JP2012150245A - 反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体の中間像IMを形成する第1結像光学系G1と、中間像IMを像面105に結像させる第2結像光学系G2を有し、第1結像光学系G1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M1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M2と、第1の光学素子M1と第2の光学素子M2との間の光路中に負レンズL1とを有し、物体からの光束は、順に第1の光学素子M1、負レンズL1、第2の光学素子M2、負レンズL1、第1の光学素子M1、負レンズL1、第2の光学素子M2を介した後に第2結像光学系G2側に出射しており、負レンズL1の材料のアッベ数は第2の光学素子M2の材料のアッベ数よりも大きいこと。
【選択図】図2
Description
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の光学素子と、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との間の光路中に負レンズとを有し、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、前記負レンズ、前記第2の光学素子の裏面反射部、前記負レンズ、前記第1の光学素子の裏面反射部、前記負レンズ、前記第2の光学素子の光透過部を介した後に前記第2結像光学系側に出射しており、前記負レンズの材料のアッベ数は前記第2の光学素子の材料のアッベ数よりも大きいことを特徴としている。
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。ここで図1は、本発明の撮像装置1000の概略断面図である。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(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。可視光としては波長486nm〜波長656nmの範囲内の光束が含まれていれば良い。
これにより、第1結像光学系G1で発生する色収差を小さくしている。条件式(1)の下限値あるいは上限値を超えると第1結像光学系G1で発生する色収差、特に軸上色収差が大きくなり、これを第2結像光学系G2で打ち消すためには多くのレンズ枚数を必要とするので良くない。更に、反射屈折型光学系は、第1結像光学系G1のパワーをφ1、負レンズL1のパワーをφnとするとき、以下の条件式(2)を満足するのが良い。
これにより、第1結像光学系G1で発生する色収差を小さくすることができる。条件式(2)の下限値を下回ると、負レンズL1のパワーが強くなりすぎ、負レンズL1より発生する収差が多くなり、この収差の補正が困難となる。また、負レンズL1より発生する収差を補正するためには第2の光学素子M2のパワーを強くしなければならず、その結果、第2の光学素子M2のレンズ端の厚みを確保することが困難になる。条件式(2)の上限値を上回ると、負レンズL1のパワーが弱くなりすぎ、中央遮蔽率H2/H1が大きくなり、像性能が悪化するので良くない。
0.40<r1/r2<1.00 ・・・(3)
を満足することである。
図4の実施例2の反射屈折光学系について説明する。なお、特に述べない部分については実施例1と同様である。実施例2の反射屈折光学系において、物体側の開口数は0.7であって、倍率は6倍、物体高は14.14mm、視野領域はφ28.28mmである。視野領域はφ3mm以上を満たしており、且つφ10mm以上も満たしている。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックな光学系となっている。また、可視域の波長486nm〜656nmの範囲をカバーする白色光での波面収差が50mλrms以下に抑えられている。
図6の実施例3の反射屈折光学系について説明する。なお、特に述べない部分については実施例1と同様である。実施例3の反射屈折光学系において、物体側の開口数は0.7であって、倍率は6倍、物体高は14.14mm、視野領域はφ28.28mmである。視野領域はφ3mm以上を満たしており、且つφ10mm以上も満たしている。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックな光学系となっている。また、可視域の波長486nm〜656nmの範囲をカバーする白色光での波面収差が50mλrms以下に抑えられている。
面番号 r d Nd νd
物体面 6.00
1 337.13 13.70 1.8052 25.43
2 374.52 65.18
3 -120.72 9.20 1.5237 60.10
4 -213.77 8.82
5 -174.37 9.49 1.5889 35.83
6 -152.43 -9.49 1.5889 35.83
7 -174.37 -8.82
8 -213.77 -9.20 1.5237 60.10
9 -120.72 -65.18
10 374.52 -13.70 1.8052 25.43
11 337.13 13.70 1.8052 25.43
12 374.52 65.18
13 -120.72 9.20 1.5237 60.10
14 -213.77 8.82
15 -174.37 9.49 1.5889 35.83
16 -152.43 3.00
17 983.84 3.61 1.8040 46.58
18 -206.61 9.98
19 -87.23 8.91 1.7395 27.33
20 136.90 12.01 1.8040 46.58
21 -70.30 0.50
22 60.02 21.77 1.8040 46.58
23 -103.47 3.64 1.7346 27.49
24 106.25 13.87 1.8040 46.58
25 -115.15 35.52
26 175.99 16.45 1.8041 44.96
27 -88.70 4.48 1.7208 27.99
28 -423.28 34.79
29 -291.12 20.41 1.8044 37.17
30 -74.03 0.50
31 127.61 20.29 1.8040 46.58
32 -373.57 5.61
33 -351.62 6.26 1.7799 28.92
34 86.74 68.63
35 -88.66 6.60 1.5934 35.24
36 -554.01 20.77
37 -103.78 7.72 1.6578 56.16
38 -170.99 4.05
39 -181.71 23.65 1.8040 46.58
40 -103.36 0.50
41 1023.54 24.07 1.8040 46.58
42 -289.07 10.00
像面 0.00
面番号 r d Nd νd
物体面 6.00
1 390.58 10.00 1.8052 25.43
