CN1926460A - 激光聚光光学*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光聚光光学***。本发明的激光聚光光学***具有：激光光源，其出射激光；聚光光学***，其配置在该激光光源与介质之间，将所述激光在介质中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；光检测器，其检测通过所述聚光光学***被再聚光的所述光；以及激光发散点移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率以及从所述介质的表面到聚光位置的距离，可使所述激光的激光发散点的位置和所述光检测器的位置沿所述激光的光轴移动。

Description

激光聚光光学***

技术领域

本发明涉及将激光向介质中的不同部分聚光的激光聚光光学***。

并且，本发明涉及能够在保持向光学***的光瞳面内入射的光量、光量分布恒定的状态下，改变光源位置的光学***。特别涉及能够对介质中的深度不同的部分聚光的最佳光学***，或者，适合于改变聚光位置的光学***。

本申请以日本特愿2004-132996号和日本特愿2004-132994号作为基础申请，取入其内容。

背景技术

以往，虽然有要对介质中的不同深度部分聚光的要求，但该情况下，会导致球面像差的产生。例如，在生物领域中，在制作显微镜标本时，在几乎所有的情况下，一般都是在玻璃载片上放置试料，在其上放上盖玻片并密封的带盖玻片的标本，当用显微镜观察盖玻片的厚度不同的标本时，产生上述的球面像差。并且，LCD用的玻璃中有厚度不同的玻璃，在越过基板进行观察时也发生球面像差。并且，若在不同厚度(深度)之间球面像差量不同，则存在聚光性能改变(恶化)的问题。

于是，一直以来，为了进行球面像差的校正和抑制聚光性能的变化，同时对上述那样的厚度不同的部分进行聚光，采用了各种技术。

作为其中之一，例如，公知有将厚度不同的平行平板玻璃可装卸地配置在物镜等的聚光光学***的前端的技术。

并且，公知有例如显微镜用带校正环物镜(例如，参照专利文献1)，其在倍率为40倍左右、数值孔径NA(Numerical Aperture)在0.93的大视野的范围内各像差被良好地校正，由盖玻片厚度的变化引起的性能恶化也少。

并且，也公知使合成焦距无限大(No Power Lens)的球面像差校正光学***沿光轴方向移动来校正球面像差的光学***(例如，参照专利文献2)。

并且，如图32所示，还公知有在物镜250和光源251之间配置球面像差校正镜头252，通过使该球面像差校正镜头252沿光轴移动来校正球面像差的显微镜装置(例如，参照专利文献3)。

专利文献1：日本特开平5-119263号公报(图1等)

专利文献2：日本特开2003-175497号公报(图1等)

专利文献3：日本特开2001-83428号公报(图1等)

然而，在上述的球面像差校正中，利用平行平板玻璃的技术，因平行平板玻璃的倾斜等引起的性能恶化大。因此，对保持平行平板的框要求高精度，并且，对平行平板的框的固定也需要精度，因此变得昂贵。并且，在小的WD(Work Distance，工作距离)中，需要通过手动进行更换，这是非常花费功夫的作业。并且，难以进行连续改变。

并且，在上述专利文献1中记载的校正环物镜中，因为高精度所以价格高，不能实现低成本化。并且，难以对应于聚光位置而自动调整球面像差量，难以应对自动化。

并且，在上述专利文献2中记载的光学***中，利用无限大的透镜来校正合成焦距，因此即使在校正了球面像差的情况下聚光位置也不变化。如果要对介质中的不同部分聚光，则WD必然改变，不能在WD恒定的条件下进行像差校正。并且，除光束扩展器以外还需要球面像差校正光学***，因此结构复杂且部件数量变多，难以实现低成本化。

并且，在上述专利文献3中记载的显微镜装置中，如图32所示，虽然通过使球面像差校正镜头252沿光轴方向移动，能够进行球面像差的校正，但伴随球面像差校正镜头252的移动，入射到物镜250的光束的束径改变。

即，光束的宽度改变。因此，如图33所示，光量改变，在标本面上的亮度变化。在此，当具有图像获取单元时，其检测图像的亮度，根据亮度使光源的能量变化。通过在图像侧对亮度进行控制等，可保持亮度恒定，但存在装置结构变复杂等问题。

并且，在存在光瞳面内的光量分布时，光量分布也可能发生变化。由于这样的光量分布的变化，存在聚光性能改变的问题。并且，根据来自图像获取单元的电信号来移动球面像差校正镜头，因此花费时间。

另一方面，进行观察时，当使焦点位置改变的情况下，一般采用沿光轴方向移动载置了标本等的载物台，或将光学***自身沿光轴方向移动的结构。

但是，在载置在载物台上的标本中，有12英寸晶片等的大标本，为了高精度地移动位置，装置不得不大型化。并且，使光学***自身移动时，难以高精度地移动。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其第一目的在于，提供以简单的结构、能够不费功夫地容易地进行球面像差校正的激光聚光光学***。

并且，本发明的第二目的在于，提供以简单的结构、能够不费功夫地在使光量分布保持恒定的状态下，容易地进行球面像差校正的光学***。而且，除了该第二目的，本发明的目的还在于，提供可以用简单的结构使聚光位置改变的光学***。

为了达到上述第一目的，本发明采用了以下的手段。

即，本发明的激光聚光光学***具有：激光光源，其出射激光；聚光光学***，其配置在该激光光源和介质之间，将所述激光向介质中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；以及激光发散点移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率以及从所述介质的表面到聚光位置的距离，可使所述激光的激光发散点的位置沿所述激光的光轴移动。

根据该激光聚光光学***，通过聚光光学***使从激光光源出射的激光在介质中聚光并进行来自聚光点的光的再聚光，通过光检测器检测再聚光后的光。此时，激光以发散光的状态(非平行光束状态)入射进聚光光学***。即，从激光光源以发散光状态出射，或从激光光源以平行光束状态出射后，通过各种透镜等的光学***转换为发散光状态，而入射进聚光光学***。这样，把激光变换为发散光状态的位置(点)作为发散点。并且，当使激光聚光时，对应于使得聚光的介质的折射率以及从介质的表面到聚光位置的距离，通过激光发散点移动单元使激光发散点的位置和光检测器的位置沿激光的光轴移动，因此，即使使激光在介质中的深度不同的部位聚光，也能够极力抑制各个位置上的球面像差的发生量。因此，能够将激光高效地聚光在介质的所期望的深度处，能够实现聚光性能的提高。

并且，因为能够极力抑制球面像差的发生量，因此，能够对像差少的光进行再聚光并得到准确的观察像。因此，能够进行高精度的介质中的观察。

特别是，仅移动激光发散点，所以不会像以往那样费功夫，能够容易地进行球面像差校正。并且，无需具备以往的校正环物镜等那样特殊的光学***，能够在实现结构的简单化的同时，实现低成本化。而且，由于仅移动激光发散点，所以容易进行连续改变，容易应对自动化。

也可以具备扫描单元，该扫描单元可将所述激光朝向与所述聚光光学***的光轴正交的方向进行扫描。

在该情况下，通过扫描单元也对激光进行扫描，因此无需移动介质侧即可在介质的整体区域中进行观察。

所述激光发散点移动单元可根据预先测定的所述聚光光学***的波阵面数据来设定激光发散点的位置。

在该情况下，激光发散点移动单元考虑预先测定的聚光光学***的波阵面数据，例如，构成聚光光学***的一部分的物镜的波阵面数据、或聚光光学***整体的波阵面数据来设定激光发散点的位置，因此能够进一步提高激光的聚光性能以及观察性能。

所述激光聚光光学***具有观察光学***，该观察光学***设置成与所述聚光光学***协作，将聚光光学***的下表面到所述介质的表面的距离维持在规定距离，该观察光学***也可具备自动对焦检测单元或自动对焦机构。

该情况下，通过观察光学***能够将聚光光学***的下表面(物镜的下表面)到介质的表面的距离维持在规定距离，因此，例如，在进行聚光光学***与介质之间的水平方向的相对移动，即，在进行扫描时，能够将距介质表面的深度准确地控制在所期望的深度。

所述聚光光学***与所述介质的表面在光轴方向的相对距离也可为恒定。

在该情况下，即使使激光聚光的介质的深度已改变，因为构成聚光光学***的一部分的物镜与介质的表面在光轴方向的相对距离，即，工作距离(WD，Work Distance)设定为恒定，所以能够简化装置结构并且能够提高观察速度。

并且，为了达到上述第二目的，本发明采用了以下的装置。

即，本发明的光学***的第1实施方式具有：射出单元，其以平行光束状态射出光束；聚光光学***，其将所述光束聚光；第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述射出单元与所述聚光光学***之间的所述光束中，可沿着该光束的光轴方向移动；第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置成被固定在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述光束中；以及移动单元，其对应于距所述光束聚光的位置的距离，使所述第1透镜组移动，所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

根据该光学***，通过射出单元以平行光束状态射出的光束，在通过第1透镜组和第2透镜组分别折射后，入射进聚光光学***被聚光。这时，通过移动单元，使第1透镜组沿光轴方向移动，能够使光源位置沿光轴方向移动。即，通过移动第1透镜组，能够改变从第2透镜组观察到的光源位置，而且能进行从所述聚光光学***观察到的实质的光源位置的变更。

