JP6379649B2 - 両側テレセントリック光学系 - Google Patents

Description

本発明は、物体側にテレセントリックであるとともに像側にテレセントリックである両側テレセントリック光学系に関する。

光学系の１つに、両側テレセントリック光学系があり、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。

この特許文献１に開示された等倍投影レンズは、両凸の正の第１レンズと、正メニスカスの第２レンズと、正メニスカスの第３レンズと、負メニスカスの第４レンズと、負メニスカスの第５レンズと、正メニスカスの第６レンズと、正メニスカスの第７レンズと、両凸の正の第８レンズとから対称に構成されている。

前記特許文献２に開示された対称型テレセントリック光学系は、開口絞りに関して対称に配置された前群ＧＦと後群ＧＲとからなり、前記前群ＧＦは、物体側から順に、開口絞り側に曲率半径の絶対値の小さい方の面を向けた正レンズＬ１と、開口絞り側に曲率半径の絶対値の大きい方の面を向けた正レンズＬ２と、開口絞り側に凹面を向けた負レンズＬ３とを備え、前記後群ＧＲは、前記開口絞り側から順に、開口絞り側に凹面を向けた負レンズＬ４と、開口絞り側に曲率半径の絶対値の大きい方の面を向けた正レンズＬ５と、開口絞り側に曲率半径の絶対値の小さい方の面を向けた正レンズＬ６とを備えて構成されている。

特開平０４−３３３８１４号公報 特開平０９−０８０３０６号公報

ところで、これら特許文献１および特許文献２には、１または複数の実施例が開示されている。それら実施例のコンストラクションデータから、入射側光束の主光線が平行となるように入射させた場合における射出側主光線が光軸となす角度をそれぞれ算出すると、特許文献１では、前記角度は、４度以上であり、特許文献２では、前記角度は、０．５度以上である。したがって、これら特許文献１および特許文献２に開示された各光学系は、必ずしもテレセントリック性能が良好であるとは言えず、これら特許文献１および特許文献２に開示された各光学系には、テレセントリック性能を改善する余地がある。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、よりテレセントリック性能を向上させた両側テレセントリック光学系を提供することである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する両側テレセントリック光学系を提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
（ａ）屈折率は、波長４０５ｎｍに対する屈折率である。
（ｂ）レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているものとする。

本発明の一態様にかかる両側テレセントリック光学系は、物体側より像側へ順に前群と後群とを備え、前記前群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力を有し、単レンズである第１レンズと、正の屈折力を有し、単レンズである第２レンズと、物体側に凸面を向けた第３レンズと、像側に凹面を向けた第４レンズとから成り、前記後群は、光軸上の所定の位置を対称点として前記前群と対称である第５ないし第８レンズから成り、前記前群および前記後群それぞれは、前記前群の後方焦点と前記後群の前方焦点とが前記所定の位置で略一致するように、配置されていることを特徴とする。

前群および後群が所定の位置で対称型に配置される両側テレセントリック光学系では、そのテレセントリック性を向上させるためには、物体面を開口絞りとみなしてそこを通過する平行光が、前群に入射し、そしてこの前群によって前記所定の位置（対称点）で焦点を結ぶとした場合に、この焦点位置（前記所定の位置（対称点））における球面収差を良好に補正する必要がある。両側テレセントリック光学系において、仮に、第１レンズが正の屈折力を有する正レンズであると（プラスリードであると）、アンダーに成り過ぎて球面収差が悪化してしまい、その結果、テレセントリック性能が悪化してしまう。前記両側テレセントリック光学系は、第１レンズを負の屈折力を有する負レンズとすることによって（マイナスリードにすることによって）、第１レンズに球面収差を補正過剰にさせる働きを持たせ、この第１レンズに続く正レンズの第２レンズによるアンダーの球面収差と合わせて全体として適切な球面収差を得ることができる。そして、前記両側テレセントリック光学系は、後群が前群に対して対称型であるので光束が同様の光路を逆向きに辿るから、光軸に平行に、すなわち、良好なテレセントリック性を持って光束を射出できる。

