CN102959450A - 显微镜物镜 - Google Patents

Abstract

提供一种显微镜物镜，其具有高开口数且相对于色像差为复消色差透镜，而且在长动作距离下直到周边像差都能够被良好地修正。显微镜物镜(OL)从物体侧依次具有：具有正折射力的第一透镜组(G1)；具有正折射力的第二透镜组(G2)；和具有负折射力的第三透镜组(G3)，第一透镜组(G1)在最靠近物体侧具有将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜(L1)，第二透镜组(G2)具有衍射光学元件(GD)，该衍射光学元件具有正折射力，衍射光学元件(GD)与通过第一透镜组(G1)及第二透镜组(G2)的光束的直径最大部分相比配置在像侧。

Description

显微镜物镜

技术领域

本发明涉及显微镜物镜。

背景技术

随着近年来半导体的高集成化，在用于对半导体或印制基板等标本进行观察的显微镜装置中使用的物镜，需要使微小的图案以高倍率变成鲜明的图像以供观察，因此需要进行包括大的开口数和色像差在内的高度的像差修正。此外，从作业效率和操作性方面来看，还需要足够的动作距离。以往，作为以高倍率、高开口数对色像差进行良好修正的物镜，公知有例如在专利文献1中公开的物镜。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2009-192988号公报

然而，虽然这种以往的显微镜物镜开口数大且色像差也能够被良好地修正，但是，对于安装有该显微镜物镜的显微镜装置的操作性来说，却称不上具有足够的动作距离。

发明内容

本发明是鉴于这样的课题而作出的，其目的在于提供一种显微镜物镜，该显微镜物镜具有高开口数且相对于色像差为复消色差透镜(apochromat)，而且在长动作距离下直到周边像差都能够被良好地修正。

为了解决上述课题，本发明的显微镜物镜，从物体侧依次具有：具有正折射力的第一透镜组；具有正折射力的第二透镜组；和具有负折射力的第三透镜组，第一透镜组在最靠近物体侧具有将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜，第二透镜组具有衍射光学元件，该衍射光学元件具有正折射力，衍射光学元件与通过第一透镜组及第二透镜组的光束的直径最大部分相比配置在像侧。

而且，该显微镜物镜当使第一透镜组的配置在最靠近物体侧的正弯月形透镜的介质的相对于d线的折射率为n1、使朝向物体侧具有凹面时为负符号、具有凸面时为正符号、使第一透镜组的最靠近物体侧的透镜面的曲率半径为rl、整个系统的焦距为F、通过第一透镜组及第二透镜组的光束的最大直径为φmax、通过衍射光学元件的衍射光学面的光束的最大直径为φDOE时，满足下式的条件：

n1≥1.8

0.5≤(-r1)/F≤4.5

φDOE/φmax＜0.9。

这样的显微镜物镜优选当使第一透镜组及第二透镜组的合成焦距为f12、第三透镜组的焦距为f3时，满足下式的条件：

0.3≤f12/(-f3)≤2。

此外，这样的显微镜物镜优选当使衍射光学元件的焦距为fDOE时，满足下式的条件：

100≤fDOE/F≤1000。

此外，在这样的显微镜物镜中，优选的是，第三透镜组具有至少一片接合透镜，当使相对于g线的折射率为ng、相对于F线的折射率为nF、相对于C线的折射率为nC、使部分色散比θgF由下式θgF＝(ng-nF)/(nF-nC)来定义、使构成第三透镜组所具有的接合透镜的正透镜和负透镜的部分色散比之差为ΔθgF3、使色散系数之差为Δυ3时，满足下式的条件：

-0.0035≤ΔθgF3/Δυ3≤-0.002。

此外，这样的显微镜物镜优选第二透镜组具有至少一片接合透镜，当使相对于g线的折射率为ng、相对于F线的折射率为nF、相对于C线的折射率为nC、使部分色散比θgF由下式θgF＝(ng-nF)/(nF-nC)来定义、使构成第二透镜组所具有的接合透镜的正透镜和负透镜的部分色散比之差为ΔθgF2、使色散系数之差为Δυ2时，满足下式的条件：

