JPH08292372A - Reflection type zoom optical system and image pickup device using the system - Google Patents
Reflection type zoom optical system and image pickup device using the systemInfo
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- JPH08292372A JPH08292372A JP12323695A JP12323695A JPH08292372A JP H08292372 A JPH08292372 A JP H08292372A JP 12323695 A JP12323695 A JP 12323695A JP 12323695 A JP12323695 A JP 12323695A JP H08292372 A JPH08292372 A JP H08292372A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は反射型のズーム光学系及
びそれを用いた撮像装置に関し、特に複数の反射面を有
した光学素子を複数個用い、そのうち少なくとも2つの
光学素子の相対的位置を変位させることによりズーミン
グ(変倍)を行った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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type zoom optical system and an image pickup apparatus using the same, and in particular, a plurality of optical elements having a plurality of reflecting surfaces are used, of which the relative position of at least two optical elements. Is suitable for a video camera, a still video camera, a copying machine, etc., which is zoomed (variable magnification) by displacing.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, various photographing optical systems using a reflecting surface such as a concave mirror or a convex mirror have been proposed. FIG. 59 shows 1
FIG. 3 is a schematic view of a so-called mirror optical system including one concave mirror and one convex mirror.
【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。In the mirror optical system shown in FIG. 1, an object light beam 104 from an object is reflected by a concave mirror 101, converges toward the object side, is reflected by a convex mirror 102, and then is reflected on an image plane.
The image is formed on 103.
【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。This mirror optical system is basically based on the structure of a so-called Cassegrain type reflecting telescope, and by folding the optical path of a telescopic lens system having a long lens length, which is composed of a refracting lens, by using two opposing reflecting mirrors, The purpose is to reduce the overall length of the optical system.
【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。Also in the objective lens system constituting the telescope, for the same reason, there are known many types in which the total length of the optical system is shortened by using a plurality of reflecting mirrors in addition to the Cassegrain type.
【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。As described above, a compact mirror optical system is obtained by efficiently folding the optical path by using a reflecting mirror instead of a lens of a taking lens having a long overall lens length.
【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。However, in general, in a mirror optical system such as a Cassegrain type reflecting telescope, there is a problem that a part of the object beam is vignetted by the convex mirror 102. This problem is caused by the presence of the convex mirror 102 in the passage area of the object light beam 104.
【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。In order to solve this problem, a reflecting mirror is decentered and used to prevent the passing area of the object light beam 104 from being blocked by other parts of the optical system, that is, the chief ray of the light beam.
Mirror optics have also been proposed which separates 106 from the optical axis 105.
【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。FIG. 60 is a schematic view of a mirror optical system disclosed in US Pat. No. 3,674,334, in which a part of a reflecting mirror rotationally symmetric with respect to the optical axis is used to mainly reflect an object light beam. The ray is separated from the optical axis to solve the above-mentioned vignetting problem.
【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。The mirror optical system shown in FIG. 1 has a concave mirror 111, a convex mirror 113 and a concave mirror 112 in the order of passage of a light beam.
It is a reflection mirror that is rotationally symmetric with respect to. Among them, concave mirror
By using the reference numeral 111 only on the upper side of the paper with respect to the optical axis 114, the convex mirror 113 only on the lower side of the paper with respect to the optical axis 114, and the concave mirror 112 only on the lower side of the paper with respect to the optical axis 114, the object light flux 115
The principal ray 116 of is separated from the optical axis 114 to constitute an optical system in which the vignetting of the object light beam 115 is eliminated.
【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。FIG. 61 is a schematic view of a mirror optical system disclosed in US Pat. No. 5,063,586. The mirror optical system in the figure solves the above problem by decentering the central axis of the reflecting mirror with respect to the optical axis and separating the principal ray of the object light beam from the optical axis.
【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。In the figure, when the vertical axis of the object surface 121 is defined as the optical axis 127, the central coordinates and central axes of the respective reflecting surfaces of the convex mirror 122, the concave mirror 123, the convex mirror 124 and the concave mirror 125 The axes 122a, 123a, 124a, 125a connecting the center of the reflecting surface and the center of curvature of the surface are decentered with respect to the optical axis 127. In the figure, by appropriately setting the eccentricity amount and the radius of curvature of each surface at this time, it is possible to prevent vignetting of the object light beam 128 by each reflection mirror and to efficiently form the object image on the image forming surface 126. There is.
【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。In addition, in US Pat. No. 4,737,021 and US Pat. No. 4,265,510, a part of a reflecting mirror rotationally symmetric with respect to the optical axis is used to avoid vignetting, or the central axis of the reflecting mirror is used as an optical axis. A configuration is disclosed in which the shaft is eccentric to avoid vignetting.
【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。By the way, there is also known a zooming technique for changing the image forming magnification (focal length) of the photographing optical system by relatively moving a plurality of reflecting surfaces constituting the mirror optical system.
【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。For example, in US Pat. No. 4,812,030, in the configuration of the Cassegrain reflection telescope shown in FIG. 59, the distance from the concave mirror 101 to the convex mirror 102 and the convex mirror 10
A technique for varying the magnification of a photographic optical system by relatively changing the distance from 2 to the image plane 103 is disclosed.
【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。FIG. 62 shows another embodiment disclosed in the publication. In the figure, the object light beam 138 from the object is incident on the first concave mirror 131, reflected on this surface, becomes a convergent light beam, is directed toward the object side, is incident on the first convex mirror 132, and is reflected on the image formation surface side here. It becomes a substantially parallel light flux and the second convex mirror 134
Is incident on the second concave mirror 135 and is reflected there to form a convergent beam, which is imaged on the image plane 137.
【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。In this structure, the distance between the first concave mirror 131 and the first convex mirror 132 is changed and the second convex mirror 13 is changed.
Zooming is performed by changing the distance between the fourth concave mirror 135 and the second concave mirror 135 to change the focal length of the entire mirror optical system.
【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。Further, in US Pat. No. 4,993,818, the image formed by the Cassegrain type reflecting telescope shown in FIG. 59 is secondarily formed by another mirror optical system provided in the subsequent stage, and this secondary combination is carried out. The magnification of the entire imaging system is changed by changing the image forming magnification of the mirror optical system for images.
【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。These reflection type photographing optical systems have a large number of constituent parts, and it is necessary to assemble the respective optical parts with high precision in order to obtain necessary optical performance. Particularly, since the relative positional accuracy of the reflecting mirrors is strict, it is necessary to adjust the position and angle of each reflecting mirror.
【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。As one method for solving this problem, a method has been proposed in which, for example, a mirror system is formed into one block so as to avoid an error in assembling an optical component that occurs during assembly.
【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。Conventionally, there are optical prisms such as a pentagonal roof prism and a Porro prism used in a finder system as an example in which a large number of reflecting surfaces form one block.
【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。Since a plurality of reflecting surfaces are integrally formed in these prisms, the relative positional relationship between the reflecting surfaces is accurately formed, and the positional adjustment between the reflecting surfaces is not necessary. However, the main function of these prisms is to invert the image by changing the traveling direction of the light beam, and each reflecting surface is formed by a plane.
【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。On the other hand, there is also known an optical system in which the reflecting surface of the prism has a curvature.
【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。FIG. 63 is a schematic view of a main part of an observation optical system disclosed in US Pat. No. 4,775,217. This observation optical system is an optical system for observing the scenery of the outside world and for observing the display image displayed on the information display with the scenery overlapping.
【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。In this observation optical system, the display light beam 145 emitted from the display image of the information display body 141 is reflected by the surface 142 toward the object side and is incident on the half mirror surface 143 composed of a concave surface. Then, after being reflected by the half mirror surface 143, the display light flux 145 becomes a substantially parallel light flux due to the refractive power of the concave surface 143, and after refracting and transmitting through the surface 142, a magnified virtual image of the display image is formed and the It is incident on the pupil 144 to let the observer recognize the display image.
【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。On the other hand, the object light beam 146 from the object is reflected by the reflecting surface 14
The light enters the surface 147 substantially parallel to 2 and is refracted to reach the concave half mirror surface 143. A semi-transmissive film is vapor-deposited on the concave surface 143, and a part of the object light flux 146 is transmitted through the concave surface 143,
2 is refracted and transmitted, and then enters the observer's pupil 144. As a result, the observer visually recognizes the display image in the external landscape in an overlapping manner.
【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。FIG. 64 is a schematic view of a main part of an observation optical system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-297516. This observation optical system is also an optical system for observing the scenery of the outside world and observing the display images displayed on the information display body while overlapping them.
【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。In this observation optical system, the display light flux 154 emitted from the information display body 150 is the plane 15 that constitutes the prism Pa.
After passing through 7, the light enters the prism Pa and enters the parabolic reflection surface 151. The display light flux 154 is reflected by the reflecting surface 151 to become a convergent light flux and forms an image on the focal plane 156. At this time, the reflective surface 151
The display light flux 154 reflected by 2 constitutes the prism Pa.
The light reaches the focal plane 156 while totally reflecting between the two parallel planes 157 and 158, thereby achieving a reduction in the thickness of the entire optical system.
【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。Next, the display light flux 154 emitted from the focal plane 156 as divergent light enters the half mirror 152 of a paraboloid while totally reflecting between the planes 157 and 158, and is reflected by the half mirror surface 152. At the same time, the refracting power forms a magnified virtual image of the display image and forms a substantially parallel light beam that passes through the surface 157 and enters the observer's pupil 153.
This allows the observer to recognize the display image.
【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。On the other hand, the object light beam 155 from the outside world is a prism
The light passes through the surface 158b that constitutes Pb, the half mirror 152 that is a parabolic surface, the surface 157, and the pupil 153 of the observer. The observer visually recognizes the displayed image by overlapping it in the external landscape.
【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。Further, as an example in which an optical element is used for the reflecting surface of the prism, for example, JP-A-5-12704 and JP-A-6-
There is an optical head for an optical pickup disclosed in Japanese Patent No. 139612. These reflect light from a semiconductor laser on a Fresnel surface or a hologram surface, then form an image on the disk surface, and guide the reflected light from the disk to a detector.
【0032】[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。The above-mentioned US Pat. No. 3,674,33
4, U.S. Pat.No. 5,063,586, U.S. Pat.
In the mirror optical system having the decentering mirror disclosed in the specification No. 265,510, each reflecting mirror is arranged with a different amount of decentering, which makes the mounting structure of each reflecting mirror very complicated, and the mounting accuracy is also high. It is very difficult to secure.
【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。Further, the photographing optical system having the variable magnification function disclosed in US Pat. No. 4,812,030 and US Pat. No. 4,993,818 has many components such as a reflecting mirror and an imaging lens and is necessary. In order to obtain good optical performance,
It was necessary to assemble each optical component with high precision.
【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。Further, since the relative positional accuracy of the reflecting mirrors becomes particularly severe, it is necessary to adjust the position and angle of each reflecting mirror.
【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。The conventional reflection type photographing optical system is suitable for a so-called telephoto type lens system having a long optical system and a small angle of view. When obtaining a photographic optical system that requires the angle of view of a standard lens to the angle of view of a wide-angle lens, the number of reflecting surfaces required for aberration correction increases, so higher component accuracy and higher assembly accuracy are required. It was necessary, and the cost or the whole size tended to increase.
【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。Further, the observation optical systems disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 4,775,217 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-297516 are all displayed on an information display unit arranged away from the observer's pupil. Focusing on changing the traveling direction of the light rays and the pupil image forming action to efficiently transmit the displayed image to the observer's pupil, and about the technology that positively corrects aberrations with a reflecting surface with a curvature. Is not directly disclosed.
【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。In addition, JP-A-5-12704 and JP-A-6-1396
The optical systems for optical pickups disclosed in Japanese Patent No. 12 and the like are limited to the use of detection optical systems, and are related to imaging optical systems, particularly imaging devices using area-type imaging devices such as CCDs. The image performance was not satisfactory.
【0038】本発明は、複数の曲面や平面の反射面を一
体的に形成した光学素子を複数用い、該複数の光学素子
のうちの少なくとも2つの光学素子の相対的位置を適切
に変化させてズーミングを行うことにより、ミラー光学
系全体の小型化を図りつつ、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)を緩やかにした反
射型のズーム光学系及びそれを用いた撮像装置の提供を
目的とする。The present invention uses a plurality of optical elements integrally formed with a plurality of curved or flat reflecting surfaces, and appropriately changes the relative positions of at least two optical elements of the plurality of optical elements. By performing zooming, the overall size of the mirror optical system is reduced, and the reflective mirror optical system in which the arrangement accuracy (assembly accuracy) of the reflective mirror, which is often present in the mirror optical system, is moderated, and an image pickup apparatus using the same. For the purpose of providing.
【0039】また、絞りを光学系の最も物体側に配置
し、且つ該光学系の中で物体像を少なくとも1回結像さ
せる構成とすることにより、広画角の反射型のズーム光
学系でありながら、光学系の有効径の縮小化を図るこ
と、そして該光学素子を構成する複数の反射面に適切な
屈折力を与え、各光学素子を構成する反射面を偏心配置
することにより、光学系内の光路を所望の形状に屈曲
し、該光学系の所定方向の全長の短縮化を図った反射型
のズーム光学系及びそれを用いた撮像装置の提供を目的
とする。In addition, the diaphragm is arranged on the most object side of the optical system, and the object image is formed at least once in the optical system, so that the reflective zoom optical system has a wide angle of view. However, by reducing the effective diameter of the optical system, and by providing an appropriate refracting power to a plurality of reflecting surfaces forming the optical element and arranging the reflecting surfaces forming each optical element eccentrically, An object of the present invention is to provide a reflective zoom optical system in which an optical path in the system is bent into a desired shape to shorten the total length of the optical system in a predetermined direction, and an image pickup apparatus using the same.
【0040】[0040]
【課題を解決するための手段】本発明の反射型のズーム
光学系は、 (1−1) 透明体の表面に2つの屈折面と複数の反射
面を形成し、光束が1つの屈折面から該透明体の内部へ
入射し、該複数の反射面で反射を繰り返して別の屈折面
から射出するように構成された光学素子又は/及び表面
反射鏡より成る複数の反射面を一体的に形成し、入射光
束が該複数の反射面で反射を繰り返して射出するように
構成された光学素子を複数有し、該複数の光学素子を介
して物体の像を結像すると共に、該複数の光学素子のう
ち、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こと等を特徴としてい
る。The reflective zoom optical system according to the present invention comprises: (1-1) Two refracting surfaces and a plurality of reflecting surfaces are formed on the surface of a transparent body, and a light beam is formed from one refracting surface. A plurality of reflecting surfaces composed of an optical element or / and a surface reflecting mirror, which are configured to enter the inside of the transparent body, repeat reflection at the plurality of reflecting surfaces, and exit from another refracting surface, are integrally formed. A plurality of optical elements are configured so that the incident light beam is repeatedly reflected and emitted by the plurality of reflecting surfaces, and an image of an object is formed through the plurality of optical elements, and the plurality of optical elements are formed. Among the elements, it is characterized by performing zooming by changing the relative positions of at least two optical elements.
