JP3625339B2 - ズーム光学系及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズーム光学系及びそれを用いた撮像装置に関し、特に複数の反射面を有した反射型の光学素子を複数個用い、このうち少なくとも１つの光学素子と結像面とを変移させることによりズーミングを行ったビデオカメラやスチールビデオカメラ、そして複写機等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より凹面鏡や凸面鏡等の反射面を利用した撮影光学系が種々と提案されている。図１１は１つの凹面鏡と１つの凸面鏡より成る所謂ミラー光学系の概略図である。
【０００３】
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で反射収束しつつ物体側に向かい、凸面鏡１０２にて反射した後、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、光学系全長を短縮している。
【０００５】
又、望遠レンズ系を構成する対物レンズ系にも同様な理由から、複数の反射ミラーを用いて光学系全長を短縮する形式が多数提案されている。
【０００６】
この様に、従来よりレンズ全長が長くなる撮影レンズにおいては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、一般的に例えば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。この問題点は物体光束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１０６を光軸１０５から離すミラー光学系も提案されている。
【０００９】
図１２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概略図であり、反射ミラーの中心軸自体を光軸１１４に対して偏心させて物体光束１１５の主光線を光軸１１４から離し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を配置している。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より成っていた。このうち凹面鏡１１１は光軸１１４に対して紙面上側のみ、凸面鏡１１３は光軸１１４に対して紙面下側のみ、凹面鏡１１２は光軸１１４に対して紙面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ミラー光学系を構成している。
【００１１】
図１３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点を解決している。
【００１２】
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。同図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。
【００１３】
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。
【００１４】
ところで、上記ミラー光学系を構成する複数の反射面を相対的に移動させることにより、撮影光学系の結像倍率（焦点距離）を変化させるズーミング技術も知られている。
【００１５】
例えば米国特許４，８１２，０３０号明細書においては、図１１に示すカセグレン式反射望遠鏡の構成において、凹面鏡１０１から凸面鏡１０２までの間隔と凸面鏡１０２から像面１０３までの間隔を相対的に変化させることにより撮影光学系の変倍を行う技術が開示されている。
【００１６】
図１４は同公報に開示されている別の実施形態の概略図である。同図において、物体からの物体光束１３８は第一凹面鏡１３１に入射してこの面で反射され収束光束となって物体側に向かい第一凸面鏡１３２に入射し、ここで結像面側へ反射され略平行な光束となって第二凸面鏡１３４に入射し、この面で反射されて発散光束となって第二凹面鏡１３５に入射し、ここで反射されて収束光束となり像面１３７上に結像する。
【００１７】
この構成において第一凹面鏡１３１と第一凸面鏡１３２間の間隔を変化させるとともに、第二凸面鏡１３４と第二凹面鏡１３５間の間隔を変化させてズーミングを行い全系のミラー光学系の焦点距離を変化させている。
【００１８】
又、米国特許４，９９３，８１８号明細書においては、図１１に示すカセグレン式反射望遠鏡にて結像した像を後段に設けた別のミラー光学系にて二次結像し、この二次結像用のミラー光学系の結像倍率を変化させることにより撮影系全体の変倍を行っている。
【００１９】
これらの反射型の撮影光学系は、構成部品点数が多く、必要な光学性能を得る為には、それぞれの光学部品を精度良く組み立てることが必要であった。特に、反射ミラーの相対位置精度が厳しい為、各反射ミラーの位置及び角度の調整が必須であった。
【００２０】
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提案されている。
【００２１】
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の光学プリズムがある。
【００２２】
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。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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は入射面１４８より入射し、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。
【００２６】
