KR101439564B1

KR101439564B1 - 광학계 및 접안 렌즈

Info

Publication number: KR101439564B1
Application number: KR1020097001342A
Authority: KR
Inventors: 겐자부로 스즈키
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2014-09-11
Also published as: EP2045644A4; KR20090038433A; TW200809252A; CN101490595B; CN101490595A; JP5413714B2; JPWO2008010560A1; HK1128333A1; US8139295B2; US20090310220A1; EP2045644A1; TWI406007B; WO2008010560A1; EP2045644B1

Abstract

접안 렌즈(EL1)는 물체(O)측으로부터 차례로 나열된, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈(L1)와, 마찬가지로 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈(L2)를 갖고 구성되고, 릴리프 패턴이 형성된 제 1 광학 소자 요소(51)와, 제 1 광학 소자 요소(51)에 있어서 릴리프 패턴이 형성되는 면 상에 밀착 접합된 제 2 광학 소자 요소(52)를 갖는 밀착 복층형 회절 광학 소자(DOE)가, 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2) 중 어느 하나의 광학면 상에 마련되어 있다.

Description

광학계 및 접안 렌즈{OPTICAL SYSTEM AND EYEPIECE}

본 발명은 회절을 이용한 광학계에 관한 것으로, 특히 소형 경량 및 고성능의 관찰 광학계나 투사 광학계에 이용하는 광학계에 관한 것이다.

종래, 광학계 일반에, 광학 성능, 특히 수차를 줄여서 결상 성능을 향상시키기 위해서, 굴절을 이용한(주로 유리로 만들어지는) 광학 소자가 많이 이용되고 있었다. 그런데, 기준 스펙트럼선에 관한 자이델의 5수차 및 색수차를 충분히 줄이기 위해서, 수차 보정 자유도를 증가시킬 필요가 있고, 이 때문에 광학 소자의 수나 크기나 무게가 늘어나 버리는 경우가 많았다.

그래서, 물체측으로부터 차례로, 평볼록형의 형상을 갖는 제 1 렌즈와, 동일하게 평볼록형의 제 2 렌즈를, 각각 볼록면이 마주 향한 상태로 배열 설치하고, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈 중 어느 하나의 광학면 상에 회절면을 형성한 접안 렌즈(광학계)가 고안되어 있다(예컨대, 일본 특허 공개 평 11-38330호 공보 참조). 이와 같이 하면, 렌즈의 매수가 적은 간단한 구성이면서, 소정의 아이릴리프(eye-relief)를 확보하면서, 배율 색수차가 양호하게 보정된 접안 렌즈를 얻을 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 접안 렌즈에서는 중심 파장(예컨대, d선)에서의 광학 특성(배율 색수차 등)은 양호했지만, 그 밖의 파장역에서의 광학 특성은 그다지 양호하지 않았다.

본 발명은 이러한 문제를 감안해서 이루어진 것으로, 사용 파장의 전체 영역에서 양호한 광학 특성을 얻을 수 있는 광학계 및 이를 구비한 접안 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광학계는 물체측으로부터 차례로 나열된 제 1 렌즈와, 양(正)의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈를 갖고 구성되고, 릴리프 패턴이 형성된 제 1 광학 소자 요소와, 제 1 광학 소자 요소에 있어서 릴리프 패턴이 형성되는 면 상에 밀착 접합된 제 2 광학 소자 요소를 갖는 밀착 복층형 회절 광학 소자가, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈 중 어느 하나의 광학면 상에 마련되어 있다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 제 1 광학 소자 요소와 제 2 광학 소자 요소의 d선에서의 굴절률의 차가 0.45이하이고, 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 사이의 광축상의 공기 간격을 D라고 하고, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 했을 때, 다음 식 「0.002<D/f<2.0」의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 제 1 렌즈의 초점 거리를 f1라고 하고, 제 2 렌즈의 초점 거리를 f2라고 했을 때, f1>0 또한 f2>0인 경우, 다음 식 「0<D/(f1×f2)<0.15」의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 제 1 렌즈의 초점 거리를 f1라고 하고, 제 2 렌즈의 초점 거리를 f2라고 했을 때, f1<0 또한 f2>0 또한 |f1|>|f2|인 경우, 다음 식 「-0.1<D/(f1×f2)<0」의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈 중 적어도 하나의 광학면이 비구면인 것이 바람직하다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 제 1 렌즈에 있어서의 물체측과 대향하는 면 상에 밀착 복층형 회절 광학 소자가 마련되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 상대적으로 고굴절률 저분산의 재료 및 저굴절률 고분산의 재료 중 하나를 이용해서 제 1 광학 소자 요소가 형성되고, 또한 다른 하나를 이용해서 제 2 광학 소자 요소가 형성되며, 제 1 광학 소자 요소와 제 2 광학 소자 요소의 아베수(Abbe's number)의 차를 Δνd라고 하고, 제 1 광학 소자 요소와 제 2 광학 소자 요소의 d선에서의 굴절률의 차를 Δnd라고 했을 때, 다음 식 「50<Δνd/Δnd<2000」의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 밀착 복층형 회절 광학 소자의 d선에서의 회절 효율을 Ed라고 하고, 밀착 복층형 회절 광학 소자의 g선에서의 회절 효율을 Eg라고 하며, 밀착 복층형 회절 광학 소자의 C선의 회절 효율을 EC라고 했을 때, 다음 식 「(Eg+EC)/2>0.9×Ed」의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 릴리프 패턴의 최소 피치를 p라고 하고, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 했을 때, 다음 식 「0.0001<p/f<0.003」의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 발명에 있어서, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 하고, 동공(pupil) 직경을 Ø라고 하며, 아이릴리프를 R이라고 했을 때, 다음 식

의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 접안 렌즈는 물체의 상을 관찰하기 위한 접안 렌즈로서, 본 발명에 따른 광학계를 갖고 구성되는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 사용 파장의 전체 영역에서 양호한 광학 특성을 얻을 수 있다.

