(57)【要約】対物光学系の特定波長域において発生する倍率色収差を走査光学系により補正する走査型共焦点顕微鏡を提供する。照明光を試料ＳＡに照射する対物光学系（第２対物レンズ２３及び対物レンズ２４）と、光強度信号を取得するため試料ＳＡを走査する走査機構３１と、走査機構３１と対物光学系との間に配置される走査光学系３２とを有する走査型共焦点顕微鏡１において、走査光学系３２を走査機構３１側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成し、第３レンズ群Ｇ３は正レンズと負レンズまたは負レンズと正レンズが隣り合って形成される２箇所の色収差補正部を有し、当該２箇所の色収差補正部のうち、一方を色出し、他方を色消しとするように硝材を選択してレンズ系を構成する。
2009011441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を試料に照射する機能を有した対物光学系と、
前記試料からの光強度信号を取得するため前記試料の面を走査する走査機構と、
前記走査機構と前記対物光学系との間に配置される走査光学系とを有する走査型共焦点顕微鏡において、
前記走査光学系は、前記走査機構側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、
前記第３レンズ群は正レンズと負レンズ、または負レンズと正レンズが隣り合って形成される２箇所の色収差補正部を有し、
レンズを構成する光学材料のｄ線に対する屈折率をｎｄとし、ｈ線に対する屈折率をｎｈとして、Ｖｈを、
Ｖｈ＝１０００×｛（ｎｈ−ｎｄ）／（ｎｄ−１）｝
により定義し、
前記第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、前記走査機構側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズの前記Ｖｈの値をＶ３１、前記負レンズの前記Ｖｈの値をＶ３２、前記対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズの前記Ｖｈの値をＶ３３、前記負レンズの前記Ｖｈの値をＶ３４としたとき、次式
Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４
または
Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４
を満足する走査型共焦点顕微鏡。
【請求項２】
前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズが隣り合って形成される色収差補正部を有し、前記色収差補正部を形成する前記正レンズの前記Ｖｈの値をＶ２１、前記負レンズの前記Ｖｈの値をＶ２２としたとき、次式
Ｖ２１  ＜  Ｖ２２
を満足する請求項１に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項３】
前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式
−１．５＜ｆ／ｆ２＜０
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．８
を満足し
かつ、前記Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４、Ｖ２１及びＶ２２に関し、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５
＋５  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  ＋１５
−３０  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  −１０
を満足し、
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５
−３０  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２＜  −１０
＋５  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  ＋１５
を満足する請求項２に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項４】
前記第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、前記走査機構側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３１、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３２、前記対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３３、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３４としたとき、前記Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４につき、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１
を満足し、
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１
を満足する請求項１記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項５】
前記第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、前記走査機構側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３１、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３２、前記対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３３、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３４としたとき、前記Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４につき、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１
を満足し、
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１
を満足する請求項２記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項６】
前記第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、前記走査機構側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３１、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３２、前記対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３３、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３４としたとき、前記Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４につき、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１
を満足し、
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１
を満足する請求項３記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項７】
前記第１レンズ群の前記走査機構側の面から前記第３レンズ群の前記対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式を満足する請求項１記載の走査型共焦点顕微鏡。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５
【請求項８】
前記第１レンズ群の前記走査機構側の面から前記第３レンズ群の前記対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式を満足する請求項２記載の走査型共焦点顕微鏡。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５
【請求項９】
前記第１レンズ群の前記走査機構側の面から前記第３レンズ群の前記対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式を満足する請求項３記載の走査型共焦点顕微鏡。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５
【請求項１０】
前記第１レンズ群の前記走査機構側の面から前記第３レンズ群の前記対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式を満足する請求項６記載の走査型共焦点顕微鏡。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型共焦点顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
対物光学系の倍率色収差に起因する、周辺光量の減少に対する対策を行った走査型共焦点顕微鏡システムが知られている。例えば、対物光学系と走査機構との間に配置された走査光学系により、対物光学系での倍率色収差を打ち消す構成とし、対物光学系と走査光学系との合成系全体で倍率色収差を低減させた構成や（例えば、特開平５−７２４８１号公報参照）、異なる波長域で生じる倍率色収差の影響を、異なる波長域毎に複数の補正光学系を用いることにより、対物光学系の倍率色収差の影響を低減させた構成（例えば、特開平５−３４１１９２号公報参照）が開示されている。
しかしながら、今日では対物光学系は、比較的広範囲な波長域において、その倍率色収差が実用上問題無い程度に補正されており、そこで補正されない一部の特定波長（紫外波長領域）のみ問題となっている。特開平５−７２４８１号公報に開示された構成では、この特定波長での倍率色収差を補正できず、また、特開平５−３４１１９２号公報に開示された構成では複数の補正光学系を用いるために構造が複雑化するという課題があった。
【発明の開示】
【０００３】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、対物光学系の特定波長域において発生する倍率色収差を、走査光学系により補正する走査型共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の第１態様は、照明光を試料に照射する機能を有した対物光学系（例えば、実施形態における第２対物レンズ２３及び対物レンズ２４）と、試料からの光強度信号を取得するため試料の面を走査する走査機構と、走査機構と対物光学系との間に配置される走査光学系とを有し、走査光学系は、走査機構側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、さらに、第３レンズ群は正レンズと負レンズまたは負レンズと正レンズが隣り合って形成される２箇所の色収差補正部を有する。そして、この走査型共焦点顕微鏡は、レンズを構成する光学材料のｄ線に対する屈折率をｎｄとし、ｈ線に対する屈折率をｎｈとして、Ｖｈを、
Ｖｈ  ＝  １０００×｛（ｎｈ−ｎｄ）／（ｎｄ−１）｝
により定義し、第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、走査機構側に位置する色収差補正部を形成する正レンズのＶｈの値をＶ３１、負レンズのＶｈの値をＶ３２、対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する正レンズのＶｈの値をＶ３３、負レンズのＶｈの値をＶ３４としたとき、次式（１）、または（１Ａ）を満足する走査型共焦点顕微鏡を提供する。
Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４            （１）
Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４            （１Ａ）
また、本発明の第１態様によれば、第２レンズ群は、正レンズと負レンズが隣り合って形成される色収差補正部を有し、色収差補正部を形成する正レンズのＶｈの値をＶ２１、負レンズのＶｈの値をＶ２２としたとき、次式（２）を満足することが好ましい。
Ｖ２１  ＜  Ｖ２２                            （２）
また、前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、全系の焦点距離をｆとしたときは次式（３）、（４）を満足し、
−１．５＜ｆ／ｆ２＜０                              （３）
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．８                            （４）
上述のＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４、Ｖ２１及びＶ２２に関し、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式（５）、（６）、（７）を満足し、
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５              （５）
＋５  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  ＋１５                （６）
