JP2001183583A - 偏芯光学系のフォーカシング方法 - Google Patents
偏芯光学系のフォーカシング方法Info
- Publication number
- JP2001183583A JP2001183583A JP36628899A JP36628899A JP2001183583A JP 2001183583 A JP2001183583 A JP 2001183583A JP 36628899 A JP36628899 A JP 36628899A JP 36628899 A JP36628899 A JP 36628899A JP 2001183583 A JP2001183583 A JP 2001183583A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- focusing
- lens
- eccentric
- image point
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】偏芯光学系の設計において、一部に共軸系を配
置したり設計の自由度を制限する必要のない、偏芯光学
系のフォーカシング方法を提供する。 【解決手段】偏芯したレンズを含む光学系において、異
なる物体距離に対して少なくとも１枚以上のレンズを平
行及び傾き移動させる事により、１次像点の変動を以下
の条件式の範囲に収める構成とする。 ｜Δｆb×ｓｉｎ（Θmax）｜max≦０．８ 但し、 Δｆb：フォーカシング中に１次像点が変化する最大の
距離 Θmax：物体中心から像面中心へ向かう周辺の光線の、
ベースレイに対する角度の最大値 である。
置したり設計の自由度を制限する必要のない、偏芯光学
系のフォーカシング方法を提供する。 【解決手段】偏芯したレンズを含む光学系において、異
なる物体距離に対して少なくとも１枚以上のレンズを平
行及び傾き移動させる事により、１次像点の変動を以下
の条件式の範囲に収める構成とする。 ｜Δｆb×ｓｉｎ（Θmax）｜max≦０．８ 但し、 Δｆb：フォーカシング中に１次像点が変化する最大の
距離 Θmax：物体中心から像面中心へ向かう周辺の光線の、
ベースレイに対する角度の最大値 である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏芯したレンズを
含む偏芯光学系に関するものであり、特に、物体距離が
変化する場合に、像点位置をほぼ一定に保つフォーカシ
ング方法に関するものである。
含む偏芯光学系に関するものであり、特に、物体距離が
変化する場合に、像点位置をほぼ一定に保つフォーカシ
ング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光学系のフォーカシング方法
に関して、共軸光学系については、全体繰り出しや前群
繰り出し等の複数の方法が提案されている。しかし、こ
のような共軸光学系のフォーカシング方法のように、光
軸に沿ってレンズ或いはレンズ群を移動させる方法は、
偏芯光学系のように、光軸が存在しないか或いは直線で
定義できない光学系においては、適用する事ができな
い。
に関して、共軸光学系については、全体繰り出しや前群
繰り出し等の複数の方法が提案されている。しかし、こ
のような共軸光学系のフォーカシング方法のように、光
軸に沿ってレンズ或いはレンズ群を移動させる方法は、
偏芯光学系のように、光軸が存在しないか或いは直線で
定義できない光学系においては、適用する事ができな
い。
【０００３】そこで、偏芯光学系においては、部分的に
共軸系の配置を行い、その一部のレンズを共軸系の光軸
に沿って移動させ、フォーカシングを行う方法が提案さ
れている。
共軸系の配置を行い、その一部のレンズを共軸系の光軸
に沿って移動させ、フォーカシングを行う方法が提案さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような、偏芯光学系において提案されている方法で
は、偏芯光学系の一部に共軸系を配置する必要があり、
系全体が大型化したり、偏芯系の設計の自由度が制限さ
れたりする。さらに、共軸系の部分はフォーカシングの
ための中心光線を光軸に合わせる必要があるので、系全
体の大型化は益々避けられなくなる。
たような、偏芯光学系において提案されている方法で
は、偏芯光学系の一部に共軸系を配置する必要があり、
系全体が大型化したり、偏芯系の設計の自由度が制限さ
れたりする。さらに、共軸系の部分はフォーカシングの
ための中心光線を光軸に合わせる必要があるので、系全
体の大型化は益々避けられなくなる。
【０００５】本発明は、以上のような問題点に鑑み、偏
芯光学系の設計において、一部に共軸系を配置したり設
計の自由度を制限する必要のない、偏芯光学系のフォー
カシング方法を提供する事を目的とする。
芯光学系の設計において、一部に共軸系を配置したり設
計の自由度を制限する必要のない、偏芯光学系のフォー
カシング方法を提供する事を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、偏芯したレンズを含む光学系におい
て、異なる物体距離に対して少なくとも１枚以上のレン
ズを平行及び傾き移動させる事により、１次像点の変動
を以下の条件式の範囲に収める事を特徴とする。 ｜Δｆb×ｓｉｎ（Θmax）｜max≦０．８ 但し、 Δｆb：フォーカシング中に１次像点が変化する最大の
距離 Θmax：物体中心から像面中心へ向かう周辺の光線の、
ベースレイに対する角度の最大値 である。
に、本発明では、偏芯したレンズを含む光学系におい
て、異なる物体距離に対して少なくとも１枚以上のレン
ズを平行及び傾き移動させる事により、１次像点の変動
を以下の条件式の範囲に収める事を特徴とする。 ｜Δｆb×ｓｉｎ（Θmax）｜max≦０．８ 但し、 Δｆb：フォーカシング中に１次像点が変化する最大の
距離 Θmax：物体中心から像面中心へ向かう周辺の光線の、
ベースレイに対する角度の最大値 である。
【０００７】なお、１次像点は以下の算出方法で定義す
る。物体中心から絞り中心を通り、像面へ向かう光線
（ベースレイ）を基準にし、光学系の第１面に起因する
