JPH1068884A - 光学素子及びそれを用いたズーム光学系並びにそれらを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の反射面を有した光学素子を複数個用
い、そのうち少なくとも１つの光学素子を移動すること
によりズーミング（変倍）を行ったビデオカメラやスチ
ールビデオカメラ、そして複写機等に好適な光学素子及
びそれを用いたズーム光学系並びに及びそれらを用いた
撮像装置を得ること。 【解決手段】 透明体の表面又は内部に３つ以上の平面
又は曲率を持った屈折面と曲率を持った１つ以上の反射
面を含む複数の反射面を一体的に形成し、光束が１つの
表面の屈折面から該透明体の内部へ入射し、該内部屈折
面及び該複数の反射面で反射を繰り返して別の表面の屈
折面から射出するように構成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学素子及びそれを
用いたズーム光学系並びにそれらを用いた撮像装置に関
し、特に複数の反射面を有した反射型の光学素子を複数
個用い、そのうち少なくとも２つの光学素子の相対的位
置を変位させることによりズーミング（変倍）を行った
ビデオカメラやスチールビデオカメラ、そして複写機等
に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より凹面鏡や凸面鏡等の反射面を利
用した撮影光学系が種々と提案されている。図１７は１
つの凹面鏡と１つの凸面鏡より成る所謂ミラー光学系の
概略図である。

【０００３】同図のミラー光学系において、物体からの
物体光束１０４は、凹面鏡１０１で反射収束しつつ物体
側に向かい、凸面鏡１０２にて反射した後、像面１０３
に結像する。

【０００４】このミラー光学系は、所謂カセグレン式反
射望遠鏡の構成を基本としており、屈折レンズで構成さ
れるレンズ全長の長い望遠レンズ系の光路を相対する二
つの反射ミラーを用いて折りたたむ事により、光学系全
長を短縮している。

【０００５】又、望遠レンズ系を構成する対物レンズ系
にも同様な理由から、複数の反射ミラーを用いて光学系
全長を短縮する形式が多数提案されている。

【０００６】この様に、従来よりレンズ全長が長くなる
撮影レンズにおいてはレンズの代わりに反射ミラーを用
いる事により、効率よく光路を折りたたんで、コンパク
トなミラー光学系を得ている。

【０００７】しかしながら、一般的に例えばカセグレン
式反射望遠鏡等のミラー光学系においては、凸面鏡１０
２により物体光線の一部がケラレると言う問題点があ
る。この問題点は物体光束１０４の通過領域中に凸面鏡
１０２がある事に起因するものである。

【０００８】この問題点を解決する為に、反射ミラーを
偏心させて使用して、物体光束１０４の通過領域を光学
系の他の部分が遮蔽することを避ける、即ち光束の主光
線１０６を光軸１０５から離すミラー光学系も提案され
ている。

【０００９】図１８は米国特許3,674,334号明細書に開
示されているミラー光学系の概略図であり、反射ミラー
の中心軸自体を光軸１１４に対して偏心させて物体光束
１１５の主光線を光軸１１４から離して上記のケラレの
問題を解決している。

【００１０】同図のミラー光学系は光束の通過順に凹面
鏡１１１、凸面鏡１１３そして凹面鏡１１２を配置して
いる。それらはそれぞれ図中二点破線で示す様に、もと
もと光軸１１４に対して回転対称な反射ミラーより成っ
ていた。このうち凹面鏡１１１は光軸１１４に対して紙
面上側のみ、凸面鏡１１３は光軸１１４に対して紙面下
側のみ、凹面鏡１１２は光軸１１４に対して紙面下側の
みを使用する事により、物体光束１１５の主光線１１６
を光軸１１４から離し、物体光束１１５のケラレを無く
したミラー光学系を構成している。

【００１１】図１９は米国特許5,063,586号明細書に開
示されているミラー光学系の概略図である。同図のミラ
ー光学系は反射ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心
させて物体光束の主光線を光軸から離して上記の問題点
を解決している。

【００１２】同図において、被写体面１２１の垂直軸を
光軸１２７と定義した時に、光束の通過順に凸面鏡１２
２・凹面鏡１２３・凸面鏡１２４そして凹面鏡１２５の
それぞれの反射面の中心座標及び中心軸（その反射面の
中心とその面の曲率中心とを結んだ軸）１２２ａ，１２
３ａ，１２４ａ，１２５ａは、光軸１２７に対して偏心
している。同図ではこのときの偏心量と各面の曲率半径
を適切に設定することにより、物体光束１２８の各反射
ミラーによるケラレを防止して、物体像を効率よく結像
面１２６に結像させている。

【００１３】その他米国特許4,737,021号明細書や米国
特許4,265,510号明細書にも光軸に対して回転対称な反
射ミラーの一部を用いてケラレを避ける構成、或は反射
ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心させてケラレを
避ける構成が開示されている。

【００１４】ところで、上記ミラー光学系を構成する複
数の反射面を相対的に移動させることにより、撮影光学
系の結像倍率（焦点距離）を変化させるズーミング技術
も知られている。

【００１５】例えば米国特許4,812,030号明細書におい
ては、図１７に示すカセグレン式反射望遠鏡の構成にお
いて、凹面鏡１０１から凸面鏡１０２までの間隔と凸面
鏡１０２から像面１０３までの間隔を相対的に変化させ
ることにより撮影光学系の変倍を行う技術が開示されて
いる。

【００１６】図２０は同公報に開示されている別の実施
形態の概略図である。同図において、物体からの物体光
束１３８は第一凹面鏡１３１に入射してこの面で反射さ
れ収束光束となって物体側に向かい第一凸面鏡１３２に
入射し、ここで結像面側へ反射され略平行な光束となっ
て第二凸面鏡１３４に入射し、この面で反射されて発散
光束となって第二凹面鏡１３５に入射し、ここで反射さ
れて収束光束となり像面１３７上に結像する。

【００１７】この構成において第一凹面鏡１３１と第一
凸面鏡１３２間の間隔を変化させるとともに、第二凸面
鏡１３４と第二凹面鏡１３５間の間隔を変化させてズー
ミングを行い全系のミラー光学系の焦点距離を変化させ
ている。

【００１８】又、米国特許4,993,818号明細書において
は、図１７に示すカセグレン式反射望遠鏡にて結像した
像を後段に設けた別のミラー光学系にて二次結像し、こ
の二次結像用のミラー光学系の結像倍率を変化させるこ
とにより撮影系全体の変倍を行っている。

【００１９】これらの反射型の撮影光学系は、構成部品
点数が多く、必要な光学性能を得る為には、それぞれの
光学部品を精度良く組み立てることが必要であった。特
に、反射ミラーの相対位置精度が厳しい為、各反射ミラ
ーの位置及び角度の調整が必須であった。

【００２０】この問題を解決する一つの方法として、例
えばミラー系を一つのブロック化することにより、組立
時に生じる光学部品の組み込み誤差を回避する方法が提
案されている。

【００２１】従来、多数の反射面が一つのブロックにな
っているものとして、例えばファインダー系等に使用さ
れるペンタゴナルダハプリズムやポロプリズム等の光学
プリズムがある。

【００２２】これらのプリズムは、複数の反射面が一体
成形されている為に、各反射面の相対的な位置関係は精
度良く作られており、反射面相互の位置調整は不要とな
る。但し、これらのプリズムの主な機能は、光線の進行
方向を変化させることで像の反転を行うものであり、各
反射面は平面で構成されている。

【００２３】これに対して、プリズムの反射面に曲率を
持たせた光学系も知られている。

【００２４】図２１は米国特許4,775,217号明細書に開
示されている観察光学系の要部概略図である。この観察
光学系は外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表
示した表示画像を風景とオーバーラップして観察する光
学系である。

【００２５】この観察光学系では、情報表示体１４１の
表示画像から射出する表示光束１４５は入射面１４８よ
り入射し、面１４２にて反射して物体側に向かい、凹面
より成るハーフミラー面１４３に入射する。そしてこの
ハーフミラー面１４３にて反射した後、表示光束１４５
は凹面１４３の有する屈折力によりほぼ平行な光束とな
り、面１４２を屈折透過した後、表示画像の拡大虚像を
形成するとともに、観察者の瞳１４４に入射して表示画
像を観察者に認識させている。

【００２６】一方、物体からの物体光束１４６は面１４
２とほぼ平行な面１４７に入射し、屈折して凹面のハー
フミラー面１４３に至る。ハーフミラー面１４３には半
透過膜が蒸着されており、物体光束１４６の一部はハー
フミラー面１４３を透過し、面１４２を屈折透過後、観
察者の瞳１４４に入射する。これにより観察者は外界の
風景の中に表示画像をオーバーラップして視認する。

【００２７】図２２は特開平２−２９７５１６号公報に
開示されている観察光学系の要部概略図である。この観
察光学系も外界の風景を観察すると共に、情報表示体に
表示した表示画像をオーバーラップして観察する光学系
である。

【００２８】この観察光学系では、情報表示体１５０の
表示画像から出射した表示光束１５４は、プリズムＰａ
を構成する平面１５７を透過しプリズムＰａに入り放物
状の反射面１５１に入射する。

【００２９】表示光束１５４はこの反射面１５１にて反
射されて収束光束となり焦点面１５６に結像する。この
とき反射面１５１で反射された表示光束１５４は、プリ
ズムＰａを構成する２つの平行な平面１５７と平面１５
８との間を全反射しながら焦点面１５６に到達してお
り、これによって光学系全体の薄型化を達成している。

【００３０】次に焦点面１５６から発散光として出射し
た表示光束１５４は、平面１５７と平面１５８の間を全
反射しながら放物面より成るハーフミラー面１５２に入
射し、このハーフミラー面１５２で反射されると同時に
その屈折力によって表示画像の拡大虚像を形成すると共
にほぼ平行な光束となり、面１５７を透過して観察者の
瞳１５３に入射し、これにより表示画像を観察者に認識
させている。

【００３１】一方、外界からの物体光束１５５はプリズ
ムＰｂを構成する面１５８ｂを透過し、放物面より成る
ハーフミラー面１５２を透過し、面１５７を透過して観
察者の瞳１５３に入射する。観察者は外界の風景の中に
表示画像をオーバーラップして視認する。

【００３２】更に、プリズムの反射面に光学素子を用い
た例として、例えば特開平５−１２７０４号公報や特開
平６−１３９６１２号公報等に開示されている光ピック
アップ用の光学ヘッドがある。これらは半導体レーザー
からの光をフレネル面やホログラム面にて反射させた
後、ディスク面に結像し、ディスクからの反射光をディ
テクターに導いている。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】前記米国特許3,674,33
4号明細書、米国特許5,063,586号明細書、米国特許4,26
5,510号明細書に開示されている偏心ミラーを有するミ
ラー光学系は、いずれも各反射ミラーを異なる偏心量に
て配置しており、各反射ミラーの取り付け構造が非常に
煩雑となり、又取り付け精度を確保する事が非常に難し
いものとなっている。

【００３４】又、米国特許4,812,030号明細書、米国特
許4,993,818号明細書に開示されている変倍機能を有す
る撮影光学系は、いずれも反射ミラーや結像レンズなど
の構成部品点数が多く、必要な光学性能を得る為には、
それぞれの光学部品を精度良く組み立てる必要があっ
た。

【００３５】又特に反射ミラーの相対位置精度が厳しく
なる為、各反射ミラーの位置及び角度の調整を行うこと
が必要であった。

【００３６】又従来の反射型の撮影光学系は、光学系全
長が長く画角の小さい所謂望遠タイプのレンズ系に適し
た構成となっている。そして、標準レンズの画角から広
角レンズの画角までを必要とする撮影光学系を得る場合
には収差補正上必要とされる反射面数が多くなる為、更
に高い部品精度、高い組立精度が必要となり、コスト或
は全体が大型化する傾向があった。

【００３７】又、前記米国特許4,775,217号明細書、特
開平２−２９７５１６号公報に開示されている観察光学
系は、いずれも観察者の瞳から離れて配置されている情
報表示体に表示されている表示画像を効率良く観察者の
瞳に伝達する為の瞳結像作用と光線の進行方向を変化さ
せる事を主眼としており、曲率を持った反射面にて積極
的な収差補正を行う技術については直接的に開示されて
いない。

【００３８】又、特開平５−１２７０４号公報や特開平
６−１３９６１２号公報等に開示されている光ピックア
ップ用の光学系は、いずれも検知光学系の使用に限定さ
れており、撮影光学系、特にＣＣＤ等の面積型の撮像素
子を用いた撮像装置に対する結像性能を満足するもので
はなかった。

