JP3435359B2 - 色消しレンズ系 - Google Patents
色消しレンズ系Info
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/02—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having one + component only
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、天体望遠鏡の対物レンズやコリ
メータレンズ等に用いられる色消しレンズ系に関する。
メータレンズ等に用いられる色消しレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】この種の色消しレンズ系と
して、２枚の負の単レンズの間に１枚の正の単レンズを
配置したタイプが古くから知られている。また、軸上色
収差の２次スペクトルをより小さくするために、正レン
ズとして蛍石を用いた色消しレンズ系も広く用いられて
いる。しかし、蛍石は加工が難しくコストが高いという
問題がある。さらに、最近のＣＣＤカメラは、近赤外域
に感度を持っているのに対し、蛍石を用いた色消しレン
ズ系は、近赤外域では補正が過剰になってしまい、可視
光域と近赤外域とで同時に良好な色補正を行うことがで
きなかった。
して、２枚の負の単レンズの間に１枚の正の単レンズを
配置したタイプが古くから知られている。また、軸上色
収差の２次スペクトルをより小さくするために、正レン
ズとして蛍石を用いた色消しレンズ系も広く用いられて
いる。しかし、蛍石は加工が難しくコストが高いという
問題がある。さらに、最近のＣＣＤカメラは、近赤外域
に感度を持っているのに対し、蛍石を用いた色消しレン
ズ系は、近赤外域では補正が過剰になってしまい、可視
光域と近赤外域とで同時に良好な色補正を行うことがで
きなかった。
【０００３】例えば、天体撮影にＣＣＤカメラを用いる
場合、従来は、ＣＣＤカメラは近赤外域に感度を持って
いるにも関わらず、その対物レンズ（色消しレンズ系）
の近赤外域での色補正が十分でないために、赤外カット
フィルタを用いて近赤外域の光をカットしているのが実
状であった。しかし、ＣＣＤカメラの近赤外域での感度
を利用すれば、画像処理技術によって、明瞭な天体像を
撮影することができる。近赤外光を利用する監視カメラ
等についても同様のことが言える。
場合、従来は、ＣＣＤカメラは近赤外域に感度を持って
いるにも関わらず、その対物レンズ（色消しレンズ系）
の近赤外域での色補正が十分でないために、赤外カット
フィルタを用いて近赤外域の光をカットしているのが実
状であった。しかし、ＣＣＤカメラの近赤外域での感度
を利用すれば、画像処理技術によって、明瞭な天体像を
撮影することができる。近赤外光を利用する監視カメラ
等についても同様のことが言える。
【０００４】
【発明の目的】本発明は従って、蛍石を用いない色消し
レンズ系であって、特に近赤外域での色収差を良好に補
正することができる負正負の３枚構成の色消しレンズ系
を得ることを目的とする。また本発明は、近赤外域と可
視光域の双方でバランスよく色補正を良好に行うことが
できる色消しレンズ系を得ることを目的とする。
レンズ系であって、特に近赤外域での色収差を良好に補
正することができる負正負の３枚構成の色消しレンズ系
を得ることを目的とする。また本発明は、近赤外域と可
視光域の双方でバランスよく色補正を良好に行うことが
できる色消しレンズ系を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】本発明の色消しレンズ系は、物体側から
順に、負の単レンズと、正の単レンズと、負の単レンズ
で構成され、次の条件式（１）及び（３）を満足するこ
とを特徴としている。 （１）｜θpt−θnt｜＜０．０２（３）ν p ＞８０．０ 但し、 θpt；正の単レンズの（ｎC−ｎt）／（ｎF−ｎC）で表
