(57)【要約】      （修正有）【課題】画角の広い立体像を得ることが可能な光学素子、光学系、立体撮像系、及び内視鏡を提供する。【解決手段】光学素子２は、中心軸Ｃの周りで回転対称な屈折率が１より大きい透明媒体１０を少なくとも２個含み、透明媒体１０は、中心軸Ｃに対して最外周に配置された第１透過面１１と、第１透過面１１より中心軸Ｃ側に配置された第１反射面１２と、第１反射面１２より像面Ｉと反対側に配置された第２反射面１３と、第２反射面１３より像面Ｉ側に配置された第２透過面１４と、を有し、透明媒体１０に入射する光束は、順光線追跡の順に、第１透過面１１を経て透明媒体１０内に入り、第１反射面１２で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３で像面Ｉ側に反射され、第２透過面１４を経て透明媒体１０から像面Ｉ側の外へ出る光路を構成し、透明媒体１０内の光路は、中心軸Ｃに対して片側のみで構成され、第１反射面１２は、像面Ｉ側に凹面を向けて配置される。【選択図】図１
2014106327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周りで回転対称な屈折率が１より大きい透明媒体を少なくとも２個含み、
前記透明媒体は、
前記中心軸に対して最外周に配置された第１透過面と、
前記第１透過面より中心軸側に配置された第１反射面と、
前記第１反射面より像面と反対側に配置された第２反射面と、
前記第２反射面より像面側に配置された第２透過面と、
を有し、
前記透明媒体に入射する光束は、
順光線追跡の順に、
前記第１透過面を経て前記透明媒体内に入り、
前記第１反射面で像面と反対側に反射され、
前記第２反射面で像面側に反射され、
前記第２透過面を経て前記透明媒体から像面側の外へ出る光路を構成し、
前記透明媒体の光路は、前記中心軸に対して片側のみで構成され、
前記第１反射面は、前記像面側に凹面を向けて配置される
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記透明媒体は、第１透明媒体及び第２透明媒体を含み、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする光学素子。
０．５  ＜  ｗ１／ｗ２  ＜  ２                              （１）
ただし、
ｗ１は、前記第１透明媒体を通過して結像される輪帯状の結像面の幅、
ｗ２は、前記第２透明媒体を通過して結像される輪帯状の結像面の幅、
である。
【請求項３】
前記第１透明媒体及び前記第２透明媒体は、前記中心軸上に直列に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１透明媒体の第１中心軸と、前記第２透明媒体の第２中心軸は、並列に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第１透明媒体及び前記第２透明媒体が配置される前群と、
前記前群より像面側に配置された後群と、
前記前群と前記後群の間に配置された開口と、
を備え、
前記第１透明媒体を通過し前記前群から射出する光束と、前記第２透明媒体のみを通過し前記前群から射出する光束と、は、前記後群の直前で同一の位置に虚像を形成する
ことを特徴とする請求項３に記載の光学素子を用いた光学系。
【請求項６】
前記第１透明媒体は、少なくとも前記中心軸と直交する方向を観察する第１側視光路を有し、
前記第２透明媒体は、少なくとも前記中心軸と直交する方向を観察する第２側視光路を有し、
前記第１側視光路及び前記第２側視光路の物体の像を前記中心軸と直交する平面に同心に形成する
ことを特徴とする請求項５に記載の光学系。
【請求項７】
前記第２透明媒体は、前記第１透明媒体を射出した前記第１側視光路の光束を前記第２側視光路よりも前記中心軸に近い側で透過させる
ことを特徴とする請求項６に記載の光学系。
【請求項８】
前記第１透明媒体及び前記第２透明媒体は、少なくとも前記中心軸上を観察する直視光路を有し、
前記直視光路の物体の像を前記平面の前記第１側視光路及び前記第２側視光路の物体の像と同心に形成する
ことを特徴とする請求項７に記載の光学系。
【請求項９】
前記第１透明媒体は、前記中心軸上を移動可能である
ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記第１透明媒体が配置される第１前群、
前記第１前群より像面側に配置された第１後群、
及び
前記第１前群と前記第１後群の間に配置された第１開口、
を有し、
前記中心軸を囲むように物体の像を形成する第１光学系と、
前記第２透明媒体が配置される第２前群、
前記第２前群より像面側に配置された第２後群、
及び
前記第２前群と前記第２後群の間に配置された第２開口、
を有し、
前記中心軸を囲むように物体の像を形成する第２光学系と、
を備え、
前記第１透明媒体及び前記第２透明媒体は、それぞれの前記第２反射面の凸面側が前記中心軸上で向かい合うように配置される
ことを特徴とする請求項３に記載の光学素子を用いた光学系。
【請求項１１】
前記第１透明媒体は、少なくとも前記中心軸と直交する方向を観察する第１側視光路を有し、
前記第２透明媒体は、少なくとも前記中心軸と直交する方向を観察する第２側視光路を有し、
前記第１側視光路の物体の像を前記中心軸と直交する第１平面内に形成し、
前記第２側視光路の物体の像を前記中心軸と直交する第２平面内に形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の光学系。
【請求項１２】
前記第１光学系と前記第２光学系の前記中心軸上の間隔は、可変である
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光学系。
【請求項１３】
前記第１透明媒体が配置される第１前群、
前記第１前群より像面側に配置された第１後群、
及び
前記第１前群と前記第１後群の間に配置された第１開口、
を有し、
前記第１中心軸を囲むように物体の像を形成する第１光学系と、
前記第２透明媒体が配置される第２前群、
前記第２前群より像面側に配置された第２後群、
及び
前記第２前群と前記第２後群の間に配置された第２開口、
を有し、
前記第２中心軸を囲むように物体の像を形成する第２光学系と、
を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の光学素子を用いた光学系。
【請求項１４】
前記第１透明媒体は、少なくとも前記第１中心軸と直交する方向を観察する第１側視光路を有し、
前記第２透明媒体は、少なくとも前記第２中心軸と直交する方向を観察する第２側視光路を有し、
前記第１側視光路及び前記第２側視光路の物体の像を前記第１中心軸及び前記第２中心軸と直交する平面内に形成する
ことを特徴とする請求項１３に記載の光学系。
【請求項１５】
前記第１透明媒体は、少なくとも前記第１中心軸上を観察する第１直視光路を有し、
前記第２透明媒体は、少なくとも前記第２中心軸上を観察する第２直視光路を有し、
前記第１直視光路及び前記第２直視光路の物体の像を前記平面内に形成する
ことを特徴とする請求項１４に記載の光学系。
【請求項１６】
前記第１透明媒体は、第１切り欠き部を有し、
前記第２透明媒体は、第２切り欠き部を有し、
前記第１切り欠き部と、前記第２切り欠き部と、を当接させる
ことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１７】
前記第１切り欠き部と前記第２切り欠き部の間に遮光部材を備える
ことを特徴とする請求項１６に記載の光学系。
【請求項１８】
前記第１開口に光束を偏向する第１偏向部と、、
前記第２開口に光束を偏向する第２偏向部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１９】
請求項５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の光学系を用いた立体撮像装置。
【請求項２０】
前記第１透明媒体の前記第１透過面及び前記第２透明媒体の前記第１透過面に対応する位置に開口を有するケースを備える
ことを特徴とする請求項１９に記載の立体撮像装置。
【請求項２１】
前記像面に配置される撮像素子と、
前記撮像素子が撮像した映像のうち、所定角度の扇形の小領域の映像を画像処理して、長方形の左目用観察映像及び長方形の右目用観察映像に変換する画像変換部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の立体撮像装置。
【請求項２２】
請求項５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の光学系を用いた内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、光学系、立体撮像装置、及び内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体視用に視差の異なる２つの画像を略同一の平面上に結像させて撮像する方法が開示されている（特許文献１及び２参照）。また、
（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許５１９１２０３号公報
【特許文献２】特開平８−１２２６６５号公報
【特許文献３】特開２００３−２１０３９０号公報
【特許文献４】特開平５−３００４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、高解像・高画素数化の流れからＦナンバーの小さい明るい光学系が必要とされるようになっている。しかしながら、従来の方法では、広画角の立体像、例えば９０°を超えるような立体像を鮮明に撮像できなかった。また、今までの光学系では、光学系全長が長くなり、小型の撮像光学系を構成することが不可能であった。さらに、凸面鏡を使う方法は、凸面で反射する場合に非点収差が発生するために、高解像の撮像ができなかった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、安価で簡単な構成によって、観察画角の広い立体像を得ることが可能な光学素子、光学系、立体撮像装置、及び内視鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態である光学素子は、
中心軸の周りで回転対称な屈折率が１より大きい透明媒体を少なくとも２個含み、
前記透明媒体は、
前記中心軸に対して最外周に配置された第１透過面と、
前記第１透過面より中心軸側に配置された第１反射面と、
前記第１反射面より像面と反対側に配置された第２反射面と、
前記第２反射面より像面側に配置された第２透過面と、
を有し、
前記透明媒体に入射する光束は、
順光線追跡の順に、
前記第１透過面を経て前記透明媒体内に入り、
前記第１反射面で像面と反対側に反射され、
前記第２反射面で像面側に反射され、
前記第２透過面を経て前記透明媒体から像面側の外へ出る光路を構成し、
前記透明媒体の光路は、前記中心軸に対して片側のみで構成され、
前記第１反射面は、前記像面側に凹面を向けて配置される
ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一実施形態である光学素子は、
前記透明媒体は、第１透明媒体及び第２透明媒体を含み、
以下の条件式（１）を満足する。
０．５  ＜  ｗ１／ｗ２  ＜  ２                              （１）
ただし、
ｗ１は、前記第１透明媒体を通過して結像される輪帯状の結像面の幅、
ｗ２は、前記第２透明媒体を通過して結像される輪帯状の結像面の幅、
である。
【０００８】
本発明の一実施形態である光学素子は、
前記第１透明媒体及び前記第２透明媒体は、前記中心軸上に直列に配置される。
【０００９】
本発明の一実施形態である光学素子は、
前記第１透明媒体の第１中心軸と、前記第２透明媒体の第２中心軸は、並列に配置される。
【００１０】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体及び前記第２透明媒体が配置される前群と、
前記前群より像面側に配置された後群と、
前記前群と前記後群の間に配置された開口と、
を備え、
前記第１透明媒体を通過し前記前群から射出する光束と、前記第２透明媒体のみを通過し前記前群から射出する光束と、は、前記後群の直前で同一の位置に虚像を形成する。
【００１１】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体は、少なくとも前記中心軸と直交する方向を観察する第１側視光路を有し、
前記第２透明媒体は、少なくとも前記中心軸と直交する方向を観察する第２側視光路を有し、
前記第１側視光路及び前記第２側視光路の物体の像を前記中心軸と直交する平面に同心に形成する。
【００１２】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第２透明媒体は、前記第１透明媒体を射出した前記第１側視光路の光束を前記第２側視光路よりも前記中心軸に近い側で透過させる。
【００１３】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体及び前記第２透明媒体は、少なくとも前記中心軸上を観察する直視光路を有し、
前記直視光路の物体の像を前記平面の前記第１側視光路及び前記第２側視光路の物体の像と同心に形成する。
【００１４】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体は、前記中心軸上を移動可能である。
【００１５】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体が配置される第１前群、
前記第１前群より像面側に配置された第１後群、
及び
前記第１前群と前記第１後群の間に配置された第１開口、
を有し、
前記中心軸を囲むように物体の像を形成する第１光学系と、
前記第２透明媒体が配置される第２前群、
前記第２前群より像面側に配置された第２後群、
及び
前記第２前群と前記第２後群の間に配置された第２開口、
を有し、
前記中心軸を囲むように物体の像を形成する第２光学系と、
を備え、
前記第１透明媒体及び前記第２透明媒体は、それぞれの前記第２反射面の凸面側が前記中心軸上で向かい合うように配置される。
【００１６】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体は、少なくとも前記中心軸と直交する方向を観察する第１側視光路を有し、
