JPH04407A - 反射型顕微鏡対物レンズ、この対物レンズをもつ反射型顕微鏡用投落射照明装置およびこの対物レンズをもつ反射型顕微鏡システム - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、反射型顕微鏡対物レンズにかかわり、とくに
中高倍率の乾燥系対物レンズに好適な反射型顕微鏡対物
レンズに関している。

［従来の技術］ 顕微鏡システムにおいて、紫外線を検出する対物レンズ
には、屈折型と反射型とがある。これらのうち、屈折型
対物レンズは、紫外線を透過する硝材が限定されるため
、色消しが難しく、単一波長検出のみに限定されている
。反射型のそれは、色収差が皆無であるため、広帯域の
波長を検出することができる。

反射型顕微鏡対物レンズは、たとえば、特公昭６１−４
６８１０号公報に、開口数ＮＡかＮＡ＝０．２５ものが
記載されている。さらに、特開平１−１０８５１５号公
報には、四回反射モードで開口数ＮＡがＮＡ＝０．７１
、中心遮蔽率εがε＝０．３９のものが記載されている
。

［発明が解決しようとする課題］ 反射型対物レンズにおいて、解像度は、開口数が大きい
ほうが有利であり、高倍率の対物レンズでは通常開口数
ＮＡがＮＡ＝０．８〜０．　９である。さらに、この種
のレンズでは、反射鏡自身が光路を遮るため、中心遮蔽
が生じる。中心遮蔽の度合いが大きいと、たんに光量損
失をまねくだけではなく、回折像に影響をおよぼし、Ｍ
ＴＦが低下する。このため、中心遮蔽の度合いを小さく
することが解像度確保の上で必要である。

しかしながら、特公昭６１−４６８１０号公報に記載さ
れている対物レンズは、全光路にたいする遮蔽体の直径
比である中心遮蔽率が５４％もあり、開口数ＮＡがＮＡ
＝０．２５と小さいこととをあわせると、解像度は低い
。さらに視野についても、視野数が２０であり、一般の
プラン対物レンズの視野数が３０程度あるのにくらべて
狭くなっている。また、特開平１−１０８５１５号公報
の対物レンズは、開口数が比較的大きいものの、中心遮
蔽率は依然大きく、解像度は低い。

従来の対物レンズは、このように、開口数が小さいばか
りか、中心遮蔽率が大きいため、解像度のたかい対物レ
ンズを得られていない。そして、視野に関しても、プラ
ン対物レンズに比べて狭いものである。

本発明の目的は、大きな開口数をもち、中心遮蔽率が小
さく、解像度のたかい反射型顕微鏡対物レンズを提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、像面が平坦で、しかも視野の広い
反射型顕微鏡対物レンズを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、光量を増大させるためのハ
ーフミラ−なしで、十分な照明を得られる反射型顕微鏡
用落射照明装置を提供することにある。

本発明のさらにまた他の目的は、解像度たかく、しかも
干渉縞のない反射型顕微鏡システムを提供することにあ
る。

［問題を解決するための手段］ 上記最初の目的を達成するために、ふたつの凹面鏡、平
面鏡および凸面鏡によって構成し、凹面鏡、平面鏡、凹
面鏡および凸面鏡の順に反射したのちに結像をおこなう
ように、これらの反射鏡を配置するとともに、第一番目
の凹面鏡に物体から入射する光線が光軸となす角度をｕ
１反射した光線が光軸となす角度Ｕ°　としたときに、
ｕｌ＞ｌｕ” なる条件を満足するようにさせたものである。

上記能の目的を達成するために、凹面鏡、凸面鏡および
凹面鏡によって構成し、凹面鏡、凸面鏡および凹面鏡を
順次に反射したあとに結像するように、これらの反射鏡
を配置するとともに、各々の反射鏡の曲率をＣ１、Ｃ３
、Ｃ３としたときに、−Ｃ＋　＋Ｃ２−Ｃ５＝０ なる条件を満足するようにさせたものである。

上記さらに他の目的を達成するために、凹面鏡、凸面鏡
および凹面鏡によって構成し、凹面鏡、凸面鏡および凹
面鏡を順次に反射したしたあとに結像するように、これ
らの反射鏡を配置した対物レンズと、光源と、前記対物
レンズにおける中心遮蔽部に関連する位置に配置され、
光源からの光を物体に投射する光源とを具備させたもの
である。

上記最後の目的を達成するために、広帯域の紫外線を発
生する光源と、光源からの紫外線を透過させるフィルタ
ーと、フィルタを透過した紫外線を物体にみちびく反射
鏡と、ふたつの凹面鏡、平面鏡および凸面鏡からなり、
これらの反射鏡が凹面鏡、平面鏡、凹面鏡および凸面鏡
を順次に反射したのちに結像をおこなうように配置され
た対物レンズと、対物レンズによって結像された像に関
連する電気信号を出力する検出手段とを具備させたもの
である。

さらに、上記最後の目的を達成するために、広帯域の紫
外線を発生する光源と、光源からの紫外線を透過させる
フィルターと、フィルタを透過した紫外線を物体にみち
びく反射鏡、凹面鏡、凸面鏡および凹面鏡からなり、こ
れらの反射鏡が凹面鏡、凸面鏡および凹面鏡を順次に反
射したしたあとに結像するように配置された対物レンズ
と、対物レンズによって結像された像に関連する電気信
号を出力する検出手段とを具備させたものである。

［作用］ 物体側から順次に凹面鏡、平面鏡、凹面鏡および凸面鏡
を配置した対物レンズは、反射鏡の曲率半径と反射鏡間
距離とを特定の関係にさせることで、ＭＴＦの低下を防
ぎ、高解像度を得られる。

