(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの光束を集光して該物体の中間像を形成する反射屈折部と、前記中間像が形成される位置に配置されたフィールドレンズと、前記中間像を像面に結像する屈折部と、を有する反射屈折光学系であって、
前記反射屈折部は物体側から順に、物体側の面が凸形状の反射面であり、光軸付近が正の屈折力の透過部である第１の光学素子と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状であり、像側の面が反射面であり、光軸付近が負の屈折力の透過部である第２の光学素子と、を有し、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは互いに前記反射面が対向するように配置されており、
前記物体からの光束は、前記第１の光学素子の透過部、前記第２の光学素子の反射面、前記第１の光学素子の反射面、前記第２の光学素子の透過部、を順に介して、前記フィールドレンズ側へ出射しており、
前記屈折部は複数の屈折光学素子を有し、前記第１及び第２の光学素子の材料のアッベ数のうち最も小さなアッベ数をνcat、前記複数の屈折光学素子の材料のアッベ数のうち最も小さなアッベ数をνdio、とするとき、
νdio＜νcat
なる条件を満足することを特徴とする反射屈折光学系。
【請求項２】
前記アッベ数νcatは
４５＜νcat
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の反射屈折光学系。
【請求項３】
前記アッベ数νdioは
νdio＜４０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の反射屈折光学系。
【請求項４】
前記第２の光学素子において、物体側の面の曲率半径をＲＭ２ａ、像側の面の曲率半径をＲＭ２ｂ、光軸上の厚さをｔ、材料の波長５８７．６ｎｍでの屈折率をＮｄ、とし、
【数１】
0005479206.tif 000005
とおいたとき、
Ｒａｐｌ×０．８＜｜ＲＭ２ａ｜＜Ｒａｐｌ×１．２
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射屈折光学系。 
【請求項５】
前記第１の光学素子の反射面から前記第２の光学素子の反射面までの光軸上の距離をｄ、前記物体が配置される位置から前記像面までの距離をＬ、とするとき、
Ｌ／ｄ＜４．５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の反射屈折光学系。 
【請求項６】
光源と、該光源からの光束により前記物体を照明する照明光学系と、前記物体の像を形成する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の反射屈折光学系と、前記反射屈折光学系により形成された前記物体の像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子からのデータより画像情報を生成する画像処理系と、を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物体を拡大し、観察する際に好適な反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の病理検査では、光学顕微鏡を用いて病理標本（試料）（物体）を直接、人の目で観察している。近年、病理標本を画像データとして取り込み、ディスプレイ上で観察するバーチャル顕微鏡と呼ばれるものが利用されている。バーチャル顕微鏡では病理標本の画像データをディスプレイ上で観察できるため、複数人で同時に観察することができる。またこのバーチャル顕微鏡を用いると画像データを遠方の病理医と共有して診断を仰ぐこともできるなど多くの利点がある。しかし、この方法は病理標本を撮像して画像データとして取り込むためには時間がかかるという問題があった。
【０００３】
時間がかかる原因の１つとして、大きな撮像範囲の病理標本を顕微鏡の狭い撮像領域を用いて画像データとして取り込まねばならないことが挙げられる。顕微鏡の撮像領域が狭い場合、複数回撮像して、もしくはスキャンしながら撮像してそれらを繋げることで一枚の画像とする必要がある。従来より撮像回数を少なくして画像データを取り込む時間を短縮するために、広い撮像領域を持った光学系（撮像光学系）が求められている。
【０００４】
この他、病理標本を観察する上で、広い撮像領域が求められていると同時に可視領域での高い解像力を持った光学系が要望されている。高い解像力を持った光学系は病理診断の用途に限らず様々な分野で要望されている。
【０００５】
屈折光学系より成り可視光全域に渡って収差を良好に低減した生体細胞などの観察に好適な顕微鏡対物レンズが知られている（特許文献１）。また集積回路やフォトマスクに存在する欠陥を検査するため反射屈折光学系を用いて可視光全域に渡って高い解像力を有した広帯域顕微鏡用カタディオプトリック結像系が知られている（特許文献２）。また、広い領域に微細なパターンを紫外線波長域の光を用いて露光して半導体素子を製造するのに好適な反射屈折結像光学系が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６０-０３４７３７
【特許文献２】特表２００７−５１４１７９
【特許文献３】ＷＯ００/３９６２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている顕微鏡対物レンズは、可視光全域に渡って諸収差を良好に低減しているが、観察領域の大きさが必ずしも十分でない。特許文献２に開示されているカタディオプトリック結像系は可視光全域に渡って諸収差を良好に低減し、高い解像力を持っているものの観察領域の大きさが必ずしも十分でない。特許文献３に開示されている反射屈折結像光学系は広い領域に渡って高い解像力を持っているものの、諸収差を良好に補正している波長領域が必ずしも十分でない。
【０００８】
本発明は、可視光全域に渡って諸収差を良好に補正した広い撮像領域に渡って高い解像力を持つ反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の反射屈折光学系は、物体からの光束を集光して該物体の中間像を形成する反射屈折部と、前記中間像が形成される位置に配置されたフィールドレンズと、前記中間像を像面に結像する屈折部と、を有する反射屈折光学系であって、前記反射屈折部は物体側から順に、物体側の面が凸形状の反射面であり、光軸付近が正の屈折力の透過部である第１の光学素子と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状であり、像側の面が反射面であり、光軸付近が負の屈折力の透過部である第２の光学素子と、を有し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは互いに前記反射面が対向するように配置されており、前記物体からの光束は、前記第１の光学素子の透過部、前記第２の光学素子の反射面、前記第１の光学素子の反射面、前記第２の光学素子の透過部、を順に介して、前記フィールドレンズ側へ出射しており、前記屈折部は複数の屈折光学素子を有し、前記第１及び第２の光学素子の材料のアッベ数のうち最も小さなアッベ数をνcat、前記複数の屈折光学素子の材料のアッベ数のうち最も小さなアッベ数をνdio、とするとき、
νdio＜νcat
