(57)【要約】【課題】長作動距離を有し、標本の挿脱、交換等の操作を容易に行うことができ、しかも、色収差補正が十分に行なわれ、肉眼観察やテレビカメラによる観察時の観察波長の結像位置と、欠陥部リペア時におけるリペア用レーザー波長の結像位置と、赤外域を用いたオートフォーカスにおける赤外光の結像位置とを近付けて、高解像の観察と高精度の欠陥リペアとを同時に行うことのできる顕微鏡対物レンズ及びそれを備えた光学装置を提供する。【解決手段】物体側から順に、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第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とで構成され、次の条件式を満足する。０．３＜Ｆ／ＷＤ＜２０．５＜Ｆ／｜ｆ３｜＜１．５ただし、Ｆはｄ線における全系の焦点距離、ＷＤは作動距離、ｆ３はｄ線における第３レンズ群の焦点距離である。【選択図】図１
2007206404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、次の条件式(1)，(2)を満足することを特徴とする対物レンズ。
０．３＜Ｆ／ＷＤ＜２                                    …(1)
０．５＜Ｆ／｜ｆ３｜＜１．５                            …(2)
ただし、Ｆはｄ線における全系の焦点距離、ＷＤは作動距離、ｆ３はｄ線における第３レンズ群の焦点距離である。
【請求項２】
次の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
０．６＜ｆ２／ｆ１＜１．６７                            …(3)
ただし、ｆ１はｄ線における第１レンズ群の焦点距離、ｆ２はｄ線における第２レンズ群の焦点距離である。
【請求項３】
少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズを構成した硝材のうちの、少なくとも２つの硝材において、ｄ線における屈折率の差をΔｎ、ｄ線におけるアッベ数の差をΔνとしたとき、次の条件式(4)，(5)を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
０．１７＜｜Δｎ｜                                      …(4)
４２＜｜Δν｜                                          …(5)
【請求項４】
少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズは凸レンズとメニスカスレンズとで構成され、前記凸レンズはｇ線における異常分散性をΔθｇｄとしたとき、次の条件式(6)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対物レンズ。
０．０３＜Δθｇｄ                                      …(6)
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の対物レンズを備えたことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レーザーリペア装置に用いられる顕微鏡の対物レンズに関し、特に近紫外領域での透過率が高い光学性能を有し、同時に可視域での光学性能も良好な、広い波長域にかけて収差が補正された対物レンズ及びそれを備えた光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、顕微鏡装置を用いた半導体ＩＣ及び液晶パネル等の観察・検査においては、肉眼観察やテレビカメラによる観察の他に、例えば、Ｙａｇレーザー等を顕微鏡装置に組合せたレーザーリペア装置として、半導体ＩＣ等に生じた欠陥部分をリペアするようなことが盛んに行なわれている。このような場合、標本の挿脱、交換等の操作を容易に行うために、顕微鏡対物レンズの作動距離は大きいことが望ましい。
【０００３】
また、一般的に、対物レンズを構成する硝材（光学ガラス）は、紫外域での透過率が低い。しかし、レーザーリペア装置において、対物レンズの紫外光の透過率が低いと、標本位置での照射エネルギーが小さくなり、１回のリペア用レーザー光の照射では欠陥部を取除くことができず、数回レーザー光を照射する必要が生じ、時間的にもコスト的にも負担が増大する結果となる。このため、対物レンズにおける紫外光の透過率は、高いほうが好ましい。そして、対物レンズにおいては、紫外域で高い透過率を維持できるように、限られた硝材を用いながらも、広い波長域での収差補正を行なうことが望ましい。
【０００４】
しかるに、従来、紫外域での透過率を高くした対物レンズとしては、例えば、次の特許文献１〜３に記載の近赤外対物レンズが提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１４２７４４号公報
【特許文献２】特開平１１−２２３７７４号公報
【特許文献３】特開２０００−６２１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている近紫外対物レンズは、長作動距離を有している。
しかし、収差補正は、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線といった可視光よりも、主に近紫外領域が重視されたものとなっている。
また、レンズ構成は１０群１７枚構成となっており、同焦距離は約１５５ｍｍに対応しているため、コンパクトなシステムを構成できなくなっている。
さらに、収差補正の観点からみると、肉眼観察やテレビカメラ観察での観察光の結像位置と、オートフォーカスに使われる赤外光の結像位置と、欠陥部をリペアするための波長として、例えばＹａｇレーザーの第４高調波である３５５ｎｍの光の結像位置とが、一致しない。このため、たとえ結像位置をずらしても可視領域では色収差が発生し、十分な結像性能が得られない。
【０００６】
