JP4867356B2 - テレセントリック対物レンズ - Google Patents
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Description
本発明は、対物レンズに関するものである。
近年、地球環境の観測や資源探査を目的とした、人工衛星からの観測が注目されている。人工衛星からの地球観測は紫外線から赤外線にわたる広い波長域で観測を行うことにより様々な情報をグローバルに取得できるという特徴を持っている。
通常、人工衛星から広い波長域に渡る光学観測を行う際には、色収差の生じない反射光学系を用いることが一般的である。一方、レンズで構成される屈折光学系は、反射光学系に比べて収差補正の自由度が多く、広い視野角と高い結像性能を得ることが出来るが、色収差の補正に困難を伴うという特徴を有する。
また、係る観測の際には、集光した光を分光して観測することも一般的であり、対物レンズと撮像面との間の光路中にバンドパスフィルターや色分解プリズムを挿入する必要があり、分光された光にムラが生じるのを防ぐため、像側にテレセントリックであることも要求される。
上記の如き対物レンズは、例えば以下の特許公報に開示されている。
特開２００２−２５０８６３しかしながら、
に開示されている対物レンズでは、色収差の補正が充分ではなく、更には歪曲収差の残存量も大きいので、広い波長域に渡って高い結像性能を要求される人工衛星からの観測に供する対物レンズとしては充分なものではない。
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、屈折系であっても近紫外域から近赤外域まで色収差が充分に補正され、歪曲収差をはじめとした諸収差も良好に補正された、広い波長域に渡る観測に好適な像側テレセントリック対物レンズを提供することを課題としている。
上記目的を達成するため、本発明の対物レンズは以下の構成とする。
請求項１に係わる対物レンズは、物体側より順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群G2とより構成され、前記第１レンズ群G１は、物体側より順に、正屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズ成分Ｌ１、所定の空気間隔を隔てて互いに隣り合うか又は接合された、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２と像側に凹面を向けた負レンズＬ３を含んだ構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有する前群Ｇ２１と正の屈折力を有する後群Ｇ２２とより成り、前記前群Ｇ２１は物体側より順に、所定の空気間隔を隔てて互いに隣り合うか又は接合された、物体側に凹面を向けた負レンズＬ４および像側に凸面を向けた正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた正レンズＬ６の３枚のレンズより構成され、前記後群Ｇ２２は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズを含む構成であり、前記第1レンズ群Ｇ１、前記開口絞り、前記第2レンズ群Ｇ２は、像側にほぼテレセントリックとなるように配置され、且つ以下の条件式を満たす構成の対物レンズとする。
請求項１に係わる対物レンズは、物体側より順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群G2とより構成され、前記第１レンズ群G１は、物体側より順に、正屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズ成分Ｌ１、所定の空気間隔を隔てて互いに隣り合うか又は接合された、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２と像側に凹面を向けた負レンズＬ３を含んだ構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有する前群Ｇ２１と正の屈折力を有する後群Ｇ２２とより成り、前記前群Ｇ２１は物体側より順に、所定の空気間隔を隔てて互いに隣り合うか又は接合された、物体側に凹面を向けた負レンズＬ４および像側に凸面を向けた正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた正レンズＬ６の３枚のレンズより構成され、前記後群Ｇ２２は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズを含む構成であり、前記第1レンズ群Ｇ１、前記開口絞り、前記第2レンズ群Ｇ２は、像側にほぼテレセントリックとなるように配置され、且つ以下の条件式を満たす構成の対物レンズとする。
