WO2008153114A1 - 光学素子、光学系及びそれを用いた内視鏡 - Google Patents

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Takayoshi Togino
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    • G02B17/004—Systems comprising a plurality of reflections between two or more surfaces, e.g. cells, resonators
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    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes

Definitions

  • the present invention relates to an optical element, an optical system including the optical element, and an endoscope using the optical element, and in particular, has two optical paths and includes two images in a direction substantially orthogonal to the image on the rotational symmetry axis and the rotational symmetry axis.
  • the present invention relates to an optical element that combines optical paths, and an imaging optical system or projection optical system that includes the optical element and has a function of forming an image as a circular and annular image on a single imaging element.
  • Patent Document 1 discloses an imaging optical system in which a refractive optical system, a reflective optical system, and an imaging optical system are arranged, has two optical paths, and can capture panoramic images and axial images.
  • Patent Document 2 discloses an endoscope having two optical paths.
  • Patent Document 3 discloses an endoscope that can observe all surrounding directions
  • Patent Document 4 discloses a capsule endoscope that can observe all surrounding directions.
  • Patent Document 5 discloses an imaging apparatus that can simultaneously image all surrounding directions and the front.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 2 — 3 4 1 4 0 9 Disclosure of Invention
  • the present invention has been made in view of such a situation of the prior art, and its purpose is to display both an object point on the central axis and an image in all directions in a direction substantially orthogonal to the central axis with a simple configuration.
  • the optical element of the present invention that achieves the above object comprises a transparent medium that is rotationally symmetric about a central axis and has a refractive index greater than 1.
  • the transparent medium includes a first transmission surface and a central axis that is more central than the first transmission surface.
  • a first reflecting surface disposed on the side, a second reflecting surface disposed on the opposite side of the image surface from the first reflecting surface, and a second transmitting surface disposed on the image surface side from the second reflecting surface.
  • a third transmission surface, a fourth transmission surface disposed on the image plane side with respect to the third transmission surface, and a light beam incident on the transparent medium has a side viewing optical path and a direct viewing optical path,
  • the side viewing optical path enters the transparent medium through the first transmission surface, is reflected to the opposite side to the image plane by the first reflection surface, and is image side by the second reflection surface.
  • the side viewing optical path may be configured only on one side with respect to the central axis. And features.
  • the second transmission surface is disposed in the vicinity of the central axis, the first reflection surface and the second reflection surface are disposed in the periphery thereof, and the first transmission surface is disposed in the outermost peripheral portion.
  • the first reflection surface is a surface having the same position and shape as the second transmission surface.
  • the first reflection surface is a surface having the same position and shape as the fourth transmission surface.
  • the second reflection surface is a surface having the same position and shape as the third transmission surface.
  • first reflecting surface and the second reflecting surface have a total reflection function.
  • the first transmission surface is a cylindrical or conical surface.
  • At least one of the first reflecting surface and the second reflecting surface is composed of an extended rotation free-form surface formed by rotating an arbitrary line segment having no symmetry plane around the central axis. It is characterized by.
  • At least one of the surfaces of the transparent medium is formed of an extended rotation free-form surface formed by rotating an arbitrary-shaped line segment including an odd-order term around the central axis. . [0 0 1 5]
  • the optical system of the present invention further includes a front group, a rear group disposed closer to the image plane than the front group, and an aperture disposed between the front group and the rear group.
  • the element is arranged in the front group, the direct-view optical path images or projects an object point near the central axis, and the side-view optical path images or projects an object point around the central axis.
  • the side viewing optical path and the direct viewing optical path share a part of the optical element, and a circular image of the direct viewing optical path and an annular image of the side viewing optical path on the outer periphery thereof are coplanar. It is formed inside.
  • the second reflecting surface is arranged with a concave surface facing the opening side.
  • the first reflecting surface is arranged with a concave surface facing the opening side.
  • the image of the side viewing optical path does not form an intermediate image in the optical path.
  • the optical system of the present invention that achieves the above object comprises a front group having a negative power, rotational symmetry with respect to the central axis, an aperture, and a rear group having a positive power.
  • the front group includes a direct-view optical path that forms or projects an image on the central axis by a transmission action, and substantially the center axis by a reflection action.
  • the first transmission surface has a function of synthesizing a side-view optical path for forming or projecting an image in all directions in an orthogonal direction, facing the object surface, and disposed on the outside, and the first transmission surface described above
  • a first reflecting surface disposed on the further central axis side, a second reflecting surface disposed on the opposite side of the image surface with respect to the first reflecting surface, and disposed on the image surface side from the second reflecting surface.
  • a second transmission surface, a third transmission surface, and a fourth transmission surface disposed on the image plane side of the third transmission surface.
  • the direct-view optical path has an optical path that enters the transparent medium through the third transmission surface, and exits from the transparent medium to the image plane side through the fourth transmission surface, and focuses light rays that pass through the center of the opening.
  • the central principal ray entering the first transmission surface is inclined to the image plane side with respect to a line orthogonal to the central axis.
  • first reflection surface and the second reflection surface are configured to face a concave surface toward the opening, and a light ray that passes through the center of the opening with the center of the angle of view of the meridional section of the omnidirectional image as a central angle of view. Is a central principal ray, the position where the central principal light ray hits the first reflecting surface is arranged on the opposite side of the image plane with respect to the aperture.
  • the first reflection surface has a total reflection effect. [0 0 2 5]
  • a transmission surface may be disposed on the opposite side of the image surface with respect to the first reflection surface.
  • first reflecting surface and the second transmitting surface are configured in the same position and in the same surface shape.
  • first reflecting surface and the fourth transmitting surface are configured in the same position and in the same surface shape.
  • the second reflecting surface and the third transmitting surface are configured in the same position and in the same surface shape.
  • the optical path from the first reflecting surface to the second reflecting surface may be a direction that diverges with respect to the central axis.
  • At least one of the surfaces of the front group is formed of an extended rotation free-form surface formed by rotating an arbitrary-shaped line segment having no symmetry plane around the central axis.
  • At least one of the surfaces of the front group is configured by a rotation free-form surface formed by rotating an arbitrary-shaped line segment including an odd-order term around the central axis. .
  • an endoscope using the optical system is characterized.
  • the optical system it is possible to obtain a small optical system with a good resolving power in which aberrations are well corrected and which can observe different directions or project an image in different directions with a simple configuration. Also, the viewing angle is orthogonal to the central axis It is possible to take more on the image plane side than the direction in which the image is taken. Furthermore, the occurrence of coma and decentration aberrations can be reduced. In addition, the optical system can be processed easily and inexpensively. In addition, pixels can be used effectively.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the central axis of the optical system according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 1.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 1.
  • FIG. 3 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 1.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the whole optical system in a side viewing optical path according to Example 2.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the whole optical system in a side viewing optical path according to Example 2.
  • FIG. 6 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 2.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 3.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 3.
  • FIG. 5 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 3.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 4.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 4.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 4.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 4.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 5.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 5.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 5.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 5.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 6.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 6.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 6.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 6.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 7.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 7.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 7.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path according to Example 8.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 8.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 8.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the side viewing optical path of Example 9.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 9.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the central axis of the optical system according to Example 10 of the present invention.
  • FIG. 10 is a lateral aberration diagram of the whole optical system in the side optical path of Example 10.
  • FIG. 10 is a lateral aberration diagram of the whole optical system in the side optical path of Example 10.
  • FIG. 10 is a transverse aberration diagram for the whole optical system in the direct-view optical path according to Example 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which the optical system of the present invention is used as a photographing optical system at the tip of an endoscope.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example in which Example 1 of the optical system of the present invention is used as a photographing optical system for a capsule endoscope.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example in which Example 6 of the optical system of the present invention is used as a photographing optical system for a capsule endoscope.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which the optical system of the present invention is used as an imaging optical system for an automobile. J
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which the optical system of the present invention is used as a photographing optical system for photographing an outdoor subject.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the central axis (rotation symmetry axis) 2 of the optical system 1 of Example 1 described later.
  • FIG. 3 will be described as an imaging optical system, it can also be used as a projection optical system with the optical path reversed.
  • the optical system 1 of the present invention is composed of a front group G that is rotationally symmetric with respect to the central axis 2 and has negative power, an aperture S, and a rear group G b that has positive power.
  • An optical system 1 that forms or projects an image without forming it inside.
  • the optical system 1 of Example 1 includes a front group G f that is rotationally symmetric about the central axis 2 and a rear group G b that is rotationally symmetric about the central axis 2.
  • the second group G 2 of the front group has a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B
  • the third group G 3, the fourth group G 4 and the fifth group G 5 of the rear group G b It has the effect of forming an aerial image composed of 2 groups G2, and on one imaging surface 5, the image on the central axis 2 is formed in a circle around the center of the image by the direct-view optical path B. It has the function of forming the image of the viewing optical path A in an annular shape.
  • the parallel flat plate arranged in the vicinity of the opening S after the sixth embodiment acts as a filter F or the like.
  • the plane parallel plate near the image plane 5 is the cover glass C of the image sensor.
  • the front group G f negative and the rear group G b positive it becomes a so-called retrofocus type, especially when it is desired to take a wide observation angle of view with respect to the direct optical path B for the object point on the central axis 2. It is effective for.
  • the optical element of the present invention is composed of a transparent medium L 2 having a refractive index rotationally symmetric around the central axis 2 greater than 1.
  • the transparent medium L 2 includes a first transmission surface 2 1 and a first transmission surface 2 1.
  • a first reflecting surface 2 2 disposed closer to the central axis 2 side, a second reflecting surface 2 3 disposed opposite to the image surface 5 with respect to the first reflecting surface 2 2, and a second reflecting surface 2 3
  • a second transmission surface 24 disposed on the image surface 5 side, a third transmission surface 25, and a fourth transmission surface 26 disposed on the image surface 5 side of the third transmission surface 25.
  • the light beam incident on the transparent medium L 2 has a side-view optical path A and a direct-view optical path B, and the side-view optical path A passes through the first transmission surface 21 in the transparent medium L 2 in the order of the tracking of the normal light. And reflected by the first reflecting surface 2 2 to the opposite side of the image surface 5, and by the second reflecting surface 2 3 A substantially Z-shaped optical path is reflected from the image plane 5 side, passes through the second transmission surface 24 and exits from the transparent medium L 2 to the image plane 5 side, and the direct-view optical path B is the third transmission surface 25. Then, the light path enters the transparent medium L 2, passes through the fourth transmission surface 26, and exits from the transparent medium L 2 to the image surface 5 side.
  • the optical path in the optical element does not straddle the central axis 2 and the optical element can be made thin.
  • the second transmission surface 24 is disposed in the vicinity of the central axis 2, the first reflection surface 22 and the second reflection surface 23 are disposed in the periphery thereof, and the first transmission surface 2 1 is disposed in the outermost periphery.
  • the side viewing optical path A is incident from a direction substantially orthogonal to the central axis 2 and is reflected by the first reflecting surface 22 and the second reflecting surface 23 and then passes through the second transmitting surface 24. Therefore, the first reflecting surface 21 and the second reflecting surface 23 can be configured as inner reflecting surfaces. By using the inner reflection surface, it is possible to reduce the occurrence of decentration aberrations.
  • first reflecting surface 2 2 and the second transmitting surface 24, the first reflecting surface 2 2 and the fourth transmitting surface 26, and the second reflecting surface 2 3 and the third transmitting surface 25 have the same shape, respectively. By making it, workability is improved and manufacturing becomes easy. Since it is difficult to separate the light fluxes of the direct-view optical path B and the side-view optical path A on the opening side surface, in particular, the first reflecting surface 2 2 and the second transmitting surface 24 4 have the same shape at the same position. By this, it is possible to reduce the area where nothing is shown between the two images.
  • first reflecting surface 22 and the second reflecting surface 23 have a total reflection effect, so that it is not necessary to attach a reflecting film.
  • the reflectance becomes 100% and bright. Can capture images.
  • the optical element can be formed as a single unit, which is preferable in manufacturing.
  • At least one of the first reflecting surface 2 2 and the second reflecting surface 2 3 is an extended rotation free-form surface formed by rotating a line segment having no symmetrical surface around the central axis 2. It is possible to correct distortion around the angle of view.
  • At least one of the surfaces of the transparent medium L 2 is constituted by an extended rotation free-form surface that is formed by rotating an arbitrary-shaped line segment including an odd-order term around the central axis 2. It is possible to give a shape that is not symmetrical with respect to the center of the angle of view, which is preferable in terms of aberration correction.
  • the optical element further includes a front group G f, a rear group G b arranged on the image plane 5 side from the front group G f, and an aperture S arranged between the front group G f and the rear group G b.
  • the direct-view optical path B images or projects an object point near the central axis 2
  • the side-view optical path A captures or projects an object point around the central axis 2, so the central axis (2)
  • Image continuity is obtained at near field angles, so that clear images can be obtained, and it is possible to have a configuration in which the direct-view optical path B and the side-view optical path A do not intersect, reducing the incident angle on the reflecting surface. It becomes possible to do.
  • the optical element is arranged around the aperture S, the direct viewing optical path B and the side viewing optical path A images overlap. In addition, if it is arranged on the image plane 5 side from the aperture S, the number of optical elements that can be used for image formation is reduced, and a clear image cannot be formed. By arranging it on the object side from the aperture S, it is possible to separate the image area created by the direct-view optical path B and the side-view optical path A, and at the same time, the number of optical elements that can be shared by both optical paths increases and a clear image can be formed. Become.
  • the first reflecting surface 22 or the second reflecting surface 23 is arranged with the concave surface facing the opening S, the light beam coming from the direction substantially orthogonal to the central axis 2 is reflected in the central axis 2 direction. Therefore, it is preferable for synthesizing the side viewing optical path A and the direct viewing optical path B. In addition, it is possible to arrange a strong negative power on the object side, which is a so-called telephoto power arrangement, and a wide angle of view can be obtained.
  • the power arrangement on the reflecting surface becomes negative and becomes a telephobic type power arrangement. Can be taken widely. Further, the occurrence of coma aberration in the side viewing optical path A is preferably reduced.
  • the total length of the optical system can be shortened, which greatly contributes to miniaturization of the optical system.
  • the imaging area becomes too small with respect to the entire outer shape of the optical system 1, and a good image cannot be taken due to noise of the imaging device.
  • the coordinate system uses the point where the extension of the central principal ray from the side-viewing object surface 3 toward the first surface intersects the central axis 2 as the origin O of the decentered optical surface,
  • the direction perpendicular to the central axis 2 opposite to the central axis 2 with respect to the side view object plane 3 is defined as the Y-axis positive direction, and the inside of the paper surface of FIG.
  • the direction on the image plane 5 side in FIG. 1 is the Z-axis positive direction
  • the Y-axis, the Z-axis and the axis constituting the right-handed orthogonal coordinate system are the X-axis positive direction.
  • Reference numeral 4 denotes a direct-view object surface.
  • the origin of optical system 1 above in the coordinate system where the surface is defined The amount of eccentricity from ⁇ (X, Y, Z directions are X, Y, Z respectively) and the X, Y, and Z axes of the coordinate system defined by the origin o of optical system 1.
  • the angle of inclination of the coordinate system defining each plane centered on this (.alpha., .Beta., .Gamma. (.)) Is given.
  • positive ⁇ and 8 mean counterclockwise rotation with respect to the positive direction of each axis, and positive a means clockwise rotation with respect to the positive direction of the axis.
  • the rotation of ⁇ , ⁇ , and a on the central axis of the surface is performed by rotating the coordinate system defining each surface first around the X axis of the coordinate system defined at the origin of the optical system, counterclockwise. Rotate and then rotate counterclockwise around the axis of the new coordinate system that has been rotated; turn eight times, then rotate clockwise around the axis of the other new coordinate system that has been rotated. It is intended to rotate.
  • optical action surfaces constituting the optical system of each example when a specific surface and a subsequent surface constitute a coaxial optical system, a surface interval is given.
  • the radius of curvature, the refractive index of the medium, and the Abbe number are given according to conventional methods.
  • An aspherical surface is a rotationally symmetric aspherical surface given by the following definition.
  • Z is the axis and Y is in the direction perpendicular to the axis.
  • R is the paraxial radius of curvature
  • k is the conic constant
  • a, b, c, d, ... are the 4th, 6th, 8th, and 10th order aspheric coefficients, respectively.
  • the Z-axis of this definition is a rotationally symmetric aspherical surface. It becomes an axis.
  • An extended rotational free-form surface is a rotationally symmetric surface given by the following definition.
  • the extended rotation free-form surface becomes a free-form surface (free curve) in the Y—Z plane and a circle with a radius I R I in the X—Y plane.
  • the Z axis is the axis of the extended rotation free-form surface (rotation symmetry axis).
  • the term for an aspheric surface for which no data is described in the constituent parameters described later is zero.
  • the refractive index and Abbe number are shown for the d-line (wavelength 5 8 7.5 6 nm).
  • the unit of length is mm.
  • the eccentricity of each surface is expressed by the amount of eccentricity from the reference surface as described above. .
  • FIG. 4 shows a lateral aberration diagram of the side viewing optical path of the entire optical system of this example
  • FIG. 5 shows a lateral aberration diagram of the direct viewing optical path.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal field angle, vertical field angle), and lateral aberrations in the Y direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that field angle.
  • a negative field angle means a clockwise angle in the Y-axis positive direction for the horizontal field angle
  • a clockwise angle in the X-axis positive direction for the vertical field angle same as below.
  • the transmission surface and the reflection surface of a transparent medium having a refractive index larger than 1 that is concentric to the central axis 2 of the optical system 1 are all different from each other without using them in common in the side viewing optical path. This is a configured example.
  • the optical system 1 includes a front group G f that is rotationally symmetric about the central axis 2 and a circumference of the central axis 2. And a rear group G b that is rotationally symmetric and an aperture S that is arranged coaxially with the central axis 2 between the front group G f and the rear group G b.
  • the second group G 2 and the rear group G b consist of the third group G 3, the fourth group G 4 and the fifth group G 5.
  • the first group G 1 includes a plano-concave negative lens L 1 having a concave surface directed toward the image plane 5 side.
  • the plano-concave negative lens L 1 has a direct-view first transmitting surface 11 1 having an infinite curvature radius and a direct-view second transmitting surface 1 2 disposed on the image plane 5 side from the direct-view first transmitting surface 1 1.
  • the second group G 2 is an optical path combining optical system composed of a transparent medium L 2 having a rotationally symmetric refractive index greater than 1 around the central axis 2 and combining the side-view optical path A and the direct-view optical path B.
  • the transparent medium L 2 is formed on the inside of the transparent medium L 2, facing the object surface of the side view, arranged on the outer side, the cylindrical side view first transmission surface 2 1 parallel to the central axis 2, and It is formed on the side of the central axis 2 from the first transmission surface 2 1 in the side view, is formed of a toric surface, is formed in the first reflection surface 2 2 in the side view having negative power, and the transparent medium L 2.
  • Side-viewed first reflecting surface 2 2 Located on the opposite side of the image plane 5 from the toric surface, and has a positive power side-viewing second reflecting surface 2 3 and side-viewing second reflecting surface 2 3 Arranged on the image plane 5 side, composed of a spherical surface, and having a second transmission surface 2 4 in side view with negative power. Also, a direct-view third transmitting surface 25 5 having a positive power and a positive power, and a fourth direct-transmitting surface 4 having a negative power and arranged on the image plane 5 side of the third transmitting surface 25 5 Has 2 6.
  • the side-view second transmission surface 24 and the direct-view fourth transmission surface 26 are the same surface.
  • the third lens group G 3 is composed of a positive meniscus lens L 3 having a convex surface directed toward the image surface 5 side, and is disposed on the image surface 5 side from the common first transmission surface 3 1 and the common first transmission surface 3 1. It has a second transmission surface 3 2.
  • the fourth group, G4 is a biconvex lens with a negative meniscus lens L4 with the concave surface facing the image side. Consists of a positive lens L 5 cemented lens, common third transmission surface 4 1, cemented surface 4 5 arranged on the image surface 5 side from the common third transmission surface 4 1, and image surface 5 side from the cemented surface 4 5 The common fourth transmission surface 5 1 is disposed at the same position.
  • the fifth group G5 is composed of a cemented lens of a biconvex positive lens L6 and a biconcave negative lens L7, and is arranged on the image plane 5 side from the common fifth transmission surface 61 and the common fifth transmission surface 61. And a common sixth transmission surface 7 1 disposed on the image plane 5 side of the joint surface 6 7.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b of the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the central axis 2 of the image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface near the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order, and passes through the image plane 5 perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2.
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 2 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Is reflected to the opposite side of the image plane 5 by the first reflection surface 22 of the side view, and reflected to the image plane 5 side by the second reflection surface 23 of the side view, and the transparent medium L through the second transmission surface 24 of the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out of 2.
  • the negative meniscus lens L 4 of the fourth group G 4 and the biconvex positive lens L 5 Into the cemented lens through the common third transmitting surface 4 1 After passing through the mating surface 4 5, exiting from the common fourth transmission surface 5 1, the fifth fifth transmission surface 6 in the cemented lens of the biconvex positive lens L 6 and biconcave negative lens L 7 of the fifth group G 5 1 enters, passes through the joint surface 6 7, exits from the common sixth transmission surface 71, and forms an image at a predetermined radial position away from the central axis 2 of the image surface 5.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • 1 Goes out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 disposed on the image plane 5 side from 1 and passes the direct-view third transmission surface 25 into the transparent medium L 2 of the second group G 2. Then, the light passes through the transparent medium L 2 through the direct-view fourth transmission surface 26 arranged on the image plane 5 side from the direct-view first transmission surface 11.
  • Entrance pupil diameter (side view) 0.1 0 mm
  • FIG. 7 shows a lateral aberration diagram of the side viewing optical path of the entire optical system of this example
  • FIG. 8 shows a lateral aberration diagram of the direct viewing optical path.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal field angle, vertical field angle), and lateral aberrations in the ⁇ direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that field angle.
  • the negative field angle means the clockwise angle in the positive direction of the vertical axis for the horizontal direction angle
  • the clockwise angle in the positive direction of the X axis for the vertical field angle same as below.
  • the transparent medium transmitting surface and reflecting surface having a refractive index that is concentric to the central axis 2 of the optical system 1 and having a refractive index greater than 1 the first reflecting surface 2 2 and the side of the side viewing optical path ⁇
  • the second viewing surface 24 and the second viewing surface 2 3 of the side viewing optical path A and the third viewing surface 25 of the direct viewing optical path B are configured in the same position and shape.
  • Optical system 1 includes a front group G f rotationally symmetric about central axis 2, a rear group G b rotationally symmetric about central axis 2, and a central axis between front group G f and rear group G b.
  • the front group G f is composed of the first group G 1 and the second group G 2
  • the rear group G b is composed of the third group G 3 and the fourth group G 4. .
  • the first group G 1 is composed of a plano-concave negative lens L 1 having a concave surface facing the image plane 5 side.
  • the plano-concave negative lens L 1 has a direct-view first transmitting surface 11 1 having an infinite curvature radius and a direct-view second transmitting surface 1 2 disposed on the image plane 5 side from the direct-view first transmitting surface 11.
  • the second group G 2 is an optical path combining optical system composed of a transparent medium L 2 having a rotationally symmetric refractive index greater than 1 around the central axis 2 and combining the side viewing optical path ⁇ and the direct viewing optical path B.
  • the transparent medium L 2 is opposed to the side object surface and is placed outside.
  • the side-view second reflecting surface 2 3 having a positive spherical power and the side-view second reflecting surface 2 3 disposed on the image plane 5 side of the side-view second reflecting surface 2 3 and having an aspherical surface and having a negative power 2 Transmitting surface 2 4 Also, a direct-view third transmission surface 25 having a negative power and a negative power, and a fourth-transmission direct-view fourth transmission having a negative power disposed on the image plane 5 side from the third transmission surface 25 of the direct view.
  • Has face 2 6 The side view first reflection surface 22 and the side view second transmission surface 24 are the same surface, and the side view second reflection surface 23 and the direct view third transmission surface 25 are the same surface.
  • the third group G 3 is composed of a positive meniscus lens L 3 having a convex surface directed toward the image surface 5 side, and is disposed on the image surface 5 side from the common first transmission surface 3 1 and the common first transmission surface 3 1. It has a second transmission surface 3 2.
  • the fourth lens group G4 consists of a cemented lens consisting of a negative meniscus lens L4 and a biconvex positive lens L5 with the concave surface facing the image side. It consists of a common third transmission surface 41 and a common third transmission surface 41. It has a joint surface 4 5 disposed on the image surface 5 side, and a common fourth transmission surface 5 1 disposed on the image surface 5 side from the joint surface 45.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b in the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the central axis 2 of the image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order, and passes through the image plane 5 perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2. [0 0 9 5]
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 2 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Is reflected to the opposite side of the image plane 5 by the first reflection surface 22 of the side view, and reflected to the image plane 5 side by the second reflection surface 23 of the side view, and the transparent medium L through the second transmission surface 24 of the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out of 2.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • 1 Goes out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 disposed on the image plane 5 side from 1 and passes the direct-view third transmission surface 25 into the transparent medium L 2 of the second group G 2. Then, the light passes through the transparent medium L 2 through the direct-view fourth transmission surface 26 arranged on the image plane 5 side from the direct-view first transmission surface 11.
  • Entrance pupil diameter (side view) ⁇ 0.1 3 mm
  • FIG. 10 shows a lateral aberration diagram of the side viewing optical path of the entire optical system of this example
  • FIG. 11 shows a lateral aberration diagram of the direct viewing optical path.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal field angle, vertical field angle), and the lateral aberrations in the ⁇ direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that field angle.
  • the negative field angle means the clockwise angle for the horizontal axis, and the clockwise angle for the vertical field angle, and the clockwise angle for the vertical angle. same as below.
  • the transparent medium transmitting surface and reflecting surface having a refractive index that is concentric to the central axis 2 of the optical system 1 and having a refractive index larger than 1
  • the first reflecting surface 2 2 and the side of the side viewing optical path ⁇
  • the second viewing surface 24 4 and the fourth viewing surface 26 of the direct viewing light path B, and the second reflecting surface 2 3 of the side viewing light path A and the third viewing surface 2 5 of the direct viewing light path B are in the same position. It is the example comprised by the same shape.