一方、物体からの物体光束１４６は面１４２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。ハーフミラー面１４３には半透過膜が蒸着されており、物体光束１４６の一部はハーフミラー面１４３を透過し、面１４２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。
【００２７】
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。
【００２８】
この観察光学系では、情報表示体１５０の表示画像から出射した表示光束１５４は、プリズムＰａを構成する平面１５７を透過しプリズムＰａに入り放物状の反射面１５１に入射する。
【００２９】
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。
【００３０】
次に焦点面１５６から発散光として出射した表示光束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面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。
【００３１】
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面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。
【００３２】
更に、プリズムの反射面に光学素子を用いた例として、例えば特開平５−１２７０４号公報や特開平６−１３９６１２号公報等に開示されている光ピックアップ用の光学ヘッドがある。これらは半導体レーザーからの光をフレネル面やホログラム面にて反射させた後、ディスク面に結像し、ディスクからの反射光をディテクターに導いている。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
前記米国特許３、６７４、３３４号明細書、米国特許５，０６３，５８６号明細書、米国特許４，２６５，５１０号明細書に開示されている偏心ミラーを有するミラー光学系は、いずれも各反射ミラーを異なる偏心量にて配置しており、各反射ミラーの取り付け構造が非常に煩雑となり、又取り付け精度を確保する事が非常に難しいものとなっている。
【００３４】
又、米国特許４，８１２，０３０号明細書、米国特許４，９９３，８１８号明細書に開示されている変倍機能を有する撮影光学系は、いずれも反射ミラーや結像レンズなどの構成部品点数が多く、必要な光学性能を得る為には、それぞれの光学部品を精度良く組み立てる必要があった。
【００３５】
又特に反射ミラーの相対位置精度が厳しくなる為、各反射ミラーの位置及び角度の調整を行うことが必要であった。
【００３６】
又従来の反射型の撮影光学系は、光学系全長が長く画角の小さい所謂望遠タイプのレンズ系に適した構成となっている。そして、標準レンズの画角から広角レンズの画角までを必要とする撮影光学系を得る場合には収差補正上必要とされる反射面数が多くなる為、更に高い部品精度、高い組立精度が必要となり、コスト或は全体が大型化する傾向があった。
【００３７】
又、前記米国特許４，７７５，２１７号明細書、特開平２−２９７５１６号公報に開示されている観察光学系は、いずれも観察者の瞳から離れて配置されている情報表示体に表示されている表示画像を効率良く観察者の瞳に伝達する為の瞳結像作用と光線の進行方向を変化させる事を主眼としており、曲率を持った反射面にて積極的な収差補正を行う技術については直接的に開示されていない。
【００３８】
又、特開平５−１２７０４号公報や特開平６−１３９６１２号公報等に開示されている光ピックアップ用の光学系は、いずれも検知光学系の使用に限定されており、撮影光学系、特にＣＣＤ等の面積型の撮像素子を用いた撮像装置に対する結像性能を満足するものではなかった。
【００３９】
本発明は、複数の曲面や平面等の反射面を一体的に形成した光学素子を複数個用い、これら複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子と結像面とを変移させることによってズーミングを行うことによりミラー光学系全体の小型化を図りつつ、又ミラー光学系にありがちな反射ミラーの配置精度（組立精度）を緩やかにしたズーム光学系及びそれを用いた撮像装置の提供を目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の撮像装置は、像面の中心と、絞り又は入射瞳又は出射瞳又は光学系の第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基準軸とするとき、透明体の表面に２つの屈折面と前記基準軸に対して偏心した複数の反射曲面を形成し、光束が１つの屈折面から該透明体の内部へ入射し、該複数の反射曲面で反射を繰り返して別の屈折面から射出するように構成された光学素子又は／及び前記基準軸に対して偏心した表面反射鏡より成る複数の反射曲面を一体的に形成し、入射光束が該複数の反射曲面で反射を繰り返して射出するように構成された光学素子とを複数有するズーム光学系と、撮像媒体とを備え、該複数の光学素子を介して物体の像を該撮像媒体の撮像面上に形成する撮像装置であって、該複数の光学素子のうち少なくとも１つの入射する基準軸と出射する基準軸が平行である光学素子と該撮像媒体とを基準軸に沿って移動させることによりズーミングを行うことを特徴としている。
【００４１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記移動を行う光学素子は、１つの移動平面上にて平行に移動することを特徴としている。
【００４２】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記移動を行う光学素子は、入射する基準軸と出射する基準軸の方向が同方向を向いていることを特徴としている。
【００４３】
