專利名稱：菲涅耳光學(xué)元件以及使用了該菲涅耳光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及菲涅耳透鏡或菲涅耳反射鏡等的菲涅耳光學(xué)元件以及使用了該菲涅 耳光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，在專利文獻(xiàn)1和2中公開了如下的菲涅耳光學(xué)元件從投影儀照射光線而 在菲涅耳面附近投影實像，該菲涅耳光學(xué)元件作為高效地將該光線向觀察者方向反射的屏 幕。此外，在專利文獻(xiàn)3中公開了反射面沒有屈光力而反射與平面鏡傾斜的狀態(tài)幾乎等同 的投影像的線性菲涅耳反射鏡?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特許第4U8599號公報專利文獻(xiàn)2 日本特許第4149493號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開平3-209403號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，以往并不存在被配置成焦距長且具有成像作用而使用的高精度的菲涅耳反 射鏡。本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的這種狀況而提出的，其目的在于提供一種焦距長且 精度高的、可以觀察高精細(xì)的觀察像的菲涅耳光學(xué)元件以及使用了該菲涅耳光學(xué)元件的光 學(xué)系統(tǒng)。為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明的菲涅耳光學(xué)元件的特征在于具有使光透過折射或者 反射的多個斜面，相鄰的所述斜面的傾斜角的變化量是固定的。此外，特征在于所述多個斜面是對按照下面的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非球 面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式(1)。Z= (Y2/R)/[1+ {ι-(1+k) Y2/R2}1/2] +aY4+bY6+cY8+dY10+. . .. . . (a)-1 < K < 0…⑴其中，X、Y、Z分別是三軸右手正交坐標(biāo)系的坐標(biāo)，R是近軸曲率半徑，k是圓錐常數(shù)，a、b、c、d、...分別是4次、6次、8次、10次的非球面系數(shù)。此外，特征在于所述多個斜面是對按照下面的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非球 面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式O)。Z= (Y2/R) / [1+ {1- (1+k) Y2/R2}1/2] +aY4+bY6+cY8+dY10+. . .. . . (a)-0. 5 < K < -0. 2. . . (2)其中，X、Y、Z分別是三軸右手正交坐標(biāo)系的坐標(biāo)，R是近軸曲率半徑，
k是圓錐常數(shù)，a、b、c、d、...分別是4次、6次、8次、10次的非球面系數(shù)。此外，特征在于所述多個斜面是對按照下面的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非球 面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式(3)。Z = (Y2/R) / [1+ U— (1+k) Y2/R2}1/2] +aY4+bY6+cY8+dY10+. · ·. . . (a)-0. 4 < K < -0. 3…(3) 其中，X、Y、Z分別是三軸右手正交坐標(biāo)系的坐標(biāo)， R是近軸曲率半徑， k是圓錐常數(shù)，
a、b、c、d、...分別是4次、6次、8次、10次的非球面系數(shù)。 此外，特征在于針對每個規(guī)定的區(qū)域劃分所述多個斜面，按照所述區(qū)域內(nèi)的傾斜
