WO2013005620A1 - 反射屈折撮影レンズ - Google Patents

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WO2013005620A1
WO2013005620A1 PCT/JP2012/066392 JP2012066392W WO2013005620A1 WO 2013005620 A1 WO2013005620 A1 WO 2013005620A1 JP 2012066392 W JP2012066392 W JP 2012066392W WO 2013005620 A1 WO2013005620 A1 WO 2013005620A1
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WO
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reflecting mirror
plane
catadioptric
coefficient
curvature
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PCT/JP2012/066392
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French (fr)
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実保 松本
義一 平山
欣也 加藤
杉山 喜和
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株式会社ニコン
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a catadioptric photographic lens.
  • a catadioptric photographing lens that is advantageous for achieving both good correction of chromatic aberration and miniaturization is known as a photographing lens used in a camera.
  • a conventional catadioptric lens includes a concave reflecting mirror and a convex reflecting mirror arranged along a single optical axis extending linearly, and is an optical system that is rotationally symmetric with respect to the optical axis (see Patent Document 1). ).
  • the central part of a light beam from an object (subject) is blocked by a convex reflecting mirror, and then sequentially reflected by a concave reflecting mirror having a central opening and a convex reflecting mirror, thereby opening the concave reflecting mirror.
  • a convex reflecting mirror having a central opening and a convex reflecting mirror, thereby opening the concave reflecting mirror.
  • the central portion of the imaging light beam reaching the image plane is lacking, and ring-shaped blurring tends to occur in the object image due to defocus (focal position shift) with respect to the image plane.
  • the catadioptric imaging lens includes, in order from the object side, the first reflecting mirror, the second reflecting mirror, and the lens group, and the light reflected by the first reflecting mirror is After being reflected by the second reflecting mirror, it is arranged so as to form an object image on a predetermined image plane through the lens group, and the straight line connecting the center of the object and the center of the first reflecting mirror is the first.
  • the reference axis, the straight line connecting the center of the second reflecting mirror and the center of the image plane is the second reference axis
  • the plane including the first reference axis and the second reference axis is the reference plane
  • the center of the first reflecting mirror A plane perpendicular to the reference plane passing through the first reference axis and forming a predetermined angle with the first reference axis is a first orthogonal plane, passing through the center of the second reflecting mirror and perpendicular to the reference plane and forming a predetermined angle with the second reference axis Is the second orthogonal plane, and a plane perpendicular to the reference plane and parallel to the second reference axis passing through the center of the surface closest to the second reflector in the lens group is the third orthogonal plane.
  • the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are decentered in the reference plane, and the reflecting surface of the first reflecting mirror is a rotationally asymmetric aspheric surface in the reference plane and the first orthogonal plane. It has a concave shape on the object side, and the reflecting surface of the second reflecting mirror is a rotationally asymmetric aspherical surface and has a convex surface on the first reflecting mirror side in the reference plane and the second orthogonal plane.
  • the surface of the lens group closest to the second reflecting mirror is a rotationally asymmetric aspheric surface, and is concave on the second reflecting mirror side in the reference plane, and on the second reflecting mirror side in the third orthogonal plane. Have a convex shape.
  • the curvature in the reference plane on the first reference axis of the reflection surface of the first reflecting mirror is the curvature in the first orthogonal plane. Is preferably larger.
  • the curvature in the reference plane on the second reference axis of the reflecting surface of the second reflecting mirror is in the second orthogonal plane. It is preferable that the curvature is smaller than the curvature.
  • the lens group includes three lenses having rotationally asymmetric aspherical entrance and exit surfaces. It is preferable to have.
  • the rotationally asymmetric aspherical surface has the normal direction at the origin of the tangential plane of the aspherical surface as the z direction.
  • the two directions perpendicular to each other in the tangent plane are the x direction and the y direction, the sag amount of the aspherical surface in the z direction is s, the curvature at the origin is c, the distance from the origin is r, and the conic constant is k.
  • m and n is a natural number including 0, when the coefficients of the monomial x m ⁇ y n and C (m, n), which is preferably defined by the following equation (1).
  • the coefficient C (2, 0) of x 2 ) And the half value c / 2 of the curvature c is ⁇ 1, and the sum of the coefficient C (0,2) of y 2 and the half value c / 2 of the curvature c is ⁇ 1, 0.500 It is preferable to satisfy ⁇ 1 / ⁇ 1 ⁇ 1.000.
  • the catadioptric imaging lens of the sixth or seventh aspect in formula (1) which defines the reflecting surface of the aspherical shape of the second reflecting mirror coefficient of x 2 C ( 2,0) and the half value c / 2 of the curvature c is ⁇ 2, and the sum of the coefficient C (0,2) of y 2 and the half value c / 2 of the curvature c is ⁇ 2. It is preferable that 0.100 ⁇ 2 / ⁇ 2 ⁇ 1.000 is satisfied.
  • the aspherical entrance surface of the lens closest to the second reflecting mirror in the lens group is defined.
  • the sum of the coefficient C (2, 0) of x 2 and the half value c / 2 of the curvature c is ⁇ 3, and the coefficient C (0, 2) of y 2 is half of the curvature c.
  • the sum of the value c / 2 and ⁇ 3 is set, it is preferable to satisfy ⁇ 4000 ⁇ 3 / ⁇ 3 ⁇ 1.000.
  • the rotationally asymmetric aspherical diffractive optical surface disposed on the object side of the first reflecting mirror.
  • the aspherical surface of the diffractive optical surface has the direction of the first reference axis in the z direction.
  • the coefficient D (2, 0) of x 2 is ⁇ 4 and the coefficient D (0, 2) of y 2 is ⁇ 4, it is preferable that ⁇ 7000 ⁇ 4 / ⁇ 4 ⁇ 1.000 is satisfied.
  • a solid cross-section light beam that does not lack a central portion forms an object image, so that a clear object image can be obtained without ring-shaped blurring due to defocusing. It is done.
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematically the basic composition of the catadioptric photographing lens concerning each Example of embodiment.
  • (A) is a perspective view schematically showing the characteristics of the reflecting surface of the concave reflecting mirror
  • (b) is a feature of the reflecting surface of the convex reflecting mirror
  • (c) is a perspective view schematically showing the characteristics of the incident surface of the lens L1.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a basic configuration of a catadioptric photographing lens according to each example of the embodiment.
  • the catadioptric photographic lens according to each embodiment is a photographic lens used for a camera, for example.
  • a concave reflecting mirror (first reflecting mirror) CM1 and a convex surface are arranged in the order of incidence of light from the object side. It has a reflecting mirror (second reflecting mirror) CM2 and a lens group including three lenses L1, L2, and L3.
  • the diffractive optical element D1 is disposed on the object side of the concave reflecting mirror CM1
  • the plane parallel plate P1 is disposed on the object side of the concave reflecting mirror CM1.
  • a reference axis (first reference axis) AXa is a straight line connecting the center of an object at infinity and the center of the concave reflecting mirror CM1 (the origin of the reflecting surface).
  • the reference axis AXb is a straight line connecting the center of the concave reflecting mirror CM1 and the center of the convex reflecting mirror CM2 (the origin of the reflecting surface).
  • the reference axis (second reference axis) AXc is a straight line connecting the center of the convex reflecting mirror CM2 and the center of the image plane IM.
  • the reference axes AXa, AXb, and AXc extend linearly along the paper surface (YZ plane) in FIG. That is, the reference axes AXa to AXc are zigzag in the cross-sectional configuration along the YZ plane, but appear to overlap one straight line in the cross-sectional configuration along the XZ plane.
  • the reference axes AXa and AXc extend along the Z direction and are parallel to each other.
  • the reference axes AXa and AXb, and the reference axes AXc and AXb form a predetermined angle ⁇ (32 degrees in each embodiment).
  • a plane including the reference axis AXa and the reference axis AXc that is, a YZ plane is defined as a reference plane.
  • a local coordinate system (x, y, z) is set for each of the diffractive optical element D1 (parallel plane plate P1), the concave reflecting mirror CM1, the convex reflecting mirror CM2, and the lens groups L1 to L3.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis are set in parallel to the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the global coordinate system, respectively. ing.
  • the x axis is set parallel to the X axis
  • the z axis is set to a direction that forms an angle ⁇ / 2 with the Z direction on the paper surface of FIG. Is set to be orthogonal to the z-axis on the paper surface of FIG.
  • the reflecting surface of the concave reflecting mirror CM1 is a rotationally asymmetric aspherical surface, and is concave on the object side in the reference plane and the xz plane (first orthogonal plane) perpendicular to the reference plane as shown in FIG. It has the shape which is.
  • the curvature of the reflecting surface of the concave reflecting mirror CM1 on the reference axis AXa (that is, the origin) in the reference surface is larger than the curvature in the xz plane perpendicular to the reference surface.
  • the reflecting surface of the convex reflecting mirror CM2 is a rotationally asymmetric aspherical surface, and as shown in FIG.
  • the curvature in the reference plane on the reference axis AXc (that is, the origin) of the reflecting surface of the convex reflecting mirror CM2 is smaller than the curvature in the xz plane perpendicular to the reference plane.
  • the most convex surface of the lens group L1 to L3 on the convex reflecting mirror CM2, that is, the incident surface of the lens L1, is a rotationally asymmetric aspherical surface, and as shown in FIG.
  • the surface In the xz plane (third orthogonal surface) perpendicular to the reference surface, the surface is concave on the side, and has a shape that is convex on the convex reflecting mirror CM2 side.
  • the other surfaces of the lens groups L1 to L3, that is, the exit surface of the lens L1, the entrance surface and exit surface of the lens L2, and the entrance surface and exit surface of the lens L3 are also rotationally asymmetric aspheric surfaces.
  • the diffractive optical element D1 disposed on the object side of the concave reflecting mirror CM1 has a rotationally asymmetric diffractive optical surface having an aspherical shape.
  • the concave reflecting mirror CM1 and the convex reflecting mirror CM2 are configured such that the light reflected by the concave reflecting mirror CM1 is reflected by the convex reflecting mirror CM2, and then passes through the lens groups L1 to L3 to the image plane IM. It is decentered in the reference plane so as to form an image. In other words, so that the central part of the light beam from the object reaches the image plane IM without being obstructed, and so that the solid cross-section light beam without the central part forms an object image on the image plane IM.
  • the concave reflecting mirror CM1 and the convex reflecting mirror CM2 are arranged eccentrically.
  • the catadioptric lens according to each embodiment not only can good correction of chromatic aberration and downsizing be achieved, but also a solid cross-section light beam without a central portion forms an object image. Therefore, a natural object image can be obtained without ring-shaped blurring due to defocusing.
  • a rotationally asymmetric aspherical surface (that is, a free-form surface) in the concave reflecting mirror CM1, the convex reflecting mirror CM2, and the lens units L1 to L3 is defined by the following equation (1).
  • s is the sag amount (unit: mm) of the aspherical surface in the z direction
  • c is the curvature at the origin (reciprocal of the radius of curvature) (unit: mm ⁇ 1 )
  • r is from the origin.
  • conditional expression (A) When the upper limit value of conditional expression (A) is exceeded or the lower limit value is exceeded, astigmatism is greatly generated.
  • the upper limit may be set to 0.975 in order to sufficiently exhibit the effect of satisfying conditional expression (A).
  • the upper limit value may be 0.950.
  • the lower limit value in order to fully exhibit the effect of satisfying conditional expression (A), the lower limit value may be set to 0.655. Further, the lower limit value may be set to 0.810. Note that
  • astigmatism is greatly generated when the lens is decentered.
  • astigmatism is favorably corrected by giving an as-component to the aspherical reflecting surface of the concave reflecting mirror CM1, which is the first reflecting mirror.
