(57)【要約】【課題】  広角でかつコンパクトでありながら、高い光学性能を有する結像光学系、それを備える撮像装置及び投射装置を提供すること。【解決手段】  拡大側から順に、反射面を有する第１光学系１１０と、屈折面を有する第２光学系１２０と、を備え、第１光学系１１０と第２光学系１２０との間に物体の中間像１０６を形成する結像光学系１であって、第１光学系１１０は、拡大側から順に、最も拡大側に配置された反射面を含む少なくとも１つの負のパワーの反射面で構成される第１反射群１０３と、複数の正のパワーの反射面で構成される第２反射群１０４と、を有し、第１反射群１０３における負のパワーの反射面のうち少なくとも１つと、第２反射群１０４における最も縮小側に配置された正のパワーの反射面とは、非球面である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、反射面を有する第１光学系と、屈折面を有する第２光学系と、を備え、該第１光学系と該第２光学系との間に物体の中間像を形成する結像光学系であって、
前記第１光学系は、拡大側から順に、最も拡大側に配置された反射面を含む少なくとも１つの負のパワーの反射面で構成される第１反射群と、複数の正のパワーの反射面で構成される第２反射群と、を有し、
前記第１反射群における負のパワーの反射面のうち少なくとも１つと、前記第２反射群における最も縮小側に配置された正のパワーの反射面とは、非球面であることを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記第２光学系は、開口絞りを含むことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記第２反射群における正のパワーの反射面は、前記開口絞りの像の拡大側及び縮小側の夫々に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記第１反射群及び前記第２反射群の夫々において、前記非球面は前記開口絞りの像から最も離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記第１反射群における前記非球面の非球面量の最大値をＱ１、前記第２反射群における前記非球面の非球面量の最大値をＱ２、とするとき、
０．３５≦｜Ｑ１／Ｑ２｜≦０．８０
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項６】
Ｑ１＜０
なる条件を満たすことを特徴とする請求項５に記載の結像光学系。
【請求項７】
Ｑ２＜０
なる条件を満たすことを特徴とする請求項５又は６に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記第１反射群における最も拡大側に配置された負のパワーの反射面は、非球面であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項９】
前記第２光学系の光軸から主光線の入射位置までの距離と、該入射位置に対応する主光線の像高と、の関係の一次微分値が、ある像高において０になる光学面を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１０】
前記光学面は、前記第１光学系における反射面であることを特徴とする請求項９に記載の結像光学系。
【請求項１１】
前記光学面は、前記第２反射群における開口絞りの像に最も近い反射面であることを特徴とする請求項１０に記載の結像光学系。
【請求項１２】
前記第２反射群における最も縮小側に配置された反射面のパワーの絶対値は、前記第１光学系において最も大きいことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１３】
全系の焦点距離を１としたときの前記第１光学系のペッツバール和は、−０．０５よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１４】
前記第１光学系は、前記第２光学系の光軸に対して回転対称な反射面を有することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１５】
