JPH05502523A - グレーデッドインデックス光学要素および反射屈折光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 グレーデッドインデックス光学要素および反射屈折光学系発明の分野 本発明は、たとえばカメラまたは天体光学系に使用される光学要素を用いたグレ ーデッドインデックス光学要素および反射屈折光学系に関するものである。

発明の背景 凹面鏡（反射形）、レンズの組合せ（屈折形）または少なくとも１つのレンズと ミラーとの組合せ（反射屈折形）を備えた反射光学系はとくに望遠写真レンズ用 にますます使用されつつある。レンズだけの代わりにレンズおよびミラーからな る組合せ系を使用する主な理由は１重量を軽減しかつ低いｆナンバを用いた大き なレンズを作るのに必要な光学的品質のガラスのコストを低減することである。

ミラーとレンズとを一体化することにより光学系をきわめてコンパクトな空間に 集約することが可能である。

１９７７年１２月６日に発行された米国特許第４，０６１，４２０号（イー・ケ ー・カブレリアン（Ｅ、　Ｋ、　Ｋａｐｒｅｌｉａｎ）ほか）は反射属折形望遠 光学系を開示している。この光学系は１次ミラーとしてのマンジン（Ｍａｎｇｉ ｎ）ミラー、非球面補正板であってその後面が２次ミラーとして働く該非球面補 正板および１次および２次ミラー間に空隙を設けて配置された１対の補正レンズ を含む。使用に際して。

光線が非球面補正板を通過しかつ１次ミラーから反射され次に２次ミラーから反 射される。２次ミラーから反射後光線は１対の補正レンズを通過し１次に１次ミ ラーによって形成される開口を通過して像平面上に結像する。

１９８２年８月３日に発行された米国特許第４．３４２．５０３号（デー・アー ル・ンエーファ（Ｄ、Ｒ，５ｈａｆｅｒ）　）は２要素反射屈折形望遠鏡のため の種々の配置を開示している。第１の要素は望遠鏡の前方方向に凹である比較的 薄い光透過シェルからなる。第１の要素の前面は曲面形状を含みまた対向後面は 非球面形状を含むが、またはその逆の場合もある。第１の要素の後面または前面 のいずれかの側の中心部分にミラーが設けられて望遠鏡の２次ミラーを形成して いる。第２の要素は望遠鏡の前方方向に凹である１次ミラーからなる。さらにあ る実施態様においては第２の要素は前面が球面で背面が非球面、またはその逆の 光透過シェルからなる。これらの面の１つにミラーが設けられて望遠鏡の１次ミ ラーを形成している。使用に際して、光線は第１の要素を通過しまた第２の要素 の１次ミラーから反射され次に第１の要素の２次ミラーから反射される。２次ミ ラーから反射後、光線は第２の要素内に形成された開口を貫通して像平面上に結 像される。

反射系、屈折系または反射屈折系を設計するとき、ミラーはレンズに対し次のよ うな利点および欠点を有することを考慮しなければならない。ミラーのレンズに 対する利点に関しては、レンズは本質的に光学的制限のために約２０インチの直 径に制限されるので、ミラーはレンズよりもより太き直径に形成可能である。

ミラーはレンズとは異なり色収差をもたないので、紫外線（ＵＶ）の波長を超え て赤外線（ｒＲ）の波長まで焦点を結ぶことができる。さらに、ミラーは同じパ ワーを有するレンズの曲率の僅か１／４を必要とするにすぎないので、過度の残 存収差を導入することなく高い口径比を可能にする。

ミラーのレンズに対する欠点に関しては、放射エネルギーからなる入射ビームの 通路内の直径の小さい中心に集中したミラー妨害物が放射エネルギーの回収をい くらか損失させる。さらに、ミラーの結像パワーのすべては１つの面に限定され るので、ミラーの反射面はきわめてよく希望の形状に一致しなければならない。

