JP2008224887A - 結像光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｆナンバを明るくできると共に、小型化および簡素化を図ることのできる結像光学系を得る。
【解決手段】正のパワーを有するレンズで構成されるレンズ群４からの入射光線の光路順に、第１反射面７、第２反射面８、及び第３反射面９の順に配置された３枚の反射面を有するブロックレンズ５を設ける。ブロックレンズ５におけるこれら反射面は入射光線を遮蔽することなく配置され、かつ、第１反射面７で反射され第２反射面８に入射する光束と第３反射面９で反射された光束とが少なくとも一部で交差するよう配置される。
【選択図】図１

Description

この発明は、明るく小型でかつ簡素な構成を実現する結像光学系に関するものである。

従来の赤外線光学系では光学材料の色分散によって発生する色収差や画角依存性の収差を補正するため、分散の異なる光学材料や多数枚のレンズを組み合わせている。この光学系は従来からの製造技術が蓄積されているため多数枚のレンズを組み合わせても十分な光学性能が得られているが、組み立て時に各レンズの調整を必要とするためこれらの作業が煩雑になりやすい。

近年、このような光学系全体またはその大部分を一体成型してこの組み立て調整作業を簡素化する動きが出てきている。特に、この技術は可視光領域において技術開発が進んでいる。例として画像を取得する装置において、光学系を単レンズとプリズム１個で構成したものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５―２４７１６号公報（段落番号（００４４）から（００５１）、図１）

上記従来の光学系では、光学部品はプリズム１個とレンズ１枚のみであり、非常に簡素化されているといえる。このような構成では、プリズムの精度が確保されていれば、アライメント調整要素はレンズとプリズムの相対位置関係のみになり、非常に調整が簡易になる。しかしながら、このような光学系では、レンズに比べてプリズムが大きく、そのため、小形化への妨げになってしまうと共に、光学材料が多量に必要になってしまうという問題点があった。また、光学系のＦナンバは３．８と暗く、用途が限定されてしまうといった問題点もあった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、Ｆナンバを明るくできると共に、小型化および簡素化を図ることのできる結像光学系を得ることを目的とする。

この発明に係る結像光学系は、正のパワーを有するレンズで構成されるレンズ群と、このレンズ群を介した入射光線の光路順で、第１反射面、第２反射面、及び第３反射面の順に配置された３枚の反射面を有し、これら反射面は入射光線を遮蔽することなく配置され、かつ、第１反射面で反射され第２反射面に入射する光束と第３反射面で反射された光束とが少なくとも一部で交差する反射面群とを備えたものである。

この発明の結像光学系は、３枚の反射面を入射光線を遮蔽することなく配置し、かつ、第１反射面で反射され第２反射面に入射する光束と第３反射面で反射された光束とが少なくとも一部で交差するようにしたので、Ｆナンバを明るくできると共に、小型化および簡素化を図ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による結像光学系を示す説明図である。
図１は、ｙ軸およびｚ軸を含む平面（以下ｙｚ平面という）における光学系の断面と光路を示しており、結像光学系は、ドーム１、レンズ２，３からなるレンズ群４、ブロックレンズ５、検知器１１、絞り１２からなる。ドーム１は、レンズ２〜ブロックレンズ５からなる光学系を保護するためのレンズであり、例えばＺｎｓで構成されている。レンズ２は、負のパワーを持つレンズ、レンズ３は正のパワーを持つレンズであり、レンズ群４は、これらレンズ２，３からなり、その合成パワーが正のパワーとなるレンズ群である。ブロックレンズ５は、入射面６、第１反射面７、第２反射面８、第３反射面９、出射面１０からなる。入射面６は、レンズ群４を介した入射光線が入射される面である。また、第１反射面７〜第３反射面９は、それぞれ入射光線の光路順に配置される反射面であり、これら反射面は、入射光線を遮蔽することなく配置され、かつ、第１反射面７で反射され第２反射面８に入射する光束と、第３反射面９で反射された光束とが少なくとも一部で交差するよう配置されている。また、出射面１０は、ブロックレンズ５としての出射面であり、この出射面１０より出射された光が検知器１１に到達するものである。更に、絞り１２は、レンズ群４の前面側に設けた絞りである。

このように構成された結像光学系において、光は図面の左から入射する。光はドーム１を経てレンズ群４にて集光されてブロックレンズ５に入射する。ブロックレンズ５への入射光はブロックレンズ入射面６を通り、第１反射面７、第２反射面８および第３反射面９で反射されてブロックレンズ５の出射面１０を通って検知器１１に到達する。

本実施の形態において、レンズ群４に絞りを設けることにより、レンズを通過する光束の振れを極めて小さくできる構成を取っている。即ち、この構成をとることにより、レンズ群４には光学系として必要な開口有効径に極めて近い直径のレンズを用いることができ、レンズ群４として最も小型の構成を実現できるものである。

また、本実施の形態において、各反射面で折り返しながら進む光は、第１反射面７に入射する部分と第２反射面８で反射され第３反射面９に入射する部分とが一部で交差する。そして、更に、第１反射面７で反射され第２反射面８に入射する部分と第３反射面９で反射された部分とが一部で交差する。このように、本実施の形態の光学系はカセグレン型光学系のような反射型光学系と異なり、入射光線に対する光学系内部での中心遮蔽を持たないため、入射光線を損失することなく像面に結像することができる。

光が、第１反射面７に入射する部分と第２反射面８で反射され第３反射面９に入射する部分とで、その一部が交差する構造とすることで、第２反射面８の中心における法線ベクトルと第１反射面７に入射する視野中心の主光線の成す角が大きくなる。即ち、主光線の方向に沿って第２反射面８の主面を配置した状態となる。その結果、第１反射面７による光のケラレが起こりにくくなるため両者の間隔を小さくすることができ、反射型光学系のコンパクト化が可能となる。同様に、光が第３反射面９で反射した部分と第１反射面７で反射され、第２反射面８に入射する部分とが一部で交差する構造とすることで、第２反射面８は、第３反射面９で反射した視野中心の主光線に沿うように配置した状態となり、両者の間隔を小さくして反射型光学系をコンパクト化することが可能となる。更に、光が上記の２箇所で交差する構造としたため、第１反射面７は第３反射面９で反射した視野中心の主光線に沿うように配置した状態となり、両者の間隔を小さくして反射型光学系をコンパクト化することが可能となる。また、第３反射面９は、第１反射面７に入射する視野中心の主光線に沿うように配置した状態となり、両者の間隔を小さくして反射型光学系をコンパクト化することが可能となる。

このような反射面の配置をとることにより、従来の光学系では光線の反射角に応じてｙ方向に光学系が大きくなるという問題があったが、本実施の形態では光を第２反射面８および第３反射面９への入射と反射でｙ方向に関して反転するように折り返し、ｙ方向の広がりが相殺されるように配置しているため、光線の反射角が大きいにも拘わらず反射型光学系のコンパクト化を図ることができる。

また、光の第１反射面７に入射する部分と第２反射面８で反射され第３反射面９に入射する部分および第３反射面９で反射した部分と第１反射面７で反射され第２反射面８に入射する部分は一部で交差することにより同一空間を使用している。このため、光学系内を通過する光路に対して必要となる空間を削減することができ、光学系をコンパクトにすることができる。

本実施の形態では更に、各反射面間に光学材料を充填してブロックレンズ５を構成している。以下、反射面間に光学材料を充填する利点を説明する。
大気中から屈折率ｎの光学材料中に光線が入射するとき、スネルの法則によりその屈折角は入射角の約１／ｎ倍になる。すなわち、光学材料の中では光線は入射面の法線ベクトルに対して平行に近づき、光線の広がり角が小さくなる。当然、光学材料の中を伝搬する光線の広がりも抑制されるので、反射面として必要な面積が縮小する。その結果、ブロックレンズ５の小型化を行うことができるという効果がある。

