JP2001264633A - 光学系および光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ズーミングを行う変倍光学系の光学要素の数
が多くなったり、高倍率の化のために光学系全体が大き
くなったりする。 【解決手段】 少なくとも１つの反射面を含む複数の光
学作用面を有し、これら光学作用面のうち相互に隣接す
る光学作用面の配置方向を長手方向とする光学要素Ｂ１
＿Ａ，Ｂ１＿Ｂを備える光学系のうち、上記光学要素を
光路に対して上記長手方向とは異なる方向に挿脱移動さ
せて系の近軸量（例えば、焦点距離、各倍率、主点位
置）を変更させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラやス
チールビデオカメラ、さらには複写機等の光学装置に好
適な光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学系の焦点距離等の近軸量を変更する
方法としては、ある群を光軸に沿って移動することによ
るズーミングやアタッチメントレンズを取り付ける方法
がある。ズーミングは変倍範囲において同じ光学要素で
性能を保つ必要があるため、必然的に光学要素が多くな
る。また、高倍率の光学系となると変倍群の移動距離を
長く取らなければならないため、光学系全体が大きくな
ってしまう。

【０００３】一方、アッタチメントや内部の光学要素を
取り替えることにより近軸量を変更する方法では、光学
要素は１つの状態で性能を満たしていればよいので、光
学要素は少なくて済む。また、魚眼レンズのアタッチメ
ント等を用いることにより、大幅に近軸量を変更するこ
とが可能である。

【０００４】ところで、非共軸光学系に関して、特開平
９−５６５０号公報にその設計法や焦点距離等の近軸量
の計算方法が、特開平８−２９２３７１号公報、特開平
８−２９２３７２号公報および特開平９−２２２５６１
号公報にその設計例が示されるている。これら公報に
は、基準軸という概念を導入し、光学作用面（構成面）
を非対称非球面にすることで、十分収差が補正された光
学系が構築可能であることが示されている。

【０００５】こうした非共軸光学系は、オフアキシャル
光学系（像中心と瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考
えた時、構成面の基準軸との交点における面法線が基準
軸上にないオフアキシャル曲面を含む光学系として定義
される光学系であり、基準軸は折れ曲がった形状とな
る）と呼ばれる。

【０００６】このオフアキシャル光学系は、構成面が一
般には非共軸となり、反射面でもケラレが生じることが
ないため、反射面を使った光学系の構築がしやすい。ま
た、光学系内で中間像を形成することにより高画角であ
りながらコンパクトな光学系を構成することができる。
さらに、前絞りの光学系でありながら、光路の引き回し
が比較的自由に行なえるためにコンパクトな光学系が構
成できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにズーミン
グを行う変倍光学系は変倍範囲において同じ光学要素で
性能を保つ必要があるため、必然的に光学要素が多くな
る。また、高倍率の光学系となると変倍群の移動距離を
長く取らなければならず光学系全体が大きくなってしま
うという問題がある。

【０００８】従来の回転対称の光学系を用いたカメラで
は、図１６に示すように、レンズを含む鏡筒がカメラ本
体に対してはみ出した構造になっている。このため、光
学系の一部を切り替えて近軸量を変更する場合、像面近
くのレンズ群を切り替えるの方がスペース効率がよい。
すなわち、最も物体側のレンズ群を切り替えるとなる
と、余分なスペースが大幅に必要になる。

【０００９】また、図１７には、回転対称光学系におい
て、あるレンズ群（１ｂ，２ｂ）を切り替える構造にし
た部分を光軸に沿った方向から見て示している。従来の
回転対称の光学系は円柱の形状になるので、切り替える
レンズ群を隣接させると直線で接することになり、図１
７の斜線部に示される余分なスペースが必要になる。ま
た、レンズを保持する鏡筒は切り替える個々の群に必要
になり、部品点数が多くなってしまう。このように、従
来の回転対称の光学系において、あるレンズ群を切り替
える構造にすることはスペース効率から考えて不利な点
が多い。

【００１０】そこで、本発明は、系内で使用する光学要
素を光路に対して挿脱することによって系の近軸量を変
更することにより多様な機能を持たせることが可能であ
るとともに、小型化を図れるようにした光学系を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願第１の発明では、少なくとも１つの反射面を
含む複数の光学作用面を有し、これら光学作用面のうち
相互に隣接する光学作用面の配置方向を長手方向とする
光学要素を備える光学系のうち、上記光学要素を光路に
対して上記長手方向とは異なる方向に挿脱移動させて系
の近軸量（例えば、焦点距離、各倍率、主点位置）を変
更させるようにしている。

【００１２】また、本願第２の発明では、複数の反射面
を有し、これら複数の反射面の配列方向を長手方向とす
る光学要素を備える光学系のうち、上記光学要素を、光
路に対して上記長手方向とは異なる方向に挿脱移動させ
て系の近軸量を変更させるようにしている。

【００１３】さらに、本願第３の発明では、上記第１お
よび第２の発明における光学要素として、光学特性が異
なる複数の光学要素を設け、これら複数の光学要素を、
光路に対して上記長手方向とは異なる方向に移動させて
選択的に光路内に挿入することにより系の近軸量を変更
させるようにしている。

【００１４】これら第１から第３の発明では、光学素子
を長手方向以外の方向に移動させて系の近軸量を変更さ
せるため、長手方向に移動させる場合に比べて光学系を
大型化させることなく近軸量の変更機能を持たせること
が可能となり、光学系およびこれを備えた光学装置の多
機能化と小型化とを両立させることができるようにな
る。しかも、反射面を有する光学要素を用いて光路を曲
げるようにしているので、光学素子の配置自由度を増し
て、より小型化された光学系および光学装置を実現する
ことが可能となる。

【００１５】さらに、光路に対して挿入された光学要素
を収容可能な中空光学要素を設け、この中空光学要素内
に光学要素を収容した場合と収容していない場合とで系
の近軸量を変更させるようにしてもよい。この場合、中
空光学要素として少なくとも１つの反射面を有するもの
を用いて、光学系および光学装置のさらなる多機能化お
よび小型化を図るようにしてもよい。

【００１６】なお、これら発明においては、光路に対し
て挿脱若しくは切り替える光学要素内で中間結像させる
ようにすれば、これら光学要素を光学系の最も物体側に
配置した場合でも、スペース効率をよくすることが可能
である。

【００１７】また、上記光路に対して挿脱される光学要
素と、この光学要素とは別の光学要素であって少なくと
も１つの反射面を有し、長手方向が上記光路に対して挿
脱される光学要素と略同方向となるように配置された光
学要素とから光学系を構成することにより、光学系およ
び光学装置の奥行き方向寸法を小さくすることが可能と
なる。

【００１８】また、本願第４の発明では、少なくとも１
つの反射面を含む複数の光学作用面を有し、これら光学
作用面のうち相互に隣接する光学作用面の配置方向を長
手方向とする光学要素を備える光学系のうち、上記光学
要素を、光路に対して、上記長手方向とは異なる方向に
挿脱移動させて系の像形成位置を変更させるようにして
いる。

【００１９】さらに、本願第５の発明では、複数の反射
面を有し、これら複数の反射面の配列方向を長手方向と
する光学要素を備える光学系のうち、上記光学要素を、
光路に対して、上記長手方向とは異なる方向に挿脱移動
させて系の像形成位置を変更させるようにしている。

【００２０】また、本願第６の発明では、上記第４およ
び第５の発明において、上記光学要素として、光の射出
方向が互いに異なる複数の光学要素を設け、これら複数
の光学要素を、光路に対して上記長手方向とは異なる方
向に移動させて選択的に光路内に挿入することにより系
の像形成位置を変更させるようにしている。

【００２１】これら第４から第６の発明では、光学素子
を長手方向以外の方向に移動させて系の像形成位置を変
更するようにしているため、長手方向に移動させる場合
に比べて光学系を大型化させることなく像形成位置の変
更機能を持たせることが可能となり、光学系およびこれ
を備えた光学装置の多機能化と小型化とを両立させるこ
とができるようになる。しかも、反射面を有する光学要
素を用いて光路を曲げるようにしているので、光学要素
の配置自由度が増し、より小型化された光学系および光
学装置を実現することが可能となる。

【００２２】なお、上記第１から第６の発明において使
用する光学要素としては、例えば、入射光を複数の反射
面で繰り返し反射させて射出するものを用いることが可
能である。特に、回転非対称面としての反射面を少なく
とも２つ有し、かついわゆるフラット（平板）タイプの
光学要素を用いることにより、収差補正を十分に行える
コンパクトな光学系を構成することが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】まず、各実施形態の説明に入る前
に、各実施形態における構成諸元の表し方及び実施形態
全体の共通事項について説明する。図１８は各実施形態
における光学系の構成データを定義する座標系の説明図
である。各実施形態では、物体側から像面に進む１つの
光線（図１８中に一点鎖線で示し、以下、基準軸光線と
呼ぶ）に沿ってｉ番目の面を第ｉ面とする。

【００２４】図１８において、第１面Ｒ１は屈折面、第
２面Ｒ２は第１面Ｒ１に対してチルトされた反射面、第
３面Ｒ３、第４面Ｒ４は各々の前面に対してシフト、チ
ルトされた反射面、第５面Ｒ５は第４面Ｒ４に対してシ
フト、チルトされた屈折面である。なお、これら屈折面
および反射面は請求の範囲にいう光学作用面である。そ
して、第１面Ｒ１から第５面Ｒ５までの各々の面はガラ
ス、プラスチック等の媒質で構成される１つの光学素子
（光学要素）上に構成されている。

【００２５】従って、図１８の構成では不図示の物体面
から第１面Ｒ１までの媒質は空気、第１面Ｒ１から第５
面Ｒ５まではある共通の媒質、第５面Ｒ５から不図示の
第６面Ｒ６までの媒質は空気で構成される。

【００２６】上記光学素子により構成される光学系は、
オフアキシャル（off −Axial ）光学系であるため、光
学系を構成する各面は共通の光軸を持っていない。そこ
で、各実施形態においては、まず第１面Ｒ１の中心を原
点とする絶対座標系を設定する。そして、実施形態にお
いては、第１面Ｒ１の中心点を原点とすると共に、原点
と最終結像面の中心とを通る光線（基準軸光線）の経路
を光学系の基準軸と定義している。さらに、実施形態中
の基準軸は方向（向き）を持っている。その方向は基準
軸光線が結像に際して進行する方向である。

【００２７】なお、光学系の基準となる基準軸の決め方
は、上記のような決め方に限らず、光学設計上、収差の
取り纏め上、若しくは光学系を構成する各面形状を表現
する上で都合のよい軸を採用すればよい。しかし、一般
的には像面の中心と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光
学系の第１面の中心若しくは最終面の中心のいずれかを
通る光線の経路を光学系の基準となる基準軸に設定す
る。

【００２８】つまり、各実施形態においては、基準軸は
第１面Ｒ１の中心点を通り、最終結像面の中心へ至る光
線（基準軸光線）が各屈折面及び反射面によって屈折・
反射する経路を基準軸に設定している。各面の順番は基
準軸光線が屈折・反射を受ける順番に設定している。

【００２９】従って、基準軸は設定された各面の順番に
沿って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を変化
させつつ、最終的に像面の中心に到達する。