前記第２透明媒体は、少なくとも前記中心軸と直交する方向を観察する第２側視光路を有し、
前記第１側視光路の物体の像を前記中心軸と直交する第１平面内に形成し、
前記第２側視光路の物体の像を前記中心軸と直交する第２平面内に形成する。
【００１７】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１光学系と前記第２光学系の前記中心軸上の間隔は、可変である。
【００１８】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体が配置される第１前群、
前記第１前群より像面側に配置された第１後群、
及び
前記第１前群と前記第１後群の間に配置された第１開口、
を有し、
前記第１中心軸を囲むように物体の像を形成する第１光学系と、
前記第２透明媒体が配置される第２前群、
前記第２前群より像面側に配置された第２後群、
及び
前記第２前群と前記第２後群の間に配置された第２開口、
を有し、
前記第２中心軸を囲むように物体の像を形成する第２光学系と、
を備える。
【００１９】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体は、少なくとも前記第１中心軸と直交する方向を観察する第１側視光路を有し、
前記第２透明媒体は、少なくとも前記第２中心軸と直交する方向を観察する第２側視光路を有し、
前記第１側視光路及び前記第２側視光路の物体の像を前記第１中心軸及び前記第２中心軸と直交する平面内に形成する。
【００２０】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体は、少なくとも前記第１中心軸上を観察する第１直視光路を有し、
前記第２透明媒体は、少なくとも前記第２中心軸上を観察する第２直視光路を有し、
前記第１直視光路及び前記第２直視光路の物体の像を前記平面内に形成する。
【００２１】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１透明媒体は、第１切り欠き部を有し、
前記第２透明媒体は、第２切り欠き部を有し、
前記第１切り欠き部と、前記第２切り欠き部と、を当接させる。
【００２２】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１切り欠き部と前記第２切り欠き部との間に遮光部材を備える。
【００２３】
本発明の一実施形態である光学系は、
前記第１開口に光束を偏向する第１偏向部と、
前記第２開口に光束を偏向する第２偏向部と、
を備える。
【００２４】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、前記光学系を用いる。
【００２５】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、
前記第１透明媒体の前記第１透過面及び前記第２透明媒体の前記第１透過面に対応する位置に開口を有するケースを備える。
【００２６】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、
前記像面に配置される撮像素子と、
前記撮像素子が撮像した映像のうち、所定角度の扇形の小領域の映像を画像処理して、長方形の左目用観察映像及び長方形の右目用観察映像に変換する画像変換部と、
を備える。
【００２７】
本発明の一実施形態である内視鏡は、前記光学系を用いる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一実施形態である光学系、立体撮像装置、及び内視鏡によれば、安価で簡単な構成によって、観察画角の広い立体像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【図２】第１実施形態の結像面を示す図である。
【図３】第１実施形態の他の例の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【図４】第２実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった第１状態の断面図である。
【図５】第２実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった第２状態の断面図である。
【図６】第２実施形態の他の例の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【図７】第３実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【図８】第４実施形態の光学系１の第１の状態を中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【図９】第４実施形態の光学系１の第２の状態を中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【図１０】第４実施形態の光学素子２を物体側から見た図である。
【図１１】第４実施形態の像面Ｉを示す図である。
【図１２】第４実施形態の光学系１の他の例の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【図１３】第１実施形態の光学系１の鳥瞰図である。
【図１４】第１実施形態の光学系１をケースに収納した立体撮像装置を示す図である。
【図１５】第１実施形態の立体撮像装置の撮像素子を示す図である。
【図１６】第１実施形態の立体撮像装置１で撮像された映像を肉眼観察用に画像処理した図である。
【図１７】第１実施形態の光学系１の他の例の鳥瞰図である。
【図１８】第１実施形態の光学系１の他の例の像面を示す図である。
【図１９】拡張回転自由曲面を説明する図である。
【図２０】実施例１の光学系１を示す図である。
【図２１】実施例１の光学系の第１側視光路２１に対応する横収差図である。
【図２２】実施例１の光学系の第２側視光路２２に対応する横収差図である。
【図２３】実施例２の光学系１の第１状態を示す図である。
【図２４】実施例２の光学系１の第２状態を示す図である。
【図２５】実施例１の光学系の第１状態での第１側視光路２１に対応する横収差図である。
【図２６】実施例１の光学系の第２状態での第１側視光路２１に対応する横収差図である。
【図２７】実施例１の光学系の第２側視光路２２に対応する横収差図である。
【図２８】実施例３の光学系１を示す図である。
【図２９】実施例３の光学系の側視光路２１に対応する横収差図である。
【図３０】実施例４の光学系１を示す図である。
【図３１】実施例４の光学系１の偏向部５を第１状態とした例を示す図である。
【図３２】実施例４の光学系１の偏向部５を第２状態とした例を示す図である。
【図３３】実施例４の光学系の直視光路３１に対応する横収差図である。
【図３４】実施例４の光学系の側視光路２１に対応する横収差図である。
【図３５】本実施形態の光学系を自動車の撮影光学系として用いた例を示す図である。
【図３６】本実施形態の光学系を屋外の被写体を撮影する撮像装置及び投影装置として用いた例を示す
【図３７】本実施形態の光学系を内視鏡先端の撮影光学系として用いた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本実施形態の光学素子について説明する。
【００３１】
図１は、第１実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【００３２】
本実施形態の光学素子２は、中心軸Ｃの周りで回転対称な屈折率が１より大きい透明媒体１０を少なくとも２個含み、透明媒体１０は、中心軸Ｃに対して最外周に配置された第１透過面１１と、第１透過面１１より中心軸Ｃ側に配置された第１反射面１２と、第１反射面１２より像面と反対側に配置された第２反射面１３と、第２反射面１３より像面側に配置された第２透過面１４と、を有し、透明媒体１０に入射する光束は、順光線追跡の順に、第１透過面１１を経て透明媒体１０内に入り、第１反射面１２で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３で像面Ｉ側に反射され、第２透過面１４を経て透明媒体１０から像面Ｉ側の外へ出る光路を構成し、光路は、中心軸Ｃに対して片側のみで構成され、第１反射面１２は、像面Ｉ側に凹面を向けて配置される。
【００３３】
透明媒体１０は、内側で反射する第１反射面１２及び第２反射面１３を有し、第１反射面１２及び第２反射面１３を裏面鏡で構成することができるので、収差の発生を低減させることが可能となる。また、透明媒体１０は、第１透過面１１及び第２透過面１４を有し、光線を屈曲することができるので、設計の自由度を高くすることが可能となる。
【００３４】
透明媒体１０の屈折率は、１より大きいので、透明媒体１０に入射した光束の幅が狭くなり、周辺映像の収差を補正することが可能となる。
【００３５】
好ましくは、透明媒体１０を屈折率１．５以上の媒質にして、反射作用を有する面を内部反射面で構成することにより、反射面で構成するより収差の発生が少なくなる。この構成により小型で高解像の光学系を構成することが可能となると同時に、２つの反射面を一体に構成することが可能となり、組み立て調整上好ましい。
【００３６】
透明媒体１０を屈折率１．７以上の媒質で構成することが好ましい。屈折率を上げるとそれだけ内部反射面の曲率を小さく（曲率半径を大きく）でき、本実施形態のように偏心光学系として構成している場合には、偏心収差の発生が小さくでき、解像力が向上するので好ましい。
【００３７】
さらに好ましくは、屈折率を１．８以上にすることにより、臨界角は３３度となり、第１反射面１２を全反射面として構成することが可能となり、反射コーティングをする必要がなくなるため、加工上と光量の損失の点で好ましい。
【００３８】
透明媒体１０に入射する光束は、順光線追跡の順に、第１透過面１１を経て透明媒体１０内に入り、第１反射面１２で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３で像面Ｉ側に反射され、第２透過面１４を経て透明媒体１０から像面Ｉ側の外へ出る光路を構成させるので、略Ｚ字状の光路を構成することになる。その結果、第１反射面１２及び第２反射面１３への入射角が小さくなり、偏心収差の発生を最小にすることが可能となる。
【００３９】
透明媒体１０内の光路は、中心軸Ｃに対して片側のみで構成されるので、光路長が短くなり、中間結像をしない光路となる。したがって、小型の光学系を構成することが可能となる。
【００４０】
透明媒体１０の第１反射面１２及び第２反射面１３は、像面Ｉ側に凹面を向けて配置されるので、面のパワーとしては強い負と正のパワーを有する。したがって、正のパワーの後群Ｇｂとあわせて負−正−正のレトロフォーカスのパワー配置となり、広画角で収差の良好な光学系を形成することが可能となる。また、第１反射面１２で発生する像面湾曲を第２反射面１３で補正することも可能となり、高解像な結像系に好ましい。
【００４１】
さらに好ましくは、第１反射面１２を全反射にすることにより、第１反射面１２と第２透過面１４の有効領域を重ねることが可能となり、小型の光学素子を構成することが可能となる。また、全反射にすることにより、光量のロスを小さくすることが可能となる。
【００４２】
光学素子２は、このような構成を有する透明媒体１０を少なくとも２つ用いることにより、２光路での撮像が可能となり、安価で簡単な構成によって、観察画角の広い立体像を得ることが可能となる。
【００４３】
図２は、第１実施形態の光学系１の結像面を示す図である。
【００４４】
本実施形態の光学素子２では、透明媒体１０は、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2を含み、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
０．５  ＜  ｗ１／ｗ２  ＜  ２                              （１）
ただし、
ｗ１は、第１透明媒体１０1を通過して結像される輪帯状の第１結像面Ｉ21の幅（ｍｍ）、
ｗ２は、第２透明媒体１０2を通過して結像される輪帯状の第２結像面Ｉ22の幅（ｍｍ）、
である。
【００４５】
ｗ１／ｗ２が条件式（１）の下限を下回る場合又は上限を上回る場合、二つの映像の大きさが大きく異なり、立体視や立体計測する場合に大きさを補正することが必要になる。したがって、光学素子２を使用する際の装置が複雑化してしまうので、好ましくない。なお、撮像素子ＩＳは、図２に示すように、第１結像面Ｉ21及び第２結像面Ｉ22が含まれるように設置されればよい。
【００４６】
次に、第１実施形態の光学系１について説明する。
【００４７】
第１実施形態の光学系１の光学素子２では、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2は、中心軸Ｃ上に直列に配置されることが好ましい。
【００４８】
第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2を中心軸Ｃ上に直列に配置することによって、全方位を立体視することが可能となる。
【００４９】
第１実施形態の光学系１は、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2が配置される前群Ｇｆと、前群Ｇｆより像面側に配置された後群Ｇｂと、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に配置された開口Ｓと、を備え、第１透明媒体１０1を通過し前群Ｇｆから射出する光束と、第２透明媒体１０2のみを通過し前群Ｇｆから射出する光束と、は、後群Ｇｂの直前で同一の位置に虚像を形成することが好ましい。
【００５０】
このように構成することにより、後群Ｇｂで結像される像の位置を同一平面上にすることができるので、光路によってピントを合わせ直すことが不要となり、同時に両光路を撮像することが可能となる。
【００５１】
第１実施形態の光学系１では、第１透明媒体１０1は、少なくとも中心軸Ｃと直交する方向を観察する第１側視光路２１を有し、第２透明媒体１０2は、少なくとも中心軸Ｃと直交する方向を観察する第２側視光路２２を有し、第１側視光路２１及び第２側視光路２２の物体の像を中心軸Ｃと直交する平面に同心に形成することが好ましい。
【００５２】
このように構成することにより、単一の平面で第１側視光路２１及び第２側視光路２２の物体の像を撮像することが可能となる。
【００５３】
第１実施形態の光学系１では、第２透明媒体１０2は、第１透明媒体１０1を射出した第１側視光路２１の光束を第２側視光路２２よりも中心軸Ｃに近い側で透過させることが好ましい。