前記第２光学系は、フォーカシングに際して移動する屈折光学素子を有することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の結像光学系と、該結像光学系の縮小側共役面に配置された撮像面を含む撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の結像光学系と、該結像光学系の縮小側共役面に配置された表示面を含む表示素子と、を備えることを特徴とする投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系に関し、例えば画像を取得する撮像装置及び画像を投射する投射装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置や投射装置などの光学装置に用いられる結像光学系として、ミラーなどの反射光学素子とレンズなどの屈折光学素子とを有するものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、凹形状の反射面を含むミラーと複数のレンズとで構成された結像光学系が記載されている。特許文献１では、最も拡大側の反射面から表示素子の表示面までの距離と、表示面における光軸から最端部までの距離と、を適切に設定することで、結像光学系のコンパクト化及び高解像化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５０２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の結像光学系では、最も拡大側の反射面が凹形状であるため、広角化を実現するためには反射面を大きくすることが必要になる。なお、反射面の大型化を抑制しつつ広角化するためには反射面の曲率を大きくすればよいが、それにより増大した収差を補正するためにレンズの枚数を増やすことが必要になるため、全系のコンパクト化が難しくなる。
【０００６】
本発明の目的は、広角でかつコンパクトでありながら、高い光学性能を有する結像光学系、それを備える撮像装置及び投射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての結像光学系は、拡大側から順に、反射面を有する第１光学系と、屈折面を有する第２光学系と、を備え、該第１光学系と該第２光学系との間に物体の中間像を形成する結像光学系であって、前記第１光学系は、拡大側から順に、最も拡大側に配置された反射面を含む少なくとも１つの負のパワーの反射面で構成される第１反射群と、複数の正のパワーの反射面で構成される第２反射群と、を有し、前記第１反射群における負のパワーの反射面のうち少なくとも１つと、前記第２反射群における最も縮小側に配置された正のパワーの反射面とは、非球面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広角でかつコンパクトでありながら、高い光学性能を有する結像光学系、それを備える撮像装置及び投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る結像光学系の要部概略図。
【図２】非球面形状の反射面のパワー及び非球面量の定義を説明するための図。
【図３】本発明の実施例１に係る結像光学系の要部概略図。
【図４】本発明の実施例２に係る結像光学系の要部概略図。
【図５】本発明の実施例３に係る結像光学系の要部概略図。
【図６】各実施例に係る反射面における光線高さと像高との関係を示す図。
【図７】実施例１に係る結像光学系の収差図。
【図８】実施例２に係る結像光学系の収差図。
【図９】実施例３に係る結像光学系の収差図。
【図１０】本発明の実施形態に係る光学装置の要部概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面は、便宜的に実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。また、各図面において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る結像光学系１を模式的に示した要部概略図（光軸を含む断面図）である。なお、図１では、結像光学系１を通過する光束のうち、結像光学系１の瞳の中心を通る近軸光線のみを示し、その他の光線を省略している。
【００１２】
結像光学系１は、拡大側共役面１０１の側（拡大側）から縮小側共役面１０２の側（縮小側）に向かって順に、反射面を有する第１光学系１１０と、屈折面を有する第２光学系１２０と、を備えている。第１光学系１１０は、拡大側から順に、最も拡大側に配置された反射面を含む少なくとも１つの負のパワーの反射面で構成される第１反射群１０３と、複数の正のパワーの反射面で構成される第２反射群１０４と、を有する。本実施形態における反射群とは、１つ以上のパワーを有する反射面の集合体を意味する。
【００１３】
