JPH10319328A - 拡大鏡 - Google Patents
拡大鏡Info
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- JPH10319328A JPH10319328A JP9148658A JP14865897A JPH10319328A JP H10319328 A JPH10319328 A JP H10319328A JP 9148658 A JP9148658 A JP 9148658A JP 14865897 A JP14865897 A JP 14865897A JP H10319328 A JPH10319328 A JP H10319328A
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- JP
- Japan
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- lens
- magnifying glass
- diffractive
- wavelength
- positive
- Prior art date
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Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の拡大鏡は、正の屈折レンズのみにより
構成されているため、色収差を補正することができな
い。正レンズと負レンズとを組み合わせることによって
色収差を補正する場合にはレンズ枚数の増加によりサイ
ズが大きくなり、かつ、コストが高くなる。 【解決手段】 拡大鏡1は、単レンズから構成され、一
方のレンズ面2には正の回折レンズ作用を持つ輪帯構造
10が形成され、他方のレンズ面3は正の屈折パワーを
有している。拡大鏡1は、レンズ面2が巨視的には凹形
状、レンズ面3が凸形状であり、全体の巨視的形状はメ
ニスカス形状となる。拡大鏡1は、その一方のレンズ面
2が色収差補正機能を持つ回折レンズ部として構成さ
れ、他方のレンズ面3を含む部分が正のパワーを持つ屈
折レンズ部として構成されており、回折レンズ部は屈折
レンズ部を構成するレンズの一面に形成されている。
構成されているため、色収差を補正することができな
い。正レンズと負レンズとを組み合わせることによって
色収差を補正する場合にはレンズ枚数の増加によりサイ
ズが大きくなり、かつ、コストが高くなる。 【解決手段】 拡大鏡1は、単レンズから構成され、一
方のレンズ面2には正の回折レンズ作用を持つ輪帯構造
10が形成され、他方のレンズ面3は正の屈折パワーを
有している。拡大鏡1は、レンズ面2が巨視的には凹形
状、レンズ面3が凸形状であり、全体の巨視的形状はメ
ニスカス形状となる。拡大鏡1は、その一方のレンズ面
2が色収差補正機能を持つ回折レンズ部として構成さ
れ、他方のレンズ面3を含む部分が正のパワーを持つ屈
折レンズ部として構成されており、回折レンズ部は屈折
レンズ部を構成するレンズの一面に形成されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、虫眼鏡、ルーペ
等の1枚、または2枚の正レンズにより構成される拡大
鏡の改良に関する。
等の1枚、または2枚の正レンズにより構成される拡大
鏡の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】虫眼鏡、ルーペ等の拡大鏡は、一般に正
の単レンズにより、あるいは倍率を拡大するために2枚
の正レンズにより構成されている。
の単レンズにより、あるいは倍率を拡大するために2枚
の正レンズにより構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の拡大鏡は、正の屈折レンズのみにより構成され
ているため、色収差を補正することができない。このた
め、従来の拡大鏡を用いてフィルムのチェックをする
と、特に拡大鏡から眼を離して観察する場合には、周辺
部で拡大鏡自身が持つ色収差により、あたかも、フィル
ム上の像に色ズレがあるかのように観察される。このた
め、レンズ径が大きくイメージサークルが広い拡大鏡を
使用している場合にも、観察したい部分を拡大鏡の光軸
付近に合わせなければならないという問題がある。
た従来の拡大鏡は、正の屈折レンズのみにより構成され
ているため、色収差を補正することができない。このた
め、従来の拡大鏡を用いてフィルムのチェックをする
と、特に拡大鏡から眼を離して観察する場合には、周辺
部で拡大鏡自身が持つ色収差により、あたかも、フィル
ム上の像に色ズレがあるかのように観察される。このた
め、レンズ径が大きくイメージサークルが広い拡大鏡を
使用している場合にも、観察したい部分を拡大鏡の光軸
付近に合わせなければならないという問題がある。
【0004】なお、色収差は、正レンズと負レンズとを
組み合わせることによっても補正することができるが、
この場合にはレンズ枚数の増加によりサイズが大きくな
り、かつ、コストが高くなるという問題がある。
組み合わせることによっても補正することができるが、
この場合にはレンズ枚数の増加によりサイズが大きくな
り、かつ、コストが高くなるという問題がある。
【0005】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、サイズやコストを上昇させる
ことなく色収差の発生を抑えることができる拡大鏡を提
供することを目的とする。
みてなされたものであり、サイズやコストを上昇させる
ことなく色収差の発生を抑えることができる拡大鏡を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる拡大鏡
は、上記の目的を達成させるため、正のパワーを持つ屈
