirable to be able to receive photography with the same feeling as an existing camera without feeling.

【0142】次に、図11は、本発明の結像光学系を電
子内視鏡の観察系の対物光学系80に組み込んだ構成の
概念図を示す。この例の場合、観察系の対物光学系80
は、実施例3に示した結像光学系を用いている。この電
子内視鏡は、図11(a)に示すように、電子内視鏡7
1と、照明光を供給する光源装置72と、その電子内視
鏡71に対応する信号処理を行うビデオプロセッサ73
と、このビデオプロセッサ73から出力される映像信号
を表示するモニター74と、このビデオブロセッサ73
と接続され映像信号等に記録するVTRデッキ75、及
び、ビデオディスク76と、映像信号を映像としてプリ
ントアウトするビデオプリンタ77と共に構成されてお
り、電子内視鏡71の挿入部78の先端部79は、図1
1(b)に示すように構成されている。光源装置72か
ら照明さた光束は、ライトガイドファイバー束86を通
って照明用対物光学系85により、観察部位を照明す
る。そして、この観察部位からの光が、カバー部材84
を介して、観察用対物光学系80によって物体像として
形成される。この物体像は、ローパスフィルター、赤外
カットフィルター等のフィルター81を介してCCD8
2の撮像面83上に形成される。さらに、この物体像
は、CCD82によって映像信号に変換され、その映像
信号は、図11(a)に示すビデオプロセッサ73によ
り、モニター74上に直接表示されると共に、VTRデ
ッキ75、ビデオディスク76中に記録され、また、ビ
デオプリンタ77から映像としてプリントアウトされ
る。
Next, FIG. 11 is a conceptual diagram showing a configuration in which the image forming optical system of the present invention is incorporated in an objective optical system 80 of an observation system of an electronic endoscope. In the case of this example, the objective optical system 80 of the observation system
Uses the imaging optical system shown in the third embodiment. This electronic endoscope is, as shown in FIG.
1, a light source device 72 that supplies illumination light, and a video processor 73 that performs signal processing corresponding to the electronic endoscope 71.
A monitor 74 for displaying a video signal output from the video processor 73; and a video processor 73
And a VTR deck 75 for recording video signals and the like, a video disk 76, and a video printer 77 for printing out the video signals as video. Figure 1
It is configured as shown in FIG. The light beam illuminated from the light source device 72 passes through the light guide fiber bundle 86 and illuminates the observation site by the illumination objective optical system 85. Then, light from this observation site is transmitted to the cover member 84.
Is formed as an object image by the observation objective optical system 80 via the. This object image is transmitted to a CCD 8 through a filter 81 such as a low-pass filter or an infrared cut filter.
It is formed on the second imaging surface 83. Further, this object image is converted into a video signal by a CCD 82, and the video signal is directly displayed on a monitor 74 by a video processor 73 shown in FIG. And printed out from the video printer 77 as a video.

【0143】このように構成された内視鏡は、少ない光
学部材で構成でき、高性能・低コスト化が実現できると
共に、観察系の対物光学系80の2つのプリズム10、
20が内視鏡の長軸方向に並ぶため、細径化を阻害する
ことなく上記効果を得ることができる。
The endoscope thus configured can be configured with a small number of optical members, can realize high performance and low cost, and can realize the two prisms 10 of the objective optical system 80 of the observation system.
Since the 20s are arranged in the long axis direction of the endoscope, the above-described effect can be obtained without hindering the reduction in diameter.

【0144】次に、本発明による結像光学系をCCDや
フィルター等の撮像素子前方に配置するときの望ましい
構成を図20に示す。図中、偏心プリズムPは、本発明
の結像光学系中に含まれるプリズムである。いま、撮像
素子の撮像面Cが、図のように四角形を形成するとき、
偏心プリズムPに配置された面対称自由曲面の対称面D
が、この撮像面Cの四角形を形成する辺の少なくとも1
つと平行になるように配置することが、美しい像形成の
上で望ましい。
Next, FIG. 20 shows a desirable configuration when the imaging optical system according to the present invention is disposed in front of an image pickup device such as a CCD or a filter. In the figure, an eccentric prism P is a prism included in the imaging optical system of the present invention. Now, when the imaging surface C of the imaging device forms a square as shown in the figure,
Symmetry plane D of a plane-symmetric free-form surface arranged on eccentric prism P
Is at least one of the sides forming the square of the imaging surface C.
Arrangement so as to be parallel to each other is desirable for beautiful image formation.