  • Optical system 1 includes a front group G f rotationally symmetric about central axis 2, a rear group G b rotationally symmetric about central axis 2, and a central axis between front group G f and rear group G b.
  • the front group G f is composed of the first group G 1 and the second group G 2
  • the rear group G b is composed of the third group G 3 and the fourth group G 4. .
  • the first lens unit G 1 is composed of a negative meniscus lens L 1 having a concave surface facing the image surface side.
  • the negative meniscus lens L 1 has a direct-view first transmission surface 11 1 and a direct-view second transmission surface 12 disposed on the image plane 5 side of the direct-view first transmission surface 11.
  • the second group G 2 is composed of a transparent medium L 2 having a rotationally symmetric refractive index greater than 1 around the central axis 2 and a biconcave negative lens L 3, and includes a side view light path A and a direct view light path B.
  • the transparent medium L 2 is formed on the inside of the transparent medium L 2 and the cylindrical side-view first transmitting surface 2 1 that is disposed on the outer side, facing the object surface of the side view, and parallel to the central axis 2.
  • Side-view first transmission surface 21 1 is formed on the side of the central axis 2 from the aspherical surface, and is formed in the side-view first reflection surface 2 2 having negative power and the inside of the transparent medium L 2.
  • the side-view first reflecting surface 22 and the side-view second transmitting surface 24 are the same surface.
  • the biconcave negative lens L 3 is a spherical surface, and has a negative third power transmission surface 3 1 with negative power, a fourth negative transmission surface 3 2 with negative power, and a fifth direct transmission surface with negative power. 3 Directly viewed sixth transmission surface 3 4 with 3 and negative power.
  • the side-view third transmission surface 3 1 and the direct-view fifth transmission surface 33 are the same surface, and the side-view fourth transmission surface 3 2 and the direct-view sixth transmission surface 3 4 are the same surface.
  • the third lens unit G3 consists of a cemented lens consisting of a negative meniscus lens L4 with a convex surface facing the image surface 5 and a positive meniscus lens L5 with a convex surface facing the image surface 5.
  • Common first transmission surface 4 1 joint surface 4 5 disposed on the image surface 5 side from the common first transmission surface 41, and common second transmission surface 5 disposed on the image surface 5 side from the joint surface 4 5 1
  • the fourth lens group G4 consists of a cemented lens consisting of a negative meniscus lens L6 and a biconvex positive lens L7 with the concave surface facing the image side. It consists of a common third transmission surface 61 and a common third transmission surface 61. It has a joint surface 6 7 disposed on the image surface 5 side and a common fourth transmission surface 7 1 disposed on the image surface 5 side from the joint surface 6 7.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b in the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the central axis 2 of the image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order and is perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2.
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 2 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Is reflected to the opposite side of the image plane 5 by the first reflection surface 22 of the side view, and reflected to the image plane 5 side by the second reflection surface 23 of the side view, and the transparent medium L through the second transmission surface 24 of the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out of 2. Then, it enters the transparent medium L 3 from the side third transparent surface 31 and exits from the transparent medium L 3 via the side fourth transparent surface 3 2.
  • the lens L 5 enters the cemented lens through the common first transmission surface 4 1 on the opposite side across the central axis 2, and passes through the cemented surface 45 to the common second transmission. Go out of the surface 51 and enter the fourth lens group G 4 negative meniscus lens L 6 and the biconvex positive lens L 7 cemented lens through the common third transmitting surface 6 1, and then through the cemented surface 6 7. Then, the light exits from the common fourth transmission surface 71 and forms an image at a predetermined position in the radial direction away from the central axis 2 of the image surface 5.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • 1 Goes out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 disposed on the image plane 5 side from 1 and passes the direct-view third transmission surface 25 into the transparent medium L 2 of the second group G 2.
  • the direct viewing fourth transmitting surface 2 6 disposed on the image surface 5 side from the direct viewing third transmitting surface 2 exits from the transparent medium L 2 via the direct viewing fourth transmitting surface 2 6, and enters the transparent medium L 3 directly viewing the fifth transmitting surface 3. 3, and exits from the transparent medium L 3 via the direct-view sixth transmission surface 3 4 arranged on the image plane 5 side from the direct-view fifth transmission surface 3 3.
  • the lens L 5 enters the cemented lens through the common first transmitting surface 4 1, passes through the cemented surface 4 5, and exits from the common second transmitting surface 51, and the fourth group G 4 negative meniscus lens L 6 And the biconvex positive lens L 7 through the common third transmission surface 6 1, through the joint surface 6 7, and out of the common fourth transmission surface 7 1, and the central axis 2 of the image surface 5 Image on top.
  • Entrance pupil diameter (side view) ⁇ 0. 0 9 mm
  • FIG. 13 A cross-sectional view taken along the central axis 2 of the optical system 1 of Example 4 is shown in FIG. Also, a lateral aberration diagram of the side viewing optical path of the entire optical system of this example is shown in FIG. 13, and a lateral aberration diagram of the direct viewing optical path is shown in FIG.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal angle of view, vertical angle of view), and the horizontal angle of the ⁇ direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that angle of view. Shows aberrations.
  • the negative field angle means the clockwise angle for the horizontal axis, and the clockwise angle for the vertical field angle, and the clockwise angle for the vertical axis. same as below.
  • the transparent surface of the transparent medium having a refractive index greater than 1 concentrically with the central axis 2 of the optical system 1 is larger than 1.
  • the second viewing surface 3 4 for viewing and the fourth viewing surface 4 6 for direct viewing light path B, and the second reflecting surface 3 3 for side viewing light path A and the third viewing surface 3 5 for direct viewing light path B are in the same position. It is the example comprised by the same shape.
  • Optical system 1 includes a front group G f rotationally symmetric about central axis 2, a rear group G b rotationally symmetric about central axis 2, and a central axis between front group G f and rear group G b.
  • the front group G f is composed of the first group G 1 and the second group G 2
  • the rear group G b is composed of the third group G 3 and the fourth group G 4. .
  • the first group G 1 includes a negative meniscus lens L 1 having a concave surface facing the image surface side and a negative meniscus lens L 2 having a convex surface facing the image surface 5 side.
  • the negative meniscus lens L 1 has a direct-view first transmission surface 11 1 and a direct-view second transmission surface 12 located on the image plane 5 side from the direct-view first transmission surface 11.
  • the negative meniscus lens L 2 has a direct-view third transmission surface 21 and a direct-view fourth transmission surface 22 disposed on the image plane 5 side from the direct-view third transmission surface 21.
  • the second group G 2 is composed of a transparent medium L 3 having a rotational symmetry around the central axis 2 and a refractive index greater than 1, and a biconcave negative lens L 4, and includes a side view light path A and a direct view light path B.
  • the transparent medium L 3 is formed on the inside of the transparent medium L 3 and the cylindrical side-view first transmitting surface 3 1 facing the object surface of the side view and arranged outside and parallel to the central axis 2. Formed on the central axis 2 side from the first transmission surface 3 1 and made of an aspherical surface, formed in the side of the first reflective surface 3 2 with negative power and the inside of the transparent medium L 3.
  • the side-view first reflecting surface 3 2, the side-view second transmitting surface 3 4 and the direct-view sixth transmitting surface 3 6 are the same surface, and the side-view second reflecting surface 3 3 and the direct-view fifth transmitting surface 3 5 Are on the same plane.
  • the biconcave negative lens L 4 is composed of a spherical surface, and has a negative third power transmission surface 4 1 with negative power, a fourth negative transmission surface 4 2 with negative power, and a fifth direct transmission surface with negative power. Direct viewing 6th transmission surface 4 4 with 4 3 and negative power.
  • the side-view third transmission surface 4 1 and the direct-view fifth transmission surface 43 are the same surface, and the side-view fourth transmission surface 4 2 and the direct-view sixth transmission surface 44 are the same surface.
  • the third group G3 is composed of a cemented lens of a biconcave negative lens L5 and a biconvex positive lens L6, and is arranged on the image plane 5 side from the common first transmission surface 51 and the common first transmission surface 51. And a common second transmission surface 6 1 disposed on the image plane 5 side of the bonding surface 5 6.
  • the fourth lens group G4 consists of a cemented lens consisting of a negative meniscus lens L7 and a biconvex positive lens L8 with the concave surface facing the image side. From the common third transmission surface 7 1 and the common third transmission surface 7 1 It has a joint surface 7 8 disposed on the image surface 5 side, and a common fourth transmission surface 8 1 disposed on the image surface 5 side from the joint surface 7 8.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b in the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the central axis 2 of the image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order and is perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2.
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 3 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 3 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Is reflected to the opposite side of the image plane 5 by the first reflecting surface 3 2 of the side view, reflected to the image plane 5 side by the second reflecting surface 3 3 of the side view, and the transparent medium L through the second transmitting surface 3 4 of the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out from 3. Then, the light enters the transparent medium L 4 from the side third transparent surface 41 and passes through the side fourth transparent surface 42 and exits from the transparent medium L 4.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1. Going out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 arranged on the image plane 5 side from 1, and passing the direct-view third transmission surface 2 1 into the transparent medium L 2 of the second group G 2 After passing through, the direct-view first transmission surface 1 passes through the direct-view fourth transmission surface 2 2 disposed on the image plane 5 side from 1, passes out of the transparent medium L 2 through the direct-view fourth transmission surface 2 2, and enters the transparent medium L 3 directly into the fifth transmission surface 3 5 through the direct-view fifth transmission surface 3 5 through the direct-view sixth transmission surface 3 6 disposed on the image plane 5 side, exits from the transparent medium L 3 through the direct-view sixth transmission surface 36, and direct-view seventh transmission into the transparent medium L 4 It enters through the surface 4 3 and exits from the transparent medium L 4 through the direct-
  • the fourth positive lens G4 negative meniscus lens enters the cemented lens of the convex positive lens L 6 through the common first transmission surface 51, exits from the common second transmission surface 61 through the cemented surface 56.
  • the image is formed on axis 2.
  • Entrance pupil diameter (side view) ⁇ 0 1 1 mm
  • FIG. 16 A cross-sectional view taken along the central axis 2 of the optical system of Example 5 is shown in FIG.
  • a lateral aberration diagram of the side viewing optical path of the entire optical system of this example is shown in FIG. 16, and a lateral aberration diagram of the direct viewing optical path is shown in FIG.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal angle of view, vertical angle of view), and the Y direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that angle of view. Shows aberrations.
  • the negative field angle means the clockwise angle when facing the Y-axis positive direction for the horizontal field angle, and the clockwise angle when facing the X-axis positive direction for the vertical field angle. same as below.
  • the transparent surface of the transparent medium having a refractive index that is concentric to the central axis 2 of the optical system 1 and having a refractive index greater than 1 is the same as the first reflective surface 2 2 side of the side viewing optical path A.
  • the second viewing surface 24 4 and the fourth viewing surface 26 of the direct viewing light path B, and the second reflecting surface 2 3 of the side viewing light path A and the third viewing surface 2 5 of the direct viewing light path B are in the same position.
  • This is an example of a configuration optical system that has the same shape and is attached to the tip of an existing optical system.
  • the arrow indicates the ideal lens.
  • Optical system 1 is arranged coaxially on central axis 2 between front group G f that is rotationally symmetric about central axis 2, rear group G b that consists of an ideal lens, and front group G f and rear group G b.
  • the front group G f is composed of the first lens group G 1 and the second lens group G 2
  • the rear lens group G b is composed of an ideal lens L 0.
  • the first group G 1 is composed of a negative meniscus lens L 1 having a convex surface directed toward the object plane side, and is disposed on the image plane 5 side from the direct-view first transmission surface 11 1 and the direct-view first transmission surface 11 1, and is negative It has a direct-view second transmitting surface 1 2 with power.
  • the second group G 2 is composed of a transparent medium L 2 having a rotational symmetry around the central axis 2 and a refractive index larger than 1, and a negative meniscus lens L 3 having a convex surface directed toward the image plane 5 side.
  • This is an optical path synthesis optical system that synthesizes A and the direct-view optical path B. [0 1 3 0]
  • the transparent medium L 2 is formed on the inside of the transparent medium L 2 and the cylindrical side-view first transmission surface 2 1 facing the object surface of the side view and arranged on the outside and parallel to the central axis 2. Formed on the side of the central axis 2 from the first transmission surface 21 and made of an aspherical surface, formed in the side of the first reflective surface 2 2 having a negative power and the transparent medium L 2, the first side view 2nd reflective surface 2 3 with side view and 2nd reflective surface with side power
  • the side view first reflection surface 2 2, the side view second transmission surface 24 and the direct view fourth transmission surface 26 are the same surface, and the side view second reflection surface 2 3 and the direct view third transmission surface 25 are It is the same surface.
  • the negative meniscus lens L 3 has a side-view third transmission surface 3 1, a side-view fourth transmission surface 3 2, a direct-view fifth transmission surface 3 3, and a direct-view sixth transmission surface 3 4.
  • the side-view third transmission surface 3 1 and the direct-view fifth transmission surface 33 are the same surface, and the side-view fourth transmission surface
  • the rear group G b is an ideal lens L 0.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b of the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the central axis 2 of the image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order and is perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2. [0 1 3 4]
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 2 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Is reflected to the opposite side of the image plane 5 by the first reflection surface 22 of the side view, and reflected to the image plane 5 side by the second reflection surface 23 of the side view, and the transparent medium L through the second transmission surface 24 of the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out of 2. Then, the light enters the transparent medium L 3 from the third transmission surface 31 in the side view, and exits from the transparent medium L 3 through the fourth transmission surface 32 in the side view.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • 1 Goes out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 disposed on the image plane 5 side from 1 and passes the direct-view third transmission surface 25 into the transparent medium L 2 of the second group G 2.
  • the direct-view first transmission surface 1 goes out of the transparent medium L 2 through the direct-view fourth transmission surface 2 6 arranged on the image plane 5 side from the 1, and the direct-view fifth transmission surface 3 in the transparent medium L 3 3, and exits from the transparent medium L 3 via the direct-view sixth transmission surface 3 4 arranged on the image plane 5 side from the direct-view fifth transmission surface 3 3.
  • Example 15 The configuration parameters of Example 15 are shown below.
  • a S S is an aspherical surface
  • E R F S is an extended rotation free-form surface
  • R E is a reflecting surface.
  • Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the central axis (rotation symmetry axis) 2 of the optical system 1 of Example 6 described later.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the central axis (rotation symmetry axis) 2 of the optical system 1 of Example 6 described later.
  • the optical system 1 of the present invention is composed of a front group G f that is rotationally symmetric with respect to the central axis 2 and has negative power, an aperture S, and a rear group G b that has positive power.
  • An optical system 1 that forms or projects an image without forming it in the optical path.
  • the optical system 1 of Example 6 includes a front group G f that is rotationally symmetric about the central axis 2 and a rear group G b that is rotationally symmetric about the central axis 2.
  • the first group G 1 having the second group G 2 which is an optical path combining optical system, and the third group G 3 having the positive power which is the rear group G b behind the aperture S, is positive at the junction lens. It is an optical system consisting of the 4th G 4 with power.
  • the second group G 2 of the front group G f has the side viewing optical path A and the direct viewing optical path B
  • the third group G 3 and the fourth group G 4 of the rear group G b are the second group G 2.
  • the image on the central axis 2 is formed in a circular shape around the center of the image on the single imaging plane 5 by the direct-view optical path B on the same imaging surface 5, and different side views are formed outside it. It functions to form an image of the optical path A in an annular shape.
  • a parallel flat plate arranged near the opening S acts as a filter F or the like.
  • the plane parallel plate near the image plane 5 is the cover glass C of the image sensor.
  • the so-called retrofocus type is achieved, and the observation angle of view is particularly wide with respect to the direct viewing optical path B for the object point on the central axis 2. It is effective for.
  • the front group G f forms or projects a direct-view optical path B that forms or projects an image on the central axis 2 by transmission and an omnidirectional image in a direction substantially perpendicular to the central axis 2 by reflection. Has the effect of synthesizing with the side viewing optical path A. [0 1 5 1]
  • the front group G f is opposite to the side-viewing object surface 3 and has a first transmission surface 2 1 disposed on the outside, and a first reflection surface disposed on the central axis 2 side from the first transmission surface 21 2 2, the second reflecting surface 2 3 disposed on the opposite side of the image surface 5 with respect to the first reflecting surface 2 2, and the second transmitting surface disposed on the image surface 5 side from the second reflecting surface 2 3 24, and a transparent medium L 2 having a third transmission surface 25 opposite to the direct-view object surface and a fourth transmission surface 26 disposed on the image plane 5 side with respect to the third transmission surface 25.
  • the light beam incident on the transparent medium L 2 enters the transparent medium L via the first transmission surface 2 1 in the side light path A in the order of forward ray tracing, and is opposite to the image surface 5 on the first reflection surface 2 2. And has a substantially Z-shaped optical path that is reflected by the second reflecting surface 23 to the image surface 5 side and exits from the transparent medium L 2 to the image surface 5 side through the second transmitting surface 24. Further, the direct-view optical path B has an optical path that enters the transparent medium 2 through the third transmission surface .25 and goes out to the image plane 5 side from the transparent medium L2 through the fourth transmission surface 26.
  • the central principal ray L c entering the first transmission surface 2 1 is inclined toward the image plane 5 side from the line perpendicular to the central axis 2. .
  • the central principal ray L c entering the first transmission surface 2 1 is inclined toward the image plane 5 side from the line perpendicular to the central axis 2.
  • the first reflecting surface 22 and the second reflecting surface 23 are both configured with a concave surface facing the opening S side.
  • the first reflecting surface 22 having negative power from the object side and the second reflecting surface 23 having a positive power can be arranged in this order. This makes it possible to increase the viewing angle of view and at the same time reduce the occurrence of coma.
  • the central principal ray L c When the ray passing through the center of the aperture S is defined as the central principal ray L c, it is important that the position where the central principal ray L c hits the first reflecting surface is closer to the object side than the aperture S. This is an important condition for reducing the outer shape of the optical system 1.
  • the outer shape of the first reflecting surface 22 By arranging the first reflecting surface closer to the object side than the aperture S, the outer shape of the first reflecting surface 22 can be reduced. . In the vicinity of the aperture S or on the image side from the aperture S, the first reflecting surface 22 must interfere with the components that fix the optical components in the rear group Gb, and the first reflecting surface 22 must be enlarged. Because there is no.
  • the first reflecting surface 22 has a total reflection function, it is not necessary to perform the coating, and the optical system can be manufactured at a low cost.
  • the first transmission surface 2 1 on the opposite side of the image plane with respect to the first reflection surface 22, it is possible to configure the first reflection surface and the second reflection surface as back mirrors, and decentration aberrations. Can be reduced.
  • the first reflecting surface 2 2 and the second transmitting surface 24 4, or the first reflecting surface 2 2 and the fourth transmitting surface 26 are formed of the same shape, so that the two optical paths are used.
  • a single surface shape can be used, and an area where no image is formed between the circular image of the object point on the central axis 2 by the direct-view optical path B and the circular image of the side-view optical path A can be used. This is preferable from the viewpoint of effective use of pixels.
  • the third transmission surface 25 of the direct viewing optical path B and the second reflection surface 23 of the side viewing optical path B with the same position and the same shape, one surface shape is formed by the two optical paths. It becomes possible to use and processing becomes easy.
  • the optical path from the first reflecting surface 22 to the second reflecting surface 23 is Since it consists of a direction that diverges with respect to the central axis 2, it is possible in particular to increase the viewing angle on the image plane 5 side from the direction perpendicular to the central axis.
  • At least one of the surfaces of the front group G f preferably has a rotationally symmetrical shape formed by rotating an arbitrary-shaped line segment having no symmetry plane around the central axis 2. .
  • a rotationally symmetrical shape formed by rotating an arbitrary-shaped line segment having no symmetry plane around the central axis 2.
  • At least one of the surfaces of the front group G f is a line segment having an arbitrary shape including an odd-order term.
  • This odd-order term can give a vertically asymmetric shape with respect to the center of the angle of view, which is preferable in terms of aberration correction.
  • the coordinate system uses the origin O of the decentered optical surface at the point where the extension of the central principal ray from the side object surface 3 toward the first surface intersects the central axis 2 as shown in Fig. 18 for example.
  • the direction perpendicular to the central axis 2 opposite to the central axis 2 with respect to the side-viewed object plane 3 is defined as the Y-axis positive direction, and the plane in FIG.
  • the direction on the image plane 5 side in FIG. 18 is the Z-axis positive direction, and the Y-axis and Z-axis and the axis constituting the right-handed orthogonal coordinate system are the X-axis positive direction.
  • the amount of eccentricity from the origin 0 of the optical system 1 in the coordinate system in which the surface is defined (X, Y, and Z directions are X, Y, Z respectively) and the optical system 1
  • the tilt angle of the coordinate system that defines each plane centered on the X, Y, and Z axes of the coordinate system defined at the origin O ( ⁇ , ⁇ , r (respectively °)) and are given.
  • the positive of a and jS means counterclockwise rotation with respect to the positive direction of each axis
  • the positive of a means clockwise rotation with respect to the positive direction of the Z axis.
  • optical action surfaces constituting the optical system of each example when a specific surface and a subsequent surface constitute a coaxial optical system, a surface interval is given.
  • the radius of curvature, the refractive index of the medium, and the Abbe number are given according to conventional methods.
  • An aspherical surface is a rotationally symmetric aspherical surface given by the following definition.
  • Z is the axis and Y is in the direction perpendicular to the axis.
  • R is the paraxial radius of curvature
  • k is the conic constant
  • a, b, c, d, ... are the 4th, 6th, 8th, and 10th order aspherical coefficients, respectively.
  • the Z axis of this definition is the axis of a rotationally symmetric aspheric surface.
  • An extended rotation free-form surface is a rotationally symmetric surface given by the following definition.
  • the extended rotation free-form surface becomes a free-form surface (free curve) in the Y—Z plane and a circle with a radius I R I in the X—Y plane.
  • the Z axis is the axis of the extended rotation free-form surface (rotation symmetry axis).
  • C is the conic constant
  • C 2 , C 3 , C 4 , C 5 are the 1st, 2nd, 3rd, 4th ... Aspheric coefficient.
  • FIG. 20 shows a lateral aberration diagram of the side viewing optical path A of the entire optical system of this example
  • FIG. 21 shows a lateral aberration diagram of the direct viewing optical path B.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal angle of view, vertical angle of view), and the lateral convergence of Y direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that angle of view.
  • a negative field angle means a clockwise angle when facing the Y axis in the horizontal direction, and a clockwise angle when facing the X axis in the vertical direction. same as below.
  • the transmission surface and reflection surface of a transparent medium having a refractive index larger than 1 that is concentric with the central axis 2 of the optical system 1 are designed as extended rotation free-form surfaces. Since the free-form surface is orthogonal to the rotationally symmetric surface and does not use higher-order terms, this is an example of a configuration equivalent to a spherical surface.
  • Optical system 1 includes a front group G f rotationally symmetric about central axis 2, a rear group G b rotationally symmetric about central axis 2, and a central axis between front group G f and rear group G b.
  • the front group G f is composed of the first group G 1 and the second group G 2
  • the rear group G b is composed of the third group G 3 and the fourth group G 4. .
  • the first group G 1 has a refractive index greater than 1 that is rotationally symmetric about the central axis 2.
  • the transparent medium L 1 consists of a bright medium LI, a first-viewing first transmission surface 1 1 with an infinite radius of curvature, and placed on the image plane 5 side of the first-viewing first transmission surface 11 1, consisting of a spherical surface, with negative power It has a direct-view second transmission surface 1 2.
  • the second group G 2 is an optical path combining optical system composed of a transparent medium L 2 having a rotationally symmetric refractive index greater than 1 around the central axis 2 and combining the side viewing optical path A and the direct viewing optical path B.
  • the transparent medium L 2 faces the side-viewed object surface 3 and is arranged on the outer side.
  • the side-view first transmission surface 2 1 as a cylindrical first transmission surface parallel to the Z axis
  • the transparent medium L 2 1st transmission surface 2 1 as viewed from the side formed on the side of the central axis 2 from the 1st transmission surface 2 1 as viewed from the side, consisting of a spherical surface
  • the first reflection surface 2 2 as the first reflection surface with negative power
  • transparent medium L 2 is formed on the side opposite to the image plane 5 from the side-viewing first reflecting surface 2 2, is composed of a spherical surface, and has a positive power side-viewing second reflecting surface 2 3, and a second reflecting surface It is arranged on the image plane 5 side with
  • the side-view second transmission surface 24 and the direct-view fourth transmission surface 26 are the same surface.
  • the third group G 3 is composed of a positive meniscus lens L 3 having a convex surface directed toward the image surface 5 side, and is disposed on the image surface 5 side from the common first transmission surface 3 1 and the common first transmission surface 3 1. It has a second transmission surface 3 2.
  • the fourth group G4 consists of a cemented lens consisting of a negative meniscus lens L4 with a concave surface facing the image surface side and a positive meniscus lens L5 with a concave surface facing the image surface side.
  • the joint surface 4 5 disposed on the image surface 5 side from the third transmission surface 41 and the common fourth transmission surface 5 1 disposed on the image surface 5 side from the joint surface 45 Have.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface 3 on the side of the optical system 1 passes through the second group G 2 and the rear group G b in the front group G f in order to the central axis 2.
  • An image is formed in an annular shape outside the center axis 2 of the vertical image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order, and passes through the image plane 5 perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2.
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 2 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Reflected on the opposite side of the image plane 5 by the reflection surface 2 2, reflected by the second reflection surface 2 3 on the side view and reflected by the image plane 5 side, and passed through the second transmission surface 2 4 in the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out of L2.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • 1 Goes out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 arranged on the image plane 5 side from 1 and passes directly into the transparent medium L 2 of the second group G 2 in the third transmission surface 2 5, and exits from the transparent medium L 2 through the direct-view fourth transmission surface 26 arranged on the image plane 5 side from the direct-view third transmission surface 25.
  • FIG. 23 shows a lateral aberration diagram of the side viewing optical path of the entire optical system of this example
  • FIG. 24 shows a lateral aberration diagram of the direct viewing optical path.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal angle of view, vertical angle of view), and the horizontal angle of the ⁇ direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that angle of view. Shows aberrations.
