JP2003215458A - Reflection and diffraction optical system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、凸の反射面を有す
る反射部材と凹の反射面を有する反射部材とを、それら
反射面を向かい合わせて配置した反射屈折光学系に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catadioptric optical system in which a reflecting member having a convex reflecting surface and a reflecting member having a concave reflecting surface are arranged with their reflecting surfaces facing each other.
【０００２】[0002]
【従来の技術】人工衛星や航空機に搭載されるカメラに
は、一般に小型であり軽量であることが要求される。よ
って、このようなカメラの光学系には、少ない構成要素
で所望の結像性能を達成できるという利点から、多くの
場合反射光学系が採用されている。2. Description of the Related Art Generally, cameras mounted on artificial satellites and aircraft are required to be small and lightweight. Therefore, in the optical system of such a camera, a reflective optical system is often adopted because of the advantage that desired imaging performance can be achieved with a small number of components.
【０００３】さらに、そのカメラにより大気観測を行う
場合には、その反射光学系は広角でありかつ短焦点であ
ることが望まれる。このような反射光学系としては、図
７（ａ）に示されるシュワルツシルド光学系が挙げられ
る。シュワルツシルド光学系は、２枚構成であり、物体
側からの入射光束が凸面鏡７１、凹面鏡７２に順に反射
して、凹面鏡７２の焦点の近傍に像を形成する。Further, when performing atmospheric observation with the camera, it is desired that the catoptric system has a wide angle and a short focus. As such a reflection optical system, the Schwarzschild optical system shown in FIG. The Schwarzschild optical system has a two-element structure, in which an incident light beam from the object side is sequentially reflected by the convex mirror 71 and the concave mirror 72 to form an image near the focal point of the concave mirror 72.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
ュワルツシルド光学系において、広角を実現しつつ良像
を得ることは難しい。なぜなら、像面彎曲を十分に小さ
くするためには、ペツバール和を０とするべく２つの反
射面７１ａ、７２ａの曲率半径をほぼ同じにしなければ
ならないが、それと同時に、球面収差、コマ収差、非点
収差、歪曲収差を補正することはできないからである。However, in this Schwarzschild optical system, it is difficult to obtain a good image while realizing a wide angle. This is because in order to sufficiently reduce the field curvature, the two reflecting surfaces 71a and 72a must have substantially the same radius of curvature so that the Petzval sum is 0, but at the same time, spherical aberration, coma aberration, This is because it is impossible to correct point aberration and distortion.
【０００５】なお、シュワルツシルド光学系において
は、反射面７１ａ、７２ａを非球面形状とすることで収
差を補正することができるが、反射面が２枚しかないた
めに、補正の自由度が低く、実際に補正できるのは５収
差のうち一部に過ぎず、収差が残存する。参考のため、
従来のシュワルツシルド光学系のレンズデータの１例を
表１に、このシュワルツシルド光学系の画角２０°、２
２°、２４°、２６°でのスポットダイヤグラムを、図
７（ｂ）にそれぞれ示す。なお、表１中の面番号に添え
た括弧内の符号は、図７（ａ）において対応する面の符
号である。In the Schwarzschild optical system, aberrations can be corrected by forming the reflecting surfaces 71a and 72a into an aspherical shape, but since there are only two reflecting surfaces, the degree of freedom of correction is low. However, only a part of the five aberrations can be actually corrected, and the aberration remains. For reference,
An example of lens data of the conventional Schwarzschild optical system is shown in Table 1, and the angle of view of this Schwarzschild optical system is 20 °, 2
Spot diagrams at 2 °, 24 °, and 26 ° are shown in FIG. 7 (b), respectively. The reference numerals in parentheses attached to the surface numbers in Table 1 are the reference numerals of the corresponding surfaces in FIG.
【表１】
また、図７（ａ）に示したシュワルツシルド光学系は、
結像光束が、斜め方向から入射したもののみとされ、像
の中心が光軸から外れた位置に形成されるような所謂
「軸外し光学系」である。このようなシュワルツシルド
光学系は、広角化及び短焦点化するのに好適な光学系で
ある。この光学系で、遮蔽がなく明るい系を実現するた
めには、軸外し量を大きくする必要があるが、入射角度
の大きい光線を結像に使用することになるので、残存収
差が大きいという上記問題は、深刻である。[Table 1] Further, the Schwarzschild optical system shown in FIG.
This is a so-called "off-axis optical system" in which the image-forming light flux is incident only from an oblique direction and the image center is formed at a position off the optical axis. Such a Schwarzschild optical system is an optical system suitable for widening the angle and shortening the focal point. In order to realize a bright system without blocking with this optical system, it is necessary to increase the off-axis amount, but since a light beam with a large incident angle is used for image formation, the above-mentioned residual aberration is large. The problem is serious.