第５８図は中心遮蔽率の定義を、第５９図は中心遮蔽率
の変化と理想レンズのＭＴＦ曲線の違いをそれぞれ示し
ている。ＭＴＦは、第５９図から、中心遮蔽率の増加に
ともない、低周波数帯域から中間周波数帯域において急
激に低下していることが明らかであろう。本発明におい
て、中心遮蔽率は従来のレンズの４０〜５０％から２０
％以下にさせることができるので、ＭＴＦの低下を防止
することができる。

さらに、物体側の凹面鏡に入射する光線が光軸となす角
度をｕ１反射した光線が光軸となす角度をＵｏとしたと
きに、 ｕｌ＞Ｉｕ’１ を満足させているので、Ｆナンバーの大きい反射鏡でも
って、大きな開口数を得られる。このため、物体側の開
口数を大きくしても、第一面となる凹面鏡にＦナンバー
の大きいもの、いいかえれば、暗い反射鏡を使用するこ
とができることになり、開口数が大きい対物レンズ、た
とえば開口数ＮＡがＮＡ＝０．８の対物レンズを得られ
る。レンズの分解能は開口数に反比例しているため、高
分解能な対物レンズとさせることができる。

また、物体側から順次に凹面鏡、平面鏡および凸面鏡で
反射したのちに結像するように構成された反射型顕微鏡
対物レンズは、ペッツバール像面を平坦にさせることが
できる、すなわち、各々の反射鏡の曲率をＣ１、Ｃ２、
Ｃ３としたときに、−Ｃ１＋Ｃｔ−Ｃｓ：０ なる条件を満足させることができるので、広い視野を得
られ、しかも、−次の球面収差を零にさせることができ
るため、反射面が球面の反射鏡のみで、たとえば、開口
数ＮＡがＮＡ＝０．４のものを得られる。

このような対物レンズと、光源と、対物レンズにおける
中心遮蔽部に関連する位置に配置され、光源からの光を
物体に投射する光源とを具備している反射型顕微鏡の落
射照明装置は、たとえば、対物レンズの中心遮蔽部に全
反射反射鏡を光軸にたいして斜に配置し、外部からこの
反射鏡に光をあて、反射光によって試料を照射すること
でもって、ハーフミラ−を使った従来のこの種の装置が
１／４以下の光量しか利用できなかったのにたいして、
１００％ちかくの光量を利用できることになり、はるか
に明るい像を得られ、効率のよい照明をおこなえる。な
お、照明光の光路は対物レンズの中心遮蔽部に位置する
ため、検出の障害にならない。

紫外線を発生する光源と、光源からの紫外線を透過させ
るフィルターと、フィルタを透過した紫外線を物体にみ
ちびく反射鏡と、物体側から順次に凹面鏡、平面鏡、凹
面鏡および凸面鏡を配置することによって、あるいは、
物体側から順次に凹面鏡、平面鏡、凹面鏡および凸面鏡
を配置することによって構成されている反射型対物レン
ズと、紫外線に感度を有する検出器からなる反射型顕微
鏡は、対物レンズが、屈折型レンズのように単波長化さ
せることがないため、つまり、広帯域紫外線検出をおこ
なわせることができるため、薄膜干渉のない像を得られ
、しかも、波長の短い紫外線を使用することができるた
め、高解像度の像を得られる。

［実施例］ 本発明の反射型顕微鏡対物レンズの実施例は、以下に、
第１図ないし第５７図とともに説明する。

第１図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第一の実施
例のレンズ構成を、第２図（ａ）は諸元を示している。

第１図は軸上物点をむかう周縁光線のみを示し、第２図
（ａ）におけるＲはこのレンズを構成する各々のエレメ
ントの反射面の曲率半径、ｄは各々のエレメントの反射
面間の間隔をそれぞれあられしている。

この対物レンズは、凹面鏡Ｌ１４、平面鏡Ｌ１３、凹面
鏡Ｌ１．および凸面鏡Ｌｌｌからなっている。反射鏡の
曲率半径Ｒ１〜Ｒ４および間隔ｄ１〜ｄ、は中心遮蔽率
εがε＝０．２となるように決定されている。具体的に
は、反射鏡Ｌ１４による遮蔽を小さくするために、周縁
光線と光軸とが交わる点Ｐの位置が反射鏡Ｌ　１４の近
くになるように、反射鏡り、４の曲率半径Ｒ１４および
反射鏡Ｌ工、とＬｌｍとの間隔ｄｉｍを決定されている
。さらに、反射鏡Ｌ　１１による遮蔽を小さくするため
、反射鏡Ｌ１１の大きさが小さくなるように、曲率半径
Ｒ１２、Ｒ１１および間隔ｄ、ｌが決定されている。

中心遮蔽率の低減を優先させて、反射鏡の曲率と間隔を
決定すると、球面収差を補正する自由度がほとんどなく
なる。他方、高解像度を達成するには、開口数を大きく
することが不可欠であり、このためには球面収差の補正
が必要になる。この対物レンズでは、反射鏡り、を非球
面化することで、球面収差を補正し、ＮＡ＝０．８を達
成している。非球面係数は第２図（ｂ）に示されている
。

非球面形状は次式をあたえている。

Ｋ” これにおいて、Ｘは平面からのサグＬ　Ｙは半径方向の
長さ、Ｒは面の曲率半径、Ｋはコニカル係数、Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄは展開項である。