されるｔ線の部分分散比、 θnt；負の単レンズの（ｎC−ｎt）／（ｎF−ｎC）で表
されるｔ線の部分分散比の平均値、 ｎC；Ｃ線の屈折率、 ｎt；ｔ線の屈折率、 ｎF；Ｆ線の屈折率、ν p ；正の単レンズのアッベ数、 である。
順に、負の単レンズと、正の単レンズと、負の単レンズ
で構成され、次の条件式（１）及び（３）を満足するこ
とを特徴としている。 （１）｜θpt−θnt｜＜０．０２（３）ν p ＞８０．０ 但し、 θpt；正の単レンズの（ｎC−ｎt）／（ｎF−ｎC）で表
されるｔ線の部分分散比、 θnt；負の単レンズの（ｎC−ｎt）／（ｎF−ｎC）で表
されるｔ線の部分分散比の平均値、 ｎC；Ｃ線の屈折率、 ｎt；ｔ線の屈折率、 ｎF；Ｆ線の屈折率、ν p ；正の単レンズのアッベ数、 である。
【０００６】本発明の色消しレンズ系はさらに、次の条
件式（２）を満足することが好ましい。 （２）｜θpg−θｎg｜＜０．０２ 但し、 θpg；正の単レンズの（ｎg−ｎF）／（ｎF−ｎC）で表
されるｇ線の部分分散比、 θｎg；負の単レンズの（ｎg−ｎF）／（ｎF−ｎC）で
表されるｇ線の部分分散比の平均値、 ｎC；Ｃ線の屈折率、 ｎt；ｔ線の屈折率、 ｎF；Ｆ線の屈折率、 ｎg；ｇ線の屈折率である。
件式（２）を満足することが好ましい。 （２）｜θpg−θｎg｜＜０．０２ 但し、 θpg；正の単レンズの（ｎg−ｎF）／（ｎF−ｎC）で表
されるｇ線の部分分散比、 θｎg；負の単レンズの（ｎg−ｎF）／（ｎF−ｎC）で
表されるｇ線の部分分散比の平均値、 ｎC；Ｃ線の屈折率、 ｎt；ｔ線の屈折率、 ｎF；Ｆ線の屈折率、 ｎg；ｇ線の屈折率である。
【０００７】正の単レンズは、蛍石でなく、光学ガラス
材料から構成する。より好ましくは条件式（４）を満足
する硝材を用いるのがよい。 （４）νp＞９１．０ 但し、 νp；正の単レンズのアッベ数、 である。
材料から構成する。より好ましくは条件式（４）を満足
する硝材を用いるのがよい。 （４）νp＞９１．０ 但し、 νp；正の単レンズのアッベ数、 である。
【０００８】
【発明の実施の形態】２枚の負の単レンズの間に１枚の
正の単レンズを配した３枚構成の色消しレンズ系は、負
正の２枚構成の色消しレンズ系に比較して、負レンズの
パワーを２枚に分散するために、高次の球面収差を抑え
ることができる。また、正レンズとして蛍石を使用すれ
ば、可視光域の軸上色収差の二次スペクトルを小さく抑
えた大口径色消しレンズ系を得ることができるという特
徴がある。しかし、蛍石は、ｔ線付近（近赤外域）の屈
折率が極端に低いという突出した異常分散性を示すた
め、蛍石を用いた３枚構成の色消しレンズ系では、可視
光域と近赤外域とで同時に正レンズと負レンズの部分分
散比の差を一定値以下とすることはできなかった。つま
り、蛍石を用い、可視光域（ｇ線）での軸上色収差の二
次スペクトルを小さく抑えるようにした従来の色消しレ
ンズ系では、近赤外域での軸上色収差が補正過剰になっ
てしまうという問題点を解決することができなかった。
正の単レンズを配した３枚構成の色消しレンズ系は、負
正の２枚構成の色消しレンズ系に比較して、負レンズの
パワーを２枚に分散するために、高次の球面収差を抑え
ることができる。また、正レンズとして蛍石を使用すれ
ば、可視光域の軸上色収差の二次スペクトルを小さく抑
えた大口径色消しレンズ系を得ることができるという特
徴がある。しかし、蛍石は、ｔ線付近（近赤外域）の屈
折率が極端に低いという突出した異常分散性を示すた
め、蛍石を用いた３枚構成の色消しレンズ系では、可視
光域と近赤外域とで同時に正レンズと負レンズの部分分
散比の差を一定値以下とすることはできなかった。つま
り、蛍石を用い、可視光域（ｇ線）での軸上色収差の二
次スペクトルを小さく抑えるようにした従来の色消しレ
ンズ系では、近赤外域での軸上色収差が補正過剰になっ
てしまうという問題点を解決することができなかった。
