JPS60209715A - 高倍率アポクロマ−ト対物レンズ - Google Patents
高倍率アポクロマ−ト対物レンズInfo
- Publication number
- JPS60209715A JPS60209715A JP6645884A JP6645884A JPS60209715A JP S60209715 A JPS60209715 A JP S60209715A JP 6645884 A JP6645884 A JP 6645884A JP 6645884 A JP6645884 A JP 6645884A JP S60209715 A JPS60209715 A JP S60209715A
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- JP
- Japan
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- lens
- negative
- objective lens
- group
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/02—Objectives
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の技術分野)
本発明は、高倍率の顕微鏡対物レンズ、とくに超高倍率
のアポクロマート対物レンズに関する。
のアポクロマート対物レンズに関する。
(発明の背景)
一般に、顕微鏡の総合倍率は使用される対物レンズの開
口数(N、A、)の500〜1000倍が最適とささて
おり、それ以上の拡大は無効倍率又は馬鹿拡大と呼ばれ
、あまり実用的ではないとされていた。
口数(N、A、)の500〜1000倍が最適とささて
おり、それ以上の拡大は無効倍率又は馬鹿拡大と呼ばれ
、あまり実用的ではないとされていた。
従って、総合倍率を上げるには、それに伴って、N、A
、も大きくする必要があり、1000倍以上の総合倍率
にする場合には、標本と対物レンズとの間の媒質をオイ
ルにする、いわゆる液浸系にしてN、^。
、も大きくする必要があり、1000倍以上の総合倍率
にする場合には、標本と対物レンズとの間の媒質をオイ
ルにする、いわゆる液浸系にしてN、^。
を1.0以上にすることが知られている。しかし、この
方法では、標本をオイルで汚すことになり、ICウェハ
などの工業用標本には不適当で、あまり用いられること
ばなかった。そこで、乾燥系対物レンズの場合は、標本
と対物レンズとの間の媒質が空気であるから、N、^、
が1.0を越えることはなく、従って総合倍率も100
0倍以内が望ましいとされていた。仮に、使用される接
眼レンズを最も標準的な10倍接眼レンズとすると、対
物レンズの倍率は1004’、’、以内というのが従来
の顕微鏡の定説であった。しかし、これらのことは、人
間の眼の分解能を基準として出てきたもので、主に肉眼
観察における場合に言えるものである。特に、最近はw
4微鏡の使われ方も単に肉眼観察に留まらず、写真撮影
、IT■装置、画像解析など多岐に渡り、これらの周辺
機器の感度、分解能などを名えるとまだN、A、に比し
て倍率を上げる余地は残っており、また、倍率を上げた
いという要望も年々高まっている。特に、顕微鏡のユー
ザーにおいては、最近のIC,LSIの開発、製造技術
のめざましい発展に伴い、そのパターンは年々微細化し
ているので、集積度の非常に高いウェハなどを検査する
為の高性能の顕微鏡装置が必要とされてきている。
方法では、標本をオイルで汚すことになり、ICウェハ
などの工業用標本には不適当で、あまり用いられること
ばなかった。そこで、乾燥系対物レンズの場合は、標本
と対物レンズとの間の媒質が空気であるから、N、^、
が1.0を越えることはなく、従って総合倍率も100
0倍以内が望ましいとされていた。仮に、使用される接
眼レンズを最も標準的な10倍接眼レンズとすると、対
物レンズの倍率は1004’、’、以内というのが従来
の顕微鏡の定説であった。しかし、これらのことは、人
間の眼の分解能を基準として出てきたもので、主に肉眼
観察における場合に言えるものである。特に、最近はw
4微鏡の使われ方も単に肉眼観察に留まらず、写真撮影
、IT■装置、画像解析など多岐に渡り、これらの周辺
機器の感度、分解能などを名えるとまだN、A、に比し
て倍率を上げる余地は残っており、また、倍率を上げた
