JP2015028664A - 結像光学系 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】以上の課題を解決するために、本発明の結像光学系は像面が射出瞳を中心とする球面形状であることを特徴としている。さらに好ましくは、本発明の結像光学系は、入射主光線の光軸となす角、光学系の焦点距離、射出瞳から像までの距離、像面の高さが物体距離移動による像面湾曲の変動を抑制するための所定の関係式を略満たすことを特徴としている。さらに好ましくは、本発明の結像光学系は、射出瞳と後側主平面が略一致することを特徴としている。
【選択図】図1
Description
本実施形態の結像光学系は、像面が射出瞳を中心とする球面形状であることを特徴とする。射出瞳を中心とする球面形状の像面とすることにより、結像光学系における物体移動によるコマ収差の増加を抑制することが可能になる。
まず、射出瞳を中心とする球面形状の像面とすることによって物体移動によるコマ収差の増加が抑制されるメカニズムについて、以下図を用いて簡単に説明する。図1は、遠方物体の像が、射出瞳を中心とした球面上に形成されている様子を示した図である。この図において、遠方にある物点Aは像点Bに結像する。この状況において、物点Aが物点A′に移動するように物体位置を変動させると、像点Bは主光線上を動いて像点B′に移動する。しかしながら、像が作られる面に対して垂直に光が入射することから上下の光線の対称性は崩れず、コマ収差が発生しないことになる。
図1で示したメカニズムについて以下収差論を用いて説明する。レンズの構成が変化しない全体繰り出し式合焦機構の光学系においては、物体平面が移動した後の3次のコマ収差係数IImは次式で表せる(レンズ設計法(松居吉哉著)P.97)。
本実施形態の結像光学系では、簡易的な構成のみで物体位置の変動によるコマ収差の発生を抑制し、結果として最短撮影距離を短くすることが可能になる。これにより、内部機構を複雑にできないカメラレンズなどへの応用が可能になる。
本実施形態の結像光学系は、像面が射出瞳を中心とする球面形状であり、さらに入射主光線の光軸となす角、光学系の焦点距離、射出瞳から像までの距離、像面の高さが物体距離移動による像面湾曲の変動を抑制するための所定の関係式を満たすことを特徴とする。これにより、物体移動によるコマ収差の増加を抑制すると同時に、物体移動による像面湾曲の変動を抑制することが可能になる。
以下、物体距離移動による像面湾曲の変動を抑制するメカニズムについて収差論を用いて説明する。図3は、遠方物体の像が射出瞳を中心とした球面状に形成されている状況において、物体が移動したときの様子を示した図である。この図に示すように物体が移動したときには像面も移動する。このとき、軸上の像点の移動に伴い球面状の像面が移動することになるが、物体移動による像面湾曲の変動を抑制するためには、軸外の像点が移動後においてもこの球面上に存在する必要がある。以下その条件について説明する。
本実施形態の結像光学系では、物体移動によるコマ収差の増加を抑制すると同時に、物体移動による像面湾曲の変動を抑制することが可能になる。
本実施形態の結像光学系は、基本的に実施形態1、2と同様であるが、さらに射出瞳と後側主平面が略一致することを特徴とする。当該特徴により、物体移動によるコマ収差の増加をさらに高い精度で抑制することが可能になる。
以下、射出瞳と後側主平面を略一致させることによって、物体移動によるコマ収差の増加を高い精度で抑制できる理由について収差論を用いて説明する。実施形態1の結像光学系においては、コマ収差を示す数1の式のδの2乗の項は無視していた。この項をなくすためには
本実施形態の結像光学系により、実施形態1、2の効果に加えて、物体移動によるコマ収差の増加をさらに高い精度で抑制することが可能になる。
Claims (6)
- 結像光学系の射出瞳から像までの距離をg'とするとき、前記結像光学系が有する受光面の形状が、前記結像光学系の射出瞳を中心とする曲率半径0.9g'の球面と前記結像光学系の射出瞳を中心とする曲率半径1.1g'の球面との間に存在することを特徴とする結像光学系。
- 請求項1から4のいずれか一に記載の結像光学系を有する結像光学装置。
- 前記結像光学系を構成するレンズ全体を繰り出す構成を有する請求項5に記載の結像光学装置。
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2014
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