(57)【要約】    【課題】  広い視野領域にわたり、高い光学性能を有した反射屈折光学系を得ること。    【解決手段】  物体からの光束を集光して物体の中間像を形成する反射屈折部を含む第１結像光学系と、中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系を有する反射屈折光学系であって、第１結像光学系は、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち物体側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち像側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第２の光学素子を有し、第２結像光学系は複数のレンズと、最も像面側に光路中から挿脱可能な光学補正素子を有し、光学補正素子は中心部から周辺部にかけて正の屈折力が増大する形状の非球面を有し、非球面の光線有効径２ｈ、光軸からの高さｈにおける非球面の近軸曲率半径を延長したときのサグ量の非球面形状のサグ量に対する差Δ、光学補正素子の材料のアッベ数νを適切に設定したこと。【選択図】    図１
2014081511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの光束を集光して前記物体の中間像を形成する反射屈折部を含む第１結像光学系と、
前記中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系を有する反射屈折光学系であって、
前記第１結像光学系は、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち物体側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち像側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第２の光学素子を有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子は互いに裏面反射部が対向するように配置されており、前記物体からの光束は、順に前記第１の光学素子の光透過部、前記第２の光学素子の裏面反射部、前記第１の光学素子の裏面反射部、前記第２の光学素子の光透過部を介した後に前記第２結像光学系に出射しており、前記第２結像光学系は複数のレンズと、最も像面側に光路中から挿脱可能な光学補正素子を有し、
前記光学補正素子は中心部から周辺部にかけて正の屈折力が増大する形状の非球面を有し、該非球面の光線有効径を２ｈ、光軸からの高さｈにおける非球面の近軸曲率半径を延長したときのサグ量の非球面形状のサグ量に対する差をΔ、
前記光学補正素子の材料のアッベ数をνとするとき、
３０＜ｈ／Δ
５０＜ν
なる条件式を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
【請求項２】
前記反射屈折光学系は物体側と像側の両方ともにテレセントリックであることを特徴とする請求項１に記載の反射屈折光学系。
【請求項３】
前記中間像は、前記第２の光学素子より像面側に配置された屈折部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射屈折光学系。
【請求項４】
光源手段と、前記光源手段からの光束で物体を照明する照明光学系と、前記物体を結像する請求項１乃至３のいずれか１項の反射屈折光学系と該反射屈折光学系によって結像された物体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子からのデータより画像情報を生成する画像処理系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】
本発明は試料（物体）を拡大し、観察する際に好適な反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の病理検査では、光学顕微鏡を用いて病理標本（試料）を直接、人の目で観察している。近年、病理標本を画像データとして取り込み、ディスプレイ上で観察するバーチャル顕微鏡と呼ばれるものが利用されている。バーチャル顕微鏡では病理標本の画像データをディスプレイ上で観察できるため、複数人で同時に観察することができる。またこのバーチャル顕微鏡を用いると画像データを遠方の病理医と共有して診断を仰ぐこともできるなど多くの利点がある。しかし、この方法は病理標本を撮像して画像データとして取り込むためには時間がかかるという問題があった。
【０００３】
時間がかかる原因の１つとして、大きな撮像範囲の病理標本を顕微鏡の狭い撮像領域を用いて画像データとして取り込まねばならないことが挙げられる。顕微鏡の撮像領域が狭い場合、複数回撮像して、もしくはスキャンしながら撮像してそれらを繋げることで一枚の画像とする必要がある。従来より撮像回数を少なくして画像データを取り込む時間を短縮するために、広い撮像領域を持った光学系（撮像光学系）が求められている。