角固定的方式改變齒距。另外，特征在于滿足下面的條件式⑷。A > B. . . (4)其中，A是相鄰斜面的傾斜角的變化量，B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率。另外，特征在于滿足下面的條件式(5)或條件式(6)。0. 6 < A/(nXB). . . (5)或者A/(η X B) <0.4. . . (6)其中，A是相鄰斜面的傾斜角的變化量，B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率，η是整數(shù)。此外，特征在于滿足下面的條件式(7)或條件式(8)。0. 8 < Α/(ηΧΒ)· · · (7)或者A/(η X B) <0.2. . . (8)其中，A是相鄰斜面的傾斜角的變化量，B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率，η是整數(shù)。而且，本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的特征在于使用了所述菲涅耳光學(xué)元件。在上面的本發(fā)明所涉及的光學(xué)系統(tǒng)中，可以提供一種焦距長且精度高的、能觀察 高精細(xì)的觀察像的菲涅耳光學(xué)元件以及使用了該菲涅耳光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)。


圖1是用于說明本發(fā)明的菲涅耳光學(xué)元件的圖。圖2是用于說明本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的坐標(biāo)系的圖。圖3是實施例1的光學(xué)系統(tǒng)的沿中心軸截取的截面圖。圖4是實施例1的光學(xué)系統(tǒng)的平面圖。
圖5是示出實施例1的橫向像差圖的圖。圖6是示出實施例1的橫向像差圖的圖。圖7是實施例2的光學(xué)系統(tǒng)的沿中心軸截取的截面圖。圖8是實施例2的光學(xué)系統(tǒng)的平面圖。圖9是示出實施例2的橫向像差圖的圖。圖10是示出實施例2的橫向像差圖的圖。圖11是示出菲涅耳光學(xué)元件的另一實施例的圖。符號說明1光學(xué)系統(tǒng)2中心軸3 物面4菲涅耳光學(xué)元件5 像面S光圈(入射光瞳)
具體實施例方式下面，根據(jù)實施例來說明本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)。圖1示出本實施方式的菲涅耳光學(xué)元件。優(yōu)選的是，本實施方式的菲涅耳光學(xué)元件4具有使光透過折射或者反射的多個斜 面41，相鄰的斜面41的傾斜角變化量A固定。菲涅耳光學(xué)元件4是利用直線來近似球面或非球面的面的傾斜的光學(xué)元件。因 此，由于可以將光學(xué)元件制作得較薄，所以被用于照明或聚光光學(xué)系統(tǒng)。但是，在作為曲率緩且焦距長的光學(xué)元件來使用的情況下，相鄰的齒距的變化量 很小。在加工設(shè)備的加工精度不足的情況下，成為不連續(xù)的傾斜角，在傾斜角不連續(xù)的地 方，可能會喪失像的連續(xù)性。因此，本實施方式的菲涅耳光學(xué)元件4通過使相鄰的斜面41的傾斜角變化量A固 定來避免像的不連續(xù)性。優(yōu)選的是，可以作為反射目鏡光學(xué)系統(tǒng)來使用，該反射目鏡光學(xué)系統(tǒng)將40萬像素 以上的高清晰圖像作為遠(yuǎn)方的虛像進(jìn)行放大顯示。此外，優(yōu)選滿足下面的條件式。0. 5 < I d/f其中，f為焦距，d為外徑。該條件式示出了 在利用大反射面形成虛像的情況下，如果菲涅耳光學(xué)元件的面 積較大，則不連續(xù)部分變多，這是所不期望的。另外，因為即使光學(xué)系統(tǒng)的光瞳直徑大，光束直徑也是由人的瞳孔直徑來決定，所 以最大為Φ4πιπι，而在明亮的影像時為大約Φ2πιπι，因此在傾斜角的變化量不連續(xù)的情況 下，具有這樣的缺點像喪失連續(xù)性，觀察到不連續(xù)的觀察像。此外，優(yōu)選滿足下面的條件式。0. 5 < |f/Ep| < 1. 5
其中，f為焦距，Ep為觀察者的瞳孔與反射鏡之間的距離。該條件式是在確保反射鏡與觀察者的瞳孔之間的距離的同時將從影像顯示面垂 直射出的光束高效地引導(dǎo)到觀察者的瞳孔的條件。如果低于下限，則從顯示面射出的光束 變?yōu)閮A斜射出的光束，在觀察像變暗的同時，為了確保相同的觀察視角而需要較大的反射 鏡。此外，如果高于上限，則反射鏡與觀察者的瞳孔的位置過于靠近，使觀察者具有壓迫感。此外，優(yōu)選的是，多個斜面41是通過對按照后述的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非 球面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式(1)。-1 < K < 0…⑴其中，K是圓錐常數(shù)(錐形常數(shù))。重要的是成為圓錐常數(shù)在-1至0之間的、長軸在光軸上的橢圓面。在該情況下， 可以在有限的范圍內(nèi)對傾斜角固定的菲涅耳面進(jìn)行近似。