JP2000121943A - 結像光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 物体側の第１プリズム１０と像側の第２
プリズム２０を有し、第１プリズムは３つの光学面１１
〜１３を有し、第１面１１、１３、１５は光束をプリズ
ム内に入射させると共に第２面１２で反射された光束を
プリズム内で反射し、第３面１４で反射された光束をプ
リズム外に射出し、第２面１２は第１面１１から入射し
た光束をプリズム内で反射し、第３面１４は第１面１３
で反射された光束をプリズム内で反射し、第２プリズム
は少なくとも光学面を３面有し、第１プリズム１０及び
第２プリズム２０のそれぞれの少なくとも１面は、光束
にパワーを与え偏心によって発生する収差を補正する回
転非対称面形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、
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、それらを第１−１面、第１−２面、第
１−３面とするとき、前記第１−１面が物体側からの光
束をプリズム内に入射させると共に前記第１−２面で反
射された光束をプリズム内で反射し、さらに前記第１−
３面で反射された光束をプリズム外に射出し、前記第１
−２面が前記第１−１面から入射した光束をプリズム内
で反射し、前記第１−３面が前記第１−１面で反射され
た光束をプリズム内で反射するように構成されており、
前記第１−１面と前記第１−２面と前記第１−３面の少
なくとも１つ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、光
束を透過又は反射させる光学作用面を少なくとも３面有
し、少なくとも１つ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。

【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ていることを特徴とする結像光
学系である。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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た基本構成をとっており、望ましく
は中間像を形成しない結像系にて形成されており、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。

【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。

【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。

【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。

【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、それらを
第１−１面、第１−２面、第１−３面とするとき、第１
−１面が物体側からの光束をプリズム内に入射させると
共に第１−２面で反射された光束をプリズム内で反射
し、さらに第１−３面で反射された光束をプリズム外に
射出し、第１−２面が第１−１面から入射した光束をプ
リズム内で反射し、第１−３面が第１−１面で反射され
た光束をプリズム内で反射するように構成されており、
第１−１面と第１−２面と第１−３面の少なくとも１つ
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。

【００２８】また、第２プリズムは、光束を透過又は反
射させる光学作用面を少なくとも３面有し、少なくとも
１つ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
対称な面形状を有するように構成されている。

【００２９】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、
各プリズムの少なくとも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。

【００３０】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各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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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１９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。

【００３５】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。

【００３６】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２０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。

【００３７】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２１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。

【００３８】また、本発明の結像光学系では、各プリズ
ムの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、各プリズムの屈
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。

【００３９】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。

【００４０】 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。

【００４１】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。

【００４２】自由曲面項は、 ただし、Ｃ_j （ｊは２以上の整数）は係数である。

【００４３】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 、
Ｃ₉ 、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。

【００４４】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 、
Ｃ₅、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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】さて、第１プリズムを前記のように反射面
２面と透過面１面で構成し、３回内部反射で、第１透過
面（入射面）と第２反射面と第２透過面（射出面）とを
透過面１面（第１−１面）で共有するタイプとすると、
入射光線を第１反射面では少ない屈曲角で第２反射面へ
と反射し、第２反射面で大きく屈曲させ、第３反射面で
少ない屈曲角で屈曲させるために、プリズムの入射光線
方向の厚さを薄くすることが可能であり、また、第１プ
リズムと第２プリズムの間に絞りを配置する場合に、絞
り位置から通常強い負の屈折力を持つ第１−２面（第１
反射面）までの光路長をプリズム内で長くとることが可
能となり、光学系を薄型に構成することが可能となる。

【００４８】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。

【００４９】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、その第１−１面がプ
リズム内での反射を全反射作用により達成することによ
って透過作用と反射作用とを兼用するように構成されて
いることが望ましい。

【００５０】また、第１プリズムの第１−２面が、プリ
ズム内で反射される光束に対して全体として負のパワー
（局所的には正のパワーが存在していてもよい）を与え
るような反射面形状を備えていることが好ましい。

【００５１】この構成により、第２プリズムの正パワー
を持つと面との光路に沿った光学的光路長を長く取るこ
とが可能となり、それぞれの正と負のパワーを弱く構成
することが可能となり、それぞれの面での収差発生を少
なくすることが可能となり、最も効果的に収差性能の維
持と広画角化が実現できる。

【００５２】さらに好ましくは、第１プリズムの像側に
絞りを配置することにより、第１反射面が負のパワーを
持つ場合、第１反射面を球面に近似した場合に、第１反
射面の曲率中心と絞り位置が略同一場所なり、コマ収差
の発生を原理的になくすることが可能となる。

【００５３】したがって、第１プリズムの第１−１面と
第１−２面の両方が、光束にパワーを与えかつ偏心によ
って発生する収差を補正する回転非対称な面形状を有す
るように構成することもできる。

【００５４】その場合に、第１−１面と第１−２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面のみ有した面対称自由曲面形状にて構成することが
できる。

【００５５】また、第１−１面と第１−２面の両方の回
転非対称な面形状が、唯一の対称面を１面のみ有した面
対称自由曲面形状にて構成することもできる。

【００５６】その場合に、第１−１面の面対称自由曲面
の唯一の対称面と、第１−２面の面対称自由曲面の唯一
の対称面とを、同一面内に形成することもできる。

【００５７】また、第１プリズムの第１−２面と第１−
３面の両方が、光束にパワーを与えかつ偏心によって発
生する収差を補正する回転非対称な面形状を有するよう
に構成することもできる。

