(57)【要約】【課題】基本光学系の軸上色収差以外の光学性能をほぼ維持しながら、この基本光学系に取り付けて簡便で安価に所望の軸上色収差を発生させることができる色収差拡大光学系を提供する。【解決手段】色収差拡大光学系２００を、正レンズ成分Ｇ１と負レンズ成分Ｇ２とを有するよう構成する。そして、この色収差拡大光学系２００を、収差補正された基本光学系１００に付加して、当該基本光学系１００の、軸上色収差以外の光学性能をほぼ維持しながら、軸上色収差のみを拡大するよう構成する。【選択図】図１
2010107604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正レンズ成分と、
負レンズ成分と、を有し、
収差補正された基本光学系に付加されて、当該基本光学系の軸上色収差以外の光学性能をほぼ維持しながら、軸上色収差のみを拡大するよう構成された色収差拡大光学系。
【請求項２】
前記正レンズ成分の媒質及び前記負レンズ成分の媒質のｄ線に対する合成屈折率が、ほぼ０である請求項１に記載の色収差拡大光学系。
【請求項３】
前記正レンズ成分及び前記負レンズ成分は、分散の異なる媒質でそれぞれ形成された請求項１または２に記載の色収差拡大光学系。
【請求項４】
前記正レンズ成分の焦点距離をｆ1、アッベ数をν1とし、前記負レンズ成分の焦点距離をｆ2、アッベ数をν2とし、軸上色収差量をδｆaとしたとき、縦倍率がαbの前記基本光学系との間での全体の軸上色収差量δｆabを、次式
【数１】
2010107604.tif 000016
により設定する請求項１〜３いずれか一項に記載の色収差拡大光学系。
【請求項５】
１以上の正レンズ成分または負レンズ成分を更に有する請求項１〜４いずれか一項に記載の色収差拡大光学系。
【請求項６】
前記基本光学系の焦点距離をｆbとし、前記基本光学系に付加されたときの当該基本光学系との主点間距離をｄとしたとき、次式
【数２】
2010107604.tif 000017
の条件を満足するように配置される請求項１〜５いずれか一項に記載の色収差拡大光学系。
【請求項７】
前記基本光学系の前若しくは後ろに取り付けるための取付部を有する請求項１〜６いずれか一項に記載の色収差拡大光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色収差拡大光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の３次元形状を計測するために、波長の異なる光で物体を撮影し、撮影レンズの軸上色収差によって波長毎の焦点位置が異なることを利用する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これらの手法では、いずれの場合も目標の範囲を所望の精度で計測するためには、適当な量の軸上色収差を持った撮影レンズが必要である。更に、３次元形状の計測を実現しようとする場合には、撮影レンズは、計測範囲をカバーする画角と所望の明るさを持ち、画面内で適切な分解能を持つ必要がある。
【０００３】
市販品として容易に入手できる撮影レンズには、カメラレンズ、顕微鏡対物・接眼レンズ、及び、望遠鏡対物・接眼レンズなどが存在する。これらの撮影レンズは、複数のレンズ素子を組み合わせることで適切な収差補正がなされているもので、画角や解像力・明るさ等の性能は目的に応じて選ぶことができるが、軸上色収差は通常良好に補正され、殆どの市販品はわずかな残存収差しか持たない。一方、軸上色収差を利用した３次元形状の計測の実現には、軸上色収差以外の収差は良好に補正され、軸上色収差のみが所望の量を有する撮影レンズが必要となる。
【特許文献１】特開平１０−９８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような条件を満足する撮影レンズは、市販品にはほとんど存在しないため、前出の特許文献１のような従来技術では、上記条件を満足する専用の撮影レンズを設計・作成することにより、軸上色収差を利用した３次元形状の計測の実現を図っている。このように専用のレンズを必要とするため、従来は製造コストが増大し、また、軸上色収差を利用した測定と同時に、色収差のない画像を撮影・観察したい場合には、軸上色収差を有する専用のレンズと軸上色収差以外の光学性能がほぼ同一で、軸上色収差が良好に補正された撮影レンズを更に別個に用意する必要があり、製造コストが増加するという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、簡便で安価に所望の軸上色収差を発生させることができる色収差拡大光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る色収差拡大光学系は、正レンズ成分と、負レンズ成分と、を有し、収差補正された基本光学系に付加されて、当該基本光学系の軸上色収差以外の光学性能をほぼ維持しながら、軸上色収差のみを拡大するよう構成される。
