JPH1062690A

JPH1062690A - 光学素子及びそれを用いた光学系

Info

Publication number: JPH1062690A
Application number: JP8239840A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sekida; 誠関田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】製造、組立及び測定に対する精度を向上さ
せ、光学性能の劣化を防止する板状・薄型の光学素子及
びそれを用いた光学系を得ること。【解決手段】透明体の表面に、光束が入射する屈折面
と、曲率を有する複数の反射面と、該複数の反射面にて
反射された光束を射出する屈折面を一体に成形した光学
素子において、該光学素子の少なくとも一つの反射面に
入射する基準軸と、該反射面より射出する基準軸を含む
平面に対して、特定方向に該光学素子の位置を規定する
基準部を該光学素子に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学素子及びそれを
用いた光学系に関し、特にビデオカメラやスチールビデ
オカメラ、及び複写機等に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮影光学系の一部を反射面で構成
したものとして、例えば図12に示す様な、所謂ミラー光
学系 (反射光学系) がある。

【０００３】図12は１つの凹面鏡と１つの凸面鏡より成
るミラー光学系の要部概略図である。同図のミラー光学
系において、物体からの物体光束104 は、凹面鏡101 に
て反射され、収束されつつ物体側に向かい、凸面鏡102
にて反射された後、レンズ110 で屈折され、像面103 に
結像する。

【０００４】このミラー光学系は、所謂カセグレン式反
射望遠鏡の構成を基本としており、屈折レンズで構成さ
れるレンズ全長の長い望遠レンズ系の光路を相対する二
つの反射ミラーを用いて折りたたむ事により、光学系全
長を短縮することを目的としたものである。

【０００５】また、望遠鏡を構成する対物レンズ系にお
いても、同様な理由から、カセグレン式の他に、複数の
反射ミラーを用いて光学系の全長を短縮する形式が多数
知られている。

【０００６】この様に、従来よりレンズ全長の長い撮影
レンズのレンズの代わりに反射ミラーを用いる事によ
り、効率よく光路を折りたたんで、コンパクトなミラー
光学系を得ている。

【０００７】しかしながら、一般的にカセグレン式反射
望遠鏡等のミラー光学系においては、凸面鏡102 により
物体光線の一部がケラレると言う問題点がある。この問
題は物体光束104 の通過領域中に凸面鏡102 がある事に
起因するものである。

【０００８】この問題点を解決する為に、反射ミラーを
偏心させて使用して、物体光束104の通過領域を光学系
の他の部分が遮蔽することを避ける、即ち光束の主光線
を光軸105 から離すミラー光学系も提案されている。

【０００９】図13は米国特許3、674、334 号明細書に開示
されているミラー光学系の要部概略図であり、光軸に対
して回転対称な反射ミラーの一部を用いることによって
上記のケラレの問題を解決している。

【００１０】同図のミラー光学系は光束の通過順に凹面
鏡111 、凸面鏡113 そして凹面鏡112 があるが、それら
はそれぞれ図中二点破線で示す様に、もともと光軸114
に対して回転対称な反射ミラーである。このうち凹面鏡
111 は光軸114 に対して紙面上で上側のみ、凸面鏡113
は光軸114 に対して紙面上で下側のみ、凹面鏡112 は光
軸114 に対して紙面上で下側のみを使用する事により、
物体光束115 の主光線116 を光軸114 から離し、物体光
束115 のケラレを無くした光学系を構成している。

【００１１】図14は米国特許5,063,586 号明細書に開示
されているミラー光学系の要部概略図である。同図のミ
ラー光学系は反射ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏
心させて物体光束の主光線を光軸から離して上記の問題
を解決している。同図において、被写体面121 の垂直軸
を光軸127 と定義した時に、光束の通過順に凸面鏡122
・凹面鏡123 ・凸面鏡124 そして凹面鏡125 のそれぞれ
の反射面の中心座標及び中心軸（その反射面の中心とそ
の面の曲率中心とを結んだ軸）122a,123a,124a,125a
は、光軸127 に対して偏心している。このミラー光学系
ではこのときの偏心量と各面の曲率半径を適切に設定す
ることにより、物体光束128 の各反射ミラーによるケラ
レを防止して、物体像を効率よく結像面126 に結像させ
ている。

【００１２】その他米国特許4,737,021 号明細書や米国
特許4,265,510 号明細書にも光軸に対して回転対称な反
射ミラーの一部を用いてケラレを避ける構成、或は反射
ミラーの中心軸自体を光軸に対して偏心させてケラレを
避ける構成が開示されている。

【００１３】この様に、ミラー光学系を構成する各反射
ミラーを偏心させる事により、物体光線のケラレを防ぐ
ことが出来るが、各反射ミラーを異なる偏心量にて配置
しなければならず、各反射ミラーを取り付ける構造体が
複雑となり、また取り付け精度を確保する事が非常に厳
しいものとなる。

【００１４】この問題を解決する一つの方法として、例
えばミラー系を一つのブロック化することにより、組立
時に生じる光学部品の組み込み誤差を回避する方法が考
えられる。

【００１５】従来、多数の反射面が一つのブロックにな
っているものとして、例えばファインダー系等に使用さ
れるペンタゴナルダハプリズムやポロプリズム等や、撮
影レンズからの光束を例えば赤色・緑色・青色の三色光
に分解し、各々の色光に基づいた物体像を各々の撮像素
子面上に結像させる色分解プリズム等の光学プリズムが
ある。

【００１６】これらのプリズムは、複数の反射面が一体
成形されている為に、各反射面の相対的な位置関係は精
度良く作られており、反射面相互の位置調整は不要とな
る。

【００１７】但し、これらのプリズムの主な機能は、光
線の進行方向を変化させることで像の反転を行うもので
あり、各反射面は平面で構成されている。

【００１８】これに対して、プリズムの反射面に曲率を
持たせた光学系も知られている。

【００１９】図15は米国特許4,775,217 号明細書に開示
されている観察光学系の要部概略図である。この観察光
学系は外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表示
した表示画像を風景とオーバーラップして観察する光学
系である。

【００２０】この観察光学系では、情報表示体141 の表
示画像から射出する表示光束145 は面142 にて反射して
物体側に向かい、凹面より成るハーフミラー面143 に入
射する。そしてこのハーフミラー面143 にて反射した
後、表示光束145 は凹面143 の有する屈折力によりほぼ
平行な光束となり、面142 を屈折透過した後、表示画像
の拡大虚像を形成するとともに、観察者の瞳144 に入射
して表示画像を観察者に認識させている。

【００２１】一方、物体からの物体光束146 は反射面14
2 とほぼ平行な面147 に入射し、屈折して凹面のハーフ
ミラー面143 に至る。凹面143 には半透過膜が蒸着され
ており、物体光束146 の一部は凹面143 を透過し、面14
2 を屈折透過後、観察者の瞳144 に入射する。これによ
り観察者は外界の風景の中に表示画像をオーバーラップ
して視認する。

【００２２】図16は特開平2-297516号公報に開示されて
いる観察光学系の要部概略図である。この観察光学系も
外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表示した表
示画像をオーバーラップして観察する光学系である。

