JPH11249025A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

顕微鏡対物レンズ

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JPH11249025A
JPH11249025A JP10064686A JP6468698A JPH11249025A JP H11249025 A JPH11249025 A JP H11249025A JP 10064686 A JP10064686 A JP 10064686A JP 6468698 A JP6468698 A JP 6468698A JP H11249025 A JPH11249025 A JP H11249025A
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JP
Japan
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lens
lens group
microscope objective
fluorite
concave
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JP10064686A
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English (en)
Inventor
Masashi Kurokawa
昌史 黒川
Katsuyoshi Arisawa
勝義 有澤
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可視領域と遠紫外領域とを同時に補正でき、
操作性が格段に良好な超長作動距離をもつ顕微鏡対物レ
ンズを得るにある。 【解決手段】 全体に負の屈折力をもつ第1レンズ群
と、この第1レンズ群よりも物体側に近い側に順に位置
されかつ全体に正の屈折力をもつ第2レンズ群とを含む
レトロフォーカス光学系の無限遠補正型の20倍以上の
高倍率顕微鏡対物レンズにおいて、前記第1レンズ群は
1個以上の凸レンズと凹レンズとを組み合わせた接合レ
ンズからなり、前記第2レンズ群は1枚以上の単独の凸
レンズ並びに1個以上の凸レンズと凹レンズとを組み合
わせた接合レンズを含み、前記光学系の全体の焦点距離
をf、前記第1レンズ群の焦点距離をF1 、前記第1レ
ンズ群の物体側の面の頂点から前記第2レンズ群の物体
より遠い面の頂点までの距離をD12とするときに、 (1)式、1f<|F1 |<4.5f (2)式、2.5f<D12<7.5f を満たす顕微鏡対物レンズ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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の
顕微鏡対物レンズに関する。
【0002】
【背景技術】周知のように、集積回路チップ等の半導体
ICパターンの検査工程等においては、顕微鏡を用いた
同パターンの視覚的な拡大観察が行われる。また、半導
体マスクのリペア加工等においては、YAGレーザ(波
長;1064nm)やYAGレーザの第2高調波(波
長;532nm)やYAGレーザの第3高調波(波長;
355nm)等によるレーザ加工が行われている。
【0003】最近では、さらに短波長の光[ 例えば、Y
AGレーザの第4高調波(波長;266nm)] を利用
する高解像観察や微細加工、光化学反応を利用してのレ
ーザ加工等が試みられつつある。
【0004】ところで、これらの目的に用いる顕微鏡に
おいては、操作の便宜上、顕微鏡対物レンズの作動距離
が長いことが要求されるけれども、このような目的の従
来の顕微鏡対物レンズとしては、例えば特開平7−20
385号公報に開示された顕微鏡対物レンズが知られて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この顕
微鏡対物レンズは、主に、可視領域と近紫外領域におい
て使用可能なものであるから、同顕微鏡対物レンズを用
いて、遠紫外領域のYAG第4高調波によるレーザ加工
や遠紫外観察などを行おうとした場合、一般の光学ガラ
スでは遠紫外光を透過しないため加工及び観察が不可能
となる。
【0006】このような遠紫外領域においても使用可能
な対物レンズとしては、従来では、例えば、特開平9−
243923号公報に開示された顕微鏡対物レンズが知
られている。しかし、この顕微鏡対物レンズの作動距離
は、100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0.2倍というように極めて短いので例え
ば顕微鏡下での半導体ICパターンや半導体マスクの不
良解析作業が大きく制限されてしまう。
【0007】本発明の目的は、このような従来の問題を
解消し、可視領域と遠紫外領域とを同時に補正でき、操
作性が格段に良好な超長作動距離をもつ顕微鏡対物レン
ズを得るにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、全体に負の屈折力をもつ第1レンズ群
と、この第1レンズ群よりも物体側に近い側に順に位置
されかつ全体に正の屈折力をもつ第2レンズ群とを含む
レトロフォーカス光学系の無限遠補正型の20倍以上の
高倍率顕微鏡対物レンズにおいて、前記第1レンズ群は
1個以上の凸レンズと凹レンズとを組み合わせた接合レ
ンズからなり、前記第2レンズ群は1枚以上の単独の凸
レンズ並びに1個以上の凸レンズと凹レンズとを組み合
わせた接合レンズを含み、前記光学系の全体の焦点距離
をf、前記第1レンズ群の焦点距離をF1 、前記第1レ
ンズ群の物体側の面の頂点から前記第2レンズ群の物体
より遠い面の頂点までの距離をD12とするときに、 (1)式、1f<|F1 |<4.5f (2)式、2.5f<D12<7.5f を満たす顕微鏡対物レンズを提案するものである。
【0009】また、後述の実施例で述べるように、可視
領域と遠紫外領域までの範囲で対物レンズを使用するに
は、螢石、合成石英など、遠紫外領域においても十分な
透過率を持つ材料のみを用いることが好ましい。
【0010】
【作用】前述した(1)式、つまり1f<|F1 |<
4.5fは、第1レンズ群の焦点距離を規定する。即
ち、(1)式において、|F1 |が上限を越えると、作
動距離が大きくできず、又ペッツバール和も大きくな
る。また、|F1 |が下限を越えると、作動距離は大き
くできるが、第1レンズ群の焦点距離が短くなり、球面
収差やコマ収差が発生し、特に、全体で補正しきれない
程の高次の球面収差やコマ収差が短波長領域において発
生する。
【0011】また、前記(2)式、2.5f< D12
7.5fは前記第1レンズ群の物体側の面の頂点から前
記第2レンズ群の物体側より遠い面の頂点までの距離を
規定する。つまり、(2)式において、D12が上限を越