【０００７】
また、このような色収差拡大光学系は、正レンズ成分の媒質及び負レンズ成分の媒質のｄ線に対する合成屈折率が、０であることが好ましい。
【０００８】
また、このような色収差拡大光学系において、正レンズ成分及び負レンズ成分は、分散の異なる媒質でそれぞれ形成されることが好ましい。
【０００９】
また、このような色収差拡大光学系は、正レンズ成分の焦点距離をｆ1、アッベ数をν1とし、負レンズ成分の焦点距離をｆ2、アッベ数をν2とし、軸上色収差量をδｆaとしたとき、縦倍率がαbの基本光学系との間での全体の軸上色収差量δｆabを、次式
【数３】
2010107604.tif 000003
により設定することが好ましい。
【００１０】
また、このような色収差拡大光学系は、１以上の正レンズ成分または負レンズ成分を更に有することが好ましい。
【００１１】
また、このような色収差拡大光学系は、基本光学系の焦点距離をｆbとし、基本光学系に付加されたときの当該基本光学系との主点間距離をｄとしたとき、次式
【数４】
2010107604.tif 000004
の条件を満足するように配置されることが好ましい。
【００１２】
また、このような色収差拡大光学系は、基本光学系の前若しくは後ろに取り付けるための取付部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る色収差拡大光学系によれば、簡便で安価に所望の軸上色収差を発生させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、色収差拡大光学系を、既存の撮像レンズを用いた基本光学系に適用した際の好ましい実施形態について説明する。なお、本明細書中において、基本光学系とは、カメラレンズ、顕微鏡対物・接眼レンズ、及び、望遠鏡対物・接眼レンズなどの既存の撮影レンズを含む収差補正された光学系を指すものである。また、図１に示すように、この収差補正された基本光学系１００に色収差拡大光学系２００を付加して、軸上色収差を拡大したものを補正後の基本光学系１００′と呼ぶものとする。図１に示すように、補正後の基本光学系１００′は、物体側から順に、軸上色収差を拡大する色収差拡大光学系２００と、接眼レンズなどの既存の撮影レンズからなる基本光学系１００と、を有して構成されている。この基本光学系１００は、撮影レンズの他にも、開口絞りなどを有していても良い。また、この色収差拡大光学系２００は鏡筒に収容され、この鏡筒には基本光学系１００の前若しくは後ろにに取り付けるための取付部としてのフィルター取付ネジＦ１が設けられている。同様に、基本光学系１００を収容する鏡筒の前若しくは後ろには鏡筒ネジＦ２が設けられており、基本光学系１００の鏡筒に色収差拡大光学系２００の鏡筒を取り付けて、鏡筒ネジＦ２にフィルター取付ネジＦ１を螺合させることにより、この基本光学系１００に色収差拡大光学系２００を固定することができる。
【００１５】
図２に示すように、色収差拡大光学系２００は、正レンズ成分Ｇ１と、負レンズ成分Ｇ２とを有して構成されている。このような色収差拡大光学系２００を、収差補正された基本光学系１００に付加することにより、基本光学系１００の軸上色収差以外の光学性能を損なわずに、所望の軸上色収差のみを発生させた補正後の基本光学系１００′を構成することができる。また、色収差拡大光学系２００を取り外すことで、既存の基本光学系１００をそのまま使用して、その機能を発揮させることができる。したがって、例えば、特許文献１に示すような技術を用いて３次元形状計測を行う際に、カメラレンズ、顕微鏡対物・接眼レンズ、望遠鏡対物・接眼レンズなど、入手の容易な既存のレンズを撮影レンズとして用意し、この撮影レンズを用いた基本光学系１００に、本色収差拡大光学系２００を付加することで、所望の軸上色収差を発生させて、３次元形状を計測することができる。そして、軸上色収差の補正が不要な場合は補正後の基本光学系１００′から色収差拡大光学系２００を取り外して、通常の基本光学系１００として使用することができる。従って、既存の基本光学系１００を利用して、簡便かつ安価に３次元計測システムを構成することが可能となる。
