JP2002328302A - 光学系 - Google Patents

光学系

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学系を曲げて光学系内を通過する光束を移
動させることにより光学系の任意の部分を選択的に利用
する、簡単な構成で、焦点距離の調整、結像位置の調整
等を可能とした光学系。 【解決手段】 少なくとも２つの光学素子Ｓ1 、Ｓ2 か
ら構成される結像光学系において、少なくとも２つの光
学素子Ｓ1 、Ｓ2 を互いに偏心させることにより光学系
の倍率等の特性を変化させる光学系。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学系に関すもの
であり、特に変倍とフォーカス機構を持っている撮像光
学系等に使用する光学系に関すものである。
【０００２】
【従来の技術】自由曲面プリズムで変倍撮像光学系を構
成するものとして、特開平８−２９２３７２号、特開平
１１−３１７８９４号、特開平１１−３１７８９５号等
のものが知られている。
【０００３】しかし、特開平８−２９２３７２号のもの
は、複数のプリズムを移動させることにより変倍する構
成のため、プリズムの移動空間を予め装置内に確保して
おく必要があり、装置の大型化を招くことになる。ま
た、プリズムを正確に直線移動させるための機構に精度
が要求されるために、構造が複雑になりコストアップと
組み立ての大きな妨げとなる。
【０００４】同様に、特開平１１−３１７８９４号、特
開平１１−３１７８９５号の変倍機構は、透過レンズ光
学素子を移動するために、構造が複雑になる問題は同じ
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記の従
来技術では、光学素子を移動する空間的スペースを予め
確保する必要があり、無駄なスペースを確保する必要が
あり、小型の変倍光学系を構成することは不可能であっ
た。また、この光学素子自体により収差が発生する問題
があり、光学的パラメータを大きく変化させるために使
用することはできなかった。
【０００６】また、一般的な変倍やフォーカス調整は、
光学系の中のいくつかの光学素子を光軸方向に移動させ
て行うのが一般的である。しかし、この方法の欠点とし
て、光学素子を光軸に完全に平行に移動させることが難
しく、光学素子が傾いたり、偏心することにより像の劣
化が起き、特に、小型撮像素子の変倍光学系を構成する
ことは移動精度が非常に厳しくなり、不可能であった。
【０００７】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、光学系を曲げて
光学系内を通過する光束を移動させることにより光学系
の任意の部分を選択的に利用する、簡単な構成で、焦点
距離の調整、結像位置の調整等を可能とした光学系を提
供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光学系は、光学系を変形することによって光軸を屈
曲させることにより、光学系の近軸量を変化させること
を特徴とするものである。
【０００９】また、本発明のもう１つの光学系は、少な
くとも２つの光学素子から構成される結像光学系におい
て、前記少なくとも２つの光学素子を互いに偏心させる
ことにより光学系の特性を変化させることを特徴とする
ものである。
【００１０】この場合、物体側に配置されて１次像を形
成する第１光学素子と、１次像を像面に投影する第２光
学素子とから構成され、１次像近傍を回転中心として第
２光学素子を回転偏心することができる。
【００１１】また、第１光学素子又は第２光学素子は少
なくとも１つの回転非対称な面を有する光学素子からな
るようにすることができる。
【００１２】また、その少なくとも１つの回転非対称な
面は連続な面にすることができる。
【００１３】また、第１光学素子に対して第２光学素子
を回転偏心することにより焦点距離、結像位置（フォー
カス）、結像倍率、主点位置の少なくとも何れか１つを
変化させることができる。
【００１４】また、回転非対称な自由曲面で構成した２
つの光学素子から構成されており、物体側に配置され１
次像を形成する第１光学素子と、その１次像を投影する
第２光学素子とから構成され、１次像近傍を第２光学素
子の回転中心として、第２光学素子を偏心させることに
より第２光学素子に入射する光束を第２光学素子の中で
任意に選択した部分で反射、屈曲させることにより第２
光学素子で変倍を行い、第２光学素子の回転振り角θ
が、 ０°＜θ＜９０° ・・・（１） なる条件式を満足するようにすることが望ましい。
【００１５】まが、全系の偏心方向が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、Ｙ方向の
焦点距離をそれぞれＦｘ、Ｆｙとすると、 ０．５＜｜Ｆｙ／Ｆｘ｜＜２ ・・・（２） なる条件式を満足することが望ましい。
【００１６】以下、本発明において上記構成をとった理
由と作用について説明する。
【００１７】図１は、球面収差、像面湾曲、非点収差、
歪曲収差、軸上色収差及び倍率色収差が略補正されてい
て、コマ収差が大きく発生している光学素子Ｓの子午切
断面内での光線の様子を模式的に示す図である。コマ収
差が大きく発生しているので、物体Ｏから出た画角の異
なる光線、、は像面Ｉ上の入射位置が異なる。し
たがって、この光学系Ｓの開口の位置をＰ1 、Ｐ2 、Ｐ
3 と光軸（光軸は、入射瞳の中心を通り、像面中心に達
する軸上主光線で定義されるが、ここで言う光軸は各開
口Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 の中心を通り、像面中心に達する軸
上主光線とする。）と略垂直方向に移動させると、光学
系Ｓを通る光線が、、と通過位置及び角度が変化
し、各々像面Ｉ上の異なる高さＨ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に入射
するので、物体Ｏの像面Ｉ上の結像倍率は各々異なるこ
とになり、各開口を光軸と略垂直方向に移動させること
により変倍できることになる。同じ原理で、結像位置、
主点位置も瞳位置を光軸に略垂直方向に移動させること
により調節できる。なお、開口位置の移動方向は紙面に
も垂直に移動可能なので、紙面内の移動で例えば変倍
を、紙面に垂直な方向の移動で例えばフォーカシングを
行わせることが可能である。
【００１８】また、例えば、図２（ａ）に示すように、
少なくとも２つの光学素子Ｓ1 、Ｓ 2 を有する光学系
を、図２（ｂ）に示すように、互いに偏心すると、第１
光学素子Ｓ1 の物体側に配置された開口Ａは、第１光学
素子Ｓ1 により、第２光学素子近傍に開口像Ａ’として
投影される。そこで、第１光学素子Ｓ1 と第２光学素子
Ｓ2 が相対的に変形（偏心）すると、第１光学素子Ｓ1
により投影された開口Ａの投影像Ａ’は第２光学素子Ｓ
2 に対して移動することになる。一方、第２光学素子Ｓ
2 は、少なくとも１つの回転非対称な光学面を持って構
成され、その光学面の任意の部分でパワーの異なる光学