【００３０】また、各実施形態の光学系を構成するチル
ト面は基本的にすべてが同一面内でチルトしている。そ
こで、絶対座標系の各軸を以下のように定める。

【００３１】Ｚ軸：原点と物体面中心を通る直線。物体
面から第１面Ｒ１に向かう方向を正とする。

【００３２】Ｙ軸：原点を通りチルト面内（図１８の紙
面内）でＺ軸に対して反時計回りに９０゜をなす直線。

【００３３】Ｘ軸：原点を通りＺ、Ｙ各軸に垂直な直線
（図１８の紙面に垂直な直線）。

【００３４】また、光学系を構成する第ｉ面の面形状を
表すには、絶対座標系にてその面の形状を表記するよ
り、基準軸と第ｉ面が交差する点を原点とするローカル
座標系を設定して、ローカル座標系でその面の面形状を
表した方が形状を認識する上で理解し易い。このため、
各実施形態においても、第ｉ面の面形状をローカル座標
系で表わす。

【００３５】さらに、第ｉ面のＹＺ面内でのチルト角
は、絶対座標系のＺ軸に対して反時計回り方向を正とし
た角度θｉ（単位°）で表す。よって、各実施形態で
は、各面のローカル座標の原点は図１８中のＹＺ平面上
にある。また、ＸＺおよびＸＹ面内での面の偏心はな
い。さらに、第ｉ面のローカル座標（ｘ，ｙ，ｚ）の
ｙ，ｚ軸は絶対座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対してＹＺ面内
で角度θｉ傾いており、具体的には以下のように設定す
る。

【００３６】ｚ軸：ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のＺ方向に対しＹＺ面内において反時計方向に角度
θｉをなす直線。

【００３７】ｙ軸：ローカル座標の原点を通り、ｚ方向
に対しＹＺ面内において反時計回り方向に９０゜をなす
直線。

【００３８】ｘ軸：ローカル座標の原点を通り、ＹＺ面
に対して垂直な直線。

【００３９】また、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１） 面の
ローカル座標の原点間の間隔を表すスカラー量、Ｎｄ
ｉ、νｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面間の媒質の屈折率
とアッベ数である。

【００４０】また、各実施形態の中の光学系には、複数
の光学素子の相対移動により全体の焦点距離を変化させ
る（変倍をする）光学系もある。変倍光学系の実施形態
については、広角端（Ｗ）、望遠端（Ｔ）およびこれら
の中間位置（Ｍ）の３つの位置での光学系断面図および
数値データを示す。

【００４１】ここで、図１８の光学素子において、ＹＺ
面内で光学素子が移動すると、各変倍位置で値が変わる
のは各面の位置を表すローカル座標の原点（Ｙｉ、Ｚ
ｉ）であるが、各実施形態では変倍のために移動する光
学素子はローカル座標のｚ方向の移動のみとして表して
いるため、座標値ｚｉを、広角端、中間、望遠端の状態
の順にｚｉ（Ｗ）、ｚｉ（Ｍ）、ｚｉ（Ｔ）で表すこと
とする。

【００４２】なお、各面の座標値は広角端での値を示
し、中間、望遠端では広角端との差で記述する。具体的
には広角端（Ｗ）に対する中間位置（Ｍ）、望遠端
（Ｔ）での移動量を各々ａ，ｂ とすれば、以下の式で
表す： ｚｉ（Ｍ）＝ｚｉ（Ｗ）＋ａ ｚｉ（Ｔ）＝ｚｉ（Ｗ）＋ｂ なお、ａ，ｂの符号は各面がＺプラス方向に移動する場
合を正、ｚマイナス方向に移動する場合を負としてい
る。また、この移動に伴い変化する面間隔Ｄｉは変数で
あり、各変倍位置での値を別表にまとめて示す。

【００４３】また、各実施形態は、球面、回転対称非球
面及び回転非対称の非球面を有している。そのうち球面
部分は球面形状としてその曲率半径Ｒｉを記している。
曲率半径Ｒｉの符号は第１面Ｒ１から像面に進む基準軸
（図１８中の一点鎖線）に沿って曲率中心が第１面側に
ある場合をマイナス、結像面側にある場合をプラスとす
る。

【００４４】ここで、回転対称非球面形状は以下の数式
１で表される形状である。

【００４５】

【数１】

【００４６】ここで、光軸と垂直方向にＨ軸をとり、Ｒ
ｉを近軸曲率半径、ａ，ｂを各々非球面係数とする。

【００４７】また、各実施形態の光学系は、少なくとも
回転非対称な非球面を１面以上有し、その形状は以下の
式により表す： z ＝C02y²+C20x²+C03y³+C21x²y+C04y⁴+C22x²y²+C40x⁴+C
05y⁵+C23x²y³+C41x⁴y+C06y⁶+C24x²y⁴+C42x⁴y²+C60x⁶ 上記曲面式は、x に関して偶数次の項のみであるため、
上記曲面式により規定される曲面はyz面を対称面とする
面対称な形状である。さらに以下の条件が満たされる場
合はxz面に対して対称な形状を表す。

【００４８】C03 ＝C21 ＝C05 ＝C05 ＝C23 ＝C41 ＝0 さらに、C02 ＝C20 ，C04 ＝C40 ＝C22/2 ，C06 ＝C60
＝C24/3=C42/3 が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件
を満たさない場合は回転非対称な形状である。また、係
数の値が０のときは記述を省略する。

【００４９】なお、各実施形態においては、Ｙ半画角ｕ
Ｙ（Ｙ半物高ｏＹ）とは図１８のＹＺ面内においてＲ１
に入射する光束の最大画角（最大物高）、Ｘ半画角ｕＸ
（Ｘ半物高ｏＸ）とはＸＺ面内においてＲ１に入射する
光束の最大画角（最大物高）である。また、絞りの直径
を絞り径として示している。これは光学系の明るさに関
係する。また、ファインダー系等の観察光学系における
光学系の明るさは、アイポイントにおける開口を瞳径と
して示している。

【００５０】また、像面上での有効像範囲を像サイズと
して示す。像サイズは長辺方向と短辺方向の矩形領域で
表している。

【００５１】さらに、各実施形態に示す横収差図は、第
１面Ｒ１へのＸ入射角，Ｙ入射角がそれぞれ、(0,uY),
(0,0),(0,-uY),(uX,uY),(uX,0),(uX,-uY)又はＸ物高，
Ｙ物高がそれぞれ(0,oY),(0,0),(0,-oY),(oX,oY),(oX,
0),(oX,-oY)となる入射角（物高）の光束の横収差を示
す。

【００５２】横収差図においては、横軸は瞳への入射高
さを表し、縦軸は収差量を表している。

【００５３】各実施形態とも基本的に各面がＹＺ面を対
称面とする面対称の形状となっているため、横収差図に
おいても垂直画角のプラス、マイナス方向は同一とな
る。このため、マイナス方向の横収差図は省略してい
る。また、収差図上において、実線はｄ線における収差
を示している。変倍光学系の実施形態の場合は、広角端
（Ｗ）、中間位置（Ｍ）、望遠端（Ｔ）の状態について
それぞれ示す。

【００５４】（第１実施形態）図１には、本発明の第１
実施形態である光学装置の構成を示している。図１
（ａ）は光学装置を上から見たときの内部構造図であ
り、図１（ｂ）は光学装置を正面から見たときの内部構
造図である。また、図２には、パノラマ撮影時と通常撮
影時の両方において、ＹＺ面内での光学系の断面図とＺ
方向から見たときの光学素子の配置とを示している。

【００５５】本実施形態の光学装置は、３つの光学素子
（光学要素）Ｂ１，Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂを有して構成さ
れる光学系Ｏ１を有している。光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１
＿Ｂは、光学系Ｏ１のうち最も物体側に配置されてい
る。

【００５６】光学素子Ｂ１は、３つの回転非対称反射面
を含む５つの光学作用面を有して平板状（反射面を挟む
両側面部分の全体が平面状である形状）に一体的に形成
された光学素子であり、不図示の装置本体に固定されて
いる。

【００５７】また、光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂは、３
つの回転非対称反射面を含む５つの光学作用面を有して
平板状（反射面を挟む両側面部分の全体が平面状である
形状）に一体的に形成されており、共通の支持部材（図
示せず）に固定されている。また、両光学素子Ｂ１＿
Ａ，Ｂ１＿Ｂの光の射出方向は同じである。

【００５８】ここで、図２に示すように、光学素子Ｂ１
＿Ａは、相互に隣接する入射屈折面Ａ＿Ｒ１，反射面Ａ
＿Ｒ３，射出屈折面Ａ＿Ｒ５の配置方向および相互に隣
接する反射面Ａ＿Ｒ２，反射面Ａ＿Ｒ４の配置方向を長
手方向とする（言い換えれば、３つの反射面の配列方向
を長手方向とする）光学素子である。なお、反射面Ａ＿
Ｒ３と反射面Ａ＿Ｒ２，Ａ＿Ｒ４とは略対向して配置さ
れている。

【００５９】また、光学素子Ｂ１＿Ｂは、相互に隣接す
る入射屈折面Ｂ＿Ｒ１，反射面Ｂ＿Ｒ３，射出屈折面Ｂ
＿Ｒ５の配置方向および相互に隣接する反射面Ｂ＿Ｒ
２，反射面Ｂ＿Ｒ４の配置方向を長手方向とする（言い
換えれば、３つの反射面の配列方向を長手方向とする）
光学素子である。なお、反射面Ｂ＿Ｒ３と反射面Ｂ＿Ｒ
２，Ｂ＿Ｒ４とは略対向して配置されている。

【００６０】さらに、光学素子Ｂ１も、相互に隣接する
入射屈折面Ｒ１，反射面Ｒ３，射出屈折面Ｒ５の配置方
向および相互に隣接する反射面Ｒ２，反射面Ｒ４の配置
方向を長手方向とする（言い換えれば、３つの反射面の
配列方向を長手方向とする）光学素子である。なお、反
射面Ｒ３と反射面Ｒ２，Ｒ４とは略対向して配置されて
いる。

【００６１】本実施形態の光学系Ｏ１は、上記支持部材
を不図示のガイドバー等に沿って光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ
１＿Ｂの両側面部分の配置方向（板厚方向：光学素子Ｂ
１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂの長手方向以外の方向）に移動させる
ことにより、光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂを光路に対し
て挿脱移動させ、光路内に挿入される光学素子を切り替
えることにより、焦点距離を変更可能な光学系である。

【００６２】この光学系Ｏ１は、光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ
１＿Ｂの可動範囲を含めて光学装置の外装Ｋの内部に収
納されている。

【００６３】ＣＧはカバーガラスであり、ＳＳは光量を
調整する絞りである。Ｆはローパスフィルター、赤外線
フィルター等の光学フィルターである。また、Ｉは撮像
面であり、撮像系を構成するＣＣＤ等の撮像素子の受光
面に相当する。

【００６４】本実施形態では、光学素子Ｂ１＿Ａを光路
内に挿入したときは水平方向の画角が通常より広いパノ
ラマ画像を撮影でき、光学素子Ｂ１＿Ｂを光路内に挿入
したときは通常の撮影ができる構造になっている。

【００６５】本実施形態の光学装置では、パノラマ撮影
時にＹ画角５４．８度、Ｘ画角２９度が得られ、通常撮
影時にＹ画角３８．２度、Ｘ画角２９度が得られる。パ
ノラマ撮影時では、縦横比１：２の被写体を縦横比３：
４の撮像面に結像させるので、画像として保存再生する
ときは長辺方向を１．５倍引き伸ばす必要がある。

