(57)【要約】【課題】反射屈折光学系における光学素子の自重変形に起因する収差を良好に補正する。【解決手段】反射屈折部を構成する第１の結像光学系と、屈折部を構成する第２の結像光学系とを含む反射屈折光学系を鏡筒により保持する光学装置において、第１の結像光学系は、光軸側から周辺側に順に第１の光透過部と物体側の面が反射面である第１の裏面反射部とを有する第１の光学素子と、光軸側から周辺側に順に第２の光透過部と像側の面が反射面である第２の裏面反射部とを有する第２の光学素子とを有する。第１および第２の光学素子のうち一方の光学素子およびこれを支持する支持部と他方の光学素子およびこれを支持する支持部とを相対的に回転させることにより、第１および第２の光学素子が支持部により支持されて自重変形した状態での第１の結像光学系の収差を補正可能とする。  【選択図】図２
2015118215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面の中間像を形成する反射屈折部を構成する第１の結像光学系と、前記中間像を第２の面において結像する屈折部を構成する第２の結像光学系と、を含む反射屈折光学系を鏡筒により保持した光学装置であって、
前記第１の結像光学系において、光軸側から周辺側に順に第１の光透過部と物体側の面が反射面である第１の裏面反射部とを有する第１の光学素子と、光軸側から周辺側に順に第２の光透過部と像側の面が反射面である第２の裏面反射部とを有する第２の光学素子とが、物体側から像側にこの順で、かつ前記第１および第２の裏面反射部が互いに対向するように配置され、
前記第１および第２の光学素子はそれぞれ、前記鏡筒に設けられた支持部によって支持されており、
前記第１および第２の光学素子のうち一方の光学素子および該一方の光学素子を支持する前記支持部と他方の光学素子および該他方の光学素子を支持する前記支持部とを前記光軸回りで相対的に回転させることにより、前記第１および第２の光学素子が前記支持部により支持されて自重変形した状態での前記第１の結像光学系の収差を補正可能とする構成を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記第１および第２の光学素子を３点支持することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１および第２の光学素子は、前記光軸が延びる方向に作用する重力によって自重変形していることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
第１の面の中間像を形成する反射屈折部を構成する第１の結像光学系と、前記中間像を第２の面において結像する屈折部を構成する第２の結像光学系と、を含む反射屈折光学系を鏡筒により保持した光学装置であって、
前記第１の結像光学系において、光軸側から周辺側に順に第１の光透過部と物体側の面が反射面である第１の裏面反射部とを有する第１の光学素子と、光軸側から周辺側に順に第２の光透過部と像側の面が反射面である第２の裏面反射部とを有する第２の光学素子とが、物体側から像側にこの順で、かつ前記第１および第２の裏面反射部が互いに対向するように配置され、
前記第１および第２の光学素子はそれぞれ、前記鏡筒に設けられた支持部によって支持されており、
前記第１の光学素子の像側の面および前記第２の光学素子の物体側の面が、前記第１および第２の光学素子が前記支持部により支持されて自重変形した状態での前記第１の結像光学系の収差を補正可能な非球面形状を有することを特徴とする光学装置。
【請求項５】
前記支持部は、前記第１および第２の光学素子を３点支持することを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記第１および第２の光学素子は、前記光軸が延びる方向に作用する重力によって自重変形していることを特徴とする請求項４または５に記載の光学装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずか一項に記載の光学装置と、
前記第１の面に配置された試料を照明する照明光学系と、
前記反射屈折光学系により形成された前記試料の光学像を光電変換する撮像素子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、反射屈折光学系により光学像を形成する光学装置であって、撮像装置等に好適な光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
