JP2002182116A - 対物レンズ系 - Google Patents

対物レンズ系

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JP2002182116A
JP2002182116A JP2000383642A JP2000383642A JP2002182116A JP 2002182116 A JP2002182116 A JP 2002182116A JP 2000383642 A JP2000383642 A JP 2000383642A JP 2000383642 A JP2000383642 A JP 2000383642A JP 2002182116 A JP2002182116 A JP 2002182116A
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objective lens
lens system
lens
aspherical
lens surface
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Noboru Amamiya
昇 雨宮
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レンズ面の有効直径をその面の曲率半径で除し
た値が1.8以上であるレンズ面を有する対物レンズに
おいて、諸収差、特に高次の球面収差が良好に補正さ
れ、高い光学性能を有する対物レンズ系を提供するこ
と。 【解決手段】 所定のレンズ面1の有効直径を該レンズ
面1の曲率半径で除した値が1.8以上であるレンズ面
1を少なくとも一面有する対物レンズ系において、非球
面部材2,PPを少なくとも一面有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、対物レンズ系、特
に光学顕微鏡、光学測定機に好適な対物レンズ系に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の写真レンズ、望遠鏡等の対物レン
ズ系には、非球面レンズを導入している場合がある。こ
れに対して、顕微鏡や測定機の対物レンズ系では、高精
度な非球面加工が困難であるため、非球面レンズは用い
られていない。このため、顕微鏡や測定機の対物レンズ
系は、球面レンズで構成された部材のみを用いる場合が
殆どである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】球面加工では、比較的
高精度な面形状を得ることができる。そして、近年の高
解像化、使用波長の短波長化に応じて、この球面加工精
度に対する要求もさらに厳しい仕様になってきている。
例えば、レンズ面の有効直径をその面の曲率半径で除し
た値が1.8以上であるレンズ面、即ちほぼ半球に等し
いようなレンズ面では、面精度の測定波長をλとして、
面精度RMS(root means square)≦(1/100
0)λ程度の条件を満足することが求められる。この条
件は、現在のレンズ面の製造・加工精度や検査精度の限
界性能の1/7程度である。このため、レンズを量産す
る場合に、上記条件を満足する精度が得られないレンズ
が製造されることは十分有り得る。このような必要精度
が確保できないレンズを対物レンズ系に組み込んだ場
合、高次の球面収差が発生する場合がある。高次の球面
収差は、対物レンズ系の各レンズ成分の空気間隔を調整
することのみでは補正不可能である。従って、この高次
球面収差は残存収差となってしまうので問題である。
【0004】一方、レンズ面の有効直径をその面の曲率
半径で除した値が1.8以上であるレンズ面を量産する
際に、上記条件を満足するレンズのみを対物光学系に組
み込み、上記条件を満足しないレンズを使用しない、即
ち取捨選択することも行われている。しかし、上述した
ように上記条件は、現在の製造・加工精度のほぼ限界的
な値であるため、採用しないで捨てるレンズの方が多く
なってしまう場合もある。このため、このような取捨選
択を行うことはレンズ製品の歩留まりが非常に悪くなり
問題である。本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、レンズ面の有効直径をその面の曲率半径で除した
値が1.8以上であるレンズ面を有する対物レンズにお
いて、諸収差、特に高次の球面収差が良好に補正され、
高い光学性能を有する対物レンズ系を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、所定のレンズ面1の有効直径を該レンズ面
1の曲率半径で除した値が1.8以上であるレンズ面1
を少なくとも一面有する対物レンズ系において、非球面
部材2,PPを少なくとも一面有することを特徴とする
対物レンズ系を提供する。
【0006】また、本発明の好ましい態様では、前記非
球面部材2,PPは、ラジカル反応を用いたプラズマ加
工により形成された任意の回転対称非球面形状を有する
ことが望ましい。
【0007】また、本発明の好ましい態様では、前記非
球面部材2は、前記対物レンズ系の瞳位置近傍に配置さ
れていることが望ましい。
【0008】また、本発明の好ましい態様では、前記非
球面部材2は、石英ガラスからなることが望ましい。
【0009】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態を説明する。図1は、本実施形態に係る顕
微鏡用対物レンズ系のレンズ構成を示す図である。最も
物体側のレンズG1は、その像側の面に有効直径を曲率
半径で除した値が1.8以上であるレンズ面1を有して
いる。また、平行平板PPは石英ガラスからなり、その
物体側の面2が非球面形状を有している。
【0011】以下の表1に本実施形態の諸元値を掲げ
る。なお、使用波長λ=266nmである。さらに、非
球面は、以下の数式で表される回転対称な形状である。
そして、非球面には、諸元表のレンズデータにおいて*
印を付してある。
【0012】
【数1】Z=a4・x4+a6・x6+a8・x8+a1
