JPH10170828A - 結像光学系 - Google Patents

結像光学系

Info

Publication number
JPH10170828A
JPH10170828A JP8328757A JP32875796A JPH10170828A JP H10170828 A JPH10170828 A JP H10170828A JP 8328757 A JP8328757 A JP 8328757A JP 32875796 A JP32875796 A JP 32875796A JP H10170828 A JPH10170828 A JP H10170828A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
free
eccentric
axis
plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8328757A
Other languages
English (en)
Inventor
Kokichi Kenno
研野孝吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP8328757A priority Critical patent/JPH10170828A/ja
Publication of JPH10170828A publication Critical patent/JPH10170828A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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変倍光学系等の結像
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G3と、他に少なくとも2つのレンズ群G
1、G2を持つ結像光学系において、3つの群間隔の中
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3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、正のレンズ群と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において、折り曲げ
光路を構成する反射面がパワーを持つことを特徴とする
ものである。
【0012】本発明の更にもう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2つのレンズ群を持つ結像光学系におい
て、前記3つの群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。
【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。本発明の基本的な結像光学系は、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、正のレンズ群と負のレン
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17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18
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19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17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17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18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19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と負の光学系
を付加することにより、その正と負の光学系により主点
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2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
偏心光学系において、折り曲げ光路を構成する反射面が
パワーを持つことを特徴とする結像光学系を含むもので
ある。
【0024】この発明は、折り曲げ光路を構成しかつ反
射面にパワーを持たせることにより、結像光学系を小型
にすることに成功したものである。光路を折り曲げる
と、光路が直線に配置されている光学系より、光学系全
体を小型に構成することが可能となる。さらに、反射面
にパワーを持たせることにより、反射面に結像作用を与
えることができる。これにより、強いパワーを持った大
きな透過型のレンズ系を光路に配置する必要がなくな
り、光学系を小型に構成することが可能となる。
【0025】本発明の別の結像光学系は、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2つのレンズ群を持つ結像光学系において、前記3
つの群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。
【0026】この結像光学系では、偏心光学系を有する
群と、他の少なくとも2つのレンズ群の合計少なくとも
3つのレンズ群の中、少なくとも1つの群間隔を変化さ
せて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。
【0027】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3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。
【0028】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。
【0029】 Z=C2 +C3 y+C4 x +C5 2 +C6 yx+C7 2 +C8 3 +C9 2 x+C10yx2 +C113 +C124 +C133 x+C142 2 +C15yx3 +C164 +C175 +C184 x+C193 2 +C202 3 +C21yx4 +C225 +C236 +C245 x+C254 2 +C263 3 +C272 4 +C28yx5 +C296 +C307 +C316 x+C325 2 +C334 3 +C343 4 +C352 5 +C36yx6 +C377 ・・・・・ ・・・(a) ただし、Cm (mは2以上の整数)は係数である。
【0030】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
11,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。
【0031】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、
3,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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】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X方向
のパワー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 ・・・(2−1) なる条件を満足することが望ましい。
【0044】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20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2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(2−1)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。
【0045】さらに好ましくは、Pxn/Pxが、 0.001<|Pxn/Px|<100 ・・・(2−2) 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。
【0046】さらに好ましくは、Pxn/Pxが、 0.001<|Pxn/Px|<10 ・・・(2−3) 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。
【0047】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Y方向
のパワー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 ・・・(3−1) なる条件を満足することが望ましい。
【0048】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(3−1)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1
000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0.0
001を越えると、光学系全体が大きくなってしまう。
【0049】さらに好ましくは、Pyn/Pyが、 0.001<|Pyn/Py|<100 ・・・(3−2) 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。
【0050】さらに好ましくは、Pyn/Pyが、 0.001<|Pyn/Py|<10 ・・・(3−3) 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。