【0041】特に、 (1−1−1) 前記相対的位置を変化させる少なくと
も2つの光学素子は、夫々入射する基準軸と射出する基
準軸が平行である。 (1−1−2) 前記相対的位置を変化させる少なくと
も2つの光学素子は、1つの移動平面上で互いに平行に
移動する。 (1−1−3) 前記相対的位置を変化させる少なくと
も2つの光学素子は、夫々入射する基準軸と射出する基
準軸の方向が同方向を向いている。 (1−1−4) 前記相対的位置を変化させる少なくと
も2つの光学素子の1つは入射する基準軸と射出する基
準軸の方向が同方向を向いており、もう1つの光学素子
は入射する基準軸と射出する基準軸の方向が反対方向を
向いている。 (1−1−5) 前記相対的位置を変化させる少なくと
も2つの光学素子は、夫々入射する基準軸と射出する基
準軸の方向が反対方向を向いている。 (1−1−6) 前記相対的位置を変化させる少なくと
も2つの光学素子のうちの1つを移動してフォーカシン
グする。 (1−1−7) 前記相対的位置を変化させる少なくと
も2つの光学素子以外の光学素子を移動してフォーカシ
ングする。 (1−1−8) 前記反射型のズーム光学系は、その光
路の中で少なくとも1回、物体像を中間結像する。 (1−1−9) 前記複数の反射面の内、曲面の反射面
はすべて対称面を1つだけ有する形状である。 (1−1−10) 前記相対的位置を変化させる少なく
とも2つの光学素子の基準軸がすべて1つの平面上にあ
る。 (1−1−11) 前記相対的位置を変化させる少なく
とも2つの光学素子以外の光学素子の基準軸の少なくと
も一部が前記平面上にある。 (1−1−12) 前記複数の光学素子のうちの少なく
とも1つの光学素子は、基準軸と反射面の交点における
該反射面の法線が、前記相対的位置を変化させる少なく
とも2つの光学素子が移動する移動平面に対して傾いて
いる反射面を有している。 (1−1−13) 前記相対的位置を変化させる少なく
とも2つの光学素子は、互いに傾いている2つの移動平
面上で夫々移動する。 こと等を特徴としている。In particular, (1-1-1) the at least two optical elements that change the relative position have a reference axis for incidence and a reference axis for emission that are parallel to each other. (1-1-2) At least two optical elements that change the relative position move parallel to each other on one moving plane. (1-1-3) The at least two optical elements that change the relative position are such that the reference axis of incidence and the reference axis of emission are in the same direction. (1-1-4) One of the at least two optical elements for changing the relative position has a reference axis for incidence and a reference axis for emission that are directed in the same direction, and the other optical element is incident. The directions of the reference axis and the reference axis for injection are opposite to each other. (1-1-5) The at least two optical elements that change the relative position are such that the directions of the incident reference axis and the exit reference axis are opposite to each other. (1-1-6) One of at least two optical elements that change the relative position is moved to perform focusing. (1-1-7) Moving and focusing optical elements other than at least two optical elements that change the relative position. (1-1-8) The reflective zoom optical system forms an intermediate image of an object image at least once in its optical path. (1-1-9) Of the plurality of reflecting surfaces, each of the curved reflecting surfaces has a shape having only one symmetrical surface. (1-1-10) The reference axes of at least two optical elements that change the relative position are all on one plane. (1-1-11) At least a part of the reference axes of optical elements other than the at least two optical elements that change the relative position are on the plane. (1-1-12) At least one optical element of the plurality of optical elements is at least two optical elements whose normal to the reflecting surface at the intersection of the reference axis and the reflecting surface changes the relative position. Has a reflecting surface that is tilted with respect to the moving plane on which it moves. (1-1-13) At least two optical elements that change the relative position move on two moving planes that are inclined to each other. It is characterized by such things.
【0042】又、本発明の撮像装置は、 (1−2) (1−1)〜(1−1−13)のいずれか
1項に記載の反射型のズーム光学系を有し、撮像媒体の
撮像面上に前記物体の像を結像すること等を特徴として
いる。The image pickup apparatus of the present invention has (1-2) the reflective zoom optical system according to any one of (1-1) to (1-1-13), It is characterized in that an image of the object is formed on the image pickup surface of 1.
【0043】[0043]
【実施例】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。[Embodiments] Before describing the embodiments, a description will be given of how to express the configuration data of the embodiments and common items of the entire embodiments.
【0044】図1は本発明の光学系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。FIG. 1 is an explanatory diagram of a coordinate system that defines the constituent data of the optical system of the present invention. In the embodiment of the present invention, the i-th surface is defined as the i-th surface along one light ray (shown by the one-dot chain line in FIG. 1 and referred to as a reference axis light ray) traveling from the object side to the image plane.
【0045】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。In FIG. 1, the first surface R1 is a diaphragm, the second surface R2 is a refracting surface coaxial with the first surface, the third surface R3 is a reflecting surface tilted with respect to the second surface R2, and the fourth surface R4. , The fifth surface R5 is a reflecting surface that is shifted and tilted with respect to each front surface, and the sixth surface R6 is the fifth surface
It is a refractive surface that is shifted and tilted with respect to R5. Second side
Each surface from R2 to the sixth surface R6 is formed on one optical element made of a medium such as glass or plastic, and is shown as the first optical element B1 in FIG.
【0046】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。Therefore, in the configuration of FIG. 1, the medium from the object surface (not shown) to the second surface R2 is air, the medium from the second surface R2 to the sixth surface R6 is a common medium, and the medium from the sixth surface R6 (not shown). The medium up to the seventh surface R7 is composed of air.
【0047】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。Since the optical system of the present invention is a decentered optical system, the surfaces constituting the optical system do not have a common optical axis. Therefore, in the embodiment of the present invention, first, an absolute coordinate system is set with the origin being the center of the effective ray diameter of the first surface.
【0048】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。In the embodiment of the present invention, the first
The center point of the effective ray diameter of the surface is defined as the origin, and the path of the ray (reference axis ray) passing through the origin and the center of the final image plane is defined as the reference axis of the optical system. Further, the reference axis in this embodiment has a direction. That direction is the direction in which the reference axis ray travels during imaging.
【0049】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。In the embodiments of the present invention, the reference axis that serves as the reference of the optical system is set as described above. However, the method of determining the axis that serves as the reference of the optical system is based on the optical design, the collection of aberrations, or the optical system. It is only necessary to adopt an axis convenient for expressing each surface shape that constitutes However, in general, a path of a ray passing through the center of the image plane, the stop, the entrance pupil, the exit pupil, the center of the first surface of the optical system, or the center of the final surface of the optical system is used as a reference axis that serves as a reference of the optical system. Set to.
【0050】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。That is, in the embodiment of the present invention, the reference axis passes through the first surface, that is, the center point of the effective ray diameter of the diaphragm surface,
The path along which the ray reaching the center of the final image plane (reference axis ray) is refracted / reflected by each refracting surface and reflecting surface is set as the reference axis. The order of each surface is set in the order in which the reference axis ray is refracted and reflected.
【0051】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。Therefore, the reference axis finally reaches the center of the image plane while changing its direction according to the law of refraction or reflection along the set order of each surface.
【0052】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。Basically, all of the tilt surfaces constituting the optical system of each embodiment of the present invention are tilted in the same plane. Therefore, each axis of the absolute coordinate system is defined as follows.
【0053】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。Z axis: Reference axis passing through the origin and toward the second surface R2 Y axis: Straight axis passing through the origin and forming 90 ° counterclockwise with respect to the Z axis in the tilt plane (in the plane of the paper of FIG. 1) : A straight line passing through the origin and perpendicular to the Z and Y axes (a straight line perpendicular to the paper surface of Fig. 1) Also, to express the surface shape of the i-th surface that constitutes the optical system, the shape of that surface in the absolute coordinate system Than the notation, the reference axis and the i-th
Since it is easier to understand the shape by recognizing the shape by setting the local coordinate system with the point where the surfaces intersect as the origin and expressing the surface shape of the surface in the local coordinate system, the configuration data of the present invention is displayed. In the embodiment, the surface shape of the i-th surface is represented by the local coordinate system.
【0054】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。The tilt angle in the YZ plane of the i-th surface is an angle θ with the counterclockwise direction being positive with respect to the Z axis of the absolute coordinate system.
Expressed in i (unit: °). Therefore, in the embodiment of the present invention, the origin of the local coordinates of each surface is on the YZ plane in FIG. Also
There is no surface eccentricity in the XZ and XY planes. Furthermore, the y and z axes of the local coordinate (x, y, z) of the i-th surface are inclined by an angle θi in the YZ plane with respect to the absolute coordinate system (X, Y, Z). To set.
【0055】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。Z-axis: Passes the origin of the local coordinates and forms an angle θ counterclockwise in the YZ plane with respect to the Z direction of the absolute coordinate system.
Straight line forming i y axis: A straight line passing through the origin of the local coordinates and 90 ° counterclockwise in the YZ plane with respect to the z direction x axis: A straight line passing through the origin of the local coordinates and perpendicular to the YZ plane Di is a scalar quantity representing the distance between the origins of the local coordinates of the i-th surface and the (i + 1) -th surface, and Ndi and νdi are the i-th surface and the (i
It is the refractive index and Abbe number of the medium between the (+1) planes.
【0056】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。In the optical system of the embodiment of the present invention, the entire focal length is changed (varies the magnification) by the movement of a plurality of optical elements. In the examples enumerating the numerical data of the present invention, the wide angle end
The optical system cross-sections and numerical data at three positions, (W), the telephoto end (T) and their intermediate position (M) are shown.
【0057】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。Here, in the optical element of FIG. 1, when the optical element moves in the YZ plane, it is the origin (Yi, Zi) of the local coordinates representing the position of each surface that changes the value at each zoom position.
In the examples including numerical data, the optical element that moves for zooming is represented only by the movement in the Z direction.Therefore, the coordinate value Zi is set to Zi in the order of the optical system at the wide-angle end, the middle, and the telephoto end.
(W), Zi (M), and Zi (T).
【0058】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a,b とすれば、以下の式で表す: Zi(M)=Zi(W)+a Zi(T)=Zi(W)+b なお、a,b 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。The coordinate value of each surface indicates the value at the wide-angle end, and is described as the difference from the wide-angle end at the middle and telephoto ends. Specifically, if the movement amount at the intermediate position (M) with respect to the wide-angle end (W) and the movement amount at the telephoto end (T) are a and b, respectively, it is expressed by the following formula: Zi (M) = Zi (W) + a Zi (T) = Zi (W) + b The signs of a and b are positive when each surface moves in the Z plus direction and negative when moving in the Z negative direction.
Also, the surface distance Di that changes with this movement is a variable,
The values at each variable power position are shown in a separate table.
【0059】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。Embodiments of the present invention have spherical and rotationally asymmetric aspherical surfaces. The radius of curvature R i is shown for the spherical portion as a spherical shape. The sign of the radius of curvature R i is the first
When the center of curvature is on the first surface side along the reference axis (one-dot chain line in FIG. 1) that advances from the surface to the image surface, it is minus, and when it is on the image forming surface side, it is plus.
【0060】ここで、球面は以下の式で表される形状で
ある:Here, the spherical surface has a shape represented by the following equation:
【0061】[0061]
【数1】 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: 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面に対して対称な形状を表す。[Equation 1] Further, the optical system of the present invention has at least a rotationally asymmetric aspherical one side more, the shape is expressed by the following equation: A = (a + b) · (y 2 · cos 2 t + x 2) B = 2a ・ b ・ cos t [1 + {(ba) ・ y ・ sin t / (2a ・ b)} + [1 + {(ba)
・ Y ・ sin t / (a ・ b)}-{y 2 / (a ・ b)}-{4a ・ b ・ cos 2 t + (a + b) 2 sin
2 t} x 2 / (4a 2 b 2 cos 2 t)] 1/2 ] as z = A / B + C 02 y 2 + C 20 x 2 + C 03 y 3 + C 21 x 2 y + C 04 y 4 + C 22 x 2 y 2 + C 40
x 4 Since the above curved surface expression has only even-order terms with respect to x, the curved surface defined by the above curved surface expression has a plane symmetric shape with the yz plane as the symmetry plane. Furthermore, when the following conditions are satisfied, the shape is symmetrical with respect to the xz plane.
【0062】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。[0062] If the C 03 = C 21 = t = 0 Furthermore C 02 = C 20 C 04 = C 40 = C 22/2 is satisfied represents a rotation-symmetrical shape. If the above conditions are not satisfied, the shape is non-rotationally symmetric.
【0063】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。In each embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the first surface (the entrance side of the optical system) is a diaphragm. The horizontal half angle of view u Y is the aperture R1 in the YZ plane of FIG.
The maximum angle of view of the light beam incident on the vertical half field angle u X is the maximum angle of view of the light beam incident on the stop R1 in the XZ plane. Also,
The diameter of the stop, which is the first surface, is shown as the stop diameter. This is related to the brightness of the optical system. Since the entrance pupil is located on the first surface, the diaphragm diameter is equal to the entrance pupil diameter.
【0064】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。Further, the effective image range on the image plane is shown as an image size. The image size is represented by a rectangular area in which the size in the y direction of local coordinates is horizontal and the size in the x direction is vertical.
【0065】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。Further, the size of the optical system is shown in the examples in which the constitutional data is given. The size is a size determined by the effective ray diameter at the wide-angle end.
【0066】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。Further, the lateral aberration charts of the examples in which the constituent data are given are shown. The lateral aberration diagram is the wide-angle end of each example.
(W), intermediate position (M), telephoto end (T)
The horizontal and vertical incident angles on R1 are (u Y , u X ), (0, u X ),
(-u Y, u X), (u Y, 0), (0,0), (- u Y, 0) and showing lateral aberration of the light flux incident angle made. In the lateral aberration diagram, the horizontal axis represents the entrance height to the pupil, and the vertical axis represents the aberration amount. Since each surface is basically plane-symmetrical with the yz plane as a plane of symmetry in each example, the plus and minus directions of the vertical angle of view are the same in the lateral aberration diagram, so the diagram is simplified. Therefore, the lateral aberration diagram in the minus direction is omitted.
【0067】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。The following Examples 1 to 4 are qualitative examples that do not list configuration data, and Examples 5 to 16 list configuration data.
【0068】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。It should be noted that, in Examples 1 to 4, surface symbols or the like are given to the respective optical elements constituting the optical elements, not according to the symbol nomenclature described above. That is, the diaphragm is B L and the final image plane is P,
In the M-th optical element, from the first surface R m, 1 , R m, 2 , ... R
The symbols m and n are attached.
【0069】[実施例1]図2は本発明の実施例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。[Embodiment 1] FIG. 2 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 1 of the present invention. This embodiment is an embodiment of an image pickup optical system of a so-called two-group type zoom lens. In the figure, B1 and B2 are the first and second optical elements having a plurality of curved reflecting surfaces. The first optical element B1 has concave concave surfaces R 1,1 in order from the object side.