【００５８】その場合に、第１−２面と第１−３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面のみ有した面対称自由曲面形状にて構成することが
できる。

【００５９】また、第１−２面と第１−３面の両方の回
転非対称な面形状が、唯一の対称面を１面のみ有した面
対称自由曲面形状にて構成することもできる。

【００６０】その場合に、第１−２面の面対称自由曲面
の唯一の対称面と、第１−３面の面対称自由曲面の唯一
の対称面とを、同一面内に形成することもできる。

【００６１】また、第１プリズムの第１−１面と第１−
２面と第１−３面とが、光束にパワーを与えかつ偏心に
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
するように構成することもできる。

【００６２】その場合に、第１−１面と第１−２面と第
１−３面それぞれの回転非対称な面形状が、唯一の対称
面を１面のみ有した面対称自由曲面形状にて構成するこ
ともできる。

【００６３】その場合に、第１−１面の面対称自由曲面
の唯一の対称面と、第１−２面の面対称自由曲面の唯一
の対称面と、第１−３面の面対称自由曲面の唯一の対称
面とを、同一面内に形成することもできる。

【００６４】また、第２プリズムの少なくとも１つの回
転非対称な面形状の光学作用面が、唯一の対称面を１面
のみ有した面対称自由曲面形状にて構成することができ
る。

【００６５】その場合に、第１プリズムが有する面対称
自由曲面と、第２プリズムが有する面対称自由曲面と
が、それぞれ唯一の対称面を同一面内に形成されるよう
に第１プリズムと第２プリズムとを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。

【００６６】また、本発明において、第２プリズムは、
前記のように、光束を透過又は反射させる光学作用面を
少なくとも３面有するものであるが、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する
ことができる。

【００６７】このような第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、第１反射面へ向かう光路
と第２反射面で反射された光路が交差するもの（後記の
実施例３、４）とすることができる。

【００６８】このような形状のプリズムは、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
の反射面の配置の対称性が高いので、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。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、光路長の長さの割に
プリズムを小型化することができる。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。

【００６９】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、第１反射
面へ向かう光路から第２反射面で反射された光路までが
Ｚ字型の光路を形成するもの（後記の実施例２）とする
ことができる。

【００７０】このような形状のプリズムは、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。

【００７１】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。

【００７２】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（後記の実施例１）を用いること
ができる。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】もちろん、第２プリズムとしては、他のタ
イプのプリズムを用いることができる。

【００７７】ところで、第１プリズムの第１反射面に最
も大きな負のパワーを持たせ、第２プリズムの反射面の
何れか１面に最も大きな正のパワーを持たせる配置の場
合に、その２つの反射面間に含まれる反射面の数がゼロ
あるいは偶数である場合には、その２つの反射面に入射
する光線の面の法線から符号を付け計った入射角は、相
互に異符号、その２つの反射面間に含まれる反射面の数
が奇数の場合には、同符号であることが望ましい。その
理由は、その２つの反射面間に含まれる反射面を平面鏡
で近似した場合に、上記のような入射角の符号の関係に
すれば、これら２つの反射面の配置は略同心と見なせる
からであり、同心配置の正パワー反射鏡と負パワー反射
鏡では偏心収差の発生が少なくなるためである。

【００７８】なお、本発明の各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。

【００７９】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。

【００８０】また、本発明において、絞りより物体側に
発散作用の第１反射面を持つ第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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】そこで、物体側の第１プリズムの発散作用
の第１反射面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。

【００８５】また、この場合に、絞りより物体側に発散
作用の第１反射面を持つ第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。

【００８６】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こと
が望ましい。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。

【００８７】さて、ここで偏心光学系及び光学面のパワ
ーを定義する。図２２に示すように、偏心光学系Ｓの偏
心方向をＹ軸方向に取った場合に、偏心光学系Ｓの軸上
主光線と平行なＹ−Ｚ面内の微小な高さｄの光線を物体
側から入射し、偏心光学系Ｓから射出したその光線と軸
上主光線のＹ−Ｚ面に投影したときのなす角をδｙと
し、δｙ／ｄをＹ方向の偏心光学系ＳのパワーＰｙ、偏
心光学系の軸上主光線と平行でＹ−Ｚ面と直交するＸ方
向の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、偏心光学
系Ｓから射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に直
交する面であって軸上主光線を含む面に投影したときの
なす角をδｘとし、δｘ／ｄをＸ方向の偏心光学系Ｓの
パワーＰｘとする。同様に偏心光学系Ｓを構成する偏心
光学面ｎのＹ方向のパワーＰｙｎ、Ｘ方向のパワーＰｘ
ｎが定義される。

【００８８】さらに、これらのパワーの逆数がそれぞれ
偏心光学系のＹ方向の焦点距離Ｆｙ、偏心光学系のＸ方
向の焦点距離Ｆｘ、偏心光学面ｎのＹ方向の焦点距離Ｆ
ｙｎ、Ｘ方向の焦点距離Ｆｘｎと定義される。