値を定め、第２面以降の各面に起因する値を定めたと
き、全系のバックフォーカス即ち第１面から最終面（第
ｎ面）までの合成のバックフォーカス、及びそのときの
全系の倍率を定義する。物体位置が無限遠の場合は、倍
率の代わりに焦点距離を用いる。
る。物体中心から絞り中心を通り、像面へ向かう光線
（ベースレイ）を基準にし、光学系の第１面に起因する
値を定め、第２面以降の各面に起因する値を定めたと
き、全系のバックフォーカス即ち第１面から最終面（第
ｎ面）までの合成のバックフォーカス、及びそのときの
全系の倍率を定義する。物体位置が無限遠の場合は、倍
率の代わりに焦点距離を用いる。
【０００８】また、本発明では、偏芯したレンズを含む
光学系において、異なる物体距離に対して少なくとも１
枚以上のレンズを平行及び傾き移動させる事により、１
次像点を略一定の位置に維持し、以下の条件式を満足す
る事を特徴とする。 ｜Δｆs／Δｄ1｜≦２０ 但し、 Δｄ1：物体距離の変化量 Δｆs：フォーカシング時に移動するレンズの面の有効
範囲上の少なくともある一点の、フォーカシングによる
移動量 である。
光学系において、異なる物体距離に対して少なくとも１
枚以上のレンズを平行及び傾き移動させる事により、１
次像点を略一定の位置に維持し、以下の条件式を満足す
る事を特徴とする。 ｜Δｆs／Δｄ1｜≦２０ 但し、 Δｄ1：物体距離の変化量 Δｆs：フォーカシング時に移動するレンズの面の有効
範囲上の少なくともある一点の、フォーカシングによる
移動量 である。
【０００９】また、上記フォーカシング方法によるフォ
ーカシングにおいて以下の条件式を満足する事を特徴と
する。
ーカシングにおいて以下の条件式を満足する事を特徴と
する。
【数３】 但し、
【数４】 である。
【００１０】また、上記フォーカシング方法によるフォ
ーカシングにおいて移動させるレンズは、最も像面側の
レンズである事を特徴とする。
ーカシングにおいて移動させるレンズは、最も像面側の
レンズである事を特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。共軸光学系の場合は、全体或いは一部のレ
ンズを光軸に沿って平行移動させる事により、フォーカ
シングを行っている。しかしながら、偏芯光学系の場合
は、通常は平行移動だけではピントが外れ、結像範囲が
もとの中心からずれてしまい、フォーカシングが適切に
行われない。そこで、偏芯光学系の１次量算出方法とし
て、Stone,Forbesらの論文によるものを使用する。
て説明する。共軸光学系の場合は、全体或いは一部のレ
ンズを光軸に沿って平行移動させる事により、フォーカ
シングを行っている。しかしながら、偏芯光学系の場合
は、通常は平行移動だけではピントが外れ、結像範囲が
もとの中心からずれてしまい、フォーカシングが適切に
行われない。そこで、偏芯光学系の１次量算出方法とし
て、Stone,Forbesらの論文によるものを使用する。
【００１２】尚、この論文の出典は、Bryan D.Stone an
d G.W.Forbes,“Characterization of first-order opt
icalproperties for asymmetric systems,”J.Opt.Soc.
Am,A9,478-489(1992)及び、Bryan D.Stone and G.W.For
bes,“Foundations of first-order layout forasymmet
ric systems: an application of Hamilton's method
s,”J.Opt.Soc.Am,A9,832-843(1992)である。
d G.W.Forbes,“Characterization of first-order opt
icalproperties for asymmetric systems,”J.Opt.Soc.
Am,A9,478-489(1992)及び、Bryan D.Stone and G.W.For
bes,“Foundations of first-order layout forasymmet
ric systems: an application of Hamilton's method
s,”J.Opt.Soc.Am,A9,832-843(1992)である。
【００１３】偏芯光学系におけるフォーカシング方法
は、フォーカシング間で１次像点の位置の変化を小さく
し、ずれないようにフォーカシング部分を移動させるの
が望ましい。そのためには、フォーカシングさせるレン
ズ或いはブロックを、平行移動及び偏芯移動（傾かせる
事）させる必要がある。共軸系では中心光線の主光線は
光軸を通るため、平行移動のみでよいが、偏芯光学系の
場合は、レンズを移動させる事により中心光線の主光線
の通過する位置が変化するので、像の中心位置もずれる
現象が起こる。そこで、単にレンズやブロックを平行移
動させるだけではなく、偏芯移動させる事により、偏芯
光学系においては１次像点をほぼ一定に保つ事ができ、
像点のずれや結像範囲のずれを防ぐ事ができる。
は、フォーカシング間で１次像点の位置の変化を小さく
し、ずれないようにフォーカシング部分を移動させるの
が望ましい。そのためには、フォーカシングさせるレン
ズ或いはブロックを、平行移動及び偏芯移動（傾かせる
事）させる必要がある。共軸系では中心光線の主光線は
光軸を通るため、平行移動のみでよいが、偏芯光学系の
場合は、レンズを移動させる事により中心光線の主光線
の通過する位置が変化するので、像の中心位置もずれる
現象が起こる。そこで、単にレンズやブロックを平行移
動させるだけではなく、偏芯移動させる事により、偏芯
光学系においては１次像点をほぼ一定に保つ事ができ、
像点のずれや結像範囲のずれを防ぐ事ができる。
【００１４】偏芯光学系の場合の１次像点は、互いに垂
直な２方向で距離が最も離れる方向があり、その両者を
考慮して、各方向毎に像点を合わせる必要がある。但
し、正確に一致させる事ができるケースは稀で、その近
傍になるようにすれば良い。さらに、近接による収差変
動によるベストピント位置のずれも考慮する必要がある
が、大きく１次像点位置がずれる事は望ましくない。
直な２方向で距離が最も離れる方向があり、その両者を
