JP5685618B2 - 高開口数結像に対して全反射を用いる反射屈折光学系 - Google Patents
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Description
<4重反射型反射屈折系>
図2〜図5に示すように、物体Oから射出された光線は、物体側透過領域130を通過して第1の反射光学ユニットCG1に入射し、COE100の像側の面102に入射する。入射光線は像側の面102において第1の反射が発生する。これは全反射によるものであるが、環状反射領域が像側の面102上に提供される場合は正反射される。いずれの場合も、像側の面102から、入射光線は物体側反射部分120(ミラーM1とも呼ぶ)に向けて反射され、そこで像側に向けて反射され、像側の面102を通過して射出する。物体側の面101の形状設計に依存して、光線は像側の面102を通過して光軸AXに対して略平行に射出する。
<6重反射型反射屈折系>
本明細書において開示される本発明によると、2種類の6重反射型反射屈折系が存在する。一方は1つの中間像を有し、他方は2つの中間像を有する。
<8重反射型反射屈折系>
図8は、本発明の一実施形態に係る8重反射を行う複数の反射屈折光学ユニット及び2つの中間像を含む反射屈折光学系80を示す。図8において、反射屈折光学系80は、物面OPから像面IPへの順序で光軸AXに沿って一列に並べられた(軸アライメント)第1の反射屈折光学ユニットCG1、第2の反射屈折光学ユニットCG2、第3の反射屈折光学ユニットCG3、第4の反射屈折光学ユニットCG4及びレンズ群LGを含む。
図2、図6、図7及び図8においてそれぞれ示した反射屈折光学系20、60、70及び80を表す数値例1〜3に対応するデータを次に説明する。本明細書中で提示される各数値例において、参照指標「i」(i=1、2、3...)は、参照指標「i」(i=1、2、3...)は、光学系における物体面OPから像面IPへの面の順序を示す。これを前提として、「半径」データRiはi番目の曲率半径(i番目の平面における)に対応し、厚さTiはi番目の面と(i+1)番目の面との間の軸上距離又は空間を示し、符号ndi及びνdiはそれぞれ、フラウンホーファーd線に対するi番目の光学素子の材料の屈折率及びアッベ数を示す。ndi及びνdiに対するデータを有さない面番号は、この面番号が空気の空間を表すことを示す。半径R=1.00E+18(式中、1E+Xは1×10+Xに等しい)は、略無限の半径、すなわち平坦面を示す。更に、各数値例において、物体Oは第1の光学面の物体側で物体面OPに位置し且つ且つ光軸AX上に位置すると仮定する。すなわち、物体Oは光学系と軸方向に位置合わせされると仮定する。開口絞りSTOは、物体空間が略テレセントリックであると考えられるように物体Oから相対的に離れた距離に位置すると仮定する。詳細には、物体空間テレセントリック系(すなわち、事実上無限遠に位置する射出瞳を有する光学系)を形成するために、開口絞りSTOは光学系の前焦点に位置すると考えられる。本明細書において、射出瞳が物体面OPから少なくとも100,000mm離れた距離に位置する場合、射出瞳は事実上無限遠に位置すると言う。各数値例において、物体Oは第1の光学素子の屈折率に一致する屈折率を有する流体に浸漬されると考えられる。非球面が存在する場合、面番号の隣りに追加されたアスタリスク(「*」)によりこれを示す。
Claims (18)
- 光軸に沿って物体の側から順に、第1の反射屈折光学部と、前記第1の反射屈折光学部との間に空間を有するように配置された第2の反射屈折光学部と、レンズ群と、を備え、
前記第1の反射屈折光学部は、凹面正反射領域および透過領域を有する第1の物体側面と、第1の透過領域及び前記第1の透過領域を包囲する全反射領域を有する第1の像側面とを含み、
前記第2の反射屈折光学部は、凸面正反射領域を有する第2の物体側面と、凹面正反射領域を有する第2の像側面とを含み、
前記物体からの光線は、前記第1の像側面、前記第1の物体側面、前記第2の像側面、前記第2の物体側面、にて順に反射されることを特徴とする反射屈折光学系。 - 前記第2の反射屈折光学部は、前記第2の物体側面からの光線により前記物体の第1の中間像を形成し、
前記レンズ群は、前記第1の中間像に基づいて前記物体の最終像を形成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。 - 前記第1の像側面は、前記第1の透過領域を包囲する環状正反射領域を更に有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。
- 前記物体からの光線のうち、前記全反射領域に入射する光線は全反射され、前記環状正反射領域に入射する光線は正反射されることを特徴とする請求項3に記載の反射屈折光学系。
- 前記全反射領域は略平坦な形状を有し、
前記第2の物体側面は、前記凸面正反射領域を包囲する略平坦な形状の第2の透過領域を有し、
前記第1の像側面及び前記第2の物体側面は、前記全反射領域と前記第2の透過領域とが互いに略平行となるように、互いに対向して配置されている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。 - 前記第2の反射屈折光学部と前記レンズ群との間に配置された第3の反射屈折光学部を更に備え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。