And concave mirror R 1,2 / convex mirror R 1,3 / concave mirror R 1,4 / convex mirror R 1,5
Of the four reflecting surfaces and the convex refracting surface R 1,6 , and the direction of the reference axis incident on the first optical element B 1 and the direction of the reference axis exiting from the first optical element B 1 are parallel and the same direction (direction).
【0070】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。The second optical element B2 has a convex refracting surface R from the object side.
2,1 and convex mirror R 2,2・ Concave mirror R 2,3・ Convex mirror R 2,4・ Concave mirror R
It is composed of four reflecting surfaces 2 and 5 and a convex refracting surface R 2,6. Like the first optical element B1, the direction of the reference axis that enters the second optical element B2 and the direction of the reference axis that exits it. Are parallel and in the same direction.
【0071】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。B3 is an optical correction plate made of a parallel plate,
It is composed of a low-pass filter and infrared cut filter made of crystal.
【0072】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。P is an image pickup element surface which is a final image surface, and is an image pickup surface such as CCD (image pickup medium). B L is a diaphragm arranged on the object side of the first optical element B1 (on the light beam incident side of the optical system), and A i is the reference axis of the imaging optical system.
【0073】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。The first optical element B1 and the second optical element B2 constitute one element of the two-group zoom lens.
【0074】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。Next, the image forming action in this embodiment will be described. The light flux 8 from the object is incident on the concave refraction surface R 1,1 of the first optical element B 1 after the incident light amount is regulated by the diaphragm B L.
【0075】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。Next, the light beam refracted and transmitted through the concave refracting surface R 1,1 is
The light is reflected by the concave mirror R 1,2 and is imaged on the primary imaging plane N1 by the power of the concave mirror.
【0076】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。As described above, once forming an object image in the first optical element B1 is effective in suppressing an increase in the effective ray diameter of the surface arranged on the image side of the stop BL. .
【0077】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。The light flux which is primarily imaged on the primary image plane N1 is repeatedly reflected by the convex mirror R 1,3 , the concave mirror R 1,4 and the convex mirror R 1,5 ,
Each of the reflecting mirrors receives the power of converging or diverging to reach the convex refracting surface R 1,6 , and the light beam refracted there forms an object image on the secondary image forming surface N 2.
【0078】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。As described above, the first optical element B1 functions as a lens unit having desired optical performance as a whole having positive power by repeating refraction by the entrance / exit surface and reflection by a plurality of curved reflecting mirrors. ing.
【0079】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。The light flux from the object image on the secondary image plane N2 is
After passing through the convex refracting surface R 2,1 of the optical element B2 of
An image is formed on the tertiary image plane N3 through R 2,2 and the concave mirror R 2,3 .
【0080】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。This is because of the same reason that the object image is formed in the first optical element B1.
This is effective in suppressing an increase in the effective ray diameter of each surface in B2.
【0081】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。The light flux imaged on the tertiary image plane N3 is a convex mirror.
R 2,4 and the concave mirror R 2,5 repeat reflection, and are influenced by the power of the respective reflecting mirrors to reach the convex refracting surface R 2,6 , and the light beam refracted here passes through the optical correction plate B3. After passing, an image is formed on the image pickup element surface P.
【0082】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。As described above, the second optical element B2 forms the object image formed on the secondary image forming surface N2 by the first optical element B1 on the image pickup element surface.
The image is re-imaged on P, and like the first optical element B1, the refraction by the entrance / exit surface and the reflection by the plurality of curved reflecting mirrors are repeated to provide a desired optical performance, and an overall positive It functions as a lens unit that has power.
【0083】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。Further, in this embodiment, the first and second
By moving the optical elements B1 and B2 of relative to the image pickup element surface (imaging surface) P 1, the focal length (imaging magnification) of the photographing optical system is changed. (This is an operation called scaling or zooming.) The scaling operation will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an optical layout diagram in which the first and second optical elements B1 and B2 of Example 1 are each a single thin lens and the photographing optical system is developed with respect to its reference axis. 3A is a layout drawing of the optical system in the wide-angle end state (W), and FIG. 3B is a layout drawing in the telephoto end state (T).
【0084】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2次結像面N2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、 β2W=−(xW' +f2)/(−xW+f2) =f2/xW =−xW'/f2 (1) と、又広角端の焦点距離fWは、 fW= f1*β2W =f1*f2/xW (2) となる。In the same figure, the focal length of the first optical element B1 is f 1 , and the focal length of the second optical element B2 is f 2 . When the optical system is at the wide-angle end, the distance from the front focal point F 2 of the second optical element B 2 to the secondary image plane N 2 is x W (-), the rear focal point is
The distance from F 2 'to the image plane P is x W '. (The subscripts W and T mean the values when the optical system is at the wide-angle end and at the telephoto end, respectively.) According to Newton's imaging formula, x W * x W '= −f 2 2 holds. Then, the imaging magnification β 2W of the second optical element B2 is β 2W = − (x W ′ + f 2 ) / (− x W + f 2 ) = f 2 / x W = −x W ′ / f 2 (1) and the focal length f W at the wide-angle end are f W = f 1 * β 2W = f 1 * f 2 / x W (2).
【0085】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。Here, the second optical element B2 moves while satisfying the Newton's imaging formula, and the second optical element B2 is corrected so as to correct the position change of the intermediate image forming surface N2 due to the movement of the second optical element B2. By moving the first optical element B1, the optical system changes the focal length without changing its final image forming position P 1.
【0086】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、 β2T=(xT' +f2)/( −xT+f2) =f2/xT =−xT'/f2 (3) 、望遠端の焦点距離fTは、 fT= f1*β2T =f1*f2/xT (4) となるので、この光学系の変倍比Zは、 Z=fT/fW =xW/xT (5) となる。It is assumed that the second optical element B2 is moved by a certain amount and zoomed from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T). The distance from the front focal point F 2 of the second optical element B 2 to the intermediate image plane N 2 is x
Assuming that T (-) and the distance from the rear focal point F 2 'to the image plane P are x T ', the imaging magnification β 2T of the second optical element B2 is β 2T = (x T '+ f 2 ). / (-x T + f 2) = f 2 / x T = -x T '/ f 2 (3), : focal length f T of the telephoto end, f T = f 1 * β 2T = f 1 * f 2 / Since x T (4), the zoom ratio Z of this optical system is Z = f T / f W = x W / x T (5).
【0087】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。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。In this way, by changing the relative positional relationship between the first optical element B1 and the second optical element B2 and between the second optical element B2 and the image pickup element surface P, the final image forming position P It is possible to change the focal length (imaging magnification) without changing. Next, focusing in Example 1
Can be achieved by moving any optical element that constitutes the optical system, but considering the load of the actuator for focusing, it is preferable to move the lightest optical element.
【0088】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。Further, when it is desired to make the moving amount of the optical element constant with respect to the distance to the object to be photographed regardless of the magnification change,
It is sufficient to move the first optical element B1 arranged closest to the object side.
【0089】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。The second optical element B2 that moves during zooming
By moving also during focusing, it is possible to make the variable-magnification actuator and the focusing actuator common.
【0090】本実施例の効果を説明する。The effect of this embodiment will be described.
【0091】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。In this embodiment, since the reflecting surfaces that move during zooming are unitized, the relative positional accuracy of each reflecting surface, which is most required in the conventional mirror optical system, is guaranteed. . Therefore, in this embodiment, the positional accuracy between the first optical element B1 and the second optical element B2 may be ensured, and the positional accuracy similar to that of the moving lens group in the conventional refracting lens system may be sufficient.
【0092】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。Since each optical element is configured as a lens unit integrally formed with a plurality of curved reflecting surfaces as compared with a refracting lens system, the number of parts of the entire optical system is reduced, and The cost can be reduced, and the cumulative error due to the mounting of parts is reduced.
【0093】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。By adopting a structure in which the object image is transmitted while performing image formation a plurality of times, the effective diameter of the light beam on each surface is suppressed to be small, and each optical element and the photographing optical system as a whole are made compact. There is.
【0094】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。Further, by setting the image formation size of the intermediate image formation to be relatively small with respect to the image pickup element surface size, the effective ray diameter of each surface is kept small when transmitting the object image.
【0095】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。In the case of the conventional photographing optical system, the diaphragm is often arranged inside the optical system. When the diaphragm is arranged inside the optical system, the effective beam diameter of the lens arranged on the object side of the diaphragm is large. Has a problem that the distance from the diaphragm increases as the angle of view increases.
【0096】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。In this embodiment, the diaphragm B L is installed in the vicinity of the entrance surface of the first optical element B1 on the object side of the photographing optical system so that the photographing optical system produces a wide focal angle. The expansion of the effective beam diameter of the front group is suppressed.
【0097】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。By forming an object image in each optical element, it is possible to effectively suppress an increase in the effective ray diameter of the surface arranged on the image side of the diaphragm B L.
【0098】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。The reference axes of the first optical element B1 and the second optical element B2 are all in the YZ plane. Therefore, by setting the movement of each optical element on a plane parallel to the YZ plane, even if the first optical element B1 and the second optical element B2 move during zooming, The parallelism with the plane on which each optical element moves is easily maintained, and it is easy to remove the parallel decentering of the optical elements B1 and B2 in the X-axis direction and the rotation around the Y-axis and Z-axis.
【0099】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。However, even if the YZ plane including the reference axis and the plane in which both optical elements move are inclined, if the direction vector in which the YZ plane including the reference axis moves during zooming is parallel to the moving plane, eccentricity No aberration will occur.
【0100】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。Since each optical element is arranged on one plane, it is possible to easily take a structure in which each optical element is incorporated from one direction, and the assembling becomes very easy.
【0101】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。In this embodiment, the secondary image plane N2 is the first
Although it is formed between the optical element B1 and the second optical element B2, the secondary image plane may be present inside the first optical element B1 or the second optical element B2.
【0102】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。Further, the moving direction of the optical element during zooming is to minimize the error that occurs during zooming unless the incident point position of the reference axis of each reflecting surface is changed when moving from the wide-angle end to the telephoto end. Incident on each optical element B1, B2,
The directions of the reference axes to be emitted are made parallel, and the movement of each optical element is also made to move in parallel along the reference axis line of incidence and emission to the optical elements.
【0103】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。In the present invention, when an optical element in which the reference axis directions of incidence and emission to each optical element are parallel, the emission direction is the same as or opposite to the incident direction. Different types of patterns are possible. When the exit direction is opposite to the entrance direction, the distance between the entrance side and the exit side changes by the same amount as the movement amount as the optical element moves, so the optical path length is doubled as a whole as a whole. Can be changed.
【0104】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。When the emission direction is the same as the incident direction, the positions of the incident reference axis and the emitting reference axis can be shifted to desired positions.
【0105】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。Since the embodiment of the present invention can be constructed by the above-mentioned two types of patterns, the present invention can increase the degree of freedom in optical arrangement.
【0106】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。However, the moving direction of the optical element does not need to be parallel to the reference axis direction of incidence and exit to the two optical elements. For example, the direction of the reference axis entering the optical system and the moving direction of the moving optical element are It may have an angle such as 30 °, 45 °, 60 °.
【0107】[実施例2]図4は本発明の実施例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。[Embodiment 2] FIG. 4 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention. This embodiment is an embodiment of an image pickup optical system of a so-called two-group type zoom lens. This embodiment is an embodiment in which the moving direction of the optical element that moves during zooming is not parallel to the direction of the incident reference axis of the optical element arranged closest to the object side.
【0108】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R1,3・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。In the figure, B1 and B2 are first and second optical elements having a plurality of curved reflecting surfaces. First optical element B1
Are, in order from the object side, a concave refracting surface R 1,1 and a concave mirror R 1,2 , a convex mirror R 1,3 , a concave mirror R 1,4 , a concave mirror R 1,5 , and four reflecting surfaces and a convex refracting surface R 1,6. And a lens unit having a positive refracting power as a whole. The direction of the reference axis that enters the first optical element B1 and the direction of the reference axis that exits from it are approximately 45
It has a slope of ゜.
【0109】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R2,8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。The second optical element B2 has a concave refracting surface R from the object side.
2,1 and concave mirror R 2,2・ Concave mirror R 2,3・ Convex mirror R 2,4・ Concave mirror R
2,5-concave mirror R 2, 6, a concave mirror consists of six reflecting surfaces and the convex refracting surface R 2, 8 of the R 2, 7, a lens unit having a positive refractive power as a whole. The direction of the reference axis incident on the second optical element B2 and the direction of the reference axis emitted from the second optical element B2 are parallel and opposite to each other.
【0110】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。B3 is an optical correction plate made of a parallel plate,
It is a crystal low-pass filter or infrared cut filter.
【0111】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。P is an image sensor surface, and is a CCD (imaging medium)
And the like. B L is aperture disposed on the object side of the first optical element B1, A i is a reference axis of the optical system.
【0112】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。The image forming operation of this embodiment will be described. The luminous flux from the object is regulated by the diaphragm B L in the amount of incident light, and then the first
Refracting and transmitting through the concave refracting surface R 1,1 of the optical element B1 of
R 1, 2, convex mirror R 1, 3, plane mirror R l, 4, repeatedly reflected by the concave mirror R 1, 5, receives the converging or diverging action by the power of each reflecting mirror, convex refractive surface R 1 , 6 , where the light beam refracted here forms an object image on the intermediate image plane N1. In addition,
Even in the first optical element B1, the intermediate image of the object is once formed.
【0113】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。The light flux from the object image on the intermediate image plane N1 is
After passing through the concave refracting surface R 2,1 of the optical element B2 of
R 2,2 , concave mirror R 2,3 , convex mirror R 2,4 , concave mirror R 2,5 , concave mirror R
The convex refracting surface R 2,8 is refracted through the concave mirror R 2,7 via the concave mirror R 2,7 and is emitted from the second optical element B 2. Incidentally, the intermediate image of the object is once formed also in the second optical element B2.
【0114】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。The light beam emitted from the second optical element B2 passes through the optical correction plate B3 and then forms an image on the image pickup element surface P.
【0115】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。In this embodiment, focusing for different object distances is performed by moving the second optical element B2. At this time, the movement of the second optical element B2 moves in parallel with the direction of the reference axis A 1,6 emitted from the first optical element B1, but the reference axis of incidence of the first optical element B1.
Since the direction of A 0 and the direction of the outgoing reference axis A 1,6 are inclined by about 45 °, the second optical axis is inclined with respect to the direction of the incoming reference axis A 0 of the first optical element B 1. The direction in which the element B2 moves during focusing is inclined by about 45 °.
【0116】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。Therefore, although the second optical element B2 moves parallel to the directions of the reference axes A 1,6 and A 2,8 which enter and exit it during focusing, the second optical element B2 enters the first optical element B1. It moves with an inclination of 45 ° with respect to the direction of the reference axis A 0 .