考慮して、各方向毎に像点を合わせる必要がある。但
し、正確に一致させる事ができるケースは稀で、その近
傍になるようにすれば良い。さらに、近接による収差変
動によるベストピント位置のずれも考慮する必要がある
が、大きく１次像点位置がずれる事は望ましくない。
【００１５】本実施形態では、偏芯したレンズを含む光
学系において、異なる物体距離に対して少なくとも１枚
以上のレンズを平行及び傾き移動させる事により、１次
像点の変動を以下の条件式（１）の範囲に収める構成と
している。 ｜Δｆb×ｓｉｎ（Θmax）｜max≦０．８ （１） 但し、 Δｆb：フォーカシング中に１次像点が変化する最大の
距離 Θmax：物体中心から像面中心へ向かう周辺の光線の、
ベースレイに対する角度の最大値 である。
学系において、異なる物体距離に対して少なくとも１枚
以上のレンズを平行及び傾き移動させる事により、１次
像点の変動を以下の条件式（１）の範囲に収める構成と
している。 ｜Δｆb×ｓｉｎ（Θmax）｜max≦０．８ （１） 但し、 Δｆb：フォーカシング中に１次像点が変化する最大の
距離 Θmax：物体中心から像面中心へ向かう周辺の光線の、
ベースレイに対する角度の最大値 である。
【００１６】条件式（１）は、１次像点のフォーカシン
グにおける変動量を規定するものである。この条件式範
囲を外れると、ピントがぼけたり、性能の低下を招いた
り、結像範囲のずれが生じたりする。
グにおける変動量を規定するものである。この条件式範
囲を外れると、ピントがぼけたり、性能の低下を招いた
り、結像範囲のずれが生じたりする。
【００１７】なお、１次像点は以下の算出方法で定義す
る。物体中心から絞り中心を通り、像面へ向かう光線
（ベースレイ）を基準にし、光学系の第１面に起因する
値を以下の手順（ａ）で定め、第２面以降の各面に起因
する値を以下の手順（ｂ）で定めたとき、全系のバック
フォーカス即ち第１面から最終面（第ｎ面）までの合成
のバックフォーカス、及びそのときの全系の倍率を手順
（ｃ）で定義する。物体位置が無限遠の場合は、倍率の
代わりに焦点距離を用いる。
る。物体中心から絞り中心を通り、像面へ向かう光線
（ベースレイ）を基準にし、光学系の第１面に起因する
値を以下の手順（ａ）で定め、第２面以降の各面に起因
する値を以下の手順（ｂ）で定めたとき、全系のバック
フォーカス即ち第１面から最終面（第ｎ面）までの合成
のバックフォーカス、及びそのときの全系の倍率を手順
（ｃ）で定義する。物体位置が無限遠の場合は、倍率の
代わりに焦点距離を用いる。
【００１８】まず、第ｉ面の座標系を次のように定め
る。第ｉ面の法線方向をζi軸、第ｉ面へ入射するベー
スレイと第ｉ面の法線が作る面（即ち入射面）に垂直な
方向をξi軸とし、向きはＱi×Ｅiが正の方向を正とす
る。またζi軸の正の向きは、Ｑi×Ｅiが正となる向き
に取る。但し、 Ｑi：第ｉ面へのベースレイの入射方向ベクトル Ｅi：第ｉ面の法線方向のベクトル である。ζi軸，ξi軸より、右手系によりηi軸を決め
る。
る。第ｉ面の法線方向をζi軸、第ｉ面へ入射するベー
スレイと第ｉ面の法線が作る面（即ち入射面）に垂直な
方向をξi軸とし、向きはＱi×Ｅiが正の方向を正とす
る。またζi軸の正の向きは、Ｑi×Ｅiが正となる向き
に取る。但し、 Ｑi：第ｉ面へのベースレイの入射方向ベクトル Ｅi：第ｉ面の法線方向のベクトル である。ζi軸，ξi軸より、右手系によりηi軸を決め
る。
【００１９】図９は、第ｉ面と各軸及びベースレイとの
関係を模式的に示す断面図である。同図において、第ｉ
面１０１の法線１０２の方向がζi軸であり、第ｉ面１
０１へ入射するベースレイ１０３と第ｉ面１０１の法線
１０２が作る面（即ち入射面）が紙面となっている。そ
して、ξi軸は紙面に垂直手前の向きとなる。また、同
図に示す紙面上の第ｉ面の接線１０４の方向がηi軸で
ある。
関係を模式的に示す断面図である。同図において、第ｉ
面１０１の法線１０２の方向がζi軸であり、第ｉ面１
０１へ入射するベースレイ１０３と第ｉ面１０１の法線
１０２が作る面（即ち入射面）が紙面となっている。そ
して、ξi軸は紙面に垂直手前の向きとなる。また、同
図に示す紙面上の第ｉ面の接線１０４の方向がηi軸で
ある。
【００２０】〈手順（ａ）〉光学系が有限共役の場合の
第１面に起因する値を次のように定める。 （ξi方向）
第１面に起因する値を次のように定める。 （ξi方向）
【数５】
【００２１】（ηi方向）
【数６】
【００２２】ここで、
【数７】 である。
【００２３】但し、 Ｇ１Ｆ：第１番目（最も物体側）のレンズの前面の意味 ｓ1：物体中心から第１面への入射点までのベースレイ
に沿った実際の距離 ｎ1：第１面の直前の媒質の屈折率 ｎ1´：第１面の直後の媒質の屈折率 θ1：第１面へのベースレイの入射角度 θ1´：第１面からのベースレイの射出角度 ｇ1：ｇ1＝ｇ1（ξ，η）で表される第１面の面形状
に沿った実際の距離 ｎ1：第１面の直前の媒質の屈折率 ｎ1´：第１面の直後の媒質の屈折率 θ1：第１面へのベースレイの入射角度 θ1´：第１面からのベースレイの射出角度 ｇ1：ｇ1＝ｇ1（ξ，η）で表される第１面の面形状
【数８】 ：第１面のベースレイの入射点における、ｇ1のそれぞ
れξ，η方向の２次微分であり、それぞれの方向の局所
曲率の値 である。
れξ，η方向の２次微分であり、それぞれの方向の局所
曲率の値 である。
【００２４】光学系が無限系の場合は、以下に示す手順
（ｂ）の方法により、第１面に起因する値を求める。
（ｂ）の方法により、第１面に起因する値を求める。
【００２５】〈手順（ｂ）〉第１面以外の面（第ｉ面）
に起因する値を、以下のように算出する。但し、無限系
の場合は、第１面も以下のように算出する（ここではｉ
→１）。 （ξi方向）
に起因する値を、以下のように算出する。但し、無限系
の場合は、第１面も以下のように算出する（ここではｉ
→１）。 （ξi方向）
【数９】
【００２６】（ηi方向）
【数１０】
【００２７】ここで、
【数１１】 である。
【００２８】但し、 ｄi：ベースレイの第ｉ面の一つ前の面（第ｉ−１面）
の射出点から第ｉ面への入射点までのベースレイに沿っ
