JP2012173525A5 - - Google Patents

Description

本発明の反射屈折光学系は、物体からの光束を集光して該物体の中間像を形成する第１結像光学系と、該中間像を像面に結像する第２結像光学系と、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、光軸周辺に設けられた光透過部と物体側の面に設けられた反射部とを含む第１の光学素子と、光軸周辺に設けられた光透過部と像側の面に設けられた反射部とを含む第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配置された負レンズと、を有し、
前記物体からの光束は、前記第１の光学素子の光透過部、前記負レンズ、前記第２の光学素子の反射部、前記負レンズ、前記第１の光学素子の反射部、前記負レンズ、前記第２の光学素子の光透過部、を順に介した後に前記第２結像光学系側に出射しており、
前記負レンズのパワーをφｎ、前記負レンズの物体側及び像側の面の曲率半径を各々Ｒ１ｎ及びＲ２ｎ、前記第１結像光学系のパワーをφ１、とするとき、
０．１＜｜φｎ／φ１｜＜０．３
０．３＜Ｒ１ｎ／Ｒ２ｎ＜０．８
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明の反射屈折光学系１０４は、物体１０３からの光束を集光して物体の中間像ＩＭを形成する第１結像光学系Ｇ１と、中間像ＩＭを像面１０５に結像する第２結像光学系Ｇ２を有する。本発明の撮像装置１０００は、光源手段１０１と、光源手段１０１からの光束で物体１０３を照明する照明光学系１０２と、物体１０３の像を結像する反射屈折光学系１０４を有している。更に撮像装置１０００は反射屈折光学系１０４によって結像された物体の像を光電変換する撮像素子１０５と、撮像素子１０５からのデータより画像情報を生成する画像処理系１０６と画像処理系１０６で生成した画像データを表示する表示手段１０７とを有する。

本発明の反射屈折光学系１０４を構成する第１結像光学系Ｇ１は、光軸周辺に設けられた光透過部と、物体側の面に設けられた反射部とを含む第１の光学素子Ｍ１を有する。更に光軸周辺に設けられた光透過部、像側の面に設けられた反射部を含む第２の光学素子Ｍ２とを有する。更に反射屈折光学系１０４は第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とを有する。この負レンズ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。

第１結像光学系Ｇ１は、物体側から順に第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１、負レンズＬ１、第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２を有している。第１の光学素子Ｍ１は同心形状又は略同心形状のメニスカス形状より成っている。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。第２結像光学系Ｇ２は、物体側から順にレンズ群Ｇ２１、遮光部ＯＢＳ、レンズ群Ｇ２２を有している。

図２は、物体面１０３から像面１０５に至る光束が示されている。第１結像光学系Ｇ１の第１の光学素子Ｍ１は、物体１０３側の面Ｍ１ａが凸形状で、像側の面Ｍ１ｂが凹形状で光軸付近及び光軸周辺が正の屈折力の光透過部Ｍ１Ｔ、周辺部のうち物体側の面Ｍ１ａに反射膜を施し、裏面反射部（反射部）としている。面Ｍ１ａは非球面形状より成っている。負レンズＬ１は物体側の面が凹で非球面形状である。負レンズＬ１はメニスカス形状で面全体が光透過面となっている。

第２の光学素子Ｍ２は物体側に凹面を向けたメニスカス形状で、光軸周辺が正の屈折力の光透過部Ｍ２Ｔ、周辺部のうち像側の面Ｍ２ｂに反射膜を施し、裏面反射部（反射部）としている。Ｍ２ａは第２の光学素子Ｍ２の物体側の面である。面Ｍ２ｂは非球面形状である。第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２は互いに裏面反射部Ｍ１ａ、Ｍ２ｂが対向するように配置されている。第２の結像光学系Ｇ２は物体１０３からの光束のうち光軸近傍の光束を遮光し、撮像素子１０５に入射するのを防止する遮光板ＯＢＳが第２結像光学系Ｇ２中又は開口絞り若しくはその近傍に配置されている。

図２に示す反射屈折光学系１０４Ａでは、照明光学系１０２からの光束で照明され、試料１０３から出射した光束は第１の光学素子Ｍ１の中央透過部（透過部）Ｍ１Ｔを通過する。その後、負レンズＬ１を通過し、発散され第２の光学素子Ｍ２の屈折面Ｍ２ａに入射する。その後裏面反射部（反射部）Ｍ２ｂで反射し集光されて、屈折面Ｍ２ａ、負レンズＬ１を通過して第１の光学素子Ｍ１の屈折面Ｍ１ｂに入射する。その後、第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部（反射部）Ｍ１ａで反射する。そして屈折面Ｍ１ｂ、負レンズＬ１を通過し、第２の光学素子Ｍ２の中央透過部（透過部）Ｍ２Ｔを通過し、第２結像光学系Ｇ２側へ出射する。その後フィールドレンズ群ＦＬの近傍に試料１０３の中間像ＩＭを形成する。

各実施例において、負レンズＬ１のパワーをφｎ、負レンズＬ１の物体側及び像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１ｎ及びＲ２ｎとする。第１結像光学系Ｇ１のパワーをφ１とする。このとき、
０．１＜｜φｎ／φ１｜＜０．３ ・・・（１）
０．３＜Ｒ１ｎ／Ｒ２ｎ＜０．８ ・・・（２）
を満足している。

