(57)【要約】【課題】種々の厚さを有するカバーガラスを用いた場合であっても、カバーガラスの存在によって生ずる収差を十分に補正することができると共に、波長を異ならしめて観察するような場合であっても、波長の相違によって生ずる収差を容易にかつ十分に補正することができる対物レンズ光学系を提供する。【解決手段】対象物光透過体の厚さと調整用光透過体の厚さとの和が、一定の範囲に含まれるようにする。また、レンズ系に入射する光束の波長に基づいて、可動レンズの位置を固定レンズに対して光軸に沿って調整する。【選択図】図１
2009210762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に沿って移動して対象物に焦点を合わせる少なくとも２つのレンズからなるレンズ系と、
前記対象物と前記レンズ系との間の光路上に配置された調整用光透過体であって、前記対象物を覆う対象物光透過体の厚さに基づく厚さを有する調整用光透過体と、含み、
前記対象物と前記レンズ系との間の光路における前記対象物光透過体の厚さと前記調整用光透過体の厚さとの和が、一定の範囲に含まれることを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項２】
前記一定の範囲は、前記対象物光透過体と前記調整用光透過体とによって生ずる収差を、前記レンズ系によって補正できる範囲である請求項１に記載の対物レンズ光学系。
【請求項３】
前記レンズ系は、前記レンズ系に対して位置が固定された少なくとも１つのレンズからなる固定レンズと、前記固定レンズに対して光軸方向に沿って移動することができる少なくとも１つのレンズからなる可動レンズと、からなり、
前記一定の範囲にわたって、前記可動レンズを前記固定レンズに対して移動することができるレンズ位置調整手段を含む請求項１に記載の対物レンズ光学系。
【請求項４】
前記可動レンズが、少なくとも１つの凹レンズと、少なくとも１つの凸レンズとを含み、
前記凹レンズの硝材の屈折率をｎ１、分散をν１とし、前記凸レンズの硝材の屈折率をｎ２、分散をν２としたときに、
０．１＜ｎ１−ｎ２＜０．６
−４０＜ν１−ν２＜＋４０
である請求項４に記載の対物レンズ光学系。
【請求項５】
前記対象物を照明して、前記対象物光透過体と前記調整用光透過体と前記レンズ系を介して前記対象物の像を観察する請求項１に記載の対物レンズ光学系。
【請求項６】
前記レンズ系の焦点を合わせた位置を前記対象物として、前記レンズ系と前記調整用光透過体と前記対象物光透過体とを介して光束を前記対象物に照射して、前記対象物を加工する請求項１に記載の対物レンズ光学系。
【請求項７】
前記調整用光透過体は、前記レンズ系に対して着脱可能に設けられる請求項１に記載の対物レンズ光学系。
【請求項８】
光軸方向に沿って移動して対象物に対して焦点を合わせる少なくとも２つのレンズからなるレンズ系であって、位置が固定された少なくとも１つのレンズからなる固定レンズと、前記固定レンズに対して移動することができる少なくとも１つのレンズからなる可動レンズと、からなるレンズ系と、
前記レンズ系に入射する光束の波長に基づいて、前記可動レンズの位置を前記固定レンズに対して光軸に沿って調整することができるレンズ位置調整手段と、を含むことを特徴とする対物レンズ光学系。
【請求項９】
前記レンズ位置調整手段は、光束の一の波長に対して調整できる範囲を、前記一の波長に対して調整できる範囲と、少なくとも一部異ならしめて調整できる波長対応調整手段を含む請求項８に記載の対物レンズ光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
対象物に対して接近して位置づけられる対物レンズ光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学顕微鏡等に用いられる対物レンズは、補正環が設けられたものがあった。この補正環は、観察対象である試料等の上に載置されるカバーガラスによって生ずる収差を補正するためのものである。すなわち、補正環は、使用するカバーガラスの厚さに応じて、操作者が補正環を操作することによって、対物レンズを構成する一部のレンズ群を光軸方向に移動させて、収差を補正するものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１４５２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の対物レンズの補正環による補正は、カバーガラスの厚さが、所定の狭い範囲内であるときのみに有効であり、使用できるカバーガラスの厚さを制限するものであった。このため、薄いカバーガラスや厚いカバーガラスを使用した観察をすることができず、観察できる条件を狭めていた。
【０００４】
また、従来の補正環は、所定の範囲内にあるカバーガラスの厚さに応じて収差を補正するものであったため、光源から発せられる光束の波長を異ならしめて試料を観察するような場合には、波長の変更によって生ずる収差については、十分に補正することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、種々の厚さを有するカバーガラスを用いた場合であっても、カバーガラスの存在によって生ずる収差を十分に補正することができると共に、波長を異ならしめて使用するような場合であっても、波長の相違によって生ずる収差を容易にかつ十分に補正することができる対物レンズ光学系を提供することにある。