た実際の距離 ｎi：第ｉ面の直前の媒質の屈折率 ｎi´：第ｉ面の直後の媒質の屈折率 θi：第ｉ面へのベースレイの入射角度 θi´：第ｉ面からのベースレイの射出角度 ｇi：ｇi＝ｇi（ξ，η）で表される第ｉ面の面形状
の射出点から第ｉ面への入射点までのベースレイに沿っ
た実際の距離 ｎi：第ｉ面の直前の媒質の屈折率 ｎi´：第ｉ面の直後の媒質の屈折率 θi：第ｉ面へのベースレイの入射角度 θi´：第ｉ面からのベースレイの射出角度 ｇi：ｇi＝ｇi（ξ，η）で表される第ｉ面の面形状
【数１２】 ：第ｉ面のベースレイの入射点における、ｇiのそれぞ
れξ，η方向の２次微分であり、それぞれの方向の局所
曲率の値 である。
れξ，η方向の２次微分であり、それぞれの方向の局所
曲率の値 である。
【００２９】〈手順（ｃ）〉第１面（(1)）と第２面
（(2)）の合成は、次のように行う。
（(2)）の合成は、次のように行う。
【数１３】
【００３０】第２面までの合成（(1)〜(2)）した値と、
第３面（(3)）の合成は、次のように行う。
第３面（(3)）の合成は、次のように行う。
【数１４】
【００３１】ある面（第ｋ面）までの合成されたもの
と、次の面（第ｋ＋１面）との合成は次のように行う。
と、次の面（第ｋ＋１面）との合成は次のように行う。
【数１５】
【００３２】上記のように、順次計算を最終面（第ｎ
面）まで行い、全系の合成を行う。以上の計算より、全
系のバックフォーカスｆb allは次のようになる。
面）まで行い、全系の合成を行う。以上の計算より、全
系のバックフォーカスｆb allは次のようになる。
【数１６】
【００３３】この値は、レンズ最終面から１次像点まで
のベースレイに沿った値になる。これより、１次像点位
置を算出する。また、全系の倍率βallは次のようにな
る。
のベースレイに沿った値になる。これより、１次像点位
置を算出する。また、全系の倍率βallは次のようにな
る。
【数１７】
【００３４】無限系の場合は、倍率の代わりに焦点距離
を用いる。Ｙ−Ｚ平面の１面対称な光学系の場合は、次
のようになる。
を用いる。Ｙ−Ｚ平面の１面対称な光学系の場合は、次
のようになる。
【数１８】
【００３５】なお、以下のそれぞれの場合は、上記合成
式の代わりに、以下のそれぞれの合成式を利用する。
式の代わりに、以下のそれぞれの合成式を利用する。
【数１９】 以上が１次像点の算出方法である。ところで、以上の計
算式は、平面対称の光学系に関するものであるが、これ
により本発明の主旨を制限するものではなく、対称面の
ない光学系への拡張は容易である。
算式は、平面対称の光学系に関するものであるが、これ
により本発明の主旨を制限するものではなく、対称面の
ない光学系への拡張は容易である。
【００３６】また、本実施形態では、偏芯したレンズを
含む光学系において、異なる物体距離に対して少なくと
も１枚以上のレンズを平行及び傾き移動させる事によ
り、１次像点を略一定の位置に維持し、以下の条件式
（２）を満足する構成としている。 ｜Δｆs／Δｄ1｜≦２０ （２） 但し、 Δｄ1：物体距離の変化量 Δｆs：フォーカシング時に移動するレンズの面の有効
範囲上の少なくともある一点の、フォーカシングによる
移動量 である。
含む光学系において、異なる物体距離に対して少なくと
も１枚以上のレンズを平行及び傾き移動させる事によ
り、１次像点を略一定の位置に維持し、以下の条件式
（２）を満足する構成としている。 ｜Δｆs／Δｄ1｜≦２０ （２） 但し、 Δｄ1：物体距離の変化量 Δｆs：フォーカシング時に移動するレンズの面の有効
範囲上の少なくともある一点の、フォーカシングによる
移動量 である。
【００３７】条件式（２）は、物体距離の変化に対して
フォーカシングするために移動させるレンズの移動距離
を規定するものである。この条件式範囲を外れると、移
動距離が大きくなりすぎるため、性能の劣化が大きくな
るとともに、移動するための空間の確保が必要となるた
め、コンパクトさが失われる。
フォーカシングするために移動させるレンズの移動距離
を規定するものである。この条件式範囲を外れると、移
動距離が大きくなりすぎるため、性能の劣化が大きくな
るとともに、移動するための空間の確保が必要となるた
め、コンパクトさが失われる。
【００３８】また、本実施形態のフォーカシング方法に
よるフォーカシングにおいて以下の条件式（３）を満足
する構成としている。
よるフォーカシングにおいて以下の条件式（３）を満足
する構成としている。
【数２０】 但し、
【数２１】 である。
【００３９】条件式（３）は、アナモ比に関係するもの
である。ある方向とそれに垂直の方向の倍率の比が大き
く変化すると、像の歪みが生じる。この条件式範囲を外
れると、フォーカシングにおいて像の縦横比が変化し、
像が歪んでしまう。
である。ある方向とそれに垂直の方向の倍率の比が大き
く変化すると、像の歪みが生じる。この条件式範囲を外
れると、フォーカシングにおいて像の縦横比が変化し、
像が歪んでしまう。
【００４０】また、本実施形態のフォーカシング方法に
よるフォーカシングにおいて移動させるレンズは、最も
像面側（後ろ側）のレンズである構成としている。これ
により、レンズの径を小さく構成する事ができる。
よるフォーカシングにおいて移動させるレンズは、最も
像面側（後ろ側）のレンズである構成としている。これ
により、レンズの径を小さく構成する事ができる。
【００４１】図１〜図４は、本発明の実施形態におけ
る、偏芯光学系の構成を示す図であり、それぞれフォー
カシングのｐｏｓ（ポジション）１〜４の場合を示して
いる。各図において、左側が物体面側、右側が像面側で
ある。座標については、図の上方をＹ軸、右方をＸ軸、
紙面に垂直で手前側をＺ軸とし、同図はＸ−Ｙ断面を表
す。
る、偏芯光学系の構成を示す図であり、それぞれフォー
カシングのｐｏｓ（ポジション）１〜４の場合を示して
いる。各図において、左側が物体面側、右側が像面側で
ある。座標については、図の上方をＹ軸、右方をＸ軸、
紙面に垂直で手前側をＺ軸とし、同図はＸ−Ｙ断面を表
す。
【００４２】各図において、左方の領域には物体面であ
るスクリーン１が配置されており、その物体面側から順
に、第１ブロックｇｒｐ１、絞り２、第２ブロックｇｒ
ｐ２、第３ブロックｇｒｐ３、像面である表示素子３が
