反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置
【課題】 広い波長域に渡って諸収差を良好に補正し、かつ広い観察領域において高い光学性能を有する反射屈折光学系を得ること。
【解決手段】 物体からの光束を集光する反射屈折部を含む第１結像光学系と、第１結像光学系からの光束を受けて中間像を形成するとともに、中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系とを有する反射屈折光学系であって、第１結像光学系は、裏面反射を利用した第１、第２の光学素子を有し、第２結像光学系は、正の屈折力の第２１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２２レンズ群を有しており、第１の光学素子と第２の光学素子と第２２レンズの構成を適切に設定したこと。
【解決手段】 物体からの光束を集光する反射屈折部を含む第１結像光学系と、第１結像光学系からの光束を受けて中間像を形成するとともに、中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系とを有する反射屈折光学系であって、第１結像光学系は、裏面反射を利用した第１、第２の光学素子を有し、第２結像光学系は、正の屈折力の第２１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２２レンズ群を有しており、第１の光学素子と第２の光学素子と第２２レンズの構成を適切に設定したこと。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料（物体）を拡大し、観察する際に好適な反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の病理検査では、光学顕微鏡を用いて病理標本（試料）を直接、人の目で観察している。近年、病理標本を画像データとして取り込み、ディスプレイ上で観察するバーチャル顕微鏡と呼ばれるものが利用されている。バーチャル顕微鏡では病理標本の画像データをディスプレイ上で観察できるため、複数人で同時に観察することができる。またこのバーチャル顕微鏡を用いると画像データを遠方の病理医と共有して診断を仰ぐこともできるなど多くの利点がある。しかし、この方法は病理標本を撮像して画像データとして取り込むためには時間がかかるという問題があった。
【０００３】
時間がかかる原因の１つとして、大きな撮像範囲の病理標本を顕微鏡の狭い撮像領域を用いて画像データとして取り込まねばならないことが挙げられる。顕微鏡の撮像領域が狭い場合、複数回撮像して、もしくはスキャンしながら撮像してそれらを繋げることで一枚の画像とする必要がある。従来より撮像回数を少なくして画像データを取り込む時間を短縮するために、広い撮像領域を持った光学系（撮像光学系）が求められている。この他、病理標本を観察する上で、広い撮像領域が求められていると同時に可視領域（広い波長域）での高い解像力を持った光学系が要望されている。
【０００４】
屈折光学系より成り可視光全域に渡って収差を良好に低減した生体細胞などの観察に好適な顕微鏡対物レンズが知られている（特許文献１）。また集積回路やフォトマスクに存在する欠陥を検査するため反射屈折光学系を用いて紫外の広波長帯域に渡って高い解像力を有した超広帯域紫外顕微鏡映像システムが知られている（特許文献２）。また、広い領域に微細なパターンを露光して半導体素子を製造するのに好適な反射屈折光学系が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０-０３４７３７
【特許文献２】特表２００７−５１４１７９
【特許文献３】特ＷＯ００/０３９６２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、バーチャル顕微鏡用の撮像光学系では広い視野領域にわたり、色収差、球面収差、コマ収差、非点収差等の諸収差が良好に補正され高い光学性能を有することが求められている。
【０００７】
特許文献１に開示されている顕微鏡対物レンズは、可視光全域に渡って諸収差を良好に低減しているが、観察領域の大きさが必ずしも十分でない。また、特許文献２に開示されている広帯域顕微鏡カタディオプトリック結像系は広波長帯域に渡って収差を良好に低減し、高い解像力を持っているものの視野領域の大きさが必ずしも十分でない。また、特許文献３に開示されている反射屈折結像光学系は広い領域に渡って、高い解像力を持っているが収差が良好に補正されている波長域の広さが必ずしも十分でない。
【０００８】
試料を拡大して観察するため、観察領域が大きく、かつ広い波長範囲にわたり高い光学性能を得るには使用する光学材料を適切に選択しつつ非球面形状の光学面を用いるのが有効である。しかしながら単に光学材料を選択しつつ非球面形状の光学面を用いても、広い波長域に渡って諸収差を良好に補正し、かつ広い観察領域に渡って高い光学性能を得るのは難しい。特に反射屈折光学系において、広い波長域で、かつ広い観察領域において高い光学性能を得るには反射屈折をする光学材料を適切に選択しつつ非球面形状の光学面を光学系中の適切なる位置に設けることが重要である。
【０００９】
本発明は、広い波長域に渡って諸収差を良好に補正し、かつ広い観察領域において高い光学性能を有する反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の反射屈折光学系は、 物体からの光束を集光する反射屈折部を含む第１結像光学系と、前記第１結像光学系からの光束を受けて中間像を形成するとともに、前記中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系とを有する反射屈折光学系であって、
前記第１結像光学系は、光軸周辺を光透過部とし、前記光透過部よりも外周側の部分のうち物体側の面に反射部を設け裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺を光透過部とし、前記光透過部よりも外周側の部分のうち像側の面に反射部を設け裏面反射部とした第２の光学素子とを有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは互いの裏面反射部が対向するように配置されており、
前記第２結像光学系は物体側から像面側へ順に、正の屈折力の第２１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２２レンズ群を有しており、
前記物体からの光束は、順に前記第１の光学素子の光透過部、前記第２の光学素子の裏面反射部、前記第１の光学素子の裏面反射部、前記第２の光学素子の光透過部を介して前記第２結像光学系に出射しており、
前記第１の光学素子の裏面反射部と前記第２の光学素子の裏面反射部とは非球面形状であり、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の材料は同じであり、該材料のアッベ数と屈折率を各々νｄＭ、ＮｄＭ、前記第２２レンズ群に含まれる焦点距離が最も短い正レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｐ、Ｎｄ２２ｐ、前記第２２レンズ群に含まれる焦点距離が最も短い負レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｎ、Ｎｄ２２ｎとするとき、
νｄ２２ｎ＜νｄ２２ｐ＜νｄＭ
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｐ
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｎ
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広い波長域に渡って諸収差を良好に補正し、かつ広い観察領域において高い光学性能を有する反射屈折光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例の撮像装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】実施例１の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図３】実施例１の反射屈折光学系の横収差図である。
【図４】実施例２の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図５】実施例２の反射屈折光学系の横収差図である。
【図６】実施例３の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図７】実施例３の反射屈折光学系の横収差図である。
【図８】実施例４の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図９】実施例４の反射屈折光学系の横収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明の撮像装置１０００は、光源手段１０１と、光源手段１０１からの光束で物体１０３を照明する照明光学系１０２と、物体１０３を結像する反射屈折光学系１０４を有している。更に反射屈折光学系１０４によって結像された物体像を光電変換する撮像素子１０５と、撮像素子１０５からのデータより画像情報を生成する画像処理系１０６と画像処理系１０６で生成した画像データを表示する表示手段１０７とを有する。この他、画像処理系１０６で処理された画像情報を記憶する記憶手段１１０を有する。
【００１４】
本発明の反射屈折光学系１０４は、物体からの光束を集光する反射屈折部を含む第１結像光学系Ｇ１と、第１結像光学系Ｇ１からの光束を受けて中間像ＩＭを形成するとともに、中間像ＩＭを像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系Ｇ２を有する。また、本発明の反射屈折光学系１０４は物体１０３面上で直径３ｍｍ以上の視野領域を撮像する。
【００１５】
図１は本発明の撮像装置の要部概略図である。図２は本発明の反射屈折光学系の実施例１の要部概略図である。図３は本発明の実施例１の反射屈折光学系の横収差図である。図４、図５は本発明の反射屈折光学系の実施例２の要部概略図と横収差図である。図６、図７は本発明の反射屈折光学系の実施例３の要部概略図と横収差図である。図８、図９は本発明の反射屈折光学系の実施例４の要部概略図と横収差図である。
【００１６】
以下、図１を参照して、本発明の反射屈折光学系１０４を有する撮像装置１０００の構成について説明する。撮像装置１０００は、光源手段１０１からの光を照明光学系１０２によって集光して試料としての物体１０３を均一に照明する。このとき使用する光は可視光（例えば、波長４００ｎｍ〜波長７００ｎｍであり、少なくとも波長４８６ｎｍ〜波長６５６ｎｍの領域の光を含む）が用いられる。結像光学系は物体１０３の像を撮像素子１０５上に結像する反射部と屈折部を有する反射屈折光学系１０４より成っている。
【００１７】
撮像素子１０５で取得したデータ（画像情報）は、画像処理系１０６によって画像データを生成し、生成した画像データを表示手段１０７などに表示する。この他、記憶手段１１０に記憶している。画像処理系１０６では反射屈折光学系１０４で補正しきれなかった収差を補正したり、または、撮像位置の異なった画像データを繋げて一枚の画像データに合成したりするなど用途に応じた処理が行われる。
【００１８】
図２、図４、図６、図８のレンズ断面図を用いて本発明の反射屈折光学系１０４の構成について説明する。図２、図４、図６、図８において、１０４は反射屈折光学系、１０３は試料としての物体面である。１０５は撮像素子であり、像面に配置されている。ＡＳは開口絞り、ＩＭは中間像である。ＡＸは反射屈折光学系１０４の光軸である。
【００１９】
反射屈折光学系１０４は物体１０３からの光束を集束光に変換する反射面を含む第１結像光学系Ｇ１を有する。更に第１結像光学系Ｇ１からの集束光を受けて、所定面に中間像ＩＭを形成し、その中間像ＩＭを撮像素子１０５に結像する屈折面と開口絞りＡＳと遮光部ＳＨを含む第２結像光学系Ｇ２を有する。
【００２０】
第１結像光学系Ｇ１は、物体側から順に第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１、第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２を有している。第２結像光学系Ｇ２は、物体側から順に第２１レンズ群Ｇ２１、開口絞りＡＳ、第２２レンズ群Ｇ２２を有している。
【００２１】
ここで開口絞りＡＳを第１結像光学系Ｇ１側に設けても良い。レンズ断面図では物体面１０３から像面１０５に至る軸上光束と軸外光束が模式的に示されている。第１結像光学系Ｇ１の第１の光学素子Ｍ１は、物体１０３側の面が凸形状で、光軸周辺が正の屈折力の光透過部Ｍ１Ｔ、周辺部（外周側）のうち物体側の面Ｍ１ａに反射膜を施し、裏面反射部としている。第２の光学素子Ｍ２は物体側に凹面を向けたメニスカス形状である。
【００２２】
そして光軸周辺が負の屈折力の光透過部Ｍ２Ｔ、周辺部のうち像側の面Ｍ２ｂに反射膜を施し、裏面反射部としている。第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２は互いに裏面反射部Ｍ１ａ、Ｍ２ｂが対向するように配置されている。第２結像光学系Ｇ２は物体１０３からの光束のうち光軸近傍の光束を遮光し、撮像素子１０５に入射するのを防止する遮光板ＳＨが開口絞りＡＳ又はその近傍に配置されている。
【００２３】
反射屈折光学系１０４では、照明光学系１０２からの光束で照明され、物体１０３から出射した光束は第１の光学素子Ｍ１の中央透過部Ｍ１Ｔを通過する。その後、第２の光学素子Ｍ２の屈折面Ｍ２ａに入射し、その後裏面反射部Ｍ２ｂで反射し、屈折面Ｍ２ａを通過して第１の光学素子Ｍ１の屈折面Ｍ１ｂに入射する。その後、第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａで反射する。
【００２４】
そして屈折面Ｍ１ｂを通過し、第２の光学素子Ｍ２の中央透過部Ｍ２Ｔを通過し、第２結像光学系Ｇ２側へ出射している。また、第１結像光学系Ｇ１の第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に、同一の光学材料を用いることによって、第１結像光学系Ｇ１で発生する２次スペクトルを低減し、色収差を良好に補正している。
【００２５】
ここで、第１結像光学系Ｇ１に含まれる第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａと第２の光学素子Ｍ２の裏面反射部Ｍ２ｂはいずれも非球面形状より成っている。これにより、色収差の発生を抑えつつ、球面収差やコマ収差等を良好に補正している。また高ＮＡ（口径比）でも、可視の広波長帯域に渡って諸収差を良好に低減している。尚、非球面形状は裏面反射面Ｍ１ａ、Ｍ２ｂのいずれか一方の面であっても良い。
【００２６】
また、第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａと第２の光学素子Ｍ２の裏面反射部Ｍ２ｂは、いずれも正の屈折力の反射面としている。これにより、第２結像光学系Ｇ２のレンズの正の屈折力を強くして光学系全長を短くしたときのペッツバール和の増大を軽減している。これはペッツバール和への効き方が反射面と屈折面で反対となるためである。第２結像光学系Ｇ２は、第１結像光学系Ｇ１からの集束光を受けて所定面上に中間像を形成する。そして、中間像ＩＭからの光を集光する正の屈折力の第２１レンズ群（レンズ群）Ｇ２１と、開口絞りＡＳと正の屈折力の第２２レンズ群（レンズ群）Ｇ２２を有する。
【００２７】
