JP2013015600A - 反射屈折撮影レンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】 デフォーカスに起因するリング状のボケが発生することのない反射屈折撮影レンズ。
【解決手段】 物体側から順に、第一反射鏡と、第二反射鏡と、レンズ群とを有し、第一反射鏡で反射された光は第二反射鏡にて反射されたのち、レンズ群を通って所定の像面に物体像を形成するように配置されている。第一反射鏡と第二反射鏡とは基準面内で偏心している。第一反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、基準面内及び第一直交面内で物体側に凹面である形状を有する。第二反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、基準面内及び第二直交面内で第一反射鏡側に凸面である形状を有する。レンズ群のうちの最も第二反射鏡側の面は回転非対称な非球面であって、基準面内では第二反射鏡側に凹面であり、第三直交面内では第二反射鏡側に凸面である形状を有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、反射屈折撮影レンズに関する。
例えばカメラに用いられる撮影レンズとして、色収差の良好な補正と小型化との両立を図るのに有利な反射屈折撮影レンズが知られている。従来の反射屈折撮影レンズは、直線状に延びる単一の光軸に沿って配置された凹面反射鏡と凸面反射鏡とを含み、光軸に関して回転対称な光学系である(例えば、特許文献1を参照)。
特開平11−212132号公報
従来の反射屈折撮影レンズでは、物体(被写体)からの光束の中央部分が凸面反射鏡により遮られた後、中央開口部を有する凹面反射鏡および凸面反射鏡で順次反射され、凹面反射鏡の開口部を介して像面に達する。その結果、像面に達する結像光束の中央部分は欠如しており、像面に対するデフォーカス(焦点位置ずれ)に起因して物体像にリング状のボケが発生し易い。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、デフォーカスに起因するリング状のボケが発生することのない反射屈折撮影レンズを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明では、物体側から順に、第一反射鏡と、第二反射鏡と、レンズ群とを有し、前記第一反射鏡で反射された光は前記第二反射鏡にて反射されたのち、前記レンズ群を通って所定の像面に物体像を形成するように配置されており、
前記物体の中心と前記第一反射鏡の中心とを結ぶ直線を第一基準軸とし、前記第二反射鏡の中心と前記像面の中心とを結ぶ直線を第二基準軸とし、前記第一基準軸と前記第二基準軸とを含む平面を基準面とし、前記第一反射鏡の中心を通り前記基準面に垂直で前記第一基準軸と所定の角度をなす平面を第一直交面とし、前記第二反射鏡の中心を通り前記基準面に垂直で前記第二基準軸と所定の角度をなす平面を第二直交面とし、前記レンズ群のうち最も前記第二反射鏡側の面の中心を通り前記基準面に垂直で前記第二基準軸に平行な平面を第三直交面とするとき、
前記第一反射鏡と前記第二反射鏡とは前記基準面内で偏心しており、
前記第一反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内及び前記第一直交面内で前記物体側に凹面である形状を有し、
前記第二反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内及び前記第二直交面内で前記第一反射鏡側に凸面である形状を有し、
前記レンズ群のうちの最も前記第二反射鏡側の面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内では前記第二反射鏡側に凹面であり、前記第三直交面内では前記第二反射鏡側に凸面である形状を有することを特徴とする反射屈折撮影レンズを提供する。
本発明の反射屈折撮影レンズでは、中央部分の欠如していない中実断面の光束が物体像を形成するので、デフォーカスに起因するリング状のボケが発生することなく、鮮明な物体像が得られる。
実施形態の各実施例にかかる反射屈折撮影レンズの基本構成を概略的に示す図である。 (a)は凹面反射鏡の反射面の特徴を、(b)は凸面反射鏡の反射面の特徴を、(c)はレンズL1の入射面の特徴を概略的に示す斜視図である。 第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 回折光学素子の各層と面番号との関係を説明する図である。 第1実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第1実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 各実施例のスポットダイアグラムにおける9つの像点の位置を示す図である。 第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第2実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第2実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第3実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第3実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第4実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第4実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。
以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、実施形態の各実施例にかかる反射屈折撮影レンズの基本構成を概略的に示す図である。各実施例にかかる反射屈折撮影レンズは、例えばカメラに用いられる撮影レンズであって、図1に示すように、物体側から光の入射順に、凹面反射鏡(第一反射鏡)CM1と、凸面反射鏡(第二反射鏡)CM2と、3つのレンズL1,L2,L3からなるレンズ群とを有する。第1実施例〜第3実施例では凹面反射鏡CM1の物体側に回折光学素子D1が配置され、第4実施例では凹面反射鏡CM1の物体側に平行平面板P1が配置されている。
図1において、基準軸(第一基準軸)AXaは、無限遠にある物体の中心と凹面反射鏡CM1の中心(反射面の原点)とを結ぶ直線である。基準軸AXbは、凹面反射鏡CM1の中心と凸面反射鏡CM2の中心(反射面の原点)とを結ぶ直線である。基準軸(第二基準軸)AXcは、凸面反射鏡CM2の中心と像面IMの中心とを結ぶ直線である。図1では、全体座標系(X,Y,Z)として、図1の紙面に垂直な方向にX軸を、図1の紙面に沿って鉛直方向にY軸を、図1の紙面に沿って水平方向にZ軸を設定している。
基準軸AXa、AXbおよびAXcは、図1の紙面(YZ平面)に沿ってそれぞれ直線状に延びている。すなわち、基準軸AXa〜AXcは、YZ平面に沿った断面構成ではジグザグ状であるが、XZ平面に沿った断面構成では1本の直線に重なって見える。基準軸AXaおよびAXcは、Z方向に沿って延びており、互いに平行である。基準軸AXaとAXb、および基準軸AXcとAXbとは、所定の角度θ(各実施例において32度)をなしている。以下、基準軸AXaと基準軸AXcとを含む平面、すなわちYZ平面を基準面とする。
図1では、回折光学素子D1(平行平面板P1)、凹面反射鏡CM1、凸面反射鏡CM2、およびレンズ群L1〜L3における局所座標系(x,y,z)をそれぞれ設定している。回折光学素子D1(平行平面板P1)およびレンズ群L1〜L3の局所座標系において、x軸、y軸およびz軸は、全体座標系におけるX軸、Y軸およびZ軸とそれぞれ平行に設定されている。凹面反射鏡CM1および凸面反射鏡CM2の局所座標系において、x軸はX軸と平行に設定され、z軸は図1の紙面においてZ方向と角度θ/2をなす方向に設定され、y軸は図1の紙面においてz軸と直交するように設定されている。
凹面反射鏡CM1の反射面は回転非対称な非球面であって、図2(a)に示すように基準面内及び基準面に垂直なxz平面(第一直交面)内で物体側に凹面である形状を有する。凹面反射鏡CM1の反射面の基準軸AXa上(すなわち原点)における基準面内での曲率は、基準面に垂直なxz平面内での曲率よりも大きい。凸面反射鏡CM2の反射面は回転非対称な非球面であって、図2(b)に示すように基準面内及び基準面に垂直なxz平面(第二直交面)内で凹面反射鏡CM1側に凸面である形状を有する。凸面反射鏡CM2の反射面の基準軸AXc上(すなわち原点)における基準面内での曲率は、基準面に垂直なxz平面内での曲率よりも小さい。
