JPH0426813A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、顕微鏡対物レンズに関し、特に、レトロフォ
ーカス光学系の無限遠補正型お顕微鏡対物レンズに関す
る。

（従来の技術） 半導体ＩＣパターンにおける異物の有無の観察等におい
て、顕微鏡の利用が盛んになされている。また、ＹＡＧ
レーザ等を顕微鏡本体に搭載して、半導体ＩＣパターン
上の異物等にレーザ光を照射して、切断除去することも
なされている。これらの場合において、操作の便宜上、
顕微鏡対物レンズの作動距離が長いことが望ましい。そ
れに関し、本出願人により長作動距離の顕微鏡対物レン
ズが、特開昭６０−７０４１２や特開昭６３−２３１１
９に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記出願で開示された顕微鏡対物レンズ
に係る発明は、主に可視光線領域においてのみレンズの
収差補正のなされたものであった。そして、肉眼観察や
可視光線領域に感度特性を有するＴＶカメラによる観察
等を行なう他に、ＹＡＧレーザ等の赤外線領域において
半導体ＩＣパターンの切断等を行なう場合には、次のよ
うな問題点が存在した。即ち、可視光線領域において結
像条件を満たすように焦点位置合わせなしたとしても、
赤外線領域においては結像条件を満たさず、そのために
ＹＡＧレーザ等のレーザスポットをＩＣパターンの正確
な位置に照射することができないか、あるいは正確に照
射するためには、肉眼でとらえることのできないＹＡＧ
レーザ等のレーザスポットを試行錯誤的に照射して焦点
位置合わせをしなければならないという問題点が存在し
ていた。

なお、可視光線領域から近赤外線領域にいたるまでの広
い波長範囲に渡って収差補正された顕微鏡対物レンズは
、例えば特開昭６２−４９３１３に開示されている。し
かし、その作動距離は、５０倍程度の倍率の対物レンズ
において、たかだか焦点距離の１程度度というように非
常に短いものであり、操作上問題点があった。

本発明は、係る状況に鑑みなされたものであつ、その目
的は、可視光線領域から近赤外線領域にいたるまでの広
い波長範囲に渡って、色収差やその他の諸収差を良好に
補正された長作動の無限遠補正型の顕微鏡対物レンズを
提供することである。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、物体側から遠い側にあり、全体に負の屈折率
を有する第ルンズ群と、物体側から近い側にあり、全体
に正の屈折率を有する第２レンズ群とから成るいわゆる
レトロフォーカス光学系の無限遠補正型の顕微鏡対物レ
ンズにおいて、前記第２レンズ群は、１枚以上の単独の
凸レンズと、１個以上の凸レンズと凹レンズとの接合レ
ンズとから成り、 ｎ　６２Ｎを、第２レンズ群の凹レンズの波長ｄ線にお
ける平均屈折率　Σｎ、、／Ａ、ｎ６．ｐを、第２レン
ズ群の凹レンズと接合された凸レンズの波長ｄ線におけ
る平均 屈折率　Σｎｄ、／Ｂ、 ）’　２ＰＰを、第２レンズ群の各凸レンズのアツベ数
　（ｎ　−１）　／　（ｎ　Ｆ− ｎｃ）、 ν２Ｎ　　を、第２レンズ群の凹レンズの平均アツベ数
Σνｉ／Ｂ、 θ。２ｃＬを、第２レンズ群の凹レンズに使用される硝
材のうちの一つの硝材の部分分 散比　（ｎＣ−ｎｔ）／　（ｎＦ ｎｃ） ｎＦ　＊　ｎ　ａ　＋　ｎ　（及びｎ、を、各々Ｆ線、
ｄ線、Ｃ線及びｔ線の屈折率、 ｎ、ｄを、部分分散比　θｉ！ｅｔをもっ硝材のｄ線の
屈折率、 とするとき、次の（１）乃至（４）の各式、（１）　　
ｎｏｓ　　ｎ、ｚｐ　＞Ｑ、　　１５（２）　νｓｐｐ
＞８０ （３）　　６２＞ν＊Ｎ＞５０ （４）　θ＋＊ｃｔ＞　０　、８４０ ｒｚａ＞１．６ を満たすことによって、前記課題を解決する。

（作用） 物体面の一点から出た発散する光線は第２レンズ群の物
体側のレンズに入射し、収束されて第２レンズ群の像面
側のレンズを出射し、第ルンズ群に入射し、光軸に平行
する光線束になり第ルンズ群を出射する。

第２レンズ群には単独の凹レンズは含まれない。

次に各式について説明する。

（１）式、ｎａｇｓ　　ｎａｘｐ　＞０．　１５は、第
２レンズ群の接合レンズの屈折率を規定するものである
。（１）式は球面収差に関する式で、（１）式を満たさ
ないと、接合面の曲率半径がきつく、即ち小さくなり高
次の球面収差が発生し、他のレンズ群である第ルンズ群
では補正しきれない。

