JP6725740B1

JP6725740B1 - 結像レンズ

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Publication number: JP6725740B1
Application number: JP2019199930A
Authority: JP
Inventors: 上原　誠; 誠上原
Original assignee: MEJIRO 67 INC.
Current assignee: MEJIRO 67 INC.
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: CN112198642B; JP2021071684A; CN112198642A

Abstract

【課題】高い分解能を有する結像レンズを提供する。【解決手段】結像レンズ１０は、物体側から順に、レトロフォーカス型レンズ群２０と、ガリレオ型レンズ群３０を有し、レトロフォーカス型レンズ群は物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズを有する第１ユニット２１と絞りを含む第２ユニット２２とを有し、ガリレオ型レンズ群は物体側から順に正屈折力を有する正レンズユニット３１と負屈折力を有する負レンズユニット３２とを有し、所定の条件式を満たす。【選択図】図１

Description

本発明は、結像レンズに関し、例えばＣＭＯＳイメージセンサの受光部に光を結像させるための結像レンズに関する。

液晶ディスプレイ（LCD）や有機ELディスプレイ（OLED）は微細化が進んでいる。例えば、４Kディスプレイは約800万画素を有しており、８Kディスプレイは約3300万画素を有している。４K・100インチディスプレイの1画素の大きさは、約600μmであり、８K・100インチディスプレイの1画素の大きさは、約400μmである。100インチディスプレイの対角線の長さは2540mmであり、この大きさの中に800万個もの画素を加工するのは難しいため、ディスプレイパネルの検査は必須となっている。

従来、液晶ディスプレイパネルや有機ELディスプレイパネルの欠陥を検査する装置として、特許文献１、２に開示された検査装置が知られている。

ディスプレイパネルの欠陥検査装置には、例えば1億2千万画素を有するエリアＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。このようなＣＭＯＳイメージセンサは、Illunis社、CIS社、SVS社等で製品化されている。ＣＭＯＳイメージセンサのサイズは、例えば35.5mmφであり、画素サイズは、例えば2.2μmｘ2.2μmである。

イメージセンサの受光部に光を結像させるための結像レンズとして特許文献３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５があるがいずれも例えば35.5mmφで、画素サイズ、例えば2.2μmｘ2.2μm程度の解像力には対応していない。よって
いずれも例えば1億2千万画素を有するエリアＣＭＯＳイメージセンサを用いるディスプレイパネルの欠陥検査装置用の結像レンズとしては不十分である。

特開２０１１−２３２２７６号公報特開２００７−１２１２４３号公報国際公開第２０１２／０８６１９９号特開２０１６−０６２０２１号公報特開２００９−２１６８５８号公報特開２０１７−１９１１５９号公報国際公開第２０１４／１５５４６４号特開２０１０−１０７５３１号公報特開２０１６−２１２１３４号公報米国特許第０３１３２１９９号明細書国際公開第２０１９／０９３３７７号特開２０１３−１９５５８７号公報特開２０１３−８８７１９号公報特開２０１３−２３１９４１号公報特開２０１３−０８３７８３号公報

４Kや８Kのディスプレイパネルを、例えば、画素サイズ2.2μmｘ2.2μm、1億2千万画素のＣＭＯＳイメージセンサを用いて検査したいという要求がある。しかし、2.2μmの分解能を持つ結像レンズは従来存在しなかった。

