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JP2003005074A - Reflection optical system, reflection type optical system and optical apparatus - Google Patents

Reflection optical system, reflection type optical system and optical apparatus

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Publication number
JP2003005074A
JP2003005074A JP2001193597A JP2001193597A JP2003005074A JP 2003005074 A JP2003005074 A JP 2003005074A JP 2001193597 A JP2001193597 A JP 2001193597A JP 2001193597 A JP2001193597 A JP 2001193597A JP 2003005074 A JP2003005074 A JP 2003005074A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
reflection
optical system
reflecting
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001193597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Sunaga
須永  敏弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001193597A priority Critical patent/JP2003005074A/en
Priority to US10/176,926 priority patent/US6758570B2/en
Publication of JP2003005074A publication Critical patent/JP2003005074A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトで、3面以上の反射面を用いて光
路を複数回交差させることができるとともに、これら反
射面により囲まれた領域から無理なく光束を射出させる
ことができる光学素子が望まれいている。 【解決手段】 物体からの光束を順次反射する3面以上
の反射面R2〜R4を有する反射型光学素子11におい
て、物体面の中心から各反射面で反射して瞳の中心を通
る光線の経路を基準軸STとしたとき、各反射面により
囲まれている領域内において、上記基準軸が少なくとも
2回交差するとともに光束が中間結像(MI)し、かつ
基準軸を含む平面内において、瞳を通る最大画角をθと
し、瞳から中間結像面までの焦点距離をfとし、この素
子の最大光学有効径をeaとしたときに、4・ f・tanθ
<ea を満足するようにする。
(57) [Problem] To be compact, it is possible to cross an optical path a plurality of times using three or more reflecting surfaces, and to easily emit a light beam from a region surrounded by these reflecting surfaces. Optical elements are desired. SOLUTION: In a reflection type optical element 11 having three or more reflection surfaces R2 to R4 for sequentially reflecting a light beam from an object, a path of a light ray reflected from each reflection surface from the center of the object surface and passing through the center of a pupil. Is defined as a reference axis ST, in a region surrounded by each reflecting surface, the reference axis intersects at least twice, the light flux forms an intermediate image (MI), and a pupil is formed in a plane including the reference axis. Is the maximum optical angle of the element, f is the focal length from the pupil to the intermediate image plane, and ea is the maximum optical effective diameter of this element.
<Ea>.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラ,ス
チルカメラ等の撮像光学機器の結像光学系やヘッドマウ
ントディスプレイやファインダー等の観察光学機器の観
察光学系に好適な反射型光学系およびこれに用いられる
反射光学素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type optical system suitable for an imaging optical system of an imaging optical device such as a video camera and a still camera and an observation optical system of an observation optical device such as a head mount display and a finder. The present invention relates to a reflective optical element used for the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記のような反射型光学系としては、例
えば特開平08−292371号公報にて提案されてい
るものがある。本願図8には、上記公報にて提案の光学
系を示している。
2. Description of the Related Art As a reflection type optical system as described above, there is one proposed in, for example, JP-A-08-292371. FIG. 8 of the present application shows an optical system proposed in the above publication.

【0003】同図において、物体からの光束は、絞りS
を通過し、反射光学素子B1に入射する。反射光学素子
B1に入射した光束は、第1面R1で屈折し、第2面R
2,第3面R3,第4面R4,第5面R5および第6面
R6で反射し、第7面R7で屈折して反射光学素子B1
を射出する。
In FIG. 1, a light beam from an object is
And enters the reflective optical element B1. The light beam incident on the reflective optical element B1 is refracted on the first surface R1 and is refracted on the second surface R1.
2, the third surface R3, the fourth surface R4, the fifth surface R5, and the sixth surface R6, the light is reflected, the seventh surface R7 is refracted, and the reflection optical element B1 is formed.
Inject.

【0004】物体からの光束は、反射光学素子B1内に
おいて、第2面付近の中間結像面に1次結像し、第5面
の近傍に瞳を形成する。そして、反射光学素子B1を射
出した光束は撮像面(CCD等の撮像媒体の撮像面)I
M上に最終的に結像する。
The light beam from the object forms a primary image on the intermediate image forming surface near the second surface and forms a pupil near the fifth surface in the reflecting optical element B1. The luminous flux emitted from the reflection optical element B1 is reflected on an imaging surface (an imaging surface of an imaging medium such as a CCD) I
Finally, an image is formed on M.

【0005】この反射型光学系では、複数の曲面や平面
の反射面を一体的に形成した反射光学素子B1を用いる
ことにより、反射型光学系全体の小型化を図りつつ、ま
た反射ミラーを用いた反射型光学系にて問題となり易い
ミラー配置精度(組立精度)による光学性能への影響を
回避している。
In this reflection type optical system, by using a reflection optical element B1 integrally formed with a plurality of curved surfaces or flat reflection surfaces, it is possible to reduce the size of the entire reflection type optical system and to use a reflection mirror. The influence on the optical performance due to the mirror arrangement accuracy (assembly accuracy), which tends to be a problem in the reflection type optical system, is avoided.

【0006】また、絞りSを光学系の最も物体側に配置
し、且つ反射光学素子B1の中で物体像を少なくとも1
回結像させる構成とすることにより、広画角の反射光学
素子でありながら、光学素子の有効径の縮小化を図って
いる。さらに、光学素子を構成する複数の反射面に適切
な屈折力を与え、各反射面を偏心配置することにより、
光学系内の光路を所望の形状に屈曲させ、光学系の所定
方向の全長の短縮化を達成している。
Further, the stop S is disposed closest to the object side of the optical system, and at least one object image is formed in the reflection optical element B1.
By adopting a configuration in which the image is rotated, the effective diameter of the optical element is reduced even though it is a reflective optical element having a wide angle of view. Furthermore, by giving an appropriate refractive power to a plurality of reflecting surfaces constituting the optical element and eccentrically disposing each reflecting surface,
The optical path in the optical system is bent into a desired shape, thereby reducing the overall length of the optical system in a predetermined direction.

【0007】こうした非共軸光学系はオフアキシャル
(Off-Axial )光学系と称される。すなわち、像中心と
瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考えた時に、構成面
の基準軸との交点における面法線が基準軸上にない曲面
(オフアキシャル曲面)を含む光学系として定義され、
基準軸が折れ曲がった形状となる光学系である。
[0007] Such a non-coaxial optical system is called an off-axial optical system. That is, when considering a reference axis along a ray passing through the image center and the pupil center, the optical system is defined as an optical system including a curved surface (off-axial curved surface) whose surface normal at the intersection with the reference axis of the constituent surface is not on the reference axis. And
This is an optical system in which the reference axis has a bent shape.

【0008】このオフアキシャル光学系は、構成面が一
般には非共軸となり、反射面でもケラレが生じることが
ないため、反射面を使った光学系の構築がし易い。ま
た、特開平8−292372号公報、特開平9−222
561号公報および特開平9−258105号公報等に
はこれら光学素子を用いた変倍光学系が、特開平9−5
650号公報等にはその設計法が提案されている。
In this off-axial optical system, the constituent surface is generally non-coaxial, and no vignetting occurs on the reflecting surface. Therefore, it is easy to construct an optical system using the reflecting surface. Also, JP-A-8-292372, JP-A-9-222
No. 561 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-258105 disclose a variable power optical system using these optical elements.
Japanese Patent Publication No. 650 and the like propose a design method.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】特開平8−29237
1号公報等にて提案されている反射型光学系では、光学
素子における光学面の有効径を小さくするために内部で
中間結像させている。このため、必然的に光路長が長く
なり、光学素子が長手方向に延びる傾向がある。
Problems to be Solved by the Invention
In a reflection type optical system proposed in Japanese Patent Application Publication No. HEI 1 (1994), an intermediate image is formed internally to reduce the effective diameter of an optical surface of an optical element. For this reason, the optical path length inevitably increases, and the optical element tends to extend in the longitudinal direction.

【0010】この光学素子では、反射面の配置自由度が
大きいので、ある方向の長さを小さくすることは可能で
あるが、それでも全体の体積は大きくなる。
[0010] In this optical element, since the degree of freedom of arrangement of the reflection surface is large, it is possible to reduce the length in a certain direction, but the overall volume is still large.

【0011】また、特開平11−064734号公報に
て提案の光学素子のように、光路を単純に交差させただ
けでは、個々の反射面の大きさが大きく、個々の有効径
がほぼ同程度である。さらにこの光学素子をコンパクト
にするためには、3面以上の反射面の法線を向き合うよ
うに構成し、その複数の反射面に囲まれている領域で光
路を2回以上交差させる必要がある。
Further, if the optical paths are simply crossed as in the optical element proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-0664734, the size of each reflecting surface is large, and the effective diameters of each are almost the same. It is. Furthermore, in order to make this optical element compact, it is necessary to configure the three or more reflecting surfaces so that their normals face each other, and to cross the optical path twice or more in a region surrounded by the plurality of reflecting surfaces. .

【0012】図9は有効径がほぼ同じ大きさの3面の反
射面を、面法線が向き合うように配置した光学素子の模
式図である。物体からの光束は、反射面R1,R2,R
3と反射した後、反射面R1と反射面R2との間を光束
が通らなければならない。
FIG. 9 is a schematic diagram of an optical element in which three reflecting surfaces having substantially the same effective diameter are arranged so that their surface normals face each other. The luminous flux from the object is reflected by the reflecting surfaces R1, R2, R
After the reflection at 3, the light beam must pass between the reflecting surfaces R1 and R2.

【0013】しかしながら、反射面R1,R2の間は狭
く、光束が通らない。光束を通すためには反射面R1,
R2間の距離を離すか、反射面R2の大きさを小さくし
なければならない。
However, the space between the reflecting surfaces R1 and R2 is narrow, and the light beam does not pass. In order to pass the light flux, the reflecting surface R1,
It is necessary to increase the distance between R2 or reduce the size of the reflecting surface R2.

【0014】反射面R1,R2間の距離を離すことは光
学素子の小型化に反するので、反射面R2の大きさを小
さくすることが必要である。
Since increasing the distance between the reflecting surfaces R1 and R2 is against the miniaturization of the optical element, it is necessary to reduce the size of the reflecting surface R2.

【0015】図10は、図9に比べて反射面R2の大き
さを小さくした場合を示している。この場合、反射面R
1,R2間の間隔は十分大きいので、反射面R3を反射
した光束を反射面R1,R2間を通すことができる。
FIG. 10 shows a case where the size of the reflecting surface R2 is smaller than that of FIG. In this case, the reflection surface R
Since the interval between R1 and R2 is sufficiently large, the light beam reflected by the reflecting surface R3 can pass between the reflecting surfaces R1 and R2.

【0016】そこで、本発明では、コンパクトでありな
がら、3面以上の反射面を用いて光路を複数回交差させ
ることができるとともに、これら反射面により囲まれた
領域から無理なく光束を射出させることができるように
した提供することにある。
Therefore, in the present invention, the light path can be crossed a plurality of times using three or more reflecting surfaces while being compact, and the light beam can be easily emitted from the region surrounded by these reflecting surfaces. To be able to provide.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、物体からの光束を順次反射する3面
以上の反射面を有する反射型光学素子において、物体面
の中心から各反射面で反射して瞳の中心を通る光線の経
路を基準軸としたとき、各反射面により囲まれている領
域内において、上記基準軸が少なくとも2回交差すると
ともに光束が中間結像し、かつ基準軸を含む平面内にお
いて、瞳を通る最大画角をθとし、瞳から中間結像面ま
での焦点距離をfとし、この素子の最大光学有効径をe
aとしたときに、 4・ f・tanθ<ea …(1) を満足するようにする。
According to the present invention, there is provided a reflective optical element having three or more reflecting surfaces for sequentially reflecting a light beam from an object. When the path of the light beam reflected by the reflecting surface and passing through the center of the pupil is set as a reference axis, in the region surrounded by each reflecting surface, the reference axis intersects at least twice and the light beam forms an intermediate image, In a plane including the reference axis, the maximum angle of view passing through the pupil is θ, the focal length from the pupil to the intermediate image plane is f, and the maximum optical effective diameter of this element is e.
When a is satisfied, the following condition is satisfied: 4.f · tan θ <ea (1)

【0018】これにより、反射型光学素子の3面以上の
反射面に囲まれた領域内で光路(基準軸)を2回以上交
差させることが可能であるとともに、光学系の有効径が
一番小さくなる中間結像位置か瞳結像位置近辺の有効径
の大きさを最大有効径の半分程度にして上記3面以上の
反射面のうち少なくとも1面の反射面における有効径の
大きさを最大有効径の半分以下とすることが可能にな
る。
This makes it possible to cross the optical path (reference axis) twice or more in a region surrounded by three or more reflection surfaces of the reflection type optical element, and to minimize the effective diameter of the optical system. The size of the effective diameter in the vicinity of the intermediate imaging position or the pupil imaging position, which becomes smaller, is about half of the maximum effective diameter, and the effective diameter of at least one of the three or more reflecting surfaces is maximized. It is possible to reduce the effective diameter to half or less.