特に、短波長域で発生する高次収差と長波長域である近
赤外域で発生する高次収差のバランスが（ずれ、収差の
補正が極めて難しくなる。

（２）式、１／ｉｐｐ＞８０は、第２レンズ群中の各凸
レンズのアツベ数を規定するものである。即ち、第２レ
ンズ群中の各凸レンズのアツベ数はいずれも８０より大
きくなければならない。（２）式を満たさないと、短波
長域と長波長域での各波長の球面収差、コマ収差等の発
生に多大なずれを生じ、広い波長域に渡って各波長の諸
収差を同時に補正することが困難になる。

また、（２）式を満たさないと、凸レンズと凹レンズと
の、アツベ数νの差が小さくなり、色消しをすると凸レ
ンズと凹レンズのパワーを強くしなければならず、球面
収差、コマ収差等の高次収差の発生を招き、それを補正
しようとするとレンズ枚数を増やさなければならず生産
コストの上昇を招（ことになる。

（３）式、６２〉νａＮ＞５０は、第２レンズ群中の凹
レンズのアツベ数を規定するものである。

（３）式の上限より大きいアツベ数の硝材を使用すると
、凸レンズと凹レンズのアツベ数νの差が小さ（なって
、（２）式で説明したようになる。

また、下限より小さいアラへ数の硝材を使用すると、凸
レンズと凹レンズのアツベ数の差が大きくなり、球面収
差、コマ収差等の諸収差の補正上有利になるが、凹レン
ズの屈折率の波長分散が大きくなる。従って、波長によ
る収差の差が大きくなり、同時に収差を補正することが
困難となり、また色収差を補正した場合、最短波長と最
長波長とで色消しすると中間部の波長の色収差が補正さ
れない等の不都合を招き、広範囲の波長域に渡っての良
好な色収差の補正をすることができなくなる。

（４）式、θｔａｃｔ＞０．８４０ハ、第２レンズ群に
ある凹レンズに使用するされる硝材のうちの一つの硝材
の種類を規定したものである。２次スペクトルを除く硝
材の選び方としてケーニッヒの判定力がある（久保田広
著、光学、５３頁〜参照）。それによれば、部分分数比
の等しい凸レンズと凹レンズを使用すれば２次スペクト
ルの発生を防ぐことが出来る。本発明もこれを応用し、
（４）式の部分分散比を使用することによって、第２レ
ンズ群における凸レンズ全体の総合の部分分散比と凹レ
ンズ全体の総合の部分分散比を近すけることによって広
い波長域全体に渡って色収差のバランスをとり、かつ（
４）式、ｎ　ｒａ＞　１　、５で屈折率の範囲を規定し
、色収差の補正と、各波長の球面収差、コマ収差等の高
次収差を同時に補正することを見出したものである。

（実施例） 以下に添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

本発明に係る第１の実施例を第１図に示す。第１図は、
倍率５０倍、焦点距離ｆ、＝４．０ｍｍ、開口数Ｎ、Ａ
、＝０．４２、作動距離Ｗ、Ｄ、＝　１８．７ｍｍの顕
微鏡対物レンズの構成配置を示す。ここで作動距離Ｗ、
Ｄ、は、第２レンズ群の最も物体側のレンズの面の頂点
から物体面までの距離である。また倍率は、焦点距離２
００ｍｍの結像レンズを付けた時の物体高に対する像高
の比である。

第１表に第１実施例の諸量を示す。ここでり。

は物体面に遠い側から近い側に向がってｉ番目のレンズ
を指し、ｎ３、ν１はレンズＬ、の屈折率アツベ数を指
す。また、第１図に示すように、ｄ、はレンズの厚さあ
るいは隣接するレンズの間の距離を示し、ｒ、は曲率半
径を示す。また、ｎａ２Ｎｎａｚｐ　、　　ν２ｐｐ　
ｓ　　’１）ｚＮ及びθ１２ｅｔの各個が示され、（１
）式乃至（４）式の関係式を満たすことがわかる。また
第１表の下欄に、平均屈折率ｎ　ａｎＮｓ　ｎ　ａ２ｐ
の定義に従った計算式が示されている。

第１レンズ群は凹レンズＬ１と凸レンズＬ２との接合レ
ンズで構成される“。第２レンズ群は、物体面から遠い
側から近い側に向かって順に、単独の凸レンズＬ３、凸
レンズＬ４と凹レンズＬ６と凸レンズＬ、どの接合レン
ズ、凸レンズＬ７と凹レンズＬ、と凸レンズＬＩｌとの
接合レンズ、凸レンズＬ１゜と凸レンズＬ１□との接合
レンズ、単独の凸レンズＬ１２及び単独の凸レンズＬ１
．とから構成される。