【０００９】本発明は、負正負の３枚構成の色消しレン
ズ系において、蛍石のような高価で特殊な硝材を用いる
ことなく、可視光域と近赤外域での軸上色収差補正をバ
ランスよく行うもので、近赤外域での異常分散性が蛍石
ほど強くない低分散光学ガラスと、適当な性質の光学ガ
ラスからなる負レンズとを組み合わせることにより、可
視光域と近赤外域を含む広い波長域において、軸上色収
差の二次スペクトルを小さくすることに成功したもので
ある。
ズ系において、蛍石のような高価で特殊な硝材を用いる
ことなく、可視光域と近赤外域での軸上色収差補正をバ
ランスよく行うもので、近赤外域での異常分散性が蛍石
ほど強くない低分散光学ガラスと、適当な性質の光学ガ
ラスからなる負レンズとを組み合わせることにより、可
視光域と近赤外域を含む広い波長域において、軸上色収
差の二次スペクトルを小さくすることに成功したもので
ある。
【００１０】条件式（１）は、正レンズと負レンズのｔ
線での部分分散比に関する条件である。この条件式
（１）を満足するように、１枚の正の単レンズと２枚の
負の単レンズとのｔ線の部分分散比の差を小さくするこ
とによって、ｔ線付近の近赤外域での軸上色収差の二次
スペクトルを小さく抑えることができる。条件式（１）
の上限を越えると、１枚の正の単レンズと２枚の負の単
レンズのｔ線での部分分散比の差が大きくなり過ぎ、ｔ
線付近で軸上色収差の二次スペクトルを小さくすること
ができなくなる。
線での部分分散比に関する条件である。この条件式
（１）を満足するように、１枚の正の単レンズと２枚の
負の単レンズとのｔ線の部分分散比の差を小さくするこ
とによって、ｔ線付近の近赤外域での軸上色収差の二次
スペクトルを小さく抑えることができる。条件式（１）
の上限を越えると、１枚の正の単レンズと２枚の負の単
レンズのｔ線での部分分散比の差が大きくなり過ぎ、ｔ
線付近で軸上色収差の二次スペクトルを小さくすること
ができなくなる。
【００１１】条件式（２）は、正レンズと負レンズのｇ
線での部分分散比に関する条件である。この条件式
（２）を満足するように、１枚の正の単レンズと２枚の
負の単レンズとのｇ線の部分分散比の差を小さくするこ
とによって、ｇ線付近の可視光域での軸上色収差の二次
スペクトルを小さく抑えることができる。条件式（２）
の上限を越えると、１枚の正の単レンズと２枚の負の単
レンズのｇ線での部分分散比の差が大きくなり過ぎ、ｇ
線付近で軸上色収差の二次スペクトルを小さくすること
ができなくなる。
線での部分分散比に関する条件である。この条件式
（２）を満足するように、１枚の正の単レンズと２枚の
負の単レンズとのｇ線の部分分散比の差を小さくするこ
とによって、ｇ線付近の可視光域での軸上色収差の二次
スペクトルを小さく抑えることができる。条件式（２）
の上限を越えると、１枚の正の単レンズと２枚の負の単
レンズのｇ線での部分分散比の差が大きくなり過ぎ、ｇ
線付近で軸上色収差の二次スペクトルを小さくすること
ができなくなる。
【００１２】条件式（３）は、正レンズとして用いる低
分散光学ガラスに関する条件である。この条件式（３）
を満足するようなアッベ数の低分散光学ガラスを用いる
ことで、良好な性能を得ることができる。条件式（３）
の下限を越えると、条件式（１）と（２）を満足するた
めには、負レンズと正レンズのアッベ数の差が小さくな
り過ぎ、高次の球面収差が過剰に発生して良好な性能が
得られない。
分散光学ガラスに関する条件である。この条件式（３）
を満足するようなアッベ数の低分散光学ガラスを用いる
ことで、良好な性能を得ることができる。条件式（３）
の下限を越えると、条件式（１）と（２）を満足するた
めには、負レンズと正レンズのアッベ数の差が小さくな
り過ぎ、高次の球面収差が過剰に発生して良好な性能が
得られない。
【００１３】条件式（４）は、正レンズとして用いる低
分散光学ガラスについてのより好ましい条件である。正