また、開口数を大きくすると、凹面鏡Ｌ１４にＦナンバ
ーの小さな明るいものを使用する必要がある。Ｆナンバ
ーの小さい反射鏡は、凹面部が深くなり、加工が困難に
なる。そこで、できるだけＦナンバーの大きい反射鏡で
、ＮＡ＝０．８を実現するために、凹面鏡Ｌ１４は、こ
れに入射する光軸が光軸となす角度ｕ１反射した光線が
光軸となす角度Ｕ゛　としたときに、 ｕ　　＞　　ｕ’　　　　　　　　　　　　・・・（１
）となるようにされている。これによって、Ｆナンバー
が０．３７程度の反射鏡で、ＮＡ＝０．８を実現させて
いる。

さらに、顕微鏡対物レンズはテレエフセントリック系に
する必要があるため、この対物レンズでは、開口絞りを
反射鏡Ｌ１１と一致させたときにテレエフセントリック
系となるように、反射鏡しい１、Ｌ！□、Ｌｌｌの曲率
半径と間隔とを決定している。

以上によって、この実施例の対物レンズでは、物体側の
開口数ＮＡがＮＡ＝０．８、中心遮蔽率εがε＝０．２
、倍率が１００倍の性能を得ている。像面湾曲収差は第
３図（ａ）に、歪曲収差は第３図（ｂ）に、横収差は第
４図に、スポットダイヤグラムは第５図にそれぞれ示す
とおりである。

横収差およびスポットダイヤグラムは光軸中心の物体面
と光軸中心から０．０２ｍｍはなれた物体面と光軸中心
から０．０３５ｍｍはなれた物体面とにおける光線につ
いて示しである。

第６図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第二の実施
例のレンズ構成を示している。

この対物レンズは、第一の実施例と同様に、凹面鏡Ｌ２
４、平面鏡Ｌ２ｍ、凹面鏡Ｌｉ２および凸面鏡Ｌ２１か
らなっている。が、反射鏡ＬＳＩ、Ｌ２□、Ｌ２４は反
射面が非球面化され、反射鏡Ｌｉｓのそれは平面のまま
になっている。諸元は第７図（ａ）に、非球面係数は第
７図（ｂ）にそれぞれ示されているとおりである。この
対物レンズの性能は倍率が１００倍、物体開口係数ＮＡ
Ｊ（ＮＡ＝０．８、中心遮蔽率εがε＝０．２である。

像面湾曲収差は第８図（ａ）に、歪曲収差は第８図（ｂ
）に、横収差は第９図に、スポットダイヤグラムは第１
０図にそれぞれ示されている。横収差およびスポットダ
イヤグラムは光軸中心の物体面と光軸中心から０．０２
ｍｍはなれた物体面と光軸中心から０１０３５ｍｍはな
れた物体面とにおける光線について示しである。

第１１図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第三の実
施例のレンズ構成を示している。

この実施例も、前述の実施例と同様に、凹面鏡Ｌ３Ｂ、
平面鏡Ｌｓａ、凹面鏡Ｌｍ３および凸面鏡Ｌｌ＋から構
成されている。前述の実施例との差異は平面鏡ＬＭ４に
ある。これまでの実施例では物体からの光が凸面鏡の外
側から第二の凹面鏡に入射している。が、この対物レン
ズでは第一の凹面鏡Ｌ３１の中心に孔をあけて、光線が
第一の凹面鏡ＬＢ１の内側から第二の凹面鏡Ｌ１３に入
射するようにさせている。中心遮蔽を小さくするために
、凹面鏡Ｌ３、と凸面鏡Ｌ１１とを近接させて、周縁光
線と光軸との交わる点Ｐの位置がこれらの反射鏡Ｌ□、
Ｌ３１の近くになるように、曲率半径と間隔とを決定し
ている。また、反射鏡Ｌｉ４を非球面化することで、球
面収差を補正し、開口数をたかくしである。

そして、開口絞りＳを凸面鏡ＬＳＩの近くの特定位置に
配置して、テレエフセントリック系となるようにしであ
る。このレンズの諸元は第１２図（ａ）に、非球面係数
は第１２図（ｂ）に示すとおりである。性能は、開口数
ＮＡがＮＡ＝０．８、中心遮蔽率εがε＝０．２、倍率
が５０倍である。

この実施例の対物レンズは、すべての反射鏡の中心に孔
がおいているため、物体からの光が直接結像面に到達し
、これが迷光となって、コントラストを低下させる。そ
こで、遮蔽板Ｅを配置し、迷光を除去している。なお、
中心遮蔽が大きくならないように、遮蔽板の位置および
大きさには注意が必要である。

像面湾曲収差は第１３図（ａ）に、歪曲収差は第１３図
（ｂ）に、横収差は第１４図に、そしてスポットダイヤ
グラムは第１５図にそれぞれ示しである。横収差および
スポットダイヤグラムは光軸中心の物体面と光軸中心か
らの０．０３ｍｍはなれた物体面と光軸中心から０．０
５ｍｍはなれた物体面とにおける光線について示されて
いる。

第１６図、第１７図（ａ）および第１７図（ｂ）は、本
発明の反射型顕微鏡対物レンズの第四の実施例における
レンズ構成、諸元および非球面係数それぞれを示してい
る。

この対物レンズは、第三の実施例と同様に、凹面鏡Ｌ４
１１、平面鏡Ｌ　４４、凹面鏡Ｌ４ａおよび凸面鏡Ｌ４
１からなっている。が、凸面鏡Ｌ４□、凹面鏡Ｌ４、お
よび凹面鏡Ｌａｓは反射面が非球面化され、反射鏡Ｌ　
４４のそれは平面のままになっている。性能は、倍率が
１００倍、物体側開口数ＮＡがＮＡ＝０．８、中心遮蔽
率εがε＝０．２である。像面湾曲収差は第１８図（ａ
）に、歪曲収差は第１８図（ｂ）に、横収差は第１９図
に、スポットダイヤグラムは第２０図に示すとおりであ
る。横収差およびスポットダイヤグラムは光軸中心の物
体面と光軸中心から０．０３はなれた物体面と光軸中心
から０．０５ｍｍはなれた物体面とにおける光線につい
て示されている。

