JP3467919B2 - 両側テレセントリック光学系 - Google Patents
両側テレセントリック光学系Info
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- JP3467919B2 JP3467919B2 JP20389495A JP20389495A JP3467919B2 JP 3467919 B2 JP3467919 B2 JP 3467919B2 JP 20389495 A JP20389495 A JP 20389495A JP 20389495 A JP20389495 A JP 20389495A JP 3467919 B2 JP3467919 B2 JP 3467919B2
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- lens
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- diaphragm
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体側及び像側と
も主光線が光軸に平行な両側テレセントリック光学系に
関する。
も主光線が光軸に平行な両側テレセントリック光学系に
関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】両側テレセントリック
光学系は、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
写等に用いることができる。一方物体距離を変化させて
も結像倍率が殆ど変化しないので、レンズ加工誤差が生
じると所定の倍率と異なってしまう。したがって従来よ
りこの種のレンズは、完全対称型の等倍レンズを除く
と、あまり積極的には取り上げられてこなかった。しか
しながら別の観点すなわち照明系を考えてみると、物体
側がテレセントリックの場合には入射瞳が無限大である
ため、照明光は光軸に平行なテレセントリック照明で良
い。故に照明系の簡素化、小型化が図られ、また照度の
均一性も得られるという大きな利点がある。
光学系は、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
写等に用いることができる。一方物体距離を変化させて
も結像倍率が殆ど変化しないので、レンズ加工誤差が生
じると所定の倍率と異なってしまう。したがって従来よ
りこの種のレンズは、完全対称型の等倍レンズを除く
と、あまり積極的には取り上げられてこなかった。しか
しながら別の観点すなわち照明系を考えてみると、物体
側がテレセントリックの場合には入射瞳が無限大である
ため、照明光は光軸に平行なテレセントリック照明で良
い。故に照明系の簡素化、小型化が図られ、また照度の
均一性も得られるという大きな利点がある。
【０００３】そこで本発明は、非等倍、特に倍率が１／
１．５倍程度の両側テレセントリック光学系を得ること
を課題としており、この場合特に歪曲収差が発生しやす
いが、歪曲収差を初めとする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得ることを課題としてい
る。本発明はまた、一定程度の倍率の調整を可能とし、
これによって例えば前述のレンズ加工誤差による倍率の
変化についても、レンズの移動すなわちフローティング
によって調整することができる両側テレセントリック光
学系を得ることを課題とし、更にはフローティングによ
って起こる収差の変化を、別のフローティングによって
補正可能ならしめることも意図している。
１．５倍程度の両側テレセントリック光学系を得ること
を課題としており、この場合特に歪曲収差が発生しやす
いが、歪曲収差を初めとする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得ることを課題としてい
る。本発明はまた、一定程度の倍率の調整を可能とし、
これによって例えば前述のレンズ加工誤差による倍率の
変化についても、レンズの移動すなわちフローティング
によって調整することができる両側テレセントリック光
学系を得ることを課題とし、更にはフローティングによ
って起こる収差の変化を、別のフローティングによって
補正可能ならしめることも意図している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、絞りに凸面を
向けた正メニスカスレンズＬ1からなる第１群Ｇ1と、正
レンズＬ2と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズＬ3と、絞りに凹面を向けた負レンズＬ4とからなる第
２群Ｇ2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Ｌ5と、正
レンズＬ6と、正レンズＬ7と、正レンズＬ8とからなる
第３群Ｇ3とによって構成され、第１群Ｇ1と第２群Ｇ2
