JPH0414325B2 - - Google Patents
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- JPH0414325B2 JPH0414325B2 JP55064050A JP6405080A JPH0414325B2 JP H0414325 B2 JPH0414325 B2 JP H0414325B2 JP 55064050 A JP55064050 A JP 55064050A JP 6405080 A JP6405080 A JP 6405080A JP H0414325 B2 JPH0414325 B2 JP H0414325B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- lens
- groups
- positive
- convergent
- Prior art date
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Links
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- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 23
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/64—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/62—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having six components only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
本発明は被検物体の拡大投影像を得るための投
影レンズ、特にその高倍率用のものに関する。 一般に、高倍率用投影レンズの焦点距離は非常
に短く、このため作動距離Ｗ・Ｄも短くなり、操
作性が悪かつた。特に、被検物体に深い凹凸があ
る場合には被検物体を自由に移動できないばかり
か、凹部を十分に観察できないこともあつた。 本発明はこれらの点を改善し、焦点距離の２倍
〜５倍以上の作動距離を有し、少ないレンズ構成
で明るい高倍率用の長作動距離投影レンズを得る
ことを目的とする。 本発明による投影レンズは後記する各実施例の
レンズ構成を示す第１〜第４図のごとく、像側よ
り順に、正レンズ成分と負レンズ成分とを含む発
散性の第１群G1、負レンズ成分を含む発散性の
第２群G2、像側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズ成分を含む収斂性の第３群G3、負レンズと
正レンズとの接合レンズで接合面が像側に凸の正
レンズ成分を含む収斂性の第４群G4、正レンズ
成分を含む収斂性の第５群G5とにより構成され
る。そして更にf1、f2，f3をそれぞれ第１群、第
２群、第３群の焦点距離、F12を第１群と第２群
の合成焦点距離、d6を第２群と第３群の空気間
隔、n9，n10を第４群の負レンズと正レンズの屈
折率、r7，r8を第３群のスクリーン側及び物体側
の面の曲率半径とするとき、次の諸条件を満足す
るように構成したものである。 (1) 0.6K＜f3＜1.3K ただしＫ＝｜F12｜＋d6 (2) −3.5＜r8＋r7／r8−r7＜−0.8 (3) n9−n10＞０ (4) ｜f1｜＞｜f2｜ 一般に作動距離の長いレンズ系を得るために
は、レンズの全長を長くし発散群と収斂群との間
隔を大きくするか、あるいは強い発散群を必要と
する。発散群と収斂群との間隔を大として長作動
距離を得る場合には、間隔を大きくするほど共に
パワーは弱くなり収差補正上は利点があるが、長
い作動距離を得るためにはレンズ全長が著しく長
くなり装置への組込み及び取り扱い上に於いても
不便である。さらに実際の多くの装置ではレンズ
全長が制限されていてこのような場合は使用が困
難となる。また強い発散群を用いた場合は、発散
群と収斂群の間隔を小さくできレンズがコンパク
トになるが、収斂群のパワーも強くなつて収斂群
に対する負担が大きくなり輪帯球面収差の悪化が
蓄しくなる。また強い発散群のためペツツバール
和が負に過大となりさらに短波長側の球面収差の
悪化がより顕著となる。 以下本発明について詳述するが、光学設計上像
面（スクリーン）側より光線追跡したのでこの方
式にそつて説明する。 本発明では、まず発散群として第１群G1と第
２群G2とを設け、両群に適当な間隔を与えるこ
とにより各群の屈折力が比較的弱くても強い発散
力が得られるよう構成し、ペツツバール和の改善
をはかつた。また発散群による短波長側の球面収
差の悪化の補正のために、第３群G3の屈折力を
条件(1)のごとく第３群G3の焦点距離f3が第１、２
群の合成系の焦点距離F12と第２、第３群間の距
離d6との和とほぼ同等になるように、即ち、第
１、第２群の合成系の後側焦点と第３群の前側焦