いという要望も年々高まっている。特に、顕微鏡のユー
ザーにおいては、最近のIC,LSIの開発、製造技術
のめざましい発展に伴い、そのパターンは年々微細化し
ているので、集積度の非常に高いウェハなどを検査する
為の高性能の顕微鏡装置が必要とされてきている。
もし、従来の装置において倍率を一上げようとする場合
は100倍対物レンズに15倍や20倍の接眼レンズを
組合せるか、中間の変倍系にて1.5〜2.0倍の倍率
をかりる方法がある。しかし、この方法では、100倍
対物レンズの残存収差、特に色収差などが更に拡大され
て見え味がかなり悪化してしまう。仮に、100倍対物
レンズが理想状態に近いものでも、15倍や20倍の接
眼レンズ自体の収差、特に像面弯曲が加味されて平坦性
が悪(なってしまう。また、光路の中間に変倍系を挿入
してより拡大すると、フレアーなどが増し、コントラス
トが低下して高解像を要求される場合には適さない。
は100倍対物レンズに15倍や20倍の接眼レンズを
組合せるか、中間の変倍系にて1.5〜2.0倍の倍率
をかりる方法がある。しかし、この方法では、100倍
対物レンズの残存収差、特に色収差などが更に拡大され
て見え味がかなり悪化してしまう。仮に、100倍対物
レンズが理想状態に近いものでも、15倍や20倍の接
眼レンズ自体の収差、特に像面弯曲が加味されて平坦性
が悪(なってしまう。また、光路の中間に変倍系を挿入
してより拡大すると、フレアーなどが増し、コントラス
トが低下して高解像を要求される場合には適さない。
更に、操作性を考えた場合、接眼レンズや中間変倍系を
交換、挿入したりすることは、作業能率を低下させるの
で好ましくない。
交換、挿入したりすることは、作業能率を低下させるの
で好ましくない。
そして、最近は特に高倍率アクロマート対物レンズで残
存している色収差が問題とされてきており、これらの色
収差のないいわゆるアポクロマートでしかも、倍率が1
50倍以上の超高倍率アポクロマート対物レンズの要望
が一段と強くなってきている。しかしながら、顕微鏡の
設計上からみた場合、倍率を上げることにより、レンズ
の焦点距離が短くなる為、実用的な作動距離を保ったま
ま倍率を上げることが難しく、しかも作動距離が大きく
なる程収差補正が困難になる。特に色収差が著しく悪化
し、短波長の球面収差、色収差などが著しくなり、補正
が困難となって良好な結像性能を維持することが難しく
なってしまうのが実情であった。
存している色収差が問題とされてきており、これらの色
収差のないいわゆるアポクロマートでしかも、倍率が1
50倍以上の超高倍率アポクロマート対物レンズの要望
が一段と強くなってきている。しかしながら、顕微鏡の
設計上からみた場合、倍率を上げることにより、レンズ
の焦点距離が短くなる為、実用的な作動距離を保ったま
ま倍率を上げることが難しく、しかも作動距離が大きく
なる程収差補正が困難になる。特に色収差が著しく悪化
し、短波長の球面収差、色収差などが著しくなり、補正
が困難となって良好な結像性能を維持することが難しく
なってしまうのが実情であった。
(発明の目的)
本発明の目的は、高倍率の対物レンズに発生しからな収
差、待に色収差が良好に補正され、実用上十分な作動距
離を有する極めて高倍率のアポクロマート対物レンズを
提供することにある。
差、待に色収差が良好に補正され、実用上十分な作動距
離を有する極めて高倍率のアポクロマート対物レンズを
提供することにある。
(発明の概要)
本発明による高倍率アポクロマート対物レンズは、物体
側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
成分、貼り合わせ正レンズ成分及び物体側に凸面を向け
たメニスカスレンズ成分を有し物体からの光束を収斂光
束に変換する正屈折力の前群と、該前群の像側に配置さ
れ負レンズ成分と正レンズ成分および負レンズ成分との
貼り合わせで構成された負屈折力の後群とを有するもの
であり、該前群及び該後群の焦点距離をそれぞれft、
fzとし、該後群の最も物体側及び最も像側のレンズ面
の曲率半径をそれぞれR1,R4とし、該後群中の物体
側負レンズ成分、正レンズ成分及び像側の負レンズ成分
のア・7ベ数をそれぞれ VI+V2+V、とするとき
、 0.5 < l fl/f21 <1.0 (1)Vl
>Vz V3>Vg (2) の条件を満足するものである。
