JP5366673B2 - 光学系及びそれを有する光学機器 - Google Patents
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- G02B5/18—Diffraction gratings
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Description
前記固体材料について、アッベ数をνd、部分分散比をθgF、異常部分分散比をΔθgF、とし、前記屈折光学部の焦点距離をfanm、前記回折光学部の焦点距離をfdoe、として、
ΔθgF=θgF−(−1.665×10-7×νd3+5.213×10-5×νd2−5.656×10-3×νd+0.7278)とおくとき、
0.01<|ΔθgF|<0.50
νd<60
0.10<|fanm/fdoe|<0.70
なる条件式を満足することを特徴としている。
νd=(nd−1)/(nF−nC)
θgF=(ng−nF)/(nF−nC)
また、異常部分分散比ΔθgFは次の式で表す。
各実施例ではこのとき、
0.01<|ΔθgF|<0.50 ‥‥‥(1)
νd<60 ‥‥‥(2)
なる条件式を満足している。条件式(1)及び(2)は、異常部分分散特性を有する固体材料(樹脂材料若しくは微粒子分散材料)の存在範囲を規定するものである。ここで、各条件式の関係をイメージし易くするため、図13を用いて説明する。図13は部分分散比θgFとアッベ数νdの関係を表しており、縦軸が部分分散比θgF、横軸がアッベ数νdを各々表している。ここで、図13中の記した一般硝材が分布する範囲を曲線近似したのが、前述の
(−1.665×10-7×νd3+5.213×10-5×νd2−5.656×10-3×νd+0.7278)
なる式である。
0.03<|ΔθgF|<0.40 ‥‥‥(1a)
νd<50 ‥‥‥(2a)
更に好ましくは条件式(2a)の数値を次の如く設定するのが良い。
本発明において更に好ましくは次の各条件式のうち少なくとも1つを満足することが、回折光学部12によるフレアの発生を軽減し、かつ屈折光学部13における厚さの低減に好ましい。更に、色収差の補正も十分になされた小型な光学系を実現するのに好ましい。光学素子OEにおいて、回折光学部12の光軸上の厚さをddoe、屈折光学部13の光軸上の厚さをdanmとする。このとき、下記の条件式を満足するのが良い。
0.001<ddoe/danm≦1.000 ‥‥‥(3)
ddoe≦0.1(mm) ‥‥‥(4)
ここで、回折光学部12の光軸上の厚さddoe及び屈折光学部13の光軸上の厚さdanmについて、回折光学部12及び屈折光学部13が各々複数存在する場合は、各部の光軸上の厚さの和とする。
0.005<ddoe/danm<0.800 ‥‥‥(3a)
ddoe≦0.08(mm) ‥‥‥(4a)
更に好ましくは条件式(3a)、(4a)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.01<ddoe/danm<0.50 ‥‥‥(3b)
ddoe≦0.05(mm) ‥‥‥(4b)
以上のように各実施例によれば、異常部分分散特性を有する屈折光学部の厚さを適切に規定し、回折光学部によるフレアの発生も極力低減しながら、色収差の補正が十分になされ良好な光学性能が得られる。
0.10<|fanm/fdoe|<0.70 ‥‥‥(5)
条件式(5)は、屈折光学部13と回折光学部12の空気中に配置したときの焦点距離の関係を規定するものである。条件式(5)の上限値を超えると、回折光学部12の屈折力が強くなり過ぎ、回折光学部12によるフレアが悪化する方向にあるので好ましくない。一方、条件式(5)の下限値を超えると、屈折光学部13の屈折力が強くなり過ぎ、屈折光学部13の厚さが増す方向にあるので好ましくない。
本実施例の光学系はテレ比(レンズ全長/焦点距離)をTWとするとき
0.6<TW<0.7 ‥‥‥(6)
なる条件を満足している。ここで、レンズ全長とは第1物体面から像面までの距離である。各実施例の光学素子OEを条件式(6)を満足する望遠型の光学系に適用することで、望遠型のレンズ系で多く発生してくる軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができる効果が得られる。条件式(6)の下限を超えるとテレ比の望遠レンズでは色収差の補正が難しくなる。又、条件式(6)の上限値を超えると条件式(1)、(2)を満足する光学素子OEを用いる効果が少なくなってくる。
ψ(h,m)=(2π/mλ0)*(C1・h2+C2・h4+C3・h6+…)
更に、非球面形状は、Xを光軸方向の面頂点からの変位量、hを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、rを近軸曲率半径、kを円錐定数、B、C、D、E…を各次数の非球面係数とした時、次式によって表される。光路中の∞の面は設計上用いたダミー面である。また前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−1に示す。
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 124.790 3.84 1.48749 70.2 95.15
2(回折) 154.789 2.00 1.63554 22.7 94.66