  • the asphalt component is a component corresponding to the difference between the curvature radius in the x direction and the curvature radius in the y direction.
  • the reflecting surface of the concave reflecting mirror CM1 is close to the stop, and light beams from each angle of view (field of view) are incident on substantially the same position. Therefore, applying an as component to the aspherical reflecting surface of the concave reflecting mirror CM1 gives an equivalent effect to the light flux at each angle of view, and is effective in correcting aberrations.
  • conditional expression (B) When the upper limit value of conditional expression (B) is exceeded or below the lower limit value, astigmatism is greatly generated.
  • the upper limit may be set to 0.640 in order to sufficiently exhibit the effect of satisfying the conditional expression (B).
  • the upper limit value may be set to 0.290.
  • the lower limit value in order to fully exhibit the effect of satisfying conditional expression (B), the lower limit value may be set to 0.150. Further, the lower limit value may be 0.200. Note that
  • Astigmatism is further corrected by adding an as component to the aspherical reflecting surface of the convex reflecting mirror CM2, which is the second reflecting mirror, in addition to providing an astigmatic component to the concave reflecting mirror CM1.
  • the concave reflecting mirror CM1 the light flux from each angle of view is incident on almost the same place.
  • the incident angle to the reflecting surface of the concave reflecting mirror CM1 differs depending on the angle of view, it is obtained by adding an as component to the concave reflecting mirror CM1. Strictly speaking, the effect is different for each angle of view.
  • conditional expression (C) If the upper limit value of conditional expression (C) is exceeded or less than the lower limit value, astigmatism will occur greatly.
  • the upper limit value may be set to ⁇ 1.100 in order to sufficiently exhibit the effect of satisfying the conditional expression (C). Further, the upper limit value may be set to ⁇ 1.200. Further, the lower limit may be set to ⁇ 3.500 in order to sufficiently exhibit the effect of satisfying conditional expression (C). Further, the lower limit value may be set to ⁇ 3,000.
  • the incident surface of the lens L1 is further away from the aperture than the convex reflecting mirror CM2, the incident position of the light beam from each angle of view is different. Therefore, in addition to adding an as component to the concave reflecting mirror CM1 and the convex reflecting mirror CM2, applying an as component to the aspherical entrance surface of the lens L1 is effective for correcting astigmatism. is there. However, if an as component is applied to a surface close to the image plane IM, for example, the surface of the lens L3, the distortion is affected more than the astigmatism, which may increase adverse effects.
  • Equation (2) represents the phase shape of the diffraction surface of the diffraction element D1.
  • is the phase shape on the diffractive optical surface
  • i and j is a natural number including 0, and D (i, j) is a coefficient of the monomial x i ⁇ y j .
  • conditional expression (D) When the upper limit value of conditional expression (D) is exceeded or the lower limit value is exceeded, astigmatism is greatly generated.
  • the upper limit value may be set to ⁇ 1.595 in order to fully exhibit the effect of satisfying conditional expression (D). Furthermore, the upper limit value may be set to -2.180.
  • the lower limit value In order to sufficiently exhibit the effect of satisfying conditional expression (D), the lower limit value may be set to ⁇ 6.140. Furthermore, the lower limit value may be set to -5.300.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the first example.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric imaging lens according to the first example.
  • table (1) values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the first example are listed.
  • ne represents the refractive index of each optical material (glass material) with respect to e-line (reference wavelength: 546.07 nm), and ⁇ e represents the Abbe number based on e-line.
  • the surface number is the order of the surfaces from the object side along the path of light traveling from the object at infinity to the image plane IM, and the interval is the reference axis AXa, The space
  • the first surface is the incident surface of the diffractive optical element D1
  • the third surface is the diffractive optical surface of the diffractive optical element D1
  • the fourth surface is the exit surface of the diffractive optical element D1.
  • the fifth surface is the reflecting surface of the concave reflecting mirror CM1
  • the sixth surface is the reflecting surface of the convex reflecting mirror CM2.
  • the seventh surface to the twelfth surface correspond to the entrance surface and exit surface of the lens L1, the entrance surface and exit surface of the lens L2, and the entrance surface and exit surface of the lens L3.
  • the diffractive optical element D1 of each embodiment is composed of a first surface to a fourth surface as shown in FIG. 5, which is a so-called close-contact type diffractive element. It is considered that two layers having a refractive index of 10 ⁇ m are formed on a glass substrate composed of one surface and a second surface, and a diffractive surface is processed on a third surface between the first layer and the second layer.
  • other types of diffractive elements can be used in the present invention as long as they provide the same phase.
  • the column of aspherical data 1 in Table (1) shows the parameters of Equation (1) that define rotationally asymmetric aspherical surfaces (free curved surfaces) in the concave reflecting mirror CM1, the convex reflecting mirror CM2, and the lens groups L1 to L3. Show.
  • the column of aspherical data 2 in Table (1) shows each parameter of Expression (2) that defines the aspherical surface (free curved surface) of the diffractive optical surface of the diffractive optical element D1.
  • the notation in Table (1) is the same in the following Tables (2) to (4).
  • the description in the column of glass material data in Table (1) is common to each embodiment, and duplicate descriptions in Tables (2) to (4) are omitted.
  • FIG. 6 is a diagram showing the aberration with respect to the e-line of the first embodiment in a spot diagram.
  • FIG. 7 is a diagram showing the aberration for the g-line (wavelength: 430.83 nm) of the first embodiment in a spot diagram.
  • FIG. 8 is a diagram showing the positions of nine image points in the spot diagram of each embodiment.
  • aberrations are studied at the wavelengths of five visible bright lines (g-line, F-line, e-line, d-line, and C-line).
  • a spot diagram for two wavelengths, e-line and g-line is shown.
  • the e-line is the reference wavelength in the present embodiment, and the g-line is generally the shortest wavelength when considering a visible optical system. On the short wavelength side, there is more dispersion of the refractive index of the glass material, and the g-line has the highest chromatic aberration.
  • spots at nine image points (viewpoints) S1 to S9 in a rectangular image plane IM of 36 mm ⁇ 24 mm were calculated. .
  • the spot size of the e-line is sufficiently small at each of the image points S1 to S9, and the aberration is uniform and well corrected over the entire image plane IM.
  • the shape of the spot at each of the image points S1 to S9 is almost symmetric, and the asymmetric aberration is well corrected.
  • the spot size of the g-line is slightly larger than the spot size of the e-line, but it can be seen that the chromatic aberration is corrected better than that of a normal camera lens.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the second example.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric lens according to the second embodiment.
  • table (2) values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the second example are listed.
  • Table (2) ⁇ Optical member specifications> Surface number Surface shape Interval Glass type 1 Plane (diaphragm) 3 Glass material 1 2 Plane 0.01 Glass 2 3 Diffractive surface 0.01 Glass 3 4 plane 150 5 Free-form surface -200 reflection 6 Free-form surface 115 Reflection 7 Free-form surface 17.24111086 Glass 4 8 Free-form surface 8 9 Free curved surface 13.55240699 Glass 4 10 Free-form surface 8.126118802 11 Free-form surface 11.67553616 Glass 4 12 Free-form surface 40 Image plane ⁇ Aspherical data 1> Surface number 5 6 7 8 9 10 11 12 c -0.00147492 -0.001160776 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C (1,0) 0 0 0 0 0 0 0 C (0,1) 0.01 0.01 0.585727752 0.119489101 -0.196609212 0.24738848 -0.093053052
  • FIG. 11 is a diagram showing the aberration with respect to the e-line of the second embodiment in a spot diagram.
  • FIG. 12 is a diagram showing the aberration for the g-line (wavelength: 430.83 nm) of the second embodiment in a spot diagram.
  • the spot size of the e-line is sufficiently small at each of the image points S1 to S9, and the aberration is uniform over the entire image plane IM, as in the first embodiment. And it can be seen that it is well corrected. Further, it can be seen that the shape of the spot at each of the image points S1 to S9 is almost symmetric, and the asymmetric aberration is well corrected.
  • the spot size of the g-line is slightly larger than the spot size of the e-line, but it can be seen that the chromatic aberration is corrected better than that of a normal camera lens.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the third example.
  • FIG. 14 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric imaging lens according to the third example.
  • the following table (3) lists values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the third example.
  • FIG. 15 is a diagram showing the aberration with respect to the e-line of the third embodiment in a spot diagram.
  • FIG. 16 is a diagram showing the aberration with respect to g-line (wavelength: 430.83 nm) of the third embodiment in a spot diagram.
  • the spot size of the e-line is sufficiently small at each of the image points S1 to S9, so that the entire image plane IM can be obtained. It can be seen that the aberration is uniform and well corrected. Further, it can be seen that the shape of the spot at each of the image points S1 to S9 is almost symmetric, and the asymmetric aberration is well corrected.
  • the spot size of the g-line is slightly larger than the spot size of the e-line, but it can be seen that the chromatic aberration is corrected better than that of a normal camera lens.
  • FIG. 17 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the fourth example.
  • FIG. 18 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric imaging lens according to the fourth example.
  • the following table (4) lists values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the fourth example.
  • a plane parallel plate P1 is arranged on the object side of the concave reflecting mirror CM1. Therefore, in the column of the optical member specifications in Table (4), the first surface and the second surface are the entrance surface and the exit surface of the plane parallel plate P1.
  • the third surface is the reflecting surface of the concave reflecting mirror CM1
  • the fourth surface is the reflecting surface of the convex reflecting mirror CM2.
  • the fifth surface to the tenth surface correspond to the entrance surface and exit surface of the lens L1, the entrance surface and exit surface of the lens L2, and the entrance surface and exit surface of the lens L3.
  • FIG. 19 is a diagram showing the aberration with respect to the e-line of the fourth embodiment in a spot diagram.
  • FIG. 20 is a diagram showing the aberration with respect to the g-line of the fourth embodiment in a spot diagram.
  • the spot size of the e-line is sufficiently small at the image points S1 to S9, and the entire image plane IM is obtained. It can be seen that the aberration is uniform and well corrected. Further, it can be seen that the shape of the spot at each of the image points S1 to S9 is almost symmetric, and the asymmetric aberration is well corrected.
  • the spot size of the g-line is slightly larger than the spot size of the e-line, but it can be seen that the chromatic aberration is corrected better than that of a normal camera lens.
  • the spot size of the e-line is 8 ⁇ m to 15 ⁇ m in RMS at each of the image points S1 to S9, and the aberration is uniform and well corrected over the entire image plane IM. Further, the spot shape is almost symmetric at each of the image points S1 to S9, and the asymmetric aberration is well corrected. This is important for photographic optical systems. When shooting astronomical objects, etc., an optical system with large astigmatism and coma aberration may be disliked by the photographer because the point image becomes a flowing image. Many.
  • the spot size of the g line is 16 ⁇ m to 30 ⁇ m in RMS at each of the image points S1 to S9, which is slightly larger than the spot size of the e line.
  • the chromatic aberration is corrected better than that of a normal camera lens.
  • the occurrence of asymmetric aberration is satisfactorily suppressed despite the fact that the optical system is a rotationally asymmetric optical system called a decentered optical system.
  • an optical system is realized in which aberrations are sufficiently reduced over a relatively wide image plane of 36 mm ⁇ 24 mm with respect to light in the visible wavelength band.
  • the present invention is applied to a catadioptric photographic lens used for a camera, for example.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to other appropriate image devices.