【００６６】本実施形態の構成データを以下に示す。た
だし、共通部分の面形状は省略する。

【００６７】 画像サイズ 長辺×短辺 3.6 ×2.7mm 絞り径 1.86 （１）パノラマ撮影時 水平半画角 27.4 垂直半画角 14.5 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 素子 1 0.00 0.00 0.00 1.00 1.49171 57.40 屈折面 ＣＧ 2 0.00 1.00 0.00 1.00 1 屈折面 ＣＧ 3 0.00 2.00 0.00 2.50 1 ＳＳ 4 0.00 4.50 0.00 8.00 1.53041 55.50 屈折面 B1_A 5 0.00 12.50 25.00 10.00 1.53041 55.50 反射面 B1_A 6 -7.66 6.07 14.00 10.00 1.53041 55.50 反射面 B1_A 7 -11.41 15.34 6.00 8.00 1.53041 55.50 反射面 B1_A 8 -15.88 8.71 34.00 3.00 1 屈折面 B1_A 9 -17.56 6.22 34.00 7.00 1.53041 55.50 屈折面 Ｂ１ 10 -21.47 0.42 8.00 8.50 1.53041 55.50 反射面 Ｂ１ 11 -24.10 8.51 15.00 9.50 1.53041 55.50 反射面 Ｂ１ 12 -31.16 2.15 24.00 7.00 1.53041 55.50 反射面 Ｂ１ 13 -31.16 9.15 0.00 3.29 1 屈折面 Ｂ１ 14 -31.16 12.44 0.00 1.89 1.54427 70.60 屈折面 Ｆ 15 -31.16 14.33 0.00 0.50 1 屈折面 Ｆ 16 -31.16 14.83 0.00 0.40 1 屈折面 Ｆ 17 -31.16 15.23 0.00 1 像面 球面形状 A_R1面 r= -21.714 A_R5面 r= -137.793 R1 面 r= -62.515 R5 面 r= 11.505 非球面形状 A_R2面 C02=-2.94694e-02 C20=-3.76122e-02 C03=-1.81933e-04 C21=-3.81201e-04 C04=-2.81835e-06 C22=-3.31322e-05 C40= 8.90776e-06 A_R3面 C02=-2.56058e-02 C20=-1.36692e-01 C03= 1.96355e-04 C21=-1.11924e-03 C04= 1.55355e-04 C22=-9.87718e-05 C40= 2.86668e-03 A_R4面 C02=-1.46448e-02 C20=-3.22343e-02 C03=-2.66173e-05 C21= 4.70979e-05 C04=-1.37324e-05 C22=-2.97932e-05 C40=-2.20632e-05 R2面 C02= 6.50214e-03 C20=-1.08673e-02 C03= 2.83444e-04 C21= 1.86487e-03 C04= 4.76726e-07 C22=-9.88850e-05 C40= 8.55549e-05 R3面 C02= 1.49983e-02 C20= 2.75841e-02 C03= 1.27434e-03 C21= 5.00022e-03 C04= 1.37444e-04 C22= 5.22801e-04 C40= 7.94147e-04 R4面 C02= 2.47965e-02 C20= 3.23522e-02 C03= 1.44719e-04 C21= 5.71431e-04 C04= 3.28563e-05 C22= 6.76668e-05 C40= 8.25561e-05 （２）通常撮影時 水平半画角 19.1 垂直半画角 14.5 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 素子 1 0.00 0.00 0.00 1.00 1.49171 57.40 屈折面 ＣＧ 2 0.00 1.00 0.00 1.00 1 屈折面 ＣＧ 3 0.00 2.00 0.00 2.50 1 絞り 4 0.00 4.50 0.00 8.00 1.53041 55.50 屈折面 B1_A 5 0.00 12.50 25.00 10.00 1.53041 55.50 反射面 B1_A 6 -7.66 6.07 14.00 10.00 1.53041 55.50 反射面 B1_A 7 -11.41 15.34 6.00 8.00 1.53041 55.50 反射面 B1_A 8 -15.88 8.71 34.00 3.00 1 屈折面 B1_A 9 -17.56 6.22 34.00 7.00 1.53041 55.50 屈折面 Ｂ１ 10 -21.47 0.42 8.00 8.50 1.53041 55.50 反射面 Ｂ１ 11 -24.10 8.51 15.00 9.50 1.53041 55.50 反射面 Ｂ１ 12 -31.16 2.15 24.00 7.00 1.53041 55.50 反射面 Ｂ１ 13 -31.16 9.15 0.00 3.29 1 屈折面 Ｂ１ 14 -31.16 12.44 0.00 1.89 1.54427 70.60 屈折面 Ｆ 15 -31.16 14.33 0.00 0.50 1 屈折面 Ｆ 16 -31.16 14.83 0.00 0.40 1 屈折面 Ｆ 17 -31.16 16.76 0.00 1 像面 球面形状 B_R1 面 r= -17.546 B_R5 面 r= 476.778 非球面形状 B_R2面 C02=-2.17644e-02 C20=-3.93680e-02 C03=-3.45513e-04 C21=-1.01305e-03 C04=-1.15706e-05 C22=-1.23129e-05 C40= 3.77214e-05 C05= 1.36533e-06 C23= 5.61231e-06 C41=-1.24918e-05 C06= 8.04751e-07 C24=-2.88583e-08 C42=-2.84434e-06 C60= 1.40973e-06 B_R3面 C02=-6.73545e-03 C20=-1.15912e-01 C03=-3.77938e-04 C21=-2.63435e-03 C04=-2.32232e-04 C22=-8.90929e-05 C40= 6.09001e-03 C05=-4.14594e-07 C23=-1.88071e-05 C41= 1.00474e-03 C06= 8.16850e-06 C24=-1.41534e-05 C42= 3.89990e-05 C60=-3.03539e-04 B_R4面 C02=-1.26814e-02 C20=-3.05009e-02 C03=-7.38014e-05 C21=-2.85120e-05 C04= 1.20035e-07 C22=-4.75345e-05 C40=-1.69646e-05 C05=-2.58529e-08 C23= 9.20166e-07 C41= 2.46921e-07 C06=-8.13983e-07 C24= 4.59387e-07 C42= 5.36397e-08 C60= 9.88716e-08 ここで、本実施形態においてパノラマ撮影時と通常撮影
時での焦点距離ｆを、アジムス０°、９０°において、
計算してみると以下のようになる。なお、ここでいうア
ジムスは、図１８に示す射出面のローカル座標において
光の進む方向（Ｚ軸負の方向〈矢印Ｐの方向〉）に向か
って見たときのＹ軸正の方向を０°とする反時計回り方
向の方位角である。

【００６８】アジムス 0 ° 90° パノラマ撮影時ｆ -3.47 -5.2 通常撮影時 ｆ -5.22 -5.2 このように、光学素子Ｂ１＿Ａ、Ｂ１＿Ｂを切り替える
ことにより焦点距離を大幅に変更することが可能であ
る。しかも、本実施形態では、アジムス９０°の焦点距
離は維持している。

【００６９】次に、本実施形態における結像作用を説明
する。まずパノラマ撮影時の結像作用を説明する。Ｚ
（−）方向から来た物体からの光束は、絞り（入射瞳）
ＳＳにより入射光量を制限された後、光学素子Ｂ１＿Ａ
の入射面Ａ＿Ｒ１に入射し、次いで反射面Ａ＿Ｒ２で反
射されて一旦中間結像し、次いで反射面Ａ＿Ｒ３，Ａ＿
Ｒ４で次々に繰り返し反射していき、射出面Ａ＿Ｒ５か
ら射出する。

【００７０】射出面Ａ＿Ｒ５から射出した光束は、光学
素子Ｂ１の入射面Ｒ１に入射し、反射面Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４で次々に繰り返し反射して射出面Ｒ５から射出する。
射出面Ｒ５から射出した光束は、フィルターＦを通り、
撮像面Ｉ上に再結像する。物体光線は面Ａ＿Ｒ２と面Ａ
＿Ｒ３との間で中間結像し、瞳光線は、面Ｒ２と面Ｒ３
との間で中間結像する。

【００７１】次に通常撮影時の結像作用を説明する。Ｚ
（−）方向から来た物体からの光束は、絞り（入射瞳）
ＳＳにより入射光量を制限された後、光学素子Ｂ１＿Ｂ
の入射面Ｂ＿Ｒ１に入射し、次いで反射面Ｂ＿Ｒ２、Ｂ
＿Ｒ４で次々に繰り返し反射して一旦中間結像し、次い
で反射面Ｂ＿Ｒ４で反射して射出面Ｂ＿Ｒ５から射出す
る。

【００７２】射出面Ｂ＿Ｒ５から射出した光束は、光学
素子Ｂ１の入射面Ｒ１に入射し、反射面Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４で次々に繰り返し反射して射出面Ｒ５から射出する。
射出面Ｒ５から射出したフィルターＦを通り撮像面Ｉ上
に再結像する。物体光線は面Ｂ＿Ｒ３と面Ｂ＿Ｒ４との
間で中間結像し、瞳光線は、面Ｒ２と面Ｒ３との間で中
間結像する。

【００７３】図３には、本実施形態のパノラマ撮影時と
通常撮影時の横収差を示している。

【００７４】以上説明したように、本実施形態では、一
体に形成された複数の回転非対称反射面を有する光学素
子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂをこれらの長手方向以外の方向
（板厚方向）に光路に対して挿抜移動させ、選択的に光
路内に挿入することにより光学系Ｏ１の近軸量である焦
点距離を変更するようにしているので、光学素子を長手
方向に移動させる場合に比べて光学系および光学装置の
小型化を図ることができる。

【００７５】また、光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂが一体
的に形成されているので部品点数が少なくて済み、さら
に光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂは平板形状を有するの
で、円柱の形状の光学素子を用いる場合に比べて余分な
スペースが少なくて済む。

【００７６】しかも、光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂ内に
中間結像を有するので、これら光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１
＿Ｂを最も物体側に配置してもこれら光学素子の大きさ
を抑えることができる。

【００７７】また、従来の回転対称の光学系とは異な
り、本実施形態で用いたオフアキシャル光学系は光路を
曲げることができるので、各光学素子の配置自由度が増
す。このため、最も物体側に光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿
Ｂを配置しても余分なスペースを必要としない。

【００７８】さらに、光学要素Ｂ１は、その長手方向が
光学要素Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂの長手方向と略同じ方向と
なるように配置されているため、光学系Ｏ１および光学
装置の奥行き方向寸法（図１（ａ）における上下方向寸
法）を小さくすることができる。

【００７９】なお、本実施形態では内面反射面を有する
光学素子を用いた場合について説明したが、表面反射面
を有する光学素子を用いてもよい。また、本実施形態で
は、複数の反射面を有する光学素子を用いた場合につい
て説明したが、本発明は、少なくとも１つの反射面を含
む複数の光学作用面を有する光学素子を用いる場合に適
用することができる。

【００８０】また、本実施形態の光学素子は、オフアキ
シャル反射面を３面有しているが、オフアキシャル反射
面の数は３面に限らず、１面又は２面でも４面以上でも
よい。ただし、収差補正上、２面以上あることが望まし
い。また、本実施形態では、オフアキシャル反射面があ
る平面に対して対称な形状を有する場合について説明し
たが、このようなオフアキシャル反射面でなくてもよ
い。

【００８１】さらに、本実施形態では、光学素子Ｂ１＿
Ａ，Ｂ１＿Ｂをこれらの板厚方向に平行移動させる場合
について説明したが、板厚方向とは異なる方向であって
長手方向以外の方向に平行移動させてもよいし、板厚方
向に平行な軸を回転軸として回転移動させるようにして
もよい。すなわち、光学素子の形状及び配置を考慮し
て、光学素子の移動方向や移動方法を選択すればよい。

【００８２】また、本実施形態では、光路に対して挿脱
される光学素子が２つである場合について説明したが、
３つ以上あってもよい。

【００８３】また、本実施形態では、絞りＳＳを光学系
Ｏ１の前面に配置しているが、絞りの位置はこれに限定
されない。

【００８４】また、光学素子Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂに対す
る光学素子Ｂ１の相対位置を変化させて変倍光学系を構
成することもできる。

