JPH10197797A - 結像光学系 - Google Patents

結像光学系

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JPH10197797A
JPH10197797A JP9000178A JP17897A JPH10197797A JP H10197797 A JPH10197797 A JP H10197797A JP 9000178 A JP9000178 A JP 9000178A JP 17897 A JP17897 A JP 17897A JP H10197797 A JPH10197797 A JP H10197797A
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JP
Japan
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optical system
axis
plane
free
rotationally asymmetric
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JP9000178A
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English (en)
Inventor
Kokichi Kenno
研野孝吉
Norihiko Aoki
青木法彦
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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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G1と、他に1つのレンズ群G2を持つ結
像光学系において、2つの群G1、G2の間隔を変化さ
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2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
光学系を含む群と、1つの正又は負のレンズ群との2群
からなることを特徴とするものである。
【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
1つのレンズ群を持つ結像光学系において、前記2つの
群の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】これらの偏心光学系は、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。
【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を含む群と、1つの正又は負
のレンズ群との2群からなることを特徴とするものであ
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。本発明は、この偏
心により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補正を行っている。
【0018】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1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1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。
【0019】図15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16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17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、その回転非対称な収差を補正してい
る。
【0020】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15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15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。
【0021】また、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面有する
偏心光学系のみを1つのレンズ群として構成すれば、組
み立て精度上からも有利である。
【0022】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16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。
【0023】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17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。
【0024】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。
【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1つの
レンズ群を持つ結像光学系において、前記2つの群の間
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1つのレンズ群の合計2つのレンズ群の群間
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】ズームレンズは各群独立に収差が補正され
ていることが望ましい。そのため、偏心光学系を有する
群内に、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面配置することで、
偏心により発生する回転非対称な収差を補正している。
【0028】さらに好ましくは、こ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1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。
【0029】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。
【0030】 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。
【0031】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。
【0032】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
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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】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。
【0044】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 ・・・(2−1) なる条件を満足することが望ましい。
【0045】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19(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。
【0046】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。
【0047】また、上記の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 ・・・(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。
【0048】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。
【0049】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。
【0050】また、上記の結像光学系において、物体側
より第i番目で回転非対称面を含まないレンズ群の焦点
距離をFgi、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<|Fgi/Fx|<100 ・・・(4−1) 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、回転非対称面を含まないレンズ
群で発生する球面収差とコマ収差が大きくなりすぎ、他
の偏心した回転非対称面を含む群で補正することが難し
くなる。また、上限100を越えると、逆に回転非対称
面を含まないレンズ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。
【0051】さらに好ましくは、 0.1<|Fgi/Fx|<20 ・・・(4−2) なる条件を満足することが好ましい。
【0052】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 ・・・(5−1) なる条件を満足することが望ましい。
【0053】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18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群のレンズ系と第2群
からなる光学系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(5−1)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。
【0054】さらに好ましくは、Pxn/Pxが、 0.001<|Pxn/Px|<100 ・・・(5−2) 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。
【0055】さらに好ましくは、Pxn/Pxが、 0.001<|Pxn/Px|<10 ・・・(5−3) 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。
【0056】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 ・・・(6−1) なる条件を満足することが望ましい。
【0057】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(6−1)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。
【0058】さらに好ましくは、Pyn/Pyが、 0.001<|Pyn/Py|<100 ・・・(6−2) 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。
【0059】さらに好ましくは、Pyn/Pyが、 0.001<|Pyn/Py|<10 ・・・(6−3) 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。
【0060】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 ・・・(7−1) 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(7−1)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。