【0145】さらに、この撮像面Cが正方形や長方形と
いった4つの内角がそれぞれ略90°にて形成されてい
る場合には、面対称自由曲面の対称面Dは、撮像面Cの
互いに平行関係にある2辺に対して平行に配置され、よ
り望ましくは、この2辺の中間に配置され、この対称面
Dが撮像面Cを左右又は上下対称にする位置に一致して
いる構成であることが好ましい。このように構成すれ
ば、装置に組み込むときの組み込み精度が出しやすく、
量産性に効果的である。
Further, when the imaging surface C has four interior angles of approximately 90 °, such as a square and a rectangle, the plane of symmetry D of the plane-symmetric free-form surface is parallel to the imaging surface C. It is arranged in parallel to a certain two sides, more preferably, is arranged in the middle of the two sides, and the configuration is such that the symmetry plane D coincides with the position where the imaging plane C is symmetrical left and right or up and down. preferable. With this configuration, it is easy to obtain the accuracy of assembling into the device,
It is effective for mass production.

【0146】さらに、偏心プリズムPを構成する光学面
である第1面、第2面、第3面等の中、複数の面又は全
ての面が面対称自由曲面の場合には、複数の面又は全て
の面の対称面が同一面D上に配置されるように構成する
ことが、設計上も、収差性能上も望ましい。そして、こ
の対称面Dと撮像面Cとの関係は、上述と同様の関係に
あることが望ましい。
Further, among the optical surfaces constituting the decentered prism P, the first surface, the second surface, the third surface, etc., when a plurality of surfaces or all surfaces are plane-symmetric free-form surfaces, a plurality of surfaces are used. Alternatively, it is desirable from the viewpoint of design and aberration performance that the symmetrical surfaces of all surfaces are arranged on the same surface D. It is desirable that the relationship between the symmetry plane D and the imaging plane C has the same relation as described above.

【0147】以上の本発明の結像光学系は、例えば次の
ように構成することができる。 〔1〕 物体像を形成する全体として正の屈折力を有す
る結像光学系において、前記結像光学系が屈折率(n)
が1.3よりも大きい(n>1.3)媒質で形成された
第1プリズムと第2プリズムを有し、前記第2プリズム
は前記第1プリズムよりも像側に配置され、かつ、中間
像を形成しない結像系にて形成され、前記第1プリズム
が、光束を透過又は反射させる光学作用面を3面有し、
その中の第1面は物体からの光束をプリズム内に入射さ
せ、第2面が前記第1面から入射した光束をプリズム内
で反射すると共に第3面で反射された光束をプリズム外
へ射出し、第3面は前記第2面で反射された光束を反射
するように構成されており、前記第2面と前記第3面の
少なくとも一方の面が光束にパワーを与える曲面形状を
有し、前記曲面形状が偏心によって発生する収差を補正
する回転非対称な面形状を有し、前記第2プリズムが、
少なくとも1面のプリズム内で光束を反射する反射面を
有し、前記反射面が光束にパワーを与え、かつ、偏心に
より発生する収差を補正する回転非対称な面形状を有す
るように構成されていることを特徴とする結像光学系。
The above-described imaging optical system of the present invention can be constituted, for example, as follows. [1] In an image forming optical system having a positive refractive power as a whole for forming an object image, the image forming optical system has a refractive index (n).
Has a first prism and a second prism formed of a medium larger than 1.3 (n> 1.3), wherein the second prism is disposed closer to the image side than the first prism, and The first prism is formed by an imaging system that does not form an image, and the first prism has three optically active surfaces that transmit or reflect a light beam,
The first surface in which the light beam from the object enters the prism, the second surface reflects the light beam incident from the first surface in the prism, and emits the light beam reflected on the third surface out of the prism. The third surface is configured to reflect the light beam reflected by the second surface, and at least one of the second surface and the third surface has a curved surface shape that gives power to the light beam. The curved surface shape has a rotationally asymmetric surface shape that corrects aberrations caused by eccentricity, and the second prism includes:
At least one prism has a reflecting surface for reflecting the light beam in the prism, and the reflecting surface is configured to apply power to the light beam and to have a rotationally asymmetric surface shape for correcting aberrations caused by eccentricity. An imaging optical system, characterized in that:

【0148】〔2〕 前記第1プリズムの第2面と第3
面の両方が光束にパワーを与え、かつ、偏心により発生
する収差を補正する回転非対称な面形状を有するように
構成されていることを特徴とする上記1記載の結像光学
系。
[2] The second surface of the first prism and the third surface
2. The imaging optical system according to claim 1, wherein both surfaces are configured to apply power to the light beam and to have a rotationally asymmetric surface shape for correcting aberrations generated by decentering.

【0149】〔3〕 前記第1プリズムの第2面と第3
面の少なくとも一方の回転非対称な面形状が、唯一の対
称面を1面のみ有する面対称自由曲面形状にて構成され
ていることを特徴とする上記1記載の結像光学系。
[3] The second surface of the first prism and the third surface
2. The imaging optical system according to claim 1, wherein at least one of the rotationally asymmetric surfaces has a plane-symmetric free-form surface having only one plane of symmetry.

【0150】〔4〕 前記第1プリズムの第2面と第3
面の両方の回転非対称な面形状が、唯一の対称面を1面
のみ有する面対称自由曲面形状にて構成されていること
を特徴とする上記2記載の結像光学系。
[4] The second surface of the first prism and the third surface
3. The imaging optical system according to claim 2, wherein both rotationally asymmetric surface shapes of the surfaces are configured as a plane-symmetric free-form surface shape having only one plane of symmetry.

【0151】〔5〕 前記第1プリズムの第2面の面対
称自由曲面の唯一の対称面と、前記第1プリズムの第3
面の面対称自由曲面の唯一の対称面とが、同一面内に形
成されるように前記第1プリズムが構成されていること
を特徴とする上記4記載の結像光学系。
[5] The only symmetrical surface of the plane-symmetric free-form surface of the second surface of the first prism and the third surface of the first prism
5. The imaging optical system according to claim 4, wherein the first prism is configured such that only one symmetric surface of a plane-symmetric free-form surface is formed in the same plane.

【0152】〔6〕 前記第1プリズムの第1面が、光
束にパワーを与え、かつ、偏心により発生する収差を補
正する回転非対称な面形状を有するように構成されてい
ることを特徴とする上記1から5の何れか1項記載の結
像光学系。
[6] The first surface of the first prism is characterized in that it has a rotationally asymmetric surface shape that gives power to a light beam and corrects aberration caused by eccentricity. 6. The imaging optical system according to any one of the above items 1 to 5.

【0153】〔7〕 前記第1プリズムの第1面の回転
非対称な面形状が、唯一の対称面を1面のみ有する面対
称自由曲面形状にて構成されていることを特徴とする上
記6記載の結像光学系。
[7] The method according to the above item 6, wherein the rotationally asymmetric surface shape of the first surface of the first prism is a plane-symmetric free-form surface shape having only one plane of symmetry. Imaging optics.

【0154】〔8〕 前記第2プリズム内に配置された
回転非対称な面形状が、唯一の対称面を1面のみ有する
面対称自由曲面形状にて構成されていることを特徴とす
る上記1から7の何れか1項記載の結像光学系。
[8] The rotationally asymmetric surface arranged in the second prism is a plane-symmetric free-form surface having only one plane of symmetry. 8. The imaging optical system according to any one of items 7 to 7.

【0155】[0155]

〔9〕 前記第1プリズムと前記第2プリ
ズムとが少なくとも1面ずつ唯一の対称面が同一平面上
に配置されるように構成された面対称自由曲面を備てい
ることを特徴とする上記8記載の結像光学系。
[9] The above-mentioned [8], wherein the first prism and the second prism are provided with a plane-symmetric free-form surface configured such that at least one surface at a time has only one plane of symmetry arranged on the same plane. An imaging optical system as described in the above.

