JP2000221404A - 結像光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない反射回数の反射面を用いて光路を折り
畳むことにより小型化された高性能な結像光学系。 【解決手段】 絞り２を挟んで第１のプリズム１０と第
２のプリズム２０を有し、第１のプリズムは、光束をプ
リズム内に入射する第１面１１、光束をプリズム内部で
反射する第２面１２と第３面１３、光束をプリズム外に
射出する第４面１４を有し、第２面と第３面の反射面の
少なくとも１面がパワーを持った回転非対称な面形状を
有し、第２プリズム２０は少なくとも３つの光学要素面
２１〜２４を有し、その中の少なくとも１面がパワーを
持った回転非対称な面形状を有し、第１プリズムの第３
面での軸上主光線の反射角度が２２°以上４５°以下で
あり、光学系最終面から射出される軸上主光線と軸外主
光線のなす角度が小さく、中間像を結ばない結像光学
系。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結像光学系に関
し、その中でも特に、ビデオカメラやデジタルスチルカ
メラ、フィルムスキャナー、内視鏡等、小型の撮像素子
を用いた光学装置用の反射面にパワーを有する偏心光学
系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラやデジタルスチルカ
メラ、フィルムスキャナー、内視鏡等用の結像光学系で
は、撮像素子の小型化、高性能化に伴い、光学系自身も
小型軽量、低コスト化及び高性能化が求められている。

【０００３】しかし、一般の回転対称共軸光学系では、
光学系の厚みは光学素子を光軸方向に配列するため、そ
の小型化にも限界がある。また、同時に、回転対称な屈
折レンズを用いることにより発生する色収差を補正して
高性能化するには、レンズ枚数の増加は避けられず、低
コスト化も困難な状況である。そこで、最近では、特に
色収差の発生しない反射面にパワーを持たせ、光軸方向
の光路を折り畳むことで、小型化、高性能化を図った光
学系が提案されている。

【０００４】特開平９−２２２５６３号のものでは、プ
リズム１個あるいは複数のプリズムを用いた例が示され
ており、その光学系内部で像をリレーしながら最終像を
形成する光学系が示されている。しかし、これらの例で
は、像をリレーするために反射の回数が多くなり、その
面精度誤差、偏心精度誤差が積算され転送されることか
ら、個々の精度が厳しくなり、コストアップにつながり
好ましくない。また、同時に、像をリレーするために光
学系全体の体積も大きくなり好ましくない。

【０００５】また、特開平１０−２０１９６号のもの
は、正負の２群ズームレンズの正の前群を、絞りを挟ん
で物体側に負のパワーのプリズムで、像側を正のパワー
のプリズムで構成した例である。また、負のプリズムと
正のプリズムから構成される正の前群を２つに分割し、
負正負の３群ズームレンズに構成した例も開示されてい
る。しかし、これらの例で用いられるプリズムは、２つ
の透過面、２つの反射面が独立の面であるためにそのス
ペースを確保する必要上、また同時に、撮像面がライカ
サイズのフィルムフォーマットと大きいため、プリズム
自体の大型化が避けられない。また、その公報のもので
は、焦点距離の変動に伴い軸外主光線の射出角度が大き
く変化していて、特に全長が短い広角端において軸外主
光線の射出角度は２０°を越え、ＣＯＳ４乗則の影響で
シェーディングが大きくなってしまう。

【０００６】また、特開平１０−６８８８６号のものに
は、複数のプリズムを用いたズームレンズの１例を示し
ており、第１プリズム及び第２プリズム内で２回反射を
して像をリレーしている。しかし、これらの例では、反
射回数は少ないが像をリレーするために各プリズム内で
の光路が長く、光学系全体の体積も大きくなり好ましく
ない。また、これら中間像リレー系は少ない構成要素で
像を結像させてそれを転送しているために、高性能とは
言い難い。

【０００７】また、特願平９−５１４８８号のものは、
小型な結像系の提案であり、絞りの後に１個のプリズム
を配置し、あるいは、正、負の１枚レンズと絞りと１個
のプリズムよりなる例を示しているが、これらの例では
絞りより後群に位置したプリズムによる偏心収差が補正
しきれず、高性能実現は困難である。

【０００８】次に、ローパスフィルターを配した従来技
術について説明する。従来の光学的ローパスフィルター
としては、水晶のような一軸性結晶の複屈折を利用した
ローパスフィルターや、回折現象を利用した位相型のロ
ーパスフィルターが一般的である。

【０００９】水晶フィルターの場合、複屈折を利用して
光線を分離するために、その分離量は厚みに依存する。
また、高解像が望まれる光学系では、分離する方向が多
くなるためにフィルター数も多くなり、分厚いフィルタ
ー群が必要となる。そのため、小型化が求められる光学
装置への応用は難しく、さらに、水晶フィルターは高価
なために光学装置の低価格化も困難である。

【００１０】一方、位相型のローパスフィルターは、基
板上へ回折格子等を形成すればよく、光線の分離量は回
折格子のピッチに依存するため、ローパスフィルターの
薄型化が可能である。さらに、基板としてプラスチック
等を使用すればコストダウンも図られる。

【００１１】また、水晶フィルターは像面上で必要な光
線の分離量を得るために、軸外光線が軸上光線と平行に
近い（いわゆるテレセントリックな）光路となる位置
で、光学系と固体撮像素子の間に配置するのが一般的で
ある。そのためには、光学系の最終面と撮像素子との間
を十分に広くとっておかなければならない。つまり、光
学系のバックフォーカスを長くしなければならず、この
制約が光学系の高性能化を邪魔する要因の１つになって
いる。

【００１２】それに対し、位相型のローパスフィルター
は、中心、軸外共略均等にローパスフィルターの効果を
得ようとすると、光学系の瞳近傍に配置することが望ま
しく、光束の一番収束した光学系内部に配置できるの
で、光学系の小型化が可能であると同時に、光学系のパ
ワー配置への制約も緩むので、高性能化も可能となって
くる。従来、光学的ローパスフィルターを用いた光学系
の提案は多数なされているが、積極的に光学的ローパス
フィルターの構成や配置を考慮して小型化、高性能化を
図った例はない。

【００１３】特願平９−５１４８８号では、ＣＣＤの前
に水晶ローパスフィルターと思われるフィルター類を配
置した例が示され、また、絞りの前に分厚い光学部材を
配置してフィルター類とした例も示されているが、何れ
も分厚いフィルター類で構成されており、また、その公
報では、ローパスフィルターの効果的な配置については
具体的に述べられていない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】一般の屈折光学系で所
望の屈折力を得ようとすると、その境界面で光学素子の
色分散特性のために色収差が発生する。それを補正する
目的と、他の光線収差を補正するために、屈折光学系は
多くの構成要素を必要としてコスト高になるという問題
を有している。また、同時に、光路が光軸に沿って直線
になるために、光学系全体が光軸方向に長くなってしま
い、撮像装置が大型になってしまうという問題があっ
た。

【００１５】また、従来技術について述べたような偏心
光学系では、結像された像の収差が良好に補正され、な
おかつ、特に回転非対称なディストーションが良好に補
正されていないと、結像された図形等が歪んで写ってし
まい、正しい形状を再現することができないという問題
があった。

【００１６】さらに、偏心光学系に反射面を用いる場合
は、屈折面に比してその偏心誤差感度は２倍になり、反
射回数を増やせば増やすだけ偏心誤差が積算され転送さ
れる結果となり、反射面の面精度や偏心精度等の製作精
度、組み立て精度が厳しくなるという問題もあった。

【００１７】また、光学的ローパスフィルターを必要と
する固体撮像素子等を用いた結像光学系は、光学的ロー
パスフィルターを光学系のどの部分に配置するかによっ
て、そのパワー配置が大きく異なってくる。特に、光学
系と撮像素子の間に水晶等のような厚みを必要とする光
学的ローパスフィルターを配置する場合は、そのスペー
スを確保するために長いバックフォーカスが必要にな
る。長いバックフォーカスを確保するためのは、２つの
プリズムから結像光学系を構成する場合に、前群である
第１プリズムは負のパワーを持ち、後群である第２プリ
ズムは正のパワーを持つレトロフォーカスタイプとする
ことが望ましいが、絞りに対して非対称なパワー配置な
ために、高性能を実現しようとすると、光学要因（レン
ズ枚数）を多く必要とし、どうしても大型化してしまっ
ていた。同時に絞りに対して負、正の構成である非対称
なパワー配置に起因する性能劣化が避けられない。図５
に、２つのプリズム１０、２０からなる結像光学系と像
面３間に水晶型光学ローパスフィルター４’を用いた例
の断面図を示す。

【００１８】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、少ない光学素子
の構成枚数で高性能、低コストな結像光学系を提供する
ことである。

【００１９】また、本発明のもう１つの目的は、少ない
反射回数の反射面を用いて光路を折り畳むことにより小
型化された高性能な結像光学系を提供することである。

【００２０】本発明のもう１つの目的は、絞り近傍に位
相型ローパスフィルターを配置し、各プリズムが適切な
パワー配置をとることにより、小型でより高性能な結像
光学系を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の結像光学系は、絞りを挟んで第１のプリズムと第２
のプリズムを有し、該第１のプリズムは、光束をプリズ
ム内に入射する第１面、光束をプリズム内部で反射する
第２面と第３面、光束をプリズム外に射出する第４面を
有し、前記第２面と第３面の反射面の少なくとも１面が
パワーを持った回転非対称な面形状を有し、前記第２プ
リズムは少なくとも３つの光学要素面を有し、その中の
少なくとも１面がパワーを持った回転非対称な面形状を
有し、かつ、前記第１プリズムの第３面での軸上主光線
の反射角度が下記の条件を満足し、光学系最終面から射
出される軸上主光線と軸外主光線のなす角度が小さく、
中間像を結ばないことを特徴とするものである。 ２２°＜｜θｓ３｜＜４５° ・・・（１） ここで、θｓ３は、物点中心を通り、絞り中心を通過し
て像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第
１プリズムの第３面での軸上主光線の反射角度、つま
り、軸上主光線と第１プリズムの第３面との交わる点に
おける反射面の偏心方向の法線と軸上主光線のなす角で
ある。

【００２２】本発明のもう１つの結像光学系は、絞りを
挟んで第１のプリズムと第２のプリズムを有し、該第１
のプリズムは、光束をプリズム内に入射する第１面、光
束をプリズム内部で反射する第２面と第３面、光束をプ
リズム外に射出する第４面を有し、前記第２面と第３面
の反射面の少なくとも１面がパワーを持った回転非対称
な面形状を有し、前記第２プリズムは少なくとも３つの
光学要素面を有し、その中の少なくとも１面がパワーを
持った回転非対称な面形状を有し、かつ、前記第２プリ
ズムの最も像側の光学作用面から像面までの軸上主光線
の距離が下記の条件を満足し、光学系最終面から射出さ
れる軸上主光線と軸外主光線のなす角度が小さく、中間
像を結ばないことを特徴とするものである。 ０．６ｆ＜ＦＢ＜２．０ｆ ・・・（２） ここで、ＦＢは、物点中心を通り、絞り中心を通過して
像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第２
プリズムの最も像側に位置する光学作用面から像面まで
の軸上主光線に沿った長さを示し、媒質の屈折率を１．
０（空気）としたときの長さであり、ｆは、結像光学系
の総合焦点距離である。