【０００６】本発明は、以上の問題に鑑みてなされたも
ので、構成要素の数を抑えながら残存収差を小さくする
ことのできる反射屈折光学系を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a catadioptric optical system capable of reducing residual aberration while suppressing the number of constituent elements.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の反射屈
折光学系は、凸の反射面を有する反射部材と、凹の反射
面を有する反射部材とを、それら反射面を向かい合わせ
て配置し、前記反射部材の少なくとも一方は、屈折部材
の一方の屈折面の一部に裏面反射用の反射面を形成して
なる反射屈折部材であり、その反射面の形成部分及び非
形成部分がそれぞれ裏面鏡及び屈折レンズとして結像光
束に寄与することを特徴とする。A catadioptric optical system according to claim 1, wherein a reflecting member having a convex reflecting surface and a reflecting member having a concave reflecting surface are arranged with the reflecting surfaces facing each other. At least one of the reflecting members is a catadioptric member formed by forming a reflecting surface for back surface reflection on a part of one refracting surface of the refracting member, and a portion where the reflecting surface is formed and a portion where the reflecting surface is not formed are respectively formed. It is characterized in that it contributes to the image forming light flux as a back mirror and a refraction lens.
【０００８】請求項２に記載の反射屈折光学系は、前記
結像光束による像の中心が光軸から外れた位置に形成さ
れる軸外し光学系である請求項１に記載の反射屈折光学
系である。請求項３に記載の反射屈折光学系は、少なく
とも１つの光学面は、非球面形状となっている請求項１
又は請求項２に記載の反射屈折光学系である。The catadioptric optical system according to claim 2 is an off-axis optical system in which the center of the image formed by the image-forming light beam is formed off the optical axis. Is. In the catadioptric optical system according to claim 3, at least one optical surface has an aspherical shape.
Alternatively, it is the catadioptric optical system according to claim 2.
【０００９】請求項４に記載の反射屈折光学系は、前記
光学面は、気体媒質側に凹となった光学面である請求項
３に記載の反射屈折光学系である。The catadioptric optical system according to claim 4 is the catadioptric optical system according to claim 3, wherein the optical surface is an optical surface concave toward the gas medium.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１１】［第１実施形態］図１、図２、表２、表３
に基づいて本発明の第１実施形態について説明する。図
１は、本実施形態の反射屈折光学系の構成を示す図であ
る。この反射屈折光学系は、図７（ａ）に示した従来の
シュワルツシルド光学系と同様、凸の反射面１１ａを有
する反射鏡１１と、凹の反射面１２ａを有する反射鏡１
２とを、それら反射面１１ａ、１２ａを内側に向けて配
置している。なお、反射鏡１２には、結像光束を反射面
１１ａに入射させるための開口部１２ｃが設けられてい
る。[First Embodiment] FIG. 1, FIG. 2, Table 2 and Table 3
A first embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the catadioptric optical system of the present embodiment. This catadioptric optical system, like the conventional Schwarzschild optical system shown in FIG. 7A, has a reflecting mirror 11 having a convex reflecting surface 11a and a reflecting mirror 1 having a concave reflecting surface 12a.
2 and 2 are arranged with their reflecting surfaces 11a and 12a facing inward. The reflecting mirror 12 is provided with an opening 12c for allowing the image forming light flux to enter the reflecting surface 11a.
【００１２】但し、本実施形態の反射屈折光学系では、
反射鏡１１は、裏面鏡である部分（裏面鏡部分）１１Ａ
と屈折レンズ（メニスカスレンズ）である部分（レンズ
部分）１１Ｂとの２つの部分からなる。このような反射
鏡１１は、凹面を有した屈折レンズ（メニスカスレン
ズ）の凹面（気体媒質（空気）の側から見て凹となった
面）の一部に、裏面反射用の反射面１１ａが形成された
ものである。その反射面１１ａの形成部分が凸の反射面
を有した裏面鏡（裏面鏡部分１１Ａ）となり、非形成部
分が屈折レンズ（レンズ部分１１Ｂ）となるのである。However, in the catadioptric optical system of this embodiment,
The reflecting mirror 11 is a backside mirror portion (backside mirror portion) 11A.
And a portion (lens portion) 11B which is a refraction lens (meniscus lens). In such a reflecting mirror 11, a reflection surface 11a for back surface reflection is provided on a part of a concave surface (a surface which is concave when viewed from the gas medium (air) side) of a refractive lens (meniscus lens) having a concave surface. It was formed. The part where the reflecting surface 11a is formed becomes a back surface mirror (back surface mirror part 11A) having a convex reflecting surface, and the non-forming part becomes a refracting lens (lens part 11B).
