(57)【要約】【課題】  シンプルな構成で、手間をかけることなく光量分布を一定にしたまま容易に球面収差補正を行うこと。【解決手段】  平行光束状態で光束Ｌを射出する射出手段と、光束Ｌを集光する集光光学系３と、射出手段と集光光学系３との間の光束中に、該光束の光軸方向に沿って移動可能に配されて、１枚以上のレンズにより構成された第１レンズ群４と、該第１レンズ群４と集光光学系３との間の光束中に固定された状態で配されて、１枚以上のレンズにより構成された第２レンズ群５と、光束Ｌを集光したい位置までの距離に応じて、第１レンズ群４を移動させる移動手段６とを備え、第２レンズ群５は、後側焦点位置が集光光学系３の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されている光学系１を提供する。【選択図】    図３
2005316068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行光束状態で光束を射出する射出手段と、
前記光束を集光する集光光学系と、
前記射出手段と前記集光光学系との間の前記光束中に、該光束の光軸方向に沿って移動可能に配されて、１枚以上のレンズにより構成された第１レンズ群と、
該第１レンズ群と前記集光光学系との間の前記光束中に固定された状態で配されて、１枚以上のレンズにより構成された第２レンズ群と、
前記光束を集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させる移動手段とを備え、
前記第２レンズ群は、後側焦点位置が前記集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されていることを特徴とする光学系。
【請求項２】
請求項１記載の光学系において、
前記集光光学系が、前記光束を媒質中に集光させ、
前記移動手段が、集光したい前記媒質の屈折率及び媒質表面から集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させることを特徴とする光学系。
【請求項３】
レーザ光を射出するレーザ光源と、
該レーザ光源から射出された前記レーザ光の光束を平行光束にする平行光束手段と、
前記平行光束状態の前記レーザ光を媒質中に集光させると共に集光点からの光を再集光する集光光学系と、
前記媒質中での集光点を、前記レーザ光の光軸方向に対して垂直な方向に走査可能な走査手段と、
前記レーザ光源と共役な位置に配されて、前記集光光学系により再集光された前記光を検出する光検出器と、
前記平行光束手段と前記集光光学系との間の前記平行光束中に、該平行光束の光軸方向に沿って移動可能に配されて、１枚以上のレンズにより構成された第１レンズ群と、
該第１レンズ群と前記集光光学系との間の前記平行光束中に固定された状態で配されて、１枚以上のレンズにより構成された第２レンズ群と、
前記レーザ光を集光したい前記媒質の屈折率及び媒質表面から集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させる移動手段とを備え、
前記第２レンズ群は、後側焦点位置が前記集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されていることを特徴とする光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学系の瞳面内に入射する光量、光量分布を一定にしたままで光源位置を変えることができる光学系に関する。特に、媒質中の深さの異なる部分に集光させることができる最適な光学系、若しくは、集光位置を変えるのに適した光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、媒質中の異なった深さ部分に集光したいという要求があるが、その場合球面収差の発生を招いてしまう。例えば、生物分野において、顕微鏡標本を作製する場合には、ほとんどの場合スライドガラスの上に試料を置き、その上にカバーガラスを載せて封入するカバーガラス付きの標本が一般的であるが、顕微鏡によりカバーガラスの厚みの異なる標本を観察するような場合に上述した球面収差が発生してしまう。また、例えば、工業分野では、ＬＣＤ用のガラスには厚みの異なるものがあり、基板越しに観察する場合にも球面収差が発生してしまう。異なる厚み（深さ）部を観察しようとした場合、集光性能が変化（劣化）してしまっていた。
【０００３】
そこで、従来より、球面収差の補正を行って集光性能の変化を抑えながら上述したような厚みの異なる部分に集光させるために、様々な技術が採用されている。
そのうちの１つとして、例えば、厚みの異なる平行平板ガラスを対物レンズ等の集光光学系の先端に着脱可能に配置するものが知られている。
また、例えば、倍率４０×程度、ＮＡ０．９３の超広視野の範囲にわたって諸収差が良好に補正され、カバーガラス厚の変動による性能劣化も少ない顕微鏡用補正環付き対物レンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。  
更に、合成焦点距離が無限遠（No Power Lens）の球面収差補正光学系を光軸方向に移動させて球面収差を補正する光学系も知られている（例えば、特許文献２参照）。
更には、図２２に示すように、対物レンズ５０と光源５１との間に、球面収差補正レンズ５２を配置し、この球面収差補正レンズ５２を光軸に沿って移動させることにより球面収差を補正する顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−１１９２６３号公報（図１等）
【特許文献２】特開２００３−１７５４９７号公報（図１等）
【特許文献３】特開２００１−８３４２８号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した球面収差補正のうち、平行平板ガラスを利用したものは、平行平板ガラスの傾き等による性能劣化が大きい。そのため、平行平板を保持する枠に高精度が要求され、また、平行平板の枠への固定も精度が必要になることから高価になる。また、小さいＷＤの中で、手動により交換を行う必要があり、非常に手間のかかる作業であった。更に、連続可変を行うことが難しかった。
また、上記特許文献１に記載の補正環対物レンズでは、高精度であるため価格が高く、低コスト化を図ることができない。また、集光位置に応じて自動で球面収差量を調整することが難しく自動化への対応が困難なものである。
また、上記特許文献２に記載の光学系では、合成焦点距離が、無限遠のレンズで補正を行うため球面収差を補正した場合でも集光位置は変化しない。媒質中の異なった部分に集光しようとすると必ずＷＤが変わり、ＷＤ一定の下での収差補正を行うことができなかった。また、ビームエキスパンダ以外に球面収差補正光学系が必要となるので構成が複雑で、部品点数が多くなり、低コスト化を図ることが困難であった。
【０００５】