-0.0025≤ΔθgF2/Δυ2≤-0.0006。

此外，这样的显微镜物镜优选当使第一透镜组的焦距为f1、第二透镜组的焦距为f2时，满足下式的条件：

2≤f1/F≤10

15≤f2/F≤30。

发明的效果

若以上那样地构成本发明，则能够提供一种显微镜物镜，其相对于色像差为复消色差透镜，而且在长动作距离下直到视野的周边像差都能够被良好地修正。

附图说明

图1是第一实施例的显微镜物镜的透镜构成图。

图2是上述第一实施例的显微镜物镜的各像差图。

图3是第二实施例的显微镜物镜的透镜构成图。

图4是上述第二实施例的显微镜物镜的各像差图。

图5是第三实施例的显微镜物镜的透镜构成图。

图6是上述第三实施例的显微镜物镜的各像差图。

图7是与上述显微镜物镜一同使用的成像透镜的透镜构成图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。首先，使用图1说明本实施方式的显微镜物镜的构成。该显微镜物镜OL构成为，从物体侧依次具有：具有正折射力的第一透镜组G1；具有正折射力的第二透镜组G2；和具有负折射力的第三透镜组G3。

在这样的显微镜物镜OL中，第一透镜组G1是用于使从物体发出的发散光相对于光轴的角度渐渐平缓且接近于平行光束，并向第二透镜组G2导入的透镜组，该第一透镜组G1构成为，在最靠近物体侧具有将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜(meniscus lens)(例如，图1中的正弯月形透镜L1)。

另外，第二透镜组G2是使从第一透镜组G1射出的光束成为会聚光的透镜组，主要对轴上色像差和色的球面像差、高阶像差成分进行修正。由此，该第二透镜组G2构成为具有衍射光学元件GD，该衍射光学元件GD具有正折射力。在此，衍射光学元件GD与通过第一透镜组G1及第二透镜组G2的光束的直径最大部分相比配置在像侧。另外，该第二透镜组G2为了对上述像差进行修正而构成为具有至少一片接合透镜(例如，图1中的接合透镜CL11)。

设置在该第二透镜组G2中的衍射光学元件GD(衍射光学面D)具有负色散值(色散系数(阿贝数)＝-3.453)，由于色散大，且异常色散性(在后述的实施例中，部分色散比(ng-nF)/(nF-nC)＝0.2956)强，所以具有强大的色像差修正能力。光学玻璃的色散系数通常为30～80左右，但是如上述那样，衍射光学元件的色散系数是负值。换言之，衍射光学元件GD的衍射光学面D的分散特性与通常的玻璃(折射光学元件)相反，具有随着光的波长变短而折射力变小、波长越长的光折曲得越大的性质。由此，通过与通常的折射光学元件组合，能够得到大的消色效果。因此，通过利用衍射光学元件GD，能够实现用通常的光学玻璃得不到的良好的色像差修正。

本实施方式中的衍射光学元件GD将由不同的光学材料组成的两个衍射元件要素(例如，在图1的情况下，光学部件L9、L10)接合，在其接合面上设置衍射格栅槽而构成衍射光学面D，本实施方式中的衍射光学元件GD是所谓的“紧密贴合多层型衍射光学元件”。由此，该衍射光学元件GD能够在从g线到包含C线在内的大波长区域提高衍射效率。所以，本实施方式的显微镜物镜OL能够在大波长区域使用。另外，衍射效率表示在透射型的衍射光学元件中利用1次衍射光时的、入射强度I0与一次衍射光的强度I 1的比例η(＝I1/I0×100(％))。

另外，紧密贴合多层型衍射光学元件与所谓的分离式多层型衍射光学元件相比能够简化制造工序，因此，具有量产效率高、并且相对于光线入射角的衍射效率高的优点，其中，分离式多层型衍射光学元件是通过将形成有衍射格栅槽的2个衍射元件要素以使该衍射格栅槽彼此相对的方式接近配置而成。因此，对于利用了紧密贴合多层型衍射光学元件的本实施方式的显微镜物镜OL，制造容易，并且衍射效率也高。

