【手続補正書】
【提出日】平成16年2月26日(2004.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズによって形成された像を受光するプリズム光学系において、
少なくとも３つの面が互いに偏心して配置され、その少なくとも３つの面の間が屈折率が１．３以上の透明媒質で埋められており、光学系内で光路が少なくとも２回反射され、かつ、光線の光路が交差しないように構成された偏心プリズムからなり、
少なくとも１つの反射面の形状が面内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状であり、かつ、
結像による瞳の光学的伝達作用と像の光学的伝達作用を兼ね備えていて、瞳収差が補正さていることを特徴とする偏心プリズム光学系。
【請求項２】
請求項１記載の偏心プリズム光学系において、
前記瞳収差の横収差量が４ｍｍ以下であることを特徴とする偏心プリズム光学系。
【請求項３】
請求項１又は２記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズムは、前記偏心プリズムを通過する光束を入射若しくは射出させる透過作用と前記偏心プリズムの内部で前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第１面と、
前記第１面と対向配置された第２面と、
前記偏心プリズムを通過する光束を射出若しくは入射させる透過作用を有する第３面とを含む構成であり、
前記第２面が回転非対称面形状であることを特徴とする偏心プリズム光学系。
【請求項４】
請求項３記載の偏心プリズム光学系において、前記第１面が回転非対称面形状であることを特徴とする偏心プリズム光学系。
【請求項５】
請求項３記載の偏心プリズム光学系において、前記第１面が回転対称面形状であることを特徴とする偏心プリズム光学系。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０．７＜ＦＡ＜１．３ ・・・（Ａ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、Ｆｘ／ＦｙをＦＡとする。
【請求項７】
請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０．８＜｜ＰｘＢ｜＜１．６ ・・・（Ｂ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での面のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）をそれぞれＰｘｎ、Ｐｙｎとし、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｐｘｎ／ＰｘをＰｘＢとする。
【請求項８】
請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０．８＜｜ＰｙＣ｜＜１．５ ・・・（Ｃ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での面のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）をそれぞれＰｘｎ、Ｐｙｎとし、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｐｙｎ／ＰｙをＰｙＣとする。
【請求項９】
請求項３から請求項３のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０．８＜ＣｘｙＤ＜１．５ ・・・（Ｄ−１）
ただし、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置でのその面の法線を含むＸ方向の曲率Ｃｘ２、Ｙ方向の曲率Ｃｙ２との比Ｃｘ２／Ｃｙ２をＣｘｙＤとする。
【請求項１０】
請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
−０．２＜ＣｙＥ＜０．２ ・・・（Ｅ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｘ方向画角ゼロでＹ正方向最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有効領域のＹ方向の曲率Ｃｙ１と、Ｘ方向画角ゼロでＹ負方向最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有効領域のＹ方向の曲率Ｃｙ３との差Ｃｙ１−Ｃｙ３を前記Ｐｙで割ったものをＣｙＥとする。
【請求項１１】
請求項３から請求項１０のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
−０．２＜ＣｘＦ＜０．２ ・・・（Ｆ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｘ方向画角ゼロでＹ正方向最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有効領域のＸ方向の曲率Ｃｘ１と、Ｘ方向画角ゼロでＹ負方向最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有効領域のＸ方向の曲率Ｃｘ３との差Ｃｘ１−Ｃｘ３を前記Ｐｘで割ったものをＣｘＦとする。
【請求項１２】
請求項３から請求項１１のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
０≦｜ＤＹ｜＜１（°） ・・・（Ｇ−１）
ただし、Ｘ方向最大画角の主光線が前記第２面と交差する点におけるその面の法線と、前記軸上主光線が前記第２面と交差する点におけるその面の法線とがＹ−Ｚ面内でのなす角をＤＹとする。
【請求項１３】
請求項３から請求項１２のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
−０．２＜ＣｙＨ＜０．２ ・・・（Ｈ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｘ方向画角ゼロでＹ正方向最大画角を通る主光線が前記第１面と当たる有効領域のＹ方向の曲率Ｃｙ１と、Ｘ方向画角ゼロでＹ負方向最大画角を通る主光線が前記第１面と当たる有効領域のＹ方向の曲率Ｃｙ３との差Ｃｙ１−Ｃｙ３を前記Ｐｙで割ったものをＣｙＨとする。
【請求項１４】
請求項３から請求項１３のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次に条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。
−０．２＜ＣｘＩ＜０．２ ・・・（Ｉ−１）
ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｘ方向画角ゼロでＹ正方向最大画角を通る主光線が前記第１面と当たる有効領域のＸ方向の曲率Ｃｘ１と、Ｘ方向画角ゼロでＹ負方向最大画角を通る主光線が前記第１面と当たる有効領域のＸ方向の曲率Ｃｘ３との差Ｃｘ１−Ｃｘ３を前記Ｐｘで割ったものをＣｘＩとする。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の偏心プリズム光学系を備える光学装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この場合、瞳収差の横収差量が４ｍｍ以下であることが望ましい。また、偏心プリズムは、偏心プリズムを通過する光束を入射若しくは射出させる透過作用と偏心プリズム光学系の内部で光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第１面と、第１面と対向配置された第２面と、偏心プリズムを通過する光束を射出若しくは入射させる透過作用を有する第３面とを含む構成であり、第２面が回転非対称面形状であるようにすることができる。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
次に、以下の説明において用いる座標系について説明する。図１に示すように、偏心プリズム光学系７の瞳１の中心を通り、像面６中心に到達する軸上主光線が瞳１を射出し偏心プリズム光学系７の第１面３に交差するまでの直線（光軸２と一致）によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ偏心プリズム光学系７を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸とする。また、瞳１の中心をこの座標系の原点とする。そして、軸上主光線が物点から像面に到る方向をＺ軸の正方向、像面６が位置する方向をＹ軸の正方向、Ｙ軸とＺ軸と右手系を構成するＸ軸の方向をＸ軸の正方向とする。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
次に、第２面のＹ方向の曲率の有効領域の上と下の差、Ｃｙ１−Ｃｙ３をＰｙで割ったものをＣｙＥとするとき、
−０．２＜ＣｙＥ＜０．２ ・・・（Ｅ−１）
なる条件を満足することが重要である。この条件は、瞳のＹ方向のコマ収差の発生を少なくするために重要である。また、像面の上と下の上下方向の像歪みを良好に補正するために必要となる条件で、下限の−０．２を越えると、画面下の倍率が小さくなってしまい、上限の０．２を越えると、画面上のＹ（上下）方向の倍率が画面の他の部分に比べて小さくなってしまい、像が歪んでしまう。特に、本発明のように反射作用と透過作用を有する第１面を回転対称面で構成し、偏心プリズムの製作性を向上させた偏心プリズム光学系においては、この像歪みを他の面で補正するには、最も像に近い透過作用のみを有する第３面で補正しないと、基本的には上記像歪みを補正することができない。しかし、その透過作用のみを有する第３面は、像面湾曲を主に補正するために、反射作用のみを有する第２面が本条件を満足しないと、光学系全体として像面湾曲と像歪みを同時に補正することができなくなってしまう。