【００２３】本発明のさらにもう１つの結像光学系は、
絞りを挟んで第１のプリズムと第２のプリズムを有し、
該第１のプリズムは、光束をプリズム内に入射する第１
面、光束をプリズム内部で反射する第２面と第３面、光
束をプリズム外に射出する第４面を有し、該４つの面は
各々独立した面で構成され、前記第２面と第３面の反射
面の少なくとも１面がパワーを持った回転非対称な面形
状を有し、前記第２プリズムは光束をプリズム内で反射
する反射面を有し、該反射面がパワーを持った回転非対
称な面形状を有し、前記第１プリズムと前記第２プリズ
ムの間に位相型ローパスフィルターが配置され、かつ、
中間像を結ばないことを特徴とするものである。

【００２４】以下、本発明において上記構成をとる理由
と作用について順に説明する。上記目的を達成するため
の本発明の第１の結像光学系は、絞りを挟んで第１のプ
リズムと第２のプリズムを有し、第２プリズムは第１プ
リズムよりも像側に配置され、かつ、光学系最終面から
射出される軸上主光線と軸外主光線のなす角度が小さ
く、中間像を形成しない結像系にて形成されていること
を特徴とする結像光学系である。

【００２５】レンズのような屈折光学素子は、その境界
面に曲率を付けることにより始めてパワーを持たせるこ
とができる。そのため、レンズの境界面で光線が屈折す
る際に、屈折光学素子の色分散特性による色収差の発生
が避けられない。その結果、色収差を補正する目的で別
の屈折光学素子が付加されるのが一般的である。

【００２６】一方、ミラーやプリズム等のような反射光
学素子は、その反射面にパワーを持たせても原理的に色
収差の発生はなく、色収差を補正する目的だけのために
別の光学素子を付加する必要はない。そのため、反射光
学素子を用いた光学系は、屈折光学素子を用いた光学系
に比べて、色収差補正の観点から光学素子の構成枚数の
削減が可能である。

【００２７】同時に、反射光学素子を用いた反射光学系
は、光路を折り畳むことになるために、屈折光学系に比
べて光学系自身を小さくすることが可能である。

【００２８】また、反射面は屈折面に比して偏心誤差感
度が高いため、組み立て調整に高い精度を要求される。
しかし、反射光学素子の中でも、プリズムはそれぞれの
面の相対的な位置関係が固定されているので、プリズム
単体として偏心を制御すればよく、必要以上の組み立て
精度、調整工数が不要である。

【００２９】さらに、プリズムは、屈折面である入射面
と射出面、それと反射面を有しており、反射面しかもた
ないミラーに比べて、収差補正の自由度が大きい。特
に、反射面に所望のパワーの大部分を分担させ、屈折面
である入射面と射出面のパワーを小さくすることで、ミ
ラーに比べて収差補正の自由度を大きく保ったまま、レ
ンズ等のような屈折光学素子に比べて、色収差の発生を
非常に小さくすることが可能である。また、プリズム内
部は空気よりも屈折率の高い透明体で満たされているた
めに、空気に比べ光路長を長くとることができ、空気中
に配置されるレンズやミラー等よりは、光学系の薄型
化、小型化が可能である。

【００３０】また、結像光学系は、中心性能はもちろん
のこと周辺まで良好な結像性能を要求される。一般の共
軸光学系の場合、軸外光線の光線高の符号は絞りの前後
で反転するため、光学素子の絞りに対する対称性が崩れ
ることにより軸外収差は悪化する。そのため、絞りを挟
んで屈折面を配置することで絞りに対する対称性を十分
満足させ、軸外収差の補正を行っているのが一般的であ
る。

【００３１】そこで、本発明では、２つのプリズムを配
置し、絞りに対する対称性を十分考慮した構成をとるこ
とにより、中心ばかりでなく軸外収差も良好に補正する
ことを可能にしている。１つのプリズムのみの配置だ
と、絞りに対する非対称性が増し、軸外収差の劣化が避
けられない。

【００３２】本発明は、以上の理由から、絞りを挟んで
第１のプリズムと第２のプリズムを有し、第２プリズム
は第１プリズムよりも像側に配置され、かつ、光学系最
終面から射出される軸上主光線と軸外主光線のなす角度
が小さく、中間像を形成しない結像系にて形成されてい
る基本構成としたものである。

【００３３】ここで、光学系最終面から射出される軸上
主光線と軸外主光線のなす角度が小さいという構成をと
ることにより、ＣＯＳ４乗則の影響が小さくなり、シェ
ーディング（周辺減光）を小さくすることも可能で、ま
た、デフォーカスによる像高の変化も小さく、特にＣＣ
Ｄ等の撮像素子を用いた撮像光学系に最適である。

【００３４】このときに、軸上主光線と軸外主光線のな
す角度は、±１０°以内が望ましい。以上説明したよう
に、本発明の基本構成をとることで、屈折光学系に比べ
光学素子の構成枚数が少なく、中心から周辺まで性能の
良好な、小型の結像光学系を得ることが可能である。

【００３５】ところで、本発明の第１プリズムは、光束
をプリズム内に入射する第１面と、第１面から入射した
光束をプリズム内で反射する第２面と、第２面で反射し
た光束をプリズム内で反射する第３面と、光束をプリズ
ム外に射出する第４面とを有するように構成されてお
り、第２面と第３面の少なくとも一方の面が光束にパワ
ーを与える曲面形状を有し、その曲面形状が偏心によっ
て発生する収差を補正する回転非対称な面形状を有して
いるものである。

【００３６】ここで、物点中心を通り、絞り中心を通過
して像面中心に到達する光線を軸上主光線としたとき、
少なくとも１つの反射面が軸上主光線に対して偏心して
いないと、軸上主光線の入射光線と反射光線が同一の光
路をとることとなり、軸上主光線が光学系中で遮断され
てしまう。その結果、中心部が遮光された光束のみで像
を形成することになり、中心が暗くなったり、中心では
全く像を結ばなくなったりしてしまう。

【００３７】また、パワーを付けた反射面を軸上主光線
に対し偏心させることも当然可能である。また、パワー
を付けた反射面を軸上主光線に対して偏心させた場合、
本発明で用いられるプリズムを構成する面の中、少なく
とも１つの面は回転非対称な面であることが望ましい。
その中でも、特に、少なくとも１つの反射面を回転非対
称な面にすることが収差補正上は好ましい。

【００３８】その理由を以下に詳述する。まず、用いる
座標系、回転非対称な面について説明する。軸上主光線
が、光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義
される光軸をＺ軸とし、そのＺ軸と直交し、かつ、撮像
光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、
前記光軸と直交し、かつ、前記Ｙ軸と直交する軸をＸ軸
とする。光線の追跡方向は、物体から像面に向かう順光
線追跡で説明する。

【００３９】一般に、球面レンズでのみ構成された球面
レンズ系では、球面により発生する球面収差と、コマ収
差、像面湾曲等の収差をいくつかの面でお互いに補正し
あい、全体として収差を少なくする構成になっている。

【００４０】一方、少ない面数で収差を良好に補正する
ためには、回転対称非球面等が用いられる。これは、球
面で発生する各種収差自体を少なくするためである。し
かし、偏心した光学系においては、偏心により発生する
回転非対称な収差を回転対称光学系で補正することは不
可能である。この偏心により発生する回転非対称な収差
は、歪曲収差、像面湾曲、さらに、軸上でも発生する非
点収差、コマ収差がある。

【００４１】回転非対称な像面湾曲を補正するには回転
対称な光学系では不可能で、Ｙ軸正方向、負方向に異な
る屈折力を持つ回転非対称な面を光学系中に配置するこ
とにより、少ない構成枚数でフラットの像面を得ること
が可能となる。また、回転非対称な面は、その面内及び
面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状の面と
することが、自由度が増え収差補正上は好ましい。

【００４２】回転非対称な非点収差も、同様に回転非対
称面のＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率を適切に変える
ことによって補正可能となる。

【００４３】回転非対称なコマ収差を補正するために
は、回転非対称面のＸ軸の原点から離れるに従って面の
傾きを変えると共に、Ｙ軸の正負によって面の傾きを適
切に変えることによって可能となる。

【００４４】また、本発明の結像光学系では、前述の反
射作用を有する少なくとも１つの面が軸上主光線に対し
偏心し、回転非対称な面形状でパワーを有する構成も可
能である。このような構成をとれば、その反射面にパワ
ーを持たせることで発生する偏心収差をその面自体で補
正することが可能となり、プリズムの屈折面のパワーを
緩めることで、色収差の発生自体を小さくすることがで
きる。

【００４５】また、本発明で用いる上記の回転非対称面
は、対称面を１面のみ有する面対称自由曲面であること
が好ましい。ここで、本発明で使用する自由曲面とは、
以下の式（ａ）で定義されるものである。なお、その定
義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。

【００４６】 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。

【００４７】球面項中、 ｃ：頂点の曲率 ｋ：コーニック定数（円錐定数） ｒ＝√（Ｘ² ＋Ｙ² ） である。

【００４８】自由曲面項は、 ただし、Ｃ_j （ｊは２以上の整数）は係数である。

【００４９】上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、
Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、本発明ではＸ
の奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平
行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例え
ば、上記定義式（ａ）においては、Ｃ₂ 、Ｃ₅ 、Ｃ₇ 、
Ｃ₉ 、Ｃ₁₂、Ｃ₁₄、Ｃ₁₆、Ｃ₁₈、Ｃ₂₀、Ｃ₂₃、Ｃ₂₅、Ｃ
₂₇、Ｃ₂₉、Ｃ₃₁、Ｃ₃₃、Ｃ₃₅・・・の各項の係数を０に
することによって可能である。

【００５０】また、Ｙの奇数次項を全て０にすることに
よって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自
由曲面となる。例えば、上記定義式においては、Ｃ₃ 、
Ｃ₅、Ｃ₈ 、Ｃ₁₀、Ｃ₁₂、Ｃ₁₄、Ｃ₁₇、Ｃ₁₉、Ｃ₂₁、Ｃ
₂₃、Ｃ₂₅、Ｃ₂₇、Ｃ₃₀、Ｃ₃₂、C₃₄、Ｃ₃₆・・・の各項の
係数を０にすることによって可能である。

【００５１】また上記対称面の方向の何れか一方を対称
面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Ｙ−Ｚ面
と平行な対称面に対して光学系の偏心方向はＹ軸方向
に、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方
向はＸ軸方向にすることで、偏心により発生する回転非
対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性をも向
上させることが可能となる。

【００５２】また、上記定義式（ａ）は、前述のように
１つの例として示したものであり、本発明は、対称面を
１面のみ有する回転非対称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。

【００５３】さて、第１プリズムを前記のように反射面
２面と透過面２面で構成すると、収差補正の自由度が高
くなり、収差の発生が少ない。さらに、２つの反射面の
相対的偏心が少ないので、この２つの反射面で発生する
収差が２つの反射面相互で補正し合い、収差発生が少な
い。

【００５４】さらに、第２プリズムは少なくとも３つの
光学要素面を有し、その中の１面がパワーを持った回転
非対称な面形状を持った反射面とすることで、第１プリ
ズムのみでは補正しきれなかった軸外収差を良好に補正
できる。

【００５５】さらに好ましくは、第１プリズムの２つの
反射面が異なる符号のパワーを持つことにより、収差の
相互の補正効果を大きくすることが可能となり、より高
い解像力を得ることが可能となる。

【００５６】そして、第１プリズムの第２反射面である
第３面での軸上主光線の反射角度が下記の条件を満足す
る構成とすることが望ましい。 ２２°＜｜θｓ３｜＜４５° ・・・（１） ここで、θｓ３は、物点中心を通り、絞り中心を通過し
て像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第
１プリズムの第３面での軸上主光線の反射角度、つま
り、軸上主光線と第１プリズムの第３面との交わる点に
おける反射面の偏心方向の法線と軸上主光線のなす角で
ある。