【００３９】本発明は、複数の曲面や平面等の反射面を
一体的に形成した光学素子を複数個用い、該複数の光学
素子のうちの少なくとも２つの光学素子の相対的位置を
適切に変化させてズーミングを行うことにより、ミラー
光学系全体の小型化を図りつつ、又ミラー光学系にあり
がちな反射ミラーの配置精度（組立精度）を緩やかにし
た光学素子及びそれを用いた反射型のズーム光学系並び
にそれらを用いた撮像装置の提供を目的とする。

【００４０】又、絞りを光学系の最も物体側に配置し、
且つ該光学系の中で物体像を少なくとも１回結像させる
構成とすることにより、広画角の反射型のズーム光学系
でありながら、光学系の有効径の縮小化を図ること、そ
して該光学素子を構成する複数の反射面に適切な屈折力
を与え、各光学素子を構成する反射面を偏心配置するこ
とにより、光学系内の光路を所望の形状に屈曲し、該光
学系の所定方向の全長の短縮化を図った反射型のズーム
光学系及びそれを用いた撮像装置の提供を目的とする。

【００４１】又、一体的に形成した光学素子の数が少数
でありながらも、色収差補正の良好な光学系及びそれを
用いた撮像装置の提供を目的とする。

【００４２】又、一体的に形成する光学素子の構成非球
面の製作上の精度を出しやすい構成の光学素子及びそれ
を用いたズーム光学系並びにそれらを用いた撮像装置の
提供を目的とする。

【００４３】

【課題を解決する為の手段】本発明の光学素子は、 (1-1) 透明体の表面又は内部に３つ以上の平面又は曲率
を持った屈折面と曲率を持った１つ以上の反射面を含む
複数の反射面を一体的に形成し、光束が１つの表面の屈
折面から該透明体の内部へ入射し、該内部屈折面及び該
複数の反射面で反射を繰り返して別の表面の屈折面から
射出するように構成したことを特徴としている。

【００４４】特に、(1-1-1) 前記光学素子の内部屈折面
は異なる屈折率の媒質を貼り合わせた貼り合わせ面であ
ること。

【００４５】(1-1-2) 前記光学素子の内部屈折面の少な
くとも１つは入射屈折面の直後又は射出屈折面の直前の
面として配設されていること。

【００４６】(1-1-3) 前記光学素子の内部屈折面の直前
に配設される入射屈折面又は内部屈折面の直後に配設さ
れる射出屈折面は非球面であること。

【００４７】(1-1-4) 前記光学素子の光入射用の屈折面
の直後又は光射出用の屈折面の直前の面として配設され
ている内部屈折面の少なくとも１つは球面又は平面であ
ること。

【００４８】本発明のズーム光学系は、 (2-1) 透明体の表面又は内部に３つ以上の平面又は曲率
を持った屈折面と曲率を持った１つ以上の反射面を含む
複数の反射面を一体的に形成し、光束が１つの屈折面か
ら該透明体の内部へ入射し、該内部屈折面及び該複数の
反射面で反射を繰り返して別の表面の屈折面から射出す
るように構成された光学素子、透明体の表面に２つの屈
折面と複数の反射面を形成し、光束が１つの屈折面から
該透明体の内部へ入射し、該複数の反射面で反射を繰り
返して別の屈折面から射出するように構成された光学素
子、そして表面反射鏡より成る複数の反射面を一体的に
形成し、入射光束が該複数の反射面で反射を繰り返して
射出するように構成された光学素子の３つの光学素子の
うちから重複を含めた少なくとも２つの光学素子を利用
して物体の像を所定面上に結像すると共に、該少なくと
も２つの光学素子のうちの少なくとも２つの光学素子の
相対的位置を変化させることによりズーミングを行うこ
とを特徴としている。

【００４９】特に、(2-1-1) 前記相対的位置を変化させ
る少なくとも２つの光学素子は、夫々入射する基準軸と
出射する基準軸が平行であること。

【００５０】(2-1-2) 前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子は、１つの移動平面上で互いに平
行に移動すること。

【００５１】(2-1-3) 前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子は、夫々入射する基準軸と出射す
る基準軸の方向が同方向を向いていること。

【００５２】(2-1-4) 前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子の１つは入射する基準軸と出射す
る基準軸の方向が同方向を向いており、もう１つの光学
素子は入射する基準軸と出射する基準軸の方向が反対方
向を向いていること。

【００５３】(2-1-5) 前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子は、夫々入射する基準軸と出射す
る基準軸の方向が反対方向を向いていること。

【００５４】(2-1-6) 前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子のうちの１つを移動してフォーカ
シングすること。

【００５５】(2-1-7) 前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子以外の光学素子を移動してフォー
カシングすること。

【００５６】(2-1-8) 前記ズーム光学系は、その光路の
中で少なくとも１回、物体像を中間結像すること。

【００５７】(2-1-9) 前記複数の反射面の内、曲面の反
射面はすべてアナモフィック面の形状であること。

【００５８】(2-1-10)前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子の基準軸がすべて１つの平面上に
あること。

【００５９】(2-1-11)前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子以外の光学素子の基準軸の少なく
とも一部が前記平面上にあること。

【００６０】(2-1-12)前記少なくとも２つの光学素子の
うちの少なくとも１つの光学素子は、基準軸と反射面の
交点における該反射面の法線が、前記相対的位置を変化
させる少なくとも２つの光学素子が移動する移動平面に
対して傾いている反射面を有していること。

【００６１】(2-1-13)前記相対的位置を変化させる少な
くとも２つの光学素子は、互いに傾いている２つの移動
平面上で夫々移動すること。等を特徴としている。

【００６２】又、本発明の撮像装置は、(2-1) 〜(2-1-1
3)のいずれか１項に記載のズーム光学系を有し、撮像媒
体の撮像面上に前記物体の像を結像することを特徴とし
ている。

【００６３】

【発明の実施の形態】実施形態の説明に入る前に、実施
形態の光学素子の構成諸元の表し方及び実施形態全体の
共通事項について説明する。

【００６４】図16は本発明に係る光学系の構成データを
定義する座標系の説明図である。本発明の実施形態では
物体側から像面に進む１つの光線（図16中の一点鎖線で
示すもので基準軸光線と呼ぶ）に沿ってｉ番目の面を第
ｉ面とする。

【００６５】図16において第１面R1は絞り、第２面R2は
第１面と共軸な屈折面、第３面R3は第２面R2に対してチ
ルトされた反射面、第４面R4、第５面R5は各々の前面に
対してシフト、チルトされた反射面、第６面R6は第５面
R5に対してシフト、チルトされた屈折面である。第２面
R2から第６面R6までの各々の面はガラス、プラスチック
等の媒質（透明体）の一部に形成され、一つの光学素子
を構成しており、図16中では第１の光学素子B1としてい
る。

【００６６】従って、図16の構成では不図示の物体面か
ら第２面R2までの媒質は空気、第２面R2から第６面R6ま
ではある共通の媒質、第６面R6から結像面である第７面
R7までの媒質は空気で構成している。

【００６７】本発明に係る光学系は偏心光学系である為
光学系を構成する各面は共通の光軸を持っていない。そ
こで、本発明の実施形態においては先ず第１面Ｒ１の光
線有効径の中心を原点とする絶対座標系を設定する。

【００６８】そして、本発明の実施形態においては、第
１面Ｒ１の光線有効径の中心点Ｒｏを原点とすると共
に、原点と最終結像面の中心Ｒｏｏとを通る光線（基準
軸光線）の経路を光学系の基準軸と定義している。更
に、本実施形態中の基準軸は方向（向き）を持ってい
る。その方向は基準軸光線が結像に際して進行する方向
である。

【００６９】本発明の実施形態においては、光学系の基
準となる基準軸を上記の様に設定したが、光学系の基準
となる軸の決め方は光学設計上、収差の取り纏め上、若
しくは光学系を構成する各面形状を表現する上で都合の
良い軸を採用すれば良い。しかし、一般的には像面の中
心と、絞り又は入射瞳又は出射瞳又は光学系の第１面の
中心若しくは最終面の中心のいずれかを通る光線の経路
を光学系の基準となる基準軸に設定する。

【００７０】つまり、本発明の実施形態においては、基
準軸は第１面、即ち絞り面の光線有効径の中心点を通
り、最終結像面の中心へ至る光線（基準軸光線）が各屈
折面及び反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に
設定している。各面の順番は基準軸光線が屈折・反射を
受ける順番に設定している。

【００７１】従って基準軸は設定された各面の順番に沿
って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を変化さ
せつつ、最終的に像面の中心に到達する。

【００７２】本発明の各実施形態の光学系を構成するチ
ルト面は基本的にすべてが同一面内でチルトしている。
そこで、絶対座標系の各軸を以下のように定める。

【００７３】Z軸：原点を通り第２面R2に向かう基準軸 Y軸：原点を通りチルト面内（図16の紙面内）でZ 軸に
対して反時計回りに90゜をなす直線 X軸：原点を通りZ、Y 各軸に垂直な直線（図16の紙面に
垂直な直線） 又、光学系を構成する第ｉ面の面形状を表すには、絶対
座標系にてその面の形状を表記するより、基準軸と第ｉ
面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定し
て、ローカル座標系でその面の面形状を表した方が形状
を認識する上で理解し易い為、本発明の構成データを表
示する実施形態では第ｉ面の面形状をローカル座標系で
表わす。

【００７４】又、第ｉ面のYZ面内でのチルト角は絶対座
標系のZ 軸に対して反時計回り方向を正とした角度θi
（単位°）で表す。よって、本発明の実施形態では各面
のローカル座標の原点は図16中のYZ平面上にある。又XZ
及びXY面内での面の偏心はない。更に、第ｉ面のローカ
ル座標(x,y,z) のy,z 軸は絶対座標系(X,Y,Z) に対して
YZ面内で角度θi 傾いており、具体的には以下のように
設定する。

【００７５】z 軸：ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のZ 方向に対しYZ面内において反時計方向に角度θ
i をなす直線 y 軸：ローカル座標の原点を通り、z 方向に対しYZ面内
において反時計方向に90゜をなす直線 x 軸：ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な直
線又、Diは第ｉ面と第(i+1) 面のローカル座標の原点間
の間隔を表すスカラー量、Ndi 、νdiは第ｉ面と第（ｉ
＋１）面間の媒質の屈折率とアッベ数である。

【００７６】又、本発明の実施形態のズーム光学系は複
数の光学素子を有し、それらの移動により全体の焦点距
離を変化させている（変倍をする）。本発明の数値デー
タを挙げた実施形態では広角端(W) 、望遠端(T) とこれ
らの中間位置(M) の三つの位置での光学系断面図、数値
データを示す。

【００７７】ここで、図16の光学素子においてYZ面内で
光学素子が移動すると各変倍位置で値が変わるのは各面
の位置を表すローカル座標の原点（Yi、Zi）であるが、
数値データを挙げた実施形態では変倍の為に移動する光
学素子はZ 方向の移動のみとして表している為、座標値
Ziを光学系が広角端、中間、望遠端の状態の順にZi(W)
、Zi(M) 、Zi(T) で表すこととする。

【００７８】尚、各面の座標値は広角端での値を示し、
中間、望遠端では広角端との差で記述する。具体的には
広角端(W) に対する中間位置(M) 、望遠端(T) での移動
量を各々a,b とすれば、以下の式で表す： Zi(M)=Zi(W)+a Zi(T)=Zi(W)+b 尚、a,b の符号は各面がZ プラス方向に移動する場合を
正、Z マイナス方向に移動する場合を負としている。
又、この移動に伴い変化する面間隔Diは変数であり、各
変倍位置での値を別表にまとめて示す。

【００７９】本発明のある実施形態の光学素子は球面及
び回転非対称の非球面を有している。その内の球面部分
は球面形状としてその曲率半径Riを記している。曲率半
径Riの符号は第１面から像面に進む基準軸（図16中の一
点鎖線）に沿って曲率中心が第１面側にある場合をマイ
ナス、結像面側にある場合をプラスとする。

【００８０】ここで、球面は以下の式で表される形状で
ある：

【００８１】

【数１】 又、本発明のある光学系は少なくとも回転非対称な非球
面を一面以上有し、その形状は以下の式により表す： A ＝(a+b)・(y²・cos²t+x²) B ＝2a・b・cos t[1+{(b-a)・y・sin t/(2a・b)}+〔1+{(b-a)
・y・sin t/(a・b)}-{y²/(a・b)}-{4a・b・cos²t+(a+b)²sin
²t}x²/(4a²b²cos²t)〕^1/2] として z ＝A/B+C₀₂y²+C₂₀x²+C₀₃y³+C₂₁x²y+C₀₄y⁴+C₂₂x²y²+C₄₀
x⁴ 上記曲面式はx に関して偶数次の項のみである為、上記
曲面式により規定される曲面はyz面を対称面とする面対
称な形状である。更に以下の条件が満たされる場合はxz
面に対して対称な形状を表す。