【0117】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。Also in this embodiment, as in the first embodiment, the first and second optical elements B1 and B2 move relative to the image forming plane P, so that the image forming magnification of the photographing optical system is increased. Change. However, Example 1 in which the direction of the reference axis that enters and exits each optical element and the moving direction of each optical element are all parallel
Unlike the above, since the direction of the reference axis that enters the first optical element B1 and the direction of the reference axis that exits the first optical element B1 are inclined by 45 °, the direction from the first optical element B1 Optical element
In order to maintain the direction of the reference axis incident on B2, the moving direction of the first optical element B1 is moved parallel to the direction of the incident reference axis of the second optical element B2.
【0118】[実施例3]図5は本発明の実施例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。[Embodiment 3] FIG. 5 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention. This embodiment is an embodiment of an image pickup optical system of a so-called two-group type zoom lens. In the figure, B1 and B2 are the first and second optical elements having a plurality of curved reflecting surfaces. The first optical element B1 has concave concave surfaces R 1,1 in order from the object side.
And concave mirror R 1,2 / convex mirror R 1,3 / concave mirror R 1,4 / convex mirror R 1,5
The lens unit has a negative refracting power as a whole and is composed of four reflecting surfaces and a concave refracting surface R 1,6 . As in the first embodiment, the direction of the reference axis A 0 that enters the first optical element B1 and the direction of the reference axes A 1,6 that exits from the first optical element B1 are parallel and the same direction.
【0119】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。The second optical element B2 has a convex refracting surface R from the object side.
2,1 and convex mirror R 2,2・ Concave mirror R 2,3・ Convex mirror R 2,4・ Concave mirror R
A lens unit having four positive refracting powers, which is composed of four reflecting surfaces 2 and 5 and a convex refracting surface R 2,6 . Similarly to the first optical element B1, the direction of the reference axis A 1,6 which is incident on the second optical element B2 and the direction of the reference axis A 2,6 which is emitted from the second optical element B2 are parallel and the same direction.
【0120】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。B3 is an optical correction plate made of a parallel plate,
It is a crystal low-pass filter or infrared cut filter.
【0121】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。P is an image sensor surface, and is a CCD (imaging medium)
And the like. B L is aperture disposed on the object side of the first optical element B1, A i is a reference axis of the optical system.
【0122】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。The image forming operation of this embodiment will be described. The luminous flux from the object is regulated by the diaphragm B L in the amount of incident light, and then the first
Refracting and transmitting through the concave refracting surface R 1,1 of the optical element B1 of
R 1, 2, convex mirror R 1, 3, the concave mirror R l, 4, repeatedly reflected by the convex mirror R 1, 5, receives the converging or diverging action by the power of each reflecting mirror, concave refracting surface R 1 , 6 , where the light is refracted and emitted from the first optical element B1. Incidentally, an intermediate image of the object is once formed in the first optical element B1.
【0123】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。Then, the light flux passes through the convex refracting surface R 2,1 of the second optical element B 2 and then is convex mirror R 2,2 , concave mirror R 2,3 and convex mirror R 2 .
The reflection is repeated by R 2,4 and the concave mirror R 2,5 , and the convex refracting surface R 2,6 is refracted and emitted from the second optical element B 2. Incidentally, the intermediate image of the object is once formed also in the second optical element B2.
【0124】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。The light flux emitted from the second optical element B2 passes through the optical correction plate B3 and then forms an image on the image pickup element surface P.
【0125】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。In this embodiment, as in the first embodiment, the final optical image forming position P is set by moving the first optical element B1 and the second optical element B2 relative to the image forming plane P. The focal length (imaging magnification) of the optical system is changed without changing it.
【0126】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。The zooming effect of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an optical layout diagram in which each optical element of Example 3 is a single thin lens and the optical system is developed with respect to its reference axis. In addition, FIG. 6A shows a state in which the optical system is at the wide-angle end.
FIG. 6B is a layout drawing of (W), and FIG. 6 (B) is a layout drawing of state (T) at the telephoto end.
【0127】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、 β2W=−(xW' +f2)/(−xW+f2) =f2/xW =−xW'/f2 (6) となり、広角端の焦点距離fWは、 fW=f1* β2W =f1*f2/xW (7) となる。In the figure, the focal length of the first optical element B1 is f 1 (-), and the focal length of the second optical element B2 is f 2 .
When the optical system is at the wide-angle end, the distance from the front focal point F 2 of the second optical element B2 to the image point of the first optical element B1 is x W (-)
, If the distance from the rear focal point F 2 'to the image plane P is x W ', and if the Newton's image formation formula x W * x W '= -f 2 * f 2 , then The imaging magnification β 2W of the second optical element B2 is β 2W =-(x W '+ f 2 ) / (-x W + f 2 ) = f 2 / x W = -x W ' / f 2 (6) The focal length f W at the wide-angle end is f W = f 1 * β 2W = f 1 * f 2 / x W (7).
【0128】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。Here, the second optical element B2 moves while satisfying the Newton's imaging formula, and the position change of the object point of the second optical element B2 due to the movement of the second optical element B2 is corrected. Thus, by moving the first optical element B1, the optical system can change the entire focal length without changing the final image forming position P 1.
【0129】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xT' とすると、第2の光学素
子B2の結像倍率β2Tは、 β2T=(xT' +f2)/(−xT+f2) =f2/xT =−xT'/f2 (8) 、望遠端の焦点距離fTは、 fT= f1*β2T = f1*f2/xT (9) となるので、光学系の変倍比Zは、 Z=fT/fW =xW/xT (10) となる。It is assumed that the second optical element B2 is moved by a certain amount and the magnification is changed from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T). In the telephoto end state, from the front focus F 2 of the second optical element B 2 to the first
The distance to the image point of the optical element B1 of x T (-), and the rear focal point F 2 '
Assuming that the distance from the image plane to the image plane P is x T ', the image forming magnification β 2T of the second optical element B2 is β 2T = (x T ' + f 2 ) / (− x T + f 2 ) = f 2 / x T = −x T '/ f 2 (8), and the focal length f T at the telephoto end is f T = f 1 * β 2T = f 1 * f 2 / x T (9), so the optical system zoom ratio Z of becomes Z = f T / f W = x W / x T (10).
【0130】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。In the first embodiment, the secondary image plane N2 exists between the first optical element B1 and the second optical element B2, but in the present embodiment, the first optical element B1 as a whole is An object light flux having a negative refracting power from infinity is imaged as a virtual image on the object side, and the imaging relationship of the second optical element B2 is established with the virtual image position as an object point.
【0131】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。Contrary to the configuration of this embodiment, even if there is an optical element having a positive refractive power as a whole from the object side and an optical element having a negative refractive power behind it, each optical element By moving the elements relatively, the focal length (imaging magnification) of the photographing optical system can be changed.
【0132】[実施例4]図7は本発明の実施例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R1,1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。[Embodiment 4] FIG. 7 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention. This embodiment is an embodiment of an image pickup optical system of a so-called three-group type zoom lens. In the figure, B1, B2,
B3 are first, second, and third optical elements each having a plurality of curved reflecting surfaces, and the first optical element B1 is, in order from the object side,
Concave refracting surface R 1,1 and concave mirror R 1,2・ Convex mirror R 1,3・ Concave mirror R 1,4
Consisting of the three reflecting surfaces and the convex refracting surface R 1,5 , having a positive refracting power as a whole, and entering the first optical element B 1
The direction of A 0 and the direction of the reference axis A 1,5 to be ejected are substantially right angles.
【0133】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。The second optical element B2 includes a plane R 2,1 and a concave mirror R 2,2 , a plane mirror R 2,3 , a convex mirror R 2,4 , a plane mirror R 2,5 from the object side.
Consists of five reflecting surfaces of a concave mirror R 2,6 and a plane R 2,7 , having a positive refracting power as a whole, the direction of the reference axis A 1,5 entering the second optical element B2, and the reference emerging from this. The directions of the axes A 2 , 7 are parallel and opposite.
【0134】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R3,3・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。The third optical element B3 is, in order from the object side, four reflections of a convex refracting surface R3, 1 , a convex mirror R3, 2 , a concave mirror R3, 3 , a concave mirror R3, 4 and a convex mirror R3, 5. Surface and concave refracting surface R 3,6 , having a positive refracting power as a whole, the direction of the reference axis A 2,7 entering the third optical element B3 and the direction of the reference axis A 3,6 exiting from it. Are parallel and in the same direction.
【0135】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。B4 is a fourth optical element, which is a triangular prism composed of a convex refracting surface R 4,1 , a plane mirror R 4,2 and a plane R 4,3 in order from the object side, and a fourth optical element B4 Reference axis A incident on
The directions of 3 , 6 and the direction of the reference axis A 4,3 to be ejected are substantially right angles.
【0136】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。B5 is an optical correction plate made of a parallel plate,
Examples are low-pass filters and infrared cut filters made of quartz.
【0137】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。P is an image pickup element surface, for example, an image pickup surface of a CCD (image pickup medium) or the like. B L is a diaphragm arranged on the object side of the first optical element B 1, and A i is a reference axis of the present optical system.
【0138】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。The image forming operation in this embodiment will be described. The light flux from the object is first incident on the first optical element B1 after the amount of incident light is regulated by the diaphragm B L. The first optical element B1 forms a primary image plane N1 between its exit surface R 1,5 and the entrance surface R 2,1 of the second optical element B2.
【0139】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。The object image formed on the primary imaging plane N1 is
The optical element B2 and its exit surface R 2, 7 the third optical element B3
It is reimaged on a two image forming plane N2 between the incident surface R 3, 1 of.
【0140】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。The object image formed on the intermediate image forming surface N2 is between the exit surface R 3,6 of the third optical element B3 and the incident surface R 4,1 of the fourth optical element B4. The image is re-imaged on the tertiary image plane N3.
【0141】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。Then, the fourth optical element B4 converges the light beam from the object image formed on the tertiary image forming surface N3 and forms an image on the image pickup element surface P via the optical correction plate B5.
【0142】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。In this embodiment, in particular, in order to shorten the length in the Z direction in FIG. 7, the optical path is effectively folded by each optical element and the length in the Z direction is shortened remarkably. .
【0143】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。That is, the light beam incident on the first optical element B1 is incident on the concave refracting surface R 1,1 and is then arranged behind the concave mirror R 1.
It is reflected by 1 , 2 in the direction perpendicular to the incident direction, that is, in the Y (-) direction.
【0144】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。Next, the object light beam is reflected in the Z (−) direction by the convex mirror R 1,3 to shorten the length of the optical system in the Z axis direction.
【0145】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。The object light beam reflected in the Z (-) direction is a concave mirror R
After being reflected again in the Y (-) direction by 1,4 , the convex refracting surface R 1,5
Of light and enters the second optical element B2.
【0146】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。In the second optical element B2, the object light is totally reflected on the plane R 2,3 and the plane R 2,5 ,
The ray effective area on the incident surface R 2,1 of the second optical element B 2 and the ray effective area on the plane R 2,3 overlap,
Further, the effective light area on the exit surface R 2,7 of the second optical element B2 and the effective light area on the plane R 2,5 are overlapped to shorten the length of this optical element in the Z-axis direction. .
【0147】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。Then, the object light beam incident on the second optical element B2 in the Y (-) direction is emitted in the Y (+) direction and is emitted from the third optical element B3.
Incident on.
【0148】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。In the third optical element B3, the object light beam is a convex mirror.
After being reflected in the Z (−) direction by R 3,2 and reflected in the Y (+) direction by the concave mirror R 3,3 at a position where it does not interfere with the first optical element B1, the concave mirror R 3,4 At once, return to the Z (+) direction, and then the convex mirror R
At the Z position substantially the same as the incident point on 3,2 , it is reflected in the Y (+) direction by the convex mirror R 3,5 , passes through the concave refracting surface R 3,6 and is incident on the fourth optical element B4. To do.
【0149】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。In the fourth optical element B4, the object light beam is a plane mirror R
After being reflected in the Z (−) direction by 4, 2 , the light passes through the optical correction plate B5 and forms an image on the image pickup element surface P 1.
【0150】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。First, second and third optical elements B of this embodiment
1, B2, B3 constitute one element of a so-called three-group type zoom lens. Then, the second optical element B2 and the third optical element B3 are relatively moved to change the focal length (imaging magnification) of the photographing optical system.
【0151】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。The zooming operation in this embodiment will be described. At the time of zooming, the first optical element B1, the fourth optical element B4, the optical correction plate B5, and the imaging plane P are fixed, and the second optical element B2 and the third optical element B3 are moved.
【0152】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。The second optical element B2 moves in the Y (-) direction away from the first optical element B1 during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
【0153】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。Therefore, the distance between the optical elements B1 and B2 is widened, but in the second optical element B2, the direction of the incident reference axis and the direction of the exit reference axis are parallel and opposite to each other. Unlike the case of the first embodiment in which the incident reference axis and the emitting reference axis are in the same direction, the distance between the optical elements B2 and B3 should be widened by the same amount as the distance between the optical elements B1 and B2. become.
【0154】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。That is, the moving amount of the second optical element B2 is set to δ
In this case, even if the first optical element B1 and the image plane P 1 are fixed during zooming, the total length of the photographing optical system becomes twice as long as the movement amount δ of the second optical element B2.
【0155】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。FIG. 8 is an optical layout diagram in which each optical element of Example 4 is a single thin lens and the image pickup optical system is developed with respect to its reference axis. The zooming operation will be described below. 8A is a layout drawing of the optical system in the wide-angle end state (W), and FIG. 8B is a layout drawing in the telephoto end state (T).
【0156】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。In the figure, the focal length of the first optical element B1 is f 1 , the focal length of the second optical element B2 is f 2 , the focal length of the third optical element B3 is f 3 , and the fourth optical element B3 is The focal length of element B4
f 4
【0157】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x2W'、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。When the optical system is at the wide-angle end, the second
The distance from the front focus F 2 of the optical element B2 to the primary image plane N1 is x 2W (-), the distance from the rear focus F 2 'to the secondary image plane N2 is x 2W ', and the third From the front focus F 3 of the optical element B 3 to the secondary image plane
The distance to N2 is x 3W (-), the back focal point F 3 'to the tertiary image plane
The distance to N3 is x 3W ', the distance from the front focus F 4 of the fourth optical element B4 to the tertiary image plane N3 is x 4 (-), and the distance from the rear focus F 4 ' to the image plane P is Let the distance be x 4 '.
【0158】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。Further, the imaging magnification of the second optical element B2 is β 2W ,
The imaging magnification of the third optical element is β 3W , and the imaging magnification of the fourth optical element B4 is β 4 . (Note that the subscripts W and T respectively represent the state at the wide-angle end and the state at the telephoto end of the optical system.) If the Newton's image formation formula holds between each intermediate image formation and image formation plane, The composite magnification β W of the optical elements behind the optical element B1 of is β W = β 2W * β 3W * β 4 = (f 2 / x 2W ) * (f 3 / x 3W ) * (f 4 / x 4 ) = (F 2 * f 3 * f 4 ) / (x 2W * x 3W * x 4 ) (11), and the focal length f W at the wide-angle end is f W = f 1 * β W = (f 1 It can be expressed as * f 2 * f 3 * f 4 ) / (x 2W * x 3W * x 4 ) (12).