レンズ群L1〜L3のうちの最も凸面反射鏡CM2側の面、すなわちレンズL1の入射面は回転非対称な非球面であって、図2(c)に示すように基準面内では凸面反射鏡CM2側に凹面であり、基準面に垂直なxz平面(第三直交面)内では凸面反射鏡CM2側に凸面である形状を有する。レンズ群L1〜L3のその他の面、すなわちレンズL1の射出面、レンズL2の入射面および射出面、並びにレンズL3の入射面および射出面も、回転非対称な非球面である。凹面反射鏡CM1の物体側に配置された回折光学素子D1は、回転非対称な非球面形状の回折光学面を有する。
このように、凹面反射鏡CM1と凸面反射鏡CM2とは、凹面反射鏡CM1で反射された光が凸面反射鏡CM2にて反射された後、レンズ群L1〜L3を通って像面IMに物体像を形成するように基準面内で偏心している。換言すれば、物体からの光束の中央部分が遮られることなく像面IMに達するように、ひいては中央部分の欠如していない中実断面の光束が像面IMに物体像を形成するように、凹面反射鏡CM1と凸面反射鏡CM2とは偏心して配置されている。その結果、各実施例にかかる反射屈折撮影レンズでは、色収差の良好な補正と小型化との両立を図ることができるだけでなく、中央部分の欠如していない中実断面の光束が物体像を形成するので、デフォーカスに起因するリング状のボケが発生することなく、自然な物体像が得られる。
凹面反射鏡CM1、凸面反射鏡CM2、およびレンズ群L1〜L3における回転非対称な非球面(すなわち自由曲面)は、次の式(1)により規定されている。式(1)において、sは非球面のz方向のサグ量(単位:mm)であり、cは原点における曲率(曲率半径の逆数)(単位:mm-1)であり、rは原点からの距離(x2+y2の平方根の値)(単位:mm)であり、kはコーニック定数であり、mおよびnは0を含む自然数であり、C(m,n)は単項式xm・ynの係数である。
Figure 2013015600
凹面反射鏡CM1の非球面形状の反射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα1とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ1とするとき、次の条件式(A)を満足することにより、非点収差を良好に補正することができる。
0.500<β1/α1<1.000 (A)
条件式(A)の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、非点収差が大きく発生してしまう。なお、条件式(A)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、上限値を0.975にしても良い。さらに、上限値を0.950にしても良い。また、条件式(A)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、下限値を0.655にしても良い。さらに、下限値を0.810にしても良い。なお、|β1|<|α1|とすることができる。
一般に、レンズを偏心させると非点収差が大きく発生する。本実施形態では、第一反射鏡である凹面反射鏡CM1の非球面形状の反射面にアス成分を持たせることにより、非点収差を良好に補正している。ここで、アス成分とは、x方向の曲率半径とy方向の曲率半径との差に対応する成分である。凹面反射鏡CM1の反射面は絞りの近くにあり、各画角(視野)からの光束がほぼ同じ位置に入射する。そのため、凹面反射鏡CM1の非球面形状の反射面にアス成分を付与することは、各画角の光束に対して同等の効果を与えることになり、収差補正に効果的である。
凸面反射鏡CM2の非球面形状の反射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα2とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ2とするとき、次の条件式(B)を満足することにより、非点収差を良好に補正することができる。
0.100<β2/α2<1.000 (B)
条件式(B)の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、非点収差が大きく発生してしまう。なお、条件式(B)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、上限値を0.640にしても良い。さらに、上限値を0.290にしても良い。また、条件式(B)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、下限値を0.150にしても良い。さらに、下限値を0.200にしても良い。なお、|β2|<|α2|とすることができる。
凹面反射鏡CM1にアス成分を付与することに加え、第二反射鏡である凸面反射鏡CM2の非球面形状の反射面にもアス成分を付与することにより、非点収差をさらに良好に補正することができる。凹面反射鏡CM1では各画角からの光束がほぼ同じところに入射するが、凹面反射鏡CM1の反射面への入射角が画角によって異なるので、凹面反射鏡CM1にアス成分を付与して得られる効果は厳密には画角毎に異なる。そこで、絞りから凹面反射鏡CM1よりも離れた凸面反射鏡CM2の反射面では、各画角の光束の入射位置が異なるので、この凸面反射鏡CM2の反射面にアス成分を与えることにより、全画角に対して、より効果的に均一に収差を補正することが可能になる。
レンズ群L1〜L3のうちの最も物体側の面、すなわちレンズL1の非球面形状の入射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα3とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ3とするとき、次の条件式(C)を満足することにより、非点収差を良好に補正することができる。
−4.000<β3/α3<−1.000 (C)
条件式(C)の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、非点収差が大きく発生してしまう。なお、条件式(C)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、上限値を−1.100にしても良い。さらに、上限値を−1.200にしても良い。また、条件式(C)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、下限値を−3.500にしても良い。さらに、下限値を−3.000にしても良い。
レンズL1の入射面は、絞りから凸面反射鏡CM2よりもさらに離れているため、各画角からの光束の入射位置が異なる。したがって、凹面反射鏡CM1および凸面反射鏡CM2にアス成分を付与することに加え、レンズL1の非球面形状の入射面にもアス成分を付与することは、非点収差の補正に対して有効である。ただし、像面IMに近い面、例えばレンズL3の面にアス成分を付与すると、非点収差よりも歪曲収差に影響を与えることになり、弊害が増える可能性がある。
回折光学素子D1の回折光学面の非球面(すなわち自由曲面)は、次の式(2)により規定されている。式(2)は回折素子D1の回折面の位相形状を表している。式(2)において、φは回折光学面での位相形状であり、λ0は参照波長(λ0=546nm)であり、mは回折次数(各実施例においてm=1)であり、iおよびjは0を含む自然数であり、D(i,j)は単項式xi・yjの係数である。
Figure 2013015600
回折光学素子D1の非球面形状の回折光学面を規定する式(2)において、x2の係数D(2,0)をα4とし、y2の係数D(0,2)をβ4とするとき、次の条件式(D)を満足することにより、非点収差を良好に補正することができる。
−7.000<β4/α4<−1.000 (D)
条件式(D)の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、非点収差が大きく発生してしまう。なお、条件式(D)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、上限値を−1.595にしても良い。さらに、上限値を−2.180にしても良い。また、条件式(D)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、下限値を−6.140にしても良い。さらに、下限値を−5.300にしても良い。
[第1実施例]
図3は、第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図4は、第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。次の表(1)に、第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズの諸元の値を掲げる。
表(1)の硝材データの欄において、neはe線(基準波長:546.07nm)に対する各光学材料(硝材)の屈折率を、νeはe線基準のアッベ数を示している。表(1)の光学部材諸元の欄において、面番号は無限遠にある物体から像面IMへの光の進行する経路に沿った物体側からの面の順序を、間隔は基準軸AXa,AXb,AXcに沿った各面の間隔(mm)をそれぞれ示している。なお、第1面は回折光学素子D1の入射面であり、第3面は回折光学素子D1の回折光学面であり、第4面は回折光学素子D1の射出面である。第5面は凹面反射鏡CM1の反射面であり、第6面は凸面反射鏡CM2の反射面である。第7面〜第12面は、レンズL1の入射面および射出面、レンズL2の入射面および射出面、並びにレンズL3の入射面および射出面に対応している。