【００８２】C03 ＝C21 ＝t ＝0 更に C02 ＝C20 C04＝C40 ＝C22/2 が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件
を満たさない場合は非回転対称な形状である。

【００８３】尚、本発明のある実施形態においては図16
に示すように、その第１面Ｒ１（光学系の入射側）は絞
りである。又、水平半画角uYとは図16のYZ面内において
絞りR1に入射する光束の最大画角、垂直半画角uXとはXZ
面内において絞りR1に入射する光束の最大画角である。
又、第１面である絞りの直径を絞り径として示してい
る。これは光学系の明るさに関係する。尚、入射瞳は第
１面に位置する為上記絞り径は入射瞳径に等しい。

【００８４】又、像面上での有効像範囲を像サイズとし
て示す。像サイズはローカル座標のy 方向のサイズを水
平、x 方向のサイズを垂直とした矩形領域で表してい
る。

【００８５】又、構成データを挙げている実施形態につ
いては光学系のサイズを示している。そのサイズは広角
端における光線有効径によって定められるサイズであ
る。

【００８６】又、構成データを挙げている実施形態につ
いてはその横収差図を示す。横収差図は各実施形態の広
角端(W) 、中間位置(M) 、望遠端(T) の状態について、
絞りR1への水平入射角、垂直入射角が夫々(uY,uX),(0,u
X),(-uY,uX),(uY,0),(0,0),(-uY,0)となる入射角の光束
の横収差を示す。横収差図においては、横軸は瞳への入
射高さを表し、縦軸は収差量を表している。各実施形態
とも基本的に各面がyz面を対称面とする面対称の形状と
なっている為、横収差図においても垂直画角のプラス、
マイナス方向は同一となるので、図の簡略化の為に、マ
イナス方向の横収差図は省略している。

【００８７】以下、各実施形態について説明する。

【００８８】［実施形態１］図1 は本発明の光学素子を
用いた撮影光学系の実施形態１の光学系のYZ面内での断
面図である。本実施形態は水平画角52.6度、垂直画角4
0.6度の撮影光学系である。図1 には光路も図示してい
る。本実施形態の構成データは次のとおりである。

【００８９】 水平半画角 26.3 垂直半画角 20.3 絞り径 1.36 像サイズ 水平3.8mm ×垂直2.9mm 光学系のサイズ（X ×Y ×Z)＝広角端において 6.8x 15.1x 13.4 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 1.10 1 絞り 2 0.00 1.10 0.00 5.50 1.48749 70.21 屈折面 3 0.00 6.60 22.50 4.60 1.48749 70.21 反射面 4 -3.25 3.35 67.50 6.00 1.48749 70.21 反射面 5 2.75 3.35 90.00 7.50 1.64850 53.03 屈折面 6 10.25 3.35 69.00 5.40 1.64850 53.03 反射面 7 6.23 -0.27 24.00 5.80 1.64850 53.03 反射面 8 6.23 5.53 0.00 1.10 1 屈折面 9 6.23 6.63 0.00 4.00 1.51633 64.15 屈折面 10 6.23 10.63 0.00 1.45 1 屈折面 11 6.23 12.09 0.00 1 像面 球面形状 R2面 r 2= 16.410 R5面 r 5= 3.551 R8面 r 8= 11.434 R9面 r 9= ∞ R10面 r10= ∞ 非球面形状 R3面 C02=-4.08802e-02 C20=-4.76364e-02 C03=-5.78739e-05 C21=-1.51169e-03 C04= 2.17086e-04 C22= 4.30933e-04 C40= 2.85734e-05 R4面 C02= 8.01425e-03 C20= 2.66878e-02 C03= 1.27026e-03 C21=-2.85143e-04 C04= 5.53318e-04 C22= 1.36027e-04 C40=-1.37098e-04 R6面 C02=-6.06400e-03 C20=-1.23655e-02 C03= 1.37927e-03 C21= 1.40444e-03 C04= 2.32031e-04 C22= 2.10725e-05 C40= 9.68935e-05 R7面 C02= 2.60879e-02 C20= 2.72025e-02 C03= 5.09584e-04 C21= 6.06834e-04 C04= 1.21312e-04 C22= 9.22239e-05 C40= 4.84790e-05 図1 において、1 は複数の曲面反射面及び表面と内部に
屈折面を有する光学素子でありガラス等の透明体で構成
している。光学素子1 の表面及び内部には物体からの光
線の通過順に、正の屈折力を有する凸屈折面（入射面）
R2及び凹面反射面R3・R4、正の屈折力を有する凸屈折面
（貼り合わせ面）R5、凹面反射面R6・R7及び負の屈折力
を有する凹屈折面（射出面）R8を形成している。R1は光
学素子１の物体側に配置した絞り（入射瞳）、Bfは水晶
ローパスフィルターや赤外カットフィルター等の光学補
正板(R9 ・R10)、R11 は最終結像面であり、CCD 等の撮
像素子（撮像媒体）の撮像面が位置する。A0は光学素子
（撮影光学系）の基準軸である。

【００９０】尚、３つの屈折面Ｒ２，Ｒ５，Ｒ８はいず
れも回転対称の球面であり、すべての反射面はYZ平面に
対して対称なアナモフィック面である。

【００９１】次に本実施形態における結像作用を説明す
る。物体からの光束は、絞りR1により入射光量を規制さ
れた後、光学素子１の入射面R2に入射し、面R3,R4 で反
射された後、面R4近傍で一旦結像し、貼り合わせ屈折面
R5を通過した後、再び面R6,R7 で次々に反射して行き、
射出面R8から射出し、光学補正板３を介して最終結像面
R11 上に再結像する。物体光線は面R4と面R5との間で中
間結像し、瞳光線は面R5と面R6との間で中間結像する。

【００９２】尚ここで光学素子1 の内部に設けられた屈
折面R5は、異なる媒質を貼り合わせた貼り合わせ面より
成り入射及び射出の屈折面で生じる色収差を補正するは
たらきをしている。

【００９３】本実施形態では、光学素子１に入射する基
準軸Ａ０の方向とこれから出射する基準軸の方向は平行
でかつ同一方向である。又、入出射を含む基準軸はすべ
て紙面内（YZ平面）に載っている。

【００９４】この様に光学素子１は、入出射面及び内部
の屈折面による屈折力と、その中での複数の曲面反射鏡
による屈折力によって、所望の光学性能（結像性能）を
有する全体として正の屈折力を有するレンズユニットと
して機能している。

【００９５】本実施形態においては、近距離物体へのフ
ォーカシングは光学素子１全体を撮像素子の撮像面R11
に対して移動させることで行う。とくに本実施形態にお
いては、光学素子１に入射する基準軸Ａ０の方向と光学
系全体である光学素子１から出射する基準軸の方向は平
行でかつ同一方向である為、光学素子１全体を射出する
基準軸Ａ０の方向（Z 軸方向）に平行に移動させる事
で、従来のレンズ系と同様にフォーカシング動作を行う
ことができる。

【００９６】又、図１に示す本実施形態の撮影光学系の
横収差図を図2 に示す。この収差図において点線はC
線、実践はd 線一点鎖線はF 、破線は g線に対するもの
である。本実施形態は色収差も含めてバランスの良い収
差補正状態が得られている。

【００９７】尚、この実施形態においては、３つの屈折
面はすべて曲率を持った面で構成されているが、曲率が
０である平面の屈折面も光束を屈折させ、収差も変化さ
せる働きも持っているので、設計によっては屈折面のう
ちのいくつかが平面になることもあり得る。

【００９８】従って、本発明においてはこうした平面の
屈折面も発明から除外するものではない。又、本実施形
態における一体的に形成される４つの反射面はすべて、
曲率を持った反射面であるが、設計によっては入射、射
出方向の都合等で通常のプリズムと同様にただ光束の方
向だけを変える平面反射面を含む場合が都合がよい場合
もある。従って、一般に一体的に形成される複数の反射
面のうちの一部にただ光束の方向だけを変える平面反射
面が含まれている場合についても、本発明から除外する
ものではない。

【００９９】［実施形態２］図3 は本発明の光学素子を
用いた撮影光学系の実施形態2 の光学系のYZ面内での断
面図である。本実施形態は水平画角52.6度、垂直画角4
0.6度の撮影光学系である。図3 には光路も図示してい
る。本実施形態の構成データは次のとおりである。 水平半画角 26.3 垂直半画角 20.3 絞り径 1.60 像サイズ 水平3.6mm ×垂直2.7mm 光学系のサイズ（X ×Y ×Z)＝広角端において 7.0 x 27.0 x 26.3 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 2.50 1 絞り 2 0.00 2.50 0.00 1.00 1.49171 57.40 屈折面 3 0.00 3.50 0.00 7.50 1.62000 60.30 屈折面 4 0.00 11.00 25.00 10.00 1.62000 60.30 反射面 5 -7.66 4.57 10.00 10.00 1.62000 60.30 反射面 6 -12.66 13.23 10.00 8.50 1.62000 60.30 反射面 7 -19.17 7.77 25.00 7.00 1.62000 60.30 反射面 8 -19.17 14.77 0.00 8.00 1 屈折面 9 -19.17 22.77 -0.00 1 像面 球面形状 R3面 r 3= 16.956 R8面 r 8= 22.054 非球面形状 R2面 a = 1.68198e+01 b = 1.68198e+01 t = 0.00000e+00 C03= 0.00000e+00 C21= 0.00000e+00 C04=-1.63283e-03 C22=-3.26566e-03 C40=-1.63283e-03 C05= 0.00000e+00 C23= 0.00000e+00 C41= 0.00000e+00 C06= 6.88192e-05 C24= 2.06458e-04 C42= 2.06458e-04 C60= 6.88192e-05 R4面 C02=-2.60847e-02 C20=-2.00057e-02 C03= 1.82348e-04 C21=-4.11635e-04 C04=-5.36581e-05 C22=-5.93768e-05 C40= 3.88625e-05 R5面 C02= 1.96297e-03 C20= 2.33195e-02 C03= 1.34065e-03 C21=-6.78866e-06 C04=-1.12659e-04 C22= 3.50150e-05 C40= 2.00089e-04 R6面 C02= 1.12434e-02 C20= 9.29122e-02 C03= 2.27794e-03 C21= 9.79180e-03 C04= 3.17492e-04 C22= 1.85006e-03 C40= 2.78310e-03 R7面 C02= 2.71719e-02 C20= 4.05540e-02 C03= 2.43705e-04 C21= 1.82760e-04 C04= 3.17364e-05 C22= 9.85387e-05 C40= 7.32826e-05 図3 において、１は複数の曲面反射面及び表面と内部に
屈折面を有する光学素子でありガラス等の透明体で構成
している。光学素子１の表面及び内部には物体からの光
線の通過順に、正の屈折力を有する凸屈折面（入射面）
R2、正の屈折力を有する凸屈折面（貼り合わせ面）R3、
及び凹面反射面R4・R5、凸面反射面R6、凹面反射面R7及
び負の屈折力を有する凹屈折面（射出面）R8を形成して
いる。R1は光学素子１の物体側に配置した絞り（入射
瞳）、R9は最終結像面であり、CCD等の撮像素子（撮像
媒体）の撮像面が位置する。A0は光学素子の基準軸であ
る。

【０１００】尚、３つの屈折面Ｒ２，Ｒ３，Ｒ８はいず
れも回転対称の面であり、R3、R8は球面である。又、す
べての反射面はYZ平面に対して対称なアナモフィック面
である。

【０１０１】次に本実施形態における結像作用を説明す
る。物体からの光束は、絞りR1により入射光量を規制さ
れた後、光学素子１の入射面R2に入射し、貼り合わせ屈
折面R3を通過した後、面R4で反射された後、面R5近傍で
一旦結像し再び面R5、R6、R7で次々に反射して行き、射
出面R8から射出し、最終結像面R9上に再結像する。物体
光線は面R4と面R5との間で中間結像し、瞳光線は面R6近
傍で中間結像する。

【０１０２】尚ここで光学素子1 の内部に設けられた屈
折面R3は、入射及び射出の屈折面で生じる色収差を補正
するはたらきをしているほかにも、入射屈折面R2は内部
屈折面R3の近傍に設けられている為、R3面からR8面から
なる同一屈折率のブロックにR2面をレプリカ成形技術等
で貼り合わせることにより作成でき、通常の貼り合わせ
に対して量産向きの構成になっている。尚本実施形態に
おいてはR2面を非球面で構成しているが、R2面を非球面
で構成することにより球面の設計に比べて光学性能を更
に向上させた設計にすることができる。又R2面が非球面
である場合は特に、貼り合わせ面R3を球面又は平面にす
ること( 本実施形態は球面) で、R2面からR8面までを同
一屈折率単体で構成する場合に比べてR3面を他の非球面
の屈折面や反射面の精度測定の基準にすることができる
為、光学素子を精度よく構成するのに適した構成でもあ
る。