도 1은 복층형 회절 광학 소자의 모식 단면도로, (a)는 비(非)밀착 복층형의 회절 광학 소자의 모식 단면도, (b)는 밀착 복층형의 회절 광학 소자의 모식 단면도,

도 2는 실시예 1에 있어서의 광학계의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 실시예 1에 있어서의 광학계의 여러가지 수차도,

도 4는 밀착 복층형 회절 광학 소자의 각 파장에 관한 회절 효율을 나타내는 도면,

도 5는 실시예 2에 있어서의 광학계의 구성을 나타내는 도면,

도 6은 실시예 2에 있어서의 광학계의 여러가지 수차도,

도 7은 실시예 3에 있어서의 광학계의 구성을 나타내는 도면,

도 8은 실시예 3에 있어서의 광학계의 여러가지 수차도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 종래부터, 굴절 광학계나 반사 광학계에서는 이룰 수 없는 고성능화·소형화 등을 목표로 해서, 광학계에 회절 광학면을 포함시키려는 시도가 종종 행해졌다. 그러나 이러한 회절 광학면을 갖는 단층의 회절 광학 소자에서는 설계 파장으로부터 어긋난 파장역의 광에 의해 플레어가 발생해서, 화질·결상 성능을 손상시켜 버리는 문제가 있어서, 그 사용은 레이저 광원 등의 단일 파장이나, 좁은 파장역에서의 사용으로 한정되어 있었다.

그래서, 최근, 복층형(내지는 적층형)이라 불리는 회절 광학 소자가 제안되어 있다. 이 타입의 회절 광학 소자는 톱날 형상으로 형성된 회절 광학면(릴리프 패턴)을 갖고, 다른 굴절률 및 분산을 가진 복수의 회절 소자 요소를 분리 혹은 밀착시킨 형태로 적층시켜 이루어진 것으로, 원하는 광파장역(예컨대, 가시광 영역)의 거의 전역에서 높은 회절 효율이 유지되는, 즉 파장 특성이 양호하다는 특징을 갖고 있다. 한편, 이러한 회절 광학 소자의 성질에 대해서는 「『 회절 광학 소자 입문』 응용 물리 학회 일본 광학회 감수 평성 18년 증보 개정판 발행」에 상세하게 나와 있다. 한편, 실시예에 나타내는 회절 광학면의 데이터는 초고굴절률법으 로 나타나 있으며, 같은 「『 회절 광학 소자 입문』 응용 물리 학회 일본 광학회 감수 평성 18년 증보 개정판 발행」에 상세하게 나와 있다.

여기서, 복층형 회절 광학 소자의 구조에 대해서 설명하면, 일반적으로, 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 제 1 재질로 이루어지는 제 1 광학 소자 요소(51)와, 이와는 굴절률이나 분산값이 다른 제 2 재질로 이루어지는 제 2 광학 소자 요소(52)로 구성되고, 각각 광학 소자 요소(51, 52)의 서로 대향하는 면은 도면과 같이 톱날 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 특정한 2파장에 대해서 색수차 제거 조건을 만족하도록, 제 1 광학 소자 요소(51)의 릴리프 패턴의 높이 h1을 소정의 값으로 결정하고, 제 2 회절 소자 요소(52)의 릴리프 패턴의 높이 h2를 다른 소정의 값으로 결정한다. 이로써, 특정한 2파장에 대해서는 회절 효율이 1.0이 되고, 그 밖의 파장에 대해서도 상당히 높은 회절 효율을 얻을 수 있게 된다. 한편, 회절 효율이란, 투과형 회절 광학 소자에 있어서, 상기 회절 광학 소자에 입사하는 광의 강도 I₀와, 일차 회절광의 강도 I₁의 비율 η(=I₁/I₀)을 나타내고 있다.

또한, 도 1(a)에 나타내는 분리 복층형 회절 광학 소자(DOE')라면, 이것을 구성하는 제 1 광학 소자 요소(51) 및 제 2 광학 소자 요소(52)에 있어서, 각각 릴리프 패턴(53, 54)의 높이 h1, h2가 상이하기 때문에 복수의 금형이 필요하고, 또한 이들 금형을 이용해서 제 1 및 제 2 광학 소자 요소(51, 52)를 같은 순서로 따로따로 제조하고, 더 정밀도 좋게 위치 맞춤해야 하므로 생산에 매우 손이 많이 가 버린다.

그래서, 제 1 광학 소자 요소(51)에 있어서의 릴리프 패턴(53)의 높이 h1와, 제 2 회절 소자 요소(52)에 있어서의 릴리프 패턴(54)의 높이 h2를 일치시킨, 밀착 복층형 회절 광학 소자(DOE)가 제안되어 있다(도 1(b) 참조). 이 밀착형 회절 광학 소자(DOE)는 제 1 광학 소자 요소(51)에 있어서 릴리프 패턴(53)이 형성되는 면 상에, 제 2 광학 소자 요소(52)를 밀착 접합시킨 구성으로, 분리형에 비해서 회절 격자 높이의 오차 감도(공차)가 완만하게 되거나, 격자면의 면 거칠기의 오차 감도(공차)가 완만하게 되거나 하는 등, 제조하기 쉽게 된다는 장점이 있어, 생산성이 우수하고 양산성이 높다. 이 때문에, 광학 제품의 비용 저감에 매우 적합하다는 이점을 갖고 있다. 이와 같이, 회절 광학 소자의 구성을 밀착 복층형으로 함으로써 회절 광학 소자를 거의 전파장에 대해 적용할 수 있게 되어서, 광대역의 백색광을 이용하는 사진 카메라의 촬상 렌즈나 가시역에 사용하는 접안 렌즈 등에 용이하게 이용할 수 있다.

본 발명은 이러한 밀착 복층형 회절 광학 소자를 이용한 소형 경량의 광학계에 관한 것이다. 그리고, 본 실시예의 광학계는 물체측으로부터 차례로 나열된, 제 1 렌즈와, 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈를 갖고 구성되며, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈 중 어느 하나의 광학면 상에 밀착 복층형 회절 광학 소자가 마련되어 있다. 이로써, 사용 파장의 전체 영역에서 양호한 광학 특성을 가진, 소형이며 고성능인 광학계를 얻을 수 있다. 아울러, 이러한 광학계는 촬영 렌즈 광학계로서 이용할 수도 있게 되고, 또한 화상면 가까이 표시 소자를 배열 설치함으로써, 투사 광학계로서 이용하는 것도 가능하다.

또한, 이 때, 제 1 렌즈에 있어서의 물체측과 대향하는 면 상에, 밀착 복층형 회절 광학 소자가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 물체로부터의 광이 밀착 복층형 회절 광학 소자의 릴리프 패턴으로 수직 근방에서 입사하게 된다. 이 때문에, 릴리프 패턴의 단차 부분에 있어서 경사 광선이 정규 각도로 입사하지 않아서, 미광이 발생해 버리는 좋지 않은 상황을 경감할 수 있다. 또한, 가장 물체측에 위치하는 회절 광학 소자가 밀착형이기 때문에, 예컨대 릴리프 패턴을 투과하는 광 이외의 미광이 렌즈면이나 경통면 등에서의 반사를 통해서 결상면에 악영향을 미치는 좋지 않은 상황을 경감할 수 있다.