【００１３】この反射屈折光学系において、物体から発
した光束は、反射鏡１２の開口部１２ｃを介して反射鏡
１１の方向へ入射し、面１１ａ’から裏面鏡部分１１Ａ
に入射し、その後、反射面１１ａにおいて反射され、そ
の後、面１１ａ’から射出して反射鏡１２の方向へ進
む。その後、光束は、反射鏡１２の反射面１２ａにおい
て反射され、反射鏡１１のレンズ部分１１Ｂの２つの面
１１ｂ、１１ｂ’を経由して像面Ｉに結像する。In this catadioptric optical system, a light beam emitted from an object is incident on the reflecting mirror 11 through the opening 12c of the reflecting mirror 12 and is directed from the surface 11a 'to the rear surface mirror portion 11A.
, Then reflected by the reflecting surface 11a, then exiting from the surface 11a ′ and proceeding toward the reflecting mirror 12. After that, the light flux is reflected by the reflecting surface 12a of the reflecting mirror 12, and forms an image on the image plane I via the two surfaces 11b and 11b ′ of the lens portion 11B of the reflecting mirror 11.
【００１４】また、本実施形態の反射屈折光学系は、図
１にも示すように、軸外し光学系であるから、遮蔽が無
く光量ロスがない。先ず、反射鏡１１は、単なる反射鏡
ではなく、裏面鏡部分１１Ａを有しているので、結像光
束は、反射面１１ａに対して入射及び射出する際に、裏
面鏡部分１１Ａの面１１ａ’において屈折する。Further, as shown in FIG. 1, the catadioptric optical system of this embodiment is an off-axis optical system, so that there is no shielding and no light quantity loss. First, since the reflecting mirror 11 has not only a simple reflecting mirror but also a rear surface mirror portion 11A, when the image-forming light flux enters and exits the reflecting surface 11a, the surface 11a ′ of the rear surface mirror portion 11A. Refracts at.
【００１５】さらに、反射鏡１１は、レンズ部分１１Ｂ
も有しているので、結像光束は、像面Ｉに入射する際
に、このレンズ部分１１Ｂの２つの面１１ｂ、１１ｂ’
において屈折する。Further, the reflecting mirror 11 has a lens portion 11B.
Since the imaging light flux enters the image plane I, the imaging light flux has two surfaces 11b and 11b 'of the lens portion 11B.
Refracts at.
【００１６】すなわち、本実施形態の反射屈折光学系
は、従来のシュワルツシルド光学系と比較すると、３つ
の屈折面が追加され、４回屈折する。したがって、収差
補正の自由度は増加し、その分だけ収差補正は良好にな
され、その結果、この光学系の良像範囲を広げることが
可能となる。しかも、屈折面が３つ増えても、光学部材
の枚数は従来のシュワルツシルド光学系と同じく２枚の
ままである。That is, in the catadioptric optical system of this embodiment, as compared with the conventional Schwarzschild optical system, three refracting surfaces are added and refraction is performed four times. Therefore, the degree of freedom in aberration correction is increased, and aberration correction is performed satisfactorily, and as a result, the good image range of this optical system can be expanded. Moreover, even if the number of refracting surfaces increases by three, the number of optical members remains the same as in the conventional Schwarzschild optical system.
【００１７】したがって、本実施形態の反射屈折光学系
は、構成要素の数を抑えながら残存収差を小さくするこ
とが可能である。因みに、本実施形態の反射屈折光学系
では、従来のシュワルツシルド光学系と同様、光学部材
の枚数が２であるので、製造時の組立調整箇所は最小限
度に抑えられる。Therefore, the catadioptric optical system of the present embodiment can reduce the residual aberration while suppressing the number of constituent elements. Incidentally, in the catadioptric optical system of the present embodiment, as with the conventional Schwarzschild optical system, since the number of optical members is 2, the number of assembly and adjustment points during manufacturing can be minimized.
【００１８】また、本実施形態の反射屈折光学系におい
ては、１つの光学部材（反射鏡１１）に２つの部分（裏
面鏡部分１１Ａ及び屈折レンズ部分１１Ｂ）を形成する
必要がある。しかし、裏面鏡部分１１Ａの面１１ａと屈
折レンズ部分１１Ｂの面１１ｂ’は連続面なので、面１
１ａに反射膜コーティングを施し、面１１ｂ’に反射防
止膜コーティングを施すという簡単な作業で実現できる
（なお、反射防止膜は形成しなくてよい場合もある）。Further, in the catadioptric optical system of this embodiment, it is necessary to form two parts (a back surface mirror part 11A and a refraction lens part 11B) on one optical member (reflection mirror 11). However, since the surface 11a of the rear surface mirror portion 11A and the surface 11b 'of the refraction lens portion 11B are continuous surfaces, the surface 1
This can be realized by a simple operation of applying a reflection film coating to 1a and applying an antireflection film coating to the surface 11b '(it is not always necessary to form the antireflection film).