また、上記特許文献３に記載の顕微鏡装置では、図２２に示すように、球面収差補正レンズ５２を光軸方向に移動させることにより、球面収差の補正を行うことができるが、球面収差補正レンズ５２の移動に伴い対物レンズ５０に入射する光束径が変化してしまう。即ち、光束の広がりが変化してしまう。そのため、図２３に示すように、光量が変化してしまい、標本面上での明るさが変化してしまう。ここで、画像取得手段がある場合には、画像の明るさを検出し、明るさによって光源のパワーを変化させる。画像側で明るさをコントロールする等により、明るさを一定にできるが、装置構成が複雑になる等の問題がある。
また、瞳面内での光量分布がある場合には、光量分布も変化する恐れがあった。このような光量分布の変化により、集光性能が変化するという問題があった。更に、画像取得手段からの電気信号に基づいて球面収差補正レンズを移動するため、時間のかかるものであった。
【０００６】
一方、観察を行う際、ピント位置を変更させる場合には、標本等を載置したステージを光軸方向に移動させたり、光学系自体を光軸方向に移動させる等の構成が一般的に採用されている。
しかしながら、ステージに載せる標本には、１２インチウエハ等の大きいものがあり、高精度に位置を移動させるには装置が大型化せざるを得なかった。また、光学系自体を移動させる場合には、精度良く移動させることが困難であった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的はシンプルな構成で、手間をかけることなく光量分布を一定にしたまま容易に球面収差補正を行うことができる光学系を提供することである。更には、簡単な構成で集光位置を変化させることを可能にする光学系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、平行光束状態で光束を射出する射出手段と、前記光束を集光する集光光学系と、前記射出手段と前記集光光学系との間の前記光束中に、該光束の光軸方向に沿って移動可能に配されて、１枚以上のレンズにより構成された第１レンズ群と、該第１レンズ群と前記集光光学系との間の前記光束中に固定された状態で配されて、１枚以上のレンズにより構成された第２レンズ群と、前記光束を集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させる移動手段とを備え、前記第２レンズ群は、後側焦点位置が前記集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されている光学系を提供する。
【０００９】
この発明に係る光学系においては、射出手段により平行光束状態で射出された光束が、第１レンズ群及び第２レンズ群でそれぞれ屈折した後、集光光学系に入射して集光される。この際、移動手段により、第１レンズ群を光軸方向に移動させることで、光源位置を光軸方向に移動させることができる。即ち、第１レンズ群を移動させることで、第２レンズ群から見た光源位置を変えることができ、更には前記集光光学系から見た実質的な光源位置の変更が行える。
また、第１レンズ群に入射する光束は、平行光束状態であるので、瞳面内の光量分布を一定にすることができる。従って、集光性能の変化を抑えることができる。
【００１０】
ここで、図１を参照してより具体的に説明する。図１に示すように、第１のレンズ（第１レンズ群）は、平行光束中に配置されており、該第１のレンズが光軸に沿って移動した場合でも、第１のレンズに入射する光線の光軸からの距離（ｓ）が一定であれば、第１のレンズを通過した後の光線の角度（ｑ）は変化しない（平行である）。それら角度が変化しない（平行な）光線は、第２のレンズ（第２レンズ群）の後側焦面上の１点に集光する（必ず通る）。第２のレンズの後側焦点位置と集光光学系の入射瞳位置とが、一致するように配置されいるので、第１のレンズに入射した平行光束は、第１のレンズの位置によらず、集光光学系の入射瞳位置で常に同じ光束径となり、集光光学系でけられることなく集光する。
即ち、集光したい位置までの距離に応じて、第１レンズ群を移動させることで、集光光学系による集光位置を光軸方向に移動することができる。更に、第２レンズ群により、集光光学系に入射する光束径を変化することがないので、従来のような集光位置での光量の変化や瞳面内での光量分布の変化を略０にすることができる。        
【００１１】
また、図１においては、第２のレンズ（第２レンズ群）の後側焦点位置を、集光光学系の入射瞳位置に一致させることにより、集光位置での光量の変化や瞳面内の光量分布の変化を略０にすることができるが、これら２つの位置を互いに近傍に位置させる（つまり、第２のレンズの後側焦点位置を集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配置させる）ことで、同等の効果を得ることができる。より具体的に図２を参照して説明する。
図２に示すように、第２のレンズ（第２レンズ群）の後側焦点位置と集光光学系の入射瞳位置とのズレ量をｄ１、第２のレンズの焦点距離をｆ２、第１のレンズ（第１レンズ群）が移動した時の集光光学系に入射する光束径の変動率（第２のレンズの後側焦点位置での光束径を基準）をｘ％とすると、
ｘ＝１００×（ｄ１×ｄ）／（ｆ２２）で表される。
即ち、この式を書き換えると、ｄ１＝（ｆ２２）／ｄ×（ｘ／１００）となる。    
ここで、第２のレンズの後側焦点位置と集光光学系の入射瞳位置とが一致した場合には、ｄ１＝０となる。即ち、第１のレンズが移動しても集光光学系に入射する光束径は変化しない（ｘ＝０）。
この状態に配置するのが最も良いが、ｄ１≦０．２×ｆ２２／ｄとすることで、光束径の変動率ｘ≦２０（±１０％以下）を確保できる。
更には、ｄ１≦０．１×ｆ２２／ｄとすることで、光束径の変動率ｘ≦１０（±５％以下）とすることができる。
更に好ましくは、ｄ１≦０．０６×ｆ２２／ｄとすることで、光束径の変動率ｘ≦６（±３％以下）を確保することができる。
【００１２】
更に、第１レンズ群を移動させるだけで、光源位置の変更が行えるので、従来のように集光光学系やステージ等を光軸方向に動かす必要がない。従って、構成のシンプル化を図ることができ、手間をかけることなく容易に球面収差補正を行うことができる。また、従来の補正環対物レンズ等のように、特別な光学系を備える必要がないことからも、構成のシンプル化が図れ、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の光学系において、前記集光光学系が、前記光束を媒質中に集光させ、前記移動手段が、集光したい前記媒質の屈折率及び媒質表面から集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させる光学系を提供する。
【００１４】
