JP2009251081A - Object side telecentric optical system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光をレンズ光軸と同軸的に被写体に照射する同軸落射照明系を備えた物体側テレセントリック光学系に関する。 The present invention relates to an object side telecentric optical system including a coaxial epi-illumination system that irradiates an object with illumination light coaxially with a lens optical axis.
物体側テレセントリック光学系は、例えば光や像を変換する画像処理分野において、高精度な位置決めおよび基板検査に使用されている。
そのような同軸落射照明付き物体側テレセントリック光学系を図１を参照して説明すると、テレセントリック光学系１は、物体ＯＢ側から像面ＩＭ側に向かう光軸Ｘに沿って物体側レンズ群ＯＬ及び像面側レンズＩＬ群が配されると共に、各レンズ群ＯＬ及びＩＬの間には、物体側レンズ群ＯＬの像面側焦点位置に絞り２が配置されて、物体側テレセントリック光学系が構成されている。
The object side telecentric optical system is used for high-accuracy positioning and substrate inspection, for example, in the field of image processing for converting light and images.
Such an object-side telecentric optical system with coaxial epi-illumination will be described with reference to FIG. 1. The telecentric optical system 1 includes an object-side lens group OL and an optical axis X extending from the object OB side to the image plane IM side. An image plane side lens IL group is arranged, and an aperture 2 is disposed between the lens groups OL and IL at the image plane side focal position of the object side lens group OL, thereby forming an object side telecentric optical system. ing.
また、絞り２と物体側レンズ群ＯＬの間に、光軸Ｘに対して直交する方向に配された光源３から入射された光を物体ＯＢ側に反射させると共に物体からの光を像面ＩＭ側に透過させる同軸落射照明用光学素子としてのビームスプリッタ４やハーフミラーが配されている。
なお、この物体側テレセントリック光学系１の像を撮像する場合はその像面ＩＭ上に撮像素子５が配される。
Further, the light incident from the light source 3 disposed in the direction orthogonal to the optical axis X is reflected between the stop 2 and the object side lens group OL to the object OB side, and the light from the object is image plane IM. A beam splitter 4 and a half mirror as optical elements for coaxial epi-illumination that are transmitted to the side are arranged.
When an image of the object side telecentric optical system 1 is picked up, the image pickup device 5 is arranged on the image plane IM.
このテレセントリック光学系は、物体側で主光線が光軸と平行になるため、ピント誤差があっても像の寸法が変化しないという利点があり、また主光線が光軸と平行であることから寸法精度が要求される測定や微細なパターンの転写、電子部品の実装位置決め等に用いることができる。
さらに、物体側がテレセントリックであるため入射瞳位置が無限大となり、照明光は光軸に平行なテレセントリック照明を容易に得ることができる。
したがって、照明系の簡素化、小型化が図れ、また照度の均一性も得られるという大きな利点があり、物体側テレセントリック光学系は、電子部品・液晶部品の実装装置の位置決めや画像処理による寸法計測・検査装置に数多く用いられている。
This telecentric optical system has the advantage that the dimensions of the image do not change even if there is a focus error because the principal ray is parallel to the optical axis on the object side, and the principal ray is parallel to the optical axis. It can be used for measurement that requires high precision, transfer of fine patterns, mounting positioning of electronic components, and the like.
Further, since the object side is telecentric, the entrance pupil position becomes infinite, and the illumination light can easily obtain telecentric illumination parallel to the optical axis.
Therefore, there is a great advantage that the illumination system can be simplified and miniaturized, and the illuminance uniformity can be obtained. The object-side telecentric optical system is used for positioning electronic devices and liquid crystal component mounting devices and for measuring dimensions by image processing.・ Used in many inspection devices.
しかしながら、光源３から照射されてビームスプリッタ４で物体側に反射された照明光が物体側レンズ群ＯＬを構成する各レンズを透過する際に、各レンズの背面でその光の一部が反射され、そのレンズ反射光が撮像素子５に映り込むフレアスポットという現象を生じ、画像周辺部より中央部が明るくなる明るさムラを生じたり、画像のコントラストが低下するという問題を生ずる。
この現象は、特に、光学倍率が等倍より小さく、かつ低反射率を有する物体を観察する際に顕著に現れる。
However, when the illumination light emitted from the light source 3 and reflected to the object side by the beam splitter 4 passes through each lens constituting the object-side lens group OL, a part of the light is reflected on the back surface of each lens. As a result, a phenomenon called a flare spot in which the reflected light from the lens is reflected on the image pickup device 5 is generated, resulting in a brightness unevenness in which the central portion is brighter than the peripheral portion of the image, and the contrast of the image is lowered.
This phenomenon is particularly noticeable when observing an object having an optical magnification smaller than equal magnification and a low reflectance.
そして、このように画像に悪影響を与えるレンズからの反射光を低減して、フレアスポットの発生を防止するために、従来は、偏光顕微鏡の原理を用いてλ／４波長板とλ／２波長板を利用したり、２枚の偏光板を利用して物体側レンズ群ＯＬの反射光を除去する方法（特許文献１及び２参照）や、可視光領域の全波長にわたって反射率の極めて小さい（例えば反射率０.０５％以下の）高精度な反射防止膜を使用する方法（特許文献３参照）が提案されている。
しかしながら、いずれも、部品点数が多くなって、コストが嵩むだけでなく、偏光板等の面精度の問題から解像力の劣化を引き起こし、たとえば、画像認識による位置決めを行う場合、その画像認識度が悪化するため、位置決め精度が低下するという問題が残る。
However, in any case, the number of parts increases, which not only increases costs, but also causes degradation of resolution due to surface accuracy problems such as polarizing plates. For example, when positioning is performed by image recognition, the degree of image recognition deteriorates. Therefore, the problem that the positioning accuracy is lowered remains.
そこで本発明者は、フレアスポットによる像面への悪影響を定量的に計測するため、図２に示すように物体ＯＢとして均一な黒色の無反射板１１を置き、撮像面の像高の＋７割に対応する位置に反射率３%の完全拡散板１２を置いて、これらを被写体として撮像実験を行った。
図３は撮像された画像と、像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示す説明図であって、像高０割すなわち中心の反射光量ＰＨ（フレアスポット量）と、像高−７割における無反射板１１からの反射光量ＰＳと、像高＋７割における無反射板１１及び完全拡散板１２の反射光量差ｄＰＣに基づき、フレアスポット指数Ｈを
Ｈ＝(ＰＳ＋ｄＰＣ) ／ＰＨ
で定義した。
Therefore, in order to quantitatively measure the adverse effect of the flare spot on the image plane, the present inventor places a uniform black non-reflective plate 11 as the object OB as shown in FIG. 2, and + 70% of the image height of the imaging plane. A complete diffusing plate 12 having a reflectance of 3% was placed at a position corresponding to, and an imaging experiment was conducted using these as subjects.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the captured image and the light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height. The image height is 0%, that is, the reflected light amount P H (flare spot amount) at the center, and the image height − a reflected light amount P S from nonreflective plate 11 at 70%, based on the reflected light amount difference dP C nonreflective plate 11 and complete the diffusion plate 12 at the image height +7 percent, flare spots index H H = (P S + dP C ) / P H
Defined in
そして、フレアスポット指数Ｈ＜１であれば、フレアスポットの最も明るい像面中央部分の方が、完全拡散板１２が撮像された部分より明るいことからフレアスポットの影響を無視することができず、逆に、フレアスポット指数Ｈ≧１であれば、フレアスポットの最も明るい像面中央部分よりも、完全拡散板１２が撮像された部分の方が明るいことからフレアスポットの影響を無視することができる。 If the flare spot index H <1, the brightest image plane center portion of the flare spot is brighter than the portion where the complete diffuser 12 is imaged, so the influence of the flare spot cannot be ignored. Conversely, if the flare spot index H ≧ 1, the influence of the flare spot can be ignored because the portion where the complete diffuser 12 is imaged is brighter than the brightest image plane center portion of the flare spot. .