特許文献２に記載されている近紫外対物レンズは、標本観察と標本の加工とを同時に行なう長作動距離を有した近紫外対物レンズであり、同焦距離が約６３ｍｍの７群１６枚構成となっている。
また、収差補正の観点からみると、肉眼観察やテレビカメラ観察での観察光の結像位置と、欠陥部をリペア加工するためのレーザー光の結像位置との差は小さいが、オートフォーカスに使われる赤外光、例えば７８５ｎｍの光の結像位置までは軸上色収差が十分には補正されていない。このため、特許文献２に記載の対物レンズでは、オートフォーカスが困難である。
【０００７】
特許文献３に記載されている近紫外対物レンズは、同焦距離が約６３ｍｍの８群１３枚構成となっている。
また、収差補正の観点からみると、ｄ線〜ｉ線まで収差補正してあり、肉眼観察やテレビカメラ観察をする観察波長から欠陥部をリペアする波長までが十分に補正されている。しかし、特許文献３に記載の対物レンズは、作動距離が短く操作性に欠ける。このため、レーザーリペア用の対物レンズとしては不十分である。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、長作動距離を有し、標本の挿脱、交換等の操作を容易に行うことができ、しかも、色収差補正が十分に行なわれ、肉眼観察やテレビカメラによる観察時の観察波長の結像位置と、欠陥部リペア時におけるリペア用レーザー波長（例えばＹａｇの第４高調波  ３５５ｎｍ）の結像位置と、赤外域を用いたオートフォーカス（例えば７８５ｎｍ）における赤外光の結像位置とを近付けて、高解像の観察と高精度の欠陥リペアとを同時に行うことのできる顕微鏡対物レンズ及びそれを備えた光学装置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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、次の条件式(1)，(2)を満足することを特徴としている。
０．３＜Ｆ／ＷＤ＜２                                    …(1)
０．５＜Ｆ／｜ｆ３｜＜１．５                            …(2)
ただし、Ｆはｄ線における全系の焦点距離、ＷＤは作動距離、ｆ３はｄ線における第３レンズ群の焦点距離である。
【００１０】
また、本発明の対物レンズにおいては、次の条件式(3)を満足するのが好ましい。
０．６＜ｆ２／ｆ１＜１．６７                            …(3)
ただし、ｆ１はｄ線における第１レンズ群の焦点距離、ｆ２はｄ線における第２レンズ群の焦点距離である。
【００１１】
また、本発明の対物レンズにおいては、少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズを構成した硝材のうちの、少なくとも２つの硝材において、ｄ線における屈折率の差をΔｎ、ｄ線におけるアッベ数の差をΔνとしたとき、次の条件式(4)，(5)を満足するのが好ましい。
０．１７＜｜Δｎ｜                                      …(4)
４２＜｜Δν｜                                          …(5)
【００１２】
また、本発明の対物レンズにおいては、少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズは凸レンズとメニスカスレンズとで構成され、前記凸レンズはｄ線における異常分散性をΔθｇｄとしたとき、次の条件式(6)を満足するのが好ましい。
０．０３＜Δθｇｄ                                      …(6)
【００１３】
また、本発明による光学装置は、上記いずれかの本発明の対物レンズを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、長作動距離を有し、標本の挿脱、交換等の操作を容易に行うことができ、しかも、色収差補正が十分に行なわれ、肉眼観察やテレビカメラによる観察時の観察波長の結像位置と、欠陥部リペア時におけるリペア用レーザー波長（例えばＹａｇの第４高調波  ３５５ｎｍ）の結像位置と、赤外域を用いたオートフォーカス（例えば７８５ｎｍ）における赤外光の結像位置とを近づけて、高解像の観察と高精度の欠陥リペアとを同時に行うことのできる顕微鏡対物レンズ及びそれを備えた光学装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、次の条件式(1)，(2)を満足する。
０．３＜Ｆ／ＷＤ＜２                                    …(1)
０．５＜Ｆ／｜ｆ３｜＜１．５                            …(2)
ただし、Ｆはｄ線における全系の焦点距離、ＷＤは作動距離、ｆ３はｄ線における第３レンズ群の焦点距離である。
【００１６】
条件式(1)の下限値を下回ると、作動距離ＷＤが大きくなり過ぎて、ｄ線における全系の焦点距離Ｆのパワーを得るために短い空間で光線を曲げる必要が出てくるため、光線の曲り方が大きくなり、球面収差、非点収差、軸外コマ収差などが大きくなってしまう。
一方、条件式(1)の上限値を上回ると、作動距離ＷＤが小さくなり過ぎて、操作性が悪くなるとともに、リペアした際に発生するレジスト等の加工紛がレンズに付着し易くなり、レンズを拭いて付着物を除去する必要がでてくるため、時間的にも工数的にも不利となってしまう。
なお、好ましくは次の条件式(1')、より好ましくは次の条件式(1")を満足するのがよい。
０．５＜Ｆ／ＷＤ＜１．５                                …(1')
０．７＜Ｆ／ＷＤ＜１．２                                …(1")
【００１７】
また、条件式(2)の下限値を下回ると、ｄ線における第３レンズ群の焦点距離ｆ３が大きくなり過ぎて、ｄ線における第２レンズ群及び第３レンズ群を合わせた群の焦点距離も大きくなる。すると、第２レンズ群及び第３レンズ群を合わせた群に含まれているｇ線における異常分散のパワーが小さくなり過ぎて、短波長での色収差を十分には補正することができなくなってしまう。