との間隔をｄ3とし、第２群Ｇ2と第３群Ｇ3との間の絞
り間隔をｄ9とし、第２群Ｇ2の合成厚をＤAとし、第２
群Ｇ2のうち正メニスカスレンズＬ3と負レンズＬ4との
合成厚をＤBとし、第３群Ｇ3のうちの負メニスカスレン
ズＬ5の合成厚をＤCとし、第２群Ｇ2と第３群Ｇ3の絞り
を挟んで対向したレンズ面の曲率半径をそれぞれｒ9と
ｒ10としたとき、 ｄ3／ＤA＞１ ‥‥（１） ＤB／ｄ9＞２ ‥‥（２） ＤC／ｄ9＞２ ‥‥（３） ｒ9／ｄ9＞１．５ ‥‥（４） ｜ｒ10｜／ｄ9＞１．５ ‥‥（５） なる各条件を満足する両側テレセントリック光学系であ
る。
向けた正メニスカスレンズＬ1からなる第１群Ｇ1と、正
レンズＬ2と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズＬ3と、絞りに凹面を向けた負レンズＬ4とからなる第
２群Ｇ2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Ｌ5と、正
レンズＬ6と、正レンズＬ7と、正レンズＬ8とからなる
第３群Ｇ3とによって構成され、第１群Ｇ1と第２群Ｇ2
との間隔をｄ3とし、第２群Ｇ2と第３群Ｇ3との間の絞
り間隔をｄ9とし、第２群Ｇ2の合成厚をＤAとし、第２
群Ｇ2のうち正メニスカスレンズＬ3と負レンズＬ4との
合成厚をＤBとし、第３群Ｇ3のうちの負メニスカスレン
ズＬ5の合成厚をＤCとし、第２群Ｇ2と第３群Ｇ3の絞り
を挟んで対向したレンズ面の曲率半径をそれぞれｒ9と
ｒ10としたとき、 ｄ3／ＤA＞１ ‥‥（１） ＤB／ｄ9＞２ ‥‥（２） ＤC／ｄ9＞２ ‥‥（３） ｒ9／ｄ9＞１．５ ‥‥（４） ｜ｒ10｜／ｄ9＞１．５ ‥‥（５） なる各条件を満足する両側テレセントリック光学系であ
る。
【０００５】すなわち本発明では、第１群Ｇ1にフィー
ルドレンズＬ1を配置し、且つｄ3＞ＤAとＤB＞２×ｄ9
とすることにより、すなわち上記条件（１）と（２）に
よって、物体側のテレセントリック性を確保している。
ここでフィールドレンズＬ1は歪曲収差の除去にも寄与
している。一方ＤC＞２×ｄ9とすることにより、すなわ
ち上記条件（３）によって、像側のテレセントリック性
を確保している。これらの条件（１）〜（３）は、前後
のテレセントリック性の確保のみならず、本光学系のペ
ッツバール和の減少にも寄与している。
ルドレンズＬ1を配置し、且つｄ3＞ＤAとＤB＞２×ｄ9
とすることにより、すなわち上記条件（１）と（２）に
よって、物体側のテレセントリック性を確保している。
ここでフィールドレンズＬ1は歪曲収差の除去にも寄与
している。一方ＤC＞２×ｄ9とすることにより、すなわ
ち上記条件（３）によって、像側のテレセントリック性
を確保している。これらの条件（１）〜（３）は、前後
のテレセントリック性の確保のみならず、本光学系のペ
ッツバール和の減少にも寄与している。
【０００６】条件（４）及び（５）は、コマ収差の補正
上与えられた条件である。すなわち絞りを挟んで対向し
た両レンズ面ｒ9，ｒ10では、軸外光線束が軸上光線束
の両外周部を通るために、ｒ9＞１．５×ｄ9と｜ｒ10｜
＞１．５×ｄ9とすることにより、すなわち上記条件
（４）と（５）によって、コマ収差の補正を図ったもの
である。なおこの条件（４）と（５）は、ペッツバール
和に関しては不利であるが、ペッツバール和に関しては
条件（２）及び（３）が補っている。こうして本発明に
よる光学系では、コマ収差、歪曲収差、像面湾曲等の良
好に補正された両側テレセントリック光学系となってい
る。
上与えられた条件である。すなわち絞りを挟んで対向し
た両レンズ面ｒ9，ｒ10では、軸外光線束が軸上光線束
の両外周部を通るために、ｒ9＞１．５×ｄ9と｜ｒ10｜
＞１．５×ｄ9とすることにより、すなわち上記条件
（４）と（５）によって、コマ収差の補正を図ったもの
である。なおこの条件（４）と（５）は、ペッツバール
和に関しては不利であるが、ペッツバール和に関しては
条件（２）及び（３）が補っている。こうして本発明に
よる光学系では、コマ収差、歪曲収差、像面湾曲等の良
好に補正された両側テレセントリック光学系となってい
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面によって説
明する。図１は本発明による両側テレセントリック光学
系の一実施例を示し、この光学系は、絞りＳに凸面を向
けた正メニスカスレンズＬ1からなる第１群Ｇ1と、正レ
ンズＬ2と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ3と、絞りＳに凹面を向けた負レンズＬ4とからなる第
２群Ｇ2と、第２群Ｇ2と絞りＳを挟んで対向して配置さ
れ、絞りＳに凹面を向けた負メニスカスレンズＬ5と、
正レンズＬ6と、正レンズＬ7と、正レンズＬ8とからな
る第３群Ｇ3とによって構成されている。
明する。図１は本発明による両側テレセントリック光学