【００５４】
第１側視光路２１が第１透明媒体１０1を射出する位置から後群Ｇｂまでの間には、第２透明媒体１０2が存在する。もし、第１側視光路２１が第２透明媒体１０2を透過できない場合、第１側視光路２１は、第２透明媒体１０2の側方を通過させることになり、第１透明媒体１０1を大型化させることになる。したがって、このように構成することにより、第１透明媒体１０1を小さく形成することが可能となる。
【００５５】
図３は、第１実施形態の他の例の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【００５６】
第１実施形態の他の例の光学系１では、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2は、少なくとも中心軸Ｃ上を観察する直視光路２３を有し、直視光路２３の物体の像を平面の第１側視光路２１及び第２側視光路２２の物体の像と同心に形成することが好ましい。
【００５７】
このように構成することにより、中心軸Ｃ上を観察することができ、単一の平面で第１側視光路２１、第２側視光路２２、及び直視光路２３の物体の像を撮像することが可能となる。なお、図３に示した例の第１透明媒体１０1の物体側に配置された前群レンズ成分３の物体側に平面を向けた平凹レンズ３１は、画角を広げるためのものであって、配置しなくてもよい。
【００５８】
次に、第２実施形態の光学系１について説明する。
【００５９】
図４は、第２実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった第１状態の断面図である。図５は、第２実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった第２状態の断面図である。
【００６０】
第２実施形態の光学系１では、第１透明媒体１０1は、図４に示す第１状態と図５に示す第２状態とに、それぞれ移動可能であり、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2の中心軸Ｃ上の間隔は、可変であることが好ましい。
【００６１】
第１透明媒体１０1を移動可能とし、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2の中心軸Ｃ上の間隔を可変とすることにより、基線長を可変に調節することが可能となる。例えば、物体との距離が長い場合には、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2を離間させるように配置して基線長を長くし、物体との距離が短い場合には、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2を近接させるように配置して基線長を短くすることができ、物体を見込む輻輳角を適切に設定することができ、物点距離に対応して適切な立体感を得ることが可能となる。
【００６２】
なお、図４に示した第２実施形態の光学系１は、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2の間にアフォーカル素子４を配置している。アフォーカル素子４は、第１アフォーカル素子４１及び第２アフォーカル素子４２を有し、第１アフォーカル素子４１と第２アフォーカル素子４２の間の第１中心主光線２１Cが中心軸Ｃに対して平行になるように配置されている。
【００６３】
アフォーカル素子４を配置することによって、第１アフォーカル素子４１と第２アフォーカル素子４２の間の第１中心主光線２１Cを中心軸Ｃに対して平行にすると共に、第１中心主光線２１Cを含む光束を中心軸Ｃに対して平行とする。第１アフォーカル素子４１と第２アフォーカル素子４２の間の第１中心主光線２１Cが中心軸Ｃに対して平行であれば、第２透明媒体１０2に入射する第１中心主光線２１Cの位置が変化せず、像面中心も移動しない。さらに、第１中心主光線２１Cを含む光束が中心軸Ｃに対して平行であれば、第１透明媒体１０1が移動しても中心軸Ｃ方向の像の位置も移動しない。
【００６４】
なお、アフォーカル素子４を用いることなく、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2の間の第１中心主光線２１Cを中心軸Ｃに対して平行とすることが可能であれば、アフォーカル素子４を用いる必要はない。
【００６５】
また、第２実施形態と同様に、第１実施形態の光学系１も第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2の中心軸Ｃ上の間隔を可変としてもよい。
【００６６】
図６は、第２実施形態の他の例の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【００６７】
図６に示すように、第２実施形態の他の例の光学系１では、第１実施形態と同様に、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2は、少なくとも中心軸Ｃ上を観察する直視光路２３を有し、直視光路２３の物体の像を平面の第１側視光路２１及び第２側視光路２２の物体の像と同心に形成することが好ましい。
【００６８】
このように構成することにより、中心軸Ｃ上を観察することができ、単一の平面で第１側視光路２１、第２側視光路２２、及び直視光路２３の物体の像を撮像することが可能となる。なお、図６に示した例の第１透明媒体１０1の物体側に配置されたレンズ成分３の物体側に平面を向けた平凹レンズ３は、画角を広げるためのものであって、配置しなくてもよい。
【００６９】
次に、第３実施形態の光学系１について説明する。
【００７０】
図７は、第３実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【００７１】
第３実施形態の光学系１は、第１透明媒体１０1が配置される第１前群Ｇｆ1、第１前群Ｇｆ1より第１像面Ｉ1側に配置された第１後群Ｇｂ1、及び第１前群Ｇｆ1と第１後群Ｇｂ1の間に配置された第１開口Ｓ1、を有し、中心軸Ｃを囲むように物体の像を形成する第１光学系２1と、第２透明媒体１０2が配置される第２前群Ｇｆ2、第２前群Ｇｆ2より第２像面Ｉ2側に配置された第２後群Ｇｂ2、及び、第２前群Ｇｆ2と第２後群Ｇｂ2の間に配置された第２開口Ｓ2、を有し、中心軸Ｃを囲むように物体の像を形成する第２光学系２2と、を備え、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2は、それぞれの第２反射面１３1，１３2の凸面側が中心軸Ｃ上で向かい合うように配置されることが好ましい。
【００７２】
このように構成することによって、第１後群Ｇｂ1と第１像面Ｉ1及び第２後群Ｇｂ2と第２像面Ｉ2が両端に配置されることになり、基線長を短くすることができ、近距離の物点に対して適切な立体感を得ることが可能となる。
【００７３】
第３実施形態の光学系１では、第１透明媒体１０1は、少なくとも中心軸Ｃと直交する方向を観察する第１側視光路２１を形成し、第２透明媒体１０2は、少なくとも中心軸Ｃと直交する方向を観察する第２側視光路２２を形成し、第１側視光路２１の物体の像を中心軸Ｃと直交する第１平面内に形成し、第２側視光路２２の物体の像を中心軸Ｃと直交する第２平面内に形成することが好ましい。
【００７４】
このように構成することによって、安価で簡単な構成によって、全方位を立体視することが可能となる。
【００７５】
第３実施形態の光学系１では、第１光学系１1と第２光学系１2の中心軸Ｃ上の間隔は、可変であることが好ましい。
【００７６】
第１光学系１1と第２光学系１2の中心軸Ｃ上の間隔を可変とすることにより、基線長を可変に調節することが可能となる。例えば、物体との距離が長い場合には、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2を離間させるように配置して基線長を長くし、物体との距離が短い場合には、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2を近接させるように配置して基線長を短くすることができ、物体を見込む輻輳角を適切に設定することができ、物点距離に対応して適切な立体感を得ることが可能となる。
【００７７】
次に、第４実施形態の光学系１について説明する。
【００７８】
図８は、第４実施形態の光学系１の第１の状態を中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。図９は、第４実施形態の光学系１の第２の状態を中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。図１０は、第４実施形態の光学素子２を物体側から見た図である。図１１は、第４実施形態の像面Ｉを示す図である。
【００７９】
第４実施形態の光学系１では、図８に示すように、第１透明媒体１０1の第１中心軸Ｃ1と、第２透明媒体１０2の第２中心軸Ｃ2は、並列に配置されることが好ましい。
【００８０】
並列に配置することにより、直視光路２３で立体視が可能となり、中心軸Ｃ方向の物体も立体視することが可能となる。また、広い画角を観察することが可能となる。
【００８１】
第４実施形態の光学系１では、第１透明媒体１０1が配置される第１前群Ｇｆ1、第１前群Ｇｆ1より第１像面Ｉ1側に配置された第１後群Ｇｂ1、及び第１前群Ｇｆ1と第１後群Ｇｂ1の間に配置された第１開口Ｓ1、を有し、第１中心軸Ｃ1を囲むように物体の像を形成する第１光学系１1と、第２透明媒体１０2が配置される第２前群Ｇｆ2、第２前群Ｇｆ2より像面側に配置された第２後群Ｇｂ2、及び第２前群Ｇｆ2と第２後群Ｇｂ2の間に配置された第２開口Ｓ2を有し、第２中心軸Ｃ2を囲むように物体の像を形成する第２光学系１2と、を備えることが好ましい。
【００８２】
このように構成することによって、安価で簡単な構成によって、全方位を立体視することが可能となる。
【００８３】
第４実施形態の光学系１では、第１透明媒体１０1は、少なくとも第１中心軸Ｃ1と直交する方向を観察する第１側視光路２１を有し、第２透明媒体１０2は、少なくとも第２中心軸Ｃ2と直交する方向を観察する第２側視光路２２を有し、第１側視光路２１及び第２側視光路２２の物体の像を第１中心軸Ｃ1及び第２中心軸Ｃ2と直交する平面内に形成することが好ましい。
【００８４】
このように構成することにより、単一の平面で第１側視光路２１及び第２側視光路２２の物体の像を撮像することが可能となる。
【００８５】
第４実施形態の光学系１では、第１透明媒体１０1は、少なくとも第１中心軸Ｃ1上を観察する第１直視光路２３1を有し、第２透明媒体１０2は、少なくとも第２中心軸Ｃ2上を観察する第２直視光路２３2を有し、  第１直視光路２３1及び第２直視光路２３2の物体の像を平面内に形成することが好ましい。
【００８６】
正面を観察することができ、単一の平面で第１側視光路２１、第２側視光路２２、及び直視光路２３の物体の像を撮像することが可能となる。
【００８７】
なお、図８及び図９に示した例の第１透明媒体１０1の物体側に配置されたレンズ成分３の物体側に平面を向けた平凹レンズ３１は、画角を広げるためのものであって、配置しなくてもよい。また、図１１に示すＩＳは、想定される撮像素子ＩＳの設置位置を示すものである。
【００８８】
第４実施形態の光学系１では、図１０に示すように、第１透明媒体１０1は、第１切り欠き部１０ａ1を有し、第２透明媒体１０2は、第２切り欠き部１０ａ2を有し、第１切り欠き部１０ａ1と、第２切り欠き部１０ａ2と、を当接させることが好ましい。
【００８９】
光学素子２の隣り合う第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2が干渉し、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2の影になって撮像できない場合、撮像できない側方視野の部分をカットして第１中心軸Ｃ1と第２中心軸Ｃ2の間隔を短くすることが可能となる。
【００９０】
第４実施形態の光学系１は、第１切り欠き部１０ａ1と第２切り欠き部１０ａ2との間に遮光部材７を備えることが好ましい。
【００９１】
例えば、近距離物点の場合に輻輳角が大きくなりすぎないようにするため、入射瞳間隔である基線長を短くすると、隣接する第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2の間でフレアー光が入射してしまうおそれがある。そこで、遮光部材７を設けることにより、フレアー光を低減することが可能となる。
【００９２】
第４実施形態の光学系１は、偏向部５を備える。第１光学系１1は、第１開口Ｓ1に光束を偏向する第１偏向部５1を有し、第２光学系１2は、第２開口Ｓ2に光束を偏向する第２偏向部５2を有することが好ましい。
【００９３】
第１偏向部５1を第１開口Ｓ1の近傍に設置することによって、第１開口Ｓ1より像面側の第１光学系１1の第１後群Ｇｂ1を第１中心軸Ｃ1に同軸に配置することが可能となる。また、第２偏向部５2を第２開口Ｓ2の近傍に設置することによって、第２開口Ｓ2より像面側の第２光学系１2の第２後群Ｇｂ2を第２中心軸Ｃ2に同軸に配置することが可能となる。
【００９４】
図８に示すように、第１偏向部５1及び第２偏向部５2によって、第１光学系１1の第１後群Ｇｂ1を通過する第１光束と、第２光学系１2の第２後群Ｇｂ2を通過する第２光束との間隔を狭める第１状態とすると、図１１（ａ）に示すように、第１像面Ｉ1及び第２像面Ｉ2の間隔を狭めることができる。したがって、第１結像面Ｉ21及び第２結像面Ｉ22が含まれるように単一の撮像素子ＩＳを設置すれば、第１光学系１1及び第２光学系１2の映像を撮像することが可能となる。
【００９５】
また、図１１（ｂ）に示すように、第１光学系１1及び第２光学系１2の映像の使用する領域を狭めて、第１結像面Ｉ21及び第２結像面Ｉ22を小さくすることにより、さらに小型の撮像素子ＩＳに第１光学系１1及び第２光学系１2の映像を撮像することが可能となる。
【００９６】
なお、第１光学系１1及び第２光学系１2の映像の間隔よりも狭い基線長にすることも可能である。
【００９７】
また、図９に示すように、第１偏向部５1及び第２偏向部５2によって、第１光学系１1の第１後群Ｇｂ1を通過する第１光束と、第２光学系１2の第２後群Ｇｂ2を通過する第２光束と、の間隔を広げる第２状態とすることにより、図１１（ｃ）に示すように、第１像面Ｉ1及び第２像面Ｉ2の間隔を広げることができる。したがって、第１撮像素子ＩＳ1と第２撮像素子ＩＳ2との間隔を広くすることで、各撮像素子ＩＳ1，ＩＳ2への入射角を小さくすることができ、良好な収差状態を得ることが可能となる。