この定義に基づき、発明者は様々な光学系を用いて撮像実験を行い、フレアスポット指数Ｈを測定したところ、フレア光を生成する反射面となる各レンズの背面の曲率半径と、その反射面の後方に配置されているレンズの合成焦点距離を条件化することにより、像面に到達するフレア光量を減少させ得ることが判明した。 Based on this definition, the inventor conducted an imaging experiment using various optical systems and measured the flare spot index H. The radius of curvature of the back surface of each lens, which becomes a reflective surface that generates flare light, and the reflective surface It has been found that the amount of flare that reaches the image plane can be reduced by conditioning the combined focal length of the lens arranged behind the lens.
本発明は、このような実験により得られた発明者の知見に基づいてなされたもので、光学倍率が０.１〜１倍の比較的低倍率であっても、波長板や偏光板を用いたり高精度な反射防止膜を形成したりすることなく、フレアスポットの発生を確実に低減することができ、ひいては、良好な画像認識度が得られるようにすることを技術的課題としている。 The present invention was made based on the inventor's knowledge obtained by such an experiment, and a wave plate or a polarizing plate is used even if the optical magnification is a relatively low magnification of 0.1 to 1. It is a technical problem to reliably reduce the occurrence of flare spots without forming a highly accurate antireflection film, and to obtain a good image recognition degree.
この課題を解決するために、本発明は、物体側から像面側に向かって光軸に沿って物体側レンズ群及び像面側レンズ群が配されてなり、各レンズ群の間には、光軸側方から入射した光を物体側に反射させると共に物体からの光を像面側に透過させる同軸落射照明用光学素子が配されて成る物体側テレセントリック光学系において、
前記物体側レンズ群が、物体側から順に、凸レンズでなる第１レンズと、凸レンズでなる第２レンズ及び凹レンズでなる第３レンズの接合レンズとを備え、
以下の（１）〜（３）式を満たすことを特徴としている。
（１） −４.６＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −３.０＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５
（３） ０.２＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.５
Ｒ２：第２面（第１レンズの背面）の曲率半径
ｆ２：第２面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
Ｒ４：第４面（第２レンズの背面）の曲率半径
ｆ４：第４面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
Ｒ５：第５面（第３レンズの背面）の曲率半径
ｆ５：第５面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
In order to solve this problem, in the present invention, an object side lens group and an image side lens group are arranged along the optical axis from the object side to the image plane side, and between each lens group, In the object side telecentric optical system in which an optical element for coaxial incident illumination that reflects light incident from the side of the optical axis to the object side and transmits light from the object to the image plane side is arranged.
The object-side lens group includes, in order from the object side, a first lens that is a convex lens, a cemented lens of a second lens that is a convex lens, and a third lens that is a concave lens,
It is characterized by satisfying the following expressions (1) to (3).
(1) -4.6 <R 2 / f 2 <-1.4
(2) −3.0 <R 4 / f 4 <−0.5
(3) 0.2 <R 5 / f 5 <0.5
R 2 : radius of curvature of the second surface (back surface of the first lens) f 2 : synthetic focal length of the lens surface through which the reflected light of the second surface passes until reaching the image surface R 4 : fourth surface (second lens) curvature radius f 4 of the back): fourth surface of the reflected light of the lens surface which transmits the up to the image plane combined focal length R 5: the radius of curvature f 5 of the fifth surface (back surface of the third lens): No. The combined focal length of the lens surface through which the reflected light from the five surfaces passes until reaching the image surface
また、好ましくは、前記（１）〜（３）式の上限値及び下限値が、
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −２.１ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５０
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.４６
であり、より好ましくは、前記（１）〜（３）式の上限値及び下限値が、
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −１.０ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５１
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.４０
であり、さらに好ましくは、前記（１）〜（３）式の上限値及び下限値が、
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−３.０
（２） −１.０ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５２
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.３７
である。
Preferably, the upper limit value and the lower limit value of the formulas (1) to (3) are
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−1.4
(2) -2.1 <R 4 / f 4 <-0.50
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.46
More preferably, the upper limit value and the lower limit value of the formulas (1) to (3) are
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−1.4
(2) −1.0 <R 4 / f 4 <−0.51
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.40
More preferably, the upper limit value and the lower limit value of the formulas (1) to (3) are
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−3.0
(2) −1.0 <R 4 / f 4 <−0.52
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.37
It is.
さらに、上述したいずれかのレンズ構成を有する物体側テレセントリック光学系において、同軸落射照明光学素子に対して光軸側方から照明光を入射させる光源が配され、前記物体側レンズ群の各レンズの表裏両面に反射防止被膜が施されてなり、前記光源から照射される光の波長域中、前記反射防止被膜の反射防止特性波長域から外れた波長の光をカットする波長カットフィルタを同軸落射照明光学素子と光源の間に配した。 Further, in the object side telecentric optical system having any one of the lens configurations described above, a light source that makes illumination light incident on the coaxial incident illumination optical element from the side of the optical axis is disposed, and each of the lenses in the object side lens group is arranged. Anti-reflective coating is applied to both front and back surfaces, and the wavelength cut filter that cuts light with a wavelength outside the anti-reflective property wavelength range of the anti-reflective coating in the wavelength range of the light emitted from the light source is coaxially illuminated. It was arranged between the optical element and the light source.
本発明は、物体側レンズ群の各レンズの背面が反射面となって、物体側に進行する照明光を正反対の像面側に反射させ、フレアスポットの原因となるフレア光を生成することから、反射面となる各レンズの背面の曲率半径と、その反射面の後方に位置するレンズの合成焦点距離を条件化することにより、(ＰＳ＋ｄＰＣ) ／ＰＨで定義したフレアスポット指数Ｈ≧１とすることができた。 In the present invention, the back surface of each lens of the object side lens unit is a reflection surface, and the illumination light traveling toward the object side is reflected to the opposite image surface side to generate flare light that causes a flare spot. , and the radius of curvature of the back of each lens formed as a reflecting surface, by conditioning the composite focal length of the lens positioned rearward of the reflecting surface, (P S + dP C) / P H flare spots index H defined ≧ 1 could be achieved.
すなわち、Ｒ２／ｆ２、Ｒ４／ｆ４、Ｒ５／ｆ５は、いずれも曲率半径と焦点距離の比であるが、その値はそれぞれの面(第２面、第４面、第５面)で反射した光線の振る舞いを意味する。
曲率を持った面から反射した光線は、その曲率半径に依存した量の焦点距離を持っており、反射後の光線は、その面から後ろ側（像面側）のレンズにより集光・発散の状態が決められ、その度合は合成焦点距離(ｆ２、ｆ４、ｆ５)に依存する。
すなわち、反射面の曲率半径とその後側の合成焦点距離により、反射面からの光線の振る舞いを予測することができ、それらの比率により、結像面での集光・発散の状態を確認することができる。
That is, R 2 / f 2 , R 4 / f 4 , and R 5 / f 5 are all ratios of the radius of curvature and the focal length, but the values are the respective surfaces (second surface, fourth surface, This means the behavior of the light beam reflected by (5th side).
The light beam reflected from the curved surface has a focal length that depends on the radius of curvature, and the reflected light beam is condensed and diverged by the lens on the back side (image surface side) from that surface. The state is determined and the degree depends on the composite focal length (f 2 , f 4 , f 5 ).
In other words, the behavior of light rays from the reflecting surface can be predicted from the radius of curvature of the reflecting surface and the resultant focal length on the rear side, and the ratio of light converging and diverging on the imaging surface can be confirmed based on their ratio. Can do.
例えば、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５は曲率半径であるから、この値が大きくなれば夫々のレンズ面が平面に近づくため反射光束の平行度が高まり、それより像面側に配されたレンズで集光されてフレアスポットを生じやすくなる。
また、ｆ２、ｆ４、ｆ５は合成焦点までの距離であるから、この値が大きくなれば、焦点位置が像面ＩＭに近づくこととなり、その分、フレアスポットが形成されやすくなる。
すなわち、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５の値が大きくなることにより、Ｒ２／ｆ２、Ｒ４／ｆ４、Ｒ５／ｆ５の値が適正値を上回ればフレアスポットができ易くなり、また、ｆ２、ｆ４、ｆ５の値が大きくなって、Ｒ２／ｆ２、Ｒ４／ｆ４、Ｒ５／ｆ５の値が適正値を下回ってもフレアスポットができ易くなる。
For example, since R 2 , R 4 , and R 5 are curvature radii, if this value is increased, each lens surface approaches a flat surface, so that the parallelism of the reflected light beam increases, and the lens disposed on the image plane side from that. It is easy to produce a flare spot by condensing with.