【００８９】第１プリズムの第１反射面（第１−２面）
のパワーを全系のパワーで割った値を、Ｘ方向に付いて
は、Ｐｘ３／Ｐｘ、Ｙ方向については、Ｐｙ３／Ｐｙ、
第１プリズムの第２反射面（第１−１面）のパワーを全
系のパワーで割った値を、Ｘ方向に付いては、Ｐｘ４／
Ｐｘ、Ｙ方向については、Ｐｙ４／Ｐｙ、第１プリズム
の第３反射面（第１−３面）のパワーを全系のパワーで
割った値を、Ｘ方向に付いては、Ｐｘ５／Ｐｘ、Ｙ方向
については、Ｐｙ５／Ｐｙとするとき、 −２＜Ｐｘ３／Ｐｘ＜０．５ ・・・（１） −２＜Ｐｙ３／Ｐｙ＜０．５ ・・・（２） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。

【００９０】これらの条件の下限の−２を越えると、第
１−２面の負のパワーが強くなりすぎ、所定のパワーを
全系で得ようとする場合、他の正のパワーを持つ面の負
担が大きくなり、光学系全系として良好な収差補正状況
が保てなくなる。また、上限の０．５を越えると、第１
プリズムの負のパワーが弱くなりすぎ、光束の収束作用
が弱くなり、光学系全体が大きくなってしまう。

【００９１】さらに好ましくは、 −１．４＜Ｐｘ３／Ｐｘ＜−０．２ ・・・（１−１） −１．２＜Ｐｙ３／Ｐｙ＜０ ・・・（２−１） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。これらの上限、下限については、収差性能の良い光
学系を構成する場合に重要となる。

【００９２】さらに好ましくは、 −１．０＜Ｐｘ３／Ｐｘ＜−０．４ ・・・（１−２） −０．８＜Ｐｙ３／Ｐｙ＜−０．３ ・・・（２−２） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。これらの上限、下限については、収差性能の良い光
学系を構成する場合に重要となる。さらに好ましくは、
上記条件式の両方を満足することが好ましい。

【００９３】また、第１プリズムの第２反射面（第１−
１面）の軸上主光線が当たる位置でのＸ方向のパワーを
Ｐｘ４、Ｙ方向のパワーをＰｙ４とし、光学系全体のＸ
方向のパワーをＰｘ、Ｙ方向のパワーをＰｙとすると、 −１＜Ｐｘ４／Ｐｘ＜２ ・・・（３） −１＜Ｐｙ４／Ｐｙ＜２ ・・・（４） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。

【００９４】この面は透過作用と反射作用を併せ持つ面
なので、余り強い屈折力を持つことは、偏心収差の発生
が大きくなり、好ましくない。これらの条件の下限の−
１を越えると、負に強い屈折力を持ちすぎこの面で発生
する偏心収差を他の面で補正することが不可能になる。
さらに、上限の２を越えると、正に強い屈折力を持ちす
ぎこの面で発生する偏心収差を他の面で補正することが
不可能になる。

【００９５】さらに好ましくは、 −０．５＜Ｐｘ４／Ｐｘ＜１ ・・・（３−１） −０．５＜Ｐｙ４／Ｐｙ＜１ ・・・（４−１） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。これらの上限、下限については、収差性能の良い光
学系を構成する場合に重要となる。

【００９６】さらに好ましくは、 ０＜Ｐｘ４／Ｐｘ＜０．８ ・・・（３−２） −０．２＜Ｐｙ４／Ｐｙ＜０．６ ・・・（４−２） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。これらの上限、下限については、収差性能の良い光
学系を構成する場合に重要となる。

【００９７】さらに好ましくは、第１プリズムの第３反
射面（第１−３面）の軸上主光線が当たる位置でのＸ方
向のパワーをＰｘ５、Ｙ方向のパワーをＰｙ５とし、光
学系全体のＸ方向のパワーをＰｘ、Ｙ方向のパワーをＰ
ｙとすると、 −１＜Ｐｘ５／Ｐｘ＜１ ・・・（５） −１＜Ｐｙ５／Ｐｙ＜１ ・・・（６） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。

【００９８】この条件は第３反射面のパワーを規定する
条件であり、第３反射面は第１プリズムを射出して第２
プリズムに光線を入射させる角度を決定する面である。
そのため、比較的光線の反射角が大きくなるために、余
り強いパワーを与えることは好ましくない。これらの条
件式の下限の−１を越えると、負の強い屈折力を持ちす
ぎこの面で発生する偏心収差を他の面で補正することが
不可能になる。さらに、上限の１を越えると、正に強い
屈折力を持ちすぎこの面で発生する偏心収差を他の面で
補正することが不可能になる。

【００９９】さらに好ましくは、 −０．６＜Ｐｘ５／Ｐｘ＜０．８ ・・・（５−１） −０．６＜Ｐｙ５／Ｐｙ＜０．８ ・・・（６−１） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。これらの上限、下限については、収差性能の良い光
学系を構成する場合に重要となる。

【０１００】さらに好ましくは、 −０．４＜Ｐｘ５／Ｐｘ＜０．６ ・・・（５−２） −０．４＜Ｐｙ５／Ｐｙ＜０．６ ・・・（６−２） なる条件を少なくとも一方を満足することが重要であ
る。これらの上限、下限については、収差性能の良い光
学系を構成する場合に重要となる。