【0061】さらに好ましくは、Px/Pyが、 0.5<Px/Py<2 ・・・(7−2) 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。
【0062】さらに好ましくは、Px/Pyが、 0.8<Px/Py<1.2 ・・・(7−3) 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。
【0063】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)〜(7−3)を満足す
ることにより、収差補正がより効果的になる。
【0064】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。
【0065】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。
【0066】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。
【0067】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。
【0068】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。
【0069】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。
【0070】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。
【0071】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。
【0072】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。
【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。
【0074】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。
【0075】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、前記の像歪みに対し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。また、実像式ファインダー光学系の対物光
学系に適用する場合は、反射面の数を合わせて所望の倒
立像を得る必要がある。
【0076】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。
【0077】また、以上において、物体側より順に、正
の屈折力を有するレンズ群と負の屈折力を有するレンズ
群の2群、あるいは、負の屈折力を有するレンズ群と正
の屈折力を有するレンズ群の2群、あるいは、正の屈折
力を有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群の2
群で構成される変倍光学系に回転非対称面を少なくとも
1面用いることで、光線を折り返すことが可能になり、
レンズ系の小型化が達成できる。なお、何れの場合も、
正の群、負の群の何れに回転非対称面を用いても、所望
の性能を達成できるのは言うまでもない。
【0078】
【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1〜8について
説明する。まず、後記する実施例1〜5の構成パラメー
タにおいて、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。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。ここで、面を定
義する式の座標は、図1(a)に示すように、面頂を原
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、その光軸に沿
って進む方向をZ軸の正方向、このZ軸に直交し原点を
通り光軸が偏心光学系(図1の場合は、第2群G2)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、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。
【0079】また、後記する実施例6〜8の構成パラメ
ータにおける偏心面の座標の取り方は、図6(a)に示
すように、基準面(実施例6では第1仮想面、実施例7
では絞り面、実施例8では第1仮想面)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(実施
例6、7では第2群G2、実施例8では第1群G1)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。ここで、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(実施例6で
は第1群G1から第1仮想面まで、及び、第2仮想面か
ら像面まで、実施例7では第1群G1から絞り面まで、
及び、仮想面から像面まで、実施例8では第2仮想面以
降)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。同軸部分の傾き量θが記載されている面
(実施例6〜8の像面)については、その面の中心軸の
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。
【0080】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。
【0081】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。
また、Fg1は第1群G1の焦点距離、Fg2は第2群
G2の焦点距離とする。
【0082】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。
【0083】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) 図1〜図8にそれぞれ実施例1〜8の光軸を含む断面図
を示す。図中、(a)は広角端、(b)は望遠端の断面
図である。図中、G1は第1群、G2は第2群である。
なお、実施例1、2、6、7は、負・正の2群ズームレ
ンズであり、実施例3、4、8は、正・負の2群ズーム
レンズであり、実施例5は、正・正の2群ズームレンズ
である。また、実施例2、4は、回転対称光学系の各群
(実施例2は第2群G2、実施例4は第1群G1)を屈
折率1000、分散0の特性を持った仮想のレンズで設
計しており、これをもって理想レンズの代わりとした。
これにより、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。
【0084】実施例1 この実施例1の光軸を含む広角端(a)、望遠端(b)
のY−Z断面図を図1に示す。この実施例の第1群G1
は両凹レンズ1枚からなり、絞りを挟んで、第2群G2
は偏心光学系からなり、その偏心光学系は、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、水平半画角27.2°〜1
4.4°、垂直半画角18.9°〜9.7°、入射瞳径
は8〜10mmであり、フィルムサイズは36×24m
m、回転対称光学系の焦点距離に換算すると35〜70
mmに相当する。構成パラメータは後記するが、1面〜
8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、4面〜8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。
【0085】実施例2 この実施例2の光軸を含む広角端(a)、望遠端(b)
のY−Z断面図を図2に示す。この実施例の第1群G1
は偏心光学系からなり、第2群G2は仮想のレンズから
なり、その偏心光学系は、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、水平半画角24.2°〜12.7°、垂直半画
角16.7°〜8.5、入射瞳径は10mmであり、フ
ィルムサイズは36×24mm、回転対称光学系の焦点
距離に換算すると40〜80mmに相当する。構成パラ
メータは後記するが、1面〜7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、1面〜4面、7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。
【0086】実施例3 この実施例3の光軸を含む広角端(a)、望遠端(b)
のY−Z断面図を図3に示す。この実施例の第1群G1
は偏心光学系からなり、第2群G2は両凹レンズ1枚か
らなり、その偏心光学系は、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、水平半画角27.2°〜14.4°、垂直
半画角18.9°〜9.7°、入射瞳径は10mmであ
り、フィルムサイズは36×24mm、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、1面〜7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、1面〜4面、7
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。
【0087】実施例4 この実施例4の光軸を含む広角端(a)、望遠端(b)
のY−Z断面図を図4に示す。この実施例の第1群G1
は仮想のレンズからなり、第2群G2は偏心光学系から
なり、その偏心光学系は、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、水平半画角6°〜2.5°、垂直半画角4.2
°〜1.7°、入射瞳径は12mmである。構成パラメ
ータは後記するが、1面〜7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、3面〜7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。
【0088】実施例5 この実施例5の光軸を含む広角端(a)、望遠端(b)
のY−Z断面図を図5に示す。この実施例の第1群G1
は偏心光学系からなり、第2群G2は像面側に凹面を向
けた正メニスカスレンズ1枚からなり、その偏心光学系
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、水平半画角2
7.2°〜14.4°、垂直半画角18.9°〜9.7
°、入射瞳径は10mmであり、フィルムサイズは36
×24mm、回転対称光学系の焦点距離に換算すると3
5〜70mmに相当する。構成パラメータは後記する
が、1面〜7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、1面〜4面、7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。
【0089】実施例6 この実施例6の光軸を含む広角端(a)、望遠端(b)
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、両凹
レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの
3枚からなり、第2群G2は偏心光学系からなり、その
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、水平半画角27.