ν２−ν３ ＞ ３０ ・・・（１）
ν５−ν４ ＞ ２５ ・・・（２）
ν３、ν４ ＞ ４５ ・・・（３）
１．５０ ＜ n３、n４ ＜１．７０ ・・・（４）
但し、ν２：前記Ｌ２の硝材のアッベ数
ν３：前記Ｌ３の硝材のアッベ数
ν４：前記Ｌ４の硝材のアッベ数
ν５：前記Ｌ５の硝材のアッベ数
ｎ３：前記Ｌ３のF線に対する屈折率
ｎ４：前記Ｌ４のF線に対する屈折率
請求項２に関わる対物レンズは、前記第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ２２に含まれる前記負レンズのアッベ数をνＮとするとき、以下の条件を満たす構成の請求項１に記載の対物レンズとする。
ν５−ν４ ＞ ２５ ・・・（２）
ν３、ν４ ＞ ４５ ・・・（３）
１．５０ ＜ n３、n４ ＜１．７０ ・・・（４）
但し、ν２：前記Ｌ２の硝材のアッベ数
ν３：前記Ｌ３の硝材のアッベ数
ν４：前記Ｌ４の硝材のアッベ数
ν５：前記Ｌ５の硝材のアッベ数
ｎ３：前記Ｌ３のF線に対する屈折率
ｎ４：前記Ｌ４のF線に対する屈折率
請求項２に関わる対物レンズは、前記第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ２２に含まれる前記負レンズのアッベ数をνＮとするとき、以下の条件を満たす構成の請求項１に記載の対物レンズとする。
８５ ＞ νＮ ＞３５ ・・・（５）
請求項３に係わる対物レンズは、ｆ１を前記第１レンズ群Ｇ１のF線に対する焦点距離、ｆ２を前記第２レンズ群Ｇ２のF線に対する焦点距離、ｆ２２を前記第２レンズ群の後群Ｇ２２のF線に対する焦点距離としたとき以下の条件を満たす構成の請求項１乃至請求項２に記載の対物レンズとする。
請求項３に係わる対物レンズは、ｆ１を前記第１レンズ群Ｇ１のF線に対する焦点距離、ｆ２を前記第２レンズ群Ｇ２のF線に対する焦点距離、ｆ２２を前記第２レンズ群の後群Ｇ２２のF線に対する焦点距離としたとき以下の条件を満たす構成の請求項１乃至請求項２に記載の対物レンズとする。
１．８ ＜ ｆ１／ｆ２ ＜ ２ ・・・・・・（６）
１．３ ＜ ｆ２２／ｆ２ ＜ ２．２ ・・・（７）
請求項４に係わる対物レンズは、F線に対する入射光束の主光線が前記対物レンズの最終面を射出したときの光軸との成す角をα（単位は度）とした時、以下の条件を満たす構成の請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の対物レンズとする。
１．３ ＜ ｆ２２／ｆ２ ＜ ２．２ ・・・（７）
請求項４に係わる対物レンズは、F線に対する入射光束の主光線が前記対物レンズの最終面を射出したときの光軸との成す角をα（単位は度）とした時、以下の条件を満たす構成の請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の対物レンズとする。
｜α｜ ＜ １ ・・・（８）
但し、αの符号は、光軸から測って反時計回りを正、時計回りを負とする。
但し、αの符号は、光軸から測って反時計回りを正、時計回りを負とする。
本発明によれば、屈折系であっても近紫外域から近赤外域まで色収差が充分に補正され、歪曲収差をはじめとした諸収差が良好に補正された、広い波長域に渡る観測に好適な像側テレセントリック対物レンズを提供することができる。
以下、最良の形態の構成および条件式を詳しく説明する。
既に述べた如く、レンズで構成される屈折光学系は、反射光学系に比べて収差補正の自由度が多く、広い視野角と高い結像性能を得ることが出来る反面、現実に存在する光学ガラス等の光学材料は、限られた範囲のアッベ数と屈折率しか持たないので、広い波長域に渡って色収差を補正するのは困難を伴う。通常の対物レンズは可視域での色収差が補正出来れば充分であるが、人工衛星に搭載して地球を観測するような目的の対物レンズでは、広い波長域に渡る観測が必要とされるので、近紫外から近赤外までの色収差を補正する必要がある。更に、分光観測における要求から、対物レンズと撮像面との間の光路中にバンドパスフィルターや色分解プリズムを挿入する必要があり、分光された光にムラが生じるのを防ぐため、像側にテレセントリックであることも要求される。請求項１に係わるレンズ構成はこれを解決するための基本的な構成である。
既に述べた如く、レンズで構成される屈折光学系は、反射光学系に比べて収差補正の自由度が多く、広い視野角と高い結像性能を得ることが出来る反面、現実に存在する光学ガラス等の光学材料は、限られた範囲のアッベ数と屈折率しか持たないので、広い波長域に渡って色収差を補正するのは困難を伴う。通常の対物レンズは可視域での色収差が補正出来れば充分であるが、人工衛星に搭載して地球を観測するような目的の対物レンズでは、広い波長域に渡る観測が必要とされるので、近紫外から近赤外までの色収差を補正する必要がある。更に、分光観測における要求から、対物レンズと撮像面との間の光路中にバンドパスフィルターや色分解プリズムを挿入する必要があり、分光された光にムラが生じるのを防ぐため、像側にテレセントリックであることも要求される。請求項１に係わるレンズ構成はこれを解決するための基本的な構成である。
