JP6072398B1 - 広角光学系 - Google Patents

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Abstract

倍率色収差が良好に補正された広角光学系を提供する。広角光学系は、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、反射屈折光学素子Ｌ３を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を備え、第１レンズ群Ｇ１は、正レンズＬ１と、負レンズＬ２と、を含み、反射屈折光学素子Ｌ３は、第１面Ｒ１と、第２面Ｒ２と、第１面Ｒ１と第２面Ｒ２との間に形成された第３面Ｒ３と、を有し、第１面Ｒ１は、第１透過面Ｒ１Ｔと第１反射面Ｒ１Ｒとを有し、第２面Ｒ２は、第２透過面Ｒ２Ｔと第２反射面Ｒ２Ｒとを有し、第３面Ｒ３は第３透過面Ｒ３Ｔを有し、第３透過面Ｒ３Ｔは、円錐台の側面であり、円錐台の頂点は、第１レンズ群Ｇ１よりも前方物体側に位置し、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足する。νp＜νn （１）｜φp｜＜｜φn｜ （２）９０−θk＜α／２ （３）

Description

本発明は、広角光学系に関するもので、前方の物体と側方の物体を同時に観察できる光学系に関する。
前方の物体と側方の物体を同時に観察できる光学系が、特許文献１や特許文献２に開示されている。
特許文献１の光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、開口と、正の屈折力を有する後群と、からなる。前群は、負の屈折力を有する第１レンズ群と、第２レンズ群と、を備える。後群は、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、を備える。第１レンズ群は、負レンズからなるか、又は、負レンズと正レンズとからなる。
特許文献１の光学系は、直視光路と側視光路を有する。直視光路には、第３透過面と第４透過面が配置されている。側視光路には、第１透過面、第１反射面、第２反射面及び第２透過面が配置されている。
特許文献２の光学系は、物体側から順に、前群と後群とで構成されている。前群は、負の屈折力を有する第１レンズ群と、第２レンズ群と、を備える。後群は、正の屈折力を有する第３レンズ群を備える。第１レンズ群は、負レンズからなる。
特許文献２の光学系では、第１光学系と第２光学系とを有する。第１光学系は前方の物体を観察するための光学系であって、第１レンズ群と、第２レンズ群と、開口絞りと、第３レンズ群と、で構成されている。第２光学系は側方の物体を観察するための光学系であって、第２レンズ群と、開口絞りと、第３レンズ群と、で構成されている。
第１光学系では、前方の物体からの光が、第１透過面と第２透過面を通過する。第２の光学系では、側方の物体からの光が、第３面、第２反射面、第２反射面及び第２透過面を通過する。
特開２００８−３０９８６１号公報 特開２０１１−４８０８６号公報
特許文献１の光学系では、直視光路を進む光束は第１レンズ群と第２レンズ群を通過するが、側視光路を進む光束は第１レンズ群を通過しない。この場合、屈折面の数は、側視光路に比べて直視光路の方が多くなる。そのため、倍率色収差の発生量は、側視光路に比べて直視光路の方が多くなる。
第２レンズ群を通過した光束は、第３レンズ群と第４レンズ群に入射する。第３レンズ群と第４レンズ群における倍率色収差の補正量は、直視光路に対しても、側視光路に対しても同じである。
よって、特許文献１の光学系では、直視光路における倍率色収差と側視光路における倍率色収差との差を小さくすることは困難である。特許文献２の光学系についても同様である。
また、特許文献１の光学系では、第１透過面に、側方の物体からの光が最初に入射する。第１透過面には、側方の物体から様々な画角の光束が入射する。特許文献１の全実施例では、第１透過面が円柱の側面になっている。そして、最小画角の主光線の入射角の符号は、最大画角の主光線の入射角の符号と逆になっている。そのため、特許文献１の側視光路では、最小画角の光束で発生する倍率色収差と、最大画角の光束で発生する倍率色収差とでは、収差の発生方向が逆になる。
第２レンズ群を通過した光束は、第３レンズ群と第４レンズ群に入射する。そこで、第３レンズ群と第４レンズ群で、側視光路における倍率色収差を補正することが考えられる。しかしながら、上述のように、第３レンズ群と第４レンズ群では、直視光路における倍率色収差も補正しなくてはならない。
そのため、特許文献１の光学系では、最小画角の光束で発生する倍率色収差と最大画角の光束で発生する倍率色収差との差を小さくすることは困難である。特許文献２の光学系についても同様である。
特許文献１には、第１透過面を円錐状の面にすることが記載されている。しかしながら、具体的な設計例は無く、また、収差補正に関する説明も無い。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、倍率色収差が良好に補正された広角光学系を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の広角光学系は、
前方物体からの光が通過する第１の光路と、側方物体からの光が通過する第２の光路と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、
前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
第１レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
反射屈折光学素子は、第１面と、第２面と、第１面と第２面との間に形成された第３面と、を有し、
第１面は、第１透過面と第１反射面とを有し、
第１透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成され、
第１反射面は環状の反射面であって、第１透過面の周囲に形成され、
第２面は、第２透過面と第２反射面とを有し、
第２透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成され、
第２反射面は環状の反射面であって、第２透過面の周囲に形成され、
第３面は第３透過面を有し、
第３透過面は、円錐台の側面であり、
円錐台の頂点は、第１レンズ群よりも前方物体側に位置し、
第１の光路には、前方物体側から順に、第１レンズ群と、第１透過面と、第２透過面と、が位置し、
第２の光路には、側方物体側から順に、第３透過面と、第２反射面と、第１反射面と、第２透過面と、が位置し、
共通光路には、開口絞りと、第３レンズ群と、が位置し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。
νp＜νn （１）
｜φp｜＜｜φn｜ （２）
９０°−θk＜α／２ （３）
ここで、
νpは、正レンズのアッベ数、
νnは、負レンズのアッベ数、
φpは、正レンズの屈折力、
φnは、負レンズの屈折力、
θkは、第２の光路における最小の半画角であって、０°＜θk＜９０°、
αは、円錐台における頂角、
である。
本発明によれば、倍率色収差が良好に補正された広角光学系を提供することができる。
本実施形態の単焦点タイプの広角光学系を示す図であって、（ａ）は光学系全体の概略構成を示す図、（ｂ）は反射屈折光学素子の詳細な構成を示す図である。 第３透過面に入射する光束の様子を示す図である。 本実施形態の変倍タイプの広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は広角端における断面構成図、（ｂ）は望遠端における断面構成図である。 実施例１に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は第１光学系の断面構成図、（ｂ）は第２光学系の断面構成図である。 実施例１に係る広角光学系の第１光学系における収差図であって、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例１に係る広角光学系の第２光学系における収差図であって、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例２に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は広角端における断面構成図、（ｂ）は望遠端における断面構成図である。 実施例２に係る広角光学系の望遠端、第１光学系における（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例３に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は広角端における断面構成図、（ｂ）は望遠端における断面構成図である。 実施例３に係る広角光学系の広角端、第１光学系における収差図であって、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例３に係る広角光学系の広角端、第２光学系における収差図であって、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例３に係る広角光学系の望遠端、第１光学系における収差図であって、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例４に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は広角端における断面構成図、（ｂ）は望遠端における断面構成図である。 実施例４に係る広角光学系の広角端、第１光学系における収差図であって、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例４に係る広角光学系の広角端、第２光学系における収差図であって、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。 実施例４に係る広角光学系の望遠端、第１光学系における収差図であって、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。
以下、本実施形態に係る広角光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態に係る広角光学系により、この発明が限定されるものではない。
