【手続補正書】
【提出日】平成17年8月29日(2005.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光学系及びそれを用いた対物光学系、ファインダー光学系、撮影光学系、カメラ装置、電子カメラ装置、内視鏡装置、頭部装着型画像表示装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  像面と瞳面との間に配置された光学系において、
前記光学系が屈折率（ｎ）が１．３よりも大きい（ｎ＞１．３）媒質で形成されたプリズム部材を有し、
前記プリズム部材内部の光路上に中間像が形成され、
前記プリズム部材が、光束をプリズム部材内外に入射射出させる透過面と、光束をプリズム部材内で反射させる反射面とを備え、
前記反射面は、前記光束をプリズム部材内部で４回以上反射させるように構成され、
前記反射面の少なくとも１面と前記透過面の少なくとも１面とが同一面にて形成された透過と反射の兼用面にて形成されていると共に、前記反射面の少なくとも１面が光束にパワーを与える曲面形状にて形成され、かつ、前記曲面を含む前記プリズム部材によって発生した回転非対称な偏心収差を補正するため、前記透過面及び／又は前記反射面の少なくとも１面が偏心収差を補正する回転非対称な面形状を有するように構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項２】  瞳面より後方に配置され物体像を形成する対物光学系として配置されたことを特徴とする請求項１記載の光学系。
【請求項３】  像面からの光束を中間像を介して瞳に導く接眼光学系において、
前記光学系が屈折率（ｎ）が１．３よりも大きい（ｎ＞１．３）媒質で形成されたプリズム部材を有し、
前記プリズム部材内部の光路上に中間像が形成され、
前記プリズム部材が、光束をプリズム部材内外に入射射出させる透過面と、光束をプリズム部材内で反射させる反射面とを備え、
前記反射面は、前記光束をプリズム部材内部で４回以上反射させるように構成され、
前記反射面の少なくとも１面が光束にパワーを与える曲面形状にて形成され、かつ、前記曲面を含む前記プリズム部材によって発生した回転非対称な偏心収差を補正するため、前記透過面及び／又は前記反射面の少なくとも１面が偏心収差を補正する回転非対称な面形状を有し、
以下の条件を満足するように構成されていることを特徴とする光学系。
１．０＜ＥＰ×Ｐｘ＜５．０                            ・・・（３）
ただし、前記瞳中心と前記像面中心とを結ぶ光線を軸上主光線とし、全光学系の偏心方向がＹ軸方向で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ面と直交する方向をＸ方向とするとき、全系のＸ方向のパワーをＰｘ、プリズム部材の射出面から瞳までの距離をＥＰとする。
【請求項４】  請求項１から３の何れか１項において、
前記偏心収差を補正する回転非対称な面形状が、対称面を２面のみ備えた面対称自由曲面にて形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項５】  請求項４において、
前記瞳中心と前記像面中心とを結ぶ光線を軸上主光線とし、前記瞳中心と前記像面中心とを結ぶ光線を軸上主光線とし、全光学系の偏心方向がＹ軸方向で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ面と直交する方向をＸ方向とするとき、前記対称面２面のみを備えた面対称自由曲面が、１つの対称面をＹ−Ｚ面上に、他の１つの対称面をＸ−Ｚ面面上にそれぞれ形成するように構成されたことを特徴とする光学系。
【請求項６】  請求項１から３の何れか１項において、
前記偏心収差を補正する回転非対称な面形状が、対称面を１面のみ備えた面対称自由曲面にて形成されていることを特徴とする光学系。
【請求項７】  請求項６において、
前記瞳中心と前記像面中心とを結ぶ光線を軸上主光線とし、前記瞳中心と前記像面中心とを結ぶ光線を軸上主光線とし、全光学系の偏心方向がＹ軸方向で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ面と直交する方向をＸ方向とするとき、前記対称面１面のみ備えた面対称自由曲面が、唯一の対称面をＹ−Ｚ面上に形成するように構成されたことを特徴とする光学系。
【請求項８】  請求項４から７の何れか１項において、
前記プリズム部材が、瞳側から像面側に向って、少なくとも、第１透過面と、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面と、第２透過面とを有し、少なくとも前記第１透過面と前記第２反射面とが同一面にて形成された透過反射兼用面にて構成され、前記第１反射面が前記の対称面が１面又は２面のみの面対称自由曲面にて構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項９】  請求項４から７の何れか１項において、
前記プリズム部材が、瞳側から像面側に向って、少なくとも、第１透過面と、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面と、第２透過面とを有し、少なくとも前記第１透過面と前記第２反射面とが同一面にて形成された透過反射兼用面にて構成され、前記第１透過面と第２反射面との兼用面が前記の対称面が１面又は２面のみの面対称自由曲面にて構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１０】  請求項４から７の何れか１項において、
