JPH10161019A - 結像光学系 - Google Patents

結像光学系

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JPH10161019A
JPH10161019A JP8316115A JP31611596A JPH10161019A JP H10161019 A JPH10161019 A JP H10161019A JP 8316115 A JP8316115 A JP 8316115A JP 31611596 A JP31611596 A JP 31611596A JP H10161019 A JPH10161019 A JP H10161019A
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optical system
plane
free
axis
eccentric
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JP8316115A
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Kokichi Kenno
研野孝吉
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
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    • G02B17/0856—Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors
    • G02B17/086—Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors wherein the system is made of a single block of optical material, e.g. solid catadioptric systems
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B17/0804—Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0816—Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏心光学系を含む少なくとも４つのレンズ群
からなる変倍光学系。 【解決手段】 偏心光学系を構成する曲面としてその面
内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状
の面を少なくとも１面有し、偏心により発生する回転非
対称な収差を回転非対称面形状で補正する偏心光学系を
有する群Ｇ４と、他に少なくとも３つのレンズ群Ｇ１〜
Ｇ３を持つ変倍光学系において、４つの群Ｇ１〜Ｇ４の
間隔の中少なくとも１つの群間隔を変化させることによ
り変倍をする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結像光学系に関
し、特に、偏心して配置された反射面により構成された
パワーを有する偏心光学系を用いた結像光学系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、小型の反射偏心光学系の周知なも
のとして、特開昭５９−８４２０１号のものがある。こ
れは、シリンドリカル反射面による１次元受光レンズの
発明であり、２次元の撮像はできない。また、特開昭６
２−１４４１２７号のもは、上記発明の球面収差を低減
するために、同一シリンドリカル面を２回反射に使うも
のである。また、特開昭６２−２０５５４７号において
は、反射面の形状として非球面反射面を使うことを示し
ているが、反射面の形状には言及していない。
【０００３】また、米国特許第３，８１０，２２１号、
同第３，８３６，９３１号の２件は、何れもレフレック
スカメラのファインダー光学系に回転対称非球面鏡と対
称面を１面しか持たない面を持ったレンズ系を用いた例
が示されている。ただし、対称面を１面しか持たない面
は、観察虚像の傾きを補正する目的で利用されている。
【０００４】また、特開平１−２５７８３４号（米国特
許第５，２７４，４０６号）は、背面投影型テレビにお
いて像歪みを補正するために対称面を１面しか持たない
面を反射鏡に使用した例が示されているが、スクリーン
への投影には投影レンズ系が使われ、像歪みの補正に対
称面を１面しか持たない面が使われている。
【０００５】また、特開平７−３３３５５１号には、観
察光学系としてアナモルフィック面とトーリック面を使
用した裏面鏡タイプの偏心光学系の例が示されている。
しかし、像歪みを含め収差の補正が不十分である。
【０００６】以上の何れの先行技術も対称面を１面しか
持たない面を使い、折り返し光路に裏面鏡として使用し
たものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の回転対称な光学
系では、屈折力を有する透過回転対称レンズに屈折力を
負担させていたために、収差補正のために多くの構成要
素を必要としていた。しかし、これら従来技術の偏心光
学系では、結像された像の収差が良好に補正され、なお
かつ、特に回転非対称なディストーションが良好に補正
されていないと、結像された図形等が歪んで写ってしま
い、正しい形状を記録することができなかった。
【０００８】また、光学系を構成する屈折レンズが光軸
を軸とした回転対称面で構成された回転対称光学系で
は、光路が直線になるために、光学系全体が光軸方向に
長くなってしまい、装置が大型になってしまう問題があ
った。
【０００９】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、広い画角におい
ても明瞭で、歪みの少ない像を与える小型の偏心光学系
を用いた結像光学系を提供することである。本発明のも
う１つの目的は、このような偏心光学系を含む少なくと
も４つのレンズ群からなる変倍光学系を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の結像光学系は、偏心光学系を構成する曲面としてそ
の面内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面
形状の面を少なくとも１面有し、偏心により発生する回
転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正する偏心
光学系と、少なくとも３つの正又は負のレンズ群とから
なることを特徴するものである。
【００１１】本発明のもう１つの結像光学系は、偏心光
学系を構成する曲面としてその面内及び面外共に回転対
称軸を有しない回転非対称面形状の面を少なくとも１面
有し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転
非対称面形状で補正する偏心光学系を有する群と、他に
少なくとも３つのレンズ群を持つ結像光学系において、
前記４つの群の間隔の中少なくとも１つの群間隔を変化
させることにより変倍をすることを特徴とするものであ
る。
【００１２】これらにおいて、回転非対称面は対称面を
１つのみ有する面対称自由曲面からなり、前記偏心光学
系は全反射作用又は反射作用を有する反射面を備えてい
るものとすることができる。
【００１３】まず、以下の説明において用いる座標系に
ついて説明する。物点中心を通り、絞り中心を通過し、
像面中心に到達する光線を軸上主光線とし、光学系の第
１面に交差するまでの直線によって定義される光軸をＺ
軸とし、そのＺ軸と直交しかつ光学系を構成する各面の
偏心面内の軸をＹ軸と定義し、前記光軸と直交しかつ前
記Ｙ軸と直交する軸をＸ軸とする。また、光線の追跡方
向は、物体から像面に向かう順光線追跡で説明する。
【００１４】一般に、球面レンズでのみ構成された球面
レンズ系では、球面により発生する球面収差と、コマ収
差、像面湾曲等の収差をいくつかの面でお互いに補正し
あい、全体として収差を少なくする構成になっている。
一方、少ない面数で収差を良好に補正するためには、非
球面等が用いられる。これは、球面で発生する各種収差
自体を少なくするためである。
【００１５】しかし、偏心した光学系においては、偏心
により発生する回転非対称な収差を回転対称光学系で補
正することは不可能である。
【００１６】以下に、本発明の構成と作用について説明
する。基本的な本発明の構成は、偏心光学系を構成する
曲面としてその面内及び面外共に回転対称軸を有しない
回転非対称面形状の面を少なくとも１面有し、偏心によ
り発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で
補正する偏心光学系と、少なくとも３つの正又は負のレ
ンズ群とからなることを特徴するものである。
【００１７】回転対称な光学系が偏心した場合、回転非
対称な収差が発生し、これを回転対称な光学系でのみ補
正することは不可能である。この偏心により発生する回
転非対称な収差は、像歪、像面湾曲、さらに軸上でも発
生する非点収差、コマ収差、がある。図１４は偏心して
配置された凹面鏡Ｍにより発生する像面湾曲を、図１５
は偏心して配置された凹面鏡Ｍにより発生する軸上非点
収差を、図１６は偏心して配置された凹面鏡Ｍにより発
生する軸上コマ収差を示す図である。本発明は、このよ
うな偏心による発生する回転非対称な収差の補正のため
に、回転非対称な面を光学系中に配置して、前記回転非
対称な収差を補正している。
【００１８】偏心して配置された凹面鏡Ｍにより発生す
る回転非対称な収差に、図１４に示したような回転非対
称な像面湾曲がある。例えば、無限遠の物点から偏心し
た凹面鏡Ｍに入射した光線は、凹面鏡Ｍに当たって反射
結像されるが、光線が凹面鏡Ｍに当たって以降、像面ま
での後側焦点距離は、光線が当たった部分の曲率の半分
になる。すると、図１４に示すように、軸上主光線に対
して傾いた像面を形成する。このように回転非対称な像
面湾曲を補正することは、回転対称な光学系では不可能
であった。この傾いた像面湾曲を補正するには、凹面鏡
Ｍを回転非対称な面で構成し、この例ではＹ軸正の方向
（図の上方向）に対して曲率を強く（屈折力を強く）
し、Ｙ軸負の方向に対して曲率を弱く（屈折力を弱く）
することにより補正することができる。また上記構成と
同様な効果を持つ回転非対称な面を凹面鏡Ｍとは別に光
学系中に配置することにより、少ない構成枚数でフラッ
トの像面を得ることが可能となる。
【００１９】次に、回転非対称な非点収差について説明
する。前記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡Ｍ
では軸上光線に対しても、図１５に示すような非点収差
が発生する。この非点収差を補正するためには、前記説
明と同様に、回転非対称面のＸ軸方向の曲率とＹ軸方向
の曲率を適切に変えることによって可能となる。
【００２０】さらに、回転非対称なコマ収差について説
明する。前記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡
Ｍでは、軸上光線に対しても図１６に示すようなコマ収
差が発生する。このコマ収差を補正するためには、回転
非対称面のＸ軸の原点から離れるに従って面の傾きを変
えると共に、Ｙ軸の正負によって面の傾きを適切に変え
ることによって可能となる。
【００２１】さらに、上記の基本的な本発明の構成にお
いては、偏心光学系を折り曲げ光路で構成すると、反射
面にパワーを持たせることが可能となり、透過型レンズ
を省略することが可能となる。さらに、光路を折り曲げ
たことにより、光学系を小型に構成することが可能とな
る。
【００２２】さらに、この偏心光学系に正又は負の光学
系を少なくとも３群付加することにより、主点位置を物
体側又は像側に突出させることが可能となる。つまり、
少なくとも３つの光学系を付加することにより、より小
型の結像光学系を構成することが可能となる。
【００２３】本発明は、偏心光学系を構成する曲面とし
てその面内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対
称面形状の面を少なくとも１面有し、偏心により発生す
る回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正する
偏心光学系を有する群と、他に少なくとも３つのレンズ
群を持つ結像光学系において、前記４つの群の間隔の中
少なくとも１つの群間隔を変化させることにより変倍を
することを特徴とする結像光学系を含むものである。