3 202.038 0.05 1.48749 70.2 94.60
4 202.038 9.71 1.48749 70.2 94.60
5 -476.799 8.18 94.09
6 94.909 9.39 1.48749 70.2 83.30
7 366.311 4.24 81.91
8 -726.662 4.00 1.85000 32.4 81.16
9 149.653 0.89 77.02
10 83.641 11.40 1.48749 70.2 75.56
11 846.877 2.19 73.89
12 54.172 5.30 2.00330 28.3 64.70
13 44.403 0.00 58.60
14 ∞ 50.23 64.62
15 277.229 2.01 1.48749 70.2 36.06
16 416.088 1.80 1.43387 95.1 35.31
17 58.120 0.00 33.63
18 ∞ 24.80 34.51
19(絞り) ∞ 0.15 25.73
20 68.650 1.30 2.00330 28.3 25.26
21 34.034 4.27 1.57099 50.8 24.39
22 -347.173 0.30 23.93
23 88.076 3.47 1.84666 23.8 26.14
24 -116.951 1.30 1.80400 46.6 25.46
25 36.527 3.11 23.87
26 -78.664 1.30 1.60300 65.4 23.84
27 85.840 1.60 23.88
28 ∞ 0.00 23.96
29 56.102 4.91 1.60562 43.7 24.94
30 -47.945 1.40 1.80400 46.6 25.35
31 -113.163 24.13 25.97
32 56.830 3.03 1.43875 95.0 34.61
33 103.750 10.34 34.73
34 ∞ 2.00 1.51633 64.2 36.98
35 ∞ 37.32
像面 ∞
非球面データ
第2面(回折面)
C1=-2.49129e-005 C2= 1.28547e-009
各種データ
焦点距離 392.03
Fナンバー 4.12
画角 3.16
像高 21.64
レンズ全長 256.07
BF 53.22
入射瞳位置 547.39
射出瞳位置 -59.79
前側主点位置 -420.54
後側主点位置 -338.81
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 1193.09
2 2 974.65
3 3 292.47
4 5 259.83
5 7 -145.69
6 9 189.45
7 11 -336.99
8 15 1696.01
9 16 -155.95
10 20 -68.57
11 21 54.51
12 23 59.80
13 24 -34.49
14 26 -67.87
15 29 43.46
16 30 -104.47
17 32 280.87
18 34 0.00
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 136.480 20.29 1.48749 70.2 141.99
2(回折) 1266.598 2.51 1.63554 22.7 141.09
3 1955.512 0.05 1.48749 70.2 140.44
4 1955.512 7.76 1.48749 70.2 140.44
5 -919.253 31.35 138.91
6 123.966 14.57 1.43875 95.0 107.25
7 670.402 5.81 103.89
8 -375.529 4.00 1.88300 40.8 103.67
9 222.659 0.69 98.84
10 106.846 16.87 1.43387 95.1 97.07
11 -1264.258 2.15 95.00
12 58.022 5.30 1.76200 40.1 80.51
13 48.875 0.00 73.60
14 ∞ 63.88 83.09
15 612.685 3.50 1.83400 37.2 42.70
16 -103.580 1.80 1.80400 46.6 42.36
17 81.286 0.00 39.92
18 ∞ 30.23 40.60
19(絞り) ∞ 45.30 32.33
20 -132.745 1.30 2.00330 28.3 26.48
21 33.779 6.77 1.65412 39.7 27.37
22 -48.751 1.50 28.16
23 -224.685 6.19 1.68893 31.1 29.17
24 -24.978 1.30 1.49700 81.5 29.61
25 123.609 5.83 30.31
26 -29.813 1.30 1.88300 40.8 30.50
27 -50.974 2.00 32.44
28 ∞ 0.00 35.64
29 353.819 7.00 1.65412 39.7 35.95
30 126.214 6.69 1.81600 46.6 38.83
31 -84.786 9.52 39.66
32 -49.802 3.25 1.57099 50.8 40.76
33 -42.545 3.00 41.65
34 ∞ 2.00 1.51633 64.2 41.86
35 ∞ 41.90
像面 ∞