また、ブロックレンズ５にすることにより、反射面だけの構成に比べ、ブロックレンズ５の入射面６および出射面１０という２面の屈折面が新たに加わることになる。これら入射面６および出射面１０は平面で構成することも可能であるが、本実施の形態ではこの面に曲率を与えることにより、反射面のみの設計に比べ設計の自由度を向上させている。結像性能向上の点から、可能な限り面の自由度が増えることが望ましいため、入射面６および出射面１０に曲率を与えることが構成上有利であることは明らかである。

また、反射面間に光学材料を充填したブロックレンズ５構造にすることにより、反射鏡間のアライメントを取る必要が無いため、光学系の調整が非常に簡素になるという利点がある。また、反射面間は非常に安定に固定された状態にあるため、外部からの振動に対しても強い光学系が構成できる。

本実施の形態において、ブロックレンズ５を小型化するためにはレンズ群４のパワーを強くし、ブロックレンズ５への入射光束を絞る必要がある。本実施の形態ではブロックレンズ５内部の第１反射面７と第２反射面８の間に中間結像を設けることで、レンズ群４への強いパワー配分を可能にした。ブロックレンズ５内部に中間結像を持たない場合、レンズ群４のパワーが強くなることで光学系全体のバックフォーカスが縮小し、結像条件を満足しなくなる。本実施の形態のように中間結像をブロックレンズ５内部に持ち、その中間結像を第２反射面８、第３反射面９および出射面１０で構成したリレー光学系により像転送することで、光学系全体のバックフォーカスをレンズ群４のパワーとは無関係に設定できる。これにより、レンズ群４のパワーが強くなっても結像条件を満足する設計解を得ることができる。

以下、ブロックレンズ５の寸法に大きな影響を与える中間結像の位置について説明する。
図２は中間結像位置により光学系の場合分けを行い、各構成を図示した説明図である。
図において、レンズ群４と第１反射面７の間に中間結像を設けたものをｔｙｐｅ１、第１反射面７と第２反射面８の間に中間結像を設けたものをｔｙｐｅ２、第２反射面８と第３反射面９の間に中間結像を設けたものをｔｙｐｅ３と称する。

図２中のｔｙｐｅ１の場合、ブロックレンズ５に入射する光束が最も絞られているという点で入射面６を最も小さくできるのが他のタイプより優れている点である。一方、レンズ群４で集光された光は第１反射面７の前で集光し、第１反射面７および第２反射面８には発散光として入射するため、この発散光を反射する際、第１反射面７および第２反射面８の検知器１１に近い部分は他のタイプに比べて大きくなる。よって、ブロックレンズ５への入射光束が大きい場合に、本構成が優れているといえる。

また、図２中のｔｙｐｅ２の場合、レンズ群４で集光された光は第１反射面７で反射した後、中間結像を成すため、光は第１反射面７に収束光として入射する。そのため、ｔｙｐｅ１に比べ、検知器１１に近い部分が小さくできる利点があり、出射光束との干渉余裕ができる。一方、中間結像を成した後の光は第２反射面８には発散光として入射するため、第２反射面８の検知器１１に近い部分はｔｙｐｅ１に近いが、やや小さい寸法にできる。本構成はｔｙｐｅ１とｔｙｐｅ３の中間的でバランスの取れた構成であるといえる。

更に、図２におけるｔｙｐｅ３の場合、レンズ群４で集光された光は第１反射面７および第２反射面８で反射した後、集光するため、第１反射面７および第２反射面８には収束光として入射する。そのため、ｔｙｐｅ１およびｔｙｐｅ２に比べ、検知器１１に近い部分が小さくできる利点がある。しかしながら、ｔｙｐｅ３はｔｙｐｅ１やｔｙｐｅ２に比べ、さらにブロックレンズ５の奥に結像位置があるため、入射面６付近の光束と第２反射面８および第３反射面９が干渉し易くなる。このため、出射光と第１反射面７および第２反射面８の干渉余裕を重視する場合に適した構成といえる。

以上のように、各タイプの利点を踏まえた上、設計条件に応じて結像位置を設定する、即ち、タイプを選択することにより様々な構成を実現できるといえる。以下、ｔｙｐｅ１およびｔｙｐｅ２における数値実施例を説明する。

〈数値実施例１〉
図３は、数値実施例１（ｔｙｐｅ１）の光学系を示す断面図である。図３において図１と同一符号は、図１と同一の要素を示すため、それぞれの要素の説明は省略する。
尚、本数値実施例では、ブロックレンズ５内の３枚の反射面の形状は以下のゼルニケ多項式で表される自由曲面である。ｚ軸を中心として規格化半径にて規格化された半径ρ（０≦ρ≦１）、回転角θの位置での面変位量は以下のように表される。
ｚ＝Ｃ１＋Ｃ２×ρ×cosθ＋Ｃ３×ρ×sinθ
＋Ｃ４×ρ²×cos2θ＋Ｃ５×（２ρ²−１）
＋Ｃ６×ρ²×sin2θ
＋Ｃ７×ρ³×cos3θ＋Ｃ８×（３ρ³−２ρ）×cosθ
＋Ｃ９×（３ρ³−２ρ）×sinθ
＋Ｃ１０×ρ³×sin3θ＋Ｃ１１×ρ⁴cos4θ
＋Ｃ１２×（４ρ⁴−３ρ³）×cos2θ
＋Ｃ１３×（６ρ⁴−６ρ²＋１）＋Ｃ１４×（４ρ⁴−４ρ³）×sin2θ
＋Ｃ１５×ρ⁴×sin4θ
＋・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（１）

尚、実際の面内位置を求める際に必要な規格化半径は係数と共に以下の数値実施例中に示した。また、レンズ群４の第３面および第４面はｚ軸を対称軸とする回転対称な非球面形状であり、Ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数、ｒは面の曲率半径 とすると、ｚ軸から半径Ｒの位置での非球面変位量は以下に示す通りである。
ｚ=（Ｒ²/ｒ）／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( Ｒ²/ｒ²)｝^1/2 ］＋Ａｒ⁴＋Ｂｒ⁶ ＋Ｃｒ⁸＋Ｄｒ¹⁰
尚、ゼルニケ多項式で表された面の変位量および非球面変位量の単位はｍｍである。

図３の光学系の構成データを以下に示す。以下の構成データにおいて、距離及び偏心は、各々長さの量で表されているが、具体的には同じ形状の相似形でも実現できるものであり、長さの比と考えてよい。

絞り径６０ｍｍ
検知器寸法１２ｍｍ×１６ｍｍ
画角１２度×１６度
（Ｆナンバ０．９５）

第１面
曲率半径：７０．０
第１面と第２面の間隔：５．０
材質：ＺｎＳ

第２面
曲率半径：６５．０
第２面と第３面の間隔：５．０

第３面
曲率半径：６５．３２４７０８７８４３
非球面係数
Ｋ：２．３５２１５８９９４８２
Ａ：−０．１４４３１６７２７６７７ｅ−５
Ｂ：０．１１１２０７００８９４８ｅ−８
Ｃ：−０．２８７１１６５２２０７ｅ−１１
Ｄ：０．１２０７７６４２５２０３ｅ−１４
第３面と第４面の間隔：１０．０
材質：ＧＡＳＩＲ２

第４面
曲率半径：２７０４．８２８７５７５
非球面係数
Ｋ：５１０１．６０６９９８６１
Ａ：０．６６４０５９６４８７５３ｅ−７
Ｂ：０．１９１２５３５３８３８８ｅ−８
Ｃ：−０．３７７９７２６４９５８５ｅ−１１
Ｄ：０．２５３６７２９３２９５１ｅ−１４
第４面と第５面の間隔：３．０