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、可視光全域に渡って諸収差を良好に補正した広い観察領域に渡って高い解像力を持つ反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の撮像装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図３】本発明の実施例１の反射屈折光学系の横収差図である。
【図４】本発明の実施例２の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図５】本発明の実施例２の反射屈折光学系の横収差図である。
【図６】本発明の実施例３の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図７】本発明の実施例３の反射屈折光学系の横収差図である。
【図８】本発明の実施例４の反射屈折光学系の要部概略図である。
【図９】本発明の実施例４の反射屈折光学系の横収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の反射屈折光学系１０４は、物体１０３からの光束を集光して物体の中間像ＩＭを形成する反射屈折部ＣＡＴと、中間像ＩＭが形成されている位置に配置されたフィールドレンズＦＬとを有している。更に中間像ＩＭを像面（撮像素子１０５）に結像させる屈折部ＤＩＯを有している。また本発明の撮像装置１０００は光源手段１０１と、光源手段１０１からの光束で物体１０３を照明する照明光学系１０２と、物体１０３を結像する反射屈折光学系１０４を有する。更に反射屈折光学系１０４によって結像された物体像を光電変換する撮像素子１０５と、撮像素子１０５からのデータより画像情報を生成する画像処理系１０６とを有する。
【００１３】
図１は本発明の撮像装置の要部概略図である。図２は本発明の反射屈折光学系の実施例１の要部概略図である。図３は本発明の反射屈折光学系の実施例１の横収差図である。図４は本発明の反射屈折光学系の実施例２の要部概略図である。図５は本発明の反射屈折光学系の実施例２の横収差図である。図６は本発明の反射屈折光学系の実施例３の要部概略図である。図７は本発明の反射屈折光学系の実施例３の横収差図である。図８は本発明の反射屈折光学系の実施例４の要部概略図である。図９は本発明の反射屈折光学系の実施例４の横収差図である。横収差図では試料１０３上で計算し、ミリメートル単位で示している。中心波長５８７．６ｎｍ以外に波長６５６．３ｎｍ、波長４８６．１ｎｍ、波長４３５．８ｎｍを示した。
【００１４】
以下、図１を参照して、本発明の反射屈折光学系１０４を有する撮像装置１０００の構成について説明する。ここで、図１は、本発明の撮像装置１０００の概略断面図である。撮像装置１０００は、光源（光源手段）１０１からの光を照明光学系１０２によって集光して試料（物体）１０３を均一に照明する。このとき使用する光は可視光（例えば、波長４００ｎｍ〜波長７００ｎｍ）が用いられる。反射屈折光学系１０４は、試料（物体）１０３の像を撮像素子１０５上に結像する結像光学系である。撮像素子１０５で取得したデータ（画像情報）は、画像処理系１０６によって画像データを生成し、生成した画像データをディスプレイ（表示手段）１０７などに表示する。画像処理系１０６では反射屈折光学系１０４で補正しきれなかった収差を補正する、または撮像位置の異なった画像データを繋げて一枚の画像データに合成するなど用途に応じた処理が行われる。
【００１５】
本実施例の反射屈折光学系１０４は反射屈折部ＣＡＴ、フィールドレンズＦＬ、屈折部ＤＩＯを有する。反射屈折光学系１０４を構成する反射屈折部ＣＡＴは物体側から順に、物体側の面Ｍ１ａが凸形状で光軸周辺が正の屈折力の光透過部ＭＩＴ、周辺部のうち物体側の面Ｍ１ａに反射膜を施し、裏面反射部とした第１の光学素子Ｍ１を有する。
【００１６】
更に物体側に凹面を向け、メニスカス形状で光軸周辺が負の屈折力の光透過部Ｍ２Ｔ、周辺部のうち像側の面Ｍ２ｂに反射膜を施し、裏面反射部とした第２の光学素子Ｍ２の少なくとも２つの光学素子を有している。第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２は互いに裏面反射部が対向するように配置されている。ここで第１の光学素子Ｍ１は試料（物体）１０３側の面が凸形状で光軸周辺が正の屈折力の光透過部ＭＩＴ、周辺部のうち物体側の面Ｍ１ａに反射膜を施し、裏面反射部としている。
【００１７】
第２の光学素子Ｍ２には試料（物体）１０３側に凹面を向け、メニスカス形状で光軸周辺がＭ２Ｔが負の屈折力の光透過部、周辺部のうち像側の面Ｍ２ｂに反射膜を施し、裏面反射部としている。屈折部ＤＩＯは試料１０３からの光束のうち光軸近傍の光束を遮光し、撮像素子１０５に入射するのを防止する遮光板ＳＨを有している。
【００１８】
各実施例の反射屈折光学系１０４では、照明光学系１０２からの光束で照明され、試料１０３から出射した光束は第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１の中央透過部ＭＩＴを通過する。その後、第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２の屈折面Ｍ２ａに入射し、その後裏面Ｍ２ｂで反射し、反射面Ｍ２ａを通過して第１の光学素子Ｍ１の屈折面Ｍ１ｂに入射する。その後、第１の光学素子Ｍ１の裏面Ｍ１ａで反射する。そして屈折面Ｍ１ｂを通過し、第２の光学素子Ｍ２の中央透過部Ｍ２Ｔを通過して試料１０３の中間像ＩＭを形成する。中間像ＩＭはフィールドレンズＦＬを構成するレンズ内部に形成されている。中間像ＩＭは複数の屈折光学素子を含む屈折部ＤＩＯによって撮像素子１０５上に拡大結像される。撮像素子１０５に結像された試料１０３の像は画像処理系１０６によって処理されて、表示手段１０７に表示される。
【００１９】
各実施例において反射屈折部ＣＡＴを構成する第１及び第２の光学素子の材料のアッベ数のうち最も小さなアッベ数をνcatとする。屈折部ＤＩＯを構成する複数の屈折光学素子の材料のアッベ数のうち最も小さなアッベ数をνdioとする。このとき、
νdio＜νcat      ・・・（１）
なる条件を満足している。各実施例において更に好ましくは次の条件のうち１以上を満足するのが良い。アッベ数νcat、アッベ数νdioは
４５＜νcat      ・・・（２）
νdio＜４０      ・・・（３）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。第２の光学素子Ｍ２の物体側と像側の面Ｍ２ａ、Ｍ２ｂの曲率半径を各々ＲＭ２ａ、ＲＭ２ｂとする。第２の光学素子Ｍ２の光軸上の厚さをｔとする。第２の光学素子Ｍ２の材料の波長５８７．６ｎｍでの屈折率をＮｄとする。そして
【００２０】
【数１】
0005479206.tif 000002
【００２１】
とおいたとき、
Ｒａｐｌ×０．８＜｜ＲＭ２ａ｜＜Ｒａｐｌ×１．２      ・・・（４）
なる条件を満足するのが良い。
【００２２】
また第１の光学素子Ｍ１の裏面反射部Ｍ１ａが形成されている面から第２の光学素子Ｍ２の裏面反射部Ｍ２ｂが形成されている面までの光軸上の距離をｄとする。物体が配置される位置から像面までの距離（全長）をＬとする。このとき
Ｌ／ｄ＜４．５      ・・・（５）
なる条件を満足している。
【００２３】
条件式（１）は可視光領域にわたり高い光学性能を得るためのものである。条件式（１）を外れると広い撮像領域に渡って高い解像力を持ちながら可視光全域にわたって諸収差を良好に補正し、高い光学性能を得るのが困難になる。