この発明に係る光学系においては、移動手段が、集光したい媒質の屈折率及び媒質表面から集光したい位置までの距離に応じて第１レンズ群を移動させるので、より正確に媒質の表面から所望する深さに光束を集光させることができると共に、球面収差の発生量をより抑えることができる。従って、集光性能の向上を図ることできる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、レーザ光を射出するレーザ光源と、該レーザ光源から射出された前記レーザ光の光束を平行光束にする平行光束手段と、前記平行光束状態の前記レーザ光を媒質中に集光させると共に集光点からの光を再集光する集光光学系と、前記媒質中での集光点を、前記レーザ光の光軸方向に対して垂直な方向に走査可能な走査手段と、前記レーザ光源と共役な位置に配されて、前記集光光学系により再集光された前記光を検出する光検出器と、前記平行光束手段と前記集光光学系との間の前記平行光束中に、該平行光束の光軸方向に沿って移動可能に配されて、１枚以上のレンズにより構成された第１レンズ群と、該第１レンズ群と前記集光光学系との間の前記平行光束中に固定された状態で配されて、１枚以上のレンズにより構成された第２レンズ群と、前記レーザ光を集光したい前記媒質の屈折率及び媒質表面から集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させる移動手段とを備え、前記第２レンズ群は、後側焦点位置が前記集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されている光学系を提供する。
【００１６】
この発明に係る光学系においては、レーザ光源から射出されたレーザ光が、平行光束手段により平行光束に変換されて第１のレンズ群に入射し、該第１レンズ群及び第２レンズ群でそれぞれ屈折した後、集光光学系により媒質中に集光されると共に、再集光されて光検出器により検出される。この際、移動手段により、第１レンズ群を光軸方向に移動させることで、光源位置を光軸方向に移動させることができる。即ち、第１レンズ群を移動させることで、第２レンズ群から見た光源位置を変えることができ、更には、前記集光光学系から見た実質的な光源位置の変更が行える。これにより、媒質中の深さに応じて球面収差を極力抑えることができる。
また、第１レンズ群に入射する光束は、平行光束状態であるので、第１レンズ群を光軸方向に移動させて各位置で光束を屈折させたとしても、光束を同じ屈折角で射出する。
【００１７】
また、第２レンズ群は、後側焦点位置が集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されているので、第２レンズ群に入射した光は、確実に集光光学系により集光される。ここで、集光したい位置までの距離に応じて、第１レンズ群を移動させることで、第２レンズ群に入射する位置を変更できるので、所望する集光点での球面収差の発生量を極力抑えることができる。また、第２レンズ群により、光束を変化させることなく確実に集光光学系に入射可能であるので、従来のように光量の変化や、瞳面内の光量分布が変化することを抑えることができる。つまり、集光光学系への入射光量を一定にすることができると共に、瞳面内の光量分布を一定にすることができ、明るさ、集光性能の変化を抑えることができる。従って、集光性能の変化を抑えることができる。
このように、球面収差の発生量を極力抑えることができるので、収差が少ない光を再集光して正確な観察像を得ることができる。従って、高精度に媒質中の観察を行うことができる。また、走査手段により、集光点の走査が行えるので、媒質の全体領域に亘って観察を行うことができる。
【００１８】
更に、第１レンズ群を移動させるだけで、光源位置の変更が行えるので、従来のように集光光学系やステージ等を動かす必要がない。従って、構成のシンプル化を図ることができ、手間をかけることなく容易に球面収差補正を行いながら媒質中の観察を行うことができる。また、従来の補正環対物レンズ等のように、特別な光学系を備える必要がないことからも、構成のシンプル化が図れ、低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係る光学系によれば、媒質中の集光したい位置までの距離に応じて、第１レンズ群を移動させることで、第２レンズ群に入射する光束の位置を変える、即ち、集光光学系から見た実質的な光源位置の変更が行えるので、所望する集光点での球面収差の発生量を極力抑えることができる。また、後側焦点位置が集光光学系の入射瞳位置に一致した第２レンズ群により、集光光学系の入射瞳に入射する光束径を変化させることがないので、従来のように光量の変化や、瞳面内での光量分布が変化することを抑えることができる。従って、集光性能の変化を抑えることができる。
更に、第１レンズ群を移動させるだけで、光源位置の変更が行えるので、構成のシンプル化を図ることができ、手間をかけることなく容易に球面収差補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る光学系の第１実施形態を、図３及び図４を参照して説明する。
本実施形態の光学系１は、図３に示すように、平行光束状態で光束Ｌを射出する図示しない射出手段と、光束Ｌを集光する対物レンズ２を有する集光光学系３と、射出手段と対物レンズ２との間の光束中に、光束Ｌの光軸方向に沿って移動可能に配された第１のレンズ（第１レンズ群）４と、該第１のレンズ４と対物レンズ２との間に光束中に固定された状態で配された第２のレンズ（第２レンズ群）５と、光束Ｌを集光したい位置までの距離に応じて、第１のレンズ４を移動させる移動手段６とを備えている。
【００２１】
上記第１のレンズ４は、両凹レンズであり、図示しないレンズ枠に固定されている。上記移動手段６は、レンズ枠に接続されており、レンズ枠を介して第１のレンズ４を移動可能とされている。また、移動手段６は、図示しない制御部に接続されており、該制御部からの信号を受けて作動するようになっている。
この制御部は、所定の情報を入力可能な入力部と、該入力部により入力された各入力情報（入力データ）に基づいて第１のレンズ４の移動量を計算する計算部とを備えており、計算結果に応じて移動手段６を所定量移動させるようになっている。また、制御部は、移動手段６の制御に加え、第１のレンズ４の移動終了後に光束Ｌを射出させるように射出手段の制御も同時に行うようになっている。
また、上記第２のレンズ５は、凸レンズであり、平面側を第１のレンズ４側に向けて、即ち、凸面側を対物レンズ２側に向けて、後側焦点位置が対物レンズ２の入射瞳位置の少なくとも近傍になる位置に配されている。
【００２２】
このように構成された光学系１により、光束Ｌを集光させる場合について説明する。
まず、図４に示すように、制御部の入力部に、基準位置から光束Ｌを集光させたい集光点までの移動量を入力する（Ｓ１）。計算部は、この入力データに基づいて移動手段６の移動量の計算を行う（Ｓ２）。計算終了後、制御部は、計算結果に基づいて移動手段６を光束Ｌの光軸方向に移動させるよう制御して、第１のレンズ４を所定の位置に移動させる（Ｓ３）。
【００２３】
