JPH09211331A - 反射光学系 - Google Patents

反射光学系

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JPH09211331A
JPH09211331A JP8034319A JP3431996A JPH09211331A JP H09211331 A JPH09211331 A JP H09211331A JP 8034319 A JP8034319 A JP 8034319A JP 3431996 A JP3431996 A JP 3431996A JP H09211331 A JPH09211331 A JP H09211331A
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JP
Japan
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optical system
refracting
reflection
refraction
incident
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JP8034319A
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English (en)
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Makoto Sekida
誠 関田
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Canon Inc
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Publication date
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Priority to EP97101294A priority patent/EP0788003B1/en
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0856Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors
    • G02B17/086Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors wherein the system is made of a single block of optical material, e.g. solid catadioptric systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0816Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明体の表面に物体光束が入射する屈折入射
面と光束が射出する屈折射出面と複数の基準軸に対して
傾いた曲面反射面を設けた光学素子を用いて、該曲面反
射面を斜設することにより発生する収差を補正してコン
パクトで光学性能が良い反射光学系を得ること。 【解決手段】 透明体の表面に屈折入射面と、複数の曲
面反射面と屈折射出面を形成した光学素子を用い、物体
よりの光束を該屈折入射面から入射させ該複数の曲面反
射面で反射した後、該屈折射出面より射出する反射光学
系において、該複数の曲面反射面は基準軸に対して傾い
ており、該屈折入射面及び該屈折射出面の少なくともい
ずれかを回転非対称面とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は反射光学系に関し、
特に透明体の表面に2つの屈折面と複数の曲面反射面を
形成した光学素子を用いる反射光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光学系の一部を反射面で構成した
ものとして、例えば図6に示す様な望遠鏡がある。図6
に示す望遠鏡は、カセグレン式反射望遠鏡と呼ばれるタ
イプであり、1つの凹面鏡と1つの凸面鏡と接眼レンズ
で構成されている。そして凹面鏡51にて無限遠物体から
の平行光54を物体側に収束光束として反射させ、凹面鏡
51の物体側に配置された凸面鏡52にて該光束を観察者側
に反射させて、中間結像面53に物体像を結像し、次いで
中間結像面53の後方に配置された接眼レンズ55を用いて
該物体像を観察する構成となっている。
【0003】この様にカセグレン式反射望遠鏡は屈折レ
ンズで構成されるレンズ全長の長い望遠レンズ系の光路
を相対する二つの反射ミラーを用いて折りたたみ、光学
系全長を短縮している。しかしながら、カセグレン式反
射望遠鏡は一旦実像を形成してその後ろに接眼レンズを
配置するので全長方向の小型化には限度がある。