レンズを構成する低分散ガラスのアッベ数が、この条件
式（４）を満足すると、さらに良好な性能を得ることが
できる。条件式（４）の下限を越えると、条件式（１）
と（２）を満足するためには、負レンズと正レンズのア
ッベ数の差を十分に大きくすることができなくなり、高
次の球面収差が発生するため、大口径化が困難になる。
分散光学ガラスについてのより好ましい条件である。正
レンズを構成する低分散ガラスのアッベ数が、この条件
式（４）を満足すると、さらに良好な性能を得ることが
できる。条件式（４）の下限を越えると、条件式（１）
と（２）を満足するためには、負レンズと正レンズのア
ッベ数の差を十分に大きくすることができなくなり、高
次の球面収差が発生するため、大口径化が困難になる。
【００１４】次に本発明の数値実施例を説明する。以下
の表及び図面中、ＦNOはＦナンバー、ｆは焦点距離、ｆ
Bはバックフォーカス、ｒはレンズ各面の曲率半径、ｄ
はレンズ厚もしくはレンズ間隔、ｎdはｄ線の屈折率、
νはアッベ数を示す。諸収差図中、ｄ線、ｇ線、ｃ線
は、それぞれの波長における、球面収差によって示され
る色収差であり、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件を示
す。
の表及び図面中、ＦNOはＦナンバー、ｆは焦点距離、ｆ
Bはバックフォーカス、ｒはレンズ各面の曲率半径、ｄ
はレンズ厚もしくはレンズ間隔、ｎdはｄ線の屈折率、
νはアッベ数を示す。諸収差図中、ｄ線、ｇ線、ｃ線
は、それぞれの波長における、球面収差によって示され
る色収差であり、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件を示
す。
【００１５】「実施例１」図１は本発明による色消しレ
ンズ系の第１の実施例のレンズ構成図、表１はその数値
データ、図２は同レンズ系の縦収差図、図３は同軸上色
収差図である。本実施例の色消しレンズ系は、物体側か
ら順に、物体側に凸の負メニスカス単レンズの第１レン
ズ１１、両凸単レンズの第２レンズ１２、及び像側に凸
の負のメニスカス単レンズの第３レンズ１３から構成さ
れており、すべてのレンズが貼り合わされている。
ンズ系の第１の実施例のレンズ構成図、表１はその数値
データ、図２は同レンズ系の縦収差図、図３は同軸上色
収差図である。本実施例の色消しレンズ系は、物体側か
ら順に、物体側に凸の負メニスカス単レンズの第１レン
ズ１１、両凸単レンズの第２レンズ１２、及び像側に凸
の負のメニスカス単レンズの第３レンズ１３から構成さ
れており、すべてのレンズが貼り合わされている。
【００１６】
【表１】
FNO=1：10.0
f=1001.68
fB=981.22
面Ｎｏ． ｒ ｄ Nd ν
1 425.000 9.35 1.51633 64.1
2 221.000 13.18 1.43875 95.0
3 -627.298 10.20 1.51742 52.4
4 -1985.225 - - -
【００１７】「実施例２」図４は本発明による色消しレ
ンズ系の第２の実施例のレンズ構成図、表２はその数値
データ、図５は同レンズ系の縦収差図、図６は同軸上色
収差図である。本実施例の色消しレンズ系の構成は、実
施例１と同様である。
ンズ系の第２の実施例のレンズ構成図、表２はその数値
データ、図５は同レンズ系の縦収差図、図６は同軸上色
収差図である。本実施例の色消しレンズ系の構成は、実
施例１と同様である。
【００１８】
【表２】
FNO=1：10.0
f=1000.09
fB=979.82
面Ｎｏ． ｒ ｄ Nd ν
1 385.528 9.50 1.48749 70.2
2 210.646 12.50 1.43875 95.0
3 -605.256 10.00 1.73400 51.5
4 -1618.062 - - -
【００１９】「実施例３」図７は本発明による色消しレ
ンズ系の第３の実施例のレンズ構成図、表３はその数値