本実施形態の広角光学系は、前方物体からの光が通過する第１の光路と、側方物体からの光が通過する第２の光路と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、第１レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、反射屈折光学素子は、第１面と、第２面と、第１面と第２面との間に形成された第３面と、を有し、第１面は、第１透過面と第１反射面とを有し、第１透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成され、第１反射面は環状の反射面であって、第１透過面の周囲に形成され、第２面は、第２透過面と第２反射面とを有し、第２透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成され、第２反射面は環状の反射面であって、第２透過面の周囲に形成され、第３面は第３透過面を有し、第３透過面は、円錐台の側面であり、円錐台の頂点は、第１レンズ群よりも前方物体側に位置し、第１の光路には、前方物体側から順に、第１レンズ群と、第１透過面と、第２透過面と、が位置し、第２の光路には、側方物体側から順に、第３透過面と、第２反射面と、第１反射面と、第２透過面と、が位置し、共通光路には、開口絞りと、第３レンズ群と、が位置し、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。
νp＜νn （１）
｜φp｜＜｜φn｜ （２）
９０°−θk＜α／２ （３）
ここで、
νpは、正レンズのアッベ数、
νnは、負レンズのアッベ数、
φpは、正レンズの屈折力、
φnは、負レンズの屈折力、
θkは、第２の光路における最小の半画角であって、０°＜θk＜９０°、
αは、円錐台における頂角、
である。
本実施形態の広角光学系について説明する。図１は、本実施形態の単焦点タイプの広角光学系を示す図であって、（ａ）は光学系全体の概略構成を示す図、（ｂ）は反射屈折光学素子の詳細な構成を示す図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態の広角光学系は、前方物体からの光が通過する第１の光路ＯＰ１と、側方物体からの光が通過する第２の光路ＯＰ２と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路ＯＰ３と、を有する。
そして、本実施形態の広角光学系は、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を備える。
第１レンズ群Ｇ１は、負レンズＬ１と、正レンズＬ２と、を含む。
第２レンズ群Ｇ２は、反射屈折光学素子Ｌ３を有する。第２レンズ群Ｇ２は、更に正レンズＬ４を有する。
第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ５、負レンズＬ６、負レンズＬ７、正レンズＬ８、負レンズＬ９及び正レンズＬ１０を有する。ここで、正レンズＬ４と負レンズＬ６とで、接合レンズＣＬ１が形成されている。また、正レンズＬ８と負レンズＬ９とで、接合レンズＣＬ２が形成されている。
図１（ｂ）に示すように、反射屈折光学素子Ｌ３は、第１面Ｒ１と、第２面Ｒ２と、第３面Ｒ３と、を有する。第３面Ｒ３は、第１面Ｒ１と第２面Ｒ２との間に形成されている。
第１面Ｒ１は、第１透過面Ｒ１Ｔと第１反射面Ｒ１Ｒとを有する。第１透過面Ｒ１Ｔは、第１の光路ＯＰ１の光軸を含むように形成されている。第１反射面Ｒ１Ｒは環状の反射面であって、第１透過面Ｒ１Ｔの周囲に形成されている。
第２面Ｒ２は、第２透過面Ｒ２Ｔと第２反射面Ｒ２Ｒとを有する。第２透過面Ｒ２Ｔは、第１の光路ＯＰ１の光軸を含むように形成されている。第２反射面Ｒ２Ｒは環状の反射面であって、第２透過面Ｒ２Ｔの周囲に形成されている。
第３面Ｒ３は、第３透過面Ｒ３Ｔを有する。第３透過面Ｒ３Ｔは、円錐台の側面である。円錐台の頂点は、第１レンズ群Ｇ１よりも前方物体側に位置している。
第１の光路ＯＰ１には、前方物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１透過面Ｒ１Ｔと、第２透過面Ｒ２Ｔと、が位置する。第２の光路ＯＰ２には、側方物体側から順に、第３透過面Ｒ３Ｔと、第２反射面Ｒ２Ｒと、第１反射面Ｒ１Ｒと、第２透過面Ｒ２Ｔと、が位置する。共通光路ＯＰ３には、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、が位置する。
本実施形態の広角光学系では、第１の光路ＯＰ１を進む光束は、第１レンズ群Ｇ１、第１透過面Ｒ１Ｔ及び第２透過面Ｒ２Ｔを通過する。一方、第２の光路ＯＰ２を進む光束は、第１レンズ群Ｇ１を通過しない。よって、本実施形態の広角光学系では、屈折面の数は、第２の光路ＯＰ２に比べて第１の光路ＯＰ１の方が多くなる。
ここで、本実施形態の広角光学系では、第１レンズ群Ｇ１は、負レンズＬ１に加えて、正レンズＬ２を有する。そのため、負レンズＬ１と正レンズＬ２とで、倍率色収差の発生量と発生方向を制御することができる。
このとき、以下の条件式（１）、（２）を満足することが好ましい。
νp＜νn （１）
｜φp｜＜｜φn｜ （２）
ここで、
νpは、正レンズのアッベ数、
νnは、負レンズのアッベ数、
φpは、正レンズの屈折力、
φnは、負レンズの屈折力、
である。
条件式（１）を満足しない場合、正レンズのアッベ数の方が負レンズのアッベ数よりも大きくなる。この場合、第１の光路ＯＰ１における倍率色収差の発生量を小さくすることが困難になる。
条件式（２）を満足しない場合、正レンズの屈折力の方が大きくなる。この場合、第１レンズ群に負の屈折力を持たせられなくなるので、広い画角を確保することができなくなる。
更に、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
９０°−θk＜α／２ （３）
ここで、
θkは、第２の光路における最小の半画角であって、０°＜θk＜９０°、
αは、円錐台における頂角、
である。
条件式（３）は、第３透過面Ｒ３Ｔに入射する光束に関する条件式である。図２は、第３透過面に入射する光束の様子を示す図である。第３透過面Ｒ３Ｔの面形状は、円錐台ＣＣ３の側面と同じ形状である。図２に示すように、円錐台ＣＣ３は、円錐ＣＣ１から小円錐ＣＣ２を取り除いた部分である。よって、円錐台ＣＣ３の頂点は、小円錐ＣＣ２を取り除く前の円錐ＣＣ１の頂点と見なせば良い。
本実施形態の広角光学系では、図２に示すように、円錐台ＣＣ３の頂点Ｐ１は、第１レンズ群Ｇ１よりも前方物体側に位置している。そのため、本実施形態の広角光学系では、第３透過面Ｒ３Ｔの法線ｎは光軸ＡＸと直交しない。図２には、法線ｎと光軸ＡＸとのなす角度がθｎで表されている。
第２の光路では、側方物体からの光束が、様々な画角で第３透過面Ｒ３Ｔに入射する。図２には、主光線ＣＨωＬを有する光束と、主光線ＣＨωＨを有する光束が示されている。第３透過面Ｒ３Ｔに入射する光束の主光線と光軸ＡＸとのなす角度を半画角とすると、半画角は、主光線ＣＨωＬを有する光束で最小になり、主光線ＣＨωＨを有する光束で最大になる。
条件式（３）は、以下のように変形できる。
９０°−α／２＜θk
ここで、９０°−α／２＝θnなので、上記の式は、以下のようになる。
θn＜θk
θkは、第２の光路における最小の半画角であるから、図２では、主光線ＣＨωＬと光軸ＡＸとのなす角度がθkになる。θnとθkを比較すると、図２ではθn＜θkになっている。θn＜θkを満足する状態では、主光線ＣＨωＬを有する光束は、法線ｎより右側の領域（以下、「領域ＡＲ」という）から第３透過面Ｒ３Ｔに入射する。更に、θkよりも大きい画角を有する光束も、領域ＡＲから第３透過面Ｒ３Ｔに入射する。
このように、θn＜θkを満足する場合、すなわち、条件式（３）を満足する場合は、側方物体からの光束が、全て領域ＡＲから第３透過面Ｒ３Ｔに入射する。
一方、図示はしていないが、θn＜θkを満足しない状態では、主光線ＣＨωＬを有する光束は、法線ｎより左側の領域（以下、「領域ＡＬ」という）から第３透過面Ｒ３Ｔに入射することになる。領域ＡＬには、法線ｎも含まれる。
よって、θn＜θkを満足しない場合、すなわち、条件式（３）を満足しない場合は、少なくとも一部の光束が、領域ＡＬから第３透過面Ｒ３Ｔに入射する。
入射角の符号（プラス、マイナス）を、領域ＡＲから第３透過面Ｒ３Ｔに入射する場合をプラス、領域ＡＬから第３透過面Ｒ３Ｔに入射する場合をマイナスとする。条件式（３）を満足する場合、全ての光束が領域ＡＲから第３透過面Ｒ３Ｔに入射するので、入射角の符号は全ての光束でプラスになる。その結果、第２の光路における倍率色収差の発生方向は、全ての画角で同じ方向になる。すなわち、第２の光路における倍率色収差の発生量は、全ての画角でプラスの量になるか、又はマイナスの量になる。
上述のように、第１レンズ群Ｇ１は負レンズＬ１と正レンズＬ２とを有しているので、第１の光路における倍率色収差の発生量と発生方向を制御できる。例えば、第１の光路における倍率色収差の発生方向を、全ての画角で同じ方向にすることができる。更に、第１の光路における倍率色収差の発生方向を、第２の光路における倍率色収差の発生方向と一致させることができる。
第１の光路における倍率色収差の発生方向と、第２の光路における倍率色収差の発生方向とが一致していると、第３レンズ群では、同じ方向に発生した倍率色収差を補正すれば良いので、第３レンズ群での倍率色収差が容易になる。その結果、本実施形態の広角光学系では、光学系全体での倍率色収差を良好に補正することができる。
条件式（３）を満足しない場合、一部光束が領域ＡＬから第３透過面Ｒ３Ｔに入射するので、入射角は、少なくとも一部の光束でマイナスになり、残りの光束でプラスになる。この場合、倍率色収差の発生方向は、全ての画角で同じ方向にならない。すなわち、倍率色収差の発生量は、一部の画角ではマイナスの量になり、残りの画角ではプラスの量になる。
第２の光路だけであれば、第３レンズ群で倍率色収差を補正することはできる。しかしながら、上述のように、第３レンズ群では、第１の光路における倍率色収差も補正しなくてはならない。このようなことから、第２の光路について発生した倍率色収差を良好に補正することが困難になる。その結果、光学系全体での倍率色収差を良好に補正することができない。
本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．７＜（｜φn｜／νn）／（φp／νp）＜１．５ （４）
ここで、
νpは、正レンズのアッベ数、
νnは、負レンズのアッベ数、
φpは、正レンズの屈折力、
φnは、負レンズの屈折力、
である。
|φn|/νnとφp/νpは、各々、色消し効果の度合い、若しくは色出し効果の度合いを表している。|φn|/νnの値やφp/νpの値が大きくなると、色収差の発生量が大きくなる。
条件式（４）の下限値を下回ると、正レンズによる色の分散効果の方が大きくなり過ぎるので、倍率色収差の補正が困難になる。条件式（４）の上限値を上回ると、正レンズによる色の分散効果が薄れると共に、負レンズによる色の分散効果の方が大きくなる。その結果、倍率色収差の補正が困難になる。