【００２３】この観察光学系では、情報表示体150 から
射出した表示光束154 は、プリズムPaを構成する平面15
7 を透過しプリズムPaに入り放物面反射面151 に入射す
る。表示光束154 はこの反射面151 にて反射されて収束
光束となり焦点面156 に結像する。このとき反射面151
で反射された表示光束154 は、プリズムPaを構成する2
つの平行な平面157 と平面158 との間を全反射しながら
焦点面156 に到達しており、これによって光学系全体の
薄型化を達成している。

【００２４】次に焦点面156 から発散光として射出した
表示光束154 は、平面157 と平面158 の間を全反射しな
がら放物面より成るハーフミラー152 に入射し、このハ
ーフミラー面152 で反射されると同時にその屈折力によ
って表示画像の拡大虚像を形成すると共にほぼ平行な光
束となり、面157 を透過して観察者の瞳153 に入射し、
これにより表示画像を観察者に認識させている。

【００２５】一方、外界からの物体光束155 はプリズム
Pbを構成する面158bを透過し、放物面より成るハーフミ
ラー152 を透過し、面157 を透過して観察者の瞳153 に
入射する。観察者は外界の風景の中に表示画像をオーバ
ーラップして視認する。

【００２６】また、該公報においても、米国特許4,775,
217 号明細書と同様な構成にて、表示像を観察すると共
に、物体像の認識も合わせて行える構成となっている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】従来の反射面に曲率を
持たせた光学プリズムは、平面のみにて構成された光学
プリズムに比べ、反射面の偏心誤差等による光学性能の
バラツキが一般的に大きい為に、各反射面に許される位
置精度が極めて厳しく、容易く製造出来ないという問題
があった。

【００２８】また、かかる光学プリズムをフォーカシン
グやズーミングの為に移動する場合において、光学プリ
ズムと光学プリズムを保持する保持部材とを精度良く結
合しなくてはならないが、米国特許4,775,217 号明細書
や特開平2-297516号公報等においては、かかる光学プリ
ズムの構成が開示されているのみで、各反射面や光学プ
リズム自体の位置精度を保証する方法及び保持部材の保
持形態等については言及されていない。

【００２９】また、従来の共軸光学系においては、その
光学系の光軸を基準として製造、測定、組立時等に光学
系の良否を判断すれば良いが、このような光軸を持たな
い偏心配置された反射面を有する光学プリズムにおいて
は、かかる光学素子の製造、測定、組立時等にその良否
判定の基準となる基準部の設定方法が必要不可欠とな
る。

【００３０】本発明は、透明体の表面に、光束が入射す
る屈折面と、曲率を有する複数の反射面と、複数の反射
面にて反射された光束を射出する屈折面を一体に成形し
た板状・薄型の光学素子において、該光学素子の基準軸
を含む平面に対して、特定方向に光学素子の位置を規定
する基準部を光学素子に設ける、又は光学素子の入射屈
折面若しくは射出屈折面と該光学素子の基準軸が交わる
交点における基準軸に垂直な面に対して、特定方向に該
光学素子の位置を規定する基準部を該光学素子に設ける
ことにより、基準部に対する屈折面及び偏心配置された
各反射面の相対的位置関係を規定し、光学素子の製造、
組立及び測定に対する精度を向上させ、光学性能の劣化
を防止する光学素子及びそれを用いた光学系の提供を目
的としている。

【００３１】その他、本発明は、（１−１）特定方向を平行及び／又は垂直方向と限定
することにより、該光学素子における基準部の使い勝手
をより良くする。（１−２）基準部以外に、該光学素子の位置の規定を
補助する補助部を設けるとともに、補助部を基準部に対
して平行若しくは垂直に設け、かつ少なくとも一つの補
助部を基準部に対向して配置することにより、光学素子
をより正確に且つ強固に保持部材等に保持する。（１−３）基準部及び補助部により挟まれた領域の重
心位置と該光学素子の重心位置が略等しくなる様に基準
部及び補助部を設定することにより、該光学素子を保持
する場合に際して、保持部材と光学素子とを良好に保持
する。（１−４）基準部及び／又は補助部を該光学素子の光
線有効部以外の領域に設けることにより、基準部及び／
又は補助部が有効光線を遮ることなく、かつ基準部及び
／又は補助部によって生じる可能性がある有害光線の発
生を少なくし、ゴーストの少ない光学素子を得る。（１−５）基準部及び／又は補助部を複数の平面若し
くは穴部若しくは突起部のいずれかにより構成すること
により、あらゆる状況に対応して光学素子を良好に保
持、固定する。（１−６）該光学素子を移動若しくは固定する為に、
該光学素子を保持する保持部材を備えると共に、保持部
材に該光学素子に設けた基準部及び／又は補助部が嵌合
若しくは接合する部分を設けることにより、保持部材と
該光学素子を精度良く位置決めする。（１−７）該光学素子と該光学素子の保持部材とを嵌
合若しくは接合する場合において、嵌合若しくは接合す
る部分以外の領域においては、保持部材と光学素子との
間に所定の空気間隔を隔てることにより、保持部材から
該光学素子に入射する有害光線を極力少なくし、ゴース
トの少ない光学素子を得る。（１−８）該光学素子を移動する為のガイドバーとの
嵌合穴を該光学素子に一体的に形成することにより、嵌
合穴の中心軸と基準軸を含む平面との平行度を精度良く
出すことが出来る。（１−９）該光学素子を移動する為のガイドバーとの
嵌合穴を該光学素子に設けると共に、嵌合穴の中心軸を
該光学素子の入射基準軸に対して平行に設定することに
より、該光学素子を用いて光学系を構成した際、光学素
子の移動に際しての姿勢変化を極力少なくすることが出
来る。（１−１０）嵌合穴の中心軸を光学素子の基準軸を含
む平面内において該光学素子の入射基準軸に対して平行
に設定することにより、該光学素子を用いて光学系を構
成した際、さらに該光学素子の移動に際しての姿勢変化
を少なくすることが出来る。等の少なくとも1 つの効果
を有する光学素子及びそれを用いた光学系の提供を目的
としている。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明の光学素子は、（２−１）透明体の表面に、光束が入射する屈折面
と、曲率を有する複数の反射面と、該複数の反射面にて
反射された光束を射出する屈折面を一体に成形した光学
素子において、該光学素子の少なくとも一つの反射面に
入射する基準軸と、該反射面より射出する基準軸を含む
平面に対して、特定方向に該光学素子の位置を規定する
基準部を該光学素子に設けた。（２−２）透明体の表面に、光束が入射する屈折面
と、曲率を有する複数の反射面と、該複数の反射面にて
反射された光束を射出する屈折面を一体に成形した光学
素子において、該光学素子の入射屈折面若しくは射出屈
折面と該光学素子の基準軸が交わる交点における該基準
軸に垂直な面に対して、特定方向に該光学素子の位置を
規定する基準部を該光学素子に設けた。こと等を特徴と
している。

