JP2019179188A

JP2019179188A - 光学装置

Info

Publication number: JP2019179188A
Application number: JP2018069292A
Authority: JP
Inventors: 薫江口; Kaoru Eguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2019-10-17

Abstract

【課題】本発明は簡素な操作で結像光学系の切り替えを行うことが可能な光学装置を提供すること。【解決手段】光学装置としての撮像装置１００は第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２を有する。撮像装置１００は第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２を切り替えて使用することができる。第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２の切り替えは、前記撮像装置１００の姿勢に応じて行われる。【選択図】図１

Description

本発明は、光学装置に関し、デジタルカメラ、監視カメラ、車載カメラや、ドローン等のＵＡＶ（ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）に搭載されるカメラに好適なものである。

複数の結像光学系を有し、撮影に使用する結像光学系を切り替えることが可能な撮像装置が知られている。

特許文献１には、２つの結像光学系を有し、１つの撮像素子を移動させることによって撮影に用いる結像光学系を異ならせることのできる撮像装置が記載されている。

特開２００１−３３０８７８号公報

複数の結像光学系を有する撮像装置では、撮影に使用する結像光学系を選択する必要がある。特許文献１には、使用する結像光学系を切り替えるために撮像素子を移動させる機構は開示されているものの、如何なる操作にて使用する結像光学系を切り替えるのかは開示されていない。

このような撮像装置の利便性を向上するために、より簡素な操作によって使用する結像光学系を切り替えられるようにすることが求められる。

そこで、本発明は簡素な操作で結像光学系の切り替えを行うことが可能な光学装置を提供することを目的とする。

本発明の光学装置は、第１および第２の結像光学系を有し、前記第１および第２の結像光学系を切り替えて使用可能な光学装置であって、前記切り替えは前記光学装置の姿勢に応じて行われることを特徴とする。

本発明によれば、本発明は簡素な操作で結像光学系の切り替えを行うことが可能な光学装置を実現することができる。

実施例１の撮像装置の概略図である。実施例１の撮像装置における結像光学系の断面図である。実施例１の結像光学系のディストーションを示す図である。実施例１の結像光学系の横収差図である。実施例１の撮像装置のブロック図である。実施例２の撮像装置の概略図である。実施例２の撮像装置における結像光学系の断面図である。実施例２の結像光学系のディストーションを示す図である。実施例２の結像光学系の横収差図である。実施例２の撮像装置の変形例を示す概略図である。実施例３の撮像装置の概略図である。実施例３の撮像装置における結像光学系の断面図である。実施例３の結像光学系のディストーションを示す図である。実施例３の結像光学系の横収差図である。本願明細書で用いる座標系を説明する図である。収差を評価した撮像素子上の位置を示す図である。

本発明の光学装置の実施例に関する説明に先立ち、本願明細書における種々の定義について述べる。

図１５は、各実施形態の結像光学系を説明する際に用いられる座標系を説明する図である。本願明細書では、物体側（被写体側）から像側（撮像素子に形成される像面側）に向かって、不図示の瞳（絞り）の中心を通って像面の中心に至る１つの光線を中心主光線または基準軸光線と定義する。中心主光線（基準軸光線）は、図１５中に一点鎖線で示されている。

また、中心主光線（基準軸光線）が辿る経路を基準軸と定義する。

図１５において、基準軸に沿って物体側からｉ番目の光学面（第ｉ面）を第ｉ面Ｒｉとする。図１５において、第１面Ｒ１は絞り面（入射瞳部）、第２面Ｒ２は第１面Ｒ１に対してチルトした反射面、第３面Ｒ３および第４面Ｒ４はそれぞれの前の面に対してシフトおよびチルトした反射面である。

後述する各実施形態における第１の結像光学系と第２の結像光学系のうち少なくとも１つはＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系である。Ｏｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系を構成する各面は共通の光軸を有さない。そこで、第１面Ｒ１の中心を原点とする絶対座標系を設定する。原点の位置は第１面Ｒ１（絞り面または入射瞳部）の中心位置に相当する。したがって、基準軸は絶対座標系の原点を通る。

中心主光線（基準軸光線）は、第１面Ｒ１の中心（絶対座標系の原点）を通り最終面（像面）の中心へ至るまでに、各光学面で屈折または反射される。基準軸は、各光学面で順番に折れ曲がりながら最終面まで伸びている。以下の説明において、像面側および物体側とはそれぞれ、基準軸に沿っていずれの側であるかを意味している。

絶対座標系において、原点を通り第１面から伸びる基準軸に平行な直線をＺ軸と呼ぶ（第１面から第２面に向かう方向を正とする）。また、原点を通り右手座標系の定義に従ってＺ軸に対して反時計回り方向に９０゜をなす図１５の紙面内の軸をＹ軸と呼ぶ。また、原点を通りＺ軸およびＹ軸に垂直な直線をＸ軸と呼ぶ（図１５の紙面奥に向かう方向を正とする）。

また、結像光学系において第１面Ｒ１以降の光学面の面形状およびチルト角を表すためにローカル座標系を定義する。ローカル座標系は第１面Ｒ１以降の各光学面に対してそれぞれ定義される。各実施例の結像光学系における光学面の面形状はローカル座標で表して説明する。

ローカル座標系の原点は基準軸と第ｉ面Ｒｉが交差する点とする。

第ｉ面Ｒｉのローカル座標系におけるｚ軸は第ｉ面の基準軸上の点における面法線である。ローカル座標系におけるｙ軸はローカル座標の原点を通り、右手座標系の定義に従ってｚ方向に対し反時計方向に９０゜をなす図１５の紙面内の軸である。ローカル座標系のｘ軸はローカル座標の原点を通り、ｚ軸およびｙ軸に垂直な直線である。

第ｉ面のｙｚ面内でのチルト角θｘｉ（°）は、ローカル座標系のｚ軸が第ｉ−１面から伸びる基準軸に対してｙｚ面内で成す鋭角である（反時計回り方向を正）。また、第ｉ面のｘｚ面内でのチルト角θｙｉ（°）は、ｚ軸がｉ−１面から伸びる基準軸に対してｘｚ面内で成す鋭角である（反時計回り方向を正）。図１５の各軸の矢印の方向は、各軸の正の方向を表している。

次に、本発明の光学装置に関する各実施例について説明する。

［実施例１］
図１は、本実施例における光学装置としての撮像装置１００の構成を示す概略図である。図２は、撮像装置１００の有する結像光学系の断面図である。

本実施例の撮像装置１００は第１の結像光学系Ｌ１と、第２の結像光学系Ｌ２と、各結像光学系を保持する部材を有する。

本実施例の撮像装置１００は、撮影に際して第１の結像光学系Ｌ１と、第２の結像光学系Ｌ２を切り替えて使用することができる。そして、本実施例の撮像装置１００は、撮像装置１００の姿勢に応じて第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２のうちで使用する結像光学系を切り替えるように構成されている。

従来のデジタルカメラでは、光学系の光学特性の切り替えに際して種々の操作部材（ズームリング、レバー、ボタン、ダイヤル等）の操作を要していた。近年のデジタルカメラの高機能化に伴いユーザインターフェースの種類は増加する傾向にあり、上述した操作が複雑なものとなっている場合があった。

これに対して本実施例では撮像装置の姿勢によって結像光学系の切り替えを行うため、簡素な操作で結像光学系の切り替えを行うことができる。例えば、撮像装置１００における第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２の配置関係と、結像光学系の切り替えの際の姿勢を関連させることで、より直観的な動作で結像光学系の切り替えを行うことができるようになる。

図１（ａ）は、第２の結像光学系Ｌ２が使用される状態の撮像装置１００をＺ軸に平行な方向から見た図である。図１（ｂ）は、第１の結像光学系Ｌ１が使用される状態の撮像装置１００をＺ軸に平行な方向から見た図である。図１（ｃ）は図１（ａ）に対応する撮像装置１００の斜視図であり、図１（ｄ）は図１（ｂ）に対応する撮像装置１００の斜視図である。図１の各図には、それぞれの状況に対応した絶対座標系の軸と重力の作用する方向を示している。

本実施例において、第２の結像光学系Ｌ２を保持する部材は第１の結像光学系Ｌ１を保持する部材に対して移動可能に構成されている。これによって、第２の結像光学系Ｌ２は図１（ａ）に点線で示して第１の結像光学系Ｌ１の外側である第１の位置と、図１（ａ）に実線で示して第１の結像光学系Ｌ１の内部である第２の位置の間で移動することができる。第１の結像光学系Ｌ１を使用する際には、第２の結像光学系Ｌ２は第１の位置に配置され、第２の結像光学系Ｌ２を使用する際には、第２の結像光学系Ｌ２は第２の位置に配置される。

図１において、ＳＰ１は第１の結像光学系Ｌ１によって結像される光が入射する開口部であり、ＳＰ２は第２の結像光学系Ｌ２によって結像される光が入射する開口部である。ＳＰ１およびＳＰ２はそれぞれの結像光学系の絞りとしても機能する。また、ＩＭＧは像面である。像面ＩＭＧは各結像光学系における最終面に相当する。結像光学系の光路の途中にあるような後述する中間結像面とは異なる。本実施例では像面ＩＭＧにはＣＣＤやＣＭＯＳセンサなど撮像素子の受光面が配置される。撮像素子は使用される結像光学系に依らず共用される。

なお、本実施例では第２の結像光学系Ｌ２を第１の結像光学系Ｌ１に対して移動させることによって第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２と撮像素子の相対的な位置関係を変化させる例について説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２を固定し、それぞれに対して撮像素子を設け、撮像装置１００の姿勢に応じて撮影に用いる結像光学系を決定するようにしても良い。このような構成で結像光学系の切り替えを行う場合にも本発明の効果を得ることができる。

なお、本実施例では光学装置としての撮像装置１００が撮像素子を有している場合について示しているが、撮像素子は光学装置と別体であっても良い。

図１（ａ）、（ｃ）に示すように、第２の結像光学系Ｌ２が使用される際には、第１の結像光学系Ｌ１の内部に結像光学系Ｌ２が収納されるように第２の結像光学系Ｌ２が配置される。図１（ａ）において点線で示した矢印は、第２の結像光学系Ｌ２が第１の配置から第２の配置に移動する際の移動方向を示している。

