JP2011145348A - サブイメージ光学系及びこれを有する光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型でありながら、結像性能に優れたサブイメージ光学系及びこれを有する光学機器を提供する。
【解決手段】対物レンズ１１によって所定結像面（焦点板１４）上に結像された被写体像を正立光学系（ペンタプリズム）１６を介して接眼光学系１７により観察するファインダー光学系１の光軸から偏心させた光軸を持ち、前記被写体像を撮像素子２３上に縮小投影するサブイメージ光学系２であって、前記撮像素子２３上における前記被写体像の最大像高をｙとし、前記サブイメージ光学系２の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式０．０３＜ｙ／ｆ＜０．５０を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一眼レフカメラ等の光学機器に用いられ、所定の結像面（焦点板）上に結像した被写体像を撮像素子に縮小投影する光学系（サブイメージ光学系）に関する。

従来から、一眼レフカメラのペンタプリズム部は実装スペースが小さいため、この種の光学系を小さなレンズで構成して測光を行い、その結果を用いて露出制御や、オートフォーカス等に利用する光学技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平０９−３１８９９０号公報

ところで、最近のデジタルカメラでは、ユーザーの撮影を支援するため多機能化が進み、例えば、被写体の顔にピントを合わせる顔認識機能、画像内での主被写体の移動に追従してフォーカス位置が変化して主被写体への合焦を容易とする自動追尾機能、カメラ本体の背面液晶画面にリアルタイムで画像表示をするリアルタイム表示機能等を有するものがある。このような機能を展開するためには、電子画像を用いた詳細な解析が必要であり、既存の測光光学系を利用しようとすると、（測光が目的の場合には問題は殆どないが）収差性能の不足、特に色収差補正の不足が指摘されていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、小型でありながら、結像性能に優れたサブイメージ光学系及びこれを有する光学機器を提供することを目的とする。

本発明を例示する第一の態様によれば、対物レンズによって所定結像面上に結像された被写体像を正立光学系を介して接眼光学系により観察するファインダー光学系の光軸から偏心させた光軸を持ち、前記被写体像を撮像素子上に縮小投影するサブイメージ光学系であって、前記撮像素子上における前記被写体像の最大像高をｙとし、前記サブイメージ光学系全体の焦点距離をｆとしたとき、次式 ０．０３ ＜ ｙ／ｆ ＜ ０．５０ の条件を満足することを特徴とするサブイメージ光学系が提供される。

本発明を例示する第二の態様によれば、上記態様のサブイメージ光学系及びファインダー光学系を有することを特徴とする光学機器が提供される。

本発明によれば、小型でありながら、結像性能に優れたサブイメージ光学系及びこれを有する光学機器を提供することができる。

本実施形態に係るサブイメージ光学系を有する一眼レフカメラの概略構成図である。 第１実施例に係るサブイメージ光学系の概略構成図である。 第１実施例に係るサブイメージ光学系の諸収差図である。 第２実施例に係るサブイメージ光学系の概略構成図である。 第２実施例に係るサブイメージ光学系の諸収差図である。 第３実施例に係るサブイメージ光学系の概略構成図である。 第３実施例に係るサブイメージ光学系の諸収差図である。 複層型の回折光学素子の模式断面図であり、（ａ）は分離複層型の回折光学素子の模式断面図であり、（ｂ）は密着複層型の回折光学素子の模式断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明は、一眼レフカメラのユーザーの撮影支援を行うため、一眼レフカメラ等の光学機器内に設けられたサブイメージ光学系の小型化及び性能向上に関わるものである。

まず、図１を用いて本実施形態に係るサブイメージ光学系を有する一眼レフカメラ（光学機器）の構成について説明する。この図１に示すように、一眼レフカメラＣＡＭは、ファインダー光学系１と、サブイメージ光学系２とを有して構成される。

ファインダー光学系１は、物体側から順に、対物レンズ１１と、ミラー１２と、撮影用の撮像素子１３と、焦点板１４と、コンデンサレンズ１５と、正立光学系（ペンタプリズム）１６と、接眼光学系１７とが配置されている。

なお、撮影用の撮像素子１３と焦点板１４とは、光学的に共役な位置に配設されている。また、ミラー１２は、ファインダー光学系１の光軸に対して４５度の角度で挿入されており、通常時（撮影待機状態）には（動作せずに）対物レンズ１１を通った被写体（不図示）からの光を反射して焦点板１４に結像させ、またシャッターレリーズ時にはミラーアップ状態となって跳ね上がり（図中ではその状態を破線で示している）、対物レンズ１１を通った被写体からの光を撮影用の撮像素子１３に結像するようになっている。

このような構成のファインダー光学系１では、被写体からの光は、対物レンズ１１を透過し、ミラー１２で反射され、焦点板１４上で結像された後、コンデンサレンズ１５を介して正立光学系１６に入射し、この正立光学系１６で正立像となった後、接眼光学系１７を介して、観察者に観察される。

次に、本実施形態に係るサブイメージ光学系について説明する。なお、本実施形態に係るサブイメージ光学系２は、例えば、被写体の測光機能、この測光情報を基に、被写体の顔にピントを合わせる顔認識機能、画像内での主被写体の移動に追従してフォーカス位置が変化して主被写体への合焦を容易とする自動追尾機能、カメラ本体の背面液晶画面にリアルタイムで画像表示するリアルタイム表示機能など、一眼レフカメラのユーザーの撮影支援を行うために、上記カメラＣＡＭにファインダー光学系１とともに搭載されるものである。

図１に示すように、サブイメージ光学系２は、上記ファインダー光学系１の光軸から偏心させた光軸を持ち、焦点板１４上に結像された被写体像を縮小投影するものであり、物体側から順に並んだ、光学プリズム２１と、結像レンズ２２と、撮像素子２３（例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等）とを有して構成される。

光学プリズム２１は、正立光学系１６の射出面側に設けられ、ファインダー光学系１の光軸より光路を分割し、屈曲させて被写体からの光をサブイメージ光学系２（より具体的には結像レンズ２２）に導く。結像レンズ２２は、光学プリズム２１により分割されたファインダー光学系１からの光を撮像素子２３上に被写体像を結像する。撮像素子２３は、結像レンズ２２によって結像された被写体像を電子画像に変換する。

このような構成のサブイメージ光学系では、焦点板１４に結像した被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５及びペンタプリズム１６を経て、光学プリズム２１で光軸から分割された後、結像レンズ２２を介して、撮像素子２３上に再結像され、電子画像に変換されるようになっている。