【００３３】特に、（２−２−１）前記特定方向は、前記基準軸を含む平
面に対して平行及び／又は垂直方向である。（２−２−２）前記特定方向は、前記基準軸に垂直な
面に対して平行及び／又は垂直方向である。（２−２−３）前記光学素子において前記基準部を該
光学素子の基準軸を含む平面に対して垂直方向に射影し
て包含される領域内に、該光学素子の重心がある。（２−２−４）前記基準部は前記光学素子の光線有効
部以外の領域に設けられている。（２−２−５）前記基準部は複数の平面により構成し
ている。（２−２−６）前記基準部は前記光学素子の基準軸を
含む平面に平行な平面と、少なくとも２つの該平面に対
して垂直な平面を有する。（２−２−７）前記基準部は、前記光学素子に設けら
れた穴部である。（２−２−８）前記基準部は、前記光学素子に設けら
れた突起部である。（２−２−９）前記穴部及び前記突起部は、前記光学
素子の基準軸を含む平面に対して垂直な中心軸を持つ円
筒面を有する。（２−２−１０）前記光学素子の位置の規定を補助す
る補助部を前記光学素子に設けた。（２−２−１１）前記補助部は前記基準部に対して平
行及び／又は垂直に設定している。（２−２−１２）前記補助部は複数個あり、その内少
なくとも一つの補助部は前記基準部に対向して設けられ
ている。（２−２−１３）前記基準部と該基準部に対向して設
けている前記補助部により挟まれる領域内に、該光学素
子の重心がある。（２−２−１４）前記基準部及び前記補助部は前記光
学素子の光線有効部以外の領域に設けられている。（２−２−１５）前記補助部は複数の平面により構成
している。。（２−２−１６）前記補助部は前記光学素子の基準軸
を含む平面に平行な平面と、少なくとも１つの該平面に
対して垂直な平面を有する。（２−２−１７）前記補助部は、前記光学素子に設け
られた穴部である。（２−２−１８）前記補助部は、前記光学素子に設け
られた突起部である。（２−２−１９）前記穴部及び前記突起部は、前記光
学素子の基準軸を含む平面に対して垂直な中心軸を持つ
円筒面を有する。（２−２−２０）前記穴部及び前記突起部は、前記光
学素子の基準軸を含む平面に対して垂直な中心軸を持つ
楕円筒面を有する。こと等を特徴としている。

【００３４】又、本発明の光学系は、（２−３） (2-1)〜(2-2-9) 項のいずれか１項に記載
の光学素子を保持部材を介して固定若しくは移動可能に
保持して光学系を形成する際、該保持部材は前記基準部
と嵌合若しくは接合する結合部を有している。（２−４） (2-2-20)〜(2-2-20) 項のいずれか１項に
記載の光学素子を保持部材を介して固定若しくは移動可
能に保持して光学系を形成する際、該保持部材は前記基
準部及び補助部夫々と嵌合若しくは接合する結合部を有
している。こと等を特徴としている。

【００３５】特に、（２−４−１）前記保持部材の前記結合部以外の部分
においては、前記保持部材と前記光学素子の間に所定の
空気間隔を設けていること等を特徴としている。

【００３６】更に、本発明の光学系は、（２−５）透明体の表面に、光束が入射する屈折面
と、曲率を有する複数の反射面と、該複数の反射面にて
反射された光束を射出する屈折面を一体に成形した光学
素子において、該光学素子は該光学素子と一体的に形成
した嵌合部を有し、該嵌合部を該光学素子の移動方向を
規定するガイド手段に嵌合し、該光学素子を規定方向に
移動可能に構成したこと等を特徴としている。

【００３７】特に、（２−５−１）前記嵌合部の中心軸は、前記光学素子
の少なくとも一つの反射面に入射及び射出する基準軸を
含む平面に対して、平行に設定している。（２−５−２）前記嵌合部の中心軸は、前記光学素子
の少なくとも一つの反射面に入射及び射出する基準軸を
含む平面内にある。こと等を特徴としている。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明の光学素子及びそれを用い
た光学系には通常の光学系における光軸のごとき対称軸
が存在しない。そこで本発明の光学系では共軸系の光軸
に相当する "基準軸" を設定して、この基準軸をベース
として光学系中の諸要素の構成を記述する。

【００３９】先ず基準軸の定義を説明する。一般的には
物体面から像面にいたる基準となる基準波長の或る光線
の光路をその光学系における”基準軸”と定義する。こ
れだけでは基準となる光線が定まらないので、通常は以
下の2 つの原則のいずれかに則り基準軸光線を設定す
る。 (1）光学系に部分的にでも対称性を有する軸が存在
し、収差のとりまとめが対称性よく行なうことができる
場合にはその対称性を有する軸上を通る光線を基準軸光
線とする。 (2）光学系に一般的に対称軸が存在しない時、あるい
は部分的には対称軸が存在しても、収差のとりまとめが
対称性よく行なえない時には、物体面中心（被撮影、被
観察範囲の中心）から出て、光学系の指定される面の順
に光学系を通り、光学系内の絞り中心を通る光線、又は
光学系内の絞り中心を通って最終像面の中心に至る光線
を基準軸光線と設定し、その光路を基準軸とする。

【００４０】このようにして定義される基準軸は一般的
には折れ曲がっている形状となる。ここで、各面におい
て各面と基準軸光線との交点を各面の基準点とし、各面
の物体側の基準軸光線を入射基準軸、像側の基準軸光線
を射出基準軸とする。さらに、基準軸は方向（向き）を
持つこととし、その方向は基準軸光線が結像に際して進
行する方向とする。よって、入射、射出側に各々入射基
準軸方向、射出基準軸方向が存在する。このようにして
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
面に到達する。なお、複数の面で構成された光学素子
（光学系）においては、その最も物体側の面へ入射する
基準軸光線をこの光学素子（光学系）の入射基準軸、最
も像側の面から射出する基準軸光線をこの光学素子（光
学系）の射出基準軸とする。又、これらの入射・射出基
準軸の方向の定義は面の場合と同じである。

【００４１】実施形態の説明に入る前に、実施形態の構
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。

【００４２】図11は本発明の光学系の構成データを定義
する座標系の説明図である。本発明の実施形態では物体
側から像面に進む1 つの光線（図11中の一点鎖線で示す
もので基準軸光線と呼ぶ）に沿ってｉ番目の面を第ｉ面
とする。

【００４３】図11において第1 面R1は絞り、第2 面R2は
第1 面と共軸な屈折面、第3 面R3は第2 面R2に対してチ
ルトされた反射面、第4 面R4、第5 面R5は各々の前面に
対してシフト、チルトされた反射面、第6 面R6は第5 面
R5に対してシフト、チルトされた屈折面である。第2 面
R2から第6 面R6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一つの光学素子上に構成されてお
り、図11中では第1 光学素子B1としている。

【００４４】従って、図11の構成では不図示の物体面か
ら第2 面R2までの媒質は空気、第2面R2から第6 面R6ま
ではある共通の媒質、第6 面R6から不図示の第7 面R7ま
での媒質は空気で構成している。

【００４５】本発明の光学系は偏心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、本発明の実施形態においては先ず絞りである第1 面
の光線有効径の中心を原点とする "光学系の絶対座標
系" を設定する。本発明では光学系の絶対座標系の各軸
を以下のように定める。

【００４６】Z軸：原点を通り第2 面R2に向かう基準軸 Y軸：原点を通りチルト面内（図11の紙面内）でZ 軸に
対して反時計回りに90゜をなす直線 X軸：原点を通りZ、Y 各軸に垂直な直線（図11の紙面に
垂直な直線）又、光学系を構成する第ｉ面の面形状を表すには、光学
系の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面が交差する基準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為、本発明の実施
形態の数値データでは第ｉ面の面形状をローカル座標系
で表わす。