前記プリズム部材が、瞳側から像面側に向って、少なくとも、第１透過面と、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面と、第２透過面とを有し、少なくとも前記第１透過面と前記第２反射面とが同一面にて形成された透過反射兼用面にて構成され、前記第３反射面が前記の対称面が１面又は２面のみの面対称自由曲面にて構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１１】  請求項４から７の何れか１項において、
前記プリズム部材が、瞳側から像面側に向って、少なくとも、第１透過面と、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面と、第２透過面とを有し、少なくとも前記第１透過面と前記第２反射面とが同一面にて形成された透過反射兼用面にて構成され、前記第４反射面が前記の対称面が１面又は２面のみの面対称自由曲面にて構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１２】  請求項４から７の何れか１項において、
前記プリズム部材が、瞳側から像面側に向って、少なくとも、第１透過面と、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面と、第２透過面とを有し、少なくとも前記第１透過面と前記第２反射面とが同一面にて形成された透過反射兼用面にて構成され、前記第２透過面が前記の対称面が１面又は２面のみの面対称自由曲面にて構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１３】  請求項８から１２の何れか１項において、
前記第２反射面と前記第３反射面との間の光路上に前記中間像を形成するように構成されたことを特徴とする光学系。
【請求項１４】  請求項１３において、
前記第２反射面と前記第３反射面との間の光路上に第５反射面を備え、前記第５反射面が前記の対称面が１面又は２面のみの面対称自由曲面にて構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１５】  請求項８から１４の何れか１項において、
前記第３反射面と前記第４反射面と前記第２透過面とが、各々独立した面によって構成され、かつ、前記第３反射面が前記中間像の面と対向する位置に配置され、前記第４反射面が前記第２透過面と対向する位置に配置され、前記第３反射面と前記中間像の面とを結ぶ光路が前記第４反射面と前記第２透過面とを結ぶ光路と交差するように構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１６】  請求項８から１４の何れか１項において、
前記第３反射面と前記第４反射面と前記第２透過面とが、各々独立した面によって構成され、かつ、前記第３反射面と前記中間像の面とを結ぶ光路と、前記第３反射面と前記第４反射面とを結ぶ光路と、前記第４反射面と前記第２透過面とを結ぶ光路とがＺ字型の光路を形成するように構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１７】  請求項８から１４の何れか１項において、
前記第３反射面と前記第２透過面とが透過と反射を兼用する同一面にて形成され、かつ、前記第３反射面は全反射面にて構成されていることを特徴とする光学系。
【請求項１８】  請求項８から１７の何れか１項において、
全光学系の偏心方向がＹ軸方向で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ面と直交する方向をＸ方向とするとき、全光学系のＹ方向のパワーをＰｙ、Ｘ方向のパワーをＰｘ、第１反射面の軸上主光線が当たる位置でのＸ方向のパワーをＰｘ３、Ｙ方向のパワーをＰｙ３とすると、
０．２＜Ｐｘ３／Ｐｘ＜３．０                          ・・・（１）
０＜Ｐｙ３／Ｐｙ＜３．０                              ・・・（２）
の条件式の少なくとも一方を満足することを特徴とする光学系。
【請求項１９】  請求項８から１８の何れか１項において、
全光学系の偏心方向がＹ軸方向で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ面と直交する方向をＸ方向とするとき、全光学系のＹ方向のパワーをＰｙ、Ｘ方向のパワーをＰｘ、第２反射面の軸上主光線が当たる位置でのＸ方向のパワーをＰｘ４、Ｙ方向のパワーをＰｙ４とすると、
−２．０＜Ｐｘ４／Ｐｘ＜０．５                        ・・・（４）
−１．０＜Ｐｙ４／Ｐｙ＜０．８                        ・・・（５）
の条件式の少なくとも一方を満足することを特徴とする光学系。
【請求項２０】  請求項１４において、
全光学系の偏心方向がＹ軸方向で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ面と直交する方向をＸ方向とするとき、全光学系のＹ方向のパワーをＰｙ、Ｘ方向のパワーをＰｘ、第５反射面の軸上主光線が当たる位置でのＸ方向のパワーをＰｘ４’、Ｙ方向のパワーをＰｙ４’とすると、
−１．５＜Ｐｘ４’／Ｐｘ＜２．５                      ・・・（６）
−１．５＜Ｐｙ４’／Ｐｙ＜１．５                      ・・・（７）
の条件式の少なくとも一方を満足することを特徴とする光学系。
【請求項２１】  請求項８から２０の何れか１項において、
