JP2526299B2

JP2526299B2 - 顕微鏡用対物レンズ

Info

Publication number: JP2526299B2
Application number: JP2105797A
Authority: JP
Inventors: 尚久林
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JPH043105A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、紫外域、特に波長300nm以下の遠紫外域
においても使用可能な顕微鏡用対物レンズに関する。

（従来の技術とその課題）従来から周知のように、顕微鏡において、その対物レ
ンズの開口数（NA）が同一である場合には、波長が短く
なるにしたがって解像限界が上昇し、試料の細部にわた
って観察することができる。また、試料に紫外線を照射
した場合には、可視光線を照射した場合に比べ、より強
度の大きな蛍光が放出されることが多い。したがって、
顕微鏡により試料を観察して、より多くの情報を得るた
めに、紫外域においても使用することができる顕微鏡を
提供することが望まれる。そのためには、紫外域や遠紫
外域でも使用することができる対物レンズが必要とな
る。

そこで、従来より紫外域や遠紫外域において使用可能
な対物レンズとして、例えば光技術コンタクト誌Vol.25
No.2（1987年２月）P.137に記載されたものがあった。

この対物レンズは複数の石英製あるいは蛍石製レンズ
を組合せて構成されたものである。そのため、この対物
レンズは紫外域や遠紫外域でも使用可能である。

しかしながら、この対物レンズでは、貼り合わせレン
ズが用いられており、その貼り合わせ面にはオプチカル
コンタクトが採用されている。その理由は、現時点にお
いて、遠紫外線を透過する実用的な接着剤が存在しない
からであり、レンズ接合面での全反射が無いようにする
ためには、接合面をオプチカルコンタクトするしか方法
はないからである。したがって、この対物レンズでは、
貼り合わせ面を高精度に加工することが要求され、対物
レンズの製造コストが増大するという問題がある。

そこで、本願発明者は上記問題を解消した顕微鏡用対
物レンズを先の出願（特開平１−319719号公報および特
開平１−319720号公報で、以下、単に「先の出願」と称
する）において提案した。第14図はこの提案にかかる顕
微鏡用対物レンズの１例を示す図である。この提案例に
よれば、顕微鏡用対物レンズ80は石英製あるいは蛍石製
のレンズ81〜83により構成されている。そして、これら
の第１ないし第３レンズ81〜83は、同図に示すように、
物体側（同図の左側）から像側（同図の右側）にこの順
序で所定の空気間隔をもって配列されている。したがっ
て、この顕微鏡用対物レンズ80は紫外域や遠紫外域にお
いて使用可能である。しかも、各レンズ81〜83は相互に
離隔されている、言い換えればこの対物レンズ80では、
貼り合わせ面が存在しない。その結果、この顕微鏡用対
物レンズ80では、オプチカルコンタクトが不要となり、
上記問題が解消される。

ところで、第14図に示す対物レンズ80は、結像レンズ
（その詳細な構成は後で述べる）と協働して、物体の像
を所定の結像倍率Ｍをもって結像レンズの焦点面に結像
するような構成をとっている。この時の結像倍率Ｍは、
結像レンズの焦点距離f₂と対物レンズ80の焦点距離f₁と
の比となる。すなわち、結像倍率Ｍは、Ｍ＝−f₂/f₁ ……（１）となる。

また、顕微鏡では、通常結像レンズを固定しておき、
対物レンズを適当に交換して、結像倍率を変化させてい
る。したがって、結像倍率を変化させるためには、相互
に異なった焦点距離をもった対物レンズを用意する必要
がある。

例えば、第14図に示した対物レンズ80を、ある対物レ
ンズと交換して結像倍率を（10×Ｍ）倍にする場合につ
いて考えてみる。

この場合、（１）式からわかるように、結像倍率を
（10×Ｍ）倍にするためには、焦点距離が（f₁/10）の
対物レンズを用意する必要がある。ここで、例えば対物
レンズ80と同一のレンズ枚数で、しかも焦点距離が（f₁
/10）の対物レンズを設計する場合には、各レンズのパ
ワーを大きくする必要がある。しかし、各レンズのパワ
ーを高めた場合、それにともなって、一般的には、収差
が増大してしまう。特に、レンズを石英や蛍石といった
屈折率の低い硝材で形成した場合には、収差が大きくな
る傾向にある。また、パワーを大きくするためには、各
レンズの曲率を大きくしなければならない。その結果、
境界面で全反射してしまうといった問題も生じる。

