JPH1123971A5

JPH1123971A5 -

Info

Publication number: JPH1123971A5
Application number: JP1997175765A
Authority: JP
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2005-02-17

Description

【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の撮像光学系は、撮像素子面上に物体像を形成するための撮像光学系において、前記撮像光学系を構成する最も物体側の第１面から最も像側の最終面の間であって、その第１面と最終面の位置を含む何れかの位置に瞳が形成され、前記撮像光学系は、物体中心を射出して瞳中心を通り像中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記主光線に対して面全体が傾くように偏心配置された少なくとも１つの反射作用面を有し、前記反射作用面は、偏心により発生する回転非対称な偏心収差を補正する回転非対称面形状を備え、前記物体像の回転非対称な収差を緩和させることを特徴とするものである。

【００１１】
また、この撮像光学系が少なくとも反射作用面と対向配置された第２の反射作用面を有し、かつ、軸上主光線が撮像光学系の第１面に到るまでの方向をＺ軸方向、面の偏心面内をＹ軸方向、Ｙ軸、Ｚ軸と直交座標系を構成する軸をＸ軸とし、撮像光学系の入射面側から軸上主光線とＹ方向に微少量ｄ離れた平行光束を入射させ、撮像光学系から射出する側でその２つの光線のＹ−Ｚ面内でなす角のｓｉｎをＮＡ’ｙｉ、そのＮＡ’ｙｉを平行光束の幅ｄで割った値ＮＡ’ｙｉ／ｄを撮像光学系のＹ方向のパワーＰｙとし、軸上主光線が、撮像光学系の最も物体側に配置された回転非対称面を有する光学系構成要素に入射してから、撮像光学系の最も像側に配置された回転非対称面を有する光学系構成要素を射出するまでの光路長をｐとするとき、
０．１＜ｐ×Ｐｙ＜８・・・（１）
を満たすことが望ましい。

【００１６】
次に、回転非対称な非点収差について説明する。前記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡Ｍでは軸上光線に対しても、図６に示すような非点収差が発生する。この非点収差の補正は、前記説明と同様に、回転非対称面のＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率を適切に変えることによって可能となる。

【００１７】
さらに、回転非対称なコマ収差について説明する。前記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡Ｍでは、軸上光線に対しても図７に示すようなコマ収差が発生する。このコマ収差の補正は、回転非対称面のＸ軸の原点から離れるに従って面の傾きを変えると共に、Ｙ軸の正負によって面の傾きを適切に変えることによって可能となる。