非球面データ
第2面(回折面)
C1=-1.20000e-005 C2= 4.12000e-012 C3=-1.01000e-014
各種データ
焦点距離 584.96
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 374.37
BF 60.47
入射瞳位置 1026.31
射出瞳位置 -182.43
前側主点位置 202.58
後側主点位置 -524.49
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 309.73
2 2 4974.33
3 3 1283.85
4 5 343.85
5 7 -157.81
6 9 227.92
7 11 -542.88
8 15 106.47
9 16 -56.40
10 20 -26.73
11 21 31.53
12 23 40.28
13 24 -41.69
14 26 -83.75
15 29 -303.65
16 30 63.05
17 32 439.68
18 34 0.00
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 136.795 21.85 1.48749 70.2 145.12
2 2676.639 0.05 1.48749 70.2 144.22
3(回折) 2676.639 2.00 1.57160 13.5 144.22
4 1292.008 10.16 1.48749 70.2 142.97
5 -841.970 33.52 140.68
6 125.067 14.54 1.43875 95.0 105.43
7 867.815 5.20 102.15
8 -378.732 4.00 1.88300 40.8 101.86
9 248.423 0.15 97.30
10 101.396 13.24 1.43387 95.1 94.82
11 3404.189 1.35 93.82
12 59.474 5.30 1.75500 52.3 80.54
13 49.786 0.00 73.64
14 ∞ 65.94 83.50
15 618.327 3.50 1.83400 37.2 41.24
16 -97.531 1.80 1.80400 46.6 40.88
17 87.214 0.00 38.53
18 ∞ 33.23 39.24
19(絞り) ∞ 18.94 28.39
20 -146.979 1.30 2.00330 28.3 22.34
21 37.227 4.70 1.65412 39.7 22.05
22 -50.323 1.50 22.11
23 269.415 4.39 1.68893 31.1 21.88
24 -28.902 1.30 1.49700 81.5 22.11
25 66.596 2.99 22.23
26 -34.242 1.30 1.88300 40.8 22.27
27 -144.796 2.00 23.42
28 ∞ 0.00 25.12
29 -299.339 6.63 1.65412 39.7 24.94
30 -96.847 4.45 1.81600 46.6 27.51
31 -69.371 25.55 29.15
32 130.528 10.00 1.51633 64.1 41.05
33 -102.250 3.00 42.02
34 ∞ 2.00 1.51633 64.2 42.13
35 ∞ 42.16
像面 ∞
非球面データ
第2面(回折面)
C1= 6.39402e-006 C2= 1.66565e-011
各種データ
焦点距離 584.98
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 374.38
BF 68.28
入射瞳位置 1190.28
射出瞳位置 -181.65
前側主点位置 406.08
後側主点位置 -516.70
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 295.95
2 2 -4140.20
3 3 1047.33
4 5 331.08
5 7 -169.39
6 9 240.58
7 11 -529.37
8 15 101.24
9 16 -57.02
10 20 -29.50
11 21 33.42
12 23 38.12
13 24 -40.37
14 26 -51.07
15 29 216.07
16 30 279.31
17 32 112.69
18 34 0.00
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 125.073 3.64 1.48749 70.2 95.15
2 151.479 0.28 1.63554 22.7 94.66
3 154.789 0.05 94.63
4(回折) 154.789 1.82 1.63554 22.7 94.63
5 201.107 9.82 1.48749 70.2 94.60
6 -471.734 7.31 94.08
7 94.826 9.21 1.48749 70.2 83.66
8 367.516 4.17 82.43
9 -730.675 4.00 1.85000 32.4 81.78
10 149.174 0.15 77.58
11 84.597 10.91 1.48749 70.2 76.34
12 943.072 1.91 75.01