【0004】これに対して、反射面と屈折面を一体化す
ることにより巧みに小型化した反射光学系も知られてい
る。
【0005】図7は米国特許4,775,217 号明細書に開示
されている観察光学系の要部概略図である。この観察光
学系は外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表示
した表示画像を風景とオーバーラップして観察する光学
系である。
【0006】この観察光学系においては、情報表示体61
の表示画像から射出する表示光束65は面62にて反射して
物体側に向かい、凹面のハーフミラー面63に入射する。
そしてこのハーフミラー面63にて反射した後、表示光束
65は凹面63の有する屈折力によりほぼ平行な光束とな
り、面62を屈折透過した後、表示画像の拡大虚像を形成
するとともに、観察者の瞳64に入射して表示画像を観察
者に認識させている。
【0007】一方、物体からの物体光束66は反射面62と
ほぼ平行な面67に入射し、屈折して凹面のハーフミラー
面63に至る。凹面63には半透過膜が蒸着されており、物
体光束66の一部は凹面63を透過し、面62を屈折透過後、
観察者の瞳64に入射する。これにより観察者は外界の風
景の中に表示画像をオーバーラップして視認する。
【0008】又、図8は特開平2-297516号公報に開示さ
れている観察光学系の要部概略図である。この観察光学
系も外界の風景を観察すると共に、情報表示体に表示し
た表示画像をオーバーラップして観察する光学系であ
る。
【0009】この観察光学系では、情報表示体70から出
射した表示光束74は、プリズムPaを構成する平面77を透
過しプリズムPaに入り放物面反射面71に入射する。表示
光束74はこの反射面71にて反射されて収束光束となり焦
点面76に結像する。
【0010】このとき反射面71で反射された表示光束74
は、プリズムPaを構成する2つの平行な平面77と平面78
との間を全反射しながら焦点面76に到達しており、これ
によって光学系全体の薄型化を達成している。
【0011】次に焦点面76から発散光として出射した表
示光束74は、平面77と平面78の間を全反射しながら放物
面より成るハーフミラー72に入射し、このハーフミラー
面72で反射されると同時に、その屈折力によって表示画
像の拡大虚像を形成すると共にほぼ平行な光束となり、
面77を透過して観察者の瞳73に入射し、これにより表示
画像を観察者に認識させている。
【0012】一方、外界からの物体光束75はプリズムPb
を構成する面78b を透過し、放物面より成るハーフミラ
ー72 を透過し、面77を透過して観察者の瞳73 に入射す
る。観察者は外界の風景の中に表示画像をオーバーラッ
プして視認する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】前記の図7に示す観察
光学系は平面屈折面と凹面のハーフミラー面によって小
型の観察光学系を構成しているが、情報表示体及び外界
からの光束の射出面62は、この面を情報表示体61からの
光束の全反射面として使用する関係上、この面に曲率を
持たせることは困難であり、射出面62において収差補正
を行ってはいなかった。
【0014】前記の図8に示す観察光学系は平面屈折面
と放物面反射面と放物面より成るハーフミラーによって
小型の観察光学系を構成しているが、外界からの物体光
束の入射面及び射出面は、その延長面上を情報表示体70
からの光線を導く為の全反射面として使用する関係上、
それぞれの面に曲率を持たせることは困難であり、入射
面及び射出面において収差補正を行ってはいなかった。
【0015】本発明は、透明体の表面に物体光束が入射
する屈折入射面と物体光束が射出する屈折射出面と複数
の基準軸に対して傾いた曲面反射面を設けた光学素子を
用いる反射光学系において、該屈折入射面及び該屈折射
出面の少なくともいずれかを回転非対称面とすることに
より、該曲面反射面を斜設することにより発生する収差
を補正してコンパクトで光学性能が良い反射光学系を提
供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の反射光学系は、 (1−1) 透明体の表面に屈折入射面と、複数の曲面
反射面と屈折射出面を形成した光学素子を用い、物体よ
りの光束を該屈折入射面から入射させ該複数の曲面反射
面で反射した後、該屈折射出面より射出する反射光学系
において、該複数の曲面反射面は基準軸に対して傾いて
おり、該屈折入射面及び該屈折射出面の少なくともいず
れかを回転非対称面としたこと等を特徴としている。
【0017】特に、 (1−1−1) 前記曲面反射面の内、少なくとも1面
は回転非対称面であること等を特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】実施形態の説明に入る前に、実施
形態の構成諸元の表し方及び実施形態全体の共通事項に
ついて説明する。