  • the negative field angle means the clockwise angle for the horizontal axis, and the clockwise angle for the vertical field angle, and the clockwise angle for the vertical axis. same as below.
  • the transmission surface and reflection surface of a transparent medium having a refractive index larger than 1 that is concentric with the central axis 2 of the optical system 1 are designed as extended rotation free-form surfaces.
  • the side-view first reflection surface 22 in the side-view optical path A does not use higher-order terms.
  • the side-view second reflecting surface 23 in the side-view optical path A is an example of a configuration equivalent to a spherical surface because the extended rotation free-form surface is orthogonal to the rotationally symmetric surface and does not use higher-order terms.
  • Optical system 1 includes a front group G f rotationally symmetric about central axis 2, a rear group G b rotationally symmetric about central axis 2, and a central axis between front group G f and rear group G b.
  • the front group G f is composed of the first group G 1 and the second group G 2
  • the rear group G b is composed of the third group G 3 and the fourth group G 4. .
  • the first group G 1 is composed of a transparent medium L 1 having a rotational symmetry around the central axis 2 and a refractive index greater than 1, and the transparent medium L 1 is a first-view first transmission surface 1 1 having an infinite curvature radius, and Direct-view first transmission surface 11 1 is arranged on the image plane 5 side, is a spherical surface, and has a direct-view second transmission surface 12 with negative power.
  • the second group G 2 is an optical path combining optical system composed of a transparent medium L 2 having a rotationally symmetric refractive index greater than 1 around the central axis 2 and combining the side viewing optical path A and the direct viewing optical path B.
  • the transparent medium L 2 faces the object surface 3 and is arranged on the outer side.
  • the transparent medium L 2 is formed inside the transparent medium L 2 and the first transmission surface 2 1 as a cylindrical first transmission surface parallel to the Z axis.
  • Side-view first transmission surface 21 1 is formed on the side of the central axis 2 from the side 1 and consists of an extended rotation free-form surface.
  • the first-view reflection surface 2 2 as the first reflection surface with negative power and the transparent medium L 2 is formed on the opposite side of the image plane 5 with respect to the first side reflecting surface 2 2 as viewed from the side.
  • the side reflecting second side as a second reflecting surface made of a spherical surface and having a positive path.
  • the reflecting surface 2 3 is disposed on the image surface 5 side of the second viewing surface 2 3 as viewed from the side, and is formed of a spherical surface.
  • the second viewing surface 24 2 is viewed as a second transmitting surface having negative power.
  • the side-view second transmission surface 24 and the direct-view fourth transmission surface 26 are the same surface.
  • the third group G 3 is composed of a positive meniscus lens L 3 having a convex surface directed toward the image surface 5 side, and is disposed on the image surface 5 side from the common first transmission surface 3 1 and the common first transmission surface 3 1. It has a second transmission surface 3 2.
  • the fourth group G4 consists of a cemented lens consisting of a negative meniscus lens L4 with a concave surface facing the image surface side and a positive meniscus lens L5 with a concave surface facing the image surface side. It has a joint surface 4 5 disposed on the image plane 5 side from the third transmission surface 4 1, and a common fourth transmission surface 5 1 disposed on the image surface 5 side from the joint surface 45.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface 3 on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b in the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the center axis 2 of the correct image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order, and passes through the image plane 5 perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2.
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 2 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Is reflected to the opposite side of the image plane 5 by the first reflection surface 22 of the side view, and reflected to the image plane 5 side by the second reflection surface 23 of the side view, and the transparent medium L through the second transmission surface 24 of the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out of 2.
  • a positive meniscus lens L of the third group G 3 of the rear group G b passes through an aperture S that is arranged coaxially with the central axis 2 between the front group G f and the rear group G b and constitutes a diaphragm.
  • 3 Entered through the common first transmission surface 3 1 on the opposite side of the central axis 2 and exited from the common second transmission surface 3 2 and shared in the negative meniscus lens L 4 of the fourth group G 4 Enters through the third transmitting surface 4 1, passes through the joint surface 4 5, exits from the common fourth transmitting surface 51 of the positive meniscus lens L 5, and exits from the central axis 2 of the image surface 5 in the radial direction.
  • An image is formed at a predetermined position.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • 1 Goes out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 arranged on the image plane 5 side from the first side, and enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 directly into the third transmission surface 2 5. And then exits from the transparent medium L 2 through the direct-view fourth transmission surface 26 arranged on the image plane 5 side from the direct-view first transmission surface 11.
  • Angle of view (side view) 8 9. 5 ° ⁇ : L 3 5 °
  • FIG. 26 A cross-sectional view taken along the central axis 2 of the optical system 1 of Example 8 is shown in FIG.
  • the lateral aberration diagram of the optical path of the entire optical system of this example is shown in Fig. 26.
  • Fig. 27 shows the lateral aberration diagram of the viewing optical path.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal angle of view, vertical angle of view), and the Y direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that angle of view. Shows aberrations.
  • the negative field angle means the clockwise angle when facing the Y-axis positive direction for the horizontal field angle, and the clockwise angle when facing the X-axis positive direction for the vertical field angle. same as below.
  • the side-view first reflection surface 2 2 of the side-view optical path A among the transmission surface and the reflection surface of the transparent medium having a refractive index that is concentric and rotationally symmetric with respect to the central axis 2 of the optical system 1 is greater than Designed with extended rotation free-form surface.
  • the transmissive surface and the side-view second reflecting surface 23 in the side-view optical path A are designed to be aspherical, there is no aspherical term, so this is an example of a configuration equivalent to a spherical surface.
  • Optical system 1 includes a front group G f rotationally symmetric about central axis 2, a rear group G b rotationally symmetric about central axis 2, and a central axis between front group G f and rear group G b.
  • the front group G is composed of the first group G 1 and the second group G 2
  • the rear group G b is composed of the third group G 3 and the fourth group G 4.
  • the first group G 1 is composed of a transparent medium L 1 having a rotational symmetry around the central axis 2 and a refractive index greater than 1, and the transparent medium L 1 is a first-view first transmission surface 1 1 having an infinite curvature radius, and Direct-view first transmission surface 11 1 is located on the image plane 5 side from the direct-view first transmission surface 11 and has a direct-view second transmission surface 12 with an infinite curvature radius.
  • the second group G 2 is an optical path combining optical system composed of a transparent medium L 2 having a rotationally symmetric refractive index greater than 1 around the central axis 2 and combining the side viewing optical path A and the direct viewing optical path B.
  • the transparent medium L 2 faces the object surface 3 and is arranged on the outer side.
  • the transparent medium L 2 is formed inside the transparent medium L 2 and the first transmission surface 2 1 as a cylindrical first transmission surface parallel to the Z axis.
  • Side view 1st transmission surface 2 1 Center axis 2 side from 1
  • the first reflective surface 2 2 as a first reflective surface having a negative power and made of an extended rotation free-form surface, and formed inside the transparent medium L 2, is formed on the first reflective surface 2 2 as viewed from the side.
  • the second reflective surface 2 3 as a second reflective surface, which is arranged on the opposite side of the image surface 5 and has a spherical surface and has a positive path, and the image surface 5 from the second reflective surface 2 3 as viewed from the side. It is arranged on the side, is composed of a spherical surface, and has a second transmission surface 24 in side view as a second transmission surface with negative power. Also, the direct-viewing third transmission surface 25 having a negative sphere, and the direct-viewing fourth transmission surface 25 having a negative power and arranged on the image plane 5 side from the direct-viewing third transmission surface 25. It has a transmission surface 2-6.
  • the side-view second transmission surface 24 and the direct-view fourth transmission surface 26 are the same surface.
  • the third group G 3 is composed of a positive meniscus lens L 3 having a convex surface directed toward the image surface 5 side, and is disposed on the image surface 5 side from the common first transmission surface 3 1 and the common first transmission surface 3 1. It has a second transmission surface 3 2.
  • the fourth lens group G4 consists of a cemented lens consisting of a biconvex positive lens L4 and a negative meniscus lens L5 with the convex surface facing the image surface 5.
  • the common third transmission surface 4 1 and the common third transmission surface 4 1 Further, it has a joint surface 4 5 disposed closer to the image surface 5 side, and a common fourth transmission surface 5 1 disposed closer to the image surface 5 side than the joint surface 4 5.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface 3 on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b in the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the center axis 2 of the correct image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order, and passes through the image plane 5 perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2.
  • the light beam incident from the side of optical system 1 as side viewing optical path A is Enters into the transparent medium L 2 of the second group G 2 via the first transmission surface 2 1 in side view, and is reflected to the opposite side of the image surface 5 by the first reflection surface 2 2 in side view on the central axis 2 side. 2 It has a substantially Z-shaped optical path that is reflected by the reflecting surface 2 3 to the image surface 5 side, and exits from the transparent medium L 2 through the second transmission surface 24 in side view.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • 1 Goes out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 disposed on the image plane 5 side from 1 and passes the direct-view third transmission surface 25 into the transparent medium L 2 of the second group G 2. Then, the light passes through the transparent medium L 2 through the direct-view fourth transmission surface 26 arranged on the image plane 5 side from the direct-view first transmission surface 11.
  • FIG. 29 shows a lateral aberration diagram of the side optical path of the entire optical system of this example
  • FIG. 30 shows a lateral aberration diagram of the direct optical path.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal angle of view, vertical angle of view), and the horizontal angle of the ⁇ direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that angle of view. Shows aberrations.
  • the negative field angle means the clockwise angle for the horizontal axis, and the clockwise angle for the vertical field angle, and the clockwise angle for the vertical axis. same as below.
  • the transmissive surface and the reflective surface of a transparent medium having a refractive index larger than 1 concentrically symmetric with respect to the central axis 2 of the optical system 1 are designed as spherical surfaces.
  • Optical system 1 includes a front group G f rotationally symmetric about central axis 2, a rear group G b rotationally symmetric about central axis 2, and a central axis between front group G f and rear group G b.
  • the front group G f is composed of the first group G 1 and the second group G 2
  • the rear group G b is composed of the third group G 3 and the fourth group G 4. .
  • the first group G 1 is composed of a transparent medium L 1 having a rotationally symmetric refractive index greater than 1 around the central axis 2, and the transparent medium L 1 is a first-view first transmission surface 1 1 having an infinite curvature radius, and Direct-view first transmission surface 11 1 is arranged on the image plane 5 side, is a spherical surface, and has a direct-view second transmission surface 12 with negative power.
  • the second group G 2 has a refractive index that is rotationally symmetric about the central axis 2 greater than 1.
  • This optical path synthesis optical system is composed of a bright medium L2 and synthesizes the side viewing optical path A and the direct viewing optical path B.
  • the transparent medium L 2 faces the object surface 3 and is arranged on the outer side.
  • the transparent medium L 2 is formed inside the transparent medium L 2 and the first transmission surface 2 1 as a cylindrical first transmission surface parallel to the Z axis.
  • the first reflection surface 2 1 is formed on the side of the central axis 2 from the first transmission surface 2 1 in the side view, and is formed of a spherical surface.
  • the first reflection surface 2 2 as the first reflection surface having a negative power and the transparent medium L 2
  • Side-viewed second reflecting surface 2 3 as a second reflecting surface that is formed inside and is located on the opposite side of the image surface 5 with respect to the side-viewing first reflecting surface 2 2 and has a spherical surface. Further, it is arranged on the image plane 5 side with respect to the second reflection surface 2 3 as viewed from the side, has a spherical surface, and has a second transmission surface 24 as the second transmission surface having a negative power.
  • the direct-viewing third transmission surface 25 As a third transmission surface with negative power and a direct-viewing third transmission surface 25. It has a fourth viewing surface 26 as a fourth viewing surface.
  • the side-view first reflection surface 2 2, the side-view second transmission surface 24, and the direct-view fourth transmission surface 26 are the same surface, and the side-view second reflection surface 2 3 and the direct-view third transmission surface 25 are It is the same surface.
  • the third group G 3 includes a biconvex positive lens L 3, and has a common first transmission surface 3 1 and a common second transmission surface 3 2 disposed on the image plane 5 side from the common first transmission surface 3 1. .
  • the fourth lens group G4 consists of a cemented lens consisting of a negative meniscus lens L4 and a biconvex positive lens L5 with the concave surface facing the image side. It consists of a common third transmission surface 41 and a common third transmission surface 41. It has a joint surface 4 2 disposed on the image surface 5 side, and a common fourth transmission surface 5 1 disposed on the image surface 5 side from the joint surface 4 5.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface 3 on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b in the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the core axis 2.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order, and passes through the image plane 5 perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2.
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 2 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Is reflected to the opposite side of the image plane 5 by the first reflection surface 22 of the side view, and reflected to the image plane 5 side by the second reflection surface 23 of the side view, and the transparent medium L through the second transmission surface 24 of the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out of 2.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • 1 Goes out of the transparent medium L 1 through the direct-view second transmission surface 1 2 disposed on the image plane 5 side from 1 and passes the direct-view third transmission surface 25 into the transparent medium L 2 of the second group G 2. Then, the light passes through the transparent medium L 2 through the direct-view fourth transmission surface 26 arranged on the image plane 5 side from the direct-view first transmission surface 11.
  • FIG. 32 shows a lateral aberration diagram of the side viewing optical path of the entire optical system of this example
  • FIG. 33 shows a lateral aberration diagram of the direct viewing optical path.
  • the angle shown in the center indicates (horizontal field angle, vertical field angle), and lateral aberrations in the ⁇ direction (meridinal direction) and X direction (sagittal direction) at that field angle.
  • a negative field angle means a clockwise angle in the horizontal axis direction for the horizontal field angle, and a clockwise angle in a positive direction for the vertical direction angle for the vertical field angle. same as below.
  • the reflection surface of a transparent medium having a refractive index larger than 1 that is concentric with the central axis 2 of the optical system 1 is designed as an extended rotation free-form surface.
  • Optical system 1 includes a front group G f rotationally symmetric about central axis 2, a rear group G b rotationally symmetric about central axis 2, and a central axis between front group G f and rear group G b.
  • the front group G f is composed of the first group G 1 and the second group G 2
  • the rear group G b is composed of the third group G 3 and the fourth group G 4. . [0 2 2 9]
  • the first group G 1 is composed of a transparent medium L 1 having a rotational symmetry about the central axis 2 and a refractive index greater than 1, and the transparent medium L 1 is a first-view first transmission surface 1 1 having an infinite curvature radius, and Direct-view first transmission surface 11 1 is arranged on the image plane 5 side from the spherical surface, and has a direct-view second transmission surface 12 with negative power.
  • the second group G 2 is an optical path combining optical system composed of a transparent medium L 2 having a rotationally symmetric refractive index greater than 1 around the central axis 2 and combining the side viewing optical path A and the direct viewing optical path B.
  • the transparent medium L 2 faces the object surface 3 and is arranged outside, and is formed inside the transparent medium L 2 and the first transmission surface 2 1 as a cylindrical first transmission surface parallel to the Z axis.
  • the first reflection surface 2 1 is formed on the side of the central axis 2 from the first transmission surface 2 1 in the side view, is composed of an extended rotation free-form surface, and the first reflection surface 2 2 in the side view as the first reflection surface having negative power and the transparent medium L 2 is formed on the opposite side of the image plane 5 with respect to the first reflecting surface 2 2 in side view, and consists of an extended rotation free-form surface, and as a second reflecting surface with positive power.
  • the side-view second transmission surface 24 and the direct-view fourth transmission surface 26 are the same surface.
  • the third group G 3 is composed of a positive meniscus lens L 3 having a convex surface directed toward the image surface 5 side, and is disposed on the image surface 5 side from the common first transmission surface 3 1 and the common first transmission surface 3 1. It has a second transmission surface 3 2.
  • the fourth group G4 is composed of a cemented lens of a negative meniscus lens L4 and a biconvex positive lens L5 with a concave surface facing the image plane side. It has a joint surface 4 5 disposed on the image surface 5 side from the transmission surface 4 1, and a common fourth transmission surface 5 1 disposed on the image surface 5 side from the joint surface 4 5.
  • the optical system 1 forms a side viewing optical path A and a direct viewing optical path B.
  • the side viewing optical path A the light beam incident from the side viewing object surface 3 on the side of the optical system 1 is perpendicular to the central axis 2 through the second group G 2 and the rear group G b in the front group G f in order.
  • An image is formed in an annular shape outside the center axis 2 of the correct image plane 5.
  • the direct-view optical path B the light beam incident from the direct-view object surface in the vicinity of the central axis 2 of the optical system 1 passes through the front group G f and the rear group G b in order, and passes through the image plane 5 perpendicular to the central axis 2.
  • a circular image is formed near the central axis 2.
  • the light beam incident from the side of the optical system 1 as the side viewing optical path A enters the transparent medium L 2 of the second group G 2 of the front group G f through the first transmission surface 2 1 of the side group and is on the side of the central axis 2 Is reflected to the opposite side of the image plane 5 by the first reflection surface 22 of the side view, and reflected to the image plane 5 side by the second reflection surface 23 of the side view, and the transparent medium L through the second transmission surface 24 of the side view. It has an approximately Z-shaped optical path that goes out of 2.
  • the light beam incident on the optical system 1 as the direct-view optical path B enters the transparent medium L 1 of the first group G 1 of the front group G f via the direct-view first transmission surface 1 1, and the direct-view first transmission surface 1.
  • the transparent medium passes through the direct-transmitting second transmission surface 1 2 arranged on the image plane 5 side from 1. Going out of the body LI and entering the transparent medium L 2 of the second group G 2 via the direct-viewing third transmitting surface 25, and the direct-viewing 4th arranged on the image plane 5 side from the direct-viewing first transmitting surface 1 1 It goes out of the transparent medium L 2 through the transmission surface 2 6.
  • Image size (side view) ⁇ 1 .8 0 ⁇ 2. 5 7
  • Example 6 10 The configuration parameters of Example 6 10 will be described below.
  • a S S is an aspheric surface
  • E R F S is an extended rotation free-form surface

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Abstract

順光線追跡の順に、側視光路Ａは、第１透過面２１を経て透明媒体Ｌ２内に入り、第１反射面２２で像面と反対側に反射され、第２反射面２３で像面側に反射され、第２透過面２４を経て透明媒体Ｌ２から像面５側に外へ出る略Ｚ字状の光路を構成し、直視光路Ｂは、第３透過面２５を経て透明媒体Ｌ２内に入り、第４透過面２６を経て透明媒体Ｌ２から像面５側に外へ出る光路を構成する。

Description

明細書
光学素子、 光学系及びそれを用いた内視鏡
技術分野
[ 0 0 0 1 ]
本発明は光学素子、 それを備えた光学系及びそれを用いた内視鏡に関 し、 特に 2つの光路を有し、 回転対称軸上の映像と回転対称軸と略直交 する方向の 2つの光路を合成する光学素子と、 その光学素子を備え、 1 つの撮像素子に円形と円環状の映像として結像する機能を有する結像 光学系又は投影光学系に関するものである。
背景技術
[ 0 0 0 2 ]
屈折光学系と、 反射光学系と、 結像光学系とが配置され、 2つの光路 を有し、 パノラマ画像及び軸方向画像の撮像が可能な撮像光学系として 特許文献 1がある。 また、 同様に 2つの光路を有する内視鏡として特許 文献 2がある。 さらに、 周囲全方位を観察できる内視鏡として特許文献 3、 周囲全方位を観察できるカプセル内視鏡として特許文献 4がある。 また、 周囲全方位と前方を同時に撮像できる撮像装置として特許文献 5 がある。
〔特許文献 1〕
特表 2 0 0 3— 0 4 2 7 4 3号公報
〔特許文献 2〕
米国特許公開 2 0 0 4— 0 2 5 4 4 2 4号公報
〔特許文献 3〕
特開昭 6 0— 4 2 7 2 8号公報
〔特許文献 4〕
特開 2 0 0 1 — 1 7 4 7 1 3号公報
〔特許文献 5〕 特開 2 0 0 2 — 3 4 1 4 0 9号公報 発明の開示
[ 0 0 0 3 ]
しかしながら、 どの特許文献に記載された光学系も小型で解像力の良 い映像を得ることはできなかった。
[ 0 0 0 4 ]
本発明は、 従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、 その目的は、 簡単な構成で中心軸上の物点と中心軸と略直交する方向め 全方位の画像の両方を同時に 1つの撮像素子上に撮像することが可能 な小型で安価な光学素子、 光学系及びそれを用いた内視鏡を提供するこ とである。
[ 0 0 0 5 ]
上記目的を達成する本発明の光学素子は、 中心軸の周りで回転対称な 屈折率が 1より大きい透明媒体からなり、 前記透明媒体は、 第 1透過面 と、 前記第 1透過面より中心軸側に配置された第 1反射面と、 前記第 1 反射面より像面と反対側に配置された第 2反射面と、 前記第 2反射面よ り像面側に配置された第 2透過面と、 第 3透過面と、 前記第 3透過面よ り像面側に配置された第 4透過面を有し、 前記透明媒体に入射する光束 は、 側視光路と直視光路とを有し、 順光線追跡の順に、 前記側視光路は 、 前記第 1透過面を経て前記透明媒体内に入り、 前記第 1反射面で像面 と反対側に反射され、 前記第 2反射面で像面側に反射され、 前記第 2透 過面を経て前記透明媒体から像面側に外へ出る略 Z字状の光路を構成 し、 前記直視光路は、 前記第 3透過面を経て前記透明媒体内に入り、 前 記第 4透過面を経て前記透明媒体から像面側に外へ出る光路を構成す ることを特徴とする。
[ 0 0 0 6 ]
また、 前記側視光路は、 前記中心軸に対して片側のみで構成されるこ とを特徴とする。
[ 0 0 0 7 ]
また、 前記中心軸近傍に前記第 2透過面を配置し、 その周辺部に前記 第 1反射面及び前記第 2反射面を配置し、 最外周部に前記第 1透過面を 配置したことを特徴とする。
[ 0 0 0 8 ]
また、 前記第 1反射面は、 前記第 2透過面と同一位置、 同一形状の面 であることを特徴とする。
[ 0 0 0 9 ]
また、 前記第 1反射面は、 前記第 4透過面と同一位置、 同一形状の 面であることを特徴とする。
[ 0 0 1 0 ]
また、 前記第 2反射面は、 前記第 3透過面と同一位置、 同一形状の 面であることを特徴とする。
[ 0 0 1 1 ]
また、 前記第 1反射面及び前記第 2反射面は、 全反射作用を有する ことを特徴とする。
[ 0 0 1 2 ]
また、 前記第 1透過面は、 円柱又は円錐状の面であることを特徴と する。
[ 0 0 1 3 ]
また、 前記第 1反射面と前記第 2反射面のうち少なく とも 1面は、 対称面を持たない任意形状の線分を中心軸の周りで回転させて形成さ れる拡張回転自由曲面で構成されていることを特徴とする。
[ 0 0 1 4 ]
また、 前記透明媒体の有する面のうち少なくとも 1面は、 奇数次項を 含む任意形状の線分を中心軸の周りで回転させて形状される拡張回転 自由曲面で構成されていることを特徴とする。 [ 0 0 1 5 ]
さらに、 本発明の光学系は、 前群と、 前記前群より像面側に配置さ れた後群と、 前記前群と前記後群の間に配置された開口とを備え、 前 記光学素子は、 前記前群に配置され、 前記直視光路は、 前記中心軸近 傍の物点を撮像又は投影し、 前記側視光路は、 前記中心軸周辺の物点 を撮像又は投影することを特徴とする。
[ 0 0 1 6 ]
また、 前記側視光路と前記直視光路は、 前記光学素子の一部を共有使 用し、 前記直視光路の円形状の映像と、 その外周の前記側視光路の円環 状の映像を同一平面内に形成することを特徴とする。
[ 0 0 1 7 ]
また、 前記第 2反射面は、 前記開口側に凹面を向けて配置されること を特徴とする。
[ 0 0 1 8 ]
また、 前記第 1反射面は、 前記開口側に凹面を向けて配置されること を特徴とする。
[ 0 0 1 9 ]
また、 前記側視光路の映像は、 光路中で中間像を形成しないことを特 徴とする。
[ 0 0 2 0 ]
また、 前記光学素子の外形を Dとするとき
D < 1 0 mm · · · ( 1 ) なる条件を満足することを特徴とする。
[ 0 0 2 1 ]
また、 前記側視光路の像の外形を D r とするとき、
D/D r < 2 · · · ( 2 ) なる条件を満足することを特徴とする。
[ 0 0 2 2 ] さらに、 上記目的を達成する本発明の光学系は、 中心軸に対して回 転対称で、 負のパワーを有する前群と、 開口と、 正のパワーを有する 後群とからなり、 中間像を光路中に形成することなく像を形成又は投 影する光学系において、 前記前群は、 透過作用により前記中心軸上の 映像を結像又は投影する直視光路と、 反射作用により前記中心軸と略 直交する方向の全方位の映像を結像又は投影する側視光路とを合成す る作用を有し、 物体面に対向し、 外側に配置された第 1透過面と、 前 記第 1透過面より中心軸側に配置された第 1反射面と、 前記第 1反射 面に対して像面と反対側に配置された第 2反射面と、 前記第 2反射面 より像面側に配置された第 2透過面と、 第 3透過面と、 前記第 3透過 面より像面側に配置された第 4透過面を有する透明媒体を備え、 順光 線追跡の順に、 前記前群に入射する光束は、 前記側視光路では、 前記 第 1透過面を経て前記透明媒体内に入り、 前記第 1反射面で像面と反 対側に反射され、 前記第 2反射面で像面側に反射され、 前記第 2透過 面を経て前記透明媒体から像面側に外へ出る略 Z字状の光路を有し、 前記直視光路では、 前記第 3透過面を経て前記透明媒体内に入り、 前 記第 4透過面を経て前記透明媒体から像面側に外へ出る光路を有し、 前記開口中心を通る光線を中心主光線とするとき、 前記第 1透過面に 入る前記中心主光線が、 前記中心軸に直交する線より像面側に傾斜さ れることを特徴とする。
[ 0 0 2 3 ]
また、 前記第 1反射面及び前記第 2反射面は、 前記開口側に凹面を向 けて構成され、 全方位画像のメリジォナル断面の画角の中心を中心画角 とし、 前記開口中心を通る光線を中心主光線とするとき、 前記中心主光 線が前記第 1反射面に当たる位置が、 前記開口に対して像面の反対側に 配置されることを特徴とする。
[ 0 0 2 4 ]
また、 前記第 1反射面は、 全反射作用を有することを特徴とする。 [ 0 0 2 5 ]
また、 前記第 1反射面に対して像面の反対側に透過面を配置すること 特徴とする。
また、 前記第 1反射面と前記第 2透過面は、 同一位置、 同一面形状で 構成されていることを特徴とする。
[ 0 0 2 6 ]
また、 前記第 1反射面と前記第 4透過面は、 同一位置、 同一面形状で 構成されていることを特徴とする。
[ 0 0 2 7 ]
また、 前記第 2反射面と前記第 3透過面は、 同一位置、 同一面形状で 構成されていることを特徴とする。
[ 0 0 2 8 ]
また、 前記第 1反射面から前記第 2反射面への光路は、 前記中心軸に 対して発散する方向からなることを特徴とする。
[ 0 0 2 9 ]
また、 前記前群の備える面のうち少なくとも 1面は、 対称面を持たな い任意形状の線分を中心軸の周りで回転させて形成される拡張回転自 由曲面で構成されていることを特徴とする。 '
[ 0 0 3 0 ]
また、 前記前群の備える面のうち少なく とも 1面は、 奇数次項を含む 任意形状の線分を中心軸の周りで回転させて形状される回転自由曲面 で構成されていることを特徴とする。
[ 0 0 3 1 ]
さらに、 前記光学系を用いる内視鏡を特徴とする。
[ 0 0 3 2 ]
以上の光学系においては、 簡単な構成で異なる方向を観察又は異なる 方向に映像を投影することが可能な小型で収差が良好に補正された解 像力の良い光学系を得ることができる。 また、 観察画角を中心軸に直交 する方向より像面側に多くとることが可能となる。 さらに、 コマ収差及 び偏心収差の発生を小さくすることが可能となる。 また、 光学系の加工 が簡単で安価に作成することが可能となる。 さらに、 画素を有効に利用 することができる。 図面の簡単な説明
[ 0 0 3 3 ]
[図 1 ]
本発明の光学系の座標系を説明するための図である。
[図 2 ]
拡張回転自由曲面の原理を示す図である。
[図 3 ]
本発明の実施例 1の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 4 ]
実施例 1の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 5 ]
実施例 1の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 6 ]
本発明の実施例 2の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 7 ]
実施例 2の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 8 ]
実施例 2の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 9 ]
本発明の実施例 3の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 1 0 ]
実施例 3の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 1 1 ] 実施例 3の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 1 2 ]
本発明の実施例 4の光学系の中心軸に沿ってとづた断面図である。
[図 1 3 ]
実施例 4の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 1 4 ]
実施例 4の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 1 5 ]
本発明の実施例 5の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 1 6 ]
実施例 5の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 1 7 ]
実施例 5の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 1 8 ]
本発明の光学系の他の実施形態の座標系を説明するための図である。
[図 1 9 ]
本発明の実施例 6の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 2 0 ]
実施例 6の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 2 1 ]
実施例 6の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 2 2 ]
本発明の実施例 7の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 2 3 ]
実施例 7の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 2 4 ]
実施例 7の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 2 5 ] 本発明の実施例 8の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 2 6 ]
実施例 8の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 2 7 ]
実施例 8の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 2 8 ]
本発明の実施例 9の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 2 9 ]
実施例 9の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 3 0 ]
実施例 9の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図である。
[図 3 1 ]
本発明の実施例 1 0の光学系の中心軸に沿ってとつた断面図である。
[図 3 2 ]
実施例 1 0の側視光路における光学系全体の横収差図を示す図であ る。
[図 3 3 ]
実施例 1 0の直視光路における光学系全体の横収差図を示す図であ る。
[図 3 4 ]
本発明の光学系の画像と撮像素子の配置例を示す図である。
[図 3 5 ]
本発明の光学系を内視鏡先端の撮影光学系として用いた例を示す図 である。
[図 3 6 ]
本発明の光学系の実施例 1 をカプセル内視鏡の撮影光学系として用 いた例を示す図である。
[図 3 7 ] 本発明の光学系の実施例 6 をカプセル内視鏡の撮影光学系として用 いた例を示す図である。
[図 3 8 ]
本発明の光学系を自動車の撮影光学系として用いた例を示す図であ る。 J
[図 3 9 ]
本発明の光学系を投影装置の投影光学系として用いた例を示す図で ある。
[図 4 0 ]
本発明の光学系を屋外の被写体を撮影する撮影光学系として用いた 例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
[ 0 0 3 4 ]
以下、 実施例に基づいて本発明の光学素子及びそれを備えた光学系に ついて説明する。 .