【０００６】
以上のような目的を達成するために、本発明においては、対象物光透過体の厚さと調整用光透過体の厚さとの和が、一定の範囲に含まれるようにする。また、レンズ系に入射する光束の波長に基づいて、可動レンズの位置を固定レンズに対して光軸に沿って調整する。
【０００７】
具体的には、本発明に係る対物レンズ光学系は、
光軸方向に沿って移動して対象物に焦点を合わせる少なくとも２つのレンズからなるレンズ系と、
前記対象物と前記レンズ系との間の光路上に配置された調整用光透過体であって、前記対象物を覆う対象物光透過体の厚さに基づく厚さを有する調整用光透過体と、含み、
前記対象物と前記レンズ系との間の光路における前記対象物光透過体の厚さと前記調整用光透過体の厚さとの和が、一定の範囲に含まれることを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明に係る対物レンズ光学系は、レンズ系と調整用光透過体とを含む。レンズ系は、少なくとも２つのレンズからなり、これらのレンズのうちの少なくとも１つのレンズは、光軸方向に沿って移動することによって、対象物に焦点を合わせることができる。
【０００９】
調整用光透過体は、対象物とレンズ系との間の光路上に配置される。さらに、この調整用光透過体は、対象物光透過体の厚さに基づく厚さを有する。この対象物光透過体は、対象物を覆うものである。
【００１０】
さらに、対象物光透過体の厚さと調整用光透過体の厚さとの和が、一定の範囲に含まれる。この対象物光透過体の厚さと調整用光透過体の厚さとは、対象物とレンズ系との間の光路におけるものであり、光束の光路にかかわる厚さである。
【００１１】
また、本発明に係る対物レンズ光学系は、
前記一定の範囲が、前記対象物光透過体と前記調整用光透過体とによって生ずる収差を、前記レンズ系によって補正できる範囲であるものが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明に係る対物レンズ光学系は、
前記レンズ系が、前記レンズ系に対して位置が固定された少なくとも１つのレンズからなる固定レンズと、前記固定レンズに対して光軸方向に沿って移動することができる少なくとも１つのレンズからなる可動レンズと、からなり、
前記一定の範囲にわたって、前記可動レンズを前記固定レンズに対して移動することができるレンズ位置調整手段を含むものが好ましい。
【００１３】
さらにまた、本発明に係る対物レンズ光学系は、
前記可動レンズが、少なくとも１つの凹レンズと、少なくとも１つの凸レンズとを含み、
前記凹レンズの硝材の屈折率をｎ１、分散をν１とし、前記凸レンズの硝材の屈折率をｎ２、分散をν２としたときに、
０．１＜ｎ１−ｎ２＜０．６
−４０＜ν１−ν２＜＋４０
であるものが好ましい。
屈折率を上述した範囲にすることによって、球面収差を適切に補正することができ、分散を上述した範囲にすることによって、色収差を適切に補正することができる。
【００１４】
また、本発明に係る対物レンズ光学系は、
前記対象物を照明して、前記対象物光透過体と前記調整用光透過体と前記レンズ系を介して前記対象物の像を観察するものが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明に係る対物レンズ光学系は、
前記レンズ系の焦点を合わせた位置を前記対象物として、前記レンズ系と前記調整用光透過体と前記対象物光透過体とを介して光束を前記対象物に照射して、前記対象物を加工するものが好ましい。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る対物レンズ光学系は、
前記調整用光透過体が、前記レンズ系に対して着脱可能に設けられるものが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る対物レンズ光学系は、
光軸方向に沿って移動して対象物に対して焦点を合わせる少なくとも２つのレンズからなるレンズ系であって、位置が固定された少なくとも１つのレンズからなる固定レンズと、前記固定レンズに対して移動することができる少なくとも１つのレンズからなる可動レンズと、からなるレンズ系と、
前記レンズ系に入射する光束の波長に基づいて、前記可動レンズの位置を前記固定レンズに対して光軸に沿って調整することができるレンズ位置調整手段と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明に係る対物レンズ光学系は、
前記レンズ位置調整手段が、光束の一の波長に対して調整できる範囲を、前記一の波長に対して調整できる範囲と、少なくとも一部異ならしめて調整できる波長対応調整手段を含むものが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
種々の厚さを有するカバーガラスを用いた場合であっても、カバーガラスの存在によって生ずる収差を十分に補正することができると共に、波長を異ならしめて使用するような場合であっても、波長の相違によって生ずる収差を容易にかつ十分に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
【００２１】
＜＜＜第１の実施の形態＞＞＞