2 432.37 81.29
3 -119.76 9.00 1.5087 56.98
4 -241.63 6.54
5 -195.40 9.00 1.7726 48.08
6 -163.28 -9.00 1.7726 48.08
7 -195.40 -6.54
8 -241.63 -9.00 1.5087 56.98
9 -119.76 -81.29
10 432.37 -10.00 1.8052 25.43
11 390.58 10.00 1.8052 25.43
12 432.37 81.29
13 -119.76 9.00 1.5087 56.98
14 -241.63 6.54
15 -195.40 9.00 1.7726 48.08
16 -163.28 3.00
17 -586.62 4.00 1.8040 46.58
18 -192.54 4.92
19 -95.85 6.07 1.6264 32.71
20 80.99 12.20 1.7053 52.19
21 -79.05 1.34
22 77.57 14.24 1.8040 46.58
23 -75.54 4.00 1.5861 36.24
24 308.44 9.36 1.8040 46.58
25 -158.65 29.41
26 260.65 13.44 1.7022 52.41
27 -59.00 4.00 1.8052 25.43
28 -84.22 60.04
29 2550.04 22.62 1.7977 46.86
30 -82.71 0.50
31 154.20 13.22 1.8043 38.54
32 1196.56 20.48
33 -244.57 6.00 1.7170 28.58
34 94.75 59.28
35 -65.02 10.00 1.5502 42.95
36 699.95 9.25
37 -432.81 35.00 1.8040 46.58
38 -104.32 0.50
39 -22758.34 25.30 1.8041 43.70
40 -287.63 10.00
像面 0.00
面番号 r d Nd νd
物体面 6.00
1 461.73 10.00 1.6031 58.77
2 1120.55 79.64
3 -106.20 9.00 1.6541 56.52
4 -197.77 2.00
5 -185.42 9.67 1.8042 40.34
6 -152.17 -9.67 1.8042 40.34
7 -185.42 -2.00
8 -197.77 -9.00 1.6541 56.52
9 -106.20 -79.64
10 1120.55 -10.00 1.6031 58.77
11 461.73 10.00 1.6031 58.77
12 1120.55 79.64
13 -106.20 9.00 1.6541 56.52
14 -197.77 2.00
15 -185.42 9.67 1.8042 40.34
16 -152.17 20.30
17 64.13 4.25 1.8040 46.58
18 189.21 5.05
19 -83.43 7.00 1.7060 28.56
20 89.39 8.41 1.7264 50.74
21 -287.04 1.00
22 80.68 1.36
23 102.32 5.62 1.8040 46.58
24 4255.70 7.13
25 54.32 18.20 1.8040 46.58
26 -169.08 38.03
27 112.01 28.58 1.6393 53.55
28 -47.40 6.00 1.8052 25.43
29 468.82 12.65
30 299.80 30.00 1.8046 32.49
31 -76.74 0.50
32 173.71 15.00 1.8043 37.45
33 -786.95 24.66
34 -62.97 4.00 1.7339 27.51
35 206.43 35.40
36 -50.06 28.18 1.8040 46.58
37 -75.07 3.00
38 -327.29 23.25 1.8048 29.77
39 -134.69 6.36
40 322.77 18.82 1.8052 25.71
41 19763.06 30.94
像面 0.00
105 撮像素子 IM 中間像 AX 光軸 G1 第1結像光学系
G2 第2結像光学系 FL フィールドレンズ群 L1 負レンズ
M1、M2 マンジャンミラー
Claims (7)
- 物体からの光束を集光して該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、該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の光学素子と、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との間の光路中に負レンズとを有し、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、前記負レンズ、前記第2の光学素子の裏面反射部、前記負レンズ、前記第1の光学素子の裏面反射部、前記負レンズ、前記第2の光学素子の光透過部を介した後に前記第2結像光学系側に出射しており、前記負レンズの材料のアッベ数は前記第2の光学素子の材料のアッベ数よりも大きいことを特徴とする反射屈折光学系。 - 前記負レンズの材料のアッベ数をνn、前記第2の光学素子の材料のアッベ数をν2とするとき
0.5<ν2/νn<1.0
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の反射屈折光学系。 - 前記負レンズのパワーをφn、前記第1結像光学系のパワーをφ1とするとき
0.10<|φn/φ1|<0.30
を満たす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。 - 前記第1の光学素子は物体側の面が凸でメニスカス形状の正の屈折力を有し、前記負レンズは物体側の面が凹でメニスカス形状であり、前記第2の光学素子は像面側の面が凸でメニスカス形状の正の屈折力を有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の反射屈折光学系。
- 前記第1の光学素子の物体側と像面側の面の曲率半径を各々r1、r2とするとき
0.40<r1/r2<1.00
を満たすことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項の反射屈折光学系。 - 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、該物体を結像する請求項1乃至5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。
- 前記物体における視野領域がφ3mm以上であることを特徴とする請求項6の撮像装置。
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