2°〜14.4°、垂直半画角18.9°〜9.7°、
入射瞳径は7〜9.5mmであり、フィルムサイズは3
6×24mm、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面以降の偏心は第1仮想面である7面からの偏心
量で表わされている。像面は、第2仮想面からの軸上間
隔と光軸に対する傾き角で与えられている。
【0090】実施例7 この実施例7の光軸を含む広角端(a)、望遠端(b)
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、両凹
レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの
3枚からなり、絞りを挟んで、第2群G2は偏心光学系
からなり、その偏心光学系は、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
平半画角27.2°〜14.4°、垂直半画角18.9
°〜9.7°、入射瞳径は7.2〜9.4mmであり、
フィルムサイズは36×24mm、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面以降の偏心は絞り面である
7面からの偏心量で表わされている。像面は、仮想面か
らの軸上間隔と光軸に対する傾き角で与えられている。
【0091】実施例8 この実施例8の光軸を含む広角端(a)、望遠端(b)
のY−Z断面図を図8に示す。この実施例の第1群G1
は偏心光学系からなり、第2群G2は、像側に凸面を向
けた正メニスカスレンズと、両凹レンズと、像側に凸面
を向けた負メニスカスレンズの3枚からなり、その偏心
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、水平半画角27.2
°〜14.4°、垂直半画角18.9°〜9.7°、入
射瞳径は6.7mmであり、フィルムサイズは36×2
4mm、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、2
〜6の偏心は第1仮想面である1面からの偏心量で表わ
されている。像面は、第2仮想面以降の同軸系における
軸上間隔と光軸に対する傾き角で与えられている。
【0092】以下、上記実施例1〜8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 -53.646 1.500 1.7176 85.67 2 8623.865 d2 3 ∞(絞り) 1.000 4 自由曲面(透過面) 30.000 1.5241 103.86 5 自由曲面(反射面) -20.000 1.5241 103.86 θ -22.50° 6 自由曲面(反射面) 25.000 1.5241 103.86 θ -22.50° 7 自由曲面(透過面) d7 8 ∞(像面) θ -4.46° 自由曲面 C5 4.9230×10-37 1.5252×10-28 2.6071×10-410 -1.4469×10-412 -1.3248×10-714 6.8835×10-616 2.9656×10-617 2.6273×10-819 2.4826×10-721 3.0715×10-7 自由曲面 C5 -6.4560×10-37 -1.8536×10-38 -6.2630×10-610 -8.6304×10-512 -3.8410×10-814 7.8494×10-716 8.9622×10-717 2.2042×10-819 3.5655×10-821 6.5953×10-8 自由曲面 C5 -7.3689×10-37 2.0510×10-38 4.1061×10-51 -1.9111×10-412 1.4951×10-614 1.1171×10-61 -1.8529×10-617 5.7443×10-819 1.2571×10-72 1.4951×10-7 自由曲面 C5 -4.8010×10-37 1.9045×10-28 2.6166×10-410 -5.3108×10-412 6.0789×10-614 2.0034×10-516 -8.0961×10-617 -7.3404×10-819 1.0558×10-721 4.0454×10-7 可変面間隔 W S T d2 28.50000 14.85517 2.00000 d7 16.23854 21.50145 30.07224 全系のパワー、焦点距離 W T Px 0.024860 0.014430 Py 0.024350 0.014700 Fx 40.225261 69.300069 Fy 41.067762 68.027211 自由曲面(反射面) DY -0.002116 Cxn 1.508075 W T Pxn/Px 0.452240 0.779118 Pyn/Py 1.608119 2.663790 自由曲面(反射面) DY -0.011619 Cxn 0.377515 W T Pxn/Px 0.500401 0.862091 Pyn/Py 1.835513 3.040458 Fg1 -74.0421 Fg1/Fxw -1.84069 Fg1/Fxt -1.06843 。
【0093】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 自由曲面(透過面) 26.429 1.5241 103.86 2 自由曲面(反射面) -20.000 1.5241 103.86 (絞り面) θ -22.50° 3 自由曲面(反射面) 20.000 1.5241 103.86 θ -22.50° 4 自由曲面(透過面) d4 5 35000.000 1.000 1000.0000 0.00 6 ∞ d6 7 ∞(像面) θ -38.22° 自由曲面 C5 -1.6517×10-37 1.9302×10-38 1.4258×10-510 5.5218×10-512 3.6129×10-614 -1.2920×10-616 4.2574×10-617 1.2949×10-819 -6.1840×10-721 -6.4654×10-7 自由曲面 C5 -2.2201×10-37 -1.9525×10-38 -5.9411×10-510 -5.1916×10-512 1.3498×10-614 -2.9295×10-616 2.3334×10-617 5.7737×10-819 -1.5477×10-721 -1.4325×10-7 自由曲面 C5 -2.9700×10-37 -2.0217×10-38 -7.6605×10-510 -8.2403×10-512 1.6354×10-614 -8.9506×10-616 1.3030×10-617 9.4434×10-819 -1.1135×10-721 2.6249×10-8 自由曲面 C5 7.1920×10-37 1.5185×10-28 9.9900×10-510 8.1463×10-512 1.5488×10-614 -1.6237×10-516 -6.2022×10-617 -5.2984×10-819 -2.9666×10-721 -2.3766×10-7 可変面間隔 W S T d4 16.21660 17.75370 5.00000 d6 52.75493 52.32223 56.38935 全系のパワー、焦点距離 W T Px 0.021550 0.018100 Py 0.031970 0.026880 Fx 46.403712 55.248619 Fy 31.279324 37.202381 自由曲面(反射面) DY -0.000867 Cxn 1.319112 W T Pxn/Px 0.549538 0.654284 Pyn/Py 0.421195 0.500953 自由曲面(反射面) DY -0.002044 Cxn 1.368161 W T Pxn/Px 0.569014 0.677473 Pyn/Py 0.563466 0.670164 Fg2 35.03504 Fg2/Fxw 0.755005 Fg2/Fxt 0.634134 。
【0094】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 自由曲面(透過面) 45.000 1.5241 103.86 2 自由曲面(反射面) -30.000 1.5241 103.86 (絞り面) θ -22.50° 3 自由曲面(反射面) 35.000 1.5241 103.86 θ -22.50° 4 自由曲面(透過面) d4 5 -71.754 1.500 1.6948 101.95 6 90.596 d6 7 ∞(像面) θ 1.64° 自由曲面 C5 -1.5247×10-37 -1.3667×10-38 -1.8056×10-510 1.9440×10-412 -1.9493×10-614 -1.3521×10-516 -1.9304×10-717 7.9029×10-919 -2.0807×10-821 1.0830×10-8 自由曲面 C5 -7.7391×10-47 -1.5310×10-38 1.9891×10-510 5.3877×10-512 9.5588×10-814 -4.3055×10-616 4.9741×10-717 7.9046×10-919 -1.1254×10-721 -1.4917×10-8 自由曲面 C5 2.5538×10-37 1.6635×10-38 2.9767×10-510 2.6283×10-512 -1.2284×10-714 -5.9055×10-616 6.3941×10-717 1.3288×10-819 -3.1972×10-821 -3.2303×10-8 自由曲面 C5 -1.7979×10-37 -1.0562×10-28 4.6179×10-410 -2.4394×10-412 3.5770×10-614 -5.2062×10-516 8.8390×10-617 1.6200×10-719 -4.7308×10-721 -1.1432×10-7 可変面間隔 W S T d4 17.93508 11.15164 2.00000 d6 6.00000 15.68552 35.00000 全系のパワー、焦点距離 W T Px 0.019570 0.013500 Py 0.019020 0.013120 Fx 51.098620 74.074074 Fy 52.576236 76.219512 自由曲面(反射面) DY 0.001338 Cxn 0.730404 W T Pxn/Px 0.474502 0.687852 Pyn/Py 0.246793 0.357775 自由曲面(反射面) DY 0.001917 Cxn 1.333384 W T Pxn/Px 0.515568 0.747382 Pyn/Py 0.814386 1.180611 Fg2 -57.2471 Fg2/Fxw -1.12033 Fg2/Fxt -0.77284 。
【0095】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 30000.000 1.500 1000.0000 0.00 2 ∞ d2 3 自由曲面(透過面) 20.000 1.5241 103.86 (絞り面) 4 自由曲面(反射面) -10.047 1.5241 103.86 θ -22.50° 5 自由曲面(反射面) 34.619 1.5241 103.86 θ -22.50° 6 自由曲面(透過面) d6 7 ∞(像面) θ 358.62° 自由曲面 C5 1.8974×10-37 4.2078×10-38 7.5403×10-510 -2.7612×10-612 -2.9693×10-514 -4.8564×10-516 -2.6742×10-517 -1.1949×10-719 2.2136×10-721 2.6330×10-7 自由曲面 C5 5.1761×10-37 9.6085×10-38 3.2571×10-410 2.2159×10-412 -7.5863×10-514 -1.4758×10-416 -1.1383×10-417 -8.6130×10-619 -1.1664×10-521 -6.1027×10-6 自由曲面 C5 -1.3491×10-27 -1.2824×10-28 7.3387×10-410 1.8487×10-412 -2.2960×10-414 -3.2780×10-416 -2.1468×10-417 -7.4654×10-619 -1.4669×10-521 2.6031×10-6 自由曲面 C5 2.2059×10-27 1.7945×10-28 1.1808×10-310 -3.8662×10-412 -1.0516×10-414 -2.5891×10-516 -3.6622×10-517 -9.8572×10-719 -4.8174×10-621 2.2267×10-6 可変面間隔 W S T d2 6.02284 5.89987 5.72934 d6 10.00000 17.05086 36.0672 全系のパワー、焦点距離 W T Px 0.005310 0.003160 Py 0.005340 0.003040 Fx 188.323917 316.455696 Fy 187.265918 328.947368 自由曲面(反射面) DY 0.000789 Cxn 1.080596 W T Pxn/Px 10.975259 18.442604 Pyn/Py 5.879158 10.327205 自由曲面(反射面) DY 0.001875 Cxn 0.983545 W T Pxn/Px 14.648148 24.614451 Pyn/Py 15.323452 26.916853 Fg1 30.03003 Fg1/Fxw 0.159459 Fg1/Fxt 0.094895 。
【0096】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 自由曲面(透過面) 45.000 1.5241 103.86 2 自由曲面(反射面) -30.000 1.5241 103.86 (絞り面) θ -22.50° 3 自由曲面(反射面) 40.000 1.5241 103.86 θ -22.50° 4 自由曲面(透過面) d4 5 40.431 19.126 1.6948 101.95 6 527.600 d6 7 ∞(像面) θ 8.17° 自由曲面 C5 1.5311×10-37 1.7799×10-38 7.3322×10-510 3.8801×10-512 -1.6019×10-614 -1.2030×10-516 -1.6265×10-617 1.7305×10-919 3.4214×10-721 4.3414×10-8 自由曲面 C5 -2.2784×10-47 -7.4338×10-48 5.1330×10-510 3.4579×10-512 2.2265×10-714 -5.5497×10-616 -8.4570×10-717 -5.3097×10-10 19 -1.2113×10-721 -1.5285×10-8 自由曲面 C5 2.7033×10-37 2.1448×10-38 4.1976×10-510 3.2148×10-512 -3.8739×10-714 -6.0020×10-616 -1.1631×10-617 -3.1663×10-10 19 -1.8628×10-721 3.1222×10-9 自由曲面 C5 2.1441×10-27 1.2254×10-28 2.1479×10-410 1.8279×10-512 -1.4876×10-614 -5.1775×10-516 -6.7684×10-617 7.9502×10-919 -7.6511×10-721 2.8489×10-8 可変面間隔 W S T d4 5.00000 8.81500 19.35626 d6 10.00000 8.87837 4.00000 全系のパワー、焦点距離 W T Px 0.016710 0.014240 Py 0.016190 0.013760 Fx 59.844405 70.224719 Fy 61.766523 72.674419 自由曲面(反射面) DY 0.000855 Cxn 0.732654 W T Pxn/Px 0.269829 0.316632 Pyn/Py 0.085357 0.100430 自由曲面(反射面) DY 0.003246 Cxn 1.301684 W T Pxn/Px 0.778510 0.913546 Pyn/Py 1.012747 1.191597 Fg2 61.84307 Fg2/Fxw 1.033398 Fg2/Fxt 0.880645 。
【0097】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 46.115 2.220 1.6760 101.77 2 22.952 13.000 3 -198.768 1.900 1.6760 101.77 4 45.407 0.595 5 34.570 5.200 1.7591 74.99 6 140.510 d6 7 ∞(第1仮想面) 8 自由曲面(透過面) 1.5241 103.86 Y -0.999 θ 4.36° Z 0.401 9 自由曲面(反射面) 1.5241 103.86 (絞り面) Y 0.284 θ -51.07° Z 22.097 10 自由曲面(反射面) 1.5241 103.86 Y 11.785 θ 103.80° Z 24.728 11 自由曲面(透過面) Y 0.284 θ -51.07° Z 22.097 12 ∞(第2仮想面) d12 Y -6.133 θ -48.72° Z 40.326 13 ∞(像面) θ -1.47° 自由曲面 C5 1.9131×10-27 1.9515×10-28 -3.4048×10-610 1.8306×10-512 5.7799×10-614 9.9172×10-616 5.2446×10-617 1.0079×10-819 8.1380×10-821 5.1066×10-8 自由曲面 C5 4.4392×10-57 6.1563×10-48 -8.7272×10-610 -9.1555×10-712 -2.6217×10-814 5.3809×10-716 8.4021×10-717 8.9402×10-919 8.1863×10-821 1.2309×10-7 自由曲面 C5 -7.3159×10-47 -1.3437×10-38 -1.1249×10-510 1.0740×10-512 2.1299×10-614 3.6787×10-616 2.1580×10-617 4.3087×10-819 1.9428×10-721 1.3677×10-7 可変面間隔 W S T d6 35.00000 15.70124 1.00000 d12 30.04550 39.58725 53.
