(57)【要約】  【課題】  像面（撮像面等）での結像光像が均一の明るさを有するようになった光学系（撮像光学系）を提供する。  【解決手段】  撮像光学系１における反射面の少なくとも１面（例えば第２面Ｓ２）に対し、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせるようにしている。【選択図】      図１
2006267155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反射面を有しており、それら反射面における、少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である撮像光学系において、
上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
少なくとも１つの反射面を有するとともに、
複数の透過面を有し、それらの透過面における少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である撮像光学系において、
上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項３】
少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系において、
上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項４】
少なくとも１つの反射面を有するとともに、複数の透過面を有し、それらの透過面における少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系において、
上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項５】
上記の変異反射面では、
入射光束の有効部分の照射される範囲内での位置に応じて、反射率が異なっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項６】
上記の有効部分の照射される範囲内では、
有効部分の中心を基準として、非対称に反射率が異なっていることを特徴とする請求項５に記載の撮像光学系。
【請求項７】
上記の変異反射面の中心から周辺に至るまででは、
反射率は、各方向で、多段階に変化していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項８】
上記の変異反射面における反射率は、
変異反射面内での一部分における照射面積に基づいた基準反射率（ＲＥc）と、
下記条件式（１）にて定義される、変異反射面内の他部分における対比反射率（ＲＥW）と、を含むようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像光学系；
ＲＥW＝ＰC／ＰW…（１）
ただし、
ＰC：上記の一部分における照射面積
ＰW：上記の他部分における照射面積
である。
【請求項９】
上記の変異反射面における反射率は、
入射光束に含まれる周辺光線の像面に対する入射角度の１つに基づいた基準入射角度（θ１）に対応する第１周辺光線反射率（ＲＥu）と、
下記条件式（２）にて定義される、他の入射角度（θ２）に対応する第２周辺光線反射率（ＲＥL）と、を含むようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
ＲＥL＝ｔａｎ（θ１）／ｔａｎ（θ２）…（２）
【請求項１０】
上記反射面の少なくとも１面には、光学絞りが設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１１】
上記光学絞りが設けられている反射面が、非回転対称な面であることを特徴とする請求項１０に記載の撮像光学系。
【請求項１２】
上記光学絞りの中心を通る光線のうち像面中心に至る光線の光束と、上記の変異反射面との交わる部分が、変異反射面内の上記一部分であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の撮像光学系。
【請求項１３】
少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１つ面が非回転対称な反射面であり、さらに、光学絞りを上記の非回転対称な反射面、またはその非回転対称な反射面近傍に設けた光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系において、
上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項１４】
上記の変異反射面では、
入射光束の有効部分の照射される範囲内での位置に応じて、反射率が異なっていることを特徴とする請求項１３に記載の撮像光学系。
【請求項１５】
上記の有効部分の照射される範囲内では、
有効部分の中心を基準として、非対称に反射率が異なっていることを特徴とする請求項１４に記載の撮像光学系。
【請求項１６】
上記の変異反射面の中心から周辺に至るまででは、
反射率は、各方向で、多段階に変化していることを特徴とする請求項１３に記載の撮像光学系。
【請求項１７】
複数の透過面を有しており、それらの透過面における、少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である撮像光学系において、
上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項１８】
少なくとも１つの透過面を有するとともに、
複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である撮像光学系において、
上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項１９】
少なくとも１つの反射面を有するとともに、複数の透過面を有し、それらの透過面における少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系において、
上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項２０】
少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系において、
上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項２１】
上記の変異透過面では、
入射光束の有効部分の照射される範囲内での位置に応じて、透過率が異なっていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項２２】
上記の有効部分の照射される範囲内では、
有効部分の中心を基準として、非対称に透過率が異なっていることを特徴とする請求項２１に記載の撮像光学系。
【請求項２３】
上記の変異透過面の中心から周辺に至るまででは、
透過率は、各方向で、多段階に変化していることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項２４】
上記の変異透過面における透過率は、
変異透過面内での一部分における照射面積に基づいた基準透過率（ＰＥC）と、
下記条件式（３）にて定義される、変異透過面内の他部分における対比透過率（ＰＥW）と、を含むようになっていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の撮像光学系；
ＰＥW＝Ｐ’C／Ｐ’W…（３）
ただし、
Ｐ’C：上記の一部分における照射面積
Ｐ’W：上記の他部分における照射面積
である。
【請求項２５】
上記の変異透過面における透過率は、
入射光束に含まれる周辺光線の像面に対する入射角度の１つに基づいた基準入射角度（θ１）に対応する第１周辺光線透過率（ＰＥu）と、
下記条件式（４）にて定義される、他の入射角度（θ２）に対応する第２周辺光線透過率（ＰＥL）と、を含むようになっていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
ＰＥL＝ｔａｎ（θ１）／ｔａｎ（θ２）…（４）
【請求項２６】
上記透過面の少なくとも１面には、光学絞りが設けられていることを特徴とする請求項１７〜２５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項２７】
上記光学絞りが設けられている透過面が、非回転対称な面であることを特徴とする請求項２６に記載の撮像光学系。
【請求項２８】
上記光学絞りの中心を通る光線のうち像面中心に至る光線の光束と、上記の変異透過面との交わる部分が、変異透過面内の上記一部分であることを特徴とする請求項２６または２７に記載の撮像光学系。
【請求項２９】
少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１つ面が非回転対称な反射面であり、さらに、光学絞りを上記の非回転対称な反射面、またはその非回転対称な反射面近傍に設けた光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系において、
上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項３０】
上記の変異透過面では、
入射光束の有効部分の照射される範囲内での位置に応じて、透過率が異なっていることを特徴とする請求項２９に記載の撮像光学系。
【請求項３１】
上記の有効部分の照射される範囲内では、
有効部分の中心を基準として、非対称に透過率が異なっていることを特徴とする請求項３０に記載の撮像光学系。
【請求項３２】
上記の変異透過面の中心から周辺に至るまででは、
透過率は、各方向で、多段階に変化していることを特徴とする請求項２９に記載の撮像光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子のみからなる光学系や、光学素子を含む光学系に関するものであり、特に、偏芯した光学系（撮像光学系等）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学系を用いて、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の画像表示素子に表示された画像を拡大表示させるようになった頭部装着型の画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ；ＨＭＤ）が、種々開発されている。