【００５７】第２反射面である第３面でのプリズム内部
で反射した光束は、第４面で射出され第１プリズム外に
出て第２プリズムに入射する。そこで、その第３面での
反射角度が上記条件の下限の２２°を越えて小さいと、
第１プリズム内で光束は第２面に向かい、第４面と第２
面が干渉する構造となってしまう。また、それに引続く
第２プリズムも配置不可能となってしまう。

【００５８】第１プリズム、第３面での反射角度が上記
条件の上限の４５°を越えて大きいと、第３面で有する
屈折力が弱く、第１プリズム内で持つ正の屈折力が負担
できなくなり、特に軸外コマ収差補正力が弱まってしま
う。また、第１プリズムを射出した光束は、入射光軸方
向をＺ軸方向とするとき、Ｙ軸方向に向かい、引続き配
置される第２プリズムは第１プリズムのＹ軸方向側に位
置することになる。これは、Ｙ軸方向のサイズを大きく
してしまう一因になる。

【００５９】また、本発明の基本構成において、第２プ
リズムの最も像側の光学作用面から像面までの軸上主光
線の距離が下記の条件を満足する構成をとることが望ま
しい。 ０．６ｆ＜ＦＢ＜２．０ｆ ・・・（２） ここで、ＦＢは、物点中心を通り、絞り中心を通過して
像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第２
プリズムの最も像側に位置する光学作用面から像面まで
の軸上主光線に沿った長さを示し、媒質の屈折率を１．
０（空気）としたときの長さであり、ｆは、結像光学系
の総合焦点距離である。

【００６０】これは、光学系の実装上の問題を解決する
ための条件で、下限の０．６ｆを越えて第２プリズム最
終面から像面までの長さが小さくなると、撮像素子やそ
のカバーガラスの配置スペースが確保できなくなる。上
限の２．０ｆを越えて大きくなると、光学系のパワー配
置が崩れ、特に軸外収差の劣化が顕著で高性能を維持で
きなくなる。

【００６１】さらに、第２プリズムの最も物体側の光学
作用面から像面までの軸上主光線の距離が下記の条件を
満足する構成をとることが望ましい。 ２．５ｆ＜ＤＲ＜５．５ｆ ・・・（３） ここで、ＤＲは、物点中心を通り、絞り中心を通過して
像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第２
プリズムの最も物体側に位置する光学作用面から像面ま
での軸上主光線に沿った長さを示し、媒質の屈折率を
１．０（空気）としたときの長さである。

【００６２】これは、光学系の実装上及び製造上の問題
を解決するための条件で、下限の２．５ｆを越えて第２
プリズム最前面から像面までの長さが小さくなると、撮
像素子やそのカバーガラスの配置スペースが確保できな
くなる、あるいは、第２プリズムでの面同士の干渉が起
きて光学部品としての精度が確保できなくなる。上限の
５．５ｆを越えて大きくなると、第２プリズムの大型
化、結像光学系全体の大型化につながり好ましくない。
また、光学系のパワー配置が崩れ、特に軸外収差の劣化
が顕著で高性能を維持できなくなる。

【００６３】また、第１プリズムとして、その第１面と
第４面とをプリズム媒質を挟んで対向する位置に配置す
ると共に、２面と第３面とをその媒質を挟んで対向する
位置に配置することによって、Ｚ字型の光路を形成する
ように構成することが望ましい。

【００６４】第１プリズムの第１面〜第４面を上記のよ
うに構成し、プリズム内の光路をＺ字型（ジクザク光路
が鋭角だけでなく鈍角をなして屈曲するものを含む。）
にし、光路がプリズム内で交差しないように構成するこ
とによって、第２面での反射における軸上主光線の入射
出の方向が、第３面での反射における軸上主光線の入射
出の方向と反対方向となるため、収差補正がしやすく、
設計上・収差性能上望ましい。

【００６５】ま、第１プリズムとして、プリズム内に光
束を入射させる第１面と光束をプリズム外に射出する第
４面とを隣接配置せずに、それらの間に反射面の第２面
又は第３面を挟む位置関係に配置して構成することが望
ましい。

【００６６】第１プリズムを上記のように構成すること
により、入射面と射出面とが隣接したタイプのプリズム
に比べ、プリズム内の反射角度を緩くすることができ、
収差劣化を軽減でき、設計自由度が向上する。なお、隣
接とは、透過面や反射面の光学作用面に注目した配置位
置関係を示すものであり、上記の「間に反射面の第２面
又は第３面を挟む位置関係」も同様であり、透過面と透
過面との間、透過面と反射面との間に光学作用を持たな
い面とり部やゴースト、フレアー防止のコート面等が介
在しても、その間に光学作用面がない場合も隣接の意味
に含まれる。

【００６７】また、第１プリズムの第１反射面（第２
面）を負のパワーにすることが好ましく、これにより、
第２プリズムの正のパワーを持つ面との間の光軸に沿っ
た光学的光路長を長く取ることが可能となり、それぞれ
の正と負のパワーを弱く構成することが可能となり、そ
れぞれの面での収差発生を少なくすることが可能とな
る。

【００６８】また、第１プリズムの第３面である第２反
射面を正のパワーを有する回転非対称な面で構成するこ
とが望ましい。

【００６９】また、第１プリズムの第２面である第１反
射面を負のバワーを有する回転非対称な面で、第３面で
ある第２反射面を正のパワーを有する回転非対称な面で
構成することが望ましい。

【００７０】また、第１プリズムの第２面と第３面の少
なくとも一方の回転非対称な面形状を、唯一の対称面を
１面のみ有する面対称自由曲面形状にて構成することが
できる。

【００７１】また、第１プリズムの第２面と第３面の両
方の回転非対称な面形状を、唯一の対称面を１面のみ有
する面対称自由曲面形状にて構成することができる。

【００７２】この場合に、第１プリズムの第２面の面対
称自由曲面の唯一の対称面と、第３面の面対称自由曲面
の唯一の対称面とが、同一面内に形成されるように、第
１プリズムを構成することができる。

【００７３】また、第１プリズムの第１面又は第４面の
少なくとも一方の面を、光束にパワーを与え、かつ、偏
心により発生する収差を補正する回転非対称な面形状を
有するように構成することもできる。偏心により発生す
る収差を補正するために、屈折面にこのような面形状を
とることは有効である。

【００７４】この場合に、第１プリズムの第１面又は第
４面の少なくとも一方の回転非対称な面形状を、唯一の
対称面を１面のみ有する面対称自由曲面形状にて構成す
ることができる。

【００７５】また、第２プリズム内に配置された回転非
対称な面形状を、唯一の対称面を１面のみ有する面対称
自由曲面形状にて構成することができる。

【００７６】その場合に、第１プリズムと第２プリズム
とが少なくとも１面ずつ唯一の対称面が同一平面上に配
置されるように構成することが望ましいまた、本発明に
おいて、第２プリズムは、光束にパワーを与える曲面形
状の反射面を２面以上有するように構成することができ
る。

【００７７】本発明において、第２プリズムとしては、
反射面と透過面とを兼用した入射面と、反射面と、射出
面の３つの光学作用面から構成されているものを用いる
ことができる。

【００７８】第２反射面と第１透過面とを共有するこの
プリズムタイプは、第２反射面で光線を大きく屈曲さ
せ、第１反射面は少ない屈曲角で光線を第２反射面へと
反射するために、プリズム光学系の入射光線方向の厚さ
を薄くすることが可能なものである。

【００７９】さらに好ましくは、第２プリズムの第１反
射面を正のパワーにすることにより、収差補正上良い結
果が得られる。これは、光線の屈曲角の小さい第１反射
面にパワーを与えることより、偏心収差の発生の少ない
面にパワーを与えることができるためである。さらに好
ましくは、第２反射面を負のパワーとすることにより、
第２プリズムの主点位置を物体側に出すことが可能とな
り、第２プリズムのバックフォーカスを短くすることが
可能となる。

【００８０】また、本発明において、第２プリズムとし
ては、光束にパワーを与える反射面と、入射面と、射出
面の３つの光学作用面から構成されているものを用いる
ことができる。

【００８１】この場合は、反射回数が１回なので、特に
精度の要求される反射面が１面ですみ、製造上優位であ
る。

【００８２】さらに好ましくは、反射面に正のパワーを
持たせることが好ましい。反射面を正のパワーにする
と、透過面にパワーを付加するより収差発生が少なくて
すむ。

【００８３】また、本発明において、第２プリズムとし
ては、光束にパワーを与える２つの反射面と、入射面
と、射出面の４つの光学作用面から構成されているもの
を用いることができる。

【００８４】この場合、第１プリズムと同様な形状であ
り、収差補正の自由度が高くなり、収差の発生が少な
い。さらに、２つの反射面の相対的偏心が少ないので、
この２つの反射面で発生する収差が２つの反射面相互で
補正し合い、収差発生が少ない。さらに好ましくは、２
つの反射面が異なる符号のパワーを持つことにより、収
差の相互の補正効果を大きくすることが可能となり、高
い解像力を得ることが可能となる。

【００８５】さらに好ましくは、第１反射面と第２反射
面の光軸が反射する点における相対的偏心が少ない方
が、偏心収差の発生を少なくすることが可能となり、回
転非対称な収差の発生が少なくなる。

【００８６】また、本発明において、第２プリズムとし
ては、入射面と、反射面と透過面とを兼用する射出面
と、光束にパワーを与える反射面の３つの光学作用面か
ら構成されているものを用いることができる。

【００８７】第２プリズムのこの形状は、光束をプリズ
ム内に入射する第１面、光束をプリズム内に反射すると
共に第３面で反射した光束をプリズム外に射出する第２
面、第２面からの光束をプリズム内に反射する第３面を
有する形状で、その場合に、第２面、第３面の中、少な
くとも１面がパワーを持った回転非対称な面形状を有す
るよう構成されることが望ましく、これにより、第２プ
リズムの小型化とＣＣＤを配置するときのスペース確保
にも有利となる。

【００８８】また、第１反射面と第２透過面を共有する
このプリズムタイプは、第１反射面で大きく光線を屈曲
させ、さらに第２反射面は少ない屈曲角で光線を第２透
過面へと反射するために、光学系全体の入射光軸に対し
て上下方向の厚さを薄くすることが可能となる。

【００８９】そして、屈曲角の少ない第２反射面に正の
パワーを持たせられるために、第２プリズムの主点位置
を像側に配置することができ、バックフォーカスを大き
く取ることが可能となり、フィルター等を結像面直前に
配置する場合に好ましい。

【００９０】なお、本発明のプリズム中の透過作用と反
射作用を併せ持つ光学作用面において、反射作用は全反
射によるものとすることが望ましい。全反射条件を満た
さなければ、反射作用と透過作用を併せ持つことができ
ず、プリズム自体の小型化が困難になってしまう。

【００９１】また、全反射面以外の反射面は、アルミニ
ウム又は銀等の金属薄膜を表面に形成した反射面、又
は、誘電体多層膜の形成された反射面で構成することが
好ましい。金属薄膜で反射作用を有する場合は、手軽に
高反射率を得ることが可能となる。また、誘電体反射膜
の場合は、波長選択性や吸収の少ない反射膜を形成する
場合に有利となる。これにより、プリズムの製作精度が
緩和された低コストな小型の結像光学系を得ることが可
能である。

【００９２】次に、第１プリズムと第２プリズムの間に
位相型ローパスフィルターを配置する構成の作用効果を
説明するが、本発明の基本構成光学系についてはすでに
述べているので、その基本構成において、位相型ローパ
スフィルターを絞り近傍に配置したことの作用効果を主
に説明する。