系の一実施例を示し、この光学系は、絞りＳに凸面を向
けた正メニスカスレンズＬ1からなる第１群Ｇ1と、正レ
ンズＬ2と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ3と、絞りＳに凹面を向けた負レンズＬ4とからなる第
２群Ｇ2と、第２群Ｇ2と絞りＳを挟んで対向して配置さ
れ、絞りＳに凹面を向けた負メニスカスレンズＬ5と、
正レンズＬ6と、正レンズＬ7と、正レンズＬ8とからな
る第３群Ｇ3とによって構成されている。
【０００８】本実施例の基準倍率は１／１．５倍に形成
されているが、前述の通り両側テレセントリック光学系
では、レンズ加工に誤差があると所定の倍率に変化をも
たらし、この倍率の調整が困難である。そのため本実施
例では、第１群Ｇ1は光軸方向に移動可能に配置されて
おり、第１群Ｇ1の移動によって、１／１．４倍と１／
１．６倍との間で倍率調整を行えるように構成されてい
る。なお実際にはレンズ加工誤差の範囲から考えて、こ
こまでの倍率調整は必要ないが、基準倍率の前後の倍率
で転写したいときには、本実施例のように構成すること
が有効である。本実施例では更に、第１群Ｇ1に連動し
て第２群Ｇ2もわずかに光軸方向に移動可能に配置され
ており、こうして第１群Ｇ1の移動に伴うコマ収差等の
補正を行うことが出来るように構成されている。これら
のフローティング方式では物体距離は変化するが、像点
距離は変化しない利点を持つ。なお物体距離を一定にし
たいときは、第２群Ｇ2と第３群Ｇ3とを全体に光軸方向
に可動とすればよい。
されているが、前述の通り両側テレセントリック光学系
では、レンズ加工に誤差があると所定の倍率に変化をも
たらし、この倍率の調整が困難である。そのため本実施
例では、第１群Ｇ1は光軸方向に移動可能に配置されて
おり、第１群Ｇ1の移動によって、１／１．４倍と１／
１．６倍との間で倍率調整を行えるように構成されてい
る。なお実際にはレンズ加工誤差の範囲から考えて、こ
こまでの倍率調整は必要ないが、基準倍率の前後の倍率
で転写したいときには、本実施例のように構成すること
が有効である。本実施例では更に、第１群Ｇ1に連動し
て第２群Ｇ2もわずかに光軸方向に移動可能に配置され
ており、こうして第１群Ｇ1の移動に伴うコマ収差等の
補正を行うことが出来るように構成されている。これら
のフローティング方式では物体距離は変化するが、像点
距離は変化しない利点を持つ。なお物体距離を一定にし
たいときは、第２群Ｇ2と第３群Ｇ3とを全体に光軸方向
に可動とすればよい。
【０００９】以下の表１に本実施例のレンズ諸元を示
す。同表中、第１カラムは物体側からのレンズ面の番
号、第２カラムはレンズ面の曲率半径ｒ、第３カラムは
レンズ面間隔ｄ、第４カラムは屈折率ｎのｇ線（λ＝４
３５ｎｍ）に対する値、第５カラムはアッベ数νのｄ線
（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値、第６及び第７カラ
ムはレンズ群番号を表す。表２に、基準倍率での全体諸
元と、第１群Ｇ1のみを移動した変倍での全体諸元と、
第１群Ｇ1を移動して変倍し、更に第２群Ｇ2を移動して
収差補正を図ったときの全体諸元を示す。同表中、ｆは
焦点距離、ｄ3は第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との間隔、ｄ9は
第２群Ｇ2と第３群Ｇ3との間の絞り間隔である。また表
３に、前記各条件における各パラメータの値を示す。
す。同表中、第１カラムは物体側からのレンズ面の番
号、第２カラムはレンズ面の曲率半径ｒ、第３カラムは
レンズ面間隔ｄ、第４カラムは屈折率ｎのｇ線（λ＝４
３５ｎｍ）に対する値、第５カラムはアッベ数νのｄ線
（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値、第６及び第７カラ
ムはレンズ群番号を表す。表２に、基準倍率での全体諸
元と、第１群Ｇ1のみを移動した変倍での全体諸元と、
第１群Ｇ1を移動して変倍し、更に第２群Ｇ2を移動して
収差補正を図ったときの全体諸元を示す。同表中、ｆは
焦点距離、ｄ3は第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との間隔、ｄ9は
第２群Ｇ2と第３群Ｇ3との間の絞り間隔である。また表
３に、前記各条件における各パラメータの値を示す。
【００１０】
【表１】
ｒ ｄ ｎg νd
1 -270.00000 3.00000 1.729431 30.044 Ｌ1 Ｇ1
2 170.00000 11.00000 1.729417 53.925 Ｌ1 Ｇ1
3 -115.30000 ｄ3
4 185.30000 20.00000 1.792324 49.452 Ｌ2 Ｇ2
5 -233.60000 7.50000
6 76.80000 19.50000 1.792324 49.452 Ｌ3 Ｇ2
7 312.90000 11.50000