0・x10+a12・x12+a14・x14+a16・x16
+a18・x18
【0013】ただし、xは光軸に垂直な方向の高さ、Z
は高さxにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距
離(いわゆるサグ量に相当)、a4〜a18はn次の非
球面係数をそれぞれ表している。また、諸元表の曲率半
径、面間隔その他の長さの単位は一般に「mm」が使わ
れるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光
学性能が得られるので、これに限られるものではない。
【0014】
【表1】 (全体諸元) 開口数 N.A.=0.9 焦点距離 f=2 (レンズデータ) 番号 曲率半径 面間隔 硝種名 レンズ有効直径 1 ∞(平面) 1.002 2 -1.74040 3.400 石英硝子 φ 2.4 3 -2.80180 0.100 φ 5.6 4 -8.78400 3.600 石英硝子 φ 8.5 5 -6.68120 0.100 φ10.7 6 -27.50800 4.000 石英硝子 φ12.5 7 -12.45000 0.100 φ14.1 8 -409.84700 4.000 石英硝子 φ14.9 9 -24.93110 2.000 φ15.7 10 37.36400 4.000 石英硝子 φ15.9 11 -89.57700 2.000 φ15.6 12 16.59990 4.000 石英硝子 φ14.6 13 61.03000 6.000 φ13.4 14(*) ∞(平面) 1.000 石英硝子 φ10.0 15 ∞(平面) 6.000 φ10.0 16 -353.89000 2.000 石英硝子 φ 5.8 17 -14.85100 1.000 φ 5.1 18 -5.92960 3.000 石英硝子 φ 4.4 19 5.92960 0.000 φ 3.7 (石英ガラスの屈折率) n = 1.499737 (λ=266nm) (非球面係数) a4 = 0.351×10-5 a6 = -0.109×10-5 a8 = 0.177×10-6 a10 = -0.102×10-7 a12 = 0.191×10-9 a14 = -0.591×10-21 a16 = -0.900×10-14 a18 = -0.422×10-32
【0015】また、上記対物レンズ系は、以下の表2に
諸元値を掲げる結像レンズと組合わせて使用される。こ
の時、対物レンズと結像レンズとの間隔は100.00
0mmである。
【0016】
【表2】(全体諸元) 焦点距離 f=200 (レンズデータ) 1 99.94740 5.000 石英硝子 φ10.0 像面 ∞(平面) 196.666
【0017】次に、上記対物レンズ系を製造する手順
を、収差図を使用しながら説明する。なお、以下全ての
収差図は、上述したように対物レンズ系(f=2)と結
像レンズ(f=200)とを組合わせたときの球面収差
を示す。これらを組合わせた時のレンズ系全体の総合倍
率は100倍である。
【0018】まず、平行平板PPに非球面加工する前の
状態で、レンズ系全体の透過波面を干渉計で測定する。
図2は、この透過波面の球面収差を示す図である。図2
から明らかなように、高次の球面収差が残存しているこ
とがわかる。シミュレーションによると、この残存高次
収差を対物レンズ系内の各レンズ成分の空気間隔を調節
することで補正することはほぼ不可能である。
【0019】また、同様にシミュレーションによれば、
レンズG1のレンズ面1が、面精度RMS=(1/10
00)λ程度で加工されている場合であっても、このよ
うな高次球面収差は発生し得る。面精度RMS=(1/
1000)λという値は、現在の製造・加工管理技術で
のほぼ限界に近い値である。即ち、現在の加工技術を駆
使し、どうにか達成できる高精度なレンズ面を組み込ん
だ場合でさえ、図2のような収差が発生してしまうとい
うことである。
【0020】次に、図2に示す高次の球面収差を補正
(キャンセル)する形状とするための回転対称な非球面
加工を平行平板PPの面2に行う。この非球面加工のた
めには、まず、計算機により上記高次の球面収差をキャ
ンセルために必要な所定の非球面形状を算出する。次
に、平行平板PPを対物レンズ系から取出す。そして、
後述するプラズマ加工により平行平板PPに所定の非球
面形状を加工する。図3は、形成された非球面2の形状
を示す図である。この非球面2に要求される製造誤差
は、RMS=(30/1000)λ程度と緩いものにな
る。図3に示す非球面形状をラジカル反応を用いたプラ
ズマ加工機を用いて加工すると、その面精度はRMS=
(30/1000)λ程度のものを得ることができる。
【0021】次に、ラジカル反応を用いたプラズマ加工
により平行平板PPに非球面を形成する手順について簡
単に説明する。まず、高圧力下において、平行平板PP
(被加工物)近傍に設置された加工電極からプラズマを
発生させる。このプラズマにハロゲンなどの電気陰性度
の高い反応ガスを供給する。これにより、反応ガスは解
離し、反応性に富んだラジカルになる。ラジカルを平行
平板PPの表面と反応させ、反応により生じた生成物を
連続的に気化させることにより平行平板PPを加工す
る。なお、反応ガスは、平行平板PPと反応し、生成物
が気化する特性を有するものを選択して用いる。
【0022】この加工法では、高圧力下でプラズマを生
成するため従来にない高濃度のラジカルを生成できる。
このため、機械加工に匹敵する高加工速度が得られると
いう効果がある。また、高圧力下であるため、加工電極
周辺の電界強度の高い箇所だけに局在化したプラズマを
生成できる。その結果、加工領域を加工電極近傍に限定
することができ、加工電極形状に依存した極めて空間分
解能の高い加工を達成できるという効果が得られる。さ
らに、機械加工では、塑性変形、ぜい性破壊といった物
理現象を利用しているため、加工によって平行平板PP
の表面にダメージを与えることになる。これに対して、
プラズマ加工では化学的に加工が進行するので平行平板
PPの表面に欠陥や熱的変質層が形成されず無歪である