ところで、各実施例の回折光学素子D1は、図5に示すように第1面から第4面までにより構成されているが、これは所謂、密着積層型の回折素子を想定していて、第1面、第2面からなるガラス基板に10μm厚の屈折率の異なる二層をつくり、第一層と第二層との間である第3面に回折面を加工したものを考えている。当然ではあるが、他のタイプの回折素子でも、同じ位相を与えるものであれば本発明においては問題ない。
表(1)の非球面データ1の欄は、凹面反射鏡CM1、凸面反射鏡CM2、およびレンズ群L1〜L3における回転非対称な非球面(自由曲面)を規定する式(1)の各パラメータを示している。表(1)の非球面データ2の欄は、回折光学素子D1の回折光学面の非球面(自由曲面)を規定する式(2)の各パラメータを示している。なお、表(1)における表記は、以降の表(2)〜表(4)においても同様である。表(1)の硝材データの欄の記載は各実施例に共通であり、表(2)〜表(4)での重複する記載を省略する。
表(1)
<硝材データ>
ne νe
硝材1 1.51872 63.9
硝材2 1.53150 33.5
硝材3 1.55980 48.7
硝材4 1.53340 55.3
硝材5 1.61260 26.7

<光学部材諸元>
面番号 面形状 間隔 硝材の種別
1 平面 3 硝材1
2 平面 0.01 硝材2
3 回折面 0.01 硝材3
4 平面 150
5 自由曲面 -200.412002 反射
6 自由曲面 120.1449553 反射
7 自由曲面 10.72678395 硝材4
8 自由曲面 2.42331283
9 自由曲面 12 硝材5
10 自由曲面 6
11 自由曲面 15.62983966 硝材4
12 自由曲面 51.41243861
像面

<非球面データ1>
面番号 5 6 7 8
9 10 11 12
c -0.001486305 -0.001206417 0 0
0 0 0 0
κ 0 0 0 0
0 0 0 0
C(1,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,1) 0.032112682 0.063048375 0.434590318 0.170459639
0.251690112 0.225332023 -0.084485502 0.238064874
C(2,0) 3.94E-05 9.19E-05 0.003169148 -0.003708737
0.002062952 0.001571848 -0.001367424 0.011228754
C(1,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,2) 9.49E-05 0.000466778 -0.004711029 0.000985123
-0.002015254 -0.003613952 -0.000192662 -0.00317807
C(3,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,1) 8.82E-07 9.36E-06 4.98E-06 9.58E-05
-0.000183094 -0.000258534 -0.000308758 -0.000364511
C(1,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,3) 5.55E-07 3.04E-06 -0.000159792 -5.32E-05
1.74E-05 2.70E-05 2.72E-05 -6.12E-05
C(4,0) 1.47E-09 2.95E-08 -8.41E-07 4.23E-07
-1.21E-06 -1.27E-06 2.23E-07 -1.44E-06
C(3,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,2) 1.25E-09 -2.19E-08 8.88E-07 -3.80E-06
-2.04E-07 1.93E-06 -9.13E-06 -5.91E-06
C(1,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,4) 8.80E-10 3.54E-09 -2.05E-07 2.74E-06
1.64E-06 2.07E-06 2.38E-06 -2.18E-07
C(5,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,1) 7.07E-12 -3.38E-10 3.34E-08 2.80E-08
8.79E-08 1.19E-07 1.66E-08 -2.83E-08
C(3,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,3) 4.65E-12 -9.99E-11 -7.42E-09 -7.00E-08
5.13E-08 1.06E-07 1.25E-07 1.67E-07
C(1,4) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,5) 2.78E-12 4.10E-11 2.83E-08 3.66E-08
2.41E-09 4.62E-09 -3.17E-08 -2.56E-08
C(6,0) 1.28E-14 -8.15E-14 3.27E-10 5.48E-10
3.49E-11 -4.55E-10 3.40E-10 1.34E-09
C(5,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,2) 9.43E-14 3.79E-12 6.12E-10 2.50E-09
1.91E-09 -5.93E-10 4.31E-09 4.98E-09
C(3,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,4) 6.20E-14 2.14E-12 -2.56E-09 6.15E-10
5.16E-09 2.43E-09 -4.53E-09 -3.95E-09
C(1,5) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,6) -3.09E-14 -9.14E-13 7.02E-10 3.86E-10
6.01E-10 4.76E-10 4.83E-10 9.73E-10

<非球面データ2>
回折光学素子 3面
回折次数 1
規格化波長 546.074
D(1,0) 0.000E+00
D(0,1) 4.869E-05
D(2,0) -1.176E-06
D(1,1) 0.000E+00
D(0,2) 4.369E-06
D(3,0) 0.000E+00
D(2,1) 3.667E-08
D(1,2) 0.000E+00
D(0,3) 1.064E-08
D(4,0) 1.278E-10
D(3,1) 0.000E+00
D(2,2) 2.980E-10
D(1,3) 0.000E+00
D(0,4) -1.339E-10
D(5,0) 0.000E+00
D(4,1) -8.887E-12
D(3,2) 0.000E+00
D(2,3) -2.761E-12
D(1,4) 0.000E+00
D(0,5) -2.859E-12
D(6,0) 8.795E-15
D(5,1) 0.000E+00
D(4,2) -1.090E-13
D(3,3) 0.000E+00
D(2,4) -5.885E-14
D(1,5) 0.000E+00
D(0,6) 2.375E-14
D(7,0) 0.000E+00
D(6,1) 3.775E-16
D(5,2) 0.000E+00
D(4,3) 2.051E-15
D(3,4) 0.000E+00
D(2,5) 1.588E-15
D(1,6) 0.000E+00
D(0,7) 7.094E-16
D(8,0) -1.073E-17
D(7,1) 0.000E+00
D(6,2) 5.738E-18
D(5,3) 0.000E+00
D(4,4) -1.170E-19
D(3,5) 0.000E+00
D(2,6) 8.592E-18
D(1,7) 0.000E+00
D(0,8) 2.501E-17
D(9,0) 0.000E+00
D(8,1) -4.793E-20
D(7,2) 0.000E+00
D(6,3) -1.755E-19
D(5,4) 0.000E+00
D(4,5) -6.697E-19
D(3,6) 0.000E+00
D(2,7) -2.635E-19
D(1,8) 0.000E+00
D(0,9) -1.707E-19
D(10,0) 2.511E-21
D(9,1) 0.000E+00
D(8,2) -5.984E-22
D(7,3) 0.000E+00
D(6,4) 2.847E-21