側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
成分、貼り合わせ正レンズ成分及び物体側に凸面を向け
たメニスカスレンズ成分を有し物体からの光束を収斂光
束に変換する正屈折力の前群と、該前群の像側に配置さ
れ負レンズ成分と正レンズ成分および負レンズ成分との
貼り合わせで構成された負屈折力の後群とを有するもの
であり、該前群及び該後群の焦点距離をそれぞれft、
fzとし、該後群の最も物体側及び最も像側のレンズ面
の曲率半径をそれぞれR1,R4とし、該後群中の物体
側負レンズ成分、正レンズ成分及び像側の負レンズ成分
のア・7ベ数をそれぞれ VI+V2+V、とするとき
、 0.5 < l fl/f21 <1.0 (1)Vl
>Vz V3>Vg (2) の条件を満足するものである。
(1)式の条件は作動距離と諸収差とのバランスを保つ
ためのものである。(1)式の上限を越えると、作動距
離は大きくできるが、その結果球面収差、コマ収差、非
点収差などが発生し、特に高次の短波長における球面収
差の補正が困難になる。また、後群の負屈折力が強くな
り、像面弯曲が補正過剰となってしまう。逆に、この条
件の下限を外れると、前群の焦点距離が小さくなる為、
ペッツバール和が大きくなる。また、作動距離が小さく
なる為操作性が悪くなり、更に、前群のレンズ面の曲率
半径が小さくなり、レンズの加工上も不利である。
ためのものである。(1)式の上限を越えると、作動距
離は大きくできるが、その結果球面収差、コマ収差、非
点収差などが発生し、特に高次の短波長における球面収
差の補正が困難になる。また、後群の負屈折力が強くな
り、像面弯曲が補正過剰となってしまう。逆に、この条
件の下限を外れると、前群の焦点距離が小さくなる為、
ペッツバール和が大きくなる。また、作動距離が小さく
なる為操作性が悪くなり、更に、前群のレンズ面の曲率
半径が小さくなり、レンズの加工上も不利である。
(2)式の条件は、負レンズ、正レンズ及び負レンズの
3枚の接合によって構成された後群に用いられた各レン
ズ成分のアツベ数の最適条件を示し、色収差を良好に補
正するだめのものである。
3枚の接合によって構成された後群に用いられた各レン
ズ成分のアツベ数の最適条件を示し、色収差を良好に補
正するだめのものである。
後群の負屈折力は(1)式の条件の如くであるが、3枚
の接合からなる負レンズ群を構成し、張り合わせを形成
する各車レンズの屈折力を強くしたいときには、その配
置は負、正、負の順序が最も効果的である。そこで、本
発明では3枚接合の中央の正レンズ成分に分散の大きな
ガラスを用い、その前後に分+lkの小さいガラスを用
いて全体として軸上色収差を大きく補正不足にすること
によって全系のバランスを図っている。また逆に、倍率
の色収差に対しては、前群と後群とをそれぞれ独立に補
正することとしている。尚、後群中の中央の正レンズ成
分に異常分散ガラスを用いることにょって、軸上色収差
の2次スペクトルをより良好に補正することが可能であ
る。
の接合からなる負レンズ群を構成し、張り合わせを形成
する各車レンズの屈折力を強くしたいときには、その配
置は負、正、負の順序が最も効果的である。そこで、本
発明では3枚接合の中央の正レンズ成分に分散の大きな
ガラスを用い、その前後に分+lkの小さいガラスを用
いて全体として軸上色収差を大きく補正不足にすること
によって全系のバランスを図っている。また逆に、倍率
の色収差に対しては、前群と後群とをそれぞれ独立に補
正することとしている。尚、後群中の中央の正レンズ成
分に異常分散ガラスを用いることにょって、軸上色収差
の2次スペクトルをより良好に補正することが可能であ
る。
このため、条件(2)を外れると、後群として必要な軸
上色収差の補正不足量が小さくなり、全系として補正過
剰になってしまう。この状態をバランスさせるために、
前群の色収差量を小さくすると、倍率色収差の残存量が
増大してしまう。また、後群としての屈折力が弱くなる
ため、軸上色収差の2次スペクトルの量も良好に補正す
ることが難しくなる。
上色収差の補正不足量が小さくなり、全系として補正過
剰になってしまう。この状態をバランスさせるために、
前群の色収差量を小さくすると、倍率色収差の残存量が
増大してしまう。また、後群としての屈折力が弱くなる
ため、軸上色収差の2次スペクトルの量も良好に補正す
ることが難しくなる。
(3)式の条件は、主にコマ収差のバランスに関するも
