WO2015107733A1

WO2015107733A1 - 光学系、立体撮像装置、及び内視鏡

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Publication number: WO2015107733A1
Application number: PCT/JP2014/076968
Authority: WO
Inventors: 研野　孝吉
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2015-07-23
Also published as: JP6280749B2; CN105917263A; US10274717B2; US20160320606A1; EP3096168A4; CN105917263B; JP2014160240A; EP3096168A1

Abstract

　小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能な光学系、立体撮像装置、及び内視鏡を提供する。　光学系（１）は、物体側から順に、第１前群中心軸（Ｃｆ１）を中心とする第１前群（Ｇｆ１）及び第１前群中心軸（Ｃｆ１）に並列した回転対称軸である第２前群中心軸（Ｃｆ２）を中心とする第２前群（Ｇｆ２）を有する前群（Ｇｆ）と、単一の後群中心軸（Ｃｂ）を中心とする後群（Ｇｂ）と、を備え、第１前群（Ｇｆ１）を通過した第１光束（Ｌ１）の中心主光線及び第２前群（Ｇｆ２）を通過した第２光束（Ｌ２）の中心主光線は、後群（Ｇｂ）を射出後、像面に到達するまで互いに交差しないことを特徴とする。

Description

光学系、立体撮像装置、及び内視鏡

　本発明は、光学系、立体撮像装置、及び内視鏡に関する。

　従来、立体視用に視差の異なる２つの画像を略同一の平面上に結像させて撮像する方法が開示されている（特許文献１乃至４参照）。

特開平８－１２２６６５号公報特許４２４８７７１号公報特許４０９３５０３号公報特開２００１－１４７３８２号公報

　特許文献１乃至３に記載された技術は、物体側が２光軸で、像側が１光軸の光学系で構成されている。また、特許文献４に記載された技術は、物体から像まで２光軸で構成されている。これらの技術は、どちらも近年の高解像化に対応することができていないものである。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能な光学系、立体撮像装置、及び内視鏡を提供することを目的としている。

　本発明の一実施形態である光学系は、
　物体側から順に、
　第１前群中心軸を中心とする第１前群及び前記第１前群中心軸に並列する第２前群中心軸を中心とする第２前群を有する前群と、
　単一の後群中心軸を中心とする後群と、
を備え、
　前記第１前群を通過した第１光束の中心主光線及び前記第２前群を通過した第２光束の中心主光線は、前記後群を射出後、像面に到達するまで互いに交差しない
ことを特徴とする。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記第１光束及び前記第２光束は、前記後群を射出後、前記像面に到達するまで互いに交差しない収束光である。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記第１前群中心軸と前記第２前群中心軸の間隔は、前記像面での前記第１光束の中心と前記像面での前記第２光束の中心の間隔より広い。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記後群と前記像面の間に配置され、前記第１光束及び前記第２光束を偏向する後偏向群を有し、
　前記後偏向群は、前記後群を射出した後の前記第１光束及び前記第２光束の収束を緩和し、前記第１光束及び前記第２光束の前記像面への入射角の絶対値が前記後偏向群への入射角の絶対値より小さくなるように偏向する。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記後偏向群は、前記第１光束を偏向する第１後偏向群と、前記第２光束を偏向する第２後偏向群と、を含む。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記後偏向群は、後偏向部材を含み、
　前記後偏向部材は、前記後中心軸に対して外周側に向かうにつれて、前記後中心軸方向の厚さが厚い光学素子である。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記後偏向部材は、楔プリズム形状の光学素子である

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記後偏向部材は、曲面を含む。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記後偏向群は、回折光学素子を含む。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　前記第１前群及び前記第２前群は、前記物体側から前記像面側へ順に、それぞれ
　　負の屈折力を有する前１群と、
　　正の接合レンズを含む前２群と、
を有する。

　本発明の一実施形態である光学系では、
　　前記前１群は、物体側に平面を向けた平凹負レンズからなり、
　　前記前２群の接合レンズは、物体側に凸面を向けた正の接合メニスカスレンズからなる。

　本発明の一実施形態である光学系は、
　前記第１前群及び前記第２前群は、それぞれ、前記第２群の前記後群側に前記第２群とは異なる正の接合レンズを含む前３群
を有する。

　本発明の一実施形態である光学系は、
　以下の条件式（１）を満足する。
　　ＦＡｂ／ｆ＜５０　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
ただし、
　ＦＡｂは、前記前群最終面から前記前群を射出する光束が結像する結像位置までの距離、
　ｆは、光学系全系の焦点距離
である。

　本発明の一実施形態である光学系は、
　以下の条件式（２）を満足する。
　　Ｌｂ／ｆ＜５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
ただし、
　Ｌｂは、前記後群最終面から前記像面までの距離、
　ｆは、光学系全系の焦点距離
である。

　本発明の一実施形態である光学系は、
　第１前群に配置され前記第１光束を遮光する遮光部材と、
　第２前群に配置され前記第２光束を偏向する瞳分割部材と、
を備える。

　本発明の一実施形態である光学系は、
　前記偏向部材は、
　　前記第２光束のうち一部を偏向せずに結像させる第１の瞳と、
　　前記第２光束のうち他部を前記第１の瞳により結像する位置と同一面の異なる位置に結像させる第２の瞳と、
を有する。

　本発明の一実施形態である光学系は、
　前記瞳分割部材は、正の屈折力を有し、
　前記瞳分割部材を使用しない近点の結像位置と、前記瞳分割部材を使用する遠点の結像位置と、が同一である。

　本発明の一実施形態である光学系は、
　前記遮光部材及び前記瞳分割部材は、前記第１前群と第２前群の相対的にそれぞれ対応するレンズ間に配置される。

　本発明の一実施形態である立体撮像装置は、前記光学系と、撮像素子と、を備える。

　本発明の一実施形態である立体撮像装置では、前記撮像素子は、単一の素子からなる。

　本発明の一実施形態である内視鏡は、前記立体撮像装置を備える。

　本発明の一実施形態である光学系、立体撮像装置、及び内視鏡によれば、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能となる。

本発明に係る一実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。本発明に係る一実施形態の光学系１の像面付近を示す図である。本発明に係る後偏向群を有する一実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。本発明に係る一実施形態の光学系１の後偏向部材Ｌｂｖを楔プリズム形状とした一例を示す図である。本発明に係る一実施形態の光学系１の後偏向部材Ｌｂｖが曲面を含む一例を示す図である。本発明に係る一実施形態の光学系１の後偏向群Ｇｂｖに含まれる回折格子の一例を示す図である。本発明に係る一実施形態の光学系１の後偏向群Ｇｂｖに含まれる楔プリズムに回折格子を取り付けた一例を示す図である。本発明に係る一実施形態の光学系１の前群Ｇｆのみで形成される像の位置を説明する図である。本発明に係る一実施形態の光学系１の焦点距離ｆを説明する図である。本発明に係る一実施形態の光学系１のフィルタＦを取り除いた状態の像の位置を説明する図である。本発明に係る他の実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。瞳分割部材３を示す図である。実施例１の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例１の光学系１の横収差図である。実施例２の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例２の光学系１の横収差図である。実施例３の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例３の光学系１の横収差図である。実施例４の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例４の光学系１の横収差図である。実施例５の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例５の光学系１の横収差図である。実施例６の遠点観察時の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例６の近点観察時の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例６の遠点観察時の光学系１の横収差図である。実施例６の近点観察時の光学系１の第１の瞳Ｅ１を通過する偏向第１光束Ｌ１’に対する横収差図である。実施例６の近点観察時の光学系１の第２の瞳Ｅ２を通過する偏向第２光束Ｌ２’に対する横収差図である。実施例７の遠点観察時の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例７の近点観察時の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。実施例７の遠点観察時の光学系１の横収差図である。実施例７の近点観察時の光学系１の第１の瞳Ｅ１を通過する偏向第１光束Ｌ１’に対する横収差図である。実施例７の近点観察時の光学系１の第２の瞳Ｅ２を通過する偏向第２光束Ｌ２’に対する横収差図である。実施例８の光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む断面図である。図３３に直交する方向から見た図である。実施例８の光学系１の横収差図である。実施例８の光学系１の横収差図である。実施例９の光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む断面図である。図３７に直交する方向から見た図である。実施例８の光学系１の横収差図である。実施例８の光学系１の横収差図である。実施例１０の光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む断面図である。図４１に直交する方向から見た図である。実施例８の光学系１の横収差図である。実施例８の光学系１の横収差図である。本実施形態の光学系を自動車の撮像装置として用いた例を示す図である。本実施形態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。参考例としての光学系の像面付近を示す図である。

　本実施形態の光学系１について説明する。

　図１は、本発明に係る一実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。

　本実施形態の光学系１は、物体側から順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を中心とする第１前群Ｇｆ１及び第１前群中心軸Ｃｆ１に並列した第２前群中心軸Ｃｆ２を中心とする第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを中心とする後群Ｇｂと、を備え、第１前群Ｇｆ１を通過した第１光束Ｌ１の中心主光線及び第２前群Ｇｆ２を通過した第２光束Ｌ２の中心主光線は、後群Ｇｂを射出後、像面Ｉに到達するまで互いに交差しない収束光であることが好ましい。

　本実施形態の光学系１は、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、後群Ｇｂを射出後、像面Ｉに到達するまで互いに交差しない収束光であることが好ましい。

　立体撮像系は、以下の４つのパターンが存在する。
１．完全に独立した２つの中心軸からなる光学系。
２．物体側から１つの中心軸の前群と２つの中心軸の後群からなる光学系。
３．物体側から２つの中心軸の前群と１つの中心軸の後群からなる光学系。
４．全体は１つの中心軸で瞳分割により視差を得る光学系。