【０００３】
また、近年、携帯電話機や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）と呼ばれる携帯情報端末には、画像を取り込むためのデジタルスチルカメラやデジタルビデオユニットが内蔵されるようになってきており、そのための光学系も種々開発されている。
【０００４】
このような機器では、軽量化・小型化・薄型化等を図りたい。そのため、光学レンズ素子等を直線的に配置させる共軸光学系（いわゆる軸対称光学系）は、高性能化に伴い大型化してしまうので、それらに代わって、光路を折り曲げることのできる非軸対称光学系が提案されるようになってきている。
【０００５】
非軸対称光学系としては、反射面や透過面を有するとともに偏芯した光学プリズムを用いた光学系（撮像光学系）が知られている。そして、このような光学プリズムでは、反射面や透過面に、ハーフミラーコーティングや、透過率を変調させる変調コーティング等が施されるようになっている（特許文献１・２参照）。
【０００６】
ところで、偏芯した光学プリズムとは、直角プリズム（４５°の反射面を含む光学プリズム）のようなものに限らず、種々の角度を有する光学作用面（例えば偏芯曲面）を備えた光学プリズムも含まれる。このような光学プリズムであれば、直角プリズムよりも種々の方向に光路を折り曲げることができ、よりコンパクト（薄型）な光学系を形成できるためである。
【特許文献１】特開２００４−３５９４１号公報
【特許文献２】特開２００４−７０３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、偏芯曲面を備える非軸対称光学系（撮像光学系）では、回転対称光学系と異なり、偏芯特有の現象が起こる。例えば、偏芯により、軸上光線においても偏芯による非点隔差が生じたり、偏芯コマのようなものが発生する。つまり、像面で、回転非対称な結像状態にならないことが多い。
【０００８】
詳説すると、図１０のような右手系のＸＹＺ直交座標（図９参照可）におけるＸＹ面に、撮像素子の像面ＩＭが位置する場合、回転対称光学系では、図１０（ａ）に示すように、像面中心ＩＭC（像面ＩＭと光軸との交点）を基準として、回転対称可能な光像ＬＩが結像するようになる。
【０００９】
一方、Ｙ方向に偏芯している非軸対称光学系では、図１０（ｂ）に示すように、Ｘ方向においては対称となるが、Ｙ方向では非対称となった光像ＬＩが結像するようになる。そのため、非軸対称光学系では、Ｙ方向において明るさムラ（明度ムラ）が発生する上、像面ＩＭ全体としても明るさムラが発生してしまう（詳細については、発明を実施するための最良の形態にて説明）。したがって、非軸対称光学系を用いた撮像光学系では、所望の画像を得にくいことになる。なお、この図１０では、Ｚ方向は、紙面に対して垂直方向になっている。
【００１０】
また、このような非軸対称光学系では、図１１に示すように、マージナル光線ＭＲ（光束の中心を通る主光線ＣＲに対する周辺光線）の像面に対する入射角度（θ’１・θ’２）が、マージナル光線ＭＲの位置に応じて異なるという現象も生じる。つまり、像面中心ＩＭCを中心とした対称な明るさを有する光像ＬＩを得られない現象が生じてしまう。なお、この図１１では、Ｘ方向は、紙面に対して垂直方向になっている。
【００１１】
このような現象が発生すると、例えば多少のデフォーカスの影響が、結像状態に大きく現れるようになる。そのため、非軸対称光学系を用いた撮像光学系では、明るさムラが発生しやすくなり、所望の画像を得にくいことになる。
【００１２】
また、撮像素子の像面（受光面）ＩＭは、平面の２次元的なものである。そのため、水平方向・垂直方向に広がりを持ち、像面ＩＭに至るまでの光学系自体が複雑になることが多い。すると、性能劣化の原因となる収差等も複雑になることが多い。
【００１３】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、像面（結像光像）の明るさムラを除去し得る偏芯した光学系（例えば撮像光学系）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、複数の反射面を有しており、それら反射面における、少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である撮像光学系であって、上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、少なくとも１つの反射面を有するとともに、複数の透過面を有し、それらの透過面における少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である撮像光学系であって、上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系であって、上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、少なくとも１つの反射面を有するとともに、複数の透過面を有し、それらの透過面における少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系であって、上記反射面の少なくとも１面が、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせた変異反射面になっていることを特徴としている。
【００１８】
例えば共軸光学系では、入射光束の結像する面（例えば撮像素子の撮像面）に、中心（像面中心）に対して回転対称な光量分布で、光像が結像することになる。しかし、偏芯した撮像光学系では、偏芯特有の現象として、結像する光像が、その光像内の中心を基準として非対称な明るさから構成されるようになる。つまり、光像（結像光像）に明度ムラが必然的に起きてしまう。
【００１９】
これは、撮像面（像面）での各画角の各光束の照射面積が、像面中心に対し、非回転対称に分布しているためである。例えば、ある画角のある面での反射光線の反射面積が、画角のアジムス方向で異なっているためである。そこで、本発明では、像面にて照射される各照射面積（光束照射面積）を変化させないものの、その照射面積での単位面積あたりの光量（単位照射光量）を変化させることで、光像の明るさを均一（一様）にさせるようにしている。
【００２０】
具体的には、上述のように撮像光学系における反射面の反射率を、位置に応じて変化させた変異反射面にしている（つまり、不均一な反射面にしている）。このように変異反射面を設けることで、像面に至るまでにおいて光線（光束）の反射光量を変化させることができる。
【００２１】
つまり、単位照射光量（具体的には単位反射光量）を変化させることができる。したがって、反射面での反射面積が比較的に大きい部分には単位反射光量を抑制させる一方、反射面での反射面積が比較的に小さい部分には単位反射光量を増加させることができる。
【００２２】
その結果、反射面からの反射光像は、全体で均一な明るさを有するようになる。そのため、均一な反射光像に起因して〔すなわち、この反射光像を構成する光束（光線）が到達することで〕、像面上に形成される結像光像も均一な明るさを有する光像となる。
【００２３】
なお、本発明での上記の変異反射面では、入射光束の有効部分の照射される範囲内での位置に応じて、反射率が異なっていることが好ましい。これによると、反射面全域を変異反射面にさせる必要がなくなり、コストの抑制が図れるためである。
【００２４】
また、本発明における上記の有効部分の照射される範囲内では、有効部分の中心を基準として、非対称に反射率が異なっていることが好ましい。
【００２５】
通常、有効部分内の中心光束の付近を中心として、非対称な明度ムラを生じさせやすい。したがって、上記のようにしておけば、効率的に明度ムラを抑制させることができるためである。
【００２６】
また、上記の変異反射面の中心から周辺に至るまででは、反射率が、各方向で、多段階に変化している。これによると、上記同様、効率的に明度ムラを抑制させることができるためである。
【００２７】
また、本発明での変異反射面における具体的な反射率は、例えば、変異反射面内での一部分における照射面積に基づいた基準反射率（ＲＥc）と、下記条件式（１）にて定義される、変異反射面内の他部分における対比反射率（ＲＥW）と、を含むようになっている場合が挙げられる。
ＲＥW＝Ｐc／ＰW…（１）
ただし、
Ｐc：上記の一部分における照射面積
ＰW：上記の他部分における照射面積
である。
【００２８】
また、像面での光像における光束内の各光線に着目して、上記の変異反射面における反射率を、入射光束に含まれる周辺光線の像面に対する入射角度の１つに基づいた基準入射角度（θ１）に対応する第１周辺光線反射率（ＲＥu）と、下記条件式（２）にて定義される、他の入射角度（θ２）に対応する第２周辺光線反射率（ＲＥL）と、を含むように構成させてもよい。
ＲＥL＝ｔａｎ（θ１）／ｔａｎ（θ２）…（２）
【００２９】
このように、光束内の光線に着目すれば、光像を構成する光束内での明度ムラも抑制できるためである。
【００３０】
なお、上述したように、入射光束の有効部分を形成させるために、上記反射面の少なくとも１面には、光学絞りが設けられていることが好ましい。特に、上記光学絞りが設けられている反射面が、非回転対称な面であることが好ましい。
【００３１】
例えば、非回転対称な面（自由曲面等）の反射面であれば、曲面を利用して、反射させる範囲を変え、反射光量の集光性を変更できるためである。つまり、自由曲面上に光学絞りを設けると、集光性の調整と入射光束の有効部分の調整とが、相まって、反射率を位置に応じて異ならせる反射率変異処理を施す範囲を抑制できるためである。
【００３２】
なお、上記光学絞りの中心を通る光線のうち像面中心に至る光線の光束と、上記の変異反射面との交わる部分が、変異反射面内の上記一部分〔条件式（１）参照〕となっている。
【００３３】
ところで、像面に至るまでの光線の進行過程で、周辺光線が反射面上に斜め入射することによって偏芯特有の明度ムラを生じやすくなる。すると、形状的に光学素子を利用して、光線（光束）を結像させる本発明のような撮像光学系において、特に明度ムラが発生しやすいことになる。
【００３４】