【0019】したがって、中間結像を得るために光路長
が長くなるにもかかわらず、コンパクトな光学素子であ
って、しかも上記反射面に囲まれた領域内から反射面の
間を通して光束を無理なく射出させることができる反射
型光学素子を実現することが可能となる。
Therefore, despite the fact that the optical path length is long to obtain an intermediate image, the optical element is a compact optical element, and can easily transmit a light beam from within the region surrounded by the reflection surface to between the reflection surfaces. It is possible to realize a reflective optical element that can emit light.

【0020】なお、上記(1)式の上限を超えると、基
準軸を含む平面内における最小の光学有効径が最大の光
学有効径の半分よりも大きくなり、その結果、各反射面
が大きくなるため、これら反射面により囲まれた領域内
から反射面の間を通して光束を射出させることが難しく
なってくる。
When the value exceeds the upper limit of the above expression (1), the minimum optical effective diameter in the plane including the reference axis becomes larger than half of the maximum optical effective diameter. As a result, each reflecting surface becomes large. For this reason, it becomes difficult to emit a light beam from the region surrounded by the reflection surfaces to the space between the reflection surfaces.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施形態の説明に
入る前に、各実施形態における光学系の構成諸元の表し
方および実施例全体の共通事項について説明する。図7
は本発明の各実施形態における光学系の構成データを定
義する座標系の説明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the embodiments of the present invention, the way of representing the configuration of the optical system in each embodiment and the common items of the entire embodiment will be described. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a coordinate system defining configuration data of an optical system in each embodiment of the present invention.

【0022】本発明の実施形態では、物体側から像面に
進む1つの光線(図7中の一点鎖線で示すもので、基準
軸光線と呼ぶ)に沿って、i番目の面を第i面とする。
In the embodiment of the present invention, the i-th surface is defined as the i-th surface along one ray (shown by a dashed line in FIG. 7 and referred to as a reference axis ray) traveling from the object side to the image plane. And

【0023】図7において、第1面R1は絞り、第2面
R2は第1面と共軸な屈折面(入射面)、第3面R3は
第2面R2に対してチルトされた反射面、第4面R4お
よび第5面R5は各々の前面に対してシフト、チルトさ
れた反射面、第6面R6は第5面R5に対してシフト、
チルトされた屈折面(射出面)である。
In FIG. 7, a first surface R1 is a stop, a second surface R2 is a refracting surface (incident surface) coaxial with the first surface, and a third surface R3 is a reflecting surface tilted with respect to the second surface R2. , The fourth surface R4 and the fifth surface R5 are shifted and tilted with respect to the respective front surfaces, the sixth surface R6 is shifted with respect to the fifth surface R5,
This is a tilted refraction surface (exit surface).

【0024】第2面R2から第6面R6までの各々の面
はガラス、プラスチック等の媒質で構成される1つの透
明体からなる光学素子(反射型光学素子)上に構成され
ている。
Each surface from the second surface R2 to the sixth surface R6 is formed on an optical element (reflection type optical element) made of one transparent body made of a medium such as glass or plastic.

【0025】したがって、図7の構成では、不図示の物
体面から第2面R2までの媒質は空気、第2面R2から
第6面R6まではガラス、プラスチック等の共通の媒
質、第6面R6から不図示の最終像面までの媒質は空気
で構成されている。
Therefore, in the configuration of FIG. 7, the medium from the object surface (not shown) to the second surface R2 is air, the medium from the second surface R2 to the sixth surface R6 is a common medium such as glass or plastic, and the sixth surface. The medium from R6 to a final image plane (not shown) is composed of air.

【0026】また、本発明の各実施形態の光学系はオフ
アキシャル光学系であるため、光学系を構成する各面は
共通の光軸を持っていない。そこで、各実施形態におい
ては、第1面の光線有効径の中心を原点とする絶対座標
系を設定する。
Further, since the optical system of each embodiment of the present invention is an off-axial optical system, the surfaces constituting the optical system do not have a common optical axis. Therefore, in each embodiment, an absolute coordinate system having the origin at the center of the effective ray diameter of the first surface is set.

【0027】そして、第1面の光線有効径の中心点を原
点とすると共に、原点と最終結像面の中心とを通る光線
(基準軸光線)の経路を光学系の基準軸と定義する。さ
らに、各実施形態中の基準軸は方向(向き)を持ってい
る。その方向は基準軸光線が結像に際して進行する方向
である。
The center point of the effective beam diameter of the first surface is defined as the origin, and the path of a light beam (reference axis light beam) passing through the origin and the center of the final imaging plane is defined as the reference axis of the optical system. Further, the reference axis in each embodiment has a direction (direction). The direction is the direction in which the reference axis ray travels during imaging.

【0028】また、本発明の各実施形態においては、光
学系の基準となる基準軸を上記のように設定したが、光
学系の基準となる軸の決め方は光学設計上、収差の取り
纏め上、若しくは光学系を構成する各面形状を表現する
上で都合の良い軸を採用すればよい。しかし、一般的に
は像面の中心と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学系
の第1面の中心若しくは最終面の中心のいずれかを通る
光線の経路を光学系の基準となる基準軸に設定する。
In each embodiment of the present invention, the reference axis serving as the reference of the optical system is set as described above. However, the method of determining the reference axis of the optical system depends on the optical design, the aggregation of aberrations, and the like. Alternatively, an axis that is convenient for expressing each surface configuration of the optical system may be used. However, in general, the path of a light ray passing through the center of the image plane and either the stop, the entrance pupil or the exit pupil, or the center of the first surface or the center of the last surface of the optical system is referred to as a reference axis serving as a reference of the optical system. Set to.

【0029】本発明の実施形態においては、基準軸は第
1面、即ち絞り面の光線有効径の中心点を通り、最終結
像面(瞳)の中心へ至る光線(基準軸光線)が各屈折面
および反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に設
定している。各面の順番は、基準軸光線が屈折・反射を
受ける順番に設定している。
In the embodiment of the present invention, the reference axis passes through the first surface, that is, the center point of the effective beam diameter of the stop surface, and the light (reference axis light) reaching the center of the final imaging plane (pupil) is each The path refracted and reflected by the refracting surface and the reflecting surface is set as a reference axis. The order of each surface is set in the order in which the reference axis rays undergo refraction and reflection.

【0030】したがって、基準軸は設定された各面の順
番に沿って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を
変化させつつ、最終的に像面の中心に到達する。
Therefore, the reference axis finally reaches the center of the image plane while changing its direction along the set order of each surface according to the law of refraction or reflection.

【0031】また、本発明の各実施形態では、光学系を
構成するチルト面は基本的にすべてが同一面内でチルト
している。そこで、絶対座標系の各軸を以下のように定
める。
In each embodiment of the present invention, all the tilt surfaces constituting the optical system are basically tilted in the same plane. Therefore, each axis of the absolute coordinate system is determined as follows.

【0032】Z軸:原点を通り第2面R2に向かう基準
軸 Y軸:原点を通りチルト面内(図7の紙面内)でZ軸に
対して反時計回りに90゜をなす直線 X軸:原点を通りZ、Y各軸に垂直な直線(図7の紙面
に垂直な直線)。
Z-axis: Reference axis passing through the origin toward the second surface R2 Y-axis: Straight X-axis passing through the origin and forming 90 ° counterclockwise with respect to the Z-axis in the tilt plane (in the paper of FIG. 7) : Straight line passing through the origin and perpendicular to each of the Z and Y axes (straight line perpendicular to the plane of FIG. 7).

【0033】また、光学系を構成する第i面の面形状を
表すには、絶対座標系にてその面の形状を表記するよ
り、基準軸と第i面が交差する点を原点とするローカル
座標系を設定して、ローカル座標系でその面の面形状を
表した方が形状を認識する上で理解し易いため、各実施
形態の構成データを表示する場合、第i面の面形状をロ
ーカル座標系で表わす。
Further, in order to express the surface shape of the i-th surface constituting the optical system, rather than expressing the shape of the surface in the absolute coordinate system, a local point having the point where the reference axis intersects with the i-th surface as the origin is used. It is easier to understand the shape by recognizing the shape by setting the coordinate system and expressing the surface shape of the surface in the local coordinate system. Therefore, when displaying the configuration data of each embodiment, the surface shape of the i-th surface is changed. Expressed in the local coordinate system.

【0034】また、第i面のYZ面内でのチルト角は絶
対座標系のZ軸に対して反時計回り方向を正とした角度
θi(単位°)で表す。よって、本発明の各実施形態で
は、各面のローカル座標の原点は図7中のYZ平面上に
ある。また、XZおよびXY面内での面の偏心はない。
The tilt angle of the i-th surface in the YZ plane is represented by an angle θi (unit: °) with the counterclockwise direction being positive with respect to the Z axis of the absolute coordinate system. Therefore, in each embodiment of the present invention, the origin of the local coordinates of each surface is on the YZ plane in FIG. Also, there is no eccentricity of the plane in the XZ and XY planes.

【0035】さらに、第i面のローカル座標(x,y,
z)のy,z軸は絶対座標系(X,Y,Z)に対してY
Z面内で角度θi傾いており、具体的には以下のように
設定する。
Further, the local coordinates (x, y,
The y and z axes of z) are Y relative to the absolute coordinate system (X, Y, Z).
It is inclined at an angle θi in the Z plane, and is specifically set as follows.

【0036】z軸:ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のZ方向に対しYZ面内において反時計回り方向に
角度θiをなす直線 y軸:ローカル座標の原点を通り、z方向に対しYZ面
内において反時計回り方向に90゜をなす直線 x軸:ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な
直線。
Z-axis: a straight line passing through the origin of local coordinates and forming an angle θi in the YZ plane in the YZ plane with respect to the Z direction of the absolute coordinate system. Y-axis: passing through the origin of local coordinates and YZ with respect to the z direction. A straight line x-axis that forms 90 ° counterclockwise in the plane: a straight line that passes through the origin of local coordinates and is perpendicular to the YZ plane.

【0037】また、Diは第i面と第(i+1)面のロ
ーカル座標の原点間の間隔を表すスカラー量、Ndi,
νdiは第i面と第(i+1)面間の媒質の屈折率とア
ッベ数である。また、数値実施例では、光学系の断面図
および数値データを示す。球面は以下の式で表される形
状である:
Di is a scalar quantity representing the distance between the origin of the local coordinates on the i-th surface and the (i + 1) -th surface, and Ndi,
νdi is the refractive index and Abbe number of the medium between the i-th surface and the (i + 1) -th surface. In the numerical examples, a sectional view of an optical system and numerical data are shown. The spherical surface has a shape represented by the following equation:

【0038】[0038]

【数1】 (Equation 1)

【0039】また、各実施形態の光学系は、少なくとも
回転非対称な非球面を3面以上有し、その形状は以下の
式により表す。
The optical system of each embodiment has at least three or more rotationally asymmetric aspherical surfaces, and the shape is represented by the following equation.

【0040】z =C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22
x2y2+C40x4 +C05y5+C23x2y3+C41x4y+C06y6+C24x2y4+C42x
4y2+C60x6 上記曲面式はxに関して偶数次の項のみであるため、上
記曲面式により規定される曲面はyz面を対称面とする
面対称な形状である。さらに以下の条件が満たされる場
合はxz面に対して対称な形状を表す。
Z = C02yTwo+ C20xTwo+ C03yThree+ C21xTwoy + C04yFour+ C22
xTwoyTwo+ C40xFour + C05yFive+ C23xTwoyThree+ C41xFoury + C06y6+ C24xTwoyFour+ C42x
FouryTwo+ C60x6 Since the above surface equation has only even-order terms with respect to x,
The curved surface defined by the notation surface equation has the yz plane as the symmetric surface
The shape is plane-symmetric. If the following conditions are satisfied
In this case, the shape is symmetric with respect to the xz plane.

【0041】C03 =C21 =t =0 さらに、 C02 =C20 C04=C40 = C22/2 C06 =C60 =C24/3 =C
42/3 が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件
を満たさない場合は非回転対称な形状である。
C03 = C21 = t = 0 Further, C02 = C20 C04 = C40 = C22 / 2 C06 = C60 = C24 / 3 = C
If 42/3 is satisfied, it indicates a rotationally symmetric shape. If the above conditions are not satisfied, the shape is non-rotationally symmetric.

【0042】なお、本発明の各実施形態においては、水
平半画角uYとは図7のYZ面内において屈折面R1に
入射する光束の最大画角であり、垂直半画角uXとはX
Z面内において屈折面R1に入射する光束の最大画角で
ある。また、絞りの直径を絞り径として示している。こ
れは光学系の明るさに関係する。
In each embodiment of the present invention, the horizontal half angle of view uY is the maximum angle of view of the light beam incident on the refracting surface R1 in the YZ plane of FIG. 7, and the vertical half angle of view uX is X
This is the maximum angle of view of the light beam incident on the refraction surface R1 in the Z plane. The diameter of the stop is shown as the stop diameter. This is related to the brightness of the optical system.

【0043】また、数値実施例の横収差図を示す場合、
屈折面R1への垂直入射角、水平入射角がそれぞれ、(0,
uY),(0,0),(0,-uY),(uX,uY),(uX,0),(uX,-uY) となる入
射角の光束の横収差を示す。
In the case of showing a lateral aberration diagram of a numerical example,
The vertical angle of incidence and the horizontal angle of incidence on the refracting surface R1 are (0,
The horizontal aberration of the light beam having the incident angle of (uY), (0, 0), (0, -uY), (uX, uY), (uX, 0), (uX, -uY) is shown.

