(57)【要約】【課題】長い作動距離と広い視野範囲を確保しつつ解像力を高くすることもできる安価な結像光学系を提供すること。【解決手段】正のパワーを持つ第一レンズ群Ｇ１と、負のパワーを持つ接合レンズからなる第二レンズ群Ｇ２と、絞りＳ１と、負のパワーを持つ接合レンズからなる第三レンズ群Ｇ３と、正のパワーを持つ第四レンズ群Ｇ４とが順に配置され、第一レンズ群Ｇ１は、少なくとも１組の接合レンズ１１と、正のパワーを持つ単レンズ１３を含む。さらに、単レンズ１３の第二レンズ群と反対側には、該反対側に向けて凸状のレンズ面１３ａが形成され、レンズ面１３ａの曲率半径ｒ１は、結像光学系１０の焦点距離をｆとするとき、０．３５　＜　ｒ１／ｆ　＜　０．６を満足する。【選択図】　　　図１
2004133157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正のパワーを持つ第一レンズ群と、負のパワーを持つ接合レンズからなる第二レンズ群と、絞りと、負のパワーを持つ接合レンズからなる第三レンズ群と、正のパワーを持つ第四レンズ群とが、順に配置された結像光学系であって、
前記第一レンズ群は、少なくとも１組の接合レンズと、正のパワーを持つ単レンズとを含み、
前記単レンズの前記第二レンズ群と反対側には、該反対側に向けて凸状のレンズ面が形成され、
前記凸状のレンズ面の曲率半径ｒ１は、前記結像光学系の焦点距離をｆとするとき、次の条件式を満足する
０．３５　＜　ｒ１／ｆ　＜　０．６
ことを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の結像光学系において、
前記第四レンズ群は、正のパワーを持つ単レンズを含むと共に、該単レンズのアッベ数νｄが次の条件式を満足する
νｄ　＜　５５
ことを特徴とする結像光学系。
【請求項３】
請求項１に記載の結像光学系において、
前記第四レンズ群は、正のパワーを持つ接合レンズを含むと共に、該接合レンズが１つ以上の凸レンズおよび１つ以上の凹レンズからなり、該接合レンズのアッベ数νｄが次の条件式を満足する
νｄ（凸レンズ）　＜　νｄ（凹レンズ）
ことを特徴とする結像光学系。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載した結像光学系において、
前記第二レンズ群の前記絞り側のレンズ面から前記絞りまでの距離ｄ１と、前記第三レンズ群の前記絞り側のレンズ面から前記絞りまでの距離ｄ２とは、次の条件式を満足する
２／３　＜　ｄ１／ｄ２　＜　１．５
ことを特徴とする結像光学系。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載した結像光学系において、
前記接合レンズは、２つの単レンズからなる
ことを特徴とする結像光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の像を形成する結像光学系に関し、特に電子部品などの物体を検査する装置に好適な結像光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、顕微鏡よりも長い作動距離および広い視野範囲を確保しつつ、電子部品（例えばＩＣパッケージやプリント基板）などの物体を検査するために、写真レンズや引伸レンズなどの結像光学系が流用されている。また、同様の検査に使用可能な別の結像光学系（例えば特許文献１参照）も知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４８５１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の結像光学系は、何れも解像力が低い。このため、電子部品などの物体がさらに微細化すると、従来の結像光学系では、コントラストの高い良好な像を形成できなくなってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、長い作動距離と広い視野範囲を確保しつつ解像力を高くすることもできる安価な結像光学系を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、正のパワーを持つ第一レンズ群と、負のパワーを持つ接合レンズからなる第二レンズ群と、絞りと、負のパワーを持つ接合レンズからなる第三レンズ群と、正のパワーを持つ第四レンズ群とが、順に配置された結像光学系であって、前記第一レンズ群が、少なくとも１組の接合レンズと、正のパワーを持つ単レンズとを含み、前記単レンズの前記第二レンズ群と反対側には、該反対側に向けて凸状のレンズ面が形成され、前記凸状のレンズ面の曲率半径ｒ１が、前記結像光学系の焦点距離をｆとするとき、次の条件式を満足するものである。
【０００７】
０．３５　＜　ｒ１／ｆ　＜　０．６
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の結像光学系において、前記第四レンズ群が、正のパワーを持つ単レンズを含むと共に、該単レンズのアッベ数νｄが次の条件式を満足するものである。
νｄ　＜　５５