これらの問題を解消するための１つの手段として、対
物レンズを構成するレンズの枚数を増やすという方法が
ある。すなわち、個々のレンズのパワーを比較的低く抑
える一方、レンズの枚数を増やして、所定のパワーを確
保しようとするものである。しかしながら、レンズの枚
数が増大するにしたがって、対物レンズの構成が複雑に
なる。しかも、対物レンズのコストも増大する。

また、上記問題を解消するための別の手段としては、
シュワルツシルド（＝Schwarzchild）型対物レンズを用
いるという方法がある。第15図はシュワルツシルド型対
物レンズの一例を示す図であり、この対物レンズ90は、
RUDOLF KINGSLAKE著“LENS DESIGN FUNDAMENTALS"（ACA
DEMIC PRESS 1978）P.333に記載されたものである。こ
の対物レンズ90は、同図に示すように、凹状の球面ミラ
ー91と、凸状の球面ミラー92とで構成されている。この
対物レンズ90では、両ミラー91,92はほぼ同心で、しか
も相互に対向するように配置されている。また、その構
成はシンプルなものであるが、性能的にはその焦点距離
を（f₁/10）にすることも可能である。

しかしながら、対物レンズ80と上記対物レンズ90とで
は、瞳の位置と物体位置を共に一致させることが困難で
ある。したがって、対物レンズ80と上記対物レンズ90と
を交換したときには、瞳の位置を固定している限り、対
物レンズ90から物体までの距離を変えてやる必要があ
る。すなわち対物レンズの交換後、ピントを合わせ直す
必要が生じる。これは、顕微鏡の操作性を著しく低下さ
せるものであり、好ましいものではない。逆に、物体位
置を固定すると、瞳の位置が変わってしまうため、固定
した照明系ではその照明状態が変わってしまいやはり好
ましくない。

また、対物レンズの交換により瞳の大きさが変化した
のでは、固定した照明系ではそのレンズ交換と同時に物
体を照明する光量が変化してしまうという不都合が生じ
る。したがって、対物レンズの焦点距離を小さくするこ
とにより結像倍率を高めても、対物レンズの瞳径が変化
しないようにするためには、対物レンズの開口数を大き
くする必要がある。しかしながら、第15図に示す対物レ
ンズ90では、開口数の上限は0.7程度であり、それ以上
の開口数を有する対物レンズを提供することは、実際に
は困難である。

なお、より大きな開口数を有する対物レンズとして
は、例えばKINGSLAKE監修“APPLIED OPTICS AND OPICAL
ENGINEERING III"（ACADEMIC PRESS 1965）P.173に記
載されたものがある。第16図はこの対物レンズの構成を
示す図である。同図に示すように、この対物レンズ100
では、２枚の球面ミラー101,102が設けられている。そ
して、両ミラー101,102に対し物体側（同図の下側）に
３枚のレンズ103a,103b,103cからなるレンズ群103が配
置されるとともに、像側（同図の上側）にレンズ104が
配置されており、その開口数は0.72となっている。

しかしながら、同図からわかるように、レンズ群103
では、レンズ103a,103bの貼り合せのためにオプチカル
コンタクトが用いられており、上記と同様の問題が生じ
ている。また、開口数（＝0.72）も十分に大きなもので
あるとは言えない。

したがって、対物レンズの交換によって結像倍率を
（10×Ｍ）倍にする場合には、交換後の対物レンズが、（１）焦点距離が対物レンズ80の1/10倍であり、（２）対物レンズの交換後も、ピントを合わせ直す必要
のない、すなわち対物レンズ80と同焦点となっており、（３）しかも、開口数が大きく、焦点距離が対物レンズ
80の1/10倍となったとしても瞳の大きさおよび位置が対
物レンズ80のそれとほぼ等しい、という条件を備えるこ
とが求められる。

（発明の目的）この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、上
記した先の出願にかかる対物レンズとは別の構成によっ
て、紫外域や遠紫外域において使用可能な顕微鏡用対物
レンズを低コストで提供することを第１の目的とする。