【００９３】本発明の基本構成において、位相型ローパ
スフィルターを配置することは、その光学系が分厚い水
晶フィルターを配置するために確保していた長いバック
フォーカスを必要とせず（図５）、像面までを小さく設
定することが可能となり、サイズの小型化が図られる。
また、長いバックフォーカスを確保するために必要とさ
れていた非対称なパワー配置に縛られることがなくな
り、より高性能な光学系を確保できる。なお、位相型ロ
ーパスフィルターは軸上、軸外共に同様の効果を得るこ
とができる絞り近傍に配置することが望ましい。

【００９４】また、図６に示すように、絞り２近傍の面
（図の場合は、第２プリズム２０の第１面）に位相型の
光学的ローパスフィルターの役割を持たせて回折格子
４”とすることも可能である。これにより、部品点数を
減らすことができ、コストダウンが図られる。

【００９５】ところで、位相型の光学的ローパスフィル
ターは、絞りを絞っていくとその効果が薄れていくこと
もある。これは、位相型の光学的ローパスフィルターを
通過する光束に対し、その効果を与える位相格子等のピ
ッチが少なくなることに起因する。その場合、当然絞り
を絞って固体撮像素子等に入射する光量を制限すること
は可能であるが、位相型の光学的ローパスフィルターの
効果を変えずに光量を制限する方法として、ＮＤフィル
ターを用いて直接光量を制限したり、液晶シャッターを
使ってシャッター速度を変化させたり、プログレッシブ
ＣＣＤと呼ばれるような固体撮像素子を使ってシャッタ
ー速度を変化させたりすることで、光量の制限が可能で
ある。

【００９６】また、本発明において、位相型の光学的ロ
ーパスフィルターや少なくともプリズムの１つにプラス
チック等のような樹脂材料を用いれば、コストダウンが
図れる。また、アモルファスポリオレフィン等のよう
な、低吸湿材料を用いれば湿度変化に対しても結像性能
の変化が少なくて望ましい。

【００９７】また、本発明において、第２プリズムに反
射作用と透過作用を併せ持つ光学作用面を少なくとも１
面用いることが好ましい。このような構成をとること
で、少ないスペースを有効に使い、プリズム自体の小型
化が可能となる。さらに、この場合、プリズム内を通る
光線の光路長も短くなる。その結果、偏心誤差感度の高
い反射面で発生した偏心誤差の転送による影響を小さく
抑えることが可能となり、反射面の製作精度が緩和され
コストダウンが図られる。

【００９８】そして、本発明の結像光学系においては、
全系を通して結像面は１つである結像光学系である。前
述したように反射面の偏心誤差感度は屈折面に比べて大
きく、プリズムのように１ブロックで構成された反射光
学部材は各面の面精度誤差、偏心誤差が積算されて転送
されるため、反射面数は少ない程製作精度は緩和され
る。したがって、必要以上に反射の回数を増やすことは
望ましくなく、例えば中間像を形成しその像をリレーし
て行く結像光学系では、必要以上に反射の回数が増え、
各面の製造誤差が厳しくなり、コストアップにつながっ
てしまう。

【００９９】また、本発明の結像光学系において、結像
光学系のフォーカシングは、全体移動あるいはプリズム
を１つだけ最も像側の面から射出した軸上主光線軸に沿
って移動することにより可能なのは言うまでもないが、
結像面を移動させることによりフォーカシングすること
が可能である。結像面を移動させることにより、結像光
学系が偏心することで物体からの軸上主光線の入射方向
と最も像側の面から射出する軸上主光線の方向とが一致
していなくても、フォーカシングによる軸上主光線の入
射側のずれを防ぐことができる。また、平行平面板を複
数の楔状のプリズムに分割し、それをＺ軸と垂直方向に
移動させることでフォーカシングすることも可能であ
る。この場合も、結像光学系の偏心にはよらずフォーカ
シングが可能である。

【０１００】また、本発明において、発散作用のプリズ
ムと収斂作用のプリズムを使うことによって、温度補償
をすることができる。特に、プリズムの材質にプラスチ
ックを用いた場合に問題になる、温度変化による焦点ず
れを防ぐためには、プリズムに異符号のパワーを持たせ
ることでそれが可能となる。

【０１０１】また、本発明において、複数のプリズムは
光学作用を有さない面にそれぞれの相対的位置決め部を
設けていることが望ましい。特に、本発明のような反射
面にパワーを持たせたプリズムを複数配置する場合、そ
の相対的な位置精度のずれが性能劣化の原因となる。そ
こで、本発明では、プリズムの光学作用を有さない面に
相対的位置決め部を設けることで、位置精度の確保を行
い、所望の性能を確保することが可能となる。特に、そ
の位置決め部を用い、連結部材により複数のプリズムを
一体化すれば、組み立て調整が不要となり、さらに、コ
ストダウンが図られる。

【０１０２】また、本発明の結像光学系の入射面より物
体側にミラー等の反射光学部材を用いて、本発明の結像
光学系の偏心方向とは異なった向きに光路を折り畳むこ
とも可能である。これにより、さらに結像光学系のレイ
アウトの自由度が増え、結像光学装置全体の小型化が図
られる。

【０１０３】また、本発明において、結像光学系をプリ
ズムのみから構成することも可能である。これにより部
品点数が減り、コストダウンが図られる。さらに、絞り
の前後で複数のプリズムを一体化し、１つのプリズムと
することも当然可能である。これにより、さらなるコス
トダウンが可能である。

【０１０４】また、本発明において、第１プリズムと第
２プリズム以外に、その物体側、２つのプリズムの間、
あるいは、２つのプリズムの像側の何れかあるいは複数
の位置に他のレンズ（正レンズ、負レンズ）を構成要素
として含んでいてもよい。

【０１０５】また、本発明の結像光学系は、明るい単焦
点レンズであることが可能である。また、２つのプリズ
ムの間隔、２つのプリズムの物体側、あるいは、像側に
単数あるいは複数の屈折光学系を組み合わせてズームレ
ンズ（変倍結像光学系）とすることもできる。

【０１０６】また、本発明において、結像光学系の屈折
面、反射面を球面あるいは回転対称非球面で構成するこ
とも当然可能である。

【０１０７】なお、本発明の以上の結像光学系を撮像装
置の撮像部に配置する場合、あるいは、その撮影装置が
カメラ機構を備えいる場合に、前群中に配置されたプリ
ズム部材を光学作用を持つ光学素子の中で最も物体側に
配置し、そのプリズム部材の入射面を光軸に対して偏心
して配置し、そのプリズム部材よりも物体側に光軸に対
して垂直に配置したカバー部材を配置する構成にするこ
とができ、また、前群中に配置されたプリズム部材が物
体側に光軸に対して偏心配置された入射面を備えるよう
に構成し、その入射面と空気間隔を挟んで光軸と同軸上
に配置されたパワーを有するカバーレンズをその入射面
よりも物体側に配置する構成にすることができる。

【０１０８】このように、プリズム部材が最も物体側に
配置され、偏心入射面が撮影装置前面に備えられると、
被写体からは斜めに傾いた入射面が見えるため、被写体
からずれた位置を中心に撮影しているかのような違和感
を与えてしまうことになる。そこで、光軸に垂直なカバ
ー部材又はカバーレンズを配置して、一般の撮影装置と
同様、撮影する被写体に違和感を感じない撮影ができ
る。

【０１０９】以上のような本発明の何れかの結像光学系
をファインダー対物光学系として配置し、さらに、その
ファインダー対物光学系によって形成された物体像を正
立正像させる像正立光学系と、接眼光学系とからファイ
ンダー光学系を構成することができる。

【０１１０】また、そのファインダー光学系と、それと
併設された撮影用対物光学系とを備えてカメラ装置を構
成することができる。

【０１１１】また、以上のような本発明の何れかの結像
光学系と、その結像光学系によって形成される像面上に
配置された撮像素子とを備えて撮像光学系を構成するこ
とができる。

【０１１２】また、以上のような本発明の何れかの結像
光学系を撮影用対物光学系として配置し、その撮影用光
学系とは別の光路、又は、その撮影用対物光学系の光路
から分割された光路の何れかの中に配置されたファイン
ダー光学系を備えてカメラ装置を構成することができ
る。

【０１１３】また、以上のような本発明の何れかの結像
光学系と、その結像光学系によって形成される像面上に
配置された撮像素子と、その撮像素子で受光された像情
報を記録する記録媒体と、その記録媒体又は撮像素子か
らの像情報を受けて観察像を形成する画像表示素子とを
備えて電子カメラ装置を構成することができる。

【０１１４】また、以上のような本発明の何れかの結像
光学系と、その結像光学系によって形成される像を長軸
方向に沿って伝達する像伝達部材とを有する観察系と、
照明光源及びその照明光源からの照明光を前記長軸方向
に沿って伝達する照明光伝達部材を有する照明系とを備
えて内視鏡装置を構成することができる。

【０１１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の結像光学系の実施
例１〜４について説明する。なお、各実施例の構成パラ
メータは後に示す。各実施例において、図１に示すよう
に、軸上主光線１を物体中心を出て、絞り２の中心を通
り、像面３中心に到る光線で定義する。そして、軸上主
光線１と第１プリズム１０の入射面（第１面）１１、射
出面（第４面）１４、第２プリズム２０の入射面（第１
面）２１、射出面（第４面）２４との交点を通り、入射
面についてはその面に入射する軸上主光線１に垂直に、
射出面についてはその面から射出する軸上主光線１に垂
直に、それぞれ仮想面をとる。各仮想面の交点を、その
交点を通る光学面から次の仮想面（最後の仮想面につい
て像面）までの間の偏心光学面の原点として、軸上主光
線１（入射面の交点について定められた仮想面の場合
は、入射する軸上主光線１、射出面の交点について定め
られた仮想面の場合は、射出する軸上主光線１）に沿っ
て進む方向をＺ軸正方向とし、このＺ軸と像面中心を含
む平面をＹ−Ｚ平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面に直交
し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をＸ軸正方向と
し、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＹ軸と
する。図１には、各仮想面と第１プリズム１０の入射面
１１の交点について定められた仮想面に関する座標系と
を図示してある。図２に以下については、これら仮想面
と座標系の図示は省く。

【０１１６】実施例１〜４では、このＹ−Ｚ平面内で各
面の偏心を行っており、また、各回転非対称自由曲面の
唯一の対称面をＹ−Ｚ面としている。

【０１１７】偏心面については、対応する座標系の原点
から、その面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方
向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心
軸（自由曲面については、前記（ａ）式のＺ軸、非球面
については、後記の（ｂ）式のＺ軸）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα，β，γ
（°））とが与えられている。なお、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。

【０１１８】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（仮想面を含む。）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、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。

【０１１９】また、本発明で用いられる自由曲面の面の
形状は前記（ａ）式により定義し、その定義式のＺ軸が
自由曲面の軸となる。

【０１２０】また、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}］ ＋Ａｙ⁴ ＋Ｂｙ⁶ ＋Ｃｙ⁸ ＋Ｄｙ¹⁰＋…… ・・・（ｂ） ただし、Ｚを光の進行方向を正とした光軸（軸上主光
線）とし、ｙを光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、１０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。

【０１２１】なお、データの記載されていない自由曲
面、非球面に関する項は０である。屈折率については、
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。

【０１２２】また、自由曲面の他の定義式として、以下
の（ｃ）式で与えられるＺｅｒｎｉｋｅ多項式がある。
この面の形状は以下の式により定義する。その定義式の
Ｚ軸がＺｅｒｎｉｋｅ多項式の軸となる。回転非対称面
の定義は、Ｘ−Ｙ面に対するＺの軸の高さの極座標で定
義され、ＡはＸ−Ｙ面内のＺ軸からの距離、ＲはＺ軸回
りの方位角で、Ｚ軸から測った回転角で表せられる。