Further, since f 2 , f 4 , and f 5 are distances to the composite focus, when this value increases, the focal position approaches the image plane IM, and a flare spot is more likely to be formed accordingly.
That is, by increasing the values of R 2 , R 4 , and R 5 , flare spots can be easily formed if the values of R 2 / f 2 , R 4 / f 4 , and R 5 / f 5 exceed the appropriate values. Moreover, even if the values of f 2 , f 4 , and f 5 are increased and the values of R 2 / f 2 , R 4 / f 4 , and R 5 / f 5 are less than appropriate values, a flare spot is easily formed.
そして、いずれも適正値であれば、フレアスポット指数Ｈ≧１とすることができた。
これにより、像面に到達するフレア光量を減少させることができ、光学倍率が０.１〜１.０の低倍率テレセントリック光学系でも、フレアスポットの形成を防止し、コントラストが向上することが確認できた。
And if both were appropriate values, it was possible to satisfy the flare spot index H ≧ 1.
As a result, the amount of flare that reaches the image plane can be reduced, and even in a low magnification telecentric optical system with an optical magnification of 0.1 to 1.0, it is confirmed that the formation of flare spots is prevented and the contrast is improved. did it.
また、本発明では、波長板や偏光板を挿入したり、高精度な反射防止膜を形成したりする必要がないので、低コストで製造でき、煩雑な光学系を必要としないなどの利点があるだけでなく、物体距離が６０〜１２０ｍｍと比較的短いレンズにおいて、共役長を２００〜４００ｍｍ程度に抑えることができ、最短では１３３〜２６６ｍｍ程度に設計することができた。 Further, in the present invention, there is no need to insert a wave plate or a polarizing plate or to form a high-precision antireflection film, so that it can be manufactured at a low cost and does not require a complicated optical system. In addition, in a lens having a relatively short object distance of 60 to 120 mm, the conjugate length could be suppressed to about 200 to 400 mm, and the shortest could be designed to about 133 to 266 mm.
さらに、本発明では、波長板や偏光板を挿入したり、高精度な反射防止膜を形成する必要がないので、低コストで、煩雑な光学系を必要としないなどの利点があり、安価で有効なテレセントリック光学系を提供することが可能となり、半導体・液晶関連の製造装置において位置決め精度の向上、基板検査の正確性を向上させることができる。 Furthermore, in the present invention, since there is no need to insert a wave plate or a polarizing plate or to form a highly accurate antireflection film, there are advantages such as low cost and no need for a complicated optical system. It is possible to provide an effective telecentric optical system, and it is possible to improve positioning accuracy and substrate inspection accuracy in a semiconductor / liquid crystal manufacturing apparatus.
請求項２に記載されたように、（１）〜（３）式の上限値及び下限値を
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −２.１ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５０
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.４６
とすれば、フレアスポット指数Ｈ≧１.１となり、フレアスポットの影響がより少なくなることが確認された。
請求項３に記載されたように、（１）〜（３）式の上限値及び下限値を
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −１.０ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５１
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.４０
とすれば、フレアスポット指数Ｈ≧１.４となり、フレアスポットの影響がより少なくなることが確認された。
請求項４に記載されたように、（１）〜（３）式の上限値及び下限値を
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−３.０
（２） −１.０ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５２
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.３７
とすれば、フレアスポット指数Ｈ≧１.６となり、フレアスポットの影響がより少なくなることが確認された。
As described in claim 2, the upper limit value and the lower limit value of the expressions (1) to (3) are set to (1) −4.5 <R 2 / f 2 <−1.4.
(2) -2.1 <R 4 / f 4 <-0.50
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.46
Then, the flare spot index H ≧ 1.1, and it was confirmed that the influence of the flare spot was reduced.
As described in claim 3, the upper limit value and the lower limit value of the expressions (1) to (3) are set to (1) −4.5 <R 2 / f 2 <−1.4.
(2) −1.0 <R 4 / f 4 <−0.51
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.40
Then, the flare spot index H ≧ 1.4, and it was confirmed that the influence of the flare spot was reduced.
As described in claim 4, the upper limit value and the lower limit value of the expressions (1) to (3) are set to (1) −4.5 <R 2 / f 2 <−3.0.
(2) −1.0 <R 4 / f 4 <−0.52
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.37
Then, the flare spot index H ≧ 1.6, and it was confirmed that the influence of the flare spot is reduced.
また、このようにフレアスポット指数が改善されて、フレアスポットの影響が低くなった物体側テレセントリック光学系において、請求項５に記載されたように、同軸落射照明光学素子とこれに対して光軸側方から照明光を入射させる光源との間に、前記光源から照射される光の波長域中、前記物体側レンズ群の各レンズの表裏両面に施された反射防止被膜の反射防止特性波長域から外れた波長の光をカットする波長カットフィルタを配することにより、さらにフレアスポット指数を改善することができる。
フレアスポットの影響が強く残るレンズ構成で、レンズに反射防止被膜を施し、上述した波長カットフィルタを配しても、フレアスポットの影響を有効に低減することはできなかったが、本発明のレンズ構成を用いれば、レンズによるフレアスポット指数が大きくなるためフレアスポットの影響を排除することができ、したがって、レンズに反射防止被膜を施し、波長カットフィルタを配することにより、これらが有効に機能して、フレアスポットの影響をより低減することができる。
Further, in the object side telecentric optical system in which the flare spot index is improved and the influence of the flare spot is reduced as described above, the coaxial incident illumination optical element and the optical axis for the same are described in claim 5. Anti-reflection characteristic wavelength region of anti-reflection coating applied to both front and back surfaces of each lens of the object-side lens group in the wavelength region of light irradiated from the light source between the light source for incident illumination light from the side The flare spot index can be further improved by disposing a wavelength cut filter that cuts off light having a wavelength outside the range.
Even if the lens configuration in which the influence of the flare spot remains strong and the lens is provided with an antireflection coating and the above-described wavelength cut filter is arranged, the influence of the flare spot could not be effectively reduced. If the configuration is used, the flare spot index by the lens increases, so the influence of the flare spot can be eliminated. Therefore, these lenses function effectively by applying an antireflection coating to the lens and arranging a wavelength cut filter. Thus, the influence of the flare spot can be further reduced.
本例では、比較的低倍率であっても、波長板や偏光板を用いたり高精度な反射防止膜を形成したりすることなく、フレアスポットの発生を確実に低減することができ、ひいては、良好な画像認識度が得られるようにするという目的を達成するために、物体側から像面側に向かって光軸に沿って物体側レンズ群及び像面側レンズ群が配されてなり、各レンズ群の間には、光軸側方から入射した光を物体側に反射させると共に物体からの光を像面側に透過させる同軸落射照明用光学素子が配されて成る物体側テレセントリック光学系において、 前記物体側レンズ群が、物体側から順に、凸レンズでなる第１レンズと、凸レンズでなる第２レンズ及び凹レンズでなる第３レンズの接合レンズとを備え、以下の（１）〜（３）式を満たす光学系とした。
（１） −４.６＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −３.０＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜０.５
Ｒ２：第２面（第１レンズの背面）の曲率半径
ｆ２：第２面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
Ｒ４：第４面（第２レンズの背面）の曲率半径
ｆ４：第４面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
Ｒ５：第５面（第３レンズの背面）の曲率半径
ｆ５：第５面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
In this example, even when the magnification is relatively low, the generation of flare spots can be reliably reduced without using a wave plate or a polarizing plate or forming a highly accurate antireflection film, and consequently, In order to achieve the purpose of obtaining a good image recognition degree, an object side lens group and an image plane side lens group are arranged along the optical axis from the object side to the image plane side. In the object-side telecentric optical system, a coaxial incident illumination optical element that reflects light incident from the side of the optical axis to the object side and transmits light from the object to the image plane side is disposed between the lens groups. The object side lens group includes, in order from the object side, a first lens that is a convex lens, a cemented lens of a second lens that is a convex lens, and a third lens that is a concave lens, and the following (1) to (3) An optical system that satisfies the equation .