一方、条件式(2)の上限値を上回ると、ｄ線における第３レンズ群の屈折力が大きくなり過ぎて、ｄ線における第１レンズ群及び第２レンズ群を合わせた群の屈折力も大きくなりすぎ、曲率半径が小さくなり過ぎる。このため、光線高の高い領域での球面収差が大きくなってしまう。
なお、好ましくは次の条件式(2')を満足するのがよい。
０．７５＜Ｆ／｜ｆ３｜＜１．２                          …(2')
【００１８】
また、本発明の対物レンズは、好ましくは、次の条件式(3)を満足するのがよい。
０．６＜ｆ２／ｆ１＜１．６７                            …(3)
ただし、ｆ１はｄ線における第１レンズ群の焦点距離、ｆ２はｄ線における第２レンズ群の焦点距離である。
【００１９】
条件式(3)の下限値を下回ると、第２レンズ群のｄ線における焦点距離ｆ２が小さくなり過ぎる。このため、第２レンズ群の曲率半径が小さくなり過ぎて、軸外のコマ収差の発生が大きくなってしまう。
一方、条件式(3)の上限値を上回ると、第２レンズ群のｄ線における焦点距離ｆ２が大きくなり過ぎて、第２レンズ群の凸パワーは小さいものとなってしまう。すると、第２レンズ群に含まれているｇ線の異常分散のパワーも小さくなり過ぎて、短波長の色収差を十分には補正することができなくなってしまう。
なお、より好ましくは、次の条件式(3')を満足するのがよい。
０．８＜ｆ２／ｆ１＜１．３                            …(3')
【００２０】
また、本発明の対物レンズは、好ましくは、少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズを構成した硝材のうちの、少なくとも２つの硝材において、ｄ線における屈折率の差をΔｎ、ｄ線におけるアッベ数の差をΔνとしたとき、次の条件式(4)，(5)を満足するのがよい。
０．１７＜｜Δｎ｜                                      …(4)
４２＜｜Δν｜                                          …(5)
【００２１】
条件式(4)，(5)を満足しないと、軸上の色収差を十分に補正することは困難となり、同時に倍率の色収差も大きくなってしまう。また、短波長（３５５ｎｍ）の光線高の高い部分の球面収差が大きくなり、コマ収差も大きくなってしまう。
【００２２】
また、本発明の対物レンズにおいては、好ましくは、少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズは凸レンズとメニスカスレンズとで構成され、前記凸レンズはｄ線における異常分散性をΔθｇｄとしたとき、次の条件式(6)を満足するのがよい。
０．０３＜Δθｇｄ                                      …(6)
【００２３】
異常分散性Δθｇｄが大きい硝材の１つとして、ＦＰＬ系の硝材がある。このＦＰＬ系の硝材は屈折率が小さいため、凸レンズとして作用させようとすると、曲率半径が小さくなりやすい。しかし、曲率半径が小さいと、有効径を設定した場合に縁切れが発生し易く、しかも、光線高の高い部分において球面収差やコマ収差が発生し易くなる。
これを回避すると共に、一定量の光学パワーを維持するには、異常分散性Δθｇｄが大きい硝材で構成された凸レンズに、メニスカスレンズを接合することが好ましい。メニスカスレンズと接合すると、メニスカスレンズにおいて光線をさらに曲げることができるので、凸レンズ単体では不足していた光学パワーをメニスカスレンズに分配することができ、異常分散の大きい硝材の曲率半径を大きく設定することが可能となる。このため、一定量の合成焦点距離を維持し、同時に、異常分散の大きいレンズから色補正の異常分散のパワーを得ることができ、コマ収差、球面収差を軽減すると同時に、異常分散の効果を十分に利用することができる。
【００２４】
さらに、本発明の対物レンズにおいては、第３レンズ群を構成する全ての硝材が、ｇ線における異常分散性Δθｇｄが負の値を持つのが好ましい。
【００２５】
第１レンズ群及び第２レンズ群は、ｇ線における正の強いパワーを有する異常分散を有している。このため、第３レンズ群を構成するレンズが、ｇ線における正の異常分散を有すると、色補正が過剰となってしまう。
【００２６】
また、本発明の対物レンズにおいては、３５５ｎｍ〜７８５ｎｍでの軸上の色収差が、２０μｍ以内となるように収差補正されているのが好ましい。
【００２７】
軸上の色収差が２０μｍ以上になると、可視光による観察光の結像位置と、リペアするための３５５ｎｍのレーザー光のフォーカス位置とが異なってしまう。また、ＡＦ用の７８５ｎｍをセンサーで取り込む場合に、専用の色収差補正レンズが必要となり、操作及びコストの面で負担が増大してしまう。
なお、より好ましくは、上記波長域での軸上の色収差が１５μｍ以内、より一層好ましくは、１０μ以内であるのがよい。
【００２８】
また、本発明の対物レンズにおいては、最軸外における周辺光量が、中心部の光量の９０％以上となるように構成されているのが好ましい。
レーザーリペア用の対物レンズは、周辺光量が少ないと、加工時に被検面の中心部と周辺部とで、照射するレーザーのエネルギー密度に差が発生し、加工ムラが発生してしまう。
なお、より好ましくは、最軸外における周辺光量が、中心部の光量の９５％以上となるように構成されているのがよい。
【００２９】
また、本発明の対物レンズにおいては、最軸外のマージナル光線高に対する最軸外光束の主光線の光線高が、全ての面において１０％未満となるように構成されているのが好ましい。
最軸外のマージナル光線高に対する最軸外光束の主光線の光線高が１０％以上となると、各レンズでの光束の通る領域がレンズの中心部から大きくずれるため、コマ収差が大きく発生してしまう。さらに、軸外でのビネッティングが起き易くなり、周辺光量も下がってしまう。
【００３０】
次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明の実施例１にかかる対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図、図２は図１に示す対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差、歪曲収差を示す図である。なお、図２の収差図は、図１に示す光線を逆追跡して示している。
