JP2000098476A

JP2000098476A - 光学系

Info

Publication number: JP2000098476A
Application number: JP10290027A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Araya; 道晴荒谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】 Off-Axial 光学素子を用い、装置全体の小型
化を図ったビデオカメラやスチールカメラ等に好適な光
学系及びそれを用いた撮像装置を得ること。【解決手段】光学系の絞りの中心を通過し、最終像面
の中心に至る基準軸が曲面と交わる点において、該曲面
の面法線が基準軸と一致しないオフアキシャル反射面を
含む光学素子を利用して物体からの光束を所定方向に導
光する光学系において、該光学素子を構成する反射面の
少なくとも１つが光路分割手段を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学系及びそれを
用いた撮像装置に関し、特にオフアキシャル反射面を有
する光学系を用いて光学系全体の小型化を図りつつ物体
像を撮像素子面上に結像するようにしたカメラ、ビデオ
カメラ、スチルビデオカメラ等の撮像装置に好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】カメラやビデオカメラ等で用いられる観
察光学系や測距、測光用の光学系は視差の影響を避ける
ため撮像光学系を通ってきた光線を利用する構成とされ
ることが多い。このような方式は一般にＴＴＬ方式と呼
ばれている。

【０００３】一方、従来より、多種の光学系には多数の
反射面が１つのブロックになっている光学素子が多く用
いられている。例えばペンタゴナルダハプリズムやポロ
プリズム等のカメラのファインダー系に使用され、光学
プリズムや撮影レンズからの光束を例えば赤色・緑色・
青色の３色光に分解し、各々の色光に基づいた物体像を
対応する撮像素子面上に結像させる色分解プリズム等の
光学プリズムがある。

【０００４】光学プリズムの代表的な例として、一眼レ
フレックスカメラに多く用いられるペンタゴナルダハプ
リズムの機能について図４の一眼レフカメラのファイン
ダーの断面図を用いて説明する。

【０００５】図４において、撮像光学系１０１を通過し
た光線は半反射ミラー１０２で反射されマット面１０３
上に被写体の１次結像を形成する。その後コンデンサー
レンズ１０４、正立プリズム（ペンタゴナルプリズム）
１０５、接眼レンズ１０６で構成される観察光学系を経
て目へと導かれる。撮影時には、反射ミラー１０２は光
路中より退避し、撮像素子１０８で被写体像を撮影す
る。また、半反射ミラー１０２を反射した光線を測距や
測光に利用することもある。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、図
４に示す構成においては、光路中に反射ミラーを設置で
きるだけのスペースが必要となる。そのため撮像光学系
には大きなバックフォーカスが必要となり、それによっ
て撮像光学系のレンズ枚数の増加や、撮像光学系の大型
化と言った問題を招いていた。また、従来、半反射ミラ
ー１０２は平面ミラーであり、光学的なパワーを持たな
いと共に収差補正にも利用されることはなかった。

【０００７】一方最近、非共軸光学系においても、基準
軸という概念を導入し構成面を非対称非球面にすること
で、十分収差が補正された光学系が構築可能であること
が、特開平９―５６５０号公報にその設計法が、特開平
８―２９２３７１号公報、特開平８―２９２３７２号公
報にその設計例が示されるように明らかになってきた。
こうした非共軸光学系はオフアキシャル光学系（像中心
と瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考えた時、構成面
の基準軸との交点における面法線が基準軸上にない曲面
（オフアキシャル曲面）を含む光学系として定義される
光学系で、この時、基準軸は折れ曲がった形状となる)
と呼ばれる。

【０００８】このオフアキシャル光学系は、構成面が一
般には非共軸となり、反射面でもケラレが生じることが
ないため、反射面を使った光学系の構築がしやすい。ま
た、光路の引き回しが比較的自由に行なえる、構成面を
一体成形する手法で一体型の光学系を作りやすいという
特徴をも持っている。

