JPH10186230A - レンズ系及び光学機器 - Google Patents
レンズ系及び光学機器Info
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- JPH10186230A JPH10186230A JP9043509A JP4350997A JPH10186230A JP H10186230 A JPH10186230 A JP H10186230A JP 9043509 A JP9043509 A JP 9043509A JP 4350997 A JP4350997 A JP 4350997A JP H10186230 A JPH10186230 A JP H10186230A
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- lens
- diffraction
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
- G11B7/1367—Stepped phase plates
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
- G02B27/4211—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant correcting chromatic aberrations
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- G02B27/4272—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having plural diffractive elements positioned sequentially along the optical path
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- G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 より高い性能を有するレンズ系を提供するこ
と。 【解決手段】 第１面２を凸面上に回折格子を形成した
面とし、第２面３を凸面上に回折格子を形成した面と
し、２つの凸面の夫々のパワー（１／焦点距離）、２つ
の回折格子の夫々のパワー（１／焦点距離）及び２つの
面の間隔を適宜設定することにより、＋３０度程度の温
度変化に対して焦点距離（ピント位置）が変化せず且つ
可視の波長領域で色消しが達成するようにした。
と。 【解決手段】 第１面２を凸面上に回折格子を形成した
面とし、第２面３を凸面上に回折格子を形成した面と
し、２つの凸面の夫々のパワー（１／焦点距離）、２つ
の回折格子の夫々のパワー（１／焦点距離）及び２つの
面の間隔を適宜設定することにより、＋３０度程度の温
度変化に対して焦点距離（ピント位置）が変化せず且つ
可視の波長領域で色消しが達成するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回折面と屈折面を
有するレンズ系に関し、特に、交換レンズ、カメラ、複
写装置、デバイス製造用露光装置、顕微鏡、双眼鏡、望
遠鏡、光学的記録再生装置、プロジェクター等の光学機
器の結像光学系に好適なレンズ系に関する。
有するレンズ系に関し、特に、交換レンズ、カメラ、複
写装置、デバイス製造用露光装置、顕微鏡、双眼鏡、望
遠鏡、光学的記録再生装置、プロジェクター等の光学機
器の結像光学系に好適なレンズ系に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック等の熱膨張率の高い材料を
レンズに使用したレンズ系においては、温度変化によっ
て、材質の屈折率が変わるとともに、膨脹によってレン
ズの形状が変化する。その為、そのままでは温度変化に
よってレンズ系の光学特性が変動してしまうので、何ら
かの補正手段が必要である。従来は、温度変化による光
学特性（例えばピント）の変化量を予めメモリ等に記憶
させておき、レンズの近傍に温度センサを配置し、温度
センサの出力（温度変化量、又は温度に対応）に応じて
温度変化による光学特性の変化量をメモリから読み出
し、補正を行なっていた。しかしながら、この方法で
は、温度センサやメモリ等の補正のための特別な装置が
必要になり、高価なシステムになってしまう。一方、こ
のような補正手段を用いずに、レンズ系自身で温度変化
による光学特性の変動を補正する構成として、米国特許
第５，２６０，８２８号明細書に示されるような、キノ
フォーム等の回折光学系（回折面）と通常のレンズ等の
屈折光学系（屈折面）を組み合わせて双方に互いに逆の
温度特性を与えるものがある。
レンズに使用したレンズ系においては、温度変化によっ
て、材質の屈折率が変わるとともに、膨脹によってレン
ズの形状が変化する。その為、そのままでは温度変化に
よってレンズ系の光学特性が変動してしまうので、何ら
かの補正手段が必要である。従来は、温度変化による光
学特性（例えばピント）の変化量を予めメモリ等に記憶
させておき、レンズの近傍に温度センサを配置し、温度
センサの出力（温度変化量、又は温度に対応）に応じて
温度変化による光学特性の変化量をメモリから読み出
