(57)【要約】      （修正有）【課題】接合レンズを用いない単レンズのみの構成で、収差補正の性能と偏心公差への効きが良好な、高倍率（４０倍程度以上）で開口数が０．９程度の、深紫外波長領域で使用することを目的とした顕微鏡用対物レンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズを有してなる第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、隣接した２枚のレンズが正と負の屈折力を有するレンズで構成され、且つ、隣接する面の曲率半径の符号が同一である２枚のレンズを１組のレンズ組としたときこのレンズ組を少なくとも２組以上配置してなり、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成された顕微鏡用対物レンズＯＬにおいて，該レンズ組は特定の条件を満足するように構成する。【選択図】  図１
2004212920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接したレンズ同士が全て空気間隔を有して配置され、前記レンズの構成が物体側から順に、
物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズを有してなる第１レンズ群と、
正の屈折力を有する１枚のレンズからなる第２レンズ群と、
隣接した２枚のレンズが正と負の屈折力を有し、且つ、隣接する面の曲率半径の符号が同一である前記隣接した２枚のレンズを１組のレンズ組としたとき、前記レンズ組を少なくとも５組以上配置してなり、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、
全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とから構成され、
前記第３レンズ群中の前記レンズ組を構成する２枚のレンズのうち正の屈折力を有するレンズのアッベ数をν３Ｐ、負の屈折力を有するレンズのアッベ数をν３Ｎとしたとき、次式
ν３Ｐ  ＞  ν３Ｎ                        （１）
で表される条件を満足し、
前記第３レンズ群を構成するレンズのうち最も中心厚の薄いレンズの中心厚をｄｍｉｎとし、前記レンズ組を構成する２枚のレンズの隣接面におけるレンズ間隔をｄｃｅｎｔｅｒ、エッジ空気間隔をｄｅｄｇｅとしたとき、次式
２×ｄｍｉｎ  ＞  ｄｃｅｎｔｅｒ  ＋  ｄｅｄｇｅ            （２）
で表される条件を満足し、
前記第３レンズ群を構成するレンズのうち、最も物体側のレンズから最大有効径を有するレンズに至る区間に配置された凹レンズの物体側の曲率半径をｒ１ａ、像側の曲率半径をｒ２ａとし、前記最大有効径を有するレンズから前記第４レンズ群に至る区間に配置された凹レンズの物体側の曲率半径をｒ１ｂ、像側の曲率半径をｒ２ｂとしたとき、次式
｜ｒ１ａ｜  ＜  ｜ｒ２ａ｜，  ｜ｒ１ｂ｜  ＞  ｜ｒ２ｂ｜    （３）
で表される条件を満足し、
前記第３レンズ群と第４レンズ群はレンズ全長（物体面から対物レンズ最終面までの距離）、若しくは同焦点距離のいずれか短い方の距離の１／６以上の距離の空気間隔を隔てて配置されていることを特徴とする顕微鏡用対物レンズ。
【請求項２】
前記第３レンズ群において、
前記最大有効径を有するレンズを挟んで物体側と像側に前記レンズ組が配置され、
最も物体側のレンズから前記最大有効径を有するレンズに至る区間に配置された前記レンズ組を構成する２枚のレンズの隣接面は負の曲率半径を有する面若しくは平面で構成され、
前記最大有効径を有するレンズから前記第４レンズ群に至る区間に配置された前記レンズ組を構成する２枚のレンズの隣接面は正の曲率半径を有する面若しくは平面で構成されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項３】
前記第３レンズ群において、
最も物体側のレンズから前記最大有効径を有するレンズに至る区間に配置された前記レンズ組は物体側が正の屈折力を有するレンズで構成され、
前記最大有効径を有するレンズから前記第４レンズ群までの区間に配置された前記レンズ組は物体側が負の屈折力を有するレンズで構成されることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項４】
前記第３レンズ群中に正負正あるいは負正負の屈折力を有する３枚のレンズからなるレンズ組を１組以上有し、前記３枚のレンズからなるレンズ組を構成するレンズ同士の隣接面が請求項１に記載の式（２）で表される条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項５】