【０００４】
また、撮像する病理標本、及び、撮像素子の光軸方向の位置誤差に因る画像データへの解析の悪影響（倍率変化など）を低減するためには、両側テレセントリックの光学系であることが望ましい。この他、病理標本を観察する上で、広い撮像領域が求められていると同時に可視領域（広い波長域）での高い解像力を持った光学系が要望されている。高い解像力を持った光学系は病理診断の用途に限らず様々な用途の光学系に要望されている。
【０００５】
生体細胞などを観察する顕微鏡においては、可視光全域に渡って収差を良好に低減した屈折光学系が知られている（特許文献１）。また集積回路やフォトマスクにある欠陥を検査するため、紫外の広波長帯域に渡って高い解像力を有する反射屈折光学系が知られている（特許文献２）。また、半導体露光装置においては広い領域に微細なパターンを高精度に露光するようにした反射屈折光学系が知られている（特許文献３）。
【０００６】
またマスク上のパターンを感光基板上に走査露光する際に、走査方向については投影領域内の幅に渡ってスタティックな像歪み特性が平均化されてダイナミックな像歪み特性になることが知られている。そしてそのダイナミックな像歪み特性のうちの少なくともランダムな成分についは、透明な平行平板の表面を局所的に研磨加工した像歪みを補正する収差補正板を投影光路内に配置することで補正している。
【０００７】
また、その他の収差についても走査露光時に平均化されてダイナミックに収差特性になることを考慮して、事前に他の収差が最小となるような収差補正板を投影光路内に装着して特定の収差を補正するような投影露光装置が知られている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭６０−０３４７３７号公報
【特許文献２】特表２００１−５１７８０６号公報
【特許文献３】特開２００２−０８２２８５号公報
【特許文献４】特開平１１−４５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている屈折光学系は、可視光全域に渡って収差を良好に低減しているが観察視野領域が狭い。また、特許文献２に開示されている反射屈折光学系は、紫外の広波長帯域に渡って収差を良好に低減し、高い解像力を有しているが観察視野領域が狭い。
【００１０】
また、特許文献３に開示されている反射屈折光学系は広い領域に渡って収差を良好に低減し、高い解像力を有しているが、レンズ全長が長かった。レンズ全長が長いと装置が大型化してしまい、装置を設置したりや操作するのが困難になる。また、特許文献４では収差補正手段を用いて、像面補正を行っているが像面補正できるのが、単一波長であるため、波長領域の広い可視光に対して十分に対応できない。
【００１１】
一般に反射屈折光学系において光路中に光学系の収差を補正する光学補正素子（収差補正手段）を配置すると、広い撮像領域で高い解像力を得るのが容易になる。しかしながら光学補正素子の配置する位置や構成等を適切に設定しないと広い撮像領域で、しかも可視領域全般で高い解像力を得るのが難しい。
【００１２】
本発明は、広い視野領域にわたり、高い光学性能を有した反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の反射屈折光学系は、物体からの光束を集光して前記物体の中間像を形成する反射屈折部を含む第１結像光学系と、前記中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系を有する反射屈折光学系であって、前記第１結像光学系は、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち物体側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち像側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第２の光学素子を有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子は互いに裏面反射部が対向するように配置されており、前記物体からの光束は、順に前記第１の光学素子の光透過部、前記第２の光学素子の裏面反射部、前記第１の光学素子の裏面反射部、前記第２の光学素子の光透過部を介した後に前記第２結像光学系に出射しており、前記第２結像光学系は複数のレンズと、最も像面側に光路中から挿脱可能な光学補正素子を有し、前記光学補正素子は中心部から周辺部にかけて正の屈折力が増大する形状の非球面を有し、該非球面の光線有効径を２ｈ、光軸からの高さｈにおける非球面の近軸曲率半径を延長したときのサグ量の非球面形状のサグ量に対する差をΔ、前記光学補正素子の材料のアッベ数をνとするとき、
３０＜ｈ／Δ
５０＜ν