13 55.432 5.30 2.00330 28.3 65.86
14 45.319 0.00 59.66
15 ∞ 0.20 65.92
16 ∞ 52.8 65.81
17 363.750 2.50 1.48749 70.2 36.03
18 -614.904 1.80 1.43387 95.1 35.30
19 58.754 0.00 33.41
20 ∞ 26.44 34.26
21(絞り) ∞ 0.15 25.05
22 65.490 1.30 2.00330 28.3 24.60
23 32.716 4.25 1.57099 50.8 23.73
24 -309.789 0.30 23.27
25 92.662 3.42 1.84666 23.8 25.53
26 -104.923 1.30 1.80400 46.6 24.86
27 37.446 2.93 23.35
28 -78.923 1.30 1.60300 65.4 23.31
29 76.840 1.60 23.35
30 ∞ 0.00 23.47
31 55.791 4.56 1.60562 43.7 24.44
32 -55.546 1.40 1.80400 46.6 24.87
33 -128.840 22.43 25.44
34 59.270 3.24 1.43875 95.0 34.13
35 137.687 9.75 34.31
36 ∞ 2.00 1.51633 64.2 36.56
37 ∞ 36.90
像面 ∞
非球面データ
第3面(回折面)
C1=-2.49129e-005 C2= 1.28547e-009
各種データ
焦点距離 392.04
Fナンバー 4.12
画角 3.16
像高 21.64
レンズ全長 256.07
BF 53.83
入射瞳位置 578.93
射出瞳位置 -57.83
前側主点位置 -405.57
後側主点位置 -338.21
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 1408.16
2 2 7021.81
3 3 989.64
4 4 290.62
5 6 259.29
6 8 -145.44
7 10 189.85
8 12 -335.67
9 16 469.22
10 17 -123.51
11 21 -66.48
12 22 52.06
13 24 58.58
14 25 -34.19
15 27 -64.36
16 30 46.68
17 31 -122.49
18 33 234.25
19 35 0.00
Claims (9)
- 複数の回折格子が積層されて成る回折光学部と固体材料から成り屈折作用を有する屈折光学部とが密着された接合部を有する光学系であって、
前記固体材料について、アッベ数をνd、部分分散比をθgF、異常部分分散比をΔθgF、とし、前記屈折光学部の焦点距離をfanm、前記回折光学部の焦点距離をfdoe、として、
ΔθgF=θgF−(−1.665×10-7×νd3+5.213×10-5×νd2−5.656×10-3×νd+0.7278)とおくとき、
0.01<|ΔθgF|<0.50
νd<60
0.10<|fanm/fdoe|<0.70
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 - 前記回折光学部の光軸上での厚さをddoe、前記屈折光学部の光軸上での厚さをdanm、とするとき、
0.001<ddoe/danm≦1.000
ddoe≦0.1(mm)
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光学系。
ここで、前記厚さddoe及び前記厚さdanmは、前記回折光学部と前記屈折光学部とが各々複数存在する場合は、各々の光軸上での厚さの和である。 - 前記屈折光学部の固体材料は、紫外線硬化樹脂、若しくは、無機微粒子を樹脂材料に分散させた混合体から成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学系。
- 前記回折光学部を構成する材料は、異なる2つ以上の紫外線硬化樹脂、若しくは、無機微粒子を樹脂材料に分散させた混合体から成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記屈折光学部の固体材料と前記回折光学部を構成する材料とは、互いに異なる材料から成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記屈折光学部の固体材料と前記回折光学部を構成する材料とは、少なくとも1つが同じ材料から成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記接合部は2つの光学部材に挟まれて密着されている事を特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学系。
- 前記光学系のテレ比をTWとするとき
0.6<TW<0.7
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光学系。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光学系を有していることを特徴とする光学機器。
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