另外，第三透镜组G3是使从第二透镜组G2射出的会聚光束成为大致平行光束的透镜组。该第三透镜群G3为了对色像差进行修正而构成为具有至少一片接合透镜(例如，图1中的接合透镜CL31)。

下面，说明用于构成本实施方式的显微镜物镜OL的条件。

首先，本实施方式的显微镜物镜OL在配置在第一透镜组G1的最靠近物体侧且将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L1的介质的相对于d线的折射率作为n1时，希望满足下面的条件式(1)。

n1≥1.8      (1)

当满足该条件式(1)时，正弯月形透镜L 1的透镜面的曲率平缓，能够良好地保持像差。另外，通过增强将凹面朝向物体侧的透镜面(第一面)的负折射力，而能够使珀兹伐和(Petzval sum)为负，能够维持平坦性。

另外，本实施方式的显微镜物镜OL在第一透镜组G1的最靠近物体侧的透镜面、即正弯月形透镜L1的物体侧的透镜面(图1中的第一面)的曲率半径为r1、该显微镜物镜OL的整个系统的焦距为F时，希望满足下面的条件式(2)。

0.5≤(-r1)/F≤4.5        (2)

条件式(2)是对显微镜物镜OL的处于最靠近物体侧的透镜面的曲率半径进行限制的条件式。若低于该条件式(2)的下限值，则第一面的曲率变得过陡，导致光束发散得过大，使通过后组的透镜组的修正变得困难，球面像差恶化。相反地，若超过该条件式(2)的上限值，则第一面的曲率变得过缓，在高开口数的显微镜物镜中，会在该面发生高阶的球面像差。此外，通过使条件式(2)的上限值为4.2，能够进一步地发挥本申请的效果。另外，通过使该条件式(2)的上限值为4.0，能够进一步地发挥本申请的效果。

另外，本实施方式的显微镜物镜OL在通过第一透镜组G1及第二透镜组G2的光束的最大直径为φmax、通过衍射光学元件GD的衍射光学面的光束的最大直径为φDOE时，希望满足下面的条件式(3)。

φDOE/φmax＜0.9                   (3)

条件式(3)表示通过衍射光学元件GD的衍射光学面D的光线的最大有效直径的条件。若衍射光学元件GD(衍射光学面D)配置在有效直径大的位置上，则会发生高阶的球面像差或彗形像差，由此需要满足该条件式(3)。此外，通过使条件式(3)的上限值为0.8，能够进一步地发挥本申请的效果。

另外，本实施方式的显微镜物镜OL在第一透镜组G1以及第二透镜组G2的合成焦距为f12、第三透镜组G3的焦距为f3时，希望满足下面的条件式(4)。

0.3≤f12/(-f3)≤2              (4)

条件式(4)是对第一透镜组G1以及第二透镜组G2和第三透镜组G3的折射力配置进行限制的条件式。若超出该条件式(4)的上限值，则难以进行高阶的像差修正。相反地，若低于该条件式(4)的下限值，则无法得到充分的动作距离。

另外，本实施方式的显微镜物镜OL在衍射光学元件GD的焦距为fDOE时，希望满足如下的条件式(5)。

100≤fDOE/F≤1000                 (5)

条件式(5)是对衍射光学元件GD的焦距进行限制的条件式。若超出该条件式(5)的上限值，则衍射光学元件GD的折射力变弱，对于色像差的修正无法充分地起作用。相反地，若低于该条件式(5)的下限值，则衍射格栅的最小间距变得过窄，导致格栅形状的误差使该衍射光学元件GD的性能大幅降低，由此，对制造误差要求严格。