【００８５】また、本実施形態では、光路に挿入する光
学素子を切り替えることにより焦点距離を変更させる場
合について説明したが、変更される近軸量が角倍率や主
点位置であっても同様の効果が得られる。

【００８６】（第２実施形態）図４には、本発明の第２
実施形態である光学装置の構成を示している。図４
（ａ）は光学装置を上から見たときの内部構造図であ
り、図４（ｂ）は光学装置を正面から見たときの内部構
造図である。また、図５には、撮影時とファインダー観
察時の両方において、ＹＺ面内での光学系の断面図とＺ
方向から見たときの光学素子の配置とを示している。

【００８７】本実施形態の光学装置は、３つの光学素子
（光学要素）Ｂ２，Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂを有して構成さ
れる主光学系Ｏ２と、平面ミラーＢ＿Ｒ５，接眼レンズ
Ｌｅおよび平面ミラーＢ＿Ｒ８を有して構成されるファ
インダー系と、ＣＣＤ等の撮像素子の受光面に相当する
撮像面Ｉを備えた撮像系とを有する。光学素子Ｂ２＿
Ａ，Ｂ２＿Ｂは、主光学系Ｏ２のうち最も物体側に配置
された光学素子Ｂ２の後方（像面側）に配置されてい
る。

【００８８】光学素子Ｂ２は、２つの回転非対称反射面
を含む４つの光学作用面を有して平板状（反射面を挟む
両側面部分の全体が平面状である形状）に一体的に形成
された光学素子であり、不図示の装置本体に固定されて
いる。

【００８９】また、光学素子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂは、２
つの回転非対称反射面を含む４つの光学作用面を有して
平板状（反射面を挟む両側面部分の全体が平面状である
形状）に一体的に形成されており、共通の支持部材（図
示せず）に固定されている。

【００９０】ここで、図５に示すように、光学素子Ｂ２
＿Ａは、相互に隣接する入射屈折面Ａ＿Ｒ１，反射面Ａ
＿Ｒ３の配置方向および相互に隣接する反射面Ａ＿Ｒ
２，射出屈折面Ａ＿Ｒ４の配置方向を長手方向とする光
学素子である。なお、反射面Ａ＿Ｒ２と反射面Ａ＿Ｒ３
とは略対向して配置されている。

【００９１】また、光学素子Ｂ２＿Ｂは、相互に隣接す
る入射屈折面Ｂ＿Ｒ１，反射面Ｂ＿Ｒ３の配置方向およ
び相互に隣接する反射面Ｂ＿Ｒ２，射出屈折面Ｂ＿Ｒ４
の配置方向（図中の鎖線Ｌの方向）を長手方向とする光
学素子である。なお、反射面Ｂ＿Ｒ２と反射面Ｂ＿Ｒ３
とは略対向して配置されている。

【００９２】さらに、光学素子Ｂ２も、相互に隣接する
入射屈折面Ｒ１，反射面Ｒ３の配置方向および相互に隣
接する反射面Ｒ２，射出屈折面Ｒ４の配置方向を長手方
向（図中の鎖線Ｍの方向）とする光学素子である。な
お、反射面Ｒ２と反射面Ｒ３とは略対向して配置されて
いる。

【００９３】本実施形態の主光学系Ｏ２は、上記支持部
材が不図示のガイドバー等に沿って光学素子Ｂ２＿Ａ，
Ｂ２＿Ｂの両側面部分の配置方向（板厚方向：光学素子
Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂの長手方向以外の方向）に移動させ
ることにより、光学素子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂを光路に対
して挿脱移動させ、光路内に挿入される光学素子を切り
替えることにより、焦点距離を変更可能な光学系であ
る。

【００９４】しかも、本実施形態の主光学系Ｏ２では、
両光学素子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂの光の射出方向が異なっ
ており、光路内に光学素子Ｂ２＿Ａが挿入されたときは
図５（ａ）に示すように光学素子Ｂ２＿Ａからの射出光
は撮像面Ｉに導かれ、光路内に光学素子Ｂ２＿Ｂが挿入
されたときは図５（ｂ）に示すように光学素子Ｂ２＿Ｂ
からの射出光はファインダー系に導かれる。

【００９５】そして、主光学系Ｏ２は、光学素子Ｂ２＿
Ａ，Ｂ２＿Ｂの可動範囲を含めて光学装置の外装Ｋの内
部に収納されている。

【００９６】ＣＧは撮影カバーガラスであり、ＳＳは光
量を調整する絞りである。また、ＦＣＧはファインダー
カバーガラスである。

【００９７】本実施形態では、光学素子Ｂ２＿Ａを光路
内に挿入したときは撮像系として機能し、光学素子Ｂ２
＿Ｂを光路内に挿入したときはファインダー系として機
能する。

【００９８】図５には、撮影時とファインダー観察時の
両方において、ＹＺ面内での主光学系Ｏ２並びにファイ
ンダー系の断面図とＺ方向から見たときの光学素子の配
置とを示している。

【００９９】本実施形態の光学装置における入射画角は
Ｙ画角３８．２度、Ｘ画角２９度である。

【０１００】本実施形態の構成データを以下に示す。た
だし、共通部分の面形状は省略する。

【０１０１】 画像サイズ 長辺×短辺 3.6 ×2.7mm （１）撮影時 水平半画角 19.1 垂直半画角 14.5 絞り径 1.80 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 素子 1 0.00 0.00 0.00 1.10 1 ＳＳ 2 0.00 1.10 0.00 10.00 1.49171 57.40 屈折面 Ｂ２ 3 0.00 11.10 20.00 7.50 1.49171 57.40 反射面 Ｂ２ 4 -4.82 5.35 65.00 9.00 1.49171 57.40 反射面 Ｂ２ 5 4.18 5.35 90.00 3.16 1 屈折面 Ｂ２ 6 7.34 5.35 90.00 10.20 1.49171 57.40 屈折面 B2_A 7 17.54 5.35 65.00 12.00 1.49171 57.40 反射面 B2_A 8 9.83 14.55 65.00 9.00 1.49171 57.40 反射面 B2_A 9 18.83 14.55 90.00 6.74 1 屈折面 B2_A 10 25.57 14.55 90.00 1 像面 非球面形状 R1 面 C02= 4.52609e-02 C20= 3.80039e-02 C04=-3.59195e-03 C22= 4.20139e-04 C40= 2.43642e-03 C06= 9.86899e-04 C24= 1.45386e-03 C42= 4.30823e-04 C60= 4.52873e-05 R2 面 C02=-2.04419e-02 C20=-1.29056e-02 C03=-3.25630e-04 C21= 1.73428e-03 C04=-2.02380e-04 C22=-2.21794e-04 C40=-7.73630e-05 C05= 1.50487e-05 C23= 2.34142e-05 C41=-3.57414e-05 C06= 1.05138e-05 C24= 5.81925e-06 C42= 5.37382e-06 C60= 9.24847e-06 R3 面 C02= 1.27239e-02 C20= 7.41142e-08 C03= 1.11909e-04 C21= 6.48727e-05 C04=-4.70469e-04 C22=-5.84763e-04 C40=-2.59507e-04 C05= 6.53794e-06 C23=-9.83209e-06 C41=-2.44625e-05 C06= 1.74532e-05 C24=-2.76130e-05 C42= 9.29340e-06 C60=-4.30143e-06 R4 面 C02=-3.45900e-02 C20=-8.84158e-02 C04=-1.86779e-03 C22=-1.84575e-03 C40= 1.26156e-03 C06= 7.64152e-06 C24= 6.76175e-06 C42= 2.22212e-05 C60=-4.15209e-05 A_R1面 C02= 7.89318e-03 C20= 4.00000e-02 C03= 1.91279e-04 C21= 8.07550e-03 C04=-1.04237e-03 C22=-3.05678e-04 C40= 1.83522e-03 C05=-1.30935e-04 C23= 1.05117e-04 C41= 1.05573e-04 C06=-1.69870e-05 C24= 7.46552e-05 C42= 5.64112e-05 C60=-2.93460e-05 A_R2面 C02= 1.03760e-03 C20= 2.59926e-02 C03= 4.52299e-04 C21= 6.08490e-03 C04= 2.06632e-05 C22= 9.10629e-04 C40= 9.91491e-04 C05= 1.17330e-05 C23= 1.56234e-04 C41= 2.36410e-04 C06= 2.98914e-06 C24= 1.23656e-05 C42= 3.61777e-05 C60=-3.91888e-06 A_R3面 C02= 1.96337e-02 C20= 2.63554e-02 C03=-8.81277e-06 C21= 1.23685e-03 C04= 2.94538e-05 C22= 2.91004e-05 C40=-1.43398e-05 C05= 7.73195e-08 C23= 3.96489e-06 C41= 1.97642e-05 C06=-5.99069e-08 C24=-4.54691e-07 C42=-1.83825e-06 C60= 3.43272e-07 A_R4面 C02= 4.00000e-02 C20=-4.00000e-02 C03=-2.23963e-03 C21= 2.42939e-02 C04= 2.47416e-03 C22= 2.45124e-03 C40= 3.48839e-04 C05= 1.63108e-05 C23= 1.11320e-03 C41=-2.06828e-04 C06=-5.07497e-05 C24= 6.80965e-05 C42= 2.08832e-04 C60= 7.21294e-05 （２）ファインダー観察時 ファインダー倍率 0.22倍 瞳径 φ6.00 設計距離 -2m 観察視度 -1dpt 絞り径 1.20 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 素子 1 0.00 0.00 0.00 1.10 1 ＳＳ 2 0.00 1.10 0.00 10.00 1.49171 57.40 屈折面 Ｂ２ 3 0.00 11.10 20.00 7.50 1.49171 57.40 反射面 Ｂ２ 4 -4.82 5.35 65.00 9.00 1.49171 57.40 反射面 Ｂ２ 5 4.18 5.35 90.00 3.16 1 屈折面 Ｂ２ 6 7.34 5.35 90.00 11.00 1.49171 57.40 屈折面 B2_B 7 18.34 5.35 67.50 9.00 1.49171 57.40 反射面 B2_B 8 11.98 -1.01 22.50 9.00 1.49171 57.40 反射面 B2_B 9 11.98 7.99 0.00 15.75 1 屈折面 B2_B 10 11.98 23.74 45.00 5.05 1 反射面 B_R5 11 6.93 23.74 90.00 3.89 1.49171 57.40 屈折面 Ｌｅ 12 3.03 23.74 90.00 6.00 1 屈折面 Ｌｅ 13 -2.97 23.74 45.00 10.00 1 反射面 B_R8 14 -2.97 33.74 0.00 32.62 1 アイ ポイント 回転対称形状 B_R6面 r= 38.018 a= 1.74303e-04 B_R7面 r= 8.978 自由曲面形状 B_R1面 C02= 4.28405e-02 C20= 3.44077e-02 C03= 3.14399e-04 C21= 5.45245e-03 C04=-2.60896e-03 C22= 7.06777e-04 C40= 1.16370e-03 C05= 1.05125e-04 C23= 8.72616e-05 C41= 4.46126e-06 C06= 4.65374e-05 C24=-1.71692e-05 C42= 7.86240e-08 C60=-7.01980e-08 B_R2面 C02=-3.07003e-03 C20= 3.09252e-03 C03= 3.77359e-04 C21= 3.01721e-03 C04=-1.97764e-04 C22= 2.94596e-04 C40= 7.14993e-04 C05= 2.49123e-07 C23=-4.96973e-05 C41= 7.34084e-05 C06= 3.28219e-07 C24= 1.20278e-05 C42=-1.96793e-05 C60= 3.50427e-05 B_R3面 C02= 2.32741e-02 C20= 3.14769e-02 C03=-6.58262e-05 C21= 6.97939e-05 C04=-4.41196e-05 C22= 2.60370e-04 C40= 7.76913e-04 C05=-2.63672e-07 C23=-2.57622e-05 C41=-9.89047e-05 C06=-1.89254e-07 C24= 1.91032e-06 C42=-2.11228e-05 C60=-1.87716e-04 B_R4面 C02= 1.20795e-01 C20=-1.03971e-01 C03=-3.36851e-03 C21= 3.14086e-02 C04=-8.52165e-03 C22=-8.38968e-03 C40=-1.80957e-02 C05= 5.88121e-06 C23=-4.99592e-04 C41= 4.97971e-04 C06= 4.02206e-05 C24=-1.15150e-03 C42= 5.55718e-04 C60= 1.89927e-04 ここで、本実施形態において撮影時とファインダー観察
時での焦点距離ｆを計算してみると以下のようになる。