【0019】図3は本発明の光学素子の構成データを定
義する座標系の説明図である。本発明の実施形態では物
体側から像面若しくは観察面に進む1つの光線(図3中
の一点鎖線で示すもので基準軸光線と呼ぶ)に沿ってi
番目の面を第i面とする。
【0020】図3において第1 面R1は屈折面、第2 面R2
は第1面R1に対してチルトされた反射面、第3 面R3、第
4面R4は各々の前面に対してシフト、チルトされた反射
面、第5 面R5は屈折面であり、これらの屈折面と反射面
により反射光学系を構成している。
【0021】本発明の光学系は偏心光学系であるため光
学系を構成する各面は共通の光軸を持っていない。そこ
で、本発明の実施形態においては先ず第1 面の光線有効
径の中心を原点とする絶対座標系を設定する。
【0022】そして、本発明の実施形態においては、第
1 面の光線有効径の中心点を原点とすると共に、原点と
像面若しくは観察面の中心とを通る光線(基準軸光線)
の経路を光学系の基準軸と定義している。さらに、本実
施形態中の基準軸は方向(向き)を持っている。その方
向は基準軸光線が結像に際して進行する方向である。本
発明の実施形態においては、光学系の基準となる基準軸
を上記の様に設定したが、光学系の基準となる軸の決め
方は光学設計上、収差の取りまとめ上、若しくは光学系
を構成する各面形状を表現する上で都合の良い軸を採用
すれば良い。しかし、一般的には像面又は観察面の中心
と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学系の第1面の中
心若しくは最終面の中心のいずれかを通る光線の経路を
光学系の基準となる基準軸に設定する。
【0023】つまり、本発明の実施形態においては、基
準軸は第1 面の光線有効径の中心点を通り、最終結像面
若しくは観察面の中心へ至る光線(基準軸光線)が各屈
折面及び反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に
設定している。各面の順番は基準軸光線が屈折・反射を
受けて像面に至る順番に設定している。
【0024】従って基準軸は設定された各面の順番に沿
って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を変化さ
せつつ、最終的に像面若しくは観察面の中心に到達す
る。
【0025】そして、各面へ入射する基準軸光線をその
面の”入射基準軸”、各面で屈折又は反射して射出する
基準軸光線をその面の”射出基準軸”と呼ぶ。同様に1
つの光学系へ入射する基準軸光線をその光学系の”入射
基準軸”、その光学系から射出する基準軸光線をその光
学系の”射出基準軸”と呼ぶ。
【0026】本発明の各実施形態の光学系を構成するチ
ルト面は基本的にすべてが同一面内でチルトしている。
そこで、絶対座標系の各軸を以下のように定める。
【0027】Z軸:原点を通り第 2面R2に向かう基準軸 Y軸:原点を通りチルト面内(図3の紙面内)でZ 軸に
対して反時計回りに90゜をなす直線 X軸:原点を通りZ、Y 各軸に垂直な直線(図3の紙面に
垂直な直線) 又、光学系を構成する第i面の面形状を表すには、絶対
座標系にてその面の形状を表記するより、基準軸と第i
面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定し
て、ローカル座標系でその面の面形状を表した方が形状
を認識する上で理解し易い為、本発明の構成データを表
示する数値実施例では第i面の面形状をローカル座標系
で表わす。
【0028】また、第i面のYZ面内でのチルト角は絶対
座標系のZ 軸に対して反時計回り方向を正とした角度θ
i (単位°)で表す。よって、本発明の数値実施例では
各面のローカル座標の原点は図3中のYZ平面上にある。
【0029】またXZおよびXY面内での面の偏心はない。
さらに、第i面のローカル座標(x,y,z) のy,z 軸は絶対
座標系(X,Y,Z) に対してYZ面内で角度θi 傾いており、
具体的には以下のように設定する。
【0030】z 軸:ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のZ 方向に対しYZ面内において反時計方向に角度θ
i をなす直線 y 軸:ローカル座標の原点を通り、z 方向に対しYZ面内
において反時計方向に90゜をなす直線 x 軸:ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な直
線 また、Diは第i面と第(i+1) 面のローカル座標の原点間
の間隔を表すスカラー量、Ndi 、νdiは第i面と第(i+
1) 面間の媒質の屈折率とアッベ数である。
【0031】本発明の実施形態は球面及び回転非対称の
非球面を有している。その内の球面部分は球面形状とし
てその曲率半径Riを記している。曲率半径Riの符号は第
1 面から像面若しくは観察面に進む基準軸(図3中の一