【0159】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。Here, the secondary image plane N2 generated when the second optical element B2 moves by δ with respect to the first optical element B1.
By moving the third optical element B3 by η so that the position of the tertiary image forming surface N3 is not changed by correcting the position of the final image forming surface P, the focal length is changed. Can be changed.
【0160】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。In the optical arrangement at the telephoto end in FIG. 8B, the image plane P is fixed, so that the first optical element B1, which should have been fixed in the developed view, moves relatively by 2δ. It is illustrated as if it was done.
【0161】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。Since the second optical element B2 has moved by δ with respect to the first optical element B1, the distance x 2T from the primary image plane N1 to the front focal point F 2 of the second optical element B2. (-) Becomes x 2T = x 2W −δ (13).
【0162】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。Since the third optical element B3 is moved by η with respect to the tertiary image plane N3, the third optical element B3 moves from the tertiary image plane N3 to the third image plane N3.
'Distance x 3T to' side focal point F 3 after the optical element B3 is, x 3T '= x 3W' -η = - a (f 3 2 / x 3W + η) (14).
【0163】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。[0163] Further 'distance x 2T from to the front focal point F 3 of the third optical element B3' side focal point F 2 after the second optical element B2 - x 3T
Since the total length of the photographing optical system is longer 2.delta., The x 2T '-x 3T = x 2W ' -x 3W + δ + η = -f 2 2 / x 2W -x 3W + δ + η (15).
【0164】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。X 2T 'and x 3T in the equation (15) are calculated by using the equations (13) and (14) as follows: x 2T ' = -f 2 2 / x 2T = -f 2 2 / (x 2W -δ ) (16) x 3T = -f 3 2 / x 3T '= (f 3 2 * x 3W ) / (f 3 2 + x 3W * η) (17) Therefore, the expression (15) is -f 2 2 / (x 2W −δ) − (f 3 2 * x 3W ) / (f 3 2 + x 3W * η) = −f 2 2 / x 2W −x 3W + δ + η (18) The movement relationship of the third optical element B3 with respect to the movement of the second optical element B2 can be expressed.
【0165】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。Further, the focal length f T at the telephoto end after the movement of the optical element in this embodiment is β T = β when the composite magnification β T of the optical element arranged on the image plane side of the first optical element B1 is 2T * β 3T * β 4 = (f 2 / x 2T ) * (f 3 / x 3T ) * (f 4 / x 4 ) = (f 2 * f 3 * f 4 ) / (x 2T * x 3T * x 4 ) (19), so f T = f 1 * β T = (f 1 * f 2 * f 3 * f 4 ) / (x 2T * x 3T * x 4 ) = f 1 * f 2 * f 3 * f 4 * (f 3 2 + x 3W * η) / {(x 2W −δ) * f 3 2 * x 3W * x 4 } (20).
【0166】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。[0166] zoom ratio Z of this by the photographing optical system is, Z = f T / f W = x 2W * x 3W / (x 2T * x 3T) = x 2W * x 3W * (f 3 2 + x 3W * η) / {(x 2W −δ) * f 3 2 * x 3W } = x 2W * (f 3 2 + x 3W * η) / {(x 2W −δ) * f 3 2 } (21).
【0167】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。In this embodiment, the length of the optical system in the Z direction is remarkably shortened by the structure in which the optical path is effectively folded by each optical element as described above. Further, since the shape of the third optical element B3 is made to fill the dead space behind the first optical element B1, there is no spatial waste in the arrangement of all optical elements.
【0168】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。Furthermore, by making the second optical element B2 and the third optical element B3 move in the Y-axis direction during zooming, the length in the Z-axis direction remains small for all zooming areas. I am sick.
【0169】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。Incidentally, in this embodiment, the reference axis which is incident in the direction of the reference axis A 4,3 which is emitted by the fourth optical element B4.
A reference axis that ejects although it is bent 90 ° with respect to the A 3 and 6 directions
The directions and angles of A 3 , 6 are not limited to those described above, and for example, a reflecting surface may be provided and bent in the direction perpendicular to the paper surface (X direction).
【0170】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。Regarding the direction of the reference axis A 0 incident on the optical system, for example, a 45 ° mirror or the like may be arranged on the object side of the diaphragm B L so that the reference axis A 0 is incident perpendicularly to the paper surface. .
【0171】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。Further, in this embodiment, since the first optical element B1 is fixed during zooming, the first optical element B1 and the reflecting surface for bending the incident reference axis may be integrally formed beforehand.
【0172】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。The configuration data is attached to all of the following examples. The fifth to twelfth embodiments are zoom lenses having the same two-group structure as the first embodiment, and the thirteenth to sixteenth embodiments are zoom lenses having the three-group structure including three optical elements.
【0173】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。In these embodiments, the reflecting surface constituting the optical system is a surface having a different curvature in the paper surface and a curvature in a direction perpendicular to the paper surface. In order to prevent vignetting of the mirror optical system, each reflecting mirror is The eccentric aberration caused by the eccentric arrangement is corrected.
【0174】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。Furthermore, by making this reflecting surface a rotationally asymmetric surface, various aberrations are corrected well, and the desired optical performance is achieved in each optical element.
【0175】[実施例5]図9は本発明の実施例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。[Embodiment 5] FIG. 9 shows YZ of Embodiment 5 of the present invention.
It is an optical sectional view in a field. The present embodiment is an image pickup optical system of a zoom lens having a zoom ratio of about 2 times. The constitutional data will be described below.
【0176】[0176]
【外1】 [Outside 1]
【0177】[0177]
【外2】 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。[Outside 2] In the present embodiment, the first surface R1 is a diaphragm surface which is an entrance pupil, the second surface R2 to the fifth surface R5, and the sixth surface R6 to the ninth surface R9 are integrated into the first and second optical elements. B1, B2 and the tenth surface R10 are image surfaces.
【0178】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 enters the first optical element B1. The second surface of the first optical element B1
The light is refracted by R2, reflected by the third surface R3, reflected by the fourth surface R4, refracted by the fifth surface R5, and emitted from the first optical element B1. At this time, a primary image is formed on the intermediate image forming surface near the fourth surface.
【0179】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。Next, the light beam enters the second optical element B2. In the second optical element B2, refraction occurs at the sixth surface R6, seventh surface R7, and eighth surface R8.
Is reflected by, and refracted by the ninth surface R9, and then exits the second optical element B2. At this time, a pupil is formed near the seventh surface in the second optical element B2. Then, the light flux emitted from the second optical element B2 finally forms an image on the tenth surface R10 (imaging surface of an imaging medium such as CCD).
【0180】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。In the present embodiment, the first optical element B1 has the incident reference axis direction and the emitting reference axis direction parallel and in the same direction. In the second optical element B2, the direction of the incident reference axis and the direction of the exit reference axis are parallel and in the same direction.
【0181】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。Next, the zooming action by the movement of each optical element will be described. Upon zooming, the first optical element B1 temporarily moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end, and then moves to Z
Move in the negative direction. The second optical element B2 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The tenth surface R10, which is the image surface, does not move during zooming. Then, due to zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 becomes narrower, and the distance between the second optical element B2 and the image plane R10 becomes wider.
【0182】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。10, 11 and 12 are lateral aberration diagrams of this embodiment. These transverse aberration diagrams show that the incident angles of the light flux on this example are (u Y , u X ), (0, u X ), (-u Y , u X ), (u Y , 0), (0 , 0), (-u Y , 0)
The horizontal aberrations in the Y and X directions are shown for the six light fluxes. The horizontal axis of each lateral aberration diagram is the incident height of the incident light beam in the Y direction and the X direction on the first surface.
【0183】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。FIG. 10 is a lateral aberration diagram at the wide angle end (W) of this embodiment, FIG. 11 is a lateral aberration diagram at the intermediate position (M), and FIG. 12 is at the telephoto end.
It is a lateral-aberration figure of (T).
【0184】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。In this embodiment, as can be seen from the figure, well-balanced aberration correction is obtained in each state.
【0185】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。In this embodiment, the length, width, and thickness of the optical system are 32.9x21.4x6.6 mm, assuming an image size of 4x3 mm.
The size is compact and compact. In particular, in this embodiment, the thickness of each optical element and the entire optical system is small,
Also, since each optical element can be configured by forming a reflecting surface on the side surface of a plate-shaped block, if a mechanism for moving two optical elements along the substrate surface on one substrate is adopted, the overall thin zoom lens Can be easily configured.
【0186】[実施例6]図13は本発明の実施例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。[Sixth Embodiment] FIG. 13 shows a sixth embodiment of the present invention.
It is an optical sectional view in the YZ plane. The present embodiment is an image pickup optical system of a zoom lens having a zoom ratio of about 2 times. The constitutional data will be described below.
【0187】[0187]
【外3】 [Outside 3]
【0188】[0188]
【外4】 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。[Outside 4] In the present embodiment, the first surface R1 is a diaphragm surface which is an entrance pupil, the second surface R2 to the fifth surface R5, and the sixth surface R6 to the ninth surface R9 are integrated into the first and second optical elements. B1, B2 and the tenth surface R10 are image surfaces.
【0189】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。The image forming action when the object position is at infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 enters the first optical element B1. The second surface of the first optical element B1
The light is refracted by R2, reflected by the third surface R3, reflected by the fourth surface R4, refracted by the fifth surface R5, and emitted from the first optical element B1. At this time, a primary image is formed on the intermediate image forming surface near the fourth surface.
【0190】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。Then, the light beam enters the second optical element B2. In the second optical element B2, refraction occurs at the sixth surface R6, seventh surface R7, and eighth surface R8.
Is reflected by, and refracted by the ninth surface R9, and then exits the second optical element B2. At this time, a pupil is formed near the seventh surface in the second optical element B2. Then, the light flux emitted from the second optical element B2 finally forms an image on the tenth surface R10 (imaging surface of an imaging medium such as CCD).
【0191】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。In this embodiment, the first optical element B1 has the incident reference axis direction and the emitting reference axis direction parallel and in the same direction. Unlike the fifth embodiment, the second optical element B2 has an incident reference axis direction and an outgoing reference axis direction that are parallel and opposite to each other.
【0192】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。Next, the zooming effect by the movement of each optical element will be described. Upon zooming, the first optical element B1 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The second optical element B2 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The tenth surface R10, which is the image surface, does not move during zooming. Then, due to zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 becomes narrower, and the distance between the second optical element B2 and the image plane R10 becomes wider. In this embodiment, the entrance / exit reference axes of the second optical element B2 are opposite to those of the fifth embodiment, and therefore, this embodiment is more compact than the fifth embodiment when the entire variable power range is compared. There is.
【0193】図14、15、16は本実施例の横収差図
である。14, 15, and 16 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0194】[実施例7]図17は本発明の実施例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。[Seventh Embodiment] FIG. 17 shows a seventh embodiment of the present invention.
It is an optical sectional view in the YZ plane. The present embodiment is an image pickup optical system of a zoom lens having a zoom ratio of about 2 times. The constitutional data will be described below.
【0195】[0195]
【外5】 [Outside 5]
【0196】[0196]
【外6】 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。[Outside 6] In the present embodiment, the first surface R1 is a diaphragm surface which is an entrance pupil, the second surface R2 to the fifth surface R5, and the sixth surface R6 to the ninth surface R9 are integrated into the first and second optical elements. B1, B2 and the tenth surface R10 are image surfaces.
【0197】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 enters the first optical element B1. The second surface of the first optical element B1
The light is refracted by R2, reflected by the third surface R3, reflected by the fourth surface R4, refracted by the fifth surface R5, and emitted from the first optical element B1. At this time, a primary image is formed on the intermediate image forming surface near the fifth surface.
【0198】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。Next, the light beam enters the second optical element B2. In the second optical element B2, refraction occurs at the sixth surface R6, seventh surface R7, and eighth surface R8.
Is reflected by, and refracted by the ninth surface R9, and then exits the second optical element B2. At this time, a pupil is formed near the seventh surface. Then, the light flux emitted from the second optical element B2 is the tenth surface R10 (CC
The final image is formed on the image pickup surface of the image pickup medium such as D.
【0199】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。In the present embodiment, the first optical element B1 has the incident reference axis direction and the emitting reference axis direction parallel and opposite to each other. In the second optical element B2, the direction of the incident reference axis and the direction of the exit reference axis are parallel and in the same direction.
【0200】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。Next, the zooming action by the movement of each optical element will be described. At the time of zooming, the first optical element B1 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The second optical element B2 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The tenth surface R10, which is the image surface, does not move during zooming. Then, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 is narrowed due to the zooming from the wide-angle end to the telephoto end,
The space between the second optical element B2 and the image plane R10 widens.
【0201】図18、19、20は本実施例の横収差図
である。18, 19, and 20 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0202】[実施例8]図21は本発明の実施例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。[Embodiment 8] FIG. 21 shows an embodiment 8 of the present invention.
It is an optical sectional view in the YZ plane. The present embodiment is an image pickup optical system of a zoom lens having a zoom ratio of about 2 times. The constitutional data will be described below.
【0203】[0203]
【外7】 [Outside 7]
【0204】[0204]
【外8】 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。[Outside 8] In the present embodiment, the first surface R1 is a diaphragm surface which is an entrance pupil, the second surface R2 to the fifth surface R5, and the sixth surface R6 to the ninth surface R9 are integrated into the first and second optical elements. B1, B2 and the tenth surface R10 are image surfaces.
【0205】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 enters the first optical element B1. The second surface of the first optical element B1
The light is refracted by R2, reflected by the third surface R3, reflected by the fourth surface R4, refracted by the fifth surface R5, and emitted from the first optical element B1. At this time, a primary image is formed on the intermediate image forming surface near the fourth surface.
【0206】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。Next, the light beam enters the second optical element B2. In the second optical element B2, refraction occurs at the sixth surface R6, seventh surface R7, and eighth surface R8.
Is reflected by, and refracted by the ninth surface R9, and then exits the second optical element B2. At this time, a pupil is formed near the seventh surface. Then, the light flux emitted from the second optical element B2 is the tenth surface R10 (CC
The final image is formed on the image pickup surface of the image pickup medium such as D.
【0207】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。In the present embodiment, the first optical element B1 has an incident reference axis direction and an outgoing reference axis direction which are parallel and opposite to each other. Further, in the second optical element B2, the direction of the incident reference axis and the direction of the exit reference axis are parallel and opposite to each other.
【0208】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。Next, the zooming action by the movement of each optical element will be described. At the time of zooming, the first optical element B1 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The second optical element B2 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The tenth surface R10, which is the image surface, does not move during zooming. Then, due to zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 becomes narrower, and the distance between the second optical element B2 and the image plane R10 becomes wider.