実施例１の対物レンズは、物体側から順に、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第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、両凸レンズＬ１２1と両凹レンズＬ１２2と両凸レンズＬ１２3との接合レンズＬ１２とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１1と両凸レンズＬ２１2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１3との接合レンズＬ２１と、両凸レンズＬ２２1と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２2との接合レンズＬ２２とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２1と両凹レンズＬ３２2との接合レンズＬ３２とで構成されている。
【００３２】
次に、実施例１の対物レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、実施例１の数値データにおいて、ｒ1、ｒ2、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ1、ｄ2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎd1、ｎd2、…は各レンズのｄ線での屈折率、νd1、νd2、…は各レンズのｄ線でのアッべ数を表している。
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【００３３】
数値データ１（実施例１）
ｒ0＝∞（物体面）    ｄ0＝10.30
ｒ1＝-15.5           ｄ1＝3.70        ｎd1＝1.773         νd1＝49.6
ｒ2＝-9.6            ｄ2＝0.50
ｒ3＝23.9            ｄ3＝3.30        ｎd3＝1.439         νd3＝94.9
ｒ4＝-13.7           ｄ4＝1.30        ｎd4＝1.518         νd4＝58.9
ｒ5＝18.8            ｄ5＝3.30        ｎd5＝1.439         νd5＝94.9
ｒ6＝-18.8           ｄ6＝0.50
ｒ7＝25.7            ｄ7＝1.30        ｎd7＝1.741         νd7＝52.6
ｒ8＝10.9            ｄ8＝4.30        ｎd8＝1.439         νd8＝94.9
ｒ9＝-16.0           ｄ9＝1.30        ｎd9＝1.673         νd9＝38.2
ｒ10＝-66.5          ｄ10＝1.10
ｒ11＝10.4           ｄ11＝4.30        ｎd11＝1.439        νd11＝94.9
ｒ12＝-16.3          ｄ12＝1.50        ｎd12＝1.673        νd12＝38.2
ｒ13＝-20.3          ｄ13＝1.10
ｒ14＝-17.0          ｄ14＝1.60        ｎd14＝1.589        νd14＝61.1
ｒ15＝12.7           ｄ15＝1.40
ｒ16＝12.1           ｄ16＝4.10        ｎd16＝1.673        νd16＝38.2
ｒ17＝-21.8          ｄ17＝2.10        ｎd17＝1.516        νd17＝64.1
ｒ18＝7.5
【実施例２】
【００３４】
図３は本発明の実施例２にかかる対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図、図４は図３に示す対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差、歪曲収差を示す図である。なお、図４の収差図は、図３に示す光線を逆追跡して示している。
実施例２の対物レンズは、物体側から順に、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第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、両凸レンズＬ１２1と両凹レンズＬ１２2と両凸レンズＬ１２3との接合レンズＬ１２とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１1と両凸レンズＬ２１2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１3との接合レンズＬ２１と、両凸レンズＬ２２1と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２2との接合レンズＬ２２とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２1と両凹レンズＬ３２2との接合レンズＬ３２とで構成されている。
【００３５】
次に、実施例２の対物レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ２（実施例２）
ｒ0＝∞（物体面）    ｄ0＝12.00
ｒ1＝-19.662         ｄ1＝2.43         ｎd1＝1.755         νd1＝52.3
ｒ2＝-9.535          ｄ2＝1.21
ｒ3＝44.615          ｄ3＝2.02         ｎd3＝1.439         νd3＝94.9
ｒ4＝-54.988         ｄ4＝0.98         ｎd4＝1.755         νd4＝52.3