【0044】横収差図においては、横軸は瞳への入射高
さを表し、縦軸は収差量を表している。また、各実施形
態とも、基本的に各面がyz面を対称面とする面対称の
形状となっているため、横収差図においても垂直画角の
プラス、マイナス方向は同一となるので、図の簡略化の
ためにマイナス方向の横収差図は省略している。
In the lateral aberration diagram, the horizontal axis represents the height of incidence on the pupil, and the vertical axis represents the amount of aberration. Also, in each embodiment, since each surface is basically a plane-symmetric shape with the yz plane as a symmetry plane, the plus and minus directions of the vertical angle of view are the same in the transverse aberration diagram. For simplicity, lateral aberration diagrams in the minus direction are omitted.

【0045】(第1実施形態)図1には、本発明の第1
実施形態である反射型光学素子を用いた結像( 撮像)光
学系のYZ面内での断面図を示している。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a cross-sectional view in an YZ plane of an imaging (imaging) optical system using a reflective optical element according to an embodiment.

【0046】図1において、反射型光学素子11は、2
面の屈折面と3面の曲面反射面とを有する光学素子であ
り、ガラス等の透明体で一体形成されている。この光学
素子11には、物体からの光線の通過順に、屈折力を有
する屈折面(入射面)R1と、凹面反射面R2,凹面反
射面R3および凹面反射面R4の3つの反射面と、屈折
面(射出面)R5とが形成されている。
In FIG. 1, the reflection type optical element 11
This is an optical element having a surface refraction surface and three curved reflection surfaces, and is integrally formed of a transparent body such as glass. The optical element 11 includes, in the order of passage of light rays from the object, a refracting surface (incident surface) R1 having a refractive power, three reflecting surfaces of a concave reflecting surface R2, a concave reflecting surface R3, and a concave reflecting surface R4, and a refracting surface. A surface (exit surface) R5 is formed.

【0047】すべての反射面は、YZ平面のみに対して
対称な面である。物体面の中心と絞りSの中心を通る基
準軸光線は、面R1〜R2に至る光路と面R3〜R4に
至る光路との交差位置で交差し、また、面R2〜R3に
至る光路と面R4〜R5に至る光路との交差位置で交差
している。このように光路を折りたたむ構成にすること
により、光学素子11を小型化している。
All the reflecting surfaces are surfaces symmetric only with respect to the YZ plane. A reference axis ray passing through the center of the object plane and the center of the stop S intersects at the intersection of the optical path leading to the planes R1 and R2 and the optical path leading to the planes R3 and R4, and intersects the optical path leading to the planes R2 and R3. They intersect at the intersection with the optical path leading to R4 to R5. By thus folding the optical path, the size of the optical element 11 is reduced.

【0048】次に、本実施形態における結像作用を説明
する。物体からの光束は、絞り(入射瞳)により入射光
量を制限された後、光学素子11の入射面R1に入射
し、次いで反射面R2,R3で反射されて一旦中間結像
し、次いで反射面R4で反射され、射出面R5から射出
し、撮像面(CCD等の撮像素子の受光面)I上に再結
像する。
Next, the image forming operation in the present embodiment will be described. The luminous flux from the object is incident on the entrance surface R1 of the optical element 11 after the amount of incident light is restricted by a stop (entrance pupil), then reflected by the reflection surfaces R2 and R3, temporarily forms an intermediate image, and then reflected by the reflection surface. The light is reflected by R4, exits from the exit surface R5, and re-images on the imaging surface (light receiving surface of an imaging element such as a CCD) I.

【0049】物体光線は反射面R3と反射面R4との間
の領域MIで中間結像し、瞳光線も、反射面R3と反射
面R4との間で中間結像する。
The object ray forms an intermediate image in a region MI between the reflecting surface R3 and the reflecting surface R4, and the pupil ray also forms an intermediate image between the reflecting surface R3 and the reflecting surface R4.

【0050】このように、光学素子11は、入出射面に
よる屈折力と、その中での複数の曲面反射面による屈折
力とによって、所望の光学性能を有し、全体として正の
屈折力を有するレンズユニットとして機能する。
As described above, the optical element 11 has a desired optical performance due to the refractive power of the entrance / exit surface and the refractive power of the plurality of curved reflecting surfaces therein, and has a positive refractive power as a whole. It functions as a lens unit.

【0051】〈数値実施例1〉次に、第1実施形態の数
値実施例を示す。本数値実施例は、垂直画角11.8度、水
平画角20.8度の反射型結像光学素子の場合を示してい
る。
<Numerical Example 1> Next, a numerical example of the first embodiment will be described. This numerical example shows the case of a reflective imaging optical element having a vertical angle of view of 11.8 degrees and a horizontal angle of view of 20.8 degrees.

【0052】 垂直半画角 5.9 水平半画角 10.4 絞り径 6.00 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 16.00 1 絞り 2 0.00 16.00 0.00 14.00 1.52996 55.80 屈折面 3 0.00 30.00 16.00 14.00 1.52996 55.80 反射面 4 -7.42 18.13 52.50 16.50 1.52996 55.80 反射面 5 8.36 22.95 81.50 17.50 1.52996 55.80 反射面 6 -9.14 22.95 90.00 0.45 1 屈折面 7 -9.59 22.95 90.00 1 像面 球面形状 R6面 r 6=∞ 非球面形状 R2面 C02=-3.61773e-03 C20= 2.04814e-02 C03=-1.30274e-03 C21= 2.22958e-04 C04= 1.43421e-04 C22= 3.10866e-05 C40= 2.56738e-05 R3面 C02=-1.57440e-02 C20=-1.53043e-02 C03= 6.39788e-05 C21= 1.57674e-04 C04= 2.19551e-06 C22=-7.64331e-06 C40= 8.28243e-06 R4面 C02= 8.10265e-03 C20= 1.13348e-02 C03= 7.12443e-04 C21= 1.91520e-03 C04= 8.29073e-05 C22= 2.66582e-04 C40= 1.02340e-04 R5面 C02=-3.02067e-02 C20=-2.82257e-02 C03= 1.19392e-04 C21=-1.32651e-04 C04=-8.89720e-06 C22=-3.87176e-05 C40=-2.30547e-05 本数値実施例の反射型光学素子の横収差図を図2に示
す。
Vertical half angle of view 5.9 Horizontal half angle of view 10.4 Aperture diameter 6.00 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 16.00 1 Aperture 2 0.00 16.00 0.00 14.00 1.52996 55.80 Refractive surface 3 0.00 30.00 16.00 14.00 1.52996 55.80 Reflective surface 4- 7.42 18.13 52.50 16.50 1.52996 55.80 Reflective surface 5.8.36 22.95 81.50 17.50 1.52996 55.80 Reflective surface 6 -9.14 22.95 90.00 0.45 1 Refractive surface 7 -9.59 22.95 90.00 1 Image surface 3.61773e-03 C20 = 2.04814e-02 C03 = -1.30274e-03 C21 = 2.22958e-04 C04 = 1.43421e-04 C22 = 3.10866e-05 C40 = 2.56738e-05 R3 surface C02 = -1.57440e-02 C20 = -1.53043e-02 C03 = 6.39788e-05 C21 = 1.57674e-04 C04 = 2.19551e-06 C22 = -7.64331e-06 C40 = 8.28243e-06 R4 side C02 = 8.10265e-03 C20 = 1.13348e -02 C03 = 7.12443e-04 C21 = 1.91520e-03 C04 = 8.29073e-05 C22 = 2.66582e-04 C40 = 1.02340e-04 R5 side C02 = -3.02067e-02 C20 = -2.82257e-02 C03 = 1.19392e-04 C21 = -1.32651e-04 C04 = -8.89720e-06 C22 = -3.87176e-05 C40 = -2.30547e-05 The lateral aberration diagram of the reflective optical element of this numerical example is shown. To show.

【0053】この反射型光学素子11の最大有効径ea
は、反射面R2上でのY−Z平面において11.23mm で、
最小有効径は反射面R3上で3.07mmである。このよう
に、反射面R2での有効径が小さいために、反射面R2
と反射面R3との間に射出屈折面R5を配置することが
可能になる。このときの反射面R3の大きさは中間結像
面の大きさに近くなる。
The maximum effective diameter ea of the reflective optical element 11
Is 11.23 mm in the YZ plane on the reflecting surface R2,
The minimum effective diameter is 3.07 mm on the reflecting surface R3. As described above, since the effective diameter at the reflecting surface R2 is small, the reflecting surface R2
It is possible to arrange the exit refraction surface R5 between the reflection surface R3 and the reflection surface R3. At this time, the size of the reflecting surface R3 is close to the size of the intermediate image forming surface.

【0054】ここで、反射面R3の近傍にできる中間結
像面(MI)のY−Z平面における大きさを近軸的に算
出する。
Here, the size of the intermediate image plane (MI) formed in the vicinity of the reflecting surface R3 in the YZ plane is paraxially calculated.

【0055】面R1〜R3までの光学面において、Y−
Z平面における焦点距離は9.4mm 、Y−Z平面における
最大画角は11.8°であるからY−Z平面における中間結
像の大きさは、2 ×9.4 ×tan(11.8)=1.968mm となる。
In the optical surfaces R1-R3, Y-
Since the focal length on the Z plane is 9.4 mm and the maximum angle of view on the YZ plane is 11.8 °, the size of the intermediate image on the YZ plane is 2 × 9.4 × tan (11.8) = 1.968 mm.

【0056】この光学素子12の最大有効径は反射面R
2上にあり、Y−Z平面における大きさは11.23mm であ
る。これは、中間結像位置での有効径の5倍以上の大き
さ〈4・ f・tanθ<ea …(1)〉になる。絞りから
中間結像面までの焦点距離を短くすれば、中間結像面の
大きさを抑えることができ、最小の有効径を小さくする
ことができる。このため、反射面の法線を向き合うよう
に構成し、その複数の反射面に囲まれている領域で光路
(基準軸)を2回以上交差させることが可能になる。
The maximum effective diameter of the optical element 12 is the reflection surface R
2 and the size in the YZ plane is 11.23 mm. This is a size <4 · f · tanθ <ea... (1)> that is five times or more the effective diameter at the intermediate imaging position. If the focal length from the stop to the intermediate image plane is reduced, the size of the intermediate image plane can be suppressed, and the minimum effective diameter can be reduced. For this reason, it is possible to configure so that the normals of the reflection surfaces face each other, and to cross the optical path (reference axis) twice or more in a region surrounded by the plurality of reflection surfaces.

【0057】なお、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を内面反射面として有するプリズム状の反射型光学
素子11について説明したが、各反射面を反射ミラーで
構成し、これら反射ミラーにより囲まれた領域の媒質を
空気とした反射型光学素子を用いてもよい。
In the present embodiment, the prism-shaped reflective optical element 11 having an off-axial reflective surface as an internal reflective surface has been described. However, each reflective surface is constituted by a reflective mirror and is surrounded by these reflective mirrors. A reflective optical element in which the medium in the region is air may be used.

【0058】また、本実施形態では、反射面を3面有す
る光学素子について説明したが、反射面は3面に限らな
い。ただし、収差補正上、少なくとも3枚以上あること
が望ましい。
In this embodiment, an optical element having three reflecting surfaces has been described, but the number of reflecting surfaces is not limited to three. However, it is desirable that there be at least three or more sheets for aberration correction.

【0059】また、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を有する光学素子について説明したが、本発明の反
射型光学素子に用いる反射面はこれに限られるものでは
ない。
In this embodiment, an optical element having an off-axial reflective surface has been described. However, the reflective surface used in the reflective optical element of the present invention is not limited to this.

【0060】さらに、本実施形態に示した反射型光学素
子を含む複数の光学素子により結像光学系を構成し、こ
れら光学素子の相対位置を変化させることにより変倍光
学系を構成することもできる。
Further, an image forming optical system may be constituted by a plurality of optical elements including the reflection type optical element shown in the present embodiment, and a variable magnification optical system may be constituted by changing the relative positions of these optical elements. it can.

【0061】(第2実施形態)図3には、本発明の第2
実施形態である反射型光学素子を用いた結像(撮像)光
学系のYZ面内での断面図を示している。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
1 is a cross-sectional view in an YZ plane of an imaging (imaging) optical system using a reflective optical element according to an embodiment.

【0062】図3において、反射型光学素子12は、2
面の屈折面と3面の曲面反射面とを有する光学素子であ
り、ガラス等の透明体で一体形成されている。この光学
素子12には、物体からの光線の通過順に、屈折力を有
する屈折面(入射面)R1と、凹面反射面R2,凹面反
射面R3および凹面反射面R4の3つの反射面と、屈折
面(射出面)R5とが形成されている。
In FIG. 3, the reflection type optical element 12
This is an optical element having a surface refraction surface and three curved reflection surfaces, and is integrally formed of a transparent body such as glass. The optical element 12 includes, in the order of passage of light rays from the object, a refracting surface (incident surface) R1 having a refractive power, three reflecting surfaces of a concave reflecting surface R2, a concave reflecting surface R3, and a concave reflecting surface R4, and a refracting surface. A surface (exit surface) R5 is formed.