そして、本実施形態に係るサブイメージ光学系２は、撮像素子２３上における被写体像の最大像高をｙとし、サブイメージ光学系２の全体の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（１）を満足するように構成されている。

０．０３ ＜ ｙ／ｆ ＜ ０．５０ …（１）

上記条件式（１）は、本実施形態のサブイメージ光学系２の基本的な構成要件を示すものである。この条件式（１）の上限値を上回ると、像高ｙが大きくなり過ぎてしまい、画面周辺で十分な結像性能が得られなくなる。特に、像面湾曲が著しく大きくなる。逆に、条件式（１）の下限値を下回ると、像高ｙが小さくなり過ぎてしまい、撮像素子上での解像度が不足し、良好な画質が得られなくなる。また、像自身が小さくなるため、被写体の判別がし辛くなる不都合が生じる。

なお、本実施形態の効果を十分に発揮するには、条件式（１）の上限値を０．４０とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を十分に発揮するには、条件式（１）の下限値を０．０７とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、サブイメージ光学系２は、物体側から順に並んだ、光学プリズム２１と、（結像レンズ２２として）正の屈折力を持つ第１の正レンズとを有し、正立光学系１６におけるファインダー光学系１の光軸に沿った硝路長をＬとしたとき、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。

１０．０ ＜ Ｌ／ｆ ＜ ３５．０ …（２）

上記条件式（２）は、サブイメージ光学系２の全体の焦点距離ｆと、正立光学系１６のファインダー光学系１の光軸に沿った硝路長Ｌとの適正な関係を示すものである。この条件式（２）の上限値を上回ると、ファインダー光学系１の光軸に沿った硝路長Ｌが大きくなり過ぎてしまい、該光学系、ひいてはカメラ全体の大型化を招くばかりか、色収差の発生が大きくなる不都合を生じる。また、ファインダーの倍率の大きさも制限されるという不都合が生じる。逆に、条件式（２）の下限値を下回ると、正立光学系１６のファインダー光学系１の光軸に沿った硝路長Ｌが小さくなり過ぎてしまい、ファインダーの視野が正立光学系１６の枠でけられてしまい、十分な視野が確保し辛くなるおそれがある。また、サブイメージ光学系２の焦点距離ｆが大きくなる場合には、該光学系の全長が大きくなってしまうおそれがある。

なお、本実施形態の効果を十分に発揮するには、条件式（２）の上限値を３０．０とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を十分に発揮するには、条件式（２）の下限値を１２．０とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、サブイメージ光学系２を構成する撮像素子２３が、横方向に１００列以上及び縦方向に１００行以上の２次元マトリクス状に配列された複数の画素から構成されていることが好ましい。これにより、本実施形態のサブイメージ光学系２では、顔の識別や動体の追尾をより精密に行うことが可能となる。

さらに、本実施形態においては、上記構成の基、サブイメージ光学系２内に回折光学素子を配置することによって、小型化及び結像性能の向上を図っている。

ここで、回折光学素子について説明する。従来より、屈折光学系や反射光学系では達し得ない高性能化・小型化を目指して、例えば光ディスク用のピックアップ用レンズなどの光学系に回折光学面を組み込む試みが種々行われてきた。しかしながら、このような回折光学面を有する単層型の回折光学素子では、設計波長からずれた波長域の光によりフレアが発生し、画質・結像性能を損ねてしまう問題があり、その使用はレーザー光源などの単一波長や狭い波長域での使用に限られていた。

そこで、近年、複層型（または積層型）と呼ばれる回折光学素子が提案されている。このタイプの回折光学素子は、例えば、鋸歯状に形成された回折光学面（レリーフパターン）を有し、異なる屈折率及び分散を有した複数の光学素子要素を分離あるいは密着させた形で積層させてなるものであり、所望の広波長域（例えば、可視光領域）のほぼ全域で高い回折効率が保たれる。すなわち、回折効率の波長特性が良好であるという特徴を有している。

複層型の回折光学素子の構造について説明すると、一般に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第１の材質からなる第１光学素子要素１１１と、これとは屈折率や分散値が異なる第２の材質からなる第２光学素子要素１１２とから構成され、それぞれの光学素子要素の対向し合う面には鋸歯状の回折格子１１１ａ，１１２ａが形成されている。そして、特定の２波長に対して色消し条件を満足させるように、第１光学素子要素１１１の格子高さ（溝の高さ）ｈ１を所定の値に決定し、第２光学素子要素１１２の格子高さｈ２を別の所定の値に決定する。これにより、特定の２波長に対しては回折効率が１．０となり、その他の波長に対してもかなり高い回折効率を得ることができるようになる。このように、回折光学素子を複層型にすることで、回折光学素子をほぼ全波長に対して適用することができるようになる。なお、回折効率とは、透過型の回折光学素子において、該回折光学素子に入射する光の強度Ｉ₀と、回折光学素子を透過した光に含まれる一次回折光の強度Ｉ₁との割合η（＝Ｉ₁／Ｉ₀）として定義される。

また、所定条件を満たすことにより、図８（ｂ）に示すように、第１光学素子要素１１１の格子高さｈ１と、第２光学素子要素１１２の格子高さｈ２とを一致させた、いわゆる密着複層型の回折光学素子を達成することが可能となる。この密着複層型の回折光学素子では、図８（ａ）に示す分離複層型に比べ、格子高さの誤差感度（公差）が緩くなったり、格子面の面粗さの誤差感度（公差）が緩くなったりする等、製造し易くなるメリットがあり、生産性に優れ、量産性が高く、光学製品のコストダウンに好都合であるという利点を有している。

そこで、本実施形態に係るサブイメージ光学系２では、このような密着複層型回折光学素子の性質を利用して、小型化及び結像性能、特に色収差補正の向上を図っている。

具体的には、サブイメージ光学系２内に、異なる光学材料からなる２つの回折素子要素を接合するとともに、当該接合面に回折格子溝が形成された回折光学面を有する複層型の回折光学素子を設け、前記２つの光学素子要素における、ｄ線に対する屈折率差をΔＮｄとし、Ｆ線に対する屈折率差をΔＮＦとし、Ｃ線に対する屈折率差をΔＮＣとしたとき、以下の条件式（３），（４）を満足することが好ましい。