【００１９】さらに、本実施形態の反射屈折光学系にお
いては、より良好に収差補正をするために、少なくとも
１つの光学面が非球面形状となっていることが好まし
い。また、非球面形状とすべき面は、凹面（空気側から
見て凹となった面）であることが好ましい。なぜなら、
非球面は、球面と比較するとその形状測定が困難である
が、凹面の非球面は、凸面の非球面と比較するとその形
状測定が容易だからである（これは、面形状測定のため
の干渉計において、凸面の非球面に最適な測定系を構成
するよりも、凹面の非球面に最適な測定系を構成する方
が、容易だからである。）。Further, in the catadioptric optical system of this embodiment, it is preferable that at least one optical surface has an aspherical shape for better aberration correction. Moreover, it is preferable that the surface to be formed into an aspherical surface is a concave surface (a surface that is concave when viewed from the air side). Because
It is difficult to measure the shape of an aspherical surface as compared to a spherical surface, but it is easier to measure the shape of a concave aspherical surface as compared to a convex aspherical surface (this is because an interferometer for measuring surface shape is used). In, it is easier to configure an optimal measurement system for a concave aspherical surface than to configure an optimal measurement system for a convex aspherical surface.)
【００２０】よって、本実施形態の反射屈折光学系にお
いて非球面形状とするのは、反射鏡１１の凹面（１１
ａ，１１ｂ’）、及び、反射鏡１２の凹面（１２ａ）で
あることが好ましい。なお、図１の反射屈折光学系にお
いては、反射鏡１１が開口絞りの機能を有しているの
で、反射鏡１１の凹面（１１ａ、１１ｂ’）を非球面形
状とすることで、主に球面収差を補正し、反射鏡１２の
凹面（１２ａ）を非球面形状とすることで、主に非点収
差・コマ収差を補正することができる。Therefore, in the catadioptric optical system of the present embodiment, the concave surface (11
a, 11b ') and the concave surface (12a) of the reflecting mirror 12 are preferable. In the catadioptric optical system of FIG. 1, since the reflecting mirror 11 has a function of an aperture stop, the concave surfaces (11a, 11b ′) of the reflecting mirror 11 are formed into an aspherical shape, so that a spherical surface is mainly formed. Astigmatism and coma can be mainly corrected by correcting the aberration and making the concave surface (12a) of the reflecting mirror 12 an aspherical shape.
【００２１】（第１実施形態の具体例）表２、表３、図
２に、本実施形態の反射屈折光学系の具体例を挙げる。
表２、表３は、本具体例の反射屈折光学系のレンズデー
タである。(Specific Example of First Embodiment) Tables 2, 3 and 2 show specific examples of the catadioptric optical system of the present embodiment.
Tables 2 and 3 show lens data of the catadioptric optical system of this example.
【表２】 [Table 2]
【表３】
なお、表２中の面番号に添えた括弧内の符号は、図１に
おいて対応する面の符号である。また、表２中、ｆは焦
点距離、Φは入射瞳径である。[Table 3] The reference numerals in parentheses attached to the surface numbers in Table 2 are the reference numerals of the corresponding surfaces in FIG. Further, in Table 2, f is the focal length and Φ is the entrance pupil diameter.
【００２２】また、表３には、第２面、第４面、第６面
の非球面データを示した。なお、非球面形状は、非球面
データにより以下の式で表される。因みに、Ｚは光軸方
向に平行な面のサグ量、ｃは面頂点での曲率（曲率半径
の逆数）、ｋは円錐係数、ｈは光軸より垂直方向の高
さ、Ａは４次の非球面係数、Ｂは６次の非球面係数であ
る（このことは、後述する第２実施形態、第３実施形態
における非球面についても同様に当てはまる。）。Further, Table 3 shows aspherical surface data of the second surface, the fourth surface, and the sixth surface. The aspherical surface shape is represented by the following formula based on aspherical surface data. By the way, Z is the sag amount of the surface parallel to the optical axis direction, c is the curvature at the apex of the surface (reciprocal of the radius of curvature), k is the conic coefficient, h is the height in the direction perpendicular to the optical axis, and A is the quaternary The aspherical coefficient, B is a 6th-order aspherical coefficient (this also applies to the aspherical surfaces in the second and third embodiments described later).