【００１６】
また、この色収差拡大光学系２００は、正レンズ成分Ｇ１の媒質及び負レンズ成分Ｇ２の媒質のｄ線に対する合成屈折率が、概ね０であることが好ましい。ここで、光学ガラスなどのレンズの媒質の物性値について説明し、この条件が好ましい理由を挙げる。この物性値には、屈折率及び分散があり、屈折率が大きいほど光は大きく屈折し、分散が小さいほど屈折率の波長変化が大きいことが知られている。一般に、屈折率はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）での値ｎdによって代表され、分散はアッベ数νと呼ばれる。また、Ｆ線（λ＝４８６．１ｎｍ）に対する屈折率をｎF、Ｃ線（λ＝６５６．０ｎｍ）に対する屈折率をｎCとしたとき、これらの屈折率ｎd，ｎF，ｎCとアッベ数νとの関係は、以下に示す式（１）で表される。
【００１７】
【数５】
2010107604.tif 000005
【００１８】
このように、光学ガラスには、波長による屈折率変化があるため、１枚のレンズでは波長により焦点が異なる現象が生じる。光軸上でのこの焦点ずれを軸上色収差と呼ぶ。ここで、複数のレンズ成分が含まれる光学系を考える。ｋ枚のレンズ成分からなる光学系で、Ｃ線とＦ線での焦点を一致させる条件として、各レンズ成分の焦点距離をｆj（ｊ＝１〜ｋ）とし、アッベ数をνjとしたとき、次式（２）が成り立つ。なお、次式（２）の導出に関しては、高橋友刀著「レンズ設計」（東海大学出版）を参考とした。
【００１９】
【数６】
2010107604.tif 000006
【００２０】
通常の光学系（基本光学系１００）では、実用的な範囲で上記式（２）を満たすように、各レンズ成分の焦点距離と分散とを適切に選択して設計されているので、軸上色収差は微少な量しか残存していない。そこで、本実施形態においては、このように実質的に軸上色収差が良好に補正された基本光学系１００に、所望の軸上色収差のみを発生させ、かつ、他の光学的性能に影響しないような色収差拡大光学系２００を付加することにより、軸上色収差が拡大された補正後の基本光学系１００′を簡便で安価に得ることを可能とした。
【００２１】
このような色収差拡大光学系２００を基本光学系１００に付加して、軸上色収差を拡大した補正後の基本光学系１００′の基本モデルを上述の図１として示す。図１に示す基本光学系１００は、前出のような既存の撮影レンズを有して構成され、所望の焦点距離及び明るさを有し、軸上色収差を含む各種の収差が十分補正されたものである。なお、図１では、基本光学系１００の前側（物体側）に色収差拡大光学系２００を配置して、軸上色収差のみを拡大した補正後の基本光学系１００′を構成しているが、両者の位置関係はこれに限定されることはなく、基本光学系１００の後側（像側）に色収差拡大光学系２００を配置しても良いし、基本光学系１００を分割してその内部に色収差拡大光学系２００を配置しても良い。
【００２２】
このような補正後の基本光学系１００′において、色収差拡大光学系２００の焦点距離をｆaとし、基本光学系１００の焦点距離をｆbとし、両者の主点間距離をｄとし、薄肉近似の元での補正後の基本光学系１００′全体の合成焦点距離をｆabとしたとき、以下に示す式（３）が成り立つ。
【００２３】
【数７】
2010107604.tif 000007
【００２４】
上記式（３）から、色収差拡大光学系２００を付加しても、補正後の基本光学系１００′全体の合成焦点距離ｆabが、補正前の基本光学系１００の焦点距離ｆbと変わらない条件として、以下に示す式（４）を満たすよう構成することが好ましい。
【００２５】
【数８】
2010107604.tif 000008
【００２６】
上記式（４）を満足することにより、前出の式（３）における右辺の第１項と第３項とが相殺され、以下の式（５）が成り立つ。
【００２７】
【数９】
2010107604.tif 000009
【００２８】
以上より、式（４）を満足するような色収差拡大光学系２００を付加することで、式（５）に示すように、補正後の基本光学系１００′全体の合成焦点距離ｆabが、補正前の基本光学系１００の焦点距離ｆbと変わらない光学系を作成することができる。
【００２９】
