JPS61208003A - 収差補正光学系 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば眼科機器の輻饋補正用に使用される収
差補正光学系に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、光学系の光路を偏向させる際にはプリズムが
多く使用され、例えば実体顕、微鏡やその他の眼科機器
等において幅峡補正用に屡々用いられている。

精密な光学機器においてはプリズムの収差が問題となり
、そのうち色収差については連出な高分散ガラスと低分
散ガラスとを組み合わせて除去しているのが通常である
。ところが、プリズムに入射する光束が発散光束又は収
斂光束であると非点収差も発生し、鮮明な像が得られな
くなる。

１個のくさび型プリズムを光路中に配する場合に、プリ
ズムを最小偏角になるように設置すると、非点収差は相
当小さくなることが知られている。従って、通常は最小
偏角になるようにプリズムを配するようにしているが、
これでは非点収差を成る程度は除去できるが、色収差を
取り除くことはできない。

［発明の目的］ 本発明の目的は、分散の異なる複数のプリズムを特定の
角度に傾設することによって、非点収差を極〈微小とし
た収差補正光学系を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、分散の異
なる２種以上のプリズムを組み合わせて形成した色消プ
リズムを、光軸に対して各面の屈折角の余弦の２乗を入
射角の余弦の２乗で割った値の積がほぼ１になるように
傾斜させて配置したことを特徴とした収差補正光学系で
ある。

［発明の実施例］ 本発明を第１図に図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。

１はプリズム２．３から成る色消プリズムであり、４は
レンズである０色消プリズム１は低分散ガラスプリズム
２と高分散ガラスプリズム３とを貼り合わせて構成され
ている０色消プリズム１はレンズ４の光軸りに対して、
第１面の入射角をα１．屈折角をα１′、第２面の入射
角をα２、屈折角をα２′、第３面の入射角をα３、屈
折角をα３′としたとき各プリズム２．３は、次式を満
足する角度で傾設されている。

（ｃｏｓ２α１’／ｃｏｓ２αｌ） ・（ｃｏｓ２α２１／ｃｏｓ２α２） 令（ｃｏｓ２α３’／ｃｏｓ２α３）＝１　　　　・・
・（１）ところで、プリズムが発散光束又は収斂光束中
にあるときには、一般に非点収差を発生する。この非点
収差を考えるには、屈折面における子午的光束と球欠的
光束について成り立つ幾何光学的条件を満たす式から、
子午的光束及び球欠的光束による収斂点を求め、それら
の差をとればよい。

同一点から出射された光束の平面における屈折を考える
と、光源から色消プリズムｌの第１面の屈折点までの距
離をＰｌとし、空気の屈折率をＮ、プリズム２の屈折率
をＮＬ、子牛的光束の収斂点と屈折点との距離をＰａｌ
、球欠的光束の収斂点と屈折点との距離をＰｓｉ　とす
ると、それぞれの光束の屈折点における幾何光学的条件
により次式が成立する。

Ｐｍｌ　＝　（ＮＬ／Ｎ）ψ（ＣＯ８２α１°／ｃａｓ
２α１）・２１・・・（２ａ） Ｐｓｉ　　＝　（ＮＬ／Ｎ）　ＩＩＰＩ　　　　　　　
　　　　　　・＝　（２ｂ）従って、第１面における非
点隔差は次式となる。

Ｐｍｌ　−Ｐｓｉ　＝　（ＮＬ／Ｎ）　・Ｐｌｓ（（ｃ
ｏｓ２ａｌ’／ｃｏｓ２α１）−１）　　　Ｉφ−（２
ｃ）これを零にするには、α１＝α１′とすればよいが
、この条件では第１面は屈折面としての働きをなさない
ことになるので、これは無意味である。

いま、プリズム２の厚みは光源から屈折点までの距離に
比して小さいから無視すると、第２面における子牛的光
束及び球欠点光束のそれぞれの虚光源と屈折点までの距
離はＰａｌ　、　Ｐｓｉとなり、第２面における子午的
光束及び球欠的光束の収斂点の距１＠Ｐｍ２　、　Ｐｍ
２は次式のようになる。ただし、プリズム３の屈折率は
ＮＨとする。

Ｐｍ２−（ＮＨ／ＮＬ）・（ＣＯ８２α２１ＩＣＯ８２
α２）・Ｐ訓１−（ＮＨ／ＮＬ）　　・（ＣＯ８２α２
’／ｃｏｓ２　　α２　）・（ＭＬ／Ｎ）・（ＣＯ８２
α１”／ｃｏｓ２　　α１）・２ｌ−（ＮＨ／Ｎ　）　
　・（ＣＯ８２α’　２／ｃｏｓ２　　α２　）ｅ　（
ｃｏｓ２ａ　１’／ｃｏｓ２α１）　＊　Ｐｉ　　　・
＝　（３ａ）Ｐｍ２＝（ＮＨ／ＮＬ）　　・Ｐｓｉ　　
＝　（ＮＨ／Ｎ）　・ＰＩ　　　・・・（３ｂ）従って
、第２面における非点隔差は次式となる。

Ｐｍ２−Ｐｍ２＝（ＮＨ／Ｎ）・Ｐｉ　＠（（ｃｏｓ　
２　　α２’／ｃｏｓ２　　α２）・（ｃｏｓ２　　α
２’／ｃｏｓ２　　α１）−１）　　　　・・・（３Ｃ
）同様にプリズム３の厚さを無視すると、子午的光束及
び球欠的光束のそれぞれの虚光源と屈折点までの距離は
Ｐｍ２　、　Ｐｍ２となり、第３面における子午的光束
及び球欠的光束の収斂点の距離Ｐ＋ｓ３、Ｐｍ３は次式
のようになる。