此外，衍射光学元件GD配置在第二透镜组G2中，由此，配置在使来自物体的光束会聚的部分上，因此，能够通过该衍射光学元件GD良好地进行高阶像差的修正。

另外，本实施方式的显微镜物镜OL在构成第三透镜组G3所具有的接合透镜的正透镜与负透镜的部分色散比之差为ΔθgF3、相对于d线(λ＝587.562nm)的色散系数之差为Δυ3时，希望满足下面的条件式(6)。另外，部分色散比以及色散系数之差的处理可以为，从正透镜相对于负透镜、或者从负透镜现对于正透镜的任意一种，在部分色散比之差为从正透镜相对于负透镜的情况下，只要使色散系数之差也同样地为从正透镜相当于负透镜即可。

-0.0035≤ΔθgF3/Δυ3≤-0.002             (6)

但是，上述部分色散比θgF是基于下述算式(a)而定义的数值，ng、nF、nC分别表示构成接合透镜的正透镜以及负透镜的介质的相对于g线(λ＝435.835nm)、F线(λ＝486.133nm)以及C线(λ＝656.273nm)的折射率。

θgF＝(ng-nF)/(nF-nC)                      (a)

条件式(6)是对包含在第三透镜组G3中的接合透镜的正透镜与负透镜的部分色散比之差、和色散系数之差进行限制的条件式。配置在第二透镜组G2中的衍射光学元件GD对于倍率的色像差修正没有起到大的作用。由此，对于倍率的色像差，有必要通过配置在第三透镜组G3中的接合透镜的介质(玻璃材料)的选择来有效地修正。若低于该条件式(6)的下限值，则会残存倍率的色像差的二次光谱，相反地，若超出上限值，则色散系数之差变小，会残存倍率的一次色像差。

另外，该显微镜物镜OL在构成第二透镜组G2所具有的接合透镜的正透镜与负透镜的部分色散比之差为ΔθgF2、相对于d线的色散系数之差为Δυ2时，希望满足下面的条件式(7)。

-0.0025≤ΔθgF2/Δυ2≤-0.0006            (7)

条件式(7)是对包含在第二透镜组G2中的接合透镜的正透镜与负透镜的部分色散比之差、和色散系数之差进行限制的条件式。通常，这些差更小的一方较好，但由于使用衍射光学元件GD，所以若超出该条件式(7)的上限值，则二次光谱会过度修正。若通过衍射光学元件GD来调整该二次光谱的过度修正，则衍射光学元件GD的折射力会变小，对色像差的修正无法充分地起作用。相反地，若低于条件式(7)的下限值，则会残存二次光谱。若欲通过衍射光学元件GD来修正该二次光谱，则衍射格栅的最小间距会变小，导致制造误差对光学性能的影响变大。

另外，本实施方式的显微镜物镜OL在第一透镜组G1的焦距为f1时，希望满足下面的条件式(8)。

2≤f1/F≤10               (8)

条件式(8)是对第一透镜组G1的焦距进行限制的条件式。若低于该条件式(8)的下限值，则第一透镜组G1的折射力变得过强，无法良好地修正球面像差和彗形像差等。相反地，若超出条件式(8)的上限值，则无法使来自物体的光线会聚，光束会变得过大，构成第一透镜组G1的透镜的外形会变大。另外，向后方的透镜入射的光线的高度会变高，导致无法良好地修正球面像差。

另外，本实施方式的显微镜物镜OL在第二透镜组G2的焦距为f2时，希望满足下面的条件式(9)。

15≤f2/F≤30         (9)

条件式(9)是对第二透镜组G2的焦距进行限制的条件式。若低于该条件式(9)的下限值，则对在第一透镜组G1中发生的色像差和球面像差的修正不足。相反地，若超出该条件式(9)的上限值，则设置在该第二透镜组G2中的接合透镜的接合面的负折射力会变强，高阶的球面像差的发生会变大。另外，向第三透镜组G3射的光线的高度会变高，导致对各像差的修正困难。

当以上那样地构成本实施方式的显微镜物镜时，能够提供一种这样的显微镜物镜，其具有高倍率且高开口数，具有充分的动作距离，且相对于色像差为复消色差透镜，另外，使其他的各像差也被良好地修正。