【０００９】本発明は、光束が入射する入射面と、該入
射光束を順次反射する曲率を有する複数の反射面と、該
複数の反射面にて反射された光束を射出する射出面を有
するオフアキシャル光学系の構成を適切に設定すること
により、光学系全体の小型化を図りつつ高い光学性能が
得られ、かつ各種の撮影条件が適用可能である光学系及
びそれを用いた撮像装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光学系は、 (1-1) 光学系の絞りの中心を通過し、最終像面の中心に
至る基準軸が曲面と交わる点において、該曲面の面法線
が基準軸と一致しないオフアキシャル反射面を含む光学
素子を利用して物体からの光束を所定方向に導光する光
学系において、該光学素子を構成する反射面の少なくと
も１つが光路分割手段を有することを特徴としている。

【００１１】特に、 (1-1-1) 前記光路分割手段を有する反射面はオフアキシ
ャル反射面であること。 (1-1-2) 前記光路分割手段は、該光路分割手段に入射し
た光線を可視光と赤外光に分割するダイクロイックミラ
ーであること。 (1-1-3) 前記光学系は、内部に赤外線吸収フィルタを有
しないこと。 (1-1-4) 前記光路分割手段より、光の反射方向又は透過
方向に後方光学系を配置していること。 (1-1-5) 前記後方光学系は非対称非球面のオフアキシャ
ル面を構成要素として少なくとも１つ有すること。 (1-1-6) 前記光路分割手段より光の入射側の前方光学系
は、前記後方光学系とともに観察光学系を構成するこ
と。 (1-1-7) 前記光路分割手段より光の反射方向又は透過方
向に、受光素子を配置すること。 (1-1-8) 前記光路分割手段より光の反射方向又は透過方
向に後方光学系と受光素子を配置すること。 (1-1-9) 前記受光素子は、被写体の距離に応じて信号を
出力する測距手段であること。 (1-1-10)前記受光素子は、被写体の明るさに応じて信号
を出力する測光手段であること。 (1-1-11)前記光学系は、被写体像を撮像素子上に結像す
る撮像光学系であること。 (1-1-12)前記光学系を構成する光学面の内、複数の光学
面が移動すること。 (1-1-13)前記光学系は、光路分割手段を有する複数の反
射面を構成要素として含むこと。 (1-1-14)前記光学素子の光学面の内、少なくとも２つの
光学面が一体に形成してあると共に、該一体形成される
光学面の少なくとも１つがオフアキシャル反射面である
こと等を特徴としている。

【００１２】本発明の光学素子は、 (2-1) 透明体の表面に、光束が入射する入射面と、該入
射面からの光束を順次反射する曲率を有する複数の反射
面と、該複数の反射面にて反射された光束を射出する射
出面を一体に形成した光学素子であって、該複数の反射
面のうち少なくとも１つは面法線が基準軸と一致しない
オフアキシャル反射面であり、又、少なくとも１つは光
路分割手段の機能を有していることを特徴としている。

【００１３】本発明の撮像装置は、 (3-1) 構成(1-1) の光学系を用いて物体像を撮像手段面
上に形成していることを特徴としている。 (3-2) 構成(1-1) の光学素子を用いて物体像を撮像手段
面上に形成していることを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１５】なお、本明細書中にて度々使用する、オフ
アキシャル光学系、及びその骨組みとなる基準軸の定義
については、例えば特開平９―５６５０号公報や特開平
１０−３９１２１号公報における定義に従うものとす
る。

【００１６】まず、基準軸とオフアキシャル光学系につ
いて説明する。

【００１７】本発明の光学系には通常の光学系における
光軸のごとき対称軸が存在しない。そこで光学系中に "
基準軸" を設定して、この基準軸をベースとして光学系
中の諸要素の構成を記述する。

【００１８】先ず基準軸の定義を説明する。一般的には
物体面から像面にいたる基準となる基準波長の或る光線
の光路をその光学系における "基準軸”と定義する。こ
れだけでは基準となる光線が定まらないので、通常は以
下の2 つの原則のいずれかに則り基準軸光線を設定す
る。