図１〜図４は、第１の実施の形態による対物レンズ光学系１０の概略を示す図である。
【００２２】
＜＜対物レンズ光学系１０＞＞
対物レンズ光学系１０は、対物レンズ体２０と調整用ガラス板６０とを含む。
【００２３】
対物レンズ体２０は、後述するように、少なくとも２つのレンズからなる。この対物レンズ体２０は、試料等の対象物Ｏに接近して、対象物Ｏによって回折された光束が入射されたり、対象物Ｏに向けて光束を出射させたりするためのものである。
【００２４】
調整用ガラス板６０は、後述するカバーガラス５０によって生ずる収差を調整するためのガラス板である。
【００２５】
＜対物レンズ体２０＞
対物レンズ体２０は、レンズ系３０と補正環４０とを含む。対物レンズ体２０は、略筒状の形状を有する筐体２２を有する。レンズ系３０は、対物レンズ体２０の筐体２２の内部に設けられている。補正環４０は、対物レンズ体２０の筐体２２の外側に設けられている。後述するように、対物レンズ体２０に光束が入射する場合（図４（ａ）参照）と、対物レンズ体２０から光束を出射させる場合（図４（ｂ）参照）との双方の場合がある。
【００２６】
＜レンズ系３０＞
レンズ系３０は、上述したように、少なくとも２つのレンズからなる。この少なくとも２つのレンズは、固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とからなる。図１〜図４では、固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とを破線で示した。固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とは、いずれも少なくとも１つのレンズからなればよい。なお、本明細書では、便宜的に、これらの少なくとも１つのレンズを、固定レンズ群３２と可動レンズ群３４と称する。
【００２７】
固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とは、対物レンズ体２０の筐体２２の内部に、光軸Ｌが一致するように設けられている。固定レンズ群３２は、対物レンズ体２０の筐体２２の内側に固定されて設けられている。一方、可動レンズ群３４は、対物レンズ体２０の筐体２２の内部で、固定レンズ群３２に対して相対的に、光軸Ｌに沿って移動できるように設けられている。
【００２８】
後述するように、可動レンズ群３４を固定レンズ群３２に対して移動させることにより、カバーガラス５０と調整用ガラス板６０とによって発生する収差が十分小さくなる位置に可動レンズ群３４を位置づけることができ、発生した収差を補正することができる。
【００２９】
なお、レンズ系３０を構成する固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とは、想定されるカバーガラス５０の厚さと調整用ガラス板６０の厚さとに応じて発生する収差の補正に適合したレンズ等の光学素子が用いられて構成されている。たとえば、固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とを構成するレンズなどの光学素子の配置や屈折率や分散などの構成や特性を、想定されるカバーガラス５０の厚さと調整用ガラス板６０の厚さとに対応できるように、適合させたものにしておく必要がある。
【００３０】
たとえば、カバーガラス５０の厚さをｔ１、屈折率をｎ１とし、調整用ガラス板６０の厚さをｔ２、屈折率をｎ２としたときに、
−２．５＜（ｔ１×ｎ１＋ｔ２×ｎ２）＜２．５
を満たすものが好ましい。すなわち、この関係を満たすカバーガラス５０と調整用ガラス板６０とを適宜用いることによって、収差を補正することができる。
【００３１】
このように、可動レンズ群３４と固定レンズ群３２とを構成するレンズの種類や組み合わせや配置等の構成を定めておくことで、後述するように、カバーガラス５０と調整用ガラス板６０とによって発生する収差を補正できる。
【００３２】
＜補正環４０（レンズ位置調整手段）＞
補正環４０は、対物レンズ体２０の筐体２２の外周面で回転できるように設けられている。この補正環４０は、略円環状の形状を有し、操作者、例えば、顕微鏡の観察者が回転操作することができる。補正環４０は、可動レンズ群３４と機械的に連結する連結機構（図示せず）を有する。操作者が補正環４０を回転操作したときには、補正環４０の回転動作が連結機構によって可動レンズ群３４に伝達されて、可動レンズ群３４は、固定レンズ群３２に対して、光軸Ｌに沿って移動する。
【００３３】
＜カバーガラス５０（対象物光透過体）＞
カバーガラス５０は、試料等の対象物Ｏを保護するために対象物を覆うガラス板である。このカバーガラス５０は、対象物Ｏの上面に密着するように設けられる。対象物Ｏは、光軸Ｌ上に位置するように配置され、カバーガラス５０も光軸Ｌ上に位置するように配置される。
【００３４】
図１に示した例では、カバーガラス５０は、厚さｔ１の薄板状の形状を有するガラスからなる。カバーガラス５０の厚さｔ１は、例えば、約０．１７ｍｍなどである。
【００３５】
＜調整用ガラス板６０、６０’、６０”（調整用光透過体）＞
レンズ系３０と対象物Ｏとの間に調整用ガラス板６０が配置されている。調整用ガラス板６０は、レンズ系３０と対象物Ｏとの間の光軸Ｌ上の位置ならば任意の位置に配置することができる。
【００３６】