し、補正を行なっていた。しかしながら、この方法で
は、温度センサやメモリ等の補正のための特別な装置が
必要になり、高価なシステムになってしまう。一方、こ
のような補正手段を用いずに、レンズ系自身で温度変化
による光学特性の変動を補正する構成として、米国特許
第５，２６０，８２８号明細書に示されるような、キノ
フォーム等の回折光学系（回折面）と通常のレンズ等の
屈折光学系（屈折面）を組み合わせて双方に互いに逆の
温度特性を与えるものがある。
【０００３】また、上記回折光学系と屈折光学系を組み
合わせたレンズ系としては、回折光学系の色分散が屈折
光学系の色分散と逆の特性を有することから、回折光学
系のパワー（１／焦点距離）と屈折光学系のパワー（１
／焦点距離）を同符号のパワーとして色消し（ａｃｈｒ
ｏｍａｔ）を行なう構成が公知となっている。
合わせたレンズ系としては、回折光学系の色分散が屈折
光学系の色分散と逆の特性を有することから、回折光学
系のパワー（１／焦点距離）と屈折光学系のパワー（１
／焦点距離）を同符号のパワーとして色消し（ａｃｈｒ
ｏｍａｔ）を行なう構成が公知となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記米
国特許において、温度変化による光学特性の変動を補正
する回折光学系と屈折光学系の関係は、明細書の内容を
引用すると、１）回折光学系のパワーは絶対値で２０％
以上である。２）プラスチックを使用した系では、回折
光学系のパワーは屈折光学系のパワーより大きいか、異
符号である。と記載されている。
国特許において、温度変化による光学特性の変動を補正
する回折光学系と屈折光学系の関係は、明細書の内容を
引用すると、１）回折光学系のパワーは絶対値で２０％
以上である。２）プラスチックを使用した系では、回折
光学系のパワーは屈折光学系のパワーより大きいか、異
符号である。と記載されている。
【０００５】また、一方、色消しを行なう際の回折光学
系と屈折光学系の関係について、回折光学系のパワー
は、絶対値で１５％以下であり、回折光学系のパワー
は、屈折光学系のパワーより小さく、同符号であること
が、上記米国特許に記載されている。
系と屈折光学系の関係について、回折光学系のパワー
は、絶対値で１５％以下であり、回折光学系のパワー
は、屈折光学系のパワーより小さく、同符号であること
が、上記米国特許に記載されている。
【０００６】このように、上記米国特許においては、回
折光学系と屈折光学系を組み合わせた構成において、温
度変化における光学特性の変動を補正し、且つ色消しを
行なうことは、不可能であるとして、色消しを行なって
おらず、そのために色収差が生じ、レンズ系の性能が低
下していた。
折光学系と屈折光学系を組み合わせた構成において、温
度変化における光学特性の変動を補正し、且つ色消しを
行なうことは、不可能であるとして、色消しを行なって
おらず、そのために色収差が生じ、レンズ系の性能が低
下していた。
【０００７】本発明の目的は、高い性能を備えるレンズ
系と光学機器とを提供することにある。
系と光学機器とを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のレンズ系のある形態は、１個又は複数個の
回折面と１個又は複数個の屈折面とを有するレンズ系で
あって、所定範囲内での温度変化に対して例えば焦点距
離（ピント位置）及び／又は球面収差等の光学特性が実
質的に変化せず且つ所定の波長領域で焦点距離（ピント
位置）及び／又は球面収差について色消しが実質的に達
成されるように各面のパワーと各面間の間隔とを設定し
たことを特徴とする。
に、本発明のレンズ系のある形態は、１個又は複数個の
回折面と１個又は複数個の屈折面とを有するレンズ系で
あって、所定範囲内での温度変化に対して例えば焦点距
離（ピント位置）及び／又は球面収差等の光学特性が実
質的に変化せず且つ所定の波長領域で焦点距離（ピント
位置）及び／又は球面収差について色消しが実質的に達
成されるように各面のパワーと各面間の間隔とを設定し
たことを特徴とする。
【０００９】又、上記目的を達成するために、本発明の
レンズ系の他の形態は、１個又は複数個の回折面と１個
又は複数個の屈折面とを有するレンズ系であって、相異
なる２つの温度において例えば焦点距離（ピント位置）
及び／又は球面収差量が同じになり且つ相異なる２つの
波長において例えば焦点距離（ピント位置）及び／又は
球面収差量が同じになるように各面のパワーと各面間の
間隔を設定したことを特徴とする。
レンズ系の他の形態は、１個又は複数個の回折面と１個
又は複数個の屈折面とを有するレンズ系であって、相異
なる２つの温度において例えば焦点距離（ピント位置）
及び／又は球面収差量が同じになり且つ相異なる２つの
波長において例えば焦点距離（ピント位置）及び／又は
球面収差量が同じになるように各面のパワーと各面間の
間隔を設定したことを特徴とする。
【００１０】又、上記目的を達成するために、本発明の
光学機器は上記２つの形態のいずれかのレンズ系を備え
ており、本発明では、これらのレンズ系を結像光学系を
用いた、交換レンズ、カメラ、複写装置、デバイス製造
用露光装置、顕微鏡、双眼鏡、望遠鏡、光学的記録再生
装置、プロジェクター等を提供する。
光学機器は上記２つの形態のいずれかのレンズ系を備え
ており、本発明では、これらのレンズ系を結像光学系を