【００２４】本発明において、偏心光学系を有する群
と、他の少なくとも３つの光学系の合計少なくとも４つ
のレンズ群の間隔の中、少なくとも１つの群間隔を変化
させ変倍することにより、小型の変倍光学系を構成する
ことが可能となる。
【００２５】さらに好ましくは、この少なくとも１つの
群間隔を変化させる群間隔変更手段は、レンズ群を軸上
主光線の方向に移動させることにより群間隔を変化する
群間隔変更手段により構成することが好ましい。また、
少なくとも４つの群の一部又は全部を繰り出して、ピン
ト調節を行うことが可能なことは言うまでもない。
【００２６】上記の回転非対称面としては、対称面を１
つのみ有する面対称自由曲面を使用することが望まし
い。ここで、本発明で使用する自由曲面とは以下の式で
定義されるものである。
【００２７】 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 +C17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 ・・・・・ ・・・（ａ） ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
【００２８】上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、
Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、本発明ではｘ
の奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平
行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例え
ば、上記定義式（ａ）においては、Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ9 ，
Ｃ11，Ｃ13，Ｃ15，Ｃ18，Ｃ20，Ｃ22，Ｃ24，Ｃ26，Ｃ
28，Ｃ31，Ｃ33，Ｃ35，Ｃ37，・・・の各項の係数を０
にすることによって可能である。
【００２９】また、ｙの奇数次項を全て０にすることに
よって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自
由曲面となる。例えば、上記定義式（ａ）においては、
Ｃ3，Ｃ6 ，Ｃ8 ，Ｃ10，Ｃ13，Ｃ15，Ｃ17，Ｃ19，Ｃ
21，Ｃ24，Ｃ26，Ｃ28，Ｃ30，Ｃ32，Ｃ34，Ｃ36，・・
・の各項の係数を０にすることによって可能であり、ま
た、以上のような対称面を持つことにより製作性を向上
することが可能となる。
【００３０】上記Ｙ−Ｚ面と平行な対称面、Ｘ−Ｚ面と
平行な対称面の何れか一方を対称面とすることにより、
偏心により発生する回転非対称な収差を効果的に補正す
ることが可能となる。
【００３１】上記定義式は、１つの例として示したもの
であり、本発明の特徴は対称面を１面のみ有する回転非
対称面で偏心により発生する回転非対称な収差を補正す
ることが特徴であり、他のいかなる定義式に対しても同
じ効果が得られることは言うまでもない。
【００３２】また、回転非対称面の対称面は、偏心光学
系の各面の偏心方向である偏心面と略同一面内に配置さ
れていることが望ましい。
【００３３】回転非対称面は偏心して構成された光学系
に配置され、偏心して配置された各面の偏心面と略同一
の面を対称面となるような自由曲面とすることで、対称
面を挟んで左右両側を対称にすることができ、収差補正
と製作性を大幅に向上できる。
【００３４】また、偏心光学系は全反射作用又は反射作
用を有する反射面を備えていることが望ましい。反射面
は、臨界角を越えて光線が入射するように、光線に対し
て傾けて配置された全反射面で構成することにより高い
反射率にすることが可能となる。また、反射面を構成す
る面にアルミニウム又は銀等の金属薄膜を表面に形成し
た反射面、又は、誘電体多層膜の形成された反射面で構
成することが好ましい。金属薄膜で反射作用を有する場
合は、手軽に高反射率を得ることが可能となる。また、
誘電体反射膜の場合は、波長選択性や半透過面、吸収の
少ない反射膜を形成する場合に有利となる。
【００３５】また、対称面を１面しか持たない回転非対
称面を反射面に用いることが望ましい。自由曲面を反射
面として構成することにより、収差補正上良い結果を得
られる。反射面に回転非対称面を用いると、透過面に用
いる場合と比べて、色収差は全く発生しない。また、面
の傾きが少なくても光線を屈曲させることができるため
に、他の収差発生も少ない。つまり、同じ屈折力を得る
場合に、反射面の方が屈折面に比べて収差の発生が少な
くてすむ。
【００３６】この場合、対称面を１面しか持たない回転
非対称面を裏面鏡として用いることが望ましい。上記の
反射面を裏面鏡で構成することにより、像面湾曲の発生
を少なくすることができる。これは、同じ焦点距離の凹
面鏡を構成する場合に、裏面鏡の方が屈折率の分曲率半
径が大きくてすみ、特に像面湾曲収差の発生が少なくて
すむからである。
【００３７】また、上記偏心光学系において、物点中心
を射出して瞳中心を通り像中心に到達する光線を軸上主
光線とするとき、その軸上主光線に対して回転非対称面
が傾いて配置されていることが望ましい。軸上主光線に
対して回転非対称面を傾けて配置することにより、偏心
収差の補正を効果的に行うことが可能となる。特に反射
面がパワーを持っているときは、他の面で発生する偏心
によるコマ収差と偏心による非点収差の発生を補正する
ことが可能となる。
【００３８】さらに好ましくは、軸上主光線が回転非対
称面と交わる点におけるその回転非対称面の法線と軸上
主光線のなす角をαとするとき、 １°＜｜α｜ ・・・（１−１） なる条件を満足することが重要となる。上記条件式の下
限の１°を越えると、他の面で発生する偏心によるコマ
収差と偏心による非点収差の発生をこの面で補正するこ
とが不可能になり、軸上の像に対しても解像力が低下し
てしまう。
【００３９】さらに好ましくは、 １０°＜｜α｜＜８０° ・・・（１−２） なる条件を満足することが収差補正上好ましい。この条
件の下限１０°は他の面で発生する収差を補正するため
に必要であり、上限８０°を越えると、今度はこの面で
発生する偏心によるコマ収差と偏心による非点収差の発
生が大きくなりすぎ、補正過剰になってしまい、偏心に
よる収差のバランスを取ることが困難になるからであ
る。
【００４０】さらに好ましくは、上記αは、 １０°＜｜α｜＜６０° ・・・（１−３） なる条件を満足することにより、更に収差性能が向上す
る。
【００４１】また、物点中心を射出して瞳中心を通り像
中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内を
Ｙ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸
と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、少なくと
も１つの回転非対称面のＸ方向の最大画角主光線が当た
る位置での面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸
上主光線が前記面に当たる位置での前記面の法線のＹ−
Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹとするとき、 ０．００００１＜｜ＤＹ｜＜０．１ ・・・（２−１） なる条件を満足することが望ましい。
【００４２】この条件式は、例えば水平線を写したとき
に弓なりに湾曲してしまう弓なりな回転非対称な像歪み
に関するものである。図１８（ａ）の斜視図、同図
（ｂ）のＹ−Ｚ面への投影図に示すように、Ｘ方向の最
大画角の主光線が回転非対称面Ａと交差する点における
その回転非対称面の法線ｎ’のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの
値と、軸上主光線がその回転非対称面Ａと交差する点に
おける回転非対称面の法線ｎのＹ−Ｚ面内でのｔａｎの
値との差をＤＹとするとき、（２−１）の条件を満足す
ることが重要である。上記条件式の下限の０．００００
１を越えると、弓なりな像歪みを補正することができな
くなる。また、上限の０．１を越えると、弓なりな像歪
みが補正過剰となり、どちらの場合も像が弓なりに歪ん
でしまう。
【００４３】さらに好ましくは、 ０．００００１＜｜ＤＹ｜＜０．０５ ・・・（２−２） なる条件を満足することが好ましい。
【００４４】また、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直
交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成
する軸をＺ軸とするとき、少なくとも１つの回転非対称
面の偏心面内（Ｙ−Ｚ面内）のＹ正方向の最大画角の主
光線と、Ｙ負方向の最大画角の主光線とが前記面と当た
る部分のＸ方向の曲率の比をＣｘｎとするとき、 ０＜｜Ｃｘｎ｜＜１ ・・・（３−１） 又は、 １＜｜Ｃｘｎ｜＜１０ ・・・（３−２） なる条件を満足することが望ましい。
【００４５】上記条件式は、台形に発生する像歪みに関
するものである。上記条件式（３−１）の下限０になる
と、Ｙ正方向光線を反射している場合には、Ｙ負の方向
に上辺が短くなる台形歪みが大きくなりすぎ、他の面で
補正することが不可能になる。また、上限１０を越える
と、逆にＹ正の方向に上辺が短くなる台形歪みが大きく
発生し、他の面で補正することが難しくなる。また、１
になる場合は、この面で発生する台形歪みを少なくする
ことができないので、台形歪みが出っ放しになる。つま
り、１以外の条件に入る値で、他の面とのバランスをと
ってお互いに補正し合うことが重要である。
【００４６】さらに好ましくは、 ０．８＜｜Ｃｘｎ｜＜１ ・・・（３−３） 又は、 １＜｜Ｃｘｎ｜＜３ ・・・（３−４） なる条件式を満足することが好ましい。
【００４７】また、本発明の４つの群の間隔の中少なく
とも１つの群間隔を変化させることにより変倍をする結
像光学系（以下、ズームレンズと言う。）において、第
１群の焦点距離をＦｇ１、第２群の焦点距離をＦｇ２と
するとき、 ０．０１＜｜Ｆｇ１／Ｆｇ２｜＜１００ ・・・（４−１） なる条件を満足することが望ましい。
【００４８】この条件（４−１）は変倍光学系を構成す
る場合の条件で、この条件を満足する事が重要になる。
上記条件式の下限０．０１を越えると、第２群の焦点距
離が長くなりすぎ、また、上限１００を越えると、逆に
第１群の焦点距離が長くなりすぎ、どちらの場合も変倍
比を大きく取ることが難しくなったり、光学系全長が長
くなってしまう。
【００４９】さらに好ましくは、 ０．０１＜｜Ｆｇ１／Ｆｇ２｜＜２０ ・・・（４−２） なる条件を満足することが収差補正と光学系全長を短く
する上で好ましい。
【００５０】また、本発明の４つの群の間隔の中少なく
とも１つの群間隔を変化させることにより変倍をするズ
ームレンズにおいて、第１群の焦点距離をＦｇ１、第３
群の焦点距離をＦｇ３とするとき、 ０．０１＜｜Ｆｇ１／Ｆｇ３｜＜１００ ・・・（５−１） なる条件を満足することが重要となる。上記条件式（５
−１）の下限０．０１を越えると、第３群の焦点距離が
長くなりすぎ、また、上限１００を越えると、逆に第１
群の焦点距離が長くなりすぎ、どちらの場合も変倍比を
大きく取ることが難しくなったり、光学系全長が長くな
ってしまう。
【００５１】さらに好ましくは、 ０．０１＜｜Ｆｇ１／Ｆｇ３｜＜２０ ・・・（５−２） なる条件を満足することが収差補正と光学系全長を短く
する上で好ましい。
【００５２】また、本発明の４つの群の間隔の中少なく
とも１つの群間隔を変化させることにより変倍をするズ
ームレンズにおいて、第１群の焦点距離をＦｇ１、光学
系全体の面の偏心面に垂直なＸ方向の光線に対する焦点
距離をＦｘとするとき、 ０．０１＜｜Ｆｇ１／Ｆｘ｜＜１００ ・・・（６−１） なる条件を満足することが重要である。上記条件式の下
限０．０１を越えると、第１群の焦点距離が短くなりす
ぎ、第１群で発生する球面収差とコマ収差が大きくなり
すぎ、他の群で補正することが難しくなる。また、上限
１００を越えると、逆に第１群の焦点距離が長くなりす
ぎ、変倍比を大きく取ることが難しくなったり、光学系
全長が長くなってしまう。
【００５３】さらに好ましくは、 ０．１＜｜Ｆｇ１／Ｆｘ｜＜２０ ・・・（６−２） なる条件を満足することが好ましい。
【００５４】また、本発明の４つの群の間隔の中少なく
とも１つの群間隔を変化させることにより変倍をするズ
ームレンズにおいて、第２群の焦点距離をＦｇ２、光学