０．００５ ＜ ΔＮｄ ＜ ０．４５ …（３）
ΔＮＦ ＜ ΔＮＣ …（４）

上記条件式（３）は、サブイメージ光学系２内に配置する複層型の回折光学素子における、２つの光学素子要素のｄ線における屈折率差ΔＮｄの適切なる範囲を規定するものである。このような複層型の回折光学素子を構成する２つの光学素子要素は、一方の光学素子要素が相対的に高屈折率低分散の材料であり、他方の光学素子要素が相対的に低屈折率高分散の材料からなることが必須であるが、どちらの材料が物体側（光の入射側）に配置されても構わない。但し、製造上の誤差感度を所望の程度まで低減させるためには、ｄ線に対する２つの光学素子要素の屈折率差ΔＮｄが０．４５以下であることが好ましい。また、２つの光学素子要素の屈折率差ΔＮｄが０．２０以下であればより好ましい。さらに、本実施形態の効果を十分に発揮するには、２つの光学素子要素の屈折率差ΔＮｄの下限値は０．１０とすることが好ましい。

このような条件式（３）においては、上限値を上回ると、屈折率差ΔＮｄが大きくなり過ぎてしまい、格子の製造誤差感度が大きくなる不都合が生じる。逆に、条件式（３）の下限値を下回ると、回折格子の高さが大きくなり過ぎてしまい、製造上不利となるばかりか、段差部分により光の進行に対する影が生じて、ブレーズ光の回折効率の低下と壁に当たる光による散乱や反射による迷光が大きくなり、画質を損ねる原因となる。

また、上記条件式（４）は、設計中心波長をｄ線として、これに対する長波長側の光線としてＣ線を、短波長側の光線としてＦ線をそれぞれ設定した場合、回折光学素子を構成する２つの光学材料における長波長側の屈折率差ΔｎＣと、短波長側の屈折率差ΔｎＦとの適切なる大小関係を規定するものである。この条件式（４）を満足する場合は、回折光学面を通過する光の光路差（格子の崖（段差部分）の高さ×屈折率差）が各波長に比例することから、広い波長範囲に亘って、十分に高い回折効率を得ることができる。逆に、条件式（４）を満足しない場合は、長波長側と短波長側における回折効率の低下が著しく、十分な光学性能が得られない。

また、本実施形態においては、前記回折光学面の回折格子溝の輪帯数は５０本以下であり、最小ピッチは１５μｍ以上であることが好ましい。

この条件は、回折格子溝の最小ピッチの適切な範囲を規定するものである。通常、格子のピッチが小さいと、回折角が大きくなり、回折光学面の色分散が大きくなるので色収差の補正に効果的である。しかしながら、格子のピッチが小さくなり過ぎると、回折光学面の加工が困難になるだけでなく、回折フレアの発生が大きくなるので好ましくない。このため、格子の最小ピッチを適切な範囲に規定することは重要である。なお、上記の条件を外れると、回折格子溝のピッチが小さくなる傾向が強まり、製造が困難となってコストアップに繋がるばかりか、回折光学面の格子によるフレア発生が大きくなり画質の低下を招き易くなる。

また、本実施形態においては、前記回折光学面の回折格子溝の最小ピッチをｐとし、前記２つの回折素子要素のうち一方の光軸上の軸上厚さをｄとしたとき、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。

ｐ／ｄ ＞ ０．０５ …（５）

上記条件式（５）は、回折格子溝の最小ピッチｐと、２つの回折素子要素のうち一方の光軸上の軸上厚さｄとの適切な関係を示すものである。この条件式（５）の下限値を下回ると、回折格子溝の最小ピッチｐが細かくなり過ぎてしまい、回折効率が低下するばかりか、製作し辛くなる不都合が起き易くなり、先端径が同じバイトであっても切削加工する際の回折効率の低下が大きくなってしまうため、好ましくない。

なお、本実施形態の効果を十分に発揮するためには、条件式（５）の下限値を０．１５とすることが好ましい。

また、本実施形態に係るサブイメージ光学系は、物体側から順に並んだ、光学プリズム２１と、絞りと、結像レンズ２２として（物体側から順に並んだ）第２の正レンズ及び前記第１の正レンズを有し、第２の正レンズの焦点距離をｆ１とし、第１の正レンズの焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。

０．４ ＜ ｆ１／ｆ２ ＜ ２．０ …（６）

上記条件式（６）は、結像レンズ２２を構成する（物体側から順に並んだ）、第２の正レンズと、第１の正レンズの適正なるパワー配置を示すものである。この条件式（６）の上限値を上回っても、逆に下限値を下回っても、収差補正上の困難が発生し、特に球面収差の補正が困難となる。

なお、本実施形態の効果を十分に発揮するためには、条件式（６）の上限値を１．５とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を十分に発揮するためには、条件式（６）の下限値を０．６とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、サブイメージ光学系２内に回折光学素子を配置する場合、結像レンズ２２を構成する、前記第２の正レンズの物体側レンズ面、及び、前記第１の正レンズの像側レンズ面のいずれか一方に設けることが好ましい。このような構成により、収差補正をより良好に行うことができる。

また、本実施形態においては、サブイメージ光学系２内に回折光学素子を配置する場合、回折光学面は正屈折力であり、この回折光学面の位相差を、超高屈折率法を用いて、光軸に垂直な方向の高さをｈとし、高さｈにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｈ）とし、基準の曲率半径（頂点曲率半径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、 Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−κ・ｙ²／ｒ²）^1/2｝＋Ｃ₂・ｙ²＋Ｃ₄・ｙ⁴＋Ｃ₆・ｙ⁶＋Ｃ₈・ｙ⁸＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰＋・・・ からなる条件式で表す場合、２次の非球面係数Ｃ₂は、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。

−１．０×１０⁵ ＜ Ｃ₂ ＜ −１．０×１０¹⁰ …（７）

上記条件式（７）は、回折光学面の位相関数の２次の非球面係数Ｃ₂の適正なる範囲を示すものである。この条件式（７）の上限値を上回ると、回折光学面のパワーが弱くなり過ぎ、軸上色収差が補正不足となる。逆に、条件式（７）の下限値を下回ると、回折光学面のパワーが強くなり過ぎ、軸上色収差が補正過剰となる。また、格子ピッチが小さくなり過ぎてしまい、フレアが発生し易くなるばかりか、製造し辛くもなるという不都合が生じる。

なお、本実施形態に係る発明の効果を十分に発揮するためには、条件式（７）の上限値を−１．０×１０⁹とすることが好ましい。また、本実施形態に係る発明の効果を十分に発揮するためには、条件式（７）の下限値を−１．０×１０⁶とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、サブイメージ光学系２内に回折光学素子を設ける場合、回折光学面の主波長（ｄ線）の回折効率設計値をＥｄとし、主波長に対する短波長（ｇ線）での回折効率設計値をそれぞれＥｇとし、主波長に対する長波長（Ｃ線）での回折効率設計値をＥＣとしたとき、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。