【００１９】(1) 光学系に部分的にでも対称性を有する
軸が存在し、収差のとりまとめが対称性よく行なうこと
ができる場合にはその対称性を有する軸上を通る光線を
基準軸光線とする。

【００２０】(2) 光学系に一般的に対称軸が存在しない
時、あるいは部分的には対称軸が存在しても、収差のと
りまとめが対称性よく行なえない時には、物体面中心
（被撮影、被観察範囲の中心）から出て、光学系の指定
される面の順に光学系を通り、光学系内の絞り中心を通
る光線、又は光学系内の絞り中心を通って最終像面の中
心に至る光線を基準軸光線と設定し、その光路を基準軸
とする。

【００２１】このようにして定義される基準軸は一般的
には折れ曲がっている形状となる。ここで、各面におい
て各面と基準軸光線との交点を各面の基準点とし、各面
の物体側の基準軸光線を入射基準軸、像側の基準軸光線
を射出基準軸とする。さらに、基準軸は方向（向き）を
持つこととし、その方向は基準軸光線が結像に際して進
行する方向とする。よって、入射、射出側に各々入射基
準軸方向、射出基準軸方向が存在する。このようにして
基準軸は設定された各面の順番に沿って屈折若しくは反
射の法則に従ってその方向を変化させつつ、最終的に像
面に到達する。なお、複数の面で構成された光学素子
（光学系）においては、その最も物体側の面へ入射する
基準軸光線をこの光学素子（光学系）の入射基準軸、最
も像側の面から射出する基準軸光線をこの光学素子（光
学系）の射出基準軸とする。又、これらの入射・射出基
準軸の方向の定義は面の場合と同じである。

【００２２】又、本明細書においては入射基準軸に対し
て傾いて配置された曲面の反射面をOff-Axial 反射面と
呼び、Off-Axial 反射面を有する光学素子をOff-Axial
（オフアキシャル）光学素子と呼ぶこととする。

【００２３】実施形態の説明に入る前に、実施形態の構
成諸元の表し方及び実施形態全体の共通こと項について
説明する。

【００２４】図3 は本発明の光学系の構成データを定義
する座標系の説明図である。本発明の実施形態では物体
側から像面に進む1 つの光線（図３中の一点鎖線で示す
もので基準軸光線と呼ぶ）に沿ってi 番目の面を第i 面
とする。

【００２５】図3 において第1 面R1は絞り、第2 面R2は
第１面と共軸な屈折面、第3 面R3は第2 面R2に対してチ
ルトされた反射面、第4 面R4、第5 面R5は各々の前面に
対してシフト、チルトされた反射面、第6 面R6は第5 面
R5に対してシフト、チルトされた屈折面である。第2 面
R2から第6 面R6までの各々の面はガラス、プラスチック
等の媒質で構成される一つの光学素子上に構成されてお
り、図3 中では光学素子B1としている。

【００２６】従って、図3 の構成では不図示の物体面か
ら第2 面R2までの媒質は空気、第2面R2から第6 面R6ま
ではある共通の媒質、第6 面R6から不図示の第7 面R7ま
での媒質は空気で構成している。

【００２７】本発明の光学系はOff-Axial 光学素子を用
いた光学系であるため光学系を構成する各面は共通の光
軸を持っていない。そこで、本発明の実施形態において
は先ず絞りである第1 面の光線有効径の中心を原点とす
る絶対座標系を設定する。本発明では絶対座標系の各軸
を以下のように定める。

【００２８】Z軸：原点を通り第2 面R2に向かう基準軸 Y軸：原点を通りチルト面内（図3 の紙面内）でZ 軸に
対して反時計回りに90゜をなす直線 X軸：原点を通りZ、Y 各軸に垂直な直線（図3 の紙面に
垂直な直線）又、光学系を構成する第ｉ面の面形状を表すには、絶対
座標系にてその面の形状を表記するより、基準軸と第ｉ
面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定し
て、ローカル座標系でその面の面形状を表した方が形状
を認識する上で理解し易い為、本発明の構成データを表
示する数値実施例では第ｉ面の面形状をローカル座標系
で表わす。

