WO2014061595A1 - 反射屈折撮影レンズ - Google Patents

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WO2014061595A1
WO2014061595A1 PCT/JP2013/077785 JP2013077785W WO2014061595A1 WO 2014061595 A1 WO2014061595 A1 WO 2014061595A1 JP 2013077785 W JP2013077785 W JP 2013077785W WO 2014061595 A1 WO2014061595 A1 WO 2014061595A1
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WO
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plane
reflecting mirror
lens
catadioptric
aspherical
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Application number
PCT/JP2013/077785
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English (en)
French (fr)
Inventor
杉山 喜和
Original Assignee
株式会社ニコン
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Publication date
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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
    • 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
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • GPHYSICS
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    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0812Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry

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 imaging 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 (for example, Patent Document 1). See).
  • the central part of the light beam from the object (subject) is blocked by the convex reflector, and then sequentially reflected by the concave reflector and the convex reflector having the central opening, and the opening of the concave reflector Reach the image plane through the part.
  • 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 present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a catadioptric photographic lens in which ring-shaped blur due to defocus does not occur.
  • 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, the reflecting surface of the second reflecting mirror is a rotationally asymmetric aspherical surface, and the second reflecting mirror side surface of the lens group is a rotationally asymmetric aspherical surface,
  • the group has two lenses formed of the same optical material. According to the second aspect of the present invention, in the catadioptric photographing lens of the first aspect, it is preferable that the two lenses have a rotationally asymmetric aspherical entrance surface and exit surface.
  • the two lenses are a tangential plane of the aspherical incident surface of the first lens on the second reflecting mirror side and an image plane side. It is preferable that the second lens is disposed so that a tangent plane of the aspherical incident surface of the second lens forms a letter C in the reference plane.
  • the first surface formed by the tangent plane of the aspherical entrance surface of the first lens and the reference surface orthogonal to the second reference axis.
  • the tilt angle and the second tilt angle formed by the tangent plane of the aspherical incident surface of the second lens and the plane perpendicular to the second reference axis and the reference plane are larger than 5 degrees and smaller than 65 degrees. preferable.
  • the tangential plane of the aspherical entrance surface of the first lens and the aspherical exit surface of the first lens are in contact.
  • the wedge angle is preferably smaller than 35 degrees.
  • the two lenses have a meniscus shape in the third orthogonal plane.
  • the object plane and the image plane are parallel.
  • 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.
  • the present invention relates to an imaging lens in the visible range, for example, a camera lens having a relatively long focal length, but adopts a catadioptric optical system for correcting chromatic aberration. Correction of chromatic aberration is most difficult with a lens having a long focal length. Correction of chromatic aberration is important even when the focal length is short, but correction of secondary chromatic aberration becomes a problem particularly in the case of a long focal length.
  • Two or more types of optical materials with different dispersions may be used for two-color achromatism, but in order to achromate over a wide wavelength range of the visible range in an optical system with a long focal length, more types of optical materials are used. Materials are needed. However, the use of many types of optical materials leads to an increase in the number of lenses, which ultimately leads to an increase in the weight of the optical system, an increase in size, and an increase in cost. Therefore, in the present invention, a pair of reflecting mirrors is used to correct chromatic aberration (particularly secondary chromatic aberration).
  • Chromatic aberration does not occur in the reflecting mirror, but a part of the light beam is blocked when a pair of reflecting mirrors are arranged along a linear coaxial axis. For this reason, in order to avoid shielding the light beam, the pair of reflecting mirrors are arranged eccentrically. If the pair of reflecting mirrors are decentered, new aberrations associated with the decentering occur. That is, the problem of chromatic aberration correction is solved by using a reflecting mirror, but since the eccentric arrangement of a pair of reflecting mirrors is necessary, the problem of correcting chromatic aberration is changed to the problem of correcting decentration aberration.
  • the present invention solves this problem of decentration aberration correction by using a so-called free-form optical surface, and finally provides an optical system having high imaging performance in which aberrations are favorably corrected.
  • 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 in, for example, a camera.
  • the first reflecting mirror CM1 and the second reflecting mirror CM2 And a lens group (L1, L2) including two lenses L1 and L2.
  • a protective lens L0 is attached to the object side of the first reflecting mirror CM1 (see FIG. 18).
  • a reference axis (first reference axis) AXa is a straight line connecting the center of an object at infinity and the center of the first reflecting mirror CM1 (the origin of the reflecting surface).
  • the reference axis AXb is a straight line connecting the center of the first reflecting mirror CM1 and the center of the second 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 second reflecting mirror CM2 and the center of the image plane IM.
  • the X axis in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 the Y axis in the vertical direction along the paper surface of FIG. 1, and the paper surface of FIG.
  • the Z axis is set in the horizontal direction.
  • the reference axis AXa extends in the horizontal direction along the Z axis.
  • the reference axes AXa, AXb, and AXc each extend linearly along the paper surface (YZ plane) of 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 object plane and the image plane IM are parallel.
  • a plane including the reference axis AXa and the reference axis AXc, that is, a YZ plane is defined as a reference plane.
  • local coordinate systems (x, y, z) in the first reflecting mirror CM1, the second reflecting mirror CM2, and the lenses L1, L2 are set, respectively.
  • the x axis is set parallel to the X axis
  • the yz plane is set to coincide with the YZ plane
  • the y axis rotates the Y axis counterclockwise by an angle ⁇ 01. Is consistent with the direction obtained. That is, the magnitude of the angle formed by the y-axis of the local coordinate system of the first reflecting mirror CM1 and the Y-axis of the global coordinate system is ⁇ 01.
  • the x axis is set parallel to the X axis
  • the yz plane is set to coincide with the YZ plane
  • the y axis rotates the Y axis counterclockwise by an angle ⁇ 02. Is consistent with the direction obtained. That is, the magnitude of the angle formed by the y-axis of the local coordinate system of the second reflecting mirror CM2 and the Y-axis of the global coordinate system is ⁇ 02. In each embodiment, the angle magnitudes ⁇ 01 and ⁇ 02 are the same.
  • the x axis is set parallel to the X axis
  • the xy plane is set to coincide with the tangent plane T11 of the entrance surface R11
  • the yz plane is set to match the YZ plane.
  • the magnitude of the angle between the y-axis of the local coordinate system of the incident surface R11 and the Y-axis of the global coordinate system is ⁇ 11.
  • the x-axis is set parallel to the X-axis
  • the xy plane coincides with the tangent plane T12 of the exit surface R12
  • the yz plane coincides with the YZ plane.
  • the magnitude of the angle between the y-axis of the local coordinate system of the exit surface R12 and the Y-axis of the global coordinate system is ⁇ 12.
  • the x axis is set parallel to the X axis
  • the xy plane is set to coincide with the tangent plane T21 of the entrance surface R21
  • the yz plane is set to match the YZ plane.
  • the size of the angle formed by the y-axis of the local coordinate system of the incident surface R21 and the Y-axis of the global coordinate system is ⁇ 21.
  • the x axis is set parallel to the X axis
  • the xy plane is set to coincide with the tangent plane T22 of the exit surface R22
  • the yz plane is set to match the YZ plane.
  • the magnitude of the angle formed by the y-axis of the local coordinate system of the exit surface R22 and the Y-axis of the global coordinate system is ⁇ 22.
  • the image plane IM is a plane parallel to the XY plane.
  • the x axis, the y axis, and the z axis are the X axis
  • Each of the Y axis and the Z axis is set in parallel (see FIG. 18). That is, the angle formed by the y-axis of the local coordinate system and the Y-axis of the global coordinate system on the incident surface of the protective lens L0 is zero.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis are set in parallel with the X-axis, Y-axis, and Z-axis, respectively. That is, the size of the angle formed by the y axis of the local coordinate system and the Y axis of the global coordinate system on the exit surface of the protective lens L0 is zero.
  • the reflecting surface of the first reflecting mirror CM1 is a rotationally asymmetric aspheric surface and has a shape that is concave on the object side in the reference plane and in the xz plane (first orthogonal plane) perpendicular to the reference plane.
  • the reflecting surface of the second reflecting mirror CM2, the entrance surface R11 and the exit surface R12 of the lens L1, and the entrance surface R21 and the exit surface R22 of the lens L2 are rotationally asymmetric aspheric surfaces.
  • the entrance surface and exit surface of the protective lens L0 disposed on the object side of the first reflecting mirror CM1 are also rotationally asymmetric aspheric surfaces (see FIG. 18).
  • the first reflecting mirror CM1 and the second reflecting mirror CM2 are configured such that after the light reflected by the first reflecting mirror CM1 is reflected by the second reflecting mirror CM2, the image plane passes through the lenses L1 and L2. It is decentered in the reference plane so as to form an object image on IM. 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 first reflecting mirror CM1 and the second reflecting mirror CM2 are arranged eccentrically.
  • the rotationally asymmetric aspheric surfaces (that is, free-form surfaces) in the first reflecting mirror CM1, the second reflecting mirror CM2, and the lenses L0, L1, and L2 are defined by the following equation (1).
  • m and n are natural numbers including 0,
  • C (m, n) is the coefficient of the monomial x m ⁇ y n It is.
  • chromatic aberration does not occur in the reflecting mirror, but the pair of reflecting mirrors CM1 and CM2 are decentered in the reference plane (YZ plane) in order to avoid light shielding.
  • the reference plane YZ plane
  • a mechanical limitation occurs in the arrangement of the reflecting mirrors CM1 and CM2.
  • the number of reflecting mirrors that complicate the mechanical arrangement is limited to two, and two lenses having a free-form optical surface are added, thereby miniaturizing while correcting aberrations well. Is realized.
  • ⁇ Lenses with free-form optical surfaces are processed using highly controlled cutting or grinding machines. Therefore, the processing time is long and the processing machine itself is expensive. Therefore, in order to manufacture a lens having a free-form optical surface relatively inexpensively and in large quantities, it is possible to prepare a mold processed with high accuracy and adopt a technique such as resin injection molding or glass molding. I need it. Therefore, optical materials that can be used for lenses having a free-form optical surface are limited. On the other hand, although chromatic aberration generally occurs in a lens, a plurality of types of optical materials having different dispersions are required to correct chromatic aberration.
  • a relatively large power is applied to the reflecting mirrors CM1 and CM2, the power of the lenses L1 and L2 is kept relatively small, and the lenses L1 and L2 mainly perform an aberration correction function.
  • the chromatic aberration is corrected well despite being formed of the same optical material.
  • the catadioptric photographic lens according to each example of the present embodiment can not only achieve both good correction of chromatic aberration and downsizing, but also a solid cross-section light beam that does not lack a central portion. Form an image. As a result, a natural object image can be obtained without ring-shaped blurring due to defocusing.
  • the catadioptric photographic lens according to this embodiment is asymmetric on the reference plane (YZ plane).
  • the aberration is generated from the primary chromatic aberration of the pupil coordinates, and the odd-order chromatic aberration is greatly generated. Therefore, this chromatic aberration must be corrected well.