第２の結像光学系Ｌ２が第２の位置に配置されている場合、開口部ＳＰ１を通った光は第２の結像光学系Ｌ２に遮られるため、第１の結像光学系Ｌ１による像は像面ＩＭＧに形成されない。すなわち、第１の結像光学系Ｌ１の光路は第２の結像光学系Ｌ２によって無効化される。開口部ＳＰ１を通った光の一部は開口部ＳＰ２に入射し、像面ＩＭＧには第２の結像光学系Ｌ２による像が形成されることになる。

また、図１（ｂ）、（ｄ）に示すように、第１の結像光学系Ｌ１が使用される際には、第１の結像光学系Ｌ１の内部から第２の結像光学系Ｌ２が退避することで、第１の結像光学系Ｌ１の光路が有効化される。図１（ｂ）、（ｄ）に点線で示した矢印は、第２の結像光学系Ｌ２が第２の配置から第１の配置に移動する際の移動方向を示している。

このとき、第１の結像光学系Ｌ１の光路は有効化されている（第１の結像光学系Ｌ１に光が入射するようになっている）ため、像面ＩＭＧには第１の結像光学系Ｌ１による像が結像される。

図１（ａ）に示す状態と、図１（ｂ）に示す状態では、ｘ軸方向と重力方向の関係が逆転している。すなわち、撮像装置１００の姿勢は図１（ａ）に示す状態と図１（ｂ）に示す状態とで異なる。撮像装置１００を図１（ａ）に示す姿勢から図１（ｂ）に示す姿勢に変化させることで、使用する結像光学系が変化する。

本実施例において撮像装置１００の姿勢に応じた第２の結像光学系Ｌ２の移動機構は特に限定されない。すなわち、第２の結像光学系Ｌ２は重力によって第１の位置と第２の位置の間で移動させても良いし、不図示のモータなどの駆動手段によって第１の位置と第２の位置の間で移動させても良い。駆動手段を設ける場合、さらにジャイロセンサ等の撮像装置１００の姿勢の変化を検知可能な検知手段を設け、検知手段の検知結果に応じて必要な方向に第２の結像光学系Ｌ２を駆動させればよい。以下では、撮像装置１００が検知手段と駆動手段を有する例について述べる。

次に、本実施例の撮像装置１００における第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２について述べる。

図２（ａ）は本実施例における第１の結像光学系Ｌ１の断面図である。図２（ｂ）は本実施例における第２の結像光学系Ｌ２の断面図である。図２（ｃ）は本実施例の撮像装置１００において、第１の結像光学系Ｌ１の内部に第２の結像光学系Ｌ２が挿入された状態（図１（ａ），（ｃ）に示す状態）の断面図である。

本実施例において、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２は共に５面の自由曲面形状の反射面を有するＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系である。本実施例において各結像光学系における光学面間は空気によって満たされている。各反射面は、金属、ガラス、プラスチックなどで構成されるミラーである。反射面は銀やアルミなど可視光領域や赤外光領域などで反射率の高い材料を基板に蒸着して形成することができる。

第１の結像光学系Ｌ１によって結像される光線が通る領域は第２の結像光学系Ｌ２によって結像される光線が通る領域よりも大きい。このため、第１の結像光学系Ｌ１の内側には第２の結像光学系Ｌ２を収納することのできる空間が存在する。

図２（ａ）に示すように、第１の結像光学系Ｌ１の第１面Ｒ１０に入射した光は、第２面Ｒ１１から第６面Ｒ１５で収斂または発散しながら順に反射され、像面ＩＭＧで結像する。第１面Ｒ１０は図１における開口部（開口絞り）ＳＰ１に相当する。また、第１面Ｒ１０は第１の結像光学系Ｌ１の入射瞳に相当する。開口部（開口絞り）ＳＰ１の開口径は可変としても良い。また、図２（ａ）に示したＭ１は第１の結像光学系Ｌ１における中間結像面を示している。

図２（ｂ）に示すように、第２の結像光学系Ｌ２の第１面Ｒ２０に入射した光は、第２面Ｒ２１から第６面Ｒ２５で収斂または発散しながら順に反射され、像面ＩＭＧで結像する。第１面Ｒ２０は図１における開口部（開口絞り）ＳＰ２に相当する。また、第１面Ｒ２０は第２の結像光学系Ｌ２の入射瞳に相当する。開口部（開口絞り）ＳＰ２の開口径は、開口部ＳＰ１と同様に、可変としても良い。また、図２（ｂ）に示したＭ２は第２の結像光学系Ｌ２における中間結像面を示している。

第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２のより詳しい形状等は、後の数値実施例１において説明する。

図２（ｃ）は、第２の結像光学系Ｌ２を第１の結像光学系Ｌ１の内部に挿入した際の断面図である。このとき本実施例では、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２の第１面Ｒ１０（開口部ＳＰ１）およびＲ２０（開口部ＳＰ２）の中心のＸＹ座標が一致するように配置される。また、本実施例では、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２はそれぞれの像面が像面ＩＭＧに一致するように配置される。

図２（ｃ）に示す配置において、第１の結像光学系Ｌ１の光路は第２の結像光学系Ｌ２によって遮られている。このため第１の結像光学系Ｌ１の第１面Ｒ１０（開口部ＳＰ１）に入射した光は第１の結像光学系Ｌ１の第２面Ｒ１１から第６面Ｒ１５には到達しない。第１の結像光学系Ｌ１の第１面Ｒ１０（開口部ＳＰ１）に入射した光の一部は、第２の結像光学系Ｌ２の第１面Ｒ２０（開口部ＳＰ２）に入射し、その後第２面Ｒ２１から第６面Ｒ２５にて反射され、像面ＩＭＧに到達する。すなわち、像面ＩＭＧには第２の結像光学系Ｌ２による像が形成されることになる。

このように、第２の結像光学系Ｌ２を第１の結像光学系Ｌ１の内部の空間から退避させた状態（図２（ａ））では、像面ＩＭＧには第１の結像光学系Ｌ１による像が形成される。すなわち、この場合第１の結像光学系が使用される状態となる。一方、第２の結像光学系Ｌ２が第１の結像光学系Ｌ１の内部の空間に挿入された状態（図２（ｃ））では、像面ＩＭＧには第２の結像光学系Ｌ２による像が形成される。すなわち第２の結像光学系Ｌ２が使用される状態となる。

次に、本実施例における第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２の光学特性について述べる。

図３に、本実施例の結像光学系のディストーションを示す。図３（ａ）は第１の結像光学系Ｌ１におけるディストーション、図３（ｂ）は第２の結像光学系Ｌ２におけるディストーションを表している。図３において、横軸はＸ軸方向の像面ＩＭＧ上での座標値（Ｘ画角（ＸＦＯＶ）に相当）、縦軸はＹ軸方向の像面上での座標値（Ｙ画角（ＹＦＯＶ）に相当）である。また、ディストーションの無い理想格子（ＰａｒａｘｉａｌＦＯＶ）と実際の光線追跡結果の格子（ＡｃｔｕａｌＦＯＶ）を重ねて描いている。ディストーションの大きな光学系ではＡｃｔｕａｌＦＯＶとＰａｒａｘｉａｌＦＯＶの乖離が大きくなるが、本実施例の第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２のディストーションは図３に示すように極めて小さい。

図４に本実施例の結像光学系の横収差図を示す。図４（ａ）は第１の結像光学系Ｌ１の横収差図、図４（ｂ）は第２の結像光学系Ｌ２の横収差図である。図４（ａ），（ｂ）に示す横収差図は、図１６（ａ）に示す撮像素子上の位置１から５に対して示している。図４に示す各横収差図において、横軸は瞳面上でのＸ軸或いはＹ軸、縦軸は像面上での収差量である。評価光線の波長はｄ線である。ωは半画角である。収差図では、後述する数値実施例１に示す結像光学系において、横収差±０．００２５ｍｍのスケールで示されている。ＹＺ断面において、第１の結像光学系Ｌ１の焦点距離は７１．６５ｍｍ、Ｆナンバーは８．０である。また、ＹＺ断面において、第２の結像光学系Ｌ２の焦点距離は１７．９１ｍｍ、Ｆナンバーは８．０である。

次に本実施例における撮像装置のブロック図について述べる。

次に、図５を参照して、本実施例における撮像装置１００の各機能について説明する。図５は、撮影装置（デジタルスチルカメラ）１００の機能ブロック図である。

図５において、１０１はＣＰＵ（中央演算処理装置）などの制御部である。制御部１０１は、撮像装置１００の各部の動作を制御する。

１０５は、第１の結像光学系Ｌ１や第２の結像光学系Ｌ２を含む結像光学系部である。

姿勢検知部１２０は、ジャイロセンサ等を有し、撮像装置１００の姿勢の変化を検知する。例えば姿勢検知部１２０は撮像装置１００の姿勢に応じた信号を出力する。

制御部１０１は姿勢検知部１２０の出力信号に応じて結像光学系を切り替えるか否か判定し、判定結果に応じて光学系駆動部１３１に光学系の駆動命令を送信する。制御部１０１からの命令に応じて、光学系駆動部１３１は、結像光学系部１０５に含まれる結像光学系を駆動することにより使用される結像光学系を切り替える。

切り替えロック部１２２は、結像光学系の切り替えをロックする。例えば切り替えロック部１２２は押下可能なボタンで構成され、切り替えロック部１２２の操作状況は制御部１０１によって監視される。ユーザによって切り替えロック部が押下されている間は、姿勢検知部１２０によって姿勢の変化が検知されたとしても制御部１０１は使用する結像光学系の切り替えを行わないようにする。ユーザによって切り替えロック部が押下されていない間に姿勢検知部１２０によって姿勢の変化が検知された場合には、制御部１０１は使用する結像光学系の切り替えを行う。

撮像素子（撮像手段）１０６は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを備え、結像光学系部１０５により形成された被写体の像（光学像）を光電変換して画像データを出力する。各実施形態において、撮像素子１０６は、例えば有効画素数約１０００万画素（横３８８８×縦２５９２画素、アスペクト比３：２）を有するＣＭＯＳセンサである。

撮像素子制御部１０７は、撮像素子１０６に接続されている。そして撮像素子制御部１０７は、撮像素子１０６に転送クロック信号やシャッター信号を供給するためのタイミングジェネレータ、撮像素子１０６からの出力信号のノイズ除去、ゲイン処理を行うための回路を有する。また撮像素子制御部１０７は、アナログ信号を例えば１０ビットデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路を有する。１０ビットデジタル信号は、画像情報を取得するための量子化ビット数に対応する。ビット数は、撮像素子１０６の仕様などで種々変更可能である。また撮像素子制御部１０７は、表示部１１０における表示および動画撮影を行うため、制御部１０１からの解像度変換指示に従って、画素間引き処理を行うための回路を有する。

