JP3292173B2 - 光学素子及びそれを備える撮像装置 - Google Patents
光学素子及びそれを備える撮像装置Info
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- JP3292173B2 JP3292173B2 JP12964599A JP12964599A JP3292173B2 JP 3292173 B2 JP3292173 B2 JP 3292173B2 JP 12964599 A JP12964599 A JP 12964599A JP 12964599 A JP12964599 A JP 12964599A JP 3292173 B2 JP3292173 B2 JP 3292173B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学素子及びそれを
備える撮像装置に関し、特にビデオカメラやスチールビ
デオカメラ、そして複写機等に好適なものである。
備える撮像装置に関し、特にビデオカメラやスチールビ
デオカメラ、そして複写機等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より凹面鏡や凸面鏡等の反射面を利
用した撮影光学系が種々と提案されている。図５９は１
つの凹面鏡と１つの凸面鏡より成る所謂ミラー光学系の
概略図である。
用した撮影光学系が種々と提案されている。図５９は１
つの凹面鏡と１つの凸面鏡より成る所謂ミラー光学系の
概略図である。
【０００３】同図のミラー光学系において、物体からの
物体光束104 は、凹面鏡101 にて反射され、収束されつ
つ物体側に向かい、凸面鏡102 にて反射された後、像面
103に結像する。
物体光束104 は、凹面鏡101 にて反射され、収束されつ
つ物体側に向かい、凸面鏡102 にて反射された後、像面
103に結像する。
【０００４】このミラー光学系は、所謂カセグレン式反
射望遠鏡の構成を基本としており、屈折レンズで構成さ
れるレンズ全長の長い望遠レンズ系の光路を相対する二
つの反射ミラーを用いて折りたたむ事により、光学系全
長を短縮することを目的としたものである。
射望遠鏡の構成を基本としており、屈折レンズで構成さ
れるレンズ全長の長い望遠レンズ系の光路を相対する二
つの反射ミラーを用いて折りたたむ事により、光学系全
長を短縮することを目的としたものである。
【０００５】また、望遠鏡を構成する対物レンズ系にお
いても、同様な理由から、カセグレン式の他に、複数の
反射ミラーを用いて光学系の全長を短縮する形式が多数
知られている。
いても、同様な理由から、カセグレン式の他に、複数の
反射ミラーを用いて光学系の全長を短縮する形式が多数
知られている。
【０００６】この様に、従来よりレンズ全長の長い撮影
レンズのレンズの代わりに反射ミラーを用いる事によ
り、効率よく光路を折りたたんで、コンパクトなミラー
光学系を得ている。
レンズのレンズの代わりに反射ミラーを用いる事によ
り、効率よく光路を折りたたんで、コンパクトなミラー
光学系を得ている。
【０００７】しかしながら、一般的にカセグレン式反射
望遠鏡等のミラー光学系においては、凸面鏡102 により
物体光線の一部がケラレると言う問題点がある。この問
題は物体光束104 の通過領域中に凸面鏡102 がある事に
起因するものである。
望遠鏡等のミラー光学系においては、凸面鏡102 により
物体光線の一部がケラレると言う問題点がある。この問
題は物体光束104 の通過領域中に凸面鏡102 がある事に
起因するものである。
【０００８】この問題点を解決する為に、反射ミラーを
偏心させて使用して、物体光束104の通過領域を光学系
の他の部分が遮蔽することを避ける、即ち光束の主光線
106を光軸105 から離すミラー光学系も提案されてい
る。
偏心させて使用して、物体光束104の通過領域を光学系
の他の部分が遮蔽することを避ける、即ち光束の主光線
106を光軸105 から離すミラー光学系も提案されてい
る。
【０００９】図６０は米国特許3、674、334 号明細書に開
示されているミラー光学系の概略図であり、光軸に対し
て回転対称な反射ミラーの一部を用いて物体光束の主光
線を光軸から離して上記のケラレの問題を解決してい
る。
示されているミラー光学系の概略図であり、光軸に対し
て回転対称な反射ミラーの一部を用いて物体光束の主光
線を光軸から離して上記のケラレの問題を解決してい
る。
【００１０】同図のミラー光学系は光束の通過順に凹面
鏡111 、凸面鏡113 そして凹面鏡112 があるが、それら
はそれぞれ図中二点破線で示す様に、もともと光軸114
に対して回転対称な反射ミラーである。このうち凹面鏡
111 は光軸114 に対して紙面上側のみ、凸面鏡113 は光
軸114 に対して紙面下側のみ、凹面鏡112 は光軸114に
対して紙面下側のみを使用する事により、物体光束115
の主光線116 を光軸114 から離し、物体光束115 のケラ
レを無くした光学系を構成している。
鏡111 、凸面鏡113 そして凹面鏡112 があるが、それら
はそれぞれ図中二点破線で示す様に、もともと光軸114
に対して回転対称な反射ミラーである。このうち凹面鏡
111 は光軸114 に対して紙面上側のみ、凸面鏡113 は光
軸114 に対して紙面下側のみ、凹面鏡112 は光軸114に
対して紙面下側のみを使用する事により、物体光束115
の主光線116 を光軸114 から離し、物体光束115 のケラ
レを無くした光学系を構成している。
【００１１】図６１は米国特許5,063,586 号明細書に開
示されているミラー光学系の概略図である。同図のミラ
ー光学系は反射ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心
させて物体光束の主光線を光軸から離して上記の問題を
解決している。
示されているミラー光学系の概略図である。同図のミラ
ー光学系は反射ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心
させて物体光束の主光線を光軸から離して上記の問題を
解決している。
【００１２】同図において、被写体面121 の垂直軸を光
軸127 と定義した時に、光束の通過順に凸面鏡122 ・凹
面鏡123 ・凸面鏡124 そして凹面鏡125 のそれぞれの反
射面の中心座標及び中心軸（その反射面の中心とその面
の曲率中心とを結んだ軸）122a,123a,124a,125a は、光
軸127 に対して偏心している。同図ではこのときの偏心
量と各面の曲率半径を適切に設定することにより、物体
光束128 の各反射ミラーによるケラレを防止して、物体
像を効率よく結像面126 に結像させている。
軸127 と定義した時に、光束の通過順に凸面鏡122 ・凹
面鏡123 ・凸面鏡124 そして凹面鏡125 のそれぞれの反
射面の中心座標及び中心軸（その反射面の中心とその面
の曲率中心とを結んだ軸）122a,123a,124a,125a は、光
軸127 に対して偏心している。同図ではこのときの偏心
量と各面の曲率半径を適切に設定することにより、物体
光束128 の各反射ミラーによるケラレを防止して、物体
像を効率よく結像面126 に結像させている。
【００１３】その他米国特許4,737,021 号明細書や米国
特許4,265,510 号明細書にも光軸に対して回転対称な反
射ミラーの一部を用いてケラレを避ける構成、或は反射
ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心させてケラレを
避ける構成が開示されている。
特許4,265,510 号明細書にも光軸に対して回転対称な反
射ミラーの一部を用いてケラレを避ける構成、或は反射
ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心させてケラレを
避ける構成が開示されている。
【００１４】ところで、上記ミラー光学系を構成する複
数の反射面を相対的に移動させることにより、撮影光学
系の結像倍率（焦点距離）を変化させるズーミング技術
も知られている。
数の反射面を相対的に移動させることにより、撮影光学
系の結像倍率（焦点距離）を変化させるズーミング技術
も知られている。
【００１５】例えば米国特許4,812,030 号明細書におい
ては、図５９に示すカセグレン式反射望遠鏡の構成にお
いて、凹面鏡101 から凸面鏡102 までの間隔と凸面鏡10
2 から像面103 までの間隔を相対的に変化させることに
より撮影光学系の変倍を行う技術が開示されている。
ては、図５９に示すカセグレン式反射望遠鏡の構成にお
いて、凹面鏡101 から凸面鏡102 までの間隔と凸面鏡10
2 から像面103 までの間隔を相対的に変化させることに
より撮影光学系の変倍を行う技術が開示されている。
【００１６】図６２は同公報に開示されている別の実施
例である。同図において、物体からの物体光束138 は第
一凹面鏡131 に入射してこの面で反射され収束光束とな
って物体側に向かい第一凸面鏡132 に入射し、ここで結
像面側へ反射され略平行な光束となって第二凸面鏡134
に入射し、この面で反射されて発散光束となって第二凹
面鏡135 に入射し、ここで反射されて収束光束となり像
面137 上に結像する。
例である。同図において、物体からの物体光束138 は第
一凹面鏡131 に入射してこの面で反射され収束光束とな
って物体側に向かい第一凸面鏡132 に入射し、ここで結
像面側へ反射され略平行な光束となって第二凸面鏡134
に入射し、この面で反射されて発散光束となって第二凹
面鏡135 に入射し、ここで反射されて収束光束となり像
面137 上に結像する。
【００１７】この構成において第一凹面鏡131 と第一凸
面鏡132 間の間隔を変化させるとともに、第二凸面鏡13
4 と第二凹面鏡135 間の間隔を変化させてズーミングを
行い全系のミラー光学系の焦点距離を変化させている。
面鏡132 間の間隔を変化させるとともに、第二凸面鏡13
4 と第二凹面鏡135 間の間隔を変化させてズーミングを
行い全系のミラー光学系の焦点距離を変化させている。
【００１８】また、米国特許4,993,818 号明細書におい
ては、図５９に示すカセグレン式反射望遠鏡にて結像し
た像を 後段に設けた別のミラー光学系にて二次結像
し、この二次結像用のミラー光学系の結像倍率を変化さ
せることにより撮影系全体の変倍を行っている。
ては、図５９に示すカセグレン式反射望遠鏡にて結像し
た像を 後段に設けた別のミラー光学系にて二次結像
し、この二次結像用のミラー光学系の結像倍率を変化さ
せることにより撮影系全体の変倍を行っている。
【００１９】これらの反射型の撮影光学系は、構成部品
点数が多く、必要な光学性能を得る為には、それぞれの
光学部品を精度良く組み立てることが必要であった。特
に、反射ミラーの相対位置精度が厳しい為、各反射ミラ
ーの位置及び角度の調整が必須であった。
点数が多く、必要な光学性能を得る為には、それぞれの
光学部品を精度良く組み立てることが必要であった。特
に、反射ミラーの相対位置精度が厳しい為、各反射ミラ
ーの位置及び角度の調整が必須であった。
【００２０】この問題を解決する一つの方法として、例
えばミラー系を一つのブロック化することにより、組立
時に生じる光学部品の組み込み誤差を回避する方法が提
案されている。
えばミラー系を一つのブロック化することにより、組立
時に生じる光学部品の組み込み誤差を回避する方法が提
案されている。
【００２１】従来、多数の反射面が一つのブロックにな
っているものとして、例えばファインダー系等に使用さ
れるペンタゴナルダハプリズムやポロプリズム等の光学
プリズムがある。
っているものとして、例えばファインダー系等に使用さ
れるペンタゴナルダハプリズムやポロプリズム等の光学
プリズムがある。
【００２２】これらのプリズムは、複数の反射面が一体
成形されている為に、各反射面の相対的な位置関係は精
度良く作られており、反射面相互の位置調整は不要とな
る。但し、これらのプリズムの主な機能は、光線の進行
方向を変化させることで像の反転を行うものであり、各
反射面は平面で構成されている。
成形されている為に、各反射面の相対的な位置関係は精
度良く作られており、反射面相互の位置調整は不要とな
る。但し、これらのプリズムの主な機能は、光線の進行
方向を変化させることで像の反転を行うものであり、各
反射面は平面で構成されている。
【００２３】これに対して、プリズムの反射面に曲率を
持たせた光学系も知られている。
持たせた光学系も知られている。
【００２４】図６３は米国特許4,775,217 号明細書に開
示されている観察光学系の要部概略図である。この観察
光学系は外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表
示した表示画像を風景とオーバーラップして観察する光
学系である。
示されている観察光学系の要部概略図である。この観察
光学系は外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表
示した表示画像を風景とオーバーラップして観察する光
学系である。
【００２５】この観察光学系では、情報表示体141 の表
示画像から射出する表示光束145 は面142 にて反射して
物体側に向かい、凹面より成るハーフミラー面143 に入
射する。そしてこのハーフミラー面143 にて反射した
後、表示光束145 は凹面143 の有する屈折力によりほぼ
平行な光束となり、面142 を屈折透過した後、表示画像
の拡大虚像を形成するとともに、観察者の瞳144 に入射
して表示画像を観察者に認識させている。
示画像から射出する表示光束145 は面142 にて反射して
物体側に向かい、凹面より成るハーフミラー面143 に入
射する。そしてこのハーフミラー面143 にて反射した
後、表示光束145 は凹面143 の有する屈折力によりほぼ
平行な光束となり、面142 を屈折透過した後、表示画像
の拡大虚像を形成するとともに、観察者の瞳144 に入射
して表示画像を観察者に認識させている。
【００２６】一方、物体からの物体光束146 は反射面14
2 とほぼ平行な面147 に入射し、屈折して凹面のハーフ
ミラー面143 に至る。凹面143 には半透過膜が蒸着され
ており、物体光束146 の一部は凹面143 を透過し、面14
2 を屈折透過後、観察者の瞳144 に入射する。これによ
り観察者は外界の風景の中に表示画像をオーバーラップ
して視認する。
2 とほぼ平行な面147 に入射し、屈折して凹面のハーフ
ミラー面143 に至る。凹面143 には半透過膜が蒸着され
ており、物体光束146 の一部は凹面143 を透過し、面14
2 を屈折透過後、観察者の瞳144 に入射する。これによ
り観察者は外界の風景の中に表示画像をオーバーラップ
して視認する。
【００２７】図６４は特開平2-297516号公報に開示され
ている観察光学系の要部概略図である。この観察光学系
も外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表示した
表示画像をオーバーラップして観察する光学系である。
ている観察光学系の要部概略図である。この観察光学系
も外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表示した
表示画像をオーバーラップして観察する光学系である。
【００２８】この観察光学系では、情報表示体150 から
射出した表示光束154 は、プリズムPaを構成する平面15
7 を透過しプリズムPaに入り放物面反射面151 に入射す
る。表示光束154 はこの反射面151 にて反射されて収束
光束となり焦点面156 に結像する。このとき反射面151
で反射された表示光束154 は、プリズムPaを構成する２
つの平行な平面157 と平面158 との間を全反射しながら
焦点面156 に到達しており、これによって光学系全体の
薄型化を達成している。
射出した表示光束154 は、プリズムPaを構成する平面15
7 を透過しプリズムPaに入り放物面反射面151 に入射す
る。表示光束154 はこの反射面151 にて反射されて収束
光束となり焦点面156 に結像する。このとき反射面151
で反射された表示光束154 は、プリズムPaを構成する２
つの平行な平面157 と平面158 との間を全反射しながら
焦点面156 に到達しており、これによって光学系全体の
薄型化を達成している。
【００２９】次に焦点面156 から発散光として射出した
表示光束154 は、平面157 と平面158 の間を全反射しな
がら放物面より成るハーフミラー152 に入射し、このハ
ーフミラー面152 で反射されると同時にその屈折力によ
って表示画像の拡大虚像を形成すると共にほぼ平行な光
束となり、面157 を透過して観察者の瞳153 に入射し、
これにより表示画像を観察者に認識させている。
表示光束154 は、平面157 と平面158 の間を全反射しな
がら放物面より成るハーフミラー152 に入射し、このハ
ーフミラー面152 で反射されると同時にその屈折力によ
って表示画像の拡大虚像を形成すると共にほぼ平行な光
束となり、面157 を透過して観察者の瞳153 に入射し、
これにより表示画像を観察者に認識させている。
【００３０】一方、外界からの物体光束155 はプリズム
Pbを構成する面158bを透過し、放物面より成るハーフミ
ラー152 を透過し、面157 を透過して観察者の瞳153 に
入射する。観察者は外界の風景の中に表示画像をオーバ
ーラップして視認する。
Pbを構成する面158bを透過し、放物面より成るハーフミ
ラー152 を透過し、面157 を透過して観察者の瞳153 に
入射する。観察者は外界の風景の中に表示画像をオーバ
ーラップして視認する。
【００３１】さらに、プリズムの反射面に光学素子を用
いた例として、例えば特開平5-12704 号公報や特開平6-
139612号公報等に開示されている光ピックアップ用の光
学ヘッドがある。これらは半導体レーザーからの光をフ
レネル面やホログラム面にて反射させた後、ディスク面
に結像し、ディスクからの反射光をディテクターに導い
ている。
いた例として、例えば特開平5-12704 号公報や特開平6-
139612号公報等に開示されている光ピックアップ用の光
学ヘッドがある。これらは半導体レーザーからの光をフ
レネル面やホログラム面にて反射させた後、ディスク面
に結像し、ディスクからの反射光をディテクターに導い
ている。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】前記米国特許3,674,33
4 号明細書、米国特許5,063,586 号明細書、米国特許4,
265,510 号明細書に開示されている偏心ミラーを有する
ミラー光学系は、いずれも各反射ミラーを異なる偏心量
にて配置しており、各反射ミラーの取り付け構造が非常
に煩雑となり、また取り付け精度を確保する事が非常に
難しいものとなっている。
4 号明細書、米国特許5,063,586 号明細書、米国特許4,
265,510 号明細書に開示されている偏心ミラーを有する
ミラー光学系は、いずれも各反射ミラーを異なる偏心量
にて配置しており、各反射ミラーの取り付け構造が非常
に煩雑となり、また取り付け精度を確保する事が非常に
難しいものとなっている。
【００３３】又、米国特許4,812,030 号明細書、米国特
許4,993,818 号明細書に開示されている変倍機能を有す
る撮影光学系は、いずれも反射ミラーや結像レンズなど
の構成部品点数が多く、必要な光学性能を得る為には、
それぞれの光学部品を精度良く組み立てる必要があっ
た。
許4,993,818 号明細書に開示されている変倍機能を有す
る撮影光学系は、いずれも反射ミラーや結像レンズなど
の構成部品点数が多く、必要な光学性能を得る為には、
それぞれの光学部品を精度良く組み立てる必要があっ
た。
【００３４】また特に反射ミラーの相対位置精度が厳し
くなる為、各反射ミラーの位置及び角度の調整を行うこ
とが必要であった。
くなる為、各反射ミラーの位置及び角度の調整を行うこ
とが必要であった。
【００３５】又従来の反射型の撮影光学系は、光学系全
長が長く画角の小さい所謂望遠タイプのレンズ系に適し
た構成となっている。そして、標準レンズの画角から広
角レンズの画角までを必要とする撮影光学系を得る場合
には収差補正上必要とされる反射面数が多くなる為、更
に高い部品精度、高い組立精度が必要となり、コスト或
は全体が大型化する傾向があった。
長が長く画角の小さい所謂望遠タイプのレンズ系に適し
た構成となっている。そして、標準レンズの画角から広
角レンズの画角までを必要とする撮影光学系を得る場合
には収差補正上必要とされる反射面数が多くなる為、更
に高い部品精度、高い組立精度が必要となり、コスト或
は全体が大型化する傾向があった。
【００３６】又、前記米国特許4,775,217 号明細書、特
開平2-297516号公報に開示されている観察光学系は、い
ずれも観察者の瞳から離れて配置されている情報表示体
に表示されている表示画像を 効率良く観察者の瞳に伝
達する為の瞳結像作用と光線の進行方向を変化させる事
を主眼としており、曲率を持った反射面にて積極的な収
差補正を行う技術については直接的に開示されていな
い。
開平2-297516号公報に開示されている観察光学系は、い
ずれも観察者の瞳から離れて配置されている情報表示体
に表示されている表示画像を 効率良く観察者の瞳に伝
達する為の瞳結像作用と光線の進行方向を変化させる事
を主眼としており、曲率を持った反射面にて積極的な収
差補正を行う技術については直接的に開示されていな
い。
【００３７】又、特開平5-12704 号公報や特開平6-1396
12号公報等に開示されている光ピックアップ用の光学系
は、いずれも検知光学系の使用に限定されており、撮影
光学系、特にCCD 等の面積型の撮像素子を用いた撮像装
置に対する結像性能を満足するものではなかった。
12号公報等に開示されている光ピックアップ用の光学系
は、いずれも検知光学系の使用に限定されており、撮影
光学系、特にCCD 等の面積型の撮像素子を用いた撮像装
置に対する結像性能を満足するものではなかった。
【００３８】本発明は、ミラー光学系全体の小型化が可
能で、又ミラー光学系にありがちな反射ミラーの配置精
度（組立精度）を緩やかにすることができる光学素子及
びそれを備える撮像装置の提供を目的とする。
能で、又ミラー光学系にありがちな反射ミラーの配置精
度（組立精度）を緩やかにすることができる光学素子及
びそれを備える撮像装置の提供を目的とする。
【００３９】又、複数の反射面を有し、該複数の反射面
に適切な屈折力を与え、各反射面を偏心配置することに
より、光路を所望の形状に屈曲し、所定方向の全長の短
縮化を図った光学素子及びそれを備える撮像装置の提供
を目的とする。
に適切な屈折力を与え、各反射面を偏心配置することに
より、光路を所望の形状に屈曲し、所定方向の全長の短
縮化を図った光学素子及びそれを備える撮像装置の提供
を目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光学系
は、像面の中心と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学
系の第１面の中心若しくは最終面の中心のいずれかを通
る光線の経路を基準軸とするとき、基準軸に対して傾い
た複数の曲面反射面を有し、該複数の曲面反射面が一対
の対称な面を定める対称面が１つしかない非球面である
光学素子を含んだ少なくとも２個の光学素子を備えた光
学系であって、該少なくとも２個の光学素子の相対的な
位置を変化させてズーミングを行なうことを特徴として
いる。
は、像面の中心と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学
系の第１面の中心若しくは最終面の中心のいずれかを通
る光線の経路を基準軸とするとき、基準軸に対して傾い
た複数の曲面反射面を有し、該複数の曲面反射面が一対
の対称な面を定める対称面が１つしかない非球面である
光学素子を含んだ少なくとも２個の光学素子を備えた光
学系であって、該少なくとも２個の光学素子の相対的な