Ｐｍ３＝（Ｎ／ＮＨ）・（ｃｏｓ２α３’／ｃａｓ２α
３）・Ｐｍ２寓（Ｎ／ＮＨ）・　（ｃｏｓ２　α３’／
ｃｏｓ２　α３　）・（ＮＨ／Ｎ）・（ｃｏｓ２α２°
／Ｃ０８２α２）・（ＣＯ８２α１’／ｃｏｓ２αｌ）
・Ｐｌｓ（ｃｏｓ２α３’／ｃｏｓ２α３） ・（ｃｏｓ２α２′／Ｃ０８２α２） ・　（ｃｏｓ２　α１°／ｃｏｓ２　ｔｘ　１）＊　Ｐ
ｉ　　　　・・　（４ａ）Ｐｓ３＝（Ｎ／ＮＨ）　・Ｐ
ｓ２−（Ｎ／ＮＨ）　・　（ＮＨ／Ｎ）　・Ｐｉ−Ｐｉ
・・・（４ｂ） 従って、第３面における非点隔差は次式となる。

Ｐｍ３−Ｐｓ３＝（（ｃｏｓ２　α３’　／ｃｏｓ２　
α３）・（ＣＯ８２α２’　／ｃｏｓ２α２）＊　（Ｃ
ｏｓ２（Ｅｌ’／Ｃｏｇ２ａｌ）−１）　　＊　ＰＩ・
・・（４Ｃ） 従って、第３面の非点収差は（１）式が成立すればＯと
なる。即ち、（１）式を満足するように色消プリズム１
を光路中に斜設すれば、非点収差を取り除くことができ
る。

ただし、これらの式はプリズムの厚みｄを無視したため
に、非点収差を完全に０にすることができたが、実際に
は厚みｄを含む項が残ることになる。

正確に計算すると、第３面での非点隔差は虚光源の距離
における厚みｄの寄与を考慮し、プリズム２の厚みをｄ
Ｌ、プリズム３の厚みをｄＨとすると次式のようになる
。

Ｐ＋ａ３−Ｐｓ３ｇ（（ｃｏｓ２ｃｔ　３’／ｃｏｓ２
α３）・（ＣＯ８２α２’　／ｃｏｓ２α２）・（ＣＯ
３２α１’／ｃｏｓ２α１））−ｐｔ＋（Ｎ／ＮＬ）　
＊　（１−（ｃｏｓ２α３’／ｃｏｓ２ａ３）・（ＣＯ
３２α２’　／ｃｏｓ２α２））　ΦｄＬ＋（Ｎ／ＮＨ
）　＊　（１（ｃｏｓ２α３°／ｃａｓ２α３）・ｄＨ
・・・（５） この（５）式において、厚みｄＬ、　ｄＨに関する項は
極めて小さいから通常は無視しても支障はないことは明
らかである。

従って、（１）式が成り立つように低分散ガラスプリズ
ム２と高分散ガラスプリズム３を光路中に斜設すること
により、非点収差及び色収差を除去することができる。

次に、このような色消プリズム１の実際の数値例を示す
。

屈折率Ｎ　分散ν　頂角θ 低分散プリズム２　１．５１８３３　１３４．１　１７
．８３高分散プリズム３　１．７８１８２　２ｆ１．８
　５．０７α　Ｌ　　＝　７．８　　。

なお、３個以上のｎ個のプリズムを組み合わせた超色消
プリズムも、ｎ＋１個の屈折面について同様に計算し、
次式を満足するように光路中にプリズムを斜設すればよ
い。

（ｃｏｓ２　αｎ＋１’　／ｃａｓ２αｎ◆１）ｅ　（
ｃａｓ２ａ　ｎ’　／ｃｏｓ２ａ　ｎ）ａ　（ｃｏｇ２
ａｎ−１’／ｃｏｓ２αｎ−１）＋Ｉ（ＣＯ８２α１’
／ｃｏｓ２α１）＝１１・・（１）ｌまた、色消プリズ
ム１の屈折面は、実施例のように貼り合わせずに離して
斜設することも可能であり、そのようにしても（１）式
及び（１）式は成立する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る収差補正光学系は、（
１）式及び（１）式を満足するように複数個のプリズム
を光路中に斜設することにより、非点収差をほぼ完全に
除去することができ、鮮明な像が得られる精密な光学機
器を実現することを可能としている。

【図面の簡単な説明】

、　図面は本発明に係る収差補正光学系の一実施例を示
すものであり、第１図は構成図である。 符号１は色消プリズム、２は低分散ガラスプリズム、３
は高分散ガラスプリズム、４はレンズである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分散の異なる２種以上のプリズムを組み合わせて形
   成した色消プリズムを、光軸に対して各面の屈折角の余
   弦の２乗を入射角の余弦の２乗で割った値の積がほぼ１
   になるように傾斜させて配置したことを特徴とした収差
   補正光学系。 ２、前記プリズムを接合して形成した特許請求の範囲第
   １項に記載の収差補正光学系。 ３、前記プリズムを光路中に分離して別個に斜設するよ
   うにした特許請求の範囲第１項に記載の収差補正光学系
   。 ４、前記２種以上のプリズムは高分散ガラスプリズムと
   低分散ガラスプリズムにより形成した特許請求の範囲第
   １項に記載の収差補正光学系。