JPH10142498A - 紫外線用対物レンズ - Google Patents

紫外線用対物レンズ

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JPH10142498A
JPH10142498A JP8309977A JP30997796A JPH10142498A JP H10142498 A JPH10142498 A JP H10142498A JP 8309977 A JP8309977 A JP 8309977A JP 30997796 A JP30997796 A JP 30997796A JP H10142498 A JPH10142498 A JP H10142498A
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JP
Japan
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lens
fluorite
quartz
object side
biconvex
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JP8309977A
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English (en)
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Yoshiyuki Shimizu
義之 清水
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長が約300ナノメートル以下の紫外線に
対しても良好な透過率を有し且つ諸収差の良好に補正さ
れた明るい紫外線用対物レンズ。 【解決手段】 石英からなる石英レンズと蛍石からなる
蛍石レンズとからなる紫外線用対物レンズにおいて、1
つの蛍石レンズと該蛍石レンズを挟む2つの石英レンズ
との貼り合わせからなる接合レンズを含み、気体または
真空に接する石英レンズの面の数が、気体または真空に
接する蛍石レンズの面の数の2倍以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は紫外線用対物レンズ
に関し、特に紫外線に対して良好な透過率を有する対物
レンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】可視領域の光線に対して良好な透過率を
有する魚眼レンズは、従来より知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波長が
約300nm(ナノメートル)以下の紫外線に対して良
好な透過率を有し、色収差が良好に補正された明るい魚
眼レンズのような対物レンズは、未だ知られていない。
【0004】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、波長が約300ナノメートル以下の紫外線に
対しても良好な透過率を有し且つ諸収差の良好に補正さ
れた明るい紫外線用対物レンズを提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、石英からなる石英レンズと蛍石
からなる蛍石レンズとからなる紫外線用対物レンズにお
いて、1つの蛍石レンズと該蛍石レンズを挟む2つの石
英レンズとの貼り合わせからなる接合レンズを含み、気
体または真空に接する前記石英レンズの面の数が、気体
または真空に接する前記蛍石レンズの面の数の2倍以上
であることを特徴とする紫外線用対物レンズを提供す
る。
【0006】本発明の好ましい態様によれば、3つのレ
ンズの貼り合わせからなる3接合レンズの数がレンズ系
全体を構成するレンズ成分の総数の半分以上である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、波長が300nm以下の紫
外線に対して良好な透過率を有し且つ諸収差の良好に補
正された明るい魚眼レンズが未だ実現されていない理由
について考察する。魚眼レンズに限らず一般的に、通常
の光学硝子材料を使用したレンズでは、紫外線を充分に
透過させることができない。特に、波長が約300ナノ
メートルよりも短い紫外線の領域の光に対しては、可視
光線に対して設計された通常のレンズ系の透過率はほぼ
零であるといっても過言ではない。これは、この領域の
紫外線に対して殆どの光学硝子材料の透過率が非常に小
さいことに起因する。レンズ系が大型化し且つ複雑化す
れば、この傾向は更に大きくなる。
【0008】従って、紫外線用対物レンズに使用される
材料は、この領域の紫外線に対して良好な透過率を有す
る材料、すなわち合成石英、蛍石、およびその他の結晶
材料となる。現時点において、紫外線用対物レンズに使
用される材料は、実質的には蛍石および合成石英にな
る。これら二種類の光学材料は、ともに屈折率が小さ
く、分散率も互いに近い値である。このため、これらの
光学材料からなるレンズでは、色消し条件を満足させる
と必要な明るさが得られないことが多いことはよく知ら
れている。通常、正レンズに使用される分散率の大きな
材料は、現実的には蛍石に限られる。しかしながら、蛍
石からなるレンズでは研磨面の平滑さが比較的良くない
ので、紫外線のような波長の短い光の場合、像のコント
ラストが損なわれ易い。
【0009】上述したように、紫外線を良好に透過させ
る光学材料としては、合成石英、蛍石、および種々の結
晶材料が知られている。しかしながら、入手が比較的容
易で且つ物理化学的に安定しているのは、蛍石および合
成石英である。従って、これら二種類の材料のみで構成