20678 全系のパワー、焦点距離 W T Px 0.026590 0.014220 Py 0.026580 0.014220 Fx 37.608123 70.323488 Fy 37.622272 70.323488 自由曲面(反射面) DY 0.000054 Cxn 1.126497 W T Pxn/Px 0.140428 0.262587 Pyn/Py 0.010130 0.018935 自由曲面(反射面) DY 0.000107 Cxn 0.965925 W T Pxn/Px 0.306505 0.573134 Pyn/Py 0.166942 0.312048 Fg1 -62.3969 Fg1/Fxw -1.65913 Fg1/Fxt -0.88728 。
【0098】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 42.470 2.220 1.6760 101.77 2 22.455 16.000 3 -125.841 1.900 1.6760 101.77 4 313.898 0.467 5 28.603 5.200 1.7591 74.99 6 33.604 d6 7 ∞(絞り) 8 自由曲面(透過面) 1.5241 103.86 Y -0.995 θ 6.55° Z 1.401 9 自由曲面(反射面) 1.5241 103.86 Y 0.362 θ -48.60° Z 14.409 10 自由曲面(反射面) 1.5241 103.86 Y 13.319 θ 105.95° Z 16.409 11 自由曲面(透過面) Y 0.362 θ -48.60° Z 14.409 12 ∞(仮想面) d12 Y -10.433 θ -49.76° Z 36.593 13 ∞(像面) θ -5.14° 自由曲面 C5 1.7132×10-27 1.7437×10-28 4.3456×10-610 -2.9162×10-612 6.8157×10-714 2.2978×10-616 3.1258×10-617 2.9769×10-719 8.9238×10-721 5.3838×10-7 自由曲面 C5 7.5469×10-57 5.0451×10-48 -6.2581×10-610 -1.2311×10-512 -4.3609×10-714 -1.6986×10-616 -1.4932×10-617 1.6446×10-819 1.4026×10-721 2.2692×10-7 自由曲面 C5 -1.0458×10-37 -1.5582×10-38 -1.6710×10-610 2.9112×10-612 2.4842×10-614 5.2459×10-616 3.0729×10-617 3.8144×10-819 1.9036×10-721 1.6653×10-7 可変面間隔 W S T d6 35.00000 17.96520 4.50000 d12 31.95094 41.88536 56.21645 全系のパワー、焦点距離 W T Px 0.026140 0.014330 Py 0.026120 0.014310 Fx 38.255547 69.783671 Fy 38.284839 69.881202 自由曲面(反射面) DY -0.000092 Cxn 0.873094 W T Pxn/Px 0.117063 0.213539 Pyn/Py 0.017525 0.031988 自由曲面(反射面) DY 0.000177 Cxn 0.968189 W T Pxn/Px 0.361552 0.659524 Pyn/Py 0.242845 0.443264 Fg1 -58.4226 Fg1/Fxw -1.52717 Fg1/Fxt -0.8372 。
【0099】 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 ∞(第1仮想面) 2 自由曲面(透過面) 1.5241 103.86 Y -11.114 θ 40.52° Z 0.000 3 自由曲面(反射面) 1.5241 103.86 (絞り面) Y -0.602 θ -33.10° Z 38.386 4 自由曲面(反射面) 1.5241 103.86 Y 47.092 θ 125.72° Z 32.165 5 自由曲面(透過面) Y -0.602 θ -33.10° Z 38.386 6 ∞(第2仮想面) d6 Y 31.439 θ -20.21° Z 61.577 7 -284.981 5.200 1.7591 74.99 8 -61.037 0.800 9 -1650.866 1.900 1.6760 101.77 10 172.858 6.000 11 -42.002 2.220 1.6760 101.77 12 -302.379 d12 13 ∞(像面) θ -0.79° 自由曲面 C5 2.6196×10-37 -5.1023×10-38 -9.8488×10-510 7.3082×10-512 1.3625×10-614 -4.8589×10-616 -3.6252×10-717 -1.4321×10-819 1.7739×10-721 3.5437×10-8 自由曲面 C5 4.0834×10-37 7.1991×10-38 -7.7857×10-510 -1.2695×10-412 1.2788×10-614 1.3714×10-616 1.9015×10-617 -1.5971×10-819 -3.0216×10-821 -1.8459×10-8 自由曲面 C5 -3.3380×10-37 -5.1436×10-38 -1.9488×10-510 -2.0265×10-512 1.3896×10-714 7.0684×10-816 -2.9406×10-717 -2.5152×10-919 -6.2731×10-921 -4.3758×10-10 可変面間隔 W S T d6 62.66310 34.00399 9.27394 d12 5.00000 42.18903 96.67467 全系のパワー、焦点距離 W T Px 0.024760 0.015490 Py 0.033500 0.028750 Fx 40.387722 64.557779 Fy 29.850746 34.782609 自由曲面(反射面) DY -0.002036 Cxn 0.838179 W T Pxn/Px 1.763524 2.818905 Pyn/Py 0.739317 0.861465 自由曲面(反射面) DY -0.002927 Cxn 1.095382 W T Pxn/Px 1.259999 2.014046 Pyn/Py 0.604359 0.704210 Fg2 -131.038 Fg2/Fxw -3.24451 Fg2/Fxt -2.02978 。