【００２９】また、第ｉ面のYZ面内でのチルト角は絶対
座標系のZ 軸に対して反時計回り方向を正とした角度θ
i （単位°）で表す。よって、本発明の実施形態では各
面のローカル座標の原点は図3 中のYZ平面上にある。ま
たXZおよびXY面内での面のチルト、シフトはない。さら
に、第ｉ面のローカル座標(x,y,z) のy,z 軸は絶対座標
系(X,Y,Z) に対してYZ面内で角度θi 傾いており、具体
的には以下のように設定する。

【００３０】z 軸：ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のZ 方向に対しYZ面内において反時計方向に角度θ
i をなす直線 y 軸：ローカル座標の原点を通り、z 方向に対しYZ面内
において反時計方向に90゜をなす直線 x 軸：ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な直
線また、Diは第ｉ面と第(i+1) 面のローカル座標の原点間
の間隔を表すスカラー量、Ndi 、νdiは第ｉ面と第(i+
1) 面間の媒質の屈折率とアッベ数である。なお、絞り
や最終結像面も1 つの平面として表示している。

【００３１】本発明の実施形態は球面及び回転非対称の
非球面を有している。その内の球面部分は球面形状とし
てその曲率半径R_iを記している。曲率半径R_iの符号は、
第1面から像面に進む基準軸（図3 中の一点鎖線）に沿
って曲率中心が第1 面側にある場合をマイナス、結像面
側にある場合をプラスとする。

【００３２】ここで、球面は以下の式で表される形状で
ある。

【００３３】

【数１】また、本発明の光学系は少なくとも回転非対称な非球面
を一面以上有し、その形状は以下の式により表す。

【００３４】A=(a+b)・(y²・cos²t+x²) B=2a・b・cos t[1+{(b-a)・y・sin t/(2a・b)}+〔1+{(b-a)・y
・sin t/(a・b)}-{y²/(a・b)}-{4a・b・cos²t+(a+b)²sin²t}x
²/(4a²b²cos²t) 〕^1/2] として z ＝ A/B + C₀₂y²+ C₁₁xy + C₂₀x²+ C₀₃y³+ C₁₂xy²+ C
₂₁x²y + C₃₀x³+ C₀₄y⁴+ C₁₃xy³+ C₂₂x²y²+ C₃₁x³y + C
₄₀x⁴・・・・尚、本発明の数値実施例中の回転非対称な各面の形
状は上記曲面式において a=b=∞，t=0 とする平面ベース非球面であり、x に関する偶数次の項
のみを使用して奇数次の項を0 とすることにより、yz面
を対称面とする面対称な形状である。さらに以下の条件
が満たされる場合はxz面に対して対称な形状を表す。

【００３５】C₀₃ ＝C₂₁ ＝0 さらに C₀₂ ＝C₂₀ C₀₄＝C₄₀ ＝C₂₂/2 が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件
を満たさない場合は非回転対称な形状である。

【００３６】次に本発明の実施形態を説明する。

【００３７】図１は本発明の撮像装置の構成を示す概略
図である。図において、ＣＡは撮像光学系、ＶＡは観察
光学系を示している。Ｒ１は絞り、Ｒ２は屈折面、Ｒ
３、Ｒ４はオフアキシャル反射面、Ｒ５はオフアキシャ
ル半反射面、Ｒ６はオフアキシャル反射面、Ｒ７は屈折
面、１は撮像素子である。また、３はレンズ、また、Ｒ
１０は視野枠、Ｒ１１は屈折面、Ｒ１２、Ｒ１３はオフ
アキシャル反射面、Ｒ１４は屈折面、Ｒ１５はアイポイ
ントである。なお、図中における一点鎖線２は本実施例
における光学系の基準軸を示している。

