JPH0329913A

JPH0329913A - 顕微鏡用対物鏡

Info

Publication number: JPH0329913A
Application number: JP1164606A
Authority: JP
Inventors: Sunao Miyazaki; 直宮崎; Kazuhiro Kawasaki; 一弘川崎
Original assignee: Japan Spectroscopic Co Ltd
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1991-02-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は顕微鏡に用いられる対物鏡に関する。

［従来の技術］顕微鏡には一般に対物レンズが用いられる。しかし、対
物レンズは透過率が波長によって異なり、使用波長領域
が限定される。また、屈折率が波長に依存し、色収差が
生ずる。

そこで、このような問題点を解決するために、第４図に
示すようなカセグレニアン鏡ｌＯが用いられている。こ
のカセグレニアン鏡１０は、中央に円孔１２ａが形成さ
れた凹面鏡１２に、凸面鏡１４を対向配置した構戊とな
っており、光軸上の点Ｓからの発散光を円孔１２ａを通
して凸面鏡１４に入射させると、凸面鏡１４、次いで凹
面鏡１２で反射されて光軸上の点Ｆに収束する。このカ
セグレニアン鏡ＩＯは、紫外領域から遠赤外領域に亘っ
て均一なエネルギー透過特性を示す。

しかし、カセグレニアン鏡１０は、大開口数の場合には
球面収差が大きくて実用に耐えない。球面収差は、凹面
鏡１２、又は凹面鏡１２及び凸面鏡１４を非球面鏡にす
ることにより小さくすることができるが、実際には非球
面鏡は制作が困難であるため実用化されていない。

そこで、凹面鏡１２及び凸面鏡ｌ４を球面鏡とし、両者
の球面収差特性の互いに補正的な関係に着目して、合戒
球面収差を小さくしている。

この原理を、最初に第４図及び第５図を参照して説明す
る。第５図は凹面鏡１２Δの球面収束特性を示し、第６
図は凸面鏡１４Ａの球面収差特性を示す。図中、光軸Ａ
上の点Ｆは焦点である。光軸Ａに平行に光線Ｌ１、Ｌ２
、Ｌ３を入射させると、凹面鏡１２Ａでの反射光線Ｕ１
、Ｕ２、Ｕ３は、入射光線が光軸Ａから遠ざかるほど凹
面鏡１２Ａ側の光軸Ａ上を通過する。凸面鏡１４Ａでの
反射光線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、入射光線が光軸Ａから遠
ざかるほど、反射光線の光軸Ａ側延長線が凸面鏡１　．
４　Ａ側の光軸Ａ上を通過する。第５図及び第６図から
、球面直径が大きいほど球面収差が大きくなることが解
る。次に第４図に於いて、上記のことから、光軸Ａから
離れて凸面鏡１４に入射する光線ほど凹面鏡１２の外周
寄りに向けて反射するが、凹面鏡１２は外周側への入射
光線ほど凹面鏡１２寄りに反射させる。したがって、凹
面鏡１２の球面収差は凸面鏡１４の球面収差を小さくす
る関係になっている。

カセグレニアン鏡１０全体としての球面収差は、凹面鏡
１２及び凸面鏡１４の曲率半径及び直径と、凹面鏡１２
と凸面鏡１４間の距離に依存するので、合或球面収差が
最小になるように設計される。

［発明が解決しようとする課題］しかし、カセグレニアン鏡１０は、凸面鏡１４の直径が
凹面鏡１２の直径に比し小さいので、球面収差の互いに
補正的な関係が不充分であり、合或球面収差を最小にし
ても限度がある。特に大開口数のカセグレニアン鏡１０
では、球面収差が大きくて実用に耐えない。

具体的には、凸面鏡１４の曲率半径を１２．５ｍｍとし
、凹面鏡１２の曲率半径を４２．０ｍ＋ｎとし、点Ｓと
凸面鏡１４の頂点との間隔を２００，Ｏｍｍとし、凹面
鏡１２の直径を変えて開口数ＮＡと収束点Ｆでの光束横
断面直径（収東円直径）との関係を調べたところ、第７
図に示すような結果が得られた。この図から、開口数Ｎ
八が大きくなるほど曲線の傾きが大きくなり、開口数Ｎ
Ａが０．７以上になると顕微鏡の対物鏡としては実用に
適しないことが解る。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、大開口数で
あっても球面収差の小さい顕微鏡用対物鏡を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］この目的を達戒するために、本発明に係る顕微鏡用対物
鏡では、中央に第１孔が形戒された第１凹面鏡に第１凸
面鏡を対向配置した第１カセグレニアン鏡と、中央に第
２孔が形成された第２凹面鏡に第２凸面鏡を対向配置し
た第２カセグレニアン鏡とを備え、該第１及び第２のカ
セグレニアン鏡の向きを同一方向にして該第１及び第２
のカセグレニアン鏡の光軸を一致させ、該第１孔を通し
て該第１凸面鏡に光束を入射させたときに該第１凹面鏡
から出射される収束光を該第２孔に通して該第２凸面鏡
に入射させるように配置し、該第１及び第２のカセグレ
ニアン鏡の球面収差特性を互いに補正的な関係にしてい
る。

［作用コカセグレニアン鏡の球面収差特性は、その凸面鏡と凹面
鏡の合或収差特性であり、開口数が大きくなるほど互い
に補正的な関係が不充分になって球面収差が大きくなる
。しかし、カセグレニアン鏡の球面収差特性は、凸面鏡
の直径、その曲率、凹面鏡の曲率または凸面鏡と凹面鏡
との間隔を変えることにより適当なものにすることがで
きる。

したがって、第１及び第２のカセグレニアン鏡の５６球面収差特性を互いに補正的な関係にすることができる
。

これにより、大開口数であっても球面収差が小さくなる
。

［実施例］以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図はカセグレニアン鏡１０とカセグレニアン鏡２０
を直列配置した顕微鏡用対物鏡を示す。

カセグレニアン鏡１０は、中央に円孔１２ａが形戊され
た凹面鏡１２に、凸面鏡１４を対向配置した構或となっ
ている。同様に、カセグレニアン鏡２０は、中央に円孔
２２ａが形戒された凹面鏡２２に、凸面鏡２４を対向配
置した構或となっている。カセグレニアン鏡１０と２０
とは、向きを同一方向にし、両光軸を一致させて配置さ
れている。

光軸Ａ上の点Ｓからの発散光は、円孔１２ａを通り凸面
鏡ｌ４で反射され、次いで凹面鏡１２で反射されて収束
光となり、凸面鏡２４が存在しなければ点Ｆ１に収束す
る。この収束光は、凸面鏡２４で反射され、次いで凹面
鏡２２で反射されて光軸Ａ上の点Ｆ２に収束する。

カセグレニアン鏡１０及びカセグレニアン鏡２０は、球
面収差特性が互いに補正的な関係になるように設計され
ている。例えば、カセグレニアン鏡１０は、その出射光
が第２図に示す如く、光軸Ａ側の光線ほど光軸Ａとの交
点が凸面鏡２４　（カセグレニアン鏡１０〉に近くなる
ように設計されている。これに対し、カセグレニアン鏡
２０はその出射光が第３図に示す如く、光軸Ａ側の光線
ほど光軸Ａとの交点が凸面鏡２４　（カセグレニアン鏡
２０）に近くなるように設計されている。このような特
性は、設計段階での計算機を用いた光線追跡法により、
容易に確認することができる。

次のような寸法の光学素子を用いて構或した顕微鏡用対
物鏡を製作したところ、開口数ＮＡ７でも実用に耐えう
ろことが確認された。

なお、カセグレニアン鏡１０とカセグレニアン鏡２０の
球面収差特性は互いに補正的ば関係にあれば良く、例え
ばカセグレニアン鏡１０が第３図に示すような特性を示
し、カセグレニアン鏡２０が第２図に示すような特性を
示す関係であってもよい。

［発明の効果］以上説明した如く、本発明に係る顕微鏡用対物鏡によれ
ば、大開口数であっても球面収差を小さくすることがで
きるという優れた効果を奏し、波長特４性に優れる対物
鏡を備えた顕微鏡の高分解能化及びこれに伴う顕微鏡の
用途拡大に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係り、第１図は
顕微鏡用対物鏡の光学系構或図、第２図はカセグレニア
ン鏡１０の球面収差特性を示す光線図、第３図はカセグレニアン鏡２０の球面収差特性を示す光
線図である。第４図乃至第７図は従来例に係り、第４図は従来の顕微鏡用対物鏡の光学系構或図、第５図
は凹面鏡１２Ａの球面収差特性を示す図、第６図は凸面
鏡１４Ａの球面収差特性を示す図、第７図は第４図に示
す顕微鏡用対物鏡の開口数ＮＡと収束円直径との関係を
示すグラフである。図中、１０、２１２ａ１ｌ２、２１４、２

Claims

【特許請求の範囲】　中央に第１孔（１２ａ）が形成された第１凹面鏡（１
２）に第１凸面鏡（１４）を対向配置した第１カセグレ
ニアン鏡（１０）と、中央に第２孔（２２ａ）が形成された第２凹面鏡（２２
）に第２凸面鏡（２４）を対向配置した第２カセグレニ
アン鏡（２０）とを備え、該第１及び第２のカセグレニアン鏡の向きを同一方向に
して該第１及び第２のカセグレニアン鏡の光軸（Ａ）を
一致させ、該第１孔（１２ａ）を通して該第１凸面鏡（
１４）に光束を入射させたときに該第１凹面鏡（１２）
から出射される収束光を該第２孔（２２ａ）に通して該
第２凸面鏡（２４）に入射させるように配置し、該第１
及び第２のカセグレニアン鏡の球面収差特性を互いに補
正的な関係にしたことを特徴とする顕微鏡用対物鏡。