なお、補正後の基本光学系１００′全体の合成焦点距離ｆabが、補正前の基本光学系１００の焦点距離ｆbと変わらないようにする条件として、上記式（４）を満足する構成とする場合の他に、ｆaが十分大きく、式（３）の右辺第１項及び第３項が十分小さくなって無視できる構成とした場合も考えられる。ただし、この場合、後述するように、軸上色収差を発生させるためには、正レンズ成分Ｇ１と負レンズ成分Ｇ２の正負の屈折力を調整する必要があるため、式（４）を満足する構成とするほうが、より簡易で実現が容易であるため好ましい。
【００３０】
次に、色収差拡大光学系２００について詳細に説明する。色収差拡大光学系２００の構成として最も簡単なものは、図２を用いて説明したように、正レンズ成分Ｇ１及び負レンズ成分Ｇ２の２枚のレンズ成分で構成するものである。この色収差拡大光学系２００は、正レンズ成分Ｇ１と負レンズ成分Ｇ２との互いに符号の異なる屈折力が相殺するように設定すること、すなわち、正レンズ成分Ｇ１の媒質及び負レンズ成分Ｇ２の媒質のｄ線に対する合成屈折率が、０にほぼ等しくなるよう構成することが好ましい。更に、正レンズ成分Ｇ１及び負レンズ成分Ｇ２を、分散の異なる媒質でそれぞれ形成することが好ましい。特に、これらのレンズ成分の分散の差が大きい方がより好ましい。図２に、物体側から順に、正レンズ成分Ｇ１として両凸レンズＬ１を、負レンズ成分Ｇ２として両凹レンズＬ２を有する構成としたモデルを示す。
【００３１】
また、正レンズ成分Ｇ１及び負レンズ成分Ｇ２の２枚のレンズ成分からなる色収差拡大光学系２００において、この色収差拡大光学系２００の合成焦点距離をｆaとし、正レンズ成分Ｇ１の焦点距離をｆ1、アッベ数をν1とし、負レンズ成分Ｇ２の焦点距離をｆ2、アッベ数をν2としたとき、色収差拡大光学系２００の軸上色収差量δｆaは、以下の式（６）で表される。
【００３２】
【数１０】
2010107604.tif 000010
【００３３】
一方、正レンズ成分Ｇ１の焦点距離をｆ1とし、負レンズ成分Ｇ２の焦点距離をｆ2としたとき、２つのレンズ成分の間隔が十分小さいとして薄肉近似を用いることにより、色収差拡大光学系２００の合成焦点距離ｆaは、以下の式（７）で表される。
【００３４】
【数１１】
2010107604.tif 000011
【００３５】
従って、上記式（６）及び式（７）より、下記式（８）が導き出される。
【００３６】
【数１２】
2010107604.tif 000012
【００３７】
さらに、色収差拡大光学系２００で発生する軸上色収差量δｆaは、色収差拡大光学系２００の像側に位置する基本光学系１００の縦倍率によって拡大されるので、この基本光学系１００の縦倍率をαbとしたとき、補正後の基本光学系１００′全体の軸上色収差量δｆabは、下記式（９）により求められる。
【００３８】
【数１３】
2010107604.tif 000013
【００３９】
すなわち、基本光学系１００の縦倍率αbが定まっているとき、上記式（９）で、軸上色収差量δｆabが所望の値になるように、前出の式（６）における、正レンズ成分Ｇ１の焦点距離ｆ1及びアッベ数ν1、並びに、負レンズ成分Ｇ２の焦点距離ｆ2及びアッベ数ν2を設定すれば良い。
【００４０】
ここで、前述の「色収差拡大光学系２００を付加しても、補正後の基本光学系１００′全体の合成焦点距離ｆabが、補正前の基本光学系１００の焦点距離ｆbと変わらない条件」の適用を考える。この条件を満たすためには、色収差拡大光学系２００を、上述の式（４）を満足するよう構成することである。この場合は、色収差拡大光学系２００と、基本光学系１００との主点間距離ｄもパラメータに利用でき、色収差拡大光学系２００の正負の屈折力に対する制約がなくなるので設計の自由度が高く、色収差拡大光学系２００の軸上色収差の拡大を行い易い利点があるため、好ましい。
【００４１】
また、他の条件として「ｆaが十分大きく、式（３）の右辺第１項及び第３項が十分小さく無視できる場合」であって、ｆaが無限大または非常に大きな値になる場合を上記に説明した。ここで、ｆaが無限大になる条件は、ｆ1及びｆ2の絶対値を等しく符号を逆にすること、すなわち、正レンズ成分Ｇ１及び負レンズ成分Ｇ２の正負の屈折力を完全に相殺するような組み合わせとすれば良い。しかしながら、この条件では、前出の式（８）の軸上色収差量δｆaの値が０となり、軸上色収差を発生させるという目的を果たせない。この目的を達成するためには、現実には、正レンズ成分Ｇ１と負レンズ成分Ｇ２とで若干の屈折力の差を持たせ、色収差拡大光学系２００の屈折力を少なめに残すこと、すなわち、色収差拡大光学系２００の焦点距離ｆaを十分大きくすることが必要がある。