第１のレンズ４の移動終了後、制御部は、射出手段に信号を送り光束Ｌを射出させる。射出された光束Ｌは、平行光束状態で第１のレンズ４で屈折して、発散光状態となり、第２のレンズ５に入射する。つまり、第１のレンズ４を移動させることで、光軸方向における光束Ｌの発散点位置を変更している。発散光となった光束Ｌは、第２のレンズ５により再度屈折した後、対物レンズ２に入射して所望する位置に集光される（Ｓ４）。
【００２４】
次に、上述した集光点とは異なる位置に光束Ｌを集光させる場合には、上述したと同様に基準位置から新たな集光点までの移動量を入力部に入力する。制御部は、計算部による計算結果に基づいて、移動手段６を作動させて第１のレンズ４を光軸方向に沿って移動させる。これにより、射出手段により射出された光束Ｌは、上述した位置とは異なる位置で屈折して発散光状態となって第２のレンズ５に入射する。この際、光束Ｌは、第１のレンズ４に平行光束状態で入射するので、第１のレンズ４の位置に関係なく常に同じ角度で屈折して第２のレンズ５に入射する。従って、光束Ｌは、瞳面内での光量及び光量分布が同じ状態で対物レンズ２により集光される。
【００２５】
このように、本実施形態の光学系１によれば、第１のレンズ４を移動させることで、光束Ｌの発散点位置を変更でき、即ち、実質的な光源位置の変更が行え、瞳面内での光量及び光量分布を一定にしたまま集光ポイント（集光点）を所望の位置に変更することができ、その位置（各集光点）での球面収差の発生量を極力抑えることができる。
また、第１のレンズ４を移動させるだけの構成であるので、容易に構成して低コスト化を図ることができると共に、手間がかかることはない。
【００２６】
ここで、上記第１実施形態で説明した第１のレンズ及び第２のレンズのより具体的な構成例を図５に示す。また、各レンズを、表１に示すよう設定する。
なお、表１において、Ｒはレンズの曲率半径であり、ｄはレンズの肉厚若しくは空気間隔、ｎは屈折率である。    
【００２７】
【表１】
2005316068.tif 000003
【００２８】
次に、本発明の光学系の第２実施形態を、図６を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第１のレンズ４が両凸レンズであったのに対し、第２実施形態の光学系は、第１のレンズ４が凸レンズであり、平面側が第２のレンズ５側に向いて配されている点である。
本実施形態の場合も第１実施形態と同様に、第１のレンズ４の位置に関係なく、平行光束状態で入射した光束Ｌは、常に同じ角度で屈折して第２のレンズ５に入射する。よって、本実施形態は、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００２９】
次に、本発明の光学系の第３実施形態を、図７を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、第２レンズ群が、１枚の凸レンズ、即ち、第２のレンズ５から構成されていたのに対し、第３実施形態の第２レンズ群１０は、２枚のレンズ１１、１２により構成されている点である。
即ち、本実施形態の第２レンズ群１０は、図７に示すように、第１レンズ群である凸レンズ４側に配された両凹レンズ１１及び該両凹レンズ１１に隣接して配された両凸レンズ１２により構成されている。なお、第２レンズ群１０全体の後側焦点位置が、対物レンズ２の入射瞳位置の近傍に位置するようになっている。
【００３０】
本実施形態の光学系は、第２実施形態と同様の作用効果を奏することができ、更に、第２レンズ群１０と対物レンズ２との間隔（距離）を大きくすることができるので、その間に他の観察系等を配置することが可能となり、設計の自由度を向上することができる。
【００３１】
ここで、上記第３実施形態で説明した第１のレンズ及び第２のレンズ群のより具体的な構成例を図８に示す。また、各レンズを、表２に示すよう設定する。
なお、表２において、Ｒはレンズの曲率半径であり、ｄはレンズの肉厚若しくは空気間隔、ｎは屈折率である。    
【００３２】
【表２】
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上記表２及び図８に示すように、第２のレンズ群を凹レンズ、凸レンズに構成することで、第２のレンズ群の焦点距離である４０ｍｍよりも第２のレンズ群最終面から第２のレンズ群の後側焦点位置までの距離を大きくすることができる。        
【００３３】
次に、本発明の光学系の第４実施形態を、図９を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第１レンズ群が、１枚の両凹レンズ、即ち、第１のレンズ４から構成されていたのに対し、第４実施形態の第１レンズ群１５は、２枚のレンズ１６、１７により構成されている点である。
即ち、本実施形態の第１レンズ群１５は、図９に示すように、凸部を射出手段側に向けて配された凸レンズ１６及び該凸レンズ１６に隣接して配された両凹レンズ１７により構成されている。また、本実施形態の第２レンズ群は、１枚の両凸レンズ１８から構成されている。
【００３４】
本実施形態の場合も第１実施形態と同様に、第１のレンズ群１５の位置に関係なく、平行光束状態で入射した光束Ｌは、常に同じ角度で屈折して第２のレンズ１８に入射して、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
更に、２枚のレンズ１６、１７による第１レンズ群１５の合成焦点距離をｆ１、１枚の両凸レンズ１８の焦点距離をｆ２とすると、｜ｆ１｜＝｜ｆ２｜とすることで、対物レンズ２の入射瞳に入射する光束径と、第１レンズ群１５に入射する光束径とを等しくしたままの状態で、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３５】
次に、本発明の光学系の第５実施形態を、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、この第５実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第５実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、光束Ｌを単に所望する位置に集光させたのに対し、第５実施形態の光学系は、光束Ｌを媒質Ａの表面から異なる深さに集光させる点である。
即ち、本実施形態の光学系は、対物レンズ２が光束Ｌを媒質中に集光させ、移動手段６が、集光したい媒質Ａの屈折率及び媒質の表面から集光したい位置までの距離に応じて、第１のレンズ４（第１のレンズ群）を移動させるようになっている。
【００３６】
このように構成された光学系により、媒質Ａの表面から深さの異なる位置に光束Ｌを集光させる場合について説明する。
まず、図１１に示すように、制御部の入力部に媒質Ａの屈折率、媒質の表面から集光したい位置までの距離、例えば、５０μｍ及び集光光学系３のＮＡの入力を行う（Ｓ５）。計算部は、この入力データに基づいて第１のレンズ４の移動量の計算を行う（Ｓ６）。計算終了後、制御部は、計算結果に基づいて移動手段６を光軸方向に移動させるよう制御して、第１のレンズ４の位置を所定の位置に移動させる（Ｓ７）。