【００３８】次に本実施例における結像作用を説明す
る。

【００３９】絞りＲ１を通過した図示しない被写体から
の光線（図１では瞳主光線を表示）Ｌａは屈折面Ｒ２に
入射した後、オフアキシャル反射面Ｒ３、Ｒ４の順に反
射される。その後、半反射ミラーであるオフアキシャル
半反射面Ｒ５において入射光は光路分割され、例えば入
射強度の約５０％が反射し、約５０％が透過する。オフ
アキシャル半反射面Ｒ５で反射された光線は、オフアキ
シャル反射面Ｒ６で反射した後、屈折面Ｒ７で屈折作用
を受け撮像素子１上に結像する。

【００４０】つまり絞りＲ１から面Ｒ７を経て撮像素子
１に至る光学系が撮像光学系ＣＡとして機能する。一方
オフアキシャル半反射面Ｒ５を透過した光線は、レンズ
３を経て、フレーム枠Ｒ１０で中間結像を結んだ後、屈
折面Ｒ１１で屈折作用を受け、オフアキシャル反射面Ｒ
１２、Ｒ１３の順に反射し、屈折面Ｒ１４で屈折作用を
受けた後アイポイントＲ１５に到達する。

【００４１】つまり絞りＲ１から面Ｒ１５に至る光学系
は観察光学系ＶＡとして機能する。したがって、アイポ
イントＲ１５の位置に観察者の瞳孔を置くことにより目
で被写体像及びフレーム枠Ｒ１０で示される撮影領域を
確認することができる。

【００４２】また、面Ｒ５を半反射ミラーとしてあるた
め、撮影時に光路を切り替える必要がなく、撮影時にも
常に目で被写体像をアイポイントＲ１５から確認するこ
とが可能である。また、撮像光学系ＣＡと観察光学系Ｖ
Ａの入射瞳を共通にすることにより、視差の発生を防ぐ
ことができる。

【００４３】本実施例においては光学系に反射面を使用
し光軸を折り曲げることによりコンパクトな光学系を実
現している。また、反射面をオフアキシャル反射面とす
ることにより、非共軸な光学系であっても十分に収差の
補正がなされているとともにケラレのない光学系を実現
している。また、光路分割面である面Ｒ５もオフアキシ
ャル反射面とすることにより、光路分割面にも屈折力を
持たせることができるとともに、収差補正にも利用する
ことができる。また、光路分割面Ｒ５以降の観察光学系
にオフアキシャル面を使用することにより、光路分割面
以前の光学面を含めた観察光学系全系での収差補正を容
易なものとすることができる。

【００４４】本実施例において、被写体からの光線は反
射面Ｒ４付近にて中間結像を形成する。このように、フ
レーム枠１０へ至る光学系において中間結像が形成され
るよう構成することにより面Ｒ１０又は、その近傍位置
に正立像を結像させることが出来るため、例えば正立プ
リズムと言った正立光学系が不要となる。

【００４５】なお、レンズ３は屈折面Ｒ８とＲ９から構
成されている。屈折面Ｒ８及びＲ９は共に光軸に対して
非対称非球面であるオフアキシャル面である。通常、光
軸に対して非対称な形状の光学面を使用した場合、光軸
に対して非対称な収差が発生する。本実施例において
は、オフアキシャル面を使用することにより、例えば絞
りＲ１から面Ｒ７を経て撮像素子１に至る撮像光学系Ｃ
Ａにおいては、撮像素子１において収差が補正されるよ
う構成されている。

【００４６】したがって、このような撮像光学系の光路
の途中において光路を分割した場合、分割された光線に
は収差が残存している場合がある。本実施例においては
光路分割手段の後方にオフアキシャル面Ｒ８、Ｒ９を使
用し残存する収差を補正させることによりフレーム枠Ｒ
１０上に収差の良好に補正された中間結像を得ることが
できる。

【００４７】なお、本実施例において面Ｒ２、Ｒ３、Ｒ
４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７に至る光学素子はモールドにて一
体成形されている。また、同様に面Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ
１３、Ｒ１４に至る光学素子もモールドにて一体成形さ
れている。このように複数の光学面を一体で構成するこ
とにより装置全体の部品点数を削減しコストを下げられ
ると共に、光学面間の相対位置の調整が不要となるため
組み立て調整を簡便化することができる。