【０１０１】次に、第１プリズム内の光路長（第１透過
面（第１−１面）から第２透過面（第１−１面）に到る
光路長）をＯＰＤ１とし、これに光学系全体のＸ方向の
パワーＰｘを掛けたものをＯＰＤ１×Ｐｘとするとき、 ０＜ＯＰＤ１×Ｐｘ＜２０ ・・・（７） なる条件を満足することが好ましい。

【０１０２】この条件は第１プリズム内の光路長を表わ
しており、下限の０を越えると、第１プリズムと第２プ
リズムの間に配置される瞳と強い負のパワーを持つ第１
プリズムの第１反射面（第１−２面）との間の光路長が
とれずに、結果的第１反射面の負のパワーを強くせざる
を得なくなり、像面湾曲とコマ収差の補正が不完全にな
る。また、上限の２０を越えると、光学系が大きくなり
すぎ実用的ではなくなる。

【０１０３】さらに好ましくは、 ３＜ＯＰＤ１×Ｐｘ＜２０ ・・・（７−１） なる条件を満足することが好ましい。この条件の下限と
上限の意味は上記と同様である。

【０１０４】さらに好ましくは、 ５＜ＯＰＤ１×Ｐｘ＜１５ ・・・（７−２） なる条件を満足することが好ましい。この条件の下限と
上限の意味は上記と同様である。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の結像光学系の実施
例１〜４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５面）１５、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、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以下については、これら仮想面と座標系の
図示は省く。

【０１２２】実施例１〜４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。

【０１２３】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）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。

【０１２４】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。なお、面間隔の符号については、第
１仮想面からその基準の光学面（仮想面を含む。）に到
る光路中の反射回数が偶数回の場合には正の値、奇数回
の場合には負の値として示されているが、軸上主光線１
の進行方向に沿っての距離は、何れも正の値である。

【０１２５】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。

【０１２６】なお、データの記載されていない自由曲面
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。

【０１２７】また、自由曲面の他の定義式として、以下
の（ｂ）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。

【０１２８】 ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A) ＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A) ＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(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) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(6A)・・・・・ ・・・（ｂ） 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。

【０１２９】その他の面の例として、次の定義式（ｃ）
があげられる。 Ｚ＝ΣΣＣ_nmＸＹ 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 ｙ² ＋Ｃ₆ ｙ｜ｘ｜＋Ｃ₇ ｘ² ＋Ｃ₈ ｙ³ ＋Ｃ₉ ｙ² ｜ｘ｜＋Ｃ₁₀ｙｘ² ＋Ｃ₁₁｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃ｙ³ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₄ｙ² ｘ² ＋Ｃ₁₅ｙ｜ｘ³ ｜＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈ｙ⁴ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₉ｙ³ ｘ² ＋Ｃ₂₀ｙ² ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂｜ｘ⁵ ｜ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄ｙ⁵ ｜ｘ｜＋Ｃ₂₅ｙ⁴ ｘ² ＋Ｃ₂₆ｙ³ ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₇ｙ² ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁ｙ⁶ ｜ｘ｜＋Ｃ₃₂ｙ⁵ ｘ² ＋Ｃ₃₃ｙ⁴ ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₃₄ｙ³ ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ² ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶ ＋Ｃ₃₇｜ｘ⁷ ｜ ・・・（ｃ） 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（ｂ）式、
（ｃ）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。

【０１３０】実施例１〜４は何れも、撮影画角が、水平
半画角２６．３°、垂直半画角２０．３°、撮像素子の
大きさは３．２×２．４ｍｍであり、Ｆナンバー２．
８、焦点距離は約３．２７ｍｍ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。

【０１３１】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、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５面１５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３反射
面、第５面１５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１
３、第３反射面１４、第２透過面１５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２３、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透過面１
１、第２反射面１３、第２透過面１５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おり、また、第
２プリズム２０の第１反射面２２と第２透過面２４を反
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。

【０１３２】また、後記する構成パラメータの第２面か
ら第７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８面、第９面の面頂位置は第７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１０面から第１４面までは第９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。

【０１３３】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５面１
５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３反射面、第５面１５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３反射面１４、第２透過面１５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２
４で構成され、その第１面２１は第１透過面、第２面２
２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２
１、第１反射面２２、第２反射面２３、第２透過面２４
の順に透過する。第２プリズム２０中では、第１反射面
２２へ向かう光路から第２反射面２３で反射されるまで
の光路がＺ字型の光路を形成している。そして、第１プ
リズム１０の第１透過面１１、第２反射面１３、第２透
過面１５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。

【０１３４】また、後記する構成パラメータの第２面か
ら第７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８面、第９面の面頂位置は第７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１０面から第１４面までは第９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。

【０１３５】実施例３、４ 実施例３、４の軸上主光線を含むＹ−Ｚ断面図をそれぞ
れ図３、図４に示す。実施例３、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２
０、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５面１５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３反射面、第５面１５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３反射面１４、第２
透過面１５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
２３、第２透過面２４の順に透過する。第２プリズム２
０中では、第１反射面２２へ向かう光路と第２反射面２
３で反射された光路が交差するようになっている。そし
て、第１プリズム１０の第１透過面１１、第２反射面１
３、第２透過面１５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。なお、実施例３と４の違い
は、第２プリズム２０中の第１反射面２２で反射する方
向が相互に逆になっている点である。