ｒ5＝21.850          ｄ5＝2.54         ｎd5＝1.439         νd5＝94.9
ｒ6＝-18.869         ｄ6＝0.30
ｒ7＝38.263          ｄ7＝1.12         ｎd7＝1.773         νd7＝49.6
ｒ8＝19.024          ｄ8＝3.40         ｎd8＝1.439         νd8＝94.9
ｒ9＝-15.078         ｄ9＝1.16         ｎd9＝1.673         νd9＝38.2
ｒ10＝-29.176        ｄ10＝0.30
ｒ11＝10.111         ｄ11＝4.80        ｎd11＝1.439        νd11＝94.9
ｒ12＝-16.352        ｄ12＝2.38        ｎd12＝1.673        νd12＝38.2
ｒ13＝-21.922        ｄ13＝1.04
ｒ14＝-19.343        ｄ14＝1.68        ｎd14＝1.755        νd14＝52.3
ｒ15＝16.276         ｄ15＝2.95
ｒ16＝10.724         ｄ16＝4.38        ｎd16＝1.673        νd16＝38.2
ｒ17＝-139.230       ｄ17＝2.32        ｎd17＝1.487        νd17＝70.2
ｒ18＝6.443
【実施例３】
【００３６】
図５は本発明の実施例３にかかる対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図、図６は図５に示す対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差、歪曲収差を示す図である。なお、図６の収差図は、図５に示す光線を逆追跡して示している。
実施例３の対物レンズは、物体側から順に、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第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、両凸レンズＬ１２1と両凹レンズＬ１２2と両凸レンズＬ１２3との接合レンズＬ１２とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１1と両凸レンズＬ２１2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１3との接合レンズＬ２１と、両凸レンズＬ２２1と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２2との接合レンズＬ２２とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２1と両凹レンズＬ３２2との接合レンズＬ３２とで構成されている。
【００３７】
次に、実施例３の対物レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ３（実施例３）
ｒ0＝∞（物体面）    ｄ0＝10.00
ｒ1＝-22.417         ｄ1＝3.17         ｎd1＝1.652         νd1＝58.6
ｒ2＝-8.789          ｄ2＝1.36
ｒ3＝52.297          ｄ3＝2.36         ｎd3＝1.439         νd3＝94.9
ｒ4＝-27.425         ｄ4＝1.31         ｎd4＝1.678         νd4＝55.3
ｒ5＝21.332          ｄ5＝2.79         ｎd5＝1.439         νd5＝94.9
ｒ6＝-18.559         ｄ6＝0.30
ｒ7＝48.139          ｄ7＝1.10         ｎd7＝1.697         νd7＝55.5
ｒ8＝14.333          ｄ8＝3.27         ｎd8＝1.439         νd8＝94.9
ｒ9＝-16.399         ｄ9＝1.54         ｎd9＝1.673         νd9＝38.2
ｒ10＝-26.360        ｄ10＝0.30
ｒ11＝10.546         ｄ11＝4.79        ｎd11＝1.439        νd11＝94.9
ｒ12＝-16.080        ｄ12＝2.42        ｎd12＝1.673        νd12＝38.2
ｒ13＝-21.417        ｄ13＝1.04
ｒ14＝-19.067        ｄ14＝1.83        ｎd14＝1.729        νd14＝54.7
ｒ15＝23.332         ｄ15＝2.68
ｒ16＝11.190         ｄ16＝4.40        ｎd16＝1.673        νd16＝38.2
ｒ17＝-911.649       ｄ17＝2.33        ｎd17＝1.516        νd17＝64.1
ｒ18＝6.600
【実施例４】
【００３８】
図７は本発明の実施例４にかかる対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図、図８は図７に示す対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差、歪曲収差を示す図である。なお、図８の収差図は、図７に示す光線を逆追跡して示している。