そして、撮像素子１０５上に物体１０３を拡大結像している。遮光部ＳＨは、物体１０３からの光が、第１の光学素子Ｍ１、及び、第２の光学素子Ｍ２で反射されることなく、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の中心透過部Ｍ１Ｔ、Ｍ２Ｔを通過して直接、撮像素子１０５に到達することを防いでいる。
【００２８】
第２２レンズ群Ｇ２２はレンズ（レンズ成分）Ｌ１乃至レンズ（レンズ成分）Ｌ８より又はレンズＬ１乃至レンズＬ９より構成されている。
【００２９】
本実施例において、第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２の材料は同じであり、材料のアッベ数と屈折率を各々νｄＭ、ＮｄＭとする。第２２レンズ群Ｇ２２に含まれる焦点距離が最も短い正レンズ（レンズＡ）の材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｐ、Ｎｄ２２ｐとする。第２２レンズ群Ｇ２２に含まれる焦点距離が最も短い負レンズ（レンズＢ）の材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｎ、Ｎｄ２２ｎとする。このとき、
νｄ２２ｎ＜νｄ２２ｐ＜νｄＭ ・・・（１）
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｐ ・・・（２）
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｎ ・・・（３）
なる条件式を満足している。
【００３０】
条件式（１）は主に軸上色収差を補正するためのものである。条件式（１）の左の不等号が成り立たない場合には、軸上色収差が残存し良好な光学性能を得るのが難しくなる。右の不等号が成り立たない場合には、第１結像光学系Ｇ１で発生する2次スペクトルが大きくなるため、それを第２結像光学系Ｇ２で良好に補正するのが難しくなる。
【００３１】
条件式（２）と条件式（３）は主に第２結像光学系のレンズＡとレンズＢでの球面収差の発生量を小さくするための条件である。条件式（２）、（３）が成り立たないと、球面収差の補正が難しくなるとともに、像面湾曲の補正も難しくなる。
【００３２】
各実施例ではレンズＡよりもレンズＢの方が像側に配置されている。これにより、正レンズＡで光束を絞ったあとに負レンズＢを配置するので負レンズBの有効径を小さくでき、負レンズBのパワーの絶対値を大きくすることができる。それによって負レンズBで軸外光束を大きく発散させることができ、観察視野を拡大するのが容易となる。
【００３３】
第２結像光学系Ｇ２は、レンズ中心からレンズ周辺にいくに従って曲率半径の絶対値が小さくなる非球面形状の凹面を含む負の屈折力の非球面レンズ（光学素子）（負レンズＢ）を有する。
【００３４】
各実施例において第４レンズＬ４の像側の面が非球面形状である。また第４レンズＬ４は負レンズＢに相当している。第２結像光学系Ｇ２に、光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような凹面形状の非球面を含むことにより、軸外光線を光軸から離れる方向に大きく変位させることが容易になり、観察視野の拡大を容易にしている。
【００３５】
また、凹面形状の非球面レンズが開口絞りＡＳよりも像側の第２２レンズ群Ｇ２２の中に少なくとも１つあるように構成している。これによって、軸外光線を光軸から離れる方向に大きく変位させることが容易となり、観察視野の拡大を容易にしている。またこれにより、レンズ外形やレンズ全長のコンパクト化を容易にしている。
【００３６】
各実施例において、第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２の材料の屈折率とアッベ数を各々νｄＭ、ＮｄＭとする。このとき、
−０．００１＜（ＮｄＭ−１．５）／νｄＭ＜０．００２ ・・・（４）
なる条件式を満足している。
【００３７】
条件式（４）は、第１結像光学系Ｇ１で発生する色収差を軽減するためのものである。条件式（４）の下限値を下回ると、適切なる光学材料が少なくなる。また条件式（４）の上限値を上回ると残存する色収差が大きくなるので、好ましくない。
【００３８】
各実施例の反射屈折光学系では、第１結像光学系Ｇ１を構成する２つの光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に、同一の光学材料を用いている。このことによって、第１結像光学系Ｇ１で発生する２次スペクトルの値を低減し、色収差を良好に補正するのを容易にしている。
【００３９】
各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比をθｇＦＭ２とする。第２２レンズ群Ｇ２２に含まれる焦点距離が最も短い正レンズ（レンズＡ）の材料の部分分散比をθｇＦ２２とする。第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とする。第２１レンズ群Ｇ２１と第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離を各々ｆＧ２１、ｆＧ２２とする。このとき、以下の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００４０】
｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜≦０．０３ ・・・（５）
０．００５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８００ ・・・（６）
０．００５＜｜ｆＧ２１／ｆ２｜＜０．５００ ・・・（７）
０．０１＜｜ｆＧ２２／ｆ２｜＜１．８０ ・・・（８）
０．１＜ｆＧ２１／ｆＧ２２＜０．８ ・・・（９）
ここで、本実施例で用いている光学素子（レンズ）の材料の部分分散比とアッベ数は次のとおりである。フラウンフォーファ線のｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。アッベ数νｄ、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦは次のとおりである。
【００４１】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
条件式（５）は波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする可視領域全域に亘って、第１結像光学系Ｇ１で発生する色収差を第２結像光学系Ｇ２で補正するためのものである。条件式（５）を満足することによって、可視領域全体に亘って、分解能を損なうことなく物体の色情報を得るのを容易にしている。条件式（５）の範囲を逸脱すると色収差の２次スペクトルが大きくなるため、好ましくない。
【００４２】
各実施例の反射屈折光学系は、物体１０３上の観察視野領域をφ３ｍｍ以上としている。視野領域がこれ以下であると、試料全体を分割撮像する場合の撮像回数が増えて、撮像全体に掛かる時間が長くなるため好ましくない。視野領域をφ３ｍｍ以上とすることにより、分割撮像の分割数が少なくなるので撮像時間の短縮が容易となる。更に、視野領域がφ１０ｍｍ以上であれば更に好ましく、試料の一括撮像が可能になるので、撮像時間の大幅な短縮が容易になる。
【００４３】
条件式（６）は第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２の焦点距離の比に関する。条件式（６）の上限値を超えて第１結像光学系Ｇ１の焦点距離が長くなりすぎると瞳の中抜けが増大し像の劣化をまねくか、又はＧ１のサイズが大きくなりすぎるため好ましくない。また、条件式（６）の下限値を超えて第１結像光学系Ｇ１の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると色収差と像面湾曲の補正が困難になるため好ましくない。
【００４４】
条件式（７）は第２１レンズ群Ｇ２１と第２結像光学系Ｇ２の焦点距離の比に関する。条件式（７）の上限値を超えて第２１レンズ群Ｇ２１の焦点距離が長くなりすぎると光学系の全長が長くなりすぎるため好ましくない。また、条件式（７）の下限値を超えて第２１レンズ群Ｇ２１の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、第２１レンズ群内のレンズ配置のスペースが狭くなりレンズが配置できない可能性があるため好ましくない。
【００４５】
条件式（８）は第２２レンズ群Ｇ２２と第２結像光学系Ｇ２の焦点距離の比に関する。条件式（８）の上限値を超えて第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離が長くなりすぎると光学系の全長が長くなりすぎるため好ましくない。また、条件式（８）の下限値を超えて第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、第２１レンズ群Ｇ２１内のレンズ配置のスペースが狭くなりレンズが配置できない可能性があるため好ましくない。
【００４６】
条件式（９）は第２１レンズ群Ｇ２１と第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離の比に関する。 条件式（９）の上限値を超えて第２１レンズ群Ｇ２１の焦点距離が第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離に比べて長くなりすぎると、光学系の倍率が小さくなりすぎ、所望の倍率（例えば４〜１２倍）に納めることが難しくなる。条件式（９）の下限値を超えて第２１レンズ群Ｇ２１の焦点距離が第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離に比べて短くなりすぎると、光学系の倍率が大きくなりすぎ、所望の倍率（例えば４〜１２倍）に納めることが難しくなる。
【００４７】
第２結像光学系は、レンズ中心からレンズ周辺にいくに従って曲率半径の絶対値が小さくなる非球面形状の凹面を含む負の屈折力の非球面レンズを有する非球面レンズの焦点距離をｆＬ４、非球面レンズの物体側と像側の面の近軸曲率半径を各々ＲＬ４１、ＲＬ４２、第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離をｆＧ２２とする。このとき、
ＲＬ４１／ＲＬ４２＜−１．０ ・・・（１０）
−１．０＜ｆＬ４／ｆＧ２２＜−０．１ ・・・（１１）
なる条件式を満足している。
【００４８】
条件式（１０）は非球面レンズのレンズ形状を規定する。条件式（１０）を満足することにより非球面レンズの物体側（第一面側）の面の曲率半径よりも像側（第二面側）の面の曲率半径を小さくしている。これにより非球面レンズの像側の屈折面から射出する軸外光線を大きくはねあげることができ、観察視野の拡大を図っている。
【００４９】
条件式（１１）は非球面レンズのパワー（屈折力）を規定する。条件式（１１）を満足することにより、非球面レンズのパワーを大きくすることが容易となり、非球面レンズから射出する軸外光線を大きくはねあげることができ、観察視野の拡大を図っている。条件式（１１）の下限値を下回ると非球面レンズのパワーが小さすぎて観察視野の拡大が難しくなる。また、条件式（１１）の上限値を上回ると非球面レンズのパワーが大きすぎて収差補正が難しくなる。更に好ましくは条件式（１０）、（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００５０】
−１０．００＜ＲＬ４１／ＲＬ４２＜−１．０５ ・・・（１０ａ）
−０．８＜ｆＬ４／ｆＧ２２＜−０．２ ・・・（１１ａ）
以上のように各実施例によれば、高ＮＡで可視光全域に亘って収差を低減した、広い視野領域を有する反射屈折光学系が得られる。
【００５１】
次に各実施例の反射屈折光学系について説明する。
［実施例１］
実施例１において第１結像光学系Ｇ１は、第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１及び第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２を有している。第２結像光学系Ｇ２は、第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２、及び、開口絞りＡＳを有している。第２２レンズ群Ｇ２２は、レンズ（光学素子）Ｌ１乃至Ｌ８を有している。第２結像光学系Ｇ２には３種類以上の光学材料よりなるレンズを使用している。
【００５２】
開口絞りＡＳよりも像側にある第２２レンズ群Ｇ２２の物体側から数えて第４番目の第４レンズＬ４には非球面が用いられている。この第４レンズＬ４は、両凹形状の負レンズ（レンズＢ）であり、像側の凹面（表１の第３０面）が非球面形状となっている。この非球面は、光軸を含む断面内で光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような形状をしている。この非球面によって、軸外の光束を光軸から離れる方向に変位させることが容易となり、観察視野の拡大を容易にしている。
【００５３】
これは、レンズ全長の短縮化や、この非球面よりも物体側のレンズ径のコンパクト化にも寄与している。更に第４レンズＬ４が両凹形状であることや、その前後のレンズに比べて光線有効径の小さな場所に配置されていることも、軸外の光束を光軸から離れる方向に変位させることを一層容易にし、観察視野の拡大を容易にしている。
【００５４】
本実施例の第４レンズＬ４の像側の非球面は、近軸曲率半径の球面に対する非球面のサグ量は有効径端で１．２ｍｍである。
【００５５】
本実施例において、第４レンズＬ４の両面の近軸曲率半径の比はＲＬ４１／ＲＬ４２＝−２．１２８となり、条件式（１０）を満たしている。また、第４レンズＬ４の焦点距離をｆＬ４、第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離ｆＧ２２の比はｆＬ４／ｆＧ２２＝−０．５２２となり条件式（１１）を満たす。本実施例において、開口絞りＡＳより像側にある正レンズのうち最も焦点距離の短い正レンズＡは両凸形状の第２レンズＬ２である。第２レンズＬ２の材料の部分分散比θｇＦ２２は０．５４８である。
【００５６】
一方、第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比θｇＦＭ２は０．５３０である。そのため｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜＝０．０１８となり、条件式（５）を満たす。このため、２次スペクトルを小さくすることが容易である。
【００５７】
実施例１の反射屈折光学系１０４において、物体側の開口数は０．７であって、倍率は４倍、物体１０３での物体高Ｙは１０．６ｍｍ、観察視野領域はφ（直径）２１．２ｍｍである。観察視野領域はφ３ｍｍ以上を満たしており、且つφ１０ｍｍ以上も満たしている。一方、像面１０５での像高Ｙ’は４２．４ｍｍ、像面サイズは直径φ８４．８ｍｍである。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックであり、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また、可視域の波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする白色光での波面収差が５０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００５８】
図３は実施例１の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に関する条件式（４）の値は、−０．０００２であり、条件式（４）の範囲内である。
【００５９】
［実施例２］
実施例２の反射屈折光学系について説明する。特に述べない部分については実施例１と同様である。
【００６０】
