JP2005215387A - 光学系 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光学系中に、光入射側と光射出側が共に屈折面であり、アッベ数をνd、部分分散比θgd、θgFとするとき、
νd<30
θgd<−3.333×10−3・νd+1.40
θgF<−2.615×10−3・νd+0.67
なる条件を満足する固体材料から形成される屈折光学素子GITを光軸と瞳近軸光線の交わる点をPとしたとき、屈折光学素子GITを点Pより拡大側に配置した場合は、屈折光学素子GITに負の屈折力を与え、屈折光学素子GITを点Pより縮小側に配置した場合は、屈折光学素子GITに正の屈折力を与えて設ける。
【選択図】 図1
Description
また、異常部分分散の光学材料を用いず、回折光学素子を用いてテレフォトタイプの光学系において、色収差の補正を行った光学系が知られている(特許文献4、5)。特許文献4や特許文献5には、回折型光学素子と屈折型光学素子とを組み合わせることで、色収差を比較的良好に補正したFナンバーF2.8程度のテレフォトタイプの光学系が開示されている。
g線、d線、F線、C線に対する材料の屈折率をそれぞれNg、Nd、NF、NCとし、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
とおくとき、
νd<30
θgd<−3.333×10−3・νd+1.40
θgF<−2.615×10−3・νd+0.67
を満足する固体材料から形成される屈折光学素子GITであって、該屈折光学素子GITの屈折力を拡大側と縮小側の2つの屈折面が共に空気に面するとしたときの屈折力の合成とするとき、
点Pより拡大側に負の屈折力の1以上の屈折光学素子又は/及び点Pより縮小側に正の屈折力の1以上の屈折光学素子が設けられていることを特徴としている。
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
とおくとき、
νd<30
θgd<−3.333×10−3・νd+1.40
θgF<−2.615×10−3・νd+0.67
を満足する固体材料から形成される少なくとも1つの屈折光学素子GITを有していることを特徴としている。
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
で表わされる。
νd<30 ・・・・・(1)
θgd<−3.333×10−3・νd+1.40 ・・・・・(2)
θgF<−2.615×10−3・νd+0.67 ・・・・・(3)
の条件を満足する固体材料から形成される少なくとも1つの屈折光学素子GITを有している。
◎屈折光学素子GITが、点Pより拡大側に配置された場合には、屈折光学素子GITは、屈折光学素子GITの拡大側と縮小側の2つ屈折面が共に空気に面するとしたときの厚肉単レンズの屈折力として、負の屈折力を有している。
ΔT=h・H・Δψ/ν ・・・・・(b)
式(a)及び式(b)から明らかなとおり、レンズ面の屈折力変化Δψに対する各収差係数ΔL、ΔTの変化は、アッベ数νの絶対値が小さい(すなわち、分散が大きい)ほど大きくなる。したがって、アッベ数νの絶対値が小さい高分散材料を用いれば、必要な色収差を得るための屈折力変化量Δψは小さくて済むことになる。このことは収差論上、球面収差、コマ収差や非点収差などに大きな影響を及ぼすことなく色収差をコントロールでき、色収差補正の独立性が高まることを意味する。
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
条件式(2)及び(3)の数値範囲は、条件式(1)、(1a)、(1b)、(1c)又は(1d)を満足した上で、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。
θgd<−3.333×10−3・νd+1.30 ・・・・・(2a)
θgF<−2.615×10−3・νd+0.59 ・・・・・(3a)
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
θgF<−2.615×10−3・νd+0.56 ・・・・・(3b)
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
θgF<−2.615×10−3・νd+0.55 ・・・・・(3c)
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
θgF<0.47 ・・・・・(3d)
以上、光学系に用いる屈折光学素子GITを形成する光学材料が満足すべき条件について述べた。
νGpi(λ)={NGpi(λ0)−1}/{NGpi(λ)−NGpi(λ0)}
νGni(λ)={NGnj(λ0)−1}/{NGnj(λ)−NGnj(λ0)}
ここに、
φGpi:前群Gpを構成する、各薄肉単レンズの屈折力
φGni:後群Gnを構成する、各薄肉単レンズの屈折力
νGpi:前群Gpを構成する、各薄肉単レンズのアッべ数
νGni:後群Gnを構成する、各薄肉単レンズのアッべ数
hGp:前群Gpへ入射する近軸軸上光線の高さ
hGn:後群Gnへ入射する近軸軸上光線の高さ
HGp:前群Gpへ入射する瞳近軸光線の高さ
HGn:後群Gnへ入射する瞳近軸光線の高さ
NGpi:前群Gpを構成する、各薄肉単レンズの屈折率
NGnj:後群Gnを構成する、各薄肉単レンズの屈折率
λ:任意波長
λ0:設計波長
である。
hGIT(λ0):屈折光学素子へ入射する近軸軸上光線の高さ
とし、導入する屈折光学素子GITの軸上色収差係数LGIT(λ)を、
LGIT(λ)=hGIT 2(λ0)φGIT(λ0)/νGIT(λ) ・・・・(e)
とする。但し、
νGIT(λ)={NGIT(λ0)−1}/{NGIT(λ)−NGIT(λ0)}
である。
TGIT(λ)=hGp(λ0)HGp(λ0)φGIT(λ0)/νGIT(λ) ・・・(f)
である。
GIT(λ)と倍率色収差係数TGIT(λ)は、
LGIT(λ)=hGn 2(λ0)φGIT(λ0)/νGIT(λ) ・・・・・(g)
TGIT(λ)=hGn(λ0)HGn(λ0)φGIT(λ0)/νGIT(λ) ・・・(h)
となる。
0<hGn(λ0)<HGn(λ0)
であるから、