【０１３６】また、後記する構成パラメータの第２面か
ら第７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８面、第９面の面頂位置は第７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１０面から第１４面までは第９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。

【０１３７】以下に上記実施例１〜４の構成パラメータ
を示す。これら表中の“ＦＦＳ”は自由曲面、“ＨＲ
Ｐ”は仮想面を示す。

【０１３８】 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 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 6 ＦＦＳ 偏心(1) 7 ∞（ＨＲＰ２） -3.27 偏心(4) 8 ∞（絞り面） -0.70 9 ∞（ＨＲＰ３） 10 ＦＦＳ 偏心(5) 1.4924 57.6 11 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(7) 1.4924 57.6 13 ＦＦＳ 偏心(6) 14 ∞（ＨＲＰ４） -5.37 偏心(8) 像 面 ∞ ＦＦＳ Ｃ₄ 1.7569×10^-2 Ｃ₆ 9.7210×10^-3 Ｃ₈ -2.0135×10^-4 Ｃ₁₀ -3.3156×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 4.5211×10^-2 Ｃ₆ 3.7886×10^-2 Ｃ₈ 4.7393×10^-5 Ｃ₁₀ 3.0982×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -9.9200×10^-3 Ｃ₆ -7.8111×10^-3 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.1026×10^-1 Ｃ₆ -1.0652×10^-1 Ｃ₁₀ 4.6655×10^-3 ＦＦＳ Ｃ₄ 6.5533×10^-3 Ｃ₆ 1.3718×10^-3 Ｃ₈ -1.7108×10^-4 Ｃ₁₀ 1.2591×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.4992×10^-2 Ｃ₆ 2.8331×10^-2 Ｃ₈ 9.9449×10^-5 Ｃ₁₀ -8.7185×10^-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 7.01 Ｚ 0.68 α -9.54 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ -0.04 Ｚ 5.19 α -28.95 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 10.97 Ｚ 5.70 α 17.91 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 11.16 Ｚ 1.55 α 3.37 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 169.40 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.12 Ｚ -2.02 α 123.67 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -4.45 Ｚ -3.60 α 92.42 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ -1.72 Ｚ -4.81 α -70.59 β 0.00 γ 0.00 。

【０１３９】 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(1) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 6 ＦＦＳ 偏心(1) 7 ∞（ＨＲＰ２） -5.45 偏心(4) 8 ∞（絞り面） -0.70 9 ∞（ＨＲＰ３） 10 ＦＦＳ 偏心(5) 1.4924 57.6 11 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(7) 1.4924 57.6 13 ＦＦＳ 偏心(8) 14 ∞（ＨＲＰ４） -3.58 偏心(9) 像 面 ∞ ＦＦＳ Ｃ_４ ３．３０３２×10^-2 Ｃ₆ 1.4882×10^-2 Ｃ₈ -9.4172×10^-4 Ｃ₁₀ -9.6374×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.9721×10^-2 Ｃ₆ 3.5966×10^-2 Ｃ₈ -2.4567×10^-3 Ｃ₁₀ -1.0609×10^-3 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.1333×10^-2 Ｃ₆ 3.0941×10^-3 Ｃ₈ -1.1015×10^-3 Ｃ₁₀ 4.2853×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.7898×10^-2 Ｃ₆ 7.8083×10^-2 Ｃ₁₀ 8.8259×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.6601×10^-2 Ｃ₆ 1.4944×10^-2 Ｃ₈ 2.6180×10^-4 Ｃ₁₀ -8.6478×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.7247×10^-2 Ｃ₆ -1.5363×10^-2 Ｃ₈ 5.1518×10^-4 Ｃ₁₀ -7.0343×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.0975×10^-2 Ｃ₆ -4.7243×10^-2 Ｃ₁₀ -7.0632×10^-4 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 3.12 Ｚ 0.32 α -8.55 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ -0.04 Ｚ 2.33 α -29.27 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 5.60 Ｚ 3.23 α 12.05 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 6.27 Ｚ 0.94 α -17.54 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α -34.20 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 1.46 Ｚ -6.84 α 5.60 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 4.74 Ｚ 0.79 α 3.77 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 6.40 Ｚ -5.08 α -46.97 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 6.40 Ｚ -5.08 α 3.74 β 0.00 γ 0.00 。

【０１４０】 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 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 6 ＦＦＳ 偏心(1) 7 ∞（ＨＲＰ２） -4.50 偏心(4) 8 ∞（絞り面） -0.70 9 ∞（ＨＲＰ３） 10 ＦＦＳ 偏心(5) 1.4924 57.6 11 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(7) 1.4924 57.6 13 ＦＦＳ 偏心(8) 14 ∞（ＨＲＰ４） -2.00 偏心(9) 像 面 ∞ ＦＦＳ Ｃ₄ 1.9757×10^-2 Ｃ₆ 8.5270×10^-3 Ｃ₈ -2.5669×10^-4 Ｃ₁₀ -1.8527×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.0100×10^-2 Ｃ₆ 2.6034×10^-2 Ｃ₈ -5.0633×10^-4 Ｃ₁₀ -4.8928×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 7.7447×10^-4 Ｃ₆ -2.7318×10^-3 Ｃ₈ -1.9909×10^-4 Ｃ₁₀ -2.8715×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 7.1103×10^-2 Ｃ₆ 4.3368×10^-2 Ｃ₁₀ 5.5069×10^-3 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.6910×10^-2 Ｃ₆ 2.3070×10^-2 Ｃ₈ 3.5304×10^-4 Ｃ₁₀ 5.1009×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.7047×10^-2 Ｃ₆ -9.8990×10^-3 Ｃ₈ 9.4872×10^-5 Ｃ₁₀ -2.4299×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.3254×10^-3 Ｃ₆ -6.8511×10^-2 Ｃ₁₀ -1.3365×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 7.25 Ｚ 1.19 α -13.44 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ -0.14 Ｚ 5.18 α -31.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 10.83 Ｚ 6.35 α 15.10 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 11.15 Ｚ 2.25 α 1.70 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α -24.23 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.65 Ｚ -4.46 α -32.05 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -1.72 Ｚ -2.85 α -85.19 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 1.95 Ｚ -1.18 α -118.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 1.95 Ｚ -1.18 α -112.59 β 0.00 γ 0.00 。