また、この発明は、結像レンズと協働して物体の像を
所定の結像倍率で結像レンズの焦点面上に結像する、先
の出願の対物レンズに対し、その焦点距離がほぼ1/10倍
で、しかも同焦点になっており、瞳の大きさがほぼ等し
い顕微鏡用対物レンズを提供することを第２の目的とす
る。

（目的を達成するための手段）請求項１の発明は、上記目的を達成するために、ほぼ
同心で、しかも相互に対向して配置された凸状の第１球
面ミラーと凹状の第２球面ミラーと、物体側に向いた凹
面を有し、前記第１および第２球面ミラーよりも物体側
に配置された第１メニスカスレンズと、前記第１球面ミ
ラーよりも像側に所定の空気間隔をもって配列された複
数のレンズからなり、これら複数のレンズのうち最も像
側に位置するレンズが像側に凹面を向けた第２メニスカ
スレンズであるレンズ群とを備えている。

また、請求項２の発明は、上記第１の目的をより良く
達成するために、請求項１の発明に加え、前記第１メニ
スカスレンズおよび前記レンズ群を構成する前記複数の
レンズを、いずれも石英製あるいは蛍石製としている。

また、請求項３の発明は、結像レンズと協働して物体
の像を所定の結像倍率Ｍをもって結像面上に結像する対
物レンズと交換可能であり、しかも前記対物レンズに代
えて前記結像レンズと組合せて使用されたときに、結像
倍率がほぼ（10×Ｍ）倍となる顕微鏡用対物レンズに向
けられたものである。

そして、上記第２の目的を達成するために、ほぼ同心
で、しかも相互に対向して配置された凸状の第１球面ミ
ラーと凹状の第２球面ミラーと、物体側に向いた凹面を
有し、前記第１および第２球面ミラーよりも物体側に配
置された第１メニスカスレンズと、前記第１球面ミラー
よりも像側に所定の空気間隔をもって配列された複数の
レンズからなり、これら複数のレンズのうち最も像側に
位置するレンズが像側に凹面を向けた第２メニスカスレ
ンズであるレンズ群とを備えている。

（作用）請求項１の発明によれば、オプチカルコンタクトなし
に、対物レンズが構成されている。したがって、当該対
物レンズを低コストで提供できる。

特に、第１メニスカスレンズおよびレンズ群を構成す
る前記複数のレンズがいずれも石英製あるいは蛍石製で
ある場合には、紫外領域および遠紫外領域における透過
率が良好なものとなる。

また、請求項３の発明によれば、第１メニスカスレン
ズが第１および第２球面ミラーよりも物体側に配置され
ている。したがって、開口数を大きくとる上で問題とな
る収差がこの第１メニスカスレンズによって補正され
る。また、第１メニスカスレンズはフィールドフラット
ナとしても機能する。

一方、前記第１球面ミラーよりも像側にレンズ群が配
置されているので、当該対物レンズの瞳位置を、先の出
願の対物レンズと一致させながら同焦点にすることがで
きる。すなわち、当該対物レンズの配置位置を適当に設
定することによって、当該対物レンズと、先の出願の対
物レンズとを同焦点にすることができる。ここで、仮
に、当該対物レンズが前記第１および第２球面ミラーだ
けで構成されているとすれば、収差を犠牲にしないかぎ
り、瞳位置を自由に選ぶことはできないが、この発明で
は、レンズ群が前記第１球面ミラーよりも像側で、かつ
瞳位置よりもミラー側に配置されるために、所望の距離
だけ瞳位置を動かすことができ、瞳位置が先の出願のそ
れと同一に保つことができる。

なお、単に当該対物レンズの瞳位置を一定に保つ目的
のみであれば、前記レンズ群の代わりに平行平板を配置
することでも可能であるが、所定のパワーを有するレン
ズ群を配置することによって、前記第１メニスカスレン
ズの配置に伴なう収差の悪化を吸収するとともに、収差
を悪化させないで全系のパワーを大きくしている。