調整用ガラス板６０は、板状の形状を有するガラスからなる。なお、調整用ガラス板６０は、ガラスに限られず、光束を透過する何らかの材料からなるものにすることができる。
【００３７】
図１に示した例では、調整用ガラス板６０は、厚さＴ１の板状のガラス板である。この調整用ガラス板６０の厚さＴ１は、使用するカバーガラス５０の厚さに応じて定められる。すなわち、カバーガラス５０の厚さと調整用ガラス板６０の厚さとの和が一定の範囲になるように、調整用ガラス板６０の厚さＴ１を定める。例えば、一定の範囲の最小値をＴｍｉｎとし、最大値をＴｍａｘとしたときには、カバーガラス５０の厚さｔ１と調整用ガラス板６０の厚さＴ１との和が、ＴｍｉｎとＴｍａｘとの間に含まれるようにする。ここで、Ｔｍｉｎは、例えば、３．０ｍｍであり、Ｔｍａｘは、例えば、４．５ｍｍである。
【００３８】
上述した一定の範囲は、上述した固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とが収差を補正できる範囲であり、予め定められた範囲である。すなわち、カバーガラス５０の厚さｔ１と調整用ガラス板６０の厚さＴ１との和が一定の範囲にあるときには、カバーガラス５０と調整用ガラス板６０とよって生ずる収差を十分に小さくできるように、固定レンズ群３２と可動レンズ群３４との各々のレンズを予め構成しておく。
【００３９】
図２は、厚さｔ２を有する厚いカバーガラス５０’を用いたときの例を示す。カバーガラス５０’は、図１に示したカバーガラス５０の厚さｔ１よりも厚い厚さｔ２を有する。このような場合も、カバーガラス５０’の厚さｔ２と調整用ガラス板６０’の厚さＴ２との和が一定の範囲になるように、調整用ガラス板６０’の厚さＴ２を定める。例えば、一定の範囲の最小値をＴｍｉｎとし、最大値をＴｍａｘとした場合には、カバーガラス５０’の厚さｔ２と調整用ガラス板６０’の厚さＴ２との和が、ＴｍｉｎとＴｍａｘとの間に含まれるように、調整用ガラス板６０’の厚さＴ２を定めればよい。この図２に示した例では、カバーガラス５０’は、カバーガラス５０よりも厚いので、調整用ガラス板６０’の厚さＴ２は、図１に示した調整用ガラス板６０の厚さＴ１よりも薄くなる。
【００４０】
図３は、試料ガラス体５０”の内部に、試料等である対象物Ｏが存在する場合の例を示す図である。この場合には、試料ガラス体５０”の全体の厚さを考慮するのではなく、対象物Ｏと試料ガラス体５０”の対物レンズ体２０側の表面５２（上面）との間の距離ｔ３に応じて、調整用ガラス板６０”の厚さを定めればよい。すなわち、距離ｔ３と、調整用ガラス板６０”の厚さＴ３の和が一定の範囲になるように、調整用ガラス板６０”の厚さＴ３を定める。例えば、一定の範囲の最小値をＴｍｉｎとし、最大値をＴｍａｘとした場合には、距離ｔ３と調整用ガラス板６０”の厚さＴ３との和が、ＴｍｉｎとＴｍａｘとの間に含まれるように、調整用ガラス板６０’の厚さＴ３を定めればよい。
【００４１】
この調整用ガラス板６０、６０’、６０”は、対物レンズ体２０と一体になって取り扱えるものが好ましい。具体的には、調整用ガラス板６０、６０’、６０”は、対物レンズ体２０に着脱可能に設けられるのが好ましい。例えば、対物レンズ体２０に取り付けられるキャップとして構成されるのが好ましい。このようにすることで、取り扱いを簡便にすることができ、また、光路の調整を容易にすることができる。
【００４２】
このような調整用ガラス板６０、６０’、６０”を用いることによって、対象物Ｏ側のＮＡが大きい場合においても、収差、特に球面収差を補正することができ、対物レンズ体２０を用いて的確に対象物を観察したり、対物レンズ体２０を介して対象物に光束を照射したりすることができる。
【００４３】
＜収差の補正＞
上述した図１〜図３のいずれの場合も、対象物Ｏと対物レンズ体２０との間に配置されたカバーガラス５０、５０’や試料ガラス体５０”（以下では、これらを特に区別する必要がない限り、単にカバーガラス５０と称する。）の厚さと、調整用ガラス板６０、６０’、６０”（以下では、これらを特に区別する必要がない限り、単に調整用ガラス板６０と称する。）の厚さとの和が、一定の範囲に含まれるようにすることで、これらによって生ずる収差を十分に小さくすることができる。
【００４４】
カバーガラス５０を光束が透過する際には、カバーガラス５０の屈折率に応じて、光束は屈折する。この屈折によって、収差、特に球面収差が発生する。カバーガラス５０だけでなく、調整用ガラス板６０を配置したときには、カバーガラス５０の屈折率と調整用ガラス板６０の屈折率とに応じて、光束は屈折する。この調整用ガラス板６０は、透過する光束をさらに屈折させて、屈折の度合いが所定の範囲内になるようにするために配置する。この屈折の度合いは、補正環４０の操作によって可動レンズ群３４の位置を調整することにより収差を十分小さくできる程度の範囲のものである。すなわち、可動レンズ群３４の位置を調整することによって収差を十分小さくできる一定の範囲を予め定めておき、この一定の範囲に収まるように、調整用ガラス板６０によって屈折の度合いを調整する。
【００４５】
このように、調整用ガラス板６０により、光束の屈折の度合いを調整することによって、収差を十分に小さくすることができる。特に、各々が種々の厚さを有する複数の調整用ガラス板、例えば、１．５ｍｍや３．０ｍｍの厚さの調整用ガラス板を予め準備しておき、カバーガラス５０の厚さに応じて、屈折の度合いが所定の範囲内になるような厚さを有する調整用ガラス板を選択して使用し、補正環４０の操作によって可動レンズ群３４の位置を調整することにより、収差を十分小さくするものが好ましい。