位置を変化させてズーミングを行なうことを特徴として
いる。
【００４１】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記複数の曲面反射面はそれぞれ、各曲面反射面と
基準軸との交点を原点としたローカル座標系ｘｙｚを用
い、ａ，ｂ，ｔを面形状を表わす係数としたとき、 A＝(a＋b)・(y2・cos2t＋x2) B＝2a・b・cos t〔1＋[(b−a)・y・sin t／(2a・b)] ＋[1＋[(b−a)・y・sin t／(a・b)]−[y2／(a・b)]−[4a・b・cos2t＋(a＋b)2sin2 t]x2 ／(4a2b2cos2t) ]1/2〕 として z＝A／B＋C02y2＋C20x2＋C03y3＋C21x2y＋C04y4＋C22x2y2＋C40x4 により規定されたものであることを特徴としている。請
求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記複
数の曲面反射面を有する光学素子の前記複数の曲面反射
面は、前記複数の曲面反射面を有する光学素子内で光束
を順次偏向することを特徴としている。請求項４の発明
は請求項１、２又は３の発明において、前記複数の曲面
反射面を有する光学素子は、曲面屈折面を有することを
特徴としている。請求項５の発明は請求項１、２又は３
の発明において、前記複数の曲面反射面は表面反射鏡の
表面にそれぞれ設けられていることを特徴としている。
請求項６の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記複数の曲面反射面は透明体の表面にそれぞれ設けら
れていることを特徴としている。
て、前記複数の曲面反射面はそれぞれ、各曲面反射面と
基準軸との交点を原点としたローカル座標系ｘｙｚを用
い、ａ，ｂ，ｔを面形状を表わす係数としたとき、 A＝(a＋b)・(y2・cos2t＋x2) B＝2a・b・cos t〔1＋[(b−a)・y・sin t／(2a・b)] ＋[1＋[(b−a)・y・sin t／(a・b)]−[y2／(a・b)]−[4a・b・cos2t＋(a＋b)2sin2 t]x2 ／(4a2b2cos2t) ]1/2〕 として z＝A／B＋C02y2＋C20x2＋C03y3＋C21x2y＋C04y4＋C22x2y2＋C40x4 により規定されたものであることを特徴としている。請
求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記複
数の曲面反射面を有する光学素子の前記複数の曲面反射
面は、前記複数の曲面反射面を有する光学素子内で光束
を順次偏向することを特徴としている。請求項４の発明
は請求項１、２又は３の発明において、前記複数の曲面
反射面を有する光学素子は、曲面屈折面を有することを
特徴としている。請求項５の発明は請求項１、２又は３
の発明において、前記複数の曲面反射面は表面反射鏡の
表面にそれぞれ設けられていることを特徴としている。
請求項６の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記複数の曲面反射面は透明体の表面にそれぞれ設けら
れていることを特徴としている。
【００４２】請求項７の発明の撮像装置は、請求項１乃
至６に記載の光学系を備えることを特徴としている。
至６に記載の光学系を備えることを特徴としている。
【００４３】請求項８の発明の像形成装置は、請求項１
乃至６に記載の光学系を備えることを特徴としている。
乃至６に記載の光学系を備えることを特徴としている。
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【発明の実施の形態】実施例の説明に入る前に、実施例
の構成諸元の表し方及び実施例全体の共通事項について
説明する。
の構成諸元の表し方及び実施例全体の共通事項について
説明する。
【００６１】図１は本発明の光学素子（以下「光学系」
ともいう。）の構成データを定義する座標系の説明図で
ある。本発明の実施例では物体側から像面に進む１つの
光線（図１中の一点鎖線で示すもので基準軸光線と呼
ぶ）に沿ってｉ番目の面を第ｉ面とする。
ともいう。）の構成データを定義する座標系の説明図で
ある。本発明の実施例では物体側から像面に進む１つの
光線（図１中の一点鎖線で示すもので基準軸光線と呼
ぶ）に沿ってｉ番目の面を第ｉ面とする。
【００６２】図１において第１面R1は絞り、第２面R2は
第１面と共軸な屈折面、第３面R3は第２面R2に対してチ
ルトされた反射面、第４面R4、第５面R5は各々の前面に
対してシフト、チルトされた反射面、第６面R6は第５面
R5に対してシフト、チルトされた屈折面である。第２面
R2から第６面R6までの各々の面はガラス、プラスチック
等の媒質で構成される一つの光学素子上に構成されてお
り、図１中では第１の光学素子B1としている。
第１面と共軸な屈折面、第３面R3は第２面R2に対してチ
ルトされた反射面、第４面R4、第５面R5は各々の前面に
対してシフト、チルトされた反射面、第６面R6は第５面
R5に対してシフト、チルトされた屈折面である。第２面
R2から第６面R6までの各々の面はガラス、プラスチック
等の媒質で構成される一つの光学素子上に構成されてお
り、図１中では第１の光学素子B1としている。
【００６３】従って、図１の構成では不図示の物体面か
ら第２面R2までの媒質は空気、第２面R2から第６面R6ま
ではある共通の媒質、第６面R6から不図示の第７面R7ま
での媒質は空気で構成している。
ら第２面R2までの媒質は空気、第２面R2から第６面R6ま
ではある共通の媒質、第６面R6から不図示の第７面R7ま
での媒質は空気で構成している。
【００６４】本発明の光学系は偏心光学系であるため光
学系を構成する各面は共通の光軸を持っていない。そこ
で、本発明の実施例においては先ず第１面の光線有効径
の中心を原点とする絶対座標系を設定する。
学系を構成する各面は共通の光軸を持っていない。そこ
で、本発明の実施例においては先ず第１面の光線有効径
の中心を原点とする絶対座標系を設定する。
【００６５】そして、本発明の実施例においては、第１
面の光線有効径の中心点を原点とすると共に、原点と最
終結像面の中心とを通る光線（基準軸光線）の経路を光
学系の基準軸と定義している。さらに、本実施例中の基
準軸は方向（向き）を持っている。その方向は基準軸光
線が結像に際して進行する方向である。
面の光線有効径の中心点を原点とすると共に、原点と最
終結像面の中心とを通る光線（基準軸光線）の経路を光
学系の基準軸と定義している。さらに、本実施例中の基
準軸は方向（向き）を持っている。その方向は基準軸光
線が結像に際して進行する方向である。
【００６６】本発明の実施例においては、光学系の基準
となる基準軸を上記の様に設定したが、光学系の基準と
なる軸の決め方は光学設計上、収差の取り纏め上、若し
くは光学系を構成する各面形状を表現する上で都合の良
い軸を採用すれば良い。しかし、一般的には像面の中心
と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学系の第１面の中
心若しくは最終面の中心のいずれかを通る光線の経路を
光学系の基準となる基準軸に設定する。
となる基準軸を上記の様に設定したが、光学系の基準と
なる軸の決め方は光学設計上、収差の取り纏め上、若し
くは光学系を構成する各面形状を表現する上で都合の良
い軸を採用すれば良い。しかし、一般的には像面の中心
と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学系の第１面の中
心若しくは最終面の中心のいずれかを通る光線の経路を
光学系の基準となる基準軸に設定する。
【００６７】つまり、本発明の実施例においては、基準
軸は第１面、即ち絞り面の光線有効径の中心点を通り、
最終結像面の中心へ至る光線（基準軸光線）が各屈折面
及び反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に設定
している。各面の順番は基準軸光線が屈折・反射を受け
る順番に設定している。
軸は第１面、即ち絞り面の光線有効径の中心点を通り、
最終結像面の中心へ至る光線（基準軸光線）が各屈折面
及び反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に設定
している。各面の順番は基準軸光線が屈折・反射を受け
る順番に設定している。
【００６８】従って基準軸は設定された各面の順番に沿
って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を変化さ
せつつ、最終的に像面の中心に到達する。
って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を変化さ
せつつ、最終的に像面の中心に到達する。
【００６９】本発明の各実施例の光学系を構成するチル
ト面は基本的にすべてが同一面内でチルトしている。そ
こで、絶対座標系の各軸を以下のように定める。
ト面は基本的にすべてが同一面内でチルトしている。そ
こで、絶対座標系の各軸を以下のように定める。
【００７０】Z軸：原点を通り第２面R2に向かう基準軸 Y軸：原点を通りチルト面内（図１の紙面内）でZ 軸に
対して反時計回りに90゜をなす直線 X軸：原点を通りZ、Y 各軸に垂直な直線（図１の紙面に
垂直な直線） 又、光学系を構成する第ｉ面の面形状を表すには、絶対
座標系にてその面の形状を表記するより、基準軸と第ｉ
面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定し
て、ローカル座標系でその面の面形状を表した方が形状
を認識する上で理解し易い為、本発明の構成データを表
示する実施例では第ｉ面の面形状をローカル座標系で表
わす。
対して反時計回りに90゜をなす直線 X軸：原点を通りZ、Y 各軸に垂直な直線（図１の紙面に
垂直な直線） 又、光学系を構成する第ｉ面の面形状を表すには、絶対
座標系にてその面の形状を表記するより、基準軸と第ｉ
面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定し
て、ローカル座標系でその面の面形状を表した方が形状
を認識する上で理解し易い為、本発明の構成データを表
示する実施例では第ｉ面の面形状をローカル座標系で表
わす。
【００７１】また、第ｉ面のYZ面内でのチルト角は絶対
座標系のZ 軸に対して反時計回り方向を正とした角度θ
i （単位°）で表す。よって、本発明の実施例では各面
のローカル座標の原点は図１中のYZ平面上にある。また
XZおよびXY面内での面の偏心はない。さらに、第ｉ面の
ローカル座標(x,y,z) のy,z 軸は絶対座標系(X,Y,Z)に
対してYZ面内で角度θi 傾いており、具体的には以下の
ように設定する。
座標系のZ 軸に対して反時計回り方向を正とした角度θ
i （単位°）で表す。よって、本発明の実施例では各面
のローカル座標の原点は図１中のYZ平面上にある。また
XZおよびXY面内での面の偏心はない。さらに、第ｉ面の
ローカル座標(x,y,z) のy,z 軸は絶対座標系(X,Y,Z)に
対してYZ面内で角度θi 傾いており、具体的には以下の
ように設定する。
【００７２】z 軸：ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のZ 方向に対しYZ面内において反時計方向に角度θ
i をなす直線 y 軸：ローカル座標の原点を通り、z 方向に対しYZ面内
において反時計方向に90゜をなす直線 x 軸：ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な直
線 また、Diは第ｉ面と第(i+1) 面のローカル座標の原点間
の間隔を表すスカラー量、Ndi 、νdiは第ｉ面と第（ｉ
＋１）面間の媒質の屈折率とアッベ数である。
標系のZ 方向に対しYZ面内において反時計方向に角度θ
i をなす直線 y 軸：ローカル座標の原点を通り、z 方向に対しYZ面内
において反時計方向に90゜をなす直線 x 軸：ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な直
線 また、Diは第ｉ面と第(i+1) 面のローカル座標の原点間
の間隔を表すスカラー量、Ndi 、νdiは第ｉ面と第（ｉ
＋１）面間の媒質の屈折率とアッベ数である。
【００７３】また、本発明の実施例の光学系は複数の光
学素子の移動により全体の焦点距離を変化する（変倍を
する）。本発明の数値データを挙げた実施例では広角端
(W)、望遠端(T) とこれらの中間位置(M) の三つの位置
での光学系断面図、数値データを示す。
学素子の移動により全体の焦点距離を変化する（変倍を
する）。本発明の数値データを挙げた実施例では広角端
(W)、望遠端(T) とこれらの中間位置(M) の三つの位置
での光学系断面図、数値データを示す。
【００７４】ここで、図１の光学素子においてYZ面内で
光学素子が移動すると各変倍位置で値が変わるのは各面
の位置を表すローカル座標の原点（Yi、Zi）であるが、
数値データを挙げた実施例では変倍のために移動する光
学素子はZ 方向の移動のみとして表しているため、座標
値Ziを光学系が広角端、中間、望遠端の状態の順にZi
(W) 、Zi(M) 、Zi(T) で表すこととする。
光学素子が移動すると各変倍位置で値が変わるのは各面
の位置を表すローカル座標の原点（Yi、Zi）であるが、
数値データを挙げた実施例では変倍のために移動する光
学素子はZ 方向の移動のみとして表しているため、座標
値Ziを光学系が広角端、中間、望遠端の状態の順にZi
(W) 、Zi(M) 、Zi(T) で表すこととする。
【００７５】なお、各面の座標値は広角端での値を示
し、中間、望遠端では広角端との差で記述する。具体的
には広角端(W) に対する中間位置(M) 、望遠端(T) での
移動量を各々Ma,Mb とすれば、以下の式で表す： Zi(M)=Zi(W)+Ma Zi(T)=Zi(W)+Mb なお、Ma,Mb の符号は各面がZ プラス方向に移動する場
合を正、Z マイナス方向に移動する場合を負としてい
る。また、この移動に伴い変化する面間隔Diは変数であ
り、各変倍位置での値を別表にまとめて示す。
し、中間、望遠端では広角端との差で記述する。具体的
には広角端(W) に対する中間位置(M) 、望遠端(T) での
移動量を各々Ma,Mb とすれば、以下の式で表す： Zi(M)=Zi(W)+Ma Zi(T)=Zi(W)+Mb なお、Ma,Mb の符号は各面がZ プラス方向に移動する場
合を正、Z マイナス方向に移動する場合を負としてい
る。また、この移動に伴い変化する面間隔Diは変数であ
り、各変倍位置での値を別表にまとめて示す。
【００７６】本発明の実施例は球面及び回転非対称の非
球面を有している。その内の球面部分は球面形状として
その曲率半径Riを記している。曲率半径Riの符号は第１
面から像面に進む基準軸（図１中の一点鎖線）に沿って
曲率中心が第１面側にある場合をマイナス、結像面側に
ある場合をプラスとする。
球面を有している。その内の球面部分は球面形状として
その曲率半径Riを記している。曲率半径Riの符号は第１
面から像面に進む基準軸（図１中の一点鎖線）に沿って
曲率中心が第１面側にある場合をマイナス、結像面側に
ある場合をプラスとする。
【００７７】ここで、球面は以下の式で表される形状で
ある：
ある：
【００７８】
【数１】
【００７９】また、本発明の光学系は少なくとも回転非
対称な非球面を一面以上有し、その形状は以下の式によ
り表す（但し、a,b,t は形状に関する係数である）： A ＝(a+b)・(y2・cos2t+x2) B ＝2a・b・cos t[1+{(b-a)・y・sin t/(2a・b)}+〔1+{(b-a)
・y・sin t/(a・b)}-{y2/(a・b)}-{4a・b・cos2t+(a+b)2sin
2t}x2/(4a2b2cos2t) 〕1/2] として z ＝A/B+C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22x2y2+C40
x4 上記曲面式はx に関して偶数次の項のみであるため、上
記曲面式により規定される曲面はyz面を対称面とする面
対称な形状である。さらに以下の条件が満たされる場合
はxz面に対して面対称な形状を表す。従って以下の条件
が満たされない場合は、xz面に対して面対称な形状とは
ならず、対称面はyz面の１面のみとなり、２面以上には
ならない。
対称な非球面を一面以上有し、その形状は以下の式によ
り表す（但し、a,b,t は形状に関する係数である）： A ＝(a+b)・(y2・cos2t+x2) B ＝2a・b・cos t[1+{(b-a)・y・sin t/(2a・b)}+〔1+{(b-a)
・y・sin t/(a・b)}-{y2/(a・b)}-{4a・b・cos2t+(a+b)2sin
2t}x2/(4a2b2cos2t) 〕1/2] として z ＝A/B+C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22x2y2+C40
x4 上記曲面式はx に関して偶数次の項のみであるため、上
記曲面式により規定される曲面はyz面を対称面とする面
対称な形状である。さらに以下の条件が満たされる場合
はxz面に対して面対称な形状を表す。従って以下の条件
が満たされない場合は、xz面に対して面対称な形状とは
ならず、対称面はyz面の１面のみとなり、２面以上には
ならない。
【００８０】C03 ＝C21 ＝t ＝0 さらに C02 ＝C20 C04＝C40 ＝C22/2 が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件
を満たさない場合は非回転対称な形状である。
を満たさない場合は非回転対称な形状である。
【００８１】なお、本発明の各実施例においては図１に
示すように、その第１面（光学系の入射側）は絞りであ
る。又、水平半画角uYとは図１のYZ面内において絞りR1
に入射する光束の最大画角、垂直半画角uXとはXZ面内に
おいて絞りR1に入射する光束の最大画角である。また、
第１面である絞りの直径を絞り径として示している。こ
れは光学系の明るさに関係する。なお、入射瞳は第１面
に位置するため上記絞り径は入射瞳径に等しい。
示すように、その第１面（光学系の入射側）は絞りであ
る。又、水平半画角uYとは図１のYZ面内において絞りR1
に入射する光束の最大画角、垂直半画角uXとはXZ面内に
おいて絞りR1に入射する光束の最大画角である。また、
第１面である絞りの直径を絞り径として示している。こ
れは光学系の明るさに関係する。なお、入射瞳は第１面
に位置するため上記絞り径は入射瞳径に等しい。
【００８２】又、像面上での有効像範囲を像サイズとし
て示す。像サイズはローカル座標のy 方向のサイズを水
平、x 方向のサイズを垂直とした矩形領域で表してい
る。
て示す。像サイズはローカル座標のy 方向のサイズを水
平、x 方向のサイズを垂直とした矩形領域で表してい
る。
【００８３】又、構成データを挙げている実施例につい
ては光学系のサイズを示している。そのサイズは広角端
における光線有効径によって定められるサイズである。
ては光学系のサイズを示している。そのサイズは広角端
における光線有効径によって定められるサイズである。
【００８４】又、構成データを挙げている実施例につい
てはその横収差図を示す。横収差図は各実施例の広角端
(W) 、中間位置(M) 、望遠端(T) の状態について、絞り
R1への水平入射角、垂直入射角が夫々(uY,uX),(0,uX),
(-uY,uX),(uY,0),(0,0),(-uY,0) となる入射角の光束の
横収差を示す。横収差図においては、横軸は瞳への入射
高さを表し、縦軸は収差量を表している。各実施例とも
基本的に各面がyz面を対称面とする面対称の形状となっ
ている為、横収差図においても垂直画角のプラス、マイ
ナス方向は同一となるので、図の簡略化の為に、マイナ
ス方向の横収差図は省略している。
てはその横収差図を示す。横収差図は各実施例の広角端
(W) 、中間位置(M) 、望遠端(T) の状態について、絞り
R1への水平入射角、垂直入射角が夫々(uY,uX),(0,uX),
(-uY,uX),(uY,0),(0,0),(-uY,0) となる入射角の光束の
横収差を示す。横収差図においては、横軸は瞳への入射
高さを表し、縦軸は収差量を表している。各実施例とも
基本的に各面がyz面を対称面とする面対称の形状となっ
ている為、横収差図においても垂直画角のプラス、マイ
ナス方向は同一となるので、図の簡略化の為に、マイナ
ス方向の横収差図は省略している。
【００８５】以下の実施例１から実施例４までは構成デ
ータを挙げない定性的な実施例であり、実施例５から実
施例１６は構成データを挙げている。
ータを挙げない定性的な実施例であり、実施例５から実
施例１６は構成データを挙げている。
【００８６】なお、実施例１から実施例４までは前記の
記号命名法によらず、構成している光学素子ごとに面記
号等を付している。即ち絞りはBL，最終像面はP とし、
M 番目の光学素子中ではその第１面からRm,1,Rm,2,・・・R
m,n と面記号を付している。
記号命名法によらず、構成している光学素子ごとに面記
号等を付している。即ち絞りはBL，最終像面はP とし、
M 番目の光学素子中ではその第１面からRm,1,Rm,2,・・・R
m,n と面記号を付している。
【００８７】［実施例１］図２は本発明の光学素子を２
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例１の要部概略図で
ある。本実施例は所謂二群型のズームレンズの撮像光学
系の実施例である。同図において、B1、B2は複数の曲面
反射面を有する第１及び第２の光学素子である。第１の
光学素子B1は物体側より順に、凹屈折面R1,1及び凹面鏡
R1,2・凸面鏡R1,3・凹面鏡R1,4・凸面鏡R1,5の四つの反
射面及び凸屈折面R1,6より成り、第１の光学素子B1に入
射する基準軸の方向とこれから射出する基準軸の方向は
平行でかつ同じ方向（向き）である。
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例１の要部概略図で
ある。本実施例は所謂二群型のズームレンズの撮像光学
系の実施例である。同図において、B1、B2は複数の曲面
反射面を有する第１及び第２の光学素子である。第１の
光学素子B1は物体側より順に、凹屈折面R1,1及び凹面鏡
R1,2・凸面鏡R1,3・凹面鏡R1,4・凸面鏡R1,5の四つの反
射面及び凸屈折面R1,6より成り、第１の光学素子B1に入
射する基準軸の方向とこれから射出する基準軸の方向は
平行でかつ同じ方向（向き）である。
【００８８】第２の光学素子B2は物体側より凸屈折面R
2,1及び凸面鏡R2,2・凹面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・凹面鏡R
2,5の四つの反射面及び凸屈折面R2,6より成り、第１の
光学素子B1と同様に、第２の光学素子B2に入射する基準
軸の方向とこれから射出する基準軸の方向は平行でかつ
同一方向である。
2,1及び凸面鏡R2,2・凹面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・凹面鏡R
2,5の四つの反射面及び凸屈折面R2,6より成り、第１の
光学素子B1と同様に、第２の光学素子B2に入射する基準
軸の方向とこれから射出する基準軸の方向は平行でかつ
同一方向である。
【００８９】B3は平行平板よりなる光学補正板であり、
水晶を材料とするローパスフィルターや赤外カットフィ
ルター等から構成している。
水晶を材料とするローパスフィルターや赤外カットフィ
ルター等から構成している。
【００９０】P は最終像面である撮像素子面であり、例
えばCCD （撮像媒体）等の撮像面である。BLは第１の光
学素子B1の物体側（光学系の光束入射側）に配置した絞
りであり、Aiは撮像光学系の基準軸である。
えばCCD （撮像媒体）等の撮像面である。BLは第１の光
学素子B1の物体側（光学系の光束入射側）に配置した絞
りであり、Aiは撮像光学系の基準軸である。