（Ｅｇ＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ） ＞ ０．９ …（８）

上記条件式（８）は、サブイメージ光学系２内に回折光学素子を設ける場合、該素子における広波長域化した使用光に対する回折効率のバランスについて、適切な範囲を規定するものである。この条件式（８）の下限値を下回ると、主波長（設計中心波長）であるｄ線に対して、相対的に短波長であるｇ線及び長波長であるＣ線のうち、少なくとも一方の波長において回折効率が低下しすぎて、回折フレアが大きくなり、画質を損ねてしまう。すなわち、ブレーズされた以外の波長や画角等の光が不要な回折光となってしまい、フレアの発生が大きくなってしまい、良好な画質が得られなくなってしまう。

本実施形態に係る発明の効果を十分に発揮するためには、条件式（８）の効果を確実にするために、下限値を０．８０にすることが好ましい。また、回折光学素子の用途に応じて、条件式（８）の上限値を０．９５にすることが好ましい。なお、回折効率の計算は、スカラー計算で行っている。

また、本実施形態においては、サブイメージ光学系を構成するレンズ面のうち、前記絞りに最も近いレンズ面は非球面であり、この非球面の形状を、光軸に垂直な方向の高さをｈとし、高さｈにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｈ）とし、基準の曲率半径（頂点曲率半径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとし、近軸曲率半径をＲとしたとき、 Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−κ・ｙ²／ｒ²）^1/2｝＋Ｃ₂・ｙ²＋Ｃ₄・ｙ⁴＋Ｃ₆・ｙ⁶＋Ｃ₈・ｙ⁸＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰＋・・・ 、及び、 Ｒ＝１／（１／ｒ＋２Ｃ₂） からなる条件式で表す場合、近軸曲率半径Ｒ＝∞及び２次の非球面係数Ｃ₂＝０であることが好ましい。

上記構成によれば、サブイメージ光学系において、絞りに最も近いレンズ面が近軸曲率半径Ｒ＝∞、すなわち平面である場合、このレンズ面を非球面に形成し、さらに２次の非球面係数Ｃ₂を０とすることにより、（軸上色収差よりも優先して）倍率色収差を良好に補正することも可能である。このように本実施形態のサブイメージ光学系２は、用途に応じてレンズを構成することが可能である。

なお、本実施形態のサブイメージ光学系においては、（結像レンズ２２を構成する）前記第２の正レンズは像側に凸面を向けた平凸レンズであり、前記第１の正レンズは両凸レンズであることが好ましい。または、前記第２の正レンズは像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、前記第１の正レンズは、物体側に凸面を向けた平凸レンズであることが好ましい。このような構成によれば、サブイメージ光学系２の小型化及び結像性能の向上に貢献することができる。

さらに、本実施形態に係るサブイメージ光学系においては、以下の構成要件を満たすことが好ましい。

上記回折光学素子を構成する２つの光学材料（回折光学素子要素）において、ｄ線に対する屈折率の差をΔＮｄとし、主分散（ＮＦ−ＮＣ）の差をΔ（ＮＦ−ＮＣ）としたとき、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。

−２０．０＜ΔＮｄ／Δ（ＮＦ−ＮＣ）＜−２．０ …（９）

上記条件式（９）は、回折光学素子を構成する２つの光学材料のｄ線における屈折率差Δｎｄと、主分散の差Δ（ｎＦ−ｎＣ）との適切な関係を規定するものである。この条件式（９）は、上記したような密着複層型の回折光学素子において、広波長域に亘り高い回折効率を得るための重要な条件である。この条件式（９）の範囲を逸脱すると、使用波長域の全域に亘る高い回折効率を得ることができず、光の利用効率が低下するという不都合が生じる。

なお、本実施形態に係る発明の効果を十分に発揮するためには、条件式（９）の上限値を−３．０とすることが好ましい。また、本実施形態に係る発明の効果を十分に発揮するためには、条件式（９）の下限値を−８．０とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、撮像レンズ２２を構成する（物体側から順に並んだ）、第２の正レンズの像側のレンズ面の曲率半径をｒ３とし、第１の正レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ４としたとき、以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。

０．５ ＜ ｜ｒ３／ｒ４｜ ＜ ２．０ …（１０）

上記条件式（１０）は、互いに対向する、第２の正レンズの像側のレンズ面の曲率半径ｒ３と、第１の正レンズの物体側のレンズ面の曲率半径ｒ４の適正なる範囲を示すものである。本実施形態においては、第２の正レンズの像側のレンズ面の曲率半径ｒ３は像側に凸（＜０）であり、第１の正レンズの物体側のレンズ面の曲率半径ｒ４は物体側に凸（＞０）であることがより好ましい。このような条件式（１０）の上限値を上回ると、諸収差のうち、像面湾曲が甚大となって不都合である。逆に、条件式（１０）の下限値を下回ると、諸収差のうち、球面収差が甚大となって不都合である。いずれの場合も、良好な収差バランスは得られない。

なお、本実施形態に係る発明の効果を十分に発揮するためには、条件式（１０）の上限値を１．５とすることが好ましい。また、本実施形態に係る発明の効果を十分に発揮するためには、条件式（１０）の下限値を０．７とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、サブイメージ光学系２内に回折光学素子を設ける場合、回折光学面の崖（格子の段差部分）を瞳（入射瞳もしくは射出瞳）の中心に向けて傾きを与えること、すなわち主光線に倣って傾きを与えることが好ましい。この構成によれば、回折光学面の崖による散乱とブレーズ光の回折効率の低下を軽減することができる。さらに、このような傾きを有することで、回折光学素子の形成製法として金型を用いた樹脂成形法を用いることが可能となるため、生産性が上がりコストダウンが図れて好ましい。

さらに、実際に光学系を構成するためには、以下に述べる構成要件を満たすことが好ましい。

本実施形態に係るサブイメージ光学系２において、実効Ｆナンバーは、光量を確保するために２．５より小さいことが好ましい。これにより、暗いシーンでも鮮明な像を得ることができる。なお、実効Ｆナンバーは、２．１以下であるとより好ましい。

また、本実施形態に係るサブイメージ光学系２において、前記絞りと、最も絞り側のレンズ面との間の距離が、５mm以内であることが好ましい。これにより、光学系全体の小型化を図ることができる。さらには、最も絞り側のレンズ面のパワーが、周辺部で凹パワーとなっていることが好ましい。また、この最も絞り側のレンズ面の有効径端でのサグ量は、２００μｍ以下であることが好ましい。