并且，入射进第1透镜组的光束是平行光束状态，因此，能够使光瞳面内的光量分布为恒定。因此，能够抑制聚光性能的改变。

在此，参照图11更加具体地进行说明。如图11所示，第1透镜(第1透镜组)配置在平行光束中，即使在该第1透镜沿光轴移动的情况下，只要距入射进第1透镜的光线的光轴的距离(s)恒定，则通过第1透镜后的光线的角度(q)不变化(保持为平行)。这些角度不发生变化的(平行的)光线聚光在(必然通过)第2透镜(第2透镜组)的后侧焦面上的1点。因为第2透镜的后侧焦点位置与聚光光学***的入射光瞳位置被配置成一致，所以入射进第1透镜的平行光束不依赖于第1透镜的位置，在聚光光学***的入射光瞳位置一直为相同束径，在聚光光学***中没有模糊地聚光。

即，通过对应于到聚光的位置的距离，移动第1透镜组，能够使聚光光学***的聚光位置沿光轴方向移动。并且，因为利用第2透镜组，使入射进聚光光学***的光束的束径不变化，能够使以往那样在聚光位置的光量变化和光瞳面内的光量分布的变化大致为0。

并且，在图11中，通过使第2透镜(第2透镜组)的后侧焦点位置与聚光光学***的入射光瞳位置一致，能够使在聚光位置的光量变化和光瞳面内的光量分布的变化大致为0，但通过使这2个位置位于相互邻近的位置处(即，将第2镜头的后侧焦点位置配置在聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处)，能够得到同等的效果。参照图12更加具体地进行说明。

如图12所示，设第2透镜(第2透镜组)的后侧焦点位置和聚光光学***的入射光瞳位置的偏移量为d1，第2透镜的焦距为f2，入射进第1透镜(第1透镜组)发生了移动时的聚光光学***中的光束束径的变动率(以第2透镜的后侧焦点位置的光束束径为基准)为x％，

则利用x＝100×(d1×d)/(f2²)来表示。

即，将该式改写，变为d1＝(f2²)/d×(x/100)。

在此，当第2透镜的后侧焦点位置与聚光光学***的入射光瞳位置一致时，d1＝0。即，即使第1透镜移动，入射进聚光光学***中的光束束径也不变化(x＝0)。

配置在该状态是最佳的，但通过使d1≤0.2×f2²/d，光束束径的变动率可确保在x≤20(±10％以下)。

而且，通过使d1≤0.1×f2²/d，可使光束束径的变动率为x≤10(±5％以下)。

而且优选通过使d1≤0.06×f2²/d，光束束径的变动率可确保在x≤6(±3％以下)。

而且，仅通过移动第1透镜组，即可进行光源位置的变更，无需像以往那样将聚光光学***和载物台等沿光轴方向移动。因此，能够实现结构的简单化，并且，能够不花费功夫地容易地进行球面像差校正。而且，由于无需具备以往的校正环物镜等那样特殊的光学***，也能够实现结构的简单化、实现低成本化。

所述聚光光学***将所述光束在介质中聚光，所述移动单元也可以对应于使激光聚光的所述介质的折射率以及从介质表面到聚光位置的距离，移动所述第1透镜组。

在该情况下，由于移动单元对应于使激光聚光的介质的折射率以及从介质的表面到聚光位置的距离来移动第1透镜组，因此能够更加准确地使光束在距介质表面期望的深度处聚光，并且能够进一步抑制球面像差的发生量。因此，能够实现聚光性能的提高。

所述射出单元可以具备射出激光的激光光源。

也可以采用具有所述光学***的光镊子光学***。

当设所述第1透镜组和所述第2透镜组的合成焦距为|f|时，所述移动单元可以将所述第1透镜组移动到满足下式的位置。

1/|f|＜0.01

当设所述第2透镜组的焦距为f2时，所述第2透镜组可以满足下式。

f2＞0

当设所述第1透镜组的焦距为f1、所述第2透镜组的焦距为f2时，所述第1透镜组和所述第2透镜组可以满足下式。

f1＜0

且，1≤|f2/f1|≤5

当设所述第1透镜组的焦距为f1、所述第2透镜组的焦距为f2时，所述第1透镜组和所述第2透镜组可以满足下式。

f1＞0

且，0.5≤|f1/f2|≤2

并且，本发明的光学***的第2方式为，该光学***具有：激光光源，其射出激光；平行光束单元，其将从该激光光源所射出的所述激光的光束变为平行光束；聚光光学***，其使所述平行光束状态的所述激光在介质中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；扫描单元，其可将所述介质中的聚光点在与所述激光的光轴方向垂直的方向上扫描；光检测器，其配置在与所述激光光源共轭的位置上，检测由所述聚光光学***再聚光后的所述光；第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述平行光束单元与所述聚光光学***之间的所述平行光束中，可沿着该平行光束的光轴方向移动；第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，以固定状态配置在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述平行光束中；以及移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率和从介质表面到聚光位置的距离，使所述第1透镜组移动，所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

根据该光学***，从激光光源所射出的激光通过平行光束单元转换为平行光束并入射进第1透镜组，在该第1透镜组和第2透镜组分别折射后，通过聚光光学***在介质中被聚光，并且被再聚光，并由光检测器检测。这时，通过由移动单元沿光轴方向使第1透镜组移动，能够使光源位置沿光轴方向移动。即，通过移动第1透镜组，能够改变从第2透镜组观察到的光源位置，而且能进行从所述聚光光学***观察到的实质的光源位置的变更。由此，能够对应于介质中的深度来极力抑制球面像差。

并且，由于入射进第1透镜组的光束是平行光束状态，因此，即使沿光轴方向移动第1透镜组、在各个位置使光束折射，也能够使光束以相同的折射角射出。

并且，因为第2透镜组的后侧焦点位置配置在聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处，所以入射进第2透镜组的光通过聚光光学***被可靠地聚光。在此，通过对应于距聚光位置的距离而移动第1透镜组，能够改变入射进第2透镜组的位置，因此能够极力抑制在所期望的聚光点的球面像差的发生量。并且，利用第2透镜组可不改变光束地使光束可靠地入射进聚光光学***，因此，能够抑制以往那样的光量的变化和光瞳面内的光量分布的改变。即，可将对聚光光学***的入射光量保持恒定，并能将光瞳面内的光量分布保持恒定，能够抑制亮度、聚光性能的改变。因此，能够抑制聚光性能的改变。

这样，能够极力抑制球面像差的发生量，因此能够对像差少的光进行再聚光来得到准确的观察像。因此，能够高精度地进行介质中的观察。并且，利用扫描单元能够进行聚光点的扫描，因此能够进行介质整体区域中的观察。

而且，由于仅移动第1透镜组，即可进行光源位置的变更，因此无需像以往那样移动聚光光学***和载物台等。因此，能够实现结构的简单化，能够不花费功夫地容易地进行球面像差校正，同时进行介质中的观察。并且，因为无需具备以往的校正环物镜等那样的特殊的光学***，也能够实现结构的简单化，实现低成本化。

所述扫描单元也可以是检流计镜(galvanometer mirror)。

本发明的光学***的第3方式为，该光学***具有：激光光源，其射出激光；平行光束单元，其将从该激光光源所射出的所述激光的光束转换为平行光束；聚光光学***，其将所述平行光束状态的所述激光在介质中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；光检测器，其配置在与所述激光光源共轭的位置上，检测由所述聚光光学***再聚光后的所述光；第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述平行光束单元与所述聚光光学***之间的所述平行光束中，可沿着该平行光束的光轴方向移动；第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，以固定状态配置在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述平行光束中；以及移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率和从介质表面到聚光位置的距离，使所述第1透镜组移动，所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

所述第1透镜组和所述第2透镜组可以***光路中或从光路中拔出。

所述聚光光学***与所述介质表面在光轴方向的相对距离可以为恒定。

并且，本发明的像差校正光学***的第1方式是对来自光源的光束进行聚光的光学***，满足下式的多个透镜排他地以可插拔的方式配置在光路中。

2(d²+1×f-1×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

1是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

并且，本发明的激光扫描光学***的第1方式是在会聚/发散光学***中，满足下式的多个透镜以可插拔的方式配置在光路中。

2(d²+1×f-1×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

1是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

并且，本发明的激光扫描显微镜也可具备所述激光扫描光学***。

并且，本发明的光镊子的第1方式是，在会聚/发散光学***中，满足下式的多个透镜以可插拔的方式配置在光路中。

2(d²+1×f-1×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

1是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

并且，本发明的像差校正光学***的第2方式是包含射出平行光束的光源和对平行光束进行聚光的光学***的聚光光学***，满足下式的多个透镜排他地以可插拔的方式配置在光路中。

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

并且，本发明的激光扫描光学***的第2方式为，在平行光束中，满足下式的多个透镜排他地以可在光路中插拔的方式配置在光路中。

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

并且，本发明的光镊子为，在平行光束中，满足下式的多个透镜排他地以可在光路中插拔的方式配置在光路中。

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

根据本发明的聚光光学***，对应于使激光聚光的介质的折射率以及从介质的表面到聚光位置的距离，通过激光发散点移动单元使激光发散点沿激光的光轴上移动，因此，在介质中的深度不同的各个位置，能够极力抑制球面像差的发生量。因此，能够在介质的所期望的深度处高效地将激光聚光，能够实现聚光性能的提高。并且，能够对球面像差少的光进行再聚光得到准确的观察像，因此能够进行高精度的介质中的观察。特别是由于仅移动激光发散点，所以不会像以往那样花费功夫，能够容易地进行球面像差校正，并且无需具备特殊的光学***，因此能够在实现结构的简但化的同时，实现低成本化。

并且，根据本发明的光学***，通过对应于距介质中的聚光位置的距离，来移动第1透镜组，可改变入射进第2透镜组的光束的位置，即，可进行从聚光光学***观察到的实质的光源位置的变更，因此能够极力抑制在所期望的聚光点的球面像差的发生量。并且，利用后侧焦点位置与聚光光学***的入射光瞳位置一致的第2透镜组，使得入射进聚光光学***的入射光瞳的光束束径不变化，能够抑制以往那样的光量变化和光瞳面内的光量分布的变化。因此，能够抑制聚光性能的变化。