しかし、上記した光学絞りを設けるようにすると、周辺光線を効率的に調整し、光束の有効部分を決定づけることができる。特に、光学素子における非回転対称な反射面、または、非回転対称な反射面上の近傍に、光学絞りを設けるようにすると、周辺光線をさらに効率的に調整し、光束の有効部分を決定づけることができる。
【００３５】
つまり、少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１つ面が非回転対称な反射面であり、さらに、光学絞りを上記の非回転対称な反射面、またはその非回転対称な反射面近傍に設けた光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系では、周辺光線をさらに効率的に調整し、光束の有効部分を決定づけることができる。
【００３６】
そこで、このように効率よく入射光束の有効部分を決定づけられた撮像光学系において、上述してきたような変異反射面を含ませるようにしておくと、確実に像面上での明度ムラを抑制させることができるといえる。
【００３７】
上述では、撮像光学系における反射面を変異反射面にすることで、像面上の光像の明度ムラを抑制させてきたが、透過面を変異透過面にすることでも、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
つまり、本発明の撮像光学系における透過面の透過率を、位置に応じて変化させた変異透過面にしている（つまり、不均一な透過面にしている）。このように変異透過面を設けることで、像面に至るまでにおいて光線（光束）の透過光量を変化させることができる。
【００３９】
つまり、単位照射光量（具体的には単位透過光量）を変化させることができる。したがって、透過面での透過面積が比較的に大きい部分には単位透過光量を抑制させる一方、透過面での透過面積が比較的に小さい部分には単位透過光量を増加させることができる。
【００４０】
その結果、透過面からの透過光像は、全体で均一な明るさを有するようになる。そのため、均一な透過光像に起因して〔すなわち、この透過光像を構成する光束（光線）が到達することで〕、像面上に形成される結像光像も均一な明るさを有する光像となる。
【００４１】
そこで、本発明は、下記のような場合も想定できる。
【００４２】
本発明は、複数の透過面を有しており、それらの透過面における、少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である撮像光学系であって、上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴としている。
【００４３】
また、本発明は、少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である撮像光学系であって、上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴としている。
【００４４】
また、本発明は、少なくとも１つの反射面を有するとともに、複数の透過面を有し、それらの透過面における少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系であって、上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴としている。
【００４５】
また、本発明は、少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系であって、上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴としている。
【００４６】
そして、上記の変異透過面では、入射光束の有効部分の照射される範囲内での位置に応じて、透過率が異なっていることが好ましい。
【００４７】
また、上記の有効部分の照射される範囲内では、有効部分の中心を基準として、非対称に透過率が異なっていることが好ましい。
【００４８】
また、上記の変異透過面の中心から周辺に至るまででは、透過率が、各方向で、多段階に変化していることが好ましい。
【００４９】
また、上記の変異透過面における透過率は、変異透過面内での一部分における照射面積に基づいた基準透過率（ＰＥC）と、下記条件式（３）にて定義される、変異透過面内の他部分における対比透過率（ＰＥW）と、を含むようになっていることが好ましい。
ＰＥW＝Ｐ’C／Ｐ’W…（３）
ただし、
Ｐ’C：上記の一部分における照射面積
Ｐ’W：上記の他部分における照射面積
である。
【００５０】
また、上記の変異透過面における透過率は、入射光束に含まれる周辺光線の像面に対する入射角度の１つに基づいた基準入射角度（θ１）に対応する第１周辺光線透過率（ＰＥu）と、下記条件式（４）にて定義される、他の入射角度（θ２）に対応する第２周辺光線透過率（ＰＥL）と、を含むようになっていることが好ましい。
ＰＥL＝ｔａｎ（θ１）／ｔａｎ（θ２）…（４）
【００５１】
また、上記透過面の少なくとも１面には、光学絞りが設けられていることが好ましく、特に、上記光学絞りが設けられている透過面が、非回転対称な面であることが好ましい。
【００５２】
なお、上記光学絞りの中心を通る光線のうち像面中心に至る光線の光束と、上記の変異透過面との交わる部分が、変異透過面内の上記一部分〔条件式（３）参照〕となっている。
【００５３】
また、本発明は、少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１つ面が非回転対称な反射面であり、さらに、光学絞りを上記の非回転対称な反射面、またはその非回転対称な反射面近傍に設けた光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系であって、上記透過面の少なくとも１面が、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせた変異透過面になっていることを特徴としている。
【００５４】
かかるような偏芯した撮像光学系においても、上述してきたような変異透過面を含ませるようにしておくと、確実に像面上での明度ムラを抑制させることができるといえる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明であれば、撮像光学系における反射面・透過面の反射率・透過率を位置に応じて、適宜異ならせるようにしているので、偏芯した撮像光学系ゆえに生じる像面での光像の明度ムラを抑制させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
［実施の形態１］
まず、本発明の光学系（撮像光学系等）としては、多種多様な光学系が想定される。例えば、下記のようなものが列挙できる。
【００５７】
○ミラー等ばかりを組み合わせ、反射面（偏芯した反射面や非回転対称な反射面）のみで構成された光学系。
例えば、複数の反射面を有しており、それら反射面における、少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である撮像光学系。
○レンズ等ばかりを組み合わせ、透過面（偏芯した透過面や非回転対称な透過面）のみで構成された光学系。
例えば、複数の透過面を有しており、それらの透過面における、少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である撮像光学系。
○ミラー等とレンズ等とを組合せ、反射面・透過面で構成される光学系
例えば、少なくとも１つの反射面を有するとともに、複数の透過面を有し、それらの透過面における少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である撮像光学系や、少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である撮像光学系。
○少なくとも反射面・透過面を具備した光学プリズム（光学素子）と、ミラーまたはレンズ等とを組み合わせ、反射面・透過面で構成される光学系。
例えば、少なくとも１つの透過面を有するとともに、複数の反射面を有し、それらの反射面における少なくとも１面が偏芯した反射面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な反射面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系や、少なくとも１つの反射面を有するとともに、複数の透過面を有し、それらの透過面における少なくとも１面が偏芯した透過面であるとともに、少なくとも１面が非回転対称な透過面である光学素子が、少なくとも１個備わった撮像光学系。
【００５８】
以上のように、本発明の光学系としては、種々想定され、その中の一例を下記において説明していく。
【００５９】
〔１．光学系の構成について〕
図１は、本発明の一例である光学プリズムＰＲを用いた撮像光学系１〔具体的には撮像面Ｓ８へ結像させる光学系（結像光学系）であり、撮像素子ＳＲを含むことから結像光学系１とも表現可能〕の構成を、光学断面で示したものである。なお、この図１に示す撮像光学系１を実施例１とする。
【００６０】
図１は、複数面（第１面〜第５面；Ｓｉ）を有する１個の光学プリズムＰＲ、２面を有する平行平面板ＰＴ、および像面（ここでは撮像素子ＳＲの撮像面Ｓ８）を示している。
【００６１】
なお、光学プリズムＰＲ・平行平面板ＰＴでの各面（Ｓｉ）および像面（Ｓｉ）を表現するため、物体側から像側（像面側）に至るまでの光線の入射順（ｉ番目；ｉ＝１、２、３、…）に応じて、番号を付すようにしている。また、自由曲面となっている面については、アスタリスク（＊）を付すようにしている。
【００６２】
〈１−１．光学プリズムについて〉
図１に示すように、光学プリズムＰＲは、５個の面を有するようになっている。そして、第１面Ｓ１が、物体側（物面側）からの光線を最初に受けるとともに透過する面、すなわち、光学プリズムＰＲの入射面（透過面）となっている。
【００６３】
第２面Ｓ２は、第１面Ｓ１を透過（通過）してきた光線を、第３面Ｓ３に向けて反射させる反射面となっている。第３面Ｓ３は、第２面Ｓ２によって反射されてきた光線（反射光線）を、第４面Ｓ４に向けて反射させる反射面となっている。なお、この反射面（第３面Ｓ３）には、光学絞りＳＴ（例えば円形の絞り形状を有する光学絞り）が施されるようになっている。
【００６４】
第４面Ｓ４は、第３面Ｓ３からの反射光線を、第５面Ｓ５に向けて反射させる反射面となっている。第５面Ｓ５は、第４面Ｓ４からの反射光線を射出（透過）させる射出面（透過面）となっている。