【０１４１】 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 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 6 ＦＦＳ 偏心(1) 7 ∞（ＨＲＰ２） -6.70 偏心(4) 8 ∞（絞り面） -0.90 9 ∞（ＨＲＰ３） 10 ＦＦＳ 偏心(5) 1.4924 57.6 11 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(7) 1.4924 57.6 13 ＦＦＳ 偏心(8) 14 ∞（ＨＲＰ４） -2.00 偏心(9) 像 面 ∞ ＦＦＳ Ｃ₄ 1.4699×10^-2 Ｃ₆ 9.8596×10^-3 Ｃ₈ -2.9583×10^-4 Ｃ₁₀ -1.8905×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.7863×10^-2 Ｃ₆ 3.2406×10^-2 Ｃ₈ -5.1750×10^-4 Ｃ₁₀ -2.8654×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -3.9778×10^-3 Ｃ₆ -3.0693×10^-3 Ｃ₈ -1.6206×10^-4 Ｃ₁₀ -2.4460×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 7.3366×10^-2 Ｃ₆ 5.8520×10^-2 Ｃ₁₀ -2.1433×10^-3 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.4128×10^-2 Ｃ₆ 2.3486×10^-2 Ｃ₈ 2.1287×10^-4 Ｃ₁₀ 7.6303×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -3.1006×10^-2 Ｃ₆ -6.8112×10^-3 Ｃ₈ 8.0378×10^-4 Ｃ₁₀ 4.5850×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.2705×10^-3 Ｃ₆ -4.0806×10^-2 Ｃ₁₀ -1.0993×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 8.15 Ｚ 2.48 α -22.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ -0.32 Ｚ 5.21 α -37.88 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 10.46 Ｚ 6.99 α 3.36 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 11.56 Ｚ 4.04 α -17.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α -11.87 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.32 Ｚ -4.62 α 21.75 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 2.16 Ｚ -2.93 α 74.25 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ -2.07 Ｚ -2.10 α 110.68 β 0.00 γ 0.00 X 0.00 Ｙ -2.07 Ｚ -2.10 α 96.23 β 0.00 γ 0.00 。

【０１４２】次に、上記実施例１の横収差図を図５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。

【０１４３】なお、上記実施例１〜４の条件式（１）〜
（７）の値は次の通りである。 実施例 １ ２ ３ ４ （１） -0.912 -0.611 -0.612 -0.555 （２） -0.757 -0.748 -0.520 -0.649 （３） 0.354 0.679 0.402 0.293 （４） 0.194 0.310 0.170 0.197 （５） 0.200 -0.129 0.547 0.281 （６） 0.156 -0.268 0.461 0.470 （７） 10.64 5.32 10.50 9.99
。

【０１４４】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１〜４の
内部反射回数２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６〜図１３
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。

【０１４５】図６の場合は、プリズムＰは第１面３２、
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、第３面３４に入射して屈
折されて、像面３６に結像する。

【０１４６】図７の場合は、プリズムＰは第１面３２、
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に入射して屈折されて、
像面３６に結像する。

【０１４７】図８の場合は、プリズムＰは第１面３２、
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、第３面３４で内部反射
し、再び第１面３２に入射して今度は全反射し、再び第
２面３３に入射して今度は屈折されて、像面３６に結像
する。

【０１４８】図９の場合は、プリズムＰは第１面３２、
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。

【０１４９】図１０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。

【０１５０】図１１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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】図１４〜図１６は、本発明による結像光学
系を電子カメラの撮影部の対物光学系とファインダー部
の対物光学系とに組み込んだ構成の概念図を示す。図１
４は電子カメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１５は
同後方斜視図、図１６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４
５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７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４８を通して撮
影が行われる。

【０１５５】この撮影用対物光学系４８は、物体側か
ら、レンズ系９１と、本発明による第１プリズム１０、
絞り２、第２プリズム２０からなる結像光学系とからな
り、この結像光学系としては実施例２と同様のタイプの
光学系を用いている。レンズ系９１は、フォーカシング
機能あるいは変倍機能を有するレンズ系を用いるのが望
ましい。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にはメモリ等の記録手段６１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、この記
録手段６１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。