【0063】すべての反射面は、YZ平面のみに対して
対称な面である。物体面の中心と絞りSの中心を通る基
準軸光線は、面R1〜R2に至る光路と面R4〜R5に
至る光路との交差位置で交差し、また、面R2〜R3に
至る光路と面R4〜R5に至る光路との交差位置で交差
している。このように光路を折りたたむ構成にすること
により、光学素子11を小型化している。
All reflecting surfaces are surfaces symmetric only with respect to the YZ plane. A reference axis ray passing through the center of the object plane and the center of the stop S intersects at the intersection of the optical path leading to the planes R1 and R2 and the optical path leading to the planes R4 and R5, and intersects the optical path leading to the planes R2 and R3. They intersect at the intersection with the optical path leading to R4 to R5. By thus folding the optical path, the size of the optical element 11 is reduced.

【0064】次に、本実施形態における結像作用を説明
する。物体からの光束は、絞り(入射瞳)により入射光
量を制限された後、光学素子12の入射面R1に入射
し、次いで反射面R2で反射されて一旦中間結像し、次
いで反射面R3,R4で反射され、射出面R5から射出
し、撮像面I上に再結像する。
Next, the image forming operation in this embodiment will be described. The luminous flux from the object is incident on the entrance surface R1 of the optical element 12 after being limited in the amount of incident light by the stop (entrance pupil), is then reflected by the reflection surface R2, temporarily forms an intermediate image, and is then reflected by the reflection surface R3. The light is reflected by R4, exits from the exit surface R5, and re-images on the imaging surface I.

【0065】物体光線は反射面R2と反射面R3との間
の領域MIで中間結像し、瞳光線は、反射面R3と反射
面R4との間で中間結像する。
The object ray forms an intermediate image in a region MI between the reflecting surface R2 and the reflecting surface R3, and the pupil ray forms an intermediate image between the reflecting surface R3 and the reflecting surface R4.

【0066】このように、光学素子12は、入出射面に
よる屈折力と、その中での複数の曲面反射面による屈折
力とによって、所望の光学性能を有し、全体として正の
屈折力を有するレンズユニットとして機能する。
As described above, the optical element 12 has a desired optical performance due to the refractive power of the entrance / exit surface and the refractive power of the plurality of curved reflecting surfaces therein, and has a positive refractive power as a whole. It functions as a lens unit.

【0067】〈数値実施例2〉次に、第2実施形態の数
値実施例を示す。本数値実施例は、垂直画角11.8度、水
平画角20.8度の反射型結像光学素子である。
<Numerical Example 2> Next, a numerical example of the second embodiment will be described. This numerical example is a reflective imaging optical element having a vertical angle of view of 11.8 degrees and a horizontal angle of view of 20.8 degrees.

【0068】 垂直半画角 5.9 水平半画角 10.4 絞り径 6.00 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 16.00 1 絞り 2 0.00 16.00 0.00 12.00 1.52996 55.80 屈折面 3 0.00 28.00 18.00 15.50 1.52996 55.80 反射面 4 -9.11 15.46 6.00 12.00 1.52996 55.80 反射面 5 -13.99 26.42 -47.00 21.00 1.52996 55.80 反射面 6 5.74 19.24 -70.00 2.00 1 屈折面 7 7.62 18.56 -70.00 1 像面 球面形状 R 6 面 r 8= -84.330 非球面形状 R2面 C02=-2.71021e-02 C20= 6.76921e-02 C03= 2.15031e-04 C21=-2.33549e-03 C04= 3.56830e-04 C22= 1.51196e-04 C40= 2.68286e-04 C05= 1.68889e-05 C23=-5.05128e-06 C41=-9.53078e-07 C06=-1.35645e-06 C24=-7.34311e-06 C42= 2.08245e-06 C60= 4.15800e-07 R3面 C02=-2.17579e-02 C20=-2.27731e-02 C03=-4.84383e-05 C21=-4.87769e-04 C04= 6.68097e-06 C22= 2.19546e-06 C40= 1.91012e-04 C05= 7.20165e-07 C23= 2.66806e-06 C41= 9.60883e-07 C06=-2.78101e-08 C24=-3.07563e-07 C42= 4.74323e-07 C60= 3.52092e-07 R4面 C02= 3.38774e-03 C20= 1.46028e-02 C03= 8.17598e-04 C21=-1.66493e-03 C04= 7.50006e-05 C22=-5.18047e-04 C40= 7.24263e-05 C05=-1.20598e-05 C23= 1.37248e-04 C41= 7.55779e-05 C06=-1.17277e-05 C24= 4.76966e-05 C42= 1.99363e-05 C60= 4.28483e-07 R5面 C02=-2.56915e-02 C20=-1.94744e-02 C03=-7.39799e-05 C21=-2.26918e-04 C04= 1.24364e-06 C22= 6.76674e-06 C40= 1.75672e-05 C05=-4.85974e-08 C23= 1.74836e-06 C41= 1.76071e-06 C06=-9.38861e-08 C24=-4.16033e-07 C42=-2.23890e-07 C60=-3.90073e-08 本数値実施例の反射型光学素子の横収差図を図4に示
す。
Vertical half angle of view 5.9 Horizontal half angle of view 10.4 Aperture diameter 6.00 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 16.00 1 Aperture 2 0.00 16.00 0.00 12.00 1.52996 55.80 Refractive surface 3 0.00 28.00 18.00 15.50 1.52996 55.80 Reflective surface 4- 9.11 15.46 6.00 12.00 1.52996 55.80 Reflective surface 5 -13.99 26.42 -47.00 21.00 1.52996 55.80 Reflective surface 6 5.74 19.24 -70.00 2.00 1 Refractive surface 7 7.62 18.56 -70.00 1 Image surface Spherical shape R 6 surface r 8 = -84.330 Aspherical shape R2 Surface C02 = -2.71021e-02 C20 = 6.76921e-02 C03 = 2.15031e-04 C21 = -2.33549e-03 C04 = 3.56830e-04 C22 = 1.51196e-04 C40 = 2.68286e-04 C05 = 1.68889e- 05 C23 = -5.05128e-06 C41 = -9.53078e-07 C06 = -1.35645e-06 C24 = -7.34311e-06 C42 = 2.08245e-06 C60 = 4.15800e-07 R3 surface C02 = -2.17579e-02 C20 = -2.27731e-02 C03 = -4.84383e-05 C21 = -4.87769e-04 C04 = 6.68097e-06 C22 = 2.19546e-06 C40 = 1.91012e-04 C05 = 7.20165e-07 C23 = 2.66806e- 06 C41 = 9.60883e-07 C06 = -2.78101e-08 C24 = -3.07563e-07 C42 = 4.74323e-07 C60 = 3.52092e-07 R4 side C02 = 3.38774e-03 C20 = 1.46028e-02 C03 = 8.17598 e-04 C21 = -1.664 93e-03 C04 = 7.50006e-05 C22 = -5.18047e-04 C40 = 7.24263e-05 C05 = -1.20598e-05 C23 = 1.37248e-04 C41 = 7.55779e-05 C06 = -1.17277e-05 C24 = 4.76966e-05 C42 = 1.99363e-05 C60 = 4.28483e-07 R5 surface C02 = -2.56915e-02 C20 = -1.94744e-02 C03 = -7.39799e-05 C21 = -2.26918e-04 C04 = 1.24364e -06 C22 = 6.76674e-06 C40 = 1.75672e-05 C05 = -4.85974e-08 C23 = 1.74836e-06 C41 = 1.76071e-06 C06 = -9.38861e-08 C24 = -4.16033e-07 C42 =- 2.23890e-07 C60 = -3.90073e-08 FIG. 4 shows a lateral aberration diagram of the reflective optical element of this numerical example.

【0069】この反射型光学素子12の最大有効径は反
射面R2上でのY−Z平面において12.48mm で、最小有
効径は反射面R3上で3.21mmである。このように、反射
面R2上での有効径が小さいために、反射面R2と反射
面R3の間に反射面R4を配置することが可能になる。
このときの反射面R3の大きさは中間結像面の大きさに
近くなる。
The maximum effective diameter of the reflective optical element 12 is 12.48 mm on the YZ plane on the reflecting surface R2, and the minimum effective diameter is 3.21 mm on the reflecting surface R3. As described above, since the effective diameter on the reflecting surface R2 is small, it is possible to arrange the reflecting surface R4 between the reflecting surface R2 and the reflecting surface R3.
At this time, the size of the reflecting surface R3 is close to the size of the intermediate image forming surface.

【0070】ここで、反射面R3の近傍にできる中間結
像面(MI)のY−Z平面における大きさを近軸的に算
出する。
Here, the size in the YZ plane of the intermediate imaging plane (MI) formed near the reflection surface R3 is calculated paraxially.

【0071】面R1〜R3までの光学面において、Y−
Z平面における焦点距離は7mm 、Y−Z平面における最
大画角は11.8°であるからY−Z平面における中間結像
の大きさは、2 ×7 ×tan(11.8)= 1.462mmとなる。この
光学素子12の最大有効径は反射面R2上にあり、Y−
Z平面における大きさは12.48mm であるので、中間結像
の8.5 倍以上の大きさ〈4・ f・tanθ<ea …
(1)〉になる。絞りから中間結像面までの焦点距離を
短くすれば中間結像面の大きさを抑えることができ、最
小の有効径を小さくすることができる。このため、反射
面の法線を向き合うように構成し、その複数の反射面に
囲まれている部分で光路(基準軸)を2回以上交差させ
ることが可能になる。
In the optical surfaces R1 to R3, Y-
Since the focal length on the Z plane is 7 mm and the maximum angle of view on the YZ plane is 11.8 °, the size of the intermediate image on the YZ plane is 2 × 7 × tan (11.8) = 1.462 mm. The maximum effective diameter of the optical element 12 is on the reflecting surface R2, and Y−
Since the size on the Z plane is 12.48 mm, the size <4 · f · tan θ <ea...
(1)> If the focal length from the stop to the intermediate image plane is reduced, the size of the intermediate image plane can be suppressed, and the minimum effective diameter can be reduced. For this reason, it is possible to configure so that the normals of the reflection surfaces face each other, and to cross the optical path (reference axis) twice or more in a portion surrounded by the plurality of reflection surfaces.

【0072】なお、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を内面反射面として有するプリズム状の反射型光学
素子11について説明したが、各反射面を反射ミラーで
構成し、これら反射ミラーにより囲まれた領域の媒質を
空気とした反射型光学素子を用いてもよい。
In this embodiment, the prism-shaped reflective optical element 11 having an off-axial reflective surface as an internal reflective surface has been described. However, each reflective surface is constituted by a reflective mirror and is surrounded by these reflective mirrors. A reflective optical element in which the medium in the region is air may be used.

【0073】また、本実施形態では、反射面を3面有す
る光学素子について説明したが、反射面は3面に限らな
い。ただし、収差補正上、少なくとも3枚以上あること
が望ましい。
In this embodiment, the optical element having three reflecting surfaces has been described. However, the number of reflecting surfaces is not limited to three. However, it is desirable that there be at least three or more sheets for aberration correction.

【0074】また、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を有する光学素子について説明したが、本発明の反
射型光学素子に用いる反射面はこれに限られるものでは
ない。
In this embodiment, an optical element having an off-axial reflective surface has been described. However, the reflective surface used in the reflective optical element of the present invention is not limited to this.

【0075】さらに、本実施形態に示した反射型光学素
子を含む複数の光学素子により結像光学系を構成し、こ
れら光学素子の相対位置を変化させることにより変倍光
学系を構成することもできる。
Further, an image forming optical system may be constituted by a plurality of optical elements including the reflection type optical element shown in the present embodiment, and a variable magnification optical system may be constituted by changing the relative positions of these optical elements. it can.

【0076】(第3実施形態)図5には、上記第1実施
形態にて説明した反射型光学素子11をヘッドマウント
ディスプレイ(HMD)の観察光学系として用いた場合
を示している。この実施形態において、図中のDは液晶
等の画像表示パネル、Eは観察者の眼である。イメージ
サイズは4.27×2.53である。
(Third Embodiment) FIG. 5 shows a case where the reflective optical element 11 described in the first embodiment is used as an observation optical system of a head mounted display (HMD). In this embodiment, D is an image display panel such as a liquid crystal, and E is an observer's eye. The image size is 4.27 × 2.53.

【0077】次に、本実施形態における光学作用を説明
する。画像表示パネルDからの光束は、光学素子11の
屈折面(本実施形態では入射面)R5に入射し、次いで
反射面R4で反射されて一旦中間結像し、次いで反射面
R3,R2で反射され、射出面R1から射出して観察者
の眼Eに入射する。
Next, the optical function of this embodiment will be described. The light beam from the image display panel D enters the refracting surface (incident surface in the present embodiment) R5 of the optical element 11, is then reflected by the reflecting surface R4, forms an intermediate image, and is then reflected by the reflecting surfaces R3 and R2. Then, the light exits from the exit surface R1 and enters the eye E of the observer.