【００９８】
図１２は、第４実施形態の光学系１の他の例の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。なお、図１２では、第１光学系１1のみを示しており、第２光学系１2を省略している。
【００９９】
図１２に示す例の第４実施形態の光学系１は、第１透明媒体１０1の中心軸Ｃ1付近に孔１５1が形成され、直視光路２３1が孔１５1を通過する構成としている。
【０１００】
このように、直視光路２３1が孔１５1を通過する構成としているので、光学系１を軽量化することが可能となる。また、直視光路２３1を通る光束の収差を小さくすることが可能となる。
【０１０１】
図１３は、第１実施形態の光学系１の鳥瞰図である。図１４は、第１実施形態の光学系１をケースに収納した立体撮像装置を示す図である。
【０１０２】
第１実施形態の光学系１は、図１３に示すように構成される。このように構成される第１実施形態の光学系１を撮像装置等に用いる際には、図１４に示すように、第１透明媒体１０1の第１透過面１１1及び第２透明媒体１０2の第１透過面１１2に対応する位置に開口を有するケース８を備えることが好ましい。
【０１０３】
なお、他の実施形態の光学系１も、使用時には、ケース８に収納して立体撮像装置として用いることが好ましい。また、直視光路２３を有する光学系１に用いるには、ケース８に直視光路２３を通過する光束のための図示しない開口部を設けることが好ましい。
【０１０４】
図１５は、第１実施形態の立体撮像装置の撮像素子を示す図である。図１６は、第１実施形態の立体撮像装置で撮像された映像を肉眼観察用に画像処理した図である。
【０１０５】
本実施形態の立体撮像装置は、像面Ｉに配置される撮像素子ＩＳと、撮像素子ＩＳが撮像した映像のうち、所定角度の扇形の小領域Ｉ21ａ，Ｉ22ａの映像を画像処理して、長方形の左目用観察映像及び長方形の右目用観察映像に変換する画像変換部と、を備えることが好ましい。
【０１０６】
具体的には、図１５に示すように第１実施形態の立体撮像装置の撮像素子が撮像した映像のうち、第１側視光路小領域Ｉ21ａ及び第２側視光路小領域Ｉ22ａの映像を観察する場合、図１６に示すように、第１側視光路小領域Ｉ21ａ及び第２側視光路小領域Ｉ22ａの映像を画像処理して、それぞれ長方形の左目用観察映像Ｌ及び右目用観察映像Ｒに変換することが好ましい。
【０１０７】
したがって、必要な領域の映像のみを簡単に立体的に観察することが可能となる。
【０１０８】
図１７は、第１実施形態の光学系１の他の例の鳥瞰図である。図１８は、第１実施形態の光学系１の他の例の像面を示す図である。
【０１０９】
第１実施形態の光学系１の他の例では、図１７に示すように、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2の角度を限定して使用する場合を示したものである。このように、使用する部分のみを残して他の部分をカットすることで、さらに小型化することが可能となる。また、図１８に示すように、像面Ｉでの映像も第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2の使用する部分に対応して観察可能となるので、像面Ｉでの映像に対応した有効な撮像エリアを有する撮像素子ＩＳを用いればよく、撮像素子ＩＳを小型化することが可能となる。
【０１１０】
なお、本実施形態の光学系１において、反射作用を持つ第１反射面１２と第２反射面１３はいずれも開口Ｓに凹面を向けている。これにより、第１反射面１２と第２反射面１３のパワー配置が負−正の配置となり、光学素子２の反射面のパワー配置が所謂レトロフォーカス型となり、広画角を取りやすくなると同時にコマ収差の発生を少なくすることが可能となる。
【０１１１】
また、第２透過面１４は、開口Ｓ側に凹面を向けた強い負のパワーを持つ面とすることが好ましい。この面を通って光学素子２から射出する画角を小さくすることにより、後群Ｇｂに入射する画角を小さくし、後群Ｇｂの収差補正上の負担を減らし、全体として小型で構成枚数の少ない光学系１を達成することができる。
【０１１２】
また、光学素子２を開口Ｓより物体側に配置することにより、後群Ｇｂとのバランスを取りやすくなり、光学系１の小型化と簡素化に良い結果が得られる。開口Ｓ近傍では、メリジオナル断面の中心光線と画角の大きい光線が接近しているので、開口Ｓ近傍に光学素子２を配置すると、高い角倍率が得られなくなり、他のレンズの負担が増えてしまう。また、開口Ｓの像側に光学素子２を配置すると、開口Ｓより物体側の前群Ｇｆにより広い画角を取ることが不可能になる。
【０１１３】
本実施形態の光学系１の光学素子２の有する面のうち少なくとも１面は、対称面を持たない任意形状の線分を中心軸２の周りで回転させて形成される拡張回転自由曲面で構成されていることにより、画角周辺部分の歪みを補正することが可能となる。
【０１１４】
本実施形態の光学系１の光学素子２の有する面のうち少なくとも１面は、奇数次項を含む任意形状の線分を中心軸２の周りで回転させて形状される拡張回転自由曲面で構成されていることにより、画角中心に対して上下非対称な形状を与えることが可能であり、収差補正上好ましい。
【０１１５】
図１９は、拡張回転自由曲面を説明する図である。
【０１１６】
なお、拡張回転自由曲面は、以下の定義で与えられる回転対称面である。
【０１１７】
まず、図１９に示すように、Ｙ−Ｚ座標面上で原点を通る下記の曲線（ａ）が定められる。
Ｚ＝（Ｙ2 ／ＲＹ）／［１＋｛１−（Ｃ1 ＋１）Ｙ2 ／ＲＹ2 ｝1 /2］
＋Ｃ2 Ｙ＋Ｃ3 Ｙ2 ＋Ｃ4 Ｙ3 ＋Ｃ5 Ｙ4 ＋Ｃ6 Ｙ5 ＋Ｃ7 Ｙ6 
＋・・・・＋Ｃ21Ｙ20＋・・・・＋Ｃn+1 Ｙn ＋・・・・
・・・（ａ）
【０１１８】
次いで、この曲線（ａ）を、Ｘ軸正方向を向いて左回りを正として角度θ（°）回転した曲線Ｆ（Ｙ）が定められる。この曲線Ｆ（Ｙ）もＹ−Ｚ座標面上で原点を通る。その曲線Ｆ（Ｙ）をＹ正方向に距離Ｒ（負のときはＹ負方向）だけ平行移動する。その後、Ｚ軸の周りでその平行移動した曲線を回転させてできる回転対称面を拡張回転自由曲面とする。その結果、拡張回転自由曲面はＹ−Ｚ面内で自由曲面（自由曲線）になり、Ｘ−Ｙ面内で半径｜Ｒ｜の円になる。この定義からＺ軸が拡張回転自由曲面の軸（回転対称軸）となる。
【０１１９】
ここで、ＲＹはＹ−Ｚ断面での球面項の曲率半径、Ｃ1 は円錐定数、Ｃ2 、Ｃ3 、Ｃ4 、Ｃ5 …はそれぞれ１次、２次、３次、４次…の非球面係数である。
【０１２０】
なお、本実施形態では、第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2の第１反射面１２1，１２2を拡張回転自由曲面としての円筒面で形成したが、円錐面やトーリック面等であってもよい。
【０１２１】
以下に、本実施形態にかかる光学系１の実施例１〜４を説明する。なお、実施例１〜４の数値データは、後述する。
【０１２２】
まず、実施例１について説明する。
【０１２３】
図２０は、実施例１の光学系１を示す図である。図２１は、実施例１の光学系の第１側視光路２１に対応する横収差図である。図２２は、実施例１の光学系の第２側視光路２２に対応する横収差図である。
【０１２４】
横収差図において、中央に示された角度は、（水平方向画角、垂直方向の画角）を示し、その画角におけるＹ方向（メリジオナル方向）とＸ方向（サジタル方向）の横収差を示す。なお、マイナスの画角は、水平方向画角については、Ｙ軸正方向を向いて右回りの角度、垂直方向画角については、Ｘ軸正方向を向いて右回りの角度を意味する。以下、実施例１〜４の横収差図に関して同様である。
【０１２５】
図２０に示す実施例１は、図１に示した第１実施形態の光学系１の一例である。
【０１２６】
実施例１の座標系は、第１側視光路２１に対応する第１座標系と、第２側視光路２２に対応する第２座標系と、がある。第１物体面ＯＢ1と第２物体面ＯＢ2は、半径１６の円筒面であり、中心軸Ｃ上に第１基準面ＢＳ1及び第２基準面ＢＳ2を配置する。第１側視光路２１の各光学面は、第１基準面ＢＳ1からの偏心量で示し、第２側視光路２２の各光学面は、第２基準面ＢＳ2からの偏心量で示す。
【０１２７】
第１側視光路２１に対応する第１座標系は、順光線追跡において、例えば図２０に示すように、第１物体面ＯＢ1から第１透明媒体１０1の第１透過面１１1に向かう第１中心主光線２１Cの延長が中心軸Ｃと交差する点を偏心光学面の第１原点Ｏ1とし、第１物体面ＯＢ1とは中心軸Ｃに対して反対側の中心軸Ｃに直交する方向をＹ1軸正方向とし、図２０の紙面内をＹ1−Ｚ1平面とする。そして、図２０の像面Ｉ側の方向をＺ1軸正方向とし、Ｙ1軸、Ｚ1軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ1軸正方向とする。
【０１２８】
第２側視光路２２に対応する第２座標系は、順光線追跡において、例えば図２０に示すように、第２物体面ＯＢ2から第２透明媒体１０2の第１透過面１１2に向かう第２中心主光線２２Cの延長が中心軸Ｃと交差する点を偏心光学面の第２原点Ｏ2とし、第２物体面ＯＢ2とは中心軸Ｃに対して反対側の中心軸Ｃに直交する方向をＹ2軸正方向とし、図２０の紙面内をＹ2−Ｚ平面とする。そして、図２０の像面Ｉ側の方向をＺ2軸正方向とし、Ｙ2軸、Ｚ2軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ2軸正方向とする。
【０１２９】
光学系１は、中心軸Ｃの周りで回転対称な前群Ｇｆと、中心軸Ｃの周りで回転対称な後群Ｇｂと、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に中心軸Ｃに同軸に配置された開口Ｓとからなる。
【０１３０】
前群Ｇｆは、中心軸Ｃの周りで回転対称な屈折率が１より大きい第１透明媒体１０1と、中心軸Ｃの周りで回転対称な屈折率が１より大きい第２透明媒体１０2と、からなる。
【０１３１】
第１透明媒体１０1は、第１物体面ＯＢ1に対向し、外側に配置され、中心軸Ｃに平行に形成された拡張回転自由曲面としてのシリンドリカル面からなる第１透過面１１1と、第１透明媒体１０1の内部に形成され、第１透過面１１1に対して中心軸Ｃ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第１反射面１２1と、第１透明媒体１０1の内部に形成され、第１反射面１２1に対して像面Ｉと反対側に配置され、非球面からなり、正のパワーをもつ第２反射面１３1と、第２反射面１３1より像面Ｉ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第２透過面１４1を有する。
【０１３２】
なお、第１透明媒体１０1の第１反射面１２1と第２透過面１４1は、共通の面である。
【０１３３】
第２透明媒体１０2は、第２物体面ＯＢ2に対向し、外側に配置され、中心軸Ｃに平行に形成された拡張回転自由曲面としてのシリンドリカル面からなる第１透過面１１2と、第１透明媒体１０2の内部に形成され、第１透過面１１2に対して中心軸Ｃ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第１反射面１２2と、第１透明媒体１０2の内部に形成され、第１反射面１２2に対して像面Ｉと反対側に配置され、非球面からなり、正のパワーをもつ第２反射面１３2と、第２反射面１３2より像面Ｉ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第２透過面１４2を有する。
【０１３４】
また、第２透明媒体１０2は、第２透明媒体１０2の内部に形成され、第１反射面１２2に対して像面Ｉと反対側に配置され、非球面からなり、正のパワーをもつ、第１側視光路２１に対する第３透過面１５1と、第３透過面１５1より像面Ｉ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ、第１側視光路２１に対する第４透過面１６1を有する。
【０１３５】
なお、第２透明媒体１０2の第２反射面１３2と第３透過面１５1は、共通の面であり、第１反射面１２2と第２透過面１４2と第４透過面１６1は、共通の面である。
【０１３６】
後群Ｇｂは、像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ1と、像面Ｉ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ2と、両凸正レンズＬ3と、両凸正レンズＬ4と両凹負レンズＬ5の接合レンズＳＵ1と、フィルタＦと、カバーガラスＣと、からなる。
【０１３７】
光学系１の第１側視光路２１において、中心軸Ｃに対して直角方向の３６０°の円環状の物体面ＯＢ1から入射する光束は、前群Ｇｆの第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2、開口Ｓ、並びに後群Ｇｂを経て、中心軸Ｃに垂直な像面Ｉの中心軸Ｃから外れた外側に円環状に映像を形成する。
【０１３８】
光学系１の第２側視光路２２において、中心軸Ｃに対して直角方向の３６０°の円環状の物体面ＯＢ2から入射する光束は、前群Ｇｆの第２透明媒体１０2、開口Ｓ、及び後群Ｇｂを経て、中心軸Ｃに垂直な像面Ｉの中心軸Ｃから外れ、第１側視光路２１の映像の外側に円環状に映像を形成する。
【０１３９】
第１側視光路２１の光束は、前群Ｇｆの第１透明媒体１０1内に第１透過面１１1を経て入り、第１反射面１２1で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３1で像面Ｉ側に反射され、第２透過面１４1を経て、略Ｚ字状の光路で第１透明媒体１０1から外に出る。
【０１４０】
続いて、第１側視光路２１の光束は、第２透明媒体１０2の第３透過面１５1及び第４透過面１６1を経て、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に中心軸Ｃに同軸に配置され絞りを構成する開口Ｓを通過する。
【０１４１】
その後、後群Ｇｂを経て、像面Ｉの中心軸Ｃから外れた半径方向の所定位置に結像する。
【０１４２】
第２側視光路２２の光束は、前群Ｇｆの第２透明媒体１０2内に第１透過面１１2を経て入り、第１反射面１２2で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３2で像面Ｉ側に反射され、第２透過面１４2を経て、略Ｚ字状の光路で第２透明媒体１０2から外に出る。
【０１４３】
続いて、第２側視光路２２の光束は、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に中心軸Ｃに同軸に配置され絞りを構成する開口Ｓを通過する。その後、後群Ｇｂを経て、像面Ｉの中心軸Ｃから外れた半径方向の第１側視光路２１の結像位置の外側の所定位置に結像する。