点とがほぼ一致するように決定し、発散群による
強い発散光線をほぼ平行光線ないしやや収斂光線
に変化させる。この第３群G3で光線の傾き角を
急激に変化させることによつて長波長側より短波
長側でより球面収差の補正不足の度合を強くする
ことによつて、発散群で生じた短波長側での球面
収差の悪化を補正する。この時第３群のレンズ形
状を規定する条件(2)は主に光線を物体側の面のみ
で屈折させ球面収差の補正不足の度合を高め条件
(1)の効果を助長するものである。また(1)の条件の
上限からの逸脱は第４群への入射高を高くし第４
群への負担を強め収差補正上困難をきたし、下限
からの逸脱は作動距離を減少させ好ましくない。
作動距離を出来るだけ長くするためには第４群の
屈折力を極めて弱くしかつ第５群を比較的主面が
物体側に出ているレンズ群あるいは凸単レンズで
構成することが望ましい。 球面収差は(1)，(2)の条件では補正不足となる
が、この場合は短波長側でより補正不足の度合が
大となつているため、第４群の接合面を像側に凸
でかつ(3)の条件をもたせ強い発散面とすることに
より短波長側での球面収差の悪化を招くことなく
補正可能である。さらに(3)の条件は負となつてい
るペツツバール和の改善にも寄与している。倍率
色収差の補正については、本レンズ系の場合例え
ば実施例１の光路図を示した第１図から分るごと
く主光線が収斂群のほぼ中央を通つているため、
発散群特に入射高の高い第１群G1の正、負のレ
ンズの硝種の選択によつて補正することが必要で
あり、この正レンズ及び負レンズのアツベ数をそ
れぞれν1，ν3とするときν3−ν1＞15であることが
望ましい。 さらに(4)の条件のように第１群G1と第２群G2
の屈折力を配分することによつて、第２群G2に
対する入射高を低くすることが出来るため、第２
群のパワーが比較的強いにもかかわらず１枚で構
成できる。また一般に投影検査器に於いては歪曲
収差を極めて小さく補正しなければならず、本レ
ンズ系では第１図から分るごとく、斜光線の主光
線が収斂群G3，G4，G5のほぼ中央を通つている
ため主に入射高の高い第１群G1で補正する必要
があるが、第１群の屈折力が(4)の条件を満たして
いれば、比較的第１群を構成している正、負レン
ズの屈折力が小となるため、両レンズのベンデイ
ングによつて歪曲収差を補正することは容易に可
能である。第１群G1が接合レンズである場合も
接合された正負のレンズの屈折率をそれぞれn1，
n3とするときn1＞n3とし若干屈折率の差をもうけ
ることにより容易に補正が可能である。 上記のごとき本発明の構成においては、発散性
の第２群G2の中の負レンズ成分を像側に凸面を
向けた負メニスカスレンズとして、物体側により
強い曲率の面を向けた形状とすることが望まし
い。また、収斂性の第５群G5中の少なくとも１
個の正レンズ成分については、像側により強い曲
面を向けた形状とすることが望ましい。 以下本発明による実施例について述べる。 第１図に示した実施例１は作動距離が焦点距離
の5.38倍有り、全長1560mmの系で100倍の投影倍
率を有する。本実施例では第５群G5として像側
より正負の接合レンズと両凸の正レンズの２群３
枚より構成した。さらに作動距離を十分長く出す
目的で、第５群中の主たる屈折力を物体側の両凸
レンズにもたせ、接合レンズはほとんど屈折力を
もたないよう構成し、かつ接合面を発散面とする
ことにより物体側の両凸レンズによる球面収差の
補正不足をより良好に補正した。 第２図の実施例２は作動距離が焦点距離の3.05
倍有り、全長1544mmの系で50倍の投影倍率を有す
る。実施例１との主な相違点は第１群と第２群の
パワー配置を変更して作動距離を若干短くしたも
のである。 第３図の実施例３は作動距離が焦点距離の3.03
倍有り、全長1200mmの系で50倍の投影倍率を有す
る。第５群G5は凸メニスカスレンズ１枚より構
成される。比較的全長の短い系では色収差、球面
収差等が十分補正可能である。 第４図の実施例４は作動距離が焦点距離の4.52
倍有り、全長1200mmの系で200倍の投影倍率を有
する。第５群G5は実施例１，２とほぼ同様の構
成である。また、第１群を接合レンズとして正負
レンズに屈折率の差をもうけることによつて歪曲
収差を補正したものである。 尚、上記の実施例において第４群中の接合レン
ズの屈折率の差は0.2位あるが、これは屈折率の
差が大きいほど接合面の曲率半径が大きくなり製
造上に於いて利点があるためで、収差補正上は(3)
の条件位まで補正可能である。 次に以上説明した本発明の各実施例の諸元を示
す。ただしr1……r16はレンズ各面の曲率半径、d1
……d15は各レンズの厚さおよびレンズ間隔、n1
……n15は各レンズの屈折率、ν1……ν15は各レン
ズのアツベ数である。
影レンズ、特にその高倍率用のものに関する。 一般に、高倍率用投影レンズの焦点距離は非常
に短く、このため作動距離Ｗ・Ｄも短くなり、操
作性が悪かつた。特に、被検物体に深い凹凸があ
る場合には被検物体を自由に移動できないばかり
か、凹部を十分に観察できないこともあつた。 本発明はこれらの点を改善し、焦点距離の２倍