ただし、本実施形態における反射面及び屈折面とは、反射光学素子及び屈折光学素子のうち結像に寄与する有効光束が入射する領域（有効領域）のことを示す。また、本実施形態における反射面のパワーとは、反射面による集光の度合いを示すものであり、反射面の焦点距離の逆数で表される。すなわち、反射面のパワーは、屈折面のパワー（屈折力）に対応するものであり、反射面の曲率に比例する。なお、反射面が凸形状である場合のパワーの符号は負であり、反射面が凹形状である場合のパワーの符号は正である。
【００１４】
また、結像光学系１は、第１光学系１１０と第２光学系１２０との間に、拡大側共役面１０１又は縮小側共役面１０２と共役の関係にある中間像１０６を形成している。そして、第１反射群１０３における負のパワーの反射面のうち少なくとも１つと、第２反射群１０４における最も縮小側に配置された正のパワーの反射面とは、非球面である。この構成により、結像光学系１は、広角でかつコンパクトでありながら、高い光学性能を実現している。結像光学系１について、以下に詳細に説明する。
【００１５】
結像光学系１は、撮像装置や投射装置等の光学装置に適用可能である。結像光学系１が撮像光学系（縮小系）として撮像装置に適用される場合は、結像光学系１の縮小側共役面１０２の位置に撮像素子の撮像面（受光面）が配置される。また、結像光学系１が投射光学系（拡大系）として投射装置に適用される場合は、結像光学系１の縮小側共役面１０２の位置に表示素子の表示面が配置される。このとき、撮像光学系と投射光学系とでは、物体側と像側とが反転し、光路が逆向きになる。なお、以下の説明では、結像光学系１が撮像装置に適用される場合を想定している。
【００１６】
上述したように、本実施形態に係る結像光学系１は、第１光学系１１０と第２光学系１２０との間に中間像１０６を形成する構成を採っている。これにより、反射面及び屈折面を小さくすることができるため、各光学系を構成する光学素子を小型化することが可能になる。また、第１反射群１０３は、最も拡大側に配置された負のパワーを有する凸形状の反射面１１１を備える、単一の反射光学素子（凸面ミラー）で構成される。このように、結像光学系１は、負のパワーの反射面が最も拡大側に配置された構成を採ることにより、反射面を大型化することなく広角化を実現することができる。
【００１７】
また、第２反射群１０４は、夫々が正のパワーを有する凹形状の反射面１２１及び１２２を備える、２つの反射光学素子（凹面ミラー）で構成される。このように、結像光学系１は、反射面１１１よりも縮小側に、複数の正のパワーの反射面が配置された構成を採ることにより、反射面１１１及び第２光学系で生じる収差を補正することができる。具体的には、反射面１２１により反射面１１１で生じる歪曲収差を補正しつつ、反射面１２２により第２光学系で生じる像面湾曲及び歪曲収差を補正することができる。
【００１８】
本実施形態において、第１反射群１０３は全体で負のパワーを有し、第２反射群１０４は全体で正のパワーを有し、第１光学系１１０は全体で正のパワーを有する。なお、必要に応じて、第１反射群１０３が複数の反射面を有する構成や、第２反射群１０４が３つ以上の反射面を有する構成を採用してもよい。このとき、第１光学系１１０で生じる収差を低減するためには、第１反射群１０３を負のパワーの反射面のみで構成し、第２反射群１０４を正のパワーの反射面のみで構成することが望ましい。
【００１９】
そして、本実施形態においては、第２反射群１０４における反射面１２２が非球面となっている。すなわち、第２反射群１０４における最も縮小側に配置された（最も絞り像ＡＰＩＭＧから離れた）反射面、言い換えると最も第２光学系１２０に近い反射面が非球面となっている。これにより、第２光学系１２０に入射する光線の高さを画角毎に制御することができ、歪曲収差を容易に補正することが可能になる。なお、第２反射群１０４が３つ以上の反射面を有する場合は、そのうち少なくとも最も縮小側に配置された正のパワーの反射面を非球面とすればよく、必要に応じて他の反射面も非球面としてもよい。
【００２０】
ここで、結像光学系１をよりコンパクトにするために、反射面同士をより近づけて配置する方法が考えられる。しかし、反射面同士の間隔を小さくした場合、各反射面のパワーを大きくすることが必要になるため、各反射面による諸収差の補正が難しくなる。そこで、本実施形態では、反射面１２２だけでなく、第１反射群１０３における反射面１１１も非球面としている。これにより、反射面１１１によって、反射面１２２による収差補正の効果を補うことができるため、反射面同士の間隔を小さくした場合にも、諸収差を良好に補正することが可能になる。
【００２１】
