[发明专利]光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学系统，特别是涉及一种小型且分辨率良好、应用于 将具有360°全方位视场角的图像成像在像面上、或者将配置在像面上的 图像以360°全方位视场角进行投影的全天空照相机(全天カメラ)、全天 空投影仪(全天プロジエクタ一)等的光学系统。

背景技术

以往，作为使用反射折射光学系统的获得360°全方位(全周)的图 像的小型光学系统，在专利文献1、2中公开了由前组和后组构成的光学 系统，其中，所述前组配备有具有2个内面反射面和2个折射面(入射 面和出射面)的透明介质、且绕中心轴旋转对称，所述后组绕中心轴旋 转对称且具有正光焦度。

〔专利文献1〕美国专利第4566763号说明书

〔专利文献2〕美国专利第5473474号说明书

然而，在上述现有例中存在这样的问题：入射光瞳不位于入射面附 近，入射面的有效直径增大，来自天顶方向或者地上的有害炫光多，使 得图像恶化。并且，不一定能良好地校正像差且分辨率也不一定良好。

发明内容

本发明是鉴于现有技术的这种问题而作成的，本发明的目的是提供 一种不受炫光的影响、小型、良好地校正了像差、分辨率优良、用于拍 摄具有360°全方位(全周)视场角的图像、或者将图像以360°全方位(全 周)视场角进行投影的光学系统。

为达到上述目的，本发明的光学系统将具有360°全方位视场角的图 像成像在像面上，或者将配置在像面上的图像以360°全方位视场角进行 投影，该光学系统的特征在于，

该光学系统具有：前组，其包含绕中心轴旋转对称的2个反射面； 后组，其绕中心轴旋转对称且具有正光焦度；以及开口，其与中心轴同 轴地配置，

所述前组具有绕中心轴旋转对称的透明介质，所述透明介质具有第 1透射面、第1反射面、第2反射面以及第2透射面，

所述第1反射面与所述第1透射面相比配置在像面侧，所述第2反 射面与所述第1反射面相比配置在像面的相反侧，所述第2透射面与所 述第1透射面相比配置在像面侧，

所述光学系统构成为，在所述光学系统是成像光学系统的情况下， 按照光线的前进顺序，在所述光学系统是投影光学系统的情况下与光线 的前进顺序相反：入射到所述前组的光束经过所述第1透射面进入透明 介质内，通过夹着中心轴配置在所述第1透射面的相反侧的所述第1反 射面而反射到像面的相反侧，通过相对于中心轴配置在与所述第1透射 面相同侧的所述第2反射面而反射到像面侧，经过所述第2透射面从所 述透明介质向外射出，经过所述后组而成像在像面的偏离中心轴的位置 上，而且在包含中心轴的剖面内的入射光瞳位置、和与该剖面正交且包 含该光束的中心光线的剖面内的入射光瞳位置不同，在包含所述中心轴 的剖面内的所述入射光瞳位于第2反射面附近。

在该情况下，期望的是，当把子午剖面内的视场角中心的通过所述 开口的中心的光线设定为中心主光线，把所述中心主光线在所述第1反 射面反射时与面的法线形成的角度设定为η时，满足以下条件：

1°＜η＜10°...(1)。

并且，期望的是，当把子午剖面内的视场角中心的通过所述开口的 中心的光线设定为中心主光线，把所述中心主光线入射到所述第1透射 面、所述第1反射面以及所述第2反射面的位置处的子午剖面的曲率分 别设定为C1y、C2y、C3y，并把与中心轴正交的剖面的曲率设定为C1x、 C2x、C3x时，满足以下条件：

0.7＜|C1x/C2x |＜5.0..(2)

0.35＜|C1x/C3x |＜2.0...(3)。

并且，期望的是，包含中心轴的剖面内的入射光瞳位于所述第1透 射面附近，与包含中心轴的剖面正交的剖面内的入射光瞳位于中心轴附 近。

并且，期望的是，将所述开口朝与所述光束的入射方向相反的方向 投影而得到的光圈像的成像次数在包含中心轴的剖面内、和与该剖面正 交且包含该光束的中心光线的剖面内相同。

并且，期望的是，至少1个反射面具有使不具有对称面的任意形状 的线段绕中心轴旋转而形成的旋转对称的形状。

并且，期望的是，至少1个反射面具有使包含奇数次项的任意形状 的线段绕中心轴旋转而形成的旋转对称的形状。