【０１２３】 ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A) ＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A) ＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(6A)＋Ｄ₂₄（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）cos(4A) ＋Ｄ₂₅（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₂₆（２０Ｒ⁶ −３０Ｒ⁴ ＋１２Ｒ² −１） ＋Ｄ₂₇（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₂₈（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）sin(4A) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(6A)・・・・・ ・・・（ｃ） なお、Ｘ軸方向に対称な光学系として設計するには、Ｄ
₄ ，Ｄ₅ ，Ｄ₆ 、Ｄ₁₀０，Ｄ₁₁，Ｄ₁₂，Ｄ₁₃，Ｄ₁₄，Ｄ
₂₀，Ｄ₂₁，Ｄ₂₂…を利用する。

【０１２４】その他の面の例として、次の定義式（ｄ）
があげられる。 Ｚ＝ΣΣＣ_nmＸＹ 例として、ｋ＝７（７次項）を考えると、展開したと
き、以下の式で表せる。 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ ｙ＋Ｃ₄ ｜ｘ｜ ＋Ｃ₅ ｙ² ＋Ｃ₆ ｙ｜ｘ｜＋Ｃ₇ ｘ² ＋Ｃ₈ ｙ³ ＋Ｃ₉ ｙ² ｜ｘ｜＋Ｃ₁₀ｙｘ² ＋Ｃ₁₁｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃ｙ³ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₄ｙ² ｘ² ＋Ｃ₁₅ｙ｜ｘ³ ｜＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈ｙ⁴ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₉ｙ³ ｘ² ＋Ｃ₂₀ｙ² ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂｜ｘ⁵ ｜ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄ｙ⁵ ｜ｘ｜＋Ｃ₂₅ｙ⁴ ｘ² ＋Ｃ₂₆ｙ³ ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₇ｙ² ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁ｙ⁶ ｜ｘ｜＋Ｃ₃₂ｙ⁵ ｘ² ＋Ｃ₃₃ｙ⁴ ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₃₄ｙ³ ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ² ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶ ＋Ｃ₃₇｜ｘ⁷ ｜ ・・・（ｄ） なお、本発明の実施例では、前記（ａ）式を用いた自由
曲面で面形状が表現されているが、上記（ｃ）式、
（ｄ）式を用いても同様の作用効果を得られるのは言う
までもない。

【０１２５】実施例１〜４は何れも、撮影画角が、水平
半画角２６．３°、垂直半画角２０．３°、撮像素子サ
イズは３．２×２．４ｍｍであり、入射瞳径１．１５ｍ
ｍ、Ｆナンバー２．８であり、焦点距離は３．２４ｍｍ
で、３５ｍｍ銀塩カメラに換算すると３５ｍｍに相当す
る。もちろん、その他のサイズの場合でも適用できるの
は言うまでのない。また、本発明は、本発明の結像光学
系を用いた撮像光学系のみならず、その光学系を組み込
んだ撮像装置等も含むものである。

【０１２６】実施例１〜４の軸上主光線を含むＹ−Ｚ断
面図をそれぞれ図１〜図４に示す。これらの実施例の構
成パラメータは後記するが、自由曲面はＦＦＳで、非球
面はＡＳＳで、仮想面はＨＲＰ（仮想基準面）、位相型
ローパスフィルターは“ＬＰＦ”、素子カバーガラスは
“ＣＶＧ”で示してある。

【０１２７】実施例１ 実施例１の軸上主光線を含むＹ−Ｚ断面図を図１に示
す。実施例１は、物体側から光の通る順に、第１プリズ
ム１０、位相型のローパスフィルター４、絞り２、第２
プリズム２０、イメージャー表面を保護するカバーガラ
ス５、像面（結像面）３からなり、第１プリズム１０は
第１面１１から第４面１４で構成され、その第１面１１
は第１透過面、第２面１２は第１反射面、第３面１３は
第２反射面、第４面１４は第２透過面であり、物体から
の光線は、第１透過面１１、第１反射面１２、第２反射
面１３、第２透過面１４の順に透過し、また、第２プリ
ズム２０は第１面２１から第４面２４で構成され、その
第１面２１は第１透過面、第２面２２は第１反射面、第
３面２３は第２反射面、第４面２４は第２透過面であ
り、物体からの光線は、第１透過面２１、第１反射面２
２、第２反射面２３、第２透過面２４の順に透過する。
そして、第２プリズム２０の第１透過面２１と第２反射
面２３を透過作用と反射作用を併せ持つ同一の光学作用
面としている。

【０１２８】また、後記する構成パラメータの第２面か
ら第６面までは第１面の仮想面１を基準とした偏心量で
表されており、第７面〜第１０面の面頂位置は第６面の
仮想面２からの軸上主光線に沿った面間隔のみによって
表されており、第１１面から第１５面までは第１０面の
仮想面３を基準とした偏心量で表されており、第１６面
から像面までは第１５面の仮想面４からの軸上主光線に
沿った面間隔のみによって表されている。

【０１２９】実施例２、３ 実施例２、３の軸上主光線を含むＹ−Ｚ断面図をそれぞ
れ図２、図３に示す。実施例２、３は、物体側から光の
通る順に、第１プリズム１０、位相型のローパスフィル
ター４、絞り２、第２プリズム２０、イメージャー表面
を保護するカバーガラス５、像面（結像面）３からな
り、第１プリズム１０は第１面１１から第４面１４で構
成され、その第１面１１は第１透過面、第２面１２は第
１反射面、第３面１３は第２反射面、第４面１４は第２
透過面であり、物体からの光線は、第１透過面１１、第
１反射面１２、第２反射面１３、第２透過面１４の順に
透過し、また、第２プリズム２０は第１面２１から第４
面２４で構成され、その第１面２１は第１透過面、第２
面２２は第１反射面、第３面２３は第２反射面、第４面
２４は第２透過面であり、物体からの光線は、第１透過
面２１、第１反射面２２、第２反射面２３、第２透過面
２４の順に透過する。そして、第２プリズム２０の第１
反射面２２と第２透過面２４を反射作用と透過作用を併
せ持つ同一の光学作用面としている。実施例２と３の違
いは、第２プリズム２０の第１反射面２２の反射方向が
相互に反対方向である点にある。

【０１３０】また、後記する構成パラメータの第２面か
ら第６面までは第１面の仮想面１を基準とした偏心量で
表されており、第７面〜第１０面の面頂位置は第６面の
仮想面２からの軸上主光線に沿った面間隔のみによって
表されており、第１１面から第１５面までは第１０面の
仮想面３を基準とした偏心量で表されており、第１６面
から像面までは第１５面の仮想面４からの軸上主光線に
沿った面間隔のみによって表されている。

【０１３１】実施例４ 実施例４の軸上主光線を含むＹ−Ｚ断面図を図４に示
す。実施例４は、物体側から光の通る順に、第１プリズ
ム１０、位相型のローパスフィルター４、絞り２、第２
プリズム２０、イメージャー表面を保護するカバーガラ
ス５、像面（結像面）３からなり、第１プリズム１０は
第１面１１から第４面１４で構成され、その第１面１１
は第１透過面、第２面１２は第１反射面、第３面１３は
第２反射面、第４面１４は第２透過面であり、物体から
の光線は、第１透過面１１、第１反射面１２、第２反射
面１３、第２透過面１４の順に透過し、また、第２プリ
ズム２０は第１面２１から第４面２４で構成され、その
第１面２１は第１透過面、第２面２２は第１反射面、第
３面２３は第２反射面、第４面２４は第２透過面であ
り、物体からの光線は、第１透過面２１、第１反射面２
２、第２反射面２３、第２透過面２４の順に透過する。

【０１３２】また、後記する構成パラメータの第２面か
ら第６面までは第１面の仮想面１を基準とした偏心量で
表されており、第７面〜第１０面の面頂位置は第６面の
仮想面２からの軸上主光線に沿った面間隔のみによって
表されており、第１１面から第１５面までは第１０面の
仮想面３を基準とした偏心量で表されており、第１６面
から像面までは第１５面の仮想面４からの軸上主光線に
沿った面間隔のみによって表されている。

【０１３３】以下に上記実施例１〜４の構成パラメータ
を示す。これら表中の“ＦＦＳ”は自由曲面、“ＡＳ
Ｓ”は非球面、“ＨＲＰ”は仮想面、“ＬＰＦ”は位相
型ローパスフィルター、“ＣＶＧ”は素子カバーガラス
を示す。

【０１３４】 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 ∞ ∞ 1 ∞（ＨＲＰ１） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 5 ＡＳＳ 偏心(4) 6 ∞（ＨＲＰ２） 2.95 偏心(5) 7 ∞（ＬＰＦ） 1.00 1.4924 57.6 8 ∞ 0.00 9 ∞（絞り面） 2.27 10 ∞（ＨＲＰ３） 11 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(7) 1.4924 57.6 13 ＦＦＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 14 ＡＳＳ 偏心(8) 15 ∞（ＨＲＰ４） 0.92 偏心(9) 16 ∞（ＣＶＧ） 0.70 1.4875 70.2 17 ∞ 1.20 像 面 ∞ ＡＳＳ Ｒ -31.03 Ｋ 0.0000 Ａ -2.4905×10^-5 ＡＳＳ Ｒ -78.65 Ｋ 0.0000 Ａ 2.5063×10^-3 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.8691×10^-2 Ｃ₆ 1.8730×10^-2 Ｃ₈ -3.7981×10^-4 Ｃ₁₀ -6.7146×10^-4 Ｃ₁₁ 3.2440×10^-5 Ｃ₁₃ 2.4165×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 4.5019×10^-2 Ｃ₆ 2.6480×10^-2 Ｃ₈ 5.9239×10^-4 Ｃ₁₀ 4.7766×10^-4 Ｃ₁₁ 4.6357×10^-5 Ｃ₁₃ -1.8942×10^-5 Ｃ₁₅ -5.2597×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.4438×10^-2 Ｃ₆ 3.8495×10^-3 Ｃ₈ 1.4083×10^-4 Ｃ₁₀ 2.6737×10^-4 Ｃ₁₁ -5.2735×10^-5 Ｃ₁₃ -7.9112×10^-5 Ｃ₁₅ -4.6489×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.5720×10^-2 Ｃ₆ -9.8016×10^-3 Ｃ₈ -3.3445×10^-3 Ｃ₁₀ -4.5403×10^-4 Ｃ₁₁ -2.1930×10^-5 Ｃ₁₃ -2.1129×10^-4 Ｃ₁₅ -1.4752×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -3.2830×10^-2 Ｃ₆ -3.0650×10^-2 Ｃ₈ -7.1185×10^-4 Ｃ₁₀ -1.5979×10^-5 Ｃ₁₁ -5.6652×10^-5 Ｃ₁₃ -5.6914×10^-5 Ｃ₁₅ -4.1299×10^-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 25.02 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.84 Ｚ 5.59 α -18.10 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 7.84 Ｚ -1.47 α -7.33 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 10.12 Ｚ 2.46 α 52.13 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 10.12 Ｚ 2.46 α 18.10 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 2.15 Ｚ -0.85 α 22.64 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 0.35 Ｚ 2.86 α -9.55 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) α 70.09 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 5.09 Ｚ 0.15 α 71.87 β 0.00 γ 0.00 。