【数１】
また、図２は、この反射屈折光学系の波長範囲６００ｎ
ｍ〜７５０ｎｍ、画角２０°、２２°、２４°、２６°
でのスポットダイヤグラムである。
［第２実施形態］図３、図４、表４、表５に基づいて本
発明の第２実施形態について説明する。[Equation 1] In addition, FIG. 2 shows the wavelength range 600 n of this catadioptric optical system.
m to 750 nm, angle of view 20 °, 22 °, 24 °, 26 °
It is a spot diagram in. [Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4, Tables 4 and 5.
【００２３】図３は、本実施形態の反射屈折光学系の構
成を示す図である。なお、ここでは、図１に示す第１実
施形態の反射屈折光学系との相違点についてのみ説明す
る。本実施形態の反射屈折光学系は、第１実施形態の反
射屈折光学系において、凹の反射面を有する反射鏡２２
が、開口部１２ｃの代わりに屈折レンズ（メニスカスレ
ンズ）である部分（レンズ部分）２２Ａを有したもので
ある。FIG. 3 is a view showing the arrangement of the catadioptric optical system of this embodiment. It should be noted that here, only differences from the catadioptric optical system of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. The catadioptric optical system of the present embodiment is the same as the catadioptric optical system of the first embodiment, except that the reflecting mirror 22 has a concave reflecting surface.
However, instead of the opening 12c, a portion (lens portion) 22A which is a refractive lens (meniscus lens) is provided.
【００２４】このような反射鏡２２は、凹面を有した屈
折レンズ（メニスカスレンズ）の凹面（空気側から見て
凹となった面）の一部に、反射面２２ｂが形成されたも
のである。その反射面２２ｂの形成部分が反射鏡（反射
鏡部分２２Ｂ）となり、非形成部分が屈折レンズ（レン
ズ部分２２Ａ）となるのである。この反射屈折光学系に
おいて、結像光束は、反射鏡２２のレンズ部分２２Ａを
介して、反射鏡２１へ入射する。The reflecting mirror 22 has a concave surface (a meniscus lens) having a concave surface (a concave surface when viewed from the air side), and a reflecting surface 22b formed on the concave surface. . The portion where the reflecting surface 22b is formed serves as a reflecting mirror (reflecting mirror portion 22B), and the non-forming portion serves as a refracting lens (lens portion 22A). In this catadioptric optical system, the imaging light flux enters the reflecting mirror 21 via the lens portion 22A of the reflecting mirror 22.
【００２５】すなわち、本実施形態の反射屈折光学系
は、第１実施形態と比較すると、屈折面がさらに２つ増
えている（反射鏡２２のレンズ部分２２Ａの面２２ａ、
２２ａ’である。）。したがって、収差補正の自由度は
さらに増加する。しかも、屈折面が２つ増えても、光学
部材の枚数は第１実施形態の反射屈折光学系と同じく２
枚のままである。That is, the catadioptric optical system of the present embodiment has two more refracting surfaces than the first embodiment (the surface 22a of the lens portion 22A of the reflecting mirror 22).
22a '. ). Therefore, the degree of freedom in aberration correction is further increased. Moreover, even if the number of refracting surfaces increases by two, the number of optical members is the same as that of the catadioptric optical system of the first embodiment.
It remains a sheet.
【００２６】また、本実施形態の反射屈折光学系におい
ては、反射鏡２２に２つの部分（反射鏡部分２２Ｂ及び
レンズ部分２２Ａ）を形成する必要があるが、それは、
上記したように、反射鏡部分２２Ｂの面２２ｂに反射膜
コーティングを施し、レンズ部分２２Ａの面２２ａ’に
反射防止膜コーティングを施すという簡単な作業で実現
できる（なお、反射防止膜は形成しなくてよい場合もあ
る）。Further, in the catadioptric optical system of this embodiment, it is necessary to form two portions (reflecting mirror portion 22B and lens portion 22A) on the reflecting mirror 22, which is
As described above, it can be realized by a simple work of applying the reflection film coating on the surface 22b of the reflecting mirror portion 22B and the antireflection film coating on the surface 22a ′ of the lens portion 22A (note that the antireflection film is not formed. In some cases).
【００２７】なお、本実施形態の反射屈折光学系におい
ても、反射鏡２１の凹面（２１ａ，２１ｂ’）、及び反
射鏡２２の凹面（２２ａ’、２２ｂ）を非球面形状とす
ることが好ましい。Also in the catadioptric optical system of this embodiment, it is preferable that the concave surfaces (21a, 21b ') of the reflecting mirror 21 and the concave surfaces (22a', 22b) of the reflecting mirror 22 have an aspherical shape.