反射屈折光学系１０４を構成する第１、第２結像光学系Ｇ１、Ｇ２、第２結像光学系Ｇ２を構成する第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２の構成及び光学作用は実施例１と略同じである。開口絞りＡＳよりも像側にある第２２レンズ群Ｇ２２の第４レンズＬ４には非球面が用いられている。この第４レンズＬ４は、両凹形状の負レンズ（レンズＢ）であり、像側の凹面（数値実施例２の第３１面）が非球面形状となっている。
【００６１】
この非球面は、光軸を含む断面内で光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような形状をしている。第４レンズＬ４はその前後のレンズに比べて光線有効径の小さな場所に配置されている。
【００６２】
本実施例の第４レンズＬ４の像側の非球面は、近軸曲率半径の球面に対する非球面のサグ量は有効径端で０．１１ｍｍである。本実施例において、条件式（１０）の値はＲＬ４１／ＲＬ４２＝−８．０８１となるため条件式（１０）を満たす。また、条件式（１１）のｆＬ４／ｆＧ２２の値は−０．４０２となるため条件式（１１）を満たす。
【００６３】
本実施例において、第２２レンズ群Ｇ２２の中で最も焦点距離の短い正レンズＡは両凸形状の第３レンズＬ３である。第３レンズＬ３の材料の部分分散比θｇＦ２２は０．５４６であり、一方、第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比θｇＦＭ２も０．５４６である。そのため｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜＝０．０００となり、条件式（５）を満たす。
【００６４】
この実施例２の反射屈折光学系１０４において、物体側の開口数は０．７であって、倍率は４倍、物体１０３での物体高Ｙは１０．６ｍｍ、観察視野領域はφ２１．２ｍｍである。観察視野領域はφ３ｍｍ以上を満たしており、且つφ１０ｍｍ以上も満たしている。一方、像面１０５での像高Ｙ’は４２．４ｍｍ、像面サイズはφ８４．８ｍｍである。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックであり、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また、可視域の波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする白色光での波面収差が６０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００６５】
図５は実施例２の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に関する条件式（４）の値は、＋０．０００３であり、条件式（４）の範囲内である。
【００６６】
［実施例３］
実施例３の反射屈折光学系について説明する。特に述べない部分については実施例１と同様である。
【００６７】
反射屈折光学系１０４を構成する第１、第２結像光学系Ｇ１、Ｇ２、第２結像光学系Ｇ２を構成する第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２の構成及び光学作用は実施例１と略同じである。開口絞りＡＳよりも像側にある第２２レンズ群Ｇ２２の第４レンズＬ４には非球面が用いられている。この第４レンズＬ４は、両凹形状の負レンズ（レンズＢ）であり、像側の凹面（数値実施例３の第３１面）が非球面形状となっている。
【００６８】
この非球面は、光軸を含む断面内で光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような形状をしている。第４レンズＬ４はその前後のレンズに比べて光線有効径の小さな場所に配置されている。
【００６９】
本実施例の第４レンズＬ４の像側の非球面は、近軸曲率半径の球面に対する非球面のサグ量は有効径端で０．８７ｍｍである。本実施例において、条件式（１０）の値はＲＬ４１／ＲＬ４２＝−４．４０２となるため条件式（１０）を満たす。また、条件式（１１）のｆＬ４／ｆＧ２２の値は−０．３８７となるため条件式（１１）を満たす。
【００７０】
本実施例において、第２２レンズ群Ｇ２２の中で最も焦点距離の短い正レンズＡは両凸形状の第３レンズＬ３である。第３レンズＬ３の材料の部分分散比θｇＦ２２は０．５４６であり、一方、第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比θｇＦＭ２も０．５４６である。そのため｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜＝０．０００となり、条件式（５）を満たす。
【００７１】
この実施例３の反射屈折光学系１０４において、物体側の開口数は０．７であって、倍率は５．９倍、物体１０３での物体高Ｙは１０．６ｍｍ、観察視野領域はφ２１．２ｍｍである。観察視野領域はφ３ｍｍ以上を満たしており、且つφ１０ｍｍ以上も満たしている。一方、像面１０５での像高Ｙ’は６２．５ｍｍ、像面サイズは直径φ１２５ｍｍである。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックであり、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また、可視域の波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする白色光での波面収差が６０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００７２】
図７は実施例３の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に関する条件式（４）の値は、＋０．０００３であり、条件式（４）の範囲内である。
【００７３】
［実施例４］
実施例４の反射屈折光学系１０４について説明する。特に述べない部分については実施例１と同様である。
【００７４】
反射屈折光学系１０４を構成する第１、第２結像光学系Ｇ１、Ｇ２、第２結像光学系Ｇ２を構成する第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２の構成及び光学作用は実施例１と略同じである。本実施例において第２２レンズ群Ｇ２２は、レンズＬ１乃至Ｌ９で構成されている点が異なっている。
【００７５】
開口絞りＡＳよりも像側にある第２２レンズ群Ｇ２２の第４レンズＬ４には非球面が用いられている。この第４レンズＬ４は、両凹形状の負レンズ（レンズＢ）であり、像側の凹面（数値実施例４の第３３面）が非球面形状となっている。この非球面は、光軸を含む断面内で光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような形状をしている。第４レンズＬ４はその前後のレンズに比べて光線有効径の小さな場所に配置されている。本実施例の第４レンズＬ４の像側の非球面は、近軸曲率半径の球面に対する非球面のサグ量は有効径端で２．０６ｍｍである。
【００７６】
本実施例において、条件式（１０）の値はＲＬ４１／ＲＬ４２＝−１．１７５となるため条件式（１０）を満たす。また、条件式（１１）のｆＬ４／ｆＧ２２の値は−０．４６３となるため条件式（１１）を満たす。本実施例において、第２２レンズ群Ｇ２２の中で最も焦点距離の短い正レンズＡは両凸形状の正レンズＬ３である。第３レンズＬ３の材料の部分分散比θｇＦ２２は０．５６０であり、一方、第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比θｇＦＭ２は０．５４６である。そのため｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜＝０．０１４となり、条件式（５）を満たす。
【００７７】
この実施例４の反射屈折光学系１０４において、物体側の開口数は０．７であって、倍率は１１．９倍、物体１０３での物体高Ｙは１０．６ｍｍ、観察視野領域はφ２１．２ｍｍである。観察視野領域はφ３ｍｍ以上を満たしており、且つφ１０ｍｍ以上も満たしている。一方、像面１０５での像高Ｙ’は１２６ｍｍ、像面サイズは直径φ２５２ｍｍである。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックであり、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また、可視域の波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする白色光での波面収差が４０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００７８】
図９は実施例４の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に関する条件式（４）の値は、＋０．０００３であり、条件式（４）の範囲内である。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明を開口絞りＡＳが第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の間に配置された反射屈折光学系に適用してもよい。
【００８０】
また、例えば第２結像光学系に実際の開口絞りが配置されていない光学系であっても、主光線が第２結像光学系内で光軸を横切るような構成の光学系であれば、主光線と光軸との交点を開口絞り位置とみなして本発明を適用することができる。また、本発明は大画面をスキャンする撮像装置にもスキャンしない撮像装置にも適用可能である。
【００８１】
以下、各実施例の数値実施例を示す。面番号は物体面（試料面）から像面まで数えた光学面の順である。ｒは第ｉ番目の光学面の曲率半径である。ｄは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔である（符号は物体側から像面側へ測ったときを（光が進行するときを）正、逆方向を負としている）。Ｎｄ、νｄは波長５８７．６ｎｍに対する材料の屈折率とアッベ数をそれぞれ示している。
【００８２】
非球面の形状は、以下の式に示す一般的な非球面の式で表される。以下の式において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、A、B、C、D、E、F、G、H、J・・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数である。
【００８３】
【数１】
【００８４】
「Ｅ−Ｘ」は「１０-X」を意味する。前述した各条件式と数値実施例との関係を表１に示す。
【００８５】
［数値実施例１］
面番号 ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 13.39
1 736.61 24.08 1.4875 70.2
2 -9661.75 97.67
3 -118.31 9.38 1.4875 70.2
4 -170.29 -9.38 1.4875 70.2 反射面
5 -118.31 -97.67
6 -9661.75 -24.08 1.4875 70.2
7 736.61 24.08 1.4875 70.2 反射面
8 -9661.75 97.67
9 -118.31 9.38 1.4875 70.2
10 -170.29 10.00
11 -458.41 5.89 1.6425 58.4
12 -119.83 3.29
13 -54.79 5.00 1.6477 33.8
14 -998.82 11.55 1.6204 60.3
15 -54.52 0.73
16 79.77 7.04 1.6204 60.3
17 483.74 34.05
18 59.02 11.53 1.7620 40.1
19 109.31 0.50
20 65.70 20.52 1.4875 70.4
21 -118.81 24.84
22 ∞ 20.00 開口絞り
23 -49.26 33.31 1.8052 25.4
24 -79.27 0.50
25 122.53 26.67 1.6385 55.4
26 -86.46 0.50
27 57.90 15.51 1.4875 70.4
28 78.67 17.39
29 -124.44 5.74 1.5673 42.9
30 58.49 15.64
31 -147.56 8.96 1.7570 47.8
32 -75.81 11.90
33 -59.72 8.10 1.6034 38.0
34 272.55 9.12
35 -178.62 19.27 1.7205 34.7
36 -68.40 0.50
37 1362.89 16.90 1.5111 60.5
38 -142.77 10.50
（非球面係数）
面番号
1,7 k= 0.00E+00 A= 6.72E-09 B= 6.14E-14 C= 2.27E-17 D=-9.74E-22
E= 1.18E-25 F=-5.31E-30 G= 2.75E-34 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
4,10 k= 0.00E+00 A= 5.58E-09 B= 2.43E-13 C= 9.28E-18 D= 1.61E-22
E= 2.65E-26 F=-9.34E-31 G= 5.28E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
17 k= 0.00E+00 A= 6.69E-07 B=-6.19E-11 C= 3.77E-14 D=-1.71E-16
E= 1.20E-19 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
19 k= 0.00E+00 A= 9.53E-07 B= 2.89E-10 C= 2.54E-14 D=-5.14E-18
E= 5.40E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
26 k= 0.00E+00 A= 4.94E-07 B= 1.25E-11 C= 2.56E-15 D=-9.15E-19
E= 1.58E-22 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
30 k= 0.00E+00 A= 1.32E-06 B= 1.83E-10 C=-1.01E-13 D=-2.77E-18
E=-2.19E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
38 k= 0.00E+00 A=-6.34E-07 B= 9.02E-12 C=-3.52E-14 D= 9.31E-18
E=-1.34E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
【００８６】
［数値実施例２］
面番号 ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 13.39
1 914.69 10.00 1.5182 58.9
2 -3746.87 108.16
3 -119.33 10.30 1.5182 58.9
4 -171.61 -10.30 1.5182 58.9 反射面
5 -119.33 -108.16
6 -3746.87 -10.00 1.5182 58.9
7 914.69 10.00 1.5182 58.9 反射面
8 -3746.87 108.16
9 -119.33 10.30 1.5182 58.9
10 -171.61 10.50
11 -166.20 6.28 1.6031 60.6
12 -78.85 2.58
13 -59.36 5.00 1.6989 30.1
14 165.70 8.66 1.5831 59.4
15 -60.59 12.89
16 91.17 32.10 1.7440 44.8