　１．の光学系は、２つの中心軸のそれぞれに撮像素子が必要となり、装置として大型になってしまう。２．と４．の光学系は、画角を広く取ろうとすると、強い負のレンズを物体側に配置する必要があり、これにより基線長を長く取れない欠点がある。３．の光学系は、小型の立体撮像装置に良く採用されるタイプであるが、全長が長くなる欠点がある。

　近年、小型で高画素数の撮像素子が実用化されるようになったため、像高が小さくても高解像な撮像が可能になった。そこで本実施形態では、小型の撮像素子を用いることを想定し、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能な光学系を提供するものである。

　図２は、本発明に係る一実施形態の光学系１の像面Ｉ付近を示す図である。また、図４７は、参考例としての光学系の像面付近を示す図である。なお、図２及び図４７では、後群Ｇｂを模式的に示している。

　図２に示した本実施形態の光学系１と図４７に示した参考例の光学系１００は、物体側から順に、図示しない前群と、後群Ｇｂと、からなる。なお、図２及び図４７において、左側を前側、右側を後側とする。

　光束は、図示しない２光軸の前群から並行に後群Ｇｂに入射する。そして、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２の並行な第１中心主光線Ｌｃ１及び第２中心主光線Ｌｃ２は後群Ｇｂを通過した後、後群Ｇｂより後側の位置で交差する。これは入射する第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２の焦点位置ｆ０が後群Ｇｂの後側の位置だからである。そして、前群を射出する軸上光束Ｌ１０，Ｌ２０のそれぞれが平行光だと、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２の像は後群Ｇｂの後側の焦点位置ｆ０に重なって結像されてしまい、立体撮像することができない。

　図４７に示した参考例の光学系１００は、前群を射出した軸上光束Ｌ１０，Ｌ２０のそれぞれを発散させることによって、焦点位置ｆ０よりさらに後ろに結像する構成にすることによって、第１結像面Ｉ₁及び第２結像面Ｉ₂を並べる構成にしている。この方法は、像の大きさを比較的大きくしたい場合には効果があり、後群Ｇｂから結像面Ｉ₁，Ｉ₂までの距離を長くとることによって像をいくらでも大きく結像することが可能となる。その場合光路が交差しているので、光学系１００の外径を太くすること無く大きな結像面を確保することが可能となる。

　本実施形態では、上記発想とは逆に、後群Ｇｂの後側の焦点位置ｆ０より前に結像することにより、左右の映像を並べて結像することに成功したものである。図２に示すように、図示しない前群を出た第１中心主光線Ｌｃ１及び第２中心主光線Ｌｃ２は、図４７に示した参考例と同様に、後群Ｇｂより後側の焦点位置ｆ０で交差する。

　本実施形態では、焦点位置ｆ０より後群Ｇｂに近い位置で結像させることにより、第１結像面Ｉ₁及び第２結像面Ｉ₂より前では光路は交差しなくなる。後群Ｇｂの後側の焦点位置ｆ０より前側で結像させるためには、図３０に示した参考例とは逆に、前群を射出する軸上光束Ｌ１０，Ｌ２０のそれぞれを収束するようにすることが重要である。

　後群Ｇｂより後側の焦点位置ｆ０より後群Ｇｂに近い位置で結像させる配置により、結像面Ｉ₁，Ｉ₂の大きさを小さくすることが可能となり、近年の小型高精細撮像素子との相性がよくなる。さらに、後群Ｇｂから結像面Ｉ₁，Ｉ₂までの距離を従来技術に比べて大幅に短くすることが可能となり、光学系１及び光学系１を用いた装置全体の長さを短くすることが可能となる。

　また、本実施形態では、図１に示すように、第１前群中心軸Ｃｆ１と第２前群中心軸Ｃｆ２の間隔は、像面Ｉでの第１光束Ｌ１の第１中心主光線Ｌｃ１と像面Ｉでの第２光束Ｌ２の第２中心主光線Ｌｃ２の間隔より広い。言い換えれば、光学系の入射瞳間隔よりも像中心間隔の方が狭いことが好ましい。

　数ミリから数百ミリの物点距離で立体視をする場合、自然に見える立体映像を得るためには、通常時に人間が両眼で観察する際の視差量を与えることが好ましい。例えば、５０ｃｍ離れて眼幅６ｃｍの観察者が立体視をする場合の輻輳角は約７°となるので、１５ｍｍ離れて拡大観察する立体撮像光学系で同様の輻輳角を得るためには光軸間隔を約１．８ｍｍに近づける必要がある。

　しかしながら、中心軸の間隔を１．８ｍｍ以下として第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２を並べると、光学系のＦｎｏが大きくなり、高解像度の撮像をすることが困難であった。また、像面Ｉに小さい撮像素子を離間させて配置することは、組立調整等を考慮すると、困難であった。そこで、本実施形態では、小型で高画素数の撮像素子に対応できるように、入射瞳間隔よりも像中心間隔の方を狭くしたものである。このような構成によって、光学系を小型に形成することが可能となる。

　図３は、本発明に係る後偏向群を有する一実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。

　本実施形態では、後群Ｇｂと像面Ｉの間に配置され、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２を偏向する後偏向群Ｇｂｖを有し、後偏向群Ｇｂｖは、後群Ｇｂを射出した後の第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２の収束を緩和し、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２の像面Ｉへの入射角の絶対値が後偏向群Ｇｂｖへの入射角の絶対値より小さくなるように偏向することが好ましい。

　本実施形態では、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２が各前群Ｇｆを収束気味に射出し、各焦点位置の手前にある像面Ｉで結像するので、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、像面Ｉに斜めに入射することとなる。近年のマイクロレンズアレーを使用した高解像で高感度な撮像素子は入射角特性を有しているので、像面Ｉの入射角特性に光学系１の射出特性を対応させないと、像周辺の光量不足や色にじみ等の問題が発生するおそれがある。そこで、後群中心軸Ｃｂに近づく方向に傾いた第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２を後群中心軸Ｃｂから離れる方向に偏向する後偏向群を配置する。このような構成によって、小型で高解像な光学系を得ることが可能となる。

　また、本実施形態では、後偏向群Ｇｂｖは、第１光束Ｌ１を偏向する第１後偏向群と、第２光束Ｌ２を偏向する第２後偏向群と、を含んでもよい。

　第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２のそれぞれに対応する第１後偏向群と第２後偏向群を別体に形成することで、各偏向群を後群中心軸Ｃｂに垂直な平面内でそれぞれ回転させることができ、偏向を微少量で変化させることが可能となる。したがって、像面Ｉ内での像中心の微少な移動ができ、第１光束Ｌ１の中心と第２光束Ｌ２の中心の微調整が可能となる。

　図４は、本発明に係る一実施形態の光学系１の後偏向部材Ｌｂｖを楔プリズム形状とした一例を示す図である。

　本実施形態では、後偏向群Ｇｂｖは、後偏向部材Ｌｂｖを含み、後偏向部材Ｌｂｖは、後群中心軸Ｃｂに対して外周側に向かうにつれて、後群中心軸Ｃｂ方向の厚さが厚い光学素子であることが好ましい。

　屈折作用を有する後偏向部材Ｌｂｖによって後偏向群Ｇｂｖを構成することにより、研磨加工や成型によって後偏向群Ｇｂｖを形成することができ、制作性を格段に向上させることが可能となる。

　また、本実施形態では、後偏向部材Ｌｂｖは、楔プリズム形状の光学素子であることが好ましい。

　後偏向部材Ｌｂｖを楔プリズム形状とすることで、後偏向部材Ｌｂｖの両面を平面で形成することができ、制作性を格段に向上させることが可能となる。

　図５は、本発明に係る一実施形態の光学系１の後偏向部材Ｌｂｖが曲面を含む一例を示す図である。

　また、本実施形態では、後偏向群Ｇｂｖは、曲面を有する光学素子を含むことが好ましい。

　後偏向部材Ｌｂｖが曲面を含むことで、像面に入射する光束の角度をより自由に設定することが可能となる。また、後群Ｇｂを射出した後の各像高の主光線のテレセントリック性及び像面湾曲を改善することが可能となる。さらに、好ましくは、曲面は球面、トーリック面、アナモルフィック面、又は自由曲面でもよい。

　図６は、本発明に係る一実施形態の光学系１の後偏向群Ｇｂｖに含まれる回折格子の一例を示す図である。

　また、本実施形態では、後偏向群Ｇｂｖは、回折光学素子ｄａを含んでもよい。図６に示すように、回折光学素子ｄａは、任意の形状でよい。このように、後偏向群Ｇｂｖが回折光学素子ｄａを含むことによって、像面の傾きとコマ収差の発生が少なくなり、後群Ｇｂでの収差補正の負担が低減されると共に、光学系をさらに小型化することが可能となる。

　図７は、本発明に係る一実施形態の光学系１の後偏向群Ｇｂｖに含まれる楔プリズムに回折格子を取り付けた一例を示す図である。

　図７に示すように、楔形プリズム状光学素子Ｌｂｖと回折光学素子ｄａは、接合されて用いられてもよい。また、図６に示したように、回折光学素子ｄａは、任意の形状でよい。

　楔形プリズム状光学素子Ｌｂｖと回折光学素子ｄａを用いることによって、色収差の発生を抑制し、解像力を向上させることが可能となると共に、立体撮像光学系１の全長を短くすることが可能となる。

　また、本実施形態の光学系１は、図１に示すように、第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２は、物体側から順に、それぞれ平凹負レンズＬｆ１₁₁，Ｌｆ２₁₁を含む第１群Ｇｆ１₁，Ｇｆ２₁と、正の接合レンズＳＵｆ１₂₁，ＳＵｆ２₂₁を含む第２群Ｇｆ１₂，Ｇｆ２₂と、を有することが好ましい。