【００９１】第１の光学素子B1、第２の光学素子B2は二
群ズームレンズの一要素を構成している。
群ズームレンズの一要素を構成している。
【００９２】次に本実施例における結像作用を説明す
る。物体からの光束８は、絞りBLにより入射光量を規制
された後、第１の光学素子B1の凹屈折面R1,1に入射す
る。
る。物体からの光束８は、絞りBLにより入射光量を規制
された後、第１の光学素子B1の凹屈折面R1,1に入射す
る。
【００９３】次に凹屈折面R1,1を屈折透過した光束は、
凹面鏡R1,2にて反射されるとともに、凹面鏡のパワーに
より１次結像面N1に結像する。
凹面鏡R1,2にて反射されるとともに、凹面鏡のパワーに
より１次結像面N1に結像する。
【００９４】このように、一旦第１の光学素子B1内に物
体像を結像することは、絞りBLより像側に配置された面
の光線有効径の増大を抑制するのに有効である。
体像を結像することは、絞りBLより像側に配置された面
の光線有効径の増大を抑制するのに有効である。
【００９５】１次結像面N1に一次結像した光束は、凸面
鏡R1,3、凹面鏡R1,4、凸面鏡R1,5にて反射を繰り返し、
それぞれの反射鏡の持つパワーにより収束或は発散作用
を受けて、凸屈折面R1,6に至り、ここで屈折した光束は
２次結像面N2上に物体像を形成する。
鏡R1,3、凹面鏡R1,4、凸面鏡R1,5にて反射を繰り返し、
それぞれの反射鏡の持つパワーにより収束或は発散作用
を受けて、凸屈折面R1,6に至り、ここで屈折した光束は
２次結像面N2上に物体像を形成する。
【００９６】この様に第１の光学素子B1は、入出射面に
よる屈折と、複数の曲面反射鏡による反射を繰り返し
て、所望の光学性能を備える全体として正のパワーを有
するレンズユニットとして機能している。
よる屈折と、複数の曲面反射鏡による反射を繰り返し
て、所望の光学性能を備える全体として正のパワーを有
するレンズユニットとして機能している。
【００９７】２次結像面N2の物体像からの光束は、第２
の光学素子B2の凸屈折面R2,1を透過した後、凸面鏡
R2,2、凹面鏡R2,3を経て３次結像面N3に結像する。
の光学素子B2の凸屈折面R2,1を透過した後、凸面鏡
R2,2、凹面鏡R2,3を経て３次結像面N3に結像する。
【００９８】これは、第１の光学素子B1内に物体像を結
像させた事と同様な理由によるもので、第２の光学素子
B2における各面の光線有効径の増加を押さえるのに有効
である。
像させた事と同様な理由によるもので、第２の光学素子
B2における各面の光線有効径の増加を押さえるのに有効
である。
【００９９】３次結像面N3に結像した光束は凸面鏡
R2,4、凹面鏡R2,5にて反射を繰り返し、それぞれの反射
鏡の持つパワーによる影響を受けて凸屈折面R2,6に至
り、ここにて屈折した光束は光学補正板B3を通過後、撮
像素子面P 上に結像する。
R2,4、凹面鏡R2,5にて反射を繰り返し、それぞれの反射
鏡の持つパワーによる影響を受けて凸屈折面R2,6に至
り、ここにて屈折した光束は光学補正板B3を通過後、撮
像素子面P 上に結像する。
【０１００】この様に第２の光学素子B2は、第１の光学
素子B1が２次結像面N2上に形成した物体像を撮像素子面
P 上に再結像しており、第１の光学素子B1と同様に、入
出射面による屈折と、複数の曲面反射鏡による反射を繰
り返して、所望の光学性能を備えた、全体として正のパ
ワーを有するレンズユニットとして機能している。
素子B1が２次結像面N2上に形成した物体像を撮像素子面
P 上に再結像しており、第１の光学素子B1と同様に、入
出射面による屈折と、複数の曲面反射鏡による反射を繰
り返して、所望の光学性能を備えた、全体として正のパ
ワーを有するレンズユニットとして機能している。
【０１０１】また、本実施例においては、第１及び第２
の光学素子B1、B2を撮像素子面（結像面）P に対して相
対的に移動することにより、撮影光学系の焦点距離（結
像倍率）を変化する。（変倍或はズーミングと称される
動作である。） その変倍作用について図３によって説明する。図３は実
施例１の第１及び第２の光学素子B1,B2 を夫々単一の薄
肉レンズとし、撮影光学系をその基準軸に対して展開し
た光学配置図である。なお、図３（Ａ）は光学系が広角
端の状態(W) の配置図であり、図３（Ｂ）は望遠端の状
態(T) の配置図である。
の光学素子B1、B2を撮像素子面（結像面）P に対して相
対的に移動することにより、撮影光学系の焦点距離（結
像倍率）を変化する。（変倍或はズーミングと称される
動作である。） その変倍作用について図３によって説明する。図３は実
施例１の第１及び第２の光学素子B1,B2 を夫々単一の薄
肉レンズとし、撮影光学系をその基準軸に対して展開し
た光学配置図である。なお、図３（Ａ）は光学系が広角
端の状態(W) の配置図であり、図３（Ｂ）は望遠端の状
態(T) の配置図である。
【０１０２】同図において、第１の光学素子B1の焦点距
離をf1、第２の光学素子B2の焦点距離をf2、とする。光
学系が広角端の状態の場合、第２の光学素子B2の前側焦
点F 2 から２次結像面N2までの距離をxW(-) 、後側焦点F
2' から結像面P までの距離を xW'とする。（なお、下
付き字の Wや Tは夫々光学系が広角端、望遠端の場合の
値を意味している。） ニュートンの結像公式により xW＊xW' ＝−f2 2 が成り立っているならば、第２の光学素子B2の結像倍率
β2Wは、 と、又広角端の焦点距離fWは、 となる。
離をf1、第２の光学素子B2の焦点距離をf2、とする。光
学系が広角端の状態の場合、第２の光学素子B2の前側焦
点F 2 から２次結像面N2までの距離をxW(-) 、後側焦点F
2' から結像面P までの距離を xW'とする。（なお、下
付き字の Wや Tは夫々光学系が広角端、望遠端の場合の
値を意味している。） ニュートンの結像公式により xW＊xW' ＝−f2 2 が成り立っているならば、第２の光学素子B2の結像倍率
β2Wは、 と、又広角端の焦点距離fWは、 となる。
【０１０３】ここで、第２の光学素子B2がニュートンの
結像公式を満足しつつ移動し、第２の光学素子B2の移動
に伴う中間結像面N2の位置変化を補正する様に、第１の
光学素子B1が移動することにより、光学系はその最終結
像位置P を変えずに焦点距離を変化する。
結像公式を満足しつつ移動し、第２の光学素子B2の移動
に伴う中間結像面N2の位置変化を補正する様に、第１の
光学素子B1が移動することにより、光学系はその最終結
像位置P を変えずに焦点距離を変化する。
【０１０４】第２の光学素子B2がある一定量移動して広
角端(W) から望遠端(T) へ変倍したとする。第２の光学
素子B2の前側焦点F2から中間結像面N2までの距離をx
T(-) 、後側焦点F2' から結像面P までの距離を xT'と
すると、第２の光学素子B2の結像倍率β2Tは、 、望遠端の焦点距離fTは、 となるので、この光学系の変倍比Ｚは、 となる。
角端(W) から望遠端(T) へ変倍したとする。第２の光学
素子B2の前側焦点F2から中間結像面N2までの距離をx
T(-) 、後側焦点F2' から結像面P までの距離を xT'と
すると、第２の光学素子B2の結像倍率β2Tは、 、望遠端の焦点距離fTは、 となるので、この光学系の変倍比Ｚは、 となる。
【０１０５】この様に、第１の光学素子B1と第２の光学
素子B2間及び第２の光学素子B2と撮像素子面P 間の相対
的位置関係を変化させる事により、最終結像位置P を変
化させずに焦点距離（結像倍率）を変化する事が可能で
ある。
素子B2間及び第２の光学素子B2と撮像素子面P 間の相対
的位置関係を変化させる事により、最終結像位置P を変
化させずに焦点距離（結像倍率）を変化する事が可能で
ある。
【０１０６】次に、実施例１において合焦（フォーカシ
ング）は、光学系を構成する任意の光学素子を移動させ
ることにより達成可能であるが、フォーカシング用のア
クチュエーターの負荷を考えると、最も重量が軽い光学
素子を移動することが好ましい。
ング）は、光学系を構成する任意の光学素子を移動させ
ることにより達成可能であるが、フォーカシング用のア
クチュエーターの負荷を考えると、最も重量が軽い光学
素子を移動することが好ましい。
【０１０７】又、撮影する被写体までの距離に対して光
学素子の移動量を変倍によらず一定にしたい場合には、
最も物体側に配置した第１の光学素子B1を移動させれば
良い。
学素子の移動量を変倍によらず一定にしたい場合には、
最も物体側に配置した第１の光学素子B1を移動させれば
良い。
【０１０８】なお、変倍時に移動する第２の光学素子B2
をフォーカシングの際にも移動させることにより変倍用
アクチュエーターとフォーカシング用アクチュエーター
の共通化が図れる。
をフォーカシングの際にも移動させることにより変倍用
アクチュエーターとフォーカシング用アクチュエーター
の共通化が図れる。
【０１０９】本実施例の効果を説明する。
【０１１０】本実施例においては変倍時に移動する反射
面がユニット化されている為に、従来のミラー光学系に
おいて最も精度が要求される各反射面の相対的な位置精
度は保証されている。そこで本実施例では第１の光学素
子B1及と第２の光学素子B2間の位置精度を確保すれば良
く、従来の屈折レンズ系における移動レンズ群と同様な
位置精度で良いことになる。
面がユニット化されている為に、従来のミラー光学系に
おいて最も精度が要求される各反射面の相対的な位置精
度は保証されている。そこで本実施例では第１の光学素
子B1及と第２の光学素子B2間の位置精度を確保すれば良
く、従来の屈折レンズ系における移動レンズ群と同様な
位置精度で良いことになる。
【０１１１】屈折レンズ系に比して、各光学素子を複数
の曲面反射面が一体的に形成されたレンズユニットとし
て構成している為に、光学系全体の部品点数が少なくな
り、光学系の低コスト化が達成出来るとともに、部品の
取り付けによる累積誤差も少なくなる。
の曲面反射面が一体的に形成されたレンズユニットとし
て構成している為に、光学系全体の部品点数が少なくな
り、光学系の低コスト化が達成出来るとともに、部品の
取り付けによる累積誤差も少なくなる。
【０１１２】複数回の結像を行いながら、物体像を伝達
して行く構成を取ることにより、各面の光線有効径を小
さく抑え、各光学素子及び撮影光学系全体のコンパクト
化を達成している。
して行く構成を取ることにより、各面の光線有効径を小
さく抑え、各光学素子及び撮影光学系全体のコンパクト
化を達成している。
【０１１３】又、中間結像の結像サイズを撮像素子面サ
イズに対して比較的小さく設定する事により、物体像の
伝達に際して各面の光線有効径を小さく押さえている。
イズに対して比較的小さく設定する事により、物体像の
伝達に際して各面の光線有効径を小さく押さえている。
【０１１４】従来の撮影光学系の場合、絞りを光学系の
内部に配置する場合が多く、絞りを光学系の内部に配置
した場合には、絞りより物体側に配置されたレンズの光
線有効径は、絞りとの間隔が離れているほど、画角の拡
大に伴って大きくなってしまう問題点があった。
内部に配置する場合が多く、絞りを光学系の内部に配置
した場合には、絞りより物体側に配置されたレンズの光
線有効径は、絞りとの間隔が離れているほど、画角の拡
大に伴って大きくなってしまう問題点があった。
【０１１５】本実施例においては、絞りBLを撮影光学系
の物体側の第１の光学素子B1の入射面近傍に設置するこ
とにより、撮影光学系の焦点距離を広角化した時に生じ
る撮影光学系前群の光線有効径の拡大を押さえている。
の物体側の第１の光学素子B1の入射面近傍に設置するこ
とにより、撮影光学系の焦点距離を広角化した時に生じ
る撮影光学系前群の光線有効径の拡大を押さえている。
【０１１６】そして各光学素子内に物体像を結像するこ
とにより、絞りBLより像側に配置された面の光線有効径
の増大を効果的に抑制している。
とにより、絞りBLより像側に配置された面の光線有効径
の増大を効果的に抑制している。
【０１１７】第１の光学素子B1及び第２の光学素子B2の
基準軸は全てYZ平面内にある。従って、各光学素子の移
動をYZ平面と平行な面上に設定することにより、第１の
光学素子B1及び第２の光学素子B2が変倍に際して移動し
ても、基準軸を含むYZ平面と各光学素子が移動する平面
との平行度は容易に保たれ、各光学素子B1,B2 のＸ軸方
向の平行偏心及びＹ軸、Ｚ軸回りの回転を除去すること
は容易である。
基準軸は全てYZ平面内にある。従って、各光学素子の移
動をYZ平面と平行な面上に設定することにより、第１の
光学素子B1及び第２の光学素子B2が変倍に際して移動し
ても、基準軸を含むYZ平面と各光学素子が移動する平面
との平行度は容易に保たれ、各光学素子B1,B2 のＸ軸方
向の平行偏心及びＹ軸、Ｚ軸回りの回転を除去すること
は容易である。
【０１１８】但し、基準軸を含むYZ平面と両光学素子が
移動する平面とが傾いていても、基準軸を含むYZ平面が
変倍に際して移動する方向ベクトルと移動平面が平行で
あれば、偏心収差が発生することは無い。
移動する平面とが傾いていても、基準軸を含むYZ平面が
変倍に際して移動する方向ベクトルと移動平面が平行で
あれば、偏心収差が発生することは無い。
【０１１９】各光学素子は一平面上に配置されているの
で、各光学素子を一方方向から組み込む構造を容易にと
ることが出来、組立が非常に容易になる。
で、各光学素子を一方方向から組み込む構造を容易にと
ることが出来、組立が非常に容易になる。
【０１２０】なお、本実施例では、２次結像面N2が第１
の光学素子B1と第２の光学素子B2の中間に形成されてい
るが、第１の光学素子B1若しくは第２の光学素子B2の内
部に２次結像面があっても良い。
の光学素子B1と第２の光学素子B2の中間に形成されてい
るが、第１の光学素子B1若しくは第２の光学素子B2の内
部に２次結像面があっても良い。
【０１２１】また、変倍時における光学素子の移動方向
は、広角端から望遠端への移動に際して各反射面の基準
軸の入射点位置を変えなければ、変倍時に生じる誤差を
最少限にとどめられるので、各光学素子B1,B2 に入射、
射出する基準軸の方向を平行にするとともに、各光学素
子の移動も該光学素子に入射、射出する基準軸線上に沿
って平行に移動している。
は、広角端から望遠端への移動に際して各反射面の基準
軸の入射点位置を変えなければ、変倍時に生じる誤差を
最少限にとどめられるので、各光学素子B1,B2 に入射、
射出する基準軸の方向を平行にするとともに、各光学素
子の移動も該光学素子に入射、射出する基準軸線上に沿
って平行に移動している。
【０１２２】本発明においては、各光学素子に入射・射
出する基準軸方向が平行な光学素子を構成する場合、入
射方向に対して射出方向を同方向とするか、反対方向と
するかの二種類のパターンが考えられる。入射方向に対
して射出方向を反対方向とした場合、光学素子の移動に
伴って入射側及び射出側の間隔が移動量と同一量変化す
る為に、全体として移動量の２倍分だけ光路長を変化さ
せることが可能となる。
出する基準軸方向が平行な光学素子を構成する場合、入
射方向に対して射出方向を同方向とするか、反対方向と
するかの二種類のパターンが考えられる。入射方向に対
して射出方向を反対方向とした場合、光学素子の移動に
伴って入射側及び射出側の間隔が移動量と同一量変化す
る為に、全体として移動量の２倍分だけ光路長を変化さ
せることが可能となる。
【０１２３】又、入射方向に対して射出方向を同方向と
した場合、入射した基準軸と射出する基準軸の位置を所
望の位置にシフトすることが可能となる。
した場合、入射した基準軸と射出する基準軸の位置を所
望の位置にシフトすることが可能となる。
【０１２４】本発明の実施例は上記２種類のパターンで
構成することが可能なので、本発明では光学配置上の自
由度を増すことが出来る。
構成することが可能なので、本発明では光学配置上の自
由度を増すことが出来る。
【０１２５】しかしながら、光学素子の移動方向は２つ
の光学素子への入射、射出する基準軸方向と平行である
必要はなく、例えば光学系へ入射する基準軸の方向と移
動光学素子の移動方向が、30゜、45゜、60゜等のある角
度をなしていても良い。
の光学素子への入射、射出する基準軸方向と平行である
必要はなく、例えば光学系へ入射する基準軸の方向と移
動光学素子の移動方向が、30゜、45゜、60゜等のある角
度をなしていても良い。
【０１２６】［実施例２］図４は本発明の光学素子を２
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例２の要部概略図で
ある。本実施例は所謂二群型のズームレンズの撮像光学
系の実施例である。本実施例は変倍時に移動する光学素
子の移動方向が最も物体側に配置された光学素子の入射
基準軸の方向にたいして平行でない実施例である。
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例２の要部概略図で
ある。本実施例は所謂二群型のズームレンズの撮像光学
系の実施例である。本実施例は変倍時に移動する光学素
子の移動方向が最も物体側に配置された光学素子の入射
基準軸の方向にたいして平行でない実施例である。
【０１２７】同図においてB1、B2は複数の曲面反射面を
有する第１、第２の光学素子である。第１の光学素子B1
は物体側より順に、凹屈折面R1,1及び凹面鏡R1,2・凸面
鏡R 1,3 ・凹面鏡R1,4・凹面鏡R1,5の四つの反射面及び
凸屈折面R1,6より成り、全体として正の屈折力を有する
レンズユニットである。そして第１の光学素子B1に入射
する基準軸の方向とこれから射出する基準軸の方向が略
45゜の傾きを持っている。
有する第１、第２の光学素子である。第１の光学素子B1
は物体側より順に、凹屈折面R1,1及び凹面鏡R1,2・凸面
鏡R 1,3 ・凹面鏡R1,4・凹面鏡R1,5の四つの反射面及び
凸屈折面R1,6より成り、全体として正の屈折力を有する
レンズユニットである。そして第１の光学素子B1に入射
する基準軸の方向とこれから射出する基準軸の方向が略
45゜の傾きを持っている。
【０１２８】第２の光学素子B2は物体側より凹屈折面R
2,1及び凹面鏡R2,2・凹面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・凹面鏡R
2,5・凹面鏡R2,6・凹面鏡R2,7の６つの反射面及び凸屈
折面R 2,8 より成り、全体として正の屈折力を有するレ
ンズユニットである。そして第２の光学素子B2に入射す
る基準軸の方向とこれから射出する基準軸の方向が平行
でかつ反対方向となっている。
2,1及び凹面鏡R2,2・凹面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・凹面鏡R
2,5・凹面鏡R2,6・凹面鏡R2,7の６つの反射面及び凸屈
折面R 2,8 より成り、全体として正の屈折力を有するレ
ンズユニットである。そして第２の光学素子B2に入射す
る基準軸の方向とこれから射出する基準軸の方向が平行
でかつ反対方向となっている。
【０１２９】B3は平行平板よりなる光学補正板であり、
水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等であ
る。
水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等であ
る。
【０１３０】P は撮像素子面であり、CCD （撮像媒体）
等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体側に配
置した絞り、Aiは光学系の基準軸である。
等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体側に配
置した絞り、Aiは光学系の基準軸である。
【０１３１】本実施例の結像作用を説明する。物体から
の光束は、絞りBLにより入射光量を規制された後、第１
の光学素子B1の凹屈折面R1,1を屈折透過し、凹面鏡
R1,2、凸面鏡R1,3、平面鏡R1,4、凹面鏡R1,5にて反射を
繰り返し、それぞれの反射鏡の持つパワーにより収束或
は発散作用を受けて、凸屈折面R1,6に至り、ここで屈折
した光束は中間結像面N1上に物体像を形成する。なお、
第１の光学素子B1中でも一旦物体の中間像を形成してい
る。
の光束は、絞りBLにより入射光量を規制された後、第１
の光学素子B1の凹屈折面R1,1を屈折透過し、凹面鏡
R1,2、凸面鏡R1,3、平面鏡R1,4、凹面鏡R1,5にて反射を
繰り返し、それぞれの反射鏡の持つパワーにより収束或
は発散作用を受けて、凸屈折面R1,6に至り、ここで屈折
した光束は中間結像面N1上に物体像を形成する。なお、
第１の光学素子B1中でも一旦物体の中間像を形成してい
る。
【０１３２】中間結像面N1の物体像からの光束は、第２
の光学素子B2の凹屈折面R2,1を透過した後、凹面鏡
R2,2、凹面鏡R2,3、凸面鏡R2,4、凹面鏡R2,5、凹面鏡R
2,6、凹面鏡R2,7を経て凸屈折面R2,8を屈折して第２の
光学素子B2から射出する。なお、第２の光学素子B2中で
も一旦物体の中間像を形成している。
の光学素子B2の凹屈折面R2,1を透過した後、凹面鏡
R2,2、凹面鏡R2,3、凸面鏡R2,4、凹面鏡R2,5、凹面鏡R
2,6、凹面鏡R2,7を経て凸屈折面R2,8を屈折して第２の
光学素子B2から射出する。なお、第２の光学素子B2中で
も一旦物体の中間像を形成している。
【０１３３】第２の光学素子B2から射出した光束は光学
補正板B3を通過後、撮像素子面P 上に結像する。
補正板B3を通過後、撮像素子面P 上に結像する。
【０１３４】本実施例において、異なる物体距離に対す
るフォーカシングは、第２の光学素子B2を移動させるこ
とにより行っている。この時第２の光学素子B2の移動
は、第１の光学素子B1から射出する基準軸A1,6の方向に
平行に移動するが、第１の光学素子B1の入射する基準軸
A0の方向と射出する基準軸A1,6の方向は略45゜の傾きを
なしている為、第１の光学素子B1の入射する基準軸A0の
方向に対して、第２の光学素子B2がフォーカシングに際
して移動する方向は略45゜傾いていることとなる。
るフォーカシングは、第２の光学素子B2を移動させるこ
とにより行っている。この時第２の光学素子B2の移動
は、第１の光学素子B1から射出する基準軸A1,6の方向に
平行に移動するが、第１の光学素子B1の入射する基準軸
A0の方向と射出する基準軸A1,6の方向は略45゜の傾きを
なしている為、第１の光学素子B1の入射する基準軸A0の
方向に対して、第２の光学素子B2がフォーカシングに際
して移動する方向は略45゜傾いていることとなる。
【０１３５】従って第２の光学素子B2はフォーカシング
に際してこれに入射、射出する基準軸A1,6,A2,8 の方向
に対して平行に移動するものの、第１の光学素子B1の入
射する基準軸A0の方向に対しては45゜の傾きをもって移
動する。
に際してこれに入射、射出する基準軸A1,6,A2,8 の方向
に対して平行に移動するものの、第１の光学素子B1の入
射する基準軸A0の方向に対しては45゜の傾きをもって移
動する。
【０１３６】又、本実施例においても実施例１と同様に
第１、第２の光学素子B1,B2 が結像面P に対して相対的
に移動することにより、撮影光学系の結像倍率を変化さ
せる。但し、各光学素子に入射、射出する基準軸の方向
と、各光学素子の移動方向が全て平行であった実施例１
とは異なり、第１の光学素子B1に入射する基準軸の方向
と射出する基準軸の方向は45°の傾きを為しているの
で、変倍動作時に第１の光学素子B1から第２の光学素子
B2に入射する基準軸の方向を維持する為に、第１の光学
素子B1の移動方向を第２の光学素子B2の入射基準軸の方
向に対して平行に移動する。
第１、第２の光学素子B1,B2 が結像面P に対して相対的
に移動することにより、撮影光学系の結像倍率を変化さ
せる。但し、各光学素子に入射、射出する基準軸の方向
と、各光学素子の移動方向が全て平行であった実施例１
とは異なり、第１の光学素子B1に入射する基準軸の方向
と射出する基準軸の方向は45°の傾きを為しているの
で、変倍動作時に第１の光学素子B1から第２の光学素子