【0051】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 ・・・(4−1) 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(4−1)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。
【0052】さらに好ましくは、Px/Pyが、 0.5<Px/Py<2 ・・・(4−2) 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。
【0053】さらに好ましくは、Px/Pyが、 0.8<Px/Py<1.2 ・・・(4−3) 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。
【0054】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)〜(4−3)を満足す
ることにより、収差補正がより効果的になる。
【0055】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。
【0056】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。
【0057】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。
【0058】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。
【0059】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。
【0060】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。
【0061】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。
【0062】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。
【0063】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。
【0064】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。
【0065】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。
【0066】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。
【0067】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。
【0068】また、以上の何れかの結像光学系より物体
側にレンズ系を配することができる。上記の偏心光学系
の物体側にさらに別の光学系を配置することにより、光
学系の性能を向上させることが可能となる。物体側に光
学系を配置することにより、偏心光学系に入射する光線
の入射瞳径と画角を大きくすることが可能となり、Fナ
ンバーを明るくしたり、画角を広くしたカメラ用撮像光
学系を構成することが可能となる。
【0069】特に、正の光学系を物体側に配置した場合
は、全体として焦点距離が長いFナンバーの明るい望遠
レンズを構成する場合に好ましい。また、負の光学系を
物体側に配置すると、観察画角の広い広画角の光学系を
構成する場合に効果がある。物体側に負の光学系を配置
することにより、偏心光学系に入射する物体からの広い
画角の光線を収斂することが可能となり、プリズム光学
系の大きさを大きくすることなく広画角することが可能
となる。さらに好ましくは、上記の光学系を負のパワー
を持つレンズで構成する場合には、負レンズで発生する
像歪み、倍率の色収差が大きく発生するために、負レン
ズで発生する収差と偏心光学系で発生する収差をお互い
に打ち消し合うようにすると、収差補正上良い結果を得
る。また、前記負レンズは、物体側の曲率半径より偏心
光学系側の曲率半径が小さいことが負レンズで発生する
像歪みを少なくする上で好ましい。さらに、前記負レン
ズは回転対称面で構成することによって、レンズの製作
性が向上する。また、当然負レンズを回転非対称面で構
成することも可能であり、この場合は像歪みをより良好
に補正することが可能となる。また、前記負レンズを回
折光学素子又はフレネルレンズで製作することによっ
て、薄いレンズとすることが可能となり、小型の光学系
を構成したい場合に効果的である。
【0070】また、以上の何れかの結像光学系と、全体
として正の屈折力を持つレンズ群を少なくとも1つ有す
るカメラ用結像光学系とすることができる。上記偏心光
学系と正の光学系の少なくとも2つのレンズ群から光学
系を構成することにより、収差補正を効果的に行うこと
が可能となる。正の光学系と組み合わせる偏心光学系を
正の焦点距離で構成する場合には、収差補正作用が2つ
のレンズ群に分担され、収差の発生が少なくなり、負の
焦点距離で構成する場合には、この負群により撮像画角
を広くとることが可能となる。
【0071】また、以上の何れかの結像光学系と、全体
として負の屈折力を持つレンズ群を少なくとも1つ有す
るカメラ用結像光学系とすることができる。上記偏心光
学系と負の光学系の少なくとも2つのレンズ群から光学
系を構成することにより、収差補正が効果的に行うこと
が可能となる。負の光学系と組み合わせる偏心光学系を
正の焦点距離で構成する場合には、負レンズ群により撮
像画角を広くとることが可能となる。
【0072】上記のカメラ用結像光学系において、少な
くとも3つのレンズ群の少なくとも2つの群間隔を変化
させることにより変倍をするようにすることができる。
少なくとも3つの群の少なくとも2つの群間隔を2つ共
変化させることにより、光学系全体の焦点距離を変化さ
せることが可能となる。また、2つの群間隔を適切に変
化させることにより、少なくとも3つの群の中1つ群と
像面との位置関係を焦点距離を変化させたときに変動し
ないように構成することが可能となる。さらに好ましく
は、前記の偏心光学系を有する群を最も像面側の群とす
ることにより、物体側の少なくとも2つのレンズ群を軸
上主光線上を直線に移動することが可能となり、群間隔
可変手段の構造を簡略化することが可能となる。
【0073】また、以上において、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t
an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 ・・・(5−1) なる条件を満足することが望ましい。
【0074】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21(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、(5−1)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。
【0075】さらに好ましくは、 0.00001<|DY|<0.05 ・・・(5−2) なる条件を満足することが好ましい。
【0076】また、上記の変倍結像光学系において、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 ・・・(6−1) 又は、 1<|Cxn|<10 ・・・(6−2) なる条件を満足することが望ましい。
【0077】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(6−1)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。
【0078】さらに好ましくは、 0.8<|Cxn|<1 ・・・(6−3) 又は、 1<|Cxn|<3 ・・・(6−4) なる条件式を満足することが好ましい。
【0079】また、上記の変倍結像光学系において、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、 0.1<|Fg1/Fg2|<100 ・・・(7−1) なる条件を満足することが望ましい。
【0080】この条件(7−1)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ことが重要にな
る。上記条件式の下限0.1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。
【0081】さらに好ましくは、 0.5<|Fg1/Fg2|<20 ・・・(7−2) 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。
【0082】また、上記の変倍結像光学系において、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、 0.1<|Fg1/Fx|<100 ・・・(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0.1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。
【0083】さらに好ましくは、 0.5<|Fg1/Fx|<10 ・・・(8−2) なる条件を満足することが好ましい。
【0084】また、上記の変倍結像光学系において、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、 0.1<|Fg2/Fx|<100 ・・・(9−1) 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0.1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
100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。