素子を構成することが可能となる。このような光学素子
を少なくとも１つ使用し、少なくとも２つの光学素子の
相対的な位置を移動させ光軸を屈曲させることにより、
焦点距離、結像位置、結像倍率、主点位置等の少なくと
も１つの近軸量を変化することができる。
【００１９】さらに好ましくは、回転非対称な光学面は
連続的であれば、上記光学量を連続的に変化させること
が可能であり、回転非対称な光学面が不連続であれば、
上記光学量も不連続に変化できることは言うまでもな
い。
【００２０】さらに好ましくは、図２では、第１光学素
子Ｓ1 を１次像Ｉ’を形成する結像光学素子とし、第２
光学素子Ｓ2 を投影倍率可変の光学素子として構成され
ているが、これとは逆に、第１光学素子Ｓ1 を焦点距離
可変光学素子として１次像Ｉ’の大きさを可変にして、
この１次像Ｉ’を第２光学素子Ｓ2 により同じ倍率で像
面Ｉに投影する構成も可能である。さらに、両方の群を
それぞれ変化させる構成をとることも可能である。
【００２１】また、図２の場合は、第１光学素子Ｓ1 を
固定して第２光学素子Ｓ2 を偏心させているが、逆でも
可能であり、本発明は相対的に偏心させることが重要で
ある。
【００２２】さらに好ましくは、第２光学素子Ｓ2 を１
次像Ｉ’近傍を中心として回転させることにより、像面
Ｉを第２光学素子Ｓ2 と一緒に回転させることができ、
構造が簡略化することが可能となり、好ましい。
【００２３】さらに好ましくは、１次像Ｉ’を中心とし
て回転しなくてもよく、像位置が移動した場合は移動し
た像位置に合わせて、撮像素子あるいは写真フィルム等
を移動させて像中心を補正することも可能である。
【００２４】また、図２では、１次像Ｉ’が第１光学素
子Ｓ1 と第２光学素子Ｓ2 の間に配置されているが、第
１光学素子Ｓ1 と第２光学素子Ｓ2 の間でなく任意の位
置にすることも可能であり、その場合も、第１光学素子
Ｓ1 により形成される１次像Ｉ’を中心として第２群を
回転配置することが重要である。
【００２５】さらに、１次像Ｉ’が無限遠の場合は、第
２光学素子Ｓ2 を平行移動させることが好ましい。
【００２６】さらに好ましくは、偏心は３次元的に行う
ことも可能であり、１平面内の偏心で変倍を行い、これ
と直交する面内での偏心でファーカスを行うことも可能
である。
【００２７】さらに、以上の説明では、便宜的に第１光
学素子Ｓ1 と第２光学素子Ｓ2 と分けて説明したが、作
用が同じであれば、第１光学素子Ｓ1 と第２光学素子Ｓ
2 を透明弾性体で一体化する構成も可能であることは言
うまでもない。
【００２８】なお、以上のように、第１光学素子Ｓ1 と
第２光学素子Ｓ2 の相対的に変形（偏心）により焦点距
離、結像位置、結像倍率、主点位置の少なくとも何れか
１つを調節できる光学素子、光学系としては、例えば、
後記の実施例のように、少なくとも１つの連続の回転非
対称面を備えた屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学
系において可能である。
【００２９】ここで、回転非対称面として、本発明では
代表的に自由曲面を使用するが、自由曲面とは以下の式
で定義されるものである。この定義式のＺ軸が自由曲面
の軸となる。
【００３０】 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。
【００３１】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。
【００３２】自由曲面項は、 ただし、Ｃj （ｊは２以上の整数）は係数である。
【００３３】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、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。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。
【００３４】また、上記の回転非対称な曲面形状の面で
ある自由曲面の他の定義式として、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項
式により定義できる。この面の形状は以下の式（ｂ）に
より定義する。その定義式（ｂ）のＺ軸がＺｅｒｎｉｋ
ｅ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、ＲはＸ−Ｙ
面内のＺ軸からの距離、ＡはＺ軸回りの方位角で、Ｘ軸
から測った回転角で表せられる。
【００３５】 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） ただし、Ｄm （ｍは２以上の整数）は係数である。な
お、Ｘ軸方向に対称な光学系として設計するには、
Ｄ4 ，Ｄ5 ，Ｄ6 、Ｄ10，Ｄ11，Ｄ12，Ｄ13，Ｄ14，Ｄ
20，Ｄ21，Ｄ22…を利用する。
【００３６】上記定義式は、回転非対称な曲面形状の面
の例示のために示したものであり、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。
【００３７】なお、自由曲面の他の定義式の例として、
次の定義式（ｃ）があげられる。
【００３８】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。
【００３９】 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、回転非対称面としては、アナモフィック面、トー
リック面を用いることもできる。
【００４０】なお、本発明の光学素子及び光学系におい
て、光軸を含んで任意の直交するＹ−Ｚ面内とＸ−Ｚ面
内の２つの方向の光線に対して、軸上主光線と微小距離
離れた平行光線を光学素子、光学系に入射させ、特開平
１１−１９４２６７号の段落〔００４９〕と同様にパワ
ーＰｘ、Ｐｙを定義し、それらの逆数である焦点距離Ｆ
ｘ、Ｆｙからそれらの比Ｆｙ／Ｆｘを定めるものとす
る。
【００４１】さて、後記の実施例１〜５のように、回転
非対称な自由曲面で構成した２つの光学素子から構成さ
れており、物体側に配置され１次像を形成する第１光学
素子と、その１次像を投影する第２光学素子とから構成
され、１次像近傍を第２光学素子の回転中心として、第
２光学素子を偏心させることにより第２光学素子に入射
する光束を第２光学素子の中で任意に選択した部分で反
射、屈曲させることにより第２光学素子で変倍を行う場
合、第２光学素子の回転振り角θは、 ０°＜θ＜９０° ・・・（１） なる条件を満足することが好ましい。
【００４２】この条件の下限の０°を越えると、光路を
選択すること自体が不可能になり、光学的パラメーター
を変化させることが不可能となる。また、上限の９０°
を越えると、第２光学素子の大きさが大きくなり好まし
くない。
【００４３】さらに好ましくは、 １０°＜θ＜４５° ・・・（１−１） なる条件を満足することが重要である。この下限の１０
°を越えると、第２光学素子に連続な回転非対称面を用
いているために、連続な回転非対称面の部分的なパワー
変化が大きくなってしまい、良好な収差状況を画面全域