さらに、ミラーの必要な非球面形状は良好な光学的品質で創成することはむずか しい。さらに、ミラー系の角視野受入角は制限的である。したがって、ミラー系 のサイズは１つ以上のレンズ要素を追加して増加しなければならない。

ミラーおよびレンズの上記の制限の影響を減少しかつこのような光学系を非球面 を用いることなく製作可能にする光学系を形成することが望ましい。

発明の概要 本発明は、光学要素の面が球面でありまた光学要素の１つの本体が半径方向分布 形屈折率を含み、これにより入射光線を曲げることに関して球面を非球面に見せ るようなプロフィルを備えている光学系を得ることを目的としている。

さらに詳細には１本発明による第１の光学系は対向する第１および第２の球面を 備えた本体からなる光学要素を含み、該第１および第２の球面は各々光学系の縦 軸から半径方向外方に伸長しまた放射エネルギー反射材料からなる層が光学要素 の第２の面の少なくとも一部分上に配置されている。光学要素の本体は予め選定 されたプロフィルの半径方向分布形屈折率を有する放射エネルギー透過材料から なる。

本発明による第２の光学系は光学要素および反射部材がらなり、該反射部材は系 の縦軸に沿って光学要素から分離されている。光学要素は第１の光学系の光学要 素に対して以上述べたのと同じ形を有している。反射部材は球面状反射面からな り、該球面状反射面は光学系の縦軸から半径方向外側に伸長している。反射部材 および光学要素の組合せは遠方領域から受け入れられた放射エネルギーを像平面 上に結像する。

第２の光学系の第１および第２の好ましい実施態様は遠方領域からの放射エネル ギーを光学要素に１回または２回通過させる経路を提供する。

本発明は以下のより詳細な説明および添付図面ならびに請求の範囲からよりよく 理解されよう。

図面の簡単な説明 図１は本発明による第１の光学系の中心を通る断面図：図２は図１の第１の光学 系における半径に対する屈折率の関係を示す例示線図：図３は本発明による第２ の光学系の中心を通る側断面図；図４は本発明による第３の光学系の中心を通る 側断面図；図５は図４の光学系における光線インターセプトを示す線図；図６は 図４の光学系に対する光路差を示す線図：図７は図４の光学系に対する非点収差 の線図：図８は図４の光学系に対する変調伝達関数（ＭＴＦ）の線図；および図 ９は図４の光学系に対する歪曲の線図である。

図は必ずしも正確な縮尺ではなくまた種々の図における対応要素は同じ符号をこ こで図１を参照すると１本発明による光学要素１０の中心を通る断面図が示され ている。光学要素１０は、対向する前面および後面１４ａおよび１４ｂのそれぞ れとおよび本体１２の後面１４ｂ上の反射材料（たとえば銀）からなる層１８と を備えた本体１２からなる。後面１４ｂは球面であり、一方前面１４ａは球面ま たは非球面の形状を有してよい。本体１２は半径方向分布形屈折率を有する放射 エネルギー（たとえば光）透過材料（たとえばガラス、プラスチック）で形成さ れている。さらに１本体１２の前面１４ａ上に任意の周知の適切材料からなるオ プションの反射防止被膜２４が形成され、これにより前面１４ａに入射する放射 エネルギーのフレネル反射損失を最小にしている。被膜２４１本体１２および層 １８はそれらの中心を貫通するオプションの開口を形成しぞいる。該オプション の開口１６が存在するとき、このようなフレネル反射損失による干渉を最小限に するために、１９８２年８月３日に発行された米国特許第４，３４２．５０３号 （デー・アール・ンエーファ）に示したものに類似するバッフル（図示なし）を 前面１４ａ上の開口１６の周りに形成または装着してもよい。非点収差またはコ マ収差を減少するように希望の焦点性状を提供するために、後方球面１４ｂは２ つの異なる形状（たとえば曲率半径または非球面／球面形状）を有してもよいこ とを理解すべきである。遠方領域からの放射エネルギー（たとえば光）の光線２ ０は光学要素１０の前面１４ａに入射して後方球面１４ｂの方向に屈折される。