【0085】さらに好ましくは、 0.5<|Fg2/Fx|<10 ・・・(9−2) なる条件を満足することが好ましい。
【0086】
【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1〜9について
説明する。まず、後記する実施例1〜6、8〜9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(絞り)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3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G3)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、物点から偏心
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2群G2、絞り)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。
【0087】また、後記する実施例7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。
【0088】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。
【0089】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
(S1,S2)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。
【0090】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 2 cos(2A)+D6 (R2 −1)+D7 2 sin(2A) +D8 3 cos(3A) +D9 (3R3 −2R)cos(A) +D10(3R3 −2R)sin(A)+D113 sin(3A) +D124cos(4A)+D13(4R4 −3R2 )cos(2A) +D14(6R4 −6R2 +1)+D15(4R4 −3R2 )sin(2A) +D164 sin(4A) +D175 cos(5A) +D18(5R5 −4R3 )cos(3A) +D19(10R5 −12R3 +3R)cos(A) +D20(10R5 −12R3 +3R)sin(A) +D21(5R5 −4R3 )sin(3A) +D225 sin(5A) +D236cos(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) +D296sin(6A)・・・・・ ・・・(b) ただし、Dm (mは2以上の整数)は係数である。
【0091】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 2 +C6 y|x|+C7 2 +C8 3 +C9 2 |x|+C10yx2 +C11|x3 | +C124 +C133 |x|+C142 2 +C15y|x3 |+C164 +C175 +C184 |x|+C193 2 +C202 |x3 | +C21yx4 +C22|x5 | +C236 +C245 |x|+C254 2 +C263 |x3 | +C272 4 +C28y|x5 |+C296 +C307 +C316 |x|+C325 2 +C334 |x3 | +C343 4 +C352 |x5 |+C36yx6 +C37|x7 | ・・・(c) 以下に示す実施例1〜9は35mmの銀塩カメラ用の撮
影レンズに最適化したものでり、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。なお、実施例1〜9の撮像領域は24×36m
mの場合を想定している。
【0092】また、回転対称光学系の各群G1〜G2
は、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。
【0093】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。この実施例のズームレンズは、正パワーを
有する可動群の第1群G1、負パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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。この実施例の撮像
画角は、水平画角54°〜28°、垂直画角37.8°
〜19.5°、入射瞳径は7〜14mmであり、焦点距
離にすると35〜70mmに相当する。構成パラメータ
は後記するが、6面以降の偏心は5面(絞り面)からの
偏心量で表わされている。
【0094】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。この実施例のズームレンズは、正パワーを
有する可動群の第1群G1、負パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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。この実施例の撮像
画角は、水平画角54°〜28°、垂直画角37.8°
〜19.5°、入射瞳径は8.8〜17.5mmであ
り、焦点距離にすると35〜70mmに相当する。構成
パラメータは後記するが、6面以降の偏心は5面(絞り
面)からの偏心量で表わされている。
【0095】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。この実施例のズームレンズは、正パワーを
有する可動群の第1群G1、負パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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。この実施例の撮像
画角は、水平画角54°〜19°、垂直画角37.8°
〜13.0°、入射瞳径は8.8〜22.1mmであ
り、焦点距離にすると35〜105mmに相当する。構
成パラメータは後記するが、6面以降の偏心は5面(絞
り面)からの偏心量で表わされている。
【0096】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。この実施例のズームレンズは、負パワーを
有する可動群の第1群G1、正パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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。この実施例の撮像
画角は、水平画角54°〜19°、垂直画角37.8°
〜13.0°、入射瞳径は8.8〜22.1mmであ
り、焦点距離にすると35〜105mmに相当する。構
成パラメータは後記するが、6面以降の偏心は5面(絞
り面)からの偏心量で表わされている。
【0097】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。この実施例のズームレンズは、負パワーを
有する可動群の第1群G1、正パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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。この実施例の撮像
画角は、水平画角54°〜28.8°、垂直画角37.
8°〜19.5°、入射瞳径は7.2〜12.5mmで
あり、焦点距離にすると35〜70mmに相当する。構
成パラメータは後記するが、6面以降の偏心は5面(絞
り面)からの偏心量で表わされている。
【0098】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。この実施例のズームレンズは、負パワーを
有する可動群の第1群G1、正パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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。この実施例の撮像
画角は、水平画角71.5°〜39.6°、垂直画角5
1.3°〜27°、入射瞳径は9.2〜14.1mmで
あり、焦点距離にすると25〜50mmに相当する。構
成パラメータは後記するが、6面以降の偏心は5面(絞
り面)からの偏心量で表わされている。
【0099】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。この実施例のズームレンズは、正パワーを
有する可動群の第1群G1、負パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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、水平画角54°〜28.8°、
垂直画角37.8°〜19.5°、入射瞳径は7.2〜
12.2mmであり、焦点距離にすると35〜70mm
に相当する。構成パラメータは後記するが、6面〜10
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、6面〜10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。
【0100】実施例8 この実施例8の光軸を含むワイド端でのY−Z断面図を
図8に示す。この実施例のズームレンズは、正パワーを
有する可動群の第1群G1、負パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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。この実施例の撮像
画角は、水平画角54°〜28.8°、垂直画角37.