【０１０３】尚、この実施形態においては入射屈折面R2
が内部屈折面R3の近傍に設けられている構成であるが、
特に射出屈折面を非球面にする場合はには内部屈折面を
射出屈折面に近傍して配置してもよい。入射、射出面が
ともに非球面である場合においては、内部屈折面を入射
面近傍のほかに射出面近傍にも配置し、複数の内部屈折
面を持つ構成にしてもよい。

【０１０４】本実施形態では、光学素子１に入射する基
準軸Ａ０の方向とこれから出射する基準軸の方向は平行
でかつ同一方向である。又、入出射を含む基準軸はすべ
て紙面内（YZ平面）に載っている。

【０１０５】この様に光学素子１は、入出射面及び内部
の屈折面による屈折力と、その中での複数の曲面反射鏡
による屈折力によって、所望の光学性能（結像性能）を
有する全体として正の屈折力を有するレンズユニットと
して機能している。

【０１０６】本実施形態においては、近距離物体へのフ
ォーカシングは光学素子全体を撮像素子の撮像面R11 に
対して移動させることで行う。とくに本実施形態におい
ては、光学素子１に入射する基準軸Ａ０の方向と光学系
全体である光学素子１から出射する基準軸の方向は平行
でかつ同一方向である為、光学系全体を射出する基準軸
の方向（Z 軸方向）に平行に移動させる事で、従来のレ
ンズ系と同様にフォーカシング動作を行うことができ
る。

【０１０７】又、図３に示す本実施形態の光学系の横収
差図を図4 に示す。この収差図において点線はC 線、実
線はd 線、一点鎖線はF 線、破線は g線に対するもので
ある。本実施形態は色収差も含めてバランスの良い収差
補正状態が得られている。

【０１０８】尚、この実施形態においては、３つの屈折
面はすべて曲率を持った面で構成されているが、曲率が
０である平面の屈折面も光束を屈折させ、収差も変化さ
せる働きも持っているので、設計によっては屈折面のう
ちのいくつかが平面になることもあり得る。

【０１０９】従って、本発明においてはこうした平面の
屈折面も発明から除外するものではない。又、本実施形
態における一体的に形成される４つの反射面はすべて、
曲率を持った反射面であるが、設計によっては入射、射
出方向の都合等で通常のプリズムと同様にただ光束の方
向だけを変える平面反射面を含む場合が都合がよい場合
もある。従って、一般に一体的に形成される複数の反射
面のうちの一部にただ光束の方向だけを変える平面反射
面が含まれている場合についても、本発明から除外する
ものではない。

【０１１０】又本実施形態は、入射又は射出屈折面に非
球面をつける為に、製作しやすく又測定の基準面ともし
やすい球面又は平面等の内部屈折面を構成している。そ
の際、収差補正の自由度を増す為に、貼り合わせる内部
屈折面の前後の屈折率を変えてある。しかしながら、入
射又は射出屈折面に非球面をつける為には、収差補正が
許容できるレベルであれば、必ずしも別の屈折率の媒質
を貼り合わせる必要はない。従って、貼り合わせる内部
屈折面の前後の屈折率が同じで、その貼り合わせ面で屈
折が起こらない場合であっても、広義的にはこの発明の
主旨から除外されるものではない。

【０１１１】以下に示す実施形態は実施形態1、2の光学
素子と同様の光学素子を複数用いた反射型のズーム光学
系ならびにそれを用いた撮像装置に関する実施形態であ
る。このうち実施形態3から実施形態6までは構成データ
を挙げない定性的な実施形態であり、実施形態7は構成
データを挙げている。尚、実施形態3から実施形態6まで
は前記の記号命名法によらず、構成している光学素子ご
とに面記号等を付している。即ち絞りはBL，最終像面は
Pとし、M番目の光学素子中ではその第１面からRm,1,Rm,
2,・・・Rm,n と面記号を付している。

【０１１２】［実施形態３］図5 は本発明のズーム光学
系の実施形態3 の要部概略図である。本実施形態は２つ
の光学素子の相対的な位置関係を変えて変倍（ズーミン
グ）する所謂二群型のズーム光学系の実施形態である。
同図においてB1、B2は複数の曲面反射面を有する第１及
び第２の光学素子である。第１の光学素子1 は物体側よ
り順に、凹屈折面R1,1、内部屈折面R1,2及び凹面鏡R1,3
・凸面鏡R1,4・凹面鏡R1,5・凸面鏡R1,6の四つの反射面
及び凸屈折面R1,7より成り、第１の光学素子B1に入射す
る基準軸Ａ０の方向とこれから出射する基準軸の方向は
平行でかつ同じ方向（向き）である。

【０１１３】第２の光学素子B2は物体側より凸屈折面R
2,1及び凸面鏡R2,2・凹面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・凹面鏡R
2,5の四つの反射面及び凸屈折面R2,6より成り、第１の
光学素子B1と同様に、第２の光学素子B2に入射する基準
軸Ａ０の方向とこれから出射する基準軸の方向は平行で
かつ同一方向である。

【０１１４】Bfは平行平板よりなる光学補正板であり、
水晶を材料とするローパスフィルターや赤外カットフィ
ルター等から構成している。

【０１１５】P は最終像面である撮像素子面であり、例
えばCCD （撮像媒体）等の撮像面である。BLは第１の光
学素子1 の物体側（光学系の光束入射側）に配置した絞
りであり、A0はズーム光学系の基準軸である。

【０１１６】第１の光学素子Ｂ１、第２の光学素子B2は
二群ズームレンズの一要素を構成している。

【０１１７】次に本実施形態における結像作用を説明す
る。物体からの光束Lfは、絞りBLにより入射光量を規制
された後、第１の光学素子B1の凹屈折面R1,1に入射す
る。内部屈折面R1,2は実施形態2 のタイプの内部屈折面
であり、入射屈折面R1,1をレプリカ成形等で一体化する
際の基準となる面で通常は球面又は平面にとられる面で
ある。この際、入射屈折面R1,1を非球面にすることによ
り、第1 の光学素子及び全系の収差補正が可能となる。

【０１１８】次に凹屈折面R1,1、R1,2を屈折透過した光
束は、凹面鏡R1,3にて反射されるとともに、凹面鏡のパ
ワーにより１次結像面N1に結像する。

【０１１９】このように、一旦第１の光学素子B1内に物
体像を結像することは、絞りBLより像側に配置された面
の光線有効径の増大を抑制するのに有効である。

【０１２０】１次結像面N1に一次結像した光束は、凸面
鏡R1,4、凹面鏡R1,5、凸面鏡R1,6にて反射を繰り返し、
それぞれの反射鏡の持つパワーにより収束或は発散作用
を受けて、凸屈折面R1,7に至り、ここで屈折した光束は
２次結像面N2上に物体像を形成する。この２次結像面N2
は光学素子B1全体の結像面P1である。

【０１２１】この様に第１の光学素子B1は、入出射面及
び内部屈折面による屈折と、複数の曲面反射鏡による反
射を繰り返して、所望の光学性能を備える全体として正
のパワーを有するレンズユニットとして機能している。

【０１２２】光学素子B1全体の結像面P1( ２次結像面N
2) の物体像からの光束は、第２の光学素子B2の凸屈折
面R2,1を透過した後、凸面鏡R2,2、凹面鏡R2,3を経て３
次結像面N3に結像する。

【０１２３】これは、第１の光学素子B1内に物体像を結
像させた事と同様な理由によるもので、第２の光学素子
B2における各面の光線有効径の増加を押さえるのに有効
である。

【０１２４】３次結像面N3に結像した光束は凸面鏡R2,
4、凹面鏡R2,5にて反射を繰り返し、それぞれの反射鏡
の持つパワーによる影響を受けて凸屈折面R2,6に至り、
ここにて屈折した光束は光学補正板Bfを通過後、撮像素
子面P 上に結像する。

【０１２５】この様に第２の光学素子B2は、第１の光学
素子B1が光学素子B1全体の結像面P1( ２次結像面N2) 上
に形成した物体像を撮像素子面P 上に再結像しており、
第１の光学素子B1と同様に、入出射面による屈折と、複
数の曲面反射鏡による反射を繰り返して、所望の光学性
能を備えた、全体として正のパワーを有するレンズユニ
ットとして機能している。

【０１２６】又、本実施形態においては、第１及び第２
の光学素子B1、B2を撮像素子面（結像面）P に対して相
対的に移動することにより、光学系全体の焦点距離（結
像倍率）を変化させている。（変倍或はズーミングと称
される動作である。）その変倍作用について図６によっ
て説明する。図6 は実施形態3 の第１及び第２の光学素
子B1,B2 を夫々単一の薄肉レンズとし、ズーム光学系を
その基準軸Ａ０に対して展開した光学配置図である。
尚、図6 （Ａ）は光学系が広角端の状態(W) の配置図で
あり、図6 （Ｂ）は望遠端の状態(T) の配置図である。
同図において、第１の光学素子B1の焦点距離をf1、第２
の光学素子Ｂ２の焦点距離をf2、とする。光学系が広角
端の状態の場合、第２の光学素子2 の前側焦点F2から光
学素子B1全体の結像面P1( ２次結像面N2) での距離を x
W(-)、後側焦点F2' から結像面P までの距離を xW'とす
る。（尚、 Wや Tは夫々光学系が広角端、望遠端の場合
の値を意味している。）ニュートンの結像公式により xW＊xW' ＝−f22 が成り立っているならば、第２の光学素子B2の結像倍率
β2Wは、 β2W＝−（xW' ＋f2）／（−xW＋f2） ＝f2/xW ＝−xW'/f2 (1) と、又広角端の焦点距離fWは、 fW＝ f1*β2W ＝f1*f2/xW (2) となる。

【０１２７】ここで、第２の光学素子B2がニュートンの
結像公式を満足しつつ移動し、第２の光学素子B2の移動
に伴う中間結像面P1の位置変化を補正する様に、第１の
光学素子B1が移動することにより、光学系はその最終結
像位置P を変えずに焦点距離を変化する。

【０１２８】第２の光学素子B2がある一定量移動して広
角端(W) から望遠端(T) へ変倍したとする。第２の光学
素子B2の前側焦点F2から中間結像面7 までの距離をxT
(-) 、後側焦点F2' から結像面P までの距離を xT'とす
ると、第２の光学素子B2の結像倍率β2Tは、 β2T＝（xT' ＋f2)/( −xT＋f2） ＝f2/xT ＝−xT'/f2 (3) 望遠端の焦点距離fTは、 fT＝ f1*β2T ＝f1＊f2／xT (4) となるので、この光学系の変倍比Ｚは、 Ｚ＝fT／fW ＝xW／xT (5) となる。

【０１２９】この様に、第１の光学素子B1と第２の光学
素子B2間及び第２の光学素子B2と撮像素子面P 間の相対
的位置関係を変化させる事により、最終結像位置P を変
化させずに焦点距離（結像倍率）を変化させている。

【０１３０】次に、実施形態3 において合焦（フォーカ
シング）は、光学系を構成する任意の光学素子を移動さ
せることにより達成可能であるが、フォーカシング用の
アクチュエーターの負荷を考えると、最も重量が軽い光
学素子を移動することが好ましい。

【０１３１】又、撮影する被写体までの距離に対して光
学素子の移動量を変倍によらず一定にしたい場合には、
最も物体側に配置した第１の光学素子B1を移動させれば
良い。

【０１３２】尚、変倍時に移動する第２の光学素子B2を
フォーカシングの際にも移動させることにより変倍用ア
クチュエーターとフォーカシング用アクチュエーターの
共通化が図れる。

【０１３３】本実施形態の効果を説明する。

【０１３４】本実施形態においては変倍時に移動する反
射面が１つの光学素子としてユニット化されている為
に、従来のミラー光学系において最も精度が要求される
各反射面の相対的な位置精度は保証されている。そこで
本実施形態では第１の光学素子B1及と第２の光学素子B2
間の位置精度を確保すれば良く、従来の屈折レンズ系に
おける移動レンズ群と同様な位置精度で良いことにな
る。

【０１３５】屈折レンズ系に比して、各光学素子を複数
の曲面反射面が一体的に形成されたレンズユニットとし
て構成している為に、光学系全体の部品点数が少なくな
り、光学系の低コスト化が達成出来るとともに、部品の
取り付けによる累積誤差も少なくなる。