此外，優(yōu)選的是，多個斜面41是通過對按照后述的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非 球面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式O)。-0. 5 < K < -0. 2. . . (2)其中，K是反射面的圓錐常數(shù)(錐形常數(shù))。通過滿足該條件式O)，可以在更寬的范圍內(nèi)對傾斜角固定的菲涅耳面進(jìn)行近似。此外，優(yōu)選的是，多個斜面41是通過對按照后述的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非 球面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式(3)。-0. 4 < K < -0. 3…(3)其中，K是反射面的圓錐常數(shù)(錐形常數(shù))。通過滿足該條件式(3)，可以在更寬的范圍內(nèi)對傾斜角固定的菲涅耳面進(jìn)行近似。另外，優(yōu)選的是，針對每個規(guī)定的區(qū)域43劃分多個斜面41，按照區(qū)域43內(nèi)的傾斜 角固定的方式使菲涅耳齒距42變化。通過使菲涅耳齒距42變化，使傾斜角的變化量固定，能夠減低像的不連續(xù)性。另外，優(yōu)選滿足下面的條件式(4)。A > B. . . (4)其中，A是相鄰斜面的傾斜角的變化量，B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率。如果不滿足條件式，則傾斜角的變化因舍入誤差而變得離散，可能損害所觀察 的影像的平滑性。另外，優(yōu)選滿足下面的條件式( 或條件式(6)。0. 6 < A/(nXB). . . (5)或者A/(nXB) < 0. 4. . . (6)其中，A是相鄰斜面的傾斜角變化量，B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率，η是整數(shù)。條件式( 或條件式(6)規(guī)定了傾斜角的變化量，是用于使角度變化接近傾斜角 分辨率的整數(shù)倍而減少舍入誤差的條件式。如果不滿足條件式( 或條件式(6)，則殘余接 近0. 5的舍入誤差，可能損害所觀察的影像的平滑性。再者，優(yōu)選滿足下面的條件式(7)或條件式(8)。
0. 8A/ (η X B). . . (7)或者Α/(ηΧΒ) < 0. 2. . . (8)其中，A是相鄰斜面的傾斜角變化量，B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率，η是整數(shù)。下面，對使用了本發(fā)明的菲涅耳光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的實施例進(jìn)行說明。這些光 學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)在后面記述。關(guān)于坐標(biāo)系，如圖2所示，將光學(xué)系統(tǒng)1的原點0設(shè)置在未圖示的投影光學(xué)系統(tǒng)的 中心軸與光學(xué)系統(tǒng)1的中心軸2的交點處(其中，從物面3入射到光圈S的中心主光線通 過該中心軸幻，將從原點0朝向物面3的方向的中心軸2設(shè)為Z軸正方向，將圖2的紙面設(shè) 為Y-Z平面。并且，將從圖2的原點0指向像面5的方向設(shè)為Y軸正方向，將與Y軸、Z軸 構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系的軸設(shè)為X軸正方向。關(guān)于偏心面提供了 定義了該面的坐標(biāo)系相對于上述光學(xué)系統(tǒng)1的原點0的偏心 量(分別將X軸方向、Y軸方向、Z軸方向設(shè)為X、Y、Ζ)以及定義了分別以定義在光學(xué)系統(tǒng) 1的原點0處的坐標(biāo)系的X軸、Y軸、Z軸為中心的各個面的坐標(biāo)系傾角(分別為α、β、 Y (° ))。在該情況下，α和β為正意味著相對于各個軸的正方向逆時針轉(zhuǎn)動，Y為正意 味著相對于Z軸的正方向順時針轉(zhuǎn)動。此外，使面的中心軸旋轉(zhuǎn)α、β、Υ是使定義各個面 的坐標(biāo)系首先繞著在光學(xué)系統(tǒng)的原點處定義的坐標(biāo)系的X軸逆時針旋轉(zhuǎn)α，接著，繞著該 旋轉(zhuǎn)后的新坐標(biāo)系的Y軸逆時針旋轉(zhuǎn)β，然后，繞著該旋轉(zhuǎn)后的另一新坐標(biāo)系的Z軸順時針 旋轉(zhuǎn)Y。觀察者兩眼的眼睛間隙以光圈S的X偏心來表示。在水平截面的光路圖中，以寬 度60mm來示出。