【0078】物体光線は反射面R4と反射面R3との間
の領域MIで中間結像し、瞳光線も反射面R4と反射面
R3との間で中間結像する。このときの瞳径は 6mm、ア
イポイントは16mmになり、この光学素子11の焦点距離
は -11.7、瞳側の主点距離は瞳から後ろ側に12mmのとこ
ろにある。
The object ray forms an intermediate image in a region MI between the reflecting surfaces R4 and R3, and the pupil ray also forms an intermediate image between the reflecting surfaces R4 and R3. At this time, the pupil diameter is 6 mm, the eye point is 16 mm, the focal length of this optical element 11 is -11.7, and the principal point distance on the pupil side is 12 mm behind the pupil.

【0079】光学系内で一回中間結像をさせた場合、焦
点距離は負の値で収斂作用を持つ。このとき主点位置は
光学系から離れた構成になり、焦点距離が小さくてもア
イポイントを十分保つことが可能になる。つまり、中間
結像をさせた光学系は、画像表示パネルDが小さくなっ
ても、光学設計がさほど難しくはならないという利点が
ある。
When an intermediate image is formed once in the optical system, the focal length has a negative value and has a converging effect. At this time, the principal point is located away from the optical system, and the eye point can be sufficiently maintained even if the focal length is short. In other words, the optical system having the intermediate image formed has an advantage that the optical design is not so difficult even if the image display panel D is small.

【0080】本実施形態では、光学素子11の内部で中
間結像をしても、中間結像の大きさを小さくし、基準軸
光線が2回以上交差するように光路を折りたたむ構成に
することにより光学素子をコンパクトにすることがで
き、全体としてHMDをコンパクトにすることが可能に
なる。
In this embodiment, even when an intermediate image is formed inside the optical element 11, the size of the intermediate image is reduced, and the optical path is folded so that the reference axis rays intersect at least twice. Accordingly, the optical element can be made compact, and the HMD can be made compact as a whole.

【0081】なお、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を内面反射面として有するプリズム状の反射型光学
素子11について説明したが、各反射面を反射ミラーで
構成し、これら反射ミラーにより囲まれた領域の媒質を
空気とした反射型光学素子を用いてもよい。
In this embodiment, the prism-shaped reflective optical element 11 having an off-axial reflective surface as an internal reflective surface has been described. However, each reflective surface is constituted by a reflective mirror and is surrounded by these reflective mirrors. A reflective optical element in which the medium in the region is air may be used.

【0082】また、本実施形態では、反射面を3面有す
る光学素子について説明したが、反射面は3面に限らな
い。ただし、収差補正上、少なくとも3枚以上あること
が望ましい。
In this embodiment, the optical element having three reflecting surfaces has been described. However, the number of reflecting surfaces is not limited to three. However, it is desirable that there be at least three or more sheets for aberration correction.

【0083】また、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を有する光学素子について説明したが、本発明の反
射型光学素子に用いる反射面はこれに限られるものでは
ない。
In this embodiment, an optical element having an off-axial reflective surface has been described. However, the reflective surface used in the reflective optical element of the present invention is not limited to this.

【0084】さらに、本実施形態に示した反射型光学素
子を含む複数の光学素子により観察光学系を構成しても
よい。
Further, the observation optical system may be constituted by a plurality of optical elements including the reflection type optical element shown in the present embodiment.

【0085】(第4実施形態)図6には、上記第1実施
形態にて説明した反射型光学素子11を一眼レフレック
スカメラのファインダー光学系を構成する接眼光学系と
して用いた場合を示している。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 shows a case where the reflection type optical element 11 described in the first embodiment is used as an eyepiece optical system constituting a finder optical system of a single-lens reflex camera. I have.

【0086】図中のPはピント板、Mは折り返しミラー
(クイックリターンミラー)、Lは撮像光学系、Iは撮
像光学系Lの撮像面(CCD等の撮像素子の受光面)で
あり、Eが人間の眼である。
In the figure, P is a focus plate, M is a return mirror (quick return mirror), L is an image pickup optical system, I is an image pickup surface of the image pickup optical system L (light receiving surface of an image pickup device such as a CCD), and E is Is the human eye.

【0087】次に、本実施形態における光学作用を説明
する。物体からの光束は、撮像光学系Lで光学作用を受
け、折り返しミラーMで反射されて、ピント板P上に結
像する。
Next, the optical function of this embodiment will be described. The light beam from the object is subjected to an optical action by the imaging optical system L, is reflected by the turning mirror M, and forms an image on the focus plate P.

【0088】ピント板P上で拡散された光束は、光学素
子11の入射面R5に入射し、次いで面R4で反射され
て一旦結像し、次いで面R3,R2で反射され、射出面
R1から射出し、人間の眼Eに入射する。物体光線は反
射面R4と反射面R3との間の領域MIで中間結像し、
瞳光線も反射面R4と反射面R3との間で中間結像す
る。このときの瞳径は 6mm、アイポイントは16mmにな
る。
The light beam diffused on the focus plate P is incident on the incident surface R5 of the optical element 11, then is reflected by the surface R4 to form an image once, is then reflected by the surfaces R3 and R2, and is reflected from the exit surface R1. The light exits and enters the human eye E. The object ray forms an intermediate image in a region MI between the reflecting surface R4 and the reflecting surface R3,
The pupil ray also forms an intermediate image between the reflecting surfaces R4 and R3. The pupil diameter at this time is 6 mm, and the eye point is 16 mm.

【0089】通常、一眼レフレックスカメラでは、左右
反転作用を持つペンタダハプリズムを使用するが、本実
施形態では中間結像をさせているためにダハ面は必要な
い。
Normally, a single-lens reflex camera uses a penta roof prism having a left-right reversal function. However, in the present embodiment, a roof surface is not required because an intermediate image is formed.

【0090】また、上記第3実施形態と同様に、撮像素
子の大きさが小さくなっても、光学設計がさほど難しく
はならないという利点がある。
Further, similarly to the third embodiment, there is an advantage that the optical design does not become so difficult even if the size of the imaging element is reduced.

【0091】本実施形態では、光学素子11の内部で中
間結像をしても、中間結像の大きさを小さくして基準軸
光線が2回以上交差するように光路を折りたたむ構成に
することにより、光学素子11をコンパクトにすること
ができ、全体として接眼光学系をコンパクトにすること
が可能になる。
In the present embodiment, even if an intermediate image is formed inside the optical element 11, the size of the intermediate image is reduced and the optical path is folded so that the reference axis rays intersect at least twice. Accordingly, the optical element 11 can be made compact, and the eyepiece optical system can be made compact as a whole.

【0092】なお、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を内面反射面として有するプリズム状の反射型光学
素子11について説明したが、各反射面を反射ミラーで
構成し、これら反射ミラーにより囲まれた領域の媒質を
空気とした反射型光学素子を用いてもよい。
In the present embodiment, the prism-shaped reflective optical element 11 having an off-axial reflective surface as an internal reflective surface has been described. A reflective optical element in which the medium in the region is air may be used.

【0093】また、本実施形態では、反射面を3面有す
る光学素子について説明したが、反射面は3面に限らな
い。ただし、収差補正上、少なくとも3枚以上あること
が望ましい。
In the present embodiment, an optical element having three reflecting surfaces has been described, but the number of reflecting surfaces is not limited to three. However, it is desirable that there be at least three or more sheets for aberration correction.

【0094】また、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を有する光学素子について説明したが、本発明の反
射型光学素子に用いる反射面はこれに限られるものでは
ない。
In the present embodiment, an optical element having an off-axial reflecting surface has been described. However, the reflecting surface used in the reflective optical element of the present invention is not limited to this.

【0095】さらに、本実施形態に示した反射型光学素
子を含む複数の光学素子により接眼光学系を構成しても
よい。
Further, the eyepiece optical system may be constituted by a plurality of optical elements including the reflection type optical element shown in the present embodiment.

【0096】[0096]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射型光学素子の3面以上の反射面に囲まれた領域内で
光路(基準軸)を2回以上交差させることができるとと
もに、光学系の有効径が一番小さくなる中間結像位置か
瞳結像位置近辺の有効径の大きさを最大有効径の半分程
度にして上記3面以上の反射面のうち少なくとも1面の
反射面における有効径の大きさを最大有効径の半分以下
とすることができる。
As described above, according to the present invention,
The optical path (reference axis) can intersect twice or more in a region surrounded by three or more reflection surfaces of the reflection type optical element, and the intermediate imaging position or the pupil where the effective diameter of the optical system becomes smallest. The size of the effective diameter in the vicinity of the imaging position is about half of the maximum effective diameter, and the size of the effective diameter of at least one of the three or more reflecting surfaces is less than half of the maximum effective diameter. Can be.

【0097】したがって、中間結像を得るために光路長
が長くなるにもかかわらず、コンパクトな光学素子であ
って、しかも上記反射面に囲まれた領域内から反射面の
間を通して光束を無理なく射出させることができる反射
型光学素子を実現することができる。
Therefore, despite the fact that the optical path length is increased to obtain an intermediate image, the optical element is a compact optical element and can easily transmit a light beam from within the area surrounded by the reflective surface to between the reflective surfaces. A reflective optical element that can emit light can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態である結像光学系のYZ
面内での光学断面図。
FIG. 1 illustrates a YZ image forming optical system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an optical sectional view in a plane.

【図2】上記第1実施形態の数値実施例1の横収差図。FIG. 2 is a lateral aberration diagram of Numerical Example 1 of the first embodiment.

【図3】本発明の第2実施形態である結像光学系のYZ
面内での光学断面図。
FIG. 3 illustrates a YZ image forming optical system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an optical sectional view in a plane.

【図4】上記第2実施形態の数値実施例2の横収差図。FIG. 4 is a lateral aberration diagram of Numerical Example 2 of the second embodiment.

【図5】本発明の第3実施形態である観察光学系のYZ
面内での光学断面図。
FIG. 5 shows a YZ view of an observation optical system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an optical sectional view in a plane.

【図6】本発明の第4実施形態である観察光学系のYZ
面内での光学断面図。
FIG. 6 shows a YZ view of an observation optical system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an optical sectional view in a plane.

【図7】本発明の各実施形態における座標系の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a coordinate system in each embodiment of the present invention.

【図8】従来の反射型光学素子のYZ面内での光学断面
図。
FIG. 8 is an optical cross-sectional view in the YZ plane of a conventional reflective optical element.

【図9】従来の反射型光学素子の反射面配置の模式図。FIG. 9 is a schematic view of a reflection surface arrangement of a conventional reflection type optical element.

【図10】本発明の反射型光学素子の反射面配置の模式
FIG. 10 is a schematic view of a reflection surface arrangement of a reflection type optical element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12 反射型光学素子 S 絞り MI 中間結像面(が形成される領域) I 撮像面 D 画像表示パネル E 眼 P ピント板 M 折り返しミラー L 撮像光学系 R 屈折面又は反射面 Di 基準軸に沿った面間隔 Ndi 屈折率 νdi アッベ数 11,12 reflective optical element S aperture MI Intermediate imaging plane (area where is formed) I Imaging surface D Image display panel E eyes P Focus board M folding mirror L Imaging optical system R refraction surface or reflection surface Di Surface spacing along the reference axis Ndi refractive index νdi Abbe number

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年6月20日(2002.6.2
0)
[Submission Date] June 20, 2002 (2002.6.2
0)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】 反射光学素子、反射型光学系および光
学機器
Patent application title: Reflective optical element, reflective optical system and optical equipment

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0004】物体からの光束は、反射光学素子B1内に
おいて、第2面付近の中間結像面に1次結像し、第5面
の近傍に瞳を形成する。そして、反射光学素子B1を射
出した光束は撮像面(CCD等の撮像媒体の撮像面)I
上に最終的に結像する。
The light beam from the object forms a primary image on the intermediate image forming surface near the second surface and forms a pupil near the fifth surface in the reflecting optical element B1. The luminous flux emitted from the reflection optical element B1 is reflected on an imaging surface (an imaging surface of an imaging medium such as a CCD) I
An image is finally formed on S.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0016】そこで、本発明では、コンパクトでありな
がら、3面以上の反射面を用いて光路を複数回交差させ
ることができるとともに、これら反射面により囲まれた
領域から無理なく光束を射出させることができるように
した反射光学素子およびこれを用いた反射型光学系を
供することにある。
Therefore, in the present invention, the light path can be crossed a plurality of times using three or more reflecting surfaces while being compact, and the light beam can be easily emitted from the region surrounded by these reflecting surfaces. To provide a reflective optical element and a reflective optical system using the same .