【０１３６】複数回の結像を行いながら、物体像を伝達
して行く構成を取ることにより、各面の光線有効径を小
さく抑え、各光学素子及びズーム光学系全体のコンパク
ト化を達成している。

【０１３７】又、中間結像の結像サイズを撮像素子面サ
イズに対して比較的小さく設定する事により、物体像の
伝達に際して各面の光線有効径を小さく押さえている。

【０１３８】従来のズーム光学系の場合、絞りを光学系
の内部に配置する場合が多く、絞りを光学系の内部に配
置した場合には、絞りより物体側に配置されたレンズの
光線有効径は、絞りとの間隔が離れているほど、画角の
拡大に伴って大きくなってしまう問題点があった。

【０１３９】本実施形態においては、絞りBLをズーム光
学系の物体側の第１の光学素子B1の入射面近傍に設置す
ることにより、ズーム光学系の焦点距離を広角化した時
に生じるズーム光学系前群の光線有効径の拡大を押さえ
ている。

【０１４０】そして各光学素子内に物体像を結像するこ
とにより、絞りBLより像側に配置された面の光線有効径
の増大を効果的に抑制している。

【０１４１】第１の光学素子B1及び第２の光学素子B2の
基準軸は全てYZ平面内にある。

【０１４２】［実施形態4 ］図7 は本発明のズーム光学
系の実施形態4 の要部概略図である。本実施形態は図５
と同様の所謂二群型のズーム光学系の実施形態である。
本実施形態は変倍時に移動する光学素子の移動方向が最
も物体側に配置された光学素子の入射基準軸Ａ０の方向
に対して平行となっていない。

【０１４３】同図においてB1、B2は複数の曲面反射面を
有する第１、第２の光学素子である。第１の光学素子B1
はプラスチックス、ガラス、金属等の表面鏡( 表面に反
射防止膜が施されていれば裏面鏡でもよい) だけで構成
される光学素子であり第１の光学素子B1を構成するすべ
ての反射面は光路外で繋がれ一体化されたものである。
この光学素子Ｂ１は物体側より順に、凹面鏡R1,1・凸面
鏡R1,2・凹面鏡R1,3・凹面鏡R1,4の四つの反射面より成
り、全体として正の屈折力を有するレンズユニットであ
る。そして第１の光学素子1 に入射する基準軸Ａ０の方
向とこれから出射する基準軸Ａ１，４の方向が略45゜の
傾きを持っている。

【０１４４】第２の光学素子Ｂ２は物体側より凹屈折面
R2,1、凹面鏡R2,2・凹面鏡R2,3・凸面鏡R2,4、内部屈折
面R2,5、凹面鏡R2,6・凹面鏡R2,7・凹面鏡R2,8及び凸屈
折面R2,9より成り、全体として正の屈折力を有するレン
ズユニットである。そして第２の光学素子Ｂ２に入射す
る基準軸Ａ１，４の方向とこれから出射する基準軸Ａ
２，９の方向が平行でかつ反対方向となっている。

【０１４５】Bfは平行平板よりなる光学補正板であり、
水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等であ
る。

【０１４６】P は撮像素子面であり、CCD （撮像媒体）
等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体側に配
置した絞り、A0はズーム光学系の基準軸である。

【０１４７】本実施形態の結像作用を説明する。物体か
らの光束は、絞りBLにより入射光量を規制された後、第
１の光学素子B1の中空部分の入口を入って、凹面鏡R1,
1、凸面鏡R1,2、平面鏡R1,3、凹面鏡R1,4にて反射を繰
り返し、それぞれの反射鏡の持つパワーにより収束或は
発散作用を受けて、中空部分の出口から出た光束は中間
結像面P1上に物体像を形成する。尚、第１の光学素子B1
中でも一旦物体の中間像を形成している。

【０１４８】中間結像面P1の物体像からの光束は、第２
の光学素子B2の凹屈折面R2,1を透過した後、凹面鏡R2,
2、凹面鏡R2,3、凸面鏡R2,4で反射を繰り返した後、内
部屈折面R2,5を通過する。尚ここで、内部屈折面R2,5は
実施形態1 のタイプの貼り合わせ屈折面であり、主とし
て第2の光学素子Ｂ２の入射屈折面R2,1及び射出屈折面R
2,9により生じる色収差の補正をする役割を持ってい
る。そして、内部屈折面R2,5を通過した光束は再び、凹
面鏡R2,6、凹面鏡R2,7、凹面鏡R2,8で反射を繰り返して
凸屈折面R2,9を屈折して第２の光学素子B2から射出す
る。尚、第２の光学素子B2中でも一旦物体の中間像を形
成している。

【０１４９】第２の光学素子B2から射出した光束は光学
補正板Bfを通過後、撮像素子面P 上に結像する。

【０１５０】本実施形態において、異なる物体距離に対
するフォーカシングは、第２の光学素子B2を矢印の如く
移動させることにより行っている。この時第２の光学素
子B2の移動は、第１の光学素子B1から出射する基準軸A
1,6の方向に平行に移動するが、第１の光学素子B1の入
射する基準軸A0の方向と出射する基準軸A1,4の方向は略
45゜の傾きをなしている為、第１の光学素子B1の入射す
る基準軸A0の方向に対して、第２の光学素子B2がフォー
カシングに際して移動する方向は略45゜傾いていること
となる。

【０１５１】従って第２の光学素子B2はフォーカシング
に際してこれに入射、出射する基準軸A1,4,A2,9 の方向
に対して平行に移動するものの、第１の光学素子B1の入
射する基準軸A0の方向に対しては45゜の傾きをもって移
動する。

【０１５２】又、本実施形態においても実施形態3 と同
様に第１、第２の光学素子B1,B2 が結像面P に対して相
対的に移動することにより、ズーム光学系の結像倍率を
変化させている。但し、各光学素子に入射、出射する基
準軸の方向と、各光学素子の移動方向が全て平行であっ
た実施形態3 とは異なり、第１の光学素子B1に入射する
基準軸Ａ０の方向と出射する基準軸Ａ１，４の方向は45
°の傾きを為しているので、変倍動作時に第１の光学素
子B1から第２の光学素子B2に入射する基準軸の方向を維
持する為に、第１の光学素子B1の移動方向を第２の光学
素子B2の入射基準軸の方向に対して平行に移動する。

【０１５３】［実施形態５］図8 は本発明のズーム光学
系の実施形態5 の要部概略図である。本実施形態は図５
と同様の所謂二群型のズーム光学系の実施形態である。
同図において、B1、B2は複数の曲面反射面を有する第１
及び第２の光学素子である。第１の光学素子B1は物体側
より順に、凹屈折面R1,1及び内部屈折面R1,2、凹面鏡R
1,3・凸面鏡R1,4・凹面鏡R1,5・凸面鏡R1,6の四つの反
射面及び凹屈折面R1,7より成り、全体として負の屈折力
を有するレンズユニットである。そして、実施形態3 と
同様に第１の光学素子B1に入射する基準軸A0の方向とこ
れから出射する基準軸A1,7の方向が平行でかつ同一方向
である。

【０１５４】第２の光学素子B2は物体側より凸屈折面R
2,1及び、内部屈折面R2,4を挟んで凸面鏡R2,2・凹面鏡R
2,3・凸面鏡R2,5・凹面鏡R2,6の四つの反射面及び凸屈
折面R2,7より成り、全体として正の屈折力を有するレン
ズユニットである。そして第１の光学素子B1と同様に第
２の光学素子B2に入射する基準軸A1,7の方向とこれから
出射する基準軸A2,7の方向が平行でかつ同一方向であ
る。

【０１５５】Bfは平行平板よりなる光学補正板であり、
水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等であ
る。

【０１５６】P は撮像素子面であり、CCD （撮像媒体）
等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体側に配
置した絞り、A0はズーム光学系の基準軸である。

【０１５７】本実施形態の結像作用を説明する。物体か
らの光束は、絞りBLにより入射光量を規制された後、第
１の光学素子B1の凹屈折面R1,1、内部屈折面R1,2を屈折
透過し、凹面鏡R1,3、凸面鏡R1,4、凹面鏡R1,5、凸面鏡
R1,6にて反射を繰り返し、それぞれの反射鏡の持つパワ
ーにより収束或は発散作用を受けて、凹屈折面R1,7に至
り、ここで屈折して第１の光学素子B1から射出する。
尚、第１の光学素子B1中では一旦物体の中間像を形成し
ている。尚、第1 の光学素子Ｂ１中の内部屈折面R1,2は
多少の色収差補正効果も持つが、実施形態2 のタイプと
同様の内部屈折面であり、入射屈折面R1,1をレプリカ成
形等で一体化する際の基準となる面で通常は球面又は平
面にとられる面である。この際、入射屈折面R1,1を非球
面にすることにより、第1 の光学素子及び全系の収差補
正が可能となる。

【０１５８】次いで光束は、第２の光学素子B2の凸屈折
面R2,1を透過した後、内部屈折面R2,4を挟んで凸面鏡R
2,2、凹面鏡R2,3、凸面鏡R2,5、凹面鏡R2,6で反射を繰
り返し、凸屈折面R2,7を屈折して第２の光学素子B2から
射出する。尚、第２の光学素子B2中でも一旦物体の中間
像を形成している。

【０１５９】第２の光学素子B2から射出した光束は光学
補正板Ｂｆを通過後、撮像素子面P上に結像する。

【０１６０】尚、第2 の光学素子Ｂ２中の内部屈折面R
2,4は主として入射屈折面R2,1及び射出屈折面Ｒ２，７
で発生する色収差の補正効果も持つ貼り合わせ面であ
り、実施形態 1のタイプの内部屈折面と同じである。

【０１６１】本実施形態においては実施形態3 と同様
に、第１の光学素子B1及び第２の光学素子B2を結像面P
に対して相対的に移動することにより、最終結像位置P
を変えずに光学系の焦点距離（結像倍率）を変化させて
いる。

【０１６２】本実施形態の変倍作用を図9 によって説明
する。図9 は実施形態5 の各光学素子を夫々単一の薄肉
レンズとし、光学系をその基準軸に対して展開した光学
配置図である。尚、図9 （Ａ）は光学系が広角端の状態
(W) の配置図であり、図9 （Ｂ）は望遠端の状態(T) の
配置図である。

【０１６３】同図において、第１の光学素子B1の焦点距
離をf1(-) 、第２の光学素子B2の焦点距離をf2とする。
光学系が広角端の状態の場合、第２の光学素子B2の前側
焦点F2から第１の光学素子B1の像点までの距離をxW(-)
、後側焦点F2' から結像面Pまでの距離をxW' としたと
きに、ニュートンの結像公式 xW＊xW' ＝−f2*f2 が成り立っているならば、第２の光学素子B2の結像倍率
β2Wは、 β2W＝−（xW' ＋f2）/(−xW＋f2） ＝f2/xW ＝−xW'/f2 (6) となり、広角端の焦点距離fWは、 fW＝f1* β2W ＝f1*f2/xW (7) となる。

【０１６４】ここで、第２の光学素子B2がニュートンの
結像公式を満足しつつ移動し、第２の光学素子B2の移動
に伴う第２の光学素子B2の物点の位置変化を補正する様
に、第１の光学素子B1が移動することにより、光学系は
最終結像位置P を変えずに全体の焦点距離を変化させて
いる。

【０１６５】第２の光学素子B2がある一定量移動して広
角端(W) から望遠端(T) へと変倍したとする。図９
（Ｂ）の望遠端の状態の時、第２の光学素子B2の前側焦
点F2から第１の光学素子B1の像点までの距離をxT(-) 、
後側焦点F2' から結像面P までの距離をxT' とすると、
第２の光学素子B2の結像倍率β2Tは、 β2T＝（xT' ＋f2）/(−xT＋f2） ＝f2/xT ＝−xT'/f2 (8) 望遠端の焦点距離fTは、 fT＝ f1*β2T ＝ f1*f2/xT (9) となるので、光学系の変倍比Ｚは、 Ｚ＝fT/fW ＝xW/xT (10) となる。

【０１６６】実施形態3 では、第１の光学素子B1と第２
の光学素子B2の中間に中間結像面P1が存在するが、本実
施形態においては、第１の光学素子B1は全体として負の
屈折力を有し、無限遠からの物体光束を物体側に虚像と
して結像し、この虚像位置を物点として第２の光学素子
B2の結像関係が成り立っている。

【０１６７】又、本実施形態の構成とは逆に、物体側か
ら順に全体として正の屈折力を有する光学素子と、その
後方に負の屈折力を有する光学素子がある場合にも、各
光学素子を相対的に移動することにより、撮影光学系の
焦点距離（結像倍率）を変化させることが出来る。