而且，因为仅移动第1透镜组，即可进行光源位置的变更，因此能够实现结构的简单化，能够不花费功夫地容易地进行球面像差校正。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的激光聚光光学***的结构图。

图2是通过该激光聚光光学***，向距标本面深度不同的位置照射激光和进行观察时的流程图的一例。

图3是表示通过该激光聚光光学***，向距标本面深度不同的位置照射激光的状态的图，(a)是向距标本面50μm的位置照射的图；(b)是向距标本面75μm的位置照射的图；(c)是向距标本面100μm的位置照射的图。

图4是考虑聚光光学***的波阵面数据，通过该激光聚光光学***照射激光时的流程图的一例。

图5是表示本发明的第2实施方式的激光聚光光学***的结构图。

图6是表示本发明的激光聚光光学***的其它例的结构图。

图7是表示本发明的第3实施方式的激光聚光光学***的结构图。

图8是通过该激光聚光光学***，向距标本面深度不同的位置照射激光时的流程图的一例。

图9是表示本发明的第4实施方式的激光聚光光学***的图，是向距标本面深度不同的位置照射激光时的流程图的一例。

图10是表示根据图9所示的流程图，向距标本面深度不同的位置照射激光的状态的图，(a)是向距标本面50μm的位置照射的图；(b)是向距标本面75μm的位置照射的图；(c)是向距标本面100μm的位置照射的图。

图11是说明本发明的光学***的作用效果的图，是表示第1透镜、第2透镜以及聚光光学***的位置关系的图。

图12是表示该聚光光学***的入射光瞳位置与第2透镜的后侧焦点位置的关系的图。

图13是表示本发明的第5实施方式的光学***的结构图。

图14是通过该光学***，使光束聚光到所期望的位置时的流程图的一例。

图15是在本发明的第5实施方式的光学***中说明的第1透镜和第2透镜的具体结构的图。

图16是表示本发明的光学***的第6实施方式的结构图。

图17是表示本发明的光学***的第7实施方式的结构图。

图18是在本发明的光学***的第7实施方式中说明的第1透镜和第2透镜的具体结构的图。

图19是表示本发明的光学***的第8实施方式的结构图。

图20是表示本发明的光学***的第9实施方式的结构图。

图21是通过该光学***，将光束聚光到所期望的位置时的流程图的一例。

图22是在本发明的光学***的第9实施方式中说明的第1透镜和第2透镜的具体结构的图。

图23是表示本发明的光学***的第10实施方式的结构图。

图24是表示通过该光学***，将激光向距介质表面深度不同的位置聚光的状态的图，(a)是向距表面50μm的位置聚光的图；(b)是向距表面75μm的位置聚光的图；(c)是向距表面100μm的位置聚光的图。

图25是该光学***的变形例，是表示采用了二维检流计镜的光学***的一例的图。

图26是表示在光镊子光学***中采用本发明的光学***的一例的图。

图27是表示在发散光束中可插拔地配置多个凸透镜的光学***的图。

图28是表示在会聚光束中可插拔地配置多个凸透镜的光学***的图。

图29是表示在平行光束中可插拔地配置多个凹透镜的光学***的图。

图30是表示用凸透镜将平行光束转换为会聚光，在该会聚光中可插拔地配置多个凹透镜的光学***的图。

图31是表示在图23所示的光学***中，可插拔地组合了多个凹透镜的光学***的图。

图32是说明以往的球面像差的校正的图，是表示球面像差校正镜头可沿光轴方向移动的光学***的一例的图。

图33是表示通过图32所示的光学***，使入射光瞳位置处的光量变化的状态的图。

符号说明

A：介质；L、L‘：激光、光束；1、25、30：激光聚光光学***；2：激光光源；3：标本(介质)；4：聚光光学***；5：光检测器；5A：针孔；6：激光发散点；7：扫描单元；31：观察光学***；101：光学***；103：聚光光学***；104：第1透镜(第1透镜组)；105：第2透镜(第2透镜组)；106：移动单元；110：第2透镜组；115：第1透镜组；120：激光光学***(光学***)；122：成像镜头(平行光束单元)；123：聚光光学***；124：扫描单元；125：光检测器；135：二维检流计镜(扫描单元)。

具体实施方式

以下，参照图1至图3对本发明的第1实施方式的激光聚光光学***进行说明。

如图1所示，本实施方式的激光聚光光学***1具有：激光光源2，其以发散光状态(非平行光束状态)出射激光L；聚光光学***4，其配置在该激光光源2与标本(介质)3之间，使激光L在标本中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；光检测器5(针孔检测器)，其配置在与激光光源2共轭的位置，通过针孔5A检测由聚光光学***4再聚光后的光；激光发散点移动单元，其对应于使激光L聚光的标本3的折射率以及从标本面(标本的表面)3a到聚光位置的距离，可使激光L的激光发散点6的位置，即，激光光源2的位置沿激光L的光轴移动；针孔检测器移动单元，其用于将针孔5A和光监测器5移动到与移动后的激光发散点6共轭的位置；以及扫描单元7，其可朝向与聚光光学***4的光轴正交的方向(水平方向、XY方向)扫描激光L。

此外，标本3载置于可在XY方向移动的未图示的载物台上。

所述激光发散点移动单元与控制部连接，接收来自该控制部的信号而移动激光光源2，从而使激光发散点6可移动。并且，针孔检测器移动单元与控制部连接，根据来自该控制部的信号，而被移动至与激光发散点6共轭的位置。并且，控制部具有可输入规定的信息的输入部、和根据由该输入部所输入的各输入信息(输入数据)计算激光光源2的移动量的计算部，对应于计算结果，对激光发散点移动单元发送信号使其移动。

并且，控制部除了对激光发散点移动单元的控制之外，还同时进行激光光源2的控制，使得在激光发散点6移动结束后使激光L出射。

所述聚光光学***4具有：半透半反镜(half mirror)10，其反射从激光光源2所出射的激光L，使其光轴的朝向改变90度；成像镜头11，其将由该半透半反镜10所反射的激光L转换成大致平行光；第1检流计镜12，其对激光L以不同角度进行反射，以使该激光L可在标本面3a上沿水平的一个方向(X方向)扫描；第1光瞳中继光学***13，其对由该第1检流计镜12所反射的激光L进行中继；第2检流计镜14，其对通过了第1光瞳中继光学***13后的激光L以不同角度进行反射，以使该激光L可在标本面3a上沿水平的另一方向(Y方向)扫描；第2光瞳中继光学***15，其对由该第2检流计镜14所反射的激光L进行中继；以及物镜16，其将通过了该第2光瞳中继光学***15后的激光L在标本内聚光，并且对来自聚光点的光进行再聚光。

所述第1检流计镜12和第2检流计镜14分别在其中心位置具有配置成朝向互相正交的方向的旋转轴12a、14a，构成为绕该旋转轴12a、14a的轴在规定的角度范围内振动。通过该振动，可以如上述那样使激光L以不同角度反射。并且，通过两个检流计镜12、14的组合，激光L可在与聚光光学***4的光轴方向正交的方向(XY方向)扫描。即，这两个检流计镜12、14作为所述扫描单元7而起作用。此外，两检流计镜12、14由控制部控制振动(动作)。

所述针孔5A以及光监测器5配置在半透半反镜10的后侧，通过由控制部控制的针孔检测器移动单元，与激光光源2的移动同步地沿光轴方向移动。

对于通过这样构成的激光聚光光学***1进行距标本面3a深度不同的位置的观察的情况进行说明。并且，在本实施方式中，对于进行距标本面3a例如50μm、75μm、100μm的位置的观察的情况进行说明。

首先，在对距标本面3a深度为50μm的位置进行观察时，如图2所示，对控制部的输入部进行标本3的折射率、从标本面3a到聚光位置的距离即50μm、以及聚光光学***4的数值孔径NA(NumericalAperture)的输入(步骤S1)。计算部根据该输入数据，进行激光发散点6的移动量，即激光光源2的移动量的计算以及从物镜16的下表面到标本面3a的距离，即WD值的计算(步骤S2)。计算结束后，控制部根据计算结果控制激光发散点移动单元沿激光L的光轴方向移动，将激光光源2的位置移动到规定的位置，同时改变物镜16与标本面3a之间的距离(WD：Work Distance)(步骤S3)。

在激光光源2的移动以及WD的变化结束后，控制部对激光光源2发送信号使其出射激光L(步骤S4)。所出射的激光L被半透半反镜10反射之后，由成像镜头11转换为大致平行的光并入射进第1检流计镜12。然后，通过第1检流计镜12，以不同的角度向标本面3a的X方向反射。被反射的激光L经由第1光瞳中继光学***13，通过第2检流计镜14以不同的角度向标本面3a的Y方向反射。被反射的激光L经由第2光瞳中继光学***15入射到物镜16。然后，如图3(a)所示，通过物镜16在距标本面3a为50μm的位置处聚光。

这时，如上所述，由于对应于50μm的深度来调整激光光源2的位置，即，调整激光发散点6的位置，因此能够极力抑制在深度为50μm的位置上的球面像差的发生量，能够将激光L高效地聚光到该位置处。

并且，来自该聚光点的光通过物镜16被再聚光，通过与上述相反的光路经由针孔5A被光监测器5检测。即，由物镜16再聚光后的光依次透过第2光瞳中继光学***15、被第2检流计镜14反射、透过第1光瞳中继光学***13、被第1检流计镜12反射、透过成像镜头11、并透过半透半反镜10之后，经由针孔5A被光检测器5检测。并且，由物镜16再聚光的光被两个检流计镜反射，以使得该光通过与激光L所通过的光路相同的光路。

如上所述，由于以极力抑制了球面像差的发生量的状态将激光L聚光于聚光点(距标本面深度为50μm的位置)，因此能够利用光监测器5得到误差小的观察像。因此，能够进行高精度的观察。特别是，针孔5A和光检测器5与激光光源2的移动同步地沿光轴方向移动，因此，由于共焦效应(confocal effect)而能够得到对比度好的聚光点的观察像。

并且，通过两个检流计镜12、14，使激光L朝向标本面3a的水平方向(XY方向)扫描，因此能够在整个视野范围内进行观察。此时，不移动标本3侧(载物台侧)，即可在整个视野范围内进行扫描。

接着，在对距标本面3a深度为75μm或100μm的位置进行观察时，与上述情况同样地，对输入部输入标本面3a的折射率、从标本面3a到聚光位置的距离(75μm或100μm)以及聚光光学***4的NA。计算部的计算结束后，控制部根据计算结果控制激光光源2沿激光L的光轴方向移动，使激光光源2的位置移动到规定的位置。然后，使其出射激光L，通过聚光光学***4将激光L聚光在距标本面3a为75μm或100μm的位置处，并且，对来自聚光点的光进行再聚光，经由针孔5A由光检测器5检测。

这时，与上述相同，因为对应于75μm或100μm的深度来移动激光光源2，调整激光发散点6的位置，因此能够极力抑制在各个位置上的球面像差的发生量，如图3(b)、(c)所示，能够将激光L高效地聚光到75μm或100μm的位置处。因此，能够得到误差小的高精度的观察像。

如上所述，根据本实施方式的激光聚光光学***1，当使激光L聚光于距标本面3a不同深度(50μm、75μm、100μm)处时，对应于标本3的折射率以及从标本面3a到聚光位置的距离，通过激光发散点移动单元使激光光源2即激光发散点6沿光轴上移动，因此能够极力抑制球面像差的发生量，在各个不同的深度处能够以最佳状态高效地将激光L聚光。因此，即使距标本面3a的深度改变，也能够在各个位置得到误差小的观察像，能够高精度地进行标本3的观察。并且，针孔5A和光检测器5与激光光源2的移动同步地沿光轴方向移动，因此，由于共焦效应而能够得到对比度好的观察像。

并且，因为是仅移动激光光源2的结构，所以不会像以往那样费功夫，能够容易地进行球面像差校正。并且，无需具备以往的校正环物镜等的特殊的光学***，能够在实现结构的简单化的同时，实现低成本化。而且，因为仅移动激光光源2，所以容易进行连续该变，且容易应对自动化。

此外，在上述第1实施方式中，通过对输入部输入标本3的折射率、从标本面3a到聚光位置的距离以及聚光光学***4的NA，来计算激光光源2的位置，但输入数据不限于上述数据，例如，可以除了这些输入数据之外，还输入聚光光学***4的预先测定的波阵面数据，来计算激光光源2的位置。

即，如图4所示，对输入部输入各种数据(上述步骤S1)时，输入标本3的折射率、从标本面3a到聚光位置的距离、聚光光学***4的NA以及聚光光学***4的波阵面数据。

如此，能够高精度地进行球面像差校正，能够进一步提高激光L的聚光性能，能够得到误差更小的观察像。

并且，作为聚光光学***4的波阵面数据，例如，可以是构成聚光光学***4的一部分的物镜16的波阵面数据，也可以利用聚光光学***4整体的波阵面数据。

并且，在上述第1实施方式中，通过针孔检测器移动单元可移动针孔5A和光检测器5，但也可以构成为仅将针孔5A移动到与激光发散点6共轭的位置。

接着，参照图5对本发明的第2实施方式的激光聚光光学***进行说明。并且，在该第2实施方式中，对于与第1实施方式的构成要素相同的部分，赋予相同的符号，并省略其说明。并且，在该图5中，为了使图的内容明了，省略了图1中已经示出的所述针孔检测器移动单元、激光发散点移动单元和控制单元的图示。

第2实施方式与第1实施方式的不同点在于，在第1实施方式中，通过激光发散点移动单元移动激光光源2来调整光源发散点6的位置，而第2实施方式的激光聚光光学***20构成为，通过激光发散点移动单元，一体地移动激光光源2、半透半反镜10、针孔5A和光检测器5，来调整激光发散点的位置。

通过这样构成，除了能够容易地移动激光发散点的位置之外，并且无需使针孔5A和光检测器5与激光光源2的移动同步。因此，能够更加简单地构成，能够实现低成本化。

并且，激光发散点的移动方法不限于上述第1实施方式和第2实施方式，例如，可以如图6所示的激光聚光光学***25那样，移动激光发散点6(在该图6中，为了使图的内容明了，省略了激光发散点移动单元和控制单元的图示)。即，在半透半反镜10与成像镜头11之间配置第1反射镜26以及第2反射镜27，该两个反射镜分别使透过了半透半反镜10的激光L以每次光轴改变90度的方式反射，通过两个反射镜26、27，激光L的出射方向被改变180度，并且可以构成为通过激光发散点移动单元可将两个反射镜26、27一体地向激光L的光轴方向移动。并且，也可以替代两个反射镜26、27，而使用反射面相面对的梯形棱镜。

通过这样地构成，无需变更激光光源2与针孔5A以及光检测器5的位置，可容易地移动激光发散点6的位置，进而实现结构的简单化。

并且，所述激光聚光光学***25具有二维检流计镜28。该二维检流计镜28具有与所述第1实施方式的第1检流计镜12和第2检流计镜14的旋转轴12a、14a朝向相同方向的两个旋转轴28a、28b，绕该旋转轴28a、28b的轴在规定的角度范围内二维地振动。即，二维检流计镜28作为扫描单元而起作用。

由此，无需像上述第1实施方式那样分别具备2个检流计镜和光瞳中继光学***，因此能够进一步实现结构的容易化，实现低成本化。

接着，参照图7和图8对本发明的第3实施方式的激光聚光光学***进行说明。并且，在该第3实施方式中，对于与第2实施方式的构成要素相同的部分，赋予相同的符号，并省略其说明。

第3实施方式与第2实施方式的不同点在于，在第2实施方式中，与物镜16和标本面3a之间的距离无关地进行扫描，而在第3实施方式中，以把物镜16与标本面3a之间的距离保持恒定的状态来进行扫描。

即，如图7所示，本实施方式的激光聚光光学***30设置成与聚光光学***4协作，该激光聚光光学***30具有观察光学***31，其将从聚光光学***4，即物镜16的下表面到标本面3a的距离维持为规定的距离。并且，该观察光学***31具有自动对焦机构。

所述观察光学***31具有：光源32，其照射为线性偏振光的半导体激光L’；第1透镜33，其将从该光源32照射的半导体激光L’转换为平行光；偏振光分光器34，其与该第1透镜33相邻配置；第2透镜35，其使通过该偏振光分光器34后的半导体激光L’会聚和发散；第3透镜36，其将被该第2透镜35发散的半导体激光L’转换为聚光光学***16的光瞳直径大小的平行光；1/4波长板37，其将透过该第3透镜36的半导体激光L’的偏振光转换为圆偏振光；分色镜38，其将透过该1/4波长板37的半导体激光L’反射以使光轴的朝向改变90度，并使其入射进聚光光学***16；第4透镜40，其使再次透射过1/4波长板37的、由所述偏振光分光器34反射的从物镜16返回的光，入射进圆柱形透镜39；以及光电二极管41，其配置在圆柱形透镜39的后侧。

并且，分色镜38被设定成反射半导体激光L’，同时使半导体激光L’以外的波长的光，例如由激光光源2所出射的激光L透过。

所述偏振光分光器34具有使线性偏振光中，例如作为与入射面平行的振动分量的P分量的线性偏振光的光透过，并且使作为与入射面垂直的振动分量的S分量的光反射的功能。并且，控制部根据由所述光电二极管41所受光的检测信号，对载物台进行反馈控制，使载物台沿垂直方向(光轴方向)移动。即，变为自动对焦。由此，半导体激光L’可总是对焦在标本面3a上。

当利用这样构成的激光聚光光学***30进行扫描时，对控制部的输入部输入标本3的折射率、从标本面3a到聚光位置的距离、以及聚光光学***30的数值孔径NA(步骤S1)。计算部根据该输入数据，计算激光发散点的移动量，即，激光光源2的移动量(步骤S2)，以及计算自动对焦的偏置量(步骤S8)。

接着，从光源32照射为线性偏振光的半导体激光L’。所照射的半导体激光L’通过第1透镜33转换为平行光之后，入射到偏振光分光器34。然后，成为与入射面平行的振动分量的P分量的线偏振光的光之后，通过第2透镜35被会聚后，成为发散状态。然后，被发散的光通过第3透镜36再次成为平行光，入射到1/4波长板37。并且，此时，平行光为与物镜16对应的光束宽度。透过1/4波长板37成为圆偏振光的半导体激光L’被分色镜38反射并入射到物镜16。入射到物镜16的光对标本面3a照明。

接着，在标本面3a反射的光由物镜16聚光后，由分色镜38反射、入射到1/4波长板37，成为与入射面垂直的振动分量的S分量偏振光。该光在透过第3透镜36和第2透镜35之后，入射到偏振光分光器34并被朝向第4透镜40反射。然后，通过第4透镜40被会聚之后，透过圆柱形透镜39在光电二极管41上成像。该成像的光被光电转换，作为检测信号发送给控制部(步骤S5)。该控制部根据通过计算检测出的偏置量和发送来的检测信号进行计算(步骤S6)，而且将载物台沿垂直方向(光轴方向)移动(步骤S7)。即，为了自动进行自动对焦、将激光聚光在所期望的深度，将物镜16与标本面3a之间的距离控制为适当的状态。

由此，能够一直维持物镜16与标本面3a之间的距离为恒定距离来进行扫描。因此，假设载物台有少许弯曲、或载物台的移动产生少许误差等，也能够准确地在所期望的深度将激光L聚光。因此，能够在更加准确地控制距标本面3a的聚光位置的同时进行扫描，能够更加高精度地进行标本3的观察。

并且，在进行上述扫描时，在要改变激光L的聚光位置时，预先进行自动对焦的偏置量计算(步骤S8)之后进行扫描。例如，以在100μm的深度处聚光后的状态进行扫描之后，当在50μm的深度处聚光进行扫描时，需要改变WD值而设定为最佳状态，即最佳值。伴随着该WD值的改变，产生将自动对焦偏离规定量的需要。即，通过计算自动对焦的偏置量，可进行WD值的校正。然后，在进行偏置之后，与上述同样地进行不同深度的扫描。

接着，参照图9和图10对本发明的第4实施方式的激光聚光光学***进行说明。并且，在该第4实施方式中，对于与第3实施方式的构成要素相同的部分，赋予相同的符号，并省略其说明。

第4实施方式与第3实施方式的不同点在于，在第3实施方式中，物镜16与标本面3a在光轴方向的相对距离，即WD不恒定，与此相对，在第4实施方式中，WD设为恒定。

即，在预先设定载物台和物镜16在光轴方向的位置之后，进行设定使得两者的位置一直维持在相同位置。即，如图9所示，当对输入部输入各种数据(上述步骤S1)时，输入除了WD值以外的数据，即，标本3的折射率、从标本面3a到聚光位置的距离、以及聚光光学***4的NA的数据。

由此，如图10所示，以使WD恒定的状态，通过激光发散点移动单元仅将激光发散点沿光轴方向移动，因此在初始设定了自动对焦的偏置量之后，无需再次计算偏置量。因此，能够缩短偏置所需的时间，能够实现吞吐量的提高。并且，能够减小因进行偏置而产生的自动对焦的精度的恶化。

并且，本发明的技术范围并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可实施各种的变更。

例如，在上述各实施方式中，将激光在标本内聚光，但并不限于标本，只要是在介质中聚光即可。并且，作为聚光的距离，设为距标本面50μm、75μm、100μm的距离，但不限于这些距离，可任意地设定。并且，虽然移动载物台来改变物镜与标本面在光轴方向的相对距离，但不限于此，例如，可利用压电元件等移动物镜来改变相对距离。

并且，构成为由控制部自动控制激光发散点移动单元，但也可以根据控制部获得的计算结果，通过装置使激光发散点移动单元工作来移动激光发散点的位置。

并且，在上述第3实施方式中说明的观察光学***只是一个例子，只要可以把从物镜的下表面到标本面的距离维持为规定距离，也可以把透镜等各光学***组合起来构成。

以下，参照图13和图14对本发明的第5实施方式的光学***进行说明。

如图13所示，本实施方式的光学***101具有：未图示的射出单元，其以平行光束状态射出光束L；聚光光学***103，其具有将光束L聚光的物镜102；第1透镜(第1透镜组)104，其配置在射出单元与物镜102之间的光束中，可沿着光束L的光轴方向移动；第2透镜(第2透镜组)105，其以被固定的状态配置在该第1透镜104与物镜102之间的光束中；以及移动单元106，其对应于距使光束L聚光的位置的距离，使第1透镜104移动。

上述第1透镜104是双凹透镜，被固定于未图示的镜头架上。上述移动单元106与镜头架连接，借助镜头架可移动第1透镜104。并且，移动单元106与未图示的控制部连接，接收来自该控制部的信号而工作。

该控制部具有：可输入规定的信息的输入部；和根据通过该输入部所输入的各输入信息(输入数据)，计算第1透镜104的移动量的计算部，对应于计算结果使移动单元106移动规定量。并且，控制部除了对移动单元106的控制之外，还同时进行射出单元的控制，以在第1透镜104移动结束后使光束L射出。

并且，上述第2透镜105是凸透镜，平面侧朝向第1透镜104侧，即，凸面侧朝向物镜102侧，后侧焦点位置配置在物镜102的入射光瞳位置的至少附近处。

对于通过这样构成的光学***101将光束L聚光的情况进行说明。

首先，如图14所示，对控制部的输入部输入从基准位置到将光束L聚光的聚光点的移动量(步骤S1A)。计算部根据该输入数据，进行移动单元106的移动量的计算(步骤S2A)。计算结束后，控制部根据计算结果控制移动单元106沿光束L的光轴方向移动，将第1透镜104移动到规定的位置(步骤S3A)。

在第1透镜104的移动结束后，控制部对射出单元发送信号使其出射光束L。所出射的光束L以平行光束状态被第1透镜104折射，成为发散光状态，入射到第2透镜105。即，通过移动第1透镜104，改变了光束L在光轴方向上的发散点位置。成为发散光的光束L通过第2透镜105被再次折射之后，入射到物镜102，在所期望的位置聚光(步骤S4A)。

接着，当在与上述聚光点不同的位置上将光束L聚光时，与上述同样地，对输入部输入从基准位置到新的聚光点的移动量。控制部根据计算部的计算结果，使移动单元106工作，使得第1透镜104沿光轴方向移动。由此，由射出单元所射出的光束L在与上述位置不同的位置处折射，成为发散光状态，入射到第2透镜105。此时，因为光束L以平行光束状态入射到第1透镜104，所以与第1透镜104的位置无关地一直以相同角度折射，并入射到第2透镜105。因此，光束L以光瞳面内的光量以及光量分布相同的状态，通过物镜102被聚光。

这样，根据本实施方式的光学***101，通过移动第1透镜104，可改变光束L的发散点位置，即，可进行实质性的光源位置的改变，能够在将光瞳面内的光量及光量分布保持为恒定的状态下将聚光点变更到所期望的位置，能够极力抑制在该位置(各聚光点)上的球面像差的发生量。

并且，因为是仅移动第1透镜104的结构，所以能够容易地构成并实现低成本化，而且不费功夫。

在此，在图15中示出在上述第5实施方式中说明的第1透镜和第2透镜的更加具体的结构例。并且，各透镜如表1所示进行设定。

其中，在表1中，R是透镜的曲率半径，d是透镜的厚度或空气间隔，n是折射率。

[表1]

面数          R              d             n

1             -10            1             1.50619

2             ∞             间隔d1

3             ∞             2             1.50619

4             -30

物点位置∞(入射平行光束)

从透镜的最终表面到入射光瞳位置的距离＝59.3

间隔d1                       27.519        37.519      47.519

从聚光光学***的入射光瞳位   -351.25       ∞          351.25

置观察到的光源位置

第1透镜的焦距f1      -19.8

第2透镜的焦距f2      59.3

接着，参照图16对本发明的第6实施方式的光学***进行说明。并且，在该第6实施方式中，对于与第5实施方式的构成要素相同的部分，赋予相同的符号，并省略其说明。

第6实施方式与第5实施方式的不同点在于，在第5实施方式中，第1透镜104是双凸透镜，与此相对，第6实施方式的光学***的第1透镜104是凸透镜，配置成平面侧朝向第2透镜105侧。

本实施方式的情况也与第1实施方式相同，以平行光束状态入射的光束L与第1透镜104的位置无关，一直以相同角度折射，入射到第2透镜105。因此，本实施方式起到与第5实施方式同样的作用和效果。

接着，参照图17对本发明的第7实施方式的光学***进行说明。并且，在该第7实施方式中，对于与第6实施方式的构成要素相同的部分，赋予相同的符号，并省略其说明。

第7实施方式与第6实施方式的不同点在于，在第6实施方式中，第2透镜组是单个凸透镜，即，由第2透镜105构成，与此相对，第7实施方式的第2透镜组110由2个透镜111、112构成。

即，如图17所示，本实施方式的第2透镜组110由配置在作为第1透镜组的凸透镜104侧的双凹透镜111、以及与该双凹透镜111相邻配置的双凸透镜112构成。并且，第2透镜组110整体的后侧焦点位置位于物镜102的入射光瞳位置的附近。

本实施方式的光学***能够起到与第2实施方式同样的效果，并且，能够增大第2透镜组110与物镜102之间的间隔(距离)，因而可在其间配置其它的观察***等，能够提高设计的自由度。

在此，在图18中示出在上述第3实施方式中说明的第1透镜和第2透镜组的更加具体的结构例。并且，各透镜如表2所示进行设定。

其中，在表2中，R是透镜的曲率半径，d是透镜的厚度或空气间隔，n是折射率。

[表2]

面数            R           d             n

1               20.2477     2             1.50619

2               ∞          间隔d2

3               -11.9178    1             1.50619

4               ∞          12.983

5               ∞          2             1.50619

6               -12.2735

物点位置∞(入射平行光束)

从透镜的最终表面到入射光瞳位置的距离＝65.44

间隔d2                      43.97       53.97      63.97

从聚光光学***的入射光瞳位-160          ∞         160

置观察到的光源位置

第1透镜的焦距f1  40

第2透镜的焦距f2  40

如上表2以及图18所示，由于第2透镜组由凹透镜和凸透镜构成，因此能够使从第2透镜组的最终表面到第2透镜组的后侧焦点位置的距离大于第2透镜组的焦距40mm。

接着，参照图19对本发明的第8实施方式的光学***进行说明。并且，在该第8实施方式中，对于与第5实施方式的构成要素相同的部分，赋予相同的符号，并省略其说明。

第8实施方式与第5实施方式的不同点在于，在第5实施方式中，第1透镜组是由1个双凹透镜，即第1透镜104构成，与此相对，第8实施方式的第1透镜组115由2个透镜116、117构成。