【０１０２】撮影時 ｆ=-5.2 ファインダー観察時 ｆ=-226 このように、本実施形態によれば、光路内に挿入する光
学素子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂを切り替えることにより焦点
距離を大幅に変更することが可能である。

【０１０３】次に本実施形態における結像作用を説明す
る。まず撮影時の結像作用を説明する。Ｚ（−）方向か
ら来た物体からの光束は、絞り（入射瞳）ＳＳにより入
射光量を制限された後、光学素子Ｂ２の入射面Ｒ１に入
射し、次いで反射面Ｒ２で反射されて一旦中間結像し、
次いで反射面Ｒ３で反射して射出面Ｒ４から射出する。
射出面Ｒ４から射出した光束は、光学素子Ｂ２＿Ａの
入射面Ａ＿Ｒ１に入射し、反射面Ａ＿Ｒ２，Ａ＿Ｒ３で
次々に繰り返し反射して射出面Ａ＿Ｒ４から射出する。
射出面Ａ＿Ｒ４から射出した光束は、撮像面Ｉ上に再結
像する。

【０１０４】物体光線は面Ｒ２と面Ｒ３との間で中間結
像し、瞳光線は、面Ａ＿Ｒ２と面Ａ＿Ｒ３との間で中間
結像する。

【０１０５】次にファインダー観察時の結像作用につい
て説明する。Ｚ（−）方向から来た物体からの光束は、
絞り（入射瞳）ＳＳにより入射光量を制限された後、光
学素子Ｂ２の入射面Ｒ１に入射し、次いで反射面Ｒ２で
反射されて一旦中間結像し、次いで反射面Ｒ３で反射し
て射出面Ｒ４から射出する。

【０１０６】射出面Ｒ４から射出した光束は、光学素子
Ｂ２＿Ｂの入射面Ｂ＿Ｒ１に入射し、反射面Ｂ＿Ｒ２，
Ｂ＿Ｒ３で次々に繰り返し反射して射出面Ｂ＿Ｒ４から
射出する。射出面Ｂ＿Ｒ４から射出した光束は、射出面
Ｂ＿Ｒ４近傍に再結像する。このときの像は正立像にな
っている。

【０１０７】再結像された光束は、平面ミラーＢ＿Ｒ５
により向きを変えられて接眼レンズＬｅを通り、平面ミ
ラーＢ＿Ｒ８により観察者の瞳孔に導かれる。

【０１０８】図６には、本実施形態の撮影時とファイン
ダー観察時の横収差を示す。ただし、ファインダー時の
横収差はアイポイントに理想レンズ配置したときの結像
面での横収差図である。

【０１０９】以上説明したように、本実施形態では、一
体に形成された複数の回転非対称反射面を有する光学素
子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂをこれらの長手方向以外の方向
（板厚方向）に光路に対して挿抜移動させ、選択的に光
路内に挿入することにより主光学系Ｏ２の近軸量である
焦点距離を変更するようにしているので、光学素子を長
手方向に移動させる場合に比べて光学系および光学装置
の小型化を図ることができる。

【０１１０】また、光学素子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂが一体
的に形成されているので部品点数が少なくて済み、さら
に光学素子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂは平板形状を有するの
で、円柱の形状の光学素子を用いる場合に比べて余分な
スペースが少なくて済む。

【０１１１】しかも、光学素子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂの光
射出方向を異ならせているので、光束を導く後側の光学
系（ファインダー系および撮像系）を選択することがで
き、光学系に多様な機能を持たせることができる。

【０１１２】また、平面反射面からなるプリズムではな
く、曲率を持った光学素子を使用しているので収差補正
上、有利である。

【０１１３】さらに、従来の回転対称の光学系とは異な
り、本実施形態で用いたオフアキシャル光学系は光路を
曲げることができるので、各光学素子の配置自由度が増
す。

【０１１４】なお、本実施形態では内面反射面を有する
光学素子を用いた場合について説明したが、表面反射面
を有する光学素子を用いてもよい。また、本実施形態で
は、複数の反射面を有する光学素子を用いた場合につい
て説明したが、本発明は、少なくとも１つの反射面を含
む複数の光学作用面を有する光学素子を用いる場合に適
用することができる。

【０１１５】また、本実施形態の光学素子は、オフアキ
シャル反射面を２面有しているが、オフアキシャル反射
面の数は２面に限らず、１面でも３面以上でもよい。た
だし、収差補正上、２面以上あることが望ましい。ま
た、本実施形態では、オフアキシャル反射面がある平面
に対して対称な形状を有する場合について説明したが、
このようなオフアキシャル反射面でなくてもよい。

【０１１６】さらに、本実施形態では、光学素子Ｂ２＿
Ａ，Ｂ２＿Ｂをこれらの板厚方向に平行移動させる場合
について説明したが、板厚方向とは異なる方向であって
長手方向以外の方向に平行移動させてもよいし、板厚方
向に平行な軸を回転軸として回転移動させるようにして
もよい。すなわち、光学素子の形状及び配置を考慮し
て、光学素子の移動方向や移動方法を選択すればよい。

【０１１７】また、本実施形態では、光路に対して挿脱
される光学素子が２つである場合について説明したが、
３つ以上あってもよい。

【０１１８】また、本実施形態では、絞りＳＳを主光学
系Ｏ２の前面に配置しているが、絞りの位置はこれに限
定されない。

【０１１９】また、光学素子Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿Ｂに対す
る光学素子Ｂ２の相対位置を変化させて変倍光学系を構
成することもできる。

【０１２０】また、本実施形態では、光路に挿入する光
学素子を切り替えることにより焦点距離を変更させる場
合について説明したが、変更される近軸量が角倍率や主
点位置であっても同様の効果が得られる。

【０１２１】（第３実施形態）図７には、本発明の第３
実施形態である光学装置の構成を示している。この図は
光学装置を正面から見たときの内部構造図である。ま
た、図９には、各変倍モードにおける光学素子のＺ方向
から見たときの配置と光学系のＹＺ断面を示している。

【０１２２】本実施形態の光学装置は、３つの光学素子
（光学要素）Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂ，Ｂ３＿Ｃと、これら
光学素子よりも像面側に配置された光学ブロックＢ３と
を有して構成される光学系Ｏ３を有する。

【０１２３】光学素子Ｂ３＿Ａは、３つの回転非対称反
射面を含む５つの光学作用面を有して平板状（反射面を
挟む両側面部分の全体が平面状である形状）に一体的に
形成された光学素子であり、不図示の第１支持部材に固
定されている。

【０１２４】また、光学素子Ｂ３＿Ｂは、３つの回転非
対称反射面を含む５つの光学作用面を有して平板状（反
射面を挟む両側面部分の全体が平面状である形状）に一
体的に形成されており、不図示の第２の支持部材に固定
されている。

【０１２５】さらに、光学素子Ｂ３＿Ｃは、３つの回転
非対称反射面を有し、内側にする光学素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ
３＿Ｂを収容可能な空間を有する中空平板形状に形成さ
れており、不図示の装置本体に固定されている。

【０１２６】ここで、図９に示すように、光学素子Ｂ３
＿Ａは、相互に隣接する入射屈折面Ａ＿Ｒ１，反射面Ａ
＿Ｒ３，射出屈折面Ａ＿Ｒ５の配置方向および相互に隣
接する反射面Ａ＿Ｒ２，反射面Ａ＿Ｒ４の配置方向を長
手方向とする光学素子である。なお、反射面Ａ＿Ｒ３と
反射面Ａ＿Ｒ２，Ａ＿Ｒ４とは略対向して配置されてい
る。

【０１２７】また、光学素子Ｂ３＿Ｂは、相互に隣接す
る入射屈折面Ｂ＿Ｒ１，反射面Ｂ＿Ｒ３，射出屈折面Ｂ
＿Ｒ５の配置方向および相互に隣接する反射面Ｂ＿Ｒ
２，反射面Ｂ＿Ｒ４の配置方向を長手方向とする光学素
子である。なお、反射面Ｂ＿Ｒ３と反射面Ｂ＿Ｒ２，Ｂ
＿Ｒ４とは略対向して配置されている。

【０１２８】さらに、光学素子Ｂ３＿Ｃは、相互に隣接
する反射面Ｃ＿Ｒ１，反射面Ｃ＿Ｒ３の配置方向を長手
方向とする光学素子である。なお、反射面Ｃ＿Ｒ２と反
射面Ｃ＿Ｒ１，Ｃ＿Ｒ３とは略対向して配置されてい
る。

【０１２９】また、光学ブロックＢ３は、光軸に沿って
移動する変倍群を含んでいる。

【０１３０】本実施形態の光学系Ｏ３は、光学ブロック
Ｂ３内の変倍群の移動により焦点距離を変更することが
でき、さらに、光路上に固定されている中空光学素子Ｂ
３＿Ｃ内に光学素子Ｂ３＿Ａ又はＢ３＿Ｂを収容した状
態と、中空光学素子Ｂ３＿Ｃ内に光学素子Ｂ３＿Ａおよ
びＢ３＿Ｂを収容しない状態とで光学ブロックＢ３の変
倍領域を変更する（ずらす）ことが可能である。なお、
光学素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂはそれぞれ、第１および第
２支持部材を不図示のガイドバー等に沿ってこれら光学
素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂの両側面部分の配置方向（板厚
方向：光学素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂの長手方向以外の方
向）に移動させることにより、光路に対して（中空光学
素子Ｂ３＿Ｃの内側空間に対して）挿脱移動する。

【０１３１】そして、光学系Ｏ３は、光学素子Ｂ３＿
Ａ，Ｂ３＿Ｂの可動範囲を含めて光学装置の外装Ｋの内
部に収納されている。

【０１３２】ＣＧはカバーガラスであり、ＳＳは光量を
調整する絞りである。また、Ｉは撮像面であり、撮像系
を構成するＣＣＤ等の撮像素子の受光面に相当する。こ
こでは光学装置内の光学系以外の部分は省略している。

【０１３３】図８は本光学装置における変倍方法の概念
図である。この図においてＬ＿Ｂ１、Ｌ＿Ｂ２は交換可
能な光学素子、Ｌ２は変倍群を含む光学ブロック、ｏｂ
ｊは撮影物、Ｉ１は光学素子Ｌ＿Ｂ１、Ｌ＿Ｂ２によっ
て形成される像、Ｉ２は撮像面上に形成される像であ
る。