또한, 회절 광학 소자 전체에서 양의 굴절력을 갖고 있는 경우, 제 1 광학 소자 요소는 양의 굴절력을 갖는 것이 바람직하지만, 제 2 광학 소자 요소는 양음의 어떤 굴절력을 갖고 있어도 상관없다. 설계 요건에 비추어서, 사양 달성, 수차 보정 등에 상황에 맞춰 구성하면 된다. 또한 이 때, 회절 광학면에서 양의 굴절력을 갖고 있으면 음의 분산을 갖기 때문에, 회절 광학 소자 전체에서 양호한 색 수차 제거를 달성할 수 있게 된다.

밀착 복층형 회절 광학 소자를 구성하는 광학 소자 요소는 상대적으로 고굴절률 저분산의 재료 및 저굴절률 고분산의 재료로 이루어질 필요가 있으며, 어느 것이 물체측이여도 된다. 구체적으로는 고굴절률 저분산의 재료 및 저굴절률 고분산의 재료 중 하나를 이용해서 제 1 광학 소자 요소(51)(도 1(b) 참조)를 형성하고, 또한 다른 하나를 이용해서 제 2 광학 소자 요소(52)(도 1(b) 참조)를 형성할 필요가 있으며, 밀착 복층형 회절 광학 소자를 형성하기 위한 필수적인 구성 요건 이다. 또한, 제조상의 오차 감도를 저감시키기 위해서, 제 1 광학 소자 요소(51)와 제 2 광학 소자 요소(52)의 d선에서의 굴절률의 차가 0.45이하인 것이 바람직하고, 0.2이하인 것이 더 바람직하다.

그리고, 본 실시예에서는 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 사이의 광축상의 공기 간격을 D라고 하고, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 했을 때, 다음 조건 식(1)로 나타나는 조건을 만족한다.

조건 식(1)은 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 공기 간격 D의 적절한 범위를, 초점 거리 f와의 비율로 규정한다. 이 조건 식(1)을 만족하면, 전체 길이를 짧게 해도 양호한 광학 특성을 가진 광학계를 얻을 수 있다. 한편, D/f가 조건 식(1)의 상한을 초과하면, 광학계의 전체 길이가 너무 길어져 버려서, 소형화를 손상할 뿐만 아니라, 축외 수차의 발생도 커져서 양호한 결상 성능을 얻을 수 없게 되는 좋지 않은 상황이 발생한다. 특히, 주 광선보다 상측의 광선의 코마 수차가 커져서, 왜곡 수차가 +측에 쉽게 발생하게 되는 경향으로 되어 버린다.

한편, D/f가 조건 식(1)의 하한을 초과하면, 광학계의 사출 동공 위치가 너무 가까와져서, 예컨대 촬상 소자에 텔레센트릭 가까이에 입사하는 조건으로부터 쉽게 벗어나게 된다. 이 때, 이른바 상 높이가 높아지는 데 따라서 셰이딩이 발생하기 쉽게 되어 버린다. 또한, 코마 수차의 보정이 불충분하게 되는 경향으로 되어서, 충분한 결상 성능을 얻을 수 없게 되어 버린다. 아울러, 조건 식(1)에 있어서, D/f의 상한을 1.0으로 하고, 또한 하한을 0.003으로 하는 것이 보다 바람직하 다.

또한, 조건 식(1)에 있어서, D/f의 상한을 0.1으로 하고, 또한 하한을 0.003으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한 이 때, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈 중 적어도 하나의 광학면은 비구면인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 밀착 복층형 회절 광학 소자를 채용하고, 또한 광학계의 전체 길이를 짧게 해도, 축외 수차 등의 여러가지 수차를 양호하게 보정할 수 있다.

그런데, 광학계 전체의 초점 거리 f는 제 1 렌즈의 초점 거리를 f1이라고 하고, 제 2 렌즈의 초점 거리를 f2라고 하면, 박육계(薄肉系)의 합성 초점 거리로서 다음 (21)식으로부터 산출된다. 또한, (21)식을 변형함으로써 (22)식이 얻어진다.

이 (22)식으로부터, f1>0 또한 f2>0인 경우, 다음 조건 식 (2)로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

조건 식 (2)는 D/(f1×f2)의 값이 제로 근방까지 작으면, 소정의 f1 및 f2의 값에 대해서 제 1 렌즈와 제 2 렌즈를 접근시킴으로써 광학계 전체의 충분한 굴절력이 얻어지는 것을 나타내고 있다. 이로써, 렌즈 사이의 거리를 짧게 해서 전체 길이가 단축되어, 굴절력이 큰 광학계(예컨대, 접안 렌즈)를 얻을 수 있다.

한편, D/(f1×f2)가 조건 식(2)의 상한을 초과하면, 광학계 전체의 굴절력이 약해져서, 충분한 굴절력(배율)을 얻을 수 없다. 또한, 렌즈와 화상면과의 거리가 너무 가까와져서, 미러나 프리즘을 배치하기 어렵게 된다는 좋지 않은 상황이 발생한다. 또한, 왜곡 수차가 한쪽으로 너무 커져서, 양호한 상을 얻을 수 없게 된다. 한편, 렌즈끼리가 접해 버리면, 광축 근방에 간섭 줄무늬가 비춰지는 불량이나 렌즈면에 상처가 생겨 버리는 불량이 발생하기 때문에, D/(f1×f2)의 하한은 0으로 한다. 아울러, 조건 식 (2)에 있어서, D/(f1×f2)의 상한을 0.1로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, f1<0 또한 f2>0 또한 |f1|>|f2|인 경우, 다음 조건 식 (3)으로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

제 1 렌즈가 음의 굴절력을 갖고, 또한 제 2 렌즈가 양의 굴절력을 갖는 경우에는 렌즈에 의한 색수차 제거 작용이 생기기 때문에, 소정의 색수차 제거를 달성하기 위해서는 릴리프 패턴의 피치를 완만하게 할 수 있다. 이 때문에, 플레어 발생이 적어지고, 또한 회절 광학 소자를 제조하기 쉽게 되어서 적합하지만, 한편으로, 렌즈끼리를 접근시키면 굴절력이 작아진다는 좋지 않은 상황이 생긴다. 조건 식(3)은 광학계의 전체 길이, 굴절력 및 수차에 대해서, 적정한 밸런스를 나타내는 것이다.