第１図に示した第１実施例の収差図を第２図に示す。こ
こでＹ′は、焦点距離２００ｍｍの結像レンズを付けた
時の物体高に対する像高を示す。

球面収差はＣ線、ｄ線、Ｆ線及び近赤外波長域でのＹＡ
Ｇレーザの発信波長である１１０６４ｎの各々について
示されており、良好に補正されていることがわかる。非
点収差は像高Ｙ””１５ｍｍについて示されており、サ
ジタル面Ｓ及びメリジオナル面Ｍについて良好に補正さ
れていることが認められる。

歪曲収差も同様に像高Ｙ’＝１５ｍｍについて示され、
良好に補正されていることが認められる。

次に第２実施例を第３図に示す。第３図は、倍率１００
倍、焦点距離ｆ１１＝２．０ｍｍ、開口数Ｎ、Ａ、＝０
．５、作動距離Ｗ、Ｄ、＝１４．９ｍｍの顕微鏡対物レ
ンズの構成配置を示す。

第１レンズ群は凹レンズＬ、と凸レンズＬ、との接合レ
ンズで構成される。第２レンズ群は、物体面から遠い側
から近い側に向かって順に、単独の凸レンズＬ８、凹レ
ンズＬ４と凸レンズＬ、との接合レンズ、凸レンズＬ６
と凹レンズＬ、と凸レンズＬ８との接合レンズ、凸レン
ズＬ、と凹レンズＬ宜。と凸レンズＬ、どの接合レンズ
、凸レンズＬ　１２と凹レンズＬ　Ｉ３との接合レンズ
、凸レンズＬ、。と凸レンズＬ１１との接合レンズ、単
独の凸レンズＬ＋４及び単独の凸レンズＬｅａとから構
成される。

第２表に第２実施例の諸量を示す。表示記号は第１表と
同様である。また、ｎ　ａｚＮｎ　ａａｐ、ν２ＰＰ　
、ν２Ｎ及びθ１２ｃｔの各個が示され、（１）式乃至
（４）式の関係式を満たすことがわかる。

第４図に、第３図に示した第２実施例の収差図を示す。

球面収差、非点収差及び歪曲収差がともに良好に補正さ
れていることが認められる。

次に第３実施例を第５図に示す。第５図は、倍率２０倍
、焦点距離ｆａ＝１０．０１ｍｍ、開口数Ｎ、Ａ、＝０
．４、作動距離Ｗ、Ｄ、＝２１．８ｍｍの顕微鏡対物レ
ンズの構成配置を示す。

第１レンズ群は凹レンズＬ１と凸レンズＬ２との接合レ
ンズで構成される。第２レンズ群は、物体面から遠い側
から近い側に向かって順に、凸レンズＬ、と凹レンズＬ
４と凸レンズＬ５との接合レンズ、凸レンズＬ６と凹レ
ンズＬ、と凸レンズＬ８との接合レンズ、凸レンズＬ、
と凹レンズＬ＋ｏとの接合レンズ、単独の凸レンズＬ　
Ｉ＋及び単独の凸レンズＬ＋２とから構成される。

第３表に第３実施例の諸量を示す。表示記号は第１表と
同様である。また、ｎ　ａｚＮｎ　ａｚｐ、ν２ＰＰ　
、ν２Ｎ及びθ１２ｅｔの各個が示され、（１）式乃至
（４）式の関係式を満たすことがわかる。

第６図に、第５図に示した第３実施例の収差図を示す。

球面収差、非点収差及び歪曲収差がともに良好に補正さ
れていることが認められる。

次に第４実施例を第７図に示す。第７図は、倍率１０倍
、焦点距離ｆｎ＝２０．０ｍｍ、開口数Ｎ、Ａ、＝０．
２６、作動距離Ｗ、Ｄ、＝３２．３ｍｍの顕微鏡対物レ
ンズの構成配置を示す。

第１レンズ群は凹レンズＬ、と凸レンズＬ２との接合レ
ンズで構成される。第２レンズ群は、物体面から遠い側
から近い側に向かって順に、単独の凸レンズＬ１、凹レ
ンズＬ４と凸レンズＬ％との接合レンズ、凸レンズＬ６
と凹レンズＬ７と凸レンズＬ８との接合レンズ、単独の
凸レンズＬ１１、及び単独の凹レンズＬ、。とから構成
される。

第４表に第４実施例の諸量を示す。表示記号は第１表と
同様である。また、ｎａ２Ｎｎｄｚｐ、νＩＰＰ　、ν
２Ｎ及びθ１２ｃｔの各個が示され、（１）式乃至（４
）式の関係式を満たすことがわかる。

