光学系制造技术

在光学系中，光入射侧和光射出侧都为折射面，当色散系数为ｖｄ，部分色散比为θｇｄ、θｇＦ时，通过设置满足ｖｄ＜３０；θｇｄ＜－３．３３３×１０－３.ｖｄ＋１．４０；θｇＦ＜－２．６１５×１０－３.ｖｄ＋０．６７的条件的固体材料ＧＩＴ１，从而可实现能够良好地校正色差等诸像差并且容易制造、耐环境性优良的光学系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用具有异常部分色散的光学材料的的光学系，例如涉及适合于银盐胶片用照相机、数字静像照相机、摄像机等的光学系。
技术介绍
一般在光学系中，全长越短，则轴上色差和倍率色差等色差恶化，存在光学性能下降的倾向。特别是在远距型的光学系中，焦距越长，则色差越大，全长缩短导致的色差的恶化显著。作为降低这样的色差的发生的方法，使用异常部分色散材料的消色差和使用衍射光栅的消色差一般为人们所熟知。在远距型的光学系中，一般在近轴轴上光线和光瞳近轴光线的距光轴的通过位置较高的前方透镜群，使用由萤石等具有异常部分色散的低色散材料构成的正透镜和由高色散材料构成的负透镜降低色差，这样的望远透镜提出有多种。(日本特公昭60-49883号公报(对应美国US4241983)、日本特公昭60-55805号公报(对应美国4348084)、日本特开平11-119092号公报(对应美国US6115188))另外，还提出有不使用异常部分色散材料而是使用衍射光学元件进行望远透镜的色差校正的方案。在(日本特开平6-324262号公报(对应US5790321)和日本特开平6-331887号公报(对应美国US5629799))公开了通过组合衍射型光学元件和折射型光学元件较良好地校正色差的光圈数(F数)F2.8左右的望远透镜。衍射光学元件的特征在于，与色散系数相当的数值的绝对值为3.45，较小，仅是使衍射产生的光焦度(焦距的倒数)稍变化，基本上不会对球差、慧差、像散等产生影响，可使色差变化较大。另外，由于为衍射光，所以，光焦度相对入射光的波长的变化产生线性变化，色差系数的波长特性为完全的直线。因此，当全长缩短时，只要主要对球差、慧差、像散的校正特殊化地进行像差校正即可。由于关于色差由衍射光学元件进行校正，所以，不用注意由全长缩短恶化了的色差的绝对量，只要能够获得色差系数的波长特性的线性地将构成透镜的玻璃材料和光焦度最佳化地进行设计即可。结果，可获得全长缩短了的望远透镜。另外，作为具有近似于衍射光学元件的色差校正作用的材料，已知表现出较高色散而且较异常部分色散的特性的液体材料，提出有使用其的消色差光学系(美国专利第4913535号)。在公开于日本特公昭60-49883号公报(对应美国US4241983)、日本特公昭60-55805号公报(对应美国US4348084)、日本特开平11-119092号公报(对应美国US6115188)的那样的使用萤石等的望远透镜中，当将光学全长设得较长时，可较良好地校正色差，但难以校正由全长缩短带来的色差的恶化。这是因为，该手法仅是利用萤石等材料具有的低色散和异常部分色散降低前透镜自身发生的色差。要想校正由于全长缩短而恶化了的色差，例如在使用萤石那样的色散系数大的低色散玻璃的透镜中，如不使透镜面的光焦度变化较大，则色差不变化，所以，难以同时满足色差的校正与球差、慧差、像散等诸像差的校正。另一方面，衍射光学元件虽然具有充分的色差校正作用，但实际使用的设计衍射次数的衍射光以外的不需要的衍射次数的衍射光成为带颜色的闪耀光，存在使成像性能恶化的问题。由使多个闪耀型衍射光栅在光轴方向叠层的所谓叠层型衍射光学元件，使能量朝设计衍射次数集中，大幅度减少不需要的衍射光，但依然余留下当对高辉度的景物进行摄影时发生衍射闪耀的问题。另外，作为衍射光学元件的制造方法，已知有用金属模成型紫外线硬化树脂等的方法，但衍射光学元件的衍射效率的制造敏感度极高，需要非常高的金属模精度和成型精度，也存在制造成本高的问题。公开于美国专利第4913535号的材料由于为液体，所以，需要对其进行密封的构造，制造不能说容易。另外，还存在温度导致的折射率、色散特性等的特性变化的问题，不能说耐环境性充分。另外，色散系数较大，异常部分色散性也较小，而且，不能获得与空气的界面，所以，还存在难以获得充分的色差校正作用。