本発明に関わる対物レンズでは、基本構成としては所謂ガウスタイプを採用し、ガウスタイプの絞りより後ろのレンズ群を、像側テレセントリックになるようなレンズ構成にしたものである。
最も物体側のレンズ成分Ｌ１は、画角に対応する角度を持って対物レンズに入射する光束に対し、収差の発生を出来る限り抑えるように、全体として正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズ成分とする。Ｌ１に続く各レンズに関しても、前記画角に対応する角度を持って対物レンズに入射する光束に対し、収差の発生を出来る限り抑え、最小偏角に近い偏角を持って光線を屈折させるように、絞りＳより物体側の正レンズは物体側に凸面を向けた形状、負レンズは像側に凹面を向けた形状とし、絞りＳより像側の第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ２１に含まれる負レンズは物体側に凹面を向けた形状、正レンズは像側に凸面を向けた形状とする必要がある。第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ２２は、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ２１より射出される光束を、瞳の収差および歪曲収差をバランスよく補正しつつ、各画角に対応する主光線を光軸と平行にし良好なテレセン性をもって像面に結像させる。
条件式（１）から（４）は、絞りより物体側および絞りより像側で、全系の色収差補正に大きく寄与する、物体側より順に所定の空気間隔を隔てて正レンズと負レンズが隣り合うか又は接合された、Ｌ２およびＬ３、物体側より順に負レンズと正レンズが所定の空気間隔を隔てて隣り合うか又は接合された、Ｌ４およびＬ５のガラスの選択に関わる条件を見出したものである。通常の色収差補正では、正レンズには低分散（アッベ数は大）の硝材、負レンズには高分散の硝材を使用する。しかしながら、本発明の如き、近紫外から近赤外に渡る広い波長域で色収差を補正するには、所謂２次スペクトルの発生を抑えることが重要となる。
条件式（１）および（２）は、Ｌ２およびＬ３、Ｌ４およびＬ５の硝材のアッベ数の差を規定したものであり、下限を超えると正レンズと負レンズのアッベ数の差が小さくなり過ぎ、通常の２色消しが困難となる。条件式（３）は、負レンズＬ３とＬ４が満たすべき２次スペクトルの補正に関わるアッベ数の条件であり、下限を超えると２次スペクトルの補正を効率的に行うことが出来なくなる。条件式（４）は、負レンズＬ３とＬ４が満たすべきF線の屈折率に関する条件である。通常の場合、Ｌ３、Ｌ４はF線の屈折率で１・７以上の硝材が使用される。しかしながら、本発明に関わる対物レンズでは、２次スペクトルの補正が重要であるため、正レンズは所謂異常分散ガラスないしは蛍石などの通常光学ガラスにはない部分分散比を持った硝材を使用する必要がある。これらの硝材は屈折率が低いため、像面湾曲の指標である、ペッツバール和の補正を著しく困難にする。このペッツバール和と他の収差をバランスよく補正するため、負レンズＬ３，Ｌ４のとる屈折率の範囲を規定するのが条件式（４）である。上限を超えると、球面収差やコマ収差の補正には有利であるがペッツバール和が正方向に増大し、補正が困難となる。下限を超えると、現実的な光学ガラスが存在しない。なお、好ましくは条件式（４）の上限を１．６とすれば、より良好にペッツバール和の補正が出来る。
条件式（５）は、倍率の色収差の補正を効率よく行うため、前記第２レンズ群の後群Ｇ２２に含まれる負レンズの硝材が満たすべき、好ましいアッベ数の範囲を規定するものである。通常のガウスタイプ光学系では、絞りに対し略同心的にレンズが配置されるため、歪曲収差と倍率の色収差の発生は必然的に抑えられる。しかしながら本発明では、像側でテレセントリックな光学系とするため、絞りより像側のレンズに強い正の屈折力を配する必要があり、更には絞りに対する同心性のないレンズ配置とする必要がある。このため、歪曲収差の発生が増大し、これを補正するためにＧ２２には適切な屈折力を持った負レンズを配置する必要がある。このレンズ配置の下で、前記負レンズが条件式（５）を満たすことによって、倍率の色収差も効率よく補正できる。条件式（５）の上限を超えると硝材の分散が小さくなりすぎ、短波長の倍率の色収差は負に残存し補正が困難となる。下限を超えると硝材の分散が大きくなり過ぎ、短波長の倍率の色収差が補正過剰となってしまう。