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、物体からの光束を順次反射する3面
以上の反射面を有する反射光学素子において、物体面の
中心から各反射面で反射して瞳の中心を通る光線の経路
を基準軸としたとき、各反射面により囲まれている領域
内において、上記基準軸が少なくとも2回交差するとと
もに光束が中間結像し、かつ基準軸を含む平面内におい
て、瞳を通る最大画角をθとし、瞳から中間結像面まで
の焦点距離をfとし、この素子の最大光学有効径をea
としたときに、 4・ f・tanθ<ea …(1) を満足するようにする。
To achieve the above object, according to the solution to ## in the present invention, the reflected light optical element having three or more sides of the reflecting surface for sequentially reflecting the light beam from the object, each from the center of the object plane When the path of the light beam reflected by the reflecting surface and passing through the center of the pupil is set as a reference axis, in the region surrounded by each reflecting surface, the reference axis intersects at least twice and the light beam forms an intermediate image, In a plane including the reference axis, the maximum angle of view passing through the pupil is θ, the focal length from the pupil to the intermediate image plane is f, and the maximum optical effective diameter of this element is ea.
Then, 4 · f · tanθ <ea (1) is satisfied.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0018】これにより、反射光学素子の3面以上の反
射面に囲まれた領域内で光路(基準軸)を2回以上交差
させることが可能であるとともに、光学系の有効径が一
番小さくなる中間結像位置か瞳結像位置近辺の有効径の
大きさを最大有効径の半分程度にして上記3面以上の反
射面のうち少なくとも1面の反射面における有効径の大
きさを最大有効径の半分以下とすることが可能になる。
[0018] Accordingly, the it is possible to cross the optical path (reference axis) more than once in the region surrounded by the three sides or more reflective surfaces of the reflected light optical element, the effective diameter of the optical system is most The size of the effective diameter in the vicinity of the intermediate imaging position or the pupil imaging position, which becomes smaller, is about half of the maximum effective diameter, and the effective diameter of at least one of the three or more reflecting surfaces is maximized. It is possible to reduce the effective diameter to half or less.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0019】したがって、中間結像を得るために光路長
が長くなるにもかかわらず、コンパクトな光学素子であ
って、しかも上記反射面に囲まれた領域内から反射面の
間を通して光束を無理なく射出させることができる反
学素子を実現することが可能となる。
Therefore, despite the fact that the optical path length is long to obtain an intermediate image, the optical element is a compact optical element, and can easily transmit a light beam from within the region surrounded by the reflection surface to between the reflection surfaces. reflection can be emitted
It is possible to realize an optical optical element.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Correction target item name] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0022】本発明の実施形態では、結像光学系の場合
は、物体側から像面に進む1つの光線(図7中の一点鎖
線で示すもので、基準軸光線と呼ぶ)に沿って、i番目
の面を第i面とする。観察光学系の場合は、光線の進行
方向とは逆に、観察者側から観察対象側の光路に沿って
i番目の面を第1面とする。以降、特に断らない限り、
結像光学系に基づいて定義を説明するが、結像光学系の
絞り面を観察光学系の瞳面、最終像面を観察対象面(物体
面)と考えれば、以下の説明を観察光学系にも適用でき
る。
In the embodiment of the present invention, in the case of an imaging optical system,
Is the i-th surface along one light ray (shown by a dashed line in FIG. 7 and referred to as a reference axis light ray) traveling from the object side to the image plane. In the case of the observation optical system,
Contrary to the direction, along the optical path from the observer side to the observation target side
The i-th surface is defined as a first surface. Hereinafter, unless otherwise noted
The definition is explained based on the imaging optics,
The aperture plane is the pupil plane of the observation optical system, and the final image plane is the observation plane (object
Surface), the following description can be applied to the observation optical system.
You.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0023】図7において、第面Rは絞り、第
は第面と共軸な屈折面(入射面)、第面R
面Rに対してチルトされた反射面、第面R
よび第面Rは各々の前面に対してシフト、チルトさ
れた反射面、第面Rは第面Rに対してシフト、
チルトされた屈折面(射出面)である。
[0023] In FIG. 7, plane 0 R 0 is squeezed, the first surface R 1 is plane 0 and a refracting surface coaxial (incident surface), the second surface R 2 tilted with respect to the first surface R 1 The reflected surface, the third surface R 3 and the fourth surface R 4 are shifted with respect to each front surface, the tilted reflecting surface, the fifth surface R 5 is shifted with respect to the fourth surface R 4 ,
This is a tilted refraction surface (exit surface).

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0024】第面Rから第面Rまでの各々の面
はガラス、プラスチック等の媒質で構成される1つの透
明体からなる光学素子(反射光学素子)上に構成されて
いる。
[0024] Each of the surface from the first surface R 1 to the fifth surface R 5 is constructed on a glass, an optical element comprising a single transparent body composed of a medium such as plastic (reflected light optical element) .

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Correction target item name] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0025】したがって、図7の構成では、不図示の物
体面から第面Rまでの媒質は空気、第面Rから
面Rまではガラス、プラスチック等の共通の媒
質、第面Rから不図示の最終像面までの媒質は空気
で構成されている。
[0025] Thus, in the configuration of FIG. 7, the medium is air from the object plane (not shown) to the first surface R 1, the glass from the first surface R 1 to the fifth surface R 5, common medium such as plastic, the medium to the final image plane (not shown) from the fifth surface R 5 is constituted by air.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Correction target item name] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0027】そして、第R0の光線有効径の中心点
を原点とすると共に、原点と最終結像面の中心とを通る
光線(基準軸光線)の経路を光学系の基準軸と定義す
る。さらに、各実施形態中の基準軸は方向(向き)を持
っている。その方向は基準軸光線が結像に際して進行す
る方向である。(但し、観察光学系の場合は、観察に際し
て進行する方向と逆方向である。)
The center point of the effective beam diameter of the zeroth surface R0 is defined as the origin, and the path of a light beam (reference axis light beam) passing through the origin and the center of the final imaging plane is defined as the reference axis of the optical system. . Further, the reference axis in each embodiment has a direction (direction). The direction is the direction in which the reference axis ray travels during imaging. (However, in the case of the observation optical system,
In the direction opposite to the traveling direction. )

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0028】また、本発明の各実施形態においては、光
学系の基準となる基準軸を上記のように設定したが、光
学系の基準となる軸の決め方は光学設計上、収差の取り
纏め上、若しくは光学系を構成する各面形状を表現する
上で都合の良い軸を採用すればよい。しかし、一般的に
は像面の中心と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学系
最も入射側の面若しくは最終面の中心のいずれかを通
る光線の経路を光学系の基準となる基準軸に設定する。
In each embodiment of the present invention, the reference axis serving as the reference of the optical system is set as described above. However, the method of determining the reference axis of the optical system depends on the optical design, the aggregation of aberrations, and the like. Alternatively, an axis that is convenient for expressing each surface configuration of the optical system may be used. However, in general, the path of a light beam passing through the center of the image plane and either the stop, the entrance pupil or the exit pupil, or the center of the most incident side surface or the final surface of the optical system is referred to as a reference axis serving as a reference of the optical system. Set to.

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0029[Correction target item name] 0029

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0029】本発明の実施形態においては、基準軸は第
1面、即ち絞り面の光線有効径の中心点を通り、最終結
面の中心へ至る光線(基準軸光線)が各屈折面および
反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に設定して
いる。各面の順番は、基準軸光線が屈折・反射を受ける
順番に設定している。
In the embodiment of the present invention, the reference axis passes through the first surface, that is, the center point of the effective beam diameter of the stop surface, and the light beam (reference axis light beam) reaching the center of the final image forming surface is reflected on each refraction surface and the reference surface. The path refracted and reflected by the reflection surface is set as a reference axis. The order of each surface is set in the order in which the reference axis rays undergo refraction and reflection.

【手続補正14】[Procedure amendment 14]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0036】z軸:ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のZ方向に対しYZ面内において反時計回り方向に
角度θiをなす直線 y軸:ローカル座標の原点を通り、zにしYZ面内に
おいて反時計回り方向に90゜をなす直線 x軸:ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な
直線。
Z-axis: a straight line passing through the origin of the local coordinate system and forming an angle θi in the YZ plane in the counterclockwise direction with respect to the Z direction of the absolute coordinate system y-axis: passing through the origin of the local coordinate system and forming the z- axis on the YZ plane X-axis: 90 ° in the counterclockwise direction within the line: a straight line passing through the origin of local coordinates and perpendicular to the YZ plane.

【手続補正15】[Procedure amendment 15]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0042[Correction target item name] 0042

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0042】なお、本発明の各実施形態においては、水
平半画角uYとは図7のYZ面内において屈折面R1に
入射する光束の最大画角の半値であり、垂直半画角uX
とはXZ面内において屈折面R1に入射する光束の最大
画角の半値である。また、絞りの直径を絞り径として示
している。これは光学系の明るさに関係する。
In each embodiment of the present invention, the horizontal half angle of view uY is the half value of the maximum angle of view of the light beam incident on the refracting surface R1 in the YZ plane of FIG.
Is the half value of the maximum angle of view of the light beam incident on the refraction surface R1 in the XZ plane. The diameter of the stop is shown as the stop diameter. This is related to the brightness of the optical system.

【手続補正16】[Procedure amendment 16]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0045[Correction target item name] 0045

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0045】(第1実施形態)図1には、本発明の第1
実施形態である反射光学素子を用いた結像( 撮像) 光学
系のYZ面内での断面図を示している。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
Shows a cross-sectional view in the YZ plane of the imaging (image pickup) optical system using reflected light optical element which is an embodiment.

【手続補正17】[Procedure amendment 17]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0046】図1において、反射光学素子11は、2面
の屈折面と3面の曲面反射面とを有する光学素子であ
り、ガラス等の透明体で一体形成されている。この光学
素子11には、物体からの光線の通過順に、屈折力を有
する屈折面(入射面)R1と、凹面反射面R2,凹面反
射面R3および凹面反射面R4の3つの反射面と、屈折
面(射出面)R5とが形成されている。
[0046] In FIG. 1, reflected light optical element 11 is an optical element having a curved reflecting surface of the refracting surface and the third surface of the second surface, are integrally formed of a transparent material such as glass. The optical element 11 includes, in the order of passage of light rays from the object, a refracting surface (incident surface) R1 having a refractive power, three reflecting surfaces of a concave reflecting surface R2, a concave reflecting surface R3, and a concave reflecting surface R4, and a refracting surface. A surface (exit surface) R5 is formed.

【手続補正18】[Procedure amendment 18]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0047[Correction target item name] 0047

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0047】すべての反射面は、YZ平面のみに対して
対称な面である。物体面の中心と瞳(絞りS)の中心(又
は瞳の中心と像面の中心)を通る基準軸光線は、面R1
〜R2に至る光路と面R3〜R4に至る光路との交差位
置で交差し、また、面R2〜R3に至る光路と面R4〜
R5に至る光路との交差位置で交差している。このよう
に光路を折りたたむ構成にすることにより、光学素子1
1を小型化している。
All the reflecting surfaces are surfaces symmetric only with respect to the YZ plane. The center of the object plane and the center of the pupil (aperture S) (or
Is the reference axis ray passing through the center of the pupil and the center of the image plane).
At the intersection of the optical path leading to R2 and the optical path leading to the planes R3-R4, and the optical path leading to the planes R2-R3 and the plane R4-
They intersect at the intersection with the optical path leading to R5. By thus folding the optical path, the optical element 1
1 is downsized.

【手続補正19】[Procedure amendment 19]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0048[Correction target item name] 0048

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0048】次に、本実施形態における結像作用を説明
する。物体からの光束は、絞り(入射瞳)により入射
光量を制限された後、光学素子11の入射面R1に入射
し、次いで反射面R2,R3で反射されて一旦中間結像
し、次いで反射面R4で反射され、射出面R5から射出
し、撮像面(CCD等の撮像素子の受光面)I上に再結
像する。
Next, the image forming operation in the present embodiment will be described. The luminous flux from the object is incident on the entrance surface R1 of the optical element 11 after the amount of incident light is restricted by the stop (entrance pupil) S , then reflected by the reflection surfaces R2 and R3, temporarily forms an intermediate image, and then reflected. The light is reflected by the surface R4, exits from the exit surface R5, and is re-imaged on the imaging surface (light receiving surface of an imaging element such as a CCD) I.