用いた、交換レンズ、カメラ、複写装置、デバイス製造
用露光装置、顕微鏡、双眼鏡、望遠鏡、光学的記録再生
装置、プロジェクター等を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す。
図１では以下の説明を簡単にするため、単レンズの構成
をとっているが、２枚以上のレンズより成る系も構成で
きる。図中、１は回折光学系と屈折光学系からなるハイ
ブリットレンズ系を示す。レンズ系１に入射する光束は
回折面を有する第１の面２で、回折面による回折作用と
基盤の凸面が持つ曲率による屈折作用によりある角度に
曲げられる。その後基盤材質中を通過後、回折面を有す
る第２の面３で、回折面による回折作用と基板の凸面が
持つ曲率による屈折作用により、光束は曲げられ、焦点
面４に集束する。図においては、回折面は光軸方向にデ
フォルメして描かれている。実際は、基準となる波長λ
0、回折面（格子）を構成する材質の波長λ0での屈折率
をｎ0とした場合、格子の光軸方向の深さｈは、
図１では以下の説明を簡単にするため、単レンズの構成
をとっているが、２枚以上のレンズより成る系も構成で
きる。図中、１は回折光学系と屈折光学系からなるハイ
ブリットレンズ系を示す。レンズ系１に入射する光束は
回折面を有する第１の面２で、回折面による回折作用と
基盤の凸面が持つ曲率による屈折作用によりある角度に
曲げられる。その後基盤材質中を通過後、回折面を有す
る第２の面３で、回折面による回折作用と基板の凸面が
持つ曲率による屈折作用により、光束は曲げられ、焦点
面４に集束する。図においては、回折面は光軸方向にデ
フォルメして描かれている。実際は、基準となる波長λ
0、回折面（格子）を構成する材質の波長λ0での屈折率
をｎ0とした場合、格子の光軸方向の深さｈは、
【００１２】
【外１】 ；ｍは正数で与えられる。ｍ＝１、λ0＝５４０ｎｍ、
ｎ0＝１．４９４０９とするとｈ＝１．０９２μｍとな
る。尚、第１面２と第２面３の夫々の回折面を成す回折
格子は有限のパワー（１／焦点距離）を備えている。
ｎ0＝１．４９４０９とするとｈ＝１．０９２μｍとな
る。尚、第１面２と第２面３の夫々の回折面を成す回折
格子は有限のパワー（１／焦点距離）を備えている。
【００１３】図１において、第１面２の回折面のパワー
をψa、基盤の第１面２の曲率をｒ1とする。ここで第１
面２が有する屈折光学系としてのパワーψ1は、光入射
側が空気で屈折率Ｎ＝１、光射出側が屈折率Ｎ＝ｎの材
質とすると、ψ1＝（ｎ−１）／ｒ1となる。このとき第
１面２の合成のパワーψ1aは、回折面と屈折面が共通の
面に存し両者の間隔が０であるので、ψ1a＝ψa＋ψ1と
なる。同様にして第２面３の回折面のパワーをψb、基
盤の第２面３の曲率をｒ2とする。屈折率Ｎ＝ｎの材質
から屈折率Ｎ＝１の空気中に光が射出するとすると、第
２面３が有する屈折光学系としてのパワーψ2はψ2＝
（１−ｎ）／ｒ2となり、第２面３の合成のパワーψ2b
は回折面の屈折面が共通の面に存し両者の間隔が０であ
るので、ψ 2b＝ψb＋ψ2となる。また第１面２と第２面
３との間隔はｄとし、前述しているように屈折率ｎから
なる材質で満たされているとする。
をψa、基盤の第１面２の曲率をｒ1とする。ここで第１
面２が有する屈折光学系としてのパワーψ1は、光入射
側が空気で屈折率Ｎ＝１、光射出側が屈折率Ｎ＝ｎの材
質とすると、ψ1＝（ｎ−１）／ｒ1となる。このとき第
１面２の合成のパワーψ1aは、回折面と屈折面が共通の
面に存し両者の間隔が０であるので、ψ1a＝ψa＋ψ1と
なる。同様にして第２面３の回折面のパワーをψb、基
盤の第２面３の曲率をｒ2とする。屈折率Ｎ＝ｎの材質
から屈折率Ｎ＝１の空気中に光が射出するとすると、第
２面３が有する屈折光学系としてのパワーψ2はψ2＝
（１−ｎ）／ｒ2となり、第２面３の合成のパワーψ2b
は回折面の屈折面が共通の面に存し両者の間隔が０であ
るので、ψ 2b＝ψb＋ψ2となる。また第１面２と第２面
３との間隔はｄとし、前述しているように屈折率ｎから
なる材質で満たされているとする。
【００１４】ここでレンズ系１の具体的な構成として、
材質にプラスチックの一種であるＰＭＭＡを使用し、波
長域５４０ｎｍと６１０ｎｍで色消しを行ない、更に、
温度変化量２０ｄｅｇで光学特性として全系のパワー変
動がないようにしたものを示す。
材質にプラスチックの一種であるＰＭＭＡを使用し、波
長域５４０ｎｍと６１０ｎｍで色消しを行ない、更に、
温度変化量２０ｄｅｇで光学特性として全系のパワー変
動がないようにしたものを示す。
【００１５】まずＰＭＭＡの特性について述べる。波長
５４０ｎｍ、波長６１０ｎｍでの屈折率は夫々ｎ0＝
１．４９４０９、ｎ1＝１．４９０７８である。また、
線膨脹係数αはα＝６．７４×１０-5、温度変化による
屈折率変動
５４０ｎｍ、波長６１０ｎｍでの屈折率は夫々ｎ0＝
１．４９４０９、ｎ1＝１．４９０７８である。また、
線膨脹係数αはα＝６．７４×１０-5、温度変化による
屈折率変動
【００１６】
【外２】 である。
【００１７】ここで、図１のレンズ系１の全系のパワー
ψTは以下の式で表すことができる。
ψTは以下の式で表すことができる。
【００１８】
【外３】
【００１９】ここでλ0＝５４０ｎｍでの各要素のパワ
ーが前述の変数で表されるとし、全系のパワーが１にな
るように正規化すると、
ーが前述の変数で表されるとし、全系のパワーが１にな