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、広い視野領域にわたり、高い光学性能を有した反射屈折光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の撮像装置の概略断面図である。
【図２】実施例１における反射屈折光学系の光学概略図である。
【図３】実施例１における反射屈折光学系の収差図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１において光学補正素子を用いたときのディストーション図である。
【図５】実施例１の反射屈折光学系において屈折率1.52、アッベ数64.14の材料を用いた場合の倍率色収差の説明図である。
【図６】実施例１の反射屈折光学系において屈折率1.53、アッベ数48.84の材料を用いた場合の倍率色収差の説明図である。
【図７】実施例１の反射屈折光学系において屈折率1.59、アッベ数39.24の材料を用いた場合の倍率色収差の説明図である。
【図８】実施例２における反射屈折光学系の光学概略図である。
【図９】実施例２における反射屈折光学系の対物レンズの収差図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２において光学補正素子に平板を用いたときと、光学補正素子に非球面を用いたときのディストーションの説明図である。
【図１１】実施例２の反射屈折光学系において屈折率1.48、アッベ数70.04の材料を用いた場合の倍率色収差の説明図である。
【図１２】実施例２の反射屈折光学系において屈折率1.59、アッベ数39.24の材料を用いた場合の倍率色収差である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置の実施形態にたいて説明する。
【００１７】
本発明の撮像装置は、光源手段と、光源手段からの光束で物体を照明する照明光学系と、物体を結像する反射屈折光学系を有している。更に反射屈折光学系によって結像された物体像を光電変換する撮像素子と、撮像素子からのデータより画像情報を生成する画像処理系と画像処理系で生成した画像データを表示する表示手段とを有する。反射屈折光学系の環境変化によって生ずる収差変動を補正するために反射屈折光学系を構成する複数の収差補正レンズ成分を光軸方向へ移動する駆動手段を有する。
【００１８】
また反射屈折光学系の光学性能を良好に維持するために光学補正素子を光路中から挿脱する駆動手段を有する。また本発明の反射屈折光学系は、物体からの光束を集光して物体の中間像を形成する反射屈折部を含む第１結像光学系と、中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系を有する。そして第１結像光学系は、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち物体側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち像側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第２の光学素子とを有する。
【００１９】
本発明の反射屈折光学系は直径３ｍｍ以上の視野領域を撮像する。図１は本発明の撮像装置の要部概略図である。図２は本発明の反射屈折光学系の実施例１の要部概略図である。図３は本発明の反射屈折光学系の実施例１の収差図である。本実施例の反射屈折光学系は、例えば反射屈折型顕微鏡対物レンズとして好適なものである。
【００２０】
以下、図１を参照して、本発明の反射屈折光学系１０４を有する撮像装置１０００の構成について説明する。撮像装置１０００は、光源手段１０１からの光を照明光学系１０２によって集光して試料としての物体１０３を均一に照明する。このとき使用する光は可視光（例えば、波長４００ｎｍ〜波長７００ｎｍ）が用いられる。結像光学系は物体１０３の像を撮像素子１０５上に結像する反射部と屈折部を有する反射屈折光学系１０４より成っている。
【００２１】
撮像素子１０５で取得したデータ（画像情報）は、画像処理系１０６によって画像データを生成し、生成した画像データを表示手段１０７などに表示する。この他、記憶手段１１０に記憶している。画像処理系１０６では反射屈折光学系１０４で補正しきれなかった収差を補正したり、または、撮像位置の異なった画像データを繋げて一枚の画像データに合成したりするなど用途に応じた処理が行われる。
【００２２】
反射屈折光学系１０４内に配置された収差補正用の収差補正レンズ成分１０７、１０８、１０９は、各々を光軸に沿って移動させる駆動系（駆動手段）１１１を備えた保持機構（不図示）によって保持されている。レンズ成分は単一レンズ又は複数のレンズより成っている。
【００２３】
収差補正レンズ成分により球面収差、コマ収差、非点収差などの諸収差を良好に低減し、これにより広い視野領域全域に渡って良好な画質を得るのを容易にしている。また、反射屈折光学系１０４の収差が良好に低減されることで、画像処理系１０６における収差補正の処理が軽減されるなど、画像処理の計算負荷を低減している。