条件式（６）、（７）は、本発明の対物レンズを、像側テレセントリックに構成するために、第1レンズ群のF線に対する焦点距離ｆ１に対する第２レンズ群Ｇ２のF線に対する焦点距離ｆ２および前記ｆ２に対する第２レンズ群の後群Ｇ２２のF線に対する焦点距離ｆ２２がとる、好ましい範囲を規定するものである。
条件式（６）の上限を超えると、第1レンズ群Ｇ１の焦点距離に比して第2レンズ群Ｇ２の焦点距離が大きくなり過ぎ、屈折力が弱くなることから像側にテレセントリックな光学系を構成することが困難となる。条件式（７）は、第2レンズ群Ｇ２の全体の焦点距離に対する、第２レンズ群の後群Ｇ２２が担う適切な焦点距離の範囲を規定するものである。本発明に関わる対物レンズを像側テレセントリックに構成する時、大きく歪曲収差が発生することは既に述べた。条件式（７）の下限を超えると第２レンズ群全体に対する後群Ｇ２２の屈折力が強くなりすぎ、大きな負の歪曲収差が発生し補正困難となる。上限を超えると第２レンズ群全体に対する後群Ｇ２２の屈折力は弱くなりすぎ、像側テレセントリックな光学系を構成するのが困難となる。
条件式（８）は、像側でのテレセン性の程度の好ましい範囲を規定するものである。条件式（８）の範囲外では、対物レンズとその像面の間の光路中に、バンドパスフィルターや色分解プリズムを配置して分光観測を行う場合、分光される光に大きな色むらが発生し、観測に支障をきたす。
以下、添付図面に基づいて、実施の形態を説明する。
なお、各実施例とも、対物レンズを評価するための基準波長はF線（波長８６．１３３ｎｍ）としている。
なお、各実施例とも、対物レンズを評価するための基準波長はF線（波長８６．１３３ｎｍ）としている。
図１は、本発明による第１実施形態の対物レンズ構成図である。なお、図１には、無限遠物点からの光束に対し、像の中心から最周辺に至る4点に結像する光線の光路を併せて記載している。この第1実施例の対物レンズは、物体側より順に、第1レンズ群G１、開口絞りＳ，第２レンズ群G２で構成される。第1レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状の単レンズＬ１、所定の空気間隔を隔てて互いに隣り合った、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２と像側に凹面を向けた負レンズＬ３より構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、正の屈折力を有する前群Ｇ２１と正の屈折力を有する後群Ｇ２２から構成されており、前群Ｇ２１は物体側より順に、所定の空気間隔を隔てて互いに隣り合った、物体側に凹面を向けた負レンズＬ４と像側に凸面を向けた正レンズＬ５、および像側に凸面を向けた正レンズＬ６で構成されている。後群Ｇ２２は、物体側より順に、正レンズＬ７、正レンズＬ８、負レンズＬ９の３枚の単レンズより成る構成である。
以下、第１実施例の諸元の値を表１に示す。表１において、ｆは対物レンズ全系のF線に対する合成焦点距離（単位ｍｍ）、Ｆ／はＦナンバーであり、物体距離は無限遠である。左端の数字は物体側からの各面の順序を表し、Sは開口絞りである。各レンズ面の曲率半径の単位はｍｍであり、曲率半径INFINITYは平面を表す。面間隔の単位はｍｍ、ｎＦは各レンズ硝材のＦ線（波長４８６．１３３ｎｍ）に対する屈折率、νdは各レンズ硝材のアッベ数である。
表１［実施例１］
f =100.0mm F/4 画角36°
面 曲率半径 面間隔 nF νd
1: 34.63656 14.000000 1.50123 81.54
2: 222.91650 0.100000
3: 30.69056 8.500000 1.44195 94.93
4: 113.26770 1.400000
5: 336.46049 3.000000 1.53934 48.84
6: 22.87269 8.800000
S: INFINITY 17.300000
8: -16.70603 4.000000 1.52431 52.43
9: INFINITY 0.900000
10: -648.40761 19.000000 1.50123 81.54
11: -31.35238 0.100000
12: 363.55599 13.500000 1.50123 81.54
13: -83.82712 0.100000
14: 550.90694 11.500000 1.50123 81.54
15: -118.42127 0.100000
16: 220.43382 12.000000 1.62479 63.33
17: -133.89709 1.000000
18: -143.73557 5.000000 1.60458 35.31
19: INFINITY 31.734700
第１実施例についての諸収差図を図２および図３に示す。
表１［実施例１］
f =100.0mm F/4 画角36°
面 曲率半径 面間隔 nF νd
