JPH0629897B2 - 結像用対物レンズ - Google Patents

結像用対物レンズ

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JPH0629897B2
JPH0629897B2 JP59212244A JP21224484A JPH0629897B2 JP H0629897 B2 JPH0629897 B2 JP H0629897B2 JP 59212244 A JP59212244 A JP 59212244A JP 21224484 A JP21224484 A JP 21224484A JP H0629897 B2 JPH0629897 B2 JP H0629897B2
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孝一 若宮
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Nippon Kogaku KK
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04Reversed telephoto objectives

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、波長200nm程度の紫外域から近赤外領域迄の
広い範囲に対して良好に色消しされた結像用対物レンズ
に関する。
(発明の背景) 通常の光学硝子では、350nmより短波長域の光線は吸収
されて透過率が急激に悪化する。従って、一般の撮影レ
ンズでは紫外域の光線で撮影することは困難である。紫
外域の光線を良好に透過する物質としては、螢石(CaF2)
及び溶融石英(SiO2)が知られている。これらは共に200n
mより短い波長域から赤外領域にいたるまで内部吸収が
少なく、優れた透過率を持つので広い波長範囲、特に紫
外線を光源とする光学系にはこれらの物質がよく用いら
れている。さらに、螢石(CaF2)は異常分散性を有してお
り、溶融石英(SiO2)と組合せて色消しを成した場合、二
次スペクトルの発生が極めて少なくすることができるの
で広い波長域に用いる光学系に適するものである。
しかし、螢石も溶融石英も共に屈折率が低く、また両者
のアッべ数の差も小さいために、収差補正が困難であ
り、従来十分な性能を有する対物レンズを得ることが難
しかった。殊に、正レンズとして用いられる螢石の屈折
率が、負レンズとして用いられる溶融石英の屈折率より
低いために、ペッツバール和の補正が極めて困難な状況
にあり、例えば、特公昭43−26269号公報に開示
された対物レンズにおいても、ペッツバール和の補正が
不十分であり、結果として負気味の像面弯曲の残存量が
大きくなっていた。
(発明の目的) 本発明の目的は、螢石(CaF2)及び溶融石英(SiO2)をレン
ズ材料として使用しつつ、上記の困難を克服して収差バ
ランスが良好で、波長200nm程度の紫外領域から、可視
領域さらには赤外領域の光線に対して良好に色補正され
た対物レンズを提供することにある。
(発明の概要) 本発明による結像用対物レンズは、物体側から順に、物
体側に凹面を向けた物体側の面と、同じく物体側に凹面
を向けた像側の面とを有する負屈折力の第1成分、両凸
形状で正屈折力の第2成分、両凹形状で負屈折力の第3
成分及び正屈折力の第4成分とを有し、全系の焦点距離
をf、該第1成分の屈折力を、該第2成分と該第3
成分との間隔をD、該第3成分の像側レンズ面の曲率半
径をRとするとき、 −1<f・<0 (1) 0.10f<D<0.25f (2) 0.21f<R<0.90f (3) の各条件を満足するものである。
前記の如く、螢石及び溶融石英は、紫外域光線の透過率
に優れているが、具体的には下表のごとき光学特性を有
している。
で定義されるものとする。また、n、n及びn
それぞれg線(λ=435.8nm)、F線(λ=486.1nm)及
びC線(λ=656.3nm)に対する屈折率である。
従って、アッベ数の関係から、螢石を正レンズに、溶融
石英を負レンズにそれぞれ用いることによって、色収差
が補正され得る。
部分分散比とアッベ数との関係を第11図に示す。図中
の直線lは一般的光学硝子の傾向を示している。図示の
如く、一般的光学硝子の組合せに比べて、螢石(CaF2)と
溶融石英(SiO2)との組合せでは、部分分散比対アッベ数
の傾斜が小さいので、二次スペクトルを小さくすること
が可能である。そして、色消し条件は、仮りに薄肉の密
着系として軸方向の色収差補正理論によれば、合成焦点
距離をf、螢石の焦点距離をf、溶融石英の焦点距離
をfとし、螢石のアッベ数をV、溶融石英のアッベ
数をVとするとき、 とする場合に、色消しが達成される。しかし、アッベ数
の差が少ないために、各々の焦点距離が短くなり、その
結果、高次収差が発生し易い。
次に、d線(λ=587.6nm)に対する螢石の屈折率をN
、溶融石英の屈折率をNとするとき、 N<N であることから、薄肉密着系ではペッツバール条件を満
足することができず、正のペッツバール和が残存する。
この残存量Pは、薄肉密着系の理論によれば、 である。
本発明では、第1成分を物体側に凹面を向けた物体側の
面と、同じく物体側に凹面を向けた像側の面とを有する
負屈折力成分として構成し、より具体的には、第1成分
を、物体側から順に物体側に凹面を有する負レンズと像
側に凸面を有する正レンズとで構成することによって、
第1成分全体としてフラットナーを形成すると共に、ペ
ッツバール和の残存を減少させる働きを持たせている。
条件(1)において、上限を越えた場合には、第1成分が
正屈折力を持つこととなってペッツバール和の正に向か
わせる作用が強くなり、結果として全系のペッツバール
和の補正が不十分となる。第1成分の負屈折力が強いこ
とは、ペッツバール和の補正には有利であるが、条件
(1)が下限を外れる場合には、第1成分での発散作用が
強くなり過ぎて高次の収差が発生する。殊に、非点収差
の発生が顕著となり良好な収差補正が困難となる。第1
成分を負レンズと正レンズとによって構成することによ
って、軸上の色収差の補正を助けると共に、倍率の色収
差の補正に対しても効果的である。
条件(2)もペッツバール和をより良く補正するためのも
のである。第2成分から第4成分までは、正・負・正の
所謂トリプレット型のレンズ配置を持つが、第2成分と
第3成分との間隔Dを適当な値とするすることにより、
第3成分の負屈折力をより強く成し、これにより条件
(1)と併せてペッツバール和を良好に補正することが可
能となる。この条件の下限を外れる場合には、第2成分
と第3成分との間隔が小さ過ぎて、ペッツバール和の補
正効果が不十分である。また、上限を越える場合には、
ペッツバール和の補正には有利であるが、レンズ系が長
くなるために非点収差が発生しがちとなり、良好な補正
状態を得ることが難しくなる。
条件(3)は収差バランスを保つために必要な条件であ
る。この条件の上限を越えると、第3成分の像側の面で
の発散作用が小さくなり、球面収差及び子午像面弯曲収
差が補正不足となり、良好な補正状態が得られなくな
る。逆に下限を外れる場合には、第3成分の像側の面で
の発散作用が強くなり過ぎるために、高次の収差が顕著
となり、特に球面収差が悪化して良好な収差バランスを
保つことが難しくなる。
ところで、近距離撮影では、一般に収差変動を生ずる
が、本発明においては、第3成分と第4成分との合成屈
折力を34とするとき、 −1.1<f・34<0 (4) の条件を満たすことが望ましい。この条件により、近距
離においても球面収差と像面とのバランスを良好に保つ
ことが可能である。近距離では、射出瞳が像面から遠ざ
かるので、一定の像高に達する主光線についてみれば、
射出角が小さくなり、第3及び第4成分を通過する光線
は近距離ほど光軸に近い位置を通ることとなる。この結
果、後方成分としての第3及び第4成分での発散作用が
強ければ、像面を負に向かわせる作用が高まる。そし
て、この条件の下限を外れる場合には、後方成分の発散
作用が強過ぎて、近距離での像面が負になり、収差バラ
ンスが悪化し、上限を上回る場合には、後方成分が収斂
作用を持つこととなるので像面が正に偏倚することとな
り収差バランスが悪化する。
(実施例) 本発明による第1実施例は、第1図に示す如く、負屈折
力の第1成分L1を物体側から順に両凹負レンズと両凸
正レンズとで構成し、第2成分L2を物体側により強い
曲率の面を向けた両凸正レンズで構成し、第3成分L3
を両凹負レンズで第4成分L4を両凸正レンズで構成し
たものである。
第2図に示した第2実施例は、第1成分L1を両凹負レ
ンズと両凸正レンズとの貼合せ負レンズで構成したもの
である。第3実施例は、第3図に示す如く、第1成分L
