(57)【要約】【課題】拡大側の倍率が３倍付近で且つコンパクトであり、しかも諸収差が良好に補正された両側テレセントリック光学系を提供する。【解決手段】拡大側より順に、正の第１レンズＧ１，正の第２レンズＧ２，負の第３レンズＧ３，負の第４レンズＧ４を有し、第１レンズＧ１は両凸レンズであり、以下の条件式を満足することを特徴とする。０．６＜ｆ４／ｆ３＜５．０−０．５＜ｔ１／ｆ３＜−０．０７但し、ｔ１は第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との間隔、ｆ３は第３レンズＧ３の焦点距離、ｆ４は第４レンズＧ４の焦点距離である。【選択図】      図１
2004354805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側より順に、正の第１レンズ，正の第２レンズ，負の第３レンズ，負の第４レンズを有し、前記第１レンズは両凸レンズであり、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；
０．６＜ｆ４／ｆ３＜５．０
−０．５＜ｔ１／ｆ３＜−０．０７
但し、
ｔ１：第２レンズと第３レンズとの間隔
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
である。
【請求項２】
縮小側より順に、正の両凸レンズ，正のレンズを有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。
【請求項３】
縮小側より順に、正の第１群，絞り，正の第２群より成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の両側テレセントリック光学系。
【請求項４】
前記第１群は、少なくとも３枚の連続した正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとを含む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〜請求項４のいずれかに記載の両側テレセントリック光学系；
２．５＜｜β｜＜５．０
但し、
β：拡大側の倍率
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る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】
両側テレセントリック光学系は、物体面や像面に対して光軸方向にずれが生じた場合であっても、その倍率が殆ど変わらないので、様々な場面で有利に使用されている。例えば、投影光学系に用いたならば、フォーカスずれによるディストーションの影響や、物体面，像面（投影面）の反りの影響を少なくすることができる。また、例えば、検査光学系に用いたならば、被写界深度を深く取ることによって、表面に凹凸のある物体でも精密な検査ができ、さらにはＣＣＤ等の撮像素子の位置決め誤差も回避することができる。
【０００３】
従来からの非等倍の両側テレセントリック光学系としては、例えば、物体側から順に、正の第１レンズ群，負の第２レンズ群，正の第３レンズ群，負の第４レンズ群，正の第５レンズ群，及び正の第６レンズ群を有し、第２レンズ群は、負の前方レンズと負の後方レンズとの間の中間レンズ群を含み、中間レンズ群は、物体側から順に、正の第１レンズ，負の第２レンズ，負の第３レンズ，及び負の第４レンズを少なくとも含むように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、第１レンズ群は正屈折力の第１部分レンズ群と第２部分レンズ群とから構成され、第２レンズ群は正屈折力の第３部分レンズ群と第４部分レンズ群とから構成されたものがある（例えば、特許文献２参照。）。その他、絞りに凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第１群と、正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、絞りに凹面を向けた負レンズとからなる第２群と、該第２群と絞りを挟んで対向して配置され、絞りに凹面を向けた負メニスカスレンズと、３枚の正レンズとからなる第３群とによって構成されたものがある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１６６５４０号公報
【特許文献２】
特開平１１−３５２３９８号公報
【特許文献３】
特開平９−３３８０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、両側テレセントリック光学系は非常に有用であるので、拡大率を高め、なおかつ光学系全体をコンパクトにすれば、様々な分野への応用が見込める。しかしながら、上記特許文献１或いは特許文献２に記載されているような構成では、系全体が大きく、またレンズの構成枚数が多く複雑となる。また、上記特許文献３に記載されているような構成では、比較的構成が簡単ではあるが、系全体は大きく、また拡大側の倍率は１．５倍程度に過ぎない。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑み、拡大側の倍率が３倍付近で且つコンパクトであり、しかも諸収差が良好に補正された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。
【０００８】
【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、拡大側より順に、正の第１レンズ，正の第２レンズ，負の第３レンズ，負の第４レンズを有し、前記第１レンズは両凸レンズであり、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．６＜ｆ４／ｆ３＜５．０
−０．５＜ｔ１／ｆ３＜−０．０７
但し、
ｔ１：第２レンズと第３レンズとの間隔
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
である。
【０００９】
また、縮小側より順に、正の両凸レンズ，正のレンズを有することを特徴とする。また、縮小側より順に、正の第１群，絞り，正の第２群より成ることを特徴とする。さらに、前記第１群は、少なくとも３枚の連続した正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、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。
２．５＜｜β｜＜５．０
但し、
β：拡大側の倍率
である。
【００１１】