また、本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（５）、（６）を満足することが好ましい。
３５＜νn （５）
νp＜３５ （６）
ここで、
νpは、正レンズのアッベ数、
νnは、負レンズのアッベ数、
である。
本実施形態の広角光学系では、レトロフォーカスタイプの光学系を採用している。そのため、第１レンズ群の負レンズは高い屈折力をもつことが望ましい。条件式（５）、（６）を満足することで、正レンズについては、より屈折率の高い硝材が選択可能になり、負レンズについては、より色分散の小さい硝材が選択可能になる。その結果、効率良く倍率色収差の補正が可能になる。
また、本実施形態の広角光学系では、第３レンズ群は、光軸方向に移動するレンズを含むことが好ましい。
このようにすることで、画角を変化させることができる。図３は、本実施形態の変倍タイプの広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は広角端における断面構成図、（ｂ）は望遠端における断面構成図である。
図１と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。図３に示す広角光学系は、図１に示す広角光学系における接合レンズＣＬ１を、光軸方向に移動可能にしたものである。
広角端から望遠端への変倍時に、接合レンズＣＬ１は、第２レンズ群Ｇ２に近づくように移動する。これにより、広角端では前方物体と側方物体の観察を行うことができ、望遠端では前方物体のみの観察を行うことができる。
また、広角端から望遠端へ変倍することで、前方物体の観察では、至近物体までの距離が、広角端よりも望遠端で短くなる。そのため、広角観察で発見した病変部を、望遠観察によって、より近くで、より大きく観察することができる。至近物体とは、光学系に対して最も近くに位置する物体のことである。
移動するレンズは接合レンズに限られない。移動するレンズを、単レンズで構成しても良い。また、移動するレンズの数は１つに限られない。複数のレンズを移動させても良い。また、移動する方向は、第２レンズ群Ｇ２に近づく方向に限られない。広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群Ｇ２から離れる方向に移動させても良い。
また、本実施形態の広角光学系では、第３レンズ群の最も像側のレンズは、固定であることが好ましい。
第３レンズ群の最も像側のレンズを移動させると、バックフォーカスが変動する。よって、第３レンズ群の最も像側のレンズを移動させることは望ましくない。
また、本実施形態の広角光学系は、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．７＜|ｆ3／ｆi｜＜１．２ （７）
ここで、
ｆ3は、広角端における第３レンズ群の焦点距離、
ｆiは、光軸方向に移動するレンズの焦点距離、
である。
条件式（７）の下限値を下回ると、移動するレンズの焦点距離が長くなる。その結果、画角を大きく変化させることが困難になる。条件式（７）の上限値を上回ると、画角の変化と焦点位置の変動が大きくなり過ぎる。
また、本実施形態の広角光学系は、光軸方向に移動する移動レンズによって、前方物体と側方物体の観察と、前方物体のみの観察と、を切り替えることが可能であることが好ましい。
このようにすることで、異なる範囲を観察することができる。
以下、実施例について説明する。実施例１は単焦点タイプの広角光学系で、実施例２〜４は変倍タイプの広角光学系である。実施例１の広角光学系は、第１光学系と第２光学系とで構成されている。実施例２〜４の広角光学系は、広角端と望遠端とで、光学系の構成が異なる。広角端では、広角光学系は、第１光学系と第２光学系とで構成されている。望遠端では、広角光学系は、第１光学系のみで構成されている。
第１光学系は、前方物体を観察するときの光学系で、第１の光路と共通光路とを有する。第２光学系は、側方物体を観察するときの光学系で、第２の光路と共通光路とを有する。前方物体は、第１の光路の光軸に沿う方向に位置している。側方物体は、第１の光路の光軸と略直交する方向に位置している。
各実施例の収差図において、（ａ）〜（ｅ）はメリジオナル面に関するコマ収差と倍率色収差、（ｆ）〜（ｊ）はサジタル面に関するコマ収差と倍率色収差を示している。また、縦軸は収差量を表し、横軸は明るさを表している。収差量の単位はｍｍである。また、ωは第１光学系における半画角、ω’は第２光学系における半画角で、単位は共に°、収差曲線の波長の単位はｎｍである。
（実施例１）
実施例１に係る広角光学系について説明する。図４は、実施例１に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は第１光学系の断面構成図、（ｂ）は第２光学系の断面構成図である。
第２光学系の断面構成図では、第２レンズ群における光学面をｒ’、間隔をｄ’で表している。開口絞りと第３レンズ群は、第１光学系と第２光学系とで共通である。よって、開口絞りと第３レンズ群については、第１光学系の断面構成図におけるｒ９〜ｒ２２、ｄ９〜２１を用いている。
図５は、実施例１に係る広角光学系の第１光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω＝７１°、（ｂ）と（ｇ）ではω＝６０°、（ｃ）と（ｈ）ではω＝４５°、（ｄ）と（ｉ）ではω＝３０°、（ｅ）と（ｊ）ではω＝０°である。
図６は、実施例１に係る広角光学系の第２光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω’＝１１６°、（ｂ）と（ｇ）ではω’＝１０６°、（ｃ）と（ｈ）ではω’＝９６°、（ｄ）と（ｉ）ではω’＝８６°、（ｅ）と（ｊ）ではω’＝７６°である。
実施例１の広角光学系は、図４（ａ）に示すように、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、反射屈折光学素子Ｌ３と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と負メニスカスレンズＬ６とが接合されている。また、両凸正レンズＬ８と両凹負レンズＬ９とが接合されている。
第３レンズ群Ｇ３の像側には、カバーガラスＣ１と、カバーガラスＣ２と、が配置されている。カバーガラスＣ２は、撮像素子のカバーガラスである。カバーガラスＣ２の像側面に、前方物体の像や側方物体の像が形成される。よって、カバーガラスＣ２の像側面に、撮像素子の撮像面が位置する。
非球面は、反射屈折光学素子Ｌ３の両面と、正メニスカスレンズＬ１０の像側面との、合計３面に設けられている。
反射屈折光学素子Ｌ３は、第１面と、第２面と、第３面と、を有する。第１面は、第１レンズ群Ｇ１側の面である。第２面は、第３レンズ群Ｇ３側の面である。第３面は、第１面と第２面との間に形成されている。
第１面は、第１透過面と第１反射面とを有する。第１透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成されている。第１反射面は環状の反射面であって、第１透過面の周囲に形成されている。
第２面は、第２透過面と第２反射面とを有する。第２透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成されている。第２反射面は環状の反射面であって、第２透過面の周囲に形成されている。
第３面は第３透過面を有する。第３透過面は、円錐台の側面である。円錐台の頂点は、第１レンズ群Ｇ１よりも前方物体側に位置している。
第１の光路には、前方物体側から順に、第１レンズ群と、第１透過面と、第２透過面と、が位置している。第１面と第２面は、共に、物体側に凸面を向けているので、第１の光路では、反射屈折光学素子Ｌ３は負メニスカスレンズとして機能する。
第２の光路には、側方物体側から順に、第３透過面と、第２反射面と、第１反射面と、第２透過面と、が位置している。第３透過面は平面、第２反射面は物体側に凸の反射面、第２反射面は像側に凸の反射面、第２透過面は、物体側に凸の透過面になる。
共通光路には、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、が位置している。
（実施例２）
実施例２に係る広角光学系について説明する。図７は、実施例２に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は広角端における断面構成図、（ｂ）は望遠端における断面構成図である。
実施例２に係る広角光学系は、実施例１に係る広角光学系を変倍光学系にしたものである。広角端では、前方物体と側方物体の両方を観察することができる。よって、広角端では、第１光学系による像の形成と第２光学系による像の形成とが行われる。望遠端では、前方物体のみを観察することができる。よって、望遠端では、第１光学系のみで像の形成が行われる。
実施例２に係る広角光学系の広角端における光学断面図は、実施例１に係る広角光学系の光学断面図と同じである。よって、第２光学系の第２レンズ群における光学面と間隔については、ｒ’やｄ’を用いた記載を省略している。また、実施例２に係る広角光学系の広角端における収差図は、図５と図６と同じである。
図８は、実施例２に係る広角光学系の望遠端、第１光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω＝７１°、（ｂ）と（ｇ）ではω＝６０°、（ｃ）と（ｈ）ではω＝４５°、（ｄ）と（ｉ）ではω＝３０°、（ｅ）と（ｊ）ではω＝０°である。
実施例２の広角光学系は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、からなる。各レンズ群の具体的な構成は実施例１で説明したので、詳細な説明は省略する。
実施例２の広角光学系では、第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って移動するレンズを有する。具体的には、両凸正レンズＬ５と負メニスカスレンズＬ６からなる接合レンズが、光軸に沿って移動する。また、広角端から望遠端への変倍時に、接合レンズは第２レンズ群Ｇ２に近づく方向に移動する。
接合レンズの移動によって広角光学系の倍率が変化するので、観察視野が変化する。また、接合レンズの移動によって、第１光学系では、至近物体までの距離が、広角端よりも望遠端で短くなる。よって、前方物体の観察では、望遠端にすることで、より光学系に近い場所まで観察が可能になる。
（実施例３）
実施例３に係る広角光学系について説明する。図９は、実施例３に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は広角端における断面構成図、（ｂ）は望遠端における断面構成図である。