8°〜19.5°、入射瞳径は7.2〜12.2mmで
あり、焦点距離にすると35〜70mmに相当する。構
成パラメータは後記するが、6面以降の偏心は5面(絞
り面)からの偏心量で表わされている。
【0101】実施例9 この実施例9の光軸を含むワイド端でのY−Z断面図を
図9に示す。この実施例のズームレンズは、正パワーを
有する可動群の第1群G1、負パワーを有する可動群の
第2群G2、絞り、偏心光学系からなる固定の第3群G
3からなり、第3群G3の偏心光学系は、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、偏心した平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反射面であって第
1面と共通の第4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5面とからなる。この実施
例の撮像画角は、水平画角54°〜28.8°、垂直画
角37.8°〜19.5°、入射瞳径は7〜14mmで
あり、焦点距離にすると35〜70mmに相当する。構
成パラメータは後記するが、6面以降の偏心は5面(絞
り面)からの偏心量で表わされている。
【0102】以下に、上記実施例1〜9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 29696.118 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 -12742.578 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り,基準面) 6 自由曲面(透過面) 1.5163 64.15 Y -26.929 θ -1.76° Z 25.741 7 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -0.642 θ 20.44° Z 54.715 8 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -26.929 θ -1.76° Z 25.741 9 自由曲面(透過面) Y -45.613 θ -70.12° Z 43.955 10 ∞(像面) Y -58.647 θ -27.69° Z 65.347 自由曲面 C5 6.9506×10-47 -8.2226×10-48 0 C10 2.1250×10-5 自由曲面 C5 -2.0189×10-37 -3.2889×10-38 0 C10 2.0476×10-6 自由曲面 C5 2.5743×10-37 -4.0643×10-38 0 C10 -1.9521×10-6 可変面間隔 W S T d2 1.00000 36.73409 70.00000 d4 70.00000 41.88194 1.00000 全系の焦点距離、パワー W S T Fx 43.878894 55.991041 74.460164 Fy 42.698548 54.481068 72.516316 Px 0.022790 0.017860 0.013430 Py 0.023420 0.018355 0.013790 自由曲面(反射面) DY 0.000524 Cxn 1.013791 W S T Pxn/Px 0.875306 1.116922 1.485349 Pyn/Py 0.522855 0.667136 0.887982 自由曲面(反射面) DY 0.006141 Cxn 2.567211 W S T Pxn/Px 0.218836 0.279242 0.371353 Pyn/Py 0.180007 0.229679 0.305711 Fg1 300.0 Fg2 -128.7 Fg1/Fg2 -2.3310 Fg1/Fxw 6.8370 Fg2/Fxw -2.9331 Fg1/Fxt 4.0290 Fg2/Fxt -1.7284 。
【0103】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 18973.711 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 -8147.632 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り,基準面) 6 自由曲面(透過面) 1.5163 64.15 Y -32.528 θ -1.15° Z 30.895 7 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -0.632 θ 21.68° Z 63.327 8 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -32.528 θ -1.15° Z 30.895 9 自由曲面(透過面) Y -55.259 θ -73.48° Z 52.220 10 ∞(像面) Y -68.054 θ -25.14° Z 73.839 自由曲面 C5 6.0797×10-47 -8.1744×10-48 0 C10 2.1250×10-5 自由曲面 C5 -2.0265×10-37 -3.2381×10-38 0 C10 2.6892×10-6 自由曲面 C5 2.9529×10-37 -4.0550×10-38 0 C10 -1.3273×10-5 可変面間隔 W S T d2 1.00000 23.79216 45.00000 d4 45.00000 27.27157 1.00000 全系の焦点距離、パワー W S T Fx 43.936731 55.959709 74.460164 Fy 42.844901 54.585153 72.674419 Px 0.022760 0.017870 0.013430 Py 0.023340 0.018320 0.013760 自由曲面(反射面) DY 0.008977 Cxn 1.018056 W S T Pxn/Px 0.864327 1.100844 1.464787 Pyn/Py 0.526571 0.670860 0.893180 自由曲面(反射面) DY 0.004453 Cxn 1.906763 W S T Pxn/Px 0.229165 0.291874 0.388369 Pyn/Py 0.157991 0.201283 0.267987 Fg1 191.7 Fg2 -82.3 Fg1/Fg2 -2.3293 Fg1/Fxw 4.3631 Fg2/Fxw -1.9209 Fg1/Fxt 2.5745 Fg2/Fxt -1.1053 。
【0104】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 17462.577 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 -6619.040 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り,基準面) 6 自由曲面(透過面) 1.5163 64.15 Y -22.792 θ -6.54° Z 25.008 7 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -0.501 θ 22.03° Z 46.902 8 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -22.792 θ -6.54° Z 25.008 9 自由曲面(透過面) Y -45.305 θ -45.71° Z 38.757 10 ∞(像面) Y -63.499 θ -87.19° Z 47.064 自由曲面 C5 -1.0843×10-37 -9.3866×10-38 6.2914×10-610 1.2699×10-4 自由曲面 C5 -3.9177×10-37 -6.4718×10-38 6.7080×10-610 1.5432×10-5 自由曲面 C5 -3.2889×10-47 -1.6886×10-28 0 C10 8.9608×10-4 可変面間隔 W S1 S2 T d2 10.69600 29.62063 48.31311 70.00000 d4 70.00000 57.46789 38.42996 1.00000 全系の焦点距離、パワー W S1 S2 T Fx 30.497103 38.109756 50.276521 76.745971 Fy 29.841838 37.320396 49.321825 75.159714 Px 0.032790 0.026240 0.019890 0.013030 Py 0.033510 0.026795 0.020275 0.013305 自由曲面(反射面) DY 0.017974 Cxn 1.043624 W S1 S2 T Pxn/Px 1.202679 1.502890 1.982697 3.026542 Pyn/Py 0.716123 0.895588 1.183590 1.803629 自由曲面(反射面) DY 0.022699 Cxn 1.277205 W S1 S2 T Pxn/Px 1.783246 2.228378 2.939801 4.487539 Pyn/Py 0.203085 0.253980 0.335654 0.511491 Fg1 176.4 Fg2 -66.9 Fg1/Fg2 -2.6368 Fg1/Fxw 5.7841 Fg2/Fxw -2.1936 Fg1/Fxt 2.2985 Fg2/Fxt -0.8717 。