【０１５６】さらに、ファインダー用光路４４上には、
ファインダー用対物光学系５３が配置されており、この
ファインダー用対物光学系５３は、本発明による第１プ
リズム１０、絞り２、第２プリズム２０からなる結像光
学系からなり、第２プリズム２０として図７のようなプ
リズムを用いたタイプの光学系を用いている。ファイン
ダー用対物光学系５３の入射側には平行平面板からなる
カバー部材５４が配置されているが、負のパワーを有す
るレンズを用いて画角を拡大するようにしてもよい。こ
のファインダー用対物光学系５３によって結像面上に形
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、ポロプリズム５５
の入射面はレンズ面５６になっており、また、視野枠５
７はポロプリズム５５の第１反射面と第２反射面との間
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。

【０１５７】このように構成されたカメラ４０は、撮影
用対物光学系４８、ファインダー用対物光学系５３共少
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４８、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、
設計上有利となると共に、小型のカメラを構成すること
ができる。

【０１５８】次に、図１７は、本発明による結像光学系
を電子カメラ４０の撮影部の対物光学系４８に組み込ん
だ別の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、カバー
レンズ６５と、本発明による第１プリズム１０、絞り
２、第２プリズム２０からなる結像光学系とからなり、
その第２プリズム２０として図７のようなプリズムを用
いたタイプの光学系を用いている。また、カバー部材と
して用いられているカバーレンズ６５は、負のパワーを
有するレンズであり、画角を拡大している。この撮影用
対物光学系４８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Ｃ
ＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、
液晶表示素子（ＬＣＤ）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。

【０１５９】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。なお、本例では、撮影用
対物光学系４８のカバー部材６５として、負レンズを配
置しているが、前例と同様に、平行平面板を用いてもよ
い。

【０１６０】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５４（又
は、カバーレンズ６５）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。

【０１６１】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１８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第２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。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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、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、それらを第１−１面、第１−２面、第１−３面と
するとき、前記第１−１面が物体側からの光束をプリズ
ム内に入射させると共に前記第１−２面で反射された光
束をプリズム内で反射し、さらに前記第１−３面で反射
された光束をプリズム外に射出し、前記第１−２面が前
記第１−１面から入射した光束をプリズム内で反射し、
前記第１−３面が前記第１−１面で反射された光束をプ
リズム内で反射するように構成されており、前記第１−
１面と前記第１−２面と前記第１−３面の少なくとも１
つ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、光束を透過又
は反射させる光学作用面を少なくとも３面有し、少なく
とも１つ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。

【０１６５】〔２〕 前記第１プリズムの第１−１面
が、プリズム内での反射を全反射作用により達成するこ
とによって透過作用と反射作用とを兼用するように構成
されていることを特徴とする上記１記載の結像光学系。

【０１６６】〔３〕 前記第１プリズムの第１−２面
が、プリズム内で反射される光束に対して全体として負
のパワーを与えるような反射面形状を備えていることを
特徴とする上記１又は２記載の結像光学系。

【０１６７】〔４〕 前記第１プリズムの第１−１面と
第１−２面の両方が、光束にパワーを与えかつ偏心によ
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３
の何れか１項記載の結像光学系。

【０１６８】〔５〕 前記第１プリズムの第１−１面と
第１−２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面のみ有した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４記載の結像光学
系。

【０１６９】〔６〕 前記第１プリズムの第１−１面と
第１−２面の両方の回転非対称な面形状が、唯一の対称
面を１面のみ有した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４記載の結像光学系。

【０１７０】〔７〕 前記第１プリズムの第１−１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１−２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６記載の結像光学系。

【０１７１】〔８〕 前記第１プリズムの第１−２面と
第１−３面の両方が、光束にパワーを与えかつ偏心によ
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３
の何れか１項記載の結像光学系。

【０１７２】

〔９〕 前記第１プリズムの第１−２面と
第１−３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面のみ有した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８記載の結像光学
系。

【０１７３】〔１０〕 前記第１プリズムの第１−２面
と第１−３面の両方の回転非対称な面形状が、唯一の対
称面を１面のみ有した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８記載の結像光学系。

【０１７４】〔１１〕 前記第１プリズムの第１−２面
の面対称自由曲面形状の唯一の対称面と、前記第１プリ
ズムの第１−３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１０記載の結像光学
系。

【０１７５】〔１２〕 前記第１プリズムの第１−１面
と第１−２面と第１−３面とが、光束にパワーを与えか
つ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３の何れか１項記載の結像光学系。

【０１７６】〔１３〕 前記第１プリズムの第１−１面
と第１−２面と第１−３面それぞれの回転非対称な面形
状が、唯一の対称面を１面のみ有した面対称自由曲面形
状にて構成されていることを特徴とする上記１２記載の
結像光学系。

【０１７７】〔１４〕 前記第１プリズムの第１−１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１−２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１−３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１３記載の結
像光学系。

【０１７８】〔１５〕 前記第２プリズムの少なくとも
１つの回転非対称な面形状の光学作用面が、唯一の対称
面を１面のみ有した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１４の何れか１項記載
の結像光学系。

【０１７９】〔１６〕 前記第１プリズムが有する面対
称自由曲面と、前記第２プリズムが有する面対称自由曲
面とが、それぞれ唯一の対称面を同一面内に形成される
ように前記第１プリズムと第２プリズムとが構成されて
いることを特徴とする上記１５記載の結像光学系。