第５面
曲率半径：３５１．５５９３９３４６
第５面と第６面の間隔：３．０
材質：ＺｎＳ

第６面
曲率半径：１２４．１８５１６２１５５
第６面とブロックレンズ入射面の間隔：１９．６３６８１６０７１５

ブロックレンズ入射面
曲率半径：８７．２０７２６６３９７１
ブロックレンズ入射面と第１反射面の間隔：６０．６４４５２９１６６６
材質：ＧＡＳＩＲ２

第１反射面
Ｃ１：−０．０６６７３３６４２３７６２
Ｃ２：０
Ｃ３：５．７７２９２５７５３２５
Ｃ４：０．０９２５１５２００６７７３
Ｃ５：−０．６２５７２１９２３８７６
Ｃ６：−０．０３０３０７７１８５５３５
Ｃ７：０．０１４３８６１８４０８９８
Ｃ８：−０．０１６５５９５０６８７２
Ｃ９：０．０１２１９２８７９１２７３
Ｃ１０：０．０３０７０７７５７１０５３
Ｃ１１：０．０１２０２４６０４１３５３
Ｃ１２：−０．０１７０５２９４２０１８５
Ｃ１３：０．０５５２３５２９３８１２８
Ｃ１４：０．０１１３８８８０３４３９６
Ｃ１５：−０．０００７４２２３３３８６９１２
Ｃ１６：−０．００１８６７１７８１５２７５
Ｃ１７：０．００３４４５８００４３５０４
Ｃ１８：−０．００１０９７９６２１３９７９
Ｃ１９：−０．０２６３２４０８５６０２７
Ｃ２０：０．００１５４０８３９７４５２１
Ｃ２１：−０．００６０２４４０４１０１３４
Ｃ２２：０．０００２１８７３８７０６２９１
Ｃ２３：０．００１４４９８０１４１１５６
Ｃ２４：−０．００５０９５６１９６８３４９
Ｃ２５：０．００３００２２１９６６２６４
Ｃ２６：０．０００９２５２４１４００４６１
Ｃ２７：０．０００７４３１７６３４９４６３
Ｃ２８：０．０００９７１８８６８７１８８５
Ｃ５１：−０．４８０８３３３２７０７１ｅ−１４
Ｃ６１：０．１６５２７８４４２０１６ｅ−１５
規格化半径：１４．６１５１

第１反射面と第２反射面の間隔
距離：３５．６４４５２９１６６６
回転：１３６．８９２２２３°
材質：ＧＡＳＩＲ２

第２反射面
Ｃ１：０．０９８９２２８１８６８０８
Ｃ２：０
Ｃ３：−８．１５６１０１１７２８８
Ｃ４：０．０７８６２７８０７５５０２
Ｃ５：０．３２９３４５１６２７５５
Ｃ６：−０．０３７２２６６２４６９６６
Ｃ７：−０．００５２３７８５１９３３６１
Ｃ８：０．００６４９２５１８６３３２５
Ｃ９：−０．０１０９０１１８９９８１２
Ｃ１０：−０．０１１９３４４５８７４
Ｃ１１：−０．０００２５５３５５４１９８１２
Ｃ１２：０．０００１９８１１５９６９８６９
Ｃ１３：−０．００２２５２０４１９２８８９
Ｃ１４：−０．０００４９１９４２３６５７６３
Ｃ１５：０．０００１３２６００５１６７８６
Ｃ１６：０．０００１０２７３８３６８１３７
Ｃ１７：−０．３２３７６８９３８１６７ｅ−４
Ｃ１８：０．０００１０５８１４１９２２３３
Ｃ１９：０．０００２５２１４００６１３３３
Ｃ２０：０．７８３７５５３９５７８７ｅ−４
Ｃ２１：０．０００１６２１３６２３１２７１
Ｃ２２：０．４８６３４３７８０８５１ｅ−４
Ｃ２３：０．０００２６８０１２７６１１１６
Ｃ２４：−０．１０４２２５２２８９０８ｅ−４
Ｃ２５：−０．０００４５６６０４１９５８７５
Ｃ２６：−０．２９３５１０２３７１３４ｅ−４
Ｃ２７：０．２１４８２６３７９６４５ｅ−５
Ｃ２８：０．３４２８７８６６６０５１ｅ−４
Ｃ３１：−０．３８２９３５９６９７７６ｅ−１２
Ｃ３３：０．３６５７０３０６０６９３ｅ−９
Ｃ３４：０．１１６８１２２０８１８ｅ−９
Ｃ４０：−０．８１２２３１２１７１２１ｅ−１１
Ｃ４１：０．１６７５３０８３１３０９ｅ−１１
Ｃ４２：−０．８４９５８６６００６４１ｅ−１２
Ｃ５１：−０．１５３２６０２７７８５４ｅ−１１
Ｃ６１：０．２１００８２４３１１３４ｅ−１２
規格化半径：１３．７７６７５

第２反射面と第３反射面の間隔
距離：５５．８３３３３３３３３３
回転：１１８．７３１６８９°
材質：ＧＡＳＩＲ２

第３反射面
Ｃ１：−０．０８２２２５１２３７９５
Ｃ２：０
Ｃ３：１．７３８７５２７８５７９
Ｃ４：０．０１２１８６３１４４８２６
Ｃ５：−０．１９２２４８０７３０３９
Ｃ６：−０．００６１２１７２２７７７１７
Ｃ７：０．０００１６３３３６１９５８４９
Ｃ８：−０．０００３５５７１７１４３０８７
Ｃ９：０．７４２４８６０５９６３３ｅ−５
Ｃ１０：０．０００２９１７３７６３３４８８
Ｃ１１：−０．１２４８１２０５７６１１ｅ−４
Ｃ１２：−０．８４６０１５５１２２３５ｅ−４
Ｃ１３：−０．０００１２９９４３１２９２９７
Ｃ１４：０．２４７６９７９７０９０７ｅ−４
Ｃ１５：−０．３２８５３７３２７２７４ｅ−４
Ｃ１６：−０．４５０３２０６１２６０３ｅ−５
Ｃ１７：−０．１７５４４６７２９２９６ｅ−５
Ｃ１８：−０．４７４６２４３２１８１３ｅ−５
Ｃ１９：０．８７２８２０７９１６４７ｅ−５
Ｃ２０：−０．２１３６２００３２９６８ｅ−５
Ｃ２１：−０．５７７４３６２２２７９６ｅ−５
Ｃ２２：０．４５３７４３８８８９６９ｅ−６
Ｃ２３：０．３０１０６３２３３５２４ｅ−５
Ｃ２４：０．１２０４６２８５７７０６ｅ−５
Ｃ２５：０．５２０９３３４８６３５３ｅ−５
Ｃ２６：０．５６５８８００６２５１７ｅ−６
Ｃ２７：−０．７９６３４４０１１２９ｅ−６
Ｃ２８：−０．６９５２８２６４３３６９ｅ−６
Ｃ３１：０．５０７９１９４５４８５ｅ−１５
Ｃ３３：−０．３６８８０２８７９７９７ｅ−８
Ｃ３４：−０．１０６６６３７４４８３１ｅ−９
Ｃ４０：０．４５７０２４９６６０８８ｅ−１０
Ｃ４１：０．１５２２０５３５７５０１ｅ−９
Ｃ４２：０．９９７３０８７４９３８３ｅ−１５
Ｃ５１：０．８６７６６４１４８８５９ｅ−１１
Ｃ６１：−０．１８１１８５９７０１８９ｅ−１２
規格化半径：９．６３８０５