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Abstract

 反射屈折撮影レンズは、物体側から順に、第一反射鏡と、第二反射鏡と、レンズ群とを有し、第一反射鏡で反射された光は第二反射鏡にて反射されたのち、レンズ群を通って所定の像面に物体像を形成するように配置されている。第一反射鏡と第二反射鏡とは基準面内で偏心している。第一反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、基準面内及び第一直交面内で物体側に凹面である形状を有する。第二反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、基準面内及び第二直交面内で第一反射鏡側に凸面である形状を有する。レンズ群のうちの最も第二反射鏡側の面は回転非対称な非球面であって、基準面内では第二反射鏡側に凹面であり、第三直交面内では第二反射鏡側に凸面である形状を有する。

Description

反射屈折撮影レンズ
 本発明は、反射屈折撮影レンズに関する。
 例えばカメラに用いられる撮影レンズとして、色収差の良好な補正と小型化との両立を図るのに有利な反射屈折撮影レンズが知られている。従来の反射屈折撮影レンズは、直線状に延びる単一の光軸に沿って配置された凹面反射鏡と凸面反射鏡とを含み、光軸に関して回転対称な光学系である(特許文献1を参照)。
日本国特開平11-212132号公報
 従来の反射屈折撮影レンズでは、物体(被写体)からの光束の中央部分が凸面反射鏡により遮られた後、中央開口部を有する凹面反射鏡および凸面反射鏡で順次反射され、凹面反射鏡の開口部を介して像面に達する。その結果、像面に達する結像光束の中央部分は欠如しており、像面に対するデフォーカス(焦点位置ずれ)に起因して物体像にリング状のボケが発生し易い。
 本発明の第1の態様によると、反射屈折撮影レンズは、物体側から順に、第一反射鏡と、第二反射鏡と、レンズ群とを有し、第一反射鏡で反射された光は第二反射鏡にて反射されたのち、レンズ群を通って所定の像面に物体像を形成するように配置されており、物体の中心と第一反射鏡の中心とを結ぶ直線を第一基準軸とし、第二反射鏡の中心と像面の中心とを結ぶ直線を第二基準軸とし、第一基準軸と第二基準軸とを含む平面を基準面とし、第一反射鏡の中心を通り基準面に垂直で第一基準軸と所定の角度をなす平面を第一直交面とし、第二反射鏡の中心を通り基準面に垂直で第二基準軸と所定の角度をなす平面を第二直交面とし、レンズ群のうち最も第二反射鏡側の面の中心を通り基準面に垂直で第二基準軸に平行な平面を第三直交面とするとき、第一反射鏡と第二反射鏡とは基準面内で偏心しており、第一反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、基準面内及び第一直交面内で物体側に凹面である形状を有し、第二反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、基準面内及び第二直交面内で第一反射鏡側に凸面である形状を有し、レンズ群のうちの最も第二反射鏡側の面は回転非対称な非球面であって、基準面内では第二反射鏡側に凹面であり、第三直交面内では第二反射鏡側に凸面である形状を有する。
 本発明の第2の態様によると、第1の態様の反射屈折撮影レンズにおいて、第一反射鏡の反射面の第一基準軸上における基準面内の曲率は、第一直交面内の曲率よりも大きいことが好ましい。
 本発明の第3の態様によると、第1または第2の態様の反射屈折撮影レンズにおいて、第二反射鏡の反射面の第二基準軸上における基準面内の曲率は、第二直交面内の曲率よりも小さいことが好ましい。
 本発明の第4の態様によると、第1乃至第3のいずれか一つの態様の反射屈折撮影レンズにおいて、第一基準軸と第二基準軸とは平行であることが好ましい。
 本発明の第5の態様によると、第1乃至第4のいずれか一つの態様の反射屈折撮影レンズにおいて、レンズ群は、回転非対称な非球面形状の入射面および射出面を有する3つのレンズを有することが好ましい。
 本発明の第6の態様によると、第1乃至第5のいずれか一つの態様の反射屈折撮影レンズにおいて、回転非対称な非球面は、該非球面の接平面の原点における法線方向をz方向とし、接平面内で互いに直交する二方向をx方向およびy方向とし、非球面のz方向のサグ量をsとし、原点における曲率をcとし、原点からの距離をrとし、コーニック定数をkとし、mおよびnを0を含む自然数とし、単項式xm・ynの係数をC(m,n)とするとき、次の式(1)により規定されていることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 本発明の第7の態様によると、第6の態様の反射屈折撮影レンズにおいて、第一反射鏡の非球面形状の反射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα1とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ1とするとき、0.500<β1/α1<1.000を満足することが好ましい。
 本発明の第8の態様によると、第6または第7の態様の反射屈折撮影レンズにおいて、第二反射鏡の非球面形状の反射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα2とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ2とするとき、0.100<β2/α2<1.000を満足することが好ましい。
 本発明の第9の態様によると、第6乃至第8のいずれか一つの態様の反射屈折撮影レンズにおいて、レンズ群のうちの最も第二反射鏡側のレンズの非球面形状の入射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα3とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ3とするとき、-4.000<β3/α3<-1.000を満足することが好ましい。
 本発明の第10の態様によると、第1乃至第9のいずれか一つの態様の反射屈折撮影レンズにおいて、第一反射鏡の物体側に配置されて、回転非対称な非球面形状の回折光学面を有する回折光学素子を備えていることが好ましい。
 本発明の第11の態様によると、第10の態様の反射屈折撮影レンズにおいて、請求項10に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、回折光学面の非球面は、第一基準軸の方向をz方向とし、z方向に垂直な面内で互いに直交する二方向をx方向およびy方向とし、回折光学面での位相形状をφとし、参照波長をλ0(λ0=546nm)とし、回折次数をm(m=1)とし、iおよびjを0を含む自然数とし、単項式xi・yjの係数をD(i,j)とするとき、次の式(2)により規定され、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
2の係数D(2,0)をα4とし、y2の係数D(0,2)をβ4とするとき、-7.000<β4/α4<-1.000を満足することが好ましい。
 本発明の反射屈折撮影レンズでは、中央部分の欠如していない中実断面の光束が物体像を形成するので、デフォーカスに起因するリング状のボケが発生することなく、鮮明な物体像が得られる。
実施形態の各実施例にかかる反射屈折撮影レンズの基本構成を概略的に示す図である。 (a)は凹面反射鏡の反射面の特徴を、(b)は凸面反射鏡の反射面の特徴を、(c)はレンズL1の入射面の特徴を概略的に示す斜視図である。 第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 回折光学素子の各層と面番号との関係を説明する図である。 第1実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第1実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 各実施例のスポットダイアグラムにおける9つの像点の位置を示す図である。 第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第2実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第2実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第3実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第3実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。 第4実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。 第4実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。
 以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、実施形態の各実施例にかかる反射屈折撮影レンズの基本構成を概略的に示す図である。各実施例にかかる反射屈折撮影レンズは、例えばカメラに用いられる撮影レンズであって、図1に示すように、物体側から光の入射順に、凹面反射鏡(第一反射鏡)CM1と、凸面反射鏡(第二反射鏡)CM2と、3つのレンズL1,L2,L3からなるレンズ群とを有する。第1実施例~第3実施例では凹面反射鏡CM1の物体側に回折光学素子D1が配置され、第4実施例では凹面反射鏡CM1の物体側に平行平面板P1が配置されている。
 図1において、基準軸(第一基準軸)AXaは、無限遠にある物体の中心と凹面反射鏡CM1の中心(反射面の原点)とを結ぶ直線である。基準軸AXbは、凹面反射鏡CM1の中心と凸面反射鏡CM2の中心(反射面の原点)とを結ぶ直線である。基準軸(第二基準軸)AXcは、凸面反射鏡CM2の中心と像面IMの中心とを結ぶ直線である。図1では、全体座標系(X,Y,Z)として、図1の紙面に垂直な方向にX軸を、図1の紙面に沿って鉛直方向にY軸を、図1の紙面に沿って水平方向にZ軸を設定している。
 基準軸AXa、AXbおよびAXcは、図1の紙面(YZ平面)に沿ってそれぞれ直線状に延びている。すなわち、基準軸AXa~AXcは、YZ平面に沿った断面構成ではジグザグ状であるが、XZ平面に沿った断面構成では1本の直線に重なって見える。基準軸AXaおよびAXcは、Z方向に沿って延びており、互いに平行である。基準軸AXaとAXb、および基準軸AXcとAXbとは、所定の角度θ(各実施例において32度)をなしている。以下、基準軸AXaと基準軸AXcとを含む平面、すなわちYZ平面を基準面とする。
 図1では、回折光学素子D1(平行平面板P1)、凹面反射鏡CM1、凸面反射鏡CM2、およびレンズ群L1~L3における局所座標系(x,y,z)をそれぞれ設定している。回折光学素子D1(平行平面板P1)およびレンズ群L1~L3の局所座標系において、x軸、y軸およびz軸は、全体座標系におけるX軸、Y軸およびZ軸とそれぞれ平行に設定されている。凹面反射鏡CM1および凸面反射鏡CM2の局所座標系において、x軸はX軸と平行に設定され、z軸は図1の紙面においてZ方向と角度θ/2をなす方向に設定され、y軸は図1の紙面においてz軸と直交するように設定されている。