【0156】〔10〕 前記第1プリズムと前記第2プ
リズムの間に瞳を配置し、前記瞳と像面との間に前記第
2プリズムを配置して構成されたことを特徴とする上記
1から9の何れか1項記載の結像光学系。
[10] The pupil is arranged between the first prism and the second prism, and the second prism is arranged between the pupil and the image plane. 10. The imaging optical system according to any one of items 1 to 9.

【0157】〔11〕 前記瞳上に絞りを配置したこと
を特徴とする上記10記載の結像光学系。
[11] The imaging optical system according to the above item 10, wherein a stop is arranged on the pupil.

【0158】〔12〕 前記第2プリズムが、光束にパ
ワーを与える曲面形状の反射面を2面以上有するように
構成されていることを特徴とする上記1から11の何れ
か1項記載の結像光学系。
[12] The lens according to any one of items 1 to 11, wherein the second prism is configured to have at least two curved reflecting surfaces for giving power to the light beam. Image optics.

【0159】〔13〕 前記第2プリズムの光学作用面
が、反射面と透過面とを兼用した入射面と、反射面と、
射出面の3つの光学作用面から構成されていることを特
徴とする上記1から11の何れか1項記載の結像光学
系。
[13] The optically active surface of the second prism has an incident surface serving as both a reflecting surface and a transmitting surface, a reflecting surface,
12. The imaging optical system according to any one of the above items 1 to 11, wherein the imaging optical system is constituted by three optical working surfaces of an exit surface.

【0160】〔14〕 前記第2プリズムが、光束にパ
ワーを与える反射面と、入射面と、射出面の3つの光学
作用面から構成されていることを特徴とする上記1から
11の何れか1項記載の結像光学系。
[14] Any one of the above items 1 to 11, wherein the second prism is constituted by three optical working surfaces of a reflecting surface for giving power to the light beam, an incident surface, and an exit surface. 2. The imaging optical system according to claim 1.

【0161】〔15〕 前記第2プリズムが、光束にパ
ワーを与える2つの反射面と、入射面と、射出面の4つ
の光学作用面から構成されていることを特徴とする上記
1から11の何れか1項記載の結像光学系。
[15] The second prism according to any one of the above items 1 to 11, wherein the second prism comprises four reflecting surfaces for giving power to the light beam, an entrance surface, and an exit surface. An imaging optical system according to claim 1.

【0162】〔16〕 前記第2プリズムが、入射面
と、反射面と透過面とを兼用する射出面と、光束にパワ
ーを与える反射面の3つの光学作用面から構成されてい
ることを特徴とする上記1から11の何れか1項記載の
結像光学系。
[16] The second prism is characterized in that the second prism is composed of three optically active surfaces: an entrance surface, an exit surface that also serves as a reflection surface and a transmission surface, and a reflection surface that gives power to a light beam. 12. The imaging optical system according to any one of the above items 1 to 11.

【0163】〔17〕 前記第2プリズムが、3つの反
射面を備え、その内の1つの反射面が透過面を兼用した
入射面にて形成され、他の1つの反射面が透過面を兼用
した射出面にて形成されていることを特徴とする上記1
から11の何れか1項記載の結像光学系。
[17] The second prism has three reflecting surfaces, one of which is formed as an incident surface also serving as a transmitting surface, and the other reflecting surface also serving as a transmitting surface. Characterized in that it is formed by a set exit surface.
12. The imaging optical system according to any one of items 1 to 11.

【0164】〔18〕 上記1から17の何れか1項記
載の結像光学系をファインダー対物光学系として配置
し、さらに、前記ファインダー対物光学系によって形成
された物体像を正立正像させる像正立光学系と、接眼光
学系とから構成されていることを特徴とするファインダ
ー光学系。
[18] The image forming optical system according to any one of the above items 1 to 17 is arranged as a finder objective optical system, and further, an image corrector for erecting an object image formed by the finder objective optical system. A finder optical system comprising a vertical optical system and an eyepiece optical system.

【0165】〔19〕 上記18記載のファインダー光
学系と、前記ファインダー光学系と併設された撮影用対
物光学系とを備えて構成されていることを特徴とするカ
メラ装置。
[19] A camera device comprising: the finder optical system according to the above item 18, and a photographing objective optical system provided in parallel with the finder optical system.