【０１３５】 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 ∞ ∞ 1 ∞（ＨＲＰ１） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 5 ＡＳＳ 偏心(4) 6 ∞（ＨＲＰ２） 1.52 偏心(5) 7 ∞（ＬＰＦ） 1.00 1.4924 57.6 8 ∞ 0.00 9 ∞（絞り面） 1.49 10 ∞（ＨＲＰ３） 11 ＡＳＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(7) 1.4924 57.6 13 ＦＦＳ 偏心(8) 1.4924 57.6 14 ＦＦＳ 偏心(7) 15 ∞（ＨＲＰ４） 2.78 偏心(9) 16 ∞（ＣＶＧ） 0.70 1.4875 70.2 17 ∞ 1.20 像 面 ∞ ＡＳＳ Ｒ 39.63 Ｋ 0.0000 Ａ -1.5408×10^-4 ＡＳＳ Ｒ -7.78 Ｋ 0.0000 Ａ -5.5425×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.8564×10^-2 Ｃ₆ 4.7708×10^-2 Ｃ₈ 6.3642×10^-4 Ｃ₁₀ -1.0020×10^-3 Ｃ₁₁ 5.6896×10^-5 Ｃ₁₃ 4.6542×10^-5 Ｃ₁₅ 4.0267×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 4.2531×10^-2 Ｃ₆ 6.1352×10^-2 Ｃ₈ -7.7220×10^-4 Ｃ₁₀ -8.9511×10^-4 Ｃ₁₁ 6.8048×10^-5 Ｃ₁₃ 1.6232×10^-4 Ｃ₁₅ -2.2825×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.5719×10^-2 Ｃ₆ 2.1196×10^-2 Ｃ₈ -5.1165×10^-6 Ｃ₁₀ 2.8376×10^-5 Ｃ₁₁ 1.7747×10^-5 Ｃ₁₃ 2.7596×10^-5 Ｃ₁₅ 9.1676×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.5337×10^-2 Ｃ₆ 5.1754×10^-3 Ｃ₈ 2.0006×10^-4 Ｃ₁₀ 5.7462×10^-4 Ｃ₁₁ 6.8634×10^-6 Ｃ₁₃ -1.7055×10^-6 Ｃ₁₅ -1.5633×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.7351×10^-2 Ｃ₆ 2.7480×10^-2 Ｃ₈ -2.4611×10^-5 Ｃ₁₀ 2.2914×10^-4 Ｃ₁₁ 7.1684×10^-5 Ｃ₁₃ 1.1213×10^-4 Ｃ₁₅ 5.9533×10^-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 33.77 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 1.31 Ｚ 6.21 α -16.39 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 8.99 Ｚ -1.57 α -8.83 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 10.77 Ｚ 1.91 α 26.34 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 10.77 Ｚ 1.91 α 27.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 5.03 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 0.10 Ｚ 3.45 α -50.23 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 4.82 Ｚ 4.47 α -88.31 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 1.63 Ｚ 5.32 α -86.29 β 0.00 γ 0.00 。

【０１３６】 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 ∞ ∞ 1 ∞（ＨＲＰ１） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 5 ＡＳＳ 偏心(4) 6 ∞（ＨＲＰ２） 2.13 偏心(5) 7 ∞（ＬＰＦ） 1.00 1.4924 57.6 8 ∞ 0.00 9 ∞（絞り面） 1.77 10 ∞（ＨＲＰ３） 11 ＡＳＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(7) 1.4924 57.6 13 ＦＦＳ 偏心(8) 1.4924 57.6 14 ＦＦＳ 偏心(9) 15 ∞（ＨＲＰ４） 2.20 偏心(10) 16 ∞（ＣＶＧ） 0.70 1.4875 70.2 17 ∞ 1.20 像 面 ∞ ＡＳＳ Ｒ -30.66 Ｋ 0.0000 Ａ 1.4655×10^-4 ＡＳＳ Ｒ -6.03 Ｋ 0.0000 Ａ 4.7453×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.4730×10^-2 Ｃ₆ 2.2774×10^-2 Ｃ₈ -1.8507×10^-3 Ｃ₁₀ -3.7533×10^-3 Ｃ₁₁ 4.9484×10^-6 Ｃ₁₃ 9.2305×10^-5 Ｃ₁₅ 1.1243×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 4.4479×10^-2 Ｃ₆ 3.3574×10^-2 Ｃ₈ -1.0209×10^-3 Ｃ₁₀ -2.0442×10^-3 Ｃ₁₁ 1.1784×10^-4 Ｃ₁₃ 1.2872×10^-4 Ｃ₁₅ 5.2458×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.3648×10^-2 Ｃ₆ 1.3545×10^-2 Ｃ₈ -1.7992×10^-4 Ｃ₁₀ -2.5443×10^-4 Ｃ₁₁ 4.0043×10^-5 Ｃ₁₃ 2.4356×10^-5 Ｃ₁₅ 5.3448×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 7.6875×10^-4 Ｃ₆ -4.8601×10^-4 Ｃ₈ -5.9936×10^-5 Ｃ₁₀ -9.7538×10^-5 Ｃ₁₁ 4.5473×10^-5 Ｃ₁₃ -4.6577×10^-6 Ｃ₁₅ -1.0504×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.2686×10^-2 Ｃ₆ 2.7839×10^-2 Ｃ₈ -3.3667×10^-5 Ｃ₁₀ 6.8568×10^-5 Ｃ₁₁ 2.6956×10^-5 Ｃ₁₃ -2.0027×10^-5 Ｃ₁₅ -1.0791×10^-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 10.16 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.36 Ｚ 6.19 α -25.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 8.67 Ｚ 0.20 α -16.47 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 10.23 Ｚ 4.20 α 37.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 10.23 Ｚ 4.20 α 13.17 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 6.91 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 0.13 Ｚ 3.23 α 54.78 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ -5.22 Ｚ 4.90 α 88.31 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 0.13 Ｚ 3.23 α 54.78 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ -1.92 Ｚ 6.14 α 76.82 β 0.00 γ 0.00 。

【０１３７】 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 ∞ ∞ 1 ∞（ＨＲＰ１） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 4 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 5 ＡＳＳ 偏心(4) 6 ∞（ＨＲＰ２） 2.06 偏心(5) 7 ∞（ＬＰＦ） 1.00 1.4924 57.6 8 ∞ 0.00 9 ∞（絞り面） 2.82 10 ∞（ＨＲＰ３） 11 ＡＳＳ 偏心(6) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(7) 1.4924 57.6 13 ＦＦＳ 偏心(8) 1.4924 57.6 14 ＦＦＳ 偏心(9) 15 ∞（ＨＲＰ４） 2.23 偏心(10) 16 ∞（ＣＶＧ） 0.70 1.4875 70.2 17 ∞ 1.20 像 面 ∞ ＡＳＳ Ｒ 320.96 Ｋ 0.0000 Ａ -1.3095×10^-4 ＡＳＳ Ｒ -13.49 Ｋ 0.0000 Ａ 2.9294×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.0740×10^-2 Ｃ₆ 9.0137×10^-3 Ｃ₈ 5.1644×10^-3 Ｃ₁₀ 1.4946×10^-3 Ｃ₁₁ -1.5774×10^-4 Ｃ₁₃ -3.2482×10^-5 Ｃ₁₅ 9.5812×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 5.3103×10^-2 Ｃ₆ 2.2551×10^-2 Ｃ₈ 2.1120×10^-3 Ｃ₁₀ 2.0694×10^-4 Ｃ₁₁ -1.4052×10^-4 Ｃ₁₃ 2.1389×10^-4 Ｃ₁₅ 9.6450×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.6380×10^-2 Ｃ₆ 1.3463×10^-2 Ｃ₈ 1.6049×10^-4 Ｃ₁₀ -7.4365×10^-5 Ｃ₁₁ 6.7021×10^-6 Ｃ₁₃ 1.7161×10^-5 Ｃ₁₅ 5.6944×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.8540×10^-2 Ｃ₆ 3.9712×10^-3 Ｃ₈ 3.1383×10^-3 Ｃ₁₀ 7.4104×10^-4 Ｃ₁₁ 1.4483×10^-4 Ｃ₁₃ 1.1612×10^-4 Ｃ₁₅ 2.5764×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.7103×10^-2 Ｃ₆ 2.5352×10^-2 Ｃ₈ 2.1345×10^-4 Ｃ₁₀ -3.3592×10^-4 Ｃ₁₁ 7.0661×10^-5 Ｃ₁₃ 4.7584×10^-5 Ｃ₁₅ 2.0064×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 5.6905×10^-2 Ｃ₆ 5.4543×10^-2 Ｃ₈ -1.1393×10^-3 Ｃ₁₀ -7.7543×10^-3 Ｃ₁₁ 8.6933×10^-4 Ｃ₁₃ 9.7726×10^-4 Ｃ₁₅ -1.0451×10^-3 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 11.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.28 Ｚ 4.28 α -39.06 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 14.27 Ｚ 2.30 α -42.57 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 14.01 Ｚ 6.95 α -15.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 14.01 Ｚ 6.95 α 2.76 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α -36.72 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -0.97 Ｚ 4.17 α 20.20 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ -7.46 Ｚ -0.64 α 22.66 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ -8.19 Ｚ 4.47 α -18.96 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ -8.19 Ｚ 4.47 α -2.76 β 0.00 γ 0.00 。

【０１３８】次に、上記実施例１の横収差図を図７に示
す。この横収差図において、括弧内に示された数字は
（水平（Ｘ方向）画角、垂直（Ｙ方向）画角）を表し、
その画角における横収差を示す。

【０１３９】なお、上記実施例１〜４の前記θｓ３，Ｆ
Ｂ，ＤＲの値は次の通りである。

【０１４０】 実施例１ θｓ３＝３７°，ＦＢ＝０．８ｆ，ＤＲ＝２．９ｆ 実施例２ θｓ３＝３６°，ＦＢ＝１．４ｆ，ＤＲ＝３．８ｆ 実施例３ θｓ３＝３８°，ＦＢ＝１．２ｆ，ＤＲ＝３．８ｆ 実施例４ θｓ３＝３８°，ＦＢ＝１．２ｆ，ＤＲ＝４．９ｆ 。

【０１４１】さて、以上のような本発明の結像光学系
は、物体像を形成しその像をＣＣＤや銀塩フィルムとい
った撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわ
けカメラに用いることができる。また、物体像を接眼レ
ンズを通して観察する観察装置、とりわけカメラのファ
インダー部の対物光学系としても用いることが可能であ
る。また、内視鏡等の小型の撮像素子を用いた光学装置
用の撮像光学系としても用いることができる。

【０１４２】図８〜図１０は、本発明の結像光学系を電
子カメラのファインダー部の対物光学系に組み込んだ構
成の概念図を示す。図８は電子カメラ４０の外観を示す
前方斜視図、図９は同後方斜視図、図１０は電子カメラ
４０の構成を示す断面図である。電子カメラ４０は、こ
の例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、
ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４
３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニタ
ー４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッ
ター４５を押圧すると、それに連動して撮影用対物光学
系４８を通して撮影が行われる。撮影用対物光学系４８
によって形成された物体像が、ローパスフィルター、赤
外カットフィルター等のフィルター５１を介してＣＣＤ
４９の撮像面５０上に形成される。このＣＣＤ４９で受
光された物体像は、処理手段５２を介し、電子画像とし
てカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示
される。また、この処理手段５２にはメモリ等が配置さ
れ、撮影された電子画像を記録することもできる。な
お、このメモリは処理手段５２と別体に設けらてもよい
し、フロッピーディスク等により電子的に記録書込を行
うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって
銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよ
い。