【００６５】
なお、上記の第１面Ｓ１〜第５面Ｓ５までの各面は、自由曲面で構成されるようになっている。
【００６６】
〈１−２．平行平面板について〉
平行平面板ＰＴは、光学プリズムＰＲからの射出光線を取り入れるとともに、その光線を例えば撮像素子〔ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等〕ＳＲの撮像面（受光面）Ｓ８へと導くものである。
【００６７】
なお、平行平面板ＰＴは、２面構成となっている。そして、光学プリズムＰＲの第５面Ｓ５からの射出光線を、最初に受けるとともに透過させる面を第６面Ｓ６と表現している。また、この第６面Ｓ６を透過してきた光線を、受けるとともに透過させる面を第７面Ｓ７と表現している。
【００６８】
〈１−３．撮像素子について〉
撮像素子ＳＲは、光学プリズムＰＲ・平行平面板ＰＴを通過してきた光線（光像）を受光し（撮像面Ｓ８にて受光し）、電気的信号（電子データ）に変換させるものである。
【００６９】
なお、撮像光学系１を備える撮像装置においては、撮像素子ＳＲによって変換された電子データに対して種々の処理等を施す処理部や、電子データ等を記憶する記憶部等が、備えられるようになっている。
【００７０】
ここで、撮像素子ＳＲの撮像面（像面）Ｓ８について説明する。図２は、撮像面Ｓ８に結像（結像）した光像（撮像光像）の一部を構成する光束を示す平面図である。具体的には、光像の中心付近を構成する中心光束ＬＦCと、この中心光束ＬＦCを挟むようにして結像し、光像の端部付近を構成する第１端部光束ＬＦ1・第２端部光束ＬＦ2とが示されるようになっている。
【００７１】
なお、中心光束ＬＦC・第１端部光束ＬＦ1・第２端部光束ＬＦ2は、撮像面Ｓ８上にて、一列に並ぶように結像しており、その並び方向（鉛直方向Σ）において、第１端部光束ＬＦ1は中心光束ＬＦCよりも上方に結像し、第２端部光束ＬＦ2は中心光束ＬＦCよりも下方に結像するようになっている。また、第１端部光束ＬＦ1は、−１９．７°の半画角を有しており、第２端部光束ＬＦ2は、＋１９．７°の半画角を有するようになっている。
【００７２】
図１に示される構成であるとともに、後述の［コンストラクションデータ］の実施例１の構成を有する撮像光学系１では、撮像面Ｓ８上での照射面積は、光学系への入射する光束の面積と考えることができる。そして、この実施例１の撮像光学系１では、撮像面Ｓ８上での中心光束ＬＦCの照射面積（αC；中心撮像部分）は３．２６ｍｍ2となっており、第１端部光束ＬＦ1の照射面積（α1；第１撮像部分）は２．０３ｍｍ2、第２端部光束ＬＦ2の照射面積（α2；第２撮像部分）は３．２１ｍｍ2となっている。すなわち、下記のような関係（関係１）を有するようになっている。
「撮像面Ｓ８上での照射面積の関係」…関係１
αC：α1：α2＝３．２６ｍｍ2：２．０３ｍｍ2：３．２１ｍｍ2
【００７３】
すると、中心光束ＬＦCの照射面積（αC）を基準として、撮像面Ｓ８上での照射面積（照射領域）の比を求めると、下記のような関係（関係２）となる。
「撮像面Ｓ８上での照射面積の比率関係」…関係２
αC：α1：α2≒１．００：０．６２：０．９８
【００７４】
上記の関係１・２に示されるように、正負は違えど同じ角度量（半画角量；−１９．７°および＋１９．７°）を有する第１端部光束ＬＦ1の照射面積（α1）・第２端部光束ＬＦ2の照射面積（α2）は、異なった照射面積になっている。したがって、単位面積あたりの光量が同一である場合、照射面積の広い第２端部光束ＬＦ2のほうが、第１端部光束ＬＦ1に比べて明るくなる。
【００７５】
また、中心光束ＬＦCを含めて、第１端部光束ＬＦ1・第２端部光束ＬＦ2を比較してみると、中心光束ＬＦCと、この中心光束ＬＦCより下方（並び方向におけるマイナス方向）に結像する第２端部光束ＬＦ2とは、ほぼ同程度の照射面積（αc≒α2）となっている。一方、第１端部光束ＬＦ1の照射面積（α1）は、中心光束ＬＦCの面積（αC）に対して、およそ６割程度となっている。
【００７６】
すると、撮像面Ｓ８上における光像は、並び方向Σにおける中心（光像の中心付近）から上方に至る範囲は、中心から下方に至る範囲に比べて暗くなるといえる。つまり、光像において、明暗が存在するようになってしまう（明るさムラが発生してしまう）。
【００７７】
そこで、本発明の光学系（例えば撮像光学系１）は、撮像面Ｓ８にて照射される各照射面積（光束照射面積）を変化させないものの、その照射面積（例えばαC、α1、α2）での単位面積あたりの光量（単位照射光量）を変化させることで、光像（撮像光像）の明るさを均一（一様）にさせるようにしている。このような均一の明るさを有する光像を得るための処理について下記に説明する。
【００７８】
〔２．全体光像に対応した反射面に対する処理〕
撮像光学系１（結像光学系１）における撮像面Ｓ８への照射光量の調整は、撮像面Ｓ８に至るまでの光路内においてなされるようになっている。そこで、本発明における処理の一例としては、撮像光学系１における反射面の少なくとも１面（例えば第２面Ｓ２）に対し、その反射面内での位置に応じて反射率を異ならせるような処理（反射率変異処理）を施すようにしている。すなわち、位置に応じて異なった反射率を有する反射面（変異反射面）が、撮像光学系１に含まれるようにしている。
【００７９】
このような変異反射面における反射率は、例えば、反射面の各位置に照射されてくる光束の照射面積に基づいて、種々異なるようになっている。そこで、まず、本発明の撮像光学系１の光束の照射された反射面（第２面Ｓ２）を、図３に示す。
【００８０】
この図３に示すように、第２面Ｓ２には、上記の中心光束ＬＦC・第１端部光束ＬＦ1・第２端部光束ＬＦ2が反射されるようになっている。そして、これらの反射面積、すなわち、第２面Ｓ２上での中心光束ＬＦCの反射面積（ＰC；中心反射部分）、第２面Ｓ２上での第１端部光束ＬＦ1の反射面積（Ｐ1；第１反射部分）、第２面Ｓ２上での第２端部光束ＬＦ2の反射面積（Ｐ2；第２反射部分）は、下記のような関係（関係３）を有するようになっている。
「第２面Ｓ２上での反射面積の関係」…関係３
ＰC：Ｐ1：Ｐ2＝３．０９ｍｍ2：１．６７ｍｍ2：４．９５ｍｍ2
【００８１】
すると、中心光束ＬＦCの反射面積（ＰC）を基準として、第２面Ｓ２上での反射面積の比を求めると、下記のような関係（関係４）となる。
「第２面Ｓ２上での反射面積の比率関係」…関係４
ＰC：Ｐ1：Ｐ2≒１．００：０．５４：１．６０
【００８２】
そのため、単位面積あたりの反射光量が同一である場合、反射面積の広い第２端部光束ＬＦ2付近（第２反射部分Ｐ2付近）が、他の部分（中心反射部分Ｐcや第１反射部分Ｐ1）に比べて明るいという明るさムラ（明度ムラ）を有する光像（反射光像）が、第２面Ｓ２上に存在することになる。
【００８３】
そこで、本発明では、第２面Ｓ２において、各光束の反射される部分（中心反射部分ＰC・第１反射部分Ｐ1・第２反射部分Ｐ2）での単位反射光量を変化させ、撮像面Ｓ８に到達する各光束の総照射光量を同程度にさせるようにしている。
【００８４】
つまり、反射面積が広いゆえ（関係４参照）、中心反射部分ＰCよりも明るくなっている第２反射部分Ｐ2では、第２反射部分Ｐ2の単位反射光量を抑制させることで、第２反射部分Ｐ2での総反射光量と、中心反射部分ＰCでの総反射光量とを、ほぼ同程度になるようにしている。
【００８５】
一方、反射面積が狭いゆえ（関係４参照）、中心反射部分ＰCよりも暗くなっている第１反射部分Ｐ1では、第１反射部分Ｐ1の単位反射光量を増加させることで、第１反射部分Ｐ1での総反射光量と、中心反射部分ＰCでの総反射光量とを、ほぼ同程度になるようにしている。
【００８６】
このようにすると、第２面Ｓ２にて反射される光像（反射光像）は、全体でほぼ均一の明るさを有するようになり、その結果、反射光像（反射光束）の到達する撮像面Ｓ８上での中心撮像部分αC・第１撮像部分α1・第２撮像部分α2の各部分での総照射光量が、同程度になる。
【００８７】
すなわち、本発明は、上述したαCの総照射光量、α1の総照射光量、α2の総照射光量を同程度にさせるために、撮像面Ｓ８に至るまでの光路のどこかで、光量（例えば反射光量）を調整（光量調整）させるようにしている。
【００８８】
そこで、本発明では、中心反射部分ＰCの反射率（ＲＥC；中心反射率）と、第１反射部分Ｐ1の反射率（ＲＥ1；第１反射率）と、第２反射部分Ｐ2の反射率（ＲＥ2；第２反射率）との関係を、第２面Ｓ２上での反射面積の比率関係（上記の関係４）の逆数から構成されるものとする。
【００８９】
具体的には、下記のような関係（関係５）となる。
「第２面Ｓ２上での各部分の反射率の比率関係」…関係５
ＲＥC：ＲＥ1：ＲＥ2≒１．００：１．８５：０．６３
【００９０】
すると、上記関係５の第１反射率ＲＥ1や第２反射率ＲＥ2は、中心反射部分ＰCを基準に第１反射部分Ｐ1・第２反射部分Ｐ2から求められる値と同様になる。具体的には、下記のように求めることもできる〔算術式１（条件式１）〕。
ＲＥ1＝ＰC／Ｐ1＝３．０９ｍｍ2／１．６７ｍｍ2≒１．８５
ＲＥ2＝ＰC／Ｐ2＝３．０９ｍｍ2／４．９５ｍｍ2≒０．６３
【００９１】
なお、中心反射率ＲＥCは、基準となる反射率であるため、基準反射率（ＲＥC）と表現してもよい。一方、第１反射率ＲＥ1や第２反射率ＲＥ2は、基準反射率（ＲＥC）との対比によって求められる反射率であるので、対比反射率（ＲＥW；ＲＥW＝ＲＥ1、ＲＥ2）と表現してもよい。
【００９２】
また、このような表現に伴い、第１反射部分Ｐ1・第２反射部分Ｐ2を対比反射部分（ＰW；ＰW＝Ｐ1、Ｐ2）と表現してもよい。また、第１反射部分Ｐ1・第２反射部分Ｐ2を第２面Ｓ２の基準となる一部分（中心反射部分ＰC）に対する他部分と表現してもよい。
【００９３】
以上のように、本発明の光学系（撮像光学系１）では、撮像面Ｓ８に至るまでで、光線（光束）を反射する反射面（例えば第２面Ｓ２）において、位置に応じて反射率が異なるように処理している（すなわち、不均一な反射面にしている）。すると、偏芯に起因して明度ムラの生じていた反射光像において、比較的に明るい部分の反射光量を抑制させる一方、比較的に暗い部分の反射光量を増加させることができる。
【００９４】
その結果、反射面からの反射光像は、全体で均一な明るさを有するようになる。そのため、均一な反射光像に起因して〔すなわち、この反射光像を構成する光束（光線）が到達することで〕、撮像面Ｓ８上に形成される撮像光像も均一な明るさを有する光像となる。
【００９５】
