JPH10221596A - Floating follow-up optical system - Google Patents

Floating follow-up optical system

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Publication number
JPH10221596A
JPH10221596A JP9027599A JP2759997A JPH10221596A JP H10221596 A JPH10221596 A JP H10221596A JP 9027599 A JP9027599 A JP 9027599A JP 2759997 A JP2759997 A JP 2759997A JP H10221596 A JPH10221596 A JP H10221596A
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JP
Japan
Prior art keywords
floating
optical system
optical
afocal
fixed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9027599A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironari Fukuyama
宏也 福山
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10221596A publication Critical patent/JPH10221596A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a floating follow-up optical system with simple mechanism which suppresses displacement between optical axes within a tolerance and restrain chromatic aberration from generating, by optically correcting at least one of parallel moving components or gradient components between two optical axes even if mechanical displacement between optical axes is generated by relative displacement of plural optical systems. SOLUTION: This system consists of a first afocal optical system AFC1 belonging to a floating system and a second afocal optical system AFC2 belonging to a fixed system. The first afocal optical system AFC1 has first and second thin lenses L1, L2, and the second afocal system AFC2 has third and forth thin lenses L3, L4. The first and second afocal optical systems AFC1, AFC2 are designed to satisfy gradient follow-up conditions.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置全般に適
用可能であって、特に複数の光学系の相対的な変位に起
因する光軸相互の機械的なずれを自動的に解消して射出
光を所定方向に導光させる浮動追従型光学系に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applicable to optical devices in general, and in particular, automatically eliminates mechanical displacement between optical axes due to relative displacement of a plurality of optical systems and emits light. The present invention relates to a floating tracking optical system that guides light in a predetermined direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の浮動追従型光学系に類す
るものとしては、下記の従来技術に応用されている。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a system similar to this type of floating-following type optical system, the following prior art has been applied.

【0003】例えば、特開昭50−80846号公報及
び特開昭50−81161号公報並びに特開昭50−8
1162号公報に開示された発明は、夫々、カメラ等の
光学系が回転揺動した場合でも、常にフィルム上の所定
位置に光学像を結像させることを目的として構成されて
いる。このような構成によれば、カメラ等の光学系が回
転揺動した場合、この光学系に設けられた平凹レンズ及
び平凸レンズから成るプリズムを相対的に変位させるこ
とによって、光軸の角度補正即ち光軸の傾き成分の補正
が行われる。この結果、上記光学系が回転揺動する以前
と同位置に光学像を結像させることができるため、結像
位置の安定化が図られる(以下、従来技術1と称す
る)。
[0003] For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 50-80846 and 50-81161, and
The invention disclosed in Japanese Patent No. 1162 is configured to always form an optical image at a predetermined position on a film even when an optical system such as a camera is rotated and oscillated. According to such a configuration, when an optical system such as a camera is rotationally oscillated, the prism formed of a plano-concave lens and a plano-convex lens provided in the optical system is relatively displaced, thereby correcting the angle of the optical axis, that is, The inclination component of the optical axis is corrected. As a result, an optical image can be formed at the same position as before the optical system rotationally swings, so that the image forming position is stabilized (hereinafter, referred to as Conventional Technique 1).

【0004】また、例えば、特開昭51−40942号
公報に開示された発明は、カメラ等の光学系が回転揺動
した場合でも、常にフィルム上の所定位置に光学像を結
像させることを目的として構成されている。このような
構成によれば、カメラ等の光学系が回転揺動した場合、
この光学系の傾きに対応して一対の特殊透明素子を相互
にずらすことによって、光軸の角度補正が行われる。こ
の結果、上記光学系が回転揺動する以前と同位置に光学
像を結像させることができるため、結像位置の安定化が
図られる(以下、従来技術2と称する)。
Further, for example, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. S51-40942 discloses that an optical image is always formed at a predetermined position on a film even when an optical system such as a camera rotates and swings. It is configured for purpose. According to such a configuration, when an optical system such as a camera rotates and swings,
The angle of the optical axis is corrected by shifting the pair of special transparent elements to each other in accordance with the tilt of the optical system. As a result, an optical image can be formed at the same position as before the optical system rotationally swings, so that the image forming position is stabilized (hereinafter, referred to as Conventional Technique 2).

【0005】また、例えば、特開平1−142704号
公報に開示された発明は、照明光源装置が露光装置とは
別に設置されている場合でも、照明光源装置から露光装
置に入射する照明光の光軸のずれを補正することによ
り、XYZθテーブル上に載置されたウェハに対する照
明斑や照明光の無駄を無くすることを目的として構成さ
れている。このような構成によれば、露光装置に配置さ
れたXYZθテーブルの動作に伴って、露光装置が前後
左右に揺れた場合、その揺れ角に基づいて、光軸調整装
置に設けられた第1及び第2のミラーを所定の制御系を
介して所定量だけ移動及び回動させることによって、露
光装置に入射する照明光の光軸ずれを補正することがで
きる。この結果、ウェハに対する照明斑や照明光の無駄
を無くすることが可能となる(以下、従来技術3と称す
る)。
Further, for example, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-142704 discloses a method of illuminating light incident on an exposure device from an illumination light source device even when the illumination light source device is installed separately from the exposure device. The purpose of the present invention is to eliminate the illumination spots and the waste of the illumination light on the wafer placed on the XYZθ table by correcting the axis shift. According to such a configuration, when the exposure apparatus swings back and forth and right and left in accordance with the operation of the XYZθ table arranged in the exposure apparatus, the first and the second axes provided in the optical axis adjustment apparatus are based on the swing angles. By moving and rotating the second mirror by a predetermined amount via a predetermined control system, it is possible to correct the optical axis shift of the illumination light incident on the exposure apparatus. As a result, it is possible to eliminate illumination spots on the wafer and waste of illumination light (hereinafter, referred to as conventional technology 3).

【0006】また、例えば、特開平3−189710号
公報に開示された発明は、空気ばね式除振台に誘発され
た振動を瞬時に制振することを目的として構成されてい
る。このような構成によれば、半導体製造に用いられる
縦型X線露光ステージ用の空気ばね式除振台に低周波振
動が誘発された場合、所定の制御系によって、その振動
が瞬時に制振させることができる。この結果、迅速な露
光処理及び高精度なマスクパターンの確保を図ることが
可能となる(以下、従来技術4と称する)。
Further, for example, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-189710 is designed to instantaneously suppress the vibration induced by the air spring type vibration isolation table. According to such a configuration, when low-frequency vibration is induced in the air spring type vibration isolation table for the vertical X-ray exposure stage used in semiconductor manufacturing, the vibration is instantaneously controlled by a predetermined control system. Can be done. As a result, rapid exposure processing and high-accuracy mask patterns can be ensured (hereinafter, referred to as Conventional Technique 4).

【0007】また、例えば、実開昭58−40706号
公報に開示された考案は、光線を任意の角度に反射させ
ることを目的として構成されている。このような構成に
よれば、例えばA光軸とB光軸との成す角が変化した場
合に、反射体の向きを調節することによって、A光軸方
向に入射した光線を常にB光軸方向に射出させることが
できる(以下、従来技術5と称する)。
Further, for example, the invention disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-40706 is designed to reflect light rays at an arbitrary angle. According to such a configuration, for example, when the angle between the A optical axis and the B optical axis changes, by adjusting the direction of the reflector, the light incident in the A optical axis direction is always changed to the B optical axis direction. (Hereinafter, referred to as conventional technology 5).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術1には、下記の問題点が存在する。
However, the prior art 1 has the following problems.

【0009】第1に、光軸ずれの平行移動成分を補正す
ることができない点である。
First, it is impossible to correct the translation component of the optical axis shift.

【0010】通常のカメラにおいては、角度補正だけで
結像位置の安定化を十分に達成させることができる。し
かし、相対的に変位する光学系の変位成分には、傾き成
分と平行移動成分とが包含されているため、平行移動成
分の補正が行われない場合には、有効光束の減少いわゆ
る瞳ズレや瞳ケラレ等の現象をもたらすという問題が生
じる。即ち、相対的に変位する光学系においては、角度
補正即ち光軸の傾き成分の補正だけでなく、光軸の平行
移動成分の補正が必要となる。
In a normal camera, the stabilization of the imaging position can be sufficiently achieved only by the angle correction. However, since the displacement component of the optical system that relatively displaces includes the tilt component and the translation component, if the translation component is not corrected, the effective light flux decreases, that is, the so-called pupil shift or the like. There is a problem of causing a phenomenon such as pupil vignetting. That is, in an optical system that is relatively displaced, not only angle correction, that is, correction of the tilt component of the optical axis, but also correction of the translation component of the optical axis is required.

【0011】第2に、変位する側の系の変位上の自由度
が1つしかない点である。
Second, there is only one degree of freedom in displacement of the system on the side of displacement.

【0012】即ち、相対的に変位をする光学系の変位成
分は、傾き成分と平行移動成分を有するものであるか
ら、例えば任意の点を回転中心として任意方向に平行移
動できるように構成することが構造上有利であることは
言うまでもない。
That is, since the displacement component of the optical system that relatively displaces has a tilt component and a translation component, it should be configured to be able to translate in an arbitrary direction with an arbitrary point as the center of rotation. Needless to say, is structurally advantageous.

【0013】第3に、色収差が生じる点である。Third, chromatic aberration occurs.

【0014】本従来技術によれば、結像位置の安定化を
図るために、平凹レンズと平凸レンズから成るプリズム
を用いているが、かかるプリズムを用いた場合には、必
然的に分散即ち色収差の発生が少なからず伴うことにな
る。
According to the prior art, a prism composed of a plano-concave lens and a plano-convex lens is used in order to stabilize the image formation position. This is accompanied by not a little occurrence.

【0015】第4に、使用可能な波長域が限定される点
である。
Fourth, the usable wavelength range is limited.

【0016】本従来技術は、プリズムの屈折作用によっ
て角度補正が成されるため、光学材料を透過できるよう
な波長域しか使用することができない。
In the prior art, since the angle is corrected by the refraction of the prism, it can be used only in a wavelength range that can transmit the optical material.

【0017】また、従来技術2には、一対の特殊透明素
子から成るプリズムを介して角度補正が行われる点で、
従来技術1の第1、第3及び第4の問題点と同様の問題
点が存在する。更に、本従来技術には、第5の問題点と
して、一対の特殊透明素子を駆動させる制御系を別途必
要とするため、光学系が一定の制約を受けてしまうとい
った問題もある。即ち、傾き補正時の角度制御分解能、
同角度制御時間応答性、同角度制御時間ドリフト等が、
上記制御系で決定されてしまう。更にまた、本従来技術
に適用された一対の特殊透明素子は、その形状が平面で
も球面でもない特殊形状を有しているため、一般的なレ
ンズやプリズムの製作方法を適用することができない。
従って、このような素子の製作には、特殊な数値制御の
研磨盤を必要とするため、その製造コストが極めて高く
なってしまうという問題もある。また、従来技術3,4
には、いずれも制御系を必要とする関係上、上記第5の
問題点と同様の問題が存在する。そして、従来技術5に
は、上記第1の問題点と同様の問題が存在する。
Further, the prior art 2 is characterized in that angle correction is performed via a prism composed of a pair of special transparent elements.
There are the same problems as the first, third and fourth problems of the prior art 1. Further, the fifth conventional technique has, as a fifth problem, a problem that a control system for driving a pair of special transparent elements is separately required, so that the optical system is restricted to a certain extent. That is, the angle control resolution at the time of tilt correction,
Same angle control time response, same angle control time drift, etc.
It is determined by the above control system. Furthermore, since the pair of special transparent elements applied to the prior art has a special shape that is neither flat nor spherical, a general method of manufacturing lenses and prisms cannot be applied.
Therefore, the production of such an element requires a special numerically controlled polishing machine, which causes a problem that the production cost becomes extremely high. In addition, the prior art 3,4
Have the same problem as the above-mentioned fifth problem because all require a control system. Then, the conventional technology 5 has the same problem as the first problem.

【0018】本発明は、このような問題点を解決するた
めに成されており、その目的は、複数の光学系の相対的
な変位に起因する光軸相互の機械的なずれが生じた場合
でも、少なくとも光軸相互の平行移動成分及び傾き成分
のいずれか一方を光学的に補正することによって、光軸
相互のずれを許容範囲内に抑制し且つ色収差の発生を抑
えることが可能な簡単な構成の浮動追従型光学系を提供
することにある。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a case where a mechanical displacement of optical axes occurs due to a relative displacement of a plurality of optical systems. However, by simply optically correcting at least one of the translation component and the tilt component between the optical axes, it is possible to suppress the deviation between the optical axes within an allowable range and to suppress the occurrence of chromatic aberration. An object of the present invention is to provide a floating-following optical system having a configuration.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の浮動追従型光学系は、機械的に固定
された固定光軸を有する固定系と,この固定系に属する
少なくとも1個以上の光学素子と、前記固定系に対する
機械的な動きについて,少なくとも1以上の自由度を有
する浮動光軸を有する浮動系と,この浮動系に属する少
なくとも1個以上の光学素子とを備えた光学系であっ
て、前記固定系からの光線が最初に入射する第1光学素
子が前記浮動系に属し、且つ、最後に入射する最終光学
素子が前記固定系に属すると共に、前記第1光学素子か
ら数えてN番目の第N光学素子が、Nが偶数のときは前
記固定系に属し、Nが奇数のときは前記浮動系に属する
関係を満足する状態において、前記浮動系が前記固定系
に対して変位することにより前記浮動光軸が前記固定光
軸に対して任意に変動した場合でも、前記固定系に属す
る固定光軸に沿って前記第1光学素子へ入射した光線
は、常に、前記最終光学素子から前記浮動光軸に沿って
射出される。
In order to achieve the above object, a floating-following optical system according to the present invention comprises a fixed system having a mechanically fixed fixed optical axis, and at least one of the fixed systems belonging to the fixed system. At least one optical element, a floating system having a floating optical axis having at least one degree of freedom in mechanical movement with respect to the fixed system, and at least one optical element belonging to the floating system A first optical element to which light rays from the fixed system first enter belong to the floating system, and a last optical element to which light rays finally enter belong to the fixed system, and the first optical element When the N-th optical element counted from the element satisfies the relationship belonging to the fixed system when N is an even number and satisfies the relationship belonging to the floating system when N is an odd number, Displacement with respect to Even if the floating optical axis fluctuates arbitrarily with respect to the fixed optical axis, the light beam incident on the first optical element along the fixed optical axis belonging to the fixed system is always Emitted along the floating optical axis.

【0020】また、本発明の浮動追従型光学系におい
て、前記光学素子として、少なくとも1個以上のアフォ
ーカル光学系を用いたことを特徴とする。
In the floating tracking type optical system according to the present invention, at least one afocal optical system is used as the optical element.

【0021】また、本発明の浮動追従型光学系におい
て、前記光学素子として、少なくとも2個以上で且つ偶
数個の合計k個のアフォーカル光学系を用いた場合にお
いて、前記第1光学素子に該当する1番目のアフォーカ
ル光学系の角倍率をγ1、前記第N光学素子に該当する
N番目のアフォーカル光学系の角倍率をγN、前記最終
光学素子に該当するk番目のアフォーカル光学系の角倍
率をγkとすると、
In the floating tracking type optical system according to the present invention, when at least two and an even number of a total of k afocal optical systems are used as the optical elements, they correspond to the first optical elements. The angular magnification of the first afocal optical system is γ1, the angular magnification of the Nth afocal optical system corresponding to the Nth optical element is γN, and the angular magnification of the kth afocal optical system corresponding to the final optical element is If the angular magnification is γk,

【数2】 (Equation 2)

【0022】なる関係を有する前記式(I−1)及び
(I−2)のうち、少なくとも一方の関係を満足するこ
とを特徴とする。
It is characterized in that at least one of the formulas (I-1) and (I-2) having the following relationship is satisfied.

【0023】更に、本発明の浮動追従型光学系におい
て、前記光学系は、少なくとも4個以上の光学素子から
構成されており、前記第N光学素子のパワーをφN 、前
記第N光学素子の後側主点から第N+1光学素子の前側
主点までの距離をeN ′とすると、 (e1 ′・φ1 ・φ2 )−φ1 +(e1 ′+e2 ′)φ1 ・φ3 −(e1 ′・e2 ′・φ1 ・φ2 ・φ3 )−φ3 +φ4 =0 …(I−3) φ3 =(e1 ′+e2 ′)-1+(e3 ′)-1 …(I−4) φ4 =−(e1 ′+e2 ′+e3 ′)-1+(e3 ′)-1 …(I−5) なる関係を有する前記式(I−3)ないし(I−5)の
うち、少なくとも前記式(I−3)又は前記式(I−
4)及び(I−5)のいずれか一方を満足することを特
徴とする。
Further, in the floating tracking type optical system according to the present invention, the optical system is composed of at least four or more optical elements, the power of the N-th optical element is φ N , and the power of the N-th optical element is 'When, (e 1' the distance from the rear principal point to the front principal point of the first N + 1 optical element e N · φ 1 · φ 2 ) -φ 1 + (e 1 '+ e 2') φ 1 · φ 3 − (e 1 ′ ・ e 2 ′ ・ φ 1・ φ 2・ φ 3 ) −φ 3 + φ 4 = 0 (I-3) φ 3 = (e 1 ′ + e 2 ′) −1 + (e 3 ') -1 (I-4) φ 4 =-(e 1 ' + e 2 '+ e 3 ') -1 + (e 3 ') -1 (I-5) 3) to (I-5), at least the formula (I-3) or the formula (I-
It is characterized by satisfying any one of 4) and (I-5).

【0024】このように、本発明の浮動追従型光学系に
おいて、浮動系が固定系に対して変位することにより浮
動光軸が固定光軸に対して任意に変動した場合でも、固
定系に属する固定光軸に沿って第1光学素子へ入射した
光線は、常に、最終光学素子から浮動光軸に沿って射出
される。
As described above, in the floating tracking type optical system of the present invention, even if the floating optical axis fluctuates arbitrarily with respect to the fixed optical axis due to the displacement of the floating system with respect to the fixed system, it belongs to the fixed system. Light rays incident on the first optical element along the fixed optical axis are always emitted from the last optical element along the floating optical axis.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の原理について説明
した後、この原理に基づいて構成された本発明の実施の
形態に係る浮動追従型光学系について添付図面を参照し
て説明する。なお、本発明において、固定系とは、必ず
しも大地等に固定された光学系に限定されるものではな
い。例えば相対的に変位する2つの光学系のうち、一方
の光学系を便宜的に固定系と定め、他方の光学系を便宜
的に浮動系と定めることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the principle of the present invention will be described, and a floating-following optical system according to an embodiment of the present invention constructed based on this principle will be described with reference to the accompanying drawings. In the present invention, the fixed system is not necessarily limited to an optical system fixed to the ground or the like. For example, of the two optical systems that are relatively displaced, one optical system can be conveniently defined as a fixed system, and the other optical system can be conveniently defined as a floating system.

【0026】また、本発明の浮動追従型光学系に入射さ
せる入射光線は、固定系の光軸(以下、固定光軸と称す
る)に一致させる必要はない。例えば、浮動系の光軸
(以下、浮動光軸と称する)が固定光軸に対して相対的
にずれた場合において、入射光線が固定光軸に一致して
いなくても、浮動系の変位成分のうち、少なくとも平行
移動成分及び傾き成分のいずれかを近軸領域内において
光学的に補正することによって、固定光軸と浮動光軸と
の間の光軸相互のずれを許容範囲内に光学的に抑制させ
ることが可能となる。更に、固定光軸及び浮動光軸の外
周辺の光(以下、軸外光と称する)に対する諸収差の補
正が充分に成されることによって、諸収差が許容範囲内
に抑制されていれば、上記同様に、固定光軸と浮動光軸
との間の光軸相互のずれを許容範囲内に光学的に抑制さ
せ且つ軸外光を良好に結像させることが可能となる。
Further, it is not necessary that the incident light beam incident on the floating follow-up type optical system of the present invention coincides with the optical axis of the fixed system (hereinafter, referred to as a fixed optical axis). For example, when the optical axis of the floating system (hereinafter, referred to as the floating optical axis) is relatively displaced from the fixed optical axis, even if the incident light does not coincide with the fixed optical axis, the displacement component of the floating system Of these, at least one of the translation component and the tilt component is optically corrected in the paraxial region, so that the optical axis deviation between the fixed optical axis and the floating optical axis is within an allowable range. Can be suppressed. Further, if various aberrations are corrected sufficiently for light around the fixed optical axis and the floating optical axis (hereinafter, referred to as off-axis light), and the various aberrations are suppressed to an allowable range, In the same manner as described above, it is possible to optically suppress the deviation between the optical axes between the fixed optical axis and the floating optical axis within an allowable range, and to favorably image off-axis light.

【0027】即ち、本発明の浮動追従型光学系におい
て、複数の光学系を構成する各光学素子(群)のパワー
や角倍率及び配置を適切に決めることによって、固定系
から発した光線は、各光学素子(群)によって、順次、
屈折又は反射又は回折されることになる。この結果、固
定系と浮動系の光軸相互の機械的なずれが生じた場合で
も、少なくとも平行移動成分及び傾き成分のいずれか一
方を光学的に補正することによって、光軸相互のずれを
許容範囲内に抑制させることができる。
That is, in the floating-following optical system of the present invention, by appropriately determining the power, the angular magnification, and the arrangement of each optical element (group) constituting the plurality of optical systems, the light beam emitted from the fixed system is Depending on each optical element (group),
It will be refracted or reflected or diffracted. As a result, even if the optical axis of the fixed system and the optical axis of the floating system are mechanically displaced from each other, at least one of the translation component and the tilt component is optically corrected to allow the displacement between the optical axes. It can be suppressed within the range.

【0028】以下、本明細書中に適用されている光学系
モデル、記号、座標系及び用語について説明する。
Hereinafter, an optical system model, a symbol, a coordinate system, and terms used in this specification will be described.

【0029】まず、光学系モデルについて、図1に示さ
れた薄肉レンズモデルを参照して説明する。なお、この
薄肉レンズモデルにおいて、固定系(図示しない)は、
機械的に固定された光学系であり、浮動系(図示しな
い)は、固定系に対する機械的移動に関して少なくとも
1以上の自由度を有する光学系であると仮定する。そし
て、この薄肉レンズモデルは、固定系と浮動系とを光学
的に接続させるように構成されている。
First, the optical system model will be described with reference to the thin lens model shown in FIG. In this thin lens model, a fixed system (not shown)
It is assumed that the optical system is a mechanically fixed optical system, and the floating system (not shown) is an optical system having at least one degree of freedom with respect to mechanical movement with respect to the fixed system. The thin lens model is configured to optically connect the fixed system and the floating system.

【0030】図1には、固定系の固定光軸と浮動系の浮
動光軸が重なった状態が示されており、図中一点鎖線
は、固定光軸及び浮動光軸が重なったことにより形成さ
れた共通の光軸Aを示している。
FIG. 1 shows a state in which the fixed optical axis of the fixed system and the floating optical axis of the floating system are overlapped, and a dashed line in the figure is formed by the overlapping of the fixed optical axis and the floating optical axis. 2 shows a common optical axis A.

【0031】図1に示すように、薄肉レンズモデルは、
光軸Aに沿って配列されたj枚の薄肉レンズ(j;自然
数)から構成されており、これら薄肉レンズによって浮
動系及び固定系が形成されている。
As shown in FIG. 1, the thin lens model is
It is composed of j thin lenses (j: natural number) arranged along the optical axis A, and a floating system and a fixed system are formed by these thin lenses.

【0032】L1 は、浮動系に属する複数の薄肉レンズ
のうち、光線が最初に入射する薄肉レンズ(以下、第1
レンズと称する)を示し、且つ、Ln は、第1レンズか
ら数えてn番目(n;自然数)の薄肉レンズ(以下、第
nレンズと称する)を示す。Lj は、固定系に属する複
数の薄肉レンズのうち、光線が最後に入射する薄肉レン
ズ(以下、最終レンズと称する)を示す。
L 1 is a thin lens (hereinafter, referred to as a first lens) on which a light beam first enters among a plurality of thin lenses belonging to a floating system.
Lens referred to as) indicates, and, L n is, n-th counted from the first lens (n; showing a thin lens of a natural number) (hereinafter, referred to as the n-th lens). Lj indicates a thin lens (hereinafter, referred to as a final lens) on which a light ray enters last among a plurality of thin lenses belonging to the fixed system.

【0033】Ln (2≦n≦j−1)の関係を満足する
複数の薄肉レンズについては、これらレンズが属する光
学系として浮動系又は固定系のいずれかを任意に選択す
ることが可能である。
For a plurality of thin lenses satisfying the relationship of L n (2 ≦ n ≦ j−1), either a floating system or a fixed system can be arbitrarily selected as an optical system to which these lenses belong. is there.

【0034】なお、en ′(n;自然数)は、第nレン
ズLn と第n+1レンズLn+1 との間の距離(間隔)を
示す。
[0034] Incidentally, e n '(n; natural number) indicates a distance between the n-th lens L n and the n + 1 lens L n + 1 (distance).

【0035】また、図1に示された座標系は、固定系に
属する座標系であって、x軸及びy軸から成る2次元直
交座標に角度θを加えて規定されている。
The coordinate system shown in FIG. 1 is a coordinate system belonging to a fixed system, and is defined by adding an angle θ to two-dimensional rectangular coordinates composed of an x-axis and a y-axis.

【0036】この座標系において、x軸は、固定光軸と
平行に延出しており、図中向って右方向を正とし、且
つ、y軸は、固定光軸に直交して延出しており、図中向
って上方向を正とすると共に、角度θは、時計回り方向
を正とする。
In this coordinate system, the x-axis extends parallel to the fixed optical axis, the right direction is positive in the drawing, and the y-axis extends perpendicular to the fixed optical axis. In the figure, the upward direction is positive and the angle θ is positive in the clockwise direction.

【0037】従って、上記間隔en ′は、夫々、その矢
印方向に沿った正の値をとる。
Accordingly, each of the intervals e n 'takes a positive value along the direction of the arrow.

【0038】このような構成において、x軸の正方向に
沿って第1レンズL1 に入射した光線は、j枚の薄肉レ
ンズを順次正方向に透過した後、最終レンズLj からx
軸の正方向に沿って射出する。
In such a configuration, the light beam incident on the first lens L 1 along the positive direction of the x-axis sequentially passes through j thin lenses in the positive direction, and then passes from the final lens L j to the x direction.
Inject along the positive direction of the axis.

【0039】なお、この薄肉レンズモデルは、後述する
近軸追跡公式に対応させた一般的な例であって、固定系
及び浮動系の定義も便宜的なものである。このため、例
えば相対的に変位する2つの光学系に、上記の薄肉レン
ズモデルを適用することも可能である。
The thin lens model is a general example corresponding to a paraxial tracking formula described later, and the definitions of the fixed system and the floating system are also convenient. For this reason, for example, the above-described thin lens model can be applied to two optical systems that are relatively displaced.

【0040】また、上記の薄肉レンズモデルにおいて、
光線の入射方向の定義は便宜的なものである。このた
め、例えば固定系に属する最終レンズLj に対してx軸
の負方向から光線が入射する場合でも、上記の薄肉レン
ズモデルを適用することが可能となる。
In the above thin lens model,
The definition of the incident direction of the light beam is for convenience. Thus, for example, even when a ray from the negative direction of the x-axis relative to the final lens L j belonging to the fixed system is incident, it is possible to apply the above thin lens model.

【0041】次に、光学系モデルについて、図2に示さ
れたアフォーカル光学系モデル(即ち、無限の焦点距離
を有する光学系モデル)を参照して説明する。なお、こ
のアフォーカル光学系モデルは、上述した薄肉レンズモ
デルの下位概念として位置付けられる。
Next, the optical system model will be described with reference to the afocal optical system model shown in FIG. 2 (that is, an optical system model having an infinite focal length). This afocal optical system model is positioned as a lower concept of the above-described thin lens model.

【0042】図2に示すように、アフォーカル光学系モ
デルは、上記の薄肉レンズモデルと同様に、光軸Aに沿
って配列されたk個のアフォーカル光学系(k;自然
数)から構成されており、これらアフォーカル光学系に
よって浮動系及び固定系が形成されている。なお、この
ようなアフォーカル光学系モデルに適用された光軸A
は、上記の薄肉レンズモデルと同様に、固定光軸及び浮
動光軸を重ねて形成されたものである。
As shown in FIG. 2, the afocal optical system model is composed of k afocal optical systems (k: natural number) arranged along the optical axis A, similarly to the thin lens model described above. The floating system and the fixed system are formed by these afocal optical systems. The optical axis A applied to such an afocal optical system model
Is formed by overlapping a fixed optical axis and a floating optical axis, like the thin lens model described above.

【0043】AFC1 は、浮動系に属する複数のアフォ
ーカル光学系のうち、光線が最初に入射するアフォーカ
ル光学系(以下、第1アフォーカル光学系と称する)を
示し、且つ、AFCN は、第1アフォーカル光学系から
数えてN番目(N;自然数)のアフォーカル光学系を示
す。
AFC 1 indicates an afocal optical system (hereinafter, referred to as a first afocal optical system) on which a light beam first enters, among a plurality of afocal optical systems belonging to a floating system, and AFC N indicates And N-th (N; natural number) afocal optical systems counted from the first afocal optical system.

【0044】この場合、Nが偶数の場合は固定系に属す
るアフォーカル光学系を意味し、Nが奇数の場合は浮動
系に属するアフォーカル光学系を意味する。
In this case, when N is an even number, it means an afocal optical system belonging to a fixed system, and when N is an odd number, it means an afocal optical system belonging to a floating system.

【0045】また、AFCK は、固定系に属する複数の
アフォーカル光学系のうち、光線が最後に入射するアフ
ォーカル光学系(以下、最終アフォーカル光学系と称す
る)を示す。
Further, AFC K, among the plurality of afocal optical systems that belong to a fixed system, the afocal optical system which light rays incident on the end (hereinafter, referred to as final afocal optical system) showing a.

【0046】図2に示された座標系は、固定系に属する
座標系であって、X軸及びY軸から成る2次元直交座標
に角度Θを加えて規定されている。
The coordinate system shown in FIG. 2 is a coordinate system belonging to a fixed system, and is defined by adding an angle に to two-dimensional orthogonal coordinates composed of an X axis and a Y axis.

【0047】この座標系において、X軸は、固定光軸と
平行に延出しており、図中向って右方向を正とし、且
つ、Y軸は、固定光軸に直交して延出しており、図中向
って上方向を正とすると共に、角度Θは、時計回り方向
を正とする。
In this coordinate system, the X axis extends parallel to the fixed optical axis, the right direction is positive in the drawing, and the Y axis extends perpendicular to the fixed optical axis. In the figure, the upward direction is positive and the angle Θ is positive in the clockwise direction.

【0048】このような構成において、X軸の正方向に
沿って第1アフォーカル光学系AFC1 に入射した光線
は、k個のアフォーカル系を順次透過した後、最終アフ
ォーカル光学系AFCK からX軸の正方向に沿って射出
する。
In such a configuration, light rays incident on the first afocal optical system AFC 1 along the positive direction of the X-axis sequentially pass through the k afocal systems, and then pass through the final afocal optical system AFC K. From along the positive direction of the X-axis.

【0049】なお、このアフォーカル光学系モデルは、
上記の薄肉レンズモデルと同様に、後述する近軸追跡公
式に対応させた一般的な例であって、固定系及び浮動系
の定義も便宜的なものである。このため、例えば相対的
に変位する2つの光学系に、上記のアフォーカル光学系
モデルを適用することも可能である。
Note that this afocal optical system model is
Similar to the thin lens model described above, this is a general example corresponding to a paraxial tracking formula described later, and the definitions of the fixed system and the floating system are also convenient. For this reason, for example, the afocal optical system model can be applied to two optical systems that are relatively displaced.

【0050】また、上記の薄肉レンズモデルと同様に、
このアフォーカル光学系モデルにおいて、光線の入射方
向の定義は便宜的なものである。このため、例えば固定
系に属する最終アフォーカル光学系AFCK に対してX
軸の負方向から光線が入射する場合でも、上記のアフォ
ーカル光学系モデルを適用することが可能となる。
Further, similarly to the above thin lens model,
In this afocal optical system model, the definition of the incident direction of the light beam is for convenience. X For this reason, for example belonging to the fixed-line final afocal optical system AFC K
The above-described afocal optical system model can be applied even when a light beam enters from the negative direction of the axis.

【0051】次に、光学系モデルについて、図3及び図
4に示された薄肉レンズ近軸追跡モデルを参照して説明
する。
Next, the optical system model will be described with reference to the thin lens paraxial tracking model shown in FIGS.

【0052】図3及び図4に示すように、この薄肉近軸
追跡モデルは、上記薄肉レンズモデル(図1参照)の薄
肉レンズL1 〜Lj から構成されており、図3及び図4
には、夫々近軸追跡の状態が示されている。なお、図3
には、薄肉レンズLn が浮動系に属する場合の構成が示
されており、また、図4には、薄肉レンズLn が固定系
に属する場合の構成が示されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, this thin paraxial tracking model is composed of the thin lenses L 1 to L j of the thin lens model (see FIG. 1).
5 shows the state of paraxial tracking. Note that FIG.
To have been shown configuration in which the thin lens L n belonging to a floating system, also in FIG. 4, the thin lens L n configuration is shown in the case of belonging to a fixed system.

【0053】図3及び図4に夫々示された薄肉近軸追跡
モデルにおいては、第1レンズL1に所定の入射角α1
で入射した光線2は、第1レンズL1 から薄肉レンズL
2 〜Ln-1 (図1参照)を順次透過した後、光線4とな
ってn番目の薄肉レンズLnに入射する。
In the thin paraxial tracking models shown in FIGS. 3 and 4, respectively, the first lens L 1 has a predetermined incident angle α 1.
Is incident on the first lens L 1 through the thin lens L
After sequentially passing through 2 to L n -1 (see FIG. 1), the light becomes a light ray 4 and enters the n-th thin lens L n .

【0054】n番目の薄肉レンズLn に入射した光線4
は、この薄肉レンズLn から屈折光線6となって射出し
た後、n+1番目の薄肉レンズLn+1 に入射する。な
お、このn+1番目の薄肉レンズLn+1 の属する光学系
は、浮動系又は固定系のいずれかを任意に選択すること
が可能であるが、このような選択によって後述する式
(E−1)〜(E−5)に影響を与えることはない。
[0054] light 4 incident on the n-th thin lens L n
, After injection becomes refracted ray 6 from the thin lens L n, is incident on the (n + 1) th thin lens L n + 1. The optical system to which the (n + 1) th thin lens L n + 1 belongs can be arbitrarily selected from either a floating system or a fixed system. ) To (E-5) are not affected.

【0055】また、図3及び図4において、符号FIX
は固定光軸を示し、符号FLは浮動光軸を示す。また、
近軸追跡の対象となる光線、浮動光軸FLの位置及び傾
き、n番目の薄肉レンズLn の位置は、夫々、固定光軸
FIXを基準に測定する。
In FIGS. 3 and 4, reference numeral FIX is used.
Denotes a fixed optical axis, and FL denotes a floating optical axis. Also,
Rays to be paraxial tracing, the position and inclination of the floating optical axis FL, the position of the n-th thin lens L n, respectively, it is measured with respect to the fixed optical axis FIX.

【0056】ここで、近軸追跡公式を構成するための条
件を下記のように規定する。
Here, the conditions for forming the paraxial tracking formula are defined as follows.

【0057】薄肉レンズLn へ入射する光線4(図3及
び図4参照)と固定光軸FIXとの成す角をαn と規定
する。
[0057] The angle between the light beam 4 entering the thin lens L n (see FIGS. 3 and 4) and the fixed optical axis FIX is defined as alpha n.

【0058】薄肉レンズLn から射出した屈折光線6
(図3及び図4参照)と固定光軸FIXとの成す角をα
n ′と規定する。
[0058] refracted ray emitted from the thin lens L n 6
(See FIGS. 3 and 4) and the fixed optical axis FIX make an angle α
n '.

【0059】光線4が薄肉レンズLn を交叉する交点と
固定光軸FIXとの間の高さをhnと規定する。
[0059] beam 4 defines a height between the intersection and the fixed optical axis FIX intersecting the thin lens L n and h n.

【0060】浮動光軸FLが第1レンズL1 を交叉する
交点と固定光軸FIXとの間の高さをyb と規定すると
共に、このとき浮動光軸FLと固定光軸FIXとの間の
成す角をθb と規定する。
The height between the point where the floating optical axis FL intersects the first lens L 1 and the fixed optical axis FIX is defined as y b, and the height between the floating optical axis FL and the fixed optical axis FIX is defined as yb. Is defined as θ b .

【0061】薄肉レンズLn が浮動系に属する場合、浮
動光軸FLが薄肉レンズLn を交叉する交点と固定光軸
FIXとの間の高さをyn と規定する。
[0061] If the thin lens L n belonging to a floating system, the height between the intersection of floating the optical axis FL to cross the thin lens L n and the fixed optical axis FIX is defined as y n.

【0062】薄肉レンズLn のパワ―をφn と規定す
る。
[0062] of the thin lens L n power - the is defined as φ n.

【0063】このような条件の下、薄肉レンズ近軸追跡
モデルに適用される近軸追跡公式は、以下のように構成
される。 αn ′=αn +hn φn …(E−1)〔Ln が固定系に属する場合 〕αn ′=αn +(hn −yn )φn …(E−2)〔Ln が浮動系に属する場合 〕αn+1 =αn ′ …(E−3) hn+1 =hn −en ′・αn ′ …(E−4) このような近軸追跡公式において、薄肉レンズLn ,L
j が固定系に属する場合は、式(E−1),(E−3)
及び(E−4)を用いる。
Under such conditions, the paraxial tracking formula applied to the thin lens paraxial tracking model is configured as follows. α n '= α n + h n φ n ... (E-1) [L when n belongs to the stationary system] α n' = α n + ( h n -y n) φ n ... (E-2) [L If n belongs to a floating system] α n + 1 = α n ' ... (E-3) h n + 1 = h n -e n' · α n '... (E-4) such paraxial tracing official , The thin lenses L n , L
If j belongs to the fixed system, equations (E-1) and (E-3)
And (E-4).

【0064】これに対して、薄肉レンズLn ,Lj が浮
動系に属する場合は、式(E−2),(E−3)及び
(E−4)を用いる。
On the other hand, when the thin lenses L n and L j belong to a floating system, equations (E-2), (E-3) and (E-4) are used.

【0065】従って、高さyn は、下記の式(E−5)
のように表される。
[0065] Therefore, the height y n, the following formula (E-5)
It is represented as

【0066】[0066]

【数3】 (Equation 3)

【0067】次に、光学系モデルについて、図5及び図
6に示されたアフォーカル光学系傾きモデルを参照して
説明する。
Next, the optical system model will be described with reference to the afocal optical system tilt model shown in FIGS.

【0068】図5及び図6に示すように、このアフォー
カル光学系傾きモデルは、上記アフォ―カル光学系モデ
ル(図2参照)のアフォーカル光学系AFC1 〜AFC
K から構成されており、浮動系が固定系に対して傾いた
状態を示す。また、図5及び図6には、夫々近軸追跡の
状態が示されている。なお、図5には、アフォーカル光
学系AFCN が浮動系に属する場合の構成が示されてお
り、図6には、アフォーカル光学系AFCN が固定系に
属する場合の構成が示されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the afocal optical system inclination model is obtained by using the afocal optical systems AFC 1 to AFC of the afocal optical system model (see FIG. 2).
It is composed of K, and shows a state where the floating system is inclined with respect to the fixed system. FIGS. 5 and 6 show paraxial tracking states, respectively. FIG. 5 shows a configuration when the afocal optical system AFC N belongs to the floating system, and FIG. 6 shows a configuration when the afocal optical system AFC N belongs to the fixed system. I have.

【0069】図5及び図6に示されたアフォーカル光学
系傾きモデルにおいて、夫々、第1アフォーカル光学系
AFC1 に所定の入射角A1 で入射した光線8は、第1
アフォーカル光学系AFC1 からアフォーカル光学系A
FC2 〜AFCN-1 (図2参照)を透過した後、光線1
0となってN番目のアフォーカル光学系AFCN に入射
する。
In the afocal optical system tilt models shown in FIGS. 5 and 6, the light ray 8 incident on the first afocal optical system AFC 1 at a predetermined incident angle A 1 is the first type.
Afocal optical system AFC 1 to Afocal optical system A
After passing through FC 2 to AFC N-1 (see FIG. 2), light 1
0 when it is incident on the N-th afocal optical system AFC N.

【0070】n番目のアフォーカル光学系AFCN に入
射した光線10は、このアフォーカル光学系AFCN
ら屈折光線12となって射出した後、N+1番目のアフ
ォーカル光学系AFCN+1 に入射し、同様に屈折光線1
4となって射出することになる。
[0070] beam 10 incident on the n-th afocal optical system AFC N, after injection becomes refracted ray 12 from the afocal optical system AFC N, incident on the N + 1 th afocal optical system AFC N + 1 And similarly refracted light 1
It will be 4 and it will eject.

【0071】また、図5及び図6において、符号FIX
は固定光軸を示し、符号FLは浮動光軸を示す。また、
近軸追跡の対象となる光線、浮動光軸FLの傾きは、夫
々、固定光軸FIXを基準に測定する。
In FIGS. 5 and 6, the symbol FIX is used.
Denotes a fixed optical axis, and FL denotes a floating optical axis. Also,
The inclination of the light beam to be subjected to paraxial tracking and the inclination of the floating optical axis FL are measured with reference to the fixed optical axis FIX.

【0072】ここで、近軸追跡公式を構成するための条
件を下記のように規定する。
Here, conditions for forming the paraxial tracking formula are defined as follows.

【0073】アフォーカル光学系AFCN へ入射する光
線10(図5及び図6参照)と固定光軸FIXとの成す
角をAN と規定する。
The angle between the light beam 10 (see FIGS. 5 and 6) incident on the afocal optical system AFC N and the fixed optical axis FIX is defined as A N.

【0074】アフォーカル光学系AFCN から射出した
屈折光線12(図5及び図6参照)と固定光軸FIXと
の成す角をAN ′と規定する。
The angle between the refracted light beam 12 (see FIGS. 5 and 6) emitted from the afocal optical system AFC N and the fixed optical axis FIX is defined as A N '.

【0075】浮動光軸FLと固定光軸FIXとなす角を
Θb と規定し、また、アフォーカル光学系AFCN の角
倍率をγN と規定する。
[0075] defined as floating-optical axis FL and the fixed optical axis FIX and angle of theta b, also defines the angular magnification of the afocal optical system AFC N and gamma N.

【0076】このような条件の下、アフォーカル光学系
傾きモデルに適用される近軸追跡公式は、以下のように
構成される。 AN ′=γN N …(E−6)〔AFCN が固定
系に属する場合〕 AN ′=γN (AN −Θb )+Θb …(E−7)〔AF
N が浮動系に属する場合〕 AN+1 =AN ′ …(E−8) このような近軸追跡公式において、アフォーカル光学系
AFCN ,AFCK が固定系に属する場合は、式(E−
6)及び(E−8)を用いる。
Under such conditions, the paraxial tracking formula applied to the afocal optical system tilt model is configured as follows. A N '[when AFC N belongs to fixed-line] = γ N A N ... (E -6) A N' = γ N (A N -Θ b) + Θ b ... (E-7) [AF
C N In the case belongs to a floating system] A N + 1 = A N ' ... (E-8) such paraxial tracking formula, if the afocal optical system AFC N, AFC K belongs to the stationary system, wherein (E-
6) and (E-8) are used.

【0077】これに対して、アフォーカル光学系AFC
N ,AFCK が浮動系に属する場合は、式(E−7)及
び(E−8)を用いる。
On the other hand, the afocal optical system AFC
N, AFC K may belong to a floating system, using equation (E-7) and (E-8).

【0078】次に、光学系モデルについて、図7及び図
8に示されたアフォーカル光学系平行移動モデルを参照
して説明する。
Next, the optical system model will be described with reference to the afocal optical system translation model shown in FIGS.

【0079】図7及び図8に示すように、アフォーカル
光学系平行移動モデルは、上記アフォ―カル光学系モデ
ル(図2参照)のアフォーカル光学系AFC1 〜AFC
K から構成されており、浮動系が固定系に対して平行移
動した状態を示す。また、図7及び図8には、夫々近軸
追跡の状態が示されている。なお、図7には、アフォー
カル光学系AFCN が浮動系に属する場合の構成が示さ
れており、図8には、アフォーカル光学系AFCN が固
定系に属する場合の構成が示されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the afocal optical system parallel movement model is the same as the afocal optical system AFC 1 to AFC of the afocal optical system model (see FIG. 2).
It is composed of K, and shows a state in which the floating system has moved parallel to the fixed system. 7 and 8 show paraxial tracking states, respectively. FIG. 7 shows a configuration when the afocal optical system AFC N belongs to a floating system, and FIG. 8 shows a configuration when the afocal optical system AFC N belongs to a fixed system. I have.

【0080】図7及び図8に示されたアフォーカル光学
系平行移動モデルにおいて、夫々、第1アフォーカル光
学系AFC1 に対して固定光軸FIX及び浮動光軸FL
と平行に入射した光線16は、第1アフォーカル光学系
AFC1 からアフォーカル光学系AFC2 〜AFCN-1
(図2参照)を透過した後、光線18となってN番目の
アフォーカル光学系AFCN に入射する。
In the afocal optical system translation model shown in FIG. 7 and FIG. 8, the fixed optical axis FIX and the floating optical axis FL with respect to the first afocal optical system AFC 1 , respectively.
Rays 16 incident parallel to A, the afocal optical system from the first afocal optical system AFC 1 AFC 2 ~AFC N-1
After passing through the (see FIG. 2), enters the N-th afocal optical system AFC N becomes light 18.

【0081】n番目のアフォーカル光学系AFCN に入
射した光線18は、このアフォーカル光学系AFCN
ら屈折光線20となって射出した後、N+1番目のアフ
ォーカル光学系AFCN+1 に入射し、同様に屈折光線2
2となって射出することになる。
[0081] beam 18 incident on the n-th afocal optical system AFC N, after injection becomes refracted ray 20 from the afocal optical system AFC N, incident on the N + 1 th afocal optical system AFC N + 1 And similarly refracted ray 2
It will be 2 and it will eject.

【0082】また、図7及び図8において、符号FIX
は固定光軸を示し、符号FLは固定光軸FIXと平行に
延出した浮動光軸を示す。また、近軸追跡の対象となる
光線、浮動光軸FLの位置は、夫々、固定光軸FIXを
基準に測定する。
In FIGS. 7 and 8, reference numeral FIX is used.
Denotes a fixed optical axis, and FL denotes a floating optical axis extending in parallel with the fixed optical axis FIX. The positions of the light beam to be subjected to paraxial tracking and the position of the floating optical axis FL are measured with reference to the fixed optical axis FIX.

【0083】ここで、近軸追跡公式を構成するための条
件を下記のように規定する。
Here, conditions for forming the paraxial tracking formula are defined as follows.

【0084】アフォーカル光学系AFCN への入射する
光線18(図7及び図8参照)と固定光軸FIXとの間
の高さをHN と規定する。
The height between the light ray 18 (see FIGS. 7 and 8) incident on the afocal optical system AFC N and the fixed optical axis FIX is defined as H N.

【0085】アフォーカル光学系AFCN から射出した
屈折光線20(図7及び図8参照)と固定光軸FIXと
の間の高さをHN ′と規定する。
The height between the refracted light beam 20 (see FIGS. 7 and 8) emitted from the afocal optical system AFC N and the fixed optical axis FIX is defined as H N '.

【0086】固定光軸FIXと浮動光軸FLとの間の高
さをYb と規定し、また、アフォーカル光学系AFCN
の角倍率をγN と規定する。
[0086] The height between the fixed optical axis FIX and floating the optical axis FL defined as Y b, also afocal optical system AFC N
Is defined as γ N.

【0087】このような条件の下、アフォーカル光学系
平行移動モデルに適用される近軸追跡公式は、以下のよ
うに構成される。 HN ′=γN -1N …(E−9)〔AFCN が固定
系に属する場合〕 HN ′=γN -1(HN −Yb )+Yb …(E−10)
〔AFCN が浮動系に属する場合〕 HN+1 =HN ′ …(E−11) このような近軸追跡公式において、アフォーカル光学系
AFCN ,AFCK が固定系に属する場合は、式(E−
9)及び(E−11)を用いる。
Under such conditions, the paraxial tracking formula applied to the afocal optical system translation model is configured as follows. H N '= γ N -1 H N ... (E-9) [when AFC N belongs to fixed-line] H N' = γ N -1 ( H N -Y b) + Y b ... (E-10)
In [AFC N may belong to a floating system] H N + 1 = H N ' ... (E-11) such paraxial tracking formula, if the afocal optical system AFC N, AFC K belongs to the stationary system, Equation (E−
9) and (E-11) are used.

【0088】これに対して、アフォーカル光学系AFC
N ,AFCK が浮動系に属する場合は、式(E−10)
及び(E−11)を用いる。
On the other hand, the afocal optical system AFC
N, if the AFC K belongs to a floating system, the formula (E-10)
And (E-11).

【0089】ここで、本特許明細書中に適用されている
光学系モデルに関して、「平行移動追従」、「傾き追
従」及び「完全追従」等の用語について、夫々、図9
(a),(b),(c)を参照して説明する。
Here, regarding the optical system model applied in the specification of the present invention, terms such as “parallel movement follow-up”, “tilt follow-up”, and “perfect follow-up” are shown in FIG.
This will be described with reference to (a), (b), and (c).

【0090】図9(a)には、薄肉レンズモデルにおい
て、浮動系が固定系に対して平行移動することによっ
て、浮動光軸FLが固定光軸FIXに対して平行移動し
た状態が示されている。
FIG. 9A shows a state in which the floating optical axis FL is translated with respect to the fixed optical axis FIX by the parallel movement of the floating system with respect to the fixed optical system in the thin lens model. I have.

【0091】同図において、浮動系に属する薄肉レンズ
1 への入射光線24は、固定光軸FIXに一致して入
射している。また、固定系に属する薄肉レンズLj から
の射出光線26は、浮動光軸FLに一致して射出してい
る。なお、このようなモデルにおいて、平行移動の変位
量は、近軸領域内において任意である。
[0091] In the figure, the incident light beam 24 to the thin lens L 1 which belongs to a floating system is incident coincides with the fixed optical axis FIX. Also, exit ray 26 from the thin lens L j belonging to the fixed system is injected coincides with the floating optical axis FL. In such a model, the displacement amount of the parallel movement is arbitrary within the paraxial region.

【0092】この状態を「平行移動追従」と呼び、平行
移動追従を実現するために光学系に求められる条件を
「平行移動追従条件」と呼ぶ。
This state is called “parallel movement tracking”, and the condition required for the optical system to realize the parallel movement tracking is called “parallel movement tracking condition”.

【0093】図9(b)には、薄肉レンズモデルにおい
て、浮動系が固定系に対して傾き変位することによっ
て、浮動光軸FLが固定光軸FIXに対して所定角度だ
け傾斜変位した状態が示されている。
FIG. 9B shows a state in which the floating optical axis FL is tilted and displaced by a predetermined angle with respect to the fixed optical axis FIX due to the tilting displacement of the floating system with respect to the fixed system in the thin lens model. It is shown.

【0094】同図において、浮動系に属する薄肉レンズ
1 への入射光線28は、固定光軸FIXに一致して入
射している。また、固定系に属する薄肉レンズLj から
の射出光線30は、浮動光軸FLと並行に射出してい
る。なお、このようなモデルにおいて、傾き変位の変位
量及び回転中心は、近軸領域内において任意である。
In the figure, the incident light beam 28 to the thin lens L 1 belonging to the floating system is incident so as to coincide with the fixed optical axis FIX. Also, exit ray 30 from the thin lens L j belonging to the fixed system is injected in parallel with a floating optical axis FL. In such a model, the amount of tilt displacement and the center of rotation are arbitrary within the paraxial region.

【0095】この状態を「傾き追従」と呼び、傾き追従
を実現するために光学系に求められる条件を「傾き追従
条件」と呼ぶ。
This state is called “tilt following”, and the condition required for the optical system to realize tilt following is called “tilt following condition”.

【0096】図9(c)には、薄肉レンズモデルにおい
て、浮動系が固定系に対して傾き変位することによっ
て、浮動光軸FLが固定光軸FIXに対して所定角度だ
け傾斜変位した状態が示されている。
FIG. 9C shows a state in which the floating optical axis FL is tilted and displaced by a predetermined angle with respect to the fixed optical axis FIX due to the tilting of the floating system with respect to the fixed system in the thin lens model. It is shown.

【0097】同図において、浮動系に属する薄肉レンズ
1 への入射光線32は、固定光軸FIXに一致して入
射している。また、固定系に属する薄肉レンズLj から
の射出光線34は、浮動光軸FLに一致して射出してい
る。なお、このようなモデルにおいて、傾き変位の変位
量及び回転中心は、近軸領域内において任意である。こ
の状態を「完全追従」と呼び、完全追従を実現するため
に光学系に求められる条件を「完全追従条件」と呼ぶ。
[0097] In the figure, the incident light beam 32 to the thin lens L 1 which belongs to a floating system is incident coincides with the fixed optical axis FIX. Also, exit ray 34 from the thin lens L j belonging to the fixed system is injected coincides with the floating optical axis FL. In such a model, the amount of tilt displacement and the center of rotation are arbitrary within the paraxial region. This state is called “perfect following”, and the condition required for the optical system to realize perfect following is called “perfect following condition”.

【0098】このような平行移動追従、傾き追従及び完
全追従等を総称して、「浮動追従」と呼び、浮動追従作
用を有する光学系を「浮動追従型光学系」と呼ぶ。
Such parallel movement follow-up, tilt follow-up, complete follow-up and the like are collectively referred to as "float follow-up", and an optical system having a floating follow-up action is referred to as "float follow-up optical system".

【0099】なお、上記図9(a),(b),(c)の
光学系モデルは、奇数番目のレンズが浮動系に属し、且
つ、偶数番目のレンズが固定系に属するように構成され
ているが、第2番目のレンズから第j−1番目のレンズ
は、上記のような構成に限定されないことは言うまでも
ない。
The optical system models shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C are configured so that the odd-numbered lenses belong to the floating system and the even-numbered lenses belong to the fixed system. However, it goes without saying that the second to j-1th lenses are not limited to the above-described configuration.

【0100】また、上述した各用語は、薄肉レンズ系を
用いて説明したが、その他の一般的な光学系(例えば、
厚肉レンズ系、反射光学系、回折光学系及びこれらの組
み合わせたアフォーカル光学系等)にも、同一用語を適
用することが可能である。
Although the above terms have been described using a thin lens system, other general optical systems (for example,
The same term can be applied to a thick lens system, a reflection optical system, a diffractive optical system, and an afocal optical system combining these.

【0101】また、光学系モデルの設計時に、軸外光に
対する収差補正を充分に配慮すれば、上記浮動追従型光
学系に生じる平行移動変位量及び傾き変位量が、近軸領
域内に限定されないことは言うまでもない。
Further, if the aberration correction for off-axis light is sufficiently considered when designing the optical system model, the amount of translational displacement and the amount of tilt displacement generated in the floating follow-up type optical system are not limited to the paraxial region. Needless to say.

【0102】更に、上記説明においては、追従条件とし
て、射出光線と浮動光軸の傾き成分又は平行移動成分と
が一致していることを条件としているが、これら一致の
程度は、実用上充分な精度で略一致すれば足りる。
Further, in the above description, the following condition is based on the condition that the emitted light beam and the tilt component or the parallel movement component of the floating optical axis coincide with each other. It suffices if they almost match with accuracy.

【0103】ここで、図2のアフォーカル光学系モデル
においてk=2とした場合、図5及び図6のアフォーカ
ル光学系傾きモデルにおける光線の挙動を解析する。
Here, when k = 2 in the afocal optical system model of FIG. 2, the behavior of the light beam in the afocal optical system tilt model of FIGS. 5 and 6 is analyzed.

【0104】アフォーカル光学系AFC1 〜AFC2
おける光線の関係は、上述した式(E−6)〜(E−
8)に基づいて、以下のように規定される。 A1 ′=γ1 (A1 −Θb )+Θb …(E−12) A2 ′=γ2 ・A2 …(E−13) A2 =A1 ′ …(E−14) これらを解くと、 A2 ′=γ2 {γ1 (A1 −Θb )+Θb } …(E−15) となる。
The relationship of the light rays in the afocal optical systems AFC 1 to AFC 2 is obtained by the above-mentioned equations (E-6) to (E-
Based on 8), it is defined as follows. A 1 ′ = γ 1 (A 1 −Θ b ) + Θ b (E-12) A 2 ′ = γ 2 · A 2 (E-13) A 2 = A 1 ′ (E-14) When solved, A 2 ′ = γ 2 {γ 1 (A 1 −Θ b ) + Θ b … (E−15).

【0105】ここで、傾き追従条件の定義に従って、A
1 =0及びA2 ′=Θb を上式(E−15)に代入して
整理すると、 (γ1 ・γ2 -1−γ1 -1+1=0 …(E−16) となる。なお、上式(E−16)は、2個のアフォーカ
ル光学系モデルの傾き追従条件式である。
Here, according to the definition of the inclination follow-up condition, A
And rearranging by substituting 1 = 0 and A 2 '= Θ b the above formula (E-15), the (γ 1 · γ 2) -1 -γ 1 -1 + 1 = 0 ... (E-16) . The above equation (E-16) is a tilt following condition equation of the two afocal optical system models.

【0106】次に、図2のアフォーカル光学系モデルに
おいてk=3とした場合、図6のアフォーカル光学系傾
きモデルにおける光線の挙動を解析する。ただし、ここ
では、図6の構成とは異なり、最終アフォーカル光学系
AFC3 は、浮動系に属する。
Next, when k = 3 in the afocal optical system model in FIG. 2, the behavior of light rays in the afocal optical system tilt model in FIG. 6 is analyzed. Here, however, unlike the arrangement of FIG. 6, the final afocal optical system AFC 3 belongs to a floating system.

【0107】この場合、アフォーカル光学系AFC1
AFC2 における光線の関係は、上式(E−15)と同
一である。
In this case, the afocal optical system AFC 1-
Relationship of the rays in the AFC 2 is the same as the above formula (E-15).

【0108】最終アフォーカル光学系AFC3 における
光線の関係は上述した式(E−7)に基づいて、 A3 ′=γ3 (A3 −Θb )+Θb …(E−17) となる。ここで、上述した式(E−15)と式(E−1
7)とを解くと、 A3 ′=γ3 〔γ2 {γ1 (A1 −Θb )+Θb }−Θb 〕+Θb …(E−18) となる。
[0108] The relationship of the rays in the final afocal optical system AFC 3 based on the above-mentioned formula (E-7), the A 3 '= γ 3 (A 3 -Θ b) + Θ b ... (E-17) . Here, the above-described equations (E-15) and (E-1)
7), A 3 ′ = γ 32 {γ 1 (A 1 −Θ b ) + Θ b } −Θ b ] + Θ b (E-18)

【0109】ここで、傾き追従条件の定義に従って、A
1 =0及びA3 ′=Θb を上式(E−18)に代入して
整理すると、傾き追従条件は、 (γ1 ・γ2 -1−γ1 -1+1=0 となり、上式(E−16)と同じになる。これは、最終
アフォーカル光学系AFC3 が、光学系モデルの傾き追
従作用に寄与しないことを意味する。
Here, according to the definition of the inclination follow-up condition, A
Substituting 1 = 0 and A 3 ′ = Θ b into the above equation (E-18) and rearranging, the slope following condition becomes (γ 1 · γ 2 ) −1 −γ 1 −1 + 1 = 0. This is the same as the equation (E-16). This final afocal optical system AFC 3, which means that it does not contribute to the tilt tracking operation of the optical system model.

【0110】次に、図2のアフォーカル光学系モデルに
おいてk=4とした場合、図5及び図6のアフォーカル
光学系傾きモデルにおける光線の挙動を解析する。
Next, when k = 4 in the afocal optical system model of FIG. 2, the behavior of the light beam in the afocal optical system tilt model of FIGS. 5 and 6 is analyzed.

【0111】この場合も、上述したk=2,k=3の場
合と同様の誘導を行うと、 (γ1 ・γ2 ・γ3 ・γ4 -1−(γ1 ・γ2 ・γ3 -1 +(γ1 ・γ2 -1−γ1 -1+1=0 …(E−19) となる。なお、上式(E−19)は、4個のアフォーカ
ル光学系モデルの傾き追従条件式である。
Also in this case, when the same induction as in the case of k = 2 and k = 3 is performed, (γ 1 γ 2 γ 3 γ 4 ) −1 − (γ 1 γ 2 γ 3 ) −1 + (γ 1 · γ 2 ) −1 −γ 1 -1 + 1 = 0 (E-19) Note that the above equation (E-19) is a tilt following condition equation for the four afocal optical system models.

【0112】次に、図2のアフォーカル光学系モデルに
おいてk=5とした場合、図5及び図6のアフォーカル
光学系傾きモデルにおける光線の挙動を解析する。
Next, when k = 5 in the afocal optical system model in FIG. 2, the behavior of light rays in the afocal optical system tilt model in FIGS. 5 and 6 is analyzed.

【0113】この場合も、上述したk=2〜4の場合と
同様の誘導を行って、傾き追従条件式を求めると、上式
(E−19)と同様の結果が得られる。
Also in this case, when the same guidance as in the case of k = 2 to 4 described above is performed and the inclination following condition equation is obtained, the same result as the above equation (E-19) is obtained.

【0114】このように、任意の個数のアフォーカル光
学系を連ねて構成した上記各光学系モデルにおいて、そ
の傾き追従条件式を求めることができる。
As described above, in each of the above-described optical system models formed by connecting an arbitrary number of afocal optical systems, it is possible to obtain a tilt following condition formula.

【0115】従って、上記光学系モデルにおける傾き追
従条件の一般式は、
Therefore, the general expression of the tilt following condition in the optical system model is as follows:

【数4】 (Equation 4)

【0116】となる。なお、上式(I−1)の設定条件
としては、偶数個のアフォーカル光学系が有効である。
Is obtained. Note that an even number of afocal optical systems is effective as a setting condition of the above equation (I-1).

【0117】次に、図2のアフォーカル光学系モデルに
おいてk=2とした場合、図7及び図8のアフォーカル
光学系平行移動モデルにおける光線の挙動を解析する。
Next, when k = 2 in the afocal optical system model of FIG. 2, the behavior of light rays in the afocal optical system translation model of FIGS. 7 and 8 is analyzed.

【0118】この場合、アフォーカル光学系AFC1
AFC2 における光線の関係は、上述した式(E−9)
〜(E−11)に基づいて、以下のように規定される。 H1 ′=γ1 -1(H1 −Yb )+Yb …(E−20) H2 ′=γ2 -1・H2 …(E−21) H2 =H1 ′ …(E−22) これらを解くと、 H2 ′=γ2 -1{γ1 -1(H1 −Yb )+Yb } …(E−23) となる。
In this case, the afocal optical system AFC 1-
The relationship of the light rays in AFC 2 is calculated by the above-mentioned equation (E-9).
Based on (E-11), it is defined as follows. H 1 ′ = γ 1 −1 (H 1 −Y b ) + Y b (E-20) H 2 ′ = γ 2 −1 · H 2 (E-21) H 2 = H 1 ′ (E− 22) By solving these, H 2 ′ = γ 2 −11 −1 (H 1 −Y b ) + Y b } (E-23)

【0119】ここで、平行移動追従条件の定義に従っ
て、H1 =0及びH2 ′=Yb を上式(E−23)に代
入して整理すると、 γ1 ・γ2 −γ1 +1=0 …(E−24) となる。なお、上式(E−24)は、2個のアフォーカ
ル光学系モデルの平行移動追従条件式である。
Here, H 1 = 0 and H 2 ′ = Y b are substituted into the above equation (E-23) and rearranged according to the definition of the parallel movement follow-up condition, and γ 1 · γ 21 + 1 = 0 (E-24). The above equation (E-24) is a parallel movement tracking condition equation of the two afocal optical system models.

【0120】次に、図2のアフォーカル光学系モデルに
おいてk=3とした場合、図8のアフォ―カル系平行移
動モデルにおける光線の挙動を解析する。ただし、ここ
では、図8の構成とは異なり、最終アフォーカル光学系
AFC3 は、浮動系に属する。
Next, when k = 3 in the afocal optical system model of FIG. 2, the behavior of light rays in the afocal system translation model of FIG. 8 is analyzed. Here, however, unlike the arrangement of FIG. 8, the final afocal optical system AFC 3 belongs to a floating system.

【0121】ここで、上述したk=2の場合と同様の誘
導を行って、平行移動追従条件式を求めると、上式(E
−24)と同様の結果が得られる。これは、最終アフォ
ーカル光学系AFC3 が、光学系モデルの平行移動追従
作用に寄与しないことを意味する。
Here, the same guidance as in the case of k = 2 described above is performed to obtain the parallel movement follow-up conditional expression.
-24). This final afocal optical system AFC 3, which means that it does not contribute to the translation follow the action of the optical system model.

【0122】次に、図2のアフォーカル光学系モデルに
おいてk=4とした場合、図7及び図8のアフォーカル
光学系平行移動モデルにおける光線の挙動を解析する。
Next, when k = 4 in the afocal optical system model of FIG. 2, the behavior of light rays in the afocal optical system translation model of FIGS. 7 and 8 is analyzed.

【0123】この場合も、上述したk=2,k=3の場
合と同様の誘導を行うと、 (γ1 ・γ2 ・γ3 ・γ4 )−(γ1 ・γ2 ・γ3 ) +(γ1 ・γ2 )−γ1 +1=0 …(E−25) となる。なお、上式(E−25)は、4個のアフォーカ
ル光学系モデルの平行移動追従条件式である。
Also in this case, when the same induction as in the case of k = 2 and k = 3 is performed, (γ 1 γ 2 γ 3 γ 4 ) − (γ 1 γ 2 γ 3 ) + (Γ 1 · γ 2 ) −γ 1 + 1 = 0 (E-25) The above equation (E-25) is a parallel movement tracking condition equation for the four afocal optical system models.

【0124】次に、図2のアフォーカル光学系モデルに
おいてk=5とした場合、図7及び図8のアフォーカル
光学系平行移動モデルにおける光線の挙動を解析する。
Next, when k = 5 in the afocal optical system model of FIG. 2, the behavior of light rays in the afocal optical system translation model of FIGS. 7 and 8 is analyzed.

【0125】この場合も、上述したk=2〜4の場合と
同様の誘導を行って、平行移動追従条件式を求めると、
上式(E−25)と同様の結果が得られる。
Also in this case, by performing the same guidance as in the case of k = 2 to 4 described above and finding the parallel movement following condition,
The same result as the above equation (E-25) is obtained.

【0126】このように、任意の個数のアフォーカル光
学系を連ねて構成した上記光学系モデルにおいて、その
平行移動追従条件式を求めることができる。
As described above, in the above-described optical system model in which an arbitrary number of afocal optical systems are connected in series, it is possible to obtain the parallel movement following condition.

【0127】従って、上記光学系モデルにおける平行移
動追従条件の一般式は、
Therefore, the general expression of the parallel movement following condition in the above optical system model is as follows:

【数5】 (Equation 5)

【0128】となる。なお、上式(I−2)の設定条件
としては、偶数個のアフォーカル光学系が有効である。
Is as follows. Note that an even number of afocal optical systems is effective as a setting condition of the above equation (I-2).

【0129】ここで、上式(I−1)及び(I−2)を
同時に満たす条件を導いてみると、k=2においてはγ
1 とγ2 の値は虚数解となる。また、k≧4においては
γN(N=1〜k)の値は実数解となる。即ち、k=2
においては、傾き追従条件又は並行移動追従条件のいず
れかを満足することが可能であり、k≧4においては、
前記両条件を同時に満足することが可能である。
Here, a condition that simultaneously satisfies the above equations (I-1) and (I-2) is derived.
The values of 1 and γ 2 are imaginary solutions. When k ≧ 4, the value of γ N (N = 1 to k) is a real solution. That is, k = 2
, It is possible to satisfy either the tilt following condition or the parallel movement following condition, and when k ≧ 4,
Both conditions can be satisfied simultaneously.

【0130】次に、図1の薄肉レンズモデルにおいてj
=4とした場合、図3及び図4の薄肉レンズモデル近軸
追跡モデルにおける光線の挙動を解析する。
Next, in the thin lens model of FIG.
When = 4, the behavior of the light ray in the thin lens model paraxial tracking model of FIGS. 3 and 4 is analyzed.

【0131】まず、浮動系の変位量として下式の条件を
設定する。 θb ≠0,yb =0 …(E−26) また、入射光線について下式の条件を設定する。 h1 =α1 =0 …(E−27) このような条件式(E−26),(E−27)を上述し
た近軸追跡公式(E−1)〜(E−4)に代入し、薄肉
レンズL1 〜L4 に亘る屈折光線を順次誘導すると、薄
肉レンズL3 からの屈折光線は、以下のように規定され
る。 α4 =α3 ′=−y3 ・φ3 …(E−28) h4 =e3 ′・y3 ・φ3 …(E−29) また、薄肉レンズL1 からの屈折光線は、以下のように
規定される。 α4 ′=y3 ・φ3 (e3 ′・φ4 −1) …(E−30) ここで、上式(E−26),(E−27)で示される条
件において、射出光即ち薄肉レンズL4 からの屈折光線
が、浮動光軸に一致するための条件は、 α4 ′=θb …(E−31) h4 =y4 …(E−32) である。
First, the following condition is set as the displacement of the floating system. θ b ≠ 0, y b = 0 (E-26) In addition, the following condition is set for the incident light. h 1 = α 1 = 0 (E-27) These conditional expressions (E-26) and (E-27) are substituted into the paraxial tracking formulas (E-1) to (E-4) described above. By sequentially guiding the refracted light rays over the thin lenses L 1 to L 4 , the refracted light rays from the thin lens L 3 are defined as follows. α 4 = α 3 '= -y 3 · φ 3 ... (E-28) h 4 = e 3' · y 3 · φ 3 ... (E-29) The refractive light from the thin lens L 1, the following It is defined as follows. α 4 '= y 3 · φ 3 (e 3 ' · φ 4 -1) (E-30) Here, under the conditions shown by the above equations (E-26) and (E-27), the emission light, refracted ray from thin lens L 4 is a condition for matching the floating optical axis is α 4 '= θ b ... ( E-31) h 4 = y 4 ... (E-32).

【0132】この場合、上式(E−28)〜(E−3
2)及び式(E−5)から成る連立方程式を解くと、上
式(E−26),(E−27)で設定される条件に基づ
いて、射出光が浮動光軸に一致するための条件式が誘導
される。即ち、誘導経過を省略して、その結果のみを記
述すると、 φ3 =(e1 ′+e2 ′)-1+(e3 ′)-1 …(I−4) φ4 =−(e1 ′+e2 ′+e3 ′)-1+(e3 ′)-1 …(I−5) となる。
In this case, the above equations (E-28) to (E-3)
Solving the simultaneous equations consisting of 2) and the equation (E-5), it is found that the emission light coincides with the floating optical axis based on the conditions set by the above equations (E-26) and (E-27). A conditional expression is derived. That is, if the induction process is omitted and only the result is described, φ 3 = (e 1 ′ + e 2 ′) −1 + (e 3 ′) -1 (I-4) φ 4 = − (e 1 '+ E 2 ' + e 3 ') -1 + (e 3 ') -1 (I-5).

【0133】このように導かれた式(I−4),(I−
5)を満足する光学系モデルは、傾き追従条件を満足す
る。
Formulas (I-4) and (I-
An optical system model that satisfies 5) satisfies the tilt following condition.

【0134】次に、浮動系の変位量として下式の条件を
設定する。 θb =0,yb ≠0 …(E−33) 入射光線は、上式(E−27)と同一条件に設定する。
Next, the following condition is set as the amount of displacement of the floating system. θ b = 0, y b ≠ 0 (E-33) The incident light beam is set to the same condition as the above equation (E-27).

【0135】このような条件式(E−33)を上式(E
−27)と共に、上述した近軸追跡公式(E−1)〜
(E−4)に代入し、薄肉レンズL1 〜L4 に亘る屈折
光線を順次誘導すると、薄肉レンズL3 からの屈折光線
は、以下のように規定される。 α4 =α3 ′ =yb {−φ1 −φ3 +(e1 ′・φ1 ・φ2 ) +(e1 ′・φ1 ・φ3 )+(e2 ′・φ1 ・φ3 ) −(e1 ′・e2 ′・φ1 ・φ2 ・φ3 )} …(E−34) h4 =yb {(e1 ′・φ1 )+(e2 ′・φ1 )+(e3 ′・φ1 ) +(e3 ′・φ3 )−(e1 ′・e2 ′・φ1 ・φ2 ) −(e1 ′・e3 ′・φ1 ・φ2 ) −(e1 ′・e3 ′・φ1 ・φ3 ) −(e2 ′・e3 ′・φ1 ・φ3 ) +(e1 ′・e2 ′・e3 ′・φ1 ・φ2 ・φ3 )} …(E−35) また、薄肉レンズL4 からの屈折光線は、以下のように
規定される。 α4 ′=yb {(−φ1 −φ3 +(e1 ′・φ1 ・φ2 ) +(e1 ′・φ1 ・φ3 )+(e1 ′・φ1 ・φ4 ) +(e2 ′・φ1 ・φ3 )+(e2 ′・φ1 ・φ4 ) +(e3 ′・φ1 ・φ4 )+(e3 ′・φ3 ・φ4 ) −(e1 ′・e2 ′・φ1 ・φ2 ・φ3 ) −(e1 ′・e2 ′・φ1 ・φ2 ・φ4 ) −(e1 ′・e3 ′・φ1 ・φ2 ・φ4 ) −(e1 ′・e3 ′・φ1 ・φ3 ・φ4 ) −(e2 ′・e3 ′・φ1 ・φ3 ・φ4 ) +(e1 ′・e2 ′・e3 ′・φ1 ・φ2 ・φ3 ・φ4 )} …(E−36) ここで、上式(E−27),(E−33)で設定される
条件において、並行移動追従するための条件、即ち射出
光線が浮動光軸に一致するための条件は、 α4 ′=θb =0 …(E−37) h4 =y4 =yb …(E−38) である。
The above conditional expression (E-33) is expressed by the above expression (E
-27) together with the paraxial tracking formula (E-1) to
Substituting into (E-4) and sequentially guiding the refracted light rays over the thin lenses L 1 to L 4 , the refracted light rays from the thin lens L 3 are defined as follows. α 4 = α 3 ′ = y b {−φ 1 −φ 3 + (e 1 ′ ・ φ 1・ φ 2 ) + (e 1 ′ ・ φ 1・ φ 3 ) + (e 2 ′ ・ φ 1・ φ 3 ) − (e 1 ′ · e 2 ′ · φ 1 Φ 2 Φ 3 )}… (E-34) h 4 = y b {(e 1 ′ · Φ 1 ) + (e 2 ′ · Φ 1 ) + (E 3 ′ · φ 1 ) + (e 3 ′ · φ 3 ) − (e 1 ′ ・ e 2 ′ ・ φ 1・ φ 2 ) − (e 1 ′ ・ e 3 ′ ・ φ 1・ φ 2 ) − (E 1 ′ ・ e 3 ′ ・ φ 1・ φ 3 ) − (e 2 ′ ・ e 3 ′ ・ φ 1・ φ 3 ) + (e 1 ′ ・ e 2 ′ ・ e 3 ′ ・ φ 1・φ 2 · φ 3 )} (E-35) Further, the refracted light beam from the thin lens L 4 is defined as follows. α 4 ′ = y b {(−φ 1 −φ 3 + (e 1 ′ ・ φ 1・ φ 2 ) + (e 1 ′ ・ φ 1・ φ 3 ) + (e 1 ′ ・ φ 1・ φ 4 ) + (E 2 '· φ 1 · φ 3 ) + (e 2 ' · φ 1 · φ 4 ) + (e 3 '· φ 1 · φ 4 ) + (e 3 ' · φ 3 · φ 4 )-( e 1 ′ ・ e 2 ′ ・ φ 1・ φ 2・ φ 3 ) − (e 1 ′ ・ e 2 ′ ・ φ 1・ φ 2・ φ 4 ) − (e 1 ′ ・ e 3 ′ ・ φ 1・ φ 2・ φ 4 )-(e 1 ′ ・ e 3 ′ ・ φ 1・ φ 3・ φ 4 ) − (e 2 ′ ・ e 3 ′ ・ φ 1・ φ 3・ φ 4 ) + (e 1 ′ ・ e 2 ′ · e 3 ′ · φ 1 · φ 2 · φ 3 · φ 4 ) E (E-36) Here, under the conditions set by the above equations (E-27) and (E-33), The condition for following the movement, that is, the condition for the emitted light beam to coincide with the floating optical axis is as follows: α 4 ′ = θ b = 0 (E-37) h 4 = y 4 = y b (E-38) It is.

【0136】この場合、上式(E−34)〜(E−3
8)及び式(E−33)から成る連立方程式を解くと、
上式(E−27),(E−33)で設定される条件にお
いて、射出光線が並行移動追従するための条件式が誘導
される。即ち、誘導経過を省略して、その結果のみを記
すと、 (e1 ′・φ1 ・φ2 )−φ1 +(e1 ′+e2 ′)φ1 ・φ3 −(e1 ′・e2 ′・φ1 ・φ2 ・φ3 )−φ3 +φ4 =0 …(I−3) となる。
In this case, the above equations (E-34) to (E-3)
8) and solving the simultaneous equations consisting of equation (E-33),
Under the conditions set by the above equations (E-27) and (E-33), a conditional equation for the emitted light to follow the parallel movement is derived. That is, by omitting the induction course, when referred to a result only, (e 1 '· φ 1 · φ 2) -φ 1 + (e 1' + e 2 ') φ 1 · φ 3 - (e 1' · e 2 ′ · φ 1 · φ 2 · φ 3 ) −φ 3 + φ 4 = 0 (I-3)

【0137】このように導かれた式(I−3)を満足す
る光学系モデルは、並行移動追従条件を満足する。
The optical system model that satisfies the formula (I-3) derived as described above satisfies the parallel movement tracking condition.

【0138】また、上式(I−3)〜(I−5)を同時
に満足する条件には、実数解が存在する。なお、この場
合の光学系モデルは、完全追従条件を満足する。
A condition that simultaneously satisfies the above equations (I-3) to (I-5) includes a real number solution. The optical system model in this case satisfies the perfect following condition.

【0139】上記の説明では、j=4の薄肉レンズモデ
ルにおける解析及び追従条件式を誘導する場合について
説明したが、j≧5の薄肉レンズモデルについても、同
様の解析および式誘導を行って、並行移動追従条件や傾
き追従条件及び完全追従条件を導き出すことが可能であ
る。
In the above description, a case has been described in which the analysis and follow-up condition formulas are derived for a thin lens model of j = 4. Similar analysis and formula derivation are also performed for a thin lens model of j ≧ 5. It is possible to derive parallel movement following conditions, tilt following conditions, and perfect following conditions.

【0140】更に、厚肉レンズ系や反射光学系及び回折
光学系の場合においても、上記薄肉レンズモデルの場合
と同様に、近軸追跡モデルを作成することによって、並
行移動追従条件や傾き追従条件及び完全追従条件を導き
出すことが可能であることは言うまでもない。
Further, in the case of a thick lens system, a reflective optical system, and a diffractive optical system, similar to the case of the thin lens model, by creating a paraxial tracking model, the parallel movement tracking condition and the tilt tracking condition can be obtained. Needless to say, it is possible to derive a perfect tracking condition.

【0141】ところで、本発明の浮動追従型光学系は、
浮動系に属するレンズ(群)のうち、光線が最初に入射
するレンズ(群)に始まり、固定系に属するレンズ
(群)のうち、光線が最後に射出するレンズ(群)に終
わる光学系である。
Incidentally, the floating follow-up type optical system of the present invention
Among the lenses (groups) belonging to the floating system, the optical system starts with the lens (group) where the light beam enters first, and ends with the lens (group) where the light beam exits last among the lenses (group) belonging to the fixed system. is there.

【0142】浮動追従型光学系に何等かの光学系を付加
する場合、その付加位置が第1レンズ(群)の前側(こ
の場合、付加する光学系は全て固定系に属する)であっ
ても、最終レンズ(群)の後側(この場合、付加する光
学系は全て浮動系に属する)であっても、付加する光学
系によって浮動追従作用が本質的に影響を受けることは
ない。
When any optical system is added to the floating-following optical system, even if the added position is in front of the first lens (group) (in this case, all the added optical systems belong to the fixed system). Even in the rear side of the final lens (group) (in this case, all the added optical systems belong to the floating system), the floating follow-up action is not essentially affected by the added optical system.

【0143】このことは、上述した式(I−1)及び
(I−2)の誘導過程におけるK=3のモデルにおい
て、最終レンズ(群)として浮動系に属するアフォーカ
ル光学系AFC3 が、浮動追従作用には何等影響しなか
ったことからも明らかである。
This means that the afocal optical system AFC 3 belonging to the floating system as the final lens (group) in the model of K = 3 in the derivation process of the above equations (I-1) and (I-2) It is clear from the fact that the floating following action was not affected at all.

【0144】また、ある種のシステムとして構成する光
学系を本発明の浮動追従型光学系に付加したときであっ
ても、その光学系がシステムとして有効に機能すること
は言うまでもない。なお、このような光学系としては、
例えば、後述する第11〜16の実施の形態において、
浮動追従型光学系の前後に付加される光学系が該当す
る。
Even when an optical system configured as a certain type of system is added to the floating tracking type optical system of the present invention, it goes without saying that the optical system effectively functions as a system. In addition, as such an optical system,
For example, in the following eleventh to sixteenth embodiments,
An optical system added before and after the floating tracking type optical system corresponds to this.

【0145】次に、上述したような原理に基づいて構成
された本発明の第1の実施の形態に係る浮動追従型光学
系について、図10を参照して説明する。
Next, a description will be given, with reference to FIG. 10, of a floating-following optical system according to the first embodiment of the present invention constructed on the basis of the above-described principle.

【0146】図10に示すように、本実施の形態の浮動
追従型光学系は、浮動系に属する第1のアフォーカル光
学系AFC1 と、固定系に属する第2のアフォーカル光
学系AFC2 とから構成されている。
As shown in FIG. 10, the floating-following optical system according to the present embodiment comprises a first afocal optical system AFC 1 belonging to a floating system and a second afocal optical system AFC 2 belonging to a fixed system. It is composed of

【0147】第1のアフォーカル光学系AFC1 は、第
1及び第2の薄肉レンズL1 ,L2によって構成されて
おり、また、第2のアフォーカル光学系AFC2 は、第
3及び第4の薄肉レンズL3 ,L4 によって構成されて
いる。
The first afocal optical system AFC 1 is constituted by first and second thin lenses L 1 and L 2 , and the second afocal optical system AFC 2 is constituted by third and second lenses. Four thin lenses L 3 and L 4 .

【0148】また、第1ないし第4の薄肉レンズL1
2 ,L3 ,L4 から成る第1及び第2のアフォーカル
光学系AFC1 ,AFC2 の諸元は、下記の表1に示さ
れている。
The first to fourth thin lenses L 1 , L 1 ,
The specifications of the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 composed of L 2 , L 3 and L 4 are shown in Table 1 below.

【0149】[0149]

【表1】 [Table 1]

【0150】このような表1の諸元に基づく第1及び第
2のアフォーカル光学系AFC1 ,AFC2 は、上述し
た式(I−1)即ち傾き追従条件を満足するように設計
されている。
The first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 based on the specifications in Table 1 are designed so as to satisfy the above-mentioned equation (I-1), that is, the condition for following the inclination. I have.

【0151】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.

【0152】図10には、本実施の形態の浮動追従型光
学系において、浮動光軸FLが固定光軸FIXに対して
傾き変位した場合の近軸追跡結果が示されている。
FIG. 10 shows a paraxial tracking result in the case where the floating optical axis FL is tilted and displaced with respect to the fixed optical axis FIX in the floating tracking optical system according to the present embodiment.

【0153】図10に示すように、固定光軸FIXに一
致して第1の薄肉レンズL1 に入射した入射光線36
は、第2及び第3の薄肉レンズL2 ,L3 を経た後、第
4の薄肉レンズL4 から浮動光軸FLと平行な射出光線
38となって射出している。
As shown in FIG. 10, the incident light ray 36 incident on the first thin lens L1 coincident with the fixed optical axis FIX.
After passing through the second and third thin lenses L 2 and L 3 , the light exits from the fourth thin lens L 4 as an emission ray 38 parallel to the floating optical axis FL.

【0154】ところで、同図において、第1及び第2の
薄肉レンズL1 ,L2 は、夫々、y軸と並行に配置され
ているが、実際は、これら第1及び第2の薄肉レンズL
1 ,L2 は、浮動光軸FLに直交して配置されるため、
y軸に対して傾斜している。また、図3において規定し
たように、浮動光軸FLが第1の薄肉レンズL1 を交叉
する交点と固定光軸FIXとの間の高さをyb 、浮動光
軸FLと固定光軸FIXとの間の成す角をθb と規定す
ると、図10には、固定光軸FIXに対する浮動光軸F
Lの変位量が、yb =1(mm),θb =0.02(r
ad)となる状態が示されている。
In the figure, the first and second thin lenses L 1 and L 2 are respectively arranged in parallel with the y-axis, but actually, the first and second thin lenses L 1 and L 2 are arranged in parallel.
Since 1 and L 2 are arranged orthogonal to the floating optical axis FL,
It is inclined with respect to the y-axis. Further, as defined in FIG. 3, the height y b between the intersection of floating the optical axis FL is crossing first the thin lens L 1 and the fixed optical axis FIX, and floating the optical axis FL fixed optical axis FIX Is defined as θ b , FIG. 10 shows the floating optical axis F with respect to the fixed optical axis FIX.
When the displacement of L is y b = 1 (mm), θ b = 0.02 (r
ad) is shown.

【0155】このような状態において、射出光線38
は、浮動光軸FLと同じ傾きで射出している。これは本
実施の形態の浮動追従型光学系が、上式(I−1)を満
足していることに他ならない。
In such a state, the emitted light beam 38
Are emitted at the same inclination as the floating optical axis FL. This is the only thing that the floating following optical system of the present embodiment satisfies the above expression (I-1).

【0156】また、本実施の形態において、上記のyb
及びθb の値が上記以外の値となっても、射出光線38
が、浮動光軸FLと同じ傾きとなることは言うまでもな
い。このように本実施の形態によれば、傾き追従条件を
満足する浮動追従型光学系を実現することができるた
め、浮動系が固定系に対して傾いても、常に、この傾き
と同じ傾きを有する射出光線を得ることが可能となる。
この結果、光軸相互のずれを許容範囲内に抑制すること
が可能な簡単な構成の浮動追従型光学系を提供すること
が可能となる。
In the present embodiment, the above y b
And the value of θ b become a value other than the above,
However, it goes without saying that the inclination is the same as the floating optical axis FL. As described above, according to the present embodiment, a floating tracking type optical system that satisfies the tilt tracking condition can be realized. Therefore, even if the floating system tilts with respect to the fixed system, the same tilt as the tilt is always obtained. It is possible to obtain the emitted light having the above.
As a result, it is possible to provide a floating-following optical system having a simple configuration capable of suppressing the deviation between the optical axes within an allowable range.

【0157】なお、本実施の形態の浮動追従型光学系
は、光線の傾き精度を高く維持させることが必要な装置
への応用が有効であり、その例を後述の第15の実施の
形態に示す。
The floating-following optical system according to the present embodiment is effective when applied to an apparatus that needs to maintain a high beam tilt accuracy. An example of the system is described in a fifteenth embodiment described later. Show.

【0158】また、本実施の形態では、薄肉レンズモデ
ルを用いて説明したが、例えば、レンズタイプとして厚
肉単レンズ、アクロマートレンズ、アポクロマートレン
ズ、アイソプラナティックレンズ、アプラナティックレ
ンズ、アナスティグマートレンズ等が適用可能である。
In this embodiment, the description has been made using the thin lens model. For example, the lens type is a thick single lens, an achromatic lens, an apochromatic lens, an isoplanatic lens, an aplanatic lens, an anastigmatic lens. A lens or the like is applicable.

【0159】また、本実施の形態のレンズ形態として
は、例えば、球面レンズ、非球面レンズ、屈折率分布型
レンズ、光学ガラスと光学用樹脂との複合構造型レンズ
等が適用可能である。このような構成によって、諸収差
を許容範囲内に抑制することが可能となる。
As the lens form of the present embodiment, for example, a spherical lens, an aspherical lens, a refractive index distribution type lens, a composite structure type lens of optical glass and an optical resin, and the like can be applied. With such a configuration, it is possible to suppress various aberrations within an allowable range.

【0160】なお、このようなレンズタイプ及びレンズ
形態については、光学系に求められる収差補正の程度に
応じて任意に選択することができる。
Incidentally, such a lens type and a lens form can be arbitrarily selected according to the degree of aberration correction required for the optical system.

【0161】更に、本実施の形態のレンズ材質として
は、例えば、光学ガラス、ポリカーボネートやアクリル
樹脂やスチロール樹脂等の光学用樹脂材料、石英、水
晶、方解石、サファイア(Al2 3 )、フッ化カルシ
ウム(CaF2 )、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ
化リチウム(LiF)、ヨウ化カリウム(KI)、ヨウ
化セシウム(CsI)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化
亜鉛(ZnSe)、As23 ガラス、Se(As)ガ
ラス、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、塩化
ナトリウム(NaCl)、塩化銀(AgCl)、インジ
ウム−アンチモン(InSb)、二酸化チタン(TiO
2 )、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3 )、酸化
マグネシウム(MgO)、臭化カリウム(BrK)等が
使用可能である。
Further, as the lens material of the present embodiment, for example, optical glass, optical resin materials such as polycarbonate, acrylic resin and styrene resin, quartz, quartz, calcite, sapphire (Al 2 O 3 ), fluoride Calcium (CaF 2 ), sodium fluoride (NaF), lithium fluoride (LiF), potassium iodide (KI), cesium iodide (CsI), zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe), As 2 S 3 glass, Se (As) glass, silicon (Si), germanium (Ge), sodium chloride (NaCl), silver chloride (AgCl), indium-antimony (InSb), titanium dioxide (TiO)
2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), magnesium oxide (MgO), potassium bromide (BrK) and the like can be used.

【0162】なお、このようなレンズ材質については、
対象とする光線の波長域に合わせて任意に選択すること
ができる。
Incidentally, regarding such a lens material,
It can be arbitrarily selected according to the wavelength range of the target light beam.

【0163】また、上記のレンズ材質は、約200nm
〜25μmの範囲の波長をカバーしているが、特に紫外
線域においては、例えば、石英、フッ化カルシウム、フ
ッ化リチウムを用い、可視域においては、例えば、光学
ガラスを用い、赤外線域においては、例えば、硫化亜
鉛、セレン化亜鉛、ゲルマニウム、シリコン、サファイ
アを用いることが好ましい。
The lens material is about 200 nm.
It covers a wavelength in the range of μ25 μm, especially in the ultraviolet region, for example, using quartz, calcium fluoride, lithium fluoride, in the visible region, for example, using optical glass, in the infrared region, For example, it is preferable to use zinc sulfide, zinc selenide, germanium, silicon, and sapphire.

【0164】次に、本発明の第2の実施の形態に係る浮
動追従型光学系について、図11を参照して説明する。
Next, a floating tracking optical system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0165】図11に示すように、本実施の形態の浮動
追従型光学系は、浮動系に属する第1のアフォーカル光
学系AFC1 と、固定系に属する第2のアフォーカル光
学系AFC2 とから構成されている。
As shown in FIG. 11, the floating-following optical system according to the present embodiment comprises a first afocal optical system AFC 1 belonging to a floating system and a second afocal optical system AFC 2 belonging to a fixed system. It is composed of

【0166】第1のアフォーカル光学系AFC1 は、入
射光線40を通過させる開口42aが形成された第1の
凹面鏡42と、この第1の凹面鏡42の開口42aを通
過した入射光線40を第1の凹面鏡42方向に反射させ
ると共に第1の凹面鏡42から反射した光線を通過させ
る開口44aが形成された第2の凹面鏡44とを備えて
いる。
The first afocal optical system AFC 1 converts a first concave mirror 42 having an opening 42a through which an incident light beam 40 is formed and an incident light beam 40 having passed through the opening 42a of the first concave mirror 42 into a first light. A second concave mirror 44 having an opening 44a for reflecting light in the direction of the first concave mirror 42 and passing light rays reflected from the first concave mirror 42;

【0167】第2のアフォーカル光学系AFC2 は、第
2の凹面鏡44の開口44aを通過した光線を通過させ
る開口46aが形成された第3の凹面鏡46と、この第
3の凹面鏡46の開口46aを通過した光線を第3の凹
面鏡46方向へ反射させる凸面鏡48とを備えている。
The second afocal optical system AFC 2 includes a third concave mirror 46 having an opening 46 a for transmitting a light beam passing through the opening 44 a of the second concave mirror 44, and an opening of the third concave mirror 46. And a convex mirror 48 for reflecting the light beam passing through 46a in the direction of the third concave mirror 46.

【0168】なお、図11では、浮動光軸FLと固定光
軸FIXとを互いに一致させて示している。
FIG. 11 shows the floating optical axis FL and the fixed optical axis FIX so as to match each other.

【0169】また、本実施の形態に適用された第1及び
第2のアフォーカル光学系AFC1,AFC2 は、夫
々、上式(I−1)又は上式(I−2)を満足するよう
に設計されている。
Further, the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 applied to the present embodiment respectively satisfy the above formula (I-1) or the above formula (I-2). It is designed to be.

【0170】なお、第1ないし第3の凹面鏡42,4
4,46及び凸面鏡48の夫々の反射面42b,44
b,46b及び48bは、入射光線40の波長域におい
て高反射率となるように製作されている。
The first to third concave mirrors 42, 4
4, 46 and the respective reflecting surfaces 42b, 44 of the convex mirror 48
b, 46b and 48b are manufactured so as to have high reflectance in the wavelength range of the incident light beam 40.

【0171】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。
Next, the operation of the present embodiment will be described.

【0172】図11に示すように、図示しない固定系に
設けられた光源から発光した光線を第1のアフォーカル
光学系AFC1 に照射したとき、第1の凹面鏡42に照
射された光線のうち、第1の凹面鏡42の開口42aか
ら入射した入射光線40は、第2の凹面鏡44の反射面
44bから反射した後、第1の凹面鏡42の反射面42
bに照射される。
As shown in FIG. 11, when a light beam emitted from a light source provided in a fixed system (not shown) is applied to the first afocal optical system AFC1, the light beam applied to the first concave mirror 42 The incident light 40 incident from the opening 42a of the first concave mirror 42 is reflected from the reflection surface 44b of the second concave mirror 44, and then reflected by the reflection surface 42 of the first concave mirror 42.
b.

【0173】このとき、第1の凹面鏡42の反射面42
bから反射した光線は、第2の凹面鏡44の開口44a
を通過した後、第2のアフォーカル光学系AFC2 に射
出される。
At this time, the reflection surface 42 of the first concave mirror 42
b reflected by the aperture 44a of the second concave mirror 44
After that, the light is emitted to the second afocal optical system AFC2.

【0174】第2の凹面鏡44の開口44aを通過して
第2のアフォーカル光学系AFC2に射出された光線
は、第3の凹面鏡46の開口46aを通過した後、凸面
鏡48の反射面48bに照射される。
The light beam that has passed through the opening 44a of the second concave mirror 44 and emitted to the second afocal optical system AFC2 passes through the opening 46a of the third concave mirror 46, and then is reflected by the reflection surface 48b of the convex mirror 48. Is irradiated.

【0175】凹面鏡48の反射面48bに照射された光
線は、この反射面48bから反射した後、第3の凹面鏡
46の反射面46bから反射することによって、射出光
線50となって、第2のアフォーカル光学系AFC2
ら射出される。
The light beam applied to the reflecting surface 48b of the concave mirror 48 is reflected from the reflecting surface 48b and then reflected from the reflecting surface 46b of the third concave mirror 46 to become an outgoing light beam 50, which is the second light beam. It is emitted from the afocal optical system AFC 2.

【0176】この場合、第1及び第2のアフォーカル光
学系AFC1 ,AFC2 が、夫々、上式(I−1)を満
足する場合、本実施の形態の浮動追従型光学系は、傾き
追従条件を満足することになる。
In this case, when the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 respectively satisfy the above expression (I-1), the floating follow-up type optical system of the present embodiment will The following condition is satisfied.

【0177】また、第1及び第2のアフォーカル光学系
AFC1 ,AFC2 が、夫々、上式(I−2)を満足す
る場合、本実施の形態の浮動追従型光学系は、平行移動
追従条件を満足することになる。
When the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 respectively satisfy the above expression (I-2), the floating follow-up optical system of the present embodiment will The following condition is satisfied.

【0178】このように本実施の形態の浮動追従型光学
系が、傾き追従条件を満足する場合には、浮動系が固定
系に対して傾いても、常に、この傾きと同じ傾きを有す
る射出光線50を得ることが可能となる。
As described above, when the floating tracking type optical system of the present embodiment satisfies the tilt tracking condition, even if the floating system tilts with respect to the fixed system, the emission having the same tilt as this tilt always occurs. A light beam 50 can be obtained.

【0179】また、本実施の形態の浮動追従型光学系
が、平行移動追従条件を満足する場合には、浮動系が固
定系に対して平行移動しても、常に、この平行移動と同
様に平行移動する射出光線50を得ることが可能とな
る。
When the floating tracking type optical system of the present embodiment satisfies the parallel movement tracking condition, even if the floating system moves parallel to the fixed system, the floating tracking type optical system always performs the same movement as the parallel movement. This makes it possible to obtain an exit light beam 50 that moves in parallel.

【0180】更に、本実施の形態の浮動追従型光学系
は、反射光学系のみから構成されているため、色収差を
皆無にすることができると共に、屈折光学系を製作する
ことが実際上不可能であるような紫外線からX線の波長
帯域(125nm〜3nm程度)においても、本実施の
形態の構成を適用することができる。
Furthermore, since the floating-following optical system of the present embodiment is composed of only the reflecting optical system, it is possible to eliminate chromatic aberration at all, and it is practically impossible to manufacture a refracting optical system. The configuration of the present embodiment can be applied also to the wavelength band from ultraviolet rays to X-rays (about 125 nm to 3 nm).

【0181】なお、本実施の形態において、第1及び第
2のアフォーカル光学系AFC1 ,AFC2 を構成する
第1ないし第3の凹面鏡42,44,46及び凸面鏡4
8は、レンズ表面に反射面を形成した表面鏡で構成した
が、例えば図12に示すように、レンズ裏面に反射面を
形成した裏面鏡によって構成することも可能である。図
12には、両凸レンズ52と両凹レンズ54とから成る
アフォーカル光学系AFCが示されており、両凸レンズ
52及び両凹レンズ54は、夫々、裏面鏡を構成するよ
うに、レンズ裏面に反射面52a,54aが形成されて
いる。
In the present embodiment, the first and third concave mirrors 42, 44, 46 and the convex mirror 4 constituting the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 are described.
Although 8 is constituted by a front mirror having a reflection surface formed on the lens surface, it may be constituted by a back mirror having a reflection surface formed on the back surface of the lens as shown in FIG. 12, for example. FIG. 12 shows an afocal optical system AFC composed of a biconvex lens 52 and a biconcave lens 54. The biconvex lens 52 and the biconcave lens 54 each have a reflective surface on the lens back surface so as to form a back mirror. 52a and 54a are formed.

【0182】このような構成において、入射光線56
は、両凸レンズ52を透過した後、両凹レンズ54の裏
面に形成された反射面54aから両凸レンズ52の裏面
に形成された反射面52aを介して、射出光線58とな
ってアフォーカル光学系から射出される。
In such a configuration, the incident light 56
After transmitting through the biconvex lens 52, the reflected light 54a formed on the back surface of the biconcave lens 54 passes through the reflection surface 52a formed on the back surface of the biconvex lens 52 to become an exit light beam 58 from the afocal optical system. Be injected.

【0183】この場合、入射光線56は、反射面52
a,54aから反射するときの光学的作用のみならず、
両凸レンズ52の凸面52b,52c及び両凹レンズ5
4の凹面54bを透過する際の屈折作用も受ける。
In this case, the incident light beam 56 is
a, 54a as well as the optical action when reflecting from
The convex surfaces 52b and 52c of the biconvex lens 52 and the biconcave lens 5
4 also undergoes a refraction effect when transmitting through the concave surface 54b.

【0184】この結果、本変形例には、アフォーカル光
学系の設計上の自由度が向上するという利点と共に、収
差補正が容易になるという利点がある。
As a result, the present modified example has an advantage that the degree of freedom in designing the afocal optical system is improved and an advantage that the aberration correction is facilitated.

【0185】次に、本発明の第3の実施の形態に係る浮
動追従型光学系について、図13を参照して説明する。
Next, a floating tracking type optical system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0186】図13に示すように、本実施の形態の浮動
追従型光学系は、浮動系に属する第1のアフォーカル光
学系AFC1 と、固定系に属する第2のアフォーカル光
学系AFC2 とから構成されている。
As shown in FIG. 13, the floating-following optical system according to the present embodiment comprises a first afocal optical system AFC 1 belonging to a floating system and a second afocal optical system AFC 2 belonging to a fixed system. It is composed of

【0187】第1のアフォーカル光学系AFC1 は、入
射光線60を反射する第1の凹面鏡62と、この第1の
凹面鏡62から反射した光線を第2のアフォーカル光学
系AFC2 方向へ反射する第2の凹面鏡64とを備えて
いる。
The first afocal optical system AFC 1 reflects a first concave mirror 62 for reflecting an incident light beam 60 and a light beam reflected from the first concave mirror 62 toward the second afocal optical system AFC 2 . And a second concave mirror 64.

【0188】第2のアフォ―カル光学系AFC2 は、第
2の凹面鏡64から反射した光線を反射する凸面鏡66
と、この凸面鏡66から反射した光線を反射する第3の
凹面鏡68とを備えている。
The second afocal optical system AFC 2 includes a convex mirror 66 for reflecting the light beam reflected from the second concave mirror 64.
And a third concave mirror 68 for reflecting the light beam reflected from the convex mirror 66.

【0189】なお、本実施の形態において、第1ないし
第3の凹面鏡62,64,68及び凸面鏡66は、所定
の条件に基づいて、相対的に偏心させて配置されてい
る。
In the present embodiment, the first to third concave mirrors 62, 64, 68 and the convex mirror 66 are arranged to be relatively eccentric under predetermined conditions.

【0190】また、図13では、浮動光軸FLと固定光
軸FIXとを互いに一致させて示している。
FIG. 13 shows the floating optical axis FL and the fixed optical axis FIX so as to match each other.

【0191】また、本実施の形態に適用された第1及び
第2のアフォーカル光学系AFC1,AFC2 は、夫
々、上式(I−1)又は上式(I−2)を満足するよう
に設計されている。
Further, the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 applied to the present embodiment respectively satisfy the above formula (I-1) or the above formula (I-2). It is designed to be.

【0192】なお、第1ないし第3の凹面鏡62,6
4,68及び凸面鏡66の夫々の反射面62a,64
a,66a及び68aは、入射光線60の波長域におい
て高反射率となるように製作されている。
The first to third concave mirrors 62, 6
4, 68 and the respective reflecting surfaces 62a, 64 of the convex mirror 66
a, 66a and 68a are manufactured so as to have high reflectance in the wavelength range of the incident light beam 60.

【0193】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.

【0194】図13に示すように、図示しない固定系に
設けられた光源から発光して第1のアフォーカル光学系
AFC1 に入射した入射光線60は、第1の凹面鏡62
の反射面62aから反射した後、第2の凹面鏡64の反
射面64aから第2のアフォーカル光学系AFC2 方向
へ反射される。
As shown in FIG. 13, an incident light beam 60 emitted from a light source provided in a fixed system (not shown) and incident on the first afocal optical system AFC 1 is converted into a first concave mirror 62.
Is reflected from the reflecting surface 64a of the second concave mirror 64 in the direction of the second afocal optical system AFC2.

【0195】第2の凹面鏡64の反射面64aから反射
した光線は、凸面鏡66の反射面66aから反射した
後、第3の凹面鏡68の反射面68aから反射すること
によって、射出光線70となって第2のアフォーカル光
学系AFC2 から射出される。この場合、第1及び第2
のアフォーカル光学系AFC1 ,AFC2 が、夫々、上
式(I−1)を満足する場合、本実施の形態の浮動追従
型光学系は、傾き追従条件を満足することになる。
The light beam reflected from the reflecting surface 64a of the second concave mirror 64 is reflected from the reflecting surface 66a of the convex mirror 66 and then reflected from the reflecting surface 68a of the third concave mirror 68 to become an exit light beam 70. The light is emitted from the second afocal optical system AFC2. In this case, the first and second
When the afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 satisfy the above expression (I-1), the floating following optical system of the present embodiment satisfies the tilt following condition.

【0196】また、第1及び第2のアフォーカル光学系
AFC1 ,AFC2 が、夫々、上式(I−2)を満足す
る場合、本実施の形態の浮動追従型光学系は、平行移動
追従条件を満足することになる。
When the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 respectively satisfy the above expression (I-2), the floating follow-up optical system of the present embodiment performs the parallel movement. The following condition is satisfied.

【0197】このように本実施の形態の浮動追従型光学
系は、反射光学系のみを備えた2組のアフォーカル光学
系によって構成されているため、上記第2の実施の形態
と同様の効果を得ることが可能となる。
As described above, the floating-following optical system according to the present embodiment is constituted by two sets of afocal optical systems each having only a reflecting optical system. Therefore, the same effects as those of the second embodiment are obtained. Can be obtained.

【0198】更に、本実施の形態の浮動追従型光学系
は、第1ないし第3の凹面鏡62,64,68及び凸面
鏡66を所定の条件に基づいて相対的に偏心させて配置
しているため、各反射面62a,64a,66a,68
aの直径を略有効光束径程度にすれば足りると共に、光
線を通過させるための開口(第2の実施の形態参照)が
不要となる。この結果、上記第2の実施の形態に比較し
て安価且つコンパクトな浮動追従型光学系を設計するこ
とが可能となる。
Furthermore, in the floating tracking type optical system of the present embodiment, the first to third concave mirrors 62, 64, 68 and the convex mirror 66 are relatively eccentrically arranged based on predetermined conditions. , Each reflecting surface 62a, 64a, 66a, 68
It is sufficient that the diameter of a is approximately equal to the effective light beam diameter, and an opening for passing light rays (see the second embodiment) becomes unnecessary. As a result, it becomes possible to design an inexpensive and compact floating-following optical system compared to the second embodiment.

【0199】次に、本発明の第4の実施の形態に係る浮
動追従型光学系について、図14を参照して説明する。
Next, a floating tracking optical system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0200】図14に示すように、本実施の形態の浮動
追従型光学系は、浮動系に属する第1のアフォーカル光
学系AFC1 と、固定系に属する第2のアフォーカル光
学系AFC2 とから構成されている。
As shown in FIG. 14, the floating-following optical system according to the present embodiment comprises a first afocal optical system AFC 1 belonging to a floating system and a second afocal optical system AFC 2 belonging to a fixed system. It is composed of

【0201】第1のアフォーカル光学系AFC1 は、第
1及び第2の薄肉レンズL1 ,L2によって構成されて
おり、また、第2のアフォーカル光学系AFC2 は、第
3及び第4の薄肉レンズL3 ,L4 によって構成されて
いる。
The first afocal optical system AFC 1 is constituted by first and second thin lenses L 1 and L 2 , and the second afocal optical system AFC 2 is constituted by third and second lenses. Four thin lenses L 3 and L 4 .

【0202】また、第1ないし第4の薄肉レンズL1
2 ,L3 ,L4 から成る第1及び第2のアフォーカル
光学系AFC1 ,AFC2 の諸元は、下記の表2に示さ
れている。
Further, the first to fourth thin lenses L 1 , L 1 ,
The specifications of the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 including L 2 , L 3 and L 4 are shown in Table 2 below.

【0203】[0203]

【表2】 [Table 2]

【0204】このような表2の諸元に基づく第1及び第
2のアフォーカル光学系AFC1 ,AFC2 は、上述し
た式(I−2)即ち平行移動追従条件を満足するように
設計されている。
The first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 based on the specifications in Table 2 are designed so as to satisfy the above-mentioned equation (I-2), that is, the parallel movement following condition. ing.

【0205】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.

【0206】図14には、本実施の形態の浮動追従型光
学系において、浮動光軸FLが固定光軸FIXに対して
平行移動変位した場合の近軸追跡結果が示されている。
FIG. 14 shows paraxial tracking results when the floating optical axis FL is displaced in parallel with respect to the fixed optical axis FIX in the floating following optical system of the present embodiment.

【0207】図14に示すように、固定光軸FIXに一
致して第1の薄肉レンズL1 に入射した入射光線72
は、第2及び第3の薄肉レンズL2 ,L3 を経た後、第
4の薄肉レンズL4 から浮動光軸FLに一致した射出光
線74となって射出している。また、図3において規定
したように、浮動光軸FLが第1の薄肉レンズL1 を交
叉する交点と固定光軸FIXとの間の高さをyb 、浮動
光軸FLと固定光軸FIXとの間の成す角をθb と規定
すると、図14には、固定光軸FIXに対する浮動光軸
FLの変位量が、yb =2(mm),θb =0(ra
d)となる状態が示されている。
As shown in FIG. 14, the incident light beam 72 incident on the first thin lens L1 coincident with the fixed optical axis FIX.
After passing through the second and third thin lenses L 2 and L 3, is emitted from the fourth thin lens L 4 as an emitted light beam 74 that matches the floating optical axis FL. Further, as defined in FIG. 3, the height y b between the intersection of floating the optical axis FL is crossing first the thin lens L 1 and the fixed optical axis FIX, and floating the optical axis FL fixed optical axis FIX Is defined as θ b , the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is represented by y b = 2 (mm) and θ b = 0 (ra).
The state which becomes d) is shown.

【0208】このような状態において、射出光線74
は、浮動光軸FLと完全に一致して射出している。これ
は、本実施の形態の浮動追従型光学系が、上式(I−
2)を満足していることに他ならない。
In such a state, the emitted light 74
Are emitted completely coincident with the floating optical axis FL. This is because the floating-following optical system according to the present embodiment uses the above equation (I-
It is nothing but satisfaction of 2).

【0209】また、本実施の形態において、上記のyb
の値が上記以外の値となっても、射出光線74が浮動光
軸FLと一致することは言うまでもない。
Also, in the present embodiment, the above y b
It is needless to say that the emission light beam 74 coincides with the floating optical axis FL even if the value of.

【0210】このように本実施の形態によれば、平行移
動追従条件を満足する浮動追従型光学系を実現すること
ができるため、浮動系が固定系に対して並行移動して
も、常に、この平行移動と同様に並行移動する射出光線
74を得ることが可能となる。この結果、光軸相互のず
れを許容範囲内に抑制することが可能な簡単な構成の浮
動追従型光学系を提供することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, a floating-following optical system that satisfies the parallel-following condition can be realized. It is possible to obtain the emitted light beam 74 that moves in parallel in the same manner as this parallel movement. As a result, it is possible to provide a floating-following optical system having a simple configuration capable of suppressing the deviation between the optical axes within an allowable range.

【0211】なお、本実施の形態は、光束の中心位置精
度を高く維持させることが必要な装置への応用が有効で
ある。
The present embodiment is effectively applied to an apparatus that needs to maintain high accuracy of the center position of a light beam.

【0212】また、本実施の形態では、薄肉レンズモデ
ルを用いて説明したが、実際には、レンズタイプやレン
ズ形態及びレンズ材質等に関して各種の応用が可能且つ
有効であることは、上記第1の実施の形態と同様であ
る。
In this embodiment, the description has been made using the thin lens model. In practice, however, it is important to note that the first and second embodiments can be applied to various lens types, lens shapes, and lens materials. This is the same as the embodiment.

【0213】次に、本発明の第5の実施の形態に係る浮
動追従型光学系について、図15を参照して説明する。
Next, a floating tracking type optical system according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0214】図15(a),(b)に示すように、本実
施の形態の浮動追従型光学系は、入射光線の進行方向に
沿って配列された4個のアフォーカル光学系によって構
成されており、具体的には、浮動系に属する第1のアフ
ォーカル光学系AFC1 と、固定系に属する第2のアフ
ォーカル光学系AFC2 と、浮動系に属する第3のアフ
ォーカル光学系AFC3 と、固定系に属する第4のアフ
ォーカル光学系AFC4 とから構成されている。
As shown in FIGS. 15A and 15B, the floating-following optical system according to the present embodiment is composed of four afocal optical systems arranged along the traveling direction of an incident light beam. Specifically, a first afocal optical system AFC 1 belonging to a floating system, a second afocal optical system AFC 2 belonging to a fixed system, and a third afocal optical system AFC belonging to a floating system 3 and a fourth afocal optical system AFC 4 belonging to the fixed system.

【0215】第1のアフォーカル光学系AFC1 は、第
1及び第2の薄肉レンズL1 ,L2によって構成されて
おり、また、第2のアフォーカル光学系AFC2 は、第
3及び第4の薄肉レンズL3 ,L4 によって構成されて
いる。更に、第3のアフォーカル光学系AFC3 は、第
5及び第6の薄肉レンズL5 ,L6 によって構成されて
おり、また、第4のアフォーカル光学系AFC4 は、第
7及び第8の薄肉レンズL7 ,L8 によって構成されて
いる。
The first afocal optical system AFC 1 is constituted by first and second thin lenses L 1 and L 2 , and the second afocal optical system AFC 2 is constituted by third and second lenses. Four thin lenses L 3 and L 4 . Further, the third afocal optical system AFC 3 is constituted by fifth and sixth thin lenses L 5 and L 6 , and the fourth afocal optical system AFC 4 is constituted by seventh and eighth thin lenses LFC. Are constituted by thin lenses L 7 and L 8 .

【0216】また、第1ないし第8の薄肉レンズL1
8 から成る第1ないし第4のアフォーカル光学系AF
1 〜AFC4 の諸元は、下記の表3に示されている。
The first to eighth thin lenses L 1 to L 1
First to fourth afocal optical system AF comprising L 8
The specifications of C 1 to AFC 4 are shown in Table 3 below.

【0217】[0219]

【表3】 [Table 3]

【0218】このような表3の諸元に基づく第1ないし
第4のアフォーカル光学系AFC1〜AFC4 は、上述
した式(I−1)及び式(I−2)の双方を満足するよ
うに設計されている。この場合、角倍率γN は、その一
例として、光線の入射方向に沿って順に、負、正、負、
正の値となっている。
The first to fourth afocal optical systems AFC 1 to AFC 4 based on the specifications in Table 3 satisfy both the above-mentioned expressions (I-1) and (I-2). It is designed to be. In this case, the angular magnification γ N is, for example, negative, positive, negative,
It has a positive value.

【0219】このような第1ないし第4のアフォーカル
光学系AFC1 〜AFC4 によれば、傾き追従条件及び
並行移動追従条件の双方を満足することができると共
に、各アフォーカル光学系AFC1 〜AFC4 同士の間
隔en ′を適切に定めることによって、完全追従条件を
満足させることができる。
According to the first to fourth afocal optical systems AFC 1 to AFC 4 , both the inclination follow-up condition and the parallel movement follow-up condition can be satisfied, and each afocal optical system AFC 1 can be satisfied. By properly setting the distance e n ′ between the AFCs 4 , the perfect following condition can be satisfied.

【0220】ここで、第1ないし第4のアフォーカル光
学系AFC1 〜AFC4 同士の間隔en ′を適切に定め
る方法(間隔設定方法)について説明する。
[0220] described herein, a method for determining the distance e n '4 between the first to fourth afocal optical system AFC 1 ~AFC properly (interval setting method) for.

【0221】いま、各アフォーカル光学系AFC1 〜A
FC4 から構成される浮動追従型光学系の諸元が、下記
の表4に示すようになっている場合、
Now, each of the afocal optical systems AFC 1 to AFC
When the specifications of the floating tracking type optical system composed of FC 4 are as shown in Table 4 below,

【表4】 [Table 4]

【0222】この浮動追従型光学系の角倍率γN は、上
述した式(I−1)及び式(I−2)の双方を満足す
る。
The angular magnification γ N of the floating follow-up type optical system satisfies both the above-mentioned equations (I-1) and (I-2).

【0223】このとき、固定光軸FIXに対する浮動光
軸FLの変位量が、yb =2(mm),θb =0(ra
d)である場合(平行移動状態)、その近軸追跡結果に
おいて、図16(a)に示すように、固定光軸FIXに
一致して第1の薄肉レンズL1 に入射した入射光線76
は、第2〜第7の薄肉レンズL2 〜L7 を経た後、第8
の薄肉レンズL8 から浮動光軸FLに一致した射出光線
78となって射出する。これは式(I−2)即ち平行移
動追従条件を満足しているからに他ならない。
At this time, the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is y b = 2 (mm), θ b = 0 (ra
If a d) (translation state), at its paraxial tracking result, as shown in FIG. 16 (a), incident light incident on the first thin lens L 1 coincides with the fixed optical axis FIX 76
After passing through the second to seventh thin lenses L 2 to L 7 ,
Injection becomes exit ray 78 that match a thin lens L 8 to floating the optical axis FL of. This is the only condition that satisfies Expression (I-2), that is, the condition for following the parallel movement.

【0224】次に、固定光軸FIXに対する浮動光軸F
Lの変位量が、yb =0(mm),θb =0.01(r
ad)である場合(傾斜移動状態)、その近軸追跡結果
において、図16(b)に示すように、射出光線78
は、浮動光軸FLと同じ傾斜方向に射出する。これは式
(I−1)即ち傾き追従条件を満足しているからに他な
らない。しかし、この場合、射出光線78と浮動光軸F
Lとは、約1.5(mm)だけy方向に相対的にずれて
いる。
Next, the floating optical axis F with respect to the fixed optical axis FIX
When the displacement amount of L is y b = 0 (mm), θ b = 0.01 (r
ad) (in the inclined movement state), the paraxial tracking result indicates that the outgoing light beam 78 as shown in FIG.
Emit in the same inclination direction as the floating optical axis FL. This is nothing but the satisfaction of the equation (I-1), that is, the condition of inclination follow-up. However, in this case, the exit ray 78 and the floating optical axis F
L is relatively shifted in the y direction by about 1.5 (mm).

【0225】この結果、上述した式(I−1)及び式
(I−2)の双方を満足させるだけでは、完全追従条件
を得ることができないことが分かる。
As a result, it is understood that the perfect following condition cannot be obtained only by satisfying both the above-mentioned equations (I-1) and (I-2).

【0226】そこで、例えば、上記表4のe4 ′(第4
の薄肉レンズL4 と第5の薄肉レンズL5 との間の距離
(間隔))の値を15.00から4.08に変更すると
(表3参照)、上記傾斜移動状態の近軸追跡結果は、図
15(a)と同一となる。この結果、固定光軸FIXに
一致した入射光線76は、浮動光軸FLに完全に一致し
た射出光線78となって浮動追従型光学系から射出され
る。
Therefore, for example, e 4 ′ in Table 4 (4th
When the value of the distance (interval) between the thin lens L 4 and the fifth thin lens L 5 is changed from 15.00 to 4.08 (see Table 3), the paraxial tracking result in the above-mentioned tilt movement state is obtained. Is the same as FIG. As a result, the incident light beam 76 that coincides with the fixed optical axis FIX becomes an emission light beam 78 that completely coincides with the floating optical axis FL, and is emitted from the floating following optical system.

【0227】このように、第1ないし第4のアフォーカ
ル光学系AFC1 〜AFC4 から構成される浮動追従型
光学系において、各アフォーカル光学系AFC1 〜AF
4の角倍率γN が式(I−1)及び式(I−2)の双
方を満足すると共に、各アフォーカル光学系AFC1
AFC4 同士の間隔en ′を最適化することによって、
完全追従条件を得ることが可能となる。なお、6個以上
のアフォーカル光学系から構成される浮動追従型光学系
を設定した場合でも、上記間隔設定方法を適用すること
によって、上記同様の作用効果を実現することが可能で
ある。
As described above, in the floating following optical system composed of the first to fourth afocal optical systems AFC 1 to AFC 4 , each of the afocal optical systems AFC 1 to AF
The angular magnification γ N of C 4 satisfies both the formulas (I-1) and (I-2), and each afocal optical system AFC 1 to
By optimizing the distance e n ′ between AFCs 4 ,
It is possible to obtain a perfect following condition. Note that, even when a floating tracking type optical system including six or more afocal optical systems is set, the same operation and effect as described above can be realized by applying the above-described interval setting method.

【0228】次に、上記間隔設定方法を適用した本実施
の形態の動作について説明する。
Next, the operation of this embodiment to which the above-described interval setting method is applied will be described.

【0229】図15(a),(b)には、本実施の形態
の浮動追従型光学系において、浮動光軸FLが、固定光
軸FIXに対して変位した場合の近軸追跡結果が示され
ている。
FIGS. 15A and 15B show paraxial tracking results when the floating optical axis FL is displaced with respect to the fixed optical axis FIX in the floating tracking optical system according to the present embodiment. Have been.

【0230】図15(a),(b)に示すように、固定
光軸FIXに一致して第1の薄肉レンズL1 に入射した
入射光線76は、第2〜第7の薄肉レンズL2 〜L7
経た後、第8の薄肉レンズL8 から浮動光軸FLに一致
した射出光線78となって射出している。
[0230] FIG. 15 (a), the (b), the first thin lens L 1 incident light 76 incident on coincides with the fixed optical axis FIX is thin lens of second to 7 L 2 after a ~L 7, injects become exit ray 78 that matches the floating optical axis FL from thin lens L 8 of the eighth.

【0231】ところで、同図において、第1及び第2の
薄肉レンズL1 ,L2 と第5及び第6の薄肉レンズ
5 ,L6 とは、y軸と並行に配置されているが、実際
は、これら各薄肉レンズL1 ,L2 ,L5 ,L6 は、浮
動光軸FLに直交して配置されているため、y軸に対し
て傾斜している。
In the figure, the first and second thin lenses L 1 and L 2 and the fifth and sixth thin lenses L 5 and L 6 are arranged in parallel with the y axis. Actually, these thin lenses L 1 , L 2 , L 5 , L 6 are arranged orthogonal to the floating optical axis FL, and therefore, are inclined with respect to the y axis.

【0232】また、図3において規定したように、浮動
光軸FLが第1の薄肉レンズL1 を交叉する交点と固定
光軸FIXとの間の高さをyb 、浮動光軸FLと固定光
軸FIXとの間の成す角をθb と規定すると、図15
(a)及び図15(b)に夫々示された浮動追従型光学
系において、固定光軸FIXに対する浮動光軸FLの変
位量は、以下の通りである。
Further, as defined in FIG. 3, the height between the point where the floating optical axis FL intersects the first thin lens L 1 and the fixed optical axis FIX is y b , and the height between the floating optical axis FL and the fixed optical axis FL is fixed. If the angle between the optical axis FIX and the optical axis FIX is defined as θ b , FIG.
In the floating-following optical systems shown in FIGS. 15A and 15B, the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is as follows.

【0233】即ち、図15(a)の実施の形態におい
て、固定光軸FIXに対する浮動光軸FLの変位量は、
b =0(mm),θb =0.01(rad)である。
That is, in the embodiment of FIG. 15A, the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is:
y b = 0 (mm) and θ b = 0.01 (rad).

【0234】一方、図15(b)の実施の形態におい
て、固定光軸FIXに対する浮動光軸FLの変位量は、
b =2(mm),θb =0.02(rad)である。
On the other hand, in the embodiment of FIG. 15B, the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is:
y b = 2 (mm) and θ b = 0.02 (rad).

【0235】このような状態において、図15(a),
(b)に示されたように、射出光線78は、浮動光軸F
Lと完全に一致して射出している。これは、本実施の形
態の浮動追従型光学系が、完全追従条件を満足している
ことに他ならない。
In such a state, FIG.
As shown in (b), the outgoing light beam 78 has a floating optical axis F
The injection is performed in complete agreement with L. This is nothing but that the floating tracking optical system of the present embodiment satisfies the perfect tracking condition.

【0236】また、本実施の形態において、上記のyb
及びθb の値が上記以外の値となっても、射出光線78
が、浮動光軸FLと完全に一致することは言うまでもな
い。このように本実施の形態によれば、完全追従条件を
満足する浮動追従型光学系を実現することができるた
め、浮動系が固定系に対して並行移動しても、更に、並
行移動と共に傾いても、常に、浮動系に対して固定した
位置及び傾きを有する射出光線78を得ることが可能と
なる。
In the present embodiment, the above y b
And the value of θ b become a value other than the above,
However, it goes without saying that it completely matches the floating optical axis FL. As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize a floating tracking type optical system that satisfies the perfect tracking condition. However, it is always possible to obtain the emitted light beam 78 having a fixed position and inclination with respect to the floating system.

【0237】なお、本実施の形態の浮動追従型光学系
は、光束の中心位置精度及び傾き精度の双方を高く維持
させることが必要な装置への応用が有効であり、その一
例を後述の第10及び第11の実施の形態に夫々示す。
The floating follow-up type optical system according to the present embodiment is effective when applied to a device that needs to maintain both the center position accuracy and the tilt accuracy of a light beam at a high level. This is shown in the tenth and eleventh embodiments, respectively.

【0238】また、本実施の形態は、薄肉レンズモデル
を用いて説明したが、実際には、レンズタイプやレンズ
形態及びレンズ材質等に対応して各種の応用が可能且つ
有効であることは、上記第1の実施の形態と同様であ
る。
Although the present embodiment has been described using a thin lens model, in fact, various applications are possible and effective according to the lens type, lens form, lens material, and the like. This is the same as in the first embodiment.

【0239】更に、上記実施の形態は、角倍率γN が、
光線の入射方向に沿って順に、負、正、負、正の値とな
っている浮動追従型光学系について説明したが、下記の
表5に示すように、光線の入射方向に沿って順に、正、
負、負、正の値となった角倍率γN を有する浮動追従型
光学系を用いた場合でも、上記間隔設定方法を適用する
ことによって、上記実施の形態と同様の作用効果を実現
することができる。
Further, in the above embodiment, the angular magnification γ N is
In the order along the incident direction of the light rays, the negative, positive, negative, and floating-following optical systems having positive values have been described. However, as shown in Table 5 below, in order along the incident direction of the light rays, Positive,
Negative, negative, even when a floating-following optical system having a positive value and became angular magnification gamma N, by applying the interval setting method, to realize the same effect as the above embodiment Can be.

【0240】[0240]

【表5】 [Table 5]

【0241】図17(a)〜(c)には、表5の諸元を
有する浮動追従型光学系の近軸追跡結果が示されてい
る。同図(a)には、yb =0(mm),θb =0(r
ad)の場合(平行移動状態)の近軸追跡結果が示され
ており、同図(b)には、yb=0(mm),θb
0.02(rad)の場合(傾斜移動状態)の近軸追跡
結果が示されており、また、同図(c)には、yb =2
(mm),θb =0.02(rad)の場合(傾斜移動
状態)の近軸追跡結果が示されている。
FIGS. 17A to 17C show paraxial tracking results of the floating tracking optical system having the specifications shown in Table 5. FIG. 3A shows that y b = 0 (mm) and θ b = 0 (r
ad) (parallel movement state), the paraxial tracking result is shown. In FIG. 3B, y b = 0 (mm), θ b =
0.02 If the (rad) has been shown paraxial tracking result of (tilting movement state), also in FIG. (C) is, y b = 2
(Mm), the paraxial tracking result in the case of θ b = 0.02 (rad) (in the inclined movement state) is shown.

【0242】図17(a)〜(c)から明らかなよう
に、射出光線78は、浮動光軸FLと完全に一致して射
出している。これは、この浮動追従型光学系が、完全追
従条件を満足していることに他ならない。また、上記の
設定条件以外に、角倍率γN が、光線の入射方向に沿っ
て順に、正、負、正、負、又は、負、正、正、負の値と
なる場合も上記同様の作用効果を実現することができ
る。なお、他の作用効果は、上記実施の形態と同様であ
るため、その説明は省略する。
As is clear from FIGS. 17A to 17C, the emitted light beam 78 is emitted completely coincident with the floating optical axis FL. This is nothing but that the floating tracking optical system satisfies the perfect tracking condition. In addition, in addition to the above setting conditions, the angular magnification γ N is, in the order along the incident direction of the light ray, positive, negative, positive, negative, or negative, positive, positive, negative value is the same as above. The function and effect can be realized. The other operation and effect are the same as those of the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.

【0243】また、上記実施の形態は、薄肉レンズモデ
ルを用いて説明したが、図18に示すように、厚肉レン
ズから成る浮動追従型光学系を用いた場合でも、上記間
隔設定方法を適用することによって、上記実施の形態と
同様の作用効果を実現することができる。
Although the above embodiment has been described using a thin lens model, as shown in FIG. 18, the above-described interval setting method is applied even when a floating tracking type optical system composed of a thick lens is used. By doing so, the same operation and effect as the above embodiment can be realized.

【0244】図18(a)には、その一例として、第1
ないし第8の厚肉レンズL1 〜L8から成る第1ないし
第4のアフォーカル光学系AFC1 〜AFC4 を有する
浮動追従型光学系が示されている。
FIG. 18 (a) shows the first example as an example.
Or floating tracking optical system is shown having a first to fourth afocal optical system AFC 1 ~AFC 4 consisting thick lens L 1 ~L 8 eighth.

【0245】なお、Hn (n;自然数)は、各厚肉レン
ズL1 〜L8 の物体側(入射光側)主点を示し、Hn
(n;自然数)は、各厚肉レンズL1 〜L8 の像側(射
出光側)主点を示している。また、Dn ′(n;自然
数)は、Hn とHn ′との間の距離を示し、en
(n;自然数)は、Hn ′とHn+1 との間の距離を示し
ており、夫々、その矢印x方向に沿った正の値をとる。
ここで、浮動追従型光学系の諸元が、下記の表6に示す
ようになっているものとする。
Incidentally, H n (n; natural number) indicates the principal point on the object side (incident light side) of each of the thick lenses L 1 to L 8 , and H n
(N: natural number) indicates the image-side (emission light-side) principal point of each of the thick lenses L 1 to L 8 . D n ′ (n: natural number) indicates the distance between H n and H n ′, and en
(N; natural number) indicates the distance between H n ′ and H n + 1, and each takes a positive value along the direction of the arrow x.
Here, it is assumed that the specifications of the floating following optical system are as shown in Table 6 below.

【0246】[0246]

【表6】 [Table 6]

【0247】なお、この浮動追従型光学系の各厚肉レン
ズL1 〜L8 のパワー、角倍率γNは、上記実施の形態
と同様であるが、主点間の距離が10(mm)の厚肉レ
ンズL1 〜L8 から成る浮動追従型光学系が完全追従条
件を満足するように、上記表3のe4 ′の値を4.08
から7.4248に変更している。
The power and the angular magnification γ N of each of the thick lenses L 1 to L 8 of this floating-following optical system are the same as in the above embodiment, but the distance between the principal points is 10 (mm). The value of e 4 ′ in Table 3 above is set to 4.08 so that the floating tracking type optical system including the thick lenses L 1 to L 8
To 7.4248.

【0248】このとき、固定光軸FIXに対する浮動光
軸FLの変位量が、yb =2(mm),θb =0.02
(rad)である場合、浮動追従型光学系の近軸追跡結
果は、図18(b)に示すように、固定光軸FIXに一
致して第1の厚肉レンズL1 に入射した入射光線76
は、第2〜第7の厚肉レンズL2 〜L7を経た後、第8
の厚肉レンズL8 から浮動光軸FLに一致した射出光線
78となって射出する。
At this time, the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is y b = 2 (mm), θ b = 0.02
In the case of (rad), the paraxial tracking result of the floating following optical system is, as shown in FIG. 18B, the incident light beam incident on the first thick lens L1 which coincides with the fixed optical axis FIX. 76
After passing through the second to seventh thick lenses L 2 to L 7 ,
Injection consisted of thick lens L 8 and the exit beam 78 that matches the floating optical axis FL.

【0249】このように厚肉レンズモデルの場合でも、
各アフォーカル光学系AFC1 〜AFC4 の角倍率γN
が式(I−1)及び式(I−2)の双方を満足すると共
に、上記間隔設定方法を用いてHn ′とHn+1 との間隔
n ′を最適化することによって、完全追従条件を得る
ことが可能となる。なお、このような厚肉レンズモデル
において、6個以上のアフォーカル光学系から構成され
る浮動追従型光学系を設定した場合でも、上記間隔設定
方法を適用することによって、上記同様の作用効果を実
現することが可能である。なお、他の作用効果は、上記
実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
Thus, even in the case of a thick lens model,
Angular magnification γ N of each afocal optical system AFC 1 to AFC 4
There together to satisfy both the formulas (I-1) and Formula (I-2), by optimizing the 'spacing e n with H n + 1 and' H n by using the interval setting method, complete Following conditions can be obtained. In such a thick lens model, even when a floating-following optical system composed of six or more afocal optical systems is set, the same operation and effect as described above can be obtained by applying the above-described interval setting method. It is possible to realize. The other operation and effect are the same as those of the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.

【0250】また、上述した厚肉レンズモデルの構成、
作用及び効果は、上記実施の形態即ち第5の実施の形態
だけでなく、他の全ての実施の形態のレンズモデルに応
用可能であることは言うまでもない。
The structure of the thick lens model described above,
It goes without saying that the function and effect can be applied not only to the above-described embodiment, that is, the fifth embodiment, but also to the lens models of all the other embodiments.

【0251】次に、本発明の第6の実施の形態に係る浮
動追従型光学系について、図19を参照して説明する。
Next, a floating-following optical system according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0252】図19に示すように、本実施の形態の浮動
追従型光学系は、入射光線80の進行方向に沿って配置
された4個の薄肉レンズ光学系によって構成されてお
り、具体的には、浮動系に属する第1の薄肉レンズ光学
系L1 と、固定系に属する第2の薄肉レンズ光学系L2
と、浮動系に属する第3の薄肉レンズ光学系L3 と、固
定系に属する第4の薄肉レンズ光学系L4 とから構成さ
れている。
As shown in FIG. 19, the floating-following optical system of the present embodiment is composed of four thin lens optical systems arranged along the traveling direction of the incident light beam 80. Is a first thin lens optical system L 1 belonging to a floating system and a second thin lens optical system L 2 belonging to a fixed system.
, A third thin lens optical system L 3 belonging to the floating system, and a fourth thin lens optical system L 4 belonging to the fixed system.

【0253】また、これら第1ないし第4の薄肉レンズ
光学系L1 ,L2 ,L3 ,L4 の諸元は、下記の表7に
示されている。
The specifications of the first to fourth thin lens optical systems L 1 , L 2 , L 3 , L 4 are shown in Table 7 below.

【0254】[0254]

【表7】 [Table 7]

【0255】このような表7の諸元に基づく第1ないし
第4の薄肉レンズ光学系L1 ,L2,L3 ,L4 は、上
述した式(I−3)〜(I−5)即ち完全追従条件を満
足するように設計されている。
The first to fourth thin lens optical systems L 1 , L 2 , L 3 , and L 4 based on the specifications in Table 7 are calculated by the above-described equations (I-3) to (I-5). That is, it is designed to satisfy the perfect following condition.

【0256】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.

【0257】図19(a)には、本実施の形態の浮動追
従型光学系において、浮動光軸FLが固定光軸FIXに
対して平行移動変位した場合の近軸追跡結果が示されて
おり、図19(b),(c)には、本実施の形態の浮動
追従型光学系において、浮動光軸FLが固定光軸FIX
に対して傾き変位した場合の近軸追跡結果が示されてい
る。
FIG. 19A shows paraxial tracking results when the floating optical axis FL is displaced in parallel with the fixed optical axis FIX in the floating tracking optical system of the present embodiment. 19 (b) and 19 (c) show that the floating optical axis FL is fixed to the fixed optical axis FIX in the floating tracking type optical system of the present embodiment.
The paraxial tracking result in the case of tilt displacement with respect to is shown.

【0258】図19(a),(b),(c)に示すよう
に、固定光軸FIXに一致して第1の薄肉レンズ光学系
1 に入射した入射光線80は、第2及び第3の薄肉レ
ンズ光学系L2 ,L3 を経た後、第4の薄肉レンズ光学
系L4 から浮動光軸FLと一致した射出光線82となっ
て射出している。
As shown in FIGS. 19A, 19B and 19C, the incident light beam 80 incident on the first thin lens optical system L1 coincident with the fixed optical axis FIX is the second and the second light beams. After passing through the third thin-lens optical systems L 2 and L 3 , the light is emitted from the fourth thin-lens optical system L 4 as an outgoing light beam 82 that coincides with the floating optical axis FL.

【0259】ところで、同図において、第1及び第3の
薄肉レンズ光学系L1 ,L3 は、夫々、y軸と並行に配
置されているが、実際は、これら第1及び第3の薄肉レ
ンズ光学系L1 ,L3 は、浮動光軸FLに直交して配置
されるため、y軸に対して傾斜している。
In the figure, the first and third thin lens optical systems L 1 and L 3 are respectively arranged in parallel with the y-axis, but actually, the first and third thin lens optical systems L 1 and L 3 are arranged in parallel. Since the optical systems L 1 and L 3 are arranged perpendicular to the floating optical axis FL, they are inclined with respect to the y-axis.

【0260】また、図3において規定したように、浮動
光軸FLが第1の薄肉レンズ光学系L1 を交叉する交点
と固定光軸FIXとの間の高さをyb 、浮動光軸FLと
固定光軸FIXとの間の成す角をθb と規定すると、図
19(a),(b),(c)に夫々示された浮動追従型
光学系において、固定光軸FIXに対する浮動光軸FL
の変位量は、以下の通りである。
Also, as defined in FIG. 3, the height between the fixed optical axis FIX and the intersection of the floating optical axis FL intersecting the first thin lens optical system L 1 is represented by y b , and the floating optical axis FL If the angle between the fixed optical axis FIX and the fixed optical axis FIX is defined as θ b , the floating light with respect to the fixed optical axis FIX in the floating tracking type optical system shown in FIGS. 19 (a), 19 (b) and 19 (c) will be described. Axis FL
Are as follows.

【0261】図19(a)の実施の形態において、固定
光軸FIXに対する浮動光軸FLの変位量は、yb =1
(mm),θb =0(rad)である。
In the embodiment shown in FIG. 19A, the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is y b = 1.
(Mm), θ b = 0 (rad).

【0262】また、図19(b)の実施の形態におい
て、固定光軸FIXに対する浮動光軸FLの変位量は、
b =0(mm),θb =0.005(rad)であ
る。
In the embodiment shown in FIG. 19B, the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is:
y b = 0 (mm) and θ b = 0.005 (rad).

【0263】また、図19(c)の実施の形態におい
て、固定光軸FIXに対する浮動光軸FLの変位量は、
b =1(mm),θb =0.01(rad)である。
In the embodiment of FIG. 19C, the displacement of the floating optical axis FL with respect to the fixed optical axis FIX is:
y b = 1 (mm) and θ b = 0.01 (rad).

【0264】このような状態において、射出光線82
は、浮動光軸FLと完全に一致して射出している。これ
は、本実施の形態の浮動追従型光学系が、上述した式
(I−3)〜(I−5)即ち完全追従条件を満足してい
ることに他ならない。
In such a state, the emitted light 82
Are emitted completely coincident with the floating optical axis FL. This is nothing but the fact that the floating tracking optical system according to the present embodiment satisfies the above-described equations (I-3) to (I-5), that is, the perfect tracking condition.

【0265】また、本実施の形態において、上記のyb
及びθb の値が上記以外の値となっても、射出光線82
が、浮動光軸FLと完全に一致することは言うまでもな
い。このように本実施の形態によれば、完全追従条件を
満足する浮動追従型光学系を実現することができるた
め、浮動系が固定系に対して並行移動しても、更に、並
行移動と共に傾いても、常に、浮動系に対して固定した
位置及び傾きを有する射出光線82を得ることが可能と
なる。
In the present embodiment, the above y b
The value of and theta b even if a value other than the above, exit ray 82
However, it goes without saying that it completely matches the floating optical axis FL. As described above, according to the present embodiment, a floating tracking optical system that satisfies the perfect tracking condition can be realized. Therefore, even if the floating system moves parallel to the fixed system, the floating system tilts with the parallel movement. However, it is always possible to obtain the emitted light beam 82 having a fixed position and inclination with respect to the floating system.

【0266】更に、上記第5の実施の形態が最低8個の
レンズ光学系を必要したのに対して、本実施の形態は、
最低4個のレンズ光学系によって構成することができ
る。このため、レンズ光学系の個数が少ない分だけ光線
の損失量を少なくすることができると共に、光学系の小
型化及び製造コストの低減を実現することができる。
Further, while the fifth embodiment requires a minimum of eight lens optical systems, the present embodiment differs from the fifth embodiment in that:
It can be constituted by at least four lens optical systems. For this reason, the amount of light loss can be reduced by the small number of lens optical systems, and downsizing of the optical system and reduction of manufacturing cost can be realized.

【0267】なお、本実施の形態では、薄肉レンズモデ
ルを用いて説明したが、実際には、レンズタイプやレン
ズ形態及びレンズ材質等に対応して各種の応用が可能且
つ有効であることは、上記第1の実施の形態と同様であ
る。
Although the present embodiment has been described using a thin lens model, in practice, various applications are possible and effective depending on the lens type, lens configuration, lens material, and the like. This is the same as in the first embodiment.

【0268】次に、本発明の第7の実施の形態に係る浮
動追従型光学系について、図20及び図21を参照して
説明する。
Next, a floating tracking optical system according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0269】図20(a)に示すように、本実施の形態
の浮動追従型光学系は、浮動系84に属する平面鏡86
を有する第1のアフォーカル光学系AFC1 と、固定系
88に属する両凹レンズ90及び両凸レンズ92を有す
る第2のアフォーカル光学系AFC2 とから構成されて
いる。
As shown in FIG. 20A, the floating-following optical system according to this embodiment includes a plane mirror 86 belonging to the floating system 84.
A first afocal optical system AFC 1 with, and a second afocal optical system AFC 2 and having a biconcave lens 90 and a biconvex lens 92 belonging to the fixed system 88.

【0270】なお、図20(a)では、浮動光軸FLと
固定光軸FIXとを互いに一致させて示している。
In FIG. 20A, the floating optical axis FL and the fixed optical axis FIX are shown so as to coincide with each other.

【0271】このような構成において、図示しない固定
系に設けられた光源から発光した入射光線94は、平面
鏡86から反射した後、両凹レンズ90及び両凸レンズ
92を介して、射出光線96となって射出される。
In such a configuration, an incident light beam 94 emitted from a light source provided in a fixed system (not shown) is reflected from a plane mirror 86 and then becomes an exit light beam 96 via a biconcave lens 90 and a biconvex lens 92. Be injected.

【0272】また、第1のアフォーカル光学系AFC1
は、その角倍率が0.5であって、入射光線94の波長
域に対して高透過率となるように製作されている。
The first afocal optical system AFC 1
Has an angular magnification of 0.5 and is manufactured to have a high transmittance in the wavelength range of the incident light beam 94.

【0273】また、平面鏡86は、入射光線94の波長
域に対して高反射率となるように製作されている。
The plane mirror 86 is manufactured so as to have a high reflectance in the wavelength range of the incident light beam 94.

【0274】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.

【0275】本実施の形態に適用された平面鏡86は、
浮動系84の傾き変位に関して角倍率が−1のアフォー
カル系と等価な作用を奏する。
The plane mirror 86 applied to the present embodiment is
With respect to the tilt displacement of the floating system 84, an operation equivalent to that of an afocal system having an angular magnification of -1 is achieved.

【0276】まず、この点について、図21(b),
(c)を参照して説明する。
First, regarding this point, FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0277】図21(b)には、角倍率が−1のアフォ
ーカル光学系98が示されており、このアフォーカル光
学系98に入射する入射光線100と光軸102との成
す角をAAFC とすると、射出光線104と光軸102と
の成す角AAFC ′は、 AAFC ′=−AAFC なる関係を満足する。
FIG. 21B shows an afocal optical system 98 having an angular magnification of −1. The angle between an incident light beam 100 incident on the afocal optical system 98 and the optical axis 102 is represented by A. If AFC is used, the angle A AFC ′ between the emitted light beam 104 and the optical axis 102 satisfies the relationship A AFC ′ = −A AFC .

【0278】一方、図21(c)に示すように、平面鏡
106に入射する入射光線108と光軸110(平面鏡
106の法線と一致する光軸)との成す角をAM とする
と、射出光線112と光軸110との成す角AM ′は、 AM ′=−AM なる関係を満足する。
On the other hand, as shown in FIG. 21C, assuming that the angle between the incident light beam 108 incident on the plane mirror 106 and the optical axis 110 (the optical axis coincident with the normal to the plane mirror 106) is A M , angle a M formed between the beam 112 and the optical axis 110 ', a M' satisfies = -A M the relationship.

【0279】このことは、平面鏡106が、光線110
の傾き変位に関して、角倍率が−1のアフォーカル光学
系98(図21(b)参照)と等価な作用を奏すること
を意味する。
This means that the plane mirror 106
Means that an action equivalent to that of the afocal optical system 98 having an angular magnification of −1 (see FIG. 21B) is obtained.

【0280】ここで、図20(a)を参照すると、浮動
系84の傾き変位に関して、平面鏡86は、図5及び図
6において説明したアフォーカル光学系AFC1 に、ま
た、両凹レンズ90及び両凸レンズ92は、図5及び図
6において説明したアフォーカル光学系AFC2 に、夫
々相当することが判明する。
[0280] Referring now to FIG. 20 (a), the terms tilt displacement of the floating system 84, the plane mirror 86, the afocal optical system AFC 1 described in FIGS. 5 and 6, also, a biconcave lens 90 and both convex lens 92, the afocal optical system AFC 2 described in FIG. 5 and FIG. 6, respectively the corresponding is found.

【0281】この場合、本実施の形態に適用された第1
のアフォーカル光学系AFC1 の角倍率γ1 は“−1”
と見なすことができ、また、本実施の形態に適用された
第2のアフォ―カル光学系AFC2 の角倍率γ2 は、
“0.5”と見なすことができる。
[0281] In this case, the first
Afocal angular magnification gamma 1 of the optical system AFC 1 of "-1"
And the angular magnification γ 2 of the second afocal optical system AFC 2 applied to the present embodiment is
It can be considered as "0.5".

【0282】これは、本実施の形態の浮動追従型光学系
が、上述した式(I−1)即ち傾き追従条件を満足する
ことに他ならない。
This is nothing but the fact that the floating tracking type optical system of the present embodiment satisfies the above-mentioned formula (I-1), that is, the tilt tracking condition.

【0283】次に、図20(b)を参照しつつ、浮動系
84が固定系88に対して傾き変位した場合について説
明する。
Next, the case where the floating system 84 is displaced in inclination with respect to the fixed system 88 will be described with reference to FIG.

【0284】図20(b)には、浮動系84が固定系8
8に対して傾き変位Θb を生じた状態が示されている。
In FIG. 20B, the floating system 84 is
8 shows a state in which a tilt displacement Θ b has occurred.

【0285】入射光線114は、固定光軸FIXに一致
しているので、平面鏡86からの反射光116の傾きA
1 ′は、 A1 ′=2Θb なる関係を満足する。
Since the incident light beam 114 coincides with the fixed optical axis FIX, the inclination A of the reflected light 116 from the plane mirror 86 is
1 ', A 1' satisfies = 2 [Theta] b the relationship.

【0286】このような関係を満足する反射光116が
第2のアフォーカル光学系AFC2に入射したとき、こ
の第2のアフォーカル光学系AFC2 から射出する射出
光線118の傾きA2 ′は、上式(E−6)に基づい
て、 A2 ′=γ2 ・A2 =γ2 ・A1 ′=0.5×2Θb
Θb なる関係を満足する。
[0286] When the reflected light 116 satisfying the above relationship is incident on the second afocal optical system AFC 2, the slope A 2 of the second afocal optical system exit ray 118 emitted from the AFC 2 'is A 2 ′ = γ 2 · A 2 = γ 2 · A 1 ′ = 0.5 × 2Θ b =
関係 Satisfies the relationship b .

【0287】これは、本実施の形態の浮動追従型光学系
が、傾き追従条件を満足していることに他ならない。
This is nothing but the fact that the floating following optical system of the present embodiment satisfies the tilt following condition.

【0288】次に、図21(a)を参照しつつ、浮動系
84が固定系88に対して並行移動変位した場合につい
て説明する。なお、同図の説明に際し、第17(b)と
同一の構成には、同一符号を付して、その説明を省略す
る。
Next, a case where the floating system 84 is displaced in parallel with respect to the fixed system 88 will be described with reference to FIG. In the description of the figure, the same components as those in FIG. 17B are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0289】図21(a)には、浮動系84が固定系8
8に対して並行移動変位Yb した状態が示されている。
In FIG. 21A, the floating system 84 is
Translational movement displacement Y b state are shown for 8.

【0290】この場合、平面鏡86からの反射光116
の変位H1 ′及び射出光線118の変位H2 ′は、図中
βで示す角度によって決まり、 H1 ′=Yb sin(0.5β)sinβ{cos
(0.5β)}-12 ′=Yb sin(0.5β)sinβ{cos
(0.5β)}-1γ2 -1 なる関係を満足する。
In this case, the reflected light 116 from the plane mirror 86
H 1 ′ and the displacement H 2 ′ of the exit ray 118 are determined by an angle indicated by β in the figure, and H 1 ′ = Y b sin (0.5β) sin β {cos
(0.5β)} −1 H 2 ′ = Y b sin (0.5β) sin β {cos
(0.5β)} -1 γ 2 -1 is satisfied.

【0291】従って、例えば、β=30°、γ2 =0.
5の場合、H2 ′=0.268Ybとなり、この場合、
浮動光軸FLから射出光線118までの高さは、 0.268Yb −Yb =−0.732Yb となる。
Thus, for example, β = 30 °, γ 2 = 0.
In the case of 5, H 2 ′ = 0.268Y b , and in this case,
Height from floating the optical axis FL to exit ray 118 becomes 0.268Y b -Y b = -0.732Y b.

【0292】これは、本実施の形態の浮動追従型光学系
が、平行移動追従条件を満足することに他ならない。
This is nothing but the fact that the floating tracking type optical system of the present embodiment satisfies the parallel movement tracking condition.

【0293】このように本実施の形態の浮動追従型光学
系は、浮動追従条件を満足することができるため、上記
第1の実施の形態と同様の効果を得ることが可能とな
る。
As described above, the floating tracking type optical system according to the present embodiment can satisfy the floating tracking condition, so that the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

【0294】更に、本実施の形態には、第1の実施の形
態に適用された第1のアフォーカル光学系AFC1 と等
価な光学素子として、1枚の平面鏡86が用いられてい
るため、部品点数を減少させることが可能となり、この
結果、小型化と共に製造コストの低減を図ることが可能
となる。
Further, in this embodiment, since one plane mirror 86 is used as an optical element equivalent to the first afocal optical system AFC 1 applied to the first embodiment, It is possible to reduce the number of parts, and as a result, it is possible to reduce the size and the manufacturing cost.

【0295】なお、本実施の形態では、第2のアフォー
カル光学系AFC2 として単レンズ系を用いて説明した
が、実際には、レンズタイプやレンズ形態及びレンズ材
質に対応して各種の応用が可能且つ有効であることは、
上記第1の実施の形態と同様である。
Although the present embodiment has been described using a single-lens system as the second afocal optical system AFC2, in practice, various types of application are made according to the lens type, lens form and lens material. Is possible and effective,
This is the same as in the first embodiment.

【0296】また、本実施の形態において、第2のアフ
ォーカル光学系AFC2 として、例えば、図11に示さ
れた第2のアフォーカル光学系AFC2 や、図12に示
されたアフォーカル光学系AFCや、図13に示された
第2のアフォーカル光学系AFC2 を適用することも好
ましい。
[0296] Further, in this embodiment, as the second afocal optical system AFC 2, for example, the second and the afocal optical system AFC 2 shown in FIG. 11, the afocal optical shown in FIG. 12 It is also preferable to use the system AFC or the second afocal optical system AFC2 shown in FIG.

【0297】特に、図11の第2のアフォーカル光学系
AFC2 又は図13の第2のアフォーカル光学系AFC
2 を本実施の形態に適用した場合には、光学系が反射光
学素子のみで構成されるので、第2の実施の形態と同様
の効果即ち色収差の解消と紫外線〜X線域での使用が可
能になるという利点がある。
In particular, the second afocal optical system AFC 2 of FIG. 11 or the second afocal optical system AFC of FIG.
When 2 is applied to the present embodiment, since the optical system is constituted only by the reflective optical element, the same effect as that of the second embodiment, that is, the elimination of chromatic aberration and the use in the ultraviolet to X-ray region can be achieved. There is an advantage that it becomes possible.

【0298】次に、本発明の第8の実施の形態に係る浮
動追従型光学系について、図22を参照して説明する。
Next, a floating-following optical system according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0299】図22に示すように、本実施の形態の浮動
追従型光学系は、入射光線120の進行方向に沿って配
置された第1ないし第4のホログラム素子122,12
4,126,128と、第4のホログラム素子128の
射出側に配置されたピンホール板130とによって構成
されており、具体的には、第1及び第2のホログラム素
子122,124とピンホール板130とは、浮動系1
32に属しており、且つ、第3及び第4のホログラム素
子126,128は、固定系134に属している。
As shown in FIG. 22, the floating-following optical system according to the present embodiment includes first to fourth hologram elements 122 and 12 arranged along the traveling direction of the incident light beam 120.
4, 126, 128, and a pinhole plate 130 disposed on the emission side of the fourth hologram element 128. Specifically, the first and second hologram elements 122, 124 and the pinhole The plate 130 is a floating system 1
32, and the third and fourth hologram elements 126 and 128 belong to the fixed system 134.

【0300】なお、図22では、浮動光軸FLと固定光
軸FIXとを互いに一致させて示している。
FIG. 22 shows the floating optical axis FL and the fixed optical axis FIX so as to match each other.

【0301】このような構成において、図示しない固定
系に設けられた光源から発光した入射光120は、第1
ないし第4のホログラム素子122,124,126,
128で順次回折された後、ピンホール板130のピン
ホール130aから射出光線136となって射出され
る。
In such a configuration, incident light 120 emitted from a light source provided in a fixed system (not shown)
To the fourth hologram elements 122, 124, 126,
After being sequentially diffracted at 128, the light is emitted as an emitted light beam 136 from the pinhole 130 a of the pinhole plate 130.

【0302】この場合、第1ないし第4のホログラム素
子122,124,126,128は、上述した式(I
−3)〜(I−5)即ち完全追従条件を満足するように
設計されていると共に、入射光線120の波長域に対し
て高回折効率となるように製作されている。
In this case, the first to fourth hologram elements 122, 124, 126, and 128 are calculated by the above-described formula (I)
-3) to (I-5), that is, it is designed to satisfy the perfect tracking condition, and is manufactured so as to have a high diffraction efficiency with respect to the wavelength range of the incident light beam 120.

【0303】また、ピンホール板130は、そのピンホ
ール130aが射出光線136の集光位置に整合するよ
うに、位置決めされている。
The pinhole plate 130 is positioned so that the pinhole 130a is aligned with the condensing position of the emitted light beam 136.

【0304】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
The operation of the present embodiment will be described below.

【0305】本実施の形態の浮動追従型光学系におい
て、第1ないし第4のホログラム素子122,124,
126,128から回折される回折光のうち、非回折光
である0次光は、不要な光であるため除去する必要があ
る。
In the floating tracking type optical system according to the present embodiment, the first to fourth hologram elements 122, 124,
Of the diffracted light diffracted from 126 and 128, the zero-order light, which is undiffracted light, is unnecessary light and needs to be removed.

【0306】そこで、本実施の形態には、第4のホログ
ラム素子128の射出側にピンホール板130が設けら
れている。
Therefore, in the present embodiment, a pinhole plate 130 is provided on the emission side of the fourth hologram element 128.

【0307】このような構成によれば、第1のホログラ
ム素子122から発生した0次光138、第2のホログ
ラム素子124から発生した0次光140、第3のホロ
グラム素子126から発生した0次光142、第4のホ
ログラム素子128から発生した0次光144は、その
殆どがピンホール板130によってカットされ、1次
(又は、必要次数)の回折光がピンホール130aを通
過する。この結果、射出光線136は、必要次数の回折
光によって形成された光線となる。
According to such a configuration, the zero-order light 138 generated from the first hologram element 122, the zero-order light 140 generated from the second hologram element 124, and the zero-order light generated from the third hologram element 126 Most of the light 142 and the zero-order light 144 generated from the fourth hologram element 128 are cut by the pinhole plate 130, and the first-order (or required order) diffracted light passes through the pinhole 130a. As a result, the exit light beam 136 is a light beam formed by the diffracted light of the required order.

【0308】このように本実施の形態によれば、完全追
従条件を満足する浮動追従型光学系を実現することがで
きるため、上記第6の実施の形態と同様の効果を得るこ
とが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize a floating tracking type optical system satisfying the perfect tracking condition, so that it is possible to obtain the same effect as that of the sixth embodiment. Become.

【0309】更に、本実施の形態の浮動追従型光学系
は、第1ないし第4のホログラム素子122,124,
126,128を用いて構成されているため、レーザー
光や輝線スペクトル光等の狭帯域波長光に対して、極め
て良好な結像特性を得ることができると共に、プラステ
ィックスモールド成形技術を用いることにより、量産時
においては極めて低いコストで製造することが可能にな
る。
Further, the floating-following optical system according to the present embodiment comprises the first to fourth hologram elements 122, 124,
Because of the configuration using 126 and 128, extremely good imaging characteristics can be obtained for narrow-band wavelength light such as laser light and bright line spectrum light, and by using a plastics molding technique. At the time of mass production, it can be manufactured at extremely low cost.

【0310】なお、上記の第1ないし第4のホログラム
素子122,124,126,128としては、プラス
ティックスモールド成形品を用いる代わりに、例えば銀
塩感光材料や感光性プラスティックスにホログラムパタ
ーンを形成したホログラム素子を用いることも可能であ
る。
As the first to fourth hologram elements 122, 124, 126 and 128, a hologram pattern is formed on, for example, a silver salt photosensitive material or a photosensitive plastic instead of using a plastic molded product. It is also possible to use the hologram element described above.

【0311】また、本実施の形態では透過型ホログラム
を用いたが、反射型ホログラムも同様に用いることがで
きる。
In this embodiment, a transmission hologram is used, but a reflection hologram can be used in the same manner.

【0312】更に、本実施の形態の浮動追従型光学系
は、レンズミラー等の一般的な光学素子とホログラム素
子とを組み合わせて構成することも可能である。
Further, the floating follow-up type optical system of the present embodiment can be configured by combining a general optical element such as a lens mirror and a hologram element.

【0313】次に、本発明の第9の実施の形態に係る浮
動追従型光学系について、図23を参照して説明する。
Next, a floating-following optical system according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0314】図23に示すように、本実施の形態浮動追
従型光学系は、浮動系146に属する第1のアフォーカ
ル光学系AFC1 と、固定系148に属する第2のアフ
ォーカル光学系AFC2 及び絞り158とから構成され
ている。
As shown in FIG. 23, the floating-following optical system according to the present embodiment comprises a first afocal optical system AFC 1 belonging to the floating system 146 and a second afocal optical system AFC belonging to the fixed system 148. 2 and a stop 158.

【0315】第1のアフォーカル光学系AFC1 は、第
1及び第2のホログラム素子150,152によって構
成されており、また、第2のアフォーカル光学系AFC
2 は、第3及び第4のホログラム素子154,156に
よって構成されている。
The first afocal optical system AFC 1 is composed of first and second hologram elements 150 and 152, and the second afocal optical system AFC
Reference numeral 2 includes third and fourth hologram elements 154 and 156.

【0316】また、絞り158は、第4のホログラム素
子156の射出側に配置されており、所定径の開口15
8aが形成されている。
The stop 158 is disposed on the emission side of the fourth hologram element 156, and has an aperture 15 having a predetermined diameter.
8a are formed.

【0317】なお、図23では、浮動光軸FLと固定光
軸FIXとを互いに一致させて示している。
In FIG. 23, the floating optical axis FL and the fixed optical axis FIX are shown so as to coincide with each other.

【0318】このような構成において、図示しない固定
系に設けられた光源から発光した入射光線160は、第
1ないし第4のホログラム素子150,152,15
4,156で順次回折された後、絞り158の開口15
8aから射出光線162となって射出される。
In such a configuration, an incident light beam 160 emitted from a light source provided in a fixed system (not shown) is applied to first to fourth hologram elements 150, 152, and 15.
After being sequentially diffracted at 4,156, the aperture 15
The light 8a is emitted as an emission light beam 162.

【0319】この場合、第1及び第2のアフォーカル光
学系AFC1 ,AFC2 を構成する第1ないし第4のホ
ログラム素子150,152,154,156は、上述
した式(I−1)又は(I−2)を満足するように設計
されていると共に、入射光線160の波長域に対して高
回折効率となるように製作されている。
In this case, the first to fourth hologram elements 150, 152, 154, and 156 constituting the first and second afocal optical systems AFC 1 and AFC 2 are calculated by using the above-mentioned formula (I-1) or It is designed so as to satisfy (I-2) and is manufactured so as to have high diffraction efficiency in the wavelength range of the incident light beam 160.

【0320】また、本実施の形態において、第4のホロ
グラム素子156は、射出光線162が図中上方に射出
されるような光学的特性が付加されており、1枚の球面
レンズと1個のプリズムの両機能を兼ねるように構成さ
れている。
In the present embodiment, the fourth hologram element 156 is provided with an optical property such that the emission light beam 162 is emitted upward in the figure, and one spherical lens and one It is configured to have both functions of the prism.

【0321】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
[0321] The operation of the present embodiment will be described below.

【0322】第1及び第2のアフォーカル光学系AFC
1 ,AFC2 が、上式(I−1)を満足する場合は、本
実施の形態の浮動追従型光学系は、傾き追従条件を満足
することになる。
First and second afocal optical systems AFC
1 , when AFC 2 satisfies the above equation (I-1), the floating tracking optical system of the present embodiment satisfies the tilt tracking condition.

【0323】第1及び第2のアフォーカル光学系AFC
1 ,AFC2 が、上式(I−2)を満足する場合は、本
実施の形態の浮動追従型光学系は、平行移動追従条件を
満足することになる。
First and second afocal optical systems AFC
1 , when AFC 2 satisfies the above expression (I-2), the floating tracking optical system of the present embodiment satisfies the parallel movement tracking condition.

【0324】このような構成において、第1及び第3の
ホログラム素子150,154から発生した非回折光で
ある0次光164と、第4のホログラム素子156から
発生した非回折光である0次光166とは、第4のホロ
グラム素子156から射出される射出光線162とは別
方向に分離されて射出される。
In such a configuration, the zero-order light 164, which is the undiffracted light generated from the first and third hologram elements 150 and 154, and the zero-order light, which is the undiffracted light generated from the fourth hologram element 156, The light 166 is separated and emitted in a different direction from the emission light beam 162 emitted from the fourth hologram element 156.

【0325】また、第2のホログラム素子152から発
生した非回折光である0次光168は、絞り158によ
って遮光されており、射出光線162の光路中への進入
が防止されている。
The zero-order light 168, which is the non-diffracted light generated from the second hologram element 152, is shielded by the stop 158 to prevent the exit light beam 162 from entering the optical path.

【0326】本実施の形態の浮動追従型光学系が、傾き
追従条件を満足する場合には、浮動系146が固定系1
48に対して傾いて、常に、この傾きと同じ傾きを有す
る出射光線162を得ることが可能となる。
When the floating tracking type optical system of the present embodiment satisfies the tilt tracking condition, the floating system 146 becomes the fixed system 1
It is possible to always obtain an outgoing ray 162 that is inclined with respect to 48 and has the same inclination as this inclination.

【0327】また、本実施の形態の浮動追従型光学系
が、平行移動追従条件を満足する場合には、浮動系14
6が固定系148に対して平行移動しても、常に、この
平行移動と同様に平行移動する射出光線162を得るこ
とが可能となる。
When the floating following optical system of this embodiment satisfies the parallel movement following condition, the floating system 14
Even if 6 is translated with respect to the fixed system 148, it is possible to always obtain the emitted light beam 162 that translates in the same manner as this translation.

【0328】更に、本実施の形態には、第1ないし第4
のホログラム素子150,152,154,156が用
いられているため、上記第8の実施の形態と同様の効果
を得ることが可能となる。
Further, in the present embodiment, the first to fourth
Since the hologram elements 150, 152, 154, and 156 are used, the same effects as those of the eighth embodiment can be obtained.

【0329】なお、本実施の形態の浮動追従型光学系を
例えば第5の実施の形態に示したような4個以上のアフ
ォーカル光学系によって構成した場合でも、完全追従条
件を満足することは言うまでもない。
Even when the floating tracking type optical system according to the present embodiment is constituted by, for example, four or more afocal optical systems as shown in the fifth embodiment, the perfect tracking condition is not satisfied. Needless to say.

【0330】次に、本発明の第10の実施の形態に係る
浮動追従型光学系について、図24を参照して説明す
る。
Next, a floating tracking optical system according to a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0331】図24(a)に示すように、本実施の形態
の浮動追従型光学系は、入射光線の進行方向に沿って配
置された第1及び第2の浮動追従型光学系170,17
2によって構成されており、第1の浮動追従型光学系1
70には、第1ないし第4のアフォーカル系174,1
76、178、180が設けられており、第2の浮動追
従型光学系172には、第5ないし第8のアフォーカル
系182,184,186,188が設けられている。
As shown in FIG. 24A, the floating-following optical system according to the present embodiment comprises first and second floating-following optical systems 170 and 17 arranged along the traveling direction of an incident light beam.
2 and a first floating-following optical system 1
70 includes first to fourth afocal systems 174, 1
76, 178, and 180 are provided, and the fifth floating-following optical system 172 is provided with fifth to eighth afocal systems 182, 184, 186, and 188.

【0332】具体的には、第1,第3,第6及び第8の
アフォーカル系174,178,184,188は、第
1の浮動系190に属しており、また、第5及び第7の
アフォーカル系182,186は、第2の浮動系192
に属しており、また、第2及び第4のアフォーカル系1
76,180は、固定系194に属している。
Specifically, the first, third, sixth, and eighth afocal systems 174, 178, 184, 188 belong to the first floating system 190, and the fifth and seventh afocal systems Afocal system 182, 186 of the second floating system 192
And the second and fourth afocal systems 1
76 and 180 belong to the fixed system 194.

【0333】なお、図24(a)では、固定光軸FI
X、第1の浮動光軸FL1 及び第2の浮動光軸FL2
を互いに一致させて示している。
In FIG. 24A, the fixed optical axis FI
X, the first floating optical axis FL 1 and the second floating optical axis FL 2 are shown so as to match each other.

【0334】このような構成において、図示しない固定
系に設けられた光源から固定光軸FIXに一致して入射
した入射光線196は、第1の浮動追従型光学系170
を介して光線198となった後、第2の浮動追従型光学
系172から射出光線200となって射出される。
In such a configuration, an incident light beam 196 that is incident on the fixed optical axis FIX from a light source provided in a fixed system (not shown) is transmitted to the first floating-following optical system 170.
The light beam 198 passes through the second floating-following optical system 172 and exits as a light beam 200.

【0335】この場合、入射光線196、光線198及
び射出光線200は、固定光軸FIX、第1の浮動光軸
FL1 及び第2の浮動光軸FL2 と一致している。
[0335] In this case, incident light 196, light 198 and exit ray 200 is fixed optical axis FIX, coincides with the first floating the optical axis FL 1 and the second floating optical axis FL 2.

【0336】また、第1及び第2の浮動追従型光学系1
70,172は、上述した式(I−1)及び式(I−
2)を満足すると共に、上記第5の実施の形態と同様
に、完全追従条件を満足すように設計されている。
The first and second floating-following optical systems 1
70 and 172 correspond to the formulas (I-1) and (I-
It is designed so as to satisfy the condition 2) and also to satisfy the perfect following condition similarly to the fifth embodiment.

【0337】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.

【0338】本実施の形態の浮動追従型光学系におい
て、図24(b)に示すように、固定系194と第1の
浮動系190との間、及び、第1の浮動系190と第2
の浮動系192との間で、傾き変位や平行移動変位が生
じた場合を考える。
In the floating-following optical system according to the present embodiment, as shown in FIG. 24B, between the fixed system 194 and the first floating system 190, and between the first floating system 190 and the second floating system 190.
Consider a case where a tilt displacement or a translation displacement occurs between the floating system 192 and the floating system 192.

【0339】第1及び第2の浮動追従型光学系170,
172は、完全追従条件を満足するため、固定光軸FI
Xに沿って入射光線196が第1の浮動追従型光学系1
70に入射すると、この第1の浮動追従型光学系170
から射出した光線198は、第1の浮動光軸FL1 と一
致した状態で第2の浮動追従型光学系172に入射す
る。そして、第2の浮動追従型光学系172から射出す
る射出光線200は、第2の浮動光軸FL2 と一致した
状態で射出されることになる。
The first and second floating-following optical systems 170,
Reference numeral 172 denotes a fixed optical axis FI to satisfy the perfect following condition.
The incident light beam 196 along X is the first floating-following optical system 1
70, the first floating-following optical system 170
The light beam 198 emitted from the optical system enters the second floating-following optical system 172 in a state where it coincides with the first floating optical axis FL1. Then, the emitted light beam 200 emitted from the second floating-following optical system 172 is emitted in a state of being coincident with the second floating optical axis FL2.

【0340】このように本実施の形態によれば、完全追
従条件を満足する第1及び第2の浮動追従型光学系17
0,172によって、3つの系(即ち、固定系194と
第1及び第2の浮動系190,192)を光学的に接続
しているため、これら3つの系が相対的に変位しても、
光軸ずれを起こすこと無く3つの系を光学的に接続する
ことが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the first and second floating tracking optical systems 17 satisfying the perfect tracking condition.
Since the three systems (ie, the fixed system 194 and the first and second floating systems 190 and 192) are optically connected by 0 and 172, even if these three systems are relatively displaced,
The three systems can be optically connected without causing optical axis shift.

【0341】また、本実施の形態では、2組の浮動追従
型光学系を用いたが、必要に応じて任意の個数の浮動追
従型光学系を用いて、任意の数の系を光学的に接続する
ように構成することも可能である。即ち、K組の浮動追
従型光学系を用いれば、最大〔K+1〕個の相対的に変
位する系を光学的に接続することが可能となる。
In this embodiment, two sets of floating-following optical systems are used. However, as needed, an arbitrary number of systems can be used optically by using an arbitrary number of floating-following optical systems. It is also possible to configure to connect. That is, if K sets of floating follow-up optical systems are used, it is possible to optically connect up to [K + 1] relatively displaceable systems.

【0342】なお、使用する浮動追従型光学系として
は、完全追従条件を満足するものに限られるものではな
く、必要とする機能に応じて平行移動追従条件をするも
のや、傾き追従条件するものを用いることも可能であ
る。
The floating follow-up type optical system to be used is not limited to the one that satisfies the perfect follow-up condition. Can also be used.

【0343】また、アフォーカル系として第2及び第3
の実施の形態に示した反射鏡を用いたり、あるいは、第
6の実施の形態に示したアフォーカル系を用いないで構
成した浮動追従型光学系も適用可能である。
Also, the second and third afocal systems are used.
The reflecting mirror shown in the sixth embodiment or the floating-following optical system constructed without using the afocal system shown in the sixth embodiment can be applied.

【0344】更に、光学系として用いるレンズタイプや
レンズ形態及びレンズ材質に関して各種の応用が可能且
つ有効であることは、上記第1の実施の形態と同様であ
る。次に、本発明の第11の実施の形態に係る浮動追従
型光学系について、図25を参照して説明する。
Further, various applications are possible and effective for the lens type, lens form, and lens material used as the optical system, as in the first embodiment. Next, a floating tracking optical system according to an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0345】図25には、本実施の形態の浮動追従型光
学系240が適用されたレーザー走査型顕微鏡の構成が
示されている。
FIG. 25 shows the configuration of a laser scanning microscope to which the floating tracking type optical system 240 of this embodiment is applied.

【0346】図25に示すように、本実施の形態に適用
されたレーザー走査型顕微鏡は、固定台202上に固定
された水冷式レーザー発振器204を有する固定系20
6と、除振台208上に取り付けられた光学顕微鏡本体
210を有する浮動系212とを備えており、本実施の
形態の浮動追従型光学系240は、固定系206と浮動
系212とを光学的に接続するように、固定系206と
浮動系212との間に配置されている。
As shown in FIG. 25, the laser scanning microscope applied to the present embodiment has a fixed system 20 having a water-cooled laser oscillator 204 fixed on a fixed base 202.
6 and a floating system 212 having an optical microscope main body 210 mounted on an anti-vibration table 208. The floating-following optical system 240 according to the present embodiment It is arranged between the fixed system 206 and the floating system 212 so as to be connected to each other.

【0347】固定系206に属する水冷式レーザー発振
器204には、電源装置214が接続されており、この
電源装置214から水冷式レーザー発振器204に電力
が供給されるように構成されている。また、水冷式レー
ザー発振器204には、2本のパイプ216,218を
介して熱交換器220が接続されており、水冷式レーザ
ー発振器204に対して冷却水(図示しない)が循環す
るように構成されている。
A power supply 214 is connected to the water-cooled laser oscillator 204 belonging to the fixed system 206, and the power supply 214 supplies power to the water-cooled laser oscillator 204. Further, a heat exchanger 220 is connected to the water-cooled laser oscillator 204 via two pipes 216 and 218 so that cooling water (not shown) circulates through the water-cooled laser oscillator 204. Have been.

【0348】浮動系212に属する光学顕微鏡本体21
0には、所定の試料(図示しない)が載置可能な試料台
222と、この試料台222上の試料を観察可能な鏡筒
224とが設けられている。また、光学顕微鏡本体21
0には、光検出器及び光学スキャナ(いずれも図示しな
い)を内蔵したレーザースキャンユニット226が接続
されており、光学顕微鏡本体210とレーザースキャン
ユニット226とは、リレーレンズ228によって光学
的に接続されている。
The optical microscope body 21 belonging to the floating system 212
A sample stage 222 on which a predetermined sample (not shown) can be placed, and a lens barrel 224 capable of observing the sample on the sample stage 222 are provided at 0. The optical microscope body 21
A laser scanning unit 226 including a photodetector and an optical scanner (both not shown) is connected to the optical scanning unit 0. The optical microscope main body 210 and the laser scanning unit 226 are optically connected by a relay lens 228. ing.

【0349】このような浮動系212は、図中座標軸
(x,y,z)回りにθz,θx,θy方向の自由度を
有している。
The floating system 212 has degrees of freedom in the θz, θx, and θy directions around the coordinate axes (x, y, z) in the drawing.

【0350】また、本実施の形態の浮動追従型光学系2
40は、水冷式レーザー発振器204から発振されたレ
ーザー光230を浮動系212方向に導光させるよう
に、レーザー光230の進行方向に沿って配置された第
1ないし第4のアフォーカル系232,234,23
6,238によって構成されており、具体的には、第1
及び第3のアフォーカル系232,236は、浮動系2
12に属する除振台208に固定されており、第2及び
第4のアフォーカル系234,238は、固定系206
に属する固定台202に固定されている。
The floating follow-up type optical system 2 of the present embodiment
Reference numeral 40 denotes a first to fourth afocal systems 232 and 232 arranged along the traveling direction of the laser light 230 so as to guide the laser light 230 oscillated from the water-cooled laser oscillator 204 toward the floating system 212. 234,23
6,238, specifically, the first
And the third afocal system 232, 236 is a floating system 2
12, and the second and fourth afocal systems 234 and 238 are
Is fixed to a fixed base 202 belonging to

【0351】この場合、浮動追従型光学系240は、上
述した式(I−1)及び式(I−2)を満足すると共
に、上記第5の実施の形態と同様に、完全追従条件を満
足するように設計されている。また、水冷式レーザー発
振器204は、例えば紫外域を含むマルチラインアルゴ
ンイオンレーザであり、この場合、レーザー光230
は、波長351〜364nmの紫外域、488nmのブ
ルーライン、及び、514.5nmのグリーンラインを
有している。このため、本実施の形態の浮動追従型光学
系240は、これらの波長域に対して充分な収差補正が
施されている。
In this case, the floating tracking type optical system 240 satisfies the above-mentioned equations (I-1) and (I-2), and also satisfies the perfect tracking condition as in the fifth embodiment. Designed to be. The water-cooled laser oscillator 204 is, for example, a multi-line argon ion laser including an ultraviolet region.
Has an ultraviolet region having a wavelength of 351 to 364 nm, a blue line of 488 nm, and a green line of 514.5 nm. Therefore, the floating tracking optical system 240 of the present embodiment is sufficiently corrected for aberrations in these wavelength ranges.

【0352】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
The operation of the present embodiment will be described below.

【0353】水冷式レーザー発振器204から発振した
レーザー光230は、固定台202に取り付けられた一
対の平面鏡242,244を介して浮動追従型光学系2
40に入射する。
The laser beam 230 oscillated from the water-cooled laser oscillator 204 passes through the pair of plane mirrors 242 and 244 attached to the fixed base 202 and the floating following optical system 2.
It is incident on 40.

【0354】このとき、浮動追従型光学系240を通過
したレーザー光230は、除振台208に取り付けられ
た平面鏡246から反射した後、除振台208上のアフ
ォ―カル系248を介してレーザースキャンユニット2
26に入射する。なお、アフォ―カル系248を通過し
たレーザー光230は、光学顕微鏡本体210の光学系
に合致したビーム径に較正されている。
At this time, the laser light 230 that has passed through the floating follow-up type optical system 240 is reflected from a plane mirror 246 attached to the vibration isolation table 208, and then transmitted through the afocal system 248 on the vibration isolation table 208. Scan unit 2
26. The laser beam 230 that has passed through the afocal system 248 is calibrated to a beam diameter that matches the optical system of the optical microscope main body 210.

【0355】レーザースキャンユニット226に入射し
たレーザー光230は、リレーレンズ228を介して光
学顕微鏡本体210に導光された後、試料台222上の
試料に照射される。
The laser light 230 incident on the laser scan unit 226 is guided to the optical microscope main body 210 via the relay lens 228, and is then applied to the sample on the sample stage 222.

【0356】このとき、試料からの反射光又は蛍光は、
照明光路を逆進した後、レーザースキャンユニット22
6の光検出器によって検出され、画像信号として出力さ
れることになる。
At this time, the reflected light or fluorescent light from the sample is
After reversing the illumination light path, the laser scan unit 22
6 and is output as an image signal.

【0357】この場合、本実施の形態において、固定系
206と浮動系212とは、完全追従条件を満足する浮
動追従型光学系240によって光学的に接続されている
ため、除振台208が固定台202に対して変位した場
合でも、レーザー光230が、レーザースキャンユニッ
ト226に対して入射する位置及び方向は、常に一定に
維持される。この結果、レーザー走査型顕微鏡の光学性
能には、何等影響を受けることはない。
In this case, in the present embodiment, the fixed system 206 and the floating system 212 are optically connected by the floating tracking optical system 240 that satisfies the perfect tracking condition. Even when the laser beam 230 is displaced with respect to the table 202, the position and direction in which the laser light 230 enters the laser scan unit 226 are always kept constant. As a result, the optical performance of the laser scanning microscope is not affected at all.

【0358】また、本実施の形態によれば、水冷式レー
ザー発振器204と光学顕微鏡本体210とが別個独立
して配置されており、且つ、光学顕微鏡本体210は、
浮動系212に属する除振台208上に取り付けられて
いるため、熱交換器220から2本のパイプ216,2
18を介して水冷式レーザー発振器204から発生した
冷却水の振動が、光学顕微鏡本体210に伝わることは
ない。従って、例えばマイクロマニピュレーションを用
いた実験であって振動を極端に嫌う実験を行う場合に
も、振動による影響を受けることはない。
According to the present embodiment, the water-cooled laser oscillator 204 and the optical microscope main body 210 are separately and independently arranged, and the optical microscope main body 210 is
Since it is mounted on the vibration isolation table 208 belonging to the floating system 212, two pipes 216, 2
The vibration of the cooling water generated from the water-cooled laser oscillator 204 via 18 is not transmitted to the optical microscope main body 210. Therefore, even when an experiment using micromanipulation, for example, which extremely dislikes vibration, is performed, there is no influence from the vibration.

【0359】なお、本実施の形態では、水冷式レーザー
発振器204として紫外域を含むマルチラインアルゴン
イオンレーザを適用したが、これに限定されることはな
く、例えば、波長域として赤外域を含むレーザ、又は、
発振タイプとしてシングルラインレーザ、気体レーザ
(ヘリウム−ネオンレーザ,クリプトン−アルゴンレー
ザ)、あるいは、気体レーザ以外のレーザとして各種固
体レーザや色素レーザ、そして、これらレーザの冷却方
法として空冷式レーザ等を適用することが可能である。
In the present embodiment, a multi-line argon ion laser including an ultraviolet region is applied as the water-cooled laser oscillator 204. However, the present invention is not limited to this. For example, a laser including an infrared region as a wavelength region may be used. Or
Single-line laser, gas laser (helium-neon laser, krypton-argon laser) as an oscillation type, various solid-state lasers and dye lasers as lasers other than gas lasers, and air-cooled lasers as cooling methods for these lasers It is possible to

【0360】また、本実施の形態に適用された水冷式レ
ーザー発振器204と光学顕微鏡本体210とを、夫々
別々の除振台上に設置して、これらを浮動追従型光学系
240で光学的に接続してもよい。この場合、水冷式レ
ーザー発振器204から光学顕微鏡本体210に伝わる
振動を完全に遮断することが可能となる。
Further, the water-cooled laser oscillator 204 and the optical microscope main body 210 applied to the present embodiment are installed on separate vibration isolation tables, respectively, and these are optically controlled by the floating tracking type optical system 240. You may connect. In this case, vibration transmitted from the water-cooled laser oscillator 204 to the optical microscope main body 210 can be completely cut off.

【0361】更に、本実施の形態に用いる浮動追従型光
学系としては、完全追従条件を満足する光学系に限定さ
れることはなく、必要とする機能に応じて平行移動追従
条件を満足する光学系や、傾き追従条件を満足する光学
系を適用することも可能である。なお、傾き追従条件を
満足する光学系を用いた場合には、光軸の平行移動方向
のズレによって顕微鏡の照明性能が劣化しないように、
ズレの範囲をカバーするだけの大きなビ―ム径のレーザ
ー光源を用いることが好ましい。
Further, the floating tracking type optical system used in the present embodiment is not limited to an optical system satisfying the perfect tracking condition, but an optical system satisfying the parallel movement tracking condition according to the required function. It is also possible to apply a system or an optical system that satisfies the tilt following condition. When using an optical system that satisfies the tilt follow-up condition, the illumination performance of the microscope is not degraded by the displacement of the optical axis in the parallel movement direction.
It is preferable to use a laser light source having a beam diameter large enough to cover the range of deviation.

【0362】また、本実施の形態に用いる浮動追従型光
学系としては、第2及び第3の実施の形態に適用した反
射光学系によって構成される光学系や、第6の実施の形
態に適用したアフォーカル系を用いない光学系を適用す
ることも可能である。
Also, as the floating follow-up type optical system used in the present embodiment, an optical system constituted by a reflection optical system applied to the second and third embodiments, and an optical system applied to the sixth embodiment. It is also possible to apply an optical system that does not use the afocal system described above.

【0363】更に、本実施の形態に適用される光学系と
しては、レンズタイプやレンズ形態及びレンズ材質に対
応して各種の応用が可能且つ有効であることは、上記第
1の実施の形態と同様である。
Further, as for the optical system applied to the present embodiment, various applications are possible and effective according to the lens type, lens form and lens material. The same is true.

【0364】また、本実施の形態に適用されたアフォー
カル系248は、水冷式レーザー発振器204と浮動追
従型光学系240との間の固定台202上に、あるい
は、水冷式レーザー発振器204と浮動追従型光学系2
40との間及び浮動追従型光学系240とレーザースキ
ャンユニット226との間の双方に配置してもよい。な
お、アフォーカル系248は、必ずしも必要ではない。
The afocal system 248 applied to the present embodiment is mounted on a fixed base 202 between the water-cooled laser oscillator 204 and the floating tracing optical system 240, or floating with the water-cooled laser oscillator 204. Tracking optical system 2
40 and between the floating tracking optical system 240 and the laser scan unit 226. The afocal system 248 is not always necessary.

【0365】次に、本発明の第12の実施の形態に係る
浮動追従型光学系について、図26を参照して説明す
る。
Next, a floating tracking optical system according to a twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0366】図26には、本実施の形態の浮動追従型光
学系278が適用された縮小投影型半導体露光装置の構
成が示されている。
FIG. 26 shows the configuration of a reduced projection type semiconductor exposure apparatus to which the floating tracking type optical system 278 of the present embodiment is applied.

【0367】図26に示すように、本実施の形態に適用
された縮小投影型半導体露光装置は、照明光源装置25
0が固定された固定系252と、照明光源装置250か
ら出射された照明光254によって、xyzθステージ
256上のウェハ258をパターン照明する半導体用露
光装置本体260が取り付けられた浮動系262とを備
えており、本実施の形態の浮動追従型光学系278は、
照明光源装置250と半導体用露光装置本体260とを
光学的に接続するように、固定系252と浮動系262
との間に配置されている。
As shown in FIG. 26, a reduced projection type semiconductor exposure apparatus applied to the present embodiment is
0 is fixed, and a floating system 262 to which a semiconductor exposure apparatus main body 260 that pattern-illuminates the wafer 258 on the xyzθ stage 256 with the illumination light 254 emitted from the illumination light source device 250 is attached. Therefore, the floating following optical system 278 of the present embodiment
The fixed system 252 and the floating system 262 are connected so that the illumination light source device 250 and the semiconductor exposure apparatus main body 260 are optically connected.
And is located between.

【0368】浮動系262は、固定系252上にバネ2
64を介して支持された除振台266を備えており、半
導体用露光装置本体260及びxyzθステージ256
は、除振台266上に載置されている。
[0368] The floating system 262 is provided with the spring 2 on the fixed system 252.
64, a semiconductor exposure apparatus main body 260 and an xyzθ stage 256.
Are mounted on a vibration isolation table 266.

【0369】このような浮動系262は、図中座標軸
(x,y,z)回りにθz,θx,θy方向の自由度を
有している。
[0369] Such a floating system 262 has degrees of freedom in the θz, θx, and θy directions around the coordinate axes (x, y, z) in the figure.

【0370】また、本実施の形態の浮動追従型光学系2
78は、照明光源装置250と半導体用露光装置本体2
60の入射部に設けられた複眼レンズ268とを光学的
に接続するように、照明光源装置250から出射された
照明光254の進行方向に沿って配置された第1ないし
第4のアフォーカル系270,272,274,276
によって構成されており、具体的には、第1及び第3の
アフォーカル系270,274は、浮動系262に属す
る除振台266に固定されており、第2及び第4のアフ
ォーカル系272,276は、固定系252に固定され
ている。
The floating follow-up type optical system 2 of the present embodiment
78 is an illumination light source device 250 and a semiconductor exposure apparatus main body 2
A first to fourth afocal system arranged along the traveling direction of the illumination light 254 emitted from the illumination light source device 250 so as to optically connect with the compound eye lens 268 provided at the entrance of the light source device 250. 270,272,274,276
Specifically, the first and third afocal systems 270 and 274 are fixed to the vibration isolation table 266 belonging to the floating system 262, and the second and fourth afocal systems 272 are provided. , 276 are fixed to a fixing system 252.

【0371】なお、本実施の形態に適用された照明光源
装置250は、例えばエキシマレーザが使用される。
As the illumination light source device 250 applied to the present embodiment, for example, an excimer laser is used.

【0372】また、本実施の形態において、照明光源装
置250からの照明光の光束径を半導体用露光装置本体
260の光学系に合致させるように、例えば照明光源装
置250と浮動追従型光学系278との間に照明光源装
置250に固定されたアフォーカル系を設けたり、又
は、例えば浮動追従型光学系278と複眼レンズ268
との間に除振台266に固定されたアフォーカル系を設
けることが好ましい。更に、上記2つのアフォーカル系
を共に設けることも好ましい。
In this embodiment, for example, the illumination light source device 250 and the floating tracking type optical system 278 are adjusted so that the light beam diameter of the illumination light from the illumination light source device 250 matches the optical system of the semiconductor exposure apparatus main body 260. An afocal system fixed to the illumination light source device 250 is provided between them, or for example, a floating-following optical system 278 and a compound eye lens 268
It is preferable to provide an afocal system fixed to the vibration isolation table 266 between the two. Further, it is preferable to provide both of the two afocal systems.

【0373】この場合、浮動追従型光学系278は、上
述した式(I−1)及び式(I−2)を満足すると共
に、上記第5の実施の形態と同様に、完全追従条件を満
足するように設計されている。
In this case, the floating tracking type optical system 278 satisfies the above-described equations (I-1) and (I-2), and also satisfies the perfect tracking condition as in the fifth embodiment. Designed to be.

【0374】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
The operation of the present embodiment will be described below.

【0375】照明光源装置250から浮動追従型光学系
278を介して伝波された照明光254は、複眼レンズ
268によって半導体用露光装置本体260内に取り込
まれた後、3個のミラー280,282,284を介し
てコンデンサレンズ286まで伝波される。
The illumination light 254 transmitted from the illumination light source device 250 via the floating follow-up type optical system 278 is taken into the semiconductor exposure apparatus main body 260 by the compound eye lens 268, and then the three mirrors 280, 282 , 284 to the condenser lens 286.

【0376】コンデンサレンズ286に伝波された照明
光254は、マスク288から投影レンズ290を介し
てxyzθステージ256上のウェハ258に照射され
る。このとき、ウェハ258上には、マスク288のパ
ターンが縮小されて投影されることになる。
The illumination light 254 transmitted to the condenser lens 286 is applied from the mask 288 to the wafer 258 on the xyzθ stage 256 via the projection lens 290. At this time, the pattern of the mask 288 is reduced and projected on the wafer 258.

【0377】この場合、本実施の形態において、照明光
源装置250と半導体用露光装置本体260とは、完全
追従条件を満足する浮動追従型光学系278によって光
学的に接続されているため、除振台266が固定系25
2に対して変位して半導体用露光装置本体260が変位
した場合でも、照明光254が、複眼レンズ268に対
して入射する位置及び方向は、常に一定に維持される。
具体的には、xyzθステージ256の動作に伴う重心
移動によって、半導体用露光装置本体260が変位した
場合でも、照明光254が複眼レンズ268に対して入
射する位置及び方向は、常に一定に維持されるため、ウ
ェハ258上での照明むらの発生を防止できると共に、
照明光254を効率よくウェハ258上に照射させるこ
とができる。
In this case, in the present embodiment, since the illumination light source device 250 and the semiconductor exposure apparatus main body 260 are optically connected by the floating tracking type optical system 278 satisfying the perfect tracking condition, vibration isolation is performed. Stand 266 is fixed system 25
2, the position and direction of the illumination light 254 incident on the compound eye lens 268 are always kept constant even when the semiconductor exposure apparatus main body 260 is displaced by displacement.
Specifically, even when the semiconductor exposure apparatus main body 260 is displaced due to the movement of the center of gravity accompanying the operation of the xyzθ stage 256, the position and direction in which the illumination light 254 enters the compound eye lens 268 are always kept constant. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of uneven illumination on the wafer 258, and
The illumination light 254 can be efficiently irradiated onto the wafer 258.

【0378】また、本実施の形態によれば、照明光源装
置250と半導体用露光装置本体260とが別個独立し
て配置されており、且つ、半導体用露光装置本体260
は、浮動系262に属する除振台266上に取り付けら
れているため、照明光源装置250から発生した振動や
その他外部から固定系252に伝わる振動が、半導体用
露光装置本体260に伝達されることはない。従って、
xyzθステージ256の機械的位置決め精度やマスク
288のパターンをウェハ258上へ縮小投影する位置
精度等が、外部からの振動によって損なわれることはな
い。
According to the present embodiment, illumination light source device 250 and semiconductor exposure apparatus main body 260 are separately and independently arranged, and semiconductor exposure apparatus main body 260 is provided.
Is mounted on the anti-vibration table 266 belonging to the floating system 262, so that vibrations generated from the illumination light source device 250 and other vibrations transmitted from the outside to the fixed system 252 are transmitted to the semiconductor exposure apparatus main body 260. There is no. Therefore,
The mechanical positioning accuracy of the xyzθ stage 256 and the positional accuracy of reducing and projecting the pattern of the mask 288 onto the wafer 258 are not impaired by external vibration.

【0379】なお、本実施の形態では、照明光源装置と
してエキシマレーザを用いたが、これに限定されること
はなく、例えばシンクロトロン放射光(SOR)を用い
ても上記同様の効果を奏する。なお、この場合、紫外線
域からX線域の照明光を得ることが可能となる。
In the present embodiment, an excimer laser is used as the illumination light source device. However, the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be obtained by using synchrotron radiation (SOR). In this case, it is possible to obtain illumination light in the X-ray range from the ultraviolet range.

【0380】また、半導体用露光装置本体260と照明
光源装置250とを夫々別々の除振台上に設置して、こ
れらを浮動追従型光学系278で光学的に接続してもよ
い。この場合、照明光源装置250から半導体用露光装
置本体260に伝わる振動を完全に遮断することが可能
となる。
Alternatively, the semiconductor exposure apparatus main body 260 and the illumination light source device 250 may be installed on separate anti-vibration tables, respectively, and these may be optically connected by the floating tracking type optical system 278. In this case, vibration transmitted from the illumination light source device 250 to the semiconductor exposure apparatus main body 260 can be completely cut off.

【0381】また、本実施の形態に用いる浮動追従型光
学系としては、完全追従条件を満足する光学系に限定さ
れることはなく、例えば、必要とする機能に応じて平行
移動追従条件を満足する光学系や、傾き追従条件を満足
する光学系を用いることも可能である。なお、傾き追従
条件を満足する光学系を用いた場合には、光源側のビ―
ム径を大きめにすることが望ましい点は、上記第11の
実施の形態と同様である。
Also, the floating tracking type optical system used in the present embodiment is not limited to an optical system satisfying the perfect tracking condition. For example, the floating tracking type optical system satisfying the parallel movement tracking condition according to the required function. It is also possible to use an optical system that satisfies the tilt following conditions. When an optical system that satisfies the tilt following condition is used, the beam on the light source side
It is similar to the eleventh embodiment in that it is desirable to increase the diameter of the drum.

【0382】また、本実施の形態に用いる浮動追従型光
学系としては、第2及び第3の実施の形態に適用した反
射光学系によって構成される光学系や、第6の実施の形
態に適用したアフォーカル系を用いない光学系を適用す
ることも可能である。
Also, as the floating-following type optical system used in the present embodiment, an optical system constituted by the reflecting optical system applied to the second and third embodiments, and the floating following optical system applied to the sixth embodiment. It is also possible to apply an optical system that does not use the afocal system described above.

【0383】更に、本実施の形態に適用される光学系と
しては、レンズタイプやレンズ形態及びレンズ材質に対
応して各種の応用が可能且つ有効であることは、上記第
1の実施の形態と同様である。
Further, the optical system applied to the present embodiment is variously applicable and effective according to the lens type, lens form, and lens material, as described in the first embodiment. The same is true.

【0384】次に、本発明の第13の実施の形態に係る
浮動追従型光学系について、図27を参照して説明す
る。
Next, a floating tracking optical system according to a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0385】図27には、本実施の形態の浮動追従型光
学系320が適用された等倍投影型半導体露光装置の構
成が示されている。
FIG. 27 shows the configuration of a 1: 1 projection type semiconductor exposure apparatus to which the floating tracking type optical system 320 of the present embodiment is applied.

【0386】図27に示すように、本実施の形態に適用
された等倍投影型半導体露光装置は、図示しない照明光
源装置が配置された固定系292と、照明光源装置から
出射された照明光294によってウェハステージ296
上のウェハ298をパターン照明する半導体用露光装置
本体300が取り付けられた浮動系302とを備えてお
り、本実施の形態の浮動追従型光学系320は、図示し
ない照明光源装置と半導体用露光装置本体300と光学
的に接続するように、固定系292と浮動系302との
間に配置されている。なお、照明光源装置には、例えば
シンクロトロン放射光(SOR)等が使用される。
As shown in FIG. 27, the 1: 1 projection type semiconductor exposure apparatus applied to the present embodiment includes a fixed system 292 in which an unillustrated illumination light source device is disposed, and illumination light emitted from the illumination light source device. 294 to the wafer stage 296
A floating system 302 equipped with a semiconductor exposure apparatus main body 300 for pattern-illuminating the upper wafer 298 is provided. The floating follow-up optical system 320 of the present embodiment includes an illumination light source device (not shown) and a semiconductor exposure apparatus. It is arranged between the fixed system 292 and the floating system 302 so as to be optically connected to the main body 300. For the illumination light source device, for example, synchrotron radiation (SOR) or the like is used.

【0387】浮動系302は、固定系292上にバネ3
04を介して支持された除振台306を備えており、半
導体用露光装置本体300は、除振台306上に載置さ
れている。
[0387] The floating system 302 is provided with a spring 3 on the fixed system 292.
The semiconductor exposure apparatus main body 300 is mounted on the anti-vibration table 306.

【0388】このような浮動系302は、図中座標軸
(x,y,z)回りにθz,θx,θy方向の自由度を
有している。
The floating system 302 has degrees of freedom in the θz, θx, and θy directions around the coordinate axes (x, y, z) in the drawing.

【0389】また、本実施の形態の浮動追従型光学系3
20は、図示しない照明光源装置と半導体用露光装置本
体300とを光学的に接続するように、照明光294の
進行方向に沿って配置された第1及び第2のアフォーカ
ル系308,310によって構成されており、第1のア
フォーカル系308は、浮動系302に属し、且つ、第
2のアフォーカル系310は、固定系292に属する。
The floating follow-up type optical system 3 of the present embodiment
Reference numeral 20 denotes first and second afocal systems 308 and 310 arranged along the traveling direction of the illumination light 294 so as to optically connect an illumination light source device (not shown) and the semiconductor exposure apparatus main body 300. The first afocal system 308 belongs to the floating system 302, and the second afocal system 310 belongs to the fixed system 292.

【0390】第1のアフォーカル系308は、照明光2
94を通過させる開口312aが形成された第1の凹面
鏡312と、この第1の凹面鏡312の開口312aを
通過した照明光294を第1の凹面鏡312方向に反射
させると共に第1の凹面鏡312から反射した光を通過
させる開口314aが形成された第2の凹面鏡314と
を備えている。そして、第1及び第2の凹面鏡312,
314は、浮動系302に属する除振台306に固定さ
れている。
The first afocal system 308 has the illumination light 2
A first concave mirror 312 having an opening 312a through which the light passes through 94, and the illumination light 294 passing through the opening 312a of the first concave mirror 312 is reflected in the direction of the first concave mirror 312 and is reflected from the first concave mirror 312. And a second concave mirror 314 having an opening 314a through which the transmitted light passes. Then, the first and second concave mirrors 312,
314 is fixed to the vibration isolation table 306 belonging to the floating system 302.

【0391】第2のアフォーカル系310は、第2の凹
面鏡314の開口314aを通過した光を通過させる開
口316aが形成された第3の凹面鏡316と、この第
3の凹面鏡316の開口316aを通過した光を第3の
凹面鏡316方向へ反射させる凸面鏡318とを備えて
いる。そして、第3の凹面鏡316及び凸面鏡318
は、固定系292に固定されている。
The second afocal system 310 includes a third concave mirror 316 having an opening 316a through which light passing through the opening 314a of the second concave mirror 314 is formed, and an opening 316a of the third concave mirror 316. And a convex mirror 318 that reflects the transmitted light toward the third concave mirror 316. Then, the third concave mirror 316 and the convex mirror 318
Are fixed to a fixing system 292.

【0392】この場合、浮動追従型光学系320は、上
述した式(I−1)即ち傾き追従条件を満足するように
設計されている。
In this case, the floating tracking type optical system 320 is designed so as to satisfy the above-mentioned formula (I-1), that is, the tilt tracking condition.

【0393】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
The operation of the present embodiment will be described below.

【0394】図示しない照明光源装置から出射した照明
光を第1のアフォーカル系308に照射したとき、第1
の凹面鏡312に照射された照明光のうち、第1の凹面
鏡312の開口312aから入射した照明光294は、
第2の凹面鏡314の反射面314bから反射した後、
第1の凹面鏡312の反射面312bに照射される。こ
のとき、第1の凹面鏡312の反射面312bから反射
した光は、第2の凹面鏡314の開口314aを通過し
た後、第2のアフォーカル系310方向に射出される。
When illumination light emitted from an illumination light source device (not shown) is applied to the first afocal system 308, the first
Of the illumination light irradiating the concave mirror 312 of the first concave mirror 312 from the opening 312a of the first concave mirror 312,
After being reflected from the reflecting surface 314b of the second concave mirror 314,
The light is emitted to the reflection surface 312b of the first concave mirror 312. At this time, the light reflected from the reflecting surface 312b of the first concave mirror 312 passes through the opening 314a of the second concave mirror 314, and is emitted toward the second afocal system 310.

【0395】第2の凹面鏡314の開口314aを通過
して第2のアフォーカル系310に射出された光は、第
3の凹面鏡316の開口316aを通過した後、凸面鏡
318の反射面318aに照射される。
The light that has passed through the opening 314a of the second concave mirror 314 and emitted to the second afocal system 310 passes through the opening 316a of the third concave mirror 316, and then irradiates the reflection surface 318a of the convex mirror 318. Is done.

【0396】凸面鏡318の反射面318aに照射され
た光は、この反射面318aから反射した後、第3の凹
面鏡316の反射面316bから反射することによっ
て、射出光322となって、第2のアフォーカル系31
0から射出される。
The light applied to the reflecting surface 318a of the convex mirror 318 is reflected from the reflecting surface 318a and then reflected from the reflecting surface 316b of the third concave mirror 316 to become the outgoing light 322, and the second light is emitted. Afocal 31
Fired from 0.

【0397】第2のアフォーカル系310から射出され
た射出光322は、続いて、除振台306上に載置され
ている半導体用露光装置本体300に伝波される。
The emitted light 322 emitted from the second afocal system 310 is subsequently transmitted to the semiconductor exposure apparatus main body 300 mounted on the vibration isolation table 306.

【0398】半導体用露光装置本体300に伝波された
射出光322は、図中の座標軸(y,z)方向に位置制
御されているマスクステージ324に形成された開口3
24aを通過した後、この開口324a出射側に設けら
れたマスク326を介してウェハステージ296上のウ
ェハ298に照射される。なお、ウェハステージ296
は、ウェハステージ保持部材328によって除振台30
6上に支持されており、図中の座標軸(y,z)方向に
位置制御されている。
The emission light 322 transmitted to the semiconductor exposure apparatus main body 300 passes through an opening 3 formed in a mask stage 324 whose position is controlled in the coordinate axis (y, z) direction in the figure.
After passing through the opening 324a, the wafer 298 on the wafer stage 296 is irradiated through a mask 326 provided on the exit side of the opening 324a. The wafer stage 296
Is moved by the wafer stage holding member 328.
6 and is position-controlled in the direction of the coordinate axes (y, z) in the figure.

【0399】この場合、ウェハ上298には、マスク3
26に形成されたパターンが等倍投影されることにな
る。
In this case, the mask 3
The pattern formed on 26 is projected at the same magnification.

【0400】このように本実施の形態において、図示し
ない照明光源装置と半導体用露光装置本体300とは、
傾き追従条件を満足する浮動追従型光学系320によっ
て光学的に接続されているため、除振台306が固定系
292に対して変位して半導体用露光装置本体300が
変位した場合でも、射出光322が、マスク326及び
ウェハ298に対して入射する方向は、常に一定に維持
される。具体的には、マスクステージ324やウェハス
テージ296の動作に伴う重心移動によって、半導体用
露光装置本体300が変位した場合でも、射出光322
がマスク326及びウェハ298に対して入射する方向
は、常に一定に維持されるため、ウェハ298上にサブ
ミクロンオーダの微細なマスクパターンを高精度に等倍
投影させることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the illumination light source device (not shown) and the semiconductor exposure apparatus main body 300 are
Since the optical system is optically connected by the floating tracking optical system 320 that satisfies the tilt tracking condition, even if the vibration isolation table 306 is displaced with respect to the fixed system 292 and the semiconductor exposure apparatus main body 300 is displaced, the emitted light is The direction in which the 322 enters the mask 326 and the wafer 298 is always kept constant. Specifically, even when the semiconductor exposure apparatus main body 300 is displaced by the movement of the center of gravity accompanying the operation of the mask stage 324 or the wafer stage 296, the emission light 322
The direction in which the light is incident on the mask 326 and the wafer 298 is always kept constant, so that a fine mask pattern on the order of submicrons can be projected onto the wafer 298 at exactly the same magnification.

【0401】また、本実施の形態によれば、半導体用露
光装置本体300は、浮動系302上に取り付けられて
いるため、外部から固定系292に伝わる振動が、半導
体用露光装置本体300に伝達されることはない。従っ
て、マスクステージ324やウェハステージ296の機
械的位置決め精度、即ちマスク326のパターンをウェ
ハ298へ等倍投影する位置精度が、外部からの振動に
よって損なわれることはない。
According to the present embodiment, since semiconductor exposure apparatus main body 300 is mounted on floating system 302, vibration transmitted from the outside to fixed system 292 is transmitted to semiconductor exposure apparatus main body 300. It will not be done. Therefore, the mechanical positioning accuracy of the mask stage 324 and the wafer stage 296, that is, the position accuracy of projecting the pattern of the mask 326 on the wafer 298 at the same magnification is not impaired by external vibration.

【0402】なお、本実施の形態では、照明光源装置と
してシンクロトロン放射光(SOR)を用いたが、これ
に限定されることはなく、例えばエキシマレーザを用い
ても上記同様の効果を奏する。
In this embodiment, synchrotron radiation (SOR) is used as the illumination light source device. However, the present invention is not limited to this. For example, an excimer laser can provide the same effects as described above.

【0403】また、照明光源装置が振動源である場合
は、半導体用露光装置本体300と照明光源装置とを夫
々別々の除振台上に設置して、これらを浮動追従型光学
系320で光学的に接続してもよい。この場合、照明光
源装置から半導体用露光装置本体300に伝わる振動を
完全に遮断することが可能となる。
When the illumination light source device is a vibration source, the semiconductor exposure apparatus main body 300 and the illumination light source device are installed on separate vibration isolation tables, respectively, and these are optically controlled by the floating following optical system 320. May be connected. In this case, vibration transmitted from the illumination light source device to the semiconductor exposure apparatus main body 300 can be completely cut off.

【0404】また、本実施の形態に用いる浮動追従型光
学系としては、傾き条件を満足する光学系に限定される
ことはなく、必要とする機能に応じて平行移動追従条件
を満足する光学系や、完全追従条件を満足する光学系を
用いることも可能である。
The floating follow-up type optical system used in the present embodiment is not limited to an optical system satisfying the tilt condition, but an optical system satisfying the parallel movement follow-up condition according to the required function. Alternatively, it is also possible to use an optical system that satisfies the perfect tracking condition.

【0405】また、本実施の形態に用いる浮動追従型光
学系としては、使用する照明光の波長域がX線である場
合には、本実施の形態のように反射光学系のみによって
構成することも有効であるが、近紫外域以上の波長域を
有する照明光を使用する場合は、第1及び第5の実施の
形態に示したレンズ光学系を用いることが好ましい。更
に、本実施の形態に用いる浮動追従型光学系としては、
第6の実施の形態に示したアフォーカル系を用いない浮
動追従型光学系も適用可能である。
When the wavelength range of the illumination light used is X-rays, the floating-following optical system used in the present embodiment should be constituted only by a reflection optical system as in the present embodiment. Is effective, but when using illumination light having a wavelength range equal to or greater than the near ultraviolet range, it is preferable to use the lens optical system described in the first and fifth embodiments. Further, as the floating following optical system used in the present embodiment,
The floating follow-up type optical system not using the afocal system shown in the sixth embodiment is also applicable.

【0406】また、本実施の形態に適用される光学系と
しては、レンズタイプやレンズ形態及びレンズ材質に対
応して各種の応用が可能且つ有効であることは、上記第
1の実施の形態と同様である。
[0406] The optical system applied to the present embodiment can be applied to various types and effective according to the lens type, lens form, and lens material. The same is true.

【0407】次に、本発明の第14の実施の形態に係る
浮動追従型光学系について、図28を参照して説明す
る。
Next, a floating tracking type optical system according to a fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0408】図28には、本実施の形態の浮動追従型光
学系358が適用されたレーザー測長装置の構成が示さ
れている。
FIG. 28 shows the configuration of a laser length measuring apparatus to which the floating tracking type optical system 358 of this embodiment is applied.

【0409】なお、本実施の形態に適用されたレーザー
測長装置は、浮動系340と別個独立して配置されたレ
ーザー測長器330によって、除振台348上の測定対
象物の変位を測定するように構成されている。
[0409] The laser length measuring apparatus applied to the present embodiment measures the displacement of the object to be measured on the vibration isolation table 348 by the laser length measuring device 330 arranged independently of the floating system 340. It is configured to be.

【0410】図28に示すように、本実施の形態に適用
されたレーザー測長装置は、図示しないゼーマンレーザ
ー発振器を内蔵したレーザー測長ヘッド330及び真空
チャンバ332が配置された固定系334と、真空チャ
ンバ332内に設けられており、レーザー測長ヘッド3
30から出射したレーザー光336によって所定の干渉
光362を発生させる干渉光学系338を搭載した浮動
系340とを備えており、本実施の形態の浮動追従型光
学系358は、レーザー測長ヘッド330と干渉光学系
338とを光学的に接続するように、レーザー測長ヘッ
ド330と干渉光学系338との間に配置されている。
As shown in FIG. 28, a laser length measuring apparatus applied to the present embodiment comprises a fixed length system 334 in which a laser length measuring head 330 incorporating a Zeeman laser oscillator (not shown) and a vacuum chamber 332 are arranged. The laser measuring head 3 is provided in the vacuum chamber 332.
And a floating system 340 equipped with an interference optical system 338 for generating a predetermined interference light 362 by the laser light 336 emitted from the laser beam 336. It is arranged between the laser length measuring head 330 and the interference optical system 338 so as to optically connect the laser beam and the interference optical system 338.

【0411】レーザー測長ヘッド330は、固定台34
2を介して固定系334上に固定されている。また、真
空チャンバ332は、固定系334上に固定されてお
り、レーザー測長ヘッド330からのレーザー光336
及び干渉光学系338からの干渉光362を透過可能な
ガラス窓344を備えている。
[0411] The laser measuring head 330 is
2 on a fixing system 334. Further, the vacuum chamber 332 is fixed on a fixing system 334, and a laser beam 336 from the laser length measuring head 330.
And a glass window 344 capable of transmitting the interference light 362 from the interference optical system 338.

【0412】浮動系340は、固定系334上にバネ3
46を介して支持された除振台348を備えており、干
渉光学系338は、除振台348上に載置されている。
[0412] The floating system 340 includes a spring 3 on the fixed system 334.
An anti-vibration table 348 is provided, which is supported via 46, and the interference optical system 338 is mounted on the anti-vibration table 348.

【0413】このような浮動系340は、図中座標軸
(x,y,z)回りにθz,θx,θy方向の自由度を
有している。
[0413] Such a floating system 340 has degrees of freedom in the θz, θx, and θy directions around the coordinate axes (x, y, z) in the drawing.

【0414】また、本実施の形態の浮動追従型光学系3
58は、レーザー測長ヘッド330と干渉光学系338
とを光学的に接続するように、固定系334上に固定さ
れたアフォーカル系350と、除振台348に取り付け
らた平面鏡352とを備えており、アフォーカル系35
0には、互いに対向配置された凹面鏡354と両凸レン
ズ356とが設けられている。
The floating follow-up type optical system 3 of the present embodiment
58 is a laser measuring head 330 and an interference optical system 338
The optical system includes an afocal system 350 fixed on a fixed system 334 and a plane mirror 352 mounted on an anti-vibration table 348 so that the afocal system 35 is optically connected.
0 is provided with a concave mirror 354 and a biconvex lens 356 opposed to each other.

【0415】このような浮動追従型光学系358によれ
ば、レーザー測長ヘッド330から出射されたレーザー
光336は、ガラス窓344を透過して真空チャンバ3
32内に入射した後、平面鏡352から反射して、再
び、ガラス窓344を透過して真空チャンバ332外に
射出される。
According to such a floating tracking type optical system 358, the laser beam 336 emitted from the laser measuring head 330 passes through the glass window 344 and passes through the vacuum chamber 3
After being incident on the inside 32, the light is reflected from the plane mirror 352, passes through the glass window 344 again, and is emitted outside the vacuum chamber 332.

【0416】真空チャンバ332外に射出されたレーザ
ー光336は、凹面鏡354から反射した後、両凸レン
ズ356によって、再び、ガラス窓344を透過して真
空チャンバ332内に伝波される。
[0416] The laser beam 336 emitted to the outside of the vacuum chamber 332 is reflected by the concave mirror 354 and then transmitted through the glass window 344 again by the biconvex lens 356 and transmitted into the vacuum chamber 332.

【0417】真空チャンバ332内に伝波されたレーザ
ー光336は、この後、入射光線360となって、除振
台348上の干渉光学系338に入射する。
[0417] The laser beam 336 transmitted into the vacuum chamber 332 becomes an incident light beam 360 and thereafter enters the interference optical system 338 on the vibration isolation table 348.

【0418】干渉光学系338に入射した入射光線36
0は、干渉光学系338によって所定の干渉光362に
変換された後、ガラス窓344を透過して真空チャンバ
332外へ射出される。
The incident light ray 36 incident on the interference optical system 338
After being converted into a predetermined interference light 362 by the interference optical system 338, 0 is transmitted through the glass window 344 and emitted outside the vacuum chamber 332.

【0419】真空チャンバ332外へ射出した干渉光3
62は、両凸レンズ356を透過した後、凹面鏡354
によって、ガラス窓344を透過して真空チャンバ33
2内に伝波される。
[0419] Interference light 3 emitted outside vacuum chamber 332
62 is a concave mirror 354 after transmitting through the biconvex lens 356.
Through the glass window 344 and the vacuum chamber 33
2 is transmitted.

【0420】真空チャンバ332内に伝波された干渉光
362は、平面鏡352からガラス窓344を介して真
空チャンバ332外へ射出された後、射出光線364と
なって、レーザー測長ヘッド330に入射する。
The interference light 362 transmitted into the vacuum chamber 332 is emitted from the plane mirror 352 through the glass window 344 to the outside of the vacuum chamber 332, and becomes an emission light beam 364, which is incident on the laser length measuring head 330. I do.

【0421】そして、レーザー測長ヘッド330によっ
て、射出光線364の光学的特性を検出することによっ
て、測定対象物の変位が測定されることになる。
Then, the displacement of the object to be measured is measured by detecting the optical characteristics of the emitted light beam 364 by the laser length measuring head 330.

【0422】なお、このような浮動追従型光学系358
において、凹面鏡354と平面鏡352との間を伝波さ
れるレーザー光336及び干渉光362は、両凸レンズ
356に形成された切欠部356aを通過するように構
成されている。
Note that such a floating tracking type optical system 358
In, the laser light 336 and the interference light 362 transmitted between the concave mirror 354 and the plane mirror 352 are configured to pass through a notch 356 a formed in the biconvex lens 356.

【0423】また、浮動系340に属する除振台348
上の干渉光学系338は、上記入射光線360を2つに
分割する偏光ビームスプリッタ366及びこの偏光ビー
ムスプリッタ366から反射した反射光を再び偏光ビー
ムスプリッタ366へ反射する第1のコーナーキューブ
プリズム368から成る干渉計370と、偏光ビームス
プリッタ366を透過した透過光を再び偏光ビームスプ
リッタ366へ反射する第2のコーナーキューブプリズ
ム372とを備えている。
Also, the vibration isolation table 348 belonging to the floating system 340
The upper interference optical system 338 transmits a polarized beam splitter 366 that splits the incident light beam 360 into two and a first corner cube prism 368 that reflects the reflected light reflected from the polarized beam splitter 366 to the polarized beam splitter 366 again. And a second corner cube prism 372 that reflects the transmitted light transmitted through the polarizing beam splitter 366 to the polarizing beam splitter 366 again.

【0424】干渉計370は、除振台348上に固定さ
れており、また、第2のコーナーキューブプリズム37
2は、除振台248上に載置されたXステージ374上
に搭載されている。
[0424] The interferometer 370 is fixed on the vibration isolation table 348, and the second corner cube prism 37
2 is mounted on an X stage 374 mounted on a vibration isolation table 248.

【0425】この場合、浮動追従型光学系358を構成
しているアフォーカル系350は、その角倍率が0.5
であって、且つ、傾き追従条件を満足するように設計さ
れている。
In this case, the afocal system 350 constituting the floating tracking type optical system 358 has an angular magnification of 0.5.
And is designed to satisfy the tilt following condition.

【0426】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.

【0427】レーザー測長ヘッド330から出射された
レーザー光336は、浮動追従型光学系358を経由し
た後、入射光線360となって、偏光ビームスプリッタ
366に入射する。
The laser beam 336 emitted from the laser length measuring head 330 passes through the floating follow-up optical system 358, becomes an incident ray 360, and enters the polarization beam splitter 366.

【0428】この偏光ビームスプリッタ366から反射
した反射光は、第1のコーナーキューブプリズム368
を経由した後、参照光376となって、再び偏光ビーム
スプリッタ366に入射する。
The light reflected from the polarizing beam splitter 366 is applied to the first corner cube prism 368.
After that, the light becomes reference light 376 and reenters the polarization beam splitter 366.

【0429】一方、偏光ビームスプリッタ366を透過
した透過光は、第2のコーナーキューブプリズム372
を経由した後、物体光378となって、再び偏光ビーム
スプリッタ366に入射する。
On the other hand, the transmitted light transmitted through the polarizing beam splitter 366 is transmitted to the second corner cube prism 372
, The light becomes object light 378 and enters the polarization beam splitter 366 again.

【0430】このとき、参照光376と物体光378と
が干渉することによって生じた干渉光362は、浮動追
従型光学系358を経由した後、射出光線364となっ
て、レーザー測長ヘッド330に入射する。
At this time, the interference light 362 generated by the interference between the reference light 376 and the object light 378 passes through the floating follow-up optical system 358, becomes an emission light 364, and is transmitted to the laser length measuring head 330. Incident.

【0431】そして、レーザー測長ヘッド330によっ
て、射出光線364の光学的特性を検出することによっ
て、測定対象物即ちXステージ374の変位が測定され
ることになる。
The displacement of the object to be measured, that is, the X stage 374 is measured by detecting the optical characteristics of the emitted light beam 364 by the laser length measuring head 330.

【0432】このように本実施の形態において、レーザ
ー測長ヘッド330と干渉光学系338とは、傾き追従
条件を満足する浮動追従型光学系358によって光学的
に接続されているため、除振台348が固定系334に
対して傾斜変位した場合でも、入射光線360が干渉計
370に対して入射する方向は、常に一定に維持される
と共に、射出光線364がレーザー測長器ヘッド330
に対して入射する方向も、常に一定に維持される。
As described above, in this embodiment, the laser measuring head 330 and the interference optical system 338 are optically connected by the floating following optical system 358 that satisfies the tilt following condition. Even when the 348 is displaced with respect to the fixed system 334, the direction in which the incident light ray 360 enters the interferometer 370 is always kept constant, and the outgoing light ray 364 is kept constant by the laser length measuring head 330
Is always kept constant.

【0433】また、本実施の形態によれば、浮動系34
0上の構成全体を真空チャンバ332内に隔離したこと
により、大気圧による影響を受けることなく、除振台3
48上に設置したXステージ374の変位を極めて高精
度に測定することが可能となる。
According to the present embodiment, the floating system 34
By isolating the entire structure on the vacuum chamber 332 in the vacuum chamber 332, the vibration isolation table 3 is not affected by the atmospheric pressure.
It becomes possible to measure the displacement of the X stage 374 installed on the top 48 with extremely high accuracy.

【0434】また、本実施の形態の構成は、例えば、走
査型トンネル顕微鏡や走査型原子間力顕微鏡等のいわゆ
る走査型プローブ顕微鏡に適用する際に特に有効であ
る。なぜなら、走査型プロ―ブ顕微鏡において、原子レ
ベルの微細な表面形状を高精度に観察して測定するため
に、プローブ及び測定試料を真空中に置くと共に試料台
の位置をレーザー測長器で測定する場合があるからであ
る。
The structure of the present embodiment is particularly effective when applied to a so-called scanning probe microscope such as a scanning tunnel microscope or a scanning atomic force microscope. Because, in a scanning probe microscope, the probe and the sample to be measured are placed in a vacuum and the position of the sample table is measured with a laser length measuring device in order to observe and measure the fine surface shape at the atomic level with high accuracy. This is because there are cases where

【0435】具体的には、本実施の形態の構成全体を大
型の除振台上に設置すると共に、Xステージ374を試
料台とし、また、除振台348上にプロ―ブや関連機構
を設置することによって、Xステージ374上の測定試
料を高精度に観察して測定することが可能な走査型プロ
―ブ顕微鏡を実現することが可能となる。
More specifically, the entire configuration of the present embodiment is set on a large anti-vibration table, the X stage 374 is used as a sample table, and a probe and related mechanisms are mounted on the anti-vibration table 348. By installing, a scanning probe microscope capable of observing and measuring a measurement sample on the X stage 374 with high accuracy can be realized.

【0436】なお、本実施の形態では、レーザー測長ヘ
ッド330内にゼーマンレーザー発振器を内蔵したが、
これに限定されることはなく、例えば気体レーザー発振
器や半導体レーザー発振器等を内蔵させてもよい。ま
た、第1及び第2のコーナーキューブプリズム368,
372としては、例えばキャッツアイを用いてもよい。
また、本実施の形態に適用された干渉光学系338に
は、シングルパス方式が適用されているが、ダブルパス
方式を適用してもよい。
In this embodiment, a Zeeman laser oscillator is built in the laser length measuring head 330.
The invention is not limited to this. For example, a gas laser oscillator, a semiconductor laser oscillator, or the like may be incorporated. Also, the first and second corner cube prisms 368,
As 372, for example, a cat's eye may be used.
Although the single-pass system is applied to the interference optical system 338 applied to the present embodiment, a double-pass system may be applied.

【0437】なお、真空チャンバ332は、必ずしも必
要ではない。また、真空チャンバ332及びガラス窓3
44がない場合は、浮動追従型光学系として、例えば、
第1〜第3及び第5〜第9の実施の形態に示すような浮
動追従型光学系を用いてもよい。
Note that the vacuum chamber 332 is not always necessary. Further, the vacuum chamber 332 and the glass window 3
When there is no 44, as a floating following optical system, for example,
A floating-following optical system as shown in the first to third and fifth to ninth embodiments may be used.

【0438】更に、本実施の形態に適用される光学系と
しては、レンズタイプやレンズ形態及びレンズ材質に対
応して各種の応用が可能且つ有効であることは、上記第
1の実施の形態と同様である。
Further, as for the optical system applied to this embodiment, various applications are possible and effective according to the lens type, lens form and lens material. The same is true.

【0439】次に、本発明の第15の実施の形態に係る
浮動追従型光学系について、図29を参照して説明す
る。
Next, a floating following optical system according to a fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0440】図29には、本実施の形態の浮動追従型光
学系394が適用されたレーザー走査型顕微鏡の構成が
示されている。なお、本実施の形態の説明に際し、第1
1の実施の形態(図25参照)と同一の構成には、同一
符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 29 shows a configuration of a laser scanning microscope to which the floating tracking type optical system 394 of the present embodiment is applied. In the description of the present embodiment, the first
The same components as those of the first embodiment (see FIG. 25) are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0441】図29に示すように、本実施の形態に適用
されたレーザー走査型顕微鏡は、レーザー発振ユニット
と、鏡筒224が取り付けられた光学顕微鏡本体210
と、光検出器及び光学スキャナ(いずれも図示しない)
を内蔵したレーザースキャンユニット226とを備えて
おり、本実施の形態の浮動追従型光学系394は、レー
ザー発振ユニットとレーザースキャンユニット226と
を光学的に接続するように配置されている。なお、光学
顕微鏡本体210とレーザースキャンユニット226と
は、リレーレンズ228によって光学的に接続されてい
る。
As shown in FIG. 29, a laser scanning microscope applied to the present embodiment has a laser oscillation unit and an optical microscope main body 210 to which a lens barrel 224 is attached.
, Photodetector and optical scanner (neither shown)
And a laser scanning unit 226 incorporating the laser scanning unit 226. The floating-following optical system 394 of the present embodiment is disposed so as to optically connect the laser oscillation unit and the laser scanning unit 226. The optical microscope main body 210 and the laser scan unit 226 are optically connected by a relay lens 228.

【0442】レーザー発振ユニットは、レーザー発振器
380と、このレーザー発振器380を定盤382上に
固定する固定板384と、後述する第2のアフォーカル
系386とを備えている。なお、固定板384は、ネジ
388によって定盤382上に締着されている。
The laser oscillation unit includes a laser oscillator 380, a fixing plate 384 for fixing the laser oscillator 380 on a surface plate 382, and a second afocal system 386 described later. The fixing plate 384 is fastened on the surface plate 382 by screws 388.

【0443】浮動追従型光学系394は、レーザー発振
ユニットとレーザースキャンユニット226とを光学的
に接続するように、レーザー発振器380から発振され
たレーザー光390の進行方向に沿って配置された第1
のアフォーカル系392と上記第2のアフォーカル系3
86とによって構成されている。即ち、本実施の形態に
おいて、レーザー発振ユニットの構成である第2のアフ
ォーカル系386は、浮動追従型光学系394の構成も
兼ねている。
[0443] The floating tracking type optical system 394 is provided along the traveling direction of the laser light 390 oscillated from the laser oscillator 380 so as to optically connect the laser oscillation unit and the laser scan unit 226.
Afocal system 392 and the second afocal system 3
86. That is, in the present embodiment, the second afocal system 386 which is the configuration of the laser oscillation unit also has the configuration of the floating tracking optical system 394.

【0444】このような浮動追従型光学系394におい
て、第1のアフォーカル系392は、定盤382上に固
定されており、また、第2のアフォーカル系386は、
固定板384上に固定されている。
In such a floating tracking type optical system 394, the first afocal system 392 is fixed on the surface plate 382, and the second afocal system 386 is
It is fixed on a fixing plate 384.

【0445】この場合、浮動追従型光学系394は、上
述した式(I−1)即ち傾き追従条件を満足するように
設計されている。
In this case, the floating tracking type optical system 394 is designed so as to satisfy the above-mentioned equation (I-1), that is, the tilt tracking condition.

【0446】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
[0446] The operation of the present embodiment will be described below.

【0447】レーザー発振器380から発振したレーザ
ー光390は、浮動追従型光学系394を経た後、入射
光線396となって、レーザースキャンユニット226
に入射する。
The laser light 390 oscillated from the laser oscillator 380 passes through the floating follow-up type optical system 394, becomes an incident light beam 396, and becomes a laser scan unit 226.
Incident on.

【0448】レーザースキャンユニット226に入射し
た入射光線396は、リレーレンズ228を介して光学
顕微鏡本体210に導光された後、試料台(図示しな
い)上の試料に照射される。
The incident light beam 396 that has entered the laser scan unit 226 is guided to the optical microscope main body 210 via the relay lens 228, and then irradiates a sample on a sample stage (not shown).

【0449】このとき、試料からの反射光又は蛍光は、
入射光路を逆進した後、レーザースキャンユニット22
6の光検出器によって検出され、画像信号として出力さ
れることになる。
At this time, the reflected light or fluorescent light from the sample is
After reversing the incident optical path, the laser scan unit 22
6 and is output as an image signal.

【0450】このように本実施の形態において、浮動追
従型光学系394は、傾き追従条件を満足するため、レ
ーザー発振ユニット(380,384,386)の着脱
操作によって、レーザースキャンユニット226に対す
るレーザー光390の発振方向が変化した場合でも、入
射光線396がレーザースキャンユニット226に入射
する方向は、常に一定方向に維持される。この結果、レ
ーザー走査型顕微鏡の光学性能には、何等影響を受ける
ことはない。
As described above, in the present embodiment, the floating tracking type optical system 394 satisfies the tilt tracking condition, so that the laser oscillation unit (380, 384, 386) is attached to and detached from the laser scanning unit 226. Even when the oscillation direction of 390 changes, the direction in which the incident light beam 396 enters the laser scan unit 226 is always maintained in a constant direction. As a result, the optical performance of the laser scanning microscope is not affected at all.

【0451】ところで、医学・生理学の分野で用いられ
る走査型レーザー蛍光顕微鏡には、アルゴンイオンレー
ザを適用したレーザー発振器が、最も多く利用されてい
るが、このレーザー発振器の寿命は、約2000時間で
ある。
By the way, a laser oscillator using an argon ion laser is most often used in a scanning laser fluorescence microscope used in the fields of medicine and physiology. The life of this laser oscillator is about 2,000 hours. is there.

【0452】寿命が尽きたレーザー発振器は、交換する
必要があるが、この交換作業の際に行われる光軸調整作
業は、一般ユーザーには無理なだけでなく、熟練作業者
であっても長時間を必要とする。特に、レーザー光の方
向調整が不十分であると、画素ずれが生じると共に、走
査型レーザー顕微鏡において最も重要な機能である共焦
点効果が損なわれるという不都合が生じる。
The laser oscillator whose life has expired needs to be replaced, and the optical axis adjustment work performed at the time of the replacement work is not only impossible for general users but also for a skilled worker. Needs time. In particular, if the direction adjustment of the laser beam is insufficient, there is a problem that the pixel shift occurs and the confocal effect, which is the most important function in the scanning laser microscope, is impaired.

【0453】しかしながら、本実施の形態のようにレー
ザー発振ユニット(380,384,386)に浮動追
従型光学系394を組み込むことによって、上記不都合
を解消させることができる。即ち、例えば工場内におけ
る組み立て及び調整工程において、調整治具として第1
のアフォーカル系392及び定盤382と同様の構成部
材を用意する。そして、これにレーザー発振ユニット
(380,384,386)を組み込んだ状態におい
て、第2のアフォーカル系386からの入射光線396
が所定方向に規定されるように、固定板384に対する
レーザー発振器380又は第2のアフォーカル系386
の位置を調整する。
However, by incorporating the floating tracking type optical system 394 into the laser oscillation units (380, 384, 386) as in the present embodiment, the above disadvantage can be solved. That is, for example, in an assembly and adjustment process in a factory, the first jig is used as an adjustment jig.
The same components as those of the afocal system 392 and the surface plate 382 are prepared. Then, in a state where the laser oscillation unit (380, 384, 386) is incorporated therein, an incident light beam 396 from the second afocal system 386 is provided.
Is fixed to the fixed plate 384 or the laser oscillator 380 or the second afocal system 386
Adjust the position of.

【0454】このような構成によれば、レーザー発振ユ
ニット(380,384,386)を定盤の382上の
所定位置に、さほど高くない位置決め精度で固定するだ
けで、高い方向精度を有する入射光線396を確保する
ことが可能となる。
According to such a configuration, the incident light beam having high directional accuracy can be obtained simply by fixing the laser oscillation units (380, 384, 386) at predetermined positions on the surface plate 382 with not so high positioning accuracy. 396 can be secured.

【0455】即ち、本実施の形態によれば、定盤382
が固定系に属し、且つ、レーザー発振ユニット(38
0,384,386)が浮動系に属しているとみなせる
ため、レーザー発振ユニット(380,384,38
6)の交換作業によって、レーザー光390の発振方向
がyz平面内で変位(即ち、θz方向の変位)した場合
でも、入射光線396がレーザースキャンユニット22
6に入射する方向は、常に一定方向に維持されることに
なる。
That is, according to the present embodiment, the surface plate 382
Belongs to the fixed system and the laser oscillation unit (38
0, 384, 386) can be regarded as belonging to the floating system, so that the laser oscillation units (380, 384, 38)
Even if the oscillation direction of the laser beam 390 is displaced in the yz plane (that is, the displacement in the θz direction) by the exchange operation of 6), the incident light beam 396 can be displaced by the laser scanning unit
The direction of incidence on 6 is always kept constant.

【0456】なお、本実施の形態の浮動追従型光学系3
94は、傾き追従条件を満足しているが、平行移動追従
条件は満足していない。このため、yz平面内における
レーザー発振ユニット(380,384,386)の変
位成分のうち、平行移動成分によって、レーザースキャ
ンユニット226から光学顕微鏡本体210に亘る光学
系の照明性能が劣化しないように、レーザースキャンユ
ニット226において必要なビーム径よりも入射光線3
96のビーム径を大きく設定することが好ましい。この
場合、第2のアフォーカル系386とレーザースキャン
ユニット226との間の光路中、又は、レーザー発振器
380と第1のアフォーカル系392との間の光路中、
あるいは、これら双方の光路中に、適当なアフォーカル
系を追加することが好ましい。
The floating follow-up type optical system 3 of the present embodiment
94 satisfies the inclination follow-up condition, but does not satisfy the parallel movement follow-up condition. Therefore, of the displacement components of the laser oscillation units (380, 384, 386) in the yz plane, the illumination component of the optical system from the laser scan unit 226 to the optical microscope main body 210 is not degraded by the translation component. The incident beam 3 is larger than the beam diameter required in the laser scan unit 226.
It is preferable to set the beam diameter of 96 large. In this case, in the optical path between the second afocal system 386 and the laser scan unit 226, or in the optical path between the laser oscillator 380 and the first afocal system 392,
Alternatively, it is preferable to add an appropriate afocal system in both optical paths.

【0457】また、本実施の形態の浮動追従型光学系3
94としては、例えば、第1〜第3及び第5〜第9の実
施の形態に示したような浮動追従型光学系を用いてもよ
い。この場合、完全追従条件を満足する浮動追従型光学
系を用いたときは、上記のようにビ―ム径を大きめに設
定する必要はない。
The floating follow-up type optical system 3 of this embodiment
As the 94, for example, a floating-following optical system as described in the first to third and fifth to ninth embodiments may be used. In this case, when a floating tracking type optical system that satisfies the perfect tracking condition is used, it is not necessary to set the beam diameter to a relatively large value as described above.

【0458】更に、本実施の形態に適用される光学系と
しては、レンズタイプやレンズ形態及びレンズ材質に対
応して各種の応用が可能且つ有効であることは、上記第
1の実施の形態と同様である。
Further, as for the optical system applied to the present embodiment, various applications are possible and effective according to the lens type, lens form and lens material. The same is true.

【0459】次に、本発明の第16の実施の形態に係る
浮動追従型光学系について、図30を参照して説明す
る。
Next, a floating following optical system according to a sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0460】図30には、本実施の形態の浮動追従型光
学系408が適用された像ぶれ防止カメラの構成が示さ
れている。
FIG. 30 shows a configuration of an image blur prevention camera to which the floating tracking type optical system 408 of the present embodiment is applied.

【0461】図30(a)に示すように、本実施の形態
に適用された像ぶれ防止カメラには、被写体(図示しな
い)からの光線398を結像レンズ400を介して撮像
素子402上に結像させるように、結像レンズ400の
入射側に浮動追従型光学系408が配置されている。
As shown in FIG. 30A, in the image blur prevention camera applied to the present embodiment, a light beam 398 from a subject (not shown) is applied to the image sensor 402 via the imaging lens 400. A floating tracking type optical system 408 is arranged on the incident side of the imaging lens 400 so as to form an image.

【0462】浮動追従型光学系408は、光線398の
進行方向に沿って配置された第1及び第2のアフォーカ
ル系404,406によって構成されており、具体的に
は、第1のアフォーカル404は、カメラホディ(図示
しない)と一体形成された浮動系410に属しており、
且つ、第2のアフォーカル系406は、例えばジャイロ
等の慣性安定部材(図示しない)から成る固定系412
に属している。なお、この固定系412は、上記カメラ
ホディに取り付けられている。
The floating-following optical system 408 is constituted by first and second afocal systems 404 and 406 arranged along the traveling direction of the light beam 398. 404 belongs to a floating system 410 integrally formed with a camera body (not shown),
Further, the second afocal system 406 is a fixed system 412 made of an inertial stabilizing member (not shown) such as a gyro.
Belongs to The fixing system 412 is attached to the camera body.

【0463】また、結像レンズ400及び撮像素子40
2は、浮動系410に属している。なお、図30(a)
では、浮動光軸FLと固定光軸FIXとを互いに一致さ
せて示している。
The imaging lens 400 and the imaging device 40
2 belongs to the floating system 410. FIG. 30 (a)
In the figure, the floating optical axis FL and the fixed optical axis FIX are shown as being coincident with each other.

【0464】このような構成において、固定光軸FIX
に沿って平行に浮動追従型光学系408に入射した被写
体からの光線398は、結像レンズ400から射出され
た後、収束光線414となって撮像素子402上の1点
416に結像する。
In such a configuration, the fixed optical axis FIX
The light ray 398 from the subject incident on the floating tracking type optical system 408 in parallel along, is emitted from the imaging lens 400, becomes a convergent light ray 414, and forms an image at one point 416 on the image sensor 402.

【0465】この場合、浮動追従型光学系は、上述した
式(I−1)即ち傾き追従条件を満足するように設計さ
れている。
In this case, the floating tracking type optical system is designed so as to satisfy the above-mentioned formula (I-1), that is, the tilt tracking condition.

【0466】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.

【0467】図30(b)には、例えば運転中の自動車
等に乗った状態で撮影しているとき生じた自動車の振動
や手ぶれ等によって、カメラボディが傾斜変位した状態
が示されている。
FIG. 30B shows a state in which the camera body is tilted and displaced due to, for example, vibration of the automobile or camera shake which occurs when taking a picture while riding on a driving automobile or the like.

【0468】この場合、カメラボディの傾斜変位に伴っ
て、浮動系410に属する第1のアフォーカル系404
や結像レンズ400及び撮像素子402は傾斜変位する
が、固定系412に属する第2のアフォーカル系406
は、ジャイロ等の慣性安定部材によって、初期位置に維
持される。
[0468] In this case, the first afocal system 404 belonging to the floating system 410 accompanies the tilt displacement of the camera body.
The second afocal system 406 belonging to the fixed system 412,
Is maintained in the initial position by an inertia stabilizing member such as a gyro.

【0469】従って、固定光軸FIXに沿って平行に入
射した光線398は、浮動追従型光学系408によっ
て、浮動光軸FLに平行な光線418に変換された後、
結像レンズ400を介して撮像素子402上の1点41
6に結像する。
Accordingly, the light ray 398 incident parallel to the fixed optical axis FIX is converted by the floating tracking type optical system 408 into a light ray 418 parallel to the floating optical axis FL.
One point 41 on the image sensor 402 via the imaging lens 400
6 is formed.

【0470】なお、図30(b)において、被写体から
の光線398は、固定光軸FIXに対して平行移動して
いるが、通常の写真撮影では、カメラボディから被写体
までの距離は充分に大きくなっているため、上記の平行
移動成分は、撮像素子402上の結像位置にほとんど影
響を与えることはない。
In FIG. 30B, the light beam 398 from the subject moves parallel to the fixed optical axis FIX. However, in normal photographing, the distance from the camera body to the subject is sufficiently large. Therefore, the above translation component hardly affects the image formation position on the image sensor 402.

【0471】このように本実施の形態によれば、傾き追
従条件を満足する浮動追従型光学系408と固定系41
2に適用されたジャイロ等の慣性安定部材との働きによ
って、像ブレを効率よく防止することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the floating follow-up type optical system 408 and the fixed system 41 satisfying the tilt follow-up condition
By working with an inertial stabilizing member such as a gyro applied to 2, the image blur can be efficiently prevented.

【0472】なお、本実施の形態の浮動追従型光学系4
08として、例えば、第1〜第3及び第5〜第9の実施
の形態に示したような浮動追従型光学系を用いてもよ
い。特に、第2及び第3の実施の形態と同様の浮動追従
型光学系と、結像レンズ400の代わりに反射光学系か
ら成る結像手段とを用いた像ぶれ防止カメラを構成する
ことによって、光学系全体を反射光学系から構成するこ
とができるため、色収差を皆無にすることができる。
[0472] The floating follow-up type optical system 4 of the present embodiment.
As 08, for example, a floating-following optical system as described in the first to third and fifth to ninth embodiments may be used. In particular, by configuring an image blur prevention camera using the same floating-following optical system as in the second and third embodiments, and an imaging unit including a reflection optical system instead of the imaging lens 400, Since the entire optical system can be composed of a reflective optical system, chromatic aberration can be eliminated.

【0473】また、本実施の形態に適用される光学系と
しては、レンズタイプやレンズ形態及びレンズ材質に対
応して各種の応用が可能且つ有効であることは、上記第
1の実施の形態と同様である。
The optical system applied to the present embodiment can be applied to various lens types, lens forms, and lens materials. The same is true.

【0474】以上の具体的な各実施の形態から以下のよ
うな技術的思想が導かれる。
The following technical ideas are derived from the above specific embodiments.

【0475】(1)機械的に固定された固定光軸を有す
る固定系と,この固定系に属する少なくとも1個以上の
光学素子と、前記固定系に対する機械的な動きについ
て,少なくとも1以上の自由度を有する浮動光軸を有す
る浮動系と,この浮動系に属する少なくとも1個以上の
光学素子とを備えた光学系であって、前記固定系からの
光線が最初に入射する第1光学素子が前記浮動系に属
し、且つ、最後に入射する最終光学素子が前記固定系に
属すると共に、前記第1光学素子から数えてN番目の第
N光学素子が、Nが偶数のときは前記固定系に属し、N
が奇数のときは前記浮動系に属する関係を満足する状態
において、前記浮動系が前記固定系に対して変位するこ
とにより前記浮動光軸が前記固定光軸に対して任意に変
動した場合でも、前記固定系に属する固定光軸に沿って
前記第1光学素子へ入射した光線は、常に、前記最終光
学素子から前記浮動光軸に沿って射出されることを特徴
とする浮動追従型光学系。
(1) A fixed system having a fixed optical axis fixed mechanically, at least one optical element belonging to the fixed system, and at least one free mechanical movement with respect to the fixed system. An optical system comprising a floating system having a floating optical axis having a degree, and at least one or more optical elements belonging to the floating system, wherein the first optical element on which a light beam from the fixed system first enters is provided. The last optical element that belongs to the floating system, and finally enters, belongs to the fixed system, and the N-th N-th optical element counted from the first optical element is connected to the fixed system when N is an even number. Belong to, N
When is an odd number, in a state where the relationship belonging to the floating system is satisfied, even if the floating optical axis fluctuates arbitrarily with respect to the fixed optical axis by displacing the floating system with respect to the fixed system, A floating-following optical system, wherein a light ray incident on the first optical element along a fixed optical axis belonging to the fixed system is always emitted from the last optical element along the floating optical axis.

【0476】(2)前記光学素子として、少なくとも1
個以上のアフォーカル光学系を用いたことを特徴とする
(1)に記載の浮動追従型光学系。
(2) As the optical element, at least one
The floating tracking optical system according to (1), wherein at least one afocal optical system is used.

【0477】(3)前記光学素子として、少なくとも2
個以上で且つ偶数個の合計k個のアフォーカル光学系を
用いた場合において、前記第1光学素子に該当する1番
目のアフォーカル光学系の角倍率をγ1、前記第N光学
素子に該当するN番目のアフォーカル光学系の角倍率を
γN、前記最終光学素子に該当するk番目のアフォーカ
ル光学系の角倍率をγkとすると、
(3) As the optical element, at least 2
In the case of using a total of k or more and even number of afocal optical systems, the angular magnification of the first afocal optical system corresponding to the first optical element is γ1, and the first afocal optical system corresponds to the N-th optical element. When the angular magnification of the N-th afocal optical system is γN, and the angular magnification of the k-th afocal optical system corresponding to the final optical element is γk,

【数6】 (Equation 6)

【0478】なる関係を有する前記式(I−1)及び
(I−2)のうち、少なくとも一方の関係を満足するこ
とを特徴とする(2)に記載の浮動追従型光学系。
The floating following optical system according to (2), wherein at least one of the expressions (I-1) and (I-2) having the following relationship is satisfied.

【0479】(4)前記光学系は、少なくとも4個以上
の光学素子から構成されており、前記第N光学素子のパ
ワ―をφN 、前記第N光学素子の後側主点から第N+1
光学素子の前側主点までの距離をeN ′とすると、 (e1 ′・φ1 ・φ2 )−φ1 +(e1 ′+e2 ′)φ1 ・φ3 −(e1 ′・e2 ′・φ1 ・φ2 ・φ3 )−φ3 +φ4 =0 …(I−3) φ3 =(e1 ′+e2 ′)-1+(e3 ′)-1 …(I−4) φ4 =−(e1 ′+e2 ′+e3 ′)-1+(e3 ′)-1 …(I−5) なる関係を有する前記式(I−3)ないし(I−5)の
うち、少なくとも前記式(I−3)又は前記式(I−
4)及び(I−5)のいずれか一方を満足することを特
徴とする(1)に記載の浮動追従型光学系。
(4) The optical system is composed of at least four or more optical elements, the power of the N-th optical element is φ N , and the power of the N-th optical element is N + 1 from the rear principal point of the N-th optical element.
'When, (e 1' the distance to the front principal point of the optical element e N · φ 1 · φ 2 ) -φ 1 + (e 1 '+ e 2') φ 1 · φ 3 - (e 1 '· e 2 '· φ 1 · φ 2 · φ 3) -φ 3 + φ 4 = 0 ... (I-3) φ 3 = (e 1' + e 2 ') -1 + (e 3') -1 ... (I -4) φ 4 = − (e 1 ′ + e 2 ′ + e 3 ′) −1 + (e 3 ′) −1 (I-5) The above-mentioned formulas (I-3) to (I-5) having the relationship of (I-5) )), At least the formula (I-3) or the formula (I-
The floating-following optical system according to (1), wherein one of (4) and (I-5) is satisfied.

【0480】(5)前記光学素子として、少なくとも1
個以上の反射光学素子を用いたことを特徴とする(1)
に記載の浮動追従型光学系。
(5) As the optical element, at least one
(1) characterized by using at least two reflective optical elements
3. The floating following optical system according to 1.

【0481】(6)前記光学素子として、少なくとも1
個以上のホログラム光学素子を用いたことを特徴とする
(1)に記載の浮動追従型光学系。
(6) As the optical element, at least one
The floating tracking optical system according to (1), wherein at least one hologram optical element is used.

【0482】(7)機械的に固定された固定系と、この
固定系に対する機械的な動きについて、互いに独立した
自由度を有する少なくとも2個以上の浮動系と、少なく
とも2個以上の(1)に記載された浮動追従型光学系と
を備えており、前記固定系及び前記浮動系のうち、隣接
した系同士を前記浮動追従型光学系によって光学的に接
続したことを特徴とする光学装置。
(7) A mechanically fixed fixed system, at least two or more floating systems having independent degrees of freedom with respect to mechanical movement with respect to the fixed system, and at least two or more (1) An optical device, comprising: a floating-following optical system according to (1), wherein, of the fixed system and the floating system, adjacent systems are optically connected by the floating-following optical system.

【0483】(8)少なくとも1台の除振台と、この除
振台上に設置された第1の光学装置と、前記第1の光学
装置と光学的に接続されることによって1つの光学系を
成すように、前記除振台又は固定された台上に設置され
た第2の光学装置と、(1)に記載された浮動追従型光
学系とを備えており、前記第1の光学装置と前記第2の
光学装置とを前記浮動追従型光学系によって光学的に接
続したことを特徴とする光学装置。
(8) At least one vibration isolation table, a first optical device installed on the vibration isolation table, and one optical system by being optically connected to the first optical device. A second optical device installed on the anti-vibration table or a fixed table, and the floating-following optical system described in (1), wherein the first optical device An optical device, wherein the optical system is optically connected to the second optical device by the floating tracking type optical system.

【0484】(9)前記第1の光学装置としてレーザー
顕微鏡装置本体を、前記第2の光学装置としてレーザー
発振器を用いたことを特徴とする(8)に記載の光学装
置。
(9) The optical device according to (8), wherein a laser microscope device main body is used as the first optical device, and a laser oscillator is used as the second optical device.

【0485】(10)前記第1の光学装置として半導体
露光装置本体を用いたことを特徴とする(8)に記載の
光学装置。
(10) The optical device according to (8), wherein a semiconductor exposure apparatus body is used as the first optical device.

【0486】[0486]

【発明の効果】本発明によれば、複数の光学系の相対的
な変位に起因する光軸相互の機械的なずれが生じた場合
でも、少なくとも光軸相互の平行移動成分及び傾き成分
のいずれか一方を光学的に補正することによって、光軸
相互のずれを許容範囲内に抑制し且つ色収差の発生を抑
えることが可能な簡単な構成の浮動追従型光学系を提供
することが可能となる。
According to the present invention, at least one of the translational component and the tilt component of the optical axes can be obtained even if the optical axes mutually shift mechanically due to the relative displacement of the plurality of optical systems. By optically correcting one of them, it is possible to provide a floating-following optical system having a simple configuration capable of suppressing the deviation between the optical axes within an allowable range and suppressing the occurrence of chromatic aberration. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理に係る薄肉レンズモデルの構成を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a thin lens model according to the principle of the present invention.

【図2】本発明の原理に係るアフォーカル光学系モデル
の構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an afocal optical system model according to the principle of the present invention.

【図3】本発明の原理に係る薄肉近軸追跡モデルにおい
て、薄肉レンズが浮動系に属する場合の構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration in a case where a thin lens belongs to a floating system in a thin paraxial tracking model according to the principle of the present invention.

【図4】本発明の原理に係る薄肉近軸追跡モデルにおい
て、薄肉レンズが固定系に属する場合の構成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration in a case where a thin lens belongs to a fixed system in a thin paraxial tracking model according to the principle of the present invention.

【図5】本発明の原理に係るアフォーカル光学系傾きモ
デルにおいて、アフォーカル光学系が浮動系に属する場
合の構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration in a case where an afocal optical system belongs to a floating system in an afocal optical system tilt model according to the principle of the present invention.

【図6】本発明の原理に係るアフォーカル光学系傾きモ
デルにおいて、アフォーカル光学系が固定系に属する場
合の構成を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration in a case where an afocal optical system belongs to a fixed system in an afocal optical system tilt model according to the principle of the present invention.

【図7】本発明の原理に係るフォーカル光学系平行移動
モデルにおいて、アフォーカル光学系が浮動系に属する
場合の構成を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration in a case where an afocal optical system belongs to a floating system in a focal optical system translation model according to the principle of the present invention.

【図8】本発明の原理に係るフォーカル光学系平行移動
モデルにおいて、アフォーカル光学系が固定系に属する
場合の構成を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration in a case where an afocal optical system belongs to a fixed system in a focal optical system translation model according to the principle of the present invention.

【図9】(a)は、本発明の原理に係る薄肉レンズモデ
ルにおいて、浮動系が固定系に対して平行移動した状態
を示す図、(b),(c)は、本発明の原理に係る薄肉
レンズモデルにおいて、浮動系が固定系に対して傾き変
位した状態を示す図。
9A is a diagram showing a state in which a floating system is translated with respect to a fixed system in a thin lens model according to the principle of the present invention, and FIGS. 9B and 9C are diagrams showing the state of the principle of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing a state in which the floating system is tilted and displaced with respect to the fixed system in the thin lens model.

【図10】本発明の第1の実施の形態に係る浮動追従型
光学系の構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a floating tracking optical system according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施の形態に係る浮動追従型
光学系の構成を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a floating tracking optical system according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施の形態の変形例に係る浮
動追従型光学系の構成を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a floating tracking optical system according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施の形態に係る浮動追従型
光学系の構成を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a floating tracking optical system according to a third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施の形態に係る浮動追従型
光学系の構成を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a floating tracking optical system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第5の実施の形態に係る浮動追従型
光学系の構成を示す図であって、同図(a),(b)
は、浮動光軸が固定光軸に対して変位した場合の近軸追
跡結果を示す図。
FIGS. 15A and 15B are diagrams showing a configuration of a floating-following optical system according to a fifth embodiment of the present invention, wherein FIGS.
FIG. 9 is a diagram showing paraxial tracking results when the floating optical axis is displaced with respect to the fixed optical axis.

【図16】各アフォーカル光学系相互の間隔を適切に定
める方法を説明するための図であって、(a)は、浮動
系が固定系に対して平行移動した状態を示す図、(b)
は、浮動系が固定系に対して傾斜移動した状態を示す
図。
FIGS. 16A and 16B are diagrams for explaining a method of appropriately determining the distance between the afocal optical systems, where FIG. 16A is a diagram showing a state in which the floating system is translated with respect to the fixed system, and FIG. )
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the floating system is tilted and moved with respect to the fixed system.

【図17】光線の入射方向に沿って順に、正、負、負、
正の値となった角倍率を有する浮動追従型光学系に間隔
設定方法を適用した状態を示す図であって、(a)は、
浮動系が固定系に対して平行移動した状態を示す図、
(b)及び(c)は、浮動系が固定系に対して傾斜移動
した状態を示す図。
FIG. 17 shows the order of positive, negative, negative,
FIG. 7A is a diagram illustrating a state in which the interval setting method is applied to a floating following optical system having a positive angular magnification, and FIG.
A diagram showing a state in which the floating system has been translated with respect to the fixed system,
(B) And (c) is a figure which shows the state in which the floating system inclined and moved with respect to the fixed system.

【図18】(a)は、厚肉レンズから成る浮動追従型光
学系の構成を示す図、(b)は、厚肉レンズモデルの近
軸追跡結果を示す図。
18A is a diagram illustrating a configuration of a floating tracking type optical system including a thick lens, and FIG. 18B is a diagram illustrating a paraxial tracking result of a thick lens model.

【図19】本発明の第6の実施の形態に係る浮動追従型
光学系の構成を示す図であって、同図(a)は、浮動光
軸が固定光軸に対して平行移動変位した場合の近軸追跡
結果を示す図、同図(b),(c)は、浮動光軸が固定
光軸に対して傾き変位した場合の近軸追跡結果を示す
図。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a floating-following optical system according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 19 (a) shows that the floating optical axis is displaced in parallel with respect to the fixed optical axis. FIGS. 7B and 7C are diagrams showing paraxial tracking results in the case, and FIGS. 7B and 7C are diagrams showing paraxial tracking results when the floating optical axis is displaced in inclination with respect to the fixed optical axis.

【図20】(a)は、本発明の第7の実施の形態に係る
浮動追従型光学系の構成を示す図、(b)は、浮動系が
傾き変位した場合の状態を示す図。
FIG. 20A is a diagram illustrating a configuration of a floating-following optical system according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 20B is a diagram illustrating a state in which the floating system is tilted and displaced.

【図21】(a)は、本発明の第7の実施の形態に係る
浮動追従型光学系において、浮動系が固定系に対して並
行移動変位した状態を示す図、(b)は、角倍率が−1
のアフォ―カル光学系に入射する入射光線と、このアフ
ォーカル光学系から射出する射出光線との関係を示す
図、(c)は、平面鏡の入射する入射光線と、この平面
鏡から射出する射出光線との関係を示す図。
FIG. 21A is a diagram showing a state in which a floating system is displaced in parallel with respect to a fixed system in a floating tracking type optical system according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. Magnification is -1
FIG. 3C shows a relationship between an incident light beam incident on the afocal optical system and an outgoing light beam emitted from the afocal optical system. FIG. FIG.

【図22】本発明の第8の実施の形態に係る浮動追従型
光学系の構成を示す図。
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of a floating tracking optical system according to an eighth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第9の実施の形態に係る浮動追従型
光学系の構成を示す図。
FIG. 23 is a diagram showing a configuration of a floating following optical system according to a ninth embodiment of the present invention.

【図24】(a)は、本発明の第10の実施の形態に係
る浮動追従型光学系の構成を示す図、(b)は、浮動系
が固定系に対して変位した状態を示す図。
FIG. 24A is a diagram illustrating a configuration of a floating tracking optical system according to a tenth embodiment of the present invention, and FIG. 24B is a diagram illustrating a state where the floating system is displaced with respect to a fixed system. .

【図25】本発明の第11の実施の形態に係る浮動追従
型光学系の構成を示す図。
FIG. 25 is a diagram showing a configuration of a floating tracking optical system according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第12の実施の形態に係る浮動追従
型光学系の構成を示す図。
FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a floating tracking type optical system according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第13の実施の形態に係る浮動追従
型光学系の構成を示す図。
FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a floating tracking optical system according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第14の実施の形態に係る浮動追従
型光学系の構成を示す図。
FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a floating following optical system according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第15の実施の形態に係る浮動追従
型光学系の構成を示す図。
FIG. 29 is a diagram showing a configuration of a floating following optical system according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図30】本発明の第16の実施の形態に係る浮動追従
型光学系の構成を示す図。
FIG. 30 is a diagram showing a configuration of a floating following optical system according to a sixteenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

AFC1 第1のアフォーカル光学系 AFC2 第2のアフォーカル光学系 L1 第1の薄肉レンズ L2 第2の薄肉レンズ L3 第3の薄肉レンズ L4 第4の薄肉レンズAFC 1 First afocal optical system AFC 2 Second afocal optical system L 1 First thin lens L 2 Second thin lens L 3 Third thin lens L 4 Fourth thin lens

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機械的に固定された固定光軸を有する固
定系と,この固定系に属する少なくとも1個以上の光学
素子と、前記固定系に対する機械的な動きについて,少
なくとも1以上の自由度を有する浮動光軸を有する浮動
系と,この浮動系に属する少なくとも1個以上の光学素
子とを備えた光学系であって、 前記固定系からの光線が最初に入射する第1光学素子が
前記浮動系に属し、且つ、最後に入射する最終光学素子
が前記固定系に属すると共に、前記第1光学素子から数
えてN番目の第N光学素子が、Nが偶数のときは前記固
定系に属し、Nが奇数のときは前記浮動系に属する関係
を満足する状態において、 前記浮動系が前記固定系に対して変位することにより前
記浮動光軸が前記固定光軸に対して任意に変動した場合
でも、前記固定系に属する固定光軸に沿って前記第1光
学素子へ入射した光線は、常に、前記最終光学素子から
前記浮動光軸に沿って射出されることを特徴とする浮動
追従型光学系。
1. A fixed system having a fixed optical axis that is mechanically fixed, at least one or more optical elements belonging to the fixed system, and at least one degree of freedom regarding mechanical movement with respect to the fixed system. An optical system comprising: a floating system having a floating optical axis having: and at least one optical element belonging to the floating system, wherein the first optical element on which light from the fixed system first enters is The last optical element that belongs to the floating system and that enters last belongs to the fixed system, and the N-th N-th optical element counted from the first optical element belongs to the fixed system when N is an even number. , N is an odd number in a state where the relationship belonging to the floating system is satisfied, and when the floating optical axis is arbitrarily changed with respect to the fixed optical axis due to displacement of the floating system with respect to the fixed system. Even the fixed Along said fixed optical axis belonging to the first light beam incident to the optical element is always floating-tracking optical system, characterized in that it is emitted from the final optical element along said floating optical axis.
【請求項2】 前記光学素子として、少なくとも1個以
上のアフォーカル光学系を用いたことを特徴とする請求
項1に記載の浮動追従型光学系。
2. The floating-following optical system according to claim 1, wherein at least one or more afocal optical systems are used as said optical elements.
【請求項3】 前記光学素子として、少なくとも2個以
上で且つ偶数個の合計k個のアフォーカル光学系を用い
た場合において、 前記第1光学素子に該当する1番目のアフォーカル光学
系の角倍率をγ1、 前記第N光学素子に該当するN番目のアフォーカル光学
系の角倍率をγN、 前記最終光学素子に該当するk番目のアフォーカル光学
系の角倍率をγkとすると、 【数1】 なる関係を有する前記式(I−1)及び(I−2)のう
ち、少なくとも一方の関係を満足することを特徴とする
請求項2に記載の浮動追従型光学系。
3. When at least two and an even number of a total of k afocal optical systems are used as the optical element, the angle of the first afocal optical system corresponding to the first optical element is determined. Assuming that the magnification is γ1, the angular magnification of the N-th afocal optical system corresponding to the N-th optical element is γN, and the angular magnification of the k-th afocal optical system corresponding to the final optical element is γk, ] The floating-following optical system according to claim 2, wherein at least one of the expressions (I-1) and (I-2) having the following relationship is satisfied.
【請求項4】 前記光学系は、少なくとも4個以上の光
学素子から構成されており、 前記第N光学素子のパワ―をφN 、 前記第N光学素子の後側主点から第N+1光学素子の前
側主点までの距離をeN ′とすると、 (e1 ′・φ1 ・φ2 )−φ1 +(e1 ′+e2 ′)φ1 ・φ3 −(e1 ′・e2 ′・φ1 ・φ2 ・φ3 )−φ3 +φ4 =0 …(I−3) φ3 =(e1 ′+e2 ′)-1+(e3 ′)-1 …(I−4) φ4 =−(e1 ′+e2 ′+e3 ′)-1+(e3 ′)-1 …(I−5) なる関係を有する前記式(I−3)ないし(I−5)の
うち、少なくとも前記式(I−3)又は前記式(I−
4)及び(I−5)のいずれか一方を満足することを特
徴とする請求項1に記載の浮動追従型光学系。
4. The optical system includes at least four or more optical elements, wherein the power of the N-th optical element is φ N , and the N + 1-th optical element from the rear principal point of the N-th optical element. 'When, (e 1' the distance to the front principal point e N · φ 1 · φ 2 ) -φ 1 + (e 1 '+ e 2') φ 1 · φ 3 - (e 1 '· e 2 '· φ 1 · φ 2 · φ 3) -φ 3 + φ 4 = 0 ... (I-3) φ 3 = (e 1' + e 2 ') -1 + (e 3') -1 ... (I-4 ) Φ 4 = − (e 1 ′ + e 2 ′ + e 3 ′) −1 + (e 3 ′) −1 (I-5) In the above formulas (I-3) to (I-5) Wherein at least the formula (I-3) or the formula (I-
The floating-following optical system according to claim 1, wherein one of (4) and (I-5) is satisfied.
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