ここで、「入射側にテレセントリック」とは、物体から発する主光線が各物体高さにおいても光軸と平行になるように光学系に入射させた場合に、開口絞り中心を通過することを意味する。「射出側のテレセントリック性」とは、各物体高さから発した光束の主光線が光学系を射出し像面を通過する際の光軸に対する傾きで定義される。

また、他の一態様では、上述の両側テレセントリック光学系において、下記（１）の条件式を満たすことを特徴とする。
−３＜ｆ１／ｆ＜−０．５ ・・・（１）
ただし、ｆ１は、前記第１レンズの焦点距離であり、ｆは、前記前群の合成焦点距離である。

ｆ１／ｆは、全体の屈折力に対する第１レンズの屈折力の割合であり、条件式（１）は、第１レンズの屈折力を適切に設定するための式である。前記条件式（１）の下限を下回ると、前記球面収差を補正過剰にする働きが弱まり、したがって、テレセントリック性能が悪化し、好ましくない。一方、前記条件式（１）の上限を上回ると、前記球面収差が補正され過ぎてテレセントリック性能が悪化し、好ましくない。また、ペッツバール和が正に大きくなり過ぎて非点収差や像面性が悪化し、好ましくない。

また、他の一態様では、上述の両側テレセントリック光学系において、下記（２）の条件式を満たすことを特徴とする。
０．２＜Ｒ８／ｆ＜０．３５ ・・・（２）
ただし、Ｒ８は、前記第４レンズの像側面の曲率半径であり、ｆは、前群の合成焦点距離である。

Ｒ８／ｆは、前記所定の位置での収差を適切に設定するための式である。また、像面湾曲の点では、前記条件式（２）の下限を下回ると、ペッツバール和がプラス（＋）に大きくなり、像面性がアンダーになり過ぎて好ましくない。また、物体面から出て像面に結像する状態の球面収差がオーバーになり過ぎて好ましくない、一方、前記条件式（２）の上限を上回ると、ペッツバール和がマイナス（−）に大きくなり、像面性がオーバーになり過ぎて好ましくない。また、上記球面収差がアンダーになり過ぎ、結像性能が悪化し、好ましくない。

また、他の一態様では、上述の両側テレセントリック光学系において、下記（３）の条件式を満たすことを特徴とする。
−３＜ＰＤ／ｆ４＜−０．２ ・・・（３）
ただし、ＰＤは、物体面から前記第１レンズの物体側面までの距離であり、ｆ４は、前記第４レンズの焦点距離である。

ＰＤが長いと、物体面から前記第１レンズの物体側面までの間に、種々の部材を配置できるので、ＰＤは、長い方が好ましい。ＰＤ／ｆ４は、このＰＤの長さを適切に設定するための式である。また、像面湾曲の点では、前記条件式（３）の下限を下回ると、ペッツバール和がプラス（＋）に大きくなり、像面性がアンダーになり過ぎて好ましくない。一方、前記条件式（３）の上限を上回ると、ペッツバール和がマイナス（−）に大きくなり、像面性がオーバーになり過ぎて好ましくない。