光学要素１０の本体１２は、たとえば１９７７年５月１０日に発行された米国特 許第４．０２２．８５５号（デー・ピー＋ハンブレン（Ｄ、　Ｐ、　ＦａＩｌｌ ｂｌｅｎ）　）に記載のスピン（遠心）成形法のような任意の適切な工程により 形成される。製作すべき光学要素の本体の外側形状を有する空洞を形成するため にたとえばシリコーンゴムからなる再生可能な型が製作される。この型は次に回 転式型支持台内に置かれて光学要素１０の光軸１９に対応するその中心軸の周り に回転される。型および支持台が回転されている間、屈折率の異なる２つの共重 合可能な材料が所定の順序で型内に注入されてその中で相互に拡散し合う。型お よび支持体の回転速度は減少されかつ相互拡散材料は回転軸から半径方向外側に 変化する屈折率を有する共重合混合物を形成する。さらに詳細には、材料が所定 の光重合体である場合、もし必要ならば紫外線放射および後焼付けが以後の光学 仕上げを必要としない固体光学要素を形成する。本発明によれば、光学要素１０ の本体１２が製作されると、希望の面（たとえば面１４ｂ）に反射材料からなる 層１８が被覆される。

二こで図２を参照すると９図１の光学要素１０に対する横軸上のＲ＋　／　Ｒ２ に等しい増加半径に対する縦軸上の半径Ｒ２に沿った分布形屈折率Ｎの例示曲線 ２６が示されている。図１に示すように、Ｒ１は任意の時点において測定された 開口１６（もし存在する場合）の中心を通過する光学要素１０の縦方向光軸１９ からの任意の半径方向距離を表わし、またＲ２は縦方向光軸１９から光学要素１ ０の本体１２の外側端縁２１までの固定半径方向距離を表わす。曲線２６は本発 明の好ましい実施態様により本体１２の半径に沿って抛物線状に変化する屈折率 を示す。曲線２６の抛物線プロフィルは光学要素１０の以後の説明に使用される 。しかしながら０分布形層折率の曲線は任意の適切なプロフィルを有してもよい ことは当然である。図２に示す分布形層折率プロフィルを含む本体はその好まし い実施態様においてそれの外側端縁２１に隣接した位置において比較的小さな屈 折率を有し、屈折率は曲線２６に沿って中心開口１６に向かって半径方向に増大 し。

次にもし開口１６が存在すれば空気に対する値に低下する。逆抛物線状屈折率プ ロフィルを使用してもよいことは当然であり、この場合は開口１６に隣接して最 小屈折率が存在し、屈折率は半径方向外側へ外側端縁２１まで抛物線状プロフィ ルに従って増大する。

本発明により形成された例示の光学要素１０は６０ｍｍの半径Ｒｚ、４ｍｍの面 １４ａおよび１４ｂ間厚さおよびｌＱｍｍの直径を有する開口１６を含む。本体 １２を製作するのに使用された例示の第１の材料は１．４８００の屈折率を有す るアリルジグリコールカーボネートであり、また本体１２を製作するために使用 された例示の第２の材料は１．５７００の屈折率を有するジアリルイソフタレー トである。アリルジグリコールカーボネートはピッツバーグ・プレート・グラス ・コーポレーション（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ　Ｐｌａｔｅ　Ｇｌａｓｓ　（ＰＰ Ｇ）　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製作または合成され、一方ジアリルイソ フタレートはポリサイエンス（Ｐｏ１ｙ−ｓｃｉｅｎｃｅｓ、　Ｉｎｃ、、）に より製作または合成されかつこれらはそれぞれに所有権が存在する。例示の本体 １２は、上記の第１および第２の材料および上記のスピン成形法（米国特許第４ ．０２２，８５５号）を用いて形成される。型および支持台は約１０．ＯＯＯＲ ＰＭで回転されて抛物線状の半径方向分布形屈折率を形成する。上記の２つの例 示材料を用いて最終本体１２が製造され、この場合図２のプロフィルの屈折率は 約１．５６から約１．５０の範囲内にあった。