1: 34.63656 14.000000 1.50123 81.54
2: 222.91650 0.100000
3: 30.69056 8.500000 1.44195 94.93
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S: INFINITY 17.300000
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11: -31.35238 0.100000
12: 363.55599 13.500000 1.50123 81.54
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18: -143.73557 5.000000 1.60458 35.31
19: INFINITY 31.734700
第１実施例についての諸収差図を図２および図３に示す。
図２は、球面収差、非点収差、歪曲収差、図３は横収差の収差図であり、全て基準波長はF線としている。
なお、各収差図では、ｒはｒ線（波長７０６．５１９ｎｍ）、ｄはｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）、ＦはＦ線（波長４８６．１３３ｎｍ）、ｈはｈ線（波長４０４．６５６ｎｍ）の収差曲線をそれぞれ示す。なお非点収差図では、一点鎖線Ｓはサジタル像面、破線Ｔはタンジェンシャル像面をそれぞれ示す。また、球面収差図では、Ｈは入射高（但し、最大入射高を１と規格化する）を示し、非点収差図および歪曲収差図で、ωは半画角を示す。横収差図では、タンジェンシャルおよびサジタル像面において各半画角ごとに収差曲線を示す。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。
なお、各収差図では、ｒはｒ線（波長７０６．５１９ｎｍ）、ｄはｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）、ＦはＦ線（波長４８６．１３３ｎｍ）、ｈはｈ線（波長４０４．６５６ｎｍ）の収差曲線をそれぞれ示す。なお非点収差図では、一点鎖線Ｓはサジタル像面、破線Ｔはタンジェンシャル像面をそれぞれ示す。また、球面収差図では、Ｈは入射高（但し、最大入射高を１と規格化する）を示し、非点収差図および歪曲収差図で、ωは半画角を示す。横収差図では、タンジェンシャルおよびサジタル像面において各半画角ごとに収差曲線を示す。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。
図２および図３に示すように第１実施例の対物レンズでは、ｒ線、ｄ線、Ｆ線、ｈ線の各波長において諸収差が良好に補正されており、歪曲収差をはじめとする諸収差も良好に補正されている。
図４は、本発明による第２実施例の対物レンズ構成図（光路図）である。この第２実施例では、第1レンズ群G１の最も物体側のレンズ成分L１を、物体側より順に正レンズと負レンズの接合メニスカスレンズとしている。また、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ２１で、L4とL５を接合レンズとしており、後群G２２は、物体側より順に、正レンズＬ７、正レンズと負レンズの接合レンズであるレンズ成分Ｌ８で構成している。上記特徴を除けば第１実施例と同様の構成となっている。
以下、表２に上記第１実施例と同様に第２実施例の諸元を示す。
表２［実施例２］
f =100.0mm F/4 画角36°
面 曲率半径 面間隔 nF νd
1: 36.30738 18.000000 1.50123 81.54
2: -174.06381 5.000000 1.70552 55.53
3: 15.94595 0.300000
4: 23.95810 8.000000 1.50123 81.54
5: 34.40563 3.000000 1.55654 45.79
6: 17.95223 7.100000
S: INFINITY 13.800000
8: -16.24022 4.000000 1.55654 45.79
9: 247.41396 14.000000 1.50123 81.54
10: -37.90302 0.100000
11: -90.21635 13.500000 1.50123 81.54
12: -40.21623 0.100000
13: 336.57976 14.500000 1.50123 81.54
14: -72.98365 4.100000
15: 165.58350 14.000000 1.62479 63.33
16: -100.66293 5.000000 1.52191 64.14
17: INFINITY 25.959191
第２実施例についての諸収差図を図５および図６に示す。