−３０  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  −１０              （７）
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式（５）、（６Ａ）、（７Ａ）を満足することが好ましい。
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５              （５）
−３０  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  −１０              （６Ａ）
＋５  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜＋１５                  （７Ａ）
また、本発明の第１態様は、第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、走査機構側に位置する色収差補正部を形成する正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３１、負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３２、対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３３、負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３４としたとき、上述のＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４につき、Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式（８）を満足し、Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式（８Ａ）を満足することが好ましい。
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１          （８）
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１          （８Ａ）
また、本発明の第１態様によれば、第１レンズ群の走査機構側の面から第３レンズ群の対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式（９）を満足することが好ましい。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５                  （９）
本発明に係る走査型共焦点顕微鏡を以上のように構成すると、この走査型共焦点顕微鏡を構成する走査光学系により、対物光学系の特定波長域において発生する倍率色収差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明に係る走査光学系を有する走査型共焦点顕微鏡の構成を示す説明図である。
図２は、第１実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
図３は、第１実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
図４は、第２実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
図５は、第２実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
図６は、第３実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
図７は、第３実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
図８は、第４実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
図９は、第４実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
図１０は、第５実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
図１１は、第５実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
図１２は、第６実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
図１３は、第６実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、本実施例に係る走査光学系を有する走査型共焦点顕微鏡１の構成について説明する。この走査型共焦点顕微鏡１は、光源ユニット６からの照明用レーザ光を試料ＳＡ上に集光する第１集光光学系２と、試料ＳＡ上に集光されるレーザ光を偏向して試料ＳＡ上で走査する走査装置３と、試料ＳＡからの光強度信号を検出する光検出装置５と、試料ＳＡからの光を光検出装置５に導く第２集光光学系４とを主体に構成される。
第１集光光学系２は、光源ユニット６から発振されたレーザ光（光束）を平行光に変換するコリメータレンズ２１と、コリメータレンズ２１からのレーザ光を試料ＳＡに向けて反射するダイクロイックミラー２２と、ダイクロイックミラー２２で反射したレーザ光を試料ＳＡ上に集光する第２対物レンズ２３および対物レンズ２４とを備えて構成される。
第２対物レンズ２３は顕微鏡本体１０の鏡筒部１１内に配設され、コリメータレンズ２１およびダイクロイックミラー２２は鏡筒部１１の上部に設けられた顕微鏡筐体部１２内に配設される。なお、光源ユニット６と顕微鏡筐体部１２とはコネクタＣ３，Ｃ４を用いて光ファイバ６９により接続されている。
走査装置３は、ガルバノミラー（図示せず）を有して構成される走査機構３１と、走査光学系３２とを備えて構成され、顕微鏡筐体部１２内におけるダイクロイックミラー２２と第２対物レンズ２３との間に配設される。第２集光光学系４は、対物レンズ２４および第２対物レンズ２３と、試料ＳＡからの蛍光が反射する全反射ミラー４２と、全反射ミラー４２で反射した蛍光を光検出装置５の、ピンホール５１を有した遮光板５２上に集光する第１集光レンズ４１とを備えて構成される。全反射ミラー４２および第１集光レンズ４１は、顕微鏡筐体部１２内におけるダイクロイックミラー２２およびコリメータレンズ２１の上方に配設される。
光検出装置５は、ピンホール５１（開口）を有する遮光板５２と、ピンホール５１を通過した光（蛍光）が入射する光ファイバ５３と、ピンホール５１および光ファイバ５３を通過した光（蛍光）を検出する検出ユニット５５とを備えて構成される。遮光板５２は顕微鏡筐体部１２内に配設され、光ファイバ５３はコネクタＣ１，Ｃ２を用いて顕微鏡筐体部１２と検出ユニット５５に接続される。検出ユニット５５には、ケーブル５６を介して処理ユニット５７が電気的に接続されており、検出ユニット５５で検出された検出信号に基づく（試料ＳＡの）画像処理が行われ、処理ユニット５７の画像処理により得られた試料ＳＡの観察画像が図示しないモニターに表示される。なお、走査装置３から出射した照明光は一旦結像面１３に集光し、再度第２対物レンズ２３及び対物レンズ２４で試料ＳＡ上に集光するように構成されており、試料ＳＡの走査面、結像面１３およびピンホール５１が互いに共役の関係にある。
ここで、走査光学系３２は、対物レンズ２４の特定波長域（紫外波長領域）において発生する倍率色収差を補正するため、対物レンズ２４及び第２対物レンズ２３で構成される対物光学系と同様に紫外線領域で同程度の倍率色収差を発生させるように構成されている。今日では対物光学系、特にアポクロマート対物光学系においては、可視域全域での倍率色収差は良好に補正されている。しかし、蛍光観察において、励起光の波長域が短波長領域（紫外線領域）になるに従い、倍率色収差を紫外域から可視域全域にわたっての補正は難しくなりつつある。特に、一部の油浸系高ＮＡ対物光学系において顕著である。このため、本実施例における走査光学系３２は、対物光学系の倍率色収差が問題とならない可視域については、同様に倍率色収差が補正され、且つ問題となる紫外線領域の倍率色収差については、対物光学系との合成で補正される構成となっている。
それでは、上記構成の走査光学系３２の特徴について、図２を用いて説明する。なお、この図２は、後述する第１実施例に対応している。本実施例における走査光学系３２は、走査機構３１側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。第１レンズ群Ｇ１は、１枚の正レンズＬ１１で構成され、第２レンズ群Ｇ２は、正レンズＬ２１と負レンズＬ２２とから構成され、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２と正レンズＬ３３とから構成されている。ここで、第２レンズ群Ｇ２は周辺光束に関して、色消しを行う硝材の組合せとなっており、第３レンズ群Ｇ３は色出しと色消しを行う２箇所の色収差補正部を有する硝材の組合せとなっており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との組合わせにて、可視域での倍率色収差、及び使用波長域の軸上色収差が補正され、紫外波長域においては、所定量の倍率色収差を残している。なお、この走査光学系３２は、対物レンズの瞳と共役な面ＰＬ（以下「瞳共役面」と称する）が走査機構３１内に位置し、結像面ＩＭが図１に示した結像面１３に相当する。
次に、このような走査光学系３２を構成するための条件について説明する。この走査光学系３２は、レンズを構成する光学材料のｄ線に対する屈折率ｎｄとｈ線に対する屈折率ｎｈとにより定義したＶｈに基づいて、第３レンズ群Ｇ３を構成する２箇所の色収差補正部のうち、走査機構３１側（瞳共役面ＰＬ側）に位置する色収差補正部を形成する正レンズ（例えば、図２の構成の場合、両凸レンズＬ１３１）のＶｈの値をＶ３１、同様に負レンズ（例えば、図２の構成の場合、両凹レンズＬ１３２）のＶｈの値をＶ３２とし、対物光学系側（像面ＩＭ側）に位置する色収差補正部を形成する正レンズ（例えば、図２の構成の場合、両凸レンズＬ１３３）のＶｈの値をＶ３３、同様に負レンズ（例えば、図２の構成の場合、両凹レンズＬ１３２）のＶｈの値をＶ３４（＝Ｖ３２）としたとき、以下の条件式（１）または（１Ａ）を満足するように構成される。なお、図２に示す実施例では条件式（１）を満すように構成されている。
Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４            （１）
Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４            （１Ａ）
但し、
Ｖｈ＝１０００＊（ｎｈ−ｎｄ）／（ｎｄ−１）
条件式（１）は、第３レンズ群Ｇ３に２箇所の色収差補正部を設けたときに（図２の構成の場合は３枚構成の色消しレンズで２箇所の色収差補正部を形成している）、効率よく倍率の色収差を調整できる構成とするための条件である。この条件式（１）または（１Ａ）を満足することにより、図２に示す構成の場合、対物光学系側から、正レンズＬ１３３と負レンズＬ１３２の境界面（図２における第９面）で色消しを行い、負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３１の境界面（図２における第８面）で色出しを行うように構成することができる。係る構成によって、紫外域の特定波長の倍率の色収差のみを調整し、他の波長域の倍率の色収差が補正可能となる。また、（１Ａ）を満たすように硝材の選択を行えば、正レンズＬ１３３と負レンズＬ１３２の境界面で色出しを行い、負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３１の境界面で色消しを行うことになり、同様の効果を奏することができる。
また、同様に、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ１２１の分散率ＶｈをＶ２１とし、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ１２２の分散率ＶｈをＶ２２としたとき、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
Ｖ２１  ＜  Ｖ２２                                        （２）
条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２を色消しレンズとして構成するための条件である。この条件式（２）を満足することにより、正レンズＬ１２１と負レンズＬ１２２の境界面（図２における第５面）で色消しを行うように構成することができる。そして、条件式（１）または（１Ａ）で規定される第３レンズ群Ｇ３の構成と相まって、さらに効率の良い倍率の色収差の調整が実現できる。
また、この走査光学系３２は、全系の焦点距離をｆ、上述の第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３とし、Ｖｈの値がＶ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４のときは以下の条件式（３）〜（７）を満足し、また、Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４のときは以下の条件式（３）〜（５）、（６Ａ）、（７Ａ）を満足することが望ましい。
−１．５＜ｆ／ｆ２＜０                                    （３）
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．８                                  （４）
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５                    （５）
＋５  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  ＋１５                      （６）