るように正規化すると、
【００２０】
【外４】 となる。次に、波長λ1＝６１０ｎｍの場合の全系のパ
ワーψT′を求めてみる。回折格子の特徴として
ワーψT′を求めてみる。回折格子の特徴として
【００２１】
【外５】 （λは波長、ψはパワー）という関係が成り立つので、
波長λ1での第１面２の回折面のパワーψa′は
波長λ1での第１面２の回折面のパワーψa′は
【００２２】
【外６】 同様に第２面３の回折面のパワーψb′は
【００２３】
【外７】 となる。一方屈折光学系のパワーは、第１面２において
は
は
【００２４】
【外８】 第２面３においては
【００２５】
【外９】 となる。
【００２６】従って、全系のパワーψT′は
【００２７】
【外１０】 となる。ここで、波長５４０ｎｍ、波長６１０ｎｍで色
消しが成り立つためには各々の波長での全系のパワーψ
TとψT′が等しくなれば良い。従って、ψTとψT′なる
関係から ψT′−ψT＝０ …（４） なる第１の条件式が導き出せる。
消しが成り立つためには各々の波長での全系のパワーψ
TとψT′が等しくなれば良い。従って、ψTとψT′なる
関係から ψT′−ψT＝０ …（４） なる第１の条件式が導き出せる。
【００２８】次に温度変化が生じた場合の全系のパワー
ψT″について求めてみる。まず線膨脹の関係から温度
変化Δｔに対して、曲率ｒはｒ″＝（１＋αΔｔ）ｒの
ように変化する。回折面は位相関数φ（ｒａ）が
ψT″について求めてみる。まず線膨脹の関係から温度
変化Δｔに対して、曲率ｒはｒ″＝（１＋αΔｔ）ｒの
ように変化する。回折面は位相関数φ（ｒａ）が
【００２９】
【外１１】 で与えられているので、温度変化回折面のパワーψa″
は第１面２、第２面３の夫々において
は第１面２、第２面３の夫々において
【００３０】
【外１２】 となる。また屈折光学系のパワーψ1″、ψ2″は
【００３１】
【外１３】 となる。ここで、ｎ2は温度変化後の屈折率を示し、
【００３２】
【外１４】 で表わされる。更に第１面２と第２面３の間隔ｄも温度
変化によりｄ″＝（１＋αΔｔ）ｄへと変化する。以上
のことより温度が変化した後の全系のパワーψT″は、
変化によりｄ″＝（１＋αΔｔ）ｄへと変化する。以上
のことより温度が変化した後の全系のパワーψT″は、
【００３３】
【外１５】 となる。温度変化によるパワー変動を無くすための ψT″−ψT＝０ …（６） となるような第２の条件が導き出せる。
【００３４】本発明では（２）、（４）、（６）式を満
足するようなψa、ψb、ψ1、ψ2、ｄの値を選んであげ
ることでレンズ系１の全系のパワーを１とした場合の波
長５４０ｎｍ、波長６１０ｎｍでの色消しと、温度変化
に対して全系のパワー変動のないレンズ系１を実現でき
る。変数が５つに対して条件式が３つなので解は一意的
には求まらず、色々な値をとる。以下、その１例を示
し、色消しと、温度変化に対する光学特性（パワー）の
変動のない構成が存在することを示す。この例は各々の
要素をψa、＝−０．０１９４０２４ ψb＝０．４９２
５９３６ ψ1＝１．１４０２４１２ ψ2＝１．３３７
０３９７ ｄ＝１．４２１０４９８としたものである。
図２にこの例の波長変化に対するパワー変動を示した。
図２から４００ｎｍと７００ｎｍの可視域、全域でパワ
ー変動は±０．１％以下になり、良好な色消しが行なえ
ていることが分かる。図３にこの例の温度変化に対する
パワー変動を示す。図３から、温度変化±３０ｄｅｇの
範囲内でパワー変動０．００５％以下に補正され、こち
らも良好な性能を満たしていることが分かる。
足するようなψa、ψb、ψ1、ψ2、ｄの値を選んであげ
ることでレンズ系１の全系のパワーを１とした場合の波
長５４０ｎｍ、波長６１０ｎｍでの色消しと、温度変化
に対して全系のパワー変動のないレンズ系１を実現でき
る。変数が５つに対して条件式が３つなので解は一意的
には求まらず、色々な値をとる。以下、その１例を示
し、色消しと、温度変化に対する光学特性（パワー）の
変動のない構成が存在することを示す。この例は各々の
要素をψa、＝−０．０１９４０２４ ψb＝０．４９２
５９３６ ψ1＝１．１４０２４１２ ψ2＝１．３３７
０３９７ ｄ＝１．４２１０４９８としたものである。
図２にこの例の波長変化に対するパワー変動を示した。
図２から４００ｎｍと７００ｎｍの可視域、全域でパワ
ー変動は±０．１％以下になり、良好な色消しが行なえ
ていることが分かる。図３にこの例の温度変化に対する
パワー変動を示す。図３から、温度変化±３０ｄｅｇの
範囲内でパワー変動０．００５％以下に補正され、こち
らも良好な性能を満たしていることが分かる。
【００３５】本発明において回折面を構成する回折光学
素子としては、特別な形状は必要とされない。従って公
知となる鋸歯状の溝形状からなるフレネルタイプの回折
格子や、階段状の溝形状からなるバイナリータイプの回
折格子を使用できる。また製造方法としても、屈折レン
ズの材質（基盤）に直接回折光学素子を形成しても良い
し、屈折レンズ表面に薄く樹脂等を塗布し、これに回折
光学素子を形成しても良い。
素子としては、特別な形状は必要とされない。従って公
知となる鋸歯状の溝形状からなるフレネルタイプの回折
格子や、階段状の溝形状からなるバイナリータイプの回
折格子を使用できる。また製造方法としても、屈折レン
ズの材質（基盤）に直接回折光学素子を形成しても良い