【００２４】
条件式（２）、（３）は２次の色収差を良好に補正するためのものである。条件式（２）、（３）を外れると２次の色収差の補正が困難になるので良くない。
【００２５】
条件式（４）は第２の光学素子Ｍ２の物体側の面Ｍ２ａに強い負の屈折力を持ち、広い波長領域に渡って収差を低減するためのものである。
【００２６】
ここで（ａ１）式は、反射面Ｍ２ｂに対する結像関係の式であり、物点が屈折面Ｍ２ａの曲率中心にあり、像点が反射面Ｍ２ｂから距離Ｓ’の位置にあることを表している。（ａ２）式は反射面Ｍ２ｂから距離Ｓ’の位置にある虚像の物点に対し、屈折面Ｍ２ａがアプラナティックな条件となるための曲率半径Ｒａｐｌを示している。条件式（４）は屈折面Ｍ２ａがアプラナティックな条件となるための曲率半径Ｒａｐｌからどの程度外れて良いかを示している。条件式（４）である程度幅があるのは他の面で発生する収差とのバランスを取るためであり、第１の光学素子Ｍ１とバランスを取るためにも条件式（４）を満たすことが好ましい。
【００２７】
各実施例では（ａ１）、（ａ２）、条件式（４）の３つの式を満たすことによって、以下に示すような屈折面Ｍ２ａでの収差が抑えられた構成とすることができる。
・最初に屈折面Ｍ２ａに入射する光線がほぼ０度で入射する
・反射面Ｍ２ｂによって反射された光線が屈折面Ｍ２ａから射出する際、屈折面Ｍ２ａの曲率半径がアプラナティックな条件となっている
各実施例において最も有効径の大きな屈折面Ｍ２ａで収差を低減することにより、広い波長領域に渡って収差を低減するのを容易にしている。
【００２８】
条件式（５）は全系の小型化を図るためのものである。条件式（５）を外れると全長（物体面から像面までの光軸上の距離）を短縮しながら反射屈折系としたときの光束の中抜けの割合（不使用となる光束の割合）を低く抑えるのが困難になる。
【００２９】
更に好ましくは条件式（２）、（３）、（４）、（５）の数値を次の如く設定するのが良い。
【００３０】
５０＜νcat      ・・・（２ａ）
νdio＜３５      ・・・（３ａ）
Ｒａｐｌ×０．８＜｜ＲＭ２ａ｜＜Ｒａｐｌ      ・・・（４ａ）
Ｌ１ｄ＜４．０      ・・・（５ａ）
次に本発明に係る反射屈折光学系の各実施例について説明する。図２は図１の反射屈折光学系１０４の実施例１の要部断面図であり、図２において１０４Ａとして示している。
【００３１】
図２において１０４Ａ（後述する他の実施例においては１０４Ｂ乃至１０４Ｄ）は、反射屈折光学系である。反射屈折光学系１０４Ａは試料（物体）１０３の光束を集光し、所定面に中間像ＩＭを形成する反射面と屈折面を含む反射屈折部ＣＡＴ、中間像ＩＭからの光束を集光し、後述する屈折部ＤＩＯ方向へ導光するフィールドレンズ部ＦＬを有している。更に中間像ＩＭを撮像素子（像面）に結像する屈折面と開口絞りＡＳを含む屈折部ＤＩＯを有する。
【００３２】
反射屈折部ＣＡＴは光軸付近（光軸周辺）が光透過部で周辺部の一面に反射膜（たとえばアルミや銀等）を施して裏面反射部とした第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２を有する。ここで第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２は所謂マンジャンミラーと称される光学素子である。
【００３３】
ここで第１の光学素子Ｍ１は試料（物体）１０３側の面が凸形状で光軸周辺が正の屈折力の光透過部ＭＩＴ、周辺部のうち物体側の面１ａに反射膜を施し、裏面反射部としている。第２の光学素子Ｍ２は試料（物体）１０３側に凹面を向け、メニスカス形状で光軸周辺Ｍ２Ｔが負の屈折力の光透過部、周辺部のうち像側の面Ｍ２ｂに反射膜を施し裏面反射部としている。ＳＨは遮光板であり、試料１０３からの光束のうち光軸近傍の光束を遮光し、撮像素子１０５に入射するのを防止している。遮光板ＳＨは開口絞りＡＳ又はその近傍に配置されている。
【００３４】
図２に示す反射屈折光学系１０４Ａでは、照明光学系１０２からの光束で照明され、試料１０３から出射した光束は第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１の中央透過部ＭＩＴを通過する。その後、第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２の屈折面Ｍ２ａに入射し、その後裏面Ｍ２ｂで反射し、反射面Ｍ２ａを通過して第１の光学素子Ｍ１の屈折面Ｍ１ｂに入射する。その後、第１の光学素子Ｍ１の裏面Ｍ１ａで反射する。そして屈折面Ｍ１ｂを通過し、第２の光学素子Ｍ２の中央透過部Ｍ２Ｔを通過してフィールドレンズ側へ出射し、試料１０３の中間像ＩＭを形成する。中間像ＩＭはフィールドレンズＦＬを構成するレンズ内部に形成されている。中間像ＩＭは複数の屈折光学素子を含む屈折部ＤＩＯによって撮像素子１０５上に拡大結像される。撮像素子１０５に結像された試料１０３の像は画像処理系１０６によって処理されて表示手段１０７に表示される。
【００３５】
本実施例では二つのマンジャンミラーより成る第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の裏面反射面Ｍ１ａ、Ｍ２ｂを非球面形状とすることによって色収差を発生することなく球面収差を良好に補正している。また第２の光学素子Ｍ２の屈折面Ｍ２ａに強い発散作用を持たせることによって以下に示すような光学効果を得ている。
【００３６】
・正レンズ作用の第１の光学素子Ｍ１の中心付近の光透過部を有効径と比較して相対的に小さくすることができる
・反射屈折部ＣＡＴと屈折部ＤＩＯの軸上色収差を相殺することができるため、屈折部ＤＩＯの凸レンズパワー（正レンズの屈折力）を強くすることができ、全長の短縮が容易になる
このとき反射屈折部ＣＡＴの硝材を屈折部ＤＩＯの正レンズの硝材よりも低分散のものを用いることによって、２次の色収差を低減することができる。
【００３７】
通常の屈折光学系では結像させるために正レンズのパワーを負レンズのパワーより強くしなければならない。そのため正レンズに低分散の硝材、負レンズに高分散の硝材を用いることによって色収差の補正を行っている。このとき低分散の硝材と高分散の硝材で波長に対する屈折率変化の割合が違うため、２次の色収差となって現れる。
【００３８】
一方、本実施例に係る反射屈折光学系１０４Ａでは、反射屈折部ＣＡＴの負の屈折面Ｍ２ａのパワー（屈折力）を大きくしても、色収差の生じない反射面Ｍ２ｂのパワーを強くすることで結像させることができる。このため、反射屈折部ＣＡＴの硝材に低分散の（アッベ数の大きな）硝材を用いることで、２次の色収差を低減することができる。反射屈折部ＣＡＴでは軸外の収差補正能力が低い。このため、広い観察領域を得るため本実施例では、屈折部ＤＩＯの一部に高分散の（アッベ数の小さな）硝材を使うことによって、軸外での色収差の補正を行い広い観察領域を得ている。このとき、中間像Ｍ近傍にフィールドレンズＦＬを配置することによって、軸外の色収差を更に低減している。このとき、前述の条件式（１）を満たすことで、広い領域に渡って高い解像力を持ちながら、可視光全域に渡って諸収差を良好に補正している。
【００３９】
［実施例１］