【００４６】
＜＜対象物の像を観察する場合＞＞
図４（ａ）は、対物レンズ体２０によって対象物Ｏの像を観察する場合の例を示す図である。特に、対象物Ｏの形状や大きさ等の形態を検査するものが好ましい。対象物Ｏの下方に所定の波長の光束を発する光源７０が設けられている。光源７０から発せられた光束は、上方に向かって進み、対象物Ｏを照射する。照射された光束は、対象物Ｏによって回折されて、カバーガラス５０を透過する。上述したように、カバーガラス５０を透過するときに、光束はカバーガラス５０の屈折率に応じて屈折する。さらに、カバーガラス５０を透過した光束は、調整用ガラス板６０を透過する。光束が調整用ガラス板６０を透過するときにも、調整用ガラス板６０の屈折率に応じて屈折する。その後、光束は、対物レンズ体２０に入射する。対物レンズ体２０は、予め対象物Ｏに焦点が合わされていると共に、収差を十分小さくできる位置に可動レンズ群３４は位置づけられている。このため、対物レンズ体２０によって変換された光束により、対物レンズ体２０の上方の像面（図示せず）において、対象物Ｏの像が形成される。
【００４７】
この場合に、調整用ガラス板６０によって、屈折の度合いが所定の範囲内になるようにして、対物レンズ体２０に光束を入射させることができ、補正環４０の操作によって、可動レンズ群３４を一定の範囲内で位置を調整することにより、収差を十分小さくすることができるので、像面（図示せず）において、対象物Ｏの像を明確に形成することができる。このようにすることで、対象物Ｏの像が輪郭がぼやけることなく、対象物Ｏを観察することができる。特に、光学顕微鏡で対象物Ｏを観察するときには、ＮＡが大きくなる場合が多いが、このような場合であっても、カバーガラス５０の厚さに応じた厚さを有する調整用ガラス板６０を用いることによって、収差を十分に補正して、対象物Ｏを観察することができる。
【００４８】
＜＜対象物を加工する場合＞＞
図４（ｂ）は、対物レンズ体２０から光束を発して、その光束を対象物Ｏに照射して加工する場合の例を示す図である。なお、図４（ｂ）に示した例では、試料ガラス体５０”の内部に対象物Ｏが存在する場合を示したが、試料ガラス体５０”の内部に、対象物Ｏが存在しなくてもよい。この場合には、試料ガラス体５０”の内部の所定の位置に焦点を合わせて、その位置の媒質を対象物Ｏとして照射すればよい。
【００４９】
対物レンズ体２０の上方に所定の波長及び所定の出力の光束を発する光源８０、例えばレーザ光源が設けられている。光源８０から発せられた光束は、下方に向かって進み、対物レンズ体２０に入射する。対物レンズ体２０に入射した光束は、対物レンズ体２０の固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とによって、収差が十分小さくなるように変換されて出射される。対物レンズ体２０から出射された光束は、調整用ガラス板６０”を透過する。光束が調整用ガラス板６０”を透過するときに、調整用ガラス板６０”の屈折率に応じて屈折する。さらに、調整用ガラス板６０”を透過した光束は、試料ガラス体５０”を透過する。試料ガラス体５０”を透過するときにも、光束は試料ガラス体５０”の屈折率に応じて屈折する。その後、光束は、対象物Ｏの位置に照射されて、対象物Ｏを加工する。
【００５０】
この場合にも、対物レンズ体２０は、予め対象物Ｏに焦点が合わされていると共に、収差を十分小さくできる位置に可動レンズ群３４は位置づけられている。このため、対象物Ｏに照射される光束の輪郭を明確にできるので、光束による加工によって形成される形状の輪郭を明確にすることができる。
【００５１】
＜＜＜第２の実施の形態＞＞＞
図５は、第２の実施の形態による対物レンズ体２００の内部の構造の概略を示す図である。なお、この図５においては、第１の実施の形態による対物レンズ体２０と同様の構成要素には、同一の符号を付した。
【００５２】
対物レンズ体２００は、第１の実施の形態の対物レンズ体２０と同様に、レンズ系３０を含む。このレンズ系３０は、第１の実施の形態と同様に、固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とからなる。これらの固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とは、第１の実施の形態のものと同様の構成及び機能を有する。なお、図５に示すように、上述した対物レンズ体２００の可動レンズ群３４の端部には、摺動子２０２が固定されて設けられている。
【００５３】
さらに、対物レンズ体２００は、補正環４００も含む。補正環４００は、対物レンズ体２００の筐体２２の外周面で回転できるように設けられている。この補正環４００は、略円環状の形状を有し、操作者、例えば、顕微鏡の観察者が回転操作することができる。補正環４００の内側には、ネジ山（図示せず）が形成されている。この補正環４００の内側に形成されたネジ山と螺合できるように、摺動子２０２にもネジ山（図示せず）が形成されている。摺動子２０２は、操作者が補正環４００を回すことによって、螺合しているネジ山により動作が伝達されて、光軸Ｌに沿って移動することができる。
【００５４】
