JP2000221404A5 - 結像光学系及びそれを用いた光学系、光学装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像光学系及びそれを用いた光学系、光学装置に関し、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。

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とそれを用いた光学系、光学装置を提供することである。

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とそれを用いた光学系、光学装置を提供することである。

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とそれを用いた光学系、光学装置を提供することである。

Claims (27)

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. 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. 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。
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請求項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。
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請求項１から４の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１から４の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１から６の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１から６の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項７記載の結像光学系。
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請求項９記載の結像光学系。
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請求項１から１０の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１１記載の結像光学系。
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請求項１から１２の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１３記載の結像光学系。
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請求項１から１４の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１から１４の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１から１４の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１から１４の何れか１項記載の結像光学系。
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請求項１から１８の何れか１項記載の結像光学系。
20. 前記第１プリズムの第２面である第１反射面を負のパ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請求項１から１８の何れか１項記載の結像光学系。
21. 前記第２プリズムの第３面が第２反射面であり、該第２反射面が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請求項１から１８記載の結像光学系。
22. 請求項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。
23. 請求項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。
24. 請求項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。
25. 請求項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。
26. 請求項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。
27. 請求項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。