此外，在構(gòu)成各實施例的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)作用面中特定面和與其相接的面構(gòu)成共 軸光學(xué)系統(tǒng)的情況下，賦予面間隔，此外，面的曲率半徑、介質(zhì)的折射率、阿貝數(shù)按照常用方 法來賦予。另外，在后面記述的結(jié)構(gòu)參數(shù)中，沒有記載數(shù)據(jù)的與非球面相關(guān)的項為0。關(guān)于折 射率、阿貝數(shù)，標(biāo)明了對應(yīng)于d線(波長為587. 56nm)的參數(shù)。長度的單位為mm。各個面的 偏心如上所述，以相對于基準(zhǔn)面的偏心量來表示。此外，非球面是利用下面的定義式來提供的旋轉(zhuǎn)對稱非球面。Z= (Y2/R)/[l+{l-(l+k)Y7R2}"2]+aY4+bYf^cYkdY1V..· · · (a)其中，將Z設(shè)為軸，Y為與軸垂直的方向。在此，R是近軸曲率半徑，K是圓錐常數(shù)， a、b、c、d、...分別是4次、6次、8次、10次的非球面系數(shù)。該定義式的Z軸成為旋轉(zhuǎn)對稱 非球面的軸。在圖3中示出了實施例1的光學(xué)系統(tǒng)1的沿中心軸2截取的截面圖，在圖4中示 出了光學(xué)系統(tǒng)1的平面圖。但是，關(guān)于圖4的平面圖的光路，只示出了與一個入射光瞳對應(yīng) 的光路。此外，在圖5和圖6中示出了該實施例的光學(xué)系統(tǒng)整體的橫向像差圖。在該橫向 像差圖中，在中央所示出的角度表示(水平方向視角，垂直方向視角)，并且示出了該視角 處的Y方向(子午方向)與X方向(弧矢方向)的橫向像差。光學(xué)系統(tǒng)1由未圖示的物面、菲涅耳光學(xué)元件4和像面5構(gòu)成。
菲涅耳光學(xué)元件4由菲涅耳反射鏡構(gòu)成，相鄰斜面的傾斜角的變化量在菲涅耳齒 距為0.2mm的情況下為0.017°。在光學(xué)系統(tǒng)1中，在逆光線追蹤中，從物面入射的光束從作為入射光瞳的觀察者 眼球E入射到菲涅耳光學(xué)元件4，在菲涅耳反射面如反射，從菲涅耳光學(xué)元件4射出且入射 到像面5。該實施例1的規(guī)格為視角左右；35°上下20°入射光瞳直徑(逆追蹤)15. 00mm。在圖7中示出了實施例2的光學(xué)系統(tǒng)1的沿中心軸2截取的截面圖，而在圖8中 示出光學(xué)系統(tǒng)1的平面圖。另外，在圖9和圖10中示出了該實施例的光學(xué)系統(tǒng)整體的橫向 像差圖。但是，關(guān)于圖8的平面圖的光路，只示出了與一個入射光瞳對應(yīng)的光路。在該橫向 像差圖中，在中央所示出的角度表示(水平方向視角，垂直方向視角)，并且示出了該視角 處的Y方向(子午方向)與X方向(弧矢方向)的橫向像差。光學(xué)系統(tǒng)1由未圖示的物面、菲涅耳光學(xué)元件4和像面5構(gòu)成。菲涅耳光學(xué)元件4由菲涅耳反射鏡構(gòu)成，相鄰斜面的傾斜角的變化量在菲涅耳齒 距為0.2mm的情況下為0.02769°。在光學(xué)系統(tǒng)1中，在逆光線追蹤中，從物面入射的光束從作為入射光瞳的觀察者 眼球E入射到菲涅耳光學(xué)元件4，在菲涅耳光學(xué)元件4處反射，并入射到像面5。該實施例2的規(guī)格為
視角左右；35°上下20°
入射光瞳直徑(逆追蹤)15. OOmm0
下面，示出上述實施例1和實施例2的結(jié)構(gòu)參數(shù)。此外，下面的表中的“RE”表示反射面。
實施例1
面號曲率半徑面間隔偏心折射率阿貝數(shù)
物面OO-2000.00
1①(光圈)0. 00偏心⑴
4OO0. 00偏心⑵1. 491857. 4
5菲涅耳[1] (RE)0. 00偏心⑶1. 491857. 4
6OO0. 00偏心⑵
像面OO偏心⑷
菲涅耳[1]
R-674. 00
K-0. 338
偏心[1]
X 30. 00Y 0. 00 Z40. 00
α 0. 00β 0. 00 γ 0. 00
偏心[2]
X 0. 00Y 0. 00 Z295. 000155]α -18. 02 β 0. 00
0156]偏心[3]
0157] X 0. 00Y 0. 00 Z 300
0158]α -18. 02 β 0. 00 γ 0. 00
0159]偏心[4]
0160]X 0. 00 Y 114. 28 Z 142. 92
0161]α 0. 00 β 0. 00 γ 0. 00
0162]實施例2
0163]面號 曲率半徑 面間隔 偏心 折射率 阿貝數(shù)
0164] 物面 -2000.00
0165]1 ①(光圈)0. 00 偏心⑴
