JPS58205122A - 組合せレンズ - Google Patents
組合せレンズInfo
- Publication number
- JPS58205122A JPS58205122A JP8927182A JP8927182A JPS58205122A JP S58205122 A JPS58205122 A JP S58205122A JP 8927182 A JP8927182 A JP 8927182A JP 8927182 A JP8927182 A JP 8927182A JP S58205122 A JPS58205122 A JP S58205122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- aberration
- spherical
- gradient index
- combination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は収差を低減するために被数のレンズを組み合せ
てなる組合せレンズに圓するものでるる。
てなる組合せレンズに圓するものでるる。
収差を低減するためのレンズとして、便米、第1図に示
すように、側耐単分布着レンズの一方のnjmを凸状4
−に構成したものが刈られている。
すように、側耐単分布着レンズの一方のnjmを凸状4
−に構成したものが刈られている。
図示の例においては、1g折本分布調レンズ(110元
の入射鋼IIl屹Iが平歯に4成され、かつ光の出射端
―131が凸状のR閾となされている。(41はm党ス
ポット位置でToD % 161は元軸であって属折皐
分布履レンズ(11の中心軸と電歇している0鵞た(6
)は出射4面+31の1串中心である。
の入射鋼IIl屹Iが平歯に4成され、かつ光の出射端
―131が凸状のR閾となされている。(41はm党ス
ポット位置でToD % 161は元軸であって属折皐
分布履レンズ(11の中心軸と電歇している0鵞た(6
)は出射4面+31の1串中心である。
なsP超釘皐分布麿レンズとは透明なガラス又は〈又は
大暑くなるように4献され、それ自体て凸レンズ又は凹
レンズとしての嶺龍を有している。
大暑くなるように4献され、それ自体て凸レンズ又は凹
レンズとしての嶺龍を有している。
c81図に示したレンズの電線を絖−すると、入射梱E
121から入射した元ビームニア)は屈折率分布型レ
ンズ(11の内部8−虐する間に元軸(5)に向め1り
て−けられ1塚園をなす出射膚面431でさらに−1ず
られて米1を位数147に一元される・この−曾、輔釘
皐分嶺瓜レンズローのyt@と山釘橿N131の4向の
尤−とは瓦いに一駅していることか必重で如る。
121から入射した元ビームニア)は屈折率分布型レ
ンズ(11の内部8−虐する間に元軸(5)に向め1り
て−けられ1塚園をなす出射膚面431でさらに−1ず
られて米1を位数147に一元される・この−曾、輔釘
皐分嶺瓜レンズローのyt@と山釘橿N131の4向の
尤−とは瓦いに一駅していることか必重で如る。
しかしながら屈折率分布型レンズと光軸を一致させて球
面を研磨することは、レンズ妊が0.1〜5 m/ m
程度の微小なものであるために実際上億めて困難でめシ
、またレンズを一度に1つずつしか研磨することができ
ず、その生産性が極めて惑いという欠点があった。また
屈折率分布型レンズ(11の収差は、出射端面(3)の
曲率半径Rを調整することによってしか補正されないの
で、屈折率分布型レンズ(11の収差を惹起する屈折率
分布と出射端面(31の曲率半径孔との関係を檀密に制
御する必賛があplその結果、生産性が悪くかつ製造原
価が高くなるという欠点もあった0 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、製造容易でかつ収差の少ない組合せレンズを提供し
ようとするものである◇以下本発明を実施例にりき蕗2
図〜第7図を奈照して説明する。
面を研磨することは、レンズ妊が0.1〜5 m/ m
程度の微小なものであるために実際上億めて困難でめシ
、またレンズを一度に1つずつしか研磨することができ
ず、その生産性が極めて惑いという欠点があった。また
屈折率分布型レンズ(11の収差は、出射端面(3)の
曲率半径Rを調整することによってしか補正されないの
で、屈折率分布型レンズ(11の収差を惹起する屈折率
分布と出射端面(31の曲率半径孔との関係を檀密に制
御する必賛があplその結果、生産性が悪くかつ製造原
価が高くなるという欠点もあった0 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、製造容易でかつ収差の少ない組合せレンズを提供し
ようとするものである◇以下本発明を実施例にりき蕗2
図〜第7図を奈照して説明する。
#42図に示すように、本例においては、上記の如く内
