【手続補正書】
【提出日】平成17年1月25日(2005.1.25)
【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】結像光学系及びそれを用いた撮影装置、カメラ装置、観察装置、内視鏡装置
【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】
絞りの前後に少なくとも１つずつのプリズムを有し、その少なくとも１つのプリズムの少なくとも１つの反射面がパワーを有し、像側に略テレセントリックとなっていることを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
絞りの前後に少なくとも１つずつのプリズムを有し、その少なくとも１つのプリズムの少なくとも１つの反射面がパワーを有し、プリズムのみからなっていることを特徴とする結像光学系。
【請求項３】
絞りの前後に少なくとも１つずつのプリズムを有し、その少なくとも１つのプリズムの少なくとも１つの反射面がパワーを有し、その少なくとも１つのプリズムが少なくとも１つの透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面を有することを特徴とする結像光学系。
【請求項４】
複数のプリズムを有し、その中の少なくとも１つのプリズムの少なくとも１つの反射面がパワーを有する結像光学系において、ただ１つの結像面は全ての光学素子を射出した後に存在し、像側に略テレセントリックとなっていることを特徴とする結像光学系。
【請求項５】
複数のプリズムを有し、その中の少なくとも１つのプリズムの少なくとも１つの反射面がパワーを有する結像光学系において、ただ１つの結像面は全ての光学素子を射出した後に存在し、プリズムのみからなることを特徴とする結像光学系。
【請求項６】
複数のプリズムを有し、その中の少なくとも１つのプリズムの少なくとも１つの反射面がパワーを有する結像光学系において、ただ１つの結像面は全ての光学素子を射出した後に存在し、前記の少なくとも１つのプリズムが少なくとも１つの透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面を有することを特徴とする結像光学系。
【請求項７】
絞りより物体側に発散作用のプリズムを有し、像側に収斂作用のプリズムを有し、像側に略テレセントリックとなっていることを特徴とする結像光学系。
【請求項８】
絞りより物体側に発散作用のプリズムを有し、像側に収斂作用のプリズムを有し、プリズムのみからなることを特徴とする結像光学系。
【請求項９】
絞りより物体側に発散作用のプリズムを有し、像側に収斂作用のプリズムを有し、その中の少なくとも１つのプリズムが少なくとも１つの透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面を有することを特徴とする結像光学系。
【請求項１０】
収斂作用を有するプリズムの物体側に発散作用を有するプリズムを配置し、全系を通して結像面が１つであり、像側に略テレセントリックとなっていることを特徴とする結像光学系。
【請求項１１】
収斂作用を有するプリズムの物体側に発散作用を有するプリズムを配置し、全系を通して結像面が１つであり、プリズムのみからなっていることを特徴とする結像光学系。
【請求項１２】
収斂作用を有するプリズムの物体側に発散作用を有するプリズムを配置し、全系を通して結像面が１つであり、少なくとも１つのプリズムが少なくとも１つの透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面を有することを特徴とする結像光学系。
【請求項１３】
透過面を絞りを挟んで近接して配置した複数のプリズムを有する結像光学系において、該透過面の外側に透過作用と反射作用を併せ持つ光学作用面を絞りに対して対称的に配置したことを特徴とする結像光学系。
【請求項１４】
物体側より光線の通過する順に、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面を有する第１プリズムと、絞りと、第１透過面、第１反射面、第２反射面、第２透過面を有する第２プリズムとを有し、前記第１プリズムの第１透過面と第２反射面が同一の面で、前記第２プリズムの第１反射面と第２透過面が同一の面であることを特徴とする結像光学系。
【請求項１５】
請求項１から１２の何れか１項において、絞りより前の前群中のプリズム部材と、絞りより後の後群中のプリズム部材の双方に、反射時に光束にパワーを与える反射面を設けたことを特徴とする結像光学系。
【請求項１６】
請求項１から１２、１５の何れか１項において、前記結像光学系中の少なくとも１つのプリズムの少なくとも１つの反射面が光軸に対して偏心配置され、その面形状が回転非対称な曲面にて形成されたことを特徴とする結像光学系。
【請求項１７】
請求項１６において、前記回転非対称な曲面反射面が、対称面を１面のみ備えた面対称自由曲面にて形成され、パワーを持った偏心面で発生する偏心収差を補正するように構成されたことを特徴とする結像光学系。
【請求項１８】
請求項１５において、前記前群中のプリズムに設けられたパワーを持った反射面と、前記後群中のプリズムに設けられたパワーを持った反射面とが共に、対称面を１面のみ備えた面対称自由曲面にて形成され、前記前群中の面対称自由曲面と前記後群中の面対称自由曲面とが共に、唯一の対称面を略同一平面上に配置して構成されたことを特徴とする結像光学系。
【請求項１９】
請求項１５から１８の何れか１項において、前記前群中の少なくとも１つのプリズム部材は、反射面を少なくとも２面有し、前記少なくとも２面の反射面が共に光束にパワーを与えると共に収差を補正する作用を持った回転非対称な曲面形状に形成されていることを特徴とする結像光学系。
【請求項２０】
請求項１５から１８の何れか１項において、前記後群中の少なくとも１つのプリズム部材は、反射面を少なくとも２面有し、前記少なくとも２面の反射面が共に光束にパワーを与えると共に収差を補正する作用を持った回転非対称な曲面形状に形成されていることを特徴とする結像光学系。
【請求項２１】
請求項１９又は２０において、前記１つのプリズム部材中に設けられた少なくとも２面の反射面の回転非対称な曲面形状が、対称面を１面のみ備えた面対称自由曲面にて形成され、かつ、前記唯一の対称面が略同一平面上に配置されたことを特徴とする結像光学系。
【請求項２２】