实施例

以下，示出了本实施方式的显微镜物镜OL的三个实施例，在各实施例中，形成在衍射光学元件GD中的衍射光学面D的相位差是基于使用通常的折射率和后述的非球面式(b)而进行的超高折射率法来计算的。超高折射率法是指，利用非球面形状和衍射光学面的格栅间距之间的一定的等效关系的方法，在本实施例中，将衍射光学面D作为超高折射率法的数据，也就是说，通过后述的非球面式(b)以及其系数而表示。此外，在本实施例中，作为像差特性的计算对象，选择d线、C线、F线以及g线。在下面的表1中示出在本实施例中使用的这些d线、C线、F线以及g线的波长、和相对于各光谱线来设定的在超高折射率法的计算中使用的折射率的值。

(表1)

在各实施例中，关于非球面，在使与光轴垂直方向的高度为y，使从高度y中的各非球面的顶点的切平面到各非球面的、沿光轴的距离(sag量；下陷量)为S(y)，使基准球面的曲率半径(顶点曲率半径)为r，使圆锥常数为κ，使n阶的非球面系数为An时，非球面用下式(b)表示。此外，在以下的实施例中，“E-n”表示“×10^-n”。

S(y)＝(y²/r)/{1+(1-κ×y²/r²)^1/2}

+A2×y²+A4×y⁴+A6×y⁶+A8×y⁸+A10×y¹⁰    (b)

此外，在各实施例中，对于形成有衍射光学面的透镜面，在表中的面编号的右侧标记*，非球面式(b)表示该衍射光学面的性能规格。

另外，以下各实施例中的显微镜物镜OL1～OL3是无限远修正型，在图7所示的结构中，与具有表2所示的规格的成像透镜IL一起使用。另外，在该表2中，第一栏m表示从物体侧起的各光学面的编号，第二栏r表示各光学面的曲率半径，第三栏d表示从各光学面到下一光学面的光轴上的距离(面间隔)，第四栏nd表示相对于d线的折射率，第五栏υd表示相对于d线的色散系数。在此，空气的折射率1.00000省略。该规格表的说明在后面的实施例中也是同样的。

(表2)

此外，该成像透镜IL从物体侧依次由接合双凸透镜L21和双凹透镜L22而成的接合透镜、以及接合双凸透镜L23和双凹透镜L24而成的接合透镜构成。

〔第一实施例〕

在上述说明中所使用的图1表示第一实施例的显微镜物镜OL1。该显微镜物镜OL如上所述构成为，从物体侧依次具有：具有正折射力的第一透镜组G1；具有正折射力的第二透镜组G2；和具有负折射力的第三透镜组G3。第一透镜组G1从物体侧依次由将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L1、将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L2以及接合了将凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L3和双凸透镜L4而成的接合透镜CL11构成。另外，第二透镜组G2从物体侧依次由接合了双凸透镜L5、双凹透镜L6和双凸透镜L7而成的接合透镜CL21、以及包含衍射光学面D的平板形状的衍射光学元件GD构成。而且，第三透镜组G3由接合了双凹透镜L12、双凸透镜L13和双凹透镜L14而成的接合透镜CL31构成。

另外，衍射光学元件GD由平板状的光学玻璃L8、分别由不同的树脂材料形成的2个光学部件L9、L10、以及平板状的光学玻璃L11依次接合而成，并且，在光学部件L9、L10的接合面上形成有衍射格栅槽(衍射光学面D)。即，该衍射光学元件GD是紧密贴合多层型的衍射光学元件。