なお、変異反射面は、偏芯像結像光学系１において、複数設けられていても、単数で設けられていても構わない。要は、適切に撮像面Ｓ８上の光像の明度ムラを解消できるようになっていればよい。
【００９６】
〔３．全体光像に対応した透過面に対する処理〕
次に、本発明における処理の一例として、撮像光学系１における透過面の少なくとも１面（例えば第１面Ｓ１）に対し、その透過面内での位置に応じて透過率を異ならせるような処理（透過率変異処理）を施すようにしている。すなわち、位置に応じて異なった透過率を有する透過面（変異透過面）が、撮像光学系１に含まれるようにしている。
【００９７】
このような変異透過面における透過率は、例えば、透過面の各位置に照射されてくる光束の照射面積に基づいて、種々異なるようになっている。そこで、まず、本発明の撮像光学系１の光束の照射された透過面（第１面Ｓ１）を、図４に示す。
【００９８】
この図４に示すように、第１面Ｓ１には、上記の中心光束ＬＦC・第１端部光束ＬＦ1・第２端部光束ＬＦ2が入射されるようになっている。そして、これらの入射面積（透過面積）、すなわち、第１面Ｓ１上での中心光束ＬＦCの入射面積（Ｐ’C；中心入射部分）、第１面Ｓ１上での第１端部光束ＬＦ1の入射面積（Ｐ’1；第１入射部分）、第１面Ｓ１上での第２端部光束ＬＦ2の入射面積（Ｐ’2；第２入射部分）は、下記のような関係（関係６）を有するようになっている。
「第１面Ｓ１上での入射面積の関係」…関係６
Ｐ’C：Ｐ’1：Ｐ’2＝３．２６ｍｍ2：２．０３ｍｍ2：３．２１ｍｍ2
【００９９】
すると、中心光束ＬＦCの入射面積（Ｐ’C）を基準として、第１面Ｓ１上での入射面積の比を求めると、下記のような関係（関係７）となる。
「第１面Ｓ１上での入射面積の比率関係」…関係７
Ｐ’C：Ｐ’1：Ｐ’2≒１．００：０．６２：０．９８
【０１００】
そのため、単位面積あたりの透過光量が同一である場合、入射面積の狭い第１端部光束ＬＦ1付近（第１入射部分Ｐ’1付近）が、他の部分（中心入射部分Ｐ’cや第２入射部分Ｐ’2）に比べて暗いという明るさムラ（明度ムラ）を有する光像（透過光像）が、第１面Ｓ１から透過することになる。
【０１０１】
そこで、本発明では、第１面Ｓ１において、各光束の入射される部分（中心入射部分Ｐ’C・第１入射部分Ｐ’1・第２入射部分Ｐ’2）での単位透過光量を変化させ、撮像面Ｓ８に到達する各光束の総照射光量を同程度にさせるようにしている。
【０１０２】
つまり、入射面積が狭いゆえ（関係７参照）、中心入射部分Ｐ’Cよりも暗くなっている第１入射射部分Ｐ’1では、第１入射部分Ｐ’1の単位透過光量を増加させることで、第１入射部分Ｐ’1での総透過光量と、中心入射部分Ｐ’Cでの総透過光量とを、ほぼ同程度になるようにしている。
【０１０３】
なお、入射面積が同程度のため（関係７参照）、第２入射部分Ｐ’2は、中心入射部分Ｐ’cと同程度の明るさになっている。したがって、第２入射部分Ｐ’2での総透過光量と、中心入射部分Ｐ’Cでの総透過光量とは、ほぼ同程度になっている。
【０１０４】
このようにすると、第１面Ｓ１にて透過される光像（透過光像）は、全体でほぼ均一の明るさを有するようになり、その結果、透過光像（透過光線）の到達する撮像面Ｓ８上での中心撮像部分αC・第１撮像部分α1・第２撮像部分α2の各部分での総照射光量が、反射率変異処理を行った場合と同様に、同程度になる。
【０１０５】
すなわち、本発明は、上述したαCの総照射光量、α1の総照射光量、α2の総照射光量を同程度にさせるために、撮像面Ｓ８に至るまでの光路のどこかで、光量（例えば透過光量）を調整（光量調整）させるようにしている。
【０１０６】
そこで、本発明では、中心入射部分Ｐ’Cの透過率（ＰＥC；中心透過率）と、第１入射部分Ｐ’1の透過率（ＰＥ1；第１透過率）と、第２入射部分Ｐ’2の反射率（ＰＥ2；第２透過率）との関係を、第１面Ｓ１上での入射面積の比率関係（上記の関係７）の逆数から構成されるものとする。
【０１０７】
具体的には、下記のような関係（関係８）となる。
「第２面Ｓ２上での各部分の透過率の比率関係」…関係８
ＰＥC：ＰＥ1：ＰＥ2≒１．００：１．６１：１．０２
【０１０８】
すると、上記関係８の第１入射率ＰＥ1や第２入射率ＰＥ2は、中心入射部分Ｐ’Cを基準に第１入射部分Ｐ’1・第２入射部分Ｐ’2から求められる値と同様になる。具体的には、下記のように求めることもできる（算術式２）。
ＰＥ1＝Ｐ’C／Ｐ’1＝３．２６ｍｍ2／２．０３ｍｍ2≒１．６１
ＰＥ2＝Ｐ’C／Ｐ’2＝３．２６ｍｍ2／３．２１ｍｍ2≒１．０２
【０１０９】
なお、中心透過率ＰＥCは、基準となる透過率であるため、基準透過率（ＰＥC）と表現してもよい。一方、第１透過率ＰＥ1や第２透過率ＰＥ2は、基準透過率（ＰＥC）との対比によって求められる透過率であるので、対比透過率（ＰＥW；ＰＥW＝ＰＥ1、ＰＥ2）と表現してもよい。
【０１１０】
また、このような表現に伴い、第１入射部分Ｐ’1・第２入射部分Ｐ’2を対比反射部分（Ｐ’W；Ｐ’W＝Ｐ’1、Ｐ’2）と表現してもよい。また、第１入射部分Ｐ’1・第２入射部分Ｐ’2を第１面Ｓ１の基準となる一部分（中心入射部分Ｐ’C）に対する他部分と表現してもよい。
【０１１１】
以上のように、本発明の光学系（撮像光学系）では、撮像面Ｓ８に至るまでで、光線（光束）を透過する透過面（例えば第１面Ｓ１）において、位置に応じて透過率が異なるように処理している（すなわち、不均一な透過面にしている）。すると、偏芯に起因して明度ムラの生じていた透過光像において、比較的に明るい部分の透過光量を抑制させる一方、比較的に暗い部分の透過光量を増加させることができる。
【０１１２】
その結果、透過面からの透過光像は、全体で均一な明るさを有するようになる。そのため、均一な透過光像に起因して〔すなわち、この透過光像を構成する光束（光線）が到達することで〕、撮像面Ｓ８上に形成される撮像光像も均一な明るさを有する光像となる。
【０１１３】
なお、変異透過面は、撮像光学系１において、複数設けられていても、単数で設けられていても構わない。また、撮像光学系１において、別種である変異透過面および変異反射面を含むように構成させても構わない。要は、適切に撮像面Ｓ８上の光像の明度ムラを解消できるようになっていればよい。
【０１１４】
〔４．光像に含まれる各光束内の明度ムラに対する処理〕
上述では、撮像面Ｓ８の全域に渡る全体光像（撮像光像）において、発生し得る明度ムラを抑制するために、例えば、中心光束ＬＦC（一部分）に基づいて、他の部分（他部分）の光量を調整するようにしていた。
【０１１５】
しかし、各光束内（例えば中心光束ＬＦC内）においても明度ムラは生じている。そこで、本発明では、光束内における明度ムラを抑制させて、さらに一層、撮像面Ｓ８での光像全体を均一な明度を有するようにさせている。
【０１１６】
まず、中心光束ＬＦCの照射された撮像面Ｓ８を側方からみた概略図（光学断面図）を図５に示す。なお、便宜上、この撮像面Ｓ８を右手系ＸＹＺ座標におけるＸＹ平面に位置するものとし、ＹＺ平面上（紙面上）で把握できる光線を重点的に説明していく。また、Ｘ方向は、紙面に対して垂直方向になっている。
【０１１７】
この図５に示すように中心光束ＬＦCは、主光線ＲC・アッパーレイＲU・ローアーレイＲLを含むようになっている。主光線ＲCは、像面（Ｓ８）の中心ＩＭCに照射する光線であるとともに中心光束ＬＦCの中心付近を構成する光線である。
【０１１８】
アッパーレイＲUは、主光線ＲCの照射点（照射部分）よりもＹ軸上において上方（Ｙ軸上の正方向）から像面中心ＩＭCに照射するようになったマージナル光線（周辺光線）である。ローアーレイＲLは、主光線ＲCの照射点（照射部分）よりもＹ軸上において下方（Ｙ軸上の負方向）から像面中心ＩＭCに照射するようになったマージナル光線である。
【０１１９】
そして、これらのアッパーレイＲU・ローアーレイＲLの像面に対する入射角度、すなわち、主光線ＲCとアッパーレイＲUとのなす角度（θ１）は、８．６９°、主光線ＲCとローアーレイＲLとのなす角度（θ２）は、８．０７°となっている。
【０１２０】
したがって、一方の光線（例えばアッパーレイＲU）を基準として、他方の光線（例えばローアーレイＲL）の入射角度の正接の比を求めると、下記のような関係（関係９）となる。
「アッパーレイＲu・ローアーレイＲLの入射角度の正接の比率関係」…関係９
ｔａｎ（θ１）：ｔａｎ（θ２）≒１．００：０．９３
【０１２１】
このように、偏芯した撮像光学系１ゆえに生じるアッパーレイＲU・ローアーレイＲLの入射角度の違いは、像面中心ＩＭCでの明度ムラとなる。なぜなら、像面の面上に対して比較的に入射角度が大きいものほど明るくなる（照射光量が多くなる）一方、比較的に入射角度が小さいものほど暗くなる（照射光量が少なくなる）ためである。したがって、上記のような関係９が成立している場合、中心光束ＬＦC内で、Ｙ軸上の正方向は負の方向に比べて明るくなる一方、Ｙ軸上の負方向は正の方向に比べて暗くなってしまう。
【０１２２】
そこで、本発明の光学系は、撮像面Ｓ８にて照射される光束内の各光線（主光線ＲC・アッパーレイＲU・ローアーレイＲL）の照射面積（光線照射面積）を変化させないものの、その照射面積（光線照射面積）での単位面積あたりの光量を変化させることで、光束内の明るさを均一にさせるようにしている。
【０１２３】
具体的には、アッパーレイＲU・ローアーレイＲLの反射・透過する面（反射面または透過面）で、これらの光線（アッパーレイＲU・ローアーレイＲL）の照射される点（照射部分）の反射率・透過率を位置に応じて、適宜異ならせるようにしている。
【０１２４】
例えば、本発明では、例えば第２面Ｓ２において、アッパーレイＲUの反射される部分（ＰU；ＵＲ反射部分）での反射率（ＲＥU；第１マージナル光線反射率）・ローアーレイＲLの反射される部分（ＰL；ＬＲ反射部分）での反射率（ＲＥL；第２マージナル光線反射率）の比率関係を、下記のように、撮像面Ｓ８上での入射角度の正接の比率関係（上記の関係９）の逆数から構成されるものとする。
【０１２５】
具体的には、下記のような関係（関係１０）にする。
「第２面Ｓ２上での第１マージナル光線反射率（ＲＥU）・第２マージナル光線反射率（ＲＥL）の比率関係」…関係１０
ＲＥU：ＲＥL≒１．００：１．０８
【０１２６】
すると、上記関係１０の第１マージナル光線反射率ＲＥU・第２マージナル光線反射率ＲＥLの比率関係は、アッパーレイＲUの入射角度の正接〔ｔａｎ（θ１）〕を、ローアーレイＲLの入射角度の正接〔ｔａｎ（θ２）〕で除算することにより求めることもできる。具体的には、下記のように求めることもできる（算術式３）。