のである。後群の形状は、空気と接する物体側及び像側
の各面がともに発散作用を有するレンズ面であることが
必要であり、球面収差及びコマ収差のバランスを維持す
るために、この条件の範囲で両凹レンズ形状であること
が最適である。
のである。後群の形状は、空気と接する物体側及び像側
の各面がともに発散作用を有するレンズ面であることが
必要であり、球面収差及びコマ収差のバランスを維持す
るために、この条件の範囲で両凹レンズ形状であること
が最適である。
この条件の下限を外れると、球面収差が補正不足になり
、もともと前群で補正不足とした球面収差が更に不足ぎ
みとなり、またコマ収差も内方コマ収差が著しくなって
しまい良好な性能を保ことが難しくなる。逆に、この条
件の上限を越える場合には、後群の球面収差が補正過剰
となり全系としての球面収差も補正過剰となってしまう
。またコマ収差についても外方性のコマ収差が著しくな
ってしまう。
、もともと前群で補正不足とした球面収差が更に不足ぎ
みとなり、またコマ収差も内方コマ収差が著しくなって
しまい良好な性能を保ことが難しくなる。逆に、この条
件の上限を越える場合には、後群の球面収差が補正過剰
となり全系としての球面収差も補正過剰となってしまう
。またコマ収差についても外方性のコマ収差が著しくな
ってしまう。
(実施例)
以下に本発明による実施例について説明する。
第1図〜第3図は本発明によるアポクロマ−1・対物レ
ンズのレンズ構成図であり、図中には軸上物点からの光
束を示した。図示した実施例の如く、前群G1は物体側
から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズの
第1成分L+、同じく正メニスカスレンズの第2成分L
2及び第3成分L3、負レンズと正レンズとの接合正レ
ンズの第4成分L4、同じく負レンズと正レンズとの接
合正レンズの第5成分し3、第6成分L6、さらに物体
側に凸面を向けたメニスカス形状で両凸レンズと両凹レ
ンズとの張り合わせからなる接合レンズの第7成分り、
とを有している。そして、後群G2は前”述した如く負
レンズL8、正レンズし、及び負レンズLIOの3成分
の接合で形成されている。正レンズL9と負レンズL1
゜との接合面は像側に凸面を向けていることが望ましい
が、負レンズL8と正レンズL9との接合面の向きは像
側に凸でも物体側に凸でも可能である。
ンズのレンズ構成図であり、図中には軸上物点からの光
束を示した。図示した実施例の如く、前群G1は物体側
から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズの
第1成分L+、同じく正メニスカスレンズの第2成分L
2及び第3成分L3、負レンズと正レンズとの接合正レ
ンズの第4成分L4、同じく負レンズと正レンズとの接
合正レンズの第5成分し3、第6成分L6、さらに物体
側に凸面を向けたメニスカス形状で両凸レンズと両凹レ
ンズとの張り合わせからなる接合レンズの第7成分り、
とを有している。そして、後群G2は前”述した如く負
レンズL8、正レンズし、及び負レンズLIOの3成分
の接合で形成されている。正レンズL9と負レンズL1
゜との接合面は像側に凸面を向けていることが望ましい
が、負レンズL8と正レンズL9との接合面の向きは像
側に凸でも物体側に凸でも可能である。
以下の表1〜3に本発明による第1〜第3実施例の諸元
を示す。各表中、左端の数字は物体側からの順序を表す
ものとし、nd及びνdはそれぞれd線(λ= 587
、6nm)に対する屈折率及びアツベ数を表すものと
する。また、W、D、は作動距離に対応する値、即ち物
体面と最前レンズ面頂点との距離表土 (第1実施例) [、=−b、1 表1 (第2実施例) 紅 (第3実施例) 上記第1、第2、第3実施例の対物レンズをそれぞれの
使用倍率で用いた場合の諸収差図を順に第4図、第5図
、第6図に示す。各収差図には、d線(λ−587.6
nm)についての球面収差(Sph)、非点収差(As
t)、コマ収差(Coma)、及び歪曲収差(Dis)
を示し、球面収差図中には、C線(λ−656.3nm
)、F線(λ= 486.1nm)及びg線(λ−43
5,8nm)についても併記した。尚、LR面面差差び
非点収差については、これらの補正状態を分り易く示す
為に、横軸を従来の表示スケールよりも拡大して表した
。
を示す。各表中、左端の数字は物体側からの順序を表す