また、他の一態様では、上述の両側テレセントリック光学系において、前記所定の位置に配置された開口絞りをさらに備えることを特徴とする。

このような両側テレセントリック光学系は、開口絞りをさらに備えるので、この開口絞りの開口径を設定することで、所望の開口数（ＮＡ）に設定できる。

本発明にかかる両側テレセントリック光学系は、よりテレセントリック性能を向上できる。

実施形態における両側テレセントリック光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 実施例１の両側テレセントリック光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例２の両側テレセントリック光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例３の両側テレセントリック光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例４の両側テレセントリック光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例５の両側テレセントリック光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例６の両側テレセントリック光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例７の両側テレセントリック光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例１における両側テレセントリック光学系の縦収差図である。 実施例１における両側テレセントリック光学系のテレセントリック性を示す図である。 実施例２における両側テレセントリック光学系の縦収差図である。 実施例２における両側テレセントリック光学系のテレセントリック性を示す図である。 実施例３における両側テレセントリック光学系の縦収差図である。 実施例３における両側テレセントリック光学系のテレセントリック性を示す図である。 実施例４における両側テレセントリック光学系の縦収差図である。 実施例４における両側テレセントリック光学系のテレセントリック性を示す図である。 実施例５における両側テレセントリック光学系の縦収差図である。 実施例５における両側テレセントリック光学系のテレセントリック性を示す図である。 実施例６における両側テレセントリック光学系の縦収差図である。 実施例６における両側テレセントリック光学系のテレセントリック性を示す図である。 実施例７における両側テレセントリック光学系の縦収差図である。 実施例７における両側テレセントリック光学系のテレセントリック性を示す図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は、実施形態における両側テレセントリック光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。

本実施形態における両側テレセントリック光学系は、光軸と主光線が物体側で平行に見なせる物体側テレセントリック性を有するとともに、光軸と主光線が像側で平行に見なせる像側テレセントリック性を有する光学系である。このような実施形態の両側テレセントリック光学系１は、例えば、図１に示すように、物体側より像側へ順に配置される前群１０と後群２０とを備える。

この前群１０は、物体側より像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ１１と、正の屈折力を有する第２レンズ１２と、所定の屈折力を有する第３レンズ１３と、所定の屈折力を有する第４レンズ１４とから成る。より具体的には、図１に示す例では、第１レンズ１１は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第２レンズ１２は、両凸の正レンズであり、第３レンズ１３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、そして、第４レンズ１４は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。

後群２０は、光軸ＡＸ上の所定の位置ＦＰを対称点として前群１０と対称である第５ないし第８レンズ２１〜２４から成る。すなわち、後群２０は、物体側より像側へ順に、所定の屈折力を有する第５レンズ２１と、所定の屈折力を有する第６レンズ２２と、正の屈折力を有する第７レンズ２３と、負の屈折力を有する第８レンズ２４とから成る。言い換えれば、後群２０は、像側から物体側へ順に、負の屈折力を有する第８レンズ２４と、正の屈折力を有する第７レンズ２３と、所定の屈折力を有する第６レンズ２２と、所定の屈折力を有する第５レンズ２１とから成る。より具体的には、図１に示す例では、第５レンズ２１は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第４レンズ１４と同様のレンズを、物体側面および像側面を第４レンズ１４の配置態様に対して反転させて配置されたものである。第６レンズ２２は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第３レンズ１３と同様のレンズを、物体側面および像側面を第３レンズ１３の配置態様に対して反転させて配置されたものである。第７レンズ２３は、両凸の正レンズであり、第２レンズ１２と同様のレンズを、物体側面および像側面を第２レンズ１２の配置態様に対して反転させて配置されたものである。第８レンズ２４は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第１レンズ１１と同様のレンズを、物体側面および像側面を第１レンズ１１の配置態様に対して反転させて配置されたものである。

これら第１ないし第８レンズ１１〜１４、２１〜２４は、例えばガラスモールドレンズであってよく、また例えば、プラスチック等の樹脂材料製レンズであってよい。

そして、これら前群１０および後群２０それぞれは、前群１０の後方焦点ＦＲと後群２０の前方焦点ＦＦとが前記所定の位置（対称点）ＦＰで略一致するように、配置されている。

さらに、本実施形態における両側テレセントリック光学系１は、前記所定の位置（対称点）に光学絞り３０が配置されている。光学絞り３０は、開口絞りや可変絞りであってよい。