 凹面反射鏡CM1の反射面は回転非対称な非球面であって、図2(a)に示すように基準面内及び基準面に垂直なxz平面(第一直交面)内で物体側に凹面である形状を有する。凹面反射鏡CM1の反射面の基準軸AXa上(すなわち原点)における基準面内での曲率は、基準面に垂直なxz平面内での曲率よりも大きい。凸面反射鏡CM2の反射面は回転非対称な非球面であって、図2(b)に示すように基準面内及び基準面に垂直なxz平面(第二直交面)内で凹面反射鏡CM1側に凸面である形状を有する。凸面反射鏡CM2の反射面の基準軸AXc上(すなわち原点)における基準面内での曲率は、基準面に垂直なxz平面内での曲率よりも小さい。
 レンズ群L1~L3のうちの最も凸面反射鏡CM2側の面、すなわちレンズL1の入射面は回転非対称な非球面であって、図2(c)に示すように基準面内では凸面反射鏡CM2側に凹面であり、基準面に垂直なxz平面(第三直交面)内では凸面反射鏡CM2側に凸面である形状を有する。レンズ群L1~L3のその他の面、すなわちレンズL1の射出面、レンズL2の入射面および射出面、並びにレンズL3の入射面および射出面も、回転非対称な非球面である。凹面反射鏡CM1の物体側に配置された回折光学素子D1は、回転非対称な非球面形状の回折光学面を有する。
 このように、凹面反射鏡CM1と凸面反射鏡CM2とは、凹面反射鏡CM1で反射された光が凸面反射鏡CM2にて反射された後、レンズ群L1~L3を通って像面IMに物体像を形成するように基準面内で偏心している。換言すれば、物体からの光束の中央部分が遮られることなく像面IMに達するように、ひいては中央部分の欠如していない中実断面の光束が像面IMに物体像を形成するように、凹面反射鏡CM1と凸面反射鏡CM2とは偏心して配置されている。その結果、各実施例にかかる反射屈折撮影レンズでは、色収差の良好な補正と小型化との両立を図ることができるだけでなく、中央部分の欠如していない中実断面の光束が物体像を形成するので、デフォーカスに起因するリング状のボケが発生することなく、自然な物体像が得られる。
 凹面反射鏡CM1、凸面反射鏡CM2、およびレンズ群L1~L3における回転非対称な非球面(すなわち自由曲面)は、次の式(1)により規定されている。式(1)において、sは非球面のz方向のサグ量(単位:mm)であり、cは原点における曲率(曲率半径の逆数)(単位:mm-1)であり、rは原点からの距離(x2+y2の平方根の値)(単位:mm)であり、kはコーニック定数であり、mおよびnは0を含む自然数であり、C(m,n)は単項式xm・ynの係数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 凹面反射鏡CM1の非球面形状の反射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα1とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ1とするとき、次の条件式(A)を満足することにより、非点収差を良好に補正することができる。
0.500<β1/α1<1.000   (A)
 条件式(A)の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、非点収差が大きく発生してしまう。なお、条件式(A)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、上限値を0.975にしても良い。さらに、上限値を0.950にしても良い。また、条件式(A)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、下限値を0.655にしても良い。さらに、下限値を0.810にしても良い。なお、|β1|<|α1|とすることができる。
 一般に、レンズを偏心させると非点収差が大きく発生する。本実施形態では、第一反射鏡である凹面反射鏡CM1の非球面形状の反射面にアス成分を持たせることにより、非点収差を良好に補正している。ここで、アス成分とは、x方向の曲率半径とy方向の曲率半径との差に対応する成分である。凹面反射鏡CM1の反射面は絞りの近くにあり、各画角(視野)からの光束がほぼ同じ位置に入射する。そのため、凹面反射鏡CM1の非球面形状の反射面にアス成分を付与することは、各画角の光束に対して同等の効果を与えることになり、収差補正に効果的である。
 凸面反射鏡CM2の非球面形状の反射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα2とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ2とするとき、次の条件式(B)を満足することにより、非点収差を良好に補正することができる。
0.100<β2/α2<1.000   (B)
 条件式(B)の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、非点収差が大きく発生してしまう。なお、条件式(B)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、上限値を0.640にしても良い。さらに、上限値を0.290にしても良い。また、条件式(B)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、下限値を0.150にしても良い。さらに、下限値を0.200にしても良い。なお、|β2|<|α2|とすることができる。
 凹面反射鏡CM1にアス成分を付与することに加え、第二反射鏡である凸面反射鏡CM2の非球面形状の反射面にもアス成分を付与することにより、非点収差をさらに良好に補正することができる。凹面反射鏡CM1では各画角からの光束がほぼ同じところに入射するが、凹面反射鏡CM1の反射面への入射角が画角によって異なるので、凹面反射鏡CM1にアス成分を付与して得られる効果は厳密には画角毎に異なる。そこで、絞りから凹面反射鏡CM1よりも離れた凸面反射鏡CM2の反射面では、各画角の光束の入射位置が異なるので、この凸面反射鏡CM2の反射面にアス成分を与えることにより、全画角に対して、より効果的に均一に収差を補正することが可能になる。
 レンズ群L1~L3のうちの最も物体側の面、すなわちレンズL1の非球面形状の入射面を規定する式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα3とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ3とするとき、次の条件式(C)を満足することにより、非点収差を良好に補正することができる。
-4.000<β3/α3<-1.000   (C)
 条件式(C)の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、非点収差が大きく発生してしまう。なお、条件式(C)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、上限値を-1.100にしても良い。さらに、上限値を-1.200にしても良い。また、条件式(C)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、下限値を-3.500にしても良い。さらに、下限値を-3.000にしても良い。
 レンズL1の入射面は、絞りから凸面反射鏡CM2よりもさらに離れているため、各画角からの光束の入射位置が異なる。したがって、凹面反射鏡CM1および凸面反射鏡CM2にアス成分を付与することに加え、レンズL1の非球面形状の入射面にもアス成分を付与することは、非点収差の補正に対して有効である。ただし、像面IMに近い面、例えばレンズL3の面にアス成分を付与すると、非点収差よりも歪曲収差に影響を与えることになり、弊害が増える可能性がある。
 回折光学素子D1の回折光学面の非球面(すなわち自由曲面)は、次の式(2)により規定されている。式(2)は回折素子D1の回折面の位相形状を表している。式(2)において、φは回折光学面での位相形状であり、λ0は参照波長(λ0=546nm)であり、mは回折次数(各実施例においてm=1)であり、iおよびjは0を含む自然数であり、D(i,j)は単項式xi・yjの係数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 回折光学素子D1の非球面形状の回折光学面を規定する式(2)において、x2の係数D(2,0)をα4とし、y2の係数D(0,2)をβ4とするとき、次の条件式(D)を満足することにより、非点収差を良好に補正することができる。
-7.000<β4/α4<-1.000   (D)
 条件式(D)の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、非点収差が大きく発生してしまう。なお、条件式(D)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、上限値を-1.595にしても良い。さらに、上限値を-2.180にしても良い。また、条件式(D)を満足させることによる効果を十分に発揮させるためには、下限値を-6.140にしても良い。さらに、下限値を-5.300にしても良い。
[第1実施例]
 図3は、第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図4は、第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。次の表(1)に、第1実施例にかかる反射屈折撮影レンズの諸元の値を掲げる。
 表(1)の硝材データの欄において、neはe線(基準波長:546.07nm)に対する各光学材料(硝材)の屈折率を、νeはe線基準のアッベ数を示している。表(1)の光学部材諸元の欄において、面番号は無限遠にある物体から像面IMへの光の進行する経路に沿った物体側からの面の順序を、間隔は基準軸AXa,AXb,AXcに沿った各面の間隔(mm)をそれぞれ示している。なお、第1面は回折光学素子D1の入射面であり、第3面は回折光学素子D1の回折光学面であり、第4面は回折光学素子D1の射出面である。第5面は凹面反射鏡CM1の反射面であり、第6面は凸面反射鏡CM2の反射面である。第7面~第12面は、レンズL1の入射面および射出面、レンズL2の入射面および射出面、並びにレンズL3の入射面および射出面に対応している。
 ところで、各実施例の回折光学素子D1は、図5に示すように第1面から第4面までにより構成されているが、これは所謂、密着積層型の回折素子を想定していて、第1面、第2面からなるガラス基板に10μm厚の屈折率の異なる二層をつくり、第一層と第二層との間である第3面に回折面を加工したものを考えている。当然ではあるが、他のタイプの回折素子でも、同じ位相を与えるものであれば本発明においては問題ない。
 表(1)の非球面データ1の欄は、凹面反射鏡CM1、凸面反射鏡CM2、およびレンズ群L1~L3における回転非対称な非球面(自由曲面)を規定する式(1)の各パラメータを示している。表(1)の非球面データ2の欄は、回折光学素子D1の回折光学面の非球面(自由曲面)を規定する式(2)の各パラメータを示している。なお、表(1)における表記は、以降の表(2)~表(4)においても同様である。表(1)の硝材データの欄の記載は各実施例に共通であり、表(2)~表(4)での重複する記載を省略する。
               表(1)
<硝材データ>
       ne    νe
硝材1   1.51872   63.9
硝材2   1.53150   33.5
硝材3   1.55980   48.7
硝材4   1.53340   55.3
硝材5   1.61260   26.7
 