えると、作動距離は伸ばすことができるが、第2レンズ
群中で軸上光束及び軸外光束の周辺光線がよりレンズ周
辺部を通ることになり、高次の球面収差やコマ収差が発
生し、これらを補正することは非常に難しくなる。ま
た、D12が下限を越えると、収差補正上有利になるけれ
ども、作動距離は短くなり、操作作業性が悪化する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の主な
実施例の詳細を説明する。図1は本発明の第1実施例に
よる顕微鏡対物レンズを示し、図示された顕微鏡対物レ
ンズは、倍率50倍、焦点距離f266=4.0mm、
開口数N.A.=0.40、作動距離 W.D.=1
4.0mmである。
【0013】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
離であり、また倍率は、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の比、また、図中、
符号「Li」は物体面に遠い側から近い側に向かってi
番目のレンズを指し、「ri」及び「di」はレンズ
「Li」の曲率半径を、レンズの厚さあるいは隣接する
レンズの間の距離をそれぞれ示す。
【0014】表1は第1実施例による顕微鏡対物レンズ
の諸量を示している。
【0015】
【表1】 50x対物レンズ 焦点距離 f266=4.0mm N.A.…0.40 W.D.…14.0mm No. r d 材質 1 -11.484 2.50 螢石 2 -4.181 1.50 合成石英 3 15.525 28.50 4 -84.700 3.50 螢石 5 -14.364 1.00 6 -84.700 1.30 合成石英 7 12.496 5.60 螢石 8 -22.000 2.50 9 -18.365 1.30 合成石英 10 10.500 6.20 螢石 11 -24.465 3.00 12 -12.496 1.50 合成石英 13 13.200 6.00 螢石 14 -27.211 1.00 15 25.289 5.90 螢石 16 -13.448 1.30 合成石英 17 -100.080 1.00 18 24.117 3.00 螢石 19 -71.790 1.00 20 12.496 3.00 螢石 21 33.980 (1)式 |F1 |= 11.6mm (2)式 D12 =28.5mm
【0016】ここで、第1コラムの「No.」は物体面
に遠い側から近い側への各レンズ面の番号を指し、第2
コラムの「r」は曲率半径を、第3コラムの「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それぞ
れ示している。
【0017】第1実施例における顕微鏡対物レンズの第
1レンズ群は、凸レンズL1と凹レンズL2との接合レ
ンズで構成されており、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、
凹レンズL4と凸レンズL5との接合レンズ、凹レンズ
L6と凸レンズL7との接合レンズ、凹レンズL8と凸
レンズL9との接合レンズ、凸レンズL10と凹レンズ
L11との接合レンズ、単独の凸レンズL12及び単独
の凸レンズL13とから構成してある。
【0018】図2は図1に示した第1実施例の顕微鏡対
物レンズの収差図であり、図2の符号「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
る像高を示してある。
【0019】図2において、「球面収差」は可視領域の
550nmと遠紫外領域でのYAGレーザの発信波長で
ある266nmの各々について示されており、このこと
から良好に補正されていることがわかる。「非点収差」
は像高Y´=12mm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´
=12mmについて示しており、同内容より良好に補正
されていることが認められる。
【0020】図3は本発明の第2実施例による顕微鏡対
物レンズを示し、この顕微鏡対物レンズは、倍率80
倍、焦点距離f266=2.5mm、開口数N.A.=
0.55、作動距離 W.D.=11.7mmである。
【0021】同顕微鏡対物レンズの第1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
1と凹レンズL2との接合レンズ、凸レンズL3と凹レ
ンズL4との接合レンズで構成してある。また、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L5、凹レンズL6と凸レンズL7
との接合レンズ、凹レンズL8と凸レンズL9との接合
レンズ、凹レンズL10と凸レンズL11との接合レン
ズ、凹レンズL12と凸レンズL13との接合レンズ、
凹レンズL14と凸レンズL15との接合レンズ、凹レ
ンズL16と凸レンズL17との接合レンズ、単独の凸
レンズL18及び単独の凸レンズL19とから構成され
る。
【0022】表2は第2実施例による顕微鏡対物レンズ
の諸量を示す。表2における表示記号は表1と同様であ
る。
【0023】
【表2】 80x対物レンズ 焦点距離 f266=2.5mm N.A.…0.55 W.D.…11.7mm No. r d 材質 1 -10.196 3.00 螢石 2 -5.546 1.10 合成石英 3 5.100 3.60 4 -16.887 3.90 螢石 5 -6.202 1.10 合成石英 6 37.430 7.50 7 -80.007 4.00 螢石 8 -15.525 0.50 9 -100.080 1.50 合成石英 10 24.800 6.00 螢石 11 -15.330 0.20 12 -71.607 1.30 合成石英 13 16.626 5.80 螢石 14 -31.201 1.00 15 -51.626 1.20 合成石英 16 16.626 5.80 螢石 17 -31.201 2.00 18 -28.965 1.10 合成石英 19 12.200 7.00 螢石 20 -30.894 2.00 21 -16.450 1.45 合成石英 22 17.043 6.85 螢石 23 -33.980 0.50 24 33.980 1.10 合成石英 25 14.498 7.80 螢石 26 -52.638 0.50 27 16.166 3.90 螢石 28 50.507 0.30 29 10.994 4.30 螢石 30 25.897 (1)式 |F1 |= 3.9mm (2)式 D12 =7.5mm
【0024】図4は図3に示した第2実施例による顕微
鏡対物レンズの収差図であるが、図4の内容から球面収
差、非点収差及び歪曲収差がともに良好に補正されてい
ることが理解できる。
【0025】図5は本発明の第3実施例による顕微鏡対
物レンズを示し、この顕微鏡対物レンズは、倍率20
倍、焦点距離f266=10.0mm、開口数N.A.