　図２に示すように、前群Ｇｆを射出した軸上光束Ｌ１０，Ｌ２０を収束させるためには、前群Ｇｆへの負担が大きくなる。つまり広画角の物点からの光束を取り込み、収差発生をさせること無く、収束光束にするため、強い正の屈折力と高度な収差補正が前群Ｇｆに要求されることになる。そのためには、図１に示すように、広画角の光束を取り込み、軸外主光線の角度を少なくするための強い負の屈折力を有する前１群Ｇｆ１₁，Ｇｆ２₁と、前１群Ｇｆ１₁，Ｇｆ２₁で発生する倍率色収差を強力に補正する正の接合レンズを含む前２群Ｇｆ１₂，Ｇｆ２₂で構成されることが好ましい。例えば、平凹負レンズＬｆ１₁₁，Ｌｆ２₁₁からなる前１群Ｇｆ１₁，Ｇｆ２₁と、物体側に凹面を向けた接合メニスカスレンズＳＵｆ１₂₁，ＳＵｆ２₂₁からなる前２群Ｇｆ１₂，Ｇｆ２₂と、を含む構成とすることが好ましい。

　また、本実施形態の光学系１は、第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２は、それぞれ、前２群Ｇｆ１₂，Ｇｆ２₂の後群Ｇｂ側に前２群Ｇｆ１₂，Ｇｆ２₂とは異なる正の接合レンズＳＵｆ１₃₁，ＳＵｆ２₃₁を含む前３群Ｇｆ１₃，Ｇｆ２₃を有することが好ましい。

　前群Ｇｆの前１前群Ｇｆ１₁，Ｇｆ２₁と前２群Ｇｆ１₂，Ｇｆ２₂で画角を小さく変換された光束は、前群Ｇｆの前３群Ｇｆ１₃，Ｇｆ２₃で収束光束になる。そのため、前群Ｇｆには高い負担がかかるので、少なくとも接合レンズで軸上色収差を補正する前３群Ｇｆ１₃，Ｇｆ２₃を有することが好ましい。さらに、単体の正レンズからなる前４群Ｇｆ１₄，Ｇｆ２₄を有することが好ましい。

　図８は、本発明に係る一実施形態の光学系１の前群Ｇｆのみで形成される像の位置を説明する図である。図９は、本発明に係る一実施形態の光学系１の焦点距離ｆを説明する図である。

　本実施形態の光学系１は、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
　　ＦＡｂ／ｆ＜５０　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
ただし、
　ＦＡｂは、前群Ｇｆの最終面から前群Ｇｆを射出する光束が結像する結像位置までの距離、
　ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。

　本実施形態では、図８に示すように、前群Ｇｆの最終面から前群Ｇｆを射出する光束が結像する結像位置Ｉｆまでの距離をＦＡｂとする。また、図９に示すように、光学系１の全系の焦点距離をｆとする。光学系１が偏心光学系の場合には、偏心を取り除いて、無限遠から並行光束を光学系１に入射させ、光学系１に入射した軸上マージナル光線Ｌ１’が、光学系１を通過後に射出され、仮想的に屈曲する位置Ａから像面Ｉまでの距離をこの光学系１の焦点距離ｆとする。

　条件式（１）の上限を上回ると、後群Ｇｂから結像位置までの距離が長くなり、光学系１の全長も長くなってしまう。

　なお、本実施形態の光学系１は、以下の条件式（１’）を満足することがさらに好ましい。
　　ＦＡｂ／ｆ＜１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１’）

　条件式（１’）を満足することで、後群Ｇｂから結像位置までの距離がさらに短くなり、光学系１の全長もさらに短くなる。

　図１０は、本発明に係る一実施形態の光学系１のフィルタＦを取り除いた状態の像の位置を説明する図である。

　本実施形態の光学系１は、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
　　Ｌｂ／ｆ＜５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
ただし、
　Ｌｂは、後群Ｇｂの最終面から像面Ｉまでの距離、
　ｆは、光学系１の全系の焦点距離、
である。

　条件式（２）の上限を上回ると、後群Ｇｂから結像位置までの距離が長くなり、光学系１の全長も長くなってしまう。

　なお、本実施形態の光学系１は、以下の条件式（２’）を満足することがさらに好ましい。
　　Ｌｂ／ｆ＜３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２’）

　条件式（２’）を満足することで、後群Ｇｂから結像位置までの距離がさらに短くなり、光学系１の全長もさらに短くなる。

　なお、本実施形態の光学系１は、以下の条件式（２”）を満足することがさらに好ましい。
　　Ｌｂ／ｆ≦２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２”）

　条件式（２”）を満足することで、後群Ｇｂから結像位置までの距離がさらに短くなり、光学系１の全長もさらに短くなる。

　図１１は、本発明に係る他の実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。図１２は、瞳分割部材３を示す図である。

　本発明にかかる他の実施形態である光学系１は、第１前群Ｇｆ１に配置され第１光束Ｌ１を遮光する遮蔽部材２と、第２前群Ｇｆ２に配置され第２光束Ｌ２を偏向する瞳分割部材３と、を備えることが好ましい。

　日常、我々は立体観察をしている。立体観察時の物点距離は、無限遠から３０cmであり、ディオプトリーにすると、０～３m^-1である。しかし、拡大光学系の場合、物点距離は２０mm～１mmとなり、同じくディオプトリーにすると、５０～１０００m^-1となる。このため、基線長を変えないと立体観察に対応できなくなる。

　本実施形態の光学系１は、このように大きく物点距離が変化する立体拡大光学系の基線長を変える機構に関するものである。遠点観察の場合、一般的な２光路の光学系１で立体撮像を行う。また、近点観察の場合には、その２光路のうち第１の光路を通る第１光束Ｌ１を遮蔽部材２により遮蔽し、他の第２の光路に瞳を分割する瞳分割素子である瞳分割部材３を挿入して瞳分割により第２光束Ｌ２を偏向第１光束Ｌ１’及び偏向第２光束Ｌ２’に分割して立体撮像する。したがって、大きく異なる物点距離に対応して基線長を切り替えることにより、自然な立体感を得ることが可能となる。

　また、本発明に係る他の実施形態である光学系１では、瞳分割部材３は、第２光束Ｌ２のうち一部を偏向せずに結像させる第１の瞳Ｅ１と、第２光束Ｌ２のうち他部を第１の瞳Ｅ１により結像する位置と同一面の異なる位置に結像させる第２の瞳Ｅ２と、を形成することが好ましい。

　瞳を分割する瞳分割部材３は、第１の瞳Ｅ１に対応する平行平板部３₁と、第２の瞳Ｅ２に対応する楔状プリズム部３₂と、を有する。瞳分割部材３は、楔状プリズム部３₂が偏向作用を有し、第１の瞳Ｅ１を通る偏向第１光束Ｌ１’ の結像位置から同一面内の隣接する位置に第２の瞳Ｅ２を通る偏向第２光束Ｌ２’の結像位置を移動する作用を有する。このような瞳分割部材３を設置し、基線長の短い瞳分割をすることにより、遠点を撮像する際に用いた撮像素子をそのまま使用して、近点に対して自然な立体撮像を行うことが可能となる。

　また、本発明にかかる他の実施形態である光学系１では、瞳分割部材３は、正の屈折力を有し、瞳分割部材３を使用しない場合の遠点観察時の結像位置と、瞳分割部材３を使用する場合の近点観察時の結像位置と、が同一又は略同一であることが好ましい。

　近点観察時の場合、基線長を短くする必要があるが、同時にピント位置も補正した方が好ましい。そこで、瞳分割部材３に弱い正のパワーと与えることにより、近点観察時でのピント移動を補正することが可能となる。

　また、本発明にかかる他の実施形態である光学系１では、遮蔽部材２及び瞳分割部材３は、第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２の相対的にそれぞれ対応するレンズ間に配置されることが好ましい。

　遮蔽部材２及び瞳分割部材３を光学系１内に同時に移動させることが容易になる。

　また、図１１に示すように、第１前１群Ｇｆ１₁の平凹負レンズＬｆ１₁₁は、第２前群Ｇｆ２側を一部切り欠いた第１切り欠き部４１₁が形成され、第２前１群Ｇｆ２₁の平凹負レンズＬｆ２₁₁は、第１前群Ｇｆ１側を一部切り欠いた第２切り欠き部４１₂が形成されてもよい。

　第１切り欠き部４１₁と第２切り欠き部４１₂は、当接されることが好ましい。第１切り欠き部４１₁と第２切り欠き部４１₂が当接されることによって、第１前群Ｇｆ１の第１光軸と第２前群Ｇｆ２の第２光軸との距離を縮めることができ、光学系１を小型化することが可能となる。

　なお、切り欠き部は、第１前１群Ｇｆ１₁及び第２前１群Ｇｆ２₁に限らず、例えば、第１前２群Ｇｆ１₂及び第２前２群Ｇｆ２₂、第１前３群Ｇｆ１₃及び第２前３群Ｇｆ２₃等の他の第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２のレンズに形成し、それぞれ当接させてもよい。

　また、第１切り欠き部４１₁と第２切り欠き部４１₂との間に遮光部材５を設置してもよい。遮光部材５を設置することにより、基線長を短くしても、第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２の間でそれぞれのフレアー光が入射してしまうおそれを低減させることが可能となる。

　さらに好ましくは、瞳分割部材３で偏向した場合に発生する像の色ズレは、電子的に補正することも可能である。さらに好ましくは、撮像素子に入射する光線角度が大きくなる場合に発生するシェーディングは電子的に補正することも可能である。