使用に際して、光のような放射エネルギーの光線２０は遠方領域から到達して前 面１４ａに入射するが、ただし開口１６の領域内または外側端縁２１を超えた領 域内に到達するこれらの光線２０は除くものとする。前面１４ａに入射したこれ らの光線２０は光学要素１０に入りその中を伝搬していく。光学要素１０内にお いて各光線２０は別々の経路に沿って伝搬し、該経路は光線２０が当たった点の 半径方向分布形屈折率に対応する量だけ縦軸１９の方向に曲げられる。別々の入 射角θを有して光学要素１０の球形背面１４ｂに入射した各光線２０は反射層１ ８により反射されて再び光学要素１０内を伝搬する。各光線２０の戻り経路は反 射光線２０が通る点における半径方向分布形屈折率に対応して光学要素１０内で 同様に曲げられる。各反射光線２０は光学要素１０の前面１４ａから出て遠方焦 点く図示なし）の方向に導かれる。さらに詳細には１反射光線２０は分布形屈折 率領域内で曲げられて遠方焦点に再び導かれるので好ましい。

ここで図３を参照すると２本発明によるカセグレン設計の光学系３０の中心を通 る側断面図が示されている。光学系３０は系３０の縦軸２９に沿ってその順序に 配置されたレンズ３２および図１の光学要素１０からなる。遠方領域からその上 に入射する放射エネルギーの光線２０から系３０により形成される像は、系３０ の縦軸２９に沿って光学要素１０の後方に配！された像平面３４上に形成される 。レンズ３２は、前面３６ａ、後方球面３６ｂおよび後面３６ｂの中心部分上に 配置された反射被膜３８からなる。レンズ３２は所定の屈折率を有する任意の適 切な均一な放射エネルギー透過材料で形成される。使用に際して、放射エネルギ ー（たとえば光）の光線２０が遠方領域から到達して前面３６ａに入る。これら の光線２０はレンズ３２内で僅かに屈折される。レンズ３２内を伝搬して反射被 膜３８（レンズ３２の後方球面３６ｂ上）の第１の面３８ａにおける有限の妨害 領域に入射した光線２０は遠方領域の方向に反射して戻される。説明のために。

反射被膜３８の第１の面３８ａに入射した光線２０のうちの１つだけが示されて いる。レンズ３２内を伝搬しかつ反射被膜３８の第１の面３８ａに入射した光線 ２０の大部分はレンズ３２の後方球面３６ｂから出て光学要素１０の方向に導か れる。光学要素１０に入射した光線２０は光学要素１０の本体１２内を通過して （上記のように）反射されて戻され９本体１２内を通過しかつそれから出て光学 要素１０によりレンズ３２上の反射被膜３８の方向に焦点が結ばれる。球面１４ ｂ上の反射層１８からの光線２０の反射により光線２０は光学要素１０の本体１ ２の分布形屈折率材料の中を２回通過させられることがわかる。これは必要な半 径方向屈折率変化（図２に示した曲線におけるδＮ）を減少させてこれにより図 ４に示す光学系５０と比較して以下に述べるように光学要素６０内に見出される 効果と同じ効果を達成することができる。光学要素１０内を通過し次にレンズ３ ２上の反射被膜３８の第２の面３８ｂに衝突する光線２０は被膜３８により反射 されて光学要素１０の開口１６内を通過し、像平面３４上に結像される（像形成 がなされる）。従来技術による標準の光学設計に見出されるように、もし必要な らば、光線２０の像平面３４上への焦点形成を助けるために、縦方向光軸２９に 沿って光学要素１０の開口１６の後方にオプションの視野再焦点化レンズ４０を 追加してもよいことは当然である。

