JPH10221602A5

JPH10221602A5 -

Info

Publication number: JPH10221602A5
Application number: JP1997025135A
Authority: JP
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2004-12-24

Claims

少なくとも３つの面が互いに偏心して配置され、その３つの面の間が屈折率が１．３以上の透明媒質で埋められた構成の偏心プリズム光学系において、
前記光学系は少なくとも２回の内部反射を行うように、前記３つの面の中の少なくとも２つの面を反射作用を有する面で形成すると共に、前記の２つの反射作用を有する面によって反射された光線を前記光学系内部で折り返すような位置に前記の２つの反射作用を有する面を配置し、
前記反射作用を有する２つの面のうち、１つの面の形状は面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面にて形成され、他の１つの面の少なくとも有効面（面の全領域中で光束が透過及び／又は反射をする領域）の形状が有効面内に回転対称軸を有する回転対称非球面にて構成され、
前記対称非球面が、前記光学系を通過する光束を入射若しくは射出させる透過作用と前記光学系内部で前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第１面として形成され、
前記回転非対称面が前記第１面と対向配置された第２面として形成され、さらに、
前記光学系を通過する光束を射出若しくは入射させる透過作用を有する第３面が、前記第１面と前記第２面との対向方向に対して略垂直方向の位置に配置され、かつ、前記第１面が前記第２面の方向に凸面を向けた形状に構成され、
以下の条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
５°＜α＜３０° ・・・（０−１）
ただし、αは、前記第１面の回転対称非球面の回転中心軸が、前記光学系の瞳の中心を通り像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出して前記第１面に交差するまでの直線と交差する角度（面の傾き角度）である。
少なくとも３つの面が互いに偏心して配置され、その３つの面の間が屈折率が１．３以上の透明媒質で埋められた構成の偏心プリズム光学系において、
前記光学系は少なくとも２回の内部反射を行うように、前記３つの面の中の少なくとも２つの面を反射作用を有する面で形成すると共に、前記の２つの反射作用を有する面によって反射された光線を前記光学系内部で折り返すような位置に前記の２つの反射作用を有する面を配置し、
前記反射作用を有する２つの面のうち、１つの面の形状は面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面にて形成され、他の１つの面の少なくとも有効面（面の全領域中で光束が透過及び／又は反射をする領域）の形状が有効面内に回転対称軸を有する回転対称球面にて構成され、
前記対称球面が、前記光学系を通過する光束を入射若しくは射出させる透過作用と前記光学系内部で前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第１面として形成され、
前記回転非対称面が前記第１面と対向配置された第２面として形成され、さらに、
前記光学系を通過する光束を射出若しくは入射させる透過作用を有する第３面が、前記第１面と前記第２面との対向方向に対して略垂直方向の位置に配置され、かつ、前記第１面が前記第２面の方向に凸面を向けた形状に構成され、
以下の条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
５°＜α＜３０° ・・・（０−１）
ただし、αは、前記光学系の瞳の中心を通り像面中心に到達する軸上主光線が前記第１面により反射される点を通る前記対称球面の回転中心軸が、前記光学系の瞳の中心を通り像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出して前記第１面に交差するまでの直線と交差する角度（面の傾き角度）である。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記第１面が有効面内にてその透過作用と反射作用とが少なくとも一部の領域で重なり合うように形成されていると共に、少なくとも前記第１面の有効面内の透過作用と反射作用との重なり合う領域での反射作用が全反射作用によるように構成されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記第１面の回転対称面は、前記第２面の方向に凸面と向けた非球面又は球面にて形成されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記第２面がアナモルフィック面にて形成されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
請求項５記載の偏心プリズム光学系において、
前記アナモルフィック面の有する２つの対称面のうち、少なくとも１つの対称面内に前記第１面の回転対称面の回転対称軸が位置するように、前記第１面と前記第２面とが配置されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記第２面が、対称面を１つのみ有する回転非対称面にて形成されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