【００２４】
図２は図１の本発明に係る反射屈折光学系１０４の要部断面図である。図２において、１０４Ａは反射屈折光学系、１０３は試料としての物体面である。１０５は撮像素子であり、像面に配置されている。ＡＳは開口絞りである。ＳＧは反射屈折光学系１０４Ａの収差を補正する光路中から挿脱可能な光学補正素子である。ＩＭは中間像である。ＡＸは反射屈折光学１０４Ａの光軸である。
【００２５】
反射屈折光学系１０４Ａは物体１０３からの光束を集光し、所定面（屈折部の中）に中間像ＩＭを形成する反射面を含む第１結像光学系Ｌ１を有する。そして中間像ＩＭを撮像素子１０５に結像する屈折面と開口絞りＡＳと遮光部ＳＨと光学補正素子ＳＧを含む第２結像光学系Ｌ２を有する。
【００２６】
第１結像光学系Ｌ１は、物体側から順に第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１、第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２、及び、レンズ群（フィールドレンズ）Ｇ１、Ｇ２を有している。第２結像光学系Ｌ２は、物体側から順にレンズ群Ｇ３〜レンズＧ５、開口絞りＡＳ、レンズ群Ｇ６〜レンズＧ１６を有している。ここで開口絞りＡＳを第１結像光学系Ｌ１側に設けても良い。
【００２７】
図２は、物体面１０３から像面１０５に至る軸外光束が模式的に示されている。第１結像光学系Ｇ１の第１の光学素子Ｍ１は、物体１０３側の面が凸形状で、光軸周辺が正の屈折力の光透過部Ｍ１Ｔ、周辺部のうち物体側の面Ｍ１ａに反射膜を施し、裏面反射部としている。
【００２８】
第２の光学素子Ｍ２は物体側に凹面を向けたメニスカス形状で、光軸周辺が負の屈折力の光透過部Ｍ２Ｔ、周辺部のうち像側の面Ｍ２ｂに反射膜を施し、裏面反射部としている。フィールドレンズＧ１、Ｇ２は正の屈折力を有する。第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２は互いに裏面反射部Ｍ１ａ、Ｍ２ｂが対向するように配置されている。第２の結像光学系Ｇ２は物体１０３からの光束のうち光軸近傍の光束を遮光し、撮像素子１０５に入射するのを防止する遮光板ＳＨが開口絞りＡＳ又はその近傍に配置されている。
【００２９】
図２に示す反射屈折光学系１０４では、照明光学系１０２からの光束で照明され、物体１０３から出射した光束は第１の光学素子Ｍ１の中央透過部Ｍ１Ｔを通過する。その後、第２の光学素子Ｍ２の屈折面Ｍ２ａに入射し、その後裏面反射部Ｍ２ｂで反射し、屈折面Ｍ２ａを通過して第１の光学素子Ｍ１の屈折面Ｍ１ｂに入射する。その後、第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａで反射する。そして屈折面Ｍ１ｂを通過し、第２の光学素子Ｍ２の中央透過部Ｍ２Ｔを通過し、第２結像光学系Ｌ２側へ出射してフィールドレンズＧ１、Ｇ２の内部に試料１０３の中間像ＩＭを形成する。
【００３０】
本実施例において、第１結像光学系Ｌ１の構成はこれに限定されるものではない。例えば、マンジャンミラーより成る第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の替わりに、中心部に透過部を有する表面反射ミラーとレンズとの組み合わせで構成しても構わないし、また、フィールドレンズＧ１、Ｇ２を配置せずに中間像ＩＭを形成する構成としても構わない。
【００３１】
ここで、第１結像光学系Ｌ１に含まれる第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａと第２の光学素子Ｍ２の裏面反射部Ｍ２ｂはいずれも非球面形状より成っている。これにより、色収差の発生を抑えつつ、球面収差を良好に補正している。また高ＮＡ（口径比）でも、可視の広波長帯域に渡って諸収差を良好に低減している。
【００３２】
また、第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａと第２の光学素子Ｍ２の裏面反射部Ｍ２ｂは、いずれも正の屈折力の反射面としている。これにより、第２結像光学系Ｌ２のレンズの正の屈折力を強くして光学系全長を短くしたときのペッツバール和の増大を軽減している。これはペッツバール和への効き方が反射面と屈折面で反対となるためである。
【００３３】
中間像ＩＭからの光は、順に、正の屈折力のレンズ群Ｇ３〜レンズＧ５、開口絞りＡＳ、負の屈折力のレンズＧ６、正の屈折力のレンズＧ７〜レンズＧ１０を通過する。更に負の屈折力のレンズＧ１１、Ｇ１２、正の屈折力のレンズＧ１３、レンズＧ１４、接合レンズＧ１５、Ｇ１６、光学補正素子ＳＧを通過する。そして撮像素子１０５上に物体１０３を拡大結像している。
【００３４】