折レンズ部と、ブレーズ化された正の回折レンズ作用を
持つ輪帯構造を有し、色収差補正機能を持つ回折レンズ
部とから構成され、回折レンズ部が、屈折レンズ部を構
成するレンズの一面に形成されていることを特徴とす
る。
は、上記の目的を達成させるため、正のパワーを持つ屈
折レンズ部と、ブレーズ化された正の回折レンズ作用を
持つ輪帯構造を有し、色収差補正機能を持つ回折レンズ
部とから構成され、回折レンズ部が、屈折レンズ部を構
成するレンズの一面に形成されていることを特徴とす
る。
【0007】回折レンズは負のアッベ数を持つため、正
の回折レンズと正の屈折レンズとを組み合わせることに
より、色収差を補正することができる。回折レンズ部
は、成形時に一体に形成できるため、正負の屈折レンズ
を組み合わせるよりも低コストで拡大鏡を構成すること
が可能である。
の回折レンズと正の屈折レンズとを組み合わせることに
より、色収差を補正することができる。回折レンズ部
は、成形時に一体に形成できるため、正負の屈折レンズ
を組み合わせるよりも低コストで拡大鏡を構成すること
が可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる拡大鏡の
実施形態を説明する。図1は、実施形態にかかる拡大鏡
1を概念的に示す説明図である。実施形態の拡大鏡1
は、単レンズから構成され、図中左側となる一方のレン
ズ面2には正の回折レンズ作用を持つ輪帯構造10が形
成され、他方のレンズ面3は正の屈折パワーを有してい
る。拡大鏡1は、レンズ面2が巨視的には凹形状、レン
ズ面3が凸形状であり、全体の巨視的形状はメニスカス
形状となる。なお、図1では、理解を容易にするため、
輪帯構造10を実際のスケールを無視して誇張して表現
している。
実施形態を説明する。図1は、実施形態にかかる拡大鏡
1を概念的に示す説明図である。実施形態の拡大鏡1
は、単レンズから構成され、図中左側となる一方のレン
ズ面2には正の回折レンズ作用を持つ輪帯構造10が形
成され、他方のレンズ面3は正の屈折パワーを有してい
る。拡大鏡1は、レンズ面2が巨視的には凹形状、レン
ズ面3が凸形状であり、全体の巨視的形状はメニスカス
形状となる。なお、図1では、理解を容易にするため、
輪帯構造10を実際のスケールを無視して誇張して表現
している。
【0009】拡大鏡1は、その一方のレンズ面2が色収
差補正機能を持つ回折レンズ部として構成され、他方の
レンズ面3を含む部分が正のパワーを持つ屈折レンズ部
として構成されており、回折レンズ部は屈折レンズ部を
構成するレンズの一面に形成されている。また、レンズ
面3は、歪曲収差の発生を抑えるため、破線4で示され
る球面に対して、周辺部に向けてレンズ厚が厚くなるよ
うな4次の非球面成分を有する。このような拡大鏡1
は、樹脂のモールドにより作製される。
差補正機能を持つ回折レンズ部として構成され、他方の
レンズ面3を含む部分が正のパワーを持つ屈折レンズ部
として構成されており、回折レンズ部は屈折レンズ部を
構成するレンズの一面に形成されている。また、レンズ
面3は、歪曲収差の発生を抑えるため、破線4で示され
る球面に対して、周辺部に向けてレンズ厚が厚くなるよ
うな4次の非球面成分を有する。このような拡大鏡1
は、樹脂のモールドにより作製される。
【0010】輪帯構造10は、望ましくは、光軸Axに
垂直な平面状の輪帯11,11,...を光軸を中心に同心
で複数形成して構成される。このように構成すると、回
折レンズ部を設計通りに正確に作成することができる。
樹脂レンズのモールドで回折レンズ部を持つレンズを形
成する場合、成形の際の型の加工精度がレンズ上に形成
される輪帯構造10の精度を決定づけることとなる。成
形型は、旋盤を用いて切削加工されるが、切削に用いら
れるバイトの先端形状により加工精度に差が生じる。
垂直な平面状の輪帯11,11,...を光軸を中心に同心
で複数形成して構成される。このように構成すると、回
折レンズ部を設計通りに正確に作成することができる。
樹脂レンズのモールドで回折レンズ部を持つレンズを形
成する場合、成形の際の型の加工精度がレンズ上に形成
される輪帯構造10の精度を決定づけることとなる。成
形型は、旋盤を用いて切削加工されるが、切削に用いら
れるバイトの先端形状により加工精度に差が生じる。
【0011】輪帯構造10が光軸に対して垂直でない面
により構成される場合、先端がきわめて小さいバイトを
用いて、いわば点接触で型の面を形成してゆく必要があ
る。ただし、型との接触面積が小さい場合、加工が進む
につれてバイトの先端が磨耗しやすく、設計値通りの加
工ができない可能性が高い。特に、輪帯間の段差部分の
コーナーの形状が丸みを帯び、これが回折面に転写され
て使用されると回折効率の低下の原因となる。これに対
して、輪帯が光軸に垂直な平面により構成される場合に
は、平面のエッジを持つバイトにより、いわば面接触に
よって面を形成することができる。ダイヤモンドバイト
の平面は結晶構造による平面であるため、非常に精度が
高く、かつ、接触面積が大きいために磨耗も比較的少な
く、設計値通りの形状を正確に加工することができる。
したがって、回折効率を高めるためには、光軸に対して
垂直な平面により各輪帯が形成されるような輪帯構造を
用いることが望ましい。
により構成される場合、先端がきわめて小さいバイトを
用いて、いわば点接触で型の面を形成してゆく必要があ
る。ただし、型との接触面積が小さい場合、加工が進む
につれてバイトの先端が磨耗しやすく、設計値通りの加
工ができない可能性が高い。特に、輪帯間の段差部分の
コーナーの形状が丸みを帯び、これが回折面に転写され
て使用されると回折効率の低下の原因となる。これに対
して、輪帯が光軸に垂直な平面により構成される場合に
は、平面のエッジを持つバイトにより、いわば面接触に