本実施形態のように、前群１０および後群２０が開口絞り３０を挟んで対称型に配置される両側テレセントリック光学系１では、そのテレセントリック性を向上させるためには、物体面を開口絞りとみなしてそこを通過する平行光が、前群１０に入射し、そしてこの前群１０によって本来の開口絞り位置（前記所定の位置（対称点）ＦＰ）で焦点を結ぶとした場合に、この焦点位置（前記所定の位置（対称点）ＦＰ）における球面収差を良好に補正する必要がある。両側テレセントリック光学系において、仮に、最も物体側に配置される最初の第１レンズが正の屈折力を有する正レンズであると（プラスリードであると）、アンダーに成り過ぎて球面収差が悪化してしまい、その結果、テレセントリック性能が悪化してしまう。一方、本実施形態における両側テレセントリック光学系１では、上述したように、最初の第１レンズ１１が負の屈折力を有する負レンズであり、マイナスリードにすることによって、この負レンズの第１レンズ１１によって球面収差を補正過剰にできるので、第１レンズ１１に続く第２レンズ１２の正レンズによるアンダーの球面収差と合わせることで、両側テレセントリック光学系１全体として適切な球面収差を実現できる。そして、後群２０が前群１０に対して対称型であるので光束が同様の光路を逆向きに辿るから、本実施形態における両側テレセントリック光学系１は、光軸ＡＸに平行に、すなわち、良好なテレセントリック性を持って光束を射出できる。

また、本実施形態における両側テレセントリック光学系１は、開口絞り３０を備えるので、この開口絞り３０の開口径を設定することで、所望の開口数（ＮＡ）に設定できる。

なお、上述の作用効果の説明では、開口絞り３０を用いて説明したが、開口絞り３０は、上述のように開口数（ＮＡ）を設定するための部材であり、両側テレセントリック光学系１にとって必ずしも必須の構成部材ではない。

そして、上述の実施形態の両側テレセントリック光学系１において、第１レンズ１１の焦点距離をｆ１とし、前群１０の合成焦点距離をｆとした場合に、好ましくは、両側テレセントリック光学系１は、次式（１）の条件式を満たす。
−３＜ｆ１／ｆ＜−０．５ ・・・（１）
ｆ１／ｆは、全体の屈折力に対する第１レンズ１１の屈折力の割合であり、条件式（１）は、第１レンズ１１の屈折力を適切に設定するための式である。前記条件式（１）の下限を下回ると、前記球面収差を補正過剰にする働きが弱まり、したがって、テレセントリック性能が悪化し、好ましくない。一方、前記条件式（１）の上限を上回ると、前記球面収差が補正され過ぎてテレセントリック性能が悪化し、好ましくない。また、ペッツバール和が正に大きくなり過ぎて非点収差や像面性が悪化し、好ましくない。

また、上述の実施形態の両側テレセントリック光学系１において、第４レンズ１４の像側面の曲率半径をＲ８とする場合に、好ましくは、両側テレセントリック光学系１は、下記（２）の条件式を満たす。
０．２＜Ｒ８／ｆ＜０．３５ ・・・（２）
Ｒ８／ｆは、前記所定の位置（対称点）ＦＰでの収差を適切に設定するための式である。また、像面湾曲の点では、前記条件式（２）の下限を下回ると、ペッツバール和がプラス（＋）に大きくなり、像面性がアンダーになり過ぎて好ましくない。また、物体面から出て像面に結像する状態の球面収差がオーバーになり過ぎて好ましくない、一方、前記条件式（２）の上限を上回ると、ペッツバール和がマイナス（−）に大きくなり、像面性がオーバーになり過ぎて好ましくない。また、上記球面収差がアンダーになり過ぎ、結像性能が悪化し、好ましくない。

なお、この条件式（２）を満たす場合において、両側テレセントリック光学系１は、さらに、上記条件式（１）を満たしてもよい。

また、上述の実施形態の両側テレセントリック光学系１において、物体面から第１レンズ１１の物体側面までの距離をＰＤとし、第４レンズ１４の焦点距離をｆ４とした場合に、好ましくは、両側テレセントリック光学系１は、下記（３）の条件式を満たす。
−３＜ＰＤ／ｆ４＜−０．２ ・・・（３）
ＰＤが長いと、物体面から第１レンズ１１の物体側面までの間に、種々の部材を配置できるので、ＰＤは、長い方が好ましい。ＰＤ／ｆ４は、このＰＤの長さを適切に設定するための式である。また、像面湾曲の点では、前記条件式（３）の下限を下回ると、ペッツバール和がプラス（＋）に大きくなり、像面性がアンダーになり過ぎて好ましくない。一方、前記条件式（３）の上限を上回ると、ペッツバール和がマイナス（−）に大きくなり、像面性がオーバーになり過ぎて好ましくない。