- 前記第3の反射屈折光学部は、光軸に沿って前記物体の側から順に第1のマンギンミラー及び第2のマンギンミラーを含み、
前記第2の物体側面からの光線は、前記第2のマンギンミラー及び前記第1のマンギンミラーにて順に反射されることを特徴とする請求項6に記載の反射屈折光学系。 - 前記第1のマンギンミラーは像側に対して凸面である湾曲した第1の反射面を含み、前記第2のマンギンミラーは前記物体の側に対して凹面である湾曲した第2の反射面を含み、
前記レンズ群は、前記第1の反射面にて反射された光線により前記物体の最終像を形成することを特徴とする請求項7に記載の反射屈折光学系。 - 前記第2の反射屈折光学部は、前記第3の反射屈折光学部の前記物体の側に前記第1の中間像を形成することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の反射屈折光学系。
- 前記第3の反射屈折光学部は、光軸に沿って前記物体の側から順に、像側に対して凹面である第1の正反射ミラーと前記物体の側に対して凹面である第2の正反射ミラーとを含み、
前記第2の物体側面からの光線は、前記第2の正反射ミラー及び前記第1の正反射ミラーにて順に反射されることを特徴とする請求項6に記載の反射屈折光学系。 - 前記第2の反射屈折光学部は、前記第2の物体側面と前記第2の像側面との間に前記第1の中間像を形成し、
前記第3の反射屈折光学部は、前記第1の中間像に基づいて前記第3の反射屈折光学部の像側に第2の中間像を形成し、
前記レンズ群は、前記第2の中間像に基づいて前記物体の最終像を形成することを特徴とする請求項10に記載の反射屈折光学系。 - 前記第3の反射屈折光学部と前記レンズ群との間に配置された第4の反射屈折光学部を更に備えることを特徴とする請求項6乃至11のいずれか1項に記載の反射屈折光学系。
- 前記第4の反射屈折光学部は、光軸に沿って前記物体の側から順に物体側マンギンミラー及び像側正反射ミラーを含み、
前記第3の反射屈折光学部からの光線は、前記像側正反射ミラー及び物体側マンギンミラーにて順に反射されることを特徴とする請求項12に記載の反射屈折光学系。 - 前記物体側マンギンミラーは像側に対して凸面である湾曲した物体側反射面を含み、前記像側正反射ミラーは前記物体の側に対して凹面である湾曲した像側反射面を含み、
前記レンズ群は、前記像側反射面にて反射された光線により前記物体の最終像を形成することを特徴とする請求項13に記載の反射屈折光学系。 - 前記第1の物体側面における前記凹面正反射領域は外向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記第2の像側面における前記凹面正反射領域は外向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記第2の物体側面における前記凸面正反射領域は内向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記外向きのペッツヴァル湾曲の和は前記内向きのペッツヴァル湾曲により相殺されることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の反射屈折光学系。 - 前記第2のマンギンミラーは外向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記第1のマンギンミラーは内向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記レンズ群は外向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記外向きのペッツヴァル湾曲の和は前記内向きのペッツヴァル湾曲により相殺されることを特徴とする請求項7又は8に記載の反射屈折光学系。 - 前記第2の正反射ミラーは外向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記第1の正反射ミラーは外向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記レンズ群は内向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記外向きのペッツヴァル湾曲の和は前記内向きのペッツヴァル湾曲により相殺されることを特徴とする請求項10又は11に記載の反射屈折光学系。 - 前記像側正反射ミラーは外向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記物体側マンギンミラーは内向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記レンズ群は外向きのペッツヴァル湾曲を生成し、
前記外向きのペッツヴァル湾曲の和は前記内向きのペッツヴァル湾曲により相殺されることを特徴とする請求項13又は14に記載の反射屈折光学系。
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