JP4873927B2 - 光学系 - Google Patents
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Description
0.1<EP/Rr<10
なる条件を満足することが望ましい。
0.1<EP/Rr<10 ・・・(1)
なる条件を満足することが好ましい、
この条件は、反射面2に入射する光線の偏心量に関する条件で、下限の0.1を越えると、偏心量は小さくなり偏心収差の発生は少なくなるが、表示面(物体面)3と光路が干渉してしまうために、回転対称軸1に沿う上下方向の投影画角を大きく取ることが不可能になる。また、その上限の10を越えると、偏心収差の発生が大きくなり解像力が悪化してしまう。
0.2<EP/Rr<2 ・・・(1−1)
なる条件を満足することが好ましい。
EP/Rr 0.534 0.534 0.534 0.546 0.552 0.781 。
+aY4 +bY6 +cY8 +dY10+・・・
・・・(a)
ただし、Zを光の進行方向を正とした光軸(軸上主光線)とし、Yを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Rは近軸曲率半径、kは円錐定数、a、b、c、d、…はそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。この定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。
Xトーリック面は、
F(X)=Cx・X2 /[1+{1−(1+k)Cx2 ・X2 }1/2 ] +aX4 +bX6 +cX8 +dX10・・・
Z=F(X)+(1/2)Cy{Y2 +Z2 −F(X)2 } ・・・(b)
Z軸方向のY軸方向曲率Cyの中心を通ってX軸に平行な軸の周りで曲線F(X)を回転する。その結果、その面はX−Z面内で非球面になり、Y−Z面内で円になる。
F(Y)=Cy・Y2 /[1+{1−(1+k)Cy2 ・Y2 }1/2 ] +aY4 +bY6 +cY8 +dY10・・・
Z=F(Y)+(1/2)Cx{X2 +Z2 −F(Y)2 } ・・・(c)
Z軸方向のX軸方向曲率Cxの中心を通ってY軸に平行な軸の周りで曲線F(Y)を回転する。その結果、その面はY−Z面内で非球面になり、X−Z面内で円になる。
Rx=1/Cx,Ry=1/Cy
の関係にある。
C2 Y+C3 Y2 +C4 Y3 +C5 Y4 +C6 Y5 +C7 Y6
+・・・・+C21Y20+・・・・+Cn+1 Yn +・・・・
・・・(d)
次いで、この曲線(d)をX軸正方向を向いて左回りを正として角度θ(°)回転した曲線F(Y)が定められる。この曲線F(Y)もY−Z座標面上で原点を通る。
水平画角 360°
垂直画角 20°
入射瞳径 2.00mm
像の大きさ φ20.00mm、高さ3.09mmの円筒面
である。
水平画角 360°
垂直画角 20°
入射瞳径 2.00mm
像の大きさ φ20.00mm、高さ3.04mmの球面
である。
水平画角 360°
垂直画角 20°
入射瞳径 2.00mm
像の大きさ φ20.00mm、高さ3.40mmの円錐面
である。
水平画角 360°
垂直画角 20°
入射瞳径 2.00mm
像の大きさ φ20.00mm、高さ4.00mmの円筒面
である。
水平画角 360°
垂直画角 20°
入射瞳径 2.00mm
像の大きさ φ20.00mm、高さ3.89mmの円筒面
である。
水平画角 360°
垂直画角 20°
入射瞳径 2.00mm
像の大きさ φ20.00mm、高さ4.22mmの円筒面
である。
実施例1
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(基準面)
2 ∞(入射瞳)
3 -18.80(RE) 偏心(1)
4 ∞(射出瞳) 偏心(2)
像 面 YTR[1] 偏心(3)
YTR[1]
Rx -10.000
Ry ∞
偏心(1)
X 0.00 Y -6.84 Z 18.80
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y -13.68 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y -10.04 Z 10.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00 。
実施例2
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(基準面)
2 ∞(入射瞳)
3 -18.73(RE) 偏心(1)
4 ∞(射出瞳) 偏心(2)
像 面 -10.00 偏心(3)
偏心(1)
X 0.00 Y -6.82 Z 18.73
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y -13.64 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y -10.00 Z 10.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00 。
実施例3
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(基準面)
2 ∞(入射瞳)
3 -18.73(RE) 偏心(1)
4 ∞(射出瞳) 偏心(2)
像 面 ERFS[1] 偏心(3)
ERFS[1]
RY ∞
θ -10.00
R 10.00
偏心(1)
X 0.00 Y -6.82 Z 18.73