【００４２】
いずれの条件を満たす場合でも、正レンズ成分Ｇ１に高分散ガラスを用い、負レンズ成分Ｇ２に低分散ガラスを用いて色収差拡大光学系２００を作成することが更に好ましく、結果的に、他の光学的性能に影響することなく、正レンズ成分Ｇ１の分散による軸上色収差を大きく発生させることができる。この場合は、短波長の光の焦点距離が短く、長波長の光の焦点距離が長くなる。
【００４３】
逆に、負レンズ成分Ｇ２に高分散ガラスを用い、正レンズ成分Ｇ１に低分散ガラスを用いて色収差拡大光学系２００を作成した場合は、結果的に、他の光学的性能に影響することなく、正レンズ成分Ｇ１の分散による軸上色収差を大きく発生させることができる。この場合は、短波長の光の焦点距離が長く、長波長の光の焦点距離が短くなる。
【００４４】
なお、以上の説明では、色収差拡大光学系２００を、正レンズ成分Ｇ１及び負レンズ成分Ｇ２の２枚のレンズ成分からなる最も簡単な構成の色収差拡大光学系２００について説明したが、これに限定されることはなく、これらとは別個の１つ以上の正レンズ成分または負レンズ成分を更に追加しても良い。
【実施例】
【００４５】
以下、上述の実施形態に係る実施例を、添付図面に基づいて説明する。
【００４６】
〔第１実施例〕
図３は、第１実施例において用いる基本光学系１００の構成を示す図である。図４は、図３に示す基本光学系１００に、色収差拡大光学系２００を付加することにより、軸上色収差が拡大された後の補正後の基本光学系１００′の構成を示す図である。この第１実施例では、基本光学系１００にプレッセル型の接眼レンズ３００を使用し、これに、色収差拡大光学系２００を付加することで、基本光学系１００の光学的性能をほぼ維持したまま、軸上色収差のみをＣ線−Ｆ線間で、約１．９ｍｍまで拡大した補正後の基本光学系１００′を形成している。
【００４７】
第１実施例に係る基本光学系１００は、図３に示すように、物体側から順に、開口絞りＳ、及び、接眼レンズ３００から構成される。接眼レンズ３００は、物体側から順に、像側に凹面を向けた平凹レンズＬ１１と両凸レンズＬ１２との接合レンズ、及び、両凸レンズＬ１３と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４との接合レンズから構成される。
【００４８】
以下の表１に、第１実施例における基本光学系１００の諸元の値を掲げる。この表１において、ｆbは基本光学系１００の焦点距離を示す。また、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、曲率半径は各面番号におけるレンズ面の値を、面間隔は各光学面から次の光学面までの光軸上の距離を、屈折率及びアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離、曲率半径、面間隔、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。なお、曲率半径∞は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
【００４９】
（表１）
ｆb＝25ｍｍ
面番号  曲率半径 面間隔   屈折率 アッベ数
物体面           28.5
1        ∞    22.1                   （開口絞りＳ）
2        ∞     1.5    1.71736   29.62
3      42.42    7.5    1.6228    56.9
4     -21.0     3.0
5      32.5     7.5    1.51680   64.17
6     -20.5     2.0    1.74077   27.7
7     -94.8    36.8053
8    （像面）
【００５０】
第１実施例に係る色収差拡大光学系２００は、図４に示すように、基本光学系１００の開口絞りＳと接眼レンズ３００との間に取り外し可能に配置され、物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸レンズＬ１（正レンズ成分Ｇ１）、及び、物体側に凹面を向けた平凹レンズＬ２（負レンズ成分Ｇ２）から構成される。平凸レンズＬ１は、高屈折率で高分散のガラスを用い、平凹レンズＬ２は、低屈折率で低分散のガラスを用い、双方の屈折力の和が０にほぼ等しくなるような形状で形成している。
【００５１】