(1) -4.6 <R 2 / f 2 <-1.4
(2) −3.0 <R 4 / f 4 <−0.5
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.5
R 2 : radius of curvature of the second surface (back surface of the first lens) f 2 : synthetic focal length of the lens surface through which the reflected light of the second surface passes until reaching the image surface R 4 : fourth surface (second lens) curvature radius f 4 of the back): fourth surface of the reflected light of the lens surface which transmits the up to the image plane combined focal length R 5: the radius of curvature f 5 of the fifth surface (back surface of the third lens): No. The combined focal length of the lens surface through which the reflected light from the five surfaces passes until reaching the image surface
図１は本発明に係る物体側テレセントリック光学系の一例を示す説明図、図２はフレアスポット指数の測定方法を示す説明図、図３はその像高に対する光強度分布を示す説明図、図４〜図２１は実施例１〜１３及び比較例１〜５の物体側テレセントリック光学系による画像と、その像高に対する光強度分布を示すグラフ、図２２及び２３は実施例１４についてＩＲカットフィルタを設けた場合と設けていない場合の夫々の画像と、その像高に対する光強度分布を示すグラフである。 1 is an explanatory view showing an example of an object side telecentric optical system according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing a method for measuring a flare spot index, FIG. 3 is an explanatory view showing a light intensity distribution with respect to the image height, and FIG. FIG. 21 is a graph showing images by the object side telecentric optical systems of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5 and the light intensity distribution with respect to the image height, and FIGS. 22 and 23 are provided with IR cut filters for Example 14. 4 is a graph showing images with and without light provided, and a light intensity distribution with respect to the image height.
本発明に係る物体側テレセントリック光学系１は、図１に示すように、物体ＯＢ側から像面ＩＭ側に向かう光軸Ｘに沿って物体側レンズ群ＯＬ及び像面側レンズＩＬ群が配されると共に、各レンズ群ＯＬ及びＩＬの間には、物体側レンズ群ＯＬの像面側焦点位置に絞り２が配置されて、物体側テレセントリック光学系が構成されている。
また、絞り２と物体側レンズ群ＯＬの間に、光軸Ｘに対して直交する方向に配された光源３から入射された光を物体ＯＢ側に反射させると共に物体からの光を像面ＩＭ側に透過させる同軸落射照明用光学素子としてのビームスプリッタ４が配されている。
なお、この物体側テレセントリック光学系１の像を撮像する場合はその像面ＩＭ上に撮像素子５が配される。
In the object side telecentric optical system 1 according to the present invention, as shown in FIG. 1, an object side lens group OL and an image plane side lens IL group are arranged along an optical axis X from the object OB side to the image plane IM side. In addition, an aperture 2 is disposed between the lens groups OL and IL at the focal position on the image plane side of the object-side lens group OL, thereby forming an object-side telecentric optical system.
Further, the light incident from the light source 3 disposed in the direction orthogonal to the optical axis X is reflected between the stop 2 and the object side lens group OL to the object OB side, and the light from the object is image plane IM. A beam splitter 4 is disposed as an optical element for coaxial epi-illumination that is transmitted to the side.
When an image of the object side telecentric optical system 1 is picked up, the image pickup device 5 is arranged on the image plane IM.
本例では、物体側レンズ群ＯＬが第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３の３レンズで構成されており、像面側レンズ群ＩＬも第４レンズＬ４〜第６レンズＬ６の３レンズで構成されている。
物体側レンズ群ＯＬは、第１レンズＬ１が凸レンズ、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３が凸レンズ及び凹レンズの接合レンズで構成されている。
また、像面側レンズ群ＩＬは、第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５が凹レンズ及び凸レンズの接合レンズ、第６レンズＬ６が凸レンズで構成されている。
なお、各レンズＬ１〜Ｌ６の表裏両面には、波長４００〜７００ｎｍの光の反射率が１％程度の一般的な反射防止被膜が形成されている。
In this example, the object side lens group OL is composed of three lenses of the first lens L 1 to the third lens L 3 , and the image side lens group IL is also 3 of the fourth lens L 4 to the sixth lens L 6 . It consists of a lens.
An object side lens group OL, the first lens L 1 is a convex lens, the second lens L 2 and third lens L 3 is constituted by a cemented lens of a convex lens and a concave lens.
Further, the image side lens unit IL, fourth lens L 4 and the fifth lens L 5 is a cemented lens of a concave lens and a convex lens, the sixth lens L 6 is composed of a convex lens.
A general antireflection coating having a reflectance of about 1% of light having a wavelength of 400 to 700 nm is formed on both front and back surfaces of each of the lenses L 1 to L 6 .
ここで、光軸Ｘに沿って物体ＯＢ側から像面ＩＭに向かって、光軸Ｘと交差する各面Ｓ０〜Ｓ１３を以下のように定義する（図１参照）。
物体面Ｓ０ ：物体ＯＢが置かれる面
第１面Ｓ１ ：第１レンズＬ１の前面
第２面Ｓ２ ：第１レンズＬ１の背面
第３面Ｓ３ ：第２レンズＬ２の前面
第４面Ｓ４ ：第２レンズＬ２の背面（第３レンズＬ３の前面）
第５面Ｓ５ ：第３レンズＬ３の背面
第６面Ｓ６ ：ビームスプリッタの前面
第７面Ｓ７ ：ビームスプリッタの背面
第８面Ｓ８ ：絞り面
第９面Ｓ９ ：第４レンズＬ４の前面
第10面Ｓ１０：第４レンズＬ４の背面（第５レンズＬ５の前面）
第11面Ｓ１１：第５レンズＬ５の背面
第12面Ｓ１２：第６レンズＬ６の前面
第13面Ｓ１３：第６レンズＬ６の背面
Here, the surfaces S 0 to S 13 intersecting the optical axis X from the object OB side along the optical axis X toward the image plane IM are defined as follows (see FIG. 1).
Object surface S 0 : Surface on which object OB is placed First surface S 1 : Front surface of first lens L 1 Second surface S 2 : Rear surface of first lens L 1 Third surface S 3 : Front surface of second lens L 2 Fourth surface S 4 : Back surface of the second lens L 2 (front surface of the third lens L 3 )
Fifth surface S 5: back sixth surface of the third lens L 3 S 6: the front of the beam splitter seventh surface S 7: the back of the beam splitter eighth surface S 8: diaphragm surface ninth surface S 9: the fourth lens L 4 front surface 10th surface S 10 : back surface of the fourth lens L 4 (front surface of the fifth lens L 5 )
Eleventh surface S 11: rear surface of the sixth lens L 6: fifth lens L back of 5 twelfth surface S 12: the sixth lens L front of 6 thirteenth surface S 13
そして、光源３から照射されてビームスプリッタ４で物体ＯＢ側に反射された照明光が、第３レンズＬ３〜第１レンズＬ１を透過して物体面Ｓ０に照射される際に、各レンズＬ３〜Ｌ１の像面側を向いた夫々の面Ｓ５、Ｓ４、Ｓ２で照明光の一部が像面ＩＭ側に反射されるため、フレアスポットの原因となる。
そこで、本発明では、前記各面Ｓ５、Ｓ４、Ｓ２で反射される反射光強度を低減するために以下の条件を満たすようにレンズ設計した。
When the illumination light emitted from the light source 3 and reflected by the beam splitter 4 toward the object OB passes through the third lens L 3 to the first lens L 1 and is irradiated onto the object surface S 0 , A part of the illumination light is reflected on the image plane IM side by the surfaces S 5 , S 4 , and S 2 facing the image plane side of the lenses L 3 to L 1 , thereby causing a flare spot.