B2に入射する基準軸の方向を維持する為に、第１の光学
素子B1の移動方向を第２の光学素子B2の入射基準軸の方
向に対して平行に移動する。
【０１３７】［実施例３］図５は本発明の光学素子を２
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例３の要部概略図で
ある。本実施例は所謂二群型のズームレンズの撮像光学
系の実施例である。同図において、B1、B2は複数の曲面
反射面を有する第１及び第２の光学素子である。第１の
光学素子B1は物体側より順に、凹屈折面R1,1及び凹面鏡
R1,2・凸面鏡R1,3・凹面鏡R1,4・凸面鏡R1,5の四つの反
射面及び凹屈折面R1,6より成り、全体として負の屈折力
を有するレンズユニットである。そして、実施例１と同
様に第１の光学素子B1に入射する基準軸A0の方向とこれ
から射出する基準軸A1,6の方向が平行でかつ同一方向で
ある。
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例３の要部概略図で
ある。本実施例は所謂二群型のズームレンズの撮像光学
系の実施例である。同図において、B1、B2は複数の曲面
反射面を有する第１及び第２の光学素子である。第１の
光学素子B1は物体側より順に、凹屈折面R1,1及び凹面鏡
R1,2・凸面鏡R1,3・凹面鏡R1,4・凸面鏡R1,5の四つの反
射面及び凹屈折面R1,6より成り、全体として負の屈折力
を有するレンズユニットである。そして、実施例１と同
様に第１の光学素子B1に入射する基準軸A0の方向とこれ
から射出する基準軸A1,6の方向が平行でかつ同一方向で
ある。
【０１３８】第２の光学素子B2は物体側より凸屈折面R
2,1及び凸面鏡R2,2・凹面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・凹面鏡R
2,5の四つの反射面及び凸屈折面R2,6より成り、全体と
して正の屈折力を有するレンズユニットである。そして
第１の光学素子B1と同様に第２の光学素子B2に入射する
基準軸A1,6の方向とこれから射出する基準軸A2,6の方向
が平行でかつ同一方向である。
2,1及び凸面鏡R2,2・凹面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・凹面鏡R
2,5の四つの反射面及び凸屈折面R2,6より成り、全体と
して正の屈折力を有するレンズユニットである。そして
第１の光学素子B1と同様に第２の光学素子B2に入射する
基準軸A1,6の方向とこれから射出する基準軸A2,6の方向
が平行でかつ同一方向である。
【０１３９】B3は平行平板よりなる光学補正板であり、
水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等であ
る。
水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等であ
る。
【０１４０】P は撮像素子面であり、CCD （撮像媒体）
等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体側に配
置した絞り、Aiは光学系の基準軸である。
等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体側に配
置した絞り、Aiは光学系の基準軸である。
【０１４１】本実施例の結像作用を説明する。物体から
の光束は、絞りBLにより入射光量を規制された後、第１
の光学素子B1の凹屈折面R1,1を屈折透過し、凹面鏡
R1,2、凸面鏡R1,3、凹面鏡R1,4、凸面鏡R1,5にて反射を
繰り返し、それぞれの反射鏡の持つパワーにより収束或
は発散作用を受けて、凹屈折面R1,6に至り、ここで屈折
して第１の光学素子B1から射出する。なお、第１の光学
素子B1中では一旦物体の中間像を形成している。
の光束は、絞りBLにより入射光量を規制された後、第１
の光学素子B1の凹屈折面R1,1を屈折透過し、凹面鏡
R1,2、凸面鏡R1,3、凹面鏡R1,4、凸面鏡R1,5にて反射を
繰り返し、それぞれの反射鏡の持つパワーにより収束或
は発散作用を受けて、凹屈折面R1,6に至り、ここで屈折
して第１の光学素子B1から射出する。なお、第１の光学
素子B1中では一旦物体の中間像を形成している。
【０１４２】次いで光束は、第２の光学素子B2の凸屈折
面R2,1を透過した後、凸面鏡R2,2、凹面鏡R2,3、凸面鏡
R2,4、凹面鏡R2,5で反射を繰り返し、凸屈折面R2,6を屈
折して第２の光学素子B2から射出する。なお、第２の光
学素子B2中でも一旦物体の中間像を形成している。
面R2,1を透過した後、凸面鏡R2,2、凹面鏡R2,3、凸面鏡
R2,4、凹面鏡R2,5で反射を繰り返し、凸屈折面R2,6を屈
折して第２の光学素子B2から射出する。なお、第２の光
学素子B2中でも一旦物体の中間像を形成している。
【０１４３】第２の光学素子B2から射出した光束は光学
補正板B3を通過後、撮像素子面P 上に結像する。
補正板B3を通過後、撮像素子面P 上に結像する。
【０１４４】本実施例においては実施例１と同様に、第
１の光学素子B1及び第２の光学素子B2を結像面P に対し
て相対的に移動することにより、最終結像位置P を変え
ずに光学系の焦点距離（結像倍率）を変化させる。
１の光学素子B1及び第２の光学素子B2を結像面P に対し
て相対的に移動することにより、最終結像位置P を変え
ずに光学系の焦点距離（結像倍率）を変化させる。
【０１４５】本実施例の変倍作用を図６によって説明す
る。図６は実施例３の各光学素子を夫々単一の薄肉レン
ズとし、光学系をその基準軸に対して展開した光学配置
図である。なお、図６（Ａ）は光学系が広角端の状態
(W) の配置図であり、図６（Ｂ）は望遠端の状態(T) の
配置図である。
る。図６は実施例３の各光学素子を夫々単一の薄肉レン
ズとし、光学系をその基準軸に対して展開した光学配置
図である。なお、図６（Ａ）は光学系が広角端の状態
(W) の配置図であり、図６（Ｂ）は望遠端の状態(T) の
配置図である。
【０１４６】同図において、第１の光学素子B1の焦点距
離をf1(-) 、第２の光学素子B2の焦点距離をf2とする。
光学系が広角端の状態の場合、第２の光学素子B2の前側
焦点F2から第１の光学素子B1の像点までの距離をxW(-)
、後側焦点F2' から結像面Pまでの距離をxW' としたと
きに、ニュートンの結像公式 xW＊xW' ＝−f2*f2 が成り立っているならば、第２の光学素子B2の結像倍率
β2Wは、 となり、広角端の焦点距離fWは、 となる。
離をf1(-) 、第２の光学素子B2の焦点距離をf2とする。
光学系が広角端の状態の場合、第２の光学素子B2の前側
焦点F2から第１の光学素子B1の像点までの距離をxW(-)
、後側焦点F2' から結像面Pまでの距離をxW' としたと
きに、ニュートンの結像公式 xW＊xW' ＝−f2*f2 が成り立っているならば、第２の光学素子B2の結像倍率
β2Wは、 となり、広角端の焦点距離fWは、 となる。
【０１４７】ここで、第２の光学素子B2がニュートンの
結像公式を満足しつつ移動し、第２の光学素子B2の移動
に伴う第２の光学素子B2の物点の位置変化を補正する様
に、第１の光学素子B1が移動することにより、光学系は
最終結像位置P を変えずに全体の焦点距離を変化させる
ことが出来る。
結像公式を満足しつつ移動し、第２の光学素子B2の移動
に伴う第２の光学素子B2の物点の位置変化を補正する様
に、第１の光学素子B1が移動することにより、光学系は
最終結像位置P を変えずに全体の焦点距離を変化させる
ことが出来る。
【０１４８】第２の光学素子B2がある一定量移動して広
角端(W) から望遠端(T) へと変倍したとする。この望遠
端の状態の時、第２の光学素子B2の前側焦点F2から第１
の光学素子B1の像点までの距離をxT(-) 、後側焦点F2'
から結像面P までの距離をx T' とすると、第２の光学素
子B2の結像倍率β2Tは、 、望遠端の焦点距離fTは、 となるので、光学系の変倍比Ｚは、 となる。
角端(W) から望遠端(T) へと変倍したとする。この望遠
端の状態の時、第２の光学素子B2の前側焦点F2から第１
の光学素子B1の像点までの距離をxT(-) 、後側焦点F2'
から結像面P までの距離をx T' とすると、第２の光学素
子B2の結像倍率β2Tは、 、望遠端の焦点距離fTは、 となるので、光学系の変倍比Ｚは、 となる。
【０１４９】実施例１では、第１の光学素子B1と第２の
光学素子B2の中間に２次結像面N2が存在するが、本実施
例においては、第１の光学素子B1は全体として負の屈折
力を有し、無限遠からの物体光束を物体側に虚像として
結像し、この虚像位置を物点として第２の光学素子B2の
結像関係が成り立っている。
光学素子B2の中間に２次結像面N2が存在するが、本実施
例においては、第１の光学素子B1は全体として負の屈折
力を有し、無限遠からの物体光束を物体側に虚像として
結像し、この虚像位置を物点として第２の光学素子B2の
結像関係が成り立っている。
【０１５０】また、本実施例の構成とは逆に、物体側か
ら順に全体として正の屈折力を有する光学素子と、その
後方に負の屈折力を有する光学素子がある場合にも、各
光学素子を相対的に移動することにより、撮影光学系の
焦点距離（結像倍率）を変化させることが出来る。
ら順に全体として正の屈折力を有する光学素子と、その
後方に負の屈折力を有する光学素子がある場合にも、各
光学素子を相対的に移動することにより、撮影光学系の
焦点距離（結像倍率）を変化させることが出来る。
【０１５１】［実施例４］図７は本発明の光学素子を３
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例４の要部概略図で
ある。本実施例は所謂三群型のズームレンズの撮像光学
系の実施例である。同図において、B1，B2，B3は夫々複
数の曲面反射面を有する第１、第２、第３の光学素子で
あり、第１の光学素子B1は物体側より順に、凹屈折面R
1,1及び凹面鏡R1、2・凸面鏡R1、3・凹面鏡R1、4の三つの
反射面及び凸屈折面R1,5より成り、全体として正の屈折
力を持ち、第１の光学素子B1に入射する基準軸A0の方向
とこれから射出する基準軸A1,5の方向が略直角となって
いる。
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例４の要部概略図で
ある。本実施例は所謂三群型のズームレンズの撮像光学
系の実施例である。同図において、B1，B2，B3は夫々複
数の曲面反射面を有する第１、第２、第３の光学素子で
あり、第１の光学素子B1は物体側より順に、凹屈折面R
1,1及び凹面鏡R1、2・凸面鏡R1、3・凹面鏡R1、4の三つの
反射面及び凸屈折面R1,5より成り、全体として正の屈折
力を持ち、第１の光学素子B1に入射する基準軸A0の方向
とこれから射出する基準軸A1,5の方向が略直角となって
いる。
【０１５２】第２の光学素子B2は物体側より平面R2,1及
び凹面鏡R2,2・平面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・平面鏡R2,5・
凹面鏡R2,6の五つの反射面及び平面R2,7より成り、全体
として正の屈折力を持ち、第２の光学素子B2に入射する
基準軸A1,5の方向とこれから射出する基準軸A2,7の方向
が平行でかつ反対方向となっている。
び凹面鏡R2,2・平面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・平面鏡R2,5・
凹面鏡R2,6の五つの反射面及び平面R2,7より成り、全体
として正の屈折力を持ち、第２の光学素子B2に入射する
基準軸A1,5の方向とこれから射出する基準軸A2,7の方向
が平行でかつ反対方向となっている。
【０１５３】第３の光学素子B3は物体側より順に、凸屈
折面R3,1及び凸面鏡R3,2・凹面鏡R 3,3 ・凹面鏡R3,4・
凸面鏡R3,5の四つの反射面及び凹屈折面R3,6より成り、
全体として正の屈折力を持ち、第３の光学素子B3に入射
する基準軸A2,7の方向とこれから射出する基準軸A3,6の
方向が平行でかつ同一方向となっている。
折面R3,1及び凸面鏡R3,2・凹面鏡R 3,3 ・凹面鏡R3,4・
凸面鏡R3,5の四つの反射面及び凹屈折面R3,6より成り、
全体として正の屈折力を持ち、第３の光学素子B3に入射
する基準軸A2,7の方向とこれから射出する基準軸A3,6の
方向が平行でかつ同一方向となっている。
【０１５４】B4は第４の光学素子であり、物体側より順
に、凸屈折面R4,1、平面鏡R4,2、平面R4,3より成る三角
プリズムであり、第４の光学素子B4に入射する基準軸A
3,6の方向とこれから射出する基準軸A4,3の方向が略直
角となっている。
に、凸屈折面R4,1、平面鏡R4,2、平面R4,3より成る三角
プリズムであり、第４の光学素子B4に入射する基準軸A
3,6の方向とこれから射出する基準軸A4,3の方向が略直
角となっている。
【０１５５】B5は平行平板よりなる光学補正板であり、
水晶を材料とするローパスフィルターや赤外カットフィ
ルター等である。
水晶を材料とするローパスフィルターや赤外カットフィ
ルター等である。
【０１５６】P は撮像素子面であり、例えばCCD （撮像
媒体）等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体
側に配置した絞り、Aiは本光学系の基準軸である。
媒体）等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体
側に配置した絞り、Aiは本光学系の基準軸である。
【０１５７】本実施例における結像作用を説明する。物
体からの光束はまず絞りBLにより入射光量を規制された
後、第１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1は
その射出面R1,5と第２の光学素子B2の入射面R2,1との間
に１次結像面N1を形成する。
体からの光束はまず絞りBLにより入射光量を規制された
後、第１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1は
その射出面R1,5と第２の光学素子B2の入射面R2,1との間
に１次結像面N1を形成する。
【０１５８】１次結像面N1に形成された物体像は、第２
の光学素子B2によりその射出面R2,7と第３の光学素子B3
の入射面R3,1との間の２次結像面N2上に再結像される。
の光学素子B2によりその射出面R2,7と第３の光学素子B3
の入射面R3,1との間の２次結像面N2上に再結像される。
【０１５９】そしてまた、中間結像面N2に形成された物
体像は第３の光学素子B3によりその射出面R3,6と第４の
光学素子B4の入射面R4,1との間の３次結像面N3上に再結
像される。
体像は第３の光学素子B3によりその射出面R3,6と第４の
光学素子B4の入射面R4,1との間の３次結像面N3上に再結
像される。
【０１６０】そして第４の光学素子B4は３次結像面N3に
形成された物体像からの光束を収束し、光学補正板B5を
介して撮像素子面P に結像する。
形成された物体像からの光束を収束し、光学補正板B5を
介して撮像素子面P に結像する。
【０１６１】本実施例においては、特に図７中のZ 方向
の長さを短縮する為に、各光学素子により光路を効果的
に折りたたみ、Z 方向の長さを著しく短縮する配置を採
っている。
の長さを短縮する為に、各光学素子により光路を効果的
に折りたたみ、Z 方向の長さを著しく短縮する配置を採
っている。
【０１６２】即ち、第１の光学素子B1に入射した光束は
凹屈折面R1,1に入射後、その後方に配置された凹面鏡R
1,2により、入射方向と直角方向即ちY(-)方向に反射さ
れる。
凹屈折面R1,1に入射後、その後方に配置された凹面鏡R
1,2により、入射方向と直角方向即ちY(-)方向に反射さ
れる。
【０１６３】次に凸面鏡R1,3により物体光束をZ(-)方向
に反射させて光学系のZ 軸方向の長さを短縮している。
に反射させて光学系のZ 軸方向の長さを短縮している。
【０１６４】Z(-)方向に反射された物体光束は凹面鏡R
1,4により再びY(-)方向に反射された後、凸屈折面R1,5
を透過し、第２の光学素子B2に入射する。
1,4により再びY(-)方向に反射された後、凸屈折面R1,5
を透過し、第２の光学素子B2に入射する。
【０１６５】第２の光学素子B2においては、平面R2,3及
び平面R2,5にて物体光が全反射する様に構成しており、
第２の光学素子B2の入射面R2,1における光線有効領域と
平面R2,3における光線有効領域をオーバーラップさせ、
さらに第２の光学素子B2の射出面R2,7における光線有効
領域と平面R2,5における光線有効領域をオーバーラップ
させる事により、この光学素子のZ 軸方向の長さを短く
している。
び平面R2,5にて物体光が全反射する様に構成しており、
第２の光学素子B2の入射面R2,1における光線有効領域と
平面R2,3における光線有効領域をオーバーラップさせ、
さらに第２の光学素子B2の射出面R2,7における光線有効
領域と平面R2,5における光線有効領域をオーバーラップ
させる事により、この光学素子のZ 軸方向の長さを短く
している。
【０１６６】そして、第２の光学素子B2にY(-)方向から
入射した物体光束はY(+)方向に射出し第３の光学素子B3
に入射する。
入射した物体光束はY(+)方向に射出し第３の光学素子B3
に入射する。
【０１６７】第３の光学素子B3では、物体光束は凸面鏡
R3,2にてZ(-)方向に反射され、第１の光学素子B1と干渉
しない位置にて、凹面鏡R3,3によりY(+)方向に反射され
た後、凹面鏡R3,4にて一旦Z(+)方向にもどり、凸面鏡R
3,2への入射点と略同一のZ 位置にて、凸面鏡R3,5によ
りY(+)方向に反射され、凹屈折面R3,6を透過して第４の
光学素子B4に入射する。
R3,2にてZ(-)方向に反射され、第１の光学素子B1と干渉
しない位置にて、凹面鏡R3,3によりY(+)方向に反射され
た後、凹面鏡R3,4にて一旦Z(+)方向にもどり、凸面鏡R
3,2への入射点と略同一のZ 位置にて、凸面鏡R3,5によ
りY(+)方向に反射され、凹屈折面R3,6を透過して第４の
光学素子B4に入射する。
【０１６８】第４の光学素子B4では物体光束は平面鏡R
4,2によりZ(-)方向に反射された後、光学補正板B5を透過
して撮像素子面P に結像する。
4,2によりZ(-)方向に反射された後、光学補正板B5を透過
して撮像素子面P に結像する。
【０１６９】本実施例の第１、第２、第３の光学素子B
1,B2,B3は所謂三群型のズームレンズの一要素を構成し
ている。そして第２の光学素子B2と第３の光学素子B3を
相対移動することにより、撮影光学系の焦点距離（結像
倍率）を変化させる。
1,B2,B3は所謂三群型のズームレンズの一要素を構成し
ている。そして第２の光学素子B2と第３の光学素子B3を
相対移動することにより、撮影光学系の焦点距離（結像
倍率）を変化させる。
【０１７０】本実施例における変倍動作を説明する。変
倍に際して第１の光学素子B1、第４の光学素子B4、光学
補正板B5及び結像面P を固定とし、第２の光学素子B2と
第３の光学素子B3を移動している。
倍に際して第１の光学素子B1、第４の光学素子B4、光学
補正板B5及び結像面P を固定とし、第２の光学素子B2と
第３の光学素子B3を移動している。
【０１７１】第２の光学素子B2は、広角端から望遠端へ
の変倍に際して、第１の光学素子B1から離れるY (-) 方
向に移動する。
の変倍に際して、第１の光学素子B1から離れるY (-) 方
向に移動する。
【０１７２】この為、光学素子B1〜B2間の間隔は広がる
が、第２の光学素子B2は入射する基準軸の方向と射出す
る基準軸の方向が平行でかつ反対方向となっている為
に、入射する基準軸と射出する基準軸が同方向となって
いる実施例１の場合とは異なり、光学素子B2〜B3間の間
隔も、光学素子B1〜B2間の間隔と同量だけ広がることに
なる。
が、第２の光学素子B2は入射する基準軸の方向と射出す
る基準軸の方向が平行でかつ反対方向となっている為
に、入射する基準軸と射出する基準軸が同方向となって
いる実施例１の場合とは異なり、光学素子B2〜B3間の間
隔も、光学素子B1〜B2間の間隔と同量だけ広がることに
なる。
【０１７３】すなわち、第２の光学素子B2の移動量をδ
とした時に、第１の光学素子B1と結像面P が変倍中固定
であっても、撮影光学系の全長は第２の光学素子B2の移
動量δの２倍だけ長くなる。
とした時に、第１の光学素子B1と結像面P が変倍中固定
であっても、撮影光学系の全長は第２の光学素子B2の移
動量δの２倍だけ長くなる。
【０１７４】図８は実施例４の各光学素子を夫々単一の
薄肉レンズとし、撮像光学系をその基準軸に対して展開
した光学配置図である。これによって変倍動作を説明す
る。なお、図８（Ａ）は光学系が広角端の状態(W) の配
置図であり、図８（Ｂ）は望遠端の状態(T) の配置図で
ある。
薄肉レンズとし、撮像光学系をその基準軸に対して展開
した光学配置図である。これによって変倍動作を説明す
る。なお、図８（Ａ）は光学系が広角端の状態(W) の配
置図であり、図８（Ｂ）は望遠端の状態(T) の配置図で
ある。
【０１７５】同図において、第１の光学素子B1の焦点距
離をf1、第２の光学素子B2の焦点距離をf2、第３の光学
素子B3の焦点距離をf3、第４の光学素子B4の焦点距離を
f4とする。
離をf1、第２の光学素子B2の焦点距離をf2、第３の光学
素子B3の焦点距離をf3、第４の光学素子B4の焦点距離を
f4とする。
【０１７６】光学系が広角端にある状態において、第２
の光学素子B2の前側焦点F2から１次結像面N1までの距離
を x2W(-) 、後側焦点F2' から２次結像面N2までの距離
をx 2W' 、第３の光学素子B3の前側焦点F3から２次結像
面N2までの距離を x3W(-) 、後側焦点F3' から３次結像
面N3までの距離をx3W'、第４の光学素子B4の前側焦点F4
から３次結像面N3までの距離をx4(-) 、後側焦点F4' か
ら結像面P までの距離を x4'とする。
の光学素子B2の前側焦点F2から１次結像面N1までの距離
を x2W(-) 、後側焦点F2' から２次結像面N2までの距離
をx 2W' 、第３の光学素子B3の前側焦点F3から２次結像
面N2までの距離を x3W(-) 、後側焦点F3' から３次結像
面N3までの距離をx3W'、第４の光学素子B4の前側焦点F4
から３次結像面N3までの距離をx4(-) 、後側焦点F4' か
ら結像面P までの距離を x4'とする。
【０１７７】又、第２の光学素子B2の結像倍率をβ2W、
第３の光学素子の結像倍率をβ3W、第４の光学素子B4の
結像倍率をβ4 とする。（なお、下付き字 Wや T は夫
々光学系が広角端の状態、望遠端の状態を表す）各中間
結像及び結像面間でニュートンの結像公式が成り立って
いるならば、第１の光学素子B1より後ろの光学素子によ
る合成倍率βW は、 βW ＝β2W *β3W *β4 ＝（f2/x2W）*(f3/x3W)*(f4/x4） ＝（f2*f3*f4）/(x2W*x3W*x4） (11) であり、広角端の焦点距離fWは、 fW＝ f1*βW ＝（f1*f2*f3*f4)/(x2W*x3W*x4） (12) と表現できる。
第３の光学素子の結像倍率をβ3W、第４の光学素子B4の
結像倍率をβ4 とする。（なお、下付き字 Wや T は夫
々光学系が広角端の状態、望遠端の状態を表す）各中間
結像及び結像面間でニュートンの結像公式が成り立って
いるならば、第１の光学素子B1より後ろの光学素子によ
る合成倍率βW は、 βW ＝β2W *β3W *β4 ＝（f2/x2W）*(f3/x3W)*(f4/x4） ＝（f2*f3*f4）/(x2W*x3W*x4） (11) であり、広角端の焦点距離fWは、 fW＝ f1*βW ＝（f1*f2*f3*f4)/(x2W*x3W*x4） (12) と表現できる。
【０１７８】ここで、第２の光学素子B2が第１の光学素
子B1に対してδだけ移動したとき発生する２次結像面N2