【０１４４】
なお、第１実施形態の観察角度は、１８０°又は９０°とすることにより、外径を細くしたり、照明光学系を配置してもよい。
【０１４５】
実施例１の仕様は、
画角（第１側視光路）            ９０°
画角（第２側視光路）            ９０°
絞り径                          φ０．５ｍｍ
像の大きさ（第１側視光路）      φ０．４００〜φ０．９９８
像の大きさ（第２側視光路）      φ１．３１５〜φ２．００１
物体側ＮＡ（第１側視光路）      ０．００３２４
物体側ＮＡ（第２側視光路）      ０．００７８２
である。
【０１４６】
次に、実施例２について説明する。
【０１４７】
図２３は、実施例２の光学系１の第１状態を示す図である。図２４は、実施例２の光学系１の第２状態を示す図である。図２５は、実施例１の光学系の第１状態での第１側視光路２１に対応する横収差図である。図２６は、実施例１の光学系の第２状態での第１側視光路２１に対応する横収差図である。図２７は、実施例１の光学系の第２側視光路２２に対応する横収差図である。
【０１４８】
図２３及び図２４に示す実施例２は、図４に示した第２実施形態の光学系１の一例である。
【０１４９】
実施例２の座標系は、第１側視光路２１に対応する第１座標系と、第２側視光路２２に対応する第２座標系と、がある。第１物体面ＯＢ1と第２物体面ＯＢ2は、半径１６の円筒面であり、中心軸Ｃ上に第１基準面ＢＳ1及び第２基準面ＢＳ2を配置する。第１側視光路２１の各光学面は、第１基準面ＢＳ1からの偏心量で示し、第２側視光路２２の各光学面は、第２基準面ＢＳ2からの偏心量で示す。
【０１５０】
実施例２は、第１透明媒体１０1が移動可能であるため、第１基準面ＢＳ1が移動可能である。したがって、第１側視光路２１が移動し、第１基準面ＢＳ1と第２基準面ＢＳ2の間隔が可変となり、基線長を可変にすることが可能である。
【０１５１】
第１基準面ＢＳ1と第２基準面ＢＳ2の間隔を変えた場合、像面中心と焦点位置が変化しないための条件は、開口Ｓの中心を通る第１中心主光線２１Cが第１基準面ＢＳ1の移動方向である中心軸Ｃに対して平行になることである。第１中心主光線２１Cが中心軸Ｃに対して平行であれば、第２基準面ＢＳ2に入射する第１中心主光線２１Cの位置が変化せず、像面中心も移動しない。さらに、第１中心主光線２１Cを含む光束が中心軸Ｃに対して平行であれば、第２基準面ＢＳ2が移動しても中心軸Ｃ方向の像の位置も移動しない。
【０１５２】
したがって、実施例２では、第１基準面ＢＳ1と第２基準面ＢＳ2の間の第２基準面ＢＳ2の近傍に、移動しない正の屈折力を有する楔形状のアフォーカル素子４を配置する。アフォーカル素子４を配置することによって、第１中心主光線２１Cを中心軸Ｃに対して平行にすると共に、第１中心主光線２１Cを含む光束を中心軸Ｃに対して平行とする。なお、アフォーカル素子４を用いることなく、第１中心主光線２１Cを中心軸Ｃに対して平行にすることが可能であれば、図２３又は図２４に示したアフォーカル素子４は、省略してもよい。
【０１５３】
第１側視光路２１に対応する第１座標系は、順光線追跡において、例えば図２３又は図２４に示すように、第１物体面ＯＢ1から第１透明媒体１０1の第１透過面１１1に向かう第１中心主光線２１Cの延長が中心軸Ｃと交差する点を偏心光学面の第１原点Ｏ1とし、第１物体面ＯＢ1とは中心軸Ｃに対して反対側の中心軸Ｃに直交する方向をＹ1軸正方向とし、図２０の紙面内をＹ1−Ｚ1平面とする。そして、図２３又は図２４の像面Ｉ側の方向をＺ1軸正方向とし、Ｙ1軸、Ｚ1軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ1軸正方向とする。
【０１５４】
第２側視光路２２に対応する第２座標系は、順光線追跡において、例えば図２３又は図２４に示すように、第２物体面ＯＢ2から第２透明媒体１０2の第１透過面１１2に向かう第２中心主光線２２Cの延長が中心軸Ｃと交差する点を偏心光学面の第２原点Ｏ2とし、第２物体面ＯＢ2とは中心軸Ｃに対して反対側の中心軸Ｃに直交する方向をＹ2軸正方向とし、図２３の紙面内をＹ2−Ｚ2平面とする。そして、図２３又は図２４の像面Ｉ側の方向をＺ2軸正方向とし、Ｙ2軸、Ｚ2軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ2軸正方向とする。
【０１５５】
光学系１は、中心軸Ｃの周りで回転対称な前群Ｇｆと、中心軸Ｃの周りで回転対称な後群Ｇｂと、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に中心軸Ｃに同軸に配置された開口Ｓとからなる。
【０１５６】
前群Ｇｆは、中心軸Ｃの周りで回転対称な屈折率が１より大きい第１透明媒体１０1と、アフォーカル素子４と、中心軸Ｃの周りで回転対称な屈折率が１より大きい第２透明媒体１０2と、からなる。
【０１５７】
第１透明媒体１０1は、第１物体面ＯＢ1に対向し、外側に配置され、中心軸Ｃに平行に形成された拡張回転自由曲面としてのシリンドリカル面からなる第１透過面１１1と、第１透明媒体１０1の内部に形成され、第１透過面１１1に対して中心軸Ｃ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第１反射面１２1と、第１透明媒体１０1の内部に形成され、第１反射面１２1に対して像面Ｉと反対側に配置され、非球面からなり、正のパワーをもつ第２反射面１３1と、第２反射面１３1より像面Ｉ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第２透過面１４1を有する。
【０１５８】
なお、第１透明媒体１０1の第１反射面１２1と第２透過面１４1は、共通の面である。
【０１５９】
アフォーカル素子４は、第１アフォーカル素子４１と、第２アフォーカル素子４２と、を有する。第１アフォーカル素子４１は、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2の間の第１透明媒体１０1近傍に配置され、両面が拡張回転自由曲面の透明媒体からなり、第１透明媒体１０1と共に移動する。第２アフォーカル素子４２は、両面が拡張回転自由曲面の楔形の透明媒体からなり、第１透明媒体１０1と第２透明媒体１０2の間の第２透明媒体１０2近傍に配置され、移動しない。
【０１６０】
第２透明媒体１０2は、第２物体面ＯＢ2に対向し、外側に配置され、中心軸Ｃに平行に形成された拡張回転自由曲面としてのシリンドリカル面からなる第１透過面１１2と、第１透明媒体１０2の内部に形成され、第１透過面１１2に対して中心軸Ｃ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第１反射面１２2と、第１透明媒体１０2の内部に形成され、第１反射面１２2に対して像面Ｉと反対側に配置され、非球面からなり、正のパワーをもつ第２反射面１３2と、第２反射面１３2より像面Ｉ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第２透過面１４2を有する。
【０１６１】
また、第２透明媒体１０2は、第２透明媒体１０2の内部に形成され、第１反射面１２2に対して像面Ｉと反対側に配置され、非球面からなり、正のパワーをもつ、第１側視光路２１に対する第３透過面１５1と、第３透過面１５1より像面Ｉ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ、第１側視光路２１に対する第４透過面１６1を有する。
【０１６２】
なお、第２透明媒体１０2の第２反射面１３2と第３透過面１５1は、共通の面であり、第２透過面１４2と第１反射面１２2と第４透過面１６1は、共通の面である。
【０１６３】
後群Ｇｂは、像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ1と、像面Ｉ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ2と、両凸正レンズＬ3と像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ4の接合レンズＳＵ1と、フィルタＦと、カバーガラスＣと、からなる。
【０１６４】
光学系１の第１側視光路２１において、中心軸Ｃに対して直角方向の３６０°の円環状の物体面ＯＢ1から入射する光束は、前群Ｇｆの第１透明媒体１０1、アフォーカル素子４、及び第２透明媒体１０2、開口Ｓ、並びに後群Ｇｂを経て、中心軸Ｃに垂直な像面Ｉの中心軸Ｃから外れた外側に円環状に映像を形成する。
【０１６５】
光学系１の第２側視光路２２において、中心軸Ｃに対して直角方向の３６０°の円環状の物体面ＯＢ2から入射する光束は、前群Ｇｆの第２透明媒体１０2、開口Ｓ、及び後群Ｇｂを経て、中心軸Ｃに垂直な像面Ｉの中心軸Ｃから外れ、第１側視光路２１の映像の外側に円環状に映像を形成する。
【０１６６】
第１側視光路２１の光束は、前群Ｇｆの第１透明媒体１０1内に第１透過面１１1を経て入り、第１反射面１２1で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３1で像面Ｉ側に反射され、第２透過面１４1を経て、略Ｚ字状の光路で第１透明媒体１０1から外に出る。
【０１６７】
続いて、第１側視光路２１の光束は、第１アフォーカル素子４１及び第２アフォーカル素子４２を通り、第２透明媒体１０2の第３透過面１５1及び第４透過面１６1を経て、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に中心軸Ｃに同軸に配置され絞りを構成する開口Ｓを通過する。
【０１６８】
その後、後群Ｇｂを経て、像面Ｉの中心軸Ｃから外れた半径方向の所定位置に結像する。
【０１６９】
第２側視光路２２の光束は、前群Ｇｆの第２透明媒体１０2内に第１透過面１１2を経て入り、第１反射面１２2で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３2で像面Ｉ側に反射され、第２透過面１４2を経て、略Ｚ字状の光路で第２透明媒体１０2から外に出る。
【０１７０】
続いて、第２側視光路２２の光束は、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に中心軸Ｃに同軸に配置され絞りを構成する開口Ｓを通過する。その後、後群Ｇｂを経て、像面Ｉの中心軸Ｃから外れた半径方向の第１側視光路２１の結像位置の外側の所定位置に結像する。
【０１７１】
なお、実施例２の観察角度は、１８０°又は９０°とすることにより、外径を細くしたり、照明光学系を配置してもよい。
【０１７２】
実施例２の仕様は、
画角（第１側視光路）                ６０°
画角（第２側視光路）                ６０°
絞り径                              φ０．５ｍｍ
像の大きさ（第１側視光路の第１状態）φ０．４０５〜φ１．００８
像の大きさ（第１側視光路の第２状態）φ０．３０８〜φ１．０７０
像の大きさ（第２側視光路）          φ１．３３３〜φ１．９９５
物体側ＮＡ（第１側視光路の第１状態）０．００３１６
物体側ＮＡ（第１側視光路の第２状態）０．００４３９
物体側ＮＡ（第２側視光路）          ０．００７１８
である。
【０１７３】
次に、実施例３について説明する。
【０１７４】
図２８は、実施例３の光学系１を示す図である。図２９は、実施例３の光学系の側視光路２１に対応する横収差図である。実施例３では、第１光学系１1と第２光学系１2は、同じ構成なので、第１光学系１1のみを説明する。
【０１７５】
図２８に示す実施例３は、図７に示した第３実施形態の光学系１の一例である。
【０１７６】
実施例３の座標系では、第１物体面ＯＢ1は、半径１６ｍｍの円筒面であり、中心軸Ｃ上に第１基準面ＢＳ1を配置する。第１側視光路２１の各光学面は、第１基準面ＢＳ1からの偏心量で示す。
【０１７７】
第１側視光路２１に対応する第１座標系は、順光線追跡において、例えば図２８に示すように、第１物体面ＯＢ1から第１透明媒体１０1の第１透過面１１1に向かう第１中心主光線２１Cの延長が中心軸Ｃと交差する点を偏心光学面の第１原点Ｏ1とし、第１物体面ＯＢ1とは中心軸Ｃに対して反対側の中心軸Ｃに直交する方向をＹ1軸正方向とし、図２０の紙面内をＹ1−Ｚ1平面とする。そして、図２０の像面Ｉ側の方向をＺ1軸正方向とし、Ｙ1軸、Ｚ1軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ1軸正方向とする。
【０１７８】
第１光学系１1は、中心軸Ｃの周りで回転対称な第１前群Ｇｆ1と、中心軸Ｃの周りで回転対称な第１後群Ｇｂ1と、第１前群Ｇｆ1と第１後群Ｇｂ1の間に中心軸Ｃに同軸に配置された第１開口Ｓ1とからなる。
【０１７９】
第１前群Ｇｆ1は、中心軸Ｃの周りで回転対称な屈折率が１より大きい第１透明媒体１０1からなる。
【０１８０】
第１透明媒体１０1は、第１物体面ＯＢ1に対向し、外側に配置され、中心軸Ｃに平行に形成された拡張回転自由曲面としてのシリンドリカル面からなる第１透過面１１1と、第１透明媒体１０1の内部に形成され、第１透過面１１1に対して中心軸Ｃ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第１反射面１２1と、第１透明媒体１０1の内部に形成され、第１反射面１２1に対して像面Ｉと反対側に配置され、非球面からなり、正のパワーをもつ第２反射面１３1と、第２反射面１３1より像面Ｉ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第２透過面１４1を有する。
【０１８１】
なお、第１透明媒体１０1の第１反射面１２1と第２透過面１４1は、共通の面である。
【０１８２】
第１後群Ｇｂ1は、像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ11と、像面Ｉ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ12と、両凸正レンズＬ13と像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ14の接合レンズＳＵ1と、フィルタＦ1と、カバーガラスＣ1と、からなる。
【０１８３】
第１光学系１1の第１側視光路２１において、中心軸Ｃに対して直角方向の３６０°の円環状の第１物体面ＯＢ1から入射する光束は、第１前群Ｇｆ1の第１透明媒体１０1、第１開口Ｓ1、及び第１後群Ｇｂ1を経て、中心軸Ｃに垂直な第１像面Ｉ1の中心軸Ｃから外れた外側に円環状に映像を形成する。