配置されている。各ブロックはそれぞれ共軸系を成す。
ここでは第３ブロックｇｒｐ３をフォーカシングにおい
て移動させる構成としている。
るスクリーン１が配置されており、その物体面側から順
に、第１ブロックｇｒｐ１、絞り２、第２ブロックｇｒ
ｐ２、第３ブロックｇｒｐ３、像面である表示素子３が
配置されている。各ブロックはそれぞれ共軸系を成す。
ここでは第３ブロックｇｒｐ３をフォーカシングにおい
て移動させる構成としている。
【００４３】以下、本発明に係る偏芯光学系の構成を、
コンストラクションデータ，スポットダイアグラムを挙
げて、更に具体的に示す。実施例において、ri(i=1,2,
3...)は、物体面側から数えてi 番目の面を示し、それ
ぞれの曲率半径，軸上面間隔，レンズのｄ線に対する屈
折率，アッベ数を示す。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ，ＡＮＧは、
各ブロック（ｇｒｐ）についてはその第１番目の面の面
頂点のそれぞれＸ座標，Ｙ座標，Ｚ座標，及び共軸系の
回転角を示している。ここでは面頂点を中心として、Ｚ
軸方向に向かってＺ軸周りに反時計周りを正の回転とす
る。
コンストラクションデータ，スポットダイアグラムを挙
げて、更に具体的に示す。実施例において、ri(i=1,2,
3...)は、物体面側から数えてi 番目の面を示し、それ
ぞれの曲率半径，軸上面間隔，レンズのｄ線に対する屈
折率，アッベ数を示す。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ，ＡＮＧは、
各ブロック（ｇｒｐ）についてはその第１番目の面の面
頂点のそれぞれＸ座標，Ｙ座標，Ｚ座標，及び共軸系の
回転角を示している。ここでは面頂点を中心として、Ｚ
軸方向に向かってＺ軸周りに反時計周りを正の回転とす
る。
【００４４】その他についても各位置のＸ座標，Ｙ座
標，Ｚ座標，及び回転角を示している。また、物体面
（スクリーン１）の上記ｐｏｓ１〜４に対応する位置の
座標及び回転角をＯＢＪ１〜４において示している。そ
して、第３ブロックｇｒｐ３の上記ｐｏｓ１〜４に対応
する位置の座標及び回転角をＦＯＣ１〜４において示し
ている。以上の回転角の正負の定義は全て同様である。
なお、データの長さの単位はｍｍ、角度の単位はｄｅ
ｇ．である。
標，Ｚ座標，及び回転角を示している。また、物体面
（スクリーン１）の上記ｐｏｓ１〜４に対応する位置の
座標及び回転角をＯＢＪ１〜４において示している。そ
して、第３ブロックｇｒｐ３の上記ｐｏｓ１〜４に対応
する位置の座標及び回転角をＦＯＣ１〜４において示し
ている。以上の回転角の正負の定義は全て同様である。
なお、データの長さの単位はｍｍ、角度の単位はｄｅ
ｇ．である。
【００４５】 《実施例》 〈物体面(スクリーン1)〉 OBJ1 X=-580.000 Y= 0.000 Z=0.000 ANG=18.000 OBJ2 X=-600.000 Y=-0.022 Z=0.000 ANG=18.000 OBJ3 X=-650.000 Y=-0.076 Z=0.000 ANG=18.000 OBJ4 X=-700.000 Y=-0.131 Z=0.000 ANG=18.000 〈ｇｒｐ１〉 X=0.000 Y=0.000 Z=0.000 ANG=4.982 [曲面の記号] [曲率半径] [軸上面間隔] [ｄ線屈折率] [アッベ数］ ｒ１ ２６．１７４００ １１．０００
１．７７２５０ ４９．７７ ｒ２ ４６．９５９００ ５．０００
１．０００００ ｒ３ −３９．２４８００ ２．０００
１．５９２７０ ３５．４５ ｒ４ ２００．５９０００ ３．０００
１．０００００ ｒ５ ２３５．０８８００ ４．０００
１．７７２５０ ４９．７７ ｒ６ −３８．５６３００ ０．０００
１．０００００ 〈絞り２〉 X=27.000 Y=0.000 Z=0.000 ANG=0.000 絞り半径 4.365 [曲面の記号] [曲率半径] [軸上面間隔] [ｄ線屈折率] [アッベ数] ∞ 1.00000 〈ｇｒｐ２〉 X=39.000 Y=-4.424 Z=0.000 ANG=10.510 [曲面の記号] [曲率半径] [軸上面間隔] [ｄ線屈折率] [アッベ数] r7 -12.38500 2.000 1.77250 19.77 r8 -29.68700 10.000 1.00000 r9 -36.04100 9.000 1.69680 56.47 r10 -27.06600 0.100 1.00000 r11 -111.28900 11.000 1.69680 56.47 r12 -52.14900 0.100 1.00000 r13 1479.37000 12.000 1.69680 56.47 r14 -96.10900 0.100 1.00000 r15 112.09300 12.000 1.69680 56.47 r16 -505.67600 0.100 1.00000 〈ｇｒｐ３〉 FOC1 X=94.454 Y=-14.712 Z=0.000 ANG=10.510 FOC2 X=95.007 Y=-15.436 Z=0.000 ANG=10.146 FOC3 X=96.355 Y=-17.511 Z=0.000 ANG= 9.052 FOC4 X=97.732 Y=-20.327 Z=0.000 ANG= 7.468 [曲面の記号] [曲率半径] [軸上面間隔] [ｄ線屈折率] [アッベ数] r17 54.15400 11.000000 1.69680 56.47 r18 96.65700 0.000000 1.00000 〈像面（表示素子３）〉 X=117.826 Y=-10.577 Z=0.000 ANG=-4.103
１．７７２５０ ４９．７７ ｒ２ ４６．９５９００ ５．０００
１．０００００ ｒ３ −３９．２４８００ ２．０００
１．５９２７０ ３５．４５ ｒ４ ２００．５９０００ ３．０００
１．０００００ ｒ５ ２３５．０８８００ ４．０００
１．７７２５０ ４９．７７ ｒ６ −３８．５６３００ ０．０００