即，如图19所示，本实施方式的第1透镜组115由凸部朝向射出单元侧而配置的凸透镜116以及与该凸透镜116相邻配置的双凹透镜117构成。并且，本实施方式的第2透镜组由1个双凸透镜118构成。

本实施方式的情况也与第5实施方式相同，以平行光束状态入射的光束L与第1透镜组115的位置无关，一直以相同角度折射，入射到第2透镜118，起到与第1实施方式同样的作用和效果。

并且，如果设2个透镜116、117的第1透镜组115的合成焦距为f1、1个双凸透镜118的焦距为f2，则通过使|f1|＝|f2|，在保持入射到物镜102的入射光瞳的光束束径与入射到第1透镜组115的光束束径相等的状态，能够起到与第5实施方式同样的作用和效果。

接着，参照图20和图21对本发明的第9实施方式的光学***进行说明。并且，在该第9实施方式中，对于与第5实施方式的构成要素相同的部分，赋予相同的符号，并省略其说明。

第9实施方式与第5实施方式的不同点在于，在第5实施方式中，只是将光束L聚光到所期望位置，与此相对，第9实施方式的光学***将光束L聚光到距介质(标本)A的表面的不同深度处。

即，在本实施方式的光学***中，物镜102将光束L在介质中聚光，移动单元106对应于使激光聚光的介质A的折射率以及从介质的表面到聚光位置的距离，移动第1透镜104(第1透镜组)。

对于通过这样构成的光学***将光束L聚光于距介质A的表面深度不同的位置处的情况进行说明。

首先，如图21所示，对控制部的输入部进行介质A的折射率、从介质表面到聚光位置的距离，例如，50μm、以及聚光光学***103的NA的输入(步骤S5A)。

计算部根据该输入数据，进行第1透镜104的移动量的计算(步骤S6A)。在计算结束后，控制部根据计算结果控制移动单元106沿光轴方向移动，将第1透镜104的位置移动到规定的位置(步骤S7A)。

在第1透镜104的移动结束后，控制部使从输出单元射出平行光束状态的光束L。由此，光束L在距介质A的表面所期望的位置，以极力抑制了球面像差的发生量的状态被聚光(步骤S8A)。

如上所述，对应于输入到输入部的距离，移动第1透镜104将光束L聚光，因此能够以极力抑制了球面像差的发生量的状态把光束L聚光于所期望的深度，能够实现聚光性能的提高。

在此，在图22中示出在上述第9实施方式中说明的第1透镜组和第2透镜的更加具体的结构例。并且，各透镜如表3所示进行设定。

其中，在表3中，R是透镜的曲率半径，d是透镜的厚度或空气间隔，n是折射率。

[表3]

面数            R           d           n

1               20.2477     2           1.50619

2               ∞          间隔d2

3               -11.9178    1           1.50619

4               ∞          12.983

5               ∞          2           1.50619

6               -12.2735

物点位置∞(入射平行光束)

从透镜最终表面到入射光瞳位置的距离＝65.44

间隔d2                     43.97       53.97      63.97

从聚光光学***的入射光瞳位 -160        ∞         160

置观察到的光源位置

第1透镜的焦距f1    -40

第2透镜的焦距f2    40

如上表3以及图22所示，第1透镜组由凸透镜和凹透镜构成，第1透镜组的合成焦距f1＝-40，与第2透镜的合成焦距f2＝40的绝对值相等。通过这样的构成，不会在第1透镜组和第2透镜的附近将光束聚光，能够把向第1透镜组的入射光束束径设为与在第2透镜的后侧焦点位置的光束束径大致相等。

接着，参照图23对本发明的第10实施方式的光学***进行说明。并且，在该第10实施方式中，对于与第9实施方式的结构要素相同的部分，赋予相同的符号，并省略其说明。

第10实施方式与第9实施方式的不同点在于，在第9实施方式中，只是将光束L聚光于距介质A的表面不同深度的位置，第10实施方式的光学***，将激光L’聚光于距介质A的表面不同深度处，并且进行再聚光来进行观察。

即，本实施方式的激光光学***(光学***)120具有：激光光源121，其射出激光L’；成像透镜(平行光束单元)122，其将从该激光光源121所射出的激光L’的光束转换为平行光束；聚光光学***123，其将平行光束状态的激光L’在介质中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；扫描单元124，其可在与激光L’的光轴垂直的方向(水平方向、XY方向)扫描介质中的聚光点；光检测器125，其配置在与激光光源121共轭的位置上，检测由聚光光学***123再聚光后的光。

并且，介质A载置在沿XY方向可移动的未图示的载物台上。并且，图23中在二维平面内描绘了光学***整体，但实际上P部(图中所示虚线部分)构成为与纸面垂直。

所述聚光光学***123具有：半透半反镜126，其使从激光光源121所出射的激光L’以将光轴的朝向改变90度的方式反射；上述成像透镜122，其将由该半透半反镜126所反射的激光L’变成平行光束状态并成像；第1检流计镜127，其以不同角度反射激光L’，以使可在介质A的表面上沿水平的一个方向(X方向)扫描；第1光瞳中继光学***128，其对由该第1检流计镜127所反射的激光L’进行中继；第2检流计镜129，其以不同角度反射通过第1光瞳中继光学***128后的激光L’，以使可在介质A的表面上朝向水平的另一方向(Y方向)扫描；第2光瞳中继光学***130，其对由该第2检流计镜129所反射的激光L’进行中继；以及物镜102，其将通过该第2光瞳中继光学***130后的激光L’在介质内聚光，并且对来自聚光点的光进行再聚光。

所述第1检流计镜127和第2检流计镜129分别在其中心位置具有朝向互相正交的方向配置的旋转轴127a、129a，构成为绕该旋转轴127a、129a的轴在规定的角度的范围内振动。通过该振动，可以如上述那样以不同角度反射激光L’。并且，通过两个检流计镜127、129的组合，激光L’可在与聚光光学***123的光轴方向正交的方向(XY方向)扫描。即，这两个检流计镜127、129作为所述扫描单元124而起作用。此外，两检流计镜127、129通过控制部控制振动(工作)。

并且，所述光检测器125配置在半透半反镜126的后侧。

并且，本实施方式的第1透镜组由1个作为双凸透镜的第1透镜104构成，配置在成像透镜122和第1检流计镜127之间，在平行光束中沿着光轴方向可移动。并且，第2透镜组由1个作为双凸透镜的第2透镜105构成，配置在第1透镜104和第1检流计镜127之间的平行光束中，后侧焦点位置位于聚光光学***123整体的入射光瞳位置的附近。

对于通过这样构成的激光光学***120在距介质A的表面深度不同的位置的观察的情况进行说明。并且，在本实施方式中，如图24所示，对于距介质A的表面例如50μm、75μm、100μm的位置进行观察的情况进行说明。

首先，如图24(a)所示，在对距介质A的表面深度为50μm的位置进行观察时，对控制部的输入部输入介质A的折射率、从介质A的表面到聚光位置的距离，即50μm、聚光光学***123的NA以及物镜102与介质A的表面之间的距离，即，WD值。计算部根据该输入数据，进行第1透镜104的移动量的计算。计算结束后，控制部根据计算结果控制移动单元106沿光轴方向移动，将第1透镜104的位置移动到规定的位置。

在第1透镜104的移动结束后，控制部对激光光源121发送信号使其出射激光L’。所出射的激光L’被半透半反镜126反射之后，由成像透镜122转换为平行光束状态，并入射到配置在规定位置的第1透镜104。然后，由第1透镜104折射转换为会聚光状态之后，由第2透镜105再次折射并入射到第1检流计镜127。然后，通过第1检流计镜127，以不同的角度向介质A的表面的X方向反射。被反射的激光L’经由第1光瞳中继光学***128通过第2检流计镜129以不同的角度向介质A的表面的Y方向反射。被反射的激光L’经由第2光瞳中继光学***130入射到物镜102。然后，如图24(a)所示，通过物镜102在距介质表面50μm的位置处聚光。

这时，如上所述，对应于50μm的深度调整第1透镜104的位置，即，改变实质性的光源的位置(会聚点的位置)，因此能够极力抑制在深度为50μm的位置上的球面像差的发生量，能够将激光L’在该位置处高效地聚光。

并且，来自该聚光点的光通过物镜102再聚光，通过与上述相反的光路被光检测器125检测。即，由物镜102再聚光的光依次透过第2光瞳中继光学***130、被第2检流计镜129反射、透过第1光瞳中继光学***128、被第1检流计镜127反射、透过第2透镜105以及第1透镜104、透过成像透镜122、然后透射过半透半反镜126之后，经由针孔被光检测器125检测。并且，由物镜102再聚光的光在两检流计镜127、129处被反射，以使其通过与激光L’通过的光路相同的光路。

如上所述，以极力抑制了球面像差的发生量的状态将激光L’聚光于聚光点(距介质表面深度为50μm的位置)，因此能够通过光检测器125得到误差小的观察像。因此，能够进行高精度的观察。

并且，通过两个检流计镜127、129，使激光L’向介质A的表面的水平方向(XY方向)扫描，因此能够在介质A的表面区域整体上，容易地进行广范围的观察。此时，不移动介质侧(载物台侧)，能够在介质A的整体上进行扫描。