なお、この条件式（３）を満たす場合において、両側テレセントリック光学系１は、さらに、上記条件式（１）および上記条件式（２）の少なくとも一方を満たしてもよい。

以下、図１に示したような両側テレセントリック光学系１の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。

図２ないし図８は、実施例１ないし実施例７における両側テレセントリック光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９および図２１は、実施例１ないし実施例７における両側テレセントリック光学系の縦収差図である。図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０および図２２は、実施例１ないし実施例７における両側テレセントリック光学系のテレセントリック性を示す図である。

実施例１〜７の両側テレセントリック光学系１Ａ〜１Ｇは、図２ないし図８のそれぞれに示すように、大略、物体側より像側へ順に、前群Ｇｒｆと、開口絞りＳＴと、開口絞りＳＴを対称面として前群Ｇｒｆと対称な後群Ｇｒｒとを備える。前群Ｇｒｆは、物体側より像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、所定の屈折力を有する第３レンズＬ３と、所定の屈折力を有する第４レンズＬ４とから成る。後群Ｇｒｒは、物体側より像側へ順に、開口絞りＳＴを対称面として、第１ないし第４レンズＬ１〜Ｌ４の各配置位置および各レンズ形状と対称である各配置位置および各レンズ形状を持つ第５ないし第８レンズＬ５〜Ｌ８からなる。

より詳しくは、各実施例１〜７の両側テレセントリック光学系１Ａ〜１Ｇは、第１ないし第８レンズＬ１〜Ｌ８が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。

実施例１、３、４、５、６および７の両側テレセントリック光学系１Ａ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇの場合について説明すると、前群Ｇｒｆにおいて、第１レンズＬ１は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は、両凸の正レンズであり、第３レンズＬ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、そして、第４レンズＬ４は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。後群Ｇｒｒにおいて、第５レンズＬ５は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第６レンズＬ６は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は、両凸の正レンズであり、そして、第８レンズＬ８は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。

一方、実施例１の両側テレセントリック光学系１Ａに対し、実施例２の両側テレセントリック光学系１Ｂでは、第１および第３レンズＬ１、Ｌ３の各レンズ形状が異なっている。したがって、実施例２の両側テレセントリック光学系１Ｂでは、実施例１の両側テレセントリック光学系１Ａに対し、第５および第７レンズＬ５、Ｌ７の各レンズ形状も異なっている。すなわち、実施例２の両側テレセントリック光学系１Ｂの場合について説明すると、前群Ｇｒｆにおいて、第１レンズＬ１は、両凹の負レンズであり、第２レンズＬ２は、両凸の正レンズであり、第３レンズＬ３は、両凸の正レンズであり、そして、第４レンズＬ４は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。後群Ｇｒｒにおいて、第５レンズＬ５は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第６レンズＬ６は、両凸の正レンズであり、第７レンズＬ７は、両凸の正レンズであり、そして、第８レンズＬ８は、両凹の負レンズである。

図２ないし図８の各図において、各レンズ面に付されている番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えた場合のｉ番目のレンズ面（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えるものとする。）である。なお、開口絞りＳＴの面も１つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、各実施例についても同様である。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例の各図を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号（ｒ１）が付されているが、後述のコンストラクションデータに示すように、これらの曲率等が各実施例１〜７を通じて同一であるという意味ではない。

このような構成の下で、各実施例１〜７の撮像光学系１Ａ〜１Ｇにおいて、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、開口絞りＳＴ、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を通過し、所定の位置の像面に物体の光学像を形成する。