【００２８】なお、図３の反射屈折光学系においては、
反射鏡２１が開口絞りの機能を有しているので、反射鏡
２１の凹面（２１ａ、２１ｂ’）を非球面形状とするこ
とで、主に球面収差を補正し、反射鏡２２の凹面（２２
ａ’、２２ｂ）を非球面形状とすることで、主に非点収
差・コマ収差を補正することができる。
（第２実施形態の具体例）表４、表５、図４に、本実施
形態の反射屈折光学系の具体例を挙げる。In the catadioptric system of FIG. 3,
Since the reflecting mirror 21 has a function of an aperture stop, the concave surfaces (21a, 21b ') of the reflecting mirror 21 are aspherical to mainly correct the spherical aberration, and the concave surface (22
By making a ', 22b) an aspherical shape, it is possible to mainly correct astigmatism and coma. (Specific Example of Second Embodiment) Tables 4, 5 and 4 show specific examples of the catadioptric optical system of the present embodiment.
【００２９】表４、表５は、本具体例の反射屈折光学系
のレンズデータである。Tables 4 and 5 show lens data of the catadioptric optical system of this example.
【表４】 [Table 4]
【表５】
なお、表４中の面番号に添えた括弧内の符号は、図３に
おいて対応する面の符号である。また、表４中、ｆは焦
点距離、Φは入射瞳径である。[Table 5] The reference numerals in parentheses attached to the surface numbers in Table 4 are the reference numerals of the corresponding surfaces in FIG. In Table 4, f is the focal length and Φ is the entrance pupil diameter.
【００３０】また、表５には、第２面、第４面、第６
面、第８面の非球面データを示した。また、図４は、こ
の反射屈折光学系の波長範囲６００ｎｍ〜７５０ｎｍ、
画角２０°、２２°、２４°、２６°でのスポットダイ
ヤグラムである。
［第３実施形態］図５、図６、表６、表７に基づいて本
発明の第３実施形態について説明する。Table 5 also shows the second surface, the fourth surface, and the sixth surface.
The aspherical surface data of the surface and the eighth surface are shown. FIG. 4 shows the wavelength range of the catadioptric optical system from 600 nm to 750 nm.
It is a spot diagram in an angle of view of 20 degrees, 22 degrees, 24 degrees, and 26 degrees. [Third Embodiment] A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6, Tables 6 and 7.
【００３１】図５は、本実施形態の反射屈折光学系の構
成を示す図である。なお、ここでは、図３に示す第２実
施形態の反射屈折光学系との相違点についてのみ説明す
る。本実施形態の反射屈折光学系は、第２実施形態の反
射屈折光学系において、凹の反射面を有する反射鏡３２
の反射鏡部分３２Ｂの代わりに、裏面鏡（裏面鏡部分３
２Ｂ）を有したものである。FIG. 5 is a diagram showing the structure of the catadioptric optical system of this embodiment. It should be noted that here, only differences from the catadioptric optical system of the second embodiment shown in FIG. 3 will be described. The catadioptric optical system of the present embodiment is the same as the catadioptric optical system of the second embodiment, except that the reflecting mirror 32 has a concave reflecting surface.
Instead of the reflecting mirror portion 32B of the
2B).
【００３２】このような反射鏡３２は、屈折レンズ（メ
ニスカスレンズ）の凸面（空気側から見て凸となった
面）の一部に、反射面３２ｂが形成されたものである。
その反射面３２ｂの形成部分が裏面鏡（裏面鏡部分３２
Ｂ）となり、非形成部分が屈折レンズ（レンズ部分３２
Ａ）となるのである。The reflecting mirror 32 is such that a reflecting surface 32b is formed on a part of the convex surface (the surface which is convex when viewed from the air side) of the refracting lens (meniscus lens).
The portion where the reflecting surface 32b is formed is a rear surface mirror (rear surface mirror portion 32
B), and the non-formed portion is a refraction lens (lens portion 32).
A).
【００３３】この反射屈折光学系において、凸の反射面
３１ａを有した反射鏡３１からこの反射鏡３２へと向か
う結像光束は、反射面３２ｂに入射する前後に、面３２
ｂ’を経由する。すなわち、本実施形態の反射屈折光学
系は、第２実施形態と比較すると、屈折面がさらに２つ
増えている。In this catadioptric optical system, the image-forming light beam traveling from the reflecting mirror 31 having the convex reflecting surface 31a toward the reflecting mirror 32 is incident on the reflecting surface 32b before and after it enters the surface 32.
via b '. That is, the catadioptric optical system of this embodiment has two more refracting surfaces as compared with the second embodiment.