第２１図、第２２図（ａ）および第２２図（ｂ）は本発
明の反射型顕微鏡対物レンズの第五の実施例のレンズ構
成、諸元および非球面係数をそれぞれ示している。

この対物レンズは、第三および第四の実施例と同様に、
四枚の反射鏡Ｌｌｌｌ１％Ｌ１１４、Ｌｓｓ、ＬＳｌか
らなっているが、第三、第四の実施例の諸元を多少変更
した構成となっている。反射鏡Ｌ６□、Ｌ６ｍ、Ｌｌｌ
ｓが非球面化され、開口絞りＳが反射鏡Ｌ６１に近接す
る特定の位置に配置されることでテレセントリック系と
させている。性能は、倍率が５０倍、物体側の開口数Ｎ
ＡがＮＡ＝Ｏ１８、中心遮蔽率εがε＝０．２である。

像面湾曲収差は第２３図（ａ）に、歪曲収差は第２３図
（ｂ）に、横収差は第２４図に、そしてスポットダイヤ
グラムは第２５図にそれぞれ示されている。横収差およ
びスポットダイヤグラムは光軸中心の物体面と光軸中心
から０．０３はなれた物体面と光軸中心から０゜０５ｍ
ｍはなれた物体面とにおける光線について示しである。

第２６図、第２７図（ａ）および第２７図（ｂ）は本発
明の反射型顕微鏡対物レンズの第六の実施例レンズ構成
、諸元および非球面係数をそれぞれ示している。

この対物レンズは、非球面形状に関するデータをのぞい
て、第五の実施例と同様に構成されている。が、すべて
の反射鏡Ｌ６１、Ｌ６３、Ｌｓ４、Ｌａｓが非球面化さ
れている。像面湾曲収差は第２８図（ａ）に、歪曲収差
は第２８図（ｂ）に、横収差は第２９図に、そしてスポ
ットダイヤグラムは第３０図に示しである。横収差およ
びスポットダイヤグラムは光軸中心の物体面と光軸中心
から０゜０３ｍｍはなれた物体面と光軸中心から０．０
５ｍｍはなれた物体面とにおける光線について示しであ
る。

以上述べた実施例の対物レンズは、たがい開口数と小さ
い中心遮蔽率とをもつ、高解像度をねらった対物レンズ
である。そして、反射鏡のみからなっていて、屈折レン
ズが使用されていないため、赤外線から紫外線にいたる
あらゆる光を検出することができ。とくに、紫外線で検
出したときに、もっともたかい分解能を得ることができ
る。

つぎに、他の反射型顕微鏡対物レンズについて説明する
。

この対物レンズは、たとえば第３１図に示すように、物
体側から順次に凹面鏡、平面鏡、凸面鏡で反射したのち
に結像するように構成することで、ペッツバール像面を
平坦にさせて、広い視野を得られようにするとともに、
−次の球面収差を零にさせて、球面反射鏡のみでもって
、開口数ＮＡがＮＡ＝０．４を得られるようにしている
。詳しく説明する。

このためには、まず、平坦な像面を得られる反射鏡各々
の曲率半径を決定する。これは、各々の反射鏡の曲率半
径をＲ１、Ｒ３、Ｒ３としたときに、をみたすように、
各々の反射鏡の曲率半径をあたえることによって得られ
、このようにして、平坦な像面を得ることによって、広
視野を得られる。

さらに−次の球面収差が零となるように反射鏡の配置を
決定する。像面から順次に反射鏡の曲率を とし、反射鏡間の距離をｄ１、ｄ２としたときに、近軸
光線追跡により、−次の球面収差が零となる条件は以下
のようになる。

−Ｃ１３　＋ＣｔＡ　”　（Ｃ＋　＋Ｂ）　”−Ｃｓ　
（Ａ＋２ｄＪ）　２（２Ｂ＋Ｃｓ　（Ａ＋２ｄ＊　Ｂ）
　）’：０　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
３）ただし、 Ａ”１−２Ｃ１ｄｉ Ｂ＝Ｃ１−Ｃｉ＋２ＣｚＣｉｄｚ＝ＣニーＣ，Ａ特別な
例として、物体側から順次にふたつの凹面鏡と凸面鏡と
が同じ球面 （１＋ｄ２＝　−−） Ｃ１ であり、さらに、凸面鏡の曲率Ｃ２がＣ，＝−１の場合
に、（３）式は （１−Ｃｓ）”＋Ｄ”（Ａ’＋Ｃ５（ＣｓＤ−２Ｂ）’
）＝０　　　−Ｃ４）となる。

ただし、Ｄ＝Ａ−２Ｂ＝−２（１＋ｃｉ）ｄ１＋　１　
＋２Ｃｘである。このようにして、−次球面収差を零と
することによって、球面反射鏡のみで球面収差を補正す
ることができるばかりか、式（２）を同時に満足させる
ことによって、球面反射鏡のみで広視野でかつ球面収差
のない対物レンズを得られる。

第３１図および第３２図は、以上にもとずく、対物レン
ズの具体例なレンズ構成および諸元を示している。レン
ズ自体は、前述のように、凹面鏡Ｌ？１、凸面鏡Ｌ１２
、凹面鏡Ｌ−ｔｓから構成されている。　ペッツバール
和Ｐは、 であり、はぼ零に等しい。また、−次の球面収差は式（
３）を満足させているため、球面反射鏡のみで球面収差
を補正することができている。