これら各実施例１〜７の両側テレセントリック光学系１Ａ〜１Ｇにおける、各レンズのコンストラクションデータは、次の通りである。

まず、実施例１の両側テレセントリック光学系１Ａにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。

数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ（４０５ｎｍ）
物面 ∞
１ 63.326 3.600 1.70421
２ 44.483 36.584
３ 91.104 19.311 1.67032
４ -141.931 1.000
５ 36.170 10.179 1.71793
６ 97.588 1.907
７ 85.400 3.599 1.62323
８ 24.243 156.995
９（絞り）
１０ -24.243 3.599 1.62323
１１ -85.400 1.907
１２ -97.588 10.179 1.71793
１３ -36.170 1.000
１４ 141.931 19.311 1.67032
１５ -91.104 36.584
１６ -44.483 3.600 1.70421
１７ -63.326
像面 ∞
各種データ
ＰＤ（ｍｍ） 70
ｆ１（ｍｍ） -230.494
ｆ４（ｍｍ） -55.573
ｆ（ｍｍ） 100
ｆ１／ｆ -2.3049
Ｒ８／ｆ 0.2424
ＰＤ／ｆ４ -1.2596
ＮＡ 0.05
最大像高（ｍｍ） 18

次に、実施例２の両側テレセントリック光学系１Ｂにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。

数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ（４０５ｎｍ）
物面 ∞
１ -53.1529 7.001248 1.741729
２ 182.3729 5.205396
３ 2751.789 11.65703 1.846083
４ -65.4454 0.49166
５ 71.68686 20.00052 1.751656
６ -1474.99 18.07543
７ 35.9702 5.029742 1.704205
８ 28.73059 163.981
９（絞り）
１０ -28.7306 5.029742 1.704205
１１ -35.9702 18.07543
１２ 1474.99 20.00052 1.751656
１３ -71.6869 0.49166
１４ 65.44544 11.65703 1.846083
１５ -2751.79 5.205396
１６ -182.373 7.001248 1.741729
１７ 53.15285
像面 ∞
各種データ
ＰＤ（ｍｍ） 80
ｆ１（ｍｍ） -54.795
ｆ４（ｍｍ） -284.338
ｆ（ｍｍ） 100
ｆ１／ｆ -0.5479
Ｒ８／ｆ 0.2873
ＰＤ／ｆ４ -0.2814
ＮＡ 0.05
最大像高（ｍｍ） 21

次に、実施例３の両側テレセントリック光学系１Ｃにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。

数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ（４０５ｎｍ）
物面 ∞
１ 73.305 3.600 1.70421
２ 48.341 20.144
３ 74.504 19.447 1.67032
４ -184.922 0.999
５ 32.788 9.164 1.71793
６ 65.570 1.751
７ 56.605 3.583 1.62323
８ 22.596 147.491
９（絞り）
１０ -22.596 3.583 1.62323
１１ -56.605 1.751
１２ -65.570 9.164 1.71793
１３ -32.788 0.999
１４ 184.922 19.447 1.67032
１５ -74.504 20.144
１６ -48.341 3.600 1.70421
１７ -73.305
像面 ∞
各種データ
ＰＤ（ｍｍ） 90
ｆ１（ｍｍ） -214.346
ｆ４（ｍｍ） -62.891
ｆ（ｍｍ） 100
ｆ１／ｆ -2.1435
Ｒ８／ｆ 0.2260
ＰＤ／ｆ４ -1.4311
ＮＡ 0.05
最大像高（ｍｍ） 18

次に、実施例４の両側テレセントリック光学系１Ｄにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。

数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ（４０５ｎｍ）
物面 ∞
１ 91.269 3.600 1.62323
２ 49.373 7.444
３ 63.252 8.270 1.76483
４ -863.787 0.999
５ 33.078 8.792 1.71793
６ 65.345 1.058
７ 49.782 5.000 1.62323
８ 22.413 144.695
９（絞り）
１０ -22.413 5.000 1.62323
１１ -49.782 1.058
１２ -65.345 8.792 1.71793
１３ -33.078 0.999
１４ 863.787 8.270 1.76483
１５ -63.252 7.444
１６ -49.373 3.600 1.62323
１７ -91.269
像面 ∞
各種データ
ＰＤ（ｍｍ） 110
ｆ１（ｍｍ） -178.472
ｆ４（ｍｍ） -70.346
ｆ（ｍｍ） 100
ｆ１／ｆ -1.7847
Ｒ８／ｆ 0.2241
ＰＤ／ｆ４ -1.5637
ＮＡ 0.05
最大像高（ｍｍ） 18