物体面において光軸と交わる点から発する光束の主光線と最大開口数の光線、及び、前記物体面の最大物高から発する光束の主光線と上側及び下側コマ光線中の最大開口数の光線が、前記第２〜４レンズ群を透過するときの入射角及び出射角が５０度以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群を構成するレンズのうち、正の屈折力を有するレンズの有効径に対する焦点距離の割合の最大値をＡｍａｘ、最小値をＡｍｉｎとしたとき、次式
Ａｍａｘ  ／  Ａｍｉｎ  ＜  ２                （４）
で表される条件を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項７】
前記第３レンズ群を構成するレンズのうち、負の屈折力を有するレンズの有効径に対する焦点距離の割合の最大値をＢｍａｘ、最小値をＢｍｉｎとしたとき、次式
Ｂｍａｘ  ／  Ｂｍｉｎ  ＜  ２                （５）
で表される条件を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項８】
前記第３レンズ群中の凸レンズの焦点距離をｆ３Ｐとし、前記第１〜４レンズ群で構成される全体の焦点距離をｆａｌｌとしたとき、次式
ｆ３Ｐ  ／  ｆａｌｌ  ＞  ６                  （６）
で表される条件を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項９】
観察光である深紫外領域波長と自動焦点合わせに用いる可視領域若しくは赤外領域の単波長光線とが軸上色消しされるように前記第１〜４レンズ群が構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の顕微鏡用対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高倍率（４０倍程度以上）で、開口数が０．９程度に達し、深紫外波長領域で使用することを目的とした顕微鏡用対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高倍率（４０倍程度以上）で、開口数が０．９程度に達し、深紫外波長領域で使用することを目的とした顕微鏡用対物レンズとしては、例えば特許文献１に開示されたもの等が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１８３１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されている顕微鏡用対物レンズは、接着による接合レンズを含んでおらず、接着剤に深紫外光が照射されることによって発生する諸問題を回避している。しかしながら、接合レンズが無いことによりレンズ形状や配置位置の誤差等が偏心公差を大きくしやすく（このような、レンズ形状や配置位置の誤差等が偏心公差に与える影響を以降の説明では「偏心公差への効き」と呼ぶ）、製造に負担が掛るレンズ構成となっているという課題があった。
【０００５】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたものであり、接合レンズを用いなくても偏心公差への効きを緩くすることができる、高倍率（４０倍程度以上）で、開口数が０．９程度に達し、深紫外波長領域で使用することを目的とした顕微鏡用対物レンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡用対物レンズは、隣接したレンズ同士が全て空気間隔を有して配置され、レンズの構成が物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズを有してなる第１レンズ群と、正の屈折力を有する１枚のレンズからなる第２レンズ群と、隣接した２枚のレンズが正と負の屈折力を有し、且つ、隣接する面の曲率半径の符号が同一であるこの隣接した２枚のレンズを１組のレンズ組としたとき、このレンズ組を少なくとも５組以上配置してなり、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とから構成される。このとき、第３レンズ群中のレンズ組を構成する２枚のレンズのうち正の屈折力を有するレンズのアッベ数をν３Ｐ、負の屈折力を有するレンズのアッベ数をν３Ｎとしたとき、式ν３Ｐ＞ν３Ｎで表される条件を満足し、第３レンズ群を構成するレンズのうち最も中心厚の薄いレンズの中心厚をｄｍｉｎとし、レンズ組を構成する２枚のレンズの隣接面におけるレンズ間隔をｄｃｅｎｔｅｒ、エッジ空気間隔をｄｅｄｇｅとしたとき、式２×ｄｍｉｎ＞ｄｃｅｎｔｅｒ＋ｄｅｄｇｅで表される条件を満足し、第３レンズ群を構成するレンズのうち、最も物体側のレンズから最大有効径を有するレンズに至る区間に配置された凹レンズの物体側の曲率半径をｒ１ａ、像側の曲率半径をｒ２ａとし、最大有効径を有するレンズから第４レンズ群に至る区間に配置された凹レンズの物体側の曲率半径をｒ１ｂ、像側の曲率半径をｒ２ｂとしたとき、式｜ｒ１ａ｜＜｜ｒ２ａ｜，｜ｒ１ｂ｜＞｜ｒ２ｂ｜で表される条件を満足し、前記第３レンズ群と第４レンズ群はレンズ全長（物体面から対物レンズ最終面までの距離）、若しくは同焦点距離のいずれか短い方の距離の１／６以上の距離の空気間隔を隔てて配置するように構成される。