性能は、視野が０．４ｍｍ、物体側の開口数ＮＡがＮＡ
＝０．４、倍率が１００倍となっている。

像面湾曲収差は第３３図（ａ）に、歪曲収差は第３３図
（ｂ）に、横収差は第３４図に示されている。横収差は
光軸中心の物体面と光軸中心から０゜１ｍｍはなれた物
体面と光軸中心から０．２ｍｍはなれた物体面とにおけ
る光線について示されている。

ペッツバール和が零であり、−次の球面収差が零となる
光学系は本実施例以外の反射鏡の曲率半径と間隔との組
み合わせでも存在している。つぎにいくつかの例を説明
する。

第３５図はそのようなレンズの構成を、第３６図は諸元
を示している。この対物レンズも三枚の反射鏡Ｌ８□〜
Ｌｕ１ｌからなっている。反射鏡はすべて球面反射鏡で
ある。性能は、倍率が１００倍、物体側の開口数ＮＡが
ＮＡ＝０．４、視野が０゜４ｍｍである。像面湾曲収差
は第３７図（ａ）に、歪曲収差は第３７図（ｂ）に、横
収差は第３８図にそれぞれ示されている。横収差は光軸
中心の物体面と光軸中心から０．１ｍｍはなれた物体面
と光軸中心から０．２ｍｍはなれた物体面とにおける光
線について示されている。

第３９図および第４０図はさらに他のレンズ構成および
諸元を示している。この対物レンズも三枚の反射鏡Ｌｓ
ｉ〜Ｌ、３から構成されているとともに、すべてが球面
反射鏡からなっている。性能は倍率が、１００倍、物体
側の開口数ＮＡがＮＡ＝０．４、視野がφ０．４ｍｍで
ある。像面湾曲収差は第４１図（ａ）に、歪曲収差は第
４１図（ｂ）に、横収差は第４２図にそれぞれ示されて
いる。

横収差は光軸中心の物体面と光軸中心から０．　１ｍｍ
はなれた物体面と光軸中心から０．２ｍｍはなれた物体
面とにおける光線について示されている。

これらの広視野タイプの対物レンズは、三枚の反射鏡光
学系からなっているため、このままでは物体面と像面と
が対物レンズにたいして同じ側になり、実用上、−枚の
反射鏡を追加するか、あるいは、ハーフミラ−を使用す
る必要がある。これは、たとえば第４３図、第４８図お
よび第５２図に示すように、物体側からかぞえて最後の
凹面鏡をチルトさせて配置することで、あるいは、ハー
フミラ−を光路上に配置することによって達成すること
ができる。

第４３図の反射型顕微鏡対物レンズは、第七の実施例を
基礎にしているもので、凹面鏡り、。５、凸面鏡り、。

４、凹面鏡Ｌ１゜、および平面鏡Ｌ１゜１から構成され
ている。これらのうち、反射鏡り、。

１、Ｌｌ。３は光軸にたいして角度５”チルトさせて配
置されている。開口絞りが特定の位置に配置され、テレ
セントリック系になっている。諸元は第４４図に示すと
おりである。性能は、倍率が１００倍、物体側の開口数
ＮＡがＮＡ＝０．２５である。視野はφ０．３ｍｍを確
保している。像面湾曲収差は第４５図（ａ）に、歪曲収
差は第４５図（ｂ）に、横収差は第４６図に、スポッダ
イヤグラムは第４７図にそれぞれ示されている。横収差
およびスポットダイヤグラムは光軸中心と光軸中心から
Ｘ方向に０．０７ｍｍ、０．１５ｍｍはなれた点および
Ｙ方向に０．０７ｍｍ、０．１５　ｍ　ｍはなれた点と
における光線について示されている。

第４８図に示す本発明の反射型顕微鏡対物レンズも、第
七の実施例を基礎にしているもので、凹面鏡Ｌ１１？、
凸面鏡Ｌｉ１８、凹面鏡Ｌ１１４、それに石英ガラスの
ハーフミラ−Ｌ、１．から構成されているとともに、開
口絞りＳを特定の位置に配置することによってテレセン
トリック系とさせられている。像面はハーフミラ−Ｌ１
１２によって取り出されている。諸元は第４９図に示す
とおりである。このレンズの倍率は１００倍、物体側の
開口数ＮＡはＮＡ＝０．４である。横収差は第５０図の
とおりである。が、ハーフミラ−Ｌ１１！の存在によっ
て、色収差が発生するため、波長２００゜２５０および
３５０ｎｍについて示されている。

物体高は光軸中心と光軸中心から０．０７ｍｍおよび０
．１５ｍｍである。

第５１図の反射型顕微鏡対物レンズは、第十−の実施例
と同じ構成をもっているが、反射鏡Ｌ８゜？　、Ｌｚ＊
ｓ　、Ｌ１２４を非球面化し、開口数を０゜４から０．
７と大きくさせである。諸元および非球面係数は第５２
図（ａ）、（ｂ）に示すとおりである。横収差は第５３
図に示されている。

これらの対物レンズは、視野が広いことにくわえて、作
動距離が長いという特徴をもっている。

つぎに、いままで述べてきた反射型対物レンズにたいし
て好適な照明系について説明する。

第５４図はそのような照明系の一例を示している。この
照明装置は第一の実施例の反射型対物レンズにたいする
もので、ランプ、コンデンサレンズおよび反射鏡を具備
している。対物レンズは全体を参照符号１０、ランプは
１１、コンデンサーレンズは１２、そして、反射鏡は１
３で示されている。ランプ１１からの光は、コンデンサ
ーレンズ１２をとおり、反射鏡１３で曲げられ、物体面
Ｐを照明する。反射鏡１３は対物レンズの中心遮蔽部内
に配置されているため障害にならない。なお、反射鏡１
３は、かならずしも平面鏡である必要はなく、凹面鏡あ
るいは凸面鏡でもよく、コンデンサーレンズ１２もミラ
ー系のものとさせることができる。