【0166】〔20〕 上記1から17の何れか1項記
載の結像光学系と、前記結像光学系によって形成される
像面上に配置された撮像素子とを備えて構成されている
ことを特徴とする撮像光学系。
[20] An image forming optical system according to any one of the above items 1 to 17, and an image pickup device arranged on an image plane formed by the image forming optical system. An imaging optical system characterized by the above-mentioned.

【0167】〔21〕 上記1から17の何れか1項記
載の結像光学系を撮影用対物光学系として配置し、前記
撮影用光学系とは別の光路、又は、前記撮影用対物光学
系の光路から分割された光路の何れかの中に配置された
ファインダー光学系を備えて構成されていることを特徴
とするカメラ装置。
[21] The imaging optical system according to any one of 1 to 17 above is arranged as a photographing objective optical system, and an optical path different from the photographing optical system or the photographing objective optical system. And a finder optical system disposed in any one of the optical paths divided from the optical path.

【0168】〔22〕 上記1から17の何れか1項記
載の結像光学系と、前記結像光学系によって形成される
像面上に配置された撮像素子と、前記撮像素子で受光さ
れた像情報を記録する記録媒体と、前記記録媒体又は前
記撮像素子からの像情報を受けて観察像を形成する画像
表示素子とを備えて構成されていることを特徴とする電
子カメラ装置。
[22] The imaging optical system according to any one of the above items 1 to 17, an imaging device arranged on an image plane formed by the imaging optical system, and light received by the imaging device. An electronic camera apparatus, comprising: a recording medium for recording image information; and an image display element for forming an observation image by receiving image information from the recording medium or the imaging element.

【0169】〔23〕 上記1から17の何れか1項記
載の結像光学系と、前記結像光学系によって形成される
像を長軸方向に沿って伝達する像伝達部材とを有する観
察系と、照明光源及び前記照明光源からの照明光を前記
長軸方向に沿って伝達する照明光伝達部材を有する照明
系とを備えて構成されていることを特徴とする内視鏡装
置。
[23] An observation system including the imaging optical system according to any one of the above items 1 to 17, and an image transmitting member that transmits an image formed by the imaging optical system along a long axis direction. An endoscope apparatus comprising: an illumination light source; and an illumination system having an illumination light transmission member that transmits illumination light from the illumination light source along the long axis direction.

【0170】[0170]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、少ない光学素子の構成枚数で高性能、低コス
トな結像光学系を提供することができる。また、少ない
反射回数の反射面を用いて光路を折り畳むことにより小
型化、薄型化された高性能な結像光学系を提供すること
ができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a high-performance and low-cost imaging optical system can be provided with a small number of optical elements. In addition, by folding the optical path using a reflection surface with a small number of reflections, it is possible to provide a high-performance imaging optical system that is reduced in size and thickness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1の結像光学系の断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an imaging optical system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2の結像光学系の断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an imaging optical system according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3の結像光学系の断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view of an imaging optical system according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例4の結像光学系の断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of an imaging optical system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例5の結像光学系の断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view of an imaging optical system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】実施例1の結像光学系の横収差図である。FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the imaging optical system of the first embodiment.

【図7】本発明の結像光学系を適用した電子カメラの外
観を示す前方斜視図である。
FIG. 7 is a front perspective view showing the appearance of an electronic camera to which the imaging optical system of the present invention is applied.

【図8】図7の電子カメラの後方斜視図である。FIG. 8 is a rear perspective view of the electronic camera of FIG. 7;

【図9】図7の電子カメラの構成を示す断面図である。9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the electronic camera in FIG.

【図10】本発明の結像光学系を適用した別の電子カメ
ラの概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram of another electronic camera to which the imaging optical system of the present invention is applied.

【図11】本発明の結像光学系を適用した電子内視鏡の
概念図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram of an electronic endoscope to which the imaging optical system of the present invention is applied.

【図12】本発明に適用可能な偏心プリズムの1例を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of an eccentric prism applicable to the present invention.

【図13】本発明に適用可能な偏心プリズムの別の例を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing another example of an eccentric prism applicable to the present invention.

【図14】本発明に適用可能な偏心プリズムの別の例を
示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing another example of an eccentric prism applicable to the present invention.