し、屈折レンズ表面に薄く樹脂等を塗布し、これに回折
光学素子を形成しても良い。
【００３６】上記の実施例は回折面が２面存在する構成
で説明したが、回折面は最低１面あれば本発明を実現す
ることができる。この場合は図４に示すように更に簡単
な構成となり、回折面間の光軸合わせが不要になるた
め、製造も楽になり、安価なレンズ系が提供できる。図
４において、５が回折面のない屈折面のみの面であり、
図１の要素と同一の要素には図１と同一符号を付してい
る。以下、具体例を示し、同様に図５に波長変化に対す
るパワー変動を図６に温度変化に対するパワー変動を示
す。ここで各要素は、ψa＝０．０４４０６８２、ψb＝
０、ψ1＝１．４１１５３２９、ψ2＝１．４９２８７７
３、ｄ＝１．３３９６９４８である。図５及び図６から
分る通り、本実施例は上記実施例に比べると変動量は大
きいが、色収差、温度変動ともに十分に補正されてい
る。
で説明したが、回折面は最低１面あれば本発明を実現す
ることができる。この場合は図４に示すように更に簡単
な構成となり、回折面間の光軸合わせが不要になるた
め、製造も楽になり、安価なレンズ系が提供できる。図
４において、５が回折面のない屈折面のみの面であり、
図１の要素と同一の要素には図１と同一符号を付してい
る。以下、具体例を示し、同様に図５に波長変化に対す
るパワー変動を図６に温度変化に対するパワー変動を示
す。ここで各要素は、ψa＝０．０４４０６８２、ψb＝
０、ψ1＝１．４１１５３２９、ψ2＝１．４９２８７７
３、ｄ＝１．３３９６９４８である。図５及び図６から
分る通り、本実施例は上記実施例に比べると変動量は大
きいが、色収差、温度変動ともに十分に補正されてい
る。
【００３７】また、図４に示す実施例の変形例として、
第１面１に形成してある回折面をなくし、第２面５に回
折面を形成する形態がある。
第１面１に形成してある回折面をなくし、第２面５に回
折面を形成する形態がある。
【００３８】上記各実施例は単レンズについて説明を行
なった。しかし本発明は単レンズに限るものではなく、
回折光学系及び屈折光学系か少なくとも一方が複数枚の
レンズから構成されるレンズ系にも適応することは可能
である。この場合は、各面について、前述の実施例と同
様にして波長と温度の双方に関してパワー変化量を求
め、最終的なレンズ系全系のパワーが一定となるように
すれば良い。
なった。しかし本発明は単レンズに限るものではなく、
回折光学系及び屈折光学系か少なくとも一方が複数枚の
レンズから構成されるレンズ系にも適応することは可能
である。この場合は、各面について、前述の実施例と同
様にして波長と温度の双方に関してパワー変化量を求
め、最終的なレンズ系全系のパワーが一定となるように
すれば良い。
【００３９】上記各実施例ではレンズ系のみで温度変化
に対して光学特性（焦点距離、ピント位置）の変動のな
い構成としてが、実際にはレンズ系は鏡筒により保持さ
れているので温度変化による鏡筒の膨脹収縮をも考慮し
た上で、最終的に光学特性の変動のない構成をとること
も可能である。
に対して光学特性（焦点距離、ピント位置）の変動のな
い構成としてが、実際にはレンズ系は鏡筒により保持さ
れているので温度変化による鏡筒の膨脹収縮をも考慮し
た上で、最終的に光学特性の変動のない構成をとること
も可能である。
【００４０】以上説明した各実施例によれば、温度変化
に対して光学特性（焦点距離、ピント位置）が変動せ
ず、且つ所望の波長域で色消しが行なえる。また、プラ
スチックレンズと温度センサ等の特別な機構を用いず、
使用できるので、安価な構成が提供できる。また、回折
光学系と屈折光学系を組み合わせることで、性能アッ
プ、或は、レンズ枚数を削減することも可能となる。
に対して光学特性（焦点距離、ピント位置）が変動せ
ず、且つ所望の波長域で色消しが行なえる。また、プラ
スチックレンズと温度センサ等の特別な機構を用いず、
使用できるので、安価な構成が提供できる。また、回折
光学系と屈折光学系を組み合わせることで、性能アッ
プ、或は、レンズ枚数を削減することも可能となる。
【００４１】上記各実施例は補償すべき光学特性とし
て、近軸のパワー（焦点距離、ピント位置）についての
構成としたが、これに限定するものではなく、例えば球
面収差の変動等を補償すべき光学特性としても良い。球
面収差の変動を補正する場合は、軸上以外のマージナル
光線について、前述の（２）（４）（６）式に相当する
式を導びき解を探索すれば、波長変動と温度変動に対し
て球面収差の変動のない光学系を提供できる。又、パワ
ー（焦点距離、ピント位置）と球面収差の双方を補償す
べき光学特性の対象としても良い。
て、近軸のパワー（焦点距離、ピント位置）についての
構成としたが、これに限定するものではなく、例えば球
面収差の変動等を補償すべき光学特性としても良い。球
面収差の変動を補正する場合は、軸上以外のマージナル
光線について、前述の（２）（４）（６）式に相当する
式を導びき解を探索すれば、波長変動と温度変動に対し
て球面収差の変動のない光学系を提供できる。又、パワ
ー（焦点距離、ピント位置）と球面収差の双方を補償す
べき光学特性の対象としても良い。
【００４２】上記各実施例におけるレンズ系は回折光学
系以外には屈折光学系しか備えていなかったが、これら
の光学系に加え平面鏡や凹面鏡等の反射光学系を有する
ものにも本発明は適用できる。