第３反射面とブロックレンズ出射面の間隔
距離：７２．０
回転：１５９．５３０６８６°
材質：ＧＡＳＩＲ２

ブロックレンズ出射面
曲率半径：−１５９．６５９９３８０５２
ブロックレンズ出射面と像面の間隔：５．０

材料の屈折率
ＺｎＳ：２．２２２８０９（８μｍ）２．２１２３１２（９μｍ）２．２００１６４（１０μｍ）２．１８６１６４（１１μｍ）２．１７００７１（１２μｍ）
ＧＡＳＩＲ２：２．５９１２２（８μｍ）２．５８７８６（９μｍ）２．５８４１５（１０μｍ）２．５８００３（１１μｍ）２．５７５４７（１２μｍ）

〈数値実施例２〉
数値実施例２（ｔｙｐｅ２）における図面上の構成は、図１に示した結像光学系と基本的に同様であるため、その図示は省略し、図１を援用して説明する。
また、本数値実施例では、ブロックレンズ５内の３枚の反射面の形状は数値実施例１と同様、ゼルニケ多項式で表される自由曲面である。また、第５面およびブロックレンズ５の入射面６は回転対称な非球面形状であり、各係数は数値実施例１の記載に沿って示している。

絞り径６０ｍｍ
検知器寸法６ｍｍ×８ｍｍ
画角１２度×１６度
（Ｆナンバ０．９５）

第１面
曲率半径：７０．０
第１面と第２面の間隔：５．０
材質：ＺｎＳ

第２面
曲率半径：６５．０
第２面と第３面の間隔：５．０

第３面
曲率半径：５６．３３２８９１５５４
第３面と第４面の間隔：５．０
材質：ＺｎＳ

第４面
曲率半径：４４．６８５６４３２９０８
第４面と第５面の間隔：１．０

第５面
曲率半径：４５．８３３４２８０８１４
第５面と第６面の間隔：１０．０
非球面係数
Ｋ：０．０１２３７７０４１６３４
Ａ：０．６０１９１５１３６２８２ｅ−８
Ｂ：−０．１０１１６０１９６９３９ｅ−１０
Ｃ：０．５８７１７９５６６０６６ｅ−１３
Ｄ：−０．３１８５２８２６０６５１ｅ−１６
材質：ＧＡＳＩＲ２

第６面
曲率半径：１１２．４７９０１９０９４
第６面とブロックレンズ入射面の間隔：２５．０

ブロックレンズ入射面
曲率半径：１２１７．１６９１３７４１
ブロックレンズ入射面と第１反射面の間隔１５．０＋２５．６６４０６１
非球面係数
Ｋ：１．０
Ａ：−０．４６２６３５０３６５５ｅ−６
Ｂ：−０．７８９５５５３１３１９９ｅ−９
Ｃ：０．３９０２９８４１８６０１ｅ−１１
Ｄ：−０．１０３５５３０４０８８５ｅ−１３
材質：ＧＡＳＩＲ２

第１反射面
Ｃ１：−０．０４８０４８２２２５１０９
Ｃ２：０
Ｃ３：４．１５６５０６５４２３４
Ｃ４：−０．１７５０８９８０３８７９
Ｃ５：−０．２４４６５１４７６３１１
Ｃ６：−０．０００９４１６２３８８５１２２
Ｃ７：−０．７６７１６８８６７８５９ｅ−４
Ｃ８：−０．５９２７６８３４９２５８ｅ−４
Ｃ９：−０．０４１８７５７５８４０３４
Ｃ１０：−０．０１４４８９０１３６６２
Ｃ１１：０．００２９２８３７９９７６８
Ｃ１２：０．０００６８４３３９００２７４１
Ｃ１３：０．０１１７７８１０７８１１
Ｃ１４：０．６８８８４１４５５９３９ｅ−５
Ｃ１５：０．１０３３６４５１９４８９ｅ−６
Ｃ１６：０．９４４３５３１９３８７ｅ−５
Ｃ１７：−０．３８８３５６２４５９９ｅ−５
Ｃ１８：−０．１６０２２０５２３０５１ｅ−５
Ｃ１９：０．０００２５６４７３４０６４９１
Ｃ２０：−０．０００１８５１９２３５７０５５
Ｃ２１：０．００１１４８７９３４０５１
Ｃ２２：−０．５９４０３４６１７１７７ｅ−４
Ｃ２３：０．０００１５７９８１９１０１７２
Ｃ２４：０．０００３４３４３１８７７１９６
Ｃ２５：０．０００６３０５３０８２９７８１
Ｃ２６：−０．３１８３８１８５０１５９ｅ−６
Ｃ２７：−０．１０５１５８７２５８１５ｅ−５
Ｃ２８：−０．２２８１７７６１２１８７ｅ−５
Ｃ５１：−０．３４６１９９９９５４９１ｅ−１４
Ｃ６１：０．１１９０００４７８２５２ｅ−１５
規格化半径：１０．５２２８７２

第１反射面と第２反射面の間隔
距離：２５．６６４０６１
回転：１３６．８９２２２３°
材質：ＧＡＳＩＲ２

第２反射面
Ｃ１：０．０７１２２４４２９４５０２
Ｃ２：０
Ｃ３：−６．０２４０２８５７
Ｃ４：０．０８２３１５２６６８８８９
Ｃ５：０．１９９９００３７４２３４
Ｃ６：−０．００２１６８１９６５９９５９
Ｃ７：０．０００６７３３４９４２１３９１
Ｃ８：−０．８３９９３４８９７９３３ｅ−４
Ｃ９：０．０６９６７５３４５７９０９
Ｃ１０：−０．０２９１５３７０４８８６５
Ｃ１１：−０．０４０７９０４８３００３７
Ｃ１２：０．０３７０９８３１２４４９５
Ｃ１３：−０．０６０４２３８２３０００５
Ｃ１４：０．０００２４９６７３０５４８７４
Ｃ１５：−０．０００５５５９６５３７２０５４
Ｃ１６：−０．０００３１５１２８７７８５７１
Ｃ１７：０．０００３０６５０３２８１３７６
Ｃ１８：−０．８４３２５０４０８８４５ｅ−４
Ｃ１９：０．０３６６３９８５６４６７
Ｃ２０：−０．００１４５４９３００１３０７
Ｃ２１：０．０３１０９６３８４３２
Ｃ２２：０．０４０００８５７９８７７８
Ｃ２３：−０．０１７８８０３４９１４０１
Ｃ２４：０．００４４４１２９１０５３１９
Ｃ２５：−０．０１１４４６７４８３３３８
Ｃ２６：０．５１２６９７７８９１４４ｅ−４
Ｃ２７：−０．０００２１００４８６５８０３８
Ｃ２８：０．０００１０６２５４３９２１０８
Ｃ２９：０．９０５６９７９１６０７３ｅ−４
Ｃ３０：−０．０００１１９９２１３３３９９６
Ｃ３１：０．２４８６９６９１１７３９ｅ−４
Ｃ３２：０．１４７５６１４１６８１ｅ−４
Ｃ３３：−０．００３１１６０６０６２４６１
Ｃ３４：０．００３９６０８８５４５４４
Ｃ３５：０．０１１６１７４０６４１
Ｃ３６：−０．０２２２３７５６１９０７８
Ｃ３７：−０．０１８５４６２７５６４０２
Ｃ３８：０．００７３５９９０９０５５３
Ｃ３９：−０．００１４２１７７５０８１４３
Ｃ４０：−０．００２１６２６４９９１３５８
Ｃ４１：−０．０００７０３０９８２６１０７３
Ｃ４２：−０．２４９１７４２２２８６ｅ−４
Ｃ５１：−０．１１０３４７４０００５４ｅ−１１
Ｃ６１：０．１５１２５９３５０４１７ｅ−１２
規格化半径：９．９１９２６