D/(f1×f2)가 조건 식(3)의 하한을 초과하면, 렌즈 사이의 거리가 멀어져서 전체 길이가 길어지므로, 소형 광학계를 얻을 수 없다. 또한, 왜곡 수차가 +측으로 너무 커져서, 양호한 상을 얻을 수 없게 된다. 한편, 렌즈끼리가 접해 버리면, 광축 근방에 간섭 줄무늬가 비춰지는 불량이나 렌즈면에 상처가 생겨 버리는 불량이 생기기 때문에, D/(f1×f2)의 상한은 0으로 한다. 한편, 조건 식(3)에 있어서, D/(f1×f2)의 하한을 -0.01로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 제 1 광학 소자 요소(51)와 제 2 광학 소자 요소(52)와의 아베수의 차를 Δνd라고 하고, 제 1 광학 소자 요소(51)와 제 2 광학 소자 요소(52)의 d선에서의 굴절률의 차를 Δnd라고 했을 때, 다음 조건 식 (4)로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

조건 식(4)는 고굴절률 저분산의 재료 및 저굴절률 고분산의 재료에 있어서의, 아베수의 차 Δνd 및 굴절률의 차 Δnd가 적절한 범위를 규정한다. 조건 식(4)으로 규정된 범위를 벗어나면, 고굴절률 저분산의 재료 및 저굴절률 고분산의 재료로 이루어지는 밀착 복층형 회절 광학 소자이더라도, 릴리프 패턴의 높이가 높아져 버리거나, 여러가지 파장에 대한 회절 효율이 저하되어 버리거나 하는 좋지 않은 상황이 생긴다. 한편, 조건 식(4)에 있어서, Δνd/Δnd의 상한을 800으로 하고, 또한 하한을 100으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 밀착 복층형 회절 광학 소자의 d선에서의 회절 효율을 Ed라고 하고, 밀착 복층형 회절 광학 소자의 g선에서의 회절 효율을 Eg라고 하고, 밀착 복층형 회절 광학 소자의 C선에서의 회절 효율을 EC라고 했을 때, 다음 조건 식(5)로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

조건 식(5)은 광대역의 파장에 있어서의 회절 효율의 적절한 범위를 규정한다. 조건 식(5)로 규정되는 범위를 벗어나면, 단파장 혹은 장파장 중 어느 하나의 회절 효율이 저하되어 버려, 회절 플레어가 커져서 화질을 손상시켜 버린다. 구체적으로는 Eg가 저하되는 경우에는 청색계의 회절 플레어가 증대하고, EC가 저하되는 경우에는 적색계의 회절 플레어가 증대하여, 화질을 손상시켜 버린다. 한편, 조건 식(5)에 있어서, Ed에 따른 계수를 0.8~0.98의 범위로 하는 것이 바람직하지만, 0.9의 값은 많은 사람의 샘플 추출에 의한 경험값이다.

제 1 렌즈 및 제 2 렌즈 중 어느 하나의 광학면 상에 마련된 밀착 복층형 회절 광학 소자가 광축에 대해 대칭이고, 가장 외측을 지나는 광선(주광선)의 입사각도가 10도이하가 되는 회절 광학면(릴리프 패턴)을 갖는 경우, 회절 광학면의 유효 직경(직경)을 C라고 하여, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 했을 때, 다음 조건 식 (6)으로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

조건 식(6)은 회절 광학면의 유효 직경(직경)이 적절한 범위를 규정한다. C/f가 조건 식(6)의 상한을 초과하면, 유효 직경이 커져서, 회절 광학면(릴리프 패턴)의 제작이 어렵게 되어 비용 상승으로 이어진다. 또한, 회절 광학면에 외부로부터의 유해광이 들어가기 쉽게 되어서, 플레어 등에 의한 화질 저하를 초래하기 쉽게 된다. 한편, C/f가 조건 식(6)의 하한을 초과하면, 회절 광학면이 마련되는 렌즈의 유효 직경이 작아지고, 또한 릴리프 패턴의 피치가 작아지기 때문에, 회절 광학면(릴리프 패턴)의 제작이 어렵게 되어서 비용 상승으로 이어질 뿐만 아니라, 회절 광학면에서의 플레어의 발생이 커져서 화질 저하를 초래하기 쉽게 된다. 한편, 조건 식(6)에 있어서, C/f의 상한을 0.8로 하고, 또한 하한을 O.1로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 제 1 렌즈에 있어서의 물체측과 대향하는 면이 오목면이고, 또한 제 1 렌즈에 있어서의 물체측과 반대측에 위치하는 면이 볼록면이며, 이들 중 어느 하나의 면 상에 밀착 복층형 회절 광학 소자가 마련되어 있는 경우, 릴리프 패턴의 높이를 h라고 하고, 제 1 광학 소자 요소에 있어서의 광축상의 두께와 제 2 광학 소자 요소에 있어서의 광축상의 두께 중 작은 쪽을 d라고 했을 때, 다음 조건 식(7)로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

조건 식(7)은 홈 깊이가 낮은 릴리프 패턴을 형성할 때의 적정한 높이 h와, 광학 소자 요소의 두께 d의 관계를 나타낸다. h/d가 조건 식(7)의 상한을 초과하면, 상대적으로 홈의 높이가 지나치게 높아지기 때문에, 릴리프 패턴을 만들기 어렵게 될 뿐만 아니라, 홈의 단차 부분이 커져서, 이 단차 부분에 도달한 광에 의한 산란 등으로 미광이 발생하기 쉽게 된다. 한편, h/d가 조건 식(7)의 하한을 초과하면, 상대적으로 광학 소자 요소가 지나치게 두꺼워지기 때문에, 역시 릴리프 패턴을 만들기 어렵게 될 뿐만 아니라, 광학 소자 요소에 있어서의 광의 내부 흡수가 증가해 버려서, 광학계 전체의 투과율이 저하되거나, 착색이 일어나기 쉽게 되거나, 화질이 저하되어 버린다. 한편, 조건 식(7)에 있어서, h/d의 상한을 1.0으로 하고, 또한 하한을 0.02으로 해도 된다.

또한, 릴리프 패턴의 최소 피치를 p라고 하여, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 했을 때, 다음 조건 식(8)로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

조건 식(8)은 최소 피치 p와 광학계 전체의 초점 거리 f의 적절한 비를 규정하고 있다. 최소 피치 p가 작으면, 회절각이 커져서 회절 광학면에서의 색 분산이 커져서, 색수차 보정에 효과적이지만, 한편으로 가공이 어렵게 되어서, 회절 광학면에서의 플레어의 발생도 커진다. 이 때문에, 최소 피치 p를 적절한 범위에서 이용하는 것이 중요하다.

p/f가 조건 식(8)의 상한을 초과하면, 최소 피치 p가 지나치게 커져 버려서, 충분한 색수차 제거를 달성할 수 없어서, 화질이 저하되는 좋지 않은 상황이 발생하기 쉽게 된다. p/f가 조건 식(8)의 하한을 초과하면, 최소 피치 p가 지나치게 작아져 버려서, 상술한 바와 같이, 가공이 어렵게 되어서, 회절 광학면에서의 플레어의 발생도 커진다. 또한, 불필요한 플레어 광에 의한 화질의 저하를 초래하고, 또한 회절 효율의 저하를 초래해 버린다.