（実施例） A.第１実施例第１図はこの発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第１
実施例を示す図である。同図に示すように、この対物レ
ンズ10はメニスカスレンズ11と、凹状の球面ミラー12
と、凸状の球面ミラー13と、レンズ群14とで構成されて
いる。この対物レンズ10では、両ミラー12,13はほぼ同
心で、しかも相互に対向するように配置されている。ま
た、これら球面ミラー12,13に対し対物側（同図の左
側）に、メニスカスレンズ11が配置されている。なお、
このメニスカスレンズ11の凹面S₁₁は物体側に向いてい
る。

一方、球面ミラー12,13に対し像側（同図の右側）に
は、レンズ群14が配置されている。このレンズ群14で
は、レンズ14a,14b,14cが物体側から像側にこの順序で
所定の空気間隔をもって配置されている。なお、最も像
側に位置するレンズ14cは、その凹面S_14cが像側に向い
たメニスカスレンズである。

第１表は、上記のように構成された対物レンズ10のレ
ンズデータを示すものである。

なお、同表（および後で説明する第３ないし第７表）
において、r_iは物体側から光線が通る順に数えてｉ番目
（ｉ＝１〜10）のレンズ面あるいは反射面の曲率半径
を、またd_iは物体側から光線が通る順に数えてｉ番目
（ｉ＝１〜９）の面と（ｉ＋１）番目の面との光軸上の
面間距離を示すものである。また、同表からわかるよう
に、メニスカスレンズ11,14cは石英製であり、レンズ14
a,14bは蛍石製である。

また、対物レンズ10の焦点距離ｆは3.0であり、開口
数（NA）は5/6であり、像サイズは10.6である。

ところで、この対物レンズ10は落射照明型顕微鏡に適
用することを考慮して、いわゆる無限遠補正系としてい
る。すなわち、以下に説明する結像レンズと組合せて、
物体の像を所定の結像面に結像するように構成されてい
る。

＜結像レンズ＞第２図は結像レンズの構成を示す図であり、先の出願
において示された結像レンズと同一のものである。同図
に示すように、結像レンズ70は、第１ないし第３レンズ
71〜73により構成されている。これら第１ないし第３レ
ンズ71〜73は、物体側（同図の左側）から像側（同図の
右側）へこの順序に所定の空気間隔をもって配列されて
いる。

第２表は、上記のように構成された結像レンズ70のレ
ンズデータを示すものである。

なお、同表において、R_iは物体側から数えてｉ番目
（ｉ＝１〜６）のレンズ面の曲率半径を、またD_iは物体
側から数えてｉ番目（ｉ＝１〜５）のレンズ面と（ｉ＋
１）番目のレンズ面との光軸Ｚ上のレンズ面間距離を示
すものである。また、同表からわかるように、第１レン
ズ71は蛍石製であり、第２および第３レンズ72,73は石
英製である。また、この結像レンズ70の焦点距離ｆ′は
300である。

したがって、この結像レンズ70と上記第１実施例にか
かる対物レンズ10とからなる顕微鏡の結像倍率Ｍ′は、Ｍ′＝−ｆ′/f＝−300/3.0＝−100.0 となる。

第3A図および第3C図は、それぞれ対物レンズ10と結像
レンズ70とを組合せたレンズ系の球面収差および倍率色
収差を示す図である。なお、両図（および後で説明する
第5A図，第5C図，第7A図，第7C図，第9A図，第9C図，第
11A図，第11C図，第13A図，第13C図）において、実線A,
破線B,1点鎖線C,2点鎖線Ｄはそれぞれ波長298.06（n
m）,202.54（nm）,398.84（nm）,253.70（nm）の光につ
いての結果を示している。

第3B図および第3D図は、それぞれ波長298.06（nm）に
ついての非点収差および歪曲収差を示す図である。な
お、第3B図（および後で説明する第5B図，第7B図，第9B
図，第11B図，第13B図）において、実線Ｓはサジタル像
面を、また破線Ｍはメリジオナル像面を示している。

第3A図および第3C図から、この対物レンズ10によれ
ば、紫外域および遠紫外域の光に対して収差が少ないこ
とがわかる。したがって、この対物レンズ10を紫外域や
遠紫外域において使用可能であることは明らかである。
また、第3B図および第3D図から、対物レンズ10を用いた
レンズ系の非点収差および歪曲収差も少ないことが明ら
かである。

B.第２実施例第４図はこの発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第２
実施例を示す図である。この第２実施例にかかる対物レ
ンズ20は、対物レンズ10と同一の構成をとっている。し
たがって、ここでは、そのレンズ構成についての詳細な
説明は省略する。

第３表は、この対物レンズ20のレンズデータを示すも
のである。

なお、同表からわかるように、レンズ21,24b,24cは石
英製であり、レンズ24aは蛍石製である。

この対物レンズ20についても、上記第１実施例と同様
に、いわゆる無限遠補正系とし、第２図に示す結像レン
ズ70を組合せされる。したがって、この結像レンズ70と
上記第２実施例にかかる対物レンズ20とからなる顕微鏡
の結像倍率Ｍ′も、Ｍ′＝−ｆ′/f＝−300/3.0＝−100.0 となる。

第5A図および第5C図は、それぞれ対物レンズ30と結像
レンズ70とを組合せたレンズ系の球面収差および倍率色
収差を示す図である。また、第5B図および第5D図は、そ
れぞれ波長298.06（nm）についての非点収差および歪曲
収差を示す図である。

第5A図および第5C図から、この対物レンズ20によれ
ば、紫外域および遠紫外域の光に対して収差が少ないこ
とがわかる。したがって、この対物レンズ20を紫外域や
遠紫外域において使用可能であることは明らかである。
また、第5B図および第5D図から、対物レンズ20を用いた
レンズ系の非点収差および歪曲収差が少ないことが明ら
かである。

C.第３実施例第６図はこの発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第３
実施例を示す図である。この第３実施例にかかる対物レ
ンズ30も、対物レンズ10と同一の構成をとっている。し
たがって、ここでは、そのレンズ構成についての詳細な
説明は省略する。

第４表は、この対物レンズ30のレンズデータを示すも
のである。

なお、同表からわかるように、レンズ34b,34cは石英
製であり、レンズ31,34aは蛍石製である。

この対物レンズ30についても、上記第１および第２実
施例と同様に、いわゆる無限遠補正系とし、第２図に示
す結像レンズ70を組合せされる。したがって、この結像
レンズ70と上記第３実施例にかかる対物レンズ30とから
なる顕微鏡の結像倍率Ｍ′も、Ｍ′＝−ｆ′/f＝−300/3.0＝−100.0 となる。

第7A図および第7C図は、それぞれ対物レンズ30と結像
レンズ70とを組合せたレンズ系の球面収差および倍率色
収差を示す図である。また、第7B図および第7D図は、そ
れぞれ波長298.06（nm）についての非点収差および歪曲
収差を示す図である。

第7A図および第7C図から、この対物レンズ30によれ
ば、紫外域および遠紫外域の光に対して収差が少ないこ
とがわかる。したがって、この対物レンズ30を紫外域や
遠紫外域において使用可能であることは明らかである。
また、第7B図および第7D図から、対物レンズ30を用いた
レンズ系の非点収差および歪曲収差が少ないことが明ら
かである。

D.第４実施例第８図はこの発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第４
実施例を示す図である。この第４実施例にかかる対物レ
ンズ40も、対物レンズ10と同一の構成をとっている。し
たがって、ここでは、そのレンズ構成についての詳細な
説明は省略する。

第５表は、この対物レンズ40のレンズデータを示すも
のである。

なお、同表からわかるように、レンズ41は蛍石製、44
a,44b,44cは石英製である。

この対物レンズ40についても、上記第１ないし第３実
施例と同様に、いわゆる無限遠補正系とし、第２図に示
す結像レンズ70を組合せされる。したがって、この結像
レンズ70と上記第４実施例にかかる対物レンズ40とから
なる顕微鏡の結像倍率Ｍ′も、Ｍ′＝−ｆ′/f＝−300/3.0＝−100.0 となる。

第9A図および第9C図は、それぞれ対物レンズ40と結像
レンズ70とを組合せたレンズ系の球面収差および倍率色
収差を示す図である。また、第9B図および第9D図は、そ
れぞれ波長298.06（nm）についての非点収差および歪曲
収差を示す図である。

第9A図および第9C図から、この対物レンズ40によれ
ば、紫外域および遠紫外域の光に対して収差が少ないこ
とがわかる。したがって、この対物レンズ40を紫外域や
遠紫外域において使用可能であることは明らかである。
また、第9B図および第9D図から、対物レンズ40を用いた
レンズ系の非点収差および歪曲収差が少ないことが明ら
かである。

E.第５実施例第10図はこの発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第５
実施例を示す図である。同図に示すように、この対物レ
ンズ50はメニスカスレンズ51と、凹状の球面ミラー52
と、凸状の球面ミラー53と、レンズ群54とで構成されて
いる。この対物レンズ50では、両球面ミラー52,53はほ
ぼ同心で、しかも相互に対向するように配置されてい
る。また、これら球面ミラー52,53に対し物体側（同図
の左側）に、メニスカスレンズ51が配置されている。な
お、このメニスカスレンズ51の凹面S₅₁は物体側に向い
ている。

一方、球面ミラー53に対し像側（同図の右側）には、
レンズ群54が配置されている。このレンズ群54では、レ
ンズ54a〜54eが物体側から像側にこの順序で所定の空気
間隔をもって配置されている。なお、最も像側に位置す
るレンズ54eは、その凹面S_54eが像側に向いたメニスカ
スレンズである。

第６表は、上記のように構成された対物レンズ50のレ
ンズデータを示すものである。

なお、同表からわかるように、レンズ51,54b,54dは石
英製であり、レンズ54a,54c,54eは蛍石製である。

また、対物レンズ50の焦点距離ｆは300/108（＝2.7
8）であり、開口数（NA）は0.90であり、像サイズを10.
6である。

この対物レンズ50についても、上記第１ないし第４実
施例と同様に、いわゆる無限遠補正系とし、第２図に示
す結像レンズ70を組合せされる。したがって、この結像
レンズ70と上記第５実施例にかかる対物レンズ50とから
なる顕微鏡の結像倍率Ｍ′は、Ｍ′＝−ｆ′/f＝−108.0 となる。

第11A図および第11C図は、それぞれ対物レンズ50と結
像レンズ70とを組合せたレンズ系の球面収差および倍率
色収差を示す図である。また、第11B図および第11D図
は、それぞれ波長298.06（nm）についての非点収差およ
び歪曲収差を示す図である。

第11A図および第11C図から、この対物レンズ50によれ
ば、紫外域および遠紫外域の光に対して収差が少ないこ
とがわかる。したがって、この対物レンズ50を紫外域や
遠紫外域において使用可能であることは明らかである。
また、第11B図および第11D図から、対物レンズ50を用い
たレンズ系の非点収差および歪曲収差が少ないことが明
らかである。

F.第６実施例第12図はこの発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第６
実施例を示す図である。同図に示すように、この対物レ
ンズ60はメニスカスレンズ61と、凹状の球面ミラー62
と、凸状の球面ミラー63と、レンズ群64とで構成されて
いる。この対物レンズ60では、両球面ミラー62,63はほ
ぼ同心で、しかも相互に対向するように配置されてい
る。また、これら球面ミラー62,63に対し物体側（同図
の左側）に、メニスカスレンズ61が配置されている。な
お、このメニスカスレンズ61の凹面S₆₁は物体側に向い
ている。

一方、球面ミラー63に対し像側（同図の右側）には、
レンズ群64が配置されている。このレンズ群64では、レ
ンズ64a〜64fが物体側から像側にこの順序で所定の空気
間隔をもって配置されている。なお、最も像側に位置す
るレンズ64fは、その凹面S_64fが像側に向いたメニスカ
スレンズである。

第７表は、上記のように構成された対物レンズ60のレ
ンズデータを示すものである。

なお、同表からわかるように、レンズ61,64a,64b,64
d,64e,64fは石英製であり、レンズ64cは蛍石製である。

また、対物レンズ60の焦点距離ｆは300/108（＝2.7
8）であり、開口数（NA）は0.90であり、像サイズを10.
6である。

この対物レンズ60についても、上記第１ないし第５実
施例と同様に、いわゆる無限遠補正系とし、第２図に示
す結像レンズ70を組合せされる。したがって、この結像
レンズ70と上記第６実施例にかかる対物レンズ60とから
なる顕微鏡の結像倍率Ｍ′は、Ｍ′＝−ｆ′/f＝−108.0 となる。