１．０００００ 〈絞り２〉 X=27.000 Y=0.000 Z=0.000 ANG=0.000 絞り半径 4.365 [曲面の記号] [曲率半径] [軸上面間隔] [ｄ線屈折率] [アッベ数] ∞ 1.00000 〈ｇｒｐ２〉 X=39.000 Y=-4.424 Z=0.000 ANG=10.510 [曲面の記号] [曲率半径] [軸上面間隔] [ｄ線屈折率] [アッベ数] r7 -12.38500 2.000 1.77250 19.77 r8 -29.68700 10.000 1.00000 r9 -36.04100 9.000 1.69680 56.47 r10 -27.06600 0.100 1.00000 r11 -111.28900 11.000 1.69680 56.47 r12 -52.14900 0.100 1.00000 r13 1479.37000 12.000 1.69680 56.47 r14 -96.10900 0.100 1.00000 r15 112.09300 12.000 1.69680 56.47 r16 -505.67600 0.100 1.00000 〈ｇｒｐ３〉 FOC1 X=94.454 Y=-14.712 Z=0.000 ANG=10.510 FOC2 X=95.007 Y=-15.436 Z=0.000 ANG=10.146 FOC3 X=96.355 Y=-17.511 Z=0.000 ANG= 9.052 FOC4 X=97.732 Y=-20.327 Z=0.000 ANG= 7.468 [曲面の記号] [曲率半径] [軸上面間隔] [ｄ線屈折率] [アッベ数] r17 54.15400 11.000000 1.69680 56.47 r18 96.65700 0.000000 1.00000 〈像面（表示素子３）〉 X=117.826 Y=-10.577 Z=0.000 ANG=-4.103
【００４６】以下に、１次像点位置と倍率を示す。 〔ｐｏｓ１〕 s1=580.063 [η(Y)方向] [ξ(X)方向] [倍率] X=0.000 X=0.000 βx=-0.0945 Y=-10.578 Y=-10.639 βy=-0.0943 Z=117.826 Z=117.993 〔ｐｏｓ２〕 s1=600.063 [η(Y)方向] [ξ(X)方向] [倍率] X=0.000 X=0.000 βx=-0.0921 Y=-10.577 Y=-10.639 βy=-0.0919 Z=117.826 Z=117.993 〔ｐｏｓ３〕 s1=650.063 [η(Y)方向] [ξ(X)方向] [倍率] X=0.000 X=0.000 βx=-0.0867 Y=-10.576 Y=-10.640 βy=-0.0866 Z=117.826 Z=117.993 〔ｐｏｓ４〕 s1=700.063 [η(Y)方向] [ξ(X)方向] [倍率] X=0.000 X=0.000 βx=-0.0822 Y=-10.575 Y=-10.642 βy=-0.0820 Z=117.827 Z=117.992
【００４７】また以下に、上記条件式に対応した実施例
における数値を示しておく。 (Δfb)max |Δfb×sin(Θmax)|max Δ(βx/βy)max 0.003 0.0003 1.000
における数値を示しておく。 (Δfb)max |Δfb×sin(Θmax)|max Δ(βx/βy)max 0.003 0.0003 1.000
【００４８】 Δd1 Δfs Δfs/Δd1 pos1-pos2 20.000 0.911 0.05 pos2-pos3 50.000 2.475 0.05 pos3-pos4 50.000 3.134 0.06 但し、フォーカシングによる移動量については、面頂点
の移動量を用いている。
の移動量を用いている。
【００４９】また、図５〜図８は、本発明の実施形態に
おける、偏芯光学系のスポットダイアグラムを示してお
り、それぞれフォーカシングのｐｏｓ（ポジション）１
〜４の場合を示している。それぞれの点像に付けられた
座標は、物体面（スクリーン１）上での（Ｚ，Ｙ）座標
による評価位置であり、各評価位置に対応する像面（表
示素子３）上の点像を示している。これらの図より、本
発明の実施形態においては、点像性能について概ね良好
である事が分かる。
おける、偏芯光学系のスポットダイアグラムを示してお
り、それぞれフォーカシングのｐｏｓ（ポジション）１
〜４の場合を示している。それぞれの点像に付けられた
座標は、物体面（スクリーン１）上での（Ｚ，Ｙ）座標
による評価位置であり、各評価位置に対応する像面（表
示素子３）上の点像を示している。これらの図より、本
発明の実施形態においては、点像性能について概ね良好
である事が分かる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
偏芯光学系の設計において、一部に共軸系を配置したり
設計の自由度を制限する必要のない、偏芯光学系のフォ
ーカシング方法を提供する事ができる。
偏芯光学系の設計において、一部に共軸系を配置したり
設計の自由度を制限する必要のない、偏芯光学系のフォ
ーカシング方法を提供する事ができる。
【図１】本発明の実施形態における偏芯光学系の構成を
示す図（ｐｏｓ１）。
示す図（ｐｏｓ１）。
【図２】本発明の実施形態における偏芯光学系の構成を
示す図（ｐｏｓ２）。
示す図（ｐｏｓ２）。
【図３】本発明の実施形態における偏芯光学系の構成を
示す図（ｐｏｓ３）。
示す図（ｐｏｓ３）。
【図４】本発明の実施形態における偏芯光学系の構成を
示す図（ｐｏｓ４）。
示す図（ｐｏｓ４）。
【図５】本発明の実施形態における偏芯光学系のスポッ
トダイアグラム（ｐｏｓ１）。
トダイアグラム（ｐｏｓ１）。
【図６】本発明の実施形態における偏芯光学系のスポッ
トダイアグラム（ｐｏｓ２）。
トダイアグラム（ｐｏｓ２）。
【図７】本発明の実施形態における偏芯光学系のスポッ
トダイアグラム（ｐｏｓ３）。
トダイアグラム（ｐｏｓ３）。
【図８】本発明の実施形態における偏芯光学系のスポッ
トダイアグラム（ｐｏｓ４）。
トダイアグラム（ｐｏｓ４）。
【図９】第ｉ面と各軸及びベースレイとの関係を模式的
に示す断面図。
に示す断面図。