【０１８４】
第１側視光路２１の光束は、第１前群Ｇｆ1の第１透明媒体１０1内に第１透過面１１1を経て入り、第１反射面１２1で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３1で第１像面Ｉ1側に反射され、第２透過面１４1を経て、略Ｚ字状の光路で第１透明媒体１０1から外に出る。
【０１８５】
続いて、第１側視光路２１の光束は、第１前群Ｇｆ1と第１後群Ｇｂ1の間に中心軸Ｃに同軸に配置され絞りを構成する第１開口Ｓ1を通過する。
【０１８６】
その後、第１後群Ｇｂ1を経て、第１像面Ｉ1の中心軸Ｃから外れた半径方向の所定位置に結像する。
【０１８７】
なお、第１実施形態の観察角度は、１８０°又は９０°とすることにより、外径を細くしたり、照明光学系を配置してもよい。
【０１８８】
実施例３の仕様は、
画角（第１側視光路）            ６０°
絞り径                          φ０．５ｍｍ
像の大きさ（第１側視光路）      φ１．３３３〜φ１．９９５
物体側ＮＡ（第１側視光路）      ０．００７１８
である。
【０１８９】
次に、実施例４について説明する。
【０１９０】
図３０は、実施例４の光学系１の座標系を示す図である。図３１は、実施例４の光学系１の偏向部５を第１状態とした例を示す図である。図３２は、実施例４の光学系１の偏向部５を第２状態とした例を示す図である。図３３は、実施例４の光学系の直視光路３１に対応する横収差図である。図３４は、実施例４の光学系の側視光路２１に対応する横収差図である。実施例４では、第１光学系１1と第２光学系１2は、同じ構成なので、第１光学系１1のみを説明する。
【０１９１】
図３０に示す実施例４は、図８に示した第４実施形態の光学系１の一例である。
【０１９２】
実施例４の座標系は、第１直視光路２３1に対応する第１直視座標系と、第１側視光路２１に対応する第１側視座標系を有する。
【０１９３】
第１直視光路２３1に対応する第１直視座標系では、第１直視物体面ＯＢ3は、第１中心軸Ｃ1上に第１直視基準面ＢＳ3を配置する。第１直視光路２３1の各光学面は、第１直視第１直視基準面ＢＳ3からの面間隔又は偏心量で示す。第１側視光路２１に対応する第１側視物体面ＯＢ1は、半径１６の円筒面であり、第１中心軸Ｃ1上に第１側視基準面ＢＳ1を配置する。第１側視光路２１の各光学面は、第１側視基準面ＢＳ1からの偏心量で示す。
【０１９４】
第１直視光路２３1に対応する第１直視座標系は、順光線追跡において、例えば図３０に示すように、第１直視物体面ＯＢ3と中心軸Ｃの交点を第１直視原点Ｏ3とし、第１中心軸Ｃ1の像面Ｉに向かう方向をＺ3軸、第１直視原点Ｏ3を通り、第１側視物体面ＯＢ1とは第１中心軸Ｃ1に対して反対側の第１中心軸Ｃ1に直交する方向をＹ3軸正方向とし、図３０の紙面内をＹ3−Ｚ3平面とする。そして、図３０の像面Ｉ側の方向をＺ3軸正方向とし、Ｙ3軸、Ｚ3軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ3軸正方向とする。
【０１９５】
第１側視光路２１に対応する第１側視座標系は、順光線追跡において、例えば図３０に示すように、第１側視物体面ＯＢ1から第１透明媒体１０1の第１透過面１１1に向かう第１側視中心主光線２１Cの延長が第１中心軸Ｃ1と交差する点を偏心光学面の第１側視原点Ｏ1とし、第１側視物体面ＯＢ1とは第１中心軸Ｃ1に対して反対側の第１中心軸Ｃ1に直交する方向をＹ1軸正方向とし、図３０の紙面内をＹ1−Ｚ1平面とする。そして、図３０の像面Ｉ側の方向をＺ1軸正方向とし、Ｙ1軸、Ｚ1軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ1軸正方向とする。
【０１９６】
第１光学系１1は、第１中心軸Ｃ1の周りで回転対称な第１前群Ｇｆ1と、第１中心軸Ｃ1の周りで回転対称な第１後群Ｇｂ1と、第１前群Ｇｆ1と第１後群Ｇｂ1の間に第１中心軸Ｃ1に同軸に配置された第１開口Ｓ1とからなる。
【０１９７】
第１前群Ｇｆ1は、第１中心軸Ｃ1の周りで回転対称な屈折率が１より大きい第１透明媒体１０1と、第１レンズ成分３1と、からなる。
【０１９８】
第１透明媒体１０1は、第１側視物体面ＯＢ1に対向し、外側に配置され、第１中心軸Ｃ1に平行に形成されたシリンドリカル面からなる第１透過面１１1と、第１透明媒体１０1の内部に形成され、第１透過面１１1に対して第１中心軸Ｃ1側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第１反射面１２1と、第１透明媒体１０1の内部に形成され、第１反射面１２1に対して像面Ｉと反対側に配置され、非球面からなり、正のパワーをもつ第２反射面１３1と、第２反射面１３1より像面Ｉ側に配置され、非球面からなり、負のパワーをもつ第２透過面１４1を有する。
【０１９９】
なお、第１透明媒体１０1の第１反射面１２1と第２透過面１４1は、共通の面である。
【０２００】
第１レンズ成分３1は、第１レンズ３１1と、第２レンズ３２1と、第３レンズ３３1と、を有する。第１レンズ３１1は、第１直視物体面ＯＢ3側に平面を向けた平凹負レンズからなり、第１透明媒体１０1の物体面側に配置される。第２レンズ３２1は、第１直視物体面ＯＢ3側に凸面を向けた正メニスカスレンズ３２1からなり、第１透明媒体１０1と偏光部材５1の間の第１透明媒体１０1に近い側に配置される。第３レンズ３３1は、第１像面Ｉ1側に凸面を向けた負メニスカスレンズ３３1からなり、第１透明媒体１０1と偏光部材５1の間の偏光部材５1に近い側に配置される。なお、第１レンズ成分３は、必要ない場合には、配置しなくてもよい。
【０２０１】
第１後群Ｇｂ1は、第１像面Ｉ1側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ11と、第１像面Ｉ1側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ12と、両凸正レンズＬ13と両凹負レンズＬ14の接合レンズＳＵ1と、フィルタＦ1と、カバーガラスＣ1と、からなる。
【０２０２】
第１偏向部５1は、第１偏光部材５１1を有する。第１偏光部材５１1は、楔プリズムからなり、第１開口Ｓ1の近傍に配置され、光路を偏光させる。
【０２０３】
第１光学系１1の第１直視光路２３1において、第１中心軸Ｃ1に直交する平面からなる第１直視物体面ＯＢ3から入射する光束は、第１前群Ｇｆ1の第１透明媒体１０1、第１レンズ成分３1、第１偏向部５1、第１開口Ｓ1、及び第１後群Ｇｂ1を経て、第１中心軸Ｃ1に垂直な第１像面Ｉ1の第１中心軸Ｃ1上に円状に映像を形成する。
【０２０４】
第１光学系１1の第１側視光路２１において、第１中心軸Ｃ1に対して直角方向の所定角度の円環状の第１側視物体面ＯＢ1から入射する光束は、第１前群Ｇｆ1の第１透明媒体１０1、第１レンズ成分３1、第１偏向部５1、第１開口Ｓ1、及び第１後群Ｇｂ1を経て、第１中心軸Ｃ1に垂直な第１像面Ｉ1の第１中心軸Ｃ1から外れた外側に円環状に映像を形成する。
【０２０５】
第１直視光路２３1の光束は、第１レンズ成分３1の第１レンズ３１1を通り、第１前群Ｇｆ1の第１透明媒体１０1内に第３透過面１５1を経て入り、第４透過面１６1を経て、第１透明媒体１０1から外に出る。
【０２０６】
続いて、第１直視光路２３1の光束は、第１レンズ成分３1の第２レンズ３２1及び第３レンズ３３1を通り、第１前群Ｇｆ1と第１後群Ｇｂ1の間に第１中心軸Ｃ1に同軸に配置され絞りを構成する第１開口Ｓ1を通過する。
【０２０７】
その後、第１後群Ｇｂ1を経て、第１像面Ｉ1の第１中心軸Ｃ1上に結像する。
【０２０８】
第１側視光路２１の光束は、第１前群Ｇｆ1の第１透明媒体１０1内に第１透過面１１1を経て入り、第１反射面１２1で像面Ｉと反対側に反射され、第２反射面１３1で第１像面Ｉ1側に反射され、第２透過面１４1を経て、略Ｚ字状の光路で第１透明媒体１０1から外に出る。
【０２０９】
続いて、第１側視光路２１の光束は、第１レンズ成分３1の第２レンズ３２1及び第３レンズ３３1を通り、第１前群Ｇｆ1と第１後群Ｇｂ1の間に第１中心軸Ｃ1に同軸に配置され絞りを構成する第１開口Ｓ1を通過する。
【０２１０】
その後、第１後群Ｇｂ1を経て、第１像面Ｉ1の第１中心軸Ｃ1から外れた半径方向の所定位置に結像する。
【０２１１】
実施例４の光学系１は、第１中心軸Ｃ1と第２中心軸Ｃ2の間隔は、３ｍｍと設定している。図３１に示すように、実施例４の光学系１の偏向部５を第１状態とした場合、像面Ｉでの結像中心の間隔は、２ｍｍとなる。また、図３２に示すように、実施例４の光学系１の偏向部５を第２状態とした場合、像面Ｉでの結像中心の間隔は、４ｍｍとなる。
【０２１２】
また、実施例４の光学系１の第１透明媒体１０1の外径及び第２透明媒体１０2の外径は、それぞれφ３．６ｍｍである。したがって、光軸間隔を３ｍｍにするために、第１透明媒体１０1の側面及び第２透明媒体１０2の側面を平面に加工するＤカットを行うと同時に各光学系１1，１2のフレアー光が相互に入射しないように遮光部材７を設置している。
【０２１３】
さらに、実施例４の光学系１では、偏向部５によって発生する色収差により像の横ずれが発生するおそれがある。この色収差は、電子的に補正したり、偏向部５を色消しプリズムで構成したり、回折光学素子ＤＯＥを用いてもよい。
【０２１４】
実施例４の仕様は、
画角（直視光路）                    １２０°
画角（側視光路）                    ６０°
絞り径                              φ０．６ｍｍ
像の大きさ（直視光路）              φ０．８０
像の大きさ（側視光路）              φ１．２０〜φ２．００
物体側ＮＡ（直視光路）              ０．００２８４
物体側ＮＡ（側視光路）              ０．００４９４
である。
【０２１５】
以下に、上記実施例１〜実施例４の構成パラメータを示す。
【０２１６】
各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられており、その他、面の曲率半径、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
【０２１７】
偏心面については、その面が定義される座標系の上記光学系１の原点Ｏからの偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、光学系１の原点Ｏに定義される座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする各面を定義する座標系の傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、各面を定義する座標系を光学系の原点に定義される座標系のまずＸ軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した新たな座標系のＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その回転した別の新たな座標系のＺ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
【０２１８】
後記の構成パラメータ中にデータの記載されていない非球面に関する項は０である。屈折率、アッベ数については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。各面の偏心は、上記のように、基準面からの偏心量で表わす。曲率半径に記載する“∞”は、無限大であることを示している。
【０２１９】
各非球面形状は、各実施例における各非球面係数を用いて、以下の式で表される。但し、光軸方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ2／ｒ）／[１＋｛１−（１＋Ｋ）・（Ｙ／ｒ）2｝1/2]
＋Ａ4Ｙ4＋Ａ6Ｙ6＋Ａ8Ｙ8＋Ａ10Ｙ10
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。また、ｅ±Ｎは×１０±Nをそれぞれ示している。
【０２２０】
実施例１
第１側視光路
面番号  曲率半径                   面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                     16.000 
1    基準面[1]                   0.000  偏心(1) 
2    ＥＲＦＳ[1]                 0.000  偏心(2)   1.8830    40.7
3    非球面[1]                   0.000  偏心(3)   1.8830    40.7
4    非球面[2]                   0.000  偏心(4)   1.8830    40.7
5    非球面[1]                   0.000  偏心(3)
6    基準面[1]                   3.298  （１面と同一位置）
7    基準面[2]                  -1.795
8    非球面[3]                   1.073            1.8830    40.7
9    非球面[4]                   1.824 
10    絞り面                      0.200 
11       -0.6545                  0.700            1.8830    40.7
12       -1.1516                  0.100 
13       -2.8964                  0.600            1.8348    42.7
14       -2.0878                  0.100 
15        9.9937                  0.800            1.6779    55.3
16       -3.8548                  0.100 
17        2.4207                  1.455            1.6779    55.3
18       -2.7776                  0.500            1.9229    18.9