0166] 2 菲涅耳[1]反射面 0. 00 偏心⑵
0167]像 偏心⑶
0168]菲涅耳[1]
0169]R -413.84
0170]K -0.345
0171]偏心[1]
0172]X 30. 00Y 0. 00Z 40. 00
0173]α 0. 00β 0. 00γ 0. 00
0174]偏心[2]
0175]X 0. 00Y 0. 00Z 300. 00
0176]α 0. 00β 0. 00γ 0. 00
0177]偏心[3]
0178]X 0. 00Y 108. 45Z 151. 92
0179]α 0. 00β 0. 00γ 0. 00
0180]接著，示出上述各實施例的各種數(shù)據(jù)的值。
0181]各種數(shù)據(jù)
0182]k
0183]f
0184]d
0185]Ep
0186]d/f
0187]f/Ep
0188] 0189]
實施例1 -0. 3380 -225. 9 262. 4 260. 0 -1. 161 -0.9842
實施例2 -0. 3450 -206.9 264. 4 260. 0 1. 277 -0. 7958
接著，對菲涅耳光學(xué)元件的另一實施例進(jìn)行說明。
在圖11中示出使用了另一實施例的菲涅耳光學(xué)元件4的光學(xué)系統(tǒng)1的沿中心軸 2截取的截面圖。
0190]光學(xué)系統(tǒng)1由未圖示的物面、菲涅耳光學(xué)元件4和像面5構(gòu)成。
0191]在光學(xué)系統(tǒng)1中，在逆光線追蹤中，從物面入射的光束從作為入射光瞳的觀察者 眼球E透過菲涅耳透鏡6，在菲涅耳光學(xué)元件4處反射，并入射到像面5。
該菲涅耳光學(xué)元件上下不對稱，菲涅耳原點配置在距離光軸+47. 41mm的位置。菲涅耳光學(xué)元件的規(guī)格為齒距0.05mmR :-294. 607mmk :0. 680a :-5. 83170E-07b :1. 40590E-08。此外，在使用范圍為+16. 1 -116. Omm的情況下，將圖1所示的菲涅耳光學(xué)元件 4按下面的方式進(jìn)行區(qū)域43化，以確定斜面41的變化量，通過改變齒距42，能夠適應(yīng)有效 直徑寬且曲率半徑小的菲涅耳光學(xué)元件。負(fù)側(cè)
區(qū)域齒距變化量
1.0 -3.8 [mm]0. 02°
2.-3. 8 -7.4 [mm]0. 04°
3.-7. 4 ‘ -14.3 [mm]0. 06°
4.-14. 3 ‘ -24.5 [mm]0. 08°
5.-24. 5 ‘ -38.4 [mm]0. 10°
6.-38. 4 ‘一 -55.7 [mm]0. 12°
7.-55. 7 -76.1 [mm]0. 14°
8.-76. 1 -100.3 [mm]0. 16°
9.-100.3 -116.0[mm]0. 18°
正側(cè)
區(qū)域齒距變化量
1.0 4. 2 [mm]-0.02°
2.4. 2 9. 4 [mm]-0·04°
3.9. 4 16. 1 [mm]-0.06°
另外，在本實施方式的像面位置上，也可以替代未圖習(xí)
像顯示元件。而且，也可以利用菲涅耳光學(xué)元件來放大顯示通過投影光學(xué)系統(tǒng)投影的影像。此外，通過在由投影光學(xué)系統(tǒng)投影的投影像(本實施方式的像面)附近配置具有 擴(kuò)散性的擴(kuò)散面，可以使投影光學(xué)系統(tǒng)的光束直徑變細(xì)，減輕投影光學(xué)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。再者， 能夠確保即使觀察者稍微移動也可以觀察觀察影像的較寬的觀察區(qū)域。而且，也可以配置與左右眼球相對應(yīng)的兩個投影光學(xué)系統(tǒng)，在將兩個投影光學(xué)系 統(tǒng)的投影像投影到擴(kuò)散面的同時，按照不引起兩個影像的串?dāng)_的方式控制擴(kuò)散面的擴(kuò)散 角，以觀察立體像。此外，通過使用偏光板和偏光眼鏡，或者通過使用了液晶光閘眼鏡的時間分割顯 示，也可實現(xiàn)兩眼立體視覺的效果。另外，也可以通過使菲涅耳反射面成為半透射面，構(gòu)成將外界影像與電子像進(jìn)行 重疊顯示的所謂合并器。再者，雖然被觀察的虛像面(追蹤時為物面)被假定為ail外，但是這也可以任意地設(shè)定。
權(quán)利要求