또한, 본 실시예의 광학계의 응용으로서, 소형 디스플레이나 대물 렌즈 등으로 형성된 화상을 확대 관찰하는 용도에 대해서는 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 하고, 동공 직경을 Ø라고 하고, 아이릴리프를 R이라고 했을 때, 다음 조건 식(9)로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

조건 식(9)은 본 실시예의 광학계를 상술한 바와 같이 관찰 광학계에 적용한 경우의, 동공 직경 Ø, 아이릴리프 R, 초점 거리 f의 적절한 관계를 나타내고 있다. 아이릴리프 R를 충분히 취하는 것은 관찰 광학계를 구성하는 데에 있어서 중요하다.

Ø×R/f²가 조건 식(9)의 상한을 초과하면, 아이릴리프 R가 너무 길어져 버려서, 광학계의 대형화를 초래하기 쉽게 된다. 한편, Ø×R/f²가 조건 식(9)의 하한을 초과하면, 아이릴리프 R가 지나치게 짧아져 버려서, 화상을 관찰하기 어렵게 된다. 또한, 동공 직경 Ø도 작아지기 때문에, 화면 구석이 어두워지기 쉽게 되어, 사용시에 화상이 관찰하기 어렵게 되는 좋지 않은 상황이 발생하기 쉽게 되어 버린다. 한편, 동공의 형상은 원형일 필요는 없고, 용도나 설계 수단에 따라, 직사각형이나 타원이어도 상관없다. 또한 이 때, 렌즈의 형상이나 조리개의 형상을 연구함으로써 이러한 동공의 형상을 달성할 수 있다. 또한, 조건 식(9)에 있어서, Ø×R/f²의 상한을 1.0으로 하고, 또한 하한을 O.15으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 조건 식(9)에 있어서, Ø×R/f²의 상한을 1.0으로 하고, 또한 하한을 0.2로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Ø×R/f²는 0.3 전후인 것이 더 바람직하다.

또한, 실제로 본 실시예의 광학계를 구성할 때, 이하에 설명하는 요건을 만족하는 것이 보다 바람직하다.

우선, 제 1 및 제 2 광학 소자 요소에 있어서, 성형성을 양호하게 유지하여, 우수한 양산성을 확보하기 위해서는 어느 한쪽의 광학 소자 요소를 구성하는 재료의 점도(미경화물 점도)가, 적어도 40Pa·s(파스칼·초)이상인 것이 바람직하다. 이 점도가 40 Pa·s이하이면, 성형중에 수지가 흐르기 쉽게 되어서, 정밀한 형상 형성이 곤란하게 되어 버리는 좋지 않은 상황이 생긴다. 그러나 다른 한쪽의 광학 소자 요소를 구성하는 재료의 점도는 반대로 적어도 2000 Pa·s 이상인 것이 바람직하다.

또한, 제 1 및 제 2 광학 소자 요소는 생산 효율을 향상시키기 위해서, 어느 것이나 UV 경화형 수지를 이용해서 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 공정수를 삭감할 수 있어서, 비용 저감으로도 이어져서 바람직하다.

또한, 상술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 광학 소자 요소의 재료가 모두 수지인 경우, 소형화·경량화를 위해, 이들 수지의 비중이 모두 2.0이하인 것이 바람직하다. 유리에 비해 수지는 비중이 작기 때문에, 광학계의 경량화에 매우 유효하다. 더 효과를 발휘하기 위해서는 비중이 1.6이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 제 1 및 제 2 광학 소자 요소는 공기와의 계면에 정굴절력의 굴절면을 갖고 있고, 이 굴절면은 비구면인 것이 바람직하다.

또한, 제 1 및 제 2 광학 소자 요소 중, 어느 하나의 수지에 색소를 혼입시켜서, 색 필터 효과를 갖게 하는 것도 가능하다. 예컨대, 이 수법에 의해, 적외선 커트 필터를 구성하여, 소형 촬상 광학계를 구성할 수도 있다.

또한, 조리개는 광학계 중에 수의(隨意)로 설치하는 것이 가능하지만, 불필요한 광선을 커트하고, 결상에 유용한 광선만을 통과시키도록 구성하는 것이 바람 직하다. 예컨대, 렌즈틀 그 자체를 개구 조리개로 해도 되고, 렌즈로부터 이격된 위치에 메카닉 부재로 조리개를 구성할 수도 있다. 한편, 조리개의 형상은 설계 수단에 따라, 원형에 한하지 않고, 타원이나 직사각형으로 해도 된다.

본 실시예의 광학계를 촬영 광학계에 적용하는 경우에는 밀착 복층형 회절 광학 소자의 내부 또는 외부에, 광학적 로우패스 필터를 포함시켜서 사용해도 된다.

또한, 본 실시예의 광학계를 관찰 광학계에 적용하는 경우에는 그 루페 배율이 2배 이상, 20배이하인 것이 바람직하다.

한편, 밀착 복층형 회절 광학 소자를 포함시켜서 얻어지는 3개 이상의(복수의) 구성 요소로 이루어지는 광학계도, 본 발명의 범위를 일탈하는 것이 아니다. 또한, 굴절률 분포형 렌즈, 결정 재료 렌즈 등을 포함시켜서 얻어지는 광학계에 관해서도 마찬가지다.

또한, d선, g선, C선, 및 F선의 축상 색수차에 있어서의 최대 넓어짐 폭을 Δ라고 하면, 다음 조건 식 (10)으로 표시되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

조건 식(10)은 축상 색수차가 적절하게 되는 보정 범위의 조건을 규정하고 있다. Δ/f가 조건 식(10)의 상한을 초과하면, 축상 색수차가 지나치게 커져 버려서, 색이 물든 화상이 되어서 화질을 크게 손상시켜 버린다. 한편, 조건 식(10)에 있어서, Δ/f의 상한을 O.003으로 하고, 또한 하한을 0.002로 하는 것이 보다 바람직하다.