以下の表２に、第１実施例に係る色収差拡大光学系２００を付加して軸上色収差が拡大された補正後の基本光学系１００′の諸元の値を掲げる。この表２において、ｆaは色収差拡大光学系２００の焦点距離を、ｄは色収差拡大光学系２００と接眼レンズ３００との主点間距離を示す。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。なお、長さの単位などの説明は、表１と同様である。
【００５２】
（表２）
ｆa＝60ｍｍ
ｄ＝30ｍｍ
面番号  曲率半径 面間隔   屈折率 アッベ数
物体面           28.5
1        ∞    22.1                   （開口絞りＳ）
2        ∞     4.0    1.69892   30.20
3      -8.8     2.6
4      -6.5     2.0    1.51680   64.17
5        ∞    11.0
6        ∞     1.5    1.71736   29.62
7      42.42    7.5    1.6228    56.9
8     -21.0     3.0
9      32.5     7.5    1.51680   64.17
10     -20.5     2.0    1.74077   27.7
11     -94.8    33.3004
12    （像面）
【００５３】
この第１実施例に係る色収差拡大光学系２００においては、正レンズ成分Ｇ１（平凸レンズＬ１）に高分散ガラスを用い、低分散ガラスからなる負レンズ成分Ｇ２（平凹レンズＬ２）で正レンズ成分Ｇ１のパワーを補正しており、結果的に正レンズ成分Ｇ１の分散による軸上色収差が残存することとなる。そのため、赤などの長波長の光の焦点距離が長くなり、紫などの短波長の光の焦点距離が短くなるので、撮影レンズ３００の像側において、物体側から順に、短波長から長波長の像面が、波長に応じて連続的に並ぶこととなる。
【００５４】
なお、このとき付加した色収差拡大光学系２００の焦点距離ｆaは、約６０ｍｍとなり、基本光学系１００の焦点距離ｆb＝２５ｍｍに比べて無視できない長さである。しかし、色収差拡大光学系２００と接眼レンズ３００との主点間距離ｄを約３０ｍｍとして、薄肉近似を用いた合成焦点距離ｆabを求める前出の式（３）に代入すると、下記式（３′）に示すように、補正後の基本光学系１００′の合成焦点距離ｆabは、約２７．３ｍｍと算出され、基本光学系１００の焦点距離ｆbの±１０％以下の範囲内に収めることができ、軸上色収差以外の光学性能を損なうことがない。
【００５５】
【数１４】
2010107604.tif 000014
【００５６】
この第１実施例における、基本光学系１００と、補正後の基本光学系１００′との、基本的な光学系の諸元の値を比較したものを、以下の表３に示す。この表３において、ｆbは基本光学系１００の焦点距離を、ｆabは補正後基本光学系１００′の焦点距離を、Ｂｆはバックフォーカスを示す。また、像倍率は、物体−開口絞りＳ間の距離が２８．５（ｍｍ）の時の像倍率を示す。軸上色収差（ｎｍ）は、Ｃ線−Ｆ線間の距離を示す。また、各数値は、ｄ線に対する値を示し、長さなどの単位や符号の説明などは、表１と同様である。
【００５７】
（表３）
基本光学系    補正後基本光学系
焦点距離          25.1(ｆb)        27.96(ｆab)
像側Ｆ値           6.23            7.97
像倍率           -1.1016         -1.0093
Ｂｆ            36.8053         33.3004
軸上色収差          0.07            1.9
【００５８】
また、第１実施例の基本光学系１００の各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を図５（ａ）に、色収差拡大光学系２００の付加により軸上色収差が拡大された補正後の基本光学系１００′の各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を図５（ｂ）に示す。
【００５９】