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の結像光学系において、前記第四レンズ群が、正のパワーを持つ接合レンズを含むと共に、該接合レンズが１つ以上の凸レンズおよび１つ以上の凹レンズからなり、該接合レンズのアッベ数νｄが次の条件式を満足するものである。
【０００８】
νｄ（凸レンズ）　＜　νｄ（凹レンズ）
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載した結像光学系において、前記第二レンズ群の前記絞り側のレンズ面から前記絞りまでの距離ｄ１と、前記第三レンズ群の前記絞り側のレンズ面から前記絞りまでの距離ｄ２とが、次の条件式を満足するものである。
【０００９】
２／３　＜　ｄ１／ｄ２　＜　１．５
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載した結像光学系において、前記接合レンズが、２つの単レンズからなるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、請求項１，請求項２，請求項４，請求項５に対応する。ここでは、近赤外波長域（６００ｎｍ〜８００ｎｍ）の光によって物体の拡大像を形成可能な結像光学系の例で説明を行う。
【００１１】
第１実施形態の結像光学系１０は、図１に示すように、物体側（図の左方）から順に、第一レンズ群Ｇ１と第二レンズ群Ｇ２と絞りＳ１と第三レンズ群Ｇ３と第四レンズ群Ｇ４とが配置された四群構成の変形ガウス型光学系である。
このうち、第一レンズ群Ｇ１は、１組の接合レンズ１１と２枚の単レンズ１２，１３によって構成され、全体として正のパワー（屈折力）を持っている。接合レンズ１１は、アッベ数の大きい正のパワーを持つ単レンズ１ａとアッベ数の小さい負のパワーを持つ単レンズ１ｂとからなり、単レンズ１ａの像側のレンズ面と単レンズ１ｂの物体側のレンズ面とが接着されている。
【００１２】
また、第一レンズ群Ｇ１の最も像側に位置する単レンズ１３は、正のパワーを持っている。そして、単レンズ１３の物体側（第二レンズ群Ｇ２と反対側）には、物体側に向けて強い凸状のレンズ面１３ａが形成され、像側には、平面に近い形状のレンズ面１３ｂが形成されている。
さらに、単レンズ１３の物体側のレンズ面１３ａの曲率半径ｒ１は、結像光学系１０の全体の焦点距離をｆとするとき、次の条件式（１）を満足する。
【００１３】
０．３５　＜　ｒ１／ｆ　＜　０．６　　…（１）
第二レンズ群Ｇ２は、１組の接合レンズ１４によって構成され、負のパワーを持っている。接合レンズ１４は、アッベ数の大きい正のパワーを持つ単レンズ２ａとアッベ数の小さい負のパワーを持つ単レンズ２ｂとからなり、単レンズ２ａの像側のレンズ面と単レンズ２ｂの物体側のレンズ面とが接着されている。
【００１４】
第三レンズ群Ｇ３は、１組の接合レンズ１５によって構成され、負のパワーを持っている。接合レンズ１５は、アッベ数の小さい負のパワーを持つ単レンズ３ａとアッベ数の大きい正のパワーを持つ単レンズ３ｂとからなり、単レンズ３ａの像側のレンズ面と単レンズ３ｂの物体側のレンズ面とが接着されている。
第四レンズ群Ｇ４は、２枚の単レンズ１６，１７によって構成され、全体として正のパワーを持っている。物体側に位置する単レンズ１６は、上記の単レンズ３ｂと同様、アッベ数が大きい。像側に位置する単レンズ１７は、アッベ数が小さく、単体で正のパワーを持っている。
【００１５】
さらに、第１実施形態では、単レンズ１７の光学材料（硝材）として、アッベ数νｄが次の条件式（２）を満足するような高分散材料を用いた。ここで、アッベ数νｄは、通常の定義と同様、νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）である。ｎｄ，ｎＦ，ｎＣの各々は、ｄ線（５８７．５６２ｎｍ），Ｆ線（４８６．１３３ｎｍ），Ｃ線（６５６．２７３ｎｍ）の屈折率に対応する。
【００１６】
νｄ　＜　５５　　…（２）
絞りＳ１の位置は、第二レンズ群Ｇ２と第三レンズ群Ｇ３との間の中間付近である。すなわち、絞りＳ１は、第二レンズ群Ｇ２の絞りＳ１側のレンズ面１４ａから絞りＳ１までの距離ｄ１と、第三レンズ群Ｇ３の絞りＳ１側のレンズ面１５ａから絞りＳ１までの距離ｄ２とが、次の条件式（３）を満足するように配置されている。
【００１７】
２／３　＜　ｄ１／ｄ２　＜　１．５　　…（３）
また、第１実施形態の結像光学系１０は、全体の焦点距離ｆが１０８．５ｍｍ、物体側の開口数ＮＡが０．１２８、拡大倍率が２．４倍、像高Ｙが３０ｍｍである。
全体の焦点距離ｆが十分に長いので、顕微鏡よりも長い作動距離（８０ｍｍ以上）および広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保することができる。なお、作動距離とは、第一レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面１１ａから物体面（不図示）までの距離に対応している。広い視野範囲を確保できるとは、広い視野範囲で良好に収差が補正されることを意味している。