第11A図および第11C図は、それぞれ対物レンズ60と結
像レンズ70とを組合せたレンズ系の球面収差および倍率
色収差を示す図である。また、第11B図および第11D図
は、それぞれ波長298.06（nm）についての非点収差およ
び歪曲収差を示す図である。

第11A図および第11C図から、この対物レンズ60によれ
ば、紫外域および遠紫外域の光に対して収差が少ないこ
とがわかる。したがって、この対物レンズ60を紫外域や
遠紫外域において使用可能であることは明らかである。
また、第11B図および第11D図から、対物レンズ60を用い
たレンズ系の非点収差および歪曲収差が少ないことが明
らかである。

G.第１ないし第６実施例の効果以上のように、第１ないし第６実施例にかかる対物レ
ンズ10,20,30,40,50,60は紫外域や遠紫外域において使
用可能であり、これらの波長領域において優れた特性を
有している。また、いずれの実施例においても、オプチ
カルコンタクトの必要はなく、対物レンズを低コストで
提供することができる。

なお、上記においては、特に説明しなかったが、いず
れの実施例も、可視域および赤外域においてもいずれの
収差も少なく、各対物レンズ10,20,30,40,50,60を赤外
域から遠紫外域の範囲において使用可能であることが確
認された。

ところで、本願発明者が先に開示した対物レンズ80
（第14図）は結像レンズ70（第２図）と組合されて、結
像倍率Ｍが−10倍のレンズ系を構成している。すなわ
ち、対物レンズ80の焦点距離は30である。これに対し
て、上記対物レンズ10,20,30,40の焦点距離はいずれも
3.0である。したがって、結像レンズ70を固定してお
き、例えば第１実施例の対物レンズ10を対物レンズ80と
交換することによって、結像倍率Ｍを−10倍から−100
倍に変化させることができる。また、上記対物レンズ5
0,60の焦点距離はいずれも2.78である。したがって、上
記と同様に、例えば対物レンズ50を対物レンズ80と交換
することによって、結像倍率を−10倍から−108倍に変
化させることができる。

しかも、対物レンズ10,20,30,40,50,60はいずれも対
物レンズ80と同焦点になっている。その結果、対物レン
ズの交換（例えば、対物レンズ80から対物レンズ10への
交換）後も、ピントを合わせ直す必要がなくなり、顕微
鏡の操作性が向上する。

その上、各対物レンズ10,20,30,40,50,60の瞳の位置
および大きさは対物レンズ80とほぼ同程度となってい
る。したがって、レンズ交換によっても、物体を照明す
る光量に大きな変化は認められず、良好な状態で物体の
観察を行うことができる。

すなわち、上記実施例にかかる対物レンズ10,20,30,4
0,50,60はいずれも本願の第２の目的に合致する対物レ
ンズといえる。

（発明の効果）以上のように、請求項１の発明によれば、ほぼ同心
で、しかも相互に対向して配置された凸状の第１球面ミ
ラーと凹状の第２球面ミラーを設けている。そして、第
１メニスカスレンズを前記第１および第２球面ミラーよ
りも物体側に配置する一方、像側に所定の空気間隔をも
って配列された複数のレンズからなるレンズ群を配置し
ているので、当該対物レンズを紫外域や遠紫外域におい
て使用することができる。また、当該対物レンズでは、
オプチカルコンタクトの必要がなくなり、当該対物レン
ズを安価に提供することができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明に加え、前記第
１メニスカスレンズおよび前記レンズ群を構成する前記
複数のレンズを、いずれも石英製あるいは蛍石製として
いるために、紫外領域および遠紫外領域における透過率
を良好なものとすることができる。