第８図に、第７図に示した第４実施例の収差図を示す。

球面収差、非点収差及び歪曲収差がともに良好に補正さ
れていることが認められる。

次に第５実施例を第９図に示す。第９図は、倍率５倍、
焦点距離ｆａ　＝４０．１ｍｍ、開口数Ｎ、Ａ、＝０．
１４、作動距離Ｗ、Ｄ、＝３８．７ｍｍの顕微鏡対物レ
ンズの構成配置を示す。

第ルンズ群は、前記第１乃至第４実施例と異なり、単独
の凸レンズＬ、と単独の凹レンズＬ２とで構成される。

第２レンズ群は、物体面から遠い側から近い側に向かっ
て順に、凹レンズＬ、と凸レンズＬ４との接合レンズ、
単独の凸レンズＬ６、単独の凸レンズＬ６、凸レンズＬ
ｔｓと凹レンズＬ８との接合レンズとから構成される。

第５表に第５実施例の諸量を示す。表示記号は第１表と
同様である二また、ｎｄ２ｓ　　ｎａｚｐ、ν２ＰＰ　
　１／２Ｎ及びθ、２．ｔの各個が示され、（１）式乃
至（４）式の関係式を満たすことがわかる。

第１０図に、第９図に示した第５実施例の収差図を示す
。球面収差、非点収差及び歪曲収差がともに良好に補正
されていることが認められる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並
びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。

例えば、第ルンズ群や第２レンズ群のレンズ枚数の変更
、凸レンズや凹レンズやそれらの接合レンズの配列関係
の変更等は、本発明の要旨を逸脱しない限り本発明の範
囲に含まれる。

［発明の効果］ 本発明は、上記のような構成にしたので、可視光線領域
から近赤外線領域にいたるまでの広い波長範囲に渡って
、色収差やその他の諸収差を良好に補正された長作動の
無限遠補正型の顕微鏡対物レンズを提供することである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例のレンズ構成断面図であ
る。第２図は、第１実施例の収差図である。第３図は、
本発明の第２実施例のレンズ構成断面図である。第４図
は、第２実施例の収差図である。第５図は、本発明の第
３実施例のレンズ構成断面図である。第６図は、第３実
施例の収差図である。第７図は、本発明の第４実施例の
レンズ構成断面図である。第８図は、第４実施例の収差
図である。第９図は、本発明の第５実施例のレンズ構成
断面図である。第１ ０図は、 第５実施例の 収差図である。 レ ンズ、 ・曲率半径、 レンズの厚さあるいは隣接レンズ間の 距離 Ｗ。 Ｄ。 ・作動距離

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　物体側から遠い側にあり、全体に負の屈折率を有する
   第１レンズ群と、物体側から近い側にあり、全体に正の
   屈折率を有する第２レンズ群とから成るいわゆるレトロ
   フォーカス光学系の無限遠補正型の顕微鏡対物レンズに
   おいて、 前記第２レンズ群は、１枚以上の単独の凸レンズと、１
   個以上の凸レンズと凹レンズとの接合レンズとから成り
   、 ｎ＿ｄ＿２＿Ｎを、第２レンズ群の凹レンズの波長ｄ線
   における平均屈折率Σｎ＿ｄ＿ｉ／Ａ、ｎ＿ｄ＿２１＿
   Ｐを、第２レンズ群の凹レンズと接合された凸レンズの
   波長ｄ線における平均 屈折率Σｎ＿ｄ＿ｉ／Ｂ、 ν＿２＿Ｐ＿Ｐを、第２レンズ群の各凸レンズのアッベ
   数（ｎ＿ｄ−１）／（ｎ＿Ｆ− ｎ＿ｃ）、 ν＿２＿Ｎを、第２レンズ群の凹レンズの平均アッベ数
   Σν＿ｉ／Ａ、 θ＿ｉ＿２＿ｃ＿ｔを、第２レンズ群の凹レンズに使用
   される硝材のうちの一つの硝材の部分分 散比（ｎ＿ｃ−ｎ＿ｔ）／（ｎ＿Ｆ− ｎ＿ｃ）、 ｎ＿Ｆ、ｎ＿ｄ、ｎ＿ｃ及びｎ＿ｔを、各々Ｆ線、ｄ線
   、Ｃ線及びｔ線の屈折率、 ｎ＿ｉ＿ｄを、部分分散比θ＿ｉ＿２＿ｃ＿ｔをもつ硝
   材のｄ線の屈折率、 とするとき、次の（１）乃至（４）の各式、（１）ｎ＿
   ｄ＿２＿Ｎ−ｎ＿ｄ＿２＿Ｐ＞０．１５（２）ν＿２＿
   Ｐ＿Ｐ＞８０ （３）６２＞ν＿２＿Ｎ＞５０ （４）θ＿ｉ＿２＿ｃ＿ｔ＞０．８４０ ｎ＿ｉ＿ｄ＞１．６ を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。