画像処理部１０８は、撮像素子制御部１０７に接続されている。画像処理部１０８は、撮像素子制御部１０７から出力された１０ビットデジタル信号をガンマ変換や色空間変換、および、ホワイトバランス、ＡＥ、フラッシュ補正等の画像処理を行う。そして画像処理部１０８は、ＹＵＶ（４：２：２）フォーマットの８ビットデジタル信号出力を行う。表示制御部１１１は、画像処理部１０８から転送されたＹＵＶデジタル画像データ、または、データ格納手段１０４の画像ファイルに対して、ＪＰＥＧの解凍を行ったＹＵＶデジタル画像データを受け取る。そして表示制御部１１１は、受け取った画像データをＲＧＢデジタル信号へ変換した後、表示部１１０へ出力する処理を行う。

表示部１１０は、例えばいわゆる電子ビューファインダ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＶｉｅｗＦｉｎｄｅｒ：ＥＶＦ）や撮像装置１００の外装背面部に設けられたいわゆるライブビューモニタと呼ばれるものである。前記表示部１１０が前記ＥＶＦの場合は、不図示の接眼レンズ群を介して表示手段１１８に表示された画像を観察可能に構成されている。この時表示手段１１８は、例えば小型のＴＦＴ方式のディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどである。一方、前記ライブビューモニタの場合は、ユーザは表示手段１１８に表示された画像を直接観察することができる。この時表示手段１１８は、例えばＴＦＴ方式のディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどである。

焦点制御部１１９は、例えば、取得した画像のコントラスト情報に基づくコントラストＡＦ（山登りＡＦ）により、撮像画面の複数の領域についての焦点検出を行うことが可能である。なおＡＦ方法はコントラストＡＦに限定されるものではなく、位相差ＡＦでもよい。焦点制御部１１９は、前記コントラストＡＦや位相差ＡＦなどの焦点検出方法を用いて焦点位置を検出する。そして制御部１０１は、現在位置からどの程度結像光学系部１０５の光学素子（レンズや反射面）や撮像素子１０６を基準軸に沿った方向に移動させれば焦点が合うかを算出する。または現在の光学素子の位置または撮像素子の位置で焦点が合ったか否かを判定する。そして、焦点制御部１１９は算出された駆動量に基づいて結像光学系部１０５の光学素子や撮像素子１０６を基準軸方向に駆動させる。

また制御部１０１は、撮像素子１０６から取得した画像情報により被写体像を複数の領域に分割し、各々の分割領域の輝度や色を検出することが可能である。また制御部１０１は、検出した輝度や色情報に基づいて、測光制御部１３２を用いてシャッタースピードや絞り値などの露出条件を設定することができる。また制御部１０１は、検出した輝度や色情報に基づいて、顔認識、および色認識から被写体が人物であるか否かの判定を行うこともできる。

更に制御部１０１は、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１０２およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１０３のそれぞれに接続されている。また制御部１０１は、データ格納手段１０４、データ通信手段１０９、画像処理部１０８、表示制御部１１１、レリーズＳＷ１１４のそれぞれに接続されている。また制御部１０１はＤＣ／ＤＣコンバータ１１７に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７には、電池１１６から電源が供給されている。前記電池１１６は、リチャージャブルの２次電池または乾電池である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７は、前記電池１１６からの電源供給を受け、昇圧、レギュレーションを行う。このような構成により、複数の電源を作り出し、制御部１０１など、撮像装置１００の各部に必要な電圧の電源を供給することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７は、制御部１０１からの制御信号により、各々の電圧供給の開始、停止を制御することが可能である。ただし電源が供給されればよいため、電池１１６である必要は無く、他の電源装置を用いても構わない。また電源が交流電源の場合はＡＣ／ＤＣコンバータを使用するなどしてＤＣに変換して使用しても良い。

制御部１０１は、ＲＯＭ１０２内の制御プログラムに基づいて各種制御を行う。これらの制御の中には、画像処理部１０８から出力された撮影画像（画像）信号を読み込み、ＲＡＭ１０３へ転送を行う処理がある。同様に、ＲＡＭ１０３より表示制御部１１１へデータを転送する処理、また、画像データをＪＰＥＧ圧縮し、ファイル形式でデータ格納手段１０４へ格納する処理がある。動画データの場合も、同様な処理を経て例えばＭＯＶ形式のファイルに圧縮され、データ格納手段１０４に格納される。また撮像装置１００は、撮像装置１００を遠隔制御するためのデータ通信手段１０９を有する。データ通信手段１０９は、スマートフォンなどに代表されるような不図示の外部機器と通信し、撮像装置１００で得られた画像を前記外部機器に表示させて確認しながら撮影を行うこともできる。なお、データ通信手段１０９と前記外部機器との間の通信は有線または無線で行われる。また制御部１０１は、撮像素子１０６、撮像素子制御部１０７、画像処理部１０８、および、表示制御部１１１などに対してデータ取り込み範囲やデジタル画像処理の変更を指示する。

更に制御部１０１は、レリーズＳＷ１１４の操作に伴う撮影動作の指示、撮像装置１００の各部への電源の供給を制御するための制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ１１７に対して出力するなど、様々な制御を行う。

ＲＡＭ１０３は、不図示の画像展開エリア、ワークエリア、ＶＲＡＭ、および、一時退避エリアなどを備えている。画像展開エリアは、画像処理部１０８から送信された撮影画像（ＹＵＶデジタル信号）やデータ格納手段１０４から読み出されたＪＰＥＧ圧縮画像データを一時的に格納するためのテンポラリバッファとして使用される。または、画像展開エリアは、画像圧縮処理や解凍処理のための画像専用ワークエリアとして使用される。ワークエリアは、各種プログラムのためのワークエリアである。ＶＲＡＭは、表示部へ表示する表示データを格納するＶＲＡＭとして使用される。また、一時退避エリアは、各種データを一時退避させるためのエリアである。データ格納手段１０４は、制御部１０１によりＪＰＥＧ圧縮された撮影画像データ、または、ＭＯＶ形式動画像データをファイル形式で格納するためのフラッシュメモリである。撮像素子１０６は、制御部１０１からの解像度変換指示に従って、水平方向および垂直方向の間引き画素データの出力が可能である。

レリーズＳＷ１１４は、撮影動作の開始を指示する操作部材である。レリーズＳＷ１１４は、操作部材としてのレリーズボタンの押下圧によって２段階のスイッチポジションを有する。１段目のポジション（ＳＷ１ＯＮ）の検出で、ホワイトバランスや測光などの撮像装置１００の設定のロック動作が行われる。２段目のポジション（ＳＷ２ＯＮ）の検出で、被写体画像信号の取り込み動作が行われる。被写体の光は結像光学系部１０５により集光される。シャッター１３３は、撮像素子１０６に入射する光量を制御する。撮像素子１０６は、結像光学系部１０５により形成された被写体像（光学像）を光電変換し、画像データを出力する。画像処理部１０８は、撮像素子１０６から出力された画像データに対して所定の画像処理を行い、撮影画像を生成する。撮影画像は、前述したデータ格納手段１０４に格納（記録）されるとともに、表示部１１０に表示される。シャッター１３３は、フォーカルプレーンシャッターや電子的に撮像素子１０６に取り込む光量を制御する電子シャッターでも構わない。

測光制御部１３２は、制御部１０１の指示に従って、撮像素子１０６を駆動制御し、被写体輝度信号を取り込み、制御部１０１にデータを送る。基本的な測光動作としては、撮像素子１０６の受光面の画素において発生した輝度信号は制御部１０１にて各々Ａ／Ｄ変換が行われ、各々８ビットのデジタル信号となる。測光制御部１３２は、このデジタル信号に対して、結像光学系部１０５の明るさを示す絞り値（Ｆ値：Ｆｎｏ．（実効Ｆｎｏ．））の補正を行う。もしくはセンサ出力信号のバラツキ補正（レベル・ゲインの調整）や結像光学系部１０５から送られてくる情報等から測光補正を行う。このような補正後、最終的な被写体輝度信号値を得ることができる。

制御部１０１は、これらの情報に基づいて、撮像装置１００の最適露出演算を行い、シャッタースピードや結像光学系部１０５の絞り値を最適に制御することで最適な露光を得ることができる。前述の通り、撮像素子１０６は、露出制御のみならず、撮像素子１０６が出力する多数の被写界輝度信号や色信号に基づいて、制御部１０１の演算処理により被写体検出、および撮影シーンの判定が可能である。各実施形態において、結像光学系部１０５、撮像素子１０６、撮像素子制御部１０７、焦点制御部１１９、レリーズＳＷ１１４、シャッター１３３、および、測光制御部１３２により撮像部が構成される。前述のように、撮像部は、被写体の像を光電変換して画像データを出力する。

次に、本実施例の撮像装置１００における好ましい構成について述べる。

第１の結像光学系Ｌ１の画角と第２の結像光学系Ｌ２の画角は互いに異なることが好ましい。これによって、上述した結像光学系の切り替えによって撮影される画角を切り替えることが可能となる。

画角を切り替えることのできるレンズとして、光学系に含まれるレンズを光軸方向に移動させるズームレンズが知られているが、複数のレンズを異なる軌跡で動かす必要があるために複雑な機構が必要であった。また、レンズを移動軌跡に沿って移動させる必要があるため、瞬時に画角を切り替えることはできなかった。

また、光路に対して挿抜可能なエクステンダを内蔵したレンズ装置では瞬間的な画角の切り替えが可能であるが、エクステンダの挿入後の結像性能はマスターレンズの結像性能に依存するため、結像性能を維持しつつ画角を大幅に変えることは困難であった。

一方、本実施例の撮像装置１００において第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２の画角を異ならせることで、簡易な機構で瞬時に画角を切り替えることが可能となる。また、本実施例の撮像装置１００では結像光学系自体を切り替えることで画角を変化させるため、それぞれの結像光学系を個別に設計でき、高い結像性能を得つつ画角を切り替えることが可能となる。