そこで、本発明は、例えばディスプレイパネルの検査装置に用いられるイメージセンサの受光部に光を結像させるための結像レンズであって、高い分解能を有する結像レンズを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
本発明の基本構成は、図１に例示するように、物体側から順に、レトロフォーカス型レンズ群と、ガリレオ型レンズ群を有する結像レンズ（１０）である。そして、レトロフォーカス型レンズ群（２０）は物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズを有する第１ユニット（２１）と絞り（S）を含む第２ユニット（２２）とを有し、ガリレオ型レンズ群（３０）は物体側から順に正屈折力を有する正レンズユニット（３１）と負屈折力を有する負レンズユニット（３２）とを有している。そして、ガリレオ型レンズ群の負レンズユニットの射出面から像面までのバックフォーカスの長さを（Back f）、結像レンズの焦点距離をfとし、結像レンズ全体でのペッツバール曲率半径をR_P、最大像高をHmax、ガリレオ型レンズ群の正レンズユニットの射出面から負レンズユニットの入射面までの距離をd_Gとしたとき、以下の(1)、(2)及び(3)の条件を満たす。
0．01 ≦ （Back f）／f ≦ 0．4 (1)
−0.03 ≦ Hmax ／ R_P ≦ −0.01 (2)
0.3 ≦ d_G ／ f ≦ 0.6 (3)

前記各条件式のうち、条件式(1)は結像レンズの焦点距離をfと、バックフォーカスの比を規定している。像面全体で結像レンズの高い解像力を得るためには像面を平担に保つ必要があり、ガリレオ型レンズ群の後群である負レンズユニットの位置をこの範囲にすることが望ましい。上限を超えると像面全体で高い解像力を得る事が難しくなり、下限を超えるとカメラ、撮像素子等との物理的制約が大きくなり実現が困難となる

また条件式(2)は結像レンズのペッツバール曲率半径R_Pと最大像高Hmaxの比を規定している。これは最大像高Hmaxに対してペッツバール半径つまり近軸像面の曲率半径との比を規定していることになる。つまり必要な解像力を設定された像高まで保つのに必要なペッツバール半径を規定している。上限を超えるとペッツバール半径が像面を均一にするのに過剰となり、下限を超えると必要な解像力を最大増高Hmaxまで保つのに不足する。

また条件式(3)はガリレオ型レンズ群の正レンズユニットの射出面から負レンズユニットの入射面までの距離をd_Gと結像レンズの焦点距離fとの比を規定している。ガリレオ型レンズ群を設置してその効果つまり、均一な像面と解像力を得るために適切なガリレオ型レンズ群の正レンズ群と負レンズユニットとの間隔を規定している。上限を超えるとガリレオ型レンズ群設置の効果は大きいが収差補正が困難となる。下限を超えるとガリレオ型レンズ群設置の効果が少なく解像力向上も像面の均一性も望めない。

前記条件式(1)〜(3)を満たすことで、例えばディスプレイパネルの検査装置や一眼レフカメラ、ミラーレスカメラ等のイメージセンサ受光部に物体の像を高い分解能で結像させるレンズを実現することが出来る。

上記の構成において、さらに、前記ガリレオ型レンズ群中の正レンズユニットの焦点距離をfｐ、負レンズユニットの焦点距離をfｎとしたとき、以下の（4）、（5）の条件を満たすことが可能である。
−0．75 ≦ fｐ／fｎ ≦ −0．45 (4)
一0．8 ≦ f／fｎ ≦ −0．55 (5)
条件式(4)はガリレオ型レンズ群中の正レンズユニットの焦点距離fpと負レンズユニットの焦点距離fnとの比を規定している。レトロフォーカス型レンズ群にガリレオ型レンズ群を付加することにより解像力が高くより均一な結像性能を得ることが出来るが、ガリレオ型レンズ群中の正レンズユニットの焦点距離fpと負レンズユニットの焦点距離fnとの比をこの範囲に保つことが望ましい。上限を超えると像面がより平坦になる方向であるが収差の補正が難しくなり、下限を超えると効果が減少してしまう。

また条件式(5)はガリレオ型レンズ群中の負レンズユニットの焦点距離fnと結像レンズの焦点距離fとの比を規定している。ガリレオ型レンズ群中の負レンズの焦点距離fnと結像レンズの焦点距離fとの比をこの範囲に保つことにより結像レンズの解像力を高くかつ均一な結像性能を得ることが出来る。上限を超えると像面を平坦に保ち易いが収差の補正が難しくなり、下限を超えると像面が平坦になり難い。