点鎖線)に沿って曲率中心が第1 面側にある場合をマイ
ナス、結像面側にある場合をプラスとする。
【0032】球面は以下の式で表される形状である:
【0033】
【数1】 また、本発明の光学系は少なくとも回転非対称な非球面
を一面以上有し、その形状は以下の式により表す: A =(a+b)・(y2・cos2t+x2) B =2a・b・cos t[1+{(b-a)・y・sin t/(2a・b)}+〔1+{(b-a)
・y・sin t/(a・b)}-{y2/(a・b)}-{4a・b・cos2t+(a+b)2sin
2t}x2/(4a2b2cos2t)〕1/2] として z =A/B+C02y2+C11xy+C20x2+C03y3+C12xy2+C21x2y+C04y
4+C13xy3+C22x2y2+C31x3y+C40x4+・・・・・ 尚、本発明における回転非対称な各面の形状は、上記曲
面式のx に関する偶数次の項のみを使用し、奇数次の項
を0 とすることにより、yz面を対称面とする面対称な形
状としている。又、以下の条件が満たされる場合はxz面
に対して対称な形状を表す。
【0034】C03 =C21 =t =0 さらに C02 =C20 C04=C40 =C22/2 が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件
を満たさない場合は非回転対称な形状である。
【0035】尚、本発明における回転非対称な各面のパ
ワー計算は本出願人出願の特願平07-178236 号明細書に
記載の計算式を用いて計算する。
【0036】即ち、パワーφは(式1 )により計算す
る。
【0037】但し、N は入射側の屈折率、N'は射出側の
屈折率、θはその面への基準軸光線の入射角度、θ’は
その面からの基準軸光線の射出角度であり、屈折の法則 Nsinθ=N'sin θ' (式2 ) を満足している。
【0038】又、ξはアジムスであり、基準軸の屈折面
をξ=0 と定義するが、本発明においてはyz平面をξ=
0 としている。ξ’は無収差状態における理想アジムス
であり、パワー計算上はξ=ξ’として良い。
【0039】又、本発明においては、奇数次の項を0 と
しているので、(式1 )は(式3 )と変形できる。
【0040】更に、反射面の場合においては、N'=-N,
θ’= -θであるので(式3 )は、(式4 )と変形でき
る。
【0041】
【数1】 なお、本発明の各数値実施例において、撮影画界若しく
は観察画界を水平半画角uYと垂直半画角uXで表す。水平
半画角uYとは図3のYZ面内において第1面R1に入射する
光束の最大半画角、垂直半画角uXとはXZ面内において第
1面R1に入射する光束の最大半画角である。
【0042】又、撮影光学系において光学系の明るさを
示す量として絞り開口径を示し、観察光学系において
は、観察面における開口を瞳径として示している。
【0043】又、撮影光学系においては像面上での有効
像範囲を像サイズとして示す。像サイズはローカル座標
のy 方向のサイズを水平、x 方向のサイズを垂直とした
矩形領域で表している。
【0044】又、観察光学系及びコンバーターレンズ系
においては光学系の角倍率を示す。
【0045】又、構成データを挙げている数値実施例に
ついてはその横収差図を示す。横収差図は水平入射角、
垂直入射角が夫々(uY,uX),(0,uX),(-uY,uX),(uY,0),(0,
0),(-uY,0)となる入射角の光束の横収差図を示す。
【0046】横収差図においては、横軸は瞳への入射高
さを表し、縦軸は収差量を表している。各実施例とも基
本的に各面がyz面を対称面とする面対称の形状となって
いる為、横収差図においても垂直画角のプラス、マイナ
ス方向は同一となるので、図の簡略化の為に、マイナス
方向の横収差図は省略している。
【0047】また、収差図上において、実線はd 線にお
ける収差を点線はg 線における収差を示す。
【0048】図1は本発明の反射光学系の実施形態1の
断面図である。本反射光学系は結像レンズである。
【0049】図1において、R1は絞りであり、物体から
の入射光量を規制する。1 は光学素子、2 は結像面、3
は基準軸である。
【0050】本実施形態の光学素子1 は透明体の表面に
物体からの光の入射順に、入射面である第一屈折面R2
(屈折入射面)、第一反射面である基準軸に対して傾い
た凸面鏡R3、第二反射面である基準軸に対して傾いた凹
面鏡R4、負のパワーを有する第二屈折面R5(屈折射出
面)を形成して構成している。
【0051】つまり光学素子1 は2 つの反射面と2 つの
屈折面より構成しており、第一屈折面R1と第一反射面R2
にて負のパワーを有する前群を形成するとともに、第二
反射面R3と第二屈折面R4にて正のパワーを有する後群を
形成している。
【0052】そして屈折面、反射面の全てを回転非対称
面で構成している。
【0053】次に本実施形態における結像作用を説明す