第１反射群１０３が複数の反射面を有する場合は、最も拡大側に配置された負のパワーの反射面を非球面とすることが望ましい。これは、光線同士が最も大きく離間するのは、最も拡大側に配置された（最も絞り像ＡＰＩＭＧから離れた）反射面に入射するときであるため、その反射面を非球面とすることで、各光線を制御することが容易になるからである。ただし、必要に応じて第１反射群１０３における他の反射面を非球面としてもよい。
【００２２】
ここで、図２を用いて、反射面が非球面である場合の、反射面のパワー及び非球面量の定義について説明する。
【００２３】
まず、反射面が回転対称な非球面である場合は、その反射面の面頂点Ｐとその点Ｐから最も離れた点とを通り、かつ回転対称軸上に曲率中心が位置する球面を参照球面とする。また、反射面が自由曲面である場合は、反射面における略中心の点を点Ｐとし、その点Ｐに接する平面の点Ｐを通る垂線、すなわち点Ｐにおける反射面の面法線を基準軸とする。そして、反射面における点Ｐと点Ｐから最も離れた点とを通り、かつ基準軸上に中心が位置する球面を参照球面とする。
【００２４】
このように決定された参照球面に基づいて、非球面である反射面のパワーを算出することができる。このとき、参照球面の有効径は、結像光学系１の結像倍率、Ｆ値、最大像高などから算出される。また、参照球面が凹面であるか凸面であるかによって、反射面のパワーの正負を判断することができる。そして、参照球面の法線上における反射面と参照球面との距離（離間量）を非球面量と定義する。また、反射面と参照球面との距離が最大となる法線上において、反射面が参照球面を形成する球の外側にあるときの非球面量を正とし、反射面が参照球面を形成する球の内側にあるときの非球面量を負とする。
【００２５】
本実施形態に係る結像光学系１は、第１反射群１０３における非球面の非球面量の最大値をＱ１、第２反射群１０４における非球面の非球面量の最大値をＱ２、とするとき、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
０．３５≦｜Ｑ１／Ｑ２｜≦０．８０      ・・・（１）
【００２６】
条件式（１）を満たすことで、反射面同士の間隔を小さくした場合にも、各非球面によって諸収差を容易に補正することができる。条件式（１）の下限を下回ると、各非球面によって歪曲収差を補正することが難しくなる可能性が生じる。また、条件式（１）の上限を上回ると、反射面１１１で生じる諸収差を反射面１２１によって補正することが難しくなる可能性が生じる。なお、以下の条件式（２）を満たすことがより好ましい。
０．４２≦｜Ｑ１／Ｑ２｜≦０．７０      ・・・（２）
【００２７】
なお、一般的に、屈折系（屈折群）では負の歪曲収差が発生し易いため、反射面の非球面量を負とすることにより、反射面の周辺部におけるパワーを小さくすることが望ましい。これにより、屈折系に入射する光線の高さを周辺に向かうほど大きくすることができるため、屈折系で生じる負の歪曲収差を良好に補正することが可能になる。よって、以下の条件式（３）及び（４）の少なくとも一方を満たすことが望ましい。
Ｑ１＜０      ・・・（３）
Ｑ２＜０      ・・・（４）
【００２８】
本実施形態において、屈折系である第２光学系１２０は、正のパワーを有する単一の屈折光学素子（レンズ）１３１と、結像光学系１のＦ値を決定するための開口絞りＡＰと、で構成されており、全体で正のパワーを有している。なお、開口絞りＡＰは、屈折光学素子１３１よりも縮小側に配置されているが、必要に応じて拡大側に配置されていてもよい。また、第２光学系１２０は、必要に応じて複数の屈折光学素子を備えていてもよい。このとき、開口絞りＡＰは、屈折光学素子同士の間に配置されていてもよい。
【００２９】
第２光学系１２０の光軸１０７は、屈折光学素子１３１及び開口絞りＡＰにより決定される。具体的には、光軸１０７は、屈折光学素子１３１の各屈折面（レンズ面）の曲率中心と開口絞りＡＰの中心とを通る軸である。すなわち、光軸１０７は、各屈折面の回転対称軸に一致する。なお、第２光学系１２０が複数の屈折光学素子を備える場合は、必要に応じて一部の屈折光学素子又は開口絞りＡＰの少なくとも一方を偏心させてもよい。その場合、屈折面の曲率中心及び開口絞りＡＰの中心を最も多く通過する軸を光軸１０７とすればよい。
【００３０】
本実施形態において、開口絞りＡＰの像（絞り像）ＡＰＩＭＧは、第２反射群１０４における反射面１２１と反射面１２２との間に形成されている。図１に示すように、絞り像ＡＰＩＭＧは開口絞りＡＰに対して共役な関係となっている。このように、絞り像ＡＰＩＭＧの拡大側及び縮小側の夫々に正のパワーの反射面を配置することで、中間像１０６での非点収差を良好に補正することができる。これにより、第２光学系１２０による収差の補正が容易になるため、屈折光学素子の枚数を削減することができ、全系のコンパクト化が可能になる。