[ 0 0 3 5 ]
図 3は、 後述する実施例 1の光学系 1の中心軸 （回転対称軸） 2に沿 つてとつた断面図である。 なお、 以下の説明は、 結像光学系として説明 するが、 光路を逆にとつて投影光学系として用いることもできる。
[ 0 0 3 6 ]
本発明の光学系 1は、 中心軸 2に対して回転対称で、 負のパワーを有 する前群 G と、 開口 Sと、 正のパワーを有する後群 G bとからなり、 中間像を光路中に形成することなく像を形成又は投影する光学系 1で ある。
[ 0 0 3 7 ]
実施例 1の光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中 心軸 2の周りで回転対称な後群 G bとからなり、 前群 G f を負のパワー を有する第 1群 G 1 と光路合成光学系である第 2群 G 2から構成され、 開口 Sの後ろ側に後群 G bである正パワーを有する第 3群 G 3、 接合レ ンズで正パワーを有する第 4郡 G 4、 第 5群 G 5からなる光学系である
[ 0 0 3 8 ]
この実施例では、 前群の第 2群 G 2が側視光路 Aと直視光路 Bを有し 、 後群 G bの第 3群 G 3 と第 4群 G 4と第 5群 G 5は第 2群 G 2で合成 された空中像を結像する作用を有し、 1つの撮像面 5上に、 直視光路 B により中心軸 2上の映像を像中心に円形に形成し、 その外側に處なる側 視光路 Aの映像を円環状に形成する働きを持つ。
[ 0 0 3 9 ]
実施例 6以降の開口 S付近に配置された並行平面板はフィルター F 等として作用する。 像面 5近傍の平行平面板は撮像素子のカバーガラス C等である。
[ 0 0 4 0 ]
また、 前群 G f を負， 後群 G bを正にすることにより、 所謂レトロフ オーカスタイプとなり、 中心軸 2上の物点に対する直視光路 Bに対して 、 特に観察画角を広く取りたい場合に有効である。
[ 0 0 4 1 ]
本発明の光学素子は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大 きい透明媒体 L 2からなり、 透明媒体 L 2は、 第 1透過面 2 1 と、 第 1 透過面 2 1より中心軸 2側に配置された第 1反射面 2 2 と、 第 1反射面 2 2に対して像面 5と反対側に配置された第 2反射面 2 3と、 第 2反射 面 2 3より像面 5側に配置された第 2透過面 2 4と、 第 3透過面 2 5と 、 第 3透過面 2 5より像面 5側に配置された第 4透過面 2 6を有し、 透 明媒体 L 2に入射する光束は、 側視光路 Aと直視光路 Bとを有し、 順光 線追跡の順に、 側視光路 Aは、 第 1透過面 2 1 を経て透明媒体 L 2内に 入り、 第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 第 2反射面 2 3で 像面 5側に反射され、 第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2から像面 5側 に外へ出る略 Z字状の光路を構成し、 直視光路 Bは、 第 3透過面 2 5を 経て透明媒体 L 2内に入り、 第 4透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から像 面 5側に外へ出る光路を構成する。
[ 0 0 4 2 ]
この構成により、 側視光路 Aの第 1反射面 2 2及び第 2反射面 2 3 への入射角度を比較的小さくすることが可能となり、 反射面で発生す る偏心収差の発生を少なくすることが可能となる。 また、 中心軸 2近 傍を撮像する直視光路 Bの中心軸 2近傍の像の連続性が保たれ、 滑ら かな中心映像を形成することが可能となる。
[ 0 0 4 3 ]
また、 側視光路 Aを中心軸の片側のみで構成することにより、 光学 素子内の光路が中心軸 2 を跨ぐことがなくなり、 光学素子を薄くする ことが可能となる。
[ 0 0 4 4 ]
また、 中心軸 2近傍に第 2透過面 2 4を配置し、 その周辺部に第 1反 射面 2 2及び第 2反射面 2 3を配置し、 最周辺部に第 1透過面 2 1 を配 置したので、 側視光路 Aは略中心軸 2 と直交する方向から入射し、 第 1 反射面 2 2及び第 2反射面 2 3で反射後、 第 2透過面 2 4を通過する構 成にすることが可能となり、 第 1反射面 2 1及び第 2反射面 2 3を内面 反射面として構成することが可能となる。 そして、 内面反射面にするこ とにより、 偏心収差の発生を小さくすることが可能となる。
[ 0 0 4 5 ]
また、 第 1反射面 2 2 と第 2透過面 2 4、 第 1反射面 2 2 と第 4透 過面 2 6、 第 2反射面 2 3 と第 3透過面 2 5をそれぞれ同一位置同一 形状で構成することにより加工性が向上して、 製作が容易になる。 開 口側の面では直視光路 Bと側視光路 Aの光束の分離がしにくいので、 特に、 第 1反射面 2 2 と第 2透過面 2 4を同一位置同一形状にするこ とにより両映像の間の何も映らない領域を小さくすることが可能であ る。
[ 0 0 4 6 ]
また、 第 1反射面 2 2及び第 2反射面 2 3は、 全反射作用を有する ことにより、 反射膜を付ける必要がなくなり、 試作が容易になると同 時に反射率も 1 0 0 %となり、 明るい映像を撮像できる。
[ 0 0 4 7 ]
また、 第 1透過面 2 1は、 円柱又は円錐状の面であることにより、 光 学素子を単体で構成することが可能となり、 製作上好ましい。
[ 0 0 4 8 ]
また、 第 1反射面 2 2 と第 2反射面 2 3のうち少なくとも 1面は、 対 称面を持たない任意形状の線分を中心軸 2の周りで回転させて形成さ れる拡張回転自由曲面で構成されていることにより、 画角周辺部分の歪 みを補正することが可能となる。
[ 0 0 4 9 ]
また、 透明媒体 L 2の有する面のうち少なく とも 1面は、 奇数次項 を含む任意形状の線分を中心軸 2の周りで回転させて形状される拡張 回転自由曲面で構成されていることにより、 画角中心に対して上下非 対称な形状を与えることが可能であり、 収差補正上好ましい。
[ 0 0 5 0 ]
さらに、 前群 G f と、 前群 G f より像面 5側に配置された後群 G b と、 前群 G f と後群 G bの間に配置された開口 Sとを備え、 光学素子 は、 前群 G f に配置され、 直視光路 Bは、 中心軸 2近傍の物点を撮像 又は投影し、 側視光路 Aは、 中心軸 2周辺の物点を撮像又は投影する ので、 中心軸 2近傍の画角における像の連続性が得られ、 鮮明な映像 を得ることができ、 直視光路 Bと側視光路 Aが交差しない構成にする ことが可能となり、 反射面への入射角度を小さくすることが可能とな る。 また、 光学素子を開口 S周辺に配置すると直視光路 Bと側視光路 Aの映像が重なってしまう。また、開口 Sより像面 5側に配置すると、 結像のために使える光学素子が少なくなつてしまい鮮明な像を結像す ることができなくなってしまう。 開口 Sより物体側に配置することに より、 直視光路 Bと側視光路 Aが作る像の領域が分離できると同時に、 両光路で共有できる光学素子が増え明瞭な映像を形成することが可能 となる。
[ 0 0 5 1 ]
また、 側視光路 Aと直視光路 Bは、 光学素子の一部を共有使用し、 直 視光路 Bの円形状の映像と、 その外周の側視光路 Aの円環状の映像を同 一平面内に形成することにより、 光学系を小型に構成することが可能と なると共に、 ひとつの撮像素子で両方の映像を、 同時にピントを合わせ て鮮明に撮像することが可能となる。
[ 0 0 5 2 ]
また、 第 1反射面 2 2又は第 2反射面 2 3は、 開口 S側に凹面を向け て配置されるので、 中心軸 2 と略直交する方向から来る光束を、 中心軸 2方向に反射することにより、 側視光路 Aと直視光路 Bを合成するのに 好ましい。 また、 強い負のパワーを物体側に配置することが可能となり 、 所謂テレフォ トのパワー配置となり、 画角を広く取ることが可能とな る。
[ 0 0 5 3 ]
さらに、 第 1反射面 2 2及び第 2反射面 2 3は、 開口 S側に凹面を 向けて配置されるので、 反射面のパワー配置は負正となりテレフォ 卜 タイプのパワー配置になり、 画角を広く取れる。 また側視光路 Aのコ マ収差の発生も少なくなり好ましい。
[ 0 0 5 4 ]
また、 側視光路 Aの映像は、 光路中で中間像を形成しないので、 光学 系の全長を短くすることが可能となり、 光学系の小型化に大きく貢献す る。 [ 0 0 5 5 ]
さらに好ましくは、 光学素子の外形を Dとするとき
D < 1 0 mm · · · ( 1 ) なる条件を満足することが好ましい。
[ 0 0 5 6 ]
特に、 内視鏡の撮像系として使用する場合は上記条件式を満足する ことが被験者への負担を減らす意味で好ましい。
[ 0 0 5 7 ]
さらに好ましくは、 反射光路の像の外形を D r とするとき、
D / D r < 2 - - · ( 2 ) なる条件を満足することが好ましい。
[ 0 0 5 8 ]
上限を超えると光学系 1の全体の外形に対して撮像エリアが小さく なりすぎ、 撮像素子のノィズ等により良好な映像を撮影することがで きなくなってしまう。
[ 0 0 5 9 ]
以下に、 本発明の光学系の実施例 1〜 5を説明する。 これら光学系の 構成パラメ一夕は後記する。
[ 0 0 6 0 ]
座標系は、 順光線追跡において、 例えば図 1 に示すように、 側視物体 面 3から第 1面に向かう中心主光線の延長が中心軸 2 と交差する点を 偏心光学面の原点〇とし、 側視物体面 3 とは中心軸 2に対して反対側の 中心軸 2に直交する方向を Y軸正方向とし、 図 1の紙面内を Y— Z平面 とする。 そして、 図 1の像面 5側の方向を Z軸正方向とし、 Y軸、 Z軸 と右手直交座標系を構成する軸を X軸正方向とする。 なお、 4は直視物 体面を示す。
[ 0 0 6 1 ]
偏心面については、 その面が定義される座標系の上記光学系 1の原点 〇からの偏心量 （X軸方向、 Y軸方向、 Z軸方向をそれぞれ X， Y, Z ) と、 光学系 1の原点 oに定義される座標系の X軸、 Y軸、 Z軸それぞ れを中心とする各面を定義する座標系の傾き角 .（それぞれ α , β , γ ( 。 ) ) とが与えられている。 その場合、 αと）8の正はそれぞれの軸の正 方向に対して反時計回りを、 ァの正は Ζ軸の正方向に対して時計回りを 意味する。 なお、 面の中心軸の α， β , ァの回転のさせ方は、 各面を定 義する座標系を光学系の原点に定義される座標系のまず X軸の回りで 反時計回りに α回転させ、 次に、 その回転した新たな座標系の Υ軸の回 りで反時計回りに ;8回転させ、 次いで、 その回転した別の新たな座標系 の Ζ軸の回りで時計回りにァ回転させるものである。
[ 0 0 6 2 ]
また、 各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、 特定の面とそれ に続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられており、 そ の他、 面の曲率半径、 媒質の屈折率、 アッベ数が慣用法に従って与えら れている。
[ 0 0 6 3 ]
また、 後記の構成パラメ一夕中にデ一夕の記載されていない非球面に 関する項は 0である。 屈折率、 アッベ数については、 d線 （波長 5 8 7 . 5 6 n m) に対するものを表記してある。 長さの単位は mmである。 各面の偏心は、 上記のように、 基準面からの偏心量で表わす。
[ 0 0 6 4 ]
なお、 非球面は、 以下の定義式で与えられる回転対称非球面である。
Z = ( Y2 /R) / [ 1 + { 1 - ( 1 + k ) Y2 /R2 } 1 /2]
+ a Y4 + b Y6 + c Y8 + d Y10+ - · ·
• · · ( a )
ただし、 Zを軸とし、 Yを軸と垂直な方向にとる。 ここで、 Rは近軸曲 率半径、 kは円錐定数、 a、 b、 c、 d、 …はそれぞれ 4次、 6次、 8 次、 1 0次の非球面係数である。 この定義式の Z軸が回転対称非球面の 軸となる。
[ 0 0 6 5 ]
また、 拡張回転自由曲面は、 以下の定義で与えられる回転対称面であ る。
[ 0 0 6 6 ]
まず、 図 2に示すように、 Y— Z座標面上で原点を通る下記の曲線 （ b ) が定められる。
[ 0 0 6 7 ]
Z = (Y2 ZR Y) / [ 1 + { 1 - (C！ + 1 ) Y2 /R Y2 } 1 /2]
+ C 2 Y + C 3 Y2 + C 4 Y3 + C 5 Y4 + C 6 Y5 +
C7 Y6
+ · · · · + C 21Y20+ · · · · + Cn+1 Y" + ·
( b )
次いで、 この曲線 （b ) を X軸正方向を向いて左回りを正として角度 Θ ） 回転した曲線 F ( Y) が定められる。 この曲線 F ( Y) も Y— z座標面上で原点を通る。
[ 0 0 6 8 ]
その曲線 F ( Y) を Y正方向に距離 R (負のときは Y負方向） だけ平 行移動し、 その後に Z軸の周りでその平行移動した曲線を回転させてで きる回転対称面を拡張回転自由曲面とする。
[ 0 0 6 9 ]
その結果、 拡張回転自由曲面は Y— Z面内で自由曲面 （自由曲線） に なり、 X— Y面内で半径 I R Iの円になる。
[ 0 0 7 0 ]
この定義から Z軸が拡張回転自由曲面の軸 （回転対称軸） となる。
[ 0 0 7 1 ] ここで、 R Yは Y— Z断面での球面項の曲率半径、 C , は円錐定数、 C 2 、 C 3 、 C 4 、 C 5 …はそれぞれ 1次、 2次、 3次、 4次…の非球面 係数である。
[ 0 0 7 2 ]
なお、 Y軸に平行な軸を中心軸に持つ円錐面は拡張回転自由曲面の 1 つとして与えられ、 R Y =∞， C , , C 2 , C a , C 4 ， C 5 , ··· = () とし 、 θ = (円錐面の傾き角） 、 R = ( X— Z面内での底面の半径） として 与えられる。
[ 0 0 7 3 ]
また、 後記の構成パラメ一夕中にデータの記載されていない非球面に 関する項は 0である。 屈折率、 アッベ数については、 d線 （波長 5 8 7 . 5 6 n m ) に対するものを表記してある。 長さの単位は m mである。 各面の偏心は、 上記のように、 基準面からの偏心量で表わす。 .