る。物体からの光束はまず絞りR1により入射光量を規制
された後、第一屈折面R2に入射し、屈折して光学素子1
の中に入る。次に光束は第一屈折面R2の後方に配置され
た凸面鏡R3に入射し、凸面鏡R3の有する負のパワーによ
り、発散光束に変換されると共に、物体光束を凹面鏡R4
に入射させる為に、図1の紙面内で左下方向に物体光束
を反射する。
【0054】次に凹面鏡R4では、凹面鏡R4の有する正の
パワーにより、発散光の物体光束は収束光束に変換され
るとともに、光学素子1 の入射基準軸と平行になる様に
Z(+)方向に反射される。そして反射された物体光束は、
次いで負のパワーを有する第二屈折面R5による屈折作用
を受けた後、結像面2 に結像する。
【0055】光学素子1 に入射する基準軸の方向と射出
する基準軸の方向は平行でかつ同方向となっている。
【0056】この様に本実施形態は、絞りと1つの光学
素子1 で構成しており、光学素子1は透明体、例えば光
学ガラスや無色透明プラスチックの表面に2つの屈折面
と2つの反射面を一体成形して構成しているので、従来
の複数枚の屈折レンズを用いて結像レンズを構成するの
に比べて、一部品にて結像レンズ系を構成しているの
で、部品点数の削減とコスト削減を実現することが可能
となる。
【0057】また本実施形態においては、反射面を回転
非対称な面とすることにより、反射面にパワーを持たせ
たことによって生じる非対称収差の補正を行っている。
【0058】さらに本実施形態においては、反射面のみ
ならず屈折面をも回転非対称な面とすることにより、反
射面のみにて偏心収差を補正するのではなく、屈折面に
よっても偏心収差を補正させることにより、バランス良
く偏心収差の補正を行い、全体の光学性能の向上を図っ
ている。
【0059】図2は本発明の反射光学系の実施形態2の
断面図である。本反射光学系はファインダー光学系であ
る。
【0060】図2において、1 は光学素子であり、光学
素子1 は透明体の表面に物体からの光の入射順に、入射
面である第一屈折面R1(屈折入射面)、第一反射面であ
る基準軸に対して傾いた凸面鏡R2、第二反射面である基
準軸に対して傾いた凹面鏡R3、第二屈折面R4(屈折射出
面)を形成して構成している。
【0061】つまり光学素子1 は2 つの反射面と2 つの
屈折面よりファインダー系としての反射光学系を構成し
ており、第一屈折面R1と第一反射面R2にて負のパワーを
有する前群を形成するとともに、第二反射面R3と第二屈
折面R4にて正のパワーを有する後群を形成している。
【0062】なお、屈折面及び反射面は全て回転非対称
面である。
【0063】4 は光学系の射出瞳、3 は光学素子1 の基
準軸である。
【0064】次に本実施形態における結像作用を説明す
る。物体からの光束(本実施形態においては物体距離1m
の光束)は第一屈折面R1に入射し、屈折して光学素子1
の中に入る。次に光束は凸面鏡R2に入射し、凸面鏡R2の
有する負のパワーにより、発散光束に変換されると共
に、物体光束を凹面鏡R3に入射させる為に、図2におけ
る紙面左下方向に反射される。
【0065】次に凹面鏡R3では、凹面鏡R3の有する正の
パワーにより、物体光束は発散角をゆるめると共に、光
学素子1 の入射基準軸と平行になる様にZ(+)方向に反射
される。そして反射された物体光束は、第二屈折面R4に
よる屈折作用を受けて通過し、-1ジオプターの観察光束
となって光学素子1 から射出し、光学素子1 から一定距
離離れた位置の射出瞳4 を通過する。ファインダーの観
察者はその瞳を該射出瞳4 に重ねれば物体光束が観察者
の瞳に入射し、物体像の観察を行える。
【0066】光学素子1 に入射する基準軸の方向と射出
する基準軸の方向は平行でかつ同方向となっている。
【0067】本実施形態においては、ファインダー光学
系としての光学素子1 を透明体、例えば光学ガラスや無
色透明プラスチックの表面に2つの屈折面と2つの反射
面を一体成形して構成しているので、従来の複数の屈折
レンズを用いたファインダー光学系に比べて、1部品で
ファインダー光学系を構成しているので、部品点数の削
減とコスト削減を実現することが可能となる。
【0068】また本実施形態においては、反射面を回転
非対称な面とすることにより、反射面にパワーを持たせ
たことによって生じる非対称収差の補正を行っている。
【0069】さらに本実施形態においては、反射面のみ
ならず屈折面をも回転非対称な面とすることにより、反
射面のみにて偏心収差を補正するのではなく、屈折面に
よっても偏心収差を補正させることにより、バランス良
く偏心収差の補正を行い、全体の光学性能の向上を図っ
ている。次に、数値実施例を以下に示す。