実施例３に係る広角光学系は、変倍タイプの広角光学系である。実施例３に係る広角光学系の広角端では、第２光学系における結像も行われる。第２光学系の第２レンズ群における光学面と間隔については、図４（ｂ）に例示している。よって、ｒ’やｄ’を用いた記載を省略している。
図１０は、実施例３に係る広角光学系の広角端、第１光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω＝７１°、（ｂ）と（ｇ）ではω＝６０°、（ｃ）と（ｈ）ではω＝４５°、（ｄ）と（ｉ）ではω＝３０°、（ｅ）と（ｊ）ではω＝０°である。
図１１は、実施例３に係る広角光学系の広角端、第２光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω’＝１１４°、（ｂ）と（ｇ）ではω’＝１０４°、（ｃ）と（ｈ）ではω’＝９４°、（ｄ）と（ｉ）ではω’＝８６°、（ｅ）と（ｊ）ではω’＝７６°である。
図１２は、実施例３に係る広角光学系の望遠端、第１光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω＝７０°、（ｂ）と（ｇ）ではω＝６０°、（ｃ）と（ｈ）ではω＝４５°、（ｄ）と（ｉ）ではω＝３０°、（ｅ）と（ｊ）ではω＝０°である。
実施例３の広角光学系は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、反射屈折光学素子Ｌ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凸正レンズＬ５と、からなる。ここで、負メニスカスレンズＬ４と両凸正レンズＬ５とが接合されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ８と両凹負レンズＬ９とが接合されている。
第３レンズ群Ｇ３の像側には、カバーガラスＣ１と、カバーガラスＣ２と、が配置されている。カバーガラスＣ２は、撮像素子のカバーガラスである。カバーガラスＣ２の像側面に、前方物体の像や側方物体の像が形成される。よって、カバーガラスＣ２の像側面に、撮像素子の撮像面が位置する。
非球面は、反射屈折光学素子Ｌ３の両面と、正メニスカスレンズＬ１０の像側面との、合計３面に設けられている。
反射屈折光学素子Ｌ３は、第１面と、第２面と、第３面と、を有する。第１面は、第１レンズ群Ｇ１側の面である。第２面は、第３レンズ群Ｇ３側の面である。第３面は、第１面と第２面との間に形成されている。
第１面は、第１透過面と第１反射面とを有する。第１透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成されている。第１反射面は環状の反射面であって、第１透過面の周囲に形成されている。
第２面は、第２透過面と第２反射面とを有する。第２透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成されている。第２反射面は環状の反射面であって、第２透過面の周囲に形成されている。
第３面は第３透過面を有する。第３透過面は、円錐台の側面である。円錐台の頂点は、第１レンズ群Ｇ１よりも前方物体側に位置している。
第１の光路には、前方物体側から順に、第１レンズ群と、第１透過面と、第２透過面と、が位置している。第１面と第２面は、共に、物体側に凸面を向けているので、第１の光路では、反射屈折光学素子Ｌ３は負メニスカスレンズとして機能する。
第２の光路には、側方物体側から順に、第３透過面と、第２反射面と、第１反射面と、第２透過面と、が位置している。第３透過面は平面、第２反射面は物体側に凸の反射面、第２反射面は像側に凸の反射面、第２透過面は、物体側に凸の透過面になる。
共通光路には、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、が位置している。
実施例３の広角光学系では、第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って移動するレンズを有する。具体的には、両凹負レンズＬ６が、光軸に沿って移動する。また、広角端から望遠端への変倍時に、両凹負レンズＬ６は第２レンズ群Ｇ２から遠ざかる方向に移動する。
両凹負レンズＬ６の移動によって広角光学系の倍率が変化するので、観察視野が変化する。また、両凹負レンズＬ６の移動によって、第１光学系では、至近物体までの距離が、広角端よりも望遠端で短くなる。よって、前方物体の観察では、望遠端にすることで、より光学系に近い場所まで観察が可能になる。
実施例３に係る広角光学系は、変倍タイプの広角光学系であるが、両凹負レンズＬ６の位置を広角端の位置に固定にしても良い。このようにすることで、実施例３に係る広角光学系を、単焦点タイプの広角光学系にすることができる。
（実施例４）
実施例４に係る広角光学系について説明する。図１３は、実施例４に係る広角光学系の断面構成を示す図であって、（ａ）は広角端における断面構成図、（ｂ）は望遠端における断面構成図である。
実施例４に係る広角光学系は変倍光学系である。実施例４に係る広角光学系の広角端では、第２光学系における結像も行われる。第２光学系の第２レンズ群における光学面と間隔については、図４（ｂ）に例示している。よって、ｒ’やｄ’を用いた記載を省略している。
図１４は、実施例４に係る広角光学系の広角端、第１光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω＝７１°、（ｂ）と（ｇ）ではω＝６０°、（ｃ）と（ｈ）ではω＝４５°、（ｄ）と（ｉ）ではω＝３０°、（ｅ）と（ｊ）ではω＝０°である。
図１５は、実施例４に係る広角光学系の広角端、第２光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω’＝１１４°、（ｂ）と（ｇ）ではω’＝１０４°、（ｃ）と（ｈ）ではω’＝９４°、（ｄ）と（ｉ）ではω’＝８６°、（ｅ）と（ｊ）ではω’＝７６°である。
図１６は、実施例４に係る広角光学系の望遠端、第１光学系における収差図であって、（ａ）と（ｆ）ではω＝７０°、（ｂ）と（ｇ）ではω＝６０°、（ｃ）と（ｈ）ではω＝４５°、（ｄ）と（ｉ）ではω＝３０°、（ｅ）と（ｊ）ではω＝０°である。
実施例３の広角光学系は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、反射屈折光学素子Ｌ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凸正レンズＬ５と、からなる。ここで、負メニスカスレンズＬ４と両凸正レンズＬ５とが接合されている。
第３レンズ群Ｇ３は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ８と両凹負レンズＬ９とが接合されている。
第３レンズ群Ｇ３の像側には、カバーガラスＣ１と、カバーガラスＣ２と、が配置されている。カバーガラスＣ２は、撮像素子のカバーガラスである。カバーガラスＣ２の像側面に、前方物体の像や側方物体の像が形成される。よって、カバーガラスＣ２の像側面に、撮像素子の撮像面が位置する。
非球面は、反射屈折光学素子Ｌ３の両面と、正メニスカスレンズＬ１０の像側面との、合計３面に設けられている。
反射屈折光学素子Ｌ３は、第１面と、第２面と、第３面と、を有する。第１面は、第１レンズ群Ｇ１側の面である。第２面は、第３レンズ群Ｇ３側の面である。第３面は、第１面と第２面との間に形成されている。
第１面は、第１透過面と第１反射面とを有する。第１透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成されている。第１反射面は環状の反射面であって、第１透過面の周囲に形成されている。
第２面は、第２透過面と第２反射面とを有する。第２透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成されている。第２反射面は環状の反射面であって、第２透過面の周囲に形成されている。
第３面は第３透過面を有する。第３透過面は、円錐台の側面である。円錐台の頂点は、第１レンズ群Ｇ１よりも前方物体側に位置している。
第１の光路には、前方物体側から順に、第１レンズ群と、第１透過面と、第２透過面と、が位置している。第１面と第２面は、共に、物体側に凸面を向けているので、第１の光路では、反射屈折光学素子Ｌ３は負メニスカスレンズとして機能する。
第２の光路には、側方物体側から順に、第３透過面と、第２反射面と、第１反射面と、第２透過面と、が位置している。第３透過面は平面、第２反射面は物体側に凸の反射面、第２反射面は像側に凸の反射面、第２透過面は、物体側に凸の透過面になる。
共通光路には、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、が位置している。
実施例４の広角光学系では、第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って移動するレンズを有する。具体的には、両凸正レンズＬ７が、光軸に沿って移動する。また、広角端から望遠端への変倍時に、両凸正レンズＬ７は第２レンズ群Ｇ２に近づく方向に移動する。
両凸正レンズＬ７の移動によって広角光学系の倍率が変化するので、観察視野が変化する。また、両凸正レンズＬ７の移動によって、第１光学系では、至近物体までの距離が、広角端よりも望遠端で短くなる。よって、前方物体の観察では、望遠端にすることで、より光学系に近い場所まで観察が可能になる。
実施例４に係る広角光学系は、変倍タイプの広角光学系であるが、両凸正レンズＬ７の位置を広角端の位置に固定にしても良い。このようにすることで、実施例４に係る広角光学系を、単焦点タイプの広角光学系にすることができる。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、ｒ、ｒ’は各面の曲率半径、ｄ、ｄ’は各光学部材の肉厚または空気間隔、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは各光学部材のｄ線に対するアッベ数を、それぞれ表している。各種データにおいて、ｆは第１光学系の全系の焦点距離、ωは第１光学系における最大半画角、ω’は第２光学系における半画角、ＦＮＯ．はＦナンバー、ＩＨは第１光学系における最大像高、ＩＨ’は第２光学系における最大像高、ＯＤは物体距離、Δは反射屈折光学素子の物体側面から円錐台の頂点までの距離、αは頂角、ＷＥは広角端、ＴＥは望遠端を、それぞれ表している。また、ｒ、ｒ’、ｄ、ｄ’、ｆ、ＩＨ、ＩＨ’、ＯＤ、Δの単位はｍｍである。また、ω、ω’、αの単位は°である。また、第２光学系では、側方物体は光軸と直交する方向に位置している。
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10
また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
数値実施例１
単位 ｍｍ