【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、拡大側より順に、正の第１レンズ，正の第２レンズ，負の第３レンズ，及び負の第４レンズを有し、第１レンズは両凸レンズであり、以下の条件式を満足することを特徴としている。
【００１２】
０．６＜ｆ４／ｆ３＜５．０                                （１）
−０．５＜ｔ１／ｆ３＜−０．０７                                                        （２）
但し、
ｔ１：第２レンズと第３レンズとの間隔
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
である。
【００１３】
本発明では、拡大側より連続した２枚の正レンズを設け、さらに、最も拡大側のレンズを両凸レンズとすることにより、テレセントリック性を維持している。また、条件式（１）を満足することにより、連続した２枚の負レンズによって、短い間隔で光線を跳ね上げて倍率を大きくすることができ、それによって光学系をコンパクトにすることができる。条件式（１）の下限値以下となり、第３レンズの負のパワーが弱くなると、像面及び倍率色収差の補正が困難になる。逆に、上限値以上となり、第４レンズの負のパワーが弱くなると、コマ収差の補正が困難になる。
【００１４】
また、条件式（２）を満足することにより、正レンズと負レンズとの間隔ｔ１を大きく取ることによって、ペッツバール和を改善し、拡大側の画角の広範囲において像面湾曲特性を良くすることができる。条件式（２）の下限値以下となり、ｔ１が大きくなりすぎると、コマ収差及びテレセントリック性が悪くなる。条件式（２）の上限値以上となり、ｔ１が小さくなりすぎると、像面の補正が困難になる。
【００１５】
また、本発明の両側テレセントリック光学系は、縮小側より順に、正の両凸レンズ，正のレンズを有することが望ましい。これらのレンズによって、縮小側のテレセントリック性に有利な構成となる。また、縮小側より順に、正の第１群，絞り，正の第２群によって構成されることが望ましい。この構成によって、光学系を比較的コンパクトにしつつ、縮小側，拡大側の両側でテレセントリック性を確保することができる。
【００１６】
また、前記正の第１群は、少なくとも３枚の連続した正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとを含むことが望ましい。少なくとも３枚の連続した正レンズによって、球面収差とペッツバール和を増大させることなく、正のパワーを生じさせることができる。また、少なくとも１枚の負レンズによって、正レンズにて生じたコマ収差，歪曲収差，ペッツバール和を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。
２．５＜｜β｜＜５．０                                    （３）
但し、
β：拡大側の倍率
である。
【００１８】
条件式（３）の上限値以上になると、諸収差を良好に補正しようとすれば光学系全体が大きくなり、コンパクト化を図る上で不利になる。逆に、下限値以下となり倍率が小さくなると、本発明における有用性が無くなる。
【００１９】
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。各図の左側が縮小側、右側が拡大側である。各図に示すように、各実施形態は縮小側より順に、正の第１群Ｇｒ１，絞りＳＴ，正の第２群Ｇｒ２によって構成されている。また、拡大側より順に、正の第１レンズＧ１，正の第２レンズＧ２，負の第３レンズＧ３，及び負の第４レンズＧ４を有している。また、縮小側より順に、正の両凸レンズｇ１，正のレンズｇ２を有している。また、光軸をＸとする。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
2004354805.tif 000003
2004354805.tif 000004
【００２３】
2004354805.tif 000005
2004354805.tif 000006
【００２４】
2004354805.tif 000007
2004354805.tif 000008
【００２５】
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。
【００２６】
2004354805.tif 000009
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、拡大側の倍率が３倍付近で且つコンパクトであり、しかも諸収差が良好に補正された両側テレセントリック光学系を提供することができる。
【００２８】
具体的には、拡大側より連続した２枚の正レンズを設け、さらに、最も拡大側のレンズを両凸レンズとすることにより、テレセントリック性を維持することができる。
【００２９】
また、上記条件式（１）を満足することにより、連続した２枚の負レンズによって、短い間隔で光線を跳ね上げて倍率を大きくすることができ、それによって光学系をコンパクトにすることができる。
【００３０】
また、上記条件式（２）を満足することにより、正レンズと負レンズとの間隔ｔ１を大きく取ることによって、ペッツバール和を改善し、拡大側の画角の広範囲において像面湾曲特性を良くすることができる。
【００３１】
また、縮小側より順に、正の両凸レンズ，正のレンズを有することによって、縮小側のテレセントリック性に有利な構成となる。
【００３２】
また、縮小側より順に、正の第１群，絞り，正の第２群によって構成されることにより、光学系を比較的コンパクトにしつつ、縮小側，拡大側の両側でテレセントリック性を確保することができる。
【００３３】
また、前記正の第１群は、少なくとも３枚の連続した正レンズを含むことによって、球面収差とペッツバール和を増大させることなく、正のパワーを生じさせることができる。また、少なくとも１枚の負レンズを含むことによって、正レンズにて生じたコマ収差，歪曲収差，ペッツバール和を良好に補正することができる。
【００３４】
また、上記条件式（３）を満足することにより、コンパクト性と倍率とを確保することができる。
【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】
Ｇｒ１    第１群
Ｇｒ２    第２群
Ｇ１        第１レンズ
Ｇ２    第２レンズ
Ｇ３    第３レンズ
Ｇ４    第４レンズ
ｇ１    正の両凸レンズ
ｇ２    正のレンズ
ＳＴ    絞り
Ｘ    光軸
【図１】
2004354805.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004354805.tif 000014
【図６】
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