各収差図において、ＣはＣ線（赤色、λ＝６５６．０ｎｍ）を、ｅはｅ線（緑色、λ＝５４６．１ｎｍ）を、ＦはＦ線（青色、λ＝４８６．１ｎｍ）をそれぞれ示している。なお、非点収差図において、実線で表されたＳはサジタル像面を示し、破線で表されたＴはタンゼンシャル像面を示している。この収差図の説明は以降の実施例においても同様である。各収差図及び表３から明らかなように、第１実施例では、基本光学系１００として、プレッセル型の接眼レンズ３００を用い、正レンズ成分Ｇ１と負レンズ成分Ｇ２とを組み合わせた色収差拡大光学系２００を付加することにより、基本光学系１００の光学性能（焦点距離、Ｆ値、倍率、軸上色収差以外の収差）に大きな影響を与えることなく、軸上色収差のみを拡大することができることがわかる。
【００６０】
〔第２実施例〕
図６は、第２実施例において用いる基本光学系１１０の構成を示す図である。図７は、図６に示す基本光学系１１０内に、色収差拡大光学系２１０を付加することにより、軸上色収差が拡大された後の補正後の基本光学系１００′の構成を示す図である。この第２実施例では、トリプレット型のカメラレンズ３１０を基本光学系１００のレンズとして使用し、これに、色収差拡大光学系２１０を付加することで、基本光学系１１０の光学的性能をほぼ維持したまま、軸上色収差のみをＣ線−Ｆ線間で、約２．３ｍｍまで拡大した補正後の基本光学系１１０′を形成している。
【００６１】
第２実施例に係る基本光学系１１０は、図６に示すように、内部に開口絞りＳを有するカメラレンズ３１０から構成され、このカメラレンズ３１０は、物体側から順に、両凸レンズＬ１１、両凹レンズＬ１２、開口絞りＳ、及び、両凸レンズＬ１３から構成される。
【００６２】
以下の表４に、この第２実施例における基本光学系１１０の諸元の値を掲げる。
【００６３】
（表４）
ｆb＝106.91ｍｍ
面番号  曲率半径 面間隔   屈折率 アッベ数
物体面          500.0
1      43.5     6.1    1.63854   55.4
2    -957.83    9.3
3     -51.32    2.0    1.64769   33.82
4      42.37    6.0
5        ∞     4.1                   （開口絞りＳ）
6     247.44    6.1    1.63854   55.4
7     -40.04  122.23
8    （像面）
【００６４】
第２実施例に係る色収差拡大光学系２１０は、図７に示すように、基本光学系１１０のカメラレンズ３１０の物体側に取り外し可能に配置され、物体側から順に、両凸レンズＬ１（正レンズ成分Ｇ１）、及び、物体側に凹面を向けた平凹レンズＬ２（負レンズ成分Ｇ２）から構成される。この第２実施例においても、第１実施例と同様に、正レンズ成分Ｇ１である両凸レンズＬ１は、高屈折率で高分散のガラスを用い、負レンズ成分Ｇ２である平凹レンズＬ２は、低屈折率で低分散のガラスを用い、双方の屈折力の和が０にほぼ等しくなるような形状で形成している。
【００６５】
以下の表５に、第２実施例に係る色収差拡大光学系２１０を付加して軸上色収差が拡大された補正後の基本光学系１１０′の諸元の値を掲げる。
【００６６】
（表５）
ｆa＝1300ｍｍ
ｄ＝30ｍｍ
面番号  曲率半径 面間隔   屈折率 アッベ数
物体面          494.0
1       2.0     2.0    1.80518   25.36
2      -8.8     0.5
3      -6.5     2.0    1.51680   64.17
4        ∞     2.0
5      43.5     6.1    1.63854   55.4
6    -957.83    9.3
7     -51.32    2.0    1.64769   33.82
8      42.37    6.0
9        ∞     4.1                   （開口絞りＳ）
10     247.44    6.1    1.63854   55.4
11     -40.04   110.39
12    （像面）
【００６７】
この第２実施例に係る色収差拡大光学系２１０においても、正レンズ成分Ｇ１（両凸レンズＬ１）に高分散ガラスを用い、低分散ガラスからなる負レンズ成分Ｇ２（平凹レンズＬ２）で正レンズ成分Ｇ１のパワーを補正しており、結果的に正レンズ成分Ｇ１の分散による軸上色収差が残存することとなる。そのため、赤などの長波長の光の焦点距離が長くなり、紫などの短波長の光の焦点距離が短くなるので、撮影レンズ３１０の像側において、物体側から順に、短波長から長波長の像面が、波長に応じて連続的に並ぶこととなる。