本実施例では反射屈折部ＣＡＴの第１の光学素子Ｍ１の反射面Ｍ１ａと第２の光学素子Ｍ２の反射面Ｍ２ｂに集光作用を持たせている。このため、屈折部ＤＩＯのパワーを強くして全長を短くしてもペッツバール和を改善することが容易である。これはペッツバール和の効き方が反射面と屈折面で反対となるためである。また第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２の中心透過部を有効径と比較して相対的に小さくするため、２つの反射面Ｍ１ａ、Ｍ２ｂの間隔をある程度離さなければならない。このとき２つの反射面Ｍ１ａ、Ｍ２ｂの間隔ｄと、全長Ｌを前述した条件式（２）を満たすことによって、全長の短縮を図りながら中抜けの割合を低く抑えている。実施例１の反射屈折光学系において、物体側の開口数ＮＡは０．７であって、結像倍率は４倍、試料１０３の物体高はφ２０ｍｍである。物体側１０３がテレセントリックに構成されており、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また白色光での波面収差の最悪値が１００ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えられている。
【００４０】
［実施例２］
図４は本発明の反射屈折光学系１０４Ｂの実施例２の要部断面図である。図４において図２と同じ部材には同符号を付している。実施例２の構成は実施例１と略同じである。実施例２では実施例１に比べて中間像ＩＭがフィールドレンズＦＬを構成する接合レンズの接合面近傍に形成されている点が異なっている。実施例２の反射屈折光学系において、物体側の開口数ＮＡは０．７であって、結像倍率は４倍、試料１０３の物体高はφ２０ｍｍである。実施例１と違い物体側、像側ともテレセントリックに構成されており、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また白色光での波面収差最悪値が５０ｍλｒｍｓ以下に抑えられている。
【００４１】
［実施例３］
図６は本発明の反射屈折光学系１０４Ｃの実施例３の要部断面図である。図６において図２と同じ部材には、同符号を付している。実施例３の構成は実施例１と略同じである。実施例３では実施例１に比べて中間像ＩＭがフィールドレンズＦＬを構成するレンズ屈折面上に形成されている点が異なっている。実施例３の反射屈折光学系において、物体側の開口数ＮＡは０．７であって、結像倍率は６倍、試料１０３の物体高はφ１７．５ｍｍである。物体側、像側ともテレセントリックに構成されており、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また白色光での波面収差最悪値が５０ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えられている。
【００４２】
［実施例４］
図８は本発明の反射屈折光学系１０４Ｄの実施例４の要部断面図である。図８において図２と同じ部材には同符号を付している。実施例４は実施例１に比べて反射屈折部ＣＡＴの構成が異なっている。実施例４では反射屈折部ＣＡＴを構成する第１、第２の光学素子Ｍ１、Ｍ２との間に平行平板ＰＬを設けている点が実施例１と異なっている。試料１０３からの光束は平行平板ＰＬを２回通過してフィールドレンズＦＬ側へ出射する。
【００４３】
本実施例では平行平板ＰＬの中心に遮光板ＳＨを配置することによって、光軸近傍の光束を屈折部ＤＩＯに到達する前に遮光している。このことによって、屈折部ＤＩＯ内で発生する不要光を減らすことができる。また平行平板ＰＬに傾け機構を備えることによって、組み立て時に発生するレンズ偏心によるコマ収差を調整することができる。また実施例４は実施例１に比べて中間像ＩＭがフィールドレンズＦＬを構成するレンズ間に形成されている点が異なっている。実施例４の結像光学系において、物体側の開口数ＮＡは０．７であって、倍率は４倍、物体高はφ２０ｍｍである。物体側、像側ともテレセントリックに構成されており、瞳の中抜けの割合が面積比で２割以下と抑えられている。また白色光での波面収差最悪値が５０ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えられている。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は大画面をスキャンする撮像装置にもスキャンしない撮像装置にも適用可能である。
【００４５】
以下、各実施例の数値実施例を示す。面番号は物体面（試料面）から像面まで数えた光学面の順である。ｒは第ｉ番目の光学面の曲率半径である。ｄは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔である（符号は物体側から像面側へ測ったときを（光が進行するときを）正、逆方向を負としている）。
【００４６】
Ｎｄ、νｄは波長５８７．６ｎｍに対する材料の屈折率とアッベ数をそれぞれ示している。非球面の形状は、以下の式に示す一般的な非球面の式で表される。以下の式において、Ｚは光軸方向の座標、ｃは曲率（曲率半径ｒの逆数）、ｈは光軸からの高さ、ｋは円錐係数、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ・・・は各々、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、２０次、・・・の非球面係数である。
【００４７】
【数２】
0005479206.tif 000003
【００４８】
「Ｅ−Ｘ」は「１０-X」を意味する。前述した各条件式と数値実施例との関係を表−１に示す。
【００４９】
（数値実施例１）
νcat＝５８．９０
νdio＝２７．５８
L / d＝３．６５
Ｒａｐｌ＝146.43
面番号        r             d             Nd            νd
物体面        13.39         
1             906.36        17.06         1.52          58.90 
2             -3997.78      110.10                      
3             -126.68       9.90          1.52          58.90 
4             -177.35       -9.90         1.52          58.90 
5             -126.68       -110.10              
6             -3997.78      -17.06        1.52          58.90 
7             906.36        17.06         1.52          58.90 
8             -3997.78      110.10               
9             -126.68       9.90          1.52          58.90 
10            -177.35       10.00         
11            201.21        7.93          1.49          70.40 
12            -66.18        3.03          
13            -48.21        5.11          1.76          27.58 
14            -62.18        10.24         
15            225.57        11.90         1.62          60.32 
16            -72.13        10.13         
17            -52.69        5.00          1.68          31.65 
18            -99.47        0.50          
19            87.94         11.85         1.62          60.32 
20            26624.84      26.26         
21            186.16        11.47         1.74          43.26 
22            -153.01       21.01         
23            絞り          70.00         
24            165.44        17.86         1.62          60.34 
25            -287.50       0.50          
26            114.40        17.33         1.74          44.86 
27            -523.65       7.90          
28            -151.69       5.00          1.63          35.31 
29            -2579.73      47.14         
30            -41.07        6.44          1.76          27.58 
31            -94.38        7.81          
32            -50.16        15.84         1.64          46.53 
33            -36.60        8.81          1.74          44.85 
34            -72.23        10.50         
像面                        
【００５０】
実施例１
非球面係数                                                     
1,7面  
k      0.00E+00
a      4.53E-09
b      9.23E-14
c      6.79E-18
d      1.53E-21
e      -2.53E-25
f      2.28E-29
g      -7.53E-34
4,10面 
k      0.00E+00
a      3.81E-09
b      1.60E-13
c      5.83E-18
d      8.48E-23
e      1.83E-26
f      -6.46E-31
g      3.14E-35
22面   
k      0.00E+00
a      4.42E-07
b      2.82E-11
c      2.17E-14
d      -1.14E-17
e      3.32E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
25面   
k      0.00E+00
a      -2.29E-07
b      2.22E-11
c      8.97E-15
d      -3.08E-18
e      3.19E-22
f      0.00E+00
g      0.00E+00
29面   
k      0.00E+00
a      5.70E-07
b      -1.67E-10
c      -3.30E-14
d      1.29E-17
e      -1.42E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
30面   
k      0.00E+00
a      2.45E-06
b      4.62E-10
c      6.15E-13
d      -3.59E-16
e      3.36E-19
f      0.00E+00
g      0.00E+00
【００５１】
（数値実施例２）
νcat＝７０．２４
νdio＝２５．４３
L / d＝３．８１
Ｒａｐｌ＝147.19
面番号    r                d                  Nd                νd
物体面 13.39         
1      736.61             24.08              1.49               70.24 
2      -9661.75           97.67              
3      -118.31            9.38               1.49               70.24 
4      -170.29            -9.38              1.49               70.24 
5      -118.31            -97.67             
6      -9661.75          -24.08              1.49               70.24 
7      736.61             24.08              1.49               70.24 
8      -9661.75           97.67              
9      -118.31            9.38               1.49               70.24 
10     -170.29            10.00              
11     -458.41            5.89               1.64               58.37 
12     -119.83            3.29               
13     -54.79             5.00               1.65               33.79 
14     -998.82            11.55              1.62               60.25 
15     -54.52             0.73               
16     79.77              7.04               1.62               60.29 
17     483.74             34.05              
18     59.02              11.53              1.76               40.10 
19     109.31             0.50               
20     65.70              20.52              1.49               70.35 
21     -118.81            26.00              
22     絞り               18.84              
23     -49.26             33.31              1.81               25.43 
24     -79.27             0.50               
25     122.53             26.67              1.64               55.38 
26     -86.46             0.50               
27     57.90              15.51              1.49               70.35 
28     78.67              17.39              
29     -124.44            5.74               1.57               42.86 
30     58.49              15.64              
31     -147.56            8.96               1.76               47.82 
32     -75.81             11.90              
33     -59.72             8.10               1.60               38.03 
34     272.55             9.12               
35     -178.62            19.27              1.72               34.72 
36     -68.40             0.50               
37     1362.89            16.90              1.51               60.49 
38     -142.77            10.50              
像面                        
【００５２】
実施例２
非球面係数                                                     
1,7面  
k      0.00E+00
a      6.72E-09
b      6.14E-14
c      2.27E-17
d      -9.74E-22
e      1.18E-25
f      -5.31E-30
g      2.75E-34
4,10面 
k      0.00E+00
a      5.58E-09
b      2.43E-13
c      9.28E-18
d      1.61E-22
e      2.65E-26
f      -9.34E-31
g      5.28E-35
17面   
k      0.00E+00
a      6.69E-07
b      -6.19E-11
c      3.77E-14
d      -1.71E-16
e      1.20E-19
f      0.00E+00
g      0.00E+00
19面   
k      0.00E+00
a      9.53E-07
b      2.89E-10
c      2.54E-14
d      -5.14E-18
e      5.40E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
26面   
k      0.00E+00
a      4.94E-07
b      1.25E-11
c      2.56E-15
d      -9.15E-19
e      1.58E-22
f      0.00E+00
g      0.00E+00
30面   
k      0.00E+00
a      1.32E-06
b      1.83E-10
c      -1.01E-13
d      -2.77E-18
e      -2.19E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
38面   
k      0.00E+00
a      -6.34E-07
b      9.02E-12
c      -3.52E-14
d      9.31E-18
e      -1.34E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
【００５３】
（数値実施例３）
νcat＝５２．４３
νdio＝２７．５８
L / d＝３．３３
Ｒａｐｌ＝157.37
面番号    r                d                  Nd                νd
物体面                    15.87              
1      754.25             22.79              1.52               58.90 
2      3256.39            116.10             
3      -153.11            11.11              1.52               52.43 
4      -204.85            -11.11             1.52               52.43 
5      -153.11            -116.10            
6      3256.39            -22.79             1.52               58.90 
7      754.25             22.79              1.52               58.90 
8      3256.39            116.10             
9      -153.11            11.11              1.52               52.43 
10     -204.85            10.00              
11     122.17             5.52               1.74               44.85 
12     339.11             3.40               
13     -68.55             5.00               1.72               29.36 
14     98.91              8.26               1.63               59.19 
15     -51.33             0.50               
