JP3010365B2 - 対物レンズ - Google Patents
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、波長250nm付近の近紫外域の光を使った対
物レンズに関するものである。
物レンズに関するものである。
[従来の技術] 波長250nm付近の近紫外域の光を使った対物レンズ
は、高解像結像レンズ、紫外域における生体の研究、レ
ーザーの研究応用等に用いられる。このような用途に
は、反射対物レンズも多く用いられているが、高解像が
要求される紫外域での生体研究や、レーザーの研究等に
おいては、屈折系の方が有利である。屈折系のの紫外線
対物レンズは、JOSA38巻689頁に記載されている。この
対物レンズは、高倍率で、グリセリン油浸ならびに高NA
で球面収差が良好に補正されている。
は、高解像結像レンズ、紫外域における生体の研究、レ
ーザーの研究応用等に用いられる。このような用途に
は、反射対物レンズも多く用いられているが、高解像が
要求される紫外域での生体研究や、レーザーの研究等に
おいては、屈折系の方が有利である。屈折系のの紫外線
対物レンズは、JOSA38巻689頁に記載されている。この
対物レンズは、高倍率で、グリセリン油浸ならびに高NA
で球面収差が良好に補正されている。
また特開平1−319719号、特開平1−319720号公報に
記載されている紫外線対物レンズは、低倍率,低NAでは
あるが少ないレンズ枚数で球面収差が比較的良好に補正
されている。
記載されている紫外線対物レンズは、低倍率,低NAでは
あるが少ないレンズ枚数で球面収差が比較的良好に補正
されている。
[発明が解決しようとする課題] 前記のJOSAに記載されている対物レンズは、像面湾曲
が大きく、有効視野が極めて小さく、またグリセリン油
浸のために半導体分野やレーザーの応用には使用できな
い。
が大きく、有効視野が極めて小さく、またグリセリン油
浸のために半導体分野やレーザーの応用には使用できな
い。
又前記両公開公報に記載された対物レンズは、構成枚
数が少ないために低倍率,低NAであるにもかかわらず色
収差,像面湾曲が十分に補正されていない。
数が少ないために低倍率,低NAであるにもかかわらず色
収差,像面湾曲が十分に補正されていない。
本発明は、250nm付近の波長で色収差が良好に補正さ
れ視野周辺まで性能劣化の少ない屈折系の高解像対物レ
ンズを提供することを目的とするものである。
れ視野周辺まで性能劣化の少ない屈折系の高解像対物レ
ンズを提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明の対物レンズは、物体側から順に、物体側に強
い凹面を向けたメニスカスレンズと少なくとも二つ以上
の接合レンズを含む正のパワーの第1群と、少なくも二
つのレンズを含む正のパワーの第2群とよりなり、光学
材料厚5mmの時の内部透過率が波長300nmで50%以上の透
過率をもつ光学材料のみからなることを特徴とするもの
である。
い凹面を向けたメニスカスレンズと少なくとも二つ以上
の接合レンズを含む正のパワーの第1群と、少なくも二
つのレンズを含む正のパワーの第2群とよりなり、光学
材料厚5mmの時の内部透過率が波長300nmで50%以上の透
過率をもつ光学材料のみからなることを特徴とするもの
である。
また、本発明の対物レンズは、後に詳細に説明する下
記条件(1)、(2)を満足することを特徴とする (1) 0.7<fI/f<1.5 (2) 1.5<fII/fI<5 本発明のように波長250nm付近で使用する光学系で
は、光学材料の透過特性が大でなければならず、通常は
フッ化カルシウム(CaF2)、フッ化リチウム(LiF)、
溶融石英(又は合成石英)程度に限られる。
記条件(1)、(2)を満足することを特徴とする (1) 0.7<fI/f<1.5 (2) 1.5<fII/fI<5 本発明のように波長250nm付近で使用する光学系で
は、光学材料の透過特性が大でなければならず、通常は
フッ化カルシウム(CaF2)、フッ化リチウム(LiF)、
溶融石英(又は合成石英)程度に限られる。
これらの材料は、いずれも上記波長域で1.42〜1.51の
屈折率で、また分散も広い範囲に分布していない。した
がって上記の光学材料のみで可視光用の対物レンズと同
様のNAを持ち、広い視野まで諸収差が良好に補正された
対物レンズを設計することは困難であった。
屈折率で、また分散も広い範囲に分布していない。した
がって上記の光学材料のみで可視光用の対物レンズと同
様のNAを持ち、広い視野まで諸収差が良好に補正された
対物レンズを設計することは困難であった。
前記のような構成の本発明のレンズ系は、低倍率の対
物レンズで上記の困難性を克服して数10nmの波長域にわ
たり視野周辺まで諸収差を補正し得るものである。
物レンズで上記の困難性を克服して数10nmの波長域にわ
たり視野周辺まで諸収差を補正し得るものである。
本発明では、上記のように第1群の第1レンズを物体
側に強い凹面を向けたメニスカスレンズにしたことによ
り球面収差の補正と像面の平坦性とを確保するようにし
た。
側に強い凹面を向けたメニスカスレンズにしたことによ
り球面収差の補正と像面の平坦性とを確保するようにし
た。
また第1群は二つ以上の接合レンズを含むようにした
ので、軸上収差,倍率収差の補正が出来る。第1レンズ
を接合レンズにすれば、倍率の色収差は更に補正され
る。配置するレンズの光学材料としては、第1群中の少
なくとも二つの接合レンズの正レンズはフッ化カルシウ
ムまたはフッ化リチウム、負レンズは石英系材料を用い
ることが色収差補正上望ましい。
ので、軸上収差,倍率収差の補正が出来る。第1レンズ