第５５図は照明装置の他の実施例を示している。

この照明装置は反射型対物レンズの第三の実施例にたい
するもので、同様に、対物レンズ２０のほかに、ランプ
２１、コンデンサーレンズ２２および反射鏡２３を具備
している。ランプ２１からの光は、コンデンサーレンズ
２２をとおり、反射鏡２３で光路を曲げられ、物体面を
照明する。反射鏡２３は、対物レンズ２０の中心遮蔽部
内にあり、障害とならないため、物体面の光が対物レン
ズを構成している反射鏡１１５、Ｌ　２４、Ｌ２．、Ｌ
２１にて反射せずに直接に像面に到達するのを防ぐこと
ができる。なお、反射鏡２２がないときは、これにかわ
って、遮蔽板を配置する必要がある。

第５６図は照明系のさらに他の実施例を示している。こ
の照明装置は反射型対物レンズの策士の実施例にたいす
るもので、対物レンズ３０．ランプ３１、コンデンサー
レンズ３２および反射鏡３３を具備している。ランプ３
１からの光は、コンデンサーレンズ３２をとおり、反射
鏡３３で光路を曲げられ、物体面を照明することができ
るようになっている。

第５７図は本発明の対物レンズをもつ紫外線顕微鏡シス
テムを示している。図面において、参照符号４０は本発
明による対物レンズ、４１は紫外線を発生するランプ、
４２はコンデンサーレンズ、４３はハーフミラ−１４４
は紫外線用ＴＶ左カメラ４５はモニタテレビジョン、４
６は試料、４７は紫外線を透過させかつ可視光を吸収す
るフィルタである。ランプ４１は紫外線放射強度の強い
もの、たとえば水銀キセノンランプからなっている。コ
ンデンサーレンズ４２は、レンズ系でなく、ミラー系か
らなっていて、照明に色収差が発生しないようにさせで
ある。そして、ハーフミラ−４３の材質は石英ガラスか
らなっている。

これにおいて、ランプ４１からの光はフィルタ４７には
いり、フィルタからでた紫外線はコンデンサーレンズ４
２で集光され、ハーフミラ−４３をとおって、対物レン
ズ４０に入射し、試料４６を照射する。試料４６は対物
レンズ４０によって結像され、ＴＶ左カメラ４がこれを
撮影し、モニタテレビジョン４５に表示する。対物レン
ズ４０は、前述のように広帯域の紫外線を検出すること
ができるため薄膜の干渉を受けない。このため、とくに
集積回路用ウェハの検査において最適である。