【0070】 [数値実施例1:結像レンズ] 水平半画角 10.2 ゜ 垂直半画角 13.5 ゜ 絞り径 φ4.00 像サイズ 4.8mmX3.6mm i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 1.00 1 絞り 2 0.00 1.00 0.00 8.50 1.77250 49.60 屈折面 3 0.00 9.50 25.00 10.00 1.77250 49.60 反射面 4 -7.66 3.07 25.00 8.50 1.77250 49.60 反射面 5 -7.66 11.57 0.00 4.90 1 屈折面 6 -7.66 16.47 0.00 1 像面 非球面形状 R 2 面 C02= 2.34902e-03 C20= 9.43647e-03 C03= 4.62279e-04 C21= 1.87107e-03 C04=-2.59813e-04 C22= 2.85697e-04 C40= 9.86335e-05 R 3 面 C02= 2.43812e-03 C20=-4.04256e-03 C03= 3.20410e-04 C21= 1.46969e-03 C04=-7.17572e-05 C22= 1.20304e-04 C40= 1.06909e-05 C05= 1.17565e-06 C23=-8.75199e-07 C41=-2.66319e-05 C06= 2.25273e-06 C24= 2.12535e-06 C42= 6.53903e-06 C60= 1.81867e-06 R 4 面 C02= 1.63110e-02 C20= 1.60582e-03 C03=-6.59108e-06 C21= 1.49312e-03 C04=-2.12371e-05 C22=-2.24416e-06 C40=-2.05108e-04 C05= 3.64136e-07 C23=-4.62309e-06 C41= 2.78891e-06 C06= 5.36724e-07 C24= 1.54018e-07 C42= 4.32617e-06 C60= 7.96830e-07 R 5 面 C02= 2.77661e-02 C20=-7.11448e-02 C03=-1.21962e-03 C21= 5.04098e-03 C04= 1.00000e-10 C22= 1.00000e-10 C40= 1.00000e-10 数値実施例1の場合、各面のパワー及び全系のパワーは
以下のようになっている: 面パワー(面パワーはアジムス0) R2 0.00363 R3 -0.01907 R4 0.12760 R5 -0.04290 全系パワー(パワーはアジムス0) 0.10026 図1は本数値実施例の断面図及び光路図である。数値実
施例1の収差図を図4に示す。
【0071】 [数値実施例2:ファインダー光学系] 角倍率 0.6 倍 水平半画角 8.0 ゜ 垂直半画角 6.0 ゜ 瞳径 φ4.0 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.00 0.00 0.00 16.00 1.77250 49.60 屈折面 2 0.00 16.00 25.00 20.00 1.77250 49.60 反射面 3 -15.32 3.14 25.00 16.00 1.77250 49.60 反射面 4 -15.32 19.14 0.00 16.00 1 屈折面 5 -15.32 35.14 0.00 0.00 1 瞳 非球面形状 R 1 面 C02= 9.36097e-04 C20=-2.44805e-03 C03=-1.87958e-04 C21=-1.29951e-04 R 2 面 C02= 7.87520e-03 C20= 6.93463e-03 C03=-2.07350e-04 C21=-3.50341e-04 C04= 1.13682e-06 C22=-5.50695e-07 C40= 1.12261e-06 C05=-7.16009e-08 C23= 1.99773e-07 C41=-1.85888e-09 C06=-4.66897e-09 C24=-3.49980e-08 C42=-5.26526e-10 C60=-1.69469e-08 R 3 面 C02= 4.70925e-03 C20= 4.56148e-03 C03=-1.07368e-04 C21=-2.38986e-04 C04=-1.11036e-06 C22=-4.67163e-06 C40=-4.83248e-07 C05=-4.96427e-08 C23=-9.41692e-08 C41=-7.67939e-08 C06=-3.08851e-09 C24=-1.83818e-10 C42=-9.52489e-09 C60=-6.15051e-09 R 4 面 C02= 1.08323e-03 C20=-7.64781e-04 C03=-4.51818e-04 C21=-7.32932e-04 数値実施例2の場合、各面のパワー及び前群、後群のパ
ワーは以下のようになっている: 面パワー(面パワーはアジムス0) R1 0.00145 R2 -0.06161 R3 0.03684 R4 -0.00167 群パワー(群パワーはアジムス0) 前群(R1〜R2) -0.05936 後群(R3〜R4) 0.03572 図2は本数値実施例の断面図及び光路図である。数値実