　以下に、本実施形態にかかる光学系１の実施例１～１０を説明する。なお、実施例１～１０の数値データは、後述する。

　図１３は、実施例１の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図１４は、実施例１の光学系１の横収差図である。

　横収差図において、中央に示された角度は、（垂直方向の画角）を示し、その画角におけるＹ方向（メリジオナル方向）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、Ｘ軸正方向を向いて右回りの角度を意味する。以下、実施例１～１０の横収差図に関して同様である。

　実施例１の光学系１は、図１３に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。

　第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を並列に配置することにより、立体観察が可能となる。

　第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１₁₁を有する第１前１群Ｇｆ１₁と、両凹負レンズＬｆ１₂₁と両凸正レンズＬｆ１₂₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁を有する第１前２群Ｇｆ１₂と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ１₃₁と両凸正レンズＬｆ１₃₂の接合レンズＳＵｆ１₃₁を有する第１前３群Ｇｆ１₃と、第１絞りＳ１と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｆ１₄₁を有する第１前４群Ｇｆ１₄と、を備えることが好ましい。

　第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２₁₁を有する第２前１群Ｇｆ２₁と、両凹負レンズＬｆ２₂₁と両凸正レンズＬｆ２₂₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁を有する第２前２群Ｇｆ２₂と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ２₃₁と両凸正レンズＬｆ２₃₂の接合レンズＳＵｆ２₃₁を有する第２前３群Ｇｆ２₃と、第２絞りＳ２と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｆ２₄₁を有する第２前４群Ｇｆ２₄と、を備えることが好ましい。

　後群Ｇｂは、両凸正レンズＬｂ₁と両凹負レンズＬｂ₂の接合レンズＳＵｂ１₁を有する後１群Ｇｂ１と、両凸正レンズＬｂ₃を有する後２群Ｇｂ２と、を備える。

　また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。

　図示しない第１物体面から第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、第１前１群Ｇｆ１₁の平凹負レンズＬｆ１₁₁、第１前２群Ｇｆ１₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁、第１前３群Ｇｆ１₃の接合レンズＳＵｆ１₃₁、第１絞りＳ１、及び、第１前４群Ｇｆ１₄の正メニスカスレンズＬｆ１₄₁を通過して、第１前群Ｇｆ１を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。

　図示しない第２物体面から第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、第２前１群Ｇｆ２₁の平凹負レンズＬｆ２₁₁、第２前２群Ｇｆ２₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁、第２前３群Ｇｆ２₃の接合レンズＳＵｆ２₃₁、第２絞りＳ２、及び、第２前４群Ｇｆ２₄の正メニスカスレンズＬｆ２₄₁を通過して、第２前群Ｇｆ２を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。

　後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の接合レンズＳＵｂ１₁、後２群Ｇｂ２の両凸正レンズＬｂ₃、及び、フィルタＦを通過して像面に入射する。

　図１５は、実施例２の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図１６は、実施例２の光学系１の横収差図である。

　実施例２の光学系１は、図１５に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。

　像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。

　第１前１群Ｇｆ１₁の平凹負レンズＬｆ１₁₁は、第２前群Ｇｆ２側を一部切り欠いた第１前１群第１切り欠き部４₁₁が形成され、第２前１群Ｇｆ２₁の平凹負レンズＬｆ２₁₁は、第１前群Ｇｆ１側を一部切り欠いた第２前１群第２切り欠き部４₁₂が形成されている。

　また、第１前２群Ｇｆ１₂の両凹負レンズＬｆ１₂₁と両凸正レンズＬｆ１₂₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁は、第２前群Ｇｆ２側を一部切り欠いた第１前２群第１切り欠き部４₂₁が形成され、第２前２群Ｇｆ２₁の両凹負レンズＬｆ２₂₁と両凸正レンズＬｆ２₂₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁は、第１前群Ｇｆ１側を一部切り欠いた第２前２群第２切り欠き部４₂₂が形成されている。

　なお、第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２の当接するそれぞれの切り欠き部の間に遮光部材５を設置してもよい。

　図１７は、実施例３の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図１８は、実施例３の光学系１の横収差図である。

　実施例３の光学系１は、図１７に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。

　第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１₁₁を有する第１前１群Ｇｆ１₁と、両凹負レンズＬｆ１₂₁と両凸正レンズＬｆ１₂₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁を有する第１前２群Ｇｆ１₂と、第１絞りＳ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ１₃₁と両凸正レンズＬｆ１₃₂の接合レンズＳＵｆ１₃₁を有する第１前３群Ｇｆ１₃と、を備えることが好ましい。

　第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２₁₁を有する第２前１群Ｇｆ２₁と、両凹負レンズＬｆ２₂₁と両凸正レンズＬｆ２₂₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁を有する第２前２群Ｇｆ２₂と、第２絞りＳ２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ２₃₁と両凸正レンズＬｆ２₃₂の接合レンズＳＵｆ２₃₁を有する第２前３群Ｇｆ２₃と、を備えることが好ましい。

　また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。

　なお、第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２の当接する切り欠き部の間に遮光部材を設置してもよい。

　図示しない第１物体面から第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、第１前１群Ｇｆ１₁の平凹負レンズＬｆ１₁₁、第１前２群Ｇｆ１₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁、第１絞りＳ１、及び、第１前３群Ｇｆ１₃の接合レンズＳＵｆ１₃₁を通過して、第１前群Ｇｆ１を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。

　図示しない第２物体面から第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、第２前１群Ｇｆ２₁の平凹負レンズＬｆ２₁₁、第２前２群Ｇｆ２₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁、第２絞りＳ２、及び、第２前３群Ｇｆ２₃の接合レンズＳＵｆ２₃₁を通過して、第２前群Ｇｆ２を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。

　図１９は、実施例４の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図２０は、実施例４の光学系１の横収差図である。

　実施例４の光学系１は、図１９に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。

　また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。

　また、第１前３群Ｇｆ１₃の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ１₃₁と両凸正レンズＬｆ１₃₂の接合レンズＳＵｆ１₃₁は、第２前群Ｇｆ２側を一部切り欠いた第１前３群第１切り欠き部４₃₁が形成され、第２前３群Ｇｆ２₃の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ２₃₁と両凸正レンズＬｆ２₃₂の接合レンズＳＵｆ２₃₁は、第１前群Ｇｆ１側を一部切り欠いた第２前３群第２切り欠き部４₃₂が形成されている。

　なお、第１前群Ｇｆ１と第３前群Ｇｆ３の当接するそれぞれの切り欠き部の間に遮光部材５を設置してもよい。

　図２１は、実施例５の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図２２は、実施例５の光学系１の横収差図である。

　実施例５の光学系１は、図２１に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。

　後群Ｇｂは、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｂ₁を有する後１群Ｇｂ１と、両凸正レンズＬｂ₂と両凹負レンズＬｂ₃の接合レンズＳＵｂ２₁を有する後２群Ｇｂ２と、を備える。

　また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。

　なお、第１前群Ｇｆ１と第３前群Ｇｆ３の当接するそれぞれの切り欠き部の間に遮光部材を設置してもよい。

　後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の正メニスカスレンズＬｂ₁、後２群Ｇｂ２の接合レンズＳＵｂ２₁、及び、フィルタＦを通過して像面に入射する。

　図２３は、実施例６の遠点観察時の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図２４は、実施例６の近点観察時の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図２５は、実施例６の遠点観察時の光学系１の横収差図である。図２６は、実施例６の近点観察時の光学系１の第１の瞳Ｅ１を通過する偏向第１光束Ｌ１’に対する横収差図である。図２７は、実施例６の近点観察時の光学系１の第２の瞳Ｅ２を通過する偏向第２光束Ｌ２’に対する横収差図である。

　実施例６の光学系１は、図２３に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。

　第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１₁₁を有する第１前１群Ｇｆ１₁と、両凹負レンズＬｆ１₂₁と両凸正レンズＬｆ１₂₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁を有する第１前２群Ｇｆ１₂と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ１₃₁と両凸正レンズＬｆ１₃₂の接合レンズＳＵｆ１₃₁を有する第１前３群Ｇｆ１₃と、第１絞りＳ１と、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ１₄₁を有する第１前４群Ｇｆ１₄と、を備えることが好ましい。

　第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２₁₁を有する第２前１群Ｇｆ２₁と、両凹負レンズＬｆ２₂₁と両凸正レンズＬｆ２₂₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁を有する第２前２群Ｇｆ２₂と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ２₃₁と両凸正レンズＬｆ２₃₂の接合レンズＳＵｆ２₃₁を有する第２前３群Ｇｆ２₃と、第２絞りＳ２と、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ２₄₁を有する第２前４群Ｇｆ２₄と、を備えることが好ましい。

　後群Ｇｂは、両凸正レンズＬｂ₁と両凹負レンズＬｂ₂の接合レンズＳＵｂ１₁を有する後１群Ｇｂ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｂ₃を有する後２群Ｇｂ２と、を備える。

　また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。

　図示しない第１物体面から第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、第１前１群Ｇｆ１₁の平凹負レンズＬｆ１₁₁、第１前２群Ｇｆ１₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁、第１前３群Ｇｆ１₃の接合レンズＳＵｆ１₃₁、第１絞りＳ１、及び、第１前４群Ｇｆ１₄の負メニスカスレンズＬｆ１₄₁を通過して、第１前群Ｇｆ１を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。