  • it is necessary to suppress the occurrence of chromatic aberration in the pair of lenses L1 and L2 formed of one kind of optical material.
  • the power of the lenses L1 and L2 is suppressed to be small, even-order chromatic aberration is unlikely to occur and It is advantageous for correction.
  • the lenses L1 and L2 are tilted to correct odd-order chromatic aberration.
  • the two lenses L1 and L2 are the tangent plane T11 of the aspherical incident surface R11 of the first lens L1 on the second reflecting mirror CM2 side and the second lens on the image plane IM side.
  • the tangential plane T21 of the aspherical entrance surface R21 of L2 is arranged so as to form a letter C (or an inverted letter C) in the reference plane (YZ plane).
  • the lenses L1 and L2 are inclined, odd-order chromatic aberration occurs in each lens. However, since the lenses L1 and L2 are inclined in directions opposite to each other, the chromatic aberration can be canceled and the wavelength is reduced. Can suppress image shift caused by.
  • the angle formed by the tangent plane T11 of the aspherical incident surface R11 of the first lens L1 within the orthogonal plane (XY plane) and the reference plane (YZ plane) of the second reference axis AXc that is, the first inclination angle ⁇ 11 and the magnitude of the angle formed by the tangent plane T21 of the aspherical incident surface R21 of the second lens L2 and the orthogonal plane of the second reference axis AXc, that is, the second inclination angle.
  • ⁇ 21 is larger than 5 degrees and smaller than 65 degrees. If the first tilt angle ⁇ 11 and the second tilt angle ⁇ 21 are 5 degrees or less, it becomes difficult to sufficiently correct chromatic aberration. On the other hand, when the first inclination angle ⁇ 11 and the second inclination angle ⁇ 21 are 65 degrees or more, it is difficult to secure a required space for lens arrangement even if the chromatic aberration correction function is not deteriorated so much.
  • Is the first wedge angle ⁇ 1 ( ⁇ 1
  • the first wedge angle ⁇ 1 and the second wedge angle ⁇ 2 are smaller than 35 degrees.
  • the first wedge angle ⁇ 1 and the second wedge angle ⁇ 2 be as small as possible as in the first to third embodiments.
  • the first wedge angle ⁇ 1 and the second wedge angle ⁇ 2 are set to a certain extent within a range smaller than 35 degrees, the first wedge angle ⁇ 1 and the second wedge angle
  • the aberration caused by the increase in the angle ⁇ 2 can be corrected by the optical surface curved in the yz plane.
  • the two lenses L1 and L2 have a meniscus shape in the third orthogonal plane (XZ plane). That is, the two lenses L1 and L2 have a meniscus shape in which each optical surface has a relatively large curvature in the third orthogonal plane, but the lens has a relatively small power.
  • XZ plane third orthogonal plane
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the first example.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric imaging lens according to the first example.
  • the aperture stop AS can be disposed in the optical path between the first reflecting mirror CM1 and the second reflecting mirror CM2.
  • the first reflecting mirror is used instead of the optical path of the reflected light at the first reflecting mirror CM1 for the sake of clarity.
  • An aperture stop AS arranged in the optical path of light virtually transmitted through CM1 is shown.
  • a plane parallel plate as a protective glass can be disposed at a position indicated by reference numeral IP on the object side of the first reflecting mirror CM1.
  • the lenses L1 and L2 are made of the same optical material.
  • the lenses L1 and L2 have a meniscus shape in the third orthogonal plane (XZ plane).
  • Table (1) values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the first example are listed.
  • ne represents the refractive index of the optical material with respect to the e-line (reference wavelength: 546.1 nm), and ⁇ e represents the Abbe number based on the e-line.
  • the surface number indicates 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. That is, the first surface is the reflecting surface of the first reflecting mirror CM1, the second surface is the reflecting surface of the second reflecting mirror CM2, the third surface is the incident surface R11 of the lens L1, and the fourth surface is the lens.
  • the L1 exit surface R12, the fifth surface is the entrance surface R21 of the lens L2, the sixth surface is the exit surface R22 of the lens L2, and the seventh surface is the image surface IM.
  • the inclination angle ⁇ is a positive value when the y-axis is coincident with the direction in which the Y-axis is rotated counterclockwise in the corresponding page, and the Y-axis is rotated clockwise by an acute angle. A negative value is assumed when the direction and the y-axis coincide.
  • the inclination angle ⁇ of the local coordinate system (x, y, z) on the reflecting surface of the first reflecting mirror CM1, which is the first surface, is ⁇ 01 and takes a positive value.
  • the inclination angle ⁇ of the local coordinate system (x, y, z) on the reflecting surface of the second reflecting mirror CM2, which is the second surface, is ⁇ 02 and takes a positive value.
  • the inclination angle ⁇ of the local coordinate system (x, y, z) on the incident surface R11 of the lens L1 is ⁇ 11 and takes a positive value.
  • the inclination angle ⁇ of the local coordinate system (x, y, z) on the exit surface R12 of the lens L1, which is the fourth surface, is ⁇ 12 and takes a positive value.
  • the inclination angle ⁇ of the local coordinate system (x, y, z) on the incident surface R21 of the lens L2, which is the fifth surface, is ⁇ 21 and takes a negative value.
  • the inclination angle ⁇ of the local coordinate system (x, y, z) on the exit surface R22 of the lens L2, which is the sixth surface, is ⁇ 22 and takes a negative value.
  • each parameter of Equation (1) that defines rotationally asymmetric aspherical surfaces (free curved surfaces) in the first reflecting mirror CM1, the second reflecting mirror CM2, and the lens groups L1 and L2. Is shown.
  • the notation in Table (1) is the same in the following Tables (2) to (6).
  • the description in the column of glass material data in Table (1) is common to each embodiment, and duplicate descriptions in Tables (2) to (6) are omitted.
  • FIG. 4 is a diagram showing aberrations with respect to g-line, e-line, and C-line of the first embodiment in a spot diagram.
  • a spot of g-line (wavelength: 435.8 nm), a spot of e-line, and a spot of C-line (wavelength: 656.3 nm) are overlapped with a weight of 1: 1: 1.
  • the notation of FIG. 4 is the same in the corresponding FIG. 8, FIG. 11, FIG. 14, FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing the positions of nine image points in the spot diagram of each embodiment.
  • the e-line is the reference wavelength in this embodiment
  • the g-line is generally the shortest wavelength when considering a visible optical system
  • the C-line is generally the longest wavelength when considering a visible optical system.
  • the shorter wavelength side has 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. .
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the second example.
  • FIG. 7 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric imaging lens according to the second example. Also in the second embodiment, as shown in FIG. 7, the lenses L1 and L2 have a meniscus shape in the third orthogonal plane (XZ plane).
  • Table (2) values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the second example are listed.
  • FIG. 8 is a diagram showing aberrations with respect to the g-line, e-line, and C-line of the second embodiment in a spot diagram.
  • the spot size 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. I understand that. 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.
  • FIG. 9 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the third example.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric photographing lens according to the third example. Also in the third embodiment, as shown in FIG. 10, the lenses L1 and L2 have a meniscus shape in the third orthogonal plane (XZ plane).
  • the following table (3) lists values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the third example.
  • FIG. 11 is a diagram showing aberrations with respect to g-line, e-line, and C-line of the third embodiment in a spot diagram.
  • the spot size is sufficiently small at each of the image points S1 to S9, and the aberration is uniform over the entire image plane IM. It can also be seen that the correction is well made. 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.
  • FIG. 12 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the fourth example.
  • FIG. 13 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric imaging lens according to the fourth example. Also in the fourth embodiment, as shown in FIG. 13, the lenses L1 and L2 have a meniscus shape in the third orthogonal plane (XZ plane).
  • the following table (4) lists values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the fourth example.
  • FIG. 14 is a diagram showing aberrations with respect to g-line, e-line, and C-line of the fourth embodiment in a spot diagram.
  • the spot size is sufficiently small at each of the image points S1 to S9, and the aberration is uniform over the entire image plane IM. It can also be seen that the correction is well made. 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.
  • FIG. 15 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the fifth example.
  • FIG. 16 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric imaging lens according to the fifth example. Also in the fifth embodiment, as shown in FIG. 16, the lenses L1 and L2 have a meniscus shape in the third orthogonal plane (XZ plane). Table 5 below lists values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the fifth example.
  • FIG. 17 is a diagram showing aberrations with respect to the g-line, e-line, and C-line of the fifth embodiment in a spot diagram.
  • the spot size is sufficiently small at each of the image points S1 to S9, and the aberration is uniform over the entire image plane IM. It can also be seen that the correction is well made. 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.
  • FIG. 18 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the catadioptric imaging lens according to the sixth example.
  • FIG. 19 is a drawing schematically showing a cross-sectional configuration along the XZ plane of the catadioptric imaging lens according to the sixth example.
  • the lenses L1 and L2 have a meniscus shape in the third orthogonal plane (XZ plane).
  • a protective lens L0 is attached to the object side of the first reflecting mirror CM1.
  • the first surface is the incident surface of the protective lens L0
  • the second surface is the exit surface of the protective lens L0
  • the third surface is the reflective surface of the first reflecting mirror CM1
  • the fourth surface is the second reflective surface.
  • the reflection surface of the mirror CM2 the fifth surface is the entrance surface R11 of the lens L1
  • the sixth surface is the exit surface R12 of the lens L1
  • the seventh surface is the entrance surface R21 of the lens L2
  • the eighth surface Is the exit surface R22 of the lens L2
  • the ninth surface is the image plane IM.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis of the local coordinate system (x, y, z) of the entrance surface and exit surface of the protective lens L0 are set parallel to the X-axis, Y-axis, and Z-axis, respectively.
  • each parameter of Expression (1) that defines rotationally asymmetric aspherical surfaces in the protective lens L0, the first reflecting mirror CM1, the second reflecting mirror CM2, and the lens groups L1 and L2. Is shown.
  • Table 6 lists values of specifications of the catadioptric photographing lens according to the sixth example.
  • Table (6) ⁇ Optical member specifications> Surface number X coordinate Y coordinate Z coordinate Tilt angle ⁇ 1 0 0.00 0.00 0.00 (L0 incidence surface) 2 0 0.00 15.00 0.00 (L0 exit surface) 3 0 0.00 197.37 15.53 (CM1) 4 0 -110.00 14.97 15.53 (CM2) 5 0 -110.03 174.91 34.33 (L1; R11) 6 0 -110.93 192.14 35.89 (L1; R12) 7 0 -110.26 215.77 -21.44 (L2; R21) 8 0 -110.07 234.72 -23.37 (L2; R22) 9 0 -109.25 322.23 0.00 (IM) ⁇ Aspherical data> Surface number 1 2 3 4 5 6 7 8 C (2,0) -1.0145E-03 -1.1202E-03 -2.5556E-04 7.2340E-04 -2.1794E-02 -1.4712E-02
  • FIG. 20 is a diagram showing aberrations with respect to g-line, e-line, and C-line of the sixth embodiment in a spot diagram.
  • the spot size is sufficiently small at each of the image points S1 to S9, and the aberration is uniform over the entire image surface IM. It can also be seen that the correction is well made. 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 protective lens L0 having the rotationally asymmetric aspherical entrance surface and exit surface is attached to the object side of the first reflecting mirror CM1, it is more than in the first to fifth embodiments. Chromatic aberration is corrected well.
  • the occurrence of asymmetric aberration is satisfactorily suppressed despite the fact that it is a rotationally asymmetric optical system called a decentered optical system.
  • an optical system is realized in which chromatic aberration is sufficiently reduced over a relatively wide image plane of 36 mm ⁇ 24 mm with respect to light in the visible wavelength band.
  • weight reduction can be achieved by forming a reflecting mirror and a refractive member (lens etc.) with resin.
  • the present invention is applied to, for example, a catadioptric photographic lens used in a camera.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to other appropriate image devices.
  • CM1 First reflecting mirror CM2 Second reflecting mirror L0 Protective lens L1, L2 Lens IM Image plane AXa, AXb, AXc Reference axis

