(57)【要約】【課題】  望遠でありながら小型であり、画角変更時の可動部が少なくシンプルな構成の反射光学系を提供すること。【解決手段】  異なる焦点距離を有する複数の反射光学系であって、前記複数反射光学系は、それぞれの光路の一部の空間を共有するように配置され、前記複数の反射光学系のうち、いずれか一方に光を入射させるように切り替え可能な開口部を有することを特徴とする。【選択図】図１
2020197555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる焦点距離を有する複数の反射光学系であって、
前記複数反射光学系は、それぞれの光路の一部の空間を共有するように配置され、
前記複数の反射光学系のうち、いずれか一方に光を入射させるように切り替え可能な開口部を有することを特徴とする反射光学系。
【請求項２】
前記複数の反射光学系は、光路を折り曲げるための回転非対称な曲率を有した反射面を少なくとも１面ずつ有することを特徴とする請求項１に記載の反射光学系。
【請求項３】
前記反射光学系は、光路中に実像を結像する中間結像面を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１に記載の反射光学系。
【請求項４】
前記反射光学系は中空ミラー構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の反射光学系。
【請求項５】
前記複数の反射光学系を保持する内殻部を有し、
前記内殻部を保持する外殻部を有し、
前記内殻部と前記外殻部の間には回転軸を有し、
前記回転軸によって前記内殻部を回すことで前記複数の反射光学系を切り替えることが可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の反射光学系。
【請求項６】
前記外殻部には前記複数の反射光学系に共通の外殻開口部が配置され、
前記内殻部には前記複数の反射光学系それぞれに対応する内殻開口部が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の反射光学系。
【請求項７】
前記外殻部は第１の外殻部と第２の外殻部に分かれており、前記回転軸は前記第１の外殻部と接続されており、ユーザーが前記第１の外殻部を回転操作することにより、前記回転軸を介して前記内殻部が回転し、前記複数の反射光学系を切り替えることが可能であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の反射光学系。
【請求項８】
前記外殻部の内側もしくは外側に、前記複数の反射光学系を切り替える際に固定の撮像素子を１つ有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記内殻部には前記内殻部内の反射光学素子で反射した光線を前記撮像素子へ導くための結像開口部を有することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の反射光学系を保持する内殻部を有し、
前記内殻部を保持する外殻部を有し、
前記内殻部と前記外殻部には前記複数の反射光学系に光を入射可能な複数の外殻開口部と複数の内殻開口部を有し、
前記内殻部と前記外殻部の間には遮光部を有し、
前記遮光部には１つの遮光開口部を有し、
前記遮光部は、前記遮光開口部の位置を変えることが可能な駆動手段を有し、前記遮光開口部の位置を変えることで、前記複数の反射光学系のうち、いずれか一方に光を入射させるように切り替え可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の反射光学系。
【請求項１１】
前記遮光開口部の位置を変える際に、連動して位置もしくは向きを変えることが可能な撮像素子を前記外殻部の内側もしくは外側に１つ有することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記反射光学系それぞれに対して前記外殻部の内側もしくは外側に撮像素子を有することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル用のカメラ、監視カメラ、車載カメラ、もしくはドローンに代表されるＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｅｒｉａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）のような無人航空機などに搭載するのに好適な望遠の反射光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からモバイル用のカメラ、監視カメラや車載カメラ、もしくはＵＡＶ等に搭載され得る撮像装置が有する光学系は、広い視野を有し、昼夜問わず周囲を明るく映し出すことができる光学系が望まれている。しかし、近年は小型光学系の用途の広がりから、広視野だけでなく、画角の狭い望遠系のニーズも出てきている。例えば一眼レフ用の非常に高価な超望遠レンズではなく、安価なモバイル用のカメラに好適な望遠レンズで普段とは異なる写真を気軽に撮りたいというニーズである。また、小型で低コストな望遠レンズで長距離を監視したいというニーズである。もしくは、高速道路を走行している自動車や、航空機のようにスピードが速いものを運転・操縦する場合に、進行方向に障害物が無いか早く検知したいというニーズである。
【０００３】
一方、撮像装置の画角を変更する手段として、光学ズーム以外にワイドコンバータやエクステンダーを光学系の前後もしくは途中に挿入する手法がある。もしくは撮像光学系を複数円弧状に並べて、撮像光学系の一部、もしくは全部をターレット式に回転させて撮像装置の画角を変更する手法もある。このような手法を用いれば複雑な駆動装置が不要でありながら、複数の画角に変更可能である。
【０００４】
しかしながら、焦点距離の異なる屈折型の望遠光学系を円弧状に並べるとそれぞれが全長が長くなってしまうため大型化してしまう。また車載カメラやＵＡＶに搭載する撮像装置の場合、光学ズームの機構のように非常に複雑な可動部が存在すると故障の原因となる。このためできるだけ可動部が少ないことが望まれている。
【０００５】
また特許文献１のように反射光学系を用いて光路を折り曲げることで、全長の長い望遠レンズも小型化できる。しかし、単焦点レンズであるため、焦点距離を変えるには複数の望遠レンズが必要であり大型化してしまう課題があった。また特許文献２のように反射光学系でズームする技術も開示されている。しかし、焦点距離を可変にするには反射素子を動かす、もしくは変形させるという複雑な機構が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１０６４３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３４４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、望遠でありながら小型であり、画角変更時の可動部が少なくシンプルな構成の反射光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る反射光学系は、
異なる焦点距離を有する複数の反射光学系であって、
前記複数反射光学系は、それぞれの光路の一部の空間を共有するように配置され、
前記複数の反射光学系のうち、いずれか一方に光を入射させるように切り替え可能な開口部を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、望遠でありながら小型であり、画角変更時の可動部が少なくシンプルな構成の反射光学系の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における本発明の反射光学系の断面図、および概略配置図である。
【図２】実施例１における本発明の反射光学系の断面図である。
【図３】実施例１における本発明の反射光学系のディストーションを示す図である。
【図４】実施例１における本発明の反射光学系の横収差図である。
【図５】実施例１における本発明の反射光学系の断面図、および概略配置図である。
【図６】実施例１における本発明の反射光学系の外観図である。
【図７】実施例１における本発明の反射光学系の外観図である。
【図８】実施例１における本発明の反射光学系の外観図である。
【図９】実施例２における本発明の反射光学系の断面図、および概略配置図である。
【図１０】実施例３における本発明の反射光学系の断面図、および概略配置図である。
【図１１】実施例３における本発明の反射光学系の断面図である。
【図１２】実施例３における本発明の反射光学系のディストーションを示す図である。
【図１３】実施例３における本発明の反射光学系の横収差図である。
【図１４】本発明の座標定義の説明図である。
【図１５】本発明の横収差評価位置についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各実施例にて共通する部分については共通の符号を用い、それらの重複する説明は省略する。
【００１３】
まず、各実施例の説明を行う前に、各実施例における構成諸元の表し方および各実施例に共通する事項について説明する。
【００１４】
図１４は、各実施例の反射光学系における結像光学系の構成データを定義する座標系の説明図である。
【００１５】
各実施例において、物体側（被写体側）から像側（撮像素子に形成される像面側）に向かって、不図示の物体面の中心から瞳（絞り）の中心を通って像面の中心に至る１つの光線を中心主光線または基準軸光線と定義する。中心主光線または基準軸光線は、図１４中に一点鎖線で示されている。また、中心主光線または基準軸光線が辿る経路を基準軸と定義する。
【００１６】
図１４において、基準軸に沿って、物体側からｉ番目の面（第ｉ面）を第ｉ面Ｒｉとする（ｉ＝１の場合（第Ｒ１面）は絞り面（入射瞳部）である）。図１４において、第１面は絞り面（入射瞳部）、第２面Ｒ２は第１面に対してチルトした反射面、第３面Ｒ３および第４面Ｒ４はそれぞれの前の面に対してシフトおよびチルトした反射面である。第２面Ｒ２から第４面Ｒ４までのそれぞれの反射面は、金属、ガラス、プラスチックなどの媒質で構成されるミラーである。
【００１７】
各実施例において、前記反射光学系は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有しない。そこで、第１面の中心を原点とする絶対座標系を設定する。原点の位置は絞り面（入射瞳部）の中心位置に相当する。
【００１８】
すなわち、第１面の中心である絶対座標系の原点と最終結像面の中心とを通る光線（中心主光線または基準軸光線）の辿る経路が基準軸である。また、基準軸は方向（向き）を有する。その方向は、中心主光線または基準軸光線が結像に際して進行する方向である。各実施例において、中心主光線または基準軸光線は、第１面の中心点（原点）を通り最終結像面の中心へ至るまでに、各屈折面および反射面によってそれぞれ屈折および反射する。各構成面の順番は、中心主光線または基準軸光線が屈折または反射を受ける順番に設定している。このため、基準軸は、設定された各面の順番に沿って屈折また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。