を接合レンズにすれば、倍率の色収差は更に補正され
る。配置するレンズの光学材料としては、第1群中の少
なくとも二つの接合レンズの正レンズはフッ化カルシウ
ムまたはフッ化リチウム、負レンズは石英系材料を用い
ることが色収差補正上望ましい。
又対物レンズの倍率が10倍から20倍程度の時は、次の
条件(1)を満足することが収差補正にとって好まし
い。
条件(1)を満足することが収差補正にとって好まし
い。
(1) 0.7<fI/f<1.5 ただしfIは第1群の焦点距離である。
この条件の下限を越えると第1群の正のパワーが強く
なり球面収差の補正が難しくなり、上限を越えるとコマ
収差が多く発生する。
なり球面収差の補正が難しくなり、上限を越えるとコマ
収差が多く発生する。
本発明の対物レンズの第2群は、少なくとも二つのレ
ンズを含み正のパワーを有している。この第2群は、特
に軸外収差(コマ収差,非点収差,像面湾曲)を補正す
るために必要であり、第1群とのパワーバランスを考え
て次の条件を満足することが収差補正上望ましい。
ンズを含み正のパワーを有している。この第2群は、特
に軸外収差(コマ収差,非点収差,像面湾曲)を補正す
るために必要であり、第1群とのパワーバランスを考え
て次の条件を満足することが収差補正上望ましい。
(2) 1.5<fII/fI<5 ただしfIIは第2群の焦点距離である。
この条件の下限を越えるとコマ収差の補正が難しくな
り、上限を越えると非点隔差,像面湾曲が大きくなる。
り、上限を越えると非点隔差,像面湾曲が大きくなる。
第1群の第1レンズの物体側の凹面の曲率半径r1は、
次の条件(3)を満足することが収差補正上更に望まし
い。
次の条件(3)を満足することが収差補正上更に望まし
い。
(3) 0.15<|r1|/f<0.45 ただしfは全系の焦点距離である。
この条件の下限を越えると、コマ収差,球面収差の補
正が難しくなる。上限を越えるとペッツバール和が大に
なり像面の平坦性が悪化する。
正が難しくなる。上限を越えるとペッツバール和が大に
なり像面の平坦性が悪化する。
更に第1群と第2群との間隔Dを次の条件を満足する
ようにすれば、諸収差を良好に補正する上で好ましい。
ようにすれば、諸収差を良好に補正する上で好ましい。
0.5<D/f この条件の下限を越えると第2群に入射する光線高が
低くなり像面湾曲,コマ収差の補正が困難になる。
低くなり像面湾曲,コマ収差の補正が困難になる。
以上述べた本発明の対物レンズは使用波長が250nm付
近と短いために、一般の可視光を利用した光学顕微鏡対
物レンズと比較して同じNAながら約2倍強の分解能を持
っている。また更に高い分解能が得られる高倍率,高NA
の紫外線対物レンズの走査用として用いることが出来
る。又超LSIの研究,検査,測定への応用,染色体や生
体組織の研究等幅広い分野への応用が考えられる。
近と短いために、一般の可視光を利用した光学顕微鏡対
物レンズと比較して同じNAながら約2倍強の分解能を持
っている。また更に高い分解能が得られる高倍率,高NA
の紫外線対物レンズの走査用として用いることが出来
る。又超LSIの研究,検査,測定への応用,染色体や生
体組織の研究等幅広い分野への応用が考えられる。
尚250nm付近の光源として、エキシマレーザーKrF(24
9nm)、Ar+レーザーの2倍高調波(257nm)、YAGレーザ
ーの4倍高調波(266nm)があり、これらレーザーの研
究にも応用出来る。又一般光源としては超高圧水銀灯
(254nm)やキセノンランプ等の利用が可能である。
9nm)、Ar+レーザーの2倍高調波(257nm)、YAGレーザ
ーの4倍高調波(266nm)があり、これらレーザーの研
究にも応用出来る。又一般光源としては超高圧水銀灯
(254nm)やキセノンランプ等の利用が可能である。
[実施例] 次に本発明の対物レンズの各実施例を示す。
実施例1 f=1,β=−20,NA=0.4 d0=0.044 r1=−0.223 d1=0.088 石英 r2=0.175 d2=0.376 CaF2 r3=−0.324 d3=0.022 r4=1.623 d4=0.496 CaF2 r5=−0.477 d5=0.087 r6=−0.491 d6=0.088 石英 r7=0.513 d7=0.333 CaF2 r8=−1.068 d8=0.047 r9=1.232 d9=0.29 CaF2 r10=−0.511 d10=0.088 石英 r11=1.143 d11=1.224 r12=1.561 d12=0.219 CaF2 r13=−2.216 d13=0.009 r14=1.215 d14=0.167 石英 r15=0.787 fI=0.9,fII=2.87 実施例2 f=1,β=−20,NA=0.4 d0=0.052 r1=−0.281 d1=0.121 石英 r2=1.532 d2=0.423 LiF r3=−0.327 d3=0.019 r4=−1.58 d4=0.114 石英 r5=0.742 d5=0.195 CaF2 r6=−0.985 d6=0.009 r7=4.795 d7=0.231 CaF2 r8=−0.499 d8=0.093 石英 r9=0.792 d9=0.341 LiF r10=−1.634 d10=1.641 r11=8.381 d11=0.324 CaF2 r12=−1.656 d12=0.462 r13=1.192 d13=0.277 CaF2 r14=−18.791 d14=0.225 石英 r15=0.846 fI=1.33,fII=3.41 実施例3 f=1,β=−20,NA=0.4 d0=0.058 r1=−0.267 d1=0.116 石英 r2=0.299 d2=0.494 CaF2 r3=−0.490 d3=0.006 r4=2.107 d4=0.233 CaF2 r5=−0.692 d5=0.012 r6=−5.352 d6=0.116 石英 r7=0.528 d7=0.442 CaF2 r8=−0.489 d8=0.116 石英 r9=−1.905 d9=0.061 r10=1.233 d10=0.384 CaF2 r11=−0.599 d11=0.116 石英 r12=0.851 d12=1.566 r13=1.721 d13=0.291 CaF2 r14=−2.283 d14=0.012 r15=1.536 d15=0.221 石英 r16=0.884 fI=0.77,fII=3.32 実施例4 f=1,β=−10,NA=0.2 d0=0.049 r1=−0.235 d1=0.477 石英 r2=−0.511 d2=0.007 r3=8.339 d3=0.488 CaF2 r4=−0.603 d4=0.007 r5=−3.479 d5=0.07 石英 r6=0.468 d6=0.249 CaF2 r7=−0.451 d7=0.07 石英 r8=−6.42 d8=0.035 r9=2.84 d9=0.21 CaF2 r10=−0.493 d10=0.07 石英 r11=48.894 d11=1.088 r12=1.696 d12=0.21 CaF2 r13=−1.963 d13=0.011 r14=0.962 d14=0.105 石英 r15=0.706 fI=1.41,fII=2.69 ただしr1,r2,…はレンズ各面の焦点距離、d1,d2,…は
各レンズの肉厚およびレンズ間隔である。
各レンズの肉厚およびレンズ間隔である。
上記各実施例1乃至実施例4は夫々第1図乃至第4図
に示すもので、いずれも250nmで±20nmの波長範囲で色
収差が補正されている。
に示すもので、いずれも250nmで±20nmの波長範囲で色
収差が補正されている。
これら実施例1〜4の収差状況は、夫々第5図乃至第
8図に示す通りである。
8図に示す通りである。
[発明の効果] 本発明の対物レンズは、300nm以下の特定波長域と広
い視野まで諸収差が良好に補正されたもので紫外線用の
対物レンズとして好適である。
い視野まで諸収差が良好に補正されたもので紫外線用の
対物レンズとして好適である。
第1図乃至第4図は夫々実施例1乃至実施例4の断面
図、第5図乃至第8図は夫々実施例1乃至実施例4の収
差曲線図である。
図、第5図乃至第8図は夫々実施例1乃至実施例4の収
差曲線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04
Claims (2)
- 【請求項1】物体側から順に物体側に強い凹面を向けた
メニスカスレンズと少なくとも二つ以上の接合レンズを
含む正の屈折力の第1群と、少なくとも二つ以上のレン
ズを含み正の屈折力を有する第2群とよりなり、300nm
で光学材料厚が5mmとしたとき50%以上の内部透過率を
持つ光学材料のみで構成され下記の条件(1)、(2)
を満足することを特徴とする対物レンズ。 (1) 0.7<fI/f<1.5 (2) 1.5<fII/fI<5 ただし、fIは第1群の焦点距離、fIIは第2群の焦点距
離、fは全系の焦点距離である。 - 【請求項2】第1群に含まれる二つ以上の接合レンズが
正レンズはフッ化カルシウム又はフッ化リチウム、負レ
ンズは石英からなる請求項1の対物レンズ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2122935A JP3010365B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 対物レンズ |
US07/698,783 US5142409A (en) | 1990-05-15 | 1991-05-13 | Objective lens system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2122935A JP3010365B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 対物レンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0419609A JPH0419609A (ja) | 1992-01-23 |
JP3010365B2 true JP3010365B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=14848254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2122935A Expired - Fee Related JP3010365B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | 対物レンズ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5142409A (ja) |
JP (1) | JP3010365B2 (ja) |
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US8062603B2 (en) | 2003-06-23 | 2011-11-22 | Ibiden Co., Ltd. | Honeycomb structural body |
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