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y -13.64 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y -10.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00 。
実施例4
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(基準面)
2 ∞(入射瞳)
3 YTR[1] (RE) 偏心(1) 反射面
4 ∞(射出瞳) 偏心(2)
像 面 YTR[2] 偏心(3)
YTR[1]
Rx -20.000
Ry -22.610
k 0
YTR[2]
Rx -10.000
Ry ∞
偏心(1)
X 0.00 Y -7.28 Z 20.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y -14.56 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y -10.92 Z 10.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00 。
実施例5
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(基準面)
2 ∞(入射瞳)
3 ERFS[1] (RE) 偏心(1)
4 ∞(射出瞳) 偏心(2)
像 面 YTR[1] 偏心(3)
ERFS[1]
RY -22.73
θ 0.00
R 20.04
C4 1.2567 ×10-4
C5 -6.4896 ×10-6
YTR[1]
Rx -9.81
Ry ∞
偏心(1)
X 0.00 Y -7.22 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y -14.52 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y -10.88 Z 9.81
α 0.00 β 0.00 γ 0.00 。
実施例6
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(基準面)
2 ∞(入射瞳) 偏心(1)
3 ERFS[1] 偏心(2) 1.5163 64.1
4 ERFS[2] (RE) 偏心(3) 1.5163 64.1
5 ERFS[1] 偏心(2)
6 ∞(射出瞳) 偏心(4)
像 面 YTR[1] 偏心(5)
ERFS[1]
RY -15.98
θ 8.63
R 19.00
C4 4.6972 ×10-4
C5 -7.7322 ×10-5
ERFS[2]
RY -20.58
θ 5.07
R 20.00
C4 1.5978 ×10-4
C5 -2.4314 ×10-5
C6 -2.5066 ×10-7
YTR[1]
Rx -10.000
Ry ∞
偏心(1)
X 0.00 Y 0.00 Z 2.34
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y -7.98 Z 0.00
α 8.63 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y -7.98 Z 0.00
α 5.07 β 0.00 γ 0.00
偏心(4)
X 0.00 Y -19.79 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(5)
X 0.00 Y -13.80 Z 10.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00 。
2…反射面
3…物体面(表示面、撮像面、像面)
4…入射瞳
5…射出瞳
6…屈折面
7…透明媒質
8…裏面鏡
10…光学系(本発明)
11…撮像素子
13…物体からの光
15…表示素子
16…照明光源
17…投影光
Claims (9)
- 遠方の全周に回転対称な立体形状の物体面を投影する光学系であって、少なくとも1つの回転対称な反射面を有し、前記光学系は、逆追跡の順に、回転対称軸上又はその近傍に入射瞳と射出瞳を有し、少なくとも1つの反射面と前記物体面が対応する像面は回転対称軸の軸外に配置され、光路は入射瞳、反射面、像面、射出瞳の順の進む偏心光路をとることを特徴とする光学系。
- 前記回転対称な反射面の少なくとも1面は正のパワーを有すことを特徴とする請求項1項記載の光学系。
- 前記反射面はトーリック面で形成される回転対称な形状を有することを特徴とする請求項1又は2記載の光学系。
- 前記反射面は回転対称軸を含む断面内の対称面を持たない任意形状の線分を回転対称軸の周りで回転させて形成される回転対称な形状を有することを特徴とする請求項1又は2記載の光学系。
- 前記反射面は回転対称軸を含む断面内の奇数次項を含む任意形状の線分を回転対称軸の周りで回転させて形成される回転対称な形状を有することを特徴とする請求項1又は2記載の光学系。
- 前記物体面は円筒面、球面、円錐面等の回転対称な曲面であることを特徴とする請求項1から5の何れか1項記載の光学系。
- 入射瞳位置から射出瞳位置までの回転対称軸に沿った方向の距離をEP、回転対称軸から前記少なくとも1つの反射面までの距離をRrとするとき、
0.1<EP/Rr<10
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から6の何れか1項記載の光学系。 - 前記反射面の少なくとも1つは裏面鏡からなることを特徴とする請求項1から6の何れか1項記載の光学系。
- 前記光学系の物体面と投影面を逆にして撮像系に用いることを特徴とする請求項1から8の何れか1項記載の光学系。
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