【0105】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 -8000.482 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 6292.875 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り,基準面) 6 自由曲面(透過面) 1.5163 64.15 Y -12.674 θ -10.93° Z -0.695 7 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -0.162 θ 15.06° Z 20.471 8 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -12.674 θ -10.93° Z -0.695 9 自由曲面(透過面) Y -33.591 θ -22.28° Z 15.379 10 ∞(像面) Y -52.605 θ -91.32° Z 21.580 自由曲面 C5 -6.2196×10-37 -9.1760×10-38 -2.1358×10-510 -1.3900×10-5 自由曲面 C5 -4.5191×10-37 -5.3392×10-38 4.4879×10-610 5.2648×10-6 自由曲面 C5 -7.9413×10-37 -1.4177×10-28 0 C10 2.2169×10-4 可変面間隔 W S1 S2 T d2 70.00000 49.57882 33.09316 17.43326 d4 1.00000 14.89736 34.51183 70.00000 全系の焦点距離、パワー W S1 S2 T Fx 31.545741 41.135335 54.555374 78.802206 Fy 33.161996 43.299415 57.487784 83.368070 Px 0.031700 0.024310 0.018330 0.012690 Py 0.030155 0.023095 0.017395 0.011995 自由曲面(反射面) DY 0.000064 Cxn 1.003950 W S1 S2 T Pxn/Px 1.021576 1.332125 1.766719 2.551927 Pyn/Py 0.908963 1.186828 1.575728 2.285101 自由曲面(反射面) DY -0.000420 Cxn 0.983734 W S1 S2 T Pxn/Px 1.755690 2.289403 3.036300 4.385766 Pyn/Py 1.250999 1.633421 2.168661 3.144966 Fg1 -80.8 Fg2 63.6 Fg1/Fg2 -1.2704 Fg1/Fxw -2.5614 Fg2/Fxw 2.0161 Fg1/Fxt -1.0254 Fg2/Fxt 0.8071 。
【0106】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 -18985.638 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 10763.993 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り,基準面) 6 自由曲面(透過面) 1.5163 64.15 Y -11.519 θ 13.56° Z 8.428 7 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y 2.655 θ 35.92° Z 16.536 8 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -11.519 θ 13.56° Z 8.428 9 自由曲面(透過面) Y -18.726 θ -8.30° Z 19.479 10 ∞(像面) Y -33.543 θ -54.02° Z 32.913 自由曲面 C5 -1.1726×10-27 -1.1817×10-28 -1.0452×10-410 -1.2967×10-4 自由曲面 C5 -9.4014×10-37 -8.8730×10-38 -1.5499×10-510 -1.0533×10-5 自由曲面 C5 -1.8039×10-27 -1.7849×10-28 0 C10 1.9681×10-4 可変面間隔 W S T d2 60.00000 27.62167 1.00000 d4 2.47641 26.31389 60.00000 全系の焦点距離、パワー W S T Fx 32.051282 41.373604 54.436581 Fy 35.460993 45.777066 52.002080 Px 0.031200 0.024170 0.018370 Py 0.028200 0.021845 0.019230 自由曲面(反射面) DY -0.000263 Cxn 0.992949 W S T Pxn/Px 1.724923 2.226627 2.929645 Pyn/Py 2.022074 2.610323 2.965289 自由曲面(反射面) DY -0.004668 Cxn 0.907090 W S T Pxn/Px 2.297240 2.965407 3.901681 Pyn/Py 2.522055 3.255754 3.698489 Fg1 -191.8 Fg2 108.7 Fg1/Fg2 -1.7645 Fg1/Fxw -5.9842 Fg2/Fxw 3.3914 Fg1/Fxt -3.5234 Fg2/Fxt 1.9968 。
【0107】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 -14138.881 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 8774.351 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り,基準面) 6 自由曲面(透過面) 1.5163 64.15 Y -10.945 θ -2.37° Z -8.656 7 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y 0.270 θ 20.89° Z 4.430 8 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -10.945 θ -2.37° Z -8.656 9 自由曲面(透過面) Y -20.327 θ -39.22° Z 0.616 10 ∞(像面) Y -35.310 θ -65.19° Z 13.864 自由曲面 C5 -4.5782×10-37 -6.8310×10-38 -4.5449×10-610 1.0304×10-5 自由曲面 C5 -4.8884×10-37 -5.4409×10-38 -7.6896×10-6 C10 -3.0287×10-7 自由曲面 C5 -3.0148×10-27 -2.8928×10-28 4.5688×10-410 5.1723×10-4 可変面間隔 W S T d2 50.00000 31.99039 12.81228 d4 10.00000 24.98115 50.00000 全系の焦点距離、パワー W S T Fx 25.833118 31.113877 39.793076 Fy 25.936973 31.240237 39.960040 Px 0.038710 0.032140 0.025130 Py 0.038555 0.032010 0.025025 自由曲面(反射面) DY 0.000000 Cxn 0.999958 W S T Pxn/Px 0.852514 1.026783 1.313203 Pyn/Py 0.769024 0.926264 1.184804 自由曲面(反射面) DY 0.000371 Cxn 1.013692 Pxn/Px 1.327955 1.714199 2.255427 Pyn/Py 0.984690 1.271149 1.444007 Fg1 -142.8 Fg2 88.6 Fg1/Fg2 -1.6112 Fg1/Fxw -5.5278 Fg2/Fxw 3.4297 Fg1/Fxt -3.5886 Fg2/Fxt 4.1909 。