　図示しない第２物体面から第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、第２前１群Ｇｆ２₁の平凹負レンズＬｆ２₁₁、第２前２群Ｇｆ２₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁、第２前３群Ｇｆ２₃の接合レンズＳＵｆ２₃₁、第２絞りＳ２、及び、第２前４群Ｇｆ２₄の負メニスカスレンズＬｆ２₄₁を通過して、第２前群Ｇｆ２を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。

　後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の接合レンズＳＵｂ１₁、後２群Ｇｂ２の正メニスカスレンズＬｂ₃、及び、フィルタＦを通過して像面に入射する。

　実施例６の光学系１は、図２４に示すように、遮蔽部材２及び瞳分割部材３を設置して、近点観察を行うことが可能である。

　遮蔽部材２は、図２３に示した第１光束Ｌ１を遮蔽するものである。図２４に示した例では、遮蔽部材２を後群Ｇｂの後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間に設置したが、遮蔽部材２は、第１前群Ｇｆ１のいずれかのレンズ間に設置してもよい。また、遮蔽部材２は、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に設置してもよい。

　瞳分割部材３は、図２３に示した第２光束Ｌ２のうち一部を偏向せずに結像させる第１の瞳Ｅ１と、第２光束Ｌ２のうち他部を第１の瞳により結像する位置と同一面の異なる位置に結像させる第２の瞳Ｅ２と、を形成する。

　瞳を分割する瞳分割部材３は、第１の瞳Ｅ１に対応する平行平板部３₁と、第２の瞳Ｅ２に対応する楔状プリズム部３₂と、を有する。瞳分割部材３は、楔状プリズム部３₂が偏向作用を有し、第１の瞳Ｅ１を通る偏向第１光束Ｌ１’ の結像位置から同一面内の隣接する位置に第２の瞳Ｅ２を通る偏向第２光束Ｌ２’の結像位置を移動する作用を有する。

　図２８は、実施例７の遠点観察時の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図２９は、実施例７の近点観察時の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図３０は、実施例７の遠点観察時の光学系１の横収差図である。図３１は、実施例７の近点観察時の光学系１の第１の瞳Ｅ１を通過する偏向第１光束Ｌ１’に対する横収差図である。図３２は、実施例７の近点観察時の光学系１の第２の瞳Ｅ２を通過する偏向第２光束Ｌ２’に対する横収差図である。

　実施例７の光学系１は、図２８に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。

　また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。

　実施例７の光学系１は、図２９に示すように、遮蔽部材２及び瞳分割部材３を設置して、近点観察を行うことが可能である。

　遮蔽部材２は、図２８に示した第１光束Ｌ１を遮蔽するものである。図２９に示した例では、遮蔽部材２を第１前３群Ｇｆ１₃と第１前４群Ｇｆ１₄の間の第１絞りＳ１の近傍に設置した。

　瞳分割部材３は、図２８に示した第２光束Ｌ２のうち一部を偏向せずに結像させる第１の瞳Ｅ１と、第２光束Ｌ２のうち他部を第１の瞳により結像する位置と同一面の異なる位置に結像させる第２の瞳Ｅ２と、を形成する。

　実施例７の光学系１では、遮光部材２は、第１前３群Ｇｆ１₃と第１前４群Ｇｆ１₄の間の第１絞りＳ１近傍に配置され、瞳分割部材３は、第２前３群Ｇｆ２₃と第２前４群Ｇｆ２₄の間の第２絞りＳ２近傍に配置される。すなわち、遮光部材２及び瞳分割部材３は、第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２の相対的にそれぞれ対応するレンズ間に配置される。

　図３３は、実施例８の光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む断面図である。図３４は、図３３に直交する方向から見た図である。図３５及び図３６は、実施例８の光学系１の横収差図である。

　実施例８の光学系１は、図３３に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、後群Ｇｂと像面Ｉの間に配置される後偏向群Ｇｂｖと、を備える。

　第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１₁₁を有する第１前１群Ｇｆ１₁と、両凹負レンズＬｆ１₂₁と両凸正レンズＬｆ１₂₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁を有する第１前２群Ｇｆ１₂と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ１₃₁と両凸正レンズＬｆ１₃₂の接合レンズＳＵｆ１₃₁を有する第１前３群Ｇｆ１₃と、第１絞りＳ１と、を備えることが好ましい。なお、平凹負レンズＬｆ１₁₁の像側の面は、非球面である。

　第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２₁₁を有する第２前１群Ｇｆ２₁と、両凹負レンズＬｆ２₂₁と両凸正レンズＬｆ２₂₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁を有する第２前２群Ｇｆ２₂と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ２₃₁と両凸正レンズＬｆ２₃₂の接合レンズＳＵｆ２₃₁を有する第２前３群Ｇｆ２₃と、第２絞りＳ２と、を備えることが好ましい。なお、平凹負レンズＬｆ２₁₁の像側の面は、非球面である。

　後群Ｇｂは、両凸正レンズＬｂ₁と、両凹負レンズＬｂ₂と、を有する後１群Ｇｂ１を備えることが好ましい。

　後偏向群Ｇｂｖは、後群Ｇｂと像面Ｉの間に配置され、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２を偏向する後偏向部材Ｌｂｖを有する。後偏向部材Ｌｂｖは、後群Ｇｂを射出した後の第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２の収束を緩和し、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２の像面Ｉへの入射角の絶対値が後偏向群Ｇｂｖへの入射角の絶対値より小さくなるように偏向することが好ましい。

　第１物体面から第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、第１前１群Ｇｆ１₁の平凹負レンズＬｆ１₁₁、第１前２群Ｇｆ１₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁、第１前３群Ｇｆ１₃の接合レンズＳＵｆ１₃₁、及び、第１絞りＳ１を通過して、第１前群Ｇｆ１を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。

　第２物体面から第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、第２前１群Ｇｆ２₁の平凹負レンズＬｆ２₁₁、第２前２群Ｇｆ２₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁、第２前３群Ｇｆ２₃の接合レンズＳＵｆ２₃₁、及び、第２絞りＳ２を通過して、第２前群Ｇｆ２を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。

　後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の両凸正レンズＬｂ₁、両凹負レンズＬｂ₂、及び、後偏向群Ｇｂｖの後偏向部材Ｌｂｖを通過して像面に入射する。

　実施例８の光学系１では、図３３に示すように、後偏向群Ｇｂｖは、後偏向部材Ｌｂｖを含み、後偏向部材Ｌｂｖは、後群中心軸Ｃｂに対して外周側に向かうにつれて、後群中心軸Ｃｂ方向の厚さが厚い光学素子である。

　また、実施例８では、後偏向部材Ｌｂｖは、楔プリズム形状の光学素子である。

　図３７は、実施例９の光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む断面図である。図３８は、図３７に直交する方向から見た図である。図３９及び図４０は、実施例９の光学系１の横収差図である。

　実施例９の光学系１は、図３７に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、後群Ｇｂと像面Ｉの間に配置される後偏向群Ｇｂｖと、を備える。

　第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１₁₁を有する第１前１群Ｇｆ１₁と、両凹負レンズＬｆ１₂₁と両凸正レンズＬｆ１₂₂の接合レンズＳＵｆ１₂₁を有する第１前２群Ｇｆ１₂と、両凹負レンズＬｆ１₃₁と両凸正レンズＬｆ１₃₂の接合レンズＳＵｆ１₃₁を有する第１前３群Ｇｆ１₃と、両凸正レンズＬｆ１₄₁を有する第１前４群Ｇｆ１₄と、第１絞りＳ１と、を備えることが好ましい。なお、平凹負レンズＬｆ１₁₁の像側の面は、非球面である。

　第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２₁₁を有する第２前１群Ｇｆ２₁と、両凹負レンズＬｆ２₂₁と両凸正レンズＬｆ２₂₂の接合レンズＳＵｆ２₂₁を有する第２前２群Ｇｆ２₂と、両凹負レンズＬｆ２₃₁と両凸正レンズＬｆ２₃₂の接合レンズＳＵｆ２₃₁を有する第２前３群Ｇｆ２₃と、両凸正レンズＬｆ２₄₁を有する第２前４群Ｇｆ２₄と、第２絞りＳ２と、を備えることが好ましい。なお、平凹負レンズＬｆ２₁₁の像側の面は、非球面である。

　後群Ｇｂは、両凸正レンズＬｂ₁と両凹負レンズＬｂ₂の接合レンズＳＵｂ１₁₁を有する後１群Ｇｂ１を備えることが好ましい。

　後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の接合レンズＳＵｂ１₁₁、及び、後偏向群Ｇｂｖの後偏向部材Ｌｂｖを通過して像面に入射する。

　実施例９の光学系１では、図３７に示すように、後偏向群Ｇｂｖは、後偏向部材Ｌｂｖを含み、後偏向部材Ｌｂｖは、後群中心軸Ｃｂに対して外周側に向かうにつれて、後群中心軸Ｃｂ方向の厚さが厚い光学素子である。

　また、実施例９では、後偏向部材Ｌｂｖは、楔プリズム形状の光学素子である。

　図４１は、実施例１０の光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む断面図である。図４２は、図４１に直交する方向から見た図である。図４３及び図４４は、実施例１０の光学系１の横収差図である。

　実施例１０の光学系１は、図４１に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、後群Ｇｂと像面Ｉの間に配置される後偏向群Ｇｂｖと、を備える。

　後群Ｇｂは、両凸正レンズＬｂ₁と像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｂ₂の接合レンズＳＵｂ１₁₁を有する後１群Ｇｂ１を備えることが好ましい。