图1所示的第一实施例的显微镜物镜OL1的规格在表3中示出。另外，在该表3中，f表示整个系统的焦距，NA表示开口数，β表示倍率，d0表示从物体到最开始的透镜(正弯月形透镜L1)的物体侧的面(第一面)的顶点为止的光轴上的距离。另外，f1表示第一透镜组G1的焦距，f2表示第二透镜组G2的焦距，f12表示第一透镜组G1以及第二透镜组G2的合成焦距，f3表示第三透镜组G3的焦距，fDOE表示衍射光学元件GD的焦距，φmax表示通过第一透镜组G1以及第二透镜组G2的光束的最大直径，φDOE表示通过衍射光学元件GD的衍射光学面D的光束的最大直径。此外，第一栏m所示的各光学面的编号(右边的*表示作为衍射光学面形成的透镜面)对应于图1所示的面编号1～21。另外，第二栏r中，曲面半径0.000表示平面。在衍射光学面的情况下，在第二栏r表示作为基础的、作为非球面的基准的球面的曲率半径，在超高折射率法中使用的数据作为非球面数据而在规格表内示出。再有，在该表3中还示出了与上述条件式(1)～(8)对应的值、即条件对应值。以上规格表的说明在后面的实施例中也是同样的。

此外，在以下所有的规格中记载的曲率半径r、面间隔d、整个系统的焦距F、以及其他长度的单位在没有特别说明的情况下一般使用“mm”，但由于光学系统进行等比例放大或等比例缩小也能够得到同等的光学性能，所以单位不限定于“mm”，也能够使用其他合适的单位。

(表3)

F＝4mm

NA＝0.8

β＝50x

d0＝3.38

f1＝9.2

f2＝114.2

f12＝8.8

f3＝-22.4

φmax＝17.92

φDOE＝12.80

衍射光学面数据

第15面κ＝1      A2＝-5.9524E-08       A4＝3.8419E-10

A6＝-4.8802E-12  A8＝6.5871E-15        A10＝0.00000E+00

条件对应值

(1)n1＝1.903

(2)(-r1)/F＝1.06

(3)φDOE/φmax＝0.71

(4)f12/(-f3)＝0.4

(5)fDOE/F＝210

(6)ΔθgF3/Δυ3＝-0.0022，-0.0021

(7)ΔθgF2/Δυ2＝-0.0019，-0.0010

(8)f1/F＝2.3

(9)f2/F＝28.6

此外，在表3所示的条件对应值中，条件式(6)表示构成第三透镜组G3所包含的接合透镜CL31的透镜L12、L13的值以及透镜L13、L14的值。另外，条件式(7)表示构成第二透镜组G2所包含的接合透镜CL21的透镜L5、L6的值以及透镜L6、L7的值。这样可知，在第一实施例中，上述条件式(1)～(9)被全部满足。

在图2中示出该第一实施例中的相对于d线、C线、F线以及g线的光线的球面像差、像散差以及彗形像差的各像差图。这些像差图中的、球面像差图表示相对于开口数NA的像差量，像散差图表示相对于像高Y的像差量，彗形像差图表示像高Y为12.5mm时、9.0mm时、6.0mm时以及0mm时的像差量。另外，在球面像差图及彗形像差图中，实线表示d线，虚线表示C线，单点划线表示F线，双点划线表示g线。再有，在像散差图中，实线表示相对于各波长的光线的弧矢像面，虚线表示相对于各波长的光线的子午像面。这些各像差图的说明在后面的实施例中也是同样的。从该图2所示的各像差图明确可知，在第一实施例中各像差被良好地修正，能够确保优秀的成像性能。

〔第二实施例〕

以下，作为第二实施例，说明图3所示的显微镜物镜OL2。该图3所示的显微镜物镜OL2也是构成为，从物体侧依次具有：具有正折射力的第一透镜组G1；具有正折射力的第二透镜组G2；和具有负折射力的第三透镜组G3。第一透镜组G1从物体侧依次由将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L1、将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L2、双凸透镜L3以及接合了双凸透镜L4和将凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L5而成的接合透镜CL11构成。另外，第二透镜组G2从物体侧依次由接合了双凸透镜L6、双凹透镜L7和双凸透镜L8而成的接合透镜CL21、接合了双凸透镜L9和双凹透镜L10而成的接合透镜CL22、以及包含衍射光学面D的平板形状的衍射光学元件GD构成。而且，第三透镜组G3从物体侧依次由双凹透镜L15、以及接合了双凹透镜L16和双凸透镜L17而成的接合透镜CL31构成。