表２［実施例２］
f =100.0mm F/4 画角36°
面 曲率半径 面間隔 nF νd
1: 36.30738 18.000000 1.50123 81.54
2: -174.06381 5.000000 1.70552 55.53
3: 15.94595 0.300000
4: 23.95810 8.000000 1.50123 81.54
5: 34.40563 3.000000 1.55654 45.79
6: 17.95223 7.100000
S: INFINITY 13.800000
8: -16.24022 4.000000 1.55654 45.79
9: 247.41396 14.000000 1.50123 81.54
10: -37.90302 0.100000
11: -90.21635 13.500000 1.50123 81.54
12: -40.21623 0.100000
13: 336.57976 14.500000 1.50123 81.54
14: -72.98365 4.100000
15: 165.58350 14.000000 1.62479 63.33
16: -100.66293 5.000000 1.52191 64.14
17: INFINITY 25.959191
第２実施例についての諸収差図を図５および図６に示す。
図５は、球面収差、非点収差、歪曲収差、図６は横収差の収差図であり、第1実施例と同様、全て基準波長はF線としている。図５および図６に示すように第２実施例の対物レンズでは、ｒ線、ｄ線、Ｆ線、ｈ線 の各波長において諸収差が良好に補正されており、歪曲収差をはじめとする諸収差も良好に補正されている。
図７は、本発明による第３実施例の対物レンズ構成図（光路図）である。この第３実 施例は、第２レンズ群G２の前群G２１のL4とL5を接合レンズとしており、第２レンズ 群G２後群G２２は、物体側より、正レンズと負レンズの順で接合したレンズ成分Ｌ７ のみから構成されている。上記特徴を除けば第１実施例と同様の構成となっている。
以下、表３に上記第１実施例と同様に第３実施例の諸元を示す。
表３［実施例３］
f =100.0mm F/4 画角30°
面 曲率半径 面間隔 nF νd
1: 36.34602 13.000000 1.50123 81.54
2: 243.18180 0.100000
3: 28.67656 9.000000 1.50123 81.54
4: 95.72364 2.000000
5: 222.68282 3.500000 1.55654 45.79
6: 20.15468 9.300000
S: INFINITY 17.200000
8: -16.46591 4.000000 1.55654 45.79
9: INFINITY 15.000000 1.50123 81.54
10: -27.04528 1.800000
11: 247.58556 11.000000 1.50123 81.54
12: -70.97397 10.000000
13: 128.72093 13.000000 1.73844 54.68
14: -87.77053 5.000000 1.50123 81.54
15: INFINITY 23.390013
第３実施例についての諸収差図を図８および図９に示す。
以下、表３に上記第１実施例と同様に第３実施例の諸元を示す。
表３［実施例３］
f =100.0mm F/4 画角30°
面 曲率半径 面間隔 nF νd
1: 36.34602 13.000000 1.50123 81.54
2: 243.18180 0.100000
3: 28.67656 9.000000 1.50123 81.54
4: 95.72364 2.000000
5: 222.68282 3.500000 1.55654 45.79
6: 20.15468 9.300000
S: INFINITY 17.200000
8: -16.46591 4.000000 1.55654 45.79
9: INFINITY 15.000000 1.50123 81.54
10: -27.04528 1.800000
11: 247.58556 11.000000 1.50123 81.54
12: -70.97397 10.000000
13: 128.72093 13.000000 1.73844 54.68
14: -87.77053 5.000000 1.50123 81.54
15: INFINITY 23.390013
第３実施例についての諸収差図を図８および図９に示す。
図８は、球面収差、非点収差、歪曲収差、図９は横収差の収差図であり、第1実施例と同様、全て基準波長はF線としている。図８および図９に示すように第３実施例の対物レンズでは、ｒ線、ｄ線、Ｆ線、ｈ線 の各波長において諸収差が良好に補正されており、歪曲収差をはじめとする諸収差も良好に補正されている。第３実施例についての諸収差図を図６に示す。