【００４７】また、第ｉ面のYZ面内でのチルト角は光学
系の絶対座標系の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、本発明の実施形
態では各面のローカル座標の原点は図11中のYZ平面上に
ある。またXZおよびXY面内での面のチルト、シフトはな
い。さらに、第ｉ面のローカル座標(x,y,z) のy,z 軸は
光学系の絶対座標系(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。

【００４８】z 軸：ローカル座標の原点を通り、光学系
の絶対座標系の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 y 軸：ローカル座標の原点を通り、z 方向に対しYZ面内
において反時計方向に90゜をなす直線 x 軸：ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な直
線また、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、Ndi 、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。なお、絞り
や最終結像面も1 つの平面として表示している。

【００４９】本発明の実施形態は球面及び回転非対称の
非球面を有している。その内の球面部分は球面形状とし
てその曲率半径R_iを記している。曲率半径R_iの符号は、
曲率中心がローカル座標のz 軸プラス方向にある場合を
プラスとし、z 軸マイナス方向にある場合をマイナスと
する。

【００５０】ここで、球面は以下の式で表される形状で
ある。

【００５１】

【数１】また、本発明の光学系は少なくとも回転非対称な非球面
を一面以上有し、その形状は以下の式により表す。

【００５２】A=(a+b)・(y²・cos²t+x²) B=2a・b・cos t[1+{(b-a)・y・sin t/(2a・b)}+〔1+{(b-a)・y
・sin t/(a・b)}-{y²/(a・b)}-{4a・b・cos²t+(a+b)²sin²t}x
²/(4a²b²cos²t) 〕^1/2] として z ＝ A/B + C₀₂y²+ C₁₁xy + C₂₀x²+ C₀₃y³+ C₁₂xy²+ C
₂₁x²y + C₃₀x³+ C₀₄y⁴+ C₁₃xy³+ C₂₂x²y²+ C₃₁x³y + C
₄₀x⁴+ ・・・・・・・尚、本発明における回転非対称な各面の形状は上記曲面
式のx に関する偶数次の項のみを使用し、奇数次の項を
0 とすることにより、yz面を対称面とする面対称な形状
としている。

【００５３】また、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。

【００５４】C₀₃=C₂₁=t=0 さらに C₀₂=C₂₀=C₀₄=C₄₀=C₂₂/2 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。

【００５５】なお、数値データにおいて水平半画角u_Yと
は図11のYZ面内において第1 面R1に入射する光束の最大
画角、垂直半画角u_XとはXZ面内において第1 面R1に入射
する光束の最大画角である。

【００５６】また、光学系の明るさを示すものとして絞
り (入射瞳) の直径を絞り径として示す。また、像面上
での有効像範囲を像サイズとして示す。像サイズはロー
カル座標の y方向のサイズを水平、 x方向のサイズを垂
直とした矩形領域で表している。

【００５７】図1 は本発明の光学系の実施形態の断面図
であり、光路も図示している。B1は曲率を有する複数の
反射面が一体に形成された光学素子の一例である。光学
素子B1は透明体の表面に物体側からの基準軸光線に沿っ
て順に、入射屈折面R2及び凹面鏡R3・凸面鏡R4・凹面鏡
R5・凸面鏡R6・凹面鏡R7の5 つの反射面と射出屈折面R8
を形成している。各屈折面及び各反射面はいずれも紙面
(YZ面) に対して対称であり、従って基準軸は全てYZ面
に含まれる。そして光学素子B1の入射基準軸の方向と射
出基準軸の方向は平行でかつ逆向きである。なお、各反
射面には反射膜を加工している。又、光学素子B1は紙面
に平行な2 つの側面をもっている。

【００５８】2 は水晶ローパスフィルターや赤外カット
フィルター等の光学補正板、3 は最終像面であり、CCD
等の撮像素子の撮像面が位置する。4 は光学素子B1の物
体側に配置された絞り、5 は光学系の基準軸である。

【００５９】次に本実施形態における結像作用を説明す
る。物体からの光束6 は、絞り4 により入射光量を規制
された後、光学素子B1の入射屈折面R2に入射して屈折し
た後凹面鏡R3に達する。

【００６０】凹面鏡R3は、物体光束6 を凸面鏡R4へ反射
するとともに、凹面鏡のパワーにより中間結像面N1上に
物体像を一次結像する。

【００６１】このように、早い段階にて光学素子B1内に
物体像を結像することにより、絞り4 より像側に配置さ
れた面の光線有効径の増大を抑制している。

【００６２】中間結像面N1に一次結像された物体光束6
は凸面鏡R4、凹面鏡R5、凸面鏡R6、凹面鏡R7にて順次反
射して、それぞれの反射鏡の持つパワーによる影響を受
けて射出屈折面R8に達し、ここで屈折して光学素子B1か
ら射出する。次いで物体光束6 は光学補正板2 を透過し
て最終像面3 上に結像する。

【００６３】この様に光学素子B1は、曲率を有する複数
の反射鏡による反射を繰り返しながら、所望の光学性能
を持ち、全体として結像作用を有して、X 方向に極めて
薄いレンズユニットとして機能している。

【００６４】又、本光学系においては、光学素子B1をそ
の入射基準軸と平行な方向に移動してフォーカシングを
行う。

【００６５】又、図1 は本発明の光学系の一例であっ
て、本発明の光学系としてはこの他に例えば曲率を有す
る複数の反射面が一体に形成された光学素子を複数個配
置し、複数の光学素子を夫々移動して変倍 (ズーミン
グ) を行う変倍光学系がある。

【００６６】なお、本発明の光学系はビデオカメラやス
チールビデオカメラ及び複写機等に組み込んで使用する
ので、撮像素子や光学補正板等は本体に固定し、本実施
形態の光学素子B1は保持部材と結合させて不図示の本体
に対して移動可能に取り付け、光学系を構成する。

【００６７】又、図1 のXYZ 座標系は前記の光学系の絶
対座標系であるが、これは本体に設定されているものと
する。

【００６８】図2 は本発明の光学素子の実施形態1 の斜
視図である。図中、図1 と同一番号のものは同一の要素
を示す。なお、図2 に示すX'Y'Z'座標系は "光学素子の
絶対座標系" であって、光学素子の基準軸を含む平面
(定義は後述する) 上にある1つの面の基準点 (本実施形
態では入射屈折面R2の基準点) を原点として各軸は以下
のように設定している。

【００６９】Z'軸：基準点への入射基準軸 Y'軸：光学素子の基準軸を含む平面内で原点を通りZ 軸
に対して反時計回りに90゜をなす直線 X'軸：原点を通りZ'、Y' 各軸に垂直な直線以下の光学素子の各実施形態においてX'Y'Z'座標系はす
べて以上のような座標系である。

【００７０】図2 中、7 は基準部であり、光学素子B1の
側面 (基準部を形成する面と云う意味で形成面と称す)
上に3 つの面7a、7b、7c及び他の1 つの面によって構成
し、光学素子B1の位置を特定方向に規定する。