【００６８】
なお、このとき付加した色収差拡大光学系２１０の焦点距離ｆaは、約１３００ｍｍとなり、基本光学系１１０の焦点距離ｆb＝１０６．９１ｍｍの１０倍以上あり、色収差拡大光学系２１０とカメラレンズ３１０との主点間距離ｄを約３０ｍｍとして、前出の式（３）に代入すると、下記式（３″）に示すようになる。この場合、式（３″）中のｆaを含む項の寄与は非常に小さいため、正レンズ成分Ｇ１と負レンズ成分Ｇ２との屈折力の和が０にほぼ等しいとみなしてよいと考えられる。式（３″）により、補正後の基本光学系１１０′の合成焦点距離ｆabは、約１００．９ｍｍと算出され、基本光学系１１０の焦点距離ｆbの±１０％以下の範囲内に収めることができ、軸上色収差以外の光学性能を損なうことがない。
【００６９】
【数１５】
2010107604.tif 000015
【００７０】
この第２実施例における、基本光学系１１０と、補正後の基本光学系１１０′との、基本的な光学系の諸元の値を比較したものを、以下の表６に示す。
【００７１】
（表６）
基本光学系    補正後基本光学系
焦点距離         106.91(ｆb)     100.85(ｆab)
像側Ｆ値           6.76            6.32
像倍率           20.030025       20.022716
Ｂｆ           122.23          110.39
軸上色収差          0.13            2.3
【００７２】
また、この第２実施例における基本光学系１１０の各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を図８（ａ）に、色収差拡大光学系２１０の付加により軸上色収差が拡大された補正後の基本光学系１１０′の各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を図８（ｂ）示す。各収差図及び表６から明らかなように、第２実施例では、基本光学系１１０として、トリプレット型のカメラレンズ３００を用い、正レンズ成分Ｇ１と負レンズ成分Ｇ２とを組み合わせた色収差拡大光学系２１０を付加することにより、基本光学系１１０の光学性能（焦点距離、Ｆ値、倍率、軸上色収差以外の収差）に大きな影響を与えることなく、軸上色収差のみを拡大することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る色収差拡大光学系を基本光学系に付加して、軸上色収差を拡大した補正後基本光学系の基本モデルを示す概略図である。
【図２】本発明に係る色収差拡大光学系の具体的モデルを示すレンズ構成図である。
【図３】第１実施例に係る基本光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図４】第１実施例おいて、色収差拡大光学系を付加して軸上色収差を拡大した補正後基本光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図５】第１実施例に係る光学系の諸収差図であり、（ａ）は基本光学系の諸収差図を、（ｂ）は補正後基本光学系の諸収差図を示す。
【図６】第２実施例に係る基本光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図７】第２実施例おいて、色収差拡大光学系を付加して軸上色収差を拡大した補正後基本光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図８】第２実施例に係る光学系の諸収差図であり、（ａ）は基本光学系の諸収差図を、（ｂ）は補正後基本光学系の諸収差図を示す。
【符号の説明】
【００７４】
Ｇ１  正レンズ成分    Ｇ２  負レンズ成分
１００，１１０  基本光学系    １００′，１１０′  補正後の基本光学系
２００，２１０  色収差拡大光学系
【図１】
2010107604.tif 000018
【図２】
2010107604.tif 000019
【図３】
2010107604.tif 000020
【図４】
2010107604.tif 000021
【図５】
2010107604.tif 000022
【図６】
2010107604.tif 000023
【図７】
2010107604.tif 000024
【図８】
2010107604.tif 000025