で得ることが難しくなるからである。上限の４５°を越
えると、第２光学素子の大きさが大きくなり好ましくな
い。
【００４４】また、その場合の全系の偏心方向が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、Ｙ方向の焦点距離をそれぞれＦｘ、Ｆｙとすると、 ０．５＜｜Ｆｙ／Ｆｘ｜＜２ ・・・（２） なる条件式を満足することが重要である。
【００４５】この条件式の下限の０．５を越えると、Ｙ
方向に比べてＸ方向の焦点距離が大きくなりすぎ、Ｘ方
向の映像が大きく結像しすぎてしまい、横長の長方形の
歪んだ像になってしまう。また、上限の２を越えると、
Ｙ方向に比べてＸ方向の焦点距離が短くなりすぎＸ方向
の映像が小さくなり、縦長の長方形の歪んだ像になって
しまう。
【００４６】さらに、本発明のように焦点距離を変化さ
せる光学系の場合は、変化する各状態でも上記条件式
（２）を満足することが重要であり、広角端から望遠端
の状態、又は、無限遠から近点にフォーカスした状態全
てにおいて、上記条件式（２）を満足していないと、変
倍時又はフォーカス中の像歪みの変化が不自然になり、
非常に観察し難い映像となってしまう。
【００４７】さらに好ましくは、 ０．７＜｜Ｆｙ／Ｆｘ｜＜１．３ ・・・（２−１） なる条件を満足することが重要である。上限と下限は上
記条件式（２）と同様である。
【００４８】
【発明の実施形態】以下に、本発明の光学系の具体的な
実施例１〜５について説明する。
【００４９】実施例１〜５の構成パラメータは後記する
が、座標系は、順光線追跡で、図３（ａ）に示すよう
に、軸上主光線２を、光学系の入射瞳（絞り面）１の中
心を垂直に通り、像面３中心に至る光線で定義する。そ
して、順光線追跡において、入射瞳１の中心を偏心光学
系の偏心光学面の原点として、軸上主光線２に沿う方向
をＺ軸方向とし、瞳１から光学系の第１光学素子１０の
第１面１１に向かう方向をＺ軸正方向とし、図の面をＹ
−Ｚ平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面に直交し、紙面の
表から裏へ向かう方向を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。
【００５０】偏心面については、第１光学素子１０の各
面（第１面〜第５面）及び第２光学素子２０の回転中心
となる中間像面（第６面）４に関しては、光学系の原点
の中心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。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。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、
面の中心軸とそのＸＹＺ直交座標系を、まずＸ軸の回り
で反時計回りにα回転させ、次に、その回転した面の中
心軸を新たな座標系のＹ軸の回りで反時計回りにβ回転
させると共に１度回転した座標系もＹ軸の回りで反時計
回りにβ回転させ、次いで、その２度回転した面の中心
軸を新たな座標系の新たな座標系のＺ軸の回りで時計回
りにγ回転させるものである。
【００５１】また、第２光学素子２０及び像面３につい
ては、第２光学素子２０の回転中心となる中間像面（第
６面）４を基準として同様に偏心量を与えている。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】以下、まず、各実施例の撮像素子の寸法、
入射瞳径、画角、焦点距離、Ｆナンバーを示すが、焦点
距離、Ｆナンバーは水平画角と像高から計算したもので
ある。
【００５６】実施例１〜５は、３．２×２．４ｍｍの撮
像素子を使い、入射瞳径は１．１５ｍｍで、 である。
【００５７】また、実施例１〜５の第２光学素子（偏心
プリズム）の回転振り角θは、 実施例１ 24.747° 実施例２ 10.400° 実施例３ 20.000° 実施例４ 22.569° 実施例５ 34.477° であり、全系の偏心方向の焦点距離Ｆｙ（ｍｍ）、それ
と直交する方向の焦点距離Ｆｘ（ｍｍ）、ＦｙとＦｘの
比Ｆｙ／Ｆｘは、 である。
【００５８】実施例１ 本実施例の変倍光学系は、図３に、広角端（ａ）、標準
状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図を示すように、回転
非対称な自由曲面で構成した２つの偏心プリズム１０、
２０から構成されており、物体側に配置され中間像面４
に１次像を形成する第１偏心プリズム１０、その１次像
を投影する第２偏心プリズム２０から構成され、その１
次像近傍を第２偏心プリズム２０の回転中心として、第
２偏心プリズム２０を偏心させることにより、第１偏心
プリズム１０から第２偏心プリズム２０に入射する光束
を第２偏心プリズム２０の中で任意に選択した部分で反
射、屈曲させることにより第２偏心プリズム２０で変倍
を行うものである。
【００５９】この実施例の光学系は、光学系の入射側に
配置された絞り１と、その射出側に配置され、絞り１を
通った光束をプリズム内に入射させる第１面１１、第１
面１１を経てプリズム内に入った光束を反射させる第２
面１２と、第２面１２で反射した光束を反射させる第３
面１３と、第３面１３で反射した光束をプリズム外に射
出させる第４面１４とからなる第１偏心プリズム１０
と、第１偏心プリズム１０から射出し、中間像面４に１
次像を形成した光束をプリズム内に入射させる第１面２
１と、第１面２１を経てプリズム内に入った光束を反射
させる第２面２２と、第２面２２で反射した光束を反射
させる第３面２３と、第３面２３で反射した光束を反射
させる第４面２４と、第４面２４で反射した光束をプリ
ズム外に射出させる第５面２５とからなる第２偏心プリ
ズム２０と、像面３とからなり、第１偏心プリズム１
０、第２偏心プリズム２０共にその中の光路はジグザク
光路をとり、光軸はプリズム内で交差しない。
【００６０】この実施例の第１偏心プリズム１０の第１
面１１〜第４面１４、第２偏心プリズム２０の第１面２
１〜第５面２５は何れも回転非対称な自由曲面で構成さ
れている。
【００６１】実施例２ 本実施例の変倍光学系は、図４に、広角端（ａ）、標準
状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図を示すように、回転
非対称な自由曲面で構成した２つの偏心プリズム１０、
２０から構成されており、物体側に配置され中間像面４
に１次像を形成する第１偏心プリズム１０、その１次像
を投影する第２偏心プリズム２０から構成され、その１
次像近傍を第２偏心プリズム２０の回転中心として、第
２偏心プリズム２０を偏心させることにより、第１偏心
プリズム１０から第２偏心プリズム２０に入射する光束
を第２偏心プリズム２０の中で任意に選択した部分で反
射、屈曲させることにより第２偏心プリズム２０で変倍
を行うものである。
【００６２】この実施例の光学系は、光学系の入射側に
配置された絞り１と、その射出側に配置され、絞り１を
通った光束をプリズム内に入射させる第１面１１、第１