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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、物体の中心と第一反射鏡の中心とを結ぶ第一基準軸と、第二反射鏡の中心と像面の中心とを結ぶ第二基準軸とを含む基準面内で第一反射鏡と第二反射鏡とは偏心し、第一反射鏡および第二反射鏡の反射面は回転非対称な非球面であって、第一反射鏡の反射面は基準面内および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第一直交面内で物体側に凹面である形状を有し、互いに同じ光学材料により形成された2つのレンズ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(例えば、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。
 本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、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のない反射屈折撮影レンズを提供することを目的とする。
 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り、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り、レンズ群は、互いに同じ光学材料により形成された2つのレンズを有する。
 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、2つのレンズは、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ことが好ましい。
 本発明の第3の態様によると、第2の態様の反射屈折撮影レンズにおいて、2つのレンズは、第二反射鏡側の第1レンズの非球面形状の入射面の接平面と、像面側の第2レンズの非球面形状の入射面の接平面とが、基準面内でハの字を形成するように配置されていることが好ましい。
 本発明の第4の態様によると、第3の態様の反射屈折撮影レンズにおいて、第1レンズの非球面形状の入射面の接平面が第二基準軸の直交面と基準面内でなす第1傾き角度、および第2レンズの非球面形状の入射面の接平面が第二基準軸の直交面と基準面内でなす第2傾き角度は、5度よりも大きく且つ65度よりも小さいことが好ましい。
 本発明の第5の態様によると、第3または4の態様の反射屈折撮影レンズにおいて、第1レンズの非球面形状の入射面の接平面と前記第1レンズの非球面形状の射出面の接平面とが基準面内でなす第1楔角度、および第2レンズの非球面形状の入射面の接平面と第2レンズの非球面形状の射出面の接平面とが基準面内でなす第2楔角度は、35度よりも小さいことが好ましい。
 本発明の第6の態様によると、第1乃至5の何れか一態様の反射屈折撮影レンズにおいて、2つのレンズは、第三直交面内でメニスカス形状を有することが好ましい。
 本発明の第7の態様によると、第1乃至6の何れか一態様の反射屈折撮影レンズにおいて、物体面と像面とは平行であることが好ましい。
 本発明の第8の態様によると、第1乃至7の何れか一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光学面を有する保護レンズを備えていることが好ましい。
 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。 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。 第1実施例のg線、e線、C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g線、e線、C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g線、e線、C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g線、e線、C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5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5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5実施例のg線、e線、C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6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6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6実施例のg線、e線、C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。
 実施形態の具体的な説明に先立ち、本発明における収差補正のメカニズムについて説明する。本発明は、可視域での結像レンズ、例えば比較的長い焦点距離を持つカメラレンズに関するものであるが、色収差の補正のために反射屈折光学系を採用している。長焦点距離のレンズでは、色収差の補正が最も困難である。焦点距離が短くても色収差の補正は重要であるが、長焦点距離の場合には特に二次の色収差の補正が問題になる。
 二色の色消しには分散の異なる二種類以上の光学材料を用いれば良いが、長焦点距離の光学系において可視域という広い波長範囲に亘る色消しを行うには、より多くの種類の光学材料が必要になる。ただし、多くの種類の光学材料を用いることはレンズ枚数の増加を招き、最終的には、光学系の重量の増加、大型化、高コスト化の問題につながる。そこで、本発明では、色収差(特に二次の色収差)を補正するために一対の反射鏡を用いている。
 反射鏡では色収差が発生しないが、一対の反射鏡を直線状の共軸に沿って並べると光束の一部が遮蔽される。このため、光束の遮蔽を回避するには一対の反射鏡を偏心させて配置することになる。一対の反射鏡を偏心させて配置すると、偏心に伴う新たな収差が発生する。つまり、反射鏡を活用することにより色収差補正の課題は解決されるが、一対の反射鏡の偏心配置が必要になるため、色収差の補正の問題は偏心収差の補正の問題へと課題が変わる。本発明では、この偏心収差の補正の問題を、所謂自由曲面状の光学面を用いることにより解決し、最終的に収差の良好に補正された高い結像性能を有する光学系を提供する。
 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、第一反射鏡CM1と、第二反射鏡CM2と、2つのレンズL1およびL2からなるレンズ群(L1,L2)とを有する。第6実施例では、第一反射鏡CM1の物体側に保護レンズL0が付設されている(図18参照)。
 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第一反射鏡CM1の中心(反射面の原点)とを結ぶ直線である。基準軸AXbは、第一反射鏡CM1の中心と第二反射鏡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、第二反射鏡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。各実施例において、基準軸AXaは、Z軸に沿って水平方向に延びている。
 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。物体面と像面IMとは平行である。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、第一反射鏡CM1、第二反射鏡CM2、およびレンズL1,L2における局所座標系(x,y,z)をそれぞれ設定している。第一反射鏡CM1の局所座標系において、x軸はX軸と平行に設定され、yz平面はYZ平面と一致するように設定され、y軸はY軸を反時計廻りに角度θ01だけ回転させて得られる方向と一致している。すなわち、第一反射鏡CM1の局所座標系のy軸が全体座標系のY軸となす角度の大きさはθ01である。
 第二反射鏡CM2の局所座標系において、x軸はX軸と平行に設定され、yz平面はYZ平面と一致するように設定され、y軸はY軸を反時計廻りに角度θ02だけ回転させて得られる方向と一致している。すなわち、第二反射鏡CM2の局所座標系のy軸が全体座標系のY軸となす角度の大きさはθ02である。各実施例において、角度の大きさθ01とθ02とは互いに同じである。
 レンズL1の入射面R11の局所座標系において、x軸はX軸と平行に設定され、xy平面は入射面R11の接平面T11と一致し、yz平面はYZ平面と一致するように設定されている。入射面R11の局所座標系のy軸が全体座標系のY軸となす角度の大きさはθ11である。レンズL1の射出面R12の局所座標系において、x軸はX軸と平行に設定され、xy平面は射出面R12の接平面T12と一致し、yz平面はYZ平面と一致するように設定されている。射出面R12の局所座標系のy軸が全体座標系のY軸となす角度の大きさはθ12である。
 レンズL2の入射面R21の局所座標系において、x軸はX軸と平行に設定され、xy平面は入射面R21の接平面T21と一致し、yz平面はYZ平面と一致するように設定されている。入射面R21の局所座標系のy軸が全体座標系のY軸となす角度の大きさはθ21である。レンズL2の射出面R22の局所座標系において、x軸はX軸と平行に設定され、xy平面は射出面R22の接平面T22と一致し、yz平面はYZ平面と一致するように設定されている。射出面R22の局所座標系のy軸が全体座標系のY軸となす角度の大きさはθ22である。