本実施例では、物体側と像側の両方ともテレセントリックになっている。遮光部ＳＨは、レンズＧ６の物体１０３側の面をＲａ面、撮像素子１０５側の面をＲｂ面としたとき、レンズＧ６のＲａ面上に配置されている。そして、物体１０３からの光が、第１の光学素子Ｍ１、及び、第２の光学素子Ｍ２で反射されることなく、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の中心透過部Ｍ１Ｔ、Ｍ２Ｔを通過して直接撮像素子１０５に到達することを防いでいる。
【００３５】
この実施例１の反射屈折光学系１０４Ａにおいて、物体側の開口数ＮＡは０．７、視野領域は直径７．０ｍｍである。瞳の中抜けの割合は面積比で３割以下に抑えられている。物体１０３の像は反射屈折光学系１０４Ａによって撮像素子１０５上に拡大結像される。その際に、光線は光学補正素子ＳＧを通過する。光学補正素子ＳＧは、非球面を有し、最も像側の撮像素子１０５に対向し、光路中から挿脱可能に配置されている。光学補正素子ＳＧは撮像素子１０５からの発熱が反射屈折光学系１０４Ａの光学素子に伝達しないようにしている。
【００３６】
更に反射屈折光学系１０４Ａの収差補正を行っている。例えばディストーション補正、像側がテレセントリックとなるようにしている。収差、ディストーション、テレセントリック性はさまざまな外的要因に対して変動する。このため、像面付近に光学補正素子ＳＧを光路中から挿脱可能に配置することにより、外的要因による光学性能の変動を軽減している。光学補正素子ＳＧは不要なときは光路中から退避している。
【００３７】
本実施例において、最も像面側に光路中から挿脱可能に配置した光学補正素子ＳＧは中心部から周辺部にかけて正の屈折力が増大する形状の非球面を有している。非球面の光線有効径を２ｈ、光軸からの高さｈにおける非球面の近軸曲率半径を延長したときのサグ量の非球面形状のサグ量に対する差をΔとする。光学補正素子ＳＧの材料のアッベ数をνとする。このとき、
３０＜ｈ／Δ    ・・・（１）
５０＜ν        ・・・（２）
なる条件式を満足する。
【００３８】
サグ量はレンズ面頂点から光軸に対して立てた垂線からの距離と定義し、符号は該垂線から光の進行方向に測った量を正とする。近軸曲率半径からのサグ量をΔ（球）、非球面形状のサグ量をΔ（非）とするとき、サグ量の差Δは、
Δ＝Δ（球）−Δ（非）
である。レンズ面が平面のとき、サグ量Δ（球）は０である。
【００３９】
次に前述の条件式（１）、（２）の技術的意味について説明する。条件式（１）を満足する非球面形状とすることによって、反射屈折光学系の収差、特にディストーションの外的要因による変動を軽減している。条件式（２）を満足する材料を用いることによって、倍率色収差の補正を容易にしている。
【００４０】
図３の収差図に示すように実施例１は、軸上、軸外どちらにおいても良好に補正されている。図４（Ａ）、（Ｂ）は光学補正素子ＳＧの一面を球面形状から条件式（１）を満足する非球面形状にしたことによるディストーションの変化量を示す。図４（Ｂ）から十分にディストーションが補正されていることがわかる。
【００４１】
本実施例の反射屈折光学系１０４Ａは両側ともテレセントリックな光学系であり、仮に外的要因により像側のテレセントリック性が損なわれたとしても、光学補正素子ＳＧの一面を非球面形状にすることにより、補正することが容易である。
【００４２】
本実施例の光学補正素子の非球面の形状は光軸上から軸外に向けて正のパワーをもつ形状である。表１および表２のr44に示すように近軸曲率半径ｒは4329.6、非球面係数Ａ-1.90E-07、Ｂ1.30E-11、Ｃ7.34E-15、Ｄ-9.38E-19、Ｅ3.83E-23、Ｆ-5.99E-27である。前述したサグ量の差Δは0.59ｍｍである。有効半径は72ｍｍである。条件式（１）の値ｈ／Δは、
ｈ／Δ＝１２２．０
である。
【００４３】
光学補正素子ＳＧはアッベ数νの値が50以上とするものを用いている。これは、像面付近に光学補正素子ＳＧが配置されているため、材料に倍率色収差に影響があるためである。
【００４４】
図５は光学補正素子ＳＧに屈折率1.52、アッベ数64.14の材料を用いた場合の倍率色収差を示す。縦軸は像高、横軸は倍率色収差量を示す。２つのグラフはそれぞれ長波長680nm（λＬ）と短波長480nm（λＳ）の場合の曲線であり、基準波長580nmを0とした場合のずれ量を示している。図５では像高3ｍｍで0.00157ｍｍ（短波長）が最大値である。
【００４５】
同様に図６では屈折率1.53、アッベ数48.84の材料を用いた場合、図７では屈折率1.59、アッベ数39.24の材料を用いた場合の倍率色収差を示す。図６では像高4ｍｍで0.00205ｍｍ（短波長）が最大値である。また、図７では像高4.5ｍｍで0.00318ｍｍ（短波長）が最大値である。この結果から、アッベ数νが５０以上の分散の低い材料は倍率色収差低減という意味で効果があることがわかる。よって、アッベ数が50以上の材料を光学補正素子ＳＧに用いるのが良い。
【００４６】
図８は本発明の実施例２の反射屈折光学系１０４Ｂの要部概略図である。本実施例は実施例１と次の点が異なっている。
・レンズＧ１０が負の屈折力であること。