【0108】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 28483.517 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 -12463.586 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り) 3.112 6 自由曲面(透過面) 40.000 1.5163 64.15 7 自由曲面(反射面) 30.000 1.5163 64.15 θ -22.50° 8 自由曲面(反射面) 40.000 1.5163 64.15 θ -22.50° 9 自由曲面(透過面) 10.000 10 ∞(像面) θ -9.52° 自由曲面 C5 3.7380×10-37 4.3029×10-38 8.3703×10-510 5.5317×10-5 自由曲面 C5 -1.8515×10-37 -2.1549×10-38 1.4566×10-510 4.0428×10-6 自由曲面 C5 1.6093×10-37 1.7241×10-38 2.6871×10-610 -1.3727×10-5 自由曲面 C5 1.4149×10-37 2.9473×10-38 9.5368×10-510 7.7195×10-5 可変面間隔 W S T d2 4.28371 38.13250 70.00000 d4 70.00000 42.06251 1.00000 全系の焦点距離、パワー W S T Fx 39.494471 50.377834 67.024129 Fy 37.271711 47.551117 63.291139 Px 0.025320 0.019850 0.014920 Py 0.026830 0.021030 0.015800 自由曲面(反射面) DY 0.000404 Cxn 1.027516 W S T Pxn/Px 0.516199 0.217118 0.288861 Pyn/Py 0.418559 0.176082 0.234367 自由曲面(反射面) DY -0.002690 Cxn 1.173072 W S T Pxn/Px 0.413002 0.173713 0.231113 Pyn/Py 0.363806 0.153048 0.203709 Fg1 287.7 Fg2 -125.9 Fg1/Fg2 -2.2887 Fg1/Fxw 7.2846 Fg1/Fxt 4.2925 Fg2/Fxt -1.8784 。
【0109】実施例8 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 (偏心量) (傾き角) 1 24129.602 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 -10625.882 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り,基準面) 6 自由曲面(透過面) 1.5163 64.15 Y 0.000 θ 12.80° Z 0.754 7 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y 1.518 θ 62.80° Z 20.480 8 自由曲面(反射面) 1.5163 64.15 Y -38.018 θ 100.94° Z 44.429 9 自由曲面(透過面) Y 1.518 θ 62.80° Z 20.480 10 ∞(像面) Y 8.007 θ 80.42° Z 49.180 自由曲面 C5 1.1838×10-27 9.9961×10-38 1.4046×10-410 -2.2875×10-5 自由曲面 C5 9.7396×10-47 8.2189×10-48 2.1217×10-6 C10 -2.8143×10-5 自由曲面 C5 4.1027×10-37 3.7251×10-38 -5.1404×10-610 -1.7386×10-5 可変面間隔 W S T d2 17.93444 43.22068 70.00000 d4 70.00000 41.75979 1.00000 全系の焦点距離、パワー W S T Fx 39.432177 50.479556 68.493151 Fy 32.441200 41.528239 56.433409 Px 0.025360 0.019810 0.014600 Py 0.030825 0.024080 0.017720 自由曲面(反射面) DY -0.000704 Cxn 1.549490 W S T Pxn/Px 0.196570 0.251642 0.341440 Pyn/Py 0.364313 0.466360 0.633744 自由曲面(反射面) DY -0.004451 Cxn 1.118176 W S T Pxn/Px 0.890928 1.140531 1.547529 Pyn/Py 0.807273 1.033397 1.404300 Fg1 243.7 Fg2 -107.3 Fg1/Fg2 -2.2712 Fg1/Fxw 6.1802 Fg2/Fxw -2.7211 Fg1/Fxt 3.5580 Fg2/Fxt -1.5666 。
【0110】実施例9 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 (偏心量) (傾き角) 1 17634.831 0.000 100.0000 0.00 2 ∞ d2 3 -7654.034 0.000 100.0000 0.00 4 ∞ d4 5 ∞(絞り,基準面) 6 自由曲面(透過面) 1.5254 56.25 Y 0.000 θ 0.00° Z 5.000 7 自由曲面(反射面) 1.5254 56.25 Y 0.000 θ -48.36° Z 14.833 8 ∞ (反射面) 1.5254 56.25 Y 55.132 θ 65.96° Z 21.329 9 自由曲面(反射面) 1.5254 56.25 Y 0.000 θ 0.00° Z 5.000 10 自由曲面(透過面) Y 0.000 θ -48.36° Z 14.833 11 ∞(像面) Y 0.000 θ -14.57° Z 34.991 自由曲面 C5 -2.8727×10-37 7.9095×10-38 7.6283×10-510 -4.1361×10-512 -5.6198×10-714 1.2589×10-716 -2.0222×10-617 1.7949×10-919 9.5664×10-10 21 3.7887×10-8 自由曲面 C5 -1.5598×10-37 5.8293×10-48 -4.3974×10-610 5.3230×10-612 1.4311×10-714 1.8712×10-616 6.5430×10-717 1.3249×10-919 -3.7450×10-821 -5.1314×10-7 可変面間隔 W S T d2 14.83128 32.44948 52.00869 d4 70.00000 48.20354 17.03228 全系の焦点距離、パワー W S T Fx 23.364486 29.868578 41.186161 Fy 25.713551 32.927231 45.361760 Px 0.042800 0.033480 0.024280 Py 0.038890 0.030370 0.022045 自由曲面(反射面) DY -0.000046 Cxn 0.902149 W S T Pxn/Px 0.082609 0.105605 0.145620 Pyn/Py 0.243268 0.311514 0.429153 自由曲面(反射面) DY -0.007396 Cxn 1.173344 W S T Pxn/Px 0.941551 1.203655 1.659735 Pyn/Py 0.281067 0.359918 0.495836 Fg1 178.1 Fg2 -77.3 Fg1/Fg2 -2.3040 Fg1/Fxw 7.6227 Fg2/Fxw -3.3085 Fg1/Fxt 4.3243 Fg2/Fxt -1.8768 。
【0111】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10〜図11、図12〜図13
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。
【0112】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)〜(9−2)の少なくも1
つあるいはそれらのいくつかの組み合わせを満足するこ
とが重要である。
【0113】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14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。
【0114】また、本発明の結像光学系は、図15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。
【0115】さらには、図16(a)の広角状態、図1
6(b)に望遠状態での光路図を示すように、第1群G
1〜第3群G3からなる本発明の結像光学系を対物レン
ズObとし、別の偏心光学系からなる接眼レンズEpと