(실시예)

이하, 본 발명의 각 실시예를 첨부 도면에 따라서 설명한다. 각 실시예에 있어서, 회절 광학면의 위상차는 보통의 굴절률과 후술하는 비구면식 (23), (24)을 이용해서 행하는 초고굴절률법에 의해 계산했다. 초고굴절률법이란, 비구면 형상과 회절 광학면의 격자 피치의 사이의 일정한 등가 관계를 이용하는 것으로, 본 실시예에 있어서는 회절 광학면은 초고굴절률법의 데이터로서, 즉 후술하는 비구면식 (23), (24) 및 그 계수에 의해 나타내고 있다. 한편, 본 실시예에서는 수차 특성의 산출 대상으로서, d선(파장 587.6㎚, 굴절률 10001), C선(파장 656.3㎚, 굴절률 11170.4255), F선(파장 486.1㎚, 굴절률 8274.7311) 및 g선(파장 435.8㎚, 굴절률 7418.6853)을 선택하고 있다.

각 실시예에 있어서, 비구면은 광축에 수직 방향의 높이를 y, 비구면의 정점에서의 접평면으로부터 높이 y에서의 비구면 상의 위치까지의 광축에 따른 거리(새그량)를 S(y), 기준구면의 곡율 반경을 r, 근축 곡율 반경을 R, 원추 계수를 κ, n차 비구면 계수를 Cn이라고 했을 때, 이하의 조건 식 (23), (24)으로 표시된다.

한편, 각 실시예에 있어서, 비구면 형상에 형성된 렌즈면에는 표 중의 면 번호의 오른쪽에 *표시를 붙이고 있다. 또한, 각 실시예에 있어서, 회절 광학면의 위상차는 보통의 굴절률과 상기 비구면식 (23), (24)을 이용해서 행하는 초고굴절률법에 의해 계산했다. 이 때문에, 비구면 렌즈면 및 회절 광학면 중 어느 것에도 비구면식 (23), (24)이 사용되지만, 비구면 렌즈면에 사용되는 비구면식 (23), (24)은 렌즈면의 비구면 형상 그 자체를 나타내고, 한편 회절 광학면에 사용되는 비구면식 (23), (24)은 회절 광학면의 성능의 제원을 나타낸다.

(실시예 1)

이하, 본 발명의 실시예 1에 대해서 도 2~도 4를 이용해서 설명한다. 각 실시예의 광학계는 물체의 상을 관찰하기 위한 접안 렌즈로서 사용되는 것이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 광학계(접안 렌즈)(EL1)는 물체(O)측으로부터 차례로 나열된, 양(正)의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈(L1)와, 마찬가지로 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈(L2)를 갖고 구성되고, 제 1 렌즈(L1)에 있어서의 물체(O) 측과 대향하는 면 상에, 밀착 복층형 회절 광학 소자(DOE)가 부착되어 있다. 한편, 상기 도면에서는 사출 동공을 부호 H로 나타내고 있다. 물체(O)는 예컨대, 액정 표시 장치로서, 액정 표시 장치에 표시된 화상을 본 실시예의 광학계(접안 렌즈)(EL1)를 이용해서 확대 관찰할 수 있다. 한편, 이 광학계(접안 렌즈)(EL1)의 전체 화각은 35.4도이다.

또한, 밀착 복층형 회절 광학 소자(DOE)는 제 1 렌즈(L1)에 부착되는 측으로부터 차례로, 제 1 광학 소자 요소(51)와, 제 2 광학 소자 요소(52)를 갖고 구성된다. 한편, 제 1 렌즈(L1)에 있어서의 물체(O) 측과 대향하는 면은 약간 곡율을 가지는 오목면이고, 제 1 렌즈(L1)에 있어서의 물체(O) 측과 반대측에 위치하는 면(제 2 렌즈(L2)와 대향하는 면)은 볼록면이다. 또한, 제 2 렌즈(L2)에 있어서의 제 1 렌즈(L1)와 대향하는 면은 볼록면이고, 제 2 렌즈(L2)에 있어서의 제 1 렌즈(L1)와 반대측에 위치하는 면은 오목면이다.

한편, 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 렌즈(L1, L2)의 재질을 모두 니혼 제온사 제품 ZEONEX480R로 하고, 제 1 광학 소자 요소(51)의 재질을 이하에 설명하는 상대적으로 저굴절률 고분산인 자외선 경화 수지로 하며, 제 2 광학 소자 요소(52)를 이하에 설명하는 상대적으로 고굴절률 저분산인 자외선 경화 수지로 했다.

여기서, 상기 상대적으로 저굴절률 고분산인 자외선 경화 수지에 대해서 설명하면, 이 수지는 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5-옥타플루오헥산-1, 6-다이아크릴레이트와, 9, 9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐] 플루오렌과, 이르가큐어 184를 혼합하고, 소정의 조작을 행하여 생성된 자외선 경화제 조성물이다. 이하, 편의상, 저굴절 수지 No.1이라 한다. 다음으로 상대적으로 고굴절률 저분산인 자외선 경화 수지에 대해서 설명하면, 이 수지는 트라이사이클로데칸 다이메탄올 다이아크릴레이트와, 다이(2-머캅토다이에틸)설파이드를 부가 반응시킨 후에, 이르가큐어 184를 첨가해서 획득된 자외선 경화성 조성물이다. 이하, 편의상, 고굴절 수지 No.1이라 한다.

아래의 표 1에, 실시예 1에 있어서의 각 렌즈의 제원을 나타낸다. 표 1에 있어서의 면 번호 1~8은 도 2에 있어서의 면 1~8에 대응한다. 한편, 제 1 면은 동공면이다. 또한, 표 1에 있어서의 r은 렌즈면의 곡율 반경(비구면의 경우에는 기준 구면의 곡율 반경)을, d는 렌즈면의 간격을, n(d)은 d선에 대한 굴절률을, n(g)은 g선에 대한 굴절률을, n(C)은 C선에 대한 굴절률을, n(F)는 F선에 대한 굴절률 을 각각 나타내고 있다. 한편, 전술한 조건 식 (1)~(10)(조건 식(3)을 제외한다)에 대응하는 값, 즉 조건 대응값도 이하에 나타내고 있다. 여기서, 이하의 모든 제원값에 있어서 게재되어 있는 곡율 반경 r, 면 간격 d 및 그 밖의 길이의 단위는 특별한 표기가 없는 경우, 일반적으로 「㎜」이 사용되지만, 광학 직경은 비례 확대 또는 비례 축소해도 동등한 광학 성능이 얻어지기 때문에, 단위는「㎜」로 한정되지 않고, 다른 적당한 단위를 이용할 수도 있다. 이상의 표의 설명은 다른 실시예에 있어서의 표 중에 있더라도 마찬가지다.