また、撮像装置１００は、撮像装置１００の姿勢に応じて、第１の結像光学系Ｌ１と、第２の結像光学系Ｌ２と、撮像素子１０６の相対的な位置関係が変化することで使用する結像光学系を切り替えるように構成されていることが好ましい。本実施例では第２の結像光学系Ｌ２が第１の結像光学系Ｌ１および撮像素子１０６に対して移動する構成について例示しているが、本発明はこれに限定されない。第１の結像光学系Ｌ１と、第２の結像光学系Ｌ２と、撮像素子１０６の少なくとも１つが移動することによって撮像素子１０６上に像を形成する結像光学系が切り替われば良い。

これによって、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２のそれぞれに対して撮像素子を設ける必要がなくなるため、撮像装置１００をより小型に構成することが可能となる。

なお、第１の結像光学系Ｌ１と、第２の結像光学系Ｌ２と、撮像素子１０６の相対的な位置関係を変化させるため第２の結像光学系Ｌ２を移動させる場合、必ずしも第２の結像光学系Ｌ２を一体的に移動させる必要はない。例えば、第２の結像光学系Ｌ２内の光学素子のそれぞれを別々に移動させることによって第１の結像光学系Ｌ１および撮像素子１０６との相対的な位置関係を変化させても良い。

相対的な位置関係の変化のための第１の結像光学系Ｌ１、第２の結像光学系Ｌ２、撮像素子１０６のいずれかの移動方向は重力方向の成分を含むことが好ましい。これによって、結像光学系を切り替えるための駆動部１３１による駆動力を小さくすることができる。あるいは、駆動部１３１を設けずとも重力のみで結像光学系の切り替えが可能となる。

なお、より好ましくは第１の結像光学系Ｌ１に対して第２の結像光学系Ｌ２を挿抜することで使用される結像光学系の切り替えを行うと良い。すなわち、第１の結像光学系Ｌ１を使用する際には第２の結像光学系Ｌ２を第１の結像光学系Ｌ１の内部から退避させ、第２の結像光学系Ｌ２を使用する際には第２の結像光学系Ｌ２を第１の結像光学系Ｌ１の内部に挿入するようにすることが好ましい。この際、本実施例では第２の結像光学系を移動させることによって第１の結像光学系Ｌ１に対して挿抜しているが、第１の結像光学系Ｌ１を移動させることによって挿抜しても良い。

これにより、第２の結像光学系Ｌ２を使用する際には第２の結像光学系Ｌ２が第１の結像光学系Ｌ１の内部（第１の結像光学系Ｌ１によって結像される光線が通る空間内）に収納されるように配置されるため、筐体内のスペースを有効に活用することができる。

また、第１の結像光学系Ｌ１が使用される撮像装置１００の姿勢を第１の姿勢としたとき、第１の姿勢を重力方向に反転させた第２の姿勢において第２の結像光学系Ｌ２が使用されることが好ましい。第２の姿勢とは、第１の姿勢において重力方向に対して上側を向いていた面が重力方向に対して下側を向いている姿勢を言う。

本実施例では、２つの結像光学系の切り替えに際して、一方の結像光学系が一方の結像光学系の内部に対して挿抜されるように移動させている。このように結像光学系の移動を伴って使用する結像光学系の切り替えを行う場合、挿入時と抜去時の結像光学系の移動方向は１８０°異なることになる。したがって、第１の結像光学系Ｌ１が使用される際の姿勢と第２の結像光学系Ｌ２が使用される際の姿勢を反転関係とすることで、結像光学系を切り替えるための駆動部１３１による駆動力を小さくすることができる。あるいは、駆動部１３１を設けずとも重力のみで結像光学系の切り替えが可能となる。

なおこの場合、第１の結像光学系Ｌ１から第２の結像光学系Ｌ２への切り替えは、撮像装置１００の姿勢が第１の姿勢から第２の姿勢になった時点で行われる必要はない。第１の姿勢から第２の姿勢へ変化する途中の姿勢で第１の結像光学系Ｌ１から第２の結像光学系Ｌ２への切り替えが行われても良い。

また、使用する結像光学系の切り替えに際して第１の結像光学系Ｌ１と、第２の結像光学系Ｌ２と、撮像素子１０６のいずれかを移動させて相対的な位置関係を変化させる場合、移動方向に駆動力を生じさせる駆動手段を有することが好ましい。駆動手段はモータなどを用いることができる。本実施例の撮像装置１００は駆動手段としての光学系駆動部１３１を有する。

これによって、より迅速に使用する結像光学系の切り替えを行うことができる。なお、駆動手段の制御は姿勢検知部１２０による姿勢検知結果を用いて行えばよい。

また、撮像装置１００の姿勢に応じた結像光学系の切り替えの禁止または許可を設定するための設定手段を有することが好ましい。すなわち、撮像装置１００は設定手段によって結像光学系の切り替えが許可されている時（禁止されていない時）のみ、撮像装置１００の姿勢に応じた結像光学系の切り替えを行うことが好ましい。本実施例の撮像装置１００は、設定手段としても切り替えロック手段１２２を有している。

これによって、ユーザの意図しないタイミングで結像光学系が切り替わってしまうことを防ぐことができる。

なお、設定手段としては結像光学系の切り替えの禁止または許可を設定できれば特に限定されない。例えば、上述したように制御部１０１が結像光学系の切り替え指示を出させないようにするためのものであっても良い。また、結像光学系の移動を機械的に制限（規制）するような構成であっても良い。

また、画像を撮影した際の撮像装置１００の姿勢に関する情報を用いて画像の向きを補正する補正手段を有することが好ましい。本実施例の撮像装置１００は、補正手段としての画像処理部１０８を有する。

上述のように、本実施例の撮像装置１００は姿勢に応じて使用する結像光学系を切り替える。このため、撮像装置１００を用いて撮影された画像は撮像装置１００の姿勢に依って異なってしまうことが考えられる。これに対して、撮影時の撮像装置１００の姿勢がわかれば、撮影された画像が適切な向きとなるように補正することができる。これによって、表示手段１１８に適切な向きの画像を表示させることができる。また、データ格納手段１０４に適切な向きの画像を保存（記録）することができる。「適切な向き」とは例えば被写体空間における重力方向を画像の上下方向に一致させた向きであるが、他の向きであっても良い。

本実施例では、画像を撮影した際の撮像装置１００の姿勢に関する情報は姿勢検知部１２０を用いて検出可能である。

なお、補正手段は撮影時の撮像装置１００の姿勢に関する情報の代わりに画像の撮影に使用された結像光学系に関する情報を用いても良い。

また、画像を撮影した際の撮像装置１００の姿勢に関する情報または撮影に使用された結像光学系に関する情報を画像と共に記録するようにしても良い。これによって撮影後に画像の向きを補正することができる。

また、第１の結像光学系Ｌ１は複数の反射面を含んで構成され、各反射面間は気体（空気）で満たされていることが好ましい。このような構成を中空ミラー構成と呼ぶ。

中空ミラー構成では色収差がほとんど発生しないため、第１の結像光学系Ｌ１の結像性能を高めつつ、第１の結像光学系Ｌ１の内部に第２の結像光学系Ｌ２が挿入され得るスペースを確保することができる。

より好ましくは、第１の結像光学系Ｌ１は反射面のみで構成されていると良い。なお、光学的パワーを有する屈折面を有していなければ、光の結像に寄与しない絞り面やカバーガラスが設けられていたとしても反射面のみで構成されているとする。これによって、第２の結像光学系を収納するための十分なスペースを確保しやすくなる。また、第１の結像光学系Ｌ１を軽量に構成することができるため、撮像装置１００を軽量化することができる。

また、第１の結像光学系Ｌ１は少なくとも１面の自由曲面形状の反射面を備えることが好ましい。同様に、第２の結像光学系Ｌ２は少なくとも１面の自由曲面形状の反射面を備えることが好ましい。これによって、それぞれの結像光学系において反射面の偏心配置によって生じる収差を容易に補正することが可能となる。

また、第１の結像光学系Ｌ１の入射瞳位置は最も物体側の反射面よりも物体側であることが好ましい。本実施例の第１の結像光学系Ｌ１では、開口絞りとして機能する開口部ＳＰ１が入射瞳に相当する。これによって、第１の結像光学系Ｌ１における各反射面の過度な大型化を防ぐことができる。また各反射面への入射光と反射光が同じ空間を通ることが可能となるため、小型化が容易となる。なお、入射瞳位置は必ずしも開口部ＳＰ１と一致していなくとも良い。

また、撮像素子１０６を可動としても良い。例えば、撮像素子１０６を基準軸方向に可動とし、撮像素子１０６を移動させることでフォーカシングを行っても良い。この場合、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２でフォーカス機構を共通化することができる。また、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２の像面の位置が基準軸方向に異なるような場合に、結像光学系の切り替えに応じて撮像素子を移動させるようにしても良い。

さらに、撮像素子１０６をｘｚ平面内で可動とし、撮像素子１０６を移動させることで手振れ補正（像ぶれ補正）を行っても良い。この場合、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２で防振機構を共通化することができる。

また、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２のうちの少なくとも一方は、像面ＩＭＧとは別の位置で光路中に実像を結像する中間結像面を少なくとも１つ有することが好ましい。

結像光学系内に中間結像面を設けることで、光学系内における光束の過度な広がりを抑制できる。これにより結像光学系の形状や画角の制御が容易となり、過度な大型化を伴わずに所望の特性を備える結像光学系を構成することが可能となる。

また、開口部ＳＰ１やＳＰ２、像面ＩＭＧ付近の位置に、撮像に必要な波長の光が透過する透過率特性を有したカバーガラスやレンズ等の光学素子を付加しても良い。こうすることで、第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２内や撮像素子にごみや埃が付着することを防ぐことができる。

さらに、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２に共通な光学系を付加できるように構成しても良い。たとえば、開口部ＳＰ１よりも物体側に接写撮影を可能にするクローズアップレンズを装着したり、像面ＩＭＧ付近に倍率を変更するためのエクステンダを挿抜できる構成にしても良い。

［実施例２］
次に実施例２について述べる。本実施例の撮像装置は実施例１と同様に、第１の結像光学系と、第２の結像光学系と、各結像光学系を保持する部材を有する。本実施例の撮像装置は、使用する結像光学系の切り替え機構が実施例１と異なる。また、第１の結像光学系および第２の結像光学系の画角の大小関係が実施例１と異なる。