〜５倍以上の作動距離を有し、少ないレンズ構成
で明るい高倍率用の長作動距離投影レンズを得る
ことを目的とする。 本発明による投影レンズは後記する各実施例の
レンズ構成を示す第１〜第４図のごとく、像側よ
り順に、正レンズ成分と負レンズ成分とを含む発
散性の第１群G1、負レンズ成分を含む発散性の
第２群G2、像側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズ成分を含む収斂性の第３群G3、負レンズと
正レンズとの接合レンズで接合面が像側に凸の正
レンズ成分を含む収斂性の第４群G4、正レンズ
成分を含む収斂性の第５群G5とにより構成され
る。そして更にf1、f2，f3をそれぞれ第１群、第
２群、第３群の焦点距離、F12を第１群と第２群
の合成焦点距離、d6を第２群と第３群の空気間
隔、n9，n10を第４群の負レンズと正レンズの屈
折率、r7，r8を第３群のスクリーン側及び物体側
の面の曲率半径とするとき、次の諸条件を満足す
るように構成したものである。 (1) 0.6K＜f3＜1.3K ただしＫ＝｜F12｜＋d6 (2) −3.5＜r8＋r7／r8−r7＜−0.8 (3) n9−n10＞０ (4) ｜f1｜＞｜f2｜ 一般に作動距離の長いレンズ系を得るために
は、レンズの全長を長くし発散群と収斂群との間
隔を大きくするか、あるいは強い発散群を必要と
する。発散群と収斂群との間隔を大として長作動
距離を得る場合には、間隔を大きくするほど共に
パワーは弱くなり収差補正上は利点があるが、長
い作動距離を得るためにはレンズ全長が著しく長
くなり装置への組込み及び取り扱い上に於いても
不便である。さらに実際の多くの装置ではレンズ
全長が制限されていてこのような場合は使用が困
難となる。また強い発散群を用いた場合は、発散
群と収斂群の間隔を小さくできレンズがコンパク
トになるが、収斂群のパワーも強くなつて収斂群
に対する負担が大きくなり輪帯球面収差の悪化が
蓄しくなる。また強い発散群のためペツツバール
和が負に過大となりさらに短波長側の球面収差の
悪化がより顕著となる。 以下本発明について詳述するが、光学設計上像
面（スクリーン）側より光線追跡したのでこの方
式にそつて説明する。 本発明では、まず発散群として第１群G1と第
２群G2とを設け、両群に適当な間隔を与えるこ
とにより各群の屈折力が比較的弱くても強い発散
力が得られるよう構成し、ペツツバール和の改善
をはかつた。また発散群による短波長側の球面収
差の悪化の補正のために、第３群G3の屈折力を
条件(1)のごとく第３群G3の焦点距離f3が第１、２
群の合成系の焦点距離F12と第２、第３群間の距
離d6との和とほぼ同等になるように、即ち、第
１、第２群の合成系の後側焦点と第３群の前側焦
点とがほぼ一致するように決定し、発散群による
強い発散光線をほぼ平行光線ないしやや収斂光線
に変化させる。この第３群G3で光線の傾き角を
急激に変化させることによつて長波長側より短波
長側でより球面収差の補正不足の度合を強くする
ことによつて、発散群で生じた短波長側での球面
収差の悪化を補正する。この時第３群のレンズ形
状を規定する条件(2)は主に光線を物体側の面のみ
で屈折させ球面収差の補正不足の度合を高め条件
(1)の効果を助長するものである。また(1)の条件の
上限からの逸脱は第４群への入射高を高くし第４
群への負担を強め収差補正上困難をきたし、下限
からの逸脱は作動距離を減少させ好ましくない。
作動距離を出来るだけ長くするためには第４群の
屈折力を極めて弱くしかつ第５群を比較的主面が
物体側に出ているレンズ群あるいは凸単レンズで
構成することが望ましい。 球面収差は(1)，(2)の条件では補正不足となる
が、この場合は短波長側でより補正不足の度合が
大となつているため、第４群の接合面を像側に凸
でかつ(3)の条件をもたせ強い発散面とすることに
より短波長側での球面収差の悪化を招くことなく
補正可能である。さらに(3)の条件は負となつてい
るペツツバール和の改善にも寄与している。倍率
色収差の補正については、本レンズ系の場合例え
ば実施例１の光路図を示した第１図から分るごと
く主光線が収斂群のほぼ中央を通つているため、
発散群特に入射高の高い第１群G1の正、負のレ
ンズの硝種の選択によつて補正することが必要で
あり、この正レンズ及び負レンズのアツベ数をそ
れぞれν1，ν3とするときν3−ν1＞15であることが
望ましい。 さらに(4)の条件のように第１群G1と第２群G2
の屈折力を配分することによつて、第２群G2に
対する入射高を低くすることが出来るため、第２
群のパワーが比較的強いにもかかわらず１枚で構
成できる。また一般に投影検査器に於いては歪曲
収差を極めて小さく補正しなければならず、本レ
ンズ系では第１図から分るごとく、斜光線の主光
線が収斂群G3，G4，G5のほぼ中央を通つている
ため主に入射高の高い第１群G1で補正する必要
があるが、第１群の屈折力が(4)の条件を満たして
いれば、比較的第１群を構成している正、負レン
ズの屈折力が小となるため、両レンズのベンデイ
ングによつて歪曲収差を補正することは容易に可