−３０  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  −１０                    （７）
−１．５＜ｆ／ｆ２＜０                                    （３）
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．８                                  （４）
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５                    （５）
−３０  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  −１０                    （６Ａ）
＋５  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  ＋１５                      （７Ａ）
条件式（３）〜（７）または（３）〜（５）、（６Ａ）（７Ａ）は、走査光学系３２が、可視域での倍率色収差、及び使用波長域の軸上色収差が補正され、紫外波長域においては、所定量の倍率色収差を残すための条件である。図２に示す実施例では、条件式（３）〜（７）を満たすように構成されている。
条件式（３）は全系における第２レンズ群Ｇ２の屈折力の寄与を示す値であり、下記条件式（５）の値と共に、第２レンズ群Ｇ２の色消しを行う効果を得ている。第２レンズ群Ｇ２の屈折力が条件式（３）の範囲であるときに、条件式（５）の値が有効となる。
条件式（４）は全系における第３レンズ群Ｇ３の屈折力の寄与を示す値であり、下記条件式（６）又は（６Ａ）、（７）又は（７Ａ）の値と共に、第３レンズ群Ｇ３の色消しを行う効果を得ている。第３レンズ群Ｇ３の屈折力が条件式（４）の範囲であるときに、条件式条件式（６）又は（６Ａ）、（７）又は（７Ａ）の値が有効となる。
条件式（５）では値が負となり、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ１２１と負レンズＬ１２２の境界面（第５面）は色消しを行う効果を得ている。この条件式（５）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２での倍率色収差の色消し効果が過剰となり、第３レンズ群Ｇ３での色出し効果による、紫外波長域の所定量の倍率色収差を得ることが困難となり、好ましくない。反対に、条件式（５）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２での倍率色収差の色消し効果が不足し、可視域での良好な倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。
条件式（６）では値が正となり、上述のように第３レンズ群Ｇ３の走査機構３１側に位置する色収差補正部を形成する正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面（第８面）は色出しを行う効果を得ている。この条件式（６）の下限値を下回ると、正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面での倍率色収差の色出し効果が不足し、紫外波長域の所定量の倍率色収差を得ることが困難となり、好ましくない。反対に、条件式（６）の上限値を上回ると、正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面での倍率色収差の色出し効果が過剰となり、可視域での良好な倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。
条件式（７）では値が負となり、上述のように第３レンズ群Ｇ３の対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面（第９面）は色消しを行う効果を得ている。この条件式（７）の下限値を下回ると、負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面での倍率色収差の色消し効果が過剰となり、正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面での倍率色収差の色出し効果による、紫外波長域の所定量の倍率色収差を得ることが困難となり、好ましくない。反対に、条件式（７）の上限値を上回ると、負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面での倍率色収差の色消し効果が不足し、可視域での良好な倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。また、条件式（７）の条件を達成できない場合、倍率色収差の補正に限らず、使用波長域での軸上色収差の補正が困難となり、好ましくない。
条件式（６Ａ）及び条件式（７Ａ）の場合は、上記とは反対に走査機構３１側に位置する色収差補正部を形成する正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面では色消し、対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面では色出しとなる。そして、条件式の範囲を外れた場合の現象は上述と同様である。
さらに、本実施例に係る走査光学系３２は、第３レンズ群Ｇ３の２箇所の色収差補正部のうち、走査機構３１側の色収差補正部を形成する正レンズＬ１３１のｄ線に対する屈折率をＮ３１、同様に負レンズＬ１３２のｄ線に対する屈折率をＮ３２、対物光学系側の色収差補正部を形成する正レンズＬ１３３のｄ線に対する屈折率をＮ３３、同様に負レンズＬ１３２のｄ線に対する屈折率をＮ３４（＝Ｎ３２）としたとき、Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４のときは以下の条件式（８）を、また、Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４のときは以下の条件式（８Ａ）を満足することが望ましい。但し、図２または図４の場合、Ｎ３２およびＮ３４は共に負レンズＬ１３２のｄ線に対する屈折率であり、図２に示す実施例は条件式（８）を満たす構成のものである。
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１                （８）
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１                （８Ａ）
条件式（８）または（８Ａ）は、走査光学系３２が、可視域での倍率色収差、及び使用波長域の軸上色収差が補正され、紫外波長域においては、所定量の倍率色収差を残す際、他の諸収差を良好に補正するための条件である。この条件式（８）または（８Ａ）の値を達成できない場合、正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面（第８面）または負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面（第９面）での屈折力が強くなるため、倍率色収差の色出し効果により、諸収差の補正に影響を与えずに、可視域での倍率色収差の補正、及び紫外波長域での所定量の倍率色収差を残すことが困難となり、好ましくない。
また、本実施例に係る走査光学系３２は、第１レンズ群Ｇ１の走査機構３１側（瞳共役面ＰＬ側）の面（図２における第２面）から第３レンズ群Ｇ３の物体側（対物光学系若しくは結像面ＩＭ側）の面（図２における第１０面）までの光軸上の距離をＳＤとし、この走査光学系３２の全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５                                    （９）
条件式（９）は、走査光学系３２を走査型共焦点顕微鏡１に用いる際に、この走査型共焦点顕微鏡１の他の構成要素に影響を与えないための条件である。この条件式（９）の値を達成できない場合、走査光学系３２が大きくなり、特に瞳共役面ＰＬ側に配置される走査機構（ガルバノミラー等）３１の配置に制約ができてしまい、本条件式の値を達成せずに走査機構（ガルバノミラー等）３１を配置しようとすると、走査光学系３２の構成が、上述の構成による正、負、正の３群構成で達成できなくなる。この場合、像面側に負の屈折力を有するテレフォトタイプとなり、紫外波長域での所定量の倍率色収差を残しつつ、可視域にて倍率色収差を良好に補正することが困難となり好ましくない。
それでは、以上のように構成された走査光学系３２の具体的な実施例（走査光学系１３２〜６３２）について以下に示す。
【実施例１】
【０００６】
図２は、走査共焦点顕微鏡１に用いられる、第１実施例に係る走査光学系１３２の構成を示す図である。この第１実施例に係る走査光学系１３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ１１１からなる第１レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ１２１と両凹レンズＬ１２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、及び、両凸レンズＬ１３１と両凹レンズＬ１３２と両凸レンズＬ１３３の接合レンズからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第１実施例では、第３レンズ群Ｇ３を正負正の３枚のレンズを接合した接合レンズとして構成し、中間に位置する負レンズ（両凹レンズＬ１３２）を２箇所の色収差補正部で共用している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表１に、この第１実施例の諸元の値を示す。表中、ｆは走査光学系３２１の焦点距離を示す。また、ｉは面番号を示し、瞳共役面ＰＬ側から数えたレンズ面の番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、Ｎ（ｄ）はｄ線（５８７．６ｎｍ）の屈折率、Ｎ（ｈ）はｈ線（４０４．７ｎｍ）の屈折率、νはアッベ数をそれぞれ表している。なお、曲率半径０．００００は平面を示している。かかる符号は以下全ての実施例において同様である。
【表１】
2009011441.tif 000003
（条件対応値）
（１）：Ｖ３１＝５１．７，Ｖ３２（＝Ｖ３４）＝３９．４，Ｖ３３＝２０．３
（２）：Ｖ２１＝２０．３，Ｖ２２＝４４．６
（３）：ｆ／ｆ２＝        −０．７６
（４）：ｆ／ｆ３＝          １．２４
（５）：Ｖ２１−Ｖ２２＝  −２４．３
（６）：Ｖ３１−Ｖ３２＝    １２．３
（７）：Ｖ３３−Ｖ３２＝  −１９．１
（８）：Ｎ３１−Ｎ３２＝  −０．０２
（９）：ＳＤ／ｆ＝          ０．８１
このように、本第１実施例では、上記条件式（１）〜（９）は全て満たされていることが分かる。
図３は、第１実施例における諸収差図を示している。各収差図において、ＮＡは像面側の開口数、Ｙは像高、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｈはｈ線（λ＝４０４．７ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）を示している。かかる符号は以下全ての実施例の諸収差図において同様である。この図３からも明らかなようにｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【実施例２】
【０００７】
図４は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第２実施例に係る走査光学系２３２の構成を示す図である。この第２実施例に係る走査光学系２３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ２１１からなる第１レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ２２１と両凹レンズＬ２２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、及び、両凸レンズＬ２３１と両凹レンズＬ２３２と両凸レンズＬ２３３の接合レンズからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第２実施例でも、第３レンズ群Ｇ３を正負正の３枚のレンズを接合した接合レンズとして構成し、中間に位置する負レンズ（両凹レンズＬ２３２）を２箇所の色収差補正部で共用している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表２に、この第２実施例の諸元の値を示し、図５にこの第２実施例に係る走査光学系２３２の諸収差図を示す。
【表２】
2009011441.tif 000004
2009011441.tif 000005
（条件対応値）
（１）：Ｖ３１＝５１．７，Ｖ３２（＝Ｖ３４）＝３９．４，Ｖ３３＝２０．３
（２）：Ｖ２１＝２０．３，Ｖ２２＝４４．６
（３）：ｆ／ｆ２＝        −０．６５
（４）：ｆ／ｆ３＝          １．１５
（５）：Ｖ２１−Ｖ２２＝  −２４．３
（６）：Ｖ３１−Ｖ３２＝    １２．３
（７）：Ｖ３３−Ｖ３２＝  −１９．１
（８）：Ｎ３１−Ｎ３２＝  −０．０２
（９）：ＳＤ／ｆ＝          ０．６３
このように、本第２実施例では、上記条件式（１）〜（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【実施例３】
【０００８】