【0209】図22、23、24は本実施例の横収差図
である。22, 23 and 24 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0210】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。The ninth to twelfth embodiments are two-group type zoom lenses similar to the fifth to eighth embodiments, but in the conventional ones, each optical element is provided with a curved reflecting surface on the surface of a block such as transparent plastics or glass. The light rays from the object were repeatedly reflected and transmitted through this block. However, in the following Examples 9 to 12, all the decentered reflecting surfaces constituting each group are surface mirrors made of plastics, glass, metal, etc.,
Each of the two surface mirrors constituting each group is connected outside the optical path and integrated.
【0211】[実施例9]図25は本発明の実施例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。[Ninth Embodiment] FIG. 25 shows a ninth embodiment of the present invention.
It is an optical sectional view in YZ. The present embodiment is an image pickup optical system of a two-group zoom lens having a zoom ratio of about 1.5. The constitutional data will be described below.
【0212】[0212]
【外9】 [Outside 9]
【0213】[0213]
【外10】 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。[Outside 10] In this embodiment, the first surface R1 is a diaphragm surface that is an entrance pupil. The second surface R2 and the third surface R3, which are reflective surfaces, and the fourth surface R4 and the fifth surface
The surface R5 is formed by connecting the side surfaces of the surface mirrors to form one body, forming first and second optical elements B1 and B2. The sixth surface R6 is the image surface.
【0214】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 enters the portion of the first optical element B1. Here, the second surface R2, the third
It reflects off surface R3 and exits the portion of the first optical element B1. At this time, the primary image is formed on the intermediate image forming surface near the third surface.
【0215】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。Next, the light beam enters the portion of the second optical element B2.
Here, the light is reflected by the fourth surface R4 and the fifth surface R5, and the second optical element B2
Leave the part. At this time, a pupil is formed near the fourth surface. Then, the light flux emitted from the second optical element B2 is the sixth surface
The final image is formed on R6 (the image pickup surface of the image pickup medium such as CCD).
【0216】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。In this embodiment, the first optical element B1 has an incident reference axis direction and an outgoing reference axis direction which are parallel and in the same direction. In the second optical element B2, the direction of the incident reference axis and the direction of the exit reference axis are parallel and in the same direction.
【0217】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。Next, the zooming action by the movement of each optical element will be described. Upon zooming, the first optical element B1 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The second optical element B2 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The tenth surface R10, which is the image surface, does not move during zooming. Then, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 is narrowed due to the zooming from the wide-angle end to the telephoto end,
The space between the second optical element B2 and the image plane R10 widens.
【0218】図26、27、28は本実施例の横収差図
である。26, 27 and 28 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0219】[実施例10]図29は本発明の実施例1
0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。[Embodiment 10] FIG. 29 shows Embodiment 1 of the present invention.
It is an optical sectional view in the YZ plane of 0. In this embodiment, the zoom ratio is approximately
It is an image pickup optical system of a 1.5 × 2 group zoom lens). The constitutional data will be described below.
【0220】[0220]
【外11】 [Outside 11]
【0221】[0221]
【外12】 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。[Outside 12] In this embodiment, the first surface R1 is a diaphragm surface that is an entrance pupil. The second surface R2 and the third surface R3, which are reflecting surfaces, are formed by connecting the side surfaces of the respective surface mirrors to form a first optical element B1. The fourth surface R4 and the fifth surface R5, which are reflecting surfaces, are formed on the integrated second optical element B2. The sixth surface R6 is the image surface.
【0222】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 enters the portion of the first optical element B1. Second in the first optical element B1
The light is reflected by the surface R2 and the third surface R3, and leaves the portion of the first optical element B1. At this time, the primary image is formed on the intermediate image forming surface near the third surface.
【0223】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。Next, the light beam enters the portion of the second optical element B2.
The second optical element B2 reflects on the fourth surface R4 and the fifth surface R5,
Exit the optical element B2 part. At this time, a pupil is formed near the fourth surface. Then, the light flux emitted from the portion of the second optical element B2 finally forms an image on the sixth surface R6 (the image pickup surface of the image pickup medium such as CCD).
【0224】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。In the present embodiment, the first optical element B1 has the incident reference axis direction and the emitting reference axis direction parallel and in the same direction. Further, in the second optical element B2, the direction of the incident reference axis and the direction of the exit reference axis are parallel and opposite to each other.
【0225】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。Next, the zooming effect by the movement of each optical element will be described. Upon zooming, the first optical element B1 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The second optical element B2 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The tenth surface R10, which is the image surface, does not move during zooming. Then, due to zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 becomes narrower, and the distance between the second optical element B2 and the image plane R10 becomes wider.
【0226】図30、31、32は本実施例の横収差図
である。30, 31, and 32 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0227】[実施例11]図33は本発明の実施例1
1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。[Embodiment 11] FIG. 33 shows Embodiment 1 of the present invention.
2 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of FIG. In this embodiment, the zoom ratio is approximately
This is an image pickup optical system for a 1.5x 2 group zoom lens. The constitutional data will be described below.
【0228】[0228]
【外13】 [Outside 13]
【0229】[0229]
【外14】 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。[Outside 14] In this embodiment, the first surface R1 is a diaphragm surface that is an entrance pupil. The second surface R2 and the third surface R3, which are reflective surfaces, are the first optical element.
Formed on B1. 4th surface R4 and 5th surface which are reflective surfaces
R5 connects the side surfaces of the surface mirrors respectively, and becomes an integral unit.
Optical element B2 is formed. The sixth surface R6 is the image surface.
【0230】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 enters the portion of the first optical element B1. Here, the second surface R2, the third
It reflects off surface R3 and exits the portion of the first optical element B1. At this time, the primary image is formed on the intermediate image forming surface near the third surface.
【0231】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。Next, the light beam enters the portion of the second optical element B2.
Here, the light is reflected by the fourth surface R4 and the fifth surface R5, and the second optical element B2
Leave the part. At this time, a pupil is formed near the fourth surface. Then, the light flux emitted from the second optical element B2 is the sixth surface
An image is finally formed on R6 (the image pickup surface of an image pickup medium such as CCD).
【0232】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。In the present embodiment, the first optical element B1 has an incident reference axis direction and an outgoing reference axis direction which are parallel and opposite to each other. In the second optical element B2, the direction of the incident reference axis and the direction of the exit reference axis are parallel and in the same direction.
【0233】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。Next, the zooming action by the movement of each optical element will be described. At the time of zooming, the first optical element B1 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The second optical element B2 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The tenth surface R10, which is the image surface, does not move during zooming. Then, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 is narrowed due to the zooming from the wide-angle end to the telephoto end,
The space between the second optical element B2 and the image plane R10 widens.
【0234】図34、35、36は本実施例の横収差図
である。34, 35 and 36 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0235】[実施例12]図37は本発明の実施例1
2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。[Embodiment 12] FIG. 37 shows Embodiment 1 of the present invention.
2 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of 2. FIG. In this embodiment, the zoom ratio is approximately
This is an image pickup optical system for a 1.5x 2 group zoom lens. The constitutional data will be described below.
【0236】[0236]
【外15】 [Outside 15]
【0237】[0237]
【外16】 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。[Outside 16] In this embodiment, the first surface R1 is a diaphragm surface that is an entrance pupil. The second surface R2 and the third surface R3, and the fourth surface R4 and the fifth surface R5 are surface mirrors formed on the first and second optical elements B1 and B2, respectively. The sixth surface R6 is the image surface.
【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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 enters the portion of the first optical element B1. Here, the second surface R2, the third
It reflects off surface R3 and exits the portion of the first optical element B1. At this time, the primary image is formed on the intermediate image forming surface near the third surface.
【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。Next, the light beam enters the portion of the second optical element B2.
Here, the light is reflected by the fourth surface R4 and the fifth surface R5, and the second optical element B2
Leave the part. At this time, a pupil is formed near the fourth surface. Then, the light flux emitted from the second optical element B2 is the sixth surface R6.
The final image is formed on the (imaging surface of the imaging medium such as CCD).
【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。In the present embodiment, the first optical element B1 has the incident reference axis direction and the emitting reference axis direction parallel and opposite to each other. Further, in the second optical element B2, the direction of the incident reference axis and the direction of the exit reference axis are parallel and opposite to each other.
【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。Next, the zooming effect by the movement of each optical element will be described. At the time of zooming, the first optical element B1 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The second optical element B2 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The tenth surface R10, which is the image surface, does not move during zooming. Then, due to zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 becomes narrower, and the distance between the second optical element B2 and the image plane R10 becomes wider.
【0242】図38、39、40は本実施例の横収差図
である。38, 39 and 40 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0243】実施例13〜16は所謂三群ズームレンズ
の実施例である。Examples 13 to 16 are examples of so-called three-group zoom lenses.
【0244】[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。[Embodiment 13] FIG. 41 shows Embodiment 1 of the present invention.
3 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of FIG. The present embodiment is an image pickup optical system of a three-group zoom lens having a zoom ratio of about 2 times. Also, FIG.
2 is a perspective view of the present embodiment. The constitutional data will be described below.
【0245】[0245]
【外17】 [Outside 17]
【0246】[0246]
【外18】 [Outside 18]
【0247】[0247]
【外19】 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。[Outside 19] In FIG. 41, the first surface is the diaphragm surface R1 which is the entrance pupil, and the second surface R2 to the seventh surface R7, the eighth surface R8 to the thirteenth surface R13, and the fourteenth surface R14 to the nineteenth surface R19 are respectively integrated. Are the first, second and third optical elements, and the twentieth surface R20 is the image plane.
【0248】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the diaphragm R1 enters the first optical element B1. In the first optical element B1, refraction at the second surface R2, reflection at the third surface R3, total reflection at the fourth surface R4, fifth surface R5, reflection at the sixth surface R6, refraction at the seventh surface R7, The first optical element B1 is emitted. Here, the second surface R2 and the fourth surface R4 are the same surface and serve both as a refraction surface and a total reflection surface. The same applies to the fifth surface R5 and the seventh surface R7. Also, the luminous flux is on the fourth surface R4 and the fifth surface R5.
An intermediate image is formed between.
【0249】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。Next, the light beam enters the second optical element B2.
In the second optical element B2, the light is refracted by the eighth surface R8, reflected by the ninth surface R9, totally reflected by the tenth surface R10, and eleventh surface R11, and twelfth surface R1.
It reflects at 2, refracts at the 13th surface R13, and exits the second optical element B2. Here, the eighth surface R8 and the tenth surface R10 are the same surface and serve both as a refracting surface and a total reflection surface. 11th surface R11 and 1st
The same applies to R3 on the third side. Further, the light flux forms an intermediate image near the twelfth surface.
【0250】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。Next, the light beam enters the third optical element B3.
In the third optical element B3, refraction occurs on the 14th surface R14, and the 15th surface
The light is reflected by R15, totally reflected by the sixteenth surface R16, totally reflected by the seventeenth surface R17, reflected by the eighteenth surface R18 and refracted by the nineteenth surface R19, and emitted from the third optical element B3. 14th surface R14 and 16th surface R16
Is the same surface and serves both as a refraction surface and a total reflection surface. Seventeenth
The same applies to the surface R17 and the nineteenth surface R19. Also, the luminous flux is the first
An intermediate image is formed between the sixth surface R16 and the seventeenth surface R17.
【0251】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。Finally, the light flux emitted from the third optical element B3 forms an image on the final image formation surface twentieth surface R20 (the image pickup surface of an image pickup medium such as CCD).
【0252】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。Next, the movement of each optical element associated with the zooming operation will be described. During zooming, the first optical element B1 is fixed and does not move. The second optical element B2 moves back and forth along a convex locus in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The third optical element B3 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The twentieth surface R20, which is the image plane, does not move during zooming.
【0253】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。It should be noted that the optical path length of the entire system from the first surface R1 to the image surface R20 during zooming from the wide-angle end to the telephoto end is constant.
【0254】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。In the present embodiment, the incident / exit reference axes of the three optical elements are parallel and in the same direction.
【0255】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。43, 44 and 45 are lateral aberration diagrams of this embodiment. In this embodiment, as can be seen from the figure, well-balanced aberration correction is obtained at each focal length.
【0256】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。Further, in this embodiment, assuming that the image size is 8x6 mm, the length, width and thickness of the optical system are about 65.8x37x11.4 mm.
It has become a degree. As in the previous embodiments, the thickness of the optical system is small, and since each reflecting surface can be configured as an optical element formed on the side surface of a plate-shaped block as shown in FIG. By mounting one optical element and moving two of the optical elements along the substrate surface, a thin zoom lens as a whole can be easily configured.
【0257】[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。[Embodiment 14] FIG. 46 shows Embodiment 1 of the present invention.
4 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of FIG. The present embodiment is an image pickup optical system of a three-group zoom lens having a zoom ratio of about 2 times. The constitutional data will be described below.
【0258】[0258]
【外20】 [Outside 20]
【0259】[0259]
【外21】 [Outside 21]
【0260】[0260]
【外22】 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。[Outside 22] In FIG. 46, the first surface is the diaphragm surface R1 which is the entrance pupil, and the second surface R2 to the seventh surface R7, the eighth surface R8 to the thirteenth surface R13, and the fourteenth surface R14 to the eighteenth surface R18 are respectively integrated. Are the first, second, and third optical elements, and the nineteenth surface R19 is an image surface.
【0261】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the diaphragm R1 enters the first optical element B1. In the first optical element B1, refraction at the second surface R2, reflection at the third surface R3, total reflection at the fourth surface R4, fifth surface R5, reflection at the sixth surface R6, refraction at the seventh surface R7, The first optical element B1 is emitted. Here, the second surface R2 and the fourth surface R4 are the same surface and serve both as a refraction surface and a total reflection surface. The same applies to the fifth surface R5 and the seventh surface R7. Also, the luminous flux is on the fourth surface R4 and the fifth surface R5.
An intermediate image is formed between.
【0262】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。Next, the light beam enters the second optical element B2.
In the second optical element B2, the light is refracted by the eighth surface R8, reflected by the ninth surface R9, totally reflected by the tenth surface R10, and eleventh surface R11, and twelfth surface R1.
It reflects at 2, refracts at the 13th surface R13, and exits the second optical element B2. Here, the eighth surface R8 and the tenth surface R10 are the same surface and serve both as a refracting surface and a total reflection surface. 11th surface R11 and 1st
The same applies to R3 on the third side. Further, the light flux forms an intermediate image near the twelfth surface. In addition, the luminous flux is generated by the second optical element B2 and the third optical element.
A pupil is formed with the optical element B3.
【0263】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。Next, the light beam enters the third optical element B3.
In the third optical element B3, refraction occurs on the 14th surface R14, and the 15th surface
The light is reflected by R15, totally reflected by the sixteenth surface R16, reflected by the seventeenth surface R17, and refracted by the eighteenth surface R18, and is emitted from the third optical element B3. Here, the fourteenth surface R14, the sixteenth surface R16, and the eighteenth surface R18 are the same surface and serve both as a refraction surface and a total reflection surface.