【００３１】
このとき、上述した条件式（１）を満たすことにより、反射面同士の間隔を小さくした場合にも、中間像１０６で生じる非点収差を容易に補正することが可能になる。なお、第２反射群１０４が３つ以上の反射面で構成される場合においても、隣接する２つの正のパワーの反射面の間に絞り像ＡＰＩＭＧが形成される構成を採ればよい。また、必要に応じて、絞り像が複数形成される構成、例えば第２反射群１０４だけでなく第２光学系１２０の光路上にも絞り像が形成される構成を採用してもよい。
【００３２】
さらに、本実施形態に係る第２反射群１０４が備える反射面のうち、最も縮小側に配置された反射面１２２を、結像光学系１において最も大きい正のパワーの反射面とすることが望ましい。すなわち、反射面１２２のパワーの絶対値を、第１光学系１１０において最大とすることが望ましい。このように、第２光学系１２０に最も近い反射面１２２のパワーを適切に設定することで、中間像１０６での非点収差を良好に補正することが可能になる。
【００３３】
また、第１光学系１１０が備える反射面の少なくとも１つを、第２光学系１２０の光軸１０７に対して回転対称な形状とすることが望ましい。これにより、反射面の光軸１０７の回りの位置決めを容易にすることが可能になる。なお、図１に示すように、第１反射群１０３及び第２反射群１０４における各反射面は光軸１０７と交わっていないが、全て光軸１０７に対し回転対称な形状である。すなわち、各反射面は、光軸１０７上に曲率中心が存在する回転対称な反射面の一部が切り出されたものと考えることができる。ただし、必要であれば、反射面を光軸１０７に対して偏心させてもよい。
【００３４】
さらに、第１光学系１１０のペッツバール和を負の値にすることで、中間像１０６が形成される位置を軸上から軸外にかけて縮小側に変位させることが望ましい。これにより、第２光学系１２０で生じる像面湾曲をキャンセルすることができるため、結像光学系１の全系での収差補正が容易になり、第２光学系１２０における屈折光学素子の枚数を削減することが可能になる。
【００３５】
具体的には、結像光学系１の全系の焦点距離を１として正規化したときの第１光学系１１０のペッツバール和を、−０．０５よりも小さい値とすることが望ましい。これにより、第２光学系１２０で生じる像面湾曲を補正することができ、かつ第２光学系１２０に対する光線の入射角を小さくすることができるため、第２光学系１２０における最も中間像１０６に近い屈折光学素子を小型化することが可能になる。さらに、第１光学系１１０の正規化されたペッツバール和を、−０．１２よりも小さい値とすることがより好ましい。
【００３６】
また、第２光学系１２０の全体又は屈折光学素子１３１のみを光軸方向に移動させるための移動機構を設けることにより、結像光学系１のピント調整（フォーカシング）を行うことができるようにしてもよい。これにより、例えば拡大側共役面１０１の位置が光軸方向に移動した際にも、良好にピントを合わせることが可能になる。なお、移動機構としては、屈折光学素子１３１や開口絞りＡＰを移動可能に保持する保持部材やモータなどの駆動部を採用することができる。
【００３７】
第２光学系１２０が複数の屈折光学素子を有する場合は、少なくとも１つの屈折光学素子、又は少なくとも１つの屈折光学素子及び開口絞りＡＰを移動させるようにすればよい。このとき、必要に応じて、各屈折光学素子及び開口絞りＡＰの移動量や移動方向を互いに異ならせてもよい。このように、屈折光学素子の移動によってフォーカシングを行う構成を採ることにより、反射光学素子の移動によってフォーカシングを行う構成と比較して、移動機構を簡略化することができ、装置全体を小型化することが可能になる。
【００３８】
なお、必要に応じて、第１光学系１１０における反射光学素子としてプリズムを採用してもよい。また、結像光学系１をよりコンパクトにするために、第２光学系１２０の光路上に折り返しミラーなどの反射光学素子を配置してもよい。さらに、塵埃対策として、結像光学系１の光路上の何れかの位置に、カバーガラスや保護膜等の光学部材を配置してもよい。
【００３９】
［実施例］
図３乃至５の夫々は、本発明の実施例１乃至３に係る結像光学系の要部概略図である。各実施例に係る結像光学系は、第１反射群３０３，４０３，５０３及び第２反射群３０４，４０４，５０４で構成される第１光学系３１０，４１０，５１０と、第２光学系３２０，４２０，５２０と、を備えている。各結像光学系は、各第１光学系と各第２光学系との間に拡大側共役面１０１の中間像３０６，４０６，５０６を形成している。
【００４０】