ＲＥL＝ｔａｎ（θ１）／ｔａｎ（θ２）＝８．６９°／８．０７°≒１．０８
【０１２７】
以上のようにして、本発明での変異反射面における反射率は、例えば、第１マージナル光線反射率ＲＥU（第１反射率ＲＥU）と、第２マージナル光線反射率ＲＥL（第２反射率ＲＥL）とを含むようになっている。
【０１２８】
つまり、変異反射面における反射率は、入射光束に含まれるマージナル光線（例えば、アッパーレイＲU・ローアーレイＲL）の像面に対する入射角度の１つに基づいた基準入射角度（例えばアッパーレイＲUの入射角度θ１）に対応する第１マージナル光線反射率ＲＥUと、上記算術式３にて求められる、他の入射角度（例えばローアーレイＲLの入射角度θ２）に対応する第２マージナル光線反射率ＲＥLと、を含むようになっている。
【０１２９】
以上のように、本発明の光学系（撮像光学系１）では、撮像面Ｓ８に至るまでで、光束に含まれる各光線を反射する反射面（例えば第２面Ｓ２）において、位置に応じて反射率が異なるように処理している（すなわち、不均一な反射面にしている）。
【０１３０】
すると、偏芯に起因して明度ムラの生じていた光束内において、比較的に明るい部分の反射光量を抑制させる一方、比較的に暗い部分の反射光量を増加させることができる。
【０１３１】
その結果、反射面からの光束は、全体で均一な明るさを有する光束になる。そのため、均一な光量を有する光束に起因して（すなわち、この光束を構成する光線が到達することで）、撮像面Ｓ８上に形成される光束も均一な明るさを有する光像となる。
【０１３２】
なお、光束内の光量を調整するようになった変異反射面は、撮像光学系１において、複数設けられていても、単数で設けられていても構わない。要は、適切に撮像面Ｓ８上の光像の明度ムラを解消できるようになっていればよい。
【０１３３】
ところで、、上記では、反射率を変更することに重点をおいて説明してきたが、これに限定されるものではない。すなわち、反射率ではなく透過率を変更することによって、同様の効果を得られることはいうまでもない。
【０１３４】
例えば、第１面Ｓ１において、アッパーレイＲUの透過される部分（Ｐ’U；ＵＲ透過部分）での透過率（ＰＥU；第１マージナル光線透過率）・ローアーレイＲLの透過される部分（Ｐ’L；ＬＲ透過部分）での透過率（ＰＥL；第２マージナル光線透過率）の比率関係は、上記のように、撮像面Ｓ８上での入射角度の正接の比率関係（上記の関係９）の逆数から構成されるものと同様である。
【０１３５】
したがって、下記のような関係（関係１０’）が成立する。
「第１面Ｓ１上での第１マージナル光線透過率（ＰＥU）・第２マージナル光線透過率（ＰＥL）の比率関係」…関係１０’
ＰＥU：ＰＥL≒１．００：１．０８
【０１３６】
したがって、上記同様に、第１マージナル光線透過率ＰＥU・第２マージナル光線透過率ＰＥLの比率関係は、アッパーレイＲUの入射角度の正接〔ｔａｎ（θ１）〕を、ローアーレイＲLの入射角度の正接〔ｔａｎ（θ２）〕で除算することで求めることもできる。具体的には、下記のように求めることもできる（算術式３’）。
【０１３７】
ＰＥL＝ｔａｎ（θ１）／ｔａｎ（θ２）＝８．６９°／８．０７°≒１．０８
したがって、本発明での変異透過面における透過率は、下記の第１マージナル光線透過率ＰＥU（第１透過率ＰＥU）と、第２マージナル光線透過率ＰＥL（第２透過率ＰＥL）とを含むようになっている。
【０１３８】
以上のようにして、変異透過面における透過率は、入射光束に含まれるマージナル光線（例えば、アッパーレイＲU・ローアーレイＲL）の像面に対する入射角度の１つに基づいた基準入射角度（例えばアッパーレイＲUの入射角度θ１）に対応する第１マージナル光線透過率ＰＥUと、上記算術式３’にて求められる、他の入射角度（例えばローアーレイＲLの入射角度θ２）に対応する第２マージナル光線透過率ＰＥLと、を含むようになっている。
【０１３９】
その結果、本発明の光学系（撮像光学系１）では、撮像面Ｓ８に至るまでで、光束に含まれる各光線を透過する透過面（例えば第１面Ｓ１）において、位置に応じて透過率が異なるように処理している（すなわち、不均一な透過面にしている）。
【０１４０】
すると、偏芯に起因して明度ムラの生じていた光束内において、比較的に明るい部分の透過光量を抑制させる一方、比較的に暗い部分の透過光量を増加させることができる。
【０１４１】
そのため、透過面からの光束は、全体で均一な明るさを有する光束になり、結果、均一な光量を有する光束に起因して（すなわち、この光束を構成する光線が到達することで）、撮像面Ｓ８上に形成される光束も均一な明るさを有する光像となる。
【０１４２】
なお、光束内の光量を調整するようになった変異透過面は、撮像光学系１において、複数設けられていても、単数で設けられていても構わない。また、撮像光学系１において、光束内の光量を調整するようになっている変異透過面および変異反射面を含むように構成させても構わない。要は、適切に撮像面Ｓ８上の光像の明度ムラを解消できるようになっていればよい。
【０１４３】
また、上述してきた光束内での明度ムラを抑制させつつ、撮像面Ｓ８の全域に渡る光像において発生し得る明度ムラを抑制するために、光束内に含まれる光線に対応する処理を施しつつ、光像に含まれる各光束自体に対応する処理を施しても構わないことはいうまでもない。
【０１４４】
〔５．反射率変異処理・透過率変異処理について〕
〈５−１．反射率変異処理・透過率変異処理の範囲について〉
上述の変異反射面を形成させるためには、反射面（例えば第２面Ｓ２）に反射率変異処理を施すようになっている。また、変異透過面を形成させるためには、透過面（例えば第１面Ｓ１）に透過率変異処理を施すようになっている。
【０１４５】
しかしながら、反射面や透過面の全域に、この反射率変異処理や透過率変異処理を施す必要はない。つまり、光束が照射される部分（例えば光学プリズムＰＲの面に有効に入射する光束の部分）のみに施されていれば十分である。
【０１４６】
そのため、本発明では、反射面において、入射光束の有効部分（例えば有効径）の照射される範囲内のみに反射率変異処理が施されるようになっている。または、透過面において、入射光束の有効部分の照射される範囲内のみに透過率変異処理が施されるようになっている。
【０１４７】
したがって、変異反射面における反射率は、入射光束の有効部分の照射される範囲内で、変異化されていることになる。また、変異透過面における透過率は、入射光束の有効部分の照射される範囲内で、変異化されていることになる。
【０１４８】
これらによると、反射率変異処理や透過率変異処理を反射面や透過面の全域に施す必要がなくなるので、コストの抑制を図ることができる。
【０１４９】
なお、撮像光学系１では、上述してきたように、像面（撮像面Ｓ８）の中心、すわなち有効部分内の中心光束ＬＦCの付近を中心として、非対称な明度ムラが生じやすい。
【０１５０】
したがって、有効部分の照射された範囲内における反射率を、有効部分の中心を基準として、非対称に変異化させるようにしておくことが好ましい。または、有効部分の照射された範囲内における透過率を、有効部分の中心を基準として、非対称に変異化させるようにしておくことが好ましい。これらのようにしておけば、効率的に明度ムラを抑制させることができるためである。
【０１５１】
また、変異反射面の中心から周辺に至るまででは、反射率は、各方向で、多段階に変化して（例えば増加して）いくようにしてもよい。
【０１５２】
または、変異透過面の中心から周辺に至るまででは、透過率は、各方向で、多段階に変化して（例えば増加して）いくようにしてもよい。
【０１５３】
これらによると、上記同様に、効率的に明度ムラを抑制させることができるためである。
【０１５４】
〈５−２．光学絞りについて〉
上述したように、本発明では、入射光束の有効部分（有効径）の照射される範囲内のみに、反射率変異処理や透過率変異処理が施されるようになっている。そのため、入射光束の有効部分を調整するために、光学絞りＳＴが、撮像光学系１内に設けられるようになっている。例えば、反射面や透過面に設けられるようになっている。
【０１５５】
さらに、この光学絞りを設ける位置を非回転対称な面（例えば自由曲面）にするほうが好ましい。例えば、フラットな面（例えばフラットな反射面）にくらべて、自由曲面の反射面であれば、曲面を利用して、反射させる範囲を変え、反射光量の集光性を変更（調整）できるためである。
【０１５６】
したがって、自由曲面上に光学絞りを設けると、集光性の調整と入射光束の有効部分の調整とが、相まって、反射率変異処理を施す範囲の抑制を図ることができる。また、このように、反射率変異処理の範囲を抑制できるいうことは、反射率変異処理にかかるコストを抑制させることにもつながる。
【０１５７】
なお、このことは、自由曲面の透過面であっても、同様のことがいえることはいうまでもない。
【０１５８】
また、光学絞りＳＴの中心を通る主たる光線は中心光束ＬＦCとなっており、この中心光束ＬＦCと変異反射面や変異透過面との交点が、変異反射面や変異透過面内での基準としてもよい。すなわち、上述してきた算術式１〜３（３’）で用いられる、中心反射部分ＰCや中心入射部分Ｐ’Cは、反射面や透過面での中心光束ＬＦCの照射部分となっていてもよい。
【０１５９】
〈５−３．光学プリズムにおける光学絞りについて〉
ところで、上述してきたような、撮像光学系１ゆえに生じる像面に対するアッパーレイＲU・ローアーレイＲLの入射角度の違いは、像面に至るまでの光線の進行過程で、反射面上・透過面上に斜め入射することによって発生しやすい。すると、形状的に光学プリズムＰＲを利用して、光線（光束）を結像させる本発明のような撮像光学系１では、上記のような入射角度の違いが、特に発生しやすいことになる。
【０１６０】
逆にいうと、このような光学プリズムＰＲにおける反射面上や透過面上、または、反射面上や透過面上の近傍に、光学絞りＳＴを設けるようにすると、入射角度に違いをもたらすような入射光束に含まれるアッパーレイＲU・ローアーレイＲLを効率的に調整し、光束の有効部分を決定づけることができる。
【０１６１】
特に、光学プリズムＰＲにおける非回転対称な反射面（例えば第３面Ｓ３）上や非回転対称な透過面上、または、非回転対称な反射面上や非回転対称な透過面上の近傍に、光学絞りＳＴを設けるようにすると、アッパーレイＲU・ローアーレイＲLをさらに効率的に調整し、光束の有効部分を決定づけることができる。
【０１６２】