【００３４】しかも、屈折面が２つ増えても、光学部材
の枚数は第２実施形態の反射屈折光学系と同じく２枚の
ままである。また、本実施形態の反射屈折光学系におい
ても、反射鏡３２に２つの部分（裏面鏡部分３２Ｂ及び
レンズ部分３２Ａ）を形成する必要があるが、それは、
上記したように、裏面鏡部分３２Ｂの面３２ｂに反射膜
コーティングを施し、レンズ部分３２Ａの面３２ａに反
射防止膜コーティングを施すという簡単な作業で実現で
きる（なお、反射防止膜は形成しなくてよい場合もあ
る）。Moreover, even if the number of refracting surfaces increases by two, the number of optical members remains the same as in the catadioptric optical system of the second embodiment. Further, in the catadioptric optical system of the present embodiment as well, it is necessary to form two parts (the back mirror part 32B and the lens part 32A) on the reflecting mirror 32.
As described above, it can be realized by a simple operation of applying the reflection film coating to the surface 32b of the back surface mirror portion 32B and the antireflection film coating to the surface 32a of the lens portion 32A (note that the antireflection film is not formed. Sometimes good).
【００３５】なお、本実施形態の反射屈折光学系におい
ても、反射鏡３１の凹面（３１ａ，３１ｂ’）を非球面
形状とすることが好ましい。また、反射鏡３２の凸面
（空気側から見て凸となった面；符号３２ａ、３２ｂ）
を非球面形状としてもよい。なお、図５の反射屈折光学
系においては、反射鏡３１が開口絞りの機能を有してい
るので、反射鏡３１の凹面（３１ａ、３１ｂ’）を非球
面形状とすることで、主に球面収差を補正し、反射鏡３
２の凸面（３２ａ、３２ｂ）を非球面形状とすること
で、主に非点収差・コマ収差を補正することができる。Also in the catadioptric optical system of this embodiment, it is preferable that the concave surfaces (31a, 31b ') of the reflecting mirror 31 have an aspherical shape. Further, the convex surface of the reflecting mirror 32 (surfaces convex when viewed from the air side; reference numerals 32a and 32b)
May have an aspherical shape. In the catadioptric optical system of FIG. 5, since the reflecting mirror 31 has a function of an aperture stop, the concave surface (31a, 31b ′) of the reflecting mirror 31 is formed into an aspherical shape, so that a spherical surface is mainly formed. Aberration is corrected and the reflector 3
By making the two convex surfaces (32a, 32b) aspherical, it is possible to mainly correct astigmatism and coma.
【００３６】（第３実施形態の具体例）表６、表７、図
６に、本実施形態の反射屈折光学系の具体例を挙げる。
表６、表７は、本具体例の反射屈折光学系のレンズデー
タである。(Specific Example of Third Embodiment) Tables 6 and 7 and FIG. 6 show specific examples of the catadioptric optical system of the present embodiment.
Tables 6 and 7 show lens data of the catadioptric optical system of this example.
【表６】 [Table 6]
【表７】
なお、表６中の面番号に添えた括弧内の符号は、図５に
おいて対応する面の符号である。また、表６中、ｆは焦
点距離、Φは入射瞳径である。また、表７には、第１
面、第４面、第７面、第１０面の非球面データを示し
た。また、図６は、この反射屈折光学系の波長範囲６０
０ｎｍ〜７５０ｎｍ、画角２０°、２２°、２４°、２
６°でのスポットダイヤグラムである。[Table 7] The reference numerals in parentheses attached to the surface numbers in Table 6 are the reference numerals of the corresponding surfaces in FIG. In Table 6, f is the focal length and Φ is the entrance pupil diameter. In addition, in Table 7, the first
The aspherical surface data of the surface, the fourth surface, the seventh surface, and the tenth surface are shown. Further, FIG. 6 shows a wavelength range 60 of this catadioptric optical system.
0 nm to 750 nm, angle of view 20 °, 22 °, 24 °, 2
6 is a spot diagram at 6 °.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
構成要素の数を抑えながら残存収差を小さくすることの
できる反射屈折光学系が実現する。As described above, according to the present invention,
A catadioptric system capable of reducing the residual aberration while suppressing the number of constituent elements is realized.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】図１は、第１実施形態の反射屈折光学系の構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a catadioptric optical system according to a first embodiment.
【図２】図２は、第１実施形態の反射屈折光学系の具体
例の波長範囲６００ｎｍ〜７５０ｎｍ、画角２０°、２
２°、２４°、２６°でのスポットダイヤグラムであ
る。FIG. 2 is a wavelength range of 600 nm to 750 nm, an angle of view of 20 °, and 2 of a specific example of the catadioptric optical system of the first embodiment.