【００１８】
さらに、拡大光学系では倍率の２乗に比例して軸上色収差が大きくなるが、第１実施形態の結像光学系１０は、上記のように変形ガウス型であるため、焦点距離ｆを１００ｍｍ程度に長くしても、軸上色収差が他の収差と比較して大きくなることはない。つまり、広い視野範囲で、諸収差（軸上色収差や他の収差など）をバランス良く補正することができる。
【００１９】
また、第１実施形態の結像光学系１０では、第一レンズ群Ｇ１に含まれる単レンズ１３の物体側のレンズ面１３ａの曲率半径ｒ１が上記の条件式（１）を満足するため、像側のレンズ面１３ｂを平面に近い形状として、広い視野範囲で良好に像面彎曲を補正することができる。つまり、十分なパワーを確保しつつ、広い視野範囲での良好な像面彎曲補正が可能となる。
【００２０】
なお、像面彎曲に対する影響は像面側のレンズ面１３ｂによる寄与が大きく、レンズ面１３ｂの形状が像面側に凸になるほど、大きな像面彎曲が発生する。そのため、物体側のレンズ面１３ａの曲率半径ｒ１を条件式（１）の上限よりも大きくし、像面彎曲を良好に補正するためには、パワーが不足してしまう。逆に、パワーを十分に確保するためには、像側のレンズ面１３ｂを像側に強い凸状としなければならず、収差補正が困難となってしまう。
【００２１】
さらに、物体側のレンズ面１３ａの曲率半径ｒ１を条件式（１）の下限より小さくしようとすると、その曲率が強くなり過ぎるため、組み立て時の製造誤差（特にシフト偏芯）による性能劣化が著しく、製造コストが高くなってしまう。
このように、条件式（１）を満足するように物体側のレンズ面１３ａの曲率半径ｒ１を規定することで、十分なパワーを確保しつつ、広い視野範囲での良好な像面彎曲補正が可能となる。その結果、結像光学系１０の解像力が向上し、回折限界に近い性能を発揮することになる。さらに、製造コストを低く抑えることもできる。
【００２２】
つまり、第１実施形態の結像光学系１０では、長い作動距離（８０ｍｍ以上）と広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保しつつ、解像力を高くすることができ、安価に構成することもできる。
通常の色収差補正においては、正のパワーを持つレンズには低分散（アッベ数は大）の硝材を使用し、負のパワーを持つレンズには高分散（アッベ数は小）の硝材を使用する。しかしながら、色収差には、軸上色収差と倍率色収差があり、硝材の分散は離散的にしか存在しないので、軸上色収差と倍率色収差を同時に補正することは困難である。特に、広いイメージサークルで高解像が必要な場合に倍率色収差が問題になる。
【００２３】
第１実施形態の結像光学系１０では、第四レンズ群Ｇ４に含まれる単レンズ１７のアッベ数νｄが上記の条件式（２）を満足するため、単レンズ１７単体では色収差が大きく発生するが、結像光学系１０全体では、広い視野範囲で良好に軸上色収差と共に倍率色収差を補正することができる。その結果、結像光学系１０の解像力がさらに向上し、回折限界に近い性能を発揮することができる。
【００２４】
また、第１実施形態の結像光学系１０では、絞りＳ１の配置（距離ｄ１と距離ｄ２との比）が上記の条件式（３）を満足するため、製造コストをさらに低く抑えることができる。絞りＳ１を第二レンズ群Ｇ２に近づけ過ぎると（２／３≧ｄ１／ｄ２）、第二レンズ群の偏芯（特にシフト偏芯）による性能劣化が大きくなり、偏芯公差が厳しくなるため、製造コストが高くなってしまうからである。絞りＳ１を第三レンズ群Ｇ３に近づけ過ぎた場合（ｄ１／ｄ２≧１．５）も同様である。
【００２５】
さらに、３枚以上のレンズを接着した接合レンズは芯出し調整が困難でコスト的に不利であるが、第１実施形態の結像光学系１０では、３組の接合レンズ（１１），（１４），（１５）の各々が２枚の単レンズ（１ａ，１ｂ），（２ａ，２ｂ），（３ａ，３ｂ）からなるため、製造コストを確実に抑えることができる。
【００２６】
最後に、上記した第１実施形態の結像光学系１０の具体的なレンズデータを表１に例示する。
【表１】
2004133157.tif 000003
表１において、面番号０〜１８は、物体側から順に付したものであり、第０面は物体面に対応する。第１面〜第７面は第一レンズ群Ｇ１の各レンズ面、第８面〜第１０面は第二レンズ群Ｇ２の各レンズ面、第１１面は絞りＳ１、第１２面〜第１４面は第三レンズ群Ｇ３の各レンズ面、第１５面〜第１８面は第四レンズ群Ｇ４の各レンズ面に対応する。
【００２７】
また、曲率半径のマイナス（−）は、レンズ面が像側に向けて凸状であることを表している。面間隔は、光軸上でのレンズ厚または空気間隔である。面番号０の欄に記載された面間隔は、第０面（物体面）から第１面（最も物体側のレンズ面１１ａ）までの空気間隔、つまり作動距離に対応する。
面番号１８の欄に記載された面間隔は、第１８面（最も像側のレンズ面１７ａ）から像面１０ａまでの空気間隔に対応する。屈折率（ｎｒ）は、ｒ線（７０６．５１９ｎｍ）における屈折率である。
【００２８】