<光学部材諸元>
面番号  面形状    間隔     硝材の種別
 
1     平面(絞り) 3       硝材1
2     平面     0.01      硝材2
3    回折面     0.01      硝材3
4     平面    150
5   自由曲面    -200.412002    反射
6   自由曲面    120.1449553   反射
7   自由曲面     10.72678395   硝材4
8   自由曲面     2.42331283
9   自由曲面     12       硝材5
10   自由曲面     6
11   自由曲面     15.62983966   硝材4
12   自由曲面     51.41243861
像面
 
<非球面データ1>
面番号    5        6        7       8
       9       10       11       12
c    -0.001486305 -0.001206417      0       0
       0        0        0       0
κ      0        0        0       0
       0        0        0       0
C(1,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,1)  0.032112682   0.063048375   0.434590318   0.170459639
     0.251690112   0.225332023  -0.084485502   0.238064874
C(2,0)  3.94E-05    9.19E-05    0.003169148  -0.003708737
     0.002062952   0.001571848  -0.001367424   0.011228754
C(1,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,2)  9.49E-05    0.000466778  -0.004711029   0.000985123
    -0.002015254  -0.003613952  -0.000192662  -0.00317807
C(3,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,1)  8.82E-07    9.36E-06     4.98E-06    9.58E-05
    -0.000183094  -0.000258534   -0.000308758  -0.000364511
C(1,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,3)  5.55E-07    3.04E-06    -0.000159792  -5.32E-05
     1.74E-05    2.70E-05     2.72E-05   -6.12E-05
C(4,0)  1.47E-09    2.95E-08    -8.41E-07    4.23E-07
    -1.21E-06    -1.27E-06     2.23E-07   -1.44E-06
C(3,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,2)  1.25E-09    -2.19E-08     8.88E-07   -3.80E-06
    -2.04E-07    1.93E-06    -9.13E-06   -5.91E-06
C(1,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,4)  8.80E-10    3.54E-09    -2.05E-07    2.74E-06
     1.64E-06    2.07E-06     2.38E-06   -2.18E-07
C(5,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,1)  7.07E-12    -3.38E-10     3.34E-08    2.80E-08
     8.79E-08    1.19E-07     1.66E-08    -2.83E-08
C(3,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,3)  4.65E-12    -9.99E-11    -7.42E-09    -7.00E-08
     5.13E-08    1.06E-07     1.25E-07    1.67E-07
C(1,4)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,5)  2.78E-12    4.10E-11     2.83E-08    3.66E-08
     2.41E-09    4.62E-09    -3.17E-08    -2.56E-08
C(6,0)  1.28E-14    -8.15E-14     3.27E-10    5.48E-10
     3.49E-11    -4.55E-10     3.40E-10    1.34E-09
C(5,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,2)  9.43E-14    3.79E-12     6.12E-10    2.50E-09
     1.91E-09    -5.93E-10     4.31E-09    4.98E-09
C(3,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,4)  6.20E-14    2.14E-12    -2.56E-09    6.15E-10
     5.16E-09    2.43E-09    -4.53E-09    -3.95E-09
C(1,5)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,6) -3.09E-14    -9.14E-13     7.02E-10    3.86E-10
     6.01E-10    4.76E-10     4.83E-10    9.73E-10
 
<非球面データ2>
回折光学素子     3面
回折次数       1
規格化波長    546.074
D(1,0)      0.000E+00
D(0,1)      4.869E-05
D(2,0)     -1.176E-06
D(1,1)     0.000E+00
D(0,2)     4.369E-06
D(3,0)     0.000E+00
D(2,1)     3.667E-08
D(1,2)     0.000E+00
D(0,3)     1.064E-08
D(4,0)     1.278E-10
D(3,1)     0.000E+00
D(2,2)     2.980E-10
D(1,3)     0.000E+00
D(0,4)     -1.339E-10
D(5,0)     0.000E+00
D(4,1)     -8.887E-12
D(3,2)     0.000E+00
D(2,3)     -2.761E-12
D(1,4)     0.000E+00
D(0,5)     -2.859E-12
D(6,0)     8.795E-15
D(5,1)     0.000E+00
D(4,2)     -1.090E-13
D(3,3)     0.000E+00
D(2,4)     -5.885E-14
D(1,5)     0.000E+00
D(0,6)     2.375E-14
D(7,0)     0.000E+00
D(6,1)     3.775E-16
D(5,2)     0.000E+00
D(4,3)     2.051E-15
D(3,4)     0.000E+00
D(2,5)     1.588E-15
D(1,6)     0.000E+00
D(0,7)     7.094E-16
D(8,0)     -1.073E-17
D(7,1)     0.000E+00
D(6,2)     5.738E-18
D(5,3)     0.000E+00
D(4,4)     -1.170E-19
D(3,5)     0.000E+00
D(2,6)     8.592E-18
D(1,7)     0.000E+00
D(0,8)     2.501E-17
D(9,0)     0.000E+00
D(8,1)     -4.793E-20
D(7,2)     0.000E+00
D(6,3)     -1.755E-19
D(5,4)     0.000E+00
D(4,5)     -6.697E-19
D(3,6)     0.000E+00
D(2,7)     -2.635E-19
D(1,8)     0.000E+00
D(0,9)     -1.707E-19
D(10,0)     2.511E-21
D(9,1)     0.000E+00
D(8,2)     -5.984E-22
D(7,3)     0.000E+00
D(6,4)     2.847E-21
D(5,5)     0.000E+00
D(4,6)     6.794E-22
D(3,7)     0.000E+00
D(2,8)     -4.232E-21
D(1,9)     0.000E+00
D(0,10)    -5.733E-21
 