病理標本等の試料を観察するためのバーチャル顕微鏡等と称される撮像装置には、一度に撮像可能な領域として広い撮像領域が求められており、さらに可視光領域での高い解像力も求められている。このような撮像装置に用いられる結像光学系として、特許文献１にて開示された反射屈折光学系（カタディオプトリック光学系）が用いられる場合がある。カタディオプトリック光学系は、面形状のペッツバール和に対する効き方が反射面と屈折面とで反対となることを利用して、集光作用を持つ凹反射面と凸レンズとを組み合わせてコンパクトな光学系でありながらも、可視光領域の全域にわたって収差を良好に低減する。
【０００３】
ただし、カタディオプトリック光学系を用いる場合でも、該光学系を構成する個々のレンズの製造誤差や光学系としての組立誤差により収差が発生する。このため、目標とする光学性能を達成するためには、上記誤差によって発生した収差を補正（低減）する必要がある。特に上記組立誤差の原因には、鏡筒によってレンズを支持することにより発生する支持変形や、支持されたレンズが自重によって変形する自重変形があり、これらはいずれも無視することができない大きさの誤差を発生させる。
【０００４】
従来は、各レンズの自重による影響を計測または算出する工程を設け、自重変形に起因する光学系の波面収差を調整することで補正を行っている。また、特許文献２には、光学系の瞳近傍に少なくとも１つの反射光学部材を設け、この反射光学部材を非球面形状に加工することにより光学系全体の自重による性能悪化を防ぐ方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５３６１６６号公報
【特許文献２】特開２００５−０６４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、広い視野（画角）を有し、かつ高い開口数（ＮＡ）の光学系になると、レンズの有効径がより大きくなり、レンズの重量が増加する。また、十分に収差が補正された光学系を得るためには、一般に多数のレンズを用いる必要がなる。このような光学系において、従来のように各レンズの自重による影響を測定または算出する工程とこれを補正する工程を設けると、レンズ数が多いために工程数が増大する。
【０００７】
本発明は、反射屈折光学系における光学素子の自重変形に起因する収差をできるだけ少ない工程数で補正することができるようにした光学装置およびこれを用いた撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての光学装置は、第１の面の中間像を形成する反射屈折部を構成する第１の結像光学系と、該中間像を第２の面において結像する屈折部を構成する第２の結像光学系とを含む反射屈折光学系を鏡筒により保持する。第１の結像光学系において、光軸側から周辺側に順に第１の光透過部と物体側の面が反射面である第１の裏面反射部とを有する第１の光学素子と、光軸側から周辺側に順に第２の光透過部と像側の面が反射面である第２の裏面反射部とを有する第２の光学素子とが、物体側から像側にこの順で、かつ第１および第２の裏面反射部が互いに対向するように配置されている。第１および第２の光学素子はそれぞれ、鏡筒に設けられた支持部によって支持されている。そして、第１および第２の光学素子のうち一方の光学素子および該一方の光学素子を支持する支持部と他方の光学素子および該他方の光学素子を支持する支持部とを光軸回りで相対的に回転させることにより、第１および第２の光学素子が支持部により支持されて自重変形した状態での第１の結像光学系の収差を補正可能とする構成を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の一側面としての光学装置は、第１の面の中間像を形成する反射屈折部を構成する第１の結像光学系と、該中間像を第２の面において結像する屈折部を構成する第２の結像光学系とを含む反射屈折光学系を鏡筒により保持する。第１の結像光学系において、光軸側から周辺側に順に第１の光透過部と物体側の面が反射面である第１の裏面反射部とを有する第１の光学素子と、光軸側から周辺側に順に第２の光透過部と像側の面が反射面である第２の裏面反射部とを有する第２の光学素子とが、物体側から像側にこの順で、かつ前記第１および第２の裏面反射部が互いに対向するように配置されている。第１および第２の光学素子はそれぞれ、鏡筒に設けられた支持部によって支持されている。そして、第１の光学素子の像側の面および第２の光学素子の物体側の面が、第１および第２の光学素子が支持部により支持されて自重変形した状態での第１の結像光学系の収差を補正可能な非球面形状を有することを特徴とする。