 像面IMは、XY面に平行な平面である。図1では図示を省略したが、第6実施例において第一反射鏡CM1の物体側に配置される保護レンズL0の入射面の局所座標系では、x軸、y軸およびz軸がX軸、Y軸およびZ軸とそれぞれ平行に設定されている(図18参照)。すなわち、保護レンズL0の入射面における局所座標系のy軸が全体座標系のY軸となす角度の大きさは0である。同様に、保護レンズL0の射出面の局所座標系において、x軸、y軸およびz軸はX軸、Y軸およびZ軸とそれぞれ平行に設定されている。すなわち、保護レンズL0の射出面における局所座標系のy軸が全体座標系のY軸となす角度の大きさは0である。
 第一反射鏡CM1の反射面は回転非対称な非球面であって、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。第二反射鏡CM2の反射面、レンズL1の入射面R11および射出面R12、並びにレンズL2の入射面R21および射出面R22は、回転非対称な非球面である。第6実施例において第一反射鏡CM1の物体側に配置される保護レンズL0の入射面および射出面も、回転非対称な非球面である(図18参照)。
 このように、第一反射鏡CM1と第二反射鏡CM2とは、第一反射鏡CM1で反射された光が第二反射鏡CM2にて反射された後、レンズL1およびL2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、第一反射鏡CM1と第二反射鏡CM2とは偏心して配置されている。
 第一反射鏡CM1、第二反射鏡CM2、およびレンズL0,L1,L2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、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-M000001
 本実施形態では、反射鏡において色収差は発生しないが、光の遮蔽を避けるために一対の反射鏡CM1とCM2とを基準面(YZ平面)内で偏心させて配置している。この場合、偏心収差が発生するだけでなく、反射鏡CM1,CM2の配置に機構的な制限が生じる。本実施形態では、機構的な配置を複雑にする反射鏡の数を2枚に抑え、自由曲面状の光学面を有する2枚のレンズを追加することにより、収差を良好に補正しつつ小型化を実現している。
 自由曲面状の光学面を有するレンズは、高度に制御された切削または研削の機械を使って加工される。そのため、加工時間が長く、加工機自体も高価である。したがって、自由曲面状の光学面を有するレンズを比較的安価に且つ大量に製造するには、高精度に加工された型を準備し、樹脂による射出成型やガラスモールドなどの手法を採用することが必要になる。そのため、自由曲面状の光学面を有するレンズに使用可能な光学材料は限られてくる。一方、一般的にレンズでは色収差が発生するが、色収差を補正するには異なる分散を有する複数種類の光学材料が必要になる。
 各実施例では、反射鏡CM1,CM2に比較的大きなパワーを付与し、レンズL1,L2のパワーを比較的小さく抑え、レンズL1,L2は主として収差補正の機能を果たしている。また、レンズL1,L2で発生する色収差を互いに補正することにより、互いに同じ光学材料により形成されているにもかかわらず、色収差を良好に補正している。なお、一種類の光学材料だけを用いているので、レンズの加工条件を探すのも一種類で済むため、加工時間、コストなどの削減を図ることができる。
 こうして、本実施形態の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。その結果、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。
 本実施形態にかかる反射屈折撮影レンズは、基準面(YZ平面)において非対称である。この場合、収差は瞳座標の1次の色収差から発生し、奇数次の色収差が大きく発生するため、この色収差を良好に補正しなければならない。一方で、一種類の光学材料により形成された一対のレンズL1,L2において色収差の発生を抑えなければならないが、レンズL1,L2のパワーを小さく抑えると偶数次の色収差が発生しにくく、色収差の補正には有利である。各実施例では、パワーを小さく抑える必要から、レンズL1,L2を傾けることにより、奇数次の色収差の補正を図っている。
 具体的に、各実施例において、2つのレンズL1,L2は、第二反射鏡CM2側の第1レンズL1の非球面形状の入射面R11の接平面T11と、像面IM側の第2レンズL2の非球面形状の入射面R21の接平面T21とが、基準面(YZ平面)内でハの字(あるいは逆ハの字)を形成するように配置されている。このように、レンズL1,L2を傾けているので個々のレンズにおいて奇数次の色収差が発生するが、レンズL1とL2とを互いに反対方向に傾けているので、色収差を相殺することができ、波長による像シフトを抑えることができる。
 また、各実施例において、第1レンズL1の非球面形状の入射面R11の接平面T11が第二基準軸AXcの直交面(XY平面)と基準面(YZ平面)内でなす角度の大きさ、すなわち第1傾き角度θ11、および第2レンズL2の非球面形状の入射面R21の接平面T21が第二基準軸AXcの直交面と基準面内でなす角度の大きさ、すなわち第2傾き角度θ21は、5度よりも大きく且つ65度よりも小さい。第1傾き角度θ11および第2傾き角度θ21を5度以下にすると、色収差の補正を十分に行うことが困難になる。一方、第1傾き角度θ11および第2傾き角度θ21を65度以上にすると、色収差の補正機能はあまり劣化しなくても、レンズ配置のための所要スペースの確保が困難になる。
 各実施例において、第1レンズL1の非球面形状の入射面R11の接平面T11と第1レンズL1の非球面形状の射出面R12の接平面T12とが基準面(YZ平面)内でなす角度の大きさを第1楔角度Δ1(Δ1=|θ11-θ12|)とする。第2レンズL2の非球面形状の入射面R21の接平面T21と第2レンズL2の非球面形状の射出面R22の接平面T22とが基準面内でなす角度の大きさを第2楔角度Δ2(Δ2=|θ21-θ22|)とする。第1楔角度Δ1および第2楔角度Δ2は35度よりも小さい。
 収差補正の観点から、第1楔角度Δ1および第2楔角度Δ2は、第1実施例~第3実施例のように、できるだけ小さいことが望ましい。しかしながら、第4実施例および第5実施例のように、第1楔角度Δ1および第2楔角度Δ2を35度よりも小さい範囲である程度大きく設定しても、第1楔角度Δ1および第2楔角度Δ2の増大により発生する収差を、yz平面内で湾曲した光学面により補正することができる。
 また、各実施例において、2つのレンズL1,L2は、第三直交面(XZ平面)内でメニスカス形状を有する。すなわち、2つのレンズL1,L2では、各光学面が第三直交面内で比較的大きな曲率を有するが、レンズとしては比較的小さいパワーしか有しないメニスカス形状である。この構成により、2つのレンズL1,L2では、入射面で発生した色収差を射出面で発生する色収差により相殺することができる。
[第1実施例]
 図2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3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。第1実施例を含む各実施例では、第一反射鏡CM1と第二反射鏡CM2との間の光路中に開口絞りASを配置することができる。図2およびこれに対応する図6,図9,図12,図15,図18では、図面の明瞭化のために、第一反射鏡CM1での反射光の光路に代えて、第一反射鏡CM1を仮想的に透過した光の光路中に配置された開口絞りASを示している。
 また、第1実施例~第5実施例では、第一反射鏡CM1よりも物体側において参照符号IPで示す位置に、保護ガラスとしての平行平面板を配置することができる。上述したように、各実施例において、レンズL1とL2とは、互いに同じ光学材料により形成されている。第1実施例では、図3に示すように、レンズL1,L2は第三直交面(XZ平面)内でメニスカス形状を有する。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:546.1nm)に対する光学材料の屈折率を、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示している。すなわち、第1面は第一反射鏡CM1の反射面であり、第2面は第二反射鏡CM2の反射面であり、第3面はレンズL1の入射面R11であり、第4面はレンズL1の射出面R12であり、第5面はレンズL2の入射面R21であり、第6面はレンズL2の射出面R22であり、第7面は像面IMである。
 また、表(1)の光学部材諸元の欄には、各面における局所座標系(x,y,z)の原点のX座標(単位:mm)、Y座標(単位:mm)、Z座標(単位:mm)、およびy軸のY軸に対する傾き角δ(単位:度)を示している。傾き角δは、対応する図の紙面においてY軸を反時計廻りに鋭角だけ回転させた方向とy軸とが一致する場合には正の値を、Y軸を時計廻りに鋭角だけ回転させた方向とy軸とが一致する場合には負の値をとるものとする。
 したがって、図1および図2を参照すると、第1面である第一反射鏡CM1の反射面における局所座標系(x,y,z)の傾き角δは、θ01であり、正の値をとる。第2面である第二反射鏡CM2の反射面における局所座標系(x,y,z)の傾き角δは、θ02であり、正の値をとる。第3面はレンズL1の入射面R11における局所座標系(x,y,z)の傾き角δは、θ11であり、正の値をとる。
 第4面であるレンズL1の射出面R12における局所座標系(x,y,z)の傾き角δは、θ12であり、正の値をとる。第5面であるレンズL2の入射面R21における局所座標系(x,y,z)の傾き角δは、θ21であり、負の値をとる。第6面であるレンズL2の射出面R22における局所座標系(x,y,z)の傾き角δは、θ22であり、負の値をとる。
 表(1)の非球面データの欄は、第一反射鏡CM1、第二反射鏡CM2、およびレンズ群L1,L2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。なお、表(1)における表記は、以降の表(2)~表(6)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(6)での重複する記載を省略する。
               表(1)
<硝材データ>
       ne    νe
硝材   1.518722   64.0
 