It is a spot diagram in 2 degrees, 24 degrees, and 26 degrees.
【図３】図３は、第２実施形態の反射屈折光学系の構成
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a catadioptric optical system according to a second embodiment.
【図４】図４は、第２実施形態の反射屈折光学系の具体
例の波長範囲６００ｎｍ〜７５０ｎｍ、画角２０°、２
２°、２４°、２６°でのスポットダイヤグラムであ
る。FIG. 4 is a wavelength range of 600 nm to 750 nm of a specific example of the catadioptric optical system of the second embodiment, an angle of view of 20 °, and 2;
It is a spot diagram in 2 degrees, 24 degrees, and 26 degrees.
【図５】図５は、第３実施形態の反射屈折光学系の構成
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a catadioptric optical system according to a third embodiment.
【図６】図６は、第３実施形態の反射屈折光学系の具体
例の波長範囲６００ｎｍ〜７５０ｎｍ、画角２０°、２
２°、２４°、２６°でのスポットダイヤグラムであ
る。FIG. 6 is a wavelength range of 600 nm to 750 nm, an angle of view of 20 °, and a specific example of the catadioptric optical system of the third embodiment.
It is a spot diagram in 2 degrees, 24 degrees, and 26 degrees.
【図７】図７（ａ）は、従来のシュワルツシルド光学系
の構成を示す図である。図７（ｂ）は、従来のシュワル
ツシルド光学系の具体例の波長範囲６００ｎｍ〜７５０
ｎｍ、画角２０°、２２°、２４°、２６°でのスポッ
トダイヤグラムである。FIG. 7A is a diagram showing a configuration of a conventional Schwarzschild optical system. FIG. 7B shows a wavelength range of 600 nm to 750 in a specific example of a conventional Schwarzschild optical system.
It is a spot diagram in nm, a view angle of 20 degrees, 22 degrees, 24 degrees, and 26 degrees.
１１，２１，３１ 凸の反射面を有した反射鏡
１２，２２，３２ 凹の反射面を有した反射鏡
１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ｂ，３１ａ，３２ｂ，７
１ａ，７２ａ 反射面１２ｃ 開口部
１１ａ’１１ｂ，１１ｂ’，２２ａ，２２ａ’，２１
ａ’，２１ｂ，２１ｂ’，３２ａ，３２ａ’，３１
ａ’，３２ｂ’，３１ｂ，３１ｂ’ 面（屈折面）
７１ 凸面鏡
７２ 凹面鏡11, 21, 31 Reflective mirrors 12, 22, 32 having a convex reflective surface Reflective mirrors 11a, 12a, 21a, 22b, 31a, 32b, 7 having a concave reflective surface
1a, 72a Reflective surface 12c Openings 11a '11b, 11b', 22a, 22a ', 21
a ', 21b, 21b', 32a, 32a ', 31
a ', 32b', 31b, 31b 'surface (refractive surface) 71 convex mirror 72 concave mirror
Claims (4)
射面を有する反射部材とを、それら反射面を向かい合わ
せて配置し、 前記反射部材の少なくとも一方は、 屈折部材の一方の屈折面の一部に裏面反射用の反射面を
形成してなる反射屈折部材であり、その反射面の形成部
分及び非形成部分がそれぞれ裏面鏡及び屈折レンズとし
て結像光束に寄与することを特徴とする反射屈折光学
系。1. A reflecting member having a convex reflecting surface and a reflecting member having a concave reflecting surface are arranged such that the reflecting surfaces face each other, and at least one of the reflecting members is a refraction of one of the refracting members. It is a catadioptric member formed by forming a reflecting surface for back surface reflection on a part of the surface, and a portion where the reflecting surface is formed and a portion where the reflecting surface is not formed respectively contribute to an image forming light beam as a back surface mirror and a refraction lens. Catadioptric optical system.
外れた位置に形成される軸外し光学系であることを特徴
とする請求項１に記載の反射屈折光学系。2. The catadioptric optical system according to claim 1, wherein the catoptric optical system is an off-axis optical system in which the center of the image formed by the image-forming light beam is formed off the optical axis.
となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の反射屈折光学系。3. The catadioptric system according to claim 1, wherein at least one optical surface has an aspherical shape.
光学面であることを特徴とする請求項３に記載の反射屈
折光学系。4. The catadioptric system according to claim 3, wherein the optical surface is a concave optical surface on the gas medium side.
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|---|---|---|---|
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2002
- 2002-01-23 JP JP2002014519A patent/JP2003215458A/en active Pending
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