請求項４の発明は請求項１又は２の発明において、前記移動を行う光学素子は、入射する基準軸と出射する基準軸の方向が反対方向を向いていることを特徴としている。
【００４４】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれか１項の発明において、前記ズーム光学系は、その光路の中で少なくとも１回、物体像を中間結像することを特徴としている。
【００４５】
請求項６の発明は請求項１〜５のいずれか１項の発明において、前記複数の反射曲面は、すべてアナモフィック面の形状であることを特徴としている。
【００４６】
請求項７の発明は請求項１〜６のいずれか１項の発明において、物体からの光束が最初に入射する光学素子は、物体側から数えて第１の反射面より物体側に入射瞳が位置していることを特徴としている。
【００５４】
【発明の実施の形態】
実施形態の説明に入る前に、実施形態の光学素子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。
【００５５】
図１０は本発明に係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。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１６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。
【００５６】
図１０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（透明体）の一部に形成され、一つの光学素子を構成しており、図１０中では第１の光学素子Ｂ１としている。
【００５７】
従って、図１０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から結像面である第７面Ｒ７までの媒質は空気で構成している。
【００５８】
本発明に係る光学系は偏心光学系である為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第１面Ｒ１の光線有効径の中心を原点とする絶対座標系を設定する。
【００５９】
そして、本発明の実施形態においては、第１面Ｒ１の光線有効径の中心点Ｒｏを原点とすると共に、原点と最終結像面Ｒ７の中心Ｒｏｏ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。更に、本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。
【００６０】
本発明の実施形態においては、光学系の基準となる基準軸を上記の様に設定したが、光学系の基準となる軸の決め方は光学設計上、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良い軸を採用すれば良い。しかし、一般的には像面の中心と、絞り又は入射瞳又は出射瞳又は光学系の第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。
【００６１】
つまり、本発明の実施形態においては、基準軸は第１面、即ち絞り面の光線有効径の中心点を通り、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。
【００６２】
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。
【００６３】
本発明の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。
【００６４】
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１０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１０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、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為、本発明の構成データを表示する実施形態では第ｉ面の面形状をローカル座標系で表わす。
【００６５】
又、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、本発明の実施形態では各面のローカル座標の原点は図１０中のＹＺ平面上にある。又ＸＺおよびＸＹ面内での面の偏心はない。更に、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。
【００６６】
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
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又、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。
【００６７】
又、本発明の実施形態のズーム光学系は複数の光学素子を有し、それらの移動により全体の焦点距離を変化させている（変倍をする）。本発明の数値データを挙げた実施形態では広角端（Ｗ） 、望遠端（Ｔ） とこれらの中間位置（Ｍ） の三つの位置での光学系断面図、数値データを示す。
【００６８】
ここで、図１０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、Ｚｉ）であるが、数値データを挙げた実施形態では変倍の為に移動する光学素子はＺ 方向の移動のみとして表している為、座標値Ｚｉを光学系が広角端、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。
【００６９】
尚、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