また、かかるようにして決定づけられた光束の有効部分であっても、偏芯した光学プリズムＰＲを通過する光束（光線）であるため、必然的にアッパーレイＲU・ローアーレイＲLの入射角度の違いが生じてしまう。しかしながら、本発明のように、光学プリズムＰＲを用いた撮像光学系１における反射面や透過面を、変異反射面や変異透過面にしておくと、確実に撮像面Ｓ８上での明度ムラを抑制させることができるといえる。
【０１６３】
［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１６４】
例えば、変異反射面・変異透過面を形成のするための処理（反射率変異処理・透過率変異処理）の手段は、種々考えられる。例えば、反射面・透過面にコーティングを施してもよいし、反射面上・透過面上での面の粗さ（表面粗さ）を異ならせるようにしてもよい。
【０１６５】
なお、コーティングによって、変異反射面・変異透過面を形成させる一例としては、コーティング膜の厚みを適宜変更させるものがある。これは、例えばコーティングのときにマスクを用い、マスクに対応する部分には、それ以外の部分（マスク非対応部分）に比べてコーティング膜を薄くさせる方法である。また、例えばコーティングされる面を回転させたり、往復移動させたりして、部分的にコーティング膜の厚みを変化させる方法もある。
【０１６６】
さらには、部分的に不純物を含むコーティングを行うようにして、変異反射面・変異透過面を形成させるようにしてもよい。また、コーティング前に、部分的に反射面上・透過面上での面の粗さ（表面粗さ）を変えて、その面上にコーティングさせるようにしてもよい。また、高周波プラズマＣＶＤ法によって、反射面上や透過面上に、凹凸状のコーティング膜を被膜させるようにしてもよい。
【０１６７】
また、例えば反射面や透過面を有する光学プリズムＰＲを含む撮像光学系１であって、その光学プリズムＰＲが樹脂材料等で構成されていれば、有機溶剤等による化学反応を反射面や透過面に引き起こし、変異反射面・変異透過面を形成させるようにしてもよい。なお、上述してきたようなコーティング膜を被覆させた反射面や透過面に、化学反応を引き起こさせるようにしてもよい。また、コーティングをアポタイゼーションにしておけば、モアレ等の防止を図ることもできる。
【０１６８】
ところで、共軸光学系（軸対称光学系）においてもビネッティング（口径蝕）によって、明度ムラが生じる場合もある。このような明度ムラは、光軸に対して回転対称なものであり、偏芯した撮像光学系１の明度ムラのように非対称なものではない。したがって、本発明のような変異反射面や変異透過面を撮像光学系１のどこかに形成させていると、上述したような明度ムラを抑制させる効果が効果的に奏じることになる。
【０１６９】
［コンストラクションデータについて］
ここで、本発明を実施した光学プリズムＰＲを含む撮像光学系１におけるコンストラクションデータについて説明する。ここで挙げる実施例１（図１参照）・実施例２（図６参照）・実施例３（図７参照）・実施例４（図８参照）は、上述してきた実施の形態に、それぞれ対応するようになった数値実施例である。
【実施例１】
【０１７０】
【表１】
2006267155.tif 000003
【０１７１】
この表１での「Ｓｉ」は、上述したように、物体側から数えた光線の入射順に応じたｉ番目（ｉ＝１〜８）の面を示している。「ｒｉ」は、各面（Ｓｉ）における曲率半径（単位：ｍｍ）を示している。「Ｎｉ」・「υｉ」は、ｉ番目の面（Ｓｉ）と、ｉ＋１番目の面（Ｓｉ＋１）との間における軸上面間隔に位置する媒質が有するｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率（Ｎｄ）・アッベ数（νｄ）を示している。
【０１７２】
【表２】
2006267155.tif 000004
【０１７３】
この表２では、各面（Ｓｉ）における「面頂点座標」および「回転角度」を示している。そして、面頂点座標〔面データ；（単位：ｍｍ）〕は、図９に示す右手系の直交座標(Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標)に基づいて表現されるようになっている〔Ｘ座標（Ｘ軸）；親指、Ｙ座標（Ｙ軸）；人差し指、Ｚ座標（Ｚ軸）；中指〕。
【０１７４】
具体的には、物面中心と像面中心とを通る光線をベース光線と規定し、ベース光線と第１面Ｓ１との交点を原点(０、０、０)としている。そして、Ｚ軸方向は、ベース光線が物面中心から第１面Ｓ１に向かって原点を通過していく方向とし、その向きを〈正（正方向）〉としている。すると、Ｘ軸方向は、紙面に対して垂直方向となり、紙面の裏面側に向く方向が〈正（正方向）〉となる。一方、Ｙ軸方向は、紙面に対して平行方向となり、紙面の上方に向く方向が〈正（正方向）〉となる。
【０１７５】
また、回転角度〔回転角度データ；（単位：°）〕は、上記の右手系のＸＹＺ直交座標で定められた面頂点の座標位置（面頂点位置）を中心とした傾きによって表現されるようになっている。
【０１７６】
具体的には、各面（Ｓｉ）の面頂点を中心とする各方向（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）の軸回り回転角（Ｘ回転、Ｙ回転、Ｚ回転）で表現するようになっている。なお、Ｘ軸・Ｙ軸での正（正方向）に対して、反時計回りの方向が、正（正方向）のＸ回転・正のＹ回転となっている。すなわち、回転角度が正方向（正）と規定されている。一方、Ｚ軸での正に対して、時計回りの方向が、正方向のＺ回転と規定されるようになっている。
【０１７７】
【表３】
2006267155.tif 000005
【０１７８】
この表３は、各面（具体的には光学プリズムＰＲにおけるＳ１〜Ｓ５）の自由曲面係数を示している。自由曲面は、具体的には、面頂点を原点とするローカルな直交座標(ｘ、ｙ、ｚ)を用いた以下の定義式（１）で定義される。そこで、この表３は、下記定義式（１）に用いられる自由曲面係数を示すようにしたものである。
【０１７９】
なお、表記の無い項の係数は０であり(すべての自由曲面についてｋ＝０である。)、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
【０１８０】
【数１】
2006267155.tif 000006
…定義式（１）
【０１８１】
ただし、定義式（１）では、
ｚ：高さｈの位置でのｚ軸方向の変位量(面頂点基準)
ｈ：ｚ軸に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）
ｃ：近軸曲率(＝１／曲率半径)
ｋ：円錐係数
Ｃj：自由曲面係数
であり、自由曲面項は以下の定義式（２）で表されるようになっている。
【０１８２】
【数２】
2006267155.tif 000007
…定義式（２）
【０１８３】
【表４】
2006267155.tif 000008
【０１８４】
この表４は、実施例１の光学系（撮像光学系）での、水平方向（Ｘ方向）の半画角、垂直方向（Ｙ方向）の半画角（単位；°）、焦点距離（単位；ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および光学絞り（但し円形の場合）の半径（単位；ｍｍ）を示したものである。なお、光学絞りＳＴの直径〔絞り径（φ）〕は、１．５８（ｍｍ）と表現することもできる。
【実施例２】
【０１８５】
図６に示すように、実施例２の光学プリズムＰＲ（ＰＲ1・ＰＲ2）は、２個の光学プリズムＰＲ1・ＰＲ2が備わっている。第１の光学プリズムＰＲ1は、少なくとも３面が備わっており、第２の光学プリズムＰＲ2には少なくとも４面が備わっている。つまり、この撮像光学系１での光学プリズムＰＲには、少なくとも７面（第１面〜第７面；Ｓｉ）が備わるようになっている。
【０１８６】
そして、物体側（物面側）からの光線（光束）が、最初に入射するとともに透過していく面を第１面Ｓ１としている。すなわち、この第１面Ｓ１が、光学プリズムＰＲの入射面となっている。
【０１８７】
第２面Ｓ２は、第１面Ｓ１を透過（通過）してきた光線を、第３面Ｓ３に向けて反射させる反射面となっている。第３面Ｓ３は、第２面Ｓ２によって反射されてきた光線（反射光線）を、第２の光学プリズムＰＲ2の面（第４面Ｓ４）に向けて射出させる射出面となっている。
【０１８８】
第４面Ｓ４は、第３面Ｓ３からの反射光線（射出光線）を、第５面Ｓ５に向けて透過させる透過面（入射面）となっている。第５面Ｓ５は、第４面Ｓ４からの光線（透過光線）を第６面Ｓ６に向けて反射させる反射面となっている。
【０１８９】
なお、この反射面（第５面Ｓ５）には、光学絞りＳＴ（例えば円形の絞り形状を有する光学絞り）が施されるようになっている。
【０１９０】
第６面Ｓ６は、第５面Ｓ５から反射されてきた光線（反射光線）を第７面Ｓ７に向けて反射させる反射面となっている。第７面Ｓ７は、第６面Ｓ６からの反射光線を射出（透過）させる射出面となっている。
【０１９１】
なお、上記の第１面Ｓ１〜第７面Ｓ７までの各面は、自由曲面（＊）で構成されるようになっている。
【０１９２】
そして、平行平面板ＰＴは、実施例１同様に、２面構成となっている。そして、光学プリズムＰＲの第７面Ｓ７からの射出光線を、最初に受けるとともに透過させる面を第８面Ｓ８と表現している。また、この第８面Ｓ８を透過してきた光線を、受けるとともに透過させる面を第９面Ｓ９と表現している。
【０１９３】
なお、実施例１同様、撮像素子ＳＲは、光学プリズムＰＲ・平行平面板ＰＴを通過してきた光線（光像）を受光し〔受光面（撮像面）Ｓ１０にて受光し〕、電気的信号（電子データ）に変換させるようになっている。また、下記の実施例３・実施例４での撮像素子ＳＲも同様の構成となっている。
【０１９４】
そして、下記に示す実施例２に関する表５・表６・表７・表８は、上記の表１・表２・表３・表４と同様の表現になっている。
【０１９５】
【表５】
2006267155.tif 000009
【０１９６】
【表６】
2006267155.tif 000010
【０１９７】
【表７】
2006267155.tif 000011
【０１９８】
【表８】
2006267155.tif 000012
なお、光学絞りの直径〔絞り径（φ）〕は、１．４６（ｍｍ）と表現することもできる。
【実施例３】
【０１９９】
図７に示すように、実施例３の撮像光学系１では、平行平面板ＰＴ、２つの光学ブロックＢＲ（ＢＲ1・ＢＲ2）、凹レンズＬＮ、および撮像素子ＳＲを含むようになっている。
【０２００】