<条件式対応値>
α1=c/2 +C(2,0)=-7.038×10-4(第5面:x2の係数)
β1=c/2 +C(0,2)=-6.482×10-4(第5面:y2の係数)
α2=c/2 +C(2,0)=-5.113×10-4(第6面:x2の係数)
β2=c/2 +C(0,2)=-1.364×10-4(第6面:y2の係数)
α3=c/2 +C(2,0)=3.169×10-3(第7面:x2の係数)
β3=c/2 +C(0,2)=-4.711×10-3(第7面:y2の係数)
α4=D(2,0)=-1.176×10-6(第3面:x2の係数)
β4=D(0,2)=4.369×10-6(第3面:y2の係数)
(A)β1/α1=0.9211
(B)β2/α2=0.2668
(C)β3/α3=-1.487
(D)β4/α4=-3.715
 図6は、第1実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図7は、第1実施例のg線(波長:430.83nm)に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図8は、各実施例のスポットダイアグラムにおける9つの像点の位置を示す図である。本実施形態では、可視の5つの輝線の波長(g線、F線、e線、d線、C線)にて収差の検討がなされているが、光学系の結像性能を説明するためにe線およびg線の2つの波長に対するスポットダイアグラムを示す。
 e線は本実施形態における基準波長であり、g線は一般に可視光学系を検討する際の最も短い波長である。短波長側の方が硝材の屈折率の分散が多く、最も色収差の発生するのがg線である。各実施例では、FXフォーマットのデジタルカメラを想定し、図8に示すように、36mm×24mmの矩形状の像面IM内での9つの像点(視点)S1~S9でのスポットを計算した。図8における単位スケールの長さは、0.1mm=100μmである。
 図6および図7を参照すると、第1実施例では、e線のスポットサイズが各像点S1~S9で十分小さく、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されていることが分かる。さらに、各像点S1~S9でのスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されていることが分かる。g線のスポットサイズは、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっているが、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されていることが分かる。
[第2実施例]
 図9は、第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図10は、第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。次の表(2)に、第2実施例にかかる反射屈折撮影レンズの諸元の値を掲げる。
               表(2)
<光学部材諸元>
面番号  面形状    間隔     硝材の種別
1     平面(絞り) 3       硝材1
2     平面     0.01      硝材2
3    回折面     0.01      硝材3
4     平面    150
5   自由曲面    -200       反射
6   自由曲面    115       反射
7   自由曲面     17.24111086   硝材4
8   自由曲面     8
9   自由曲面     13.55240699   硝材4
10   自由曲面     8.126118802
11   自由曲面     11.67553616   硝材4
12   自由曲面     40
像面
 
<非球面データ1>
面番号    5        6        7       8
       9       10       11       12
c    -0.00147492  -0.001160776     0       0
       0        0        0       0
κ      0        0        0       0
       0        0        0       0
C(1,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,1)  0.01      0.01      0.585727752   0.119489101
     -0.196609212  0.24738848   -0.093053052  -0.171520867
C(2,0)  6.59E-06    9.32E-05    0.002269171  -0.0033056
     0.000961516  0.003588166  -0.007790008  -0.000311932
C(1,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,2)  6.44E-05    0.000479295  -0.006556157   0.00058781
     -0.003714383  -0.006319448  -0.00308044   -0.007231889
C(3,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,1)  9.90E-07    1.12E-05    -8.96E-05     3.44E-05
     -0.000267855  -0.0003299   -0.000311645  -0.000411137
C(1,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,3)  6.53E-07    4.47E-06    -0.000151771   -7.45E-05
     -3.96E-05    6.17E-05    -9.88E-05    -0.000237863
C(4,0)  1.74E-09    3.67E-08    -1.14E-06    -1.33E-07
     -1.27E-06   -3.43E-06    -2.81E-07    -5.98E-07
C(3,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,2)  1.45E-09   -3.22E-08    1.66E-06    -3.22E-06
     -8.43E-06    5.34E-06    5.15E-06    -4.42E-06
C(1,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,4)  9.23E-10    9.53E-09    -2.26E-06     3.53E-06
     -1.15E-06    4.42E-08    4.46E-06     1.83E-06
C(5,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,1)  -7.69E-12   -6.71E-10    -3.91E-08    -6.01E-08
     -5.43E-08   -1.18E-07    5.05E-08     1.58E-07
C(3,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,3)  -2.36E-11   -5.08E-10    2.23E-07     2.35E-07
     -4.50E-07   -6.48E-07    1.02E-08     3.79E-07
C(1,4)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,5)  2.00E-12   -1.89E-10    2.36E-08     8.50E-08
     -2.54E-07   -1.00E-07    -5.93E-08    -1.37E-07
C(6,0)  -3.37E-14   -2.29E-12    5.78E-10     1.11E-09
     3.39E-09    3.14E-09    -1.15E-08    -9.57E-09
C(5,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,2)  1.45E-14    7.49E-12    4.08E-09     1.20E-08
     1.05E-08    7.30E-09    8.52E-09     5.41E-09
C(3,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,4)  -1.35E-14    4.71E-12    1.05E-08     1.21E-08
     2.32E-09   -1.27E-08    -1.73E-08     4.32E-09
C(1,5)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,6)  -4.56E-15    6.72E-13    2.82E-09    -5.30E-09
     -3.26E-09    1.05E-08    1.19E-08     6.55E-09
 
<非球面データ2>
回折光学素子     3面
回折次数       1
規格化波長    546.074
D(1,0)      0
D(0,1)     -0.000270669
D(2,0)     -8.89E-07
D(1,1)     0
D(0,2)     4.69E-06
D(3,0)     0
D(2,1)     -1.48E-08
D(1,2)     0
D(0,3)     6.19E-09
D(4,0)     -1.65E-10
D(3,1)     0
D(2,2)     -2.18E-10
D(1,3)     0
D(0,4)     -6.54E-11
D(5,0)     0
D(4,1)     7.20E-12
D(3,2)     0
D(2,3)     3.07E-11
D(1,4)     0
D(0,5)     -7.27E-12
D(6,0)     7.14E-14
D(5,1)     0
D(4,2)     3.30E-14
D(3,3)     0
D(2,4)     3.15E-14
D(1,5)     0
D(0,6)     1.40E-14
D(7,0)     0
D(6,1)     1.30E-15
D(5,2)     0
D(4,3)     5.09E-15
D(3,4)     0
D(2,5)     5.20E-15
D(1,6)     0
D(0,7)     1.39E-15
D(8,0)     -3.70E-18
D(7,1)     0
D(6,2)     -2.03E-18
D(5,3)     0
D(4,4)     1.41E-17
D(3,5)     0
D(2,6)     1.21E-17
D(1,7)     0
D(0,8)     2.14E-18
 
<条件式対応値>
α1=c/2+C(2,0)=-7.309×10-4(第5面:x2の係数)
β1=c/2+C(0,2)=-6.731×10-4(第5面:y2の係数)
α2=c/2+C(2,0)=-4.872×10-4(第6面:x2の係数)
β2=c/2+C(0,2)=-1.011×10-4(第6面:y2の係数)
α3=c/2+C(2,0)=2.269×10-3(第7面:x2の係数)
β3=c/2+C(0,2)=-6.556×10-3(第7面:y2の係数)
α4=D(2,0)=-8.887×10-7(第3面:x2の係数)
β4=D(0,2)=4.693×10-6(第3面:y2の係数)
(A)β1/α1=0.921
(B)β2/α2=0.208
(C)β3/α3=-2.889
(D)β4/α4=-5.281
 図11は、第2実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図12は、第2実施例のg線(波長:430.83nm)に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図11および図12を参照すると、第2実施例においても第1実施例と同様に、e線のスポットサイズが各像点S1~S9で十分小さく、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されていることが分かる。さらに、各像点S1~S9でのスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されていることが分かる。g線のスポットサイズは、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっているが、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されていることが分かる。
[第3実施例]
 図13は、第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図14は、第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。次の表(3)に、第3実施例にかかる反射屈折撮影レンズの諸元の値を掲げる。
               表(3)
<光学部材諸元>
面番号  面形状    間隔     硝材の種別
1     平面(絞り) 3       硝材1
2     平面     0.01      硝材2
3    回折面     0.01      硝材3
4     平面    150
5   自由曲面    -170       反射
6   自由曲面    100       反射
7   自由曲面     29.31220126   硝材4
8   自由曲面     4.731981832
9   自由曲面     7.352609012  硝材5
10   自由曲面     19.4886019
11   自由曲面     11.12471002   硝材5
12   自由曲面     42
像面
 