図６（ａ）は、第２の結像光学系Ｌ２が使用される状態の本実施例の撮像装置１００をＺ軸に平行な方向から見た図である。図６（ｂ）は、第１の結像光学系Ｌ１が使用される状態の本実施例の撮像装置１００をＺ軸に平行な方向から見た図である。図６（ｃ）は図６（ａ）に対応する撮像装置１００の斜視図であり、図６（ｄ）は図６（ｂ）に対応する撮像装置１００の斜視図である。図６の各図には、それぞれの状況に対応した絶対座標系の軸と重力の作用する方向を示している。

図６に示すように、本実施例の撮像装置１００では、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２は軸Ｐによって回動可能に結合されている。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に点線で示した矢印は、第２の結像光学系Ｌ２の回動方向を示している。実施例１では結像光学系の切り替えに際して第２の結像光学系を平行移動させていたのに対して、本実施例の撮像装置１００では軸Ｐを中心に回動させる機構となっている。第２の結像光学系Ｌ２の回動は不図示の駆動手段によって駆動されて行われても良い。

本実施例において、第１の結像光学系Ｌ１は５面の自由曲面形状の反射面を有するＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系である。また、本実施例において第２の結像光学系Ｌ２は５面の自由曲面形状の反射面を有するＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系である。

図７（ａ）は本実施例における第１の結像光学系Ｌ１の断面図である。図７（ｂ）は本実施例における第２の結像光学系Ｌ２の断面図である。図７（ｃ）は本実施例における第１の結像光学系Ｌ１に第２の結像光学系Ｌ２が挿入された状態の断面図である。

図７（ａ）に示すように、第１の結像光学系Ｌ１の第１面Ｒ３０に入射した光は、第２面Ｒ３１から第６面Ｒ３５で収斂または発散しながら順に反射され、像面ＩＭＧで結像する。第１面Ｒ３０は第１の結像光学系Ｌ１の入射瞳であり、図６における開口部（開口絞り）ＳＰ１に相当する。また、図７（ａ）に示したＭ３は第１の結像光学系Ｌ１における中間結像面を示している。

図７（ｂ）に示すように、第２の結像光学系Ｌ２において、第１面Ｒ４０に入射した光は、第２面Ｒ４１から第６面Ｒ４５で収斂または発散しながら順に反射され、像面ＩＭＧで結像する。第１面Ｒ４０は第２の結像光学系Ｌ２の入射瞳であり、図６における開口部（開口絞り）ＳＰ２に相当する。また、図７（ｂ）に示したＭ４は第２の結像光学系Ｌ２における中間結像面を示している。

本実施例における第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２のより詳しい形状等は、後の数値実施例２において説明する。

図７（ｃ）は、本実施例の第２の結像光学系Ｌ２を第１の結像光学系Ｌ１の内部に挿入した際の断面図である。本実施例においても、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２は、第１面Ｒ３０（開口部ＳＰ１）の中心とＲ４０（開口部ＳＰ２）の中心のＸＹ座標が一致するように配置される。また、第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２はそれぞれの像面が像面ＩＭＧに一致するように配置される。

なお本実施例では、前述のように第１の結像光学系Ｌ１の第１面Ｒ３０（開口部ＳＰ１）の径は第２の結像光学系Ｌ２の第１面Ｒ４０（開口部ＳＰ２）の径よりも小さい。ゆえに、第１の結像光学系Ｌ１における開口部ＳＰ１の径を可変に構成しておき、図７（ｃ）のように第２の結像光学系Ｌ２が第１の結像光学系Ｌ１の内部に挿入される際に開口部ＳＰ１の径を広げるようにすることが好ましい。あるいは、開口部ＳＰ１よりも開口径の大きい他の開口部を設け、第２の結像光学系Ｌ２が第１の結像光学系Ｌ１の内部に挿入される際に開口部ＳＰ１が他の開口部に切り替わるように構成しても良い。これによって、第２の結像光学系Ｌ２で結像される光線が第１の結像光学系Ｌ１によってけられることがなくなる。

図８に、本実施例の結像光学系のディストーションを示す。図８（ａ）は第１の結像光学系Ｌ１におけるディストーション、図８（ｂ）は第２の結像光学系Ｌ２におけるディストーションを表している。本実施例の第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２のディストーションは、図８に示すように極めて小さい。

図９に、本実施例の結像光学系の横収差図を示す。図９（ａ）は第１の結像光学系Ｌ１の横収差図、図９（ｂ）は第２の結像光学系Ｌ２の横収差図である。図９（ａ）、（ｂ）に示す横収差図は図１６（ａ）に示す撮像素子上の位置１から５に対して示している。

ＹＺ断面において、本実施例の第１の結像光学系Ｌ１の焦点距離は１７．９１ｍｍ、Ｆナンバーは５．９７である。また、ＹＺ断面において、第２の結像光学系Ｌ２の焦点距離は７１．６５ｍｍ、Ｆナンバーは８．０である。

なお、本実施例では第１の結像光学系Ｌ１に対して第２の結像光学系Ｌ２を回動させる構成について述べた。図６には回動角度が約９０°である例について示しているが、回動角度は９０°でなくとも良い。

図１０は本実施例における回動機構の変形例を示す図である。

図１０（ａ）は本変形例において第２の結像光学系Ｌ２が使用される状態を示した図であり、図１０（ｂ）は本変形例において第１の結像光学系Ｌ１が使用される状態を示した図である。図１０（ｂ）は、第１の結像光学系Ｌ１から第２の結像光学系Ｌ２を退避させた状態において、第２の結像光学系Ｌ２の重力による回動が不図示の規制部によって規制されている状態を示している。このため、第２の結像光学系Ｌ２の回動角度は９０°よりも小さくなっている。

第２の結像光学系Ｌ２の回動角度を９０°未満とすることで、第２の結像光学系Ｌ２を第１の結像光学系Ｌ１の内部に挿入する際に、第２の結像光学系Ｌ２の自重によって回動を開始させ易くすることができる。

［実施例３］
次に、実施例３の撮像装置について述べる。本実施例の撮像装置は実施例１と同様に、第１の結像光学系と、第２の結像光学系と、各結像光学系を保持する部材を有する。本実施例では、結像光学系の切り替えに際して撮像素子が移動する点で実施例１，２と異なる。すなわち、本実施例において、結像光学系の切り替えに際して結像光学系の相対位置関係は変化しない。撮像素子が複数の結像光学系のそれぞれの像面位置に移動することによって、使用する結像光学系が切り替えられる。

図１１（ａ）は、第１の結像光学系Ｌ１が使用される状態の本実施例の撮像装置１００をＺ軸に平行な方向から見た図である。本実施例において、撮像素子１０６は、図１１（ａ）に点線で示す位置から点線で示す矢印の示す方向に移動可能に設けられている。図１１（ａ）の実線で示す撮像素子１０６の位置は、第１の結像光学系Ｌ１の像面位置に相当する。したがって、図１１（ａ）に示す状態において、開口部ＳＰ１から入射した光は、第１の結像光学系Ｌ１によって撮像素子１０６上に結像する。

図１１（ｂ）は、第２の結像光学系Ｌ２が使用される状態の本実施例の撮像装置１００をＺ軸に平行な方向から見た図である。撮像装置１００を図１１（ａ）に示す姿勢から図１１（ｂ）に示す姿勢となるように反転させると、撮像素子１０６は図１１（ｂ）に実線で示す位置に移動する。図１１（ｂ）の実線で示す撮像素子１０６の位置は、第２の結像光学系Ｌ２の像面位置に相当する。したがって、不図示の開口部ＳＰ２に入射した光は第２の結像光学系Ｌ１によって撮像素子１０６上に結像する。

このように、撮像装置１００の姿勢に応じて撮像素子１０６を移動させることによって、使用する結像光学系を切り替えても良い。このとき、撮像素子１０６の移動は重力のみによって行われても良いし、モータ等の駆動手段を設けても良い。

図１２は、本実施例における結像光学系の断面図である。

本実施例において、第１の結像光学系Ｌ１は４面の自由曲面形状の反射面を有するＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系である。また、本実施例において第２の結像光学系Ｌ２は４枚の球面レンズと１つの三角プリズムで構成されたＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系である。

図１２（ａ）は本実施例における第１の結像光学系Ｌ１の断面図である。図１２（ｂ）は本実施例における第２の結像光学系Ｌ２の断面図である。図１２（ｃ）は本実施例における第１の結像光学系Ｌ１と第２の結像光学系Ｌ２を重ね合わせて示した断面図である。

図１２（ａ）に示すように、第１の結像光学系Ｌ１の第１面Ｒ８０に入射した光は、第２面Ｒ８１から第５面Ｒ８４で収斂または発散しながら順に反射され、像面ＩＭＧで結像する。第１面Ｒ８０は第１の結像光学系Ｌ１の入射瞳であり、図１１における開口部（開口絞り）ＳＰ１に相当する。

また、第２の結像光学系Ｌ２は物体側から像側へ順に配置された、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、反射面を有する三角プリズム、両凸の正レンズ、像側に凸面を向けた負レンズで構成される。第２の結像光学系Ｌ２において最も物体側に配置された正レンズは開口絞りの役割も果たしており、入射瞳に相当する。屈折光学素子を含んで構成される本実施例の第２の結像光学系Ｌ２には、複数の自由曲面を有する反射光学系と比較して製造は容易であるというメリットがある。

本実施例における第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２のより詳しい形状等は、後の数値実施例３において説明する。

図１２（ｃ）は、本実施例の第２の結像光学系Ｌ２の第１面Ｒ９０のＸＹ座標と、第１の結像光学系Ｌ１の第１面Ｒ８０のＸＹ座標を一致させ、さらに像面位置を一致させて描いた断面図である。

図１３に、本実施例の結像光学系のディストーションを示す。図１３（ａ）は第１の結像光学系Ｌ１におけるディストーション、図１３（ｂ）は第２の結像光学系Ｌ２におけるディストーションを表している。本実施例の第１の結像光学系Ｌ１および第２の結像光学系Ｌ２のディストーションは、図１３に示すように極めて小さい。

図１４に、本実施例の結像光学系の横収差図を示す。図１４（ａ）は第１の結像光学系Ｌ１の横収差図、図１４（ｂ）は第２の結像光学系Ｌ２の横収差図である。図１４（ａ）に示す横収差図は図１６（ｂ）に示す撮像素子上の位置１から５に対して示している。図１４（ｂ）に示す横収差図は図１６（ｄ）に示すイメージサークル上の位置１から５に対して示している。