[ 0 0 7 4 ]
実施例 1の光学系 1の中心軸 2に沿ってとつた断面図を図 3に示す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 4、 直視光路 の横収差図を図 5に示す。 この横収差図において、 中央に示された角度 は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角における Y方 向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差を示す。 な お、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Y軸正方向を向いて 右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向いて右回りの 角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 0 7 5 ]
本実施例は、 光学系 1 の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面を、 側視光路内で共通に使用するこ となくすべて異なる面で構成した例である。
[ 0 0 7 6 ]
光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2 に同軸 に配置された開口 S とからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3 と第 4群 G 4と第 5群 G 5からなる。
[ 0 0 7 7 ]
第 1群 G 1 は、 像面 5側に凹面を向けた平凹負レンズ L 1からなる。 平凹負レンズ L 1 は、 曲率半径無限大の直視第 1透過面 1 1 と、 直視第 1透過面 1 1 より像面 5側に配置される直視第 2透過面 1 2 をもつ。
[ 0 0 7 8 ]
第 2群 G 2 は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2からなり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成 光学系である。 透明媒体 L 2は、 側視物体面に対向し、 外側に配置され 、 中心軸 2 に平行なシリ ンドリカル状の側視第 1透過面 2 1 と、 透明媒 体 L 2の内部に形成され、 側視第 1透過面 2 1 より中心軸 2側に形成さ れ、 トーリ ック面からなり、 負のパワーをもつ側視第 1反射面 2 2 と、 透明媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1反射面 2 2より像面 5 と反対 側に配置され、 トーリ ック面からなり、 正のパワーをもつ側視第 2反射 面 2 3 と、 側視第 2反射面 2 3より像面 5側に配置され、 球面からなり 、 負のパワーをもつ側視第 2透過面 2 4をもつ。 また、 球面からなり、 正のパワーをもつ直視第 3透過面 2 5 と、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配置され、 球面からなり、 負のパワーをもつ直視第 4透過面 2 6 をもつ。 なお、 側視第 2透過面 2 4 と直視第 4透過面 2 6は同一面であ る。
[ 0 0 7 9 ]
第 3群 G 3 は、 像面 5側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 3から なり、 共通第 1透過面 3 1 と、 共通第 1透過面 3 1 より像面 5側に配置 される共通第 2透過面 3 2 をもつ。
[ 0 0 8 0 ]
第 4群 G 4は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 4 と両凸 正レンズ L 5の接合レンズからなり、 共通第 3透過面 4 1 と、 共通第 3 透過面 4 1より像面 5側に配置される接合面 4 5と、 接合面 4 5より像 面 5側に配置される共通第 4透過面 5 1 をもつ。
[ 0 0 8 1 ]
第 5群 G 5は、 両凸正レンズ L 6 と両凹負レンズ L 7の接合レンズか らなり、 共通第 5透過面 6 1 と、 共通第 5透過面 6 1より像面 5側に配 置される接合面 6 7 と、 接合面 6 7より像面 5側に配置される共通第 6 透過面 7 1 をもつ。
[ 0 0 8 2 ]
光学系 1は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面から入射する光束は、 前群 G f の うち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中心 軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bにお いては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前 群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2に垂直な像面 5の中心軸 2近傍 に円形に映像を形成する。
[ 0 0 8 3 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。
[ 0 0 8 4 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に中心軸 2を挟んで反対側で共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通 第 2透過面 3 2から外に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4と 両凸正レンズ L 5の接合レンズ内に共通第 3透過面 4 1 を経て入り、 接 合面 4 5を経て、 共通第 4透過面 5 1から外に出て、 第 5群 G 5の両凸 正レンズ L 6 と両凹負レンズ L 7の接合レンズ内に共通第 5透過面 6 1 を経て入り、 接合面 6 7を経て、 共通第 6透過面 7 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外れた半径方向の所定位置に結像する。
[ 0 0 8 5 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出る。
[ 0 0 8 6 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通第 2透過面 3 2から外に出 て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4と両凸正レンズ L 5の接合レ ンズ内に共通第 3透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 共通第 4 透過面 5 1から外に出て、 第 5群 G 5の両凸正レンズ L 6と両凹負レン ズ L 7の接合レンズ内に共通第 5透過面 6 1 を経て入り、 接合面 6 7を 経て、 共通第 6透過面 7 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2上に結像す る。
[ 0 0 8 7 ]
この実施例 1の仕様は、
画角 （側視） 6 0 ° 〜 1 2 0 °
画角 （直視） 0 ° 〜 6 0 °
入射瞳径 （側視） 0. 1 0 mm
(直視） 0. 4 2 mm
像の大きさ （側視） 3. 8 0〜 Φ 4. 9 6 (直視） φ 2 . 8 8
実施例 2の光学系 1 の中心軸 2に沿ってとつた断面図を図 6に示す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 7、 直視光路 の横収差図を図 8に示す。 この横収差図において、 中央に示された角度 は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角における Υ方 向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差を示す。 な お、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Υ軸正方向を向いて 右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向いて右回りの 角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 0 8 8 ]
本実施例は、 光学系 1 の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面のうち、 側視光路 Αの側視第 1反射 面 2 2 と側視第 2透過面 2 4、 及び、 側視光路 Aの側視第 2反射面 2 3 と直視光路 Bの直視第 3透過面 2 5 を同一位置同一形状で構成した例 である。
[ 0 0 8 9 ]
光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸 に配置された開口 Sとからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3 と第 4群 G 4からなる。
[ 0 0 9 0 ]
第 1群 G 1は、 像面 5側に凹面を向けた平凹負レンズ L 1からなる。 平凹負レンズ L 1 は、 曲率半径無限大の直視第 1透過面 1 1 と、 直視第 1透過面 ·1 1より像面 5側に配置される直視第 2透過面 1 2 をもつ。
[ 0 0 9 1 ]
第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2からなり、 側視光路 Αと、 直視光路 Bとを合成する光路合成 光学系である。 透明媒体 L 2は、 側視物体面に対向し、 外側に配置され 、 中心軸 2に平行なシリ ンドリカル状の側視第 1透過面 2 1 と、 透明媒 体 L 2の内部に形成され、 側視第 1透過面 2 1より中心軸 2側に形成さ れ、 非球面からなり、 負のパワーをもつ側視第 1反射面 2 2 と、 透明媒 体 L 2の内部に形成され、 側視第 1反射面 2 2より像面 5と反対側に配 置され、 球面からなり、 正のパワーをもつ側視第 2反射面 2 3と、 側視 第 2反射面 2 3より像面 5側に配置され、 非球面からなり、 負のパワー をもつ側視第 2透過面 2 4をもつ。 また、 球面からなり、 負のパワーを もつ直視第 3透過面 2 5 と、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配置さ れ、 球面からなり、 負のパワーをもつ直視第 4透過面 2 6をもつ。 なお 、 側視第 1反射面 2 2と側視第 2透過面 2 4は同一面であり、 側視第 2 反射面 2 3と直視第 3透過面 2 5は同一面である。
[ 0 0 9 2 ]
第 3群 G 3は、 像面 5側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 3から なり、 共通第 1透過面 3 1 と、 共通第 1透過面 3 1より像面 5側に配置 される共通第 2透過面 3 2をもつ。
[ 0 0 9 3 ]
第 4群 G 4は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 4と両凸 正レンズ L 5の接合レンズからなり、 共通第 3透過面 4 1 と、 共通第 3 透過面 4 1より像面 5側に配置される接合面 4 5 と、 接合面 4 5より像 面 5側に配置される共通第 4透過面 5 1 をもつ。
[ 0 0 9 4 ]
光学系 1は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面から入射する光束は、 前群 G f の うち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2に垂直な像面 5の中心 軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bにお いては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前 群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5 の中心軸 2近傍 に円形に映像を形成する。 [ 0 0 9 5 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。
[ 0 0 9 6 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に中心軸 2を挟んで反対側で共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通 第 2透過面 3 2から外に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内 に共通第 3透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 両凸正レンズ L 5の共通第 4透過面 5 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外れた半 径方向の所定位置に結像する。
[ 0 0 9 7 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出る。
[ 0 0 9 8 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通第 2透過面 3 2から外に出 て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内に共通第 3透過面 4 1 を経 て入り、 接合面 4 5を経て、 両凸正レンズ L 5の共通第 4透過面 5 1か ら外に出て、 像面 5の中心軸 2上に結像する。 [ 0 0 9 9 ]
この実施例 2の仕様は、
画角 （側視） 6 0 ° 1 2 0 °
画角 （直視） 0 6 0 °
入射瞳径 （側視） Φ 0. 1 3 mm
(直視） Φ 0. 6 8 mm
像の大きさ （側視） Φ 3 · 8 7〜 φ 4
(直視） Φ 2. 8 3
実施例 3の光学系 1の中心軸 2に沿ってとつた断面図を図 9に示す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 1 0、 直視光 路の横収差図を図 1 1 に示す。 この横収差図において、 中央に示された 角度は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角における Υ方向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差を示す 。 なお、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Υ軸正方向を向 いて右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向いて右回 りの角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 1 0 0 ]
本実施例は、 光学系 1の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面のうち、 側視光路 Αの側視第 1反射 面 2 2 と側視第 2透過面 2 4と直視光路 Bの直視第 4透過面 2 6、 及び 、 側視光路 Aの側視第 2反射面 2 3 と直視光路 Bの直視第 3透過面 2 5 を同一位置同一形状で構成した例である。
[ 0 1 0 1 ]
光学系 1 は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸 に配置された開口 Sとからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3 と第 4群 G 4からなる。
[ 0 1 0 2 ] 第 1群 G 1は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 1からな る。 負メニスカスレンズ L 1は、 直視第 1透過面 1 1 と、 直視第 1透過 面 1 1より像面 5側に配置される直視第 2透過面 1 2をもつ。
[ 0 1 0 3 ]
第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2 と、 両凹負レンズ L 3とからなり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成光学系である。
[ 0 1 0 4 ]
透明媒体 L 2は、 側視物体面に対向し、 外側に配置され、 中心軸 2に 平行なシリ ン ドリカル状の側視第 1透過面 2 1 と、 透明媒体 L 2の内部 に形成され、 側視第 1透過面 2 1より中心軸 2側に形成され、 非球面か らなり、 負のパワーをもつ側視第 1反射面 2 2と、 透明媒体 L 2の内部 に形成され、 側視第 1反射面 2 2より像面 5 と反対側に配置され、 球面 からなり、 正のパワーをもつ側視第 2反射面 2 3と、 側視第 2反射面 2 3より像面 5側に配置され、 非球面からなり、 負のパワーをもつ側視第 2透過面 2 4をもつ。 また、 球面からなり、 負のパワーをもつ直視第 3 透過面 2 5 と、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配置され、 球面から なり、 負のパワーをもつ直視第 4透過面 2 6をもつ。 なお、 側視第 1反 射面 2 2 と側視第 2透過面 2 4は同一面である。
[ 0 1 0 5 ]
両凹負レンズ L 3は、 球面からなり、 負のパワーをもつ側視第 3透過 面 3 1 と負のパワーをもつ側視第 4透過面 3 2及び負のパワーをもつ 直視第 5透過面 3 3と負のパワーをもつ直視第 6透過面 3 4をもつ。 な お、 側視第 3透過面 3 1 と直視第 5透過面 3 3は、 同一面であり、 側視 第 4透過面 3 2と直視第 6透過面 3 4は、 同一面である。
[ 0 1 0 6 ]
第 3群 G 3は、 像面 5側に凸面を向けた負メニスカスレンズ L 4と像 面 5側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 5の接合レンズからなり、 共通第 1透過面 4 1 と、 共通第 1透過面 4 1より像面 5側に配置される 接合面 4 5と、 接合面 4 5より像面 5側に配置される共通第 2透過面 5 1 をもつ。
[ 0 1 0 7 ]
第 4群 G 4は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 6 と両凸 正レンズ L 7の接合レンズからなり、 共通第 3透過面 6 1 と、 共通第 3 透過面 6 1より像面 5側に配置される接合面 6 7 と、 接合面 6 7より像 面 5側に配置される共通第 4透過面 7 1 をもつ。
[ 0 1 0 8 ]
光学系 1は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面から入射する光束は、 前群 G f の うち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2に垂直な像面 5の中心 軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bにお いては、 光学系 1 の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前 群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中心軸 2近傍 に円形に映像を形成する。
[ 0 1 0 9 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。 そして、 透明媒体 L 3内に側視第 3透過面 3 1から入り、 側視第 4透過面 3 2を経て透明媒体 L 3から外 に出る
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の負メニスカスレンズ L 4 と正メニスカスレンズ L 5の接合レンズ内に中心軸 2 を挟んで反対 側で共通第 1透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 共通第 2透過 面 5 1から外に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 6 と両凸正レ ンズ L 7の接合レンズ内に共通第 3透過面 6 1 を経て入り、 接合面 6 7 を経て、 共通第 4透過面 7 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外れ た半径方向の所定位置に結像する。
[ 0 1 1 0 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出て、 透明媒体 L 3内に直視第 5透過面 3 3を経て入り、 直視第 5透過面 3 3より像面 5側に配置され た直視第 6透過面 3 4を経て透明媒体 L 3から外に出る。
[ 0 1 1 1 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の負メニスカスレンズ L 4と正メニスカスレンズ L 5の接合レンズ内に共通第 1透過面 4 1 を 経て入り、 接合面 4 5を経て、 共通第 2透過面 5 1から外に出て、 第 4 群 G 4の負メニスカスレンズ L 6 と両凸正レンズ L 7の接合レンズ内 に共通第 3透過面 6 1 を経て入り、 接合面 6 7を経て、 共通第 4透過面 7 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2上に結像する。
[ 0 1 1 2 ]
この実施例 3の仕様は、
画角 （側視） 6 0 ° 〜： L 2 0 °
画角 （直視） 0 ° 〜 6 0 °
入射瞳径 （側視） Φ 0. 0 9 mm
(直視） Φ 0. 4 9 mm
像の大きさ （側視） φ 3. 7 8〜 Φ 4 9 4 (直視） φ 2 · 9 6
実施例 4の光学系 1 の中心軸 2 に沿ってとつた断面図を図 1 2 に示 す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 1 3、 直 視光路の横収差図を図 1 4に示す。 この横収差図において、 中央に示さ れた角度は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角にお ける Υ方向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差を 示す。 なお、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Υ軸正方向 を向いて右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向いて 右回りの角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 1 1 3 ]
本実施例は、 光学系 1 の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面のうち、 側視光路 Αの側視第 1反射 面 3 2 と側視第 2透過面 3 4と直視光路 Bの直視第 4透過面 3 6、 及び 、 側視光路 Aの側視第 2反射面 3 3 と直視光路 Bの直視第 3透過面 3 5 を同一位置同一形状で構成した例である。
[ 0 1 1 4 ]
光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸 に配置された開口 Sとからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3 と第 4群 G 4からなる。
[ 0 1 1 5 ]
第 1群 G 1は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 1 と像面 5側に凸面を向けた負メニスカスレンズ L 2 とからなる。 負メニスカス レンズ L 1は、 直視第 1透過面 1 1 と、 直視第 1透過面 1 1より像面 5 側に配置される直視第 2透過面 1 2をもつ。 負メニスカスレンズ L 2は 、 直視第 3透過面 2 1 と、 直視第 3透過面 2 1より像面 5側に配置され る直視第 4透過面 2 2をもつ。
[ 0 1 1 6 ] 第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1 より大きい透 明媒体 L 3 と、 両凹負レンズ L 4とからなり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成光学系である。
[ 0 1 1 7 ]
透明媒体 L 3は、 側視物体面に対向し、 外側に配置され、 中心軸 2 に 平行なシリンドリカル状の側視第 1透過面 3 1 と、 透明媒体 L 3の内部 に形成され、 側視第 1透過面 3 1 より中心軸 2側に形成され、 非球面か らなり、 負のパワーをもつ側視第 1反射面 3 2 と、 透明媒体 L 3の内部 に形成され、 側視第 1反射面 3 2より像面 5 と反対側に配置され、 球面 からなり、 正のパワーをもつ側視第 2反射面 3 3 と、 側視第 2反射面 3. 3より像面 5側に配置され、 非球面からなり、 負のパワーをもつ側視第 2透過面 3 4をもつ。 また、 球面からなり、 正のパワーをもつ直視第 5 透過面 3 5 と、 直視第 5透過面 3 5より像面 5側に配置され、 球面から なり、 負のパワーをもつ直視第 6透過面 3 6 をもつ。 なお、 側視第 1反 射面 3 2 と側視第 2透過面 3 4 と直視第 6透過面 3 6は同一面であり、 側視第 2反射面 3 3 と直視第 5透過面 3 5は同一面である。
[ 0 1 1 8 ]
両凹負レンズ L 4は、 球面からなり、 負のパワーをもつ側視第 3透過 面 4 1 と負のパワーをもつ側視第 4透過面 4 2及び負のパワーをもつ 直視第 5透過面 4 3 と負のパワーをもつ直視第 6透過面 4 4をもつ。 な お、 側視第 3透過面 4 1 と直視第 5透過面 4 3は、 同一面であり、 側視 第 4透過面 4 2 と直視第 6透過面 4 4は、 同一面である。
[ 0 1 1 9 ]
第 3群 G 3は、 両凹負レンズ L 5 と両凸正レンズ L 6の接合レンズか らなり、 共通第 1透過面 5 1 と、 共通第 1透過面 5 1 より像面 5側に配 置される接合面 5 6 と、 接合面 5 6より像面 5側に配置される共通第 2 透過面 6 1 をもつ。
[ 0 1 2 0 ] 第 4群 G 4は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 7と両凸 正レンズ L 8の接合レンズからなり、 共通第 3透過面 7 1 と、 共通第 3 透過面 7 1より像面 5側に配置される接合面 7 8 と.、 接合面 7 8より像 面 5側に配置される共通第 4透過面 8 1 をもつ。
[ 0 1 2 1 ]
光学系 1 は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面から入射する光束は、 前群 G f の うち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2に垂直な像面 5の中心 軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bにお いては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前 群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中心軸 2近傍 に円形に映像を形成する。
[ 0 1 2 2 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 3内に側視第 1透過面 3 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 3 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 3 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 3 4を経て透明媒体 L 3か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。 そして、 透明媒体 L 4内に側視第 3透過面 4 1から入り、 側視第 4透過面 4 2を経て透明媒体 L 4から外 に出る
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の両凹負レンズ L 5 と両 凸正レンズ L 6の接合レンズ内に中心軸 2 を挟んで反対側で共通第 1 透過面 5 1 を経て入り、 接合面 5 6 を経て、 共通第 2透過面 6 1から外 に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 7 と両凸正レンズ L 8の接 合レンズ内に共通第 3透過面 7 1を経て入り、 接合面 7 8を経て、 共通 第 4透過面 8 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外れた半径方向の 所定位置に結像する。 [ 0 1 2 3 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 1 を経て入り、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 2を経て透明媒体 L 2から外に出て、 透明媒体 L 3内に直視第 5透過面 3 5を経て入り、 直視第 5透過面 3 5より像面 5側に配置され た直視第 6透過面 3 6を経て透明媒体 L 3から外に出て、 透明媒体 L 4 内に直視第 7透過面 4 3を経て入り、 直視第 7透過面 4 3より像面 5側 に配置された直視第 8透過面 4 4を経て透明媒体 L 4から外に出る。
[ 0 1 2 4 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の両凹負レンズ L 5と両 凸正レンズ L 6の接合レンズ内に共通第 1透過面 5 1 を経て入り、 接合 面 5 6を経て、 共通第 2透過面 6 1から外に出て、 第 4群 G 4の負メニ スカスレンズ L 7 と両凸正レンズ L 8の接合レンズ内に共通第 3透過 面 7 1 を経て入り、 接合面 7 8を経て、 共通第 4透過面 8 1から外に出 て、 像面 5の中心軸 2上に結像する。
[ 0 1 2 5 ]
の実施例 4の仕様は、
画角 （側視） 6 0 〜 1 2 0 °
画角 （直視） 0 ° 6 0 °
入射瞳径 （側視） Φ 0 1 1 mm
(直視） 0 4 6 mm
像の大きさ （側視） φ 3 7 7〜 φ 4 9 4
(直視） φ 2 9 7
実施例 5の光学系 の中心軸 2 に沿ってとつた断面図を図 1 5に示 す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 1 6、 直 視光路の横収差図を図 1 7に示す。 この横収差図において、 中央に示さ れた角度は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角にお ける Y方向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差を 示す。 なお、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Y軸正方向 を向いて右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向いて 右回りの角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 1 2 6 ]
本実施例は、 光学系 1の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面のうち、 側視光路 Aの側視第 1反射 面 2 2 と側視第 2透過面 2 4と直視光路 Bの直視第 4透過面 2 6、 及び 、 側視光路 Aの側視第 2反射面 2 3 と直視光路 Bの直視第 3透過面 2 5 を同一位置同一形状で構成し、 既存の光学系の先端に取り付けるァ夕ッ チメント光学系として構成した例である。 図中、 矢印は理想レンズを示 している。
[ 0 1 2 7 ]
光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 理想レンズか らなる後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置さ れた開口 Sとからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2、 後群 G bは、 理想レンズ L 0からなる。
[ 0 1 2 8 ]
第 1群 G 1は、 物体面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ L 1から なり、 直視第 1透過面 1 1 と、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置 され、 負のパワーをもつ直視第 2透過面 1 2をもつ。
[ 0 1 2 9 ]
第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2 と、 像面 5側に凸面を向けた負メニスカスレンズ L 3 とから なり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成光学系である。 [ 0 1 3 0 ]
透明媒体 L 2は、 側視物体面に対向し、 外側に配置され、 中心軸 2に 平行なシリンドリカル状の側視第 1透過面 2 1 と、 透明媒体 L 2の内部 に形成され、 側視第 1透過面 2 1より中心軸 2側に形成され、 非球面か らなり、 負のパワーをもつ側視第 1反射面 2 2と、 透明媒体 L 2の内部 に形成され、 側視第 1反射面 2 2より像面 5 と反対側に配置され、 非球 面からなり、 正のパワーをもつ側視第 2反射面 2 3と、 側視第 2反射面
2 3より像面 5側に配置され、 非球面からなり、 負のパワーをもつ側視 第 2透過面 2 4をもつ。 また、 非球面からなり、 負のパワーをもつ直視 第 3透過面 2 5と、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配置され、 非球 面からなり、 負のパワーをもつ直視第 4透過面 2 6をもつ。 なお、 側視 第 1反射面 2 2 と側視第 2透過面 2 4 と直視第 4透過面 2 6は同一面 であり、 側視第 2反射面 2 3 と直視第 3透過面 2 5は同一面である。
[ 0 1 3 1 ]
負メニスカスレンズ L 3は、 側視第 3透過面 3 1 と側視第 4透過面 3 2及び直視第 5透過面 3 3 と直視第 6透過面 3 4をもつ。 なお、 側視第 3透過面 3 1 と直視第 5透過面 3 3は、 同一面であり、 側視第 4透過面
3 2 と直視第 6透過面 3 4は、 同一面である。
[ 0 1 3 2 ]
後群 G bは、 理想レンズ L 0である。
[ 0 1 3 3 ]
光学系 1 は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面から入射する光束は、 前群 G f の うち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中心 軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bにお いては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前 群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中心軸 2近傍 に円形に映像を形成する。 [ 0 1 3 4 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。 そして、 透明媒体 L 3内に側視第 3透過面 3 1から入り、 側視第 4透過面 3 2を経て透明媒体 L 3から外 に出る
その後、 前群 G ί と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの理想レンズ L 0を経て、 像面 5の中 心軸 2から外れた半径方向の所定位置に結像する。
[ 0 1 3 5 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出て、 透明媒体 L 3内に直視第 5透過面 3 3を経て入り、 直視第 5透過面 3 3より像面 5側に配置され た直視第 6透過面 3 4を経て透明媒体 L 3から外に出る。
[ 0 1 3 6 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの理想レンズ L 0を経て、 像面 5の中 心軸 2上に結像する。
[ 0 1 3 7 ]
この実施例 5の仕様は、
画角 （側視） 6 0 ° 〜 1 2 0 °
画角 （直視） 0 ° 〜 6 0 入射瞳径 （側視） Φ 0. 0 8 mm
(直視） Φ 0. 3 7 mm
像の大きさ （側視） Φ 3. 7 4 ί> 4. 9 9
(直視） Φ 2 . 8 6
以下に、 上記実施例 1 5の構成パラメ一夕を示す。 なお、 以下の表 中の " A S S " は非球面、 " E R F S " は拡張回転自由曲面を、 "R E " は反射面を示す。
[ 0 1 3 8 ]
実施例 1
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 οο οο 偏心 (1)
1 E R F S [1] 偏心（2)
2 E R F S [2〗 (R E) 偏心 (3)
3 E R F S [3] (R E) 偏心 (4)
Figure imgf000038_0001
o o
4 E R F S [4] 偏心 (5)
5 ο (絞り） 0.20 偏心 (6)
6 -0.89 0.80 1.7440 44.8
7 -1.26 0.10
8 6.06 0.50 1.7502 33.2
9 3.02 1.60 1.5174 67.3
10 - 3.73 0.10
11 3.78 2.20 70.4
12 - 2.99 0.50 1.7508 32.4
13 56.93 5. 13
14 οο 0.40 1.5163 64.1
15 οο 0. 10
像 面 οο 00•0 00•0 00•0 Ό
11 •ΐ - ζ 00 •0 入 00 •0 X
、つ,翳
00 •0 上 00 •0 00 •0 Ό
•ο- ζ 00 •0 入 00 •0 X
[ε] 、つ,
00 •0 上 00 •0 00 •0 Ό εο ·ο_ ζ 00 •0 入 00 •0 X
[Ζ] 、つ'
00 •0 义 00 Ό 00 •06 Ώ
00 •0 ζ 00 •0 入 00 •0 X
(ΐ ) 、7
\ '卜
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5Z •ι 入
[V] S d a
i z '卜 Η
88 •I θ
88 入 ¾
[ε] S d H
εε •z -
11 θ
99 Ί 入 Η
[Ζ] S d a
00 •ε-
00 •06 θ oo 入 Η
[ \ ] S d H
9T8090/800Zdf/X3d 偏心 [5]
X 0. 00 Y 0. 00 Z - 0. 38
a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [6]
X 0. 00 Y 0. 00 Z 1. 77
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ 物体面 oo OO
1 0O 0 . 60 1. . 5 163 64. 1
2 1. 50 1 . 76
3 E R F S [5] 偏心 (7) 1. , 8348 42. 7
4 E R F S [4] 偏心 (5)
5 ∞ (絞り） 0 . 20 偏心 (6)
6 -0. 89 0 • 80 1. 7440 44. 8
7 - 1. 26 0 . 10
8 6. 06 0 . 50 1. 7502 33. 2
9 3. 02 1 • 60 1. 5 174 67. 3
10 -3. 73 0 • 10
1 1 3. 78 2 . 20 1. 4875 70. 4
12 -2. 99 0 . 50 1. 7508 32. 4
13 56. 93 5 . 13
14 ∞ 0 . 40 1. 5 163 64. 1
15 oo 0 . 10
像 面 oo
E R F S [5]
R Y 5. 00
Θ 5. 04 R - 0.44
E R F S [4]
R Y 1.75
Θ 40.71
R -1.14
偏心 (7)
X 0. 00 Y 0.00 z -1.33
0. 00 β 0: 00 r 0.00
偏心 (5)
X 0. 00 Υ 0.00 z -0.38
0. 00 β 0.00 r 0.00
偏心 (6)
X 0. 00 Υ 0.00 z 1.77
0. 00 β 0.00 r 0.00
[ 0 1 3 9 ]
実施例 2
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 οο oo 偏心（1)
1 E R F S [1] 偏心（2) 1. 8348 42. 7
2 A S S [1] (R E) 偏心 (3) 1. 8348 42. 7
3 11.26 (R E) 偏心（4) 1. 8348 42. 7
4 A S S [1] 偏心 (3)
5 ∞ (絞り） 0.10 偏心 (5)
6 -1.59 2.00 1. 7292 54. 7
7 -2.02 0.10
8 4.80 1.00 1. 8467 23. 8
9 2.52 2.50 1. 7440 44. 8 10 - 12. 02 3. 62
1 1 oo 0. 40 1. 5 163 64. 1 12 CO 0. 10
像 面 ∞ 0. 00
E R F S [ 1]
R Y oo
θ 90. 00
R -3. 00
A S S [ 1]
R 3. 25
k -7. 5002e- l
偏心（1)
X 0. 00 Y 0. 00 ζ 0. 00
Figure imgf000042_0001
偏心 [2]
X 0. 00 Y 0. 00 ζ -0. 03
a 0. 00 β 0. 00 7 0. 00
偏心 [3]
X 0. 00 Y 0. 00 ζ ■0. 9 1
a 0. 00 β 0. 00 Ύ 0. 00
偏心 [4]
X 0. 00 Υ 0. 00 ζ •1. 73
a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0. 00 ζ 0. 55
a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 ァッべ数 物体面 oo oo
1 CO 0 .80 1. 7292 54.7
2 4.61 3 .57
3 11.26 偏心（4) 1. 8348 42.7
4 3.25 偏心 (3)
5. ∞ (絞り） 0 • 10 偏心 (5)
6 - 1.59 2 .00 1. 7292 54.7
7 -2.02 0 .10
8 4.80 1 .00 1. 8467 23.8
9 2.52 2 • 50 1. 7440 44.8
10 - 12.02 3 .62
11 oo 0 .40 1. 5163 64.1
12 oo 0 .10
像 面 oo 0 .00
偏心 [4]
X 0. 00 Y 0. 00 z -1. 73
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [3]
X 0. 00 Υ 0. 00 z -0. 91
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0. 00 z 0. 55
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
[ 0 1 4 0 ]
実施例 3
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 oo oo 偏心（1) 1 E R F S [1] 偏心 (2) 1.5163 64.1
2 A S S [1] (R E) 偏心 (3) 1. 5163 64.1
3 15.47 ( R E ) 偏心（4) 1. 5163 64. 1
4 A S S [1] 偏心 (3)
5 -8.96 0. 55 偏心 (5) 1. 4875 70.4
6 0.88 0. 50
7 ∞ (絞り） 0. 50
8 -3.52 0. 50 1. 7552 27.6
9 1. 50 1. 7440 44.8
10 -2.04 0. 10
11 9.45 1. 00 1. 8467 23.8
12 2.95 2. 50 1. 6204 60.3
13 -5.81 8. 41
14 oo 0. 40 1. 5163 64. 1
15 oo 0. 10
像 面 oo
E R F S [1]
R Y oo
90.00
-3.00
A S S [1]
4.01
-3.0163e-l
偏心（1)
0.00 Y -5.00
90.00 β 0.00
偏心 [2]
0.00 Y 0.00
Figure imgf000045_0001
偏心 [3]
X 0. 00 Y 0. 00 Z -0. 78
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [4]
X 0. 00 Υ 0. 00 z - 1. 37
a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0. 00 z ' 0. 16
a 0. 00 13 0. 00 r 0. 00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 οο oo
1 8. 69 0. 80 1. 5 163 64. 1
2 1. 65 2. 86
3 15. 47 偏心（4) 1. 8348 42. 7
4 4. 01 偏心 (3)
5 -8. 96 0. 55 偏心 (5) 1. 4875 70. 4
6 0. 88 0. 50
7 ∞ (絞り） 0. 50
8 -3. 52 0. 50 1. 7552 27. 6
9 1. 50 1. 7440 44. 8
10 -2. 04 0. 10
1 1 9. 45 1. 00 1. 8467 23. 8
12 2. 95 2. 50 1. 6204 60. 3
13 -5. 81 8. 41
14 oo 0. 40 1. 5163 64. 1
15 oo 0. 10 像 面 ∞
偏心 [4]
X 0. 00 Y 0.00 Z -1.37
0. 00 β 0.00 r 0.00
偏心 [3]
X 0. 00 Υ 0.00 z -0.78
0. 00 β 0.00 r 0.00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0.00 z 0.16
0. 00 β 0.00 r 0.00
[0 14 1 ]
実施例 4
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 οο oo 偏心（1)
1 E R F S [1] 偏心（2) 1. 5163 64.1
2 A S S [1] (R E) 偏心 (3) 1. 5163 64.1
3 14.19 (R E) 偏心 (4) 1. 5163 64.1
4 A S S [1] 偏心 (3)
5 -3.01 0.55 偏心 (5) 1. 4875 70.4
6 1.10 0.50
7 ∞ (絞り） 0.50
8 - 4.75 0.50 1. 7209 29.1
9 43.27 1.50 1. 7440 44.8
10 -2.26 0.10
11 16.57 1.00 1. 8467 23.8
12 3.66 2.50 1. 6204 60.3
13 -4.87 9.25 14 oo 0.40 1.5163 64. 1
15 oo 0.10
像 面 oo
E R F S [1
R Y oo
θ 90. 00
R - 4. 00
A S S [1]
R 4. 40
k -7. 3106e -1
偏心 (1)
X 0. 00 Y 0. 00 Ζ 0.00
90. 00 β 0. 00 Ύ 0.00
偏心 [2]
X 0. 00 Y 0. 00 Ζ -0.02
0. 00 β 0. 00 r 0.00
偏心 [3]
X 0. 00 Υ 0. 00 Z -1.12
a 0. 00 β 0. 00 r 0.00
偏心 [4]
X 0. 00 Υ 0. 00 Z -2.28
a 0. 00 β 0. 00 r 0.00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0. 00 Z 0.06
a 0. 00 β 0. 00 r 0.00
直視光路
面番号 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 oo 1 9. 42 0. 80 1. 5 163 64. 1
2 2. 13 2. 35
3 -4. 29 0. 80 1. 5 162
64. 1
4 -3. 86 2. 38
5 14. 19 0. 00 偏心 (5) 1. 8348 42. 7
6 A S S [ 1] 0. 00 偏心（4)
7 -3. 01 0. 55 偏心 (6) 1. 4875 70. 4
8 1. 10 0. 50
9 ∞ (絞り） 0. 50
10 -4. 75 0. 50 1. 7209 29. 1
1 1 1. 50 1. 7440 . 44. 8
12 -2. 26 0. 10
13 16. 57 1. 00 1. 8467 23. 8
14 3. 66 2. 50 1. 6204 60. 3
15 -4. 87 9. 25
16 oo 0. 40 1. 5 163 64. 1
17 oo 0. 10
像 面 oo
A S S [ 1]
R 4, . 40
k -7. . 3 106e- l
偏心 [4]
X 0. 00 Y 0. 00 ζ -2. 28
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [3]
X 0. 00 Y 0. 00 ζ - 1. 12
0. 00 β 0. 00 Ύ 0. 00 偏心 [5]
X 0.00 Y 0.00 Ζ 0.06
0.00 )S 0.00 r 0.00
[ 0 1 4 2 ]
実施例 5
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 oo oo 偏心（1)
1 E R F S [1] 偏心 (2) 1.5163 64.1
2 A S S [1] (R E) 偏心 (3) 64.1
3 A S S [2] (R E) 偏心（4) 64.1
4 A S S [1] 偏心 (3)
5 -3.66 0.55 偏心 (5) 1.7440 44.8
6 -2.96 0.50
7 ∞ (絞り） 3.00
8 理想レンズ 3.58
像 面 ∞
E R F S [1]
R Y oo
Θ 90.00
R -4.00
A S S [1]
R 5.11
k 1.3753e + 0
A S S [2]
R 13.09
k 0.0000
偏心 [1] X 0. 00 Y -5. 00 Z 0. 00
90. β 0. 00 0. 00
偏心 [2]
X 0. Υ -4. 00 ■0. 04
90. β 0. 00 0. 00
偏心 [3] .