すれば、紫外線に対して良好な透過率を有するレンズ系
を得ることができる。しかしながら、上述したように、
これら二種類の材料では、屈折率および分散率が互いに
近い値である。したがって、特に明るいレンズ系におい
ては、色収差などの諸収差を補正するのは容易ではな
い。これらの収差上の困難は、レンズ系が複雑な構成を
有する大口径広角レンズ等において益々増大する。
【0010】そこで、本発明においては、3つのレンズ
の貼り合わせからなる接合レンズ(以下、単に「3接合
レンズ」という)をより多く配置し、個々のレンズの屈
折力を小さくしその曲率半径をより大きくすることによ
り、紫外線に対して良好な収差補正を行っている。この
ように構成することにより、レンズ枚数が増大するが、
本発明では収差補正上の利益を優先させている。また、
レンズ系を構成するレンズ成分の数を減少させるために
は、2接合レンズ成分によって系を構成するよりも3接
合レンズ成分によって系を構成するほうが有利となる。
特に、本発明では、3接合レンズの数がレンズ系全体を
構成するレンズ成分の総数の半分以上であることが望ま
しい。
【0011】次に、レンズ系を構成するレンズ成分の数
を減らす利点について述べる。レンズ系において、空気
のような気体または真空に接する面からの反射光がフレ
アとなり像のコントラストを低下させることはよく知ら
れている。従って、像のコントラストの低下を防ぐに
は、レンズ系を構成するレンズ成分の数は少ないほどよ
い。特に、蛍石や石英のような屈折率の小さい光学材料
からなるレンズに対しては、反射防止膜の効果も現実的
には小さくなる。したがって、レンズ成分の数を減らす
ことは、像のコントラストを向上させる上で有利であ
る。
【0012】次に、本発明の紫外線用対物レンズにおけ
る3接合レンズの配列順序について述べる。3つのレン
ズを貼り合わせて3接合レンズを構成するとき、両側に
蛍石からなるレンズ(以下、「蛍石レンズ」という)を
配置し、中央に石英からなるレンズ(以下、「石英レン
ズ」という)を配置する場合がある。逆に、両側に石英
レンズを配置し、中央に蛍石レンズを配置する場合もあ
る。本発明では、両側に石英レンズを配置し、中央に蛍
石レンズを配置する構成を多く採用している。具体的に
は、空気のような気体または真空に接する石英レンズの
面の数が、気体または真空に接する蛍石レンズの面の数
の2倍以上である構成を採用している。以下、上述の構
成を採用した理由を説明する。
【0013】一般に、微細な凹凸のある面を通過する光
の散乱は、光の波長が小さいほど大きくなる。したがっ
て、レンズの研磨面について、波長が300ナノメート
ル以下の紫外線に対しては、可視光線に対して必要な平
滑さの約2倍の平滑さを必要とする。なお、蛍石は材質
が柔らかく且つ結晶材料にありがちなもろさがある。し
たがって、蛍石レンズの研磨には高度な技術を要し、慎
重な配慮の下で研磨作業を行っても、微細な欠落のない
充分に平滑な研磨面を得ることが困難である。一方、石
英は材質が固く、研磨が容易である。したがって、石英
レンズでは、蛍石レンズよりはもちろんのこと、一般の
硝子材料のレンズよりも平滑な研磨面が得易い。従っ
て、空気のような気体または真空に接する面を有するレ
ンズには、は、蛍石よりも石英を使用した方が、散乱の
少ないより平滑な面が得易く有利であると考えられる。
【0014】また、蛍石レンズの面が空気のような気体
または真空に接することなく石英レンズの面と接するよ
うに3接合レンズを構成すれば、蛍石レンズ面の微細な
欠落を接着剤で埋めることによって散乱の程度を軽減さ
せることができる。そこで、本発明では、中央に蛍石レ
ンズを配置し、その両側に石英レンズを配置した3接合
レンズをより多く採用することが望ましい。この場合、
蛍石と同程度の屈折率を有する接着剤を使用することが
望ましい。以上の理由により、本発明においては、1つ
の蛍石レンズと該蛍石レンズを挟む2つの石英レンズと
の貼り合わせからなる接合レンズを含み、空気のような
気体または真空に接する石英レンズの面の数を空気のよ
うな気体または真空に接する蛍石レンズの面の数の2倍
以上としている。
【0015】なお、両側に蛍石レンズを配置し中央に石
英レンズを配置した3接合レンズの方が曲率半径を比較
的大きく確保することができるので、色収差などの諸収
差を良好に補正するには有利である。しかしながら、本
発明においては、計算値に表れない像のコントラストを
向上させる目的で、色収差などの諸収差の補正に不利な
方式を敢えて採用している。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づい
て説明する。 〔第1実施例〕図1は、第1実施例における紫外線用対
物レンズの構成を示す図である。図1の紫外線用対物レ
ンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニ
スカスレンズL1、両凹レンズL2、両凸レンズと両凹
レンズと両凸レンズとの3接合レンズL3、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと物体側に
凹面を向けた負メニスカスレンズとの3接合レンズL
4、両凹レンズと両凸レンズと物体側に凹面を向けた負
メニスカスレンズとの3接合レンズL5、両凸レンズと
両凹レンズと両凸レンズとの3接合レンズL6、物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと両凹
レンズとの3接合レンズL7、および平行平面板から構
成されている。
【0017】次の表(1)に、第1実施例における紫外
線用対物レンズの諸元の値を掲げる。表(1)におい
て、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2αは画角
をそれぞれ示している。また、左端の数字は物体側から
の各レンズ面の順序を、rは各レンズ面の曲率半径を、
dは各レンズ面間隔を、n1〜n4はそれぞれ波長が2
90nm、270nm、280nm、および300nm
の光に対する石英および蛍石の屈折率を示している。
【0018】
【表1】 f=10.0 FNO=1.2 2α=120° r d 1 569.83927 2.00000 (石英) 2 15.92105 12.80000 3 -45.81356 3.00000 (蛍石) 4 26.46235 6.00000 5 92.36426 12.90000 (石英) 6 -24.58024 0.90000 (蛍石) 7 19.52087 12.90000 (石英) 8 -58.10353 7.00000 9 50.32944 1.00000 (石英) 10 22.07030 17.00000 (蛍石) 11 -18.51688 1.00000 (石英) 12 -50.32944 0.20000 13 -385.29474 1.00000 (石英) 14 19.35234 15.00000 (蛍石) 16 -18.49253 1.00000 (石英) 17 -60.99457 0.10000 18 24.94629 10.00000 (蛍石) 19 -26.89408 1.00000 (石英) 20 15.20151 8.00000 (蛍石) 21 -129.39174 0.10000 22 24.74891 0.80000 (石英) 23 10.86282 10.00000 (蛍石) 24 -17.58380 0.70000 (石英) 25 38.82218 5.00000 26 ∞ 2.00000 (石英) 27 ∞ 3.32959 (石英および蛍石の屈折率) n1 n2 n3 n4 石英 1.490837 1.497945 1.494165 1.487836 蛍石 1.456054 1.460871 1.458316 1.454002
【0019】図2は、第1実施例における諸収差図であ
る。各収差図において、FNOはFナンバーを、αは半画
角を、9は波長が290nmの光を、7は波長が270
nmの光を、8は波長が280nmの光を、3は波長が
300nmの光をそれぞれ示している。なお、非点収差
を示す収差図において実線はサジタル像面を示し、破線
はメリディオナル像面を示している。各収差図から明ら
かなように、本実施例では、300nm以下の各紫外線
に対して諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0020】〔第2実施例〕図3は、第2実施例におけ
る紫外線用対物レンズの構成を示す図である。図3の紫
外線用対物レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を
向けた負メニスカスレンズL1、両凹レンズと物体側に
凸面を向けた負メニスカスレンズとの2接合レンズL
2、両凸レンズと両凹レンズと両凸レンズとの3接合レ
ンズL3、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと
両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
との3接合レンズL4、両凸レンズと両凹レンズと両凸
レンズとの3接合レンズL5、物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズと両凸レンズと物体側に凹面を向けた
負メニスカスレンズとの3接合レンズL6、両凸レンズ
と両凹レンズとの2接合レンズL7、および平行平面板
から構成されている。
【0021】次の表(2)に、第2実施例における紫外
線用対物レンズの諸元の値を掲げる。表(2)におい
て、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2αは画角
をそれぞれ示している。また、左端の数字は物体側から
の各レンズ面の順序を、rは各レンズ面の曲率半径を、
dは各レンズ面間隔を、n1〜n4はそれぞれ波長が2
90nm、270nm、280nm、および300nm
の光に対する石英および蛍石の屈折率を示している。
【0022】
【表2】 f=10.0 FNO=1.2 2α=120° r d 1 246.24072 2.00000 (石英) 2 14.44329 13.30000 3 -53.65620 2.00000 (蛍石) 4 12.82039 9.00000 (石英) 5 17.77404 4.99381 6 65.70246 10.00000 (石英) 7 -76.83023 1.00000 (蛍石) 8 20.32579 13.00000 (石英) 9 -23.48052 11.61276 10 796.91187 1.00000 (石英) 11 17.30463 19.00000 (蛍石) 12 -16.50920 1.00000 (石英) 13 -796.91187 0.20000 14 30.04393 11.00000 (蛍石) 15 -23.32835 1.00000 (石英) 16 21.18617 9.00000 (蛍石) 17 -62.30187 0.10000 18 51.79865 1.00000 (石英) 19 16.53140 15.00000 (蛍石) 20 -20.27813 1.00000 (石英) 21 -1007.86000 0.10000 22 19.94192 10.00000 (蛍石) 23 -25.63788 1.00000 (石英) 24 41.87310 5.00000 25 ∞ 2.00000 (石英) 26 ∞ 3.52316 (石英および蛍石の屈折率) n1 n2 n3 n4 石英 1.490837 1.497945 1.494165 1.487836 蛍石 1.456054 1.460871 1.458316 1.454002