摺動子２０２の側部には、支持体２０４が設けられている。支持体２０４の１つの側面には、溝２０６が形成されている。摺動子２０２は、摺動子２０２の端部が溝２０６で上下に移動できるように配置されている。操作者によって補正環４００が回されたときには、補正環４００のネジ山との螺合によって、補正環４００の動作が伝達され、摺動子２０２は、溝２０６に沿って上下方向（図５の矢印Ａで示す方向）、すなわち、光軸Ｌに沿った方向に移動することができる。
【００５５】
支持体２０４の溝２０６の上側には、上側制限壁２０８が形成され、溝２０６の下側には、下側制限壁２１０が形成されている。摺動子２０２が、図５の上下方向（光軸Ｌに沿った方向）に移動したときには、摺動子２０２が上側制限壁２０８に当接したり、下側制限壁２１０に当接したりする。このように、摺動子２０２が、上側制限壁２０８に当接したり、下側制限壁２１０に当接したりすることによって、摺動子２０２が移動できる範囲が制限される。この上側制限壁２０８と下側制限壁２１０とによって摺動子２０２が移動できる範囲を定めることによって、可動レンズ群３４が移動できる範囲を画定することができる。すなわち、上側制限壁２０８によって、可動レンズ群３４が移動できる上限が画定され、下側制限壁２１０によって、可動レンズ群３４が移動できる下限が画定される。
【００５６】
支持体２０４には、溝２０６が形成されている側面の反対側の側面に、突起２１２が形成されている。さらに、支持体２０４の突起２１２と向かい合うように、係止体２１４が設けられている。
【００５７】
係止体２１４は、対物レンズ体２００の筐体２２の内部に固定して設けられている。係止体２１４には、支持体２０４の突起２１２と向かい合う側に、複数の凹部、例えば、４つの凹部２１６ａ〜２１６ｄが形成されている。支持体２０４の突起２１２は、これらの４つの凹部２１６ａ〜２１６ｄのうちのいずれかと選択的に係合することができる。
【００５８】
支持体２０４にはレバー（図示せず）が連結されている。レバーの端部は、筐体２２の外部に突出するように設けられている。筐体２２から突出したレバーの端部は、操作者が操作できるようにされている。操作者がレバーを操作することによって、支持体２０４を上下方向に移動させることができる。操作者のレバーの操作によって、支持体２０４は上下方向に移動され、４つの凹部２１６ａ〜２１６ｄのうちのいずれか１つに支持体２０４の突起２１２を選択的に係合させることができる。
【００５９】
上述したように補正環４００によって、上側制限壁２０８と下側制限壁２１０とにより制限される範囲内で、可動レンズ群３４を移動させることができる。すなわち、補正環４００によって、可動レンズ群３４を微動させることができる。さらに、４つの凹部２１６ａ〜２１６ｄを選択することによって、可動レンズ群３４の位置を大きく変更することもできる。すなわち、４つの凹部２１６ａ〜２１６ｄの選択によって、可動レンズ群３４を粗動させることができる。このような機構にしたことにより、支持体２０４の突起２１２を凹部２１６ａに係合させたときには、図５に示したＲ１の範囲内で、可動レンズ群３４を移動させることができる。支持体２０４の突起２１２を凹部２１６ｂに係合させたときには、Ｒ２の範囲内で、可動レンズ群３４を移動させることができる。同様に、支持体２０４の突起２１２を凹部２１６ｃに係合させたときには、Ｒ３の範囲内で、可動レンズ群３４を移動させることができ、支持体２０４の突起２１２を凹部２１６ｄに係合させたときには、Ｒ４の範囲内で、可動レンズ群３４を移動させることができる。
【００６０】
４つの凹部２１６ａ〜２１６ｄの位置は、光源（図示せず）から発せられ光束の波長に応じて予め定められたものである。たとえば、凹部２１６ａは、紫外光に対応するようにし、凹部２１６ｂは、可視光に対応するようにし、凹部２１６ｃは、赤外光に対応するようにし、凹部２１６ｄは、遠赤外光に対応するように定める。操作者は、光源から発せられる光束の波長に応じて、４つの凹部２１６ａ〜２１６ｄのうちのいずれにするかを定める。これにより、４つの範囲Ｒ１〜Ｒ４のうち、波長に応じて最も収差を小さくすることができる範囲を決定することができる。さらに、補正環４００を操作することによって、上側制限壁２０８と下側制限壁２１０とにより制限される範囲内で、可動レンズ群３４を移動させる。これにより、その波長で最も収差を小さくなる位置に可動レンズ群３４を位置づけることができる。
【００６１】
たとえば、光源から発せられる光束を可視光にして使用する場合には、突起２１２が凹部２１６ｂと係合するように、レバーを操作して支持体２０４を位置づける。さらに、補正環４００を操作することによって、可動レンズ群３４を移動させて、収差が最も小さくなる位置に可動レンズ群３４を位置づけることができる。このようにすることで、可視光において、収差が最も小さくなる位置に可動レンズ群３４を位置づけることができる。
【００６２】
このように、可動レンズ群３４の粗動によって、使用する光束の波長に対応させると共に、可動レンズ群３４の微動によって、その波長における収差を小さくすることができる。このようにしたことにより、簡素な構成でかつ簡便な方法で、収差を的確に小さくすることができる。
【００６３】