の位置変化に応じて３次結像面N3の位置を補正して変化
させない様に、第３の光学素子B3をηだけ移動すること
により、最終結像面P の位置を変えずに焦点距離を変化
することが出来る。
子B1に対してδだけ移動したとき発生する２次結像面N2
の位置変化に応じて３次結像面N3の位置を補正して変化
させない様に、第３の光学素子B3をηだけ移動すること
により、最終結像面P の位置を変えずに焦点距離を変化
することが出来る。
【０１７９】図８（Ｂ）の望遠端の光学配置においては
結像面P を固定させた関係上、展開図においては本来固
定であるはずの第１の光学素子B1が相対的に２δだけ移
動した様に図示している。
結像面P を固定させた関係上、展開図においては本来固
定であるはずの第１の光学素子B1が相対的に２δだけ移
動した様に図示している。
【０１８０】第２の光学素子B2は第１の光学素子B1に対
してδだけ移動しているので、１次結像面N1から第２の
光学素子B2の前側焦点F2までの距離 x2T(-) は、 x2T ＝x2W −δ (13) となる。
してδだけ移動しているので、１次結像面N1から第２の
光学素子B2の前側焦点F2までの距離 x2T(-) は、 x2T ＝x2W −δ (13) となる。
【０１８１】また、第３の光学素子B3は３次結像面N3に
対してηだけ移動しているので、３次結像面N3から第３
の光学素子B3の後側焦点F3' までの距離x3T'は、 x3T'＝x3W'−η ＝−（f3 2/x3W ＋η） (14) となる。
対してηだけ移動しているので、３次結像面N3から第３
の光学素子B3の後側焦点F3' までの距離x3T'は、 x3T'＝x3W'−η ＝−（f3 2/x3W ＋η） (14) となる。
【０１８２】さらに第２の光学素子B2の後側焦点F2' か
ら第３の光学素子B3の前側焦点F3までの距離x2T'− x3T
は、撮影光学系の全長が２δ長くなっているので、 x2T'−x3T ＝x2W'−x3W ＋δ＋η ＝−f2 2/x2W −x3W ＋δ＋η (15) となる。
ら第３の光学素子B3の前側焦点F3までの距離x2T'− x3T
は、撮影光学系の全長が２δ長くなっているので、 x2T'−x3T ＝x2W'−x3W ＋δ＋η ＝−f2 2/x2W −x3W ＋δ＋η (15) となる。
【０１８３】式(15)のx2T'とx3T は、式(13)、(14)を用
いて、 x2T'＝−f2 2/x2T ＝−f2 2/（x2W −δ） (16) x3T ＝−f3 2/x3T' ＝（f3 2*x3W)/(f3 2 ＋x3W*η） (17) となるので、式(15)は、 −f2 2/( x2W −δ）−（f3 2*x3W)/(f3 2 ＋x3W*η） ＝−f2 2/x2W −x3W ＋δ＋η (18) となり、式(18)から第２の光学素子B2の移動に対する第
３の光学素子B3の移動関係を表現することが出来る。
いて、 x2T'＝−f2 2/x2T ＝−f2 2/（x2W −δ） (16) x3T ＝−f3 2/x3T' ＝（f3 2*x3W)/(f3 2 ＋x3W*η） (17) となるので、式(15)は、 −f2 2/( x2W −δ）−（f3 2*x3W)/(f3 2 ＋x3W*η） ＝−f2 2/x2W −x3W ＋δ＋η (18) となり、式(18)から第２の光学素子B2の移動に対する第
３の光学素子B3の移動関係を表現することが出来る。
【０１８４】また、本実施例における光学素子移動後の
望遠端の焦点距離fTは、第１の光学素子B1より像面側に
配置された光学素子の合成倍率βT が、 βT ＝β2T *β3T *β4 ＝（f2/x2T)*(f3/x3T)*(f4/x4) ＝（f2*f3*f4)/(x2T*x3T*x4) (19) と表わせるので、 fT＝ f1*βT ＝(f1*f2*f3*f4)/(x2T*x3T*x4) ＝f1*f2*f3*f4*(f3 2＋x3W*η)/{(x2W −δ)*f3 2*x3W*x4} (20) となる。
望遠端の焦点距離fTは、第１の光学素子B1より像面側に
配置された光学素子の合成倍率βT が、 βT ＝β2T *β3T *β4 ＝（f2/x2T)*(f3/x3T)*(f4/x4) ＝（f2*f3*f4)/(x2T*x3T*x4) (19) と表わせるので、 fT＝ f1*βT ＝(f1*f2*f3*f4)/(x2T*x3T*x4) ＝f1*f2*f3*f4*(f3 2＋x3W*η)/{(x2W −δ)*f3 2*x3W*x4} (20) となる。
【０１８５】これにより撮影光学系の変倍比Z は、 Z ＝fT/fW ＝x2W*x3W/(x2T*x3T) ＝x2W*x3W*(f3 2＋x3W*η)/{(x2W −δ)*f3 2*x3W } ＝x2W*(f3 2＋x3W*η)/{(x2W −δ)*f3 2} (21) となる。
【０１８６】本実施例は、以上のように各光学素子によ
り光路を効果的に折りたたむ構成により光学系のZ 方向
の長さを著しく短縮している。更に第３の光学素子B3の
形状を第１の光学素子B1後方のデッドスペースを埋める
様にしたことにより、全光学素子の配置に空間的な無駄
がない。
り光路を効果的に折りたたむ構成により光学系のZ 方向
の長さを著しく短縮している。更に第３の光学素子B3の
形状を第１の光学素子B1後方のデッドスペースを埋める
様にしたことにより、全光学素子の配置に空間的な無駄
がない。
【０１８７】更に、変倍に際して第２の光学素子B2及び
第３の光学素子B3をY 軸方向に移動させる構成とするこ
とにより、全ての変倍域について、Z 軸方向の長さを小
さいままににおさえている。
第３の光学素子B3をY 軸方向に移動させる構成とするこ
とにより、全ての変倍域について、Z 軸方向の長さを小
さいままににおさえている。
【０１８８】なお、本実施例においては、第４の光学素
子B4により射出する基準軸A4,3の方向を入射する基準軸
A3,6の方向に対して90゜曲げているが、射出する基準軸
A3,6の方向及び角度はこのように限定されるものではな
く、例えば反射面を設けて紙面に対して垂直方向（X 方
向）に曲げても良い。
子B4により射出する基準軸A4,3の方向を入射する基準軸
A3,6の方向に対して90゜曲げているが、射出する基準軸
A3,6の方向及び角度はこのように限定されるものではな
く、例えば反射面を設けて紙面に対して垂直方向（X 方
向）に曲げても良い。
【０１８９】また、光学系に入射する基準軸A0の方向
も、例えば絞りBLの物体側に45゜ミラー等を配置し、紙
面に対して垂直から基準軸A0を入射させても良い。
も、例えば絞りBLの物体側に45゜ミラー等を配置し、紙
面に対して垂直から基準軸A0を入射させても良い。
【０１９０】さらに本実施例では、第１の光学素子B1は
変倍中固定なので、第１の光学素子B1と入射する基準軸
を折り曲げる反射面をあらかじめ一体的に成形していて
も良い。
変倍中固定なので、第１の光学素子B1と入射する基準軸
を折り曲げる反射面をあらかじめ一体的に成形していて
も良い。
【０１９１】これからの実施例は全て構成データを添付
する。実施例５から実施例１２までは実施例１と同様の
二群構成のズームレンズであり、実施例１３から実施例
１６までは３つの光学素子よりなる三群構成のズームレ
ンズである。
する。実施例５から実施例１２までは実施例１と同様の
二群構成のズームレンズであり、実施例１３から実施例
１６までは３つの光学素子よりなる三群構成のズームレ
ンズである。
【０１９２】これらの実施例において、光学系を構成す
る反射面は、紙面内の曲率と紙面に垂直な方向の曲率が
異なる面であり、ミラー光学系のケラレを防ぐ為に、各
反射鏡を偏心して配置することによって生じる偏心収差
を補正している。
る反射面は、紙面内の曲率と紙面に垂直な方向の曲率が
異なる面であり、ミラー光学系のケラレを防ぐ為に、各
反射鏡を偏心して配置することによって生じる偏心収差
を補正している。
【０１９３】さらに、この反射面を回転非対称な面とす
ることにより、諸収差を良好に補正し、光学素子個々に
て所望の光学性能を達成している。
ることにより、諸収差を良好に補正し、光学素子個々に
て所望の光学性能を達成している。
【０１９４】［実施例５］図９は本発明の光学素子を２
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例５のYZ面内での光
学断面図である。本実施例は変倍比約２倍のズームレン
ズの撮像光学系である。以下にその構成データを記す。
つ用いた光学系（撮像装置）の実施例５のYZ面内での光
学断面図である。本実施例は変倍比約２倍のズームレン
ズの撮像光学系である。以下にその構成データを記す。
【０１９５】
【外１】
【０１９６】
【外２】
【０１９７】本実施例において、第１面R1は入射瞳であ
る絞り面、第２面R2から第５面R5、第６面R6から第９面
R9は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 、第
１０面R10 は像面である。
る絞り面、第２面R2から第５面R5、第６面R6から第９面
R9は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 、第
１０面R10 は像面である。
【０１９８】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5で屈折
し、第１光学素子B1を射出する。このとき、第４面近傍
の中間結像面に１次結像する。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5で屈折
し、第１光学素子B1を射出する。このとき、第４面近傍
の中間結像面に１次結像する。
【０１９９】次に光束は第２光学素子B2に入射する。第
２光学素子B2では第６面R6で屈折、第７面R7、第８面R8
で反射、第９面R9で屈折し、第２光学素子B2を射出す
る。このとき、第２光学素子B2中の第７面近傍に瞳を形
成している。そして、第２光学素子B2を射出した光束は
第１０面R10 （CCD 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的
に結像する。
２光学素子B2では第６面R6で屈折、第７面R7、第８面R8
で反射、第９面R9で屈折し、第２光学素子B2を射出す
る。このとき、第２光学素子B2中の第７面近傍に瞳を形
成している。そして、第２光学素子B2を射出した光束は
第１０面R10 （CCD 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的
に結像する。
【０２００】本実施例では第１光学素子B1は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。
【０２０１】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向って一旦Ｚプラス方向に移動した後、Ｚ
マイナス方向に移動する。第２光学素子B2は広角端から
望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。像面である
第１０面R10 は変倍に際して移動しない。そして、広角
端から望遠端に向っての変倍によって第１光学素子B1と
第２光学素子B2との間隔は狭まり、第２光学素子B2と像
面R10 との間は広がる。
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向って一旦Ｚプラス方向に移動した後、Ｚ
マイナス方向に移動する。第２光学素子B2は広角端から
望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。像面である
第１０面R10 は変倍に際して移動しない。そして、広角
端から望遠端に向っての変倍によって第１光学素子B1と
第２光学素子B2との間隔は狭まり、第２光学素子B2と像
面R10 との間は広がる。
【０２０２】図１０、１１、１２は本実施例の横収差図
である。これらの横収差図は本実施例への光束の入射角
が夫々(uY,uX),(0,uX),(-uY,uX),(uY,0),(0,0),(-uY,0)
の６つの光束について、Y 方向及びX 方向の横収差を示
している。なお、各横収差図の横軸は夫々第１面におけ
るY 方向、X 方向の入射光束の入射高さである。
である。これらの横収差図は本実施例への光束の入射角
が夫々(uY,uX),(0,uX),(-uY,uX),(uY,0),(0,0),(-uY,0)
の６つの光束について、Y 方向及びX 方向の横収差を示
している。なお、各横収差図の横軸は夫々第１面におけ
るY 方向、X 方向の入射光束の入射高さである。
【０２０３】図１０は本実施例の広角端(W) の横収差
図、図１１は中間位置(M) の横収差図、図１２は望遠端
(T) の横収差図である。
図、図１１は中間位置(M) の横収差図、図１２は望遠端
(T) の横収差図である。
【０２０４】本実施例では図から判るように各状態とも
バランスの取れた収差補正が得られている。
バランスの取れた収差補正が得られている。
【０２０５】又、本実施例は像サイズ4x3mm を前提とし
て、光学系の長さ、幅、厚さの寸法が32.9x21.4x6.6mm
程度となっており、コンパクトである。とりわけ本実施
例では各光学素子及び光学系全体の厚さが小さいこと、
及び各光学素子を板状のブロックの側面に反射面を形成
して構成できるので、１つの基板上に２つの光学素子を
基板面に沿って移動する機構をとれば、全体として薄型
のズームレンズを容易に構成することができる。
て、光学系の長さ、幅、厚さの寸法が32.9x21.4x6.6mm
程度となっており、コンパクトである。とりわけ本実施
例では各光学素子及び光学系全体の厚さが小さいこと、
及び各光学素子を板状のブロックの側面に反射面を形成
して構成できるので、１つの基板上に２つの光学素子を
基板面に沿って移動する機構をとれば、全体として薄型
のズームレンズを容易に構成することができる。
【０２０６】［実施例６］図１３は本発明の光学素子を
２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例６のYZ面内での
光学断面図である。本実施例は変倍比約２倍のズームレ
ンズの撮像光学系である。以下にその構成データを記
す。
２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例６のYZ面内での
光学断面図である。本実施例は変倍比約２倍のズームレ
ンズの撮像光学系である。以下にその構成データを記
す。
【０２０７】
【外３】
【０２０８】
【外４】
【０２０９】本実施例において、第１面R1は入射瞳であ
る絞り面、第２面R2から第５面R5、第６面R6から第９面
R9は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 、第
１０面R10 は像面である。
る絞り面、第２面R2から第５面R5、第６面R6から第９面
R9は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 、第
１０面R10 は像面である。
【０２１０】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5で屈折
し、第１光学素子B1を射出する。このとき、第４面近傍
の中間結像面に１次結像する。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5で屈折
し、第１光学素子B1を射出する。このとき、第４面近傍
の中間結像面に１次結像する。
【０２１１】次に光束は第２光学素子B2に入射する。第
２光学素子B2では第６面R6で屈折、第７面R7、第８面R8
で反射、第９面R9で屈折し、第２光学素子B2を射出す
る。このとき、第２光学素子B2中の第７面近傍に瞳を形
成している。そして、第２光学素子B2を射出した光束は
第１０面R10 （CCD 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的
に結像する。
２光学素子B2では第６面R6で屈折、第７面R7、第８面R8
で反射、第９面R9で屈折し、第２光学素子B2を射出す
る。このとき、第２光学素子B2中の第７面近傍に瞳を形
成している。そして、第２光学素子B2を射出した光束は
第１０面R10 （CCD 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的
に結像する。
【０２１２】本実施例では第１光学素子B1は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。又、第２光学素子B2は実施例５と
異なって、入射する基準軸の方向と射出する基準軸の方
向とが平行でかつ逆方向になっている。
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。又、第２光学素子B2は実施例５と
異なって、入射する基準軸の方向と射出する基準軸の方
向とが平行でかつ逆方向になっている。
【０２１３】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺプラス方向に移動する。第２光学
素子B2は広角端から望遠端に向ってＺプラス方向に移動
する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動しな
い。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によって
第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、第
２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。本実施例は実
施例５と比較して、第２の光学素子B2の入射・射出基準
軸が逆向きなので、変倍範囲全体を比べると本実施例の
方が実施例５よりコンパクトになっている。
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺプラス方向に移動する。第２光学
素子B2は広角端から望遠端に向ってＺプラス方向に移動
する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動しな
い。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によって
第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、第
２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。本実施例は実
施例５と比較して、第２の光学素子B2の入射・射出基準
軸が逆向きなので、変倍範囲全体を比べると本実施例の
方が実施例５よりコンパクトになっている。
【０２１４】図１４、１５、１６は本実施例の横収差図
である。
である。
【０２１５】［実施例７］図１７は本発明の光学素子を
２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例７のYZ面内での
光学断面図である。本実施例は変倍比約２倍のズームレ
ンズの撮像光学系である。以下にその構成データを記
す。
２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例７のYZ面内での
光学断面図である。本実施例は変倍比約２倍のズームレ
ンズの撮像光学系である。以下にその構成データを記
す。
【０２１６】
【外５】
【０２１７】
【外６】
【０２１８】本実施例において、第１面R1は入射瞳であ
る絞り面、第２面R2から第５面R5、第６面R6から第９面
R9は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 、第
１０面R10 は像面である。
る絞り面、第２面R2から第５面R5、第６面R6から第９面
R9は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 、第
１０面R10 は像面である。
【０２１９】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5で屈折
し、第１光学素子B1を射出する。このとき、第５面近傍
の中間結像面に１次結像する。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5で屈折
し、第１光学素子B1を射出する。このとき、第５面近傍
の中間結像面に１次結像する。
【０２２０】次に光束は第２光学素子B2に入射する。第
２光学素子B2では第６面R6で屈折、第７面R7、第８面R8
で反射、第９面R9で屈折し、第２光学素子B2を射出す
る。このとき、第７面近傍に瞳を形成している。そし
て、第２光学素子B2を射出した光束は第１０面R10 （CC
D 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像する。
２光学素子B2では第６面R6で屈折、第７面R7、第８面R8
で反射、第９面R9で屈折し、第２光学素子B2を射出す
る。このとき、第７面近傍に瞳を形成している。そし
て、第２光学素子B2を射出した光束は第１０面R10 （CC
D 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像する。
【０２２１】本実施例では第１光学素子B1は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する基
準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同一
方向になっている。
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する基
準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同一
方向になっている。
【０２２２】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺプラス方向に移
動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動し
ない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によっ
て第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、
第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺプラス方向に移
動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動し
ない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によっ
て第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、
第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
【０２２３】図１８、１９、２０は本実施例の横収差図
である。
である。
【０２２４】［実施例８］図２１は本発明の光学素子を
２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例８のYZ面内での
光学断面図である。本実施例は変倍比約２倍のズームレ
ンズの撮像光学系である。以下にその構成データを記
す。
２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例８のYZ面内での
光学断面図である。本実施例は変倍比約２倍のズームレ
ンズの撮像光学系である。以下にその構成データを記
す。
【０２２５】
【外７】
【０２２６】
【外８】
【０２２７】本実施例において、第１面R1は入射瞳であ
る絞り面、第２面R2から第５面R5、第６面R6から第９面
R9は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 、第