請求項１７、１８、２１の何れか１項において、前記結像光学系が、像面上に電子撮像素子を配置し、前記電子撮像素子が、四角形にて形成され、前記面対称自由曲面の唯一の対称面が、前記四角形の少なくとも一辺と略平行な位置に形成されるように構成されていることを特徴とする結像光学系。
【請求項２３】
請求項１から２２の何れか１項において、単焦点光学系として構成されていることを特徴とする結像光学系。
【請求項２４】
請求項１から１６の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
１°＜｜α｜                                      ・・・（１−１）
ただし、αは軸上主光線が回転非対称面と交わる点における回転非対称面の法線と軸上主光線のなす角である。
【請求項２５】
請求項１７、１８、２１の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０＜｜ＤＹ｜＜０．１    （ラジアン）              ・・・（２−１）
ただし、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸とした場合の、その面のＸ方向の最大画角主光線が当たる位置での面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線が前記面に当たる位置での面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹとする。
【請求項２６】
請求項１７、１８、２１、２５の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０≦｜Ｃｘｎ／Ｐｘｎ｜＜１０                      ・・・（３−１）
ただし、軸上主光線が結像光学系の第１面に至るまでの方向をＺ軸方向、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸として、Ｙ正方向の最大画角の主光線とＹ負方向の最大画角の主光線とがその面と当たる部分のＸ方向の曲率の差をＣｘｎとし、軸上主光線がその面と当たる部分のＸ方向のパワーをＰｘｎとする。
【請求項２７】
請求項１７、１８、２１、２５、２６の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０＜｜Ｐｘｎ／Ｐｘ｜＜１００                      ・・・（４−１）
ただし、結像光学系の偏心方向をＹ軸方向に取った場合に、結像光学系の偏心方向をＹ軸方向に取った場合に、軸上主光線が結像光学系の第１面に至るまでの方向をＺ軸方向、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸として、軸上主光線がその面と当たる部分のＸ方向のパワーをＰｘｎとし、結像光学系の軸上主光線と平行でＹ−Ｚ面と直交するＸ方向の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、結像光学系から射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に直交する面であって軸上主光線を含む面に投影したときのなす角をＮＡ’ｘｉとし、ＮＡ’ｘｉ／ｄをＸ方向の結像光学系全体のパワーをＰｘとする。
【請求項２８】
請求項１７、１８、２１、２５から２７の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０＜｜Ｐｙｎ／Ｐｙ｜＜１００                      ・・・（５−１）
ただし、結像光学系の偏心方向をＹ軸方向に取った場合に、軸上主光線が結像光学系の第１面に至るまでの方向をＺ軸方向、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸として、軸上主光線がその面と当たる部分のＹ方向のパワーをＰｙｎとし、結像光学系の軸上主光線と平行なＹ−Ｚ面内の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、結像光学系から射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に投影したときのなす角をＮＡ’ｙｉとし、ＮＡ’ｙｉ／ｄをＹ方向の結像光学系全体のパワーをＰｙとする。
【請求項２９】
請求項１７、１８、２１、２５から２８の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０．５＜｜Ｐｘ／Ｐｙ｜＜２                        ・・・（６−１）
ただし、結像光学系の偏心方向をＹ軸方向に取った場合に、軸上主光線が結像光学系の第１面に至るまでの方向をＺ軸方向、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸として、結像光学系の軸上主光線と平行でＹ−Ｚ面と直交するＸ方向の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、結像光学系から射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に直交する面であって軸上主光線を含む面に投影したときのなす角をＮＡ’ｘｉとし、ＮＡ’ｘｉ／ｄをＸ方向の結像光学系全体のパワーをＰｘとし、結像光学系の軸上主光線と平行なＹ−Ｚ面内の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、結像光学系から射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に投影したときのなす角をＮＡ’ｙｉとし、ＮＡ’ｙｉ／ｄをＹ方向の結像光学系全体のパワーをＰｙとする。
【請求項３０】
請求項１７、１８、２１、２５から２９の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０．０１＜｜Ｐｘｆ／Ｐｘ｜＜２                    ・・・（７−１）
ただし、結像光学系の偏心方向をＹ軸方向に取った場合に、軸上主光線が結像光学系の第１面に至るまでの方向をＺ軸方向、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸として、絞りより物体側の光学系全体のＸ方向のパワーをＰｘｆとし、結像光学系の軸上主光線と平行でＹ−Ｚ面と直交するＸ方向の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、結像光学系から射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に直交する面であって軸上主光線を含む面に投影したときのなす角をＮＡ’ｘｉとし、ＮＡ’ｘｉ／ｄをＸ方向の結像光学系全体のパワーをＰｘとする。