系以外には屈折光学系しか備えていなかったが、これら
の光学系に加え平面鏡や凹面鏡等の反射光学系を有する
ものにも本発明は適用できる。
【００４３】また、上記各実施例はプラスチックレンズ
を用いたものであったが、プラスチックレンズとガラス
レンズを混ぜたレンズ系や、熱膨張率の大きなガラスレ
ンズを備えるガラスレンズのみレンズ系にも、本発明は
適用できる。
を用いたものであったが、プラスチックレンズとガラス
レンズを混ぜたレンズ系や、熱膨張率の大きなガラスレ
ンズを備えるガラスレンズのみレンズ系にも、本発明は
適用できる。
【００４４】上記各実施例のレンズ系は安価で高い性能
を備えている為、交換レンズ、カメラ、複写装置、プロ
ジェクター等の光学機器の結像光学系に好適である。ま
た、本発明の思想の基に設計されたレンズ系は、これら
の光学機器以外にも顕微鏡、双眼鏡や望遠鏡、或いはデ
バイス製造用露光装置、光学的記録再生装置等の光学機
器の結像光学系にも適用可能である。
を備えている為、交換レンズ、カメラ、複写装置、プロ
ジェクター等の光学機器の結像光学系に好適である。ま
た、本発明の思想の基に設計されたレンズ系は、これら
の光学機器以外にも顕微鏡、双眼鏡や望遠鏡、或いはデ
バイス製造用露光装置、光学的記録再生装置等の光学機
器の結像光学系にも適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上、本発明によれば、所定範囲内での
温度変化に対して光学特性が実質的に変化せず且つ所定
の波長領域で色消しが行なえるレンズ系とし、高い性能
を得ることができる。従って、高い性能のレンズ系及び
光学機器を提供できる。
温度変化に対して光学特性が実質的に変化せず且つ所定
の波長領域で色消しが行なえるレンズ系とし、高い性能
を得ることができる。従って、高い性能のレンズ系及び
光学機器を提供できる。
【図１】本発明のレンズ系の一実施例を示す図である。
【図２】図１のレンズ系の波長変化に対するパワー変動
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図３】図１のレンズ系の温度変化に対するパワー変動
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図４】本発明のレンズ系の他の実施例を示す図であ
る。
る。
【図５】図４のレンズ系の波長変化に対するパワー変動
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図６】図４のレンズ系の温度変化に対するパワー変動
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
１ ハイブリッドレンズ系 ２ 回折面と屈折面とを有する第１面 ３ 回折面と屈折面とを有する第２面 ４ 焦点面 ５ 屈折面のみを有する第２面
Claims (40)
- 【請求項１】 １個又は複数個の回折面と１個又は複数
個の屈折面とを有するレンズ系であって、所定範囲内で
の温度変化に対して光学特性が実質的に変化せず且つ所
定の波長領域で前記光学特性について色消しが達成され
るように各面のパワーと各面間の間隔とを設定したこと
を特徴とするレンズ系。 - 【請求項２】 前記光学特性が焦点距離（ピント位置）
及び／又は球面収差量であることを特徴とする請求項１
のレンズ系。 - 【請求項３】 前記所定範囲内での温度変化による少な
くとも一面の変形及び少なくとも一つの面間隔の変化を
考慮して、前記所定範囲内での温度変化に対して光学特
性が実質的に変化しないように前記各面のパワーと前記
各面間の間隔とを設定したことを特徴とする請求項１又
は２のレンズ系。 - 【請求項４】 前記所定範囲内での温度変化による複数
の面の変形及び複数の面間隔の変化とを考慮して、前記
所定範囲内での温度変化に対して光学特性が実質的に変
化しないように前記各面のパワーと前記各面間の間隔と
を設定したことを特徴とする請求項１又は２のレンズ
系。 - 【請求項５】 更に前記所定範囲内での温度変化による
鏡筒の膨脹収縮も考慮して、前記所定範囲内での温度変
化に対して光学特性が実質的に変化しないように前記各
面のパワーと前記各面の間隔とを設定したことを特徴と
する請求項３又は４のレンズ系。 - 【請求項６】 前記回折面は断面形状が鋸歯状の回折格
子を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
のレンズ系。 - 【請求項７】 前記回折面は断面形状が階段状の回折格
子を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
のレンズ系。 - 【請求項８】 前記回折面と前記屈折面を共通の面とし
て形成したレンズを有することを特徴とする請求項１乃
至７のいずれかのレンズ系。 - 【請求項９】 一方の面に前記回折面と屈折面とを設
け、他方の面に前記屈折面のみを設けた単レンズを備え
ることを特徴とする請求項８のレンズ系。 - 【請求項１０】 一方の面に前記回折面と屈折面とを設
け、他方の面にも前記回折面と前記屈折面を設けた単レ
ンズを備えることを特徴とする請求項８のレンズ系。 - 【請求項１１】 前記回折面を有する第１レンズと、前
記屈折面を有する第２レンズとを有することを特徴とす
る請求項１乃至７のいずれかのレンズ系。 - 【請求項１２】 前記第１レンズが前記屈折面も有する