次に、実施例５の両側テレセントリック光学系１Ｅにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。

数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ（４０５ｎｍ）
物面 ∞
１ 166.989 5.124 1.62323
２ 61.350 4.996
３ 86.687 8.742 1.67032
４ -220.809 0.459
５ 41.795 22.420 1.67032
６ 81.098 1.939
７ 39.604 5.682 1.62323
８ 24.025 121.985
９（絞り）
１０ -24.025 5.682 1.62323
１１ -39.604 1.939
１２ -81.098 22.420 1.67032
１３ -41.795 0.459
１４ 220.809 8.742 1.67032
１５ -86.687 4.996
１６ -61.350 5.124 1.62323
１７ -166.989
像面 ∞
各種データ
ＰＤ（ｍｍ） 120
ｆ１（ｍｍ） -158.562
ｆ４（ｍｍ） -113.961
ｆ（ｍｍ） 100
ｆ１／ｆ -1.5856
Ｒ８／ｆ 0.2403
ＰＤ／ｆ４ -1.0530
ＮＡ 0.04
最大像高（ｍｍ） 21

次に、実施例６の両側テレセントリック光学系１Ｆにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。

数値実施例６
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ（４０５ｎｍ）
物面 ∞
１ 81.350 4.000 1.72966
２ 56.023 2.918
３ 57.536 20.001 1.79908
４ -319.973 0.499
５ 41.333 8.068 1.74446
６ 103.197 4.212
７ 700.641 5.001 1.65758
８ 28.998 115.665
９（絞り）
１０ -28.998 5.001 1.65758
１１ -700.641 4.212
１２ -103.197 8.068 1.74446
１３ -41.333 0.499
１４ 319.973 20.001 1.79908
１５ -57.536 2.918
１６ -56.023 4.000 1.72966
１７ -81.350
像面 ∞
各種データ
ＰＤ（ｍｍ） 130
ｆ１（ｍｍ） -264.224
ｆ４（ｍｍ） -46.138
ｆ（ｍｍ） 100
ｆ１／ｆ -2.6422
Ｒ８／ｆ 0.2900
ＰＤ／ｆ４ -2.8176
ＮＡ 0.05
最大像高（ｍｍ） 21

次に、実施例７の両側テレセントリック光学系１Ｇにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。

数値実施例７
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ（４０５ｎｍ）
物面 ∞
１ 190.009 7.001 1.74173
２ 79.198 6.267
３ 215.773 7.308 1.75166
４ -166.423 0.487
５ 56.181 20.014 1.79908
６ 352.159 20.012
７ 114.582 5.020 1.62323
８ 34.278 92.266
９（絞り）
１０ -34.278 5.020 1.62323
１１ -114.582 20.012
１２ -352.159 20.014 1.79908
１３ -56.181 0.487
１４ 166.423 7.308 1.75166
１５ -215.773 6.267
１６ -79.198 7.001 1.74173
１７ -190.009
像面 ∞
各種データ
ＰＤ（ｍｍ） 130
ｆ１（ｍｍ） -188.152
ｆ４（ｍｍ） -80.408
ｆ（ｍｍ） 100
ｆ１／ｆ -1.8815
Ｒ８／ｆ 0.3428
ＰＤ／ｆ４ -1.6168
ＮＡ 0.05
最大像高（ｍｍ） 21