【０００７】
なお、第３レンズ群において、最大有効径を有するレンズを挟んで物体側と像側にレンズ組が配置され、最も物体側のレンズから最大有効径を有するレンズに至る区間に配置されたレンズ組を構成する２枚のレンズの隣接面は負の曲率半径を有する面若しくは平面で構成され、最大有効径を有するレンズから第４レンズ群至る区間に配置されたレンズ組を構成する２枚のレンズの隣接面は正の曲率半径を有する面若しくは平面で構成されることが好ましい。
【０００８】
このとき、第３レンズ群において、最も物体側のレンズから最大有効径を有するレンズに至る区間に配置されたレンズ組は物体側が正の屈折力を有するレンズで構成され、最大有効径を有するレンズから第４レンズ群に至る区間に配置されたレンズ組は物体側が負の屈折力を有するレンズで構成されることが好ましい。
【０００９】
また、第３レンズ群中に正負正あるいは負正負の屈折力を有する３枚のレンズからなるレンズ組を１組以上有し、この３枚のレンズからなるレンズ組を構成するレンズ同士の隣接面が式２×ｄｍｉｎ＞ｄｃｅｎｔｅｒ＋ｄｅｄｇｅで表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００１０】
また、物体面において光軸と交わる点から発する光束の主光線と最大開口数の光線、及び、物体面の最大物高から発する光束の主光線と上側及び下側コマ光線中の最大開口数の光線が、第２〜４レンズ群に入射及び出射するときの入射角及び出射角が５０度以下であるように構成されることが好ましく、この角度が４５度以下であるとさらに好ましい。
【００１１】
また、第３レンズ群を構成するレンズのうち、正の屈折力を有するレンズの有効径に対する焦点距離の割合の最大値をＡｍａｘ、最小値をＡｍｉｎとしたとき、式Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ＜２で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００１２】
また、第３レンズ群を構成するレンズのうち、負の屈折力を有するレンズの有効径に対する焦点距離の割合の最大値をＢｍａｘ、最小値をＢｍｉｎとしたとき、式Ｂｍａｘ／Ｂｍｉｎ＜２で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００１３】
また、第３レンズ群中の凸レンズの焦点距離をｆ３Ｐとし、第１〜４レンズ群で構成される全体の焦点距離をｆａｌｌとしたとき、式ｆ３Ｐ／ｆａｌｌ＞６で表される条件を満足するように構成させることが好ましい。
【００１４】
さらに、観察光である深紫外領域波長と自動焦点合わせに用いる可視領域若しくは赤外領域の単波長光線とが軸上色消しされるように第１〜４レンズ群が構成されることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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。図１、図３及び図５はそれぞれ本発明の第１〜３の実施形態に対応する顕微鏡用対物レンズＯＬの構成図であり、隣接したレンズ同士が全て空気間隔を有して配置されている。いずれの実施例においても、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、隣接した２枚のレンズが正と負の屈折力を有するレンズで構成され、且つ、隣接する面の曲率半径の符号が同一である２枚のレンズを１組のレンズ組としたときこのレンズ組を少なくとも５組以上配置してなり、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成される。
【００１６】
図１に示す第１の実施形態に係る顕微鏡用対物レンズＯＬでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１から構成され、第２レンズ群Ｇ２は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２から構成され、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４の２枚のレンズからなるレンズ組と、両凸レンズＬ５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６の２枚のレンズからなるレンズ組と、両凸レンズＬ７と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ８の２枚のレンズからなるレンズ組と、両凸レンズＬ９と両凹レンズＬ１０と両凸レンズＬ１１の３枚のレンズからなるレンズ組と、両凹レンズＬ１２と両凸レンズＬ１３の２枚のレンズからなるレンズ組と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と両凸レンズＬ１５の２枚のレンズからなるレンズ組と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と両凸レンズＬ１７の２枚のレンズからなるレンズ組とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１８と両凹レンズＬ１９とから構成される。