【0100】次に、上記実施例1の広角端、望遠端での
横収差図をそれぞれ図9、図10に示す。また、実施例
6の広角端、望遠端での横収差図をそれぞれ図11、図
12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。
【0101】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)〜(7−3)の少なくも1
つを満足することが重要である。
【0102】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13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。
【0103】また、本発明の結像光学系は、図14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。
【0104】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を含
む群と、1つの正又は負のレンズ群との2群からなるこ
とを特徴する結像光学系。
【0105】〔2〕 前記偏心光学系を含む群が、偏心
光学系のみからなることを特徴とする上記〔1〕記載の
結像光学系。
【0106】〔3〕 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、Y軸正の方向に対して曲率
を相対的に強く(屈折力を強く)し、Y軸負の方向に対
して曲率を相対的に弱く(屈折力を弱く)したことを特
徴とする上記〔1〕記載の結像光学系。
【0107】〔4〕 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1つのレンズ群を持つ結像
光学系において、前記2つの群の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。
【0108】〔5〕 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〔4〕の何れか1項記載
の結像光学系。
【0109】〔6〕 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〔5〕記載の
結像光学系。
【0110】〔7〕 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〔6〕記載の結像光学系。
【0111】〔8〕 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
〔7〕記載の結像光学系。
【0112】
〔9〕 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
〔8〕記載の結像光学系。
【0113】〔10〕 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
〔9〕記載の結像光学系。
【0114】〔11〕 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
〔10〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0115】〔12〕 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
〔11〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0116】〔13〕 物体側より第i番目で回転非対
称面を含まないレンズ群の焦点距離をFgi、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<|Fgi/Fx|<100 ・・・(4−1) なる条件を満足することを特徴とする上記〔1〕から
〔12〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0117】〔14〕 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 ・・・(5−1) なる条件を満足することを特徴とする上記〔1〕から
〔13〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0118】〔15〕 前記Pxn/Pxが、 0.001<|Pxn/Px|<100 ・・・(5−2) 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。
【0119】〔16〕 前記Pxn/Pxが、 0.001<|Pxn/Px|<10 ・・・(5−3) なる条件を満足することを特徴とする上記〔15〕記載
の結像光学系。
【0120】〔17〕 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 ・・・(6−1) なる条件を満足することを特徴とする上記〔1〕から
〔16〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0121】〔18〕 前記Pyn/Pyが、 0.001<|Pyn/Py|<100 ・・・(6−2) 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。
【0122】〔19〕 前記Pyn/Pyが、 0.001<|Pyn/Py|<10 ・・・(6−3) なる条件を満足することを特徴とする上記〔18〕記載
の結像光学系。
【0123】〔20〕 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 ・・・(7−1) なる条件を満足することを特徴とする上記〔1〕から
〔19〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0124】〔21〕 前記Px/Pyが、 0.5<Px/Py<2 ・・・(7−2) 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。
【0125】〔22〕 前記Px/Pyが、 0.8<Px/Py<1.2 ・・・(7−3) なる条件を満足することを特徴とする上記〔21〕記載