第１の光学ブロックＢＲ1は、第１の光学ユニットＵＴ1と、第１の光学プリズムＰＲ1とから構成されている。一方、第２の光学ブロックＢＲ2は、第２の光学プリズムＰＲ2と、第２の光学ユニットＵＴ2とから構成されている。
【０２０１】
そして、第１の光学プリズムＰＲ1は、少なくとも４面が備わっており、第２の光学プリズムＰＲ2には少なくとも４面が備わっている。したがって、この撮像光学系１での光学プリズムＰＲ（ＰＲ1・ＰＲ2）には、少なくとも８面が備わるようになっている。
【０２０２】
一方、第１の光学ユニットＵＴ1は、少なくとも２面が備わっており、第２の光学ユニットＵＴ2も、少なくとも２面が備わっている。したがって、この撮像光学系１での光学ユニットＵＴ（ＵＴ1・ＵＴ2）には、少なくとも４面が備わるようになっている。
【０２０３】
そして、平行平面板ＰＴは、実施例１・２同様に、２面構成となっている。また、凹レンズＬＮも、２面構成となっている。
【０２０４】
そして、グローバル座標を用いた設計上、第１面Ｓ１は、ダミー面（基準面；各面頂点位置を表すための面）となっている。したがって、物体側（物面側）からの光線（光束）が、最初に入射するとともに透過していく面が、平行平面板ＰＴの面である第２面Ｓ２（第１面Ｓ１）になっている。すなわち、この第２面Ｓ２が、偏芯光学結像系１での最初の入射面となっている。
【０２０５】
第３面Ｓ３は、第２面Ｓ２を透過（通過）してきた光線（透過光線）を、第１の光学ユニットＵＴ1に向けて射出（透過）させる射出面（透過面）となっている。
【０２０６】
光学ユニットＵＴ1の一面である第４面Ｓ４は、第３面Ｓ３によって射出されてきた光線（透過光線）を、第５面Ｓ５に向けて透過させる透過面（入射面）となっている。一方、この第５面Ｓ５は、第４面Ｓ４からの透過光線を、第１の光学プリズムＰＲ1の面（第６面Ｓ６）に向けて射出させる射出面（透過面）となっている。
【０２０７】
なお、この光学ユニットＵＴ1の第５面Ｓ５と光学プリズムＰＲ1の第６面Ｓ６とは同一形状となっている。
【０２０８】
そして、第１の光学プリズム（全反射プリズム）ＰＲ1の第６面Ｓ６は、光学ユニットＵＴ1の第５面Ｓ５からの射出光線を、第７面Ｓ７に向けて透過させる透過面（入射面）となっている。一方、この第７面Ｓ７は、第６面Ｓ６からの透過光線を第８面Ｓ８に向けて反射させる反射面となっている。そして、第８面Ｓ８は、第７面Ｓ７からの光線（反射光線）を第９面Ｓ９に向けて反射（全反射）させる反射面となっている。
【０２０９】
なお、上述してきた第６面Ｓ６・第８面Ｓ８は、第１の光学プリズムＰＲ1の同一面となっており、透過（第６面Ｓ６）と全反射（第８面Ｓ８）との機能を有している。そこで、このような面をＴＩＲ（Total Internal Reflection）面と表現する。
【０２１０】
一方、第１の光学プリズムＰＲ1の第９面Ｓ９は、第８面Ｓ８からの光線（反射光線）を、凹レンズＬＮの第１０面Ｓ１０に向けて射出（透過）させる射出面（透過面）となっている。なお、この第９面Ｓ９には、光学絞りＳＴ（例えば円形の絞り形状を有する光学絞り）が施されるようになっている。
【０２１１】
凹レンズＬＮの第１０面Ｓ１０は、第１の光学プリズムＰＲ1からの射出光線（光学絞りＳＴを通過してきた光線）を第１１面Ｓ１１に向けて透過させる透過面となっている。一方、第１１面Ｓ１１は、第１０面Ｓ１０からの透過光線を、第２の光学プリズムＰＲ2の面（第１２面Ｓ１２）に向けて射出させる射出面（透過面）となっている。
【０２１２】
第２の光学プリズム（全反射プリズム）ＰＲ2の第１２面Ｓ１２は、凹レンズＬＮの第１１面Ｓ１１からの射出光線を、第１３面Ｓ１３に向けて透過させる透過面（入射面）となっている。一方、この第１３面Ｓ１３は、第１２面Ｓ１２からの光線（透過光線）を第１４面Ｓ１４に向けて反射（全反射）させる反射面となっている。
【０２１３】
そして、第１４面Ｓ１４は、第１３面Ｓ１３からの光線（反射光線）を第１５面Ｓ１５に向けて反射させる反射面となっている。一方、この第１５面Ｓ１５は、第１４面Ｓ１４からの反射光線を、第２の光学ユニットＵＴ2の第１６面Ｓ１６に向けて射出（透過）させる射出面（透過面）となっている。
【０２１４】
なお、上述してきた第１３面Ｓ１３・第１５面Ｓ１５は、第２の光学プリズムＰＲ2の同一面となっており、この同一面は全反射（第１３面Ｓ１３）と透過（第１５面Ｓ１５）との機能をするＴＩＲ面になっている。また、この光学プリズムＰＲ2の第１５面Ｓ１５と光学ユニットＵＴ2の第１６面Ｓ１６とは同一形状となっている。
【０２１５】
光学ユニットＵＴ2の一面である第１６面Ｓ１６は、第１５面Ｓ１５によって射出されてきた光線（透過光線）を、第１７面Ｓ１７に向けて透過させる透過面（入射面）となっている。一方、この第１７面Ｓ１７は、第１６面Ｓ１６からの透過光線を、撮像素子ＳＲにおける像面（第１８面Ｓ１８）に向けて結像させるようにして射出（透過）させる射出面（透過面）となっている。
【０２１６】
なお、上記の第４面Ｓ４〜第８面Ｓ８、および第１３面Ｓ１３〜第１７面Ｓ１７の各面は、自由曲面（＊）で構成されるようになっている。一方、第９面Ｓ９は、球面にて構成されるようになっている。
【０２１７】
そして、下記に示す実施例３に関する表９・表１０・表１１・表１２は、上記の表１・表２・表３・表４と同様の表現になっている。
【０２１８】
【表９】
2006267155.tif 000013
【０２１９】
【表１０】
2006267155.tif 000014
【０２２０】
【表１１】
2006267155.tif 000015
【０２２１】
【表１２】
2006267155.tif 000016
なお、光学絞りの直径〔絞り径（φ）〕は、２．２０（ｍｍ）と表現することもできる。
【実施例４】
【０２２２】
図８に示すように、実施例４の撮像光学系１では、実施例３における撮像光学系１での第９面Ｓ９が、球面ではなく、自由曲面になっている点以外は、同一の曲率半径等を有するような構成になっている。
【０２２３】
そして、下記に示す実施例４に関する表１３・表１４・表１５・表１６は、上記の表１・表２・表３・表４と同様の表現になっている。
【０２２４】
【表１３】
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【０２２５】
【表１４】
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【０２２６】
【表１５】
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【０２２７】
【表１６】
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また、光学絞りの直径〔絞り径（φ）〕は、実施例３同様に、２．２０（ｍｍ）と表現することもできる。
【０２２８】
なお、実施例１〜４における光学絞りＳＴの形状は、円形に限らず、楕円や多角形、いびつな円状であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０２２９】
本発明は、種々の光学系を構成する光学素子（光学プリズム）や、その光学プリズムを含む光学系、特に偏芯した光学系（撮像光学系）に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２３０】
【図１】本発明の撮像光学系の一例（実施例１）を示す光学断面図である。
【図２】図１での撮像光学系の撮像面（第８面Ｓ８）を示す平面図である。
【図３】図１での撮像光学系の反射面（第２面Ｓ２）における光束を示す平面図である。
【図４】図１での撮像光学系の透過面（第１面Ｓ１）における光束を示す平面図である。
【図５】図１での撮像光学系の撮像面（第８面Ｓ８）に入射する光束を示す側面図である。
【図６】本発明の撮像光学系の一例（実施例２）を示す光学断面図である。
【図７】本発明の撮像光学系の一例（実施例３）を示す光学断面図である。
【図８】本発明の撮像光学系の一例（実施例４）を示す光学断面図である。
【図９】右手系ＸＹＺ直交座標を示す説明図である。
【図１０】（ａ）は従来の回転対称光学系を用いた撮像光学系での像面の平面図であり、（ｂ）は従来の非軸対称光学系を用いた撮像光学系での像面の平面図である。
【図１１】従来の非軸対称光学系の像面への入射光線を示す側面図である。
【符号の説明】
【０２３１】
１    撮像光学系（結像光学系）
ＰＲ    光学プリズム（光学素子）
ＵＴ    光学ユニット
ＢＲ    光学ブロック
ＰＴ    平行平面板
ＳＴ    光学絞り
ＬＮ    凹レンズ
ＳＲ    撮像素子
ＬＦC    中心光束
ＬＦ1    第１端部光束
ＬＦ2    第２端部光束
αC      中心撮像部分
α1      第１撮像部分
α2      第２撮像部分
ＰC      中心反射部分（変異反射面における一部分）
Ｐ1      第１反射部分（変異反射面における他部分；ＰW）
Ｐ2      第２反射部分（変異反射面における他部分；ＰW）
ＲＥC    基準反射率（中心反射率）
ＲＥ1    第１反射率（対比反射率；ＲＥW）
ＲＥ2    第２反射率（対比反射率；ＲＥW）
ＲU      アッパーレイ（周辺光線（第１周辺光線））
ＲL      ローアーレイ（周辺光線（第２周辺光線））
θ１      アッパーレイの入射角度
θ２      ローアーレイの入射角度
ＰU      アッパーレイの反射部分
ＰL      ローアーレイの反射部分
ＲＥU    アッパーレイの反射部分での反射率（第１周辺光線反射率）
ＲＥL    ローアーレイの反射部分での反射率（第２周辺光線反射率）
Ｐ’C    中心透過部分（変異透過面における一部分）
Ｐ’1    第１透過部分（変異透過面における他部分；Ｐ’W）
Ｐ’2    第２透過部分（変異透過面における他部分；Ｐ’W）
ＰＥC    基準透過率（中心透過率）
ＰＥ1    第１透過率（対比透過率；ＰＥW）
ＰＥ2    第２透過率（対比透過率；ＰＥW）
Ｐ’U    アッパーレイの透過部分
Ｐ’L    ローアーレイの透過部分
ＰＥU    アッパーレイの透過部分での透過率（第１周辺光線透過率）
ＰＥL    ローアーレイの透過部分での透過率（第２周辺光線透過率）
＊    自由曲面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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