第１光学系
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 8.485108
1 ∞ 0.350000 1.88300 40.8
2 1.32147 0.555744
3 2.40000 0.600000 1.92286 18.9
4 10.81652 0.100000
5* 5.04004 1.000000 1.88300 40.8
6* 1.09155 1.639740
7 -4.87017 0.600000 1.51633 64.1
8 -2.15000 0.100000
9(絞り) ∞ 1.387151
10 4.06571 1.250000 1.72916 54.7
11 -2.91110 0.300000 1.80518 25.4
12 -6.00710 0.207033
13 -2.82701 0.600000 1.78800 47.4
14 -3.35000 0.100000
15 4.67925 1.700000 1.72916 54.7
16 -8.09875 0.400000 1.84666 23.8
17 4.66502 0.100000
18 3.45000 1.200000 1.51633 64.1
19* 388.82555 0.662065
20 ∞ 0.900000 1.51633 64.1
21 ∞ 0.700000 1.51633 64.1
22(像面) ∞ 0.000000

非球面データ
第５面
K=0
A4=-0.594274E-01,A6=0.314951E-01,A8=-0.806989E-02,A10=0
第６面
K=-0.617507
A4=-0.139675E+00,A6=-0.502184E-02,A8=0.186987E-01,A10=-0.582054E-02
第１９面
K=0
A4=0.159249E-01,A6=0.727058E-01,A8=-0.600000E-01,A10=0.245353E-01