<光学部材諸元>
面番号   X座標   Y座標   Z座標   傾き角δ
1      0     0.00    182.37    15.33    (CM1)
2      0    -110.06    -0.45    15.33    (CM2)
3      0    -108.25    159.93    40.55    (L1;R11)
4      0    -111.85    174.92    40.55    (L1;R12)
5      0    -103.83    220.08   -40.08    (L2;R21)
6      0    -110.26    240.72   -40.08    (L2;R22)
7      0    -108.74    300.00    0.00    (IM)
 
<非球面データ>
面番号      1         2         3
         4         5         6
C(2,0)   -4.5485E-04     1.2778E-04     4.0423E-03
      7.5032E-03     1.1904E-02     1.6197E-02
C(1,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,2)   -5.4426E-04    -2.0370E-04     1.7881E-05
      8.5289E-04     5.3203E-04    -3.2559E-04
C(3,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(1,2)   1.0189E-06     6.4645E-06    -1.9862E-04
      -1.3519E-04    -2.5274E-04    -2.9753E-04
C(2,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,3)   4.0475E-07     2.3828E-06    -8.6614E-06
      -4.3536E-05    -4.1322E-05    -2.9955E-05
C(4,0)   1.8979E-09     1.0681E-08    -8.9615E-07
      -1.1465E-06     2.0235E-06     3.8480E-06
C(3,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,2)   3.4973E-09     3.5714E-08    -6.7566E-06
      -1.0851E-05     1.9185E-06     2.6397E-06
C(1,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,4)   1.1898E-09     1.4192E-08    -7.9287E-08
      1.5370E-06     1.2697E-06     1.0925E-06
C(5,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,1)   1.2896E-11    -1.9348E-11    -1.2712E-08
      -5.9738E-08    -4.6920E-08    -1.0018E-07
C(3,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,3)   1.8895E-11     1.4868E-10     1.0808E-07
      1.9384E-07    -1.2487E-07    -1.6485E-07
C(1,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,5)   1.2620E-11     4.1668E-10    -1.8870E-08
      -2.5147E-08    -7.0869E-08    -8.9725E-08
C(6,0)   2.7729E-14     3.2753E-13    -2.7671E-10
      -5.3653E-10    -4.7029E-10    -2.0790E-09
C(5,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,2)   -3.1061E-14    -5.1674E-12     5.2151E-09
      8.4118E-09     1.6619E-09     2.9180E-09
C(3,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,4)   7.1280E-14    -1.8900E-12    -2.9271E-10
      -5.9684E-10     4.0774E-09     8.9811E-09
C(1,5)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,6)   1.2422E-14    -4.1081E-12     9.8721E-12
      -1.5356E-10    -2.7018E-09    -2.7216E-09
C(7,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(6,1)   -3.7287E-16    -2.3531E-14     3.6878E-11
      3.2960E-11     7.9192E-11     2.8234E-10
C(5,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,3)   -1.4557E-15    -6.9529E-14    -3.1498E-11
      -1.0446E-10     5.5218E-11    -3.6164E-11
C(3,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,5)   -3.8312E-16    -1.0126E-13    -1.3421E-11
      -9.3971E-12     8.7879E-11     8.9466E-11
C(1,6)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,7)   5.2044E-16     5.8662E-14    -3.6216E-12
      1.6519E-12    -6.6089E-11    -7.5726E-11
 