【００１０】
なお、上記光学装置と、第１の面に配置された試料を照明する照明光学系と、反射屈折光学系により形成された試料の光学像を光電変換する撮像素子とを有する撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学素子を支持部とともに回転させたり、光学素子に非球面形状を与えたりするという簡単かつ少ない工程数により、反射屈折光学系における光学素子の自重変形に起因する収差を良好に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１である顕微鏡装置の構成を示す断面図。
【図２】実施例１の顕微鏡装置に用いられる対物光学系の断面図。
【図３】従来の対物光学系における自重変形により発生した波面収差を示すグラフ。
【図４】従来の対物光学系のうち反射屈折部での自重変形により発生した波面収差を示すグラフ。
【図５】従来の反射屈折部における面Ｍ１Ｒ１の自重変形を示す図。
【図６】従来の反射屈折部における面Ｍ１Ｒ２の自重変形を示す図。
【図７】従来の反射屈折部における面Ｍ２Ｒ１の自重変形を示す図。
【図８】従来の反射屈折部における面Ｍ２Ｒ２の自重変形を示す図。
【図９】実施例１における対物光学系の収差図。
【図１０】本発明の実施例２である撮像装置に用いられる対物光学系の反射屈折部の設計面形状を示す表図。
【図１１】実施例２における反射屈折部の自重変形補正後の面形状を示す表図。
【図１２】実施例２における反射屈折部の自重変形補正後の波面収差を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１には、本発明の実施例１である撮像装置としての顕微鏡装置の構成を示している。顕微鏡装置１０００は、本撮像システム３０００と、予備計測システム２０００とを有する。
【００１５】
本撮像システム３０００は、撮像ステージ２０に保持されたプレパラート上の試料３０を光により照明する照明光学系１０と、該試料３０からの光に光学像（試料像）を形成させる対物光学系４０００と、該試料像を光電変換する撮像素子８０とを有する。
【００１６】
対物光学系４０００は、試料３０からの光に反射部材６０上（またはその近傍）に試料像を形成させる主結像光学系４０と、反射部材６０で反射された光を再結像させて撮像素子８０上に試料像を形成させる再結像光学系７０とを有する。
【００１７】
予備計測システム２０００は、予備計測光源１１０と、予備計測光源１１０からの光を撮像ステージ２０に保持された試料３０に向けて反射するビームスプリッタ１２０とを有する。予備計測システム２０００は、さらに、試料３０を透過した光を用いて該試料３０のＸＹ方向での位置を計測するＸＹ位置計測センサ１００と、試料３０で反射した光を用いて該試料３０の各ＸＹ位置でのＺ方向位置を計測するＺ形状計測センサ１３０とを有する。
【００１８】
プレパラートを保持した撮像ステージ２０は、本撮像システム３０００と予備計測システム２０００の間を移動する。
【００１９】
また、顕微鏡装置１０００は、本撮像システム３０００と予備計測システム２０００の制御および撮像素子８０から出力された撮像信号に対する画像処理を行って画像データを生成する画像処理・制御部９０と、画像データを表示する画像表示部１４０とを有する。
【００２０】
次に、本実施例の顕微鏡装置１０００にて行われる予備計測と本撮像とについて説明する。物体としての試料３０は、プレパラートとともに撮像ステージ２０に保持され、まず予備計測システム２０００内に配置される。予備計測光源１１０からの光は、ビームスプリッタ１２０によって反射されて試料３０に照射される。試料３０を透過した光は、ＸＹ位置計測センサ１００に入射する。ＸＹ位置計測センサとしては、市販のＣＣＤカメラ等を用いることができる。ＸＹ位置計測センサは、物体３０のＸＹ方向での位置と大きさのデータを画像処理・制御部９０に送信する。
【００２１】
また、物体３０で反射した光は、ビームスプリッタ１２０を透過してＺ形状計測センサ１３０に入射する。Ｚ形状計測センサとしては、市販のシャック・ハルトマンセンサ等を用いることができる。Ｚ形状計測センサは、試料３０内の各ＸＹ位置におけるＺ方向での位置データ（つまりは、Ｚ方向での形状データ）を画像処理・制御部９０に送信する。画像処理・制御部９０は、送信されてきた試料３０の予備計測データ（ＸＹＺ位置）を不図示のメモリに格納する。このようにして、試料３０に対する予備計測が行われる。
【００２２】