以下に各実施例の条件式を構成する各要素の値及び条件式対応値を示す。
┌───────┬───────┬───────┬───────┐
│ ｜ 実施例１ ｜ 実施例２ ｜ 実施例３ │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
｜ν２−ν３ ｜ 46.09 ｜ 35.75 ｜ 35.75 ｜
├───────┼───────┼───────┼───────┤
｜ν５−ν４ ｜ 29.11 ｜ 35.75 ｜ 35.75 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ν３ ｜ 48.84 ｜ 45.79 ｜ 45.79 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ν４ ｜ 52.43 ｜ 45.79 ｜ 45.79 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｎ３ ｜ 1.53934 ｜ 1.55654 ｜ 1.55654 ｜
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｎ４ ｜ 1.52431 ｜ 1.55654 ｜ 1.55654 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ νＮ ｜ 35.31 ｜ 64.14 ｜ 81.54 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｆ１ ｜ 122.39 ｜ 106.78 ｜ 119.24 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｆ２ ｜ 60.44 ｜ 56.54 ｜ 57.04 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｆ２２ ｜ 118.94 ｜ 78.63 ｜ 120.14 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ｆ１／ｆ２ ｜ 2.02 ｜ 1.89 ｜ 2.09 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ｆ２２／ｆ２ ｜ 1.97 ｜ 1.39 ｜ 2.11 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│最大｜α｜ ｜ 0.86 ｜ 0.80 ｜ 0.80 │
└───────┴───────┴───────┴───────┘
以上の説明は、人工衛星に搭載して地球を観測する対物レンズを例に説明したが、地上観測に用いられる対物レンズにも、本発明が適用できることは言うまでもない。
以下に各実施例の条件式を構成する各要素の値及び条件式対応値を示す。
┌───────┬───────┬───────┬───────┐
│ ｜ 実施例１ ｜ 実施例２ ｜ 実施例３ │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
｜ν２−ν３ ｜ 46.09 ｜ 35.75 ｜ 35.75 ｜
├───────┼───────┼───────┼───────┤
｜ν５−ν４ ｜ 29.11 ｜ 35.75 ｜ 35.75 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ν３ ｜ 48.84 ｜ 45.79 ｜ 45.79 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ν４ ｜ 52.43 ｜ 45.79 ｜ 45.79 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｎ３ ｜ 1.53934 ｜ 1.55654 ｜ 1.55654 ｜
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｎ４ ｜ 1.52431 ｜ 1.55654 ｜ 1.55654 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ νＮ ｜ 35.31 ｜ 64.14 ｜ 81.54 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｆ１ ｜ 122.39 ｜ 106.78 ｜ 119.24 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｆ２ ｜ 60.44 ｜ 56.54 ｜ 57.04 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ ｆ２２ ｜ 118.94 ｜ 78.63 ｜ 120.14 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ｆ１／ｆ２ ｜ 2.02 ｜ 1.89 ｜ 2.09 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│ｆ２２／ｆ２ ｜ 1.97 ｜ 1.39 ｜ 2.11 │