各種データ
ｆ 0.845
ω 71
ＦＮＯ． 3.7
ＩＨ 0.79

第２光学系
第２面と第３面は反射面である。第２光学系の第６面よりも像側の面については、第１光学系の第９面〜第２２面の数値が記載されているので面番号が連続していない。

面データ
面番号 r’ d’ nd νd
物面 ∞ 20.000000
1 円錐面 0.000000 1.88300 40.8
2* 1.09155 -1.000000 1.88300 40.8
3* 5.04004 1.000000 1.88300 40.8
4* 1.09155 1.639740
5 -4.87017 0.600000 1.51633 64.1
6 -2.15000 0.100000
( 面番号 r d nd νd)
9(絞り) ∞ 1.387151
10 4.06571 1.250000 1.72916 54.7
11 -2.91110 0.300000 1.80518 25.4
12 -6.00710 0.207033
13 -2.82701 0.600000 1.78800 47.4
14 -3.35000 0.100000
15 4.67925 1.700000 1.72916 54.7
16 -8.09875 0.400000 1.84666 23.8
17 4.66502 0.100000
18 3.45000 1.200000 1.51633 64.1
19* 388.82555 0.662065
20 ∞ 0.900000 1.51633 64.1
21 ∞ 0.700000 1.51633 64.1
22(像面) ∞ 0.000000

非球面データ
第２面
K=-0.617507
A4=-0.139675E+00,A6=-0.502184E-02,A8=0.186987E-01,A10=-0.582054E-02
第３面
K=0
A4=-0.594274E-01,A6=0.314951E-01,A8=-0.806989E-02,A10=0
第４面
K=-0.617507
A4=-0.139675E+00,A6=-0.502184E-02,A8=0.186987E-01,A10=-0.582054E-02
第１９面
K=0
A4=0.159249E-01,A6=0.727058E-01,A8=-0.600000E-01,A10=0.245353E-01

各種データ
ω’ 73〜116
ＩＨ’ 1.19
Δ 5.6
α 49
数値実施例２
単位 ｍｍ

第１光学系
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ (可変)
1 ∞ 0.350000 1.88300 40.8
2 1.32147 0.555744
3 2.40000 0.600000 1.92286 18.9
4 10.81652 0.100000
5* 5.04004 1.000000 1.88300 40.8
6* 1.09155 1.639740
7 -4.87017 0.600000 1.51633 64.1
8 -2.15000 0.100000
9(絞り) ∞ (可変)
10 4.06571 1.250000 1.72916 54.7
11 -2.91110 0.300000 1.80518 25.4
12 -6.00710 (可変)
13 -2.82701 0.600000 1.78800 47.4
14 -3.35000 0.100000
15 4.67925 1.700000 1.72916 54.7
16 -8.09875 0.400000 1.84666 23.8
17 4.66502 0.100000
18 3.45000 1.200000 1.51633 64.1
19* 388.82555 0.662065
20 ∞ 0.900000 1.51633 64.1
21 ∞ 0.700000 1.51633 64.1
22(像面) ∞ 0.000000

非球面データ
第５面
K=0
A4=-0.594274E-01,A6=0.314951E-01,A8=-0.806989E-02,A10=0
第６面
K=-0.617507
A4=-0.139675E+00,A6=-0.502184E-02,A8=0.186987E-01,A10=-0.582054E-02
第１９面
K=0
A4=0.159249E-01,A6=0.727058E-01,A8=-0.600000E-01,A10=0.245353E-01

各種データ
ＷＥ ＴＥ
ｆ 0.845 1.161
ω 71 71
ＦＮＯ． 3.7 3.7
ＩＨ 0.79 0.79
ＯＤ 8.485108 4.094054
d9 1.387151 0.100000
d12 0.207033 1.494234