第１の光学素子Ｍ１の反射部の曲率半径をＭ１Ｒとする。第２の光学素子Ｍ２の反射部の曲率半径をＭ２Ｒとする。第１結像光学系Ｇ１の焦点距離をｆ１とする。第１の光学素子Ｍ１の像側の面から負レンズＬ１の物体側の面までの距離をｔ１、負レンズＬ１の像側の面から第２の光学素子Ｍ２の物体側の面までの距離をｔ２とする。第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２、負レンズＬ１の材料のアッベ数を各々ν１、ν２、νｎとする。負レンズＬ１の材料の屈折率をｎとする。第１の光学素子Ｍ１の物体側及び像面側の面の曲率半径を各々ｒ１及びｒ２とする。第２結像光学系Ｇ２のパワーをφ２とする。

図３は実施例１の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。収差図においてＹは像高である。また、負レンズＬ１の材料のアッベ数νｎと第２の光学素子Ｍ２の材料のアッベ数ν２の比、ν２／νｎは０．６０となり、条件式（７）の範囲内である。さらに、負レンズＬ１のパワーφｎの値は−０．００１８であり、第１結像光学系Ｇ１のパワーφ１は０．０１１８１であり、条件式（１）の範囲内である。

図５は実施例２の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、負レンズＬ１の材料のアッベ数νｎと第２の光学素子Ｍ２の材料のアッベ数ν２の比、ν２／νｎは０．８４となり、条件式（７）の範囲内である。さらに、負レンズＬ１のパワーφｎの値は−０．００２１、第１結像光学系Ｇ１のパワーφ１は０．０１０９９であり、条件式（１）の範囲内である。

図７は実施例３の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、負レンズＬ１の材料のアッベ数νｎと第２の光学素子Ｍ２の材料のアッベ数ν２の比、ν２／νｎは０．７１となり、条件式（７）の範囲内である。さらに、負レンズＬ１のパワーφｎの値は−０．００２７、第１結像光学系Ｇ１のパワーφ１は０．０１１５８８であり、条件式（１）の範囲内である。

Claims (9)

1. 物体からの光束を集光して該物体の中間像を形成する第１結像光学系と、該中間像を像面に結像する第２結像光学系と、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、光軸周辺に設けられた光透過部と物体側の面に設けられた反射部とを含む第１の光学素子と、光軸周辺に設けられた光透過部と像側の面に設けられた反射部とを含む第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配置された負レンズと、を有し、
   前記物体からの光束は、前記第１の光学素子の光透過部、前記負レンズ、前記第２の光学素子の反射部、前記負レンズ、前記第１の光学素子の反射部、前記負レンズ、前記第２の光学素子の光透過部、を順に介した後に前記第２結像光学系側に出射しており、
   前記負レンズのパワーをφｎ、前記負レンズの物体側及び像側の面の曲率半径を各々Ｒ１ｎ及びＲ２ｎ、前記第１結像光学系のパワーをφ１、とするとき、
   ０．１＜｜φｎ／φ１｜＜０．３
   ０．３＜Ｒ１ｎ／Ｒ２ｎ＜０．８
   なる条件を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
2. 前記第１の光学素子の反射部の曲率半径をＭ１Ｒ、前記第２の光学素子の反射部の曲率半径をＭ２Ｒ、とするとき、
   −３．５＜Ｍ１Ｒ／Ｍ２Ｒ＜−２．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の反射屈折光学系。
3. 前記第１結像光学系の焦点距離をｆ１、前記第１の光学素子の像側の面から前記負レンズの物体側の面までの距離をｔ１、前記負レンズの像側の面から前記第２の光学素子の物体側の面までの距離をｔ２、とするとき、
   ０．６＜ｔ１／ｆ１＜１．０
   ０．０１＜ｔ２／ｔ１＜０．２０
   なる条件を満足する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。
4. 前記第１の光学素子の材料のアッベ数をν１、前記第２の光学素子の材料のアッベ数をν２、前記負レンズの材料のアッベ数をνｎ、前記負レンズの材料の屈折率をｎ、とするとき、
   ０．４０＜ν１／ν２＜１．６０
   ０．５＜ν２／νｎ≦１．０
   １．５０＜ｎ＜１．７０
   なる条件を満足す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。
5. 前記第１の光学素子の物体側及び像面側の面の曲率半径を各々ｒ１及びｒ２とするとき、
   ０．４０＜ｒ１／ｒ２＜１．００
   なる条件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項に記載の反射屈折光学系。
6. 前記第２結像光学系のパワーをφ２とするとき、
   ０．１０＜φ２／φ１＜０．３０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の反射屈折光学系。
7. 前記第１の光学素子は物体側の面が凸面のメニスカス形状であり、前記負レンズは物体側の面が凹面の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面のメニスカス形状であり、前記第１及び第２の光学素子の前記透過部は正の屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の反射屈折光学系。
8. 光源手段と、前記光源手段からの光束により前記物体を照明する照明光学系と、前記物体の像を形成する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の反射屈折光学系と、該反射屈折光学系により形成された前記物体の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。
9. 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８に記載の撮像装置。