図６は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第３実施例に係る走査光学系３３２の構成を示す図である。この第３実施例に係る走査光学系３３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ３１１からなる第１レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ３２１と両凹レンズＬ３２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、及び、所定の空気間隔を空けて配置された両凸レンズＬ３３１と両凹レンズＬ３３２と両凸レンズＬ３３３とからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。第１及び第２実施例では、第３レンズ群Ｇ３を３枚接合レンズで構成したが、この第３実施例では正負正の３枚のレンズを所定の空気間隔を空けて配置し、中間に位置する負レンズ（両凹レンズＬ３３２）を２箇所の色収差補正部で共用する構成としている。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表３に、この第３実施例の諸元の値を示し、図７にこの第３実施例に係る走査光学系３３２の諸収差図を示す。
【表３】
2009011441.tif 000006
（条件対応値）
（１）：Ｖ３１＝５１．７，Ｖ３２（＝Ｖ３４）＝３９．４，Ｖ３３＝２０．３
（２）：Ｖ２１＝２０．３，Ｖ２２＝４４．６
（３）：ｆ／ｆ２＝        −０．８９
（４）：ｆ／ｆ３＝          １．１１
（５）：Ｖ２１−Ｖ２２＝  −２４．３
（６）：Ｖ３１−Ｖ３２＝    １２．３
（７）：Ｖ３３−Ｖ３２＝  −１９．１
（８）：Ｎ３１−Ｎ３２＝  −０．０２
（９）：ＳＤ／ｆ＝          ０．７
このように、本第３実施例では、上記条件式（１）〜（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【実施例４】
【０００９】
図８は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第４実施例に係る走査光学系４３２の構成を示す図である。この第４実施例に係る走査光学系４３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ４１１からなる第１レンズ群Ｇ１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４２１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、並びに、両凸レンズＬ４３１と両凹レンズＬ４３２との接合レンズ、及び、この接合レンズから所定の空気間隔を空けて配置された両凸レンズＬ４３３からなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第４実施例では、第３レンズ群Ｇ３に設けられた２箇所の色収差補正部のうち、走査機構３１側に位置する色収差補正部は接合レンズで構成し、対物光学系側に位置する色収差補正部は空気間隔を空けた２枚のレンズで構成している。この場合も、中間に位置する負レンズ（両凹レンズＬ４３２）を２箇所の色収差補正部で共用している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表４に、この第４実施例の諸元の値を示し、図９にこの第４実施例に係る走査光学系４３２の諸収差図を示す。
【表４】
2009011441.tif 000007
（条件対応値）
（１Ａ）：Ｖ３１＝１７．５，Ｖ３２（＝Ｖ３４）＝３９．４，Ｖ３３＝５１．７
（２）：Ｖ２１＝２０．３，Ｖ２２＝３９．４
（３）：ｆ／ｆ２＝        −０．１９
（４）：ｆ／ｆ３＝          ０．９５
（５）：Ｖ２１−Ｖ２２＝  −１９．１
（６Ａ）：Ｖ３１−Ｖ３２＝−２１．９
（７Ａ）：Ｖ３３−Ｖ３２＝  １２．３
（８Ａ）：Ｎ３３−Ｎ３４＝−０．０２
（９）：ＳＤ／ｆ＝        ０．８１７
このように、本第４実施例では、上記条件式（１Ａ）〜（５）、（６Ａ）、（７Ａ）、（８Ａ）、（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【実施例５】
【００１０】
図１０は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第５実施例に係る走査光学系５３２の構成を示す図である。この第５実施例に係る走査光学系５３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ５１１からなる第１レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ５２１と両凹レンズＬ５２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、並びに、両凸レンズＬ５３１と両凹レンズＬ５３２との接合レンズ、及び、この接合レンズから所定の空気間隔を空けて配置された両凹レンズＬ５３３と両凸レンズＬ５３４との接合レンズからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第５実施例では、第３レンズ群Ｇ３に設けられる２箇所の色収差補正部を、空気間隔を空けて配置した２組の２枚接合レンズで構成している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表５に、この第５実施例の諸元の値を示し、図１１にこの第５実施例に係る走査光学系５３２の諸収差図を示す。
【表５】
2009011441.tif 000008
2009011441.tif 000009
（条件対応値）
（１）：Ｖ３１＝５１．７，Ｖ３２＝３９．４，Ｖ３３＝１７．５，Ｖ３４＝２９．８
（２）：Ｖ２１＝２０．３，Ｖ２２＝３９．４
（３）：ｆ／ｆ２＝        −１．３１
（４）ｆ／ｆ３＝            １．４０
（５）：Ｖ２１−Ｖ２２＝  −１９．１
（６）：Ｖ３１−Ｖ３２＝    １２．３
（７）：Ｖ３３−Ｖ３４＝  −１２．３
（８）：Ｎ３１−Ｎ３２＝  −０．０２
（９）：ＳＤ／ｆ＝            ０．７
このように、本第５実施例では、上記条件式（１）〜（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【実施例６】
【００１１】
図１２は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第６実施例に係る走査光学系６３２の構成を示す図である。この第６実施例に係る走査光学系６３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ６１１からなる第１レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ６２１と両凹レンズＬ６２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、並びに、両凸レンズＬ６３１と両凹レンズＬ６３２との接合レンズ、及び、この接合レンズから所定の空気間隔を空けて配置された両凸レンズＬ６３３と瞳共役面ＰＬ側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６３４との接合レンズからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第６実施例でも、第３レンズ群Ｇ３に設けられる２箇所の色収差補正部を、空気間隔を空けて配置した２組の２枚接合レンズで構成している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表６に、この第６実施例の諸元の値を示し、図１３にこの第６実施例に係る走査光学系６３２の諸収差図を示す。
【表６】
2009011441.tif 000010
2009011441.tif 000011
（条件対応値）
（１Ａ）：Ｖ３１＝２０．３，Ｖ３２＝３９．４，Ｖ３３＝４７．３，Ｖ３４＝３９．４
（２）：Ｖ２１＝２０．３，Ｖ２２＝３９．４
（３）：ｆ／ｆ２＝        −０．８２
（４）：ｆ／ｆ３＝          １．１６
（５）：Ｖ２１−Ｖ２２＝  −１９．１
（６Ａ）：Ｖ３１−Ｖ３２＝−１９．１
（７Ａ）：Ｖ３３−Ｖ３２＝    ７．９
（８Ａ）：Ｎ３３−Ｎ３４＝−０．０１
（９）：ＳＤ／ｆ＝            ０．８
このように、本第６実施例では、上記条件式（１Ａ）、（２）〜（５）、（６Ａ）、（７Ａ）、（８Ａ）、（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【図１】
2009011441.tif 000012
【図２】
2009011441.tif 000013
【図３】
2009011441.tif 000014
【図４】
2009011441.tif 000015
【図５】
2009011441.tif 000016
【図６】
2009011441.tif 000017
【図７】
2009011441.tif 000018
【図８】
2009011441.tif 000019
【図９】
2009011441.tif 000020
【図１０】
2009011441.tif 000021
【図１１】
2009011441.tif 000022
【図１２】
2009011441.tif 000023
【図１３】
2009011441.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月8日(2010.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を試料に集光させるとともに、前記試料と共役な位置に第１の像面を形成する対物光学系と、
前記試料からの光強度信号を取得するため前記試料の面を走査する走査機構と、
前記走査機構と前記対物光学系による前記第１の像面との間に配置される走査光学系とを有する走査型共焦点顕微鏡において、
前記走査光学系は、前記走査機構側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、
前記第３レンズ群は正レンズと負レンズ、または負レンズと正レンズが隣り合って形成される２箇所の色収差補正部を有し、
レンズを構成する光学材料のｄ線に対する屈折率をｎｄとし、ｈ線に対する屈折率をｎｈとして、Ｖｈを、
Ｖｈ＝１０００×｛（ｎｈ−ｎｄ）／（ｎｄ−１）｝
により定義し、
前記第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、前記走査機構側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズの前記Ｖｈの値をＶ３１、前記負レンズの前記Ｖｈの値をＶ３２、前記対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズの前記Ｖｈの値をＶ３３、前記負レンズの前記Ｖｈの値をＶ３４としたとき、次式
Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４
または
Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４
を満足する走査型共焦点顕微鏡。
【請求項２】
前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズが隣り合って形成される色収差補正部を有し、前記色収差補正部を形成する前記正レンズの前記Ｖｈの値をＶ２１、前記負レンズの前記Ｖｈの値をＶ２２としたとき、次式
Ｖ２１  ＜  Ｖ２２
を満足する請求項１に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項３】
前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式
−１．５＜ｆ／ｆ２＜０
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．８
を満足し
かつ、前記Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４、Ｖ２１及びＶ２２に関し、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５
＋５  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  ＋１５
−３０  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  −１０
を満足し、
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５
−３０  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  −１０
＋５  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  ＋１５
を満足する請求項２に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項４】
前記第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、前記走査機構側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３１、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３２、前記対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３３、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３４としたとき、前記Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４につき、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１
を満足し、
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１
を満足する請求項１記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項５】