【０１３４】光学ブロックＬ２の変倍群による変倍比を
２倍とし、光学素子Ｌ＿Ｂ１，Ｌ＿Ｂ２のそれぞれの焦
点距離ｆ＿Ｂ１，ｆ＿Ｂ２が、ｆ＿Ｂ１／ｆ＿Ｂ２＝
０．５の関係を満たすとする。

【０１３５】今、光学素子Ｌ＿Ｂ１を使用したときに広
角端において大きさＸの撮影物が撮影できた場合、この
ときの望遠端では大きさＸ／２の撮影物を撮影すること
になる。

【０１３６】広角端において、光学素子Ｌ＿Ｂ１を光学
素子Ｌ＿Ｂ２に切り替えると、像Ｉ１の大きさは２倍に
なり、Ｉ２の撮像面上に結像出来る撮影物の大きさはＸ
／２になる。この時の望遠端では大きさＸ／４の撮影物
を撮影することになる。

【０１３７】したがって、この光学系では、変倍比が４
倍になる。つまり、光路内に挿入する光学素子Ｌ＿Ｂ
１，Ｌ＿Ｂ２を切り替えることにより、変倍領域を拡大
したことになる。

【０１３８】本実施形態では、光学ブロックＢ３の変倍
比は約２倍であり、使用する光学素子をＢ３＿Ａ，Ｂ３
＿Ｂ，Ｂ３＿Ｃと切り替えることにより、合計の変倍比
は約７．２５倍になる。

【０１３９】図９は、光学素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂ，Ｂ
３＿Ｃをそれぞれ使用したときのＺ方向から見たときの
光学素子の配置と光学ブロックＢ３の変倍群の移動によ
る変倍において広角端（Ｗ）、望遠端（Ｔ）とこれらの
中間位置（Ｍ）との３つの位置での光学系のＹＺ断面図
をそれぞれ示す。

【０１４０】ここで、光学素子Ｂ３＿Ａを使用したとき
をＷｉｄｅモード、光学素子Ｂ３＿Ｂを使用したときを
Ｍｉｄｄｌｅモード、光学素子Ｂ３＿Ｃを使用したとき
をＴｅｌｅモードとする。

【０１４１】本実施形態の構成データを以下に示す。た
だし、共通部分の面形状は省略する。

【０１４２】 画像サイズ 長辺×短辺 5.3 ×4mm （１）Ｗｉｄｅモード 広角端 中間 望遠端 水平物高 740.6 523.7 370.3 垂直物高 987.4 698.2 493.7 絞り径 1.90 1.90 1.90 i Yi Zi(W) θi Di Ndi νdi 素子 1 0.00 0.00 0.00 8.00 1.52996 55.80 屈折面 B3_A 2 0.00 8.00 34.00 10.00 1.52996 55.80 反射面 B3_A 3 -9.27 4.25 45.00 10.00 1.52996 55.80 反射面 B3_A 4 -5.53 13.53 56.00 8.00 1.52996 55.80 反射面 B3_A 5 -13.53 13.53 90.00 変数 1 屈折面 B3_A 6 -21.72 13.53 90.00 0.30 1 ＳＳ 7 -22.02 13.53 90.00 1.87 1.83400 0.00 屈折面 Ｂ３ 8 -23.89 13.53 90.00 0.49 1 屈折面 Ｂ３ 9 -24.38 13.53 90.00 0.50 1.80518 0.00 屈折面 Ｂ３ 10 -24.88 13.53 90.00 0.49 1 屈折面 Ｂ３ 11 -25.37 13.53 90.00 2.42 1.69350 0.00 屈折面 Ｂ３ 12 -27.79 13.53 90.00 変数 1 屈折面 Ｂ３ 13 -36.45 13.53 90.00 1.50 1.77250 0.00 屈折面 Ｂ３ 14 -37.95 13.53 90.00 1.50 1.84666 0.00 屈折面 Ｂ３ 15 -39.45 13.53 90.00 変数 1 屈折面 Ｂ３ 16 -42.32 13.53 90.00 1 像面 広角端 中間 望遠端 D5 8.19 4.38 1.00 D12 8.66 13.24 11.70 D15 2.86 2.11 7.02 D1〜5 面 Zi(M)=Zi(W)-0.00 Zi(T)=Zi(W)-0.00 D6〜12面 Zi(M)=Zi(W)+3.81 Zi(T)=Zi(W)+7.19 D13 〜15面 Zi(M)=Zi(W)-0.76 Zi(T)=Zi(W)+4.15 D16 面 Zi(M)=Zi(W) Zi(T)=Zi(W) 回転対称形状 R1面 r= -6.175 R2面 r= 15.965 R3面 r= 9.740 R4面 r= -5.218 R5面 r= -8.606 R6面 r= 14.081 R7面 r= -9.679 R8面 r= -13.071 R9面 r= -10.361 k= -15.438 a= -1.73405e-03 b= 5.76461e-05 非球面形状 A_R1面 C02= 2.23304e-02 C20= 7.12597e-02 C04=-9.36385e-04 C22=-5.58266e-05 C40= 7.43096e-04 C06= 7.88994e-06 C24=-4.24750e-05 C42=-5.21569e-05 C60=-1.27672e-05 A_R2面 C02=-1.15165e-02 C20=-1.00764e-02 C03= 5.33743e-04 C21=-1.04331e-03 C04=-2.36836e-05 C22=-3.85211e-05 C40= 1.41860e-04 C05=-7.01160e-05 C23=-2.02119e-06 C41= 2.24995e-05 C06= 1.24552e-05 C24=-4.78387e-06 C42=-6.55424e-06 C60= 7.71804e-06 A_R3面 C02= 3.34428e-02 C20= 2.80052e-02 C03=-1.20014e-04 C21=-9.53695e-04 C04= 1.48834e-03 C22= 5.66924e-04 C40=-6.09516e-04 C05=-1.90074e-04 C23=-3.96273e-05 C41= 5.66659e-05 C06=-2.10825e-05 C24=-9.52010e-06 C42=-2.00966e-05 C60= 2.24246e-05 A_R4面 C02= 5.27292e-03 C20= 1.98800e-02 C03= 2.97529e-04 C21= 1.30528e-03 C04=-2.75441e-04 C22= 5.22778e-05 C40=-2.89838e-04 C05=-2.82029e-05 C23= 5.43827e-06 C41=-2.82205e-05 C06= 8.91057e-06 C24=-1.09487e-06 C42=-1.50702e-05 C60= 2.45905e-05 A_R5面 C02= 3.78507e-02 C20= 3.45370e-02 C04=-1.63890e-04 C22= 3.47636e-04 C40= 8.29698e-05 C06= 1.61109e-05 C24=-5.19813e-06 C42=-2.35813e-05 C60= 4.60337e-07 （２）Ｍｉｄｄｌｅモード 広角端 中間 望遠端 水平物高 370.3 261.8 185.1 垂直物高 493.7 349.1 246.9 絞り径 3.80 3.80 3.80 i Yi Zi(W) θi Di Ndi νdi 素子 1 0.00 0.00 0.00 8.00 1.52996 55.80 屈折面 B3_B 2 0.00 8.00 34.00 10.00 1.52996 55.80 反射面 B3_B 3 -9.27 4.25 45.00 10.00 1.52996 55.80 反射面 B3_B 4 -5.53 13.53 56.00 8.00 1.52996 55.80 反射面 B3_B 5 -13.53 13.53 90.00 変数 1 屈折面 B3_B 6 -21.72 13.53 90.00 0.30 1 ＳＳ 7 -22.02 13.53 90.00 1.87 1.83400 0.00 屈折面 Ｂ３ 8 -23.89 13.53 90.00 0.49 1 屈折面 Ｂ３ 9 -24.38 13.53 90.00 0.50 1.80518 0.00 屈折面 Ｂ３ 10 -24.88 13.53 90.00 0.49 1 屈折面 Ｂ３ 11 -25.37 13.53 90.00 2.42 1.69350 0.00 屈折面 Ｂ３ 12 -27.79 13.53 90.00 変数 1 屈折面 Ｂ３ 13 -34.92 13.53 90.00 1.50 1.77250 0.00 屈折面 Ｂ３ 14 -36.42 13.53 90.00 1.50 1.84666 0.00 屈折面 Ｂ３ 15 -37.92 13.53 90.00 変数 1 屈折面 Ｂ３ 16 -42.32 13.53 90.00 1 像面 広角端 中間 望遠端 D5 8.19 4.38 1.00 D12 7.13 11.37 9.73 D15 4.39 3.97 8.99 D1〜5 面 Zi(M)=Zi(W)-0.00 Zi(T)=Zi(W)-0.00 D6〜12面 Zi(M)=Zi(W)+3.81 Zi(T)=Zi(W)+7.19 D13 〜15面 Zi(M)=Zi(W)-0.42 Zi(T)=Zi(W)+4.60 D16 面 Zi(M)=Zi(W) Zi(T)=Zi(W) 非球面形状 B_R1面 C02= 4.91715e-02 C20= 6.30492e-02 C04=-4.92123e-06 C22= 1.42188e-04 C40= 6.24307e-05 C06= 6.51417e-06 C24= 1.87188e-05 C42= 2.65592e-05 C60= 1.14223e-05 B_R2面 C02=-4.29349e-03 C20=-2.93433e-03 C03= 1.94440e-04 C21= 3.26734e-04 C04=-3.62472e-06 C22= 1.69744e-04 C40= 1.38809e-04 C05=-1.23553e-06 C23=-6.42236e-06 C41=-1.38310e-05 C06= 1.79516e-08 C24=-2.40211e-06 C42=-2.17378e-06 C60=-1.53976e-06 B_R3面 C02= 1.75167e-02 C20= 2.31276e-02 C03=-3.37367e-04 C21= 5.35293e-04 C04=-4.48913e-04 C22=-7.16349e-05 C40=-3.64591e-04 C05= 6.99811e-05 C23=-1.58740e-05 C41=-3.69720e-05 C06=-9.60812e-06 C24=-7.02801e-06 C42= 1.22608e-05 C60=-2.73759e-06 B_R4面 C02=-4.92557e-03 C20=-7.18717e-03 C03=-3.23654e-04 C21=-3.93347e-05 C04=-1.27106e-04 C22= 1.33955e-04 C40= 2.52937e-06 C05=-1.38218e-05 C23= 1.56020e-06 C41=-1.63354e-05 C06=-1.93916e-06 C24=-7.43475e-06 C42=-1.08233e-06 C60=-2.84949e-07 B_R5面 C02= 2.91558e-02 C20= 2.04588e-02 C04=-1.13348e-04 C22= 1.19304e-04 C40= 4.90241e-05 C06=-1.44578e-05 C24=-3.77710e-05 C42=-3.02923e-05 C60=-9.85648e-06 （２）Ｔｅｌｅモード 広角端 中間 望遠端 水平物高 185.1 130.9 92.6 垂直物高 246.9 174.6 123.4 絞り径 2.70 3.80 5.40 i Yi Zi(W) θi Di Ndi νdi 素子 1 0.00 8.00 31.00 12.00 1 反射面 B_3C 2 -10.60 2.37 45.00 11.50 1 反射面 B_3C 3 -5.20 12.52 59.00 変数 1 反射面 B_3C 4 -22.39 12.52 90.00 0.30 1 ＳＳ 5 -22.69 12.52 90.00 1.87 1.83400 0.00 屈折面 Ｂ３ 6 -24.56 12.52 90.00 0.49 1 屈折面 Ｂ３ 7 -25.05 12.52 90.00 0.50 1.80518 0.00 屈折面 Ｂ３ 8 -25.55 12.52 90.00 0.49 1 屈折面 Ｂ３ 9 -26.04 12.52 90.00 2.42 1.69350 0.00 屈折面 Ｂ３ 10 -28.46 12.52 90.00 変数 1 屈折面 Ｂ３ 11 -35.38 12.52 90.00 1.50 1.77250 0.00 屈折面 Ｂ３ 12 -36.88 12.52 90.00 1.50 1.84666 0.00 屈折面 Ｂ３ 13 -38.38 12.52 90.00 変数 1 屈折面 Ｂ３ 14 -42.99 12.52 90.00 1 像面 広角端 中間 望遠端 D3 17.19 13.38 10.00 D10 6.92 11.29 9.82 D13 4.61 4.05 8.89 D1〜3 面 Zi(M)=Zi(W)-0.00 Zi(T)=Zi(W)-0.00 D4〜10面 Zi(M)=Zi(W)+3.81 Zi(T)=Zi(W)+7.19 D11 〜13面 Zi(M)=Zi(W)-0.56 Zi(T)=Zi(W)+4.29 D14 面 Zi(M)=Zi(W) Zi(T)=Zi(W) 非球面形状 C_R2面 C02=-1.00194e-02 C20=-1.15655e-02 C03= 2.33790e-04 C21= 2.95282e-04 C04=-1.22611e-06 C22=-1.57025e-05 C40= 1.08218e-05 C_R3面 C02= 3.98479e-03 C20= 1.09793e-02 C03= 1.37036e-03 C21= 5.77161e-04 C04=-1.82820e-05 C22=-1.79076e-04 C40= 7.26326e-05 C05=-9.08510e-09 C23= 7.10654e-07 C41= 2.96451e-07 C06=-3.32840e-08 C24=-5.79036e-08 C42= 6.40849e-08 C60= 1.83843e-08 C_R4面 C02=-2.81129e-02 C20=-5.01390e-02 C03=-4.05951e-04 C21=-2.27522e-03 C04= 1.15611e-04 C22= 5.88058e-04 C40=-3.30758e-04 C05=-1.87095e-08 C23=-3.66328e-08 C41= 6.06872e-07 C06=-5.29962e-08 C24= 1.35341e-08 C42= 2.89162e-08 C60=-7.22605e-08 ここで、本実施形態においてＷｉｄｅモード、Ｍｉｄｄ
ｌｅモード、Ｔｅｌｅモードそれぞれについて広角端、
中間、望遠端での焦点距離をアジムス０°において計算
してみると以下のようになる。なお、ここでいうアジム
スは、図１８に示す射出面のローカル座標において光の
進む方向（Ｚ軸負の方向〈矢印Ｐの方向〉）に向かって
見たときのＹ軸正の方向を０°とする反時計回り方向の
方位角である。