ことを特徴とする請求項１１のレンズ系。 - 【請求項１３】 前記第２レンズが前記回折面も有する
ことを特徴とする請求項１２のレンズ系。 - 【請求項１４】 前記１、第２レンズの少なくとも一方
は前記回折面と前記屈折面を共通の面として形成したレ
ンズであることを特徴とする請求項１３のレンズ系。 - 【請求項１５】 １個又は複数個の回折面と１個又は複
数個の屈折面とを有するレンズ系であって、相異なる２
つの温度において焦点距離（ピント位置）及び／又は球
面収差量が同じになり且つ相異なる２つの波長において
焦点距離（ピント位置）及び／又は球面収差量が同じに
なるように各面のパワーと各面間の間隔を設定したこと
を特徴とするレンズ系。 - 【請求項１６】 前記相異なる２つの温度間での温度変
化による少なくとも一面の変形及び少なくとも一つの面
間隔の変化を考慮して、前記相異なる２つの温度におい
て焦点距離が同じになるように前記各面のパワーと前記
各面間の間隔とを設定したことを特徴とする請求項１５
のレンズ系。 - 【請求項１７】 前記相異なる２つの温度間での温度変
化による前記複数の面の変形及び前記複数の面間隔の変
化とを考慮して、前記相異なる２つの温度で焦点距離が
同じになるように前記各面のパワーと前記各面間の間隔
とを設定したことを特徴とする請求項１５のレンズ系。 - 【請求項１８】 更に前記相異なる２つの温度間での温
度変化による鏡筒の膨脹収縮も考慮して、前記相異なる
２つの温度で焦点距離が同じになるように前記各面のパ
ワーと前記各面間の間隔とを設定したことを特徴とする
請求項１６又は１７のレンズ系。 - 【請求項１９】 前記回折面は断面形状が鋸歯状の回折
格子を有することを特徴とする請求項１５乃至１８のい
ずれかのレンズ系。 - 【請求項２０】 前記回折面は断面形状が階段状の回折
格子を有することを特徴とする請求項１５乃至１８のい
ずれかのレンズ系。 - 【請求項２１】 前記回折面と前記屈折面を共通の面と
して形成したレンズを有することを特徴とする請求項１
５乃至２０のいずれかのレンズ系。 - 【請求項２２】 一方の面に前記回折面と屈折面とを設
け、他方の面に前記屈折面のみを設けた単レンズを備え
ることを特徴とする請求項２１のレンズ系。 - 【請求項２３】 一方の面に前記回折面と屈折面とを設
け、他方の面にも前記回折面と前記屈折面を設けた単レ
ンズを備えることを特徴とする請求項２１のレンズ系。 - 【請求項２４】 前記回折面を有する第１レンズと、前
記屈折面を有する第２レンズとを有することを特徴とす
る請求項１５乃至１８のいずれかのレンズ系。 - 【請求項２５】 前記第１レンズが前記屈折面も有する
ことを特徴とする請求項２４のレンズ系。 - 【請求項２６】 前記第２レンズが前記回折面も有する
ことを特徴とする請求項１２のレンズ系。 - 【請求項２７】 前記１、第２レンズの少なくとも一方
は前記回折面と前記屈折面を共通の面として形成したレ
ンズであることを特徴とする請求項２６のレンズ系。 - 【請求項２８】 １個又は複数個のプラスチックレンズ
を有することを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか
のレンズ系。 - 【請求項２９】 前記プラスチックレンズが前記回折面
を有することを特徴とする請求項２８のレンズ系。 - 【請求項３０】 前記プラスチックレンズが前記屈折面
を有することを特徴とする請求項２８又は２９のレンズ
系。 - 【請求項３１】 全体として正のパワーを有することを
特徴とする請求項１乃至３０のいずれかのレンズ系。 - 【請求項３２】 請求項３１のレンズ系と、感光体を保
持する手段とを有し、前記レンズ系により物体の像を前
記感光体上に結像することを特徴とする光学機器。 - 【請求項３３】 前記光学機器がカメラであることを特
徴とする請求項３２の光学機器。 - 【請求項３４】 前記光学機器が複写装置であることを
特徴とする請求項３２の光学機器。 - 【請求項３５】 前記光学機器がデバイス製造用露光装
置であることを特徴とする請求項３２の光学機器。 - 【請求項３６】 請求項３１のレンズ系を有し、前記レ
ンズ系により被観察物体の像を投影することを特徴とす
る光学機器。 - 【請求項３７】 前記光学機器が顕微鏡であることを特
徴とする請求項３６の光学機器。 - 【請求項３８】 前記光学機器がプロジェクターである
ことを特徴とする請求項３６の光学機器。 - 【請求項３９】 前記光学機器が双眼鏡又は望遠鏡であ
ることを特徴とする光学機器。 - 【請求項４０】 前記光学機器が光学的記録再生装置で
あることを特徴とする光学機器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9043509A JPH10186230A (ja) | 1996-10-29 | 1997-02-27 | レンズ系及び光学機器 |
| US08/954,874 US6590708B2 (en) | 1996-10-29 | 1997-10-21 | Lens system having diffracting surface and refracting surface and optical apparatus using the lens system |