尚、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。又、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。
【００７０】
本発明のある実施形態の光学素子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Ｒｉを記している。曲率半径Ｒｉの符号は第１面から像面に進む基準軸（図１０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。
【００７１】
ここで、球面は以下の式で表される形状である：
【００７２】
【数１】

又、本発明のある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：

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 に関して偶数次の項のみを使用し、奇数次の項を０とすることによってｙｚ面を対称面とする面対称な形状としている。更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。
【００７３】
Ｃ０３ ＝Ｃ２１ ＝ｔ ＝０
更に
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非回転対称な形状である。
【００７４】
尚、本発明のある実施形態においては図１０に示すように、その第１面Ｒ１（光学系の入射側）は絞りである。又、水平半画角ｕＹとは図１０のＹＺ面内において絞りＲ１に入射する光束の最大画角、垂直半画角ｕＸとはＸＺ面内において絞りＲ１に入射する光束の最大画角である。又、第１面である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。尚、入射瞳は第１面に位置する為上記絞り径は入射瞳径に等しい。
【００７５】
又、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。
【００７６】
又、構成データを挙げている実施形態については光学系のサイズを示している。そのサイズは広角端における光線有効径によって定められるサイズである。
【００７７】
又、構成データを挙げている実施形態についてはその横収差図を示す。横収差図は各実施形態の広角端（Ｗ） 、中間位置（Ｍ） 、望遠端（Ｔ） の状態について、絞りＲ１への水平入射角、垂直入射角が夫々（ｕＹ，ｕＸ），（０，ｕＸ），（−ｕＹ，ｕＸ），（ｕＹ，０），（０，０），（−ｕＹ，０）となる入射角の光束の横収差を示す。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。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為、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ので、図の簡略化の為に、マイナス方向の横収差図は省略している。
【００７８】
以下、各実施形態について説明する。
【００７９】
［実施形態１］
尚、次に示す本発明のズーム光学系の実施形態１，２において、水平半画角ｕＹとはＹＺ面内において光学系の第一面Ｒ１に入射する光束の最大画角、垂直半画角ｕＸとはＸＺ面内において光学系の第一面Ｒ１に入射する光束の最大画角である。又、絞りの直径を絞り径として示している。
【００８０】
又、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。
【００８１】
図１は本発明のズーム光学系の実施形態１のＹＺ面内での光学断面図である。本実施形態は所謂二群型のズームレンズであり、変倍比約２ 倍の撮像光学系である。以下にその構成データを記す。
【００８２】
尚、図１（Ａ） は光学系が広角端の状態（Ｗ） の配置図であり、図１（Ｂ） は光学系が中間の状態（Ｍ） の配置図であり、図１（Ｃ） は望遠端の状態（Ｔ） の配置図である。
【００８３】

図１において、Ｂ１、Ｂ２は２つの屈折面と複数の曲面反射面を有する第１ 及び第２ の光学素子である。第１ の光学素子Ｂ１は物体側より順に、凹屈折面Ｒ２及び凹面鏡Ｒ３、凸面鏡Ｒ４、凸屈折面Ｒ５の２ つの反射面及び２ つの屈折面より構成される。第２ の光学素子Ｂ２は物体側より凹屈折面Ｒ６及び凹面鏡Ｒ７、凹面鏡Ｒ８、凹屈折面Ｒ９の２ つの反射面及び２ つの屈折面より構成される。Ｐ は最終像面である撮像素子面であり、例えばＣＣＤ （撮像媒体）等の撮像面である。
【００８４】
ＢＬは第１ の光学素子Ｂ１の物体側（光学系の光束入射側）に配置した絞りであり、Ａ０はズーム光学系の基準軸である。
【００８５】
次に、物体位置を無限遠としたときの結像作用について述べる。
【００８６】
まず、物体からの光束は、絞りＢＬにより入射光量を規制された後、第１ 光学素子Ｂ１に入射する。第１ 光学素子Ｂ１では第２面Ｒ２で屈折、第 ３面Ｒ３、第４ 面 Ｒ４ で反射、第 ５面Ｒ５で屈折し、第１ の光学素子Ｂ１を出射する。このとき、第４ 面 Ｒ４ と第 ５面Ｒ５との間にて中間結像面に一次結像する。
【００８７】
この様に、一旦第１ の光学素子Ｂ１内に物体像を結像することにより、絞りＢＬ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。
【００８８】
次に光束は第２ 光学素子Ｂ２に入射する。第２ 光学素子Ｂ２では第６ 面 Ｒ６ で屈折、第 ７面Ｒ７、第８ 面Ｒ８で反射、第９ 面Ｒ９で屈折し、第２ 光学素子Ｂ２を出射する。このとき、第２ 光学素子Ｂ２中の第７ 近傍に瞳を形成している。そして、第 ２の光学素子Ｂ２を出射した光束は第１０面Ｒ１０ （ＣＣＤ 等の撮像媒体の撮像面Ｐ ）上に最終的に結像する。
【００８９】