なお、レンズ系３０を構成する固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とは、想定される波長に適合したレンズ等の光学素子が用いられて構成されている。たとえば、上述した例のように、紫外光、可視光、赤外光、遠赤外光のいずれにも対応させるには、固定レンズ群３２と可動レンズ群３４とを構成するレンズなどの光学素子の配置や屈折率や分散などの構成や特性を、これらの波長の全てに対応できるように、適合させたものにしておく必要がある。
【００６４】
たとえば、可動レンズ群３４が、少なくとも１つの凹レンズと、少なくとも１つの凸レンズとを含み、凹レンズの硝材の屈折率をｎ１、分散をν１とし、凸レンズの硝材の屈折率をｎ２、分散をν２としたときに、
０．１＜ｎ１−ｎ２＜０．６
−４０＜ν１−ν２＜＋４０
を満たすものが好ましい。
【００６５】
上述したように構成したことによって、光束の波長に応じて、可動レンズ群３４の位置を変更することができるので、使用する波長に応じて最も収差を小さくできる位置に、可動レンズ群３４の位置づけることができる。
【００６６】
このようにすることで、光源から発せられる光束の波長に応じて、可動レンズ群３４が移動できる範囲を変更することによって、その波長における収差、特に、球面収差やコマ収差や、軸上色収差を的確に補正することができる。
【００６７】
＜＜数値実施例＞＞
以下に、本発明による投影光学系の具体的な数値実施例を示す。
【００６８】
＜レンズの構成＞
図６は、数値実施例で使用したレンズの構成を示す図である。
【００６９】
図６に示すように、上述した第１の実施の形態で示した構成に対応する構成には同一の符号を付して示した。
【００７０】
この数値実施例におけるレンズの構成では、図６に示すように、可動レンズ群３４は、１枚の凹レンズと１枚の凸レンズとの組み合わせからなるレンズ群である。図６（ａ）は、カバーガラス５０の厚さを０．２ｍｍにしたときの可動レンズ群３４の位置を示し、図６（ｂ）は、カバーガラス５０の厚さを１．７ｍｍにしたときの可動レンズ群３４の位置を示す。図６（ａ）に示すように、カバーガラス５０の厚さが０．２ｍｍのときは、可動レンズ群３４は、図６（ａ）の右寄りに移動した位置に位置づけられている。これに対して、カバーガラス５０の厚さが１．７ｍｍのときは、可動レンズ群３４は、図６（ａ）の左寄りに移動した位置に位置づけられている。このように、可動レンズ群３４を位置を変更することによって、収差を最も小さい位置に可動レンズ群３４を位置づけることができる。
【００７１】
図７及び図８は、この図６（ａ）及び（ｂ）に示したレンズデータを示す表である。なお、このレンズデータは、焦点距離ｆ＝４ｍｍ、ＮＡ＝０．８、有効域φ０．２５ｍｍ（物体側）としたときのものである。
【００７２】
図７に示した表の最も左側の列（ｓｕｒｆ）はレンズの面番号であり、左から二番目の列（Ｔｙｐｅ）は、レンズの種類であり、左から三番目の列（Ｒａｄｉｕｓ）は、曲率半径であり、左から四番目の列（Ｒａｄｉｕｓ）は、面間隔である。
【００７３】
また、図７の表の最も右側の列に示すように、面番号２及び３の面が、カバーガラス５０の面であり、面番号４及び５の面が、調整用ガラス板６０の面である。さらに、図７の表の最も右側の列に示すように、ｄ１は、可動レンズ群３４とその右隣りに配置されたレンズとの間隔であり、ｄ２は、可動レンズ群３４とその左隣りに配置されたレンズとの間隔である（図６（ａ）及び（ｂ）参照。）。これらのｄ１及びｄ２の値を定めることによって、可動レンズ群３４の位置を特定することができる。以下では、この右間隔ｄ１及び左間隔ｄ２の値を用いて、可動レンズ群３４の位置を示す。
【００７４】
図８に示した表の最も左側の列（ｓｕｒｆ）はレンズの面番号であり、左から二番目の列（Ｇｌａｓｓ）は、材質であり、左から三番目〜七番面の列は、波長が、1.05、0.55、0.78、0.478、1.56（μｍ）の各々のときの屈折率である。
【００７５】
図９は、図６に示したレンズの構成における数値実施例を示す図である。
【００７６】
図９（ａ）は、カバーガラス５０の厚さを０．２ｍｍのときのコマ収差を示すグラフである。この例では、可動レンズ群３４の位置を右間隔ｄ１＝６．１０４ｍｍ及び左間隔ｄ２＝１．０９６ｍｍとする共に、波長λ＝１０５０ｎｍの光束を使用するとしたときのものである。この場合には、コマ収差は良好になっている。
【００７７】
一方、図９（ｂ）は、カバーガラス５０の厚さを１．７ｍｍとしたのときのコマ収差を示すグラフである。この例では、可動レンズ群３４の位置及び使用する光束の波長を、図９（ａ）と同様、すなわち、ｄ１＝６．１０４、ｄ２＝１．０９６、λ＝１０５０ｎｍとしたときのものである。この場合には、コマ収差は劣っている。このように、同じ波長の光束を使用して、可動レンズ群３４の位置を変更することなく、カバーガラス５０の厚さを厚くしたときには、コマ収差は劣ることになる。
【００７８】
これに対して、図９（ｃ）は、カバーガラス５０の厚さを１．７ｍｍとしたのときのコマ収差を示すグラフであるが、可動レンズ群３４の位置を右間隔ｄ１＝０．５ｍｍ及び左間隔ｄ２＝６．７ｍｍに変更すると共に、波長λ＝１０５０ｎｍの光束を使用するとしたときのものである。すなわち、図９（ｃ）は、使用する光束の波長は同じであるが、補正環４０によって、可動レンズ群３４を移動させたときのものである。このように、カバーガラス５０の厚さを１．７ｍｍに厚くしても、補正環４０によって、可動レンズ群３４を移動させることにより、コマ収差を良好にすることができる。