系全体の面の偏心面に垂直なＸ方向の光線に対する焦点
距離をＦｘとするとき、 ０．００１＜｜Ｆｇ２／Ｆｘ｜＜１０００ ・・・（７−１） なる条件を満足することが重要である。上記条件式の下
限０．００１を越えると、第２群の焦点距離が短くなり
すぎ、第２群で発生する球面収差とコマ収差が大きくな
りすぎ、他の群で補正することが難しくなる。また、上
限１０００を越えると、逆に第２群の焦点距離が長くな
りすぎ、変倍比を大きく取ることが難しくなったり、光
学系全長が長くなってしまう。
【００５５】さらに好ましくは、 ０．０１＜｜Ｆｇ２／Ｆｘ｜＜１００ ・・・（７−２） なる条件を満足することが好ましい。
【００５６】また、本発明の４つの群の間隔の中少なく
とも１つの群間隔を変化させることにより変倍をするズ
ームレンズにおいて、第３群の焦点距離をＦｇ３、光学
系全体の面の偏心面に垂直なＸ方向の光線に対する焦点
距離をＦｘとするとき、 ０．０１＜｜Ｆｇ3 ／Ｆｘ｜＜１０００ ・・・（８−１） なる条件を満足することが重要である。上記条件式の下
限０．０１を越えると、第３群の焦点距離が短くなりす
ぎ、第３群で発生する球面収差とコマ収差が大きくなり
すぎ、他の群で補正することが難しくなる。また、上限
１０００を越えると、逆に第３群の焦点距離が長くなり
すぎ、変倍比を大きく取ることが難しくなったり、光学
系全長が長くなってしまう。
【００５７】さらに好ましくは、 ０．１＜｜Ｆｇ3 ／Ｆｘ｜＜１００ ・・・（８−２） なる条件を満足することが好ましい。
【００５８】また、物点中心を射出して瞳中心を通り像
中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内を
Ｙ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸
と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、光学系全
系の入射面側からその主光線とＸ方向に微少量ｄ離れた
平行光束を入射させ、光学系から射出する側でその２つ
の光線のＸ−Ｚ面に投影したときのなす角のｓｉｎをＮ
Ａ’Ｘ、ＮＡ’Ｘを平行光束の幅ｄで割った値をＰｘと
し、回転非対称な面の軸上主光線が当たる部分のＸ方向
のパワーをＰｘｎとするとき、 ０．０００１＜｜Ｐｘｎ／Ｐｘ｜＜１０００ ・・・（９−１） なる条件を満足することが望ましい。
【００５９】本光学系の回転非対称な面のパワーについ
て説明する。図１７に示すように、光学系Ｓの偏心方向
をＹ軸方向に取った場合に、第１群〜第３群からなるレ
ンズ系を含む光学系Ｓの軸上主光線と平行なＹ−Ｚ面内
の高さｄの光線を物体側から入射し、光学系Ｓから射出
したその平行光と軸上主光線のＹ−Ｚ面に投影したとき
のなす角のｓｉｎをＮＡ’Ｙとし、ＮＡ’Ｙ／ｄをＹ方
向の光学系全体のパワーＰｙとし、同様に定義してＸ方
向の光学系全体のパワーＰｘとし、また、本発明による
特定の回転非対称面Ａの軸上主光線が当たる部分のＸ方
向のパワーＰｘｎとするとき、上記（９−１）なる条件
式を満足することが、収差補正上好ましい。この条件式
の上限１０００を越えると、回転非対称面のパワーが光
学系全体のパワーに比べて強くなりすぎ、強い屈折力を
回転非対称面が持ちすぎてしまい、この回転非対称な面
で発生する収差を他の面で補正できなくなる。また、下
限０．０００１を越えると、光学系全体が大きくなって
しまう。
【００６０】さらに好ましくは、Ｐｘｎ／Ｐｘが、 ０．００１＜｜Ｐｘｎ／Ｐｘ｜＜１００ ・・・（９−２） なる条件を満足することが回転非対称な収差を良好に補
正でき、収差補正上好ましい。
【００６１】さらに好ましくは、Ｐｘｎ／Ｐｘが、 ０．００１＜｜Ｐｘｎ／Ｐｘ｜＜１０ ・・・（９−３） なる条件を満足することが回転非対称な収差を良好に補
正でき、収差補正上好ましい。
【００６２】また、物点中心を射出して瞳中心を通り像
中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内を
Ｙ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸
と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、光学系全
系の入射面側からその主光線とＹ方向に微少量ｄ離れた
平行光束を入射させ、光学系から射出する側でその２つ
の光線のＹ−Ｚ面に投影したときのなす角のｓｉｎをＮ
Ａ’Ｙ、ＮＡ’Ｙを平行光束の幅ｄで割った値をＰｙと
し、回転非対称な面の軸上主光線が当たる部分のＹ方向
のパワーをＰｙｎとするとき、 ０．０００１＜｜Ｐｙｎ／Ｐｙ｜＜１０００ ・・・（１０−１） なる条件を満足することが望ましい。
【００６３】光学系全系のＹ方向のパワーを同様に定義
してＰｙとするとき、上記（１０−１）なる条件式を満
足することが、収差補正上好ましい。この条件式の上限
１０００を越えると、回転非対称面のパワーが光学系全
体のパワーに比べて強くなりすぎ、強い屈折力を回転非
対称面が持ちすぎてしまい、この回転非対称な面で発生
する収差を他の面で補正できなくなる。また、下限０．
０００１を越えると、光学系全体が大きくなってしま
う。
【００６４】さらに好ましくは、Ｐｙｎ／Ｐｙが、 ０．００１＜｜Ｐｙｎ／Ｐｙ｜＜１００ ・・・（１０−２） なる条件を満足することが回転非対称な収差を良好に補
正でき、収差補正上好ましい。
【００６５】さらに好ましくは、Ｐｙｎ／Ｐｙが、 ０．００１＜｜Ｐｙｎ／Ｐｙ｜＜１０ ・・・（１０−３） なる条件を満足することが回転非対称な収差を良好に補
正でき、収差補正上好ましい。
【００６６】次に、上記光学系全体のＸ方向のパワーＰ
ｘとＹ方向のパワーＰｙの比をＰｘ／Ｐｙとするとき、 ０．１＜Ｐｘ／Ｐｙ＜１０ ・・・（１１−１） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。上記
条件式（１１−１）の下限０．１と、上限１０を越える
と、光学系全体の焦点距離がＸ方向とＹ方向で異なりす
ぎ、良好な像歪みを得ることが難しくなり、像が歪んで
しまう。
【００６７】さらに好ましくは、Ｐｘ／Ｐｙが、 ０．５＜Ｐｘ／Ｐｙ＜２ ・・・（１１−２） なる条件を満足することが回転非対称な収差を良好に補
正でき、収差補正上好ましい。
【００６８】さらに好ましくは、Ｐｘ／Ｐｙが、 ０．８＜Ｐｘ／Ｐｙ＜１．２ ・・・（１１−３） なる条件を満足することが回転非対称な収差を良好に補
正でき、収差補正上好ましい。
【００６９】また、偏心光学系の面は、第１の反射面の
みから構成され、光線は第１の反射面で反射し、第１の
反射面に入射するときと異なる方向に反射するものとす
ることができる。この第１面が軸上主光線に対して傾い
て配置されていると、この面で反射するときに、偏心に
よる偏心収差が発生する。この偏心収差を補正するに
は、その反射面を回転非対称面で構成することにより、
初めて回転非対称な収差を良好に補正することが可能と
なる。回転非対称面で反射面を構成しないと、その回転
非対称な収差の発生が大きく、解像力が落ちてしまう。
さらに、前記各条件式（１−１）〜（１１−３）を満足
することにより、収差補正がより効果的になる。
【００７０】また、偏心光学系の面は、第１の反射面
と、第１の透過面とから構成され、光線は第１の透過面
から光学系に入射し、第１の反射面で反射し、再び第１
の透過面を透過し、第１の透過面に入射するときと異な
る方向に射出するものとすることができる。このよう
に、透過面を１面増やすことにより、光学系のペッツバ
ール和を小さくすることができる。正のパワーの透過面
と反射面では、両方で打ち消し合うようなペッツバール
和になり、パワーを分散させてかつペッツバール和を小
さくし、像面湾曲を補正することが可能となる。さらに
好ましくは、第１の透過面と第１の反射面は、軸上主光
線が通過又は反射する領域で同じ符号のパワーを持つこ
とが、上述のように像面湾曲収差に対して良い結果を与
える。
【００７１】また、偏心光学系の面は、第１の反射面
と、第１の透過面と、第２の透過面とから構成され、光
線は第１の透過面から光学系に入射し、第１の反射面で
反射し、第２の透過面を透過し、第１の透過面に入射す
るときと異なる方向に射出するものとすることができ
る。前記の第１の透過面を光学系に入射する面と射出す
る面の２面に分割することにより、像面湾曲収差に更に
良い結果を与える。また、第１の透過面が透過光に対し
て正のパワーを持つレンズである場合には、第１の反射
面の光線の広がりを抑えることが可能となり、第１の反
射面を小型にすることが可能である。また、光線を第１
の透過面、第１の反射面、第２の透過面の順番に進むよ
うに構成することによって、第１の反射面を裏面鏡とし
て構成することが可能となる。第１の反射面を裏面鏡で
構成すると、表面鏡で構成するよりも更に像面湾曲収差
に対して良い結果を得られる。さらに、第１の透過面と
第２の透過面のどちらかまたは両方を第１の反射面と同
じ符号のパワーを持たせることにより、像面湾曲は略完
全に補正することが可能となる。
【００７２】一方、第１の透過面と第２の透過面のパワ
ーを略ゼロにすることにより、色収差に対して良い結果
を得られる。これは、第１の反射面では、原理上色収差
の発生がないため、色収差を他の面と補正し合う必要が
ない。そこで、第１の透過面と第２の透過面でも、色収
差が発生しないようにパワーを略ゼロにすることで、全
体の光学系で色収差の少ない光学系を構成することが可
能となる。
【００７３】また、偏心光学系の面は、第１の反射面
と、第２の反射面と、第１の透過面とから構成され、光
線は第１の透過面から光学系に入射し、第１の反射面で
反射し、第２の反射面で反射し、再び第１の透過面を透
過するものとすることができる。偏心光学系を第１・第
２の反射面と第１の透過面で構成すると、光軸を２つの
反射面で折り曲げることができ、光学系を小型にするこ
とが可能となる。また、反射回数が偶数回となることか
ら、裏像にすることなく結像することができる。また、
２つの反射面のパワーを変えることが可能となり、正負
又は負正の組み合わせにして、主点位置を光学系の前に
出したり後ろに出したりすることができる。これは、像
面湾曲にも良い結果を与えることができる。さらに、２
つの反射面を裏面鏡にすることで、像面湾曲をほとんど
なくすことも可能である。
【００７４】また、偏心光学系の面は、第１の反射面
と、第２の反射面と、第１の透過面と、第２の透過面と
から構成され、光線は第１の透過面から光学系に入射
し、第１の反射面で反射し、第２の反射面で反射し、第
２の透過面を透過するものとすることができる。偏心学
系を第１・第２の反射面と第１・第２の透過面で構成す
ると、光軸を２つの反射面で折り曲げることができ、光
学系を小型にできる。さらに、透過面が２つあることか
ら、主点位置、像面湾曲に対してはより良い結果を得る
ことができる。さらに、２つの反射面を裏面鏡にするこ
とで、より良い収差性能が得られる。
【００７５】上記の第１の反射面と、第２の反射面と、
第１の透過面と、第２の透過面とから構成される場合、
偏心光学系中を主光線が略交差するように反射面を配置
することができる。このように偏心光学系を構成するこ
とにより、光学系を小型に構成することが可能となる。
この構成により、物体面と像面を略垂直に配置すること
が可能となり、光学系と結像位置に配置される撮像素子
を略平行に配置することが可能となり、高さの低い撮像
光学系を構成することが可能となる。
【００７６】また、その場合、偏心光学系中を主光線が
略交差しないように反射面を配置することもできる。軸
上主光路が偏心光学系の中を通過するときに交差しない
ように光学系を構成することにより、「Ｚ」字型の光路
をとることが可能となる。すると、反射面での偏心角が
小さく構成でき、偏心収差の発生を少なくできるので、
偏心収差の補正上好まし。また、物体から光学系までの
光路と光学系から像面までの光路を略平行に配置するこ
とが可能となり、特に観察光学系や接眼光学系に使用す
る場合には、物体を観察する方向と光学系を通して観察
する方向が同一方向となり、観察時に違和感がない。
【００７７】そして、主光線が略交差しないように反射
面を配置する場合に、偏心光学系の第１の透過面と第２
の反射面が同一の面であるようにすることができる。第
１透過面と第２反射面が同一面だと、形成する面は３面
となり製作性が向上する。
【００７８】また、第１の反射面と第２の透過面が同一
の面であるようにすることもできる。第１反射面と第２
透過面が同一面だと、形成する面は３面となり、同様に
製作性が向上する。
【００７９】また、偏心光学系の面は、第１の反射面