前記第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、前記走査機構側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３１、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３２、前記対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３３、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３４としたとき、前記Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４につき、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１
を満足し、
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１
を満足する請求項２記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項６】
前記第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、前記走査機構側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３１、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３２、前記対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３３、前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３４としたとき、前記Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４につき、
Ｖ３１＞Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＜Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１
を満足し、
Ｖ３１＜Ｖ３２  かつ  Ｖ３３＞Ｖ３４であるときは、次式
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１
を満足する請求項３記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項７】
前記第１レンズ群の前記走査機構側の面から前記第３レンズ群の前記対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式を満足する請求項１記載の走査型共焦点顕微鏡。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５
【請求項８】
前記第１レンズ群の前記走査機構側の面から前記第３レンズ群の前記対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式を満足する請求項２記載の走査型共焦点顕微鏡。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５
【請求項９】
前記第１レンズ群の前記走査機構側の面から前記第３レンズ群の前記対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式を満足する請求項３記載の走査型共焦点顕微鏡。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５
【請求項１０】
前記第１レンズ群の前記走査機構側の面から前記第３レンズ群の前記対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式を満足する請求項６記載の走査型共焦点顕微鏡。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５
【請求項１１】
照明光を試料に集光させるとともに、前記試料と共役な位置に第１の像面を形成する対物光学系と、
前記試料からの光強度信号を取得するため前記試料の面を走査する走査機構と、
前記走査機構と前記対物光学系による前記第１の像面との間に配置される走査光学系とを有する走査型共焦点顕微鏡において、
前記走査光学系は、色出しと色消しを行う２箇所の色収差補正部を含む複数のレンズ群から構成され、
前記色収差補正部は、前記対物光学系の紫外波長領域において発生する倍率色収差と同程度の倍率色収差を前記紫外波長領域において発生するように構成されてなる走査型共焦点顕微鏡。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型共焦点顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
対物光学系の倍率色収差に起因する、周辺光量の減少に対する対策を行った走査型共焦点顕微鏡システムが知られている。例えば、対物光学系と走査機構との間に配置された走査光学系により、対物光学系での倍率色収差を打ち消す構成とし、対物光学系と走査光学系との合成系全体で倍率色収差を低減させた構成や（例えば、特許文献１を参照）、異なる波長域で生じる倍率色収差の影響を、異なる波長域毎に複数の補正光学系を用いることにより、対物光学系の倍率色収差の影響を低減させた構成（例えば、特許文献２を参照）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７２４８１号公報
【特許文献２】特開平５−３４１１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、今日では対物光学系は、比較的広範囲な波長域において、その倍率色収差が実用上問題無い程度に補正されており、そこで補正されない一部の特定波長（紫外波長領域）のみ問題となっている。特開平５−７２４８１号公報に開示された構成では、この特定波長での倍率色収差を補正できず、また、特開平５−３４１１９２号公報に開示された構成では複数の補正光学系を用いるために構造が複雑化するという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、対物光学系の特定波長域において発生する倍率色収差を、走査光学系により補正する走査型共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の第１態様は、照明光を試料に集光させるとともに、前記試料と共役な位置に第１の像面を形成する対物光学系（例えば、実施形態における第２対物レンズ２３及び対物レンズ２４）と、試料からの光強度信号を取得するため試料の面を走査する走査機構と、走査機構と対物光学系による前記第１の像面との間に配置される走査光学系とを有し、走査光学系は、走査機構側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、さらに、第３レンズ群は正レンズと負レンズまたは負レンズと正レンズが隣り合って形成される２箇所の色収差補正部を有する。そして、この走査型共焦点顕微鏡は、レンズを構成する光学材料のｄ線に対する屈折率をｎｄとし、ｈ線に対する屈折率をｎｈとして、Ｖｈを、
Ｖｈ  ＝  １０００×｛（ｎｈ−ｎｄ）／（ｎｄ−１）｝
により定義し、第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、走査機構側に位置する色収差補正部を形成する正レンズのＶｈの値をＶ３１、負レンズのＶｈの値をＶ３２、対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する正レンズのＶｈの値をＶ３３、負レンズのＶｈの値をＶ３４としたとき、次式（１）、または（１Ａ）を満足する走査型共焦点顕微鏡を提供する。
Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４            （１）
Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４            （１Ａ）
【０００６】
また、本発明の第１態様によれば、第２レンズ群は、正レンズと負レンズが隣り合って形成される色収差補正部を有し、色収差補正部を形成する正レンズのＶｈの値をＶ２１、負レンズのＶｈの値をＶ２２としたとき、次式（２）を満足することが好ましい。
Ｖ２１  ＜  Ｖ２２                            （２）
【０００７】
また、前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、全系の焦点距離をｆとしたときは次式（３）、（４）を満足し、
−１．５＜ｆ／ｆ２＜０                              （３）
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．８                            （４）
上述のＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４、Ｖ２１及びＶ２２に関し、
Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４であるときは、次式（５）、（６）、（７）を満足し、
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５              （５）
＋５  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  ＋１５                （６）
−３０  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  −１０              （７）
Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４であるときは、次式（５）、（６Ａ）、（７Ａ）を満足することが好ましい。
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５              （５）
−３０  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  −１０              （６Ａ）
＋５  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  ＋１５                （７Ａ）
【０００８】
また、本発明の第１態様は、第３レンズ群の２箇所の色収差補正部のうち、走査機構側に位置する色収差補正部を形成する正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３１、負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３２、対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３３、負レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３４としたとき、上述のＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４につき、Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４であるときは、次式（８）を満足し、Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４であるときは、次式（８Ａ）を満足することが好ましい。
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１          （８）
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１          （８Ａ）
【０００９】
また、本発明の第１態様によれば、第１レンズ群の走査機構側の面から第３レンズ群の対物光学系側の面までの光軸上の距離をＳＤとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、次式（９）を満足することが好ましい。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５                  （９）
【００１０】
本発明の第２態様は、照明光を試料に集光させるとともに、前記試料と共役な位置に第１の像面を形成する対物光学系と、前記試料からの光強度信号を取得するため前記試料の面を走査する走査機構と、前記走査機構と前記対物光学系による前記第１の像面との間に配置される走査光学系とを有する走査型共焦点顕微鏡において、前記走査光学系は、色出しと色消しを行う２箇所の色収差補正部を含む複数のレンズ群から構成され、前記色収差補正部は、前記対物光学系の紫外波長領域において発生する倍率色収差と同程度の倍率色収差を前記紫外波長領域において発生するように構成されてなる走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る走査型共焦点顕微鏡を以上のように構成すると、この走査型共焦点顕微鏡を構成する走査光学系により、対物光学系の特定波長域において発生する倍率色収差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る走査光学系を有する走査型共焦点顕微鏡の構成を示す説明図である。
【図２】第１実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
【図３】第１実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
【図４】第２実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
【図５】第２実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