【0023】図4は、第2実施例における諸収差図であ
る。各収差図において、FNOはFナンバーを、αは半画
角を、9は波長が290nmの光を、7は波長が270
nmの光を、8は波長が280nmの光を、3は波長が
300nmの光をそれぞれ示している。なお、非点収差
を示す収差図において実線はサジタル像面を示し、破線
はメリディオナル像面を示している。各収差図から明ら
かなように、本実施例では、300nm以下の各紫外線
に対して諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0024】以上のように、各実施例において、Fナン
バーが1.2で明るく、画角が120度に達する紫外線
用の魚眼レンズを達成することができる。なお、各実施
例の3接合レンズL3において、正レンズは負レンズよ
りも大きな分散を有する必要がある。これは、負メニス
カスレンズL1で発生した色収差を、とりわけ倍率色収
差を補正するためである。また、各実施例の3接合レン
ズL4、L5およびL6において、正レンズの分散は負
レンズの分散よりも小さい必要がある。これは、色収差
のような諸収差を良好に補正するためである。
【0025】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、波長が
約300ナノメートル以下の紫外線に対しても良好な透
過率を有し且つ諸収差の良好に補正された明るい紫外線
用対物レンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例における紫外線用対物レンズの構成
を示す図である。
【図2】第1実施例における諸収差図である。
【図3】第2実施例における紫外線用対物レンズの構成
を示す図である。
【図4】第2実施例における諸収差図である。
【符号の説明】
Li 各レンズ成分

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英からなる石英レンズと蛍石からなる
    蛍石レンズとからなる紫外線用対物レンズにおいて、 1つの蛍石レンズと該蛍石レンズを挟む2つの石英レン
    ズとの貼り合わせからなる接合レンズを含み、 気体または真空に接する前記石英レンズの面の数が、気
    体または真空に接する前記蛍石レンズの面の数の2倍以
    上であることを特徴とする紫外線用対物レンズ。
  2. 【請求項2】 3つのレンズの貼り合わせからなる3接
    合レンズの数がレンズ系全体を構成するレンズ成分の総
    数の半分以上であることを特徴とする請求項1に記載の
    紫外線用対物レンズ。
  3. 【請求項3】 物体側から順に、物体側に凸面を向けた
    負メニスカスレンズL1、両凹レンズL2、両凸レンズ
    と両凹レンズと両凸レンズとの3接合レンズL3、物体
    側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと物
    体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの3接合レン
    ズL4、両凹レンズと両凸レンズと物体側に凹面を向け
    た負メニスカスレンズとの3接合レンズL5、両凸レン
    ズと両凹レンズと両凸レンズとの3接合レンズL6、お
    よび物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レ
    ンズと両凹レンズとの3接合レンズL7を有することを
    特徴とする請求項1または2に記載の紫外線用対物レン
    ズ。
  4. 【請求項4】 物体側から順に、物体側に凸面を向けた
    負メニスカスレンズL1、両凹レンズと物体側に凸面を
    向けた負メニスカスレンズとの2接合レンズL2、両凸
    レンズと両凹レンズと両凸レンズとの3接合レンズL
    3、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レ
    ンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの3
    接合レンズL4、両凸レンズと両凹レンズと両凸レンズ
    との3接合レンズL5、物体側に凸面を向けた負メニス
    カスレンズと両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニ
    スカスレンズとの3接合レンズL6、および両凸レンズ
    と両凹レンズとの2接合レンズL7を有することを特徴
    とする請求項1または2に記載の紫外線用対物レンズ。
JP8309977A 1996-11-06 1996-11-06 紫外線用対物レンズ Pending JPH10142498A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7554753B2 (en) 2005-12-02 2009-06-30 Nikon Corporation Fish-eye lens and imaging device
CN102621677A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 北京理工大学 紫外变焦成像光学系统

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