請求項７記載の偏心プリズム光学系において、
前記の対称面を１つのみ有する回転非対称面の対称面内に前記第１面の回転対称面の回転対称軸が位置するように、前記第１面と前記第２面とが配置されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０．７＜ＦＡ＜１．３・・・（Ａ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、Ｆｘ／ＦｙをＦＡとする。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０．８＜｜ＰｘＢ｜＜１．３・・・（Ｂ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での面のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）をそれぞれＰｘｎ、Ｐｙｎとし、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｐｘｎ／ＰｘをＰｘＢとする。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０．８＜｜ＰｙＣ｜＜１．３・・・（Ｃ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での面のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）をそれぞれＰｘｎ、Ｐｙｎとし、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｐｙｎ／ＰｙをＰｙＣとする。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０．８＜ＣｘｙＤ＜１．２・・・（Ｄ−１）
ただし、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置でのその面の法線を含むＸ方向の曲率Ｃｘ２、Ｙ方向の曲率Ｃｙ２との比Ｃｘ２／Ｃｙ２をＣｘｙＤとする。
少なくとも３つの面が互いに偏心して配置され、その間を屈折率が１．３以上の透明媒質で埋めた構成で、像面から射出された光束を受光して射出瞳を形成する偏心プリズム光学系において、
前記光学系に入射した光束を射出させる透過作用と前記光学系内部で前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ回転対称面で形成された第１面と、
前記第１面と対向して配置され、前記光学系に入射し光束を前記光学系内部で前記第１面に向けて反射させる作用を有する回転非対称面で形成された第２面と、
前記像面に対して面を対向するように配置し、前記像面から射出した光束を前記光学系内部に入射させる作用を有する第３面とを少なくとも有し、
前記第３面は、前記第１面と前記第２面との対向方向に対して略垂直方向の位置に配置され、
前記第１面は、前記第２面の方向に凸面を向けた形状で構成され、
少なくとも前記第３面から入射した光束は前記光学系内部を通過して前記第１面で反射され、前記第１面で反射された光束は前記光学系内部を通過して前記第２面で反射され、前記第２面で反射された光束は前記第２面と対向する第１面から射出瞳に向けて射出されるように、前記第１面と前記第２面と前記第３面とが前記光学系を構成する面として配置され、さらに、
光線の折り返し方向であるＹ−Ｚ断面内で、前記光学系の像面の中心を通り射出瞳中心に到達する軸上主光線が前記第１面を射出して前記射出瞳に入射するまでの直線を境にして、その直線に沿う方向の前記射出瞳からの前記第１面までの距離が、前記像面側の方が前記像面と反対側より小さくなるように、前記第１面が前記直線に対して傾いて配置されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
少なくとも３つの面が互いに偏心して配置され、その間を屈折率が１．３以上の透明媒質で埋めた構成で、瞳面から入射した光束を受光して像面を形成する偏心プリズム光学系において、
前記瞳面に対して面を対向するように配置され、前記瞳面から射出した光束を前記光学系内部に入射させる透過作用と前記光学系内部で前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ回転対称面で形成された第１面と、
前記第１面と対向して配置され、前記光学系に入射し光束を前記光学系内部で前記第１面に向けて反射させる作用を有する回転非対称面で形成された第２面と、
前記第１面と前記第２面との対向方向に対して略垂直方向の位置に配置され、前記光学系に入射した光束を前記像面に向けて射出させる透過作用を有する第３面とを少なくとも有し、
前記第１面は、前記第２面の方向に凸面を向けた形状で構成され、
少なくとも前記第１面から入射した光束は前記第１面と対向する第２面で反射され、前記第２面で反射された光束は前記第２面と対向する前記第１面で反射され、前記第１面で反射された光束は前記光学系内部を通過して前記第３面から像面に向けて射出されるように、前記第１面と前記第２面と前記第３面とが前記光学系を構成する面として配置され、さらに、
光線の折り返し方向であるＹ−Ｚ断面内で、前記光学系の瞳面の中心を通り像面中心に到達する軸上主光線が瞳面を射出して前記第１面と交差するまでの直線を境にして、その直線に沿う方向の前記瞳面からの前記第１面までの距離が、前記像面側の方が前記像面と反対側より小さくなるように、前記第１面が前記直線に対して傾いて配置されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系を備えた光学装置。