この様に第１ 及び第２ の光学素子Ｂ１及びＢ２は、入出射面による屈折と、複数の曲面反射鏡による反射を繰り返して、所望の光学性能を備える全体として正のパワーを有するレンズユニットとして機能している。
【００９０】
本実施形態において、光学系を構成する反射面は、紙面内の曲率と紙面に垂直な方向の曲率が異なる所謂アナモフィック面であり、ミラー光学系のケラレを防ぐ為に、各反射鏡を偏心して配置することによって生じる偏心収差を補正している。
【００９１】
更に、この反射面を回転非対称な面とすることにより、諸収差を良好に補正し、光学素子個々にて所望の光学性能を達成している。
【００９２】
尚、第１，第２の光学素子のうち少なくとも一方を表面反射鏡より成る反射面を一体的に形成するようにしても良い。
【００９３】
又、本実施形態においては、第２ の光学素子Ｂ２と撮像素子面（結像面）Ｐ を移動することにより、ズーム光学系の焦点距離（結像倍率）を変化させている。（変倍或はズーミングと称される動作である。）尚、第２の光学素子Ｂ２の代わりに第１の光学素子Ｂ１を移動させても良い。
【００９４】
次に、本実施形態における変倍動作について説明する。
【００９５】
図１ において、絞り面Ｒ１及び第１ の光学素子Ｂ１は変倍に際して固定されている。第２ の光学素子 Ｂ２ は広角端から望遠端への変倍に際してＺマイナス方向に移動する。
【００９６】
像面である第１０面Ｒ１０ は広角端から望遠端への変倍に際して一旦Ｚマイナス方向に移動した後、Ｚプラス方向に移動する。そして、広角端から望遠端に向っての変倍によって第１の光学素子Ｂ１と第２の光学素子Ｂ２との間隔は狭まり、第２ の光学素子Ｂ２と像面Ｒ１０ との間は広がる。
【００９７】
次に、この変倍動作による作用について図２を用いて説明する。
【００９８】
図２は第 １及び第２ の光学素子 Ｂ１，Ｂ２を夫々単一の薄肉レンズとし、ズーム光学系をその基準軸Ａ０に対して展開した光学配置図を示している。
【００９９】
同図において、第１ の光学素子Ｂ１の焦点距離をｆ１、第２ の光学素子Ｂ２の焦点距離をｆ２、とする。光学系が広角端の状態の場合、第２ の光学素子Ｂ２の前側焦点Ｆ２から一次結像面Ｎ１までの距離をｘＷ（−）、後側焦点 Ｆ２’から結像面Ｐまでの距離を ｘＷ’とする。（尚、Ｗ やＴ は夫々光学系が広角端、望遠端の場合の値を意味している。）
ニュートンの結像公式により
ｘＷ＊ｘＷ’ ＝−ｆ２＾２
が成り立っているならば、第２の光学素子Ｂ２の結像倍率β２Ｗは、

と、又広角端の焦点距離ｆＷは、

となる。
【０１００】
次に本実施形態における広角端から望遠端への変倍は、第１ 光学素子Ｂ１を変倍に際して固定している為、第２の光学素子Ｂ２の移動により第２ の光学素子Ｂ２の結像倍率を変化させ、移動に伴う最終結像位置の変動を最終結像位置Ｐ の位置を変化させる事により補正している。
【０１０１】
第２ の光学素子Ｂ２がある一定量Δだけ移動して広角端（Ｗ） から望遠端（Ｔ） へ変倍したとすると、第２ の光学素子Ｂ２の前側焦点Ｆ２から中間結像面Ｎ１までの距離ｘＴ（−） 、広角端 （Ｗ）における距離ｘＷと第２ 光学素子Ｂ２の移動量Δとの和、即ち
ｘＴ＝ｘＷ＋ Δ （３）
となる。
【０１０２】
次に後側焦点Ｆ２’ から結像位置までの距離ｘＴ’ は、ニュートンの式から、

となるので、第２ の光学素子Ｂ２の移動量Δに対する最終結像位置Ｐ の移動量ηは、

と表現することができる。
【０１０３】
また望遠端における倍率β２Ｔは、

であるので、望遠端の焦点距離ｆＴは、

ゆえに変倍比Ｚは、

である。
【０１０４】
この様に、第２ の光学素子Ｂ２と撮像素子面Ｐ を（５） 式の関係を満足させつつ移動させることにより、焦点距離（結像倍率）を変化する事が可能である。
【０１０５】
次に、実施形態１における合焦（フォーカシング）動作は、ズーム光学系を構成する任意の光学素子若しくは結像面を移動させることにより達成可能であるが、フォーカシング用のアクチュエーターの負荷を考えると、最も重量が軽い部材を移動することが好ましい。
【０１０６】
又、撮影する被写体までの距離に対して光学素子の移動量を変倍によらず一定にしたい場合には、最も物体側に配置した第１ の光学素子Ｂ１を移動させれば良い。
【０１０７】
尚、変倍時に移動する第２ の光学素子Ｂ２をフォーカシングの際にも移動させることにより変倍用アクチュエーターとフォーカシング用アクチュエーターの共通化が図れる。
【０１０８】
図３，４，５は本実施形態の横収差図である。これらの横収差図は本実施形態への光束の入射角が夫々（ｕＹ，ｕＸ），（０，ｕＸ），（−ｕＹ，ｕＸ），（ｕＹ，０），（０，０），（−ｕＹ，０）の６つの光束について、Ｙ 方向及び Ｘ方向の横収差を示している。尚、各横収差図の横軸は夫々第 １面におけるＹ 方向、 Ｘ方向の入射光束の入射高さである。
【０１０９】
図３は本実施形態の広角端（Ｗ） の横収差図、図４中間位置 （Ｍ）の横収差図、図５望遠端 （Ｔ）の横収差図である。
【０１１０】
本実施形態では図から判るように各状態ともバランスの取れた収差補正が得られている。又、本実施形態は像サイズ５ｘ３．８ｍｍ を前提として、光学系の長さ、幅、厚さの寸法が３４．７ｘ ２１．３ｘ６．４ｍｍ程度となっており、コンパクトである。とりわけ本実施形態では各光学素子及び光学系全体の厚さが小さいこと、及び各光学素子を板状のブロックの側面に反射面を形成して構成できるので、一つ基板上に一つ光学素子と結像面を基板面に沿って移動する機構をとれば、全体として薄型のズームレンズを容易に構成することができる。
【０１１１】
本実施形態の効果を説明する。
【０１１２】
本実施形態においては変倍時に移動する反射面がユニット化されている為に、従来のミラー光学系において最も精度が要求される各反射面の相対的な位置精度は保証されている。そこで本実施形態では第１の光学素子Ｂ１及と第２ の光学素子Ｂ２間の位置精度を確保すれば良く、従来の屈折レンズ系における移動レンズ群と同様な位置精度で良いことになる。
【０１１３】