また、本実施形態に係るサブイメージ光学系２において、縮小倍率βの大きさは０．１より小さいことが好ましい。これにより、光学系全体の小型化を図ることができる。なお、本実施形態のサブイメージ光学系２は偏心系なので、縮小倍率βは、偏心光軸近傍の微小光束を考え、物体（スクリーン上）と像（撮像素子上）の微小物体の大きさの比、すなわち物体の大きさ／像の大きさで定義する。

また、本実施形態において、サブイメージ光学系２内に回折光学素子を設ける場合、該素子の成形性を良好に保ち、優れた量産性を確保するために、２つの光学素子要素を構成する材料のうち一方は、光学材料の粘度（未硬化物粘度）が少なくとも４０ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましい。この条件を外れた場合、すなわち光学材料として粘度が４０ｍＰａ・ｓ未満の樹脂を用いた場合、成型中に樹脂が流れ易くなってしまうので、精密形状を成型することが難しい。さらに、他方の光学素子要素を構成する光学材料の粘度は、少なくとも２０００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましい。

また、本実施形態において、サブイメージ光学系２内に設けられる回折光学素子は、２つの光学素子要素を構成する光学材料は、いずれもＵＶ硬化型樹脂であるようにしてもよい。この構成により、生産効率がアップするので好ましい。また、工数が削減でき、コストダウンにも繋がり、好都合である。

また、本実施形態において、サブイメージ光学系２内に設けられる回折光学素子は、空気との界面側を非球面形状とすることにより、収差補正の自由度を上げることが可能である。

また、本実施形態において、サブイメージ光学系２内に設けられる回折光学素子は、格子の段差部分を階段状のステップや粗面として正反射を防ぐ構造とすれば、迷光が減ってより好ましい。

また、本実施形態においては、上記回折光学素子を構成する光学材料（光学素子要素）は、比重が２．０以下の樹脂材料であるようにしてもよい。これは、ガラスに比して樹脂は比重が小さいため、回折光学素子を有するサブイメージ光学系２の軽量化に有効である。さらに、その効果をより十分に発揮するには、比重が１．６以下の樹脂材料であることが好ましい。

また、本実施形態において、サブイメージ光学系２内に設けられる回折光学素子は、回折光学面の屈折力が正パワーの場合であっても、負パワーの場合であっても、高屈折率の材料からなる光学素子の山側をシャープにさせることが、製造時に回折効率の低下を抑制するには重要である。換言すれば、回折光学面が凹パワーの場合には、入射瞳ないしは射出瞳に近い方を低屈折率の材料からなる光学素子で構成する必要がある。

なお、以上の説明した構成の回折光学素子を組み込んで得られる複数の構成要素からなる光学系も、本実施形態の範囲を逸脱するものではない。さらには、屈折率分布型レンズ、結晶材料レンズなどを組み込んで得られる光学系に関しても同様である。

以下に、本実施形態に係るサブイメージ光学系２の３つの実施例を示すが、各実施例において、結像レンズ２２の回折光学素子に形成された回折光学面の位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式（ａ）とを用いて行う超高屈折率法により計算した。超高屈折率法とは、非球面形状と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例においては、回折光学面を超高屈折率法のデータとして、すなわち、後述する非球面式（ａ）及びその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線、Ｃ線、Ｆ線及びｇ線を選んでいる。本実施例において用いられたこれらｄ線、Ｃ線、Ｆ線及びｇ線の波長と、各スペクトル線に対して設定した超高屈折率法の計算に用いるための屈折率の値を次の表１に示す。

（表１）
波長 屈折率（超高屈折率法による）
ｄ線 587.562ｎｍ 10001.0000
Ｃ線 656.273ｎｍ 11170.4255
Ｆ線 486.133ｎｍ 8274.7311
ｇ線 435.835ｎｍ 7418.6853

各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、以下の式（ａ）で示す。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−κ・y²／ｒ²）^1/2｝
＋Ｃ₂ｙ²＋Ｃ₄×ｙ⁴＋Ｃ₆×ｙ⁶＋Ｃ₈×ｙ⁸＋Ｃ₁₀×ｙ¹⁰ …（ａ）

なお、各実施例において、回折光学面が形成されたレンズ面には、表中の面番号の右側に＊印を付しており、非球面式（ａ）は、この回折光学面の性能の諸元を示している。

（第１実施例）
第１実施例について、図２、図３及び表２を用いて説明する。図２は、第１実施例に係るサブイメージ光学系２の概略構成図である（但し、光路に沿った展開図となっている。また、後述する面番号を括弧付けで示している）。図２に示すように、第１実施例に係るサブイメージ光学系２は、（ファインダー光学系１を構成する焦点板１４、コンデンサレンズ１５、正立光学系（ペンタプリズム）１６を経た後に）物体側から順に並んだ、光学プリズム２１と、絞りＳと、結像レンズ２２と、フィルター群ＦＬ（例えば、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等）と、撮像素子２３とを有して構成される。

結像レンズ２２は、物体側から順に並んだ、像側に凸面を向けた平凸レンズＬ１（請求項における第２の正レンズに該当）と、両凸レンズＬ２（請求項における第１の正レンズに該当）とを有して構成される。

なお、像面Ｉは撮像素子２３上に形成され、該撮像素子はＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成されている。（像面Ｉの説明については、以降の実施例についても同様である。）

上記構成のサブイメージ光学系２では、焦点板１４上に結像される被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５及び正立光学系１６を経て、光学プリズム２１に入射した後、内部で１回反射してから射出し、絞りＳを経て、結像レンズ２２に入射する。そして、結像レンズ２２に入射した光は収束し、フィルター群ＦＬを介して、撮像素子２３の撮像面Ｉ上に再結像し、被写体の電子画像としての情報を得ることができるようになっている。

表２に、上記構成を有する第１実施例に係るサブイメージ光学系２の諸元を示す。この表２において、第１欄ｍは物体側からの各光学面の番号（右の＊は、回折光学面として形成されているレンズ面）であって、図２に示した面番号１〜１７に対応している。また、第２欄ｒは各光学面の曲率半径（回折光学面の場合は、ベースとなる非球面の基準となる球面の曲率半径）、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離、さらに第４欄ｎｄ、第５欄ｎｇ、第６欄ｎＣ、及び、第７欄ｎＦはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線、及び、Ｆ線に対する屈折率を示している。さらに、表には前記条件式（１）〜（４）、（６）、（８）〜（１０）に対応する値、すなわち、条件対応値も示している（なお、本実施例に係るサブイメージ光学系２は回折光学素子を搭載していないため、条件式（５）及び（７）については該当しない）。

なお、以下の全ての諸元において掲載される、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は、特記がない場合は「mm」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。

以上の表の説明は、他の実施例においても同様である。

（表２）
ｍ ｒ ｄ ｎｄ ｎｇ ｎＣ ｎＦ
１ 0.00000 1.00000 1.516330 1.526210 1.513850 1.521900
２ 0.00000 0.20000 1.000000
３ 0.00000 5.10000 1.516330 1.526210 1.513850 1.521900
４ -62.00000 0.50000 1.000000
５ 0.00000 93.66500 1.516330 1.526210 1.513850 1.521900
６ 0.00000 0.30000 1.000000
７ 0.00000 5.28067 1.491080 1.501900 1.488540 1.497070
８ 0.00000 1.00000 1.000000
９ 0.00000 1.00000 1.000000 （絞りＳ）
10 0.00000 1.50000 1.525100 1.536900 1.522400 1.531700
11 -5.80000 0.10000 1.000000
12 5.54700 1.50000 1.490800 1.501600 1.488300 1.496900
13 -13.03100 1.00000 1.000000
14 0.00000 1.0000 1.491080 1.501900 1.488540 1.497070
15 0.00000 2.00000 1.000000
16 0.00000 0.50000 1.516330 1.526210 1.513850 1.521900
17 0.00000 0.21372 1.000000
［非球面データ］
第１０面 κ=1.0000 Ｃ₂＝0.00000×10⁰ Ｃ₄＝-2.30000×10^-3
Ｃ₆＝2.00000×10^-4 Ｃ₈＝-5.50000×10^-3 Ｃ₁₀＝-3.00000×10^-6
第１１面 κ=1.0000 Ｃ₂＝0.00000×10⁰ Ｃ₄＝-3.300000×10^-4
Ｃ₆＝-1.450000×10^-4 Ｃ₈＝1.20000×10^-3 Ｃ₁₀＝9.00000×10^-7
第１３面 κ=1.0000 Ｃ₂＝0.00000×10⁰ Ｃ₄＝2.00000×10^-4
Ｃ₆＝1.00000×10^-4 Ｃ₈＝-8.00000×10^-3 Ｃ₁₀＝1.30000×10^-5
［条件対応値］
λｄ（基準波長）＝0.587562（μｍ）
ｙ＝0.77
ｆ＝4.79
Ｌ＝93.665
Ｅｇ＝0.982
ＥＣ＝0.982
Ｅｄ＝1.0
ｆ１＝11.046
ｆ２＝8.144
Δ（ＮＦ−Ｎｃ）＝-0.0041
ｒ３＝-5.8
ｒ４＝-5.547
β ＝-0.07143
（１）ｙ／ｆ＝0.161
（２）Ｌ／ｆ＝19.554
（３）ΔＮｄ＝0.0293
（４）ΔＮＦ＝0.0259、 ΔＮＣ＝0.0305、 ∴ΔＮＦ ＜ ΔＮＣ
（６）ｆ１／ｆ２＝1.356
（８）（Ｅｇ＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ）＝0.982
（９）ΔＮｄ／Δ（ＮＦ−Ｎｃ）＝-7.1463
（10）｜ｒ３／ｒ４｜＝1.0456

表２に示すように、第１実施例に係るサブイメージ光学系２では、上記条件式（１）〜（４）、（６）、（８）〜（１０）を全て満たすことが分かる。

図３に、この第１実施例に係るサブイメージ光学系２に係る諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差、及び、倍率色収差）を示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対するＦナンバーの値、非点収差図と歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、非点収差図では実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。

図３中の各収差図から明らかなように、第１実施例に係るサブイメージ光学系２では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第２実施例）
第２実施例について、図４、図５及び表３を用いて説明する。図４は、第２実施例に係るサブイメージ光学系２の概略構成図である（但し、光路に沿った展開図となっている。また、後述する面番号を括弧付けで示している）。図４に示すように、第２実施例に係るサブイメージ光学系２は、（ファインダー光学系１を構成する焦点板１４、コンデンサレンズ１５、正立光学系（ペンタプリズム）１６を経た後に）物体側から順に並んだ、光学プリズム２１と、絞りＳと、結像レンズ２２と、撮像素子２３とを有して構成される。

結像レンズ２２は、物体側から順に並んだ、密着複層型回折光学素子Ｌ１と、物体側レンズ面（平面）にこの回折光学素子Ｌ１が接合して形成された平凸レンズＬ２（請求項における第２の正レンズに該当）、両凸レンズＬ３（請求項における第１の正レンズに該当）とを有して構成される。

上記構成のサブイメージ光学系２では、焦点板１４上に結像される被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５及び正立光学系１６を経て、光学プリズム２１に入射した後、内部で１回反射してから射出し、絞りＳを経て、結像レンズ２２に入射する。そして、結像レンズ２２に入射した光は収束して、撮像素子２３の撮像面Ｉ上に再結像し、被写体の電子画像としての情報を得ることができるようになっている。

表３に、上記構成を有する第２実施例に係るサブイメージ光学系２の諸元を示す。

（表３）
ｍ ｒ ｄ ｎｄ ｎｇ ｎＣ ｎＦ
１ 0.00000 1.40000 1.516330 1.526210 1.513850 1.521900
２ 0.00000 0.20000 1.000000
３ 0.00000 4.50000 1.729157 1.745696 1.725101 1.738436
４ -79.95745 1.60000 1.000000
５ 0.00000 95.63500 1.568832 1.581410 1.565770 1.575870
６ 0.00000 0.30000 1.000000
７ 0.00000 5.38067 1.490800 1.501600 1.488300 1.496900
８ 0.00000 1.00000 1.000000
９ 0.00000 2.00000 1.000000 （絞りＳ）
10 0.00000 0.10000 1.557100 1.571300 1.553800 1.565000
11＊ 0.00000 0.00000 10001 7418.6853 11170.4255 8274.7311
12 0.00000 0.10000 1.527800 1.549100 1.523300 1.539100
13 0.00000 1.50000 1.525100 1.536900 1.522400 1.531700
14 -5.75000 0.10000 1.000000
15 5.30000 1.50000 1.490800 1.501600 1.488300 1.496900
16 -27.18312 4.11400 1.000000
［非球面データ］
第１２面 κ=1.0000 Ｃ₂＝-6.10000×10^-7 Ｃ₄＝1.000000×10^-8
Ｃ₆＝0.00000×10^-0 Ｃ₈＝0.00000×10^-0 Ｃ₁₀＝0.00000×10^-0
第１４面 κ=1.0000 Ｃ₂＝0.00000×10^-0 Ｃ₄＝-3.30000×10^-4
Ｃ₆＝-1.45000×10^-4 Ｃ₈＝1.00000×10^-5 Ｃ₁₀＝9.00000×10^-7
第１６面 κ=1.0000 Ｃ₂＝0.00000×10^-0 Ｃ₄＝1.30000×10^-3
Ｃ₆＝-7.90000×10^-6 Ｃ₈＝1.10000×10^-5 Ｃ₁₀＝1.00000×10^-6
［条件対応値］
λｄ（基準波長）＝0.587562（μｍ）
ｙ＝0.845
ｆ＝4.83
Ｌ＝95.63
ｐ＝0.029
ｄ＝0.1
Ｅｇ＝0.982
ＥＣ＝0.982
Ｅｄ＝1.0
ｆ１＝10.950
ｆ２＝9.176
Δ（ＮＦ−Ｎｃ）＝-0.0041
ｒ３＝-5.75000
ｒ４＝5.30000
β ＝-0.07143
（１）ｙ／ｆ＝0.175
（２）Ｌ／ｆ＝19.799
（３）ΔＮｄ＝0.0293
（４）ΔＮＦ＝0.0259、 ΔＮＣ＝0.0305、 ∴ΔＮＦ ＜ ΔＮＣ
（５）ｐ／ｄ＝0.29
輪帯数＝37
（６）ｆ１／ｆ２＝1.193
（７）Ｃ₂＝-6.10000×10^-7
（８）（Ｅｇ＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ）＝0.982
（９）ΔＮｄ／Δ（ＮＦ−Ｎｃ）＝-7.1463
（10）｜ｒ３／ｒ４｜＝1.08497