【００１７】
図３に示す第２の実施形態に係る顕微鏡用対物レンズＯＬでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１から構成され、第２レンズ群Ｇ２は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２２から構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凸レンズＬ２３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４の２枚のレンズからなるレンズ組と、両凸レンズＬ２５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２６の２枚のレンズからなるレンズ組と、両凸レンズＬ２７と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２８の２枚のレンズからなるレンズ組と、両凸レンズＬ２９と両凹レンズＬ３０と両凸レンズＬ３１の３枚のレンズからなるレンズ組と、両凹レンズＬ３２と両凸レンズＬ３３の２枚のレンズからなるレンズ組と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３４と両凸レンズＬ３５の２枚のレンズからなるレンズ組と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３６と両凸レンズＬ３７の２枚のレンズからなるレンズ組とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３８と両凹レンズＬ３９とから構成される。
【００１８】
図５に示す第３の実施形態に係る顕微鏡用対物レンズＯＬでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４１から構成され、第２レンズ群Ｇ２は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４２から構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凸レンズＬ４３と両凹レンズＬ４４の２枚のレンズからなるレンズ組と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４５と、両凸レンズＬ４６と両凹レンズＬ４７と両凸レンズＬ４８の３枚のレンズからなるレンズ組と、両凸レンズＬ４９と両凹レンズＬ５０と両凸レンズＬ５１の３枚のレンズからなるレンズ組と、両凸レンズＬ５２と両凹レンズＬ５３と両凸レンズＬ５４の３枚のレンズからなるレンズ組と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５５と両凸レンズＬ５６の２枚のレンズからなるレンズ組とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５７と両凹レンズＬ５８とから構成される。
【００１９】
一般に、本発明に係る顕微鏡用対物レンズＯＬのように、４０倍程度より大きな倍率を有し、高開口数の対物レンズにおいては、最も物体寄りのレンズ群の像側の曲率を不遊条件を満たすようにすることで、球面収差について無収差で正の屈折力を得る構成となっている。この構成のレンズで得られる正の屈折力は非常に大きく、無収差で効率良く倍率を稼ぐのには不可欠な構成である。
【００２０】
本発明に係る顕微鏡用対物レンズＯＬの第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズとし、像側の面の曲率を不遊条件かそれに近い条件とすることで、球面収差の発生を抑えつつ正の屈折力を稼ぎ、物体側の凹面によってペッツヴァル和を小さくして、像面湾曲の補正に寄与する。
【００２１】
第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１から続いて正の屈折力を有する単レンズを配置することにより、正の屈折力を稼ぐ構造とする。
【００２２】