第１のレンズ４の移動終了後、制御部は、射出手段から平行光束状態の光束Ｌを射出させる。これにより、光束Ｌは、媒質Ａの表面から所望する位置に、球面収差の発生量を極力抑えた状態で集光される（Ｓ８）。
【００３７】
上述したように、入力部に入力した距離に応じて、第１のレンズ４を移動させて光束Ｌを集光させるので、光束Ｌを所望する深さに球面収差の発生量をより抑えた状態で集光させることができ、集光性能の向上を図ることができる。
【００３８】
ここで、上記第５実施形態で説明した第１のレンズ群及び第２のレンズのより具体的な構成例を図１２に示す。また、各レンズを、表３に示すよう設定する。
なお、表３において、Ｒはレンズの曲率半径であり、ｄはレンズの肉厚若しくは空気間隔、ｎは屈折率である。    
【００３９】
【表３】
2005316068.tif 000005
上記表３及び図１２に示すように、第１のレンズ群を凸レンズ、凹レンズの構成として、第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ１＝−４０と、第２のレンズの合成焦点距離ｆ２＝４０との絶対値が等しくなるようにしている。このように構成することで、第１のレンズ群及び第２のレンズの近辺で光束を集光させることなく、第１のレンズ群への入射光束径と第２のレンズの後側焦点位置での光束径とを略同程度とすることができる。  
【００４０】
次に、本発明の光学系の第６実施形態を、図１３を参照して説明する。なお、この第６実施形態においては、第５実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第６実施形態と第５実施形態との異なる点は、第５実施形態では、光束Ｌを媒質Ａの表面から深さの異なる位置に単に集光させたのに対し、第６実施形態の光学系は、レーザ光Ｌ’を媒質Ａの表面から異なる深さに集光させると共に再集光して観察を行う点である。
【００４１】
即ち、本実施形態のレーザ光学系（光学系）２０は、レーザ光Ｌ’を射出するレーザ光源２１と、該レーザ光源２１から射出されたレーザ光Ｌ’の光束を平行光束にする結像レンズ（平行光束手段）２２と、平行光束状態のレーザ光Ｌ’を媒質中に集光させると共に集光点からの光を再集光する集光光学系２３と、媒質中の集光点をレーザ光Ｌ’の光軸に対して垂直な方向（水平方向、ＸＹ方向）に走査可能な走査手段２４と、レーザ光源２１と共役な位置に配されて集光光学系２３により再集光された光を検出するピンホールディテクタ（光検出器）２５とを備えている。
なお、媒質Ａは、ＸＹ方向に移動可能な図示しないステージ上に載置されている。また、図１３では、光学系全体を２次元平面内で描いているが、実際にはＰ部（図中に示す破線部分）は紙面に対して垂直になる様に構成されている。
【００４２】
上記集光光学系２３は、レーザ光源２１から射出されたレーザ光Ｌ’を、光軸の向きを９０度変更するように反射させるハーフミラー２６、該ハーフミラー２６により反射されたレーザ光Ｌ’を平行光束状態にして結像させる上記結像レンズ２２、レーザ光Ｌ’を媒質Ａの表面に水平な一方向（Ｘ方向）に向けて走査できるように異なる角度で反射させる第１のガルバノミラー２７、該第１のガルバノミラー２７で反射されたレーザ光Ｌ’をリレーする第１の瞳リレー光学系２８、第１の瞳リレー光学系２８を通過したレーザ光Ｌ’を媒質Ａの表面に水平な他方向（Ｙ方向）に向けて走査できるように異なる角度で反射させる第２のガルバノミラー２９、該第２のガルバノミラー２９で反射されたレーザ光Ｌ’をリレーする第２の瞳リレー光学系３０、該第２の瞳リレー光学系３０を通過したレーザ光Ｌ’を媒質中に集光させると共に、集光点からの光を再集光する対物レンズ２を備えている。
【００４３】
上記第１のガルバノミラー２７及び第２のガルバノミラー２９は、それぞれ中心位置に、互いに直交する方向に向くように配された回転軸２７ａ、２９ａを有しており、該回転軸２７ａ、２９ａの軸回りに所定の角度の範囲内で振動するように構成されている。この振動により、上述したようにレーザ光Ｌ’を異なる角度で反射可能とされている。また、両ガルバノミラー２７、２９の組み合わせにより、レーザ光Ｌ’を集光光学系２３の光軸方向に直交する方向（ＸＹ方向）に走査可能とされている。即ち、これら両ガルバノミラー２７、２９は、上記走査手段２４として機能するようになっている。なお、両ガルバノミラー２７、２９は、制御部によって振動(作動)が制御されている。
また、上記ピンホールディテクタ２５は、ハーフミラー２６の後側に配されている。
【００４４】
更に、本実施形態の第１のレンズ群は、１枚の両凸レンズである第１のレンズ４から構成されており、結像レンズ２２と第１のガルバノミラー２７との間で、平行光束中に光軸方向に沿って移動可能に配されている。また、第２のレンズ群は、１枚の両凸レンズである第２のレンズ５から構成されており、第１のレンズ４と第１のガルバノミラー２７との間の平行光束中であって、後側焦点位置が集光光学系２３全体の入射瞳位置の近傍に位置するように配されている。
【００４５】
このように構成されたレーザ光学系２０により、媒質Ａの表面から深さの異なる位置の観察を行う場合について説明する。なお、本実施形態においては、図１４に示すように、媒質Ａの表面から、例えば、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍの位置の観察を行う場合について説明する。
まず、図１４（ａ）に示すように、媒質Ａの表面から深さ５０μｍの位置の観察を行う場合には、制御部の入力部に媒質Ａの屈折率、媒質Ａの表面から集光したい位置までの距離、即ち、５０μｍ、集光光学系２３のＮＡ及び対物レンズ２と媒質Ａの表面との距離、即ち、ＷＤ値の入力を行う。計算部は、この入力データに基づいて第１のレンズ４の移動量の計算を行う。計算終了後、制御部は、計算結果に基づいて移動手段６を光軸方向に移動させるよう制御して、第１のレンズ４の位置を所定の位置に移動させる。
【００４６】
第１のレンズ４の移動終了後、制御部は、レーザ光源２１に信号を送りレーザ光Ｌ’を射出させる。射出されたレーザ光Ｌ’は、ハーフミラー２６で反射された後、結像レンズ２２で平行光束状態となって、所定位置に配された第１のレンズ４に入射する。そして、第１のレンズ４により屈折して収束光状態となった後、第２のレンズ５により再度屈折して第１のガルバノミラー２７に入射する。そして、第１のガルバノミラー２７により、媒質Ａの表面のＸ方向に向けて異なる角度で反射される。反射されたレーザ光Ｌ’は、第１の瞳リレー光学系２８を介して第２のガルバノミラー２９により媒質Ａの表面のＹ方向に向けて異なる角度で反射される。反射されたレーザ光Ｌ’は、第２の瞳リレー光学系３０を介して対物レンズ２に入射する。そして、図１４（ａ）に示すように、対物レンズ２により媒質の表面から５０μｍの位置に集光される。