ものとし、nd及びνdはそれぞれd線(λ= 587
、6nm)に対する屈折率及びアツベ数を表すものと
する。また、W、D、は作動距離に対応する値、即ち物
体面と最前レンズ面頂点との距離表土 (第1実施例) [、=−b、1 表1 (第2実施例) 紅 (第3実施例) 上記第1、第2、第3実施例の対物レンズをそれぞれの
使用倍率で用いた場合の諸収差図を順に第4図、第5図
、第6図に示す。各収差図には、d線(λ−587.6
nm)についての球面収差(Sph)、非点収差(As
t)、コマ収差(Coma)、及び歪曲収差(Dis)
を示し、球面収差図中には、C線(λ−656.3nm
)、F線(λ= 486.1nm)及びg線(λ−43
5,8nm)についても併記した。尚、LR面面差差び
非点収差については、これらの補正状態を分り易く示す
為に、横軸を従来の表示スケールよりも拡大して表した
。
各収差図より、各実施例とも150〜200倍という高
倍率でN、A、0.95という大きな開口数を持ち、実
用上十分な作動距離を有しつつもアポクロマート対物レ
ンズとして極めて優れた結像性能を有していることが明
らかである。特に、球面収差及び球面収差の色収差は、
球面収差図に示される如く200倍に達する高倍率にお
いても、従来の100倍対物レンズと同程度又はそれ以
上に良好に補正されていることが判る。
倍率でN、A、0.95という大きな開口数を持ち、実
用上十分な作動距離を有しつつもアポクロマート対物レ
ンズとして極めて優れた結像性能を有していることが明
らかである。特に、球面収差及び球面収差の色収差は、
球面収差図に示される如く200倍に達する高倍率にお
いても、従来の100倍対物レンズと同程度又はそれ以
上に良好に補正されていることが判る。
(発明の効果)
以上の如く、本発明によれば、倍率200倍に達する極
めて高倍率であってしかも実用上十分な作動距離を有し
つつ、諸収差、特に色収差が良好に補正されたアポクロ
マート対物レンズが実現できる。従って、ICやLSI
等の極微細なパターンの検査、測定をより正確に行うこ
とが可能となり、いわゆる半導体産業の発展に大きく寄
与するものである。
めて高倍率であってしかも実用上十分な作動距離を有し
つつ、諸収差、特に色収差が良好に補正されたアポクロ
マート対物レンズが実現できる。従って、ICやLSI
等の極微細なパターンの検査、測定をより正確に行うこ
とが可能となり、いわゆる半導体産業の発展に大きく寄
与するものである。
第1図、第2図及び第3図はそれぞれ本発明による第1
、第2及び第3実施例のレンズ構成図であり、第4図、
第5図及び第6図はそれぞれ第1、第2及び第3実施例
の諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕 G1・・前群 G2・・・後群 出願人 日本光学工業株式会社 代理人 渡辺 隆男 第6 SPh 、 ASt Di5 図 Co777α
、第2及び第3実施例のレンズ構成図であり、第4図、
第5図及び第6図はそれぞれ第1、第2及び第3実施例
の諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕 G1・・前群 G2・・・後群 出願人 日本光学工業株式会社 代理人 渡辺 隆男 第6 SPh 、 ASt Di5 図 Co777α
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズ成分、貼り合わせ正レンズ成分及び物体側に凸面を
向けたメニスカスレンズ成分を有し物体からの光束を収
斂光束に変換する正屈折力の前群と、該前群の像側に配
置され負レンズ成分と正レンズ成分および負レンズ成分
との貼り合わせで構成された負屈折力の後群とを有し、
該前群及び該後群の焦点距離をそれぞれfl+f2とし
、該後群の最も物体側及び最も像側のレンズ面の曲率半
径をそれぞれl? + 、R4とし、該後群中の物体側
負レンズ成分、正レンズ成分及び像側の負レンズ成分の
アソへ数をそれぞれ Vl、V2.V3とするとき、0
.51fl/fZl<1.0 (1)Vl>Vz 、V
s>Vz (2) の条件を満足することを特徴とする高倍率アポクロマー