【００７９】
図１０は、図６に示したレンズの構成における数値実施例を示す図である。
【００８０】
図１０（ａ）は、カバーガラスの厚さが、０．２ｍｍのときのコマ収差を示すグラフである。この例の場合には、可動レンズ群３４の位置を右間隔ｄ１＝６．１０４ｍｍ及び左間隔ｄ２＝１．０９６ｍｍにすると共に、波長λ＝１５６０ｎｍの光束を使用するとしたときのものである。
【００８１】
図９（ａ）に示したグラフのように、可動レンズ群３４の位置が、右間隔ｄ１＝６．１０４ｍｍ及び左間隔ｄ２＝１．０９６ｍｍであっても、光束の波長がλ＝１０５０ｎｍであった場合には、コマ収差は良好であったのに対して、この図１０（ａ）に示した例では、光束の波長をλ＝１５６０ｎｍとしたときには、コマ収差は劣る。このように、可動レンズ群３４の位置を変更することなく、波長を変更したときには、コマ収差は劣ることになる。
【００８２】
これに対して、図１０（ｂ）は、可動レンズ群３４を移動させたときのコマ収差を示すグラフである。すなわち、図１０（ａ）と同じ波長λ＝１５６０ｎｍの光束を使用して、可動レンズ群３４の位置を、右間隔ｄ１＝６．４２ｍｍ及び左間隔ｄ２＝０．７８ｍｍに変更したときのものである。このように、可動レンズ群３４を移動させることによって、波長λ＝１５６０ｎｍに変更した場合であっても、コマ収差を良好にすることができる。
【００８３】
図１１は、図６に示したレンズの構成における数値実施例を示す図である。
【００８４】
図１１（ａ）は、カバーガラスの厚さが、１．７ｍｍのときのコマ収差を示すグラフである。この例の場合には、可動レンズ群３４の位置を右間隔ｄ１＝０．５ｍｍ及びｄ２＝６．７ｍｍにすると共に、波長λ＝１５６０ｎｍの光束を使用するとしたときのものである。
【００８５】
図９（ｃ）に示したグラフのように、可動レンズ群３４の位置が、右間隔ｄ１＝０．５ｍｍ及びｄ２＝６．７ｍｍであっても、光束の波長がλ＝１０５０ｎｍであった場合には、コマ収差は良好であったのに対して、この図１１（ａ）に示した例では、光束の波長をλ＝１５６０ｎｍとしたときには、コマ収差は劣る。このように、可動レンズ群３４の位置を変更することなく、波長を変更したときには、コマ収差は劣ることになる。
【００８６】
これに対して、図１１（ｂ）は、可動レンズ群３４を移動させたときのコマ収差を示すグラフである。すなわち、図１１（ａ）と同じ波長λ＝１５６０ｎｍの光束を使用して、可動レンズ群３４の位置を、右間隔ｄ１＝０．８１６ｍｍ及び左間隔ｄ２＝６．３８４ｍｍに変更したときのものである。このように、可動レンズ群３４を移動させることによって、波長λ＝１５６０ｎｍに変更した場合であっても、カバーガラス５０の厚さが、１．７ｍｍであるときにも、コマ収差を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施の形態による対物レンズ光学系１０の概略を示す図であり、カバーガラス５０の厚さが薄い場合の例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態による対物レンズ光学系１０の概略を示す図であり、カバーガラス５０’の厚さが厚い場合の例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態による対物レンズ光学系１０の概略を示す図であり、試料ガラス体５０”の内部に試料等である対象物Ｏが存在する場合の例を示す図である。
【図４】対物レンズ体２０によって対象物Ｏの像を観察する場合の例を示す図（ａ）と、対物レンズ体２０から光束を発して、その光束を対象物Ｏに照射して加工する場合の例を示す図（ｂ）とである。
【図５】第２の実施の形態による対物レンズ体２００の内部の構造の概略を示す図である。
【図６】数値実施例で使用したレンズの構成を示す図である。
【図７】数値実施例で使用したレンズのデータを示す表である。
【図８】数値実施例で使用したレンズのデータを示す表である。
【図９】図６に示したレンズの構成における数値実施例を示す図である。
【図１０】図６に示したレンズの構成における数値実施例を示す図である。
【図１１】図６に示したレンズの構成における数値実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  対物レンズ光学系
２０  対物レンズ体
３０  レンズ系
３２  固定レンズ群
３４  可動レンズ群
４０  補正環（レンズ位置調整手段）
５０、５０’  カバーガラス（対象物光透過体）
５０”  試料ガラス体（対象物光透過体）
６０、６０’、６０”  調整用ガラス板
２０４  支持体（波長対応調整手段）
２１２  突起（波長対応調整手段）
２１４  係止体（波長対応調整手段）
【図１】
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【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】
2009210762.tif 000009
【図８】
2009210762.tif 000010
【図９】
2009210762.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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