この際、上述したように、５０μｍの深さに応じて第１のレンズ４の位置、即ち、実質的な光源の位置（収束点の位置）を変更するので、深さ５０μｍの位置における球面収差の発生量を極力抑えることができ、この位置に効率良くレーザ光Ｌ’を集光させることができる。
【００４７】
また、この集光点からの光は、対物レンズ２により再集光されて、上述した逆の光路を通りピンホールディテクタ２５にて検出される。即ち、対物レンズ２で再集光された光は、第２の瞳リレー光学系３０の通過、第２のガルバノミラー２９による反射、第１の瞳リレー光学系２８の通過、第１のガルバノミラー２７による反射、第２のレンズ５及び第１のレンズ４の通過、結像レンズ２２の通過及びハーフミラー２６の透過を順に行った後、ピンホールディテクタ２５により検出される。なお、対物レンズ２により再集光された光は、レーザ光Ｌ’が通った光路と同一光路を通るように両ガルバノミラー２７、２９で反射される。
【００４８】
上述したように、球面収差の発生量を極力抑えた状態で集光点（媒質の表面から深さ５０μｍの位置）にレーザ光Ｌ’を集光させているので、ピンホールディテクタ２５により誤差の少ない観察像を得ることができる。従って、高精度の観察を行うことができる。
また、両ガルバノミラー２７、２９により、レーザ光Ｌ’を媒質Ａの表面の水平方向（ＸＹ方向）に向けて走査させるので、媒質Ａの表面領域全体に亘って、容易に広範囲の観察を行うことができる。この際、媒質側（ステージ側）を動かすことなく、媒質Ａの全体に亘って走査を行うことができる。
【００４９】
次に、媒質Ａの表面から深さ７５μｍ又は１００μｍの位置の観察を行う場合には、上述した場合と同様に、入力部に媒質Ａの屈折率、媒質Ａの表面から集光したい位置までの距離（７５μｍ又は１００μｍ）、集光光学系２３のＮＡ及びＷＤ値の入力を行う。計算部による計算終了後、制御部は、計算結果に基づいて移動手段６を光軸方向に移動させるよう制御して、第１のレンズ４の位置を所定の位置に移動させる。その後、レーザ光Ｌ’を射出させて、集光光学系２３によりレーザ光Ｌ’を媒質Ａの表面から７５μｍ又は１００μｍの位置に集光させると共に、集光点からの光を再集光してピンホールディテクタ２５で検出する。
この際、上述したと同様に、７５μｍ又は１００μｍの深さに応じて第１のレンズ４を移動させて発散点の位置を調整しているので、各位置毎に球面収差の発生量を極力抑えることができ、図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、レーザ光Ｌ’を７５μｍ又は１００μｍの位置に効率良く集光させることができる。従って、誤差の少ない高精度の観察像を得ることができる。
なお、ＷＤ値を変化させた場合には、制御部は、例えば、ステージを光軸方向に向けて移動するよう制御してＷＤの調整を行う。
【００５０】
上述したように、本実施形態のレーザ光学系２０によれば、媒質Ａの表面から異なる深さ（５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ）にレーザ光Ｌ’を集光させる際に、媒質Ａの屈折率及び媒質Ａの表面から集光したい位置までの距離に応じて、移動手段６により第１のレンズ４、即ち、発散点を光軸上に沿って移動させるので、球面収差の発生量を極力抑えることができ、それぞれの各深さにおいて最適な状態で効率良くレーザ光Ｌ’を集光させることができる。従って、媒質Ａの表面からの深さを変えたとしても、各位置で誤差の少ない観察像を得ることができ、媒質Ａの観察を高精度に行うことができる。
【００５１】
なお、上記第６実施形態では、走査手段２４として第１のガルバノミラー２７及び第２のガルバノミラー２９を採用したが、これに限らず、例えば、図１５に示すように、走査手段２４として２次元ガルバノミラー３５を採用しても構わない。この２次元ガルバノミラー３５は、第１のガルバノミラー２７及び第２のガルバノミラー２９の回転軸２７ａ、２９ａと同一方向に向いた２つの回転軸３５ａ、３５ｂを有しており、該回転軸３５ａ、３５ｂの軸回りに所定の角度の範囲で２次元的に振動するようになっている。
これにより、上記第６実施形態のようにガルバノミラー及び瞳リレー光学系をそれぞれ２つ備える必要がなくなることからもさらなる構成の容易化が図れ、低コスト化を図ることができる。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第１レンズ群及び第２レンズ群は、上記第１実施形態のように、１枚のレンズにより構成しても構わないし、第３実施形態や第４実施形態のように、１枚以上のレンズにより構成しても構わない。また、各レンズはその種類、例えば、凸レンズ、凹レンズや両凸レンズに限定されず、自由に組み合わせて設計して良い。
【００５３】
特に、各実施形態において、移動手段が、第１レンズ群を下記式を満たすように移動させるように設定すると良い。
１／｜ｆ｜＜０．０１
なお、｜ｆ｜は、第１レンズ群と第２レンズ群との合成焦点距離である。こうすることで、アフォーカルな部分を持たせることができる。
【００５４】
また、上記各実施形態において、下記式を満たすように第２レンズ群を設定すると良い。
ｆ２＞０
なお、ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離である。
集光光学系の入射瞳位置は、集光光学系内にあることも多いが、第２レンズ群を正パワー（凸レンズ）にすることで、集光光学系の入射瞳位置が光学系内に存在したとしても、第２レンズ群の後側焦点位置を集光光学系の入射瞳位置に一致させることができる。
【００５５】
また、上記各実施形態において、下記式を満たすように第１レンズ群及び第２レンズ群を設定すると良い。
ｆ１＜０
１≦｜ｆ２／ｆ１｜≦５
なお、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離であり、ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離である。
第１レンズ群を負パワー（凹レンズ）、第２レンズ群を正パワー（凸レンズ）にすることで、構成のコンパクト化を図ることができる。また、１≦ｆ２／ｆ１であるので、第１レンズ群を簡単に構成できる。そのため、安価にできるばかりでなく、性能劣化を抑えることができる。また、｜ｆ２／ｆ１｜≦５であるので、光学系をコンパクトに構成できる。
【００５６】
また、第１レンズ群及び第２レンズ群の設定は、上述したように、ｆ１＜０、１≦｜ｆ２／ｆ１｜≦５だけに限らず、例えば、上記各実施形態において、下記式を満たすように設定しても良い。
ｆ１＞０
０．５≦｜ｆ１／ｆ２｜≦２
こうすることで、両レンズ群の焦点距離を正の焦点距離にでき、単純な構成で等倍率近くでリレーさせることができる。
【００５７】
また、上記各実施形態では、制御部により移動手段を自動的に制御するように構成したが、制御部による計算結果に基づいて、移動手段を作動させて第１のレンズ群の位置を移動させても構わない。