Therefore, in the present invention, the lens is designed so as to satisfy the following conditions in order to reduce the intensity of the reflected light reflected by the surfaces S 5 , S 4 , and S 2 .
まず、第２面（第１レンズＬ１の背面）Ｓ２からの反射光を低減するために（１）式を規定し、第４面（第２レンズＬ２の背面）Ｓ４からの反射光を低減するために（２）式を規定し、第５面（第３レンズＬ３の背面）Ｓ５からの反射光を低減するために（３）式を規定した。
（１） −４.６＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −３.０＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５
（３） ０.２＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.５
Ｒ２：第２面（第１レンズの背面）の曲率半径
ｆ２：第２面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
Ｒ４：第４面（第２レンズの背面）の曲率半径
ｆ４：第４面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
Ｒ５：第５面（第３レンズの背面）の曲率半径
ｆ５：第５面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
First, in order to reduce the reflected light from the second surface (back surface of the first lens L 1 ) S 2 , the expression (1) is defined, and the reflection from the fourth surface (back surface of the second lens L 2 ) S 4. to reduce the light defining the equation (2), defined in order to reduce the reflected light from the fifth surface (back surface of the third lens L 3) S 5 a (3).
(1) -4.6 <R 2 / f 2 <-1.4
(2) −3.0 <R 4 / f 4 <−0.5
(3) 0.2 <R 5 / f 5 <0.5
R 2 : radius of curvature of the second surface (back surface of the first lens) f 2 : synthetic focal length of the lens surface through which the reflected light of the second surface passes until reaching the image surface R 4 : fourth surface (second lens) curvature radius f 4 of the back): fourth surface of the reflected light of the lens surface which transmits the up to the image plane combined focal length R 5: the radius of curvature f 5 of the fifth surface (back surface of the third lens): No. The combined focal length of the lens surface through which the reflected light from the five surfaces passes until reaching the image surface
本例では、Ｒ２は第２面（第１レンズＬ１の背面）Ｓ２の曲率半径、ｆ２はビームスプリッタ４から物体ＯＢに向かう照明光の第２面Ｓ２における反射光が像面ＩＭに至るまでに透過するレンズ面Ｓ３〜Ｓ５、Ｓ９〜Ｓ１３の合成焦点距離である。
また、Ｒ４は第４面（第２レンズＬ２の背面）Ｓ４の曲率半径、ｆ４はビームスプリッタ４から物体ＯＢに向かう照明光の第４面Ｓ４における反射光が像面ＩＭに至るまでに透過するレンズ面Ｓ５、Ｓ９〜Ｓ１３の合成焦点距離である。
さらに、Ｒ５は第５面（第３レンズＬ３の背面）Ｓ５の曲率半径、ｆ５はビームスプリッタ４から物体ＯＢに向かう照明光の第５面Ｓ５における反射光が像面ＩＭに至るまでに透過するレンズ面Ｓ９〜Ｓ１３の合成焦点距離である。
In this example, R 2 is the radius of curvature of the second surface (back surface of the first lens L 1 ) S 2 , and f 2 is the reflected light on the second surface S 2 of the illumination light from the beam splitter 4 toward the object OB. This is the combined focal length of the lens surfaces S 3 to S 5 and S 9 to S 13 that pass through to IM.
R 4 is the radius of curvature of the fourth surface (back surface of the second lens L 2 ) S 4 , and f 4 is the reflected light from the beam splitter 4 toward the object OB on the fourth surface S 4 on the image plane IM. This is the combined focal length of the lens surfaces S 5 and S 9 to S 13 that pass through the entire surface.
Further, R 5 is the radius of curvature of the fifth surface (back surface of the third lens L 3 ) S 5 , and f 5 is the reflected light from the beam splitter 4 toward the object OB on the fifth surface S 5 on the image plane IM. it is a composite focal length of the lens surface S 9 to S 13 which passes through up.
前述したように、Ｒ２／ｆ２、Ｒ４／ｆ４、Ｒ５／ｆ５は、いずれも曲率半径と焦点距離の比であるが、その値は、それぞれの面(Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５)から反射した光線の振る舞いを意味し、Ｒ２／ｆ２、Ｒ４／ｆ４、Ｒ５／ｆ５の値が適正値を上回ればフレアスポットができ易くなり、また、ｆ２、ｆ４、ｆ５の値が大きくなって、Ｒ２／ｆ２、Ｒ４／ｆ４、Ｒ５／ｆ５の値が適正値を下回ってもフレアスポットができ易くなる。 As described above, R 2 / f 2 , R 4 / f 4 , and R 5 / f 5 are all the ratios of the radius of curvature and the focal length, but the values are the respective surfaces (S 2 , S 4 , S 5 ), the behavior of the light beam reflected from S 5 ). If the values of R 2 / f 2 , R 4 / f 4 , and R 5 / f 5 exceed the appropriate values, a flare spot is easily formed, and f 2 , F 4 and f 5 become larger, and even if the values of R 2 / f 2 , R 4 / f 4 and R 5 / f 5 are less than the appropriate values, a flare spot is easily formed.
実験の結果、Ｒ２／ｆ２の適正値が−４.６を超え−１.４未満であり、Ｒ４／ｆ４の適正値が−３.０を超え−０.５未満であり、且つ、Ｒ５／ｆ５の適正値が０.２９を超え０.５未満であればフレアスポット指数Ｈが１以上となり、フレアスポットによる画像への悪影響は小さいと言える。 As a result of the experiment, the appropriate value of R 2 / f 2 is more than −4.6 and less than −1.4, the appropriate value of R 4 / f 4 is more than −3.0 and less than −0.5, If the appropriate value of R 5 / f 5 is more than 0.29 and less than 0.5, the flare spot index H is 1 or more, and it can be said that the adverse effect on the image by the flare spot is small.
特に、Ｒ２／ｆ２の適正値が−４.５を超え−１.４未満であり、Ｒ４／ｆ４の適正値が−２.１を超え−０.５０未満であり、且つ、Ｒ５／ｆ５の適正値が０.２９を超え０.４６未満であれば、フレアスポット指数Ｈ≧１.１となることが確認されており、フレアスポットによる画像への悪影響は小さい。 In particular, the appropriate value of R 2 / f 2 is more than −4.5 and less than −1.4, the appropriate value of R 4 / f 4 is more than −2.1 and less than −0.50, and If the appropriate value of R 5 / f 5 is more than 0.29 and less than 0.46, it has been confirmed that the flare spot index H ≧ 1.1, and the flare spot has a small adverse effect on the image.
さらに、Ｒ２／ｆ２の適正値が−４.５を超え−１.４未満であり、Ｒ４／ｆ４の適正値が−１.０を超え−０.５１未満であり、且つ、Ｒ５／ｆ５の適正値が０.２９を超え０.４０未満であれば、フレアスポット指数Ｈ≧１.４となることが確認されており、フレアスポットによる画像への悪影響はさらに小さくなる。 Furthermore, an appropriate value of R 2 / f 2 is more than −4.5 and less than −1.4, an appropriate value of R 4 / f 4 is more than −1.0 and less than −0.51, and If the appropriate value of R 5 / f 5 is more than 0.29 and less than 0.40, it is confirmed that the flare spot index H ≧ 1.4, and the adverse effect on the image by the flare spot is further reduced. .
そして、Ｒ２／ｆ２の適正値が−４.５を超え−３.０未満であり、Ｒ４／ｆ４の適正値が−１.０を超え−０.５２未満であり、且つ、Ｒ５／ｆ５の適正値が０.２９を超え０.３７未満であれば、フレアスポット指数Ｈ≧１.６となることが確認されており、フレアスポットによる画像への悪影響はさらに小さくなる And an appropriate value of R 2 / f 2 is more than −4.5 and less than −3.0, an appropriate value of R 4 / f 4 is more than −1.0 and less than −0.52, and If the appropriate value of R 5 / f 5 is more than 0.29 and less than 0.37, it has been confirmed that the flare spot index H ≧ 1.6, and the adverse effect of the flare spot on the image is further reduced.