屈折レンズ系に比して、各光学素子を複数の曲面反射面が一体的に形成されたレンズユニットとして構成している為に、光学系全体の部品点数が少なくなり、光学系の低コスト化が達成出来るとともに、部品の取り付けによる累積誤差も少なくなる。
【０１１４】
複数回の結像を行いながら、物体像を伝達して行く構成を取ることにより、各面の光線有効径を小さく抑え、各光学素子及び撮影光学系全体のコンパクト化を達成している。
【０１１５】
又、中間結像の結像サイズを撮像素子面サイズに対して比較的小さく設定する事により、物体像の伝達に際して各面の光線有効径を小さく押さえている。
【０１１６】
従来の撮影光学系の場合、絞りを光学系の内部に配置する場合が多く、絞りを光学系の内部に配置した場合には、絞りより物体側に配置されたレンズの光線有効径は、絞りとの間隔が離れているほど、画角の拡大に伴って大きくなってしまう問題点があった。
【０１１７】
本実施形態においては、絞りＢＬをズーム光学系の物体側の第１ の光学素子Ｂ１の入射面近傍に設置することにより、ズーム光学系の焦点距離を広角化した時に生じるズーム光学系の前群の光線有効径の拡大を押さえている。
【０１１８】
そして各光学素子内に物体像を結像することにより、絞りＢＬより像側に配置された面の光線有効径の増大を効果的に抑制している。
【０１１９】
第１ の光学素子Ｂ１及び第２ の光学素子Ｂ２の基準軸は全てＹＺ平面内にある。従って、各光学素子の移動をＹＺ平面と平行な面上に設定することにより、第１の光学素子Ｂ１及び第２ の光学素子Ｂ２が変倍に際して移動しても、基準軸を含むＹＺ平面と各光学素子が移動する平面との平行度は容易に保たれ、各光学素子Ｂ１，Ｂ２ のＸ軸方向の平行偏心及びＹ軸、Ｚ軸回りの回転を除去することは容易である。
【０１２０】
但し、基準軸を含むＹＺ平面と両光学素子が移動する平面とが傾いていても、基準軸を含むＹＺ平面が変倍に際して移動する方向ベクトルと移動平面が平行であれば、偏心収差が発生することは無い。
【０１２１】
各光学素子は一平面上に配置されているので、各光学素子を一方方向から組み込む構造を容易にとることが出来、組立が非常に容易になる。
【０１２２】
尚、本実施形態では、１ 次結像面Ｎ１が第１ の光学素子Ｂ１の内部に形成されているが、第１ の光学素子Ｂ１と第２ の光学素子Ｂ２の中間に形成されていても良い。
【０１２３】
又、変倍時における光学素子の移動方向は、広角端から望遠端への移動に際して各反射面における基準軸の入射点位置を変えなければ、変倍時に生じる誤差を最少限にとどめられるので、各光学素子Ｂ１，Ｂ２ に入射、出射する基準軸の方向を平行にするとともに、各光学素子の移動も該光学素子に入射、出射する基準軸線上に沿って平行に移動している。
【０１２４】
本実施形態においては、各光学素子に入射・出射する基準軸方向が平行な光学素子を構成する場合、入射方向に対して出射方向を同方向とするか、反対方向とするかの二種類のパターンが考えられる。
【０１２５】
入射方向に対して出射方向を反対方向とした場合、光学素子の移動に伴って入射側及び出射側の間隔が移動量と同一量変化する為に、全体として移動量の２ 倍分だけ光路長を変化させることが可能となる。
【０１２６】
又、入射方向に対して出射方向を同方向とした場合、入射した基準軸と出射する基準軸の位置を所望の位置にシフトすることが可能となる。
【０１２７】
本実施形態は上記２ 種類のパターンで構成することが可能なので、本実施形態では光学配置上の自由度を増すことが出来る。
【０１２８】
しかしながら、光学素子の移動方向は２ つの光学素子への入射、出射する基準軸方向と平行である必要はなく、例えば光学系へ入射する基準軸の方向と移動光学素子の移動方向が、３０゜、４５゜、６０゜等のある角度をなしていても良い。
【０１２９】
［実施形態２］
図６は本発明のズーム光学系の実施形態２のＹＺ面内での光学断面図である。本実施形態は所謂三群型のズームレンズであり、変倍比約３ 倍の撮像光学系である。
以下にその構成データを記す。
【０１３０】
尚、図６（Ａ） は光学系が広角端の状態（Ｗ） の配置図であり、図６（Ｂ） は光学系が中間の状態（Ｍ） の配置図であり、図６（Ｃ） は望遠端の状態（Ｔ） の配置図である。
【０１３１】

図６において、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は夫々複数の曲面反射面を有する第１ 、第２ 第 ３の光学素子であり、第１ の光学素子Ｂ１は物体側より順に、平面Ｒ２、凹面鏡Ｒ３、凸面鏡Ｒ４、凹面鏡Ｒ５、凸面鏡Ｒ６、凹面鏡Ｒ７、平面Ｒ８の５つの反射面と ２つの屈折面より構成され、全体として正の屈折力を持ち、第１の光学素子Ｂ１に入射する基準軸Ａ０の方向と、これから出射する基準軸の方向が平行でかつ反対方向となっている。
【０１３２】
第２の光学素子Ｂ２は物体側より順に、凹屈折面Ｒ９、凹面鏡Ｒ１０ 、凸面鏡Ｒ１１ 、凹面鏡Ｒ１２ 、凸面鏡Ｒ１３ 、凹面鏡Ｒ１４ 凹屈折面 Ｒ１５の５ の反射面と ２つの屈折面より構成され、全体として正の屈折力を持ち、第２の光学素子Ｂ２に入射する基準軸Ａ０の方向と、これから出射する基準軸の方向が平行でかつ反対方向となっている。
【０１３３】
第３の光学素子Ｂ３は物体側より順に、凹屈折面Ｒ１６ 、凹面鏡Ｒ１７ 、凸面鏡Ｒ１８ 凹面鏡 Ｒ１９、凸面鏡Ｒ２０ 、凹面鏡Ｒ２１ 平面 Ｒ２２の５ の反射面と ２つの屈折面より構成され、全体として正の屈折力を持ち、第３の光学素子Ｂ３に入射する基準軸の方向と、これから出射する基準軸の方向が平行でかつ反対方向となっている。
【０１３４】
Ｐは撮像素子面であり、例えばＣＣＤ （撮像媒体）等の撮像面である。ＢＬは第１の光学素子Ｂ１の物体側に配置した絞りである。
【０１３５】
尚、第１，第２，第３の光学素子のうち少なくとも１つを表面反射鏡より成る複数の反射面を一体的に形成しても良い。
【０１３６】
以下、物体位置を無限遠としたときの結像作用について述べる。