また、本発明の光学系を、図１６に示すように、光ピンセット光学系に採用しても構わない。この場合には、球面収差の発生量を抑えることができるので、より高精度に、例えば、水中の微小物体等を補足することができる。
【００５８】
更に、図１７に示すような収差補正光学系により、球面収差補正を行っても構わない。即ち、収差補正光学系４０は、図示しない光源からの光束Ｌを集光する光学系であり、下記式を満たす複数のレンズ４１、４２、４３を排他で光路中に挿脱可能に配している。
２（ｄ２＋ｌ×ｆ−ｌ×ｄ）ＮＡ＝ｆ×ａ
なお、上記ｄは、対物レンズを含む集光光学系４４の入射瞳位置から複数のレンズ４１、４２、４３までの距離であり、上記ｌは、集光光学系４４の入射瞳位置から光源位置までの距離であり、上記ｆは、複数のレンズ４１、４２、４３の焦点位置であり、上記ＮＡは、光源のＮＡ（集光レンズから見たＮＡ）であり、上記ａは、集光光学系４４の入射瞳径である。また、光束Ｌは、発散光状態であり、上記複数のレンズ４１、４２、４３は、凸レンズとしている。
このように構成した収差補正光学系４０においては、発散光源の場合に、媒質中の深さが異なる部位を観察（集光）しようとした場合でも、光量一定、瞳面内での光量分布一定で球面収差の発生量を抑えた観察（集光）を行うことができる。また、従来のように、補正環対物レンズ等の高価な対物レンズを組み合わせたり、厚みの異なるガラス等を交換する必要がない。
【００５９】
また、上述した図１７に示す収差補正光学系４０では、発散光束中に凸レンズである複数のレンズ４１、４２、４３を配したが、図１８に示すように、収束光束中に複数のレンズ４１、４２、４３を配しても構わない。この場合には、複数のレンズ４１、４２、４３
は凹レンズにすれば良い。
更に、図１９に示すように、凹レンズである複数のレンズ４１、４２、４３を、平行光束中に配しても構わない。
更には、図２０に示すように、平行光束を一旦凸レンズ４５で収束光に変換した後、複数のレンズ４１、４２、４３を配しても構わない。
【００６０】
更には、上記収差補正光学系４０を、図２１に示すように、第６実施形態のレーザ光学系と組み合わせて使用しても構わない。なお、複数のレンズ４１、４２、４３は、レンズ挿脱機構４６によって挿脱されるように構成されている。
このように構成した場合でも、第６実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６１】
また、本発明には、以下のものが含まれる。
[付記項１]
平行光束状態で光束を射出する射出手段と、
前記光束を集光する集光光学系と、
前記射出手段と前記集光光学系との間の前記光束中に、該光束の光軸方向に沿って移動可能に配されて、１枚以上のレンズにより構成された第１レンズ群と、
該第１レンズ群と前記集光光学系との間の前記光束中に固定された状態で配されて、１枚以上のレンズにより構成された第２レンズ群と、
前記光束を集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させる移動手段とを備え、
前記第２レンズ群は、後側焦点位置が前記集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されていることを特徴とする光学系。
[付記項２]
付記項１記載の光学系において、
前記集光光学系が、前記光束を媒質中に集光させ、
前記移動手段が、集光したい前記媒質の屈折率及び媒質表面から集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させることを特徴とする光学系。
[付記項３]
付記項１又は２記載の光学系において、
前記射出手段が、レーザ光を射出するレーザ光源を備えていることを特徴とする光学系。
[付記項４]
レーザ光を射出するレーザ光源と、
該レーザ光源から射出された前記レーザ光の光束を平行光束にする平行光束手段と、
前記平行光束状態の前記レーザ光を媒質中に集光させると共に集光点からの光を再集光する集光光学系と、
前記レーザ光源と共役な位置に配されて、前記集光光学系により再集光された前記光を検出する光検出器と、
前記平行光束手段と前記集光光学系との間の前記平行光束中に、該平行光束の光軸方向に沿って移動可能に配されて、１枚以上のレンズにより構成された第１レンズ群と、
該第１レンズ群と前記集光光学系との間の前記平行光束中に固定された状態で配されて、１枚以上のレンズにより構成された第２レンズ群と、
前記レーザ光を集光したい前記媒質の屈折率及び媒質表面から集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させる移動手段とを備え、
前記第２レンズ群は、後側焦点位置が前記集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されていることを特徴とする光学系。
[付記項５]
レーザ光を射出するレーザ光源と、
該レーザ光源から射出された前記レーザ光の光束Ｌを平行光束にする平行光束手段と、
前記平行光束状態の前記レーザ光を媒質中に集光させると共に集光点からの光を再集光する集光光学系と、
前記媒質中での集光点を、前記レーザ光の光軸方向に対して垂直な方向に走査可能な走査手段と、
前記レーザ光源と共役な位置に配されて、前記集光光学系により再集光された前記光を検出する光検出器と、
前記平行光束手段と前記集光光学系との間の前記平行光束中に、該平行光束の光軸方向に沿って移動可能に配されて、１枚以上のレンズにより構成された第１レンズ群と、
該第１レンズ群と前記集光光学系との間の前記平行光束中に固定された状態で配されて、１枚以上のレンズにより構成された第２レンズ群と、
前記レーザ光を集光したい前記媒質の屈折率及び媒質表面から集光したい位置までの距離に応じて、前記第１レンズ群を移動させる移動手段とを備え、
前記第２レンズ群は、後側焦点位置が前記集光光学系の入射瞳位置の少なくとも近傍に配されていることを特徴とする光学系。
[付記項６]
付記項５記載の光学系において、
前記走査手段が、ガルバノミラーであることを特徴とする光学系。
[付記項７]
付記項４から６のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群が、光路中から挿脱可能であることを特徴とする光学系。
[付記項８]
付記項４から７のいずれか１項に記載の光学系において、
前記集光光学系と前記媒質表面との光軸方向の相対的な距離が一定とされていることを特徴とする光学系。
[付記項９]
付記項１から３のいずれか１項に記載の光学系を有することを特徴とする光ピンセット光学系。
[付記項１０]
付記項１から８のいずれか１項に記載の光学系において、
前記移動手段が、前記第１レンズ群を下記式を満たす位置に移動させることを特徴とする光学系。
１／｜ｆ｜＜０．０１
｜ｆ｜；第１レンズ群と第２レンズ群との合焦距離
[付記項１１]