実施例４の対物レンズは、物体側から順に、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第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、両凸レンズＬ１２1と両凹レンズＬ１２2と両凸レンズＬ１２3との接合レンズＬ１２とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１1と両凸レンズＬ２１2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１3との接合レンズＬ２１と、両凸レンズＬ２２1と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２2との接合レンズＬ２２とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２1と両凹レンズＬ３２2との接合レンズＬ３２とで構成されている。
【００３９】
次に、実施例４の対物レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ４（実施例４）
ｒ0＝∞（物体面）    ｄ0＝8.00
ｒ1＝-13.325         ｄ1＝4.20         ｎd1＝1.773        νd1＝49.6
ｒ2＝-8.586          ｄ2＝1.36
ｒ3＝50.452          ｄ3＝2.48         ｎd3＝1.439        νd3＝94.9
ｒ4＝-18.136         ｄ4＝1.50         ｎd4＝1.652        νd4＝58.6
ｒ5＝25.347          ｄ5＝3.05         ｎd5＝1.439        νd5＝94.9
ｒ6＝-13.226         ｄ6＝0.30
ｒ7＝75.418          ｄ7＝1.10         ｎd7＝1.603        νd7＝60.6
ｒ8＝13.969          ｄ8＝2.76         ｎd8＝1.439        νd8＝94.9
ｒ9＝-13.738         ｄ9＝1.59         ｎd9＝1.673        νd9＝38.2
ｒ10＝-28.596        ｄ10＝0.30
ｒ11＝11.188         ｄ11＝4.68        ｎd11＝1.439       νd11＝94.9
ｒ12＝-16.284        ｄ12＝2.51        ｎd12＝1.673       νd12＝38.2
ｒ13＝-20.060        ｄ13＝1.02
ｒ14＝-18.242        ｄ14＝2.22        ｎd14＝1.755       νd14＝52.3
ｒ15＝32.713         ｄ15＝3.08
ｒ16＝12.623         ｄ16＝4.47        ｎd16＝1.673       νd16＝38.2
ｒ17＝-53.137        ｄ17＝2.36        ｎd17＝1.516       νd17＝64.1
ｒ18＝7.086
【００４０】
次に、本発明の各実施例における条件式パラメータ及び条件式対応値を次の表１及び表２に示す。なお、表１中、ＮＡは開口数、βは倍率である。
表１
2007206404.tif 000003
表２
2007206404.tif 000004
【００４１】
このように構成された本発明の対物レンズは、顕微鏡、さらには顕微鏡としての機能を備えた光学装置に用いられる。
そこで、次に本発明の対物レンズを備えた光学装置の例を説明する。
図９は本発明の対物レンズをレーザーリペア装置に用いた例を示す概略構成図である。なお、説明の便宜上、それぞれの光学要素は簡略化して示してある。
本例のレーザーリペア装置は、観察用照明光学系１と、撮像光学系２と、表示装置３と、加工用照射光学系４と、加工処理駆動制御手段５と、加工位置調整駆動制御手段６と、オートフォーカス手段７を有して構成されている。観察用照明光学系１と、撮像光学系２と、加工用照射光学系３に共通の光路上には、本発明の上記いずれかの実施例の対物レンズと同様に構成された対物レンズ８が配置されている。また、観察用照明光学系1と撮像光学系２とで、顕微鏡としての機能を備えている。
【００４２】
観察用照明光学系１は、その光路上に、観察用の光源１１と、照明レンズ１２と、ハーフミラーなどの光路分岐部材１３と、対物レンズ８を有して構成されている。
撮像光学系２は、その光路上にＣＣＤなどの撮像素子２１と、結像レンズ２３と、ハーフミラー又は観察に必要な波長を反射しそれ以外の波長（例えば、３５５ｎｍのリペア用レーザー波長）を透過するダイクロイックミラーなどの光路分岐部材２４と、赤外光の波長（例えば７８５ｎｍ）を反射し、それ以外の波長を透過するダイクロイックミラーなどの光路分岐部材７１と、光路分岐部材１３と、対物レンズ８を有して構成されている。
表示装置３は、撮像素子２１に接続されたＴＶモニター等で構成されており、撮像素子で撮像した観察画像を表示することができるようになっている。
加工用照射光学系４は、その光路上に加工用光源４１と、光源４１からの光束径を決めるスリット部材４２と、加工用の照明レンズ４３と、光路分岐部材２４と、光路分岐部材１３と、対物レンズ８を有して構成されている。
スリット部材４２は、径の大きさの異なる複数種類のスリットに、加工用照射光学系４の光軸上に切り替え可能に構成されている。
加工処理駆動制御手段５は、画像処理部５１とスリット径調整駆動制御部５２を有して構成されている。
画像処理部５１は、撮像素子２１で撮像した画像情報を所定の数値情報に変換する。スリット径調整駆動制御部５２は、画像処理部５１を介して得られた数値情報から加工用照射光源の光束径を決定し、決定した大きさのスリットが光路上に位置するように、図示省略した駆動装置を介してスリット部材４２を切り替え駆動させるように構成されている。
加工位置調整駆動制御手段６は、ステージ６２の駆動方向及び駆動量を制御するステージ駆動制御部６１と、被加工物の位置を２次元方向（例えば紙面に対して平行及び垂直な方向）に移動可能なステージ６２とを有して構成されている。
オートフォーカス手段７は、光路分岐部材７１と、オートフォーカス用結像レンズ７２と、オートフォーカス用光センサ７３と、オートフォーカス制御部７４とを有して構成されている。
オートフォーカスレンズ７２は、対物レンズ８からの光をオートフォーカス用センサ７３上に結像する。