第３レンズ群Ｇ３は全体として正の屈折力を有し、第２レンズ群Ｇ２から出射した発散光を収束光に変換するが、このとき、観察光（本発明の実施例では２４８±３ｎｍの光を使用）と自動焦点合わせ機構等に使用する光との色消しを行う為に下に示す条件式（１）を満たし、且つ、隣接したレンズの隣接面の曲率半径の符号が同じで、下に示す条件式（２）及び（３）を満たすような正と負の屈折力を有する２枚のレンズよりなるレンズ組を少なくとも５組以上配置する。この構成は、色消しと同時に凹面による収差補正効果を持たせる上でも必要となる。
【００２３】
【数１】
ν３Ｐ  ＞  ν３Ｎ                        （１）
２×ｄｍｉｎ  ＞  ｄｃｅｎｔｅｒ  ＋  ｄｅｄｇｅ                  （２）
｜ｒ１ａ｜  ＜  ｜ｒ２ａ｜，  ｜ｒ１ｂ｜  ＞  ｜ｒ２ｂ｜        （３）
但し、
ν３Ｐ：第３レンズ群Ｇ３中のレンズ組を構成する２つのレンズのうち正の屈折力を有するレンズのアッベ数
ν３Ｎ：第３レンズ群Ｇ３中のレンズ組を構成する２つのレンズのうち負の屈折力を有するレンズのアッベ数
ｄｍｉｎ：第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズのうち最も中心厚の薄いレンズの中心厚
ｄｃｅｎｔｅｒ：第３レンズ群Ｇ３中のレンズ組を構成する２つのレンズのレンズ間隔
ｄｅｄｇｅ：第３レンズ群Ｇ３中のレンズ組を構成する２つのレンズのエッジ空気間隔
ｒ１ａ：第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズのうち、最も物体側のレンズから最大有効径を有するレンズに至る区間に配置された凹レンズの物体側の曲率半径
ｒ２ａ：第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズのうち、最も物体側のレンズから最大有効径を有するレンズに至る区間に配置された凹レンズの像側の曲率半径
ｒ１ｂ：第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズのうち、最大有効径を有するレンズから第４レンズ群Ｇ４に至る区間に配置された凹レンズの物体側の曲率半径
ｒ２ｂ：第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズのうち、最大有効径を有するレンズから第４レンズ群Ｇ４に至る区間に配置された凹レンズの像側の曲率半径
【００２４】
上記のレンズ組は、接合レンズが使える構成では、接合レンズとして構成した方が都合が良い場合も多いが、本発明に係る顕微鏡用対物レンズＯＬでは、接合レンズを形成するために必要な接着剤に深紫外光が照射されることによって発生する諸問題に対応するために接合レンズは用いていない。しかし、上記のレンズ組は、収差補正上では接合レンズと近い効果を持ち、形状的にも接合レンズと近い形状となっていることから、以降の説明では「疑似接合レンズ」と呼ぶことにする。
【００２５】
第４レンズ群Ｇ４は全体として負の屈折力を有し、第３レンズ群Ｇ３から出射した収束光を平行光束に変換し、同時に主に上側コマ光束の収差補正に寄与する。また、この第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３とレンズ全長（物体面から顕微鏡用対物レンズＯＬの最終面までの距離）、若しくは同焦点距離のいずれか短い方の距離の１／６以上の距離の空気間隔を隔てて配置する。本対物レンズのような紫外領域で使用される対物レンズは、硝材の吸収による光量低下が大きいため、上記のような空気間隔を隔てることで硝材の吸収による光量低下を抑えることができる。
【００２６】
ところで、接合レンズを上述の疑似接合レンズで代用した場合、この疑似接合レンズの隣接面を単純に接合レンズを接合するための接着剤を剥いだ様な構成にすると、光線の入射角及び出射角が大きくなる傾向にあり、これにより偏心公差への効きが敏感になるという問題があった。このため、疑似接合レンズを用いた場合には、第２〜４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４を構成するレンズを透過する光線の入射角及び出射角を５０度以下に抑えることで、収差補正の性能を維持しつつ、偏心公差への効きを緩くすることができる。なお、第２〜第４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４を構成するレンズを透過する光線としては、物体面においてこの顕微鏡用対物レンズＯＬの光軸と交わる点から発する光束の主光線と最大開口数の光線、及び、物体面の最大物高から発する光束の主光線と上側及び下側コマ光線中の最大開口数の光線を対象とし、この光線の入射角及び出射角を５０度以下に抑えるように構成されている。
【００２７】
比較的大きな入射角及び出射角となる面を有したレンズが、設計上では収差が良好に補正される場合があることは知られているが、反面、このような面を有したレンズは偏心公差への効きが敏感になり、製造面の負担が大きくなる。そのため、接合レンズを使わない顕微鏡用対物レンズＯＬでは、上述のように、レンズ面の入射角及び出射角が大きくならないように構成する方が収差補正の性能及び偏心公差への効きが良好になる場合が多い。