【００７１】基準部7 を構成する面の内、面7aは基準軸
5 を含む平面 (Y'Z'面) に対して平行な面であり、Y'Z'
平面上における光学素子B1の位置を規定している。また
面7b、7cは基準軸5 を含む平面 (Y'Z'面) に対して垂直
な面であり、面7bはZ'X'平面上における光学素子B1の位
置を規定し、面7cはX'Y'平面における光学素子B1の位置
を規定している。

【００７２】基準部7 は光学素子B1の少なくとも一つの
反射面に入射する基準軸と、該反射面より射出する基準
軸を含む平面に対して特定方向に光学素子B1の位置を規
定している。

【００７３】この様に、基準部7 を用いて光学素子B1の
位置を規定することにより、光学素子B1を構成する各面
と基準部7 との相対的な位置関係を理解しやすく表現す
ることが可能となる。

【００７４】従来の共軸光学系においては、その名が示
すように光学系を構成する個々のレンズに共通した一本
の軸が存在し、この軸を基準として個々のレンズの特質
を2次元的に議論することが出来た。

【００７５】しかしながら、本発明のように各面が3 次
元的に自由な配置を取る光学素子においては、設計上の
基準となる軸を設定することは出来るが、外観上から基
準となる軸を設定することは困難である。

【００７６】そこで本発明においては、光学素子に基準
部を設定することにより、通常仮想空間上に設定される
座標系を光学素子上に眼に見える形にて設定できるよう
にし、これにより例えば本発明の光学素子をモールド成
形する場合、モールド成形用の型加工時においては基準
部7 を基準とした各面の加工が行え、又、成形品におけ
る各面の位置関係を基準部7 を基準として測定すること
により、型加工のデータと成形品の測定データとの一元
化が図れ、例え加工の際に不備があった場合において
も、測定データから加工データを修正することが容易に
行え、光学素子を精度良く加工することが可能となる。

【００７７】また、本実施形態においては、基準部7 と
は別に補助部8 を光学素子B1上に設けて該光学素子の保
持を正確にしている。基準部7 は光学素子の1 つの側面
に設けているが、補助部8 はもう1 つの側面 (形成面)
上の基準部7 に対向する位置に、基準部7 と対称な形状
で設けている。即ち、補助部8 は基準部7 を構成する面
7a、7b、7cに対応し、かつ面7a、7b、7cのそれぞれに対
して平行な面を持っている。補助部8 は基準部7 による
光学素子B1の位置の規定を補助する。

【００７８】この時、基準部7 と補助部8 に挟まれた領
域内に光学素子B1の重心位置がくるように基準部7 及び
補助部8 を対向して設けることにより、光学素子B1を基
準部7 と補助部8 を介して保持部材で保持する際に、光
学素子B1をバランス良く保持部材上に保持することが出
来る。

【００７９】ここで、基準部7 及び補助部8 は、光学素
子B1内部の有効光線の透過領域を考慮して設けており、
当然ながら光学素子B1の光線有効部を遮らない部分に設
けている。

【００８０】また本実施形態においては、基準部7 を基
準軸5 を含む平面 (Y'Z'面) に対して平行若しくは垂直
な面7a、7b、7cにより定義しているが、基準軸5 と入射
屈折面R2との交点A 、若しくは基準軸5 と射出屈折面R8
との交点B における基準軸5に垂直な面に対して、基準
部7 を定義しても良い。

【００８１】さらに本実施形態においては、基準部7 を
構成する各面を光学素子B1の基準軸5 を含む平面 (Y'Z'
面) に対して平行若しくは垂直に設定し、基準軸を含む
平面と基準部との関係を理解し易くしているが、当然な
がら基準部を光学素子の基準軸を含む平面 (Y'Z'面) に
対して所定角度傾いた状態に設定しても良い。

【００８２】図3 は実施形態1 の基準部7 及び補助部8
を用いて光学素子B1を保持部材9 及び11に保持する場合
の説明図である。同図において、9 は保持部材であり、
その上には基準部7 と結合する矩形形状の突起部 (結合
部) 10を備えている。保持部材9 は不図示の本体に対し
て移動面を介して移動可能に結合される。又、11も別の
保持部材であり、その上には補助部8 と結合する突起部
(結合部) 12を備えている。

【００８３】保持部材に光学素子B1を結合する方法を説
明する。まず光学素子B1の基準部7を構成する平面7a,7
b,7cを保持部材9 の突起部10を構成する平面10a,10b,10
c に接合し、保持部材9 に対する光学素子B1のX',Y',Z'
軸の位置を規定する。

【００８４】次ぎに光学素子B1の補助部8 を構成する平
面8cと保持部材11の突起部12を構成する平面12c とを接
合した後、保持部材11を保持部材9 に結合する。これに
よって、光学素子B1を2 つの保持部材にて挟み込むこと
が出来、光学素子B1を保持方向即ちX'方向に対して均一
の力にて保持部材9 上に正確にまた確実に保持してい
る。

【００８５】さらに、保持部材9 の突起部10の平面10a
は保持部材10の移動面と平行に形成しているので、基準
軸5 を含む平面 (Y'Z'面) と基準部7 の面7a、及び保持
部材9 の移動面が平行となり、フォーカシングやズーミ
ングに際して保持部材9 と共に光学素子B1を移動させる
場合において、保持部材9 の移動面と光学素子B1との平
行度が保証されており、光学素子B1の移動の際に生じ易
い基準軸の偏心等の影響を排除でき、光学性能劣化を防
ぐことができる。

【００８６】また本実施形態においては、光学素子B1と
保持部材の保持方法を工夫することにより、有害光線の
発生が少ない光学系を構成している。この状態を図4 及
び図5 を用いて説明する。

【００８７】図4 は光学素子B1を不適切な状態で保持部
9 及び11と結合して光学系を形成している場合の正面図
である。この場合は光学素子B1の基準部7 と保持部材9
の突起部10とが接合され、補助部8 と保持部材11の突起
部12とが接合され、かつ保持部材9 及び11と光学素子B1
が密着した状態にて保持されている。

【００８８】この時、光学素子B1内にて発生した有害光
線13は、光学素子B1の側面14を通過し、光学素子B1の外
へ射出しようとするが、光学素子B1と保持部材9 が密着
されている為に、即座に保持部材9 にて反射され、光学
素子B1へと戻ってしまい、有害光線13が撮像面に達する
可能性が発生する。

【００８９】図5 は光学素子の実施形態1 を保持部材9
及び11と結合して光学系を形成した場合の正面図であ
り、基準部7 と保持部材9 の突起部10及び補助部8 と保
持部材11の突起部12との接合部以外の部分では保持部材
と光学素子B1とが所定間隔離れている。即ち、光学素子
B1と保持部材9 との間は所定の空気間隔を隔てる様に突
起部10の高さ（図5 のX 方向の高さ）を規定している。
このようにして光学素子B1を保持することにより、光学
系を形成した際、光学素子B1内にて発生した有害光線13
が光学素子B1の壁面14を通過して光学素子B1の外へ射出
して保持部材9 にて反射されて、再度光学素子B1に入射
することを回避することが出来る。