オートフォーカス制御部７４は、オートフォーカス用光センサ７３を介して得られた結像情報に基づいて、オートフォーカス用光センサ７３を介して得られる結像状態が合焦状態となるために必要な、対物レンズ８の光軸方向（紙面において上下方向）へのステージ６２の移動量を算出し、算出した移動量に基づいてステージ６２を移動させる機能を備えている。
【００４３】
このように構成された本例のレーザーリペア装置で例えば半導体ＩＣ等の観察物体のリペアを行う場合は、観察用の光源１から光を出射し、照明レンズ１２を通り、ハーフミラー１３で反射した光で、対物レンズ８を経てステージ６２上に載置した観察物体を照明する。観察物体からの光は、対物レンズ８を通り、ハーフミラー１３を透過した光が、ダイクロイックミラー７１に入射する。そして、観察に必要な波長がダイクロイックミラー７１を透過して、ダイクロイックミラー２４に入射し、ダイクロイックミラー２４で反射した光が、レンズ２３を通り、撮像素子２１で撮像される。撮像素子２１で撮像された画像情報は、ＴＶモニタ３に表示される。観察者は、ＴＶモニタ3に表示された画像を観察しながら、リペアが必要な部位が加工用照射光学系４の光軸上に位置するように、ステージ駆動制御部６１、ステージ６２を介して観察物体の位置を所定方向に移動させる。
また、このとき、ダイクロイックミラー７１に入射した対物レンズ８からの光のうち、赤外光の波長（例えば７８５ｎｍ）が、ダイクロイックミラー７１で反射し、オートフォーカス用結像レンズ７２を介しオートフォーカス用光センサ７３上に結像する。オートフォーカス制御部７４は、オートフォーカス用光センサ７３を介して得られた結像情報に基づいて、オートフォーカス用光センサ７３を介して得られる結像状態が合焦状態となるために必要な、対物レンズ８の光軸方向（紙面において上下方向）へのステージ６２の移動量を算出し、算出した移動量に基づいてステージ６２を移動させる。
【００４４】
また、このとき画像処理部５１は、撮像素子３で撮像した画像情報を所定の数値情報に変換する。スリット径調整駆動制御部５２は、画像処理部５１を介して得られた数値情報から加工用照射光源の光束径を決定し、決定した大きさのスリット４２が光路上に位置するように、図示省略した駆動装置を介してスリット４２を切り替え駆動させる。
その後、加工用光源４１より、所定波長（例えば、３５５ｎｍ）のレーザー光を発する。レーザー光は、スリット４２を介して所定の径の光束が通過する。そして、照明レンズ４３、ダイクロイックミラー２４，７１、ハーフミラー１３を通過した光が、対物レンズ８を介して加工対象に照射される。レーザー光が照射された部分の被加工物（観察物体）は、レーザー光を介して除去される。
【００４５】
このとき、本例のレーザーリペア装置によれば、対物レンズ８として、本実施例の何れかの対物レンズと同じ構成としたので、長作動距離を有し、標本の挿脱、交換等の操作を容易に行うことができる。しかも、色収差補正が十分に行なわれ、肉眼観察やテレビカメラによる観察時の観察波長の結像位置と、欠陥部リペア時におけるリペア用レーザー波長（例えばＹａｇの第４高調波  ３５５ｎｍ）の結像位置と、赤外域を用いたオートフォーカス（例えば７８５ｎｍ）における赤外光の結像位置とを近付けて、高解像の観察と高精度の欠陥リペアとを同時に行うことができる。
【００４６】
以上説明したように、本発明の対物レンズは、特許請求の範囲の請求項に記載した構成の他にも下記に示すような特徴を備えている。
【００４７】
（１）物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、次の条件式(1)，(3)を満足することを特徴とする対物レンズ。
０．３＜Ｆ／ＷＤ＜２                                    …(1)
０．６＜ｆ２／ｆ１＜１．６７                            …(3)
ただし、Ｆはｄ線における全系の焦点距離、ＷＤは作動距離、ｆ１はｄ線における第１レンズ群の焦点距離、ｆ２はｄ線における第２レンズ群の焦点距離である。
【００４８】
（２）物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、次の条件式(1)を満足するとともに、少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズを構成した硝材のうちの、少なくとも２つの硝材において、ｄ線における屈折率の差をΔｎとしたとき、次の条件式(4)を満足することを特徴とする対物レンズ。
０．３＜Ｆ／ＷＤ＜２                                    …(1)
０．１７＜｜Δｎ｜                                      …(4)
ただし、Ｆはｄ線における全系の焦点距離、ＷＤは作動距離である。
【００４９】
（３）物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、次の条件式(1)を満足するとともに、少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズを構成した硝材のうちの、少なくとも２つの硝材において、ｄ線におけるアッベ数の差をΔνとしたとき、次の条件式(5)を満足することを特徴とする対物レンズ。
０．３＜Ｆ／ＷＤ＜２                                    …(1)
４２＜｜Δν｜                                          …(5)
ただし、Ｆはｄ線における全系の焦点距離、ＷＤは作動距離である。
【００５０】
（４）少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズを構成した硝材のうちの、少なくとも２つの硝材において、ｄ線における屈折率の差をΔｎとしたとき、次の条件式(4)を満足することを特徴とする上記（１）に記載の対物レンズ。
０．１７＜｜Δｎ｜                                      …(4)
【００５１】