第２光学系
実施例１の第２光学系と同一のため、データの記載を省略する。
数値実施例３
単位 ｍｍ

第１光学系
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ (可変)
1 ∞ 0.350000 1.88300 40.8
2 1.47964 0.890904
3 2.40000 0.472230 1.95906 17.5
4 4.71951 0.100000
5* 10.46702 1.249237 1.88300 40.8
6* 1.59921 2.000000
7 3.61069 0.150000 1.84666 23.8
8 2.17434 0.450000 1.72916 54.7
9 -3.05447 0.100000
10(絞り) ∞ (可変)
11 -3.25205 0.250000 1.49700 81.6
12 3.67111 (可変)
13 6.64263 1.700000 1.72916 54.7
14 -6.10176 0.100000
15 3.60000 1.550000 1.72916 54.7
16 -4.76451 0.400000 1.84666 23.8
17 4.50000 0.100000
18 3.32064 1.300000 1.51633 64.1
19* 14.04961 0.600000
20 ∞ 0.900000 1.51633 64.1
21 ∞ 0.700000 1.51633 64.1
22(像面) ∞ 0.000000

非球面データ
第５面
K=0
A4=-0.162812E-01,A6=0.863083E-02,A8=-0.217514E-02,A10=0
第６面
K=-0.373424
A4=-0.475711E-02,A6=-0.395806E-01,A8=0.150952E-01,A10=-0.224984E-02
第１９面
K=0
A4=0.353194E-01,A6=-0.182054E-02,A8=0.520470E-05,A10=0.149364E-02

各種データ
ＷＥ ＴＥ
ｆ 0.849 1.217
ω 69 69
ＦＮＯ． 4.1 4.1
ＩＨ 0.79 0.79
ＯＤ 8.484053 4.554102
d10 0.200000 1.537898
d12 1.437629 0.100000

第２光学系
第２面と第３面は反射面である。第２光学系の第７面よりも像側の面については、第１光学系の第１０面〜第２２面の数値が記載されているので面番号が連続していない。

面データ
面番号 r’ d’ nd νd
物面 ∞ 20.000000
1 円錐面 0.000000 1.88300 40.8
2* 1.59921 -1.249237 1.88300 40.8
3* 10.46702 1.249237 1.88300 40.8
4* 1.59921 2.000000
5 3.61069 0.150000 1.84666 23.8
6 2.17434 0.450000 1.72916 54.7
7 -3.05447 0.100000
( 面番号 r d nd νd)
10(絞り) ∞ 0.200000
11 -3.25205 0.250000 1.49700 81.6
12 3.67111 1.437629
13 6.64263 1.700000 1.72916 54.7
14 -6.10176 0.100000
15 3.60000 1.550000 1.72916 54.7
16 -4.76451 0.400000 1.84666 23.8
17 4.50000 0.100000
18 3.32064 1.300000 1.51633 64.1
19* 14.04961 0.600000
20 ∞ 0.900000 1.51633 64.1
21 ∞ 0.700000 1.51633 64.1
22(像面) ∞ 0.000000

非球面データ
第２面
K=-0.373424
A4=-0.475711E-02,A6=-0.395806E-01,A8=0.150952E-01,A10=-0.224984E-02
第３面
K=0
A4=-0.162812E-01,A6=0.863083E-02,A8=-0.217514E-02,A10=0
第４面
K=-0.373424
A4=-0.475711E-02,A6=-0.395806E-01,A8=0.150952E-01,A10=-0.224984E-02
第１９面
K=0
A4=0.353194E-01,A6=-0.182054E-02,A8=0.520470E-05,A10=0.149364E-02

各種データ
ω’ 73〜116
ＩＨ’ 1.19
Δ 5.6
α 49
数値実施例４
単位 ｍｍ

第１光学系
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ (可変)
1 ∞ 0.350000 1.88300 40.8
2 1.43828 0.542918
3 2.40000 0.450000 1.95906 17.5
4 5.26841 0.136054
5* 11.46595 1.000000 1.88300 40.8
6* 1.56049 1.886471
7 8.01652 1.542793 1.84666 23.8
8 3.19918 0.800000 1.72916 54.7
9 -2.06761 0.100000
10(絞り) ∞ 0.200000
11 -1.60720 0.250000 1.49700 81.6
12 -60.79891 (可変)
13 8.95080 1.076000 1.72916 54.7
14 -4.61592 (可変)
15 3.82815 1.550000 1.72916 54.7
16 -4.61919 0.400000 1.84666 23.8
17 5.73702 0.160076
18 9.70034 1.300000 1.51633 64.1
19* 12.05176 0.665059
20 ∞ 0.900000 1.51633 64.1
21 ∞ 0.700000 1.51633 64.1
22(像面) ∞ 0.000000

非球面データ
第５面
K=0
A4=-0.848532E-04,A6=0.582300E-03,A8=-0.504512E-03,A10=0
第６面
K=-0.326206
A4=-0.239027E-01,A6=-0.281927E-01,A8=0.141001E-01,A10=-0.278028E-02
第１９面
K=0
A4=0.273885E-01,A6=0.311887E-01,A8=-0.297459E-01,A10=0.128331E-01

各種データ
ＷＥ ＴＥ
ｆ 0.796 1.123
ω 71 71
ＦＮＯ． 3.7 3.7
ＩＨ 0.79 0.79
ＯＤ 8.495342 4.513655
d12 1.806782 0.164996
d14 0.183855 1.825654

第２光学系
第２面と第３面は反射面である。第２光学系の第７面よりも像側の面については、第１光学系の第１０面〜第２２面の数値が記載されているので面番号が連続していない。

面データ
面番号 r’ d’ nd νd
物面 ∞ 20.000000
1 円錐面 0.000000 1.88300 40.8
2* 1.56049 -1.000000 1.88300 40.8
3* 11.46595 1.000000 1.88300 40.8
4* 1.56049 1.886471
5 8.01652 1.542793 1.84666 23.8
6 3.19918 0.800000 1.72916 54.7
7 -2.06761 0.100000
( 面番号 r d nd νd)
10(絞り) ∞ 0.200000
11 -1.60720 0.250000 1.49700 81.6
12 -60.79891 1.806782
13 8.95080 1.076000 1.72916 54.7
14 -4.61592 0.183855
15 3.82815 1.550000 1.72916 54.7
16 -4.61919 0.400000 1.84666 23.8
17 5.73702 0.160076
18 9.70034 1.300000 1.51633 64.1
19* 12.05176 0.665059
20 ∞ 0.900000 1.51633 64.1
21 ∞ 0.700000 1.51633 64.1
22(像面) ∞ 0.000000

非球面データ
第２面
K=-0.326206
A4=-0.239027E-01,A6=-0.281927E-01,A8=0.141001E-01,A10=-0.278028E-02
第３面
K=0.000000
A4=-0.848532E-04,A6=0.582300E-03,A8=-0.504512E-03,A10=0
第４面
K=-0.326206
A4=-0.239027E-01,A6=-0.281927E-01,A8=0.141001E-01,A10=-0.278028E-02
第１９面
K=0
A4=0.273885E-01,A6=0.311887E-01,A8=-0.297459E-01,A10=0.128331E-01