第１反射群３０３，４０３，５０３の夫々は負のパワーの凸面ミラー３１１、４１１、５１１で構成され、第２反射群３０４，４０４，５０４の夫々は正のパワーの凹面ミラー３２１及び３２２，４２１及び４２２，５２１及び５２２で構成される。また、第２光学系３２０，４２０，５２０の夫々は、開口絞りＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３と複数の屈折光学素子とで構成される。絞り像ＡＰＩＭＧ１，ＡＰＩＭＧ２，ＡＰＩＭＧ３の夫々は、第２反射群３０４，４０４，５０４の夫々における凹面ミラー同士の間に形成される。
【００４１】
各実施例に係る結像光学系において、反射面３１１及び３２２，４１１及び４２２，５１１及び５２２の夫々は非球面である。各結像光学系は、この非球面により、第２光学系３２０，４２０，５２０の夫々に入射する光線の高さを制御し、歪曲収差を良好に補正している。また、各実施例に係る結像光学系において、全ての反射面が第２光学系の光軸に対して回転対称な形状である。この構成により、各反射面の位置決めを容易にし、結像光学系の製造工程の簡略化を実現している。
【００４２】
図６における実線は、各実施例に係る反射面３２１，４２１，５２１の夫々における、第２光学系の光軸から主光線の入射位置までの距離（光線高さ）と、該入射位置に対応する主光線の像高と、の関係を示している。ここでの主光線とは、物体からの光束のうち、第２光学系の光軸と開口絞りとの交点（開口の中心）を通る光線を意味する。図６における破線は、比較例に係る反射面における光線高さと像高との関係を示している。
【００４３】
図６に示すように、破線については、光線高さと像高との関係が略比例となっており、何れの像高においても一次微分値が０にはならないが、実線については、像高Ｘにおいて一次微分値が０になっている。各実施例に係る結像光学系は、このような関係を満たす反射面を備えることにより、軸外光束の光線高さを第２光学系の光軸に近づけることができ、各反射面をより小型化することを可能にしている。
【００４４】
各実施例では、第１反射群及び第２反射群が備える非球面により、反射面３２１，４２１，５２１の夫々において、ある像高での一次微分値が０になる関係を実現している。結像光学系が上記関係を満たす光学面を備えていない場合、例えば反射群が非球面を備えていない場合は、軸外光束の光線高さが第２光学系の光軸から離れたままになるため、各反射面の更なる小型化を実現することが難しくなる。
【００４５】
なお、各反射面の小型化を実現するためには、結像光学系が上記関係を満たす光学面を少なくとも１つ有していればよい。すなわち、反射面３２１，４２１，５２１以外の反射面や屈折面が上記関係を満たすように構成してもよく、複数の光学面が上記関係を満たすように構成してもよい。
【００４６】
ただし、各実施例に係る結像光学系のように、反射群によって中間像を形成する構成においては、各反射面の小型化の効果を得るためには、反射群における反射面が上記関係を満たすことが好ましい。特に、各実施例のように、第２反射群における開口絞りの像に最も近い（第１反射群に最も近い）反射面が上記関係を満たすように構成することがより好ましい。
【００４７】
図７乃至９の夫々は、実施例１乃至３に係る結像光学系の縮小側共役面１０２における収差図である。球面収差図における実線はｄ線、２点鎖線はｇ線を示し、非点収差図における実線はサジタル光線、点線はメリジオナル光線を示し、歪曲収差図における実線はｄ線を示し、色収差図における２点鎖線はｇ線を示している。
【００４８】
以下、実施例１乃至３に係る各結像光学系の夫々に対応する数値実施例１乃至３を、表１乃至９に示す。また、各数値実施例における、上述した条件式（１）の中辺の値と、第１光学系の正規化されたペッツバール和Ｐｓｕｍの値と、を表１０に示す。
【００４９】
表１，４，７において、面番号は拡大側から数えた光学面の番号（ｉ）を示し、「Ｒ」は第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径を示し、「Ｄ」は第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の面間隔（光軸上の距離）、を示す。また、「Ｎｄ」及び「νｄ」の夫々は、第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の媒質のｄ線に対する屈折率及びアッベ数を示す。なお、アッベ数νｄは、第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の媒質のＦ線及びＣ線に対する屈折率を各々ＮＦ及びＮＣとするとき、以下の式で表される。
【００５０】
【数１】
2018087886.tif 000003
【００５１】