【0264】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。Finally, the light flux emitted from the third optical element B3 forms an image on the final image plane 19th surface R19 (image pickup surface of an image pickup medium such as CCD).
【0265】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。Next, the movement of each optical element associated with the zooming operation will be described. During zooming, the first optical element B1 is fixed and does not move. The second optical element B2 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. Third optical element B3
Moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end.
The nineteenth surface, which is the image surface, does not move during zooming.
【0266】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。Here, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 is widened due to the magnification change from the wide-angle end to the telephoto end, and the second optical element B2 and the third optical element B3 are expanded. The distance between and becomes narrower, and the distance between the third optical element B3 and the image plane R19 becomes wider. Also, from the wide-angle end to the telephoto end, from the first surface R1 to the image plane
The optical path length of the entire system between R19 is changing to be long.
【0267】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。In this embodiment, the entrance / exit reference axes of the first optical element B1 are parallel and oriented in opposite directions, and the entrance / exit reference axes of the second and third optical elements B2, B3 are both parallel. It is the same direction.
【0268】図47、48、49は本実施例の横収差図
である。47, 48 and 49 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0269】[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。[Embodiment 15] FIG. 50 shows Embodiment 1 of the present invention.
5 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of FIG. The present embodiment is an image pickup optical system of a three-group zoom lens having a zoom ratio of about 2 times. The constitutional data will be described below.
【0270】[0270]
【外23】 [Outside 23]
【0271】[0271]
【外24】 [Outside 24]
【0272】[0272]
【外25】 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R1
2 〜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。[Outside 25] In FIG. 50, the first surface R1 is the diaphragm surface which is the entrance pupil, and the second surface
Surface R2 to sixth surface R6, seventh surface R7 to eleventh surface R11, twelfth surface R1
The second to sixteenth surfaces R16 are integrated first, second and third optical elements, and the seventeenth surface R17 is an image surface.
【0273】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the first surface R1 is incident on the first optical element B1. In the first optical element B1, refraction on the second surface R2, reflection on the third surface R3, total reflection on the fourth surface R4,
The first optical element B1 reflects on the fifth surface R5 and refracts on the sixth surface R6.
Inject. Here, the second surface R2, the fourth surface R4, and the sixth surface R6 are the same surface and serve both as a refraction surface and a total reflection surface. Also, the first
The optical element B1 has an intermediate image plane in the vicinity of the fifth surface R5.
【0274】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。Then, the light flux emitted from the first optical element B1 enters the second optical element B2. In the second optical element B2, the light is refracted by the seventh surface R7, reflected by the eighth surface R8, totally reflected by the ninth surface R9, reflected by the tenth surface R10, and refracted by the eleventh surface R11. Eject B2. Here, 7th surface R7, 9th surface R9, 11th surface
The surface R11 is the same surface and serves both as a refracting surface and a total reflection surface.
【0275】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。Then, the light flux emitted from the second optical element B2 enters the third optical element B3. In the third optical element B3, the twelfth surface R12 refracts, the thirteenth surface R13 reflects, and the fourteenth surface R14.
The light is totally reflected by, the light is reflected by the fifteenth surface R15, the light is refracted by the sixteenth surface R16, and the third optical element B3 is emitted. Here the 12th surface R12
The fourteenth surface R14 and the sixteenth surface R16 are the same surface and serve both as a refraction surface and a total reflection surface.
【0276】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。Finally, the light flux emitted from the third optical element B3 forms an image on the final image forming surface 17th surface R17 (image pickup surface of an image pickup medium such as CCD).
【0277】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。Next, the movement of each optical element associated with the zooming operation will be described. The first optical element B1 is fixed and does not move during zooming. The second optical element B2 moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. Third optical element
B3 also moves in the Z plus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The seventeenth surface, which is the image surface, does not move during zooming.
【0278】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。Here, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 becomes narrower due to the zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the distance between the second optical element B2 and the third optical element B3 becomes smaller. The distance becomes narrower and the distance between the third optical element B3 and the image plane becomes wider. Also,
From the wide-angle end to the telephoto end, the optical path length of the entire system from the first surface R1 to the image surface R17 changes so as to become shorter.
【0279】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。In this embodiment, the entrance and exit reference axes of the three optical elements are parallel to each other and oriented in opposite directions.
【0280】図51、52、53は本実施例の横収差図
である。51, 52 and 53 are lateral aberration diagrams of the present embodiment.
【0281】[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。[Embodiment 16] FIG. 54 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 6 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of No. 6; In this embodiment, the zoom ratio is approximately
It is an imaging optical system of a 2.9x three-group zoom lens. The constitutional data is shown below.
【0282】[0282]
【外26】 [Outside 26]
【0283】[0283]
【外27】 [Outside 27]
【0284】[0284]
【外28】 [Outside 28]
【0285】[0285]
【外29】 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。[Outside 29] In FIG. 54, the first surface is the diaphragm surface R1 which is the entrance pupil, and the second surface R2 to the eighth surface R8, the ninth surface R9 to the fifteenth surface R15, and the sixteenth surface R16 to the twenty second surface R22 are respectively integrated. The 23rd surface R23 is the image plane.
【0286】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。The image forming action when the object position is set to infinity will be described below. First, the light flux that has passed through the diaphragm R1 enters the first optical element B1. In the first optical element B1, refraction occurs at the second surface R2, third surface R3, fourth surface R4, fifth surface R5, sixth surface
The light is reflected by R6 and the seventh surface R7, refracted by the eighth surface R8, and emitted from the first optical element B1. Here, the light flux forms an intermediate image near the fourth surface R4. Further, a secondary image is formed between the first optical element B1 and the second optical element B2.
【0287】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。Next, the light beam enters the second optical element B2.
In the second optical element B2, the light is refracted by the ninth surface R9 and the eleventh surface R11.
, The twelfth surface R12, the thirteenth surface R13, and the fourteenth surface R14 are reflected, and the fifteenth surface R15 is refracted, and the second optical element B2 is emitted. Here, the light flux has an intermediate image plane between the twelfth surface R12 and the thirteenth surface R13. Further, the light flux forms a pupil near the 15th surface R15.
【0288】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。Then, the luminous flux emitted from the second optical element B2 enters the third optical element B3. In the third optical element B3, refraction occurs on the 16th surface R16, 17th surface R17, 18th surface R18, 1st surface
Reflected on 9th surface R19, 20th surface R20, 21st surface R21, 22nd surface
The light is refracted at the surface R22 and emerges from the third optical element B3. Here, the light flux forms an intermediate image near the eighteenth surface R18.
【0289】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。Finally, the light flux emitted from the third optical element B3 forms an image on the 23rd surface R23 (the image pickup surface of the image pickup medium such as CCD) which is the final image pickup surface.
【0290】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。Next, the movement of each optical element due to the zooming operation will be described. The first optical element B1 is fixed and does not move during zooming. The second optical element B2 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. Third optical element
B3 moves in the Z minus direction from the wide-angle end to the telephoto end. The twentieth surface R20, which is the image plane, does not move during zooming.
【0291】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。Here, the distance between the first optical element B1 and the second optical element B2 is narrowed due to the zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the second optical element B2 and the third optical element B3 are narrowed. The distance between and increases, and the distance between the third optical element B3 and the image plane R23 increases. Also, from the wide-angle end to the telephoto end, from the first surface R1 to the image plane
The optical path length of the entire system between R23 is changing to be long.
【0292】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。In this embodiment, the reference axes of incidence and emission of the three optical elements are parallel and opposite to each other.
【0293】図55、56、57は本実施例の横収差図
である。55, 56 and 57 are lateral aberration diagrams of this embodiment.
【0294】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。Further, in the present invention, an optical element in which two refracting surfaces and a plurality of reflecting surfaces are formed on the surface of the transparent body which constitutes Examples 5-8 and Examples 13-16, and Examples 9--9.
Zooming is performed by using a plurality of optical elements integrally forming a plurality of reflecting surfaces composed of surface reflecting mirrors that constitute 12 and changing the relative position of at least two of the optical elements. A reflective zoom optical system can also be configured. Even in that case, effects such as grading the arrangement accuracy (assembly accuracy) of the reflection mirrors can be obtained.
【0295】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。Of the above examples, Examples 1 to 8 and Examples 13 to 16 are all optical in which two refracting surfaces and a plurality of reflecting surfaces such as curved surfaces and flat surfaces are formed on the side surface of a thin plate-shaped block. It has an element, and zooming is performed by moving two of these optical elements relative to the image plane.
【0296】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。In all the examples, the curved reflecting surfaces formed on the optical element are all decentered curved reflecting surfaces, and all of them are decentered in one plane (YZ). Then, the two optical elements move in one direction parallel to the YZ plane to change the magnification.
【0297】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。According to the present invention, the optical system can be constructed with a thin optical element, and the zoom structure can be moved on one plane, so that a thin zoom lens can be easily constructed.
【0298】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。Furthermore, since the direction of the reference axis emitted from each optical element can be easily set to the same direction or the opposite direction to the direction of the incident reference axis, the degree of freedom in setting the overall shape of the optical system is increased. It is very large and therefore gives great freedom to the morphology of the camera.
【0299】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。In all cases, well-balanced aberration correction is obtained at each focal length.
【0300】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。Further, in the present invention, the above-mentioned Example 13 is used.
In the form of a camera, by arranging the incident reference axis of the fixed optical element (first optical element B1) at the time of zooming at an arbitrary angle with respect to the moving plane of the optical element that moves at the time of zooming like It is possible to increase the degree of freedom.
【0301】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。FIG. 58 shows a second example in which the incident reference axis of the optical element (first optical element B1) that does not move during zooming moves during zooming.
It is a perspective view of the optical system inclined at an arbitrary angle with respect to the moving plane of the third optical element. In the figure, B1 is a first optical element that does not move during zooming, and corresponds to the so-called front lens of a so-called photographing optical system. B2 and B3 are second and third optical elements that move during zooming, respectively. The second optical element B2 corresponds to a so-called variator, and the third optical element B3 corresponds to a compensator.
【0302】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。The second and third optical elements B2 and B3 are shown in FIG.
Move on the YZ plane of 8 to change the magnification. Further, all the reference axes in the second and third optical elements B2 and B3 are on the YZ plane.
【0303】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。Second and third optical elements B that move during zooming
For 2 and B3, the YZ plane and the plane including the reference axis cannot be tilted for the above reasons. However, when changing the magnification, the first fixed
In the optical element B1 of the above, a part of the reference axis (A 1,2 to A 1,6 ) in the optical element B1 must exist in the reference axis plane, but the other part of the reference axis (A 0 , A 1 , 1 ) is the reference axis plane (moving plane)
It doesn't have to be inside.
【0304】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。That is, in the present embodiment, the reflecting surface R 1,2 is provided, and the direction of the reference axis A 0 which is incident from the X-axis direction is controlled by the surface R 1,2 in the first optical element B 1 by the Z-axis. Biased in the direction.
【0305】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。By providing the reflecting surfaces R 1 , 2 in this way, the direction of the light beam incident on the photographing optical system can be freely set, and the degree of freedom in the form of the camera can be further increased.
【0306】[0306]
【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、特に複数の曲面や平面の反射面を一体的に
形成した光学素子を複数用い、該複数の光学素子のうち
の少なくとも2つの光学素子の相対的位置を適切に変化
させてズーミングを行うことにより、ミラー光学系全体
の小型化を図りつつ、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)を緩やかにした反射型の
ズーム光学系及びそれを用いた撮像装置を達成すること
ができる。According to the present invention, by setting each element as described above, in particular, a plurality of optical elements integrally formed with a plurality of curved or flat reflecting surfaces are used, and at least one of the plurality of optical elements is used. By appropriately changing the relative position of the two optical elements to perform zooming, the overall size of the mirror optical system can be reduced, and the accuracy of the reflective mirror arrangement (assembly accuracy), which is often present in mirror optical systems, can be moderated. The reflective zoom optical system and the image pickup apparatus using the same can be achieved.
【0307】また、絞りを光学系の最も物体側に配置
し、且つ該光学系の中で物体像を少なくとも1回結像さ
せる構成とすることにより、広画角の反射型のズーム光
学系でありながら、光学系の有効径の縮小化を図るこ
と、そして該光学素子を構成する複数の反射面に適切な
屈折力を与え、各光学素子を構成する反射面を偏心配置
することにより、光学系内の光路を所望の形状に屈曲
し、該光学系の所定方向の全長の短縮化を図った反射型
のズーム光学系及びそれを用いた撮像装置を達成するこ
とができる。In addition, the diaphragm is arranged on the most object side of the optical system, and the object image is formed at least once in the optical system, so that the wide-angle reflective zoom optical system is provided. However, by reducing the effective diameter of the optical system, and by providing an appropriate refracting power to a plurality of reflecting surfaces forming the optical element and arranging the reflecting surfaces forming each optical element eccentrically, It is possible to achieve a reflective zoom optical system in which the optical path in the system is bent into a desired shape and the overall length of the optical system in a predetermined direction is shortened, and an image pickup apparatus using the same.
【0308】この他本発明によれば、 (2−1) 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。 (2−2) 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。 (2−3) 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。In addition, according to the present invention, (2-1) In an optical system having a plurality of optical elements integrally formed with a plurality of reflecting surfaces having a curvature, the relative positions of the plurality of optical elements are changed. , By configuring the optical system to perform zooming and focusing, the reflecting surface that moves during zooming is unitized, so it is the most effective compared to zooming operations in conventional mirror optical systems. Since it is possible to guarantee the relative positional accuracy of each reflecting surface that requires accuracy, it is possible to prevent deterioration of optical performance due to zooming. (2-2) Since the optical element itself has the reflecting surface, the optical element itself functions as a lens barrel.
A mounting member that is significantly simpler than a conventional lens barrel is sufficient. (2-3) As compared with the refracting lens system, since each optical element is a lens unit in which a plurality of surfaces having a curvature are integrally formed, it is possible to reduce the number of parts of the entire imaging system. Therefore, it is possible to reduce the cost of the imaging system in terms of the number of parts.