各種データ
ω’ 72〜116
ＩＨ’ 1.2
Δ 5.6
α 49
次に、各実施例における条件式（１）〜（７）の値を掲げる。”-（ハイフン）”は該当する構成がないことを示す。
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
(1)νp 18.9 18.9 17.5 17.5
νn 40.8 40.8 40.8 40.8
(2)|φp| 0.313 0.313 0.219 0.238
|φn| 0.672 0.672 0.600 0.618
(3)θk 73 73 73 72
α 49 49 49 49
(4)(|φn|/νn) 0.994 0.994 1.175 1.114
/(φp/νp)
(5)νn 40.8 40.8 40.8 40.8
(6)νp 18.9 18.9 17.5 17.5
(7)|f3/fi| - 0.825 1.084 1.026
本発明の広角光学系には、以下の広角光学系が含まれる。
（付記項１）
前方物体からの光が通過する第１の光路と、側方物体からの光が通過する第２の光路と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、
前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
第１レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
反射屈折光学素子は、第１面と、第２面と、第１面と第２面との間に形成された第３面と、を有し、
第１面は、第１透過面と第１反射面とを有し、
第１透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成され、
第１反射面は環状の反射面であって、第１透過面の周囲に形成され、
第２面は、第２透過面と第２反射面とを有し、
第２透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成され、
第２反射面は環状の反射面であって、第２透過面の周囲に形成され、
第３面は第３透過面を有し、
第３透過面は、円錐台の側面であり、
円錐台の頂点は、第１レンズ群よりも前方物体側に位置し、
第１の光路には、前方物体側から順に、第１レンズ群と、第１透過面と、第２透過面と、が位置し、
第２の光路には、側方物体側から順に、第３透過面と、第２反射面と、第１反射面と、第２透過面と、が位置し、
共通光路には、開口絞りと、第３レンズ群と、が位置し、
反射屈折光学素子で発生する倍率色収差の発生方向が、第３透過面に入射する全ての光束について同一方向となることを特徴とする広角光学系。
（付記項２）
倍率色収差の発生方向が、第１の光路を通過する全ての光束と第２の光路を通過する全ての光束とで同一であることを特徴とする付記項１に記載の広角光学系。
（付記項３）
前方物体からの光が通過する第１の光路と、側方物体からの光が通過する第２の光路と、前方物体からの光と側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、
前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
第１レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
反射屈折光学素子は、第１面と、第２面と、第１面と第２面との間に形成された第３面と、を有し、
第１面は、第１透過面と第１反射面とを有し、
第１透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成され、
第１反射面は環状の反射面であって、第１透過面の周囲に形成され、
第２面は、第２透過面と第２反射面とを有し、
第２透過面は、第１の光路の光軸を含むように形成され、
第２反射面は環状の反射面であって、第２透過面の周囲に形成され、
第３面は第３透過面を有し、
第３透過面は、円錐台の側面であり、
円錐台の頂点は、第１レンズ群よりも前方物体側に位置し、
第１の光路には、前方物体側から順に、第１レンズ群と、第１透過面と、第２透過面と、が位置し、
第２の光路には、側方物体側から順に、第３透過面と、第２反射面と、第１反射面と、第２透過面と、が位置し、
共通光路には、開口絞りと、第３レンズ群と、が位置し、
第３透過面に入射する全ての光束の入射角度が同一符号となることを特徴とする広角光学系。
以上のように、本発明は、倍率色収差が良好に補正された広角光学系に有用である。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１０ レンズ
ＣＬ１、ＣＬ２ 接合レンズ
Ｓ 明るさ絞り
Ｃ１、Ｃ２ カバーガラス
Ｉ 像面
ＯＰ１ 第１の光路
ＯＰ２ 第２の光路
ＯＰ３ 共通光路
Ｒ１ 第１面
Ｒ２ 第２面
Ｒ３ 第３面
Ｒ１Ｔ 第１透過面
Ｒ１Ｒ 第１反射面
Ｒ２Ｔ 第２透過面
Ｒ２Ｒ 第２反射面
Ｒ３Ｔ 第３透過面
ＣＣ１ 円錐
ＣＣ２ 小円錐
ＣＣ３ 円錐台
ＣＨωＬ、ＣＨωＨ 主光線
ｎ 法線
θk 第２の光路における最小の半画角
α 頂角
ＡＬ、ＡＲ 領域
ＡＸ 光軸

Claims (7)

  1. 前方物体からの光が通過する第１の光路と、側方物体からの光が通過する第２の光路と、前記前方物体からの光と前記側方物体からの光とが通過する共通光路と、を有する光学系であって、
    前記前方物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、反射屈折光学素子を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
    前記第１レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
    前記反射屈折光学素子は、第１面と、第２面と、前記第１面と前記第２面との間に形成された第３面と、を有し、
    前記第１面は、第１透過面と第１反射面とを有し、
    前記第１透過面は、前記第１の光路の光軸を含むように形成され、
    前記第１反射面は環状の反射面であって、前記第１透過面の周囲に形成され、
    前記第２面は、第２透過面と第２反射面とを有し、
    前記第２透過面は、前記第１の光路の光軸を含むように形成され、
    前記第２反射面は環状の反射面であって、前記第２透過面の周囲に形成され、
    前記第３面は第３透過面を有し、
    前記第３透過面は、円錐台の側面であり、
    前記円錐台の頂点は、前記第１レンズ群よりも前記前方物体側に位置し、
    前記第１の光路には、前記前方物体側から順に、前記第１レンズ群と、前記第１透過面と、前記第２透過面と、が位置し、
    前記第２の光路には、前記側方物体側から順に、前記第３透過面と、前記第２反射面と、前記第１反射面と、前記第２透過面と、が位置し、
    前記共通光路には、前記開口絞りと、前記第３レンズ群と、が位置し、
    以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする広角光学系。
    νp＜νn （１）
    ｜φp｜＜｜φn｜ （２）
    ９０°−θk＜α／２ （３）
    ここで、
    νpは、前記正レンズのアッベ数、
    νnは、前記負レンズのアッベ数、
    φpは、前記正レンズの屈折力、
    φnは、前記負レンズの屈折力、
    θkは、前記第２の光路における最小の半画角であって、０°＜θk＜９０°、
    αは、前記円錐台における頂角、
    である。
  2. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の広角光学系。
    ０．７＜（｜φn｜／νn）／（φp／νp）＜１．５ （４）
    ここで、
    νpは、前記正レンズのアッベ数、
    νnは、前記負レンズのアッベ数、
    φpは、前記正レンズの屈折力、
    φnは、前記負レンズの屈折力、
    である。
  3. 以下の条件式（５）、（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の広角光学系。
    ３５＜νn （５）
    νp＜３５ （６）
    ここで、
    νpは、前記正レンズのアッベ数、
    νnは、前記負レンズのアッベ数、
    である。
  4. 前記第３レンズ群は、光軸方向に移動するレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の広角光学系。
  5. 前記第３レンズ群の最も像側のレンズは、固定であることを特徴とする請求項４に記載の広角光学系。
  6. 以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項４に記載の広角光学系。
    ０．７＜|ｆ3／ｆi｜＜１．２ （７）
    ここで、
    ｆ3は、広角端における前記第３レンズ群の焦点距離、
    ｆiは、前記光軸方向に移動するレンズの焦点距離、
    である。
  7. 前記光軸方向に移動する移動レンズによって、前記前方物体と前記側方物体の観察と、前記前方物体のみの観察と、を切り替えることが可能であることを特徴とする請求項４に記載の広角光学系。
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