本発明により光学要素１０の本体内に半径方向分布形屈折率を形成することによ り、光学要素１０の面１４ｂが光線２０の曲がりの点で非球面状を呈することに なる。したがって１球面を光学要素１０内の半径方向分布形屈折率と組み合わせ て使用することにより非球面の効果が達成される。本光学要素１０および光学系 ３０の利点は、ミラーが設けられたレンズ面が球面のままであるので製作が容易 でありまた従来技術に見出されるような非球面状反射面の必要性を回避すること になる。球面は従来技術による面創成機を用いて創成されることは当然である。

非球面を製作するにはより複雑な面の創成機が必要となるのである。

ここで図４を参照すると１本発明による光学系５０が示されている。系５０は７ 系５０の縦軸５６に沿ってその順序に配置された撮動線形状の分布形屈折率プロ フィル（図２に示すように）を特徴とする光学要素６０とおよびミラー５２とか らなる。系５０に入射する放射エネルギー光線８０により形成される像は、系５ ０の縦軸５６に沿ってミラー５２の後方に配置された像平面５４上に形成される 。

光学要素６０は図１の光学要素１０に類似しかつ前面６０ａ、後方球面６４ｂお よび後方球面６４ｂの中心部分上に配置された反射材料からなる層６８を有する 本体６２からなる。反射材料からなる層６８は、後方球面１４ｂのすべてを被覆 する図１の光学要素１０の層１８の場合のように後面６４ｂの全体を被覆しない で後方球面６４ｂの小さな中心部分のみを被覆している。光学要素６０は９図２ に示す特性曲線を有する撮動線状の所定の半径方向分布形屈折率を有する任意の 適切な放射エネルギー透過材料で形成される。ミラー５２は、放射エネルギー反 射材料からなる層７４がその上に形成された球面状前面７２を含む本体７０から なる。前面７２に対向する本体７０の背面は凸面として示されているが１球面ま たは非球面形状のような任意の他の形状からなるものでもよい。本体７０および 層７４はそれを貫通する中心開口アロを形成している。′使用に際して、放射エ ネルギーの光線８０が遠方領域から到達して光学要素６０の前面６４ａに入る。

光線８０は、光学要素６０の本体６２内で各光線８０が入り込んだ点における分 布形屈折率に対応して曲げられる。光学要素６０内を伝搬して反射層６８（本体 ６２の後方球面６４ｂに隣接する）の第１の面５８ａｌ：入射した光線８０は０ 層３８の第１の面３８ａに入射した図３のレンズ３２の光線２０と同様に遠方領 域の方向に反射されて戻される。説明のために反射被膜６８の第１の面６８ａに 入射した光線８０の１つのみが示されている。

光学要素６０内を伝搬しかつ反射層６８の第１の面６８ａに入射しなかった光線 ８０の大部分は光学要素６０の後面６４ｂから出てミラー５２の方向に導かれる 。ある光線８０（図示ないが分布形屈折率材料により光学要素６０内で曲げられ てミラー５２により形成される開口アロ内へ直接導かれることが可能であること がわかるであろう。このような光線８０が開口アロ内へ直接導かれるのを防止す るために１開ロアロを包囲して前面７２から突出するバッフル７８（米国特許第 ４．３４２．５０３号に示すような）または任意の他の適切な手段を用いてもよ い。ミラー５２の球面状前面７２上に配置された反射層７４に入射した光線８０ は反射されて戻されて光学要素６０の反射層６８の第２の面６８ｂの方向に焦点 が結ばれる。反射層６８の第２の面６８ｂに衝突した光線８０は反射させられ、 ビーム８０はミラー５２により形成される開口アロ内を通過して像平面５４上に 焦点が結ばれる（像が形成される）。本体６２内を通過して次にミラー５２に入 射した光線８０は本体６２内を１回しか通過しないことがわかる。したがって、 光学要素６０の本体６２は光学要素１０の２回通過本体１２に対し必要な分布変 化よりも大きい分布変化（δＮ）を必要とする。しかしながら、光学要素６０は 図３の光学要素１０の面１４ａにより形成されるようなフレネル反射干渉を回避 する。