（５）少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズを構成した硝材のうちの、少なくとも２つの硝材において、ｄ線におけるアッベ数の差をΔνとしたとき、次の条件式(5)を満足することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の対物レンズ。
４２＜｜Δν｜                                          …(5)
【００５２】
（６）少なくとも１つの接合レンズを含み、前記接合レンズを構成した硝材のうちの、少なくとも２つの硝材において、ｄ線における屈折率の差をΔｎ、ｄ線におけるアッベ数の差をΔνとしたとき、次の条件式(4)，(5)を満足することを特徴とする上記（１）に記載の対物レンズ。
０．１７＜｜Δｎ｜                                      …(4)
４２＜｜Δν｜                                          …(5)
【００５３】
（１）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の対物レンズを備えた光学装置。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の対物レンズは、半導体ＩＣや液晶パネルの観察・検査において、生じた欠陥部分をリペアするためのレーザーリペア装置に用いる顕微鏡の分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１にかかる対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図２】図１に示す対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差、歪曲収差を示す図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図４】図３に示す対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差、歪曲収差を示す図である。
【図５】本発明の実施例３にかかる対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図６】図５に示す対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差、歪曲収差を示す図である。
【図７】本発明の実施例４にかかる対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図８】図７に示す対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差、歪曲収差を示す図である。
【図９】本発明の対物レンズをレーザーリペア装置に用いた例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
Ｇ１            正の屈折力を有する第１レンズ群
Ｇ２            正の屈折力を有する第２レンズ群
Ｇ３            負の屈折力を有する第３レンズ群
Ｌ１１          物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ１２          接合レンズ
Ｌ１２1         両凸レンズ
Ｌ１２2         両凹レンズ
Ｌ１２3         両凸レンズ
Ｌ２１          接合レンズ
Ｌ２１1         物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ２１2         両凸レンズ
Ｌ２１3         物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ２２          接合レンズ
Ｌ２２1         両凸レンズ
Ｌ２２2         物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３１          両凹レンズ
Ｌ３２          接合レンズ
Ｌ３２1         両凸レンズ
Ｌ３２2         両凹レンズ
１              観察用照明光学系
２              撮像光学系
３              表示装置
４              加工用照射光学系
５              加工処理駆動制御手段
６              加工位置調整駆動制御手段
７              オートフォーカス手段
８              対物レンズ
１１            観察用の光源
１２            照明レンズ
１３            光路分岐部材（ハーフミラー）
２１            撮像素子
２３            結像レンズ
２４            光路分岐部材（ダイクロイックミラー又はハーフミラー）
４１            加工用光源
４２            スリット部材
４３            加工用の照明レンズ
５１            画像処理部
５２            スリット径調整駆動制御部
６１            ステージ駆動制御部
６２            ステージ
７１            光路分岐部材（ダイクロイックミラー）
７２            オートフォーカス用結像レンズ
７３            オートフォーカス用光センサ
７４            オートフォーカス制御部
【図１】
2007206404.tif 000005
【図２】
2007206404.tif 000006
【図３】
2007206404.tif 000007
【図４】
2007206404.tif 000008
【図５】
2007206404.tif 000009
【図６】
2007206404.tif 000010
【図７】
2007206404.tif 000011
【図８】
2007206404.tif 000012
【図９】
2007206404.tif 000013