19        3.0957                  0.167 
20        ∞                      0.310            1.5163    64.1
21        ∞                      0.030 
22        ∞                      0.310            1.5163    64.1
23        ∞                      0.200 
24        ∞                      0.800            1.5163    64.1
25        ∞                      0.100 
像  面      ∞                      0.000 
ＥＲＦＳ[1]
ＲＹ   ∞
θ     0.000
Ｒ    -3.000
非球面[1]
曲率半径      1.0356
k  -3.5555e+000
a   1.6474e-002 
非球面[2]
曲率半径      6.8433
k  -6.2073e-001
a  -2.8749e-004 
非球面[3]
曲率半径     11.1350
k   7.6482e+000
a   3.6714e-003 
非球面[4]
曲率半径      2.2039
k   1.5556e-001
a  -2.5136e-002 
偏心[1] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α  -90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α   90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[3] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.138 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[4] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.938 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
第２側視光路
面番号  曲率半径                   面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                     16.000 
1    基準面[2]                   0.000  偏心(1) 
2    ＥＲＦＳ[2]                 0.000  偏心(2)   1.8830    40.7
3    非球面[4]                   0.000  偏心(4)   1.8830    40.7
4    非球面[3]                   0.000  偏心(3)   1.8830    40.7
5    非球面[4]                   0.000  偏心(4)
（以下、第１側視光路と同じ）
ＥＲＦＳ[2]
ＲＹ   ∞
θ     0.000
Ｒ    -3.000
非球面[4]
曲率半径      2.2039
k   1.5556e-001
a  -2.5136e-002 
非球面[3]
曲率半径     11.1350
k   7.6482e+000
a   3.6714e-003 
偏心[1] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α  -90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ    0.00   Ｙ    0.00  Ｚ    0.00
α   90.00   β    0.00  γ    0.00
偏心[3] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.795 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[4] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -0.722 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
【０２２１】
実施例２
第１側視光路及び第２側視光路
面番号  曲率半径                   面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                     16.000 
1    基準面[1]                   0.000  偏心(1) 
2    ＥＲＦＳ[1]                 0.000  偏心(2)   1.8830    40.7
3    非球面[1]                   0.000  偏心(3)   1.8830    40.7
4    非球面[2]                   0.000  偏心(4)   1.8830    40.7
5    非球面[1]                   0.000  偏心(3)
6    ＥＲＦＳ[2]                 0.000  偏心(5)   1.8830    40.7
7    ＥＲＦＳ[3]                 0.000  偏心(6) 
8    基準面[1]                   *
* 基準面間隔  第１側視光路  5.207  第２側視光路  3.277
9    基準面[2]                   0.000 
10    ＥＲＦＳ[4]                 0.000  偏心(7)   1.8830    40.7
12    ＥＲＦＳ[5]                 0.000  偏心(8) 
13    非球面[3]                   0.000  偏心(10)  1.8830    40.7
14    非球面[4]                   0.000  偏心(11)
15    基準面[2]                   3.685 
16    絞り面                      0.200 
17       -0.8162                  0.700            1.8830    40.7
18       -1.2735                  0.100 
19       -7.2049                  0.800            1.6779    55.3
20       -2.4894                  0.100 
21        2.2780                  2.000            1.6779    55.3
22       -1.7271                  0.500            1.9229    18.9
23       -7.1380                  0.100 
24        ∞                      0.310            1.5163    64.1
25        ∞                      0.030 
26        ∞                      0.310            1.5163    64.1
27        ∞                      0.200 
28        ∞                      0.800            1.5163    64.1
29        ∞                      0.100 
像  面      ∞
ＥＲＦＳ[1]
ＲＹ   ∞
θ     0.0000
Ｒ    -4.0000
ＥＲＦＳ[2]
ＲＹ   1.9957
θ    31.8796
Ｒ    -1.6269
ＥＲＦＳ[3]
ＲＹ   1.9270
θ    37.1846
Ｒ    -1.5231
ＥＲＦＳ[4]
ＲＹ   8.6698
θ    45.5292
Ｒ    -1.5723
ＥＲＦＳ[5]
ＲＹ  24.1221
θ    23.1387
Ｒ    -1.3192
非球面[1]
曲率半径      0.9001
k  -2.2142e+000
a   2.6261e-003 
非球面[2]
曲率半径      7.7963
k  -2.0186e+001
a   3.3828e-004 
非球面[3]
曲率半径     10.4023
k   3.0046e+000
a   6.4793e-004 
非球面[4]
曲率半径      2.8697
k  -2.7463e-001
a  -5.4091e-003 
偏心[1] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α  -90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α   90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[3] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.659 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[4] 
Ｘ    0.00   Ｙ    0.00  Ｚ   -2.859 
α    0.00   β    0.00  γ    0.000 
偏心[5] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -0.398 
α    0.000  β    0.000  γ    0.00
偏心[6] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -0.0773
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[7] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.650 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[8] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -2.816 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[10]
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -2.009 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[11]
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.409 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
第２側視光路（数値実施例１と同じ）
面番号  曲率半径                   面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                     16.000 
10    基準面[2]                   0.000  偏心(1) 
11    ＥＲＦＳ[6]                 0.000  偏心(2)   1.8830    40.7
12    非球面[4]                   0.000  偏心(3)   1.8830    40.7
13    非球面[3]                   0.000  偏心(4)   1.8830    40.7
14    非球面[4]                   3.685  偏心(3) 
15    絞り面
（以下、第１側視光路と同じ）
ＥＲＦＳ[6]
ＲＹ   ∞
θ     0.0000
Ｒ    -4.0000
非球面[3]
曲率半径     10.4023
k   3.0046e+000
a   6.4793e-004 
非球面[4]
曲率半径      2.8697
k  -2.7463e-001
a  -5.4091e-003 
偏心[1] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α  -90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α   90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[3] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.409 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[4] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -2.009 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
【０２２２】
実施例３
面番号  曲率半径                   面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                     16.000 
1    基準面[1]                   0.000  偏心(1) 
2    ＥＲＦＳ[1]                 0.000  偏心(2)   1.8830    40.7
3    非球面[2]                   0.000  偏心(3)   1.8830    40.7