面１１を経てプリズム内に入った光束を反射させる第２
面１２と、第２面１２で反射した光束を反射させる第３
面１３と、第３面１３で反射した光束をプリズム外に射
出させる第４面１４とからなる第１偏心プリズム１０
と、第１偏心プリズム１０から射出し、中間像面４に１
次像を形成した光束をプリズム内に入射させる第１面２
１と、第１面２１を経てプリズム内に入った光束を反射
させる第２面２２と、第２面２２で反射した光束を反射
させる第３面２３と、第３面２３で反射した光束をプリ
ズム外に射出させる第４面２４とからなる第２偏心プリ
ズム２０と、像面３とからなり、第１偏心プリズム１０
中の光路は回転光路をとり、光軸はプリズム内で交差
し、第２偏心プリズム２０中の光路はジグザク光路をと
り、光軸はプリズム内で交差しない。
【００６３】この実施例の第１偏心プリズム１０の第１
面１１〜第４面１４、第２偏心プリズム２０の第１面２
１〜第４面２４は何れも回転非対称な自由曲面で構成さ
れている。
【００６４】実施例３〜５ これらの実施例の変倍光学系は、それぞれ図５〜図７
に、広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断
面図を示すように、回転非対称な自由曲面で構成した２
つの偏心プリズム１０、２０から構成されており、物体
側に配置され中間像面４に１次像を形成する第１偏心プ
リズム１０、その１次像を投影する第２偏心プリズム２
０から構成され、その１次像近傍を第２偏心プリズム２
０の回転中心として、第２偏心プリズム２０を偏心させ
ることにより、第１偏心プリズム１０から第２偏心プリ
ズム２０に入射する光束を第２偏心プリズム２０の中で
任意に選択した部分で反射、屈曲させることにより第２
偏心プリズム２０で変倍を行うものである。
【００６５】これらの実施例の光学系は、光学系の入射
側に配置された絞り１と、その射出側に配置され、絞り
１を通った光束をプリズム内に入射させる第１面１１、
第１面１１を経てプリズム内に入った光束を反射させる
第２面１２と、第２面１２で反射した光束を反射させる
第３面１３と、第３面１３で反射した光束をプリズム外
に射出させる第４面１４とからなる第１偏心プリズム１
０と、第１偏心プリズム１０から射出し、中間像面４に
１次像を形成した光束をプリズム内に入射させる第１面
２１と、第１面２１を経てプリズム内に入った光束を反
射させる第２面２２と、第２面２２で反射した光束を反
射させる第３面２３と、第３面２３で反射した光束をプ
リズム外に射出させる第４面２４とからなる第２偏心プ
リズム２０と、像面３とからなり、第１偏心プリズム１
０、第２偏心プリズム２０共にその中の光路は回転光路
をとり、光軸はプリズム内で交差する。
【００６６】これらの実施例の第１偏心プリズム１０の
第１面１１〜第４面１４、第２偏心プリズム２０の第１
面２１〜第４面２４は何れも回転非対称な自由曲面で構
成されている。
【００６７】以下に上記実施例１〜５の構成パラメータ
を示す。これらの表中の“ＦＦＳ”は自由曲面、“Ｒ
Ｅ”は反射面、“ＩＭＰ”は中間像面をそれぞれ示す。
また、偏心の欄中のαの後に付加された“Ｗ”は広角
端、“Ｓ”は標準状態、“Ｔ”は望遠端を示し、それら
の状態でのαの値を示す。
【００６８】 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(3) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(4) 6 ∞（ＩＭＰ） 偏心(5) 7 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(7) 1.4924 57.6 9 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(8) 1.4924 57.6 10 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(9) 1.4924 57.6 11 ＦＦＳ 偏心(10) 像 面 ∞ 偏心(11) ＦＦＳ Ｃ4 -2.8093×10-2 Ｃ6 -3.4693×10-2 Ｃ8 -1.0960×10-2 Ｃ10 8.5100×10-5 ＦＦＳ Ｃ4 1.6602×10-2 Ｃ6 2.2602×10-3 Ｃ8 2.1554×10-3 Ｃ10 6.3634×10-4 Ｃ11 -3.9065×10-4 Ｃ13 6.3413×10-4 Ｃ15 9.2512×10-5 Ｃ17 -4.9786×10-4 Ｃ19 -1.2226×10-4 Ｃ21 9.1178×10-6 ＦＦＳ Ｃ4 3.9966×10-2 Ｃ6 1.4198×10-2 Ｃ8 1.0166×10-3 Ｃ10 4.7035×10-4 Ｃ11 -4.9685×10-5 Ｃ13 -8.3524×10-5 Ｃ15 1.0200×10-5 Ｃ17 1.2847×10-5 Ｃ19 5.8590×10-6 Ｃ21 2.6248×10-6 ＦＦＳ Ｃ4 3.3696×10-3 Ｃ6 -1.3272×10-2 Ｃ8 -3.7242×10-3 Ｃ10 8.3035×10-3 Ｃ11 -3.1336×10-4 Ｃ13 -2.5688×10-4 Ｃ15 1.1044×10-3 Ｃ17 1.0729×10-4 Ｃ19 9.6682×10-5 Ｃ21 1.0731×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 -8.1845×10-2 Ｃ6 -4.3366×10-2 Ｃ8 -1.5077×10-3 Ｃ10 -4.0125×10-3 Ｃ11 1.4399×10-4 Ｃ13 -4.5269×10-4 Ｃ15 -2.4801×10-4 Ｃ17 3.4441×10-5 Ｃ19 9.1968×10-5 Ｃ21 1.3382×10-6 ＦＦＳ Ｃ4 1.4370×10-2 Ｃ6 1.0450×10-2 Ｃ8 1.3843×10-3 Ｃ10 7.2299×10-5 Ｃ11 1.9307×10-6 Ｃ13 -1.4921×10-4 Ｃ15 -1.4071×10-5 Ｃ17 4.1603×10-6 Ｃ19 6.4284×10-6 Ｃ21 -7.8770×10-7 ＦＦＳ Ｃ4 1.5120×10-3 Ｃ6 -2.9647×10-3 Ｃ8 4.7908×10-3 Ｃ10 4.9885×10-4 Ｃ11 8.4959×10-4 Ｃ13 4.3625×10-4 Ｃ15 4.6589×10-5 Ｃ17 2.0374×10-4 Ｃ19 4.2066×10-5 Ｃ21 1.4053×10-6 ＦＦＳ Ｃ4 4.1063×10-2 Ｃ6 2.0688×10-2 Ｃ8 2.1827×10-3 Ｃ10 1.8263×10-3 Ｃ11 7.0118×10-5 Ｃ13 6.4898×10-5 Ｃ15 2.9720×10-6 Ｃ17 8.5095×10-6 Ｃ19 4.2440×10-8 Ｃ21 2.6245×10-7 ＦＦＳ Ｃ4 1.0738×10-1 Ｃ6 -2.4596×10-2 Ｃ8 -9.5481×10-3 Ｃ17 -1.3792×10-3 Ｃ19 -4.6896×10-4 Ｃ21 -1.1515×10-4 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 26.