全光学系の偏心方向がＹ軸方向で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ面と直交する方向をＸ方向とするとき、全光学系のＹ方向のパワーをＰｙ、Ｘ方向のパワーをＰｘ、第３反射面の軸上主光線が当たる位置でのＸ方向のパワーをＰｘ５、Ｙ方向のパワーをＰｙ５とすると、
−１．５＜Ｐｘ５／Ｐｘ＜５．０                        ・・・（８）
−２．０＜Ｐｙ５／Ｐｙ＜５．０                        ・・・（９）
の条件式の少なくとも一方を満足することを特徴とする光学系。
【請求項２２】  請求項８から２１の何れか１項において、
全光学系の偏心方向がＹ軸方向で、軸上主光線と平行な面をＹ−Ｚ面とし、そのＹ−Ｚ面と直交する方向をＸ方向とするとき、全光学系のＹ方向のパワーをＰｙ、Ｘ方向のパワーをＰｘ、第４反射面の軸上主光線が当たる位置でのＸ方向のパワーをＰｘ６、Ｙ方向のパワーをＰｙ６とすると、
−２．５＜Ｐｘ６／Ｐｘ＜２．０                        ・・・（10）
−１．０＜Ｐｙ６／Ｐｙ＜３．０                        ・・・（11）
の条件式の少なくとも一方を満足することを特徴とする光学系。
【請求項２３】  請求項２又は４から２２の何れか１項において、前記瞳上に絞りを配置して構成したことを特徴とする対物光学系。
【請求項２４】  請求項２又は４から２３の何れか１項において、前記光学系をファインダー対物光学系として配置し、前記ファインダー対物光学系によって形成された物体像を正立正像させる像正立光学系と、接眼光学系とから構成したことを特徴とするファインダー光学系。
【請求項２５】  請求項２４記載のファインダー光学系と、前記ファインダー光学系と並設された撮影用対物光学系とを備えて構成されたことを特徴とするカメラ装置。
【請求項２６】  請求項１、２又は４から２３の何れか１項記載の光学系と、前記光学系によって形成される像面上に配置された撮像素子とを備えて構成されたことを特徴とする撮像光学系。
【請求項２７】  請求項１、２又は４から２３の何れか１項記載の光学系を撮影用対物光学系として配置し、前記撮影用光学系とは別の光路又は前記撮影用対物光学系から分離された光路の何れかに配置されたファインダー光学系とを備えて構成されたことを特徴とする撮像光学系。
【請求項２８】  請求項１、２又は４から２３の何れか１項記載の光学系と、前記光学系によって形成される像面上に配置された撮像素子と、前記撮像素子で受光された像情報を記録する記録媒体と、前記記録媒体又は前記撮像素子からの像情報を受けて観察像を形成する画像表示素子とを備えて構成されたことを特徴とする電子カメラ装置。
【請求項２９】  請求項１、２又は４から２３の何れか１項記載の光学系と、前記光学系によって形成される像を長軸方向に沿って伝達する像伝達部材とを有する観察系と、照明光源と前記照明光源からの照明光を前記長軸方向に沿って伝達する照明光伝達部材とを有する照明系とを備えて構成されたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項３０】  像面を形成する対物光学系と、前記像面を正立正像とする像正立光学系と、請求項３から２２の何れか１項記載の光学系をファインダー接眼光学系として配置して構成したことを特徴とするファィンダー光学系。
【請求項３１】  請求項３０記載の前記ファインダー光学系と並設された撮影用対物光学系を備えて構成されたことを特徴とするカメラ装置。
【請求項３２】  画像を形成する画像表示素子と、前記画像を観察者眼球に導く請求項３から２２の何れか１項記載の光学系とを含む本体部と、前記本体部を観察者顔面前方に保持するため観察者頭部に支持する支持部とを備えて構成されたことを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項３３】  物体像を形成する対物光学系と、前記対物光学系によって形成される像面上に配置された撮像素子と、前記撮像素子に受光された像情報を記録する記録媒体と、前記記録媒体又は前記撮像素子からの像情報を受けて観察像を形成する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された像を観察するために配置された請求項３から２２の何れか１項記載の光学系とを備えて構成されたことを特徴とする電子カメラ装置。
【請求項３４】  物体像を形成する対物光学系と、前記対物光学系によって形成される像を長軸方向に沿って伝達する像伝達部材と、前記伝達された像面を観察するために配置された請求項３から２２の何れか１項記載の光学系とを有する観察系と、照明光源と前記照明光源からの照明光を前記長軸方向に沿って伝達する照明光伝達部材とを有する照明系とを備えて構成されたことを特徴とする内視鏡装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像光学系や接眼光学系に用いられる光学系とそれを用いた光学系と装置に関し、その中でも特に、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、フィルムスキャナー、内視鏡等、小型の撮像素子を用いた光学装置、並びに、頭部装着型画像表示装置等の小型の画像表示素子を用いた光学装置に用いられる反射面にパワーを有する偏心光学系とそれを用いた光学系と装置に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、中間像を１回プリズム内に結像させるように偏心プリズムを構成し、かつ、プリズム内部で少なくとも４回以上反射させるようにして、偏心プリズム１個の光学系で焦点距離で１０ｍｍ前後で、観察水平画角３０°が取れる高解像、高倍率な光学系とそれを用いた光学系と装置を提供することである。