表１のレンズデータに基づく結像光学系１０の作動距離（面番号０の面間隔）は９０．７５ｍｍ、視野範囲（＝（像高Ｙ）×２÷（拡大倍率））は２５ｍｍである。つまり、顕微鏡よりも作動距離が長く、視野範囲が広い。
さらに、第一レンズ群Ｇ１に含まれる単レンズ１３の物体側のレンズ面１３ａ（第６面）は、曲率半径ｒ１＝４３．００ｍｍである。そして、この曲率半径ｒ１と結像光学系１０の焦点距離ｆ＝１０８．５ｍｍとの比を計算すると、ｒ１／ｆ＝０．３９６となる。
【００２９】
このことから、物体側のレンズ面１３ａの曲率半径ｒ１（＝４３．００ｍｍ）が、結像光学系１０の焦点距離ｆ（＝１０８．５ｍｍ）に対して上記の条件式（１）を満足することが分かる。つまり、十分なパワーの確保と広い視野範囲での良好な像面彎曲補正が可能となり、回折限界に近い性能を発揮することになる。さらに、製造コストを低く抑えることもできる。
【００３０】
また、第四レンズ群Ｇ４に含まれる単レンズ１７のアッベ数νｄ（面番号１７の欄に記載）は、νｄ＝４６．５７である。このことから、単レンズ１７のアッベ数νｄが、上記の条件式（２）を満足することが分かる。つまり、広い視野範囲で良好に色収差を補正することができ、結像光学系１０の回折限界に近い性能を発揮することになる。
【００３１】
さらに、絞りＳ１（第１１面）の配置は、第二レンズ群Ｇ２のレンズ面１４ａ（第１０面）までの距離ｄ１と、第三レンズ群Ｇ３のレンズ面１５ａ（第１２面）までの距離ｄ２とが、共に１２．０ｍｍであり、上記の条件式（３）を満足することが分かる。つまり、製造コストをさらに低く抑えることができる。
ここで、表１のレンズデータに基づく結像光学系１０の結像性能について、図２と図３を用いて評価する。
【００３２】
図２（ａ）は、縦の球面収差（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ａｂｅｒ．）に関する収差図であり、横軸は光軸上の位置（Ｆｏｃｕｓ）、縦軸は開口数ＮＡで規格化された瞳における光線高を表す。図２（ｂ）は、非点収差および像面彎曲（Ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ　ｆｉｅｌｄ　ｃｕｒｖｅｓ）に関する収差図であり、横軸は光軸上の位置（Ｆｏｃｕｓ）、縦軸は像高Ｙ（ＩＭＧ　ＨＴ）を表す。
【００３３】
図２（ｃ）は、歪曲収差（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）に関する収差図であり、横軸は焦点の位置ずれ量（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）、縦軸は像高Ｙ（ＩＭＧ　ＨＴ）を表す。また、図２（ａ）において、一点鎖線は波長６００ｎｍ、点線は波長７０６．５１９ｎｍ（ｒ線）、実線は波長８００ｎｍの近赤外光に対する収差を示している。
図３は、結像光学系１０の像面１０ａに形成される正弦波パターン像のコントラスト特性に関わるＭＴＦ（ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ　ＴＲＡＮＳＦＥＲ　ＦＵＮＣＴＩＯＮ）であり、横軸は正弦波パターンの空間周波数（ＳＰＡＴＩＡＬ　ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ）、縦軸は空間周波数０における値で正規化されたコントラスト（ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ）を表す。
【００３４】
また、図３には、波長６００ｎｍ，波長７０６．５１９ｎｍ（ｒ線），波長８００ｎｍの３種類の近赤外光が等しい重みで加算されている場合を想定し、像高Ｙ＝０，１０，２０，３０（ｍｍ）の各々におけるＭＴＦを示した。なお、図３の点線は、回折限界（ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ　ＬＩＭＩＴ）のＭＴＦに対応する。
これらの収差図（図２（ａ）〜（ｃ））とＭＴＦ（図３）とから分かるように、表１のレンズデータに基づく結像光学系１０は、良好に収差補正されている。そして、回折限界に近い性能が出ていることがわかる。
【００３５】
したがって、表１のレンズデータに基づく結像光学系１０では、長い作動距離（９０．７５ｍｍ）と広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保しつつ、解像力を高くすることができ、安価に構成することもできる。
上記の結像光学系１０（図１，表１）は、電子部品（例えばＩＣパッケージやプリント基板）などの物体を検査する装置に好適なものである。結像光学系１０を電子部品などの検査装置に組み込む場合、結像光学系１０の像面１０ａには、ＣＣＤ撮像素子などのイメージセンサが配置される。
【００３６】
したがって、電子部品などの物体からの光は、第一レンズ群Ｇ１に入射した後、第四レンズ群Ｇ４までを順に通過し、像面１０ａに配置されたイメージセンサに入射する。そして、イメージセンサを用いて物体の拡大像（像高Ｙ）が撮像され、得られた画像を解析することで、電子部品の検査が高速に行われる。