と、第２の反射面と、第３の反射面と、第１の透過面
と、第２の透過面とから構成され、光線は第１の透過面
から光学系に入射し、第１の反射面で反射し、第２の反
射面で反射し、第３の反射面で反射し、第２の透過面を
透過し、第１の透過面に入射するときと異なる方向に射
出するようにすることができる。このように、偏心光学
系を３つの反射面と２つの透過面で構成すると、さらに
自由度が増し収差補正上好ましい。
【００８０】この場合、偏心光学系の第１の透過面と第
２の反射面が同一の面、偏心光学系の第１の反射面と第
３の反射面が同一の面、あるいは、偏心光学系の第２の
透過面と第２の反射面が同一の面であるようにすること
ができる。何れにおいても、少なくとも２つの面を同一
面にすることによって製作性が向上する。
【００８１】また、以上の何れかの結像光学系をカメラ
ファインダー用の結像光学系に用いることができる。カ
メラファインダー光学系の結像光学系に回転非対称面を
用いると、像歪みはもちろんのこと、色収差にも良い結
果を得ることが可能となる。さらに好ましくは、回転非
対称面を裏面鏡として用いることにより、収差の発生を
少なくすることが可能となる。
【００８２】また、以上の何れかの結像光学系をカメラ
ファインダー用光学系に用いることができる。さらに好
ましくは、カメラファインダー光学系の結像光学系と接
眼光学系を回転非対称面で構成することにより、小型で
かつ収差の少ないファインダー光学系を提供することが
可能となる。さらに好ましくは、回転非対称面を裏面鏡
として使用し、倒立プリズムの反射面を裏面鏡として構
成することにより、部品点数の少ないファインダー光学
系を提供することが可能となる。
【００８３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の結像光学系をズ
ームレンズとして構成した場合の実施例１〜７について
説明する。まず、後記する実施例１〜４、７の構成パラ
メータにおける偏心面の座標の取り方は、図１に示すよ
うに、基準面の中心を原点として、光軸を物体中心（図
では省略）を出て絞り中心を通り像中心に到達する光線
で定義し、偏心光学系（第４群Ｇ４）の第１面まで光軸
に沿って進む方向をＺ軸方向、このＺ軸に直交し原点を
通り光軸が偏心光学系（第４群Ｇ４）によって折り曲げ
られる面内の方向をＹ軸方向、Ｚ軸、Ｙ軸に直交し原点
を通る方向をＸ軸方向とし、物点から光学系第１面に向
かう方向をＺ軸の正方向、紙面表から裏に到る方向をＸ
軸の正方向とする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は右手直交座標を
構成する。そして、偏心量Ｙ、Ｚ、傾き量θが記載され
ている面については、その面の面頂位置の原点からのＹ
方向、Ｚ方向のずれ量、及び、その面を定義する式の中
心軸のＺ軸方向からの回転量を表している。なお、傾き
角は反時計回りの方向を正としている。なお、面番号
は、光線の進行順に従っており、同軸部分（第１群Ｇ１
〜第３群Ｇ３）に関しては、慣用に従い、その面の曲率
半径、その面と次の面の面間隔、その面の後の屈折率と
アッベ数を示してある。
【００８４】また、後記する実施例５、６のについて
は、面番号は、光線の進行順に従っており、面の傾き量
θ以外は、同軸系の慣用の表記に従っており、傾き量θ
が記載されている面については、その面を定義する式の
中心軸のその面に入射する光軸からの回転量を表してい
る。なお、傾き角は反時計回りの方向を正としている。
【００８５】また、各面において、自由曲面は前記
（ａ）式で表現される多項式面である。なお、定義式
（ａ）のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【００８６】なお、後記する構成パラメータ中におい
て、記載のない非球面に関する係数はゼロである。ま
た、面と面の間の媒質の屈折率はｄ線（波長５８７．５
６ｎｍ）の屈折率で表す。長さの単位はｍｍである。可
変面間隔、パワー、焦点距離に関し、Ｗはワイド端、Ｓ
はスタンダード状態、Ｔはテレ端を表す。また、Ｆｘは
光学系全体のＸ方向の焦点距離、Ｆｙは光学系全体のＹ
方向の焦点距離、Ｆｘｗは光学系全体のワイド端の焦点
距離、Ｆｘｔは光学系全体のテレ端の焦点距離とする。
【００８７】また、自由曲面の他の定義式として、Ｚｅ
ｒｎｉｋｅ多項式により定義できる。この面の形状は以
下の式（ｂ）により定義する。その定義式（ｂ）のＺ軸
がＺｅｒｎｉｋｅ多項式の軸となる。 ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Z=D2 ＋Ｄ3 Ｒcos(A)＋Ｄ4 Ｒsin(A) ＋Ｄ5 Ｒ2 cos(2A)＋Ｄ6 （Ｒ2 −１）＋Ｄ7 Ｒ2 sin(2A) ＋Ｄ8 Ｒ3 cos(3A) ＋Ｄ9 （３Ｒ3 −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ10（３Ｒ3 −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ11Ｒ3 sin(3A) ＋Ｄ12Ｒ4cos(4A)＋Ｄ13（４Ｒ4 −３Ｒ2 ）cos(2A) ＋Ｄ14（６Ｒ4 −６Ｒ2 ＋１）＋Ｄ15（４Ｒ4 −３Ｒ2 ）sin(2A) ＋Ｄ16Ｒ4 sin(4A) ＋Ｄ17Ｒ5 cos(5A) ＋Ｄ18（５Ｒ5 −４Ｒ3 ）cos(3A) ＋Ｄ19（１０Ｒ5 −１２Ｒ3 ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ20（１０Ｒ5 −１２Ｒ3 ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ21（５Ｒ5 −４Ｒ3 ）sin(3A) ＋Ｄ22Ｒ5 sin(5A) ＋Ｄ23Ｒ6cos(6A)＋Ｄ24（６Ｒ6 −５Ｒ4 ）cos(4A) ＋Ｄ25（１５Ｒ6 −２０Ｒ4 ＋６Ｒ2 ）cos(2A) ＋Ｄ26（２０Ｒ6 −３０Ｒ4 ＋１２Ｒ2 −１） ＋Ｄ27（１５Ｒ6 −２０Ｒ4 ＋６Ｒ2 ）sin(2A) ＋Ｄ28（６Ｒ6 −５Ｒ4 ）sin(4A) ＋Ｄ29Ｒ6sin(6A)・・・・・ ・・・（ｂ） ただし、Ｄm （ｍは２以上の整数）は係数である。
【００８８】本発明において使用可能なその他の面の例
として、次の定義式があげられる。 Ｚ＝ΣΣＣnmＸＹ 例として、ｋ＝７（７次項）を考えると、展開したと
き、以下の式で表せる。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｜ｘ｜ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙ｜ｘ｜＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｜ｘ｜＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11｜ｘ3 ｜ ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｜ｘ｜＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙ｜ｘ3 ｜＋Ｃ16ｘ4 ＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｜ｘ｜＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｜ｘ3 ｜ ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22｜ｘ5 ｜ ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｜ｘ｜＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｜ｘ3 ｜ ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙ｜ｘ5 ｜＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｜ｘ｜＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｜ｘ3 ｜ ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｜ｘ5 ｜＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37｜ｘ7 ｜ ・・・（ｃ） 以下に示す実施例１、５〜７の撮像領域は２．５２×
１．８９ｍｍの１／３インチのＣＣＤカメラを想定して
最適化したものである。この場合、全体を係数倍するこ
とにより、他のＣＣＤや銀塩フィルム用撮像光学系に適
用できることは言うまでもない。
【００８９】また、実施例２〜４は３５ｍｍの銀塩カメ
ラ用の撮影レンズに最適化したものである。この場合
も、撮像領域の大きさにより、全体を係数倍することに
よってＣＣＤカメラやその他あらゆる撮像光学系として
応用できることは言うまでもない。
【００９０】また、実施例２〜４は、回転対称光学系の
各群Ｇ１〜Ｇ３を屈折率１００、アッベ数０の理想レン
ズで設計しており、各群を任意の枚数の回転対称光学系
で構成できることは言うまでもない。
【００９１】実施例１ この実施例１の光軸を含むワイド端でのＹ−Ｚ断面図を
図１に示す。この実施例の第１群Ｇ１は、物体側に凸面
を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レン
ズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからな
り、第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズと、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズとの接合レンズからなり、絞りを挟んで、第
３群Ｇ３は両凸レンズ１枚からなる。第４群Ｇ４は偏心
光学系からなり、偏心した自由曲面からなる透過面の第
１面と、偏心した自由曲面からなる反射面の第２面と、
偏心した自由曲面からなる反射面であって第１面と共通
の第３面と、偏心した自由曲面からなる透過面の第４面
とからなる。この実施例の撮像画角は、水平半画角２
７．２°〜１４．４°、垂直半画角１８．９°〜９．７
°、入射瞳径は７．１〜１２．２ｍｍであり、像高は
２．５２×１．８９ｍｍ、焦点距離は３５ｍｍの銀塩カ
メラに換算すると、３５〜７０ｍｍに相当する。構成パ
ラメータは後記するが、１５面以降の偏心は１４面（仮
想面）からの偏心量で表わされている。また、１９面〜
２３面は同軸系を構成しており、その先頭の１９面の１
４面からの偏心量が与えられている。
【００９２】実施例２ この実施例２の光軸を含むワイド端でのＹ−Ｚ断面図を
図２に示す。この実施例の第４群Ｇ４は、偏心した自由
曲面からなる透過面の第１面と、偏心した自由曲面から
なる反射面の第２面と、偏心した自由曲面からなる反射
面であって第１面と共通の第３面と、偏心した自由曲面
からなる透過面の第４面とからなる偏心光学系である。
この実施例の撮像画角は、水平半画角２７．２°〜１
４．４°、垂直半画角１８．９°〜９．７°、入射瞳径
は７〜１４ｍｍであり、像高は１８×１２ｍｍ、回転対
称光学系の焦点距離に換算すると、３５〜７０ｍｍに相
当する。構成パラメータは後記するが、８面以降の偏心
は７面からの偏心量で表わされている。
【００９３】実施例３ この実施例３の光軸を含むワイド端でのＹ−Ｚ断面図を
図３に示す。この実施例の第４群Ｇ４は、偏心した自由
曲面からなる透過面の第１面と、偏心した自由曲面から
なる反射面の第２面と、偏心した自由曲面からなる反射
面であって第１面と共通の第３面と、偏心した自由曲面
からなる透過面の第４面とからなる偏心光学系である。
この実施例の撮像画角は、水平半画角２７．２°〜９．
７°、垂直半画角１８．９°〜６．５°、入射瞳径は７
〜１４ｍｍであり、像高は１８×１２ｍｍ、回転対称光
学系の焦点距離に換算すると、３５〜１０５ｍｍに相当
する。構成パラメータは後記するが、８面以降の偏心は
７面からの偏心量で表わされている。
【００９４】実施例４ この実施例４の光軸を含むワイド端でのＹ−Ｚ断面図を
図４に示す。この実施例の第４群Ｇ４は、偏心した自由
曲面からなる透過面の第１面と、偏心した自由曲面から
なる反射面の第２面と、偏心した自由曲面からなる反射
面の第３面と、偏心した自由曲面からなる透過面であっ
て第２面と共通の第４面とからなる偏心光学系である。
この実施例の撮像画角は、水平半画角２７．２°〜１