【０１４３】 つまり、本実施形態では３つのモードの合計の変倍比は
-41.93/-5.78=7.25になる。このような構成にするこ
とにより、光学全長を抑えながら高倍率の光学系を構成
することができる。

【０１４４】また、光学素子Ｂ３＿Ａ、Ｂ３＿Ｂ、Ｂ３
＿Ｃのそれぞれの焦点距離は以下のようになる。

【０１４５】Ｂ３＿Ａ= 8.94 Ｂ３＿Ｂ= 16.84 Ｂ３＿Ｃ= 33.25 次に本実施形態における結像作用を説明する。まずＷｉ
ｄｅモード時の結像作用を説明する（図１０参照）。Ｚ
（−）方向から来た物体からの光束は、光学素子Ｂ３＿
Ａの入射面Ａ＿Ｒ１に入射し、次いで反射面Ａ＿Ｒ２，
Ａ＿Ｒ３で次々と繰り返し反射されて一旦中間結像し、
次いで反射面Ａ＿Ｒ４で反射して、射出面Ａ＿Ｒ５から
射出する。

【０１４６】射出面Ａ＿Ｒ５から射出した光束は、絞り
ＳＳで光量を制限された後、光学ブロックＢ３のＲ１〜
Ｒ９で次々と屈折され、撮像面Ｉ上に再結像する。物体
光線は面Ａ＿Ｒ３と面Ａ＿Ｒ４との間で中間結像し、瞳
光線は、面Ａ＿Ｒ２と面Ａ＿Ｒ３との間で中間結像す
る。

【０１４７】次に、Ｍｉｄｄｌｅモード時の結像作用を
説明する（図１１参照）。Ｚ（−）方向から来た物体か
らの光束は、光学素子Ｂ３＿Ｂの入射面Ｂ＿Ｒ１に入射
し、次いで反射面Ｂ＿Ｒ２，Ｂ＿Ｒ３で次々と繰り返し
反射されて一旦中間結像し、次いで反射面Ｂ＿Ｒ４で反
射して、射出面Ｂ＿Ｒ５から射出する。

【０１４８】射出面Ｂ＿Ｒ５から射出した光束は、絞り
ＳＳで光量を制限された後、光学ブロックＢ３のＲ１〜
Ｒ９で次々と屈折され、撮像面Ｉ上に再結像する。物体
光線は面Ｂ＿Ｒ３と面Ｂ＿Ｒ４との間で中間結像し、瞳
光線は、面Ｂ＿Ｒ１付近で中間結像する。

【０１４９】最後にＴｅｌｅモード時の結像作用を説明
する（図１２参照）。Ｚ（−）方向から来た物体からの
光束は、光学素子Ｂ３＿Ｃの反射面Ｃ＿Ｒ１，Ｃ＿Ｒ２
で次々と繰り返しで反射されて一旦中間結像し、次いで
反射面Ｃ＿Ｒ３で反射して射出面Ｂ３＿Ｃから射出す
る。

【０１５０】射出面Ｂ３＿Ｃから射出した光束は、絞り
ＳＳで光量を制限された後、光学ブロックＢ３のＲ１〜
Ｒ９で次々と屈折され、撮像面Ｉ上に再結像する。物体
光線は面Ｃ＿Ｒ２と面Ｃ＿Ｒ３との間で中間結像し、瞳
光線は、面Ｃ＿Ｒ１と面Ｃ＿Ｒ２との間で中間結像す
る。

【０１５１】図１３〜１５には、本実施形態のＷｉｄｅ
モード、Ｍｉｄｄｌｅモード、Ｔｅｌｅモード時の横収
差図をそれぞれ広角端、中間、望遠端について示してい
る。

【０１５２】以上説明したように、本実施形態では、一
体に形成された複数の回転非対称反射面を有する光学素
子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂをこれらの長手方向以外の方向
（板厚方向）に光路に対して挿抜移動させ、選択的に光
路内に挿入することにより光学系Ｏ３の近軸量である焦
点距離を変更するようにしているので、光学素子を長手
方向に移動させる場合に比べて光学系および光学装置の
小型化を図ることができる。

【０１５３】また、光学素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂが一体
的に形成されているので部品点数が少なくて済み、さら
に光学素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂは平板形状を有するの
で、円柱の形状の光学素子を用いる場合に比べて余分な
スペースが少なくて済む。

【０１５４】しかも、光学素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂを中
空光学素子Ｂ３＿Ｃ内にの空間に収容して使用するた
め、余分なスペースをより少なくすることができる。

【０１５５】また、光学素子Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｂ，Ｂ３
＿Ｃ内に中間結像を有するので、これら光学素子が最も
物体側に配置されていても光学素子の大きさを抑えるこ
とができる。

【０１５６】さらに、従来の回転対称の光学系とは異な
り、本実施形態で用いたオフアキシャル光学系は光路を
曲げることができるので、各光学素子の配置自由度が増
す。

【０１５７】なお、本実施形態では内面反射面を有する
光学素子を用いた場合について説明したが、表面反射面
を有する光学素子を用いてもよい。また、本実施形態で
は、複数の反射面を有する光学素子を用いた場合につい
て説明したが、本発明は、少なくとも１つの反射面を含
む複数の光学作用面を有する光学素子を用いる場合に適
用することができる。

【０１５８】また、本実施形態の光学素子は、オフアキ
シャル反射面を３面有しているが、オフアキシャル反射
面の数は３面に限らず、１面又は２面でも４面以上でも
よい。ただし、収差補正上、２面以上あることが望まし
い。また、本実施形態では、オフアキシャル反射面があ
る平面に対して対称な形状を有する場合について説明し
たが、このようなオフアキシャル反射面でなくてもよ
い。

【０１５９】さらに、本実施形態では、光学素子Ｂ３＿
Ａ，Ｂ３＿Ｂをこれらの板厚方向に平行移動させる場合
について説明したが、板厚方向とは異なる方向であって
長手方向以外の方向に平行移動させてもよいし、板厚方
向に平行な軸を回転軸として回転移動させるようにして
もよい。すなわち、光学素子の形状及び配置を考慮し
て、光学素子の移動方向や移動方法を選択すればよい。

【０１６０】また、本実施形態では、使用する光学素子
が３つである場合について説明したが、４つ以上あって
もよい。

【０１６１】また、本実施形態では、光路に挿入する光
学素子を切り替えることにより焦点距離を変更させる場
合について説明したが、変更される近軸量が角倍率や主
点位置であっても同様の効果が得られる。

【０１６２】なお、以上の実施形態では、光路上に光学
素子が切り替え配置されて所望の光学性能を満たす場合
について説明したが、本発明は、光路上に配置される光
学素子がない状態、つまり残りの光学系で所望の光学性
能を満たすようにした光学装置にも適用することができ
る。つまり、光路に対して挿脱する光学素子がアッタチ
メントレンズとして機能し、光学装置の外装内において
光路に対して挿脱する光学装置であってもよい。

【０１６３】また、上記各実施形態では、全体が平板状
の光学素子を用いた場合について説明したが、例えば入
射面部分や射出面部分が側面方向を向いているような全
体が平面状ではないが、平面状の側面部分を有する光学
素子を用いることも可能である。

【０１６４】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１から第３
の発明によれば、光学素子を長手方向以外の方向に移動
させて系の近軸量を変更するようにしているため、長手
方向に移動させる場合に比べて光学系を大型化させるこ
となく近軸量の変更機能を持たせることが可能となり、
光学系およびこれを備えた光学装置の多機能化と小型化
とを両立させることができる。しかも、反射面を有する
光学要素を用いて光路を曲げるようにしているので、光
学素子の配置自由度が増し、より小型化された光学系お
よび光学装置を実現することができる。

【０１６５】なお、中空光学要素内に収容された光学要
素を使用する場合と光学要素を収容していない中空光学
要素を使用する場合とで系の近軸量を変更させるように
すれば、光学系および光学装置のさらなる多機能化およ
び小型化を図ることができる。そして、これら発明にお
いて、光路に対して挿脱若しくは切り替える光学要素内
で中間結像させるようにすれば、これら光学要素を光学
系の最も物体側に配置した場合でも、スペース効率をよ
くすることができる。

【０１６６】また、上記光路に対して挿脱される光学要
素と、この光学要素とは別の光学要素であって少なくと
も１つの反射面を有し、長手方向が上記光路に対して挿
脱される光学要素と略同方向となるように配置された光
学要素とから光学系を構成すれば、光学系および光学装
置の奥行き方向寸法を小さくすることができる。

【０１６７】また、本願第４から第６の発明によれば、
光学素子を長手方向以外の方向に移動させて系の像形成
位置を変更するようにしているため、長手方向に移動さ
せる場合に比べて光学系を大型化させることなく像形成
位置の変更機能を持たせることができ、光学系およびこ
れを備えた光学装置の多機能化と小型化とを両立させる
ことができる。しかも、反射面を有する光学要素を用い
て光路を曲げるようにしているので、光学要素の配置自
由度を増してより小型化された光学系および光学装置を
実現することができる。