また、結像光学系１０の視野範囲が広いため、視野範囲に対応する像面１０ａでの結像範囲（＝（像高Ｙ）×２）と一致するように、イメージセンサの撮像面の大きさを決めることにより、電子部品などの物体上において広い検査範囲を確保することができる。
【００３７】
さらに、結像光学系１０の解像力が高いため、電子部品などの物体がさらに微細化しても、コントラストの高い良好な拡大像を像面１０ａに形成することができる。
第１実施形態で想定している“解像したい物体のサイズ”は、３μｍ程度である。像側では、拡大されるため７μｍ程度となる。ピクセルサイズ７μｍのＣＣＤ撮像素子の使用を仮定すると、ナイキスト周波数は約７０ｌｐ／ｍｍ（＝１／（２×７μｍ））である。ここで“ｌｐ”とは、ラインペアの略である。図３から分かるように、空間周波数７０ｌｐ／ｍｍのＭＴＦは十分に高いので、結像光学系１０で高精度に電子部品などの物体を検査することができる。
【００３８】
また、ＣＣＤ撮像素子は、一般に、近赤外波長域（６００ｎｍ〜８００ｎｍ）の受光感度が高いため、同じ近赤外波長域での使用に適した結像光学系１０を用いることで、電子部品などの物体を効率良く検査することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、請求項１，請求項３〜請求項５に対応する。ここでも、近赤外波長域（６００ｎｍ〜８００ｎｍ）の光によって物体の拡大像を形成可能な結像光学系の例で説明を行う。
【００３９】
第２実施形態の結像光学系２０（図４）の基本的な構成は、上記した結像光学系１０（図１）と同じである。つまり、結像光学系２０は、四群構成の変形ガウス型光学系である。
また、結像光学系２０の第一レンズ群Ｇ１は、１組の接合レンズ２１と１枚の単レンズ２２によって構成され、全体として正のパワーを持っている。接合レンズ２１は、アッベ数の大きい正のパワーを持つ単レンズ１ｃとアッベ数の小さい負のパワーを持つ単レンズ１ｄとからなり、単レンズ１ｃの像側のレンズ面と単レンズ１ｄの物体側のレンズ面とが接着されている。
【００４０】
また、単レンズ２２は、正のパワーを持っている。そして、単レンズ２２の物体側（第二レンズ群Ｇ２と反対側）には、物体側に向けて強い凸状のレンズ面２２ａが形成され、像側には、平面に近い形状のレンズ面２２ｂが形成されている。さらに、物体側のレンズ面２２ａの曲率半径ｒ１は、結像光学系２０の全体の焦点距離をｆとするとき、上記した条件式（１）を満足する。
【００４１】
結像光学系２０の第二レンズ群Ｇ２，第三レンズ群Ｇ３は、上記した結像光学系１０の第二レンズ群Ｇ２，第三レンズ群Ｇ３と同様、１組の接合レンズ２３，２４によって構成され、負のパワーを持っている。接合レンズ２３，２４は、アッベ数の大きい正のパワーを持つ単レンズ２ｃ，３ｄと、アッベ数の小さい負のパワーを持つ単レンズ２ｄ，３ｃとからなる。
【００４２】
結像光学系２０の第四レンズ群Ｇ４は、１枚の単レンズ２５と１組の接合レンズ２６によって構成され、全体として正のパワーを持っている。単レンズ２５は、上記の単レンズ１ｃ，２ｃ，３ｄと同様、アッベ数が大きい。
接合レンズ２６は、アッベ数の大きい負のパワーを持つ単レンズ４ａとアッベ数の小さい正のパワーを持つ単レンズ４ｂとからなり、単レンズ４ａの像側のレンズ面と単レンズ４ｂの物体側のレンズ面とが接着されている。
【００４３】
この接合レンズ２６は、単体で正のパワーを持っている。さらに、第２実施形態では、接合レンズ２６の光学材料として、アッベ数νｄが次の条件式（４）を満足するような分散材料を用いた。ここで、正のパワーを持つレンズを“凸レンズ”、負のパワーを持つレンズを“凹レンズ”と表記した。
νｄ（凸レンズ）　＜　νｄ（凹レンズ）　　……（４）
結像光学系２０の絞りＳ１は、上記した結像光学系１０の絞りＳ１と同様、第二レンズ群Ｇ２の絞りＳ１側のレンズ面２３ａから絞りＳ１までの距離ｄ１と、第三レンズ群Ｇ３の絞りＳ１側のレンズ面２４ａから絞りＳ１までの距離ｄ２とが、上記した条件式（３）を満足するように配置されている。
【００４４】
また、第２実施形態の結像光学系２０も、全体の焦点距離ｆが１０９．４ｍｍ、物体側の開口数ＮＡが０．１２８、拡大倍率が２．４倍、像高Ｙが３０ｍｍである。このため、顕微鏡よりも長い作動距離（８０ｍｍ以上）および広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保することができる。
【００４５】
さらに、拡大光学系では倍率の２乗に比例して軸上色収差が大きくなるが、第２実施形態の結像光学系２０は、上記のように変形ガウス型であるため、焦点距離ｆを１００ｍｍ程度に長くしても、軸上色収差が他の収差と比較して大きくなることはない。つまり、広い視野範囲で、諸収差（軸上色収差や他の収差など）をバランス良く補正することができる。
【００４６】
また、第２実施形態の結像光学系２０では、単レンズ２２の物体側のレンズ面２２ａの曲率半径ｒ１が条件式（１）を満足するため、像側のレンズ面２２ｂを平面に近い形状として、広い視野範囲で良好に像面彎曲を補正できる。つまり、十分なパワーを確保しつつ、広い視野範囲での良好な像面彎曲補正が可能となる。その結果、結像光学系１０の解像力が向上し、回折限界に近い性能を発揮することになる。さらに、製造コストを低く抑えることもできる。