［発明の効果］ 本発明の反射型顕微鏡対物レンズは、以上説明したよう
に、開口数が大きく、しかも中心遮蔽率が小さくなるの
で、解像度をたかくさせることができる。

また、本発明の他の反射型顕微鏡対物レンズは、像面が
平坦であり、広視野で、しかも作動距離のながくさせる
ことができる。

さらにまた、本発明の反射型顕微鏡対物レンズ用落射照
明装置は、明るくかつ効率のよい照明をおこなうことが
できる。

さらにまた、本発明の反射型顕微鏡システムは、広帯域
の紫外線を使用することができるので、干渉縞のない、
解像度のたかい画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第一の実施
例の構成を断面にして示す説明図、第２図（ａ）は諸元
を示す図、第２図（ｂ）は非球面係数を示す図、第３図
（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪曲収差図、第４図
は横収差図、第５図はスポットダイヤグラムを示す図で
ある。 第６図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第二の実施
例の構成を断面にして示す説明図、第７図（ａ）は諸元
を示す図、第７図（ｂ）は非球面係数を示す図、第８図
は（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪曲収差図、第９
図は横収差図、第１０図はスポットダイヤグラムを示す
図である。 第１１図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第三の実
施例の構成を断面にして示す説明図、第１２図（ａ）は
諸元を示す図、第１２図（ｂ）は非球面係数を示す図、
第１３図（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪曲収差図
、第１４図は横収差図、第１５図はスポットダイヤグラ
ムを示す図である。 第１６図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第四の実
施例の構成を断面にして示す説明図、第１７図（ａ）は
諸元を示す図、第１７図（ｂ）は非球面係数を示す図、
第１８図（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪曲収差図
、第１９図は横収差図、第２０図はスポットダイヤグラ
ムを示す図である。 第２１図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第五の実
施例の構成を断面にして示す説明図、第２２図（ａ）は
諸元を示す図、第２２図（ｂ）は非球面係数を示す図、
第２３図（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪曲収差図
、第２４図は横収差図、第２５図はスポットダイヤグラ
ムを示す図である。 第２６図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第六の実
施例の構成を断面にして示す説明図、第２７図（ａ）は
諸元を示す図、第２７図（ｂ）は非球面係数を示す図、
第２８図（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪曲収差図
、第２９図は横収差図、第３０図はスポットダイヤグラ
ムを示す図である。 第３１図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第七の実
施例の構成を断面にして示す説明図、第３２図は諸元を
示す図、第３３図（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪
曲収差図、第３４図は横収差図である。 第３５図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第への実
施例の構成を断面にして示す説明図、第３６図は諸元を
示す図、第３７図（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪
曲収差図、第３８図は横収差図である。 第３９図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの第九の実
施例の構成を断面にして示す説明図、第４０図は諸元を
示す図、第４１図（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪
曲収差図、第４２図は横収差図である。 第４３図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの策士の実
施例の構成を断面にして示す説明図、第４４図は諸元を
示す図、第４５図（ａ）、（ｂ）は像面湾曲収差図と歪
曲収差図、第４６図は横収差図、第４７図はスポットダ
イヤグラムを示す図である。 第４８図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの策士−の
実施例の構成を断面にして示す説明図、第４９図は諸元
を示す図、第５０図は横収差図である。 第５１図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズの策士−の
実施例の構成を断面にして示す説明図、第５２図（ａ）
は諸元を示す図、第５２図（ｂ）は非球面係数を示す図
、第５３図は横収差図である。 第５４図は、本発明の反射顕微鏡用落射照明装置の第一
の実施例の構成を示す説明図である。 第５５図は、本発明の反射顕微鏡用落射照明装置の第二
の実施例の構成を示す説明図である。 第５６図は本発明の反射顕微鏡用落射照明装置の第三の
実施例の構成を示す断面図である。 第５７図は本発明の反射型顕微鏡システムの一実施例の
構成を示す説明図である。 第５８図は本発明の反射型顕微鏡対物レンズにおける中
心遮蔽率を説明するための図、第５９図は中心遮蔽率と
ＭＴＦとの関係を説明するための図である。 Ｌ１１％　　ＬｌｌＩＳＬＨＳＬ４１％　　Ｌｔ２ｓ　
　Ｌｌｏａｓ　　Ｌ１＋６°°。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の反射鏡から構成されている反射型顕微鏡用対
   物レンズにおいて、ふたつの凹面鏡、平面鏡および凸面
   鏡からなり、これらの反射鏡が凹面鏡、平面鏡、凹面鏡
   、凸面鏡の順に反射したのちに結像をおこなうように配
   置されているとともに、第一番目の凹面鏡に物体から入
   射する光線が光軸となす角度をｕ、反射した光線が光軸
   となす角度ｕ’としたときに、 ｜ｕ｜＞｜ｕ’｜ なる条件を満足させていることを特徴としている反射型
   顕微鏡対物レンズ。 ２、凸面鏡に一致して配置された開口絞りを具備してい
   る特許請求の範囲第１項に記載の対物レンズ。 ３、凸面鏡の近くに配置された開口絞りを具備している
   特許請求の範囲第１項に記載の対物レンズ。 ４、すくなくとも一部の反射鏡の反射面が非球面からな
   っている特許請求の範囲第１項に記載の対物レンズ。 ５、複数の反射鏡から構成されている顕微鏡対物レンズ
   において、凹面鏡、凸面鏡および凹面鏡からなり、これ
   らの反射鏡が凹面鏡、凸面鏡および凹面鏡を順次に反射
   したあとに結像するように配置されているとともに、各
   々の反射鏡の曲率をＣ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３としたとき
   に、 −Ｃ＿１＋Ｃ＿２−Ｃ＿３＝０ なる条件を満足させていることを特徴としている反射型
   顕微鏡対物レンズ。 ６、像面側から順次に、各々の反射鏡の曲率をＣ＿１、
   Ｃ＿２、Ｃ＿３とし、反射鏡間の距離をｄ＿１、ｄ＿２
   としたときに、以下の条件を満足させている特許請求の
   範囲第５項に記載の対物レンズ。 −Ｃ＿１＾３＋Ｃ＿２Ａ＾２（Ｃ＿１＋Ｂ）＾２−Ｃ＿
   ３（Ａ＋２ｄ＿２Ｂ）＾２（２Ｂ＋Ｃ＿３（Ａ＋２ｄ＿
   ２Ｂ））＾２＝０ ただし、 Ａ：１−２Ｃ＿１ｄ＿１ Ｂ＝Ｃ＿１−Ｃ＿２＋２Ｃ＿１Ｃ＿２ｄ＿１＝Ｃ＿１−
   Ｃ＿２Ａ７、凹面鏡、凸面鏡および凹面鏡からなり、こ
   れらの反射鏡が物体側から順次に凹面鏡、凸面鏡および
   凹面鏡を順次に反射したしたあとに結像するように配置
   された対物レンズを含み、光源と、前記対物レンズにお
   ける中心遮蔽部に関連する位置に配置され、光源からの
   光を物体に投射する反射鏡とを具備していることを特徴
   としている反射型顕微鏡用落射照明装置。 ８、広帯域の紫外線を発生する光源と、光源からの紫外
   線を透過させるフィルターと、フィルタを透過した紫外
   線を物体にみちびく反射鏡と、ふたつの凹面鏡、平面鏡
   および凸面鏡からなり、これらの反射鏡が凹面鏡、平面
   鏡、凹面鏡および凸面鏡を順次に反射したのちに結像を
   おこなうように配置された対物レンズと、対物レンズに
   よって結像された像に関連する電気信号を出力する検出
   手段とからなることを特徴としている反射型顕微鏡シス
   テム。 ９、複数の反射鏡から構成されている反射型顕微鏡用対
   物レンズにおいて、中心に開口をもつ第一の凹面鏡、中
   心に開口をもつ平面鏡、中心に開口をもつ第二の凹面鏡
   および凸面鏡からなり、これらの反射鏡が同軸に配置さ
   れているとともに、物体からの光線が平面鏡の中心開口
   をとおって第一の凹面鏡によって平面鏡にみちびかれた
   あと、第一の凹面鏡の中心開口をとおって第二の凹面鏡
   によって凸面鏡にみちびかれ、それから、第二の凹面鏡
   の中心開口をとおって結像するように配置され、中心遮
   蔽率εがε≦０．２に設定され、一部の反射鏡の反射面
   が非球面から構成されることによって、球面収差を補正
   され、第一番目の凹面鏡に物体から入射する光線が光軸
   となす角度をｕ、反射した光線が光軸となす角度ｕ’と
   したときに、｜ｕ｜＞｜ｕ’｜ なる条件を満足させることによって、開口数を大きくさ
   せられ、凸面鏡に一致して配置された開口絞りを具備さ
   せることによって、テレエクセントリック系にさせられ
   ていることを特徴としている反射型顕微鏡対物レンズ。 １０、複数の反射鏡から構成されている反射型顕微鏡用
   対物レンズにおいて、中心に開口をもつ第一の凹面鏡、
   中心に開口をもつ平面鏡、中心に開口をもつ第二の凹面
   鏡および凸面鏡からなり、これらの反射鏡が同軸に配置
   されているとともに、物体からの光線が平面鏡の中心開
   口をとおって第一の凹面鏡によって平面鏡に反射させら
   れ、凸面鏡の中心開口をとおって第二の凹面鏡によって
   第二の凹面鏡に反射させられたあと、第二の凹面鏡の中
   心開口にみちびかれるように配置され、中心遮蔽率εが
   ε≦０．２に設定され、一部の反射鏡の反射面が非球面
   から構成されることによって、球面収差を補正されてい
   るとともに、第一の凹面鏡に物体から入射する光線が光
   軸となす角度をｕ、反射した光線が光軸となす角度ｕ’
   としたときに、なる条件を満足させることによって、開
   口数を大きくさせられ、開口絞りを凸面鏡の近くに位置
   させることによって、テレエクセントリック系にさせら
   れていることを特徴としている反射型顕微鏡対物レンズ
   。 １１、光源と、前記対物レンズにおける中心遮蔽部に関
   連する位置に配置され、光源からの光を物体に投射する
   反射鏡とを含み、この反射鏡が第一の凹面鏡と平面鏡と
   のあいだに、中心開口内に位置して配置されている特許
   請求の範囲第１０項に記載の対物レンズ。 １２、光源と、前記対物レンズにおける中心遮蔽部に関
   連する位置に配置され、光源からの光を物体に投射する
   反射鏡とを含み、この反射鏡が第一の凹面鏡と凸面鏡と
   のあいだに、中心開口内に位置して配置されている特許
   請求の範囲第１０項に記載の対物レンズ。 １３、複数の反射鏡から構成されている顕微鏡対物レン
   ズにおいて、第一の凹面鏡、凸面鏡および第二の凹面鏡
   とからなり、これらの反射鏡が第一の凹面鏡、凸面鏡お
   よび第二の凹面鏡を順次に反射したしたあとに結像する
   ように配置されているとともに、像面側から順次に各々
   の反射鏡の曲率をＣ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３としたときに
   、−Ｃ＿１＋Ｃ＿２−Ｃ＿３＝０ なる条件を満足させているとともに、像面側から順次に
   各々の反射鏡間の距離をｄ＿１、ｄ＿２としたときに、 −Ｃ＿１＾３＋Ｃ＿２Ａ＾２（Ｃ＿１＋Ｂ）＾２−Ｃ＿
   ３（Ａ＋２ｄ＿２Ｂ）＾２（２Ｂ＋Ｃ＿３（Ａ＋２ｄ＿
   ２Ｂ））＾２＝０ ただし、 Ａ＝１−２Ｃ＿１ｄ＿１ Ｂ＝Ｃ＿１−Ｃ＿２＋２Ｃ＿１Ｃ＿２ｄ＿１＝Ｃ＿１−
   Ｃ＿２Ａなる条件を満足させていることを特徴としてい
   る反射型顕微鏡対物レンズ。 １４、第一の凹面鏡および凸面鏡が同軸に配置され、第
   二の凹面鏡がこれらの反射鏡の光軸にたいしてチルトし
   て配置され、第一の凹面鏡が中心に開口をもち、第一の
   凸面鏡からの光線が前記中心開口をとおって第二の凸面
   鏡にむかうようにさせられているとともに、第二の凹面
   鏡からの光線を反射する平面鏡を具備している特許請求
   の範囲第１３項に記載の対物レンズ。 １５、第一の凹面鏡の凹面鏡が中心に開口をもち、第一
   の凹面鏡および凸面鏡が同軸に配置され、第二の凹面鏡
   および像面が同軸に配置され、これらの光軸が交差させ
   て配置されているとともに、凸面鏡によって反射された
   光線を第二の凹面鏡にみちびくハーフミラーを具備させ
   られ、凸面鏡によって反射された光線が前記中心開口を
   とおりかつハーフミラーにて反射して第二の凸面鏡にむ
   かい、第二の凸面鏡によって反射された光線がハーフミ
   ラーを透過して像面を形成している特許請求の範囲第１
   ３項に記載の対物レンズ。 １６、光源と、前記対物レンズにおける中心遮蔽部に関
   連する位置に配置され、光源からの光を物体に投射する
   反射鏡とを含み、この反射鏡が第一の凸面鏡と物体面と
   のあいだに、中心開口内に位置して配置されている特許
   請求の範囲第１４項に記載の対物レンズ。 １７、広帯域の紫外線を発生する光源と、光源からの紫
   外線を透過させるフィルターと、フィルタを透過した紫
   外線を物体にみちびく反射鏡と、凹面鏡、凸面鏡および
   凹面鏡からなり、これらの反射鏡が凹面鏡、凸面鏡およ
   び凹面鏡を順次に反射したしたあとに結像するように配
   置された対物レンズと、対物レンズによって結像された
   像に関連する電気信号を出力する検出手段とからなるこ
   とを特徴としている反射型顕微鏡システム。 １８、検出手段が、紫外線に感度をもつＴＶカメラと、
   このカメラから信号によって物体の像を表示するモニタ
   テレビジョンとからなる特許請求の範囲第１７項に記載
   の反射型顕微鏡システム。