ト対物レンズ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6645884A JPS60209715A (ja) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | 高倍率アポクロマ−ト対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6645884A JPS60209715A (ja) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | 高倍率アポクロマ−ト対物レンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60209715A true JPS60209715A (ja) | 1985-10-22 |
JPH0426446B2 JPH0426446B2 (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=13316344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6645884A Granted JPS60209715A (ja) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | 高倍率アポクロマ−ト対物レンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60209715A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5132845A (en) * | 1990-07-06 | 1992-07-21 | Olympus Optical Co., Ltd. | High mangification objective lens system |
US5636058A (en) * | 1994-11-09 | 1997-06-03 | Nikon Corporation | Microscope objective lens and microscope using the same |
US6016226A (en) * | 1997-03-12 | 2000-01-18 | Mitutoyo Corporation | Objective lens for a microscope |
US9746658B2 (en) | 2014-10-24 | 2017-08-29 | Olympus Corporation | Objective for microscope |
WO2023002788A1 (ja) * | 2021-07-21 | 2023-01-26 | ソニーグループ株式会社 | 対物レンズ及び試料分析装置 |
-
1984
- 1984-04-03 JP JP6645884A patent/JPS60209715A/ja active Granted
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5132845A (en) * | 1990-07-06 | 1992-07-21 | Olympus Optical Co., Ltd. | High mangification objective lens system |
US5636058A (en) * | 1994-11-09 | 1997-06-03 | Nikon Corporation | Microscope objective lens and microscope using the same |
US6016226A (en) * | 1997-03-12 | 2000-01-18 | Mitutoyo Corporation | Objective lens for a microscope |
US9746658B2 (en) | 2014-10-24 | 2017-08-29 | Olympus Corporation | Objective for microscope |
WO2023002788A1 (ja) * | 2021-07-21 | 2023-01-26 | ソニーグループ株式会社 | 対物レンズ及び試料分析装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0426446B2 (ja) | 1992-05-07 |
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