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.32 Ｚ 2.06 α -30.15 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 5.75 Ｚ 0.00 α -15.63 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 10.60 Ｚ 6.21 α 42.57 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 13.32 Ｚ 10.00 α -5.06 β 180.00 γ 0.00 変倍 αＷ -5.06 αＳ 0.00 αＴ 5.34 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 2.12 Ｚ -3.59 α -47.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 7.33 Ｚ -10.69 α -1.05 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 12.48 Ｚ -3.11 α -10.15 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 22.47 Ｚ -10.24 α -28.65 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ 22.16 Ｚ -3.97 α -18.09 β 0.00 γ 0.00 偏心(11) Ｘ 0.00 Ｙ 22.34 Ｚ -1.98 α 5.06 β 0.00 γ 0.00 。
【００６９】 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(3) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(4) 6 ∞（ＩＭＰ） 偏心(5) 7 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(7) 1.4924 57.6 9 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(8) 1.4924 57.6 10 ＦＦＳ 偏心(9) 像 面 ∞ 偏心(10) ＦＦＳ Ｃ4 -5.7825×10-2 Ｃ6 -5.4362×10-2 ＦＦＳ Ｃ4 2.4082×10-3 Ｃ6 -3.3749×10-3 Ｃ8 -1.4479×10-3 Ｃ10 -8.1905×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 1.5008×10-2 Ｃ6 1.2174×10-2 Ｃ8 -2.1697×10-4 Ｃ10 -1.8719×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 -1.8018×10-2 Ｃ6 -2.9453×10-2 ＦＦＳ Ｃ4 8.1701×10-2 Ｃ6 -5.3191×10-2 ＦＦＳ Ｃ4 -9.7414×10-5 Ｃ6 -1.2070×10-2 Ｃ8 6.4801×10-3 Ｃ10 9.7166×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 3.2443×10-2 Ｃ6 2.1970×10-2 Ｃ8 6.2843×10-4 Ｃ10 4.6632×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 -1.8666×10-2 Ｃ6 1.5607×10-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 14.97 α 22.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ -9.67 Ｚ 5.30 α 67.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 6.26 Ｚ 5.30 α 90.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 10.00 Ｚ 5.30 α 80.00 β 0.00 γ 0.00 変倍 αＷ 80.00 αＳ 90.00 αＴ100.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 5.00 α 2.17 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 0.08 Ｚ 11.24 α -33.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 11.23 Ｚ 6.62 α -52.56 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 5.09 Ｚ 14.57 α -25.36 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ 3.42 Ｚ 16.32 α -43.84 β 0.00 γ 0.00 。
【００７０】 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(3) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(4) 6 ∞（ＩＭＰ） 偏心(5) 7 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(7) 1.4924 57.6 9 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(8) 1.4924 57.6 10 ＦＦＳ 偏心(9) 像 面 ∞ 偏心(10) ＦＦＳ Ｃ4 1.5320×10-1 Ｃ6 -2.1996×10-1 ＦＦＳ Ｃ4 1.8216×10-2 Ｃ6 -2.6061×10-2 Ｃ8 2.5274×10-3 Ｃ10 2.2789×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 2.0578×10-2 Ｃ6 -1.1913×10-2 Ｃ8 -7.1285×10-4 Ｃ10 5.6967×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 1.6882×10-2 Ｃ6 -9.2842×10-2 ＦＦＳ Ｃ4 5.9069×10-2 Ｃ6 -2.9893×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 5.1683×10-3 Ｃ6 -1.2134×10-2 Ｃ8 -7.3201×10-4 Ｃ10 -3.1908×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 1.9549×10-2 Ｃ6 1.2856×10-2 Ｃ8 -9.7153×10-4 Ｃ10 -6.6661×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 -8.8129×10-2 Ｃ6 5.8889×10-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 10.00 α 22.