また、表３，６，９において、「ｆ」は焦点距離を示し、「Ｆｎｏ」は縮小側のＦ値を示し、「β」は結像倍率を示し、「Ｌ」は縮小側共役面上における軸上像高から最軸外像高（最軸外光線が入射する位置）までの距離を示す。なお、表１，４，７において、反射面には面番号の後に「Ｒｅｆｌ」を付加し、開口絞りには面番号の後に「ＡＰ」を付加し、非球面には面番号の後に「＊（アスタリスク）」を付加している。
【００５２】
非球面の形状は、円錐定数をＫ、非球面係数をＣ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０，Ｃ１２、第２光学系の光軸に垂直な方向における光軸からの高さをｒ、高さｒでの中心点（面頂点）に対する光軸方向における面位置をＡ（ｒ）、とするとき、以下の式で表される。なお、表２，５，８における円錐定数Ｋ及び非球面係数Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０，Ｃ１２の各数値に係る「Ｅ−Ｎ」は、「×１０−Ｎ」を意味している。
【００５３】
【数２】
2018087886.tif 000004
【００５４】
（数値実施例１）
【００５５】
【表１】
2018087886.tif 000005
【００５６】
【表２】
2018087886.tif 000006
【００５７】
【表３】
2018087886.tif 000007
【００５８】
（数値実施例２）
【００５９】
【表４】
2018087886.tif 000008
【００６０】
【表５】
2018087886.tif 000009
【００６１】
【表６】
2018087886.tif 000010
【００６２】
（数値実施例３）
【００６３】
【表７】
2018087886.tif 000011
【００６４】
【表８】
2018087886.tif 000012
【００６５】
【表９】
2018087886.tif 000013
【００６６】
【表１０】
2018087886.tif 000014
【００６７】
［光学装置］
図１０は、上述した実施形態に係る結像光学系を備える光学装置１００の要部概略図である。光学装置１００が撮像装置である場合は、結像光学系の縮小側共役面の位置に配置される撮像素子により、拡大側共役面１０１に配置される載置面上の被写体を撮像することができる。撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサーやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサー等を採用することができる。
【００６８】
また、光学装置１００が投射装置である場合は、結像光学系の縮小側共役面の位置に配置される表示素子により表示される画像を、拡大側共役面１０１に配置される投射面に投射することができる。表示素子としては、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等を採用することができる。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  結像光学系
１０３  第１反射群
１０４  第２反射群
１０６  中間像
１１０  第１光学系
１２０  第２光学系
１１１、１２１、１２２  反射面
【図１】
2018087886.tif 000015
【図２】
2018087886.tif 000016
【図３】
2018087886.tif 000017
【図４】
2018087886.tif 000018
【図５】
2018087886.tif 000019
【図６】
2018087886.tif 000020
【図７】
2018087886.tif 000021
【図８】
2018087886.tif 000022
【図９】
2018087886.tif 000023
【図１０】
2018087886.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月30日(2017.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、反射面を有する第１光学系と、屈折面を有する第２光学系と、を備え、該第１光学系と該第２光学系との間に物体の中間像を形成する結像光学系であって、
前記第１光学系は、拡大側から順に、最も拡大側に配置された反射面を含む少なくとも１つの負のパワーの反射面で構成される第１反射群と、複数の正のパワーの反射面で構成される第２反射群と、を有し、
前記第１反射群における負のパワーの反射面のうち少なくとも１つと、前記第２反射群における最も縮小側に配置された正のパワーの反射面とは、非球面であり、