17 32606.75 20.79
18 64.72 23.38 1.7440 44.8
19 -93.02 13.04 1.6989 30.1
20 924.91 8.49
21 -124.32 5.86 1.7200 50.2
22 -106.70 24.20
23 ∞ 38.00 開口絞り
24 286.56 12.00 1.7200 50.2
25 -348.88 0.50
26 482.47 15.14 1.7618 26.5
27 -133.69 4.39
28 69.00 21.22 1.6230 58.2
29 -674.14 3.68
30 -351.10 5.00 1.6989 30.1
31 43.45 52.65
32 -48.16 5.00 1.5174 52.4
33 122.81 2.31
34 138.39 17.97 1.7200 50.2
35 -156.35 0.50
36 149.52 8.70 1.7440 44.8
37 301.27 19.30
38 245.18 18.02 1.7440 44.8
39 -537.83 10.00
（非球面係数）
面番号
1,7 k= 0.00E+00 A= 7.23E-09 B= 2.58E-13 C= 4.55E-18 D=-3.30E-23
E= 1.43E-25 F=-1.32E-29 G= 6.00E-34 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
4,10 k= 0.00E+00 A= 4.67E-09 B= 2.22E-13 C= 9.16E-18 D= 2.18E-22
E= 1.80E-26 F=-1.31E-31 G= 2.63E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
17 k= 0.00E+00 A= 4.59E-07 B= 5.81E-11 C= 4.24E-15 D= 5.46E-18
E=-2.20E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
20 k= 0.00E+00 A= 1.16E-06 B= 2.27E-10 C= 7.60E-14 D=-1.40E-17
E= 1.70E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
27 k= 0.00E+00 A= 2.36E-07 B=-7.77E-12 C=-6.93E-16 D= 3.97E-19
E=-1.99E-23 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
31 k= 0.00E+00 A=-1.17E-08 B= 2.80E-11 C= 1.26E-13 D=-8.64E-17
E= 9.63E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
32 k= 0.00E+00 A= 9.61E-07 B= 3.85E-10 C= 2.59E-13 D=-4.59E-17
E= 7.72E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
【００８７】
［数値実施例３］
面番号 ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 13.39
1 894.62 10.00 1.5182 58.9
2 -3308.82 107.32
3 -121.36 10.05 1.5182 58.9
4 -171.86 -10.05 1.5182 58.9 反射面
5 -121.36 -107.32
6 -3308.82 -10.00 1.5182 58.9
7 894.62 10.00 1.5182 58.9 反射面
8 -3308.82 107.32
9 -121.36 10.05 1.5182 58.9
10 -171.86 10.50
11 -149.75 6.17 1.6031 60.6
12 -72.32 2.52
13 -57.02 5.00 1.6989 30.1
14 221.17 8.36 1.5831 59.4
15 -61.63 7.69
16 84.63 23.57 1.7440 44.8
17 1668.62 20.73
18 63.81 22.15 1.7440 44.8
19 -82.25 14.70 1.6989 30.1
20 -10648.41 1.10
21 66.41 7.06 1.7200 50.2
22 66.75 28.00
23 ∞ 35.87 開口絞り
24 224.09 14.11 1.7200 50.2
25 -304.53 0.50
26 18489.00 28.22 1.7618 26.5
27 -137.85 9.00
28 78.13 23.03 1.6230 58.2
29 -431.72 7.18
30 -245.67 5.00 1.6989 30.1
31 55.81 54.58
32 -56.99 5.00 1.5174 52.4
33 157.80 5.26
34 216.64 15.80 1.7200 50.2
35 -256.66 30.52
36 203.73 26.28 1.7440 44.8
37 448.63 14.60
38 769.29 16.73 1.7440 44.8
39 -262.77 10.00
（非球面係数）
面番号
1,7 k= 0.00E+00 A= 6.23E-09 B= 1.93E-13 C= 1.31E-17 D=-1.14E-21
E= 2.38E-25 F=-1.87E-29 G= 7.29E-34 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
4,10 k= 0.00E+00 A= 4.61E-09 B= 2.16E-13 C= 9.13E-18 D= 1.60E-22
E= 2.52E-26 F=-6.70E-31 G= 4.31E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
17 k= 0.00E+00 A= 6.04E-07 B= 7.98E-11 C=-4.25E-14 D= 2.72E-17
E=-2.20E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
20 k= 0.00E+00 A= 1.22E-06 B= 2.94E-10 C= 9.95E-14 D=-2.62E-17
E= 2.70E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
27 k= 0.00E+00 A= 1.45E-07 B= 1.45E-11 C=-2.48E-15 D= 4.29E-19
E=-1.62E-23 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
31 k= 0.00E+00 A= 4.76E-07 B= 7.53E-11 C= 7.80E-14 D=-1.11E-18
E= 2.06E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
32 k= 0.00E+00 A= 6.64E-07 B= 2.24E-10 C= 7.37E-14 D= 1.27E-17
E= 8.86E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
【００８８】
［数値実施例４]
面番号 ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 12.74
1 929.59 16.68 1.5182 58.9
2 -2124.78 105.79
3 -125.51 10.27 1.5182 58.9
4 -175.80 -10.27 1.5182 58.9 反射面
5 -125.51 -105.79
6 -2124.78 -16.68 1.5182 58.9
7 929.59 16.68 1.5182 58.9 反射面
8 -2124.78 105.79
9 -125.51 10.27 1.5182 58.9
10 -175.80 10.50
11 1132.81 6.49 1.6031 60.6
12 -93.83 2.23
13 -86.97 5.00 1.6989 30.1
14 116.48 14.08 1.5831 59.4
15 -94.65 0.50
16 76.10 6.68 1.7440 44.8
17 148.42 19.33
18 81.92 19.77 1.7440 44.8
19 -73.01 11.74 1.6989 30.1
20 286.30 0.50
21 65.24 6.10 1.7200 50.2
22 69.87 10.09
23 5605.17 13.63 1.7200 50.2
24 -105.76 28.00
25 ∞ 38.01 開口絞り
26 -113.02 21.78 1.7618 26.5
27 -100.45 0.50
28 153.22 40.00 1.5955 39.2
29 667.82 11.46
30 124.30 40.00 1.7000 48.1
31 -1047.78 23.04
32 -194.89 5.00 1.7552 27.5
33 165.93 98.96
34 -128.49 15.38 1.4875 70.2
35 181.46 3.72
36 203.94 40.00 1.6700 47.2
37 -262.34 55.81
38 -118.99 16.84 1.6364 35.4
39 -2492.75 26.40
40 -394.11 24.00 1.6935 50.8
41 -190.32 0.50
42 300.72 45.50 1.5145 54.7
43 -764.68 92.99
（非球面係数）
面番号
1,7 k= 0.00E+00 A= 3.08E-09 B= 1.51E-13 C= 7.83E-18 D= 2.63E-22
E=-2.42E-26 F= 3.68E-30 G=-8.49E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
4,10 k= 0.00E+00 A= 3.40E-09 B= 1.53E-13 C= 6.19E-18 D= 6.03E-23
E= 2.34E-26 F=-1.01E-30 G= 4.55E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
17 k= 0.00E+00 A= 4.12E-07 B= 3.61E-11 C=-3.90E-14 D= 1.45E-16
E=-1.06E-19 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
20 k= 0.00E+00 A= 1.15E-06 B= 1.65E-10 C= 2.22E-14 D=-6.04E-18
E= 6.59E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
27 k= 0.00E+00 A=-2.21E-08 B=-3.09E-12 C= 2.81E-16 D=-5.93E-20
E= 1.77E-23 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
33 k= 0.00E+00 A= 6.23E-07 B= 3.54E-11 C= 3.83E-16 D= 1.41E-18
E=-3.34E-22 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
34 k= 0.00E+00 A= 2.15E-07 B= 2.13E-11 C= 1.25E-15 D= 1.92E-20
E=-2.21E-23 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
【００８９】
【表１】
【符号の説明】
【００９０】
１０１ 光源 １０２ 照明光学系 １０３ 試料 １０４ 反射屈折光学系
１０５ 撮像素子 ＡＳ 開口絞り Ｇ１ 第１結像光学系
Ｇ２ 第２結像光学系 Ｇ２１、Ｇ２２ レンズ群 Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
Ｍ１ 第１の光学素子 Ｍ２ 第２の光学素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料（物体）を拡大し、観察する際に好適な反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の病理検査では、光学顕微鏡を用いて病理標本（試料）を直接、人の目で観察している。近年、病理標本を画像データとして取り込み、ディスプレイ上で観察するバーチャル顕微鏡と呼ばれるものが利用されている。バーチャル顕微鏡では病理標本の画像データをディスプレイ上で観察できるため、複数人で同時に観察することができる。またこのバーチャル顕微鏡を用いると画像データを遠方の病理医と共有して診断を仰ぐこともできるなど多くの利点がある。しかし、この方法は病理標本を撮像して画像データとして取り込むためには時間がかかるという問題があった。
【０００３】
時間がかかる原因の１つとして、大きな撮像範囲の病理標本を顕微鏡の狭い撮像領域を用いて画像データとして取り込まねばならないことが挙げられる。顕微鏡の撮像領域が狭い場合、複数回撮像して、もしくはスキャンしながら撮像してそれらを繋げることで一枚の画像とする必要がある。従来より撮像回数を少なくして画像データを取り込む時間を短縮するために、広い撮像領域を持った光学系（撮像光学系）が求められている。この他、病理標本を観察する上で、広い撮像領域が求められていると同時に可視領域（広い波長域）での高い解像力を持った光学系が要望されている。
【０００４】
屈折光学系より成り可視光全域に渡って収差を良好に低減した生体細胞などの観察に好適な顕微鏡対物レンズが知られている（特許文献１）。また集積回路やフォトマスクに存在する欠陥を検査するため反射屈折光学系を用いて紫外の広波長帯域に渡って高い解像力を有した超広帯域紫外顕微鏡映像システムが知られている（特許文献２）。また、広い領域に微細なパターンを露光して半導体素子を製造するのに好適な反射屈折光学系が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０-０３４７３７
【特許文献２】特表２００７−５１４１７９
【特許文献３】特ＷＯ００/０３９６２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、バーチャル顕微鏡用の撮像光学系では広い視野領域にわたり、色収差、球面収差、コマ収差、非点収差等の諸収差が良好に補正され高い光学性能を有することが求められている。
【０００７】
特許文献１に開示されている顕微鏡対物レンズは、可視光全域に渡って諸収差を良好に低減しているが、観察領域の大きさが必ずしも十分でない。また、特許文献２に開示されている広帯域顕微鏡カタディオプトリック結像系は広波長帯域に渡って収差を良好に低減し、高い解像力を持っているものの視野領域の大きさが必ずしも十分でない。また、特許文献３に開示されている反射屈折結像光学系は広い領域に渡って、高い解像力を持っているが収差が良好に補正されている波長域の広さが必ずしも十分でない。
【０００８】
試料を拡大して観察するため、観察領域が大きく、かつ広い波長範囲にわたり高い光学性能を得るには使用する光学材料を適切に選択しつつ非球面形状の光学面を用いるのが有効である。しかしながら単に光学材料を選択しつつ非球面形状の光学面を用いても、広い波長域に渡って諸収差を良好に補正し、かつ広い観察領域に渡って高い光学性能を得るのは難しい。特に反射屈折光学系において、広い波長域で、かつ広い観察領域において高い光学性能を得るには反射屈折をする光学材料を適切に選択しつつ非球面形状の光学面を光学系中の適切なる位置に設けることが重要である。
【０００９】
本発明は、広い波長域に渡って諸収差を良好に補正し、かつ広い観察領域において高い光学性能を有する反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の反射屈折光学系は、 物体からの光束を集光する反射屈折部を含む第１結像光学系と、前記第１結像光学系からの光束を受けて中間像を形成するとともに、前記中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系とを有する反射屈折光学系であって、
前記第１結像光学系は、光軸周辺を光透過部とし、前記光透過部よりも外周側の部分のうち物体側の面に反射部を設け裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺を光透過部とし、前記光透過部よりも外周側の部分のうち像側の面に反射部を設け裏面反射部とした第２の光学素子とを有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは互いの裏面反射部が対向するように配置されており、
前記第２結像光学系は物体側から像面側へ順に、正の屈折力の第２１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２２レンズ群を有しており、
前記物体からの光束は、順に前記第１の光学素子の光透過部、前記第２の光学素子の裏面反射部、前記第１の光学素子の裏面反射部、前記第２の光学素子の光透過部を介して前記第２結像光学系に出射しており、
前記第１の光学素子の裏面反射部と前記第２の光学素子の裏面反射部とは非球面形状であり、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の材料は同じであり、該材料のアッベ数と屈折率を各々νｄＭ、ＮｄＭ、前記第２２レンズ群に含まれる焦点距離が最も短い正レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｐ、Ｎｄ２２ｐ、前記第２２レンズ群に含まれる焦点距離が最も短い負レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｎ、Ｎｄ２２ｎとするとき、
νｄ２２ｎ＜νｄ２２ｐ＜νｄＭ
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｐ
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｎ
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広い波長域に渡って諸収差を良好に補正し、かつ広い観察領域において高い光学性能を有する反射屈折光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例の撮像装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】実施例１の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図３】実施例１の反射屈折光学系の横収差図である。
【図４】実施例２の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図５】実施例２の反射屈折光学系の横収差図である。
【図６】実施例３の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図７】実施例３の反射屈折光学系の横収差図である。
【図８】実施例４の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図９】実施例４の反射屈折光学系の横収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明の撮像装置１０００は、光源手段１０１と、光源手段１０１からの光束で物体１０３を照明する照明光学系１０２と、物体１０３を結像する反射屈折光学系１０４を有している。更に反射屈折光学系１０４によって結像された物体像を光電変換する撮像素子１０５と、撮像素子１０５からのデータより画像情報を生成する画像処理系１０６と画像処理系１０６で生成した画像データを表示する表示手段１０７とを有する。この他、画像処理系１０６で処理された画像情報を記憶する記憶手段１１０を有する。
【００１４】
本発明の反射屈折光学系１０４は、物体からの光束を集光する反射屈折部を含む第１結像光学系Ｇ１と、第１結像光学系Ｇ１からの光束を受けて中間像ＩＭを形成するとともに、中間像ＩＭを像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系Ｇ２を有する。また、本発明の反射屈折光学系１０４は物体１０３面上で直径３ｍｍ以上の視野領域を撮像する。
【００１５】
図１は本発明の撮像装置の要部概略図である。図２は本発明の反射屈折光学系の実施例１の要部概略図である。図３は本発明の実施例１の反射屈折光学系の横収差図である。図４、図５は本発明の反射屈折光学系の実施例２の要部概略図と横収差図である。図６、図７は本発明の反射屈折光学系の実施例３の要部概略図と横収差図である。図８、図９は本発明の反射屈折光学系の実施例４の要部概略図と横収差図である。
【００１６】
以下、図１を参照して、本発明の反射屈折光学系１０４を有する撮像装置１０００の構成について説明する。撮像装置１０００は、光源手段１０１からの光を照明光学系１０２によって集光して試料としての物体１０３を均一に照明する。このとき使用する光は可視光（例えば、波長４００ｎｍ〜波長７００ｎｍであり、少なくとも波長４８６ｎｍ〜波長６５６ｎｍの領域の光を含む）が用いられる。結像光学系は物体１０３の像を撮像素子１０５上に結像する反射部と屈折部を有する反射屈折光学系１０４より成っている。
【００１７】
撮像素子１０５で取得したデータ（画像情報）は、画像処理系１０６によって画像データを生成し、生成した画像データを表示手段１０７などに表示する。この他、記憶手段１１０に記憶している。画像処理系１０６では反射屈折光学系１０４で補正しきれなかった収差を補正したり、または、撮像位置の異なった画像データを繋げて一枚の画像データに合成したりするなど用途に応じた処理が行われる。
【００１８】
図２、図４、図６、図８のレンズ断面図を用いて本発明の反射屈折光学系１０４の構成について説明する。図２、図４、図６、図８において、１０４は反射屈折光学系、１０３は試料としての物体面である。１０５は撮像素子であり、像面に配置されている。ＡＳは開口絞り、ＩＭは中間像である。ＡＸは反射屈折光学系１０４の光軸である。
【００１９】
反射屈折光学系１０４は物体１０３からの光束を集束光に変換する反射面を含む第１結像光学系Ｇ１を有する。更に第１結像光学系Ｇ１からの集束光を受けて、所定面に中間像ＩＭを形成し、その中間像ＩＭを撮像素子１０５に結像する屈折面と開口絞りＡＳと遮光部ＳＨを含む第２結像光学系Ｇ２を有する。
【００２０】
第１結像光学系Ｇ１は、物体側から順に第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１、第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２を有している。第２結像光学系Ｇ２は、物体側から順に第２１レンズ群Ｇ２１、開口絞りＡＳ、第２２レンズ群Ｇ２２を有している。
【００２１】
ここで開口絞りＡＳを第１結像光学系Ｇ１側に設けても良い。レンズ断面図では物体面１０３から像面１０５に至る軸上光束と軸外光束が模式的に示されている。第１結像光学系Ｇ１の第１の光学素子Ｍ１は、物体１０３側の面が凸形状で、光軸周辺が正の屈折力の光透過部Ｍ１Ｔ、周辺部（外周側）のうち物体側の面Ｍ１ａに反射膜を施し、裏面反射部としている。第２の光学素子Ｍ２は物体側に凹面を向けたメニスカス形状である。
【００２２】
そして光軸周辺が負の屈折力の光透過部Ｍ２Ｔ、周辺部のうち像側の面Ｍ２ｂに反射膜を施し、裏面反射部としている。第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２は互いに裏面反射部Ｍ１ａ、Ｍ２ｂが対向するように配置されている。第２結像光学系Ｇ２は物体１０３からの光束のうち光軸近傍の光束を遮光し、撮像素子１０５に入射するのを防止する遮光板ＳＨが開口絞りＡＳ又はその近傍に配置されている。
【００２３】
反射屈折光学系１０４では、照明光学系１０２からの光束で照明され、物体１０３から出射した光束は第１の光学素子Ｍ１の中央透過部Ｍ１Ｔを通過する。その後、第２の光学素子Ｍ２の屈折面Ｍ２ａに入射し、その後裏面反射部Ｍ２ｂで反射し、屈折面Ｍ２ａを通過して第１の光学素子Ｍ１の屈折面Ｍ１ｂに入射する。その後、第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａで反射する。
【００２４】
そして屈折面Ｍ１ｂを通過し、第２の光学素子Ｍ２の中央透過部Ｍ２Ｔを通過し、第２結像光学系Ｇ２側へ出射している。また、第１結像光学系Ｇ１の第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に、同一の光学材料を用いることによって、第１結像光学系Ｇ１で発生する２次スペクトルを低減し、色収差を良好に補正している。
【００２５】
ここで、第１結像光学系Ｇ１に含まれる第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａと第２の光学素子Ｍ２の裏面反射部Ｍ２ｂはいずれも非球面形状より成っている。これにより、色収差の発生を抑えつつ、球面収差やコマ収差等を良好に補正している。また高ＮＡ（口径比）でも、可視の広波長帯域に渡って諸収差を良好に低減している。尚、非球面形状は裏面反射面Ｍ１ａ、Ｍ２ｂのいずれか一方の面であっても良い。
【００２６】
また、第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａと第２の光学素子Ｍ２の裏面反射部Ｍ２ｂは、いずれも正の屈折力の反射面としている。これにより、第２結像光学系Ｇ２のレンズの正の屈折力を強くして光学系全長を短くしたときのペッツバール和の増大を軽減している。これはペッツバール和への効き方が反射面と屈折面で反対となるためである。第２結像光学系Ｇ２は、第１結像光学系Ｇ１からの集束光を受けて所定面上に中間像を形成する。そして、中間像ＩＭからの光を集光する正の屈折力の第２１レンズ群（レンズ群）Ｇ２１と、開口絞りＡＳと正の屈折力の第２２レンズ群（レンズ群）Ｇ２２を有する。
【００２７】
そして、撮像素子１０５上に物体１０３を拡大結像している。遮光部ＳＨは、物体１０３からの光が、第１の光学素子Ｍ１、及び、第２の光学素子Ｍ２で反射されることなく、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の中心透過部Ｍ１Ｔ、Ｍ２Ｔを通過して直接、撮像素子１０５に到達することを防いでいる。
【００２８】
第２２レンズ群Ｇ２２はレンズ（レンズ成分）Ｌ１乃至レンズ（レンズ成分）Ｌ８より又はレンズＬ１乃至レンズＬ９より構成されている。
【００２９】
本実施例において、第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２の材料は同じであり、材料のアッベ数と屈折率を各々νｄＭ、ＮｄＭとする。第２２レンズ群Ｇ２２に含まれる焦点距離が最も短い正レンズ（レンズＡ）の材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｐ、Ｎｄ２２ｐとする。第２２レンズ群Ｇ２２に含まれる焦点距離が最も短い負レンズ（レンズＢ）の材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｎ、Ｎｄ２２ｎとする。このとき、
νｄ２２ｎ＜νｄ２２ｐ＜νｄＭ ・・・（１）
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｐ ・・・（２）
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｎ ・・・（３）
なる条件式を満足している。
【００３０】
条件式（１）は主に軸上色収差を補正するためのものである。条件式（１）の左の不等号が成り立たない場合には、軸上色収差が残存し良好な光学性能を得るのが難しくなる。右の不等号が成り立たない場合には、第１結像光学系Ｇ１で発生する2次スペクトルが大きくなるため、それを第２結像光学系Ｇ２で良好に補正するのが難しくなる。
【００３１】
条件式（２）と条件式（３）は主に第２結像光学系のレンズＡとレンズＢでの球面収差の発生量を小さくするための条件である。条件式（２）、（３）が成り立たないと、球面収差の補正が難しくなるとともに、像面湾曲の補正も難しくなる。
【００３２】
各実施例ではレンズＡよりもレンズＢの方が像側に配置されている。これにより、正レンズＡで光束を絞ったあとに負レンズＢを配置するので負レンズBの有効径を小さくでき、負レンズBのパワーの絶対値を大きくすることができる。それによって負レンズBで軸外光束を大きく発散させることができ、観察視野を拡大するのが容易となる。
【００３３】
第２結像光学系Ｇ２は、レンズ中心からレンズ周辺にいくに従って曲率半径の絶対値が小さくなる非球面形状の凹面を含む負の屈折力の非球面レンズ（光学素子）（負レンズＢ）を有する。
【００３４】
各実施例において第４レンズＬ４の像側の面が非球面形状である。また第４レンズＬ４は負レンズＢに相当している。第２結像光学系Ｇ２に、光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような凹面形状の非球面を含むことにより、軸外光線を光軸から離れる方向に大きく変位させることが容易になり、観察視野の拡大を容易にしている。
【００３５】
また、凹面形状の非球面レンズが開口絞りＡＳよりも像側の第２２レンズ群Ｇ２２の中に少なくとも１つあるように構成している。これによって、軸外光線を光軸から離れる方向に大きく変位させることが容易となり、観察視野の拡大を容易にしている。またこれにより、レンズ外形やレンズ全長のコンパクト化を容易にしている。
【００３６】
各実施例において、第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２の材料の屈折率とアッベ数を各々νｄＭ、ＮｄＭとする。このとき、
−０．００１＜（ＮｄＭ−１．５）／νｄＭ＜０．００２ ・・・（４）
なる条件式を満足している。
【００３７】
条件式（４）は、第１結像光学系Ｇ１で発生する色収差を軽減するためのものである。条件式（４）の下限値を下回ると、適切なる光学材料が少なくなる。また条件式（４）の上限値を上回ると残存する色収差が大きくなるので、好ましくない。
【００３８】
各実施例の反射屈折光学系では、第１結像光学系Ｇ１を構成する２つの光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に、同一の光学材料を用いている。このことによって、第１結像光学系Ｇ１で発生する２次スペクトルの値を低減し、色収差を良好に補正するのを容易にしている。
【００３９】
各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比をθｇＦＭ２とする。第２２レンズ群Ｇ２２に含まれる焦点距離が最も短い正レンズ（レンズＡ）の材料の部分分散比をθｇＦ２２とする。第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とする。第２１レンズ群Ｇ２１と第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離を各々ｆＧ２１、ｆＧ２２とする。このとき、以下の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００４０】
｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜≦０．０３ ・・・（５）
０．００５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８００ ・・・（６）
０．００５＜｜ｆＧ２１／ｆ２｜＜０．５００ ・・・（７）
０．０１＜｜ｆＧ２２／ｆ２｜＜１．８０ ・・・（８）
０．１＜ｆＧ２１／ｆＧ２２＜０．８ ・・・（９）
ここで、本実施例で用いている光学素子（レンズ）の材料の部分分散比とアッベ数は次のとおりである。フラウンフォーファ線のｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。アッベ数νｄ、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦは次のとおりである。
【００４１】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
条件式（５）は波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする可視領域全域に亘って、第１結像光学系Ｇ１で発生する色収差を第２結像光学系Ｇ２で補正するためのものである。条件式（５）を満足することによって、可視領域全体に亘って、分解能を損なうことなく物体の色情報を得るのを容易にしている。条件式（５）の範囲を逸脱すると色収差の２次スペクトルが大きくなるため、好ましくない。
【００４２】
各実施例の反射屈折光学系は、物体１０３上の観察視野領域をφ３ｍｍ以上としている。視野領域がこれ以下であると、試料全体を分割撮像する場合の撮像回数が増えて、撮像全体に掛かる時間が長くなるため好ましくない。視野領域をφ３ｍｍ以上とすることにより、分割撮像の分割数が少なくなるので撮像時間の短縮が容易となる。更に、視野領域がφ１０ｍｍ以上であれば更に好ましく、試料の一括撮像が可能になるので、撮像時間の大幅な短縮が容易になる。
【００４３】
条件式（６）は第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２の焦点距離の比に関する。条件式（６）の上限値を超えて第１結像光学系Ｇ１の焦点距離が長くなりすぎると瞳の中抜けが増大し像の劣化をまねくか、又はＧ１のサイズが大きくなりすぎるため好ましくない。また、条件式（６）の下限値を超えて第１結像光学系Ｇ１の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると色収差と像面湾曲の補正が困難になるため好ましくない。
【００４４】
条件式（７）は第２１レンズ群Ｇ２１と第２結像光学系Ｇ２の焦点距離の比に関する。条件式（７）の上限値を超えて第２１レンズ群Ｇ２１の焦点距離が長くなりすぎると光学系の全長が長くなりすぎるため好ましくない。また、条件式（７）の下限値を超えて第２１レンズ群Ｇ２１の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、第２１レンズ群内のレンズ配置のスペースが狭くなりレンズが配置できない可能性があるため好ましくない。
【００４５】
条件式（８）は第２２レンズ群Ｇ２２と第２結像光学系Ｇ２の焦点距離の比に関する。条件式（８）の上限値を超えて第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離が長くなりすぎると光学系の全長が長くなりすぎるため好ましくない。また、条件式（８）の下限値を超えて第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、第２１レンズ群Ｇ２１内のレンズ配置のスペースが狭くなりレンズが配置できない可能性があるため好ましくない。
【００４６】
条件式（９）は第２１レンズ群Ｇ２１と第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離の比に関する。 条件式（９）の上限値を超えて第２１レンズ群Ｇ２１の焦点距離が第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離に比べて長くなりすぎると、光学系の倍率が小さくなりすぎ、所望の倍率（例えば４〜１２倍）に納めることが難しくなる。条件式（９）の下限値を超えて第２１レンズ群Ｇ２１の焦点距離が第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離に比べて短くなりすぎると、光学系の倍率が大きくなりすぎ、所望の倍率（例えば４〜１２倍）に納めることが難しくなる。
【００４７】
第２結像光学系は、レンズ中心からレンズ周辺にいくに従って曲率半径の絶対値が小さくなる非球面形状の凹面を含む負の屈折力の非球面レンズを有する非球面レンズの焦点距離をｆＬ４、非球面レンズの物体側と像側の面の近軸曲率半径を各々ＲＬ４１、ＲＬ４２、第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離をｆＧ２２とする。このとき、
ＲＬ４１／ＲＬ４２＜−１．０ ・・・（１０）
−１．０＜ｆＬ４／ｆＧ２２＜−０．１ ・・・（１１）
なる条件式を満足している。
【００４８】
条件式（１０）は非球面レンズのレンズ形状を規定する。条件式（１０）を満足することにより非球面レンズの物体側（第一面側）の面の曲率半径よりも像側（第二面側）の面の曲率半径を小さくしている。これにより非球面レンズの像側の屈折面から射出する軸外光線を大きくはねあげることができ、観察視野の拡大を図っている。
【００４９】
条件式（１１）は非球面レンズのパワー（屈折力）を規定する。条件式（１１）を満足することにより、非球面レンズのパワーを大きくすることが容易となり、非球面レンズから射出する軸外光線を大きくはねあげることができ、観察視野の拡大を図っている。条件式（１１）の下限値を下回ると非球面レンズのパワーが小さすぎて観察視野の拡大が難しくなる。また、条件式（１１）の上限値を上回ると非球面レンズのパワーが大きすぎて収差補正が難しくなる。更に好ましくは条件式（１０）、（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００５０】
−１０．００＜ＲＬ４１／ＲＬ４２＜−１．０５ ・・・（１０ａ）
−０．８＜ｆＬ４／ｆＧ２２＜−０．２ ・・・（１１ａ）
以上のように各実施例によれば、高ＮＡで可視光全域に亘って収差を低減した、広い視野領域を有する反射屈折光学系が得られる。
【００５１】
次に各実施例の反射屈折光学系について説明する。
［実施例１］
実施例１において第１結像光学系Ｇ１は、第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１及び第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２を有している。第２結像光学系Ｇ２は、第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２、及び、開口絞りＡＳを有している。第２２レンズ群Ｇ２２は、レンズ（光学素子）Ｌ１乃至Ｌ８を有している。第２結像光学系Ｇ２には３種類以上の光学材料よりなるレンズを使用している。
【００５２】
開口絞りＡＳよりも像側にある第２２レンズ群Ｇ２２の物体側から数えて第４番目の第４レンズＬ４には非球面が用いられている。この第４レンズＬ４は、両凹形状の負レンズ（レンズＢ）であり、像側の凹面（表１の第３０面）が非球面形状となっている。この非球面は、光軸を含む断面内で光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような形状をしている。この非球面によって、軸外の光束を光軸から離れる方向に変位させることが容易となり、観察視野の拡大を容易にしている。
【００５３】
これは、レンズ全長の短縮化や、この非球面よりも物体側のレンズ径のコンパクト化にも寄与している。更に第４レンズＬ４が両凹形状であることや、その前後のレンズに比べて光線有効径の小さな場所に配置されていることも、軸外の光束を光軸から離れる方向に変位させることを一層容易にし、観察視野の拡大を容易にしている。
【００５４】
本実施例の第４レンズＬ４の像側の非球面は、近軸曲率半径の球面に対する非球面のサグ量は有効径端で１．２ｍｍである。
【００５５】
本実施例において、第４レンズＬ４の両面の近軸曲率半径の比はＲＬ４１／ＲＬ４２＝−２．１２８となり、条件式（１０）を満たしている。また、第４レンズＬ４の焦点距離をｆＬ４、第２２レンズ群Ｇ２２の焦点距離ｆＧ２２の比はｆＬ４／ｆＧ２２＝−０．５２２となり条件式（１１）を満たす。本実施例において、開口絞りＡＳより像側にある正レンズのうち最も焦点距離の短い正レンズＡは両凸形状の第２レンズＬ２である。第２レンズＬ２の材料の部分分散比θｇＦ２２は０．５４８である。
【００５６】
一方、第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比θｇＦＭ２は０．５３０である。そのため｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜＝０．０１８となり、条件式（５）を満たす。このため、２次スペクトルを小さくすることが容易である。
【００５７】
実施例１の反射屈折光学系１０４において、物体側の開口数は０．７であって、倍率は４倍、物体１０３での物体高Ｙは１０．６ｍｍ、観察視野領域はφ（直径）２１．２ｍｍである。観察視野領域はφ３ｍｍ以上を満たしており、且つφ１０ｍｍ以上も満たしている。一方、像面１０５での像高Ｙ’は４２．４ｍｍ、像面サイズは直径φ８４．８ｍｍである。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックであり、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また、可視域の波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする白色光での波面収差が５０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００５８】
図３は実施例１の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に関する条件式（４）の値は、−０．０００２であり、条件式（４）の範囲内である。
【００５９】
［実施例２］
実施例２の反射屈折光学系について説明する。特に述べない部分については実施例１と同様である。
【００６０】
反射屈折光学系１０４を構成する第１、第２結像光学系Ｇ１、Ｇ２、第２結像光学系Ｇ２を構成する第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２の構成及び光学作用は実施例１と略同じである。開口絞りＡＳよりも像側にある第２２レンズ群Ｇ２２の第４レンズＬ４には非球面が用いられている。この第４レンズＬ４は、両凹形状の負レンズ（レンズＢ）であり、像側の凹面（数値実施例２の第３１面）が非球面形状となっている。
【００６１】
この非球面は、光軸を含む断面内で光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような形状をしている。第４レンズＬ４はその前後のレンズに比べて光線有効径の小さな場所に配置されている。
【００６２】
本実施例の第４レンズＬ４の像側の非球面は、近軸曲率半径の球面に対する非球面のサグ量は有効径端で０．１１ｍｍである。本実施例において、条件式（１０）の値はＲＬ４１／ＲＬ４２＝−８．０８１となるため条件式（１０）を満たす。また、条件式（１１）のｆＬ４／ｆＧ２２の値は−０．４０２となるため条件式（１１）を満たす。
【００６３】
本実施例において、第２２レンズ群Ｇ２２の中で最も焦点距離の短い正レンズＡは両凸形状の第３レンズＬ３である。第３レンズＬ３の材料の部分分散比θｇＦ２２は０．５４６であり、一方、第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比θｇＦＭ２も０．５４６である。そのため｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜＝０．０００となり、条件式（５）を満たす。
【００６４】
この実施例２の反射屈折光学系１０４において、物体側の開口数は０．７であって、倍率は４倍、物体１０３での物体高Ｙは１０．６ｍｍ、観察視野領域はφ２１．２ｍｍである。観察視野領域はφ３ｍｍ以上を満たしており、且つφ１０ｍｍ以上も満たしている。一方、像面１０５での像高Ｙ’は４２．４ｍｍ、像面サイズはφ８４．８ｍｍである。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックであり、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また、可視域の波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする白色光での波面収差が６０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００６５】
図５は実施例２の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に関する条件式（４）の値は、＋０．０００３であり、条件式（４）の範囲内である。
【００６６】
［実施例３］
実施例３の反射屈折光学系について説明する。特に述べない部分については実施例１と同様である。
【００６７】
反射屈折光学系１０４を構成する第１、第２結像光学系Ｇ１、Ｇ２、第２結像光学系Ｇ２を構成する第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２の構成及び光学作用は実施例１と略同じである。開口絞りＡＳよりも像側にある第２２レンズ群Ｇ２２の第４レンズＬ４には非球面が用いられている。この第４レンズＬ４は、両凹形状の負レンズ（レンズＢ）であり、像側の凹面（数値実施例３の第３１面）が非球面形状となっている。
【００６８】
この非球面は、光軸を含む断面内で光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような形状をしている。第４レンズＬ４はその前後のレンズに比べて光線有効径の小さな場所に配置されている。
【００６９】
本実施例の第４レンズＬ４の像側の非球面は、近軸曲率半径の球面に対する非球面のサグ量は有効径端で０．８７ｍｍである。本実施例において、条件式（１０）の値はＲＬ４１／ＲＬ４２＝−４．４０２となるため条件式（１０）を満たす。また、条件式（１１）のｆＬ４／ｆＧ２２の値は−０．３８７となるため条件式（１１）を満たす。
【００７０】
本実施例において、第２２レンズ群Ｇ２２の中で最も焦点距離の短い正レンズＡは両凸形状の第３レンズＬ３である。第３レンズＬ３の材料の部分分散比θｇＦ２２は０．５４６であり、一方、第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比θｇＦＭ２も０．５４６である。そのため｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜＝０．０００となり、条件式（５）を満たす。
【００７１】
この実施例３の反射屈折光学系１０４において、物体側の開口数は０．７であって、倍率は５．９倍、物体１０３での物体高Ｙは１０．６ｍｍ、観察視野領域はφ２１．２ｍｍである。観察視野領域はφ３ｍｍ以上を満たしており、且つφ１０ｍｍ以上も満たしている。一方、像面１０５での像高Ｙ’は６２．５ｍｍ、像面サイズは直径φ１２５ｍｍである。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックであり、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また、可視域の波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする白色光での波面収差が６０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００７２】
図７は実施例３の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に関する条件式（４）の値は、＋０．０００３であり、条件式（４）の範囲内である。
【００７３】
［実施例４］
実施例４の反射屈折光学系１０４について説明する。特に述べない部分については実施例１と同様である。
【００７４】
反射屈折光学系１０４を構成する第１、第２結像光学系Ｇ１、Ｇ２、第２結像光学系Ｇ２を構成する第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２の構成及び光学作用は実施例１と略同じである。本実施例において第２２レンズ群Ｇ２２は、レンズＬ１乃至Ｌ９で構成されている点が異なっている。
【００７５】
開口絞りＡＳよりも像側にある第２２レンズ群Ｇ２２の第４レンズＬ４には非球面が用いられている。この第４レンズＬ４は、両凹形状の負レンズ（レンズＢ）であり、像側の凹面（数値実施例４の第３３面）が非球面形状となっている。この非球面は、光軸を含む断面内で光軸からの距離が大きくなるにつれて曲率半径の絶対値が小さくなるような形状をしている。第４レンズＬ４はその前後のレンズに比べて光線有効径の小さな場所に配置されている。本実施例の第４レンズＬ４の像側の非球面は、近軸曲率半径の球面に対する非球面のサグ量は有効径端で２．０６ｍｍである。
【００７６】
本実施例において、条件式（１０）の値はＲＬ４１／ＲＬ４２＝−１．１７５となるため条件式（１０）を満たす。また、条件式（１１）のｆＬ４／ｆＧ２２の値は−０．４６３となるため条件式（１１）を満たす。本実施例において、第２２レンズ群Ｇ２２の中で最も焦点距離の短い正レンズＡは両凸形状の正レンズＬ３である。第３レンズＬ３の材料の部分分散比θｇＦ２２は０．５６０であり、一方、第２の光学素子Ｍ２の材料の部分分散比θｇＦＭ２は０．５４６である。そのため｜θｇＦ２２−θｇＦＭ２｜＝０．０１４となり、条件式（５）を満たす。
【００７７】
この実施例４の反射屈折光学系１０４において、物体側の開口数は０．７であって、倍率は１１．９倍、物体１０３での物体高Ｙは１０．６ｍｍ、観察視野領域はφ２１．２ｍｍである。観察視野領域はφ３ｍｍ以上を満たしており、且つφ１０ｍｍ以上も満たしている。一方、像面１０５での像高Ｙ’は１２６ｍｍ、像面サイズは直径φ２５２ｍｍである。物体側、像側とも、ほぼテレセントリックであり、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また、可視域の波長４８６ｎｍ〜６５６ｎｍの範囲をカバーする白色光での波面収差が４０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００７８】
図９は実施例４の像面（撮像素子面）における横収差を示しており、軸上、軸外とも、可視域の広い波長帯域で収差が良好に補正されている。また、第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の光学材料に関する条件式（４）の値は、＋０．０００３であり、条件式（４）の範囲内である。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明を開口絞りＡＳが第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の間に配置された反射屈折光学系に適用してもよい。
【００８０】
また、例えば第２結像光学系に実際の開口絞りが配置されていない光学系であっても、主光線が第２結像光学系内で光軸を横切るような構成の光学系であれば、主光線と光軸との交点を開口絞り位置とみなして本発明を適用することができる。また、本発明は大画面をスキャンする撮像装置にもスキャンしない撮像装置にも適用可能である。
【００８１】
以下、各実施例の数値実施例を示す。面番号は物体面（試料面）から像面まで数えた光学面の順である。ｒは第ｉ番目の光学面の曲率半径である。ｄは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔である（符号は物体側から像面側へ測ったときを（光が進行するときを）正、逆方向を負としている）。Ｎｄ、νｄは波長５８７．６ｎｍに対する材料の屈折率とアッベ数をそれぞれ示している。
【００８２】
非球面の形状は、以下の式に示す一般的な非球面の式で表される。以下の式において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、A、B、C、D、E、F、G、H、J・・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数である。
【００８３】
【数１】
【００８４】
「Ｅ−Ｘ」は「１０-X」を意味する。前述した各条件式と数値実施例との関係を表１に示す。
【００８５】
［数値実施例１］
面番号 ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 13.39
1 736.61 24.08 1.4875 70.2
2 -9661.75 97.67
3 -118.31 9.38 1.4875 70.2
4 -170.29 -9.38 1.4875 70.2 反射面
5 -118.31 -97.67
6 -9661.75 -24.08 1.4875 70.2
7 736.61 24.08 1.4875 70.2 反射面
8 -9661.75 97.67
9 -118.31 9.38 1.4875 70.2
10 -170.29 10.00
11 -458.41 5.89 1.6425 58.4
12 -119.83 3.29
13 -54.79 5.00 1.6477 33.8
14 -998.82 11.55 1.6204 60.3
15 -54.52 0.73
16 79.77 7.04 1.6204 60.3
17 483.74 34.05
18 59.02 11.53 1.7620 40.1
19 109.31 0.50
20 65.70 20.52 1.4875 70.4
21 -118.81 24.84
22 ∞ 20.00 開口絞り
23 -49.26 33.31 1.8052 25.4
24 -79.27 0.50
25 122.53 26.67 1.6385 55.4
26 -86.46 0.50
27 57.90 15.51 1.4875 70.4
28 78.67 17.39
29 -124.44 5.74 1.5673 42.9
30 58.49 15.64
31 -147.56 8.96 1.7570 47.8
32 -75.81 11.90
33 -59.72 8.10 1.6034 38.0
34 272.55 9.12
35 -178.62 19.27 1.7205 34.7
36 -68.40 0.50
37 1362.89 16.90 1.5111 60.5
38 -142.77 10.50
（非球面係数）
面番号
1,7 k= 0.00E+00 A= 6.72E-09 B= 6.14E-14 C= 2.27E-17 D=-9.74E-22
E= 1.18E-25 F=-5.31E-30 G= 2.75E-34 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
4,10 k= 0.00E+00 A= 5.58E-09 B= 2.43E-13 C= 9.28E-18 D= 1.61E-22
E= 2.65E-26 F=-9.34E-31 G= 5.28E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
17 k= 0.00E+00 A= 6.69E-07 B=-6.19E-11 C= 3.77E-14 D=-1.71E-16
E= 1.20E-19 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
19 k= 0.00E+00 A= 9.53E-07 B= 2.89E-10 C= 2.54E-14 D=-5.14E-18
E= 5.40E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
26 k= 0.00E+00 A= 4.94E-07 B= 1.25E-11 C= 2.56E-15 D=-9.15E-19
E= 1.58E-22 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
30 k= 0.00E+00 A= 1.32E-06 B= 1.83E-10 C=-1.01E-13 D=-2.77E-18
E=-2.19E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
38 k= 0.00E+00 A=-6.34E-07 B= 9.02E-12 C=-3.52E-14 D= 9.31E-18
E=-1.34E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
【００８６】
［数値実施例２］
面番号 ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 13.39
1 914.69 10.00 1.5182 58.9
2 -3746.87 108.16
3 -119.33 10.30 1.5182 58.9
4 -171.61 -10.30 1.5182 58.9 反射面
5 -119.33 -108.16
6 -3746.87 -10.00 1.5182 58.9
7 914.69 10.00 1.5182 58.9 反射面
8 -3746.87 108.16
9 -119.33 10.30 1.5182 58.9
10 -171.61 10.50
11 -166.20 6.28 1.6031 60.6
12 -78.85 2.58
13 -59.36 5.00 1.6989 30.1
14 165.70 8.66 1.5831 59.4
15 -60.59 12.89
16 91.17 32.10 1.7440 44.8
17 32606.75 20.79
18 64.72 23.38 1.7440 44.8
19 -93.02 13.04 1.6989 30.1
20 924.91 8.49
21 -124.32 5.86 1.7200 50.2
22 -106.70 24.20
23 ∞ 38.00 開口絞り
24 286.56 12.00 1.7200 50.2
25 -348.88 0.50
26 482.47 15.14 1.7618 26.5
27 -133.69 4.39
28 69.00 21.22 1.6230 58.2
29 -674.14 3.68
30 -351.10 5.00 1.6989 30.1
31 43.45 52.65
32 -48.16 5.00 1.5174 52.4
33 122.81 2.31
34 138.39 17.97 1.7200 50.2
35 -156.35 0.50
36 149.52 8.70 1.7440 44.8
37 301.27 19.30
38 245.18 18.02 1.7440 44.8
39 -537.83 10.00
（非球面係数）
面番号
1,7 k= 0.00E+00 A= 7.23E-09 B= 2.58E-13 C= 4.55E-18 D=-3.30E-23
E= 1.43E-25 F=-1.32E-29 G= 6.00E-34 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
4,10 k= 0.00E+00 A= 4.67E-09 B= 2.22E-13 C= 9.16E-18 D= 2.18E-22
E= 1.80E-26 F=-1.31E-31 G= 2.63E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
17 k= 0.00E+00 A= 4.59E-07 B= 5.81E-11 C= 4.24E-15 D= 5.46E-18
E=-2.20E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
20 k= 0.00E+00 A= 1.16E-06 B= 2.27E-10 C= 7.60E-14 D=-1.40E-17
E= 1.70E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
27 k= 0.00E+00 A= 2.36E-07 B=-7.77E-12 C=-6.93E-16 D= 3.97E-19
E=-1.99E-23 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
31 k= 0.00E+00 A=-1.17E-08 B= 2.80E-11 C= 1.26E-13 D=-8.64E-17
E= 9.63E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
32 k= 0.00E+00 A= 9.61E-07 B= 3.85E-10 C= 2.59E-13 D=-4.59E-17
E= 7.72E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
【００８７】
［数値実施例３］
面番号 ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 13.39
1 894.62 10.00 1.5182 58.9
2 -3308.82 107.32
3 -121.36 10.05 1.5182 58.9
4 -171.86 -10.05 1.5182 58.9 反射面
5 -121.36 -107.32
6 -3308.82 -10.00 1.5182 58.9
7 894.62 10.00 1.5182 58.9 反射面
8 -3308.82 107.32
9 -121.36 10.05 1.5182 58.9
10 -171.86 10.50
11 -149.75 6.17 1.6031 60.6
12 -72.32 2.52
13 -57.02 5.00 1.6989 30.1
14 221.17 8.36 1.5831 59.4
15 -61.63 7.69
16 84.63 23.57 1.7440 44.8
17 1668.62 20.73
18 63.81 22.15 1.7440 44.8
19 -82.25 14.70 1.6989 30.1
20 -10648.41 1.10
21 66.41 7.06 1.7200 50.2
22 66.75 28.00
23 ∞ 35.87 開口絞り
24 224.09 14.11 1.7200 50.2
25 -304.53 0.50
26 18489.00 28.22 1.7618 26.5
27 -137.85 9.00
28 78.13 23.03 1.6230 58.2
29 -431.72 7.18
30 -245.67 5.00 1.6989 30.1
31 55.81 54.58
32 -56.99 5.00 1.5174 52.4
33 157.80 5.26
34 216.64 15.80 1.7200 50.2
35 -256.66 30.52
36 203.73 26.28 1.7440 44.8
37 448.63 14.60
38 769.29 16.73 1.7440 44.8
39 -262.77 10.00
（非球面係数）
面番号
1,7 k= 0.00E+00 A= 6.23E-09 B= 1.93E-13 C= 1.31E-17 D=-1.14E-21
E= 2.38E-25 F=-1.87E-29 G= 7.29E-34 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
4,10 k= 0.00E+00 A= 4.61E-09 B= 2.16E-13 C= 9.13E-18 D= 1.60E-22
E= 2.52E-26 F=-6.70E-31 G= 4.31E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
17 k= 0.00E+00 A= 6.04E-07 B= 7.98E-11 C=-4.25E-14 D= 2.72E-17
E=-2.20E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
20 k= 0.00E+00 A= 1.22E-06 B= 2.94E-10 C= 9.95E-14 D=-2.62E-17
E= 2.70E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
27 k= 0.00E+00 A= 1.45E-07 B= 1.45E-11 C=-2.48E-15 D= 4.29E-19
E=-1.62E-23 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
31 k= 0.00E+00 A= 4.76E-07 B= 7.53E-11 C= 7.80E-14 D=-1.11E-18
E= 2.06E-20 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
32 k= 0.00E+00 A= 6.64E-07 B= 2.24E-10 C= 7.37E-14 D= 1.27E-17
E= 8.86E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
【００８８】
［数値実施例４]
面番号 ｒ ｄ Ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 12.74
1 929.59 16.68 1.5182 58.9
2 -2124.78 105.79
3 -125.51 10.27 1.5182 58.9
4 -175.80 -10.27 1.5182 58.9 反射面
5 -125.51 -105.79
6 -2124.78 -16.68 1.5182 58.9
7 929.59 16.68 1.5182 58.9 反射面
8 -2124.78 105.79
9 -125.51 10.27 1.5182 58.9
10 -175.80 10.50
11 1132.81 6.49 1.6031 60.6
12 -93.83 2.23
13 -86.97 5.00 1.6989 30.1
14 116.48 14.08 1.5831 59.4
15 -94.65 0.50
16 76.10 6.68 1.7440 44.8
17 148.42 19.33
18 81.92 19.77 1.7440 44.8
19 -73.01 11.74 1.6989 30.1
20 286.30 0.50
21 65.24 6.10 1.7200 50.2
22 69.87 10.09
23 5605.17 13.63 1.7200 50.2
24 -105.76 28.00
25 ∞ 38.01 開口絞り
26 -113.02 21.78 1.7618 26.5
27 -100.45 0.50
28 153.22 40.00 1.5955 39.2
29 667.82 11.46
30 124.30 40.00 1.7000 48.1
31 -1047.78 23.04
32 -194.89 5.00 1.7552 27.5
33 165.93 98.96
34 -128.49 15.38 1.4875 70.2
35 181.46 3.72
36 203.94 40.00 1.6700 47.2
37 -262.34 55.81
38 -118.99 16.84 1.6364 35.4
39 -2492.75 26.40
40 -394.11 24.00 1.6935 50.8
41 -190.32 0.50
42 300.72 45.50 1.5145 54.7
43 -764.68 92.99
（非球面係数）
面番号
1,7 k= 0.00E+00 A= 3.08E-09 B= 1.51E-13 C= 7.83E-18 D= 2.63E-22
E=-2.42E-26 F= 3.68E-30 G=-8.49E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
4,10 k= 0.00E+00 A= 3.40E-09 B= 1.53E-13 C= 6.19E-18 D= 6.03E-23
E= 2.34E-26 F=-1.01E-30 G= 4.55E-35 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
17 k= 0.00E+00 A= 4.12E-07 B= 3.61E-11 C=-3.90E-14 D= 1.45E-16
E=-1.06E-19 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
20 k= 0.00E+00 A= 1.15E-06 B= 1.65E-10 C= 2.22E-14 D=-6.04E-18
E= 6.59E-21 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
27 k= 0.00E+00 A=-2.21E-08 B=-3.09E-12 C= 2.81E-16 D=-5.93E-20
E= 1.77E-23 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
33 k= 0.00E+00 A= 6.23E-07 B= 3.54E-11 C= 3.83E-16 D= 1.41E-18
E=-3.34E-22 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
34 k= 0.00E+00 A= 2.15E-07 B= 2.13E-11 C= 1.25E-15 D= 1.92E-20
E=-2.21E-23 F= 0.00E+00 G= 0.00E+00 H= 0.00E+00 J= 0.00E+00
【００８９】
【表１】
【符号の説明】
【００９０】
１０１ 光源 １０２ 照明光学系 １０３ 試料 １０４ 反射屈折光学系
１０５ 撮像素子 ＡＳ 開口絞り Ｇ１ 第１結像光学系
Ｇ２ 第２結像光学系 Ｇ２１、Ｇ２２ レンズ群 Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
Ｍ１ 第１の光学素子 Ｍ２ 第２の光学素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの光束を集光する反射屈折部を含む第１結像光学系と、前記第１結像光学系からの光束を受けて中間像を形成するとともに、前記中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系とを有する反射屈折光学系であって、
前記第１結像光学系は、光軸周辺を光透過部とし、前記光透過部よりも外周側の部分のうち物体側の面に反射部を設け裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺を光透過部とし、前記光透過部よりも外周側の部分のうち像側の面に反射部を設け裏面反射部とした第２の光学素子とを有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは互いの裏面反射部が対向するように配置されており、
前記第２結像光学系は物体側から像面側へ順に、正の屈折力の第２１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２２レンズ群を有しており、
前記物体からの光束は、順に前記第１の光学素子の光透過部、前記第２の光学素子の裏面反射部、前記第１の光学素子の裏面反射部、前記第２の光学素子の光透過部を介して前記第２結像光学系に出射しており、
前記第１の光学素子の裏面反射部と前記第２の光学素子の裏面反射部とは非球面形状であり、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の材料は同じであり、該材料のアッベ数と屈折率を各々νｄＭ、ＮｄＭ、前記第２２レンズ群に含まれる焦点距離が最も短い正レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｐ、Ｎｄ２２ｐ、前記第２２レンズ群に含まれる焦点距離が最も短い負レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｎ、Ｎｄ２２ｎとするとき、
νｄ２２ｎ＜νｄ２２ｐ＜νｄＭ
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｐ
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｎ
なる条件式を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
【請求項２】
前記正レンズよりも前記負レンズの方が像側に配置されていることを特徴とする請求項１の反射屈折光学系。
【請求項３】
−０．００１＜（ＮｄＭ−１．５）／νｄＭ＜０．００２
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２の反射屈折光学系。
【請求項４】
前記第１結像光学系と前記第２結像光学系の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、前記第２１レンズ群と前記第２２レンズ群の焦点距離を各々ｆＧ２１、ｆＧ２２とするとき、
０．００５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８００
０．００５＜｜ｆＧ２１／ｆ２｜＜０．５００
０．０１＜｜ｆＧ２２／ｆ２｜＜１．８０
０．１＜ｆＧ２１／ｆＧ２２＜０．８
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の反射屈折光学系。
【請求項５】
前記第１の光学素子は物体側の面が凸でメニスカス形状であり、前記第２の光学素子は物体側の面が凹でメニスカス形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の反射屈折光学系。
【請求項６】
光源手段と、前記光源手段からの光束で物体を照明する照明光学系と、前記物体を結像する請求項１乃至５のいずれか１項の反射屈折光学系と該反射屈折光学系によって結像された物体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子からのデータより画像情報を生成する画像処理系とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
物体からの光束を集光する反射屈折部を含む第１結像光学系と、前記第１結像光学系からの光束を受けて中間像を形成するとともに、前記中間像を像面に結像させる屈折部を含む第２結像光学系とを有する反射屈折光学系であって、
前記第１結像光学系は、光軸周辺を光透過部とし、前記光透過部よりも外周側の部分のうち物体側の面に反射部を設け裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺を光透過部とし、前記光透過部よりも外周側の部分のうち像側の面に反射部を設け裏面反射部とした第２の光学素子とを有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは互いの裏面反射部が対向するように配置されており、
前記第２結像光学系は物体側から像面側へ順に、正の屈折力の第２１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２２レンズ群を有しており、
前記物体からの光束は、順に前記第１の光学素子の光透過部、前記第２の光学素子の裏面反射部、前記第１の光学素子の裏面反射部、前記第２の光学素子の光透過部を介して前記第２結像光学系に出射しており、
前記第１の光学素子の裏面反射部と前記第２の光学素子の裏面反射部とは非球面形状であり、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の材料は同じであり、該材料のアッベ数と屈折率を各々νｄＭ、ＮｄＭ、前記第２２レンズ群に含まれる焦点距離が最も短い正レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｐ、Ｎｄ２２ｐ、前記第２２レンズ群に含まれる焦点距離が最も短い負レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々νｄ２２ｎ、Ｎｄ２２ｎとするとき、
νｄ２２ｎ＜νｄ２２ｐ＜νｄＭ
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｐ
ＮｄＭ＜Ｎｄ２２ｎ
なる条件式を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
【請求項２】
前記正レンズよりも前記負レンズの方が像側に配置されていることを特徴とする請求項１の反射屈折光学系。
【請求項３】
−０．００１＜（ＮｄＭ−１．５）／νｄＭ＜０．００２
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２の反射屈折光学系。
【請求項４】
前記第１結像光学系と前記第２結像光学系の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、前記第２１レンズ群と前記第２２レンズ群の焦点距離を各々ｆＧ２１、ｆＧ２２とするとき、
０．００５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８００
０．００５＜｜ｆＧ２１／ｆ２｜＜０．５００
０．０１＜｜ｆＧ２２／ｆ２｜＜１．８０
０．１＜ｆＧ２１／ｆＧ２２＜０．８
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の反射屈折光学系。
【請求項５】
前記第１の光学素子は物体側の面が凸でメニスカス形状であり、前記第２の光学素子は物体側の面が凹でメニスカス形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の反射屈折光学系。
【請求項６】
光源手段と、前記光源手段からの光束で物体を照明する照明光学系と、前記物体を結像する請求項１乃至５のいずれか１項の反射屈折光学系と該反射屈折光学系によって結像された物体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子からのデータより画像情報を生成する画像処理系とを有することを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１５７１８（Ｐ２０１３−１５７１８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９１７１（Ｐ２０１１−１４９１７１）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]