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ -6.00 Ｚ 4.00 α 67.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 6.00 Ｚ 4.00 α 90.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 10.00 Ｚ 4.00 α 100.00 β 0.00 γ 0.00 変倍 αＷ100.00 αＳ 90.00 αＴ 74.86 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 3.33 α 17.17 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 1.86 Ｚ 21.77 α -9.66 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 7.69 Ｚ 9.32 α -57.53 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ -3.66 Ｚ 9.33 α -89.90 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ -5.72 Ｚ 9.33 α -90.00 β 0.00 γ 0.00 。
【００７１】 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5256 56.4 3 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(2) 1.5256 56.4 4 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(3) 1.5256 56.4 5 ＦＦＳ 偏心(4) 6 ∞（ＩＭＰ） 偏心(5) 7 ＦＦＳ 偏心(6) 1.5256 56.4 8 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(7) 1.5256 56.4 9 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(8) 1.5256 56.4 10 ＦＦＳ 偏心(9) 像 面 ∞ 偏心(10) ＦＦＳ Ｃ4 1.4144×10-1 Ｃ6 -1.0418×10-1 Ｃ8 -5.4479×10-3 Ｃ10 1.7498×10-3 Ｃ11 3.3268×10-3 Ｃ13 3.3680×10-3 Ｃ15 2.6872×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 3.2763×10-2 Ｃ6 -2.0049×10-2 Ｃ8 4.0430×10-3 Ｃ10 -1.7982×10-4 Ｃ11 -4.0041×10-4 Ｃ13 4.0093×10-6 Ｃ15 4.5664×10-5 Ｃ17 -6.4082×10-5 Ｃ19 1.2114×10-6 Ｃ21 -5.2650×10-8 ＦＦＳ Ｃ4 2.5494×10-2 Ｃ6 -5.5984×10-3 Ｃ8 -8.9562×10-4 Ｃ10 -1.2631×10-3 Ｃ11 -2.8906×10-6 Ｃ13 -3.4442×10-5 Ｃ15 1.3736×10-6 Ｃ17 6.1054×10-7 Ｃ19 1.2649×10-5 Ｃ21 -5.2650×10-8 ＦＦＳ Ｃ4 1.8276×10-2 Ｃ6 -7.0937×10-2 Ｃ8 -1.0860×10-4 Ｃ10 -2.7681×10-3 Ｃ11 -5.4357×10-5 Ｃ13 -1.7414×10-4 Ｃ15 1.7472×10-5 ＦＦＳ Ｃ4 3.2818×10-2 Ｃ6 4.7767×10-2 Ｃ8 3.6172×10-3 Ｃ10 -7.9056×10-3 Ｃ11 8.4021×10-5 Ｃ13 -2.9835×10-4 Ｃ15 -2.9355×10-6 ＦＦＳ Ｃ4 1.1455×10-2 Ｃ6 -7.4456×10-4 Ｃ8 -8.3959×10-5 Ｃ10 -7.4275×10-4 Ｃ11 7.8861×10-5 Ｃ13 1.3314×10-4 Ｃ15 5.4210×10-5 Ｃ17 2.0248×10-5 Ｃ19 4.0478×10-6 Ｃ21 -5.2650×10-8 ＦＦＳ Ｃ4 2.4423×10-2 Ｃ6 2.0573×10-2 Ｃ8 -1.8070×10-4 Ｃ10 -3.0036×10-4 Ｃ11 5.6539×10-6 Ｃ13 3.6849×10-5 Ｃ15 4.2238×10-6 Ｃ17 3.4114×10-6 Ｃ19 1.4841×10-6 Ｃ21 -5.2650×10-8 ＦＦＳ Ｃ4 2.7289×10-3 Ｃ6 -9.3425×10-3 Ｃ8 4.0283×10-2 Ｃ10 3.3363×10-3 Ｃ11 1.9237×10-2 Ｃ13 2.8928×10-3 Ｃ15 -2.9040×10-4 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 10.00 α 22.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ -6.00 Ｚ 4.00 α 67.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 6.00 Ｚ 4.00 α 90.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 10.00 Ｚ 4.00 α 100.00 β 0.00 γ 0.00 変倍 αＷ100.00 αＳ 90.00 αＴ 77.43 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 1.36 α -12.44 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -1.26 Ｚ 18.02 α -21.95 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 7.22 Ｚ 7.77 α -63.32 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ -5.98 Ｚ 8.44 α -81.53 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ -8.13 Ｚ 8.41 α -90.00 β 0.00 γ 0.00 。