【００９０】図6 は本発明の光学素子の実施形態2 の斜
視図である。本実施形態は光学素子の実施形態1 が一つ
の基準部と一つの補助部により該光学素子を保持したの
に対して、補助部を複数個設ける点が異なっており、実
施形態1 よりも光学素子B1をさらに精度良く確実に保持
できる。

【００９１】本実施形態の光学素子B1は、図6 に示すよ
うに実施形態1 と同様にその両側面に基準部7 と補助部
8 を有しつつ、両側面 (形成面) 上の基準部7 と補助部
8 から離れた位置に、更に4 つの補助部15、16、17、18
を設けている。

【００９２】即ち、光学素子B1の基準部7 を設けている
側に補助部17及び18を設け、補助部8 を設けている側に
更に補助部15及び16を設けるとともに、基準部7 と補助
部8との関係の様に、補助部15と補助部17、補助部16と
補助部18を対向して配置することにより、たとえ光学素
子B1が一組の基準部と補助部ではバランス良く保持出来
ない複雑な形状であっても、複数の補助部により光学素
子B1を保持する保持面積を増やし、光学素子B1をより強
固に精度良く保持することが出来る。本実施形態の複数
の補助部は基準部による光学素子の位置の規定を更に強
力に補助している。

【００９３】図7 は本発明の光学素子の実施形態3 の説
明斜視図である。本実施形態はこれまでの実施形態にお
いて複数の平面で構成していた基準部及び補助部を丸穴
若しくは楕円穴即ち穴部で構成している。

【００９４】図7 において、19は光学素子B1に設けた基
準部であり、基準軸を含む平面 (Y'Z'面) に平行な平面
(底面) 19a と中心軸22がY'Z'面に垂直な円筒面より構
成される丸穴 (穴部) である。又、20は光学素子B1に設
けた補助部であり、Y'Z'面に平行な平面20a と中心軸が
Y'Z'面に垂直でY'軸方向が長手方向となる楕円筒面より
構成される楕円穴 (穴部) である。

【００９５】23は保持部材であり、その上には基準部19
と結合する突起部 (結合部) 24と、補助部20と結合する
突起部 (結合部) 25を備えている。

【００９６】ここで基準部19の丸穴は、中心軸22により
X'軸を規定し、平面19a によりY'Z'平面を規定すること
で光学素子B1の位置を規定している。

【００９７】本実施形態の光学素子B1を保持部材23に接
続する方法は、保持部材23の突起部24と基準部19及び保
持部材23の突起部25と補助部20とを各々嵌合若しくは接
着することにより光学素子B1を保持部材23上に保持して
いる。

【００９８】しかしながら、基準部19と保持部材23の突
起部24との嵌合では光学素子B1のX'軸回りの回転を規制
することが出来ないので、本実施形態においては補助部
20を楕円穴とし、この補助部20と保持部材23の突起部25
とをZ'軸方向が規制される様に嵌合することにより、光
学素子B1のX'軸回りの回転を規制し、同時に保持部材23
と光学素子B1との結合をより強固にしている。

【００９９】ここで、補助部20をY'軸方向が長手方向と
なる楕円穴とする理由は、光学素子B1の基準部19から補
助部20までのY'軸方向の間隔にバラツキが生じた場合に
おいても、補助部20を上記のような楕円穴としておけ
ば、突起部25と補助部20のY'軸方向の位置関係はズレる
ものの、光学素子B1のX'軸回りの回転を規制しつつ、光
学素子B1を変形させることなく保持部材23に結合するこ
とが可能となるからである。

【０１００】本実施形態においては、光学素子B1の側面
の片側のみに基準部と補助部を備えているが、光学素子
B1と保持部材との結合が片側のみにて十分であれば、光
学素子B1の基準部に対向する側面に補助部を設定しなく
とも良い。

【０１０１】図8 は本発明の光学素子の実施形態4 及び
これを用いた光学系の説明斜視図である。本実施形態の
光学素子B1は不図示の本体に固定のガイドバー31、32に
より保持すると共に該ガイドバー31、32を用いてフォー
カシング若しくはズーミングの為に光学素子B1を移動で
きるようにして光学系を構成している。なお、ガイドバ
ー31等はガイド手段の一要素を構成している。

【０１０２】本実施形態の光学素子B1は、その一部に設
けたスリーブ27に基準部として穴部28を、又スリーブ35
に補助部としてガイド部30を設けている。穴部28の中心
軸29は基準軸を含む平面 (Y'Z'面) に平行に設定してお
り、穴部28をガイドバー31に移動可能に嵌合することに
より、光学素子B1のZ'軸の位置を規定している。

【０１０３】また、穴部28とガイドバー31の嵌合だけで
はZ'軸回りの回転を規制することが出来ないので、光学
素子B1のガイド部30をガイドバー31に平行なガイドバー
32に移動可能に嵌合させることにより、Z'軸回りの回転
を規制するとともに、光学素子B1のY'Z'平面上の位置を
も規定している。

【０１０４】なお、ガイドバー31、32は本体に設定され
る光学系の絶対座標系のYZ面に平行に固定しており、光
学素子B1を両ガイドバーに取り付ければY'Z'面とYZ面は
一致することになる。

【０１０５】ここで、スリーブ27及び35は光学素子B1の
成形後、別部材として光学素子B1に取り付けても良い
が、穴部28の中心軸29とZ'軸との平行度を精度良く出す
為には光学素子B1の製造時にスリーブ27、35、基準部28
及び補助部30を光学素子B1と一体的に成形することが望
ましい。

【０１０６】このような構成をとることにより、光学素
子B1をフォーカシング若しくはズーミングを目的として
移動する場合、ガイドバー31と光学素子B1との平行が良
好に保たれることとなる。

【０１０７】さらに本実施形態においては、穴部28の中
心軸29をY'Z'面内に設定することにより、光学素子B1の
移動の際の姿勢変化、特に光学素子B1のY'軸及びZ'軸周
りの回転による姿勢変化を更に軽減することが出来る。

【０１０８】図9 は本発明の光学素子の実施形態5 の説
明斜視図である。本実施形態は光学素子B1の基準部及び
補助部を側面 (形成面) より突起した形状で構成したも
のである。図中、33は基準部であり、中心軸がY'Z'面に
対して垂直な円筒面とY'Z'面に平行な面より構成される
実施形態3 とは逆に突起した円柱であり、光学素子B1の
位置を規定している。

【０１０９】34は補助部であり、光学素子B1の基準軸5
を含む平面 (Y'Z'面) に対して平行な面34a 、X'Y'平面
に平行な平面34b 、及びZ'X'平面に平行な平面34c と他
の2つの平面よりなり、側面 (形成面) より突起した形
状をしている。

【０１１０】36は保持部材であり、その上には基準部33
と結合する穴部 (結合部) 37と補助部34と結合する穴部
(結合部) 38がある。

【０１１１】本実施形態の光学素子B1と保持部材36との
接続方法は、実施形態3 とは逆に保持部材36の穴部37と
基準部33とを嵌合若しくは接着することにより光学素子
B1を保持部材36上に保持する。

【０１１２】しかしながら、穴部と突起部との嵌合では
X'軸回りの回転を規制することが出来ないので、本実施
形態においては補助部34の平面34b と保持部材36に設け
られた穴部38の平面38b を接合することにより、光学素
子B1のX'軸回りの回転を規制している。

