(57)【要約】【課題】像面特性が良好で、且つ周辺照度比がほぼ一定である両側テレセントリック光学系を提供する。【解決手段】物体側及び像側の両側にほぼテレセントリックであり、絞りＳＴに関して対称型であるとともに、絞りＳＴに最も近い面が凸面である構成であって、物体面から絞りＳＴまでは、物体側より順に、正の第１群Ｇｒ１ａ，負の第２群Ｇｒ２ａ，正の第３群Ｇｒ３ａより成り、絞りから像面までは、像側より順に、正の第１群Ｇｒ１ｂ，負の第２群Ｇｒ２ｂ，正の第３群Ｇｒ３ｂより成ることを特徴とする。【選択図】      図１
2004354806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側及び像側の両側にほぼテレセントリックであり、絞りに関して対称型であるとともに、絞りに最も近い面が凸面である両側テレセントリック光学系であって、
物体面から絞りまでは、物体側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成り、絞りから像面までは、像側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成ることを特徴とする両側テレセントリック光学系。
【請求項２】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の両側テレセントリック光学系；
−３．０＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜２．０
但し、
Ｒ１：絞りに最も近いレンズの、絞り側とは反対側の面の曲率半径
Ｒ２：絞りに最も近いレンズの、絞り側の面の曲率半径
である。
【請求項３】
物体側及び像側の両側にほぼテレセントリックであり、絞りに関して対称型であるとともに、絞りに最も近い面が凸面である両側テレセントリック光学系であって、
以下の条件式を満足することを特徴とする両側テレセントリック光学系；
φＬ１／φ＞０．３
但し、
φＬ１：絞りに最も近いレンズのパワー
φ：物体面から絞りまでのパワー
である。
【請求項４】
物体面から絞りまでは、物体側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成り、絞りから像面までは、像側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成ることを特徴とする請求項３に記載の両側テレセントリック光学系。
【請求項５】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の両側テレセントリック光学系；
０．２＜−φ１／φ２＜５
但し、
φ１：正の第１群のパワー
φ２：負の第２群のパワー
である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体側及び像側とも主光線が光軸と概ね平行であり、絞りに対してほぼ対称型をなす両側テレセントリック光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の対称型等倍両側テレセントリック光学系としては、例えば、開口絞りに関して対称に配置された前群と後群とからなり、前群は、物体側から順に、開口絞り側に曲率半径の絶対値の小さい方の面を向けた正レンズと、開口絞り側に曲率半径の絶対値の大きい方の面を向けた正レンズと、開口絞り側に凹面を向けた負レンズとを備え、後群は、開口絞り側から順に、開口絞り側に凹面を向けた負レンズと、開口絞り側に曲率半径の絶対値の大きい方の面を向けた正レンズと、開口絞り側に曲率半径の絶対値の小さい方の面を向けた正レンズとを備え、所定の条件を満足するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、例えば、物体側から順に、光束をテレセントリックとするための正の第１レンズ群、倍率調整用のパワーの弱い正の第２レンズ群、主たる結像性能の調整を担っている第３レンズ群、絞り、主たる結像性能の調整を担っている第４レンズ群、倍率調整用のパワーの弱い正の第５レンズ群、光束をテレセントリックとするための正の第６レンズ群が配列されてなり、レンズ系全体として、絞りを挟んで対称形状とされているものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
このような対称型等倍両側テレセントリック光学系は、コマ収差や歪曲収差のような非対称収差を除去できるという利点から、投影露光光学系や検査光学系のような高い精度が要求される場面で多く用いられている。それらの場面で用いられる光学系には、像面を初めとする各収差が良好に補正されていて、更に像面の照度比もほぼ一定なものを求められていることが多い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−８０３０６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８７０２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の対称型等倍両側テレセントリック光学系のような対称型の光学系では、球面収差や非点収差等の対称収差が２倍の量で出てしまうので、これらの補正が従来からの課題となっている。また、像面を良好に補正するためには、そのペッツバール和を減少させる必要があり、そのためには光学系内に強い負の成分が必要である。