【請求項３１】
請求項１７、１８、２１、２５から２８の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０．０１＜｜Ｐｙｆ／Ｐｙ｜＜２                    ・・・（８−１）
ただし、結像光学系の偏心方向をＹ軸方向に取った場合に、軸上主光線が結像光学系の第１面に至るまでの方向をＺ軸方向、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸として、絞りより物体側の光学系全体のＹ方向のパワーをＰｙｆとし、結像光学系の軸上主光線と平行なＹ−Ｚ面内の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、結像光学系から射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に投影したときのなす角をＮＡ’ｙｉとし、ＮＡ’ｙｉ／ｄをＹ方向の結像光学系全体のパワーをＰｙとする。
【請求項３２】
請求項１７、１８、２１、２５から２８の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０．０１＜｜Ｐｘｂ／Ｐｘ｜＜２                    ・・・（９−１）
ただし、結像光学系の偏心方向をＹ軸方向に取った場合に、軸上主光線が結像光学系の第１面に至るまでの方向をＺ軸方向、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸として、絞りより像側の光学系全体のＸ方向のパワーをＰｘｂとし、結像光学系の軸上主光線と平行でＹ−Ｚ面と直交するＸ方向の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、結像光学系から射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に直交する面であって軸上主光線を含む面に投影したときのなす角をＮＡ’ｘｉとし、ＮＡ’ｘｉ／ｄをＸ方向の結像光学系全体のパワーをＰｘとする。
【請求項３３】
請求項１７、１８、２１、２５から２８の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
０．０１＜｜Ｐｙｂ／Ｐｙ｜＜２                  ・・・（１０−１）
ただし、結像光学系の偏心方向をＹ軸方向に取った場合に、軸上主光線が結像光学系の第１面に至るまでの方向をＺ軸方向、面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸として、絞りより像側の光学系全体のＹ方向のパワーをＰｙｂとし、結像光学系の軸上主光線と平行なＹ−Ｚ面内の微小な高さｄの光線を物体側から入射し、結像光学系から射出したその光線と軸上主光線のＹ−Ｚ面に投影したときのなす角をＮＡ’ｙｉとし、ＮＡ’ｙｉ／ｄをＹ方向の結像光学系全体のパワーをＰｙとする。
【請求項３４】
請求項１から３３の何れか１項記載の結像光学系が撮像装置の撮像部に配置されていることを特徴とする撮影装置。
【請求項３５】
請求項３４記載の撮影装置がカメラ機構を備えていることを特徴とするカメラ装置。
【請求項３６】
請求項１から３３の何れか１項記載の結像光学系が観察装置の観察像を形成する像形成手段に配置されたことを特徴とする観察装置。
【請求項３７】
請求項３６記載の観察装置が、カメラのファインダー機構を備えたことを特徴とするカメラ装置。
【請求項３８】
請求項３６記載の観察装置が、内視鏡の観察系機構を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項３９】
請求項３４において、前記前群中に配置されたプリズム部材が光学作用を持つ光学素子の中で最も物体側に配置され、前記プリズム部材の入射面が光軸に対して偏心して配置され、前記プリズム部材よりも物体側に光軸に対して垂直に配置されたカバー部材を配置したことを特徴とする撮影装置。
【請求項４０】
請求項３５において、前記前群中に配置されたプリズム部材が光学作用を持つ光学素子の中で最も物体側に配置され、前記プリズム部材の入射面が光軸に対して偏心して配置され、前記プリズム部材よりも物体側に光軸に対して垂直に配置されたカバー部材を配置したことを特徴とするカメラ装置。
【請求項４１】
請求項３４において、前記前群中に配置されたプリズム部材が物体側に光軸に対して偏心配置された入射面を備え、前記入射面と空気間隔を挟んで光軸と同軸上に配置されたパワーを有するカバーレンズを前記入射面よりも物体側に配置したことを特徴とする撮影装置。
【請求項４２】
請求項３５において、前記前群中に配置されたプリズム部材が物体側に光軸に対して偏心配置された入射面を備え、前記入射面と空気間隔を挟んで光軸と同軸上に配置されたパワーを有するカバーレンズを前記入射面よりも物体側に配置したことを特徴とするカメラ装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
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、少ない光学素子の構成枚数で高性能、低コストな結像光学系及びそれを用いた撮影装置、カメラ装置、観察装置、内視鏡装置を提供することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明のもう１つの目的は、少ない反射回数の反射面を用いて光路を折り畳むことにより小型化、薄型化された高性能な結像光学系及びそれを用いた撮影装置、カメラ装置、観察装置、内視鏡装置を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２５８】
【発明の効果】
以上説明したように、また、各実施例から明らかなように、本発明によれば、少ない光学素子の構成枚数で高性能、低コストな結像光学系を得ることができる。また、少ない反射回数の反射面を用いて光路を折り畳むことにより、小型化、薄型化された高性能な結像光学系及びそれを用いた撮影装置、カメラ装置、観察装置、内視鏡装置を得ることができる。