【００７２】 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.7440 44.8 3 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(2) 1.7440 44.8 4 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(3) 1.7440 44.8 5 ＦＦＳ 偏心(4) 6 ∞（ＩＭＰ） 偏心(5) 7 ＦＦＳ 偏心(6) 1.6928 49.5 8 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(7) 1.6928 49.5 9 ＦＦＳ（ＲＥ） 偏心(8) 1.6928 49.5 10 ＦＦＳ 偏心(9) 像 面 ∞ 偏心(10) ＦＦＳ Ｃ4 9.0382×10-2 Ｃ6 -2.3680×10-1 ＦＦＳ Ｃ4 3.9937×10-2 Ｃ6 -3.2131×10-2 Ｃ8 3.7291×10-3 Ｃ10 -3.6464×10-5 Ｃ11 -9.8820×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 2.7941×10-2 Ｃ6 -3.3861×10-2 Ｃ8 -1.9513×10-3 Ｃ10 -1.8989×10-3 Ｃ11 1.9138×10-5 ＦＦＳ Ｃ4 4.5840×10-2 Ｃ6 -8.9426×10-2 Ｃ8 -7.4906×10-3 ＦＦＳ Ｃ4 2.4394×10-2 Ｃ6 -1.7965×10-2 ＦＦＳ Ｃ4 7.8981×10-3 Ｃ6 -4.3787×10-3 Ｃ8 -2.9007×10-4 Ｃ10 -8.2762×10-5 ＦＦＳ Ｃ4 2.2292×10-2 Ｃ6 1.5507×10-2 Ｃ8 5.6375×10-5 Ｃ10 -1.2221×10-4 ＦＦＳ Ｃ4 3.6552×10-2 Ｃ6 8.5294×10-2 Ｃ8 5.3538×10-2 Ｃ10 2.4450×10-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 10.00 α 22.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ -6.00 Ｚ 4.00 α 67.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 6.00 Ｚ 4.00 α 90.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 10.00 Ｚ 4.00 α 104.48 β 0.00 γ 0.00 変倍 αＷ104.48 αＳ 85.44 αＴ 70.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 1.00 α 1.17 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 1.14 Ｚ 19.66 α -17.71 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 7.89 Ｚ 11.21 α -67.10 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ -8.76 Ｚ 9.60 α -85.32 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ -12.24 Ｚ 8.81 α -102.79 β 0.00 γ 0.00 。
【００７３】上記実施例１の広角端、標準状態、望遠端
での横収差をそれぞれ図８、図９、図１０に示す。ま
た、上記実施例４の広角端、標準状態、望遠端での横収
差をそれぞれ図１１、図１２、図１３に示す。これらの
横収差図において、括弧内に示された数字は（水平画
角，垂直画角）を表し、その画角における横収差を示
す。また、上記実施例４の広角端、標準状態、望遠端で
の像歪みを表す収差図をそれぞれ図１４、図１５、図１
６に示す。
【００７４】さて、本発明のような光路途中を屈曲させ
て変倍等を行う光学系は、例えば小型のカメラに用いる
ことができる。図１７はその１例を模式的に示す図であ
り、この例においては上記実施例３のような２つの偏心
プリズム１０と２０からなる光学系を採用した箱型のカ
メラの例である。図１７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図５
（ａ）〜（ｃ）の状態に対応している。このカメラはヒ
ンジ部３４で連結され折り曲げ可能な２つの箱体３２と
３３からなり、一方の箱体３２には開口３１が形成さ
れ、その開口３１に面して一方の偏心プリズム１０が内
部に取り付けられ、他方の箱体３３内には他方の偏心プ
リズム２０が偏心プリズム１０に面して内部に取り付け
られ、偏心プリズム２０の像面には電子撮像素子３０が
配置されている。このような構成であるので、カメラを
図１７（ａ）のようにヒンジ部３４で前側に折り曲げる
ことにより広角状態にすることができ、また、図１７
（ｂ）のように折り曲げない状態では標準の位置にな
る。さらに、図１７（ｃ）のようにヒンジ部３４で後側
に折り曲げることにより望遠状態にすることができる。
【００７５】図１８はペン型のカメラの例であり、図１
８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図５（ａ）〜（ｃ）のの状
態に対応している。また、図１８（ｄ）、（ｅ）はそれ
ぞれ図１８（ｂ）、（ｃ）の状態に対応した断面図であ
る。この例においては、上記実施例３のような２つの偏
心プリズム１０と２０からなる光学系を採用しており、
ヒンジ部３７で連結され折り曲げ可能な２つの円筒体３
５と３６からなり、一方の円筒体３５には開口３１が形
成され、その開口３１に面して一方の偏心プリズム１０
が内部に取り付けられ、他方の円筒体３６内には他方の
偏心プリズム２０が偏心プリズム１０に面して内部に取
り付けられ、偏心プリズム２０の像面には電子撮像素子
３０が配置されている。このような構成であるので、カ
メラを図１８（ａ）のようにヒンジ部３７で前側に折り
曲げることにより広角状態にすることができ、また、図
１８（ｂ）のように折り曲げない状態では標準の位置に
なる。さらに、図１８（ｃ）のようにヒンジ部３７で後
側に折り曲げることにより望遠状態にすることができ
る。
【００７６】図１９は、２つの偏心プリズム１０と２０
をその中間像近傍を中心にして折り曲げ可能に支持する
機械的な構成の１例を示す斜視図であり、偏心プリズム
１０の両側面に一体に連結金具４１を取り付け、同様に
偏心プリズム２０の両側面に一体に連結金具４２を取り