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
実施例１〜１３は、式（１）〜（３）を全て満たすように設計された物体側テレセントリック光学系であり、比較例１〜５は、式（１）〜（３）のうち１以上の条件を満たさない物体側テレセントリック光学系である。
各実施例１〜１３及び比較例１〜５についてＲ２／ｆ２、Ｒ４／ｆ４、Ｒ５／ｆ５の値と、フレアスポット指数Ｈ＝(ＰＳ＋ｄＰＣ) ／ＰＨの測定結果を表１に示す。
Examples 1 to 13 are object-side telecentric optical systems designed to satisfy all of the expressions (1) to (3), and Comparative Examples 1 to 5 are one or more of the expressions (1) to (3). This is an object side telecentric optical system that does not satisfy the above condition.
For each example 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5 and the value of R 2 / f 2, R 4 / f 4, R 5 / f 5, flare spots index H = measurement of (P S + dP C) / P H The results are shown in Table 1.
この測定結果より、実施例１〜４によれば、請求項４に記載されたとおり、
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−３.０
（２） −１.０ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５２
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.３７
の条件を満たし、フレアスポットＨ≧１.６となっていることがわかる。
実施例１〜７によれば、請求項３に記載されたとおり、
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −１.０ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５１
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.４０
の条件を満たし、フレアスポットＨ≧１.４となっていることがわかる。
実施例１〜１３によれば、請求項２に記載されたとおり、
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −２.１ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５０
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.４６
の条件を満たし、フレアスポットＨ≧１.１となっていることがわかる。
From this measurement result, according to Examples 1 to 4, as described in claim 4,
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−3.0
(2) −1.0 <R 4 / f 4 <−0.52
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.37
It can be seen that the flare spot H ≧ 1.6 is satisfied.
According to Examples 1-7, as described in claim 3,
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−1.4
(2) −1.0 <R 4 / f 4 <−0.51
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.40
It can be seen that the flare spot H ≧ 1.4 is satisfied.
According to Examples 1-13, as described in claim 2,
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−1.4
(2) -2.1 <R 4 / f 4 <-0.50
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.46
It can be seen that the flare spot H ≧ 1.1 is satisfied.
本例のレンズ構成を表２に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−４.４９９、Ｒ４／ｆ４＝−０.９９５、Ｒ５／ｆ５＝０.２９６とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は２００ｍｍである。
In this example, the ratios of the radius of curvature and the combined focal length were R 2 / f 2 = −4.499, R 4 / f 4 = −0.995, and R 5 / f 5 = 0.296.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 200 mm.
図４は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.２１、ＰＨ＝１.２１となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.８２となった。
FIG. 4 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.21 and P H = 1.21, resulting in a flare spot index H = 1.82.
本例のレンズ構成を表３に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−３.２５５、Ｒ４／ｆ４＝−０.６１７、Ｒ５／ｆ５＝０.３６２とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.３倍、物体距離は１１３ｍｍ、共役長は３１３ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the combined focal length was R 2 / f 2 = −3.255, R 4 / f 4 = −0.617, and R 5 / f 5 = 0.362.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.3 times, the object distance is 113 mm, and the conjugate length is 313 mm.
図５は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝０.９７、ＰＨ＝１.１５となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.７１であった。
FIG. 5 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 0.97 and P H = 1.15, and as a result, the flare spot index H = 1.71.
本例のレンズ構成を表４に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、
Ｒ２／ｆ２＝−３.００３、Ｒ４／ｆ４＝−０.５３０、Ｒ５／ｆ５＝０.３１７とした。
なお、Ｆ値は５.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１７９ｍｍである。
In this example, the ratio between the radius of curvature and the composite focal length is
R 2 / f 2 = -3.003, R 4 / f 4 = -0.530, was R 5 / f 5 = 0.317.
The F value is 5.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 179 mm.
図６は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.４２、ＰＨ＝１.４４となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.６８であった。
FIG. 6 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.42 and P H = 1.44, and as a result, the flare spot index H = 1.68.
本例のレンズ構成を表５に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−４.４９９、Ｒ４／ｆ４＝−０.９９６、Ｒ５／ｆ５＝０.３０６とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１９０ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the combined focal length was R 2 / f 2 = −4.499, R 4 / f 4 = −0.9996, and R 5 / f 5 = 0.306.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 190 mm.
図７は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布を示すグラフである。（Ｗ／ｃｍ２）
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.２２、ＰＨ＝１.３７となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.６２であった。
FIG. 7 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution with respect to the image height of the image. (W / cm 2 )
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.22 and P H = 1.37, and as a result, the flare spot index H = 1.62.
本例のレンズ構成を表６に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−１.９２８、Ｒ４／ｆ４＝−０.５１２、Ｒ５／ｆ５＝０.３８２とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.８倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１８０ｍｍである。
In this example, the ratios of the radius of curvature and the combined focal length were R 2 / f 2 = -1.928, R 4 / f 4 = -0.512, and R 5 / f 5 = 0.382.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.8 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 180 mm.
図８は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.２３、ＰＨ＝１.４７となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.５２であった。
FIG. 8 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.23 and P H = 1.47, and as a result, the flare spot index H = 1.52.
本例のレンズ構成を表７に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−３.２９６、Ｒ４／ｆ４＝−０.９９８、Ｒ５／ｆ５＝０.３９４とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は２００ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the combined focal length was R 2 / f 2 = −3.296, R 4 / f 4 = −0.998, and R 5 / f 5 = 0.394.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 200 mm.
図９は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝０.９８、ＰＨ＝１.３５となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.４７であった。
FIG. 9 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 0.98 and P H = 1.35, and as a result, the flare spot index H = 1.47.
本例のレンズ構成を表８に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−１.４５２、Ｒ４／ｆ４＝−０.６０４、Ｒ５／ｆ５＝０.３８１とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.８倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１６０ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the combined focal length was R 2 / f 2 = −1.452, R 4 / f 4 = −0.404, and R 5 / f 5 = 0.381.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.8 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 160 mm.
図１０は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.２０、ＰＨ＝１.５２となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.４５であった。
FIG. 10 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.20 and P H = 1.52 were obtained, and as a result, the flare spot index H = 1.45.
本例のレンズ構成を表９に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−２.８３８、Ｒ４／ｆ４＝−０.９９０、Ｒ５／ｆ５＝０.４０６とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１７８ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the composite focal length was R 2 / f 2 = −2.838, R 4 / f 4 = −0.990, and R 5 / f 5 = 0.406.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 178 mm.
図１１は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝０.９２、ＰＨ＝１.３９となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.３９であった。
FIG. 11 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 0.92 and P H = 1.39. As a result, the flare spot index H = 1.39.
本例のレンズ構成を表１０に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−２.８００、Ｒ４／ｆ４＝−０．５０７、Ｒ５／ｆ５＝０.４５４とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１６７ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the combined focal length was R 2 / f 2 = −2.800, R 4 / f 4 = −0.507, and R 5 / f 5 = 0.454.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 167 mm.
図１２は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.４７、ＰＨ＝１．８３となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.３５であった。
FIG. 12 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.47 and P H = 1.83, and as a result, the flare spot index H = 1.35.
本例のレンズ構成を表１１に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−３.６１５、Ｒ４／ｆ４＝−２.００６、Ｒ５／ｆ５＝０.３８６とした。
なお、Ｆ値は１０.０、光学倍率は０.３倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１９８ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the composite focal length was R 2 / f 2 = −3.615, R 4 / f 4 = −2.006, and R 5 / f 5 = 0.386.
The F value is 10.0, the optical magnification is 0.3 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 198 mm.
図１３は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.３６、ＰＨ＝１.７８となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.３３であった。
FIG. 13 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.36 and P H = 1.78. As a result, the flare spot index H = 1.33.
本例のレンズ構成を表１２に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−２.０８５、Ｒ４／ｆ４＝−１.４４６、Ｒ５／ｆ５＝０.４５４とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１８０ｍｍである。
In this example, the ratio between the radius of curvature and the combined focal length was R 2 / f 2 = −2.085, R 4 / f 4 = −1.446, and R 5 / f 5 = 0.454.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 180 mm.