【０１３７】
物体からの光束はまず絞りＢＬにより入射光量を規制された後、第１ の光学素子Ｂ１に入射する。第１の光学素子Ｂ１内では第２ 面Ｒ２で屈折、第３ 面 Ｒ３ 、第 ４面Ｒ４、第５ 面 Ｒ５ 、第 ６面Ｒ６、第７ 面Ｒ７で反射し、第 ８面Ｒ８で屈折し、第１ の光学素子Ｂ１を出射する。
【０１３８】
ここで、光束は第４ 面Ｒ４近傍に１ 次結像する。更に、第１ の光学素子Ｂ１と第２ の光学素子Ｂ２との間に２ 次結像する。次に光束は第２ の光学素子Ｂ２に入射する。第２ の光学素子Ｂ２内では第９ 面Ｒ９で屈折、第１０面Ｒ１０ 、第１１面Ｒ１１ 、第 １２ 面 Ｒ１２、第１３面Ｒ１３ 、第 １４ 面 Ｒ１４で反射し、第１５面Ｒ１５で屈折し、第 ２の光学素子Ｂ２を出射する。ここで光束は第１２面Ｒ１２ と第１３面Ｒ１３ 間に ３次結像面を有する。更に光束は第１５面Ｒ１５ 近傍に瞳を形成している。
【０１３９】
次に第２ の光学素子Ｂ２を出射した光束は第３ の光学素子Ｂ３に入射する。第３ の光学素子Ｂ３内では第１６面Ｒ１６ で屈折、第１７面Ｒ１７ 、第１８面Ｒ１８ 、第 １９ 面 Ｒ１９、第２０面Ｒ２０ 、第 ２１ 面 Ｒ２１で反射し、第２２面Ｒ２２ で屈折し、第３ 光学素子 Ｂ３ を出射する。ここで、光束は第 １７ 面 Ｒ１７と第１８面Ｒ１８ との間に４ 次結像面を有する。
【０１４０】
最後に第３ の光学素子Ｂ３を出射した光束は最終結像面である第２３面Ｒ２３ （ＣＣＤ等の撮像媒体の撮像面）上に結像する。
【０１４１】
本実施形態においては、特に図６中のＺ 方向の長さを短縮する為に、各光学素子により光路を効果的に折りたたみ、Ｚ 方向の長さを著しく短縮する配置を採っている。
【０１４２】
即ち、第１ 〜第３ の光学素子Ｂ１〜 Ｂ３ の全てを入射する基準軸の方向と、これから出射する基準軸の方向が平行でかつ反対方向となる構成の光学素子とし、この光学素子を互い違いに配置する事により、入射方向即ち図６中のＺ 方向の長さを短縮している。
【０１４３】
以上の様に、本実施形態においては、各光学素子を適切に配置する事により、光路を効果的に折りたたみ、光学系を任意方向（本実施形態ではＺ 方向の長さ）に短縮することが可能となる。
【０１４４】
又、光学系に入射する基準軸の方向は、例えば絞りＢＬの物体側に４５゜ミラー等を配置し、紙面に対して垂直から基準軸を入射させても良い。
【０１４５】
更に本実施形態では、第１ の光学素子Ｂ１は変倍中固定なので、第１ の光学素子Ｂ１と入射する基準軸を折り曲げる反射面をあらかじめ一体的に成形していても良い。
【０１４６】
次に、変倍動作に伴なう各光学素子の移動について説明する。
【０１４７】
本実施形態においては、絞り面Ｒ１、第１ の光学素子Ｂ１及び第２ の光学素子Ｂ２は変倍に際して固定されている。
【０１４８】
変倍に際して移動する部材は、第３ の光学素子Ｂ３及び結像面Ｐ であり、第３ の光学素子Ｂ３は広角端から望遠端への変倍に際してＺマイナス方向に移動する。そして像面である第２３面Ｒ２３は広角端から望遠端への変倍に際して第 ３の光学素子Ｂ３の移動と異なる移動量にてＺマイナス方向に移動する。
【０１４９】
そして、広角端から望遠端に向っての変倍によって第２の光学素子Ｂ２と第３ の光学素子Ｂ３との間隔は狭まり、第３ の光学素子Ｂ３と像面Ｒ２３ との間は広がる。又、この変倍動作による作用については、変倍中固定の第１ の光学素子Ｂ１と第２ の光学素子Ｂ２とを合成し、変倍中に移動しない一つの固定群と考えれば、実施形態１にて説明したものと同等の考え方ができる為、ここでは省略する。
【０１５０】
次に図７，８，９は本実施形態の横収差図である。
【０１５１】
本実施形態では図からわかるように各焦点距離においてバランスのとれた収差補正が得られている。
【０１５２】
本実施形態においてフォーカスは第１，第２，第３の光学素子のうち少なくとも１つ又は結像面を移動させて行っている。
【０１５３】
又、本実施形態は像サイズ４．９ｘ３．８ｍｍ を前提として、光学系の長さ、幅、厚さの寸法が約３ ９．４ｘ９４．１ｘ１１．４ｍｍ 程度となっている。
本実施形態においては、光学系の厚さが小さいこと、及び一つの基板上に３ つの光学素子をマウントし、そのうちの１ つの光学素子と結像面を基板面に沿って移動する構成をとれば、全体として薄型のズームレンズを容易に構成することができる。
【０１５４】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように各要素を設定することにより、特に複数の曲面や平面の反射面を一体的に形成した光学素子を複数用い、該複数の光学素子のうちの少なくとも１つの光学素子と結像面とを移動させてズーミングを行うことにより、ミラー光学系全体の小型化を図りつつ、又ミラー光学系にありがちな反射ミラーの配置精度（組立精度）を緩やかにしたズーム光学系及びそれを用いた撮像装置を達成することができる。
【０１５５】
又、絞りを光学系の最も物体側に配置し、且つ該光学系の中で物体像を少なくとも１回結像させる構成とすることにより、広画角の反射型のズーム光学系でありながら、光学系の有効径の縮小化を図ること、そして該光学素子を構成する複数の反射面に適切な屈折力を与え、各光学素子を構成する反射面を偏心配置することにより、光学系内の光路を所望の形状に屈曲し、該光学系の所定方向の全長の短縮化を図ったズーム光学系及びそれを用いた撮像装置を達成することができる。
【０１５６】
この他本発明によれば、
（ａ−１） 曲率を有する複数の反射面を一体に形成した光学素子を複数個有する光学系において、該複数の光学素子のうちの少なくとも１つの光学素子と結像面とを移動させて、光学系の変倍（ズーミング）及びフォーカシングを行う構成とすることにより、変倍時に移動する反射面がユニット化されている為に、従来のミラー光学系における変倍動作に比して、最も精度が要求される各反射面の相対的な位置精度を保証することが出来るので、変倍に伴なう光学性能の劣化を防ぐことが出来る。