１０面R10 は像面である。
る絞り面、第２面R2から第５面R5、第６面R6から第９面
R9は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 、第
１０面R10 は像面である。
【０２２８】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5で屈折
し、第１光学素子B1を射出する。このとき、第４面近傍
の中間結像面に１次結像する。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5で屈折
し、第１光学素子B1を射出する。このとき、第４面近傍
の中間結像面に１次結像する。
【０２２９】次に光束は第２光学素子B2に入射する。第
２光学素子B2では第６面R6で屈折、第７面R7、第８面R8
で反射、第９面R9で屈折し、第２光学素子B2を射出す
る。このとき、第７面近傍に瞳を形成している。そし
て、第２光学素子B2を射出した光束は第１０面R10 （CC
D 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像する。
２光学素子B2では第６面R6で屈折、第７面R7、第８面R8
で反射、第９面R9で屈折し、第２光学素子B2を射出す
る。このとき、第７面近傍に瞳を形成している。そし
て、第２光学素子B2を射出した光束は第１０面R10 （CC
D 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像する。
【０２３０】本実施例では第１光学素子B1は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する基
準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆方
向になっている。
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する基
準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆方
向になっている。
【０２３１】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に
移動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動
しない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によ
って第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭ま
り、第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に
移動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動
しない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によ
って第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭ま
り、第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
【０２３２】図２２、２３、２４は本実施例の横収差図
である。
である。
【０２３３】実施例９〜１２は実施例５〜８と同様に二
群型のズームレンズであるが、これまでのものでは各光
学素子を透明プラスチックス，ガラス等のブロックの表
面に曲面反射面等を形成し、物体からの光線がこのブロ
ックの中を反射を繰り返して透過していた。しかし以下
の実施例９〜１２では各群を構成する偏心反射面はいず
れもプラスチックス，ガラス，金属等の表面鏡であり、
各群を構成する夫々２つの表面鏡を光路外で繋いで一体
化している。
群型のズームレンズであるが、これまでのものでは各光
学素子を透明プラスチックス，ガラス等のブロックの表
面に曲面反射面等を形成し、物体からの光線がこのブロ
ックの中を反射を繰り返して透過していた。しかし以下
の実施例９〜１２では各群を構成する偏心反射面はいず
れもプラスチックス，ガラス，金属等の表面鏡であり、
各群を構成する夫々２つの表面鏡を光路外で繋いで一体
化している。
【０２３４】［実施例９］図２５は本発明の光学素子を
２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例９のYZ内での光
学断面図である。本実施例は変倍比約1.5 倍の二群ズー
ムレンズの撮像光学系である。以下にその構成データを
記す。
２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例９のYZ内での光
学断面図である。本実施例は変倍比約1.5 倍の二群ズー
ムレンズの撮像光学系である。以下にその構成データを
記す。
【０２３５】
【外９】
【０２３６】
【外１０】
【０２３７】本実施例において、第１面R1は入射瞳であ
る絞り面である。反射面である第２面R2と第３面R3、第
４面R4と第５面R5は各々その表面鏡の側面を連結して一
体となり、第１、第２の光学素子B1,B2 を形成してい
る。第６面R6は像面である。
る絞り面である。反射面である第２面R2と第３面R3、第
４面R4と第５面R5は各々その表面鏡の側面を連結して一
体となり、第１、第２の光学素子B1,B2 を形成してい
る。第６面R6は像面である。
【０２３８】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1の部分に入る。ここでは第２面R2、第３
面R3で反射し、第１光学素子B1の部分を出る。このと
き、第３面近傍の中間結像面に１次結像する。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1の部分に入る。ここでは第２面R2、第３
面R3で反射し、第１光学素子B1の部分を出る。このと
き、第３面近傍の中間結像面に１次結像する。
【０２３９】次に光束は第２光学素子B2の部分に入る。
ここでは第４面R4、第５面R5で反射し、第２光学素子B2
の部分を出る。このとき、第４面近傍に瞳を形成してい
る。そして、第２光学素子B2の部分を出た光束は第６面
R6（CCD 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像す
る。
ここでは第４面R4、第５面R5で反射し、第２光学素子B2
の部分を出る。このとき、第４面近傍に瞳を形成してい
る。そして、第２光学素子B2の部分を出た光束は第６面
R6（CCD 等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像す
る。
【０２４０】本実施例では第１光学素子B1は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。
【０２４１】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺプラス方向に移動する。第２光学
素子B2は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に移
動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動し
ない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によっ
て第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、
第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺプラス方向に移動する。第２光学
素子B2は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に移
動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動し
ない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によっ
て第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、
第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
【０２４２】図２６、２７、２８は本実施例の横収差図
である。
である。
【０２４３】［実施例１０］図２９は本発明の光学素子
を２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例１０のYZ面内
での光学断面図である。本実施例は変倍比約1.5 倍の二
群ズームレンズの撮像光学系）である。以下にその構成
データを記す。
を２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例１０のYZ面内
での光学断面図である。本実施例は変倍比約1.5 倍の二
群ズームレンズの撮像光学系）である。以下にその構成
データを記す。
【０２４４】
【外１１】
【０２４５】
【外１２】
【０２４６】本実施例において、第１面R1は入射瞳であ
る絞り面である。反射面である第２面R2と第３面R3は各
々その表面鏡の側面を連結して一体となり、第１の光学
素子B1を形成している。又反射面である第４面R4と第５
面R5は一体の第２の光学素子B2の上に形成している。第
６面R6は像面である。
る絞り面である。反射面である第２面R2と第３面R3は各
々その表面鏡の側面を連結して一体となり、第１の光学
素子B1を形成している。又反射面である第４面R4と第５
面R5は一体の第２の光学素子B2の上に形成している。第
６面R6は像面である。
【０２４７】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1の部分に入る。第１光学素子B1では第２
面R2、第３面R3で反射し、第１光学素子B1の部分を出
る。このとき、第３面近傍の中間結像面に１次結像す
る。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1の部分に入る。第１光学素子B1では第２
面R2、第３面R3で反射し、第１光学素子B1の部分を出
る。このとき、第３面近傍の中間結像面に１次結像す
る。
【０２４８】次に光束は第２光学素子B2の部分に入る。
第２光学素子B2では第４面R4、第５面R5で反射し、第２
光学素子B2の部分を出る。このとき、第４面近傍に瞳を
形成している。そして、第２光学素子B2の部分を出た光
束は第６面R6(CCD等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に
結像する。
第２光学素子B2では第４面R4、第５面R5で反射し、第２
光学素子B2の部分を出る。このとき、第４面近傍に瞳を
形成している。そして、第２光学素子B2の部分を出た光
束は第６面R6(CCD等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に
結像する。
【０２４９】本実施例では第１光学素子B1は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同
一方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。
【０２５０】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺプラス方向に移動する。第２光学
素子B2は広角端から望遠端に向ってＺプラス方向に移動
する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動しな
い。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によって
第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、第
２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺプラス方向に移動する。第２光学
素子B2は広角端から望遠端に向ってＺプラス方向に移動
する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動しな
い。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によって
第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、第
２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
【０２５１】図３０、３１、３２は本実施例の横収差図
である。
である。
【０２５２】［実施例１１］図３３は本発明の光学素子
を２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例１１のYZ面内
での光学断面図である。本実施例は変倍比約1.5 倍の二
群ズームレンズの撮像光学系である。以下にその構成デ
ータを記す。
を２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例１１のYZ面内
での光学断面図である。本実施例は変倍比約1.5 倍の二
群ズームレンズの撮像光学系である。以下にその構成デ
ータを記す。
【０２５３】
【外１３】
【０２５４】
【外１４】
【０２５５】本実施例において、第１面R1は入射瞳であ
る絞り面である。反射面である第２面R2と第３面R3は第
１の光学素子B1の上に形成している。反射面である第４
面R4と第５面R5は各々その表面鏡の側面を連結して一体
となり、第２の光学素子B2を形成している。又第６面R6
は像面である。
る絞り面である。反射面である第２面R2と第３面R3は第
１の光学素子B1の上に形成している。反射面である第４
面R4と第５面R5は各々その表面鏡の側面を連結して一体
となり、第２の光学素子B2を形成している。又第６面R6
は像面である。
【０２５６】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1の部分に入る。ここでは第２面R2、第３
面R3で反射し、第１光学素子B1の部分を出る。このと
き、第３面近傍の中間結像面に１次結像する。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1の部分に入る。ここでは第２面R2、第３
面R3で反射し、第１光学素子B1の部分を出る。このと
き、第３面近傍の中間結像面に１次結像する。
【０２５７】次に光束は第２光学素子B2の部分に入る。
ここでは第４面R4、第５面R5で反射し、第２光学素子B2
の部分を出る。このとき、第４面近傍に瞳を形成してい
る。そして、第２光学素子B2の部分を出た光束は第６面
R6(CCD等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像する。
ここでは第４面R4、第５面R5で反射し、第２光学素子B2
の部分を出る。このとき、第４面近傍に瞳を形成してい
る。そして、第２光学素子B2の部分を出た光束は第６面
R6(CCD等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像する。
【０２５８】本実施例では第１光学素子B1は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する基
準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同一
方向になっている。
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する基
準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ同一
方向になっている。
【０２５９】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺプラス方向に移
動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動し
ない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によっ
て第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、
第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺプラス方向に移
動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動し
ない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によっ
て第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭まり、
第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
【０２６０】図３４、３５、３６は本実施例の横収差図
である。
である。
【０２６１】［実施例１２］図３７は本発明の光学素子
を２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例１２のYZ面内
での光学断面図である。本実施例は変倍比約1.5 倍の二
群ズームレンズの撮像光学系である。以下にその構成デ
ータを記す。
を２つ用いた光学系（撮像装置）の実施例１２のYZ面内
での光学断面図である。本実施例は変倍比約1.5 倍の二
群ズームレンズの撮像光学系である。以下にその構成デ
ータを記す。
【０２６２】
【外１５】
【０２６３】
【外１６】
【０２６４】本実施例において、第１面R1は入射瞳であ
る絞り面である。第２面R2と第３面R3及び第４面R4と第
５面R5は夫々第１、第２の光学素子B1,B2 の上に形成し
た表面鏡である。又第６面R6は像面である。
る絞り面である。第２面R2と第３面R3及び第４面R4と第
５面R5は夫々第１、第２の光学素子B1,B2 の上に形成し
た表面鏡である。又第６面R6は像面である。
【０２６５】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1の部分に入る。ここでは第２面R2、第３
面R3で反射し、第１光学素子B1の部分を出る。このと
き、第３面近傍の中間結像面に１次結像する。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1の部分に入る。ここでは第２面R2、第３
面R3で反射し、第１光学素子B1の部分を出る。このと
き、第３面近傍の中間結像面に１次結像する。
【０２６６】次に光束は第２光学素子B2の部分に入る。
ここでは第４面R4、第５面R5で反射し、第２光学素子B2
の部分を出る。このとき、第４面近傍に瞳を形成してい
る。そして、第２光学素子B2を射出した光束は第６面R6
(CCD等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像する。
ここでは第４面R4、第５面R5で反射し、第２光学素子B2
の部分を出る。このとき、第４面近傍に瞳を形成してい
る。そして、第２光学素子B2を射出した光束は第６面R6
(CCD等の撮像媒体の撮像面）上に最終的に結像する。
【０２６７】本実施例では第１光学素子B1は、入射する
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する基
準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆方
向になっている。
基準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆
方向になっている。又、第２光学素子B2は、入射する基
準軸の方向と射出する基準軸の方向とが平行でかつ逆方
向になっている。
【０２６８】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に
移動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動
しない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によ
って第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭ま
り、第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に
移動する。像面である第１０面R10 は変倍に際して移動
しない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によ
って第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭ま
り、第２光学素子B2と像面R10 との間は広がる。
【０２６９】図３８、３９、４０は本実施例の横収差図
である。
である。
【０２７０】実施例１３〜１６は本発明の光学素子を複
数（３つ）用いた光学系としての所謂三群ズームレンズ
の実施例である。
数（３つ）用いた光学系としての所謂三群ズームレンズ
の実施例である。
【０２７１】［実施例１３］図４１は本発明の実施例１
３のYZ面内での光学断面図である。本実施例は変倍比約
２倍の三群ズームレンズの撮像光学系である。又、図４
２は本実施例の斜視図である。以下にその構成データを
記す。
３のYZ面内での光学断面図である。本実施例は変倍比約
２倍の三群ズームレンズの撮像光学系である。又、図４
２は本実施例の斜視図である。以下にその構成データを
記す。
【０２７２】
【外１７】
【０２７３】
【外１８】
【０２７４】
【外１９】
【０２７５】図４１において、第１面は入射瞳である絞
り面R1であり、第２面R2〜第７面R7、第８面R8〜第１３
面R13 、第１４面R14 〜第１９面R19 は各々一体となっ
た第１、第２、第３の光学素子であり、第２０面R20 は
像面である。
り面R1であり、第２面R2〜第７面R7、第８面R8〜第１３
面R13 、第１４面R14 〜第１９面R19 は各々一体となっ
た第１、第２、第３の光学素子であり、第２０面R20 は
像面である。
【０２７６】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、絞りR1を通過した光束は第
１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1内では第
２面R2で屈折、第３面R3で反射、第４面R4、第５面R5で
全反射、第６面R6で反射、第７面R7で屈折し、第１の光
学素子B1を射出する。ここで第２面R2と第４面R4は同一
面であり屈折面と全反射面を兼ねている。第５面R5と第
７面R7も同様である。また、光束は第４面R4と第５面R5
の間で中間結像する。
作用について述べる。まず、絞りR1を通過した光束は第
１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1内では第
２面R2で屈折、第３面R3で反射、第４面R4、第５面R5で
全反射、第６面R6で反射、第７面R7で屈折し、第１の光
学素子B1を射出する。ここで第２面R2と第４面R4は同一
面であり屈折面と全反射面を兼ねている。第５面R5と第
７面R7も同様である。また、光束は第４面R4と第５面R5
の間で中間結像する。
【０２７７】次に光束は第２の光学素子B2に入射する。
第２の光学素子B2内では第８面R8で屈折、第９面R9で反
射、第１０面R10 、第１１面R11 で全反射、第１２面R1
2 で反射、第１３面R13 で屈折し、第２の光学素子B2を