　実施例１０の光学系１では、図４１に示すように、後偏向群Ｇｂｖは、曲面を有する光学素子を含む。

　なお、後偏向部材Ｌｂｖは、どの実施例にも配置することが可能である。

　以下に、上記実施例１～実施例１０の構成パラメータを示す。

　座標系は、面ごとに定義される。その面が定義される座標系の原点Ｏから各中心軸で像面に向かう方向をＺ軸正方向とする。また、同じ面上で第２前群中心軸Ｃｆ２から第１前群中心軸Ｃｆ１へ向かう方向をＸ軸正方向とする。さらに、Ｙ軸正方向は、右手系の座標系で定義する。

　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。

　偏心面については、その面が定義される座標系の原点Ｏ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、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βの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γ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，γ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Ｙ軸の回りで反時計回りにβ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γ回転させるものである。

　屈折率、アッベ数については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）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。曲率半径に記載する“∞”は、無限大であることを示している。

　本実施形態で用いられる非球面データには、面データ中、非球面形状としたレンズ面に関するデータが示されている。非球面形状は、ｚを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると以下の式（ａ）にて表される。
　ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１－（１＋Ｋ）・（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
　　　　　　　　　　　＋Ａ4ｙ⁴＋Ａ6ｙ⁶＋Ａ8ｙ⁸＋Ａ10ｙ¹⁰…　（ａ）

　ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4、Ａ6、Ａ8はそれぞれ４次、６次、８次の非球面係数である。なお、記号“ｅ”は、それに続く数値が１０を底にもつ、べき指数であることを示している。例えば「１．０ｅ－５」は「１．０×１０^-5」であることを意味している。

　また、本実施形態で用いられる自由曲面ＦＦＳの形状は、以下の式（ｂ）で定義されるものである。なお、その定義式のＺが自由曲面ＦＦＳのＺ軸となる。なお、データの記載されていない係数項は０である。

　　Ｚ＝（ｒ²／Ｒ）／［１＋√｛１－（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）²｝］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　₆₆
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋Σ Ｃ_jＸ^mＹⁿ・・・（ｂ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　^j=1
ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面項である。
また、球面項中、
Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ²＋Ｙ²）
である。

　自由曲面項は、
　₆₆
　Σ Ｃ_jＸ^mＹⁿ
　^j=1
　＝Ｃ₁
　＋Ｃ₂Ｘ＋Ｃ₃Ｙ
　＋Ｃ₄Ｘ²＋Ｃ₅ＸＹ＋Ｃ₆Ｙ²
　＋Ｃ₇Ｘ³＋Ｃ₈Ｘ²Ｙ＋Ｃ₉ＸＹ²＋Ｃ₁₀Ｙ³
　＋Ｃ₁₁Ｘ⁴＋Ｃ₁₂Ｘ³Ｙ＋Ｃ₁₃Ｘ²Ｙ²＋Ｃ₁₄ＸＹ³＋Ｃ₁₅Ｙ⁴
　＋Ｃ₁₆Ｘ⁵＋Ｃ₁₇Ｘ⁴Ｙ＋Ｃ₁₈Ｘ³Ｙ²＋Ｃ₁₉Ｘ²Ｙ³＋Ｃ₂₀ＸＹ⁴
　＋Ｃ₂₁Ｙ⁵
　＋Ｃ₂₂Ｘ⁶＋Ｃ₂₃Ｘ⁵Ｙ＋Ｃ₂₄Ｘ⁴Ｙ²＋Ｃ₂₅Ｘ³Ｙ³＋Ｃ₂₆Ｘ²Ｙ⁴
　＋Ｃ₂₇ＸＹ⁵＋Ｃ₂₈Ｙ⁶
　＋Ｃ₂₉Ｘ⁷＋Ｃ₃₀Ｘ⁶Ｙ＋Ｃ₃₁Ｘ⁵Ｙ²＋Ｃ₃₂Ｘ⁴Ｙ³＋Ｃ₃₃Ｘ³Ｙ⁴
　＋Ｃ₃₄Ｘ²Ｙ⁵＋Ｃ₃₅ＸＹ⁶＋Ｃ₃₆Ｙ⁷
　・・・・・・
ただし、Ｃ_j（ｊは１以上の整数）は係数である。

　また、上記定義式（ｂ）は、前述のように１つの例として示したものであり、本発明の自由曲面は、回転非対称な面を用いることで偏心により発生する回転非対称な収差を補正し、同時に製作性も向上させるということが特徴であり、他のいかなる定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。

実施例１

面番号　曲率半径　　　　　　　　　面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   16.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.600            1.8830    40.7
   2　　    1.780                   0.805
   3　　   -1.761                   0.600            1.8830    40.7
   4　　    3.212                   1.000            1.9229    18.9
   5　　   -4.531                   1.816
   6　　    4.215                   0.600            1.8830    40.7
   7　　    1.261                   0.800            1.4875    70.2
   8　　   -4.965                   0.200
   9　　絞り面　　　　　　　　　    0.600
  10　　   -4.839                   1.000            1.4875    70.2
  11　　   -1.839                   0.300
  12    基準面                      0.000  偏心(1)
  13　　    5.239                   2.800            1.8467    23.8
  14　　   -7.173                   1.000            1.9229    18.9
  15　　    3.535                   0.500
  16　　    5.438                   3.779            1.8830    40.7
  17　　  -13.184                   0.500
  18　　　　∞　　　　　　　　　    1.000            1.5163    64.1
  19　　　　∞　　　　　　　　　    0.100
像　面　　　∞　　　　　　　　　           偏心(2)

　　　　　　偏心[1]
Ｘ　  2.00　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

　　　　　　偏心[2]
Ｘ　 -0.70　Ｙ　 -0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

仕様
基線長（入射瞳間隔）      4mm
画角（対角）            140°
絞り径                  φ1.0mm
像の大きさ              φ1.00mm
焦点距離                  1.105mm
有効Fno                   5.07

実施例２

面番号　曲率半径　　　　　　　　　面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   16.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.600            1.8830    40.7
   2　　    2.078                   1.760
   3　　   -3.800                   0.600            1.8830    40.7
   4　　    4.946                   0.800            1.9229    18.9
   5　　   -5.853                   3.717
   6　　    6.030                   0.600            1.8830    40.7
   7　　    1.228                   0.800            1.4875    70.2
   8　　   -4.995                   0.200
   9　　絞り面　　　　　　　　　    0.600
  10　　   -5.355                   0.800            1.4875    70.2
  11　　   -1.740                   0.300
  12    基準面                      0.000  偏心(1)
  13　　    4.806                   1.908           　1.8467　　23.8
  14　　  -19.258                   1.000            1.9229    18.9
  15　　    3.473                   0.290
  16　　    6.706                   4.035            1.8830    40.7
  17　　  -79.279                   0.500
  18　　　　∞　　　　　　　　　    1.000            1.5163    64.1
  19　　　　∞　　　　　　　　　    0.100
像　面　　　∞　　　　　　　　　           偏心(2)

　　　　　　偏心[1]
Ｘ　  1.50　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

　　　　　　偏心[2]
Ｘ　 -0.70　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

仕様
基線長（入射瞳間隔）      3mm
画角（対角）            140°
絞り径                  φ1.0mm
像の大きさ              φ1.00mm
焦点距離                  1.035mm
有効Fno                   4.67

実施例３

面番号　曲率半径　　　　　　　　　面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   16.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.600            1.8830    40.7
   2　　    1.646                   1.515
   3　　   -6.519                   0.600            1.8830    40.7
   4　　    1.829                   1.000            1.9229    18.9
   5　　 -129.380                   5.136
   6　　絞り面　　　　　　　　　    0.00
   7　　    2.007                   0.600            1.8830    40.7
   8　　    1.216                   1.000            1.4875    70.2
   9　　   -5.462                   0.200
  10    基準面                      0.000  偏心(1)
  11　　    6.267                   1.200            1.8973    22.4
  12　　   -6.950                   1.000            1.9229    18.9
  13　　    4.982                   0.467
  14　　   18.257                   4.437            1.9229    18.9
  15　　  -19.936                   0.500
  16　　　　∞　　　　　　　　　    1.000            1.5163    64.1
  17　　　　∞　　　　　　　　　    0.100
像　面　　　∞　　　　　　　　　           偏心(2)

　　　　　　偏心[1]
Ｘ　  1.00　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

　　　　　　偏心[2]
Ｘ　 -0.70　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

仕様
基線長（入射瞳間隔）      2mm
画角（対角）            140°
絞り径                  φ1.0mm
像の大きさ              φ1.00mm
焦点距離                  1.046mm
有効Fno                   5.82

実施例４

面番号　曲率半径　　　　　　　　   面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   16.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.600            1.8830    40.7
   2　　    1.407 　　　　　　　    2.216
   3　　  -72.977 　　　　　　　    0.500            1.8830    40.7
   4　　    2.693 　　　　　　　    1.000            1.8081    22.8
   5　　   -4.310 　　　　　　　    0.692
   6　　絞り面　　　　　　　　　    0.544
   7　　    6.678 　　　　　　　    0.500            1.9229    18.9
   8　　    1.719 　　　　　　　    0.800            1.7880    47.3
   9　　   -3.971 　　　　　　　    0.200
  10    基準面                      0.000  偏心(1)
  11　　    3.866 　　　　　　　    1.200            1.6204    60.3
  12　　 -222.046 　　　　　　　    1.000            1.8830    40.7
  13　　    3.239 　　　　　　　    0.400
  14　　    5.702 　　　　　　　    1.000            1.8830    40.7
  15　　  -38.833 　　　　　　　    0.200
  16　　　　∞　　　　　　　　　    1.000            1.5163    64.1
  17　　　　∞　　　　　　　　　    0.100
像　面　　　∞　　　　　　　　　           偏心(2)