16     56.66              8.68               1.67               52.17 
17     143.94             16.52              
18     59.18              15.25              1.68               51.06 
19     -110.80            1.81               
20     3064.28            5.83               1.76               27.58 
21     -292.44            20.31              
22     絞り               17.44              
23     -37.08             6.62               1.53               50.87 
24     3195.60            3.24               
25     -523.22            14.72              1.75               34.78 
26     -62.19             0.50               
27     -2164.72           20.45              1.54               65.27 
28     -62.64             0.50               
29     70.84              18.40              1.74               44.85 
30     -646.36            9.39               
31     -208.25            5.00               1.74               28.07 
32     74.90              15.63              
33     -66.07             7.40               1.75               30.36 
34     -53.61             15.34              
35     -42.41             5.00               1.57               63.50 
36     34891.48           9.86               
37     -60.56             5.00               1.67               33.89 
38     -1135.42           14.80              
39     -160.27            31.79              1.74               44.85 
40     -74.15             0.50               
41     478.58             18.46              1.63               59.36 
42     -221.25            13.00              
像面                        
【００５４】
実施例３
非球面係数                                                     
1,7面  
k      0.00E+00
a      2.71E-09
b      -2.26E-14
c      1.08E-17
d      -6.02E-22
e      3.69E-26
f      -1.27E-30
g      2.65E-35
4,10面 
k      0.00E+00
a      3.18E-09
b      9.29E-14
c      2.40E-18
d      5.30E-23
e      2.78E-27
f      -6.10E-32
g      3.89E-36
19面   
k      0.00E+00
a      2.08E-06
b      3.94E-10
c      -2.86E-13
d      -4.35E-16
e      4.86E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
23面   
k      0.00E+00
a      3.44E-07
b      7.59E-10
c      2.58E-13
d      -1.08E-16
e      1.59E-19
f      0.00E+00
g      0.00E+00
28面   
k      0.00E+00
a      9.57E-08
b      1.47E-10
c      5.01E-14
d      9.02E-18
e      6.69E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
34面   
k      0.00E+00
a      1.16E-06
b      -1.81E-11
c      8.21E-15
d      2.75E-17
e      -4.75E-20
f      0.00E+00
g      0.00E+00
44面   
k      0.00E+00
a      -3.72E-07
b      2.92E-11
c      -1.73E-15
d      -2.06E-19
e      3.79E-23
f      0.00E+00
g      0.00E+00
【００５５】
（数値実施例４）
νcat＝５２．４３
νdio＝２７．５８
L / d＝３．６５
Ｒａｐｌ＝145.96
面番号   r             d                 Nd                νd
物体面 13.39         
1      819.00        16.40              1.49               70.24 
2      -3201.41      28.35              
3      ∞            13.97              1.49               70.24 
4      ∞            68.55              
5      -122.05       9.54               1.52               52.43 
6      -172.82       -9.54              1.52               52.43 
7      -122.05       -68.55             
8      ∞            -13.97             1.49               70.24 
9      ∞            -28.35             
10     -3201.41      -16.40             1.49               70.24 