射出する。ここで第８面R8と第１０面R10 は同一面であ
り屈折面と全反射面を兼ねている。第１１面R11 と第１
３面R13 も同様である。また、光束は第１２面近傍で中
間結像する。
第２の光学素子B2内では第８面R8で屈折、第９面R9で反
射、第１０面R10 、第１１面R11 で全反射、第１２面R1
2 で反射、第１３面R13 で屈折し、第２の光学素子B2を
射出する。ここで第８面R8と第１０面R10 は同一面であ
り屈折面と全反射面を兼ねている。第１１面R11 と第１
３面R13 も同様である。また、光束は第１２面近傍で中
間結像する。
【０２７８】次に光束は第３の光学素子B3に入射する。
第３の光学素子B3内では第１４面R14 で屈折、第１５面
R15 で反射、第１６面R16 、第１７面R17 で全反射、第
１８面R18 で反射、第１９面R19 で屈折し、第３の光学
素子B3を射出する。ここで第１４面R14 と第１６面R16
は同一面であり屈折面と全反射面を兼ねている。第１７
面R17 と第１９面R19 も同様である。また、光束は第１
６面R16 と第１７面R17 の間で中間結像する。
第３の光学素子B3内では第１４面R14 で屈折、第１５面
R15 で反射、第１６面R16 、第１７面R17 で全反射、第
１８面R18 で反射、第１９面R19 で屈折し、第３の光学
素子B3を射出する。ここで第１４面R14 と第１６面R16
は同一面であり屈折面と全反射面を兼ねている。第１７
面R17 と第１９面R19 も同様である。また、光束は第１
６面R16 と第１７面R17 の間で中間結像する。
【０２７９】最後に第３の光学素子B3を射出した光束は
最終結像面第２０面R20 (CCD等の撮像媒体の撮像面）上
に結像する。
最終結像面第２０面R20 (CCD等の撮像媒体の撮像面）上
に結像する。
【０２８０】次に、変倍動作に伴なう各光学素子の移動
について説明する。変倍に際して第１の光学素子B1は固
定であり動かない。第２の光学素子B2は広角端から望遠
端に向ってZ プラス方向に凸の軌跡で前後移動する。第
３の光学素子B3は広角端から望遠端に向ってZ マイナス
方向に移動する。像面である第２０面R20 は変倍に際し
て移動しない。
について説明する。変倍に際して第１の光学素子B1は固
定であり動かない。第２の光学素子B2は広角端から望遠
端に向ってZ プラス方向に凸の軌跡で前後移動する。第
３の光学素子B3は広角端から望遠端に向ってZ マイナス
方向に移動する。像面である第２０面R20 は変倍に際し
て移動しない。
【０２８１】なお、広角端から望遠端に向っての変倍に
際して第１面R1から像面R20 までの全系の光路長は一定
である。
際して第１面R1から像面R20 までの全系の光路長は一定
である。
【０２８２】本実施例においては３つの光学素子の入射
・射出基準軸が夫々平行でしかも同方向である。
・射出基準軸が夫々平行でしかも同方向である。
【０２８３】図４３、４４、４５は本実施例の横収差図
である。本実施例では図からわかるように各焦点距離に
おいてバランスのとれた収差補正が得られている。
である。本実施例では図からわかるように各焦点距離に
おいてバランスのとれた収差補正が得られている。
【０２８４】又、本実施例は像サイズ8x6mm を前提とし
て、光学系の長さ、幅、厚さの寸法が約65.8x37x11.4mm
程度となっている。これまでの実施例と同じく、光学系
の厚さが小さいこと、及び図４２に示すように各反射面
を板状のブロックの側面に形成した光学素子として構成
できるので、１つの基板上に３つの光学素子をマウント
し、そのうちの２つの光学素子を基板面に沿って移動す
る構成をとれば、全体として薄型のズームレンズを容易
に構成することができる。
て、光学系の長さ、幅、厚さの寸法が約65.8x37x11.4mm
程度となっている。これまでの実施例と同じく、光学系
の厚さが小さいこと、及び図４２に示すように各反射面
を板状のブロックの側面に形成した光学素子として構成
できるので、１つの基板上に３つの光学素子をマウント
し、そのうちの２つの光学素子を基板面に沿って移動す
る構成をとれば、全体として薄型のズームレンズを容易
に構成することができる。
【０２８５】［実施例１４］図４６は本発明の実施例１
４のYZ面内での光学断面図である。本実施例は変倍比約
２倍の三群ズームレンズの撮像光学系である。以下にそ
の構成データを記す。
４のYZ面内での光学断面図である。本実施例は変倍比約
２倍の三群ズームレンズの撮像光学系である。以下にそ
の構成データを記す。
【０２８６】
【外２０】
【０２８７】
【外２１】
【０２８８】
【外２２】
【０２８９】図４６において、第１面は入射瞳である絞
り面R1であり、第２面R2〜第７面R7、第８面R8〜第１３
面R13 、第１４面R14 〜第１８面R18 は各々一体となっ
た第１、第２、第３の光学素子であり、第１９面R19 は
像面である。
り面R1であり、第２面R2〜第７面R7、第８面R8〜第１３
面R13 、第１４面R14 〜第１８面R18 は各々一体となっ
た第１、第２、第３の光学素子であり、第１９面R19 は
像面である。
【０２９０】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、絞りR1を通過した光束は第
１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1内では第
２面R2で屈折、第３面R3で反射、第４面R4、第５面R5で
全反射、第６面R6で反射、第７面R7で屈折し、第１の光
学素子B1を射出する。ここで第２面R2と第４面R4は同一
面であり屈折面と全反射面を兼ねている。第５面R5と第
７面R7も同様である。また、光束は第４面R4と第５面R5
の間で中間結像する。
作用について述べる。まず、絞りR1を通過した光束は第
１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1内では第
２面R2で屈折、第３面R3で反射、第４面R4、第５面R5で
全反射、第６面R6で反射、第７面R7で屈折し、第１の光
学素子B1を射出する。ここで第２面R2と第４面R4は同一
面であり屈折面と全反射面を兼ねている。第５面R5と第
７面R7も同様である。また、光束は第４面R4と第５面R5
の間で中間結像する。
【０２９１】次に光束は第２の光学素子B2に入射する。
第２の光学素子B2内では第８面R8で屈折、第９面R9で反
射、第１０面R10 、第１１面R11 で全反射、第１２面R1
2 で反射、第１３面R13 で屈折し、第２の光学素子B2を
射出する。ここで第８面R8と第１０面R10 は同一面であ
り屈折面と全反射面を兼ねている。第１１面R11 と第１
３面R13 も同様である。また、光束は第１２面近傍にお
いて中間結像する。又、光束は第２の光学素子B2と第３
の光学素子B3との間で瞳を形成する。
第２の光学素子B2内では第８面R8で屈折、第９面R9で反
射、第１０面R10 、第１１面R11 で全反射、第１２面R1
2 で反射、第１３面R13 で屈折し、第２の光学素子B2を
射出する。ここで第８面R8と第１０面R10 は同一面であ
り屈折面と全反射面を兼ねている。第１１面R11 と第１
３面R13 も同様である。また、光束は第１２面近傍にお
いて中間結像する。又、光束は第２の光学素子B2と第３
の光学素子B3との間で瞳を形成する。
【０２９２】次に光束は第３の光学素子B3に入射する。
第３の光学素子B3内では第１４面R14 で屈折、第１５面
R15 で反射、第１６面R16 で全反射、第１７面R17 で反
射、第１８面R18 で屈折し、第３の光学素子B3を射出す
る。ここで第１４面R14 、第１６面R16 第１８面R18 は
同一面であり屈折面と全反射面を兼ねている。
第３の光学素子B3内では第１４面R14 で屈折、第１５面
R15 で反射、第１６面R16 で全反射、第１７面R17 で反
射、第１８面R18 で屈折し、第３の光学素子B3を射出す
る。ここで第１４面R14 、第１６面R16 第１８面R18 は
同一面であり屈折面と全反射面を兼ねている。
【０２９３】最後に第３の光学素子B3を射出した光束は
最終結像面第１９面R19 (CCD等の撮像媒体の撮像面）上
に結像する。
最終結像面第１９面R19 (CCD等の撮像媒体の撮像面）上
に結像する。
【０２９４】次に、変倍動作に伴なう各光学素子の移動
について説明する。変倍に際して第１の光学素子B1は固
定であり動かない。第２の光学素子B2は広角端から望遠
端に向ってZ プラス方向に移動する。第３の光学素子B3
は広角端から望遠端に向ってZ プラス方向に移動する。
像面である第１９面は変倍に際して移動しない。
について説明する。変倍に際して第１の光学素子B1は固
定であり動かない。第２の光学素子B2は広角端から望遠
端に向ってZ プラス方向に移動する。第３の光学素子B3
は広角端から望遠端に向ってZ プラス方向に移動する。
像面である第１９面は変倍に際して移動しない。
【０２９５】ここで、広角端から望遠端に向っての変倍
によって第１の光学素子B1と第２の光学素子B2との間隔
は広がり、第２の光学素子B2と第３の光学素子B3との間
隔は狭まり、第３の光学素子B3と像面R19 との間は広が
る。また、広角端から望遠端に向って第１面R1から像面
R19 間での全系の光路長は長くなるよう変化している。
によって第１の光学素子B1と第２の光学素子B2との間隔
は広がり、第２の光学素子B2と第３の光学素子B3との間
隔は狭まり、第３の光学素子B3と像面R19 との間は広が
る。また、広角端から望遠端に向って第１面R1から像面
R19 間での全系の光路長は長くなるよう変化している。
【０２９６】本実施例においては第１の光学素子B1の入
射・射出基準軸は平行で逆方向に向いており、第２、第
３の光学素子B2,B3 の入射・射出基準軸は共に平行で同
方向である。
射・射出基準軸は平行で逆方向に向いており、第２、第
３の光学素子B2,B3 の入射・射出基準軸は共に平行で同
方向である。
【０２９７】図４７、４８、４９は本実施例の横収差図
である。
である。
【０２９８】［実施例１５］図５０は本発明の実施例１
５のYZ面内での光学断面図である。本実施例は変倍比約
２倍の三群ズームレンズの撮像光学系である。以下にそ
の構成データを記す。
５のYZ面内での光学断面図である。本実施例は変倍比約
２倍の三群ズームレンズの撮像光学系である。以下にそ
の構成データを記す。
【０２９９】
【外２３】
【０３００】
【外２４】
【０３０１】
【外２５】
【０３０２】図５０において、第１面R1は入射瞳である
絞り面、第２面R2〜第６面R6、第７面R7〜第１１面R11
、第１２面R12 〜第１６面R16 は各々一体となった第
１、２、３の光学素子、第１７面R17 は像面である。
絞り面、第２面R2〜第６面R6、第７面R7〜第１１面R11
、第１２面R12 〜第１６面R16 は各々一体となった第
１、２、３の光学素子、第１７面R17 は像面である。
【０３０３】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1内では
第２面R2で屈折、第３面R3で反射、第４面R4で全反射、
第５面R5で反射、第６面R6で屈折し、第１の光学素子B1
を射出する。ここで第２面R2、第４面R4、第６面R6は同
一面であり屈折面と全反射面を兼ねている。また、第１
の光学素子B1は第５面R5近傍に中間結像面を有する。
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1内では
第２面R2で屈折、第３面R3で反射、第４面R4で全反射、
第５面R5で反射、第６面R6で屈折し、第１の光学素子B1
を射出する。ここで第２面R2、第４面R4、第６面R6は同
一面であり屈折面と全反射面を兼ねている。また、第１
の光学素子B1は第５面R5近傍に中間結像面を有する。
【０３０４】次に第１の光学素子B1を射出した光束は第
２の光学素子B2に入射する。第２の光学素子B2内では第
７面R7で屈折、第８面R8で反射、第９面R9で全反射、第
１０面R10 で反射、第１１面R11 で屈折し、第２の光学
素子B2を射出する。ここで第７面R7、第９面R9、第１１
面R11 は同一面であり屈折面と全反射面を兼ねている。
２の光学素子B2に入射する。第２の光学素子B2内では第
７面R7で屈折、第８面R8で反射、第９面R9で全反射、第
１０面R10 で反射、第１１面R11 で屈折し、第２の光学
素子B2を射出する。ここで第７面R7、第９面R9、第１１
面R11 は同一面であり屈折面と全反射面を兼ねている。
【０３０５】次に第２の光学素子B2を射出した光束は第
３の光学素子B3に入射する。第３の光学素子B3内では第
１２面R12 で屈折、第１３面R13 で反射、第１４面R14
で全反射、第１５面R15 で反射、第１６面R16 で屈折
し、第３の光学素子B3を射出する。ここで第１２面R12
、第１４面R14 、第１６面R16 は同一面であり屈折面
と全反射面を兼ねている。
３の光学素子B3に入射する。第３の光学素子B3内では第
１２面R12 で屈折、第１３面R13 で反射、第１４面R14
で全反射、第１５面R15 で反射、第１６面R16 で屈折
し、第３の光学素子B3を射出する。ここで第１２面R12
、第１４面R14 、第１６面R16 は同一面であり屈折面
と全反射面を兼ねている。
【０３０６】最後に第３の光学素子B3を射出した光束は
最終結像面第１７面R17 (CCD等の撮像媒体の撮像面）上
に結像する。
最終結像面第１７面R17 (CCD等の撮像媒体の撮像面）上
に結像する。
【０３０７】次に、変倍動作に伴なう各光学素子の移動
について説明する。変倍に際して第１の光学素子B1は固
定であり、動かない。第２の光学素子B2は広角端から望
遠端に向ってZ プラス方向に移動する。第３の光学素子
B3も広角端から望遠端に向ってZ プラス方向に移動す
る。像面である第１７面は変倍に際して移動しない。
について説明する。変倍に際して第１の光学素子B1は固
定であり、動かない。第２の光学素子B2は広角端から望
遠端に向ってZ プラス方向に移動する。第３の光学素子
B3も広角端から望遠端に向ってZ プラス方向に移動す
る。像面である第１７面は変倍に際して移動しない。
【０３０８】ここで、広角端から望遠端への変倍によっ
て第１の光学素子B1と第２の光学素子B2との間隔は狭ま
り、第２の光学素子B2と第３の光学素子B3との間隔は狭
まり、第３の光学素子B3と像面との間は広がる。また、
広角端から望遠端に向って第１面R1から像面R17 間での
全系の光路長は短くなるよう変化している。
て第１の光学素子B1と第２の光学素子B2との間隔は狭ま
り、第２の光学素子B2と第３の光学素子B3との間隔は狭
まり、第３の光学素子B3と像面との間は広がる。また、
広角端から望遠端に向って第１面R1から像面R17 間での
全系の光路長は短くなるよう変化している。
【０３０９】本実施例においては３つの光学素子の入射
・射出基準軸が夫々平行でしかも逆方向に向いている。
・射出基準軸が夫々平行でしかも逆方向に向いている。
【０３１０】図５１、５２、５３は本実施例の横収差図
である。
である。
【０３１１】［実施例１６］図５４は本発明の実施例１
６のYZ面内での光学断面図である。本実施例は変倍比約
2.9 倍の三群ズームレンズの撮像光学系である。その構
成データを以下に記す。
６のYZ面内での光学断面図である。本実施例は変倍比約
2.9 倍の三群ズームレンズの撮像光学系である。その構
成データを以下に記す。
【０３１２】
【外２６】
【０３１３】
【外２７】
【０３１４】
【外２８】
【０３１５】
【外２９】
【０３１６】図５４において、第１面は入射瞳である絞
り面R1であり、第２面R2〜第８面R8、第９面R9〜第１５
面R15 、第１６面R16 〜第２２面R22 は各々一体となっ
た第１、第２、第３の光学素子であり、第２３面R23 は
像面である。
り面R1であり、第２面R2〜第８面R8、第９面R9〜第１５
面R15 、第１６面R16 〜第２２面R22 は各々一体となっ
た第１、第２、第３の光学素子であり、第２３面R23 は
像面である。
【０３１７】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、絞りR1を通過した光束は第
１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1内では第
２面R2で屈折、第３面R3、第４面R4、第５面R5、第６面
R6、第７面R7で反射、第８面R8で屈折し、第１の光学素
子B1を射出する。ここで、光束は第４面R4近傍に中間結
像する。更に、第１の光学素子B1と第２の光学素子B2と
の間に２次結像する。
作用について述べる。まず、絞りR1を通過した光束は第
１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1内では第
２面R2で屈折、第３面R3、第４面R4、第５面R5、第６面
R6、第７面R7で反射、第８面R8で屈折し、第１の光学素
子B1を射出する。ここで、光束は第４面R4近傍に中間結
像する。更に、第１の光学素子B1と第２の光学素子B2と
の間に２次結像する。
【０３１８】次に光束は第２の光学素子B2に入射する。
第２の光学素子B2内では第９面R9で屈折、第１１面R11
、第１２面R12 、第１３面R13 、第１４面R14 で反
射、第１５面R15 で屈折し、第２の光学素子B2を射出す
る。ここで光束は第１２面R12 と第１３面R13 の間に中
間結像面を有する。さらに光束は第１５面R15 近傍に瞳
を形成している。
第２の光学素子B2内では第９面R9で屈折、第１１面R11
、第１２面R12 、第１３面R13 、第１４面R14 で反
射、第１５面R15 で屈折し、第２の光学素子B2を射出す
る。ここで光束は第１２面R12 と第１３面R13 の間に中
間結像面を有する。さらに光束は第１５面R15 近傍に瞳
を形成している。
【０３１９】次に第２の光学素子B2を射出した光束は第
３の光学素子B3に入射する。第３の光学素子B3内では第
１６面R16 で屈折、第１７面R17 、第１８面R18 、第１
９面R19 、第２０面R20 、第２１面R21 で反射、第２２
面R22 で屈折し、第３の光学素子B3を射出する。ここ
で、光束は第１８面R18 近傍に中間結像する。
３の光学素子B3に入射する。第３の光学素子B3内では第
１６面R16 で屈折、第１７面R17 、第１８面R18 、第１
９面R19 、第２０面R20 、第２１面R21 で反射、第２２
面R22 で屈折し、第３の光学素子B3を射出する。ここ
で、光束は第１８面R18 近傍に中間結像する。
【０３２０】最後に第３の光学素子B3を射出した光束は
最終結像面である第２３面R23 (CCD等の撮像媒体の撮像
面）上に結像する。
最終結像面である第２３面R23 (CCD等の撮像媒体の撮像
面）上に結像する。
【０３２１】次に、変倍動作に伴う各光学素子の移動に
ついて説明する。変倍に際して第１の光学素子B1は固定
であり、動かない。第２の光学素子B2は広角端から望遠
端に向ってＺマイナス方向に移動する。第３の光学素子
B3は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動す
る。像面である第２０面R20 は変倍に際して移動しな
い。
ついて説明する。変倍に際して第１の光学素子B1は固定
であり、動かない。第２の光学素子B2は広角端から望遠
端に向ってＺマイナス方向に移動する。第３の光学素子
B3は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動す
る。像面である第２０面R20 は変倍に際して移動しな
い。
【０３２２】ここで、広角端から望遠端に向っての変倍
により第１の光学素子B1と第２の光学素子B2との間隔は
狭まり、第２の光学素子B2と第３の光学素子B3との間隔
は広がり、第３の光学素子B3と像面R23 との間は広が
る。また、広角端から望遠端に向って第１面R1から像面
R23 間での全系の光路長は長くなるよう変化している。
により第１の光学素子B1と第２の光学素子B2との間隔は
狭まり、第２の光学素子B2と第３の光学素子B3との間隔
は広がり、第３の光学素子B3と像面R23 との間は広が
る。また、広角端から望遠端に向って第１面R1から像面
R23 間での全系の光路長は長くなるよう変化している。
【０３２３】本実施例においては３つの光学素子の入射
・射出基準軸は夫々平行でしかも逆方向を向いている。
・射出基準軸は夫々平行でしかも逆方向を向いている。
【０３２４】図５５、５６、５７は本実施例の横収差図
である。
である。
【０３２５】又、本発明においては実施例５〜８及び実
施例１３〜１６を構成している透明体の表面に２つの屈
折面と複数の反射面を形成した光学素子と、実施例９〜
１２を構成しているような表面反射鏡より成る複数の反
射面を一体的に形成した光学素子とを複数用いて、その
うちの少なくとも２つの光学素子の相対的位置を変化さ
せることによりズーミングを行う反射型のズーム光学系
も構成することが出来る。その場合も反射ミラーの配置
精度（組立精度）を緩やかにする等の効果が得られる。
施例１３〜１６を構成している透明体の表面に２つの屈
折面と複数の反射面を形成した光学素子と、実施例９〜
１２を構成しているような表面反射鏡より成る複数の反
射面を一体的に形成した光学素子とを複数用いて、その
うちの少なくとも２つの光学素子の相対的位置を変化さ
せることによりズーミングを行う反射型のズーム光学系
も構成することが出来る。その場合も反射ミラーの配置
精度（組立精度）を緩やかにする等の効果が得られる。
【０３２６】以上の各実施例のうち、実施例１〜８及び
実施例１３〜１６はすべて薄い板状のブロックの側面に
２つの屈折面及び複数の曲面、平面等の反射面を形成し
た光学素子を有し、そのうちの２つの光学素子を像面に
対して相対的に移動することにより変倍を行っている。
実施例１３〜１６はすべて薄い板状のブロックの側面に
２つの屈折面及び複数の曲面、平面等の反射面を形成し
た光学素子を有し、そのうちの２つの光学素子を像面に
対して相対的に移動することにより変倍を行っている。
【０３２７】そしてすべての実施例において、光学素子
上に形成した曲面反射面はすべて偏心した曲面反射面で
あり、それらはすべて一平面(YZ)内で偏心している。そ
して２つの光学素子がYZ平面に平行に一方向に移動する
ことにより変倍を行っている。
上に形成した曲面反射面はすべて偏心した曲面反射面で
あり、それらはすべて一平面(YZ)内で偏心している。そ
して２つの光学素子がYZ平面に平行に一方向に移動する
ことにより変倍を行っている。
【０３２８】本発明によれば、光学系を薄型の光学素子
でもって構成でき、又ズームの構造として１つの平面上
を移動する構造が採れるので薄型のズームレンズを容易
に構成することが出来る。
でもって構成でき、又ズームの構造として１つの平面上
を移動する構造が採れるので薄型のズームレンズを容易
に構成することが出来る。
【０３２９】更に、各光学素子から射出する基準軸の方
向を入射基準軸の方向に対して同方向とも又逆方向にも
容易に設定できるので、光学系の全体の形状を設定する
自由度が極めて大きく、従って、カメラの形態に大きい
自由度を与える。
向を入射基準軸の方向に対して同方向とも又逆方向にも
容易に設定できるので、光学系の全体の形状を設定する
自由度が極めて大きく、従って、カメラの形態に大きい
自由度を与える。
【０３３０】そしていずれも各焦点距離において、バラ
ンスの良い収差補正が得られている。
ンスの良い収差補正が得られている。
【０３３１】又、本発明においては、前記の実施例１３
〜１６等のように変倍に際して固定の光学素子（第１光
学素子B1）の入射基準軸を変倍時に移動する光学素子の
移動平面に対して任意角度傾けて配置することによりカ
メラの形態に一層の自由度を増すことが出来る。
〜１６等のように変倍に際して固定の光学素子（第１光
学素子B1）の入射基準軸を変倍時に移動する光学素子の
移動平面に対して任意角度傾けて配置することによりカ
メラの形態に一層の自由度を増すことが出来る。
【０３３２】図５８は変倍時に移動しない光学素子（第