| EP97118735A EP0840144A1 (en) | 1996-10-29 | 1997-10-28 | Lens system having diffracting surface and refracting surface and optical apparatus using the lens system |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28664696 | 1996-10-29 | ||
| JP8-286646 | 1996-10-29 | ||
| JP9043509A JPH10186230A (ja) | 1996-10-29 | 1997-02-27 | レンズ系及び光学機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10186230A true JPH10186230A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=26383290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9043509A Withdrawn JPH10186230A (ja) | 1996-10-29 | 1997-02-27 | レンズ系及び光学機器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6590708B2 (ja) |
| EP (1) | EP0840144A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10186230A (ja) |
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| KR100807786B1 (ko) * | 2000-11-15 | 2008-02-27 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 광학 헤드 |
| WO2008077533A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-07-03 | Carl-Zeiss Ag | Anordnung zweier diffraktiv-optischer elemente |
| JP2009283122A (ja) * | 2009-07-10 | 2009-12-03 | Konica Minolta Holdings Inc | 光ピックアップ装置および対物レンズ |
| WO2018117025A1 (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | キヤノン株式会社 | 観察光学系及びそれを有する観察装置 |
| US11487050B2 (en) | 2016-12-21 | 2022-11-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Observation optical system and observation apparatus including same |
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| US7522279B1 (en) | 2000-05-30 | 2009-04-21 | J.A. Woollam Co., Inc | System for and method of investigating the exact same point on a sample substrate with multiple wavelengths |
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| CA3166225A1 (en) | 2019-12-30 | 2021-07-08 | Amo Groningen B.V. | Achromatic lenses with zone order mixing for vision treatment |
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1997
- 1997-02-27 JP JP9043509A patent/JPH10186230A/ja not_active Withdrawn
- 1997-10-21 US US08/954,874 patent/US6590708B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-28 EP EP97118735A patent/EP0840144A1/en not_active Ceased
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|---|---|
| EP0840144A1 (en) | 1998-05-06 |
| US20020051293A1 (en) | 2002-05-02 |
| US6590708B2 (en) | 2003-07-08 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |