JPH10104510A - Ultraviolet ray converging lens - Google Patents
Ultraviolet ray converging lensInfo
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- JPH10104510A JPH10104510A JP27755996A JP27755996A JPH10104510A JP H10104510 A JPH10104510 A JP H10104510A JP 27755996 A JP27755996 A JP 27755996A JP 27755996 A JP27755996 A JP 27755996A JP H10104510 A JPH10104510 A JP H10104510A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、光源として波長
300nm以下の紫外線を用いるのに適した紫外線用収
束レンズに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultraviolet focusing lens suitable for using ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less as a light source.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ディスクの記録密度は、例えば初期の
コンパクトディスクの規格と近時のディジタルビデオデ
ィスクの規格とを比較すると解るように、次第に大きく
なる傾向がある。光ディスクの記録密度はレーザー光の
スポット径の2乗に反比例するめため、記録密度を大き
くすめためには、スポット径をより小さくする必要があ
る。従来から、光ディスクの原盤作成用装置の光ヘッド
には、レーザー光を回折限界にまで収束させる対物レン
ズが搭載されている。回折限界のスポットサイズは波長
が短くなるほど小さくなるため、より小さなスポットを
形成するために光源の波長も可視域から近紫外域へと徐
々に短くなってきている。2. Description of the Related Art The recording density of an optical disk tends to increase gradually, for example, as can be seen by comparing the standard of an early compact disk with the standard of a recent digital video disk. Since the recording density of an optical disk is inversely proportional to the square of the spot diameter of a laser beam, it is necessary to reduce the spot diameter in order to increase the recording density. 2. Description of the Related Art Conventionally, an optical head of an apparatus for producing a master of an optical disc has an objective lens for converging laser light to a diffraction limit. Since the spot size at the diffraction limit becomes smaller as the wavelength becomes shorter, the wavelength of the light source is gradually shortened from the visible region to the near ultraviolet region in order to form a smaller spot.
【0003】使用波長が変化すれば対物レンズの設計に
も変更が要求される。例えば、特開平4−274206
号公報には、350nm程度の近紫外域の波長に適した
対物レンズが開示されている。If the wavelength used changes, the design of the objective lens also needs to be changed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-274206
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163,086 discloses an objective lens suitable for a wavelength in the near ultraviolet region of about 350 nm.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の対物レンズは近紫外域用に設計されているた
め、よりスポットサイズを小さくするために波長300
nm以下の紫外線を用いる場合には使用することができ
ない。すなわち、波長300nm以下の紫外域では、十
分な透過率を確保できるレンズ材料は石英ガラスと蛍石
に限られ、上記公報のようにこれら以外の光学ガラスを
利用したレンズを紫外域で使用すると透過率が低下して
十分な光量が得られない。However, since the above-mentioned conventional objective lens is designed for the near ultraviolet region, a wavelength of 300 nm is required to further reduce the spot size.
It cannot be used when ultraviolet rays of nm or less are used. That is, in the ultraviolet region having a wavelength of 300 nm or less, the lens material that can secure a sufficient transmittance is limited to quartz glass and fluorite. The rate decreases, and a sufficient amount of light cannot be obtained.
【0005】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、波長300nm以下の紫外域
の光源を利用して回折限界のスポットを形成することが
できる紫外線用収束レンズを提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides an ultraviolet convergent lens capable of forming a diffraction-limited spot by using an ultraviolet light source having a wavelength of 300 nm or less. The purpose is to do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる紫外線
用収束レンズは、光源から発した紫外域の平行光束を収
束させるレンズであり、光源側から順に、光束径を拡大
する作用を持つ第1レンズ群と、光束を収束させる作用
を持つ第2レンズ群とが配列して構成される。第1、第
2レンズ群の全てのレンズ素子は、石英により形成され
ている。第1レンズ群は、光源側に凹面を向けたメニス
カスレンズを含む。第2レンズ群は、光源側から順に、
光源側に凸面を向けた第1レンズと、両凹の第2レンズ
と、両凸の第3レンズと、両凸の第4レンズと、光源側
に凸面を向けた正メニスカスの第5レンズと、光源側に
凸面を向けた正メニスカスの第6レンズとが配列して構
成される。また、上記の構成を前提として、以下の条件
(1),(2)を満たしている。 −0.11 < f/f1 < 0.05 …(1) 0.30 <|rm1|/(dm) < 1.00, rm1 < 0 …(2) ただし、fは全系の焦点距離、f1は第1レンズ群の焦
点距離、rm1は第1レンズ群のメニスカスレンズの光源
側の面の曲率半径、dmは第1レンズ群のメニスカスレ
ンズの厚さである。The ultraviolet converging lens according to the present invention is a lens for converging a parallel light beam in the ultraviolet region emitted from a light source, and has a function of increasing the light beam diameter in order from the light source side. A lens group and a second lens group having an action of converging a light beam are arranged and configured. All the lens elements of the first and second lens groups are formed of quartz. The first lens group includes a meniscus lens having a concave surface facing the light source. The second lens group is arranged in order from the light source side.
A first lens having a convex surface facing the light source side, a biconcave second lens, a biconvex third lens, a biconvex fourth lens, and a positive meniscus fifth lens having a convex surface facing the light source side. And a positive meniscus sixth lens having a convex surface facing the light source side. Assuming the above configuration, the following conditions
(1) and (2) are satisfied. −0.11 <f / f1 <0.05 (1) 0.30 <| rm1 | / (dm) <1.00, rm1 <0 (2) where f is the focal length of the entire system and f1 Is the focal length of the first lens group, rm1 is the radius of curvature of the light source side surface of the meniscus lens of the first lens group, and dm is the thickness of the meniscus lens of the first lens group.
【0007】第1レンズ群は、光源側に凹面を向けた1
枚のメニスカスレンズから構成され、あるいは、光源側
から順に、弱いパワーを持つ第1レンズと、光源側に凹
面を向けたメニスカスの第2レンズとから構成される。
第1レンズ群が2枚のレンズにより構成される場合に
は、第1レンズの焦点距離fI1が以下の条件(3)を満た
すことが望ましい。 f/|fI1 | < 0.08 …(3)The first lens group has a concave surface facing the light source side.
It is composed of one meniscus lens or, in order from the light source, a first lens having a weak power and a second meniscus lens having a concave surface facing the light source.
When the first lens group is composed of two lenses, it is desirable that the focal length fI1 of the first lens satisfies the following condition (3). f / | fI1 | <0.08 (3)
【0008】第2レンズ群の最も像側に位置する第6レ
ンズは、光源側の面の曲率半径をrII6、厚さをdII6と
して、以下の条件を満たすことが望ましい。 0.70 < rII6/dII6 < 0.95 …(4)The sixth lens located closest to the image side of the second lens group desirably satisfies the following conditions, with the radius of curvature of the surface on the light source side being rII6 and the thickness being dII6. 0.70 <rII6 / dII6 <0.95 (4)
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる紫外線用
収束レンズの実施形態を説明する。実施形態の紫外線用
収束レンズは、光源から発した紫外域の平行光束を収束
させるレンズであり、例えば図1に示されるように、図
中左側となる図示せぬ光源側から順に、光束径を拡大す
る作用を持つ第1レンズ群GIと、光束を収束させる作
用を持つ第2レンズ群GIIとが配列して構成される。広
いワーキングディスタンスを確保するため、第1レンズ
群GIで一旦光束径を拡大し、第2レンズ群GIIで収束
させる形にして長いバックフォーカスを確保している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an ultraviolet focusing lens according to the present invention will be described. The ultraviolet convergent lens of the embodiment is a lens that converges a parallel light beam in the ultraviolet region emitted from the light source. For example, as shown in FIG. 1, the light beam diameter is sequentially reduced from the light source side (not shown) on the left side in the figure. A first lens group GI having an action of expanding and a second lens group GII having an action of converging a light beam are arranged and arranged. In order to secure a wide working distance, the first lens group GI temporarily increases the light beam diameter, and the second lens group GII converges the light flux diameter to secure a long back focus.
【0010】第1レンズ群GIは、光源側に凹面を向け
たメニスカスレンズImを含む。第2レンズ群GIIは、
光源側から順に、光源側に凸面を向けた第1レンズII1
と、両凹の第2レンズII2と、両凸の第3レンズII3と、
両凸の第4レンズII4と、光源側に凸面を向けた正メニ
スカスの第5レンズII5と、光源側に凸面を向けた正メ
ニスカスの第6レンズII6とが配列して構成される。The first lens group GI includes a meniscus lens Im having a concave surface facing the light source. The second lens group GII is
The first lens II1 with the convex surface facing the light source side in order from the light source side
A biconcave second lens II2, a biconvex third lens II3,
A biconvex fourth lens II4, a positive meniscus fifth lens II5 with a convex surface facing the light source side, and a positive meniscus sixth lens II6 with a convex surface facing the light source side are arranged.
【0011】収束レンズは全体として強い正のパワーを
持つため、個々の正レンズで発生する収差を小さく抑え
ると共に、負レンズ、あるいは発散面により残存収差を
相殺させることにより、開口数を大きくし、回折限界に
までスポットを絞ることが可能になる。このために、第
1レンズ群で光束径を拡大することによりマージナル光
線の第2レンズ群への入射高さを高くし、第2レンズ群
に5枚の正レンズを設けて正のパワーを複数のレンズに
分散し、緩い収束面で段階的に集光させるようにしてい
る。Since the converging lens has a strong positive power as a whole, the aberration generated in each positive lens is suppressed to a small value, and the residual aberration is canceled by the negative lens or the diverging surface, thereby increasing the numerical aperture. It becomes possible to narrow the spot to the diffraction limit. For this purpose, the height of incidence of marginal rays on the second lens group is increased by enlarging the beam diameter in the first lens group, and five positive lenses are provided in the second lens group to increase the positive power. And condensed light gradually on a loose convergence surface.
【0012】なお、紫外域では、十分な透過率を確保で
きるレンズ材料は石英ガラスと蛍石に限られるが、蛍石
は硬度が低く加工が困難であるため、実用的には石英ガ
ラスに限られる。このため、第1、第2レンズ群の全て
のレンズ素子が石英ガラスで形成される。In the ultraviolet region, lens materials capable of ensuring a sufficient transmittance are limited to quartz glass and fluorite, but fluorite is difficult to process because of its low hardness, so practically it is limited to quartz glass. Can be For this reason, all the lens elements of the first and second lens groups are formed of quartz glass.
【0013】第1レンズ群GIに含まれるメニスカスレ
ンズImは、光源側の凹面で光束を発散させ、射出側の
凸面でそれを収束させるため、射出光は弱い発散光、あ
るいは弱い収束光となる。The meniscus lens Im included in the first lens group GI diverges the light beam on the concave surface on the light source side and converges it on the convex surface on the exit side. .
【0014】第2レンズ群GIIの第1レンズII1の光源
側の凸面は、第1レンズ群を射出した光を収束させる機
能を持つ。この位置に発散面が配置されると、光束の発
散度が過大となり、後のレンズへのマージナル光線の入
射高さが大きくなり過ぎて球面収差の発生量が過大とな
る。The convex surface on the light source side of the first lens II1 of the second lens group GII has a function of converging light emitted from the first lens group. If the diverging surface is disposed at this position, the degree of divergence of the light beam becomes excessive, and the height of incidence of the marginal ray to the subsequent lens becomes too large, so that the amount of spherical aberration generated becomes excessive.
【0015】負の第2レンズII2は、全体として正のパ
ワーを持つ収束レンズの球面収差を補正する機能を持
つ。第2レンズ群GIIを全て正レンズとすればワーキン
グディスタンスを長くとることができるが、この場合に
は第1レンズ群の発散面のみでは第2レンズ群で発生す
るアンダーの球面収差を補正することができない。一
方、第1レンズ群GIへの入射時にはマージナル光線の
高さは低いため、光源側の面に強い発散パワーを持たせ
たとしても球面収差の補正効果は弱い。そこで、この球
面収差を補正するため、第2レンズ群GIIには負の第2
レンズII2が設けられている。The second negative lens II2 has a function of correcting the spherical aberration of the convergent lens having a positive power as a whole. If all the second lens group GII is a positive lens, the working distance can be increased, but in this case, only the diverging surface of the first lens group is used to correct the under spherical aberration generated in the second lens group. Can not. On the other hand, since the height of the marginal ray at the time of incidence on the first lens group GI is low, the effect of correcting spherical aberration is weak even if the surface on the light source side has a strong diverging power. Therefore, in order to correct this spherical aberration, the second lens group GII has a negative second
A lens II2 is provided.
【0016】第3レンズII3から第6レンズII6は、いず
れも正レンズであり、光束を収束させる機能を持つ。石
英は屈折率が低いため、過剰な球面収差を発生させずに
十分な収束パワーを得るためには、4枚の正レンズが必
要となる。正レンズが5枚以上になると、収束レンズの
全長が長くなる。Each of the third lens II3 to the sixth lens II6 is a positive lens and has a function of converging a light beam. Since quartz has a low refractive index, four positive lenses are required to obtain sufficient convergence power without generating excessive spherical aberration. When five or more positive lenses are provided, the overall length of the converging lens becomes longer.
【0017】また、実施形態の収束レンズは、上記の構
成を前提として、以下の条件(1),(2)を満たしてい
る。 −0.11 < f/f1 < 0.05 …(1) 0.30 <|rm1|/(dm) < 1.00, rm1 < 0 …(2) ただし、fは全系の焦点距離、f1は第1レンズ群の焦
点距離、rm1は第1レンズ群のメニスカスレンズの光源
側の面の曲率半径、dmは第1レンズ群のメニスカスレ
ンズの厚さである。The converging lens according to the embodiment satisfies the following conditions (1) and (2) on the premise of the above configuration. −0.11 <f / f1 <0.05 (1) 0.30 <| rm1 | / (dm) <1.00, rm1 <0 (2) where f is the focal length of the entire system and f1 Is the focal length of the first lens group, rm1 is the radius of curvature of the light source side surface of the meniscus lens of the first lens group, and dm is the thickness of the meniscus lens of the first lens group.
【0018】条件(1)は、第1レンズ群GIへのパワー
配分を規定する。この条件を満たすことにより、径が拡
大された第1レンズ群からの射出光の発散度が適切とな
り、第2レンズ群GIIでの球面収差の発生を抑えると共
に、全長を長くせずに所定のワーキングディスタンスを
確保することが可能となる。条件(1)の下限を下回る場
合には、第1レンズ群の負のパワーが強くなり過ぎ、第
2レンズ群GII内で高次の球面収差が発生するため、開
口数を大きくすることができない。条件(1)の上限を越
える場合には、第1レンズ群の正のパワーが過大とな
り、ワーキングディスタンスを確保するためにマージナ
ル光線の射出高さを所定の値にするためにはメニスカス
レンズの発散面と収束面との間隔を広くとる必要があ
り、メニスカスレンズの全長が長くなり収束レンズが全
体として大型化する。Condition (1) defines power distribution to the first lens group GI. By satisfying this condition, the divergence of the light emitted from the first lens group having an enlarged diameter becomes appropriate, the occurrence of spherical aberration in the second lens group GII is suppressed, and a predetermined length is obtained without increasing the overall length. It is possible to secure a working distance. When the value goes below the lower limit of the condition (1), the negative power of the first lens group becomes too strong, and high-order spherical aberration occurs in the second lens group GII, so that the numerical aperture cannot be increased. . When the value exceeds the upper limit of the condition (1), the positive power of the first lens unit becomes excessive, and the divergence of the meniscus lens is required to keep the exit height of the marginal ray to a predetermined value in order to secure a working distance. It is necessary to increase the distance between the surface and the converging surface, so that the entire length of the meniscus lens becomes longer and the converging lens becomes larger as a whole.
【0019】条件(2)は、第1レンズ群による光束の拡
大作用を規定する。この条件を満たすことにより、メニ
スカスレンズの厚さを適度に保ちつつ、マージナル光線
の射出高さを所定のレベルに保つことが可能となる。条
件(2)の下限を下回る場合には、発散面の発散パワーが
過大となって高次の球面収差を発生させるか、レンズ厚
が過大となって収束レンズ全体の大型化を招く。条件
(2)の上限を越える場合には、発散面の発散パワーが過
小となるか、レンズ厚が過小となるため、何れの場合に
もマージナル光線の射出高さは低くなり、第2レンズ群
へのマージナル光線の入射高さを確保するためには第1
レンズ群に負のパワーを持たせて第2レンズ群との間隔
を広く確保する必要があり、収束レンズが全体として大
型化する。The condition (2) defines the action of expanding the light beam by the first lens group. By satisfying this condition, it is possible to keep the exit height of the marginal light beam at a predetermined level while keeping the thickness of the meniscus lens moderate. When the value is below the lower limit of the condition (2), the diverging power of the diverging surface becomes excessive and high-order spherical aberration is generated, or the lens thickness becomes excessive and the entire converging lens becomes large. conditions
When the value exceeds the upper limit of (2), the diverging power of the diverging surface becomes too small or the lens thickness becomes too small. In order to secure the incident height of the marginal ray,
It is necessary to provide the lens unit with a negative power to secure a wide interval between the lens unit and the second lens unit, so that the size of the converging lens becomes large as a whole.
【0020】第1レンズ群は、図1に示されるように光
源側に凹面を向けた1枚のメニスカスレンズから構成さ
れる場合と、例えば図7に示されるように、光源側から
順に、弱いパワーを持つ第1レンズI1と、光源側に凹面
を向けたメニスカスの第2レンズImとから構成される。
第1レンズ群GIが2枚のレンズにより構成される場合
には、第1レンズの焦点距離fI1が以下の条件(3)を満
たすことが望ましい。 |fI1 |/f < 0.08 …(3)The first lens group is composed of a single meniscus lens having a concave surface facing the light source side as shown in FIG. 1 and weaker in order from the light source side as shown in FIG. 7, for example. It comprises a first lens I1 having power and a second lens Im of a meniscus having a concave surface facing the light source side.
When the first lens group GI is composed of two lenses, it is desirable that the focal length fI1 of the first lens satisfies the following condition (3). | FI1 | / f <0.08 (3)
【0021】条件(3)は、第1レンズ群GIの第1レン
ズI1を球面収差調整のために交換可能とするための条
件である。第1レンズ群が2枚で構成される場合、最も
光源側に極めて弱いパワーを持つレンズを配置すると、
収束レンズの他のレンズ素子の組み付け誤差等により球
面収差が発生した場合に、この第1レンズを異なるパワ
ーを持つレンズと交換することにより、球面収差を補正
することができる。ただし、第1レンズI1のパワーが条
件(3)の上限を越えて大きくなると、交換時に生じた偏
心や傾きにより非点隔差、コマ収差が発生しやすくな
る。条件(3)を満たすことにより、第1レンズI1が偏心
したり傾いたりした場合に発生する収差を実用上問題と
ならないレベルに抑えることができる。Condition (3) is a condition for making the first lens I1 of the first lens group GI replaceable for adjusting spherical aberration. When the first lens group is composed of two lenses, if a lens having extremely weak power is arranged on the light source side,
When spherical aberration occurs due to an error in assembling other lens elements of the converging lens, the spherical aberration can be corrected by replacing the first lens with a lens having a different power. However, when the power of the first lens I1 exceeds the upper limit of the condition (3), astigmatism and coma tend to occur due to the eccentricity and inclination generated at the time of replacement. By satisfying the condition (3), it is possible to suppress the aberration that occurs when the first lens I1 is decentered or tilted to a level that does not pose a practical problem.
【0022】第2レンズ群の最も像側に位置する第6レ
ンズは、光源側の面の曲率半径をrII6、厚さをdII6と
して、以下の条件を満たすことが望ましい。 0.70 < rII6/dII6 < 0.95 …(4)The sixth lens located closest to the image side of the second lens group desirably satisfies the following conditions, with the radius of curvature of the surface on the light source side being rII6 and the thickness being dII6. 0.70 <rII6 / dII6 <0.95 (4)
【0023】条件(4)は、最も光束が収束されるスポッ
ト側のレンズの形状を規定する。条件(4)の下限を下回
ると、第6レンズの収束作用が過大となるために球面収
差が増大し、ワーキングディスタンスが短くなる。ま
た、所定のワーキングディスタンスを確保するために
は、第6レンズのレンズ厚が過大となって収束レンズ全
体が大型化する。一方、条件(4)の上限を越えると、高
い開口数を確保することができずにスポット径が拡大
し、あるいは、レンズ厚が薄くなるためにこのレンズの
加工が困難となる。The condition (4) defines the shape of the lens on the spot side where the light beam converges most. When the value goes below the lower limit of the condition (4), the convergence effect of the sixth lens becomes excessive, so that the spherical aberration increases and the working distance becomes short. Further, in order to ensure a predetermined working distance, the thickness of the sixth lens becomes excessively large, and the entire converging lens becomes large. On the other hand, when the value exceeds the upper limit of the condition (4), a high numerical aperture cannot be secured and the spot diameter increases, or the lens thickness becomes thin, so that processing of this lens becomes difficult.
【0024】[0024]
【実施例】次に、上述した実施形態の条件を満たす具体
的な実施例を6例提示する。実施例は、何れも紫外域の
光線を用いて回折限界のスポットを形成するための収束
レンズであり、コンパクトディスクより記録密度の大き
いディジタルビデオディスクの原盤作成装置の対物レン
ズとして利用される。EXAMPLES Next, six specific examples that satisfy the conditions of the above-described embodiment will be presented. Each of the embodiments is a convergent lens for forming a diffraction-limited spot using ultraviolet rays, and is used as an objective lens of a digital video disc master making apparatus having a higher recording density than a compact disc.
【0025】[0025]
【実施例1】図1は、実施例1にかかる紫外線用収束レ
ンズのレンズ構成を示す。また、そのレンズの数値構成
は表1に示される。実施例1は、使用波長266nmの
紫外線用のレンズである。表中、NAは開口数、fは全
系の焦点距離(単位:mm)、ωは半画角、fBはバック
フォーカス(単位:mm)、rはレンズ各面の曲率半径
(単位:mm)、dはレンズ厚またはレンズ間隔(単位:
mm)、n266は各レンズの波長266nmでの屈折率であ
る。FIG. 1 shows a lens configuration of an ultraviolet focusing lens according to a first embodiment. The numerical configuration of the lens is shown in Table 1. Example 1 is a lens for an ultraviolet ray having a used wavelength of 266 nm. In the table, NA is the numerical aperture, f is the focal length of the entire system (unit: mm), ω is the half angle of view, fB is the back focus (unit: mm), and r is the radius of curvature of each lens surface.
(Unit: mm), d is the lens thickness or lens interval (unit:
mm), n266 is the refractive index of each lens at a wavelength of 266 nm.
【0026】[0026]
【表1】 [Table 1]
【0027】実施例1では、第1レンズ群GIは、第1
面、第2面で表される光源側に凹面を向けた負メニスカ
スIm単独で構成され、第2レンズ群GIIは、第3面、
第4面で表される光源側に凸面を向けた正の第1レンズ
II1、第5面、第6面で表される両凹の第2レンズII2、
第7面、第8面で表される両凸の第3レンズII3、第9
面、第10面で表される両凸の第4レンズII4、第11
面、第12面で表される光源側に凸面を向けた正メニス
カスの第5レンズII5、第13面、第14面で表される
入射側に凸面を向けた正メニスカスの第6レンズII6か
ら構成されている。In the first embodiment, the first lens group GI is
The second lens group GII is composed of a negative meniscus Im having a concave surface facing the light source side represented by the second surface and the second surface.
A positive first lens having a convex surface facing the light source side represented by the fourth surface
II1, a biconcave second lens II2 represented by the fifth and sixth surfaces,
Biconvex third lens II3 represented by seventh and eighth surfaces, ninth
Surface, the biconvex fourth lens II4 represented by the tenth surface, the eleventh lens
From the fifth lens II5 of the positive meniscus having a convex surface facing the light source side represented by the surface and the twelfth surface, and from the sixth lens II6 of the positive meniscus having a convex surface facing the incident side represented by the thirteenth and fourteenth surfaces. It is configured.
【0028】図2(a)は、実施例1のレンズの球面収差
SAおよび正弦条件違反量OSCを示し、(b)は同じく
非点収差(S:サジタル、M:メリディオナル)を示す。FIG. 2A shows the spherical aberration SA and the sine condition violation amount OSC of the lens of Example 1, and FIG. 2B also shows astigmatism (S: sagittal, M: meridional).
【0029】[0029]
【実施例2】図3は、実施例2にかかる紫外線用収束レ
ンズのレンズ構成を示す。また、その数値構成は表2に
示される。実施例2は、使用波長266nmの紫外線用
のレンズである。実施例2では、第1レンズ群GIは、
実施例1と同様の負メニスカスレンズIm単独で構成さ
れ、第2レンズ群GIIは、実施例1と同様の6枚のレン
ズから構成される。図4(a)は、実施例2のレンズの球
面収差SAおよび正弦条件違反量OSCを示し、(b)は
同じく非点収差を示す。FIG. 3 shows a lens configuration of a converging lens for ultraviolet light according to a second embodiment. Table 2 shows the numerical configuration. Example 2 is a lens for ultraviolet light having a used wavelength of 266 nm. In the second embodiment, the first lens group GI is
The second lens group GII includes the same six negative lenses as in the first embodiment, and includes the same negative meniscus lens Im alone as in the first embodiment. FIG. 4A shows the spherical aberration SA and the sine condition violation amount OSC of the lens of Example 2, and FIG. 4B also shows astigmatism.
【0030】[0030]
【表2】 [Table 2]
【0031】[0031]
【実施例3】図5は、実施例3にかかる紫外線用収束レ
ンズのレンズ構成を示す。また、その数値構成は表3に
示される。実施例3は、使用波長248nmの紫外線用
のレンズである。表中の記号n248は、波長248nm
における各レンズの屈折率である。実施例3では、第1
レンズ群GIは、実施例1と同様の負メニスカスレンズ
Im単独で構成され、第2レンズ群GIIは、実施例1と
同様の6枚のレンズから構成される。図6(a)は、実施
例3のレンズの球面収差SAおよび正弦条件違反量OS
Cを示し、(b)は同じく非点収差を示す。Third Embodiment FIG. 5 shows a lens configuration of an ultraviolet focusing lens according to a third embodiment. The numerical configuration is shown in Table 3. Example 3 is a lens for ultraviolet light having a used wavelength of 248 nm. The symbol n248 in the table indicates a wavelength of 248 nm.
Is the refractive index of each lens. In the third embodiment, the first
The lens group GI includes only the negative meniscus lens Im similar to the first embodiment, and the second lens group GII includes six lenses similar to the first embodiment. FIG. 6A shows the spherical aberration SA and the sine condition violation amount OS of the lens of the third embodiment.
C and (b) also show astigmatism.
【0032】[0032]
【表3】 [Table 3]
【0033】[0033]
【実施例4】図7は、実施例4にかかる紫外線用収束レ
ンズのレンズ構成を示す。また、その数値構成は表4に
示される。実施例4は、使用波長248nmの紫外線用
のレンズである。実施例4では、第1レンズ群GIが、
最も光源側の弱い負のパワーを持つ凹平の第1レンズI1
と、光源側に凹面を向けたメニスカスの第2レンズImと
から構成される。第2レンズ群GIIは、実施例1と同様
の6枚のレンズから構成される。図8(a)は、実施例4
のレンズの球面収差SAおよび正弦条件違反量OSCを
示し、(b)は同じく非点収差を示す。Fourth Embodiment FIG. 7 shows a lens configuration of an ultraviolet focusing lens according to a fourth embodiment. Table 4 shows the numerical configuration. Example 4 is a lens for ultraviolet light having a used wavelength of 248 nm. In the fourth embodiment, the first lens group GI is
Concave flat first lens I1 with weak negative power on the light source side
And a meniscus second lens Im having a concave surface facing the light source side. The second lens group GII includes six lenses similar to those in the first embodiment. FIG. 8A shows the fourth embodiment.
Shows the spherical aberration SA and the sine condition violation amount OSC of the lens of (a), and (b) similarly shows astigmatism.
【0034】[0034]
【表4】 [Table 4]
【0035】一般に、球面収差、コマ収差が補正された
レンズでは、レンズに入射する光束の収束の度合(波面
の曲率半径)により球面収差が変化する。平行光束を球
面収差なしに収束させるレンズに発散光を入射させれば
負(アンダー)の球面収差が発生し、収束光を入射させた
場合には正(オーバー)の球面収差が発生する。したがっ
て、上記のように最も光源側にパワーの弱い第1レンズ
I1を配置した場合、製造誤差や組み付け誤差に起因して
全系で正の球面収差が発生したときには、第1レンズI1
を設計上の基準状態より光束をより発散させる作用を持
つレンズに交換し、反対に負の球面収差が発生した場合
には、第1レンズI1を設計上の基準状態より光束をより
収束させる作用を持つレンズに交換することにより、発
生した球面収差を相殺することができる。Generally, in a lens in which spherical aberration and coma have been corrected, the spherical aberration changes depending on the degree of convergence of the light beam incident on the lens (the radius of curvature of the wavefront). Negative (under) spherical aberration occurs when divergent light is incident on a lens that converges a parallel light beam without spherical aberration, and positive (over) spherical aberration occurs when convergent light is incident. Therefore, the first lens having the weakest power on the light source side as described above
When I1 is arranged, if a positive spherical aberration occurs in the entire system due to a manufacturing error or an assembly error, the first lens I1
Is replaced with a lens having a function of more diverging the light flux than the design reference state, and when a negative spherical aberration occurs, the first lens I1 functions to converge the light flux more than the design reference state. By replacing the lens with the lens having, the generated spherical aberration can be canceled.
【0036】[0036]
【実施例5】図9は、実施例5にかかる紫外線用収束レ
ンズのレンズ構成を示す。また、その数値構成は表5に
示される。実施例5は、使用波長266nmの紫外線用
のレンズである。実施例5では、第1レンズ群GIは、
実施例4と同様に弱い負のパワーを持つ凹平の第1レン
ズI1と負メニスカスレンズImとから構成され、第2レン
ズ群GIIは、実施例1と同様の6枚のレンズから構成さ
れる。図10(a)は、実施例5のレンズの球面収差SA
および正弦条件違反量OSCを示し、(b)は同じく非点
収差を示す。Fifth Embodiment FIG. 9 shows a lens configuration of an ultraviolet focusing lens according to a fifth embodiment. Table 5 shows the numerical configuration. Example 5 is a lens for ultraviolet light having a used wavelength of 266 nm. In the fifth embodiment, the first lens group GI is
Similarly to the fourth embodiment, the second lens unit GII includes a concave first lens I1 having a weak negative power and a negative meniscus lens Im, and the second lens group GII includes six lenses similar to the first embodiment. . FIG. 10A shows the spherical aberration SA of the lens of the fifth embodiment.
And the sine condition violation amount OSC, and (b) similarly shows astigmatism.
【0037】[0037]
【表5】 [Table 5]
【0038】[0038]
【実施例6】図11は、実施例6にかかる紫外線用収束
レンズのレンズ構成を示す。また、その数値構成は表6
に示される。実施例6は、使用波長248nmの紫外線
用のレンズである。実施例6では、第1レンズ群GI
は、実施例1と同様の負メニスカスレンズIm単独で構
成され、第2レンズ群GIIは、実施例1と同様の6枚の
レンズから構成される。図12(a)は、実施例6のレン
ズの球面収差SAおよび正弦条件違反量OSCを示し、
(b)は同じく非点収差を示す。Sixth Embodiment FIG. 11 shows a lens configuration of a converging lens for ultraviolet rays according to a sixth embodiment. Table 6 shows the numerical structure.
Is shown in Example 6 is a lens for ultraviolet light having a used wavelength of 248 nm. In the sixth embodiment, the first lens group GI
Is composed of the same negative meniscus lens Im alone as in the first embodiment, and the second lens group GII is composed of six lenses similar to the first embodiment. FIG. 12A shows the spherical aberration SA and the sine condition violation amount OSC of the lens of Example 6,
(b) also shows astigmatism.
【0039】[0039]
【表6】 [Table 6]
【0040】以下の表7は、前述の各条件式と実施例と
の関係を示す。条件(1)、(2)、(4)は全ての実施例で
満たされている。条件(3)については、第1レンズ群が
2枚のレンズを含む実施例4,5において満たされてい
る。Table 7 below shows the relationship between the above-mentioned conditional expressions and the examples. Conditions (1), (2) and (4) are satisfied in all the embodiments. The condition (3) is satisfied in Examples 4 and 5 in which the first lens group includes two lenses.
【0041】[0041]
【表7】 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6 条件(1) 0.0221 -0.0004 0.0153 0.0084 -0.0185 -0.0958 条件(2) 0.940 0.881 0.980 0.769 0.483 0.742 条件(3) - - - 0.0095 0.0200 - 条件(4) 0.813 0.799 0.805 0.852 0.913 0.847[Table 7] Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Example 6 Condition (1) 0.0221 -0.0004 0.0153 0.0084 -0.0185 -0.0958 Condition (2) 0.940 0.881 0.980 0.769 0.483 0.742 Condition (3)- --0.0095 0.0200-Condition (4) 0.813 0.799 0.805 0.852 0.913 0.847
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、紫外線を用いて回折限界のスポットを形成するのに
適した収束レンズを提供することができる。また、所定
のレンズ構成を満たすことにより、比較的少ない構成枚
数で実用上十分な性能を満たすことができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a convergent lens suitable for forming a diffraction-limited spot using ultraviolet rays. Further, by satisfying a predetermined lens configuration, practically sufficient performance can be satisfied with a relatively small number of components.
【図1】 実施例1の紫外線用収束レンズのレンズ図で
ある。FIG. 1 is a lens diagram of a converging lens for ultraviolet light according to a first embodiment.
【図2】 実施例1の紫外線用収束レンズの球面収差、
正弦条件違反量、非点収差を示すグラフである。FIG. 2 shows the spherical aberration of the converging lens for ultraviolet light according to the first embodiment;
It is a graph which shows a sine condition violation amount and an astigmatism.
【図3】 実施例2の紫外線用収束レンズのレンズ図で
ある。FIG. 3 is a lens diagram of an ultraviolet focusing lens according to a second embodiment.
【図4】 実施例2の紫外線用収束レンズの球面収差、
正弦条件違反量、非点収差を示すグラフである。FIG. 4 shows the spherical aberration of the converging lens for ultraviolet light according to the second embodiment,
It is a graph which shows a sine condition violation amount and an astigmatism.
【図5】 実施例3の紫外線用収束レンズのレンズ図で
ある。FIG. 5 is a lens diagram of a converging lens for ultraviolet light according to a third embodiment.
【図6】 実施例3の紫外線用収束レンズの球面収差、
正弦条件違反量、非点収差を示すグラフである。FIG. 6 shows the spherical aberration of the ultraviolet convergent lens of the third embodiment,
It is a graph which shows a sine condition violation amount and an astigmatism.
【図7】 実施例4の紫外線用収束レンズのレンズ図で
ある。FIG. 7 is a lens diagram of an ultraviolet focusing lens according to a fourth embodiment.
【図8】 実施例4の紫外線用収束レンズの球面収差、
正弦条件違反量、非点収差を示すグラフである。FIG. 8 shows the spherical aberration of the ultraviolet convergent lens of Example 4,
It is a graph which shows a sine condition violation amount and an astigmatism.
【図9】 実施例5の紫外線用収束レンズのレンズ図で
ある。FIG. 9 is a lens diagram of a converging lens for ultraviolet light according to a fifth embodiment.
【図10】 実施例5の紫外線用収束レンズの球面収
差、正弦条件違反量、非点収差を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the spherical aberration, the sine condition violation amount, and the astigmatism of the converging lens for ultraviolet light of Example 5.
【図11】 実施例6の紫外線用収束レンズのレンズ図
である。FIG. 11 is a lens diagram of a converging lens for ultraviolet light according to a sixth embodiment.
【図12】 実施例6の紫外線用収束レンズの球面収
差、正弦条件違反量、非点収差を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the spherical aberration, the sine condition violation amount, and the astigmatism of the ultraviolet convergent lens of the sixth embodiment.
GI 第1レンズ群 Im メニスカスレンズ GII 第2レンズ群 II1〜II6 第1〜第6レンズ GI First lens group Im Meniscus lens GII Second lens group II1 to II6 First to sixth lenses
Claims (4)
させるレンズであって、前記光源側から順に、光束径を
拡大する作用を持つ第1レンズ群と、光束を収束させる
作用を持つ第2レンズ群とが配列して構成され、前記第
1レンズ群は、前記光源側に凹面を向けたメニスカスレ
ンズを含み、前記第2レンズ群は、前記光源側から順
に、光源側に凸面を向けた第1レンズと、両凹の第2レ
ンズと、両凸の第3レンズと、両凸の第4レンズと、前
記光源側に凸面を向けた正メニスカスの第5レンズと、
前記光源側に凸面を向けた正メニスカスの第6レンズと
が配列して構成され、前記第1、第2レンズ群の全ての
レンズ素子が石英により形成され、以下の条件を満たす
ことを特徴とする紫外線用収束レンズ。 −0.11 < f/f1 < 0.05 0.30 <|rm1|/(dm) < 1.00, rm1 <
0 ただし、fは全系の焦点距離、 f1は第1レンズ群の焦点距離、 rm1は第1レンズ群のメニスカスレンズの光源側の面の
曲率半径、 dmは第1レンズ群のメニスカスレンズの厚さである。1. A lens for converging a parallel light beam in an ultraviolet region emitted from a light source, the first lens group having an effect of increasing the light beam diameter in order from the light source side, and a second lens group having an operation of converging the light beam. The first lens group includes a meniscus lens having a concave surface facing the light source side, and the second lens group has a convex surface facing the light source side in order from the light source side. A first lens, a biconcave second lens, a biconvex third lens, a biconvex fourth lens, a positive meniscus fifth lens having a convex surface facing the light source side,
A sixth lens of a positive meniscus having a convex surface facing the light source side is arranged, and all lens elements of the first and second lens groups are formed of quartz, and satisfy the following conditions. UV focusing lens. −0.11 <f / f1 <0.05 0.30 <| rm1 | / (dm) <1.00, rm1 <
0 where f is the focal length of the entire system, f1 is the focal length of the first lens group, rm1 is the radius of curvature of the light source side surface of the meniscus lens of the first lens group, and dm is the thickness of the meniscus lens of the first lens group. That's it.
を向けた1枚のメニスカスレンズから構成されることを
特徴とする請求項1に記載の紫外線用収束レンズ。2. The ultraviolet converging lens according to claim 1, wherein the first lens group includes a single meniscus lens having a concave surface facing the light source.
に、弱いパワーを持つ第1レンズと、前記光源側に凹面
を向けたメニスカスの第2レンズとから構成され、以下
の条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の紫外
線用収束レンズ。 f/|fI1 | < 0.08 ただし、fI1は第1レンズ群の第1レンズの焦点距離で
ある。3. The first lens group includes, in order from the light source side, a first lens having a weak power and a second meniscus lens having a concave surface facing the light source side, and satisfies the following conditions. The converging lens for ultraviolet light according to claim 1, wherein: f / | fI1 | <0.08 where fI1 is the focal length of the first lens in the first lens group.
の面の曲率半径をrII6、厚さをdII6として、以下の条
件を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに
記載の紫外線用収束レンズ。 0.70 < rII6/dII6 < 0.954. The lens according to claim 1, wherein a radius of curvature of a surface of the sixth lens in the second lens group on the light source side is rII6 and a thickness is dII6, and the following conditions are satisfied. The convergent lens for ultraviolet rays according to the above. 0.70 <rII6 / dII6 <0.95
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27755996A JPH10104510A (en) | 1996-09-28 | 1996-09-28 | Ultraviolet ray converging lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27755996A JPH10104510A (en) | 1996-09-28 | 1996-09-28 | Ultraviolet ray converging lens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10104510A true JPH10104510A (en) | 1998-04-24 |
Family
ID=17585216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27755996A Pending JPH10104510A (en) | 1996-09-28 | 1996-09-28 | Ultraviolet ray converging lens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10104510A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6507442B2 (en) | 2000-02-29 | 2003-01-14 | Olympus Optical Co., Ltd. | Objective lens |
US6822805B2 (en) | 2001-07-09 | 2004-11-23 | Olympus Corporation | Objective lens |
US7057804B2 (en) | 2003-09-12 | 2006-06-06 | Pentax Corporation | Ultraviolet imaging system |
-
1996
- 1996-09-28 JP JP27755996A patent/JPH10104510A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6507442B2 (en) | 2000-02-29 | 2003-01-14 | Olympus Optical Co., Ltd. | Objective lens |
US6822805B2 (en) | 2001-07-09 | 2004-11-23 | Olympus Corporation | Objective lens |
US7057804B2 (en) | 2003-09-12 | 2006-06-06 | Pentax Corporation | Ultraviolet imaging system |
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