なお、予備計測システム２０００は、このような構成に限らず、例えばＸＹ方向位置とＺ方向形状の計測を、別々の光源を用いて別々の位置で行ってもよい。
【００２３】
予備計測が終了すると、試料３０を保持した撮像ステージ２０は、予備計測システム２０００から本撮像システム３０００へと移動する。本撮像システム３０００では、不図示の光源からの光を照明光学系１０により集光して試料３０を均一に照明させる。このとき使用する光は可視光（例えば、波長４００〜７００ｎｍの光）が用いられる。試料３０からの光は主結像光学系４０を透過して、ビームスプリッタ５０を透過し、試料像を反射部材６０上（またはその近傍）に形成する。
【００２４】
反射部材６０で反射された光は、再結像光学系７０に入射する。再結像光学系７０に入射した光は再結像して、試料像を撮像素子８０上に形成する。反射部材６０の位置と形状は、予備計測データに応じた画像処理・制御部９０での処理により、撮像領域（対物光学系４０００の視野領域または画角）の全域の像面位置が撮像素子８０の撮像面に一致するように制御される。これにより、広い撮像領域で高い解像力を有し、画像の劣化を抑制して、スムーズに被写体の探索および局所観察を行うことを可能にする。
【００２５】
撮像素子８０での光電変換により生成された撮像信号は、画像処理・制御部９０に入力される。画像処理・制御部９０にて撮像信号から生成された画像データは画像表示部１４０に表示される。画像処理・制御部９０は、対物光学系４０００では補正しきれなかった収差を画像処理によって補正したり、撮像領域が異なる複数の画像データを繋げて１つの画像データに合成したりする等の処理を行う。
【００２６】
図２には、本実施例の顕微鏡装置１０００の対物光学系４０００のうち主結像光学系４０を構成する反射屈折光学系の具体的な構成を示している。図２において、１０３は試料（第１の面としての物体面）であり、図１に示した照明光学系１０からの光により照明される。１０５は撮像素子の撮像面（第２の面としての像面）である。ＩＭは中間像である。第１の結像光学系Ｌ１は、第１の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ１と、第２の光学素子（マンジャンミラー）Ｍ２と、開口絞りＡＳとを含み、反射屈折部として構成されている。ＡＸは光軸である。
【００２７】
第１の光学素子Ｍ１は、光軸側から周辺側に順に、中心透過部（第１の光透過部）と、試料側に相当する物体側の面が裏面反射面としての物体側反射面となっている周辺反射部（第１の裏面反射部）とを有する。また、第２の光学素子Ｍ２は、光軸側から周辺側に順に、中心透過部（第２の光透過部）と撮像面側に相当する像側の面が裏面反射面としての像側反射面となっている周辺反射部（第２の裏面反射部）とを有する。第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２は、物体側から像側にこの順で、かつそれぞれの周辺反射部（裏面反射面）が互いに対向するように配置されている。
【００２８】
第２結像光学系Ｌ２は、複数のレンズＧ１〜Ｇ１６と、遮光部ＳＨとを含み、屈折部として構成されている。
【００２９】
照明された試料１０３から出射した光は、第１の結像光学系Ｌ１に入射し、第１の光学素子Ｍ１の中心透過部を透過して第２の光学素子Ｍ２における周辺反射部にその物体側屈折面から入射し、該周辺反射部の像側反射面で反射する。この像側反射面で反射した光は、再度、第２の光学素子Ｍ２の周辺反射部の物体側屈折面を透過して第１の光学素子Ｍ１の周辺反射部にその像側屈折面から入射し、該周辺反射部の物体側反射面で反射する。この物体側反射面で反射した光は、再度、第１の光学素子Ｍ１の周辺反射部の像側屈折面を透過し、さらに第２の光学素子Ｍ２の中央透過部を透過して第２の結像光学系Ｌ２に入射する。
【００３０】
第２の結像光学系Ｌ２に入射した光は、該第２の結像光学系Ｌ２内のレンズＧ１の内部に試料１０３の中間像ＩＭを形成する。
【００３１】
第１の光学素子Ｍ１の周辺反射部の物体側反射面と第２の光学素子Ｍ２の周辺反射部の像側反射面はいずれも非球面形状を有する。これにより、色収差を発生させることなく球面収差を良好に補正することができ、高ＮＡ（開口数）の第１の結像光学系Ｌ１において、可視光領域の全域にわたって諸収差を良好に低減している。
【００３２】
また、第１の光学素子Ｍ１の周辺反射部の物体側反射面と第２の光学素子Ｍ２の周辺反射部の像側反射面はいずれも正のパワーを有する。これにより、第２の結像光学系Ｌ２に含まれるレンズの正のパワー（屈折力）を強くして光学系全長を短くしてもペッツバール和が増大しないようにすることができる。これは、正のパワーのペッツバール和への効き方が反射面と屈折面とで反対となることを利用したものである。