11     819.00        16.40              1.49               70.24 
12     -3201.41      28.35              
13     ∞            13.97              1.49               70.24 
14     ∞            68.55              
15     -122.05       9.54               1.52               52.43 
16     -172.82       10.00              
17     126.58        6.22               1.74               44.85 
18     -950.12       9.32               
19     -64.86        5.00               1.68               31.36 
20     537.54        8.74               1.62               60.32 
21     -56.79        0.50               
22     82.22         7.50               1.49               70.41 
23     635.34        23.00              
24     64.84         14.27              1.69               49.87 
25     618.89        5.01               1.76               27.58 
26     709.49        10.48              
27     -96.82        8.38               1.75               34.46 
28     -68.50        28.14              
29     絞り          48.00              
30     -577.36       14.75              1.74               44.85 
31     -104.66       0.50               
32     116.63        19.70              1.74               44.85 
33     -222.26       0.50               
34     65.69         7.94               1.76               27.58 
35     70.78         13.16              
36     -483.66       5.00               1.74               28.39 
37     53.97         51.45              
38     -43.90        5.00               1.62               36.83 
39     -429.14       6.13               
40     -138.53       17.04              1.74               44.50 
41     -58.87        0.50               
42     357.86        13.06              1.74               44.85 
43     -313.15       10.50                     
像面                        
【００５６】
実施例４
非球面係数                                                     
1,11面 
k      0.00E+00
a      7.19E-09
b      -2.15E-14
c      3.31E-17
d      -2.42E-21
e      2.45E-25
f      -1.36E-29
g      4.52E-34
6,16面 
k      0.00E+00
a      5.09E-09
b      2.20E-13
c      8.31E-18
d      2.05E-22
e      1.85E-26
f      -4.31E-31
g      3.56E-35
23面   
k      0.00E+00
a      1.03E-06
b      1.79E-11
c      -3.63E-14
d      3.77E-17
e      1.29E-20
f      0.00E+00
g      0.00E+00
26面   
k      0.00E+00
a      7.92E-07
b      2.89E-10
c      1.07E-14
d      -1.21E-17
e      2.23E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
33面   
k      0.00E+00
a      1.89E-07
b      -4.72E-12
c      -2.07E-16
d      -9.83E-20
e      3.27E-23
f      0.00E+00
g      0.00E+00
37面   
k      0.00E+00
a      2.31E-07
b      -2.63E-11
c      -2.63E-14
d      2.69E-17
e      -9.30E-21
f      0.00E+00
g      0.00E+00
43面   
k      0.00E+00
a      -5.54E-07
b      1.02E-10
c      -2.53E-14
d      8.33E-19
e      3.66E-22
f      0.00E+00
g      0.00E+00
【００５７】
【表１】
0005479206.tif 000004
【符号の説明】
【００５８】
１０１    光源、  １０２    照明光学系、  １０３    試料、  １０４    反射屈折光学系、  １０５    撮像素子、  ＩＭ    中間像、  ＣＡＴ    反射屈折部、  ＦＬ    フィールドレンズ部、  ＤＩＯ    屈折部、  Ｍ１    第１の光学素子、  Ｍ２    第２の光学素子
【図１】
0005479206.tif 000006
【図２】
0005479206.tif 000007
【図３】
0005479206.tif 000008
【図４】
0005479206.tif 000009
【図５】
0005479206.tif 000010
【図６】
0005479206.tif 000011
【図７】
0005479206.tif 000012
【図８】
0005479206.tif 000013
【図９】
0005479206.tif 000014