・レンズＧ１５、レンズＧ１６が接合された接合レンズでなく、単一の正レンズＧ１５よりなること
・光学補正素子が１つでなく、２つの光学補正素子ＳＧ、ＳＧ２を有すること、２つの光学補正素子ＳＧ、ＳＧ２は少なくとも１つが光路中から挿脱可能であること
である。
【００４７】
この他の構成及び光学作用は実施例１と同じである。図９の収差図に示すように実施例２は軸上、軸外どちらにおいても良好に補正されている。図１０（Ａ）は光学補正素子を平板としたとき、図１０（Ｂ）は条件式（１）を満足する非球面形状にしたことによるディストーションの変化量を示す。図１０（Ｂ）から理想格子に近い状態まで十分にディストーションが補正されていることがわかる。
【００４８】
実施例２の反射屈折光学系１０４Ｂは両側ともにテレセントリックな光学系であり、仮に外的要因により像側のテレセントリック性が損なわれたとしても、光学補正素子の一面を非球面形状にすることが容易である。
【００４９】
本実施例の光学補正素子ＳＧ２は平行平板よりなっている。また、本実施例の光学補正素子ＳＧの非球面の形状は光軸上から軸外に向けて正のパワーをもつ形状である。表３および表４のr45に示すように近軸曲率半径ｒは1.0Ｅ+18、非球面係数Ａ-5.55E-08、Ｂ8.79E-12、Ｃ-2.24E-15、Ｄ6.31E-19、Ｅ-5.91E-23、であり、前述したサグ量の差Δは0.42ｍｍである。有効半径は72ｍｍである。条件式（１）の値ｈ／Δは、
ｈ／Δ＝１７１．４
である。
【００５０】
次に、光学補正素子ＳＧ２、ＳＧは材料のアッベ数νの値が50以上とするものを用いている。これは、像面付近に光学補正素子が配置されているため、材料に倍率色収差に影響があるためである。図１１は光学補正素子ＳＧに屈折率1.48、アッベ数70.04の材料を用いた場合の倍率色収差を示す。縦軸は像高、横軸は倍率色収差量を示す。2つのグラフはそれぞれ長波長680nm（λＬ）と短波長480nm（λＳ）の場合の曲線であり、基準波長580nmを0とした場合のずれ量を示している。
【００５１】
図１１では像高6.5ｍｍで0.00214ｍｍ（短波長）が最大値である。同様に図１２では屈折率1.59、アッベ数39.24の材料を用いた場合の倍率色収差を示す。図１２では像高5ｍｍで0.00307ｍｍ（短波長）が最大値である。この結果から、分散の低い硝材は倍率色収差低減という意味で効果があることがわかる。よって、アッベ数が50以上の材料を光学補正素子に用いるのが良い。
【００５２】
以上のように各実施例によれば、高ＮＡで広い視野領域に渡って収差が良好に低減されたコンパクトな両側テレセントリックの反射屈折光学系が得られる。更に、波長領域の広い可視領域に対応して、色収差及びおよびディストーションを低減することが容易な反射屈折光学系が得られる。
【００５３】
以下、実施例１、２の数値実施例１、２を示す。面番号は物体面（試料面）から像面まで数えた光学面の順である。ｒは第ｉ番目の光学面の曲率半径である。ｄは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔である（符号は物体側から像面側へ測ったときを（光が進行するときを）正、逆方向を負としている）。Ｎｄ、νｄは波長５８７．６ｎｍに対する材料の屈折率とアッベ数をそれぞれ示している。非球面の形状は、以下の式に示す一般的な非球面の式で表される。
【００５４】
以下の式において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さである。ｋは円錐係数、A、B、C、D、E、F、G、H、J・・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数である。
【００５５】
【数１】
2014081511.tif 000003
【００５６】
「Ｅ−Ｘ」は「１０-X」を意味する。数値実施例１、２において物体面２２、２３は設計上用いたダミー面である。球面と表示し、曲率半径1.00E+18としている面は平面であることを示す。 
【００５７】
（表１）［数値実施例１］
図２に示す反射屈折光学系の曲率半径（r）、面間隔（ｄ）、屈折率（Nd）、アッベ数（νd）
物体面           r         d        ND     νｄ
1    非球面     491.7     11.8     1.52    64.14
2    球面    1.00E+18     68.7             
3    球面       -85.6      7.1     1.52    64.14
4    非球面    -114.0     -7.1     1.52    64.14
5    球面      -85.6     -68.7             
6    球面    1.00E+18    -11.8     1.52    64.14
7    非球面     491.7     11.8     1.52    64.14