【００４８】また、面Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、
Ｒ７に至る光学素子はレンズ３とともにフォーカスブロ
ック４を構成し、一体で矢印５の方向に移動可能であ
る。そのためフォーカスブロック４を移動することによ
り被写体像が撮像素子１上に結像するよう焦点調整する
ことが可能である。

【００４９】なお、本実施例においては、面Ｒ９から視
野枠Ｒ１０へ向かう基準軸と、面Ｒ７から撮像素子１へ
向かう基準軸、及びフォーカスブロック４の移動方向５
は略平行である。そのため、焦点調整時にフォーカスブ
ロック（光学素子）４が移動しても撮像素子１に結像す
る被写体の位置は移動しないとともに、アイポイントＲ
１５で観察される被写体位置も移動しない。

【００５０】また、本実施例においては面Ｒ２から面Ｒ
９に至る系の焦点距離と、面Ｒ２から面Ｒ７に至る系の
焦点距離が略等しくなるよう構成されている。そのた
め、撮像素子１で合焦時には視野枠Ｒ１０でも合焦状態
となり、鮮明な被写体像を観察することができる。

【００５１】なお、本実施例においてはフォーカスブロ
ック４を移動し焦点調整を行ったが、撮像素子１を移動
することにより焦点調整を行ってもよい。また、フォー
カスブロック４を一体とせず、構成する光学面の少なく
とも１つを移動することにより焦点調整を行うことも可
能である。また、視野枠Ｒ１０から面Ｒ１４に至る観察
光学系を一体で移動、あるいは構成する光学面の少なく
とも１つを移動することにより、観察系の視度調整を行
ってもよい。

【００５２】図２は本発明の撮像装置の実施形態２の要
部概略図である。

【００５３】同図において１０，１２，１３は各々光学
素子であり、入出射面と複数のオフアキシャル反射面を
有している。

【００５４】６はレンズ、Ｒ１６は絞り、Ｒ１７、Ｒ２
２、Ｒ２３、Ｒ２９、Ｒ３０、Ｒ３６は屈折面であり、
Ｒ１８、Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ
２６、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３
４、Ｒ３５はオフアキシャル反射面である。また、７は
測距手段、８はローパスフィルタ、９は撮像素子であ
る。面Ｒ１７から面Ｒ２２までで１つの光学素子を構成
し、面Ｒ２３から面Ｒ２９までで１つの光学素子を構成
し、面Ｒ３０から面Ｒ３６までで１つの光学素子を構成
している。

【００５５】次に本実施例における結像作用を説明す
る。

【００５６】レンズ６にて屈折作用を受けた後、絞りＲ
１６を通過した図示しない被写体からの光線（図では瞳
主光線を表示）Ｌａは、屈折面Ｒ１７に入射した後、反
射面Ｒ１８、Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１の順に反射され、
屈折面Ｒ２２から射出する。その後、屈折面Ｒ２３で屈
折作用を受けた後、反射面Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ
２７、Ｒ２８の順に反射され屈折面Ｒ２９から射出す
る。その後、屈折面Ｒ３０に入射した光線は反射面Ｒ３
１に到達する。反射面Ｒ３１は、赤外光を透過し、それ
より波長の短い光線は反射する、いわゆるダイクロイッ
クミラーとして構成してあるため、反射面Ｒ３１に到達
した光線の内の赤外光は透過し、測距手段７へ到達す
る。

【００５７】一方それより波長の短い可視光線は反射面
Ｒ３１で反射され、その後、反射面Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ
３４、Ｒ３５の順に反射され、屈折面Ｒ３６で屈折作用
を受け、ローパスフィルタ８を通過した後、撮像素子９
に結像する。

【００５８】本実施例においては各光学素子の反射面を
オフアキシャル反射面とすることにより、非共軸であっ
ても十分に収差補正がなされているとともに、ケラレの
ない反射光学系を構成することが可能となっている。ま
た、反射面で光軸を折り曲げることによりコンパクトな
光学系を実現している。