また、良好な解像力を保ちつつ、より均一な結像性能を得るためには、以下の(1-2)、(2-2)及び(3-2)の条件を満たすことが望ましい。
0．031 ≦ （Back f）／f ≦ 0．388 (1-2)
−0.024 ≦ Hmax ／ R_P ≦ −0.014 (2-2)
0.34 ≦ d_G ／ f ≦ 0.525 (3-2)

レトロフォーカス型レンズとは、一般には物体側の負レンズとその像側の正レンズとからなり、合成主点を像側に移動させることによってバックフォーカスを長くすることができる。これにより所謂クイックリターンミラーを有する一眼レフカメラ用の広角レンズに有利なレンズとして広く用いられてきている。しかしながら、本発明の結像レンズにおけるレトロフォーカス型レンズにおいては、物体側には物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズを有する第１ユニットは、必ずしも負屈折力を持つ必要は無く、また絞りを有する第２ユニットは必ずしも正屈折力を有する必要は無い。具体的には、前記結像レンズ中のレトロフォーカス型レンズ群の前群としての第１ユニットはほぼアフォーカルであり、その焦点距離は負または正である。またレトロフォーカス型レンズ群の後群としての第２ユニットもほぼアフォーカルであり、その焦点距離は正または負である。そして、このような第1ユニットと第２ユニットからなるレトロフォーカス型レンズ群全体としてもほぼアフォーカルであり、その合成焦点距離は正または負となる場合があり得る。
そして、各群の具体的なレンズ構成としては、後述する実施例に例示されるとおり、次のような構成が可能である。
レトロフォーカス型レンズ群の第１ユニットは、物体側から順に物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとを含むことが可能である。また、絞りを有する第２ユニットは、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズと、像側に凸面を向けたメニスカスレンズとを有し、絞りはこれら２つのメニスカスレンズの間に配置され、２つの凹面が向かい合った空間内に絞りが設けられる。
そして、レトロフォーカス型レンズ群の前記第２ユニット中の前記２つのメニスカスレンズは、それぞれ正レンズと負レンズとの接合レンズとし、絞りを挟んでほぼ対称な形状にすることが可能である。
一方、ガリレオ型レンズ群中の正レンズユニットは、物体側から順に、正レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとで構成することが可能である。また、ガリレオ型レンズ群中の負レンズユニットは、像側に凹面を向けた単一の負メニスカスレンズから構成することが可能である。
なお、後述する実施例に示す通り、結像レンズとしての結像性能は極めて高く、しかも異なる物体距離に対して結像倍率を変えた場合にも、優れた結像性能を維持することができる、特に、倍率変化を大きくする場合には、ガリレオ型レンズ群をレトロフォーカス型レンズに対して移動することによって、倍率が変わっても高い結像性能を維持すること、言わば倍率変化に伴うフローティング方式の収差変動補正が可能である。
より具体的には、倍率変化が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動することによって収差補正を行う。また、倍率変化が絶対値において小さくなる場合、即ち物体距離d0が大きくなる場合には、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して物体側に移動することによって収差補正を行うことが可能である（図１の白抜き矢印参照）。また、ガリレオ型レンズ群の一体的移動に限らず、正レンズユニットと負レンズユニットとの相対的移動を含めることができ、一方のみの移動による補正も可能であり、それぞれ異なる移動とすることも可能である。

以上の構成によれば、例えばイメージフィールド35mmφで2.2μmのライン＆スペースパターンを３０％程度のＭＴＦで観察可能な高い分解能を有する結像レンズを提供することができる。

本発明における結像レンズの基本構成を示す光路図である。実施例１の結像レンズの光路図である。実施例１の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例２の結像レンズの光路図である。実施例２の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例３の結像レンズの光路図である。実施例３の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例４の結像レンズの光路図である。実施例４の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例５の結像レンズの光路図である。実施例５の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例６の結像レンズの光路図である。実施例６の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例７の結像レンズの光路図である。実施例７の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例８の結像レンズの光路図である。実施例８の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例９の結像レンズの光路図である。実施例９の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例１０の結像レンズの光路図である。実施例１０の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例１１の結像レンズの光路図である。実施例１１の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例１２の結像レンズの光路図である。実施例１２の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例１３の結像レンズの光路図である。実施例１３の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例１４の結像レンズの光路図である。実施例１４の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。実施例１５の結像レンズの光路図である。実施例１５の結像レンズの中心倍率での114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。

本発明の実施形態に係る結像レンズについて図面を参照して説明する。

図１−１に示す結像レンズは、ディスプレーパネルの欠陥検査装置、一眼レフカメラ、ミラーレスカメラ等に搭載され、検査、撮像される物体の像をイメージセンサ上に結像させるために使用される。このためのイメージセンサ―には例えばセンサーサイズが35.5mmφで画素サイズが2.2μm×2.2μmや、センサーサイズが24mm×36mmで画素サイズが4.2μm×4.2μm等が用いられる。

図１−１に示すように、本発明の実施形態に係る結像レンズは、物体側から順に、レトロフォーカス型レンズ群と、ガリレオ型レンズ群とを備える。ガリレオ型レンズ群は、正レンズユニット及び負レンズユニットで構成される。ガリレオ型レンズ群前部の正レンズユニットは複数のレンズで構成される場合もある。絞りはレトロフォーカスレンズ群の第２ユニット中に設置される。表１に示すように、本実施形態の結像レンズは、倍率0.06242倍で焦点距離が60.125mmである。

図１−１に示すように、本実施形態の結像レンズは、絞りを中心に同心円状に並ぶレンズ面の曲率半径が大きくなっており、小さな径の絞りを通る光束が、ガリレオ型レンズ群の正レンズユニットにより集光しながら、絞りを略同心とするガリレオ型レンズ群の負レンズユニットにより画角部位ごとに像面の湾曲が小さくなるように結像する。

本実施形態の結像レンズは、前述した特定の条件を満たすレトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群の組み合わせと考えることができる。別の見方をすれば本実施形態の結像レンズは、特定の条件を満たすレトロフォーカス型レンズ群と正レンズユニットと、負レンズユニットからなるフラットナーとの組み合わせと考えることもできる。

以下、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
表１は実施例１の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例１の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図１−１は、実施例１の結像レンズの倍率０．０６２４２倍の光路図である。図に示すように、実施例１の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、１枚の正レンズと、１枚の負レンズによって構成されている。

図１−２は実施例１の倍率０．０６２４２倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが55％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが25％となっている。なおMTFの計算には波長0.45μm、0.486μm、0.546μm、0.579μm、0.62μmに対して各0.6、0.2、1.0、0.6、0.2の波長ウエイトを使用している。以下においては、波長ウエイトが最大となる波長0.546μmにおけるペッツバール曲率半径R _P を算出する。

本実施例１における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表１−２のとおりである。

ここで３つの条件値が記入されている条件は、表１の倍率の変化によって条件値が異なる場合であり、条件値が１つの場合は倍率の変化によっても条件値が変わらない場合である。

［実施例２］
表２は実施例２の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例２の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図２−１は、実施例２の結像レンズの倍率０．０６２６３倍の光路図である。図に示すように、実施例２の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、１枚の正レンズと、１枚の負レンズによって構成されている。

図２−２は実施例２の倍率０．０６２６３倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが55％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが25％となっている。

本実施例２における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表２−２のとおりである。

ここで３つの条件値が記入されている条件は、表２の倍率の変化によって条件値が異なる場合であり、条件値が１つの場合は倍率の変化によっても条件値が変わらない場合である。

［実施例３］
表３は実施例３の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例３の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図３−１は、実施例３の結像レンズの倍率０．０６３２９倍の光路図である。図に示すように、実施例３の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、１枚の正レンズと、１枚の負レンズによって構成されている。

図３−２は実施例３の倍率０．０６３２９倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが54％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが25％となっている。

本実施例３における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表３−２のとおりである。

ここで３つの条件値が記入されている条件は、表３の倍率の変化によって条件値が異なる場合であり、条件値が１つの場合は倍率の変化によっても条件値が変わらない場合である。