よって面を形成することができる。ダイヤモンドバイト
の平面は結晶構造による平面であるため、非常に精度が
高く、かつ、接触面積が大きいために磨耗も比較的少な
く、設計値通りの形状を正確に加工することができる。
したがって、回折効率を高めるためには、光軸に対して
垂直な平面により各輪帯が形成されるような輪帯構造を
用いることが望ましい。
【0012】回折レンズ部の作用は、光路差関数φ(h)
で表されるが、回折レンズのパワーを規定する光路差関
数の二次の係数P2が、以下の条件(1)を満たすことが
望ましい。 −1.50<P2<−0.35 …(1)
で表されるが、回折レンズのパワーを規定する光路差関
数の二次の係数P2が、以下の条件(1)を満たすことが
望ましい。 −1.50<P2<−0.35 …(1)
【0013】条件(1)の下限を下回る場合には、回折レ
ンズのパワーが過大となって色収差が補正過剰となる。
上限を越える場合には、色収差が補正不足となり、ある
いは拡大鏡として用いるためには倍率が小さくなりすぎ
る。
ンズのパワーが過大となって色収差が補正過剰となる。
上限を越える場合には、色収差が補正不足となり、ある
いは拡大鏡として用いるためには倍率が小さくなりすぎ
る。
【0014】拡大鏡1は眼視用に用いられることが前提
となるため、その回折レンズ部のブレーズ波長λ0は、
以下の条件(2)を満たすことが望ましい。 540nm<λ0<600nm …(2)
となるため、その回折レンズ部のブレーズ波長λ0は、
以下の条件(2)を満たすことが望ましい。 540nm<λ0<600nm …(2)
【0015】回折レンズ部の回折効率は、ブレーズ波長
λ0をピークとする山形の分布をとるため、眼視用の拡
大鏡として光を有効に利用するためには、比視感度が高
い波長をブレーズ波長に合わせることが望ましい。上記
の条件(2)はブレーズ波長を540nm〜600nmの範囲に定め
ることを規定している。CIEの標準比視感度による
と、明所視の比視感度は555nmでピーク値をとる。そこ
で、上記の条件(2)を満たす範囲でブレーズ波長を定め
れば、視感度の高い波長領域の回折効率を高めることが
できる。
λ0をピークとする山形の分布をとるため、眼視用の拡
大鏡として光を有効に利用するためには、比視感度が高
い波長をブレーズ波長に合わせることが望ましい。上記
の条件(2)はブレーズ波長を540nm〜600nmの範囲に定め
ることを規定している。CIEの標準比視感度による
と、明所視の比視感度は555nmでピーク値をとる。そこ
で、上記の条件(2)を満たす範囲でブレーズ波長を定め
れば、視感度の高い波長領域の回折効率を高めることが
できる。
【0016】また、回折レンズ部の輪帯の総数Ntは、
以下の条件(3)を満たすことが望ましい。 100<Nt<500 …(3)
以下の条件(3)を満たすことが望ましい。 100<Nt<500 …(3)
【0017】条件(3)の下限を下回る場合には、倍率色
収差が問題とならない程度にレンズの有効面積が小さく
なり、回折レンズ部を設けても効果が少ない。上限を越
える場合には、輪帯の幅が特に周辺部で狭くなりすぎ、
回折光率が低下するために望ましくない。
収差が問題とならない程度にレンズの有効面積が小さく
なり、回折レンズ部を設けても効果が少ない。上限を越
える場合には、輪帯の幅が特に周辺部で狭くなりすぎ、
回折光率が低下するために望ましくない。
【0018】さらに、上記のようにブレーズ波長を設定
する場合、輪帯構造10の隣接する輪帯間の光軸方向の
ギャップtは、レンズの波長λ0での屈折率をn0とし
て、t=λ0/(n0−1)で定められる。これにより、波
長λ0の光に対する回折効率が100%となる。なお、
回折効率が100%になる波長は単一の波長に限定され
るため、波長幅のある光が入射した場合には、ブレーズ
波長λ0以外の波長については不要回折光が発生し、こ
れがフレアーとなる。眼視用の光学系では光源の分光特
性、対象物の分光反射率、あるいは分光透過率と比視感
度とによりフレアー率が決定されるため、比視感度に合
わせてブレーズ波長を550nm〜560nmの範囲に決定するこ
とはフレアー感を減少させるためにも望ましい。
する場合、輪帯構造10の隣接する輪帯間の光軸方向の
ギャップtは、レンズの波長λ0での屈折率をn0とし
て、t=λ0/(n0−1)で定められる。これにより、波
長λ0の光に対する回折効率が100%となる。なお、
回折効率が100%になる波長は単一の波長に限定され
るため、波長幅のある光が入射した場合には、ブレーズ
波長λ0以外の波長については不要回折光が発生し、こ
れがフレアーとなる。眼視用の光学系では光源の分光特
性、対象物の分光反射率、あるいは分光透過率と比視感
度とによりフレアー率が決定されるため、比視感度に合
わせてブレーズ波長を550nm〜560nmの範囲に決定するこ
とはフレアー感を減少させるためにも望ましい。
【0019】なお、短波長側の不要回折光による青色の
フレアーと、長波長側の不要回折光による赤色のフレア
ーとでは、強度が同じであると一般に赤色のフレアーの
方が嫌われる傾向がある。赤色のフレアーの発生を重点
的に抑えるためには、ブレーズ波長を上記の範囲より長
波長側にシフトさせて例えば570nmに設定する。
フレアーと、長波長側の不要回折光による赤色のフレア
ーとでは、強度が同じであると一般に赤色のフレアーの
方が嫌われる傾向がある。赤色のフレアーの発生を重点
的に抑えるためには、ブレーズ波長を上記の範囲より長
波長側にシフトさせて例えば570nmに設定する。
【0020】回折レンズ部の作用は、光路差関数φ(h)
(単位:λ)により表現される。光路差関数とは、輪帯構
造を形成しない状態で屈折レンズ内を進む光線と、輪帯
構造を形成した状態で進む光線との光路長の差を光線が
輪帯構造に入射する点の光軸からの距離hを変数として