【０１４３】さらに、ファインダー用光路４４上には、
例えば実施例１と同様の結像光学系をファインダー用対
物光学系５３として配置してある。この場合、カバー部
材として負のパワーを有するカバーレンズ５４を配置し
てファインダー用対物光学系５３の一部とし、画角を拡
大している。なお、このカバーレンズ５４と結像光学系
の絞り２より物体側のプリズム１０とでファインダー用
対物光学系５３の前群を、結像光学系の絞り２より像側
のプリズム２０でファインダー用対物光学系５３の後群
を構成している。このファインダー用対物光学系５３に
よって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリ
ズム５５の視野枠５７上に形成される。なお、視野枠５
７は、ポロプリズム５５の第１反射面５６と第２反射面
５８との間を分離し、その間に配置されている。このポ
リプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察
者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。

【０１４４】このように構成されたカメラ４０は、ファ
インダー用対物光学系５３を少ない光学部材で構成で
き、高性能・低コスト化が実現できると共に、対物光学
系５３の光路自体を折り曲げて構成できるため、カメラ
内部での配置の自由度が増し、設計上有利となる。

【０１４５】なお、図１０の構成において、撮影用対物
光学系４８の構成については言及しなかったが、撮影用
対物光学系４８としては屈折型同軸光学系の他に、本発
明の２つのプリズム１０、２０からなる何れかのタイプ
の結像光学系を用いることも当然可能である。

【０１４６】次に、図１１は、本発明の結像光学系を電
子カメラ４０の撮影部の対物光学系４８に組み込んだ構
成の概念図を示す。この例の場合は、撮影用光路４２上
に配置された撮影用対物光学系４８は、実施例１と同様
の結像光学系を用いている。この撮影用対物光学系によ
り形成された物体像は、カバーガラス５を介してＣＣＤ
４９の撮像面５０上に形成される。このＣＣＤ４９で受
光された物体像は、処理手段５２を介し、液晶表示素子
（ＬＣＤ）６０上に電子像として表示される。また、こ
の処理手段５２は、ＣＣＤ４９で撮影された物体像を電
子情報として記録する記録手段６１の制御も行う。ＬＣ
Ｄ６０に表示された画像は、接眼光学系５９を介して観
察者眼球Ｅに導かれる。この接眼光学系５９は、本発明
の結像光学系に用いられている偏心プリズムと同様の形
態を持つプリズムからなり、この例では、入射面６２
と、反射面６３と、反射と屈折の兼用面６４の３面から
構成されている。また、２つの反射作用を持った面６
３、６４の中、少なくとも一方の面、望ましくは両方の
面が、光束にパワーを与え、かつ、偏心収差を補正する
唯一の対称面を持つ面対称自由曲面にて構成されてい
る。そして、この唯一の対称面は、撮影用対物光学系４
８のプリズム１０、２０が有する面対称自由曲面の唯一
の対称面と略同一平面上に形成されている。また、この
撮影用対物光学系４８は他のレンズ（正レンズ、負レン
ズ）を２つのプリズム１０、２０の物体側、それらの間
あるいは像側にその構成要素として含んでいてもよい。

【０１４７】このように構成されたカメラ４０は、撮影
用対物光学系４８を少ない光学部材で構成でき、高性能
・低コスト化が実現できると共に、光学系全体を同一平
面上に並べて配置できるため、この配置平面と垂直方向
の厚みの簿型化が実現できる。

【０１４８】なお、本例では、撮影用対物光学系４８の
カバー部材６５はとして、平行平面板を配置している
が、前例と同様に、パワーを持ったレンズを用いてもよ
い。

【０１４９】ここで、カバー部材を設けずに、本発明の
結像光学系中の最も物体側に配置された面をカバー部材
と兼用することもできる。本例ではその最も物体側の面
はプリズム１０の入射面となる。しかし、この入射面が
光軸に対して偏心配置されているため、この面がカメラ
前面に配置されてしまうと、被写体側から見た場合、カ
メラ４０の撮影中心が自分からずれているように錯覚し
てしまい（一般的なカメラ同様、入射面の垂直方向を撮
影していると感じるのが通常である。）、違和感を与え
てしまう。そこで、本例のように、結像光学系の最も物
体側の面が偏心面である場合には、カバー部材６５（又
は、カバーレンズ５４）を設けることが、被写体側から
見た場合に違和感を感じずに、既存のカメラと同じ感覚
で撮影を受けることができ望ましい。

【０１５０】次に、図１２は、本発明の結像光学系を電
子内視鏡の観察系の対物光学系８０に組み込んだ構成の
概念図を示す。この例の場合、観察系の対物光学系８０
は、実施例４に示したものと同様の結像光学系を用いて
いる。この電子内視鏡は、図１２（ａ）に示すように、
電子内視鏡７１と、照明光を供給する光源装置７２と、
その電子内視鏡７１に対応する信号処理を行うビデオプ
ロセッサ７３と、このビデオプロセッサ７３から出力さ
れる映像信号を表示するモニター７４と、このビデオブ
ロセッサ７３と接続され映像信号等に記録するＶＴＲデ
ッキ７５、及び、ビデオディスク７６と、映像信号を映
像としてプリントアウトするビデオプリンタ７７と共に
構成されており、電子内視鏡７１の挿入部７８の先端部
７９は、図１２（ｂ）に示すように構成されている。光
源装置７２から照明さた光束は、ライトガイドファイバ
ー束８６を通って照明用対物光学系８５により、観察部
位を照明する。そして、この観察部位からの光が、カバ
ー部材８４を介して、観察用対物光学系８０によって物
体像として形成される。この物体像は、カバーガラス５
を介して介してＣＣＤ８２の撮像面８３上に形成され
る。さらに、この物体像は、ＣＣＤ８２によって映像信
号に変換され、その映像信号は、図１２（ａ）に示すビ
デオプロセッサ７３により、モニター７４上に直接表示
されると共に、ＶＴＲデッキ７５、ビデオディスク７６
中に記録され、また、ビデオプリンタ７７から映像とし
てプリントアウトされる。

【０１５１】このように構成された内視鏡は、少ない光
学部材で構成でき、高性能・低コスト化が実現できると
共に、観察系の対物光学系８０の２つのプリズム１０、
２０が内視鏡の長軸方向に並ぶため、細径化を阻害する
ことなく上記効果を得ることができる。

【０１５２】次に、本発明による結像光学系をＣＣＤや
フィルター等の撮像素子前方に配置するときの望ましい
構成を図１３に示す。図中、偏心プリズムＰは、本発明
の結像光学系中に含まれるプリズムである。いま、撮像
素子の撮像面Ｃが、図のように四角形を形成するとき、
偏心プリズムＰに配置された面対称自由曲面の対称面Ｄ
が、この撮像面Ｃの四角形を形成する辺の少なくとも１
つと平行になるように配置することが、美しい像形成の
上で望ましい。

【０１５３】さらに、この撮像面Ｃが正方形や長方形と
いった４つの内角がそれぞれ略９０°にて形成されてい
る場合には、面対称自由曲面の対称面Ｄは、撮像面Ｃの
互いに平行関係にある２辺に対して平行に配置され、よ
り望ましくは、この２辺の中間に配置され、この対称面
Ｄが撮像面Ｃを左右又は上下対称にする位置に一致して
いる構成であることが好ましい。このように構成すれ
ば、装置に組み込むときの組み込み精度が出しやすく、
量産性に効果的である。

【０１５４】さらに、偏心プリズムＰを構成する光学面
である第１面、第２面、第３面等の中、複数の面又は全
ての面が面対称自由曲面の場合には、複数の面又は全て
の面の対称面が同一面Ｄ上に配置されるように構成する
ことが、設計上も、収差性能上も望ましい。そして、こ
の対称面Ｄと撮像面Ｃとの関係は、上述と同様の関係に
あることが望ましい。

【０１５５】以上の本発明の結像光学系は、例えば次の
ように構成することができる。 〔１〕 絞りを挟んで第１のプリズムと第２のプリズム
を有し、該第１のプリズムは、光束をプリズム内に入射
する第１面、光束をプリズム内部で反射する第２面と第
３面、光束をプリズム外に射出する第４面を有し、前記
第２面と第３面の反射面の少なくとも１面がパワーを持
った回転非対称な面形状を有し、前記第２プリズムは少
なくとも３つの光学要素面を有し、その中の少なくとも
１面がパワーを持った回転非対称な面形状を有し、か
つ、前記第１プリズムの第３面での軸上主光線の反射角
度が下記の条件を満足し、光学系最終面から射出される
軸上主光線と軸外主光線のなす角度が小さく、中間像を
結ばないことを特徴とする結像光学系。 ２２°＜｜θｓ３｜＜４５° ・・・（１） ここで、θｓ３は、物点中心を通り、絞り中心を通過し
て像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第
１プリズムの第３面での軸上主光線の反射角度、つま
り、軸上主光線と第１プリズムの第３面との交わる点に
おける反射面の偏心方向の法線と軸上主光線のなす角で
ある。

【０１５６】〔２〕 絞りを挟んで第１のプリズムと第
２のプリズムを有し、該第１のプリズムは、光束をプリ
ズム内に入射する第１面、光束をプリズム内部で反射す
る第２面と第３面、光束をプリズム外に射出する第４面
を有し、前記第２面と第３面の反射面の少なくとも１面
がパワーを持った回転非対称な面形状を有し、前記第２
プリズムは少なくとも３つの光学要素面を有し、その中
の少なくとも１面がパワーを持った回転非対称な面形状
を有し、かつ、前記第２プリズムの最も像側の光学作用
面から像面までの軸上主光線の距離が下記の条件を満足
し、光学系最終面から射出される軸上主光線と軸外主光
線のなす角度が小さく、中間像を結ばないことを特徴と
する結像光学系。

【０１５７】 ０．６ｆ＜ＦＢ＜２．０ｆ ・・・（２） ここで、ＦＢは、物点中心を通り、絞り中心を通過して
像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第２
プリズムの最も像側に位置する光学作用面から像面まで
の軸上主光線に沿った長さを示し、媒質の屈折率を１．
０（空気）としたときの長さであり、ｆは、結像光学系
の総合焦点距離である。

【０１５８】〔３〕 絞りを挟んで第１のプリズムと第
２のプリズムを有し、該第１のプリズムは、光束をプリ
ズム内に入射する第１面、光束をプリズム内部で反射す
る第２面と第３面、光束をプリズム外に射出する第４面
を有し、該４つの面は各々独立した面で構成され、前記
第２面と第３面の反射面の少なくとも１面がパワーを持
った回転非対称な面形状を有し、前記第２プリズムは光
束をプリズム内で反射する反射面を有し、該反射面がパ
ワーを持った回転非対称な面形状を有し、前記第１プリ
ズムと前記第２プリズムの間に位相型ローパスフィルタ
ーが配置され、かつ、中間像を結ばないことを特徴とす
る結像光学系。

【０１５９】〔４〕 前記第２プリズムの最も物体側の
光学作用面から像面までの軸上主光線の距離が下記の条
件を満足することを特徴とする上記２記載の結像光学
系。 ２．５ｆ＜ＤＲ＜５．５ｆ ・・・（３） ここで、ＤＲは、物点中心を通り、絞り中心を通過して
像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第２
プリズムの最も物体側に位置する光学作用面から像面ま
での軸上主光線に沿った長さを示し、媒質の屈折率を
１．０（空気）としたときの長さである。

【０１６０】〔５〕 前記第１プリズムが、前記第１面
と前記第４面とを前記媒質を挟んで対向する位置に配置
すると共に、前記２面と前記第３面とを前記媒質を挟ん
で対向する位置に配置することによって、Ｚ字型の光路
を形成するように構成されていることを特徴とする上記
１から４の何れか１項記載の結像光学系。