部において屈Fr率の変化しているm灯単分布盤しンズ
U昧と、一様な)@折率そ有する球面レンズ01)とを
、光軸a7′)を−紋させかつ互いlこ離間させた状態
でレンズ枠(161内に固定することによって組合せレ
ンズを構成している。屈折率分布型レンズ0(11は、
光の入射端面aカ及び出射端面aりが夫々平面に構成さ
れている。一方、球面レンズUυは、その入射層面(1
4+が凸状の球面に構成されるとともに出射面U〜か平
面に構成されている0円筒形状のレンズ枠Ql)+は、
肉薄部と、この肉薄部よりも小さい内径を有する肉厚部
と、これら肉薄部及び肉厚部の間にあって肉厚部よりも
更に小さい内径を有する環状の突起部とから成っている
。屈折率分布型レンス0臼及び球面レンズUυは、夫々
レンズ枠αυの肉薄部及び肉厚部に挿入され、レンズ枠
(leの端面と路面−の状態で固定されている0 この組合せレンズの機能を説明すると、入射端面uシか
ら入射した光ビームa8は屈折率分布型レンズ趙で元軸
a7)ic向か9て曲げられ・球面ズUυでさらに曲け
られて集光位ktAJにスポットを結ぶ。平凸レンズで
ある球面レンズα1)は、一般に、第6図(a)及び(
b)に示すような負の軸上縦収差を有している。そこで
屈折率分布型レンズa〔として、第4図(a)及び(b
)に示すように、上記負の収差を打ち消すような正の軸
上縦収差を有するものを用い、これによシ互いの収差補
正を行っている〇枠061で互いに固定することによっ
て組合せレンズを構成しているので、これらのレンズG
(1(IIJ’H−別々に製造した後、光軸(171を
合せかつ互いに離間させた状態でレンズ枠aω内に固定
すればよい。そして球面レンズaυは、例えば所定曲率
半径のガラス球の多数を1つのヤトイ材にバルサム等で
固定して研磨するなどの手段で簡単に量産することがで
きる。また屈折率分布製レンズ(lIの方は両mlIと
も平面なのでその研磨は極めて容易である0また刑折皐
分布証レンズatllとR面しンズaυとの組合せを種
々に変更すれば、広範囲の組合せレンズを得ることかで
きる。さらに屈折率分布部レンズ−の屈折率分布と球面
レンズ6υの入射maiの繭率牛輸とが、互いのレンズ
αlJaυの収差を正確に打ち消す掘な関係になくても
、レンズa(11とレンズtie(:の間隔を微調整す
ることによって、その残留収差を最小に出来るという利
点がある。
部において屈Fr率の変化しているm灯単分布盤しンズ
U昧と、一様な)@折率そ有する球面レンズ01)とを
、光軸a7′)を−紋させかつ互いlこ離間させた状態
でレンズ枠(161内に固定することによって組合せレ
ンズを構成している。屈折率分布型レンズ0(11は、
光の入射端面aカ及び出射端面aりが夫々平面に構成さ
れている。一方、球面レンズUυは、その入射層面(1
4+が凸状の球面に構成されるとともに出射面U〜か平
面に構成されている0円筒形状のレンズ枠Ql)+は、
肉薄部と、この肉薄部よりも小さい内径を有する肉厚部
と、これら肉薄部及び肉厚部の間にあって肉厚部よりも
更に小さい内径を有する環状の突起部とから成っている
。屈折率分布型レンス0臼及び球面レンズUυは、夫々
レンズ枠αυの肉薄部及び肉厚部に挿入され、レンズ枠
(leの端面と路面−の状態で固定されている0 この組合せレンズの機能を説明すると、入射端面uシか
ら入射した光ビームa8は屈折率分布型レンズ趙で元軸
a7)ic向か9て曲げられ・球面ズUυでさらに曲け
られて集光位ktAJにスポットを結ぶ。平凸レンズで
ある球面レンズα1)は、一般に、第6図(a)及び(
b)に示すような負の軸上縦収差を有している。そこで
屈折率分布型レンズa〔として、第4図(a)及び(b
)に示すように、上記負の収差を打ち消すような正の軸
上縦収差を有するものを用い、これによシ互いの収差補
正を行っている〇枠061で互いに固定することによっ
て組合せレンズを構成しているので、これらのレンズG
(1(IIJ’H−別々に製造した後、光軸(171を
合せかつ互いに離間させた状態でレンズ枠aω内に固定
すればよい。そして球面レンズaυは、例えば所定曲率
半径のガラス球の多数を1つのヤトイ材にバルサム等で
固定して研磨するなどの手段で簡単に量産することがで
きる。また屈折率分布製レンズ(lIの方は両mlIと
も平面なのでその研磨は極めて容易である0また刑折皐
分布証レンズatllとR面しンズaυとの組合せを種
々に変更すれば、広範囲の組合せレンズを得ることかで
きる。さらに屈折率分布部レンズ−の屈折率分布と球面
レンズ6υの入射maiの繭率牛輸とが、互いのレンズ
αlJaυの収差を正確に打ち消す掘な関係になくても
、レンズa(11とレンズtie(:の間隔を微調整す
ることによって、その残留収差を最小に出来るという利
点がある。
しかも本例のような構成においては、屈折率分布型レン
ズ0θ1のみならず球面レンXgυにオイテモ光ビーム