【００１９】
各実施例において、像面側および物体側とはそれぞれ、基準軸の方向に対していずれの側であるかを意味している。なお各実施例において、結像光学系の基準となる基準軸を前述のように設定したが、軸の決め方は、光学設計上、収差の取り纏め上、または、結像光学系を構成する各面形状を表現する上のいずれかにおいて、好都合の軸を採用すればよい。一般的には、像面の中心と、絞り、入射瞳、射出瞳、または、反射光学系の第１面や最終面の中心のいずれかを通る光線の辿る経路を基準軸に設定することが好ましい。
【００２０】
各実施例における反射光学系の絶対座標系の各軸は、以下のように定める。
【００２１】
Ｚ軸：原点と物体面中心を通る直線であり、物体面から第１面に向かう方向を正とする。
【００２２】
Ｙ軸：原点を通り右手座標系の定義に従ってＺ軸に対して反時計回り方向に９０゜をなす直線である。
【００２３】
Ｘ軸：原点を通りＺ、Ｙの各軸に垂直な直線であり、図１４の紙面奥に向かう方向を正とする。
【００２４】
また、反射光学系を構成する第ｉ面の面形状およびチルト角を表すには、次のように表すことにより理解が容易になる。基準軸と第ｉ面とが交差する点を原点とするローカル座標系を設定する。そして、ローカル座標系でその面の面形状を表し、基準軸とローカル座標系のなす角度でチルト角を表すことが好ましい。このため、第ｉ面の面形状は、以下のローカル座標系で表される。
【００２５】
ｚ軸：第ｉ−１面のローカル座標の原点と第ｉ面のローカル座標の原点を通る直線である。
【００２６】
ｙ軸：ローカル座標の原点を通り、右手座標系の定義に従ってｚ方向に対し反時計方向に９０゜をなす直線である。
【００２７】
ｘ軸：ローカル座標の原点を通ってｙｚ面に対し垂直な直線であり、図１４の紙面奥に向かう方向を正とする。
【００２８】
従って、第ｉ面のｙｚ面内でのチルト角は、ローカル座標系のｚ軸が基準軸に対してなす鋭角で、反時計回り方向を正とした角度θｘｉ（単位°）で表される。また、第ｉ面のｘｚ面内でのチルト角は、基準軸に対して反時計回り方向を正とした角度θｙｉ（単位°）で表される。また、第ｉ面のｘｙ面内でのチルト角は、絶対座標系のｙ軸に対して反時計回り方向を正とした角度θｚｉ（単位°）で表される。ただし、通常、θｚｉは面の回転に相当し、各実施例においては存在しない。図１４は、これらの絶対座標系、基準軸上座標系、および、ローカル座標系の相互関係を示している。また、図１４の各軸の矢印の方向は、各軸の正の方向を表している。また、回転非対称な面の断面（ＹＺ断面）をＯｆｆ−Ａｘｉａｌ断面ともいう。
【００２９】
また各実施例に対応する数値実施例として、各構成面の数値データを示す。ここで、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面とのローカル座標の原点間の間隔を表すスカラー量である。各実施例において、面間の媒質は空気である。Ｅ−Ｘは、１０−Ｘを表す。
【００３０】
また、球面はｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｘ、ｙを第ｉ面の各ローカル座標値とした時、以下の式（１）で表される形状である：
【００３１】
【数１】
2020197555.tif 000003
【００３２】
また、各実施例の反射光学系は、回転非対称な曲率を有する面を備え、その形状は以下の式（２）により表される。
【００３３】
【数２】
2020197555.tif 000004
【００３４】
式（２）で表される曲面式はｘに関して偶数次の項のみであるため、式（２）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。
【００３５】
各実施例の反射光学系は、以下の考えに基づいて発明されたものである。
【００３６】
従来より監視カメラ用途やＵＡＶ搭載用途での光学系において、レンズを使用した屈折型の光学系があった。また回転非対称な反射面を含む結像光学系を利用した小型で高画質な撮像光学系も種々提案されている。前記監視カメラ用途では画角の広いカメラの搭載は多く見られるが、近年では火山ガスの監視や海洋の監視など遠方監視のニーズも多く挙がっていた。また、ＵＡＶ搭載用途でも自律航行の技術が進み、自機の周囲だけでなく、進行方向の延長上に障害物ないか検知し、高速に目的地まで移動させる技術も進んでいる。このように望遠光学系に対するニーズが高くなってきている。しかし、従来の屈折型のレンズの場合は、色収差補正の関係上使用波長が限られてしまう。もしくは色収差を良好に補正しようとすれば多くのレンズ枚数が必要となり、大型化してしまうという課題があった。また、ズームのような画角を変更する手段を搭載する場合、各レンズ群を動かす必要があり、複雑な機構が必要となってしまう。エクステンダーなどで焦点切り替えを行う方法もあるが、マスターレンズの光学性能が非常に高くないと、高い結像性能を維持しつつ高い変倍比を得るのは非常に難しかった。また前記ＵＡＶに搭載する撮像装置の場合は、搭載物の重心が飛行途中で変わってしまうと飛行に支障をきたしてしまう。よってカメラのズーム操作によって例えば第一レンズ群が大きく前へ出るなどした場合は好ましくなかった。
【００３７】
屈折型のレンズ光学系で構成すると、レンズ枚数を増やせば色収差がよく補正された高画質な光学系を組むことができる。しかしながら、部品点数が大幅に増えることからコストや重量が増大してしまう。エクステンダーの構成の場合も複数のレンズを抱えた鏡筒を切り替え交換する必要があり、大型化しやすかった。また、ガラスをはじめとする透過型のレンズ材料では紫外光の吸収が大きい材料が多い。このことから紫外線領域を含めた広い波長域をカバーするためには材料の選択肢が少なく、結像性能を維持しつつ小型軽量に光学系を構成することが難しいという課題があった。
【００３８】
また、回転非対称な反射面をプリズム内に有した自由曲面プリズム光学系で構成すると、複数の反射面を一体で構成できる。こうすることで組み立てが簡易になりコストと小型化が両立できる。しかしながら自由曲面プリズムの場合は、ズーム機能を付与させる場合は大型化しやすく、また、焦点切替で複数の光学系を使用するにしても空間を効率的に利用できない。このため、切り替える光学系の本数分の空間は必ず使ってしまい小型化が難しい。さらには、自由曲面プリズムの場合、入射側の空気との界面、もしくは射出側の空気との界面で色収差が発生してしまう。このため、プリズムだけで可視光領域と赤外光領域などの可視光以外の波長領域の両方を高い光学性能で維持することが難しい。また、波長によってプリズム内の透過率が異なるため紫外線を含めた広い波長域で明るく撮像することが難しいという課題もあった。
【００３９】
そこで、本発明は、異なる焦点距離を有する複数の反射光学系それぞれを中空ミラー構成とし、それぞれの光路の一部の空間を共有するように配置した。ここで「中空ミラー構成」とは、反射面が銀やアルミなど可視光領域や赤外光領域などで反射率の高い材料が蒸着されたミラー構造になっている構成のことである。そして、前記反射面の入射側と射出側が共に空気などの気体媒質もしくは真空であるような構成のことをいう。よって、プリズムなどの透明な固体内に光が伝播して固体内の壁面（または外界との境界部）で反射する構成ではない。このような中空ミラー構成では色収差が発生しないため、広い波長域で高画質な映像が容易に得られる。
【００４０】
また、このように中空ミラー構成をとることで１つの光学系が構成する光路の空間を複数の光学系で共有できる。
【００４１】
そして前記複数の反射光学系のうち、いずれか一方に光を入射させるように切り替え可能な開口部を配置した。前記開口部によって前記複数の反射光学系のうち一つを選択することが可能な構成としている。
【００４２】
また好ましくは、前記複数の反射光学系は、光路を折り曲げるための回転非対称な曲率を有した反射面を少なくとも１面ずつ有することが好ましい。こうすることで容易に偏心配置による収差を補正可能となる。
【００４３】
そして前記複数の反射光学系のうち少なくとも１つは、光路中に実像を結像する中間結像面を少なくとも１つ有することが好ましい。前記中間結像面を有することで、光束を大きく広げることなく光学系中を導くことができる。これにより光学系のレイアウトや画角を制御しやすくなるため、大型化することなく複数の反射光学系に焦点距離のバリエーションを持たせることが容易となる。
【００４４】
以上のような概略構成にすることで、従来の課題を解決したのが本発明である。
【実施例１】
【００４５】
次に、本発明の更なる具体的な構成例として、本実施形態の反射光学系Ｌの基本的な構成を図１（Ａ）〜（Ｂ）を参照して説明する。
【００４６】
前記反射光学系Ｌは、反射光学系Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の４つの光学系とそれを保持する部材から構成されている。前記反射光学系Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は光路を折り曲げるための回転非対称な曲率を有した４面の反射面と回転対称な曲率を有した１面の反射面を有している点は共通である。
【００４７】
図１（Ａ）は本実施例における前記反射光学系Ｌの配置（ＹＺ面）を示したものであり、代表として前記反射光学系Ｌ１の断面図を書いた図である。図１（Ｂ）は本実施例における前記反射光学系Ｌの配置（ＸＺ面）を示したものである。このように前記反射光学系をＸＺ平面状で４５度ずつずらして配置することで光路の空間を一部共有しつつ４つの反射光学系を配置可能にした。
【００４８】
前記反射光学系Ｌは前記反射光学系Ｌ１〜Ｌ４の反射面が構成されている内殻部と、回転軸を介して接続されている外殻部を有している。前記内殻部には前記反射光学系Ｌ１〜Ｌ４に対応する内殻開口部を４つ有している。前記外殻部には１つの外殻開口部を有している。前記回転軸の回転により前記内殻部が回転し、前記反射光学系Ｌ１〜Ｌ４が切り替え可能となっている。前記回転軸は内蔵のモーターなどによる電気駆動でも良いし、後述するような方法でユーザーが手動で回しても良い。また前記内殻部には結像開口部を有し、前記外殻部には撮像素子ＩＭＧを有する結像部を有している。前記結像部は、前記回転軸によって前記内殻部が回転しても固定となる。前記反射光学系Ｌ１〜Ｌ４の結像面位置を略同じ座標にすることで、前記外殻部に設置されている前記結像部に配置した撮像素子ＩＭＧで各反射光学系Ｌ１〜Ｌ４で得られる画像が取得可能となっている。また前記撮像素子ＩＭＧはある範囲で可動とし、フォーカシング作用や、各反射光学系の製造誤差による結像位置のずれを補償できるようにしても良い。
【００４９】