能である。第１群G1が接合レンズである場合も
接合された正負のレンズの屈折率をそれぞれn1，
n3とするときn1＞n3とし若干屈折率の差をもうけ
ることにより容易に補正が可能である。 上記のごとき本発明の構成においては、発散性
の第２群G2の中の負レンズ成分を像側に凸面を
向けた負メニスカスレンズとして、物体側により
強い曲率の面を向けた形状とすることが望まし
い。また、収斂性の第５群G5中の少なくとも１
個の正レンズ成分については、像側により強い曲
面を向けた形状とすることが望ましい。 以下本発明による実施例について述べる。 第１図に示した実施例１は作動距離が焦点距離
の5.38倍有り、全長1560mmの系で100倍の投影倍
率を有する。本実施例では第５群G5として像側
より正負の接合レンズと両凸の正レンズの２群３
枚より構成した。さらに作動距離を十分長く出す
目的で、第５群中の主たる屈折力を物体側の両凸
レンズにもたせ、接合レンズはほとんど屈折力を
もたないよう構成し、かつ接合面を発散面とする
ことにより物体側の両凸レンズによる球面収差の
補正不足をより良好に補正した。 第２図の実施例２は作動距離が焦点距離の3.05
倍有り、全長1544mmの系で50倍の投影倍率を有す
る。実施例１との主な相違点は第１群と第２群の
パワー配置を変更して作動距離を若干短くしたも
のである。 第３図の実施例３は作動距離が焦点距離の3.03
倍有り、全長1200mmの系で50倍の投影倍率を有す
る。第５群G5は凸メニスカスレンズ１枚より構
成される。比較的全長の短い系では色収差、球面
収差等が十分補正可能である。 第４図の実施例４は作動距離が焦点距離の4.52
倍有り、全長1200mmの系で200倍の投影倍率を有
する。第５群G5は実施例１，２とほぼ同様の構
成である。また、第１群を接合レンズとして正負
レンズに屈折率の差をもうけることによつて歪曲
収差を補正したものである。 尚、上記の実施例において第４群中の接合レン
ズの屈折率の差は0.2位あるが、これは屈折率の
差が大きいほど接合面の曲率半径が大きくなり製
造上に於いて利点があるためで、収差補正上は(3)
の条件位まで補正可能である。 次に以上説明した本発明の各実施例の諸元を示
す。ただしr1……r16はレンズ各面の曲率半径、d1
……d15は各レンズの厚さおよびレンズ間隔、n1
……n15は各レンズの屈折率、ν1……ν15は各レン
ズのアツベ数である。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
各実施例の諸収差図をそれぞれ順に、第５図、
第６図、第７図、第８図に示した。これらの収差
図は像側より物体面に向かつて光線追跡したもの
であり、収差図中、NA′は像側の開口数、NAは
物体側の開口数を表わし、H0は像高を表わす。
各実施例とも高倍率で極めて長い作動距離を有し
ているにもかかわらず、諸収差とも良好に補正さ
れていることが分る。 以上のように本発明によれば長い作動距離が得
られるため高倍用レンズの操作性が非常に改善さ
れる。さらに、大型被検物を一般的に観察する横
型投影機に於いては、作動距離を大きくとりたい
ためリレーレンズを使用することが多く、構成が
複雑になるためコスト高と性能の劣化等が避けら
れなかつたが、本発明による投影レンズを採用す
ることによりリレーレンズをなくしても実用上十
分な作動距離が得られ、構成が単純となるためコ
スト及び性能の点に於いて極めて有用である。
第６図、第７図、第８図に示した。これらの収差
図は像側より物体面に向かつて光線追跡したもの
であり、収差図中、NA′は像側の開口数、NAは
物体側の開口数を表わし、H0は像高を表わす。
各実施例とも高倍率で極めて長い作動距離を有し
ているにもかかわらず、諸収差とも良好に補正さ
れていることが分る。 以上のように本発明によれば長い作動距離が得
られるため高倍用レンズの操作性が非常に改善さ
れる。さらに、大型被検物を一般的に観察する横
型投影機に於いては、作動距離を大きくとりたい
ためリレーレンズを使用することが多く、構成が
複雑になるためコスト高と性能の劣化等が避けら
れなかつたが、本発明による投影レンズを採用す
ることによりリレーレンズをなくしても実用上十
分な作動距離が得られ、構成が単純となるためコ
スト及び性能の点に於いて極めて有用である。
第１図は本発明に基づくレンズ系の実施例１の
構成図、第２図は本発明に基づくレンズ系の実施
例２の構成図、第３図は本発明に基づくレンズ系
の実施例３の構成図、第４図は本発明に基づくレ
ンズ系の実施例４の構成図、第５図は実施例１の
収差図、第６図は実施例２の収差図、第７図は実
施例３の収差図、第８図は実施例４の収差図であ
る。 主要部の符号の説明、第１群……G1、第２群
……G2、第３群……G3、第４群……G4、第５群
……G5。
構成図、第２図は本発明に基づくレンズ系の実施
例２の構成図、第３図は本発明に基づくレンズ系
の実施例３の構成図、第４図は本発明に基づくレ
ンズ系の実施例４の構成図、第５図は実施例１の
収差図、第６図は実施例２の収差図、第７図は実