0<hGn 2(λ0)<hGn(λ0)HGn(λ0)
である。つまり、テレフォトタイプの光学系の後群Gnに屈折光学素子GITを導入した場合は、軸上色収差よりも倍率色収差への寄与が大きい。従って、(h)式において1/νGIT(λ)には屈折光学素子GITの分散特性NGIT(λ)の傾きと曲がり成分の傾向がそのまま反映されるので、後群Gnに用いるときは、φGITをφGIT(λ0)>0とすることで、全体の傾きが負で、下に凸の倍率色収差係数の波長依存特性曲線を与えることができ、軸上色収差へ比較的影響を与えずに、全系の倍率色収差係数の波長依存特性曲線の全体の傾き成分をキャンセルできる。このとき、曲がり成分の補正に関しては、前述と同様に、前群Gpを構成する硝材の選択で容易に解決できる。
−2<ψGIT1/ψ<0 ・・・・・(4a)
但し、
ψGIT1:点Pより拡大側に配置されたGITの2つ屈折面が共に空気に面するとし、
厚肉単レンズとして求めた設計波長における屈折力
ψ:光学系全系の設計波長における屈折力
である。
0<ψGIT2/ψ<4 ・・・・・(5a)
但し、
ψGIT2:点Pより縮小側に配置された屈折光学素子GITの2つ屈折面が共に空気
に面するとし、厚肉単レンズとして求めた設計波長における屈折力
である。条件式(4a)は、更に望ましくは、次の数値範囲とするのが良い。即ち、
−0.5<ψGIT1/ψ<0 ・・・・・(4b)
また、条件式(5a)は、更に望ましくは、次の数値範囲とするのが良い。即ち、
0<ψGIT2/ψ<1 ・・・・・(5b)
次に、屈折光学素子GITの材料の具体例について述べる。
N(λ)=[1+V{NITO 2(λ)−1}+(1−V){NP 2(λ)−1}]1/2 ・・・(c)
である。
Gp 前群
Gn 後群
GIT1、GIT2 屈折光学素子
SP 絞り
IP 像面
d d線
g g線
S.C. 正弦条件
ΔM d線に対するメリディオナル像面
ΔS d線に対するサジタル像面
Claims (13)
- 光軸と瞳近軸光線の交わる点をPとするとき、点Pより拡大側で近軸軸上光線がレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値が、点Pより縮小側で近軸軸上光線がレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値よりも大きい光学系において、
g線、d線、F線、C線に対する材料の屈折率をそれぞれNg、Nd、NF、NCとし、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
とおくとき、
νd<30
θgd<−3.333×10−3・νd+1.40
θgF<−2.615×10−3・νd+0.67
を満足する固体材料から形成される屈折光学素子GITであって、該屈折光学素子GITの屈折力を拡大側と縮小側の2つの屈折面が共に空気に面するとしたときの屈折力の合成とするとき、
点Pより拡大側に負の屈折力の1以上の屈折光学素子又は/及び点Pより縮小側に正の屈折力の1以上の屈折光学素子が設けられていることを特徴とする光学系。 - 前記屈折光学素子GITは、前記点Pよりも拡大側に設けられており、該屈折光学素子GITの屈折力をψGIT1、前記光学系全系の屈折力をψとするとき、
−2<ψGIT1<0
の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光学系。 - 前記屈折光学素子GITは、前記点Pよりも縮小側に設けられており、該屈折光学素子GITの屈折力をψGIT2、前記光学系全体の屈折力をψとするとき、
0<ψGIT2/ψ<4
の条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学系。 - レンズ全長が焦点距離よりも短い光学系であって、g線、d線、F線、C線に対する屈折率をそれぞれNg、Nd、NF、NCとし、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
とおくとき、
νd<30
θgd<−3.333×10−3・νd+1.40
θgF<−2.615×10−3・νd+0.67
を満足する固体材料から形成される少なくとも1つの屈折光学素子GITを有していることを特徴とする光学系。 - 光軸と瞳近軸光線の交わる点をPとするとき、点Pより拡大側に負の屈折力の屈折光学素子又は/及び点Pより縮小側に正の屈折力の屈折光学素子が設けられていることを特徴とする請求項4の光学系。
- 光軸と瞳近軸光線の交わる点をPとするとき、前記屈折光学素子GITは、前記点Pよりも拡大側に設けられており、該屈折光学素子GITの屈折力をψGIT1、前記光学系全系の屈折力をψとするとき、
−2<ψGIT1<0
の条件式を満足することを特徴とする請求項4の光学系。 - 光軸と瞳近軸光線の交わる点をPとするとき、前記屈折光学素子GITは、前記点Pよりも縮小側に設けられており、該屈折光学素子GITの屈折力をψGIT2、前記光学系全体の屈折力をψとするとき、
0<ψGIT2/ψ<4
の条件式を満足することを特徴とする請求項4又は6の光学系。 - 前記固体材料は、無機微粒子を透明媒体に分散させた混合体からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記無機微粒子は、Indium-Tin Oxide(ITO)微粒子であることを特徴とする請求項8に記載の光学系。
- 前記固体材料は、成形型を用いて光重合成形または熱重合成形されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記屈折光学素子の少なくとも1つは、拡大側と縮小側の2つの屈折面のうち、少なくとも一方の屈折面が非球面であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記屈折光学系の少なくとも1つは、拡大側と縮小側の2つの屈折面のうち、少なくとも一方の屈折面は空気に面することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の光学系。
- 請求項1から12のいずれか1項の光学系を備えていることを特徴とする光学機器。
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