［実施例４］
表４は実施例４の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例４の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図４−１は、実施例４の結像レンズの倍率０．０６４４５倍の光路図である。図に示すように、実施例４の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、１枚の正レンズと、１枚の負レンズによって構成されている。

図４−２は実施例４の倍率０．０６４４５倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが53％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが25％となっている。

本実施例４における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表４−２のとおりである。

ここで３つの条件値が記入されている条件は、表４の倍率の変化によって条件値が異なる場合であり、条件値が１つの場合は倍率の変化によっても条件値が変わらない場合である。

［実施例５］
表５は実施例５の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例５の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図５−１は、実施例５の結像レンズの倍率０．０６４８７倍の光路図である。図に示すように、実施例５の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、１枚の正レンズと、１枚の負レンズによって構成されている。

図５−２は実施例５の倍率０．０６４８７倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが56％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが28％となっている。

本実施例５における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表５−２のとおりである。

ここで３つの条件値が記入されている条件は、表５の倍率の変化によって条件値が異なる場合であり、条件値が１つの場合は倍率の変化によっても条件値が変わらない場合である。

［実施例６］
表６は実施例６の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例６の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図６−１は、実施例６の結像レンズの倍率０．０６５４５倍の光路図である。図に示すように、実施例６の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、１枚の正レンズと、１枚の負レンズによって構成されている。

図６−２は実施例６の倍率０．０６５４５倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが55％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが27％となっている。

本実施例６における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表６−２のとおりである。

ここで３つの条件値が記入されている条件は、表６の倍率の変化によって条件値が異なる場合であり、条件値が１つの場合は倍率の変化によっても条件値が変わらない場合である。

［実施例７］
表７は実施例７の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例７の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図７−１は、実施例７の結像レンズの倍率０．０６２９９倍の光路図である。図に示すように、実施例７の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、１枚の正レンズと、１枚の負レンズによって構成されている。

図７−２は実施例７の倍率０．０６２９９倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが58％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが27％となっている。

本実施例７における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表７−２のとおりである。

［実施例８］
表８は実施例８の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例８の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図８−１は、実施例８の結像レンズの倍率０．０６３６８倍の光路図である。図に示すように、実施例８の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、１枚の正レンズと、１枚の負レンズによって構成されている。

図８−２は実施例８の倍率０．０６３６８倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが57％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが27％となっている。

本実施例８における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表８−２のとおりである。

［実施例９］
表９は実施例９の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例９の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図９−１は、実施例９の結像レンズの倍率０．０６１１７倍の光路図である。図に示すように、実施例９の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、2枚の正レンズユニットと、１枚の負レンズによって構成されている。

図９−２は実施例９の倍率０．０６１１７倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが58％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが30％となっている。

本実施例９における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表９−２のとおりである。

［実施例１０］
表１０は実施例１０の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例１０の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図１０−１は、実施例１０の結像レンズの倍率０．０６６２０倍の光路図である。図に示すように、実施例１０の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、2枚の正レンズユニットと、１枚の負レンズによって構成されている。

図１０−２は実施例１０の倍率０．０６６２０倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが55％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが29％となっている。

本実施例１０における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表１０−２のとおりである。

［実施例１１］
表１１は実施例１１の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例１１の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図１１−１は、実施例１１の結像レンズの倍率０．０６３５２倍の光路図である。図に示すように、実施例１１の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、2枚の正レンズユニットと、１枚の負レンズによって構成されている。

図１１−２は実施例１１の倍率０．０６３５２倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが55％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが29％となっている。

本実施例１１における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表１１−２のとおりである。

［実施例１２］
表１２は実施例１２の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例１２の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図１２−１は、実施例１２の結像レンズの倍率０．０６１１０倍の光路図である。図に示すように、実施例１２の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、2枚の正レンズユニットと、１枚の負レンズによって構成されている。

図１２−２は実施例１２の倍率０．０６１１０倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが60％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが33％となっている。