【００２８】
例えば、発散光束中ではレンズの曲率を負にした方がレンズ面に対する入射角及び出射角を小さくすることができる。また、逆に収束光束中ではレンズの曲率を正にした方がレンズ面に対する入射角及び出射角を小さくすることができる。このため、第３レンズ群Ｇ３中のレンズ組を構成する疑似接合レンズの隣接面を、上述のように、発散光束中では曲率を負にし、収束光束中では曲率を正にするように構成することにより、第２〜４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４を構成するレンズを透過する光線の入射角及び出射角を５０度以下に抑えることができ、偏心公差への効きを緩くすることができる。
【００２９】
第３レンズ群Ｇ３を以上のような構成とするためには、第２レンズ群Ｇ２から出射された発散光束を第３レンズ群Ｇ３で収束光に変換する際に、第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズで徐々に変換するように構成する。そのため、第３レンズ群Ｇ３を構成する凹レンズが条件式（３）満たすようにするとともに、第３レンズ群Ｇ３の最大有効径を有するレンズを挟んで物体側と像側にそれぞれレンズ組を配置し、最大有効径を有するレンズの物体側が概ね発散光束となるようにし、像側が概ね収束光束となるようにし、この最大有効径を有するレンズで光束が最大となるように構成する。そして、上述のように、概ね発散光束である光線が透過する最大有効径を有するレンズより物体側に配置された疑似接合レンズで構成されたレンズ組の隣接面の曲率を負とし、概ね収束光束である光線が透過する最大有効径を有するレンズより像側に配置された疑似接合レンズで構成されたレンズ組の隣接面の曲率を正とする。
【００３０】
このとき、第３レンズ群Ｇ３において、最大有効径を有するレンズより物体側に配置されたレンズ組の隣接面は負の曲率となるため、このレンズ組を構成する２つのレンズのうち物体側に配置されたレンズの隣接面は正の屈折力を有し、像側に配置されたレンズの隣接面は負の屈折力を有する。よって、最大有効径を有するレンズより物体側に配置されたレンズ組は、物体側から順に正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを順に配置した疑似接合レンズとする方が都合がよい。同様に、最大有効径を有するレンズより像側に配置されたレンズ組の隣接面は正の曲率となるため、このレンズ組を構成する２つのレンズのうち物体側に配置されたレンズの隣接面は負の屈折力を有し、像側に配置されたレンズの隣接面は正の屈折力を有する。そのため、最大有効径を有するレンズより像側に配置されたレンズ組は、物体側から順に負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズを順に配置した疑似接合レンズとする方が都合が良い。
【００３１】
なお、色消しが必要な光学系では条件式（１）を満たすような正負の屈折力を有するレンズの屈折力を適度に強くして組み合わせることにより、色消しを行っている。そのため、第３レンズ群Ｇ３中のレンズ組を構成する２枚の正及び負の屈折力を有するレンズの配置を上述のように構成すると、両凸レンズや両凹レンズを用いたレンズ組を構成することができるため屈折力を上げることが容易である。一方、レンズ組を構成する正及び負の屈折力を有するレンズの配置を逆にして第３レンズ群Ｇ３を構成することも可能であるが、上述のように最大有効径を有するレンズより物体側に配置されたレンズ組の隣接面を負の曲率とし、最大有効径を有するレンズより像側に配置されたレンズ組の隣接面を正の曲率とした場合、レンズ組を構成する２枚のレンズは両方ともメニスカスレンズで構成する必要があり、レンズの屈折力を上げるのが難しくなる場合がある。
【００３２】
色消しという観点からすると、一般に接合レンズでは３枚接合レンズの方が２枚接合レンズより２次分散性の向上に寄与する。そのため、第３レンズ群Ｇ３に、正負正あるいは負正負の屈折力を有する３枚のレンズからなり、この３枚のレンズが条件式（２）を満たすような疑似接合レンズであるレンズ組を有するように構成することが好ましい。このとき、３枚のレンズからなる疑似接合レンズを用いると、凹レンズの曲率が物体側と像側で符号が逆になる両凹レンズで構成される場合がある。この場合にも条件式（３）を満たすような構成にすると、この凹レンズを透過する光線の入射角及び出射角を極力小さくすることができるため、偏心公差への効きを抑えることができる。
【００３３】
また、レンズ系内の少数のレンズが大きな屈折力を有するような構成とすると、その大きな屈折力を有するレンズが特に偏心公差に対して効きが大きくなる場合が多く、偏心公差への効きを緩めるという観点からは避けたい構成である。しかしながら、一方で適当な場所に大きな屈折力を有するレンズを配置すると、収差補正上有利な場合もある。このため、第３レンズ群Ｇ３を下記に示す条件式（４），（５）を満たすようなレンズの構成にすると、収差補正の性能と偏心公差への効きの両方が良好となり、バランスの良いレンズ系とすることができる。逆に、この条件式（４），（５）で表される条件を超えると、偏心公差への効きが厳しくなり、製造面の負担が増大して設計値通りの性能を出すことが難しくなる。
【００３４】
【数２】
Ａｍａｘ  ／  Ａｍｉｎ  ＜  ２                  （４）
Ｂｍａｘ  ／  Ｂｍｉｎ  ＜  ２                  （５）
但し、
Ａｍａｘ：第３レンズ群Ｇ３中の正の屈折力を有するレンズの有効径（Ｄ）に対する焦点距離（ｆ）の割合（ｆ／Ｄ）の最大値
Ａｍｉｎ：第３レンズ群Ｇ３中の正の屈折力を有するレンズの有効径（Ｄ）に対する焦点距離（ｆ）の割合（ｆ／Ｄ）の最小値
Ｂｍａｘ：第３レンズ群Ｇ３中の負の屈折力を有するレンズの有効径（Ｄ）に対する焦点距離（ｆ）の割合（ｆ／Ｄ）の最大値
Ｂｍｉｎ：第３レンズ群Ｇ３中の負の屈折力を有するレンズの有効径（Ｄ）に対する焦点距離（ｆ）の割合（ｆ／Ｄ）の最小値
【００３５】
また、同様の理由から、下記に示す条件式（６）を満たすように、第３レンズ群Ｇ３を構成する凸レンズの焦点距離を制限して正の屈折力を分散させることにより、偏心公差への効きを緩くするとともに、収差補正の性能にも悪影響が出ない構成することが可能となる。
【００３６】
【数３】
ｆ３Ｐ  ／  ｆａｌｌ  ＞  ６                  （６）
但し、
ｆ３Ｐ：第３レンズ群Ｇ３中の凸レンズの焦点距離
ｆａｌｌ：顕微鏡用対物レンズＯＬの全体の焦点距離
【００３７】
さらに、可視領域や赤外領域の特定の単波長光線と観察光との軸上色消しを実現すると、この単波長を使用した自動焦点合わせ機構をフォーカスのオフセットをすることなく実現できる為、装置構成上有利である。
【００３８】
以上説明したような諸条件を満たすように本発明に係る顕微鏡用対物レンズＯＬを構成することにより、接合レンズを用いない単レンズのみの構成でも、収差補正の性能と偏心公差への効きを良好にすることができ、高倍率（４０倍程度以上）で開口数が０．９程度に達し、深紫外波長領域で使用することを目的とした顕微鏡用対物レンズＯＬを得ることができる。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明に係る顕微鏡用対物レンズの具体的な実施例について説明する。下に示す３つの実施例では、上述した第１〜３の実施形態に係る顕微鏡用対物レンズＯＬそれぞれに対応しており、従って、第１〜３の実施形態についてのレンズ構成図（図１、図３及び図５）はそれぞれ、下の第１〜３の実施例のレンズ構成を示している。
【００４０】
（第１実施例）
下の表１に、本第１実施例における各レンズの諸元を示す。表１における面番号１〜３９は本第１実施例に係る顕微鏡用対物レンズＯＬに関するものであり、それぞれ図１における符号１〜３９に対応する。また、表１におけるｆａｌｌは顕微鏡用対物レンズＯＬの焦点距離を、Ｎ．Ａ．は開口数を、βは倍率を、ｒはレンズの曲率半径を、ｄはレンズの面の間隔を、νはアッベ数を、ｎは基準光線（２４８ｎｍ）に対する屈折率を示しており、他の実施例においても同様である。また、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆａｌｌ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さの単位は、特記の無い場合、一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることができる。
【００４１】
【表１】
2004212920.tif 000003
2004212920.tif 000004
2004212920.tif 000005
【００４２】
このように第１実施例では、上記条件式（１）〜（６）は全て満たされていることが分かる。また、対物レンズの全長の１／６が１０．６９、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が１４．１０であるので、Ｇ３とＧ４の間隔に関する条件も満たしている。
【００４３】
図２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は開口数を、ｙは像高を、Ｌは２４８ｎｍの光線を、Ｋは２５１ｎｍの光線を、Ｍは２４５ｎｍの光線をそれぞれ示している。また、非点収差では、実線はサジタル像面を示し、破線はメリジオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。
【００４４】