【０１６１】〔６〕 前記第１プリズムが、プリズム内
に光束を入射させる前記第１面と光束をプリズム外に射
出する前記第４面とを隣接配置せずに、それらの間に反
射面の前記第２面又は前記第３面を挟む位置関係に配置
して構成されていることを特徴とする上記１から４の何
れか１項記載の結像光学系。

【０１６２】〔７〕 前記第１プリズムの第２面と第３
面の両方が光束にパワーを与え、かつ、偏心により発生
する収差を補正する回転非対称な面形状を有するように
構成されていることを特徴とする上記１から６の何れか
１項記載の結像光学系。

【０１６３】〔８〕 前記第１プリズムの第２面と第３
面の少なくとも一方の回転非対称な面形状が、唯一の対
称面を１面のみ有する面対称自由曲面形状にて構成され
ていることを特徴とする上記１から６の何れか１項記載
の結像光学系。

【０１６４】

〔９〕 前記第１プリズムの第２面と第３
面の両方の回転非対称な面形状が、唯一の対称面を１面
のみ有する面対称自由曲面形状にて構成されていること
を特徴とする上記７記載の結像光学系。

【０１６５】〔１０〕 前記第１プリズムの第２面の面
対称自由曲面の唯一の対称面と、前記第１プリズムの第
３面の面対称自由曲面の唯一の対称面とが、同一面内に
形成されるように前記第１プリズムが構成されているこ
とを特徴とする上記９記載の結像光学系。

【０１６６】〔１１〕 前記第１プリズムの第１面又は
第４面の少なくとも一方の面が、光束にパワーを与え、
かつ、偏心により発生する収差を補正する回転非対称な
面形状を有するように構成されていることを特徴とする
上記１から１０の何れか１項記載の結像光学系。

【０１６７】〔１２〕 前記第１プリズムの第１面又は
第４面の少なくとも一方の回転非対称な面形状が、唯一
の対称面を１面のみ有する面対称自由曲面形状にて構成
されていることを特徴とする上記１１記載の結像光学
系。

【０１６８】〔１３〕 前記第２プリズム内に配置され
た回転非対称な面形状が、唯一の対称面を１面のみ有す
る面対称自由曲面形状にて構成されていることを特徴と
する上記１から１２の何れか１項記載の結像光学系。

【０１６９】〔１４〕 前記第１プリズムと前記第２プ
リズムとが少なくとも１面ずつ唯一の対称面が同一平面
上に配置されるように構成された面対称自由曲面を備て
いることを特徴とする上記１３記載の結像光学系。

【０１７０】〔１５〕 前記第２プリズムが、光束にパ
ワーを与える曲面形状の反射面を２面以上有するように
構成されていることを特徴とする上記１から１４の何れ
か１項記載の結像光学系。

【０１７１】〔１６〕 前記第２プリズムの光学作用面
が、反射面と透過面とを兼用した入射面と、反射面と、
射出面の３つの光学作用面から構成されていることを特
徴とする上記１から１４の何れか１項記載の結像光学
系。

【０１７２】〔１７〕 前記第２プリズムが、光束にパ
ワーを与える２つの反射面と、入射面と、射出面の４つ
の光学作用面から構成されていることを特徴とする上記
１から１４の何れか１項記載の結像光学系。

【０１７３】〔１８〕 前記第２プリズムが、入射面
と、反射面と透過面とを兼用する射出面と、光束にパワ
ーを与える反射面の３つの光学作用面から構成されてい
ることを特徴とする上記１から１４の何れか１項記載の
結像光学系。

【０１７４】〔１９〕 前記第１プリズムの第３面であ
る第２反射面を正のパワーを有する回転非対称な面で構
成することを特徴とする上記１から１８の何れか１項記
載の結像光学系。

【０１７５】〔２０〕 前記第１プリズムの第２面であ
る第１反射面を負のバワーを有する回転非対称な面で、
第３面である第２反射面を正のパワーを有する回転非対
称な面で構成することを特徴とする上記１から１８の何
れか１項記載の結像光学系。

【０１７６】〔２１〕 前記第２プリズムの第３面であ
る第２反射面を正のバワーを有する回転非対称な面で構
成することを特徴とする上記１８記載の結像光学系。

【０１７７】〔２２〕 上記１から２１の何れか１項記
載の結像光学系をファインダー対物光学系として配置
し、さらに、前記ファインダー対物光学系によって形成
された物体像を正立正像させる像正立光学系と、接眼光
学系とから構成されていることを特徴とするファインダ
ー光学系。

【０１７８】〔２３〕 上記２２記載のファインダー光
学系と、前記ファインダー光学系と併設された撮影用対
物光学系とを備えて構成されていることを特徴とするカ
メラ装置。

【０１７９】〔２４〕 上記１から２１の何れか１項記
載の結像光学系と、前記結像光学系によって形成される
像面上に配置された撮像素子とを備えて構成されている
ことを特徴とする撮像光学系。

【０１８０】〔２５〕 上記１から２１の何れか１項記
載の結像光学系を撮影用対物光学系として配置し、前記
撮影用光学系とは別の光路、又は、前記撮影用対物光学
系の光路から分割された光路の何れかの中に配置された
ファインダー光学系を備えて構成されていることを特徴
とするカメラ装置。

【０１８１】〔２６〕 上記１から２１の何れか１項記
載の結像光学系と、前記結像光学系によって形成される
像面上に配置された撮像素子と、前記撮像素子で受光さ
れた像情報を記録する記録媒体と、前記記録媒体又は前
記撮像素子からの像情報を受けて観察像を形成する画像
表示素子とを備えて構成されていることを特徴とする電
子カメラ装置。

【０１８２】〔２７〕 上記１から２１の何れか１項記
載の結像光学系と、前記結像光学系によって形成される
像を長軸方向に沿って伝達する像伝達部材とを有する観
察系と、照明光源及び前記照明光源からの照明光を前記
長軸方向に沿って伝達する照明光伝達部材を有する照明
系とを備えて構成されていることを特徴とする内視鏡装
置。

【０１８３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、少ない光学素子の構成枚数で高性能、低コス
トな結像光学系を提供することができる。また、少ない
反射回数の反射面を用いて光路を折り畳むことにより小
型化された高性能な結像光学系を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の結像光学系の断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例２の結像光学系の断面図であ
る。

【図３】本発明の実施例３の結像光学系の断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例４の結像光学系の断面図であ
る。

【図５】水晶型ローパスフィルターを用いた比較例の断
面図である。

【図６】本発明により位相型ローパスフィルターとして
回折格子をプリズムの面に形成した例を説明するための
断面図である。

【図７】実施例１の結像光学系の横収差図である。

【図８】本発明の結像光学系を適用した電子カメラの外
観を示す前方斜視図である。

【図９】図８の電子カメラの後方斜視図である。

【図１０】図８の電子カメラの構成を示す断面図であ
る。

【図１１】本発明の結像光学系を適用した別の電子カメ
ラの概念図である。

【図１２】本発明の結像光学系を適用した電子内視鏡の
概念図である。

【図１３】本発明による結像光学系を撮像素子前方に配
置するときの望ましい構成を示す図である。

【符号の説明】

１…軸上主光線 ２…絞り ３…像面 ４…位相型ローパスフィルター ４’…水晶型ローパスフィルター ４”…回折格子 ５…カバーガラス １０…第１プリズム １１…第１面 １２…第２面 １３…第３面 １４…第４面 ２０…第２プリズム ２１…第１面 ２２…第２面 ２３…第３面 ２４…第４面 ４０…電子カメラ ４１…撮影光学系 ４２…撮影用光路 ４３…ファインダー光学系 ４４…ファインダー用光路 ４５…シャッター ４６…フラッシュ ４７…液晶表示モニター ４８…撮影用対物光学系 ４９…ＣＣＤ ５０…撮像面 ５２…処理手段 ５３…ファインダー用対物光学系 ５４…カバーレンズ ５５…ポロプリズム ５６…第１反射面 ５７…視野枠 ５８…第２反射面 ５９…接眼光学系 ６０…液晶表示素子（ＬＣＤ） ６１…記録手段 ６２…入射面 ６３…反射面 ６４…反射と屈折の兼用面 ６５…カバー部材 ７１…電子内視鏡 ７２…光源装置 ７３…ビデオプロセッサ ７４…モニター ７５…ＶＴＲデッキ ７６…ビデオディスク ７７…ビデオプリンタ ７８…挿入部 ７９…先端部 ８０…観察用対物光学系 ８２…ＣＣＤ ８３…撮像面 ８４…カバー部材 ８５…照明用対物光学系 ８６…ライトガイドファイバー束 Ｐ …プリズム Ｅ …観察者眼球 Ｃ …撮像面 Ｄ …対称面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絞りを挟んで第１のプリズムと第２のプ
   リズムを有し、該第１のプリズムは、光束をプリズム内
   に入射する第１面、光束をプリズム内部で反射する第２
   面と第３面、光束をプリズム外に射出する第４面を有
   し、前記第２面と第３面の反射面の少なくとも１面がパ
   ワーを持った回転非対称な面形状を有し、前記第２プリ
   ズムは少なくとも３つの光学要素面を有し、その中の少
   なくとも１面がパワーを持った回転非対称な面形状を有
   し、かつ、前記第１プリズムの第３面での軸上主光線の
   反射角度が下記の条件を満足し、光学系最終面から射出
   される軸上主光線と軸外主光線のなす角度が小さく、中
   間像を結ばないことを特徴とする結像光学系。 ２２°＜｜θｓ３｜＜４５° ・・・（１） ここで、θｓ３は、物点中心を通り、絞り中心を通過し
   て像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第
   １プリズムの第３面での軸上主光線の反射角度、つま
   り、軸上主光線と第１プリズムの第３面との交わる点に
   おける反射面の偏心方向の法線と軸上主光線のなす角で
   ある。
2. 【請求項２】 絞りを挟んで第１のプリズムと第２のプ
   リズムを有し、該第１のプリズムは、光束をプリズム内
   に入射する第１面、光束をプリズム内部で反射する第２
   面と第３面、光束をプリズム外に射出する第４面を有
   し、前記第２面と第３面の反射面の少なくとも１面がパ
   ワーを持った回転非対称な面形状を有し、前記第２プリ
   ズムは少なくとも３つの光学要素面を有し、その中の少
   なくとも１面がパワーを持った回転非対称な面形状を有
   し、かつ、前記第２プリズムの最も像側の光学作用面か
   ら像面までの軸上主光線の距離が下記の条件を満足し、
   光学系最終面から射出される軸上主光線と軸外主光線の
   なす角度が小さく、中間像を結ばないことを特徴とする
   結像光学系。 ０．６ｆ＜ＦＢ＜２．０ｆ ・・・（２） ここで、ＦＢは、物点中心を通り、絞り中心を通過して
   像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、第２
   プリズムの最も像側に位置する光学作用面から像面まで
   の軸上主光線に沿った長さを示し、媒質の屈折率を１．
   ０（空気）としたときの長さであり、ｆは、結像光学系
   の総合焦点距離である。
3. 【請求項３】 絞りを挟んで第１のプリズムと第２のプ
   リズムを有し、該第１のプリズムは、光束をプリズム内
   に入射する第１面、光束をプリズム内部で反射する第２
   面と第３面、光束をプリズム外に射出する第４面を有
   し、該４つの面は各々独立した面で構成され、前記第２
   面と第３面の反射面の少なくとも１面がパワーを持った
   回転非対称な面形状を有し、前記第２プリズムは光束を
   プリズム内で反射する反射面を有し、該反射面がパワー
   を持った回転非対称な面形状を有し、前記第１プリズム
   と前記第２プリズムの間に位相型ローパスフィルターが
   配置され、かつ、中間像を結ばないことを特徴とする結
   像光学系。