【００５９】なお、面Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ１９、Ｒ２
０、Ｒ２１、Ｒ２２に至る光学素子１０はモールドにて
一体に成形されている。また、面Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２
５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ２９に至る光学素子１
２もモールドにて一体成形されており、同様に面Ｒ３
０、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４、Ｒ３５、Ｒ３６
に至る光学素子１３もモールドにて一体成形されてい
る。このように複数の光学面を一体で構成することによ
り装置全体の部品点数を削減しコストを下げられると共
に、光学面間の相対位置の調整が不要となるため組み立
て調整を簡便化することができる。

【００６０】光学素子１０はフォーカス機能を有したブ
ロックであり、矢印１１の方向に移動可能である。光学
素子１０を測距手段７からの情報に基づいて駆動するこ
とにより、撮像素子９を合焦状態にすることが可能であ
る。

【００６１】なお、本実施例においては反射面Ｒ３１を
赤外光のみを透過するダイクロイックミラーとして構成
し、焦点検出には撮影には不要である赤外光を用いてい
る。したがって撮像素子９に到達する可視光の光量は低
下せず、明るい撮像光学系とすることができる。また、
色バランスを狂わせる原因となる赤外光が撮像素子９ま
で到達しないため、従来撮像素子に至る光路中に配置す
る必要があった赤外カットフィルタが不要となり、部品
点数を削減することが可能となる。

【００６２】また、本実施例において、測距手段７に至
る光学系と撮像素子９に至る光学系の入射瞳は共通であ
る。このような構成とすることにより視差（ファインダ
ーパララックス）の発生を防ぐことが出来るため、視差
によって生じる測距誤差の発生を防ぐことができる。

【００６３】なお、本実施例においては、反射面Ｒ３１
をダイクロイックミラーとして構成したが、反射率に波
長依存性のないハーフミラーで構成することも可能であ
る。また、本実施例においては反射面Ｒ３１で分割され
た光線を測距に利用したが、測光や調光（測光手段）に
利用することももちろん可能である。

【００６４】なお、撮像光学系の光路の途中で光路分割
した場合、分割された光線には収差が残存している場合
がある。そのような場合には、測距手段７と光路分割手
段としての反射面Ｒ３１の間に収差補正用の光学系を設
けても良い。

【００６５】また、本実施例においては、光路分割手段
を有する反射面を面Ｒ３１の１面のみとしたが、光路分
割手段を有する反射面を複数とすることにより、それぞ
れの光路分割手段にて分割される光線を測光、測距、観
察光学系等に利用することも可能である。

【００６６】なお、本実施例において詳細な説明は省略
したが、光学素子１２を矢印１１の方向に駆動すること
によりズーミングを行うことができる。１４で示される
一点鎖線は基準軸を示しているが、本実施例において
は、光学素子１０から射出する基準軸光線と光学素子１
０の移動方向１１は略平行である。また、光学素子１２
の移動方向１１と、光学素子１２に入射する基準軸光線
及び光学素子１２から射出する基準軸光線も略平行であ
る。このような構成とすることにより、可動ブロックで
ある光学素子１０及び光学素子１２が移動しても可動ブ
ロック以降の基準軸は変化しない。そのため撮像素子９
あるいは測距手段７における被写体像の中心位置をずら
すことなくズーミング動作あるいは焦点調節動作を行う
ことができる。

【００６７】また、光学素子１３がズーミング動作に際
して移動する構成とした場合においては、例えば撮像素
子９を移動可能な構成とすることにより、ズーミング動
作に伴ってピントずれが発生することを防止することが
望ましい。また、光路分割手段を有する光学素子１３が
ズーミング動作に際して移動する場合には、測距手段７
も移動可能な構成とするか、あるいは反射面Ｒ３１と測
距手段の間に別途光学系を用意し、それを移動すること
によりズーミング動作に伴う測距手段７でのピント変動
を防止することが望ましい。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、光束が入
射する入射面と、該入射光束を順次反射する曲率を有す
る複数の反射面と、該複数の反射面にて反射された光束
を射出する射出面を有するオフアキシャル光学系の構成
を適切に設定することにより、光学系全体の小型化を図
りつつ高い光学性能が得られ、かつ各種の撮影条件が適
用可能である光学系及びそれを用いた撮像装置を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】本発明の実施形態２の要部概略図