<条件対応値>
θ11=40.55度
θ12=40.55度
θ21=40.08度
θ22=40.08度
Δ1=|θ11-θ12|=0度
Δ2=|θ21-θ22|=0度
 図4は、第1実施例のg線、e線、C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4では、g線(波長:435.8nm)のスポットと、e線のスポットと、C線(波長:656.3nm)のスポットとを、1:1:1のウェイトで重ねている。図4の表記は、対応する図8,図11,図14,図17,図20においても同様である。図5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。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り、C線は一般に可視光学系を検討する際の最も長い波長である。
 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5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4における単位スケールの長さは、0.1mm=100μmである。図4を参照すると、第1実施例では、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。
[第2実施例]
 図6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7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。第2実施例においても、図7に示すように、レンズL1,L2は第三直交面(XZ平面)内でメニスカス形状を有する。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   X座標   Y座標   Z座標   傾き角δ
1      0     0.00    182.37    15.56    (CM1)
2      0    -110.00     0.02    15.56    (CM2)
3      0    -110.44    159.96    5.89    (L1;R11)
4      0    -110.00    179.93    5.89    (L1;R12)
5      0    -109.23    219.96   -29.11    (L2;R21)
6      0    -109.59    238.48   -29.11    (L2;R22)
7      0    -111.81    300.00    0.00    (IM)
 
<非球面データ>
面番号      1         2         3
         4         5         6
C(2,0)   -4.2211E-04     2.0120E-04     1.0987E-02
      1.6557E-02     1.2925E-02     1.4129E-02
C(1,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,2)   -5.0324E-04     3.5143E-06    -1.8829E-03
      7.3000E-04    -7.2004E-04    -3.8191E-03
C(3,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(1,2)   1.5613E-06     8.4106E-06     6.2083E-05
      3.0651E-04    -1.4383E-04    -2.9703E-04
C(2,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,3)   9.1061E-07     6.1526E-06    -2.7236E-04
      -2.6581E-04    -7.1223E-05    -1.2940E-04
C(4,0)   2.5727E-09     1.2516E-08    -1.1906E-06
      -1.9379E-06    -4.6943E-07     1.7353E-06
C(3,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,2)   4.0734E-09    -9.5351E-09    -1.3894E-05
      -2.4851E-05    -6.7569E-07     2.8757E-06
C(1,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,4)   6.9061E-10    -2.4965E-08     9.5156E-07
      3.5629E-06    -1.1725E-06    -7.1129E-06
C(5,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,1)   2.2060E-11     3.4538E-11    -1.2235E-07
      -2.2611E-07     2.4746E-07     1.8244E-07
C(3,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,3)   1.7883E-11    -2.5426E-11    -9.0195E-08
      5.7057E-08    -3.1592E-08     1.0264E-07
C(1,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,5)   2.2607E-13     1.3544E-10     3.9129E-08
      -2.9614E-08    -2.9715E-07    -3.5595E-07
C(6,0)   8.9180E-15    -7.2765E-13    -2.4742E-10
      4.3157E-11    -1.6976E-09    -2.3499E-09
C(5,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,2)   3.0995E-14    -5.3092E-12    -1.4095E-09
      9.2201E-10    -7.9905E-09    -9.6890E-09
C(3,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,4)   1.7018E-13     6.6962E-13     4.1715E-09
      7.4733E-09     8.5863E-09     1.6277E-08
C(1,5)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,6)   3.1256E-14    -4.4439E-13    -7.3302E-10
      -1.0256E-11    -6.9610E-09    -8.5303E-09
C(7,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(6,1)   -4.4805E-16    -1.6130E-14    -4.3338E-12
      5.2493E-11     1.5800E-10     3.0944E-10
C(5,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,3)   2.2891E-15     1.3135E-13     2.1186E-11
      1.0292E-10    -5.8773E-11    -1.4387E-10
C(3,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,5)   9.6681E-16     1.4544E-14     2.5663E-12
      -9.5034E-11     3.2747E-10     1.0030E-10
C(1,6)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,7)   9.7654E-16     3.1260E-14    -1.3069E-11
      2.6680E-11    -2.3796E-10    -2.3683E-10
 
<条件対応値>
θ11=5.89度
θ12=5.89度
θ21=29.11度
θ22=29.11度
Δ1=|θ11-θ12|=0度
Δ2=|θ21-θ22|=0度
 図8は、第2実施例のg線、e線、C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8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、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。
[第3実施例]
 図9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10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。第3実施例においても、図10に示すように、レンズL1,L2は第三直交面(XZ平面)内でメニスカス形状を有する。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   X座標   Y座標   Z座標   傾き角δ
1      0     0.00    182.37    15.33    (CM1)
2      0    -110.06    -0.45    15.33    (CM2)
3      0    -108.48    160.01    64.05    (L1;R11)
4      0    -117.31    168.15    64.05    (L1;R12)
5      0    -103.30    220.10   -65.95    (L2;R21)
6      0    -107.37    235.91   -65.95    (L2;R22)
7      0    -111.42    300.00    0.00    (IM)
<非球面データ>
面番号      1         2         3
         4         5         6
C(2,0)   -5.0222E-04    -8.7543E-06     6.9590E-04
      1.7375E-03     4.4388E-03     5.1802E-03
C(1,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,2)   -4.6957E-04     1.1668E-04     3.0512E-04
      7.8196E-04     5.6658E-04     8.5056E-04
C(3,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(1,2)   7.3146E-07     4.2881E-06    -7.7462E-05
      -6.0190E-05    -3.6815E-05    -4.3494E-05
C(2,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,3)   7.2747E-08     2.3530E-07     1.0403E-05
      -3.8273E-05     1.8033E-05     2.6161E-05
C(4,0)   1.1639E-09     1.0830E-08    -1.0516E-06
      -1.0045E-06     1.2348E-07     2.1912E-07
C(3,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,2)   1.7315E-09     1.6736E-08    -1.2018E-07
      -1.2600E-06     2.5136E-07    -5.4416E-08
C(1,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,4)   2.1193E-10    -1.8771E-09     2.2070E-07
      1.3486E-06     2.2763E-07    -2.3940E-08
C(5,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,1)   4.4667E-12    -1.6928E-11     2.1580E-09
      -1.5074E-08    -5.7077E-09    -7.0860E-09
C(3,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,3)   1.1116E-11     2.9525E-10     2.1797E-08
      3.3404E-08    -1.2034E-08    -9.4440E-09
C(1,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,5)   5.1159E-11     1.1688E-09    -1.8407E-08
      -4.3728E-09    -1.0398E-08    -1.3714E-08
C(6,0)   4.9431E-16    -3.8126E-13     3.0785E-10
      2.3914E-10     9.6718E-11     2.2131E-10
C(5,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,2)   6.6877E-14     1.7617E-12     5.6625E-10
      8.8612E-10     5.5967E-11    -4.3988E-11
C(3,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,4)   1.0668E-13    -3.1576E-12    -2.1109E-10
      -9.7387E-11     9.2367E-11     3.6902E-10
C(1,5)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,6)   1.4176E-13    -3.6356E-13    -5.1643E-13
      -4.1694E-10    -1.7658E-11     1.0151E-14
C(7,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(6,1)   -7.1005E-17    -2.5799E-14     1.0556E-11
      9.7200E-12     1.3154E-11     2.5949E-11
C(5,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,3)   -1.1181E-15    -9.5781E-14    -7.5230E-12
      -8.1709E-12    -3.5292E-12    -9.6230E-12
C(3,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,5)   1.1288E-15     3.8744E-14    -1.5462E-12
      -2.1401E-12     2.4168E-12     4.5408E-12
C(1,6)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,7)   1.6133E-15     4.7258E-14     3.3755E-12
      4.3321E-12     1.7725E-12     1.6556E-12
 