前記第１反射群における前記非球面の非球面量の最大値をＱ１、前記第２反射群における前記非球面の非球面量の最大値をＱ２、とするとき、
０．３５≦｜Ｑ１／Ｑ２｜≦０．８０
なる条件を満たすことを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記第２光学系は、開口絞りを含むことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記第２反射群における正のパワーの反射面は、前記開口絞りの像の拡大側及び縮小側の夫々に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記第１反射群及び前記第２反射群の夫々において、前記非球面は前記開口絞りの像から最も離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記第１反射群における最も拡大側に配置された反射面のパワーの絶対値は、第１光学系において最も小さいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項６】
Ｑ１＜０
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項７】
Ｑ２＜０
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記第１反射群における最も拡大側に配置された負のパワーの反射面は、非球面であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項９】
前記第２光学系の光軸から主光線の入射位置までの距離と、該入射位置に対応する主光線の像高と、の関係の一次微分値が、ある像高において０になる光学面を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１０】
前記光学面は、前記第１光学系における反射面であることを特徴とする請求項９に記載の結像光学系。
【請求項１１】
前記光学面は、前記第２反射群における開口絞りの像に最も近い反射面であることを特徴とする請求項１０に記載の結像光学系。
【請求項１２】
前記第２反射群における最も縮小側に配置された反射面のパワーの絶対値は、前記第１光学系において最も大きいことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１３】
全系の焦点距離を１としたときの前記第１光学系のペッツバール和は、−０．０５よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１４】
前記第１光学系は、前記第２光学系の光軸に対して回転対称な反射面を有することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１５】
前記第２光学系は、フォーカシングに際して移動する屈折光学素子を有することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の結像光学系。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の結像光学系と、該結像光学系の縮小側共役面に配置された撮像面を含む撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の結像光学系と、該結像光学系の縮小側共役面に配置された表示面を含む表示素子と、を備えることを特徴とする投射装置。
【手続補正２】
【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】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての結像光学系は、拡大側から順に、反射面を有する第１光学系と、屈折面を有する第２光学系と、を備え、該第１光学系と該第２光学系との間に物体の中間像を形成する結像光学系であって、前記第１光学系は、拡大側から順に、最も拡大側に配置された反射面を含む少なくとも１つの負のパワーの反射面で構成される第１反射群と、複数の正のパワーの反射面で構成される第２反射群と、を有し、前記第１反射群における負のパワーの反射面のうち少なくとも１つと、前記第２反射群における最も縮小側に配置された正のパワーの反射面とは、非球面であり、前記第１反射群における前記非球面の非球面量の最大値をＱ１、前記第２反射群における前記非球面の非球面量の最大値をＱ２、とするとき、０．３５≦｜Ｑ１／Ｑ２｜≦０．８０なる条件を満たすことを特徴とする。