施例３の収差図、第８図は実施例４の収差図であ
る。 主要部の符号の説明、第１群……G1、第２群
……G2、第３群……G3、第４群……G4、第５群
……G5。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 像側より順に、正レンズ成分と負レンズ成分
とを含む発散性の第１群、負レンズ成分を含む発
散性の第２群、像側に凹面を向けた正メニスカス
レンズ成分を含む収斂性の第３群、負レンズと正
レンズとの接合からなり接合面が像側に凸の正レ
ンズ成分を含む収斂性の第４群、正レンズ成分を
含む収斂性の第５群とを有し、さらに、第１群、
第２群、第３群の各焦点距離をそれぞれf1，f2，
f3とし、第１群と第２群との合成焦点距離をF12、
第２群と第３群との空気間隔をd6、第４群中の接
合された負レンズと正レンズの屈折率をそれぞれ
n9，n10、第３群中の正メニスカスレンズの像側
及び物体側の面の曲率半径をそれぞれr7，r8とす
るとき以下の条件式を満足することを特徴とする
長作動距離投影レンズ。 (1) 0.6K＜f3＜1.3K ただし、Ｋ＝｜F12｜＋d6 (2) −3.5＜r8＋r7／r8−r7＜−0.8 (3) n9−n10＞0.1 (4) ｜f1｜＞｜f2｜
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6405080A JPS56161516A (en) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | Long working distance projection lens |
| US06/260,775 US4426136A (en) | 1980-05-16 | 1981-05-05 | Projection lens with long working distance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6405080A JPS56161516A (en) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | Long working distance projection lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56161516A JPS56161516A (en) | 1981-12-11 |
| JPH0414325B2 true JPH0414325B2 (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=13246872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6405080A Granted JPS56161516A (en) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | Long working distance projection lens |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4426136A (ja) |
| JP (1) | JPS56161516A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5087265B2 (ja) * | 2006-12-11 | 2012-12-05 | オリンパス株式会社 | 長作動距離対物レンズ |
| RU2473932C2 (ru) * | 2010-04-26 | 2013-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Импульс" | Проекционный объектив |
| JP2012173435A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Tamron Co Ltd | 固定焦点レンズ |
| US9874728B1 (en) | 2016-01-08 | 2018-01-23 | General Electric Company | Long working distance lens system, assembly, and method |
-
1980
- 1980-05-16 JP JP6405080A patent/JPS56161516A/ja active Granted
-
1981
- 1981-05-05 US US06/260,775 patent/US4426136A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4426136A (en) | 1984-01-17 |
| JPS56161516A (en) | 1981-12-11 |
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