第２反射面と第３反射面の間隔
距離：４３．０
回転：１１８．７３１６８９°
材質：ＧＡＳＩＲ２

第３反射面
Ｃ１：−０．０５９２０２０８９１３２４
Ｃ２：０
Ｃ３：１．２５１９０２００５７７
Ｃ４：０．０１２９６７４１８４５０２
Ｃ５：−０．２１８７２３６８１０１３
Ｃ６：０．３９７２９０４０６７９５ｅ−４
Ｃ７：−０．２８５８４７３７１５１２ｅ−５
Ｃ８：−０．１１６４１６４１２７６６ｅ−５
Ｃ９：０．００３３９１４２２６８２８３
Ｃ１０：−０．６３１５６３９５４６５２ｅ−４
Ｃ１１：−０．１４９６３３４３９５６５ｅ−４
Ｃ１２：０．２２１１７７２４９７０９ｅ−４
Ｃ１３：０．８１０６６８２５１８０４ｅ−４
Ｃ１４：−０．８０３５８９６６１２３４ｅ−６
Ｃ１５：０．１９０７５００４９８１８ｅ−６
Ｃ１６：−０．１７２２５２９６２７９１ｅ−７
Ｃ１７：−０．３９９３４４４４０７３５ｅ−７
Ｃ１８：０．２７３５０７３３７４４７ｅ−７
Ｃ１９：−０．２３５１５８３２５５６２ｅ−５
Ｃ２０：−０．４９８２２７０２００７ｅ−５
Ｃ２１：０．１６２７８９８７４１４５ｅ−５
Ｃ２２：０．１３１２１９８１７４０６ｅ−５
Ｃ２３：０．４６０８４６６８１５２９ｅ−６
Ｃ２４：−０．３１６３３７７０６４８９ｅ−５
Ｃ２５：０．１３４２９８９６３５３ｅ−４
Ｃ２６：０．４２７５１３１８６１７１ｅ−８
Ｃ２７：０．８６５１１３８７５６４１ｅ−８
Ｃ２８：０．１１７７１２２０９９３４ｅ−７
Ｃ３１：０．３６５７０２００７４９２ｅ−１５
Ｃ３３：−０．２６５５３８０７３４５３ｅ−８
Ｃ３４：−０．７６７９７８９６２７８２ｅ−１０
Ｃ４０：０．３２９０５７９７５５８３ｅ−１０
Ｃ４１：０．１０９５８７８５７４０１ｅ−９
Ｃ４２：０．７１８０６２２９９５５６ｅ−１５
Ｃ５１：０．６２４７１８１８７１７８ｅ−１１
Ｃ６１：−０．１３０４５３８９８５３７ｅ−１２
規格化半径：６．９３９３９６

第３反射面とブロックレンズ出射面の間隔
距離：５３．０
回転：１５９．５３０６８６°
材質：ＧＡＳＩＲ２

ブロックレンズ出射面
曲率半径：−５６．５１９５４４９９０６
ブロックレンズ出射面と像面の間隔：５．０

材料の屈折率
ＺｎＳ：２．２２２８０９（８μｍ）２．２１２３１２（９μｍ）２．２００１６４（１０μｍ）２．１８６１６４（１１μｍ）２．１７００７１（１２μｍ）
ＧＡＳＩＲ２：２．５９１２２（８μｍ）２．５８７８６（９μｍ）２．５８４１５（１０μｍ）２．５８００３（１１μｍ）２．５７５４７（１２μｍ）

次に、色消しとして用いられている回折光学系を用いることで、レンズ群のレンズ枚数を削減できる例を示す。回折光学系を適用することにより数値実施例１および数値実施例２で２枚必要であったレンズ群のレンズ枚数を１枚にすることができる。レンズ群を１枚のレンズで構成し、レンズ裏面に回折光学系を設けた例を数値実施例３として以下に示す。

〈数値実施例３〉
図４は、数値実施例３の光学系を示す断面図である。図４において図１と同一符号は図１と同一の要素を示す。また、単レンズ１３は、回折光学系を設けた正のパワーを有する１枚のレンズであり、カルコゲナイドガラスを材料として形成されている。

尚、本数値実施例では、ブロックレンズ５内の３枚の反射面の形状は数値実施例１と同様、ゼルニケ多項式で表される自由曲面である。また、第３面は回転対称な非球面形状であり、各係数は数値実施例１の記載に沿って示している。また、レンズ群４の中の第４面はｚ軸を回転中心とする回転対称な回折面であり、Ｒをｚ軸からの半径とし、ｚを回折面の位相とすると、基準波長（数値実施例中に単位ｎｍで表示）におけるｚ軸からの半径Ｒにおける回折面における位相係数と位相との関係は以下のように示されるものである。

ｚ＝Ｄ１×Ｒ²+Ｄ２×Ｒ⁴＋Ｄ３×Ｒ⁶＋・・・・＋Ｄｎ×Ｒ²ⁿ＋・・・・
なお、ｚの単位はｍｍである。

絞り径６０ｍｍ
検知器寸法６ｍｍ×８ｍｍ
画角１２度×１６度
（Ｆナンバ０．９５）

第１面
曲率半径：７０．０
第１面と第２面の間隔：５．０
材質：ＺｎＳ

第２面
曲率半径：６５．０
第２面と第３面の間隔：５．０

第３面
曲率半径：５６．３５８５８７７７７３
非球面係数
Ｋ：０．８５６９９８１５６４２５
Ａ：−０．６３０００１７６８０６１ｅ−６
Ｂ：−０．２８７６５３４２３０９９ｅ−９
Ｃ：−０．５７２６７２３０６０６１ｅ−１３
Ｄ：−０．１６７３６９３４３８４８ｅ−１５
第３面と第４面の間隔：１０．０
材質：ＧＡＳＩＲ２

第４面
曲率半径：１１７．５７４９６５６６６
位相係数
Ｄ１：−０．０００２１１４００９６９８５７
Ｄ２：０．４６９１１８７４７２３８ｅ−７
Ｄ３：−０．２４４７２５７５６３２１ｅ−１０
Ｄ５：０．２７６０５２１１０２０６ｅ−１５
Ｄ６：−０．５６７０８４７７３４８ｅ−１８
Ｄ７：−０．４１６９２０６９６９４２ｅ−２１
Ｄ８：０．５８７０９１９７６６３１ｅ−２４
Ｄ９：０．１３７５２２０２０２９３ｅ−２６
Ｄ１０：−０．１３４１３９０５９３４４ｅ−２９
基準波長：１００００．０ｎｍ
第４面とブロックレンズ入射面の間隔：３５．０

ブロックレンズ入射面
曲率半径：−２６６．１７５６０４７１６
ブロックレンズ入射面と第１反射面の間隔：４０．６６４０６１
材質：ＧＡＳＩＲ２

第１反射面
Ｃ１：−０．０４８０４８２２２５１０９
Ｃ２：０
Ｃ３：４．１５６５０６５４２３４
Ｃ４：−０．１０９４１７３２０４９
Ｃ５：−０．４４５５２７０１３９８８
Ｃ６：０．１６３０９１０８１１０４ｅ−４
Ｃ７：−０．６１１１０７９５２９５３ｅ−５
Ｃ８：−０．２５１９２２９２３４９８ｅ−５
Ｃ９：−０．０７１４７５６８６３
Ｃ１０：０．００３４５５４６７１４５７８
Ｃ１１：−０．００１２３９４７１８９２７
Ｃ１２：０．００４１０５２８０６２４５５
Ｃ１３：０．０１６２９５８０２２０６９
Ｃ１４：０．１０６８１３８０２３６７ｅ−５
Ｃ１５：−０．９６６９８６１８９７１６ｅ−６
Ｃ１６：−０．８９８１６８５４６８３６ｅ−６
Ｃ１７：−０．１０６２０３１３０５４２ｅ−５
Ｃ１８：０．１１９６２８２３３３２７ｅ−５
Ｃ１９：−０．０００５９８８５８４２６５９３
Ｃ２０：０．００１０５４７２５７７４５３
Ｃ２１：−０．００２８５６１５９２９１３１
Ｃ２２：０．０００５９８８０９４６５５３４
Ｃ２３：−０．００１７５０５８４８８６６４
Ｃ２４：０．０００５４６７１４９９３３７８
Ｃ２５：０．００１０００２４４２５５３４
Ｃ２６：０．５１７４８７０６０５６ｅ−６
Ｃ２７：−０．１０５８３０８２４４４４ｅ−６
Ｃ２８：０．１０４２９３７２２２５８ｅ−６
Ｃ５１：−０．３４６１９９９９５４９１ｅ−１４
Ｃ６１：０．１１９０００４７８２５２ｅ−１５
規格化半径：１０．５２２８７２