　　　　　　偏心[1]
Ｘ　  1.00　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

　　　　　　偏心[2]
Ｘ　 -0.70　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

仕様
基線長（入射瞳間隔）      2mm
画角（対角）            120°
絞り径                  φ0.9mm
像の大きさ              φ1.00mm
焦点距離                  1.104mm
有効Fno                   3.80

実施例５

面番号　曲率半径　　　　　　　　   面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   16.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.600 　　　　　1.8830　　40.7
   2　　    1.246 　　　　　　　    1.495
   3　　  -10.577 　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8830　　40.7
   4　　    1.366 　　　　　　　    0.800 　　　　　1.8081　　22.8
   5　　   -2.947 　　　　　　　    0.505
   6　　絞り面　　　　　　　　　    0.100
   7　　   25.912 　　　　　　　    0.500 　　　　　1.9229　　18.9
   8　　    1.481 　　　　　　　    0.800 　　　　　1.8348　　42.7
   9　　   -2.651 　　　　　　　    0.800
  10    基準面                      0.000  偏心(1)
  11　　   -3.172 　　　　　　　    1.400 　　　　　1.8830　　40.7
  12　　   -3.593 　　　　　　　    0.100
  13　　    5.111 　　　　　　　    2.000 　　　　　1.7620　　40.1
  14　　   -3.683 　　　　　　　    0.800 　　　　　1.8467　　23.8
  15　　   58.674 　　　　　　　    0.500
  16　　　　∞　　　　　　　　　    1.000 　　　　　1.5163　　64.1
  17　　　　∞　　　　　　　　　    0.100
像　面　　　∞　　　　　　　　　        　偏心(2)

　　　　　　偏心[1]
Ｘ　  1.00　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

　　　　　　偏心[2]
Ｘ　 -0.70　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

仕様
基線長（入射瞳間隔）      2mm
画角（対角）            120°
絞り径                  φ0.9mm
像の大きさ              φ1.00mm
焦点距離                  1.107mm
有効Fno                   3.560

実施例６

面番号　曲率半径　　　　　　　　   面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   16.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.600            1.8830    40.7
   2　　    2.255                   1.167
   3　　   -4.055                   0.600            1.8830    40.7
   4　　    3.656                   1.600            1.9229    18.9
   5　　   -6.965                  12.026
   6　　  100.005                   0.600            1.5481    45.8
   7　　    1.473                   1.200            1.5400    59.4
   8　　   -7.807                   0.200
   9　　絞り面　　　　　　　　　    0.300  偏心(1)   硝材(1)
  10　　　　∞　　　　　　　　　    0.300  偏心(2)
  11　　   -3.278                   0.800            1.9229    18.9
  12　　   -3.472                   0.300
  13    基準面                      0.000  偏心(3)
  14　　   11.239                   5.000  偏心(3) 　1.6400　　60.1
  15　　   -4.949                   0.800            1.6398    34.5
  16　　   33.704                   5.707
  17　　    5.562                   2.200            1.9229    18.9
  18　　  151.444                   0.500
  19　　　　∞　　　　　　　　　    1.000            1.5163    64.1
  20　　　　∞　　　　　　　　　    0.100
像　面　　　∞　　　　　　　　　           偏心(4)

　　　　　  　8面の面間隔
　　分割無し　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
d8    0.20          0.20             0.10

　　　　　  　9面の面間隔
　　分割無し　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
d9    0.30          0.30             0.40

　　　　　　10面の曲率半径
　　分割無し　　　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
R10    ∞             -202.184         -202.184

             9面の硝材（１）
             分割無し    第１の瞳Ｅ１   第２の瞳Ｅ２
屈折率 9      1.0000      1.8830         1.8830
アッベ数 9               40.7           40.7

　　　　　　偏心[1]
　　分割無し　　　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
Ｘ　  0.00             0.50             -0.50
β　  0.00             0.00            -13.67

　　　　　　偏心[2]
　　分割無し　　　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
Ｘ　  0.00             0.50             -0.50
β　  0.00             0.00             -2.12

　　　　　　偏心[3]
Ｘ　  3.00　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
β　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

　　　　　　偏心[4]
Ｘ　 -0.70　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
β　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

仕様
　　　　　　                             第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
基線長（入射瞳間隔）        6mm             0.135mm
画角（対角）              140°
絞り径                    φ2.0mm         φ1.0mm          φ1.0mm
像の大きさ                φ1.00
焦点距離                    1.040mm         1.057mm          1.058mm
有効Fno                     3.85            7.84             8.07

実施例７

面番号　曲率半径　　　　　　　　   面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   16.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.600            1.8830    40.7
   2　　    1.684                   0.900
   3　　   -3.162                   0.600            1.8830    40.7
   4　　    2.965                   1.600            1.9229    18.9
   5　　   -4.780                   5.255
   6　　   16.321                   0.600            1.6668    33.0
   7　　    1.575                   1.600            1.5638    60.6
   8　　   -3.483                   0.200
   9　　絞り面　　　　　　　　　    0.300  偏心(1)  硝材(1)
  10　　　　∞　　　　　　　　　    0.300  偏心(2)
  11　　   -2.604                   0.800            1.9229    18.9
  12　　   -2.726                   0.300
  13    基準面                      0.000  偏心(3)
  14　　    8.115                   2.800            1.6935    53.2
  15　　   -3.245                   0.800            1.6889    31.1
  16　　    6.452                   2.914
  17　　    4.652                   1.600            1.9229    18.9
  18　　  -66.351                   0.500
  19　　　　∞　　　　　　　　　    1.000            1.5163    64.1
  20　　　　∞　　　　　　　　　    0.100
像　面　　　∞　　　　　　　　　           偏心(4)

　　　　　　8面の面間隔
　　分割無し　　　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
d8　  0.20              0.10             0.20

　　　　　　9面の面間隔
　　分割無し　　　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
d9　  0.30              0.40             0.30

　　　　　　10面の曲率半径
　　分割無し　　　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
d10    ∞            -202.184         -202.184

             9面の硝材（１）
             分割無し    第１の瞳Ｅ１   第２の瞳Ｅ２
屈折率 9      1.0000      1.8830         1.8830
アッベ数 9               40.7           40.7

　　　　　　偏心[1]
　　分割無し　　　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
Ｘ　  0.00             0.50            -0.50
β　  0.00             0.00           -13.666

　　　　　　偏心[2]
　　分割無し　　　　第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
Ｘ　  0.00             0.50            -0.50
β　  0.00             0.00            -2.120

　　　　　　偏心[3]
Ｘ　  1.50　Ｙ    0.00　Ｚ    0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

　　　　　　偏心[4]
Ｘ　 -0.70　Ｙ　  0.00　Ｚ　  0.00
α　  0.00　β　  0.00　γ　  0.00

仕様
　　　　　　                             第１の瞳Ｅ１　   第２の瞳Ｅ２
基線長（入射瞳間隔）        3mm             0.152mm
画角（対角）              140°
絞り径                    φ1.6mm         φ0.8mm          φ0.8mm
像の大きさ                φ1.00
焦点距離                    1.032mm         1.029mm          1.033mm
有効Fno                     3.40            6.83             6.94

実施例８

面番号　曲率半径　　　　　　　　　面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   20.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8830　　40.7
   2　　非球面[1]         　　　    1.439
   3　　  -39.792 　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8830　　40.7
   4　　    1.534 　　　　　　　    0.900 　　　　　1.7847　　25.7
   5　　   -4.963 　　　　　　　    0.100
   6　　    4.316 　　　　　　　    0.500 　　　　　1.9229　　18.9
   7　　    1.596 　　　　　　　    0.900 　　　　　1.5831　　59.4
   8　　   -1.806 　　　　　　　    0.050
   9　　絞り面　　　　　　　　　    0.000
  10　　基準面　　　　　　　　　    0.000 偏心(1)
  11　　    2.834 　　　　　　　    1.200 　　　　　1.5831　　59.4
  12　　  -46.290 　　　　　　　    0.878
  13　　  -40.929 　　　　　　　    0.600 　　　　　1.9229　　18.9
  14　　    5.915 　　　　　　　    0.383
  15　　　　∞　　　　　　　　　    1.100 偏心(2) 　1.5163　　64.1
  16　　　　∞　　　　　　　　　    0.150 偏心(3)
像　面　　　∞　　　　　　　　　          偏心(3)

　　　　　　　　　　　　　非球面[1]
曲率半径　    0.717
k  -2.2311e-001

　　　　　　偏心[1]
Ｘ　  1.000  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　  0.000  γ　  0.000

　　　　　　偏心[2]
Ｘ　 -0.600  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　 19.443  γ　  0.000

　　　　　　偏心[3]
Ｘ　 -0.600  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　  0.000  γ　  0.000

仕様
基線長（入射瞳間隔）      2.0mm
画角（対角）             90°
絞り径                  φ1.05mm
像の大きさ              φ1.41mm(1.00×1.00)
焦点距離                  0.809mm
有効Fno                   3.422

実施例９

面番号　曲率半径　　　　　　　　　面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   20.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8830　　40.7
   2　　非球面[1]         　　　    0.286
   3　　   -3.513 　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8830　　40.7
   4　　    1.534 　　　　　　　    0.900 　　　　　1.8591　　20.1
   5　　   -2.632 　　　　　　　    0.434
   6　　   -1.826 　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8927　　31.6
   7　　    1.534 　　　　　　　    0.900 　　　　　1.4875　　70.4
   8　　   -1.664 　　　　　　　    0.050
   9　　   16.256 　　　　　　　    0.800 　　　　　1.5589　　64.0
  10　　   -1.792 　　　　　　　    0.000
  11　　絞り面　　　　　　　　　    0.000
  12　　基準面　　　　　　　　　    0.000 偏心(1)
  13　　    3.533 　　　　　　　    1.500 　　　　　1.6204　　60.3
  14　　   -3.617 　　　　　　　    0.800 　　　　　1.5739　　37.6
  15　　    7.980 　　　　　　　    1.580
  16　　　　∞　　　　　　　　　    1.100 偏心(2) 　1.5163　　64.1
  17　　　　∞　　　　　　　　　    0.150 偏心(3)
像　面　　　∞　　　　　　　　　          偏心(3)