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于这些已有技术例的问题点而作出的，其目的在于提供一种可良好地校正色差等诸像差并且容易制造、耐环境性优良的光学系。为了达到上述目的，本专利技术例示的光学系的特征在于具有光入射侧和光射出侧都为折射面的固体材料，当设该固体材料的色散系数为νd、部分色散比为θgd、θgF时，满足以下条件νd＜30θgd＜-3.333×10-3·νd+1.40θgF＜-2.615×10-3·νd+0.67在本专利技术中，色散系数νd、部分色散比θgd、θgF的定义与一般使用的定义相同，当设相对g线、F线、d线、C线的折射率分别为Ng、NF、Nd、NC时，分别由下式表示。νd＝(Nd-1)/(NF-NC)θgd＝(Ng-Nd)/(NF-NC)θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)另外，在本专利技术中，固体材料指在使用光学系的状态下为固体的材料，但并未提及在制造时等使用光学系之前的状态。例如，在制造时即使为液体材料，只要使其硬化形成为固体材料，也与在本专利技术中所说的固体材料相当。附图说明图1为数值实施例1的望远透镜的光学系截面图。图2为数值实施例1的望远透镜的无限远对焦状态下的像差图。图3为数值实施例2的望远透镜的光学系截面图。图4为数值实施例2的望远透镜的无限远对焦状态下的像差图。图5为数值实施例3的变焦透镜的光学系截面图。图6为数值实施例3的变焦透镜的广角端的无限远对焦状态下的像差图。图7为数值实施例3的变焦透镜的中间焦距的无限远对焦状态下的像差图。图8为数值实施例3的变焦透镜的望远端的无限远对焦状态下的像差图。图9为数值实施例4的变焦透镜的光学系截面图。图10为数值实施例4的变焦透镜的广角端的无限远对焦状态下的像差图。图11为数值实施例4的变焦透镜的中间焦距的无限远对焦状态下的像差图。图12为数值实施例4的变焦透镜的望远端的无限远对焦状态下的像差图。图13A、13B、13C为说明ITO的色散特性的特征的示意图。图14为示出作为摄影光学系使用本专利技术的光学系的数字静像照相机的例子的示意图。具体实施例方式下面说明本专利技术的光学系的实施形式。本专利技术的光学系的特征在于，使高色散、部分色散比低的固体材料具有折射作用。首先，说明高色散光学材料对光学系的像差校正产生的作用。如设折射透镜的面的光焦度变化为Δψ，色散系数为ν，近轴轴上光线(将光学系全系的焦距归一化为1，在光学系中与光轴平行、距光轴的高度为1地入射的近轴光线。物体处于光学系的左侧，从物体侧进入到光学系的光线从左朝右前进。)和光瞳近轴光线(将光学系全系的焦距归一化为1，相对光轴按-45°入射的光线中的通过光学系的入射光瞳与光轴的交点的近轴光线。相对光学系的入射角度从光轴测量时，顺时针方向为正，逆时针方向为负。另外，物体处于光学系的左侧，从物体侧入射到光学系的光线从左朝右前进。)通过透镜面的距光轴的高度分别为h、H，则在该透镜面的轴上色差系数的变化ΔL和倍率色差系数的变化ΔT如以下那样表示。ΔL＝h2·Δψ/ν …(a)ΔT＝h·H·Δψ/ν…(b)从式(a)和式(b)可知，各像差系数相对透镜面的光焦度变化产生的变化随着色散系数的绝对值的减小(即色散增大)而增大。因此，如使用色散系数的绝对值小的高色散材料，则用于获得所需要的色差的光焦度变化量可较小。这在像差理论上意味着不对球差、慧差、像散等产生大的影响即可控制色差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系，其特征在于：具有光入射侧和光射出侧都为折射面的固体材料，当设该固体材料的色散系数为ｖｄ、部分色散比为θｇｄ、θｇＦ时，满足以下条件：ｖｄ＜３０θｇｄ＜－３．３３３×１０－３.ｖｄ＋１．４０θｇＦ＜ －２．６１５×１０－３.ｖｄ＋０．６７。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小川秀树，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]