表３に示すように、第２実施例に係るサブイメージ光学系２では、上記条件式（１）〜（１０）を全て満たすことが分かる。

図５に、この第２実施例に係るサブイメージ光学系２に係る諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差、及び、倍率色収差）を示す。図５中の各収差図から明らかなように、第２実施例に係るサブイメージ光学系２では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第３実施例）
第３実施例について、図６、図７及び表４を用いて説明する。図６は、第３実施例に係るサブイメージ光学系２の概略構成図である（但し、光路に沿った展開図となっている。また、後述する面番号を括弧付けで示している）。図６に示すように、第３実施例に係るサブイメージ光学系２は、（ファインダー光学系１を構成する焦点板１４、コンデンサレンズ１５、正立光学系（ペンタプリズム）１６を経た後に）物体側から順に並んだ、光学プリズム２１と、絞りＳと、結像レンズ２２と、撮像素子２３とを有して構成される。

結像レンズ２２は、物体側から順に並んだ、像側に凸面を正メニスカスレンズＬ１（請求項における第２の正レンズに該当）と、物体側に凸面を向けた平凸レンズＬ２（請求項における第１の正レンズに該当）と、この平凸レンズＬ２の平面に接合されて形成された密着複層型回折光学素子Ｌ３とを有して構成される。

上記構成のサブイメージ光学系２では、焦点板１４上に結像される被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５及び正立光学系１６を経て、光学プリズム２１に入射した後、内部で１回反射してから射出し、絞りＳを経て、結像レンズ２２に入射する。そして、結像レンズ２２に入射した光は収束して、撮像素子２３の撮像面Ｉ上に再結像し、被写体の電子画像としての情報を得ることができるようになっている。

表４に、上記構成を有する第３実施例に係るサブイメージ光学系２の諸元を示す。

（表４）
ｍ ｒ ｄ ｎｄ ｎｇ ｎＣ ｎＦ
１ 0.00000 1.40000 1.516330 1.521900 1.526210 1.513850
２ 0.00000 3.00000 1.000000
３ 0.00000 4.50000 1.729160 1.745700 1.725100 1.738440
４ -79.95745 1.60000 1.000000
５ 0.00000 95.63500 1.568830 1.581410 1.565770 1.575870
６ 0.00000 6.00000 1.491080 1.501900 1.488540 1.497070
７ 0.00000 1.50000 1.000000
８ 0.00000 2.50000 1.000000 （絞りＳ）
９ -94.62400 1.30000 1.524700 1.536490 1.521960 1.531290
10 -5.16288 0.10000 1.000000
11 5.67744 1.30000 1.524700 1.536490 1.521960 1.531290
12 0.00000 0.10000 1.527800 1.549100 1.523300 1.539100
13＊ 0.00000 0.00000 10001 7418.6853 11170.4255 8274.7311
14 0.00000 0.10000 1.557100 1.571300 1.553800 1.565000
15 0.00000 4.42068 1.000000
［非球面データ］
第９面 κ=0.5000 Ｃ₂＝0.00000×10^-0 Ｃ₄＝-1.18030×10^-3
Ｃ₆＝7.90940×10^-6 Ｃ₈＝2.20840×10^-6 Ｃ₁₀＝-1.64430×10^-6
第１１面 κ=1.0000 Ｃ₂＝0.00000×10^-0 Ｃ₄＝3.30490×10^-4
Ｃ₆＝1.45010×10^-4 Ｃ₈＝-1.00000×10^-5 Ｃ₁₀＝-8.00000×10^-7
第１４面 κ=1.0000 Ｃ₂＝-6.00000×10^-7 Ｃ₄＝2.36060×10^-8
Ｃ₆＝0.00000×10^-0 Ｃ₈＝0.00000×10^-0 Ｃ₁₀＝0.00000×10^-0
［条件対応値］
λｄ（基準波長）＝0.587562（μｍ）
ｙ＝0.858
ｆ＝5.04
Ｌ＝95.63
ｐ＝0.036
ｄ＝0.1
Ｅｇ＝0.982
ＥＣ＝0.982
Ｅｄ＝1.0
ｆ１＝10.356
ｆ２＝10.821
Δ（ＮＦ−Ｎｃ）＝-0.0041
ｒ３＝-5.16288
ｒ４＝5.67744
β ＝-0.07262
（１）ｙ／ｆ＝0.170
（２）Ｌ／ｆ＝18.974
（３）ΔＮｄ＝0.0293
（４）ΔＮＦ＝0.0259 、 ΔＮＣ＝0.0305、 ∴ΔＮＦ ＜ ΔＮＣ
（５）ｐ／ｄ＝0.36
輪帯数＝41
（６）ｆ１／ｆ２＝0.957
（７）Ｃ₂＝-6.00000×10^-7
（８）（Ｅｇ＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ）＝0.982
（９）ΔＮｄ／Δ（ＮＦ−Ｎｃ）＝-7.1463
（10）｜ｒ３／ｒ４｜＝0.90937