【手続補正20】[Procedure amendment 20]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0052[Correction target item name] 0052

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0052】垂直半画角5.9 水平半画角10.4 絞り径6.00 i Yi Zi θi Di Ndi νdi0 0.00 0.00 0.00 16.00 1絞り1 0.00 16.00 0.00 14.00 1.52996 55.80屈折面2 0.00 30.00 16.00 14.00 1.52996 55.80反射面3 -7.42 18.13 52.50 16.50 1.52996 55.80反射面4 8.36 22.95 81.50 17.50 1.52996 55.80反射面5 -9.14 22.95 90.00 0.45 1屈折面6 -9.59 22.95 90.00 1像面 球面形状 R5面 r 5=∞ 非球面形状 R1面C02=-3.61773e-03 C20= 2.04814e-02 C03=-1.30274e-03 C21= 2.22958e-04 C04= 1.43421e-04 C22= 3.10866e-05 C40= 2.56738e-05 R2面C02=-1.57440e-02 C20=-1.53043e-02 C03= 6.39788e-05 C21= 1.57674e-04 C04= 2.19551e-06 C22=-7.64331e-06 C40= 8.28243e-06 R3面C02= 8.10265e-03 C20= 1.13348e-02 C03= 7.12443e-04 C21= 1.91520e-03 C04= 8.29073e-05 C22= 2.66582e-04 C40= 1.02340e-04 R4面C02=-3.02067e-02 C20=-2.82257e-02 C03= 1.19392e-04 C21=-1.32651e-04 C04=-8.89720e-06 C22=-3.87176e-05 C40=-2.30547e-05 本数値実施例の反射型光学素子の横収差図を図2に示
す。
Vertical half angle of view 5.9 Horizontal half angle of view 10.4 Diameter 6.00 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 0 0.00 0.00 0.00 16.00 1 Aperture 1 0.00 16.00 0.00 14.00 1.52996 55.80 Refraction surface 2 0.00 30.00 16.00 14.00 1.52996 55.80 Reflection surface 3- 7.42 18.13 52.50 16.50 1.52996 55.80 Reflective surface 4 8.36 22.95 81.50 17.50 1.52996 55.80 Reflective surface 5 -9.14 22.95 90.00 0.45 1 Refractive surface 6 -9.59 22.95 90.00 1 Image surface spherical shape R 5 surface r 5 = ∞ Aspheric surface R 1 surface C02 = -3.61773e-03 C20 = 2.04814e-02 C03 = -1.30274e-03 C21 = 2.22958e-04 C04 = 1.43421e-04 C22 = 3.10866e-05 C40 = 2.56738e-05 R 2 side C02 = -1.57440 e-02 C20 = -1.53043e-02 C03 = 6.39788e-05 C21 = 1.57674e-04 C04 = 2.19551e-06 C22 = -7.64331e-06 C40 = 8.28243e-06 R 3 side C02 = 8.10265e-03 C20 = 1.13348e-02 C03 = 7.12443e-04 C21 = 1.91520e-03 C04 = 8.29073e-05 C22 = 2.66582e-04 C40 = 1.02340e-04 R 4 side C02 = -3.02067e-02 C20 = -2.82257 e-02 C03 = 1.19392e-04 C21 = -1.32651e-04 C04 = -8.89720e-06 C22 = -3.87176e-05 C40 = -2.30547e-05 Transverse aberration diagram of the reflective optical element of this numerical example Is shown in FIG.

【手続補正21】[Procedure amendment 21]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0053[Correction target item name] 0053

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0053】この反射光学素子11の最大有効径ea
は、反射面R2上でのY−Z平面において11.23mmで、
最小有効径は反射面R3上で3.07mmである。このよう
に、反射面R2での有効径が小さいために、反射面R2
と反射面R3との間に射出屈折面R5を配置することが
可能になる。このときの反射面R3の大きさは中間結像
面の大きさに近くなる。
[0053] The maximum effective diameter ea of the reflected light optical element 11
Is 11.23 mm in the YZ plane on the reflecting surface R2,
The minimum effective diameter is 3.07 mm on the reflecting surface R3. As described above, since the effective diameter at the reflecting surface R2 is small, the reflecting surface R2
It is possible to arrange the exit refraction surface R5 between the reflection surface R3 and the reflection surface R3. At this time, the size of the reflecting surface R3 is close to the size of the intermediate image forming surface.

【手続補正22】[Procedure amendment 22]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0055[Correction target item name] 0055

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0055】瞳(絞りS)から中間結像面MIまで、すな
わち面R1〜R3までの3つの光学面において、Y−Z
平面における焦点距離は9.4mm 、Y−Z平面における最
大画角は11.8°であるからY−Z平面における中間結像
の大きさは、2 ×9.4 ×tan(11.8)=1.968mmとなる。
From the pupil (aperture S) to the intermediate image plane MI,
In three optical surfaces R1-R3, YZ
Since the focal length on the plane is 9.4 mm and the maximum angle of view on the YZ plane is 11.8 °, the size of the intermediate image on the YZ plane is 2 × 9.4 × tan (11.8) = 1.968 mm.

【手続補正23】[Procedure amendment 23]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0056[Correction target item name] 0056

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0056】この光学素子12の最大有効径は反射面R
2上にあり、Y−Z平面における大きさは11.23mmであ
る。これは、中間結像位置での有効径の5倍以上の大き
になり4・ f・tanθ<ea …(1)を満足する
のように条件式(1)を満足するよう瞳から中間結像面ま
での焦点距離を短くすれば、中間結像面の大きさを抑え
ることができ、最小の有効径を小さくすることができ
る。このため、反射面の法線を向き合うように構成し、
その複数の反射面に囲まれている領域で光路(基準軸)
を2回以上交差させることが可能になる。
The maximum effective diameter of the optical element 12 is the reflection surface R
2 and the size in the YZ plane is 11.23 mm. This satisfies becomes 5 times or more the size of the effective diameter at the intermediate image position 4 · f · tanθ <ea ... (1). This
If the focal length from the pupil to the intermediate image plane is shortened so as to satisfy the conditional expression (1) as described below , the size of the intermediate image plane can be suppressed, and the minimum effective diameter can be reduced. . For this reason, it is configured so that the normals of the reflection surface face each other,
Optical path (reference axis) in the area surrounded by the multiple reflecting surfaces
Can be crossed twice or more.

【手続補正24】[Procedure amendment 24]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0057[Correction target item name] 0057

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0057】なお、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を内面反射面として有するプリズム状の反射光学素
子11について説明したが、各反射面を反射ミラーで構
成し、これら反射ミラーにより囲まれた領域の媒質を空
気とした反射光学素子を用いてもよい。
[0057] In the present embodiment has described the prismatic reflected light optical element 11 having an off-axial reflecting surface as an internal reflection surface, each reflecting surface a reflecting mirror, surrounded by these reflecting mirrors the medium in the region may be used reflected light optical element was air.

【手続補正25】[Procedure amendment 25]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0059[Correction target item name] 0059

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0059】また、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を有する光学素子について説明したが、本発明の反
射光学素子に用いる反射面はこれに限られるものではな
い。
In this embodiment, an optical element having an off-axial reflecting surface has been described.
The reflection surface used for the projection optical element is not limited to this.

【手続補正26】[Amendment 26]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0060[Correction target item name] 0060

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0060】さらに、本実施形態に示した反射光学素子
を含む複数の光学素子により結像光学系を構成し、これ
ら光学素子の相対位置を変化させることにより変倍光学
系を構成することもできる。
[0060] Further, a plurality of optical elements including a reflected light optical element shown in this embodiment constitutes an imaging optical system, also configure the variable magnification optical system by changing the relative position of these optical elements it can.

【手続補正27】[Amendment 27]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0061[Correction target item name] 0061

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0061】(第2実施形態)図3には、本発明の第2
実施形態である反射光学素子を用いた結像(撮像)光学
系のYZ面内での断面図を示している。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
Shows a cross-sectional view in the YZ plane of the imaging (image pickup) optical system using reflected light optical element which is an embodiment.

【手続補正28】[Amendment 28]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0063[Correction target item name] 0063

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0063】すべての反射面は、YZ平面のみに対して
対称な面である。物体面の中心と瞳(絞りSの中心
(又は瞳の中心と像面の中心)を通る基準軸光線は、面R
1〜R2に至る光路と面R4〜R5に至る光路との交差
位置で交差し、また、面R2〜R3に至る光路と面R4
〜R5に至る光路との交差位置で交差している。このよ
うに光路を折りたたむ構成にすることにより、光学素子
11を小型化している。
All reflecting surfaces are surfaces symmetric only with respect to the YZ plane. Center of object plane and center of pupil ( aperture S )
The reference axis ray passing through (or the center of the pupil and the center of the image plane) is
The optical path leading to surfaces R2 and R3 intersects at the intersection of the optical path leading to surfaces R1 and R2 and the optical path leading to surfaces R4 and R5.
It intersects at the intersection with the optical path leading to R5. By thus folding the optical path, the size of the optical element 11 is reduced.

【手続補正29】[Procedure amendment 29]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0068[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0068】垂直半画角5.9 水平半画角10.4 絞り径6.00 i Yi Zi θi Di Ndi νdi0 0.00 0.00 0.00 16.00 1絞り1 0.00 16.00 0.00 12.00 1.52996 55.80屈折面2 0.00 28.00 18.00 15.50 1.52996 55.80反射面3 -9.11 15.46 6.00 12.00 1.52996 55.80反射面4 -13.99 26.42 -47.00 21.00 1.52996 55.80反射面5 5.74 19.24 -70.00 2.00 1屈折面6 7.62 18.56 -70.00 1像面 球面形状 R5面 r5= -84.330 非球面形状 R1面C02=-2.71021e-02 C20= 6.76921e-02 C03= 2.15031e-04 C21=-2.33549e-03 C04= 3.56830e-04 C22= 1.51196e-04 C40= 2.68286e-04 C05= 1.68889e-05 C23=-5.05128e-06 C41=-9.53078e-07 C06=-1.35645e-06 C24=-7.34311e-06 C42= 2.08245e-06 C60= 4.15800e-07 R2面C02=-2.17579e-02 C20=-2.27731e-02 C03=-4.84383e-05 C21=-4.87769e-04 C04= 6.68097e-06 C22= 2.19546e-06 C40= 1.91012e-04 C05= 7.20165e-07 C23= 2.66806e-06 C41= 9.60883e-07 C06=-2.78101e-08 C24=-3.07563e-07 C42= 4.74323e-07 C60= 3.52092e-07 R3面C02= 3.38774e-03 C20= 1.46028e-02 C03= 8.17598e-04 C21=-1.66493e-03 C04= 7.50006e-05 C22=-5.18047e-04 C40= 7.24263e-05 C05=-1.20598e-05 C23= 1.37248e-04 C41= 7.55779e-05 C06=-1.17277e-05 C24= 4.76966e-05 C42= 1.99363e-05 C60= 4.28483e-07 R4面C02=-2.56915e-02 C20=-1.94744e-02 C03=-7.39799e-05 C21=-2.26918e-04 C04= 1.24364e-06 C22= 6.76674e-06 C40= 1.75672e-05 C05=-4.85974e-08 C23= 1.74836e-06 C41= 1.76071e-06 C06=-9.38861e-08 C24=-4.16033e-07 C42=-2.23890e-07 C60=-3.90073e-08 本数値実施例の反射光学素子の横収差図を図4に示す。Vertical half angle of view 5.9 Horizontal half angle of view 10.4 Diameter 6.00 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 0 0.00 0.00 0.00 16.00 1 Aperture 1 0.00 16.00 0.00 12.00 1.52996 55.80 Refraction surface 2 0.00 28.00 18.00 15.50 1.52996 55.80 Reflection surface 3- 9.11 15.46 6.00 12.00 1.52996 55.80 Reflective surface 4 -13.99 26.42 -47.00 21.00 1.52996 55.80 Reflective surface 5 5.74 19.24 -70.00 2.00 1 Refractive surface 6 7.62 18.56 -70.00 1 Image surface spherical shape R 5 surface r 5 = -84.330 Aspherical shape R One side C02 = -2.71021e-02 C20 = 6.76921e-02 C03 = 2.15031e-04 C21 = -2.33549e-03 C04 = 3.56830e-04 C22 = 1.51196e-04 C40 = 2.68286e-04 C05 = 1.68889e -05 C23 = -5.05128e-06 C41 = -9.53078e-07 C06 = -1.35645e-06 C24 = -7.34311e-06 C42 = 2.08245e-06 C60 = 4.15800e-07 R 2 side C02 = -2.17579e -02 C20 = -2.27731e-02 C03 = -4.84383e-05 C21 = -4.87769e-04 C04 = 6.68097e-06 C22 = 2.19546e-06 C40 = 1.91012e-04 C05 = 7.20165e-07 C23 = 2.66806 e-06 C41 = 9.60883e-07 C06 = -2.78101e-08 C24 = -3.07563e-07 C42 = 4.74323e-07 C60 = 3.52092e-07 R 3 side C02 = 3.38774e-03 C20 = 1.46028e-02 C03 = 8.17598e-04 C21 = -1.66493e-03 C04 = 7.50006e -05 C22 = -5.18047e-04 C40 = 7.24263e-05 C05 = -1.20598e-05 C23 = 1.37248e-04 C41 = 7.55779e-05 C06 = -1.17277e-05 C24 = 4.76966e-05 C42 = 1.99363 e-05 C60 = 4.28483e-07 R 4 side C02 = -2.56915e-02 C20 = -1.94744e-02 C03 = -7.39799e-05 C21 = -2.26918e-04 C04 = 1.24364e-06 C22 = 6.76674e -06 C40 = 1.75672e-05 C05 = -4.85974e-08 C23 = 1.74836e-06 C41 = 1.76071e-06 C06 = -9.38861e-08 C24 = -4.16033e-07 C42 = -2.23890e-07 C60 = lateral aberration of the reflected light optical element of -3.90073e-08 present numerical example shown in FIG.

【手続補正30】[Procedure amendment 30]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0069[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0069】この反射光学素子12の最大有効径は反射
面R2上でのY−Z平面において12.48mmで、最小有効
径は反射面R3上で3.21mmである。このように、反射面
R2上での有効径が小さいために、反射面R2と反射面
R3の間に反射面R4を配置することが可能になる。こ
のときの反射面R3の大きさは中間結像面の大きさに近
くなる。
[0069] In 12.48mm in this maximum effective diameter of the reflected light optical element 12 is Y-Z plane on the reflecting surface R2, the minimum effective diameter is 3.21mm on the reflective surface R3. As described above, since the effective diameter on the reflecting surface R2 is small, it is possible to arrange the reflecting surface R4 between the reflecting surface R2 and the reflecting surface R3. At this time, the size of the reflecting surface R3 is close to the size of the intermediate image forming surface.

