JP2573535B2 - 投影レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、宇宙等の高真空下の環
境において、目標物を焦点位置に置かれた受光素子に投
影し、位置制御を行なうための投影レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の位置制御装置は、図３のブロック
図に示すように、入射光11を位置検出用の受光素子13に
投影させる投影レンズ12と、受光素子13からの電気信号
を入力とし、受光素子13の正確な位置に結像させるよう
投影レンズ12の入射光に対する角度を調整するための制
御回路14とを備えている。

【０００３】従来の投影レンズとしては、特開昭５１−
２６０２９号公報に開示されている３群４枚構成のレン
ズが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の投影レンズにおいては、レンズ硝材の相対的屈折率
が大気中と高真空中で異なるため、製作および性能評価
の環境が、大気中と実際の使用環境である高真空中との
間で全光学系の総屈折力に差が生じるという問題があっ
た。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点を解決
するために考えられたもので、大気中と高真空中とのレ
ンズ硝材の相対的屈折率の相違による、総屈折力の変化
を小さく抑える投影レンズを提供することを目的として
いる。

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の投影レンズは、光線入射方向に対し、正の屈
折力を有する２枚のレンズから構成される第１群と、負
の屈折力を有する単レンズで構成される第２群と、正の
屈折力を有する単レンズで構成される第３群からなる計
３群４枚構成であり、 ｜２／ｆ−（ψ₁＋ψ₂＋ψ₃）＋ｅ₁ｅ₂ψ₁ψ₂ψ₃｜＜０.１／ｆ の条件式を満足するものである。ただし、ｆは全系の焦
点距離、ψ₁、ψ₂、ψ₃はそれぞれ第１群、第２群、第
３群の屈折力であり、ｅ₁は第１、第２レンズの合成後
側主点位置から第３レンズの前側主点位置までの距離、
ｅ₂は第３レンズの後側主点位置から第４レンズの前側
主点位置までの距離であって、 ｅ₁＝（ψ₁＋ψ₂−ψ₁₂）／ψ₁・ψ₂ （ψ₁₂：第１・第２群レンズの合成屈折力） ｅ₂＝（ψ₂＋ψ₃−ψ₂₃）／ψ₂・ψ₃ （ψ₂₃：第２・第３群レンズの合成屈折力） である。

【０００６】

【作用】本発明の投影レンズによると、光学系周辺環境
が大気中から高真空中に変化しても、レンズの総屈折力
の変化を小さく抑えることができる。

【０００７】

【実施例】本発明の投影レンズは、図１のレンズ系光路
断面図に示すように、光線入射方向に対し、正の屈折力
を有する２枚のレンズ１、２から構成される第１群と、
負の屈折力を有する単レンズ３で構成される第２群と、
正の屈折力を有する単レンズ４で構成される第３群から
なる計３群４枚構成である。

【０００８】そして、 ｜２／ｆ−（ψ₁＋ψ₂＋ψ₃）＋ｅ₁ｅ₂ψ₁ψ₂ψ₃｜＜０.１／ｆ…(１) を満足する。

【０００９】条件式(１)において、ｆは全系の焦点距
離、ψ₁、ψ₂、ψ₃はそれぞれ第１群、第２群、第３群
の屈折力であり、ｅ₁は第１レンズ１、第２レンズ２の
合成後側主点位置から第３レンズ３の前側主点位置まで
の距離、ｅ₂は第３レンズ３の後側主点位置から第４レ
ンズ４の前側主点位置までの距離で、 ｅ₁＝（ψ₁＋ψ₂−ψ₁₂）／ψ₁・ψ₂…(２) （ψ₁₂：第１・第２群レンズの合成屈折力） ｅ₂＝（ψ₂＋ψ₃−ψ₂₃）／ψ₂・ψ₃…(３) （ψ₂₃：第２・第３群レンズの合成屈折力） で与えられる。

【００１０】この条件式(１)は、３群レンズ系のパワー
配置に関する条件で、上限＋０．１／ｆを超えると大気
中と高真空中との総屈折力の差が、基準となる大気中の
総屈折力の０．０２％以上となり、条件式の下限−０．
１／ｆを超えると、さらに後側焦点距離の大気中と高真
空中との差も大気中の後側焦点距離の０．３％以上とな
る。

【００１１】このレンズ・データ（大気中の値）は、 波長：７５０ｎｍ ｆ＝１ｍｍ Ｆ／２．８８ Ｙ＝０．７６ｄｅｇ（視野角） ２／ｆ−（ψ₁＋ψ₂＋ψ₃）＋ｅ₁ｅ₂ψ₁ψ₂ψ₃ ＝−２．９４４７２Ｅ−３ のとき、曲率半径Ｒ₁₁〜Ｒ₄₂(ｍｍ)、厚さｄ₁₁〜ｄ
₄₁(ｍｍ)、屈折率ｎは、

【００１２】 Ｒ₁₁＝ ０．４５８３２ ｄ₁₁＝０．０６９４４３ ｎ＝１．５１５ Ｒ₁₂＝−２．０３４６８ ｄ₁₂＝０．０１３８８９ Ｒ₂₁＝ ０．３６９４４ ｄ₂₁＝０．０６９４４３ ｎ＝１．５１５ Ｒ₂₂＝ １．６４３０２ ｄ₂₂＝０．０５８７４９ Ｒ₃₁＝−２．０６９４０ ｄ₃₁＝０．０４１６６６ ｎ＝１．７９２ Ｒ₃₂＝ ０．３４４４４ ｄ₃₂＝０．６０７４８８ Ｒ₄₁＝ ０．２０９８６ ｄ₄₁＝０．０４１６６６ ｎ＝１．５１５ Ｒ₄₂＝ ０．４６９４４ であり、得られた投影レンズの収差は、図２に示すとお
りである。

【発明の効果】以上の実施例に基づく説明から明らかな
ように、本発明の投影レンズによると、大気中と高真空
中とにおけるレンズの相対的屈折率の変化に基づく全光
学系の総屈折力の変化を小さく抑えることができるの
で、高真空中においても大気中と同様に使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投影レンズの一実施例を示す光学系断
面図、

【図２】本発明の投影レンズにおける収差図、

【図３】従来の投影レンズを含む結像位置制御装置のブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 第１レンズ ２ 第２レンズ ３ 第３レンズ ４ 第４レンズ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光線入射方向に対し、正の屈折力を有す
   る２枚のレンズから構成される第１群と、負の屈折力を
   有する単レンズで構成される第２群と、正の屈折力を有
   する単レンズで構成される第３群からなる計３群４枚構
   成であり、下記の条件式を満足することを特徴とする投
   影レンズ。 ｜２／ｆ−（ψ₁＋ψ₂＋ψ₃）＋ｅ₁ｅ₂ψ₁ψ₂ψ₃｜＜０.１／ｆ ただし、ｆは全系の焦点距離、ψ₁、ψ₂、ψ₃はそれぞ
   れ第１群、第２群、第３群の屈折力であり、ｅ₁は第
   １、第２レンズの合成後側主点位置から第３レンズの前
   側主点位置までの距離、ｅ₂は第３レンズの後側主点位
   置から第４レンズの前側主点位置までの距離であって、 ｅ₁＝（ψ₁＋ψ₂−ψ₁₂）／ψ₁・ψ₂ （ψ₁₂：第１・第２群レンズの合成屈折力） ｅ₂＝（ψ₂＋ψ₃−ψ₂₃）／ψ₂・ψ₃ （ψ₂₃：第２・第３群レンズの合成屈折力） である。