ＹＺ断面において、本実施例の第１の結像光学系Ｌ１の焦点距離は７１．６５ｍｍ、Ｆナンバーは８．０である。また、ＹＺ断面において、第２の結像光学系Ｌ２の焦点距離は１７．９１ｍｍ、Ｆナンバーは８．０である。

次に、上述した各実施例における結像光学系に対応した数値実施例を示す。各数値実施例は無限遠物体に合焦した状態である。面データは、数値実施例３の第２の結像光学系を除き、各面における基準軸上の点の絶対座標系における座標（ｍｍ）、面のチルト角（°）を示している。また、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面とのローカル座標の原点間の間隔を表すスカラー量である。

なお、数値実施例中の「軸上光束」とは、像面の中心に結像する光束である。すなわち、軸上光束は基準軸光線を含む。

数値実施例３の第２の結像光学系の面データにおいて、ｉを物体側からの面の順序として、ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄｉとνｄｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数を表している。ＢＦは空気換算値でのバックフォーカスである。Ｅ−Ｘは、１０^−Ｘを表す。

また、各実施例において球面形状はｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｘ、ｙを第ｉ面の各ローカル座標系での座標とした時、以下の式（１）で表す。

また、各実施形態において自由曲面形状は以下の式（２）で表す。

なお、式（２）はｘに関して偶数次の項のみであるため、式（２）により規定される自由曲面はｙｚ面を対称面とする面対称な形状となる。

［数値実施例１−第１の結像光学系］
画角は、Ｘ方向に±１．８６°、Ｙ方向に±２．４８°である。
焦点距離はＸ方向に７１．６５ｍｍ、Ｙ方向に７１．６５ｍｍである。
像面サイズはｘ方向に４．６５ｍｍ、ｙ方向に６．２０ｍｍである。
第１面Ｒ１０は円形であり、その直径は８．９６ｍｍである。
Ｘ軸方向のＦ値は8.00、Ｙ軸方向のＦ値は8.00である。

面データ
面番号 Xi Yi Zi Di θxi θyi
1(R10) 0.00 0.00 0.00 40.00 0.00 0.00
2(R11) 0.00 0.00 40.00 40.00 11.00 0.00 第１反射面
3(R12) 0.00 -14.98 2.91 36.00 -11.00 0.00 第２反射面
4(R13) 0.00 -14.98 38.91 45.00 -19.00 0.00 第３反射面
5(R14) 0.00 12.72 3.45 24.00 26.00 0.00 第４反射面
6(R15) 0.00 18.53 26.74 53.53 38.00 0.00 第５反射面
像面(IMG) 0.00 -35.00 26.74 0.00 0.00

自由曲面データ
第2面(R11) 第1反射面
C20 = -7.7219E-03 C02 = -4.2924E-03 C21 = 9.8995E-05
C03 = -7.7248E-06 C40 = -4.1351E-07 C22 = -1.0099E-06
C04 = 1.9032E-07 C41 = -1.3142E-10 C23 = 3.9926E-09
C05 = -3.0502E-09 C60 = 1.4870E-08 C42 = 5.9771E-10
C24 = -5.6596E-10 C06 = 7.5010E-11 C60 = 1.4516E-10
C43 = 1.8655E-10 C25 = 2.9739E-11 C07 = -1.2587E-11
C80 = -2.2747E-10 C62 = -1.6996E-11 C44 = -1.5602E-11
C26 = 2.6932E-12 C08 = -1.5064E-13

第3面(R12) 第2反射面
C20 = 6.7745E-03 C02 = -1.1708E-03 C21 = -2.3109E-04
C03 = 7.1582E-06 C40 = 1.8023E-06 C22 = -5.4476E-06
C04 = 1.3742E-06 C41 = -3.6639E-07 C23 = -6.2119E-08
C05 = -4.4260E-08 C60 = -4.5070E-07 C42 = -3.7793E-08
C24 = 1.3179E-08 C06 = -2.2325E-10 C60 = 2.8252E-07
C43 = -9.5435E-08 C25 = 3.4608E-09 C07 = -3.7969E-10
C80 = 5.1974E-08 C62 = 4.0008E-08 C44 = -1.6874E-08
C26 = 1.0054E-09 C08 = -7.9061E-11

第4面(R13) 第3反射面
C20 = -6.8875E-03 C02 = -4.9000E-03 C21 = -2.3094E-05
C03 = -3.5548E-05 C40 = 9.4480E-08 C22 = 4.8163E-07
C04 = 2.1256E-07 C41 = -2.5743E-08 C23 = -4.1325E-08
C05 = -5.4575E-09 C60 = -1.3763E-09 C42 = 4.1999E-10
C24 = 1.1998E-10 C06 = -1.2844E-10 C60 = 8.8422E-12
C43 = 2.1369E-10 C25 = -6.7900E-11 C07 = -2.2668E-11
C80 = 2.0387E-11 C62 = 3.4046E-12 C44 = -8.4044E-12
C26 = 2.2069E-11 C08 = 9.3176E-13

第5面(R14) 第4反射面
C20 = 9.6880E-04 C02 = 3.0495E-03 C21 = -1.0450E-04
C03 = -7.0174E-05 C40 = -1.0598E-06 C22 = -2.9722E-06
C04 = -3.1156E-06 C41 = -3.1277E-08 C23 = -1.4166E-07
C05 = -1.3498E-07 C60 = 2.4905E-08 C42 = -4.1160E-09
C24 = -7.1603E-09 C06 = -5.6986E-09 C60 = -8.2893E-11
C43 = 4.1124E-10 C25 = -6.5948E-11 C07 = -3.0828E-10
C80 = -4.1903E-10 C62 = 3.7535E-11 C44 = 7.5462E-11
C26 = 1.4310E-11 C08 = -1.7744E-11

第6面(R15) 第5反射面
C20 = -2.8637E-03 C02 = -3.7440E-03 C21 = 1.2838E-05
C03 = -4.3225E-05 C40 = -3.4750E-07 C22 = -2.6506E-06
C04 = -1.3963E-06 C41 = -1.2464E-08 C23 = -2.6233E-08
C05 = -2.4544E-08 C60 = 1.0694E-08 C42 = -3.7640E-09
C24 = -1.5270E-10 C06 = -1.0056E-09 C60 = 1.0694E-10
C43 = 6.8000E-10 C25 = 1.3447E-11 C07 = -1.2174E-10
C80 = -2.0423E-10 C62 = 8.4051E-11 C44 = 6.8613E-11
C26 = -4.1729E-11 C08 = -7.3438E-13

各反射面における軸上光束に対する焦点距離データ
（fixは第ｉ反射面のｘ方向の焦点距離、fiyは第i反射面のｙ方向の焦点距離である。以下の数値実施例においても同様。）
f1x = 32.982 mm f1y = 57.172 mm
f2x = 37.594 mm f2y = -209.606 mm
f3x = 38.389 mm f3y = 48.241 mm
f4x = 287.108 mm f4y = 73.684 mm
f5x = 110.786 mm f5y = 52.618 mm

［数値実施例１−第２の結像光学系］
画角は、Ｘ方向に±７．４０°、Ｙ方向に±９．８２°である。
焦点距離はＸ方向に１７．９１ｍｍ、Ｙ方向に１７．９１ｍｍである。
像面サイズはｘ方向に４．６５ｍｍ、ｙ方向に６．２０ｍｍである。
第１面Ｒ２０は円形であり、その直径は２．２４ｍｍである。
Ｘ軸方向のＦ値は8.00、Ｙ軸方向のＦ値は8.00である。

面データ
面番号 Xi Yi Zi Di θxi θyi
1(R20) 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 0.00
2(R21) 0.00 0.00 30.00 28.00 10.00 0.00 第１反射面
3(R22) 0.00 -9.58 3.69 25.00 -13.00 0.00 第２反射面
4(R23) 0.00 -12.19 28.55 32.00 -19.00 0.00 第３反射面
5(R24) 0.00 10.04 5.53 17.00 26.00 0.00 第４反射面
6(R25) 0.00 12.41 22.37 47.41 41.00 0.00 第５反射面
像面(IMG) 0.00 -35.00 22.37 0.00 0.00

自由曲面データ
第2面(R21) 第1反射面
C20 = -1.3006E-02 C02 = -1.1409E-02 C21 = -2.2986E-04
C03 = 1.2070E-05 C40 = -3.7621E-06 C22 = -1.0194E-05
C04 = 1.0296E-06 C41 = -2.6648E-07 C23 = 4.9447E-08
C05 = -2.9010E-08 C60 = -4.7813E-09 C42 = 1.1215E-08
C24 = 3.5840E-10 C06 = -4.5631E-09 C60 = 5.1317E-09
C43 = 2.2967E-09 C25 = -1.3047E-09 C07 = 2.7855E-10
C80 = 2.5363E-10 C62 = 6.5924E-10 C44 = -1.5322E-10
C26 = 7.2553E-11 C08 = 4.0316E-11

第3面(R22) 第2反射面
C20 = 2.9667E-03 C02 = 1.4595E-03 C21 = 1.5246E-03
C03 = -1.0807E-04 C40 = -6.9320E-06 C22 = -6.8515E-05
C04 = -2.7921E-06 C41 = 1.3563E-06 C23 = 3.1874E-06
C05 = 8.8318E-08 C60 = 9.2595E-07 C42 = -3.5347E-07
C24 = 4.0001E-07 C06 = -4.5950E-08 C60 = -4.6989E-08
C43 = 9.1490E-08 C25 = 6.5183E-08 C07 = -2.2248E-08
C80 = -7.9873E-08 C62 = 2.4536E-08 C44 = -2.3377E-08
C26 = -2.6562E-08 C08 = 3.2125E-09

第4面(R23) 第3反射面
C20 = -1.3393E-03 C02 = 5.5393E-04 C21 = 4.4302E-04
C03 = -6.3472E-05 C40 = 4.1455E-06 C22 = -6.3673E-06
C04 = -2.0399E-07 C41 = 1.0384E-06 C23 = -8.8449E-07
C05 = -1.1335E-07 C60 = -4.9241E-08 C42 = 2.5551E-07
C24 = 6.0826E-07 C06 = -2.1658E-08 C60 = -5.9467E-08
C43 = 9.4023E-08 C25 = 2.6562E-08 C07 = 4.7888E-09
C80 = -6.3428E-10 C62 = -1.1471E-09 C44 = -1.5733E-08
C26 = -2.2921E-08 C08 = 8.9385E-10