1.一種菲涅耳光學(xué)元件，其特征在于，具有使光透過折射或者反射的多個斜面，相鄰的 所述斜面的傾斜角的變化量是固定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅耳光學(xué)元件，其特征在于，所述多個斜面是對按照下面 的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非球面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式(1)，Z= (Y2/R) / [1+ {1- (1+k) Y2/R2}1/2] +aY4+bY6+cY8+dY10+......(a)·-1 < k < 0 …(1) 其中，X、Y、Z分別是三軸右手正交坐標(biāo)系的坐標(biāo)， R是近軸曲率半徑， k是圓錐常數(shù)，a、b、c、d、...分別是4次、6次、8次、10次的非球面系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅耳光學(xué)元件，其特征在于，所述多個斜面是對按照下面 的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非球面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式0)，·Z= (Y2/R) / [1+ {1- (1+k) Y2/R2}1/2] +aY4+bY6+cY8+dY10+......(a)·-0. 5 < k < -0. 2…(2)其中，X、Y、Z分別是三軸右手正交坐標(biāo)系的坐標(biāo)， R是近軸曲率半徑， K是圓錐常數(shù)，·a、b、c、d、...分別是4次、6次、8次、10次的非球面系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅耳光學(xué)元件，其特征在于，所述多個斜面是對按照下面 的定義式(a)提供的旋轉(zhuǎn)對稱非球面進(jìn)行近似而形成的，并且滿足下面的條件式(3)。Z= (Y2/R) / [1+ {1- (1+k) Y2/R2}1/2] +aY4+bY6+cY8+dY10+......(a)·-0. 4 < k < -0. 3…(3)其中，X、Y、Z分別是三軸右手正交坐標(biāo)系的坐標(biāo)， R是近軸曲率半徑， K是圓錐常數(shù)，a、b、c、d、...分別是4次、6次、8次、10次的非球面系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅耳光學(xué)元件，其特征在于，針對每個規(guī)定的區(qū)域劃分所 述多個斜面，按照所述區(qū)域內(nèi)的傾斜角固定的方式改變齒距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅耳光學(xué)元件，其特征在于，滿足下面的條件式G)， A > B. . . (4)其中，A是相鄰斜面的傾斜角變化量， B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的菲涅耳光學(xué)元件，其特征在于，滿足下面的條件式( 或條件 式(6)，·0. 6 < A/ (η X B)…(5)或者A/ (η X B) < 0. 4. . . (6)其中，A是相鄰斜面的傾斜角變化量， B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率，η是整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的菲涅耳光學(xué)元件，其特征在于，滿足下面的條件式(7)或條件 式⑶，0. 8 < A/ (η X B)…(7)或者A/ (η X B) < 0. 2…(8)其中，A是相鄰斜面的傾斜角變化量， B是形成斜面的設(shè)備的傾斜角分辨率， η是整數(shù)。
9.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，使用了權(quán)利要求1所述的菲涅耳光學(xué)元件。
全文摘要
菲涅耳光學(xué)元件以及使用了該菲涅耳光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是提供焦距長且精度高的、可以觀察高精細(xì)的觀察像的菲涅耳光學(xué)元件以及使用了該菲涅耳光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)。作為解決手段，本發(fā)明的菲涅耳光學(xué)元件的特征在于具有使光透過折射或者反射的多個斜面，相鄰的所述斜面的傾斜角的變化量是固定的。
文檔編號G02B5/08GK102103221SQ201010507680
公開日2011年6月22日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者大出壽, 研野孝吉 申請人:奧林巴斯株式會社