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公開番号2025171947
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2025018574
出願日2025-02-06
発明の名称光学設計プログラムおよび光学設計方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 13/00 20060101AFI20251113BHJP(光学)
要約【課題】分散制御された回折面を含む光学系の良好な光学設計を行う。
【解決手段】光学設計プログラムは、光学面に付加された光路差関数Fを、面の光路差分散をP^★(λ)、回折次数をm、回折面の設計波長をλ₀、入射波長をλ、設計波長における面の光路差関数をF₀とし、回折面の設計波長および入射波長のそれぞれにおける格子ピッチP₀およびP(λ)が、P^★(λ)=P₀/P(λ)の関係にあるものとして、所定の関数を用いて計算する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光学面に付加された光路差関数Ｆを、
面の光路差分散をＰ
★
（λ）、回折次数をｍ、回折面の設計波長をλ
０
、入射波長をλ、設計波長における面の光路差関数をＦ
０
とし、
前記回折面の前記設計波長および前記入射波長のそれぞれにおける格子ピッチＰ
０
およびＰ（λ）が、Ｐ
★
（λ）＝Ｐ
０
／Ｐ（λ）の関係にあるものとして、
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なる関数を用いて計算することを特徴とする光学設計プログラム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記光路差関数Ｆが付加された前記光学面の焦点距離ｆを、前記光路差分散Ｐ
★
（λ）を用いて計算することを特徴とする請求項１に記載の光学設計プログラム。
【請求項３】
前記光路差分散Ｐ
★
（λ）を含む式を用いて、近軸追跡値および収差係数のうち少なくとも一方を計算することを特徴とする請求項１に記載の光学設計プログラム。
【請求項４】
前記光路差関数Ｆの、第１波長との光路差関数の偏差をδＦとするとき、該偏差δＦを含む項を用いて色収差係数を計算することを特徴とする請求項１に記載の光学設計プログラム。
【請求項５】
前記偏差δＦを、
基準とする第１波長をλ
１
、該第１波長に対する色収差を計算する第２波長をλ
２
、該波長λ
１
、λ
２
における前記光路差分散をそれぞれＰ
★
１
、Ｐ
★
２
として、
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2025171947000066.jpg
9
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なる式を用いて計算することを特徴とする請求項４に記載の光学設計プログラム。
【請求項６】
前記光路差関数Ｆが付加された前記光学面の焦点距離ｆを、
前記光学面の面形状をベキ級数展開したときの２次の係数をＣ
２
、前記光学面の入射空間の屈折率をＮ、前記光学面の射出空間の屈折率をＮ′、前記光学面に付加された前記設計波長における面の光路差関数をベキ級数展開したときの２次の係数をＵ
２
として、
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なる式を用いて計算することを特徴とする請求項１に記載の光学設計プログラム。
【請求項７】
光学面に付加された光路差関数Ｆを、
面の光路差分散をＰ
★
（λ）、回折次数をｍ、回折面の設計波長をλ
０
、入射波長をλ、設計波長における面の光路差関数をＦ
０
とし、
前記回折面の前記設計波長および前記入射波長のそれぞれにおける格子ピッチＰ
０
およびＰ（λ）が、Ｐ
★
（λ）＝Ｐ
０
／Ｐ（λ）の関係にあるものとして、
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2025171947000068.jpg
20
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なる関数を用いて計算することを特徴とする光学設計方法。
【請求項８】
前記偏差δＦを、
基準とする第１波長をλ
１
、該第１波長に対する色収差を計算する第２波長をλ
２
、該波長λ
１
、λ
２
における前記光路差分散をそれぞれＰ
★
１
、Ｐ
★
２
として、
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10
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なる式を用いて計算することを特徴とする請求項７に記載の光学設計方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の光学設計プログラムまたは光学設計方法を用いて光学設計されたことを特徴とする光学系。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学系と、
該光学系を通して被写体を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学設計のためのプログラム（ソフトウェア）および方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
光路差関数を用いて、回折面を幾何光学的に表現する光路差関数法が非特許文献１に開示されている。また、その方法に基づいて、焦点距離、色収差係数および３次収差係数を計算する方法が非特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
宮前博,「回折レンズ系の幾何光学的取り扱い」,光学,27,513（1998）
荒木敬介、「収差論の回折光学系への拡張」、Optics & Photonics Japan2010,予稿集,p.260~261 (2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に開示された光路差関数法や非特許文献２に開示された計算方法は、例えばメタサーフェスで実現されるような波長分散特性が制御された回折面（以下、分散制御された回折面という）には用いることができない。
【０００５】
本発明は、分散制御された回折面を含む光学系の良好な光学設計を行えるようにした光学設計プログラムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての光学設計プログラムおよび光学設計方法は、光学面に付加された光路差関数Ｆを、面の光路差分散をＰ
★
（λ）、回折次数をｍ、回折面の設計波長をλ
０
、入射波長をλ、設計波長における面の光路差関数をＦ
０
とし、回折面の設計波長および入射波長のそれぞれにおける格子ピッチＰ
０
およびＰ（λ）が、Ｐ
★
（λ）＝Ｐ
０
／Ｐ（λ）の関係にあるものとして、
【０００７】
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2025171947000002.jpg
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【０００８】
なる関数を用いて計算することを特徴とする。なお、上記光学設計プログラムおよび光学設計方法を用いて光学設計された光学系、さらには該光学系を含む撮像装置も本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学設計プログラムおよび方法によれば、分散制御された回折面を含む光学系の良好な光学設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例1の光学系の断面図。
実施例1の光学系の収差図。
実施例２の光学系の断面図。
実施例２の光学系の収差図。
実施例３の光学系の断面図。
実施例３の光学系の収差図。
実施例１から３の光学系を備えた撮像装置。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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