【０００７】
ところが、強い負の成分を有すると、これによって光線の強い跳ね上げが起こり、その強い跳ね上げ角度が原因となって、軸上光束と軸外光束で瞳の形状が異なる、いわゆる瞳収差が発生する。瞳収差が発生すると、これが軸外光束の開口効率に影響を与え、軸上光束と軸外光束の照度に差が生じることになり、周辺照度比の悪化を招く。また、絞りに近い所ほど、光線の跳ね上げによる瞳収差への影響が大きくなる傾向がある。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑み、像面特性が良好で、且つ周辺照度比がほぼ一定である両側テレセントリック光学系を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、物体側及び像側の両側にほぼテレセントリックであり、絞りに関して対称型であるとともに、絞りに最も近い面が凸面である構成であって、
物体面から絞りまでは、物体側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成り、絞りから像面までは、像側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成ることを特徴とする。
【００１０】
また、上記構成において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
−３．０＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜２．０
但し、
Ｒ１：絞りに最も近いレンズの、絞り側とは反対側の面の曲率半径
Ｒ２：絞りに最も近いレンズの、絞り側の面の曲率半径
である。
【００１１】
また、別の構成として、物体側及び像側の両側にほぼテレセントリックであり、絞りに関して対称型であるとともに、絞りに最も近い面が凸面である構成であって、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
φＬ１／φ＞０．３
但し、
φＬ１：絞りに最も近いレンズのパワー
φ：物体面から絞りまでのパワー
である。
【００１２】
また、上記別の構成において、物体面から絞りまでは、物体側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成り、絞りから像面までは、像側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成ることを特徴とする。
【００１３】
また、所定のパワー配置を持つ各群より成る上記いずれかの構成において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．２＜−φ１／φ２＜５
但し、
φ１：正の第１群のパワー
φ２：負の第２群のパワー
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の両側テレセントリック光学系は、第１の発明として、物体側及び像側の両側にほぼテレセントリックであり、絞りに関して対称型であるとともに、絞りに最も近い面が凸面である構成であって、物体面から絞りまでのパワー配置は、物体側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成り、絞りから像面までのパワー配置は、像側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成ることを特徴としている。
【００１５】
本発明では、絞りに最も近い面を凸面とすることによって、軸外光束の絞り近辺での光線角度が緩やかになり、それにより軸上光束と軸外光束の瞳の形状の差（瞳収差）を小さくすることができるので、周辺照度比が改善される。また、物体面（像面）から絞りまでのパワー配置を、物体側（像側）より正の第１群，負の第２群，正の第３群とすることによって、負の第２群により主光線に角度をつけて像を広げ、正の第１群でその主光線をテレセントリックに補正することにより、像面の広い領域でテレセントリック性を確保するのに有利な構成となる。
【００１６】
また、負の第２群によってペッツバール和を減少させ、像面湾曲を広い領域に渡って良好に補正している。またこの負の第２群と正の第３群とでペッツバール和のバランスを保つことができる。さらに、第３群を正とすることにより、ペッツバール和を維持したままで絞り近辺での光線の跳ね上げ角度を抑えることができる。これにより、光線跳ね上げによる瞳収差を抑えて周辺照度比をほぼ一定にしつつ、像面を広い領域に渡って良好に補正することができる。