崗が屈曲されるため、興−焦点距離を有する両端面の平
らな屈折率分布型レンズ単体のものに比べて高開口数を
有する0 例えば屈折率分布型レンズ(101の屈折率分布n (
r)を、 n”(r)= ni(1−(gr)L)−h4(gr)
’+h4(gr)’)とする。但し、noはレンズ中心
における屈折率、gsha及びh6は夫々分布定数であ
る。ここで、n0=1.6、g=0.20、n4=0.
76、h6−−0.50とし、第5図に示す屈折単分布
屋レンズ(IOJにおける各大きさを、z=5.6mm
、d=1.8m、2ro=5.Qwmとすると、このレ
ンズaりの開口数(レンズ最周光の光線がスポット位置
iにおいて元4@([ηとなす角θの正弦)NAは、入
射341面aりにおける元締の入射位置(中心軸からの
船艦r1)での屈折率を11(rl)、任意点(入射4
面a2からの元軸動方向の距離21光軸(17)からの
距tar>での屈折率をn (r)として、の式及び前
記の屈折率nべr)の式をもとにft、融追跡法によシ
求めると、IA+=aio#富Q、386となる。一方
、第6図に示すように、屈折率分布型レンズ0IIIと
、屈折@ n = 1.52、一本手4!kRの球面レ
ンズQl+とを組み合せたレンズにおいては、1−30
55麿、1mα1m、t−α4m、dm1.8鵬、2r
。
ズ0θ1のみならず球面レンXgυにオイテモ光ビーム
崗が屈曲されるため、興−焦点距離を有する両端面の平
らな屈折率分布型レンズ単体のものに比べて高開口数を
有する0 例えば屈折率分布型レンズ(101の屈折率分布n (
r)を、 n”(r)= ni(1−(gr)L)−h4(gr)
’+h4(gr)’)とする。但し、noはレンズ中心
における屈折率、gsha及びh6は夫々分布定数であ
る。ここで、n0=1.6、g=0.20、n4=0.
76、h6−−0.50とし、第5図に示す屈折単分布
屋レンズ(IOJにおける各大きさを、z=5.6mm
、d=1.8m、2ro=5.Qwmとすると、このレ
ンズaりの開口数(レンズ最周光の光線がスポット位置
iにおいて元4@([ηとなす角θの正弦)NAは、入
射341面aりにおける元締の入射位置(中心軸からの
船艦r1)での屈折率を11(rl)、任意点(入射4
面a2からの元軸動方向の距離21光軸(17)からの
距tar>での屈折率をn (r)として、の式及び前
記の屈折率nべr)の式をもとにft、融追跡法によシ
求めると、IA+=aio#富Q、386となる。一方
、第6図に示すように、屈折率分布型レンズ0IIIと
、屈折@ n = 1.52、一本手4!kRの球面レ
ンズQl+とを組み合せたレンズにおいては、1−30
55麿、1mα1m、t−α4m、dm1.8鵬、2r
。
=6.ロー、R−2,0鵬とした場合、へA−0,53
9となる(但し、このとき、 b4e1.41、h、−
−CJ、6である)。
9となる(但し、このとき、 b4e1.41、h、−
−CJ、6である)。
第71gは、第6心に示した組合せレンズにおいて球面
レンズUυの曲率半径Kを連続的に変化させた場合のN
Aの変化と、第5図に示した屈折本分布製レンズOL・
;においてその転心メ長さを震えずに出射層面(131
を凸状球面に叢成し、その曲皐牛使凡を連続的に変化さ
せた獅合のkAの変化とを示すグラフである。このグラ
フから分るように、曲率牛iRを小さくすればNAを増
大させることが可能でおる。しかし第5図の屈折率分布
証レンズaQにおいては、その出射層面Q〜の曲率半径
Rが4m根度の時点から残留収差が大きくなり、曲率半
径Rをそれ以下にすることは出来ない。これに対して第
6丙の組合せレンズにおいて残留収差が大きくなるのは
、球面レンズaDの曲率半径Rが2F程度の時点からで
ある。従って第6図の組合せレンズは、第5図の屈折率
分布型レンズ0(11に比べて、よシ大きなNAを得る
ことが可能である0また、元を紋ったときのスポット径
は2m=0.82λ/NA(λ:光の波長)で与えられ
1、両端面α40:9が平らな第5図の屈折率分布型レ
ンズQOノと第6図の組合せレンズとを比較すると、λ
を6328Aとして2a=1.64.c+m−+0.9
7 tanと、よシ小さく改善される。
レンズUυの曲率半径Kを連続的に変化させた場合のN
Aの変化と、第5図に示した屈折本分布製レンズOL・
;においてその転心メ長さを震えずに出射層面(131
を凸状球面に叢成し、その曲皐牛使凡を連続的に変化さ
せた獅合のkAの変化とを示すグラフである。このグラ
フから分るように、曲率牛iRを小さくすればNAを増
大させることが可能でおる。しかし第5図の屈折率分布
証レンズaQにおいては、その出射層面Q〜の曲率半径
Rが4m根度の時点から残留収差が大きくなり、曲率半
径Rをそれ以下にすることは出来ない。これに対して第
6丙の組合せレンズにおいて残留収差が大きくなるのは
、球面レンズaDの曲率半径Rが2F程度の時点からで