X 0. Υ 0. 00 -0. 87
a 0. β 0. 00 0. 00
偏心 [4]
X 0. Υ 0. 00 - 1. 64
a 0. β 0. 00 0. 00
偏心 [5]
X 0. Υ 0. 00 1. 17
0. β 0. 00 0. 00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 οο oo
1 205. 85 0. 80 1. 5 163 64. 1
2 2. 32 2. 30
3 A S S [2] ( R 偏心（4) 1. 5 163 64. 1
4 A S S [ 1] 偏心（3)
5 -3. 66 0. 55 偏心（5) 1. 7440 44. 8
6 -2. 96 0. 50
7 ∞ (絞り） 3. 00
8 理想レンズ 3. 58
像 面 oo
A S S [ 1]
5. 1 1 k 1.3753e + 0
A S S [2]
R 13. 09
k 0. 0000
偏心 [3]
X 0. 00 Y 0. 00 ζ -0. 87
0. 00 β 0. 00 Ύ 0. 00
偏心 [4]
X 0. 00 Y 0. 00 ζ - 1. 64
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0. 00 ζ 1. 17
0. 00 β 0. 00 r 0. 00 また、 光学素子の外形を D、 反射光路の像の外形を D r とすると、 次のようになる。
[ 0 1 4 3 ]
実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5
D 6. 00 6. 00 6. 00 8. 00 8.00
D r 4. 96 4. 90 4. 94 4. 94 4.99
D/D r 1. 21 1. 22 1. 21 1. 62 1.60 次に、 実施例に基づいて本発明の光学系の他の実施形態について説明 する。
[ 0 1 44 ]
図 1 9は、 後述する実施例 6の光学系 1の中心軸 （回転対称軸） 2に 沿ってとつた断面図である。 なお、 以下の説明は、 結像光学系として説 明するが、 光路を逆にとつて投影光学系として用いることもできる。 [ 0 1 4 5 ]
本発明の光学系 1は、 中心軸 2に対して回転対称で、 負のパワーを有 する前群 G f と、 開口 Sと、 正のパワーを有する後群 G bとからなり、 中間像を光路中に形成することなく像を形成又は投影する光学系 1で ある。
[ 0 1 4 6 ]
実施例 6の光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中 心軸 2の周りで回転対称な後群 G bとからなり、 前群 G f を負のパワー を有する第 1群 G 1 と光路合成光学系である第 2群 G 2から構成され、 開口 Sの後ろ側に後群 G bである正パワーを有する第 3群 G 3、 接合レ ンズで正パワーを有する第 4郡 G 4からなる光学系である。
[ 0 1 4 7 ]
この実施例では、 前群 G f の第 2群 G 2が側視光路 Aと直視光路 Bを 有し、 後群 G bの第 3群 G 3と第 4群 G 4は第 2群 G 2で合成された空 中像を結像する作用を有し、 1つの撮像面 5上に、 直視光路 Bにより中 心軸 2上の映像を像中心に円形に形成し、 その外側に異なる側視光路 A の映像を円環状に形成する働きを持つ。
[ 0 1 4 81
開口 S付近に配置された並行平面板はフィルター F等として作用す る。 像面 5近傍の平行平面板は撮像素子のカバーガラス C等である。
[ 0 1 4 9 ]
又、 前群 G f を負， 後群 G bを正にすることにより、 所謂レトロフォ 一カスタイプとなり、 中心軸 2上の物点に対する直視光路 Bに対して特 に観察画角を広く取りたい場合に有効である。
[ 0 1 5 0 ]
前群 G f は、 透過作用により中心軸 2.上の映像を結像又は投影する直 視光路 Bと、 反射作用により中心軸 2 と略直交する方向の全方位の映像 を結像又は投影する側視光路 Aとを合成する作用を有する。 [ 0 1 5 1 ]
また、 前群 G f は、 側視物体面 3に対向し、 外側に配置された第 1透 過面 2 1 と、 第 1透過面 2 1より中心軸 2側に配置された第 1反射面 2 2と、 第 1反射面 2 2に対して像面 5 と反対側に配置された第 2反射面 2 3と、 第 2反射面 2 3より像面 5側に配置された第 2透過面 2 4と、 直視物体面に対向し、 第 3透過面 2 5 と、 第 3透過面 2 5より像面 5側 に配置された第 4透過面 2 6を有する透明媒体 L 2を備える。
[ 0 1 5 2 ]
透明媒体 L 2に入射する光束は、 順光線追跡の順に、 側視光路 Aでは 、 第 1透過面 2 1 を経て透明媒体 L内に入り、 第 1反射面 2 2で像面 5 と反対側に反射され、 第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 第 2透過 面 2 4を経て透明媒体 L 2から像面 5側に外へ出る略 Z字状の光路を 有する。 また、 直視光路 Bでは、 第 3透過面 .2 5を経て透明媒体し 2内 に入り、 第 4透過面 2 6 を経て透明媒体 L 2から像面 5側に外へ出る光 路を有する。
[ 0 1 5 3 ]
そして、 開口 S中心を通る光線を中心主光線 L c とするとき、 第 1透 過面 2 1 に入る中心主光線 L cが、 中心軸 2に直交する線より像面 5側 に傾斜される。 このような構成とすることにより、 特に、 観察画角を中 心軸 2に直交する方向より像面 5側に多くとることが可能となる。
[ 0 1 5 4 ]
また、 側視光路 Aにおいて、 第 1反射面 2 2及び第 2反射面 2 3は、 共に開口 S側に凹面を向けた面で構成することが好ましい。 この構成に することにより、 物体側から負パワーを有する第 1反射面 2 2、 正のパ ヮ一を有する第 2反射面 2 3の順に配置することが可能となる。 これに より観察画角を広く とることが可能となると同時に、 コマ収差の発生を 小さくすることが可能となる。
[ 0 1 5 5 ] さらに、 全方位画像のメ リジォナル断面の画角の中心を中心画角とし
、 開口 S中心を通る光線を中心主光線 L c とするとき、 中心主光線 L c が第 1反射面に当たる位置が開口 Sよ り物体側であることが重要であ る。 これは光学系 1の外形を小さくするために重要な条件で、 開口 Sよ り物体側に第 1反射面を配置することにより、 第 1反射面 2 2の外形を 小さくすることが可能となる。 開口 S近傍又は開口 Sより像側では、 後 群 G bの光学部品を固定する部品等と第 1反射面 2 2が干渉する為に、 第 1反射面 2 2の外形を大きくせざるをえないからである。
[ 0 1 5 6 ]
また、 第 1反射面 2 2が全反射作用を有することにより、 コ一ティ ン グをする必要がなくなり、 光学系を安価に作成することが可能となる。
[ 0 1 5 7 ]
また、 第 1反射面 2 2に対して像面の反対側に第 1透過面 2 1 を配置 することにより第 1反射面と第 2反射面を裏面鏡として構成すること が可能となり、 偏心収差の発生を小さくすることが可能となる。
[ 0 1 5 8 ]
さらに好ましくは、 第 1反射面 2 2 と第 2透過面 2 4、 又は、 第 1反 射面 2 2 と第 4透過面 2 6を同一形状の面で構成することにより、 2つ の光路で 1つの面形状を使う ことが可能になり、 中心軸 2上の物点の直 視光路 Bによる円形像と、 側視光路 Aによる円環状の像の間にできる映 像が映らない領域を小さくすることが可能となり、 画素の有効利用とい う観点で好ましい。
[ 0 1 5 9 ]
さらに好ましくは、 直視光路 Bの第 3透過面 2 5と側視光路 Bの第 2 反射面 2 3を同一位置、 同一形状の面で構成することにより、 2つの光 路で 1つの面形状を使う ことが可能になり、 加工が簡単になる。
[ 0 1 6 0 ]
さらに好ましくは、 第 1反射面 2 2から第 2反射面 2 3への光路は、 中心軸 2に対して発散する方向からなるので、 特に、 観察画角を中心軸 に直交する方向より像面 5側に多くとることが可能となる。
[ 0 1 6 1 ]
さらに、 前群 G f の備える面のうち少なく とも 1面は、 対称面を持た ない任意形状の線分を中心軸 2の周りで回転させて形成される回転対 称な形状を有することが好ましい。 対称面を持たないことにより、 画角 周辺部分の歪みを補正することが可能となる。
[ 0 1 6 2 ]
さらに好ましくは、 前群 G f の備える面のうち少なく とも 1面は、 奇 数次項を含む任意形状の線分であることが望ましい。 この奇数次項によ り画角中心に対して上下非対称な形状を与えることが可能であり、 収差 補正上好ましい。
[ 0 1 6 3 ]
以下に、 本発明の視覚表示装置の光学系の実施例 6〜 1 0を説明する 。 これら光学系の構成パラメ一夕は後記する。
[ 0 1 6 4 ]
座標系は、 順光線追跡において、 例えば図 1 8に示すように、 側視物 体面 3から第 1面に向かう中心主光線の延長が中心軸 2 と交差する点 を偏心光学面の原点〇とし、 側視物体面 3 とは中心軸 2に対して反対側 の中心軸 2に直交する方向を Y軸正方向とし、 図 1 8の紙面内を Y— Z 平面とする。 そして、 図 1 8の像面 5側の方向を Z軸正方向とし、 Y軸 、 Z軸と右手直交座標系を構成する軸を X軸正方向とする。 なお、 4は 直視物体面を示す。
[ 0 1 6 5 ]
偏心面については、 その面が定義される座標系の上記光学系 1の原点 〇からの偏心量 （X軸方向、 Y軸方向、 Z軸方向をそれぞれ X， Y, Z ) と、 光学系 1の原点 Oに定義される座標系の X軸、 Y軸、 Z軸それぞ れを中心とする各面を定義する座標系の傾き角 （それぞれ α， β , r ( ° ) ) とが与えられている。 その場合、 aと jSの正はそれぞれの軸の正 方向に対して反時計回りを、 ァの正は Z軸の正方向に対して時計回りを 意味する。 なお、 面の中心軸の α, β , ァの回転のさせ方は、 各面を定 義する座標系を光学系の原点に定義される座標系のまず X軸の回りで 反時計回りに a回転させ、 次に、 その回転した新たな座標系の Y軸の回 りで反時計回りに /3回転させ、 次いで、 その回転した別の新たな座標系 の Z軸の回りで時計回りにァ回転させるものである。
[ 0 1 6 6 ]
また、 各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、 特定の面とそれ に続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられており、 そ の他、 面の曲率半径、 媒質の屈折率、 アッベ数が慣用法に従って与えら れている。
[ 0 1 6 7 ]
また、 後記の構成パラメ一夕中にデータの記載されていない非球面に 関する項は 0である。 屈折率、 アッベ数については、 d線 （波長 5 8 7 . 5 6 n m) に対するものを表記してある。 長さの単位は mmである。 各面の偏心は、 上記のように、 基準面からの偏心量で表わす。
[ 0 1 6 8 ]
なお、 非球面は、 以下の定義式で与えられる回転対称非球面である。
Z = ( Y2 /R) / [ 1 + { 1 - ( 1 + k ) Y2 / R2 } 1 /2]
+ a Y4 + b Y6 + c Y8 + d Y10+ - · ·
• · · ( a )
ただし、 Zを軸とし、 Yを軸と垂直な方向にとる。 ここで、 Rは近軸曲 率半径、 kは円錐定数、 a、 b、 c、 d、 …はそれぞれ 4次、 6次、 8 次、 1 0次の非球面係数である。 この定義式の Z軸が回転対称非球面の 軸となる。
[ 0 1 6 9 ]
また、 拡張回転自由曲面は、 以下の定義で与えられる回転対称面であ る。
[ 0 1 7 0 ]
まず、 図 2に示すように、 Y— Z座標面上で原点を通る下記の曲線 ( b ) が定められる。
[ 0 1 7 1 ]
Z = ( Y2 /R Y) / [ 1 + ί 1 - (C , + 1 ) Y2 /R Υ2 } 1 /2] + C 2 Υ + C 3 Y2 + C4 Y3 + C 5 Y4 + C 6 Y5 + C7 Y6
+ · · · · + C21Y2。+ · · · · + Cn†1 Y n + · · · ·
• · · (b ) 次いで、 この曲線 （ b) を X軸正方向を向いて左回りを正として角度 Θ ） 回転した曲線 F ( Y) が定められる。 この曲線 F ( Y) も Y— Z座標面上で原点を通る。
[ 0 1 7 2 ]
その曲線 F ( Y) を Y正方向に距離 R (負のときは Y負方向） だけ平 行移動し、 その後に Z軸の周りでその平行移動した曲線を回転させてで きる回転対称面を拡張回転自由曲面とする。
[ 0 1 7 3 ]
その結果、 拡張回転自由曲面は Y— Z面内で自由曲面 （自由曲線） に なり、 X— Y面内で半径 I R Iの円になる。
[ 0 1 7 4 ]
この定義から Z軸が拡張回転自由曲面の軸 （回転対称軸） となる。
[ 0 1 7 5 ]
ここで、 R Yは Y— Z断面での球面項の曲率半径、 C , は円錐定数、 C2 、 C3 、 C4 、 C5 …はそれぞれ 1次、 2次、 3次、 4次…の非球面 係数である。
[ 0 1 7 6 ]
なお、 Y軸に平行な軸を中心軸に持つ円錐面は拡張回転自由曲面の 1 つとして与えられ、 R Y=∞， C , , C J , C 3 , C 4 , C J , ··· = ()とし 、 θ = (円錐面の傾き角） 、 R = (X— Z面内での底面の半径） として 与えられる。
[ 0 1 7 7 ]
また、 後記の構成パラメ一夕中にデータの記載されていない非球面に 関する項は 0である。 屈折率、 アッベ数については、 d線 （波長 5 8 7 . 5 6 n m) に対するものを表記してある。 長さの単位は mmである。 各面の偏心は、 上記のように、 基準面からの偏心量で表わす。
[ 0 1 7 8 ]
実施例 6の光学系 1 の中心軸 2 に沿ってとつた断面図を図 1 9 に示 す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路 Aの横収差図を図 2 0、 直視光路 Bの横収差図を図 2 1 に示す。 この横収差図において、 中央に 示された角度は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角 における Y方向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収 差を示す。 なお、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Y軸正 方向を向いて右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向 いて右回りの角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 1 7 9 ]
本実施例は、 光学系 1の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面を、 拡張回転自由曲面で設計されて いる例であるが、 拡張回転自由曲面が回転対称面と直交し、 高次項を使 用していないので、 球面と等価な構成の例である。
[ 0 1 8 0 ]
光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸 に配置された開口 Sとからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3 と第 4群 G 4からなる。
[ 0 1 8 1 ]
第 1群 G 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L Iからなり、 透明媒体 L 1は、 曲率半径無限大の直視第 1透過 面 1 1 と、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置され、 球面からなり 、 負のパワーをもつ直視第 2透過面 1 2をもつ。
[ 0 1 8 2 ]
第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2からなり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成 光学系である。 透明媒体 L 2は、 側視物体面 3に対向し、 外側に配置さ れ、 Z軸に平行な円柱状の第 1透過面としての側視第 1透過面 2 1 と、 透明媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1透過面 2 1より中心軸 2側に 形成され、 球面からなり、 負のパワーをもつ第 1反射面としての側視第 1反射面 2 2と、 透明媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1反射面 2 2 より像面 5と反対側に配置され、 球面からなり、 正のパワーをもつ側視 第 2反射面 2 3 と、 第 2反射面としての側視第 2反射面 2 3より像面 5 側に配置され、 球面からなり、 負のパワーをもつ第 2透過面としての側 視第 2透過面 2 4をもつ。 また、 球面からなり、 負のパワーをもつ第 3 透過面としての直視第 3透過面 2 5と、 直視第 3透過面 2 5より像面 5 側に配置され、 球面からなり、 負のパヮ一をもつ第 4透過面としての直 視第 4透過面 2 6をもつ。 なお、 側視第 2透過面 2 4と直視第 4透過面 2 6は同一面である。
[ 0 1 8 3 ]
第 3群 G 3は、 像面 5側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 3から なり、 共通第 1透過面 3 1 と、 共通第 1透過面 3 1より像面 5側に配置 される共通第 2透過面 3 2をもつ。
[ 0 1 8 4 ]
第 4群 G 4は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 4と像面 側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 5の接合レンズからなり、 共通 第 3透過面 4 1 と、 共通第 3透過面 4 1より像面 5側に配置される接合 面 4 5と、 接合面 4 5より像面 5側に配置される共通第 4透過面 5 1 を もつ。
[ 0 1 8 5 ]
光学系 1は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに お,いては、 光学系 1側方の側視物体面 3から入射する光束は、 前群 G f のうち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中 心軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bに おいては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2に垂直な像面 5の中心軸 2近 傍に円形に映像を形成する。
[ 0 1 8 6 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第.1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。
[ 0 1 8 7 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に中心軸 2を挟んで反対側で共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通 第 2透過面 3 2から外に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内 に共通第 3透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 正メニスカスレ ンズ L 5の共通第 4透過面 5 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外 れた半径方向の所定位置に結像する。
[ 0 1 8 8 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出る。
[ 0 1 8 9 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通第 2透過面 3 2から外に出 て、 接合レンズからなる第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内に共通 第 3透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 正メニスカスレンズ L 5の共通第 4透過面 5 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2上に結像する
[ 0 1 9 0 ]
この実施例 6の仕様は、
画角 （側視） 8 9. 5 ° 〜： 1 3 5 °
画角 （直視） 0 ° 〜 6 0 °
絞り径 φ 0. 5 mm
像の大きさ （側視） φ 2 · 0 0〜 φ 2. 3 7
(直視） φ 1 . 5 6
実施例 7の光学系 1 の中心軸 2 に沿ってとつた断面図を図 2 2 に示 す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 2 3、 直 視光路の横収差図を図 2 4に示す。 この横収差図において、 中央に示さ れた角度は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角にお ける Υ方向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差を 示す。 なお、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Υ軸正方向 を向いて右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向いて 右回りの角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 1 9 1 ]
本実施例は、 光学系 1の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面を、 拡張回転自由曲面で設計されて いる例であるが、 側視光路 Aの側視第 1反射面 2 2は、 高次項を使用し ていない。 また、 側視光路 Aの側視第 2反射面 2 3は、 拡張回転自由曲 面が回転対称面と直交し、 高次項を使用していないので、 球面と等価な 構成の例である。
[ 0 1 9 2 ]
光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸 に配置された開口 Sとからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3と第 4群 G 4からなる。
[ 0 1 9 3 ]
第 1群 G 1 は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 1からなり、 透明媒体 L 1は、 曲率半径無限大の直視第 1透過 面 1 1 と、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置され、 球面からなり 、 負のパワーをもつ直視第 2透過面 1 2をもつ。
[ 0 1 9 4 ]
第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2からなり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成 光学系である。 透明媒体 L 2は、 物体面 3に対向し、 外側に配置され、 Z軸に平行な円柱状の第 1透過面としての側視第 1透過面 2 1 と、 透明 媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1透過面 2 1より中心軸 2側に形成 され、 拡張回転自由曲面からなり、 負のパワーをもつ第 1反射面として の側視第 1反射面 2 2と、 透明媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1反 射面 2 2に対して像面 5と反対側に配置され、. 球面からなり、 正のパヮ —をもつ第 2反射面としての側視第 2反射面 2 3 と、 側視第 2反射面 2 3より像面 5側に配置され、 球面からなり、.負のパワーをもつ第 2透過 面としての側視第 2透過面 2 4をもつ。 また、 球面からなり、 負のパヮ 一をもつ直視第 3透過面 2 5と、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配 置され、 球面からなり、 負のパワーをもつ直視第 4透過面 2 6をもつ。 なお、 側視第 2透過面 2 4と直視第 4透過面 2 6は同一面である。
[ 0 1 9 5 ]
第 3群 G 3は、 像面 5側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 3から なり、 共通第 1透過面 3 1 と、 共通第 1透過面 3 1より像面 5側に配置 される共通第 2透過面 3 2をもつ。
[ 0 1 9 6 ]
第 4群 G 4は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 4と像面 側に凹面を向けた正メニスカスレンズ L 5の接合レンズからなり、 共通 第 3透過面 4 1 と、 共通第 3透過面 4 1より像面 5側に配置される接合 面 4 5 と、 接合面 4 5より像面 5側に配置される共通第 4透過面 5 1 を もつ。
[ 0 1 9 7 ]
光学系 1は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面 3から入射する光束は、 前群 G f のうち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中 心軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bに おいては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中心軸 2近 傍に円形に映像を形成する。
[ 0 1 9 8 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。
[ 0 1 9 9 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に中心軸 2を挟んで反対側で共通第 1透過面 3 1を経て入り、 共通 第 2透過面 3 2から外に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内 に共通第 3透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 正メニスカスレ ンズ L 5の共通第 4透過面 5 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外 れた半径方向の所定位置に結像する。
[ 0 2 0 0 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 よ り像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出る。
[ 0 2 0 1 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通第 2透過面 3 2から外に出 て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内に共通第 3透過面 4 1 を経 て入り、 接合面 4 5を経て、 正メニスカスレンズ L 5の共通第 4透過面 5 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2上に結像する。
[ 0 2 0 2 ]
この実施例 7の仕様は、
画角 （側視） 8 9. 5 ° 〜 ： L 3 5 °
画角 （直視） 0 ° 〜 6 0 °
絞り径 φ 0. 5 mm
像の大きさ （側視） φ 1 · 8 0〜 φ 2. 5 7
(直視） Φ 1. 5 4
実施例 8の光学系 1 の中心軸 2 に沿ってとつた断面図を図 2 5 に示 す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 2 6、 直 視光路の横収差図を図 2 7に示す。 この横収差図において、 中央に示さ れた角度は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角にお ける Y方向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差を 示す。 なお、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Y軸正方向 を向いて右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向いて 右回りの角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 2 0 3 ]
本実施例は、 光学系 1 の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面のうち、 側視光路 Aの側視第 1反射 面 2 2は、 拡張回転自由曲面で設計されている。 透過面及び側視光路 A の側視第 2反射面 2 3は、 非球面で設計しているが、 非球面項はないの で、 球面と等価な構成の例である。
[ 0 2 0 4 ]
光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸 に配置された開口 Sとからなり、 前群 G は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3 と第 4群 G 4からなる。
[ 0 2 0 5 ]