【図６】第３実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
【図７】第３実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
【図８】第４実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
【図９】第４実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
【図１０】第５実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
【図１１】第５実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
【図１２】第６実施例に係る走査光学系のレンズ構成図である。
【図１３】第６実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、本実施例に係る走査光学系を有する走査型共焦点顕微鏡１の構成について説明する。この走査型共焦点顕微鏡１は、光源ユニット６からの照明用レーザ光を試料ＳＡ上に集光する第１集光光学系２と、試料ＳＡ上に集光されるレーザ光を偏向して試料ＳＡ上で走査する走査装置３と、試料ＳＡからの光強度信号を検出する光検出装置５と、試料ＳＡからの光を光検出装置５に導く第２集光光学系４とを主体に構成される。
【００１４】
第１集光光学系２は、光源ユニット６から発振されたレーザ光（光束）を平行光に変換するコリメータレンズ２１と、コリメータレンズ２１からのレーザ光を試料ＳＡに向けて反射するダイクロイックミラー２２と、ダイクロイックミラー２２で反射したレーザ光を試料ＳＡ上に集光する第２対物レンズ２３および対物レンズ２４とを備えて構成される。
第２対物レンズ２３は顕微鏡本体１０の鏡筒部１１内に配設され、コリメータレンズ２１およびダイクロイックミラー２２は鏡筒部１１の上部に設けられた顕微鏡筐体部１２内に配設される。なお、光源ユニット６と顕微鏡筐体部１２とはコネクタＣ３，Ｃ４を用いて光ファイバ６９により接続されている。
【００１５】
走査装置３は、ガルバノミラー（図示せず）を有して構成される走査機構３１と、走査光学系３２とを備えて構成され、顕微鏡筐体部１２内におけるダイクロイックミラー２２と第２対物レンズ２３との間に配設される。第２集光光学系４は、対物レンズ２４および第２対物レンズ２３と、試料ＳＡからの蛍光が反射する全反射ミラー４２と、全反射ミラー４２で反射した蛍光を光検出装置５の、ピンホール５１を有した遮光板５２上に集光する第１集光レンズ４１とを備えて構成される。全反射ミラー４２および第１集光レンズ４１は、顕微鏡筐体部１２内におけるダイクロイックミラー２２およびコリメータレンズ２１の上方に配設される。
【００１６】
光検出装置５は、ピンホール５１（開口）を有する遮光板５２と、ピンホール５１を通過した光（蛍光）が入射する光ファイバ５３と、ピンホール５１および光ファイバ５３を通過した光（蛍光）を検出する検出ユニット５５とを備えて構成される。遮光板５２は顕微鏡筐体部１２内に配設され、光ファイバ５３はコネクタＣ１，Ｃ２を用いて顕微鏡筐体部１２と検出ユニット５５に接続される。検出ユニット５５には、ケーブル５６を介して処理ユニット５７が電気的に接続されており、検出ユニット５５で検出された検出信号に基づく（試料ＳＡの）画像処理が行われ、処理ユニット５７の画像処理により得られた試料ＳＡの観察画像が図示しないモニターに表示される。なお、走査装置３から出射した照明光は一旦結像面１３に集光し、再度第２対物レンズ２３及び対物レンズ２４で試料ＳＡ上に集光するように構成されており、試料ＳＡの走査面、結像面１３およびピンホール５１が互いに共役の関係にある。
【００１７】
ここで、走査光学系３２は、対物レンズ２４の特定波長域（紫外波長領域）において発生する倍率色収差を補正するため、対物レンズ２４及び第２対物レンズ２３で構成される対物光学系と同様に紫外線領域で同程度の倍率色収差を発生させるように構成されている。今日では対物光学系、特にアポクロマート対物光学系においては、可視域全域での倍率色収差は良好に補正されている。しかし、蛍光観察において、励起光の波長域が短波長領域（紫外線領域）になるに従い、倍率色収差を紫外域から可視域全域にわたっての補正は難しくなりつつある。特に、一部の油浸系高ＮＡ対物光学系において顕著である。このため、本実施例における走査光学系３２は、対物光学系の倍率色収差が問題とならない可視域については、同様に倍率色収差が補正され、且つ問題となる紫外線領域の倍率色収差については、対物光学系との合成で補正される構成となっている。
【００１８】
それでは、上記構成の走査光学系３２の特徴について、図２を用いて説明する。なお、この図２は、後述する第１実施例に対応している。本実施例における走査光学系３２は、走査機構３１側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。第１レンズ群Ｇ１は、１枚の正レンズＬ１１で構成され、第２レンズ群Ｇ２は、正レンズＬ２１と負レンズＬ２２とから構成され、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２と正レンズＬ３３とから構成されている。ここで、第２レンズ群Ｇ２は周辺光束に関して、色消しを行う硝材の組合せとなっており、第３レンズ群Ｇ３は色出しと色消しを行う２箇所の色収差補正部を有する硝材の組合せとなっており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との組合わせにて、可視域での倍率色収差、及び使用波長域の軸上色収差が補正され、紫外波長域においては、所定量の倍率色収差を残している。なお、この走査光学系３２は、対物レンズの瞳と共役な面ＰＬ（以下「瞳共役面」と称する）が走査機構３１内に位置し、結像面ＩＭが図１に示した結像面１３に相当する。
【００１９】
次に、このような走査光学系３２を構成するための条件について説明する。この走査光学系３２は、レンズを構成する光学材料のｄ線に対する屈折率ｎｄとｈ線に対する屈折率ｎｈとにより定義したＶｈに基づいて、第３レンズ群Ｇ３を構成する２箇所の色収差補正部のうち、走査機構３１側（瞳共役面ＰＬ側）に位置する色収差補正部を形成する正レンズ（例えば、図２の構成の場合、両凸レンズＬ１３１）のＶｈの値をＶ３１、同様に負レンズ（例えば、図２の構成の場合、両凹レンズＬ１３２）のＶｈの値をＶ３２とし、対物光学系側（像面ＩＭ側）に位置する色収差補正部を形成する正レンズ（例えば、図２の構成の場合、両凸レンズＬ１３３）のＶｈの値をＶ３３、同様に負レンズ（例えば、図２の構成の場合、両凹レンズＬ１３２）のＶｈの値をＶ３４（＝Ｖ３２）としたとき、以下の条件式（１）または（１Ａ）を満足するように構成される。なお、図２に示す実施例では条件式（１）を満すように構成されている。
Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４            （１）
Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４            （１Ａ）
但し、
Ｖｈ＝１０００＊（ｎｈ−ｎｄ）／（ｎｄ−１）
【００２０】
条件式（１）は、第３レンズ群Ｇ３に２箇所の色収差補正部を設けたときに（図２の構成の場合は３枚構成の色消しレンズで２箇所の色収差補正部を形成している）、効率よく倍率の色収差を調整できる構成とするための条件である。この条件式（１）または（１Ａ）を満足することにより、図２に示す構成の場合、対物光学系側から、正レンズＬ１３３と負レンズＬ１３２の境界面（図２における第９面）で色消しを行い、負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３１の境界面（図２における第８面）で色出しを行うように構成することができる。係る構成によって、紫外域の特定波長の倍率の色収差のみを調整し、他の波長域の倍率の色収差が補正可能となる。また、（１Ａ）を満たすように硝材の選択を行えば、正レンズＬ１３３と負レンズＬ１３２の境界面で色出しを行い、負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３１の境界面で色消しを行うことになり、同様の効果を奏することができる。
【００２１】
また、同様に、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ１２１の分散率ＶｈをＶ２１とし、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ１２２の分散率ＶｈをＶ２２としたとき、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
Ｖ２１  ＜  Ｖ２２                                      （２）
【００２２】
条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２を色消しレンズとして構成するための条件である。この条件式（２）を満足することにより、正レンズＬ１２１と負レンズＬ１２２の境界面（図２における第５面）で色消しを行うように構成することができる。そして、条件式（１）または（１Ａ）で規定される第３レンズ群Ｇ３の構成と相まって、さらに効率の良い倍率の色収差の調整が実現できる。
【００２３】
また、この走査光学系３２は、全系の焦点距離をｆ、上述の第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３とし、Ｖｈの値がＶ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４のときは以下の条件式（３）〜（７）を満足し、また、Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４のときは以下の条件式（３）〜（５）、（６Ａ）、（７Ａ）を満足することが望ましい。
−１．５＜ｆ／ｆ２＜０                                  （３）
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．８                                （４）
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５                  （５）
＋５  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  ＋１５                    （６）
−３０  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  −１０                  （７）
−１．５＜ｆ／ｆ２＜０                                  （３）
０．８＜ｆ／ｆ３＜１．８                                （４）
−３０  ＜  Ｖ２１−Ｖ２２  ＜  −１５                  （５）
−３０  ＜  Ｖ３１−Ｖ３２  ＜  −１０                  （６Ａ）
＋５  ＜  Ｖ３３−Ｖ３４  ＜  ＋１５                    （７Ａ）
【００２４】
条件式（３）〜（７）または（３）〜（５）、（６Ａ）（７Ａ）は、走査光学系３２が、可視域での倍率色収差、及び使用波長域の軸上色収差が補正され、紫外波長域においては、所定量の倍率色収差を残すための条件である。図２に示す実施例では、条件式（３）〜（７）を満たすように構成されている。
【００２５】
条件式（３）は全系における第２レンズ群Ｇ２の屈折力の寄与を示す値であり、下記条件式（５）の値と共に、第２レンズ群Ｇ２の色消しを行う効果を得ている。第２レンズ群Ｇ２の屈折力が条件式（３）の範囲であるときに、条件式（５）の値が有効となる。
条件式（４）は全系における第３レンズ群Ｇ３の屈折力の寄与を示す値であり、下記条件式（６）又は（６Ａ）、（７）又は（７Ａ）の値と共に、第３レンズ群Ｇ３の色消しを行う効果を得ている。第３レンズ群Ｇ３の屈折力が条件式（４）の範囲であるときに、条件式条件式（６）又は（６Ａ）、（７）又は（７Ａ）の値が有効となる。
【００２６】
条件式（５）では値が負となり、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ１２１と負レンズＬ１２２の境界面（第５面）は色消しを行う効果を得ている。この条件式（５）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２での倍率色収差の色消し効果が過剰となり、第３レンズ群Ｇ３での色出し効果による、紫外波長域の所定量の倍率色収差を得ることが困難となり、好ましくない。反対に、条件式（５）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２での倍率色収差の色消し効果が不足し、可視域での良好な倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。
【００２７】
条件式（６）では値が正となり、上述のように第３レンズ群Ｇ３の走査機構３１側に位置する色収差補正部を形成する正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面（第８面）は色出しを行う効果を得ている。この条件式（６）の下限値を下回ると、正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面での倍率色収差の色出し効果が不足し、紫外波長域の所定量の倍率色収差を得ることが困難となり、好ましくない。反対に、条件式（６）の上限値を上回ると、正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面での倍率色収差の色出し効果が過剰となり、可視域での良好な倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。