請求項３の発明によれば、ほぼ同心で、しかも相互に
対向して配置された凸状の第１球面ミラーと凹状の第２
球面ミラーを適当に組合わせて、当該対物レンズの焦点
距離を先の出願の対物レンズの約1/10としているので、
結像倍率をほぼ（10×Ｍ）倍とすることができる。しか
も、当該対物レンズの配置位置を適当に設定することに
よって、当該対物レンズと、先の出願の対物レンズとを
同焦点とすることができる。また、第１メニスカスレン
ズを前記第１および第２球面ミラーよりも物体側に配置
しているために、開口数を大きくすることができる。ま
た、像側にレンズ群を配置しているために、所定距離だ
け瞳位置を調整することができ、先の出願の瞳位置と一
致させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第１
実施例を示す図であり、第２図は、結像レンズの構成を示す図であり、第3A図，第3B図，第3C図および第3D図は、それぞれ第１
図に示す対物レンズと上記結像レンズとを組合せたレン
ズ系の球面収差，非点収差，倍率色収差および歪曲収差
を示す図であり、第４図は、この発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第２
実施例を示す図であり、第5A図，第5B図，第5C図および第5D図は、それぞれ第４
図に示す対物レンズと上記結像レンズとを組合せたレン
ズ系の球面収差，非点収差，倍率色収差および歪曲収差
を示す図であり、第６図は、この発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第３
実施例を示す図であり、第7A図，第7B図，第7C図および第7D図は、それぞれ第６
図に示す対物レンズと上記結像レンズとを組合せたレン
ズ系の球面収差，非点収差，倍率色収差および歪曲収差
を示す図であり、第８図は、この発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第４
実施例を示す図であり、第9A図，第9B図，第9C図および第9D図は、それぞれ第８
図に示す対物レンズと上記結像レンズとを組合せたレン
ズ系の球面収差，非点収差，倍率色収差および歪曲収差
を示す図であり、第10図は、この発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第５
実施例を示す図であり、第11A図，第11B図，第11C図および第11D図は、それぞれ
第10図に示す対物レンズと上記結像レンズとを組合せた
レンズ系の球面収差，非点収差，倍率色収差および歪曲
収差を示す図であり、第12図は、この発明にかかる顕微鏡用対物レンズの第６
実施例を示す図であり、第13A図，第13B図，第13C図および第13Dは、それぞれ第
12図に示す対物レンズと上記結像レンズとを組合せたレ
ンズ系の球面収差，非点収差，倍率色収差および歪曲収
差を示す図であり、第14図ないし第16図は、それぞれ従来の顕微鏡用対物レ
ンズの構成を示す図である。 10,20,30,40,50,60……対物レンズ、 12,22,32,42,52,62……球面ミラー、 13,23,33,43,53,63……球面ミラー、 11,21,31,41,51,61……メニスカスレンズ、 14,24,34,44,54,64……レンズ群、 70……結像レンズ、80……対物レンズ、 S₁₁,S₂₁,S₃₁,S₄₁,S₅₁,S₆₁……凹面、 S_14c,S_24c,S_34c,S_44c,S_54e,S_64f……凹面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ同心で、しかも相互に対向して配置さ
れた凸状の第１球面ミラーと凹状の第２球面ミラーと、物体側に向いた凹面を有し、前記第１および第２球面ミ
ラーよりも物体側に配置された第１メニスカスレンズ
と、前記第１球面ミラーよりも像側に所定の空気間隔をもっ
て配列された複数のレンズからなり、これら複数のレン
ズのうち最も像側に位置するレンズが像側に凹面を向け
た第２メニスカスレンズであるレンズ群とを備えたこと
を特徴とする顕微鏡用対物レンズ。
【請求項２】前記第１メニスカスレンズおよび前記レン
ズ群を構成する前記複数のレンズがいずれも石英製ある
いは蛍石製である請求項１記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項３】結像レンズと協働して物体の像を所定の結
像倍率Ｍをもって結像面上に結像する対物レンズと交換
可能であり、しかも前記対物レンズに代えて前記結像レ
ンズと組合せて使用されたときに、結像倍率がほぼ（10
×Ｍ）倍となる顕微鏡用対物レンズであって、ほぼ同心で、しかも相互に対向して配置された凸状の第
１球面ミラーと凹状の第２球面ミラーと、物体側に向いた凹面を有し、前記第１および第２球面ミ
ラーよりも物体側に配置された第１メニスカスレンズ
と、前記第１球面ミラーよりも像側に所定の空気間隔をもっ
て配列された複数のレンズからなり、これら複数のレン
ズのうち最も像側に位置するレンズが像側に凹面を向け
た第２メニスカスレンズであるレンズ群とを備えたこと
を特徴とする顕微鏡用対物レンズ。
【請求項４】前記第１メニスカスレンズおよび前記レン
ズ群を構成する前記複数のレンズがいずれも石英製ある
いは蛍石製である請求項３記載の顕微鏡用対物レンズ。