示す関数である。この明細書では、近軸で光軸から離れ
るにしたがって光路差関数の値が負の方向に変化するも
のを正のパワーを持つ回折レンズ部と定義する。
(単位:λ)により表現される。光路差関数とは、輪帯構
造を形成しない状態で屈折レンズ内を進む光線と、輪帯
構造を形成した状態で進む光線との光路長の差を光線が
輪帯構造に入射する点の光軸からの距離hを変数として
示す関数である。この明細書では、近軸で光軸から離れ
るにしたがって光路差関数の値が負の方向に変化するも
のを正のパワーを持つ回折レンズ部と定義する。
【0021】簡単のため、ここでは光路差関数φ(h)を
以下の式(4)に示すような2次関数として定義する。 φ(h)=P2・h2 …(4) ただし、P2は光路差関数φ(h)の二次の係数である。
以下の式(4)に示すような2次関数として定義する。 φ(h)=P2・h2 …(4) ただし、P2は光路差関数φ(h)の二次の係数である。
【0022】回折レンズ部と屈折レンズ部とで色収差を
打ち消し合わせるためには、以下の条件(5)が成立すれ
ばよい。 -3.4533fd+ν・f=0 …(5) ただし、-3.4533は回折レンズ部のアッベ数に相当する
分散値、fdは回折レンズ部の焦点距離、νは屈折レン
ズ部のアッベ数、fは屈折レンズ部の焦点距離である。
回折レンズ部の焦点距離fdは、光路差関数φ(h)の2
次の係数をP2、波長をλとして、以下の式(6)で表さ
れる。 fd=−1/(2P2・λ) …(6) したがって、上記の式(5)(6)から、以下の式(7)を満
たすように光路差関数φ(h)の2次の係数P2を定めれ
ば、色収差を補正することができる。 P2=−1.7267/(ν・f・λ) …(7)
打ち消し合わせるためには、以下の条件(5)が成立すれ
ばよい。 -3.4533fd+ν・f=0 …(5) ただし、-3.4533は回折レンズ部のアッベ数に相当する
分散値、fdは回折レンズ部の焦点距離、νは屈折レン
ズ部のアッベ数、fは屈折レンズ部の焦点距離である。
回折レンズ部の焦点距離fdは、光路差関数φ(h)の2
次の係数をP2、波長をλとして、以下の式(6)で表さ
れる。 fd=−1/(2P2・λ) …(6) したがって、上記の式(5)(6)から、以下の式(7)を満
たすように光路差関数φ(h)の2次の係数P2を定めれ
ば、色収差を補正することができる。 P2=−1.7267/(ν・f・λ) …(7)
【0023】上記の光路差関数φ(h)は、各輪帯の境界
部分での位相の飛びを考慮せずに与えられる光路長のみ
を規定するが、境界部分での位相の飛びを考慮に入れる
と、光軸からの距離hにおける光路差関数の値φ'(h)
は、以下の式(8)により表される。 φ'(h)=(MOD((P2h2+C),1)−C) …(8) ただし、MOD(x,y)はxをyで割ったときの余りを
示す剰余関数、Cは段差を挟む内側の部分の巨視的形状
からの光路長差を規定する定数であり、0から1の範囲
の任意の値を持つ。例えば、段差内側部分で1波長分の
光路差とするにはC=0となり、同じく半波長分の光路
差の点に段差を設ける場合にはC=0.5となる。
部分での位相の飛びを考慮せずに与えられる光路長のみ
を規定するが、境界部分での位相の飛びを考慮に入れる
と、光軸からの距離hにおける光路差関数の値φ'(h)
は、以下の式(8)により表される。 φ'(h)=(MOD((P2h2+C),1)−C) …(8) ただし、MOD(x,y)はxをyで割ったときの余りを
示す剰余関数、Cは段差を挟む内側の部分の巨視的形状
からの光路長差を規定する定数であり、0から1の範囲
の任意の値を持つ。例えば、段差内側部分で1波長分の
光路差とするにはC=0となり、同じく半波長分の光路
差の点に段差を設ける場合にはC=0.5となる。
【0024】実施形態の構成では、光線が各輪帯に垂直
に入射するものと考えることができるため、1波長分の
位相差を与えるための段差は、波長をλ、レンズの屈折
率をnとして、λ/(n−1)で与えられる。上記の式
(6)で表現される光路差関数φ'(h)を用いて実際の回
折レンズ部の輪帯構造をサグ量Xdで表すと、以下の式
(9)のとおりになる。 Xd=−φ'(h)×λ/(n−1) =−(MOD((P2h2+C),1)−C)×λ/(n−1) …(9)
に入射するものと考えることができるため、1波長分の
位相差を与えるための段差は、波長をλ、レンズの屈折
率をnとして、λ/(n−1)で与えられる。上記の式
(6)で表現される光路差関数φ'(h)を用いて実際の回
折レンズ部の輪帯構造をサグ量Xdで表すと、以下の式
(9)のとおりになる。 Xd=−φ'(h)×λ/(n−1) =−(MOD((P2h2+C),1)−C)×λ/(n−1) …(9)
【0025】輪帯構造10が形成されたレンズ面3の実
際の形状を示すサグ量Xは、レンズ面3の屈折面として
の形状、すなわちベースカーブに上記の式(9)で規定さ
れる輪帯構造を付加したものとなるため、以下の式(1
0)で表される。 X=h2/(r(1+√(1−h2/r2)) −MOD((P2・h2+C),1)−C)×λ/(n−1) …(10)
際の形状を示すサグ量Xは、レンズ面3の屈折面として
の形状、すなわちベースカーブに上記の式(9)で規定さ
れる輪帯構造を付加したものとなるため、以下の式(1
0)で表される。 X=h2/(r(1+√(1−h2/r2)) −MOD((P2・h2+C),1)−C)×λ/(n−1) …(10)
【0026】光路差関数φ(h)の値が波長分変化する毎
に段差を持つ場合、輪帯構造10の輪帯の総数Ntは、
回折レンズ部が光路差関数の2次の項のみで形成されて
いると考えると、回折レンズ部の有効半径をhtとし
て、以下の式(11)で求められる。 Nt=|P2|・ht2 Nt=1.7267ht2/(ν・f・λ) …(11) 波長λを560nmとすると、輪帯の総数Ntは3083ht2/