D(5,5) 0.000E+00
D(4,6) 6.794E-22
D(3,7) 0.000E+00
D(2,8) -4.232E-21
D(1,9) 0.000E+00
D(0,10) -5.733E-21

<条件式対応値>
α1=c/2 +C(2,0)=−7.038×10-4(第5面:x2の係数)
β1=c/2 +C(0,2)=−6.482×10-4(第5面:y2の係数)
α2=c/2 +C(2,0)=−5.113×10-4(第6面:x2の係数)
β2=c/2 +C(0,2)=−1.364×10-4(第6面:y2の係数)
α3=c/2 +C(2,0)=3.169×10-3(第7面:x2の係数)
β3=c/2 +C(0,2)=−4.711×10-3(第7面:y2の係数)
α4=D(2,0)=−1.176×10-6(第3面:x2の係数)
β4=D(0,2)=4.369×10-6(第3面:y2の係数)
(A)β1/α1=0.9211
(B)β2/α2=0.2668
(C)β3/α3=−1.487
(D)β4/α4=−3.715
図6は、第1実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図7は、第1実施例のg線(波長:430.83nm)に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図8は、各実施例のスポットダイアグラムにおける9つの像点の位置を示す図である。本実施形態では、可視の5つの輝線の波長(g線、F線、e線、d線、C線)にて収差の検討がなされているが、光学系の結像性能を説明するためにe線およびg線の2つの波長に対するスポットダイアグラムを示す。
e線は本実施形態における基準波長であり、g線は一般に可視光学系を検討する際の最も短い波長である。短波長側の方が硝材の屈折率の分散が多く、最も色収差の発生するのがg線である。各実施例では、FXフォーマットのデジタルカメラを想定し、図8に示すように、36mm×24mmの矩形状の像面IM内での9つの像点(視点)S1〜S9でのスポットを計算した。図8における単位スケールの長さは、0.1mm=100μmである。
図6および図7を参照すると、第1実施例では、e線のスポットサイズが各像点S1〜S9で十分小さく、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されていることが分かる。さらに、各像点S1〜S9でのスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されていることが分かる。g線のスポットサイズは、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっているが、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されていることが分かる。
[第2実施例]
図9は、第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図10は、第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。次の表(2)に、第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズの諸元の値を掲げる。
表(2)
<光学部材諸元>
面番号 面形状 間隔 硝材の種別
1 平面 3 硝材1
2 平面 0.01 硝材2
3 回折面 0.01 硝材3
4 平面 150
5 自由曲面 -200 反射
6 自由曲面 115 反射
7 自由曲面 17.24111086 硝材4
8 自由曲面 8
9 自由曲面 13.55240699 硝材4
10 自由曲面 8.126118802
11 自由曲面 11.67553616 硝材4
12 自由曲面 40
像面

<非球面データ1>
面番号 5 6 7 8
9 10 11 12
c -0.00147492 -0.001160776 0 0
0 0 0 0
κ 0 0 0 0
0 0 0 0
C(1,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,1) 0.01 0.01 0.585727752 0.119489101
-0.196609212 0.24738848 -0.093053052 -0.171520867
C(2,0) 6.59E-06 9.32E-05 0.002269171 -0.0033056
0.000961516 0.003588166 -0.007790008 -0.000311932
C(1,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,2) 6.44E-05 0.000479295 -0.006556157 0.00058781
-0.003714383 -0.006319448 -0.00308044 -0.007231889
C(3,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,1) 9.90E-07 1.12E-05 -8.96E-05 3.44E-05
-0.000267855 -0.0003299 -0.000311645 -0.000411137
C(1,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,3) 6.53E-07 4.47E-06 -0.000151771 -7.45E-05
-3.96E-05 6.17E-05 -9.88E-05 -0.000237863
C(4,0) 1.74E-09 3.67E-08 -1.14E-06 -1.33E-07
-1.27E-06 -3.43E-06 -2.81E-07 -5.98E-07
C(3,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,2) 1.45E-09 -3.22E-08 1.66E-06 -3.22E-06
-8.43E-06 5.34E-06 5.15E-06 -4.42E-06
C(1,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,4) 9.23E-10 9.53E-09 -2.26E-06 3.53E-06
-1.15E-06 4.42E-08 4.46E-06 1.83E-06
C(5,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,1) -7.69E-12 -6.71E-10 -3.91E-08 -6.01E-08
-5.43E-08 -1.18E-07 5.05E-08 1.58E-07
C(3,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,3) -2.36E-11 -5.08E-10 2.23E-07 2.35E-07
-4.50E-07 -6.48E-07 1.02E-08 3.79E-07
C(1,4) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,5) 2.00E-12 -1.89E-10 2.36E-08 8.50E-08
-2.54E-07 -1.00E-07 -5.93E-08 -1.37E-07
C(6,0) -3.37E-14 -2.29E-12 5.78E-10 1.11E-09
3.39E-09 3.14E-09 -1.15E-08 -9.57E-09
C(5,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,2) 1.45E-14 7.49E-12 4.08E-09 1.20E-08
1.05E-08 7.30E-09 8.52E-09 5.41E-09
C(3,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,4) -1.35E-14 4.71E-12 1.05E-08 1.21E-08
2.32E-09 -1.27E-08 -1.73E-08 4.32E-09
C(1,5) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,6) -4.56E-15 6.72E-13 2.82E-09 -5.30E-09
-3.26E-09 1.05E-08 1.19E-08 6.55E-09

<非球面データ2>
回折光学素子 3面
回折次数 1
規格化波長 546.074
D(1,0) 0
D(0,1) -0.000270669
D(2,0) -8.89E-07
D(1,1) 0
D(0,2) 4.69E-06
D(3,0) 0
D(2,1) -1.48E-08
D(1,2) 0
D(0,3) 6.19E-09
D(4,0) -1.65E-10
D(3,1) 0
D(2,2) -2.18E-10
D(1,3) 0
D(0,4) -6.54E-11
D(5,0) 0
D(4,1) 7.20E-12
D(3,2) 0
D(2,3) 3.07E-11