8    球面    1.00E+18     68.7             
9    球面       -85.6      7.1     1.52    64.14
10   非球面    -114.0      3.0             
11   非球面    -178.2      9.3     1.62    64.14
12   球面       -20.3      5.0     1.74    32.26
13   球面       -41.2      1.5             
14   非球面      77.3      9.0     1.64    55.38
15   球面       -71.3      6.8             
16   球面        34.0     14.7     1.49    70.23
17   球面      -112.1      4.0             
18   球面    1.00E+18      6.5     1.75    35.28
19   非球面     -89.2      8.8             
20   球面       -24.8      5.0     1.62    36.26
21   非球面    -416.8      2.1             
22   球面    1.00E+18      5.1             
23   球面    1.00E+18      0.0             
24   球面       750.4     10.2     1.49    70.23
25   非球面     -94.0      1.0             
26   球面        77.0     16.2     1.76    48.72
27   非球面     -80.9      0.1             
28   球面    1.00E+18      8.8     1.59    61.13
29   球面      -113.6      5.9             
30   非球面      59.9     10.8     1.74    32.26
31   球面        94.1     17.1             
32   球面       -34.0      5.0     1.80    40.52
33   非球面      89.2     25.2             
34   非球面     -39.0      5.0     1.51    64.14
35   球面      -136.1     15.0             
36   球面      -112.9     13.9     1.74    44.85
37   非球面     -81.7      1.2             
38   球面      -477.2     28.4     1.71    53.86
39   球面       -97.2      1.3             
40   球面      1208.0      7.0     1.81    25.82
41   球面       139.8     39.8     1.71    53.86
42   非球面    -219.0      1.5             
43   球面    1.00E+18      4.0     1.52    64.14
44   非球面    4329.6      4.0             
像面                             
【００５８】
【表１】
2014081511.tif 000004
【００５９】
（表３）［数値実施例２］
図８に示す反射屈折光学系の曲率半径（r）、面間隔（ｄ）、屈折率（Nd）、アッベ数（νｄ）
物体面           r         d        ND     νｄ
1    非球面    630.9      9.4      1.52    58.36
2      球面  -1476.4     72.1             
3      球面    -85.0      7.2      1.52    58.36
4    非球面   -114.4     -7.2      1.52    58.36
5      球面    -85.0    -72.1             
6      球面  -1527.6     -9.4      1.52    58.36
7    非球面    630.9      9.4      1.52    58.36
8      球面  -1476.4     72.1             
9      球面    -85.3      7.2      1.50    58.36