【0309】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。 (2−4) 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。 (2−5) 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。 (2−6) 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。 (2−7) 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。 (2−8) 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。 (2−9) 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。 (2−10) 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。 (2−11) 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つの効果を有した反射型のズーム光学
系及びそれを用いた撮像装置を達成することができる。Furthermore, since the number of parts of the entire image pickup system can be reduced, it is possible to reduce the cumulative error due to the attachment of the parts and prevent the deterioration of the optical performance. (2-4) By eccentrically arranging each reflecting surface on the optical element at an appropriate position, it is possible to bend the optical path in the optical system into a desired shape and to shorten the optical system in the entire length direction. (2-5) By providing a fixed optical element during zooming, a part of the reference axis can be tilted at an arbitrary angle with respect to a plane including most of the reference axis, and the degree of freedom in the form of the camera can be increased. I can. (2-6) By adopting a configuration in which an object image is transmitted by repeating image formation a number of times, the effective light diameter of each surface is suppressed to a small size, and the entire photographing optical system is made compact. (2-7) By setting the image forming size of the intermediate image forming surface to be relatively smaller than the image pickup element surface size, it is possible to suppress the effective ray diameter of each surface when transmitting the object image. (2-8) By setting a plane in which the optical element moves parallel to a plane including most of the reference axes, including the reference axis in the two optical elements that change the relative position, the optical element can be changed in magnification. Even if it moves, the parallelism between the plane including the reference axis and the plane on which each optical element moves can be easily maintained. Therefore, the occurrence of decentering aberration caused by the inclination between the moving plane of the optical element that moves during zooming and the plane including the reference axis is eliminated. (2-9) Since the movement of each optical element during zooming is performed on one plane, parallel decentering in the direction perpendicular to the moving direction can be easily prevented. In principle, rotation in the plane perpendicular to the moving plane can be eliminated. (2-10) Since each optical element is arranged on one plane, each optical element can be incorporated from one direction,
Assembling becomes easy and the assembling cost can be reduced. (2-11) By arranging the diaphragm arranged in the optical system on the object side of the optical system, it is possible to achieve a zoom lens in which the lens diameter does not increase even if the angle of view of the optical system is widened. It is possible to achieve a reflective zoom optical system having at least one of the above effects and an image pickup apparatus using the same.
【図1】 本発明の実施例における座標系の説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of a coordinate system according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施例1の要部概略図FIG. 2 is a schematic view of a main part of the first embodiment of the present invention.
【図3】 実施例1の変倍動作を説明する為の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a scaling operation of the first embodiment.
【図4】 本発明の実施例2の要部概略図FIG. 4 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention.
【図5】 本発明の実施例3の要部概略図FIG. 5 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention.
【図6】 実施例3の変倍動作を説明する為の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a zooming operation of the third embodiment.
【図7】 本発明の実施例4の要部概略図FIG. 7 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention.
【図8】 実施例4の変倍動作を説明する為の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a zooming operation of the fourth embodiment.
【図9】 本発明の実施例5のYZ面内での光学断面図FIG. 9 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 5 of the present invention.
【図10】 実施例5の横収差図(広角端)FIG. 10 is a lateral aberration diagram for Example 5 (wide-angle end).
【図11】 実施例5の横収差図(中間位置)FIG. 11 is a lateral aberration diagram of Example 5 (intermediate position).
【図12】 実施例5の横収差図(望遠端)FIG. 12 is a lateral aberration diagram for Example 5 (telephoto end).
【図13】 本発明の実施例6のYZ面内での光学断面図FIG. 13 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 6 of the present invention.
【図14】 実施例6の横収差図(広角端)FIG. 14 is a lateral aberration diagram for Example 6 (wide-angle end).
【図15】 実施例6の横収差図(中間位置)FIG. 15 is a lateral aberration diagram of Example 6 (intermediate position).
【図16】 実施例6の横収差図(望遠端)FIG. 16 is a lateral aberration diagram for Example 6 (telephoto end).
【図17】 本発明の実施例7のYZ面内での光学断面図FIG. 17 is an optical sectional view in the YZ plane of Example 7 of the present invention.
【図18】 実施例7の横収差図(広角端)FIG. 18 is a lateral aberration diagram for Example 7 (wide-angle end).
【図19】 実施例7の横収差図(中間位置)FIG. 19 is a lateral aberration diagram for Example 7 (intermediate position).
【図20】 実施例7の横収差図(望遠端)FIG. 20 is a lateral aberration diagram of Example 7 (telephoto end).
【図21】 本発明の実施例8のYZ面内での光学断面図FIG. 21 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 8 of the present invention.
【図22】 実施例8の横収差図(広角端)FIG. 22 is a lateral aberration diagram of Example 8 (wide-angle end).
【図23】 実施例8の横収差図(中間位置)FIG. 23 is a lateral aberration diagram for Example 8 (intermediate position).
【図24】 実施例8の横収差図(望遠端)FIG. 24 is a lateral aberration diagram for Example 8 (telephoto end).
【図25】 本発明の実施例9のYZ面内での光学断面図FIG. 25 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 9 of the present invention.
【図26】 実施例9の横収差図(広角端)FIG. 26 is a lateral aberration diagram for Example 9 (wide-angle end).
【図27】 実施例9の横収差図(中間位置)FIG. 27 is a lateral aberration diagram for Example 9 (intermediate position).
【図28】 実施例9の横収差図(望遠端)28 is a lateral aberration diagram for Example 9 (telephoto end). FIG.
【図29】 本発明の実施例10のYZ面内での光学断面
図FIG. 29 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 10 of the present invention.
【図30】 実施例10の横収差図(広角端)FIG. 30 is a lateral aberration diagram for Example 10 (wide-angle end).
【図31】 実施例10の横収差図(中間位置)FIG. 31 is a lateral aberration diagram for Example 10 (intermediate position).
【図32】 実施例10の横収差図(望遠端)FIG. 32 is a lateral aberration diagram of Example 10 (telephoto end).
【図33】 本発明の実施例11のYZ面内での光学断面
図FIG. 33 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 11 of the present invention.
【図34】 実施例11の横収差図(広角端)34 is a lateral aberration diagram for Example 11 (wide-angle end). FIG.
【図35】 実施例11の横収差図(中間位置)FIG. 35 is a lateral aberration diagram for Example 11 (intermediate position).
【図36】 実施例11の横収差図(望遠端)FIG. 36 is a lateral aberration diagram for Example 11 (at the telephoto end).
【図37】 本発明の実施例12のYZ面内での光学断面
図FIG. 37 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 12 of the present invention.
【図38】 実施例12の横収差図(広角端)FIG. 38 is a lateral aberration diagram (wide-angle end) of Example 12;
【図39】 実施例12の横収差図(中間位置)FIG. 39 is a lateral aberration diagram of Example 12 (intermediate position).
【図40】 実施例12の横収差図(望遠端)40 is a lateral aberration diagram for Example 12 (telephoto end). FIG.
【図41】 本発明の実施例13のYZ面内での光学断面
図FIG. 41 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 13 of the present invention.
【図42】 実施例13の斜視図42 is a perspective view of Example 13. FIG.
【図43】 実施例13の横収差図(広角端)43 is a lateral aberration diagram for Example 13 (wide-angle end). FIG.
【図44】 実施例13の横収差図(中間位置)FIG. 44 is a lateral aberration diagram of Example 13 (intermediate position).
【図45】 実施例13の横収差図(望遠端)FIG. 45 is a lateral aberration diagram of Example 13 (telephoto end).
【図46】 本発明の実施例14のYZ面内での光学断面
図FIG. 46 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 14 of the present invention.
【図47】 実施例14の横収差図(広角端)FIG. 47 is a lateral aberration diagram for Example 14 (wide-angle end).
【図48】 実施例14の横収差図(中間位置)FIG. 48 is a lateral aberration diagram of Example 14 (intermediate position).
【図49】 実施例14の横収差図(望遠端)FIG. 49 is a lateral aberration diagram of Example 14 (telephoto end).
【図50】 本発明の実施例15のYZ面内での光学断面
図FIG. 50 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 15 of the present invention.
【図51】 実施例15の横収差図(広角端)51 is a lateral aberration diagram of Example 15 (wide-angle end). FIG.
【図52】 実施例15の横収差図(中間位置)FIG. 52 is a lateral aberration diagram of Example 15 (intermediate position).
【図53】 実施例15の横収差図(望遠端)FIG. 53 is a lateral aberration diagram of Example 15 (telephoto end).
【図54】 本発明の実施例16のYZ面内での光学断面
図FIG. 54 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of Example 16 of the present invention.
【図55】 実施例16の横収差図(広角端)FIG. 55 is a lateral aberration diagram for Example 16 (wide-angle end).
【図56】 実施例16の横収差図(中間位置)FIG. 56 is a lateral aberration diagram of Example 16 (intermediate position).
【図57】 実施例16の横収差図(望遠端)FIG. 57 is a lateral aberration diagram of Example 16 (telephoto end).
【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FIG. 58 shows the incident reference axis as YZ in the third group zoom lens.
Perspective view of an optical system tilted at an arbitrary angle to the plane
【図59】 カセグレン式反射望遠鏡の基本構成図FIG. 59 is a basic configuration diagram of a Cassegrain type reflecting telescope.
【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FIG. 60 is an explanatory diagram of a first method of preventing the vignetting by separating the principal ray from the optical axis in the mirror optical system.
【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FIG. 61 is an explanatory diagram of a second method for preventing the vignetting by separating the principal ray from the optical axis in the mirror optical system.
【図62】 従来の反射ミラーを用いたズーム光学系の
概略図FIG. 62 is a schematic diagram of a zoom optical system using a conventional reflection mirror.
【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FIG. 63 is a schematic view of an observation optical system having a prism reflecting surface with a curvature.
【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FIG. 64 is a schematic view of an observation optical system having a curvature on another prism reflecting surface.
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 Ni 中間結像Ri, R m, n Surface Bi i-th optical element Di Surface spacing along the reference axis Ndi Refractive index νdi Abbe number A i, j Reference axis B L = R1 Aperture P Final image plane Ni Intermediate image formation
───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Kenichi Kimura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Norihiro Namba 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. Incorporated (72) Inventor Hiroshi Saruwatari 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Kenji Akiyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (15)
射面を形成し、光束が1つの屈折面から該透明体の内部
へ入射し、該複数の反射面で反射を繰り返して別の屈折
面から射出するように構成された光学素子又は/及び表
面反射鏡より成る複数の反射面を一体的に形成し、入射
光束が該複数の反射面で反射を繰り返して射出するよう
に構成された光学素子を複数有し、 該複数の光学素子を介して物体の像を結像すると共に、
該複数の光学素子のうち、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こ
とを特徴とする反射型のズーム光学系。1. A two-refractive surface and a plurality of reflecting surfaces are formed on the surface of a transparent body, and a light beam enters the inside of the transparent body from one refracting surface, and is repeatedly reflected by the plurality of reflecting surfaces to separate. A plurality of reflecting surfaces composed of an optical element or / and a surface reflecting mirror configured to be emitted from the refracting surface of the above, and an incident light beam is repeatedly reflected and emitted by the plurality of reflecting surfaces. A plurality of optical elements that are formed, and form an image of an object through the plurality of optical elements,
A reflective zoom optical system, wherein zooming is performed by changing the relative positions of at least two optical elements of the plurality of optical elements.
2つの光学素子は、夫々入射する基準軸と射出する基準
軸が平行であることを特徴とする請求項1の反射型のズ
ーム光学系。2. The reflective zoom optical system according to claim 1, wherein at least two optical elements for changing the relative position have a reference axis for incidence and a reference axis for emission respectively parallel to each other.
2つの光学素子は、 1つの移動平面上で互いに平行に移動することを特徴と
する請求項2の反射型のズーム光学系。3. The reflective zoom optical system according to claim 2, wherein the at least two optical elements that change the relative position move in parallel with each other on one moving plane.
2つの光学素子は、夫々入射する基準軸と射出する基準
軸の方向が同方向を向いていることを特徴とする請求項
2又は3の反射型のズーム光学系。4. The reflection according to claim 2, wherein at least two optical elements for changing the relative position are such that the reference axis of incidence and the reference axis of emission are in the same direction. Type zoom optics.
2つの光学素子の1つは入射する基準軸と射出する基準
軸の方向が同方向を向いており、もう1つの光学素子は
入射する基準軸と射出する基準軸の方向が反対方向を向
いていることを特徴とする請求項2又は3の反射型のズ
ーム光学系。5. One of at least two optical elements for changing the relative position has an incident reference axis and an outgoing reference axis oriented in the same direction, and the other optical element has an incident reference axis. The reflection type zoom optical system according to claim 2 or 3, wherein the directions of the reference axes which are emitted are in the opposite directions.
2つの光学素子は、夫々入射する基準軸と射出する基準
軸の方向が反対方向を向いていることを特徴とする請求
項2又は3の反射型のズーム光学系。6. The reflection according to claim 2, wherein at least two optical elements for changing the relative position are such that the reference axis of incidence and the reference axis of emission are opposite to each other. Type zoom optics.
2つの光学素子のうちの1つを移動してフォーカシング
することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記
載の反射型のズーム光学系。7. The reflection type zoom according to claim 1, wherein one of at least two optical elements that change the relative position is moved to perform focusing. Optical system.
2つの光学素子以外の光学素子を移動してフォーカシン
グすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に
記載の反射型のズーム光学系。8. The reflective zoom optical system according to claim 1, wherein an optical element other than at least two optical elements that change the relative position is moved to perform focusing. system.
の中で少なくとも1回、物体像を中間結像することを特
徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の反射型の
ズーム光学系。9. The reflection type zoom optical system according to claim 1, wherein an intermediate object image is formed at least once in the optical path of the reflection type zoom optical system. Zoom optics.
はすべて対称面を1つだけ有する形状であることを特徴
とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の反射型のズ
ーム光学系。10. The reflection type according to claim 1, wherein among the plurality of reflecting surfaces, all of the curved reflecting surfaces have a shape having only one symmetrical surface. Zoom optics.
も2つの光学素子の基準軸がすべて1つの平面上にある
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載
の反射型のズーム光学系。11. The reflective zoom according to claim 1, wherein the reference axes of at least two optical elements that change the relative position are all on one plane. Optical system.
も2つの光学素子以外の光学素子の基準軸の少なくとも
一部が前記平面上にあることを特徴とする請求項11の
反射型のズーム光学系。12. The reflective zoom optical system according to claim 11, wherein at least a part of a reference axis of an optical element other than at least two optical elements that change the relative position is on the plane.
も1つの光学素子は、基準軸と反射面の交点における該
反射面の法線が、前記相対的位置を変化させる少なくと
も2つの光学素子が移動する移動平面に対して傾いてい
る反射面を有していることを特徴とする請求項1〜12
のいずれか1項に記載の反射型のズーム光学系。13. At least one optical element of the plurality of optical elements is such that at least two optical elements that change a relative position of a normal line of the reflecting surface at an intersection of a reference axis and the reflecting surface move. The reflecting surface is inclined with respect to the moving plane.
The reflective zoom optical system according to any one of 1.
も2つの光学素子は、互いに傾いている2つの移動平面
上で夫々移動することを特徴とする請求項1又は2の反
射型のズーム光学系。14. The reflective zoom optical system according to claim 1, wherein the at least two optical elements that change the relative position move on two moving planes that are inclined with respect to each other.
の反射型のズーム光学系を有し、撮像媒体の撮像面上に
前記物体の像を結像することを特徴とする撮像装置。15. An image pickup apparatus comprising the reflective zoom optical system according to claim 1, wherein the image of the object is formed on an image pickup surface of an image pickup medium. .
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