【００３３】
中間像ＩＭを形成した光は、第２結像光学系Ｌ２の正の屈折力を有するレンズＧ１〜Ｇ１０と、負の屈折力を有するレンズＧ１１，Ｇ１２と、正の屈折力を有するレンズＧ１３〜Ｇ１６をこの順で透過して、撮像面１０５上に試料像としての拡大像を形成する。
【００３４】
第２の結像光学系Ｌ２に含まれる遮光部ＳＨは、各レンズの物体側の面をＲ１面といい、像側の面をＲ２面というとき、レンズＧ６のＲ１面上に配置されている。遮光部ＳＨは、試料１０３からの光が第１の光学素子Ｍ１および第２の光学素子Ｍ２の周辺反射部で反射されることなく、これらの中心透過部を通過して、直接に撮像面１０５に到達することを防止する。
【００３５】
この反射屈折光学系の物体側の開口数（ＮＡ）は０．７であり、視野領域は直径１０ｍｍである。また、この反射屈折光学系では瞳に中抜け領域が形成されるが、瞳における中抜け領域の割合は面積比で３割以下に抑えられている。
【００３６】
以上説明した反射屈折光学系を構成する第１の光学素子Ｍ１、第２の光学素子Ｍ２、レンズＧ１〜Ｇ１６および開口絞りＡＳは、図２中に一点鎖線で示した鏡筒Ｂに設けられた支持部よって所定の間隔を維持するように支持されている。反射屈折光学系と鏡筒Ｂとにより、光学装置が構成される。
【００３７】
該光学装置において、重力が作用する方向である重力方向は、図２に矢印で示した方向である。本実施例では、鏡筒Ｂに設けられた各支持部を、各光学素子または各レンズを３点支持する３点支持部とする。３点支持によって３θ成分が主成分となる。この３θ成分は、各光学素子または各レンズを光軸回りで回転させることで収差補正が行い易い成分である。なお、各光学素子または各レンズがその周方向全体にわたって支持される全周支持がなされていると様々な成分が発生するため、回転による収差補正の効果が少ない。したがって、支持部では、３点支持または複数箇所での支持を行うことが望ましい。
【００３８】
本実施例では、第１の結像光学系Ｌ１の第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２のうち一方の光学素子と該一方の光学素子を支持する３点支持部を、他方の光学素子と該他方の光学素子を支持する３点支持部に対して光軸回りで回転可能とする構成（機構）を設ける。これにより、第１の結像光学系Ｌ１において、３点支持部により支持された第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２の自重変形により発生した収差を良好に補正する。
【００３９】
図９には、本実施例における反射屈折光学系の軸上物高（Ｙ＝０ｍｍ）および最軸外物高（Ｙ＝７ｍｍ）での収差を示している。６５６．３ｎｍ、５８７．６ｎｍ、４８６．１ｎｍ、４３５．８ｎｍの波長において収差は良好に補正されている。
【００４０】
図３には、図２に示した反射屈折光学系において、自重変形を考慮していない設計値にて生じる波面収差と、第２の結像光学系（以下、屈折部という）Ｌ２にて自重変形が生じた場合に該屈折部Ｌ２のみで生じる波面収差を示している。さらに、図３には、第１の結像反射（以下、反射屈折部という）Ｌ１において自重変形が生じた場合に該反射屈折部Ｌ１のみで生じる波面収差と、上記補正を行わない場合に反射屈折光学系の全体で発生する波面収差を示している。図３では、設計値での波面収差１８．８ｍλＲＭＳに対して反射屈折光学系全体で２４．１ｍλＲＭＳと、約５ｍλＲＭＳだけ波面収差が増加している。しかし、波面収差の増加の原因は、反射屈折部Ｌ１で生じた波面収差２３．８ｍλＲＭＳによるものであり、屈折部Ｌ２で生じる波面収差は１８．９ｍλＲＭＳと設計値での波面収差１８．８ｍλＲＭＳに対してほとんど差がない。
【００４１】
屈折部Ｌ２を構成するレンズのうち中間像ＩＭ付近のレンズは径が小さいため、自重変形による影響も小さい。また、撮像面１０５付近のレンズは径が大きいが、実際に光が透過する有効径は小さいため、自重変形による影響は小さい。これに対して、反射屈折部Ｌ１における第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２はそれぞれ、有効径が大きく、かつ各光学素子の径も大きいため、自重変形による影響が大きくなる。つまり、反射屈折光学系では、反射屈折部Ｌ１での自重変形が、反射屈折光学系全体の波面収差の増加の主たる原因となる。
【００４２】
図５および図６にはそれぞれ、第１の光学素子Ｍ１における物体側の面Ｍ１Ｒ１および像側の面Ｍ１Ｒ２の自重変形のシミュレーション例を示す。また、図７および図８には、第２の光学素子Ｍ２における物体側の面Ｍ２Ｒ１および像側の面Ｍ２Ｒ２の自重変形のシミュレーション例を示している。
【００４３】
第１の光学素子Ｍ１は、その物体側の面Ｍ１Ｒ１にて３点支持部により支持されている。図５に示すように、第１の光学素子Ｍ１の物体側の面Ｍ１Ｒ１の形状は、３点支持部による３つの支持位置（図中に白い実線の丸で示す）において大きくマイナス形状になっている。このことは、３θ成分が主成分であることを示している。一方、第１の光学素子Ｍ１の像側の面Ｍ１Ｒ２は、図６に示すように３つの支持位置（図中に白い点線の丸で示す）がプラス形状になっている。
【００４４】
反射屈折部Ｌ１にて発生する波面収差を図４に示す。第１の光学素子Ｍ１の物体側の面Ｍ１Ｒ１では３０ｍλＲＭＳの波面収差が、像側の面Ｍ１Ｒ２では２２ｍλＲＭＳの波面収差がそれぞれ発生する。しかし、第１の光学素子Ｍ１の全体では２４ｍλＲＭＳと波面収差が低減されている。これは、３点支持によって第１の光学素子Ｍ１が撓むことにより、その物体側の面Ｍ１Ｒ１と像側の面Ｍ１Ｒ２とで波面収差をキャンセルされているためである。
【００４５】
また、第２の光学素子Ｍ２は、その物体側の面Ｍ２Ｒ１にて３点支持部により支持されている。図７に示すように、第２の光学素子Ｍ２の物体側の面Ｍ２Ｒ１の形状は、３点支持部による３つの支持位置（図中に白い実線で示す）において大きくマイナス形状になっている。このことは、３θ成分が主成分であることを示している。一方、第２の光学素子Ｍ２の像側の面Ｍ２Ｒ２は、図８に示すように３つの支持位置（図中に白い点線で示す）がプラス形状になっている。そして、物体側の面Ｍ２Ｒ１にて発生する波面収差は２４ｍλＲＭＳであり、像側の面Ｍ２Ｒ２にて発生する波面収差は３９ｍλＲＭＳである。しかし、第２の光学素子Ｍ２の全体では３０ｍλＲＭＳと波面収差が低減されている。これは、第１の光学素子Ｍ１と同様に、３点支持によって第２の光学素子Ｍ２が撓むことにより、その物体側の面Ｍ２Ｒ１と像側の面Ｍ２Ｒ２とで波面収差がキャンセルされているためである。
【００４６】
このように、第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２はそれぞれ、２４ｍλＲＭＳおよび３０ｍλＲＭＳという波面収差を発生させる。この場合において、本実施例では、第１の光学素子Ｍ１をその３点支持部とともに、＋２７０度だけ第２の光学素子Ｍ２およびその３点支持部に対して光軸回りで回転させた。これにより、図４にＭ１Ｍ２として示すように、反射屈折部Ｌ１の全体としては、２３．７ｍλＲＭＳという良好に補正された波面収差を残存させるに留めている。なお、第２の光学素子Ｍ２をその３点支持部とともに、−２７０度だけ第１の光学素子Ｍ１およびその３点支持部に対して光軸回りで回転させても、同様の効果が得られる。
【００４７】
以上説明したように、本実施例では、反射屈折部Ｌ１において互いに対向する第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２のうち一方の光学素子をその３点支持部とともに他方の光学素子およびその３点支持部に対して光軸回りで回転させる。これにより、第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２の自重変形により発生した収差を良好に補正することができる。そして、このように、反射屈折部Ｌ１のみで自重変形により発生した収差の補正が可能であるため、従来のようにすべてのレンズの自重変形による影響を測定または算出する工程やこれを補正する工程を行う必要をなくすることが可能である。
なお、本実施例では、第１および第２の光学素子のうち一方の光学素子をその３点支持部とともに、他方の光学素子およびその３点支持部に対し光軸回りで回転させる場合について説明した。しかし、一方の光学素子およびその３点支持部と他方の光学素子およびその３点支持部とを逆方向に回転させる等、これらを相対的に回転させればよい。
【実施例２】
【００４８】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の反射屈折光学系の基本的な構成は実施例１（図２）と同じであり、本実施例でも、反射屈折部（第１の結像光学系）Ｌ１が第１の光学素子Ｍ１と第２の光学素子Ｍ２とにより構成されている。また、本実施例でも、反射屈折光学系を構成する各光学素子や各レンズは鏡筒に設けられた支持部によって３点支持されている。