【００２８】
条件式（７）では値が負となり、上述のように第３レンズ群Ｇ３の対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面（第９面）は色消しを行う効果を得ている。この条件式（７）の下限値を下回ると、負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面での倍率色収差の色消し効果が過剰となり、正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面での倍率色収差の色出し効果による、紫外波長域の所定量の倍率色収差を得ることが困難となり、好ましくない。反対に、条件式（７）の上限値を上回ると、負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面での倍率色収差の色消し効果が不足し、可視域での良好な倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。また、条件式（７）の条件を達成できない場合、倍率色収差の補正に限らず、使用波長域での軸上色収差の補正が困難となり、好ましくない。
【００２９】
条件式（６Ａ）及び条件式（７Ａ）の場合は、上記とは反対に走査機構３１側に位置する色収差補正部を形成する正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面では色消し、対物光学系側に位置する色収差補正部を形成する負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面では色出しとなる。そして、条件式の範囲を外れた場合の現象は上述と同様である。
【００３０】
さらに、本実施例に係る走査光学系３２は、第３レンズ群Ｇ３の２箇所の色収差補正部のうち、走査機構３１側の色収差補正部を形成する正レンズＬ１３１のｄ線に対する屈折率をＮ３１、同様に負レンズＬ１３２のｄ線に対する屈折率をＮ３２、対物光学系側の色収差補正部を形成する正レンズＬ１３３のｄ線に対する屈折率をＮ３３、同様に負レンズＬ１３２のｄ線に対する屈折率をＮ３４（＝Ｎ３２）としたとき、Ｖ３１  ＞  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＜  Ｖ３４のときは以下の条件式（８）を、また、Ｖ３１  ＜  Ｖ３２  かつ  Ｖ３３  ＞  Ｖ３４のときは以下の条件式（８Ａ）を満足することが望ましい。但し、図２または図４の場合、Ｎ３２およびＮ３４は共に負レンズＬ１３２のｄ線に対する屈折率であり、図２に示す実施例は条件式（８）を満たす構成のものである。
−０．１  ＜  Ｎ３１−Ｎ３２  ＜  ＋０．１                （８）
−０．１  ＜  Ｎ３３−Ｎ３４  ＜  ＋０．１                （８Ａ）
【００３１】
条件式（８）または（８Ａ）は、走査光学系３２が、可視域での倍率色収差、及び使用波長域の軸上色収差が補正され、紫外波長域においては、所定量の倍率色収差を残す際、他の諸収差を良好に補正するための条件である。この条件式（８）または（８Ａ）の値を達成できない場合、正レンズＬ１３１と負レンズＬ１３２の境界面（第８面）または負レンズＬ１３２と正レンズＬ１３３の境界面（第９面）での屈折力が強くなるため、倍率色収差の色出し効果により、諸収差の補正に影響を与えずに、可視域での倍率色収差の補正、及び紫外波長域での所定量の倍率色収差を残すことが困難となり、好ましくない。
【００３２】
また、本実施例に係る走査光学系３２は、第１レンズ群Ｇ１の走査機構３１側（瞳共役面ＰＬ側）の面（図２における第２面）から第３レンズ群Ｇ３の物体側（対物光学系若しくは結像面ＩＭ側）の面（図２における第１０面）までの光軸上の距離をＳＤとし、この走査光学系３２の全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
ＳＤ／ｆ  ＜  ０．８５                                    （９）
【００３３】
条件式（９）は、走査光学系３２を走査型共焦点顕微鏡１に用いる際に、この走査型共焦点顕微鏡１の他の構成要素に影響を与えないための条件である。この条件式（９）の値を達成できない場合、走査光学系３２が大きくなり、特に瞳共役面ＰＬ側に配置される走査機構（ガルバノミラー等）３１の配置に制約ができてしまい、本条件式の値を達成せずに走査機構（ガルバノミラー等）３１を配置しようとすると、走査光学系３２の構成が、上述の構成による正、負、正の３群構成で達成できなくなる。この場合、像面側に負の屈折力を有するテレフォトタイプとなり、紫外波長域での所定量の倍率色収差を残しつつ、可視域にて倍率色収差を良好に補正することが困難となり好ましくない。
それでは、以上のように構成された走査光学系３２の具体的な実施例（走査光学系１３２〜６３２）について以下に示す。
【００３４】
（実施例１）
図２は、走査共焦点顕微鏡１に用いられる、第１実施例に係る走査光学系１３２の構成を示す図である。この第１実施例に係る走査光学系１３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ１１１からなる第１レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ１２１と両凹レンズＬ１２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、及び、両凸レンズＬ１３１と両凹レンズＬ１３２と両凸レンズＬ１３３の接合レンズからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第１実施例では、第３レンズ群Ｇ３を正負正の３枚のレンズを接合した接合レンズとして構成し、中間に位置する負レンズ（両凹レンズＬ１３２）を２箇所の色収差補正部で共用している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
【００３５】
以下の表１に、この第１実施例の諸元の値を示す。表中、ｆは走査光学系３２１の焦点距離を示す。また、ｉは面番号を示し、瞳共役面ＰＬ側から数えたレンズ面の番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、Ｎ（ｄ）はｄ線（５８７．６ｎｍ）の屈折率、Ｎ（ｈ）はｈ線（４０４．７ｎｍ）の屈折率、νはアッベ数をそれぞれ表している。なお、曲率半径0.0000は平面を示している。かかる符号は以下全ての実施例において同様である。
【００３６】
（表１）
f= 60
ｉ       ｒ          ｄ        ν      Ｎ（ｄ）    Ｎ（ｈ）
0.0000              1.000000
1      0.0000     44.0500              1.000000                PL
2     63.0470      4.0000     71.31    1.569070    1.582580    L11
3   -269.9760     14.5000              1.000000
4     45.1530      5.0000     82.56    1.497820    1.507940    L21
5    -37.0010      1.5000     39.68    1.654115    1.683310
6     32.0110      7.0000              1.000000
7     36.0120      7.5000     35.30    1.592700    1.623340    L31
8    -27.0080      1.5000     44.27    1.613397    1.637555
9     27.0080      7.5000     82.56    1.497820    1.507940    L33
10   -47.8020     35.4085              1.000000
（条件対応値）
(1): V31= 51.7,  V32(=V34)= 39.4,  V33= 20.3
(2): V21= 20.3,  V22= 44.6
(3): f/f2= -0.76
(4): f/f3= 1.24
(5): V21-V22= -24.3
(6): V31-V32= 12.3
(7): V33-V32= -19.1
(8): N31-N32= -0.02
(9): SD/f= 0.81
【００３７】
このように、本第１実施例では、上記条件式（１）〜（９）は全て満たされていることが分かる。
図３は、第１実施例における諸収差図を示している。各収差図において、ＮＡは像面側の開口数、Ｙは像高、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｈはｈ線（λ＝４０４．７ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）を示している。かかる符号は以下全ての実施例の諸収差図において同様である。この図３からも明らかなようにｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【００３８】
（実施例２）
図４は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第２実施例に係る走査光学系２３２の構成を示す図である。この第２実施例に係る走査光学系２３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ２１１からなる第1レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ２２１と両凹レンズＬ２２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、及び、両凸レンズＬ２３１と両凹レンズＬ２３２と両凸レンズＬ２３３の接合レンズからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第２実施例でも、第３レンズ群Ｇ３を正負正の３枚のレンズを接合した接合レンズとして構成し、中間に位置する負レンズ（両凹レンズＬ２３２）を２箇所の色収差補正部で共用している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表２に、この第２実施例の諸元の値を示し、図５にこの第２実施例に係る走査光学系２３２の諸収差図を示す。
【００３９】
（表２）
f= 60
ｉ       ｒ          ｄ        ν      Ｎ（ｄ）    Ｎ（ｈ）
0.0000              1.000000
1      0.0000     59.9500              1.000000                PL
2    116.6840      4.0000     71.31    1.569070    1.582580    L211
3   -116.6840      6.0000              1.000000
4     58.9500      6.0000     82.56    1.497820    1.507940    L221
5    -40.4150      1.5000     39.68    1.654115    1.683310    L222
6     40.4150      2.4000              1.000000
7     36.6300      8.5000     35.30    1.592700    1.623340    L231
8    -27.1000      1.5000     44.27    1.613397    1.637555    L232
9     27.1000      8.0000     82.56    1.497820    1.507940    L233
10   -55.5300     42.0667              1.000000
（条件対応値）
(1): V31= 51.7,  V32(=V34)= 39.4,  V33= 20.3
(2): V21= 20.3,  V22= 44.6
(3): f/f2= -0.65
(4): f/f3= 1.15
(5): V21-V22= -24.3
(6): V31-V32= 12.3
(7): V33-V32= -19.1
(8): N31-N32= -0.02
(9): SD/f= 0.63
【００４０】
このように、本第２実施例では、上記条件式（１）〜（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【００４１】
（実施例３）
図６は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第３実施例に係る走査光学系３３２の構成を示す図である。この第３実施例に係る走査光学系３３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ３１１からなる第1レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ３２１と両凹レンズＬ３２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、及び、所定の空気間隔を空けて配置された両凸レンズＬ３３１と両凹レンズＬ３３２と両凸レンズＬ３３３とからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。第１及び第２実施例では、第３レンズ群Ｇ３を３枚接合レンズで構成したが、この第３実施例では正負正の３枚のレンズを所定の空気間隔を空けて配置し、中間に位置する負レンズ（両凹レンズＬ３３２）を２箇所の色収差補正部で共用する構成としている。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表３に、この第３実施例の諸元の値を示し、図７にこの第３実施例に係る走査光学系３３２の諸収差図を示す。
【００４２】