１ スクリーン ２ 絞り ３ 表示素子 １０１ 第ｉ面 １０２ 法線 １０３ ベースレイ １０４ 接線 ｇｒｐ１ 第１ブロック ｇｒｐ２ 第２ブロック ｇｒｐ３ 第３ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H044 AC02 AC03 BF00 2H087 KA06 LA21 MA08 NA11 PA09 PA17 PB09 QA02 QA07 QA12 QA22 QA25 QA32 QA41 QA45
Claims (4)
- 【請求項１】 偏芯したレンズを含む光学系において、
異なる物体距離に対して少なくとも１枚以上のレンズを
平行及び傾き移動させる事により、１次像点の変動を以
下の条件式範囲に収める事を特徴とする偏芯光学系のフ
ォーカシング方法。 ｜Δｆb×ｓｉｎ（Θmax）｜max≦０．８ 但し、 Δｆb：フォーカシング中に１次像点が変化する最大の
距離 Θmax：物体中心から像面中心へ向かう周辺の光線の、
ベースレイに対する角度の最大値 である。 - 【請求項２】 偏芯したレンズを含む光学系において、
異なる物体距離に対して少なくとも１枚以上のレンズを
平行及び傾き移動させる事により、１次像点を略一定の
位置に維持し、以下の条件式を満足する事を特徴とする
偏芯光学系のフォーカシング方法。 ｜Δｆs／Δｄ1｜≦２０ 但し、 Δｄ1：物体距離の変化量 Δｆs：フォーカシング時に移動するレンズの面の有効
範囲上の少なくともある一点の、フォーカシングによる
移動量 である。 - 【請求項３】 フォーカシングにおいて以下の条件式を
満足する事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
偏芯光学系のフォーカシング方法。 【数１】 但し、 【数２】 である。 - 【請求項４】 フォーカシングにおいて移動させるレン
ズは、最も像面側のレンズである事を特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の偏芯光学系のフォーカシング方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36628899A JP2001183583A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 偏芯光学系のフォーカシング方法 |
| US09/737,920 US6429971B2 (en) | 1999-12-24 | 2000-12-15 | Focusing method for a decentered optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36628899A JP2001183583A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 偏芯光学系のフォーカシング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001183583A true JP2001183583A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18486406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36628899A Pending JP2001183583A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 偏芯光学系のフォーカシング方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6429971B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001183583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103293697A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-11 | 中科院南京天文仪器有限公司 | 大视场离轴主焦点式平行光管光学系统 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007024936A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Pentax Corp | 投影装置 |
| US20070014027A1 (en) * | 2005-07-12 | 2007-01-18 | Ken Agatsuma | Projection device |
| US7880869B2 (en) * | 2009-05-13 | 2011-02-01 | Topray Technologies, Inc. | Calibration apparatus and method for optical system assembly |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6034728B2 (ja) * | 1976-10-29 | 1985-08-10 | オリンパス光学工業株式会社 | シフトレンズ |
| US5032022A (en) | 1988-09-14 | 1991-07-16 | Casio Computer Co., Ltd. | Projector |
| US5220363A (en) | 1988-09-14 | 1993-06-15 | Casio Computer Co., Ltd. | Projector |
| US5096288A (en) | 1989-09-19 | 1992-03-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection apparatus |
| US5422691A (en) | 1991-03-15 | 1995-06-06 | Seiko Epson Corporation | Projection type displaying apparatus and illumination system |
| JPH05100312A (ja) | 1991-10-09 | 1993-04-23 | Seiko Epson Corp | 投射型表示装置 |