【０１８０】〔１７〕 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ていることを特徴とする
上記１から１６の何れか１項記載の結像光学系。

【０１８１】〔１８〕 前記瞳上に絞りを配置されたて
いることを特徴とする上記１７記載の結像光学系。

【０１８２】〔１９〕 全光学系の偏心方向がＹ軸方向
で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ
面と直交する方向をＸ方向とするとき、第１プリズムの
第１反射面である第１−２面のパワーを全系のパワーで
割った値を、Ｘ方向に付いては、Ｐｘ３／Ｐｘ、Ｙ方向
については、Ｐｙ３／Ｐｙすると、 −２＜Ｐｘ３／Ｐｘ＜０．５ ・・・（１） −２＜Ｐｙ３／Ｐｙ＜０．５ ・・・（２） の条件式の少なくとも一方を満足することを特徴とする
上記１から１８の何れか１項記載の結像光学系。

【０１８３】〔２０〕 全光学系の偏心方向がＹ軸方向
で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ
面と直交する方向をＸ方向とするとき、第１プリズムの
第２反射面である第１−１面のパワーを全系のパワーで
割った値を、Ｘ方向に付いては、Ｐｘ４／Ｐｘ、Ｙ方向
については、Ｐｙ４／Ｐｙすると、 −１＜Ｐｘ４／Ｐｘ＜２ ・・・（３） −１＜Ｐｙ４／Ｐｙ＜２ ・・・（４） の条件式の少なくとも一方を満足することを特徴とする
上記１から１９の何れか１項記載の結像光学系。

【０１８４】〔２１〕 全光学系の偏心方向がＹ軸方向
で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ
面と直交する方向をＸ方向とするとき、第１プリズムの
第３反射面である第１−３面のパワーを全系のパワーで
割った値を、Ｘ方向に付いては、Ｐｘ５／Ｐｘ、Ｙ方向
については、Ｐｙ５／Ｐｙすると、 −１＜Ｐｘ５／Ｐｘ＜１ ・・・（５） −１＜Ｐｙ５／Ｐｙ＜１ ・・・（６） の条件式の少なくとも一方を満足することを特徴とする
上記１から２０の何れか１項記載の結像光学系。

【０１８５】〔２２〕 全光学系の偏心方向がＹ軸方向
で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ
面と直交する方向をＸ方向とするとき、全系のＸ方向の
パワーをＰｘ、第１プリズム内の光路長（第１透過面
（第１−１面）から第２透過面（第１−１面）に到る光
路長）をＯＰＤ１とすると、 ０＜ＯＰＤ１×Ｐｘ＜２０ ・・・（７） の条件式を満足することを特徴とする上記１から２１の
何れか１項記載の結像光学系。

【０１８６】〔２３〕 上記１から２２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。

【０１８７】〔２４〕 上記２３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。

【０１８８】〔２５〕 上記１から２２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。

【０１８９】〔２６〕 上記１から２２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。

【０１９０】〔２７〕 上記１から２２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。

【０１９１】

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の結像光学系の断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例２の結像光学系の断面図であ
る。

【図３】本発明の実施例３の結像光学系の断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例４の結像光学系の断面図であ
る。

【図５】実施例１の結像光学系の横収差図である。

【図６】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。

【図７】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。

【図８】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。

【図９】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。

【図１０】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。

【図１１】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。

【図１２】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。

【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。

【図１４】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。

【図１５】図１４の電子カメラの後方斜視図である。

【図１６】図１４の電子カメラの構成を示す断面図であ
る。

【図１７】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。

【図１８】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。

【図１９】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。

【図２０】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。

【図２１】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。

【図２２】偏心光学系及び光学面のパワーの定義を説明
するための図である。

【符号の説明】

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 １５…第５面 ２０…第２プリズム ２１…第１面 ２２…第２面 ２３…第３面 ２４…第４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…カバー部材 ５５…ポロプリズム ５６…レンズ面 ５７…視野枠 ５９…接眼光学系 ６０…液晶表示素子（ＬＣＤ） ６１…記録手段 ６５…カバーレンズ ９１…レンズ系 Ｍ …凹面鏡 Ｓ …偏心光学系 Ｐ …プリズム Ｅ …観察者眼球 Ｃ …撮像面 Ｄ …対称面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 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、それらを第１−１面、第１−２面、第
   １−３面とするとき、前記第１−１面が物体側からの光
   束をプリズム内に入射させると共に前記第１−２面で反
   射された光束をプリズム内で反射し、さらに前記第１−
   ３面で反射された光束をプリズム外に射出し、前記第１
   −２面が前記第１−１面から入射した光束をプリズム内
   で反射し、前記第１−３面が前記第１−１面で反射され
   た光束をプリズム内で反射するように構成されており、 前記第１−１面と前記第１−２面と前記第１−３面の少
   なくとも１つ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、光束を透過又は反射させる光学作
   用面を少なくとも３面有し、少なくとも１つの面が光束
   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。
2. 【請求項２】 前記第１プリズムの第１−１面が、プリ
   ズム内での反射を全反射作用により達成することによっ
   て透過作用と反射作用とを兼用するように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
3. 【請求項３】 前記第１プリズムの第１−２面が、プリ
   ズム内で反射される光束に対して全体として負のパワー
   を与えるような反射面形状を備えていることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の結像光学系。