分布形屈折率が半径方向に分布している（すなわち媒体内で光軸からの距離と共 に変化する）ところの分布形層折率媒体の屈折率分布は数式（１）に従って半径 ｒｒＪのべき級数展開で定義することができることが知られているＮ　（ｒ）＝ Ｎｏ＋Ｎ、ｒ２＋Ｎ２ｒ’＋Ｎ３ｒ’＋Ｎ＜ｒ８　（１）３５ミリカメラレンズ 用に用いられる例示の光学系５０のレンズパラメータが表１に示されているが、 ここで寸法はとくに指定されてないかぎりｍｍであり、５ｕｒ＝図４における面 （符号で示す）；Ｒ＝面の半径；およびＴｈ＝厚さである。

表１ Ｓｕｒ　ＲＴｈ　Ｎｏ　ＮＩ　Ｎ２　Ｎ５６４ａ　−６０，０４，８５００８４ １，５６０−０，００１４６６５Ｊ１４Ｅ−０７−２，０５５Ｅ−１１６４ｂ　 −６０，０１０，０空気 １４ａ−６０，０３＋　（ＢＫ７　ガラスミラー）１４ｂ　無限大 ３３ｂ　−６０，０（ミラー直径＝１．０ｍｍ）３４（像平面＝ミラー７０の背 面の後方１５．０市）直径＝ｌＱｍｍを有する光学要素６０に対してδＮ＝−０ ．０３６３　（減少分布を示す）有効焦点距離（ＥＦＬ）＝３４．７６６開口数 （ＮＡ）　＝０．１２９ ｆナンバ＝ｆ／３．８６ ストレール比＝０．　９９９ エアリ−半径＝２８μｍ 二こで図５．６．　７．　８および９を参照すると、上に示したパラメータを有 する例示光学系５０に対する種々の収差性能線図（グラフ）が示されている。こ れらの線図は当業者には自明でありまた光学系５０が優れた収差補正を提供する ことを示すために与えたものである。図５は例示の光学系５０の光線インターセ プト性能の線図を示す。この線図は球面収差およびコマ収差が最小であると理解 される。ｙ軸は図４の像平面５４内の図４の共角光線８０の変位を示しまたＸ軸 は入射瞳内のこれらの光線８０の分数開口を示す。図６は図４の例示光学系５０ の光路差の線図を示す。光路差は典型的には光線セットと基準光線との間の距離 として定義される。図７は例示光学系５０の正規化非点収差の線図を示し、ここ で「Ｓ」はサジタル光線用の線図を示し、またｒＴＪは接線光線用の線図を示す 。

図８は例示光学系５０の正規化変調伝達関数の線図を示す。図９は例示光学系５ ０の正規化歪曲であり、歪曲がな（またレンズが像平面を横断して均一な倍率を 有することを示す。

本発明の特定の実施態様は本発明の一般原理の単なる例示にすぎないことがわか るであろう。提示の原理に一致した種々の修正態様が可能であろう。たとえば。

光学系１０は、使用される特定の放射エネルギーに対して適切な分布形層折率を 有する放射エネルギー透過材料を用いて、光、赤外線などのような任意のタイプ の放射エネルギーに対して形成可能である。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３ 及 ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、７ 非点収差 ＦＩＧ、９ 歪曲 要約書 グレーデッドインデックス光学要素および反射屈折光学系本発明は光学要素およ び光学要素を用いた反射屈折光学系に関するものである。

光学要素は面の少なくとも一部分上に形成された反射層を備えた球面を有し力１ つ半径方向分布形層折率を有する放射エネルギー透過材料で形成される。反射屈 折光学系は少なくとも２つの光学要素を含み、該光学要素あ少なくとも１つは反 射性を有しまた該光学要素の少なくとも１つがその中に分布形屈折率を有して（ Ａる。

１つの光学系は系の縦軸に沿って順次に配置された第１および第２の光学要素を 含む。第２の光学要素は分布形屈折率を備えた光学要素である。第１の光学要素 は均一な光透過材料で形成されかつ球面とおよび該球面の１つの中心部分上（こ 形成された反射層とを含む。