第5面(R24) 第4反射面
C20 = 4.7321E-03 C02 = 4.9841E-03 C21 = 6.9652E-05
C03 = -3.9378E-05 C40 = 6.1954E-07 C22 = 1.2448E-06
C04 = -1.6757E-06 C41 = 1.6652E-07 C23 = 1.1462E-07
C05 = -9.2172E-08 C60 = -4.0244E-09 C42 = -2.4076E-08
C24 = 1.1632E-08 C06 = -2.9886E-09 C60 = 7.8085E-10
C43 = 1.1763E-09 C25 = -1.1734E-09 C07 = -8.6470E-11
C80 = -1.1153E-11 C62 = 3.2793E-10 C44 = -5.9399E-11
C26 = -2.1541E-10 C08 = 5.2901E-12

第6面(R25) 第5反射面
C20 = -5.7783E-03 C02 = -2.7383E-03 C21 = 4.6744E-05
C03 = 2.0108E-06 C40 = 4.6547E-07 C22 = 2.8448E-06
C04 = -1.3642E-06 C41 = 1.2274E-07 C23 = 7.3930E-08
C05 = -3.2422E-08 C60 = -3.5765E-09 C42 = -1.3784E-08
C24 = 2.5123E-09 C06 = -1.8232E-09 C60 = 1.3342E-09
C43 = 2.5511E-10 C25 = -7.9154E-10 C07 = 7.9806E-12
C80 = -1.0800E-11 C62 = 1.9625E-10 C44 = -4.9972E-11
C26 = -3.7395E-11 C08 = 4.8805E-12

各反射面の軸上光束における焦点距離データ
f1x = 19.519 mm f1y = 21.579 mm
f2x = 86.485 mm f2y = 166.902 mm
f3x = 197.419 mm f3y = -426.732 mm
f4x = 58.779 mm f4y = 45.083 mm
f5x = 57.327 mm f5y = 68.904 mm

［数値実施例２−第１の結像光学系］
画角は、Ｘ方向に±７．４０°、Ｙ方向に±９．８２°である。
焦点距離はＸ方向に１７．９１ｍｍ、Ｙ方向に１７．９１ｍｍである。
像面サイズはｘ方向に４．６５ｍｍ、ｙ方向に６．２０ｍｍである。
第１面Ｒ３０は円形であり、その直径は３．００ｍｍである。
Ｘ軸方向のＦ値は５．９７、Ｙ軸方向のＦ値は５．９７である。

面データ
面番号 Xi Yi Zi Di θxi θyi
1(R30) 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 0.00
2(R31) 0.00 0.00 30.00 30.00 12.00 0.00 第１反射面
3(R32) 0.00 -12.20 2.59 27.00 -14.00 0.00 第２反射面
4(R33) 0.00 -14.09 29.53 36.00 -21.00 0.00 第３反射面
5(R34) 0.00 11.81 4.52 14.00 26.00 0.00 第４反射面
6(R35) 0.00 13.27 18.44 36.27 42.00 0.00 第５反射面
像面(IMG) 0.00 -23.00 18.44 0.00 0.00

自由曲面データ
第2面(R31) 第1反射面
C20 = -1.1849E-02 C02 = -1.0607E-02 C21 = -2.3977E-04
C03 = -1.2754E-05 C40 = -5.2728E-06 C22 = -1.4164E-05
C04 = 1.2196E-06 C41 = -8.2631E-07 C23 = -5.8287E-08
C05 = -2.0877E-09 C60 = 2.6555E-09 C42 = -8.8692E-09
C24 = 1.5123E-08 C06 = -1.8240E-09 C60 = 1.5733E-08
C43 = 4.4639E-09 C25 = -9.4563E-10 C07 = 2.8419E-10
C80 = 4.9141E-10 C62 = 1.7490E-09 C44 = -2.0239E-10
C26 = -4.3355E-11 C08 = 1.4602E-11

第3面(R32) 第2反射面
C20 = 4.8732E-03 C02 = 6.5515E-04 C21 = 1.3543E-03
C03 = -3.0394E-05 C40 = -3.5345E-06 C22 = -7.8867E-05
C04 = 1.3671E-07 C41 = 2.5025E-06 C23 = 3.3914E-06
C05 = 1.1651E-07 C60 = 2.3263E-07 C42 = -2.9986E-07
C24 = -5.1449E-08 C06 = -1.7020E-07 C60 = -8.1769E-08
C43 = 8.0296E-08 C25 = 6.3623E-08 C07 = -1.0593E-08
C80 = -1.4984E-08 C62 = 7.7631E-09 C44 = -1.4488E-08
C26 = -8.0964E-09 C08 = 5.2661E-09

第4面(R33) 第3反射面
C20 = -3.3709E-03 C02 = -3.2783E-03 C21 = 3.4993E-04
C03 = -4.2014E-05 C40 = 2.6432E-06 C22 = -6.6985E-06
C04 = -1.2922E-07 C41 = 5.2885E-07 C23 = -2.1170E-07
C05 = -1.1845E-07 C60 = -1.6295E-08 C42 = 1.5114E-07
C24 = 1.3110E-07 C06 = -1.9142E-08 C60 = -3.2961E-08
C43 = 3.0118E-08 C25 = 7.8137E-09 C07 = 2.8597E-09
C80 = -1.0802E-09 C62 = -3.9826E-09 C44 = 7.2686E-10
C26 = -1.2989E-09 C08 = 4.5982E-10

第5面(R34) 第4反射面
C20 = 4.1462E-03 C02 = 3.8137E-03 C21 = 1.3681E-04
C03 = -1.1395E-04 C40 = 3.6354E-07 C22 = 1.9179E-06
C04 = -7.7444E-06 C41 = 2.2568E-07 C23 = 2.0398E-07
C05 = -5.1116E-07 C60 = -1.3020E-08 C42 = -5.5838E-08
C24 = 1.3111E-08 C06 = -3.2016E-08 C60 = 1.7461E-09
C43 = 2.1222E-09 C25 = -4.7752E-10 C07 = -1.4142E-09
C80 = 3.1691E-11 C62 = 6.5187E-10 C44 = 2.7977E-11
C26 = -1.8006E-10 C08 = 2.6990E-12

第6面(R35) 第5反射面
C20 = -7.3010E-03 C02 = -3.6550E-03 C21 = 1.1180E-04
C03 = -4.9306E-05 C40 = 3.3023E-07 C22 = 5.3654E-06
C04 = -3.9064E-06 C41 = 1.0809E-07 C23 = 7.4197E-08
C05 = -1.2426E-07 C60 = -1.8337E-08 C42 = -3.1374E-08
C24 = -4.3353E-09 C06 = -9.0699E-09 C60 = 3.1742E-09
C43 = -1.3700E-10 C25 = -1.3583E-09 C07 = -1.6529E-10
C80 = 4.1803E-11 C62 = 3.1765E-10 C44 = -8.4932E-11
C26 = -2.1445E-11 C08 = 5.6011E-12

各反射面の軸上光束における焦点距離データ
f1x = 21.570 mm f1y = 23.053 mm
f2x = 52.872 mm f2y = 370.258 mm
f3x = 79.441 mm f3y = 71.194 mm
f4x = 67.086 mm f4y = 58.919 mm
f5x = 46.077 mm f5y = 50.831 mm

［数値実施例２−第２の結像光学系］
画角は、Ｘ方向に±１．８６°、Ｙ方向に±２．４８°である。
焦点距離はＸ方向に７１．６５ｍｍ、Ｙ方向に７１．６５ｍｍである。
像面サイズはｘ方向に４．６５ｍｍ、ｙ方向に６．２０ｍｍである。
第１面Ｒ４０は円形であり、その直径は８．９６ｍｍである。
Ｘ軸方向のＦ値は７．９９、Ｙ軸方向のＦ値は７．９９である。

面データ
面番号 Xi Yi Zi Di θxi θyi
1(R40) 0.00 0.00 0.00 21.00 0.00 0.00
2(R41) 0.00 0.00 21.00 22.00 13.00 0.00 第１反射面
3(R42) 0.00 -9.64 1.23 19.00 -15.00 0.00 第２反射面
4(R43) 0.00 -10.97 20.18 26.00 -21.00 0.00 第３反射面
5(R44) 0.00 7.73 2.12 11.00 27.00 0.00 第４反射面
6(R45) 0.00 9.26 13.01 32.26 41.00 0.00 第５反射面
像面(IMG) 0.00 -23.00 13.01 0.00 0.00

自由曲面データ
第2面(R41) 第1反射面
C20 = -1.3097E-02 C02 = -6.5662E-03 C21 = 4.0277E-04
C03 = -4.5591E-05 C40 = 2.0463E-06 C22 = -2.5201E-06
C04 = -8.2150E-07 C41 = -3.1869E-08 C23 = 1.0790E-08
C05 = 7.1138E-08 C60 = 3.4528E-09 C42 = -1.3542E-09
C24 = 5.6874E-09 C06 = -1.0687E-08 C60 = -2.5661E-10
C43 = 8.4152E-10 C25 = -1.5245E-09 C07 = 1.2188E-09
C80 = -6.8661E-11 C62 = 8.0214E-11 C44 = -2.1675E-11
C26 = 4.5006E-10 C08 = -4.8284E-11

第3面(R42) 第2反射面
C20 = 1.0214E-02 C02 = -1.0926E-02 C21 = 4.9822E-06
C03 = 3.4616E-04 C40 = -6.1899E-05 C22 = -5.3191E-05
C04 = -8.3220E-06 C41 = -5.7063E-06 C23 = 4.4775E-06
C05 = 3.7873E-06 C60 = 1.3021E-05 C42 = 6.1850E-06
C24 = 7.3067E-07 C06 = -2.6194E-07 C60 = 1.3438E-06
C43 = -8.8786E-07 C25 = -8.2660E-07 C07 = -3.2418E-08
C80 = -1.9257E-06 C62 = -1.3107E-06 C44 = -6.0038E-07
C26 = -8.1111E-08 C08 = 4.1425E-09