組み合わせることにより変倍可能なファインダー15用
の光学系として用いることができる。なお、この実施例
の具体的な数値データは省くが、第1群G1と第2群G
2は回転対称光学系からなり、第3群G3を構成する偏
心光学系は、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透過面の第3面とからなる。ま
た、接眼レンズEpを構成する偏心光学系は、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の
第4面とからなるものである。
【0116】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、
正のレンズ群と負のレンズ群とからなることを特徴する
結像光学系。
【0117】〔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
心光学系において、折り曲げ光路を構成する反射面がパ
ワーを持つことを特徴とする結像光学系。
【0118】〔3〕 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2つのレンズ群
を持つ結像光学系において、前記3つの群間隔の中少な
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。
【0119】〔4〕 前記回転非対称面は対称面を1つ
のみ有することを特徴とする面対称自由曲面からなるこ
とを特徴とする上記〔1〕から〔3〕の何れか1項記載
の結像光学系。
【0120】〔5〕 前記回転非対称面の対称面は、前
記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〔4〕記載の
結像光学系。
【0121】〔6〕 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〔5〕記載の結像光学系。
【0122】〔7〕 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。
【0123】〔8〕 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
〔7〕記載の結像光学系。
【0124】
〔9〕 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〔8〕
記載の結像光学系。
【0125】〔10〕 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NA’X、NA’Xを平行光束の幅dで割った値をX
方向のパワー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 ・・・(2−1) なる条件を満足することを特徴とする上記
〔9〕記載の
結像光学系。
【0126】〔11〕 前記Pxn/Pxが、 0.001<|Pxn/Px|<100 ・・・(2−2) なる条件を満足することを特徴とする上記〔10〕記載
の結像光学系。
【0127】〔12〕 前記Pxn/Pxが、 0.001<|Pxn/Px|<10 ・・・(2−3) なる条件を満足することを特徴とする上記〔11〕記載
の結像光学系。
【0128】〔13〕 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NA’Y、NA’Yを平行光束の幅dで割った値をY
方向のパワー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 ・・・(3−1) なる条件を満足することを特徴とする上記
〔9〕記載の
結像光学系。
【0129】〔14〕 前記Pyn/Pyが、 0.001<|Pyn/Py|<100 ・・・(3−2) なる条件を満足することを特徴とする上記〔13〕記載
の結像光学系。
【0130】〔15〕 前記Pyn/Pyが、 0.001<|Pyn/Py|<10 ・・・(3−3) なる条件を満足することを特徴とする上記〔14〕記載
の結像光学系。
【0131】〔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X方向のパワー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sinをNA’Y、前記NA’Yを前記平行
光束の幅dで割った値をY方向のパワーPyとすると
き、 0.1<Px/Py<10 ・・・(4−1) なる条件を満足することを特徴とする上記
〔9〕記載の
結像光学系。
【0132】〔17〕 前記Px/Pyが、 0.5<Px/Py<2 ・・・(4−2) 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。
【0133】〔18〕 前記Px/Pyが、 0.8<Px/Py<1.2 ・・・(4−3) 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。
【0134】〔19〕 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
〔9〕から〔18〕の何れか1
項記載の結像光学系。
【0135】〔20〕 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
〔9〕から〔18〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0136】〔21〕 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
〔9〕から〔18〕の何れか1項記載の結
像光学系。
【0137】〔22〕 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
〔9〕
から〔18〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0138】〔23〕 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
〔9〕から〔18〕の何れか1項記載の結像光学
系。
【0139】〔24〕 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〔23〕記載の結像光学系。
【0140】〔25〕 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〔23〕記載の結像光学系。
【0141】〔26〕 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
〔25〕記載の結像光学系。
【0142】〔27〕 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
〔25〕記載の結像光学系。
【0143】〔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
〔9〕から〔18〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0144】〔29〕 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
〔28〕記載の結像光学系。
【0145】〔30〕 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
〔28〕記載の結像光学系。
【0146】〔31〕 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
〔28〕記載の結像光学系。
【0147】〔32〕 上記〔1〕から〔31〕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。
【0148】〔33〕 上記〔1〕から〔31〕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。
【0149】〔34〕 上記〔1〕から〔31〕の何れ
か1項記載の結像光学系より物体側にレンズ系を配した
ことを特徴とする撮像用結像光学系。
【0150】〔35〕 上記〔1〕から〔31〕の何れ
か1項記載の結像光学系と、全体として正の屈折力を持
つレンズ群を少なくとも1つ有することを特徴とするカ
メラ用結像光学系。
【0151】〔36〕 上記〔1〕から〔31〕の何れ
か1項記載の結像光学系と、全体として負の屈折力を持
つレンズ群を少なくとも1つ有することを特徴とするカ
メラ用結像光学系。
【0152】〔37〕 少なくとも3つのレンズ群の少
なくとも2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上記〔35〕又は〔36〕記載の結
像光学系。
【0153】〔38〕 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 ・・・(5−1) なる条件を満足することを特徴とする上記〔1〕から