(ν・f)程度の数となる。
に段差を持つ場合、輪帯構造10の輪帯の総数Ntは、
回折レンズ部が光路差関数の2次の項のみで形成されて
いると考えると、回折レンズ部の有効半径をhtとし
て、以下の式(11)で求められる。 Nt=|P2|・ht2 Nt=1.7267ht2/(ν・f・λ) …(11) 波長λを560nmとすると、輪帯の総数Ntは3083ht2/
(ν・f)程度の数となる。
【0027】また、光軸上を0として周辺に向けて数え
た際にN−1番目の輪帯とN番目の輪帯との境界、すな
わち段差部分の光軸からの距離h(N)は、以下の式(1
2)で表される。 h(N)=√((N+C)/P2) …(12)
た際にN−1番目の輪帯とN番目の輪帯との境界、すな
わち段差部分の光軸からの距離h(N)は、以下の式(1
2)で表される。 h(N)=√((N+C)/P2) …(12)
【0028】例えば、光路差関数φ(h)の値が波長分変
化する毎に段差を持つ場合、すなわち、剰余関数MOD
(φ(h),1)の値が0となる毎に段差を持つ場合には、
段差部分の光軸からの距離h(N)は以下の式(13)で表
される。 h(N)=√(N/P2) …(13) また、光路差関数φ(h)の値が半波長分変化する毎に段
差を持つ場合、すなわち剰余関数MOD(φ(h),1)の
値が0.5となる毎に段差を持つ場合には、段差部分の
光軸からの距離h(N)は以下の式(14)で表される。 h(N)=√((N+0.5)/P2) …(14)
化する毎に段差を持つ場合、すなわち、剰余関数MOD
(φ(h),1)の値が0となる毎に段差を持つ場合には、
段差部分の光軸からの距離h(N)は以下の式(13)で表
される。 h(N)=√(N/P2) …(13) また、光路差関数φ(h)の値が半波長分変化する毎に段
差を持つ場合、すなわち剰余関数MOD(φ(h),1)の
値が0.5となる毎に段差を持つ場合には、段差部分の
光軸からの距離h(N)は以下の式(14)で表される。 h(N)=√((N+0.5)/P2) …(14)
【0029】
【実施例】次に、上述した実施形態に基づく具体的な実
施例を3例提示する。実施例1〜3はいずれも単一の樹
脂レンズで構成されている。実施例1は輪帯構造が平面
状のベースカーブ上に形成された例、実施例2、3はい
ずれも輪帯構造が凹面状のベースカーブ上に形成された
例である。なお、実施例1の輪帯は曲面状、実施例2、
3の輪帯は光軸に対して垂直な平面状である。
施例を3例提示する。実施例1〜3はいずれも単一の樹
脂レンズで構成されている。実施例1は輪帯構造が平面
状のベースカーブ上に形成された例、実施例2、3はい
ずれも輪帯構造が凹面状のベースカーブ上に形成された
例である。なお、実施例1の輪帯は曲面状、実施例2、
3の輪帯は光軸に対して垂直な平面状である。
【0030】
【実施例1】図2は、実施例1にかかる拡大鏡1aを示
したものである。具体的な数値構成は表1に示されてい
る。面番号1が回折レンズ部としての輪帯構造10aが
形成されたレンズ面2a、面番号2が4次の非球面成分
を持つ凸のレンズ面3aを示し、面番号3は絞りSを示
している。表中、fは全系の焦点距離(単位:mm)、mは
倍率、ERはアイリングの直径(単位:mm)、Bは射出光
線がレンズの光軸となす角度の最大値(単位:degree)、
htは有効径(単位:mm)、rはレンズ各面の巨視的な曲率
半径(単位:mm)、dはレンズ厚またはレンズ間隔(単位:m
m)、ndは各レンズのd線(588nm)での屈折率、νdは各レ
ンズのアッベ数である。
したものである。具体的な数値構成は表1に示されてい
る。面番号1が回折レンズ部としての輪帯構造10aが
形成されたレンズ面2a、面番号2が4次の非球面成分
を持つ凸のレンズ面3aを示し、面番号3は絞りSを示
している。表中、fは全系の焦点距離(単位:mm)、mは
倍率、ERはアイリングの直径(単位:mm)、Bは射出光
線がレンズの光軸となす角度の最大値(単位:degree)、
htは有効径(単位:mm)、rはレンズ各面の巨視的な曲率
半径(単位:mm)、dはレンズ厚またはレンズ間隔(単位:m
m)、ndは各レンズのd線(588nm)での屈折率、νdは各レ
ンズのアッベ数である。
【0031】また、第2面3aは4次の非球面成分を持
つ非球面であり、その形状は光軸からの高さがhとなる
非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距
離(サグ量)をX、非球面の光軸上での曲率(1/r)をC、
円錐係数をK、4次の非球面係数をA4として、以下の
式(15)で表される。なお、表1における非球面の曲率
半径は光軸上の曲率半径であり、その円錐係数、非球面
係数は表2に示される。 X=Ch2/(1+√(1-(1+
K)C2h2))+A4h4 …(15)
つ非球面であり、その形状は光軸からの高さがhとなる
非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距
離(サグ量)をX、非球面の光軸上での曲率(1/r)をC、
円錐係数をK、4次の非球面係数をA4として、以下の
式(15)で表される。なお、表1における非球面の曲率
半径は光軸上の曲率半径であり、その円錐係数、非球面
係数は表2に示される。 X=Ch2/(1+√(1-(1+
K)C2h2))+A4h4 …(15)
【0032】
【表1】 f=100.00 m=2.500 ER=4.00 B=12.2゜ht=24.0 面番号 r d nd νd 1 ∞ 7.00 1.49176 57.4 2 -52.500 99.69 3 ∞
【0033】
【表2】第2面 K=0.0000 A4=0.1300×10-5
【0034】ここで、波長分の光路差毎に段差を設けて