第 1群 G 1 は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 1からなり、 透明媒体 L 1は、 曲率半径無限大の直視第 1透過 面 1 1 と、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置され、 曲率半径無限 大の直視第 2透過面 1 2をもつ。
[ 0 2 0 6 ]
第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2からなり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成 光学系である。 透明媒体 L 2は、 物体面 3に対向し、 外側に配置され、 Z軸に平行な円柱状の第 1透過面としての側視第 1透過面 2 1 と、 透明 媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1透過面 2 1より中心軸 2側に形成 され、 拡張回転自由曲面からなり、 負のパワーをもつ第 1反射面として の側視第 1反射面 2 2と、 透明媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1反 射面 2 2に対して像面 5と反対側に配置され、 球面からなり、 正のパヮ 一をもつ第 2反射面としての側視第 2反射面 2 3と、 側視第 2反射面 2 3より像面 5側に配置され、 球面からなり、 負のパワーをもつ第 2透過 面としての側視第 2透過面 2 4をもつ。 また、 球面からなり、 負のパヮ 一をもつ直視第 3透過面 2 5と、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配 置され、 球面からなり、 負のパワーをもつ直視第 4透過面 2 6をもつ。 なお、 側視第 2透過面 2 4と直視第 4透過面 2 6は同一面である。
[ 0 2 0 7 ]
第 3群 G 3は、 像面 5側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 3から なり、 共通第 1透過面 3 1 と、 共通第 1透過面 3 1より像面 5側に配置 される共通第 2透過面 3 2をもつ。
[ 0 2 0 8 ]
第 4群 G 4は、 両凸正レンズ L 4と像面 5側に凸面を向けた負メニス カスレンズ L 5の接合レンズからなり、 共通第 3透過面 4 1 と、 共通第 3透過面 4 1より像面 5側に配置される接合面 4 5と、 接合面 4 5より 像面 5側に配置される共通第 4透過面 5 1 をもつ。
[ 0 2 0 9 ]
光学系 1は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面 3から入射する光束は、 前群 G f のうち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中 心軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bに おいては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中心軸 2近 傍に円形に映像を形成する。
[ 0 2 1 0 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。
[ 0 2 1 1 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に中心軸 2を挟んで反対側で共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通 第 2透過面 3 2から外に出て、 第 4群 G 4の両凸正レンズ L 4内に共通 第 3透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 負メニスカスレンズ L 5の共通第 4透過面 5 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外れた半 径方向の所定位置に結像する。
[ 0 2 1 2 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出る。
[ 0 2 1 3 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通第 2透過面 3 2から外に出 て、 第 4群 G 4の両凸正レンズ L 4内に共通第 3透過面 4 1 を経て入り 、 接合面 4 5を経て、 負メニスカスレンズ L 5の共通第 4透過面 5 1か ら外に出て、 像面 5の中心軸 2上に結像する。
[ 0 2 1 4 ]
この実施例 8の仕様は、 画角 （側視） 8 9 . 5 ° 〜 1 3 5 °
画角 （直視） 0 ° 〜 6 0 °
絞り径 * 0 . 5 mm
像の大きさ （側視） φ ΐ . 8 7〜 φ 2 . 4 8
(直視） Φ 1 . 5 7
実施例 9 の光学系 1 の中心軸 2 に沿ってとつた断面図を図 2 8 に示 す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 2 9、 直 視光路の横収差図を図 3 0に示す。 この横収差図において、 中央に示さ れた角度は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角にお ける Υ方向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差を 示す。 なお、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Υ軸正方向 を向いて右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向いて 右回りの角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 2 1 5 ]
本実施例は、 光学系 1 の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の透過面及び反射面を、 球面で設計されている。
[ 0 2 1 6 ]
光学系 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸 に配置された開口 Sとからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3 と第 4群 G 4からなる。
[ 0 2 1 7 ]
第 1群 G 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 1からなり、 透明媒体 L 1 は、 曲率半径無限大の直視第 1透過 面 1 1 と、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置され、 球面からなり 、 負のパワーをもつ直視第 2透過面 1 2をもつ。
[ 0 2 1 8 ]
第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2からなり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成 光学系である。 透明媒体 L 2は、 物体面 3に対向し、 外側に配置され、 Z軸に平行な円柱状の第 1透過面としての側視第 1透過面 2 1 と、 透明 媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1透過面 2 1より中心軸 2側に形成 され、 球面からなり、 負のパワーをもつ第 1反射面としての側視第 1反 射面 2 2 と、 透明媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1反射面 2 2に対 して像面 5と反対側に配置され、 球面からなり、 正のパワーをもつ第 2 反射面としての側視第 2反射面 2 3 と、 側視第 2反射面 2 3より像面 5 側に配置され、 球面からなり、 負のパワーをもつ第 2透過面としての側 視第 2透過面 2 4をもつ。 また、 球面からなり、 負のパワーをもつ第 3 透過面としての直視第 3透過面 2 5と、 直視第 3透過面 2 5より像面 5 側に配置され、 球面からなり、 負のパワーをもつ第 4透過面としての直 視第 4透過面 2 6をもつ。 なお、 側視第 1反射面 2 2 と側視第 2透過面 2 4と直視第 4透過面 2 6は同一面であり、 側視第 2反射面 2 3 と直視 第 3透過面 2 5は同一面である。
[ 0 2 1 9 ]
第 3群 G 3は、 両凸正レンズ L 3からなり、 共通第 1透過面 3 1 と、 共通第 1透過面 3 1 より像面 5側に配置される共通第 2透過面 3 2 を もつ。
[ 0 2 2 0 ]
第 4群 G 4は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 4と両凸 正レンズ L 5の接合レンズからなり、 共通第 3透過面 4 1 と、 共通第 3 透過面 4 1より像面 5側に配置される接合面 4 2 と、 接合面 4 5より像 面 5側に配置される共通第 4透過面 5 1 をもつ。
[ 0 2 2 1 ]
光学系 1 は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面 3から入射する光束は、 前群 G f のうち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2に垂直な像面 5の中 心軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bに おいては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5 の中心軸 2近 傍に円形に映像を形成する。
[ 0 2 2 2 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。
[ 0 2 2 3 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の両凸正レンズ L 3内に 中心軸 2を挟んで反対側で共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通第 2透 過面 3 2から外に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内に共通 第 3透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 両凸正レンズ L 5の共 通第 4透過面 5 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外れた半径方向 の所定位置に結像する。
[ 0 2 2 4 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L 1から外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出る。
[ 0 2 2 5 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の両凸正レンズ L 3内に 共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通第 2透過面 3 2から外に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内に共通第 3透過面 4 1 を経て入 り、 接合面 4 5を経て、 両凸正レンズ L 5の共通第 4透過面 5 1から外 に出て、 像面 5の中心軸 2上に結像する。
[ 0 2 2 6 ]
この実施例 9の仕様は、
画角 （側視） 8 9 ° 〜 1 5 0
画角 （直視） 0 ° 〜 6 0 °
絞り径 0 . 5 m m
像の大きさ （側視） φ 1 · 9 0〜 φ 2 . 4 1
(直視） φ 1 . 5 7
実施例 1 0の光学系 1 の中心軸 2 に沿ってとつた断面図を図 3 1 に 示す。 また、 この実施例の光学系全体の側視光路の横収差図を図 3 2、 直視光路の横収差図を図 3 3に示す。 この横収差図において、 中央に示 された角度は、 （水平方向画角、 垂直方向の画角） を示し、 その画角に おける Υ方向 （メリジォナル方向） と X方向 （サジタル方向） の横収差 を示す。 なお、 マイナスの画角は、 水平方向画角については、 Υ軸正方 向を向いて右回りの角度、 垂直方向画角については、 X軸正方向を向い て右回りの角度を意味する。 以下、 同じ。
[ 0 2 2 7 ]
本実施例は、 光学系 1 の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より 大きい透明媒体の反射面を、 拡張回転自由曲面で設計されている例であ る。
[ 0 2 2 8 ]
光学系 1 は、 中心軸 2の周りで回転対称な前群 G f と、 中心軸 2の周 りで回転対称な後群 G bと、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸 に配置された開口 Sとからなり、 前群 G f は、 第 1群 G 1 と第 2群 G 2 、 後群 G bは、 第 3群 G 3 と第 4群 G 4からなる。 [ 0 2 2 9 ]
第 1群 G 1は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 1からなり、 透明媒体 L 1は、 曲率半径無限大の直視第 1透過 面 1 1 と、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置され、 球面からなり 、 負のパワーをもつ直視第 2透過面 1 2をもつ。
[ 0 2 3 0 ]
第 2群 G 2は、 中心軸 2の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透 明媒体 L 2からなり、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを合成する光路合成 光学系である。 透明媒体 L 2は、 物体面 3に対向し、 外側に配置され、 Z軸に平行な円柱状の第 1透過面としての側視第 1透過面 2 1 と、 透明 媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1透過面 2 1 より中心軸 2側に形成 され、 拡張回転自由曲面からなり、 負のパワーをもつ第 1反射面として の側視第 1反射面 2 2と、 透明媒体 L 2の内部に形成され、 側視第 1反 射面 2 2に対して像面 5 と反対側に配置され、 拡張回転自由曲面からな り、 正のパワーをもつ第 2反射面としての側視第 2反射面 2 3 と、 側視 第 2反射面 2 3より像面 5側に配置され、 拡張回転自由曲面からなり、 負のパワーをもつ第 2透過面としての側視第 2透過面 2 4をもつ。 また 、 拡張回転自由曲面からなり、 負のパワーをもつ直視第 3透過面 2 5と 、 直視第 3透過面 2 5より像面 5側に配置され、 球面からなり、 負のパ ヮーをもつ直視第 4透過面 2 6をもつ。 なお、 側視第 2透過面 2 4と直 視第 4透過面 2 6は同一面である。
[ 0 2 3 1 ]
第 3群 G 3は、 像面 5側に凸面を向けた正メニスカスレンズ L 3から なり、 共通第 1透過面 3 1 と、 共通第 1透過面 3 1より像面 5側に配置 される共通第 2透過面 3 2をもつ。
[ 0 2 3 2 ]
第 4群 G 4は、 像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L 4と両凸 正レンズ L 5の接合レンズからなり、 共通第 3透過面 4 1 と、 共通第 3 透過面 4 1より像面 5側に配置される接合面 4 5と、 接合面 4 5より像 面 5側に配置される共通第 4透過面 5 1 をもつ。
[ 0 2 3 3 ]
光学系 1 は、 側視光路 Aと、 直視光路 Bとを形成する。 側視光路 Aに おいては、 光学系 1側方の側視物体面 3から入射する光束は、 前群 G f のうち第 2群 G 2 と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中 心軸 2から外れた外側に円環状に映像を形成する。 また、 直視光路 Bに おいては、 光学系 1の中心軸 2近傍の直視物体面から入射する光束は、 前群 G f と後群 G bを順に経て中心軸 2 に垂直な像面 5の中心軸 2近 傍に円形に映像を形成する。
[ 0 2 3 4 ]
側視光路 Aとして光学系 1の側方から入射する光束は、 前群 G f の第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に側視第 1透過面 2 1 を経て入り、 中心軸 2 側の側視第 1反射面 2 2で像面 5と反対側に反射され、 側視第 2反射面 2 3で像面 5側に反射され、 側視第 2透過面 2 4を経て透明媒体 L 2か ら外に出る略 Z字状の光路を有する。
[ 0 2 3 5 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に中心軸 2を挟んで反対側で共通第 1透過面 3 1 を経て入り、 共通 第 2透過面 3 2から外に出て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内 に共通第 3透過面 4 1 を経て入り、 接合面 4 5を経て、 両凸正レンズ L 5の共通第 4透過面 5 1から外に出て、 像面 5の中心軸 2から外れた半 径方向の所定位置に結像する。
[ 0 2 3 6 ]
また、 直視光路 Bとして光学系 1 に入射する光束は、 前群 G f の第 1 群 G 1の透明媒体 L 1内に直視第 1透過面 1 1 を経て入り、 直視第 1透 過面 1 1 より像面 5側に配置された直視第 2透過面 1 2 を経て透明媒 体 L Iから外に出て、 第 2群 G 2の透明媒体 L 2内に直視第 3透過面 2 5を経て入り、 直視第 1透過面 1 1より像面 5側に配置された直視第 4 透過面 2 6を経て透明媒体 L 2から外に出る。
[ 0 2 3 7 ]
その後、 前群 G f と後群 G bの間に中心軸 2に同軸に配置され絞りを 構成する開口 Sを経て、 後群 G bの第 3群 G 3の正メニスカスレンズ L 3内に共通第 1透過面 3 1,を経て入り、 共通第 2透過面 3 2から外に出 て、 第 4群 G 4の負メニスカスレンズ L 4内に共通第 3透過面 4 1 を経 て入り、 接合面 4 5を経て、 両凸正レンズ L 5の共通第 4透過面 5 1か ら外に出て、 像面 5の中心軸 2上に結像する。
[ 0 2 3 8 ]
この実施例 1 0の仕様は、
画角 （側視） 8 9 . 5 ° 1 3 5 °
画角 （直視） 0 ° 6 0 °
絞り径 φ 0. 5 mm
像の大きさ （側視） φ 1 . 8 0 φ 2. 5 7
(直視） Φ 1. 5 4
以下に、 上記実施例 6 1 0の構成パラメ一夕を示す。 なお、 以下の 表中の " A S S " は非球面、 "E R F S " は拡張回転自由曲面を、 "R
E " は反射面を示す。
[ 0 2 3 9 ]
実施例 6
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 10.00 10.00 偏心（1)
1 E R F S [1] 偏心（2) 42.7
2 E R F S [2] (R E) 偏心 (3) 42.7
3 E R F S [3] (R E) 偏心（4) 42.7 4 Ε R F S [2] 偏心 (3)
5 οο - 0.50 偏心（5) 1.5163 64.1
6 ∞ (絞り） 0.35
7 -1.96 1.00 1.7292 54.7
8 -1.54 0.10
9 2.41 0.30 7529 27.7
10 1.25 1.60 6583 53.9
11 31.16 1.87
12 οο 0.40 1.5163 64.1
13 οο 0.10
像 面 οο
Ε R F S [1]
R Y οο
θ 90 • 00
R -3 .00
Ε R F S [2]
R Υ 2 .04
θ 54, .52
R - 1 .66
Ε R F S [3]
R Υ 5. .71
θ 18. .97
R - 1, .86
偏心（1)
X 0. 00 Υ -9.24 Ζ 3.83
112. 50 β 0.00 r 0.00
偏心 (2)
X 0. 00 Υ 0.00 Ζ 1.24 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 (3)
X 0. 00 Υ 0. 00 ζ 0. 96
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [4]
X 0. 00 Υ 0. 00 ζ - 0. 61
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0. 00 ζ 2. 57
a 0. 00 β 0. 00 Ύ 0. 00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 20. 00 20. 00
Figure imgf000076_0001
3 E R F S 偏心（4) 1. 8348 42. 7 4 E R F S 偏心（3)
5 οο 0. 50 偏心（5) 1. 5 163 64. 1 6 ∞ (絞
- 1. 96 00 1. 7292 54. 7
8 - 1. 54 10
9 2. 41 30 7529 27. 7
10 1. 25 60 6583 53. 9 1 1 3 1. 16 87
12 40 1. 5 163 64. 1 13 10
像 面
E R F S [2] R Y 2.04
Θ 54. 52
R - 1. 66
E R F S [3]
R Y 5. 71
Θ 18. 97
R -1. 86
偏心 (3)
X 0. 00 Y 0.00 Ζ 0. 96
0. 00 β 0.00 r 0. 00
偏心 [4]
X 0. 00 Υ 0.00 z - 0. 61
0. 00 β 0.00 r 0. 00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0.00 z 2. 57
Q! 0. 00 β 0.00 r 0. 00
[ 0 2 4 0 ]
実施例 7
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 10.00 10 .00 偏心（1)
1 E R F S [1] 偏心（2) 1. 8348 42. 7
2 E R F S [2] (R Ε) 偏心（3) 1. 8348 42. 7
3 E R F S [3] (R E) 偏心（4) 1. 8348 42. 7
4 E R F S [4] 偏心（5)
5 ΟΟ 0 .50 偏心（6) 1. 5163 64. 1
6 ∞ (絞り） 0 .20
7 - 2.18 1 .00 1. 7292 54. 7 8 -1.32 0.10
9 3.43 0.30 1.7063 29.9
10 0.91 1.60 1.7038 48.4
11 1.61
12 ΟΟ 0.40 1.5163 64.1
13 ΟΟ 0.10
像 面 ΟΟ
Ε R F S [1]
R Y οο
θ 90. 00
R -3. 00
Ε R F S [2]
R Υ 4. 75
θ 50. 15
R -1. 72
Ε R F S [3]
R Υ 5. 62
θ 17. 31
R -1. 67
Ε R F S [4]
R Υ 1. 45
θ 45. 27
R -1. 03
偏心 (1)
X 0. 00 Υ -9.24 ζ 3.83
112. 50 β 0.00 Ύ 0.00
偏心（2)
X 0. 00 Υ 0.00 ζ 1.24 a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 (3)
X 0. 00 Υ 0. 00 z 0. 97
0. 00 β o t 0. 00 r 0. 00
偏心 [4]
X 0. 00 Υ 0. 00 z -0. 63
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [5]
X 0. 00 Υ 0. 00 z 0. 24
a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [6]
X 0. 00 Υ 0. 00 z 1. 83
a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 20. 00 20. 00
1 ΟΟ 1. 00 1. . 5 163 64. 1
2 3. 47 2. 25
3 E R F S [3] 偏心 (4) 1. , 8348 42. 7
4 E R F S [4] 偏心 (5)
5 οο 0. 50 偏心 (6) 1. , 5 163 64. 1
6 ∞ (絞り） 0. 20
7 -2. 18 1. 00 1. , 7292 54. 7
8 - 1. 32 0. 10
9 3. 43 0. 30 1. 7063 29. 9
10 0. 9 1 1. 60 1. , 7038 48. 4
1 1 1. 6 1
12 OO 0. 40 1. , 5 163 64. 1 13 oo 0.10
像 面 oo
E R F S [3]
R Y 5.62
θ 17.31
R -1.67
E R
R Y 1.45
θ 45.27
R -1.03
偏心 [4]
X 0.00 Y 0. 00 ζ -0.63
0.00 β 0.00 r 0.00
偏心 [5]
X 0. 00 Y 0. 00 z 0.24
0.00 β 0.00 r 0.00
偏心 [6]
X 0. 00 Υ 0. 00 z 1.83
0. 00 β 0.00 r 0.00
[ 0 2 4 1 ]
実施例 8
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 10.00 10.00 偏心（1)
1 E R F S [1] 偏心（2) 1.8348 42.7
2 E R F S [2] ( R E ) 偏心 (3) 1.8348 42.7
3 A S S [1] (R E) 偏心 (4) 1.8348 42.7
4 A S S [2] 偏心 (5)
Figure imgf000081_0001
0S2U 000 oo0 d ¾... X Y 0.00 Z 1.24
β 0.00 r 0.00
偏心（3)
X 0.00 Y 0.00 Ζ 1.11
0.00 β 0.00 r 0.00
偏心 [4]
X 0.00 Υ 0.00 Ζ —0.72
Figure imgf000082_0001
偏心 [5]
X 0.00 Y 0.00 Ζ -0.18
0.00 β 0.00 r 0.00
偏心 [6]
X 0.00 Υ 0.00 Ζ 1.19
0.00 β 0.00 r 0.00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 20.00 20. 00
1 oo 1. 00 64.1
2 oo 1. 22
3 A S S [1] 偏心（4) 1.8348 42.7
4 A S S [2] 偏心 (5)
5 oo 0. 50 偏心 (6) 1.5163 64.1
6 ∞ (絞り） 0. 20
7 -2.11 1. 00 54.7
8 -1.53 0. 10
9 3.51 1. 60 60.3
10 -1.30 0. 50 1.7552 27.6
11 - 2.52 2. 12 12 oo 0.40 1.5163 64. 1 13 oo 0.10
像 面 oo
A S S [1]
R 6.48
k 0. 0000
A S S [2]
R 0.80
k 0. 0000
偏心 [4]
X 0. 00 Y 0 00 Ζ -0.72
0.00 β 0 00 r 0.00
偏心 [5]
X 0. 00 Y 0 00 z 0.18
0.00 β 0 00 r 0.00
偏心 [6]
Figure imgf000083_0001
[ 0 2 4 2 ]
実施例 9
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 10.00 10.00 偏心（1)
1 E R F S [1] 偏心（2) 1.8348 42.7 2 A S S [1] · ( R E ) 偏心（3) 1.8348 42.7 3 A S S [2] (R E) 偏心（4) 1.8348 42.7 4 A S S [1] 偏心（3)
5 oo 0.50 偏心（5) 1.5163 64.1 00 ·0 X οο 'ο g 00•0 ο
ζν ·0 ζ 00 ·0 入 00 •0 X
(ε)
00 ·0 义 00 Ό 00 •0 »
U 'ΐ ζ 00 ·0 入 00 •0 X
(Ζ) 、つ'
00 ·0 λ οο 'ο g 00 •0 »
86 - ζ 00 •0 X
Figure imgf000084_0001
0000 •0
ε •8
[Ζ] S S V
0000 •0
9ε •ι
[1] ^
S S V
00 •ε -
00 •06 θ οο 入 Η
[ΐ] s Λ Η a
οο 厘
01 ·0 ∞ π ΐ · C9I9 Ί 0 ·0 CO ι\
CS ·ι 1\ ·6 - ΐΐ ΐ '99 08 Ί 99 -\ 01 6 ·ίΙ οε ·ο 6
Figure imgf000084_0002
η ·ι (am) οο 9
9T8090/800Zdf/X3d 偏心 [4]
X 0. 00 Y 0.00
0.00 β 0. 00
偏心 [5]
X 0.00 Υ 0.00
0.00 β 0.00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ赛 物体面 20.00 20. 00
1 οο 1. 00 1. 5163 64. 1
2 1.98 2. 16
3 A S S [2] 偏心（4) 1. 8348 42.7
4 A S S [1] 偏心 (3)
5 oo 0. 50 偏心 (5) 1. 5163 64. 1
6 c (絞り） 2. 28
7 7. 24 1. 40 1. 7292 54.7
8 -3.73 0. 10
9 4. 26 0. 30 1. 7479 27.9
10 1. 56 1. 80 1. 5311 66. 1
11 -9. 12 2. 33
12 oo 0. 40 1. 5163 64. 1
13 oo 0. 10
像 面 oo
A S S [1]
R 2.36
k 0.0000
A S S [2]
R 8.35 0.0000
偏心 (3)
00 Y 0.00
00 β 0.00
偏心 [4]
0.00 Υ 0.00
β ο.