【図15】本発明に適用可能な偏心プリズムの別の例を
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another example of the eccentric prism applicable to the present invention.

【図16】本発明に適用可能な偏心プリズムの別の例を
示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing another example of an eccentric prism applicable to the present invention.

【図17】偏心した反射面により発生する像面湾曲を説
明するための概念図である。
FIG. 17 is a conceptual diagram for explaining field curvature caused by an eccentric reflecting surface.

【図18】偏心した反射面により発生する非点収差を説
明するための概念図である。
FIG. 18 is a conceptual diagram for explaining astigmatism generated by a decentered reflecting surface.

【図19】偏心した反射面により発生するコマ収差を説
明するための概念図である。
FIG. 19 is a conceptual diagram for explaining coma generated by a decentered reflecting surface.

【図20】本発明による結像光学系を撮像素子前方に配
置するときの望ましい構成を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a desirable configuration when an imaging optical system according to the present invention is arranged in front of an image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…軸上主光線 2…絞り 3…像面 10…第1プリズム 11…第1面 12…第2面 13…第3面 14…第4面 20…第2プリズム 21…第1面 22…第2面 23…第3面 24…第4面 25…第5面 31…瞳 32…第1面 33…第2面 34…第3面 35…第4面 36…像面 40…電子カメラ 41…撮影光学系 42…撮影用光路 43…ファインダー光学系 44…ファインダー用光路 45…シャッター 46…フラッシュ 47…液晶表示モニター 48…撮影用対物光学系 49…CCD 50…撮像面 51…フィルター 52…処理手段 53…ファインダー用対物光学系 54…カバーレンズ 55…ポロプリズム 56…第1反射面 57…視野枠 58…第2反射面 59…接眼光学系 60…液晶表示素子(LCD) 61…記録手段 62…入射面 63…反射面 64…反射と屈折の兼用面 65…カバー部材 71…電子内視鏡 72…光源装置 73…ビデオプロセッサ 74…モニター 75…VTRデッキ 76…ビデオディスク 77…ビデオプリンタ 78…挿入部 79…先端部 80…観察用対物光学系 81…フィルター 82…CCD 83…撮像面 84…カバー部材 85…照明用対物光学系 86…ライトガイドファイバー束 M …凹面鏡 P …プリズム E …観察者眼球 C …撮像面 D …対称面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... On-axis principal ray 2 ... Stop 3 ... Image surface 10 ... 1st prism 11 ... 1st surface 12 ... 2nd surface 13 ... 3rd surface 14 ... 4th surface 20 ... 2nd prism 21 ... 1st surface 22 ... 2nd surface 23 ... 3rd surface 24 ... 4th surface 25 ... 5th surface 31 ... pupil 32 ... 1st surface 33 ... 2nd surface 34 ... 3rd surface 35 ... 4th surface 36 ... image surface 40 ... electronic camera 41 ... Shooting optical system 42 ... Shooting optical path 43 ... Finder optical system 44 ... Finder optical path 45 ... Shutter 46 ... Flash 47 ... Liquid crystal display monitor 48 ... Shooting objective optical system 49 ... CCD 50 ... Imaging surface 51 ... Filter 52 ... Processing Means 53 ... Objective optical system for viewfinder 54 ... Cover lens 55 ... Porro prism 56 ... First reflecting surface 57 ... Field frame 58 ... Second reflecting surface 59 ... Eyepiece optical system 60 ... Liquid crystal display element (LCD) 61 ... Recording means 62 Incident surface 63 ... Reflective surface 64 ... Combined surface for reflection and refraction 65 ... Cover member 71 ... Electron endoscope 72 ... Light source device 73 ... Video processor 74 ... Monitor 75 ... VTR deck 76 ... Video disk 77 ... Video printer 78 ... Insert Part 79 ... Tip part 80 ... Observation objective optical system 81 ... Filter 82 ... CCD 83 ... Imaging surface 84 ... Cover member 85 ... Illumination objective optical system 86 ... Light guide fiber bundle M ... Concave mirror P ... Prism E ... Observer eyeball C: imaging plane D: symmetry plane