表４に示すように、第３実施例に係るサブイメージ光学系２では、上記条件式（１）〜（１０）を全て満たすことが分かる。

図７に、この第３実施例に係るサブイメージ光学系２に係る諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差、及び、倍率色収差）を示す。図７中の各収差図から明らかなように、第３実施例に係るサブイメージ光学系２では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

以上説明したように、第１〜第３実施例に係るサブイメージ光学系２は、小型で、良好な結像性能を達成することができ、一眼レフカメラ等の光学機器に好適である。なお、本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

１ ファインダー光学系
１１ 対物レンズ
１２ ミラー
１３ 撮影用の撮像素子
１４ 焦点板
１５ コンデンサレンズ
１６ ペンタプリズム（正立光学系）
２ サブイメージ光学系
２１ 光学プリズム
２２ 結像レンズ
２３ 撮像素子
Ｓ 絞り
Ｉ 像面
ＣＡＭ デジタル一眼レフカメラ（光学機器）

Claims (16)

1. 対物レンズによって所定結像面上に結像された被写体像を正立光学系を介して接眼光学系により観察するファインダー光学系の光軸から偏心させた光軸を持ち、前記被写体像を撮像素子上に縮小投影するサブイメージ光学系であって、
   前記撮像素子上における前記被写体像の最大像高をｙとし、前記サブイメージ光学系全体の焦点距離をｆとしたとき、次式
   ０．０３ ＜ ｙ／ｆ ＜ ０．５０
   の条件を満足することを特徴とするサブイメージ光学系。
2. 前記サブイメージ光学系は、物体側から順に並んだ、前記正立光学系の射出面側に配置され、前記ファインダー光学系の光軸より光路を分割して屈曲させるプリズムと、正の屈折力を持つ第１の正レンズとを有し、
   前記正立光学系における前記ファインダー光学系の光軸に沿った硝路長をＬとしたとき、次式
   １０．０ ＜ Ｌ／ｆ ＜ ３５．０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のサブイメージ光学系。
3. 前記撮像素子は、横方向に１００列以上及び縦方向に１００行以上の２次元マトリクス状に配列された複数の画素から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のサブイメージ光学系。
4. 前記サブイメージ光学系は、
   異なる光学材料からなる２つの回折素子要素を接合し、当該接合面に回折格子溝が形成された回折光学面を有する回折光学素子を有し、
   前記２つの光学素子要素における、ｄ線に対する屈折率差をΔＮｄとし、Ｆ線に対する屈折率差をΔＮＦとし、Ｃ線に対する屈折率差をΔＮＣとしたとき、次式
   ０．００５ ＜ ΔＮｄ ＜ ０．４５
   ΔＮＦ ＜ ΔＮＣ
   の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のサブイメージ光学系。
5. 前記回折光学面の回折格子溝の輪帯数は５０本以下であり、最小ピッチは１５μ以上であることを特徴とする請求項４に記載のサブイメージ光学系。
6. 前記回折光学面の回折格子溝の最小ピッチをｐとし、前記２つの回折素子要素のうち一方の光軸上の軸上厚さをｄとしたとき、次式
   ｐ／ｄ ＞ ０．０５
   の条件を満足することを特徴とする請求項４又は５に記載の光学系。
7. 前記サブイメージ光学系は、物体側から順に並んだ、絞りと、第２の正レンズと、前記第１の正レンズとを有し、
   前記第２の正レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第１の正レンズの焦点距離をｆ２としたとき、
   ０．４ ＜ ｆ１／ｆ２ ＜ ２．０
   の条件を満足することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載のサブイメージ光学系。
8. 前記回折光学素子は、前記第１の正レンズの像側レンズ面、及び、前記第２の正レンズの物体側レンズ面のいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のサブイメージ光学系。
9. 前記回折光学素子の前記回折光学面は、正屈折力であり、
   前記回折光学面の位相差を、超高屈折率法を用いて、光軸に垂直な方向の高さをｈとし、高さｈにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｈ）とし、基準の曲率半径（頂点曲率半径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、 Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−κ・ｙ²／ｒ²）^1/2｝＋Ｃ₂・ｙ²＋Ｃ₄・ｙ⁴＋Ｃ₆・ｙ⁶＋Ｃ₈・ｙ⁸＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰＋・・・ からなる条件式で表す場合、
   前記条件式の２次の非球面係数Ｃ₂は、次式
   −１．０×１０⁵ ＜ Ｃ₂ ＜ −１．０×１０¹⁰
   の条件を満足することを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載のサブイメージ光学系。
10. 前記回折光学面の主波長（ｄ線）の回折効率設計値をＥｄとし、前記主波長に対する短波長（ｇ線）での回折効率設計値をそれぞれＥｇとし、前記主波長に対する長波長（Ｃ線）での回折効率設計値をＥＣとしたとき、次式
    （Ｅｇ＋ＥＣ）／２ ＞ ０．９×Ｅｄ
    の条件を満足することを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載のサブイメージ光学系。
11. 前記サブイメージ光学系を構成するレンズ面のうち、前記絞りに最も近いレンズ面は非球面であり、
    前記非球面の形状を、光軸に垂直な方向の高さをｈとし、高さｈにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｈ）とし、基準の曲率半径（頂点曲率半径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとし、近軸曲率半径をＲとしたとき、 Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−κ・ｙ²／ｒ²）^1/2｝＋Ｃ₂・ｙ²＋Ｃ₄・ｙ⁴＋Ｃ₆・ｙ⁶＋Ｃ₈・ｙ⁸＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰＋・・・ 、及び、 Ｒ＝１／（１／ｒ＋２Ｃ₂） からなる条件式で表す場合、
    前記条件式の近軸曲率半径Ｒ及び２次の非球面係数Ｃ₂は、それぞれ次式
    Ｒ＝∞
    Ｃ₂＝０
    の条件を満足することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のサブイメージ光学系。
12. 前記第２の正レンズは、像側に凸面を向けた平凸レンズであり、
    前記第１の正レンズは、両凸レンズであることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載のサブイメージ光学系。
13. 前記第２の正レンズは、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、
    前記第１の正レンズは、物体側に凸面を向けた平凸レンズであることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載のサブイメージ光学系。
14. 前記撮像素子により撮像された前記被写体像に基づいて、
    前記被写体像の測光、前記被写体像の中から人物の顔領域の検出、前記被写体像の中から主被写体の追尾のうち、少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のサブイメージ光学系。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のサブイメージ光学系と、前記ファインダー光学系とを有する光学機器。
16. 前記サブイメージ光学系により取得された情報に基づいて、
    前記ファインダー光学系を構成する前記対物レンズの焦点調整を行うことを特徴とする請求項１５に記載の光学機器。

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