D(1,4) 0
D(0,5) -7.27E-12
D(6,0) 7.14E-14
D(5,1) 0
D(4,2) 3.30E-14
D(3,3) 0
D(2,4) 3.15E-14
D(1,5) 0
D(0,6) 1.40E-14
D(7,0) 0
D(6,1) 1.30E-15
D(5,2) 0
D(4,3) 5.09E-15
D(3,4) 0
D(2,5) 5.20E-15
D(1,6) 0
D(0,7) 1.39E-15
D(8,0) -3.70E-18
D(7,1) 0
D(6,2) -2.03E-18
D(5,3) 0
D(4,4) 1.41E-17
D(3,5) 0
D(2,6) 1.21E-17
D(1,7) 0
D(0,8) 2.14E-18

<条件式対応値>
α1=c/2+C(2,0)=−7.309×10-4(第5面:x2の係数)
β1=c/2+C(0,2)=−6.731×10-4(第5面:y2の係数)
α2=c/2+C(2,0)=−4.872×10-4(第6面:x2の係数)
β2=c/2+C(0,2)=−1.011×10-4(第6面:y2の係数)
α3=c/2+C(2,0)=2.269×10-3(第7面:x2の係数)
β3=c/2+C(0,2)=−6.556×10-3(第7面:y2の係数)
α4=D(2,0)=−8.887×10-7(第3面:x2の係数)
β4=D(0,2)=4.693×10-6(第3面:y2の係数)
(A)β1/α1=0.921
(B)β2/α2=0.208
(C)β3/α3=−2.889
(D)β4/α4=−5.281
図11は、第3実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図12は、第2実施例のg線(波長:430.83nm)に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図11および図12を参照すると、第2実施例においても第1実施例と同様に、e線のスポットサイズが各像点S1〜S9で十分小さく、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されていることが分かる。さらに、各像点S1〜S9でのスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されていることが分かる。g線のスポットサイズは、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっているが、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されていることが分かる。
[第3実施例]
図13は、第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図14は、第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。次の表(3)に、第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズの諸元の値を掲げる。
表(3)
<光学部材諸元>
面番号 面形状 間隔 硝材の種別
1 平面 3 硝材1
2 平面 0.01 硝材2
3 回折面 0.01 硝材3
4 平面 150
5 自由曲面 -170 反射
6 自由曲面 100 反射
7 自由曲面 29.31220126 硝材4
8 自由曲面 4.731981832
9 自由曲面 7.352609012 硝材5
10 自由曲面 19.4886019
11 自由曲面 11.12471002 硝材5
12 自由曲面 42
像面

<非球面データ1>
面番号 5 6 7 8
9 10 11 12
c -0.0017203 -0.001739129 0 0
0 0 0 0
κ 0 0 0 0
0 0 0 0
C(1,0) 0 0 0 0
1.80E-05 0 0 0
C(0,1) 0.005 0.01 0.410615162 0.41654513
-0.073984842 -0.022430979 0.14006189 0
C(2,0) -9.81E-05 -0.000770836 0.007644287 0.001816678
0.001117861 0.010688925 0.023350765 0.025431562
C(1,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,2) 6.66E-05 0.000493262 -0.018660971 -0.015498266
0.002797845 0.004581191 0.019375456 0.026302171
C(3,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,1) 1.07E-06 1.88E-05 -6.16E-05 0.000320128
-0.000663145 -0.001299332 -0.000107349 0.000169382
C(1,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,3) 6.35E-07 3.78E-06 -1.79E-05 5.51E-05
0.000131356 8.82E-05 6.95E-05 0.000177
C(4,0) 6.99E-10 -1.26E-08 9.93E-07 2.78E-06
9.11E-06 8.88E-06 -3.90E-06 -7.19E-06
C(3,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,2) -2.43E-09 -3.15E-07 9.05E-06 1.61E-05
2.75E-07 -2.18E-06 -1.28E-05 -3.29E-05
C(1,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,4) 7.58E-10 3.97E-09 1.27E-05 1.03E-05
8.23E-06 -2.50E-07 5.59E-07 8.50E-07
C(5,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,1) -3.45E-12 1.17E-11 2.33E-08 -1.90E-07
9.97E-07 1.29E-06 -1.36E-07 -5.01E-07
C(3,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,3) 4.81E-12 3.64E-09 2.66E-08 -1.04E-07
5.58E-07 1.17E-06 -8.29E-08 -7.94E-07
C(1,4) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,5) 3.02E-12 2.51E-10 -5.74E-07 -9.94E-08
2.42E-07 3.68E-07 1.50E-07 -2.02E-07
C(6,0) -3.71E-14 -9.92E-12 6.15E-10 -1.76E-09
-7.86E-09 3.34E-09 8.55E-09 1.64E-08
C(5,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,2) 3.46E-13 7.27E-11 -4.79E-09 -1.49E-08
-1.07E-09 2.81E-09 4.82E-10 2.74E-09
C(3,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,4) -1.01E-13 -4.35E-11 -8.99E-09 -2.16E-08
7.50E-09 1.10E-08 -5.47E-10 3.29E-08
C(1,5) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,6) -7.63E-15 -4.05E-12 -7.58E-09 -3.18E-09
-2.44E-11 5.52E-09 -1.73E-08 -3.70E-08
C(7,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(6,1) 3.43E-16 2.09E-13 -5.61E-11 5.42E-11
-1.14E-10 1.29E-10 9.56E-11 2.05E-10
C(5,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,3) -1.63E-17 -1.32E-12 -1.28E-10 6.87E-11
-1.00E-09 -2.11E-09 1.49E-10 1.65E-09
C(3,4) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,5) -1.77E-16 4.65E-13 -4.52E-11 -7.71E-10
-6.81E-10 -9.02E-10 -2.32E-10 6.16E-10