〔37〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0154】〔39〕 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 ・・・(6−1) 又は、 1<|Cxn|<10 ・・・(6−2) なる条件を満足することを特徴とする上記〔1〕から
〔37〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0155】〔40〕 上記〔37〕記載の結像光学系
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、 0.1<|Fg1/Fg2|<100 ・・・(7−1) なる条件を満足することを特徴とする結像光学系。
【0156】〔41〕 上記〔37〕記載の結像光学系
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、 0.1<|Fg1/Fx|<100 ・・・(8−1) なる条件を満足することを特徴とする結像光学系。
【0157】〔42〕 上記〔37〕記載の結像光学系
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、 0.1<|Fg2/Fx|<100 ・・・(9−1) なる条件を満足することを特徴とする結像光学系。
【0158】
【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ズームレンズ等の結像光学系
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8のズームレンズのワイド端での断面図
である。
【図9】実施例9のズームレンズのワイド端での断面図
である。
【図10】実施例1のワイド端での一部の横収差図であ
る。
【図11】実施例1のワイド端での残りの横収差図であ
る。
【図12】実施例1のテレ端での一部の横収差図であ
る。
【図13】実施例1のテレ端での残りの横収差図であ
る。
【図14】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15】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16】本発明の結像光学系を変倍ファインダー光学
系に適用した場合の1例の光路図である。
【図17】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18】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19】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20】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21】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 Ob…対物レンズ Ep…接眼レンズ 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

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、正のレンズ群と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
    系において、折り曲げ光路を構成する反射面がパワーを
    持つことを特徴とする結像光学系。
  3. 【請求項3】 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2つのレンズ群を持つ
    結像光学系において、前記3つの群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。
JP8328757A 1996-12-09 1996-12-09 結像光学系 Pending JPH10170828A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8328757A JPH10170828A (ja) 1996-12-09 1996-12-09 結像光学系

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8328757A JPH10170828A (ja) 1996-12-09 1996-12-09 結像光学系

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10170828A true JPH10170828A (ja) 1998-06-26

Family

ID=18213820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8328757A Pending JPH10170828A (ja) 1996-12-09 1996-12-09 結像光学系

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10170828A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002196243A (ja) * 2000-12-25 2002-07-12 Olympus Optical Co Ltd 結像光学系
JP2009244744A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Olympus Imaging Corp 撮影光学ユニット

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002196243A (ja) * 2000-12-25 2002-07-12 Olympus Optical Co Ltd 結像光学系
JP2009244744A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Olympus Imaging Corp 撮影光学ユニット

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6327094B1 (en) High-performance and compact image-forming optical system using prism elements
JP3320252B2 (ja) 反射型の光学系及びそれを用いた撮像装置
US6603608B2 (en) Variable focal length optical element and optical system using the same
US6201648B1 (en) Optical system
US6643062B1 (en) Finder optical system and image pickup apparatus using the same
EP0845692B1 (en) Optical system with a rotationally asymmetric curved surface
JP3929153B2 (ja) 結像光学系
JP2000047109A (ja) 結像光学系
JP2000010000A (ja) 結像光学系
US6178052B1 (en) Finder optical system
JP2002328302A (ja) 光学系
US5963376A (en) Variable-magnification image-forming optical system
US6178048B1 (en) Image-forming optical system
JP2000241706A (ja) プリズム光学系
US6094315A (en) Image-forming optical system
US20190094670A1 (en) Optical system and image projection apparatus
JPH10333040A (ja) 撮像光学系及びそれを用いた撮像装置
JPH10197797A (ja) 結像光学系
JP2000111800A (ja) 結像光学系
JP3869074B2 (ja) 撮像装置
JPH10170828A (ja) 結像光学系
JP2000241707A (ja) プリズム光学系
JPH1123971A (ja) 撮像光学系及びそれを用いた撮像装置
US6487374B1 (en) Viewfinder optical system
JP2000227555A (ja) 結像光学系

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030917

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20040723