ある。従って第6図の組合せレンズは、第5図の屈折率
分布型レンズ0(11に比べて、よシ大きなNAを得る
ことが可能である0また、元を紋ったときのスポット径
は2m=0.82λ/NA(λ:光の波長)で与えられ
1、両端面α40:9が平らな第5図の屈折率分布型レ
ンズQOノと第6図の組合せレンズとを比較すると、λ
を6328Aとして2a=1.64.c+m−+0.9
7 tanと、よシ小さく改善される。
以上本発明を一犬、施例につき説明したが、上記央a?
tlは本究明を限定するものでは決しでなく、本究明の
妖術的思想に轟いて徳々の変更が可能でのる。例えは上
紀夾施例に2いては、負の軸上収差を有する凸レンズ0
υと正の軸上収差を有する屈折率分布型レンズal1M
とを互いに組み合せたか、この正負の組合せは逆でもよ
く、例えば正の軸上収差を有する凹レンズと負の軸上収
差を有する屈折率分布型レンズとを互いに組み合せても
よい。また屈折率分布飄レンズの出射端面鉤のみならず
入射端面糊にも球面レンズを配置すれはよル大きなNA
を有する組合せレンズを得ることができる。
tlは本究明を限定するものでは決しでなく、本究明の
妖術的思想に轟いて徳々の変更が可能でのる。例えは上
紀夾施例に2いては、負の軸上収差を有する凸レンズ0
υと正の軸上収差を有する屈折率分布型レンズal1M
とを互いに組み合せたか、この正負の組合せは逆でもよ
く、例えば正の軸上収差を有する凹レンズと負の軸上収
差を有する屈折率分布型レンズとを互いに組み合せても
よい。また屈折率分布飄レンズの出射端面鉤のみならず
入射端面糊にも球面レンズを配置すれはよル大きなNA
を有する組合せレンズを得ることができる。
以上説明したように、本発明においては、光の入射端面
及び出射端面が夫々平面に構成された屈折率分布型レン
ズと、一方または両方の面が凹面少組合せレンズをwi
t、、でいるので、屈折率分布型レンズに面倒な球面加
工8施す必要がなく、従ってその製造が容易でめって生
M性にぼれている。
及び出射端面が夫々平面に構成された屈折率分布型レン
ズと、一方または両方の面が凹面少組合せレンズをwi
t、、でいるので、屈折率分布型レンズに面倒な球面加
工8施す必要がなく、従ってその製造が容易でめって生
M性にぼれている。
lた屈折率分布緘レンズと球面レンズとの組合せを種々
に変更することによシ、広乾囲の組合せレンズを比較的
容易に得ることができる。
に変更することによシ、広乾囲の組合せレンズを比較的
容易に得ることができる。
さらに、互いに逆の収差を有するJlll折皐分布蓋レ
ンズと球面レンズとを適当間@離して組み合せ且つその
間隔を微調整することによって収差補正を行っているの
で、収差の少ない組合せレンズを得ることができる。ま
た球面レンズとして凸レンズを用いた場合には大巾な開
口数の増加を達成することができる。
ンズと球面レンズとを適当間@離して組み合せ且つその
間隔を微調整することによって収差補正を行っているの
で、収差の少ない組合せレンズを得ることができる。ま
た球面レンズとして凸レンズを用いた場合には大巾な開
口数の増加を達成することができる。
第1図は収差を低減することの出来る従来のレンズの概
略断面図である。 第2図は本発明の一実施例による組合せレンズの概略断
面図、第3図(1)は球面レンズの収差を示す光路図、
第3図(b)は同上のグラフ、第4図(a)は屈折率分
布型レンズの収差を示す光路図、第4図(blは同上の
グラフ、第5図は屈折率分布型レンズ年休の場合の開口
数を求めるための光路図、第6図は本発明の実施例によ
る組合せレンズの開口数を求めるための元路崗、第7図
は第5図及び第6図に示したそれぞれのレンズの曲率半
径と開口数との関係を示すグラフである。 なお1面に用いた符号において、 帥・・・・・・・・・・・・・・・屈折率分布型レンズ
all・・・・・・・・・・・・・・・球面レンズであ
る〇 代理人 上屋 勝 l 常包芳男 l 杉浦俊貴 第5図 第6図 第7図
略断面図である。 第2図は本発明の一実施例による組合せレンズの概略断
面図、第3図(1)は球面レンズの収差を示す光路図、
第3図(b)は同上のグラフ、第4図(a)は屈折率分
布型レンズの収差を示す光路図、第4図(blは同上の
グラフ、第5図は屈折率分布型レンズ年休の場合の開口
数を求めるための光路図、第6図は本発明の実施例によ
る組合せレンズの開口数を求めるための元路崗、第7図
は第5図及び第6図に示したそれぞれのレンズの曲率半
径と開口数との関係を示すグラフである。 なお1面に用いた符号において、 帥・・・・・・・・・・・・・・・屈折率分布型レンズ
all・・・・・・・・・・・・・・・球面レンズであ
る〇 代理人 上屋 勝 l 常包芳男 l 杉浦俊貴 第5図 第6図 第7図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光の入射端面及び出射端面が夫々平面に構成されか