C(1,6) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,7) 1.20E-16 1.57E-13 7.69E-10 -4.15E-10
-7.11E-10 -5.62E-10 -2.16E-10 6.64E-10
C(8,0) 3.08E-18 1.94E-14 -6.37E-13 -1.27E-12
6.35E-12 -6.12E-12 -7.24E-12 -2.51E-11
C(7,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(6,2) 7.51E-18 -1.79E-14 -1.53E-13 1.08E-11
-5.62E-12 -3.51E-11 1.56E-11 6.00E-11
C(5,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,4) 2.71E-17 1.29E-14 9.40E-12 2.64E-11
2.71E-11 4.15E-11 1.29E-11 -3.77E-11
C(3,5) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,6) 4.80E-18 -1.31E-14 -4.67E-12 -1.41E-11
-3.26E-11 3.14E-11 -1.52E-11 -4.94E-11
C(1,7) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,8) -3.57E-18 -3.75E-15 1.77E-12 -7.09E-12
-6.19E-13 1.39E-11 -4.41E-11 -1.24E-10
C(9,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(8,1) 0 0 -3.89E-15 -7.57E-14
-8.53E-14 -2.78E-14 -2.90E-13 -5.20E-13
C(7,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(6,3) 0 0 5.86E-14 -3.65E-14
6.88E-13 1.39E-12 -1.07E-14 -1.46E-12
C(5,4) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,5) 0 0 1.34E-13 1.10E-13
-4.28E-14 1.37E-12 1.91E-12 3.86E-12
C(3,6) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,7) 0 0 1.95E-13 2.23E-13
2.50E-13 1.02E-12 5.69E-14 -1.54E-12
C(1,8) 0 0 0 0
0 0 0 2.18E-15
C(0,9) 0 0 -3.34E-13 8.19E-14
2.96E-15 2.34E-13 4.36E-13 0
C(10,0) 0 0 -1.70E-16 -2.20E-16
-3.24E-15 7.00E-15 3.52E-15 1.91E-14
C(9,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(8,2) 0 0 2.87E-16 -6.37E-15
1.44E-15 2.63E-14 -1.94E-14 -6.83E-14
C(7,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(6,4) 0 0 -2.04E-15 -8.04E-15
-2.08E-14 -1.20E-14 -2.48E-14 -3.85E-14
C(5,5) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,6) 0 0 2.86E-15 -5.18E-15
-1.59E-15 -2.11E-14 -3.52E-14 -4.80E-14
C(3,7) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,8) 0 0 1.94E-14 5.02E-15
-1.13E-14 -4.88E-14 1.36E-13 3.50E-13
C(1,9) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,10) 0 0 2.55E-15 -2.44E-15
-7.33E-15 -7.28E-16 1.05E-13 3.76E-13

<非球面データ2>
回折光学素子 3面
回折次数 1
規格化波長 546.074
D(1,0) 0.0000E+00
D(0,1) 1.5122E-04
D(2,0) -1.2460E-06
D(1,1) 0.0000E+00
D(0,2) 2.7280E-06
D(3,0) 0.0000E+00
D(2,1) 2.4979E-08
D(1,2) 0.0000E+00
D(0,3) -4.1350E-09
D(4,0) 4.8016E-10
D(3,1) 0.0000E+00
D(2,2) 1.1327E-09
D(1,3) 0.0000E+00
D(0,4) -8.4044E-11
D(5,0) 0.0000E+00
D(4,1) 1.4052E-12
D(3,2) 0.0000E+00
D(2,3) 8.2525E-12
D(1,4) 0.0000E+00
D(0,5) 2.0223E-13
D(6,0) -4.4387E-13
D(5,1) 0.0000E+00
D(4,2) -1.7051E-12
D(3,3) 0.0000E+00
D(2,4) -6.4118E-13
D(1,5) 0.0000E+00
D(0,6) 1.5820E-13
D(7,0) 0.0000E+00
D(6,1) 4.0300E-16
D(5,2) 0.0000E+00
D(4,3) -1.1789E-15
D(3,4) 0.0000E+00
D(2,5) -7.8965E-16
D(1,6) 0.0000E+00
D(0,7) 9.2473E-16
D(8,0) 2.3021E-16
D(7,1) 0.0000E+00
D(6,2) 8.3461E-16
D(5,3) 0.0000E+00
D(4,4) 1.0796E-15
D(3,5) 0.0000E+00
D(2,6) 2.3223E-16
D(1,7) 0.0000E+00
D(0,8) -8.2387E-17
D(9,0) 0.0000E+00
D(8,1) -2.8493E-19
D(7,2) 0.0000E+00
D(6,3) -6.6746E-19
D(5,4) 0.0000E+00
D(4,5) 6.5967E-19
D(3,6) 0.0000E+00
D(2,7) -2.7388E-19
D(1,8) 0.0000E+00
D(0,9) -2.3496E-19
D(10,0) -3.7832E-20
D(9,1) 0.0000E+00
D(8,2) -1.7353E-19
D(7,3) 0.0000E+00
D(6,4) -3.4733E-19
D(5,5) 0.0000E+00
D(4,6) -2.5068E-19
D(3,7) 0.0000E+00
D(2,8) -5.7289E-21
D(1,9) 0.0000E+00
D(0,10) 1.6617E-20

<条件式対応値>
α1=c/2+C(2,0)=−9.583×10-4(第5面:x2の係数)
β1=c/2+C(0,2)=−7.937×10-4(第5面:y2の係数)
α2=c/2+C(2,0)=−1.640×10-3(第6面:x2の係数)
β2=c/2+C(0,2)=−3.763×10-4(第6面:y2の係数)
α3=c/2+C(2,0)=7.644×10-3(第7面:x2の係数)
β3=c/2+C(0,2)=−1.866×10-2(第7面:y2の係数)
α4=D(2,0)=−1.246×10-6(第3面:x2の係数)
β4=D(0,2)=2.728×10-6(第3面:y2の係数)
(A)β1/α1=0.828
(B)β2/α2=0.229
(C)β3/α3=−2.441
(D)β4/α4=−2.189
図15は、第3実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図16は、第3実施例のg線(波長:430.83nm)に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図15および図16を参照すると、第3実施例においても第1実施例および第2実施例と同様に、e線のスポットサイズが各像点S1〜S9で十分小さく、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されていることが分かる。さらに、各像点S1〜S9でのスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されていることが分かる。g線のスポットサイズは、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっているが、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されていることが分かる。