４．４°、垂直半画角１８．９°〜９．７°、入射瞳径
は７．１〜１２．２ｍｍであり、像高は１８×１２ｍ
ｍ、回転対称光学系の焦点距離に換算すると、３５〜７
０ｍｍに相当する。構成パラメータは後記するが、８面
以降の偏心は７面からの偏心量で表わされている。
【００９５】実施例５ この実施例５の光軸を含むワイド端でのＹ−Ｚ断面図を
図５に示す。この実施例の第１群Ｇ１は、物体側に凸面
を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レン
ズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからな
り、第２群Ｇ２は、両凹レンズと、両凹レンズと物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズから
なり、絞りを挟んで、第３群Ｇ３は像側に凸面を向けた
正メニスカスレンズ１枚からなる。第４群Ｇ４は偏心光
学系からなり、自由曲面からなる透過面の第１面と、偏
心した自由曲面からなる反射面の第２面と、偏心した自
由曲面からなる反射面の第３面と、自由曲面からなる透
過面の第４面とからなる。この実施例の撮像画角は、水
平半画角２１．２°〜２．８°、垂直半画角１６．２°
〜２．１°、入射瞳径は３．６〜２２．７ｍｍであり、
焦点距離は６．５〜５２ｍｍ、３５ｍｍの銀塩カメラに
換算すると、４６〜３７１ｍｍに相当する。構成パラメ
ータは後記するが、１４面〜１８面の面頂位置は主光線
に沿った面間隔によって定義され、１４面〜１８面の偏
心は軸上主光線に対する面を定義する式の中心軸の傾き
角のみで与えられている。
【００９６】実施例６ この実施例６の光軸を含むワイド端でのＹ−Ｚ断面図を
図６に示す。この実施例の第１群Ｇ１は、物体側に凸面
を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レン
ズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからな
り、第２群Ｇ２は、両凹レンズと、両凹レンズと物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズから
なり、第３群Ｇ３は像側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズ１枚からなる。第４群Ｇ４は偏心光学系からなり、
絞りを兼ね、自由曲面からなる透過面の第１面と、偏心
した自由曲面からなる反射面の第２面と、偏心した自由
曲面からなる反射面の第３面と、自由曲面からなる透過
面の第４面とからなる。この実施例の撮像画角は、水平
半画角２１．２°〜２．８°、垂直半画角１６．２°〜
２．１°、入射瞳径は３．６〜２２．７ｍｍであり、焦
点距離は６．５〜５２ｍｍ、３５ｍｍの銀塩カメラに換
算すると、４６〜３７１ｍｍに相当する。構成パラメー
タは後記するが、１３面〜１７面の面頂位置は主光線に
沿った面間隔によって定義され、１３面〜１７面の偏心
は軸上主光線に対する面を定義する式の中心軸の傾き角
のみで与えられている。
【００９７】実施例７ この実施例７の光軸を含むワイド端でのＹ−Ｚ断面図を
図７に示す。この実施例の第１群Ｇ１は、物体側に凸面
を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レン
ズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからな
り、第２群Ｇ２は、両凹レンズと、両凹レンズと物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズから
なり、絞りを挟んで、第３群Ｇ３は両凸レンズ１枚から
なる。第４群Ｇ４は偏心光学系からなり、偏心した自由
曲面からなる透過面の第１面と、偏心した自由曲面から
なる反射面の第２面と、偏心した自由曲面からなる反射
面の第３面と、偏心した自由曲面からなる透過面であっ
て第２面と共通の第４面とからなる。この実施例の撮像
画角は、水平半画角２１．２°〜２．８°、垂直半画角
１６．２°〜２．１°、入射瞳径は３．６〜２２．７ｍ
ｍであり、焦点距離は６．５〜５２ｍｍ、３５ｍｍの銀
塩カメラに換算すると、４６〜３７１ｍｍに相当する。
構成パラメータは後記するが、１５面以降の偏心は１４
面（仮想面）からの偏心量で表わされている。
【００９８】以下、上記実施例１〜７の構成パラメータ
を示す。 実施例１ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ 45.155 1.500 1.8467 23.78 ２ 21.060 6.000 1.5687 63.16 ３ -101.082 0.150 ４ 23.199 5.000 1.6031 60.70 ５ 182.642 ｄ5 ６ 26.546 1.100 1.6031 60.70 ７ 6.828 2.630 ８ -9.330 1.000 1.6031 60.70 ９ 6.947 2.160 1.8052 25.43 10 21.842 ｄ10 11 ∞（絞り) ｄ11 12 205.034 3.000 1.5638 60.70 13 -57.143 ｄ13 14 ∞（仮想面，基準面） 15 自由曲面（透過面） 1.5163 64.15 Ｙ 5.013 θ 24.37° Ｚ 2.876 16 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ 1.077 θ -7.04° Ｚ 12.328 17 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ 5.013 θ 24.37° Ｚ 2.876 18 自由曲面（透過面） Ｙ 17.881 θ 97.82° Ｚ 7.218 19 ∞ 3.737 1.5477 62.84 Ｙ 17.978 θ 55.30° Ｚ 7.285 20 ∞ 2.000 21 ∞ 1.000 1.4875 70.21 22 ∞ 0.700 23 ∞（像面） 自由曲面 Ｃ5 1.0473×10-3 Ｃ7 -4.7301×10-5 Ｃ8 1.7824×10-4 Ｃ10 1.6149×10-4 Ｃ12 3.8841×10-6 Ｃ14 5.4551×10-6 Ｃ16 1.9727×10-6 自由曲面 Ｃ5 -7.2581×10-3 Ｃ7 -1.0291×10-2 Ｃ8 1.5904×10-4 Ｃ10 5.2271×10-5 自由曲面 Ｃ5 6.1245×10-3 Ｃ7 3.7570×10-2 Ｃ8 1.8959×10-3 Ｃ10 -3.2308×10-3 Ｃ12 -5.8327×10-5 Ｃ14 2.9753×10-4 Ｃ16 4.9686×10-5 可変面間隔 Ｗ Ｓ Ｔ ｄ5 1.00000 8.98420 14.10427 ｄ10 14.10427 6.12008 1.00000 ｄ11 7.96317 15.05490 5.03092 ｄ13 7.19172 0.10000 10.12398 全系のパワー、焦点距離 Ｗ Ｓ Ｔ Ｐｘ 0.124050 0.056920 0.019450 Ｐｙ 0.165390 0.076480 0.026180 Ｆｘ 8.061266 17.568517 51.413882 Ｆｙ 6.046315 13.075314 38.197097 自由曲面（反射面） DY 0.000716 Cxn 0.970888 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.503170 1.096595 3.209162 Pyn/Py 0.266175 0.575611 1.681539 自由曲面（反射面） DY 0.001453 Cxn -1.085678 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.002313 0.005040 0.014750 Pyn/Py 0.038407 0.083057 0.242636 Fg1 29.98091 Fg2 -6.53785 Fg3 79.58538 Fg1/Fg2 -4.58574 Fg1/Fg3 0.376714 Fg1/Fxw 3.719131 Fg2/Fxw -0.81102 Fg3/Fxw 9.872566 Fg1/Fxt 0.583129 Fg2/Fxt -0.12716 Fg3/Fxt 1.547936 。
【００９９】実施例２ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ 18092.320 0.000 100.0000 0.00 ２ ∞ ｄ2 ３ -160191.809 0.000 100.0000 0.00 ４ ∞ ｄ4 ５ -8687.641 0.000 100.0000 0.00 ６ ∞ ｄ6 ７ ∞（絞り，基準面） ８ 自由曲面（透過面） 1.5163 64.15 Ｙ -21.891 θ -5.63° Ｚ 29.752 ９ 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ -0.877 θ 18.55° Ｚ 55.478 10 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ -21.891 θ -5.63° Ｚ 29.752 11 自由曲面（透過面） Ｙ -40.666 θ -68.34° Ｚ 45.228 12 ∞（像面） Ｙ -61.138 θ -44.15° Ｚ 69.058 自由曲面 Ｃ5 2.5758×10-4 Ｃ7 -2.3618×10-3 Ｃ8 0 Ｃ10 2.1250×10-5 自由曲面 Ｃ5 -2.5242×10-3 Ｃ7 -4.0218×10-3 Ｃ8 0 Ｃ10 -1.0881×10-6 自由曲面 Ｃ5 9.2664×10-4 Ｃ7 -7.1551×10-3 Ｃ8 0 Ｃ10 3.0860×１０−５ 可変面間隔 Ｗ Ｓ Ｔ ｄ2 1.00000 21.49207 1.00000 ｄ4 1.00000 1.00000 48.00000 ｄ6 48.00000 27.50793 1.00000 全系のパワー、焦点距離 Ｗ Ｓ Ｔ Ｐｘ 0.023780 0.018630 0.014020 Ｐｙ 0.023540 0.018450 0.013880 Ｆｘ 42.052145 53.676865 71.326676 Ｆｙ 42.480884 54.200542 72.046110 自由曲面（反射面） DY -0.000296 Cxn 1.006514 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 1.025799 1.309367 1.739908 Pyn/Py 0.650386 0.829815 1.103032 自由曲面（反射面） DY 0.005440 Cxn 0.742480 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.602400 0.768925 1.021760 Pyn/Py 0.066368 0.084678 0.112558 Fg1 182.7507 Fg2 -1618.1 Fg3 -87.754 Fg1/Fg2 -0.11294 Fg1/Fg3 -2.08254 Fg1/Fxw 4.345812 Fg2/Fxw -38.4784 Fg3/Fxw -2.08679 Fg1/Fxt 2.562165 Fg2/Fxt -22.6857 Fg3/Fxt -1.23031 。