【００４７】
つまり、第２実施形態の結像光学系２０でも、長い作動距離（８０ｍｍ以上）と広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保しつつ、解像力を高くすることができ、安価に構成することもできる。
さらに、第四レンズ群Ｇ４に含まれる接合レンズ２６のアッベ数νｄが上記の条件式（４）を満足するため、接合レンズ２６単体では色収差が大きく発生するが、結像光学系２０全体では、広い視野範囲で良好に軸上色収差と共に倍率色収差を補正することができる。その結果、結像光学系２０の解像力がさらに向上し、回折限界に近い性能を発揮することができる。
【００４８】
また、絞りＳ１の配置（距離ｄ１と距離ｄ２との比）が上記の条件式（３）を満足するため、製造コストをさらに低く抑えることができる。さらに、４組の接合レンズ（２１），（２３），（２４），（２６）の各々が２枚の単レンズ（１ｃ，１ｄ），（２ｃ，２ｄ），（３ｃ，３ｄ），（４ａ，４ｂ）からなるため、製造コストを確実に抑えることができる。
【００４９】
最後に、第２実施形態の結像光学系２０の具体的なレンズデータを表１に例示する。表２は、上記した表１と同じであるため、その補足説明を省略する。
【表２】
2004133157.tif 000004
表２のレンズデータに基づく結像光学系２０の作動距離（面番号０の面間隔）は１０３．８８９ｍｍ、視野範囲（＝（像高Ｙ）×２÷（拡大倍率））は２５ｍｍである。つまり、顕微鏡よりも作動距離が長く、視野範囲が広い。
【００５０】
さらに、第一レンズ群Ｇ１に含まれる単レンズ２２の物体側のレンズ面２２ａ（第４面）は、曲率半径ｒ１＝４８．００ｍｍである。そして、この曲率半径ｒ１と結像光学系１０の焦点距離ｆ＝１０９．４ｍｍとの比を計算すると、ｒ１／ｆ＝０．４３９となる。
このことから、物体側のレンズ面２２ａの曲率半径ｒ１（＝４８．００ｍｍ）が、結像光学系２０の焦点距離ｆ（＝１０９．４ｍｍ）に対して上記の条件式（１）を満足することが分かる。つまり、十分なパワーの確保と広い視野範囲での良好な像面彎曲補正が可能となり、回折限界に近い性能を発揮することになる。さらに、製造コストを低く抑えることもできる。
【００５１】
また、第四レンズ群Ｇ４に含まれる接合レンズ２６は、単レンズ４ａのアッベ数νｄ（面番号１５の欄参照）が　νｄ（凹レンズ）＝６４．１４、単レンズ４ｂのアッベ数νｄ（面番号１６の欄参照）が　νｄ（凸レンズ）＝５１．４７である。このことから、接合レンズ２６のアッベ数νｄが上記の条件式（４）を満足することが分かる。つまり、広い視野範囲で良好に色収差を補正することができ、結像光学系１０の回折限界に近い性能を発揮することになる。
【００５２】
さらに、絞りＳ１（第９面）の配置は、第二レンズ群Ｇ２のレンズ面２３ａ（第８面）までの距離ｄ１と、第三レンズ群Ｇ３のレンズ面２４ａ（第１０面）までの距離ｄ２とが、共に１２．０ｍｍであり、上記の条件式（３）を満足することが分かる。つまり、製造コストをさらに低く抑えることができる。
【００５３】
ここで、表２のレンズデータに基づく結像光学系２０の結像性能について、図５と図６を用いて評価する。図５，図６は、各々、上述した図２，図３と同様であるため、その補足説明を省略する。
これらの収差図（図５（ａ）〜（ｃ））とＭＴＦ（図６）とから分かるように、表２のレンズデータに基づく結像光学系２０は、良好に収差補正されている。そして、回折限界に近い性能が出ていることがわかる。
【００５４】
したがって、表２のレンズデータに基づく結像光学系２０では、長い作動距離（１０３．８８９ｍｍ）と広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保しつつ、解像力を高くすることができ、安価に構成することもできる。
第２実施形態の結像光学系２０（図４，表２）も、上記した結像光学系１０（図１，表１）と同様、電子部品などの物体を検査する装置に好適なものである。結像光学系２０を電子部品などの検査装置に組み込む場合、結像光学系２０の像面２０ａには、ＣＣＤ撮像素子などのイメージセンサが配置される。
【００５５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態は、請求項１，請求項２，請求項４，請求項５に対応する。ここでも、近赤外波長域（６００ｎｍ〜８００ｎｍ）の光によって物体の拡大像を形成可能な結像光学系の例で説明を行う。
第３実施形態の結像光学系３０（図７）の基本的な構成は、上記した結像光学系１０（図１）と同じである。つまり、結像光学系３０は、四群構成の変形ガウス型光学系である。
【００５６】
また、結像光学系３０の第一レンズ群Ｇ１は、２組の接合レンズ３１，３２と１枚の単レンズ３３によって構成され、全体として正のパワーを持っている。接合レンズ３１，３２は、アッベ数の大きい正のパワーを持つ単レンズ１ｅ，１ｇと、アッベ数の小さい負のパワーを持つ単レンズ１ｆ，１ｈとからなり、単レンズ１ｅ，１ｇの像側のレンズ面と単レンズ１ｆ，１ｈの物体側のレンズ面とが接着されている。