施例2の収差図を図5に示す。
【0072】尚、以上の各数値実施例はいずれも1つの
光学素子として構成しているが、この光学素子全体のパ
ワー(屈折力)をアジムスによらず一致させる為には、
各反射面及び屈折面の形状を表す係数の内、曲率に比例
する面形状の係数C20,C11,C02 について各面が C11=0 C02/(C20* cos2θ)=1 (但し、θはその面への基準軸光線の入射角度)を満足
すれば良い。
【0073】しかしながら、光学素子を構成する各面に
ついて上記の関係を満足する様に設定した場合、各面の
パワー配置上の自由度を無くしてしまう結果となる。
【0074】そこで本発明の数値実施例においては、光
学素子を構成する少なくとも2つ以上の面に対し、 C02/(C20* cos2θ) ≠1 と設定すると共に、 α=(C02)1*(C02)2*・・・・・*(C02)n β=(C20*cos2θ)1*(C20*cos2θ)2*・・・・・*(C20* cos2 θ)n ( 但し、n は光学素子を構成する面の総数、下付きサフ
ィックスは面番号)として、 0< k=α/β (条件式1) とすることにより、パワー配置上の自由度を確保するこ
とが出来る。
【0075】又、望ましくは上記条件式1 のk を 0.1<k<10.0 (条件式2) と設定することにより、パワー配置上の自由度を確保し
つつ光学系のパワーをアジムスによらず実質的に一致さ
せることができる。
【0076】更に望ましくは上記条件式2 のk を 0.2<k<5.0 (条件式3) と設定することにより、各面の回転対称性を大きく崩す
ことなく、パワー配置上の自由度を確保することが出来
る。
【0077】なお、条件式1〜3 の上下限値を越える
と、パワーをアジムスによらず一致させることが困難と
なると共に、各アジムスから入射する光束の対称性が崩
れることにより許容値を越える非対称収差が発生する。
【0078】以下に各数値実施例の各面のC02/(C20* co
s2θ) の値とα、β、k の値を示す。
【0079】 数値実施例1 数値実施例2 面番号 C02/(C20* cos2θ) 面番号 C02/(C20* cos2θ) R1 0.24893 R1 -0.38238 R2 -0.73426 R2 1.38257 R3 12.36609 R3 1.25688 R4 -0.39028 R4 -1.41639 α=2.59380e-9 α=3.76058e-11 β=2.94042e-9 β=3.99567e-11 k=0.88212 k=0.94116
【0080】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、透明体の表
面に物体光束が入射する屈折入射面と物体光束が射出す
る屈折射出面と複数の基準軸に対して傾いた曲面反射面
を設けた光学素子を用いる反射光学系において、該屈折
入射面及び該屈折射出面の少なくともいずれかを回転非
対称面とすることにより、該曲面反射面を斜設すること
により発生する収差を補正してコンパクトで光学性能が
良い反射光学系を達成する。
【0081】更に、少なくとも1つの曲面反射面を回転
非対称面とすることにより、該反射面によって非対称収
差の補正を行い、より光学性能を高めた反射光学系を達
成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の反射光学系の実施形態1の断面図及
び光路図(数値実施例1)
【図2】 本発明の反射光学系の実施形態2の断面図及
び光路図(数値実施例2)
【図3】 本発明の実施形態における座標系の説明図
【図4】 数値実施例1の横収差図
【図5】 数値実施例2の横収差図
【図6】 従来の反射望遠鏡の説明図
【図7】 従来の観察光学系の説明図
【図8】 従来の観察光学系の説明図
【符号の説明】
Ri,Rm,n 面 Di 基準軸に沿った面間隔 Ndi 屈折率 νdi アッベ数 1 光学素子 2 結像面 3 基準軸 4 射出瞳

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明体の表面に屈折入射面と、複数の曲
    面反射面と屈折射出面を形成した光学素子を用い、 物体よりの光束を該屈折入射面から入射させ該複数の曲
    面反射面で反射した後、該屈折射出面より射出する反射
    光学系において、 該複数の曲面反射面は基準軸に対して傾いており、該屈
    折入射面及び該屈折射出面の少なくともいずれかを回転
    非対称面としたことを特徴とする反射光学系。
  2. 【請求項2】 前記曲面反射面の内、少なくとも1面は
    回転非対称面であることを特徴とする請求項1の反射光
    学系。
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