第１反射面と第２反射面の間隔
距離：２５．６６４０６１
回転：１３６．８９２２２３°
材質：ＧＡＳＩＲ２

第２反射面
Ｃ１：０．０７１２２４４２９４５０２
Ｃ２：０
Ｃ３：−６．０６６８００１４９０８
Ｃ４：０．２６８７７９６３０８６２
Ｃ５：０．０８５９１９９４９８９０４
Ｃ６：−０．４６４９３３２０１１０３ｅ−４
Ｃ７：０．３６５３４９５８４２１９ｅ−５
Ｃ８：−０．７６７０１８０６１０１５ｅ−５
Ｃ９：０．００４１０１２８８３２１５７
Ｃ１０：−０．０９４９０４５６４６５９１
Ｃ１１：−０．０６８３０８７９４７１３４
Ｃ１２：０．０４２０２０９９９４２８８
Ｃ１３：−０．０２６０４９１９１９０７
Ｃ１４：０．７５７８３０６２７９４９ｅ−５
Ｃ１５：０．４５９５８７０５７０９８ｅ−５
Ｃ１６：０．４０９９７４２０６５２８ｅ−５
Ｃ１７：０．６８４５８４１１６６５５ｅ−５
Ｃ１８：−０．６３０３６５０４２８７３ｅ−５
Ｃ１９：０．０１５２１５１８１１８７４
Ｃ２０：−０．０２２２９３２３７３９２１
Ｃ２１：０．０４７４９８１１０４２５５
Ｃ２２：０．０３８３３１４６５９２９５
Ｃ２３：−０．０２５９３８４６４３０８７
Ｃ２４：０．０１４９２００６６４０４４
Ｃ２５：−０．００９３８６６３０７２１０５
Ｃ２６：０．５３７５０１９２６７７９ｅ−５
Ｃ２７：−０．１０９７４９９０５８９７ｅ−５
Ｃ２８：−０．４８７４１０５６６３４５ｅ−５
Ｃ２９：−０．２４５２８９４１４５７７ｅ−５
Ｃ３０：−０．４９６９００１３６５５４ｅ−６
Ｃ３１：０．２７４１９１８４３０６１ｅ−５
Ｃ３２：−０．２０１６１４９８３７２ｅ−５
Ｃ３３：０．００２８２８０７９０００４
Ｃ３４：−０．００５１６１１０３７９４１９
Ｃ３５：０．０１１７３７５９２０３５９
Ｃ３６：−０．０２１１４９２６２２１９３
Ｃ３７：−０．０１５８９５２３８８５０９
Ｃ３８：０．００６０３３１８３３１７９１
Ｃ３９：−０．００４０５３０４７０１４３３
Ｃ４０：０．００３１７１２９７７３４７８
Ｃ４１：−０．００３９００８６７１０５９２
Ｃ４２：０．９４１１９３４４７３４ｅ−６
Ｃ５１：−０．１１０３４７４０００５４ｅ−１１
Ｃ６１：０．１５１２５９３５０４１７ｅ−１２
規格化半径：９．９１９２６

第２反射面と第３反射面の間隔
距離：４３．０
回転：１１８．７３１６８９°
材質：ＧＡＳＩＲ２

第３反射面
Ｃ１：−０．０５９２０２０８９１３２４
Ｃ２：０
Ｃ３：１．２５１９０２００５７７
Ｃ４：０．００８６８０９１００１９８７
Ｃ５：−０．２０７５５６７３０４２２
Ｃ６：−０．１３６４２９３３２０９３ｅ−５
Ｃ７：−０．１６２７２６８８４４２ｅ−６
Ｃ８：０．１７１８０８５３０５１７ｅ−７
Ｃ９：０．００３２２５６２０２９０４４
Ｃ１０：０．１３２５７４４５３８２６ｅ−５
Ｃ１１：−０．７３８８５９８０５０７４ｅ−５
Ｃ１２：０．５６９６５８３１６２４２ｅ−４
Ｃ１３：−０．３８６０９９０４９５４５ｅ−４
Ｃ１４：−０．９７５７２２３３１３４９ｅ−８
Ｃ１５：−０．５２８９７９８９３７１ｅ−８
Ｃ１６：０．７６８７２２２４６２３ｅ−１０
Ｃ１７：０．７２３１４０４７１７２７ｅ−９
Ｃ１８：０．１２１６７９９３０６５５ｅ−９
Ｃ１９：−０．７２３８３８５２５０９ｅ−６
Ｃ２０：−０．６４７２０８８７９５０１ｅ−５
Ｃ２１：−０．５５０５４３９１４２１３ｅ−５
Ｃ２２：０．７３４８９３３２８０８６ｅ−６
Ｃ２３：０．７３８７０１０６２３０１ｅ−６
Ｃ２４：−０．１３２６１６４２８６３４ｅ−５
Ｃ２５：０．１０１８４６５９３４１９ｅ−４
Ｃ２６：−０．８６５００５０２０４６３ｅ−１０
Ｃ２７：０．４１８７２４２１９５５９ｅ−９
Ｃ２８：−０．３７３８１２４８５９２３ｅ−９
Ｃ３１：０．３６５７０２００７４９２ｅ−１５
Ｃ３３：−０．２６５５３８０７３４５３ｅ−８
Ｃ３４：−０．７６７９７８９６２７８２ｅ−１０
Ｃ４０：０．３２９０５７９７５５８３ｅ−１０
Ｃ４１：０．１０９５８７８５７４０１ｅ−９
Ｃ４２：０．７１８０６２２９９５５６ｅ−１５
Ｃ５１：０．６２４７１８１８７１７８ｅ−１１
Ｃ６１：−０．１３０４５３８９８５３７ｅ−１２
規格化半径：６．９３９３９６

第３反射面とブロックレンズ出射面の間隔
距離：５３．０
回転：１５９．５３０６８６°
材質：ＧＡＳＩＲ２

ブロックレンズ出射面
曲率半径：−６４．９４７４７６９５２
ブロックレンズ出射面と像面の間隔：５．０

材料の屈折率
ＺｎＳ：２．２２２８０９（８μｍ）２．２１２３１２（９μｍ）２．２００１６４（１０μｍ）２．１８６１６４（１１μｍ）２．１７００７１（１２μｍ）
ＧＡＳＩＲ２：２．５９１２２（８μｍ）２．５８７８６（９μｍ）２．５８４１５（１０μｍ）２．５８００３（１１μｍ）２．５７５４７（１２μｍ）

以上の数値実施例における反射面形状は特定の対称面および対称軸を持たない面形状をゼルニケ多項式を用いて表現したものであった。だが、同一形状を示す形態としてｘ、ｙ多項式を用いても良い。このように特定の対称面および対称軸を持たない面形状は極めて自由度が高いため、設計の自由度が高いといえる。

一方、これまでに示した実施の形態はｙｚ平面における断面図を示しているが、ｘ方向の面形状はこの平面に対してまったく対称に構成してもさして設計の自由度を失わないで構成できる。以下に示す数値実施例４はゼルニケ多項式においてｙｚ平面に対して面対称な成分のみで構成した例を示したものである。