【００５７】
また、単レンズ３３は、正のパワーを持っている。そして、単レンズ３３の物体側（第二レンズ群Ｇ２と反対側）には、物体側に向けて強い凸状のレンズ面３３ａが形成され、像側には、平面に近い形状のレンズ面３３ｂが形成されている。さらに、物体側のレンズ面３３ａの曲率半径ｒ１は、結像光学系３０の全体の焦点距離をｆとするとき、上記した条件式（１）を満足する。
【００５８】
結像光学系３０の第二レンズ群Ｇ２，第三レンズ群Ｇ３は、上記した結像光学系１０の第二レンズ群Ｇ２，第三レンズ群Ｇ３と同様、１組の接合レンズ３４，３５によって構成され、負のパワーを持っている。接合レンズ３４，３５は、アッベ数の大きい正のパワーを持つ単レンズ２ｅ，３ｆと、アッベ数の小さい負のパワーを持つ単レンズ２ｆ，３ｅとからなる。
【００５９】
結像光学系２０の第四レンズ群Ｇ４は、１枚の単レンズ３６によって構成され、正のパワーを持っている。この単レンズ３６は、アッベ数が小さい。さらに、第３実施形態では、単レンズ３６の光学材料（硝材）として、アッベ数νｄが条件式（２）を満足するような高分散材料を用いた。
結像光学系３０の絞りＳ１は、上記した結像光学系１０の絞りＳ１と同様、第二レンズ群Ｇ２の絞りＳ１側のレンズ面３４ａから絞りＳ１までの距離ｄ１と、第三レンズ群Ｇ３の絞りＳ１側のレンズ面３５ａから絞りＳ１までの距離ｄ２とが、上記した条件式（３）を満足するように配置されている。
【００６０】
また、第３実施形態の結像光学系３０も、全体の焦点距離ｆが９１．７ｍｍ、物体側の開口数ＮＡが０．１２８、拡大倍率が２．４倍、像高Ｙが３０ｍｍである。このため、顕微鏡よりも長い作動距離（８０ｍｍ以上）および広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保することができる。
さらに、拡大光学系では倍率の２乗に比例して軸上色収差が大きくなるが、第３実施形態の結像光学系３０は、上記のように変形ガウス型であるため、焦点距離ｆを１００ｍｍ程度に長くしても、軸上色収差が他の収差と比較して大きくなることはない。つまり、広い視野範囲で、諸収差（軸上色収差や他の収差など）をバランス良く補正することができる。
【００６１】
また、単レンズ３３の物体側のレンズ面３３ａの曲率半径ｒ１が条件式（１）を満足するため、像側のレンズ面３３ｂを平面に近い形状として、広い視野範囲で良好に像面彎曲を補正できる。つまり、十分なパワーを確保しつつ、広い視野範囲での良好な像面彎曲補正が可能となる。その結果、結像光学系１０の解像力が向上し、回折限界に近い性能を発揮することになる。さらに、製造コストを低く抑えることもできる。
【００６２】
つまり、第３実施形態の結像光学系３０でも、長い作動距離（８０ｍｍ以上）と広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保しつつ、解像力を高くすることができ、安価に構成することもできる。
さらに、単レンズ３６のアッベ数νｄが上記の条件式（２）を満足するため、単レンズ３６単体では色収差が大きく発生するが、結像光学系３０全体では広い視野範囲で良好に軸上色収差と共に倍率色収差を補正することができる。その結果、結像光学系３０の解像力がさらに向上し、回折限界に近い性能を発揮することになる。
【００６３】
また、絞りＳ１の配置（距離ｄ１と距離ｄ２との比）が上記の条件式（３）を満足するため、製造コストをさらに低く抑えることができる。さらに、４組の接合レンズ（３１），（３２），（３４），（３５）の各々が２枚の単レンズ（１ｅ，１ｆ），（１ｇ，１ｈ），（２ｅ，２ｆ），（３ｅ，３ｆ）からなるため、製造コストを確実に抑えることができる。
【００６４】
最後に、第３実施形態の結像光学系３０の具体的なレンズデータを表３に例示する。表３は、上記した表１と同じであるため、その補足説明を省略する。
【表３】
2004133157.tif 000005
表３のレンズデータに基づく結像光学系３０の作動距離（面番号０の面間隔）は１０７．１８２ｍｍ、視野範囲（＝（像高Ｙ）×２÷（拡大倍率））は２５ｍｍである。つまり、顕微鏡よりも作動距離が長く、視野範囲が広い。
【００６５】
さらに、第一レンズ群Ｇ１に含まれる単レンズ３３の物体側のレンズ面３３ａ（第７面）は、曲率半径ｒ１＝４５．００ｍｍである。そして、この曲率半径ｒ１と結像光学系１０の焦点距離ｆ＝９１．７ｍｍとの比を計算すると、ｒ１／ｆ＝０．４９１となる。
このことから、物体側のレンズ面３３ａの曲率半径ｒ１（＝４５．００ｍｍ）が、結像光学系３０の焦点距離ｆ（＝９１．７ｍｍ）に対して上記の条件式（１）を満足することが分かる。つまり、十分なパワーの確保と広い視野範囲での良好な像面彎曲補正が可能となり、回折限界に近い性能を発揮することになる。さらに、製造コストを低く抑えることもできる。
【００６６】
また、単レンズ３６のアッベ数νｄ（面番号１６の欄に記載）は、νｄ＝４９．６０であり、上記の条件式（２）を満足することが分かる。つまり、広い視野範囲で良好に倍率色収差を補正することができ、結像光学系３０の回折限界に近い性能を発揮することになる。