<非球面データ1>
面番号    5        6        7       8
       9       10       11       12
c    -0.0017203   -0.001739129     0       0
       0        0        0       0
κ      0        0        0       0
       0        0        0       0
C(1,0)    0        0        0       0
     1.80E-05       0        0       0
C(0,1)  0.005      0.01       0.410615162  0.41654513
    -0.073984842  -0.022430979   0.14006189     0
C(2,0) -9.81E-05    -0.000770836   0.007644287  0.001816678
     0.001117861   0.010688925   0.023350765  0.025431562
C(1,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,2)  6.66E-05    0.000493262   -0.018660971  -0.015498266
     0.002797845   0.004581191   0.019375456  0.026302171
C(3,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,1)  1.07E-06    1.88E-05    -6.16E-05    0.000320128
    -0.000663145  -0.001299332   -0.000107349  0.000169382
C(1,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,3)  6.35E-07    3.78E-06    -1.79E-05    5.51E-05
     0.000131356   8.82E-05     6.95E-05    0.000177
C(4,0)  6.99E-10    -1.26E-08     9.93E-07    2.78E-06
     9.11E-06    8.88E-06    -3.90E-06   -7.19E-06
C(3,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,2) -2.43E-09    -3.15E-07     9.05E-06    1.61E-05
     2.75E-07    -2.18E-06    -1.28E-05   -3.29E-05
C(1,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,4)  7.58E-10    3.97E-09     1.27E-05    1.03E-05
     8.23E-06    -2.50E-07     5.59E-07    8.50E-07
C(5,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,1) -3.45E-12    1.17E-11     2.33E-08   -1.90E-07
     9.97E-07    1.29E-06    -1.36E-07   -5.01E-07
C(3,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,3)  4.81E-12    3.64E-09     2.66E-08   -1.04E-07
     5.58E-07    1.17E-06    -8.29E-08   -7.94E-07
C(1,4)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,5)  3.02E-12    2.51E-10    -5.74E-07   -9.94E-08
     2.42E-07    3.68E-07     1.50E-07   -2.02E-07
C(6,0) -3.71E-14    -9.92E-12     6.15E-10   -1.76E-09
    -7.86E-09    3.34E-09     8.55E-09    1.64E-08
C(5,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,2)  3.46E-13    7.27E-11    -4.79E-09   -1.49E-08
    -1.07E-09    2.81E-09     4.82E-10    2.74E-09
C(3,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,4) -1.01E-13    -4.35E-11    -8.99E-09   -2.16E-08
     7.50E-09    1.10E-08    -5.47E-10    3.29E-08
C(1,5)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,6) -7.63E-15    -4.05E-12    -7.58E-09   -3.18E-09
    -2.44E-11    5.52E-09    -1.73E-08   -3.70E-08
C(7,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(6,1)  3.43E-16    2.09E-13    -5.61E-11    5.42E-11
    -1.14E-10    1.29E-10     9.56E-11    2.05E-10
C(5,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,3) -1.63E-17    -1.32E-12    -1.28E-10    6.87E-11
    -1.00E-09    -2.11E-09    1.49E-10    1.65E-09
C(3,4)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,5) -1.77E-16    4.65E-13    -4.52E-11    -7.71E-10
    -6.81E-10    -9.02E-10    -2.32E-10    6.16E-10
C(1,6)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,7)  1.20E-16    1.57E-13    7.69E-10    -4.15E-10
    -7.11E-10    -5.62E-10    -2.16E-10    6.64E-10
C(8,0)  3.08E-18    1.94E-14    -6.37E-13    -1.27E-12
     6.35E-12    -6.12E-12    -7.24E-12    -2.51E-11
C(7,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(6,2)  7.51E-18    -1.79E-14    -1.53E-13    1.08E-11
    -5.62E-12    -3.51E-11    1.56E-11    6.00E-11
C(5,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,4)  2.71E-17    1.29E-14    9.40E-12    2.64E-11
     2.71E-11    4.15E-11    1.29E-11    -3.77E-11
C(3,5)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,6)  4.80E-18    -1.31E-14    -4.67E-12    -1.41E-11
    -3.26E-11    3.14E-11    -1.52E-11    -4.94E-11
C(1,7)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,8) -3.57E-18    -3.75E-15    1.77E-12    -7.09E-12
    -6.19E-13    1.39E-11    -4.41E-11    -1.24E-10
C(9,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(8,1)    0        0     -3.89E-15   -7.57E-14
    -8.53E-14    -2.78E-14    -2.90E-13    -5.20E-13
C(7,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(6,3)    0        0     5.86E-14   -3.65E-14
     6.88E-13    1.39E-12    -1.07E-14    -1.46E-12
C(5,4)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,5)    0        0     1.34E-13    1.10E-13
    -4.28E-14    1.37E-12    1.91E-12    3.86E-12
C(3,6)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,7)    0        0     1.95E-13    2.23E-13
     2.50E-13    1.02E-12    5.69E-14    -1.54E-12
C(1,8)    0        0        0       0
       0        0        0     2.18E-15
C(0,9)    0        0     -3.34E-13    8.19E-14
     2.96E-15    2.34E-13    4.36E-13      0
C(10,0)    0        0     -1.70E-16   -2.20E-16
    -3.24E-15    7.00E-15    3.52E-15    1.91E-14
C(9,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(8,2)    0        0     2.87E-16   -6.37E-15
     1.44E-15    2.63E-14    -1.94E-14    -6.83E-14
C(7,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(6,4)    0        0     -2.04E-15   -8.04E-15
    -2.08E-14    -1.20E-14    -2.48E-14    -3.85E-14
C(5,5)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,6)    0        0     2.86E-15   -5.18E-15
    -1.59E-15    -2.11E-14    -3.52E-14    -4.80E-14
C(3,7)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,8)    0        0     1.94E-14    5.02E-15
    -1.13E-14    -4.88E-14    1.36E-13    3.50E-13
C(1,9)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,10)    0        0     2.55E-15   -2.44E-15
    -7.33E-15    -7.28E-16    1.05E-13    3.76E-13
 
<非球面データ2>
回折光学素子     3面
回折次数       1
規格化波長    546.074
D(1,0)     0.0000E+00
D(0,1)     1.5122E-04
D(2,0)     -1.2460E-06
D(1,1)     0.0000E+00
D(0,2)     2.7280E-06
D(3,0)     0.0000E+00
D(2,1)     2.4979E-08
D(1,2)     0.0000E+00
D(0,3)     -4.1350E-09
D(4,0)     4.8016E-10
D(3,1)     0.0000E+00
D(2,2)     1.1327E-09
D(1,3)     0.0000E+00
D(0,4)     -8.4044E-11
D(5,0)     0.0000E+00
D(4,1)     1.4052E-12
D(3,2)     0.0000E+00
D(2,3)     8.2525E-12
D(1,4)     0.0000E+00
D(0,5)     2.0223E-13
D(6,0)     -4.4387E-13
D(5,1)     0.0000E+00
D(4,2)     -1.7051E-12
D(3,3)     0.0000E+00
D(2,4)     -6.4118E-13
D(1,5)     0.0000E+00
D(0,6)     1.5820E-13
D(7,0)     0.0000E+00
D(6,1)     4.0300E-16
D(5,2)     0.0000E+00
D(4,3)     -1.1789E-15
D(3,4)     0.0000E+00
D(2,5)     -7.8965E-16
D(1,6)     0.0000E+00
D(0,7)     9.2473E-16
D(8,0)     2.3021E-16
D(7,1)     0.0000E+00
D(6,2)     8.3461E-16
D(5,3)     0.0000E+00
D(4,4)     1.0796E-15
D(3,5)     0.0000E+00
D(2,6)     2.3223E-16
D(1,7)     0.0000E+00
D(0,8)     -8.2387E-17
D(9,0)     0.0000E+00
D(8,1)     -2.8493E-19
D(7,2)     0.0000E+00
D(6,3)     -6.6746E-19
D(5,4)     0.0000E+00
D(4,5)     6.5967E-19
D(3,6)     0.0000E+00
D(2,7)     -2.7388E-19
D(1,8)     0.0000E+00
D(0,9)     -2.3496E-19
D(10,0)    -3.7832E-20
D(9,1)     0.0000E+00
D(8,2)     -1.7353E-19
D(7,3)     0.0000E+00
D(6,4)     -3.4733E-19
D(5,5)     0.0000E+00
D(4,6)     -2.5068E-19
D(3,7)     0.0000E+00
D(2,8)     -5.7289E-21
D(1,9)     0.0000E+00
D(0,10)     1.6617E-20
 
<条件式対応値>
α1=c/2+C(2,0)=-9.583×10-4(第5面:x2の係数)
β1=c/2+C(0,2)=-7.937×10-4(第5面:y2の係数)
α2=c/2+C(2,0)=-1.640×10-3(第6面:x2の係数)
β2=c/2+C(0,2)=-3.763×10-4(第6面:y2の係数)
α3=c/2+C(2,0)=7.644×10-3(第7面:x2の係数)
β3=c/2+C(0,2)=-1.866×10-2(第7面:y2の係数)
α4=D(2,0)=-1.246×10-6(第3面:x2の係数)
β4=D(0,2)=2.728×10-6(第3面:y2の係数)
(A)β1/α1=0.828
(B)β2/α2=0.229
(C)β3/α3=-2.441
(D)β4/α4=-2.189
 図15は、第3実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図16は、第3実施例のg線(波長:430.83nm)に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図15および図16を参照すると、第3実施例においても第1実施例および第2実施例と同様に、e線のスポットサイズが各像点S1~S9で十分小さく、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されていることが分かる。さらに、各像点S1~S9でのスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されていることが分かる。g線のスポットサイズは、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっているが、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されていることが分かる。
[第4実施例]
 図17は、第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図18は、第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズのXZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。次の表(4)に、第4実施例にかかる反射屈折撮影レンズの諸元の値を掲げる。第4実施例では、第1実施例~第3実施例とは異なり、凹面反射鏡CM1の物体側には平行平面板P1が配置されている。したがって、表(4)の光学部材諸元の欄において、第1面および第2面は、平行平面板P1の入射面および射出面である。第3面は凹面反射鏡CM1の反射面であり、第4面は凸面反射鏡CM2の反射面である。第5面~第10面は、レンズL1の入射面および射出面、レンズL2の入射面および射出面、並びにレンズL3の入射面および射出面に対応している。
               表(4)
<光学部材諸元>
面番号  面形状    間隔     硝材の種別
1     平面(絞り) 3.02      硝材1
2     平面    150
3    自由曲面   -170       反射
4    自由曲面   110       反射
5    自由曲面    14.96468432   硝材4
6    自由曲面    2
7    自由曲面    6.388036119  硝材5
8    自由曲面    25.66280063 
9    自由曲面    20.95997408   硝材4
10    自由曲面    42
像面
 