本実施例１２における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表１２−２のとおりである。

［実施例１３］
表１３は実施例１３の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例１３の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図１３−１は、実施例１３の結像レンズの倍率０．０６１８４倍の光路図である。図に示すように、実施例１３の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、2枚の正レンズユニットと、１枚の負レンズによって構成されている。

図１３−２は実施例１３の倍率０．０６１８４倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが58％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが31％となっている。

本実施例１３における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表１３−２のとおりである。

［実施例１４］
表１４は実施例１４の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例１４の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図１４−１は、実施例１４の結像レンズの倍率０．０６３１８倍の光路図である。図に示すように、実施例１４の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、2枚の正レンズユニットと、１枚の負レンズによって構成されている。

図１４−２は実施例１４の倍率０．０６３１８倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが57％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが31％となっている。

本実施例１４における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表１４−２のとおりである。

［実施例１５］
表１５は実施例１５の結像レンズの仕様とレンズデータを示す。表に示すように、実施例１５の結像レンズは、倍率が絶対値において大きくなる場合、即ち物体距離d0が小さくなる場合には、面番号11が大きくなり、つまり、ガリレオ型レンズ群はレトロフォーカス型レンズ群に対して像側に移動する。

図１５−１は、実施例１５の結像レンズの倍率０．０４５９８倍の光路図である。図に示すように、実施例１５の結像レンズは、レトロフォーカス型レンズ群とガリレオ型レンズ群を備えている。ガリレオ型レンズ群は、2枚の正レンズユニットと、１枚の負レンズによって構成されている。

図１５−２は実施例１５の倍率０．０４５９８倍の114 LP/mm （4.4μｍL&S）と、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFを示すグラフである。横軸は像高となっている。それぞれ対応する曲線とクリティカルポイントが矢印で示してある。114 LP/mm （4.4μｍL&S）におけるMTFが52％、227 LP/mm （2.2μｍL&S）におけるMTFが27％となっている。

本実施例１５における上記条件式(1)〜(5)の条件値は下記の表１５−２のとおりである。

以上より、本実施形態の結像レンズは、ガリレオ型レンズ群の負レンズユニットの射出面から像面までのバックフォーカスの長さを（Back f）、結像レンズの焦点距離をfとし、結像レンズのペッツバール曲率半径をR_P、最大像高をHmax、ガリレオ型レンズ群の正レンズユニットの射出面から負レンズユニットの入射面までの距離をd_Gとしたとき、以下の(1)、(2)及び(3)の条件を満たす場合に、均一で高い解像力を有する。
0．01 ≦ （Back f）／f ≦ 0.4 (1)
−0.03 ≦ Hmax ／ R_P ≦ −0.01 (2)
0.3 ≦ d_G ／ f ≦ 0.6 (3)
さらに、ガリレオ型レンズ群中の正レンズユニットの焦点距離をfp、負レンズユニットの焦点距離をfnとしたとき、以下の（4）、（5）の条件を満たす場合に、均一で高い解像力を有する。
−0.75 ≦ fp／fn ≦ −0.45 (4)
−0.8 ≦ f／fn ≦ −0.55 (5)

以上、説明した第１〜第１５実施例における上記条件式(1)〜(5)についての条件対応値を、表１６にまとめて示す。

本実施形態の結像レンズは、例えば、液晶ディスプレイパネルや有機ELディスプレイパネルの欠陥検査装置に用いることができる。具体的には、欠陥検査装置に内蔵されたCMOSイメージセンサなどの固体撮像素子の受光部に光を結像させるための結像レンズとして用いることができる。また高解像力な撮像レンズとして一眼レフカメラやミラーレスカメラの結像レンズとして使用できる。