図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すのが、各反射光学系Ｌ１〜Ｌ４の断面図である。各反射光学系Ｌ１〜Ｌ４は、入射瞳部（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ）から光を取り込んでいる。そして、前記光は前記各反射光学系Ｌ１〜Ｌ４が有する反射面（第２面Ｒ２（１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ）〜第６面Ｒ６（１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ））を通っている。そして前記光は前記撮像素子ＩＭＧ（１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ）に結像している。前記入射瞳部は複数の反射面（第２面Ｒ２〜第６面Ｒ６）で構成されたＯｆｆ−Ａｘｉａｌ結像光学系（反射光学系Ｌ１〜Ｌ４）の入射瞳位置に相当する。
【００５０】
図２（Ａ）〜（Ｄ）において、反射光学系Ｌ１〜Ｌ４を構成する第３面Ｒ３〜第６面Ｒ６は、いずれも回転非対称な形状を有し、前述したように前記基準軸が折れ曲がったＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系を構成している。
【００５１】
本実施例（数値実施例１）の撮像素子ＩＭＧ上におけるディストーションの様子を図３に示す。図３において、横軸は水平方向の画角（Ｘ画角）、縦軸は垂直方向の画角（Ｙ画角）を示す。また、ディストーションの無い理想格子と実際の光線追跡結果の格子を重ねて描いている。ディストーションの大きい光学系の場合は格子がずれているのがわかりやすいが、本実施例の各反射光学系はディストーションを非常によく低減することができるため、実際の格子は理想格子と実質的に区別が付かない。そして図１５に撮像素子ＩＭＧ上における１、２、３、４、５の評価位置を示し、前記評価位置における横収差図を図４に示す。また、図４の横収差図では、横軸を瞳面上でのＸ軸或いはＹ軸とし、縦軸は像面上での収差量を意味している。評価光線の波長はｄ線である。ωは半画角である。全ての収差図では、後述する数値実施例１についてｍｍ単位で表した場合、横収差±０．０１２５ｍｍのスケールで描かれている。
【００５２】
なお、本実施例以降の各実施例中、重複する説明は省略し、重複して用いられる符号の意味は断りのない限り共通のものとする。
【００５３】
次に実施例１の構成をもとに、本発明の特徴と奏する効果について説明する。
【００５４】
一般的に、望遠光学系は全長が長く、また屈折型で構成する場合はテレフォトタイプとなるために色収差補正に複数のレンズが必要となる。これは撮影する波長の幅が広くなればなるほどレンズ枚数は多く必要となる。もしくは蛍石などの高価な材料で構成する必要があった。そこで本発明は、望遠光学系を反射型のミラー光学系で構成した。反射光学系は色収差が無いため、色収差補正に光学素子を費やす必要はない。また、反射光学素子は少なくとも４面を回転非対称な曲率を有する反射光学素子を使用している。具体的には第１反射面（第２面Ｒ２）が回転対称な球面ミラーであり、第２反射面（第３面Ｒ３）〜第５反射面（第６面Ｒ６）が回転非対称な自由曲面ミラーで構成されている。こうすることで、容易に収差補正ができるため、全長短縮と小型化が達成できる。前記各反射光学系Ｌ１〜Ｌ４の焦点距離とＦナンバーは以下のようになっている。反射光学系Ｌ１は焦点距離１３．８７ｍｍ、Ｆナンバー８．０である。反射光学系Ｌ２は焦点距離２７．７４ｍｍ、Ｆナンバー８．０である。反射光学系Ｌ３は焦点距離４１．６０ｍｍ、Ｆナンバー８．０である。反射光学系Ｌ４は焦点距離５５．４７ｍｍ、Ｆナンバー８．０である。Ｆナンバーを各反射光学系でそろえることで、前記反射光学系を切り替えたときに、得られる画像の明るさが変わらないため好ましい。
【００５５】
そして、前記内殻部は前記回転軸を介して前記外殻部と接合されている。前記回転軸は前述のように手動で回す構成としても良いし、モータなどで電気的に制御できるようにしても良い。前記回転軸を手動で制御するようにするのであれば、図５に示すように前記外殻部を第１の外殻部と第２の外殻部に分けて、前記第１の外殻部を回すことで前記回転軸を介して前記内殻部を回すことができるようにすると良い。前記各反射光学系Ｌ１〜Ｌ４の詳細は数値実施例１で詳述する。各反射面の大きさは焦点距離により多少異なるが、前記入射瞳部を基準とした各反射面の位置や偏心角度は同じである。こうすることで前記回転軸を回して前記反射光学系Ｌ１〜Ｌ４を切り替えた場合も前記反射光学系Ｌの重心位置やバランスが大きく変わることは無い。
【００５６】
図６には前記外殻部を第１の外殻部と第２の外殻部に分けた場合の外観図を示す。このように前記第１の外殻部を手で回すことで内部の光学系を切り替えることができる。本実施例の変形例として図７と図８に外観図を示す。本発明は球体の外観に限らず立方体や三角錐でも構わない。設置場所や用途によって適宜変更が可能である。
【００５７】
また、前記外殻開口部や最終結像面（前記撮像素子ＩＭＧの位置に相当）付近の位置に、撮像に必要な波長が透過する透過率特性を有したカバーガラスやレンズ付加しても構わない。こうすることで、前記反射光学系Ｌ内や前記撮像素子ＩＭＧ内にごみや埃の混入を防ぐことができるため好ましい。
【００５８】
以上の通り、本実施形態によれば、望遠でありながら小型であり、画角変更時の可動部が少なくシンプルな構成の反射光学系を提供することができる。
【実施例２】
【００５９】
次に、本発明の更なる具体的な構成例として、本実施形態の反射光学系Ｌの基本的な構成を図９を参照して説明する。
【００６０】
前記内殻部と外殻部を有し、前記複数の反射光学系を有する構成は実施例１と同じである。実施例１と異なる点は、前記内殻部と前記外殻部には前記複数の反射光学系に光を入射可能な複数の外殻開口部と複数の内殻開口部を有する点である。また、前記内殻部と前記外殻部の間には遮光部を有する点である。そして、前記遮光部には１つの遮光開口部を有し、前記遮光部は、前記遮光開口部の位置を変えることが可能な駆動手段を有する点である。この前記遮光開口部の位置を変えることで、前記複数の反射光学系のうち、いずれか一方に光を入射させるように切り替え可能としたのが本実施例である。
【００６１】
具体的な構成を図９（Ａ）に示す。前記内殻部には内殻開口部を４つ有しているのは実施例１と同じであるが、前記外殻部にも前記各反射光学系に対応する外殻開口部を４つ有している。そして、前記外殻部と前記内殻部の間には、遮光部を有し、前記遮光部に、前記複数の反射光学系のうち１つに光を入射させるための遮光開口部を１つ有している。そして前記遮光部は、前記遮光開口部の位置を変えることが可能な駆動手段を有している。前記駆動手段は、物理的な開口を開けた遮光開口部を前記遮光部を回転させるなどで動かして前記遮光開口部の位置を変えるものでも良い。もしくは液晶など電気制御によって透過率の変わる素子を、窓として各内殻開口部とそれに対応する外殻開口部を間の位置に設けて透過率の制御によって前記遮光開口部を作り出しても良い。また前記電気制御を利用した変形例として図９（Ｂ）に示すように反射光学系を切り替えるための可動部を無くして、前記遮光開口部の電気制御によって開口の透過率を制御して前記反射光学系を切り替えられるようにしても良い。この場合は前記内殻部と前記外殻部と前記遮光部を兼ねたシンプルな保持部構成となるため好ましい。この場合、撮像素子ＩＭＧの配置方法としては、前記各反射光学系全ての結像位置それぞれについて撮像素子ＩＭＧを配置するのがシンプルである。
【００６２】
しかし小型化を追求するのであれば前記撮像素子ＩＭＧは１つとし、前記遮光開口部の位置変化に応じて前記撮像素子ＩＭＧの位置が連動して変わるようにしても良い。また数値実施例１のようなレイアウトにすれば、各反射光学系の結像面位置は略一定とできる。この場合、反射光学系を切り替えた場合は、結像位置は変わらずに撮像素子ＩＭＧに対して像が回転することになる。これを補正するために前記撮像素子ＩＭＧを回しても良いし、その都度画像処理で回転補正を行っても構わない。またここでも前記撮像素子ＩＭＧはある範囲で可動とし、フォーカシング作用や、各反射光学系の製造誤差による結像位置のずれを補償できるようにしても良い。
【００６３】
以上の通り、本実施形態によれば、望遠でありながら小型であり、画角変更時の可動部が少なくシンプルな構成の反射光学系を提供することができる。
【実施例３】
【００６４】
次に、本発明の更なる具体的な構成例として、本実施形態の反射光学系Ｌの基本的な構成を図１０を参照して説明する。
【００６５】
前記内殻部と外殻部を有し、前記複数の反射光学系を有する構成は実施例１と同じである。実施例１と異なる点は、各反射光学系のバックフォーカスを長く取り、前記外殻部の外側に結像部を出した点が異なる。このような構成とすることでセンサの交換が容易となる。センサが交換可能であれば、紫外光から遠赤外光まで多種多様な感度を有するセンサが取り付け可能となり、反射光学系の特徴である色収差レスの効果を発揮することができる。こうすることで、光学系１つで様々な用途に利用できるようになり汎用性が広がるため好ましい。また、本実施例のようにバックフォーカスを長くすることで、図１０に示す結像開口部と結像部の間に不図示の接眼レンズのようなアフォーカルコンバータを挿入することが可能となる。前記アフォーカルコンバータを挿入することで、スマートフォンなどのカメラであっても取り付けることが可能となり、専用のセンサを必要としない使い方も可能である。また結像開口部と結像部の間に光路を９０度折り曲げる反射素子と前記アフォーカルコンバータを挿入することで、焦点距離が可変の単眼鏡（フィールドスコープ）としても利用可能である。このように本実施例のような構成にすることで、専用のセンサが不要な焦点切り替え光学系が実現でき、また撮像用途以外にも利用できるため好ましい。また本実施例の反射光学系Ｌは、反射光学系Ｌ３１と反射光学系Ｌ３２で構成されている２焦点切り替え光学系の例である。
【００６６】
図１１（Ａ）〜（Ｂ）に示すのが、各反射光学系Ｌ３１〜Ｌ３２の断面図である。各反射光学系Ｌ３１〜Ｌ３２は、入射瞳部（３１１ａ、３１１ｂ）から光を取り込んでいる。そして、前記光は前記各反射光学系Ｌ３１〜Ｌ３２が有する反射面（第２面Ｒ２（３１２ａ、３１２ｂ）〜第６面Ｒ６（３１６ａ、３１６ｂ））を通っている。そして前記光は前記撮像素子ＩＭＧ（３１７ａ、３１７ｂ）に結像している。前記入射瞳部は複数の反射面（第２面Ｒ２〜第６面Ｒ６）で構成されたＯｆｆ−Ａｘｉａｌ結像光学系（反射光学系Ｌ１〜Ｌ２）の入射瞳位置に相当する。
【００６７】
図１１（Ａ）〜（Ｂ）において、反射光学系Ｌ３１〜Ｌ３２を構成する第２面Ｒ２〜第６面Ｒ６は、いずれも回転非対称な形状を有し、前述したように前記基準軸が折れ曲がったＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系を構成している。
【００６８】
本実施例（数値実施例）の撮像素子ＩＭＧ上におけるディストーションの様子を図１２に示す。図１２において、横軸は水平方向の画角（Ｘ画角）、縦軸は垂直方向の画角（Ｙ画角）を示す。また、ディストーションの無い理想格子と実際の光線追跡結果の格子を重ねて描いている。ディストーションの大きい光学系の場合は格子がずれているのがわかりやすいが、本実施例の各反射光学系はディストーションを非常によく低減することができるため、実際の格子は理想格子と実質的に区別が付かない。そして図１５に撮像素子ＩＭＧ上における１、２、３、４、５の評価位置を示し、前記評価位置における横収差図を図１３に示す。また、図１３の横収差図では、横軸を瞳面上でのＸ軸或いはＹ軸とし、縦軸は像面上での収差量を意味している。評価光線の波長はｄ線である。ωは半画角である。全ての収差図では、後述する各数値実施例をｍｍ単位で表した場合、横収差±０．０１２５ｍｍのスケールで描かれている。