１光学素子B1) の入射基準軸を変倍時に移動する第２、
第３光学素子の移動平面に対して任意角度傾けた光学系
の斜視図である。同図において、B1は変倍時に移動しな
い第１の光学素子であり、所謂撮影光学系の前玉に相当
する。B2、B3は夫々変倍時に移動する第２、第３の光学
素子であり、第２の光学素子B2は所謂バリエーター、第
３の光学素子B3はコンペンセーターに相当している。
１光学素子B1) の入射基準軸を変倍時に移動する第２、
第３光学素子の移動平面に対して任意角度傾けた光学系
の斜視図である。同図において、B1は変倍時に移動しな
い第１の光学素子であり、所謂撮影光学系の前玉に相当
する。B2、B3は夫々変倍時に移動する第２、第３の光学
素子であり、第２の光学素子B2は所謂バリエーター、第
３の光学素子B3はコンペンセーターに相当している。
【０３３３】そして第２，第３の光学素子B2、B3は図５
８のYZ平面上を移動して変倍を行う。又、第２，第３の
光学素子B2、B3内の全ての基準軸はYZ平面上に存在して
いる。
８のYZ平面上を移動して変倍を行う。又、第２，第３の
光学素子B2、B3内の全ての基準軸はYZ平面上に存在して
いる。
【０３３４】変倍時に移動する第２、第３の光学素子B
2、B3は上記の理由によりYZ平面と基準軸を含む平面を
傾けることが出来ない。しかし変倍に際して固定の第１
の光学素子B1はその内の基準軸の一部（A1,2〜A1、6）が
前記基準軸平面内に存在しなければならないが、基準軸
のその他の部分（A0,A1、1 ）は基準軸平面（移動平面）
内である必要は無い。
2、B3は上記の理由によりYZ平面と基準軸を含む平面を
傾けることが出来ない。しかし変倍に際して固定の第１
の光学素子B1はその内の基準軸の一部（A1,2〜A1、6）が
前記基準軸平面内に存在しなければならないが、基準軸
のその他の部分（A0,A1、1 ）は基準軸平面（移動平面）
内である必要は無い。
【０３３５】即ち、本実施例においては、反射面R1,2を
設けてX 軸方向から入射する基準軸A0の方向を第１の光
学素子B1内のこの面R1,2によってZ 軸方向に偏向してい
る。
設けてX 軸方向から入射する基準軸A0の方向を第１の光
学素子B1内のこの面R1,2によってZ 軸方向に偏向してい
る。
【０３３６】このように反射面R1,2を設けることにより
撮影光学系に入射する光束の方向を自由に設定すること
ができ、カメラの形態に一層の自由度を増すことが出来
る。
撮影光学系に入射する光束の方向を自由に設定すること
ができ、カメラの形態に一層の自由度を増すことが出来
る。
【０３３７】
【発明の効果】本発明は以上のように各要素を設定する
ことにより、ミラー光学系全体の小型化が可能で、又ミ
ラー光学系にありがちな反射ミラーの配置精度（組立精
度）を緩やかにすることができる光学素子及びそれを備
える撮像装置を達成することができる。
ことにより、ミラー光学系全体の小型化が可能で、又ミ
ラー光学系にありがちな反射ミラーの配置精度（組立精
度）を緩やかにすることができる光学素子及びそれを備
える撮像装置を達成することができる。
【０３３８】又、複数の反射面を有し、該複数の反射面
に適切な屈折力を与え、各反射面を偏心配置することに
より、光路を所望の形状に屈曲し、所定方向の全長の短
縮化を図った光学素子及びそれを備える撮像装置を達成
することができる。
に適切な屈折力を与え、各反射面を偏心配置することに
より、光路を所望の形状に屈曲し、所定方向の全長の短
縮化を図った光学素子及びそれを備える撮像装置を達成
することができる。
【０３３９】この他本発明によれば、 （ア−１） 曲率を有する複数の反射面を一体に形成し
た光学素子を複数個有する光学系において、該複数の光
学素子の相対的位置を変化させ、光学系の変倍（ズーミ
ング）及びフォーカシングを行う構成とすることによ
り、変倍時に移動する反射面がユニット化されている為
に、従来のミラー光学系における変倍動作に比して、最
も精度が要求される各反射面の相対的な位置精度を保証
することが出来るので、変倍に伴なう光学性能の劣化を
防ぐことが出来る。 （ア−２） 反射面が一体の上に形成された光学素子を
用いる為に、光学素子自体が鏡筒の役目を果たすので、
従来の鏡筒に比べて著しく簡単なマウント部材で済む。 （ア−３） 屈折レンズ系に比して、各光学素子を曲率
を有する複数の面が一体的に形成されたレンズユニット
としている為に、撮影系全体の部品点数を少なくするこ
とが出来る。従って部品点数の点から撮影系の低コスト
化が達成出来る。
た光学素子を複数個有する光学系において、該複数の光
学素子の相対的位置を変化させ、光学系の変倍（ズーミ
ング）及びフォーカシングを行う構成とすることによ
り、変倍時に移動する反射面がユニット化されている為
に、従来のミラー光学系における変倍動作に比して、最
も精度が要求される各反射面の相対的な位置精度を保証
することが出来るので、変倍に伴なう光学性能の劣化を
防ぐことが出来る。 （ア−２） 反射面が一体の上に形成された光学素子を
用いる為に、光学素子自体が鏡筒の役目を果たすので、
従来の鏡筒に比べて著しく簡単なマウント部材で済む。 （ア−３） 屈折レンズ系に比して、各光学素子を曲率
を有する複数の面が一体的に形成されたレンズユニット
としている為に、撮影系全体の部品点数を少なくするこ
とが出来る。従って部品点数の点から撮影系の低コスト
化が達成出来る。
【０３４０】更に、撮影系全体の部品点数を少なくする
ことが出来るため、部品の取り付けによる累積誤差を少
なくし、光学性能の劣化を防ぐことが出来る。 （ア−４） 光学素子上の各反射面を適切な位置に偏心
配置することにより、光学系内の光路を所望の形状に屈
曲し、光学系の全長方向の短縮化を達成できる。 （ア−５） 変倍に際して固定の光学素子を設けること
により、基準軸の一部を基準軸の殆どを含む平面に対し
て任意角度傾けることができ、カメラの形態に自由度を
増すことが出来る。 （ア−６） 多数回の結像を繰り返して物体像を伝達し
て行く構成を採ることにより、各面の光線有効径を小さ
く抑え、撮影光学系全体のコンパクト化を達成してい
る。 （ア−７） 中間結像面の結像サイズを撮像素子面サイ
ズに比して比較的小さく設定することにより、物体像の
伝達に際して各面の光線有効径を小さく抑えることがで
きる。 （ア−８） 相対的位置を変化させる２つの光学素子中
の基準軸をはじめ、殆どの基準軸を含む平面と平行に光
学素子が移動する平面を設定することにより、光学素子
が変倍に際して移動しても、基準軸を含む平面と各光学
素子が移動する平面との平行度が容易に保たれる。従っ
て、変倍に際して移動する光学素子の移動平面と基準軸
を含む平面との傾きによって生じる偏心収差の発生を除
去している。 （ア−９） 変倍時における各光学素子の移動は一平面
上にて行われるので、移動方向に垂直な方向の平行偏心
は容易に防ぐことができる。又、移動平面に垂直な面内
の回転は原理的に除去できる。 （ア−１０） 各光学素子は一平面上に配置されている
ので、各光学素子を一方方向から組み込むことができ、
組み立てが容易となり、組み立てコストを低減すること
ができる。 （ア−１１） 光学系に配置される絞りを光学系の物体
側に配置することにより、光学系を広画角化してもレン
ズ径が大きくならないズームレンズを達成することがで
きる。等の少なくとも１つの効果を有した光学素子及び
それを備える撮像装置を達成することができる。
ことが出来るため、部品の取り付けによる累積誤差を少
なくし、光学性能の劣化を防ぐことが出来る。 （ア−４） 光学素子上の各反射面を適切な位置に偏心
配置することにより、光学系内の光路を所望の形状に屈
曲し、光学系の全長方向の短縮化を達成できる。 （ア−５） 変倍に際して固定の光学素子を設けること
により、基準軸の一部を基準軸の殆どを含む平面に対し
て任意角度傾けることができ、カメラの形態に自由度を
増すことが出来る。 （ア−６） 多数回の結像を繰り返して物体像を伝達し
て行く構成を採ることにより、各面の光線有効径を小さ
く抑え、撮影光学系全体のコンパクト化を達成してい
る。 （ア−７） 中間結像面の結像サイズを撮像素子面サイ
ズに比して比較的小さく設定することにより、物体像の
伝達に際して各面の光線有効径を小さく抑えることがで
きる。 （ア−８） 相対的位置を変化させる２つの光学素子中
の基準軸をはじめ、殆どの基準軸を含む平面と平行に光
学素子が移動する平面を設定することにより、光学素子
が変倍に際して移動しても、基準軸を含む平面と各光学
素子が移動する平面との平行度が容易に保たれる。従っ
て、変倍に際して移動する光学素子の移動平面と基準軸
を含む平面との傾きによって生じる偏心収差の発生を除
去している。 （ア−９） 変倍時における各光学素子の移動は一平面
上にて行われるので、移動方向に垂直な方向の平行偏心
は容易に防ぐことができる。又、移動平面に垂直な面内
の回転は原理的に除去できる。 （ア−１０） 各光学素子は一平面上に配置されている
ので、各光学素子を一方方向から組み込むことができ、
組み立てが容易となり、組み立てコストを低減すること
ができる。 （ア−１１） 光学系に配置される絞りを光学系の物体
側に配置することにより、光学系を広画角化してもレン
ズ径が大きくならないズームレンズを達成することがで
きる。等の少なくとも１つの効果を有した光学素子及び
それを備える撮像装置を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例における座標系の説明図
【図２】 本発明の実施例１の要部概略図
【図３】 実施例１の変倍動作を説明する為の説明図
【図４】 本発明の実施例２の要部概略図
【図５】 本発明の実施例３の要部概略図
【図６】 実施例３の変倍動作を説明する為の説明図
【図７】 本発明の実施例４の要部概略図
【図８】 実施例４の変倍動作を説明する為の説明図
【図９】 本発明の実施例５のYZ面内での光学断面図
【図１０】 実施例５の横収差図（広角端）
【図１１】 実施例５の横収差図（中間位置）
【図１２】 実施例５の横収差図（望遠端）
【図１３】 本発明の実施例６のYZ面内での光学断面図
【図１４】 実施例６の横収差図（広角端）
【図１５】 実施例６の横収差図（中間位置）
【図１６】 実施例６の横収差図（望遠端）
【図１７】 本発明の実施例７のYZ面内での光学断面図
【図１８】 実施例７の横収差図（広角端）
【図１９】 実施例７の横収差図（中間位置）
【図２０】 実施例７の横収差図（望遠端）
【図２１】 本発明の実施例８のYZ面内での光学断面図
【図２２】 実施例８の横収差図（広角端）
【図２３】 実施例８の横収差図（中間位置）
【図２４】 実施例８の横収差図（望遠端）
【図２５】 本発明の実施例９のYZ面内での光学断面図
【図２６】 実施例９の横収差図（広角端）
【図２７】 実施例９の横収差図（中間位置）
【図２８】 実施例９の横収差図（望遠端）
【図２９】 本発明の実施例１０のYZ面内での光学断面
図
図
【図３０】 実施例１０の横収差図（広角端）
【図３１】 実施例１０の横収差図（中間位置）
【図３２】 実施例１０の横収差図（望遠端）
【図３３】 本発明の実施例１１のYZ面内での光学断面
図
図
【図３４】 実施例１１の横収差図（広角端）
【図３５】 実施例１１の横収差図（中間位置）
【図３６】 実施例１１の横収差図（望遠端）
【図３７】 本発明の実施例１２のYZ面内での光学断面
図
図
【図３８】 実施例１２の横収差図（広角端）
【図３９】 実施例１２の横収差図（中間位置）
【図４０】 実施例１２の横収差図（望遠端）
【図４１】 本発明の実施例１３のYZ面内での光学断面
図
図
【図４２】 実施例１３の斜視図
【図４３】 実施例１３の横収差図（広角端）
【図４４】 実施例１３の横収差図（中間位置）
【図４５】 実施例１３の横収差図（望遠端）
【図４６】 本発明の実施例１４のYZ面内での光学断面
図
図
【図４７】 実施例１４の横収差図（広角端）
【図４８】 実施例１４の横収差図（中間位置）
【図４９】 実施例１４の横収差図（望遠端）
【図５０】 本発明の実施例１５のYZ面内での光学断面
図
図
【図５１】 実施例１５の横収差図（広角端）
【図５２】 実施例１５の横収差図（中間位置）
【図５３】 実施例１５の横収差図（望遠端）
【図５４】 本発明の実施例１６のYZ面内での光学断面
図
図
【図５５】 実施例１６の横収差図（広角端）
【図５６】 実施例１６の横収差図（中間位置）
【図５７】 実施例１６の横収差図（望遠端）
【図５８】 三群ズームレンズにおいて入射基準軸をYZ
平面に対して任意角度傾けた光学系の斜視図
平面に対して任意角度傾けた光学系の斜視図
【図５９】 カセグレン式反射望遠鏡の基本構成図
【図６０】 ミラー光学系における、主光線を光軸から
離しケラレを防止する第一の方法の説明図
離しケラレを防止する第一の方法の説明図
【図６１】 ミラー光学系における、主光線を光軸から
離しケラレを防止する第二の方法の説明図
離しケラレを防止する第二の方法の説明図
【図６２】 従来の反射ミラーを用いたズーム光学系の
概略図
概略図
【図６３】 プリズム反射面に曲率を持った観察光学系
の概略図
の概略図
【図６４】 他のプリズム反射面に曲率を持った観察光
学系の概略図
学系の概略図
Ri，Rm,n 面 Bi 第i の光学素子 Di 基準軸に沿った面間隔 Ndi 屈折率 νdi アッベ数 Ai,j 基準軸 BL=R1 絞り P 最終像面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 研一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 難波 則広 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 猿渡 浩 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 秋山 健志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−180810（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−297516（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−12704（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−139612（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5364（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−36959（ＪＰ，Ａ) 米国特許5063586（ＵＳ，Ａ) 米国特許3674334（ＵＳ，Ａ) 米国特許4775217（ＵＳ，Ａ) 米国特許4812030（ＵＳ，Ａ) 米国特許4993818（ＵＳ，Ａ) 米国特許5144476（ＵＳ，Ａ) 国際公開94／12905（ＷＯ，Ａ１) Ｗａｔｅｒ Ｅ．Ｗｏｅｈｌ，Ａｎ ａｌｌ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｚｏｏ ｍ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆ ｏｒ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ，Ｏｐ ｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ, Ｖｏｌ．20，Ｎｏ．３，ｐ．450−459 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04
Claims (8)
- 【請求項１】 像面の中心と、絞り又は入射瞳又は射出
瞳又は光学系の第１面の中心若しくは最終面の中心のい
ずれかを通る光線の経路を基準軸とするとき、基準軸に
対して傾いた複数の曲面反射面を有し、該複数の曲面反
射面が一対の対称な面を定める対称面が１つしかない非
球面である光学素子を含んだ少なくとも２個の光学素子
を備えた光学系であって、該少なくとも２個の光学素子
の相対的な位置を変化させてズーミングを行なうことを
特徴とする光学系。 - 【請求項２】 前記複数の曲面反射面はそれぞれ、各曲
面反射面と基準軸との交点を原点としたローカル座標系
ｘｙｚを用い、ａ，ｂ，ｔを面形状を表わす係数とした
とき、 A＝(a＋b)・(y2・cos2t＋x2) B＝2a・b・cos t〔1＋[(b−a)・y・sin t／(2a・b)] ＋[1＋[(b−a)・y・sin t／(a・b)]−[y2／(a・b)]−[4a・b・cos2t＋(a＋b)2sin2 t]x2 ／(4a2b2cos2t) ]1/2〕 として z＝A／B＋C02y2＋C20x2＋C03y3＋C21x2y＋C04y4＋C22x2y2＋C40x4 により規定されたものであることを特徴とする請求項１
の光学系。 - 【請求項３】 前記複数の曲面反射面を有する光学素子
の前記複数の曲面反射面は、前記複数の曲面反射面を有
する光学素子内で光束を順次偏向することを特徴とする
請求項１又は２の光学系。 - 【請求項４】 前記複数の曲面反射面を有する光学素子
は、曲面屈折面を有することを特徴とする請求項１，２
又は３の光学系。 - 【請求項５】 前記複数の曲面反射面は表面反射鏡の表
面にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項
１，２又は３の光学系。 - 【請求項６】 前記複数の曲面反射面は透明体の表面に
それぞれ設けられていることを特徴とする請求項１，２
又は３の光学系。 - 【請求項７】 請求項１乃至６に記載の光学系を備える
ことを特徴とする撮像装置。 - 【請求項８】 請求項１乃至６に記載の光学系を備える
ことを特徴とする像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12964599A JP3292173B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 光学素子及びそれを備える撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12964599A JP3292173B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 光学素子及びそれを備える撮像装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12323695A Division JP3291974B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-04-24 | ズーム光学系及びそれを備える撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337825A JPH11337825A (ja) | 1999-12-10 |
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Family
ID=15014650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12964599A Expired - Fee Related JP3292173B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 光学素子及びそれを備える撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292173B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US7791822B2 (en) | 2006-08-21 | 2010-09-07 | Konica Minolta Opto, Inc. | Focusing method and image-taking apparatus |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3674334A (en) | 1971-01-04 | 1972-07-04 | Perkin Elmer Corp | Catoptric anastigmatic afocal optical system |
| US4775217A (en) | 1981-10-14 | 1988-10-04 | Gec Avionics Limited | Night vision viewing system |
| US4812030A (en) | 1985-01-03 | 1989-03-14 | The Boeing Company | Catoptric zoom optical device |
| US4993818A (en) | 1988-10-17 | 1991-02-19 | Hughes Aircraft Company | Continuous zoom all-reflective optical system |
| US5063586A (en) | 1989-10-13 | 1991-11-05 | At&T Bell Laboratories | Apparatus for semiconductor lithography |
| US5144476A (en) | 1989-04-24 | 1992-09-01 | Kebo Reynold S | All-reflective zoom optical system |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP12964599A patent/JP3292173B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3674334A (en) | 1971-01-04 | 1972-07-04 | Perkin Elmer Corp | Catoptric anastigmatic afocal optical system |
| US4775217A (en) | 1981-10-14 | 1988-10-04 | Gec Avionics Limited | Night vision viewing system |
| US4812030A (en) | 1985-01-03 | 1989-03-14 | The Boeing Company | Catoptric zoom optical device |
| US4993818A (en) | 1988-10-17 | 1991-02-19 | Hughes Aircraft Company | Continuous zoom all-reflective optical system |
| US5144476A (en) | 1989-04-24 | 1992-09-01 | Kebo Reynold S | All-reflective zoom optical system |
| US5063586A (en) | 1989-10-13 | 1991-11-05 | At&T Bell Laboratories | Apparatus for semiconductor lithography |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｗａｔｅｒ Ｅ．Ｗｏｅｈｌ，Ａｎ ａｌｌ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｚｏｏｍ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３，ｐ．４５０−４５９ |
Also Published As
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| JPH11337825A (ja) | 1999-12-10 |
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