輪帯を形成する場合、回折レンズ部の光路差関数φ
(h)、輪帯の切り替わり点の光軸からの距離h(N)、輪
帯の総数Ntはそれぞれ以下の通りとなる。 φ(h)=-0.5636×h2 h(N)=√(N/0.5636) Nt=0.5636×24.02=324.6 最外郭輪帯幅=|1/(2×hmax×P2)|=1/(2×24×0.5
636)=36.9μm
輪帯を形成する場合、回折レンズ部の光路差関数φ
(h)、輪帯の切り替わり点の光軸からの距離h(N)、輪
帯の総数Ntはそれぞれ以下の通りとなる。 φ(h)=-0.5636×h2 h(N)=√(N/0.5636) Nt=0.5636×24.02=324.6 最外郭輪帯幅=|1/(2×hmax×P2)|=1/(2×24×0.5
636)=36.9μm
【0035】実施例1ではベースカーブが平面(r=∞)
であるため、前述の式(9)に基づき、式(14)によりレ
ンズ面2aの形状をサグ量Xとして表現できる。 X=−(MOD((P2h2+C),1)−C)×λ/(n−1) …(16) ここで、波長分の光路差毎に段差を設けるとすると、式
(16)は以下の式(17)のように変形できる。 X=(−P2・λ/(n−1))h2−N・λ/(n−1) …(17) 式(15)は、(P2・λ/(n−1))h2で表される放物面
を上述のh(N)の境界毎に−λ/(n−1)づつシフトさ
せて得られる形状を示している。
であるため、前述の式(9)に基づき、式(14)によりレ
ンズ面2aの形状をサグ量Xとして表現できる。 X=−(MOD((P2h2+C),1)−C)×λ/(n−1) …(16) ここで、波長分の光路差毎に段差を設けるとすると、式
(16)は以下の式(17)のように変形できる。 X=(−P2・λ/(n−1))h2−N・λ/(n−1) …(17) 式(15)は、(P2・λ/(n−1))h2で表される放物面
を上述のh(N)の境界毎に−λ/(n−1)づつシフトさ
せて得られる形状を示している。
【0036】式(15)に基づいてレンズ面2aの形状を
求めると、例えばブレーズ波長を588nmとした場合には
以下の式(18)、ブレーズ波長を560nmとした場合(n=
1.49306)には式(19)で表される。 X=(0.5636・h2−N)×1.1957×10-3…(18) X=(0.5636・h2−N)×1.1358×10-3…(19)
求めると、例えばブレーズ波長を588nmとした場合には
以下の式(18)、ブレーズ波長を560nmとした場合(n=
1.49306)には式(19)で表される。 X=(0.5636・h2−N)×1.1957×10-3…(18) X=(0.5636・h2−N)×1.1358×10-3…(19)
【0037】図3は実施例1の拡大鏡1aの諸収差を示
す。図3(A)はd線、g線(436nm)、C線(656nm)、F線
(486nm)、e線(546nm)における球面収差、(B)は(A)と
同一の各波長で示される倍率色収差、(C)は非点収差
(S:サジタル、M:メリディオナル)、(D)は歪曲収差を示
している。グラフの縦軸は、球面収差を示す(A)では光
軸に垂直な面内での光軸からの距離(最大値はアイリン
グの直径ER)、他のグラフでは射出光線が光軸となす
角度(最大値B)である。また、横軸は、各収差の発生量
を示し、単位は歪曲収差量を示す(D)ではパーセント
(%)、他のグラフではディオプター(Dptr)である。
す。図3(A)はd線、g線(436nm)、C線(656nm)、F線
(486nm)、e線(546nm)における球面収差、(B)は(A)と
同一の各波長で示される倍率色収差、(C)は非点収差
(S:サジタル、M:メリディオナル)、(D)は歪曲収差を示
している。グラフの縦軸は、球面収差を示す(A)では光
軸に垂直な面内での光軸からの距離(最大値はアイリン
グの直径ER)、他のグラフでは射出光線が光軸となす
角度(最大値B)である。また、横軸は、各収差の発生量
を示し、単位は歪曲収差量を示す(D)ではパーセント
(%)、他のグラフではディオプター(Dptr)である。
【0038】
【実施例2】図4は、実施例2にかかる拡大鏡1bを示
したものである。具体的な数値構成は表3に示されてい
る。面番号1が回折レンズ部としての輪帯構造10bが
形成されたレンズ面2b、面番号2が4次の非球面成分
を持つ凸のレンズ面3bを示し、面番号3は絞りSを示
している。第2面3bの円錐係数、非球面係数は表4に
示される。
したものである。具体的な数値構成は表3に示されてい
る。面番号1が回折レンズ部としての輪帯構造10bが
形成されたレンズ面2b、面番号2が4次の非球面成分
を持つ凸のレンズ面3bを示し、面番号3は絞りSを示
している。第2面3bの円錐係数、非球面係数は表4に
示される。
【0039】
【表3】 f=100.00 m=2.500 ER=4.00 B=12.2゜ ht=24.0 面番号 r d nd νd 1 -750.000 7.00 1.49176 57.4 2 -49.176 100.00 3 ∞
【0040】
【表4】第2面 K=0.0000 A4=0.1500×10-5
【0041】ここで、波長分の光路差毎に段差を設けて
輪帯を形成する場合、回折レンズ部の光路差関数φ
(h)、輪帯の切り替わり点の光軸からの距離h(N)、輪
帯の総数Ntはそれぞれ以下の通りとなる。 φ(h)=-0.5580×h2 h(N)=√(N/0.5580) Nt=0.5580×24.02=321.4 最外郭輪帯幅=|1/(2×hmax×P2)|=1/(2×24×0.5
580)=37.3μm
輪帯を形成する場合、回折レンズ部の光路差関数φ
(h)、輪帯の切り替わり点の光軸からの距離h(N)、輪
帯の総数Ntはそれぞれ以下の通りとなる。 φ(h)=-0.5580×h2 h(N)=√(N/0.5580) Nt=0.5580×24.02=321.4 最外郭輪帯幅=|1/(2×hmax×P2)|=1/(2×24×0.5