1を構成する負レンズと正レンズとの間に、発散性の空
気レンズを形成したものであり、画角を大きくしたもの
である。また、第4図に示した第4実施例は第4成分L
4を像側により強い曲率の面を向けた両凸正レンズとこ
れと分離されて像側に凸面をむけた負メニスカスレンズ
とで構成したものである。第5図の第5実施例は、第4
成分L4を像側により強い曲率の面を向けた正レンズと
これと接合されて像側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズとで構成したものである。
以下の表1〜表5に、本発明による第1〜第5実施例の
諸元を示す。表中、左端の数字は、物体側からの順序を
表し、Bfはバックフォーカスを、Σpは全系のペッツバ
ール和を表すものとする。
上記第1〜第5実施例についての諸収差図を、それぞれ
順に第6AB図〜第10AB図に示す。各収差図のAは
無限遠撮影状態の収差図であり、各収差図のBは撮影倍
率β=−0.5の近距離撮影状態の収差図である。いずれ
も基準波長はd線(λ=587.6nm)であり、無限遠状態
の収差を示す各A図には、g線(λ=435.8nm)、C線
(λ=656.3nm)及びA′線(λ=768.2nm)についての
倍率色収差を示すと共に、二次スペクトルを示すための
軸上色収差をも示した。無限遠撮影状態の軸外収差図で
は、目盛を撮影画角αで表し、近距離撮影状態の軸外収
差図では、目盛を物体の高さHで示した。
上記の各表及び各収差図より、本発明による実施例はい
ずれもペッツバール和が良好に補正され、諸収差ともに
良好に補正されていることが分かる。特に色収差は良好
に補正され、紫外域から赤外域に渡って極めて広い波長
域に対して優れた結像性能を有していることが明らかで
ある。また、撮影倍率β=−0.5という極めて近距離の
撮影状態においても諸収差の劣下が少なく良好な性能が
維持されていることが分かる。
(発明の効果) 以上の如く、本発明によれば、螢石(CaF2)及び溶融石英
(SiO2)をレンズ材料として使用しつつ、収差バランスが
良好で、波長200nm程度の紫外領域から、可視領域さら
には赤外領域の光線に対して良好に色補正された対物レ
ンズが達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による第1実施例のレンズ構成図、第2
図は第2実施例のレンズ構成図、第3図は第3実施例の
レンズ構成図、第4図は第4実施例のレンズ構成図、第
5図は第5実施例のレンズ構成図、第6A図及び第6B
図はそれぞれ第1実施例における無限遠撮影状態及び近
距離撮影状態の諸収差図、第7A図及び第7B図はそれ
ぞれ第2実施例における無限遠撮影状態及び近距離撮影
状態の諸収差図、第8A図及び第8B図はそれぞれ第3
実施例における無限遠撮影状態及び近距離撮影状態の諸
収差図、第9A図及び第9B図はそれぞれ第4実施例に
おける無限遠撮影状態及び近距離撮影状態の諸収差図、
第10A図及び第10B図はそれぞれ第5実施例におけ
る無限遠撮影状態及び近距離撮影状態の諸収差図、第1
1図は部分分散比とアッベ数との関係を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 L…第1成分 L…第2成分 L…第3成分 L…第4成分

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側から順に、物体側に凹面を向けた物
    体側の面と、同じく物体側に凹面を向けた像側の面とを
    有する負屈折力の第1成分、両凸形状で正屈折力の第2
    成分、両凹形状で負屈折力の第3成分及び正屈折力の第
    4成分とを有し、全系の焦点距離をf、該第1成分の屈
    折力を、該第2成分と該第3成分との間隔をD、該
    第3成分の像側レンズ面の曲率半径をRとするとき、 −1<f・<0 (1) 0.10f<D<0.25f (2) 0.21f<R<0.90f (3) の各条件を満足することを特徴とする結像用対物レン
    ズ。
JP59212244A 1984-10-09 1984-10-09 結像用対物レンズ Expired - Lifetime JPH0629897B2 (ja)

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