接着，在对距介质A的表面深度为75μm或100μm的位置进行观察时，与上述情况同样地，对输入部输入介质A的折射率、从介质A的表面到聚光位置的距离(75μm或100μm)、聚光光学***123的NA、以及WD值。计算部的计算结束后，控制部根据计算结果控制移动单元106沿光轴方向移动，将第1透镜104的位置移动到规定的位置。然后，使激光L’出射，通过聚光光学***123将激光L’聚光在距介质A的表面75μm或100μm的位置处，并且，对来自聚光点的光再聚光，由光检测器125检测。

这时，与上述相同，对应于75μm或100μm的深度移动第1透镜104调整发散点的位置，因此能够极力抑制在各个位置上的球面像差的发生量，如图24的(b)、(c)所示，能够将激光L’在75μm或100μm的位置处高效地聚光。因此，能够得到误差小的高精度的观察像。

并且，当改变WD值时，控制部例如，控制载物台向光轴方向移动来进行WD的调整。

如上所述，根据本实施方式的激光光学***120，当在距介质A的表面不同深度(50μm、75μm、100μm)处聚光激光’时，对应于介质A的折射率以及从介质A的表面到聚光位置的距离，通过移动单元106沿光轴移动第1透镜104，即移动发散点，因此能够极力抑制球面像差的发生量，在不同的深度处能够以最佳状态高效地将激光L’聚光。因此，即使距介质A的表面的深度改变，也能够在各个位置得到误差小的观察像，能够高精度地进行介质A的观察。

并且，在上述第10实施方式中，作为扫描单元124采用了第1检流计镜127以及第2检流计镜129，但不限于此，例如，如图25所示，作为扫描单元124可采用二维的检流计镜135。该二维检流计镜135具有与第1检流计镜127和第2检流计镜129的旋转轴127a、129a朝向相同方向的两个旋转轴135a、135b，构成为绕该旋转轴135a、135b的轴在规定的角度的范围内二维地振动。

由此，无需像上述第10实施方式那样分别具备两个检流计镜和光瞳中继光学***，能够进一步实现构成的简单化，实现低成本化。

并且，本发明的技术范围并不限于上述第5～第10实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可施加各种变更。

例如，第1透镜组和第2透镜组可以如上述第5实施方式那样，由1个透镜构成，也可以如上述第7实施方式和第8实施方式那样，由1个以上的透镜构成。并且，各个透镜的种类不限于例如凸透镜、凹透镜、双凸透镜，而是可自由地组合与设计。

特别是，在上述第5～第10实施方式中，移动单元设定为使第1透镜组移动以满足下式即可。

1/|f|＜0.01

其中，|f|是第1透镜组与第2透镜组的合成焦距。如此，能够具有远焦部。

并且，在上述第5～第10实施方式中，所述第2透镜组设定为满足下式即可。

f2＞0

其中，f2是第2透镜组的焦距。

聚光光学***的入射光瞳位置大多在聚光光学***内，但通过将第2透镜组设为正放大率(凸透镜)，即使聚光光学***的入射光瞳位置存在于光学***内，也能够使第2透镜组的后侧焦点位置与聚光光学***的入射光瞳位置一致。

并且，在上述第5～第10实施方式中，第1透镜组和第2透镜组设定为满足下式即可。

f1＜0

且1≤|f2/f1|≤5

其中，f1是第1透镜组的焦距，f2是第2透镜组的焦距。

通过将第1透镜组设为负放大率(凹透镜)、将第2透镜组设为正能量(凸透镜)，能够实现结构的紧凑化。并且，因为1≤f2/f1，所以能够简单地构成第1透镜组。因此，不仅可实现低成本，而且能够抑制性能恶化。并且，因为|f2/f1|≤5，所以能够紧凑化地构成光学***。

并且，第1透镜组和第2透镜组的设定并不限于上述的f1＜0且1≤|f2/f1|≤5，例如，在上述第5～第10实施方式中，也可以设定为满足下式。

f1＞0

且0.5≤|f1/f2|≤2

如此，能够使两透镜组的焦距为正焦距，以简单的结构，以近乎相等倍率地进行中继。

并且，在上述第5～第10实施方式中，构成为通过控制部自动控制移动单元，也可以由控制部根据计算结果使移动单元动作，移动第1透镜组的位置。

并且，如图26所示，本发明的光学***可以用于光镊子光学***。在该情况下，因为能够抑制球面像差的发生量，因此能够更加高精度地补充例如水中的微小物体等。

并且，也可通过如图27所示那样的像差校正光学***进行球面像差校正。即，像差校正光学***140是对来自未图示的光源的光束L进行聚光的光学***，满足下式的多个透镜141、142、143排他地以可在光路中插拔的方式来配置。

2(d²+1×f-1×d)NA＝f×a

其中，上述d是从包含物镜的聚光光学***144的入射光瞳位置到多个透镜141、142、143的距离；上述1是从聚光光学***144的入射光瞳位置到光源位置的距离；上述f是多个透镜141、142、143的焦点位置；上述NA是光源的NA(从聚光透镜观察到的NA)；上述a是聚光光学***144的入射光瞳直径。并且，设光束L为发散光状态，上述多个透镜141、142、143为凸透镜。

在这样构成的像差校正光学***140中，在发散光源的情况下，即使要对介质中的深度不同的部位进行观察(聚光)，也能够光量恒定、光瞳面内的光量分布恒定地进行抑制了球面像差的发生量的观察(聚光)。并且，无需像以往那样，组合校正环物镜等的高价的物镜、或更换厚度不同的玻璃等。

此外，在上述图27所示的像差校正光学***140中，在发散光束中配置了为凸透镜的多个透镜141、142、143，如图28所示，也可以在会聚光束中配置多个透镜141、142、143。在该情况下，多个透镜141、142、143可设为凹透镜。

并且，如图29所示，也可以在平行光束中配置多个凹透镜141、142、143。

并且，如图30所示，也可以在平行光束一旦由凸透镜145转换为会聚光后，配置多个透镜141、142、143。

并且，如图31所示，上述像差校正光学***140可以与第10实施方式的激光光学***组合使用。并且，多个透镜141、142、143构成为通过透镜插拔机构146可插拔。

在这样构成的情况下，也起到与第10实施方式相同的作用和效果。

并且，本发明中包含以下内容。

[附记项1]

一种光学***，该光学***具有：

射出单元，其以平行光束状态射出光束；

聚光光学***，其将所述光束聚光；

第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述射出单元与所述聚光光学***之间的所述光束中，可沿着该光束的光轴方向移动；

第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，以被固定的状态配置在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述光束中；以及

移动单元，其对应于到使所述光束聚光的位置的距离，使所述第1透镜组移动，

其中，所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

[附记项2]

根据附记项1所述的光学***，其中，

所述聚光光学***将所述光束在介质中聚光；

所述移动单元对应于使激光聚光的所述介质的折射率以及从介质表面到聚光位置的距离，使所述第1透镜组移动。

[附记项3]

根据附记项1或2所述的光学***，其中，

所述射出单元具有射出激光的激光光源。

[附记项4]

一种光学***，该光学***具有：

激光光源，其射出激光；

平行光束单元，其将从该激光光源射出的所述激光的光束转换为平行光束；

聚光光学***，其将所述平行光束状态的所述激光在介质中聚光并将来自聚光点的光再聚光；

光检测器，其配置在与所述激光光源共轭的位置上，检测通过所述聚光光学***被再聚光的所述光；

第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述平行光束单元与所述聚光光学***之间的所述平行光束中，可沿着该平行光束的光轴方向移动；

第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，以被固定的状态配置在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述平行光束中；

以及移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率以及从介质表面到聚光位置的距离，使所述第1透镜组移动，

其中，所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

[附记项5]

一种光学***，该光学***具有：

激光光源，其射出激光；

平行光束单元，其将从该激光光源射出的所述激光的光束L转换为平行光束；

聚光光学***，其将所述平行光束状态的所述激光在介质中聚光并将来自聚光点的光再聚光；

扫描单元，其可将所述介质中的聚光点在与所述激光的光轴方向垂直的方向上扫描；

光检测器，其配置在与所述激光光源共轭的位置上，检测通过所述聚光光学***被再聚光的所述光；

第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述平行光束单元与所述聚光光学***之间的所述平行光束中，可沿着该平行光束的光轴方向移动；

第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，以被固定的状态配置在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述平行光束中；

以及移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率以及从介质表面到聚光位置的距离，使所述第1透镜组移动，

所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

[附记项6]

根据附记项5所述的光学***，其中，

所述扫描单元是检流计镜。

[附记项7]

根据附记项4至6的任一项所述的光学***，其中，

所述第1透镜组和所述第2透镜组可以***光路或从光路中拔出。

[附记项8]

根据附记项4至7的任一项所述的光学***，其中，

所述聚光光学***与所述介质表面在光轴方向的相对距离恒定。

[附记项9]

一种光镊子光学***，其具有附记项1至3的任一项所述的光学***。

[附记项10]

根据附记项1至8的任一项所述的光学***，其中，

当把所述第1透镜组与所述第2透镜组的合成焦距设为|f|时，所述移动单元使所述第1透镜组向满足下式的位置移动。

1/|f|＜0.01

[附记项11]

根据附记项1至8的任一项所述的光学***，其中，

当把所述第2透镜组的焦距设为f2时，所述第2透镜组满足下式。

f2＞0

[附记项12]

根据附记项1至8的任一项所述的光学***，其中，

当设所述第1透镜组的焦距为f1，所述第2透镜组的焦距为f2时，所述第1透镜组和所述第2透镜组满足下式。

f1＜0

且1≤|f2/f1|≤5

[附记项13]