国際調査報告 国際調査報告 Ｓ＾　５５１９５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各々光学要素の縦軸から半径方向外側に伸長する第１の曲面とおよび対向す る第２の球面とを備えた本体であって，予め選定されたプロフィルからなる半径 方向分布形屈折率を有する放射エネルギー透過材料からなる該本体と；および第 ２の球面の少なくとも一部分上に形成された放射エネルギー反射材料からなる層 と； を含む光学要素。 ２．第１の曲面が凹であり；および 第２の球面が凸である； 請求項１の光学要素。 ３．光学要素が縦軸上で中心に設けられた貫通する開口を規定する請求項１の光 学要素。 ４．本体の放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が光学要素の縦軸からの距離 が増大するにしたがって減少する請求項１の光学要素。 ５．本体の放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が光学要素の縦軸からの距離 が増大するにしたがって抛物線状に減少する請求項４の光学要素。 ６．本体の放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が光学要素の縦軸からの距離 が減少するにしたがって増大する請求項１の光学要素。 ７．本体の放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が光学要素の縦軸からの距離 が減少するにしたがって抛物線状に増大する請求項１の光学要素。 ８．放射エネルギー反射材料からなる層が本質的に第２の球面のすべてを被覆す る請求項１の光学要素。 ９．反射防止材料からなる被覆が本質的に第１の面のすべてを被覆する請求項１ の光学要素。 １０．縦軸を有する光学系において： 第１の光学要素であって，光学系の縦軸から半径方向外側に伸長する球面とおよ び第１の光学要素の球面の少なくとも一部分上に配置された放射エネルギー反射 材料からなる層とを備えた本体からなる第１の光学要素と；および第１の光学要 素から間隔をなしてその後方に設けられた第２の光学要素であって，光学系の縦 軸から半径方向外側に伸長する球面とおよび第２の光学要素の面の少なくとも一 部分上に配置された放射エネルギー反射材料からなる層とを備えた本体からなる 第２の光学要素と； とからなり，ここで 第１および第２の光学要素の少なくとも１つの本体が予め選定されたプロフィル からなる半径方向分布形屈折率を有する放射エネルギー透過材料からなる；とこ ろの光学系。 １１．第１の光学要素の本体の球面がその中心部分上に配置された反射材料から なる層を有し： 第２の光学要素の本体が中心開口を形成しかつ半径方向分布形屈折率を有する材 料からなり，また球面が反射材料からなる層により被覆されかつそれが本体の後 面である； ところの請求項１０の光学系。 １２．遠方領域から到達して第１の光学要素に入射した放射エネルギーが第１お よび第２の光学要素の各々により屈折されて第２の光学要素および次に第１の光 学要素の本体の球面上の反射材料からなる層により順次に反射され，その後第２ の光学要素の後方に配置された所定の像平面上に焦点が結ばれる請求項１１の光 学系。 １３．第１の光学要素の本体が，半径方向分布形屈折率を有する材料からなりま た反射材料からなる層が第１の光学要素の本体の球面の中心部分上に形成され； および 第２の光学要素がミラーであってその中心に開口を形成し，またその本体の球面 が反射材料からなる層で被覆されかつそれが第２の要素の本体の前面である；と ころの請求項１０の光学系。 １４．遠方領域から到達して第１の光学要素に入射する放射エネルギーが第１の 光学要素の本体により屈折されて第２および第１の光学要素の本体の球面上の反 射材料からなる層により順次に反射され，次に第２の光学要素の後方に配置され た所定の像平面上に焦点が結ばれるところの請求項１３の光学系。 １５．第１および第２の光学要素の各々の本体の球面が凸である請求項１０の光 学系。 １６．分布形屈折率が，分布形屈折率からなる第１および第２の光学要素の少な くとも１つの本体内において縦軸からの距離が増大するとともに抛物線状に減少 する請求項１０の光学系。 １７．分布形屈折率が，分布形屈折率からなる第１および第２の光学要素の少な くとも１つの本体内において縦軸からの距離が減少するとともに増大する請求項 １０の光学系。 １８．分布形屈折率が，分布形屈折率からなる第１および第２の光学要素の少な くとも１つの本体内において縦軸からの距離が減少するとともに抛物線状に増大 する請求項１０の光学系。 １９，縦軸を有する光学系において： 各々第１の光学要素の縦軸から半径方向外側に伸長する第１の面および対向する 第２の球面を備えた本体からなる第１の光学要素であって，本体が均一な屈折率 を有する放射エネルギー透過材料とおよび第１および第２の面のいずれか１つの 一部分上に配置された放射エネルギー反射材料からなる層とからなる該第１の光 学要素と；および 各々第２の光学要素の縦軸から半径方向外側に伸長する第２の面および対向する 第２の球面を備えた本体からなる第２の光学要素であって，本体が半径方向分布 形を有する放射エネルギー透過材料とおよび第２の光学要素の第２の面上に配置 された放射エネルギー反射材料からなる層とからなる該第１の光学要素と：を含 む光学系。 ２０．第２の光学要素の第１の面が凹であり；および第２の光学要素の第２の面 が凸である；請求項１９の光学系。 ２１．第２の光学要素が縦軸に沿ってそれを貫通する開口を規定する請求項１９ の光学系。 ２２．第２の光学要素の本体の放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が縦軸か らの距離が増大するとともに減少する請求項１９の光学系。 ２３．第２の光学要素の本体の放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が縦軸か らの距離が増大するとともに抛物線状に減少する請求項２２の光学系。 ２４．第２の光学要素の本体の放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が縦軸か らの距離が減少するとともに増大する請求項１９の光学系。 ２５．第２の光学要素の本体の放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が縦軸か らの距離が減少するとともに抛物線状に増大する請求項１９の光学系。 ２６．放射エネルギー反射材料からなる各層が第１の光学要素の第２の面上に配 置されている請求項１９の光学系。 ２７．各々光学系の縦軸から半径方向外側へ伸長する第１の面および対向する第 ２の球面を備えた本体からなる光学要素であって，本体が予め選定されたプロフ ィルからなる半径方向分布形屈折率を有する放射エネルギー透過材料とおよび第 ２の面の少なくとも一部分上に配置された放射エネルギー反射材料からなる層と からなるところの光学要素と：および光学系の縦軸に沿って配置されたミラーで あって，縦軸から半径方向外側に伸長しかつその上に配置された放射エネルギー 反射材料からなる層を有する曲面状焦点面からなるミラーと； を含む光学系。 ２８．光学要素の第１の面に入射した放射エネルギーが放射エネルギー反射材料 からなる層によって規定されない光学要素の部分内を通過して光学要素の放射エ ネルギー反射材料からなる層上へミラーにより反射されて像平面上に結像するよ うに光学要素およびミラーが分離されている請求項２７の光学系。 ２９．光学要素の第１の曲面が凹であり；および光学要素の第２の面が凸である ； ところの請求項２８の光学系。 ３０．ミラーが縦軸上の中心においてそれを貫通する開口をさらに形成し，これ により光学要素の第２の面上に配置された放射エネルギー反射材料からなる層か ら反射された放射エネルギーを通過させて放射エネルギーを像平面上に結像する 請求項２７の光学系。 ３１．放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が，光学要素の本体において縦軸 からの距離が増大するとともに減少する請求項２７の光学系。 ３２．放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が，光学要素の本体において縦軸 からの距離が増大するとともに抛物線状に減少する請求項３１の光学系。 ３３．放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が，光学要素の本体において縦軸 からの距離が減少するとともに増大する請求項２７の光学系。 ３４．放射エネルギー透過材料の分布形屈折率が，光学要素の本体において縦軸 からの距離が増大するとともに抛物線状に増大する請求項３３の光学系。