【手続補正31】[Procedure amendment 31]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0071[Correction target item name] 0071

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0071】瞳(絞りS)から中間結像面MIまで、すな
わち面R1〜Rまでの2つの光学面において、Y−Z
平面における焦点距離は7mm 、Y−Z平面における最大
画角は11.8°であるからY−Z平面における中間結像の
大きさは、2 ×7 ×tan(11.8)=1.462mmとなる。この光
学素子12の最大有効径は反射面R2上にあり、Y−Z
平面における大きさは12.48mmであるので、中間結像の
8.5倍以上の大きさになり、4・ f・tanθ<ea …
(1)を満足する。このように条件式(1)を満足するよ
う瞳から中間結像面までの焦点距離を短くすれば中間結
像面の大きさを抑えることができ、最小の有効径を小さ
くすることができる。このため、反射面の法線を向き合
うように構成し、その複数の反射面に囲まれている部分
で光路(基準軸)を2回以上交差させることが可能にな
る。
From the pupil (aperture S) to the intermediate image plane MI,
In two optical surfaces to Wachi surface R1~R 2, Y-Z
Since the focal length on the plane is 7 mm and the maximum angle of view on the YZ plane is 11.8 °, the size of the intermediate image on the YZ plane is 2 × 7 × tan (11.8) = 1.462 mm. The maximum effective diameter of the optical element 12 is on the reflecting surface R2, and is YZ.
Since the size in the plane is 12.48 mm,
8.5 times or more , 4 ・ f ・ tanθ <ea
Satisfies (1) . Thus, conditional expression (1) is satisfied.
If the focal length from the pupil to the intermediate image plane is reduced, the size of the intermediate image plane can be suppressed, and the minimum effective diameter can be reduced. For this reason, it is possible to configure so that the normals of the reflection surfaces face each other, and to cross the optical path (reference axis) twice or more in a portion surrounded by the plurality of reflection surfaces.

【手続補正32】[Procedure amendment 32]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0072[Correction target item name] 0072

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0072】なお、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を内面反射面として有するプリズム状の反射光学素
12について説明したが、各反射面を反射ミラーで構
成し、これら反射ミラーにより囲まれた領域の媒質を空
気とした反射型光学素子を用いてもよい。
[0072] In the present embodiment has described the prismatic reflected light optical element 12 having an off-axial reflecting surface as an internal reflection surface, each reflecting surface a reflecting mirror, surrounded by these reflecting mirrors A reflective optical element in which the medium in the region is air may be used.

【手続補正33】[Procedure amendment 33]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0081[Correction target item name] 0081

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0081】なお、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を内面反射面として有するプリズム状の反射光学素
子11について説明したが、各反射面を反射ミラーで構
成し、これら反射ミラーにより囲まれた領域の媒質を空
気とした反射型光学素子を用いてもよい。
[0081] In the present embodiment has described the prismatic reflected light optical element 11 having an off-axial reflecting surface as an internal reflection surface, each reflecting surface a reflecting mirror, surrounded by these reflecting mirrors A reflective optical element in which the medium in the region is air may be used.

【手続補正34】[Procedure amendment 34]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0083[Correction target item name] 0083

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0083】また、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を有する光学素子について説明したが、本発明の反
射光学素子に用いる反射面はこれに限られるものではな
い。
In this embodiment, an optical element having an off-axial reflecting surface has been described.
The reflection surface used for the projection optical element is not limited to this.

【手続補正35】[Procedure amendment 35]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0084[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0084】さらに、本実施形態に示した反射光学素子
を含む複数の光学素子により観察光学系を構成してもよ
い。
[0084] Further, it may be configured observation optical system by the plurality of optical elements including a reflected light optical element shown in this embodiment.

【手続補正36】[Procedure amendment 36]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0085[Correction target item name] 0085

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0085】(第4実施形態)図6には、上記第1実施
形態にて説明した反射光学素子11を一眼レフレックス
カメラのファインダー光学系を構成する接眼光学系とし
て用いた場合を示している。
[0085] The Fourth Embodiment FIG. 6, shows the case of using the reflected light optical element 11 described in the first embodiment as an ocular optical system constituting a finder optical system of a single-lens reflex camera I have.

【手続補正37】[Procedure amendment 37]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0092[Correction target item name] 0092

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0092】なお、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を内面反射面として有するプリズム状の反射光学素
子11について説明したが、各反射面を反射ミラーで構
成し、これら反射ミラーにより囲まれた領域の媒質を空
気とした反射光学素子を用いてもよい。
[0092] In the present embodiment has described the prismatic reflected light optical element 11 having an off-axial reflecting surface as an internal reflection surface, each reflecting surface a reflecting mirror, surrounded by these reflecting mirrors the medium in the region may be used reflected light optical element was air.

【手続補正38】[Procedure amendment 38]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0094[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0094】また、本実施形態では、オフアキシャル反
射面を有する光学素子について説明したが、本発明の反
射光学素子に用いる反射面はこれに限られるものではな
い。
In this embodiment, the optical element having the off-axial reflecting surface has been described.
The reflection surface used for the projection optical element is not limited to this.

【手続補正39】[Procedure amendment 39]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0095[Correction target item name] 0095

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0095】さらに、本実施形態に示した反射光学素子
を含む複数の光学素子により接眼光学系を構成してもよ
い。
[0095] Further, it may be configured eyepiece optical system by a plurality of optical elements including a reflected light optical element shown in this embodiment.

【手続補正40】[Procedure amendment 40]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0096[Correction target item name] 0096

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0096】[0096]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
射光学素子の3面以上の反射面に囲まれた領域内で光
路(基準軸)を2回以上交差させることができるととも
に、光学系の有効径が一番小さくなる中間結像位置か瞳
結像位置近辺の有効径の大きさを最大有効径の半分程度
にして上記3面以上の反射面のうち少なくとも1面の反
射面における有効径の大きさを最大有効径の半分以下と
することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to cross the optical path (reference axis) more than once in the region surrounded by the three sides or more reflective surfaces of the reflected light optical element, most small intermediate imaging position or pupil effective diameter of the optical system The size of the effective diameter in the vicinity of the imaging position is about half of the maximum effective diameter, and the size of the effective diameter of at least one of the three or more reflecting surfaces is less than half of the maximum effective diameter. Can be.

【手続補正41】[Procedure amendment 41]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0097[Correction target item name] 0097

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0097】したがって、中間結像を得るために光路長
が長くなるにもかかわらず、コンパクトな光学素子であ
って、しかも上記反射面に囲まれた領域内から反射面の
間を通して光束を無理なく射出させることができる反
学素子を実現することができる。
Therefore, despite the fact that the optical path length is increased to obtain an intermediate image, the optical element is a compact optical element, and can easily transmit a light beam from within the region surrounded by the reflection surface to between the reflection surfaces. reflection can be emitted
It is possible to realize an optical optical element.

【手続補正42】[Procedure amendment 42]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図7[Correction target item name] Fig. 7

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図7】 FIG. 7

【手続補正43】[Procedure amendment 43]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図8】 FIG. 8

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体からの光束を順次反射する3面以上
の反射面を有する反射型光学素子であって、 物体面の中心から前記各反射面で反射して瞳の中心を通
る光線の経路を基準軸としたとき、前記各反射面により
囲まれている領域内において、前記基準軸が少なくとも
2回交差するとともに光束が中間結像し、 かつ前記基準軸を含む平面内において、瞳を通る最大画
角をθとし、瞳から中間結像面までの焦点距離をfと
し、この素子の最大光学有効径をeaとしたときに、 4・ f・tanθ<ea を満足することを特徴とする反射光学素子。
1. A reflection type optical element having three or more reflection surfaces for sequentially reflecting a light beam from an object, wherein a path of a light ray reflected from each of the reflection surfaces from the center of an object surface and passing through the center of a pupil is provided. When the reference axis is defined as a reference axis, the reference axis intersects at least twice in a region surrounded by the reflection surfaces, the light flux forms an intermediate image, and passes through a pupil in a plane including the reference axis. Assuming that the maximum angle of view is θ, the focal length from the pupil to the intermediate image plane is f, and the maximum optical effective diameter of this element is ea, 4 · f · tan θ <ea is satisfied. Reflective optical element.
【請求項2】 前記各反射面が曲率を有することを特徴
とする請求項1に記載の反射光学素子。
2. The reflective optical element according to claim 1, wherein each of the reflecting surfaces has a curvature.
【請求項3】 有限の焦点距離を有することを特徴とす
る請求項1又は2に記載の反射光学素子。
3. The reflective optical element according to claim 1, wherein the reflective optical element has a finite focal length.
【請求項4】 前記各反射面が対称面を1つのみ有する
形状であることを特徴とする請求項1から3のいずれか
に記載の反射光学素子。
4. The reflective optical element according to claim 1, wherein each of the reflecting surfaces has a shape having only one symmetric surface.
【請求項5】 物体からの光束を入射させる屈折面と、
前記各反射面としての内面反射面と、これら反射面で順
次反射した光束を射出させる屈折面とが1つの透明体に
一体形成されて構成されていることを特徴とする請求項
1から4のいずれかに記載の反射光学素子。
5. A refracting surface on which a light beam from an object is incident;
5. The method according to claim 1, wherein an inner reflecting surface as each of the reflecting surfaces and a refracting surface for emitting a light beam sequentially reflected by the reflecting surfaces are integrally formed on one transparent body. The reflective optical element according to any one of the above.
【請求項6】 請求項1から5のいずれかに記載の反射
光学素子を含み、この反射光学素子から射出した物体か
らの光束を結像させる結像光学系として機能することを
特徴とする反射型光学系。
6. A reflection comprising the reflection optical element according to claim 1 and functioning as an imaging optical system for imaging a light beam from an object emitted from the reflection optical element. Optical system.
【請求項7】 請求項1から5のいずれかに記載の反射
光学素子を含み、光を変調する画像表示素子から射出し
た画像光を前記反射光学素子により観察者の眼に導く観
察光学系として機能することを特徴とする反射型光学
系。
7. An observation optical system including the reflection optical element according to claim 1 and guiding image light emitted from an image display element that modulates light to an observer's eye by the reflection optical element. A reflective optical system that functions.
【請求項8】 請求項1から5のいずれかに記載の反射
光学素子を含み、対物光学系により形成された物体像を
前記反射光学素子により観察者の眼に導く接眼光学系と
して機能することを特徴とする反射型光学系。
8. An eyepiece optical system that includes the reflective optical element according to claim 1 and guides an object image formed by an objective optical system to an observer's eye by the reflective optical element. A reflective optical system characterized by the following.
【請求項9】 請求項6から8のいずれかに記載の反射
型光学系を備えたことを特徴とする光学機器。
9. An optical apparatus comprising the reflection type optical system according to claim 6. Description:
JP2001193597A 2001-06-26 2001-06-26 Reflection optical system, reflection type optical system and optical apparatus Pending JP2003005074A (en)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309765A (en) * 2003-04-07 2004-11-04 Canon Inc Reflection optical system and projection device using the same
JP2004348041A (en) * 2003-05-26 2004-12-09 Olympus Corp Eccentric optical system and optical device using the same
US7212353B2 (en) 2004-03-31 2007-05-01 Canon Kabushiki Kaisha Optical element, optical system, and optical device
JP2009211099A (en) * 2009-06-22 2009-09-17 Canon Inc Reflecting optical system and projecting device using the same
JP2012042949A (en) * 2010-08-11 2012-03-01 Media Lario Srl Three-mirror aberration correction system including at least one non-rotation symmetrical mirror
US12345890B2 (en) 2021-07-30 2025-07-01 Seiko Epson Corporation Virtual image display device
US12345889B2 (en) 2021-07-30 2025-07-01 Seiko Epson Corporation Virtual image display device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1164734A (en) * 1997-08-22 1999-03-05 Canon Inc Imaging optical system and imaging device using the same
JPH11202205A (en) * 1997-10-16 1999-07-30 Canon Inc Optical element and optical system using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1164734A (en) * 1997-08-22 1999-03-05 Canon Inc Imaging optical system and imaging device using the same
JPH11202205A (en) * 1997-10-16 1999-07-30 Canon Inc Optical element and optical system using the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309765A (en) * 2003-04-07 2004-11-04 Canon Inc Reflection optical system and projection device using the same
JP2004348041A (en) * 2003-05-26 2004-12-09 Olympus Corp Eccentric optical system and optical device using the same
US7212353B2 (en) 2004-03-31 2007-05-01 Canon Kabushiki Kaisha Optical element, optical system, and optical device
JP2009211099A (en) * 2009-06-22 2009-09-17 Canon Inc Reflecting optical system and projecting device using the same
JP2012042949A (en) * 2010-08-11 2012-03-01 Media Lario Srl Three-mirror aberration correction system including at least one non-rotation symmetrical mirror
US12345890B2 (en) 2021-07-30 2025-07-01 Seiko Epson Corporation Virtual image display device
US12345889B2 (en) 2021-07-30 2025-07-01 Seiko Epson Corporation Virtual image display device

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