の結像光学系。
【0126】〔23〕 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〔22〕の何れか1
項記載の結像光学系。
【0127】〔24〕 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〔22〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0128】〔25〕 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〔22〕の何れか1項記載の結
像光学系。
【0129】〔26〕 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〔22〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0130】〔27〕 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〔22〕の何れか1項記載の結像光学
系。
【0131】〔28〕 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〔27〕記載の結像光学系。
【0132】〔29〕 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〔27〕記載の結像光学系。
【0133】〔30〕 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
〔29〕記載の結像光学系。
【0134】〔31〕 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
〔29〕記載の結像光学系。
【0135】〔32〕 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〔22〕の何れか1項記載の結像光学系。
【0136】〔33〕 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
〔32〕記載の結像光学系。
【0137】〔34〕 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
〔32〕記載の結像光学系。
【0138】〔35〕 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
〔32記載の結像光学系。
【0139】〔36〕 上記〔1〕から〔35〕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。
【0140】〔37〕 上記〔1〕から〔35〕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。
【0141】〔38〕 物体側より順に、正の屈折力を
有するレンズ群と負の屈折力を有するレンズ群とからな
り、各群の間隔を変化させることにより変倍を行うこと
を特徴とする上記〔1〕から〔35〕の何れか1項記載
の結像光学系。
【0142】〔39〕 物体側より順に、負の屈折力を
有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群とからな
り、各群の間隔を変化させることにより変倍を行うこと
を特徴とする上記〔1〕から〔35〕の何れか1項記載
の結像光学系。
【0143】〔40〕 物体側より順に、正の屈折力を
有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群とからな
り、各群の間隔を変化させることにより変倍を行うこと
を特徴とする上記〔1〕から〔35〕の何れか1項記載
の結像光学系。
【0144】
【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の広角端と望遠端の断面図である。
【図2】実施例2のズームレンズの広角端と望遠端の断
面図である。
【図3】実施例3のズームレンズの広角端と望遠端の断
面図である。
【図4】実施例4のズームレンズの広角端と望遠端の断
面図である。
【図5】実施例5のズームレンズの広角端と望遠端の断
面図である。
【図6】実施例6のズームレンズの広角端と望遠端の断
面図である。
【図7】実施例7のズームレンズの広角端と望遠端の断
面図である。
【図8】実施例8のズームレンズの広角端と望遠端の断
面図である。
【図9】実施例1の広角端での横収差図である。
【図10】実施例1の望遠端での横収差図である。
【図11】実施例6の広角端での横収差図である。
【図12】実施例6の望遠端での横収差図である。
【図13】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14】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15】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16】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17】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18】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19】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 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
    系を含む群と、1つの正又は負のレンズ群との2群から
    なることを特徴とする結像光学系。
  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1つのレンズ群を持つ結像光学系
    において、前記2つの群の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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