【０１６８】［実施形態６］図10は本発明のズーム光学
系の実施形態6 の要部概略図である。本実施形態は全体
として４つの光学素子を有し、このうち２つの光学素子
を移動させてズーミングする所謂４群型のズーム光学系
の実施形態である。同図において、B1，B2，B3は夫々複
数の曲面反射面を有する第１、第２、第３の光学素子で
あり、第１の光学素子B1は物体側より順に、凹屈折面R
1,1及び凹面鏡R1、2・凸面鏡R1、3・凹面鏡R1、4の三つの
反射面、内部屈折面R1,5及び凸屈折面R1,6より成り、全
体として正の屈折力を持ち、第１の光学素子B1に入射す
る基準軸A0の方向とこれから出射する基準軸A1,6の方向
が略直角となっている。

【０１６９】第２の光学素子B2は物体側より平面入射面
R2,1及び凹面鏡R2,2・平面鏡R2,3・凸面鏡R2,4・平面鏡
R2,5・凹面鏡R2,6の五つの反射面及び射出平面R2,6より
成り、全体として正の屈折力を持ち、第２の光学素子B2
に入射する基準軸A1,6の方向とこれから出射する基準軸
A2,7の方向が平行でかつ反対方向となっている。

【０１７０】第３の光学素子B3は物体側より順に、凸屈
折面R3,1及び内部屈折面R3,4を挟んで凸面鏡R3,2・凹面
鏡R3,3・凹面鏡R3,5・凸面鏡R3,6の四つの反射面及び凹
屈折面R3,7より成り、全体として正の屈折力を持ち、第
３の光学素子B3に入射する基準軸A2,7の方向とこれから
出射する基準軸A3,7の方向が平行でかつ同一方向となっ
ている。

【０１７１】B4は第４の光学素子であり、物体側より順
に、凸屈折面R4,1、内部屈折面R4,2、平面鏡R4,3、平面
R4,4より成る三角プリズムであり、第４の光学素子B4に
入射する基準軸A3,7の方向とこれから出射する基準軸A
4,4の方向が略直角となっている。

【０１７２】Bfは平行平板よりなる光学補正板であり、
水晶を材料とするローパスフィルターや赤外カットフィ
ルター等である。

【０１７３】P は撮像素子面であり、例えばCCD （撮像
媒体）等の撮像面である。BLは第１の光学素子B1の物体
側に配置した絞り、A0、A1,6、A2,7、A3,7、A4,4等は本
光学系の基準軸である。

【０１７４】本実施形態における結像作用を説明する。
物体からの光束はまず絞りBLにより入射光量を規制され
た後、第１の光学素子B1に入射する。第１の光学素子B1
はその射出面R1,6と第２の光学素子B2の入射面R2,1との
間に中間結像面P1を形成する。

【０１７５】中間結像面P1に形成された物体像は、第２
の光学素子B2によりその射出面R2,7と第３の光学素子B3
の入射面R3,1との間の中間結像面P2上に再結像される。

【０１７６】そして又、中間結像面P2に形成された物体
像は第３の光学素子B3によりその射出面R3,7と第４の光
学素子B4の入射面R4,1との間の中間結像面P3上に再結像
される。

【０１７７】そして第４の光学素子B4は中間結像面P3に
形成された物体像からの光束を収束し、光学補正板Bfを
介して撮像素子面P に結像する。

【０１７８】本実施形態においては、特に図10中のZ 方
向の長さを短縮する為に、各光学素子により光路を効果
的に折りたたみ、Z 方向の長さを著しく短縮する配置を
採っている。

【０１７９】即ち、第１の光学素子B1に入射した光束は
凹屈折面R1,1に入射後、その後方に配置された凹面鏡R
1,2により、入射方向と直角方向即ちY(-)方向に反射さ
れる。

【０１８０】次に凸面鏡R1,3により物体光束をZ(-)方向
に反射させて光学系のZ 軸方向の長さを短縮している。

【０１８１】Z(-)方向に反射された物体光束は凹面鏡R
1,4により再びY(-)方向に反射された後、内部屈折面R1,
5と凸屈折面R1,6を透過し、第２の光学素子B2に入射す
る。

【０１８２】第２の光学素子B2においては、平面R2,3及
び平面R2,5にて物体光が全反射する様に構成しており、
第２の光学素子B2の入射面R2,1における光線有効領域と
平面R2,3における光線有効領域をオーバーラップさせ、
更に第２の光学素子B2の出射面R2,7における光線有効領
域と平面R2,5における光線有効領域をオーバーラップさ
せる事により、この光学素子のZ 軸方向の長さを短くし
ている。

【０１８３】そして、第２の光学素子B2にY(-)方向から
入射した物体光束はY(+)方向に出射し第３の光学素子B3
に入射する。

【０１８４】第３の光学素子B3では、物体光束は凸面鏡
R3,2にてZ(-)方向に反射され、第１の光学素子B1と干渉
しない位置にて、凹面鏡R3,3によりY(+)方向に反射され
内部屈折面R3,4を通過した後、凹面鏡R3,5にて一旦Z(+)
方向にもどり、凸面鏡R3,2への入射点と略同一のZ 位置
にて、凸面鏡R3,6によりY(+)方向に反射され、凹屈折面
R3,7を透過して第４の光学素子B4に入射する。

【０１８５】第４の光学素子B4では物体光束は平面鏡R
4,3によりZ(-)方向に反射された後、光学補正板Bfを透過
して撮像素子面P に結像する。

【０１８６】尚、第1 、第3 、第4 光学素子の中に存在
する内部屈折面のうち、第 3の光学素子Ｂ３中の内部屈
折面R3,4は主として入射屈折面R3,1及び射出屈折面R3,7
で発生する色収差の補正効果も持つ貼り合わせ面であ
り、実施形態1のタイプの内部屈折面と同じである。一
方、第 1の光学素子Ｂ１中及び第4 の光学素子Ｂ４中の
内部屈折面R1,5、R4,2は主として隣り合う射出屈折面R
1,6や入射屈折面R4,1をレプリカ成形等で一体化する際
の基準となる面で、実施形態2 のタイプの内部屈折面と
同じである。尚こうした基準となる内部屈折面を通常は
球面又は平面にとることにより、こうした非球面の反射
光学素子の精度を測る際の基準にとることができるので
光学素子を精度よく作成するのに有効である。又この
際、射出屈折面R1,6や入射屈折面R4,1を非球面にするこ
とにより、第1 の光学素子Ｂ１、第 4の光学素子Ｂ４及
び全系の収差補正が可能となるという効果もある。

【０１８７】本実施形態の第１、第２、第３、第４の光
学素子B1,B2,B3，Ｂ４は所謂４群型のズームレンズの一
要素を構成している。そして第２の光学素子B2と第３の
光学素子B3を相対移動することにより、撮影光学系の焦
点距離（結像倍率）を変化させている。

【０１８８】本実施形態における変倍動作を説明する。
変倍に際して第１の光学素子B1、第４の光学素子B4、光
学補正板B5及び結像面P を固定とし、第２の光学素子B2
と第３の光学素子B3を移動している。

【０１８９】第２の光学素子B2は、広角端から望遠端へ
の変倍に際して、第１の光学素子B1から離れるY (-) 方
向に移動する。

【０１９０】この為、光学素子B1〜B2間の間隔は広がる
が、第２の光学素子B2は入射する基準軸の方向と出射す
る基準軸の方向が平行でかつ反対方向となっている為
に、入射する基準軸と出射する基準軸が同方向となって
いる実施形態3 の場合とは異なり、光学素子B2〜B3間の
間隔も、光学素子B1〜B2間の間隔と同量だけ広がること
になる。

【０１９１】すなわち、第２の光学素子B2の移動量をδ
とした時に、第１の光学素子B1と結像面P が変倍中固定
であっても、撮影光学系の全長は第２の光学素子B2の移
動量δの２倍だけ長くなる。

【０１９２】図11は実施形態6 の各光学素子を夫々単一
の薄肉レンズとし、ズーム光学系をその基準軸に対して
展開した光学配置図である。これによって変倍動作を説
明する。尚、図11（Ａ）は光学系が広角端の状態(W) の
配置図であり、図11（Ｂ）は望遠端の状態(T) の配置図
である。

【０１９３】同図において、第１の光学素子B1の焦点距
離をf1、第２の光学素子B2の焦点距離をf2、第３の光学
素子B3の焦点距離をf3、第４の光学素子B4の焦点距離を
f4とする。

【０１９４】光学系が広角端にある状態において、第２
の光学素子B2の前側焦点F2から１次結像面N1までの距離
を x2W(-) 、後側焦点F2' から２次結像面N2までの距離
をx2W'、第３の光学素子B3の前側焦点F3から２次結像面
N2までの距離を x3W(-) 、後側焦点F3' から３次結像面
N3までの距離をx3W'、第４の光学素子B4の前側焦点F4か
ら３次結像面N3までの距離をx4(-) 、後側焦点F4' から
結像面P までの距離をx4'とする。

【０１９５】又、第２の光学素子B2の結像倍率をβ2W、
第３の光学素子の結像倍率をβ3W、第４の光学素子B4の
結像倍率をβ4 とする。（尚、 Wや T は夫々光学系が
広角端の状態、望遠端の状態を表す）各中間結像及び結
像面間でニュートンの結像公式が成り立っているなら
ば、第１の光学素子B1より後ろの光学素子による合成倍
率βW は、 βW ＝β2W *β3W *β4 ＝（f2/x2W）*(f3/x3W)*(f4/x4） ＝（f2*f3*f4）/(x2W*x3W*x4） (11) であり、広角端の焦点距離fWは、 fW＝ f1*βW ＝（f1*f2*f3*f4)/(x2W*x3W*x4） (12) と表現できる。

【０１９６】ここで、第２の光学素子B2が第１の光学素
子B1に対してδだけ移動したとき発生する２次結像面N2
の位置変化に応じて３次結像面N3の位置を補正して変化
させない様に、第３の光学素子B3をηだけ移動すること
により、最終結像面P の位置を変えずに焦点距離を変化
することが出来る。

【０１９７】図11（Ｂ）の望遠端の光学配置においては
結像面P を固定させた関係上、展開図においては本来固
定であるはずの第１の光学素子B1が相対的に２δだけ移
動した様に図示している。

【０１９８】第２の光学素子B2は第１の光学素子B1に対
してδだけ移動しているので、１次結像面N1から第２の
光学素子B2の前側焦点F2までの距離 x2T(-) は、 x2T ＝x2W −δ (13) となる。

【０１９９】又、第３の光学素子B3は３次結像面N3に対
してηだけ移動しているので、３次結像面N3から第３の
光学素子B3の後側焦点F3' までの距離x3T'は、 x3T'＝x3W'−η ＝−（f32/x3W ＋η） (14) となる。

【０２００】更に第２の光学素子B2の後側焦点F2' から
第３の光学素子B3の前側焦点F3までの距離x2T'− x3T
は、撮影光学系の全長が２δ長くなっているので、 x2T'−x3T ＝x2W'−x3W ＋δ＋η ＝−f22/x2W −x3W ＋δ＋η (15) となる。

【０２０１】式(15)のx2T'とx3T は、式(13)、(14)を用
いて、 x2T'＝−f22/x2T ＝−f22/（x2W −δ） (16) x3T ＝−f32/x3T' ＝（f32*x3W)/(f32 ＋x3W*η） (17) となるので、式(15)は、 −f22/( x2W −δ）−（f32*x3W)/(f32 ＋x3W*η） ＝−f22/x2W −x3W ＋δ＋η (18) となり、式(18)から第２の光学素子B2の移動に対する第
３の光学素子B3の移動関係を表現することが出来る。

【０２０２】又、本実施形態における光学素子の移動後
の望遠端の焦点距離fTは、第１の光学素子B1より像面側
に配置された光学素子の合成倍率βT が、 βT ＝β2T *β3T *β4 ＝（f2/x2T)*(f3/x3T)*(f4/x4) ＝（f2*f3*f4)/(x2T*x3T*x4) (19) と表わせるので、 fT＝ f1*βT ＝(f1*f2*f3*f4)/(x2T*x3T*x4) ＝f1*f2*f3*f4*(f32＋x3W*η)/{(x2W −δ)*f32*x3W*x4} (20) となる。

【０２０３】これにより撮影光学系の変倍比Z は、 Z ＝fT/fW ＝x2W*x3W/(x2T*x3T) ＝x2W*x3W*(f32＋x3W*η)/{(x2W −δ)*f32*x3W } ＝x2W*(f32＋x3W*η)/{(x2W −δ)*f32} (21) となる。