図１４は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.１６、ＰＨ＝１.７０となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.２７であった。
FIG. 14 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.16 and P H = 1.70, and as a result, the flare spot index H = 1.27.
本例のレンズ構成を表１３に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−３.０１５、Ｒ４／ｆ４＝−１.４４６、Ｒ５／ｆ５＝０.４５５とした。
なお、Ｆ値は５.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１８０ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the combined focal length was R 2 / f 2 = −3.015, R 4 / f 4 = −1.446, and R 5 / f 5 = 0.455.
The F value is 5.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 180 mm.
図１５は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.４７、ＰＨ＝２.０８となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.１９であった。
FIG. 15 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.47 and P H = 2.08, and as a result, the flare spot index H = 1.19.
本例のレンズ構成を表１４に示す。
本例では、曲率半径と合成焦点距離の比を、Ｒ２／ｆ２＝−２.７９５、Ｒ４／ｆ４＝−０.９８６、Ｒ５／ｆ５＝０.４５０とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１７０ｍｍである。
In this example, the ratio of the radius of curvature to the composite focal length was R 2 / f 2 = −2.795, R 4 / f 4 = −0.986, and R 5 / f 5 = 0.450.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 170 mm.
図１６は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.３１、ＰＨ＝２.０８となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.１１であった。
FIG. 16 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.31 and P H = 2.08, and as a result, the flare spot index H = 1.11.
［比較例１］
比較例１のレンズ構成を表１５に示す。
Table 15 shows the lens configuration of Comparative Example 1.
比較例１の曲率半径と合成焦点距離の比は、Ｒ２／ｆ２＝−７.９９９、Ｒ４／ｆ４＝−４.０００、Ｒ５／ｆ５＝０.６０２であった。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.３倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は２００ｍｍである。
The ratios of the radius of curvature and the composite focal length of Comparative Example 1 were R 2 / f 2 = −7.9999, R 4 / f 4 = −4000, and R 5 / f 5 = 0.602.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.3 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 200 mm.
図１７は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝２.００、ＰＨ＝３.４９となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝０.８６であった。
図１７の画像を見ると、画像の中央部分が周囲に比して明るくなっており、フレアスポットが形成されていることが画像上で確認できる。
FIG. 17 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 2.00 and P H = 3.49, resulting in a flare spot index H = 0.86.
When the image of FIG. 17 is seen, the center part of the image is brighter than the surroundings, and it can be confirmed on the image that a flare spot is formed.
［比較例２］
比較例２のレンズ構成を表１６に示す。
Table 16 shows the lens configuration of Comparative Example 2.
比較例２の曲率半径と合成焦点距離の比は、Ｒ２／ｆ２＝−６.２８６、Ｒ４／ｆ４＝−４.９５０、Ｒ５／ｆ５＝０.７５４とした。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１８０ｍｍである。
The ratios of the radius of curvature and the composite focal length in Comparative Example 2 were R 2 / f 2 = −6.286, R 4 / f 4 = −4.950, and R 5 / f 5 = 0.754.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 180 mm.
図１８は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝０.２９、ＰＨ＝１.７２となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝０.７５であった。
図１８を見ても明らかに画像の中央部分が周囲に比して明るくなっており、フレアスポットが形成されていることがわかる。
FIG. 18 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 0.29 and P H = 1.72, and as a result, the flare spot index H = 0.75.
It can be seen from FIG. 18 that the central portion of the image is clearly brighter than the surroundings and flare spots are formed.
［比較例３］
比較例３のレンズ構成を表１７に示す。
Table 17 shows the lens configuration of Comparative Example 3.
比較例３の曲率半径と合成焦点距離の比は、Ｒ２／ｆ２＝−４.９９７、Ｒ４／ｆ４＝−５.００１、Ｒ５／ｆ５＝０.８０２である。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.３倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１８９ｍｍである。
The ratios of the radius of curvature and the composite focal length in Comparative Example 3 are R 2 / f 2 = -4.997, R 4 / f 4 = -5.001, and R 5 / f 5 = 0.802.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.3 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 189 mm.
図１９は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝１.３１、ＰＨ＝３.１４となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝０.７４であった。
図１９を見ても明らかに画像の中央部分が周囲に比して明るくなっており、フレアスポットが形成されていることがわかる。
FIG. 19 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 1.31 and P H = 3.14, resulting in a flare spot index H = 0.74.
It can be seen from FIG. 19 that the central portion of the image is clearly brighter than the surroundings and flare spots are formed.
［比較例４］
比較例４のレンズ構成を表１８に示す。
Table 18 shows the lens configuration of Comparative Example 4.
比較例４の曲率半径と合成焦点距離の比は、Ｒ２／ｆ２＝−７.９９７、Ｒ４／ｆ４＝−３.９９７、Ｒ５／ｆ５＝１.３３０である。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１８０ｍｍである。
The ratios of the radius of curvature and the composite focal length in Comparative Example 4 are R 2 / f 2 = −7.9997, R 4 / f 4 = −3.997, and R 5 / f 5 = 1.330.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 180 mm.
図２０は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝２.９２、ＰＨ＝７.６０となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝０.５２であった。
図２０を見ても明らかに画像の中央部分が周囲に比して明るくなっており、フレアスポットが形成されていることがわかる。
FIG. 20 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 2.92 and P H = 7.60, resulting in a flare spot index H = 0.52.
It can be seen from FIG. 20 that the central portion of the image is clearly brighter than the surroundings and flare spots are formed.
［比較例５］
比較例５のレンズ構成を表１９に示す。
Table 19 shows the lens configuration of Comparative Example 5.
比較例５の曲率半径と合成焦点距離の比は、Ｒ２／ｆ２＝−９.０００、Ｒ４／ｆ４＝−６.０００、Ｒ５／ｆ５＝１.４００である。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.３倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１８０ｍｍである。
The ratios of the radius of curvature and the composite focal length in Comparative Example 5 are R 2 / f 2 = −9.0000, R 4 / f 4 = −6.0000, and R 5 / f 5 = 1.400.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.3 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 180 mm.
図２１は図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝７.５９、ＰＨ＝１７.６２となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝０.４９
であった。
図２１を見ても明らかに画像の中央部分が周囲に比して明るくなっており、フレアスポットが形成されていることがわかる。
FIG. 21 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and a light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the image.
When this graph is normalized with P S = 1.0, dP C = 7.59 and P H = 17.62. As a result, the flare spot index H = 0.49.
Met.
FIG. 21 clearly shows that the central portion of the image is brighter than the surroundings, and flare spots are formed.
本例では、物体側レンズ群ＯＬの各レンズＬ１〜Ｌ３の表裏両面に反射防止被膜が施されてなり、光源３から照射される光の波長域中、反射防止被膜の反射防止特性波長域から外れた波長の光をカットする波長カットフィルタＣが、ビームスプリッタ４と光源３の間に配されている（図１参照）。 In this example, an antireflection coating is applied to both front and back surfaces of each of the lenses L 1 to L 3 of the object side lens group OL, and the antireflection characteristic wavelength of the antireflection coating is within the wavelength range of the light emitted from the light source 3. A wavelength cut filter C that cuts light having a wavelength outside the range is disposed between the beam splitter 4 and the light source 3 (see FIG. 1).
光源３としては発光波長域が可視光領域から近赤外領域に至る４００〜８００ｎｍの白色ハロゲン灯が用いられ、各レンズＬ１〜Ｌ６の表裏両面には、波長４００〜７００ｎｍの光の反射率が１％程度の一般的な反射防止被膜が形成されている。
この場合、レンズ構成を上述のように選定することにより、フレアスポット指数Ｈを１以上にすることができるので、フレアスポットの影響は少なくなるが、反射防止被膜の特性から外れた波長７００〜８００ｎｍの近赤外線領域の光を排除することによって、影響をより少なくすることができる。
そのために、ビームスプリッタ４と光源３の間に、波長６５０ｎｍ以上の光を４０％以上低減し、波長６８０〜８００ｎｍの光を完全に透過しないＩＲカットフィルタ（波長カットフィルタ）Ｃが配されている（図１参照）。
As the light source 3, a white halogen lamp having a light emission wavelength range of 400 to 800 nm extending from the visible light region to the near infrared region is used, and reflection of light having a wavelength of 400 to 700 nm is performed on both front and back surfaces of the lenses L 1 to L 6. A general antireflection coating having a rate of about 1% is formed.