【００６９】
なお、本実施例以降の各実施例中、重複する説明は省略し、重複して用いられる符号の意味は断りのない限り共通のものとする。具体的な数値などの詳細は後述する数値実施例２の項目で記述した。
【００７０】
また各実施例において、変形例として、光学系内部にゴミ等が入り込まないように、前記入射瞳部の前後にカバーガラスを配置しても構わない。また前記撮像素子ＩＭＧよりも物体側にローパスフィルタや波長選択フィルタなどの各種フィルタ、もしくはカバーガラスを配置しても構わない。
【００７１】
以下に、実施例１と実施例２に対応する反射光学系Ｌ１〜Ｌ４の数値実施例を数値実施例１の項目に示す。実施例３に対応する反射光学系Ｌ３１〜Ｌ３２の数値実施例を数値実施例２の項目に示す。
（数値実施例１）
（反射光学系Ｌ１）
物体面から入射瞳部（１１１ａ）までの距離は無限大で、画角は、Ｘ：±７．３９度、Ｙ：±９．８２度である。焦点距離はＸ：１３．８６ｍｍ、Ｙ：１３．８７ｍｍである。像面サイズはｘ：３．６ｍｍ、ｙ：４．８ｍｍである。入射瞳部（１１１ａ）は円形であり、その直径は１．７３ｍｍである。Ｘ軸方向のＦ値は８．０２、Ｙ軸方向のＦ値は８．０２である。
【００７２】
本実施例の反射面は第１反射面以外は全て回転非対称面で構成されており、各反射面をＸＺ平面に射影すると矩形形状をなしている。前記回転非対称面形状は（２）で示した式により与えられる。
【００７３】
面データ
面番号  Xi      Yi      Zi     Di         θxi    θyi
1(R1) 0.00    0.00    0.00  25.00        0.00    0.00   絞り
2(R2) 0.00    0.00   25.00  23.00       28.00    0.00   第１反射面
3(R3) 0.00  -10.80    4.69  19.00      -32.00    0.00   第２反射面
4(R4) 0.00  -12.12   23.65  29.00      -46.00    0.00   第３反射面
5(R5) 0.00   10.09    5.01  16.00       46.00    0.00   第４反射面
6(R6) 0.00    8.98   20.97  28.00       74.00    0.00   第５反射面
像面   0.00  -17.34   11.39               0.00    0.00   ＩＭＧ
回転対称面データ
第2面(R2) 第1反射面
R = -35
回転非対称面データ
第3面(R3) 第2反射面
C20 =         5.4481E-03  C02 =   -7.1708E-03  C21 =    6.6946E-04
C03 =        -1.1925E-03  C40 =    7.2266E-05  C22 =    2.4326E-05
C04 =         9.0294E-05  C41 =   -6.5606E-06  C23 =    6.2845E-06
C05 =        -2.4905E-05  C60 =  -6.3966E-06   C42 =   -2.7300E-08
C24 =         2.0913E-06  C06 =   -5.7434E-06  C60 =  -2.3003E-08
C43 =         6.9730E-07  C25 =   -1.2568E-06  C07 =    2.1147E-06
C80 =         4.4331E-07  C62 =    5.0002E-08  C44 =   -2.5413E-08
C26 =        -1.6666E-07  C08 =    3.9406E-07
第4面(R4) 第3反射面
C20 =        -3.4520E-03  C02 =  -1.7918E-03   C21 =    2.5373E-04
C03 =        -4.7644E-04  C40 =    2.6351E-06  C22 =   -9.4307E-06
C04 =         3.5166E-05  C41 =   -1.1929E-05  C23 =  -5.5284E-06
C05 =        -3.0995E-06  C60 =    3.2585E-06  C42 =    1.8989E-06
C24 =         1.4206E-06  C06 =    2.4788E-07  C60 =    3.8232E-06
C43 =         7.4002E-07  C25 =    1.7862E-07  C07 =    3.4425E-09
C80 =        -2.9781E-07  C62 =  -1.2111E-06   C44 =   -9.8022E-08
C26 =        -3.7697E-08  C08 =  -1.5958E-09
第5面(R5) 第4反射面
C20 =         5.6695E-03  C02 =    9.5381E-03  C21 =    8.8005E-05
C03 =        -1.3059E-04  C40 =    5.8332E-07  C22 =    2.8816E-06
C04 =        -3.4751E-06  C41 =    2.8757E-08  C23 =   -2.2421E-07
C05 =        -3.4887E-07  C60 =  -2.0554E-08   C42 =    6.7805E-09
C24 =         5.6994E-08  C06 =    3.8308E-09  C60 =    6.4033E-09
C43 =         8.7112E-09  C25 =    7.9453E-09  C07 =    1.6480E-09
C80 =         1.4188E-10  C62 =   -9.5931E-10  C44 =  -1.2569E-09
C26 =        -1.4364E-09  C08 =  -4.3818E-10
第6面(R6) 第5反射面
C20 =        -9.3305E-03  C02 =    8.6051E-04  C21 =    1.8085E-04
C03 =        -2.9604E-04  C40 =   -2.4283E-07  C22 =    2.9150E-06
C04 =         9.0843E-06  C41 =   -1.1875E-07  C23 =   -1.2072E-07
C05 =        -8.9588E-07  C60 =   -1.6878E-08  C42 =    9.3692E-08
C24 =         7.1546E-08  C06 =   -3.7029E-08  C60 =    1.0357E-08
C43 =         1.2650E-08  C25 =   -1.6860E-09  C07 =    3.7788E-08
C80 =         9.6127E-11  C62 =   -3.2475E-09  C44 =   -3.3212E-09
C26 =        -4.8994E-10  C08 =   -4.3077E-09
各反射面の軸上光束における焦点距離データ
ｆｉｘ、ｆｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００７４】
f1x =       18.036 mm     f1y =  16.980 mm
f2x =       47.737 mm     f2y =  -33.513 mm
f3x =       78.675 mm     f3y =  128.431 mm
f4x =       47.904 mm     f4y =  24.127 mm
f5x =       33.549 mm     f5y =  -232.023 mm
fx = 13.861 mm     fy =   13.869 mm
各反射面の形状データ
矩形形状であるため、各Ｅａｘ，Ｅａｙの２倍の値が矩形の辺の長さに相当する。各辺の長さのうち長いほうを「長辺」、短いほうを「短辺」と呼ぶ。以降の数値実施例でも同様である。
【００７５】
なおＥａｉｘ、Ｅａｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００７６】
Ea1x =             4.19mm               Ea1y =        5.30mm
Ea2x =             2.32mm               Ea2y =        2.86mm
Ea3x =             1.40mm               Ea3y =        3.92mm
Ea4x =             5.09mm               Ea4y =        4.63mm
Ea5x =             5.33mm               Ea5y =        3.22mm
（反射光学系Ｌ２）
物体面から入射瞳部（１１１ｂ）までの距離は無限大で、画角は、Ｘ：±３．７１度、Ｙ：±４．９４度である。焦点距離はＸ：２７．６７ｍｍ、Ｙ：２７．７４ｍｍである。像面サイズはｘ：３．６ｍｍ、ｙ：４．８ｍｍである。入射瞳部（１１１ｂ）は円形であり、その直径は３．４７ｍｍである。Ｘ軸方向のＦ値は７．９９、Ｙ軸方向のＦ値は８．００である。
【００７７】
本実施例の反射面は第１反射面以外は全て回転非対称面で構成されており、各反射面をＸＺ平面に射影すると矩形形状をなしている。前記回転非対称面形状は（２）で示した式により与えられる。
【００７８】
面データ
面番号  Xi      Yi      Zi     Di         θxi    θyi
1(R1) 0.00    0.00    0.00  25.00        0.00    0.00   絞り
2(R2) 0.00    0.00   25.00  23.00       28.00    0.00   第１反射面
3(R3) 0.00  -10.80    4.69  19.00      -32.00    0.00   第２反射面
4(R4) 0.00  -12.12   23.65  29.00      -46.00    0.00   第３反射面
5(R5) 0.00   10.09    5.01  16.00       46.00    0.00   第４反射面
6(R6) 0.00    8.98   20.97  28.00       74.00    0.00   第５反射面
像面   0.00  -17.34   11.39               0.00    0.00   ＩＭＧ