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体像を形成する全体として正の屈折力
を有する結像光学系において、 前記結像光学系が屈折率(n)が1.3よりも大きい
(n>1.3)媒質で形成された第1プリズムと第2プ
リズムを有し、前記第2プリズムは前記第1プリズムよ
りも像側に配置され、かつ、中間像を形成しない結像系
にて形成され、 前記第1プリズムが、光束を透過又は反射させる光学作
用面を3面有し、その中の第1面は物体からの光束をプ
リズム内に入射させ、第2面が前記第1面から入射した
光束をプリズム内で反射すると共に第3面で反射された
光束をプリズム外へ射出し、第3面は前記第2面で反射
された光束を反射するように構成されており、 前記第2面と前記第3面の少なくとも一方の面が光束に
パワーを与える曲面形状を有し、 前記曲面形状が偏心によって発生する収差を補正する回
転非対称な面形状を有し、 前記第2プリズムが、少なくとも1面のプリズム内で光
束を反射する反射面を有し、前記反射面が光束にパワー
を与え、かつ、偏心により発生する収差を補正する回転
非対称な面形状を有するように構成されていることを特
徴とする結像光学系。
1. An imaging optical system having an overall positive refractive power for forming an object image, wherein said imaging optical system is a medium having a refractive index (n) greater than 1.3 (n> 1.3). A first prism and a second prism formed of the first prism, the second prism is disposed closer to the image side than the first prism, and is formed by an imaging system that does not form an intermediate image; The prism has three optically active surfaces for transmitting or reflecting a light beam, a first surface among which a light beam from an object enters the prism, and a second surface for reflecting the light beam incident from the first surface. The light reflected at the inside and the light reflected at the third surface are emitted to the outside of the prism, and the third surface is configured to reflect the light reflected at the second surface. At least one of the three surfaces has a curved shape that gives power to the light beam; The curved surface has a rotationally asymmetric surface shape for correcting aberrations caused by eccentricity, the second prism has a reflecting surface for reflecting a light beam in at least one prism, and the reflecting surface has a power for the light beam. And an imaging optical system configured to have a rotationally asymmetric surface shape for correcting aberrations caused by eccentricity.
【請求項2】 前記第2プリズムの光学作用面が、反射
面と透過面とを兼用した入射面と、反射面と、射出面の
3つの光学作用面から構成されていることを特徴とする
請求項1記載の結像光学系。
2. The optical system according to claim 1, wherein the optically active surface of the second prism comprises three optically active surfaces, namely, an incident surface which also serves as a reflection surface and a transmission surface, a reflection surface, and an emission surface. The imaging optical system according to claim 1.
【請求項3】 前記第2プリズムが、光束にパワーを与
える反射面と、入射面と、射出面の3つの光学作用面か
ら構成されていることを特徴とする請求項1記載の結像
光学系。
3. The imaging optics according to claim 1, wherein said second prism comprises three reflecting surfaces for giving power to the light beam, an entrance surface, and an exit surface. system.
【請求項4】 前記第2プリズムが、光束にパワーを与
える2つの反射面と、入射面と、射出面の4つの光学作
用面から構成されていることを特徴とする請求項1記載
の結像光学系。
4. The connection according to claim 1, wherein said second prism comprises two reflecting surfaces for applying power to the light beam, an entrance surface, and an exit surface. Image optics.
【請求項5】 前記第2プリズムが、入射面と、反射面
と透過面とを兼用する射出面と、光束にパワーを与える
反射面の3つの光学作用面から構成されていることを特
徴とする請求項1記載の結像光学系。
5. The optical system according to claim 1, wherein the second prism is composed of an entrance surface, an exit surface that also serves as a reflection surface and a transmission surface, and a reflection surface that gives power to the light beam. 2. The imaging optical system according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記第2プリズムが、3つの反射面を備
え、その内の1つの反射面が透過面を兼用した入射面に
て形成され、他の1つの反射面が透過面を兼用した射出
面にて形成されていることを特徴とする請求項1記載の
結像光学系。
6. The second prism has three reflecting surfaces, one of which is formed as an incident surface that also serves as a transmitting surface, and the other reflecting surface also serves as a transmitting surface. 2. The image forming optical system according to claim 1, wherein the image forming optical system is formed on an exit surface.
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WO2017150493A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 キヤノン株式会社 Imaging device and projection device

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