4    非球面[1]                   0.000  偏心(4)   1.8830    40.7
5    非球面[2]                   3.685  偏心(3) 
6    絞り面                      0.200 
7       -0.8162                  0.700            1.8830    40.7
8       -1.2735                  0.100 
9       -7.2049                  0.800            1.6779    55.3
10       -2.4894                  0.100 
11        2.2780                  2.000            1.6779    55.3
12       -1.7271                  0.500            1.9229    18.9
13       -7.1380                  0.100 
14        ∞                      0.310            1.5163    64.1
15        ∞                      0.030 
16        ∞                      0.310            1.5163    64.1
17        ∞                      0.200 
18        ∞                      0.800            1.5163    64.1
19        ∞                      0.100 
像  面      ∞
ＥＲＦＳ[1]
ＲＹ   ∞
θ     0.000
Ｒ    -4.000
非球面[1]
曲率半径     10.4023
k   3.0046e+000
a   6.4793e-004 
非球面[2]
曲率半径      2.8697
k  -2.7463e-001
a  -5.4091e-003 
偏心[1] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α  -90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α   90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[3] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.409 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[4] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -2.009 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
【０２２３】
実施例４
直視光路
面番号  曲率半径                   面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                     16.000 
1        ∞                      0.600           1.8830    40.7
2        0.7266                  1.500 
3    基準面[1]                  -1.100 
4    非球面[1]                   0.639           1.8830    40.7
5    非球面[2]                   0.461 
6    基準面[1]                   0.233  （３面と同一位置）
7        1.8832                  0.500           1.8830    40.7
8       20.9001                  0.178 
9       -0.6032                  0.629           1.8830    40.7
10       -0.8773                  0.200 
11        ∞                      0.300 偏心(1)   1.9229    18.9
12        ∞                      0.000 
13    絞り面                      0.200
14       -0.7828                  0.700           1.8830    40.7
15       -1.2235                  0.100 
16      -10.4190                  0.800           1.8160    46.6
17       -2.9832                  0.100 
18        2.1224                  1.600           1.6180    63.3
19       -2.1646                  0.500           1.9229    18.9
20        4.8056                  1.300 
21        ∞                      0.310           1.5163    64.1
22        ∞                      0.030 
23        ∞                      0.310           1.5163    64.1
24        ∞                      0.200 
25        ∞                      0.800           1.5163    64.1
26        ∞                      0.100 
像  面      ∞
非球面[1]
曲率半径   6256.12
k   0.0000e+000
a   3.7828e-003 
非球面[2]
曲率半径      1.1551
k  -1.7870e+000
偏心[1] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α   10.444  β    0.000  γ    0.000 
側視光路
面番号  曲率半径                   面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                     16.000 
1    基準面[1]                   0.000  偏心(1) 
2    ＥＲＦＳ[1]                 0.000  偏心(2)   1.8830    40.7
3    非球面[2]                   0.000  偏心(3)   1.8830    40.7
4    非球面[1]                   0.000  偏心(4)   1.8830    40.7
5    非球面[2]                   0.000  偏心(3) 
（以下、直視光路と同じ）
ＥＲＦＳ[1]
ＲＹ   ∞
θ     0.000
Ｒ    -1.800
非球面[1]
曲率半径   6256.12
k   0.0000e+000
a   3.7828e-003 
非球面[2]
曲率半径      1.1551
k  -1.7870e+000
偏心[1] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α  -90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α   90.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[3] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -0.461 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[4] 
Ｘ    0.000  Ｙ    0.000  Ｚ   -1.100 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
【０２２４】
上記実施例１〜４について、条件式（１）の値を下記に示しておく。
【０２２５】
条件式                   実施例１      実施例２      実施例３      実施例４
（１）ｗ１／ｗ２          0.9118        0.8993        1.0000        1.1547
【０２２６】
以下に、本実施形態の光学系１の適用例を説明する。
【０２２７】
図３５は、本実施形態の光学系を自動車の撮像装置として用いた例を示す図である。
【０２２８】
図３５（ａ）は、自動車１３０の前方に撮像装置として本実施形態にかかる光学系１を取り付けて、車内の表示装置に各光学系１を経て撮影された画像を、画像処理を施して歪みを補正して同時に表示するようにした例を示す図であり、図３５（ｂ）は、自動車１３０の各コーナやヘッド部のポールの頂部に撮像装置として本実施形態にかかる光学系１を複数取り付けて、車内の表示装置に各光学系１を経て撮影された画像を、画像処理を施して歪みを補正して同時に立体的に表示するようにした例を示す図である。
【０２２９】
図３６は、本実施形態の光学系を屋外の被写体を撮影する撮像装置及び投影装置として用いた例を示す図である。
【０２３０】
図３６は、建物１５０の外部に本実施形態にかかる光学系１を用いた撮像装置１５１を取り付け、屋内に本実施形態にかかる光学系１を用いた投影装置１４０を配置し、撮像装置１５１で撮像された映像を電線１５２を介して、又は無線で投影装置１４０に送るようにしている。このような配置において、屋外の３６０°全方位の被写体Ｏを、光学系１を経て撮像装置１５１で撮影し、その映像信号を投影装置１４０に送り、像面に配置した表示素子にその映像を表示して、光学系１を通して屋内の壁面等に被写体Ｏの映像Ｏ'を立体的に投影表示するようにしている例である。
【０２３１】
図３７は、本実施形態の光学系を内視鏡先端の撮影光学系として用いた例を示す図である。
【０２３２】
図３７は、内視鏡先端の撮影光学系として本実施形態にかかる光学系１を用いた例を示すための図である。図３７（ａ）は、硬性内視鏡１１０の先端に本実施形態にかかる光学系１を取り付けて３６０°全方位の画像を立体的に撮像観察する例である。図３７（ｂ）にその先端の概略の構成を示す。本実施形態にかかる光学系１の第１透明媒体１０1及び第２透明媒体１０2の周囲には円周方向にスリット状に伸びる開口１０６を有するケーシング等からなるフレアー絞り１０７が配置され、フレアー光が入射するのを低減している。また、図３７（ｃ）は、軟性電子内視鏡１１３の先端に本発明による本実施形態にかかる光学系１を同様に取り付けて、撮影された画像を、表示装置１１４に画像処理を施して歪みを補正して立体的に表示するようにした例である。
【０２３３】
図３７に示すように、内視鏡に光学系１を用いることにより、全方位の画像を立体的に撮像観察することができ、従来と異なる角度から様々な部位を立体的に撮像観察することができる。
【０２３４】
以上、本発明の種々の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のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【符号の説明】
【０２３５】
１…光学系
Ｇｆ…前レンズ群
Ｇｂ…後レンズ群
２…光学素子
Ｓ…開口（絞り）
Ｉ…像面
【図１】
2014106327.tif 000003
【図２】
2014106327.tif 000004
【図３】
2014106327.tif 000005
【図４】
2014106327.tif 000006
【図５】
2014106327.tif 000007
【図６】
2014106327.tif 000008
【図７】
2014106327.tif 000009
【図８】
2014106327.tif 000010
【図９】
2014106327.tif 000011
【図１０】
2014106327.tif 000012
【図１１】
2014106327.tif 000013
【図１２】
2014106327.tif 000014
【図１３】
2014106327.tif 000015
【図１４】
2014106327.tif 000016
【図１５】
2014106327.tif 000017
【図１６】
2014106327.tif 000018
【図１７】
2014106327.tif 000019
【図１８】
2014106327.tif 000020
【図１９】
2014106327.tif 000021
【図２０】
2014106327.tif 000022
【図２１】
2014106327.tif 000023
【図２２】
2014106327.tif 000024
【図２３】
2014106327.tif 000025
【図２４】
2014106327.tif 000026
【図２５】
2014106327.tif 000027
【図２６】
2014106327.tif 000028
【図２７】
2014106327.tif 000029
【図２８】
2014106327.tif 000030
【図２９】
2014106327.tif 000031
【図３０】
2014106327.tif 000032
【図３１】
2014106327.tif 000033
【図３２】
2014106327.tif 000034
【図３３】
2014106327.tif 000035
【図３４】
2014106327.tif 000036
【図３５】
2014106327.tif 000037
【図３６】
2014106327.tif 000038
【図３７】
2014106327.tif 000039