=0.36、作動距離 W.D.=16.0mmの特性
である。
【0026】第3実施例による顕微鏡対物レンズの第1
レンズ群は、凹レンズL1と凸レンズL2との接合レン
ズで構成してある。また、同顕微鏡対物レンズの第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、凹レンズL4と凸レンズL5
との接合レンズ、凹レンズL6と凸レンズL7との接合
レンズ、凹レンズL8と凸レンズL9との接合レンズ、
単独の凸レンズL10及び単独の凸レンズL11とから
構成される。
【0027】表3は第3実施例による顕微鏡対物レンズ
の諸量を示す。表3における表示記号は表1と同様であ
る。
【0028】
【表3】 20x対物レンズ 焦点距離 f266=10.0mm N.A.…0.36 W.D.…16.0mm No. r d 材質 1 -11.998 1.50 螢石 2 7.817 3.60 合成石英 3 -67.710 33.00 4 ∞ 3.50 螢石 5 -26.001 0.45 6 211.500 1.30 合成石英 7 10.500 7.00 螢石 8 -18.365 2.00 9 -17.926 1.50 合成石英 10 9.609 6.00 螢石 11 -35.191 3.10 12 -14.498 1.30 合成石英 13 11.998 6.00 螢石 14 -31.696 0.30 15 19.800 4.20 螢石 16 -54.942 0.30 17 15.525 4.00 螢石 18 211.500 (1)式 |F1 |= 39.6mm (2)式 D12 =33.0mm
【0029】図6は図5に示した第3実施例による顕微
鏡対物レンズの収差図を示すが、図6の内容より球面収
差、非点収差及び歪曲収差がともに良好に補正されてい
ることが理解できる。
【0030】なお、本発明の好適な実施例を以上に例示
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ない。
例えば、第1レンズ群や第2レンズ群のレンズの枚数の
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。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、前述した構成であるので、可視光領域と遠紫外領域
においての球面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でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による顕微鏡対物レンズの
レンズ構成図である。
【図2】同顕微鏡対物レンズの諸収差図である。
【図3】本発明の第2実施例による顕微鏡対物レンズの
レンズ構成図である。
【図4】同顕微鏡対物レンズの諸収差図である。
【図5】本発明の第3実施例による顕微鏡対物レンズの
レンズ構成図である。
【図6】同顕微鏡対物レンズの諸収差図である。
【符号の説明】
Li レンズ ri 曲率半径 di レンズの厚さあるいは隣接するレンズの
間の距離 W.D. 作動距離

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全体に負の屈折力をもつ第1レンズ群
    と、この第1レンズ群よりも物体側に近い側に順に位置
    されかつ全体に正の屈折力をもつ第2レンズ群とを含む
    レトロフォーカス光学系の無限遠補正型の20倍以上の
    高倍率顕微鏡対物レンズにおいて、 前記第1レンズ群は1個以上の凸レンズと凹レンズとを
    組み合わせた接合レンズからなり、 前記第2レンズ群は1枚以上の単独の凸レンズ並びに1
    個以上の凸レンズと凹レンズとを組み合わせた接合レン
    ズを含み、 前記光学系の全体の焦点距離をf、前記第1レンズ群の
    焦点距離をF1 、前記第1レンズ群の物体側の面の頂点
    から前記第2レンズ群の物体より遠い面の頂点までの距
    離をD12とするときに、 (1)式、1f<|F1 |<4.5f (2)式、2.5f<D12<7.5f を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
  2. 【請求項2】 前記各レンズを構成するガラス材料は、
    螢石又は合成石英を含むことを特徴とする請求項1記載
    の顕微鏡対物レンズ。
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Cited By (5)

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