データ、図８は同レンズ系の縦収差図、図９は同軸上色
収差図である。本実施例の色消しレンズ系は、物体側か
ら順に、物体側に凸の負メニスカス単レンズの第１レン
ズ１１、両凸単レンズの第２レンズ１２、及び像側に凸
の負のメニスカス単レンズの第３レンズ１３から構成さ
れている点は、実施例１、２と同様であるが、３枚のレ
ンズがいずれも貼り合わされていない点で異なる。
ンズ系の第３の実施例のレンズ構成図、表３はその数値
データ、図８は同レンズ系の縦収差図、図９は同軸上色
収差図である。本実施例の色消しレンズ系は、物体側か
ら順に、物体側に凸の負メニスカス単レンズの第１レン
ズ１１、両凸単レンズの第２レンズ１２、及び像側に凸
の負のメニスカス単レンズの第３レンズ１３から構成さ
れている点は、実施例１、２と同様であるが、３枚のレ
ンズがいずれも貼り合わされていない点で異なる。
【００２０】
【表３】
FNO=1：10.0
f=1000.02
fB=983.44
面Ｎｏ． ｒ ｄ Nd ν
1 505.760 8.00 1.51874 64.5
2 167.590 3.00 - -
3 169.910 14.00 1.49700 81.6
4 -553.832 3.00 - -
5 -642.543 8.50 1.65844 50.9
6 -2625.925 - - -
【００２１】「実施例４」図１０は本発明による色消し
レンズ系の第４の実施例のレンズ構成図、表４はその数
値データ、図１１は同レンズ系の縦収差図、図１２は同
軸上色収差図である。本実施例の色消しレンズ系の構成
は、実施例３と同様である。
レンズ系の第４の実施例のレンズ構成図、表４はその数
値データ、図１１は同レンズ系の縦収差図、図１２は同
軸上色収差図である。本実施例の色消しレンズ系の構成
は、実施例３と同様である。
【００２２】
【表４】
FNO=1：10.0
f=1000.02
fB=979.22
面Ｎｏ． ｒ ｄ Nd ν
1 445.888 8.00 1.48749 70.2
2 199.386 3.00 - -
3 202.781 14.00 1.45600 90.3
4 -478.062 3.00 - -
5 -499.834 8.50 1.51742 52.4
6 -3025.729 - - -
【００２３】「実施例５」図１３は本発明による色消し
レンズ系の第５の実施例のレンズ構成図、表５はその数
値データ、図１４は同レンズ系の縦収差図、図１５は同
軸上色収差図である。本実施例の色消しレンズ系の構成
は、実施例３と同様である。
レンズ系の第５の実施例のレンズ構成図、表５はその数
値データ、図１４は同レンズ系の縦収差図、図１５は同
軸上色収差図である。本実施例の色消しレンズ系の構成
は、実施例３と同様である。
【００２４】
【表５】
FNO=1：10.0
f=999.98
fB=978.96
面Ｎｏ． ｒ ｄ Nd ν
1 400.596 10.00 1.55963 61.2
2 224.053 0.20 - -
3 222.068 12.50 1.43875 95.0
4 -504.989 0.20 - -
5 -515.920 10.00 1.55963 61.2
6 -1650.708 - - -
【００２５】各実施例の各条件式に関係する値を表６に
示す。表６から明らかなように、実施例１ないし５は、
いずれも条件式（１）ないし（３）を満足し、実施例３
と４を除いては、条件式（４）も満足している。
示す。表６から明らかなように、実施例１ないし５は、
いずれも条件式（１）ないし（３）を満足し、実施例３
と４を除いては、条件式（４）も満足している。
【００２６】各実施例の各条件式に対応する値を表６に
示す。
示す。
【表６】
実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５
θt1 0.868 0.890 0.868 0.890 0.840
θt2 0.840 0.840 0.830 0.840 0.840