8 -353.00000 14.10000 1.623810 38.027 Ｌ4 Ｇ2
9 37.25000 ｄ9
10 -39.70000 12.00000 1.791150 27.613 Ｌ5 Ｇ3
11 56.00000 32.70000 1.792324 49.452 Ｌ5 Ｇ3
12 -88.00000 6.50000
13 922.50000 14.50000 1.792324 49.452 Ｌ6 Ｇ3
14 -157.40000 0.10000
15 336.00000 8.50000 1.792324 49.452 Ｌ7 Ｇ3
16 -312.70000 0.10000
17 177.40000 8.00000 1.792324 49.452 Ｌ8 Ｇ3
18 573.3 100.9
【００１１】
【表２】
基準 変倍 変倍
倍率 1/1.5× 1/1.6× 1/1.4×
収差補正 無 有 無 有
ｆ 881.7 1698.6 2191.5 569.0 524.3
ｄ3 120.0 142.4 142.4 94.4 94.4
ｄ9 17.4 17.4 18.3 17.4 16.5
入射瞳 2700.4 46226.6 46226.6 1174.0 1174.0
射出瞳 -1028.2 -1028.2 -1381.1 -1028.2 -811.4
物体距離 58.5 45.8 45.8 71.2 71.2
像点距離 100.9 100.9 100.9 100.9 100.9
【００１２】
【表３】
基準 変倍 変倍
倍率 1/1.5× 1/1.6× 1/1.4×
収差補正 無 有 無 有
（１）ｄ3／ＤA 1.65 1.96 1.96 1.30 1.30
（２）ＤB／ｄ9 2.59 2.59 2.46 2.59 2.73
（３）ＤC／ｄ9 2.57 2.57 2.44 2.57 2.71
（４）ｒ9／ｄ9 2.14 2.14 2.04 2.14 2.26
（５）｜ｒ10｜／ｄ9 2.28 2.28 2.17 2.28 2.41
【００１３】図２に基準倍率での球面収差、非点収差、
歪曲収差、及びコマ収差を示す。また図３と図４に、そ
れぞれ１／１．６倍変倍時と１／１．４倍変倍時で、収
差補正を行わないときの諸収差図を示す。また図５と図
６に、それぞれ１／１．６倍変倍時と１／１．４倍変倍
時で、第２群Ｇ2を移動して収差補正を行ったときの諸
収差図を示す。各収差はいずれもｇ線に対する収差を表
し、各図中ＮＡは開口数、Ｙは像高を表す。また非点収
差図中、破線はメリジオナル像面を表し、実線はサジタ
ル像面を表す。各収差図より明らかなように、いずれの
状態でも諸収差が良好に補正されていることが判る。す
なわち本発明は、前述のレンズ系の構成を取り、各条件
（１）〜（５）を満足するように形成することにより、
諸収差を良好に補正した両側テレセントリック光学系を
実現している。またフローティングによって倍率の調整
ないしは変更も実現しており、しかもそれによって生じ
る収差をも補正した光学系となっている。
歪曲収差、及びコマ収差を示す。また図３と図４に、そ
れぞれ１／１．６倍変倍時と１／１．４倍変倍時で、収
差補正を行わないときの諸収差図を示す。また図５と図
６に、それぞれ１／１．６倍変倍時と１／１．４倍変倍
時で、第２群Ｇ2を移動して収差補正を行ったときの諸
収差図を示す。各収差はいずれもｇ線に対する収差を表
し、各図中ＮＡは開口数、Ｙは像高を表す。また非点収
差図中、破線はメリジオナル像面を表し、実線はサジタ
ル像面を表す。各収差図より明らかなように、いずれの
状態でも諸収差が良好に補正されていることが判る。す
なわち本発明は、前述のレンズ系の構成を取り、各条件
（１）〜（５）を満足するように形成することにより、
諸収差を良好に補正した両側テレセントリック光学系を
実現している。またフローティングによって倍率の調整
ないしは変更も実現しており、しかもそれによって生じ
る収差をも補正した光学系となっている。
【００１４】なお本実施例による光学系は、ｇ線（λ＝
４３５ｎｍ）±２０ｎｍ用として形成されており、それ
故に第１群Ｇ1の正メニスカスレンズＬ1と第３群Ｇ3の
負メニスカスレンズＬ5とは、共にハイパークロマチッ
クに形成されている。したがって使用波長が単一波長の
場合には、これらのレンズＬ1及びＬ5は単レンズとして
用いても差し支えない。
４３５ｎｍ）±２０ｎｍ用として形成されており、それ
故に第１群Ｇ1の正メニスカスレンズＬ1と第３群Ｇ3の
負メニスカスレンズＬ5とは、共にハイパークロマチッ
クに形成されている。したがって使用波長が単一波長の
場合には、これらのレンズＬ1及びＬ5は単レンズとして
用いても差し支えない。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明による両側テレセン
トリック光学系は、収差補正の良好さに加えて、フロー
ティングによって倍率の調整ないしは変更も可能であ
り、しかもそれによって生じる収差をも補正可能な光学
系である。
トリック光学系は、収差補正の良好さに加えて、フロー