580)=37.3μm
【0042】実施例2ではベースカーブが凹面であるた
め、前述の式(8)によりレンズ面2bの形状をサグ量X
として表現できる。ここで、波長分の光路差毎に段差を
設けるとすると、式(8)は以下の式(20)のように変形
できる。 X=h2/(r(1+√(1−h2/r2)) +(−P2・λ/(n−1))h2−N・λ/(n−1) …(20)
め、前述の式(8)によりレンズ面2bの形状をサグ量X
として表現できる。ここで、波長分の光路差毎に段差を
設けるとすると、式(8)は以下の式(20)のように変形
できる。 X=h2/(r(1+√(1−h2/r2)) +(−P2・λ/(n−1))h2−N・λ/(n−1) …(20)
【0043】実施例2では、h2/r2が十分に小さいた
め、式(20)の右辺の第1項h2/(r(1+√(1−h2
/r2))で表される球面と、第2項(P2・λ/(n−1))
h2で表される放物面とを事実上打ち消し合わせ、以下
の式(21)で示されるように第3項のみが残るように設
計されている。したがって、各輪帯は光軸に垂直な平面
により構成され、前述のようにバイトによる正確な型加
工が可能となる。 X=−N・λ/(n−1) …(21)
め、式(20)の右辺の第1項h2/(r(1+√(1−h2
/r2))で表される球面と、第2項(P2・λ/(n−1))
h2で表される放物面とを事実上打ち消し合わせ、以下
の式(21)で示されるように第3項のみが残るように設
計されている。したがって、各輪帯は光軸に垂直な平面
により構成され、前述のようにバイトによる正確な型加
工が可能となる。 X=−N・λ/(n−1) …(21)
【0044】式(21)に基づいてレンズ面2aの形状を
求めると、例えばブレーズ波長を588nmとした場合には
以下の式(22)で表される。 X=−N×1.1957×10-3 …(22)
求めると、例えばブレーズ波長を588nmとした場合には
以下の式(22)で表される。 X=−N×1.1957×10-3 …(22)
【0045】図5は実施例2の拡大鏡1bの諸収差を示
す。図5(A)は色収差、(B)は倍率色収差、(C)は非点
収差、(D)は歪曲収差を示している。
す。図5(A)は色収差、(B)は倍率色収差、(C)は非点
収差、(D)は歪曲収差を示している。
【0046】
【実施例3】図6は、実施例3にかかる拡大鏡1cを示
したものである。具体的な数値構成は表5に示されてい
る。面番号1が回折レンズ部としての輪帯構造10cが
形成されたレンズ面2c、面番号2が4次の非球面成分
を持つ凸のレンズ面3cを示し、面番号3は絞りSを示
している。第2面3cの円錐係数、非球面係数は表6に
示される。
したものである。具体的な数値構成は表5に示されてい
る。面番号1が回折レンズ部としての輪帯構造10cが
形成されたレンズ面2c、面番号2が4次の非球面成分
を持つ凸のレンズ面3cを示し、面番号3は絞りSを示
している。第2面3cの円錐係数、非球面係数は表6に
示される。
【0047】
【表5】 f=50.00 m=5.000 ER=4.00 B=12.4゜ ht=14.0 面番号 r d nd νd 1 -375.000 5.00 1.49176 57.4 2 -24.588 50.00 3 ∞
【0048】
【表6】第2面 K=0.0000 A4=0.1380×10-4
【0049】ここで、波長分の光路差毎に段差を設けて
輪帯を形成する場合、回折レンズ部の光路差関数φ
(h)、輪帯の切り替わり点の光軸からの距離h(N)、輪
帯の総数Ntはそれぞれ以下の通りとなる。 φ(h)=−1.116×h2 h(N)=√(N/1.116) Nt=1.116×14.02=218.7 最外郭輪帯幅=|1/(2×hmax×P2)|=1/(2×24×1.1
16)=18.7μm
輪帯を形成する場合、回折レンズ部の光路差関数φ
(h)、輪帯の切り替わり点の光軸からの距離h(N)、輪
帯の総数Ntはそれぞれ以下の通りとなる。 φ(h)=−1.116×h2 h(N)=√(N/1.116) Nt=1.116×14.02=218.7 最外郭輪帯幅=|1/(2×hmax×P2)|=1/(2×24×1.1
16)=18.7μm
【0050】実施例3も前述の式(10)によりレンズ面
2cの形状をサグ量Xとして表現できる。実施例3も実
施例2と同様にベースカーブの球面成分と回折レンズ部
の放物面成分とを事実上打ち消し合わせ、上記の式(2
1)で示されるように第3項のみが残るように設計され
ており、各輪帯は光軸に垂直な平面により構成される。
2cの形状をサグ量Xとして表現できる。実施例3も実
施例2と同様にベースカーブの球面成分と回折レンズ部
の放物面成分とを事実上打ち消し合わせ、上記の式(2
1)で示されるように第3項のみが残るように設計され
ており、各輪帯は光軸に垂直な平面により構成される。
【0051】式(21)に基づいてレンズ面2aの形状を
求めると、例えばブレーズ波長を588nmとした場合には
以下の式(23)で表される。 X=−N×1.1957×10-3 …(23)
求めると、例えばブレーズ波長を588nmとした場合には
以下の式(23)で表される。 X=−N×1.1957×10-3 …(23)
【0052】図7は実施例3の拡大鏡1cの諸収差を示
す。図7(A)は色収差、(B)は倍率色収差、(C)は非点
収差、(D)は歪曲収差を示している。
す。図7(A)は色収差、(B)は倍率色収差、(C)は非点
収差、(D)は歪曲収差を示している。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、回折レンズ部と屈折レンズ部とを組み合わせること
により、正レンズのみの少ない構成枚数で色収差を補正