θt3 0.800 0.806 0.779 0.800 0.840
θg1 0.535 0.530 0.534 0.530 0.539
θg2 0.536 0.536 0.538 0.534 0.536
θg3 0.555 0.548 0.555 0.555 0.539
│θtp-θtn│ 0.006 0.008 0.007 0.005 0.000
│θgp-θgn│ 0.009 0.003 0.007 0.009 0.003
νp 95.0 95.0 81.6 90.3 95.0
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、近赤外域における軸上
色収差の２次スペクトルが良好に補正された色消しレン
ズ系が得られ、さらに可視光域から近赤外域までに渡る
広い波長域で、軸上色収差をバランスよく補正した色消
しレンズ系が得られる。
色収差の２次スペクトルが良好に補正された色消しレン
ズ系が得られ、さらに可視光域から近赤外域までに渡る
広い波長域で、軸上色収差をバランスよく補正した色消
しレンズ系が得られる。
【図１】本発明による色消しレンズ系の実施例１のレン
ズ構成図である。
ズ構成図である。
【図２】図１のレンズ系の縦収差図である。
【図３】図１のレンズ系の軸上色収差図である。
【図４】本発明による色消しレンズ系の実施例２のレン
ズ構成図である。
ズ構成図である。
【図５】図４のレンズ系の縦収差図である。
【図６】図４のレンズ系の軸上色収差図である。
【図７】本発明による色消しレンズ系の実施例３のレン
ズ構成図である。
ズ構成図である。
【図８】図７のレンズ系の縦収差図である。
【図９】図７のレンズ系の軸上色収差図である。
【図１０】本発明による色消しレンズ系の実施例４のレ
ンズ構成図である。
ンズ構成図である。
【図１１】図１０のレンズ系の縦収差図である。
【図１２】図１０のレンズ系の軸上色収差図である。
【図１３】本発明による色消しレンズ系の実施例５のレ
ンズ構成図である。
ンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ系の縦収差図である。
【図１５】図１３のレンズ系の軸上色収差図である。
１１ １３ 負単レンズ
１２ 正単レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】 物体側から順に、負の単レンズと、正の
単レンズと、負の単レンズで構成され、次の条件式
（１）及び（３）を満足することを特徴とする色消しレ
ンズ系。 （１）｜θpt−θnt｜＜０．０２（３）ν p ＞８０．０ 但し、 θpt；正の単レンズの（ｎC−ｎt）／（ｎF−ｎC）で表
されるｔ線の部分分散比、 θnt；負の単レンズの（ｎC−ｎt）／（ｎF−ｎC）で表
されるｔ線の部分分散比の平均値、 ｎC；Ｃ線の屈折率、 ｎt；ｔ線の屈折率、 ｎF；Ｆ線の屈折率、ν p ；正の単レンズのアッベ数。 - 【請求項２】 請求項１記載の色消しレンズ系におい
て、さらに次の条件式（２）を満足する色消しレンズ
系。 （２）｜θpg−θｎg｜＜０．０２ 但し、 θpg；正の単レンズの（ｎg−ｎF）／（ｎF−ｎC）で表
されるｇ線の部分分散比、 θｎg；負の単レンズの（ｎg−ｎF）／（ｎF−ｎC）で
表されるｇ線の部分分散比の平均値、 ｎg；ｇ線の屈折率。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の色消しレンズ系
において、正の単レンズは光学ガラス材料からなる色消
しレンズ系。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項 記載の
色消しレンズ系において、さらに次の条件式（４）を満
足する色消しレンズ系。 （４）νp＞９１．０
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