ティングによって倍率の調整ないしは変更も可能であ
り、しかもそれによって生じる収差をも補正可能な光学
系である。
【図１】本発明の一実施例を示すレンズ構成図
【図２】１／１．５倍基準倍率での諸収差図
【図３】１／１．６倍変倍時の諸収差図
【図４】１／１．４倍変倍時の諸収差図
【図５】１／１．６倍変倍で更に絞り間隔調整時の諸収
差図
差図
【図６】１／１．４倍変倍で更に絞り間隔調整時の諸収
差図
差図
Ｌ1〜Ｌ8、Ｇ1〜Ｇ3…レンズ群 Ｓ…絞り
ｄ…レンズ面間隔
Claims (3)
- 【請求項１】絞りに凸面を向けた正メニスカスレンズＬ
1からなる第１群Ｇ1と、 正レンズＬ2と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズＬ3と、絞りに凹面を向けた負レンズＬ4とからなる
第２群Ｇ2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Ｌ5と、正レンズＬ6と、正
レンズＬ7と、正レンズＬ8とからなる第３群Ｇ3とによ
って構成され、 前記第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との間隔をｄ3とし、前記第
２群Ｇ2と第３群Ｇ3との間の絞り間隔をｄ9とし、前記
第２群Ｇ2の合成厚をＤAとし、第２群Ｇ2のうち前記正
メニスカスレンズＬ3と負レンズＬ4との合成厚をＤBと
し、第３群Ｇ3のうちの前記負メニスカスレンズＬ5の合
成厚をＤCとし、前記第２群Ｇ2と第３群Ｇ3の絞りを挟
んで対向したレンズ面の曲率半径をそれぞれｒ9とｒ10
としたとき、 ｄ3／ＤA＞１ ＤB／ｄ9＞２ ＤC／ｄ9＞２ ｒ9／ｄ9＞１．５ ｜ｒ10｜／ｄ9＞１．５ なる各条件を満足する両側テレセントリック光学系。 - 【請求項２】前記第１群Ｇ1を光軸方向に移動可能に配
置した、請求項１記載の両側テレセントリック光学系。 - 【請求項３】前記第２群Ｇ2を光軸方向に移動可能に配
置した、請求項２記載の両側テレセントリック光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20389495A JP3467919B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 両側テレセントリック光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20389495A JP3467919B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 両側テレセントリック光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933804A JPH0933804A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3467919B2 true JP3467919B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=16481484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20389495A Expired - Fee Related JP3467919B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 両側テレセントリック光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3467919B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4229498B2 (ja) * | 1998-10-02 | 2009-02-25 | オリンパス株式会社 | 共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡等に用いられるリレー光学系 |
| US6773935B2 (en) * | 2001-07-16 | 2004-08-10 | August Technology Corp. | Confocal 3D inspection system and process |
| JP6026724B2 (ja) * | 2011-04-19 | 2016-11-16 | 伯東株式会社 | 露光装置の投影光学系 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP20389495A patent/JP3467919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0933804A (ja) | 1997-02-07 |
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