上記の面データにおいて、面番号は、図２ないし図８に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。

また、“ｒ”は、各面の曲率半径（単位はｍｍ）を、“ｄ”は、光軸上の各レンズ面の間隔（軸上面間隔）を、そして、“ｎｄ”は、各レンズの波長４０５ｎｍに対する屈折率をそれぞれ示している。なお、開口絞りＳＴの面は、平面であり、その曲率半径は、∞（無限大）である。また、開口絞りＳＴの物体側に位置する第４レンズＬ４の像側面ｒ８の面間隔は、開口絞りＳＴとの面間隔ではなく、開口絞りＳＴの像側に位置する第５レンズＬ５の物体側面ｒ１０との面間隔である（面ｒ８と面ｒ９との間の距離）。開口絞りＳＴは、これら第４レンズＬ４の像側面ｒ８と第５レンズＬ５の物体側面ｒ１０との中央位置に位置している。

以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、各実施例１〜７の両側テレセントリック光学系１Ａ〜１Ｇにおける各収差が、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９および図２１それぞれに示されており、それらのテレセントリック性が、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０および図２２に示されている。

これら図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９および図２１の（Ａ）および（Ｂ）それぞれには、物体距離ＰＤにおける球面収差および像面湾曲が示されている。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、最大入射高で規格化した値で表している。像面湾曲の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。また、球面収差の図中、実線は、波長４００ｎｍ、破線は、波長４０５ｎｍ、そして、一点差線は、波長４１０ｎｍにおける結果をそれぞれ表している。そして、像面湾曲の図中、実線は、タンジェンシャル（メリディオナル）面（Ｍ）、破線は、サジタル（ラディアル）面（Ｓ）における結果をそれぞれ表している。また、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０および図２２の横軸は、角度であり、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。

以上、説明したように、上記実施例１〜７における両側テレセントリック光学系１Ａ〜１Ｇは、上述の各条件を満足している結果、収差を改善しつつ、｜０．１０｜以下や｜０．０５｜以下で、従来の光学系より、よりテレセントリック性能を向上している。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

ＡＸ 光軸
ＳＴ 開口絞り
１、１Ａ〜１Ｇ 両側テレセントリック光学系
１０、Ｇｒｆ 前群
２０、Ｇｒｒ 後群
３０ 光学絞り
１１、Ｌ１ 第１レンズ
１２、Ｌ２ 第２レンズ
１３、Ｌ３ 第３レンズ
１４、Ｌ４ 第４レンズ
２１、Ｌ５ 第５レンズ
２２、Ｌ６ 第６レンズ
２３、Ｌ７ 第７レンズ
２４、Ｌ８ 第８レンズ

Claims (5)

1. 物体側より像側へ順に前群と後群とを備え、
   前記前群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力を有し、単レンズである第１レンズと、正の屈折力を有し、単レンズである第２レンズと、物体側に凸面を向けた第３レンズと、像側に凹面を向けた第４レンズとから成り、
   前記後群は、光軸上の所定の位置を対称点として前記前群と対称である第５ないし第８レンズから成り、
   前記前群および前記後群それぞれは、前記前群の後方焦点と前記後群の前方焦点とが前記所定の位置で略一致するように、配置されていること
   を特徴とする両側テレセントリック光学系。
2. 下記（１）の条件式を満たすこと
   を特徴とする請求項１に記載の両側テレセントリック光学系。
   −３＜ｆ１／ｆ＜−０．５ ・・・（１）
   ただし、
   ｆ１；前記第１レンズの焦点距離
   ｆ；前記前群の合成焦点距離
3. 下記（２）の条件式を満たすこと
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の両側テレセントリック光学系。
   ０．２＜Ｒ８／ｆ＜０．３５ ・・・（２）
   ただし、
   Ｒ８；前記第４レンズの像側面の曲率半径
   ｆ；前群の合成焦点距離
4. 下記（３）の条件式を満たすこと
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の両側テレセントリック光学系。
   −３＜ＰＤ／ｆ４＜−０．２ ・・・（３）
   ただし、
   ＰＤ；物体面から前記第１レンズの物体側面までの距離
   ｆ４；前記第４レンズの焦点距離
5. 前記所定の位置に配置された開口絞りをさらに備えること
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の両側テレセントリック光学系。

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