【００１７】
また、本発明の両側テレセントリック光学系は、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．２＜−φ１／φ２＜５                                    （１）
但し、
φ１：正の第１群のパワー
φ２：負の第２群のパワー
である。
【００１８】
条件式（１）の下限値以下となり、負の第２群のパワーが大きくなりすぎると、第２群付近での光線跳ね上げ角度が大きくなり、その結果、軸外光束の瞳収差が大きくなって、周辺照度比が悪化する。逆に、上限値以上となり、負の第２群のパワーが小さくなりすぎると、ペッツバール和を減少させることが困難となり、その結果、像面特性が悪化する。
【００１９】
また、本発明の両側テレセントリック光学系は、以下の条件式を満足することが望ましい。
−３．０＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜２．０            （２）
但し、
Ｒ１：絞りに最も近いレンズの、絞り側とは反対側の面の曲率半径
Ｒ２：絞りに最も近いレンズの、絞り側の面の曲率半径
である。
【００２０】
条件式（２）の下限値以下になると、このレンズの持つ球面収差が大きくなり、その球面収差を補正しようとすると、強い負の成分が必要になり、その負の成分で光線を強く跳ね上げることになって、軸外光束の瞳収差が大きくなり、周辺照度比が悪化する。逆に、上限値以上になると、このレンズの負のパワーが強くなり、このレンズ近辺で強い光線跳ね上げが生じるようになって、軸外光束の瞳収差が大きくなり、周辺照度比が悪化する。
【００２１】
また、本発明の両側テレセントリック光学系は、第２の発明として、物体側及び像側の両側にほぼテレセントリックであり、絞りに関して対称型であるとともに、絞りに最も近い面が凸面である構成であって、以下の条件式を満足することを特徴としている。
φＬ１／φ＞０．３                                        （３）
但し、
φＬ１：絞りに最も近いレンズのパワー
φ：物体面から絞りまでのパワー
である。
【００２２】
本発明では、絞りに最も近い面を凸面とすることによって、軸外光束の絞り近辺での光線角度が緩やかになり、それにより軸上光束と軸外光束の瞳の形状の差（瞳収差）を小さくすることができるので、周辺照度比が改善される。また、条件式（３）の下限値以下になると、絞りに最も近いレンズの、正のパワーが小さくなる。そして、絞り近辺での正のパワーが低下することで、球面収差が補正できなくなる。また、その球面収差を補正しようとすると、他の成分で正のパワーを大きくする必要がある。そのためペッツバール和が増大し、像面特性が悪化する。
【００２３】
また、本発明の両側テレセントリック光学系は、物体面から絞りまでのパワー配置は、物体側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成り、絞りから像面までのパワー配置は、像側より順に、正の第１群，負の第２群，正の第３群より成ることが望ましい。これによって、負の第２群により主光線に角度をつけて像を広げ、正の第１群でその主光線をテレセントリックに補正することにより、像面の広い領域でテレセントリック性を確保するのに有利な構成となる。
【００２４】
また、負の第２群によってペッツバール和を減少させ、像面湾曲を広い領域に渡って良好に補正している。またこの負の第２群と正の第３群とでペッツバール和のバランスを保つことができる。さらに、第３群を正とすることにより、ペッツバール和を維持したままで絞り近辺での光線の跳ね上げ角度を抑えることができる。これにより、光線跳ね上げによる瞳収差を抑えて周辺照度比をほぼ一定にしつつ、像面を広い領域に渡って良好に補正することができる。
【００２５】
また、本発明の両側テレセントリック光学系は、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．２＜−φ１／φ２＜５                                  （１）
但し、
φ１：正の第１群のパワー
φ２：負の第２群のパワー
である。
【００２６】
条件式（１）の下限値以下となり、負の第２群のパワーが大きくなりすぎると、第２群付近での光線跳ね上げ角度が大きくなり、その結果、軸外光束の瞳収差が大きくなって、周辺照度比が悪化する。逆に、上限値以上となり、負の第２群のパワーが小さくなりすぎると、ペッツバール和を減少させることが困難となり、その結果、像面特性が悪化する。
【００２７】