한편, 표 1에 있어서, 비구면 형상으로 형성된 렌즈면에는 면 번호의 오른쪽에 *표시를 붙이고 있다. 본 실시예에서는 면 번호 3 및 7에 상당하는 면이 비구면이고, 면 번호 6에 상당하는 면이 회절 광학면이다. 회절 광학면은 초고굴절률법으로 표기되어 있다. n(d)=10001 등의 매우 큰 굴절률값과, 비구면 계수와의 조합으로 회절 광학면을 표현하고 있다.

(표 1)

(조건 대응값)

이와 같이 본 실시예에서는 상기 조건 식 (1)~(10)(조건 식(3)을 제외한다)이 모두 만족되고 있다는 것을 알 수 있다.

도 3은 실시예 1에 있어서의 여러 가지 수차도이다. 각 수차도는 d선, g선, C선, 및 F선에 대한 결과를 나타내고 있고, FNO는 F 넘버를, Y는 상높이를 나타내고 있다. 구면수차도에서는 최대 구경에 대응하는 F 넘버의 값을 나타내고, 비점 수차도 및 왜곡 수차도에서는 상높이의 최대값을 각각 나타내며, 코마 수차도에서는 각 상높이의 값을 나타낸다. 또한, 비점수차도에 있어서, 실선은 디지털 화상면을 나타내고, 파선은 메리디오널(Meridional) 화면을 나타내고 있다. 이상, 수차도의 설명은 다른 실시예에 있어서도 마찬가지다. 각 수차도로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는 d선뿐만 아니라, g선, C선, 및 F선에 대해서도 여러가지 수차가 양호하게 보정되어, 우수한 결상 성능이 확보되어 있다는 것을 알 수 있다.

한편, 도 4에 나타내는 곡선 A 및 B는 d선에서 회절 효율이 100%가 되도록 설정한 회절 효율의 분포로, 곡선 A는 저굴절 수지 No.1의 표면에 릴리프 패턴이 형성된 단층의 회절 광학 소자에 있어서의 회절 효율, 곡선 B는 저굴절 수지 No.1과 고굴절 수지 No.1로 이루어지는 밀착 복층형 회절 광학 소자에 있어서의 회절 효율을 나타내고 있다. 본 실시예에 있어서, g선으로부터 C선까지의 파장 영역에서 0.95(95%) 이상이 높은 회절 효율(광강도)을 얻을 수 있었다.

(실시예 2)

이하, 본 발명의 실시예 2에 대해서 도 5~도 6을 이용해서 설명한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 광학계(접안 렌즈)(EL2)는 물체(O) 측으로부터 차례로 나열된, 음의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈(L1)와, 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈(L2)를 갖고 구성되고, 제 1 렌즈(L1)에 있어서의 물체(O) 측과 대향하는 면 상에, 밀착 복층형 회절 광학 소자(DOE)가 부착되어 있다. 한편, 상기 도면에서는 사출 동공을 부호 H로 나타내고 있다. 이 광학계(접안 렌즈)(EL2)의 전체 화각은 24.3도이다.

도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2의 광학계(접안 렌즈)(EL2)는 실시예 1의 광학계(EL1)와 같은 구성이며, 각 부에 실시예 1의 경우와 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다. 단, 제 1 렌즈(L1)가 음의 굴절력을 갖는다는 점에서 실시예 1과 다르다. 또한, 제 2 렌즈(L2)에 있어서의 제 1 렌즈(L1)와 반대측에 위치하는 면이 오목면이라는 점에서 실시예 1과 다르다.

아래의 표 2에, 실시예 2에 있어서의 각 렌즈의 제원을 나타낸다. 표 2에 있어서의 면 번호 1~8은 도 5에 있어서의 면 1~8에 대응한다. 또한, 표 2에 있어서, 비구면 형상에 형성된 렌즈면에는 면 번호의 오른쪽으로 *표시를 붙이고 있다. 본 실시예에서는 면 번호 3 및 4 및 7에 상당하는 면이 비구면이고, 면 번호 6에 상당하는 면이 회절 광학면이다. 한편, 회절 광학면은 실시예 1과 마찬가지로, 초고굴절률법으로 표기하고 있다.

(표 2)

이와 같이 본 실시예에서는 상기 조건 식 (1)~(10)(조건 식(2)을 제외한다)이 모두 만족되고 있다는 것을 알 수 있다.

도 6은 실시예 2에 있어서의 여러가지 수차도이다. 각 수차도로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는 d선 뿐만 아니라, g선, C선, 및 F선에 대해서도, 여러가지 수차가 양호하게 보정되어, 우수한 결상 성능이 확보되어 있다는 것을 알 수 있다.

(실시예 3)

이하, 본 발명의 실시예 3에 대해서 도 7~도 8을 이용해서 설명한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 3의 광학계(접안 렌즈)(EL3)는 물체(O) 측으로부터 차례로 나열된, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈(L11)와, 마찬가지의 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈(L12)을 갖고 구성되어, 제 2 렌즈(L12)에 있어서의 제 1 렌즈(L11)와 대향하는 면 상에, 밀착 복층형 회절 광학 소자(DOE)가 부착되어 있다. 한편, 상기 도면에서는 사출 동공을 부호 H로 나타내고 있다. 이 광학계(접안 렌즈)(EL3)의 전체 화각은 40.0도이다.

또한, 밀착 복층형 회절 광학 소자(DOE)는 제 2 렌즈(L12)에 부착되는 측으로부터 차례로, 제 1 광학 소자 요소(51)와, 제 2 광학 소자 요소(52)를 갖고 구성된다. 한편, 제 1 렌즈(L11)에 있어서의 물체(O) 측과 대향하는 면은 평면이고, 제 1 렌즈(L11)에 있어서의 물체(O) 측과 반대측에 위치하는 면(제 2 렌즈(L12)와 대향하는 면)은 볼록면이다. 또한, 제 2 렌즈(L12)에 있어서의 제 1 렌즈(L11)와 대향하는 면은 볼록면이고, 제 2 렌즈(L12)에 있어서의 제 1 렌즈(L11)와 반대측에 위치하는 면은 평면이다.

한편, 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 렌즈(L11, L12)의 재질을 모두 아크릴 수지로 하고, 제 1 광학 소자 요소(51)의 재질을(전술한 실시예 1과 마찬가지의) 상대적으로 고굴절률 저분산인 자외선 경화 수지로 하며, 제 2 광학 소자 요소(52) 를(전술의 실시예 1과 마찬가지의) 상대적으로 저굴절률 고분산인 자외선 경화 수지로 했다.