第4面(R43) 第3反射面
C20 = -1.6793E-02 C02 = -1.5250E-02 C21 = 6.8184E-05
C03 = 3.8297E-05 C40 = -4.6483E-06 C22 = -1.0220E-05
C04 = -5.8580E-06 C41 = 8.0382E-08 C23 = 2.5410E-07
C05 = 1.0292E-07 C60 = -5.0842E-09 C42 = -1.2848E-08
C24 = -5.1362E-10 C06 = -2.0783E-08 C60 = 4.0373E-10
C43 = -1.8448E-09 C25 = 1.2830E-11 C07 = -3.2549E-09
C80 = 4.5851E-11 C62 = -7.2414E-11 C44 = -1.3814E-10
C26 = 9.8425E-10 C08 = -7.4979E-11

第5面(R44) 第4反射面
C20 = -2.7919E-03 C02 = 1.0948E-02 C21 = -1.8137E-03
C03 = 3.8375E-04 C40 = -1.5087E-05 C22 = -1.3172E-05
C04 = -2.3843E-05 C41 = -3.6027E-07 C23 = -1.3487E-06
C05 = -3.9800E-06 C60 = 6.7006E-08 C42 = -3.0649E-07
C24 = 2.1746E-07 C06 = -5.7690E-07 C60 = 4.4161E-09
C43 = -6.1052E-08 C25 = 6.1649E-08 C07 = -1.2750E-07
C80 = -4.1923E-09 C62 = 1.3662E-08 C44 = 2.7702E-08
C26 = 1.6826E-08 C08 = -3.2237E-08

第6面(R45) 第5反射面
C20 = -2.2621E-03 C02 = -8.0290E-03 C21 = -3.5769E-04
C03 = -1.6503E-04 C40 = 1.6452E-06 C22 = -3.3962E-05
C04 = 1.1040E-05 C41 = 8.8354E-07 C23 = -2.5143E-06
C05 = 7.1143E-07 C60 = 1.2133E-07 C42 = -1.3257E-07
C24 = 4.8156E-09 C06 = 6.3194E-08 C60 = 1.5081E-08
C43 = 4.9038E-08 C25 = 2.1104E-09 C07 = 1.0194E-08
C80 = -6.5378E-09 C62 = -1.6927E-09 C44 = 8.2618E-10
C26 = -1.4545E-08 C08 = -1.4402E-10

各反射面の軸上光束における焦点距離データ
f1x = 19.591 mm f1y = 37.098 mm
f2x = 25.341 mm f2y = -22.101 mm
f3x = 15.947 mm f3y = 15.304 mm
f4x = -100.498 mm f4y = 20.346 mm
f5x = 146.434 mm f5y = 23.499 mm

［数値実施例３−第１の結像光学系］
画角は、Ｘ方向に±２．４８°、Ｙ方向に±１．８６°である。
焦点距離はＸ方向に７１．６３ｍｍ、Ｙ方向に７１．６５ｍｍである。
像面サイズはｘ方向に６．２０ｍｍ、ｙ方向に４．６５ｍｍである。
第１面Ｒ８０は円形であり、その直径は８．９６ｍｍである。
Ｘ軸方向のＦ値は７．９９、Ｙ軸方向のＦ値は８．００である。

面データ
面番号 Xi Yi Zi Di θxi θyi
1(R80) 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 0.00
2(R81) 0.00 0.00 30.00 27.00 -15.00 0.00 第１反射面
3(R82) 0.00 13.50 6.62 24.00 -28.00 0.00 第２反射面
4(R83) 0.00 -10.44 8.29 30.00 -15.00 0.00 第３反射面
5(R84) 0.00 16.52 21.44 37.32 13.00 0.00 第４反射面
像面(IMG) 0.00 -20.80 21.44 0.00 0.00

自由曲面データ
第2面(R81) 第1反射面
C20 = 1.6573E-03 C02 = -4.9492E-04 C21 = 5.7515E-06
C03 = -8.4053E-06 C40 = -1.1915E-07 C22 = -2.5296E-08
C04 = -2.2552E-07 C41 = 9.7021E-08 C23 = 4.1303E-08
C05 = -1.3955E-09 C60 = 1.3621E-08 C42 = 5.3892E-08
C24 = 2.3890E-08 C06 = 2.9568E-09 C60 = -1.9392E-09
C43 = -1.1327E-10 C25 = -4.1682E-10 C07 = 1.3528E-10
C80 = -1.7405E-10 C62 = -1.0536E-09 C44 = -8.7215E-10
C26 = -2.2739E-10 C08 = 8.6178E-12

第3面(R82) 第2反射面
C20 = 1.2986E-03 C02 = 1.7238E-04 C21 = 1.5345E-05
C03 = -1.6647E-05 C40 = -6.9248E-07 C22 = -3.1052E-07
C04 = -4.7187E-07 C41 = 1.2671E-07 C23 = 9.2417E-08
C05 = 1.6648E-08 C60 = 7.5234E-09 C42 = 3.8913E-08
C24 = 2.1299E-08 C06 = 6.5888E-09 C60 = -1.4243E-09
C43 = -8.9807E-10 C25 = -1.0820E-09 C07 = -2.9560E-11
C80 = -4.5870E-11 C62 = -3.6597E-10 C44 = -3.9172E-10
C26 = -1.6850E-10 C08 = -2.6644E-11

第4面(R83) 第3反射面
C20 = -5.0948E-03 C02 = -2.5056E-03 C21 = -6.3293E-06
C03 = -2.2971E-05 C40 = -7.4058E-07 C22 = -8.4193E-07
C04 = -6.4218E-07 C41 = 7.6108E-08 C23 = 6.0598E-08
C05 = 2.8273E-08 C60 = 3.5155E-09 C42 = 2.1456E-08
C24 = 1.3892E-08 C06 = 1.0271E-08 C60 = -6.5060E-10
C43 = -5.3615E-10 C25 = -9.5256E-10 C07 = -1.6459E-10
C80 = -1.6210E-11 C62 = -1.3117E-10 C44 = -2.0857E-10
C26 = -1.1243E-10 C08 = -7.5599E-11

第5面(R84) 第4反射面
C20 = -4.2285E-03 C02 = 9.6427E-04 C21 = -1.6362E-05
C03 = -2.1208E-05 C40 = -2.7846E-06 C22 = -1.8770E-06
C04 = -1.4132E-06 C41 = 3.0886E-07 C23 = 1.4701E-07
C05 = 4.9844E-08 C60 = 3.4521E-08 C42 = 1.0056E-07
C24 = 2.4949E-08 C06 = 3.3659E-08 C60 = -8.3751E-09
C43 = -3.9621E-09 C25 = -3.9225E-09 C07 = -7.6975E-10
C80 = -5.0435E-10 C62 = -1.3276E-09 C44 = -1.3957E-09
C26 = -3.7318E-10 C08 = -5.9170E-10

各反射面の軸上光束における焦点距離データ
f1x = -156.167 mm f1y = 487.918 mm
f2x = 218.037 mm f2y = 1280.540 mm
f3x = 50.801 mm f3y = 96.3785 mm
f4x = -60.678 mm f4y = 252.619 mm

［数値実施例３−第２の結像光学系］
面番号 ri di ndi vdi 有効径
R90,R91 -10.441 1.00 1.60311 60.6 2.24
R92 -3.948 0.20 2.49
R93 -3.315 2.00 1.75520 27.5 2.50
R94 -5.048 2.00 3.30
R95 0.000 3.00 1.69680 55.5 3.74 プリズム入射面
R96 0.000 3.00 1.69680 55.5 5.46 プリズム反射面
R97 0.000 7.50 4.42 プリズム射出面
R98 18.126 1.50 1.51633 64.1 5.93
R99 -8.330 1.90 5.94
R100 -6.707 1.00 1.71736 29.5 5.18
R101 -403.187 5.90 5.38
像面(IMG) 0.000

各種データ
焦点距離 17.91
Fナンバー 8.01
半画角(°) 12.22
像高 3.875
レンズ全長 29.000
BF 5.900

入射瞳位置 0.000
射出瞳位置 -13.79
前側主点位置 1.62
後側主点位置 -12.01

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 9.95
2 3 -25.40
3 8 11.27
4 10 -9.52

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

Ｌ１第１の結像光学系
Ｌ２第２の結像光学系
１００撮像装置（光学装置）

Claims

第１および第２の結像光学系を有し、前記第１および第２の結像光学系を切り替えて使用可能な光学装置であって、
前記切り替えは前記光学装置の姿勢に応じて行われることを特徴とする光学装置。
前記第１の結像光学系の画角と前記第２の結像光学系の画角は互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記切り替えは、前記第１および第２の結像光学系の相対位置関係を、前記第１の結像光学系によって結像される光線が通る空間から前記第２の結像光学系が退避された状態と、前記空間内に前記第２の結像光学系が挿入された状態との間で変化させることによって行われることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
使用される結像光学系によって形成される像を受光する撮像素子を有し、
前記光学装置の姿勢に応じて前記第１の結像光学系と、前記第２の結像光学系と、前記撮像素子の相対位置関係が変化することによって前記切り替えが行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学装置。
前記光学装置の姿勢に応じて前記相対位置関係が変化する際の前記第１の結像光学系と、前記第２の結像光学系と、前記撮像素子のいずれかの移動方向は重力方向の成分を含むことを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
第１の結像光学系が使用される際の前記光学装置の姿勢を第１の姿勢としたとき、
前記第１の姿勢を重力方向に反転させた第２の姿勢において、前記第２の結像光学系が使用されることを特徴とする請求項４または５に記載の光学装置。
前記光学装置の姿勢に応じた前記相対位置関係の変化に際して前記第１の結像光学系と、前記第２の結像光学系と、前記撮像素子のいずれかを移動方向に駆動する駆動手段を有することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の光学装置。
前記光学装置の姿勢を検知する検知手段を有し、
前記駆動手段は前記検知手段の検知結果に応じて前記第１の結像光学系と、前記第２の結像光学系と、前記撮像素子のいずれかを駆動することを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
前記光学装置の姿勢に応じた前記切り替えの禁止または許可を設定するための設定手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学装置。
撮影された画像の向きを、前記光学装置の姿勢に関する情報を用いて補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学装置。
撮影された画像の向きを、使用された結像光学系の種類に関する情報を用いて補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学装置。
前記光学装置は、撮影された画像と共に、前記画像が撮影された際の前記光学装置の姿勢に関する情報を記録することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学装置。
前記光学装置は、撮影された画像と共に、前記画像の撮影に用いられた結像光学系の種類に関する情報を記録することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学装置。