【０１００】実施例３ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ 13068.588 0.000 100.0000 0.00 ２ ∞ ｄ2 ３ 31707.550 0.000 100.0000 0.00 ４ ∞ ｄ4 ５ -4275.448 0.000 100.0000 0.00 ６ ∞ ｄ6 ７ ∞（絞り，基準面） ８ 自由曲面（透過面） 1.5163 64.15 Ｙ -22.631 θ -2.36° Ｚ 60.306 ９ 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ -0.022 θ 22.62° Ｚ 82.680 10 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ -22.631 θ -2.36° Ｚ 60.306 11 自由曲面（透過面） Ｙ -43.989 θ -44.24° Ｚ 78.213 12 ∞（像面） Ｙ -91.074 θ -70.54° Ｚ 113.653 自由曲面 Ｃ5 -8.4501×10-4 Ｃ7 -3.9837×10-3 Ｃ8 0 Ｃ10 2.1250×10-5 自由曲面 Ｃ5 -2.7528×10-3 Ｃ7 -4.1646×10-3 Ｃ8 0 Ｃ10 1.8624×10-6 自由曲面 Ｃ5 -5.3723×10-3 Ｃ7 -9.2072×10-3 Ｃ8 0 Ｃ10 1.0619×10-4 可変面間隔 Ｗ Ｓ Ｔ ｄ2 1.00000 15.43327 48.00000 ｄ4 1.00000 11.50953 1.00000 ｄ6 48.00000 23.05720 1.00000 全系のパワー、焦点距離 Ｗ Ｓ Ｔ Ｐｘ 0.027510 0.016500 0.011150 Ｐｙ 0.028130 0.016950 0.011490 Ｆｘ 36.350418 60.606061 89.686099 Ｆｙ 35.549236 58.997050 87.032202 自由曲面（反射面） DY 0.000821 Cxn 0.987549 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.918198 1.530887 2.265438 Pyn/Py 0.593552 0.985051 1.453143 自由曲面（反射面） DY 0.006885 Cxn 0.824790 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.878314 1.464389 2.167033 Pyn/Py 0.182199 0.302375 0.446062 Fg1 132.0059 Fg2 320.2783 Fg3 -43.1863 Fg1/Fg2 0.41216 Fg1/Fg3 -3.05666 Fg1/Fxw 3.631483 Fg2/Fxw 8.810855 Fg3/Fxw -1.18806 Fg1/Fxt 1.471866 Fg2/Fxt 3.571103 Fg3/Fxt -0.48153 。
【０１０１】実施例４ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ 24543.338 0.000 100.0000 0.00 ２ ∞ ｄ2 ３ -9742.052 0.000 100.0000 0.00 ４ ∞ ｄ4 ５ 127063.565 0.000 100.0000 0.00 ６ ∞ ｄ6 ７ ∞（絞り，基準面） ８ 自由曲面（透過面） 1.5163 64.15 Ｙ 0.000 θ -0.70° Ｚ 1.000 ９ 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Y -0.200 θ 49.30° Ｚ 49.107 10 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ -38.755 θ 86.02° Ｚ 55.104 11 自由曲面（透過面） Ｙ -0.200 θ 49.30° Ｚ 49.107 12 ∞（像面） Ｙ 21.511 θ 80.42° Ｚ 65.224 自由曲面 Ｃ5 5.6151×10-3 Ｃ7 5.0016×10-3 Ｃ8 8.0886×10-5 Ｃ10 3.0831×10-5 自由曲面 Ｃ5 5.3817×10-4 Ｃ7 -2.8175×10-5 Ｃ8 2.9917×10-6 Ｃ10 -1.2314×10-6 自由曲面 Ｃ5 3.0907×10-3 Ｃ7 3.0261×10-3 Ｃ8 4.7100×10-6 Ｃ10 1.7865×10-6 可変面間隔 Ｗ Ｓ Ｔ ｄ2 1.00000 29.19266 58.00000 ｄ4 1.00000 18.97795 1.00000 ｄ6 58.00000 11.82940 1.00000 全系のパワー、焦点距離 Ｗ Ｓ Ｔ Ｐｘ 0.023710 0.018560 0.013990 Ｐｙ 0.024620 0.019280 0.014540 Ｆｘ 42.176297 53.879310 71.479628 Ｆｙ 40.617384 51.867220 68.775791 自由曲面（反射面） DY -0.000149 Cxn 3.226693 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.007208 0.009207 0.012215 Pyn/Py 0.132582 0.169304 0.224496 自由曲面（反射面） DY 0.000645 Cxn 1.016159 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.774115 0.988915 1.311956 Pyn/Py 0.761417 0.972307 1.289277 Fg1 247.9125 Fg2 -98.4046 Fg3 1283.47 Fg1/Fg2 -2.51932 Fg1/Fg3 0.193158 Fg1/Fxw 5.878005 Fg2/Fxw -2.33317 Fg3/Fxw 30.43108 Fg1/Fxt 3.468296 Fg2/Fxt -1.37668 Fg3/Fxt 17.95575 。
【０１０２】実施例５ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ 40.073 1.500 1.8467 23.78 ２ 20.827 6.000 1.5687 63.16 ３ -55.729 0.150 ４ 22.484 5.000 1.6031 60.70 ５ 50.455 ｄ5 ６ -29.503 1.100 1.6031 60.70 ７ 11.274 2.630 ８ -24.876 1.000 1.6031 60.70 ９ 5.056 2.160 1.8052 25.43 10 9.240 ｄ10 11 ∞（絞り) ｄ11 12 -42.331 3.000 1.5638 60.70 13 -24.437 ｄ13 14 自由曲面（透過面） 32.000 1.5163 64.15 15 自由曲面（反射面） -25.000 1.5163 64.15 θ -22.50° 16 自由曲面（反射面） 32.000 1.5163 64.15 θ -22.50° 17 自由曲面（透過面） 10.000 18 ∞（像面） θ -0.66° 自由曲面 Ｃ5 -1.9224×10-2 Ｃ7 -1.4540×10-2 Ｃ8 -2.2302×10-4 Ｃ10 1.1054×10-4 自由曲面 Ｃ5 -3.6920×10-3 Ｃ7 -4.8224×10-3 Ｃ8 -4.8320×10-6 Ｃ10 2.0576×10-5 自由曲面 Ｃ5 4.6626×10-3 Ｃ7 4.1781×10-3 Ｃ8 -3.0097×10-5 Ｃ10 -5.1888×10-6 自由曲面 Ｃ5 2.3157×10-2 Ｃ7 3.0958×10-3 Ｃ8 2.5238×10-4 C10 -4.1327×10-5 可変面間隔 Ｗ Ｓ Ｔ ｄ5 1.00933 9.08440 14.06432 ｄ10 14.09495 6.01987 1.03995 ｄ11 3.75080 13.30848 1.00000 ｄ13 11.55768 2.00000 14.30848 全系のパワー、焦点距離 Ｗ Ｓ Ｔ Ｐｘ 0.152090 0.065710 0.020370 Ｐｙ 0.152930 0.066330 0.023120 Ｆｘ 6.575054 15.218384 49.091802 Ｆｙ 6.538939 15.076134 43.252595 自由曲面（反射面） DY 0.001008 Cxn 0.951870 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.192316 0.445129 1.435906 Pyn/Py 0.146428 0.337602 0.968562 自由曲面（反射面） DY -0.000254 Cxn 0.985565 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.166622 0.385657 1.244061 Pyn/Py 0.184922 0.426356 1.223190 Fg1 29.88549 Fg2 -5.89163 Fg3 96.6864 Fg1/Fg2 -5.07253 Fg1/Fg3 0.309097 Fg1/Fxw 4.545284 Fg2/Fxw -0.89606 Fg3/Fxw 14.70503 Fg1/Fxt 0.608767 Fg2/Fxt -0.12001 Fg3/Fxt 1.969502 。
【０１０３】実施例６ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ 52.745 1.500 1.8467 23.78 ２ 27.171 6.000 1.5687 63.16 ３ -63.969 0.150 ４ 18.289 5.000 1.6031 60.70 ５ 41.065 ｄ5 ６ -47.500 1.100 1.6031 60.70 ７ 9.408 2.630 ８ -28.044 1.000 1.6031 60.70 ９ 6.637 2.160 1.8052 25.43 10 12.544 ｄ10 11 -23.365 3.000 1.5638 60.70 12 -13.718 ｄ12 13 自由曲面（透過面） 14.000 1.5163 64.15 （絞り） 14 自由曲面（反射面） -11.000 1.5163 64.15 θ -22.50° 15 自由曲面（反射面） 15.000 1.5163 64.15 θ -22.50° 16 自由曲面（透過面） 5.255 17 ∞（像面） θ -17.22° 自由曲面 Ｃ5 -7.8476×10-3 Ｃ7 4.8893×10-3 Ｃ8 1.9751×10-4 Ｃ10 1.0419×10-3 自由曲面 Ｃ5 -4.9754×10-3 Ｃ7 -6.6959×10-3 Ｃ8 -4.4642×10-5 Ｃ10 8.8656×10-5 自由曲面 Ｃ5 6.7139×10-3 Ｃ7 4.1830×10-3 Ｃ8 -1.5508×10-4 Ｃ10 -1.1745×10-4 自由曲面 Ｃ5 -9.7952×10-3 Ｃ7 1.8850×10-2 Ｃ8 5.3570×10-4 Ｃ10 -4.0620×10-3 可変面間隔 Ｗ Ｓ Ｔ ｄ5 1.27840 8.66092 13.02166 ｄ10 18.82863 15.75184 1.00000 ｄ12 5.30572 1.00000 11.39110 全系のパワー、焦点距離 Ｗ Ｓ Ｔ Ｐｘ 0.130860 0.059090 0.020740 Ｐｙ 0.182100 0.085440 0.030420 Ｆｘ 7.641755 16.923337 48.216008 Ｆｙ 5.491488 11.704120 32.873110 自由曲面（反射面） DY 0.000107 Cxn 0.977717 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.310353 0.687304 1.958186 Pyn/Py 0.165719 0.353200 0.992025 自由曲面（反射面） DY -0.000301 Cxn 0.927108 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.193881 0.429366 1.223300 Pyn/Py 0.223624 0.476615 1.338657 Fg1 29.20425 Fg2 -6.60228 Fg3 52.99068 Fg1/Fg2 -4.42336 Fg1/Fg3 0.551121 Fg1/Fxw 3.821668 Fg2/Fxw -0.86397 Fg3/Fxw 6.93436 Fg1/Fxt 0.605696 Fg2/Fxt -0.13693 Fg3/Fxt 1.099027 。
