JPS5817409A - 単レンズ - Google Patents

単レンズ

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Publication number
JPS5817409A
JPS5817409A JP57120718A JP12071882A JPS5817409A JP S5817409 A JPS5817409 A JP S5817409A JP 57120718 A JP57120718 A JP 57120718A JP 12071882 A JP12071882 A JP 12071882A JP S5817409 A JPS5817409 A JP S5817409A
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JP
Japan
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lens
aspherical
optical axis
refractive surface
spherical
Prior art date
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Application number
JP57120718A
Other languages
English (en)
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JPH0360406B2 (ja
Inventor
ヨセフス・ヨハネス・マリア・ブラ−ト
ヤン・ハイスマ
キヨスベルト・プラスト
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of JPS5817409A publication Critical patent/JPS5817409A/ja
Publication of JPH0360406B2 publication Critical patent/JPH0360406B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/02Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

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】 本発明は一つの球面屈折面と一つの非球面屈折面を有す
る単レンズに関するものである。斯るレンズ(以後簡単
に単非球面レンズと称す)は例えば英国特許第1499
861号明細書により既知である。既知の単非球面レン
ズは開口数が小さく、且つ収差が補正された視野(di
f’fraotionlimitted field 
) カ小サイ。
2つの球面を有する慣例のレンズは特に大きい開口数の
ときに収差が補正されない軸上物点の像を発生する。レ
ンズの一方の面な非球面にすると、軸上物点の完命な(
球面収差のない′)像を得ることができる。しかし、一
つの面を非球面にするだけでは軸外物点の高品質の像は
得られない。
アツベの正弦条件を厳密に満たすためにレンズの両層折
面を非球面にすることが、例えば英国特許第15116
61号明細書により既知である。
驚いたことに、大きな開口数を有する単非球面レンズに
対してアツベの正弦条件を略々満足させることができる
。これを達成するためには多数の可能な単非球面形状の
中から適当なレンズ形状を選択する必要がある◎収差□
が補正された最大の視野を有するレンズ形状を選択する
にはコマ収差を最小にする必要がある0単非球面レンズ
においてその焦点距離、屈折率、厚さ及び物体面と像面
の位置が与えられれば、どのようなレンズ形状にすると
コマ収差が零になるかを三次収差理論によって計算する
ことができる。
大きな開口数(Nム> 0.25 )に対しては三次収
差理論は不適当である仁とを確かめた。大開口数の場合
、収差が補正された大きな視野を有する単非球面レンズ
を得るには特定量の三次コマ収差な受は入れなければな
らず、これらの要件は両立しないものと思われていた。
本発明は、収差が補正された視野及び開口数を大きくす
る場合において三次コマ収差をそれより高次のコマ収差
で補償することができるという事実を確かめ、その紹識
に基づいて為したものであるO この補償効果を有するレンズ形状は、複数個の単非球面
レンズから、正確な光線計算によって収差が補正された
視野ができるだけ大きいものを決定して選択する。
三次のコマ収差が零である特性を有するレンズ形状を計
算の基礎として用いることができる。計算の結果、アツ
ベの正弦条件を略々満たし、従って収差が補正された大
きな視野を有するレンズが得られる。
本発明率非球面レンズは、非球面屈折面の光軸との交点
における曲率を08、球面屈折面あ曲率をol、レンズ
の厚さをd1屈折率をn1焦点距離をf11図数をNム
とするとき、球面屈折面と非球面屈折面のパラメータが
互に一組の直1s!a−4,85(Nム) −o、ag
n −31,89b−−4,10(Nム) + 1.1
On + 0.46で表わされる関係にあり、加えてo
、a < Mムく0.5 ; u、s<n<g、o及び
倍率vく0.1の要件を満足することを特徴とする〇 任意の単非球面レンズの計算は球面収差を零にする必要
があるという規準に従づて行なう。この場合、光軸上の
物点から関連する光軸上の像点までの全ての光線の光路
長を等しくする。
一般に、所望の非球面の座標について解析式を見いだす
ことは不可能であるが、現代のコンピュータ装置によれ
ば多数の光線の光路長を等しくすること、即ち全ての像
光線が一点を通るようにすることは容易である〇 コンピュータ計算時間をできるだけ小さくするには、問
題を可能な限り解析的に解き、最終段だけ数値的に計算
し、即ち一つの超越式を解くようcするコトモテきる(
 「Proo、 Plys、 soo、 J61.49
4(1948)参照)。
いずれの方法でも最終的には所望の非球面の一連の離散
点が得られる。そして、この一連の点(級数展開式で表
わされる)から近似曲面を任意に構成することができる