付け、連結金具４１と４２の先端部を軸４３で回転可能
に連結することにより、２つの偏心プリズム１０と２０
からなる本発明の光学系をその中間で折り曲げ可能に構
成することができる。また、偏心プリズム２０の両側面
に別に一体に支持金具４４を取り付け、その先端に撮像
素子３０を取り付けることにより、撮像素子３０を偏心
プリズム２０と一体に中間像近傍の軸４３を中心に回転
させるようにすることができる。
【００７７】以上の本発明の光学系は例えば次のように
構成することができる。
【００７８】〔１〕 光学系を変形することによって光
軸を屈曲させることにより、光学系の近軸量を変化させ
ることを特徴とする光学系。
【００７９】〔２〕 少なくとも２つの光学素子から構
成される結像光学系において、前記少なくとも２つの光
学素子を互いに偏心させることにより光学系の特性を変
化させることを特徴とする光学系。
【００８０】〔３〕 物体側に配置されて１次像を形成
する第１光学素子と、前記１次像を像面に投影する第２
光学素子とから構成され、前記１次像近傍を回転中心と
して前記第２光学素子を回転偏心することを特徴とする
上記２記載の光学系。
【００８１】〔４〕 前記第１光学素子又は前記第２光
学素子は少なくとも１つの回転非対称な面を有する光学
素子からなることを特徴とする上記３記載の光学系。
【００８２】〔５〕 前記少なくとも１つの回転非対称
な面は連続な面であることを特徴とする上記４記載の光
学系。
【００８３】〔６〕 前記第１光学素子に対して前記第
２光学素子を回転偏心することにより焦点距離、結像位
置、結像倍率、主点位置の少なくとも何れか１つを変化
させることを特徴とする上記３から５の何れか１項記載
の光学系。
【００８４】〔７〕 回転非対称な自由曲面で構成した
２つの光学素子から構成されており、物体側に配置され
１次像を形成する第１光学素子と、その１次像を投影す
る第２光学素子とから構成され、１次像近傍を前記第２
光学素子の回転中心として、前記第２光学素子を偏心さ
せることにより前記第２光学素子に入射する光束を前記
第２光学素子の中で任意に選択した部分で反射、屈曲さ
せることにより前記第２光学素子で変倍を行い、前記第
２光学素子の回転振り角θが、 ０°＜θ＜９０° ・・・（１） なる条件式を満足することを特徴とする上記２から６の
何れか１項記載の光学系。
【００８５】〔８〕 全系の偏心方向が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、Ｙ方向
の焦点距離をそれぞれＦｘ、Ｆｙとすると、 ０．５＜｜Ｆｙ／Ｆｘ｜＜２ ・・・（２） なる条件式を満足することを特徴とする上記２から７の
何れか１項記載の光学系。
【００８６】
【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、複数の光学素子を互いに偏心させる簡単な構
成で、倍率の調整、フォカス調整等の光学的パラメータ
の調整が可能な光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学系において変倍等が可能な理由を
説明するための図である。
【図２】本発明において光学系を２つの光学素子で構成
し互いに偏心することで変倍等が可能な理由を説明する
ための図である。
【図３】実施例１の変倍光学系の広角端（ａ）、標準状
態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図である。
【図４】実施例２の変倍光学系の広角端（ａ）、標準状
態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図である。
【図５】実施例３の変倍光学系の広角端（ａ）、標準状
態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図である。
【図６】実施例４の変倍光学系の広角端（ａ）、標準状
態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図である。
【図７】実施例５の変倍光学系の広角端（ａ）、標準状
態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図である。
【図８】実施例１の広角端での横収差図である。
【図９】実施例１の標準状態での横収差図である。
【図１０】実施例１の望遠端での横収差図である。
【図１１】実施例４の広角端での横収差図である。
【図１２】実施例４の標準状態での横収差図である。
【図１３】実施例４の望遠端での横収差図である。
【図１４】実施例４の広角端での像歪みを表す収差図で
ある。
【図１５】実施例４の標準状態での像歪みを表す収差図
である。
【図１６】実施例４の望遠端での像歪みを表す収差図で
ある。
【図１７】本発明により２つの偏心プリズムからなる光
学系を採用した箱型のカメラの例を説明するための図で
ある。
【図１８】本発明により２つの偏心プリズムからなる光
学系を採用したペン型のカメラの例を説明するための図
である。
【図１９】本発明により２つの偏心プリズムをその中間
像近傍を中心にして折り曲げ可能に支持する機械的な構
成の１例を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ、Ｓ1 、Ｓ2 …光学素子 Ｏ…物体 Ｉ…像面 、、…光線 Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 …入射瞳 Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 …像高 Ａ…開口 Ａ’…開口像 Ｉ’…１次像（中間像） １…入射瞳（絞り面） ２…軸上主光線（光軸） ３…像面 ４…中間像面 １０…第１光学素子（偏心プリズム） １１…第１面 １２…第２面 １３…第３面 １４…第４面 ２０…第２光学素子（偏心プリズム） ２１…第１面 ２２…第２面 ２３…第３面 ２４…第４面 ２５…第５面 ３０…電子撮像素子 ３１…開口 ３２、３３…箱体 ３４…ヒンジ部 ３５、３６…円筒体 ３７…ヒンジ部 ４１、４２…連結金具 ４３…軸 ４４…支持金具

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光学系を変形することによって光軸を屈
    曲させることにより、光学系の近軸量を変化させること
    を特徴とする光学系。
  2. 【請求項２】 少なくとも２つの光学素子から構成され
    る結像光学系において、前記少なくとも２つの光学素子
    を互いに偏心させることにより光学系の特性を変化させ
    ることを特徴とする光学系。
  3. 【請求項３】 物体側に配置されて１次像を形成する第
    １光学素子と、前記１次像を像面に投影する第２光学素
    子とから構成され、前記１次像近傍を回転中心として前
    記第２光学素子を回転偏心することを特徴とする請求項
    ２記載の光学系。
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