付記項１から８のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第２レンズ群が、下記式を満たすことを特徴とする光学系。
ｆ２＞０
ｆ２；第２レンズ群の焦点距離
[付記項１２]
付記項１から８のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群が、下記式を満たすことを特徴とする光学系。
ｆ１＜０
１≦｜ｆ２／ｆ１｜≦５
ｆ１；第１レンズ群の焦点距離
ｆ２；第２レンズ群の焦点距離
[付記項１３]
付記項１から８のいずれか１項に記載の光学系において、
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群が、下記式を満たすことを特徴とする光学系。
ｆ１＞０
０．５≦｜ｆ１／ｆ２｜≦２
ｆ１；第１レンズ群の焦点距離
ｆ２；第２レンズ群の焦点距離
[付記項１４]
光源からの光束を集光する光学系において、下記式を満たす複数のレンズを排他で光路中に挿脱可能に配置したことを特徴とする収差補正光学系。
２（ｄ２＋ｌ×ｆ−ｌ×ｄ）ＮＡ＝ｆ×ａ
ｄ；集光光学系の入射瞳位置から複数のレンズまでの距離
ｌ；集光光学系の入射瞳位置から光源位置までの距離
ｆ；複数のレンズの焦点位置
ＮＡ；光源のＮＡ（集光レンズから見たＮＡ）
ａ；集光光学系の入射瞳径
[付記項１５]
収束・発散光学系中に、下記式を満たす複数のレンズを光路中に挿脱可能に配置したことを特徴とするレーザ走査光学系。
２（ｄ２＋ｌ×ｆ−ｌ×ｄ）ＮＡ＝ｆ×ａ
ｄ；集光光学系の入射瞳位置から複数のレンズまでの距離
ｌ；集光光学系の入射瞳位置から光源位置までの距離
ｆ；複数のレンズの焦点位置
ＮＡ；光源のＮＡ（集光レンズから見たＮＡ）
ａ；集光光学系の入射瞳径
[付記項１６]
付記項１５に記載のレーザ走査光学系を有することを特徴とするレーザ走査顕微鏡。
[付記項１７]
収束・発散光学系中に、下記式を満たす複数のレンズを光路中に挿脱可能に配置したことを特徴とする光ピンセット光学系。
２（ｄ２＋ｌ×ｆ−ｌ×ｄ）ＮＡ＝ｆ×ａ
ｄ；集光光学系の入射瞳位置から複数のレンズまでの距離
ｌ；集光光学系の入射瞳位置から光源位置までの距離
ｆ；複数のレンズの焦点位置
ＮＡ；光源のＮＡ（集光レンズから見たＮＡ）
ａ；集光光学系の入射瞳径
[付記項１８]
平行光束を射出する光源と、
平行光束を集光する光学系とを含む集光光学系において、
下記式を満たす複数のレンズを排他で光路中に挿脱可能に配置したことを特徴とする収差補正光学系。
ｂ（ｆ−ｄ）／ｆ＝ａ
ｂ；光源からの平行光束径
ｄ；集光光学系の入射瞳位置から複数のレンズまでの距離
ｆ；複数のレンズの焦点位置
ａ；集光光学系の入射瞳径
[付記項１９]
平行光束中に、下記式を満たす複数のレンズを光路中に排他で光路中に挿脱可能に配置したことを特徴とするレーザ走査光学系。
ｂ（ｆ−ｄ）／ｆ＝ａ
ｂ；光源からの平行光束径
ｄ；集光光学系の入射瞳位置から複数のレンズまでの距離
ｆ；複数のレンズの焦点位置
ａ；集光光学系の入射瞳径
[付記項２０]
平行光束中に、下記式を満たす複数のレンズを光路中に排他で光路中に挿脱可能に配置したことを特徴とする光ピンセット。
ｂ（ｆ−ｄ）／ｆ＝ａ
ｂ；光源からの平行光束径
ｄ；集光光学系の入射瞳位置から複数のレンズまでの距離
ｆ；複数のレンズの焦点位置
ａ；集光光学系の入射瞳径
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る光学系の作用効果を説明する図であって、第１のレンズ、第２のレンズ及び集光光学系の位置関係を示す図である。
【図２】図１における集光光学系の入射瞳位置と第２のレンズの後側焦点位置との関係を示す図である。
【図３】本発明に係る光学系の第１実施形態を示す構成図である。
【図４】図３に示す光学系により、光束を所望する位置に集光させる場合のフローチャートの一例である。
【図５】本発明に係る光学系の第１実施形態で説明した第１のレンズ及び第２のレンズの具体的構成図である。
【図６】本発明に係る光学系の第２実施形態を示す構成図である。
【図７】本発明に係る光学系の第３実施形態を示す構成図である。
【図８】本発明に係る光学系の第３実施形態で説明した第１のレンズ及び第２のレンズの具体的構成図である。
【図９】本発明に係る光学系の第４実施形態を示す構成図である。
【図１０】本発明に係る光学系の第５実施形態を示す構成図である。
【図１１】図１０に示す光学系により、光束を所望する位置に集光させる場合のフローチャートの一例である。
【図１２】本発明に係る光学系の第５実施形態で説明した第１のレンズ及び第２のレンズの具体的構成図である。
【図１３】本発明に係る光学系の第６実施形態を示す構成図である。
【図１４】図１３に示す光学系により、レーザ光を媒質の表面から深さの異なる位置に集光させている状態を示す図であって、（ａ）は表面から５０μｍの位置、（ｂ）は表面から７５μｍの位置、（ｃ）は表面から１００μｍの位置に集光させている図である。
【図１５】図１３に示す光学系の変形例であって、２次元ガルバノミラーを採用した光学系の一例を示す図である。
【図１６】本発明に係る光学系を光ピンセット光学系に採用した一例を示す図である。
【図１７】発散光束中に複数の凸レンズを挿脱可能に配した光学系を示す図である。
【図１８】収束光束中に複数の凸レンズを挿脱可能に配した光学系を示す図である。
【図１９】平行光束中に複数の凹レンズを挿脱可能に配した光学系を示す図である。
【図２０】平行光束を凸レンズで収束光に変換し、該収束光中に複数の凹レンズを挿脱可能に配した光学系を示す図である。
【図２１】図１３に示す光学系に、複数の凹レンズを挿脱可能に組み合わせた光学系を示す図である。
【図２２】従来の球面収差の補正を説明する図であって、球面収差補正レンズを光軸方向に移動可能な光学系の一例を示す図である。
【図２３】図２１に示す光学系により、入射瞳位置での光量が変化する状態を示した図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ    媒質
Ｌ    光束
Ｌ’    レーザ光
１    光学系
３    集光光学系
４    第１のレンズ（第１レンズ群）
５    第２のレンズ（第２レンズ群）
６    移動手段
１０    第２レンズ群
１５    第１レンズ群
２０    レーザ光学系（光学系）
２２    結像レンズ（平行光束手段）
２３    集光光学系
２４    走査手段
２５    ピンポールディテクタ（光検出器）
３５    ２次元ガルバノミラー（走査手段）
【図１】
2005316068.tif 000006
【図２】
2005316068.tif 000007
【図３】
2005316068.tif 000008
【図４】
2005316068.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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