Claims

撮像素子面上に物体像を形成するための撮像光学系において、
前記撮像光学系を構成する最も物体側の第１面から最も像側の最終面の間であって、その第１面と最終面の位置を含む何れかの位置に瞳が形成され、
前記撮像光学系は、物体中心を射出して瞳中心を通り像中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記主光線に対して面全体が傾くように偏心配置された少なくとも１つの反射作用面を有し、
前記反射作用面は、偏心により発生する回転非対称な偏心収差を補正する回転非対称面形状を備え、前記物体像の回転非対称な収差を緩和させることを特徴とする撮像光学系。
請求項１において、前記反射作用面が全反射面又は半透過反射面にて形成され、透過作用と反射作用とを併せ持つことを特徴とする撮像光学系。
請求項１において、前記反射作用面がコーティングされたミラー面にて形成されていることを特徴とする撮像光学系。
請求項１において、前記撮像光学系が少なくとも前記反射作用面と対向配置された第２の反射作用面を有し、かつ、
前記軸上主光線が前記撮像光学系の第１面に到るまでの方向をＺ軸方向、面の偏心面内をＹ軸方向、Ｙ軸、Ｚ軸と直交座標系を構成する軸をＸ軸とし、前記撮像光学系の入射面側から前記軸上主光線とＹ方向に微少量ｄ離れた平行光束を入射させ、前記撮像光学系から射出する側でその２つの光線のＹ−Ｚ面内でなす角のｓｉｎをＮＡ’ｙｉ、前記ＮＡ’ｙｉを前記平行光束の幅ｄで割った値ＮＡ’ｙｉ／ｄを前記撮像光学系のＹ方向のパワーＰｙとし、前記軸上主光線が、前記撮像光学系の最も物体側に配置された前記回転非対称面を有する光学系構成要素に入射してから、前記撮像光学系の最も像側に配置された前記回転非対称面を有する光学系構成要素を射出するまでの光路長をｐとするとき、
０．１＜ｐ×Ｐｙ＜８・・・（１）
を満たすことを特徴とする撮像光学系。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記瞳より物体側に、光学作用面を有する前側光学群を備えていることを特徴とする撮像光学系。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、前記回転非対称面形状を有する反射作用面の少なくとも１面は、特定の波長を透過又は遮断する作用を有する波長選択光学部材の裏面鏡にて構成されていることを特徴とする撮像光学系。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記撮像光学系が、物体側から像側に向かって、少なくとも第１の透過作用面と、第１の反射作用面と、第２の反射作用面と、第２の透過作用面とを有し、かつ、
前記第１の反射作用面と前記第２の反射作用面とが、偏心により発生する回転非対称な偏心収差を補正する回転非対称面形状にて構成されていることを特徴とする撮像光学系。
請求項７において、前記第１の反射作用面と前記第２の透過作用面が同一面にて兼用されている構成であることを特徴とする撮像光学系。
請求項１乃至請求項８のいずれか１項において、前記回転非対称面形状を有する反射作用面の少なくとも１面は、対称面を１つのみ有する面対称自由曲面からなることを特徴とする撮像光学系。
請求項９において、前記面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸とし、前記軸上主光線の前記第１の反射作用面、前記第２の反射作用面との交点近傍のＸ方向のパワーをそれぞれＰｘ１、Ｐｘ２とするとき、以下の条件（５）を満足することを特徴とする撮像光学系。
｜Ｐｘ１｜＜｜Ｐｘ２｜・・・（５）
請求項１０において、以下の条件（６）を満足することを特徴とする撮像光学系。
１＜｜Ｐｘ２／Ｐｘ１｜＜２０・・・（６）
であることを特徴とする撮像光学系。
請求項１０まはた請求項１１において、前記面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸とし、前記軸上主光線の前記第２の反射作用面との交点近傍のＸ方向のパワーをＰｘ２とし、前記第２の透過作用面が少なくとも対称面を１つ有する面対称曲面からなり、その対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸とし、前記軸上主光線の前記第２の透過作用面との交点近傍のＸ方向のパワーをＰｘ３とするとき、以下の条件（７）を満足することを特徴とする撮像光学系。
｜Ｐｘ３／Ｐｘ２｜＜０．５・・・（７）
ただし、前記第２の透過作用面の対称面が複数若しくは無数にある場合は、前記第２の反射作用面の唯一の対称面とのなす角が最も小さくなる面を、前記第２の透過作用面の対称面とする。