| JPH05113600A (ja) | 1991-10-23 | 1993-05-07 | Seiko Epson Corp | 投射型表示装置 |
| JPH05119395A (ja) | 1991-10-25 | 1993-05-18 | Seiko Epson Corp | 投射型表示装置 |
| JP2989947B2 (ja) | 1991-10-29 | 1999-12-13 | 日東光学株式会社 | 投写型表示装置用光学系 |
| JP2801461B2 (ja) * | 1992-03-25 | 1998-09-21 | キヤノン株式会社 | シフト光学系及びそれを有する光学機器 |
| JP3320862B2 (ja) | 1992-11-26 | 2002-09-03 | 旭光学工業株式会社 | 投影光学系の瞳共役結合装置 |
| JPH06194598A (ja) | 1992-12-25 | 1994-07-15 | Olympus Optical Co Ltd | 頭部装着型ディスプレイ装置 |
| JPH06324285A (ja) | 1993-05-13 | 1994-11-25 | Olympus Optical Co Ltd | 視覚表示装置 |
| JP3860231B2 (ja) * | 1994-06-07 | 2006-12-20 | オリンパス株式会社 | 防振光学系 |
| US5820240A (en) | 1995-06-22 | 1998-10-13 | Minolta Co., Ltd. | Projection optical device |
| JP3304694B2 (ja) | 1995-07-06 | 2002-07-22 | ミノルタ株式会社 | 斜め投影光学装置 |
| JP3541576B2 (ja) | 1995-10-25 | 2004-07-14 | ミノルタ株式会社 | 結像光学系 |
| US6123425A (en) | 1996-04-26 | 2000-09-26 | Minolta Co., Ltd. | Projecting optical system |
| US5947576A (en) * | 1996-10-03 | 1999-09-07 | Minolta Co., Ltd. | Oblique projection optical apparatus |
| JP3837944B2 (ja) * | 1998-11-26 | 2006-10-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | 斜め投影光学系 |
-
1999
- 1999-12-24 JP JP36628899A patent/JP2001183583A/ja active Pending
-
2000
- 2000-12-15 US US09/737,920 patent/US6429971B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103293697A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-11 | 中科院南京天文仪器有限公司 | 大视场离轴主焦点式平行光管光学系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6429971B2 (en) | 2002-08-06 |
| US20010008465A1 (en) | 2001-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5045429B2 (ja) | 斜め投射光学系 | |
| JP3658034B2 (ja) | 画像観察光学系及び撮像光学系 | |
| JP2006308830A (ja) | 投影光学系 | |
| JP7154769B2 (ja) | 結像光学系および画像投射装置 | |
| JPH01259314A (ja) | ボケ味可変な光学系 | |
| JPH05113534A (ja) | レトロフオーカス型レンズ | |
| JPH07225411A (ja) | 採光式ブライトフレームファインダ | |
| JP2006154041A (ja) | プロジェクション光学系 | |
| JP2006138882A (ja) | 斜め投影光学系 | |
| JPH0310924B2 (ja) | ||
| JP2012088518A (ja) | 光学補正型ズームレンズ及びそれを用いた投射型表示装置 | |
| JP5664920B2 (ja) | 投影レンズ及び投影装置 | |
| JP2002357768A (ja) | プロジェクション用投影光学系 | |
| JP2001183583A (ja) | 偏芯光学系のフォーカシング方法 | |
| JP3472104B2 (ja) | ズームレンズ | |
| JP2000089227A (ja) | 投射型表示装置 | |
| JPH09211547A (ja) | 実像式ズームファインダ | |
| JP3042049B2 (ja) | ズームレンズ | |
| JP2004302170A (ja) | マクロレンズ | |
| JP2000111795A (ja) | 複写用レンズ及びそれを用いた画像複写装置 | |
| US6778324B1 (en) | Viewfinder optical system and optical apparatus | |
| JP3681132B2 (ja) | ズームファインダー | |
| US6487374B1 (en) | Viewfinder optical system | |
| JP2844917B2 (ja) | ズームレンズ | |
| JP5809168B2 (ja) | ビューファインダおよびカメラ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050615 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050622 |