回転対称面データ
第2面(R2) 第1反射面
R = -70
回転非対称面データ
第3面(R3) 第2反射面
C20 =         3.1708E-03  C02 =    6.1385E-03  C21 =   -1.6356E-04
C03 =        -3.2673E-04  C40 =   -4.4109E-06  C22 =   -1.4240E-05
C04 =        -1.8587E-06  C41 =   -4.3330E-07  C23 =   -2.2607E-07
C05 =        -5.5970E-06  C60 =   -2.6333E-07  C42 =   -4.1718E-08
C24 =         4.9554E-07  C06 =    1.6282E-07  C60 =    3.3069E-08
C43 =         8.4379E-08  C25 =    3.0250E-08  C07 =    2.7071E-07
C80 =        -2.7428E-09  C62 =    1.1102E-07  C44 =   -8.3425E-08
C26 =        -3.6674E-08  C08 =   -2.8037E-08
第4面(R4) 第3反射面
C20 =        -2.8316E-03  C02 =   -5.3493E-03  C21 =    3.3566E-05
C03 =         1.9546E-04  C40 =   -6.1089E-06  C22 =    1.4204E-05
C04 =         1.7788E-05  C41 =    2.4487E-06  C23 =    1.0391E-06
C05 =         5.8704E-06  C60 =    2.2779E-06  C42 =    9.6332E-07
C24 =         2.2448E-06  C06 =   -2.3378E-06  C60 =   -2.7472E-07
C43 =        -3.4621E-07  C25 =    2.7359E-07  C07 =   -5.9589E-07
C80 =        -1.0881E-07  C62 =   -2.3713E-07  C44 =    2.0443E-07
C26 =        -2.8862E-07  C08 =    2.2516E-07
第5面(R5) 第4反射面
C20 =         8.7288E-03  C02 =    7.8853E-03  C21 =   -3.6362E-05
C03 =         4.2880E-05  C40 =   -2.0132E-06  C22 =  -3.4525E-06
C04 =         4.6274E-07  C41 =   -4.8440E-07  C23 =  -1.2214E-06
C05 =         2.0213E-07  C60 =    1.1422E-07  C42 =    3.0991E-07
C24 =         6.2666E-07  C06 =    1.3380E-07  C60 =    3.1718E-08
C43 =         2.0850E-08  C25 =    1.1755E-07  C07 =   -2.1033E-08
C80 =        -5.4939E-09  C62 =  -2.9520E-08   C44 =   -1.2619E-08
C26 =        -3.3044E-08  C08 =  -3.5055E-10
第6面(R6) 第5反射面
C20 =        -9.3518E-03  C02 =   -4.5043E-03  C21 =    1.0057E-04
C03 =         1.3462E-04  C40 =   -1.5079E-06  C22 =   -8.3112E-06
C04 =         6.5366E-07  C41 =   -1.1105E-06  C23 =   -1.5208E-06
C05 =         1.0603E-07  C60 =    1.5147E-07  C42 =   -1.5958E-07
C24 =         3.9127E-07  C06 =    8.9906E-09  C60 =    3.5983E-07
C43 =         1.9839E-07  C25 =    1.2929E-07  C07 =    1.1785E-10
C80 =         1.0368E-08  C62 =   -2.0377E-07  C44 =   -5.8409E-09
C26 =        -2.0748E-08  C08 =   -6.6508E-10
各反射面の軸上光束における焦点距離データ
ｆｉｘ、ｆｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００７９】
f1x =       36.072 mm     f1y =  33.960 mm
f2x =       82.023 mm     f2y =  39.149 mm
f3x =       95.915 mm     f3y =  43.02 mm
f4x =       31.114 mm     f4y =  29.184 mm
f5x =       33.473 mm     f5y =  44.326 mm
fx = 27.672 mm     fy =   27.740 mm
各反射面の形状データ
矩形形状であるため、各Ｅａｘ，Ｅａｙの２倍の値が矩形の辺の長さに相当する。各辺の長さのうち長いほうを「長辺」、短いほうを「短辺」と呼ぶ。以降の数値実施例でも同様である。
【００８０】
なおＥａｉｘ、Ｅａｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００８１】
Ea1x =             3.39mm               Ea1y =             4.02mm
Ea2x =             2.75mm               Ea2y =             3.39mm
Ea3x =             2.55mm               Ea3y =             2.76mm
Ea4x =             3.39mm               Ea4y =             3.28mm
Ea5x =             2.11mm               Ea5y =             4.28mm
（反射光学系Ｌ３）
物体面から入射瞳部（１１１ｃ）までの距離は無限大で、画角は、Ｘ：±２．４８度、Ｙ：±３．３０度である。焦点距離はＸ：４１．４５ｍｍ、Ｙ：４１．６０ｍｍである。像面サイズはｘ：３．６ｍｍ、ｙ：４．８ｍｍである。入射瞳部（１１１ｃ）は円形であり、その直径は５．２０ｍｍである。Ｘ軸方向のＦ値は７．９８、Ｙ軸方向のＦ値は８．００である。
【００８２】
本実施例の反射面は第１反射面以外は全て回転非対称面で構成されており、各反射面をＸＺ平面に射影すると矩形形状をなしている。前記回転非対称面形状は（２）で示した式により与えられる。
【００８３】
面データ
面番号  Xi      Yi      Zi     Di         θxi    θyi
1(R1) 0.00    0.00    0.00  25.00        0.00    0.00   絞り
2(R2) 0.00    0.00   25.00  23.00       28.00    0.00   第１反射面
3(R3) 0.00  -10.80    4.69  19.00      -32.00    0.00   第２反射面
4(R4) 0.00  -12.12   23.65  29.00      -46.00    0.00   第３反射面
5(R5) 0.00   10.09    5.01  16.00       46.00    0.00   第４反射面
6(R6) 0.00    8.98   20.97  28.00       74.00    0.00   第５反射面
像面   0.00  -17.34   11.39               0.00    0.00   ＩＭＧ
回転対称面データ
第2面(R2) 第1反射面
R = -70
回転非対称面データ
第3面(R3) 第2反射面
C20 =        -3.0536E-03  C02 =    1.7580E-03  C21 =   -1.6767E-04
C03 =        -9.9782E-04  C40 =   -1.5339E-06  C22 =    1.3581E-07
C04 =         4.7682E-05  C41 =   -1.5352E-07  C23 =   -1.1766E-06
C05 =        -7.3004E-06  C60 =   -3.0246E-07  C42 =    7.8243E-07
C24 =        -1.1035E-06  C06 =    1.6644E-06  C60 =    3.3909E-08
C43 =         2.2180E-08  C25 =    2.3899E-07  C07 =   -1.4309E-07
C80 =         4.5073E-09  C62 =    4.7216E-08  C44 =   -2.0350E-07
C26 =         9.8951E-08  C08 =   -3.8099E-08
第4面(R4) 第3反射面
C20 =        -1.3601E-03  C02 =   -1.1143E-02  C21 =   -4.1147E-06
C03 =         3.2531E-04  C40 =   -1.3785E-05  C22 =    1.5062E-05
C04 =         2.0010E-05  C41 =    7.5708E-07  C23 =    3.3907E-06
C05 =         2.3816E-06  C60 =    7.0880E-06  C42 =    5.2938E-07
C24 =         2.0045E-06  C06 =    6.7380E-07  C60 =    2.4145E-08
C43 =        -1.1536E-07  C25 =    7.5085E-08  C07 =   -8.2933E-08
C80 =        -8.9780E-07  C62 =    4.8388E-09  C44 =   -1.1086E-09
C26 =        -1.5575E-07  C08 =   -1.5607E-08
第5面(R5) 第4反射面
C20 =         1.0063E-02  C02 =    7.5840E-03  C21 =   -4.1390E-05