図１〜図３は、それぞれ第１〜第３の実施形態の両側テレセントリック光学系の構成を示している。各図の左側が物体側、右側が像側である。また、物体面から絞りＳＴまでのパワー配置を、物体側より順に、正の第１群Ｇｒ１ａ，負の第２群Ｇｒ２ａ，正の第３群Ｇｒ３ａとし、像面から絞りＳＴまでのパワー配置を、像側より順に、正の第１群Ｇｒ１ｂ，負の第２群Ｇｒ２ｂ，正の第３群Ｇｒ３ｂとしている。また、光軸をＸとする。
【００２８】
以下、本発明の両側テレセントリック光学系の構成を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、更に具体的に示す。なお、以下に挙げる実施例１〜３は、前述した第１〜第３の実施形態にそれぞれ対応しており、第１〜第３の実施形態を表すレンズ構成図（図１〜図３）は、対応する実施例１〜３のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００２９】
各実施例において、Ｓ１は物体面から第１レンズ面までの距離を示す。またｒｉ（ｉ＝１，２，３．．．）は、物体側から数えてｉ  番目の面及びその曲率半径を示し、ｄｉ（ｉ＝１，２，３．．．）は、物体側から数えてｉ  番目の軸上面間隔を示し、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３．．．），νｉ（ｉ＝１，２，３．．．）  は、それぞれ物体側から数えてｉ  番目のレンズのｄ線に対する屈折率，アッベ数を示す。
【００３０】
《実施例１》
2004354806.tif 000003
2004354806.tif 000004
2004354806.tif 000005
【００３１】
《実施例２》
2004354806.tif 000006
2004354806.tif 000007
2004354806.tif 000008
【００３２】
《実施例３》
2004354806.tif 000009
2004354806.tif 000010
2004354806.tif 000011
【００３３】
また、図４〜図６は、それぞれ前記実施例１〜３に対応する収差図である。各図の球面収差図において、実線は波長４０７ｎｍの光線での球面収差を表し、破線（ＳＣ）は正弦条件を表している。また、非点収差図において、実線（ＤＳ）と破線（ＤＭ）は、それぞれサジタル面とメリディオナル面での非点収差を表している。また以下に、各実施例１〜３における、上記条件式（１）〜（３）に対応する値を示す。
【００３４】
2004354806.tif 000012
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、像面特性が良好で、且つ周辺照度比がほぼ一定である両側テレセントリック光学系を提供することができる。
【００３６】
具体的には、絞りに最も近い面を凸面とすることによって、軸外光束の絞り近辺での光線角度が緩やかになり、それにより軸上光束と軸外光束の瞳の形状の差（瞳収差）を小さくすることができるので、周辺照度比が改善される。
【００３７】
また、物体面（像面）から絞りまでのパワー配置を、物体側（像側）より正の第１群，負の第２群，正の第３群とすることによって、負の第２群により主光線に角度をつけて像を広げ、正の第１群でその主光線をテレセントリックに補正することにより、像面の広い領域でテレセントリック性を確保するのに有利な構成となる。
【００３８】
また、負の第２群によってペッツバール和を減少させ、像面湾曲を広い領域に渡って良好に補正している。またこの負の第２群と正の第３群とでペッツバール和のバランスを保つことができる。さらに、第３群を正とすることにより、ペッツバール和を維持したままで絞り近辺での光線の跳ね上げ角度を抑えることができる。これにより、光線跳ね上げによる瞳収差を抑えて周辺照度比をほぼ一定にしつつ、像面を広い領域に渡って良好に補正することができる。
【００３９】
また、上記条件式（１）を満足することにより、周辺照度比及び像面特性を良好に保つことができる。また、上記条件式（２）を満足することにより、周辺照度比を良好に保つことができる。また、上記条件式（３）を満足することにより、像面特性を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の両側テレセントリック光学系の構成を示す図。
【図２】第２の実施形態の両側テレセントリック光学系の構成を示す図。
【図３】第３の実施形態の両側テレセントリック光学系の構成を示す図。
【図４】実施例１に対応する収差図。
【図５】実施例２に対応する収差図。
【図６】実施例３に対応する収差図。
【符号の説明】
Ｇｒ１ａ，Ｇｒ１ｂ    第１群
Ｇｒ２ａ，Ｇｒ２ｂ    第２群
Ｇｒ３ａ，Ｇｒ３ｂ    第３群
ＳＴ    絞り
Ｘ    光軸
【図１】
2004354806.tif 000013
【図２】
2004354806.tif 000014
【図３】
2004354806.tif 000015
【図４】
2004354806.tif 000016
【図５】
2004354806.tif 000017
【図６】
2004354806.tif 000018