　　　　　　　　　　　　　非球面[1]
曲率半径　    0.989
k   7.8037e-001

　　　　　　偏心[1]
Ｘ　  1.100  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　  0.000  γ　  0.000

　　　　　　偏心[2]
Ｘ　 -0.600  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　 18.532  γ　  0.000

　　　　　　偏心[3]
Ｘ　 -0.600  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　  0.000  γ　  0.000

仕様
基線長（入射瞳間隔）      2.2mm
画角（対角）             90°
絞り径                  φ1.15mm
像の大きさ              φ1.41mm(1.00×1.00)
焦点距離                  0.828mm
有効Fno                   3.55

実施例１０

面番号　曲率半径　　　　　　　　　面間隔　偏心　　　屈折率　アッベ数
物体面　　　∞　　　　　　　　　   20.000
   1　　　　∞　　　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8830　　40.7
   2　　非球面[1]         　　　    0.310
   3　　  -13.875 　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8830　　40.7
   4　　    1.534 　　　　　　　    0.900 　　　　　1.9229　　18.9
   5　　   -2.178 　　　　　　　    0.100
   6　　   -1.493 　　　　　　　    0.500 　　　　　1.8952　　29.8
   7　　    1.534 　　　　　　　    0.900 　　　　　1.5714　　63.1
   8　　   -1.727 　　　　　　　    0.050
   9　　   17.392 　　　　　　　    0.800 　　　　　1.4983　　69.2
  10　　   -1.738 　　　　　　　    0.000
  11　　絞り面　　　　　　　　　    0.000
  12　　基準面　　　　　　　　　    0.000 偏心(1)
  13　　    4.077 　　　　　　　    1.500 　　　　　1.5539　　64.4
  14　　   -2.378 　　　　　　　    0.800 　　　　　1.5659　　42.4
  15　　  -23.139 　　　　　　　    1.298
  16　　FFS[1]　　　　　　　　　    1.100 偏心(2) 　1.5163　　64.1
  17　　　　∞　　　　　　　　　    0.150 偏心(3)
像　面　　　∞　　　　　　　　　          偏心(3)

　　　　　　　　　　　　　非球面[1]
曲率半径　    0.851
k  -7.6361e-002

　　　　　　　　　　　　　FFS[1]
Ｃ4 　 2.0964e-001　　Ｃ6 　 1.6540e-001　　Ｃ7 　 4.9915e-024
Ｃ9 　 5.6305e-023　　Ｃ67　 8.0000e+000

　　　　　　偏心[1]
Ｘ　  1.100  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　  0.000  γ　  0.000

　　　　　　偏心[2]
Ｘ　 -0.600  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　 11.462  γ　  0.000

　　　　　　偏心[3]
Ｘ　 -0.600  Ｙ　  0.000  Ｚ　  0.000
α　  0.000  β　  0.000  γ　  0.000

仕様
基線長（入射瞳間隔）      2.2mm
画角（対角）             90°
絞り径                  φ1.15mm
像の大きさ              φ1.41mm(1.00×1.00)
撮像面の大きさ          φ2.42
焦点距離                  0.914mm
有効Fno                   3.37

　上記実施例１～１０について、条件式（１）及び（２）の値を下記に示しておく。

条件式              実施例１   実施例２   実施例３   実施例４
（１）ＦＡｂ／ｆ     15.723     12.444      7.805     36.816
（２）Ｌｂ／ｆ　　　　 1.448      1.546      1.530      1.538

条件式              実施例５   実施例６   実施例７   実施例８
（１）ＦＡｂ／ｆ     12.491      4.524      4.459      9.951
（２）Ｌｂ／ｆ　　　　 1.551      0.871      1.144      2.019

条件式              実施例９   実施例１０
（１）ＦＡｂ／ｆ     11.964      9.239
（２）Ｌｂ／ｆ　　　　 3.418      2.788

　以下に、本実施形態の光学系１の適用例を説明する。

　図４５は、本実施形態の光学系を自動車の撮像装置として用いた例を示す図である。

　図４５（ａ）は、自動車１３０の前方に撮像装置として本実施形態にかかる光学系１を取り付けて、車内の表示装置に各光学系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４５（ｂ）は、自動車１３０の各コーナやヘッド部のポールの頂部に撮像装置として本実施形態にかかる光学系１を複数取り付けて、車内の表示装置に各光学系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立体的に表示するようにした例を示す図である。

　図４６は、本実施形態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４６は、内視鏡先端の撮影光学系として本実施形態にかかる光学系１を用いた例を示すための図である。図４６（ａ）は、硬性内視鏡１１０の先端に本実施形態にかかる光学系１を取り付けて３６０°全方位の画像を立体的に撮像観察する例である。図４６（ｂ）にその先端の概略の構成を示す。また、図４６（ｃ）は、軟性電子内視鏡１１３の先端に本発明による本実施形態にかかる光学系１を同様に取り付けて、撮影された画像を、表示装置１１４に画像処理を施して歪みを補正して立体的に表示するようにした例である。

　図４６に示すように、内視鏡に光学系１を用いることにより、全方位の画像を立体的に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立体的に撮像観察することができる。

　以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１…光学系
Ｇｆ…前レンズ群
Ｇｂ…後レンズ群
Ｓ１…第１絞り
Ｓ２…第２絞り
Ｉ…像面

Claims

　物体側から像面側へ順に、
　第１前群中心軸を中心とする第１前群及び前記第１前群中心軸に並列する第２前群中心軸を中心とする第２前群を有する前群と、
　単一の後群中心軸を中心とする後群と、
を備え、
　前記第１前群を通過した第１光束の中心主光線及び前記第２前群を通過した第２光束の中心主光線は、前記後群を射出後、前記像面に到達するまで互いに交差しない
ことを特徴とする光学系。
　前記第１光束及び前記第２光束は、前記後群を射出後、前記像面に到達するまで互いに交差しない収束光である請求項１に記載の光学系。
　前記第１前群中心軸と前記第２前群中心軸の間隔は、前記像面での前記第１光束の中心と前記像面での前記第２光束の中心の間隔より広い
請求項１又は２に記載の光学系。
　前記後群と前記像面の間に配置され、前記第１光束及び前記第２光束を偏向する後偏向群を有し、
　前記後偏向群は、前記後群を射出した後の前記第１光束及び前記第２光束の収束を緩和し、前記第１光束及び前記第２光束の前記像面への入射角の絶対値が前記後偏向群への入射角の絶対値より小さくなるように偏向する
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光学系。
　前記後偏向群は、前記第１光束を偏向する第１後偏向群と、前記第２光束を偏向する第２後偏向群と、を含む
請求項４に記載の光学系。
　前記後偏向群は、後偏向部材を含み、
　前記後偏向部材は、前記後中心軸に対して外周側に向かうにつれて、前記後中心軸方向の厚さが厚い光学素子である
請求項４又は５に記載の光学系。
　前記後偏向部材は、楔プリズム形状の光学素子である
請求項６に記載の光学系。
　前記後偏向部材は、曲面を含む
請求項６に記載の光学系。
　前記後偏向群は、回折光学素子を含む
請求項４乃至８のいずれか１つに記載の光学系。
　前記第１前群及び前記第２前群は、前記物体側から前記像面側へ順に、それぞれ
　　負の屈折力を有する前１群と、
　　正の接合レンズを含む前２群と、
を有する請求項１乃至９のいずれか１つに記載の光学系。
　　前記前１群は、物体側に平面を向けた平凹負レンズからなり、
　　前記前２群の接合レンズは、物体側に凸面を向けた正の接合メニスカスレンズからなる
請求項１０に記載の光学系。
　前記第１前群及び前記第２前群は、それぞれ、前記前２群の前記後群側に前記前２群とは異なる正の接合レンズを含む前３群
を有する
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光学系。
　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の光学系。
　　ＦＡｂ／ｆ＜５０　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
ただし、
　ＦＡｂは、前記前群最終面から前記前群を射出する光束が結像する結像位置までの距離、
　ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
　以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の光学系。
　　Ｌｂ／ｆ＜５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
ただし、
　Ｌｂは、前記後群最終面から前記像面までの距離、
　ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
　第１前群に配置され前記第１光束を遮光する遮光部材と、
　第２前群に配置され前記第２光束を偏向する瞳分割部材と、
を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１つに記載の光学系。
　前記瞳分割部材は、
　　前記第２光束のうち一部を偏向せずに結像させる第１の瞳と、
　　前記第２光束のうち他部を前記第１の瞳により結像する位置と同一面の異なる位置に結像させる第２の瞳と、
を有する
ことを特徴とする請求項１５に記載の光学系。
　前記瞳分割部材は、正の屈折力を有し、
　前記瞳分割部材を使用しない近点の結像位置と、前記瞳分割部材を使用する遠点の結像位置と、が同一である
ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の光学系。
　前記遮光部材及び前記瞳分割部材は、前記第１前群と第２前群の相対的にそれぞれ対応するレンズ間に配置される
ことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１つに記載の光学系。
　請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の光学系と、撮像素子と、を備える立体撮像装置。
　前記撮像素子は、単一の素子からなる請求項１９に記載の立体撮像装置。
　請求項１９又は２０に記載の立体撮像装置を備える
ことを特徴とする内視鏡。