【０１０４】実施例７ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ 63.679 1.500 1.8467 23.78 ２ 29.117 6.000 1.5687 63.16 ３ -54.462 0.150 ４ 15.586 5.000 1.6031 60.70 ５ 25.619 ｄ5 ６ -45.507 1.100 1.6031 60.70 7 13.417 2.630 ８ -11.406 1.000 1.6031 60.70 ９ 7.538 2.160 1.8052 25.43 10 16.174 ｄ10 11 ∞（絞り) ｄ11 12 31.500 3.000 1.5638 60.70 13 -19.687 ｄ13 14 ∞（仮想面，基準面） 15 自由曲面（透過面） 1.5163 64.15 Ｙ 0.000 θ 8.11° Ｚ -0.088 16 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ 0.447 θ 58.11° Ｚ 9.134 17 自由曲面（反射面） 1.5163 64.15 Ｙ -6.813 θ 84.02° Ｚ 12.284 18 自由曲面（透過面） Ｙ 0.447 θ 58.11° Ｚ 9.134 19 ∞（像面） Ｙ -0.598 θ 52.06° Ｚ 16.873 自由曲面 Ｃ5 4.2276×10-2 Ｃ7 4.5829×10-2 Ｃ8 2.7185×10-4 Ｃ10 9.0513×10-5 自由曲面 Ｃ5 1.7567×10-3 Ｃ7 -6.1247×10-4 Ｃ8 6.5561×10-6 Ｃ10 1.1332×10-4 自由曲面 Ｃ5 9.9191×10-3 Ｃ7 -2.1835×10-3 Ｃ8 -1.2220×10-4 C10 4.3088×10-4 可変面間隔 Ｗ Ｓ Ｔ ｄ5 1.08861 8.99025 13.15755 ｄ10 13.60679 5.70515 1.53785 ｄ11 1.00000 6.63507 1.00000 ｄ13 8.39621 2.76113 8.39621 全系のパワー、焦点距離 Ｗ Ｓ Ｔ Ｐｘ 0.103760 0.053710 0.019700 Ｐｙ 0.138900 0.070700 0.026180 Ｆｘ 9.637625 18.618507 50.761421 Ｆｙ 7.199424 14.144272 38.197097 自由曲面（反射面） DY 0.000327 Cxn 0.410619 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.035802 0.069165 0.188570 Pyn/Py 0.076709 0.150706 0.406988 自由曲面（反射面） DY 0.001724 Cxn 0.434082 Ｗ Ｓ Ｔ Pxn/Px 0.127637 0.246577 0.672265 Pyn/Py 0.433135 0.850955 2.298033 Fg1 30.71597 Fg2 -6.50396 Fg3 21.95061 Fg1/Fg2 -4.72266 Fg1/Fg3 1.399322 Fg1/Fxw 3.187089 Fg2/Fxw -0.67485 Fg3/Fxw 2.277596 Fg1/Fxt 0.605105 Fg2/Fxt -0.12813 Fg3/Fxt 0.432427 。
【０１０５】次に、上記実施例１のワイド端、テレ端で
の横収差図をそれぞれ図８〜図９、図１０〜図１１に示
す。これらの横収差図において、括弧内に示された数字
は（水平（Ｘ方向）画角、垂直（Ｙ方向）画角）を表
し、その画角における横収差を示す。
【０１０６】本発明は、以上の実施例に限らず、回転非
対称面で構成された偏心光学系を２組使用することも可
能であり、その場合にも回転非対称面の少なくも１つの
面は前記の条件式（１−１）〜（１１−３）の少なくも
１つを満足することが重要である。
【０１０７】ところで、本発明による回転非対称面形状
の面を反射面として用いる場合、特に裏面鏡として用い
る場合には、その反射面としては、臨界角以上の入射角
を利用する全反射面以外に、図１２に示すように、ガラ
ス、プラスチック等の透明体１１表面にアルミコート層
１２を設けたもの（図の（ａ））、透明体１１表面に銀
コート層１３を設けたもの（図の（ｂ））、透明体１１
表面にアルミコート層１２を部分的に設けて半透過鏡と
したもの（図の（ｂ））があるが、その外に、光学多層
膜を設けて１００％反射するようにしたものあるいは半
透過鏡としたもの等がある。
【０１０８】また、本発明の結像光学系は、図１３に示
すような撮影レンズ１４とファインダー１５と不図示の
写真フィルムあるいはＣＣＤ等の撮像素子とからなるカ
メラ１６の撮影レンズ１４として用いることができる。
さらには、ファインダー１５の対物レンズ又はリレーレ
ンズとして用いることができる。さらには、第１群Ｇ１
〜第３群Ｇ３を対物レンズとし、第４群Ｇ４を接眼レン
ズとするファインダー１５の光学系として用いることが
できる。
【０１０９】以上の本発明の結像光学系は、例えば次の
ように構成することができる。 〔１〕 偏心光学系を構成する曲面としてその面内及び
面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状の面を
少なくとも１面有し、偏心により発生する回転非対称な
収差を前記回転非対称面形状で補正する偏心光学系と、
少なくとも３つの正又は負のレンズ群とからなることを
特徴する結像光学系。
【０１１０】〔２〕 偏心光学系を構成する曲面として
その面内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称
面形状の面を少なくとも１面有し、偏心により発生する
回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正する偏
心光学系を有する群と、他に少なくとも３つのレンズ群
を持つ結像光学系において、前記４つの群の間隔の中少
なくとも１つの群間隔を変化させることにより変倍をす
ることを特徴とする結像光学系。
【０１１１】〔３〕 前記回転非対称面は対称面を１つ
のみ有する面対称自由曲面からなることを特徴とする上
記〔１〕又は〔２〕記載の結像光学系。
【０１１２】〔４〕 前記回転非対称面の対称面は、偏
心光学系の各面の偏心方向である偏心面と略同一面内に
配置されていることを特徴とする上記〔３〕記載の結像
光学系。
【０１１３】〔５〕 前記偏心光学系は全反射作用又は
反射作用を有する反射面を備えていることを特徴とする
上記〔３〕又は〔４〕記載の結像光学系。
【０１１４】〔６〕 前記対称面を１面しか持たない回
転非対称面を反射面に用いることを特徴とする上記
〔５〕記載の結像光学系。
【０１１５】〔７〕 前記対称面を１面しか持たない回
転非対称面を裏面鏡として用いることを特徴とする上記
〔６〕記載の結像光学系。
【０１１６】〔８〕 前記偏心光学系において、物点中
心を射出して瞳中心を通り像中心に到達する光線を軸上
主光線とするとき、前記軸上主光線に対して前記回転非
対称面が傾いて配置されていることを特徴とする上記
〔７〕記載の結像光学系。
【０１１７】
〔９〕 物点中心を射出して瞳中心を通り
像中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内
をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ
軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、少なく
とも１つの回転非対称面のＸ方向の最大画角主光線が当
たる位置での面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、
軸上主光線が前記面に当たる位置での前記面の法線のＹ
−Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹとするとき、 ０．００００１＜｜ＤＹ｜＜０．１ ・・・（２−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１〕から
〔８〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１１８】〔１０〕 面の偏心面内をＹ軸方向、これ
と直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を
構成する軸をＺ軸とするとき、少なくとも１つの回転非
対称面の偏心面内（Ｙ−Ｚ面内）のＹ正方向の最大画角
の主光線と、Ｙ負方向の最大画角の主光線とが前記面と
当たる部分のＸ方向の曲率の比をＣｘｎとするとき、 ０＜｜Ｃｘｎ｜＜１ ・・・（３−１） 又は、 １＜｜Ｃｘｎ｜＜１０ ・・・（３−２） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１〕から
〔９〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１１９】〔１１〕 第１群の焦点距離をＦｇ１、第
２群の焦点距離をＦｇ２とするとき、 ０．０１＜｜Ｆｇ１／Ｆｇ２｜＜１００ ・・・（４−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔２〕から
〔１０〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１２０】〔１２〕 第１群の焦点距離をＦｇ１、第
３群の焦点距離をＦｇ３とするとき、 ０．０１＜｜Ｆｇ１／Ｆｇ３｜＜１００ ・・・（５−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔２〕から
〔１１〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１２１】〔１３〕 第１群の焦点距離をＦｇ１、光
学系全体の面の偏心面に垂直なＸ方向の光線に対する焦
点距離をＦｘとするとき、 ０．０１＜｜Ｆｇ１／Ｆｘ｜＜１００ ・・・（６−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔２〕から
〔１２〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１２２】〔１４〕 第２群の焦点距離をＦｇ２、光
学系全体の面の偏心面に垂直なＸ方向の光線に対する焦
点距離をＦｘとするとき、 ０．００１＜｜Ｆｇ２／Ｆｘ｜＜１０００ ・・・（７−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔２〕から
〔１３〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１２３】〔１５〕 第３群の焦点距離をＦｇ３、光
学系全体の面の偏心面に垂直なＸ方向の光線に対する焦
点距離をＦｘとするとき、 ０．０１＜｜Ｆｇ3 ／Ｆｘ｜＜１０００ ・・・（８−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔２〕から
〔１４〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１２４】〔１６〕 物点中心を射出して瞳中心を通
り像中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面
内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、
Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、光学
系全系の入射面側から前記主光線とＸ方向に微少量ｄ離
れた平行光束を入射させ、光学系から射出する側で前記
２つの光線のＸ−Ｚ面に投影したときのなす角のｓｉｎ
をＮＡ’Ｘ、前記ＮＡ’Ｘを前記平行光束の幅ｄで割っ
た値をＰｘとし、前記回転非対称な面の軸上主光線が当
たる部分のＸ方向のパワーをＰｘｎとするとき、 ０．０００１＜｜Ｐｘｎ／Ｐｘ｜＜１０００ ・・・（９−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１〕から
〔１５〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１２５】〔１７〕 前記Ｐｘｎ／Ｐｘが、 ０．００１＜｜Ｐｘｎ／Ｐｘ｜＜１００ ・・・（９−２） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１６〕記載
の結像光学系。
【０１２６】〔１８〕 前記Ｐｘｎ／Ｐｘが、 ０．００１＜｜Ｐｘｎ／Ｐｘ｜＜１０ ・・・（９−３） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１７〕記載
の結像光学系。
【０１２７】〔１９〕 物点中心を射出して瞳中心を通
り像中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面
内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、
Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、光学
系全系の入射面側から前記主光線とＹ方向に微少量ｄ離
れた平行光束を入射させ、光学系から射出する側で前記
２つの光線のＹ−Ｚ面に投影したときのなす角のｓｉｎ
をＮＡ’Ｙ、前記ＮＡ’Ｙを前記平行光束の幅ｄで割っ
た値をＰｙとし、前記回転非対称な面の軸上主光線が当
たる部分のＹ方向のパワーをＰｙｎとするとき、 ０．０００１＜｜Ｐｙｎ／Ｐｙ｜＜１０００ ・・・（１０−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１〕から
〔１８〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１２８】〔２０〕 前記Ｐｙｎ／Ｐｙが、 ０．００１＜｜Ｐｙｎ／Ｐｙ｜＜１００ ・・・（１０−２） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１９〕記載
の結像光学系。
【０１２９】〔２１〕 前記Ｐｙｎ／Ｐｙが、 ０．００１＜｜Ｐｙｎ／Ｐｙ｜＜１０ ・・・（１０−３） なる条件を満足することを特徴とする上記〔２０〕記載
の結像光学系。
【０１３０】〔２２〕 物点中心を射出して瞳中心を通
り像中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面
内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、
Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、光学
系全系の入射面側から前記主光線とＸ方向に微少量ｄ離
れた平行光束を入射させ、光学系から射出する側で前記
２つの光線のＸ−Ｚ面に投影したときのなす角のｓｉｎ
をＮＡ’Ｘ、前記ＮＡ’Ｘを前記平行光束の幅ｄで割っ
た値をＰｘとし、また、前記主光線とＹ方向に微少量ｄ
離れた平行光束を入射させ、光学系から射出する側で前
記２つの光線のＹ−Ｚ面に投影したときのなす角のｓｉ
ｎをＮＡ’Ｙ、前記ＮＡ’Ｙを前記平行光束の幅ｄで割
った値をＰｙとするとき、 ０．１＜Ｐｘ／Ｐｙ＜１０ ・・・（１１−１） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１〕から
〔２１〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１３１】〔２３〕 前記Ｐｘ／Ｐｙが、 ０．５＜Ｐｘ／Ｐｙ＜２ ・・・（１１−２） なる条件を満足することを特徴とする上記〔２２〕記載
の結像光学系。
【０１３２】〔２４〕 前記Ｐｘ／Ｐｙが、 ０．８＜Ｐｘ／Ｐｙ＜１．２ ・・・（１１−３） なる条件を満足することを特徴とする上記〔２３〕記載
の結像光学系。
【０１３３】〔２５〕 前記偏心光学系の面は、第１の
反射面のみから構成され、光線は第１の反射面で反射
し、第１の反射面に入射するときと異なる方向に反射す
ることを特徴とする上記〔１〕から〔２４〕の何れか１
項記載の結像光学系。
【０１３４】〔２６〕 前記偏心光学系の面は、第１の
反射面と、第１の透過面とから構成され、光線は第１の
透過面から光学系に入射し、前記第１の反射面で反射
し、再び前記第１の透過面を透過し、第１の透過面に入
射するときと異なる方向に射出することを特徴とする上
記〔１〕から〔２４〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１３５】〔２７〕 前記偏心光学系の面は、第１の
反射面と、第１の透過面と、第２の透過面とから構成さ
れ、光線は第１の透過面から光学系に入射し、前記第１
の反射面で反射し、前記第２の透過面を透過し、第１の
透過面に入射するときと異なる方向に射出することを特
徴とする上記〔１〕から〔２４〕の何れか１項記載の結
像光学系。
【０１３６】〔２８〕 前記偏心光学系の面は、第１の
反射面と、第２の反射面と、第１の透過面とから構成さ
れ、光線は第１の透過面から光学系に入射し、前記第１
の反射面で反射し、前記第２の反射面で反射し、再び前
記第１の透過面を透過することを特徴とする上記〔１〕
から〔２４〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１３７】〔２９〕 前記偏心光学系の面は、第１の
反射面と、第２の反射面と、第１の透過面と、第２の透
過面とから構成され、光線は第１の透過面から光学系に
入射し、前記第１の反射面で反射し、前記第２の反射面
で反射し、前記第２の透過面を透過することを特徴とす
る上記〔１〕から〔２４〕の何れか１項記載の結像光学
系。
【０１３８】〔３０〕 前記偏心光学系中を主光線が略
交差するように反射面が配置されていることを特徴とす
る上記〔２９〕記載の結像光学系。
【０１３９】〔３１〕 前記偏心光学系中を主光線が略
交差しないように反射面が配置されていることを特徴と
する上記〔２９〕記載の結像光学系。
【０１４０】〔３２〕 前記偏心光学系の第１の透過面
と第２の反射面が同一の面であることを特徴とする上記
〔３１〕記載の結像光学系。
【０１４１】〔３３〕 前記偏心光学系の第１の反射面
と第２の透過面が同一の面であることを特徴とする上記
〔３１〕記載の結像光学系。
【０１４２】〔３４〕 前記偏心光学系の面は、第１の
反射面と、第２の反射面と、第３の反射面と、第１の透
過面と、第２の透過面とから構成され、光線は第１の透
過面から光学系に入射し、前記第１の反射面で反射し、
前記第２の反射面で反射し、前記第３の反射面で反射
し、前記第２の透過面を透過し、第１の透過面に入射す
るときと異なる方向に射出することを特徴とする上記
〔１〕から〔２４〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１４３】〔３５〕 前記偏心光学系の第１の透過面
と第２の反射面が同一の面であることを特徴とする上記
〔３４〕記載の結像光学系。
【０１４４】〔３６〕 前記偏心光学系の第１の反射面
と第３の反射面が同一の面であることを特徴とする上記
〔３４〕記載の結像光学系。
【０１４５】〔３７〕 前記偏心光学系の第２の透過面
と第２の反射面が同一の面であることを特徴とする上記
〔３４〕記載の結像光学系。
【０１４６】〔３８〕 上記〔１〕から〔３７〕の何れ
か１項記載のカメラファインダー用の結像光学系。
【０１４７】〔３９〕 上記〔１〕から〔３７〕の何れ
か１項記載の結像光学系を用いたカメラファインダー用
光学系。
【０１４８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、回転対称な透過光学系に比べて小型で、偏心
による収差の発生が少ない変倍光学系等の結像光学系を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結像光学系をズームレンズとして構成
した実施例１のワイド端での断面図である。
【図２】実施例２のズームレンズのワイド端での断面図
である。
【図３】実施例３のズームレンズのワイド端での断面図
である。
【図４】実施例４のズームレンズのワイド端での断面図
である。
【図５】実施例５のズームレンズのワイド端での断面図
である。
【図６】実施例６のズームレンズのワイド端での断面図
である。
【図７】実施例７のズームレンズのワイド端での断面図
である。
【図８】実施例１のワイド端での一部の横収差図であ
る。
【図９】実施例１のワイド端での残りの横収差図であ
る。
【図１０】実施例１のテレ端での一部の横収差図であ
る。
【図１１】実施例１のテレ端での残りの横収差図であ
る。
【図１２】本発明において用いる偏心光学系の反射作用
を持つ面の構成を例示するための図である。
【図１３】本発明の結像光学系を適用するカメラの概略
の構成を示す斜視図である。
【図１４】偏心して配置された凹面鏡により発生する像
面湾曲を示す図である。
【図１５】偏心して配置された凹面鏡により発生する軸
上非点収差を示す図である。
【図１６】偏心して配置された凹面鏡により発生する軸
上コマ収差を示す図である。
【図１７】本発明の光学系における焦点距離を説明する
ための図である。
【図１８】本発明において用いるパラメータＤＹを説明
するための図である。
【符号の説明】
Ｍ…凹面鏡 Ｓ…光学系 Ａ…回転非対称面 Ｇ１…第１群 Ｇ２…第２群 Ｇ３…第３群 Ｇ４…第４群 １１…透明体 １２…アルミコート層 １３…銀コート層 １４…撮影レンズ １５…ファインダー １６…カメラ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１１月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０６】本発明は、以上の実施例に限らず、回転非
対称面で構成された偏心光学系を２組使用することも可
能であり、その場合にも回転非対称面の少なくとも１つ
の面は前記条件式（１−１）〜（１１−３）の少なくと
も１つを満足することが重要である。また、本発明の偏
心光学系は、図１９〜図２２に示すような形状であって
もよい。図１９は、第４群Ｇ４をミラーコーティングさ
れた反射面のみから構成し、この反射面を自由曲面に構
成した例である。図２０は、第４群Ｇ４を、偏心した透
過面の第１面と、偏心した自由曲面からなる反射面の第
２面と、偏心した透過面であって第１面と共通の第３面
とから構成した例である。図２１は、第４群Ｇ４を、透
過面の第１面と、偏心した自由曲面からなる反射面の第
２面と、透過面の第３面とから構成した例である。図２
２は、第４群Ｇ４を、透過面の第１面と、偏心した反射
面の第２面と、偏心した反射面の第３面と、透過面であ
って第１面と共通の第４面とから構成した例である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１９】本発明において用いる偏心光学系の変形例を
示す断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】追加
【補正内容】
【図２０】本発明において用いる別の偏心光学系の変形
例を示す断面図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】追加
【補正内容】
【図２１】本発明において用いるさらに別の偏心光学系
の変形例を示す断面図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】追加
【補正内容】
【図２２】本発明において用いるもう１つの偏心光学系
の変形例を示す断面図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１９】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】追加
【補正内容】
【図２０】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】追加
【補正内容】
【図２１】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】追加
【補正内容】
【図２２】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 偏心光学系を構成する曲面としてその面
    内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状
    の面を少なくとも１面有し、偏心により発生する回転非
    対称な収差を前記回転非対称面形状で補正する偏心光学
    系と、少なくとも３つの正又は負のレンズ群とからなる
    ことを特徴する結像光学系。
  2. 【請求項２】 偏心光学系を構成する曲面としてその面
    内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状
    の面を少なくとも１面有し、偏心により発生する回転非
    対称な収差を前記回転非対称面形状で補正する偏心光学
    系を有する群と、他に少なくとも３つのレンズ群を持つ
    結像光学系において、前記４つの群の間隔の中少なくと
    も１つの群間隔を変化させることにより変倍をすること
    を特徴とする結像光学系。
  3. 【請求項３】 前記回転非対称面は対称面を１つのみ有
    する面対称自由曲面からなり、前記偏心光学系は全反射
    作用又は反射作用を有する反射面を備えていることを特
    徴とする請求項１又は２記載の結像光学系。
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