<非球面データ1>
面番号    3        4        5       6
       7        8        9       10
c    -0.001625169  -0.001397205     0       0
       0        0        0       0
κ      0        0        0       0
       0        0        0       0
C(1,0)    0        0        0       0
    -8.97E-07       0        0       0
C(0,1)  0.005      0.01      -0.339073085  -0.18003507
    -0.273356922  -0.271138579   0.950675346   0.961768447
C(2,0) -7.57E-05    -0.000373453   0.009067643   0.009340478
     0.017927242   0.02469633   0.025292591   0.02609359
C(1,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,2)  7.73E-05    0.000456845  -0.014249374  -0.015524402
     0.005001691   0.00531698   0.014689266   0.019317651
C(3,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,1)  1.45E-06    1.57E-05    0.000425109   0.000773584
    -0.000599991  -0.001219065  -0.000387117  -0.000667026
C(1,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,3)  5.57E-07    2.51E-06    0.000557857   0.000614464
    -0.000369679  -0.000660473  -0.000247853  -0.000569555
C(4,0)  1.29E-09    1.63E-08    -1.66E-06    -2.58E-06
     2.88E-06    7.06E-06    -1.70E-06    -1.62E-08
C(3,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,2)  1.20E-09    -6.77E-08    -3.39E-06    9.86E-06
     1.77E-05    3.97E-05    8.62E-06    2.58E-06
C(1,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,4)  1.43E-09    2.59E-08    -5.12E-06    1.11E-06
     1.13E-05    2.16E-05    -7.30E-06    -1.17E-05
C(5,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,1)  1.63E-11    1.45E-09    -2.30E-07    -4.05E-07
     1.84E-07    1.72E-07    2.44E-07    6.08E-07
C(3,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,3)  7.91E-12    1.18E-10    -6.04E-07    -1.10E-06
     4.50E-07    2.36E-07    -4.20E-07    2.02E-09
C(1,4)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,5) -2.89E-12    -4.15E-10    5.73E-08    -1.37E-07
     1.73E-07    -6.51E-08    -2.02E-07    3.46E-07
C(6,0) -2.71E-15    -4.03E-12    1.66E-10    -3.89E-11
     1.48E-09    5.12E-09    4.35E-09    1.02E-08
C(5,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,2)  8.64E-14    -3.83E-12    4.26E-10    -1.17E-08
    -1.35E-08    -2.51E-08    -3.55E-10    -9.50E-09
C(3,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,4)  1.18E-13    1.59E-11    -3.81E-09    -2.09E-08
    -2.62E-08    -1.70E-08    2.58E-09    -3.66E-08
C(1,5)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,6)  4.95E-14    5.90E-12    -8.91E-09    9.68E-10
    -1.45E-08    -1.32E-08    1.82E-08    -1.17E-08
C(7,0)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(6,1) -4.69E-16    -6.02E-13    1.69E-10    3.99E-10
    -1.07E-10    -5.74E-10    -1.77E-10    -5.05E-10
C(5,2)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,3)  2.26E-16    -2.65E-13    7.37E-10    1.31E-09
     5.07E-11    4.67E-10    4.04E-10    1.41E-10
C(3,4)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,5)  8.15E-16    1.27E-13    7.71E-10    9.18E-10
     2.78E-11    -3.43E-10    3.06E-10    3.99E-10
C(1,6)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,7)  8.43E-17    1.33E-14    2.95E-10    3.65E-11
    -1.16E-10    -7.49E-11    -6.19E-10    -4.22E-11
C(8,0)  3.28E-18    4.75E-15    2.43E-15    1.31E-12
    -7.40E-13    -2.65E-12    -4.81E-12    -2.89E-11
C(7,1)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(6,2) -1.73E-18    7.56E-15    -4.63E-12    1.42E-11
    -4.88E-12    -1.09E-11    -6.50E-12    -2.35E-11
C(5,3)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(4,4) -2.06E-17    -8.03E-15    -1.34E-11    2.63E-11
     4.30E-11    1.21E-11    -3.02E-11    -2.03E-11
C(3,5)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(2,6) -2.58E-17    -1.30E-14    -2.83E-12    9.17E-12
     2.77E-11    2.92E-11    -2.55E-11    -5.52E-11
C(1,7)    0        0        0       0
       0        0        0       0
C(0,8) -3.23E-18    -1.46E-15    -5.71E-12    -1.04E-11
     3.72E-13    6.08E-12    5.56E-12    -1.56E-12
 
<条件式対応値>
α1=c/2+C(2,0)=-8.882×10-4(第3面:x2の係数)
β1=c/2+C(0,2)=-7.353×10-4(第3面:y2の係数)
α2=c/2+C(2,0)=-1.072×10-3(第4面:x2の係数)
β2=c/2+C(0,2)=-2.418×10-4(第4面:y2の係数)
α3=c/2+C(2,0)=9.068×10-3(第5面:x2の係数)
β3=c/2+C(0,2)=-1.425×10-3(第5面:y2の係数)
(A)β1/α1=0.8278
(B)β2/α2=0.2256
(C)β3/α3=-1.571
 図19は、第4実施例のe線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図20は、第4実施例のg線に対する収差をスポットダイアグラムで示す図である。図19および図20を参照すると、第4実施例においても第1実施例~第3実施例と同様に、e線のスポットサイズが各像点S1~S9で十分小さく、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されていることが分かる。さらに、各像点S1~S9でのスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されていることが分かる。g線のスポットサイズは、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっているが、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されていることが分かる。
 各実施例において、e線のスポットサイズは各像点S1~S9においてRMSで8μm~15μmとなっており、像面IMの全体に亘って収差が均一で且つ良く補正されている。さらに、各像点S1~S9においてスポットの形がほぼ対称になっており、非対称な収差が良く補正されている。これは撮影光学系では重要なことであり、天体撮影などをするときには、非点収差、コマ収差の大きい光学系では、点像が流れた像になったりして、撮影者に嫌われることが多い。
 各実施例において、g線のスポットサイズは各像点S1~S9においてRMSで16μm~30μmとなっており、e線のスポットサイズよりも若干大きくなっている。しかしながら、通常のカメラレンズに比して色収差が良く補正されている。以上のように、本実施形態では、偏心光学系という回転非対称な光学系であるにも関わらず、非対称な収差の発生を良好に抑えている。また、本実施形態では、可視の波長帯の光に対して36mm×24mmという比較的広い像面の全体に亘って収差が十分に低減された光学系を実現している。
 上述の説明では、例えばカメラに用いられる反射屈折撮影レンズに対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、他の適当な画像機器に対して同様に本発明を適用することができる。
 次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
 日本国特許出願2011年第146958号(2011年7月1日出願)

Claims (11)

  1.  物体側から順に、第一反射鏡と、第二反射鏡と、レンズ群とを有し、前記第一反射鏡で反射された光は前記第二反射鏡にて反射されたのち、前記レンズ群を通って所定の像面に物体像を形成するように配置されており、
     前記物体の中心と前記第一反射鏡の中心とを結ぶ直線を第一基準軸とし、前記第二反射鏡の中心と前記像面の中心とを結ぶ直線を第二基準軸とし、前記第一基準軸と前記第二基準軸とを含む平面を基準面とし、前記第一反射鏡の中心を通り前記基準面に垂直で前記第一基準軸と所定の角度をなす平面を第一直交面とし、前記第二反射鏡の中心を通り前記基準面に垂直で前記第二基準軸と所定の角度をなす平面を第二直交面とし、前記レンズ群のうち最も前記第二反射鏡側の面の中心を通り前記基準面に垂直で前記第二基準軸に平行な平面を第三直交面とするとき、
     前記第一反射鏡と前記第二反射鏡とは前記基準面内で偏心しており、
     前記第一反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内及び前記第一直交面内で前記物体側に凹面である形状を有し、
     前記第二反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内及び前記第二直交面内で前記第一反射鏡側に凸面である形状を有し、
     前記レンズ群のうちの最も前記第二反射鏡側の面は回転非対称な非球面であって、前記基準面内では前記第二反射鏡側に凹面であり、前記第三直交面内では前記第二反射鏡側に凸面である形状を有する反射屈折撮影レンズ。
  2.  請求項1に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記第一反射鏡の反射面の前記第一基準軸上における前記基準面内の曲率は、前記第一直交面内の曲率よりも大きい反射屈折撮影レンズ。
  3.  請求項1または2に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記第二反射鏡の反射面の前記第二基準軸上における前記基準面内の曲率は、前記第二直交面内の曲率よりも小さい反射屈折撮影レンズ。
  4.  請求項1乃至3のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記第一基準軸と前記第二基準軸とは平行である反射屈折撮影レンズ。
  5.  請求項1乃至4のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記レンズ群は、回転非対称な非球面形状の入射面および射出面を有する3つのレンズを有する反射屈折撮影レンズ。
  6.  請求項1乃至5のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記回転非対称な非球面は、該非球面の接平面の原点における法線方向をz方向とし、前記接平面内で互いに直交する二方向をx方向およびy方向とし、前記非球面のz方向のサグ量をsとし、原点における曲率をcとし、原点からの距離をrとし、コーニック定数をkとし、mおよびnを0を含む自然数とし、単項式xm・ynの係数をC(m,n)とするとき、次の式(1)により規定されている反射屈折撮影レンズ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  7.  請求項6に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記第一反射鏡の非球面形状の反射面を規定する前記式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα1とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ1とするとき、
    0.500<β1/α1<1.000
    を満足する反射屈折撮影レンズ。
  8.  請求項6または7に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記第二反射鏡の非球面形状の反射面を規定する前記式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα2とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ2とするとき、
    0.100<β2/α2<1.000
    を満足する反射屈折撮影レンズ。
  9.  請求項6乃至8のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記レンズ群のうちの最も第二反射鏡側のレンズの非球面形状の入射面を規定する前記式(1)において、x2の係数C(2,0)と曲率cの半分の値c/2との和をα3とし、y2の係数C(0,2)と曲率cの半分の値c/2との和をβ3とするとき、
    -4.000<β3/α3<-1.000
    を満足する反射屈折撮影レンズ。
  10.  請求項1乃至9のいずれか1項に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記第一反射鏡の前記物体側に配置されて、回転非対称な非球面形状の回折光学面を有する回折光学素子を備えている反射屈折撮影レンズ。
  11.  請求項10に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記回折光学面の非球面は、前記第一基準軸の方向をz方向とし、z方向に垂直な面内で互いに直交する二方向をx方向およびy方向とし、回折光学面での位相形状をφとし、参照波長をλ0(λ0=546nm)とし、回折次数をm(m=1)とし、iおよびjを0を含む自然数とし、単項式xi・yjの係数をD(i,j)とするとき、次の式(2)により規定され、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002

    2の係数D(2,0)をα4とし、y2の係数D(0,2)をβ4とするとき、
    -7.000<β4/α4<-1.000
    を満足する反射屈折撮影レンズ。
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