つ内部において屈折率が変化している屈折率分布型レン
ズと、一方または両方の面が凹曲または凸面に構成され
た一様な屈折率を有する球面レンズとを適当間隔離して
対向配置し、その際前記屈折率分布型レンズと前記球面
レンズとが互いに逆の収差を有するように構成したこと
8t#徴とする組合せレンズ。 2、前記球面レンズがその凸面を前記屈折率分布型レン
ズの前記出射端面に対向させた平凸レンズでめる特許請
求の範囲第1項記載の組合せレンズ0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8927182A JPS58205122A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 組合せレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8927182A JPS58205122A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 組合せレンズ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58205122A true JPS58205122A (ja) | 1983-11-30 |
Family
ID=13966077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8927182A Pending JPS58205122A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 組合せレンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58205122A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60203909A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 屈折率分布ロツド・均質凸複合レンズ |
US4755039A (en) * | 1984-06-18 | 1988-07-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Focusing lens |
US4852981A (en) * | 1985-05-31 | 1989-08-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging lens system comprising a distributed index lens and a plano-convex lens |
US4964703A (en) * | 1985-11-22 | 1990-10-23 | Canon Kabushiki Kaishi | Image-forming lens |
WO2002086875A1 (en) * | 2001-04-25 | 2002-10-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Scanning device including a partly plastic high-na objective system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5229238A (en) * | 1975-08-30 | 1977-03-04 | Olympus Optical Co Ltd | Inside-view mirror objective optical system |
JPS5492282A (en) * | 1977-12-21 | 1979-07-21 | Zeiss Stiftung | Optical system |
-
1982
- 1982-05-26 JP JP8927182A patent/JPS58205122A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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WO2002086875A1 (en) * | 2001-04-25 | 2002-10-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Scanning device including a partly plastic high-na objective system |
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