【０１１３】なお、上記の実施形態とは逆に、基準部を
側面 (形成面) から突起した矩形形状に設定することに
より、補助部を設けることなく基準部のみにて光学素子
B1の位置及び回転方向の規制を行うことも出来る。

【０１１４】この時は、該基準部を該光学素子の基準軸
を含む平面に対して垂直方向に射影して包含される領域
内に該光学素子の重心位置がくるように基準部を設けれ
ば該光学素子をバランス良く保持部材上に保持すること
が出来る。

【０１１５】図10は本発明の光学素子の実施形態6 の斜
視図である。本実施形態では基準部及び補助部を穴部と
突起部の複合として構成している。即ち、40は突起部と
して形成した基準部であり、41は穴部として形成した補
助部である。このように、基準部及び補助部の形状は、
状況に応じて適切なものを選択すれば良い。

【０１１６】次に、図1 に示した本発明の光学系の実施
形態の数値データーを以下に示す。［数値データー］水平半画角 31.7 垂直半画角 24.8 絞り径 2.0 像サイズ水平4mm ×垂直3mm i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 1.82 1 絞り光学素子B1 2 0.00 1.82 0.00 7.49 1.58310 30.20 屈折面 3 0.00 9.30 18.49 9.86 1.58310 30.20 反射面 4 -5.93 1.43 3.23 9.30 1.58310 30.20 反射面 5 -10.65 9.44 -12.55 8.90 1.58310 30.20 反射面 6 -11.50 0.58 -22.91 9.39 1.58310 30.20 反射面 7 -18.82 6.46 -25.63 8.02 1.58310 30.20 反射面 8 -18.82 -1.56 -0.01 3.68 1 屈折面 9 -18.82 -5.24 -0.01 0.00 1 像面球面形状 R 1 面 R₁= ∞ R 2 面 R₂=-7.648 R 8 面 R₈=10.757 R 9 面 R₉= ∞ 非球面形状 R 3 面 a =-1.09716e+01 b =-1.25390e+01 t = 2.15145e+01 C₀₂= 0 C₂₀= 0 C₀₃= 6.87152e-05 C₂₁=-1.21962e-04 C₀₄= 3.59209e-05 C₂₂= 1.02173e-04 C₄₀= 4.95588e-05 R 4 面 a =-2.34468e+00 b = 4.88786e+00 t =-3.56094e+01 C₀₂= 0 C₂₀= 0 C₀₃=-4.48049e-03 C₂₁=-7.45433e-03 C₀₄= 1.81003e-03 C₂₂= 2.09229e-03 C₄₀=-8.28024e-04 R 5 面 a =-6.11985e+00 b = 1.70396e+01 t =-2.17033e+01 C₀₂= 0 C₂₀= 0 C₀₃=-3.23467e-04 C₂₁=-1.07985e-03 C₀₄=-3.70249e-05 C₂₂=-1.74689e-04 C₄₀=-1.21908e-04 R 6 面 a = ∞ b = ∞ t = 0 C₀₂= 0 C₂₀= 0 C₀₃= 1.10097e-03 C₂₁=-3.73963e-04 C₀₄=-1.59596e-04 C₂₂=-3.22152e-04 C₄₀=-1.74291e-04 R 7 面 a =-2.11332e+01 b =-1.31315e+03 t = 1.70335e+00 C₀₂= 0 C₂₀= 0 C₀₃= 8.29145e-05 C₂₁=-1.11374e-03 C₀₄=-2.50522e-05 C₂₂=-5.28330e-05 C₄₀=-2.91711e-05

【０１１７】

【発明の効果】本発明は以上の構成により、透明体の表
面に、光束が入射する屈折面と、曲率を有する複数の反
射面と、複数の反射面にて反射された光束を射出する屈
折面を一体に成形した板状・薄型の光学素子において、
該光学素子の少なくとも一つの反射面に入射する基準軸
と該反射面より射出する基準軸を含む平面に対して、特
定方向に光学素子の位置を規定する基準部を光学素子に
設ける、又は光学素子の入射屈折面若しくは射出屈折面
と該光学素子の基準軸が交わる交点における基準軸に垂
直な面に対して、特定方向に該光学素子の位置を規定す
る基準部を該光学素子に設けることにより、基準部に対
する屈折面及び偏心配置された各反射面の相対的位置関
係を規定し、光学素子の製造、組立及び測定に対する精
度を向上させ、光学性能の劣化を防止する光学素子及び
それを用いた光学系を達成する。

【０１１８】その他、本発明は、（３−１）特定方向を平行及び／又は垂直方向と限定
することにより、該光学素子における基準部の使い勝手
をより良くする。（３−２）基準部以外に、該光学素子の位置の規定を
補助する補助部を設けるとともに、補助部を基準部に対
して平行若しくは垂直に設け、かつ少なくとも一つの補
助部を基準部に対向して配置することにより、光学素子
をより正確に且つ強固に保持部材等に保持する。（３−３）基準部及び補助部により挟まれた領域の重
心位置と該光学素子の重心位置が略等しくなる様に基準
部及び補助部を設定することにより、該光学素子を保持
する場合に際して、保持部材と光学素子とを良好に保持
する。（３−４）基準部及び／又は補助部を該光学素子の光
線有効部以外の領域に設けることにより、基準部及び／
又は補助部が有効光線を遮ることなく、かつ基準部及び
／又は補助部によって生じる可能性がある有害光線の発
生を少なくし、ゴーストの少ない光学素子を得る。（３−５）基準部及び／又は補助部を複数の平面若し
くは穴部若しくは突起部のいずれかにより構成すること
により、あらゆる状況に対応して光学素子を良好に保
持、固定する。（３−６）該光学素子を移動若しくは固定する為に、
該光学素子を保持する保持部材を備えると共に、保持部
材に該光学素子に設けた基準部及び／又は補助部が嵌合
若しくは接合する部分を設けることにより、保持部材と
該光学素子を精度良く位置決めする。（３−７）該光学素子と該光学素子の保持部材とを嵌
合若しくは接合する場合において、嵌合若しくは接合す
る部分以外の領域においては、保持部材と光学素子との
間に所定の空気間隔を隔てることにより、保持部材から
該光学素子に入射する有害光線を極力少なくし、ゴース
トの少ない光学素子を得る。（３−８）該光学素子を移動する為のガイドバーとの
嵌合穴を該光学素子に一体的に形成することにより、嵌
合穴の中心軸と基準軸を含む平面との平行度を精度良く
出すことが出来る。（３−９）該光学素子を移動する為のガイドバーとの
嵌合穴を該光学素子に設けると共に、嵌合穴の中心軸を
該光学素子の入射基準軸に対して平行に設定することに
より、該光学素子を用いて光学系を構成した際、光学素
子の移動に際しての姿勢変化を極力少なくすることが出
来る。（３−１０）嵌合穴の中心軸を光学素子の基準軸を含
む平面内において該光学素子の入射基準軸に対して平行
に設定することにより、該光学素子を用いて光学系を構
成した際、さらに該光学素子の移動に際しての姿勢変化
を少なくすることが出来る。等の少なくとも1 つの効果
を有する光学素子及びそれを用いた光学系を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学系の実施形態の断面図