さらに、絞りＳ１（第１２面）の配置は、第二レンズ群Ｇ２のレンズ面３４ａ（第１１面）までの距離ｄ１と、第三レンズ群Ｇ３のレンズ面３５ａ（第１３面）までの距離ｄ２とが、共に１２．０ｍｍであり、上記の条件式（３）を満足することが分かる。つまり、製造コストをさらに低く抑えることができる。
【００６７】
ここで、表３のレンズデータに基づく結像光学系３０の結像性能について、図８と図９を用いて評価する。図８，図９は、各々、上述した図２，図３と同様であるため、その補足説明を省略する。
これらの収差図（図８（ａ）〜（ｃ））とＭＴＦ（図９）とから分かるように、表３のレンズデータに基づく結像光学系３０は、良好に収差補正されている。そして、回折限界に近い性能が出ていることがわかる。
【００６８】
したがって、表３のレンズデータに基づく結像光学系３０では、長い作動距離（１０７．１８２ｍｍ）と広い視野範囲（２５ｍｍ）を確保しつつ、解像力を高くすることができ、安価に構成することもできる。
第３実施形態の結像光学系３０（図７，表３）も、上記した結像光学系１０（図１，表１）と同様、電子部品などの物体を検査する装置に好適なものである。結像光学系３０を電子部品などの検査装置に組み込む場合、結像光学系３０の像面３０ａには、ＣＣＤ撮像素子などのイメージセンサが配置される。
【００６９】
（変形例）
上記した実施形態では、物体の拡大像を形成可能な結像光学系の例で説明したが、本発明は、物体の縮小像を形成可能な結像光学系にも適用できる。この場合のレンズ配置は、順番を変えることなく、物体面と像面を逆転させ、物体側と像側を逆転させるだけで、容易に実現可能である。
【００７０】
また、上記した実施形態は、近赤外波長域（６００ｎｍ〜８００ｎｍ）で使用される結像光学系を例に説明したが、本発明は、それ以外の波長域（５００ｎｍ〜９００ｎｍや可視域など）で使用される結像光学系にも適用できる。この場合には、適用される波長域に応じて光学材料を適切に選択することが好ましい。
さらに、上記した実施形態では、第一レンズ群Ｇ１の物体側に接合レンズを配置し、像側に条件式（１）を満足する単レンズ（１３，２２，３３）を配置したが、接合レンズと単レンズの配置は逆でも良い。第一レンズ群Ｇ１の接合レンズと単レンズの数は３つ以上でも良く、１つ以上の任意の数を組み合わせることができる。
【００７１】
また、上記した実施形態では、第四レンズ群Ｇ４の像側に、条件式（２）を満足する単レンズ（１７，３６）、または、条件式（４）を満足する接合レンズ（２６）を配置したが、それぞれ物体側に配置しても良い。第四レンズ群Ｇ４のレンズ構成としては、他に、３枚以上の単レンズのみからなる構成や、１組以上の接合レンズのみからなる構成、１つ以上の単レンズと接合レンズとを任意の数で組み合わせた構成などが考えられる。
【００７２】
さらに、上記した実施形態では、第四レンズ群Ｇ４に、条件式（２）を満足する単レンズ（１７，３６）、または、条件式（４）を満足する接合レンズ（２６）を配置したが、第四レンズ群Ｇ４の単レンズが条件式（２）を満足せず、接合レンズが条件式（４）を満足しない場合にも、本発明を適用できる。
また、上記した実施形態では、条件式（３）を満足するように絞りＳ１を配置したが、絞りＳ１の配置が条件式（３）を満足しなくても構わない。さらに、接合レンズを２枚の単レンズによって構成したが、この単レンズの数は３枚以上でも構わない。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の結像光学系によれば、長い作動距離と広い視野範囲を確保しつつ解像力を高くすることができ、安価に構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の結像光学系１０の光路図である。
【図２】第１実施形態の結像光学系１０の収差図である。
【図３】第１実施形態の結像光学系１０のＭＴＦである。
【図４】第２実施形態の結像光学系２０の光路図である。
【図５】第２実施形態の結像光学系２０の収差図である。
【図６】第２実施形態の結像光学系２０のＭＴＦである。
【図７】第３実施形態の結像光学系３０の光路図である。
【図８】第３実施形態の結像光学系３０の収差図である。
【図９】第３実施形態の結像光学系３０のＭＴＦである。
【符号の説明】
１０，２０，３０　結像光学系
１１，１４，１５，２１，２３，２４，２６，３１，３２，３４，３５　接合レンズ
１ａ〜１ｈ，２ａ〜２ｆ，３ａ〜３ｆ，４ａ，４ｂ，１２，１３，１６，１７，２２，２５，３３，３６　単レンズ
【図１】
2004133157.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004133157.tif 000012
【図８】
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【図９】
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