아래의 표 3에, 실시예 3에 있어서의 각 렌즈의 제원을 나타낸다. 표 3에 있어서의 면 번호 1~8은 도 7에 있어서의 면(11~18)에 대응한다. 또한, 표 3에 있어서, 비구면 형상에 형성된 렌즈면에는 면 번호의 오른쪽에 *표시를 붙이고 있다. 본 실시예에서는 면 번호 5에 상당하는 면이 비구면이고, 면 번호 4에 상당하는 면이 회절 광학면이다. 한편, 회절 광학면은 실시예 1과 마찬가지로, 초고굴절률법으로 표기하고 있다.

(표 3)

도 8은 실시예 3에 있어서의 여러가지 수차도이다. 각 수차도로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는 전술한 제 1 및 실시예 2만큼은 아니지만, d선뿐만 아니라, g선, C선, 및 F선에 대해서도, 여러가지 수차가 양호하게 보정되어, 우수한 결상 성능이 확보되고 있다는 것을 알 수 있다. 한편, 각 실시예에 있어서, 본 발명의 발명자가 D/f≒0.003가 되는 조건으로 광학계의 설계를 시도했지만, 종래에 비해서 여러가지 수차의 큰 개선은 보이지 않았다.

이상과 같은 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위라면 적절하게 개량 가능하다. 또한, 상술한 각 실시예에서는 접안 렌즈로서 사용되는 광학계의 예에 대해서 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 본 실시예의 광학계는 투사 광학계 등에 이용하는 것도 가능하다. 한편, 접안 렌즈의 경우, 제 1 및 실시예 2와 같이, 물체측의 렌즈에 밀착 복층형 회절 광학 소자를 마련하는 것이 보다 바람직하다. 그 이유는, 릴리프 패턴이 형성된 광학면에 대하여 주 광선이 대략 수직으로 입사하기 때문에, 플레어가 보다 적어지기 때문이다.

Claims

물체측으로부터 차례로 나열되고, 각각이 양(正)의 굴절력을 갖는, 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈와,

제 1 광학 소자 요소와 제 2 광학 소자 요소를 포함하는 밀착 복층형 회절 광학 소자

를 포함하고,

상기 밀착 복층형 회절 광학 소자는 상기 제 1 렌즈의 상기 물체측의 광학면 상에 마련되며,

상기 제 1 광학 소자 요소는 상기 광학면 상에 밀착 접합되고, 상기 광학면과는 반대측의 면에 릴리프 패턴을 갖고 있으며,

상기 제 2 광학 소자 요소는 상기 제 1 광학 소자 요소의 상기 반대측의 면에 마련되고, 상기 릴리프 패턴과 밀착 접합되며,

상기 제 1 광학 소자 요소와 상기 제 2 광학 소자 요소 사이의 d선에서의 굴절률의 차가 0.45 이하이고,

상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이의 광축 상의 공기 간격을 D라고 하고, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 했을 때, 다음 식

0.003<D/f<0.1

의 조건을 만족하는 것

을 특징으로 하는 광학계.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 렌즈의 초점 거리를 f1이라고 하고, 상기 제 2 렌즈의 초점 거리를 f2라고 했을 때, f1>0 또한 f2>0인 경우, 다음 식

0<D/(f1×f2)<0.15㎜^-1

의 조건을 만족하는 것

을 특징으로 하는 광학계.
물체측으로부터 차례로 나열되고, 음(負)의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈 및 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈와,

제 1 광학 소자 요소와 제 2 광학 소자 요소를 포함하는 밀착 복층형 회절 광학 소자

를 포함하고,

상기 밀착 복층형 회절 광학 소자는 상기 제 1 렌즈의 상기 물체측의 광학면 상에 마련되며,

상기 제 1 광학 소자 요소는 상기 광학면 상에 밀착 접합되고, 상기 광학면과는 반대측의 면에 릴리프 패턴을 갖고 있으며,

상기 제 2 광학 소자 요소는 상기 제 1 광학 소자 요소의 상기 반대측의 면에 마련되고, 상기 릴리프 패턴과 밀착 접합되며,

상기 제 1 광학 소자 요소와 상기 제 2 광학 소자 요소 사이의 d선에서의 굴절률의 차가 0.45 이하이고,

상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이의 광축 상의 공기 간격을 D라고 하고, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 했을 때, 다음 식

0.003<D/f<0.1

의 조건을 만족하며,

상기 제 1 렌즈의 초점 거리를 f1이라고 하고, 상기 제 2 렌즈의 초점 거리를 f2라고 했을 때, f1<0 또한 f2>0 또한 |f1|>|f2|인 경우, 다음 식

-0.1㎜^-1<D/(f1×f2)<0

의 조건을 만족하는 것

을 특징으로 하는 광학계.
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 중 어느 하나 또는 둘 모두 광학면이 비구면인 것을 특징으로 하는 광학계.
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 렌즈에 있어서의 물체측과 대향하는 면 상에, 상기 밀착 복층형 회절 광학 소자가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광학계.
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상대적으로 고굴절률 저분산의 재료 및 저굴절률 고분산의 재료 중 하나를 이용해서 상기 제 1 광학 소자 요소가 형성되고, 또한 다른 하나를 이용해서 상기 제 2 광학 소자 요소가 형성되며,

상기 제 1 광학 소자 요소와 상기 제 2 광학 소자 요소의 아베수(Abbe's number)의 차를 Δνd라고 하고, 상기 제 1 광학 소자 요소와 상기 제 2 광학 소자 요소의 d선에서의 굴절률의 차를 Δnd라고 했을 때, 다음 식

의 조건을 만족하는 것

을 특징으로 하는 광학계.
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밀착 복층형 회절 광학 소자의 d선에서의 회절 효율을 Ed라고 하고, 상기 밀착 복층형 회절 광학 소자의 g선에서의 회절 효율을 Eg라고 하며, 상기 밀착 복층형 회절 광학 소자의 C선에서의 회절 효율을 EC라고 했을 때, 다음 식

의 조건을 만족하는 것

을 특징으로 하는 광학계.
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 릴리프 패턴의 최소 피치를 p라고 하고, 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 했을 때, 다음 식

의 조건을 만족하는 것

을 특징으로 광학계.
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학계 전체의 초점 거리를 f라고 하고, 동공(pupil) 직경을 Ø라고 하며, 아이릴리프를 R이라고 했을 때, 다음 식

의 조건을 만족하는 것

을 특징으로 하는 광학계.
물체의 상을 관찰하기 위한 접안 렌즈로서, 청구항 1, 3, 4 중 어느 한 항에 기재된 광학계를 갖고 구성되는 것을 특징으로 하는 접안 렌즈.