（表３）
f= 60
ｉ       ｒ          ｄ        ν      Ｎ（ｄ）    Ｎ（ｈ）
0.0000              1.000000
1      0.0000     44.0500              1.000000                PL
2     53.5046      4.0000     71.31    1.569070    1.582580    L311
3   -156.6479      9.0000              1.000000
4    125.7420      5.0000     82.56    1.497820    1.507940    L321
5    -24.9741      2.0000     39.68    1.654115    1.683310    L322
6     51.0623      5.0000              1.000000
7     54.0857      6.0000     35.30    1.592700    1.623340    L331
8    -25.4046      1.5000              1.000000
9    -23.0725      2.0000     44.27    1.613397    1.637555    L332
10    45.3109      1.5000              1.000000
11    41.1037      6.0000     82.56    1.497820    1.507940    L333
12   -39.7647     37.5723              1.000000
（条件対応値）
(1): V31= 51.7,  V32(=V34)= 39.4,  V33= 20.3
(2): V21= 20.3,  V22= 44.6
(3): f/f2= -0.89
(4): f/f3= 1.11
(5): V21-V22= -24.3
(6): V31-V32= 12.3
(7): V33-V32= -19.1
(8): N31-N32= -0.02
(9): SD/f= 0.7
【００４３】
このように、本第３実施例では、上記条件式（１）〜（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【００４４】
（実施例４）
図８は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第４実施例に係る走査光学系４３２の構成を示す図である。この第４実施例に係る走査光学系４３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ４１１からなる第1レンズ群Ｇ１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４２１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、並びに、両凸レンズＬ４３１と両凹レンズＬ４３２との接合レンズ、及び、この接合レンズから所定の空気間隔を空けて配置された両凸レンズＬ４３３からなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第４実施例では、第３レンズ群Ｇ３に設けられた２箇所の色収差補正部のうち、走査機構３１側に位置する色収差補正部は接合レンズで構成し、対物光学系側に位置する色収差補正部は空気間隔を空けた２枚のレンズで構成している。この場合も、中間に位置する負レンズ（両凹レンズＬ４３２）を２箇所の色収差補正部で共用している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表４に、この第４実施例の諸元の値を示し、図９にこの第４実施例に係る走査光学系４３２の諸収差図を示す。
【００４５】
（表４）
f= 60
ｉ       ｒ          ｄ        ν      Ｎ（ｄ）    Ｎ（ｈ）
0.0000              1.000000
1      0.0000     33.4000              1.000000                PL
2    105.2751      4.0000     71.31    1.569070    1.582580    L411
3   -203.7017     16.0000              1.000000
4     23.0910      5.0000     82.56    1.497820    1.507940    L421
5    991.4499      1.5000     44.27    1.613397    1.637555    L422
6     22.4488      5.0000              1.000000
7     38.2234      8.0000     95.02    1.434250    1.441870    L431
8    -23.3951      1.5000     44.27    1.613397    1.637555    L432
9     39.5955      2.0000              1.000000
10    41.5815      6.0000     35.30    1.592700    1.623340    L433
11   -44.7624     35.1879              1.000000
（条件対応値）
(1A): V31= 17.5,  V32(=V34)= 39.4,  V33= 51.7
(2) : V21= 20.3,  V22= 39.4
(3) : f/f2= -0.19
(4) : f/f3= 0.95
(5) : V21-V22= -19.1
(6A): V31-V32= -21.9
(7A): V33-V32= 12.3
(8A): N33-N34= -0.02
(9) : SD/f= 0.817
【００４６】
このように、本第４実施例では、上記条件式（１Ａ）〜（５）、（６Ａ）、（７Ａ）、（８Ａ）、（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【００４７】
（実施例５）
図１０は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第５実施例に係る走査光学系５３２の構成を示す図である。この第５実施例に係る走査光学系５３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ５１１からなる第1レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ５２１と両凹レンズＬ５２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、並びに、両凸レンズＬ５３１と両凹レンズＬ５３２との接合レンズ、及び、この接合レンズから所定の空気間隔を空けて配置された両凹レンズＬ５３３と両凸レンズＬ５３４との接合レンズからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第５実施例では、第３レンズ群Ｇ３に設けられる２箇所の色収差補正部を、空気間隔を空けて配置した２組の２枚接合レンズで構成している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表５に、この第５実施例の諸元の値を示し、図１１にこの第５実施例に係る走査光学系５３２の諸収差図を示す。
【００４８】
（表５）
f= 60
ｉ       ｒ          ｄ        ν      Ｎ（ｄ）    Ｎ（ｈ）
0.0000              1.000000
1      0.0000     44.0500              1.000000               PL
2     74.7431      3.5000     71.31    1.569070    1.582580   L511
3    -72.3972      8.0000              1.000000
4     51.8926      6.0000     82.56    1.497820    1.507940   L521
5    -21.1296      1.5000     44.27    1.613397    1.637555   L522
6     22.4626      5.0000              1.000000
7     28.8912      5.0000     35.30    1.592700    1.623340   L531
8    -80.0000      1.5000     44.27    1.613397    1.637555   L532
9    100.0000      3.0000              1.000000
10  -441.3645      1.5000     57.03    1.622800    1.641330   L533
11    47.9590      7.0000     95.02    1.434250    1.441870   L534
12   -26.5887     37.4560              1.000000
（条件対応値）
(1): V31= 51.7,  V32= 39.4,  V33= 17.5,  V34= 29.8
(2): V21= 20.3,  V22= 39.4
(3): f/f2= -1.31
(4): f/f3= 1.40
(5): V21-V22= -19.1
(6): V31-V32= 12.3
(7): V33-V34= -12.3
(8): N31-N32= -0.02
(9): SD/f= 0.7
【００４９】
このように、本第５実施例では、上記条件式（１）〜（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【００５０】
（実施例６）
図１２は、走査型共焦点顕微鏡１に用いられる、第６実施例に係る走査光学系６３２の構成を示す図である。この第６実施例に係る走査光学系６３２は、瞳共役面ＰＬ側から順に、両凸レンズＬ６１１からなる第1レンズ群Ｇ１、両凸レンズＬ６２１と両凹レンズＬ６２２との接合レンズからなり、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、並びに、両凸レンズＬ６３１と両凹レンズＬ６３２との接合レンズ、及び、この接合レンズから所定の空気間隔を空けて配置された両凸レンズＬ６３３と瞳共役面ＰＬ側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６３４との接合レンズからなり、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。この第６実施例でも、第３レンズ群Ｇ３に設けられる２箇所の色収差補正部を、空気間隔を空けて配置した２組の２枚接合レンズで構成している。また、瞳共役面ＰＬの近傍には、上述の走査機構（ガルバノミラー等）３１が配置される。
以下の表６に、この第６実施例の諸元の値を示し、図１３にこの第６実施例に係る走査光学系６３２の諸収差図を示す。
【００５１】
（表６）
f= 60
ｉ       ｒ          ｄ        ν      Ｎ（ｄ）    Ｎ（ｈ）
0.0000              1.000000
1      0.0000     33.4000              1.000000                PL
2     81.6286      3.5000     60.68    1.603110    1.619870    L611
3   -108.2436     11.0000              1.000000
4     50.0352      4.0000     82.56    1.497820    1.507940    L621
5   -603.8140      1.5000     44.27    1.613397    1.637555    L622
6     25.3140      5.0000              1.000000
7     23.2075      8.5000     82.56    1.497820    1.507940    L631
8    -22.0748      1.5000     44.27    1.613397    1.637555    L632
9     38.5948      3.0000              1.000000
10   101.3889      8.5000     38.02    1.603420    1.631960    L633
11   -15.6300      1.5000     44.27    1.613397    1.637555    L634
12   -42.5592     33.7281              1.000000
（条件対応値）
(1A): V31= 20.3,  V32= 39.4, V33= 47.3,  V34= 39.4
(2) : V21= 20.3,  V22= 39.4
(3) : f/f2= -0.82
(4) : f/f3= 1.16
(5) : V21-V22= -19.1
(6A): V31-V32= -19.1
(7A): V33-V32= 7.9
(8A): N33-N34= -0.01
(9) : SD/f= 0.8
【００５２】
このように、本第６実施例では、上記条件式（１Ａ）、（２）〜（５）、（６Ａ）、（７Ａ）、（８Ａ）、（９）は全て満たされており、また、ｈ線の倍率色収差は所定の量になっており、他の収差は良好に補正されていることが分かる。
【国際調査報告】
2009011441.tif 000025
2009011441.tif 000026