【図２】本発明の光学素子の実施形態1 の斜視図

【図３】実施形態1 の光学素子を保持部材に保持する
場合の説明図

【図４】光学素子B1を不適切に保持部材と結合して光
学系を形成している場合の正面図 (保持方法による有害
光線の発生の説明図)

【図５】光学素子の実施形態1 を保持部材と結合して
光学系を形成した場合の正面図 (保持方法により有害光
線の発生を防止する説明図)

【図６】本発明の光学素子の実施形態2 の斜視図

【図７】本発明の光学素子の実施形態3 の説明斜視図

【図８】本発明の光学素子の実施形態4 及びこれを用
いた光学系の説明斜視図

【図９】本発明の光学素子の実施形態5 の説明斜視図

【図１０】本発明の光学素子の実施形態6 の斜視図

【図１１】本発明の光学系の構成データを定義する座
標系の説明図

【図１２】従来の反射光学系の要部概略図

【図１３】従来の反射光学系の要部概略図

【図１４】従来の反射光学系の要部概略図

【図１５】従来の観察光学系の要部概略図

【図１６】従来の観察光学系の要部概略図

【符号の説明】

B1 光学素子 2 光学補正板 3 CCD 等の撮像素子面 4 絞り 5 光学系の基準軸 6 物体からの光束 7,19,33,40 基準部 7a,7b,7c 基準部7 を構成する平面 8,15,16,17,18,20,34,41 補助部 9,11,23 保持部材 10,12,24,25 突起部 (結合部) 14 光学素子B1の側面 27,35 スリーブ 28 穴部 (基準部) 37,38 穴部 (結合部) 29 穴部28の中心軸 30 ガイド部 (補助部) 31,32 ガイドバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明体の表面に、光束が入射する屈折面
と、曲率を有する複数の反射面と、該複数の反射面にて
反射された光束を射出する屈折面を一体に成形した光学
素子において、該光学素子の少なくとも一つの反射面に
入射する基準軸と、該反射面より射出する基準軸を含む
平面に対して、特定方向に該光学素子の位置を規定する
基準部を該光学素子に設けたことを特徴とする光学素
子。
【請求項２】透明体の表面に、光束が入射する屈折面
と、曲率を有する複数の反射面と、該複数の反射面にて
反射された光束を射出する屈折面を一体に成形した光学
素子において、該光学素子の入射屈折面若しくは射出屈
折面と該光学素子の基準軸が交わる交点における該基準
軸に垂直な面に対して、特定方向に該光学素子の位置を
規定する基準部を該光学素子に設けたことを特徴とする
光学素子。
【請求項３】前記特定方向は、前記基準軸を含む平面
に対して平行及び／又は垂直方向であることを特徴とす
る請求項１の光学素子。
【請求項４】前記特定方向は、前記基準軸に垂直な面
に対して平行及び／又は垂直方向であることを特徴とす
る請求項２の光学素子。
【請求項５】前記光学素子において前記基準部を該光
学素子の基準軸を含む平面に対して垂直方向に射影して
包含される領域内に、該光学素子の重心があることを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素
子。
【請求項６】前記基準部は前記光学素子の光線有効部
以外の領域に設けられていることを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】前記基準部は複数の平面により構成して
いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記
載の光学素子。
【請求項８】前記基準部は前記光学素子の基準軸を含
む平面に平行な平面と、少なくとも２つの該平面に対し
て垂直な平面を有することを特徴とする請求項７の光学
素子。
【請求項９】前記基準部は、前記光学素子に設けられ
た穴部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
１項に記載の光学素子。
【請求項１０】前記基準部は、前記光学素子に設けら
れた突起部であることを特徴とする請求項１〜６のいず
れか１項に記載の光学素子。
【請求項１１】前記穴部及び前記突起部は、前記光学
素子の基準軸を含む平面に対して垂直な中心軸を持つ円
筒面を有することを特徴とする請求項９又は１０の光学
素子。
【請求項１２】前記光学素子の位置の規定を補助する
補助部を前記光学素子に設けたことを特徴とする請求項
１〜１１のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１３】前記補助部は前記基準部に対して平行
及び／又は垂直に設定していることを特徴とする請求項
１２の光学素子。
【請求項１４】前記補助部は複数個あり、その内少な
くとも一つの補助部は前記基準部に対向して設けられて
いることを特徴とする請求項１３の光学素子。
【請求項１５】前記基準部と該基準部に対向して設け
ている前記補助部により挟まれる領域内に、該光学素子
の重心があることを特徴とする請求項１４の光学素子。
【請求項１６】前記基準部及び前記補助部は前記光学
素子の光線有効部以外の領域に設けられていることを特
徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の光学
素子。
【請求項１７】前記補助部は複数の平面により構成し
ていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１
項に記載の光学素子。
【請求項１８】前記補助部は前記光学素子の基準軸を
含む平面に平行な平面と、少なくとも１つの該平面に対
して垂直な平面を有することを特徴とする請求項１７の
光学素子。
【請求項１９】前記補助部は、前記光学素子に設けら
れた穴部であることを特徴とする請求項１２〜１６のい
ずれか１項に記載の光学素子。
【請求項２０】前記補助部は、前記光学素子に設けら
れた突起部であることを特徴とする請求項１２〜１６の
いずれか１項に記載の光学素子。
【請求項２１】前記穴部及び前記突起部は、前記光学
素子の基準軸を含む平面に対して垂直な中心軸を持つ円
筒面を有することを特徴とする請求項１９又は２０の光
学素子。
【請求項２２】前記穴部及び前記突起部は、前記光学
素子の基準軸を含む平面に対して垂直な中心軸を持つ楕
円筒面を有することを特徴とする請求項１９又は２０の
光学素子。
【請求項２３】請求項１〜１１のいずれか１項に記載
の光学素子を保持部材を介して固定若しくは移動可能に
保持して光学系を形成する際、該保持部材は前記基準部
と嵌合若しくは接合する結合部を有していることを特徴
とする光学系。
【請求項２４】請求項１２〜２２のいずれか１項に記
載の光学素子を保持部材を介して固定若しくは移動可能
に保持して光学系を形成する際、該保持部材は前記基準
部及び補助部夫々と嵌合若しくは接合する結合部を有し
ていることを特徴とする光学系。
【請求項２５】前記保持部材の前記結合部以外の部分
においては、前記保持部材と前記光学素子の間に所定の
空気間隔を設けていることを特徴とする請求項２３又は
２４の光学系。
【請求項２６】透明体の表面に、光束が入射する屈折
面と、曲率を有する複数の反射面と、該複数の反射面に
て反射された光束を射出する屈折面を一体に成形した光
学素子において、該光学素子は該光学素子と一体的に形
成した嵌合部を有し、該嵌合部を該光学素子の移動方向
を規定するガイド手段に嵌合し、該光学素子を規定方向
に移動可能に構成したことを特徴とする光学系。
【請求項２７】前記嵌合部の中心軸は、前記光学素子
の少なくとも一つの反射面に入射及び射出する基準軸を
含む平面に対して、平行に設定していることを特徴とす
る請求項２６の光学系。
【請求項２８】前記嵌合部の中心軸は、前記光学素子
の少なくとも一つの反射面に入射及び射出する基準軸を
含む平面内にあることを特徴とする請求項２６の光学
系。