另外，该第二实施例的衍射光学元件也是紧密贴合多层型的衍射光学元件，由平板状的光学玻璃L10、分别由不同的树脂材料形成的2个光学部件L11、L12以及平板状的光学玻璃L13按顺序接合而成，并且，在光学部件L11、L12的接合面上形成有衍射格栅槽(衍射光学面D)。

该图3所示的第二实施例的显微镜物镜OL2的规格在表4中示出。另外，表4所示的面编号与图3所示的面编号1～27一致。

(表4)

F＝2mm

NA＝0.9

β＝100x

d0＝3.81

f1＝8.6

f2＝36.4

f12＝9.5

f3＝-6.1

φmax＝19.79

φDOE＝10.36

衍射光学面数据

第20面κ＝1       A2＝-8.0000E-08      A4＝8.4238E-10

A6＝-1.2711E-11   A8＝1.1492E-13       A10＝0.00000E+00

条件对应值

(1)n1＝1.883

(2)(-r1)/F＝3.58

(3)φDOE/φmax＝0.52

(4)f12/(-f3)＝1.6

(5)fDOE/F＝312.5

(6)ΔθgF3/Δυ3＝-0.0021

(7)ΔθgF2/Δυ2＝-0.0008、-0.0008、-0.0008

(8)f1/F＝4.3

(9)f2/F＝18.2

此外，在表4所示的条件对应值中，条件式(6)表示构成第三透镜组G3所包含的接合透镜CL31的透镜L16、L17的值。另外，条件式(7)表示构成第二透镜组G2所包含的接合透镜CL21的透镜L6、L7的值及透镜L7、L8的值、和构成接合透镜CL22的透镜L9、L10的值。如此可知，在第二实施例中上述条件式(1)～(9)被全部满足。另外，在图4中示出该第二实施例的显微镜物镜OL2的球面像差、像散差以及彗形像差的各像差图。从各像差图明确可知，在第二实施例中各像差也被良好地修正，也能够确保优秀的成像性能。

〔第三实施例〕

以下，作为第三实施例，说明图5所示的显微镜物镜OL3。该图5所示的显微镜物镜OL3也是构成为，从物体侧依次具有：具有正折射力的第一透镜组G1；具有正折射力的第二透镜组G2；和具有负折射力的第三透镜组G3。第一透镜组G1从物体侧依次由将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L1、将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L2以及接合了双凸透镜L3和将凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L4而成的接合透镜CL11构成。另外，第二透镜组G2从物体侧依次由接合了双凸透镜L5、双凹透镜L6和双凸透镜L7而成的接合透镜CL21、接合了双凸透镜L8和将凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L9而成的接合透镜CL22、以及包含衍射光学面D的平板形状的衍射光学元件GD构成。而且，第三透镜组G3从物体侧依次由双凹透镜L14、以及接合了双凹透镜L15和双凸透镜L16而成的接合透镜CL31构成。

另外，该第三实施例的衍射光学元件也是紧密贴合多层型的衍射光学元件，由平板状的光学玻璃L10、分别由不同的树脂材料形成的2个光学部件L11、L12以及平板状的光学玻璃L13按顺序接合而成，并且，在光学部件L11、L12的接合面上形成有衍射格栅槽(衍射光学面D)。

该图5所示的第三实施例的显微镜物镜OL3的规格在表5中示出。另外，表5所示的面编号与图5所示的面编号1～25一致。

(表5)