根据附记项1至8的任一项所述的光学***，其中，

当设所述第1透镜组的焦距为f1，所述第2透镜组的焦距为f2时，所述第1透镜组和所述第2透镜组满足下式。

f1＞0

且0.5≤|f1/f2|≤2

[附记项14]

一种像差校正光学***，该像差校正光学***是对来自光源的光束进行聚光的光学***，将满足下式的多个透镜排他地以可***光路或从光路中拔出的方式配置。

2(d²+1×f-1×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

1是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

[附记项15]

一种激光扫描光学***，该激光扫描光学***在会聚/发散光学***中，将满足下式的多个透镜在光路中以可插拔的方式配置。

2(d²+1×f-1×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

1是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

[附记项16]

一种激光扫描显微镜，其具有附记项15所述的激光扫描光学***。

[附记项17]

一种光镊子光学***，该光镊子光学***在会聚/发散光学***中，将满足下式的多个透镜在光路中以可插拔的方式配置。

2(d²+1×f-1×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

1是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

[附记项18]

一种像差校正光学***，该像差校正光学***是聚光光学***，该聚光光学***包括：射出平行光束的光源；和对平行光束进行聚光的光学***，

该像差校正光学***将满足下式的多个透镜排他地以可插拔的方式配置在光路中。

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

[附记项19]

一种激光扫描光学***，该激光扫描光学***在平行光束中，将满足下式的多个透镜排他地以可***光路或从光路中拔出的方式配置在光路中。

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

[附记项20]

一种光镊子，该光镊子在平行光束中，将满足下式的多个透镜排他地以可***光路或从光路中拔出的方式配置在光路中。

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

根据本发明的聚光光学***，对应于使激光聚光的介质的折射率以及从介质的表面到聚光位置的距离，通过激光发散点移动单元使激光发散点沿激光的光轴移动，因此，在介质中的深度不同的各个位置，能够极力抑制球面像差的发生量。因此，能够将激光高效地聚光于介质的所期望的深度处，能够实现聚光性能的提高。并且，能够对球面像差少的光进行再聚光而得到准确的观察像，因此能够进行高精度的介质中的观察。特别是，仅移动激光发散点，所以不会像以往那样费功夫，能够容易地进行球面像差校正，并且无需具备特殊的光学***，因此能够在实现结构的简单化的同时，实现低成本化。

并且，根据本发明的光学***，通过对应于距介质中的聚光位置的距离来使第1透镜组移动，可改变入射到第2透镜组的光束的位置，即，可进行从聚光光学***观察到的实质性的光源位置的变更，因此能够极力抑制在所期望的聚光点的球面像差的发生量。并且，利用后侧焦点位置与聚光光学***的入射光瞳位置一致的第2透镜组，使入射到聚光光学***的入射光瞳的光束束径不变化，所以能够抑制以往那样的光量变化和在光瞳面内的光量分布的变化。因此，能够抑制聚光性能的变化。

而且，仅移动第1透镜组，即可进行光源位置的变更，因此能够实现结构的简单化，能够不费功夫地容易地进行球面像差校正。

Claims (25)

1.一种激光聚光光学***，该激光聚光光学***具有：

激光光源，其出射激光；

聚光光学***，其配置在该激光光源和介质之间，将所述激光在介质中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；以及

激光发散点移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率以及从所述介质的表面到聚光位置的距离，可使所述激光的激光发散点的位置沿所述激光的光轴移动。

2.根据权利要求1所述的激光聚光光学***，

该激光聚光光学***具备扫描单元，该扫描单元可将所述激光朝向与所述聚光光学***的光轴正交的方向进行扫描。

3.根据权利要求1所述的激光聚光光学***，其中，

所述激光发散点移动单元根据预先所测定的所述聚光光学***的波阵面数据，来设定激光发散点的位置。

4.根据权利要求1所述的激光聚光光学***，

该激光聚光光学***具有观察光学***，该观察光学***设置成与所述聚光光学***协作，并将聚光光学***的下表面到所述介质的表面的距离维持在规定距离，

该观察光学***具备自动对焦检测单元或自动对焦机构。

5.根据权利要求1所述的激光聚光光学***，其中，

所述聚光光学***与所述介质的表面在光轴方向的相对距离恒定。

6.一种光学***，该光学***具有：

射出单元，其以平行光束状态射出光束；

聚光光学***，其将所述光束聚光；

第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述射出单元与所述聚光光学***之间的所述光束中，可沿着该光束的光轴方向移动；

第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，以被固定的状态配置在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述光束中；以及

移动单元，其对应于距所述光束聚光的位置的距离，使所述第1透镜组移动，

所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

7.根据权利要求6所述的光学***，其中，

所述聚光光学***使所述光束在介质中聚光，

所述移动单元对应于使激光聚光的所述介质的折射率以及从介质表面到聚光位置的距离，移动所述第1透镜组。

8.根据权利要求6所述的光学***，其中，

所述射出单元具有射出激光的激光光源。

9.一种光镊子光学***，该光镊子光学***具有权利要求6所述的光学***。

10.根据权利要求6所述的光学***，其中，

当把所述第1透镜组与所述第2透镜组的合成焦距设为|f|时，所述移动单元使所述第1透镜组移动到满足下式的位置处：

1/|f|＜0.01。

11.根据权利要求6所述的光学***，其中，

当把所述第2透镜组的焦距设为f2时，所述第2透镜组满足下式：

f2＞0。

12.根据权利要求6所述的光学***，其中，

当设所述第1透镜组的焦距为f1，所述第2透镜组的焦距为f2时，所述第1透镜组和所述第2透镜组满足下式：

f1＜0

且1≤|f2/f1|≤5。

13.根据权利要求6所述的光学***，其中，

当设所述第1透镜组的焦距为f1，所述第2透镜组的焦距为f2时，所述第1透镜组和所述第2透镜组满足下式：

f1＞0

且0.5≤|f1/f2|≤2。

14.一种光学***，该光学***具有：

激光光源，其射出激光；

平行光束单元，其将从该激光光源所射出的所述激光的光束变为平行光束；

聚光光学***，其将所述平行光束状态的所述激光在介质中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；

扫描单元，其可在与所述激光的光轴方向垂直的方向上扫描所述介质中的聚光点；

光检测器，其配置在与所述激光光源共轭的位置上，检测由所述聚光光学***再聚光后的所述光；

第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述平行光束单元与所述聚光光学***之间的所述平行光束中，可沿着该平行光束的光轴方向移动；

第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，以被固定的状态配置在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述平行光束中；以及

移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率和从介质表面到聚光位置的距离，移动所述第1透镜组，其中，

所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

15.根据权利要求14所述的光学***，其中，

所述扫描单元是检流计镜。

16.一种光学***，该光学***具有：

激光光源，其射出激光；

平行光束单元，其将从该激光光源所射出的所述激光的光束转换为平行光束；

聚光光学***，其将所述平行光束状态的所述激光在介质中聚光，并且将来自聚光点的光再聚光；

光检测器，其配置在与所述激光光源共轭的位置上，检测由所述聚光光学***再聚光后的所述光；

第1透镜组，其由1个以上的透镜构成，配置在所述平行光束单元与所述聚光光学***之间的所述平行光束中，可沿着该平行光束的光轴方向移动；

第2透镜组，其由1个以上的透镜构成，以被固定的状态配置在该第1透镜组与所述聚光光学***之间的所述平行光束中；以及

移动单元，其对应于使所述激光聚光的所述介质的折射率和从介质表面到聚光位置的距离，移动所述第1透镜组，其中

所述第2透镜组的后侧焦点位置配置在所述聚光光学***的入射光瞳位置的至少附近处。

17.根据权利要求16所述的光学***，其中，

所述第1透镜组和所述第2透镜组可***光路或从光路中拔出。

18.根据权利要求16所述的光学***，其中，

所述聚光光学***与所述介质表面在光轴方向的相对距离恒定。

19.一种像差校正光学***，该像差校正光学***是对来自光源的光束进行聚光的光学***，将满足下式的多个透镜排他地以可插拔的方式配置在光路中：

2(d²+l×f-l×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

l是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

20.一种激光扫描光学***，该激光扫描光学***在会聚/发散光学***中，将满足下式的多个透镜以可插拔的方式配置在光路中：

2(d²+l×f-l×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

l是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

21.一种激光扫描显微镜，该激光扫描显微镜具有权利要求20所述的激光扫描光学***。

22.一种光镊子光学***，该光镊子光学***在会聚/发散光学***中，将满足下式的多个透镜以可插拔的方式配置在光路中：

2(d²+l×f-l×d)NA＝f×a

其中，d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

l是从聚光光学***的入射光瞳位置到光源位置的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

NA是光源的数值孔径(从聚光透镜观察到的数值孔径)；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

23.一种像差校正光学***，该像差校正光学***是聚光光学***，该聚光光学***包括：射出平行光束的光源；和对平行光束进行聚光的光学***，

该像差校正光学***将满足下式的多个透镜排他地以可插拔的方式配置在光路中：

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

24.一种激光扫描光学***，该激光扫描光学***在平行光束中，将满足下式的多个透镜排他地以可***光路或从光路中拔出的方式配置在光路中：

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

25.一种光镊子，该光镊子在平行光束中，将满足下式的多个透镜排他地以可***光路或从光路中拔出的方式配置在光路中：

b(f-d)/f＝a

其中，b是来自光源的平行光束束径；

d是从聚光光学***的入射光瞳位置到多个透镜的距离；

f是多个透镜的焦点位置；

a是聚光光学***的入射光瞳直径。

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