という効果が得られる。なお、プラズマ加工の詳細に関
しては、例えば特開平9−63791号公報に開示され
ている。
【0023】次に、上記手順により形成された非球面2
を有する平行平板PPを対物レンズ系内の所定位置へ戻
す。更に好ましくは、非球面2を対物レンズ系の瞳位置
近傍に設けることが望ましい。
【0024】図4は、非球面2が形成された平行平板P
Pを有する場合の対物レンズ系と結像レンズとを組合わ
せた時の球面収差を示す図である。図から明らかなよう
に、高次の球面収差が良好に補正され、設計値(理想
値)に近い収差となっている。
【0025】なお、上記実施形態の説明においては、使
用波長を266nmとしたが、これに限られず他の波
長、例えば一般可視光用対物レンズ系にも本発明を適用
できる。また、非球面2は平行平板PPに形成されてい
るが、これに限られず、対物レンズ系内の何れかの面に
形成されていれば良い。さらに、非球面加工箇所は一面
2であったが、残存収差によっては異なる二面以上に非
球面加工を施して収差補正することもできる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レンズ面の有効直径をその面の曲率半径で除した値が
1.8以上であるレンズ面を有する対物レンズにおい
て、諸収差、特に高次の球面収差が良好に補正され、高
い光学性能を有する対物レンズ系を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかる対物レンズ系のレン
ズ構成を示す図である。
【図2】非球面を用いない時に発生し得る残存高次球面
収差の量を示す図である。
【図3】非球面形状を示す図である。
【図4】非球面により補正された時の球面収差図であ
る。
【符号の説明】
1 有効直径を曲率半径で除した値が1.8以上である
レンズ面 2 非球面 G1 最も物体側のレンズ PP 平行平板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のレンズ面の有効直径を該レンズ面
    の曲率半径で除した値が1.8以上であるレンズ面を少
    なくとも一面有する対物レンズ系において、 非球面部材を少なくとも一面有することを特徴とする対
    物レンズ系。
  2. 【請求項2】前記非球面部材は、ラジカル反応を用いた
    プラズマ加工により形成された任意の回転対称な非球面
    形状を有することを特徴とする請求項1に記載の対物レ
    ンズ系。
  3. 【請求項3】前記非球面部材は、前記対物レンズ系の瞳
    位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項1に
    記載の対物レンズ系。
  4. 【請求項4】前記非球面部材は、石英ガラスからなるこ
    とを特徴とする請求項2に記載の対物レンズ系。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005258336A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Nikon Corp レーザ加工用光学系及びこれを用いたレーザ加工装置
JP2013037371A (ja) * 2004-01-14 2013-02-21 Carl Zeiss Smt Gmbh 反射屈折投影対物レンズ
US8804234B2 (en) 2004-01-14 2014-08-12 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective including an aspherized plate
US8913316B2 (en) 2004-05-17 2014-12-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013037371A (ja) * 2004-01-14 2013-02-21 Carl Zeiss Smt Gmbh 反射屈折投影対物レンズ
US8804234B2 (en) 2004-01-14 2014-08-12 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective including an aspherized plate
US9772478B2 (en) 2004-01-14 2017-09-26 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with parallel, offset optical axes
JP2005258336A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Nikon Corp レーザ加工用光学系及びこれを用いたレーザ加工装置
JP4618531B2 (ja) * 2004-03-15 2011-01-26 株式会社ニコン レーザ加工用光学系及びこれを用いたレーザ加工装置
US8913316B2 (en) 2004-05-17 2014-12-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images
US9019596B2 (en) 2004-05-17 2015-04-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images
US9134618B2 (en) 2004-05-17 2015-09-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images
US9726979B2 (en) 2004-05-17 2017-08-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective with intermediate images

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