した拡大鏡を提供することができる。
ば、回折レンズ部と屈折レンズ部とを組み合わせること
により、正レンズのみの少ない構成枚数で色収差を補正
した拡大鏡を提供することができる。
【図1】 この発明にかかる拡大鏡の実施形態を示すレ
ンズの概念図である。
ンズの概念図である。
【図2】 実施例1にかかる拡大鏡のレンズ図である。
【図3】 実施例1にかかる拡大鏡の諸収差図である。
【図4】 実施例2にかかる拡大鏡のレンズ図である。
【図5】 実施例2にかかる拡大鏡の諸収差図である。
【図6】 実施例3にかかる拡大鏡のレンズ図である。
【図7】 実施例3にかかる拡大鏡の諸収差図である。
1 拡大鏡 2,3 レンズ面 10 輪帯構造 11 輪帯
Claims (8)
- 【請求項1】 正のパワーを持つ屈折レンズ部と、ブレ
ーズ化された正の回折レンズ作用を持つ輪帯構造を有
し、色収差補正機能を有する回折レンズ部とから構成さ
れ、前記回折レンズ部は、前記屈折レンズ部を構成する
レンズの一面に形成されていることを特徴とする拡大
鏡。 - 【請求項2】 前記回折レンズ部の作用を表す光路差関
数φ(h)の二次の係数P2が、以下の条件(1)を満たす
ことを特徴とする請求項1に記載の拡大鏡。 −1.50<P2<−0.35 …(1) - 【請求項3】 前記回折レンズ部のブレーズ波長λ0
が、以下の条件(2)を満たすことを特徴とする請求項1
に記載の拡大鏡。 540nm<λ0<600nm …(2) - 【請求項4】 前記回折レンズ部の輪帯の総数Ntが、
以下の条件(3)を満たすことを特徴とする請求項1に記
載の拡大鏡。 100<Nt<500 …(3) - 【請求項5】 前記回折レンズ部が形成されたレンズ
は、前記回折レンズ部が形成された面の巨視的な形状が
凹面となるメニスカス形状であり、前記輪帯構造は、光
軸に垂直な平面で構成される複数の輪帯から構成され、
隣接する前記輪帯間の光軸方向のギャップtは、前記回
折レンズ部のブレーズ波長をλ0、前記レンズの波長λ0
での屈折率をn0として、t=λ0/(n0−1)で定めら
れることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の
拡大鏡。 - 【請求項6】 前記屈折レンズ部は、単レンズにより構
成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記
載の拡大鏡。 - 【請求項7】 前記単レンズの少なくとも一方のレンズ
面は、巨視的に見て周辺部に向けてレンズ厚が厚くなる
方向の4次の非球面成分を有することを特徴とする請求
項6に記載の拡大鏡。 - 【請求項8】 前記回折レンズ部が形成されたレンズ
は、樹脂製であることを特徴とする請求項1〜7のいず
れかに記載の拡大鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9148658A JPH10319328A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 拡大鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9148658A JPH10319328A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 拡大鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10319328A true JPH10319328A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=15457740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9148658A Pending JPH10319328A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 拡大鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10319328A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055273A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-20 | Enplas Corp | 撮像レンズ |
| KR100844168B1 (ko) | 2006-10-23 | 2008-07-04 | 방주광학 주식회사 | 헤드마운트 디스플레이용 광학 시스템 |
| JP2015200686A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | 東海光学株式会社 | 眼鏡装着用ルーペ |
-
1997
- 1997-05-22 JP JP9148658A patent/JPH10319328A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055273A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-20 | Enplas Corp | 撮像レンズ |
| KR100844168B1 (ko) | 2006-10-23 | 2008-07-04 | 방주광학 주식회사 | 헤드마운트 디스플레이용 광학 시스템 |
| JP2015200686A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | 東海光学株式会社 | 眼鏡装着用ルーペ |
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