請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項において、前記面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸とし、前記面のＸ方向の最大画角主光線が当たる位置での面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、前記軸上主光線が前記面に当たる位置での前記面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹとするとき、以下の条件（８）を満足することを特徴とする撮像光学系。
０≦｜ＤＹ｜＜０．１・・・（８）
請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項において、前記軸上主光線が前記撮像光学系の第１面に到るまでの方向をＺ軸方向、前記面対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面とし、その面に直交する方向をＸ軸とし、Ｙ正方向の最大画角の主光線とＹ負方向の最大画角の主光線とが前記面と当たる部分のＸ方向の曲率の差をＣｘｎ、軸上主光線が前記面と当たる部分のＸ方向のパワーをＰｘｎとするとき、以下の条件（９）を満足することを特徴とする撮像光学系。
０≦｜Ｃｘｎ／Ｐｘｎ｜＜１０・・・（９）
請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項において、前記軸上主光線が前記撮像光学系の第１面に到るまでの方向をＺ軸方向、面の偏心面内をＹ軸方向、Ｙ軸、Ｚ軸と直交座標系を構成する軸をＸ軸とし、前記撮像光学系の入射面側から前記軸上主光線とＸ方向に微少量ｄ離れた平行光束を入射させ、前記撮像光学系から射出する側でその２つの光線のＹ−Ｚ面に直交し射出した軸上主光線を含む面内でなす角のｓｉｎをＮＡ’ｘｉ、前記ＮＡ’ｘｉを前記平行光束の幅ｄで割った値ＮＡ’ｘｉ／ｄを前記撮像光学系のＸ方向のパワーＰｘとし、前記回転非対称な面の前記軸上主光線が当たる部分のＸ方向のパワーをＰｘｎとするとき、以下の条件（１０）を満足することを特徴とする撮像光学系。
０＜｜Ｐｘｎ／Ｐｘ｜＜１００・・・（１０）
請求項１０乃至請求項１５のいずれか１項において、前記軸上主光線が前記撮像光学系の第１面に到るまでの方向をＺ軸方向、面の偏心面内をＹ軸方向、Ｙ軸、Ｚ軸と直交座標系を構成する軸をＸ軸とし、前記撮像光学系の入射面側から前記軸上主光線とＹ方向に微少量ｄ離れた平行光束を入射させ、前記撮像光学系から射出する側でその２つの光線のＹ−Ｚ面内でなす角のｓｉｎをＮＡ’ｙｉ、前記ＮＡ’ｙｉを前記平行光束の幅ｄで割った値ＮＡ’ｙｉ／ｄを前記撮像光学系のＹ方向のパワーＰｙとし、前記回転非対称な面の前記軸上主光線が当たる部分のＹ方向のパワーをＰｙｎとするとき、以下の条件（１１）を満足することを特徴とする撮像光学系。
０＜｜Ｐｙｎ／Ｐｙ｜＜１００・・・（１１）
請求項１０乃至請求項１６のいずれか１項において、前記軸上主光線が前記撮像光学系の第１面に到るまでの方向をＺ軸方向、面の偏心面内をＹ軸方向、Ｙ軸、Ｚ軸と直交座標系を構成する軸をＸ軸とし、前記撮像光学系の入射面側から前記軸上主光線とＹ方向に微少量ｄ離れた平行光束を入射させ、前記撮像光学系から射出する側でその２つの光線のＹ−Ｚ面内でなす角のｓｉｎをＮＡ’ｙｉ、前記ＮＡ’ｙｉを前記平行光束の幅ｄで割った値ＮＡ’ｙｉ／ｄを前記撮像光学系のＹ方向のパワーＰｙとし、前記撮像光学系の入射面側から前記軸上主光線とＸ方向に微少量ｄ離れた平行光束を入射させ、前記撮像光学系から射出する側でその２つの光線のＹ−Ｚ面に直交し射出した軸上主光線を含む面内でなす角のｓｉｎをＮＡ’ｘｉ、前記ＮＡ’ｘｉを前記平行光束の幅ｄで割った値ＮＡ’ｘｉ／ｄを前記撮像光学系のＸ方向のパワーＰｘとするとき、以下の条件（１２）を満足することを特徴とする撮像光学系。
０．３＜｜Ｐｘ／Ｐｙ｜＜２・・・（１２）
請求項７乃至請求項１７のいずれか１項において、前記第１の透過作用面と前記第１の反射作用面と前記第２の反射作用面と前記第２の透過作用面とが、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質にて形成されたプリズム部材の光学作用面であることを特徴とする撮像光学系。
請求項１８において、前記プリズム部材の媒質が赤外線カット作用を備えていることを特徴とする撮像光学系。
請求項１８または請求項１９において、前記プリズム部材の媒質が以下の条件（４）を満足することを特徴とする撮像光学系。
ａ＜１・・・（４）
ただし、は前記プリズム部材中に含有されるＣｕＯのモル％である。
請求項１乃至請求項２０の何れか１項に記載の撮像光学系と、撮像光学系によって形成される物体像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。