<条件対応値>
θ11=64.05度
θ12=64.05度
θ21=65.95度
θ22=65.95度
Δ1=|θ11-θ12|=0度
Δ2=|θ21-θ22|=0度
 図11は、第3実施例のg線、e線、C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11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、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。
[第4実施例]
 図12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13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。第4実施例においても、図13に示すように、レンズL1,L2は第三直交面(XZ平面)内でメニスカス形状を有する。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。
               表(4)
<光学部材諸元>
面番号   X座標   Y座標   Z座標   傾き角δ
1      0     0.00    182.37    14.87    (CM1)
2      0    -110.18    -1.35    14.87    (CM2)
3      0    -104.24    160.35    18.33    (L1;R11)
4      0    -111.61    174.30    43.33    (L1;R12)
5      0    -108.61    219.97   -31.44    (L2;R21)
6      0    -108.89    237.15   -39.83    (L2;R22)
7      0    -112.97    300.00    0.00    (IM)
 
<非球面データ>
面番号      1         2         3
         4         5         6
C(2,0)   -5.1393E-04    -4.4858E-05    -3.1561E-03
      -4.4639E-03     1.1901E-02     1.3367E-02
C(1,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,2)   -4.1675E-04     5.6902E-05     1.3181E-02
      1.0602E-02     1.5533E-03    -3.9581E-03
C(3,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(1,2)   3.7790E-07     9.9406E-07     2.0403E-04
      1.0332E-04    -3.0675E-04    -2.4927E-04
C(2,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,3)   1.5728E-06     9.3621E-06     3.9661E-05
      2.7207E-04    -1.3872E-04    -1.4560E-04
C(4,0)   1.3869E-09     1.7383E-08    -2.1254E-06
      -1.8020E-06     9.0126E-08     1.9870E-06
C(3,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,2)   -4.1423E-10    -3.2935E-08     2.0797E-06
      2.2186E-06     2.4870E-06     3.4252E-06
C(1,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,4)   -1.7187E-10    -7.3959E-08    -3.7083E-06
      5.2605E-06    -2.8091E-06    -7.4575E-06
C(5,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,1)   -5.0396E-13    -2.1380E-11    -2.8857E-08
      -4.3183E-08     7.2852E-08     3.4277E-08
C(3,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,3)   1.0649E-11     6.0977E-10    -5.7630E-08
      4.9756E-08    -2.4905E-08     8.0697E-08
C(1,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,5)   -4.6480E-12     5.0202E-10    -5.7991E-08
      9.2449E-08    -3.1990E-07    -3.7740E-07
C(6,0)   2.0582E-15    -4.1817E-13     4.0188E-11
      3.3683E-10    -3.7927E-10    -1.4594E-09
C(5,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,2)   3.7744E-14     2.7293E-13     1.0052E-09
      -1.9686E-10    -5.0018E-09    -4.2932E-09
C(3,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,4)   -5.1310E-14    -6.1205E-12     7.7090E-10
      1.7230E-09    -3.6361E-09     7.8712E-09
C(1,5)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,6)   8.9045E-14    -2.1271E-12    -5.4587E-11
      7.9252E-10    -1.0740E-08    -8.6622E-09
C(7,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(6,1)   -2.6009E-16    -3.2200E-14    -8.4884E-12
      -1.7506E-11    -2.8028E-11    -4.9891E-11
C(5,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,3)   6.0319E-16     1.4295E-14     1.1002E-11
      -7.7649E-11     1.0604E-10    -2.2442E-11
C(3,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,5)   -2.1080E-15     6.5636E-16    -2.4898E-11
      4.8416E-11     1.0854E-10     1.8329E-10
C(1,6)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,7)   7.6313E-16     5.9530E-15     1.2579E-11
      -1.0702E-12     2.7981E-11    -3.4522E-11
 
<条件対応値>
θ11=18.33度
θ12=43.33度
θ21=31.44度
θ22=39.83度
Δ1=|θ11-θ12|=25.00度
Δ2=|θ21-θ22|=8.39度
 図14は、第4実施例のg線、e線、C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14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、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。
[第5実施例]
 図15は、第5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16は、第5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5実施例においても、図16に示すように、レンズL1,L2は第三直交面(XZ平面)内でメニスカス形状を有する。次の表(5)に、第5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(5)
<光学部材諸元>
面番号   X座標   Y座標   Z座標   傾き角δ
1      0     0.00    182.37    15.26    (CM1)
2      0    -110.08    -0.58    15.26    (CM2)
3      0    -108.77    159.01    51.57    (L1;R11)
4      0    -110.87    177.36    16.57    (L1;R12)
5      0    -90.18    219.97   -55.01    (L2;R21)
6      0    -113.34    248.00   -35.64    (L2;R22)
7      0    -98.70    300.00    0.00    (IM)
 
<非球面データ>
面番号      1         2         3
         4         5         6
C(2,0)   -4.7124E-04     1.1233E-04     9.1233E-04
      3.9694E-03     4.2936E-03     8.8476E-03
C(1,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,2)   -6.1225E-04    -2.7608E-04    -6.9983E-03
      -1.5930E-02     3.0917E-03     6.8870E-03
C(3,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(1,2)   6.8093E-07     4.7230E-06    -1.4827E-04
      -1.7676E-04    -1.4271E-05    -7.1655E-05
C(2,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,3)   3.8291E-07     2.5399E-06     5.6492E-05
      -1.4011E-04     1.1204E-06    -7.7880E-05
C(4,0)   1.6988E-09     1.4469E-08    -8.8054E-07
      9.3565E-08     3.4854E-07     9.0737E-07
C(3,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,2)   2.2226E-09     3.6264E-08     1.1416E-06
      -4.0081E-06    -1.2247E-07     2.3398E-06
C(1,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,4)   3.7335E-09     9.7853E-08    -1.2705E-07
      6.1666E-06     3.9422E-07     3.7352E-06
C(5,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,1)   5.8751E-12    -7.8795E-11     4.0035E-09
      -1.2930E-07    -1.0722E-08    -1.2521E-08
C(3,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,3)   1.1361E-11    -2.1529E-10     3.1906E-08
      1.1866E-07    -2.9046E-08    -2.4804E-08
C(1,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,5)   -6.1419E-12    -4.8392E-10     9.0679E-09
      -8.1717E-08    -5.9320E-09    -6.6746E-08
C(6,0)   1.8715E-14    -8.4283E-14    -3.2930E-10
      -1.2154E-09    -8.0249E-11     5.4212E-11
C(5,1)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,2)   8.5349E-14     7.8279E-13     9.8169E-10
      5.2115E-09     4.3633E-10    -1.9665E-10
C(3,3)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,4)   5.4769E-14    -4.1533E-12    -4.5943E-10
      -2.1639E-10    -2.2162E-11    -2.1806E-09
C(1,5)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,6)   6.9453E-14    -3.9555E-12    -2.0475E-10
      7.9122E-10    -1.1954E-10     6.7853E-10
C(7,0)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(6,1)   2.2061E-16     8.9158E-15     1.8922E-11
      4.8483E-11    -1.8353E-12     1.6723E-14
C(5,2)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(4,3)   -5.1958E-17     1.4891E-14    -2.0726E-11
      -5.9706E-11    -4.0873E-12     1.4414E-11
C(3,4)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(2,5)   1.3457E-15     1.8466E-13     1.2438E-12
      -1.8377E-12     1.0703E-11     3.9784E-11
C(1,6)   0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
      0.0000E+00     0.0000E+00     0.0000E+00
C(0,7)   -5.5501E-16    -3.8044E-15     1.4599E-12
      -3.0853E-12     1.0919E-12    -1.0658E-11
 