[第4実施例]
図17は、第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図18は、第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。次の表(4)に、第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズの諸元の値を掲げる。第4実施例では、第1実施例〜第3実施例とは異なり、凹面反射鏡CM1の物体側には平行平面板P1が配置されている。したがって、表(4)の光学部材諸元の欄において、第1面および第2面は、平行平面板P1の入射面および射出面である。第3面は凹面反射鏡CM1の反射面であり、第4面は凸面反射鏡CM2の反射面である。第5面〜第10面は、レンズL1の入射面および射出面、レンズL2の入射面および射出面、並びにレンズL3の入射面および射出面に対応している。
表(4)
<光学部材諸元>
面番号 面形状 間隔 硝材の種別
1 平面 3.02 硝材1
2 平面 150
3 自由曲面 -170 反射
4 自由曲面 110 反射
5 自由曲面 14.96468432 硝材4
6 自由曲面 2
7 自由曲面 6.388036119 硝材5
8 自由曲面 25.66280063
9 自由曲面 20.95997408 硝材4
10 自由曲面 42
像面

<非球面データ1>
面番号 3 4 5 6
7 8 9 10
c -0.001625169 -0.001397205 0 0
0 0 0 0
κ 0 0 0 0
0 0 0 0
C(1,0) 0 0 0 0
-8.97E-07 0 0 0
C(0,1) 0.005 0.01 -0.339073085 -0.18003507
-0.273356922 -0.271138579 0.950675346 0.961768447
C(2,0) -7.57E-05 -0.000373453 0.009067643 0.009340478
0.017927242 0.02469633 0.025292591 0.02609359
C(1,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,2) 7.73E-05 0.000456845 -0.014249374 -0.015524402
0.005001691 0.00531698 0.014689266 0.019317651
C(3,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,1) 1.45E-06 1.57E-05 0.000425109 0.000773584
-0.000599991 -0.001219065 -0.000387117 -0.000667026
C(1,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,3) 5.57E-07 2.51E-06 0.000557857 0.000614464
-0.000369679 -0.000660473 -0.000247853 -0.000569555
C(4,0) 1.29E-09 1.63E-08 -1.66E-06 -2.58E-06
2.88E-06 7.06E-06 -1.70E-06 -1.62E-08
C(3,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,2) 1.20E-09 -6.77E-08 -3.39E-06 9.86E-06
1.77E-05 3.97E-05 8.62E-06 2.58E-06
C(1,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,4) 1.43E-09 2.59E-08 -5.12E-06 1.11E-06
1.13E-05 2.16E-05 -7.30E-06 -1.17E-05
C(5,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,1) 1.63E-11 1.45E-09 -2.30E-07 -4.05E-07
1.84E-07 1.72E-07 2.44E-07 6.08E-07
C(3,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,3) 7.91E-12 1.18E-10 -6.04E-07 -1.10E-06
4.50E-07 2.36E-07 -4.20E-07 2.02E-09
C(1,4) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,5) -2.89E-12 -4.15E-10 5.73E-08 -1.37E-07
1.73E-07 -6.51E-08 -2.02E-07 3.46E-07
C(6,0) -2.71E-15 -4.03E-12 1.66E-10 -3.89E-11
1.48E-09 5.12E-09 4.35E-09 1.02E-08
C(5,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,2) 8.64E-14 -3.83E-12 4.26E-10 -1.17E-08
-1.35E-08 -2.51E-08 -3.55E-10 -9.50E-09
C(3,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,4) 1.18E-13 1.59E-11 -3.81E-09 -2.09E-08
-2.62E-08 -1.70E-08 2.58E-09 -3.66E-08
C(1,5) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,6) 4.95E-14 5.90E-12 -8.91E-09 9.68E-10
-1.45E-08 -1.32E-08 1.82E-08 -1.17E-08
C(7,0) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(6,1) -4.69E-16 -6.02E-13 1.69E-10 3.99E-10
-1.07E-10 -5.74E-10 -1.77E-10 -5.05E-10
C(5,2) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,3) 2.26E-16 -2.65E-13 7.37E-10 1.31E-09
5.07E-11 4.67E-10 4.04E-10 1.41E-10
C(3,4) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,5) 8.15E-16 1.27E-13 7.71E-10 9.18E-10
2.78E-11 -3.43E-10 3.06E-10 3.99E-10
C(1,6) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,7) 8.43E-17 1.33E-14 2.95E-10 3.65E-11
-1.16E-10 -7.49E-11 -6.19E-10 -4.22E-11
C(8,0) 3.28E-18 4.75E-15 2.43E-15 1.31E-12
-7.40E-13 -2.65E-12 -4.81E-12 -2.89E-11
C(7,1) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(6,2) -1.73E-18 7.56E-15 -4.63E-12 1.42E-11
-4.88E-12 -1.09E-11 -6.50E-12 -2.35E-11
C(5,3) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(4,4) -2.06E-17 -8.03E-15 -1.34E-11 2.63E-11
4.30E-11 1.21E-11 -3.02E-11 -2.03E-11
C(3,5) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(2,6) -2.58E-17 -1.30E-14 -2.83E-12 9.17E-12
2.77E-11 2.92E-11 -2.55E-11 -5.52E-11
C(1,7) 0 0 0 0
0 0 0 0
C(0,8) -3.23E-18 -1.46E-15 -5.71E-12 -1.04E-11
3.72E-13 6.08E-12 5.56E-12 -1.56E-12

<条件式対応値>
α1=c/2+C(2,0)=−8.882×10-4(第3面:x2の係数)