【００４９】
本実施例では、第１の光学素子Ｍ１の像側の面Ｍ１Ｒ２と第２の光学素子Ｍ２の物体側の面Ｍ２Ｒ１に、これら光学素子Ｍ１，Ｍ２が３点支持部により支持されて自重変形した状態での反射屈折部Ｌ１の波面収差を補正可能な非球面形状を与える。
【００５０】
図１０には、反射屈折部Ｌ１を構成する第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２の物体側の面Ｍ１Ｒ１，Ｍ２Ｒ１および像側の面Ｍ１Ｒ２，Ｍ２Ｒ２の自重変形を考慮しない設計値としての形状の例を示している。設計値では、第１の光学素子Ｍ１の物体側の面Ｍ１Ｒ１は非球面であり、像側の面Ｍ１Ｒ２は平面である。また、第２の光学素子Ｍ２の物体側の面Ｍ２Ｒ１は球面であり、像側の面Ｍ２Ｒ２は非球面である。
【００５１】
非球面の形状は、以下の式（１）で表される。式（１）において、Ｚは光軸方向での座標、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，Ｊ・・・はそれぞれ、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。また、Ｒは曲率半径である。
【００５２】
【数１】
2015118215.tif 000003
【００５３】
図１１には、第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２の自重変形により発生する波面収差を補正するために、第１の光学素子Ｍ１の像側の面Ｍ１Ｒ２および第２の光学素子Ｍ２の物体側の面Ｍ２Ｒ１に与えた非球面形状を示す。なお、第１の光学素子Ｍ１の像側の面Ｍ１Ｒ２を非球面とするに応じて、その物体側の面Ｍ１Ｒ１の非球面形状を微小変化させた。若干調整した。同様に、第２の光学素子Ｍ２の物体側の面Ｍ２Ｒ１を非球面とするに応じて、その像側の面Ｍ２Ｒ２の非球面形状を微小変化させた。
【００５４】
図１２には、第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２を設計値とした場合に反射屈折部Ｌ１で発生する波面収差と、図１１に示す非球面形状を有する第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２のそれぞれにて発生する波面収差とを示している。
【００５５】
第１の光学素子Ｍ１の物体側の面Ｍ１Ｒ１に加えて像側の面Ｍ１Ｒ２も非球面とした場合は、波面収差は２１．５ｍλＲＭＳとなった。一方、第２の光学素子Ｍ２の像側の面Ｍ２Ｒ２に加えて物体側の面Ｍ２Ｒ１も非球面とした場合は、波面収差は２２．４ｍλＲＭＳとなった。これらのいずれにおいても、波面収差を設計値での波面収差付近まで補正することができた。
【００５６】
このように、本実施例では、第１および第２の光学素子Ｍ１，Ｍ２において自重変形を考慮しない場合に平面または球面とされる面を非球面とすることで、該自重変形によって発生する波面収差を良好に補正することができる。そして、このように、反射屈折部Ｌ１のみで自重変形により発生した収差の補正が可能であるため、従来のようにすべてのレンズの自重変形による影響を測定または算出する工程やこれを補正する工程を行う必要をなくすることが可能である。
【００５７】
なお、上記各実施例では、撮像装置としての顕微鏡装置に用いられる光学装置について説明したが、顕微鏡装置以外の撮像装置や撮像装置以外の光学機器に用いられる光学装置も本発明の実施例に含まれる。
【００５８】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
ＡＸ  光軸
Ｂ  鏡筒
ＩＭ  中間像
Ｍ１  第１の光学素子
Ｍ２  第２の光学素子
Ｌ１  第１の結像光学系（反射屈折部）
Ｌ２  第２の結像光学系（屈折部）
【図１】
2015118215.tif 000004
【図２】
2015118215.tif 000005
【図３】
2015118215.tif 000006
【図４】
2015118215.tif 000007
【図５】
2015118215.tif 000008
【図６】
2015118215.tif 000009
【図７】
2015118215.tif 000010
【図８】
2015118215.tif 000011
【図９】
2015118215.tif 000012
【図１０】
2015118215.tif 000013
【図１１】
2015118215.tif 000014
【図１２】
2015118215.tif 000015