以上の各収差図から明らかなように、本実施例では諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００４５】
（第２実施例）
下の表２に、本第２実施例における各レンズの諸元を示す。表２における面番号１〜３９は本第２実施例に係る顕微鏡用対物レンズＯＬに関するものであり、それぞれ図３における符号１〜３９に対応する。
【００４６】
【表２】
2004212920.tif 000006
2004212920.tif 000007
2004212920.tif 000008
【００４７】
このように第２実施例では、上記条件式（１）〜（６）は全て満たされていることが分かる。また、対物レンズの全長の１／６が１０．６５、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が１４．４５であるので、Ｇ３とＧ４の間隔に関する条件も満たしている。
【００４８】
図４は、第２実施例における諸収差図を示している。以上の各収差図から明らかなように、本実施例では諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００４９】
（第３実施例）
下の表３に、本第３実施例における各レンズの諸元を示す。表３における面番号１〜３７は本第３実施例に係る顕微鏡用対物レンズＯＬに関するものであり、それぞれ図５における符号１〜３７に対応する。
【００５０】
【表３】
2004212920.tif 000009
2004212920.tif 000010
2004212920.tif 000011
【００５１】
このように第３実施例では、上記条件式（１）〜（６）は全て満たされていることが分かる。また、対物レンズの全長の１／６が１０．６７、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が１２．９６であるので、Ｇ３とＧ４の間隔に関する条件も満たしている。
【００５２】
図６は、第３実施例における諸収差図を示している。以上の各収差図から明らかなように、本実施例では諸収差が良好に補正されていることがわかる。なお、第１〜３の実施例のいずれにおいても、自動焦点合わせ機構等に使用する光線（７７０ｎｍ）に対しても軸上色消しがなされている。
【００５３】
なお、上述の第１〜３実施例において示した顕微鏡用対物レンズは無限遠補正型であるため、例えば、図７に示す結像レンズＩＬとともに使用される。この結像レンズＩＬは、物体側から順に、両凸レンズＬ６１と両凹レンズＬ６２との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６３と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ６４との接合レンズとから構成される。この結像レンズＩＬを構成する各レンズの諸元を下の表４に示す。なお、表４における面番号１〜６は結像レンズＩＬに関するものであり、それぞれ図７における符号１〜６に対応する。
【００５４】
【表４】
2004212920.tif 000012
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る顕微鏡用対物レンズによれば、接合レンズを用いない単レンズのみの構成でも、収差補正の性能と偏心公差への効きを良好にすることができ、高倍率（４０倍程度以上）で開口数が０．９程度に達し、深紫外波長領域で使用することを目的とした顕微鏡用対物レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る顕微鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る顕微鏡用対物レンズの諸収差図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る顕微鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る顕微鏡用対物レンズの諸収差図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係る顕微鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係る顕微鏡用対物レンズの諸収差図である。
【図７】本発明に係る顕微鏡用対物レンズと組み合わせて使われる結像レンズの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
ＯＬ  顕微鏡用対物レンズ
Ｇ１  第１レンズ群
Ｇ２  第２レンズ群
Ｇ３  第３レンズ群
Ｇ４  第４レンズ群
【図１】
2004212920.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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