。この場合、展開式の係数により非球面が一意的に定ま
る。
図面につき本発明の詳細な説明する0 図において10は本発明による単非球面レンズを示す0
図には無限遠(11−−00)にある物体から発した8
対の周辺光線が示してあり、一対は光軸00Iに平行で
あり、他対は光軸と角度βを成している。“周辺光線”
とは開口絞り11の周辺部を通る光線を意味するO非球
面1!で屈折された周辺光線は厚さdのレンズ10を通
り、球面18で屈折された後に114に収束する。光軸
OO′に平行な周辺光線の収束点は光軸上に位置し、光
軸00Iに対し角度βで入射する周辺光線の収束点は光
軸から距離rの位置に位置する。開口絞り11の直径、
従ってレンズ10の有効直径は!y□8で示し、tar
iiJ&:おける収差が補正された視野は直径Brを有
する。非球面18と像面14との距離を8′とする。光
軸00Iと、面18に光軸に平行に入射し面18で屈折
された周辺光線との成す角をαとする。開口数Nムと角
度αに対しては葺ム−5iinαの関係が成り立つ。
以下の例においては、レンズの特定の屈折率n1特定の
厚さd及び特定の焦点距離fを計算の基礎として遣択し
である。
レンズ屈折面の近軸曲率0□及び0.として三次コマ収
差が零になる曲率値を出発値として用いる。
次に、C0及びOlを蛮えながら正確な光線計算を行な
って大きな開口数においてレンズの1質が光軸外でも最
適となるレンズ形状を決定する。
第1の実施例ではレンズlOは屈折率n −ia、o、
厚さd −9,Q l1ls焦点距@f−8%及び開口
数Nム−0,4を有する。物体とレンズ10との距離は
B −−1f3 Qm、レンズ10と114との距離は
8’−8,94−である。
光軸00′との交点1sにおいて非球面18は曲率0□
−0,12451111−”を有し、球面18は曲率0
3−−0.00115− を有する。
レンズの有効直径は” ymax ” ”50である0
開口絞り11は球面12の位置に配置される。像面14
における収差が傭正された視野は半径r=100μ露で
ある。
この非球面12に近似する曲面は偶数の’i’80h6
k)/Chaffの多項式が現われる多項の級数展開式
: %式%() で表わされる。ここで、2は非球面上の点の縦座標yに
関する横座標であり、この横座標は交点1Bから溜られ
る。これらの項の係数はg、−0,418884gl−
0,415211g、−0,001808g、 −−0
,0000!フg4−−0.000001 であり、k −OJ76g?4である。
第8の実施例ではレンズ10は屈折率n −1,I 。
厚さd −!1.0鰯、焦点距離r−s■、開口l&N
ム一0、!Iを有する。物体とレンズNoとの距離はa
 −−160■、レンズ10と像面との距離は8′−5
,681s11111で16゜ 光軸との交点15において弁球[1mは曲率cm−o、
gos m  を有し、球面18は曲率o、 −−0,
06885−を有する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 一つの球面屈折面と一つの非球面屈折面を有する単
    レンズにおいて、0□を非球面屈折面の光軸との交点に
    おける曲率、o、を球面屈折面の曲率、dをレンズの厚
    さ、nを屈折率、fを焦点距離、Nムを開口数とすると
    き、球面屈折面と非球面屈折面のパラメータが互に一組
    の直M: a−4,85(Nム)−0,81n−L219b−−4
    ,10(Nム)+IJOn+ 0.46で表わされる関
    係な有し、加えて0.80 <Nム<o、s ; u、
    s<n<g、o及び倍率V <0.1+7)安件を満足
    することを特徴とする単レンズO
JP57120718A 1981-07-13 1982-07-13 単レンズ Granted JPS5817409A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8103323A NL8103323A (nl) 1981-07-13 1981-07-13 Enkelvoudige lens met een sferisch en een asferisch brekend oppervlak.
NL8103323 1981-07-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5817409A true JPS5817409A (ja) 1983-02-01
JPH0360406B2 JPH0360406B2 (ja) 1991-09-13

Family

ID=19837782

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57120718A Granted JPS5817409A (ja) 1981-07-13 1982-07-13 単レンズ
JP1982105260U Pending JPS5865009U (ja) 1981-07-13 1982-07-13 単レンズ

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1982105260U Pending JPS5865009U (ja) 1981-07-13 1982-07-13 単レンズ

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4415238A (ja)
JP (2) JPS5817409A (ja)
AU (1) AU8577782A (ja)
BE (1) BE893826A (ja)
CA (1) CA1186927A (ja)
DE (1) DE3226019A1 (ja)
ES (1) ES8305939A1 (ja)
FR (1) FR2509478A1 (ja)
IT (1) IT1151992B (ja)
NL (1) NL8103323A (ja)

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Also Published As

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