【０１６８】なお、上記第１から第６の発明において、
回転非対称面としての反射面を少なくとも２つ有し、か
ついわゆるフラット（平板）タイプの光学要素を用いる
ことにより、収差補正を十分に行えるコンパクトな光学
系を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である光学装置の構成を
示す図である。

【図２】上記第１実施形態の光学装置に収納される光学
系の断面図と光学素子の配置を示す図である。

【図３】上記第１実施形態の光学装置に収納される光学
系の収差図である。

【図４】本発明の第２実施形態である光学装置の構成を
示す図である。

【図５】上記第２実施形態の光学装置に収納される光学
系の断面図と光学素子の配置を示す図である。

【図６】上記第２実施形態の光学装置に収納される光学
系の収差図である。

【図７】本発明の第３実施形態である光学装置の構成を
示す図である。

【図８】上記第３実施形態の光学装置に収納される光学
系の変倍方法の概念説明図である。

【図９】上記第３実施形態の光学装置に収納される光学
系の断面図と光学素子の配置を示す図である。

【図１０】上記第３実施形態の光学装置に収納される光
学系のＷｉｄｅモード時の断面図である。

【図１１】上記第３実施形態の光学装置に収納される光
学系のＭｉｄｄｌｅモード時の断面図である。

【図１２】上記第３実施形態の光学装置に収納される光
学系のＴｅｌｅモード時の断面図である。

【図１３】上記第３実施形態の光学装置に収納される光
学系のＷｉｄｅモード時の広角端、中間位置、望遠端で
の収差図である。

【図１４】上記第３実施形態の光学装置に収納される光
学系のＭｉｄｄｌｅモード時の広角端、中間位置、望遠
端での収差図である。

【図１５】上記第３実施形態の光学装置に収納される光
学系のＴｅｌｅモード時の広角端、中間位置、望遠端で
の収差図である。

【図１６】撮像系として従来の共軸光学系を使用した場
合のカメラの構成を示す図である。

【図１７】従来の共軸光学系を切り替えて使用する場合
にできる余分なスペースの説明図である。

【図１８】本発明の各実施形態における反射光学系の座
標系の説明図である。

【符号の説明】

１ｂ，２ｂ 共軸光学系の光学ブロック Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３ 光学系 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ１＿Ａ，Ｂ１＿Ｂ，Ｂ２＿Ａ，Ｂ２＿
Ｂ，Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ａ，Ｂ３＿Ｃ 光学素子 ＳＳ 絞り Ｉ 撮像面 Ｆ 光学フィルター ＣＧ カバーガラス Ｌｅ 接眼レンズ Ｂ３，Ｌ＿Ｂ１，Ｌ＿Ｂ２，Ｌ２ 光学ブロック Ｉ１，Ｉ２ 像面 Ｋ 光学装置の外装 Ri，Rm,n 面（光学作用面） Bi 第i の光学素子 Di 基準軸に沿った面間隔 Ndi 屈折率 νdi アッベ数

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの反射面を含む複数の光
   学作用面を有し、これら光学作用面のうち相互に隣接す
   る光学作用面の配置方向を長手方向とする光学要素を備
   える光学系であって、 前記光学要素を、光路に対して、前記長手方向とは異な
   る方向に挿脱移動させて系の近軸量を変更することを特
   徴とする光学系。
2. 【請求項２】 複数の反射面を有し、これら複数の反射
   面の配列方向を長手方向とする光学要素を備える光学系
   であって、 前記光学要素を、光路に対して、前記長手方向とは異な
   る方向に挿脱移動させて系の近軸量を変更することを特
   徴とする光学系。
3. 【請求項３】 前記光学要素は、入射光を前記複数の反
   射面で繰り返し反射させて射出するものであることを特
   徴とする請求項２に記載の光学系。
4. 【請求項４】 前記光学要素として、光学特性が異なる
   複数の光学要素を有しており、 これら複数の光学要素を、前記光路に対して、前記長手
   方向とは異なる方向に移動させて選択的に前記光路内に
   挿入することにより系の近軸量を変更することを特徴と
   する請求項１から３のいずれかに記載の光学系。
5. 【請求項５】 前記近軸量が焦点距離であることを特徴
   とする請求項１から４のいずれかに記載の光学系。
6. 【請求項６】 前記近軸量が角倍率であることを特徴と
   する請求項１から４のいずれかに記載の光学系。
7. 【請求項７】 前記近軸量が主点位置であることを特徴
   とする請求項１から４のいずれかに記載の光学系。
8. 【請求項８】 前記複数の光学要素は、互いに焦点距離
   が異なるものであることを特徴とする請求項４に記載の
   光学系。
9. 【請求項９】 前記複数の光学要素は、光の射出方向が
   互いに同じであることを特徴とする請求項４に記載の光
   学系。
10. 【請求項１０】 前記光学要素は、反射面として少なく
    とも２つの回転非対称面を有することを特徴とする請求
    項１から９のいずれかに記載の光学系。
11. 【請求項１１】 入射光が前記光学要素内で中間結像す
    ることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載
    の光学系。
12. 【請求項１２】 前記光学要素が最も物体側に配置され
    ていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに
    記載の光学系。
13. 【請求項１３】 前記光学要素における前記反射面を挟
    む両側面部分が平面状に形成されていることを特徴とす
    る請求項１から１２のいずれかに記載の光学系。
14. 【請求項１４】 前記光学要素が平板状に形成されてい
    ることを特徴とする請求項１３に記載の光学系。
15. 【請求項１５】 前記光学要素が前記両側面部分の配置
    方向に平行移動することを特徴とする請求項１３又は１
    ４に記載の光学系。
16. 【請求項１６】 前記光学要素が前記両側面部分の配置
    方向に回転移動することを特徴とする請求項１３又は１
    ４に記載の光学系。
17. 【請求項１７】 前記光学要素は、光の入射方向および
    射出方向のうち少なくとも一方に直交する方向に平行移
    動することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに
    記載の光学系。
18. 【請求項１８】 前記光学要素は、光の入射方向および
    射出方向のうち少なくとも一方に直交する方向に回転移
    動することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに
    記載の光学系。
19. 【請求項１９】 光路に対して挿入された前記光学要素
    を収容可能な中空光学要素を有しており、 前記中空光学要素内に収容された前記光学要素に光を入
    射させてこの光学要素から光を射出させる状態と前記光
    学要素を収容していない前記中空光学要素に光を入射さ
    せてこの中空光学要素から光を射出させる状態とで系の
    近軸量を変更することを特徴とする請求項１から１８の
    いずれかに記載の光学系。
20. 【請求項２０】 前記中空光学要素は、少なくとも１つ
    の反射面を有することを特徴とする請求項１９に記載の
    光学系。
21. 【請求項２１】 前記中空光学要素は、前記反射面とし
    て少なくとも２つの回転非対称面を有することを特徴と
    する請求項２０に記載の光学系。
22. 【請求項２２】 前記光学要素を光路に対して挿脱する
    ことにより変倍領域を可変設定するとともに、各変倍領
    域にて前記光学要素と他の光学要素との相対位置を変化
    させることにより変倍を行うことを特徴とする請求項１
    から２１のいずれかに記載の光学系。
23. 【請求項２３】 前記光路に対して挿脱される光学要素
    と、この光学要素とは別の光学要素であって、少なくと
    も１つの反射面を有し、長手方向が前記光路に対して挿
    脱される光学要素と略同方向となるように配置された光
    学要素とから構成されることを特徴とする請求項１から
    ２２のいずれかに記載の光学系。
24. 【請求項２４】 請求項１から２３のいずれかに記載の
    光学系を備えており、 前記光学要素が、装置外装内で光路に対して前記長手方
    向以外の方向に挿脱移動することを特徴とする光学装
    置。
25. 【請求項２５】 請求項１から２３のいずれかに記載の
    光学系と、この光学系により形成される像を撮像する撮
    像系とを有することを特徴とする光学装置。
26. 【請求項２６】 請求項１から２３のいずれかに記載の
    光学系と、この光学系により形成される像を観察させる
    ファインダー系とを有することを特徴とする光学装置。
27. 【請求項２７】 少なくとも１つの反射面を含む複数の
    光学作用面を有し、これら光学作用面のうち相互に隣接
    する光学作用面の配置方向を長手方向とする光学要素を
    備える光学系であって、 前記光学要素を、光路に対して、前記長手方向とは異な
    る方向に挿脱移動させて系の像形成位置を変更すること
    を特徴とする光学系。
28. 【請求項２８】 複数の反射面を有し、これら複数の反
    射面の配列方向を長手方向とする光学要素を備える光学
    系であって、 前記光学要素を、光路に対して、前記長手方向とは異な
    る方向に挿脱移動させて系の像形成位置を変更すること
    を特徴とする光学系。
29. 【請求項２９】 前記光学要素は、入射光を前記複数の
    反射面で繰り返し反射させて射出するものであることを
    特徴とする請求項２７又は２８に記載の光学系。
30. 【請求項３０】 前記光学要素として、光の射出方向が
    互いに異なる複数の光学要素を有しており、 これら複数の光学要素を、前記光路に対して、前記長手
    方向とは異なる方向に移動させて選択的に前記光路内に
    挿入することにより系の像形成位置を変更することを特
    徴とする請求項２７から２９のいずれかに記載の光学
    系。
31. 【請求項３１】 前記複数の光学要素は、光学特性が互
    いに異なることを特徴とする請求項３０に記載の光学
    系。
32. 【請求項３２】 前記光学要素は、反射面として少なく
    とも２つの回転非対称面を有することを特徴とする請求
    項２６から３１のいずれかに記載の光学系。
33. 【請求項３３】 前記光学要素が、最も物体側に配置さ
    れている他の光学要素よりも像面側に配置されているこ
    とを特徴とする請求項２６から３２のいずれかに記載の
    光学系。
34. 【請求項３４】 入射光が前記光学要素内で中間結像す
    ることを特徴とする請求項２６から３３のいずれかに記
    載の光学系。
35. 【請求項３５】 前記光学要素における前記反射面を挟
    む両側面部分が平面状に形成されていることを特徴とす
    る請求項２６から３４のいずれかに記載の光学系。
36. 【請求項３６】 前記光学要素が平板状に形成されてい
    ることを特徴とする請求項３５に記載の光学系。
37. 【請求項３７】 前記光学要素が前記両側面部分の配置
    方向に平行移動することを特徴とする請求項３５又は３
    ６に記載の光学系。
38. 【請求項３８】 前記光学要素が前記両側面部分の配置
    方向に回転移動することを特徴とする請求項３５又は３
    ６に記載の光学系。
39. 【請求項３９】 前記光学要素は、光の入射方向および
    射出方向のうち少なくとも一方に直交する方向に平行移
    動することを特徴とする請求項２６から３６のいずれか
    に記載の光学系。
40. 【請求項４０】 前記光学要素は、光の入射方向および
    射出方向のうち少なくとも一方に直交する方向に回転移
    動することを特徴とする請求項２６から３６のいずれか
    に記載の光学系。
41. 【請求項４１】 請求項２６から４０のいずれかに記載
    の光学系を備えており、 前記光学要素が、装置外装内で光路に対して前記長手方
    向以外の方向に挿脱移動することを特徴とする光学装
    置。
42. 【請求項４２】 請求項２６から４０のいずれかに記載
    の光学系と、前記光学素子が光路に挿入された状態およ
    び前記光学素子が光路から離脱した状態のうち一方の状
    態の前記光学系により形成される像を撮像する撮像系
    と、前記両状態のうち他方の状態の前記光学系により形
    成される像を観察させるファインダー系とを有すること
    を特徴とする光学装置。