In this case, since the flare spot index H can be set to 1 or more by selecting the lens configuration as described above, the influence of the flare spot is reduced, but the wavelength 700 to 800 nm deviates from the characteristics of the antireflection coating. By eliminating the light in the near infrared region, the influence can be reduced.
For this purpose, an IR cut filter (wavelength cut filter) C that reduces light having a wavelength of 650 nm or more by 40% or more and does not completely transmit light having a wavelength of 680 to 800 nm is disposed between the beam splitter 4 and the light source 3. (See FIG. 1).
表２０は、実施例１４のＲ２／ｆ２、Ｒ４／ｆ４、Ｒ５／ｆ５の値と、ＩＲカットフィルタＣを設けた場合及び設けなかった場合のフレアスポット指数Ｈ＝(ＰＳ＋ｄＰＣ) ／ＰＨの測定結果を示し、表２１はレンズ構成を示す。
実施例１４の曲率半径と合成焦点距離の比は、Ｒ２／ｆ２＝−４.２８２、Ｒ４／ｆ４＝−１.４７８、Ｒ５／ｆ５＝０.４５８である。
なお、Ｆ値は７.０、光学倍率は０.５倍、物体距離は６７ｍｍ、共役長は１８０ｍｍである。
The ratios of the radius of curvature and the composite focal length in Example 14 are R 2 / f 2 = −4.282, R 4 / f 4 = −1.478, and R 5 / f 5 = 0.458.
The F value is 7.0, the optical magnification is 0.5 times, the object distance is 67 mm, and the conjugate length is 180 mm.
図２２はＩＲカットフィルタＣを設けていない光学系について、図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝０.９７、ＰＨ＝１.４８となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.３３であった。
図２３はＩＲカットフィルタＣを設けた光学系について、図２に示す方法で測定したときの画像と、その画像の像高に対する光強度分布（Ｗ／ｃｍ２）を示すグラフである。
このグラフを、ＰＳ＝１.０で正規化すると、ｄＰＣ＝２.０４、ＰＨ＝１.５７となり、その結果、フレアスポット指数Ｈ＝１.９４であった。
ＩＲフィルタを設けていない図２２のグラフでは、光強度分布が像高０の中央付近でやや高くなっているのに対し、ＩＲフィルタを設けた図２３のグラフでは、光強度分布がフラット化されており、フレアスポットの影響がさらに改善されていることが判る。
FIG. 22 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and the light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the optical system in which the IR cut filter C is not provided.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 0.97 and P H = 1.48, and as a result, the flare spot index H = 1.33.
FIG. 23 is a graph showing an image measured by the method shown in FIG. 2 and the light intensity distribution (W / cm 2 ) with respect to the image height of the optical system provided with the IR cut filter C.
When this graph was normalized with P S = 1.0, dP C = 2.04 and P H = 1.57, and as a result, the flare spot index H = 1.94.
In the graph of FIG. 22 where the IR filter is not provided, the light intensity distribution is slightly high near the center of the image height 0, whereas in the graph of FIG. 23 where the IR filter is provided, the light intensity distribution is flattened. It can be seen that the influence of the flare spot is further improved.
以上述べたように、本発明は、光や像を変換する画像処理分野において、高精度な位置決めおよび基板検査などに用いられる物体側テレセントリック光学系の用途に適用することができる。 As described above, the present invention can be applied to the use of an object-side telecentric optical system used for high-precision positioning and substrate inspection in the field of image processing for converting light and images.
１ 物体側テレセントリック光学系
ＯＢ 物体
ＩＭ 像面
Ｘ 光軸
ＯＬ 物体側レンズ群
ＩＬ 像面側レンズ群
２ 絞り
３ 光源
４ ビームスプリッタ
５ 撮像素子
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Object side telecentric optical system OB Object IM Image surface X Optical axis OL Object side lens group IL Image surface side lens group
2 Aperture 3 Light source 4 Beam splitter 5 Image sensor L 1 1st lens L 2 2nd lens L 3 3rd lens L 4 4th lens L 5 5th lens L 6 6th lens
Claims (5)
前記物体側レンズ群が、物体側から順に、凸レンズでなる第１レンズと、凸レンズでなる第２レンズ及び凹レンズでなる第３レンズの接合レンズとを備え、
以下の（１）〜（３）式を満たすことを特徴とする物体側テレセントリック光学系。
（１） −４.６＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −３.０＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５０
（３） ０.２＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.５０
Ｒ２：第２面（第１レンズの背面）の曲率半径
ｆ２：第２面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
Ｒ４：第４面（第２レンズの背面）の曲率半径
ｆ４：第４面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離
Ｒ５：第５面（第３レンズの背面）の曲率半径
ｆ５：第５面の反射光が像面に至るまでに透過するレンズ面の合成焦点距離 An object-side lens group and an image-side lens group are arranged along the optical axis from the object side to the image plane side. Between each lens group, light incident from the side of the optical axis is directed to the object side. In the object side telecentric optical system in which an optical element for coaxial epi-illumination that reflects and transmits light from the object to the image plane side is arranged,
The object side lens group includes, in order from the object side, a cemented lens of a first lens made of a convex lens, a second lens made of a convex lens, and a third lens made of a concave lens,
An object side telecentric optical system characterized by satisfying the following expressions (1) to (3):
(1) -4.6 <R 2 / f 2 <-1.4
(2) −3.0 <R 4 / f 4 <−0.50
(3) 0.2 <R 5 / f 5 <0.50
R 2 : Radius of curvature of the second surface (back surface of the first lens) f 2 : Composite focal length of the lens surface through which the reflected light of the second surface reaches the image surface R 4 : Fourth surface (second lens) Radius of curvature of the rear surface of the lens surface f 4 : the combined focal length of the lens surface through which the reflected light of the fourth surface passes until reaching the image surface R 5 : radius of curvature of the fifth surface (back surface of the third lens) f 5 : The combined focal length of the lens surface through which the reflected light from the five surfaces passes until reaching the image surface
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −２.１ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５０
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.４６
である請求項１記載の物体側テレセントリック光学系。 The upper limit value and the lower limit value of the formulas (1) to (3) are
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−1.4
(2) -2.1 <R 4 / f 4 <-0.50
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.46
The object side telecentric optical system according to claim 1.
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−１.４
（２） −１.０ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５１
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.４０
である請求項１記載の物体側テレセントリック光学系。 The upper limit value and the lower limit value of the formulas (1) to (3) are
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−1.4
(2) −1.0 <R 4 / f 4 <−0.51
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.40
The object side telecentric optical system according to claim 1.
（１） −４.５ ＜Ｒ２／ｆ２＜−３.０
（２） −１.０ ＜Ｒ４／ｆ４＜−０.５２
（３） ０.２９＜Ｒ５／ｆ５＜ ０.３７
である請求項１記載の物体側テレセントリック光学系。 The upper limit value and the lower limit value of the formulas (1) to (3) are
(1) −4.5 <R 2 / f 2 <−3.0
(2) −1.0 <R 4 / f 4 <−0.52
(3) 0.29 <R 5 / f 5 <0.37
The object side telecentric optical system according to claim 1.
A light source that makes illumination light incident on the coaxial incident illumination optical element from the side of the optical axis is disposed, and antireflection coatings are applied to both front and back surfaces of each lens of the object side lens group, and the light source is irradiated from the light source. A wavelength cut filter for cutting light having a wavelength outside the antireflection characteristic wavelength region of the antireflection coating is disposed between the coaxial incident illumination optical element and the light source. The object side telecentric optical system described.
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