１０結像レンズ
２０レトロフォーカス型レンズ群
２１第１ユニット
２２第２ユニット
３０ガリレオ型レンズ群
３１正レンズユニット
３２負レンズユニット
ｓ絞り

Claims

物体側から順に、物体側レンズ群と、ガリレオ型レンズ群とからなる結像レンズで
あって、前記物体側レンズ群は物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズを有する第１ユニットと絞りを含む第２ユニットとからなり、前記ガリレオ型レンズ群は物体側から順に正屈折力を有する正レンズユニットと負屈折力を有する負レンズユニットとからなり、前記ガリレオ型レンズ群の負レンズユニットの射出面から像面までのバックフォーカスの長さを（Back f）、前記結像レンズの焦点距離をfとし、結像レンズのペッツバール曲率半径をR_P、最大像高をHmax、前記ガリレオ型レンズ群の前記正レンズユニットの射出面から負レンズユニットの入射面までの距離をd_Gとしたとき、以下の(1)、(2)及び(3)の条件を満たし、
0．01 ≦ （Back f）／f ≦ 0.4 (1)
−0.03 ≦ Hmax／R_P ≦ −0.01 (2)
0.3 ≦ d_G／f ≦ 0.6 (3)
結像倍率の変化に応じて、前記ガリレオ型レンズ群を前記物体側レンズ群に対して相対的に移動することによって、倍率変化に伴う収差変動を補正することを特徴とする結像レンズ。
前記倍率変化が絶対値において大きくなる場合には、前記ガリレオ型レンズ群は前記物体
側レンズ群に対して像側に移動することによって収差補正を行い、前記倍率変化が絶対値
において小さくなる場合には、前記ガリレオ型レンズ群は前記物体側レンズ群に対して物
体側に移動することによって収差補正を行う請求項１に記載の結像レンズ。
前記ガリレオ型レンズ群の移動による収差変動補正は、前記正レンズユニットと前記負レ
ンズユニットとの相対的移動を含む請求項１または２に記載の結像レンズ。
物体側から順に、物体側レンズ群と、ガリレオ型レンズ群とからなる結像レンズで
あって、前記物体側レンズ群は物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズを有する第１ユニットと絞りを含む第２ユニットとからなり、前記ガリレオ型レンズ群は物体側から順に正屈折力を有する正レンズユニットと負屈折力を有する負レンズユニットとからなり、前記ガリレオ型レンズ群の負レンズユニットの射出面から像面までのバックフォーカスの長さを（Back f）、前記結像レンズの焦点距離をfとし、結像レンズのペッツバール曲率半径をR_P、最大像高をHmax、前記ガリレオ型レンズ群の前記正レンズユニットの射出面から負レンズユニットの入射面までの距離をd_Gとしたとき、以下の(1)、(2)及び(3)の条件を満たし、
0．01 ≦ （Back f）／f ≦ 0.4 (1)
−0.03 ≦ Hmax／R_P ≦ −0.01 (2)
0.3 ≦ d_G／f ≦ 0.6 (3)
前記物体側レンズ群の前記第１ユニットは、物体側から順に配置された物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正または負のメニスカスレンズとからなり、
前記第２ユニットは、物体側から順に配置された物体側に凸面を向けたメニスカスレンズと像側に凸面を向けたメニスカスレンズとからなり、該２つのメニスカスレンズはそれぞれ正レンズと負レンズとの接合レンズで構成され、
前記絞りは前記２つのメニスカスレンズの間で互いに向かい合う２つの凹面に挟まれる空間に配置されることを特徴とする結像レンズ。
前記ガリレオ型レンズ群中の正レンズユニット群の焦点距離をfp、負レンズユニットの焦点距離をfnとしたとき、以下の（4）、（5）の条件を満たす請求項１から４のいずれか一項に記載の結像レンズ。
−0.75 ≦ fp／fn ≦ −0.45 (4)
-0.8 ≦ f／fn ≦ −0.55 (5)
前記ガリレオ型レンズ群中の正レンズユニットは、物体側から順に、正レンズと負レンズとからなる請求項１から５のいずれか一項に記載の結像レンズ。
前記ガリレオ型レンズ群中の負レンズユニットは、像側に凸面を向けた単一の負メニスカスレンズからなる請求項１から６のいずれか一項に記載の結像レンズ。