C03 =         1.5761E-04  C40 =   -1.6921E-07  C22 =  -2.2477E-08
C04 =         4.9218E-06  C41 =   -7.5467E-08  C23 =    3.9481E-07
C05 =         5.3059E-07  C60 =   -1.1766E-08  C42 =  -1.2932E-07
C24 =         1.0219E-07  C06 =    9.6433E-08  C60 =    3.6975E-09
C43 =        -7.4413E-09  C25 =  -1.0920E-09   C07 =   -1.8119E-09
C80 =        -3.1946E-10  C62 =    1.5217E-09  C44 =    3.9350E-09
C26 =        -7.1816E-10  C08 =  -7.7274E-10
第6面(R6) 第5反射面
C20 =        -8.9580E-03  C02 =   -4.6173E-03  C21 =    9.8709E-05
C03 =         3.1549E-04  C40 =    1.0398E-06  C22 =   -2.9900E-06
C04 =         1.1597E-05  C41 =    1.8110E-07  C23 =    8.6518E-07
C05 =         7.2730E-07  C60 =   -1.8673E-07  C42 =   -2.6365E-07
C24 =         1.5554E-08  C06 =    7.8753E-08  C60 =    2.1510E-08
C43 =        -3.3030E-08  C25 =    1.2453E-08  C07 =    1.5508E-08
C80 =         2.0273E-09  C62 =    5.8958E-09  C44 =    7.1776E-09
C26 =         1.8724E-09  C08 =   -6.2818E-10
各反射面の軸上光束における焦点距離データ
ｆｉｘ、ｆｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００８４】
f1x =       36.072 mm     f1y =  33.960 mm
f2x =       -85.170 mm    f2y =  136.697 mm
f3x =       199.678 mm    f3y =  20.653 mm
f4x =       26.990 mm     f4y =  30.344 mm
f5x =       34.945 mm     f5y =  43.242 mm
fx = 41.448 mm     fy =   41.600 mm
各反射面の形状データ
矩形形状であるため、各Ｅａｘ，Ｅａｙの２倍の値が矩形の辺の長さに相当する。各辺の長さのうち長いほうを「長辺」、短いほうを「短辺」と呼ぶ。以降の数値実施例でも同様である。
【００８５】
なおＥａｉｘ、Ｅａｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００８６】
Ea1x =             3.70mm               Ea1y =             4.17mm
Ea2x =             2.36mm               Ea2y =             2.75mm
Ea3x =             2.32mm               Ea3y =             2.80mm
Ea4x =             4.59mm               Ea4y =             3.42mm
Ea5x =             3.39mm               Ea5y =             4.23mm
（反射光学系Ｌ４）
物体面から入射瞳部（１１１ｄ）までの距離は無限大で、画角は、Ｘ：±１．８６度、Ｙ：±２．４８度である。焦点距離はＸ：５５．２４ｍｍ、Ｙ：５５．４７ｍｍである。像面サイズはｘ：３．６ｍｍ、ｙ：４．８ｍｍである。入射瞳部（１１１ｄ）は円形であり、その直径は６．９３ｍｍである。Ｘ軸方向のＦ値は７．９７、Ｙ軸方向のＦ値は８．００である。
【００８７】
本実施例の反射面は第１反射面以外は全て回転非対称面で構成されており、各反射面をＸＺ平面に射影すると矩形形状をなしている。前記回転非対称面形状は（２）で示した式により与えられる。
【００８８】
面データ
面番号  Xi      Yi      Zi     Di         θxi    θyi
1(R1) 0.00    0.00    0.00  25.00        0.00    0.00   絞り
2(R2) 0.00    0.00   25.00  23.00       28.00    0.00   第１反射面
3(R3) 0.00  -10.80    4.69  19.00      -32.00    0.00   第２反射面
4(R4) 0.00  -12.12   23.65  29.00      -46.00    0.00   第３反射面
5(R5) 0.00   10.09    5.01  16.00       46.00    0.00   第４反射面
6(R6) 0.00    8.98   20.97  28.00       74.00    0.00   第５反射面
像面   0.00  -17.34   11.39               0.00    0.00   ＩＭＧ
回転対称面データ
第2面(R2) 第1反射面
R = -70
回転非対称面データ
第3面(R3) 第2反射面
C20 =        -5.8349E-03  C02 =   -1.6858E-03  C21 =   -1.5179E-04
C03 =        -1.1582E-03  C40 =   -2.0156E-06  C22 =    4.3393E-06
C04 =        -1.6898E-06  C41 =   -4.9687E-08  C23 =    5.3131E-07
C05 =         2.9585E-07  C60 =   -2.6425E-07  C42 =   -1.5547E-07
C24 =        -2.8437E-06  C06 =    3.6532E-06  C60 =    4.1755E-08
C43 =        -1.5373E-07  C25 =    2.3889E-07  C07 =   -1.8084E-08
C80 =         1.6875E-08  C62 =    5.9373E-08  C44 =   -6.4148E-08
C26 =         2.3785E-07  C08 =   -2.9378E-07
第4面(R4) 第3反射面
C20 =         2.4048E-04  C02 =   -1.3850E-02  C21 =   -1.2973E-04
C03 =         1.6676E-04  C40 =   -1.1418E-04  C22 =    7.2744E-06
C04 =         8.9569E-06  C41 =   -5.9283E-06  C23 =    2.5698E-06
C05 =         2.5489E-06  C60 =    5.5987E-05  C42 =   -7.8176E-07
C24 =         2.8447E-06  C06 =    1.2007E-06  C60 =    1.6204E-06
C43 =        -1.5592E-09  C25 =    1.3757E-07  C07 =   -2.3722E-07
C80 =        -8.4662E-06  C62 =    2.6914E-07  C44 =    1.3907E-08
C26 =        -2.0722E-07  C08 =   -8.8081E-08
第5面(R5) 第4反射面
C20 =         1.1311E-02  C02 =    8.6475E-03  C21 =   -4.1681E-05
C03 =         1.4432E-04  C40 =    9.8437E-07  C22 =   -1.3930E-06
C04 =        -1.4290E-06  C41 =  -1.1982E-07   C23 =    1.9200E-07
C05 =         5.6823E-07  C60 =   -4.5379E-09  C42 =    9.4305E-09
C24 =         6.2851E-09  C06 =    7.5690E-08  C60 =   -2.0889E-09
C43 =         9.5426E-09  C25 =   -9.0395E-09  C07 =  -1.4526E-08
C80 =         1.5321E-10  C62 =   -3.2283E-09  C44 =    1.4905E-09
C26 =        -7.4438E-10  C08 =  -3.9673E-10
第6面(R6) 第5反射面
C20 =        -8.4159E-03  C02 =   -3.6982E-03  C21 =    7.1651E-05
C03 =         4.1241E-04  C40 =    3.4503E-06  C22 =    7.9851E-07
C04 =         3.8231E-06  C41 =   -4.6650E-07  C23 =    6.7390E-07
C05 =        -1.7724E-07  C60 =   -7.6440E-08  C42 =    2.0133E-08
C24 =        -3.0832E-08  C06 =    2.1711E-07  C60 =   -1.8847E-08
C43 =        -1.3035E-08  C25 =   -2.2167E-08  C07 =    9.4672E-09
C80 =         5.7766E-09  C62 =   -1.0676E-08  C44 =    1.0926E-08
C26 =        -7.1917E-10  C08 =   -6.8568E-09
各反射面の軸上光束における焦点距離データ
ｆｉｘ、ｆｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００８９】
f1x =       36.072 mm     f1y =  33.960 mm
f2x =       -44.573 mm    f2y =  -142.55 mm
f3x =       -1129.38 mm   f3y =  16.616 mm