F＝1.33mm

NA＝0.9

β＝150x

d0＝2.95

f1＝7.7

f2＝33.0

f12＝8.2

f3＝-4.8

φmax＝17.83

φDOE＝10.15

衍射光学面数据

第18面κ＝1       A2＝-7.3529E-08         A4＝1.2704E-09

A6＝-3.6213E-11   A8＝1.4394E-13          A10＝0.00000E+00

条件对应值

(1)n1＝1.804

(2)(-r1)/F＝3.98

(3)φDOE/φmax＝0.57

(4)f12/(-f3)＝1.7

(5)fDOE/F＝511.3

(6)ΔθgF3/Δυ3＝-0.0026

(7)ΔθgF2/Δυ2＝-0.0008、-0.0008、-0.0008

(8)f1/F＝5.8

(9)f2/F＝24.8

此外，在表5所示的条件对应值中，条件式(6)表示构成第三透镜组G3所包含的接合透镜CL31的透镜L15、L16的值。另外，条件式(7)表示构成第二透镜组G2所包含的接合透镜CL21的透镜L5、L6的值及透镜L6、L7的值、和构成接合透镜CL22的透镜L8、L9的值。如此可知，在第三实施例中上述条件式(1)～(9)被全部满足。另外，在图6中示出该第三实施例的显微镜物镜OL3的球面像差、像散差以及彗形像差的各像差图。从各像差图明确可知，在第三实施例中像差也被良好地修正，也能够确保优秀的成像性能。

附图标记说明

OL(OL1～OL3)显微镜物镜

G1第一透镜组

L1正弯月形透镜

G2第二透镜组

G3第三透镜组

GD折射光学元件

CL21、CL22、CL23接合透镜

Claims (6)

1.一种显微镜物镜，其特征在于，从物体侧依次具有：

具有正折射力的第一透镜组；

具有正折射力的第二透镜组；和

具有负折射力的第三透镜组，

所述第一透镜组在最靠近物体侧具有将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜，

所述第二透镜组具有衍射光学元件，该衍射光学元件具有正折射力，

所述衍射光学元件与通过所述第一透镜组及所述第二透镜组的光束的直径最大部分相比配置在像侧，

当使所述第一透镜组的所述正弯月形透镜的介质的相对于d线的折射率为n1、所述第一透镜组的最靠近物体侧的透镜面的曲率半径为r1、整个系统的焦距为F、通过所述第一透镜组及所述第二透镜组的光束的最大直径为φmax、通过所述衍射光学元件的衍射光学面的光束的最大直径为φDOE时，满足下式的条件：

n1≥1.8

0.5≤(-r1)/F≤4.5

φDOE/φmax＜0.9。

2.根据权利要求1所述的显微镜物镜，其特征在于，

当使所述第一透镜组及所述第二透镜组的合成焦距为f12、所述第三透镜组的焦距为f3时，满足下式的条件：

0.3≤f12/(-f3)≤2。

3.根据权利要求1或2所述的显微镜物镜，其特征在于，

当使所述衍射光学元件的焦距为fDOE时，满足下式的条件：

100≤fDOE/F≤1000。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的显微镜物镜，其特征在于，

所述第三透镜组具有至少一片接合透镜，

当使相对于g线的折射率为ng、相对于F线的折射率为nF、相对于C线的折射率为nC、使部分色散比θgF由下式θgF＝(ng-nF)/(nF-nC)来定义、使构成所述第三透镜组所具有的所述接合透镜的正透镜和负透镜的所述部分色散比之差为ΔθgF3、使色散系数之差为Δυ3时，满足下式的条件：

-0.0035≤ΔθgF3/Δυ3≤-0.002。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的显微镜物镜，其特征在于，

所述第二透镜组具有至少一片接合透镜，

当使相对于g线的折射率为ng、相对于F线的折射率为nF、相对于C线的折射率为nC、使部分色散比θgF由下式θgF＝(ng-nF)/(nF-nC)来定义、使构成所述第二透镜组所具有的所述接合透镜的正透镜和负透镜的所述部分色散比之差为ΔθgF2、使色散系数之差为Δυ2时，满足下式的条件：

-0.0025≤ΔθgF2/Δυ2≤-0.0006。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的显微镜物镜，其特征在于，

当使所述第一透镜组的焦距为f1、所述第二透镜组的焦距为f2时，满足下式的条件：

2≤f1/F≤10

15≤f2/F≤30。

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