β1=c/2+C(0,2)=−7.353×10-4(第3面:y2の係数)
α2=c/2+C(2,0)=−1.072×10-3(第4面:x2の係数)
β2=c/2+C(0,2)=−2.418×10-4(第4面:y2の係数)
α3=c/2+C(2,0)=9.068×10-3(第5面:x2の係数)
β3=c/2+C(0,2)=−1.425×10-3(第5面:y2の係数)
(A)β1/α1=0.8278
(B)β2/α2=0.2256
(C)β3/α3=−1.571
図19は、第4実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図20は、第4実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図19および図20を参照すると、第4実施例においても第1実施例〜第3実施例と同様に、e線のスポットサイズが各像点S1〜S9で十分小さく、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されていることが分かる。さらに、各像点S1〜S9でのスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されていることが分かる。g線のスポットサイズは、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっているが、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されていることが分かる。
各実施例において、e線のスポットサイズは各像点S1〜S9においてRMSで8μm〜15μmとなっており、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されている。さらに、各像点S1〜S9においてスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されている。これは撮影光学系では重要なことであり、天体撮影などをするときには、非点収差、コマ収差の大きい光学系では、点像が流れた像になったりして、撮影者に嫌われることが多い。
各実施例において、g線のスポットサイズは各像点S1〜S9においてRMSで16μm〜30μmとなっており、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっている。しかしながら、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されている。以上のように、本実施形態では、偏心光学系という回転非対称な光学系であるにも関わらず、非対称な収差の発生を良好に抑えている。また、本実施形態では、可視の波長帯の光に対して36mm×24mmという比較的広い像面の全体に亘って収差が十分に低減された光学系を実現している。
上述の説明では、例えばカメラに用いられる反射屈折撮影レンズに対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、他の適当な画像機器に対して同様に本発明を適用することができる。
D1 回折光学素子
P1 平行平面板
CM1 凹面反射鏡(第一反射鏡)
CM2 凸面反射鏡(第二反射鏡)
L1,L2,L3 レンズ
IM 像面
AXa,AXb,AXc 基準軸

Claims (11)

  1. 物体側から順に、第一反射鏡と、第二反射鏡と、レンズ群とを有し、前記第一反射鏡で反射された光は前記第二反射鏡にて反射されたのち、前記レンズ群を通って所定の像面に物体像を形成するように配置されており、
    前記物体の中心と前記第一反射鏡の中心とを結ぶ直線を第一基準軸とし、前記第二反射鏡の中心と前記像面の中心とを結ぶ直線を第二基準軸とし、前記第一基準軸と前記第二基準軸とを含む平面を基準面とし、前記第一反射鏡の中心を通り前記基準面に垂直で前記第一基準軸と所定の角度をなす平面を第一直交面とし、前記第二反射鏡の中心を通り前記基準面に垂直で前記第二基準軸と所定の角度をなす平面を第二直交面とし、前記レンズ群のうち最も前記第二反射鏡側の面の中心を通り前記基準面に垂直で前記第二基準軸に平行な平面を第三直交面とするとき、
    前記第一反射鏡と前記第二反射鏡とは前記基準面内で偏心しており、
    前記第一反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内及び前記第一直交面内で前記物体側に凹面である形状を有し、
    前記第二反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内及び前記第二直交面内で前記第一反射鏡側に凸面である形状を有し、
    前記レンズ群のうちの最も前記第二反射鏡側の面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内では前記第二反射鏡側に凹面であり、前記第三直交面内では前記第二反射鏡側に凸面である形状を有することを特徴とする反射屈折撮影レンズ。
  2. 前記第一反射鏡の反射面の前記第一基準軸上における前記基準面内の曲率は、前記第一直交面内の曲率よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の反射屈折撮影レンズ。
  3. 前記第二反射鏡の反射面の前記第二基準軸上における前記基準面内の曲率は、前記第二直交面内の曲率よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の反射屈折撮影レンズ。
  4. 前記第一基準軸と前記第二基準軸とは平行であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズ。
  5. 前記レンズ群は、回転非対称な非球面形状の入射面および射出面を有する3つのレンズを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズ。
  6. 前記回転非対称な非球面は、該非球面の接平面の原点における法線方向をz方向とし、前記接平面内で互いに直交する二方向をx方向およびy方向とし、前記非球面のz方向のサグ量をsとし、原点における曲率をcとし、原点からの距離をrとし、コーニック定数をkとし、mおよびnを0を含む自然数とし、単項式xm・ynの係数をC(m,n)とするとき、次の式(1)により規定されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズ。
    Figure 2013015600
  7. 前記第一反射鏡の非球面形状の反射面を規定する前記式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα1とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ1とするとき、
    0.500<β1/α1<1.000
    を満足することを特徴とする請求項6に記載の反射屈折撮影レンズ。
  8. 前記第二反射鏡の非球面形状の反射面を規定する前記式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα2とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ2とするとき、
    0.100<β2/α2<1.000
    を満足することを特徴とする請求項6または7に記載の反射屈折撮影レンズ。
  9. 前記レンズ群のうちの最も第二反射鏡側のレンズの非球面形状の入射面を規定する前記式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα3とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ3とするとき、
    −4.000<β3/α3<−1.000
    を満足することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズ。
  10. 前記第一反射鏡の前記物体側に配置されて、回転非対称な非球面形状の回折光学面を有する回折光学素子を備えていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズ。
  11. 前記回折光学面の非球面は、前記第一基準軸の方向をz方向とし、z方向に垂直な面内で互いに直交する二方向をx方向およびy方向とし、回折光学面での位相形状をφとし、参照波長をλ0(λ0=546nm)とし、回折次数をm(m=1)とし、iおよびjを0を含む自然数とし、単項式xi・yjの係数をD(i,j)とするとき、次の式(2)により規定され、
    Figure 2013015600
    2の係数D(2,0)をα4とし、y2の係数D(0,2)をβ4とするとき、
    −7.000<β4/α4<−1.000
    を満足することを特徴とする請求項10に記載の反射屈折撮影レンズ。
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