f4x =       24.012 mm     f4y =  26.612 mm
f5x =       37.196 mm     f5y =  53.987 mm
fx = 55.239 mm     fy =   55.466 mm
各反射面の形状データ
矩形形状であるため、各Ｅａｘ，Ｅａｙの２倍の値が矩形の辺の長さに相当する。各辺の長さのうち長いほうを「長辺」、短いほうを「短辺」と呼ぶ。以降の数値実施例でも同様である。
【００９０】
なおＥａｉｘ、Ｅａｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００９１】
Ea1x =             4.29mm               Ea1y =             4.69mm
Ea2x =             2.32mm               Ea2y =             2.57mm
Ea3x =             1.85mm               Ea3y =             2.64mm
Ea4x =             4.71mm               Ea4y =             3.27mm
Ea5x =             3.50mm               Ea5y =             4.19mm
（数値実施例２）
（反射光学系Ｌ３１）
物体面から入射瞳部（３１１ａ）までの距離は無限大で、画角は、Ｘ：±３．７１度、Ｙ：±４．９４度である。焦点距離はＸ：２７．７２ｍｍ、Ｙ：２７．７４ｍｍである。像面サイズはｘ：３．６ｍｍ、ｙ：４．８ｍｍである。入射瞳部（３１１ａ）は円形であり、その直径は３．４７ｍｍである。Ｘ軸方向のＦ値は７．９９、Ｙ軸方向のＦ値は８．００である。
【００９２】
本実施例の反射面は全て回転非対称面で構成されており、各反射面をＸＺ平面に射影すると矩形形状をなしている。前記回転非対称面形状は（２）で示した式により与えられる。
【００９３】
面データ
面番号  Xi      Yi      Zi     Di         θxi    θyi
1(R1) 0.00    0.00    0.00  25.00        0.00    0.00   絞り
2(R2) 0.00    0.00   25.00  23.00       28.00    0.00   第１反射面
3(R3) 0.00  -10.80    4.69  21.00      -32.00    0.00   第２反射面
4(R4) 0.00  -12.26   25.64  29.00      -38.00    0.00   第３反射面
5(R5) 0.00    7.14    4.09  15.00       50.00    0.00   第４反射面
6(R6) 0.00    9.23   18.94  45.00       82.00    0.00   第５反射面
像面   0.00  -35.77   18.94               0.00    0.00   ＩＭＧ
回転非対称面データ
第2面(R2) 第1反射面
C20 =        -1.0139E-02  C02 =  -4.2432E-03   C21 =   -1.5122E-05
C03 =        -1.8613E-04  C40 =  -7.1741E-07   C22 =   -9.8739E-07
C04 =         1.6673E-05  C41 =    1.1065E-08  C23 =    1.5645E-07
C05 =         1.7691E-06  C60 =   -5.0531E-09  C42 =    2.3974E-08
C24 =         2.7899E-08  C06 =   -3.3482E-07  C60 =    1.5822E-09
C43 =        -5.2374E-09  C25 =  -3.0432E-09   C07 =   -2.7666E-09
C80 =         6.6228E-10  C62 =   -1.4154E-10  C44 =  -1.7672E-09
C26 =        -3.3157E-09  C08 =    1.9064E-09
第3面(R3) 第2反射面
C20 =        -5.4830E-03  C02 =    6.5620E-03  C21 =   -4.6445E-05
C03 =        -2.4281E-04  C40 =  -1.0186E-05   C22 =   -4.9183E-06
C04 =        -2.8337E-05  C41 =  -9.3578E-07   C23 =   -7.1059E-07
C05 =         6.0102E-06  C60 =    2.0156E-06  C42 =    2.9352E-08
C24 =         2.2196E-07  C06 =    8.2348E-07  C60 =    2.0259E-07
C43 =        -2.2572E-09  C25 =    4.8283E-09  C07 =   -9.4435E-08
C80 =         3.5702E-07  C62 =    1.8649E-08  C44 =   -3.0932E-09
C26 =        -1.2235E-08  C08 =  -1.4414E-08
第4面(R4) 第3反射面
C20 =        -8.5119E-04  C02 =  -5.9897E-03   C21 =   -2.4898E-04
C03 =         7.2728E-04  C40 =    6.7753E-07  C22 =    1.0983E-05
C04 =         2.5144E-04  C41 =   -1.0990E-07  C23 =  -1.7133E-06
C05 =        -3.5869E-05  C60 =    6.1239E-08  C42 =    1.1521E-08
C24 =        -6.9829E-07  C06 =  -4.9912E-05   C60 =   -6.9227E-09
C43 =        -2.4671E-09  C25 =    2.0499E-07  C07 =    1.7693E-06
C80 =         4.7622E-10  C62 =   -1.6418E-09  C44 =    1.7471E-09
C26 =         4.2638E-08  C08 =    3.1283E-06
第5面(R5) 第4反射面
C20 =         6.5887E-03  C02 =   -2.2082E-03  C21 =  -2.6432E-04
C03 =        -4.6556E-04  C40 =  -1.1210E-06   C22 =   -1.8294E-05
C04 =        -5.1830E-05  C41 =  -3.0583E-07   C23 =   -2.1697E-06
C05 =        -3.7540E-06  C60 =    2.3838E-09  C42 =   -2.9656E-08
C24 =        -3.1627E-07  C06 =  -5.6200E-07   C60 =   -4.5372E-10
C43 =        -8.6083E-09  C25 =  -3.1010E-08   C07 =   -1.3027E-07
C80 =         1.4745E-11  C62 =   -3.0875E-11  C44 =    6.3879E-10
C26 =        -2.1729E-11  C08 =    3.2645E-08
第6面(R6) 第5反射面
C20 =        -6.2039E-03  C02 =  -8.9378E-03   C21 =   -1.2401E-04
C03 =        -1.1435E-04  C40 =  -6.2366E-07   C22 =   -3.3249E-06
C04 =        -8.1870E-06  C41 =  -8.3077E-08   C23 =   -3.4065E-07
C05 =        -2.2079E-07  C60 =    7.0597E-09  C42 =    1.1836E-09
C24 =        -1.3444E-09  C06 =    5.5945E-09  C60 =   -1.2797E-09
C43 =        -4.5859E-10  C25 =    6.4428E-11  C07 =   -5.4752E-10
C80 =         1.9876E-11  C62 =    8.3064E-11  C44 =   -1.5642E-11
C26 =        -2.9128E-10  C08 =  -2.5046E-10
各反射面の軸上光束における焦点距離データ
ｆｉｘ、ｆｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００９４】
f1x =       25.412 mm     f1y =  57.168 mm
f2x =       -47.433 mm    f2y =  36.623 mm
f3x =       310.629 mm    f3y =  39.464 mm
f4x =       41.867 mm     f4y =  -102.607 mm
f5x =       53.394 mm     f5y =  21.11 mm
fx = 27.724 mm     fy =   27.74 mm
各反射面の形状データ
矩形形状であるため、各Ｅａｘ，Ｅａｙの２倍の値が矩形の辺の長さに相当する。各辺の長さのうち長いほうを「長辺」、短いほうを「短辺」と呼ぶ。以降の数値実施例でも同様である。
【００９５】
なおＥａｉｘ、Ｅａｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００９６】
Ea1x =             3.39mm               Ea1y =             4.03mm
Ea2x =             1.87mm               Ea2y =             4.62mm
Ea3x =             3.79mm               Ea3y =             3.04mm
Ea4x =             6.36mm               Ea4y =             2.56mm
Ea5x =             5.95mm               Ea5y =             5.61mm
（反射光学系Ｌ３２）