10   非球面   -114.4      3.0             
11   非球面   -122.1      5.7      1.63    57.13
12     球面    -21.6      5.2      1.74    29.30
13     球面    -47.3      1.0             
14   非球面     55.8      9.0      1.61    60.68
15     球面    -61.3      8.7             
16     球面     40.7     10.2      1.54    55.42
17     球面   -145.6      5.0             
18     球面   -317.4      8.4      1.75    30.10
19   非球面    -48.5      6.6             
20     球面    -25.7      5.0      1.65    33.13
21   非球面   -215.3      6.7             
22     球面 1.00E+18      6.6             
23     球面 1.00E+18      0.0             
24     球面     93.6     10.0      1.50    59.57
25   非球面   -690.3      0.9             
26     球面    105.6     15.2      1.71    47.48
27   非球面    -58.9      0.5             
28     球面     43.6      9.6      1.61    60.52
29     球面     62.2      7.1             
30   非球面     52.0      7.8      1.75    31.33
31     球面     39.6     22.7             
32     球面    -28.1      5.0      1.74    35.59
33   非球面    916.4     18.0             
34   非球面    -39.4      5.0      1.49    68.89
35     球面   -115.2     11.9             
36     球面    -70.2     15.8      1.74    44.85
37   非球面    -61.7      1.0             
38     球面   -136.9     23.1      1.74    44.85
39     球面    -77.4      1.0             
40     球面   2315.0     21.1      1.74    37.55
41   非球面   -230.0      1.5             
42     球面 1.00E+18      3.0      1.48    70.40
43     球面 1.00E+18      1.0             
44     球面 1.00E+18      3.0      1.48    70.40
45   非球面 1.00E+18      2.0             
像面                              
【００６０】
【表２】
2014081511.tif 000005
【符号の説明】
【００６１】
１０１  光源      １０２  照明光学系      １０３  試料      １０４  結像光学系
１０５  撮像素子      １０６  画像処理系      １０７〜１０９  収差補正レンズ
ＡＳ  開口絞り      ＩＭ  中間像      ＡＸ  光軸      Ｌ１  反射屈折部
Ｌ２  屈折部      Ｇ１〜Ｇ１６  レンズ      Ｍ１、Ｍ２  マンジャンミラー
ＳＨ  遮光部      ＳＧ  光学補正素子      ＳＧ２  光学補正素子
【図１】
2014081511.tif 000006
【図２】
2014081511.tif 000007
【図３】
2014081511.tif 000008
【図４】
2014081511.tif 000009
【図５】
2014081511.tif 000010
【図６】
2014081511.tif 000011
【図７】
2014081511.tif 000012
【図８】
2014081511.tif 000013
【図９】
2014081511.tif 000014
【図１０】
2014081511.tif 000015
【図１１】
2014081511.tif 000016
【図１２】
2014081511.tif 000017