【図３】本発明に係る光学素子の説明図

【図４】従来のファインダー系の要部概略図

【符号の説明】

１，９・・・撮像素子２，１４・・・基準軸３・・・レンズ４，１０，１２，１３・・・光学素子６・・・レンズＣＡ・・・撮像光学系ＶＡ・・・観察光学系８・・・ローパスフィルター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系の絞りの中心を通過し、最終像面の
中心に至る基準軸が曲面と交わる点において、該曲面の
面法線が基準軸と一致しないオフアキシャル反射面を含
む光学素子を利用して物体からの光束を所定方向に導光
する光学系において、該光学素子を構成する反射面の少
なくとも１つが光路分割手段を有することを特徴とする
光学系。
【請求項２】前記光路分割手段を有する反射面はオフア
キシャル反射面であることを特徴とする請求項１記載の
光学系。
【請求項３】前記光路分割手段は、該光路分割手段に入
射した光線を可視光と赤外光に分割するダイクロイック
ミラーであることを特徴とする請求項１又は２記載の光
学系。
【請求項４】前記光学系は、内部に赤外線吸収フィルタ
を有しないことを特徴とする請求項３記載の光学系。
【請求項５】前記光路分割手段より、光の反射方向又は
透過方向に後方光学系を配置していることを特徴とする
請求項１〜４のいずれか１項記載の光学系。
【請求項６】前記後方光学系は非対称非球面のオフアキ
シャル面を構成要素として少なくとも１つ有することを
特徴とする請求項５記載の光学系。
【請求項７】前記光路分割手段より光の入射側の前方光
学系は、前記後方光学系とともに観察光学系を構成する
ことを特徴とする請求項５又は６記載の光学系。
【請求項８】前記光路分割手段より光の反射方向又は透
過方向に、受光素子を配置することを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項記載の光学系。
【請求項９】前記光路分割手段より光の反射方向又は透
過方向に後方光学系と受光素子を配置することを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１項記載の光学系。
【請求項１０】前記受光素子は、被写体の距離に応じて
信号を出力する測距手段であることを特徴とする請求項
８又は９記載の光学系。
【請求項１１】前記受光素子は、被写体の明るさに応じ
て信号を出力する測光手段であることを特徴とする請求
項８又は９記載の光学系。
【請求項１２】前記光学系は、被写体像を撮像素子上に
結像する撮像光学系であることを特徴とする請求項１〜
１１のいずれか１項記載の光学系。
【請求項１３】前記光学系を構成する光学面の内、複数
の光学面が移動することにより、該光学系の焦点距離が
可変であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか
１項記載の光学系。
【請求項１４】前記光学系は、光路分割手段を有する複
数の反射面を構成要素として含むことを特徴とする請求
項１〜１３のいずれか１項記載の光学系。
【請求項１５】前記光学素子の光学面の内、少なくとも
２つの光学面が一体に形成してあると共に、該一体形成
される光学面の少なくとも１つがオフアキシャル反射面
であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項
の光学系。
【請求項１６】透明体の表面に、光束が入射する入射面
と、該入射面からの光束を順次反射する曲率を有する複
数の反射面と、該複数の反射面にて反射された光束を射
出する射出面を一体に形成した光学素子であって、該複
数の反射面のうち少なくとも１つは面法線が基準軸と一
致しないオフアキシャル反射面であり、又、少なくとも
１つは光路分割手段の機能を有していることを特徴とす
る光学素子。
【請求項１７】請求項１〜１５のいずれか１項の光学系
を用いて物体像を撮像手段面上に形成していることを特
徴とする撮像装置。
【請求項１８】請求項１６の光学素子を用いて物体像を
撮像手段面上に形成していることを特徴とする撮像装
置。