物体面から入射瞳部（３１１ｂ）までの距離は無限大で、画角は、Ｘ：±１．８６度、Ｙ：±２．４８度である。焦点距離はＸ：５５．４７ｍｍ、Ｙ：５５．４７ｍｍである。像面サイズはｘ：３．６ｍｍ、ｙ：４．８ｍｍである。入射瞳部（３１１ｂ）は円形であり、その直径は６．９３ｍｍである。Ｘ軸方向のＦ値は８．００、Ｙ軸方向のＦ値は８．００である。
【００９７】
本実施例の反射面は全て回転非対称面で構成されており、各反射面をＸＺ平面に射影すると矩形形状をなしている。前記回転非対称面形状は（２）で示した式により与えられる。
【００９８】
面データ
面番号  Xi      Yi      Zi     Di         θxi    θyi
1(R1) 0.00    0.00    0.00  25.00        0.00    0.00   絞り
2(R2) 0.00    0.00   25.00  23.00       28.00    0.00   第１反射面
3(R3) 0.00  -10.80    4.69  21.00      -32.00    0.00   第２反射面
4(R4) 0.00  -12.26   25.64  29.00      -38.00    0.00   第３反射面
5(R5) 0.00    7.14    4.09  15.00       50.00    0.00   第４反射面
6(R6) 0.00    9.23   18.94  45.00       82.00    0.00   第５反射面
像面   0.00  -35.77   18.94               0.00    0.00   ＩＭＧ
回転非対称面データ
第2面(R2) 第1反射面
C20 =        -9.2241E-03  C02 =  -2.9045E-03   C21 =   -2.4011E-05
C03 =         1.0161E-04  C40 =   -2.6991E-07  C22 =  -1.1333E-06
C04 =         1.5533E-07  C41 =   -2.3354E-09  C23 =    1.7862E-08
C05 =        -2.6809E-08  C60 =    5.3569E-10  C42 =    3.2240E-10
C24 =        -6.0556E-09  C06 =    1.8360E-08  C60 =    1.0871E-10
C43 =        -2.7727E-10  C25 =  -1.5192E-10   C07 =    2.6930E-09
C80 =        -7.9477E-12  C62 =  -3.1687E-11   C44 =    2.5202E-11
C26 =         9.0671E-11  C08 =    9.8334E-11
第3面(R3) 第2反射面
C20 =        -1.7095E-02  C02 =    3.1245E-03  C21 =   -3.3006E-04
C03 =         3.0102E-04  C40 =    2.8902E-05  C22 =   -3.6041E-07
C04 =        -1.3068E-05  C41 =    5.0516E-07  C23 =    1.0636E-06
C05 =         7.1446E-07  C60 =    2.9179E-07  C42 =   -2.4616E-07
C24 =        -1.7013E-07  C06 =  -5.2453E-08   C60 =    2.3368E-07
C43 =        -1.8937E-08  C25 =    8.2727E-09  C07 =    5.7528E-09
C80 =        -3.6279E-08  C62 =  -1.1481E-08   C44 =    1.8211E-08
C26 =         1.8372E-09  C08 =   -1.9005E-10
第4面(R4) 第3反射面
C20 =        -4.0709E-03  C02 =  -9.0392E-03   C21 =    5.5095E-05
C03 =         4.4637E-04  C40 =    9.2080E-07  C22 =   -2.0417E-06
C04 =         3.1410E-05  C41 =   -1.4861E-07  C23 =    8.7171E-07
C05 =         2.5028E-06  C60 =    9.1657E-09  C42 =    2.9587E-08
C24 =         4.4032E-08  C06 =    7.9339E-08  C60 =   -7.0987E-09
C43 =         9.6622E-09  C25 =    3.4472E-08  C07 =   -8.9035E-09
C80 =         1.0196E-10  C62 =    8.1506E-10  C44 =   -2.7158E-09
C26 =         6.6136E-09  C08 =   -1.2650E-09
第5面(R5) 第4反射面
C20 =         7.4817E-03  C02 =    7.3866E-03  C21 =   -8.3315E-05
C03 =        -4.0750E-04  C40 =  -3.5528E-07   C22 =   -1.7007E-05
C04 =        -1.8504E-05  C41 =  -2.3114E-07   C23 =   -1.2038E-06
C05 =        -1.0663E-06  C60 =    2.1983E-10  C42 =   -2.6246E-08
C24 =        -5.3000E-08  C06 =  -9.5172E-08   C60 =   -5.6133E-10
C43 =         7.0409E-10  C25 =   -9.2250E-09  C07 =  -2.9656E-08
C80 =        -3.3219E-12  C62 =    2.2476E-11  C44 =   -1.7741E-10
C26 =        -2.7650E-09  C08 =    1.3422E-09
第6面(R6) 第5反射面
C20 =        -5.3540E-03  C02 =  -6.6859E-03   C21 =   -1.5341E-04
C03 =        -1.0163E-04  C40 =  -5.5512E-07   C22 =   -4.9121E-06
C04 =        -4.1347E-06  C41 =  -9.0464E-08   C23 =    2.2801E-09
C05 =        -2.6021E-07  C60 =    3.1663E-09  C42 =    2.1420E-09
C24 =        -2.2537E-08  C06 =  -2.7746E-08   C60 =   -1.2257E-09
C43 =        -8.0059E-10  C25 =  -8.5727E-10   C07 =    1.7255E-09
C80 =        -2.3888E-11  C62 =    1.2378E-10  C44 =    1.8955E-10
C26 =        -1.9871E-11  C08 =  -1.3808E-10
各反射面の軸上光束における焦点距離データ
ｆｉｘ、ｆｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【００９９】
f1x =       27.933 mm     f1y =  83.517 mm
f2x =       -15.213 mm    f2y =  76.913 mm
f3x =       64.951 mm     f3y =  26.151 mm
f4x =       36.869 mm     f4y =  30.674 mm
f5x =       61.870 mm     f5y =  28.220 mm
fx = 55.465 mm     fy =   55.470 mm
各反射面の形状データ
矩形形状であるため、各Ｅａｘ，Ｅａｙの２倍の値が矩形の辺の長さに相当する。各辺の長さのうち長いほうを「長辺」、短いほうを「短辺」と呼ぶ。以降の数値実施例でも同様である。
【０１００】
なおＥａｉｘ、Ｅａｉｙのｉは第ｉ反射面に相当する。
【０１０１】
Ea1x =             4.29mm               Ea1y =             4.69mm
Ea2x =             1.53mm               Ea2y =             4.49mm
Ea3x =             3.56mm               Ea3y =             3.15mm
Ea4x =             6.22mm               Ea4y =             2.67mm
Ea5x =             5.14mm               Ea5y =             4.99mm
このように、実施例１〜２の反射光学系Ｌを監視カメラや車載カメラ、もしくはドローンに代表されるＵＡＶのような無人航空機などに適用することにより、望遠でありながら小型であり、画角変更時の可動部が少なくシンプルな構成の反射光学系を実現できる。また実施例３の反射光学系Ｌであれば、センサ交換が容易であるため、広い波長域での情報取得が可能となる。またアフォーカルコンバータなどのアダプターを介することで専用センサが不要である汎用的な使い方も可能となる。
【０１０２】
したがって上記各実施例によれば、望遠でありながら小型であり、画角変更時の可動部が少なくシンプルな構成の反射光学系を提供することができる。
【０１０３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
Ｌ  反射光学系
【図１】
2020197555.tif 000005
【図２】
2020197555.tif 000006
【図３】
2020197555.tif 000007
【図４】
2020197555.tif 000008
【図５】
2020197555.tif 000009
【図６】
2020197555.tif 000010
【図７】
2020197555.tif 000011
【図８】
2020197555.tif 000012
【図９】
2020197555.tif 000013
【図１０】
2020197555.tif 000014
【図１１】
2020197555.tif 000015
【図１２】
2020197555.tif 000016
【図１３】
2020197555.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
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