<条件対応値>
θ11=51.57度
θ12=16.57度
θ21=55.01度
θ22=35.64度
Δ1=|θ11-θ12|=35.00度
Δ2=|θ21-θ22|=19.37度
 図17は、第5実施例のg線、e線、C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17を参照すると、第5実施例においても第1実施例~第4実施例と同様に、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。
[第6実施例]
 図18は、第6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19は、第6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6実施例においても、図19に示すように、レンズL1,L2は第三直交面(XZ平面)内でメニスカス形状を有する。第6実施例では、第一反射鏡CM1の物体側に保護レンズL0が付設されている。
 したがって、第1面は保護レンズL0の入射面であり、第2面は保護レンズL0の射出面であり、第3面は第一反射鏡CM1の反射面であり、第4面は第二反射鏡CM2の反射面であり、第5面はレンズL1の入射面R11であり、第6面はレンズL1の射出面R12であり、第7面はレンズL2の入射面R21であり、第8面はレンズL2の射出面R22であり、第9面は像面IMである。
 前述したように、保護レンズL0の入射面および射出面の局所座標系(x,y,z)のx軸、y軸およびz軸は、X軸、Y軸およびZ軸とそれぞれ平行に設定されている。表(6)の非球面データの欄は、保護レンズL0、第一反射鏡CM1、第二反射鏡CM2、およびレンズ群L1,L2における回転非対称な非球面を規定する式(1)の各パラメータを示している。次の表(6)に、第6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(6)
<光学部材諸元>
面番号   X座標   Y座標   Z座標   傾き角δ
1      0     0.00     0.00    0.00    (L0の入射面)
2      0     0.00    15.00    0.00    (L0の射出面)
3      0     0.00    197.37    15.53    (CM1)
4      0    -110.00    14.97    15.53    (CM2)
5      0    -110.03    174.91    34.33    (L1;R11)
6      0    -110.93    192.14    35.89    (L1;R12)
7      0    -110.26    215.77   -21.44    (L2;R21)
8      0    -110.07    234.72   -23.37    (L2;R22)
9      0    -109.25    322.23    0.00    (IM)
 
<非球面データ>
面番号     1         2         3        4
        5         6         7        8
C(2,0)  -1.0145E-03    -1.1202E-03    -2.5556E-04    7.2340E-04
     -2.1794E-02    -1.4712E-02    1.2247E-02    1.5372E-02
C(1,1)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(0,2)  -1.9340E-04    -2.2531E-04    -4.6131E-04    4.4300E-06
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(3,0)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(1,2)  -5.5764E-05    -5.2861E-05    -1.1595E-06    -1.8245E-06
      7.8909E-05    4.0287E-05    -4.8736E-05    -2.5369E-05
C(2,1)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(0,3)  -2.7135E-06    -2.6259E-06    5.3343E-08    -6.6065E-07
      1.6071E-05    -5.8083E-06    -2.7378E-05    2.7130E-05
C(4,0)  -3.9600E-08    -1.6279E-08    -2.6429E-09    1.4648E-08
     -7.2808E-07    1.0865E-07    3.6137E-07    -5.7647E-07
C(3,1)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(2,2)   1.3353E-07    1.9081E-07    -7.4930E-09    -2.0866E-09
     -6.9711E-07    5.9190E-07    6.2146E-06    4.1398E-06
C(1,3)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(0,4)  -2.3432E-07    -2.2523E-07    -4.2590E-09    -2.2831E-08
      2.5483E-07    5.7091E-07    3.0632E-06    1.2236E-06
C(5,0)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(4,1)  -3.2188E-09    -3.6337E-09    2.7071E-10    6.8704E-10
     -4.6621E-08    -1.8772E-08    -2.5522E-08    -3.9034E-08
C(3,2)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(2,3)  -2.1229E-09    -2.0126E-09    7.4580E-13    -2.3365E-10
      1.0059E-07    5.1828E-08    -1.1820E-07    -6.6716E-08
C(1,4)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(0,5)  -9.2615E-10    -8.1077E-10    -3.0003E-11    -2.9002E-10
      2.6119E-08    8.8447E-09    -9.9826E-09    -1.1195E-08
C(6,0)  -4.1988E-12    -3.6166E-12    3.6359E-13    1.0245E-12
     -3.0119E-11    -1.2868E-10    9.0556E-10    3.2924E-09
C(5,1)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(4,2)   2.5755E-12    9.6486E-12    5.5588E-13    5.0641E-12
     -2.5482E-09    -1.2202E-09    2.9965E-09    7.5379E-09
C(3,3)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(2,4)   6.3634E-13    3.8754E-12    -3.4375E-14    -4.2031E-13
     -4.1918E-09    -2.0589E-09    5.4179E-10    2.2941E-09
C(1,5)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(0,6)   1.8503E-13    2.6075E-12    8.6188E-14    7.6116E-13
     -4.2429E-10    1.2428E-10    -2.3721E-09    -3.1390E-09
C(7,0)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(6,1)   9.5888E-14    1.0015E-13    -1.5184E-15    -1.6174E-15
      8.6665E-12    -4.4504E-12    -2.5349E-11    -7.1373E-11
C(5,2)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(4,3)   7.5405E-14    4.1240E-14    -9.2771E-15    -4.3499E-14
      8.4643E-11    4.4138E-11    -3.9429E-11    -1.8646E-10
C(3,4)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(2,5)   4.0590E-14    4.6738E-14    -1.9644E-16    -6.3345E-16
      2.7857E-11    3.3082E-12    -3.3851E-11    -9.3216E-11
C(1,6)   0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
      0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
C(0,7)  -7.3456E-15    1.1868E-14    6.6607E-16    1.5037E-14
     -1.1264E-12    -4.7888E-12    2.1578E-11    -1.0153E-12
 
<条件対応値>
θ11=34.33度
θ12=35.89度
θ21=21.44度
θ22=23.37度
Δ1=|θ11-θ12|=1.56度
Δ2=|θ21-θ22|=1.93度
 図20は、第6実施例のg線、e線、C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を参照すると、第6実施例においても第1実施例~第5実施例と同様に、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。第6実施例では、回転非対称な非球面状の入射面および射出面を有する保護レンズL0が第一反射鏡CM1の物体側に付設されているので、第1実施例~第5実施例よりも色収差が良好に補正されている。
 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色収差が十分に低減された光学系を実現している。なお、反射鏡や屈折部材(レンズなど)を樹脂で形成することにより軽量化を図ることができる。
 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2012年第227559号(2012年10月15日出願)
CM1 第一反射鏡
CM2 第二反射鏡
L0 保護レンズ
L1,L2 レンズ
IM 像面
AXa,AXb,AXc 基準軸

Claims (8)

  1.  反射屈折撮影レンズであって、
     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り、
     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り、
     前記レンズ群は、互いに同じ光学材料により形成された2つのレンズ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2つのレンズは、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反射屈折撮影レンズ。
  3.  請求項2に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記2つのレンズは、前記第二反射鏡側の第1レンズの非球面形状の入射面の接平面と、前記像面側の第2レンズの非球面形状の入射面の接平面とが、前記基準面内でハの字を形成するように配置されている反射屈折撮影レンズ。
  4.  請求項3に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記第1レンズの非球面形状の入射面の接平面が前記第二基準軸の直交面と前記基準面内でなす第1傾き角度、および前記第2レンズの非球面形状の入射面の接平面が前記第二基準軸の直交面と前記基準面内でなす第2傾き角度は、5度よりも大きく且つ65度よりも小さい反射屈折撮影レンズ。
  5.  請求項3または4に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記第1レンズの非球面形状の入射面の接平面と前記第1レンズの非球面形状の射出面の接平面とが前記基準面内でなす第1楔角度、および前記第2レンズの非球面形状の入射面の接平面と前記第2レンズの非球面形状の射出面の接平面とが前記基準面内でなす第2楔角度は、35度よりも小さい反射屈折撮影レンズ。
  6.  請求項1乃至5の何れか一項に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記2つのレンズは、前記第三直交面内でメニスカス形状を有する反射屈折撮影レンズ。
  7.  請求項1乃至6の何れか一項に記載の反射屈折撮影レンズにおいて、
     前記物体面と前記像面とは平行である反射屈折撮影レンズ。
  8.  請求項1乃至7の何れか一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光学面を有する保護レンズを備えている反射屈折撮影レンズ。
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