【０１５７】
（ａ−２） 反射面が一体の上に形成された光学素子を用いる為に、光学素子自体が鏡筒の役目を果たすので、従来の鏡筒に比べて著しく簡単なマウント部材で済む。
【０１５８】
（ａ−３） 屈折レンズ系に比して、各光学素子を曲率を有する複数の面が一体的に形成されたレンズユニットとしている為に、撮影系全体の部品点数を少なくすることが出来る。従って部品点数の点から撮影系の低コスト化が達成出来る。
【０１５９】
更に、撮影系全体の部品点数を少なくすることが出来る為、部品の取り付けによる累積誤差を少なくし、光学性能の劣化を防ぐことが出来る。
【０１６０】
（ａ−４） 光学素子上の各反射面を適切な位置に偏心配置することにより、光学系内の光路を所望の形状に屈曲し、光学系の全長方向の短縮化を達成できる。
【０１６１】
（ａ−５） 変倍に際して固定の光学素子を設けることにより、基準軸の一部を基準軸の殆どを含む平面に対して任意角度傾けることができ、カメラの形態に自由度を増すことが出来る。
【０１６２】
（ａ−６） 多数回の結像を繰り返して物体像を伝達して行く構成を採ることにより、各面の光線有効径を小さく抑え、撮影光学系全体のコンパクト化を達成している。
【０１６３】
（ａ−７） 中間結像面の結像サイズを撮像素子面サイズに比して比較的小さく設定することにより、物体像の伝達に際して各面の光線有効径を小さく抑えることができる。
【０１６４】
（ａ−８） 変倍に際して移動する光学素子中の基準軸をはじめ、殆どの基準軸を含む平面と平行に光学素子が移動する平面を設定することにより、光学素子が変倍に際して移動しても、基準軸を含む平面と各光学素子が移動する平面との平行度が容易に保たれる。従って、変倍に際して移動する光学素子の移動平面と基準軸を含む平面との傾きによって生じる偏心収差の発生を除去している。
【０１６５】
（ａ−９） 変倍時における光学素子の移動は一平面上にて行われるので、移動方向に垂直な方向の平行偏心は容易に防ぐことができる。又、移動平面に垂直な面内の回転は原理的に除去できる。
【０１６６】
（ａ−１０） 各光学素子は一平面上に配置されているので、各光学素子を一方方向から組み込むことができ、組み立てが容易となり、組み立てコストを低減することができる。
【０１６７】
（ａ−１１） 光学系に配置される絞りを光学系の物体側に配置することにより、光学系を広画角化してもレンズ径が大きくならないズームレンズを達成することができる。
等の少なくとも１つの効果を有した反射型のズーム光学系及びそれを用いた撮像装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のＹＺ面内での光学断面図
【図２】実施形態１の変倍動作を説明する為の説明図
【図３】実施形態１の横収差図（広角端）
【図４】実施形態１の横収差図（中間位置）
【図５】実施形態１の横収差図（望遠端）
【図６】本発明の実施形態２のＹＺ面内での光学断面図
【図７】実施形態２の横収差図（広角端）
【図８】実施形態２の横収差図（中間位置）
【図９】実施形態２の横収差図（望遠端）
【図１０】本発明に係る光学系の構成データを定義する座標系の説明図
【図１１】カセグレン式反射望遠鏡の基本構成図
【図１２】ミラー光学系における、主光線を光軸から離しケラレを防止する第一の方法の説明図
【図１３】ミラー光学系における、主光線を光軸から離しケラレを防止する第二の方法の説明図
【図１４】従来の反射ミラーを用いたズーム光学系の概略図
【図１５】プリズム反射面に曲率を持った観察光学系の概略図
【図１６】他のプリズム反射面に曲率を持った観察光学系の概略図
【符号の説明】
Ｒｉ，Ｒｍ，ｎ 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
Ａ０ 基準軸
ＢＬ＝Ｒ１ 絞り
Ｐ 最終像面
Ｎｉ 中間結像面

Claims (7)

1. 像面の中心と、絞り又は入射瞳又は出射瞳又は光学系の第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基準軸とするとき、透明体の表面に２つの屈折面と前記基準軸に対して偏心した複数の反射曲面を形成し、光束が１つの屈折面から該透明体の内部へ入射し、該複数の反射曲面で反射を繰り返して別の屈折面から射出するように構成された光学素子又は／及び前記基準軸に対して偏心した表面反射鏡より成る複数の反射曲面を一体的に形成し、入射光束が該複数の反射曲面で反射を繰り返して射出するように構成された光学素子とを複数有するズーム光学系と、撮像媒体とを備え、該複数の光学素子を介して物体の像を該撮像媒体の撮像面上に形成する撮像装置であって、該複数の光学素子のうち少なくとも１つの入射する基準軸と出射する基準軸が平行である光学素子と該撮像媒体とを基準軸に沿って移動させることによりズーミングを行うことを特徴とする撮像装置。
2. 前記移動を行う光学素子は、１つの移動平面上にて平行に移動することを特徴とする請求項１の撮像装置。
3. 前記移動を行う光学素子は、入射する基準軸と出射する基準軸の方向が同方向を向いていることを特徴とする請求項１又は２の撮像装置。
4. 前記移動を行う光学素子は、入射する基準軸と出射する基準軸の方向が反対方向を向いていることを特徴とする請求項１又は２の撮像装置。
5. 前記ズーム光学系は、その光路の中で少なくとも１回、物体像を中間結像することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記複数の反射曲面は、すべてアナモフィック面の形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 物体からの光束が最初に入射する光学素子は、物体側から数えて第１の反射面より物体側に入射瞳が位置していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。

Images