〈数値実施例４〉
数値実施例４における図面上の構成は図４に示した数値実施例３と基本的に同様であるため、その図示は省略し、図４を援用して説明する。また、本数値実施例においても、ブロックレンズ５内の３枚の反射面の形状は数値実施例１と同様、ゼルニケ多項式で表される自由曲面である。更に、第３面は回転対称な非球面形状であり、各係数は数値実施例１の記載に沿って示している。また、レンズ群４の中の第４面はｚ軸を回転中心とする回転対称な回折面であり、係数の記載は数値実施例３に沿って記載している。

絞り径６０ｍｍ
検知器寸法６ｍｍ×８ｍｍ
画角１２度×１６度
（Ｆナンバ０．９５）

第１面
曲率半径：７０．０
第１面と第２面の間隔：５．０
材質：ＺｎＳ

第２面
曲率半径：６５．０
第２面と第３面の間隔：５．０

第３面
曲率半径：５６．３５８９８２４５２４
非球面係数
Ｋ：０．８５７００９０７４３５８
Ａ：−０．６２９９７１２７００８２ｅ−６
Ｂ：−０．２８７６５２３１８９３７ｅ−９
Ｃ：−０．５７２４８０１２３０９６ｅ−１３
Ｄ：−０．１６７３６５４３３１４２ｅ−１５
第３面と第４面の間隔：１０．０
材質：ＧＡＳＩＲ２

第４面
曲率半径：１１７．５７６９６９１２４
位相係数
Ｄ１：−０．０００２１１３８９５３５７５１
Ｄ２：０．４６９４３２３３７８０９ｅ−７
Ｄ３：−０．２４５５５６９６１０１２ｅ−１０
Ｄ４：０．３０１１３８１８６７１９ｅ−１６
Ｄ５：０．２７６１６３５０７０３７ｅ−１５
Ｄ６：−０．５６７００４４１９５６８ｅ−１８
Ｄ７：−０．４１６９４４９８１０４８ｅ−２１
Ｄ８：０．５８６９７６２９９５７２ｅ−２４
Ｄ９：０．１３７５１１４０５５２１ｅ−２６
Ｄ１０：−０．１３４１２７２５８０８２ｅ−２９
基準波長：１００００．０ｎｍ
第４面とブロックレンズ入射面の間隔：３５．０

ブロックレンズ入射面
曲率半径：−２６６．２０６３５９１５３
ブロックレンズ入射面と第１反射面の間隔：４０．６６４０６１
材質：ＧＡＳＩＲ２

第１反射面
Ｃ１：−０．０４８０４８２２２５１０９
Ｃ２：０
Ｃ３：４．１５６５０６５４２３４
Ｃ４：−０．１０９１６８５０９９８６
Ｃ５：−０．４４５４９２１９２２８５
Ｃ６：０
Ｃ７：０
Ｃ８：０
Ｃ９：−０．０７１５５２７０７４５７
Ｃ１０：０．００３７６５５５２５６７１
Ｃ１１：−０．００１２５６１６２４１７２１
Ｃ１２：０．００４１４６９２１９４８５９
Ｃ１３：０．０１６２８６５４６７６３１
Ｃ１４：０
Ｃ１５：０
Ｃ１６：０
Ｃ１７：０
Ｃ１８：０
Ｃ１９：−０．０００６００４８８７２０６０８
Ｃ２０：０．００１０７８５７８７８６５１
Ｃ２１：−０．００２８９７９８８７７０５７
Ｃ２２：０．０００５７０１６１７８９５２４
Ｃ２３：−０．００１７６４８４２０４３７５
Ｃ２４：０．０００５４４０６８２６４１３１
Ｃ２５：０．００１００８１３３３８８８４
規格化半径：１０．５２２８７２

第１反射面と第２反射面の間隔
距離：２５．６６４０６１
回転：１３６．８９２２２３°
材質：ＧＡＳＩＲ２

第２反射面
Ｃ１：０．０７１２２４４２９４５０２
Ｃ２：０
Ｃ３：−６．０６５３６０７９４６６
Ｃ４：０．２６９５４３６６６４５８
Ｃ５：０．０８５８４０７９５４８２３
Ｃ６：０
Ｃ７：０
Ｃ８：０
Ｃ９：０．００４３２５６９６０１４０５
Ｃ１０：−０．０９５６５１０５６１８２５
Ｃ１１：−０．０６８４６２４７３７３３５
Ｃ１２：０．０４２２１７９６２６２５８
Ｃ１３：−０．０２６０３８４７４９１４５
Ｃ１４：０
Ｃ１５：０
Ｃ１６：０
Ｃ１７：０
Ｃ１８：０
Ｃ１９：０．０１５１８７８７９０４１２
Ｃ２０：−０．０２２２９７９０２３２７２
Ｃ２１：０．０４７４０８９７５４６２１
Ｃ２２：０．０３７９６１１５００９７１
Ｃ２３：−０．０２５８８０２７５５５８９
Ｃ２４：０．０１４８８４６０８４３９５
Ｃ２５：−０．００９３５２６１４５１３７
Ｃ２６：０
Ｃ２７：０
Ｃ２８：０
Ｃ２９：０
Ｃ３０：０
Ｃ３１：０
Ｃ３２：０
Ｃ３３：０．００２７７７０４１２６０７
Ｃ３４：−０．００５１４９８０５７９８２４
Ｃ３５：０．０１１７６７２９９１４５８
Ｃ３６：−０．０２０６８１８５２３２７
Ｃ３７：−０．０１５６６２４６９６５１７
Ｃ３８：０．００６０７２７８６４８０９４
Ｃ３９：−０．００３９８９７２１６１４８９
Ｃ４０：０．００３１０４０５７６０９１４
Ｃ４１：−０．００３９０５１０６５９３４８
規格化半径：９．９１９２６

第２反射面と第３反射面の間隔
距離：４３．０
回転：１１８．７３１６８９°
材質：ＧＡＳＩＲ２

第３反射面
Ｃ１：−０．０５９２０２０８９１３２４
Ｃ２：０
Ｃ３：１．２５１９０２００５７７
Ｃ４：０．００８６７４７１６５０８２９
Ｃ５：−０．２０７５５６１６１３９１
Ｃ６：０
Ｃ７：０
Ｃ８：０
Ｃ９：０．００３２２７５５２５３４４９
Ｃ１０：０．３２７４８０９０６２６３ｅ−５
Ｃ１１：−０．６９２８２４０５５４８ｅ−５
Ｃ１２：０．５６６９７７２２７４７ｅ−４
Ｃ１３：−０．３８５７０５６３８１５５ｅ−４
Ｃ１４：０
Ｃ１５：０
Ｃ１６：０
Ｃ１７：０
Ｃ１８：０
Ｃ１９：−０．９３９２８３４１１７６９ｅ−６
Ｃ２０：−０．６４０２４９４９５４５７ｅ−５
Ｃ２１：−０．５５４８８３７５４１９１ｅ−５
Ｃ２２：０．６８０１８６３２３０８８ｅ−６
Ｃ２３：０．７２３４９４６１６８４１ｅ−６
Ｃ２４：−０．１３０１１１０５６５４２ｅ−５
Ｃ２５：０．１０１７３４３４８９８９ｅ−４
規格化半径：６．９３９３９６

第３反射面とブロックレンズ出射面の間隔
距離：５３．０
回転：１５９．５３０６８６°
材質：ＧＡＳＩＲ２

ブロックレンズ出射面
曲率半径：−６４．９７８４６８８２８
ブロックレンズ出射面と像面の間隔：５．０

材料の屈折率
ＺｎＳ：２．２２２８０９（８μｍ）２．２１２３１２（９μｍ）２．２００１６４（１０μｍ）２．１８６１６４（１１μｍ）２．１７００７１（１２μｍ）
ＧＡＳＩＲ２：２．５９１２２（８μｍ）２．５８７８６（９μｍ）２．５８４１５（１０μｍ）２．５８００３（１１μｍ）２．５７５４７（１２μｍ）