【０２０４】本実施形態は、以上のように各光学素子に
より光路を効果的に折りたたむ構成により光学系のZ 方
向の長さを著しく短縮している。更に第３の光学素子B3
の形状を第１の光学素子B1後方のデッドスペースを埋め
る様にしたことにより、全光学素子の配置に空間的な無
駄がない。

【０２０５】更に、変倍に際して第２の光学素子B2及び
第３の光学素子B3をY 軸方向に移動させる構成とするこ
とにより、全ての変倍域について、Z 軸方向の長さを小
さいままににおさえている。

【０２０６】尚、本実施形態においては、第４の光学素
子B4により出射する基準軸Ａ４，４の方向を入射する基
準軸Ａ３，７の方向に対して90゜曲げているが、出射す
る基準軸Ａ４，４の方向及び角度はこのように限定され
るものではなく、例えば反射面を設けて紙面に対して垂
直方向（X 方向）に曲げても良い。

【０２０７】又、光学系に入射する基準軸A0の方向も、
例えば絞りBLの物体側に45゜ミラー等を配置し、紙面に
対して垂直から基準軸A0を入射させても良い。

【０２０８】更に本実施形態では、第１の光学素子B1は
変倍中固定なので、第１の光学素子B1と入射する基準軸
を折り曲げる反射面をあらかじめ一体的に成形していて
も良い。

【０２０９】本実施形態では前記相対位置を変化させる
少なくとも２つの光学素子Ｂ２，Ｂ３以外の光学素子Ｂ
１を移動してフォーカシングを行っても良い。

【０２１０】［実施形態７］図12は本発明のズーム光学
系の実施形態7 のYZ面内での光学断面図である。実施形
態7 は実施形態3 と同様の二群構成のズームレンズであ
る。

【０２１１】この実施形態において、光学系を構成する
反射面は、紙面内の曲率と紙面に垂直な方向の曲率が異
なる所謂アナモフィック面であり、ミラー光学系のケラ
レを防ぐ為に、各反射鏡を偏心して配置することによっ
て生じる偏心収差を補正している。

【０２１２】更に、この反射面を回転非対称な面とする
ことにより、諸収差を良好に補正し、光学素子個々にて
所望の光学性能を達成している。

【０２１３】本実施形態は変倍比約２倍のズームレンズ
の撮像光学系である。以下にその構成データを記す。 広角端 中間 望遠端 水平半画角 19.1 13.0 9.8 垂直半画角 14.5 9.8 7.4 絞り径 2.0 3.0 4.0 像サイズ 水平7.6mm ×垂直6.0mm 光学系のサイズ（X ×Y ×Z)＝広角端において 6.4x 21.8x 37.3 i Yi Zi(W) θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 2.74 1 絞り 第１光学素子 2 0.00 2.74 0.00 6.00 1.51633 64.15 屈折面 3 0.00 8.74 25.00 10.00 1.51633 64.15 反射面 4 -7.66 2.31 25.00 8.00 1.51633 64.15 反射面 5 -7.66 10.31 0.00 変数 1 屈折面 第２光学素子 6 -7.66 17.14 0.00 8.50 1.51633 64.15 屈折面 7 -7.66 25.64 25.00 10.00 1.51633 64.15 反射面 8 -15.32 19.21 25.00 8.00 1.51633 64.15 反射面 9 -15.32 27.21 0.00 変数 1 屈折面 10 -15.32 32.90 0.00 0.00 1 像面 広角端 中間 望遠端 D 5 6.82 2.79 0.70 D 9 5.69 9.66 13.66 D 1 〜 5面 Zi(M)=Zi(W)+0.06 Zi(T)=Zi(W)-1.85 D 6 〜 9面 Zi(M)=Zi(W)-3.96 Zi(T)=Zi(W)-7.97 D10 面 Zi(M)=Zi(W) Zi(T)=Zi(W) 球面形状 R 1 面 R1= ∞ R 2 面 R2= -18.881 R 5 面 R5= -20.000 R 6 面 R6= 20.000 R 9 面 R9= -21.267 R10 面 R10= ∞ 非球面形状 R 3 面 a =-1.34677e+01 b =-4.11138e+01 t = 2.21286e+01 C02= 0. C20= 0. C03=-1.50202e-04 C21=-1.86036e-04 C04=-2.91075e-05 C22= 3.12691e-05 C40=-2.88791e-05 R 4 面 a =-3.30421e+00 b = 2.84464e+00 t =-3.10932e+01 C02= 0. C20= 0. C03= 1.25682e-03 C21= 5.54423e-04 C04=-1.86175e-04 C22= 1.94371e-04 C40= 1.48755e-04 R 7 面 a = 1.11832e+01 b =-7.18551e+00 t =-2.44560e+01 C02= 0. C20= 0. C03= 7.66740e-04 C21= 8.86240e-04 C04= 2.93867e-05 C22= 4.93024e-05 C40=-4.02913e-06 R 8 面 a = 2.55234e+01 b =-1.52536e+02 t =-3.00410e+01 C02= 0. C20= 0. C03= 5.17718e-04 C21= 5.48567e-04 C04=-2.62930e-05 C22=-9.31187e-06 C40=-2.01776e-05 広角端 中間 望遠端 水平半画角 19.1 13.0 9.8 垂直半画角 14.5 9.8 7.4 絞り径 2.00 3.00 4.00 像サイズ 水平4mm ×垂直3mm 光学系のサイズ（X ×Y ×Z)＝広角端において 6.6x 21.4x 32.9 i Yi Zi(W) θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 1.54 1 絞り 第１光学素子 2 0.00 1.54 0.00 7.00 1.62000 60.30 屈折面 3 0.00 8.54 25.00 10.00 1.62000 60.30 反射面 4 -7.66 2.11 25.00 9.00 1.62000 60.30 反射面 5 -7.66 11.11 0.00 1.00 1.49171 57.40 屈折面 6 -7.66 12.11 0.00 変数 1 屈折面 第２光学素子 7 -7.66 17.83 0.00 8.50 1.72315 46.43 屈折面 8 -7.66 26.33 25.00 9.50 1.72315 46.43 反射面 9 -14.94 20.22 25.00 8.00 1.72315 46.43 反射面 10 -14.94 28.22 0.00 変数 1 屈折面 11 -14.94 32.22 0.00 1 像面 広角端 中間 望遠端 D 6 5.72 2.57 1.00 D10 4.00 8.90 13.77 D1〜 6面 Zi(M) = Zi(W) - 1.74 Zi(T) = Zi(W) - 5.05 D7〜10面 Zi(M) = Zi(W) - 4.90 Zi(T) = Zi(W) - 9.77 D11面 Zi(M) = Zi(W) Zi(T) = Zi(W) 球面形状 R2面 r 2= -18.881 R5面 r 5= -6.713 R7面 r 7= 7.566 R10面 r10=1527.382 非球面形状 R3面 C02=-1.57004e-02 C20=-1.86992e-02 C03=-9.58635e-05 C21=-1.05998e-04 C04=-6.65716e-06 C22=-2.16809e-05 C40=-1.95301e-05 R4面 C02=-2.25429e-04 C20=-7.91780e-04 C03= 3.63799e-04 C21= 5.09287e-04 C04=-8.60109e-05 C22=-2.35102e-04 C40=-1.82314e-04 R6面 a =-7.96324e+00 b =-7.96324e+00 t = 0.00000e+00 C03= 0.00000e+00 C21= 0.00000e+00 C04= 6.61581e-04 C22= 1.32316e-03 C40= 6.61581e-04 C05= 0.00000e+00 C23= 0.00000e+00 C41= 0.00000e+00 C06=-1.52759e-06 C24=-4.58278e-06 C42=-4.58278e-06 C60=-1.52759e-06 R8面 C02=-5.94491e-03 C20=-7.57898e-03 C03=-1.39800e-04 C21=-6.75841e-05 C04= 2.45500e-04 C22= 5.79842e-04 C40= 3.25414e-04 R9面 C02= 1.60992e-02 C20= 2.04548e-02 C03= 6.02911e-04 C21= 7.72049e-04 C04= 3.77755e-05 C22= 5.49055e-05 C40= 2.23088e-05 本実施形態において、第１面R1は入射瞳である絞り面、
第２面R2から第６面R6、そして第７面R7から第１０面R1
0 は各々一体となった第１、第２の光学素子B1,B2 を構
成している。第１１面R11 は像面である。

【０２１４】以下、物体位置を無限遠としたときの結像
作用について述べる。まず、第１面R1を通過した光束は
第１光学素子B1に入射する。第１光学素子B1では第２面
R2で屈折、第３面R3、第４面R4で反射、第５面R5、第６
面R6で屈折し、第１光学素子B1を出射する。このとき、
第６面近傍の中間結像面に１次結像する。

【０２１５】次に光束は第２光学素子B2に入射する。第
２光学素子B2では第７面R7で屈折、第８面R8、第９面R9
で反射、第１０面R10 で屈折し、第２光学素子B2を出射
する。このとき、第２光学素子B2中の第８面と第９面の
間に瞳を形成している。そして、第２光学素子B2を出射
した光束は第１１面R11 （CCD 等の撮像媒体の撮像面）
上に最終的に結像する。

【０２１６】尚ここで第１の光学素子Ｂ１の内部に設け
られた屈折面R5は、入射及び射出の屈折面で生じる色収
差を補正するはたらきをしているほかにも、射出屈折面
R6は内部屈折面R5の近傍に設けられている為、R2面から
R5面からなる同一屈折率のブロックにR6面をレプリカ成
形技術等で貼り合わせることにより作成でき、通常の貼
り合わせに対して量産向きの構成になっている。尚本実
施形態においてはR6面を非球面で構成しているが、R6面
を非球面で構成することにより球面の設計に比べて光学
性能を更に向上させた設計にすることができる。又R6面
が非球面である場合は特に、貼り合わせ面R5を球面又は
平面にすること( 本実施形態は球面) で、R2面からR6面
までを同一屈折率の単体で構成する場合に比べてR5面を
他の非球面の屈折面や反射面の精度測定の基準にするこ
とができる為、光学素子を精度よく構成するのに適した
構成となっている。

【０２１７】尚、この実施形態においては射出屈折面R6
が内部屈折面R5の近傍に設けられている構成であるが、
特に入射屈折面を非球面にする場合はには内部屈折面を
入射屈折面に近傍して配置してもよい。入射、射出面が
ともに非球面である場合においては、内部屈折面を射出
面近傍のほかに入射面近傍にも配置し、複数の内部屈折
面を持つ構成にしてもよい。

【０２１８】本実施形態では第１の光学素子B1は、入射
する基準軸Ａ０の方向と出射する基準軸の方向とが平行
でかつ同一方向になっている。又、第２光学素子B2は、
入射する基準軸の方向と出射する基準軸の方向とが平行
でかつ同一方向になっている。

【０２１９】次に、各光学素子の移動による変倍作用に
ついて説明する。変倍に際して第１光学素子B1は広角端
から望遠端に向ってＺマイナス方向に移動する。第２光
学素子B2は広角端から望遠端に向ってＺマイナス方向に
移動する。像面である第１１面R11 は変倍に際して移動
しない。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によ
って第１光学素子B1と第２光学素子B2との間隔は狭ま
り、第２光学素子B2と像面R11 との間は広がる。

【０２２０】図13、14、15は本実施形態の横収差図であ
る。これらの横収差図は本実施形態への光束の入射角が
夫々(uY,uX),(0,uX),(-uY,uX),(uY,0),(0,0),(-uY,0)の
６つの光束について、Y 方向及びX 方向の横収差を示し
ている。尚、各横収差図の横軸は夫々第１面におけるY
方向、X 方向の入射光束の入射高さである。

【０２２１】図13は本実施形態の広角端(W) の横収差
図、図14は中間位置(M) の横収差図、図15は望遠端(T)
の横収差図である。これらの収差図において点線ハC線、
実践はd線一点鎖線ハF線、破線は g線に対するものであ
る。本実施形態では図から判るように色収差も含めて各
状態ともバランスの取れた収差補正が得られている。

【０２２２】又、本実施形態は像サイズ7.6x6.0mm を前
提として、光学系の長さ、幅、厚さの寸法が37.3x21.8x
6.4mm 程度となっており、コンパクトである。とりわけ
本実施形態では各光学素子及び光学系全体の厚さが小さ
いこと、及び各光学素子を板状のブロックの側面に反射
面を形成して構成できるので、１つの基板上に２つの光
学素子を基板面に沿って移動する機構をとり、全体とし
て薄型のズームレンズを容易に構成している。