├───────┼───────┼───────┼───────┤
│最大｜α｜ ｜ 0.86 ｜ 0.80 ｜ 0.80 │
└───────┴───────┴───────┴───────┘
以上の説明は、人工衛星に搭載して地球を観測する対物レンズを例に説明したが、地上観測に用いられる対物レンズにも、本発明が適用できることは言うまでもない。
また、以上のレンズ諸元表では、長さの単位はmmが使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位はmmに限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。また、空気の屈折率1.00000は省略してある。
Ｇ１ 第1レンズ群
Ｇ２ 第2レンズ群
Ｇ２１ 第２レンズ群の前群
Ｇ２２ 第2レンズ群の後群
Ｓ 開口絞り
Ｌｉ 物体側よりｉ番目のレンズまたはレンズ成分
Ｇ２ 第2レンズ群
Ｇ２１ 第２レンズ群の前群
Ｇ２２ 第2レンズ群の後群
Ｓ 開口絞り
Ｌｉ 物体側よりｉ番目のレンズまたはレンズ成分
Claims (4)
- 物体側より順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群G2とより構成され、前記第１レンズ群G１は、物体側より順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズ成分Ｌ１と、所定の空気間隔を隔てて互いに隣り合うか又は接合された、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２と像側に凹面を向けた負レンズＬ３を含んだ構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有する前群Ｇ２１と正の屈折力を有する後群Ｇ２２とより成り、前記前群Ｇ２１は物体側より順に、所定の空気間隔を隔てて互いに隣り合うか又は接合された、物体側に凹面を向けた負レンズＬ４および像側に凸面を向けた正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた正レンズＬ６の３枚のレンズより構成され、前記後群Ｇ２２は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズを含む構成であり、前記第1レンズ群Ｇ１、前記開口絞り、前記第2レンズ群Ｇ２は、像側にほぼテレセントリックとなるように配置され、且つ以下の条件式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
ν２−ν３ ＞ ３０
ν５−ν４ ＞ ２５
ν３、ν４ ＞ ４５
１．５０ ＜ n３、n４ ＜１．７０
但し、ν２：前記Ｌ２の硝材のアッベ数
ν３：前記Ｌ３の硝材のアッベ数
ν４：前記Ｌ４の硝材のアッベ数
ν５：前記Ｌ５の硝材のアッベ数
ｎ３：前記Ｌ３のF線に対する屈折率
ｎ４：前記Ｌ４のF線に対する屈折率 - 前記第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ２２に含まれる前記負レンズのアッベ数をνＮとするとき以下の条件を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の対物レンズ。
８５ ＞ νＮ ＞３５ - ｆ１を前記第１レンズ群Ｇ１のF線に対する焦点距離、ｆ２を前記第２レンズ群Ｇ２のF線に対する焦点距離、ｆ２２を前記第２レンズ群の後群Ｇ２２のF線に対する焦点距離としたとき以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の対物レンズ。
１．８ ＜ ｆ１／ｆ２ ＜ ２．２
１．３ ＜ ｆ２２／ｆ２ ＜ ２．２ - F線に対する入射光束の主光線が、前記対物レンズの最終面を射出したときの光軸との成す角をα（単位は度）とした時、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の対物レンズ。
｜α｜ ＜ １
但し、αの符号は、光軸から測って反時計回りを正、時計回りを負とする。
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