このように、ｙｚ平面に対称な形状という制限条件を与えても数値実施例３と略等しい形状で実現できることがわかる。ｙｚ平面に対して対称に構成することで、基準位置が明確になるため面形状の検査がし易く、また、面の作成のしやすさも向上したブロックレンズ５を構成することができる。

尚、以上の数値実施例ではいずれもプリズムを構成する光学材料としてカルコゲナイドガラスの一種であるＧＡＳＩＲ２（元素組成Ｇｅ２０Ｓｂ１５Ｓｅ６５）を用いている。この光学材料は赤外線領域の広い波長帯域（近赤外〜遠赤外）において良好な透過特性を有し、かつ、モールド成型が可能である。このため高精度の型を精密旋盤にて作成すれば高精度のプリズムが容易に多量に製造可能である。

また、以上の実施例ではＧＡＳＩＲ２を用いたが、これに限らず、同じカルコゲナイドガラスに属するＧＡＳＩＲ１（元素組成Ｇｅ２２Ａｓ２０Ｓｅ６５）や、ａｍｔｉｒ−１（元素組成Ｇｅ３３Ａｓ１２Ｓｅ５５），ａｍｔｉｒ−３（元素組成Ｇｅ２８Ｓｂ１２Ｓｅ６０），ａｍｔｉｒ−４（元素組成ＡｓＳｅ）やＩＧ２（元素組成Ｇｅ３３Ａｓ１２Ｓｅ５５），ＩＧ３（元素組成Ｇｅ３３Ａｓ１３Ｓｅ５２Ｔｅ２５），ＩＧ４（元素組成Ｇｅ１０Ａｓ４０Ｓｅ５０），ＩＧ５（元素組成Ｇｅ２８Ｓｂ１２Ｓｅ６０），ＩＧ６（元素組成Ａｓ４０Ｓｅ６０）などを用いて構成しても同等の効果が得られる。

また、実施の形態１では光学系を保護するドーム１を設けている。このようなドーム１を設けることにより、ごみ等が内部の光学系に直接付着することを防ぐことができ、耐環境性の点で優れた構成にすることができる。また、実施の形態１ではドーム１として、レンズ形状に沿うような球面のドーム形状の例を示したが、寸法条件が許せばドーム１の形状は平面であっても同様の効果が期待できる。

また、絞り１２についても、絞り形状をｘ方向に長い楕円または長方形にすることによりｙ軸方向の光学系の寸法を変えることなく光学系の明るさを明るくできる。よって、絞り形状は従来の円形にこだわる必要は無く、ｘ軸方向に長い楕円または長方形にしても良い。

以上のように、実施の形態１の結像光学系によれば、正のパワーを有するレンズで構成されるレンズ群と、レンズ群を介した入射光線の光路順で、第１反射面、第２反射面、及び第３反射面の順に配置された３枚の反射面を有し、３枚の反射面は入射光線を遮蔽することなく配置され、かつ、第１反射面で反射され第２反射面に入射する光束と第３反射面で反射された光束とが少なくとも一部で交差する反射面群とを備えたので、入射光線を損失することなく像面に結像することができるため、明るい光学系とすることができ、また、小型で構成の簡単な光学系とすることができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、レンズ群に絞りを設けたので、レンズ群には光学系として必要な開口有効径に極めて近い直径のレンズを用いることができることから、レンズ群として最も小型の構成を実現でき、その結果、光学系としての小型化に寄与することができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、中間結像を有するよう構成したので、レンズ群のパワーを強くしてもリレー光学系の諸元を調整することにより像面位置を調整できるため、設計の尤度が格段に広くすることができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、反射面群の面間に光学材料を充填するようにしたので、反射鏡間のアライメントを取る必要が無く、光学系の調整を非常に簡素化することができる。また、反射面間は非常に安定に固定された状態にあるため、外部からの振動に対しても強い光学系を構成することができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、光学材料の入射面に曲率を有するようにしたので、光学系の設計の自由度を向上させることができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、光学材料の出射面に曲率を有するようにしたので、光学系の設計の自由度を向上させることができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、レンズ群を、カルコゲナイドガラスを材料とする正パワーのレンズと、ＺｎＳを材料とする負パワーのレンズで構成したので、レンズ群の設計の自由度を向上させることができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、レンズ群を、カルコゲナイドガラスを材料とする正パワーの単レンズで構成し、このレンズを構成する面に回折光学系を設けたので、レンズ群としてのレンズの枚数を削減することができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、光学材料をモールド成型したので、反射面を有する高精度のブロックレンズを容易に製造することができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、光学材料をカルコゲナイドガラスとしたので、赤外線領域で良好な透過特性を有する結像光学系を容易に実現することができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、レンズ群より光の入射側に光透過性のドームを設けたので、ごみ等が内部の光学系に直接付着することを防ぐことができ、耐環境性の点で優れた構成にすることができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、反射面を、特定の対称面および対称軸をもたない面形状としたので、面形状の自由度が高く、従って、結像光学系としての設計の自由度を高くすることができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、反射面を、特定の平面に対して面対称な面形状を有するようにしたので、面形状に関する設計の自由度を保つことができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、レンズ群に長方形の絞りを設けたので、短手方向の光学系の寸法を変えることなく光学系の明るさを明るくすることができる。

また、実施の形態１の結像光学系によれば、レンズ群に楕円形の絞りを設けたので、短軸方向の光学系の寸法を変えることなく光学系の明るさを明るくすることができる。

この発明の実施の形態１による結像光学系を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による結像光学系の中間結像位置による光学系の場合分けを示す説明図である。 この発明の実施の形態１による結像光学系の数値実施例１を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による結像光学系の数値実施例３を示す説明図である。

符号の説明

１ ドーム、２，３，１３ レンズ、４ レンズ群、５ ブロックレンズ、６ 入射面、７ 第１反射面、８ 第２反射面、９ 第３反射面、１０ 出射面、１２ 絞り。

Claims (15)

1. 正のパワーを有するレンズで構成されるレンズ群と、
   前記レンズ群を介した入射光線の光路順で、第１反射面、第２反射面、及び第３反射面の順に配置された３枚の反射面を有し、前記３枚の反射面は前記入射光線を遮蔽することなく配置され、かつ、前記第１反射面で反射され前記第２反射面に入射する光束と前記第３反射面で反射された光束とが少なくとも一部で交差する反射面群とを備えた結像光学系。
2. レンズ群に絞りを設けたことを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
3. 中間結像を有することを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
4. 反射面群の面間に光学材料が充填されていることを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
5. 光学材料の入射面に曲率を有することを特徴とする請求項４記載の結像光学系。
6. 光学材料の出射面に曲率を有することを特徴とする請求項４記載の結像光学系。
7. レンズ群を、カルコゲナイドガラスを材料とする正パワーのレンズと、ＺｎＳを材料とする負パワーのレンズで構成したことを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
8. レンズ群を、カルコゲナイドガラスを材料とする正パワーの単レンズで構成し、このレンズを構成する面に回折光学系を設けたことを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
9. 光学材料をモールド成型したことを特徴とする請求項４記載の結像光学系。
10. 光学材料は、カルコゲナイドガラスであることを特徴とする請求項４記載の結像光学系。
11. レンズ群より光の入射側に光透過性のドームを設けたことを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
12. 反射面は特定の対称面および対称軸をもたない面形状であることを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
13. 反射面は特定の平面に対して面対称な面形状を有することを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
14. レンズ群に長方形の絞りを設けたことを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
15. レンズ群に楕円形の絞りを設けたことを特徴とする請求項１記載の結像光学系。

Images