【０２２３】

【発明の効果】本発明は以上のように、透明体の表面又
は内部に3 つ以上の屈折面と曲率を持った複数の反射面
を形成し、光束が１つの表面の屈折面から該透明体の内
部へ入射し、該内部屈折面及び該複数の反射面で反射を
繰り返して別の表面の屈折面から射出するように構成す
ることで、入射屈折面と射出屈折面だけでは取りきれな
い色収差の量を低減した光学素子を得ることができると
いう効果がある。又、その内部にある屈折面の少なくと
も1 つを入射屈折面の直後又は射出屈折面の直前の面と
して配設することにより同一屈折率のブロックに入射屈
折面又は射出屈折面をレプリカ成形技術等で貼り合わせ
ることにより光学素子を作成でき、量産向きの構成にで
きるという効果を持つ。その際貼り合わせる入射屈折面
又は射出屈折面を非球面で構成することによって、球面
の設計時に比べて光学性能を更に向上させた光学素子に
することが可能になる。又一方でが入射屈折面又は射出
屈折面非球面である場合は特に、貼り合わせ面を球面又
は平面にすることで、その貼り合わせ面を他の非球面の
屈折面や反射面の精度測定の基準にすることができる
為、光学素子を精度よく構成するのに適した構成の光学
素子を得ることができるという効果もある。

【０２２４】又本発明は以上のように各要素を設定する
ことにより、特に複数の曲面や平面の反射面を一体的に
形成した光学素子を複数用い、該複数の光学素子のうち
の少なくとも２つの光学素子の相対的位置を適切に変化
させてズーミングを行うことにより、ミラー光学系全体
の小型化を図りつつ、又ミラー光学系にありがちな反射
ミラーの配置精度（組立精度）を緩やかにした反射型の
ズーム光学系及びそれを用いた撮像装置を達成すること
ができる。

【０２２５】又、絞りを光学系の最も物体側に配置し、
且つ該光学系の中で物体像を少なくとも１回結像させる
構成とすることにより、広画角の反射型のズーム光学系
でありながら、光学系の有効径の縮小化を図ること、そ
して該光学素子を構成する複数の反射面に適切な屈折力
を与え、各光学素子を構成する反射面を偏心配置するこ
とにより、光学系内の光路を所望の形状に屈曲し、該光
学系の所定方向の全長の短縮化を図った反射型のズーム
光学系及びそれを用いた撮像装置を達成することができ
る。

【０２２６】この他本発明によれば、 （ａ−１） 曲率を有する複数の反射面を一体に形成し
た光学素子を複数個有する光学系において、該複数の光
学素子の相対的位置を変化させ、光学系の変倍（ズーミ
ング）及びフォーカシングを行う構成とすることによ
り、変倍時に移動する反射面がユニット化されている為
に、従来のミラー光学系における変倍動作に比して、最
も精度が要求される各反射面の相対的な位置精度を保証
することが出来るので、変倍に伴なう光学性能の劣化を
防ぐことが出来る。

【０２２７】（ａ−２） 反射面が一体の上に形成され
た光学素子を用いる為に、光学素子自体が鏡筒の役目を
果たすので、従来の鏡筒に比べて著しく簡単なマウント
部材で済む。

【０２２８】（ａ−３） 屈折レンズ系に比して、各光
学素子を曲率を有する複数の面が一体的に形成されたレ
ンズユニットとしている為に、撮影系全体の部品点数を
少なくすることが出来る。従って部品点数の点から撮影
系の低コスト化が達成出来る。

【０２２９】更に、撮影系全体の部品点数を少なくする
ことが出来る為、部品の取り付けによる累積誤差を少な
くし、光学性能の劣化を防ぐことが出来る。

【０２３０】（ａ−４） 光学素子上の各反射面を適切
な位置に偏心配置することにより、光学系内の光路を所
望の形状に屈曲し、光学系の全長方向の短縮化を達成で
きる。

【０２３１】（ａ−５） 変倍に際して固定の光学素子
を設けることにより、基準軸の一部を基準軸の殆どを含
む平面に対して任意角度傾けることができ、カメラの形
態に自由度を増すことが出来る。

【０２３２】（ａ−６） 多数回の結像を繰り返して物
体像を伝達して行く構成を採ることにより、各面の光線
有効径を小さく抑え、撮影光学系全体のコンパクト化を
達成している。

【０２３３】（ａ−７） 中間結像面の結像サイズを撮
像素子面サイズに比して比較的小さく設定することによ
り、物体像の伝達に際して各面の光線有効径を小さく抑
えることができる。

【０２３４】（ａ−８） 相対的位置を変化させる２つ
の光学素子中の基準軸をはじめ、殆どの基準軸を含む平
面と平行に光学素子が移動する平面を設定することによ
り、光学素子が変倍に際して移動しても、基準軸を含む
平面と各光学素子が移動する平面との平行度が容易に保
たれる。従って、変倍に際して移動する光学素子の移動
平面と基準軸を含む平面との傾きによって生じる偏心収
差の発生を除去している。

【０２３５】（ａ−９） 変倍時における各光学素子の
移動は一平面上にて行われるので、移動方向に垂直な方
向の平行偏心は容易に防ぐことができる。又、移動平面
に垂直な面内の回転は原理的に除去できる。

【０２３６】（ａ−１０） 各光学素子は一平面上に配
置されているので、各光学素子を一方方向から組み込む
ことができ、組み立てが容易となり、組み立てコストを
低減することができる。

【０２３７】（ａ−１１） 光学系に配置される絞りを
光学系の物体側に配置することにより、光学系を広画角
化してもレンズ径が大きくならないズームレンズを達成
することができる。等の少なくとも１つの効果を有した
反射型のズーム光学系及びそれを用いた撮像装置を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１のＹＺ面内での光学断面図

【図２】実施形態１の横収差図

【図３】本発明の実施形態２のＹＺ面内での光学断面図

【図４】実施形態２の横収差図

【図５】本発明の実施形態３の要部概略図

【図６】実施形態３の変倍動作を説明する為の説明図

【図７】本発明の実施形態４の要部概略図

【図８】本発明の実施形態５の要部概略図

【図９】実施形態５の変倍動作を説明する為の説明図

【図１０】本発明の実施形態６の要部概略図

【図１１】実施形態６の変倍動作を説明する為の説明図

【図１２】本発明の実施形態７のＹＺ面内での光学断面
図

【図１３】実施形態７の横収差図（広角端）

【図１４】実施形態７の横収差図（中間位置）

【図１５】実施形態７の横収差図（望遠端）

【図１６】本発明に係る光学系の構成データを定義する
座標系の説明図

【図１７】カセグレン式反射望遠鏡の基本構成図

【図１８】ミラー光学系における、主光線を光軸から離
しケラレを防止する第一の方法の説明図

【図１９】ミラー光学系における、主光線を光軸から離
しケラレを防止する第二の方法の説明図

【図２０】従来の反射ミラーを用いたズーム光学系の概
略図

【図２１】プリズム反射面に曲率を持った観察光学系の
概略図

【図２２】他のプリズム反射面に曲率を持った観察光学
系の概略図

【符号の説明】

Ri，Rm,n 面 Bi 第i の光学素子 Di 基準軸に沿った面間隔 Ndi 屈折率 νdi アッベ数 Ai,j 基準軸 BL=R1 絞り P 最終像面 Ni 中間結像面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 常文 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 木村 研一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 猿渡 浩 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 難波 則広 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明体の表面又は内部に３つ以上の平面
   又は曲率を持った屈折面と曲率を持った１つ以上の反射
   面を含む複数の反射面を一体的に形成し、光束が１つの
   表面の屈折面から該透明体の内部へ入射し、該内部屈折
   面及び該複数の反射面で反射を繰り返して別の表面の屈
   折面から射出するように構成したことを特徴とする光学
   素子。
2. 【請求項２】 前記光学素子の内部屈折面は異なる屈折
   率の媒質を貼り合わせた貼り合わせ面であることを特徴
   とする請求項１の光学素子。
3. 【請求項３】 前記光学素子の内部屈折面の少なくとも
   １つは入射屈折面の直後又は射出屈折面の直前の面とし
   て配設されていることを特徴とする請求項１の光学素
   子。
4. 【請求項４】 前記光学素子の内部屈折面の直前に配設
   される入射屈折面又は内部屈折面の直後に配設される射
   出屈折面は非球面であることを特徴とする請求項３の光
   学素子。
5. 【請求項５】 前記光学素子の光入射用の屈折面の直後
   又は光射出用の屈折面の直前の面として配設されている
   内部屈折面の少なくとも１つは球面又は平面であること
   を特徴とする請求項３の光学素子。
6. 【請求項６】 透明体の表面又は内部に３つ以上の平面
   又は曲率を持った屈折面と曲率を持った１つ以上の反射
   面を含む複数の反射面を一体的に形成し、光束が１つの
   屈折面から該透明体の内部へ入射し、該内部屈折面及び
   該複数の反射面で反射を繰り返して別の表面の屈折面か
   ら射出するように構成された光学素子、透明体の表面に
   ２つの屈折面と複数の反射面を形成し、光束が１つの屈
   折面から該透明体の内部へ入射し、該複数の反射面で反
   射を繰り返して別の屈折面から射出するように構成され
   た光学素子、そして表面反射鏡より成る複数の反射面を
   一体的に形成し、入射光束が該複数の反射面で反射を繰
   り返して射出するように構成された光学素子の３つの光
   学素子のうちから重複を含めた少なくとも２つの光学素
   子を利用して物体の像を所定面上に結像すると共に、該
   少なくとも２つの光学素子のうちの少なくとも２つの光
   学素子の相対的位置を変化させることによりズーミング
   を行うことを特徴とするズーム光学系。
7. 【請求項７】 前記相対的位置を変化させる少なくとも
   ２つの光学素子は、夫々入射する基準軸と出射する基準
   軸が平行であることを特徴とする請求項６のズーム光学
   系。
8. 【請求項８】 前記相対的位置を変化させる少なくとも
   ２つの光学素子は、１つの移動平面上で互いに平行に移
   動することを特徴とする請求項７のズーム光学系。
9. 【請求項９】 前記相対的位置を変化させる少なくとも
   ２つの光学素子は、夫々入射する基準軸と出射する基準
   軸の方向が同方向を向いていることを特徴とする請求項
   ７又は８のズーム光学系。
10. 【請求項１０】 前記相対的位置を変化させる少なくと
    も２つの光学素子の１つは入射する基準軸と出射する基
    準軸の方向が同方向を向いており、もう１つの光学素子
    は入射する基準軸と出射する基準軸の方向が反対方向を
    向いていることを特徴とする請求項７又は８のズーム光
    学系。
11. 【請求項１１】 前記相対的位置を変化させる少なくと
    も２つの光学素子は、夫々入射する基準軸と出射する基
    準軸の方向が反対方向を向いていることを特徴とする請
    求項７又は８のズーム光学系。
12. 【請求項１２】 前記相対的位置を変化させる少なくと
    も２つの光学素子のうちの１つを移動してフォーカシン
    グすることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項
    に記載のズーム光学系。
13. 【請求項１３】 前記相対的位置を変化させる少なくと
    も２つの光学素子以外の光学素子を移動してフォーカシ
    ングすることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１
    項に記載のズーム光学系。
14. 【請求項１４】 前記ズーム光学系は、その光路の中で
    少なくとも１回、物体像を中間結像することを特徴とす
    る請求項６〜１３のいずれか１項に記載のズーム光学
    系。
15. 【請求項１５】 前記複数の反射面の内、曲面の反射面
    はすべてアナモフィック面の形状であることを特徴とす
    る請求項６〜１４のいずれか１項に記載のズーム光学
    系。
16. 【請求項１６】 前記相対的位置を変化させる少なくと
    も２つの光学素子の基準軸がすべて１つの平面上にある
    ことを特徴とする請求項６〜１５のいずれか１項に記載
    のズーム光学系。
17. 【請求項１７】 前記相対的位置を変化させる少なくと
    も２つの光学素子以外の光学素子の基準軸の少なくとも
    一部が前記平面上にあることを特徴とする請求項１６の
    ズーム光学系。
18. 【請求項１８】 前記少なくとも２つの光学素子のうち
    の少なくとも１つの光学素子は、基準軸と反射面の交点
    における該反射面の法線が、前記相対的位置を変化させ
    る少なくとも２つの光学素子が移動する移動平面に対し
    て傾いている反射面を有していることを特徴とする請求
    項６〜１７のいずれか１項に記載のズーム光学系。
19. 【請求項１９】 前記相対的位置を変化させる少なくと
    も２つの光学素子は、互いに傾いている２つの移動平面
    上で夫々移動することを特徴とする請求項６又は７のズ
    ーム光学系。
20. 【請求項２０】 請求項６〜１９のいずれか１項に記載
    のズーム光学系を有し、撮像媒体の撮像面上に前記物体
    の像を結像することを特徴とする撮像装置。