偏心 [5]
X 0. 00 Y 0.00 Z 3.18
a 0. 00 β 0.00 r 0.00
[ 0 2 4 3 ]
実施例 1 0
側視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 10.00 10.00 偏心（1)
1 E R F S [1] 偏心 (2) 1. 8348 42.7
2 E R F S [2] ( R E ) 偏心 (3) 1. 8348 42.7
3 E R F S [3] ( R E ) 偏心（4) 1. 8348 42.7
4 E R F S [4] 偏心 (5)
5 CO 0.50 偏心 (6) 1. 5163 64.1
6 ∞ (絞り） 0.48
7 -19.12 1.00 1. 7292 54.7
8 -1.87 0.10
9 10.85 0.30 1. 7552 27.6
10 1.03 1.60 1. 7427 44.9
11 -8.15 1.91
12 oo 0.40 1. 5163 64.1
13 CO 0.10 像 面 oo
E R F S [1]
R Y oo
Θ 90. 00
R -3. 00
E S [2]
R Y 2. 97
Θ 48. 06
R - 1. 96
E S [3]
R Y 3. 99
Θ 15. 59
R - 1. 80
E S [4]
R Y 1. 50
Θ 50. 66
R 一 1. 16
偏心（1)
X 0.00 Y -9.24 ζ 3. 83
Figure imgf000087_0001
偏心（2)
X 0.00 Y 0.00 ζ 24 0.00 β 0.00 r 00 偏心 (3)
X 0.00 Y 0.00 ζ 02
Figure imgf000087_0002
偏心 [4]
X 0.00 Y 0.00 Ζ -0.53 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [5]
X 0. 00 Y 0. 00 Z 0. 32
a 0. 00 13 0. 00 r 0. 00
偏心 [6]
X 0. 00 Y 0. 00 Z 2. 49
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
直視光路
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ藝 物体面 20. 00 20. 00
1 oo 1. 00 1. 5 163 64. 1
2 2. 91 2. 09
3 E R F S [5] 偏心 (7) 1. 8348 42. 7
4 E R F S [4] - 偏心 (5)
5 ∞ 0. 50 偏心 (6) 1. 5 163 64. 1
6 ∞ (絞り） 0. 48
7 - 19. 12 1. 00 1. 7292 54. 7
8 - 1. 87 0. 10
9 10. 85 0. 30 1. 7552 27. 6
10 1. 03 1. 60 1. 7427 44. 9
1 1 -8. 15 1. 9 1
12 oo 0. 40 1. 5 163 64. 1
13 oo 0. 10
像 面 oo
E R F S [4]
R Y 1. 50
Θ 50. 66
R - 1. 16 E R F S [5]
R Y 4. 09
Θ 7. 3 1
R - 0. 52
偏心 [5]
X 0. 00 Y 0. 00 ζ 0. 32
0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [6]
X 0. 00 Y 0. 00 ζ 2. 49
a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00
偏心 [7]
X 0. 00 Υ 0. 00 ζ - 0. 74
a 0. 00 β 0. 00 r 0. 00 また、 側視第 1反射面 2 2の中心主光線の当る位置を開口から物体 側を正として回転対称軸方向に図った長さを d 1、 側視第 2反射面 2 3の中心主光線が当る位置を同様に d 2とすると、
実施例 6 実施例 7 実施例 8 実施例 8 実施例 1 0 d 1 2. 1 1 1. 36 0. 59 3. 26 1. 96 d 2 3. 68 2. 96 2. 4 1 2. 23 3. 5 1 d 1 / d 2 0. 62 0. 46 0. 25 1. 46 0. 55 また、
d 1 > 0 · · · ( 3 ) であることが好ましい。
[ 0 2 4 4 ]
上記条件式は、 側視第 1反射面 2 2が開口と側視第 2反射面 2 3の 間にあることを示し、 特に、 後群 G bの光学系と干渉しにくい最適な 位置に位置するための条件である。 [ 0 2 4 5 ]
さらに好ましくは
d 1 / d 2 > 0 · · · ( 4 ) なる条件を満足することが好ましい。
[ 0 2 4 6 ]
この条件式を満足することにより、 光学系を小型に構成することが 可能になる。 上限を超えると第 2反射面の反射角が大きくなつてしま い。 外形が太くなると同時に、 第 2反射面で発生する偏心収差が他の 面で補正できなくなる。
[ 0 2 4 7 ]
以上の実施例では、 光学系 1の中心軸 2に同心に回転対称な屈折率が 1より大きい透明媒体の透過面及び反射面を、 拡張回転自由曲面で設計 されている例であるが、 拡張回転自由曲面が回転対称面と直交し、 高次 項を使用していない場合、 球面と等価な構成となる。
[ 0 2 4 8 ]
また、 前群 G f の反射面、 屈折面をそれぞれ任意形状の線分を回転対 称軸 1 の周りで回転することにより形成され回転対称軸 1上に面頂を 有さない拡張回転自由曲面で設計しているが、 それぞれ任意の曲面に置 き換えてもよい。
[ 0 2 4 9 ]
また、 本発明の光学系は、 回転対称面を形成する任意形状の線分を定 義する式に奇数次項を含むものを用いることにより、 偏心により発生す る像面 5の傾きや、 絞りの逆投影時の瞳収差を補正している。
[ 0 2 5 0 ]
また、 本発明の前群 G f を構成する中心軸 2の周りで回転対称な透明 媒体はそのまま用いることにより、 3 6 0 °全方位の画角を有する画像 を撮影したり投影できるが、 その透明媒体を中心軸 2を含む断面で切断 して 2分の 1 、 3分の 1 、 3分の 2等にすることにより、 中心軸 2の周 りの画角が 1 8 0 °、 1 2 0 °、 2 4 0。等の画像を撮影したり投影するよ うにしてもよい。
[ 0 2 5 1 ]
以上、 本発明の光学系を中心軸 （回転対称軸） 1 を垂直方向に向けて 天頂を含む 3 6 0 °全方位 （全周） の画角の画像を得る撮像あるいは観 察光学系として説明してきたが、 本発明は撮影光学系、 観察光学系に限 定されず、 光路を逆にとつて天頂を含む 3 6 0 °全方位 （全周） の画角 に画像を投影する投影光学系として用いることもできる。 また、 内視鏡 は管内観察装置の全周観察光学系として用いること.もできる。
[ 0 2 5 2 ]
図 3 4は、 本実施例の画像と撮像素子の配置例を示す。 図 3 4 ( a ) は、 画面比が 1 6 ： 9の撮像素子を使用した例である。 上下方向の画像 は使用しない場合、 側視光路 Aの画像 A 1の左右の位置に撮像素子 5 0 の大きさを合致させると好ましい。 図 3 4 ( b ) は、 画面比が 4 ： 3の 撮像素子 5 0を使用し、 直視光路 Bでの画像 B 1 に撮像素子 5 0の大き さを合致させた例であり、 図 3 4 ( a ) と同様に上下方向の映像は使用 しない場合を示す。 図 3 4 ( c ) は、 画面比が 4 ： 3の撮像素子 5 0を 使用し、 側視光路 Aでの画像 A 1 に撮像素子 5 0の大きさを合致させた 例である。 このように、 配置をすると、 側視光路 Aの画像 A 1 と直視光 路 Bの画像 B 1の両方をすベて撮像することができる。
[ 0 2 5 3 ]
以下に、 本発明の光学系 1の適用例として、 撮影光学系 1 0 1又は投 影光学系 1 0 2の使用例を説明する。 図 3 5は、 内視鏡先端の撮影光学 系として本発明による撮影光学系 1 0 1 を用いた例を示すための図で あり、 図 3 5 ( a ) は、 硬性内視鏡 1 1 0の先端 1 0 1 に本発明による 撮影光学系を取り付けて 3 6 0 °全方位の画像を撮像観察する例である 。 図 3 5 ( b ) にその先端の概略の構成を示す。 本発明によるパノラマ 撮影光学系 1 0 1 の前群 G f の入射面 2 1 の周囲には円周方向にスリ ッ 卜状に伸びる開口 1 0 6 を有するケーシング等からなるフレア絞り 1 0 7が配置され、 フレア光が入射するのを防止している。 また、 図 3 5 ( c ) は、 軟性電子内視鏡 1 1 3の先端に本発明によるパノラマ撮影 光学系 1 0 1 を同様に取り付けて、 表示装置 1 1 4に撮影された画像を 、 画像処理を施して歪みを補正して表示するようにした例である。
[ 0 2 5 4 ]
図 3 6及び図 3 7は、 カプセル内視鏡 1 2 0に本発明による撮影光学 系 1 0 1 を取り付けて 3 6 0 °全方位の画像を撮像観察する例である。 本発明による撮影光学系 1 0 1 の側視光路 Aにおける前群 G f 第 2群 の側視第 1透過面 2 1 の周囲には円周方向にスリ ッ ト状に伸びる開口 1 0 6、 及び、 直視光路 Bにおける前群 G f の第 1群の直視第 1透過面 1 1の前方に円形状の開口 1 0 6、 を有するケーシング等にフレア絞り 1 0 7が形成され、 フレア光が入射するのを防止している。
[ 0 2 5 5 ]
図 3 5、 図 3 6及び図 3 7に示すように、 内視鏡に撮影光学系 1 0 1 を用いることにより、 撮影光学系 1 0 1の後方の画像を撮像観察するこ とができ、 従来と異なる角度から様々な部位を撮像観察することができ る。
[ 0 2 5 6 ]
図 3 8 ( a ) は、 自動車 1 3 0の前方に撮影光学系として本発明によ る撮影光学系 1 0 1 を取り付けて、 車内の表示装置に各撮影光学系 1 0 1 を経て撮影された画像を、 画像処理を施して歪みを補正して同時に表 示するようにした例を示す図であり、 図 3 8 ( b ) は、 自動車 1 3 0の 各コーナやへッ ド部のポールの頂部に撮影光学系として本発明による 撮影光学系 1 0 1 を複数取り付けて、 車内の表示装置に各撮影光学系 1 0 1を経て撮影された画像を、 画像処理を施して歪みを補正して同時に 表示するようにした例を示す図である。 この場合、 図 3 4 ( a ) に示し たように、 側視光路 Aの画像 A 1の左右の位置に撮像素子 5 0の大きさ を合致させると、 左右の画像が広く撮像でき、 好ましい。
[ 0 2 5 7 ]
また、 図 3 9は、 投影装置 1 4 0の投影光学系として本発明による投 影光学系 1 0 2を用い、 その像面 5に配置した表示素子にパノラマ画像 を表示し、 投影光学系 1 0 2を通して 3 6 0 °全方位に配置したスクリ ーン 1 4 1に 3 6 0 °全方位画像を投影表示する例である。
[ 0 2 5 8 ]
さらに、 図 4 0は、 建物 1 5 0の外部に本発明による撮影光学系 1 0 1 を用いた撮影装置 1 5 1 を取り付け、 屋内に本発明による撮影光学系 1 0 1 を用いた投影装置 1 5 1 を配置し、 撮影装置 1 5 1で撮像された 映像を電線 1 5 2を介して投影装置 1 4 0に送るように接続している。 このような配置において、 屋外の 3 6 0 °全方位の被写体〇を、 撮影光 学系 1 0 1 を経て撮影装置 1 5 1で撮影し、 その映像信号を電線 1 5 2 を介して投影装置 1 4 0に送り、 像面に配置した表示素子にその映像を 表示して、 投影光学系 1 0 2を通して屋内の壁面等に被写体 Oの映像 O 'を投影表示するようにしている例である。 産業上の利用分野
[ 0 2 5 9 ]
以上の光学系においては、 簡単な構成で異なる方向を観察又は異なる 方向に映像を投影することが可能な小型で収差が良好に補正された解 像力の良い光学系を得ることができる。 また、 観察画角を中心軸に直交 する方向より像面側に多く とることが可能となる。 さらに、 コマ収差及 び偏心収差の発生を小さくすることが可能となる。 また、 光学系の加工 が簡単で安価に作成することが可能となる。 さらに、 画素を有効に利用 することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 中心軸の周りで回転対称な屈折率が 1より大きい透明媒体か らなり、 前記透明媒体は、 第 1透過面と、 前記第 1透過面より中心軸側 に配置された第 1反射面と、 前記第 1反射面より像面と反対側に配置さ れた第 2反射面と、 前記第 2反射面より像面側に配置された第 2透過面 と、 第 3透過面と、 前記第 3透過面より像面側に配置された第 4透過面 を有し、 前記透明媒体に入射する光束は、 側視光路と直視光路とを有し 、 順光線追跡の順に、 前記側視光路は、 前記第 1透過面を経て前記透明 媒体内に入り、 前記第 1反射面で像面と反対側に反射され、 前記第 2反 射面で像面側に反射され、 前記第 2透過面を経て前記透明媒体から像面 側に外へ出る略 Z字状の光路を構成し、 前記直視光路は、 前記第 3透過 面を経て前記透明媒体内に入り、 前記第 4透過面を経て前記透明媒体か ら像面側に外へ出る光路を構成することを特徴とする光学素子。
2 . 前記側視光路は、 前記中心軸に対して片側のみで構成される ことを特徴とする請求項 1 に記載の光学素子。
3 . 前記中心軸近傍に前記第 2透過面を配置し、 その周辺部に前 記第 1反射面及び前記第 2反射面を配置し、 最外周部に前記第 1透過面 を配置したことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の光学素子。
4 . 前記第 1反射面は、 前記第 2透過面と同一位置、 同一形状の 面であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 3のいずれかに記載の 光学素子。
5 . 前記第 1反射面は、 前記第 4透過面と同一位置、 同一形状の 面であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 4のいずれかに記載の 光学素子。
6 . 前記第 2反射面は、 前記第 3透過面と同一位置、 同一形状 の面であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 5のいずれかに記載 の光学素子。
7 . 前記第 1反射面及び前記第 2反射面は、 全反射作用を有す ることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6のいずれかに記載の光学素 子。
8 . 前記第 1透過面は、 円柱又は円錐状の面であることを特徴 . とする請求項 1乃至請求項 7のいずれかに記載の光学素子。
9 . 前記第 1反射面と前記第 2反射面のうち少なく とも 1面は、 対称面を持たない任意形状の線分を中心軸の周りで回転させて形成さ れる拡張回転自由曲面で構成されていることを特徴とする請求項 1乃 至請求項 8のいずれかに記載の光学素子。
1 0 . 前記透明媒体の有する面のうち少なく とも 1面は、 奇数次 項を含む任意形状の線分を中心軸の周りで回転させて形状される拡張 回転自由曲面で構成されていることを特徴とする請求項 1乃至請求項 9のいずれかに記載の光学素子。
1 1 . 前群と、 前記前群より像面側に配置された後群と、 前記前群 と前記後群の間に配置された開口とを備え、 請求項 1乃至請求項 1 0の いずれかに記載の前記光学素子は、 前記前群に配置され、 前記直視光路 は、 前記中心軸近傍の物点を撮像又は投影し、 前記側視光路は、 前記中 心軸周辺の物点を撮像又は投影することを特徴とする光学系。
1 2 . 前記側視光路と前記直視光路は、 前記光学素子の一部を共有 使用し、 前記直視光路の円形状の映像と、 その外周の前記側視光路の円 環状の映像を同一平面内に形成することを特徴とする請求項 1 1 に記 載の光学系。
1 3 . 前記第 2反射面は、 前記開口側に凹面を向けて配置されるこ とを特徴とする請求項 1 1又は請求項 1 2のいずれかに記載の光学系。
1 4 . 前記第 1反射面は、 前記開口側に凹面を向けて配置されるこ とを特徴とする請求項 1 1乃至請求項 1 3のいずれかに記載の光学系。
1 5 . 前記側視光路の映像は、 光路中で中間像を形成しないことを 特徴とする請求項 1 1乃至請求項 1 4のいずれかに記載の光学系。
1 6 . 前記光学素子の外形を Dとするとき
D < 1 0 mm · · · ( 1 ) なる条件を満足することを特徴とする請求項 1 1乃至請求項 1 5のい ずれかに記載の光学系。
1 7 . 前記側視光路の像の外形を D r とするとき、
D / D r < 2 - - · ( 2 ) なる条件を満足することを特徴とする請求項 1 1乃至請求項 1 6のい ずれかに記載の光学系。
1 8 . 中心軸に対して回転対称で、 負のパワーを有する前群と、 開 口と、 正のパワーを有する後群とからなり、 中間像を光路中に形成する ことなく像を形成又は投影する光学系において、
前記前群は、 透過作用により前記中心軸上の映像を結像又は投影す る直視光路と、 反射作用により前記中心軸と略直交する方向の全方位 の映像を結像又は投影する側視光路とを合成する作用を有し、
第 1透過面と、 前記第 1透過面より中心軸側に配置された第 1反射 面と、 前記第 1反射面に対して像面と反対側に配置された第 2反射面 と、 前記第 2反射面より像面側に配置された第 2透過面と、 第 3透過 面と、 前記第 3透過面より像面側に配置された第 4透過面を有する透 明媒体を備え、
順光線追跡の順に、前記前群に入射する光束は、前記側視光路では、 前記第 1透過面を経て前記透明媒体内に入り、 前記第 1反射面で像面 と反対側に反射され、 前記第 2反射面で像面側に反射され、 前記第 2 透過面を経て前記透明媒体から像面側に外へ出る略 Z字状の光路を有 し、前記直視光路では、前記第 3透過面を経て前記透明媒体内に入り、 前記第 4透過面を経て前記透明媒体から像面側に外へ出る光路を有し、 前記開口中心を通る光線を中心主光線とするとき、 前記第 1透過面 に入る前記中心主光線が、 前記中心軸に直交する線より像面側に傾斜 されることを特徴とする光学系。
1 9 . 前記第 1反射面及び前記第 2反射面は、 前記開口側に凹面を 向けて構成され、 全方位画像のメリジォナル断面の画角の中心を中心画 角とし、 前記開口中心を通る光線を中心主光線とするとき、 前記中心主 光線が前記第 1反射面に当たる位置が、 前記開口に対して像面の反対側 に配置されることを特徴とする請求項 1 8に記載の光学系。
2 0 . 前記第 1反射面は、 全反射作用を有することを特徴とする請 求項 1 8又は請求項 1 9に記載の光学系。
2 1 . 前記第 1反射面に対して像面の反対側に透過面を配置するこ と特徴とする請求項 1 8乃至請求項 2 0のいずれかに記載の光学系。
2 2 . 前記第 1反射面と前記第 2透過面は、 同一位置、 同一面形状 で構成されていることを特徴とする請求項 1 8乃至請求項 2 1 のいず れかに記載の光学系。
2 3 . 前記第 1反射面と前記第 4透過面は、 同一位置、 同一面形状 で構成されていることを特徴とする請求項 1 8乃至請求項 2 2のいず れかに記載の光学系。
2 4 . 前記第 2反射面と前記第 3透過面は、 同一位置、 同一面形状 で構成されていることを特徴とする請求項 1 8乃至請求項 2 3のいず れかに記載の光学系。
2 5 . 前記第 1反射面から前記第 2反射面への光路は、 前記中心軸 に対して発散する方向からなることを特徴とする請求項 1 8乃至請求 項 2 4のいずれかに記載の光学系。
2 6 . 前記第 1透過面は、 円柱又は円錐状の面であることを特徴 とする請求項 1 8乃至請求項 2 5のいずれかに記載の光学素子。
2 7 . 前記前群の備える面のうち少なく とも 1面は、 対称面を持た ない任意形状の線分を中心軸の周りで回転させて形成される拡張回転 自由曲面で構成されていることを特徴とする請求項 1 8乃至請求項 2 6のいずれかに記載の光学系。
2 8. 前記前群の備える面のうち少なくとも 1面は、 奇数次項を含 む任意形状の線分を中心軸の周りで回転させて形状される回転自由曲 面で構成されていることを特徴とする請求項 1 8乃至請求項 2 7のい ずれかに記載の光学系。
2 9. 請求項 1 1乃至請求項 2 8のいずれかに記載の光学系を用い た内視鏡。
PCT/JP2008/060816 2007-06-12 2008-06-06 光学素子、光学系及びそれを用いた内視鏡 WO2008153114A1 (ja)

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EP08765557A EP2163933A4 (en) 2007-06-12 2008-06-06 OPTICAL ELEMENT, OPTICAL SYSTEM AND ENDOSCOPE USING THE SAME
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010084914A1 (ja) * 2009-01-21 2010-07-29 オリンパス株式会社 光学素子及びそれを用いた光学ユニット
WO2010084915A1 (ja) * 2009-01-21 2010-07-29 オリンパス株式会社 光学系
JP2010169792A (ja) * 2009-01-21 2010-08-05 Olympus Corp 光学素子及びそれを用いた光学ユニット
JP2010224010A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Olympus Corp 光学系
JP2010256472A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Olympus Corp 光学ユニット
JP2011075916A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Olympus Corp 光学系
WO2011055641A1 (ja) * 2009-11-06 2011-05-12 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡装置及び内視鏡
WO2012132598A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡撮像ユニットの組立方法及び内視鏡
WO2016013302A1 (ja) * 2014-07-23 2016-01-28 オリンパス株式会社 広角光学系および内視鏡
EP2306232B1 (en) * 2009-09-30 2017-03-15 Olympus Corporation Optical system
US9810886B2 (en) 2015-06-16 2017-11-07 Olympus Corporation Wide angle optical system

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5074114B2 (ja) * 2007-07-09 2012-11-14 オリンパス株式会社 光学素子、それを備えた光学系及びそれを用いた内視鏡
CA2773965C (en) 2009-09-11 2017-11-28 Hach Company Meso-optic device
WO2011055395A1 (en) * 2009-11-06 2011-05-12 Universita' Degli Studi Di Firenze Ingestible capsule for treating gastric infections, in particular for treating h. pylori infections
CN104165866B (zh) * 2010-08-06 2017-05-03 哈希公司 环状光学装置
US8284494B2 (en) * 2011-02-22 2012-10-09 Olympus Corporation Optical system
JP5380581B2 (ja) * 2012-06-08 2014-01-08 株式会社フジクラ 照明構造及び内視鏡
EP2871508A4 (en) * 2012-07-03 2016-03-23 Olympus Corp OPTICAL LENS SYSTEM FOR AN ENDOSCOPE
EP2929830B1 (en) * 2012-12-05 2018-10-10 Olympus Corporation Endoscope apparatus
EP3011380B1 (en) * 2013-06-19 2020-09-16 Optiscan Pty Ltd Optical scanner and scanned lens optical probe
FR3015696B1 (fr) * 2013-12-20 2016-02-05 Thales Sa Module optique d'imagerie a champ hyper hemispherique et distorsion controlee, compatible d'un environnement exterieur
US9726859B1 (en) 2014-03-16 2017-08-08 Navitar Industries, Llc Optical assembly for a wide field of view camera with low TV distortion
US9494772B1 (en) 2014-03-16 2016-11-15 Hyperion Development, LLC Optical assembly for a wide field of view point action camera with low field curvature
US10386604B1 (en) 2014-03-16 2019-08-20 Navitar Industries, Llc Compact wide field of view digital camera with stray light impact suppression
US9316820B1 (en) 2014-03-16 2016-04-19 Hyperion Development, LLC Optical assembly for a wide field of view point action camera with low astigmatism
US10139595B1 (en) 2014-03-16 2018-11-27 Navitar Industries, Llc Optical assembly for a compact wide field of view digital camera with low first lens diameter to image diagonal ratio
US9995910B1 (en) 2014-03-16 2018-06-12 Navitar Industries, Llc Optical assembly for a compact wide field of view digital camera with high MTF
US9316808B1 (en) 2014-03-16 2016-04-19 Hyperion Development, LLC Optical assembly for a wide field of view point action camera with a low sag aspheric lens element
US10545314B1 (en) 2014-03-16 2020-01-28 Navitar Industries, Llc Optical assembly for a compact wide field of view digital camera with low lateral chromatic aberration
CN104101986A (zh) * 2014-08-04 2014-10-15 江苏卡罗卡国际动漫城有限公司 一种红外鱼眼镜头
US11320633B2 (en) 2014-11-04 2022-05-03 Navitar Industries, Llc Optical assembly for a compact wide field of view digital camera with low first lens diameter to image diagonal ratio
US9869854B2 (en) 2015-12-16 2018-01-16 Canon U.S.A, Inc. Endoscopic system
CN106597645A (zh) * 2017-02-20 2017-04-26 江苏鹰利视医疗器械有限公司 一种硬管式腹腔镜的光学系统
WO2019017019A1 (ja) * 2017-07-18 2019-01-24 富士フイルム株式会社 内視鏡装置及び計測支援方法
EP3674776B1 (en) * 2017-12-28 2023-10-18 Beijing Fanxing Guangdian Medical Treatment Equipment Co., Ltd. Endoscope system and integrated design method for endoscope camera optical system
US11415792B2 (en) 2018-06-27 2022-08-16 Altek Biotechnology Corporation Wide-angle endoscope lens
CN111443457B (zh) * 2019-01-16 2023-01-03 富士胶片株式会社 内窥镜用物镜及内窥镜
JP7178298B2 (ja) * 2019-03-13 2022-11-25 株式会社エビデント 内視鏡システム及び内視鏡用光学アダプタ
TWI687899B (zh) * 2019-06-27 2020-03-11 鈺緯科技開發股份有限公司 應用於內視鏡的顯示校正系統及其校正方法
TWI707656B (zh) * 2019-06-27 2020-10-21 榮晶生物科技股份有限公司 廣角內視鏡鏡頭
CN112147752B (zh) * 2019-06-27 2022-05-31 荣晶生物科技股份有限公司 广角内视镜镜头
CN111323900A (zh) * 2020-04-20 2020-06-23 华中科技大学 一种用于高温窑炉内部成像的内窥镜装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002523801A (ja) * 1998-08-20 2002-07-30 ビー ヒア コーポレイション パノラマ画像装置
WO2005110186A2 (en) * 2004-05-14 2005-11-24 G.I. View Ltd. Omnidirectional and forward-looking imaging device
JP2006058412A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Olympus Corp パノラマアタッチメント光学系
JP2006113096A (ja) * 2004-10-12 2006-04-27 Olympus Corp 光学系
JP2006126322A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Olympus Corp 光学系
JP2006154364A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Olympus Corp 光学系
JP2006209041A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Shoji Hoshi パノラマレンズ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6042728A (ja) 1983-08-18 1985-03-07 Olympus Optical Co Ltd 結像光学系
US5930055A (en) * 1994-09-29 1999-07-27 Eisenberg; Yeshayahu S. Lens apparatus
US6449103B1 (en) 1997-04-16 2002-09-10 Jeffrey R. Charles Solid catadioptric omnidirectional optical system having central coverage means which is associated with a camera, projector, medical instrument, or similar article
JP4272783B2 (ja) 1999-12-21 2009-06-03 Ｈｏｙａ株式会社 対物光学系および内視鏡の対物光学系
JP2002341409A (ja) 2001-05-21 2002-11-27 Accowle Co Ltd 全方位撮影装置
WO2003042743A1 (fr) 2001-11-13 2003-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Systeme optique d'imagerie a grand angle, dispositif d'imagerie a grand angle, dispositif d'imagerie de surveillance, dispositif d'imagerie a bord d'un vehicule et dispositif de projection equipe du systeme optique d'imagerie a grand angle
IL152628A0 (en) * 2002-11-04 2004-02-08 Odf Optronics Ltd Omni-directional imaging assembly
US20040254424A1 (en) 2003-04-15 2004-12-16 Interscience, Inc. Integrated panoramic and forward view endoscope
US7635345B2 (en) * 2004-01-09 2009-12-22 G. I. View Ltd. Pressure-propelled system for body lumen
WO2005078502A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-25 Interscience, Inc. Integrated panoramic and forward optical device, system and method for omnidirectional signal processing
JP4779120B2 (ja) * 2004-07-02 2011-09-28 国立大学法人大阪大学 内視鏡アタッチメントおよび内視鏡

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002523801A (ja) * 1998-08-20 2002-07-30 ビー ヒア コーポレイション パノラマ画像装置
WO2005110186A2 (en) * 2004-05-14 2005-11-24 G.I. View Ltd. Omnidirectional and forward-looking imaging device
JP2006058412A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Olympus Corp パノラマアタッチメント光学系
JP2006113096A (ja) * 2004-10-12 2006-04-27 Olympus Corp 光学系
JP2006126322A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Olympus Corp 光学系
JP2006154364A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Olympus Corp 光学系
JP2006209041A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Shoji Hoshi パノラマレンズ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2163933A4 *

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8730592B2 (en) 2009-01-21 2014-05-20 Olympus Corporation Optical system
WO2010084915A1 (ja) * 2009-01-21 2010-07-29 オリンパス株式会社 光学系
JP2010169792A (ja) * 2009-01-21 2010-08-05 Olympus Corp 光学素子及びそれを用いた光学ユニット
EP2385407A4 (en) * 2009-01-21 2017-01-11 Olympus Corporation Optical system
US8467138B2 (en) 2009-01-21 2013-06-18 Olympus Corporation Optical element and optical unit using the same
WO2010084914A1 (ja) * 2009-01-21 2010-07-29 オリンパス株式会社 光学素子及びそれを用いた光学ユニット
JP2010224010A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Olympus Corp 光学系
JP2010256472A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Olympus Corp 光学ユニット
US8310769B2 (en) * 2009-09-30 2012-11-13 Olympus Corporation Optical system
EP2306232B1 (en) * 2009-09-30 2017-03-15 Olympus Corporation Optical system
US20110181965A1 (en) * 2009-09-30 2011-07-28 Masayuki Mizusawa Optical system
JP2011075916A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Olympus Corp 光学系
US8419631B2 (en) 2009-11-06 2013-04-16 Olympus Medical Systems Corp. Endoscope apparatus with forward viewing and side viewing
WO2011055641A1 (ja) * 2009-11-06 2011-05-12 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡装置及び内視鏡
JP5138125B2 (ja) * 2011-03-31 2013-02-06 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡撮像ユニットの組立方法及び内視鏡
US8531513B2 (en) 2011-03-31 2013-09-10 Olympus Medical Systems Corp. Assembly method for endoscope image pickup unit and endoscope
WO2012132598A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡撮像ユニットの組立方法及び内視鏡
WO2016013302A1 (ja) * 2014-07-23 2016-01-28 オリンパス株式会社 広角光学系および内視鏡
JP5905180B1 (ja) * 2014-07-23 2016-04-20 オリンパス株式会社 広角光学系および内視鏡
CN105814471A (zh) * 2014-07-23 2016-07-27 奥林巴斯株式会社 广角光学系统和内窥镜
US9563040B2 (en) 2014-07-23 2017-02-07 Olympus Corporation Wide-angle optical system and endoscope
CN105814471B (zh) * 2014-07-23 2019-04-02 奥林巴斯株式会社 广角光学系统和内窥镜
US9810886B2 (en) 2015-06-16 2017-11-07 Olympus Corporation Wide angle optical system

Also Published As

Publication number Publication date
EP2163933A1 (en) 2010-03-17
US7929219B2 (en) 2011-04-19
CN101681013A (zh) 2010-03-24
CN102798903B (zh) 2014-10-08
CN101681013B (zh) 2012-09-26
EP2163933A4 (en) 2012-11-28
US20100091385A1 (en) 2010-04-15
CN102798903A (zh) 2012-11-28

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